JP2010242772A - 締結部材の固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱間プレスされた鋼板に、溶接脚を備えた締結部材をばらつくこと無く直接固定できる締結部材の固定方法を提供する。
【解決手段】ワークＷの六角ナット（締結部材）が固定される被固定部１３ａを加熱処理し、被固定部１３ａの硬度を所定値に低下させる焼鈍工程と、被固定部１３ａに各溶接突起部（溶接脚）を載置し、六角ナットを被固定部１３ａに固定する抵抗溶接工程とを有する。したがって、被固定部１３ａの硬度を低下させて六角ナットの硬度に近付けた状態で抵抗溶接を行うことができる。六角ナットの各溶接突起部が潰れるのを抑えて抵抗溶接を安定して行うことができるので、各溶接突起部を備えた六角ナットをばらつくこと無く被固定部１３ａに直接固定できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、熱間プレスされた鋼板に、溶接脚を備えた締結部材を固定する締結部材の固定方法に関する。

近年、車体の軽量化や衝突安全性向上等を目的として、例えば、車体を形成するフレームやピラー等（車体構造部材）の薄肉化および高硬度化が進められている。車体構造部材の薄肉化および高硬度化を図る方法として、鋼板を熱間プレスすることにより車体構造部材を成形する方法があり、これにより鋼板には焼入れが行われて、薄肉化および高硬度化された車体構造部材を成形できる。その一方で、高硬度化された車体構造部材に当該車体構造部材よりも低い硬度のウェルドナットやウェルドボルト等（締結部材）を抵抗溶接により固定する際には、以下のような問題が生じ得る。

締結部材には複数の溶接脚が設けられ、これらの溶接脚を車体構造部材の所定箇所に接触させた状態のもとで抵抗溶接を施し、これにより締結部材の各溶接脚が溶融して締結部材を車体構造部材に固定できる。抵抗溶接を安定して行うために、締結部材を車体構造部材に対して所定荷重で押圧するが、当該押圧荷重により溶接脚が潰れ、ひいては各溶接脚の車体構造部材に対する接触面積にばらつきが生じる。これにより、溶接箇所に発生する抵抗発熱が製品毎に異なってしまい、締結部材の車体構造部材に対する固定強度にばらつきが生じて品質低下を招く虞がある。

そこで、締結部材を車体構造部材に直接固定するのではなく、所定形状に形成した鋼板よりなるブラケットを車体構造部材にスポット溶接等により固定しておき、当該ブラケットに締結部材を保持させるようにすることも考えられる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術を流用することにより、高硬度化された車体構造部材に、当該車体構造部材よりも低い硬度の締結部材を保持させる（固定する）ことが可能となる。

実開昭６０−１１０７０７号公報（第２図）

しかしながら、特許文献１に記載された技術を流用する場合には、締結部材を保持するためのブラケットが必要となり、ブラケットを有する分質量が嵩むばかりか、当該ブラケットを車体構造部材に固定するための溶接工程等が増加し、ひいては組立作業の煩雑化，製造コストの上昇等を招くといった問題が生じる。したがって、高硬度化された車体構造部材であっても締結部材を直接固定できるようにすることが望ましい。

本発明の目的は、熱間プレスされた鋼板に、溶接脚を備えた締結部材をばらつくこと無く直接固定できる締結部材の固定方法を提供することにある。

本発明の締結部材の固定方法は、熱間プレスされた鋼板に、溶接脚を備えた締結部材を固定する締結部材の固定方法であって、前記鋼板の前記締結部材が固定される被固定部を加熱処理し、前記被固定部の硬度を所定値に低下させる焼鈍工程と、前記被固定部に前記溶接脚を載置し、前記締結部材を前記被固定部に固定する抵抗溶接工程とを有することを特徴とする。

本発明の締結部材の固定方法は、前記焼鈍工程で焼鈍される前記被固定部の目標硬度を、ビッカース硬さで３００Ｈｖ以下とすることを特徴とする。

本発明の締結部材の固定方法は、前記焼鈍工程における加熱処理を、レーザ照射により行うことを特徴とする。

本発明の締結部材の固定方法は、前記焼鈍工程の前工程として、レーザ照射により前記鋼板を所定形状に形成するトリミング工程を設けることを特徴とする。

本発明によれば、鋼板の締結部材が固定される被固定部を加熱処理し、被固定部の硬度を所定値に低下させる焼鈍工程と、被固定部に溶接脚を載置し、締結部材を被固定部に固定する抵抗溶接工程とを有するので、被固定部の硬度を低下させて締結部材の硬度に近付けた状態で抵抗溶接を行うことができる。したがって、締結部材の溶接脚が潰れるのを抑えて抵抗溶接を安定して行うことができ、溶接脚を備えた締結部材をばらつくこと無く被固定部に直接固定できる。締結部材の鋼板への固定強度のばらつきが抑えられるので、製品毎の品質を一定として歩留まりを良くすることができる。締結部材を保持するためのブラケット等が必要無いので、組立作業が煩雑化したり製品の質量が嵩んだりすることが無い。

本発明によれば、焼鈍工程で焼鈍される被固定部の目標硬度を、ビッカース硬さで３００Ｈｖ以下とするので、焼鈍後の硬度を３００Ｈｖ近傍に設定することで、溶接脚が潰れるのを抑制しつつ焼鈍工程の加熱処理で必要となる熱エネルギーの消費を最小限に抑えることができる。

本発明によれば、焼鈍工程における加熱処理を、レーザ照射により行うので、局部的な加熱処理を精度良く行うことができる。

本発明によれば、焼鈍工程の前工程として、レーザ照射により鋼板を所定形状に形成するトリミング工程を設けるので、レーザ照射の出力（焦点等）を制御することで、同じ加工装置を用いてトリミング工程および焼鈍工程を行うことができる。これにより、トリミング工程から焼鈍工程に移行する時間を短縮することができる。

車両のセンターピラーのヒンジ部分を拡大して示す斜視図である。 図１のヒンジ部分に適用されるウェルドナットを示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、図２のウェルドナットの詳細構造を説明する説明図である。 六角ナットのワーク（センターピラー）への固定手順を示すフローチャートである。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、熱間プレス工程を説明する説明図である。 レーザ照射装置の構造を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、レーザ照射装置のレーザヘッドの構造を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、トリミング工程および焼鈍工程を説明する説明図である。 ワークの硬度と六角ナットの硬度との関係を示すグラフである。 抵抗溶接工程を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、第２実施の形態に係るウェルドナットの詳細構造を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、第３実施の形態に係るウェルドボルトの詳細構造を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、第４実施の形態に係るトリミング工程および焼鈍工程を説明する説明図である。

以下、本発明の第１実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は車両のセンターピラーのヒンジ部分を拡大して示す斜視図を、図２は図１のヒンジ部分に適用されるウェルドナットを示す斜視図を、図３（ａ），（ｂ）は図２のウェルドナットの詳細構造を説明する説明図をそれぞれ表している。

図１に示すように、自動車等の車両１０の側部には乗員等が出入りするための開口部１１が形成され、開口部１１はドアパネル１２により開閉自在となっている。ドアパネル１２はリヤ側のドアパネルを示し、当該ドアパネル１２は、一点鎖線矢印に示すように、車両１０の車体１０ａを形成するセンターピラー（Ｂピラー）１３に一対のヒンジ部材１４を介して回動自在に取り付けられている。各ヒンジ部材１４は、ドアパネル１２およびセンターピラー１３のそれぞれに複数の締結部材１５（計４つ）により固定されている。締結部材１５は、ボルト１６および六角ナット１７により形成され、六角ナット１７はセンターピラー１３の内側に抵抗溶接により固定されている。

センターピラー（鋼板）１３は、高硬度の高張力鋼板（ＳＰＦＣ材等）をプレス加工することにより所定形状に形成され、これにより薄肉化および高硬度化を実現している。ここで、高張力鋼板は高硬度のため、冷間プレスで成形する場合には大きなプレス荷重が必要となり、さらには成形後のスプリングバック量が大きくなるという問題がある。そこで、本実施の形態ではセンターピラー１３を熱間プレスで成形するようにし、これにより高張力鋼板の成形性を確保している。

センターピラー１３のヒンジ部材１４に対応する箇所には、図２に示すようにボルト１６が貫通する貫通孔１９が形成されている。貫通孔１９の周囲は六角ナット１７が固定される被固定部１３ａとなり、被固定部１３ａの一側（図中上側）には、六角ナット１７が３つの溶接部ＷＰ（図示では２つのみ示す）を介して固定されている。ヒンジ部材１４のセンターピラー１３への固定は、矢印（１）に示すようにボルト１６を挿通したヒンジ部材１４を、センターピラー１３の他側（図中下側）から臨ませ、矢印（２）に示すようにボルト１６を六角ナット１７にねじ込むことにより行われる。

図３に示すように、六角ナット１７はスチール製のウェルドナットにより形成され、六角ナット１７の底面側には３つの溶接突起部（溶接脚）１７ａが一体に設けられている。各溶接突起部１７ａは、図３（ａ）に示すように周方向に沿ってそれぞれ等間隔（１２０°間隔）で設けられ、各溶接突起部１７ａは六角の角部に配置されている。各溶接突起部１７ａは抵抗溶接時の加熱により溶融し、冷却されて硬化した後には図２に示す溶接部ＷＰとなる。なお、各溶接突起部１７ａの幅寸法ｗおよび高さ寸法ｈは、いずれも３．０ｍｍ程度となっている。

高張力鋼板（センターピラー１３）の硬度は、熱間プレスを施したことにより焼入れされ、ビッカース硬さで４８０Ｈｖ〜５００Ｈｖの硬度となっている。一方、六角ナット１７の硬度は、ビッカース硬さで約２００Ｈｖの硬度となっている。したがって、両者間には約２８０Ｈｖ〜３００Ｈｖもの硬度差がある。この硬度差は、背景技術で述べた不具合（各溶接突起部１７ａの潰れ現象）を発生する主原因であり、本実施の形態では、以下に示すような作業工程を経て六角ナット１７をセンターピラー１３に固定するようにしている。

以下、六角ナット１７のセンターピラー１３への固定方法について、図面を用いて詳細に説明する。

図４は六角ナットのワーク（センターピラー）への固定手順を示すフローチャートを、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は熱間プレス工程を説明する説明図を、図６はレーザ照射装置の構造を説明する説明図を、図７（ａ），（ｂ）はレーザ照射装置のレーザヘッドの構造を説明する説明図を、図８（ａ），（ｂ）はトリミング工程および焼鈍工程を説明する説明図を、図９はワークの硬度と六角ナットの硬度との関係を示すグラフを、図１０は抵抗溶接工程を説明する説明図をそれぞれ表している。

［熱間プレス工程（第１工程）］
図４に示すフローチャートのステップＳ１では、後にセンターピラー１３となる所定の厚み寸法を備えたワーク（鋼板）Ｗを準備し、当該ワークＷを熱間プレスによりセンターピラー１３の形状（図１参照）に成形する。ここで、ワークＷに熱間プレスを施すプレス装置の構造について説明する。

図５に示すように、プレス装置３０は、床等の基台３１に固定されるダイス３２と、ダイス３２に対して垂直方向から近接または離間するポンチ３３とを備えている。ダイス３２のポンチ３３と対向する箇所には、ワークＷをセンターピラー１３の形状に成形するための凹型３２ａが形成され、ポンチ３３のダイス３２と対向する箇所には、凹型３２ａの形状と略同じ形状に形成された凸型３３ａが形成されている。

ポンチ３３は、図示しない駆動源（油圧シリンダ等）により昇降駆動され、ワークＷに所定のプレス荷重を負荷するようになっている。ポンチ３３の周囲には、ポンチ３３に対して垂直方向に相対移動する複数のワーク支持部３４（図示では２つのみ示す）が設けられ、各ワーク支持部３４は、ダイス３２とともにワークＷを挟持するようになっている。なお、ワークＷの挟持力は、各ワーク支持部３４を構成するスプリング３５のばね力により設定される。

ダイス３２の周囲には一対の電極部材３６が配置され、各電極部材３６には、所定の通電電流が流れるようになっている。また、各電極部材３６の図中上側には、駆動源（図示せず）により昇降駆動され、ワークＷを各電極部材３６に確実に接触させるための一対の押さえ部材３７が設けられている。各押さえ部材３７は、ワークＷに対する通電電流の負荷を安定させる役割を果たしている。このようにワークＷの熱間プレスには通電による加熱方式が採用され、ワークＷの加熱処理からプレス処理への移行を速やかに行えるようにしている。

プレス装置３０の動作については、まず、図５（ａ）の矢印（１），（２）に示すように、ポンチ３３，各ワーク支持部３４および各押さえ部材３７をダイス３２から離間させるよう上昇させておく。次いで、ポンチ３３，各ワーク支持部３４および各押さえ部材３７をダイス３２から離間させた状態のもとで、矢印（３）に示すように、ワーク供給装置（図示せず）によりワークＷをダイス３２に載置する。

その後、図５（ｂ）の矢印（４）に示すように、各押さえ部材３７を各電極部材３６に向けて下降させ、各押さえ部材３７および各電極部材３６によりワークＷの外周側を挟持する。次いで、破線矢印（５）に示すように、ワークＷに各電極部材３６を介して所定の通電電流を供給する。これによりワークＷが通電加熱されてワークＷの温度が上昇し、ワークＷの成形性が確保される。その後、矢印（６）に示すようにポンチ３３をダイス３２に向けて下降させ、ワークＷにプレス荷重を負荷する。すると、ワークＷは凹型３２ａおよび凸型３３ａに沿って塑性変形し、ワークＷの熱間プレスが終了する。ここで、ワークＷの温度は、酸化スケールの発生を極力抑えるため、６００℃〜７００℃の範囲とするのが望ましい。

次いで、図５（ｃ）の矢印（７），（８）に示すように、ポンチ３３，各ワーク支持部３４および各押さえ部材３７をダイス３２から離間させるよう上昇させ、矢印（９）に示すように、図示しないワーク排出装置によりワークＷをプレス装置３０から排出する。これにより、ワークＷは焼入れにより硬度が４８０Ｈｖ〜５００Ｈｖでかつセンターピラー１３の形状となり、ワークＷの熱間プレス工程が完了する。

［トリミング工程（第２工程）］
図４に示すフローチャートのステップＳ２では、熱間プレス工程（ステップＳ１）を終えたワークＷに対して、駄肉部分（外周側の無駄部分）の切除や貫通孔１９の成形等を行うトリミング処理を施す。ここで、ワークＷにトリミング処理を施すレーザ照射装置の構造について説明する。

図６に示すように、レーザ照射装置４０は、多軸（多関節）のロボットアーム５０と、レーザＬ（ＹＡＧレーザ）をワークＷに向けて照射するレーザヘッド６０とを備えている。ロボットアーム５０のインターフェイス５１には、ロボットアーム５０の軸部（関節部）に内装された複数のサーボモータ（図示せず）を制御するロボットアーム制御装置５２と、レーザヘッド６０を制御するレーザヘッド制御装置５３と、レーザヘッド６０に光ファイバケーブル５４を介してレーザＬを送出するレーザ発振装置５５とが接続されている。

レーザヘッド６０には、図７に示すように、光ファイバケーブル５４に接続されるレーザ出力部６１と、レーザ出力部６１から出力されたレーザＬを平行光にする非球面レンズ６２と、非球面レンズ６２からのレーザＬを集光する集光レンズ６３と、レーザＬのワークＷに対する照射位置を調整する反射鏡６４とが設けられている。

集光レンズ６３および反射鏡６４は、それぞれ図中矢印に示すように、レーザヘッド制御装置５３により駆動機構（図示せず）を介して制御される。つまり、図７（ａ）に示すように反射鏡６４の角度を任意に制御することにより、（１）〜（３）のようにレーザＬのワークＷに対する照射位置を調整できる。また、図７（ｂ）に示すように集光レンズ６３の位置を任意に制御することにより、レーザＬのワークＷに対する照射径（焦点）ＩＤを調整できる。ここで、照射径ＩＤを小さくすることでレーザＬは高出力（Ｈｉｇｈ）とされ、照射径ＩＤを大きくすることでレーザＬは低出力（Ｌｏｗ）とされる。

レーザ照射装置４０の動作については、まず、図８（ａ）に示すようにレーザＬの照射位置がワークＷのトリミングすべき目標位置Ｐ１に位置するようロボットアーム５０を制御する。次いで、ワークＷに対するレーザＬの照射径ＩＤを小さくして高出力（Ｈｉｇｈ）とするよう集光レンズ６３を制御する。さらに、レーザ発振装置５５を制御してレーザＬを照射しつつ反射鏡６４を制御し、矢印（１）のようにレーザＬの照射位置を移動させる。これにより、レーザＬがトリミングすべき部分を溶断してワークＷをセンターピラー１３の形状にトリミングする。また、貫通孔１９を成形する場合においては、目標位置Ｐ２からレーザＬの照射位置を矢印（２）に倣って移動させるようにする。これにより、ワークＷの駄肉部分の切除と貫通孔１９の成形が行われてトリミング工程が完了する。

［焼鈍工程（第３工程）］
図４に示すフローチャートのステップＳ３では、トリミング工程（ステップＳ２）を終えたワークＷに対し、貫通孔１９の周囲を焼鈍して六角ナット１７が固定される被固定部１３ａを成形する焼鈍処理を施す。ここで、焼鈍工程はトリミグ工程に引き続き、同じレーザ照射装置４０により行われる。

まず、図８（ｂ）に示すようにレーザＬの照射位置がワークＷの焼鈍すべき目標位置Ｐ３（貫通孔１９の周囲）に位置するようロボットアーム５０を制御する。次いで、ワークＷに対するレーザＬの照射径ＩＤを大きくして低出力（ＬＯＷ）とするよう集光レンズ６３を制御する。さらに、レーザ発振装置５５を制御してレーザＬを照射しつつ反射鏡６４を制御し、矢印（３）のようにレーザＬの照射位置を移動させる。これにより、レーザＬが焼鈍すべき部分を加熱処理（約６００℃）して被固定部１３ａ（図中網掛部分）を形成し、焼鈍工程が完了する。本実施の形態の焼鈍工程では、被固定部１３ａの硬度が約２８０Ｈｖ（３００Ｈｖ近傍）に低下される。また、レーザＬにより必要最小限の部位（被固定部１３ａ）のみを局部的に焼鈍しているので、センターピラー１３を全体として見たときの強度低下等の問題は生じない。

なお、トリミング処理のレーザＬと焼鈍処理のレーザＬとを比較すると、トリミング処理の場合は、レーザ出力（Ｈｉｇｈ），照射径ＩＤ（小），照射時間（短）となり、焼鈍処理の場合は、レーザ出力（Ｌｏｗ），照射径ＩＤ（大），照射時間（長）となる。

図９は、ワークＷの硬度と六角ナット１７の硬度との関係を表し、ワークＷの熱間プレス前の硬度は略１８０Ｈｖ〜２００Ｈｖ（図中網掛部分Ａ）となっている。したがって、熱間プレス前の段階においては六角ナット１７の硬度が約２００Ｈｖであるため硬度差は殆ど無く、両者の抵抗溶接には何ら問題が生じない。しかし、車体の軽量化や衝突安全性向上等のニーズに応えるべくワークＷの薄肉化かつ高硬度化を図る必要があるため、ワークＷの熱間プレス後の硬度を略４８０Ｈｖ〜５００Ｈｖ（図中網掛部分Ｂ）としている。

ワークＷの高硬度化に応じて、六角ナット１７に高硬度のウェルドナットを用いることも考えられるが、この場合には六角ナット１７が特注品となりコストアップを招く。したがって、本実施の形態では安価な汎用のスチール製ウェルドナット（硬度が約２００Ｈｖ）を用いている。ここで、焼鈍工程後の被固定部１３ａの目標硬度を３００Ｈｖ以下となるようにしており、これは、引張強度が９８０ＭＰａ級の高張力鋼板（図中星印）への汎用のウェルドナットの適用が一般的に可能であることに基づいている。

［抵抗溶接工程（第４工程）］
図４に示すフローチャートのステップＳ４では、焼鈍工程（ステップＳ３）を終えたワークＷの被固定部１３ａに対し、六角ナット１７を抵抗溶接により固定する溶接処理を施す。ここで、抵抗溶接工程は、図１０に示すようにワークＷと六角ナット１７とを挟持する一対の溶接電極７１，７２を有する抵抗溶接装置７０（詳細図示せず）により行われる。

まず、図１０に示すように抵抗溶接装置７０の各溶接電極７１，７２間に、ワークＷと六角ナット１７を配置する。次いで、矢印（１）に示すようにワークＷの被固定部１３ａに、各溶接突起部１７ａを載置するよう六角ナット１７を臨ませる。その後、矢印（２）に示すように各溶接電極７１，７２を相互に近接するよう移動させ、ワークＷおよび六角ナット１７を所定荷重で挟持（押圧）する。これにより、被固定部１３ａと各溶接突起部１７ａとが確実に接触される。ここで、被固定部１３ａの硬度（約２８０Ｈｖ）と六角ナット１７の硬度（約２００Ｈｖ）との差（高度差）は約８０Ｈｖなので、各溶接電極７１，７２からの荷重により各溶接突起部１７ａが潰れることは無い。

次いで、破線矢印（３）に示すように各溶接電極７１，７２に所定の通電電流を供給し、被固定部１３ａと各溶接突起部１７ａとの接触部分を抵抗発熱により加熱する。これにより、各溶接突起部１７ａが溶融して被固定部１３ａと組織的に結合され（図２の溶接部ＷＰ参照）、ワークＷに対する六角ナット１７の固定、つまり抵抗溶接工程が完了する。このように、第１工程から第４工程を経て、六角ナット１７が固定されたセンターピラー１３（図１，２参照）が完成する。

以上詳述したように、第１実施の形態に係る締結部材の固定方法によれば、ワークＷの六角ナット１７が固定される被固定部１３ａを加熱処理し、被固定部１３ａの硬度を所定値に低下させる焼鈍工程と、被固定部１３ａに各溶接突起部１７ａを載置し、六角ナット１７を被固定部１３ａに固定する抵抗溶接工程とを有するので、被固定部１３ａの硬度を低下させて六角ナット１７の硬度に近付けた状態で抵抗溶接を行うことができる。したがって、六角ナット１７の各溶接突起部１７ａが潰れるのを抑えて抵抗溶接を安定して行うことができ、各溶接突起部１７ａを備えた六角ナット１７をばらつくこと無く被固定部１３ａに直接固定できる。六角ナット１７のセンターピラー１３への固定強度のばらつきが抑えられるので、製品毎の品質を一定として歩留まりを良くすることができる。六角ナット１７を保持するためのブラケット等が必要無いので、組立作業が煩雑化したり製品の質量が嵩んだりすることが無い。

また、第１実施の形態に係る締結部材の固定方法によれば、焼鈍工程で焼鈍される被固定部１３ａの目標硬度を、ビッカース硬さで３００Ｈｖ以下とするので、焼鈍後の硬度を３００Ｈｖ近傍に設定することで、各溶接突起部１７ａが潰れるのを抑制しつつ焼鈍工程の加熱処理で必要となる熱エネルギーの消費を最小限に抑えることができる。

さらに、第１実施の形態に係る締結部材の固定方法によれば、焼鈍工程における加熱処理を、レーザＬを照射して行うので、局部的な加熱処理を精度良く行うことができる。

また、第１実施の形態に係る締結部材の固定方法によれば、焼鈍工程の前工程として、レーザＬの照射によりワークＷを所定形状に形成するトリミング工程を設けたので、レーザＬの照射の出力（照射径ＩＤ等）を制御することで、同じレーザ照射装置４０を用いてトリミング工程および焼鈍工程を行うことができる。これにより、トリミング工程から焼鈍工程に移行する時間を短縮することができる。

次に、本発明の第２実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。図１１（ａ），（ｂ）は第２実施の形態に係るウェルドナットの詳細構造を説明する説明図を表している。

第２実施の形態に係るウェルドナットは、第１実施の形態の六角ナット１７（図３参照）に比して四角形状とした点が異なっている。図１１に示すように、四角ナット（締結部材）８０の底面側には４つの溶接突起部（溶接脚）８０ａが一体に設けられている。各溶接突起部８０ａは、四角の角部に配置されており、その幅寸法ｗおよび高さ寸法ｈは、六角ナット１７と同様にいずれも３．０ｍｍ程度となっている。このように形成した四角ナット８０においても、六角ナット１７と同様の作業工程を経てワークＷの被固定部１３ａに固定され、第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第２実施の形態においては、溶接突起部８０ａを４つ有しているため、より強固にセンターピラー１３に固定することができる。したがって、より大きな締め付けトルクを必要とする部位に利用できる。

次に、本発明の第３実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。図１２（ａ），（ｂ）は第３実施の形態に係るウェルドボルトの詳細構造を説明する説明図を表している。

第３実施の形態においては、第１実施の形態の六角ナット１７（図３参照）に替えてウェルドボルトを用いた点が異なっている。図１２に示すように、ウェルドボルト（締結部材）９０は、略円盤状に形成されたボルト頭部９１と、ネジ部９２とを備えている。ボルト頭部９１のネジ部９２側には、３つの溶接突起部（溶接脚）９１ａが一体に設けられている。各溶接突起部９１ａは、それぞれ等間隔（１２０°間隔）で設けられ、かつ半球状に形成されている。各溶接突起部９１ａの直径寸法ｄおよび高さ寸法ｈは、いずれも３．０ｍｍ程度となっている。ウェルドボルト９０をワークＷに固定するには、図１２（ｂ）に示すようにネジ部９２をワークＷの貫通孔１９に挿通し、各溶接突起部９１ａをそれぞれ被固定部１３ａに接触させ、その状態のもとで抵抗溶接する。このように形成したウェルドボルト９０においても、第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

次に、本発明の第４実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。図１３（ａ），（ｂ）は第４実施の形態に係るトリミング工程および焼鈍工程を説明する説明図を表している。

第４実施の形態においては、図１３に示すように、第１実施の形態に比して、トリミング工程（図４のステップＳ２）を高硬度の切断治具１００およびポンチ１０１により行い、焼鈍工程（図２のステップＳ３）を高周波コイル１０２により行うようにした点が異なっている。

トリミング工程では、矢印（１）に示すように切断治具１００を切断線ＣＬ１に合わせて下降させ、これにより駄肉部分を切除する。また、矢印（２）に示すようにポンチ１０１を切断線ＣＬ２に合わせて下降させ、これにより貫通孔１９を形成する。なお、切断治具１００およびポンチ１０１は、それぞれ油圧シリンダ等の駆動源（図示せず）により昇降駆動される。このように、高硬度の切断治具１００およびポンチ１０１を用いることで、切断治具１００およびポンチ１０１をトリミング工程で利用可能としつつ、切断治具１００およびポンチ１０１の早期摩耗を抑制している。

焼鈍工程では、矢印（３）に示すように高周波コイル１０２を下降させ、貫通孔１９の周囲と対向させる。なお、高周波コイル１０２は、切断治具１００およびポンチ１０１と同様に油圧シリンダ等の駆動源（図示せず）により昇降駆動される。次いで、高周波コイル１０２に所定の通電電流を供給して高周波コイル１０２を加熱し、これにより貫通孔１９の周囲が加熱処理されて被固定部１３ａが形成される。

以上のように構成した第４実施の形態においても、被固定部１３ａの硬度を低下させて六角ナット１７（図３参照）の硬度に近付けた状態で抵抗溶接を行うことができる。したがって、六角ナット１７の各溶接突起部１７ａが潰れるのを抑えて抵抗溶接を安定して行うことができ、各溶接突起部１７ａを備えた六角ナット１７をばらつくこと無く被固定部１３ａに直接固定できる。六角ナット１７のセンターピラー１３への固定強度のばらつきが抑えられるので、製品毎の品質を一定として歩留まりを良くすることができる。六角ナット１７を保持するためのブラケット等が必要無いので、組立作業が煩雑化したり製品の質量が嵩んだりすることが無い。

また、被固定部１３ａの目標硬度を３００Ｈｖ近傍に設定することで、各溶接突起部１７ａが潰れるのを抑制しつつ焼鈍工程の加熱処理で必要となる熱エネルギーの消費を最小限に抑えることができる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、六角ナット１７，四角ナット８０およびウェルドボルト９０の固定対象をセンターピラー１３としたものを示したが、本発明はこれに限らず、固定対象をフレーム，サイドレール，クロスメンバ等とすることもできる。

また、上記各実施の形態においては、鋼板として高張力鋼板（ＳＰＦＣ材等）を用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、車体に使用する鋼板ほどの硬度を必要としない場合には、他の鋼板（ＳＰＣＣ材等の軟鋼板）にも本発明を適用することができる。要は、熱間プレスにより鋼板の硬度が締結部材の硬度に対し、ビッカース硬さで約１００Ｈｖ以上も乖離して高くなるような鋼板に、本発明を適用することができる。

１３ センターピラー（鋼板）
１３ａ 被固定部
１７ 六角ナット（締結部材）
１７ａ 溶接突起部（溶接脚）
１９ 貫通孔
３０ プレス装置
４０ レーザ照射装置
５０ ロボットアーム
６０ レーザヘッド
７０ 抵抗溶接装置
８０ 四角ナット（締結部材）
８０ａ 溶接突起部（溶接脚）
９０ ウェルドボルト（締結部材）
９１ａ 溶接突起部（溶接脚）
Ｌ レーザ
Ｗ ワーク（鋼板）
ステップＳ１ 熱間プレス工程
ステップＳ２ トリミング工程
ステップＳ３ 焼鈍工程
ステップＳ４ 抵抗溶接工程

Claims (4)

1. 熱間プレスされた鋼板に、溶接脚を備えた締結部材を固定する締結部材の固定方法であって、
   前記鋼板の前記締結部材が固定される被固定部を加熱処理し、前記被固定部の硬度を所定値に低下させる焼鈍工程と、
   前記被固定部に前記溶接脚を載置し、前記締結部材を前記被固定部に固定する抵抗溶接工程とを有することを特徴とする締結部材の固定方法。
2. 請求項１記載の締結部材の固定方法において、前記焼鈍工程で焼鈍される前記被固定部の目標硬度を、ビッカース硬さで３００Ｈｖ以下とすることを特徴とする締結部材の固定方法。
3. 請求項１または２記載の締結部材の固定方法において、前記焼鈍工程における加熱処理を、レーザ照射により行うことを特徴とする締結部材の固定方法。
4. 請求項３記載の締結部材の固定方法において、前記焼鈍工程の前工程として、レーザ照射により前記鋼板を所定形状に形成するトリミング工程を設けることを特徴とする締結部材の固定方法。

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