JP3919647B2 - 板金修理方法および板金修理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板金修理方法および板金修理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、衝突事故などで凹んだ自動車のボディを板金修理する方法としては、裏からハンマーで叩いて矯正する方法や、凹んだ部分を治具で強制的に引き戻す方法などがある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９８６１９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ハンマーで叩いて矯正するにはボディの内側からの作業となるため、修理箇所周辺の内装品を取り外す必要があり、手間も時間もかかる。また、治具で引き戻す方法にしても、治具を凹んだ部分に取り付けるために溶接をする必要があるため、同様に内装を取り外す必要がある。
【０００５】
そこで本発明は、構造物の金属外板を比較的簡便に修理することを可能にする板金修理方法と、その方法の実施にかかる板金修理装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の板金修理方法は、
構造物の金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有するニードルの先端で凹んだ側から衝撃し、前記金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングして板金修理するために、
複数集合した前記ニードルの各々にランダムまたは一定の規則で軸方向に進退させるための動力を与えて前記金属板の主表面を前記ニードルで衝撃することを特徴とする。
具体的には、
前記金属板は、前記要板金修理部を含む被板金金属板と、それを裏側から覆うとともに、その被板金金属板に直接または他部材を介して間接に接合されて一体となった裏側接合材とを含んで構成され、前記裏側接合材との間に板金用工具類を介挿して成形不能な部位であって、前記裏側接合材との非接合部において、複数集合した前記ニードルの各々にランダムまたは一定の規則で軸方向に進退させるための動力を与えて前記被板金金属板の表側から前記要板金修理部を衝撃することを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の板金修理方法は、金属外板を凹んだ側から衝撃して徐々に元通りにしていく、というものである。すなわち、エネルギーを適切にコントロールしたニードルで金属外板を衝撃すると、その外板は衝撃を加えた側に盛り上がってくる、という作用を積極的に利用したものである（図２参照）。このような方法によると、構造物を分解したり、内装品を取り外したりする必要がなくなる。
【０００８】
また、上記課題を解決するために本発明の板金修理装置は、
構造物の金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有するニードルの先端で凹んだ側から衝撃し、前記金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングして板金修理するために、
複数の前記ニードルが集合されてなるヘッド部と、各ニードルをランダムまたは一定の規則で軸方向に進退させるための動力を与える動力部とを備え、
前記ヘッド部が前記要板金修理部の凹凸変化に追従する形で自在に可動であることを特徴とする。
具体的には、
前記金属板は、前記要板金修理部を含む被板金金属板と、それを裏側から覆うとともに、その被板金金属板に直接または他部材を介して間接に接合されて一体となった裏側接合材とを含んで構成され、前記被板金金属板の主表面を衝撃するための複数の前記ニードルが集合されてなるヘッド部と、
前記裏側接合材との間に板金用工具類を介挿して成形不能な部位であって、前記裏側接合材との非接合部において、前記被板金金属板の表側から前記要板金修理部を前記ニードルで衝撃して前記被板金金属板を修理する際に、各ニードルをランダムまたは一定の規則で軸方向に進退させるための動力を与える動力部とを備え、
前記ヘッド部が前記要板金修理部の凹凸変化に追従する形で自在に可動であることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の板金修理装置においては、ヘッド部が要板金修理部の高低差に追従する形で自在に可動であるため、要板金修理部の全域を満遍なくニードルで衝撃することが可能である。また、金属外板を投射する側に盛り上げるにはニードルのエネルギーを調整することが必要であるが、本発明の板金修理装置では、要板金修理部とヘッド部との距離をコントロールすることで、ニードルのエネルギーをコントロールすることもできるため、エネルギー微調整等の点において有利である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ピーンフォーミングは、金属板１に多数のショット３を投射した際、図１（ａ）に示すように投射方向と逆方向に金属板１が盛り上がる現象を利用した成形方法である。ただし、図１（ａ）のように金属板１に盛り上がりが生じるのは、ショット３の投射エネルギー（運動エネルギー）を比較的小さく調整した場合であって、ショット３の投射エネルギーを高めれば、当然ながら図１（ｂ）のように、ショット３の投射方向に落ち込みが生じる。盛り上がりの高さは、一般にはショットピーニングの程度を表すＡｌｍｅｎの値として知られている。
【００１１】
図１中の符号１ａ，１ｂは、一つのショット３によってもたらされる塑性変形域を概念的に示している。塑性変形域１ａと１ｂの差異は、金属板１に生じる圧縮応力場の違いに起因している。多数のショット３が投射されると微小な塑性変形が累積され、金属板１の上面１ｐ（表面）と下面１ｑ（裏面）とで塑性変形量に差が生じる。つまり、上面１ｐの伸びが下面１ｑの伸びよりも大きい場合、金属板１は図１（ａ）のように盛り上がり、下面１ｑの伸びが上面１ｐの伸びよりも大きい場合、金属板１は図１（ｂ）のように落ち込むことになる。
【００１２】
このように、ピーンフォーミングとは、ショット３の投射方向とは逆側に金属板１を盛り上げる成形方法ということである。そうだとすれば、凹部の形成された金属板１のその凹部をピーンフォーミングにより平坦化することを考え得る。さらに、図１に示すモデルにおいては、鋼球等のショット３を金属板１に投射してピーンフォーミングを行うようにしているが、ショット３の代わりに鋼、ステンレス等の金属からなる複数のニードル４をエネルギーを制御しつつ高速で進退させ、その先端部で金属板１を衝撃すると、多数のショット３を金属板１に投射した場合と同様の効果を得ることができる。この場合、投射した後のショット３を回収する手間が省けるという利点がある。
【００１３】
すなわち、図２に示すように、金属板１の凹部１ｋに対し、その凹部１ｋが開口した側から凹部１ｋの底に向けてニードル４を次々と投射する。すると、ニードル４の投射された領域は、投射方向と逆向きに盛り上がってくるので、凹部１ｋの全域にわたってニードル４の投射を順次的にかつ満遍なく行えば、凹部１ｋの体積が次第に小さくなる。場合によっては、凹部１ｋは消滅して、金属板１は略平坦化する（図２中のカッコ内参照）。
【００１４】
上記のような手法で、金属板の凹んだ箇所を隆起させることが威力を発揮する例として輸送機器、特に自動車の板金修理が挙げられる。自動車の板金修理に関していえば、内装等を取り外して内側からハンマーで叩くという、至ってシンプルな方法が主流となっているが、ピーンフォーミングを板金修理の現場に採用すると、内装等を取り外さずに済むという利点がある。
【００１５】
図３に示すように、事故等により自動車４０の外板４０ａ（金属板）に形成された凹状の要板金修理部４０ｂに対し、板金修理装置１０２を用いてニードル４を投射する。具体的には、板金修理装置１０２のヘッド部１４を要板金修理部４０ｂに開口側から接近させる。そして、所定のエネルギーを有するニードル４で要板金修理部４０ｂを衝撃して、外板４０ａが凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングを行う。特に、自動車の外板の中でも、ドア、ボンネットなど板金が不可能または極めて困難で、交換するしか修理方法のない部分に対し、ピーンフォーミングによる板金修理が有効である。
【００１６】
たとえば、図４に示すように、金属板６１（被板金金属板）が他の金属板６３（裏側接合材）に接合部材６ｃを介して接合されて一体となることにより構成された組付け金属板６（ドア、ボンネット等）を板金修理する場合がある。金属板６１の裏側面６ｑは、他の金属板６３によって覆われる形となっており、両者（金属板６１，６３）の間には若干の中空スペースＳＨが形成されている。この中空スペースＳＨにハンマーなどの工具を介挿して金属板６１に形成された凹部６ｋ（要板金修理部）を板金することはできない。また、両者（金属板６１，６３）を分離させることもできない。このような状況に置かれた金属板６１について、表側面６ｐからニードル４を投射して凹部６ｋを板金修理する方法は有効である。なお、接合部材６ｃを介さずに、溶接などにより直接接合されていても同様である。
【００１７】
次に、板金修理装置１０２の概要を説明する。図３に示すように板金修理装置１０２は、本体部７１とヘッド部１４を備えている。ヘッド部１４は、複数（たとえば数十本）のニードル４を進退可能に集合させた形となっている。本体部７１は、ニードル４をランダムまたは一定の規則で軸方向に進退させるための動力（圧縮空気、電力等）を与える動力部を含むものとして構成されている。本体部７１とヘッド部１４は、樹脂または金属製のフレキシブルホース１６を介して繋がっている。フレキシブルホース１６には、ニードル４を進退させるための制御信号線や、圧空流通管が通される。また、本体部７１の底部に車輪５０，５０を設けたため、容易に移動可能になっている。ヘッド部１４は、作業者が直接把持して扱えるハンドツールの形態としてもよいし、マニピュレータ等に固定する形態としてもよい。
【００１８】
ニードル４には、金属板（外板４０ａのこと）と接するその先端が曲面を有する丸棒状のものを採用できる。具体的には、金属板に接する先端が球面の形態を有し、その球面の直径が金属板の厚さとほぼ同程度になるよう調整されたニードル４が好適である。金属板は、そのようなニードル４によって、たとえば１分間に数千回の打刻を受けることとなる。
【００１９】
ニードル４を軸方向に進退させるために、たとえば図５のようにヘッド部１４を装置することができる。図５に示す例では、電磁力を利用してニードル４を駆動するようにしている。具体的には、ニードル４の各々に対応させてソレノイド２５を設け、その励磁／非励磁を高速に切り換えることでニードル４を軸方向に進退させる。各ソレノイド２５への電力供給および励磁／非励磁の切り換えは、本体部７１に設けられたコントローラ２６が担う。コントローラ２６は、図示しないマイコン、ドライバ等から構成されるものである。各ニードル４は、マイコンに記憶された所定の順序にて個別に進退を繰り返す。なお、多数のニードル４が一斉に金属板１を衝撃すると、金属板１は図１（ｂ）のように落ち込むため、多数のニードル４を以って多数のショット３を投射した場合と同じ作用が金属板１に働くようにすることに注意する。
【００２０】
ピーンフォーミングによる金属板１の盛り上がり高さ、曲げ角等の変形量は、投射密度によらず金属板１に与えられる総投射エネルギーによって決まる。したがって、ニードル４の持つ投射エネルギー（運動エネルギー）を適宜調整して金属板１を所望の形状にピーンフォーミングすることになる。図５の例においては、ソレノイド２５としてＤＣソレノイドを使用すると、ニードル４のストローク量、ひいてはニードル４が金属板１に付与するエネルギーを調節できるので好適である。なお、図中の符号２４は、ヘッド部１４を構成するケーシング２４を表している。
【００２１】
一方、上記したソレノイドのような電磁アクチュエータの代わりに、空気圧アクチュエータを使用することもできる。たとえば、図６に示すように、ニードル４、スプリング２３、シリンダチューブ３５により単動形シリンダ機構が構成されるようにする。前述した本体部７１に設けられた圧縮機より供給される圧縮空気は、開閉弁３９を通じてシリンダチューブ３５に送給される。シリンダチューブ３５内に送られた圧縮空気は、ニードル４を軸方向に押し出す。シリンダチューブ３５には、ニードル４が前進すると現れる逃げ孔が設けられており、圧縮空気はその逃げ孔からシリンダチューブ３５の外部に放出される。これにより、ニードル４は慣性によって前進し、金属板１に当たったあとはスプリング２３の復帰力により後退する。このような仕組みによると、圧縮空気の圧力を調整することにより、比較的簡単にニードル４のエネルギーを調整できるという利点がある。開閉弁３９の開閉を制御すれば、複数あるニードル４を個別に進退させることもできる。なお、開閉弁３９は、ヘッド部１４のケーシング２４に収容されてもよいし、本体部７１に収容されてもよい。
【００２２】
図３に戻って説明をする。板金修理装置１０２において、ヘッド部１４は、フレキシブルホース１６により本体部７１に繋がっている。そのため、要板金修理部４０ｂにおける凹凸変化（要するに凹み深さの違い）に追従する形で自在に可動であり、要板金修理部４０ｂの全域を隈なくニードル４で衝撃できる。また、外板４０ａを衝撃を印加した側に盛り上げるにはニードル４のエネルギーを調整することが重要であるが、板金修理装置１０２では、要板金修理部４０ｂとヘッド部１４との距離をコントロールすることで、ニードル４の持つエネルギーをコントロールすることが可能になっているため、エネルギー微調整等の点において有利である。
【００２３】
なお、要板金修理部４０ｂを完全に元通りに修復するに至らなかった場合でも、凹む前の状態に近づいているならば、それはそれで十分に修理効果があったものと考え得る。また、凹む前の状態に近づいたかどうかは、凹み箇所（要板金修理部４０ｂ）の体積の増減を基準に判断することができる。つまり、凹み箇所の体積が減少していれば、凹む前の状態に近づいたものとみなす。
【００２４】
本実施形態は、自動車４０の板金修理を例に説明したが、自動車に限らず、たとえば金属製家具、電化製品、建築物などにも本発明を適用できることはもちろんである。また、板金修理装置１０２を顧客の自宅等まで運搬し、出張板金修理サービスを提供するといったことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピーンフォーミングの原理説明図。
【図２】凹部を凹む前の状態に近づける方法を説明する図。
【図３】ピーンフォーミングにより自動車の板金修理を行う様子を示す図。
【図４】ピーンフォーミングにより板金修理を行う好適例を説明する図。
【図５】板金修理装置のヘッド部の概要を説明する図。
【図６】ヘッド部の別形態を説明する図。
【符号の説明】
１ 金属板
１ｋ，６ｋ 凹部（要板金修理部）
４ ニードル
１４ ヘッド部
４０ 自動車（構造物）
４０ａ 外板
４０ｂ 要板金修理部
１０２ 板金修理装置

Claims (6)

1. 構造物の金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有するニードルの先端で凹んだ側から衝撃し、前記金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングして板金修理するために、
   複数集合した前記ニードルの各々にランダムまたは一定の規則で軸方向に進退させるための動力を与えて前記金属板の主表面を前記ニードルで衝撃することを特徴とする板金修理方法。
2. 構造物の金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有するニードルの先端で凹んだ側から衝撃し、前記金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングして板金修理するために、
   前記金属板は、前記要板金修理部を含む被板金金属板と、それを裏側から覆うとともに、その被板金金属板に直接または他部材を介して間接に接合されて一体となった裏側接合材とを含んで構成され、前記裏側接合材との間に板金用工具類を介挿して成形不能な部位であって、前記裏側接合材との非接合部において、複数集合した前記ニードルの各々にランダムまたは一定の規則で軸方向に進退させるための動力を与えて前記被板金金属板の表側から前記要板金修理部を衝撃することを特徴とする板金修理方法。
3. 前記ニードルのストローク量を調節することにより、前記ニードルのエネルギーを微調整可能である請求項１または２記載の板金修理方法。
4. 構造物の金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有するニードルの先端で凹んだ側から衝撃し、前記金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングして板金修理するために、
   複数の前記ニードルが集合されてなるヘッド部と、各ニードルをランダムまたは一定の規則で軸方向に進退させるための動力を与える動力部とを備え、
   前記ヘッド部が前記要板金修理部の凹凸変化に追従する形で自在に可動であることを特徴とする板金修理装置。
5. 構造物の金属板が凹むことにより形成された要板金修理部を、所定のエネルギーを有するニードルの先端で凹んだ側から衝撃し、前記金属板が凹む前の状態に近づくようにピーンフォーミングして板金修理するために、
   前記金属板は、前記要板金修理部を含む被板金金属板と、それを裏側から覆うとともに、その被板金金属板に直接または他部材を介して間接に接合されて一体となった裏側接合材とを含んで構成され、前記被板金金属板の主表面を衝撃するための複数の前記ニードルが集合されてなるヘッド部と、
   前記裏側接合材との間に板金用工具類を介挿して成形不能な部位であって、前記裏側接合材との非接合部において、前記被板金金属板の表側から前記要板金修理部を前記ニードルで衝撃して前記被板金金属板を修理する際に、各ニードルをランダムまたは一定の規則で軸方向に進退させるための動力を与える動力部とを備え、
   前記ヘッド部が前記要板金修理部の凹凸変化に追従する形で自在に可動であることを特徴とする板金修理装置。
6. 前記要板金修理部とヘッド部との距離をコントロールすることにより、前記ニードルのエネルギーを微調整可能である請求項４または５記載の板金修理装置。

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