JP5417017B2 - Fastening member fixing method - Google Patents
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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。 The present invention relates to a fastening member fixing method for fixing a fastening member having a weld leg to a hot-pressed steel sheet.
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。 2. Description of the Related Art In recent years, for the purpose of reducing the weight of a vehicle body and improving collision safety, for example, the frame and pillars (vehicle body structural members) forming the vehicle body are being made thinner and harder. As a method for reducing the thickness and increasing the hardness of the vehicle body structural member, there is a method of forming the vehicle body structural member by hot pressing the steel plate, whereby the steel plate is quenched to reduce the thickness and increase the hardness. The formed vehicle body structural member can be molded. On the other hand, when fixing a weld nut, weld bolt or the like (fastening member) having a hardness lower than that of the body structure member to the body structure member having increased hardness by resistance welding, the following problems may occur. .
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。 The fastening member is provided with a plurality of welding legs, and resistance welding is performed in a state where these welding legs are in contact with predetermined positions of the vehicle body structural member, whereby each welding leg of the fastening member is melted and fastened. The member can be fixed to the vehicle body structural member. In order to perform resistance welding stably, the fastening member is pressed against the vehicle body structural member with a predetermined load, but the welding leg is crushed by the pressing load, and as a result, the contact area of each welding leg with the vehicle body structural member varies. . As a result, the resistance heat generated in the welded portion varies from product to product, and the fixing strength of the fastening member to the vehicle body structural member may vary, leading to a reduction in quality.
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。
Therefore, instead of directly fixing the fastening member to the vehicle body structural member, a bracket made of a steel plate formed in a predetermined shape is fixed to the vehicle body structural member by spot welding or the like so that the bracket holds the fastening member. (For example, refer patent document 1). By diverting the technique described in
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。
However, when diverting the technique described in
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。 The objective of this invention is providing the fixing method of the fastening member which can fix directly the fastening member provided with the welding leg to the hot-pressed steel plate, without varying.
本発明の締結部材の固定方法は、熱間プレス工程を経て高硬度化された鋼板に、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、前記熱間プレス工程を終えた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、前記焼鈍工程を終えた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。 The fastening member fixing method of the present invention is a fastening member fixing method for fixing a fastening member having a weld leg to a steel plate that has been hardened through a hot pressing step, and the hot pressing step is finished. The fixing portion of the steel plate to which the fastening member is fixed is heat-treated, and an annealing process for reducing the hardness of the fixing portion to a predetermined value, and the welding leg on the fixed portion after the annealing step is completed. And a resistance welding step of mounting and fixing the fastening member to the fixed portion.
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。 The fastening member fixing method of the present invention is characterized in that a target hardness of the fixed portion annealed in the annealing step is set to 300 Hv or less in terms of Vickers hardness.
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。 The fastening member fixing method of the present invention is characterized in that the heat treatment in the annealing step is performed by laser irradiation.
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。 The fastening member fixing method of the present invention is characterized by providing a trimming step of forming the steel sheet into a predetermined shape by laser irradiation as a pre-step of the annealing step.
本発明によれば、熱間プレス工程を終えた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、焼鈍工程を終えた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、高硬度化された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。 According to the present invention, the fixing part to which the fastening member of the steel plate after the hot pressing process is fixed is heat-treated, and the annealing process for reducing the hardness of the fixing part to a predetermined value, and the finishing part after the annealing process is completed. Since the welding leg is placed on the fixed part and the fastening member is fixed to the fixed part, the resistance welding process is included, so that the hardness of the fixed part, which has been increased in hardness, is reduced to approach the hardness of the fastening member. Resistance welding can be performed. Therefore, the welding leg of the fastening member can be prevented from being crushed and resistance welding can be stably performed, and the fastening member provided with the welding leg can be directly fixed to the fixed portion without variation. Since the variation in the fixing strength of the fastening member to the steel plate can be suppressed, the quality of each product can be kept constant and the yield can be improved. Since there is no need for a bracket or the like for holding the fastening member, the assembly work is not complicated and the mass of the product is not increased.
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。 According to the present invention, since the target hardness of the fixed portion annealed in the annealing process is set to 300 Hv or less in terms of Vickers hardness, it is possible to prevent the weld leg from being crushed by setting the hardness after annealing in the vicinity of 300 Hv. However, consumption of heat energy required for the heat treatment in the annealing process can be minimized.
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。 According to the present invention, since the heat treatment in the annealing process is performed by laser irradiation, the local heat treatment can be accurately performed.
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。 According to the present invention, a trimming process for forming a steel sheet into a predetermined shape by laser irradiation is provided as a pre-process of the annealing process. Therefore, trimming can be performed using the same processing apparatus by controlling the output (focus, etc.) of laser irradiation. A process and an annealing process can be performed. Thereby, the time to shift from the trimming process to the annealing process can be shortened.
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。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。 1 is an enlarged perspective view showing a hinge portion of a center pillar of a vehicle, FIG. 2 is a perspective view showing a weld nut applied to the hinge portion of FIG. 1, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are diagrams. Explanatory drawing explaining the detailed structure of 2 weld nuts is each represented.
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。
As shown in FIG. 1, an
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。
The center pillar (steel plate) 13 is formed into a predetermined shape by pressing a high-hardness high-tensile steel plate (SPFC material or the like), thereby realizing thinning and high hardness. Here, since the high-tensile steel sheet has high hardness, there is a problem that a large press load is required when forming by cold pressing, and further, the amount of spring back after forming becomes large. Therefore, in this embodiment, the
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。
As shown in FIG. 2, a
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。
As shown in FIG. 3, the
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。
The hardness of the high-tensile steel plate (center pillar 13) is quenched by hot pressing, and has a Vickers hardness of 480 Hv to 500 Hv. On the other hand, the hardness of the
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。
Hereinafter, a method for fixing the
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。 FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for fixing a hexagon nut to a work (center pillar), FIGS. 5A, 5B, and 5C are explanatory diagrams for explaining a hot pressing process, and FIG. 6 is a laser irradiation. FIGS. 7A and 7B are explanatory views for explaining the structure of the apparatus, FIGS. 7A and 7B are explanatory views for explaining the structure of the laser head of the laser irradiation apparatus, and FIGS. 8A and 8B are a trimming process and an annealing process. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the hardness of the workpiece and the hardness of the hexagon nut, and FIG. 10 is an explanatory diagram explaining the resistance welding process.
[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。
[Hot pressing process (first process)]
In step S1 of the flowchart shown in FIG. 4, a workpiece (steel plate) W having a predetermined thickness dimension to be the
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。
As shown in FIG. 5, the
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。
The
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。
A pair of
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。
Regarding the operation of the
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。
Thereafter, as indicated by an arrow (4) in FIG. 5B, each pressing
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。
Next, as shown by arrows (7) and (8) in FIG. 5 (c), the
[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。
[Trimming process (second process)]
In step S2 of the flowchart shown in FIG. 4, trimming processing is performed for cutting the sunk portion (waste portion on the outer peripheral side), forming the through
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。
As shown in FIG. 6, the
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。
As shown in FIG. 7, the
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。
The condensing
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。
Regarding the operation of the
[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。
[Annealing process (third process)]
In step S3 of the flowchart shown in FIG. 4, an annealing process is performed for forming the fixed
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。
First, as shown in FIG. 8B, the
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。 When the trimming process laser L and the annealing process laser L are compared, in the trimming process, the laser output (High), the irradiation diameter ID (small), and the irradiation time (short) are obtained. In the annealing process, Laser output (Low), irradiation diameter ID (large), and irradiation time (long).
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。
FIG. 9 shows the relationship between the hardness of the workpiece W and the hardness of the
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。
Depending on the hardness of the workpiece W, it is conceivable to use a welded nut having a high hardness for the
[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。
[Resistance welding process (4th process)]
In step S4 of the flowchart shown in FIG. 4, a welding process for fixing the
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。
First, as shown in FIG. 10, the workpiece W and the
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。
Next, as indicated by the broken line arrow (3), a predetermined energization current is supplied to each
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。
As described above in detail, according to the fastening member fixing method according to the first embodiment, the fixed
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。
Moreover, according to the fixing method of the fastening member according to the first embodiment, the target hardness of the fixed
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。 Furthermore, according to the fastening member fixing method according to the first embodiment, since the heat treatment in the annealing process is performed by irradiating the laser L, the local heat treatment can be accurately performed.
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。
Further, according to the fastening member fixing method according to the first embodiment, the trimming process for forming the workpiece W into a predetermined shape by the laser L irradiation is provided as a pre-process of the annealing process. By controlling the output (irradiation diameter ID or the like), the trimming process and the annealing process can be performed using the same
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。 Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIGS. 11A and 11B are explanatory views illustrating the detailed structure of the weld nut according to the second embodiment.
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。
The weld nut according to the second embodiment is different from the hexagon nut 17 (see FIG. 3) of the first embodiment in that the weld nut has a rectangular shape. As shown in FIG. 11, four welding projections (welding legs) 80 a are integrally provided on the bottom surface side of the square nut (fastening member) 80. Each
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。 Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIGS. 12A and 12B are explanatory views for explaining the detailed structure of the weld bolt according to the third embodiment.
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。
The third embodiment is different in that a weld bolt is used instead of the hex nut 17 (see FIG. 3) of the first embodiment. As shown in FIG. 12, the weld bolt (fastening member) 90 includes a
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。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIGS. 13A and 13B are explanatory views illustrating a trimming process and an annealing process according to the fourth embodiment.
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。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 13, the trimming process (step S <b> 2 in FIG. 4) is performed with a high-
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。
In the trimming step, the cutting
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。
In the annealing step, the high-
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。
Also in the fourth embodiment configured as described above, resistance welding can be performed in a state in which the hardness of the fixed
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。
In addition, by setting the target hardness of the fixed
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。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in each of the above embodiments, the
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。 Further, in each of the above embodiments, a steel plate using a high-strength steel plate (SPFC material or the like) has been shown. In addition, the present invention can be applied to other steel plates (soft steel plates such as SPCC materials). In short, the present invention can be applied to a steel sheet in which the hardness of the steel sheet is increased by about 100 Hv or more in terms of Vickers hardness with respect to the hardness of the fastening member by hot pressing.
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
13 Center pillar (steel plate)
13a
17a Weld protrusion (weld leg)
DESCRIPTION OF
80a Weld protrusion (weld leg)
90 Weld bolt (fastening member)
91a Welding protrusion (welding leg)
L Laser W Workpiece (steel plate)
Step S1 Hot pressing process Step S2 Trimming process Step S3 Annealing process Step S4 Resistance welding process
Claims (4)
前記熱間プレス工程を終えた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、
前記焼鈍工程を終えた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。 A fixing method of a fastening member for fixing a fastening member provided with a welding leg to a steel plate that has been hardened through a hot pressing process ,
An annealing process for heat-treating a fixed part to which the fastening member of the steel plate that has finished the hot pressing process is fixed, and reducing the hardness of the fixed part to a predetermined value;
A fastening member fixing method comprising: a resistance welding step of placing the welding leg on the fixed portion after the annealing step and fixing the fastening member to the fixed portion.
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