JP5597257B2 - パネルの製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、外側板と内側板を備えた2重構造のパネルの製造方法に関し、作業機械のドアパネルや自動車のボンネットパネル等の製造方法に関するものである。
作業機械のサイドドアなどとしては、外側板および内側板からなる2重構造のドアパネルがある。このドアパネルの内側板は複数の凹部と凸部とを有し、外側板にこの内側板の凹部を接着剤で接着する。そして、外側板の外周縁部を、内側板の外周縁部を包む状態で内側に向けて折り曲げ加工(ヘミング加工)する。このようにして、外側板と内側板とを固定している(例えば、特許文献1参照)。
この種の2重構造のドアパネル構造は、外側板と内側板との間の凸部との間の内部空間に発泡剤を充填して、振動を減衰させ、騒音の発生を抑制することが可能である。
特開平9−228412号公報
上記したヘミング加工する場合、ドアパネルの大きさに対応した金型を必要とする。このため、金型にかかるコストが嵩むとともに、大きさの異なるドアパネルを加工するごとに金型を交換する必要があり、作業性が悪くなるという難点がある。
この発明の目的は、容易に大きさの異なるドアパネルなどのパネルの製造に対応することができるパネルの製造方法を提供することにある。
この発明は、外側板に内側板を一体化したパネルの製造方法であって、外側板の所定の位置に接着剤を塗布する工程と、前記外側板と内側板とを重ね合わせレーザ溶接により仮固定する工程と、 仮固定した外側板の外周縁部を内側板の周縁部を包みこむように折返し平坦に押しつぶすヘミング加工を行う工程と、外側板の周縁部のヘミング加工が終了したパネルに接着剤を塗布して、シーリング加工を行う工程と、を備え、前記ヘミング加工は、矩形のパネルの対向する一対の長辺側の真ん中部分を折り返してかしめた後、前記パネルの短辺側の一辺から真ん中のかしめた部分までを折り返してかしめ、その後、前記パネルの残りの短辺側の一辺から真ん中のかしめた部分までを折り返してかしめることを特徴とする
また、前記接着剤塗布工程とシーリング加工工程の接着剤は同じ接着剤槽から供給するように構成できる。そして、前記接着剤槽から接着剤供給装置まで接着剤を供給する配管に複数の温度センサと、温度センサに対応して制御される複数のヒータとを備え、温度センサの出力に応じて各ヒータを独立に制御するとよい。
この発明は、容易に大きさの異なるドアパネルなどのパネルの製造に対応することができ、種々のパネルの製造を効率良く行うことができる。
この発明により製造されたドアパネルを示す斜視図である。 この発明により製造されたドアパネルの要部を示す模式的断面図である。 この発明により製造されたドアパネルの要部を示す模式的断面図である。 この発明の製造方法の工程を示すフローチャートである。 この発明の製造方法のヘミング加工工程を示すフローチャートである。 この発明の製造方法における接着剤塗布状態を示す模式的分解斜視図である。 この発明に用いられる接着剤塗布装置の構成を示すブロック図である。 この発明に用いられる接着剤を塗布するための塗布する装置を示す模式図である。 この発明に用いられるレーザ溶接装置を示す模式図である。 この発明に用いられるヘミング加工の装置を示す模式図である。 この発明によるヘミング加工工程を示す模式図である。 この発明によるヘミング加工工程を示す模式図である。 この発明により異なる大きさのパネルのヘミング加工を示す模式図である。 この発明によるシール剤塗布状態を示す模式的断面図である。
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
この実施形態のドアパネルは、例えば、作業機械のラジエータ室に設けられたサイドドアのドアパネルとして用いられる。
図1ないし図3は、サイドドアのドアパネル5を示し、このドアパネル5は、外側板51と、この外側板51に対し凹凸状にプレス成形されて外側板51の内側面に凹部を固定されるとともに凸部と外側板51との間に空間53を形成する内側板52と、これらの外側板51と内側板52との間の空間53に充填されて硬化された発泡剤6とを具備している。この実施形態では、外側板51および内側板52には、4列の通気用開口部50が設けられている。
内側板52は、外側板51に接合された開口側の接合部57および外周側の接合部58と、これらの接合部57、58に対し外側板51から離反する方向に凸条状に膨出成形された凸部55とを具備している。
図2に示されるように、外側板51の外周縁部は、内側板52の周縁部を包みこむように折返し平坦に押しつぶして形成したヘミング加工部Hにより、内側板52の周縁部を咬込み結合する。内側板52の接合部57、58は、接合用接着剤16により外側板51に接着され、この接合用接着剤16により外側板51と内側板52の接合部57、58とを接合するとともにシールする。
図2及び図3に示すように、内側板52には、外側板51の通気用開口部50aより外側へ大きく通気用開口部50bが開口されているが、その内側板52の通気用開口部50bの切断開口縁と、この通気用開口部50bの下側に位置する外側板51の上面との間には、その通気用開口部50bの切断開口縁に沿って、シール剤17が塗布されている。このシール剤17は、後述するように、接着剤16と同じ接着剤が用いられ、塗布形状を保持できる高い粘度および粘着性と、熱硬化性とを有するペーストタイプ構造用接着剤を用いることができる。ペーストタイプ構造用接着剤としては、例えば、エポキシ系熱硬化型接着剤を持ちることができる。接着剤16は、熱硬化性接着剤以外に、紫外線硬化型接着剤や可視光硬化型接着剤などを用いることもできる。
図3に示すように、この外側板51の通気用開口部50aより外側へ拡大された通気用開口部50bを有する内側板52が接着されているので、この内側板52の通気用開口部50bを切欠形成する開口切断面に沿って、内側板52の開口切断面52aに隣接する外側板51上の被覆帯領域51bから内側板52の開口切断面に隣接する内側板52上の開口縁被覆帯領域52bにわたる幅広状の被覆帯領域に、シール剤17が塗布されている。
内側板52上にオーバーラップするように塗布されたことで、シール剤17の接着面積が拡大することで、接合部の耐久性がより向上する。また、シール剤17として接着剤を用いるので接着強度も向上する。
図1および図2に示されるように、凸部55は、断面二次モーメントなどの断面性能に優れ、曲げ応力などに対して変形しにくい特性を有する。
また、図2に示すように、内側板52と外側板51との間の接合部57、58は、レーザ溶接により、10mm〜1000mmの間の適度な間隔で仮止め用の溶着がなされている。このレーザによる溶着は、外側板51が露出する側には溶接痕がでないように、内側板52側からレーザを照射し、外側板51の内側板52と接する側の一部が溶着する程度にレーザの出力並びに加工時間を制御している。
外側板51は、内側板52の1.2〜5.0倍の板厚にする。言い換えれば、内側板52は、外側板51より薄い板厚の鉄板を用いる。例えば、外側板51を1.2mmの鉄板とした場合、内側板52は、相反する強度と加工性とを満足するために、0.6mm、0.8mmなどの鉄板を用いることが望ましい。
発泡6は、例えば、内側板52の内面に貼付された未発泡状態のシート状の発泡素材を、外側板51と内側板52との間の空間内で加熱して発泡させ、成形する。発泡素材は、20倍程度の体積膨張率を有する高発泡性のゴム系吸音材が望ましい。発泡素材の加熱は、焼付塗装用加熱設備を用いて、焼付塗装と同時に行なうことができる。
次に、このドアパネル5の製造方法を図4のフローチャートを参照して説明する。
まず、接着剤塗布装置を用いて、外側板51の所定の箇所に接着剤16を塗布する(ステップS1)。図6に示すように、外側板51の外周並びに開口部50aに沿って接着剤16が塗布される。この接着剤16並びに後述するシール剤17は、同じ接着剤を用いている。このため、接着剤は同じ接着剤槽から、外側板51と内側板52との接着を行うための接着剤16とシール剤17とを塗布する装置にそれぞれ接着剤の粘度等を一定に保って供給している。この接着剤塗布装置の構成については後述する。
図6に示すように、外側板51に接着剤16を塗布した後、外側板51と内側板52との位置を合わせて両者を仮接着する。この実施形態では、この仮接着はレーザを用いたレーザ溶接により行う(ステップS2)。
図9は、レーザ溶接に用いる装置を示す模式図である。ロボット装置70の先端部にレーザ装置71が設けられ、ステージ72に外側板51と内側板52を貼り付けたドアパネル5をセットする。レーザ装置71は、例えば、YAGレーザを用いる。そして、内側板52と外側板51との間の接合部57、58は、10mm〜1000mmの間の適度な間隔でレーザ溶接を行う。レーザ装置71の走査は、ロボット装置70が内側板52の所定の箇所にレーザ装置71を移動させて行う。内側板52にレーザ装置71の走査に従いレーザが照射される。このレーザによる溶着は、仮止め用が行わればよく、外側板51が露出する側には溶接痕がでないように、外側板51の内側板52と接する側の一部が溶着する程度にレーザの出力並びに加工時間を制御している。
又、溶着時に火花が多く発生するので、レーザ装置71の先端レンズが破損する虞があるので、エアーブローを行いながら溶着するとよい。また、レーザ溶接によるスポットの順序は製品歪みが生じない順序で行う。
なお、上記した実施形態においては、ロボット装置70により、レーザ装置71を移動させて溶接を行っているが、ステージ72をXYZ方向に移動可能に構成し、ドアパネル5を移動させてレーザ溶接を行うように構成することも可能である。
このように、レーザ溶接により仮固定をすることで、スポット溶接で発生する打痕傷がなくなり、外観品質が向上する。
続いて、外側板51の外周縁部を内側板52の周縁部を包みこむように折返し平坦に押しつぶすヘミング加工を行う(ステップS3)。このヘミング加工により、内側板52の周縁部に外側板51の外周縁部が咬込み、両者が結合される。この発明のヘミング加工は、折り曲げ加工を3工程以上に分けて加工を行うものである。この実施形態では、金型を3種類用意し、3つの工程に分けることにより複数のドアパネルの加工を可能にしている。
この実施の形態においては、図10に示すように、3つのヘミング加工プレス機81、82、83を用意し、それぞれ対応する場所のヘミング加工のプレスを行うものである。図10及び図5のフローチャートを参照してこの発明のヘミング加工について説明する。
最初にヘミング加工するヘミング加工プレス機81は、矩形のドアパネル5の対向する真ん中部分の加工を行うものである。ステージ84に加工するドアパネル5が載置され、搬送コンベア(図示せず)により、ヘミング加工プレス機81の所定の位置まで搬送される。そして、矩形のドアパネル5の長辺の対向する2辺の中央部を先行して折り返してかしめる(ステップS11)。
真ん中部分のかしめが終わったドアパネル5は次のヘミング加工を行うヘミング加工プレス機82に送られる。すなわち、真ん中部分のヘミング加工が終わったドアパネル5は、次のステージ85に送られ、搬送コンベア(図示せず)により、ヘミング加工プレス機82の所定の位置まで搬送される。このプレス機82により、矩形のドアパネル5の短辺側の一辺から真ん中のかしめた部分までを折り返してかしめる(ステップS12)。この実施形態では、左側の辺から真ん中のかしめた箇所に到達する位置までかしめる。
真ん中と左側部分のかしめが終わったドアパネル5は次のヘミング加工を行うヘミング加工プレス機83に送られる。すなわち、真ん中と左側部分のヘミング加工が終わったドアパネル5は、搬送コンベア(図示せず)により、ヘミング加工プレス機83の所定の位置まで搬送される。このヘミング加工プレス機83により、矩形のドアパネル5の短辺側の残りの一辺から真ん中のかしめた部分までを折り返してかしめる(ステップS13)。この実施形態では、右側の辺から真ん中のかしめた箇所に到達する位置までかしめる。
3つのヘミング加工が終わると全ての辺のかしめが終わり、ヘミング加工が終わったドアパネル5がステージ86に搬送される。
図11ないし図13に、この発明により、同じヘミング加工プレス機を用いて複数のドアパネルの加工を行う方法につき更に説明する。図11は、最長パターンのドアパネル5を加工する例を示し、図12は、最小パターンのドアパネルを加工する例を示している。図11及び図12において、鎖線で示した場所が折りつぶし箇所c、一点鎖線H1、二点鎖線H2、H3で示した部分がかしめる場所を示している。
図11及び図12に示す例は、短辺側が等しい長さで長辺側の長さが異なるドアパネル5、5を示している。図11(a)、図12(a)で示すように、まず、長辺側の対向する2辺の真ん中部分を一点鎖線H1で示すようにかしめる。
続いて、左側の短辺側から長いドアパネル5aの真ん中のかしめ部分H1に到達する領域部分である二点鎖線H2で示す箇所をかしめる。このとき、図11に示す長いドアパネル5の場合には、一点鎖線H1と2点鎖線H2の部分が連なりかしめられる。
また、短いドアパネル5の場合には、図12に示すように、一点鎖線H1と2点鎖線H2の部分が重なってかしめられる。
最後に、右側の短辺側から長いドアパネル5の真ん中のかしめ部分H1に到達する領域部分である二点鎖線H3で示す箇所をかしめる。このとき、図11に示す長いドアパネルの場合には、一点鎖線H1と2点鎖線H3の部分が連なりかしめられる。
また、短いドアパネル5の場合には、図12に示すように、一点鎖線H1と2点鎖線H3の部分が重なってかしめられる。
このようにして、図13に示すように、長さの異なるドアパネル5a、5bを同じ金型を用いてヘミング加工を行うことができる。最長の長さAは、3つのヘミング加工でそれぞれのかしめ部分が連なる長さである。また、最小の長さBは、左右のヘミング加工のかしめが重ならない長さである。Aの長さからBの長さを引いた長さD部分の長さが可変箇所となる。この領域に対応する長さのドアパネル5は加工を行うことができる。
上記した実施形態では、ドア真中から右側サイド、そして左側サイドの順に工程を分けて加工を行っている。右側サイド、左側サイドの順が逆順でも製作は可能であるが、左側サイド、右側サイドの順に製作した方がよりプレス機を密着させることができる。
また、工程を分けることで金型構造が簡素化(骨抜き構造)され、搬送コンベアを金型内部まで延長し、ドアパネルの搬送を安定させることができる。
続いて、外側板51の周縁部のヘミング加工が終了したドアパネル5は、接着剤塗布装置を用いて、接着剤を塗布して、シーリング加工を行う(ステップS4)。
図14に示すように、内側板52の通気用開口部50bを切欠形成する開口切断面に沿って、内側板52の開口切断面52aに隣接する外側板51上の被覆帯領域51bから内側板52の開口切断面52aに隣接する内側板52上の開口縁被覆帯領域52cにわたる幅広状の被覆帯領域に、接着剤供給装置10bから接着剤がシール剤17として塗布される。
この外側板51および内側板52を焼付塗装用加熱炉に入れて、これらの間に塗布されている熱硬化性の接合用接着剤16を硬化させ、外側板51と内側板52とを接着するとともに、発泡剤を発泡させる。
さらに、焼付塗装用加熱炉の加熱により、外側板51および内側板52の外表面に予め吹付けられた塗料を焼付ける。
例えば、接着剤16およびシール剤17の熱硬化は、160℃で10分間の加熱をし、焼付塗装は、180℃〜200℃で20分間の加熱をする。これらの加熱は、既存の焼付塗装用加熱炉を用いて行なうことができる。
このようにして、ドアパネルを製造することができる。
この接着剤16並びにシール剤17は、同じ接着剤を用いている。このため、接着剤は同じ接着剤槽11から、外側板51と内側板52との接着を行うための接着剤16とシール剤17とを塗布する供給装置10(10a、10b)にそれぞれ接着剤の粘度等を一定に保って供給している。
この接着剤塗布装置の構成について,図7及び図8に従い説明する。図7は、接着剤塗布装置の構成を示すブロック図、図8は、接着剤を塗布するための塗布する装置を示す模式図である。接着剤塗布装置は、ロボット装置100の先端に、接着剤カートリッジを内蔵するホルダと、このホルダ内の接着剤カートリッジから押出された接着剤を定流量供給する接着剤供給装置10(10a、10b)とが設けられている。この接着剤供給装置10(10a、10b)の下端に、接着剤材塗布ノズルが設けられている。ロボット装置100は、プログラムされた3次元的座標値および速度指令値などにより、接着剤供給装置10(10a、10b)の接着剤塗布ノズルを自在に移動できるとともに、接着剤供給装置10(10a、10b)から供給される接着剤の吐出流量を押出圧により制御できる。
図7に示すように、この発明に用いられる接着剤塗布装置は、接着剤槽11に接着剤が保持され、この接着剤槽11から配管12を介して、ドアパネル5の接着用の接着剤16を塗布する接着剤供給装置10aと、シール剤としての接着剤17を塗布する接着剤供給装置10bにそれぞれ接着剤が供給される。
接着剤は、温度が異なるとその粘度等が代わり、接着剤の流動性を一定に保つことができない。そのため、吐出される接着剤の量にばらつきが生じることになる。そこで、この発明においては、配管12の温度を複数の温度センサ131から136で測定し、そのセンサ出力に応じて制御装置15が配管15の温度を制御するヒータ141から145の出力を制御し、配管12内の接着剤の温度を20度から40度の間で所望の温度に一定に保ち、接着剤の流動性を安定させ、塗布する接着料にバラツキを無くし、安定した接着力並びにシール性を確保するように構成するものである。
この実施形態においては、接着剤槽11からドアパネル5の接着に用いる接着剤供給装置10aへの配管12aと、ドアパネル5のシール剤を塗布する接着剤供給装置10bへの配管12bとに分けている。これら配管12a、12bは同じ長さにしている。そして、それぞれ三箇所に温度センサを設けている。すなわち、配管12aには、センサ131、132、133が設けられ、配管12bには、センサ134、135、136が設けられている。
接着剤槽11からそれぞれ第1のセンサ131、134までの距離L1は等しく、また、第1のセンサから第2センサまでの距離lと第2のセンサから第3のセンサの距離lは等しくなっている。
そして、配管12、12a、12bの回りにはヒータ141、142、143、144、145が設けられ、これらヒータはそれぞれ対応するセンサからの出力により、制御装置15がその出力を制御し、配管内の接着剤の温度を所定の温度から所定の温度範囲内の略一定の温度になるように制御している。
このように、塗布される接着剤の量を正確に制御できるので、内板部分の接着剤塗布及びコーキング塗布に使用される接着剤を塗布形状などの品質管理を確実に行え、設計要求の高い機体構造重要部分にも適用することができる。
又、シール剤17として接着剤を使用することで、シール性と接着強度が向上するという効果もある。
上記した実施形態においては、ロボット装置100により、接着剤供給装置10(10a、10b)を移動させて接着剤の塗布を行っているが、ドアパネル5を支持するステージをXYZ方向に移動可能に構成し、ドアパネル5を移動させて接着剤の塗布を行うように構成することも可能である。
上記実施例としては、接着剤16、シール剤17として熱硬化性接着剤を用いた。接着剤16、シール剤17として紫外線硬化型接着剤や可視光硬化型接着剤などを用いることもできる。
例えば、接着剤16、シール剤17として、紫外線硬化型接着剤を用いた場合には、接着剤の硬化工程として、紫外線を照射する紫外線(UV)ライトを設置する。そして、接着剤に紫外線ライトを用いて紫外線を直接照射して、接着剤を硬化させる。紫外線硬化型接着剤は、紫外線を照射することにより、直ちに硬化され、硬化工程時間を短縮することができる。ただし、大気中の空気に紫外線が照射させるとオゾンが発生するので、脱臭装置などを設ける。
また、接着剤16、シール剤17として、可視光硬化型接着剤を用いた場合には、太陽光や蛍光灯など自然のエネルギーや少ないエネルギーで硬化させることができる。可視光硬化型接着剤を用いた場合、例えば、接着剤の硬化工程に、蛍光灯からなる照射装置を設置し、接着剤に蛍光灯からの可視光を照射する。7万ルクス相当の27Wの蛍光灯の光源下で2分程度照射することにより、接着剤16、シール剤17を硬化させることができる。蛍光灯の照射により、接着剤を硬化させる場合には、オゾンはなく、脱臭装置を設ける必要がない。又、硬化時間も2分程度と、熱硬化型接着剤に比して硬化工程時間を短縮することができる。
又、上記した実施形態においては,作業機械のドアパネルにこの発明を適用した例を説明したが、外側板と内側板を備えた2重構造のパネルであればこの発明は適用することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
5 ドアパネル
51 外側板
52 内側板
10、10a、10b 接着剤供給装置
12、12a、12b 配管
11 接着剤槽
16 接着剤
17 シール剤(接着剤)

Claims (9)

  1. 外側板に内側板を一体化したパネルの製造方法であって、
    外側板の所定の位置に接着剤を塗布する工程と、
    前記外側板と内側板とを重ね合わせレーザ溶接により仮固定する工程と、
    仮固定した外側板の外周縁部を内側板の周縁部を包みこむように折返し平坦に押しつぶすヘミング加工を行う工程と、
    外側板の周縁部のヘミング加工が終了したパネルに接着剤を塗布して、シーリング加工を行う工程と、を備え
    前記ヘミング加工は、矩形のパネルの対向する一対の長辺側の真ん中部分を折り返してかしめた後、前記パネルの短辺側の一辺から真ん中のかしめた部分までを折り返してかしめ、その後、前記パネルの残りの短辺側の一辺から真ん中のかしめた部分までを折り返してかしめることを特徴とするパネルの製造方法。
  2. 前記外側板および内側板に、複数の通気用開口部が開口され、前記通気用開口部の切断開口縁に沿ってシーリング加工の接着剤が塗布されることを特徴とする請求項1に記載のパネルの製造方法。
  3. 前記内側板の通気用開口部は外側板の通気用開口部より外側へ大きく開口されていることを特徴とする請求項に記載のパネルの製造方法。
  4. 前記接着剤塗布工程とシーリング加工工程の接着剤は同じ接着剤槽から供給することを特徴とする請求項1又は請求項に記載のパネルの製造方法。
  5. 前記接着剤槽から接着剤供給装置まで接着剤を供給する配管に複数の温度センサと、温度センサに対応して制御される複数のヒータとを備え、温度センサの出力に応じて各ヒータを独立に制御することを特徴とする請求項に記載のパネルの製造方法。
  6. 前記接着剤として、熱硬化型接着剤を用い、外側板と内側板とが一体化された状態で加熱装置内に入れ、接着剤を硬化させることを特徴とする請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載のパネルの製造方法。
  7. 前記接着剤として、可視光硬化型接着剤を用い、外側板と内側板とが一体化された状態で、接着剤に蛍光灯からの光を照射し、接着剤を硬化させることを特徴とする請求項2ないし請求項6のいずれか1項に記載のパネルの製造方法。
  8. 前記外側板の板厚は、内側板の1.2〜5.0倍である請求項1に記載のパネルの製造方法。
  9. 前記内側板にレーザ照射を行い、前記外側板の内側板との接する側の一部を溶着させて仮固定することを特徴とする請求項に記載のパネルの製造方法。
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