JP5598137B2 - 車体骨格部材及びその製造法 - Google Patents
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Description
これらの本発明では、屈曲部が780MPa以上の引張強度を有することが望ましく、1200MPa以上の引張強度を有することがさらに望ましく、1400MPa以上の引張強度を有することがよりいっそう望ましい。
これらの本発明では、屈曲部の比(R/D)は0〜2であり、残余部の比(R/D)は2超であることが望ましい。ただし、Rは図芯の曲げ半径であり、Dは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。
図1(a)は、本発明に係る車体骨格部材1の素材0の形状を示す説明図であり、図1(b)は、本発明に係る車体骨格部材1の形状を示す説明図であり、図1(c)は、素材0の第1の部分2−1、2−2、2−3の横断面図であり、図1(d)は、素材0の第2の部分3−1、3−2の横断面図であり、図1(e)は、他の素材0−1の第1の部分2−1、2−2、2−3の横断面図であり、図1(f)は、他の素材0−1の第2の部分3−1、3−2の横断面図である。
第1の部分2−1〜2−3は、いずれも、第1の突出部4を有する。第1の突出部4は、筒状体0aの外部へ向けて突出するとともに、筒状体0aの軸方向へ向けて延設される。
第2の突出部5は、いずれも、スポット溶接可能高さよりも低い高さ(例えば肉厚の3〜5倍)を有する1つのフランジ5aと、パネル5bと、すみ肉溶接部5cとを有する。すみ肉溶接部5cは、1のフランジ5aの側面にパネル5bの端面を突き合わせて溶接することによって閉断面を形成する。すみ肉溶接部5cもまた、溶接部4cと同様にレーザー溶接等による連続溶接部である。これにより、後述する曲げ加工の際における溶接部5cの破断が防止される。
また、今回の説明では、溶接部4c、溶接部5cを別方式としたが、当然のことながら、全長に亘り溶接部4cと同様な貫通溶接としてもよいし、全長に亘り溶接部5cと同様なすみ肉溶接としても良い。
素材0は、以上のように構成される。
製造法も特定の方法に限定する必要はなく、後述する車体骨格部材を製造することができる方法であれば、如何なる方法を用いてもよいが、下記の方法により製造することが、車体骨格部材の寸法精度を確保できるとともに、低コストで製造することができるので、望ましい。
送り手段11は、素材17を、その長手方向へ送るためのものである。本発明では、送り手段11は第1の産業用ロボット18により構成される。
図3は、第1の産業用ロボット18、第2の産業用ロボット26および第3の産業用ロボット28の構成例を示す説明図である。
送り手段11は、以上のように構成される。
第1の支持手段12は、支持台31に搭載されて第1の位置Aに固定して配置され、素材17を送りながら支持するためのものであり、送り手段11により送られる素材17を送りながら支持可能である複数のロール12a〜12fを有するダイスにより構成される。
このようなダイスは、当業者にとっては周知慣用であるので、第1の支持手段12に関するこれ以上の説明は省略する。
第1の支持手段12は、以上のように構成される。
加熱手段は、素材17の送り方向について第1の位置Aよりも下流の第2の位置Bに、加熱コイル支持ロボット32により支持されて配置されて、送られる素材17の一部または全部を加熱するためのものである。
冷却手段は、素材17の送り方向について第2の位置Bよりも下流の第3の位置Cに固定して配置されて、送られる素材17における加熱手段13により加熱された部分を冷却することによって、送り手段11及び加熱手段13とともに、素材17の軸方向に部分的に、軸方向へ移動する焼入れ温度被加熱領域を形成するためのものである。
冷却手段14は、以上のように構成される。
第2の支持手段15は、素材17の送り方向について第3の位置Cよりも下流の第4の位置Dに配置されて、送られる素材17の少なくとも一箇所を支持しながら二次元または三次元の方向へ移動することによって素材17における位置B〜C間の、加熱されて変形抵抗が大幅に低下した焼入れ温度被加熱領域に間欠的に曲げモーメントを与えて、素材17を所望の形状に曲げ加工するためのものである。
第2の支持手段15は、以上のように構成される。
変形防止手段16は、素材17の送り方向について第4の位置Dよりも下流の第5の位置Eに配置されて、送られる素材17の変形を防止するためのものである。
また、第3の産業用ロボット28は、上述した第1の産業用ロボット18や第2の産業用ロボット27と同様に、いずれも、いわゆる垂直多関節ロボットであり、第1軸、第2軸、第3軸、第4軸、第5軸および第6軸を有し、必要に応じてこれらに加えて第7軸を有していてもよい。各軸はACサーボモーターにより駆動される。
なお、曲げ加工装置10では、曲げ加工を、温間または熱間で行うことが望ましい。温間とは、常温に比べて金属材の変形抵抗が低下する加熱温度域であり、例えば、ある鉄鋼材料ではおよそ500℃から800℃の温度域である。熱間とは常温に比べて金属材の変形抵抗が低下し、かつ、金属材が焼入れされるのに必要な加熱温度域であり、例えば、ある鉄鋼材料では800℃以上の温度域である。特に、熱間で行う場合には焼入れの所定の温度になった後に所定の冷却速度で冷却することにより焼入れ処理を行うことができ、また温間で行う場合には曲げ加工部を冷却することにより熱歪み等の加工上の歪みの発生を防止することができる。
このように構成された曲げ加工装置10により素材17に二次元または三次元の曲げ加工を行うと、第1の産業用ロボット18を用いるので、以下に列記する効果を得ることができる。
図1(b)〜図1(d)に示すように、車体骨格部材1は筒状体0aを備える。筒状体0aは閉断面を有する。
の外部へ向けて突出するとともに筒状体0aの軸方向へ向けて延設される。
第1の突出部4は、いずれもスポット溶接可能高さを有する2つのフランジ4a、4bと、溶接部4cとを有する。溶接部4cは、2つのフランジ4a、4bを重ね合わせて溶接することによって閉断面を形成する。溶接部4cは、レーザー溶接、シーム溶接さらにはアーク溶接等の連続溶接による溶接部である。図1(a)に示す例ではレーザー溶接部である。
第2の突出部5は、スポット溶接可能高さよりも低い高さを有する1つのフランジ5aと、パネル5bと、すみ肉溶接部5cとを有する。すみ肉溶接部5cは、1つのフランジ5aの側面にパネル5bの端面を突き合わせて溶接することによって閉断面を形成する。すみ肉溶接部5cもまた、溶接部4cと同様にレーザー溶接等による連続溶接部である。
0a 筒状体
1 車体骨格部材
2−1、2−2、2−3 第1の部分
3−1、3−2 第2の部分
4 第1の突出部
4a、4b フランジ
4c 溶接部(連続溶接部)
5 第2の突出部
5a フランジ
5b パネル
5c すみ肉溶接部(連続溶接部)
5d 端面
10 本発明に係る曲げ加工装置
11 送り手段
12 第1の支持手段
12a〜12f ロール
13 加熱手段
13a,13b 加熱コイル
14 冷却手段
14a、14b 冷却水噴射ノズル
15 第2の支持手段
16 変形防止手段
17 素材
17−1 他の素材
17a 先端部
18、18−1 第1の産業用ロボット
19 上腕
20 前腕
20a 手首
21 コントローラー
22 入力装置
23 パレット
24、24−1 効果器(エンドエフェクタ)
25 可動ローラーダイス
25a、25b ロール対
27 第2の産業用ロボット
27a グリッパー
28 第3の産業用ロボット
29、29−1 グリッパー
30 段替え用ツール置き台
31 支持台
32 加熱コイル支持ロボット
33 段替え用加熱コイル置き台
34 段替え用ツール置き台
35 曲げ加工品
36 把持部
37 ハンドリングロボット
38 製品置き台
40 第1の略ハット部材
40a フランジ部
41 第2の略ハット部材
41a フランジ部
42a 突出部
43 成形体
43a フランジ部
44 筒状体
44a 突出部
45 筒状体
Claims (9)
- 閉断面を有する筒状体を備える車体骨格部材であって、
前記筒状体は、該筒状体の軸方向へ向けて屈曲する1又は2以上の屈曲部と、前記屈曲部を除く残余部とを有し、
前記残余部は、非焼入れ組織を有するとともに、前記筒状体の外部へ向けて突出するとともに前記軸方向へ延設される第1の突出部を有し、当該第1の突出部は、いずれもスポット溶接可能高さを有する2つのフランジと、該2つのフランジを重ね合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有し、かつ
前記屈曲部は、焼入れ組織を有するとともに、前記筒状体の外部へ向けて突出するとともに前記軸方向へ延設される第2の突出部を有し、当該第2の突出部は、前記スポット溶接可能高さよりも低い高さを有する1つのフランジと、パネルと、前記1のフランジの端面又は側面に前記パネルの端面を突き合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有すること
を特徴とする自動車の車体骨格部材。 - 閉断面を有する筒状体を備える車体骨格部材であって、
前記筒状体は、該筒状体の軸方向へ向けて屈曲する1又は2以上の屈曲部と、前記屈曲部を除く残余部とを有し、
前記残余部は、非焼入れ組織を有するとともに、前記筒状体の外部へ向けて突出するとともに前記軸方向へ延設される第1の突出部を有し、当該第1の突出部は、いずれもスポット溶接可能高さを有する2つのフランジと、該2つのフランジを重ね合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有し、かつ
前記屈曲部は、焼入れ組織を有するとともに、前記筒状体の外部へ向けて突出する突出部を有さないこと
を特徴とする自動車の車体骨格部材。 - 前記残余部は、前記筒状体の軸方向へ向けて直線的に形成される直線部、及び/又は、前記屈曲部よりも大きな曲げ半径を有する湾曲部である請求項1又は請求項2に記載された車体骨格部材。
- 前記屈曲部は780MPa以上の引張強度を有する請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された車体骨格部材。
- 前記残余部は、780MPa未満の引張強度を有する請求項4に記載された車体骨格部材。
- 前記屈曲部の比(R/D)は0〜2であり、前記残余部の比(R/D)は2を超える請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された車体骨格部材。
ただし、Rは図芯の曲げ半径であり、Dは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。 - 下記第1の部分及び下記第2の部分を軸方向へ向けて備えるとともに閉断面を有する筒状体の軸方向に部分的に、当該軸方向へ移動する焼入れ温度被加熱領域を形成しながら、該焼入れ温度被加熱領域に間欠的に曲げモーメントを与えることにより前記筒状体に曲げ加工を行うことによって、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載された車体骨格部材を製造する方法であって、
前記焼入れ温度被加熱領域が前記第1の部分に存在する時には、当該第1の部分に、曲げ加工を行わないか、あるいは、比(R/D)が2超となる曲げ加工を行うとともに、
前記焼入れ温度被加熱領域が前記第2の部分に存在する時には、当該第2の部分に、比(R/D)が0〜2となる曲げ加工を行うこと
を特徴とする車体骨格部材の製造法。
ただし、
第1の部分:前記筒状体の外部へ向けて突出するとともにその軸方向へ延設される第1の突出部を有し、当該第1の突出部が、いずれもスポット溶接可能高さを有する2つのフランジと、該2つのフランジを重ね合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有する。
第2の部分:前記筒状体の外部へ向けて突出するとともにその軸方向へ延設される第2の突出部を有し、当該第2の突出部が、前記スポット溶接可能高さよりも低い高さを有する1つのフランジと、パネルと、前記1のフランジの端面又は側面に前記パネルの端面を突き合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有する。
であり、Rは図芯の曲げ半径であり、Dは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。 - 下記第1の部分及び下記第2の部分を軸方向へ向けて備えるとともに閉断面を有する筒状体の軸方向に部分的に、当該軸方向へ移動する焼入れ温度被加熱領域を形成しながら、該焼入れ温度被加熱領域に間欠的に曲げモーメントを与えることにより前記筒状体に曲げ加工を行うことによって、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載された車体骨格部材を製造する方法であって、
前記焼入れ温度被加熱領域が前記第1の部分に存在する時には、当該第1の部分に、曲げ加工を行わないか、あるいは、比(R/D)が2超となる曲げ加工を行うとともに、
前記焼入れ温度被加熱領域が前記第2の部分に存在する時には、当該第2の部分に、比(R/D)が0〜2となる曲げ加工を行うこと
を特徴とする車体骨格部材の製造法。
ただし、
第1の部分:前記筒状体の外部へ向けて突出するとともにその軸方向へ延設される第1の突出部を有し、当該第1の突出部が、いずれもスポット溶接可能高さを有する2つのフランジと、該2つのフランジを重ね合わせて溶接することによって前記閉断面を形成するための溶接部とを有する。
第2の部分:前記筒状体の外部へ向けて突出する突出部を有さない。
であり、Rは図芯の曲げ半径であり、Dは、フランジを含む曲げ方向の図芯からの最大距離である。 - 前記筒状体は、ロールフォーミングあるいはプレス成形により製造される請求項7又は請求項8に記載された車体骨格部材の製造法。
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