JP5631258B2 - 自動車のサイドパネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のサイドパネルを製造する方法に関する。

プレス加工法によれば、比較的簡単な工程で多種多様な形状の製品を製造することが可能であることから、従来より、プレス加工法は極めて広範な分野で採用されている。プレス加工する場合、基本的には１個のプレス製品に対して１枚の素材、例えば、鋼板を用いる。
しかし、プレス加工によって打ち抜く部分の面積が広い場合や、得るべき製品の形状、材質、板圧等が特殊である場合がある。このような場合、プレス素材のうち廃材となる割合が高く、材料歩留まりが低下するという問題がある。そこで、複数のプレス用素材を組み合わせ、これらを溶接して一体化した後、プレス加工を行って製品形状とする加工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、量産が求められる自動車産業においては、必要な部位に必要な特性を有するプレス素材を配置する工法であるテーラードブランク（Ｔａｉｌｏｒ Ｗｅｌｄｅｄ Ｂｌａｎｋ）法が用いられている。テーラードブランク法によると、必要な材質、板厚等の異なる素材をブランク材料として組み合わせることができる。そして、組み合わせたブランク材料を溶接して一体化した後、プレス装置を用いてプレスを行って製品とすることができる。これによると、１回のプレス加工で、必要とする成形が可能である。

特開昭５９−２２０２２９号公報

しかしながら、テーラードブランク法を用いた場合には、以下のような問題がある。本問題について、図４及び図５を参照して、自動車におけるサイドパネルを製造する場合を例に説明する。
図４に示すサイドパネル３００は、上部部品１００と下部部品２００とからなり、上部部品１００と下部部品２００は強度が異なる。図４のサイドパネル３００では、上部部品１００は、リヤピラー部１０１と、ルーフピラー部１０２と、フロントピラー部１０３と、を含む。一方で、下部部品２００は、サイドパネル３００の下部からリヤフェンダに繋がるサイドシルであって、サイドパネル３００の下部と繋がるサイドシルフロント部２０１と、サイドシル本体部２０２と、フロントピラー部１０３及びリヤフェンダのホイール部分に繋がるサイドシルリヤ部２０３と、を含む。

サイドパネル３００の上部部品１００は、一般的にデザインが重視される部分であって高い成形性を確保するために比較的柔らかい素材で製造されている。一方で、サイドパネル３００の下部部品２００は、走行や衝突等による安全性を保てるように、上部部品１００よりも強度の高い素材で製造される。

サイドパネル３００の上部部品１００とサイドパネル３００の下部部品２００とはそれぞれ、リヤピラー部１０１とサイドシルフロント部２０１とを接合する接合部Ａと、フロントピラー部１０３とサイドシルリヤ部２０３とを接合する接合部Ｂにおいて、溶接などにより接合される。

サイドパネル３００の下部部品２００の素材は、サイドパネル３００の上部部品１００の素材より強度が高い。したがって、サイドパネル３００の上部部品１００の素材とサイドパネル３００の下部部品２００の素材とをプレスする場合、強度の高い素材である下部部品２００の素材には、上部部品１００の素材よりも高いプレス荷重を加える必要がある。
一方で、仮にサイドパネル３００の素材の中央部付近がプレス領域の中央付近となるように、サイドパネル３００の素材をプレス装置に配置してプレス成形すると、高い荷重を要する部位、即ち、下部部品２００の素材がプレス装置の下方に偏って配置される。このため、サイドパネル３００の上部部品１００の素材と下部部品２００の素材とを一度にプレス加工しようとすると、プレス荷重に偏りが生じ、プレス面を形成する金型加工面が傾いてしまい、サイドパネル３００に対して適切なプレス加工ができなくなるという問題があった。

そこで、工数は増加するが確実にプレス加工を行うために、図５に示すように、サイドパネル３００の上部部品の素材となる鋼板１００Ａと、サイドパネル３００の下部部品の素材となる鋼板２００Ａとに、別々のプレス装置を用いて絞り加工を行い、加工後鋼板１００Ｂと、２００Ｂとを成形する。続いて、加工後鋼板１００Ｂ、２００Ｂに対して、さらに別々のプレス装置を用いて不要な部分を除去するプレス加工を行う。このような工程によって、上部部品１００―１〜１００−ｎ、下部部品２００−１〜２００―ｎを成形している。こうして成形されたサイドパネル３００の上部部品１００とサイドパネル３００の下部部品２００とは、をそれぞれの接合部Ａ、Ｂでスポット溶接などを行って接合され、サイドパネル製品となる。

強度の異なる上部部品１００の素材と下部部品２００の素材とを同一のプレス装置で一度にプレス加工をすることは理論的には不可能ではない。例えば、高いプレス荷重を必要とする鋼板を通常の鋼板と同時にプレス加工する場合であっても、プレス装置が、これら複数の種類の鋼板の強度の差を問題としない程度の十分に高いプレス荷重をかけることが可能であればよい。しかし、プレス装置の圧力を極めて高くする必要があり、プレス装置を大型化にもつながり、経済的ではない。

本発明は、上記の問題を解消するためになされたもので、１度のプレス加工で、複数の部材をそれぞれ異なるプレス荷重でプレスする必要が場合でも、低コストで確実に各部材をプレス加工することができるサイドパネルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のサイドパネルの製造方法によると、第１の部品（例えば、上部部品１０）と、第１の部品より強度の高い第２の部品（例えば、下部部品２０）とを接合して製造され、中央部にはドアを配設するための開口部（例えば、開口部Ｃ）が形成される、サイドパネル（例えば、サイドパネル１）の製造方法であって、
第１の部品は、開口部を形成するための凹部（例えば、凹部Ｅ）を有しており、第２の部品には角部（例えば、角部Ｄ）が形成されており、
第１の部品の素材（例えば、鋼板１０Ａ）の凹部の内部に、第２の部品の角部を配置した状態で、第１の部品の素材と第２の部品の素材とを同時にプレス加工する工程を含むことを特徴とする。

本発明の製造方法は、第１の部品の素材（例えば、鋼板１０Ａ）の凹部の内部、即ち、プレス荷重中心の近くに、強度の高い第２の部品の素材の角部を配置した状態で第１の部品の素材と第２の部品の素材を同時にプレス加工するので、プレス装置の傾きを抑制できる。しかも、第１の部品の凹部の内部に第２の部品の角部が配置されるようにして、プレス加工するので、広いプレス領域を必要としない。したがって、プレス装置を大型にしたり、プレス装置の荷重圧力を高くすることなく、強度の異なる第１の部品の素材と第２の部品の素材とを同時にプレス加工することができる。
したがって、本発明によれば、低コストで確実に各部材をプレス加工することができるサイドパネルの製造方法を提供する。

本発明によれば、プレス加工を行う際の材料歩留まりの向上を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係るサイドパネルの製造方法を説明する図である。 図１の製造方法を実行する製造システムの概略構成を示す図である。 図１の製造方法の手順を説明するための図である。 サイドパネルの構成を説明する図である。 従来のサイドパネルの製造方法の手順を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。

本発明の一実施の形態に係る製造方法を適用して自動車におけるサイドパネルを製造する場合について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る製造方法を用いて加工を行う、サイドパネルを説明する図である。
図１（ａ）に示すように、サイドパネル１は、上部部品１０と下部部品２０とからなる。上部部品１０は、フロントピラー部１１と、ルーフピラー部１２と、リヤフェンダ部１３と、を含む。一方で、下部部品２０は、本実施の形態では、サイドパネル１の下部からリヤフェンダ部１３に繋がるサイドシルで構成される。サイドシルは、フロントピラー部１１と繋がるサイドシルフロント部２１と、サイドシル本体部２２と、リヤフェンダ部１３につながるサイドシルリヤ部２３と、を含む。

サイドシルフロント部２１とサイドシル本体部２２とは一体であるが、Ｌ字型の形状部で連結している。上部部品１０と下部部品２０とは、フロントピラー部１１とサイドシルフロント部２１とを接合する接合部Ａと、リヤフェンダ部１３とサイドシルリヤ部２３とを接合する接合部Ｂとで溶接などにより接合される。さらに、接合部Ａ、Ｂで接合された上部部品１０と下部部品２０とは、中央にドアを配設するための、開口部Ｃが形成される。

サイドパネル１の上部部品１０は、一般的にデザインが重視される部分であって高い成形性を確保するために比較的柔らかい素材で製造されている。一方で、サイドパネル１の下部部品２０は、走行や衝突等による安全性を保てるように、上部部品１０よりも強度の高い素材で製造される。特に、Ｌ字型の形状部は、特に強度を高く保つ必要がある。

図１（ａ）に示すように、サイドパネル１において、上部部品１０と下部部品２０とは、中央にドアを配設するための、開口部Ｃを形成するように設計されている。このため、上部部品１０には、図１（ｂ）に示すように、下部部品２０とでサイドパネル１の開口部Ｃを成形するための凹部Ｅが形成されている。本発明の発明者は、図１（ｂ）に示すように、このサイドシルのＬ字型の形状部（以後、「角部」と呼ぶ）Ｄを含む下部部品２０を、サイドパネル１の上部部品１０の凹部Ｅの中に入るように配置した状態でプレス成形することを考えた。プレス装置のプレス領域において、最大のプレス荷重は荷重中心の近辺にかかる。そこで、本発明の発明者は、強度の高い下部部品２０の角部Ｄを、プレス装置のプレス領域の中の荷重中心の近くの最大のプレス荷重のかかる位置に配置することにより、プレス荷重の偏りにより、プレス装置が傾いてしまうことを回避できるということを見い出した。

以下、本発明の製造方法について説明する。
図２は、本実施の形態の製造方法を実行する製造システム５０の概略構成を示す図である。製造システム５０は、サイドパネル１の部品となる各鋼板に対して、絞り加工を行う第１工程と、第１工程で加工された鋼板に対して、不要な部分を除去する第２工程と、第２工程で不要な部分を除去された鋼板を回転させて、角部が所定の位置に配置されるように回転移動させる第３工程と、第３工程で所定の位置に配置された鋼板に対してかしめて、仮止めをする第４工程と、を実行する。
製造システム５０は、第３工程を実行する第３工程部３０を有する。第３工程部３０は、サイドパネル１を構成する各種鋼板を固定する固定手段３１と、固定手段３１により固定された鋼板をチルトするチルト機構３２と、鋼板を回転させる回転機構３３と、鋼板をスライドさせるスライド機構３４と、固定手段３１、チルト機構３２、回転機構３３、スライド機構３４の各々を制御する制御部３５と、を備える。

製造システム５０は、第３工程部３０の他に、第１工程を実行する第１工程部２５と、第２工程を実行する第２工程部２６と、第４工程を実行する第４工程部２７と、を備える。
さらに、製造システム５０は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程の各工程において、鋼板の状態を監視するモニター部５１を備える。モニター部５１は、カメラやセンサーなどで構成され、鋼板の位置や状態を含む、加工処理のために必要な鋼板の情報を取得する。

制御部３５は、第３工程部３０のみならず、第１工程部２５、第２工程部２６、第４工程部２７の各工程部を、モニター部５１から取得した鋼板の状態の情報に基づいて制御する。
第１工程、第２工程、第４工程で行われる加工処理については、既に公知であるので、説明を省略する。

図２及び図３を適宜参照しながら、本実施の形態の製造方法を用いて鋼板を加工する手順について説明する。
本実施の形態では、サイドパネルの上部部品の素材には、通常の強度を有する鋼板１０Ａを、サイドパネルの下部部品の素材には、鋼板１０Ａよりも強度の高い鋼板２０Ａを、用いる。

まず、第１工程では、図３（ａ）に示すように、鋼板１０Ａと鋼板２０Ａとを、お互いに重なることのないように配置する。即ち、点線で示されるように、鋼板２０Ａは、鋼板１０Ａの凹部Ｅの内部に、鋼板１０Ａと重ならないように配置される。続いて、この状態で鋼板１０Ａと鋼板２０Ａに対して第１工程部２５により絞り加工が行われる。この工程は、プレス装置（図示されていない）によって実行される。
この工程で、鋼板１０Ａに対しては、一点鎖線で示される曲面が形成されるように絞り加工がなされる。即ち、鋼板１０Ａには、凹部Ｅが形成されるように絞り加工がなされる。一方で、鋼板２０Ａに対しても、鋼板１０Ａに設けられる凹部Ｅの内部に配置された状態で、実線で示される曲面が形成されるように絞り加工がなされる。

次に、第２工程では、絞り加工により曲面が形成された鋼板１０Ｂ、２０Ｂに対して、不要な部分を除去する剪断加工が第２工程部２６により行われる。この工程は、プレス装置（図示されていない）によって実行される。この工程で、サイドパネル１の上部部品１０、下部部品２０がそれぞれ成形される。即ち、図３（ｂ）に示すように、絞り加工された鋼板１０Ｂに対しては、実線で示される曲面が形成されるよう剪断加工がなされる。即ち、鋼板１０Ｂに対しては、凹部Ｅを含む面が形成される。一方で、絞り加工された鋼板２０Ｂに対しては、鋼板１０Ｂに設けられる凹部Ｅの内部に、角部Ｄを含む、実線で示される曲面が形成される。

第３工程では、図３（ｃ）に示すように、不要な部分を除去して形成された上部部品１０に対して、下部部品２０を、チルト、回転、スライド移動などをして、下部部品２０が上部部品１０に対して、それぞれの接合部Ａ、Ｂで接合することができる所定の位置に配置する。第３工程では、プレス装置は必須ではない。
具体的には、まず、固定手段３１により上部部品１０と下部部品２０とを固定する。
続いて、チルト機構３２により、下部部品２０を、上部部品１０に対してチルトして、下部部品２０が上部部品１０と干渉しない状態にする。この状態で、回転機構３３により、下部部品２０を、上部部品１０に対して回転させ、下部部品２０の角部Ｄがボディの先頭を向くようにする。続いて、スライド機構３４により、下部部品２０を移動させて、下部部品２０を上部部品１０に対して、図３（ｄ）に示す所定の位置に配置する。

第４工程では、第３工程で、図３（ｄ）に示す所定の位置に配置された上部部品１０と下部部品２０とをかしめ、ピアスするなどして、接合部Ａ、Ｂに対して仮止めを行う。この工程は、プレス装置（図示されていない）によって実行してもよい。

以上説明したように、本発明の製造方法は、第２の部品の、特に、強度の高い部位をプレス荷重中心の近くに配置した状態で第１の部品と第２の部品を同時にプレス加工する。したがって、プレス装置のプレス領域の中で最もプレス荷重の大きい荷重中心の近くで、強度の高い第２の部品をプレス加工することができる。しかも、第１の部品の凹部の内部に第２に部品を配置した状態でプレス加工を行うために、広いプレス領域を必要としない。したがって、プレス装置の荷重圧力を極めて高くする、あるいはプレス装置を大型にすることなく、強度の異なる第１の部品と第２の部品を同時にプレス加工することができるので、低コストで確実に各部材をプレス加工することができるサイドパネルの製造方法を提供する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。

例えば、第３工程部３０は、第２工程で不要な部分を除去された鋼板を回転させて、角部が所定の位置に配置されるようにチルト、回転、スライド移動させる際に用いるものとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、第３工程部３０は、第１工程の前に、第２の部品となる一方の鋼板の角部が、第１の部品となる他方の鋼板の凹部の内部の所定の位置に入るように、二つの鋼板を適切に配置するために用いてもよい。また、第３工程部３０は、プレス装置を含む必要はなく、ロボットで構成されてもよい。

なお、本実施の形態では、プレス加工をする際に、上部部品１０の凹部Ｅの内部であって、プレス荷重の中心の近くに下部部品２０の角部Ｄを配置した状態で、上部部品１０と下部部品２０を同時にプレスするものとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、プレス荷重の中心の近くに、下部部品２０の中で強度の高い部位が配置される、あるいは、下部部品２０の全体又は多くの部分が上部部品１０の凹部Ｅの内部に配置されるのであれば、上部部品１０の凹部Ｅの中央部、あるいは、プレス荷重の中心近くに配置する部位は、角部Ｄに限らず、実装に応じて変更が可能である。

さらに、本実施の形態では、荷重中心がプレス領域の中心付近にあるものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。荷重中心がプレス領域の中心付近にない場合は、荷重中心の近くに強度の高い部品を、強度の低い部品と干渉しない位置に配置してプレス加工を行うようにすればよい。

さらに、自動車のサイドパネルを製造する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。強度の異なる２つ以上の部品をプレス加工する場合であれば、本発明は適用可能である。

１…サイドパネル、１０…上部部品（第１の部品）、１１…フロントピラー部、１２…ルーフピラー部、１３…リヤフェンダ部、２０…下部部品（第２の部品）、２１…サイドシルフロント部、２２…サイドシル本体部、２３…サイドシルリヤ部、２５…第１工程部、２６…第２工程部、３０…第３工程部、２７…第４工程部、３１…固定手段、３２…チルト機構、３３…回転機構、３４…スライド機構、３５…制御部、５０…製造システム、５１…モニター部

Claims (2)

1. 第１の部品と、前記第１の部品より強度の高い第２の部品とを接合して製造され、中央部にはドアを配設するための開口部が形成される、サイドパネルの製造方法であって、
   前記第１の部品は、前記開口部を形成するための凹部を有しており、前記第２の部品には角部が形成されており、
   前記第１の部品の素材の前記凹部の内部に、前記第２の部品の前記角部を配置した状態で、前記第１の部品の素材と前記第２の部品の素材とを同時にプレス加工する工程を含むことを特徴とする、製造方法。
2. 前記第１の部品は、フロントピラー部と、ルーフピラー部と、リヤフェンダ部と、を含み、
   前記第２の部品は、サイドシルフロント部と、サイドシル本体部と、サイドシルリヤ部と、を含むことを特徴とする、請求項１記載の製造方法。

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