JP5966849B2 - 車両用部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、突き合わせ溶接により形成される閉断面を有する車両用部品の製造方法に関する。例えば、車両用シートの骨格を形成する閉断面形状のシートフレームの製造方法に関する。

従来から、車両用の部品の一部に閉断面を有する部材を使用することは知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の閉断面は1枚の板状部材の両端部を重ね合わせた後に溶接接合して作成するものである。このように閉断面を形成する場合、重ね合わせている部分は実質的に不要な部分であったため歩留まりが悪かった。また、実質的に不要な部分があるということは、製品重量を軽量化したいという観点からも望ましいものではなかった。また、閉断面を形成する方法として２つの部品の端部同士を突き合わせ、当該部分において突き合わせ溶接を行うこともなされている（特許文献２参照）。当該方法で閉断面を有する部材を製作しようとすると、部品点数が増える上に、各々の部品を製作する手間と溶接する手間がかかり、生産効率が悪かった。

特開２０１０−１７３４８２号公報 特開２０１０−７６７６２号公報

ところで、曲げ加工がなされた板状部材は、曲げ加工の際に生じるヒネリやバックリング量にばらつきがある（図１０参照）。当該事象が生じる理由は様々であるが、板状体を形成する材料の品質にある程度のばらつきが生じることは避けられないことが理由の一つとして挙げられる。いずれにせよ、板状体に対し同じ曲げ加工を行っても、常に同じ形状となるわけではない。その結果、突き合わせ溶接を行う一端縁及び他端縁が適切につき合わせることができず、溶接ができないという事態が発生する恐れがあった。

本発明は、上記した点に鑑みて創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、板状部材の一端縁と他端縁とを突き合わせて閉断面を形成する車両用部品を製造するに際し、突き合わせ作業を容易に行えるようにすることにある。

上記課題を解決するために、本発明の車両用部品の製造方法は次の手段をとる。
先ず、第１の発明は、板状部材を曲げ加工して、板状部材の一端縁と他端縁とを突き合わせ接合して、閉断面形状を構成するシートフレーム等の車両用部品の製造方法であって、前記曲げ加工前の板状部材はその一端縁と他端縁に切断代を有する形状として形成し、該切断代を有する板状部材を曲げ加工して、その一端縁と他端縁とを適宜切断手段により切断可能とする所定位置まで近接させた保持状態とし、前記保持状態において前記一端縁と他端縁の切断代を適宜切断手段により切断し、前記切断代を切断した一端縁と他端縁とを突き当てて適宜溶接手段により接合し、閉断面形状とするに際して、前記切断代を切断した一端縁と他端縁が上方に配置されるように曲げ加工された板状部材を配置し、前記切断代を切断した一端縁と他端縁の上下位置が一致するように上方から当て板を当てて調節することを特徴とする。

この第１の発明によれば、曲げ加工がなされた板状部材の端縁部同士を所定位置まで近接させて保持し、保持した状態で当該両端縁部を切断し、その後当該切断によって生じた切断面同士を突き当てて溶接することで閉断面を形成する。このため、突き合わせ溶接を行うことが可能となり、軽量化が図れる。また、突き合わせを精度良く行うことが可能となるため、突き合わせ溶接の溶接不良を抑制することが可能となる。更には、溶接不良を抑制することができるため、大量生産が可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、適宜切断手段はレーザ切断装置であり、前記適宜溶接手段はレーザ溶接装置であることを特徴とする。

この第２の発明によれば、第１の発明において、適宜切断手段はレーザ切断装置であり、前記適宜溶接手段はレーザ溶接装置であるため、工程作業時間を短縮することが可能である。

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記切断及び前記溶接接合をプログラムにより動く機械装置によって行うことを特徴とする。

この第３の発明によれば、前記切断及び前記溶接接合をプログラムに従って動く機械によって行うので、大量生産が可能となる。

本発明によれば、板状部材の一端縁と他端縁とを突き合わせて閉断面を形成する部品を製造するに際し、突き合わせ作業を容易に行えるようにすることができる。

切断代を備えた板状部材を示す斜視図である。 板状部材を折り曲げ加工した状態を示す斜視図である。 レーザ加工作業台を示す図である。 レーザ加工作業台に板状部材を配置した状態を示す図である。 板状部材の端部を近接させた状態を示す概念図である。 図５のＶＩ領域の部分拡大図である。 板状部材の端部同士を突き当てた状態を示す概念図である。 本発明により製作したフレームの単体を示す斜視図である。 本発明により製作したフレームをシートフレームの一部として適用した斜視図である。 曲げ加工により生じるヒネリやバックリングを現した概念図である。

以下に、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。本実施の形態においては、車両用部品として図９に示される自動車に搭載される後席シートのシートバックフレーム４の一部に使用するシートフレーム１の場合を例にして、その製造方法を説明する。なお、本実施の形態においては、シートフレーム１の完成品である筒体は、図８に示すように、閉じ断面を形成する部位が曲面を有する形状であり、全体として弓形に反らせたような形状である。
本実施の形態においては、シートフレーム１を製作するための板状部材２として一般的にハイテンと称される高張力鋼板を使用する。当該板状部材２を第１のプレス加工により定められた形状に切断する。当該形状は、図１に示すように、最終成形品として使用する部分に対して切断除去する部分（以下、「切断代Ｌ」という。）を一端縁２Ａ及び他端縁２Ｂに有した形状である。
切断代Ｌは、端部から１．５〜２ｍｍの範囲で設けている。当該切断代Ｌは、後に切断除去される部分であるため、長くなれば、その分、歩留まりが悪くなるので不経済である。本実施の形態においては、後の工程でレーザ装置を用いて切断除去するため、そのために必要な長さとして端部から１．５〜２ｍｍの範囲としている。この長さは板状部材２の厚みと略一致している。

上記第１のプレス加工をした板状部材２を第２のプレス加工により図２に示したように折り曲げる。本実施の形態においては、折り曲げ箇所は略中央に設けた２箇所１１，１１と当該箇所１１，１１の両外側に設けた２箇所１２，１２の合計４箇所であり、当該折り曲げ箇所で折り曲げることにより略四角筒状となるようにしている。
本明細書においては、前記略中央に設けた２箇所を中央折り曲げ部１１、その両外側に設けた２箇所を外側折り曲げ部１２ということにする。
４箇所１１，１１，１２，１２を折り曲げた板状部材２についてレーザ切断及びレーザ溶接作業を行うため、図３に示したようなレーザ加工作業台２０上に板状部材２（図３には不図示）を設置する。レーザ加工作業台２０は、前記加工がなされた板状部材２を設置するために使用される基準座２１と、基準座２１に設置された板状部材２を両外側から挟み込んで板状部材２の端部が接近するように変形させる挟み込み部２２と、を有する。

図４に示すように、板状部材２は、板状部材２の中央折り曲げ部１１、１１間に設けられた面と、レーザ加工作業台２０の基準座２１と、が接するようにレーザ加工作業台２０上に配置される。
挟み込み部２２は、圧縮空気で作動するエアシリンダ２２１と、エアシリンダ２２１のロッド先端に接続された板状の挟み込み体２２２と、を有しており、板状部材２の両外側に位置することになるように配置されている。
図示しないが、本実施の形態においては、エアシリンダ２２１は片側に３個設けており、反対側にも３個設けている。片側に設けられた３個のエアシリンダ２２１は互いに各々平行となるように並べられており、反対側に設けられた３個のエアシリンダ２２１も互いに各々平行となるように並べられている。
当該計６個のエアシリンダ２２１を駆動させることで、図５、６に示すように、板状部材２の端部同士の間隔が２ｍｍ程度となるように近接させる。この際、エアシリンダ２２１に接続された挟み込み体２２２は外側折り曲げ部１２近傍にて板状部材２と当接させている。

板状部材２の一端縁２Ａと他端縁２Ｂとを近接させる際には上方からも圧力を加え、板状部材２の端面の上下位置が略一致するように調節する。当該圧力を加えるには、図５，６には図示されていないが当て板２３（図７参照）を板状部材２の外側折り曲げ部１２から端部のいずれかの部位の上方に接するように配置することにより行う。
当該状態にある板状部材２について、両端縁部にある切断代Ｌをレーザビームにより切断する。当該レーザビームは図示しないレーザ加工ロボットに設けられたレーザ装置から発せられる。当該レーザ加工ロボットは予め定めたプログラムどおりに加工作業を行う機械装置である。

図７に示すように、両端縁面が切断された板状部材２について、切断面で形成された一端縁と他端縁とを突き合わせるように変形させる。当該変形はレーザ加工作業台２０に設けられた挟み込み部２２を使用することにより行う。当該突き合わせ作業においては上方からも圧力を加え、板状部材２の一端縁と他端縁の上下位置が略一致するように調節する。当該圧力を加えるには、当て板２３を板状部材２の外側折り曲げ部１２から端部のいずれかの部位の上方に接するように配置することにより行う。
切断面同士が突き合わされた状態を維持できるように、当該部分に対して溶接を行い四角筒形状とする。溶接はレーザ溶接であり、レーザ溶接に使用されるレーザビームは図示しないレーザ加工ロボットに設けられたレーザ装置から発せられる。当該レーザ加工ロボットは前記切断作業に使用したレーザ加工ロボットと同じものを使用している。

当該レーザビームによって切断される際の板状部材２の形状は、一端縁と他端縁を溶接後の形状に近似した状態である。つまり、当該状態で切断代Ｌを切断すると、切断時の形状から溶接後の形状にするための変形量を少なくすることができる。よって、変形の際に生じる一端縁と他端縁との位置ずれを抑制することができる。したがって、本発明を採用することにより、第１のプレス加工時に生じる一端縁２Ａと他端縁２Ｂを付き合わせる方法に比べて、突き合わせの精度が改善される。突き合わせを容易に行うことができることから、切断作業から溶接する作業をプログラムに従って動く機械装置によって行うことが可能となり、突き合わせ溶接により形成される閉断面を有する部品を大量生産することができるようになる。

また、上記実施形態の製造方法により製作したシートフレーム１は図９に示すように、自動車に搭載される後席シートのシートバックフレーム４の一部を構成する車両用部品である。通常、後席シートの内部には、シートベルト装置のリトラクタ装置が組込まれており、車両衝突時にはシートバックフレームには大きな荷重が作用するため、強度が必要とされる部品となっている。図９においては、シートフレーム１はセンターフレームとして使用しているが、センターフレーム以外にもサイドフレームなどのその他の箇所に使用できることは言うまでも無い。また、図９は後席シートのシートバックフレーム４を示しているが、運転席や助手席等の前席シートのシートバックフレーム４に使用してもよいことはいうまでもない。

以上各実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態のほか、その他各種の形態で実施可能なものである。
例えば、材料として高張力鋼板（引張り力が３４０〜７９０ＭＰａであるもの）である必要があるわけではなく、超高張力鋼板（引張り力が９８０ＭＰａ以上）であっても良い。また、それほど張力が高く無い普通鋼板を用いても良い。また、鋼板で無くとも、各種金属製の材料が使用可能である。ただし、引張り力が大きいものほど、加工時の成形の精度を高めることは難しいため、本発明を採用することによる、利益を享受しやすい。
また、本発明はシートフレームにのみ適用できるというわけではなく、車両用の部品のいずれに対して適用しても良い。
また、板状部材は単一素材からなる必要性は無く、異種の金属部品や異なる厚みの金属部品などをテーラードブランク溶接により一体化した板状部材であっても良い。
また、完成形状は四角筒状の形状である必要性は無く、断面が五角形や六角形などの四角形以外の多角形である筒状であっても良い。特に、多角形を構成する閉断面の少なくとも一部が曲面を有する構成であると、曲げによる端末位置のずれが発生しやすいため、本発明を採用することによる、利益を享受しやすい。
また、折り曲げ加工を行う前に切断する手段はプレス加工による切断に限らず、レーザ切断などの各種切断手段を採用することが可能である。
また、切断面同士を接合するのはレーザ溶接に限らず、アーク溶接など各種の溶接で行うことが可能である。
また、上下方向の位置を定めることが上方向から加圧することで行えなければ、上方向に加え下方に支持台を設けることで板状部材を挟み込む構造とすることが可能である。
また、挟み込み駆動部は板状体の端部を近接させることができればよく、その目的が達せられれば、挟み込み駆動部を板状部材の片面側のみに配置することも可能である。
また、挟み込み駆動部の数や形態などは本実施の形態に拘束される必要性は無く、板状部材の大きさや形状などから適宜定める事項である。

１ シートフレーム
２ 板状部材
４ シートバックフレーム
１１ 中央折り曲げ部
１２ 外側折り曲げ部
２０ レーザ加工作業台
２１ 基準座
２２ 挟み込み部
２２１ エアシリンダ
２２２ 挟み込み体
２３ 当て板
Ｌ 切断代

Claims (3)

1. 板状部材を曲げ加工して、板状部材の一端縁と他端縁とを突き合わせ接合して、閉断面形状を構成するシートフレーム等の車両用部品の製造方法であって、
   前記曲げ加工前の板状部材はその一端縁と他端縁に切断代を有する形状として形成し、
   該切断代を有する板状部材を曲げ加工して、その一端縁と他端縁とを適宜切断手段により切断可能とする所定位置まで近接させた保持状態とし、
   前記保持状態において前記一端縁と他端縁の切断代を適宜切断手段により切断し、
   前記切断代を切断した一端縁と他端縁とを突き当てて適宜溶接手段により接合し、閉断面形状とするに際して、前記切断代を切断した一端縁と他端縁が上方に配置されるように曲げ加工された板状部材を配置し、前記切断代を切断した一端縁と他端縁の上下位置が一致するように上方から当て板を当てて調節することを特徴とする車両用部品の製造方法。
2. 請求項１に記載の車両用部品の製造方法であって、
   前記適宜切断手段はレーザ切断装置であり、前記適宜溶接手段はレーザ溶接装置であることを特徴とする車両用部品の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用部品の製造方法であって、
   前記切断及び前記溶接接合をプログラムに従って動く機械装置によって行うことを特徴とする車両用部品の製造方法。

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