WO2014098145A1 - 差厚材及びそれを用いた筒状部材 - Google Patents

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WO2014098145A1
WO2014098145A1 PCT/JP2013/083939 JP2013083939W WO2014098145A1 WO 2014098145 A1 WO2014098145 A1 WO 2014098145A1 JP 2013083939 W JP2013083939 W JP 2013083939W WO 2014098145 A1 WO2014098145 A1 WO 2014098145A1
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WO
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plate member
axis
plate
welded portion
welding
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PCT/JP2013/083939
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直宗 野間
正光 飯野
Original Assignee
株式会社エフテック
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/14—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by passing between rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
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    • B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B23K2101/185—Tailored blanks

Definitions

  • the present invention relates to a differential thickness material and a cylindrical member using the same, and more particularly to a differential thickness material that can be applied to a strength member of a vehicle body of a vehicle such as an automobile and a cylindrical member using the same.
  • Patent Document 1 discloses that when a metal plate having a different plate thickness is butted and laser-welded, the dent formed on the lower surface of the weld bead is eliminated, and even if there is a gap in the butted portion, the welding energy loss is reduced. It is related with the laser butt-welding method which can weld the tailored blank material which is good shape
  • Patent Document 1 it takes place along a butt line that is butted so as to present a step by shifting one surface of two plate members having different plate thicknesses from each other.
  • forming such a weld surface on the opposite side as a flat surface where no recess is always formed tends to be difficult in practice and there is room for improvement.
  • the present invention has been made through the above-described studies, and a welded portion of a differential thickness material in which one surface of plate members having different plate thicknesses is flush and the other surface has a stepped shape is flush with the flush side.
  • An object of the present invention is to provide a differential thickness material that is reliably recessed and is not unnecessarily projected on the surface on the step side, and a cylindrical member using the same.
  • the differential thickness material according to the first aspect of the present invention has a first plate member having a first plate thickness and a second plate thickness that is smaller than the first plate thickness.
  • the first plate member and the second plate member have respective plate thicknesses in a second direction orthogonal to the first direction, and one side in the second direction.
  • Each of the first plate member and the second plate member are flush with each other, and the first plate member and the second plate member are flush with each other.
  • the plate members each have a second surface on the other side in the second direction, and the second surface of the first plate member is the second plate member.
  • the first welded portion projects from the second surface, the first surface of each of the first plate member and the second plate member faces upward, and the first Laser welding is performed on the contact portion between the first plate member and the second plate member with the second surface of each of the plate member and the second plate member facing downward.
  • the third surface of the first welded portion on the one side in the second direction is formed from the first surface of the first plate member and the second plate member.
  • the fourth surface of the first welded portion on the other side in the second direction is an inclined surface projecting in the direction in which the third surface is recessed. It is a difference thickness material.
  • the second aspect of the present invention is that the second plate member side of the first welded portion exhibits a concave boundary line with respect to the second plate member. Let it be a situation.
  • the cylindrical member in the 3rd aspect of this invention is the said 1st surface of the said 1st board member and the said 2nd board member for the difference thickness material prescribed
  • the manufacturing method of the cylindrical member in the 4th aspect of this invention is set to the said 2nd surface of a said 1st board member, when manufacturing the said cylindrical member prescribed
  • a first roller portion having a first diameter is applied, and a second roller portion having a second diameter larger than the first diameter is applied to the second surface of the second plate member.
  • the differential thickness member has the first plate member having the first plate thickness, the second plate thickness smaller than the first plate thickness, A first plate member that is adjacent to one plate member on one side in the first direction, and a first weld that connects the first plate member and the second plate member.
  • the plate member and the second plate member have respective plate thicknesses in a second direction orthogonal to the first direction, and each has a first surface on one side in the second direction, The first surfaces of each of the first plate member and the second plate member are flush with each other, and the first plate member and the second plate member are respectively on the other side in the second direction.
  • the first welded portion includes the first plate member and the second plate member.
  • Each of the plate members Between the first plate member and the second plate member with the first surface facing upward and the second surface of each of the first plate member and the second plate member facing downward.
  • the third surface of the first welded portion on one side in the second direction is formed by laser welding the contact portion of the first plate member and the first plate member.
  • the fourth surface of the first welded portion on the other side in the second direction is an inclined surface projecting in the direction in which the third surface is recessed.
  • the welded portion of the differential thickness material in which one surface of the plate members having different plate thicknesses is flush and the other surface has a stepped shape is reliably recessed on the flush surface side, It is possible to realize a differential thickness material that does not protrude unnecessarily on the side surface, and such a differential thickness material can be processed into a cylindrical member using a simple post-process. .
  • the 2nd board member side of a 1st welding part exhibits the boarder from which a board thickness differs by exhibiting a concave boundary line with respect to a 2nd board member. It is possible to reliably increase the weld area of the weld between the members and increase the weld strength.
  • the cylindrical member is the 1st board member, and the 1st of the 2nd board member is used for the differential thickness material prescribed
  • the method for producing the cylindrical member defined in the third aspect produces the cylindrical member defined in the third aspect
  • a first roller portion having a first diameter is applied to the second surface of the plate member, and a second diameter larger than the first diameter is applied to the second surface of the second plate member. Since the two roller portions are applied and the first roller portion and the second roller portion are integral rollers, it is possible to reliably obtain a cylindrical member that does not have an unnecessarily protruding portion.
  • FIG. 1A is a top view of a differential thickness material according to an embodiment of the present invention.
  • 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A. It is the elements on larger scale of FIG. 1B. It is a schematic side view of the welding apparatus which welds the preform
  • 5A is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. It is a perspective view of the upper roller of the bending apparatus which bends the difference thickness material in this embodiment.
  • FIG. 7A is a top view of a cylindrical member obtained from the differential thickness material in the present embodiment.
  • FIG. 7B is a view on arrow X of FIG. 7A.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis form a three-axis orthogonal coordinate system.
  • the positive direction of the x axis may correspond to the right direction
  • the negative direction of the x axis may correspond to the left direction
  • the positive direction of the z axis may correspond to the upward direction
  • the negative direction of the z axis may correspond to the downward direction.
  • FIG. 1A the configuration of the differential thickness material in the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1A, 1B, and 2.
  • FIG. 1A the configuration of the differential thickness material in the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1A, 1B, and 2.
  • FIG. 1A is a top view of the differential thickness material in the present embodiment
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1B.
  • the differential thickness material 1 is typically made of a metal such as an iron material and has a rectangular first plate member 10 and first plate member 10 in a top view.
  • a second plate member 12 adjacent to the negative direction side of the x-axis and a third plate member 14 adjacent to the positive direction side of the x-axis with respect to the first plate member 10 are provided.
  • the first plate member 10 and the second plate member 12 are connected by a first welded portion 16, and the first plate member 10 and the third plate member 14 are connected by a second welded portion 18. Connected with.
  • the plate thickness of the first plate member 10. Is thickest, and the plate thickness of the second plate member 12 and the plate thickness of the third plate member 14 are thinner than the plate thickness of the first plate member 10.
  • the first plate member 10, the second plate member 12, and the third plate member 14 are set to be flush with each other in the z-axis positive plane, and the first plate member 10 corresponds to the first plate member 10.
  • the plane on the negative side of the z-axis protrudes from the plane on the negative side of the z-axis of each of the second plate member 12 and the third plate member 14 on the negative direction side of the z-axis.
  • the cross-sectional shape of the first welded portion 16 is more than the straight line L1 corresponding to the plane on the positive direction side of the z-axis of each of the first plate member 10 and the second plate member 12. a surface 16T on the positive side of the z-axis that is recessed on the negative side of the z-axis, and an end of the first plate member 10 on the negative side of the z-axis that is on the negative side of the z-axis The negative direction of the z-axis projecting on the negative direction side of the z-axis from the inclined straight line L2 connecting the end of the second plate member 12 on the positive direction side of the x-axis and the negative direction side of the z-axis.
  • the surface 16B on the negative direction side of the z axis in the cross-sectional shape of the first welded portion 16 projects from the plane of the first plate member 10 on the negative direction side of the z axis toward the negative direction side of the z axis. There is nothing. Further, the boundary line L3 between the second plate member 12 and the first welded portion 16 is a curve that protrudes from the second plate member 12 toward the first plate member 10 on the positive side of the x axis. Is.
  • the shape of the boundary line L4 between the first plate member 10 and the first welded portion 16 is not particularly limited, but typically, the boundary line L4 is slightly inclined toward the negative direction side of the x-axis as it becomes the negative direction side of the z-axis. .
  • the cross-sectional shape of the first welded portion 16 is the same vertical cross-sectional shape at any position in the y-axis direction of the AA cross section.
  • the cross-sectional shape of the second welded portion 18 is not shown in detail, but the cross-sectional shape of the first welded portion 16 is axisymmetric with respect to the z axis, that is, the left and right sides are reversed on the x axis. Shape.
  • the upper surface 16T of the first welded portion 16 is the first plate member 10, the second plate member 12, and the third plate member 14.
  • the lower surface 16B of the first welded portion 16 is formed below the lower left end portion of the first plate member 10 and the second plate member 12. Although projecting downward from the plane connecting the lower right end, it is the same as or lower than the lower surface of the first plate member 10.
  • the boundary between the second plate member 12 and the first welded portion 16 protrudes from the second plate member 12 toward the first welded portion 16.
  • the shape of the second welded portion 18 is a shape obtained by horizontally inverting the shape of the first welded portion 16.
  • the upper surface of the second welded portion 18 is recessed below the upper plane of the z-axis of each of the first plate member 10, the second plate member 12, and the third plate member 14.
  • the lower surface of the second welded portion 18 protrudes below a plane connecting the lower right end portion of the first plate member 10 and the lower left end portion of the third plate member 14. It is located at the same level as or above the lower surface of the first plate member 10.
  • the boundary between the third plate member 12 and the second welded portion 18 protrudes from the third plate member 14 toward the first plate member 10.
  • differential thickness material 1 having the above-described configuration is manufactured through a series of manufacturing steps using a welding apparatus having a predetermined configuration, hereinafter, the manufacturing method of the differential thickness material 1 will be further described with reference to FIG. This will be described in detail.
  • Such a series of manufacturing steps may be automatically performed sequentially using a control device (not shown), or may be manually performed sequentially by an operator, and these automatic steps and manual steps may be performed. You may combine suitably with a process.
  • FIG. 3 is a schematic side view of a welding apparatus for welding the base material of the differential thickness material in the present embodiment.
  • the welding apparatus 120 used when manufacturing the differential thickness material 1 includes a support leg 122 fixed on the floor FL, a mounting table 124 supported by the support leg 122, and a mounting table.
  • Two plate-like mounting jigs 126 fixed on the negative direction side of the x-axis and the positive direction side of the x-axis on the 124, respectively, and the x-axis of the x-axis facing each other above the mounting table 124.
  • two welding guns 130 respectively disposed on the negative direction side and the positive direction side of the x-axis.
  • the support legs 122, the mounting table 124, and the mounting jig 126 are typically made of a metal such as iron from the viewpoint of sufficient strength and thermal conductivity.
  • the welding gun 130 is typically a laser welding gun from the viewpoint of sufficiently exhibiting the ability to melt a metal such as an iron material to be welded, and considering that welding is performed in the atmosphere, It is preferable to use a shielding gas in combination.
  • the first plate member 110 of the base member 100 is placed on the mounting table 124 and the first plate member 110 is adjacent to the negative direction side of the x axis of the welding apparatus 120 having the above configuration.
  • the second plate member 112 of the base member 100 is placed on the placement jig 126, and the placement jig is adjacent to the positive direction side of the x axis of the first plate member 110.
  • the third plate member 114 of the base member 100 is placed on 126.
  • the first plate member 110, the second plate member 112, and the third plate member 114 in the base member 100 are respectively the first plate member 10, the second plate member 12, and the second plate member 12 in the differential thickness material 1.
  • the third plate member 14 is prepared by cutting into a size necessary for obtaining the third plate member 14.
  • the planes on the positive side of the z-axis of each of the first plate member 110, the second plate member 112, and the third plate member 114 are set to be flush with each other.
  • the plane on the negative direction side of the z-axis of the plate member 110 protrudes closer to the negative direction side of the z-axis than the plane on the negative direction side of the z-axis of each of the second plate member 112 and the third plate member 114. Is done.
  • the upper part of the negative end side of the first plate member 110 on the negative side of the x axis and the positive end portion of the second plate member 112 on the positive side of the x axis are in contact with each other.
  • a part of the first plate member 110 on the positive side on the positive side of the x-axis is in contact with the negative side of the third plate member 114 on the negative side.
  • a gap 128 is defined between the ends.
  • a gap portion 128 is defined between the two portions.
  • the welding gun 130 disposed on the negative direction side of the x axis is the negative direction side of the first plate member 110 on the negative side of the x axis.
  • the upper part of the second plate member 112 and the end of the second plate member 112 on the positive direction side of the x axis are opposed to each other above the contacting part, and on the positive direction side of the x axis.
  • the arranged welding gun 130 has a part on the upper side of the x-axis positive direction end of the first plate member 110 and an end of the third plate member 114 on the x-axis negative direction side. It is opposed to the upper part of the contacting part.
  • the two welding guns 130 are respectively driven, and the laser beam speed B is respectively changed from the two welding guns 130.
  • the laser beam speed B emitted from the welding gun 130 disposed on the negative direction side of the x axis is the x axis of the first plate member 110 when it has a circular light beam shape with respect to the optical axis.
  • the first plate member 110 is in contact with a contact portion where a part of the upper side end of the negative direction side of the second plate member 112 is in contact with the end of the second plate member 112 on the positive direction side of the x axis.
  • the upper surfaces of the first plate member 110 and the second plate member 112 are irradiated so that the irradiation area of the second plate member 112 is equal to the irradiation area of the second plate member 112.
  • the laser light velocity B emitted from the welding gun 130 arranged on the positive direction side of the x axis is the x axis of the first plate member 110 when it has a circular light beam shape with respect to the optical axis.
  • the first plate member 110 is in contact with a contact portion where a part of the upper end portion on the positive direction side of the third plate member 114 is in contact with the end portion on the negative direction side of the x axis of the third plate member 114.
  • the upper surface of the first plate member 110 and the third plate member 114 is irradiated so that the irradiation area of the first plate member 110 and the irradiation area of the third plate member 114 are equal.
  • each welding gun 130 is scanned at a predetermined scanning speed from one end of the base member 100 to the other end of the base member 100 in the y-axis direction. While scanning from one end of the base member 100 to the other end, the region including the corresponding contact portion in the base member 100 is irradiated.
  • each welding gun 130 has been scanned from one end of the base member 100 to the other end in the y-axis direction, that is, each welding gun 130 is When the other end is reached, scanning of each welding gun 130 is stopped and irradiation of each laser beam speed B is also stopped.
  • a first welded portion 16 is formed between the first plate member 110 and a portion of the first plate member 110 on the upper side of the positive side of the x axis, and the third plate member 114 is negative on the x axis.
  • a second welded portion 18 is formed to connect the end portion on the direction side. That is, the 1st board member 10 and the 2nd board member 12 are connected by the 1st welding part 16, and the 1st board member 10 and the 3rd board member 14 are the 2nd welding.
  • the differential thickness material 1 shown in FIG. 1A and FIG. 1B which is the structure connected by the part 18 is manufactured.
  • the cross-sectional shape of the first welded portion 16 is a straight line L1 corresponding to the plane on the positive direction side of each z-axis of the first plate member 10 and the second plate member 12. And a surface 16T on the positive side of the z-axis that is recessed further toward the negative side of the z-axis, and an end on the negative direction side of the z-axis that is on the negative side of the x-axis of the first plate member 10 Of the z-axis projecting on the negative side of the z-axis with respect to the inclined straight line L2 that connects the end of the second plate member 12 to the positive side of the x-axis and the end of the negative side of the z-axis.
  • the lower surface 16B of the first welded portion 16 projecting downward is formed in accordance with the recessed volume. Further, at this time, since the irradiation energy of the laser beam speed B is adjusted so as to apply a predetermined heat input amount, the lower surface 16B projecting downward in the first welded portion 16 has the first surface 16B.
  • the plate member 10 is not projected below the plane on the negative side of the z axis.
  • a gap portion 128 is defined between the first plate member 110, the second plate member 112, and the mounting jig 126 around the gap portion 128. Therefore, the amount of heat applied by the laser beam speed B is accumulated in the gap portion 128, and the temperature of the gap portion 128 is changed to the ambient temperature. The temperature becomes higher than the temperature of the member.
  • the temperature of the end of the second plate member 112 on the positive side of the x-axis and the negative side of the z-axis increases, and on the positive side of the second plate member 112 on the positive side of the x-axis. Since the temperature at the end on the positive direction side of the z-axis is originally high because it is on the irradiation side of the laser beam speed B, the first plate member 112 and the first plate member 112 in the cross-sectional shape of the first welded part 16
  • the boundary line L3 with the welded portion 16 is a curved line projecting from the second plate member 112 toward the first plate member 110 on the positive side of the x-axis.
  • the first welded portion is hardly affected by the temperature increase of the gap portion 128.
  • the shape of the boundary line L4 between the first plate member 110 and the first welded portion 16 in the 16 cross-sectional shapes is not particularly limited, but typically, the negative direction of the x-axis becomes closer to the negative direction side of the z-axis. Slightly inclined to the side.
  • the cross-sectional shape of the 2nd welding part 18 is the cross-sectional shape of the 1st welding part 16 with respect to az axis.
  • the shape is line-symmetric, that is, the left and right sides are reversed on the x axis.
  • the amount of heat input required by the laser beam speed B may be small if the temperature of the base member 100 increases, so that the laser beam speed B scans from one end of the base member 100 to the other end in the y-axis direction. You may set so that irradiation energy of the laser beam speed B may be gradually reduced as it progresses.
  • FIG. 4 is a top view showing an intermediate process of bending the differential thickness material in the present embodiment by a bending apparatus.
  • 5A is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of an upper roller of a bending apparatus for bending a differential thickness material in the present embodiment.
  • FIG. 7A is a top view of the cylindrical member obtained from the differential thickness material in the present embodiment
  • FIG. 7B is a view taken along the arrow X in FIG. 7A.
  • the bending device 140 used when bending the cylindrical member 2 includes an upper roller 150, a lower roller 160 that is below the upper roller 150, and faces the lower roller 160. .
  • the upper roller 150 and the lower roller 160 are typically metal pressing members that are rotatable about the x-axis direction as a rotation axis, and the differential thickness material 1 can be inserted between them.
  • the upper roller 150 includes a small-diameter portion 150 ⁇ / b> S and large-diameter portions 150 ⁇ / b> L integrally provided at both ends thereof.
  • the lower roller 160 has a cylindrical shape with a constant diameter.
  • the end of the differential material 1 on the negative side of the y-axis is inserted between the upper roller 150 and the lower roller 160.
  • the surface of the differential thickness material 1 where the first plate member 10, the second plate member 12, and the third plate member 14 are flush with each other faces the peripheral surface of the lower roller 160.
  • the portion of the first plate member 10 of the differential thickness material 1 is inserted correspondingly between the small diameter portion 150S of the upper roller 150 and the lower roller 160, and the second plate member 12 and the third plate 3 of the differential thickness material 1 are inserted.
  • Each part of the plate member 14 is inserted correspondingly between each large-diameter portion 150L of the upper roller 150 and the lower roller 160.
  • the portion of the first plate member 10 of the differential thickness material 1 corresponds to between the small diameter portion 150S of the upper roller 150 and the lower roller 160.
  • the peripheral speed of the small diameter portion 150 ⁇ / b> S and the peripheral speed of each large diameter portion 150 ⁇ / b> L are the same, and they are set larger than the peripheral speed of the lower roller 160 at a predetermined rate.
  • the differential thickness material 1 When the differential thickness material 1 has been inserted between the upper roller 150 and the lower roller 160 and the differential thickness material 1 has been delivered from between the upper roller 150 and the lower roller 160, the differential thickness material 1 is The member is curved so as to have an axis parallel to the axis as the central axis, and has a cylindrical shape that does not have an unnecessary outwardly protruding portion on the outer peripheral surface thereof. However, at this time, the opposite ends of the cylindrical member may be spaced apart with a certain gap in the circumferential direction.
  • the opposite end portions of the cylindrical member are welded over the entire length in the x-axis direction using a welding device (not shown) while appropriately adjusting the distance between them.
  • the cylindrical member 2 shown in 7A and 7B is obtained.
  • the second plate member 12 and the third plate member 14 correspond to both ends of the first plate member 10 by the first welded portion 16 and the second welded portion 18.
  • the second cylindrical member 212 and the third cylindrical member 214 are connected to the first welded portion 216 and the first cylindrical member 210 at both ends of the first cylindrical member 210 corresponding to the configuration of the differential thickness material 1 welded in this manner.
  • the number of plate members having different thicknesses is not limited to three, and may be set to two or four or more as necessary.
  • the upper roller 150 if the peripheral speed of the small diameter portion 150S and the peripheral speed of each large diameter portion 150L that are equal to each other are set smaller than the peripheral speed of the lower roller 160 by a predetermined ratio, the inner peripheral surface of the upper roller 150 is unnecessarily removed.
  • the diameter of the outer peripheral surface of the member having such a shape is not constant, the welding process at the time of welding both ends tends to be complicated, so that a cylindrical member is obtained by welding it. It is something that can be done.
  • the differential thickness member 1 has the first plate member 10 having the first plate thickness and the second plate thickness that is thinner than the first plate thickness, A second plate member 12 that is adjacent to one plate member 10 on one side in the first direction, a first welded portion 16 that connects the first plate member 10 and the second plate member 12, and
  • the first plate member 10 and the second plate member 12 have respective plate thicknesses in a second direction orthogonal to the first direction, and are each first on one side in the second direction.
  • the first surfaces of the first plate member 10 and the second plate member 12 are flush with each other, and the first plate member 10 and the second plate member 12 are Each of the other sides in the second direction has a second surface, and the second surface of the first plate member 10 protrudes from the second surface of the second plate member 12, Of the first plate member 10 and the second plate member 12 are directed upward, and the first plate member 10 and the second plate member 12 are each of the first plate member 10 and the second plate member 12. Formed by laser welding a contact portion between the first plate member 10 and the second plate member 12 with the surface of 2 facing downward, on one side in the second direction.
  • the third surface 16T of the first welded portion 16 is recessed from the first surfaces of the first plate member 10 and the second plate member 12, and the first on the other side in the second direction. Since the fourth surface 16B of the welded portion 16 is an inclined surface projecting in the direction in which the third surface 16T is recessed, the plate members 10, 12, and 14 having different plate thicknesses are provided.
  • the welds 16 and 18 of the differential thickness material 1 in which one surface is flush and the other surface has a stepped shape are reliably recessed on the flush surface 16T side,
  • the differential thickness material 1 that is not unnecessarily projected on the step-side surface 16B can be realized, and the differential thickness material 1 is processed into the cylindrical member 2 using a simple post-process. be able to.
  • the 2nd board member 12 side of the 1st welding part 16 exhibits the concave boundary line L3 with respect to the 2nd board member 12, between plate members 10, 12, 14 from which board thickness differs.
  • the weld area of the welds 16 and 18 can be reliably increased, and the weld strength can be increased.
  • the cylindrical member has an axis in a direction parallel to the first direction such that the first thickness of the differential thickness material 1 is on the outer side of the first plate member 10 and the second plate member 12.
  • the cylindrical member manufacturing method manufactures such a cylindrical member
  • the first roller member 150S having the first diameter is applied to the second surface of the first plate member 10
  • a second roller portion 150L having a second diameter larger than the first diameter is applied to the second surface of the second plate member 12, and the first roller portion 150S and the second roller portion 150L are integrated rollers.
  • the cylindrical member 2 which does not have the part which protruded to the exterior unnecessarily can be obtained reliably.
  • the shape, arrangement, number, and the like of the members are not limited to the above-described embodiments, and the constituent elements thereof are appropriately replaced with those having the same operational effects, and the gist of the invention is not deviated. Of course, it can be appropriately changed within the range.
  • the welded portion of the differential thickness material in which one surface of plate members having different plate thicknesses is flush and the other surface has a stepped shape is surely depressed on the flush surface side. It is possible to provide a differential thickness material and a cylindrical member using the same, which are provided and are not unnecessarily projected on the surface on the step side. It is expected that the present invention can be applied to the field of front structural strength members of a vehicle body such as a vehicle.

Abstract

第１の板部材（１０）及びそれよりも薄い第２の板部材（１２）が、第１の方向に直交する第２の方向において各々の板厚を有すると共に、第２の方向における一方の側で各々第１の面を有し、第１の板部材（１０）及び第２の板部材（１２）の各々の第１の面同士が、互いに面一であり、第１の板部材（１０）及び第２の板部材（１２）が、第２の方向における他方の側で各々第２の面を有し、第１の板部材（１０）の第２の面が、第２の板部材（１２）の第２の面よりも突設され、第１の板部材（１０）及び第２の板部材を接続する第１の溶接部が、第１の板部（１０）材及び第２の板部材（１２）の各々の第１の面を上方に向け、かつ、第１の板部材（１０）及び第２の板部材（１２）の各々の第２の面を下方に向けた状態で、第１の板部材（１０）と第２の板部材（１２）との間の当接部分をレーザ溶接することにより差厚材を形成することで、段差側の面では不要に突設されることがない筒状部材を形成する。

Description

差厚材及びそれを用いた筒状部材
　本発明は、差厚材及びそれを用いた筒状部材に関し、特に、自動車等の車両の車体の強度部材に適用することができる差厚材及びそれを用いた筒状部材に関するものである。
　近年、自動車等の車両におけるボディ部品やシャーシー部品には、軽量化を果たしながら所要の強度を持たすことができるように、同種又は異種の金属製で板厚の異なる複数の板部材を溶接して一体部材とした差厚材が用いられるようになっている。
　かかる差厚材は、金属製の複数の板部材を溶接して一体部材とするものであるため、その溶接の強度や信頼性を高く維持することが要求される。
　かかる状況下で、特許文献１は、板厚が異なる金属板を突き合せてレーザ溶接する際に、溶接ビードの下面に形成される凹みをなくし、かつ突き合わせ部分に隙間があっても溶接エネルギーロスを生じることなく、かつ、低消費電力、高生産性で成型のよいテーラードブランク材を溶接することができるレーザ突き合わせ溶接方法に関する。具体的には、互いに板厚の異なる２枚の板部材の片方の表面を相互にずらした状態で突き合わせ、この突き合わせ線に沿って、かかる片方の表面が相互にずれた段差側にレーザ光を照射しつつレーザ光と板部材を相対的に移動させて溶接するレーザ溶接方法において、全てのレーザ光を厚い側の板部材に照射と共に、溶接中に溶接速度を変更する構成が開示される。
特開２００６－２１８４９７号公報
　しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１においては、互いに板厚の異なる２枚の板部材の片方の表面を相互にずらして段差を呈するように突き合わせた突き合わせ線に沿って、かかる段差側にレーザ光を照射しつつレーザ光と板部材を相対的に移動させて溶接し、かつ、全てのレーザ光を厚い側の板部材に照射と共に、溶接中に溶接速度を変更する構成が採用されるものであるため、段差側の溶接表面では、鋭い段差が形成されることを抑制し、その反対側の溶接表面は、凹みが形成されない平坦な面に形成することを企図するものではあるが、このような溶接方法で、かかる反対側の溶接表面を常に確実に凹みが形成されない平坦な面に形成することは、現実的には困難である傾向が強く改善の余地がある。
　更に、本発明者の検討によれば、溶接後の板部材を用いて筒状部材に成形することが要求される場合もあるが、特許文献１は、かかる筒状部材に成形することを何等教示してはいない。
　本発明は、以上の検討を経てなされたもので、板厚の異なる板部材の一方の面が面一であり他方の面が段差形状である差厚材の溶接部が、面一の面側では確実に陥設され、かつ、段差側の面では不要に突設されることがない差厚材及びそれを用いた筒状部材を提供することを目的とする。
　以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面における差厚材は、第１の板厚を有する第１の板部材と、前記第１の板厚よりも薄い第２の板厚を有し、前記第１の板部材に対し第１の方向における一方の側で隣接する第２の板部材と、前記第１の板部材及び前記第２の板部材を接続する第１の溶接部と、を備え、前記第１の板部材及び前記第２の板部材は、前記第１の方向に直交する第２の方向において各々の板厚を有すると共に、前記第２の方向における一方の側で各々第１の面を有し、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の各々の前記第１の面同士は、互いに面一であり、前記第１の板部材及び前記第２の板部材は、前記第２の方向における他方の側で各々第２の面を有し、前記第１の板部材の前記第２の面は、前記第２の板部材の前記第２の面よりも突設され、前記第１の溶接部は、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の各々の前記第１の面を上方に向け、かつ、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の各々の前記第２の面を下方に向けた状態で、前記第１の板部材と前記第２の板部材との間の当接部分をレーザ溶接することにより形成され、前記第２の方向における前記一方の側での前記第１の溶接部の第３の面は、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の前記第１の面よりも陥設され、前記第２の方向における他方の側での前記第１の溶接部の第４の面は、前記第３の面が陥設されている方向に向いて突設された傾斜面である差厚材である。
　また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記第１の溶接部の前記第２の板部材側は、前記第２の板部材に対して凹状の境界線を呈することを第２の局面とする。
　また、本発明の第３の局面における筒状部材は、かかる第１又は第２の局面に規定した差厚材を、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の前記第１の面が外側になるように、前記第１の方向に平行な方向の軸の周りに巻回して得られる筒形状の部材の対向する端部同士を第２の溶接部で接続した筒状部材である。
　また、本発明の第４の局面における筒状部材の作製方法は、かかる第３の局面に規定した前記筒形状の部材を作製する際に、前記第１の板部材の前記第２の面に第１の径を有する第１のローラ部を当て、かつ、前記第２の板部材の前記第２の面に前記第１の径よりも大きな第２の径を有する第２のローラ部を当て、前記第１のローラ部及び前記第２のローラ部は一体ローラである、第３の局面に規定した前記筒状部材の作製方法である。
　本発明の第１の局面における構成によれば、差厚材が、第１の板厚を有する第１の板部材と、第１の板厚よりも薄い第２の板厚を有し、第１の板部材に対し第１の方向における一方の側で隣接する第２の板部材と、第１の板部材及び第２の板部材を接続する第１の溶接部と、を備え、第１の板部材及び第２の板部材が、第１の方向に直交する第２の方向において各々の板厚を有すると共に、第２の方向における一方の側で各々第１の面を有し、第１の板部材及び第２の板部材の各々の第１の面同士が、互いに面一であり、第１の板部材及び第２の板部材が、第２の方向における他方の側で各々第２の面を有し、第１の板部材の第２の面が、第２の板部材の第２の面よりも突設され、第１の溶接部が、第１の板部材及び第２の板部材の各々の第１の面を上方に向け、かつ、第１の板部材及び第２の板部材の各々の第２の面を下方に向けた状態で、第１の板部材と第２の板部材との間の当接部分をレーザ溶接することにより形成され、第２の方向における一方の側での第１の溶接部の第３の面が、第１の板部材及び第２の板部材の第１の面よりも陥設され、第２の方向における他方の側での第１の溶接部の第４の面が、第３の面が陥設されている方向に向いて突設された傾斜面であることにより、板厚の異なる板部材の一方の面が面一であり他方の面が段差形状である差厚材の溶接部が、面一の面側では確実に陥設され、かつ、段差側の面では不要に突設されることがない差厚材を実現することができると共に、かかる差厚材は、簡便な後工程を用いて筒状部材に加工することができる。
　また、本発明の第２の局面における構成によれば、第１の溶接部の第２の板部材側が、第２の板部材に対して凹状の境界線を呈することにより、板厚の異なる板部材の間の溶接部の溶接面積を確実に増大して、その溶接強度を増大することができる。
　また、本発明の第３局面における構成によれば、筒状部材が、かかる第１又は第２の局面に規定した差厚材を、第１の板部材及び第２の板部材の第１の面が外側になるように、第１の方向に平行な方向の軸の周りに巻回して得られる筒形状の部材の対向する端部同士を第２の溶接部で接続した構成であることにより、かかる筒状部材の外周面を、不要に外方に突出した部分を有さないものとして確実に得ることができる。
　また、本発明の第４の局面における構成によれば、第３の局面に規定した筒状部材の作製方法が、かかる第３の局面に規定した筒形状の部材を作製する際に、第１の板部材の第２の面に第１の径を有する第１のローラ部を当て、かつ、第２の板部材の第２の面に第１の径よりも大きな第２の径を有する第２のローラ部を当て、第１のローラ部及び第２のローラ部は一体ローラであることにより、不要に外方に突出した部分を有さない筒状部材を確実に得ることができる。
図１Ａは、本発明の実施形態における差厚材の上面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ断面図である。 図１Ｂの部分拡大図である。 本実施形態における差厚材の母部材を溶接する溶接装置の概略側面図である。 本実施形態における差厚材を曲げ加工装置で曲げ加工する途中工程を示す上面図である。 図５Ａは、図４のＢ－Ｂ断面図である。 図５Ｂは、図４のＣ－Ｃ断面図である。 本実施形態における差厚材を曲げ加工する曲げ加工装置の上ローラの斜視図である。 図７Ａは、本実施形態における差厚材から得られる筒状部材の上面図である。 図７Ｂは、図７ＡのＸ矢視図である。
　以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における差厚材及びそれを用いた筒状部材につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成す。また、説明の便宜上、ｘ軸の正方向を右方向、ｘ軸の負方向を左方向、ｚ軸の正方向を上方向、及びｚ軸の負方向を下方向に各々対応させることがある。
　まず、本実施形態における差厚材の構成につき、図１Ａ、図１Ｂ及び図２を参照して詳細に説明する。
　図１Ａは、本実施形態における差厚材の上面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ断面図である。また、図２は、図１Ｂの部分拡大図である。
　図１Ａ及び図１Ｂに示すように、差厚材１は、いずれも典型的には鉄材等の金属製であって上面視で矩形状の第１の板部材１０、第１の板部材１０に対してｘ軸の負方向側に隣接した第２の板部材１２、及び第１の板部材１０に対してｘ軸の正方向側に隣接した第３の板部材１４を備える。また、第１の板部材１０と第２の板部材１２とは、第１の溶接部１６で接続され、第１の板部材１０と第３の板部材１４とは、第２の溶接部１８で接続される。
　具体的には、第１の板部材１０、第２の板部材１２及び第３の板部材１４の各々の板厚（ｚ軸方向の厚さ）に関しては、第１の板部材１０の板厚が最も厚く、第２の板部材１２の板厚、及び第３の板部材１４の板厚は、第１の板部材１０の板厚よりも薄い。第１の板部材１０、第２の板部材１２及び第３の板部材１４の各々のｚ軸の正方向側の平面は、互いに面一に設定され、対応して、第１の板部材１０のｚ軸の負方向側の平面は、第２の板部材１２及び第３の板部材１４の各々のｚ軸の負方向側の平面よりも、ｚ軸の負方向側に突設される。
　特に図２に示すように、第１の溶接部１６の断面形状は、第１の板部材１０及び第２の板部材１２の各々のｚ軸の正方向側の平面に対応する直線Ｌ１よりもｚ軸の負方向側に陥設されたｚ軸の正方向側の表面１６Ｔを有すると共に、第１の板部材１０のｘ軸の負方向側であってｚ軸の負方向側の端部と第２の板部材１２のｘ軸の正方向側であってｚ軸の負方向側の端部とを結ぶ傾斜した直線Ｌ２よりもｚ軸の負方向側に突設されたｚ軸の負方向側の表面１６Ｂを有する。かかる第１の溶接部１６の断面形状におけるｚ軸の負方向側の表面１６Ｂは、第１の板部材１０のｚ軸の負方向側の平面よりもｚ軸の負方向側に突設されることはない。また、第２の板部材１２と第１の溶接部１６との境界線Ｌ３は、第２の板部材１２から第１の板部材１０に向いてｘ軸の正方向側に突設される曲線状である。第１の板部材１０と第１の溶接部１６との境界線Ｌ４の形状は、特に限定されないが、典型的にはｚ軸の負方向側になるにつれてｘ軸の負方向側に若干傾斜する。かかる第１の溶接部１６の断面形状は、Ａ－Ａ断面をｙ軸方向のいずれの位置にとっても同様な縦断面形状である。
　一方で、第２の溶接部１８の断面形状は、詳細な図示を省略するが、第１の溶接部１６の断面形状をｚ軸に対して線対称とした、つまりｘ軸において左右が反転された形状である。
　第１の溶接部１６及び第２の溶接部１８についてまとめれば、第１の溶接部１６の上側の表面１６Ｔは、第１の板部材１０、第２の板部材１２及び第３の板部材１４の各々のｚ軸の上側の平面よりも下方に陥設され、第１の溶接部１６の下側の表面１６Ｂは、第１の板部材１０の下方左側端部と第２の板部材１２の下方右側の端部とを結ぶ平面よりも下方に突設するが第１の板部材１０の下面と同じかそれよりも上方に位置する。第２の板部材１２と第１の溶接部１６との境界は、第２の板部材１２から第１の溶接部１６に向いて突設される。また、第２の溶接部１８の形状は、第１の溶接部１６の形状を左右反転した形状である。つまり、第２の溶接部１８の上側の表面は、第１の板部材１０、第２の板部材１２及び第３の板部材１４の各々のｚ軸の上側の平面よりも下方に陥設され、第２の溶接部１８の下側の表面は、第１の板部材１０の下方右側端部と第３の板部材１４の下方左側の端部とを結ぶ平面よりも下方に突設するが第１の板部材１０の下面と同じかそれよりも上方に位置する。第３の板部材１２と第２の溶接部１８との境界は、第３の板部材１４から第１の板部材１０に向いて突設される。
　以上の構成の差厚材１は、所定の構成の溶接装置を用いた一連の製造工程を経て製造されるため、以下、かかる差厚材１の製造方法につき、更に図３をも参照して詳細に説明する。かかる一連の製造工程は、図示を省略する制御装置を用いて順次自動的に行ってもよいし、操作者により逐次手動的に行ってもよく、また、これらの自動的な工程と手動的な工程とは、適宜組み合わされてもよい。
　図３は、本実施形態における差厚材の母部材を溶接する溶接装置の概略側面図である。
　図３に示すように、差厚材１を製造する際に用いられる溶接装置１２０は、床ＦＬ上に固設された支持脚１２２と、支持脚１２２に支持された載置台１２４と、載置台１２４上でｘ軸の負方向側及びｘ軸の正方向側に各々固設された２枚の平板状の載置治具１２６と、載置台１２４の上方でそれらに各々対向してｘ軸の負方向側及びｘ軸の正方向側に各々配置された２個の溶接ガン１３０と、を備える。支持脚１２２、載置台１２４及び載置治具１２６は、充分な強度や熱伝導性を有する観点から、典型的には鉄材等の金属製であることが好ましい。溶接ガン１３０は、溶接対象である鉄材等の金属を溶融する能力を充分に呈する観点から、典型的にはレーザ溶接ガンであることが好ましく、大気中で溶接が行われることを考慮して、シールドガスを併用することが好ましい。
　以上の構成の溶接装置１２０に対して、まず、載置台１２４上に母部材１００の第１の板部材１１０を載置すると共に、かかる第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側に隣接して、載置治具１２６上に母部材１００の第２の板部材１１２を載置し、かつ、かかる第１の板部材１１０のｘ軸の正方向側に隣接して、載置治具１２６上に母部材１００の第３の板部材１１４を載置する。このような母部材１００における第１の板部材１１０、第２の板部材１１２及び第３の板部材１１４は、各々、差厚材１における第１の板部材１０、第２の板部材１２及び第３の板部材１４を得るために必要なサイズに切り出し加工等して準備しておく。
　この際、第１の板部材１１０、第２の板部材１１２及び第３の板部材１１４の各々のｚ軸の正方向側の平面は、互いに面一に設定され、対応して、第１の板部材１１０のｚ軸の負方向側の平面は、第２の板部材１１２及び第３の板部材１１４の各々のｚ軸の負方向側の平面よりも、ｚ軸の負方向側に突設される。併せて、第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側の端部の上側の一部と、第２の板部材１１２のｘ軸の正方向側の端部と、は当接されると共に、第１の板部材１１０のｘ軸の正方向側の端部の上側の一部と、第３の板部材１１４のｘ軸の負方向側の端部と、は当接される。
　ここで、第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側の端部の下側の一部と、ｘ軸の負方向側に配置された載置治具１２６のｘ軸の正方向側の端部と、の間には、間隙部１２８が画成される。また、第１の板部材１１０のｘ軸の正方向側の端部の下側の一部と、ｘ軸の正方向側に配置された載置治具１２６のｘ軸の負方向側の端部と、の間には、間隙部１２８が画成される。
　また、このように、溶接装置１２０に対して母部材１００を載置した状態では、ｘ軸の負方向側に配置された溶接ガン１３０は、第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側の端部の上側の一部と、第２の板部材１１２のｘ軸の正方向側の端部と、が当接している当接部の上方に対向すると共に、ｘ軸の正方向側に配置された溶接ガン１３０は、第１の板部材１１０のｘ軸の正方向側の端部の上側の一部と、第３の板部材１１４のｘ軸の負方向側の端部と、が当接している当接部の上方に対向する。
　このように、溶接装置１２０に対して母部材１００を載置したならば、次に、２個の溶接ガン１３０を各々駆動して、それらから各々レーザ光速Ｂを、第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側の端部の上側の一部と、第２の板部材１１２のｘ軸の正方向側の端部と、が当接している当接部を含む領域と、第１の板部材１１０のｘ軸の正方向側の端部の上側の一部と、第３の板部材１１４のｘ軸の負方向側の端部と、が当接している当接部を含む領域に所定の入熱量を与えるように照射する。
　つまり、ｘ軸の負方向側に配置された溶接ガン１３０から出射されるレーザ光速Ｂは、それが光軸に対して円形の光束形状を有する場合には、第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側の端部の上側の一部と、第２の板部材１１２のｘ軸の正方向側の端部と、が当接している当接部に対して、第１の板部材１１０の照射面積と第２の板部材１１２の照射面積とが等しくなるように、第１の板部材１１０及び第２の板部材１１２の上面を照射する。また、ｘ軸の正方向側に配置された溶接ガン１３０から出射されるレーザ光速Ｂは、それが光軸に対して円形の光束形状を有する場合には、第１の板部材１１０のｘ軸の正方向側の端部の上側の一部と、第３の板部材１１４のｘ軸の負方向側の端部と、が当接している当接部に対して、第１の板部材１１０の照射面積と第３の板部材１１４の照射面積と、が等しくなるように、第１の板部材１１０及び第３の板部材１１４の上面を照射する。ここで、各々の溶接ガン１３０は、ｙ軸方向における母部材１００の一方の端部から他方の端部に所定の走査速度で走査され、対応して各々のレーザ光速Ｂも、ｙ軸方向における母部材１００の一方の端部から他方の端部に走査されながら、かかる母部材１００における対応する当接部を含む領域を照射していく。
　そして、このように、各々の溶接ガン１３０が、ｙ軸方向における母部材１００の一方の端部から他方の端部に走査され終わると、つまり、各々の溶接ガン１３０が、かかる母部材１００の他方の端部に到達すると、各々の溶接ガン１３０の走査を停止すると共に、各々のレーザ光速Ｂの照射も停止する。
　以上の製造工程が完了すると、第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側の端部の上側の一部と、第２の板部材１１２のｘ軸の正方向側の端部と、の間を接続する第１の溶接部１６が形成されると共に、第１の板部材１１０のｘ軸の正方向側の端部の上側の一部と、第３の板部材１１４のｘ軸の負方向側の端部と、の間を接続する第２の溶接部１８が形成される。つまり、第１の板部材１０と第２の板部材１２とが、第１の溶接部１６で接続され、かつ、第１の板部材１０と第３の板部材１４とが、第２の溶接部１８で接続された構成である図１Ａ及び図１Ｂに示す差厚材１が製造される。
　ここで、 第１の溶接部１６の断面形状は、図２に示すように、第１の板部材１０及び第２の板部材１２の各々のｚ軸の正方向側の平面に対応する直線Ｌ１よりもｚ軸の負方向側に陥設されたｚ軸の正方向側の表面１６Ｔを有すると共に、第１の板部材１０のｘ軸の負方向側であってｚ軸の負方向側の端部と第２の板部材１２のｘ軸の正方向側であってｚ軸の負方向側の端部とを結ぶ傾斜した直線Ｌ２よりもｚ軸の負方向側に突設されたｚ軸の負方向側の表面１６Ｂを有する。というのは、ｘ軸の負方向側に配置された溶接ガン１３０から出射されるレーザ光速Ｂは、第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側の端部の上側の一部と、第２の板部材１１２のｘ軸の正方向側の端部と、が当接している当接部を含む領域に所定の入熱量を与えて、かかる領域の第１の板部材１０及び第２の板部材１２を溶融させるものであるため、このように溶融された材料は、その重力で下方に流動し、その結果、第１の溶接部１６における下方に陥設された上側の表面１６Ｔを成すと共に、その陥設された容積に応じて、第１の溶接部１６における下方に突設された下側の表面１６Ｂを成すからである。更に、この際、レーザ光速Ｂの照射エネルギが、所定の入熱量を印加するように調整されているため、第１の溶接部１６における下方に突設された下側の表面１６Ｂは、第１の板部材１０のｚ軸の負方向側の平面よりも下方に突設されることはない。
　更に、この際、第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側の端部の下側の一部と、ｘ軸の負方向側に配置された載置治具１２６のｘ軸の正方向側の端部と、の間には、間隙部１２８が画成されており、かかる間隙部１２８には、周囲の第１の板部材１１０、第２の板部材１１２、及び載置治具１２６の各々の熱伝導率よりも小さな熱伝導率を有する大気が存在するものであるため、レーザ光速Ｂによって印加された熱量は間隙部１２８に溜められて、間隙部１２８の温度が周囲のこれらの部材の温度よりも高温となる。その結果、第２の板部材１１２のｘ軸の正方向側であってｚ軸の負方向側の端部の温度が上昇し、かつ、第２の板部材１１２のｘ軸の正方向側であってｚ軸の正方向側の端部の温度は、レーザ光速Ｂの照射側であるため元々高いものであるため、第１の溶接部１６の断面形状における第２の板部材１１２と第１の溶接部１６との境界線Ｌ３は、第２の板部材１１２から第１の板部材１１０に向いてｘ軸の正方向側に突設される曲線状となる。一方で、第１の板部材１１０のｘ軸の負方向側の端部の下側の一部は縦壁部であるため、間隙部１２８の温度上昇の影響を受けにくく、第１の溶接部１６の断面形状における第１の板部材１１０と第１の溶接部１６との境界線Ｌ４の形状は、特に限定されないが、典型的にはｚ軸の負方向側になるにつれてｘ軸の負方向側に若干傾斜する。
　また、第２の溶接部１８は、第１の溶接部１６と同様に形成されるため、第２の溶接部１８の断面形状は、第１の溶接部１６の断面形状をｚ軸に対して線対称とした、つまりｘ軸において左右が反転された形状となる。
　なお、レーザ光速Ｂによる必要な入熱量は、母部材１００の温度が上昇すれば少なくてよいので、レーザ光速Ｂの走査がｙ軸方向における母部材１００の一方の端部から他方の端部に進むにつれて、レーザ光速Ｂの照射エネルギを漸減すように設定してもよい。
　さて、所定の構成の曲げ加工装置を用いて、以上のように製造された差厚材１から筒状部材を製造することが可能であるため、以下、かかる筒状部材及びその製造方法につき、更に図４から図７Ｂをも参照して詳細に説明する。かかる曲げ加工は、図示を省略する制御装置を用いて順次自動的に行ってもよいし、操作者により逐次手動的に行ってもよく、また、これらの自動的な工程と手動的な工程とは、適宜組み合わされてもよい。
　図４は、本実施形態における差厚材を曲げ加工装置で曲げ加工する途中工程を示す上面図である。図５Ａは、図４のＢ－Ｂ断面図であり、図５Ｂは、図４のＣ－Ｃ断面図である。図６は、本実施形態における差厚材を曲げ加工する曲げ加工装置の上ローラの斜視図である。また、図７Ａは、本実施形態における差厚材から得られる筒状部材の上面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＸ矢視図である。
　図４、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、筒状部材２を曲げ加工する際に用いられる曲げ加工装置１４０は、上ローラ１５０と、上ローラ１５０の下方でこれに対向する下ローラ１６０と、を備える。かかる上ローラ１５０及び下ローラ１６０は、ｘ軸方向を回転軸として各々回転自在な典型的には金属製の押圧部材であり、これらの間には、差厚材１が挿入自在である。また、特に図４及び図６に詳細に示されるように、上ローラ１５０は、小径部１５０Ｓと、その両端部に一体に設けられた大径部１５０Ｌと、を有する。また、下ローラ１６０は、その径が一定の円柱形状を有する。
　以上の構成の曲げ加工装置１４０に対して、まず、差厚材１のｙ軸の負方向側の端部を上ローラ１５０及び下ローラ１６０の間に挿入する。この際、差厚材１における第１の板部材１０、第２の板部材１２及び第３の板部材１４が面一になった方の表面が、下ローラ１６０の周面に面するように、差厚材１の第１の板部材１０の部分を、上ローラ１５０の小径部１５０Ｓと下ローラ１６０の間に対応して挿入し、差厚材１の第２の板部材１２及び第３の板部材１４の各部分を、上ローラ１５０の各大径部１５０Ｌと下ローラ１６０の間に対応して挿入する。
かつ、これらの間には所定の回転速度差が与えられているため、差厚材１の第１の板部材１０の部分が上ローラ１５０の小径部１５０Ｓと下ローラ１６０の間に対応して挿入され、かつ、差厚材１の第２の板部材１２及び第３の板部材１４の各部分が上ローラ１５０の各大径部１５０Ｌと下ローラ１６０の間に対応して挿入された差厚材１は、その両面がこれらの周面に当接して押圧されながら、ｙ軸の負方向側に向けて送られると共に、上ローラ１５０及び下ローラ１６０の間から送出される際には、均等な曲率が付与されながら上方に曲げられていく。この際、上ローラ１５０において、小径部１５０Ｓの周速と各大径部１５０Ｌの周速とは、同一であり、それらは、下ローラ１６０の周速よりも所定の割合で大きく設定されている。
　そして、上ローラ１５０及び下ローラ１６０の間に差厚材１を挿入し終わって、差厚材１が、上ローラ１５０及び下ローラ１６０の間から送出され終わると、差厚材１は、ｘ軸に平行な軸を中心軸とするように湾曲され、かつ、その外周面に不要に外方に突出した部分を有さないような筒形状を呈した部材となる。但し、この際には、かかる筒形状を呈した部材の対向する両端部は、その周方向に一定の間隙を有した状態で離間していてもかまわない。
　更に、最後に、かかる筒形状を呈した部材の対向する両端部を、それらの間隔を適宜調整しながら、図示を省略する溶接装置を用いて、ｘ軸方向の全長にわたって溶接することにより、図７Ａ及び図７Ｂに示す筒状部材２が得られる。ここで、かかる筒状部材２は、第１の板部材１０の両端に、第２の板部材１２及び第３の板部材１４が第１の溶接部１６及び第２の溶接部１８で対応して溶接された差厚材１の構成に対応して、第１の筒状部材２１０の両端に、第２の筒状部材２１２及び第３の筒状部材２１４が第１の溶接部２１６及び第２の溶接部２１８で対応して溶接されると共に、それらがｘ軸方向の全長にわたって溶接部Ｗで溶接され、かつ、ｘ軸の方向を中心軸Ｃとする円筒状の筒状部材であり、その外周面は、不要に外方に突出した段差を有さない。また、かかる溶接部Ｗを形成する際には、その形成前の筒形状を呈した部材の外周面が不要に外方に突出した部分を有さないものであるため、その形成が簡便かつ確実に行われる。
　なお、以上の構成において、互いに板厚の異なる板部材の数は、３枚に限定されるものではなく、必要に応じて２枚又は４枚以上に設定してもかまわない。
　また、上ローラ１５０に関して、互いに等しい小径部１５０Ｓの周速及び各大径部１５０Ｌの周速を、下ローラ１６０の周速よりも所定の割合で小さく設定すると、その内周面が不要に外方に突出した段差を有さない筒形状を呈した部材が得られることは、もちろんである。また、かかる形状を呈した部材は、その外周面の径が一定ではないため、その両端部を溶接する際の溶接工程が煩雑になる傾向があるもののそれを溶接して、筒状部材を得ることができるものである。
　以上、本実施形態の構成によれば、差厚材１が、第１の板厚を有する第１の板部材１０と、第１の板厚よりも薄い第２の板厚を有し、第１の板部材１０に対し第１の方向における一方の側で隣接する第２の板部材１２と、第１の板部材１０及び第２の板部材１２を接続する第１の溶接部１６と、を備え、第１の板部材１０及び第２の板部材１２が、第１の方向に直交する第２の方向において各々の板厚を有すると共に、第２の方向における一方の側で各々第１の面を有し、第１の板部材１０及び第２の板部材１２の各々の第１の面同士が、互いに面一であり、第１の板部材１０及び第２の板部材１２が、第２の方向における他方の側で各々第２の面を有し、第１の板部材１０の第２の面が、第２の板部材１２の第２の面よりも突設され、第１の溶接部１６が、第１の板部材１０及び第２の板部材１２の各々の第１の面を上方に向け、かつ、第１の板部材１０及び第２の板部材１２の各々の第２の面を下方に向けた状態で、第１の板部材１０と第２の板部材１２との間の当接部分をレーザ溶接することにより形成され、第２の方向における一方の側での第１の溶接部１６の第３の面１６Ｔが、第１の板部材１０及び第２の板部材１２の第１の面よりも陥設され、第２の方向における他方の側での第１の溶接部１６の第４の面１６Ｂが、第３の面１６Ｔが陥設されている方向に向いて突設された傾斜面であることにより、板厚の異なる板部材１０、１２、１４の一方の面が面一であり他方の面が段差形状である差厚材１の溶接部１６、１８が、面一の面１６Ｔ側では確実に陥設され、かつ、段差側の面１６Ｂでは不要に突設されることがない差厚材１を実現することができると共に、かかる差厚材１は、簡便な後工程を用いて筒状部材２に加工することができる。
　また、第１の溶接部１６の第２の板部材１２側が、第２の板部材１２に対して凹状の境界線Ｌ３を呈することにより、板厚の異なる板部材１０、１２、１４の間の溶接部１６、１８の溶接面積を確実に増大して、その溶接強度を増大することができる。
　また、筒状部材が、かかる差厚材１を、第１の板部材１０及び第２の板部材１２の第１の面が外側になるように、第１の方向に平行な方向の軸の周りに巻回して得られる筒形状の部材の対向する端部同士を第２の溶接部Ｗで接続した構成であることにより、かかる筒状部材２の外周面を、不要に外方に突出した部分を有さないものとして確実に得ることができる。
　また、筒状部材の作製方法が、かかる筒形状の部材を作製する際に、第１の板部材１０の第２の面に第１の径を有する第１のローラ部１５０Ｓを当て、かつ、第２の板部材１２の第２の面に第１の径よりも大きな第２の径を有する第２のローラ部１５０Ｌを当て、第１のローラ部１５０Ｓ及び第２のローラ部１５０Ｌは一体ローラ１５０であることにより、不要に外方に突出した部分を有さない筒状部材２を確実に得ることができる。
　なお、本発明は、部材の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
　以上のように、本発明においては、板厚の異なる板部材の一方の面が面一であり他方の面が段差形状である差厚材の溶接部が、面一の面側では確実に陥設され、かつ、段差側の面では不要に突設されることがない差厚材及びそれを用いた筒状部材を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に車両等の移動体の車体の前部構成強度部材の分野に適用され得るものと期待される。

Claims (4)

  1. 　第１の板厚を有する第１の板部材と、
    　前記第１の板厚よりも薄い第２の板厚を有し、前記第１の板部材に対し第１の方向における一方の側で隣接する第２の板部材と、
    　前記第１の板部材及び前記第２の板部材を接続する第１の溶接部と、
    を備え、
    　前記第１の板部材及び前記第２の板部材は、前記第１の方向に直交する第２の方向において各々の板厚を有すると共に、前記第２の方向における一方の側で各々第１の面を有し、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の各々の前記第１の面同士は、互いに面一であり、
    　前記第１の板部材及び前記第２の板部材は、前記第２の方向における他方の側で各々第２の面を有し、前記第１の板部材の前記第２の面は、前記第２の板部材の前記第２の面よりも突設され、
    　前記第１の溶接部は、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の各々の前記第１の面を上方に向け、かつ、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の各々の前記第２の面を下方に向けた状態で、前記第１の板部材と前記第２の板部材との間の当接部分をレーザ溶接することにより形成され、
    　前記第２の方向における前記一方の側での前記第１の溶接部の第３の面は、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の前記第１の面よりも陥設され、
    　前記第２の方向における他方の側での前記第１の溶接部の第４の面は、前記第３の面が陥設されている方向に向いて突設された傾斜面である差厚材。
  2. 　前記第１の溶接部の前記第２の板部材側は、前記第２の板部材に対して凹状の境界線を呈する請求項１に記載の差厚材。
  3. 　請求項１又は２に記載した差厚材を、前記第１の板部材及び前記第２の板部材の前記第１の面が外側になるように、前記第１の方向に平行な方向の軸の周りに巻回して得られる筒形状の部材の対向する端部同士を第２の溶接部で接続した筒状部材。
  4. 　請求項３に記載した前記筒形状の部材を作製する際に、前記第１の板部材の前記第２の面に第１の径を有する第１のローラ部を当て、かつ、前記第２の板部材の前記第２の面に前記第１の径よりも大きな第２の径を有する第２のローラ部を当て、前記第１のローラ部及び前記第２のローラ部は一体ローラである請求項３に記載した前記筒状部材の作製方法。
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