(57)【要約】  この燃料タンクの製造方法は、シーム溶接の経路中に凹凸部分がある金属製の燃料タンクを、シーム溶接機を用いて製造する方法であって、前記シーム溶接機に対して前記燃料タンクの相対位置を変化させながら、前記燃料タンクとの干渉を避ける非干渉空間を設けた前記シーム溶接機を用いて前記シーム溶接を行う。
2008149924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーム溶接の経路中に凹凸部分がある金属製の燃料タンクを、シーム溶接機を用いて製造する方法であって、
前記シーム溶接機に対して前記燃料タンクの相対位置を変化させながら、前記燃料タンクとの干渉を避ける非干渉空間を設けた前記シーム溶接機を用いて前記シーム溶接を行うことを特徴とする燃料タンクの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料タンクの製造方法であって、
前記非干渉空間の、シーム溶接点からの深さ寸法ｄを、前記燃料タンクの前記凹凸部分の最大寸法Ｌｍａｘよりも大きく設定する。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料タンクの製造方法であって、
前記燃料タンクのインバース領域である凹部分で、インバース角度が９０度よりも大きくかつ１８０度よりも小さい場合、
インバース点と２つのインバース開始点との間を結ぶ２本の直線；仮想インバース点及び前記各インバース開始点間を結ぶ２本の直線；のうちで最も短い直線を直線ａとし、
この直線ａと共有関係にある方のインバース開始点と、前記仮想インバース点とを結ぶ直線を直線ｂとし、
前記直線ａ及び前記直線ｂ間の角度をθ１とし、
前記インバース点及び前記仮想インバース点間を結ぶ直線ｃと、前記直線ｂとの間の角度をθ２とし、
前記各インバース開始点のうちで前記仮想インバース点からの距離が遠いほうの点をＢ点とし、
前記インバース点をＣ点とし、
前記仮想インバース点をＣ’として、
インバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを下式（１）で求める。
Ｌｍａｘ＝ＢＣ’の長さ×ｓｉｎ（９０°−θ１）−ＣＣ’の長さ×ｓｉｎ（θ１＋θ２）・・・（１）
【請求項４】
請求項２に記載の燃料タンクの製造方法であって、
前記燃料タンクのインバース領域である凹部分において、溶接インバース角度が９０度よりも大きくかつ１８０度よりも小さい場合、
溶接インバース点と２つのインバース開始点との間を結ぶ２本の直線；仮想インバース点及び前記各インバース開始点間を結ぶ２本の直線；のうちで最も短い直線を直線ａ’とし、
この直線ａ’と共有関係にある方のインバース開始点と、前記仮想インバース点とを結ぶ直線を直線ｂとし、
前記直線ａ’及び前記直線ｂ間の角度をθ１’とし、
前記溶接インバース点及び前記仮想インバース点間を結ぶ直線ｃ’と、前記直線ｂとの間の角度をθ２とし、
前記各インバース開始点のうちで前記仮想インバース点からの距離が遠いほうの点をＢ点とし、
前記仮想インバース点をＣ’点とし、
前記溶接インバース点をＣ”として、
インバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを下式（２）で求める。
Ｌｍａｘ＝ＢＣ’の長さ×ｓｉｎ（９０°−θ１’）−Ｃ’Ｃ”の長さ×ｓｉｎ（θ１’＋θ２’）・・・（２）
【請求項５】
請求項２に記載の燃料タンクの製造方法であって、
前記燃料タンクがインバース領域を有し、直線で結ばれた凹部分を構成するＢＣＤＥＦＧで、インバース開始点のＣ点を含むインバース辺ＣＤと、前記Ｃ点に至る前の非インバース辺ＢＣとの間の角度αが９０度よりも大きくかつ１８０度より小さい場合、かつ、インバース開始点のＦ点を含むインバース辺ＥＦと、前記Ｆ点に至った後の非インバース辺ＦＧとの間の角度βが９０度よりも大きくかつ１８０度より小さい場合、
前記Ｆ点から見て前記Ｃ点に向かう延長方向にある変極点をＢ点とし、
前記Ｃ点から見て前記Ｆ点に向かう延長方向にある変極点をＧ点として、
インバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを下式（３）で求める。
Ｌｍａｘ＝ＣＧの長さ×ｓｉｎα、
あるいは、Ｌｍａｘ＝ＢＦの長さ×ｓｉｎβ・・・式（３）
【請求項６】
請求項２に記載の燃料タンクの製造方法であって、
前記燃料タンクがインバース領域を有し、直線で結ばれた凹部分を構成するＢＣＤＥＦで、インバース開始点のＣ点に至る前の非インバース辺ＢＣと、Ｃ点通過直後の溶接線との間の角度α’が９０度よりも大きくかつ１８０度よりも小さい場合、かつ、インバース開始点のＦ点に至った後の非インバース辺ＦＧと、Ｆ点通過直前の溶接線との間の角度β’が９０度よりも大きくかつ１８０度よりも小さい場合、
前記Ｆ点から見て前記Ｃ点に向かう延長方向にある変極点をＢ点とし、
前記Ｃ点から見て前記Ｆ点に向かう延長方向にある変極点をＧ点として、
インバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを下式（４）で求める。
Ｌｍａｘ＝ＣＧの長さ×ｓｉｎα’ 、
あるいは、Ｌｍａｘ＝ＢＦの長さ×ｓｉｎβ’・・・式（４）
【請求項７】
請求項１に記載の燃料タンクの製造方法であって、
前記燃料タンクの平面形状が、十字型、凸型、凹型、Ｌ字型、Ｅ字型、Ｈ字型、Ｃ字型のいずれかである。
【請求項８】
請求項１に記載の燃料タンクの製造方法であって、
前記シーム溶接を、１５０ｍｍ以下の外径を有する電極輪を用いて行う。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料タンクの製造方法により製造されたことを特徴とする燃料タンク。
【請求項１０】
平面視して内部に溶接部を有する金属製の燃料タンクを、シーム溶接機を用いて製造する方法であって、
前記シーム溶接機に対して前記燃料タンクの相対位置を変化させながら、前記燃料タンクとの干渉を避ける非干渉空間を設けた前記シーム溶接機を用いて前記シーム溶接を行うことを特徴とする燃料タンクの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料タンクの製造方法であって、
前記燃料タンクの平面形状が、ドーナツ型または中空型である。
【請求項１２】
請求項１０に記載の燃料タンクの製造方法により製造されたことを特徴とする燃料タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複雑形状を有する自動車用の金属製燃料タンクをシーム溶接により製造する燃料タンクの製造方法に関する。さらに、本発明は、この燃料タンクの製造方法を用いて製造された燃料タンクに関する。
本出願は、特願２００７−１５１０５６号を基礎出願とし、その内容を取り込むものとする。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の金属製燃料タンクのシーム溶接工法に関しては、従来から種々の提案がなされている。例えば、下記特許文献１には、燃料タンクを多軸ロボットに支持させ、定位置に設置されたシーム溶接機の上下電極輪間に燃料タンクの接合用フランジ部を挟み込んで溶接する方法が開示されている。この方法では、燃料タンクの姿勢を回転させながら接合用フランジ部の周囲を連続的にシーム溶接することにより、複雑な治具類を不要とし、かつ、異なる形状の燃料タンクに対しても容易に対応でき、さらには下部電極輪の摩耗に対しても自動的に追従補正可能となっている。【０００３】
また、下記特許文献２には、水平方向の移動を許容するが水平旋回方向の動きは拘束する燃料タンクの支持手段であるＸＹテーブルと、このＸＹテーブルの移動許容方向と直交する方向の主軸を有する倣い制御軸とを上下に重ね合わせたシーム溶接線自動倣い装置が開示されている。このシーム溶接線自動倣い装置では、シーム溶接に必要な高価な倣い治具や、ワークを支持するロボット用の複雑なプログラム等を不要としている。
【特許文献１】特開平７−２４１６８４号公報
【特許文献２】特開平９−３１４３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、自動車の車体設計においては、車両内スペースを有効活用する観点より、機器配置の最終設計段階になってから燃料タンクの配置が決められることが多い。また、燃料タンクとしては、給油回数を減らすために、設計上において許容される範囲で大容量化することが求められる。これらの事情により、機器配置の最終設計段階において余った車両内空間を余すことなく活用した上で、燃料タンクを配置することが求められるため、その形状が複雑化する傾向にある。
この種の金属製の燃料タンクは、深絞り加工した２枚の金属板パネルを互いに重ね合わせてから、シーム溶接機を用いてシーム溶接された密閉構造のものがほとんどであり、従来では、例えば図２０に示されるシーム溶接機２０１が用いられていた。【０００５】
このシーム溶接機２０１は、一対の電極輪２０２を備えており、これら電極輪２０２間に、深絞り加工後の金属板パネル２０３の周縁部分（溶接部分）を挟み込み、さらに一対の電極輪２０２間に電流を流すことで、前記周縁部分のシーム溶接を行う。この際、電極輪２０２が定位置に固定されており、溶接の進行状況に合わせて金属板パネル２０３を回転させることで、その全周に沿って連続的にシーム溶接を行うことができる。
この際、燃料タンクの形状が比較的シンプルなものであれば特に問題は生じないが、前述の理由により、近年、形状が複雑化する傾向にあるため、例えば同図に示されるような問題が起きやすい。すなわち、周縁部分が凹凸形状を有する燃料タンク２０４の周縁部分を連続的にシーム溶接する場合、溶接の進行状況に応じて姿勢制御される燃料タンク２０４が、溶接機本体２０５または電極輪２０２に当たってしまい、シーム溶接の続行が不可能になることがある。【０００６】
この問題について、図１及び図２を用いて更に詳しく説明する。例えば、図２の平面図に示されるような十字型の燃料タンク１をシーム溶接する場合について考える。この場合、本来であれば、十字型の各頂点に記載した番号に従って、Ａ−＞Ｂ−＞Ｃ−＞Ｄ−＞Ｅ−＞Ｆ−＞Ｇ−＞Ｈ−＞Ｉ−＞Ｊ−＞Ｋ−＞Ｌ−＞Ａの順路に沿って溶接していくことが好ましい。しかしながら、前述の従来のシーム溶接機を用いた場合では、Ｂ，Ｅ，Ｈ，Ｋを通らずに、Ａ−＞Ｃ−＞Ｄ−＞Ｆ−＞Ｇ−＞Ｉ−＞Ｊ−＞Ｌ−＞Ａの順路に沿って溶接するようにしないと、Ａ−＞Ｂ，Ｄ−＞Ｅ，Ｇ−＞Ｈ，Ｊ−＞Ｋと溶接する際に、燃料タンク１が溶接機本体２０５に接近しすぎて接触する虞がある。よって、インバース部（凹み部分）を通ることなく、シーム溶接の周長が最小となるように溶接しなければならなかった。
このような問題を回避するための案として、インバース部を排除した単純な形状の燃料タンクを採用することも考えられるが、その場合、車両内空間に収まるように形状を再検討する必要があり、結果として、元よりも小さな容量の形状を採用せざるを得なかった。よって、インバース構造を有する複雑形状の金属製燃料タンクを製造するのは困難であった。【０００７】
この問題は、前述の特許文献１および特許文献２に開示の装置・方法を用いた場合でも同様であり、シーム溶接中に燃料タンクが溶接機本体に接触するような複雑形状の燃料タンクには不適であり、単純形状の燃料タンクしか製造できなかった。
なお、複雑形状を有する燃料タンクを実現するために、その素材として金属板の採用をあきらめて樹脂製とし、射出成形により製造することも考えられる。ところで、昨今では、バイオエタノールを自動車の燃料とする技術開発が盛んに進められており、今後の自動車の燃料としてバイオエタノールが大きな役目を果たす可能性がある。しかしながら、上述のような樹脂製の燃料タンクは、ガソリンよりもさらにバイオエタノールに対して耐燃料透過性に乏しいと言われている。従って、樹脂製の燃料タンクは、バイオエタノールの容器としては不適切であり、やはり、金属製の燃料タンクの方が好ましいと言える。【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複雑形状を有する金属製燃料タンクの製造を可能にする燃料タンクの製造方法と、この燃料タンクの製造方法により製造された燃料タンクとの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
（ａ）本発明の第１の態様に係る燃料タンクの製造方法は、シーム溶接の経路中に凹凸部分がある金属製の燃料タンクを、シーム溶接機を用いて製造する方法であって、前記シーム溶接機に対して前記燃料タンクの相対位置を変化させながら、前記燃料タンクとの干渉を避ける非干渉空間を設けた前記シーム溶接機を用いて前記シーム溶接を行う。【００１０】
（ｂ）上記（ａ）に記載の燃料タンクの製造方法では、前記非干渉空間の、シーム溶接点からの深さ寸法ｄを、前記燃料タンクの前記凹凸部分の最大寸法Ｌｍａｘよりも大きく設定してもよい。【００１１】
（ｃ）上記（ｂ）に記載の燃料タンクの製造方法では、前記燃料タンクのインバース領域である凹部分で、インバース角度が９０度よりも大きくかつ１８０度よりも小さい場合、インバース点と２つのインバース開始点との間を結ぶ２本の直線；仮想インバース点及び前記各インバース開始点間を結ぶ２本の直線；のうちで最も短い直線を直線ａとし、この直線ａと共有関係にある方のインバース開始点と、前記仮想インバース点とを結ぶ直線を直線ｂとし、前記直線ａ及び前記直線ｂ間の角度をθ１とし、前記インバース点及び前記仮想インバース点間を結ぶ直線ｃと、前記直線ｂとの間の角度をθ２とし、前記各インバース開始点のうちで前記仮想インバース点からの距離が遠いほうの点をＢ点とし、前記インバース点をＣ点とし、前記仮想インバース点をＣ’として、インバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを下式（１）で求めてもよい。
Ｌｍａｘ＝ＢＣ’の長さ×ｓｉｎ（９０°−θ１）−ＣＣ’の長さ×ｓｉｎ（θ１＋θ２）・・・（１）【００１２】
（ｄ）上記（ｂ）に記載の燃料タンクの製造方法では、前記燃料タンクのインバース領域である凹部分において、溶接インバース角度が９０度よりも大きくかつ１８０度よりも小さい場合、溶接インバース点と２つのインバース開始点との間を結ぶ２本の直線；仮想インバース点及び前記各インバース開始点間を結ぶ２本の直線；のうちで最も短い直線を直線ａ’とし、この直線ａ’と共有関係にある方のインバース開始点と、前記仮想インバース点とを結ぶ直線を直線ｂとし、前記直線ａ’及び前記直線ｂ間の角度をθ１’とし、前記溶接インバース点及び前記仮想インバース点間を結ぶ直線ｃ’と、前記直線ｂとの間の角度をθ２とし、前記各インバース開始点のうちで前記仮想インバース点からの距離が遠いほうの点をＢ点とし、前記仮想インバース点をＣ’点とし、前記溶接インバース点をＣ”として、インバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを下式（２）で求めてもよい。
Ｌｍａｘ＝ＢＣ’の長さ×ｓｉｎ（９０°−θ１’）−Ｃ’Ｃ”の長さ×ｓｉｎ（θ１’＋θ２’）・・・（２）【００１３】
（ｅ）上記（ｂ）に記載の燃料タンクの製造方法では、前記燃料タンクがインバース領域を有し、直線で結ばれた凹部分を構成するＢＣＤＥＦＧで、インバース開始点のＣ点を含むインバース辺ＣＤと、前記Ｃ点に至る前の非インバース辺ＢＣとの間の角度αが９０度よりも大きくかつ１８０度より小さい場合、かつ、インバース開始点のＦ点を含むインバース辺ＥＦと、前記Ｆ点に至った後の非インバース辺ＦＧとの間の角度βが９０度よりも大きくかつ１８０度より小さい場合、前記Ｆ点から見て前記Ｃ点に向かう延長方向にある変極点をＢ点とし、前記Ｃ点から見て前記Ｆ点に向かう延長方向にある変極点をＧ点として、インバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを下式（３）で求めてもよい。
Ｌｍａｘ＝ＣＧの長さ×ｓｉｎα、
あるいは、Ｌｍａｘ＝ＢＦの長さ×ｓｉｎβ・・・式（３）【００１４】
（ｆ）上記（ｂ）に記載の燃料タンクの製造方法では、前記燃料タンクがインバース領域を有し、直線で結ばれた凹部分を構成するＢＣＤＥＦで、インバース開始点のＣ点に至る前の非インバース辺ＢＣと、Ｃ点通過直後の溶接線との間の角度α’が９０度よりも大きくかつ１８０度よりも小さい場合、かつ、インバース開始点のＦ点に至った後の非インバース辺ＦＧと、Ｆ点通過直前の溶接線との間の角度β’が９０度よりも大きくかつ１８０度よりも小さい場合、前記Ｆ点から見て前記Ｃ点に向かう延長方向にある変極点をＢ点とし、前記Ｃ点から見て前記Ｆ点に向かう延長方向にある変極点をＧ点として、インバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを下式（４）で求めてもよい。
Ｌｍａｘ＝ＣＧの長さ×ｓｉｎα’ 、
あるいは、Ｌｍａｘ＝ＢＦの長さ×ｓｉｎβ’・・・式（４）【００１５】
（ｇ）上記（ａ）に記載の燃料タンクの製造方法では、前記燃料タンクの平面形状が、十字型、凸型、凹型、Ｌ字型、Ｅ字型、Ｈ字型、Ｃ字型のいずれかであってもよい。
（ｈ）上記（ａ）に記載の燃料タンクの製造方法では、前記シーム溶接を、１５０ｍｍ以下の外径を有する電極輪を用いて行ってもよい。
（ｉ）本発明の燃料タンクは、上記（ａ）に記載の燃料タンクの製造方法により製造される。【００１６】
（ｊ）本発明の第２の態様に係る燃料タンクの製造方法は、平面視して内部に溶接部を有する金属製の燃料タンクを、シーム溶接機を用いて製造する方法であって、前記シーム溶接機に対して前記燃料タンクの相対位置を変化させながら、前記燃料タンクとの干渉を避ける非干渉空間を設けた前記シーム溶接機を用いて前記シーム溶接を行う。【００１７】
（ｋ）上記（ｊ）に記載の燃料タンクの製造方法では、前記燃料タンクの平面形状が、ドーナツ型または中空型であってもよい。
（ｌ）本発明の他の燃料タンクは、上記（ｊ）に記載の燃料タンクの製造方法により製造される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の態様に係る燃料タンクの製造方法によれば、非干渉空間を設けたシーム溶接機を用いてシーム溶接を行うことにより、従来であればシーム溶接中にシーム溶接機に干渉するような、インバース構造を有する金属製の燃料タンクも製造することができる。
すなわち、上記（ａ）及び（ｂ）の場合、非干渉空間を設けたシーム溶接機を用いてシーム溶接を行うことにより、シーム溶接中に燃料タンクがシーム溶接機の壁面に接触するのを回避できる。【００１９】
また、上記（ｃ）または（ｄ）の場合、凹部分において、インバース角度または溶接インバース角度を９０度よりも大きくかつ１８０度より小さくすることで、上記式（１）または上記式（２）により、必要となるインバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを求めることができる。よって、最大寸法Ｌｍａｘを必要以上に大きく設定してしまうのを避けることができる。
また、上記（ｅ）または（ｆ）の場合、凹部分において、インバース辺と非インバース辺との間の角度αを９０度よりも大きくかつ１８０度より小さくすることで、上記式（３）または上記式（４）により、必要となるインバース辺の最大寸法Ｌｍａｘを求めることができる。よって、最大寸法Ｌｍａｘを必要以上に大きく設定してしまうのを避けることができる。【００２０】
また、上記（ｇ）の場合、燃料タンクの平面形状が、十字型、凸型、凹型、Ｌ字型、Ｅ字型、Ｈ字型、Ｃ字型のいずれかであるので、種々の複雑形状を有する燃料タンクに適用することができる。
また、上記（ｈ）の場合、１５０ｍｍ以下の外径を有する電極輪を用いてシーム溶接を行うことにより、シーム溶接中に燃料タンクのシーム溶接部分以外の壁部と電極輪とが接触するケースを低減することができる。
また、上記（ｉ）に記載の燃料タンクは、上記（ａ）に記載の燃料タンクの製造方法により製造されるので、インバース構造を有する複雑形状の燃料タンクを提供することができる。【００２１】
また、本発明の第２の態様に係る燃料タンクの製造方法によれば、非干渉空間を設けたシーム溶接機を用いてシーム溶接を行うことにより、従来であればシーム溶接中にシーム溶接機に干渉するような、インバース構造を有する金属製の燃料タンクも製造することができる。
すなわち、上記（ｊ）または（ｋ）の場合、非干渉空間を設けたシーム溶接機を用いてシーム溶接を行うことにより、シーム溶接中に燃料タンクがシーム溶接機の壁面に接触するのを回避できる。【００２２】
また、上記（ｌ）に記載の燃料タンクは、上記（ｊ）に記載の燃料タンクの製造方法により製造されるので、インバース構造を有するドーナツ型または中空型の燃料タンクも提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の燃料タンクの一実施形態を示す図であって、十字型をした燃料タンクの斜視図である。
【図２】図２は、同燃料タンクの平面図である。
【図３】図３は、本発明の凸型燃料タンクの平面図である。
【図４】図４は、同凸型燃料タンクの部分拡大図である。
【図５】図５は、同凸型燃料タンクの部分拡大図である。
【図６】図６は、本発明の凹型燃料タンクの平面図である。
【図７】図７は、本発明の中空型燃料タンクの平面図である。
【図８】図８は、同中空型燃料タンクを示す図であって、図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、従来のシーム溶接機の問題を説明するための側面図である。
【図１０】図１０は、本発明で用いられるシーム型溶接機の側面図である。
【図１１】図１１は、同シーム型溶接機の平面図である。
【図１２】図１２は、本発明の燃料タンクにおいてインバース点周辺部分を示す部分拡大図である。
【図１３】図１３は、本発明の鞍型燃料タンクの平面図である。
【図１４】図１４は、同鞍型燃料タンクの斜視図である。
【図１５】図１５は、同鞍型燃料タンクの部分拡大図である。
【図１６】図１６は、本発明の中空型燃料タンクの平面図である。
【図１７】図１７は、本発明の凸型燃料タンクの平面図である。
【図１８】図１８は、同凸型燃料タンクの部分拡大図である。
【図１９】図１９は、本発明の凹型燃料タンクの平面図である。
【図２０】図２０は、従来のシーム溶接機を用いた燃料タンクの製造方法の問題点を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１，１０，２４，３０，４０，５０，６０，９０，１００  燃料タンク
２１  電極輪
２  インバース面
３  インバース辺
４  インバース点
５  インバース角度
６  インバース開始点
７  仮想インバース点
８  溶接インバース点
９  溶接インバース角度
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係る燃料タンクの製造方法および燃料タンクの各実施形態について、図面を参照しながら以下に説明を行う。本発明では、以下に説明のインバース構造を有する複雑形状の金属製燃料タンクをシーム溶接により製造する方法と、この方法により得られる燃料タンクとを提供する。【００２６】
＜インバース構造とインバース辺の定義＞
本発明におけるインバース構造及びインバース辺の定義について、図１及び図２に示す十字型の燃料タンク１等を例として説明する。
本発明では、シーム溶接中に燃料タンクがシーム溶接機（不図示。例えば、横型シーム溶接機）の電極輪よりも後方の燃料タンク進入不可領域（インバース領域、または負角とも言われる）に進入するような複雑形状を有する燃料タンクを、「インバース構造を有する燃料タンク」と呼ぶ。さらに、シーム溶接の最短周長を結ぶ線よりも内側にシーム溶接を行う場合、この領域をインバース面２、インバース面２内の各辺部をインバース辺３、そして各インバース面２内の変極点をインバース点４と定義する。【００２７】
さらに、各インバース点４の角度をインバース角度５と定義する。インバース角度５は、インバース点４から見て燃料タンク１の外側を向いた壁面間の角度を言い、同図の例では、９０度から１８０度の範囲内となっている。インバース領域の入口にあたる変極点（図２でいえば、Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｇ，Ｉ，Ｊ，Ｌの各点）をインバース開始点６と定義する。インバース角度５が９０度を超える場合、インバース角度５が９０度となる仮想線を引き、この仮想線に基づく変極点を仮想インバース点７（後述）と定義する。前記仮想線は、インバース開始点６から他のインバース開始点６に至る辺（図３で言えばＡＢ，ＤＥ，ＧＨの各辺）に直角に引き、図４で言えば仮想インバース点７は点Ｃ’となる。インバース領域中を溶接する線の変極点を溶接インバース点８と定義し、例えば図４で言えば、Ｃ”点となる。溶接インバース点８における仮想線間の角度を溶接インバース角度９と定義する。凹型の燃料タンクの凹部についても、同様に図６に示す通りとなる。【００２８】
この考え方は、例えば図７及び図８に示すドーナツ形状の中空型燃料タンク１０に対しても応用することができ、下記のように定義できる。
即ち、従来の溶接機では、中空型燃料タンク１０の外周側しか溶接できず、その内側に溶接線がある場合には溶接が困難であった。よって、中空型燃料タンク１０の中側面をインバース面１１、中空型燃料タンク１０の内周の線をインバース辺１２と呼ぶ。【００２９】
従来のシーム溶接機では、電極輪よりも溶接機本体側に空間がなく、図９に示されるように電極輪１３よりも後側が、溶接物が進入できない領域１４ａであった。そのため、シーム溶接中に燃料タンク（不図示）が溶接機本体１４に接触しない簡単な構造の燃料タンクしかシーム溶接が行えなかった。【００３０】
そこで、本発明では、図１０及び図１１に示されるように、一対の電極輪２１よりも溶接機本体２２側に非干渉空間２３を設けて、シーム溶接中の燃料タンク２４が溶接機本体２２に接触するのを回避している。そして、これにより、溶接物進入不可領域２５を溶接機本体２２の後方側に移動させ、燃料タンク２４のインバース面、すなわち、従来では溶接不可能であった面のシーム溶接を可能にしている。【００３１】
＜本発明の実施形態＞
図１０は、本発明に用いる横型シーム溶接機の一例を示す側面図である。同図において、符号２２は、この横型シーム溶接機の溶接機本体を示し、符号２４は燃料タンクを示し、符号２１は電極輪を示している。一対の電極輪２１は、それらの電極輪径がＲである。また、本実施形態の横型シーム溶接機は、ワイヤシーム溶接機であり、非干渉空間２３の水平方向に沿った電極輪２１からの深さ寸法がｄとなっている。【００３２】
本実施形態の燃料タンクの製造方法は、シーム溶接中の燃料タンク２４が溶接機本体２２の後方側領域２６（従来では、燃料タンク２４が進入できなかった領域）に進入する構造を有する燃料タンクの製造方法であって、燃料タンク２４の進入を受入れる非干渉空間２３を有する横型シーム溶接機を用いてシーム溶接を行う。
本実施形態の横型シーム溶接機は、シーム溶接部の両側面を一対の電極輪２１間に配置し、溶接ビードが水平となるように配置された溶接機である。
本実施形態におけるインバース構造とは、シーム溶接中に姿勢制御される燃料タンク２４が横型シーム溶接機の各電極輪２１よりも後方側領域２６に進入する複雑形状を有する燃料タンクの構造をいう。【００３３】
シーム溶接の際に、燃料タンク２４を図１１の矢印の方向に回転させる。この時、従来であれば、溶接機本体２２に燃料タンク２４が接触してシーム溶接の続行が困難であった。しかしながら、本実施形態では、燃料タンク２４が後方側領域２６に入り込むのを許容する非干渉空間２３を設けているので、燃料タンク２４と溶接機本体２２とが接触しない。よって、インバース構造を有する複雑形状の燃料タンク２４を連続してシーム溶接することができる。
非干渉空間２３は、図１０に示すように、各電極輪２１の後方側に設けられた空間であり、その深さ寸法ｄが、燃料タンク２４の最大インバース辺の長さ寸法Ｌｍａｘよりも大きいことが好ましい。【００３４】
燃料タンク２４の最大インバース辺は、燃料タンク２４の形状により決まる辺であって、シーム溶接する際に、燃料タンク２４が非干渉空間２３内に入り込む際の最大回転半径と同じ寸法を持つ辺をいう。
溶接機本体２２側に設けた非干渉空間２３の深さ寸法ｄを、前記最大インバース辺の長さ寸法Ｌｍａｘよりも大きくすることにより、シーム溶接の際に燃料タンク２４が溶接機本体２２に接触するのを回避することができる。【００３５】
深さ寸法ｄは、インバース角度または溶接インバース角度を９０度よりも大きくすることで、後述の式（５）または式（６）のように設定することができる。この場合、必要な深さ寸法ｄを最小限に抑えることができる。なお、溶接機本体２２に設けられる非干渉空間２３の高さ寸法は、この非干渉空間２３に進入する燃料タンク２４の高さ寸法よりも大きく、非干渉空間２３の幅寸法は、溶接機本体２２の幅寸法と同じにしてもよい。【００３６】
また、本発明を適用する燃料タンクの平面形状は、十字型、凸型、凹型、Ｌ字型、Ｅ字型、Ｈ字型、Ｃ字型のいずれかでもかまわず、多種多様な複雑形状を有する燃料タンクに適用できる。【００３７】
＜小径電極＞
インバース辺を溶接する際に、各電極輪２１と燃料タンク２４の壁面との接触を避けるには、極力、電極輪２１の外径を所定寸法よりも小さくすることが望ましい。電極輪２１の外径が所定寸法よりも大きい場合、燃料タンク２４の溶接フランジの幅寸法を大きくせざるを得なくなる。【００３８】
これについて、図１２に示すＬ型の燃料タンク２７のインバース点周辺を溶接する場合を例として説明する。
同図に示すように、各電極輪２１が所定寸法よりも大きい外径を有する場合、燃料タンク２７の壁面に接近することができず、その結果として、前記壁面と各電極輪２１との間にインバース面２８が発生する。このようなインバース面２８の発生は、車両内部スペースの有効利用の観点から好ましくなく、よって、各電極輪２１の外径は出来るだけ小さい方が好ましい。但し、各電極輪２１の外径が小さくなると、単位長を溶接するときの電極回転数が増し、駆動系の回転部品の損傷が早くなる。さらに、各電極輪２１の外径を大きくした場合、これに応じて溶接ハウジングのサイズも小さくしなければならないが、給電、加圧、水冷の観点から不利となり、自ずと各電極輪２１の最小径が制限されることになる。【００３９】
通常の溶接機の電極輪の外径は３００ｍｍ前後であるが、本発明では、１５０ｍｍ以下が好ましく、できれば、１００ｍｍ程度の径が推奨される。小径化のもう一つの問題として、電極輪そのものの損傷が考えられる。電極輪の外径が半分になれば、単位長を溶接するのに必要な回転数は２倍となり、電極輪の損耗も２倍早くなる。このような損耗の加速が生じると、溶接適正範囲に著しい変化が生じることが予想される。よって、電極輪の外径変化がないワイヤシーム溶接機の採用が、本発明においては推奨される。【００４０】
最近の燃料タンクの主流は、自動車の車体底部に配置されるクランクシャフトを包み込むことによりスペースを節約することができる鞍型タンク（図１３及び図１４参照）である。この鞍型タンク３０を溶接する場合でも、図１５に示すように、鞍部の曲率Ｒを各電極輪２１の外径寸法よりも大きくする必要があるため、鞍部の曲率Ｒを小さくする上でも、電極輪２１の小径化は有利である。【００４１】
＜凸型燃料タンク＞
前述の図３は、凸型の燃料タンク４０の平面図であり、図４及び図５は、その部分拡大図である。図４は、インバース角度４１が９０度を超える場合を示す。また、図５は、インバース角度４１が９０度だが、溶接インバース角度９が９０度を超える場合を示す。
一般に、金属製の燃料タンクのシーム溶接は、アッパーシェルとロアーシェルとを重ね合わせた後のフランジ部に対して行われる。凸型の燃料タンク４０の場合、図３に示されるＢ−Ｃ−Ｄの辺とＥ−Ｆ−Ｇの辺とを溶接する際に、この燃料タンク４０の壁面が各電極輪２１に接触する可能性がある。よって、凸型の燃料タンク４０のインバース辺は、図３中のＢ−Ｃ−Ｄを結ぶ線と、Ｅ−Ｆ−Ｇを結ぶ線とである。【００４２】
これら各辺を、ＢＣ，ＣＤ，ＥＦ，ＦＧと表す。そして、これらの中で最長の辺をＬｍａｘとした場合、非干渉空間２３の深さ寸法ｄがｄ＞Ｌｍａｘを満たすのであれば、溶接機本体２２に燃料タンク４０が接触することなく溶接可能である。溶接機本体２２は、一度設置すると、その仕様変更が困難である。よって、与えられた溶接機本体２２の非干渉空間２３の深さ寸法ｄを考慮して、燃料タンク４０の形状を設計しなければならない。そこで、インバース点に曲率Ｒを付与する方法を以下に説明する。【００４３】
図３のＢ−Ｃ−Ｄの部位を拡大表示したものが図４である。
図５に示すＢ−＞Ｃ−＞Ｄの経路が、最も非干渉空間２３の深さ寸法ｄを要する。Ｂ点の位置からＤ点の位置へ直線的に溶接する場合は、インバース領域を通らないため、非干渉空間２３は不要である。その中間の事例を、図５中に点線で示した。すなわち、インバース角度が９０度よりも大きく、Ｂ点よりＣ”点を経てＤ点の位置に至るように溶接する場合、必要となる非干渉空間２３の深さ寸法ｄは、次式（５）のように表される。これは、Ｃ”―＞Ｄと至る際に、Ｂ点がＢ’点に向かうように燃料タンク４０が移動するからである。
ＢＣ’の長さ×ｓｉｎ（９０°−θ１）−ＣＣ’の長さ×ｓｉｎ（θ１＋θ２）・・・（５）
また、溶接インバース角度９を９０度より大きくした場合も同様であり、必要となる非干渉空間２３の深さ寸法ｄは、次式（６）で表される。
ＢＣ’の長さ×ｓｉｎ（９０°−θ１’）−Ｃ’Ｃ”の長さ×ｓｉｎ（θ１’＋θ２’）・・・（６）【００４４】
＜凹型燃料タンク＞
図６に示した凹形の燃料タンク５０を時計方向に沿って溶接する場合について考える。この場合、Ｃ点の位置ではＣ点及びＧ点間を結ぶ線が描く円、Ｄ点の位置ではＤ点及びＨ点間を結ぶ線が描く円、Ｅ点の位置ではＥ点及びＡ点間を結ぶ線が描く円、Ｆ点の位置ではＦ点及びＢ点間を結ぶ線が描く円、で燃料タンク５０が回転する。これらの線を、ＣＧ，ＤＨ，ＥＡ，ＦＢと表せば、これら長さ寸法の最大値Ｌｍａｘよりも非干渉空間２３の深さ寸法ｄを大きくする必要がある。【００４５】
非干渉空間２３の深さ寸法ｄを短くしたい場合、インバース領域に入る角度を９０°よりも大きくすればよい。すなわち、図６に示すように、ＣからＤに向かって溶接するのではなく、ＣからＤ’に向かって溶接する。そのときのＢＣ辺に対するＣＤ’の角度をαとすれば、最大寸法Ｌｍａｘ（Ｃ−＞Ｄ’）は次式（７）で表される。
Ｌｍａｘ（Ｃ−＞Ｄ’）＝ＣＧの長さ×ｓｉｎα・・・（７）【００４６】
次に、燃料タンクにおける凹型部分の底辺、すなわち、図６のＤ’とＥ’を結ぶ線までを溶接する場合を考える。この場合の最大寸法Ｌｍａｘ（Ｄ’−＞Ｅ’）は、ＣＤの奥行き寸法で決定される。
すなわち、下式（８）により一義的に最大寸法Ｌｍａｘ（Ｄ’−＞Ｅ’）は決まる。
Ｌｍａｘ（Ｄ’−＞Ｅ’）＝ＣＤの長さ・・・（８）
さらに、Ｅ’とＦを結ぶ線までを溶接する場合も、ＣからＤ’までを溶接する場合と同様に考えることができ、下式（９）により決まる。
Ｌｍａｘ（Ｅ’−＞Ｆ）＝ＢＦの長さ×ｓｉｎβ・・・（９）
以上の説明のように、凹型部分を溶接するためには、非干渉空間２３の深さ寸法ｄは、上記Ｌｍａｘ（Ｃ−＞Ｄ’）、Ｌｍａｘ（Ｄ’−＞Ｅ’）、Ｌｍａｘ（Ｅ’−＞Ｆ）の最大値よりも大きくすることが必要である。【００４７】
＜中空型タンク＞
図１６に示すような中空型タンク６０では、非干渉空間２３の深さ寸法ｄを決定するのはコーナー部であり、例えばＡ点及びＥ点間を結ぶ直線距離で決定される。Ａ点とＥ点の各コーナー部にＲを付けることで、同図に示す巾寸法Ｗまで、非干渉空間２３の深さ寸法ｄを浅くすることが可能である。
なお、この燃料タンク６０の場合、インバース領域であるＥ点からＨ点を結ぶ部分を溶接するときは、電極輪２１のみならず、ハウジングもインバース領域に入らなければならない。よって、ハウジングのサイズも影響する。
さらには、電極輪２１をインバース領域に入れさせるためには、上下電極輪２１を上下に開放させたときに燃料タンク６０の高さ寸法以上となるように、開放させることが必要である。
【実施例】
【００４８】
図１０及び図１１で示したシーム溶接機を用いて、各種形状の燃料タンクを製作した。シーム溶接機は、ＤＣまたはＡＣインバータ方式のワイヤシーム溶接機とし、非干渉空間２３の深さ寸法ｄおよび各電極輪２１の外径寸法を以下のようにした。
非干渉空間２３の深さ寸法ｄ：７００ｍｍ
電極輪２１の外径          ：１００ｍｍ【００４９】
＜実施例1：凸型燃料タンク＞
図１７に示す平面形状を有する凸型の燃料タンク８０を製作した。
各インバース辺の長さ寸法は、次のようであった。
ＡＢ＝３００ｍｍ
ＢＣ＝３００ｍｍ
ＣＤ＝３００ｍｍ
ＥＦ＝３００ｍｍ
ＦＧ＝４００ｍｍ
これらインバース辺の最大寸法は４００ｍｍ、非干渉空間２３の深さ寸法ｄは７００ｍｍであるから、シーム溶接が可能であった。なお、シームフランジ面は、２次元構造であった。【００５０】
＜実施例２：凸型燃料タンク＞
図１８に示される部分形状を有する凸型タンク９０を製作した。
各インバース辺の長さは、図１７で示したものと同じである。なお、溶接インバース角度は１３６．５度とした。【００５１】
これらより、前述の式（６）の値は、
３００ｍｍ×ｓｉｎ（９０°−２０°）−１３４ｍｍ×ｓｉｎ（２０°＋３０°）＝１７９ｍｍ
非干渉空間２３の深さ寸法ｄが７００ｍｍであることから、シーム溶接は可能であった。また、非干渉空間２３の深さ寸法ｄが２００ｍｍである溶接機でも、シーム溶接は可能であった。【００５２】
＜実施例３：凹型燃料タンク＞
図１９に示す平面形状を有する凹型の燃料タンク１００を製作した。凹部分、すなわちインバース領域の深さ寸法は３００ｍｍであった。
Ｂ点からＣ点を通ってインバース底辺のＤ点へ向かう場合の角度αは、１２０°であった。さらに、Ｅ点からＦ点を通ってＧ点へ向かう場合の角度βも、同じく１２０°であった。このような条件から、インバース辺の長さは次のように計算される。【００５３】
インバース入り側（ＣＤ）溶接時の最大寸法Ｌｍａｘ：
ＣＧ×ｓｉｎα＝８００ｍｍ×ｓｉｎ１２０°＝６９２ｍｍ
インバース深さ：３００ｍｍ
インバース出側（ＥＦ）溶接時の最大寸法Ｌｍａｘ：
ＢＦ×ｓｉｎβｃ＝６００ｍｍ×ｓｉｎ１２０°＝５１９ｍｍ
これら３つの長さ寸法のうちで最大寸法は６９２ｍｍであり、溶接機本体の非干渉空間２３の深さ寸法ｄである７００ｍｍよりも短いため、製作が可能であった。なお、この燃料タンク１００のシームフランジ面は、２次元構造であった。【００５４】
＜実施例４：鞍型形状を持つ凹型燃料タンク＞
図１３，１４に示した鞍型形状の凹型燃料タンク３０を製作した。
インバース領域の巾寸法は３００ｍｍ、深さ寸法は２００ｍｍである。この場合、必要とされる非干渉空間２３の深さ寸法ｄは、次のように計算される。
ＣＧ          ：６５０ｍｍ
インバース深さ：３００ｍｍ
ＢＦ          ：６５０ｍｍ
最大のインバース辺の長さは７００ｍｍであり、溶接が可能であった。【００５５】
＜実施例５：中空形状を持つ燃料タンク＞
図７及び図８で示した中空型（ドーナツ型）の燃料タンク１０を製作した。
外寸が１０００ｍｍφ、内寸が６００ｍｍφである。燃料の入る部分の断面では、巾寸法が２００ｍｍ、高さ寸法が１００ｍｍであった。この燃料タンク１０の場合、必要とされる非干渉空間２３の深さ寸法ｄは２００ｍｍであることから、製作が可能であった。また、上下電極輪２１を開放したとき、これら電極輪２１間には１５０ｍｍの隙間ができることから、１００ｍｍ深さの燃料タンク１０を製造することができ、本発明の効果が確認された。【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例を説明したが、本発明はこれらのみに限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、上記実施形態及び実施例では、横型シーム溶接機を用いたが、横型シーム溶接機に限らず、その他のタイプのシーム溶接機を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、従来はインバース構造のない単純形状の燃料タンクたけに適用されていたシーム溶接を、インバース構造を有する複雑な形状の燃料タンクに適用範囲を広げるものであり、金属製燃料タンクの利用拡大を図る上で極めて重要である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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