(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さの異なる素材を突き合わせてレーザ溶接してなる厚板部と薄板部を有するワークを上型および下型によって強圧して成形するためのプレス方法であって、
前記厚板部と前記薄板部の厚さの差に合わせて前記上型または前記下型の一方の成形部に設けられる段差部を、前記ワークの前記厚板部の側に配置して、前記上型と下型によりワークのプレス成形を行い、ワークの溶接ビード及び該溶接ビードにつながる厚板部の一部を前記一方の成形部の段差部および上段部により他の部分より余分に押圧し、溶接ビードと厚板部の一部を他方の成形部側に研削加工等の仕上加工をすることのできる凸部として残して形成することを特徴とするレーザ溶接ワークのプレス方法。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ溶接ワークのプレス方法であって、
前記上型または前記下型の他方の成形部に、前記一方の成形部の段差部および上段部で押圧されて凸部として残して形成される前記ワークの突出部分に対応した位置に仕上げ加工代を確保すると共に最適な大きさとする逃がしを設けて、前記上型と下型によるワークのプレス成形に際して生ずる凸部が前記逃がしにはまり込んで形成されることを特徴とするレーザ溶接ワークのプレス方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、厚さの異なる素材を突き合わせてレーザビームで溶接してなるレーザ溶接ワークをプレス成形するプレス方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
部分的に厚さの異なるプレス成形品を少ない工程数で得るために、厚さの異なるプレス材料を突き合わせてレーザ溶接で一体化した後、プレス成形する技術が開発されている。このような技術としては、例えば、特開昭６３−１６８２８６号公報に記載された成形部材の製造方法の発明がある。
【０００３】
この公報に記載された技術においては、まず、厚さの異なる金属板を突き合わせ、レーザビームで端面を溶融させて溶接する。次に、溶接された金属板をプレス装置によって単一部材としてプレス成形する。かかる方法によって、厚さの異なる金属板を別々にプレス成形した後に縁部を重ね合わせて溶接する方法と比較して、より少ない工程数で複雑なプレス成形品を得ることができる。
【０００４】
このような厚さの異なる金属板を突き合わせてレーザ溶接してなるワーク（以下、単に「ワーク」とも称する。）のプレス成形技術について、図８乃至図１０を参照して、さらに詳細に説明する。図８は、プレス成形完了時におけるプレス装置およびワークの状態を示す部分断面斜視図である。
このプレス装置は上型と下型を有しており、上型および下型には、成形品の形状に対応した成形部がそれぞれ設けられている。なお、図８においては、見やすくするために上型を省略している。そして、下型３２の中央部に設けられた下型成形部３２ａの周囲には、クッションリング１８が設けられている。
【０００５】
一方、ワーク１０は、厚さの異なる二枚の金属板１０ｓ，１０ｔが突き合わされてレーザ溶接されてなる。ワーク１０の薄板部１０ｓと厚板部１０ｔの間には、溶接ビード１０ｂが形成されている。
前記クッションリング１８には、このワーク１０の厚さの変化に対応した段差部１８ｂが設けられている。図に示されるように、この段差部１８ｂはワーク１０の薄板部１０ｓ側に位置している。
【０００６】
このように、ワーク１０の薄板部１０ｓと厚板部１０ｔの厚さの差と同じ高さの段差部１８ｂが設けられているために、ワーク１０をクッションリング１８上に載置したときに、薄板部１０ｓの下面も厚板部１０ｔの下面もクッションリング１８の上面に密着する。
同様に、図ではワーク１０の下に隠れて見えないが、下型成形部３２ａの上面にも同じ位置すなわち薄板部１０ｓ側に、同じ高さの段差部が設けられている。
【０００７】
さて、プレス成形時には、上型が下降してワーク１０の周縁部が上型の下面とクッションリング１８の上面で挟持される。そして、さらに上型がクッションリング１８とともに下降することによって、ワーク１０の中央部が下型成形部３２ａで突き上げられる形になって、上型成形部との間で図に示されるような所定の形状にプレス成形される。
【０００８】
このとき、ワーク１０の周縁部は所定のクッション圧で挟持固定されているために、ワーク１０の中央部には引っ張り力がかかって材料が伸ばされながら成形が進行していく。このため、ワーク１０の中央部は下型成形部３２ａの上面に貼り付いた形になる。そして、下型成形部３２ａの段差部にもワーク１０が貼り付くため、ワーク１０の上面に凹み１０ａが生ずる。
【０００９】
この凹み１０ａが生ずる様子をより見やすく示したのが、図９および図１０である。図１０は、図８のＸ−Ｘ断面を示す縦断面図であり（但し図１０では上型成形部６ａも示されている）、図９は同じ断面の成形開始時を示す図である。
図９に示されるように、ワーク１０の下面が下型成形部３２ａの上面に当接した時点で、段差部３２ｂの周辺において、ワーク１０と下型成形部３２ａの間にクリアランスが生じている。すなわち、薄板部１０ｓの端部と溶接ビード１０ｂが下型成形部３２ａから浮き上がった状態になっている。
【００１０】
この状態からプレス成形が進行してワーク１０が下型成形部３２ａに押し付けられるに従って、上述したようにワーク１０が伸ばされて下型成形部３２ａに貼り付いていく。そして、図１０に示されるように、成形完了時には、上型成形部６ａの下面とワーク１０との間にクリアランスが生ずる。すなわち、薄板部１０ｓの端部と溶接ビード１０ｂの部分に凹み１０ａができてしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このようにプレス成形品に凹み１０ａができると、溶接ビード１０ｂの表面を研削加工等によって滑らかに仕上げることができなくなってしまう。従って、プレス成形したワーク１０は、このままでは外から見えない部分にしか使えない。外から見える部分に使用するためには、凹み１０ａに肉盛りをして盛り上がらせてから研削等の仕上げ加工をしなければならず、非常に手数がかかっていた。
【００１２】
そこで、本出願の請求項１および請求項２に係る発明においては、プレス成形後に肉盛りをすることなく溶接ビードの表面を仕上げ加工することができるレーザ溶接ワークのプレス方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、請求項２に係る発明においては、厚さの変化の小さいレーザ溶接ワークであっても溶接ビードの仕上げ代を確保することができるとともに、仕上げ代を最適な大きさにすることができるレーザ溶接ワークのプレス方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明においては、厚さの異なる素材を突き合わせてレーザ溶接してなる厚板部と薄板部を有するワークを上型および下型によって強圧して成形するためのプレス方法であって、前記厚板部と前記薄板部の厚さの差に合わせて前記上型または前記下型の一方の成形部に設けられる段差部を、前記ワークの前記厚板部の側に配置して、前記上型と下型によりワークのプレス成形を行い、ワークの溶接ビード及び該溶接ビードにつながる厚板部の一部を前記一方の成形部の段差部および上段部により他の部分より余分に押圧し、溶接ビードと厚板部の一部を他方の成形部側に研削加工等の仕上加工をすることのできる凸部として残して形成することを特徴とするレーザ溶接ワークのプレス方法を創出した。
【００１５】
ここで、「厚板部」とはワークのうち溶接ビードを挟んで厚い部分をいい、「薄板部」とは溶接ビードを挟んで薄い部分をいう。従って、溶接ビードが二箇所以上ある場合、すなわちワークが三つ以上の素材をレーザ溶接してなる場合には、「厚板部」および「薄板部」も複数存在しうる。また、ワークの同じ部分が、ある溶接ビードについては「厚板部」であり、他の溶接ビードについては「薄板部」となることもある。
さらに、「段差部」は、溶接ビードの数だけ設けられる。
【００１６】
かかるレーザ溶接ワークのプレス方法においては、ワークの厚さの変化に応じて上型または下型の一方の成形部に設けられる段差部が、ワークの厚板部の側に設けられている。
従って、ワークの溶接ビードおよび溶接ビードにつながる厚板部の一部が、一方の成形部の段差部および上段部すなわちワークの薄板部に対応した部分に当たりながら、プレス成形が進行する。これによって、ワークの溶接ビードおよび溶接ビードにつながる厚板部の一部は、一方の成形部の段差部および上段部によって、他の部分より余分に押圧される。
【００１７】
この結果、ワークがプレス成形時の引っ張り力によって段差部の設けられている側の成形部に貼り付いても、溶接ビードと厚板部の一部が他方の成形部側に突出する。この突出部分は、成形完了時には他方の成形部によって押圧されるが、通常のプレス圧では完全に押しつぶされずに凸部として残る。
従って、この凸部を研削加工等することによって、溶接ビードの表面を滑らかに仕上げることができる。
このようにして、本発明のレーザ溶接ワークのプレス方法によれば、プレス成形後に肉盛りの必要がなく溶接ビードの表面を仕上げ加工することができる。
【００１８】
また、請求項２に係る発明においては、請求項１記載のレーザ溶接ワークのプレス方法であって、前記上型または前記下型の他方の成形部に、前記一方の成形部の段差部および上段部で押圧されて凸部として残して形成される前記ワークの突出部分に対応した位置に仕上げ加工代を確保すると共に最適な大きさとする逃がしを設けて、前記上型と下型によるワークのプレス成形に際して生ずる凸部が前記逃がしにはまり込んで形成されることを特徴とするレーザ溶接ワークのプレス方法を創出した。
【００１９】
かかるレーザ溶接ワークのプレス方法によれば、プレス成形時に一方の成形部の段差部および上段部で押圧されて他方の成形部側に突出したワークの突出部分が、他方の成形部に設けられた逃がしにはまり込む。
従って、厚板部と薄板部の厚さの差が小さくて突出部分の高さが小さい場合でも、成形完了時にワークの突出部分が押しつぶされてしまうことがなく、確実に残すことができる。よって、この突出部分を研削加工等することによって、溶接ビードの表面を滑らかに仕上げることができる。
【００２０】
また、逆に突出部分が大きい場合には、逃がしを小さくすることによって突出部分を押圧して最適な大きさとすることができる。
このようにして、本発明のレーザ溶接ワークのプレス方法によれば、厚さの変化の小さいレーザ溶接ワークであっても溶接ビードの仕上げ代を確保することができるとともに、仕上げ代を最適な大きさにすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態
次に、本発明を具現化した第１の実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。まず、本実施形態のレーザ溶接ワークのプレス方法に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス装置の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、レーザ溶接ワークのプレス方法の第１の実施形態に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス装置の全体構成を示す縦断面図である。
【００２２】
このレーザ溶接ワーク用プレス装置は、上下方向に所定ストローク移動可能な上型８と、その下方に固定された下型１６を有している。
上型８は、プレススライド（ラム）４と、その下面に固定された上金型６によって構成されている。下型１６は、図示しないベースに固定されたボルスタ１４とその上面に固定された下金型１２からなる。
【００２３】
上金型６および下金型１２の中央部には、成形品の形状に対応した上型成形部６ａおよび下型成形部１２ａが設けられている。上型成形部６ａは本発明における上型の成形部に、下型成形部１２ａは下型の成形部に相当する。
そして、下型成形部１２ａには、ワーク１０の厚板部１０ｔの側に、従来技術と同様の傾斜を有し、厚板部１０ｔと薄板部１０ｓの厚さの差と同じ高さを有する段差部１２ｂが設けられている。
従って、下型成形部１２ａは本発明における一方の成形部に相当し、上型成形部６ａは本発明における他方の成形部に相当する。
【００２４】
下型１２内には、下型成形部１２ａの周囲をリング状に囲んでクッションリング１８が設けられている。このクッションリング１８は、複数のクッションピン２０〜２０の上端に支持されており、クッションピン２０〜２０の下方には油圧あるいは空気圧を用いたクッション圧生成機構が設けられている。
クッションリング１８には、従来技術と同じ位置すなわちワーク１０の薄板部１０ｓの側に、厚板部１０ｔと薄板部１０ｓの厚さの差と同じ高さを有する段差部１８ｂが設けられている。
【００２５】
かかる構造を有するレーザ溶接ワーク用プレス装置によって、厚さの異なる金属板１０ｓ，１０ｔを突き合わせてレーザ溶接してなるワーク１０がプレス成形される。
まず、クッションリング１８上にワーク１０が載置されて、上型８が下降する。これによって図１に示されるように、ワーク１０の周縁部が上金型６の下面とクッションリング１８の上面で挟持される。さらに上型８がクッションリング１８とともに下降することによって、ワーク１０の周縁部が所定のクッション圧で挟持されながら、ワーク１０の中央部が下型成形部１２ａに当たっていく。そして、上型８が下限まで降りきると、ワーク１０が上型成形部６ａと下型成形部１２ａとの間で所定の形状にプレス成形される。
【００２６】
このプレス成形時においてワーク１０が変形する様子を、図２および図３を参照して説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面の一部を示す縦断面図であり、図３は同じ断面の成形完了時を示す縦断面図である。
図２に示されるように、本実施形態のレーザ溶接ワークのプレス方法に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス装置においては、厚板部１０ｔと薄板部１０ｓの厚さの差と同じ高さを有する段差部１２ｂが、ワーク１０の厚板部１０ｔの側において下型成形部１２ａに設けられている。
【００２７】
従って、ワーク１０の溶接ビード１０ｂおよびこれにつながる厚板部１０ｔの一部が、下型成形部１２ａの段差部１２ｂおよび上段部１２ｃに当たりながら、プレス成形が進行する。これによって、ワーク１０の溶接ビード１０ｂと厚板部１０ｔの一部は、下型成形部１２ａの段差部１２ｂと上段部１２ｃによって、他の部分より余分に押圧される。
【００２８】
この結果、図３に示されるように、ワーク１０の下面がプレス成形時の引っ張り力によって下型成形部１２ａの上段部１２ｃ，段差部１２ｂ，下段部１２ｄに貼り付いても、溶接ビード１０ｂと厚板部１０ｔの一部が想像線で示されるように上型成形部６ａ側に突出する。この突出部分１０ｃは、成形完了時には上型成形部６ａによって押圧されるが、図３に示されるように、通常のプレス圧では完全に押しつぶされずに凸部として残る。
【００２９】
従って、図４に示されるように、この凸部１０ｄを研削加工等することによって、溶接ビード１０ｂの表面を滑らかに仕上げることができる。よって、プレス成形後のワーク１０を、外から見える部分にも用いることができる。
このようにして、本実施形態のレーザ溶接ワークのプレス方法によれば、プレス成形後に肉盛りの必要がなく溶接ビード１０ｂの表面を仕上げ加工することができる。
【００３０】
第２の実施形態
次に、本発明を具現化した第２の実施形態について、図５乃至図７を参照して説明する。図５は第１の実施形態における図２に、図６は図３に、図７は図４にそれぞれ対応する縦断面図である。
図５に示されるように、本実施形態のレーザ溶接ワークのプレス方法に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス装置が第１の実施形態と異なるのは、上型成形部２６ａの下面に逃がし２６ｂを設けたことである。その他の部分については第１の実施形態と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
さて、この逃がし２６ｂは、下型成形部１２ａの段差部１２ｂおよび上段部１２ｃで押圧されて上型成形部２６ａ側に突出するワーク１０の突出部分に対応した位置に設けられている。そして、突出する形状に対応した形状を有している。従って、図６に示されるように、プレス成形完了時には、下型成形部１２ａの段差部１２ｂおよび上段部１２ｃで押圧されて突出した部分１０ｃは、逃がし２６ｂにはまり込む。
【００３２】
さらに、本実施形態では逃がし２６ｂが突出部分１０ｃに対応した形状を有しているため、突出部分１０ｃは上型成形部２６ａで押圧されることがなく、確実にそのままの形状で残される。
従って、図７に示されるように、この突出部分１０ｃを研削加工等することによって、溶接ビード１０ｂの表面を滑らかに仕上げることができる。
【００３３】
本実施形態においては、十分な仕上げ代を確保するために逃がし２６ｂを突出部分１０ｃに対応した形状としたが、逃がし２６ｂを突出部分１０ｃより小さくして突出部分１０ｃをある程度押しつぶすこともできる。これによって、仕上げ代を確保しつつ必要最小限の大きさとして、仕上げ工程の省力化を図ることができる。
このように、本発明においては、ワークの厚板部と薄板部の厚さの差や成形部の形状等に応じて、逃がしの形状を最適化しあるいは第１の実施形態のように逃がしを設けないことによって、仕上げ代を必要最小限にすることができる。
【００３４】
また、上記の各実施形態においては、ワークが二枚の厚さの異なる板材をレーザ溶接してなる場合について説明したが、前述の如く、ワークは三枚以上の素材をレーザ溶接してなるものでも良い。この場合には、段差部は溶接ビードの数だけ設けることになる。
【００３５】
さらに、上記の各実施形態においては、段差部１２ｂの傾斜を従来技術における段差部と同じにしているが、段差部の傾斜はこれよりきつくても緩やかでも構わない。但し、段差部の傾斜をあまり緩やかにして段差部の幅を大きくすると突出部分の幅も大きくなって仕上げ加工面積が増大するので、段差部の傾斜は急である方がより好ましい。
同様に、段差部を溶接ビードからあまり離して設けると突出部分の幅が大きくなって仕上げ加工面積が増大するので、段差部は溶接ビードになるべく近接させて設ける方がより好ましい。
【００３６】
さらに、上記の各実施形態においては、下型１６内にクッションリング１８を設け、下型成形部１２ａに段差部１２ｂを設けているが、これを逆にして上型内にクッションリングを設け、上型成形部に段差部を設けても良い。
レーザ溶接ワークのプレス方法のその他の工程や、レーザ溶接ワーク用プレス装置のその他の部分の構造，形状，寸法，材質，接続関係等についても、上記の各実施形態に限定されるものではない。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１および請求項２に係る発明においては、プレス成形後に肉盛りをすることなく、溶接ビードの表面を仕上げ加工することができる。
また、請求項２に係る発明においては、厚さの変化の小さいレーザ溶接ワークであっても溶接ビードの仕上げ代を確保することができるとともに、仕上げ代を最適な大きさにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ溶接ワークのプレス方法の第１の実施形態に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス装置の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面の一部を示し、レーザ溶接ワークのプレス方法の第１の実施形態における成形開始時の状態を示す縦断面図である。
【図３】レーザ溶接ワークのプレス方法の第１の実施形態における成形完了時の状態を示す縦断面図である。
【図４】レーザ溶接ワークのプレス方法の第１の実施形態におけるプレス成形後のワークの仕上げ加工を示す縦断面図である。
【図５】レーザ溶接ワークのプレス方法の第２の実施形態に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス装置における成形開始時の状態を示す縦断面図である。
【図６】レーザ溶接ワークのプレス方法の第２の実施形態における成形完了時の状態を示す縦断面図である。
【図７】レーザ溶接ワークのプレス方法の第２の実施形態におけるプレス成形後のワークの仕上げ加工を示す縦断面図である。
【図８】従来技術におけるプレス成形完了時のレーザ溶接ワーク用プレス装置およびワークの状態を示す部分断面斜視図である。
【図９】従来技術におけるワークと段差部の位置関係を示す縦断面図である。
【図１０】従来技術におけるプレス成形完了時のレーザ溶接ワーク用プレス装置およびワークの状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
６ａ，２６ａ  上型の成形部
８  上型
１０  ワーク
１０ｃ  突出部分
１０ｓ  薄板部
１０ｔ  厚板部
１２ａ  下型の成形部
１２ｂ  段差部
１２ｃ  上段部
１６  下型
２６ｂ  逃がし
【図１】
0003546708.tif 000002
【図２】
0003546708.tif 000003
【図３】
0003546708.tif 000004
【図４】
0003546708.tif 000005
【図５】
0003546708.tif 000006
【図６】
0003546708.tif 000007
【図７】
0003546708.tif 000008
【図８】
0003546708.tif 000009
【図９】
0003546708.tif 000010
【図１０】
0003546708.tif 000011