(57)【要約】【課題】複数の板材同士をろう材を用いて溶接接合したときの外観品質を向上させる。【解決手段】２枚のパネル材１，３相互の突き合わせ部位５における一方のパネル材１の端部をジョッグル形状とし、突き合わせ部位５にろう材７を供給しつつレーザ光９を照射する。レーザ光９の照射により溶融したろう材７は溶接ビード１５となり、溶接ビード１５は、２枚のパネル材１，３を橋渡しするようにして、パネル材１，３との間に空間１７を形成する。その後、上下から一対の型を使用して突き合わせ部位５周辺をプレス成形することで、盛り上がった状態の溶接ビード１５を空間１７内に押し込み、押し込んだ溶接ビード１５の表面１５ｃを各パネル材１，３の表面１ｄ，３ｂと同一面とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板材同士を互いに突き合わせた状態で前記複数の板材相互間に凹部を形成し、該突き合わせ部位にろう材を供給しつつ溶融させることで前記凹部を覆いつつ前記複数の板材の表面から盛り上がった状態となるように溶接ビードを形成し、少なくとも前記突き合わせ部位及びその周辺をプレス成形することによって、前記溶接ビードを前記凹部に入り込ませ、該溶接ビードの表面を平坦とすることを特徴とするパネル接合方法。
【請求項２】
前記溶接ビードの表面を前記複数の板材の表面と同一面とすることを特徴とする請求項１に記載のパネル接合方法。
【請求項３】
前記突き合わせ部位における前記複数の板材のうち少なくとも一方をジョッグル形状とし、このジョッグル形状によって形成される段差部が前記凹部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のパネル接合方法。
【請求項４】
前記複数の板材のうち一方を板厚分ジョッグル形状とし、このジョッグル形状の段差部の底面に、前記一方の板材と同じ板厚の他方の板材を載置することで、前記段差部が前記凹部を形成することを特徴とする請求項３に記載のパネル接合方法。
【請求項５】
前記凹部は、前記複数の板材相互間のフレア継手における開先形状部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のパネル接合方法。
【請求項６】
前記突き合わせ部位に高エネルギビームを照射することで、前記ろう材を溶融させて前記溶接ビードを形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のパネル接合方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のパネル接合方法によって製造したことを特徴とする接合パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の板材相互の突き合わせ部位にろう材を供給しつつ溶融させて複数の板材同士を接合するパネル接合方法及びこのパネル接合方法によって製造した接合パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の板材のシャー切断された切断面のバリが出ている方向を同じにして板材同士を突き合わせ、切断面のバリと反対側のダレ側にろう材を供給しながらダレ側からレーザ光を照射して板材同士を溶接接合し、その後プレス成形する技術が知られている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８４５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した従来の技術では、溶融したろう材が、ダレ側とバリ側の両方に盛り上がった状態の溶接ビードを形成することになるので、溶接ビードと板材（母材）との間の境界線部分が外見上顕著に現れ、外観品質（見栄え）の悪化を招く。そのため、この溶接接合した板材を例えば自動車の車体に適用する場合には、パネル表面における溶接部位に段差をつけて目立たなくするか、あるいは溶接部位を外部から見えない位置に設定するなどとする必要が生じ、汎用性が不充分となる。
【０００５】
そこで、本発明は、複数の板材同士をろう材を用いて溶接接合したときの外観品質を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の板材同士を互いに突き合わせた状態で板材相互間に凹部を形成し、突き合わせ部位にろう材を供給しつつ溶融させることで凹部を覆いつつ複数の板材の表面から盛り上がった状態となるように溶接ビードを形成し、少なくとも突き合わせ部位及びその周辺をプレス成形することによって、溶接ビードを凹部に入り込ませ、溶接ビードの表面を平坦とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の複数の板材同士を互いに突き合わせた状態で板材相互間に凹部を形成し、突き合わせ部位にろう材を供給しつつ溶融させることで凹部を覆いつつ複数の板材の表面から盛り上がった状態となるように溶接ビードを形成し、少なくとも突き合わせ部位及びその周辺をプレス成形することによって、溶接ビードを凹部に入り込ませ、溶接ビードの表面を平坦としているので、複数の板材同士をろう材を用いて溶接接合しても、プレス成形することによって、ろう材と板材（母材）との間の境界線部分が外見上判別しにくくなり、外観品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるパネル接合方法を示す作用説明図で、（ａ）は互いに突き合わせた状態の２枚のパネル材相互間にろう材を供給しつつレーザ光を照射している状態を示し、（ｂ）は（ａ）で溶融させたろう材によって溶接ビードを形成した状態を示し、（ｃ）は（ｂ）における溶接ビードをプレス成形によって凹部内に押し込んだ状態を示す。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１（ｃ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図１（ｂ）の溶接ビードを形成した２枚のパネル材及び、該パネル材に対して上下からプレス成形を行なうプレス型を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、本発明のパネル接合方法を用いて製造した車体の外板であるボディサイドアウタの簡略化した正面図、（ｂ）は比較例として１枚のパネル材をプレス形成して製造したボディサイドアウタを示す正面図である。
【図５】図１のジョッグル形状に代わる他の形状の継手を示す、図２（ａ）に対応する断面図で、（ａ）は第２の実施形態となるフレア継手、（ｂ）は第３の実施形態となる重ね継手である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態によるパネル接合方法を示している。図１に示すように、複数の板材である２枚の薄鋼板からなるパネル材１，３は、互いの突き合わせ部位５に、ろう材７を供給しつつ高エネルギビームとしてのレーザ光９を照射してブレージング加工を行うことで、互いに溶接接合される。ここで、一方のパネル材１は、突き合わせ部位５における端部をジョッグル形状としており、他方のパネル材３は、突き合わせ部位５側を含めて全体的に平板形状としている。
【００１１】
パネル材１のジョッグル形状は、突き合わせ部位５側の端部に、パネル材１の主体部１ａから図１中で下方に向けかつパネル材３に近付くように屈曲する傾斜部１ｂと、傾斜部１ｂから主体部１ａと平行に主体部１ａと反対側に延びるフランジ部１ｃとを備えている。これら傾斜部１ｂ及びフランジ部１ｃによって段差部を構成している。このとき、互いに平行な主体部１ａ及びフランジ部１ｃのそれぞれの上面相互の間隔ｈは、パネル材１の板厚とほぼ同等である。すなわち、一方のパネル材１は、板厚分ジョッグル形状としている。
【００１２】
そして、このジョッグル形状とした一方のパネル材１のフランジ部１ｃの底面上に、パネル材１と同じ板厚の他方のパネル材３の端部を載置してパネル材１，３同士を突き合わせる。このとき、他方のパネル材３の端部の端面３ａと、一方のパネル材１の傾斜部１ｂとは互いに離間しており、パネル材１の主体部１ａの表面１ｄとパネル材３の表面３ｂとは、互いに平行でかつほぼ同一平面上に位置している。
【００１３】
これにより、突き合わせ部位５におけるパネル材１とパネル材３との間に凹部１１が形成される。ここで、凹部１１における上部開口側の幅寸法ｗ、すなわちパネル材３の端面３ａとパネル材１の傾斜部１ｂの上縁との間の間隔ｗは２ｍｍ〜３ｍｍである。また、前記したろう材７の直径は、０．８ｍｍ〜１．６ｍｍである。パネル材１，３の板厚は、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ程度である。
【００１４】
レーザ光９は、図示しないレーザ発振器から集光レンズなどを備えるレーザ加工ヘッドを経て、ろう材７が供給される突き合わせ部位５に照射される。このとき、レーザ光９は、そのスポット径が上記した凹部１１における上部開口側の幅寸法ｗとほぼ同等とする。これによりレーザ光９は、パネル材３の端面３ａ付近とパネル材１の傾斜部１ｂの上縁付近の双方を照射して加熱することになる。ろう材７は、線状部材であって、図示しないろう材供給機構からガイド部１３にガイドされつつ突き合わせ部位５に供給される。ガイド部１３と図示しないレーザ加工ヘッドとは互いに一体となって突き合わせ部位５に沿って移動可能である。
【００１５】
次に作用を説明する。図１（ａ）に示すように、突き合わせ部位５に対し、ろう材７を供給しつつレーザ光９を照射しながら、レーザ加工ヘッドを突き合わせ部位５に沿って移動させることで、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、ろう材７が溶融して溶接ビード１５が形成される。このときレーザ光９は、前述したようにパネル材３の端面３ａ及びパネル材１の傾斜部１ｂの上縁付近を含むようにして照射し加熱するので、溶融したろう材７は該加熱部位に付着しやすくなって留まり、下方への流下は抑制される。
【００１６】
これにより、溶融したろう材７によって形成される溶接ビード１５は、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、パネル材１の主体部１ａとパネル材３とを橋渡しするようにして凹部１１を覆う状態となり、パネル材１，３と溶接ビード１５との間に空間１７が形成される。図２（ａ）での溶接ビード１５は、凹部１１の開口側に入り込む下側部分１５ａと、パネル材１の主体部１ａ及びパネル材３のそれぞれの表面１ｄ，３ｂから盛り上がった状態の上側部分１５ｂとを有する。この状態で、パネル材１，３は溶接ビード１５を介して互いに接合された状態となる。
【００１７】
ここで、上記した溶接ビード１５における上側部分１５ｂの体積は、空間１７の容積に対して同等かやや小さいものとする。そして、図１（ｂ）及び図２（ａ）の状態から、図３に示す上下一対のプレス型１９，２１を使用してプレス成形加工を実施する。プレス型１９，２１は、溶接ビード１５を含む突き合わせ部位５の周辺をプレス成形するものであり、かつ下部のプレス型２１はパネル材１のジョッグル形状に対応する形状の凹み部２１ａを備えている。
【００１８】
プレス型２１の凹み部２１ａの両側には、パネル材１の主体部１ａの裏面１ｅ及びパネル材３の裏面３ｃにそれぞれ対応する平面２１ｂ，２１ｃを備えている。一方、上部のプレス型１９は、パネル材１の主体部１ａ及びパネル材３の互いに同一面となっている各表面１ｄ，３ｂに対応する平面１９ａを備えている。
【００１９】
このような上下一対のプレス型１９，２１によって、レーザブレージング加工後のパネル材１，３の溶接ビード１５周辺をプレス加工する。プレス加工することで、パネル材１の主体部１ａの表面１ｄ及びパネル材３の表面３ｂから盛り上がった状態の溶接ビード１５を押し潰し、図１（ｃ）及び図２（ｂ）のように凹部１１内に押し込む。
【００２０】
凹部１１内に入り込んだ溶接ビード１５の表面１５ｃは、平坦となり、パネル材１の主体部１ａ及びパネル材３の各表面１ｄ，３ｂとほぼ同一面の平面となって、溶接ビード１５と板材１，３との境界部分が外見上判別しにくくなる。この際、ろう材７を例えば銅系金属とすることで、鉄系金属から構成されるプレス型１９，２１に付着しにくくなり、作業性向上に寄与することができ、またアルミ系金属に比較して硬質であるので剛性確保にも有効である。
【００２１】
以上のように、パネル材１，３をブレージング加工した溶接部位をプレス加工することで、レーザ光９の照射側が外部に露出する製品の場合に、溶接ビード１５とパネル材１，３との間の境界線部分が外見上判別しにくくなり、外観品質（見栄え）が向上する。したがって、上記のようにして溶接接合したパネル材１，３を例えば自動車の車体パネルに適用する場合には、従来のようにパネル表面における溶接部位に段差をつけて目立たなくするか、あるいは溶接部位を外部から見えない位置に設定する、などとする必要がなくなり、汎用性が充分となる。
【００２２】
この際、本実施形態では、プレス加工によって溶接ビード１５を押し潰すようにして凹部１１に入り込ませている。これにより、溶接ビード１５の押し潰した後の表面１５ｃとパネル材１，３の各表面１ｄ，３ｂとが同一平面となりやすく、溶接ビード１５（表面１５ｃ）とパネル材１，３との間の境界線部分が外見上判別しにくくなって外観品質がより一層向上する。
【００２３】
また、本実施形態では、一方のパネル材１をジョッグル形状とし、このジョッグル形状によって形成される段差部が凹部１１を形成するようにしている。この場合、ブレージング加工するときの２枚のパネル材１，３相互の位置決めが、他方のパネル材３を一方のパネル材１のフランジ部１ｃ上に載置すればよいので容易であり、作業性が向上する。
【００２４】
また、本実施形態では、２枚のパネル材１，３のうち一方を板厚分ジョッグル形状とし、ジョッグル形状の段差部におけるフランジ部１ｃの底面に、一方のパネル材１と同じ板厚の他方のパネル材３を載置することで、段差部が凹部１１を形成している。この場合、他方のパネル材３をフランジ部１ｃ上に載置したときに、各パネル材１，３の表面１ｄ，３ｂがプレス成形後の溶接ビード１５の表面１５ｃとともにほぼ確実に同一平面となり、外観品質がさらに向上する。
【００２５】
また、本実施形態では、２枚のパネル材１，３の突き合わせ部位５に高エネルギビームとしてレーザ光９を照射することで、ろう材７を溶融させて溶接ビード１５を形成している。レーザ光９を利用した溶接では、アーク溶接などに比較して溶接ビード１５の幅をより狭く（細く）することができ、溶接ビード１５の凹部１１内への押し込み作業が容易となり、外観品質の向上に寄与することができる。
【００２６】
このように複数のパネル材を接合する技術を、例えば自動車の車体パネルに採用することで、材料の歩留まり向上やプレス型の小型化を達成できる。例えば、図４（ａ）に示すように、車体の側部を構成するボディサイドパネルのアウタパネル２３を複数のパネル材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに分割することが考えられる。なお、図４（ａ）中で左側が車体前方、上側が車体上方であり、中央のパネル材Ｅはセンタピラーに相当する。
【００２７】
これら各パネル材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、溶接接合前に予め製品のボディ形状にプレス成形しており、プレス成形後に前記した接合技術を用いて互いに溶接接合し、図４（ａ）に示すボディサイド形状となるようにする。
【００２８】
例えば、パネル材Ａとパネル材Ｂとを接合する場合には、これらの突き合わせ部位２５に対し、図１に示したように、ろう材７を供給しつつレーザ光９を照射して溶接ビード１５を形成し、その後、図３に示したような一対のプレス型１９，２１を使用してプレス成形し、図１（ｃ）及び図２（ｂ）に示す状態とする。この場合のプレス型１９，２１は、パネル材Ａ及びパネル材Ｂを予め車体形状にプレス成形したときに使用したプレス型に対し、突き合せ部位２５を含むその周辺に関して同形状である。
【００２９】
他のパネル材同士の各突き合わせ部位２７，２９，３１，３３，３５も、上記と同様にパネル材同士をレーザブレージング加工により溶接接合してからプレス成形する。なお、作業としては、各突き合わせ部位２７，２９，３１，３３，３５に対して溶接接合作業をすべて実施した後に、各突き合わせ部位２７，２９，３１，３３，３５に対するプレス加工を、別々に実施するか、あるいは同時に実施する。このような溶接接合及びプレス加工を各パネル材相互間で行って図４（ａ）に示す形状のアウタパネル２３を製造する。
【００３０】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のアウタパネル２３に対する比較例として１枚の大きなパネル材をプレス形成して製造したアウタパネル３９を示す。このアウタパネル３９を成形する際には、前後二個所のドア開口部に対する打ち抜き部３９ａ，３９ｂ及び外側周囲四個所の角部に対応する切断部３９ｃ，３９ｄ，３９ｅ，３９ｆが、プレス成形によって除去する部分となる。この除去する部分は、廃材として破棄することになるので、材料の歩留まり悪化を招く。また、アウタパネル３９全体を１つの型を用いてプレス成形するので、プレス型が大型化し、設備費の増大及び作業性の悪化を招くことにもなる。
【００３１】
これに対して、図４（ａ）に示す本実施形態によるアウタパネル２３は、複数のパネル材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを個別にプレス成形するので、図４（ｂ）のアウタパネル３９のようなドアの開口部及び角部を除去することによる廃材の発生を抑えることができ、材料の歩留まり向上を達成できる。
【００３２】
また、上記したようなパネル接合方法によって製造した接合パネルは、レーザ光９の照射側が外部に露出する側となるように車体パネルの外板に使用することで、車体を製造する際のコスト低下を達成することができる。前記した図４（ａ）における特に突き合わせ部位２５は、他の突き合わせ部位に比較して人目に付きやすく、この突き合わせ部位２５に本実施形態による溶接技術を適用することで、外観品質の向上に極めて有効となる。
【００３３】
図５は、本発明の第２の実施形態として、図１〜図３に示したジョッグル形状に代わる他の形状の継手を示している。図５（ａ）は、２枚のパネル材１０，３０の互いの突き合わせ部位５０側の端部を図中で下方にほぼ９０度屈曲する屈曲フランジ１０ａ，３０ａを形成したフレア継手に、本発明のパネル接合方法を適用している。
【００３４】
上記した屈曲部の屈曲外側（図５（ａ）中で上部側）の凸曲面１０ｒ，３０ｒ相互間に凹部１１０が形成される。すなわち、凹部１１０は、２枚のパネル材１０，３０相互間のフレア継手における開先形状部に形成されている、前記図１に示してあるろう材７をレーザ光９によって溶融させて突き合わせ部位５０に溶接ビード１５０を形成する。このとき、溶接ビード１５０と屈曲フランジ１０ａ，３０ａとの間に空間１７０が形成されるように、ろう材７の供給量を調整する。
【００３５】
その後は、上下一対のプレス型１９０，２１０によって、互いに溶接接合してあるパネル材１０，３０をプレス成形し、パネル材１０，３０の表面１０ｄ，３０ｂから盛り上がった状態の溶接ビード１５０を、その表面１５０ｃが表面１０ｄ，３０ｂと同一面となるように、押し潰して空間内１７０内に押し込む。これにより、図１に示したジョッグル形状の継手と同様に、レーザ光９の照射側が露出する側となる製品の外観品質が向上するなど、図１の例と同様の効果が得られる。この場合ブレージング加工するときの２枚のパネル材１０，３０相互の位置決めは、屈曲フランジ１０ａ，３０ａ相互をあらかじめスポット溶接にて固定することで容易にできる。
【００３６】
図５（ｂ）は、本発明の第３の実施形態として、２枚のパネル材１００，３００の互いの突き合わせ部位５００側の端部を互いに重ね合わせた重ね継手に本発明のパネル接合方法を適用している。この場合には、一方のパネル材１００の端部の端面１００ｅと他方のパネル材３００の表面３００ｂとの間の角部に、ろう材７による溶接ビード１５００を形成する。
【００３７】
その後は、上下一対のプレス型１９００，２１００によって、互いに溶接接合してあるパネル材１００，３００をプレス成形し、角部に形成した溶接ビード１５００を、平坦となるよう押し潰す。これにより、溶接ビード１５００の押し潰して平坦となった表面１５００ｃとパネル材１００，３００の各表面１００ｄ，３００ｂとの境界部分が目立たなくなって外観品質が向上する。
【００３８】
なお、上記した各実施形態では、ブレージング加工する際に、高エネルギビームとしてレーザ光９を使用したが、プラズマ光を使用することもできる。また、高エネルギビームを使用したブレージング加工に限らず、例えばアーク溶接を利用することもできる。また、本発明のパネル接合方法は、車体パネルに限らず、他の例えば冷蔵庫の外板などにも適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１，３，１０，３０，１００，３００  パネル材（複数の板材）
１ｂ  パネル材の傾斜部（段差部）
１ｃ  パネル材のフランジ部（段差部）
１ｄ，１０ｄ  パネル材の表面（板材の表面）
３ｂ，３０ｂ  パネル材の表面（板材の表面）
５，５０，５００  パネル材相互の突き合わせ部位
７  ろう材
９  レーザ光（高エネルギビーム）
１１，１１０  凹部
１５，１５０，１５００  溶接ビード
１５ｃ，１５０ｃ，１５００ｃ  溶接ビードの表面
【図１】
2015000411.tif 000003
【図２】
2015000411.tif 000004
【図３】
2015000411.tif 000005
【図４】
2015000411.tif 000006
【図５】
2015000411.tif 000007