(57)【要約】【課題】コストアップを抑えつつ、車両用パネルにおける部分的な耐デント性の向上を実現する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法は、耐デント性の向上が図られた部位である強化部位Ａを有する車両用パネル１の製造方法であって、耐デント性の向上が図られた強化部位Ａは、インクリメンタル成形によって、フラクタル次元が１を超えるフラクタル図形Ｚであるペアノ曲線Ｚ１やシェルピンスキー・ギャスケットＺ２やシェルピンスキー・カーペットＺ３等を刻設することにより形成される。【選択図】図９
2016055325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐デント性の向上が図られた部位を有する車両用パネルの製造方法であって、
前記耐デント性の向上が図られた部位は、
インクリメンタル成形によって、
フラクタル次元が１を超えるフラクタル図形を刻設することにより形成される、
ことを特徴とする車両用パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用パネルの製造方法に関し、より詳しくは、車両用パネルの所定の部位の耐デント性を向上させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両を構成するパネル（以下、車両用パネルと記載する）においては、部分的な耐デント性の向上が要求される場合がある。耐デント性とは、塑性変形のしにくさに係る指標である。
耐デント性を向上させるための技術は、種々検討されており、例えば、耐デント性を向上させたい部位に樹脂製のシートを貼り付けたり、板厚を上げたり、面形状を変えたり、といった工夫がなされている。
【０００３】
また、耐デント性を向上させるための技術としては、以下に示す特許文献１に開示された技術がある。
特許文献１に開示された従来技術では、素材の材料組成を工夫することによって、耐デント性の向上を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術では、部分的に耐デント性を向上させたい場合であっても、鋼板自体の耐デント性を上げるため、無駄が多くコスト増を招いていた。
また、耐デント性を向上させたい部位に樹脂製のシートを貼り付けたり、板厚を上げたり、面形状を変えたりする各方法では、いずれもコストアップを招くとともに、設計の自由度も下がる、といった問題があった。
【０００６】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、コストアップを抑えつつ、車両用パネルにおける部分的な耐デント性の向上を実現することができる車両用パネルの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、耐デント性の向上が図られた部位を有する車両用パネルの製造方法であって、前記耐デント性の向上が図られた部位は、インクリメンタル成形によって、フラクタル次元が１を超えるフラクタル図形を刻設することにより形成されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１においては、コストアップを抑えつつ、車両用パネルにおいて部分的な耐デント性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法を実現するインクリメンタル成形装置の全体構成を示す模式図。
【図２】インクリメンタル成形装置を構成するスチュワートプラットフォームを示す模式図。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法におけるインクリメンタル成形装置による加工状況を示す模式図。
【図４】インクリメンタル成形装置による加工状況を示す模式図、（ａ）斜視模式図、（ｂ）側面視模式図。
【図５】本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法の効果を示す図、（ａ）耐デント性が向上した状況を示す図、（ｂ）本発明の適用効果を表す図。
【図６】本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法において選択可能なフラクタル図形の一例（ペアノ曲線）を示す図、（ａ）最小単位を示す模式図（ｂ）ペアノ曲線を示す模式図。
【図７】本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法において選択可能なフラクタル図形の一例（シェルピンスキー・ギャスケット）を示す図、（ａ）最小単位の図形を示す図（ｂ）シェルピンスキー・ギャスケットを示す模式図。
【図８】本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法において選択可能なフラクタル図形の一例（シェルピンスキー・カーペット）を示す図、（ａ）最小単位の図形を示す図（ｂ）シェルピンスキー・カーペットを示す模式図。
【図９】本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法におけるインクリメンタル成形装置によるフラクタル図形の刻設状況（ペアノ曲線の場合）を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法に用いるインクリメンタル成形装置について、図１〜図３を用いて説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係る車両用パネル１の製造方法に用いるインクリメンタル成形装置１０は、ワークたる車両用パネル１に対してインクリメンタル成形を施すための装置であり、ツール２、スチュワートプラットフォーム機構２０、基台３、走行台４、制御装置５、支持架台６、フレーム７、下型８等を備えている。
【００１３】
ツール２は、車両用パネル１に対して押圧され、車両用パネル１の表面を扱く役割を果たす部位であり、先端部を丸めたＲ形状を有している。
【００１４】
スチュワートプラットフォーム機構は、複数のリンクを並列に連結した機構であり、簡易な構造でありながら、高剛性、高精度、かつ、高速な動作を実現することができるという特徴を有している。
インクリメンタル成形装置１０を構成するスチュワートプラットフォーム機構２０は、インクリメンタル成形に必要とされる加工力を生み出す動力源たる駆動機構として用いられており、３つのボールネジ機構３０・３０・３０を用いて構成されている。
そして、スチュワートプラットフォーム機構２０は、３つのボールネジ機構３０・３０・３０を用いて構成されていることから、インクリメンタル成形装置１０におけるツール２は、ＸＹＺ方向に対する３自由度を有している。
【００１５】
図２に示す如く、スチュワートプラットフォーム機構２０は、３つのボールネジ機構３０・３０・３０が、その両端部において、それぞれユニバーサルジョイント２１・２１・・・を介して、一対の基板２２・２３に連結されており、各ボールネジ機構３０・３０・３０の長さを調整することによって、各基板２２・２３の相対変位を調整する構成としている。
各ボールネジ機構３０・３０・３０は、制御装置５に接続されており、制御装置５からの指令に従って動作が制御される。
【００１６】
例えば、図２に示すスチュワートプラットフォーム機構２０にツール２を付設した場合、ツール２の先端の可動範囲は、図２に示す範囲Ｐとなる。尚、範囲Ｐは、軸Ｓを中心として軸対称の立体的な範囲である。
加工対象たる車両用パネル１における強化部位Ａの大きさが、範囲Ｐに収まる場合には、スチュワートプラットフォーム機構２０だけで、車両用パネル１に対する加工範囲をカバーすることができる。
【００１７】
本実施形態では、図１に示すように、スチュワートプラットフォーム機構２０を、走行台４により支持する構成としており、これにより、ツール２の可動範囲を拡大する構成としている。
本実施形態で示す走行台４は、Ｘ軸方向にスチュワートプラットフォーム機構２０およびツール２を変位させる装置であり、フレーム７によって支持されている。
本実施形態では、１軸方向にのみ変位が可能な走行台４を採用する場合を例示しているが、本発明の第一の実施形態に係るインクリメンタル成形装置１０では、車両用パネル１（強化部位Ａ）の大きさや形状に合わせて、さらにＹ軸方向やＺ軸方向にも変位可能に構成した走行台を採用することも可能である。
【００１８】
インクリメンタル成形装置１０を構成する制御装置５には、スチュワートプラットフォーム機構２０、走行台４等が接続されており、制御装置５からの指令に基づいて、スチュワートプラットフォーム機構２０および走行台４を作動させることにより、所望の位置にツール２を変位させてインクリメンタル成形を行う構成としている。
【００１９】
次に、インクリメンタル成形装置１０を用いた本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法について、図３〜図５を用いて説明をする。
本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法では、図３および図４（ａ）（ｂ）に示すように、インクリメンタル成形装置１０を用いて、下型８上に車両用パネル１を配置して、車両用パネル１の裏面を下型８で支持している状態で、ツール２によって上側から車両用パネル１を扱いて、強化部位Ａに対してインクリメンタル成形を行う構成としている。
【００２０】
尚、本実施形態では、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法において、スチュワートプラットフォーム機構を備えたインクリメンタル成形装置を用いる場合を例示しているが、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法に用いるインクリメンタル成形装置の態様はこれに限定されない。
また、本実施形態では、強化部位Ａの裏側を下型８で支持する構成としているが、強化部位Ａの裏側のみに対応した小型の支持部材を配置して、より簡易にインクリメンタル成形を行う構成としてもよい。
【００２１】
即ち、インクリメンタル成形装置１０を用いた車両用パネル１に対するインクリメンタル成形は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、車両用パネル１におけるツール２を押圧する強化部位Ａの裏面に対して支持部材たる下型８を沿わせた状態で、強化部位Ａの表面をツール２で扱いて、強化部位Ａにおける素材（鋼板）の板厚を減ずることによって行う。
本実施形態では、車両用パネル１の強化部位Ａにおける板厚を約２％減ずることによって、加工硬化により強化部位Ａにおける車両用パネル１の耐デント性を向上させる構成としている。これにより、車両用パネル１においては、強化部位Ａが他の部位よりも高い耐デント性を具備することとなっている。
【００２２】
図５（ａ）には、車両用パネル１に対してインクリメンタル成形を行った場合に、耐デント性がどのように変化するかを確認した結果を示している。尚、耐デント性の変化は、降伏応力の変化によって確認することができる。
図５（ａ）には、インクリメンタル成形の前後における降伏応力の変化の測定結果を示している。図５（ａ）によれば、インクリメンタル成形を行う前の状態（素材の状態）では、強化部位Ａにおける降伏応力が１８５ＭＰａであったものが、インクリメンタル成形を行った後の状態（板厚２％減の状態）では、強化部位Ａにおける降伏応力が２８５ＭＰａに増大（１００ＭＰａの増大（５４％向上））することが確認できた。
即ち、この実験から、インクリメンタル成形装置１０を用いて、車両用パネル１に対してインクリメンタル成形を行うことによって、耐デント性の向上が図られていることが確認できた。
【００２３】
図５（ｂ）には、車両用パネル１の一部分（強化部位Ａ）に対してインクリメンタル成形を行った場合の効果をまとめている。
上述した通り、車両用パネル１の強化部位Ａに対してインクリメンタル成形を行うと、部分的に耐デント性を向上させることができる。本実施形態のように、車両用パネル１の強化部位Ａにおける板厚を２％減じた場合、強化部位Ａにおける車両用パネル１の耐デント性を、約５４％向上させることができた。
【００２４】
また、車両用パネル１の強化部位Ａに対して部分的にインクリメンタル成形を行った場合、車両用パネル１の強度（引張強さ）は、板厚を減じても加工前と同等に維持することができ、さらに、剛性（ヤング率）も変化しないことが確認できた。
さらに、インクリメンタル成形装置は、昨今生産工程において、広く採用されるようになってきており、これまで使用していた（既にある）インクリメンタル成形装置を用いて、耐デント性の向上を図ることができるため、コストアップの抑制に有利である。
【００２５】
ここで、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法におけるインクリメンタル成形の詳細な実施方法について、図４および図６〜図９を用いて説明をする。
図４（ａ）（ｂ）に示したインクリメンタル成形では、ツール２による加工方向が１次元的になっている。この場合、加工方向の下手側に加工歪みが集約されることとなって、加工しわが生じる場合がある。
このため、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法では、インクリメンタル成形を２次元的に行うことが好ましい。
そして、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法では、２次元的な加工を行うために、ツール２の加工軌跡でフラクタル図形Ｚを描きながらインクリメンタル成形を行うようにしている。
【００２６】
フラクタル図形とは、その図形の一部において、図形全体と相似な形を含むような図形である。本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法において採用できるフラクタル図形としては、例えば、ペアノ曲線、シェルピンスキー・ギャスケット、シェルピンスキー・カーペット等がある。
尚、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法においては、本実施形態で示したフラクタル図形以外にも、フラクタル次元が１を超えるフラクタル図形を適宜採用することも可能である。
【００２７】
フラクタル図形Ｚの一例であるペアノ曲線Ｚ１は、例えば、図６（ａ）に示すような曲線を最小単位として、図６（ｂ）に示すように連続する曲線として構成される図形である。
ペアノ曲線のフラクタル次元は２次元であり、加工軌跡がペアノ曲線Ｚ１を描くようにインクリメンタル成形を行うことによって、車両用パネル１に対して、２次元的にインクリメンタル成形を行うことが可能になる。
尚、図６（ａ）に示す如く、フラクタル図形Ｚを構成する線分の最小単位は、０．１〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２８】
フラクタル図形Ｚの一例であるシェルピンスキー・ギャスケットＺ２は、図７（ａ）に示すような正三角形で構成される図形を最小単位として、正三角形を４つの合同な部分正三角形に分割し、中央の部分正三角形を取り除く操作によって形成される図形を最小単位としている。そして、図７（ｂ）に示すように、同じ操作を残り３つの部分正方形に対して再回帰的に行うことで、自己相似的な無数の正三角形を形成して得られる図形である。
【００２９】
尚、本実施形態で使用している図７（ｂ）のシェルピンスキー・ギャスケットＺ２は、繰り返し回数を有限（６回）としたものである。シェルピンスキー・ギャスケットのフラクタル次元は約１．５８次元であり、加工軌跡がシェルピンスキー・ギャスケットを描くようにインクリメンタル成形を行うことによって、車両用パネル１に対して、２次元に近い態様でインクリメンタル成形を行うことが可能になる。
【００３０】
フラクタル図形Ｚの一例であるシェルピンスキー・カーペットＺ３は、図８（ａ）に示すような、正方形を９つの合同な部分正方形に分割し、中央の部分正方形を取り除く操作によって形成される図形を最小単位としている。そして、同じ操作を、残り８つの部分正方形に対して再回帰的に行うことで、図８（ｂ）に示すように自己相似的な無数の四角形を形成して得られる図形である。
【００３１】
尚、本実施形態で使用している図８（ｂ）のシェルピンスキー・カーペットＺ３は、繰り返し回数を有限（４回）としたものである。シェルピンスキー・カーペットのフラクタル次元は約１．８９次元であり、加工軌跡がシェルピンスキー・カーペットを描くようにインクリメンタル成形を行うことによって、車両用パネル１に対して、シェルピンスキー・ギャスケットＺ２を採用した場合に比して、より２次元に近い態様でインクリメンタル成形を行うことが可能になる。
【００３２】
尚、採用するフラクタル図形Ｚの繰り返し回数を「無限」とすることはできないが、２次元により近い態様でインクリメンタル成形を行うことができるように、フラクタル図形Ｚの繰り返し回数は、できるだけ大きくすることが好ましい。
また、採用するフラクタル図形Ｚのフラクタル次元は、１．５次元以上とすることが好ましい。
【００３３】
さらに、図９に示す如く、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法におけるインクリメンタル成形では、強化部位Ａの範囲内において、その部位に応じてツール２の押し込み深さを変更する構成としている。
【００３４】
図９に示す如く、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法では、強化部位Ａにフラクタル図形Ｚ（本実施形態では、ペアノ曲線Ｚ１）を描く際に、強化部位Ａのより内側ではツール２の押し込み深さを大きくするとともに、強化部位Ａの周囲に向かって、徐々にツール２の押し込み深さを小さくしている。尚、「押し込み深さ」は、板厚をどれだけ減ずるかを決定づける要素となっている。
【００３５】
そして、この「強化部位Ａの周囲に向かって、ツール２の押し込み深さを徐々に小さくしている」領域を「徐変領域」と呼んでいる。
また、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法では、「徐変領域」以外の部位では、ツール２の押し込み深さは、略一定に維持する構成としている。
【００３６】
「徐変領域」は、強化部位Ａの周辺から５〜１００ｍｍ程度の領域であり、図９に示す徐変角度θは、０．１〜５度程度としている。
このような「徐変領域」を設定することによって、インクリメンタル成形を施す際に、強化部位Ａに歪みが蓄積されるのを抑制することができる。
【００３７】
即ち、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法は、耐デント性の向上が図られた部位である強化部位Ａを有する車両用パネル１の製造方法であって、耐デント性の向上が図られた強化部位Ａは、インクリメンタル成形によって、フラクタル次元が１を超えるフラクタル図形Ｚ（例えば、ペアノ曲線Ｚ１、シェルピンスキー・ギャスケットＺ２、シェルピンスキー・カーペットＺ３等）を刻設することにより形成されるものである。
このような構成により、コストアップを抑えつつ、車両用パネル１において部分的な耐デント性の向上を図ることができる。
【００３８】
尚、本発明の一実施形態に係る車両用パネルの製造方法は、車両用パネル１に対する部分的な耐デント性の向上に特に有効であるが、車両用パネルに限らず、鋼板を使用するワークであれば、本発明に係る製造方法を適用することによって、耐デント性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    車両用パネル
２    ツール
Ａ    強化部位
Ｚ    フラクタル図形
【図１】
2016055325.tif 000003
【図２】
2016055325.tif 000004
【図３】
2016055325.tif 000005
【図４】
2016055325.tif 000006
【図５】
2016055325.tif 000007
【図６】
2016055325.tif 000008
【図７】
2016055325.tif 000009
【図８】
2016055325.tif 000010
【図９】
2016055325.tif 000011