(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平板と第２の平板の端面同士を突き合わせるための平板の端面突合せ方法であって、
第１の平板を固定する段階と、
第２の平板の突き合わせ側端部を固定する段階と、
第２の平板の一部を下から持ち上げて塑性変形を起こさない範囲内で凸状に弾性変形させる段階と、
凸状に弾性変形した第２の平板の他端を固定する段階と、
前記第２の平板の他端を固定したまま前記第２の平板の突き合わせ側端部の固定を解放し、前記第２の平板を凸形状から平板形状に復元させて前記第２の平板の端面を前記第１の平板の端面に突合せる段階と、
を含むことを特徴とする平板の端面突合せ方法。
【請求項２】
第１の平板と第２の平板の端面同士を突き合わせるための平板の端面突合せ装置であって、
第１の平板を固定する第１固定手段と、
第２の平板の突き合わせ側端部を固定する第２固定手段と、
第２の平板の一部を昇降させる昇降手段と、
前記昇降手段が前記第２の平板の一部を持ち上げて前記第２の平板が塑性変形を起こさない範囲内で凸状に弾性変形しているときに、前記第２の平板の他端を固定する第３固定手段と、
第１の平板が搬送されたときに前記第１固定手段を作動させ、第２の平板が搬送されたときに前記第２固定手段を作動させ、前記第２固定手段が作動しているときに前記昇降手段を上昇させ、前記昇降手段が所定の高さまで上昇したら第３固定手段を作動させるとともに前記第２固定手段の作動を停止させる制御手段と、
を有することを特徴とする平板の端面突合せ装置。
【請求項３】
前記昇降手段は、上昇したときに持ち上げる、前記第２の平板を傷つけないように、前記第２の平板と接触する部分が円形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の平板の端面突合せ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２枚のブランク材の端面をレーザー溶接するに当たり、それらの突き合わせ側端部を隙間なく突合せるための、平板の端面突合せ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、車両の軽量化とコストの削減を目的として、異なる厚さのブランク材をレーザー溶接して一体化したテーラードブランク材というブランク材が用いられるようになってきた。
【０００３】
このテーラードブランク材を形成する場合、２枚のブランク材を欠陥なく溶接する１つの要件として、突合せられたブランク材の端面同士のギャップを許容値以下（０．１ｍｍ以下）にすることが挙げられる。
【０００４】
従来、２枚のブランク材を突合せるには、次のような工程を経て行っている。まず、厚みが厚い方の第１ブランク材を冶具上にセットし、動かないようにしっかりと保持する。次に、厚みが薄い方の第２ブランク材を第１ブランク材の端面に突合せることができるようにセットする。そして、第２ブランク材の中央付近を金型で上昇させ、第２ブランク材を凸状に撓ませる。この状態で、第２ブランク材をプッシャーで上から押し付けながら第１ブランク材側にずらし、第２ブランク材の端面と第１ブランク材の端面とがギャップなく突合されるようにする。最後に、第２ブランク材の端面を第１ブランク材の端面に押し付けた状態で、端面同士をレーザー溶接し、テーラードブランク材を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の端面突合せ装置では、次のような問題点がある。
【０００６】
第１ブランク材と第２ブランク材とが設計寸法通りに出来上がっていれば、第１ブランク材と第２ブランク材とを突合せたときに、端面（突き合わせ側端部）は隙間なく突合せられるが、実際には寸法ばらつきがあるので、どうしても端面にはギャップが生じる。このギャップを少しでも矯正するために、金型を上昇させたときに第２ブランク材をプッシャーで押して、ギャップが許容値以下になるようにしている。
【０００７】
ブランク材の厚みは１ｍｍ以下であるので、ブランク材の端面をその移動方向に直接プッシャーで押すわけには行かず、ブランク材の端部を冶具方向にプッシャーで押さえつけながらブランク材の移動方向にプッシャーを移動させ、第１ブランク材と第２ブランク材との端面がぴったりと付くように、また、ギャップが許容値以下になるようにしている。
【０００８】
ギャップを許容値以下（０．１ｍｍ）とするには、第２ブランク材をある程度以上の力で押し付ける必要があるため、プッシャーをかなりの力で押し付ける必要があるが、実際には、第２ブランク材とプッシャーとの間にすべりが生じてしまうため、ギャップを許容値以下にできない場合が生じる。このままの状態でレーザー溶接が行われてしまうと、規定の溶接強度が得られないため、テーラードブランク材は不良品となってしまう。
【０００９】
また、従来の端面突合せ装置では、ギャップの大きさを、どのような条件でどこまで矯正できるかが定量化されていない。したがって、ギャップを許容値以下にするための条件を事前に設定しておくことができず、端面突合せ装置の開発に多くの工数と期間を要してしまう。
【００１０】
本発明は、このような従来の端面突き当て装置の問題点に鑑みて成されたものであり、ブランク材の端面同士を無理なくかつ精度よく突合せることができる、平板の端面突合せ装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる平板の端面突合せ方法は、第１の平板と第２の平板の端面同士を突き合わせるための平板の端面突合せ方法であって、第１の平板を固定する段階と、第２の平板の突き合わせ側端部を固定する段階と、第２の平板の一部を下から持ち上げて塑性変形を起こさない範囲内で凸状に弾性変形させる段階と、凸状に弾性変形した第２の平板の他端を固定する段階と、前記第２の平板の他端を固定したまま前記第２の平板の突き合わせ側端部の固定を解放し、前記第２の平板を凸形状から平板形状に復元させて前記第２の平板の端面を前記第１の平板の端面に突合せる段階と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明にかかる平板の端面突合せ装置は、第１の平板と第２の平板の端面同士を突き合わせるための平板の端面突合せ装置であって、第１の平板を固定する第１固定手段と、第２の平板の突き合わせ側端部を固定する第２固定手段と、第２の平板の一部を昇降させる昇降手段と、前記昇降手段が前記第２の平板の一部を持ち上げて前記第２の平板が塑性変形を起こさない範囲内で凸状に弾性変形しているときに、前記第２の平板の他端を固定する第３固定手段と、第１の平板が搬送されたときに前記第１固定手段を作動させ、第２の平板が搬送されたときに前記第２固定手段を作動させ、前記第２固定手段が作動しているときに前記昇降手段を上昇させ、前記昇降手段が所定の高さまで上昇したら第３固定手段を作動させるとともに前記第２固定手段の作動を停止させる制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明にかかる平板の端面突合せ装置は、請求項２に記載の平板の端面突合せ装置において、前記昇降手段は、上昇したときに持ち上げる、前記第２の平板を傷つけないように、前記第２の平板と接触する部分が円形状に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第２の平板の突き合わせ側端部を固定した状態で昇降手段により第２の平板の一部を持ち上げ、第２の平板が塑性変形を起こさない範囲内で凸状に弾性変形している状態で、その他端を固定し、その突き合わせ側端部のみの固定を解放して昇降手段を下降させ、第２の平板を凸形状から平板形状に復元させて前記第２の平板の端面を前記第１の平板の端面に突合せるようにしたので、合わせ面である端面のギャップを許容値以下にするための調整を容易に行うことができるようになり、その結果、ブランク材の端面同士を無理なくかつ精度よく突合せることができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる平板の端面突合せ方法およびその装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる平板の端面突合せ装置の概略構成図である。
【００１６】
図に示すように、本発明の平板の端面突合せ装置は、突き合わされる側のブランク材をクランプするためのクランプ装置１０と、突合せる側のブランク材をその搬送端でクランプするための搬送端クランプ装置２０と、その搬送元でクランプするための搬送元クランプ装置３０と、搬送端クランプ装置２０でクランプされているブランク材の中央部分を上下させる昇降金型４０と、昇降金型４０で持ち上げられるクランプ材を押さえる押さえローラ５０、６０とを有している。
【００１７】
昇降金型４０は、持ち上げたときにクランプ材を傷つけることがないように、クランプ材と接触する部分は、一定値以上の直径を有する円形状になっている。また、クランプ材を持ち上げる量は、クランプ材が塑性変形を起こさない程度にする必要がある。
【００１８】
クランプ装置１０、搬送端クランプ装置２０、搬送元クランプ装置３０、昇降金型４０は、たとえば空圧または油圧で駆動されるシリンダでクランプ、アンクランプ、上昇、下降が行われる。クランプ、アンクランプ、上昇、下降の制御は、制御装置７０によって行われる。
【００１９】
本発明の平板の端面突合せ装置は、概略次のように動作する。まず突き合わされる側のブランク材１００が図２の右側に固定される。次に、図２の左側から突き合わす側のブランク材２００を、ブランク材２００の搬送端の端面（突き合わせ側端部）とブランク材１００の端面（突き合わせ側端部）とのギャップが１．５ｍｍ程度になるように搬送する。この状態でブランク材２００の搬送端を固定してギャップが変化しないようにし、昇降金型４０を予め定められた高さだけ上昇させる。そして、今度は、ブランク材２００の搬送端が自由に動けるようにし、逆にブランク材２００の搬送元を固定する。この状態で昇降金型４０を下降させる。このとき、弾性変形しているブランク材２００は、自己の復元力でたわみを戻すので、１．５ｍｍ程度のギャップが、レーザー溶接に許容される０．１ｍｍ以下に矯正される。
【００２０】
本発明の平板の端面突合せ装置は、以上のような動作をするので、図２に示すような、ブランク材の厚み（ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ）、押さえローラ５０と押さえローラ６０との間の距離（ＰＩＴＣＨ）、昇降金型４０の直径（ＤＩＡ）、昇降金型４０の上昇高さ（ＨＩＧＨＴ）、押さえローラ６０と床面９０との間隔（ＯＰＥＮＩＮＧ）、昇降金型４０とブランク材１００の端面との距離（ＬＥＮＧＴＨ）の６つのパラメータを最適に調整することによって、ブランク材１００の端面とブランク材２００の端面とのギャップ（ＧＡＰ）を非常に高精度に設定することができる。
【００２１】
ギャップと６つのパラメータとの関係は、次の予測式で表わすことができる。
0003778020.tif 000002
以上の予測式を用いて、ＧＡＰが許容値の０．１ｍｍになるように、平板の端面突合せ装置の設計変数を設定する。なお、Ｓ１〜Ｓ７は、任意の係数であり、その各係数の取りうる範囲は、下記の表に示す範囲である。
【００２２】
【表１】
0003778020.tif 000003
【００２３】
本発明の平板の端面突合せ装置を、上記の予測式を使って設計し、予測式によって得られたＧＡＰ量と、実際に得られた実測ＧＡＰ量とをプロットし、その相関関係を示すと、図３に示してあるような相関図が得られた。この図を見れば明らかであるが、予測式のギャップが０．４ｍｍ程度までは、実測のギャップとの相関関係が非常に強いことがわかる。したがって、ギャップの許容値０．１ｍｍにおいては、予測式を用いて設計すれば、期待通りのギャップの矯正をすることができる非常に高性能な平板の端面突合せ装置が得られることがわかる。
【００２４】
次に、本発明にかかる平板の端面突合せ方法を説明する。図４は、本発明にかかる平板の端面突合せ方法の手順を示すフローチャートである。図５から図７は、本発明にかかる平板の端面突合せ方法の説明に供する図である。図４に示すフローチャートを図５から図７を参照しながら説明する。
【００２５】
まず、クランプ装置１０は、突き合わされる側のブランク材１００をクランプし、ブランク材１００が動かないように固定する（Ｓ１１）。次に、左側から突き合わす側のブランク材２００を、ブランク材２００の搬送端の端面とブランク材１００の端面とのギャップが１．５ｍｍ程度になるように搬送する。この状態ではブランク材２００は平板状である（Ｓ１２）。そして、ブランク材２００の突合せ側、すなわち搬送端を搬送端クランプ２０でしっかりと固定してギャップが変化しないようにする（以上、図５参照）（Ｓ１３）。
【００２６】
つぎに、昇降金型４０をあらかじめ定めた高さだけ上昇させる（図６参照）。この上昇によってブランク材２００が搬送元から少しだけ引っ張られる。昇降金型４０は、ブランク材２００が塑性変形を起こさない範囲内で上昇するようになっているので、ブランク材２００は弾性変形している状態である。なお、昇降金型４０が上昇しても、ブランク材２００の形状は、押さえローラ５０、６０によって一定の形状に保たれる（Ｓ１４）。
【００２７】
次に、ブランク材２００の送り出し側、すなわち搬送元を搬送元クランプ３０でしっかりと固定する。同時に、搬送端クランプ２０を解放して、ブランク材２００の突合せ側、すなわち搬送端が自由に動けるようにする（Ｓ１５）。この状態で昇降金型４０を下降させる（Ｓ１６）。この下降によってブランク材２００は撓んだ形状から元の平板上の形状に戻り、ブランク材２００の搬送端がその戻りにしたがってブランク材１００の端面側に移動する。この移動量は、上記の予測式にしたがって、ブランク材２００とブランク材１００との端面で形成されるギャップが規定値の０．１ｍｍ以下に収まるようになっているので、突合せが終了する（以上、図７参照）。
【００２８】
この状態で再び搬送端クランプ１０を作動させ、レーザー溶接を行う（Ｓ１８）。
【００２９】
以上のように、本発明では、弾性変形しているブランク材２００の復元力を利用して突合せを行えるようにしたので、予測式に基づいて容易に本発明装置を設計することができる。すなわち、従来の端面突合せ装置とは異なって、ギャップの大きさを、どのような条件でどこまで矯正できるかを定量化することができるので、ギャップを許容値以下にするための条件を事前に設定しておくことができ、端面突合せ装置の開発を比較的容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる平板の端面突合せ装置の概略構成図である。
【図２】ギャップを基準値内に収めるための設計変数の説明に供する図である。
【図３】ギャップの実測値と予測式によって得られたギャップとの相関を示す図である。
【図４】本発明にかかる平板の端面突合せ方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明にかかる平板の端面突合せ方法の説明に供する図である。
【図６】本発明にかかる平板の端面突合せ方法の説明に供する図である。
【図７】本発明にかかる平板の端面突合せ方法の説明に供する図である。
【符号の説明】
１０…クランプ装置、
２０…搬送端クランプ装置、
３０…搬送元クランプ装置、
４０…昇降金型、
５０、６０…押さえローラ、
９０…床面、
１００、２００…ブランク材。
【図１】
0003778020.tif 000004
【図２】
0003778020.tif 000005
【図３】
0003778020.tif 000006
【図４】
0003778020.tif 000007
【図５】
0003778020.tif 000008
【図６】
0003778020.tif 000009
【図７】
0003778020.tif 000010