(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下二枚の板材を重ね合わせた上でその全周に連続溶接を施して所定の構造部材を形成するにあたり、一方の板材の溶接線となるべき位置と他方の板材の溶接線となるべき位置が互いに一致するように双方の板材同士の相対位置決めを行う方法であって、
輪郭形状の大きな板材を下側の板材とするとともに、その下側の板材については裏面と外周端面とを基準に位置決め治具にて三次元方向の位置決めを行う一方、
下側の板材の上に重ね合わせることになる輪郭形状の小さな上側の板材については、下側の板材の輪郭形状よりも外側に突出することになるタブを予め局部的に形成しておき、下側の板材の輪郭形状よりも外側領域においてこのタブの外周端面を基準に上記位置決め治具にて少なくとも二次元平面内での位置決めを行うことを特徴とする重ね合わせ構造部材の溶接位置決め方法。
【請求項２】
上記二枚の板材が予め三次元形状に予備成形されたものであって、各板材の全周に予め溶接継手となるフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ構造部材の溶接位置決め方法。
【請求項３】
上記フランジ部に連続溶接を施すことにより二枚の板材によって密閉構造物が形成されるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の重ね合わせ構造部材の溶接位置決め方法。
【請求項４】
上記タブのうち溶接線と重なり合う部分には、板厚方向に貫通するスロットがその溶接線方向の両端に幅狭のブリッジ部を残して予め形成されていて、
このスロット部を一部に含む溶接線に沿って連続溶接を施した場合に、上記ブリッジ部が溶融して溶接ビードと化するようにそのブリッジ部の寸法が設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の重ね合わせ構造部材の溶接位置決め方法。
【請求項５】
上記スロットは溶接線の直線部もしくはコーナー部に相当する位置に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の重ね合わせ構造部材の溶接位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせ構造部材の溶接位置決め方法に関し、例えば予め三次元形状に予備成形された二枚の板材同士を重ね合わせた上でその全周に連続溶接を施していわゆる袋状もしくは最中状の密閉構造物を形成するにあたり、一方の板材の溶接線となるべき位置と他方の板材の溶接線となるべき位置が互いに一致するように双方の板材同士の相対位置決めを行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
予め三次元形状に予備成形された二枚の板材の全周に溶接継手となるべきフランジ部を予め付帯させておき、これらのフランジ部同士を重ね合わせた上でその部分にアーク溶接もしくは抵抗溶接等による連続溶接を施して袋状もしくは最中状の密閉構造物に加工しようとする場合に、一般的には板材同士の相対位置決めは溶接線となるべき部位以外の形状特徴部位を基準に行う以外に方法がなく、双方の板材の溶接線となるべき位置が正確に一致する保証がない。
【０００３】
そこで、多くの場合には、溶接継手となるべきフランジ部の幅寸法すなわち溶接代となるべき面積を大きく確保し、溶接時に余剰エネルギーを投与することにより溶接接合面積を拡大して溶接品質の安全度を高める方法が採用されているが、溶接代の拡大化による材料歩留まりの低下や溶接エネルギーの無駄を伴うこととなって好ましくない。
【０００４】
また、溶接線となるべき位置の直近位置を治具等にて拘束することにより溶接線の位置精度を高めることも可能であるが、治具が溶接トーチの進路を邪魔するかたちとなるため、断続溶接としたりあるいは一時的に治具を自動退避させる等の手段を講ずる必要があり、結果としてコストアップが余儀なくされる。
【０００５】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ二枚の板材の溶接線となるべき位置同士を簡単且つ正確に位置決めすることができるようにした溶接位置決め方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上下二枚の板材を重ね合わせた上でその全周に連続溶接を施して所定の構造部材を形成するにあたり、一方の板材の溶接線となるべき位置と他方の板材の溶接線となるべき位置が互いに一致するように双方の板材同士の相対位置決めを行う方法であって、輪郭形状の大きな板材を下側の板材とするとともに、その下側の板材については裏面と外周端面とを基準に位置決め治具にて三次元方向の位置決めを行うものとする。他方、下側の板材の上に重ね合わせることになる輪郭形状の小さな上側の板材については、下側の板材の輪郭形状よりも外側に突出することになるタブを予め局部的に形成しておき、下側の板材の輪郭形状よりも外側領域においてこのタブの外周端面を基準に上記位置決め治具にて少なくとも二次元平面内での位置決めを行うことを特徴とする。
【０００７】
上記二枚の板材は単純な平板状のものでもよいが、請求項２に記載のように二枚の板材が予め三次元形状に予備成形されたものであって、且つ各板材の全周に予め溶接継手となるフランジ部が形成されている場合のほか、請求項３に記載のように、上記フランジ部に連続溶接を施すことにより二枚の板材によって密閉構造物が形成されるようになっている場合により効果的なものとなる。
【０００８】
溶接法としては一般的な溶接法でよく、例えばＭＩＧ溶接、炭酸ガス溶接、プラズマ溶接、レーザ溶接等を挙げることができる。同様に、溶接継手の形態としては、重ねすみ肉溶接継手、重ねシーム溶接継手等とする。
【０００９】
また、上側の板材に付帯することになるタブの余剰部分は、製品機能の上で支障となる場合には後から切断除去するものとする。
【００１０】
したがって、これらの請求項１〜３に記載の発明では、二枚の板材のそれぞれについて溶接線に近い位置を位置決め治具にて機械的に位置決めするので、双方の板材の溶接線となるべき位置を相互に正確に一致させることができるようになる。その上、位置決め治具が溶接トーチの進路を妨げることもなければ、位置決め治具やタブが溶接線と交差することもないので、所期の目的である全周連続溶接を容易に行えることになる。ただし、請求項１〜３に記載の発明では、重ねすみ肉溶接とした場合にはタブに相当する部分で一旦溶接線の連続性が途切れることになるので、重ねシーム溶接とするのが望ましい。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの記載を前提として、タブのうち溶接線と重なり合う部分には、板厚方向に貫通するスロットがその溶接線方向の両端に桟のごとき幅狭のブリッジ部を残して予め形成されていて、このスロット部を一部に含む溶接線に沿って連続溶接を施した場合に、上記ブリッジ部が溶融して溶接ビードと化するようにそのブリッジ部の寸法が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
この場合、スロットは、請求項５に記載のように溶接線の直線部もしくはコーナー部に相当する位置に形成される。
【００１３】
したがって、これら請求項４，５に記載の発明では、タブにスロットが予め形成されていて、しかもそのスロットの両側のブリッジ部が溶接エネルギーで溶融して溶接ビードと化するように設定されていることにより、重ねすみ肉溶接法を採用した場合にもタブが何ら障害となることもなければ溶接線の連続性が損なわれることもなく、所期の目的である全周連続溶接が可能となる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１〜３に記載の発明によれば、上下二枚の板材のうち溶接線となるべき位置を相互に正確に一致させることができるので、溶接品質が向上するほか、従来のように溶接代を大きく確保する必要もなければ溶接エネルギーを過剰に投与する必要もないので、材料歩留まりおよびエネルギー効率が向上し、全体としてコストダウンに寄与できる効果がある。
【００１５】
請求項４，５に記載の発明によれば、たとえタブが存在していても重ねすみ肉溶接による全周連続溶接が可能となるので、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様の効果に加えて、特にいわゆる袋構造もしくは最中構造の密閉構造物を溶接生産する場合の生産性が大幅に向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明の好ましい第１の実施の形態を示す図であり、特に図１は上下二枚の板材の位置決め状態の斜視図を、図２は図１の平面説明図を、図３は溶接部の要部拡大図をそれぞれ示している。
【００１７】
図１に示すように、上下二枚の板材であるロアパネル１とアッパーパネル２はボックス形状のごとき三次元形状に予備成形されているとともに、各パネル１，２の外周には所定幅寸法のフランジ部３または４が一体に形成されている。そして、後述するように各パネル１，２のフランジ部３，４同士を重ね合わせてその全周に連続溶接を施すことによりいわゆる最中構造の密閉構造物Ｗが形成される。ここで、ロアパネル１とアッパーパネル２とを比較した場合に、その輪郭形状としてはロアパネル１の方がアッパーパネル２よりも一回り大きく形成されていて、両者は相似形をなしている。また、アッパーパネル２には、相対向する二辺部においてロアパネル１の輪郭形状よりもさらに外側に張り出す非製品部領域として矩形状のタブ５が予め一体に形成されている。
【００１８】
ロアパネル１およびアッパーパネル２の位置決めのために少なくとも左右一対のスタンド状の位置決め治具２１が用意されている。図２に示すように、各位置決め治具２１の上面には少なくとも二枚のパネル１，２の厚みを受容し得る深さの凹部２２が刻設されていて、ロアパネル１は溶接継手となるべきフランジ部３の裏面と外周端面（へり部）とを基準として位置決め治具２１により三次元方向の位置決めがなされるようになっている。この場合において、位置決め治具２１だけではロアパネル１を十分に拘束できない場合もしくは位置決め精度が不安定となるような場合には、必要に応じて位置決め治具２１と同構造の位置決め補助治具２３を併用するものとする。ただし、位置決め補助治具２３は、ロアパネル１のうち位置決め治具２１による位置決めに関与しない残りの二辺部に相当する位置に配置するものとする。
【００１９】
一方、ロアパネル１と重ね合わされることになるアッパーパネル２については、タブ５の裏面および外周端面を基準として同じく位置決め治具２１により三次元方向の位置決めがなされるようになっている。したがって、共通の位置決め治具２１によりロアパネル１およびアッパーパネル２の双方を溶接線となるべき部位の直近位置にて機械的に位置決めすることにより、双方のパネル１，２のうち溶接線となるべき部位は互いに正確に一致することになる。
【００２０】
ただし、アッパーパネル２はロアパネル１に載せられることで高さ方向の位置決めが自律的になされるので、位置決め治具２１によるアッパーパネル２の位置決めは少なくともロアパネル１上での二次元平面内での位置決め機能があれば足りる。また、必要に応じてクランプ機構を併用し、タブ５の上面をクランプ部位５ａとして押さえ込むようにしてもよい。
【００２１】
このような位置決め治具２１による双方のパネル１，２の位置決め状態下では、図２に示すように双方のパネル１，２のフランジ部３，４上に障害となるものが何ら存在しないので、例えば図３の（Ｂ）に示すような重ねシーム溶接をもってその全周に連続溶接を施すことが可能となるほか、重ねシーム溶接に代えて、図３の（Ａ）に示すような重ねすみ肉溶接をもってその全周に連続溶接を施すことが可能となる。これによって密閉構造物Ｗが形成される。溶接法としては一般的な溶接法でよく、例えばＭＩＧ溶接、炭酸ガス溶接、プラズマ溶接、レーザ溶接等のいずれかとする。なお、図３の符号２０は溶接によってできたビード部を示す。
【００２２】
ここで、重ねすみ肉溶接を採用した場合には図１に示すようにタブ５の根元部で溶接線（溶接ビード部２０）の連続性が途切れることになるもの、例えば別工程にて裏面側から同様に重ねすみ肉溶接を施すことにより溶接線の連続性が保たれ、密閉構造物Ｗを完全密閉構造とすることができる。また、タブ５が密閉構造物Ｗの機能の上で支障となるような場合には後工程において切断除去される。
【００２３】
図４，５は本発明のより好ましい第２の実施の形態を示しており、先の第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００２４】
本実施の形態では、アッパーパネル２のフランジ部４から張り出し形成されるタブ５について、その根元部に板厚方向に貫通する矩形状のスロット６を予め溶接線方向に沿って形成してある。スロット６の両側には桟状のブリッジ部７を残しておくとともに、そのスロット６のうち製品形状部側の稜線６ａをフランジ部４の外周端面（へり部）すなわち重ねすみ肉溶接を行うことを前提した場合に溶接線となるべき部位と予め一致させてある。同時に、桟状に残されるブリッジ部７の幅寸法Ｐ１，Ｐ２は、重ねすみ肉溶接の際の溶接エネルギーの投与すなわち溶接に伴う入熱によって容易に溶融してしまう大きさに予め設定されている。なお、上記のスロット６は長穴状のものであってもよい。
【００２５】
この実施の形態によれば、双方のパネル１，２同士の相対位置決めを行った上でそのフランジ部３，４同士の全周に図３の（Ａ）に示す重ねすみ肉溶接法にて連続溶接を施す場合に、先の実施の形態のものと同様にフランジ部３，４上には溶接トーチの進路の妨げるものが存在しないので、その全周連続溶接をきわめて容易に行うことができる。特に、図５から明らかなように、溶接線となるフランジ部４の外周端面（へり部）にはタブ５側のブリッジ部７が交差していて溶接線のごく一部を遮ってはいても、ブリッジ部７自体は溶接エネルギーによる入熱で容易に溶融し得る幅寸法に予め設定してあるため、常法により重ねすみ肉溶接法にて全周連続溶接を施せば各ブリッジ部７は溶融して溶接ビード２０の一部と化することになる。その結果、双方のパネル１，２同士は連続した溶接線のもとでの重ねすみ肉溶接法による全周連続溶接をもって、すなわちフランジ部３，４同士による溶接継手をもって一体化されて密閉構造物Ｗとなる。なお、図５の符号２５は溶接トーチの移動軌跡を示す。
【００２６】
このように、双方のパネル１，２の溶接線となるべき位置を互いに正確に一致させた上でその全周について連続溶接を施すことができるので、従来のように溶接継手となるフランジ部の幅寸法を必要以上に大きくする必要もなければ溶接エネルギーを過剰に投与する必要もなく、材料歩留まりの向上とエネルギー効率の向上が図れるようになる。
【００２７】
図６は本発明のより好ましい第３の実施の形態を示し、アッパーパネル２側のフランジ部４のコーナー部に相当する部分に三角形のタブ１５を張り出し形成し、そのタブ１５の根元部に幅寸法Ｐ１，Ｐ２のブリッジ部１７を桟状に残して略台形状のスロット１６を形成したものである。この場合、スロット１６の内側の稜線１６ａを溶接線に予め一致させてある点、およびブリッジ部１７が溶接時の入熱で容易に溶融するように設定されている点については先の実施の形態と同様である。
【００２８】
したがって、この第３の実施の形態においても、連続した溶接線のもとでの図３の（Ａ）に示すような重ねすみ肉溶接法による全周連続溶接が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、溶接対象となる上下のパネルを位置決めした状態を示す斜視図。
【図２】図１の平面説明図。
【図３】（Ａ），（Ｂ）ともに上下のパネルのフランジ部での溶接継手構造を示す要部拡大断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、溶接対象となる上下のパネルを位置決めした状態を示す平面説明図。
【図５】図４の要部拡大斜視図。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図５と同等部位の要部拡大斜視図。
【符号の説明】
１…ロアパネル（下側の板材）
２…アッパーパネル（上側の板材）
３，４…フランジ部
５…タブ
６…スロット
７…ブリッジ部
１６…スロット
１７…ブリッジ部
２０…溶接ビード部
Ｗ…重ね合わせ構造部材としての密閉構造物
【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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