JP4435921B2

JP4435921B2 - テーラードブランク材の製造方法

Info

Publication number: JP4435921B2
Application number: JP2000010632A
Authority: JP
Inventors: 尚松田
Original assignee: Hirotec Corp
Current assignee: Hirotec Corp
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: JP2001205432A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる種類の板材が組み合わされ溶接されてなるテーラードブランク材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車部品などの製造において、必要な部位に必要な板厚，材質や強度を持たせる一方で部品全体の軽量化を図るために、テーラードブランク材が用いられている。このテーラードブランク材は、板厚，材質や強度の異なる板材（金属板）が組み合わされ溶接されてなる一枚の板材であり、その後に一体でプレス成形に供されるものである。
例えば、自動車のドアインナー材の製造においては、前方のフロントパネル側が厚板により構成され、後方のインナーパネル側が薄板により構成されたテーラードブランク材が用いられ、部品前方のヒンジ部に強度を持たせる一方で部品全体の軽量化が図られている。
【０００３】
かかるテーラードブランク材の製造においては、異なる種類の板材の突き合わせ端面が対向するように板材同士を組み合わせて溶接する際に、溶融湯の不足などによる溶接不良を防止するために、板材の突き合わせ端面の精度の維持が厳格に要求される。かかる精度の維持は、板材単品の切断形状や真直度のみならず、板材同士を組み合わせて形成される溶接突き合わせ面の間隔（ギャップ）や真直性にも要求される。具体的には、板厚及び溶接長さによって異なるが、板材単品における突き合わせ端面の精度が０．０３ｍｍ程度であり、かつ溶接突き合わせ面における板材同士の突き合わせ端面の間隔（ギャップ）が０．０５ｍｍ以内であることが要求される。
【０００４】
ここで、図３（ａ）に示すように、前記の板材が、原板１を固定刃２と移動刃３の間で切断（シャーやブランク）してなるものである場合においては、図３（ｂ）に示すように、切断された原板１の切り口には、固定刃２や移動刃３によって引き込まれて生ずるダレ面１ａと、その反対側の角部に刃状のカエリが生ずるカエリ面１ｂとが形成される。従って、かかる切り口が突き合わせ端面となる場合においては、それらダレ面１ａとカエリ面１ｂの組み合わせ態様が、精度の維持において問題となる。
【０００５】
即ち、原板の切断により用意される板材を用いた、従来例に係るテーラードブランク材の製造方法は、図２に示すように、以下の各工程を含んでいた。
なお、以下の説明において、「残り側」とは、固定刃（ダイス）に残る板材をいい、「落ち側」とは、移動刃（ポンチ）により切り落とされる板材をいい、「反転」とは、板材の表裏を入れ替えることをいう。
【０００６】
（ａ）原板の準備（図２（ａ）参照）
異なる種類の原板として、板厚及び材質が異なる金属板であって、所望の形状（ａ材）に切り代（ｂ部）を加えた大きさの薄板１０′と、所望の形状（ｃ材）に切り代（ｄ部）を加えた大きさの厚板２０′を準備する。
【０００７】
（ｂ）切断（図２（ｂ）参照）
切断ライン上において、切断（シャーやブランク）を行う。
具体的には、切断線１１′に沿って、薄板１０′を固定刃と移動刃の間で切断し、残り側の板材であるａ材及び落ち側のｂ部を得ると共に、切断線２１′に沿って、厚板２０′を固定刃と移動刃の間で切断し、残り側の板材であるｃ材及び落ち側のｄ部を得る。
ここで、ａ材の切り口である切断線１１ａ′及びｃ材の切り口である切断線２１ｃ′には、図３（ｂ）に示すように、それぞれダレ面１ａとカエリ面１ｂとが形成される。
【０００８】
（３）組み合わせ（図２（ｃ）参照）
ａ材の切断線１１ａ′とｃ材の切断線２１ｃ′とが対向するように、残り側のａ材とｃ材とを組み合わせて溶接突き合わせ面３１′を形成する。
ここで、仮にａ材及びｃ材のいずれも反転せずに溶接突き合わせ面３１′を形成すると、図４（ｃ）に示すように、ダレ面１ａが上向きのａ材と、同じくダレ面１ａが上向きのｃ材との組み合わせとなるため、ギャップが大きくなり、溶接する際に溶融湯が不足して溶接不良が生じやすい。なお、板材を反転せずに溶接不良を回避しようとすれば、再加工して切り口の精度を維持したり、高精度のブランク型を用いて切り口の精度を維持する必要があるため、製造コストが高くなる。
そこで、この従来例では、ａ材又はｃ材のいずれか一方（ここではｃ材）を反転させて溶接突き合わせ面３１′を形成することにより、図４（ａ）に示すように、ダレ面１ａが上向きのａ材と、カエリ面１ｂが上向きのｃ材との組み合わせとして、ギャップを少なくしている。
なお、切り代である落ち側のｂ部とｄ部は廃棄する。
【０００９】
（４）溶接（図２（ｄ）参照）
溶接ライン上において、溶接を行う。
具体的には、溶接突き合わせ面３１′に沿って、レーザー溶接，ＴＩＧ溶接，高周波誘導溶接，電子ビーム溶接などを行い、ａ材とｃ材とを一体化してなる一枚のテーラードブランク材３０′を得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、残り側の板材同士を組み合わせる前記の従来例には、以下のような問題点があった。
（１）溶接不良を回避するために、残り側の板材のいずれか一方を反転させる必要があるので、そのための工程と設備が増加し、製造コストが高くなる。
（２）切断刃（固定刃あるいは移動刃）の状態が悪く、例えば移動刃が摩耗して凹状に湾曲している場合には、図５（ｂ）に示すように、残り側の板材の切り口は、移動刃の状態が反映されて凹状に湾曲した状態になるので、残り側の板材同士を組み合わせた場合に、溶接突き合わせ面のギャップｇが大きくなり、溶接不良が生じやすい。
（３）切り代である落ち側のｂ部及びｄ部が廃棄されるので、歩留まりが悪く、スクラップ処理を要するため、製造コストが高くなる。
（４）切断及び溶接が、それぞれ別のライン上において行われるので、切断後の板材をパレットなどに積載して搬送する必要があり、板材に損傷が生じやすい。
【００１１】
そこで、本発明は、（１）板材を反転せずに溶接不良を回避することができ、（２）切断刃の状態が悪くても溶接不良が生じ難く、（３）廃棄される部分がなく、（４）板材に損傷が生じないような、テーラードブランク材の製造方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、その請求項１に係る発明は（例えば図１参照）、『異なる種類の板材が組み合わされ溶接されてなるテーラードブランク材の製造方法であって、（１）Ａ材とＢ材とを合わせた大きさからなる一の種類の一枚の原板が固定刃と移動刃の間で切断されてなる、残り側の板材であるＡ材及び落ち側の板材であるＢ材を切断すると共に、Ｃ材とＤ材とを合わせた大きさからなる他の種類の一枚の原板が固定刃と移動刃の間で切断されてなる、残り側の板材であるＣ材及び落ち側の板材であるＤ材を切断する第一工程と、（２）第一工程に続いて、それらＡ材とＤ材を反転せずに、Ａ材の切断線とＤ材の切断線とが対向するように、残り側のＡ材と落ち側のＤ材とを組み合わせて一の溶接突き合わせ面を形成し、該一の溶接突き合わせ面を溶接して一のテーラードブランク材を製造すると共に、それらＢ材とＣ材を反転せずに、Ｂ材の切断線とＣ材の切断線とが対向するように、落ち側のＢ材と残り側のＣ材とを組み合わせて他の溶接突き合わせ面を形成し、該他の溶接突き合わせ面を溶接して他のテーラードブランク材を製造する、第二工程とを含み、前記第一工程における切断及び前記第二工程における溶接が、一の製造ライン上において行われることを特徴とするテーラードブランク材の製造方法。』である。
【００１３】
これによれば、第二工程において、残り側の板材の切断線と落ち側の板材の切断線とが対向するように、残り側の板材と落ち側の板材とを組み合わせて溶接突き合わせ面を形成している。
従って、図４（ａ）に示すように、ダレ面１ａが上向きのＡ材と、カエリ面１ｂが上向きのＤ材との組み合わせとなり、また図４（ｂ）に示すように、カエリ面１ｂが上向きのＢ材と、ダレ面１ａが上向きのＣ材との組み合わせとなるため、ギャップが少なくなり、板材を反転せずに溶接不良を回避することができる。
また、切断刃の状態が悪くても、図５（ａ）に示すように、凹状に湾曲した切り口を呈する残り側の板材と、凸状に湾曲した切り口を呈する落ち側の板材との組み合わせとなるため、ギャップが生じにくくなり、溶接不良が生じ難くなる。
【００１４】
さらに、第一工程において、図１（ａ）に示すように、所望の形状の２倍の大きさの原板を準備し、その原板を切断してなる残り側の板材と落ち側の板材の双方を用いているので、廃棄される部分がない。
【００１６】
また、切断及び溶接が、一の製造ライン上において行われるので、切断後の板材をパレットなどに積載して搬送する必要がなく、板材に損傷が生じない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るテーラードブランク材の製造方法における好適な実施の形態に関し、図面を参照しつつ詳細に説明する。
なお、以下においては、自動車のドアインナー材の製造に用いられるテーラードブランク材に関して説明を行う。
【００１８】
本発明に係るテーラードブランク材の製造方法は、異なる種類の板材が組み合わされ溶接されてなるテーラードブランク材を製造する方法であって、図１に示すように、以下の第一工程及び第二工程を含むものである。
ここで、「異なる種類の板材」とは、板厚及び材質や強度（例えば引張強さ）の異なる板材をいい、ドアインナー材においては、板厚及び材質が異なる金属板を意味する。
【００１９】
まず第一工程は、板材を用意する工程であり、（ａ）原板の準備と、（ｂ）切断と、からなる。
【００２０】
（ａ）原板の準備（図１（ａ）参照）
まず、異なる種類の原板として、板厚が異なる２枚の原板を準備する。
即ち、一の種類の原板として、例えば板厚が０．７ｍｍ程度の鋼板であって、所望の形状の２倍の大きさの、換言すれば、切断線１１を境に対称な形状（Ａ材とＢ材）を有する薄板１０を準備する。また、他の種類の原板として、例えば板厚が１．４ｍｍ程度の鋼板であって、所望の形状の２倍の大きさの、換言すれば、切断線２１を境に対称な形状（Ｃ材とＤ材）を有する厚板２０を準備する。
なお、ドアインナー材においては、ヒンジ部に対応する厚板２０の方が薄板１０よりも小さい。また、図面においては、説明の便宜のために、薄板１０及び厚板２０の形状を矩形で表しているが、それらの形状は矩形に限定されるものではない。
【００２１】
（ｂ）切断（図１（ｂ）参照）
次に、図示しない製造ライン上において、切断（シャーやブランク）を行う。
即ち、製造ラインには、図３（ａ）に示すように、固定刃２と移動刃３とを備える切断機構が備えられており、薄板１０と厚板２０のいずれか一方又は双方をセットし、移動刃３を固定刃２に向けて下降することにより、両刃のクリアランスにおいて原板をそれぞれ切断（剪断）して、切断線を境に対称な形状を有する２枚の板材、換言すれば、固定刃２（ダイス）に残る残り側の板材と、移動刃３（ポンチ）により切り落とされる落ち側の板材を得る。
具体的には、切断線１１に沿って、薄板１０を固定刃と移動刃の間で切断し、残り側の板材であるＡ材及び落ち側の板材であるＢ材を得ると共に、切断線２１に沿って、厚板２０を固定刃と移動刃の間で切断し、残り側の板材であるＣ材及び落ち側の板材であるＤ材を得る。
ここで、Ａ材の切り口である切断線１１ａ，Ｂ材の切り口である切断線１１ｂ，Ｃ材の切り口である切断線２１ｃ，及びＤ材の切り口である切断線２１ｄには、図３（ｂ）に示すように、それぞれダレ面１ａとカエリ面１ｂとが形成される。
【００２２】
本発明は、以上の説明のように、所望の形状の２倍の大きさの原板を準備し、その原板を切断してなる残り側の板材と落ち側の板材の双方を用いる、という第一工程により板材を用意するので、廃棄する部分がない。従って、歩留まりが良く、スクラップ処理を要しないため、製造コストの低減に資することができる。
なお、原板は、所望の形状の２倍の大きさに限定されるものではなく、残り側の板材と落ち側の板材は、切断線を境に対称な形状を有するものに限定されるものではない。
【００２３】
次に第二工程は、テーラードブランク材を製造する工程であり、（ｃ）組み合わせと、（ｄ）溶接と、からなる。
【００２４】
（ｃ）組み合わせ（図１（ｃ）参照）
まず、Ａ材，Ｂ材，Ｃ材，Ｄ材を反転せずに、換言すれば、各板材の表裏を入れ替えることなく、各板材を組み合わせて溶接突き合わせ面を形成する。
【００２５】
具体的には、Ａ材及びＤ材を反転せずに、Ａ材の切断線１１ａとＤ材の切断線２１ｄとが対向するように、残り側のＡ材と落ち側のＤ材とを組み合わせて一の溶接突き合わせ面３１を形成する。
ここで、一の溶接突き合わせ面３１の断面（即ち図１（ｄ）におけるＸ−Ｘ線断面）は、図４（ａ）に示すように、ダレ面１ａが上向きのＡ材と、カエリ面１ｂが上向きのＤ材との組み合わせとなり、両切断線における凹凸がうまくかみ合う形態となるため、ギャップが少なくなる。
【００２６】
同様に、Ｂ材及びＣ材を反転せずに、Ｂ材の切断線１１ｂとＣ材の切断線２１ｃとが対向するように、落ち側のＢ材と残り側のＣ材とを組み合わせて他の溶接突き合わせ面４１を形成する。
ここで、他の溶接突き合わせ面４１の断面（即ち図１（ｄ）におけるＹ−Ｙ線断面）は、図４（ｂ）に示すように、カエリ面１ｂが上向きのＢ材と、ダレ面１ａが上向きのＣ材との組み合わせとなり、両切断線における凹凸がうまくかみ合う形態となるため、ギャップが少なくなる。
【００２７】
なお、切断刃（固定刃２あるいは移動刃３）の状態が悪く、例えば移動刃３が摩耗して凹状に湾曲しており、板材の切り口に移動刃３の状態が反映される場合であっても、図５（ａ）に示すように、凹状に湾曲した切り口を呈する残り側の板材と、凸状に湾曲した切り口を呈する落ち側の板材との組み合わせとなるため、ギャップが生じにくくなる。
【００２８】
（ｄ）溶接（図１（ｄ）参照）
次に、図示しない製造ライン上において、レーザー溶接，ＴＩＧ溶接，高周波誘導溶接，電子ビーム溶接などの溶接を行う。
具体的には、溶接突き合わせ面３１に沿って溶接を行い、Ａ材とＤ材とを一体化してなる一のテーラードブランク材３０を得ると共に、溶接突き合わせ面４１に沿って溶接を行い、Ｂ材とＣ材とを一体化してなる他のテーラードブランク材４０を得る。
【００２９】
本発明は、以上の説明のように、残り側の板材の切断線と落ち側の板材の切断線とが対向するように、残り側の板材と落ち側の板材とを組み合わせて溶接突き合わせ面を形成する、という第二工程によりテーラードブランク材を製造する。
従って、ギャップが少なくなり、板材を反転せずに溶接不良を回避することができるので、反転のための工程や設備が不要であり、製造コストの低減に資することができる。
また、切断刃の状態が悪くても、ギャップが生じにくくなり、溶接不良が生じ難くなる。
【００３０】
なお、以上において、第一工程における切断及び第二工程における溶接は、それぞれ別のライン上ではなく、一の製造ライン上において行われるので、切断後の板材をパレットなどに積載して搬送する必要がなく、従って、板材に損傷が生じない。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明に係るテーラードブランク材の製造方法によれば、板材を反転せずに溶接不良を回避することができ、切断刃の状態が悪くても溶接不良が生じ難く、廃棄される部分がなく、板材に損傷が生じない、という顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るテーラードブランク材の製造方法を表す平面図であり、（ａ）原板の準備と（ｂ）切断とからなる第一工程、（ｃ）組み合わせと（ｄ）溶接とからなる第二工程を表す。
【図２】従来例に係るテーラードブランク材の製造方法を表す平面図であり、（ａ）原板の準備、（ｂ）切断、（ｃ）組み合わせ、（ｄ）溶接を表す。
【図３】（ａ）は原板の切断を表す断面図であり、（ｂ）は切断された原板の切り口を表す断面図である。
【図４】板材の組み合わせを表す断面図であり、（ａ）（ｂ）は良好な状態、（ｃ）は不良な状態を表す。
【図５】板材の組み合わせを表す平面図であり、（ａ）は本発明に係る状態、（ｂ）は従来例に係る状態を表す。
【符号の説明】
１原板
１ａダレ面
１ｂカエリ面
２固定刃
３移動刃
１０薄板（一の種類の原板）
１１切断線
１１ａ（Ａ材の切り口である）切断線
１１ｂ（Ｂ材の切り口である）切断線
２０厚板（他の種類の原板）
２１切断線
２１ｃ（Ｃ材の切り口である）切断線
２１ｄ（Ｄ材の切り口である）切断線
３０一のテーラードブランク材
３１一の溶接突き合わせ面
４０他のテーラードブランク材
４１他の溶接突き合わせ面
ｇギャップ

Claims

異なる種類の板材が組み合わされ溶接されてなるテーラードブランク材の製造方法であって、
（１）Ａ材とＢ材とを合わせた大きさからなる一の種類の一枚の原板が固定刃と移動刃の間で切断されてなる、残り側の板材であるＡ材及び落ち側の板材であるＢ材を切断すると共に、
Ｃ材とＤ材とを合わせた大きさからなる他の種類の一枚の原板が固定刃と移動刃の間で切断されてなる、残り側の板材であるＣ材及び落ち側の板材であるＤ材を切断する第一工程と、
（２）第一工程に続いて、それらＡ材とＤ材を反転せずに、Ａ材の切断線とＤ材の切断線とが対向するように、残り側のＡ材と落ち側のＤ材とを組み合わせて一の溶接突き合わせ面を形成し、該一の溶接突き合わせ面を溶接して一のテーラードブランク材を製造すると共に、
それらＢ材とＣ材を反転せずに、Ｂ材の切断線とＣ材の切断線とが対向するように、落ち側のＢ材と残り側のＣ材とを組み合わせて他の溶接突き合わせ面を形成し、該他の溶接突き合わせ面を溶接して他のテーラードブランク材を製造する、第二工程とを含み、
前記第一工程における切断及び前記第二工程における溶接が、一の製造ライン上において行われることを特徴とするテーラードブランク材の製造方法。