JPH0732175A - ビーム溶接部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 フランジ部１４ａに対して部材内方まで延設
されたアウタパネル１３のフランジ部１３ａと、フラン
ジ部１４ａから湾曲部１４ｂを経て立ち上がる形状を有
するインナパネル１４のフランジ部１４ａとを重ね合わ
せ、フランジ部１３ａとの対向位置から、湾曲部１４ｂ
付近のフランジ部１４ａを狙って高密度エネルギービー
ムを照射し、両フランジ部１３ａ・１４ａを溶接する。 【効果】 溶接によって生じるビード１８には、大きな
凹部あるいは貫通孔が生じず、溶接部は高い溶接強度を
備え、両パネル１３・１４にて形成される溶接部材の剛
性を高め、外観の悪化を防止できる。また、両フランジ
部１３ａ・１４ａの溶接部を湾曲部１４ｂに対してより
近い位置に設定し易く、ビーム溶接部材の剛性をさらに
高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザあるいは電子ビ
ーム等の高密度エネルギービームの照射によって溶接を
行うビーム溶接部材の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の車体の組み立てにおいて
は、電気溶接であるスポット溶接が主として行われてい
る。このスポット溶接では、例えば図６に示すように、
ワーク５１とワーク５２とを溶接する場合、これらワー
ク５１・５２に、溶接機の電極５３・５４により挟み込
むための広い幅のフランジ部５１ａ・５２ａを形成する
必要がある。このため、例えば図７に示すように、リヤ
ウィンドウガラス５８が取り付けられるリヤピラー５５
を形成する場合、リヤピラーアウタ５６とリヤピラーイ
ンナ５７とのフランジ部５６ａ・５７ａの幅が広くな
り、所定の大きさの閉断面を得る場合に、即ち所定の剛
性を確保する場合に、重量増を招来するものとなってい
る。また、溶接作業時においては、上記両電極５３・５
４の移動スペースを確保する必要があり、ワークの形状
や溶接位置等が制限され易くなっている。

【０００３】そこで、上記のように重ね合わされるワー
ク５１・５２に対しては、特開昭６０−４９８８３号公
報に開示されているように、レーザあるいは電子ビーム
等の高密度エネルギービームの照射によるビーム溶接を
行うことが提案されている。即ち、このビーム溶接で
は、ワーク５１・５２のフランジ部５１ａ・５２ａがビ
ーム照射により溶接し得る幅に設定されていればよい。
従って、図８に示すリヤピラー５９において、リヤピラ
ーアウタ６０におけるリヤウィンドウガラス５８の取付
け側である一方側のフランジ部６０ａの幅は、リヤウィ
ンドウガラス５８の着座面となる関係上、さほど変化が
ないものの、リヤピラーインナ６１における上記一方側
のフランジ部６１ａの幅と、リヤピラーアウタ６０およ
びリヤピラーインナ６１における他方側のフランジ部６
０ｂ・６１ｂの幅とは狭くできる。これにより、重量の
軽減が可能である。また、ビーム溶接は、ワークから離
れた位置よりビームを照射するものであるから、ワーク
の形状および溶接位置等による制限を受け難くなってお
り、上記の各問題を解消することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のビーム溶接で
は、ビーム照射側の部位からその反対側の部位に向かっ
て、ビーム照射により発生する熱が順次伝達されて各部
材が溶融するため、ビーム照射方向に向かって部材の溶
け込みの幅が徐々に狭くなっていく。また、ビーム溶接
においては、部材間のギャップ量が大きくなると、例え
ば２枚の部材が重ね合わされた状態において両部材間の
ギャップ量がビーム照射側部材の板厚の４０％程度にな
ると、溶接金属がそのギャップ間に溶け落ちて溶接部に
穴が開くことが知られている。一方、上記のリヤピラー
５９において溶接強度を確保するためには、フランジ部
６０ａ・６１ａにおける閉断面を形成するための湾曲が
始まる部位付近を溶接する必要がある。そこで、図９に
示すように、一方側のフランジ部６０ａ・６１ａの上記
の部位に対して、幅の狭いフランジ部６１ａ側、即ち上
記湾曲が先に始まる側からビーム照射を行った場合、溶
接部は上記湾曲部を含んだ部位となり、平坦面に対して
ビーム照射を行った場合よりも多量の金属が溶融するこ
とになる。そして、ビーム照射時に、ビーム照射と同方
向、もしくは側方からアシストガスが吹きつけられる
と、このアシストガスの圧力と溶融金属の対流とによ
り、上記湾曲部によって生じているフランジ部６１ａ・
６０ａ間のギャップに多量の溶融金属が入り込む。この
結果、溶接により生じるビード６２に大きな凹部が発生
し、あるいは貫通孔が生じ、溶接強度の低下と、外観の
悪化とを招来する。また、この事態を防止するために溶
接位置をフランジ部６１ａ・６０ａの端部側にずらした
場合には、溶接状態の良否にかかわらず溶接強度が低下
するという問題点を有している。

【０００５】従って、本発明は、ビーム溶接による溶接
強度の低下と外観の悪化とを防止し得るビーム溶接部材
の製造方法の提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明のビーム溶接部材の製造方法は、
他方側ワークのフランジ部よりもワーク内方まで延設さ
れた一方側ワークのフランジ部と、上記フランジ部から
湾曲部を経て立ち上がる形状を有する他方側ワークの上
記フランジ部とを重ね合わせ、一方側ワークのフランジ
部との対向位置から、他方側ワークにおける上記湾曲部
付近のフランジ部を狙って高密度エネルギービームを照
射し、上記両フランジ部を溶接することを特徴としてい
る。

【０００７】また、請求項２の発明のビーム溶接部材の
製造方法は、請求項１の発明のビーム溶接部材の製造方
法において、上記両フランジ部の溶接後に、上記一方側
ワークのフランジ部の外面に、シール性部材、例えば接
着剤を介して他部材を接合することを特徴としている。

【０００８】また、請求項３の発明のビーム溶接部材の
製造方法は、請求項１の発明のビーム溶接部材の製造方
法において、上記一方側ワークと他方側ワークとが車両
のピラー形成用部材であり、上記他部材がウィンドウガ
ラスであることを特徴としている。

【０００９】

【作用】請求項１の構成によれば、一方側ワークのフラ
ンジ部との対向位置から、他方側ワークにおける湾曲部
付近のフランジ部を狙ってビーム照射を行った場合、ビ
ーム照射面となる一方側ワークのフランジ部が平坦面で
あることから、他方側ワークのフランジ部との対向位置
から上記のようにビーム照射を行った場合と比較して、
金属の溶融量が少なくなる。即ち、他方側ワークのフラ
ンジ部との対向位置から上記のようにビーム照射を行っ
た場合、ビーム照射側の金属の溶融幅が広いことから、
湾曲部の金属も溶融することになり、金属の溶融量が多
くなる。また、上記のように、他方側ワークのフランジ
部との対向位置から上記のようにビーム照射を行った場
合、一方側ワークのフランジ部が平坦面であることか
ら、溶接時に行われるアシストガスの吹き付けが溶接面
に対して均一に行われる。この結果、上記湾曲部によっ
て形成される両フランジ部間のギャップへの溶融金属の
流入量が少なくなり、溶接によって生じるビードには、
大きな凹部あるいは貫通孔が生じない。従って、高い溶
接強度を備え、上記両ワークによって形成される溶接部
材の剛性を高めることができるとともに、外観の悪化を
防止することができる。

【００１０】また、上記のように、ビードに大きな凹部
あるいは貫通孔が生じ難いことから、両フランジ部の溶
接部を上記湾曲部に対してより近い位置に設定し易く、
これによって上記溶接部材の剛性をさらに高めることが
できる。

【００１１】請求項２の構成によれば、請求項１の構成
による作用に加え、上記両フランジ部の溶接後に、上記
一方側ワークのフランジ部の外面に、シール性部材を介
して他部材を接合しているので、上記両ワークによって
形成される溶接部材の耐蝕性を高めることができる。

【００１２】即ち、ワークに対してビーム照射を行った
場合、これによって生じるビードの幅、即ち金属の溶融
幅は、ビーム照射面側で広く、その反対面側に向かって
徐々に狭くなっていく。そして、ワークでの熱影響を受
ける範囲は、上記金属の溶融幅に対応して変化する。ま
た、溶接により熱影響を受けた部位は、錆発生の起点と
なり易い。従って、ビーム照射面側はその反対面側より
も耐蝕性が低くなる。そこで、耐蝕性が低いビーム照射
面にシール性部材、例えば接着剤を介して他部材を接合
すれば、上記シール性部材により錆の発生が防止され、
耐蝕性が高められる。

【００１３】請求項３の構成によれば、請求項１の構成
による作用に加え、一方側ワークと他方側ワークとによ
って形成される車両のピラー部の耐蝕性を高めることが
できる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図５に基づい
て以下に説明する。ビーム溶接に使用されるビーム溶接
装置は、図２に示すように、レーザ発振器１、反射鏡
２、レンズ３、ミラーモータ４、レンズモータ５、ビー
ム状態モニタ６および制御装置７を備えている。

【００１５】レーザ発振器１は、レーザを発生して後述
のレーザトーチ９から出力するものであり、反射鏡２
は、レーザ発振器１から出力されたレーザをワーク８の
所定溶接部に導くものであり、レンズ３は、反射鏡２に
より反射されたレーザをワーク８の溶接部に収束させる
ものである。また、ミラーモータ４は、レーザの照射位
置を変化させるために反射鏡２を回転させるものであ
り、レンズモータ５は、レーザがワーク８の溶接部に収
束するように、レンズ３を移動させるものであり、ビー
ム状態モニタ６は、ワーク８の溶接部に照射されている
レーザの出力、およびレーザによる溶接状態等の光学式
モニタである。さらに、制御装置７は、ビーム状態モニ
タ６による検出状態等に基づいて、ミラーモータ４およ
びレンズモータ５の作動を制御するとともに、レーザ発
振器１の作動制御を行うものである。

【００１６】次に、上記のビーム溶接装置によるビーム
溶接部材の製造方法について説明する。ここでは、図３
に示すハッチバック車における車体１１の後面に設けら
れたビーム溶接部材としてのリフトゲート１２を製造す
るものとする。リフトゲート１２は、図３におけるＡ−
Ａ線矢視断面図である図４に示すように、アウタパネル
１３、インナパネル１４、およびこれら両パネル１３・
１４により形成されるリフトゲート枠部１５の窓部１５
ａに設けられるウィンドウガラス１６を備えている。こ
のウィンドウガラス１６は、接着剤層１７を介してアウ
タパネル１３のフランジ部１３ａ上に取り付けられてい
る。

【００１７】上記のリフトゲート枠部１５は、アウタパ
ネル１３とインナパネル１４とにより形成された閉断面
を有している。アウタパネル１３とインナパネル１４と
の窓部１５ａ側となる内周側は、それぞれのフランジ部
１３ａ・１４ａを重ね合わせた状態でレーザ溶接により
接合され、外周側は、アウタパネル１３のフランジ部１
３ｂをインナパネル１４のフランジ部１４ｂ上に折り返
した状態で例えばレーザ溶接により接合されている。内
周側の上記フランジ部１３ａの外面はウィンドウガラス
１６の着座面１３ｂとなる。従って、フランジ部１４ａ
は、フランジ部１３ａよりも幅が狭くなっている。即
ち、フランジ部１４ａはフランジ部１３ａよりもインナ
パネル１４の内方側まで延設されている。言い換える
と、インナパネル１４は、閉断面を形成するためのフラ
ンジ部１４ａ側からの湾曲部１４ｂによる立ち上がり位
置が、アウタパネル１３の場合よりもフランジ部１４ａ
の端部寄りとなっている。従って、上記閉断面が大きく
なっている。

【００１８】リフトゲート１２を製造する際には、フラ
ンジ部１３ａ・１４ａ同士を重ね合わせ、かつフランジ
部１３ｂ・１４ｂに図４に示す処理を行った状態のアウ
タパネル１３とインナパネル１４とを図示しないクラン
プ手段により固定する。

【００１９】次に、図１（ａ）に示すように、フランジ
部１３ａの着座面１３ｂとの対向位置に前記レーザトー
チ９を配する。そして、このレーザトーチ９から、フラ
ンジ部１４ａにおける湾曲部１４ｂとの近傍部位を狙っ
て、フランジ部１３ａに対してレーザ照射を行うととも
に、ビーム照射と同方向、もしくは側方から溶接部にア
シストガスを吹きつける。さらに、レーザトーチ９とリ
フトゲート枠部１５とをフランジ部１３ａ・１４ａの長
手方向に相対移動させて、両フランジ部１３ａ・１４ａ
を溶接する。これによるレーザ照射位置は予めプログラ
ムされた走査軌跡に基づいて制御される。

【００２０】このとき、同図（ｂ）に示すように、レー
ザ照射面であるフランジ部１３ａの上面、即ち着座面１
３ｂが平坦であることから、このレーザ照射面がレーザ
トーチ９方向へ湾曲している場合と比較して金属の溶融
量は少なく、また上記アシストガスの吹き付けが溶接面
に対して均一に行われる。この結果、湾曲部１４ｂによ
って形成されるフランジ部１３ａ・１４ａ間のギャップ
への溶融金属の流入量が少なくなり、溶接によって生じ
るビード１８には、大きな凹部あるいは貫通孔が生じな
い。

【００２１】上記のようにしてフランジ部１３ａ・１４
ａの溶接が終了すると、次に、フランジ部１３ｂの折り
返し部との対向位置からビーム照射によってフランジ部
１３ｂ・１４ｂのビーム溶接を行う。

【００２２】次に、こうして得られたリフトゲート枠部
１５をボディアッセンブリ工程、および塗装工程にて処
理する。その後、同図（ｃ）に示すように、リフトゲー
ト枠部１５のフランジ部１３ａの着座面１３ｂに接着剤
層１７となる接着剤を塗布し、この接着剤層１７を介し
て着座面１３ｂ上にウィンドウガラス１６を取り付け
る。

【００２３】上記のように、本ビーム溶接部材の製造方
法では、フランジ部１３ａ・１４ａの溶接において、こ
れらフランジ部１３ａ・１４ａをフランジ部１４ａにお
ける湾曲部１４ｂの近傍で溶接した場合にもビード１８
に大きな凹部あるいは貫通孔が生じないことから、高い
溶接強度を備え、リフトゲート枠部１５の剛性を高める
ことができるとともに、外観の悪化を防止することがで
きる。また、上記のように、ビード１８に大きな凹部あ
るいは貫通孔が生じ難いことから、溶接部を上記湾曲部
１４ｂに対してより近い位置に設定し易く、これによっ
てリフトゲート枠部１５の剛性をさらに高めることがで
きる。

【００２４】さらに、接着剤層１７が設けられるフラン
ジ部１３ａの着座面１３ｂからレーザ照射を行っている
ので、リフトゲート枠部１５の耐蝕性が高められてい
る。即ち、図５に示すように、一般に、ワーク１９に対
してレーザ照射を行った場合、これによって生じるビー
ド２０の幅、即ち金属の溶融幅は、レーザ照射面側で広
く、その反対面側に向かって徐々に狭くなっていく。そ
して、ワーク１９での熱影響を受ける範囲は、上記金属
の溶融幅に対応して変化する。また、溶接により熱影響
を受けた部位は、錆発生の起点となり易い。従って、レ
ーザ照射面側はその反対面側よりも耐蝕性が低くなる。
そこで、上記のように、耐蝕性が低くなるレーザ照射面
をウィンドウガラス１６の着座面１３ｂとし、このビー
ド１８上面を含む部位に接着剤層１７が設けられること
により、上記着座面１３ｂでの錆の発生が防止され、耐
蝕性が高められる。

【００２５】尚、本実施例の製造方法は、ハッチバック
車のリフトゲート１２の製造を例にして説明したが、平
坦部を有する一方側ワークと、この一方側ワークの平坦
部と重なり合う平坦部を有しこの平坦部に続く部位が湾
曲部を経て立ち上がった形状の他方側部材とのビーム溶
接においても適用可能である。例えば、アウタパネル１
３をピラーアウタとし、インナパネル１４をピラーイン
ナとすることにより、リヤピラー部、フロントピラー
部、およびサイドピラー部等の製造に適用可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明のビーム
溶接部材の製造方法は、他方側ワークのフランジ部より
もワーク内方まで延設された一方側ワークのフランジ部
と、上記フランジ部から湾曲部を経て立ち上がる形状を
有する他方側ワークの上記フランジ部とを重ね合わせ、
一方側ワークのフランジ部との対向位置から、他方側ワ
ークにおける上記湾曲部付近のフランジ部を狙って高密
度エネルギービームを照射し、上記両フランジ部を溶接
する構成である。

【００２７】これにより、他方側ワークの湾曲部によっ
て形成される一方側ワークと他方側ワークとの両フラン
ジ部間のギャップへの溶融金属の流入量が少なくなり、
溶接によって生じるビードには、大きな凹部あるいは貫
通孔が生じない。従って、溶接部は高い溶接強度を備
え、上記両ワークによって形成される溶接部材の剛性を
高めることができるとともに、外観の悪化を防止するこ
とができる。

【００２８】また、上記のように、ビードに大きな凹部
あるいは貫通孔が生じ難いことから、上記両フランジ部
の溶接部を上記湾曲部に対してより近い位置に設定し易
く、これによって上記ビーム溶接部材の剛性をさらに高
めることができるという効果を奏する。

【００２９】また、請求項２の発明のビーム溶接部材の
製造方法は、請求項１の発明のビーム溶接部材の製造方
法において、上記両フランジ部の溶接後に、上記一方側
ワークのフランジ部の外面に、シール性部材を介して他
部材を接合する構成である。

【００３０】これにより、請求項１の発明の効果に加
え、耐蝕性が低いビーム照射面の防錆がシール性部材に
よって行われるので、一方側ワークと他方側ワークとに
よって形成される溶接部材の耐蝕性を高めることができ
るという効果を奏する。

【００３１】また、請求項３の発明のビーム溶接部材の
製造方法は、請求項２の発明のビーム溶接部材の製造方
法において、上記一方側ワークと他方側ワークとが車両
のピラー形成用部材であり、上記他部材がウィンドウガ
ラスである構成である。

【００３２】これにより、請求項１の発明の効果に加
え、一方側ワークと他方側ワークとによって形成される
車両のピラー部の耐蝕性を高めることができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（ａ）は、本発明の一実施例のビーム溶接
部材の製造方法を示すワーク要部の断面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）に示したビーム溶接としてのレーザ溶接に
よる溶接部の状態を示すワーク要部の断面図、同図
（ｃ）は上記の溶接動作終了後に、ウィンドウガラスを
取り付けた状態を示すワーク要部の断面図である。

【図２】上記のレーザ溶接を実施するためのレーザ溶接
装置を示すブロック図である。

【図３】上記のレーザ溶接により製造されるリフトゲー
トの斜視図である。

【図４】図３におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図５】上記のレーザ溶接による金属の溶融状態と熱影
響幅との説明図である。

【図６】従来のスポット溶接方法を示すワークの断面図
である。

【図７】上記のスポット溶接方法により形成されるリヤ
ピラー付近の断面図である。

【図８】従来のビーム溶接部材の製造方法により形成さ
れるリヤピラー付近の断面図である。

【図９】従来のビーム溶接部材の製造方法により形成さ
れたリヤピラーにおいて、溶接により生じたビードの状
態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ 反射鏡 ３ レンズ ４ ミラーモータ ５ レンズモータ ７ 制御装置７ ８ ワーク ９ レーザトーチ １３ アウタパネル（一方側ワーク） １３ａ フランジ部 １４ インナパネル（他方側ワーク） １４ａ フランジ部 １４ｂ 湾曲部 １７ 接着剤層（シール部材） １８ ビード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 利介 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】他方側ワークのフランジ部よりもワーク内
   方まで延設された一方側ワークのフランジ部と、上記フ
   ランジ部から湾曲部を経て立ち上がる形状を有する他方
   側ワークの上記フランジ部とを重ね合わせ、一方側ワー
   クのフランジ部との対向位置から、他方側ワークにおけ
   る上記湾曲部付近のフランジ部を狙って高密度エネルギ
   ービームを照射し、上記両フランジ部を溶接することを
   特徴とするビーム溶接部材の製造方法。
2. 【請求項２】上記両フランジ部の溶接後に、上記一方側
   ワークのフランジ部の外面に、シール性部材を介して他
   部材を接合することを特徴する請求項１に記載のビーム
   溶接部材の製造方法。
3. 【請求項３】上記一方側ワークと他方側ワークとが車両
   のピラー形成用部材であり、上記他部材がウィンドウガ
   ラスであることを特徴とする請求項２に記載のビーム溶
   接部材の製造方法。