JPH07503903A - ２個のシート部分を正確に接合する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ２個のシート部分を正確に接合する方法技術分野 本発明は、互いに補足し合う形状を存する端縁に沿って２個のソート部分を正確 に互いに接合するに当たり、少なくとも一方のシート部分を固定具に固着してお きこのシート部分に対し切断部材を所定の通路、又は湾曲路に沿って動かすこと によって数値制御機械によって上記少なくとも一方のシート部分の端縁を形成し 、次に２個のシート部分の補足し合う端縁を互いに衝合し、一方のシート部分を 固定具に固着保持したまま、端縁の形成中に使用した切断部材の通路に関する知 識を利用して決定した溶接手段の通路に沿い数値制御機械によって２個のシート 部分を正確に接合する方法に関するものである。

技術背景 自動車の製造分野では、数値制御レーザ切断溶接機によって第１シート部分の端 縁をトリミングし、この第１シート部分を固定具に固着保持した後、上記固定具 に固着した第２シート部分を端縁に沿って切断し、次にこれ等シート部分を互い に溶接するため２個の端縁を衝合させる上述のような接合方法が既知である。

この方法で使用される固定具は非常に強力で、比較的複雑な構造である。

ドイツ特許第１１１９０５７号には、第１ストリツプに鳩尾状の突出部を形成し 、この突出部に補足し合うタブを第２ストリツプに形成し、次にこれ等突出部と タブとを互いに掛合させて２個の金属ストリップを接合することが開示されてい る。この方法では、次に例えば抵抗スポット溶接のような溶接法によって２個の ストリップを連結する。この目的は２個のストリップの端部を合体保持し、次の 工程で一体のストリップを形成することである。

また、継ぎ目を次に圧縮し、ローラによって次の工程を行う間、ストリップを合 体保持するため金属ストリップの端部に互いに補足し合う鳩尾状突出部とタブと を設けることが米国特許第３０９１８４４号から既知である。しかし、シート部 分を正確に接合することは開示されていない。

発明の開示 本発明の目的は、従来より一層簡単な固定具によってシート部分の正確な溶接に よる接合を行うことができる最初に記載したような２個のシート部分を互いに正 確に接合する方法を得るにある。

本発明方法は補足し合う端縁を一方のシート部分の少なくとも１個の突出区域と 他方のソート部分のこれに補足し合う区域とに配置し、接合区域において少なく ともシート部分の表面に平行な方向にシート部分の相互の移動を防止するよう２ 個の補足し合う部分が相互にロックし合う形状を有することを特徴とする。この ようにすれば、正確な幾何学的形状による相互のロック作用により、溶接中の熱 により生ずる応力をシート部分の相互に把持し合う区域によって吸収する。この ようにして、シート部分をその表面に対し横方向にのみ制御するだけでよいから 、従来より著しく簡単で一層薄い固定具を使用することができる。同時に、正確 な幾何学的形状による相互ロック作用により、シート部分間に最小の正確な接合 部間隙を確実に維持することができる。その結果、充填材を使用することなく、 非常に平滑な溶接を行うことができる。従って、溶接継ぎ目を機械加工する必要 が最少になるか、全く不必要となり最も有利である。機械加工が殆ど、又は全く 不必要な溶接継ぎ目を得るためには、補足し合う端縁間の間隙の幅が０．２ｍｍ を越えず、好適には０．１ｍｍより小さい精度でシート部分を切断することが必 要である。このような公差を得るためには、レーザの切断作用と溶接作用とを組 み合わせたレーザ切断溶接機で機械加工を行うのが有利である。しかし、プラズ マ切断法、及び水噴射切断法のような必要な精度を有する他の切断法、及び溶接 法を採用できることは明らかである。レーザ溶接法の他に、電子ビーム溶接法、 及びプラズマ溶接法のような他の溶接法を使用してもよい。

本発明によれば、端縁の面、即ち端縁の切断面を相互に補足し合う円筒面に配置 し、これにより、２個のシート部分の幾何学的な相互ロック作用が生じない方向 に円筒面の軸線に沿って動かすことによってシート部分を掛合させることができ る。

本発明の他の実施例によれば、ノート部分を継ぎ目の区域で平面に配置した時、 接合区域において、端縁の面をシート部分の表面に垂直にするのが有利である。

この実施例は、例えば押抜き法のような他方のシート部分の製造方法に関し多く の変更の可能性を提供する。

また、本発明によればシート部分の表面に対する端縁の面の角度を端縁に沿って 相互に補足し合うように変化させる。端縁の面の角度がシート部分の表面に垂直 でない時でも、この垂直からの変化は非常に僅かなものですむため有利であり、 これにより次の溶接（例えばレーザ溶接）をシート部分の表面にほぼ垂直なビー ムにより単一の走行のみで実施することができる。垂直からの変化を選択する時 、ビームの最も有利な幅を考慮すべきである。

更に、本発明によればシート部分の表面に対する端縁の面の角度を垂直線から適 切に微小にプラス、マイナスに変化させ、２個のシート部分の端縁が相互にロッ ク掛合するよう構成する。その結果、シート部分の端縁に沿って垂直からのプラ ス、マイナスの変化の適切な大きさと位置とを選択することによって、接合区域 においてシート部分の表面に垂直な方向に相互に相対的にシート部分を完全に固 着することができる。溶接中に、相互に相対的に２個のシート部分を位置決めす るための固定具を使用しなくても済み、少なくとも理論的に使用しなくとも済む 利点がある。

更に、本発明によれば、突出区域をＴ字状、又は台形にする。実際上、この実施 例は非常に有利な結果を得ている。

これに関連し、本発明によれば、台形部の長底辺に相当する台形突出区域の端縁 部にはシート部分の表面に対しプラスの角度を形成する端縁の面を設け、台形部 の短底辺の延長線を形成するシート部分の端縁部にはシート部分の表面に対しマ イナスの角度を形成する端縁の面を設ける。又はこの逆に台形突出区域の端縁部 にマイナスの角度を形成する端縁の面を設け、短底辺の延長線側の端縁部にプラ スの角度を形成する端縁の面を設ける。この結果、台形の２個の底辺に相当する 線の中間の線の周りに回動させることによって、ノート部分を相互にロック掛合 させることができ、この後は、この掛合運動の反対方向に回動しないようンート 部分を単に相互に固着するだりでシート部分を互いに正確に保持することができ る。

最後に、本発明によれば、台形部の長底辺に相当する台形突出区域の端縁部には シート部分の表面に対しプラスの角度とマイナスの角度との両方を有する部分を 有する端縁の面を設け、また、台形部の短底辺の延長線を形成する端縁部にはシ ート部分の表面に対しプラスの角度とマイナスの角度との両方の部分を有する端 縁の面を設ける。この実施例は２個のシート部分を互いに相対的に適切に完全に 固着することに関し、特に有利である。

図面の簡単な説明 添付図面を参照して本発明を以下に詳細に説明する。

第１図は本発明方法により得られた２個のシート部分の第１継ぎ目の平面図であ る。

第２図は本発明方法により得られた第２継ぎ目の平面図である。

第２Ａ図〜第２Ｃ図はそれぞれ第２図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図 である。

第３図は本発明方法により得られた２個のノート部分の第３継ぎ目の平面図であ る。

第４図は第３図の継ぎ目を形成している２個のシート部分をどのようにして互い に掛合させるかを示す図である。

第５図は本発明方法により得られた２個のシート部分の溶接部の一例を示す平面 図である。

発明実施の最良の形態 本発明方法の次の説明は、設けた継ぎ目の説明と図示とを一層簡単にするため、 少なくともその継ぎ目の区域が平坦である２個のシート部分の接合に基づいてい る。更に、数値制御（ＣＮＣ制御）レーザ切断溶接機によってこの方法を実施す るものとするが、数値制御によって実施する限り、切断及び溶接のために前に記 載したような他の方法も使用することができる。

第１図において、第１シート部分（１）を固定具（図示せず）に固着保持し、こ の第１ンート部分（１）の端縁（３）を数値制御レーザ切断溶接機によって切断 する。次に、端縁（３）に対応する、即ち補足し合う端縁（４）を第２シート部 分（２）に設ける。第２シート部分（２）の端縁（４）の切断を任意既知の方法 によって実施することができる。第１シート部分（１）に少なくとも１個のＴ字 状区域、即ち台形突出区域（５）が設けられるような通路に従って第１ンート部 分（１）の端縁（３）を切断する。従って、この突出区域に補足し合う補足区域 を第２シート部分（２）に設ける。更に、シート部分（１，２）の端＆ｌ（３， ４）の面がシート部分（ｌ、２）の表面に垂直で互いに補足し合うように、シー ！・部分（１，２）の端縁（３，４）を切断する９、第１図に示す紙の表面に垂 直に動かすことによって、これ等シートのこのように完全に補足し合う端線部分 をその衝合する端縁の面で互いに掛合させる。端縁がＫＪｕにロックし合う形状 であるから、これ等端縁（３，４）を相互に掛合させた時、／−上部分（ｌ、２ ）がその共通平面内で任意に相互に移動するのか防止され、これにより第１ソー ト部分（１）に対し第２シート部分（２）を図面の紙の表面に対し垂直な上記方 向にのみ固着すればよい。第１ンー］・部分（１）に対し第２７−ト部分（２） をこのように固着した後、２１１ｉ１のシート部分（Ｌ　２）を互いに溶接する が、端縁（３）を切断するために使用した固定具に第１シート部分（１）は固着 保持されたままである。端縁（３）を切断するために使用したのと同一通路にｌ ａって溶接部材を動かすことによって溶接を実施するか、この工具をずらすこと も考慮される。端縁の切断中と同一の状態で溶接を実施することにより、また切 断の時に使用した通路を考慮することによって、高品質の非常に正確なｆ８接か 行わｔする。

第５図に示すように、溶接にあたり、切断の時と正確に同一の通路（工具をずら すことを含め同一の通路）を使用する代わりに、溶接中に３個の走行通路を使用 してもよい。第１走行通路Ｐ１では、波形の溶接を行い、台形の面（７，８）を 形成する台形突出区域（５）の端縁部をシート部分（２）の補足し合う端縁部（ ９，１０）に互いに溶接する。第２走行通路Ｐ２では、台形の長底辺に相当する シート部分（１）の台形突出区域（５）の端縁部（１５）を第２シート部分（２ ）の補足し合う端縁部（１６）に互いに溶接する。第３走行通路Ｐ３では、台形 の短底辺の延長線を形成するシート部分（１）の端縁部（１１，１２）をシート 部分（２）の補足し合う端縁部（１３，１４）に互いに溶接する。

３個の走行通路Ｐ１〜Ｐ３を全て使用することによって、第５図に点線で示すよ うに２個のシート部分（１，２）の衝合端縁（３，４）の完全な溶接が得られる 。上述の３個の走行通路の使用は、溶接通路に鋭い湾曲部が無くなり、成る場合 には一層高い溶接速度が得られる点で有利である。溶接通路Ｐ２及び２３間の距 離が小さい場合、即ち台形突出区域の高さが低い場合には、波形の通路Ｐ１を省 略してもよい。

第２図は本発明方法により造った代案としての継ぎ目を示す。この継ぎ目におい ては、平面図で見て第１図に示す端縁に相当する形状の端縁（２３，２４）を７ ／−上部分（２１，２２）に設けている。しかし、シート部分の表面に対し見た 時、／−上部分（２１，２２）の端縁（２３，２４）の面の傾斜を端縁（２３， ２４）に沿って変化させている。シート部分（２２）の台形突出部（２５）には 台形の長底辺に相当する端縁（３５）において端縁区域（３８）を設け、第２Ａ 図に示すように、この端縁区域内でシート部分（２２）の端縁の面がシート部分 の表面２９に対し９０度より大きい角度（α、）を形成する。また第２Ｃ図に示 すように他の端縁区域内で端縁の面（４０）が９０度より小ざい角度（α、）を 形成する。これ等２個の端縁の面（３８，４０）間の区域には、遷移区域（４１ ）を設け、この区域では端縁の面をシート部分の表面（３９）に対し垂直にする 。

言い換えれば、台形突出部（２５）の長底辺（３５）に相当する端縁部において 、端縁の面が第２シート部分（２２）の下方に延びる端縁面区域（３８）（第２ Ａ図参照）と、シート部分（２１）の表面（３９）に垂直な端縁の面（４１）を 有する区域（第２Ｂ図参照）と、第２シート部分（２２）の端縁の面（４２）か 第１シート部分（２１）の下方に延びる端縁面区域（４０）（第２Ｃ図参照）と をシート部分（２１）に設ける。

第２図の図面の紙の表面に垂直な表面（３９）上で互いに押圧されるシート部分 （２１２３）が上記の変化する端面の角度の区域におけるスナップ作用によって 互いに掛合するよう角度α１とα、とを選択する。

第２図に提案されているように、台形突出部（２５）の短底辺の延長線に相当す るシート部分（２１，２２）の端縁区域に、端縁の面の角度が変化する区域を設 けることができる。この区域の点線によってこの実施例を第２図に示す。変化す る端縁の面の角度を育する端縁区域によって、別個の固定具を使用することなく 、２個のシート部分を互いに相対的に完全に相互にロックし、固着することがで きる。

このようにしてシート部分を互いに接合し、又は保持するため、図示のこの接合 原理、それ自身を使用することができ、又は本願の場合のように、溶接（この場 合レーザビーム溶接）によって次に継ぎ目を仕上げる前に、シート部分を正確に 固着するためこの接合原理を使用することができる。

第３図、及び第４図では、第１図、及び第２図に示す形状を有する端縁（５３， ５４）に沿って２個のシート部分（５１，５２）を互いに接合する他の実施例を 示し、シート部分（５１）には基本的に台形突出部（５５）を設け、シート部分 （５２）にはこれに補足し合う区域を設ける。

第３図に示す継ぎ目は、端縁区域（６５）を設けた台形突出部の長底辺に相当す る区域におけるシート部分（５１）が上述の継ぎ目と異なっており、端縁の面が シート部分（５１）の表面に対し９０度より大きい角度を形成しており、即ち区 域（６５）においてシート部分（５２）の表面の下方に端縁の面を延長している 。従って、台形突出部（５５）の短底辺の延長線に相当する区域（６Ｌ６２）に おいて、シート部分（５１）に端縁の面の区域を設け、この端縁の面によってシ ート部分（５１）の表面（６９）に対し９０度より小さい角度を形成し、即ちシ ート部分（５２）の補足し合う端縁の面の区域をシート部分（５１）の下方に延 ばす。シート部分の下面と端縁の面との間の隅角部を示している第３図の点線に よってこの要旨を示し、シート部分の上面（６９，７０）と端縁の面との間の隅 角部を第３図に実線にて示す。

第４図は２個のシート部分（５１，５２）をどのようにして相互に掛合させるか を示し、シート部分（５１）の突出部（５５）を第４図への矢印の方向にシート 部分（５２）の補足し合う区域に掛合させ、次に第４１！ＵＢの矢印に示すよう にシート部分（５２）に対しシート部分（５１）を回動させ、これにより第３図 に示したものに相当する第４図Ｃに示すように、シート部分（５１）をシート部 分（５２）と同一の平面にする。

掛合に続いて、第４図Ａ〜第４図Ｃの矢印に示す方向と反対方向に回動し、ずら すことによってのみ２個のシート部分（５１，５２）を外すことができる。この ようにして、シートの平面に垂直な第１方向、即ち第４図Ｃにおいて下方から上 方に向かう方向、及び第３ｒＩ！Ｊの紙面の表面の上方に向かう方向の負荷に関 してこの掛合、即ち継ぎ目は自己ロック性である。

本発明方法は、金属、特に鋼板、種々の厚さのシート、特に薄いシートのような 複数個の種々のシート材料の部分を接合するために使用することができる。

本発明方法を特に有利に実施するため炭酸ガスレーザの使用が考えられる。２〜 ４ｍｍまでの厚さのシート部分を製造するのに１〜３ｋｗのレーザが好適である 。

↑ Ｐ２ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成６年８月１６日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．互いに補足し合う形状を有する端縁（３，４；２３，２４；５３，５４）に 沿って２個のシート部分（１，２；２１，２２；５１，５２）を互いに接合する に当たり、少なくとも一方の前記シート部分を固定具に固着しておきこのシート 部分に対し切断部材を所定の通路、又は湾曲路に沿って動かすことによって数値 制御機械によって前記少なくとも一方の前記シート部分の前記端縁を形成し、次 に前記２個のシート部分の補足し合う前記端縁を互いに衝合し、前記一方のシー ト部分を前記固定具に固着保持したまま、前記端縁の形成中に使用した前記切断 部材の通路に関する知識を利用して決定した溶接手段の通路に沿い数値制御機械 によって前記２個のシート部分（１，２；２１，２２；５１，５２）を正確に接 合する方法において、前記補足し合う端縁（３，４；２３，２４；５３，５４） を一方のシート部分の少なくとも１個の突出区域（５；２５；５５）と他方のシ ート部分のこれに補足し合う区域とに配置し、接合区域において少なくともシー ト部分の表面に平行な方向に前記シート部分（１，２；２１，２２；５１，５２ ）の相互の移動を防止するよう２個の前記補足し合う部分が相互にロックし合う 形状を有することを特徴とする２個のシート部分を正確に接合する方法。
2. ２．前記端縁（３、４）の面、即ち端縁の切断面を相互に補足し合う円筒面に配 置したことを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
3. ３．接合区域において、前記端縁の面を前記シート部分（１、２）の表面に垂直 にすることを特徴とする請求の範囲２に記載の方法。
4. ４．前記シート部分の表面（３９；６０；７０）に対する前記端縁の画（３８、 ４１、４０）の角度（α１、α２）を前記端縁（２３、２４；５３、５４）に沿 って相互に補足し合うように変化させることを特徴とする請求の範囲１に記載の 方法。
5. ５．前記シート部分の表面（３９）に対する前記端縁の面の角度（α１、α２） を垂直線から適切に微小にプラス、マイナスに変化させ、前記２個のシート部分 （２１、２２）の前記端縁（２３、２４）が相互にロック掛合するようにしたこ とを特徴とする請求の範囲４に記載の方法。
6. ６．前記突出区域（５、２５、５５）をＴ字状、又は台形にしたことを特徴とす る前記請求の範囲のいずれか１項に記載の方法。
7. ７．前記台形部の長底辺に相当する台形突出区域（５５）の端縁部（６５）には 前記シート部分の表面（６９）に対しプラスの角度を形成する端縁の面を設け、 前記台形部の短底辺の延長線を形成する前記シート部分の端縁部（６１、６２） には前記シート部分の表面（６９）に対しマイナスの角度を形成する端縁の面を 設げ、又はこの逆に前記端縁部（６５）にマイナスの角度を形成する端縁の面を 設け、前記端縁部（６１、６２）にプラスの角度を形成する端縁の面を設けるこ とを特徴とする請求の範囲４、又は６に記載の方法。
8. ８．前記台形部の長底辺に相当する台形突出区域（２５）の前記端縁部（３５） には前記シート部分の表面に対しプラスの角度とマイナスの角度（α１、α２） との両方の部分（３８、４０）を有する端縁の面を設け、また前記台形部の短底 辺の延長線を形成する端縁部（３１、３２）には前記シート部分（３９）の表面 に対しプラスの角度とマイナスの角度との両方の部分を有する端縁の面を設けた ことを特徴とする請求の範囲５、又は６に記載の方法。
9. ９．請求の範囲１〜８のいずれか１項又はいずれか２項以上の方法により製造し た２個のシート部分の継ぎ目。
10. １０．前記請求の範囲のいずれか１項又はいずれか２項以上の方法により２個の シート部分から製造したシートの部分。