JP2000158164A - 鋼帯の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 種類の異なる３条の鋼帯を接合してテーラー
ドブランク法に用いられる鋼帯を製造する際に、溶接品
質及び生産性の極めて有利な鋼帯の接合方法を提供す
る。 【解決手段】 ３条の異なる鋼帯１，２，３のエッジ部
を連続的に溶接するに際し、３条の鋼帯を、溶接ロール
７と、中央の鋼帯２の押さえロール５は進行方向に対し
て直角方向に配置し、両側の鋼帯１，３の押さえロ−ル
４，６は傾斜して配置する複数の押さえロールとの間を
通過させ、押さえロールを傾斜させることにより両側の
鋼帯に幅方向の力を加えて中央の鋼帯２と両側の鋼帯
１，３との間のエッジ部端面に押付力が働くようにしな
がらレーザー溶接することを特徴とする鋼帯の接合方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板厚や強度或いは
性質などの異なる複数の鋼帯を、その長手方向の端部を
溶接しプレス成形用に供される鋼帯の接合方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車部品の製造において、深絞
り成形、張出し成形等成形性が要求される自動車部品あ
るいは高強度が要求される自動車部品毎に、その要求に
応じた鋼板をプレス成形して自動車部品を製造していた
が、自動車部品の中には、成形性が厳しく要求される部
位とそれ程成形性が要求されない部位とを備えた自動車
部品や高強度が厳しく要求される部位とそれ程高強度が
要求されない部位を備えた自動車部品等がある。このよ
うな自動車部品を製造する場合、従来は要求される性能
に耐えられる一枚の鋼板を用いてプレス成形を行い、成
形後の自動車部品を溶接して自動車を製造していた。

【０００３】また、最近では自動車部品の製造におい
て、必要な部位に必要な板厚と強度を持たせるために、
板厚あるいは強度の異なる鋼板をレーザー等で接合して
一枚の鋼板となし、その後一体でプレスに供するとい
う、いわゆるテーラードブランクと呼ばれる方法が注目
されてきており、このような方法は、例えば、特開平７
−２９０１８２号、特開平８−１７４２４６号公報等に
見ることができる。また、亜鉛メッキ鋼帯同士をレーザ
ービームで突き合わせ溶接する方法も特公平５−２５５
９６号公報などにより公知となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同一素
材の一枚の鋼板を用いて自動車部品を成形する方法で
は、成形する自動車部品に要求される成形性がそれ程成
形性が要求されない部位まで優れた成形性を有すること
となり、言い換えれば、素材のオーバーアクションとな
るもので、それに伴う素材費のコストアップとなる問題
を有していた。また、特開平７−２９０１８２号公報、
特開平８−１７４２４６号公報などにより知られるテー
ラードブランク法は、鋼板を小さな形状に剪断し、これ
を接合して一枚の鋼板とするために、生産性が高められ
ないという課題を有しており、更に、溶接開始端と終了
端では接合品質が安定せず、この部分を切り捨てなけれ
ばならず、製品の歩留りが悪いという欠点を有してお
り、一方、前述した特公平５−２５５９６号公報に記載
された方法では接合が満足するものでなく、有利な接合
方法の出現が待たれているところである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記した要望に応えるこ
とを目的として完成された本発明に係る鋼帯の接合方法
の基本構成は、３条の異なる鋼帯のエッジ部を連続的に
溶接するに際し、３条の鋼帯を、溶接ロールと、中央の
鋼帯の押さえロールは進行方向に対して直角方向に配置
し、両側の鋼帯の押さえロールは傾斜して配置する複数
の押さえロールとの間を通過させ、押さえロールを傾斜
させることにより両側の鋼帯に幅方向の力を加えて中央
の鋼帯と両側の鋼帯との間のエッジ部端面に押付力が働
くようにしながらレーザー溶接することにある。また、
このような方法において、レーザー溶接する溶接点の上
流側にフランジロールを配置して鋼帯の間に隙間を設け
るようにしてあることを特徴とする鋼帯の接合方法を請
求項２に係る発明とする。

【０００６】即ち、本発明は、自動車部品に供される鋼
板を同一素材の一枚の鋼板とするのではなく、プレス成
形する前に板厚や強度或いは性質などの異なる素材を鋼
帯のまま溶接しておき、これより成形しようとする自動
車部品が要求する成形性あるいは強度を必要な部位に具
備する鋼板を得る鋼帯の接合方法であり、しかも、異質
の鋼板を小さな形状に剪断した後、これらの端部を突き
合わせて接合するという生産性が悪い方法に代え、コイ
ルから捲戻された３条の異なる鋼帯の端部同士を連続的
の溶接することにより、生産性が良好でしかも鋼帯の端
部の形状精度が悪い場合でも接合品質が良好となる極め
て有利な接合方法を提供することにある。なお、本発明
により得られた鋼帯から製造される自動車部品として
は、自動車の骨格構造部位などの柱状に近い部品あるい
はフロアなどの異種材が平行に接合されて使用される可
能性のある部品などがあり、本発明方法によってこれら
の部品の飛躍的生産性と歩留りの向上を図ることとな
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は前記したように、材質、
板厚等の異なる３条の鋼帯のエッジ部を連続的に有利に
溶接する鋼帯の接合方法であり、その大きな特徴とする
ところは、中央の鋼帯の押さえロールは進行方向に対し
て直角方向に配置することにより中央の鋼帯の幅方向へ
の変動をなくし、傾斜する押さえロールを両側の鋼帯に
押しつけることにより鋼帯の幅方向に力を加えて中央の
鋼帯と両側の鋼帯との間のエッジ間に押付力が働くよう
にして生産性と共に、接合品質が良好となる接合を可能
とした点にある。

【０００８】以下、図１〜図８により本発明を詳細に説
明する。本発明では材質、板厚等の異なる３種類の鋼帯
１、２、３のエッジ部を連続的に接合するものであり、
これら鋼帯１、２、３を並べて上側の押さえロール４、
５、６と、これら押さえロール４、５、６に比べて大径
の溶接ロール７との間を通過させる。このとき鋼帯１、
２、３は大径の溶接ロール７側に巻き付けて通過するも
のであるが、前記押さえロール５は溶接ロール７と同様
に鋼帯２の進行方向に対して直角方向に配置して、鋼帯
２の幅方向への変動をなくし、一方、押さえロール４、
６は溶接ロール７の長手方向に対してそれぞれ角度
θ₁ 、θ₂ だけ傾斜させて配置されるようにして鋼帯
１、３が中央の鋼帯２に向けて幅方向の力が積極的に加
えられるようにして溶接ロール７に押し付ける。

【０００９】このように本発明では、押さえロール４、
６は、例えば、シリンダーなどにより溶接ロール７へ押
さえる力を与えると共に、押さえロール４、６を傾斜さ
せておくことにより鋼帯１、３に幅方向の力を積極的に
加え、溶接する鋼帯１、２、３のエッジ間に面圧を働か
せることを大きな特徴としている。鋼帯１、２、３の端
部を突き合わせてレーザー溶接する際、溶接する鋼帯
１、２、３の間に隙間が発生すると溶接後にアンダーカ
ット等の品質不良が発生しやすくなる。しかし、通常、
鋼帯を製造する際には鋼帯幅精度や鋼帯端部の形状品位
を確保するために、鋼帯中央部をスリットしたり、端部
をトリミングするなどの端部の剪断加工により仕上げる
が、鋼帯端部には微少な凹凸が残るため、これらの端面
を突き合わせた場合に多少の隙間が発生し、更に、レー
ザー溶接を行う場合、溶接部の熱収縮により鋼帯の突き
合わせ面を押し開こうとする力が加わるため溶接部上流
近傍では隙間が発生する。そこで、本発明では押さえロ
ール４、６を傾斜させ、鋼帯１、３に幅方向の力を加
え、溶接する鋼帯１、２、３の端部に突き合わせ力を与
えることにより、熱収縮による隙間を押しつけ、更に、
鋼帯端部の凸部の弾性変形もしくは塑性変形を加え、凹
凸による隙間についても著しく低減させることにより、
溶接点のおいて、鋼帯１、２、３の端部間の隙間を著し
く小さくすることができ、安定した溶接品質の確保を可
能とするものである。

【００１０】この際、鋼帯の幅方向の力を与えるには、
通常、サイドガイドロール等により力を加える方法が一
般的に考えられるが、自動車部品に用いられるような薄
手の鋼帯に対しては、これらの方法では大きな力を加え
ると鋼帯の座屈や端部の耳荒れ等を発生するため大きな
力を加えることができず、十分に前述の溶接する鋼帯の
端部間の隙間を小さくすることができないという問題が
あった。そこで、本発明では鋼帯１、３に幅方向の力を
加えるのに押さえロール４、６を傾斜させて押しつける
という方法を採用し、押さえロール４、６の押し付ける
力と傾斜角度を適正に調整することにより、鋼帯１、
２、３の座屈や端部の耳荒れを発生させることなく十分
な押し付ける力を自動車部品に用いられるような薄手の
鋼帯にも与えることができるようにする。

【００１１】前記したように、本発明は３条の鋼帯１、
２、３を溶接するものであるが、レーザービーム８ａ、
８ｂを照射する固定されたレーザー発射管９ａ、９ｂの
位置に対して、溶接される接合面１０ａ、１０ｂが常に
溶接位置になることが必要であり、そのために鋼帯２は
押さえロール５により幅方向に位置変動しないように
し、鋼帯１、３は傾斜する押さえロール４、６により鋼
帯２とのエッジ部端面に押付力が働くようにしながら溶
接するものである。即ち、鋼帯１、３は角度θ₁ 、θ₂
だけ傾斜させ押さえロール４、６により拘束した状態で
移動させ、且つ、θ₁ 、θ₂ と押さえロール４、６の押
さえ力を適度に調整することにより、鋼帯１、３の接合
面１０ａ、１０ｂが鋼帯２の接合面１０ａ、１０ｂに適
度な押付力を働かせるようにし、鋼帯１、２、３のエッ
ジ面に面圧を立て、隙間を押し潰した状態で溶接するこ
ととなり、言い換えれば、ピンチ方式の突き合わせをす
ることになり、溶接品質が向上し、極めて有利なもので
ある。

【００１２】更に、本発明の如く、鋼帯１、２、３を大
径の溶接ロール７に巻き付けるのは鋼帯１、２、３の厚
み方向の突き合わせ精度を良く合わせることが可能とな
るもので、巻付けをしないと鋼帯１、２、３と溶接ロー
ル７の間の空間ができやすく、鋼帯１と鋼帯２と鋼帯３
の厚み方向の突き合わせ精度が十分でない可能性が高い
からである。なお、押さえロール４、５、６は図３、図
４に示す如く、鋼帯１、２、３毎に４個用いてもよく、
その配置形態は種々考えられるが、特にこだわるもので
はない。

【００１３】また、溶接ロール７は図５に示す如く、溶
接位置に相当する箇所に溝１１ａ、１１ｂを設けたもの
として、溶接時における溶接ロール７の熱影響による損
傷を防止するものとしている。この図５では厚みの異な
る鋼帯１、２、３の接合を示しているが、溶接ロール７
の径が全長にわたって同一径としているために鋼帯１、
２、３は鋼帯１、２、３の下面に合わせて溶接するよう
にしている。なお、図６では鋼帯１、２、３の上面の合
わせて溶接し、図７では厚い鋼帯１の厚みの中央に薄い
鋼帯２を溶接するとともに鋼帯２を厚い鋼帯３の中央に
溶接しているものであるが、このような接合の形態は溶
接ロール７の溝１１ａ、１１ｂを挟んで左右の径を変え
た溶接ロール７を用いるようにすれば容易になされるも
のである。また、溶接ロール７の左右の径を可変するの
は溶接ロール７を拡縮自在とするようにしてもよくその
手段は特にこだわるものではない。

【００１４】さらに、本発明では図８に示す如く、溶接
点１２ａ、１２ｂの上流側にフランジロール１３ａ、１
３ｂを配置して鋼帯１、２、３の間に隙間を設けるよう
にしている。また、本発明は鋼帯１、２、３を同一平面
上で通板し、溶接点１２は搬送するものであるが、その
為に、鋼帯１、２、３の接合面１０ａ、１０ｂが擦れた
り、鋼帯１と鋼帯２あるいは鋼帯２と鋼帯３が重なる場
合があるので、それを防止するために鋼帯１、２間にフ
ランジロール１３ａ、１３ｂを設けることはより好まし
いものである。

【００１５】なお、本発明に用いる押さえロール４、６
は、それぞれ角度θ₁ 、θ₂ 傾斜させるものであるが、
角度θ₁ 、θ₂ は共に２°〜２５°が好ましく、また、
押さえロール４、６の押さえ力は３５０Ｎ〜２００００
Ｎが好ましい。その理由は、角度θ₁ 、θ₂ が２°未満
もしくは押さえ力が３５０Ｎ未満では、鋼帯１、３の幅
方向への押付力が不足して溶接品質が好ましくなく、角
度θ₁ 、θ₂ が２５°超もしくは押さえ力が２００００
Ｎ超では押付力が大きくなりすぎ、鋼帯１、３の座屈等
が発生する場合があるからである。但し、角度や押さえ
力の前記した範囲は好ましい範囲を述べたに過ぎないも
ので、座屈等の発生がなければこの範囲にこだわるもの
でない。なお、本発明の３条の異なる鋼帯とは隣接する
鋼帯の材質とか板厚等を異にしているものであり、両端
の鋼帯が同一で中央の鋼帯が異なるものも対象としてい
るものである。

【００１６】

【実施例１】常法に従い製造された表１に示す化学成分
の板厚０．７ｍｍ、幅２５０ｍｍの鋼帯１と板厚１．４
ｍｍ、幅６９０ｍｍの鋼帯２と板厚０．７ｍｍ、幅２５
０ｍｍの鋼帯３を準備し、２ｋｗのレ−ザ−溶接機にて
１．７ｍ／分の速度で鋼帯１と鋼帯２と鋼帯３を接合し
た。その条件を表１に示し、溶接結果を表２および表３
に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】 上表から明らかなように、本発明によると座屈の発生も
なく、アンダーカットの発生もなく、極めて良好な溶接
品質が得られる。

【００２０】

【実施例２】実施例１で示す鋼帯１と鋼帯２と鋼帯３を
自動車部品（センターピラー）に成形すべく、各々１０
００ｍｍに切断した。この場合、本発明は鋼帯１、２、
３を接合した後に切断するものとし、比較例では鋼帯
１、２、３を切断した後に鋼板を接合した。その時の所
要時間を表４に示す。

【００２１】

【表４】 表４に示すように、本発明によると比較例で示す切板接
合法に比べると、生産性も飛躍的に向上することが判
る。

【００２２】

【発明の効果】前記説明から明らかなように本発明によ
れば、自動車部品等をテーラードブランク法で製造する
際、溶接品質が良好で、しかも、生産性の良い鋼帯の接
合が可能となり、その効果は極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の平面説明図である。

【図２】図１に示す本発明方法の側面説明図である。

【図３】押さえロールを多くした本発明方法の平面説明
図である。

【図４】図３に示す本発明方法の側面説明図である。

【図５】本発明方法の溶接近傍を示す拡大説明図であ
る。

【図６】本発明方法の溶接近傍を示す拡大説明図であ
る。

【図７】本発明方法の溶接近傍を示す拡大説明図であ
る。

【図８】本発明方法の溶接点上流側にフランジロールを
具備した状態の説明図である。

【符号の説明】

１ 鋼帯１ ２ 鋼帯２ ３ 鋼帯３ ４ 押さえロール ５ 押さえロール ６ 押さえロール ７ 溶接ロール ８ レーザービーム ９ レーザー発射管 10 接合面 11 溝 12 溶接点 13 フランジロール

フロントページの続き (72)発明者 岡本 満 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 佐々木 庸夫 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 Ｆターム(参考） 4E068 DA14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３条の異なる鋼帯のエッジ部を連続的に
   溶接するに際し、３条の鋼帯を、溶接ロールと、中央の
   鋼帯の押さえロールは進行方向に対して直角方向に配置
   し、両側の鋼帯の押さえロールは傾斜して配置する複数
   の押さえロールとの間を通過させ、押さえロールを傾斜
   させることにより両側の鋼帯に幅方向の力を加えて中央
   の鋼帯と両側の鋼帯との間のエッジ部端面に押付力が働
   くようにしながらレーザー溶接することを特徴とする鋼
   帯の接合方法。
2. 【請求項２】 レーザー溶接する溶接点の上流側にフラ
   ンジロールを配置して鋼帯の間に隙間を設けるようにし
   てあることを特徴とする請求項１記載の鋼帯の接合方
   法。