特許 5984219 中央支持脚部を有する筒状ビームを作製する装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5984219

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】中央支持脚部を有する筒状ビームを作製する装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B21C 37/08 20060101AFI20160823BHJP

   B60R 19/04 20060101ALI20160823BHJP

   B21C 37/15 20060101ALI20160823BHJP

   B23K 37/04 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   B21C37/08 A

   B60R19/04 M

   B21C37/15 D

   B23K37/04 H

【請求項の数】16

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-530175(P2013-530175)

(86)(22)【出願日】2011年9月9日

(65)【公表番号】特表2013-537868(P2013-537868A)

(43)【公表日】2013年10月7日

(86)【国際出願番号】US2011051025

(87)【国際公開番号】WO2012039962

(87)【国際公開日】20120329

【審査請求日】2014年8月8日

(31)【優先権主張番号】61/385,680

(32)【優先日】2010年9月23日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591187162

【氏名又は名称】シェイプ・コープ

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＰＥ ＣＯＲＰ．

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147500

【弁理士】

【氏名又は名称】田口 雅啓

(74)【代理人】

【識別番号】100166235

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100179914

【弁理士】

【氏名又は名称】光永 和宏

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン、トマス

(72)【発明者】

【氏名】ウィッテ、ダグ

(72)【発明者】

【氏名】ガッティ、ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】オックスリー、ブライアン

(72)【発明者】

【氏名】マルコブスキー、ブライアン

(72)【発明者】

【氏名】ラマムーシー、カンナン

(72)【発明者】

【氏名】ペンダグラス、エド

【審査官】 阪野 誠司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６５４５２４６（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特開平０９−１４１３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２０２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４６８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−００１４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−１０５９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４７−０４７５０８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭６１−１９５７９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｃ ３７／０８−３７／０９

Ｂ２１Ｃ ３７／１５

Ｂ２３Ｋ ３７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄板を、４つの外壁部及び前記外壁部のうちの対向する２つの外壁部の間に延在する共通の中央支持脚部を有する連続したビームに成形する装置であって、前記４つの外壁部が矩形状断面を画成し、前記共通の中央支持脚部が前記矩形状断面を隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部に分割し、前記共通の中央支持脚部が、前記共通の中央支持脚部に対して垂直である滑り面をそれぞれが画成する丸みを付けた端部を有し、前記薄板が、前記丸みを付けた端部に当接する縁部を有する、装置において、
前記薄板を、前記４つの外壁部及び前記共通の中央支持脚部を有する前記連続したビームに成形するためのローラーを有したロール成形ステーションを含むロール成形機であって、該ロール成形機が、溶接機及び箱型溶接治具を有する溶接ステーションを含み、前記箱型溶接治具が、治具枠と、前記治具枠によって支持されると共に所望の正確な形状に前記４つの外壁部を支持する外部マンドレルとを含み、前記外部マンドレルのうちの２つの外部マンドレルは、可動であり且つ対向しており、前記箱形溶接治具が、一方の前記対向する外部マンドレルを付勢して前記４つの外壁部のうちの関連し且つ対向する外壁部に係合させるように前記２つの対向する外部マンドレルのうちの少なくとも１つに動作可能に接続された少なくとも１つのアクチュエータを含む、ロール成形機と、
隣接する前記第１の筒状部及び前記第２の筒状部それぞれの内にある内部マンドレルであって、前記外部マンドレルに概ね隣接した状態を維持するように上流の固定ラインによって支持される内部マンドレルと
を備え、
それにより、前記内部マンドレル及び前記外部マンドレルは、前記少なくとも１つのアクチュエータの付勢と組み合わせて、前記箱型溶接治具内にあるときに前記溶接機の溶接処理の間、前記薄板の材料の撓み及び移動によって前記連続したビームの形状を制御する、装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つのアクチュエータは、調節可能なねじ付き部材を含む請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記内部マンドレルはそれぞれ、対向する半体と、前記外部マンドレルに抗し且つ前記アクチュエータの力に抗して前記対向する半体同士を離すように付勢するばねとを有する請求項１に記載の装置。

【請求項4】

薄板を、４つの外壁部及び前記外壁部のうちの対向する２つの外壁部の間に延在する共通の中央支持脚部を有する連続したビームに成形する装置であって、前記４つの外壁部が矩形状断面を画成し、前記共通の中央支持脚部が前記矩形状断面を隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部に分割し、前記共通の中央支持脚部が、前記共通の中央支持脚部に対して垂直である滑り面をそれぞれが画成する丸みを付けた端部を有し、前記薄板が、前記丸みを付けた端部に当接する縁部を有する、装置において、
前記薄板を、前記４つの外壁部及び前記共通の中央支持脚部を有する前記連続したビームに成形するためのローラーを有したロール成形ステーションを含むロール成形機であって、該ロール成形機が、溶接機及び箱型溶接治具を有する溶接ステーションを含み、前記箱型溶接治具が、治具枠と、前記治具枠によって支持されると共に所望の正確な形状に前記４つの外壁部を支持する外部マンドレルとを含み、前記外部マンドレルのうちの２つの外部マンドレルは、可動であり且つ対向しており、前記箱形溶接治具が、前記対向する外部マンドレルを移動させて前記４つの外壁部のうちの関連し且つ対向する外壁部に係合させるように前記２つの対向する外部マンドレルに動作可能に接続された少なくとも１つのアクチュエータを含み、前記外部マンドレルのうちの他の２つの外部マンドレルは、前記共通の中央支持脚部が間に延在する前記対向する２つの外壁部の間の距離を概ね固定するように、固定され且つ対向している、ロール成形機を備え、
それにより、前記外部マンドレルは、前記薄板の材料の撓み及び移動によって前記連続したビームの形状を制御し、これにより前記箱型溶接治具内にあるとき前記溶接機の溶接処理の間、正確な形状を能動的に維持する、装置。

【請求項5】

薄板を、４つの外壁部及び前記外壁部のうちの対向する２つの外壁部の間に延在する共通の中央支持脚部を有する連続したビームに成形する装置であって、前記４つの外壁部が矩形状断面を画成し、前記共通の中央支持脚部が前記矩形状断面を隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部に分割し、前記共通の中央支持脚部が、前記共通の中央支持脚部に対して垂直である滑り面をそれぞれが画成する丸みを付けた端部を有し、前記薄板が、前記丸みを付けた端部に当接する丸みを付けた縁部を有する、装置において、
前記薄板を、前記４つの外壁部及び前記共通の中央支持脚部を有する前記連続したビームに成形するためのローラーを有するロール成形ステーションを含むロール成形機であって、該ロール成形機が、頂部側溶接機及び底部側溶接機と箱型溶接治具とを有した溶接ステーションを含み、前記溶接機は、前記ステーション内において前記連続したビームの上側位置及び下側位置で同時に溶接することによって前記矩形状断面を永久的に固定するように、前記連続したビームを溶接する、ロール成形機を備え、
それにより、溶接は、複数の溶接ステーションでではなく、１つの前記溶接ステーションで行われ、
前記箱形溶接治具は、外部マンドレルを備え、前記外部マンドレルが、前記箱形溶接治具内で前記連続したビームの所望の形状を保持する、装置。

【請求項6】

前記箱形溶接治具は、内部マンドレルを備え、前記内部マンドレルが、前記箱形溶接治具内で前記連続したビームの所望の形状を保持する請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記溶接は、前記連続したビームの対向する両側で同時に行われる請求項５または６に記載の装置。

【請求項8】

前記溶接は、底部位置で前記連続したビームを溶接するように底部側レーザー溶接機を含み、前記底部側レーザー溶接機は、前記底部位置よりも下に位置しないレーザー発生装置を含み、前記レーザー発生装置は、前記連続したビームを溶接するために、前記連続したビームにあたるように向けられた鉛直方向に角度を付けた光線を発生する請求項５または６に記載の装置。

【請求項9】

前記１つの溶接ステーションは、前記連続したビームに形成された割れ目部に沿って、前記連続したビームを溶接するように適応したレーザー生成レーザー光線を含む請求項５または６に記載の装置。

【請求項10】

薄板を、４つの外壁部及び前記外壁部のうちの対向する２つの外壁部の間に延在する共通の中央支持脚部を有する連続したビームに成形する装置であって、前記４つの外壁部が矩形状断面を画成し、前記共通の中央支持脚部が前記矩形状断面を隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部に分割し、前記共通の中央支持脚部が、前記共通の中央支持脚部に対して垂直である滑り面をそれぞれが画成する丸みを付けた端部を有し、前記薄板が、前記丸みを付けた端部に当接する縁部を有する、装置において、
前記薄板を、前記４つの外壁部及び前記共通の中央支持脚部を有する前記連続したビームに成形するためのローラーを有したロール成形ステーションを含むロール成形機であって、該ロール成形機が、溶接機及び箱型溶接治具を有する１つからなる溶接ステーションを含み、前記箱型溶接治具が、治具枠と、前記箱型溶接治具内で所望の正確な形状に前記４つの外壁部を支持する内部マンドレルとを含み、前記内部マンドレルのうちの２つの内部マンドレルは、可動であり且つ対向しており、前記箱形溶接治具が、前記内部マンドレルそれぞれにおける対向するパーツに接続された付勢デバイスを含み、前記付勢デバイスは、前記内部マンドレルのパーツを移動させて前記４つの外壁部のうちの関連し且つ対向する外壁部及び前記共通の中央支持脚部に係合させ、これにより前記共通の中央支持脚部が間に延在する前記対向する２つの外壁部の間の距離を概ね固定するようにする、ロール成形機を備え、
それにより、前記内部マンドレルは、前記薄板の材料の撓み及び移動によって前記連続したビームの形状を制御し、これにより前記箱型溶接治具内にあるとき前記溶接機の溶接処理の間、正確な形状を能動的に維持する、装置。

【請求項11】

前記付勢デバイスは、ばねを含む請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

薄板を、４つの外壁部及び前記外壁部のうちの対向する２つの外壁部の間に延在する共通の中央支持脚部を有する連続したビームに成形する装置であって、前記４つの外壁部が矩形状断面を画成し、前記共通の中央支持脚部が前記矩形状断面を隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部に分割し、前記共通の中央支持脚部が、前記共通の中央支持脚部に対して垂直である滑り面をそれぞれが画成する丸みを付けた端部を有し、前記薄板は、前記丸みを付けた端部に当接する丸みを付けた縁部を有する、装置において、
前記薄板を、前記４つの外壁部及び前記共通の中央支持脚部を有する前記連続したビームに成形するためのローラーを有するロール成形ステーションを含むロール成形機であって、該ロール成形機が、溶接機及び箱型溶接治具を有する１つからなる溶接ステーションを含み、前記溶接機は、前記連続したビームを溶接して前記矩形状断面を永久的に固定するための上向きの角度が付いたレーザー光線を発生し且つ前記箱型溶接治具から上流又は下流の位置で前記連続したビームの下に位置付けられ、それによって、前記レーザー光線が、前記丸みを付けた端部のうちの１つに当接する前記丸みを付けた縁部のうちの１つによって形成される下向きの割れ目部内で溶接する、ロール成形機を備え、
それにより、前記溶接機は、前記連続したビームを前記連続したビームの下の位置から溶接するが、落下する破片を避けるように位置付けられ、
前記箱形溶接治具は、外部マンドレルを備え、前記外部マンドレルは、前記箱形溶接治具内で前記連続したビームの所望の形状を保持する、装置。

【請求項13】

前記箱形溶接治具は、内部マンドレルを備え、前記内部マンドレルが、前記箱形溶接治具内で前記連続したビームの所望の形状を保持する請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

薄板を、４つの外壁部及び前記外壁部のうちの対向する２つの外壁部の間に延在する共通の中央支持脚部を有する連続したビームにロール成形するロール成形ステップであって、前記４つの外壁部が矩形状断面を画成し、前記共通の中央支持脚部が前記矩形状断面を隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部に分割し、前記共通の中央支持脚部が、前記共通の中央支持脚部に対して垂直である滑り面をそれぞれが画成する丸みを付けた端部を有し、前記薄板は、前記丸みを付けた端部に当接する丸みを付けた縁部を有する、ロール成形ステップと、
前記４つの外壁部及び前記共通の中央支持脚部を有する前記連続したビームを永久的に形成するように、箱形溶接治具内で前記連続したビームの上方及び下方にある溶接機を使用して、前記薄板を溶接する溶接ステップであって、前記箱形溶接治具が、治具枠と、前記治具枠によって支持されると共に所望の正確な形状に前記４つの外壁部を支持する外部マンドレル及び内部マンドレルとを含み、前記外部マンドレルのうちの２つの外部マンドレルは、可動であり且つ対向しており、前記箱形溶接治具が、前記２つの対向する外部マンドレルのうちの少なくとも１つに動作可能に接続されると共に一方の前記対向する外部マンドレルを付勢して前記４つの外壁部のうちの関連し且つ対向する外壁部に係合させる少なくとも１つのアクチュエータを含む、溶接ステップと
を含む方法。

【請求項15】

薄板を、４つの外壁部及び前記外壁部のうちの対向する２つの外壁部の間に延在する共通の中央支持脚部を有する連続したビームに成形する成形ステップであって、前記４つの外壁部が矩形状断面を画成し、前記共通の中央支持脚部が前記矩形状断面を隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部に分割し、前記共通の中央支持脚部が、前記共通の中央支持脚部に対して垂直である滑り面をそれぞれが画成する丸みを付けた端部を有し、前記薄板は、前記丸みを付けた端部に当接する丸みを付けた縁部を有する、成形ステップと、
頂部側溶接機及び底部側溶接機と、外部マンドレルを備えた箱型溶接治具とを有した１つからなる溶接ステーションを設けるステップであって、
前記外部マンドレルが、前記箱形溶接治具内で前記連続したビームの所望の形状を保持するステップと、
前記頂部側溶接機及び前記底部側溶接機を使用して、前記１つからなる溶接ステーション内において前記連続したビームの上側位置及び下側位置で同時に溶接することによって前記連続したビームの矩形状断面を永久的に固定するように溶接する溶接ステップと
を含む方法。

【請求項16】

前記箱形溶接治具は、内部マンドレルを備え、前記内部マンドレルが、前記箱形溶接治具内で前記連続したビームの所望の形状を保持する請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、筒状であり１つの（単一の）中央支持脚部を有し車両バンパーシステムで用いられるバンパーレインフォースメントビームに関する。本発明はまた、ロール成形装置と、上記ビームを成形する方法とにも関する。しかしながら、本発明は、車両用のバンパーレインフォースメントビームにのみ限定されるようには想定されていない。

【背景技術】

【0002】

本願は、「TUBULAR BEAM WITH SINGLE CENTER LEG」と題した２０１０年９月２３日付けで出願された米国特許仮出願第６１／３８５，６８０号における、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張する。この出願の内容全体は参照することにより本明細書に援用される。

【0003】

現代の車両バンパーシステムは通常、レインフォースメントビームを含み、このレインフォースメントビームは、特定の車両に対する政府機関及び保険業界の基準を満たすように強度特性及び衝撃特性に合わせて設計されているが、車両全体重量を最小限に抑え、強度対重量比を最大限にし、限られた車両のパッケージスペース内に収まり、且つ車両フロントエンド及びリアエンドにおける車両の美的要件及び機能的要件を満たすようにも設計されている。同時に、ビームを製造する加工及び方法は、望まない製品寸法の変動及び製品品質のばらつきを最小限に抑えながらもまた、製造コストを最小限に抑え、製造性を最適にし、且つ金属くずを最小限に抑えるのが好ましい。ロール成形加工及び方法は、競争力のある価格と高い寸法の一貫性とを伴ったバンパーレインフォースメントビームの大量の連続生産において特に効果的であることが分かっている。しかしながら、この産業は非常に競争が激しく、そのため僅かな改良でさえも重要となる可能性がある。

【0004】

さらに、上記の所望の特徴の多くは相反するものであり、そのため、特定のバンパーレインフォースメントビームをどのように改良すべきか、及びそのビームを作製するためのロール成形加工をどのように改良すべきかは、明らかではない。例えば、重くなったビームは、強くなるかもしれないが、車両重量に受け入れることができない増加をもたらすことになる。高強度材料は、好まれるかもしれないが、高価であり、成形し難く、且つ工作機械設備への高い摩耗を引き起こす。ロール成形加工中における薄板の縁部の位置決めに対する正確な制御は、ビームの断面形状を正確にするのを容易にすること、縁部沿いの余剰材料を低減してビーム重量を最小限に抑えることができるように縁部沿いの公差を低減すること、及び、溶接中における一貫性のある接触を容易にすることに望ましい。しかしながら、このことは、余分なロール成形工程及びロール成形ステーションの他に、追加の工作機械設備制御、ハードウェア制御及びソフトウェア制御を必要とする可能性があり、これらのそれぞれは、設備投資を増加させ、ロール成形加工をより複雑にする。上記のビームは、他の薄板材料に接触して形成された２つの薄板縁部を含み、このとき、各縁部は、ビームの筒状形状を永久的に形成するように溶接機によって溶接されている。しかしながら、溶接機は、特に溶接機がロール成形装置の全長に沿って様々なステーションに位置付けられる場合であるが、ロール成形装置に沿ってスペースを占め、それ故床面積の要求を大幅に増加させる他、設備投資も増加させる。とはいえ、ビームの２つの対向する側部で溶接することは、片方又は両方の溶接機に悪影響を与える飛散破片があるため、困難である。特に、溶接部は、バンパーレインフォースメントビーム及び関連するバンパーシステムにおいて信頼性があり且つ一貫性のある衝撃強度をもたらすために、一貫性があり且つ信頼性がなければならない。

【発明の概要】

【0005】

本発明の一態様では、レインフォースメントビームは、１つの薄板から形成されると共に、共通の壁部を共有し且つ位置合わせされた同一平面上にある前壁部及び位置合わせされた同一平面上にある後壁部を有する第１の筒状部及び第２の筒状部を含むビームを備え、各前壁部がその中にチャネルリブを含み、薄板が、第１の丸みを付けた部分及び第１の先端をもつ第１の縁部と、第２の丸みを付けた部分及び第２の先端をもつ第２の縁部と、位置合わせされた前壁部のうちの一方を共通の壁部の一方の端部と接続する第３の丸みを付けた部分と、後壁部のうちの一方を共通の壁部のもう一方の端部と接続する第４の丸みを付けた部分とを含み、第１の丸みを付けた部分及び第３の丸みを付けた部分は、第１の溶接部で共に溶接され且つ薄板の厚さの少なくとも２倍の空洞深さを有する前部割れ目リブ（crevice rib）を形成し、第２の丸みを付けた部分及び第４の丸みを付けた部分は、第２の溶接部で共に溶接され且つ薄板の厚さの少なくとも２倍の空洞深さを有する後部割れ目部を形成し、チャネルリブ及び前部割れ目リブは、ビームの前面を強化するリブを形成する。

【0006】

本発明の別の態様では、薄板を、４つの外壁部及びこの外壁部のうちの対向する２つの外壁部の間に延在する共通の中央支持脚部を有するビームに成形する装置であり、４つの外壁部が矩形状断面を画成し、中央支持脚部が上記断面を隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部に分割し、中央支持脚部が、中央支持脚部に対して垂直である滑り面をそれぞれが画成する丸みを付けた端部を有し、薄板が、丸みを付けた端部に当接する縁部を有する、装置が提供される。この装置は、薄板を、４つの外壁部及び共通の中央支持脚部を有するビームに成形するためのローラーを有したロール成形ステーションを含むロール成形機を備え、ロール成形機は、溶接機及び箱型溶接治具を有する溶接ステーションを含み、箱型溶接治具が、治具枠と、治具枠によって支持されると共に所望の正確な形状に４つの外壁部を支持する外部マンドレルとを含み、外部マンドレルのうちの２つの外部マンドレルは、可動であり且つ対向しており、対向する外部マンドレルを移動させて４つの外壁部のうちの関連し且つ対向する外壁部に係合させるように２つの対向する外部マンドレルに動作可能に接続された少なくとも１つのアクチュエータを含む。この装置は、隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部それぞれの内にある内部マンドレルをさらに備え、内部マンドレルは、外部マンドレルに概ね隣接した状態を維持するように上流の固定ラインによって支持される。この構成によって、内部マンドレル及び外部マンドレルは、ばねの付勢及び２つの対向する外部マンドレルの逆向きの付勢と組み合わせて、滑り面に沿った薄板の材料の撓み及び移動によってビームの形状を制御し、これにより箱型溶接治具内にあるとき溶接機の溶接処理の間、正確な形状を能動的に維持する。

【0007】

より狭い態様では、内部マンドレルはそれぞれ、対向する半体と、外部マンドレルに抗し且つアクチュエータの力に抗して対向する半体同士を離すように付勢するばねとを含む。

【0008】

本発明の別の態様では、薄板を、４つの外壁部及びこの外壁部のうちの対向する２つの外壁部の間に延在する共通の中央支持脚部を有するビームに成形する装置であり、４つの外壁部が矩形状断面を画成し、中央支持脚部が上記断面を隣接する第１の筒状部及び第２の筒状部に分割し、中央支持脚部が、中央支持脚部に対して垂直である滑り面をそれぞれが画成する丸みを付けた端部を有し、薄板が、丸みを付けた端部に当接する縁部を有する、装置が提供される。この装置は、薄板を、４つの外壁部及び共通の中央支持脚部を有するビームに成形するためのローラーを有したロール成形ステーションを含むロール成形機を備え、ロール成形機は、溶接機及び箱型溶接治具を有する溶接ステーションを含み、箱型溶接治具が、治具枠と、治具枠によって支持されると共に所望の正確な形状に４つの外壁部を支持する外部マンドレルとを含み、外部マンドレルのうちの２つの外部マンドレルは、可動であり且つ対向しており、対向する外部マンドレルを移動させて４つの外壁部のうちの関連し且つ対向する外壁部に係合させるように２つの対向する外部マンドレルに動作可能に接続された少なくとも１つのアクチュエータを含み、外部マンドレルのうちの他の２つの外部マンドレルは、中央支持脚部が間に延在する対向する２つの外壁部の間の距離を概ね固定するように、固定され且つ対向している。この構成によって、外部マンドレルは、２つの対向する外部マンドレルの付勢と組み合わせて、滑り面に沿った薄板の材料の撓み及び移動によってビームの形状を制御し、これにより箱型溶接治具内にあるとき溶接機の溶接処理の間、正確な形状を能動的に維持する。

【0009】

本発明の別の態様では、装置は、薄板を、４つの外壁部及び共通の中央支持脚部を有する連続したビームに成形するためのローラーを有するロール成形ステーションを含むロール成形機を備える。ロール成形機は、溶接機及び箱型溶接治具を有する溶接ステーションを含み、溶接機は、連続したビームを溶接して上記断面を永久的に固定するための上向きの角度が付いたレーザー光線を発生し且つ箱型溶接治具から上流又は下流の位置で連続したビームの下に位置付けられ、それにより、レーザー光線が、丸みを付けた端部のうちの１つに当接する丸みを付けた縁部のうちの１つによって形成される下向きの割れ目部内で溶接する。この構成によって、溶接機は、連続したビームを連続したビームの下の位置から溶接するが、落下する破片を避けるように位置付けられる。

【0010】

本発明の別の態様では、装置は、薄板を、４つの外壁部及び共通の中央支持脚部を有する連続したビームに成形するためのローラーを有するロール成形ステーションを含むロール成形機を備える。ロール成形機は、頂部側溶接機、底部側溶接機及び箱型溶接治具を有した１つからなる溶接ステーションを含み、溶接機は、溶接ステーション内において連続したビームの上側位置及び下側位置で同時に溶接することによって上記断面を永久的に固定するように、連続したビームを溶接する。この構成によって、溶接は、複数の溶接ステーションでではなく、１つからなる溶接ステーションで行われる。

【0011】

本発明の別の態様では、装置は、第１のロール成形ステーションを含むロール成形機を備える。第１のロール成形ステーションは、薄板からなる中央支持脚部及び薄板からなる外翼部を成形する第１のローラーのセットを有し、外翼部は、中央支持脚部に対して垂直に延在すると共に丸みを付けた端部によって中央支持脚部に接合される、中央支持脚部に隣接した部分を有し、外翼部は、外翼部に形成される丸みを付けた縁部も有する。ロール成形機は、外翼部を第１の筒状部及び第２の筒状部に成形する追加のローラーのセットを有する追加のロール成形ステーションをさらに含み、中央支持脚部は、第１の筒状部及び第２の筒状部のそれぞれの一部を形成する共通の壁部である。ロール成形機は、丸みを付けた縁部を丸みを付けた端部に溶接する頂部側溶接機及び底部側溶接機を含む。

【0012】

関連する方法もまた、本発明の一部を形成する。

【0013】

本発明のこれらの態様、目的及び特徴並びに他の態様、目的及び特徴は、以下の明細書、特許請求の範囲及び添付の図面を検討すれば当業者によって理解及び認識されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】筒状であり１つの中央支持脚部を含むバンパーレインフォースメントビームの上面図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3】本発明のロール成形加工を実行するためのロール成形装置の図である。

【図4】図１のビームを成形するときの各成形工程での薄原板の形状を示し且つＳ１〜Ｓ３３と付されている一連の断面図である。

【図5】溶接ステーションの一部を形成するシームトラッキング用ディスクを含んだ図１及び図２のビームの断面図である。

【図6】図１及び図２と同様であるが変更が加えられた断面を有する変形ビームの図である。

【図7】ロール成形プロセスの終端付近の溶接ステーションを示す側面図である。

【図8】図７の溶接ステーションの断面図であり、同時ダブル溶接（double-weld）工程中にロール成形ビームの最終形状を保持するための箱型加圧治具（pressure box fixture）を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

バンパーレインフォースメントビーム４０（図１）は、車両バンパーシステム用の筒状レインフォースメントビーム５０と、車両のフロントバンパーシステム（図１に図示するもの）又はリアバンパーシステムで用いるためのような車両フレームへの取り付けを容易にするためにビーム５０に取り付けられたマウント４１とを備えている。図示のビーム５０は、特定の車両の空気力学的形状に適合するように、第１の半径Ｒ１で曲げられた長手方向中央セクション４２と、より狭い第２の半径Ｒ２で曲げられた長手方向外側端部とを含む。しかしながら、本発明の概念は、直線状であろうと又は湾曲（sweep）していようと、そして、１つの半径をもって一貫して曲がる／湾曲していようと又は様々な長手方向の曲がり（「湾曲」）を有していようとも、いかなるビームに対しても用いることができると考えられる。

【0016】

本発明のビーム５０は、０．８ｍｍ〜１．４ｍｍの厚さ、及び約８００ＭＰａ〜２０００ＭＰａ（すなわち約１２０ｋｓｉ［重量キロポンド毎平方インチ］〜２９０ｋｓｉ）の引張強度を有する薄鋼板材料で作製される。図示されるビームは、（車両搭載位置において）約８０ｍｍの高さ及び約４０ｍｍの奥行きがあり、このとき、２つのチャネルリブ（各筒状部に１つ）がビームの前面に形成された状態となっている。図示の各チャネルリブは、約８ｍｍ〜１０ｍｍの深さ及び約８ｍｍ〜１０ｍｍの幅であり、丸みを帯びた底部を含む。しかしながら、本発明のビームがＡＨＳＳ（先進高強度鋼）を含む様々な材料で作製することができるということが考えられ、そして、本発明のビームが、約０．８ｍｍ厚〜３．０ｍｍ厚（又は０．８ｍｍ厚〜１．４ｍｍ厚等）の厚さをもつ薄板から作製することができ、且つ約８０ｍｍ〜１５０ｍｍの高さ及び約３０ｍｍ〜６０ｍｍの奥行きのような様々なビーム断面サイズで作製することができ、且つ車両のマウント同士の間／バンパーフレームレールの先端同士の間の距離に対して等しい又は僅かに大きい長さを有することができるということが考えられる。

【0017】

本発明のビーム５０（図３）は、ロール成形装置上において、ロール成形ステーションの一連の対になったロールを介して、１枚の金属鋼板から成形され、このとき、各ステーションは、図４における工程１〜３３のロール成形フラワーのパターン（roll-formed flower pattern）によって示されるような、成形動作を実行する。加工中、１枚の薄板は、（本明細書において「単一の」壁部又は「中央支持脚部」と呼ばれる場合がある）１つの中央壁部の両側に形成される隣り合った筒状部を有するように成形される。ロール成形機は、ステーションＳ１〜Ｓ７に第１の領域の成形ロールを含み、ステーションＳ１〜Ｓ７は、中央セクション（すなわち中央壁部）を、薄板の外側セクションが中央壁部に対して外側方向に且つ概ね垂直方向に延在する状態で、形成することを含む。丸みが与えられた（radiused）薄板縁部もまた、工程Ｓ１〜Ｓ７で形成される。ロール成形機はさらに、中央支持脚部の各側部に第１の筒状部及び第２の筒状部を形成し且つ中央支持脚部を共通の壁部として共有するステーションＳ８〜Ｓ３３に、第２の領域の成形ロールを含む。チャネルリブは、工程Ｓ８〜Ｓ１２で実質的に形成され、薄板がロール成形装置に沿って横切るときに薄板の側方位置を制御するのに有用である。レーザー溶接は、ステーションＳ３３で又はステーションＳ３３の後に行われる。或いは、溶接は、例えば第１の筒状部が（最後の成形ステーションよりもかなり前である）加工の途中で形成されるロール成形加工では、２つの分かれた工程で行われることができる。

【0018】

具体的には、図示されるように、薄板の「半分」よりも僅かに少ない部分が、（図４で時計回りに示される）第１の方向に変形されて第１の筒状部となり、このとき、薄板の第１の丸みが与えられた縁部が中央壁部の丸みが与えられた端部に対して当接した（そして溶接された）状態である。薄板の反対側の「半分」が、（反時計回りのような）逆の第２の方向に変形されて第２の筒状部となり、このとき、第２の丸みが与えられた縁部が中央壁部の他方の丸みが与えられた端部に対して当接した（そして溶接された）状態である。第１の丸みが与えられた縁部に溶接するための接触ラインは、薄板の末端が「平坦」になる丸み部分の端部にある。同様に、中央壁部の丸みが与えられた端部の接触ラインは、中央壁部が「平坦」になる中央壁部の端部にある。しかしながら、溶接処理のレーザー光線が一貫性のある溶接部をつくるのに最適な状況を有するように、丸み部分を主要な接触部にすることが望ましい。特に、溶接処理は、レーザー光線が、丸みが与えられた端部及び丸みが与えられた縁部によって形成される当接線接触部（abutting line contact）で割れ目部に入り材料を加熱することを含む。この理由から、薄板縁部の末端が、加工の変動にかかわらず、そのサイズに応じて溶接に悪影響を与えることになる（与える可能性がある）間隙を割れ目部の底部に生じさせないように形成されることは、望ましい。

【0019】

特に、箱型溶接治具は、当接線接触部を設定することと、当接線接触部での溶接処理のための所望の当接圧力を設定することとを補助する。互いに合わさる材料は、以下で説明するように、図８に示される溶接治具によって互いに対して当接状態で保持され、それにより良好な溶接を容易にする。縁部の丸みが与えられた形状は、良好な接触を可能にするが、それにもかかわらず縁部が、特に滑り面Ｐ１及びＰ２に沿って、撓む、滑る及び屈曲する（箱型溶接治具内で生成される力によって引き起こされる）ことを可能にし、治具が溶接ステーションで所望の断面形状を「設定」し且つ維持することを可能にする。この構成は、良好な溶接を容易にし、縁部が完璧な寸法であることの重要度を低減する可能性がある。同時に、薄板の縁部は、溶接ラインから離れるように延在する、ビームの内側の材料の先端セクションを含む。上述のように、先端セクションの自由端は、縁部に沿った材料の変化及び加工の変化にかかわらず溶接に十分な材料があるということを確実にするのに必要である。しかしながら、先端セクションの自由端における余剰材料は、結果的に廃棄物及びバンパービームへの付加重量をもたらす。縁部及び当接材料の接触及び係合を正確に制御することによって、「自由端」の長さを最小限にすることができ、それ故ビームの全体重量を最小限に低減することができる。低減した重量が数オンスであっても自動車エンジニア及び車両設計者にとっては重要であり得るということがわかる。図示の「自由端」は約４ｍｍ未満であるように想定されているが、特定のプロセスパラメータ及びビームの機能的要件に応じて、場合によっては２ｍｍ等まで低減することができるということが考えられる。

【0020】

上述のように、薄板の丸みが与えられた縁部は有利なことに、それら縁部がビームの中央支持脚部上における丸みが与えられた（屈曲した）合わせられる角部と接触するまで延在しその角部に溶接されるため、一貫性があり且つ目立たない（forgiving）当接係合を促進及び可能にする。縁部の２つの丸み部分及び中央支持脚部端部の２つの丸み部分は、材料の２つのセクションが線接触で確実に係合し且つ所望の範囲内の当接力で係合することを可能にし、それ故製造プロセス中の寸法の変動により良好に適応する。この構成は、当接する材料セクションの良好な線接触を促進し、それ故寸法の変動及び加工の変動にかかわらず良好な溶接を促進する。同時に、丸みが与えられた縁部及びそれらの縁部の「自由端」は、ビームの前面及び後面により画成される鉛直面が薄板のいかなる外方突出する縁部によっても妨げられないように、ビームの前面及び後面内へと窪まされており、このことは車両製造業者の仕様を満たすのに重要となる可能性がある。また、中央支持脚部は、（薄板の側縁部からではなく）薄板の中央から形成されている。中央支持脚部を最初に形成することによって、そして中央支持脚部を薄板の中央から形成することによって、ロール成形加工は、よりいっそうバランスがとられ（balance）且つコントロールされ、薄板の側方位置の制御を容易にする。言い換えれば、ロール成形機における薄板の「ワンダリング（wandering）」は中央支持脚部を最初に形成することによって低減される。この理由は、中央支持脚部がこの場合、後に続く薄板の成形中に「中央留め具（anchor）」として作用するためである。薄板のこの向上した正確な位置制御は結果として、縁部の「自由端」の公差をさらに低減することを可能にする、それは、広い公差が必要なくなるためである。縁部の「自由端」が、薄板及びロール成形加工の加工制御及び特徴に応じて、４ｍｍ以下、そして２ｍｍ以下の小ささにまで低減することができるということが考えられる。

【0021】

中央支持脚部を有する筒状レインフォースメントビーム５０は、高い強度対重量比と、その端部の内側への衝撃による長手方向の屈曲に対する抵抗と、中心から鉛直方向にずれた衝撃からのような回転力に対する捩れ抵抗とのため、車両バンパーシステムにおけるレインフォースメントビームとしての使用に特に適している。

【0022】

上述のように、ビーム５０（図２）は、連続したロール成形加工において１枚の単一の（unitary）薄板から成形される（図６）。ビーム５０は、第１の縁部５１及び第２の縁部５２と、それらの間に連続して延在する７つの壁セクション５３〜５９とを含む。第１の壁セクション５３〜第４の壁セクション５６が第１の筒状部を形成し、第４の壁セクション５６〜第７の壁セクション５９が隣接する第２の筒状部を形成し、このとき壁セクション５６は共通の共有壁部となっている。壁セクション５３〜５５と壁セクション５７〜５９とは、組み合わさって１つの筒状形状を形成し、このとき、中央支持脚部が、（車両搭載位置にあるときに）水平方向に延在する壁セクション５６によって形成され、壁セクション５５及び５９が同一平面上にある鉛直な前面を形成し、壁セクション５３及び５７が同一平面上にある鉛直な後面を形成する。第１の縁部５１は約３ｍｍ〜４ｍｍのアール部（radius）ＣＲ１を形成するように変形され、このとき、その先端５１’（すなわち、約４ｍｍの長さ又は場合によっては２ｍｍの小ささの長さを有する「自由端」）が、第１の縁部５１の内側表面６１が中央壁セクション５６に対して平行に位置するように延在している。アール部ＣＲ１と、丸みが与えられた結合角部６２（ビームの前面で第４の壁セクション５６及び第５の壁セクション５７によって形成されたもの）とが係合し、第１の筒状部を永久的に設定固定するように溶接される。

【0023】

ビーム５０では、第２の縁部５２もまた、（図示のビームでは約３ｍｍ〜４ｍｍであるような）アール部ＣＲ１と同様のアール部を形成するように内側に向かって変形されるが、このとき、その末端５２’が中央壁セクション５６に対して平行に延在している。アール部ＣＲ１は、第４の壁セクション５６及び第３の壁セクション５５によって形成される丸みが与えられた結合角部６４に係合して溶接される。図示のビーム５０は、概ね矩形である断面を有し、このとき、中央支持脚部がその矩形を、隣り合う同等サイズの第１の筒状部及び第２の筒状部に分割する。この断面は、優れた曲げ剛性、捩れ剛性、及び比較的高い強度対重量比をもたらすことが分かった。

【0024】

図示の第１の壁セクション５３は、チャネルリブ６５（すなわち内側に向かって形成された陥凹部であり、また「パワーリブ（power rib）」とも呼ばれる場合がある）を含み、このリブ６５は、壁セクション５３をさらに強化し、それによってビームの前面を強化すると共に第１の筒状セクションを強化する。図示のチャネルリブ６５は、壁セクション５３に沿って概ね中央に位置しており、壁セクション５３の幅の約１０％〜４０％（又はより好ましくは幅の約２０％〜３０％）の幅径を有し、その幅径にほぼ等しい深さを有している。第５の壁セクション５７もまた、チャネルリブ６６（サイズ、形状及び位置でリブ６５と同様である）を含み、このリブ６６は、壁セクション５７を強化し、それによってビームの前面及び第２の筒状セクションを強化する。第１の縁部５１及び先端５１Ａによって形成されるアール部ＣＲ１、並びに第２の縁部５２及び先端５２Ａによって形成されるアール部ＣＲ１は、それらアール部によって形成されるそれぞれの筒状部の内側に位置する中心点を有している。図示のチャネルリブの底部は半円状の形状である。とはいえ、チャネルリブの深さ及びサイズは、浅く、より深く、より広く、より狭く、平底で、又は、ビームの特定の機能的要件を満たすように別の方法で変形が加えられて、形成されてもよいということが考えられる。

【0025】

特に、縁部５１及び５２並びにこれらに合わさる角部における丸みが与えられた形状は、それらに割れ目リブを形成させ、この割れ目リブもまた、ビーム５０を強化し、それ故チャネルリブ６５及び６６とは完全には違わない方法でビーム５０の前壁部／前面及び後壁部／後面を安定化する。ビームの前面では、前面の縁部５１及びこの結合角部の丸みが与えられた形状によって形成される割れ目リブが、２つのチャネルリブ６５と組み合わさってビーム５０の前部に３つのリブを効果的に形成し、この３つのリブそれぞれが、ビームの曲げ強度及び捩れ強度を強化する。試験をすることによって、ビームの剛性は、チャネルリブがビームの製造により広い薄板を必要とするせいで増えるいかなる付加材料の重量を相殺するのに十分なだけ高めることができるということが示されている。割れ目リブは中央壁部と概ね一列に並び、割れ目リブが画成する空洞部（cavity）は、薄板の材料断面厚の約３倍〜４倍の深さである。具体的には、図示の割れ目リブの空洞部は、約０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの薄板材料厚に基づいた約３ｍｍ〜４ｍｍの深さである。レーザー溶接部は、材料が最初に当接接触する状態となる割れ目部の底部に位置する。

【0026】

溶接部７０及び７１は、レーザー溶接機７２及び７３（図３）を用いて形成されるということが意図されている。本溶接機７２及び７３は１つのステーションＳ３３内に位置しており、このことは、スペースの利用、配線、及びプロセス制御に関して大きな利点をもたらす。溶接部７０及び７１（図２）は、例えば約４ｍｍ又は場合によっては約２ｍｍ程度にまで小さくなった第１の縁部及び第２の縁部における末端（すなわち「自由端」）から僅かに間隔をあけて位置するように、割れ目部内における外側で当接する材料に形成される。図示の曲げられて当接している薄板材料の相互係合部は、目立たなく見えるようになってしまい、線接触及び溶接作業に悪影響を与えることなく、溶接治具内で幾分の寸法の変動及び寸法の制御を許容する。本溶接機７２及び７３は１つのステーションＳ３３内に配置されているが、これらの溶接機は、所望の場合に又は特定の用途によって必要とされる場合には、ロール成形機装置に沿った別のステーション内に配置されることもできるということが考えられる。

【0027】

特に、断面プロファイル並びに溶接部７０及び７１を含め、ビームは対称である。このことは、ロール成形作業及び製造作業の間において、ビームを均一に且つ直線的に保つのに大いに役立つ（そして、バランスの取れていない溶接の熱及び材料の収縮／移動のせいで蛇行及び非線形な屈曲が生じるのを回避するのに役立つ）。ロール成形における当業者は、ロール成形加工が工程Ｓ１〜Ｓ３３（図４）のそれぞれにおいてどのようにバランスが取られているかを認識するであろう。具体的には、ロール成形による製造及び設計における当業者は、工程Ｓ７で中央壁部の垂直度（perpendicularity）の価値を認識し、工程Ｓ２１で外壁部の垂直度の価値も認識し、それによって促進されるロール成形工程の最小化を認識するであろう。

【0028】

バンパーレインフォースメントビーム４０のための中央壁セクション５６を備えた筒状レインフォースメントビーム５０の製造の関連した方法（図３のロール成形機と図１及び図２のビームとを参照）は、第１の縁部５１及び第２の縁部５２（図２）並びにこれらの間に連続して延在する７つの壁セクション５３〜５９を含む薄板４９（図３参照）を供給する工程と、中央壁部を残りの材料に対して垂直な配向に屈曲する工程（工程Ｓ２〜Ｓ７を参照）と、縁部先端を屈曲する（工程Ｓ３〜Ｓ７）と共にチャネルリブ６５，６６を形成する工程（工程Ｓ３〜Ｓ９で開始して工程Ｓ１０〜Ｓ１２でチャネルリブを完成させる）と、第１の壁セクション５３〜第４の壁セクション５６を屈曲して第１の筒状部を形成すると共に第４の壁セクション５６〜第７の壁セクション５９を屈曲して隣接した第２の筒状部を形成する工程（工程Ｓ３〜Ｓ２１で半分が形成され工程Ｓ２２〜Ｓ３３で同じものを完成させる）と、溶接治具（図７及び図８を参照）において連続したビームの正確な断面形状を維持しつつ、第１の縁部５１を丸みが与えられた結合角部６２に溶接すると共に第２の縁部５２を丸みが与えられた結合角部６４に溶接する工程と、スイープステーション（sweeping station）において連続したビームを長手方向に曲がった（「湾曲した」）形状に変形する工程と、切断ステーションにおいてビームセグメントを或る長さで切りとって個別のバンパーレインフォースメントビームを形成する工程とを含む。

【0029】

特に、第１の壁セクション５３のチャネルリブ６５及び第５の壁セクションのチャネルリブ６６は、（中央壁部を跨ぐ）ビーム前部の中央の割れ目部と組み合わさって、ビームの面に３チャネルリブ形成部をもたらす。このことによって、上述のように、ビームにおける優れた捩れ強度及び曲げ強度がもたらされる。具体的には、試験をすることによって、ビームの面に安定性をもたらすチャネル及びリブが、衝撃強度を著しく向上させ、ビーム重量を増加させずに衝撃強度の一貫性（及びエネルギー吸収能力の一貫性）の増大をもたらすことができるということが示されており、このことは想定外の驚くべき結果である。衝撃強度の向上は幾つかの要因によるものである。例えば、本発明のビームの重量は、本発明のビームがより薄くなった薄板材料を用いながらも依然として同様の衝撃試験結果又は向上した衝撃試験結果をもたらすため、チャネルリブを有しない同様のサイズのビームを超えて増加していない。特に、より薄くなった材料は、薄い薄板材料への衝撃中に生じる物理的エネルギー（dynamics）のため予測不可能に／早過ぎる時期によれて破滅的な状態に圧壊する傾向となる可能性があり、場合によっては試験中の衝撃強度の変動及び不均一性を増大させる可能性がある。しかしながら、本発明のビームの前部におけるチャネルリブ及び割れ目リブは、ビームの筒状構造を安定化させるのに役立ち、それ故、より薄くなった薄板材料が用いられる場合であっても向上した試験結果をもたらす。チャネルリブ及び割れ目リブがビームの前部にあるということを考えたとき、この向上は予期されなかった。この向上が予期されなかった理由の一部は、前部に位置するチャネルリブ及び割れ目リブによって、薄板材料において、（曲げモーメントの中心線からより遠くにではなく）曲げモーメントの中心線により接近して内側へと位置するものが生じるためである。特に、曲げモーメントの中心線により接近して位置する材料は、ビームの曲げモーメントにより寄与しないようになり、それ故ビームに対する曲げの慣性モーメントを減少させる可能性がある。しかしながら、衝撃の物理的エネルギーのため、ビーム壁部の安定性が、ビームの衝撃性能にとって非常に重要となり得る。また、バンパー試験によっては、（衝突試験装置［test impactor device］がビームにその中心線よりも高くで打ち付ける場合のように）鉛直方向にバランスの取れていない捩り力を引き起こすものもある。

【0030】

バンパーレインフォースメントビーム４０のための中央壁セクション５６を備えた筒状レインフォースメントビーム５０の製造の関連した装置８８（図３）が、インラインの（in-line）スイープステーション９０及び切断器９１を有するロールミル８９を備えている。ロールミル８９は、第１の縁部５１、第２の縁部５２及びこれらの間に連続して延在する７つの壁セクション５３〜５９を含む薄板４９を成形するように構成された複数のロールを含んでいる。これらのロールは、ロール成形ステーションの第１の領域９２を含んでおり、この領域９２は、中央支持脚部から概ね垂直に延在する薄板の外翼部を伴って中央支持脚部を形成するように位置付けられた複数のセットのロールを有している。ロール成形ステーションの第１の領域９２はまた、薄板の丸みが与えられた縁部を形成する。ロール成形ステーションの第２の領域９２’は、複数のセットのロールを含んでおり、これらのロールは、第１の壁セクション５３〜第４の壁セクション５６を屈曲して第１の筒状部を形成し且つ第４の壁セクション５６〜第７の壁セクション５９を屈曲して隣接する第２の筒状部を、１つの中央支持脚部が両方の筒状部に共通となる状態で形成するように、位置付けられ且つ構成されている。第１の溶接機７２及び第２の溶接機７３は、第１の縁部５１を丸みが与えられた角部６２の結合される内側表面に溶接するように位置付けられると共に、第２の縁部５２を結合される丸みが与えられた角部６４に溶接するように位置付けられている。第１の溶接機７２はビームの上方に位置付けられ、第２の溶接機７３は、以下で説明されるように、この溶接機のレーザー光線が角度を有して方向付けられる状態で、ビームの下方に位置付けられている。

【0031】

本願の装置は、水平方向軸が成形ロールを支持する状態のロールミルを利用することができ、又は代わりに鉛直方向軸が成形ロールを支持する状態のロールミルを利用することができるということがわかる。鉛直方向軸のミルでは、レーザー溶接機は、ビームの対向する側部から動作する又はビームの部分的な上方で動作する可能性がある。鉛直方向軸のロールミルの利点は、溶接機が溶接箇所の側部及び／又は上へと位置付けられるため、重力を用いて、破片及びかすを溶接箇所から取り除いて落とすことができることである。水平方向軸のロールミルでは、レーザーは、ビームに対する頂部位置及び底部位置から作用する。溶接機のうちの一方である底部位置は、落下する破片に関連する問題を引き起こす可能性があるが、この問題は以下で説明されるように本発明のイノベーションによって解決される。

【0032】

図３及び図４での図示される形態によって示されるように、同時に溶接が行われる状態で両方の溶接部が１つのステーションで形成されるようになった装置が構成されるのが好ましい。一方の溶接機７２が溶接位置の上方に位置付けられ、別の溶接機７３が、溶接位置の下方であるがこの溶接位置のかなり上流（又は下流）に位置付けられている。底部側の溶接機は、飛散及び落下する破片によって有害な影響を受けないように位置付けられ且つ遮蔽保護される。例えば、図示の底部側の溶接機は、鉛直線から１５度だけ実際の溶接箇所の上流に位置している。また、（溶接位置からのレーザー光線発生装置の距離に応じて）必要な場合、遮蔽材が、レーザー発生装置を溶接部から物理的に遮蔽するのに用いられてもよい。図示の遮蔽材は、（ラインを画成する）レーザー光線と干渉しないように位置するがレーザー発生装置が落下する破片（落下破片は、最初に側方に動き、次いで重力によってその落下経路の終端に向かって落下すると弧を描く傾向がある）から防護されるように配置される物理的な防護壁である。遮蔽材は、向きがつけられた気流によってもたらされるエアシールドも含むということが考えられる。特に、レーザー溶接機のレーザー光線の焦点距離は最大３６インチ（約９１．４ｃｍ）までとすることができ、レーザー光線は、気体（ＣＯ２）タイプ、固体タイプ、ファイバータイプ、又はディスクタイプのような幾つかある様々タイプのうちの任意のものとすることができる。

【0033】

図４に示される工程では、中央支持脚部はまず、最初の数工程Ｓ１〜Ｓ７において、薄板の中央から、（ロール成形機のラインレベルに沿って延在する）水平面に対して垂直な向きへと形成されることがわかる。このことは、ロール成形加工において薄板を固定し且つ中央に位置付けるように保ち、それ故、成形加工中における側方にワンダリングする又はスライドする薄板の傾向を排除する（又は大きく低減する）。本薄板の高い強度特性と薄板の厚さ及び幅とのため、大きな側方力がロール成形加工中に生みだされることがわかる。最初に中央支持脚部を垂直状態に形成することによって、薄板の側方位置の制御が、はるかに容易になり、且つより本質的に制御される／制御可能となる。また、丸み部分も、工程Ｓ１〜Ｓ７において薄板の複数の縁部内に形成される。その後、隣り合う筒状部が、共通の中央支持脚部の対向する両側に形成される。その結果、図４の本願加工では、ロール成形工程の数が、２９０ｋｓｉ（２９０重量キロポンド毎平方インチ，約２０００ＭＰａ，約２０３８９．９ｋｇｆ／ｃｍ^２）超の引張強度を有する薄板を成形する場合でさえも、３３の工程（図４参照）程度の数に減らすことができ、このことは、既知の方法から劇的で、驚くべき且つ予期されない向上であると見なされるものである。特に、成形工程数を少なくすることは非常に有益となり得、それは、工程数の低減が工作機械器具設備のコストを低減し（すなわち必要な成形ロールの数が少なくなる）、ロール成形装置の長さを低減し（すなわちロール成形ステーションの数が少なくなる）、且つ全体的な加工時間を削減する（すなわち、初めの平坦な薄板からダブルチューブのビーム形状になるまでのサイクル時間がより短くなる）ことができるためである。

【0034】

図５は、割れ目部８０を倣い制御するのに用いられるシームトラッキング用ディスク９０’を示している。（図５では、ディスク９０’は、離されて展開されているが、このディスクはビーム５０に物理的に係合し且つ割れ目部に沿って倣うということが意図されている。）ディスク９０’は、溶接処理を促進するように割れ目部８０の谷間を倣う。具体的には、ディスク９０’は、連続する溶接シームのためのエリアの内側に載り且つピザカッターに似た回転ディスクである。レーザー溶接機は、溶接谷部にあるこのディスクから離れて位置している。図示のように、ディスク９０’は、ビーム５０の頂部及び底部の両方で割れ目部を倣うように用いることができる。

【0035】

図６は、図２と同様はであるが異なった幅の筒状部を有する、変更が加えられたビーム５０Ａの断面である。具体的には、ビーム５０Ａの一方の筒状部は、他方の筒状部の幅の約２倍である。しかしながら、これらの筒状部は共通の中央壁部を共有している。さらに、これらの筒状部はいずれも、同様のサイズ及び形状のチャネルリブを有しており、そして、中央支持脚部を跨いで形成された割れ目リブもまた存在する。ビーム５０Ａにおいて、同様及び同一の特徴部、特性部及び構成要素は、同一の符号を用いて識別されるが（「Ａ」のような）文字を伴っている。このことは冗長な説明を減らすためになされている。ビーム５０Ａがビーム５０の多くの特徴を組み込むことができ且つ組み込んでおり、それによりビーム５０Ａにおける符号の個々の説明は必要ではないと考えられることは、バンパーレインフォースメントビーム及び関連する製造プロセスの当業者によって理解されるであろう。

【0036】

図３、図７及び図８は、ロール成形機の終端での且つロール成形機を出るときの溶接ステーション１００を示している。図７では、薄板は、既にロール成形機内で成形されたとして示されており、進行方向Ｄ１に進んでいる。箱型溶接治具１０２が、部分的に成形されたビーム５０とインラインで位置付けられている。頂部側のレーザー溶接機１０３及び底部側のレーザー溶接機１０３は、溶接ステーションにおいて、ビーム５０の対象とする当接材料に当たる溶接機それぞれのレーザー光線に箱型溶接治具が干渉することにならない位置に、位置付けられている。底部側のレーザー溶接機１０３は箱型溶接治具１０２の僅かに上流に位置付けられており、その溶接レーザー１０４は下流への角度を有して方向付けられ、それにより、溶接レーザー光線１０４が所望の位置でビーム１０１に当たりビーム１０１の当接材料を加熱及び溶接する。レーザーは、そのレーザーのタイプに応じて最大３６インチ（約９１．４ｃｍ）までの焦点距離を有する。ビーム１０１の溶接位置からのレーザーの最小距離は存在しない。例えば、レーザーのタイプは、気体（ＣＯ２等）であってもよく、又は、固体の状態のレーザータイプ、ファイバーのレーザータイプ若しくはディスクのレーザータイプであってもよいということが考えられる。レインフォースメントビーム１０１に対するレーザー１０４の最大角度Ａ１は、鉛直線から（すなわちビーム５０の側部に対する垂直面から）約１５度である。必要な場合又は望ましい場合、物理的な遮蔽材１０５が、レーザー源１０６を溶接処理からの破片から遮蔽保護するのに用いられる。物理的な遮蔽材１０５は、下流にあるエアナイフ又はエアジェットであってよく、又は物理的なパネルを含んでもよい。

【0037】

調節可能な箱型溶接治具１０２（図８）は、溶接ステーションに位置しており、溶接工程中に、ロール成形ビームの最終形状を設定し且つ保持するように設計されている。図示の調節可能な治具１０２は、外部の鋼製箱型枠１１０と、頂部側外部マンドレル１１１及び底部側外部マンドレル１１２と、アクチュエータ１１５，１１６によって内側に向かって押圧される調節可能な側部側外部マンドレル１１３，１１４とを含んでいる。アクチュエータは動力によるもの若しくは能動的なもの（油圧シリンダー等）とすることができる、又は、アクチュエータは調節可能であり且つ受動的なもの（所望の大きさの内側への圧力を供給して箱型溶接治具１０２内における外部マンドレルの所望の形状を維持するように調節することができる、ねじ付きボルト等）とすることができるということが考えられる。２つのロッドが示されており、これらは、アクチュエータ１１５から枠１１０を貫通して、外部マンドレル１１１に取り付けられる位置まで延在している。しかしながら、代わりの接続構成及び移動（motivating）構成を構成することもできるということが意図されている。

【0038】

内部マンドレル１１７，１１８が、ダブルチューブのビーム１２０の筒状部１２１，１２２内のそれぞれに位置し、そして、内部マンドレル１１７，１１８は、ロール成形機上に位置する上流の固定支柱１２５まで延在するケーブル１２３，１２４によって留められており、このときロール成形機では、薄板は、ケーブル１２３，１２４（図８）を保持するために固定支柱１２５（図３）を位置付けるのに十分に側方に開いている。ビーム５０が図示されているが、ビームは類似したビーム５０Ａ又は別の変更が加えられたビームとすることもできるということが考えられる。図示の内部マンドレル１１７，１１８はそれぞれ、ばね１２８（例えば、流体圧ばね、機械ばね、又は他のばね）によって離れるように付勢される対向マンドレル半体１２６，１２７を備えた分割式マンドレルである。内部マンドレル１１８はまた、流体圧ばね１３２によって離れるように付勢される対向マンドレル半体１３０，１３１を含む。しかしながら、状況次第で、ワンピースの中実な内部マンドレルを各サイドに用いることができるということが考えられる。レーザーのアクセス開口部が箱型治具枠１１０及び外部マンドレル１１１，１１２に設けられており、このとき、図示のレーザーアクセス開口部１２９は、箱型枠１１０の底部及び頂部を貫通し且つ頂部側外部マンドレル１１１及び底部側外部マンドレル１１２を貫通するレーザー光線のためのアクセスをもたらす。

【0039】

内部ばね１２８及び１３２並びに分割式内部マンドレル１１７，１１８は、内向き付勢するアクチュエータ１１５，１１６及び外部マンドレル１１３，１１４と組み合わされることによって、治具に対して、ビーム１０１が溶接ステーション１００を通過して溶接されるときにビーム１０１の所望の外形を維持させるようにする。特に、頂部側外部マンドレル１１１と側部側外部マンドレル１１３，１１４の頂部との間に画成される滑り面Ｐ１が存在する。また、底部側外部マンドレル１１２と側部側外部マンドレル１１３，１１４の底部との間に画成される滑り面Ｐ２も存在する。滑り面Ｐ１は、ビーム１０１の前面と位置が合い、且つ中央支持脚部の丸みが与えられた前端部の先端の外側表面によって一部分が画成されている。そして、滑り面Ｐ２は、ビーム１０１の後面と位置が合い、且つ中央支持脚部の丸みが与えられた後端部の先端の外側表面によって一部分が画成されている。溶接ステーション内では、溶接治具の内部マンドレル及び外部マンドレルからの圧力によって、薄板材料は、滑り面Ｐ１及びＰ２に沿って正確な既知の位置にまで移動し変形するようにされる。このことは、溶接処理の前（及び溶接処理の間）におけるビームの断面形状の寸法的な一貫性及び寸法的な正確さを向上させる。また、この構成によって、溶接が行われることになる当接表面に対する圧力を、最適な溶接条件のためにより正確に且つ一貫して制御することができる。

【0040】

本発明の概念から逸脱することなく上述の構成に変形及び変更を加えることができるということは理解されるべきであり、さらに、そのような概念は添付の特許請求の範囲においてその文言によって別段に明記されない限り特許請求の範囲によってカバーされるように意図されていることは理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】