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(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】6793610
(24)【登録日】2020年11月12日
(45)【発行日】2020年12月2日
(54)【発明の名称】接合体の製造方法、接合体の製造装置及び接合体
(51)【国際特許分類】
B23K 26/28 20140101AFI20201119BHJP
B23K 26/08 20140101ALI20201119BHJP
B23K 26/21 20140101ALI20201119BHJP
【ＦＩ】
B23K26/28
B23K26/08 F
B23K26/21 G
【請求項の数】11
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2017-167218(P2017-167218)
(22)【出願日】2017年8月31日
(65)【公開番号】特開2019-42757(P2019-42757A)
(43)【公開日】2019年3月22日
【審査請求日】2019年9月30日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100111039
【弁理士】
【氏名又は名称】前堀 義之
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 憲一
(72)【発明者】
【氏名】木村 高行
(72)【発明者】
【氏名】陳 亮
(72)【発明者】
【氏名】秦野 雅夫
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 励一
【審査官】
黒石 孝志
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０００−１９７９６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１５−７４０１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−５６３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１７−４７４５７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１金属部材に対して第２金属部材を溶接により接合する接合体の製造方法であって、
前記溶接を、第１密度で溶接する第１工程と、該第１密度よりも溶接密度の高い第２密度で溶接する第２工程とで行い、該第２工程で、前記第１金属部材に対する前記第２金属部材の平面視での相対的な位置関係を変化させて前記第２金属部材を平面内で曲げ加工する、接合体の製造方法。
前記溶接を、第１密度で溶接する第１工程と、該第１密度よりも溶接密度の高い第２密度で溶接する第２工程とで行い、該第２工程で、前記第１金属部材に対する前記第２金属部材の平面視での相対的な位置関係を変化させて前記第２金属部材を平面内で曲げ加工する、接合体の製造方法。
【請求項2】
前記第１金属部材と前記第２金属部材を同一方向に同一の搬送速度で搬送し、
前記搬送速度を、前記第１工程で第１速度とし、前記第２工程に近づくに従って徐々に速度を低下させ、前記第２工程で前記第１速度よりも遅い第２速度とする、請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記搬送速度を、前記第１工程で第１速度とし、前記第２工程に近づくに従って徐々に速度を低下させ、前記第２工程で前記第１速度よりも遅い第２速度とする、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項3】
前記第１金属部材と前記第２金属部材を同一方向に同一の搬送速度で搬送し、
前記曲げ加工は、前記第２金属部材の搬送方向に沿った中心線に対して外側を中心として、前記第１金属部材に対して前記第２金属部材を相対的に回動させる、請求項１又は２に記載の接合体の製造方法。
前記曲げ加工は、前記第２金属部材の搬送方向に沿った中心線に対して外側を中心として、前記第１金属部材に対して前記第２金属部材を相対的に回動させる、請求項１又は２に記載の接合体の製造方法。
【請求項4】
前記第１工程での溶接パターンは、順次、一の方向に向かって位置をずらせて閉図形が形成される連続線で構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項5】
前記第１金属部材に対して前記第２金属部材が押し付けられるように斜め上方から供給する、請求項１から４のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項6】
第１金属部材を載置する載置台と、
前記第１金属部材に対して第２金属部材を供給する供給部材と、
前記第１金属部材と前記第２金属部材を溶接により接合する溶接部材と、
前記第１金属部材に対する前記第２金属部材の平面視での相対的な位置関係を変化させる平面位置変更部材と、
前記平面位置変更部材により位置関係を変化させる際、前記溶接部材による溶接密度を、他の部分よりも高くさせる制御部材と、
を備える、接合体の製造装置。
前記第１金属部材に対して第２金属部材を供給する供給部材と、
前記第１金属部材と前記第２金属部材を溶接により接合する溶接部材と、
前記第１金属部材に対する前記第２金属部材の平面視での相対的な位置関係を変化させる平面位置変更部材と、
前記平面位置変更部材により位置関係を変化させる際、前記溶接部材による溶接密度を、他の部分よりも高くさせる制御部材と、
を備える、接合体の製造装置。
【請求項7】
前記載置台を移動させて前記第１金属部材を搬送する搬送部材をさらに備え、
前記搬送部材による前記第１金属部材の搬送方向と、前記供給部材による前記第２金属部材の供給方向とを合致させ、
前記制御部材は、前記搬送部材による前記第１金属部材の搬送速度と、前記供給部材による前記第２金属部材の供給速度を合致させると共に、前記搬送速度を、前記曲げ加工中に遅くする、請求項６に記載の接合体の製造装置。
前記搬送部材による前記第１金属部材の搬送方向と、前記供給部材による前記第２金属部材の供給方向とを合致させ、
前記制御部材は、前記搬送部材による前記第１金属部材の搬送速度と、前記供給部材による前記第２金属部材の供給速度を合致させると共に、前記搬送速度を、前記曲げ加工中に遅くする、請求項６に記載の接合体の製造装置。
【請求項8】
前記載置台を移動させて前記第１金属部材を搬送する搬送部材をさらに備え、
前記搬送部材による前記第１金属部材の搬送方向と、前記供給部材による前記第２金属部材の供給方向とを合致させ、
前記平面位置変更部材による曲げ加工で、前記第２金属部材の搬送方向に沿った中心線に対して外側を中心として、前記第１金属部材に対して前記第２金属部材を相対的に回動させる、請求項６又は７に記載の接合体の製造装置。
前記搬送部材による前記第１金属部材の搬送方向と、前記供給部材による前記第２金属部材の供給方向とを合致させ、
前記平面位置変更部材による曲げ加工で、前記第２金属部材の搬送方向に沿った中心線に対して外側を中心として、前記第１金属部材に対して前記第２金属部材を相対的に回動させる、請求項６又は７に記載の接合体の製造装置。
【請求項9】
前記制御部材は、前記溶接部材を駆動制御して、順次、一の方向に向かって位置をずらせて閉図形が形成される連続線で構成された溶接パターンが得られるようにする、請求項６から８のいずれか１項に記載の接合体の製造装置。
【請求項10】
前記供給部材は、前記第１金属部材に対して前記第２金属部材が押し付けられるように斜め上方から供給するものである、請求項６から９のいずれか１項に記載の接合体の製造装置。
【請求項11】
第１金属部材と第２金属部材とを溶接により接合した接合体であって、
前記溶接の密度を他の部分よりも高くした状態で、前記第１金属部材に対する前記第２金属部材の平面視での相対的な位置関係を変化させることにより得られた屈曲部を有する、接合体。
前記溶接の密度を他の部分よりも高くした状態で、前記第１金属部材に対する前記第２金属部材の平面視での相対的な位置関係を変化させることにより得られた屈曲部を有する、接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接合体の製造方法、接合体の製造装置及び接合体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１，２には、２つの金属部材、すなわち第１金属部材と第２金属部材をレーザ溶接によって接合することで製造される接合体が開示されている。特許文献１には、レーザ溶接の溶接痕が、一対又は複数対の互いに平行な直線であることが開示されている。また、特許文献２には、レーザ溶接の溶接痕が、連続して配置された複数のＣ字状部を有し、隣接するＣ状部の一部が重なることが開示されている。
【0003】
しかしながら、前記いずれの先行文献にも、溶接による接合途中で金属部材を曲げ加工する点についての開示及び示唆はない。一般に、部品の稜線部分は、一定幅寸法の鋼帯（フープ材）を溶接等によって貼り付けて増厚させることで効率良く補強することが可能になる。稜線部分が屈曲した形状であれば、鋼帯もその形状に合わせる必要があるが、幅広の鋼板を金型により打ち抜くか、レーザ切断する必要がある。このため、コストアップを招来し、歩留まりも悪いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２００１−５０７９９３号公報
【特許文献2】特開２０１６−６４７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、２枚の金属部材を溶接により接合する際、一方の金属部材を溶接途中で曲げ加工することにより、コストを抑えて歩留まりを改善できる接合体の製造方法、接合体の製造装置及び接合体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１の態様は、第１金属部材に対して第２金属部材を溶接により接合する接合体の製造方法であって、前記溶接を、第１密度で溶接する第１工程と、該第１密度よりも溶接密度の高い第２密度で溶接する第２工程とで行い、該第２工程で、前記第１金属部材に対する前記第２金属部材の平面視での相対的な位置関係を変化させて前記第２金属部材を平面内で曲げ加工する、接合体の製造方法を提供する。
【0007】
本発明の第２の態様は、第１の態様の接合体の製造方法で使用する製造装置を提供する。具体的には、第１金属部材を載置する載置台と、前記第１金属部材に対して第２金属部材を供給する供給部材と、前記第１金属部材と前記第２金属部材を溶接により接合する溶接部材と、前記第１金属部材に対する前記第２金属部材の平面視での相対的な位置関係を変化させる平面位置変更部材と、前記平面位置変更部材により位置関係を変化させる際、前記溶接部材による溶接密度を、他の部分よりも高くさせる制御部材と、を備える、接合体の製造装置を提供する。
【0008】
本発明の第３の態様は、第１の態様の接合体の製造方法で製造された接合体を提供する。すなわち、第１金属部材と第２金属部材とを溶接により接合した接合体であって、前記溶接の密度を他の部分よりも高くした状態で、前記第１金属部材に対する前記第２金属部材の平面視での相対的な位置関係を変化させることにより得られた屈曲部を有する、接合体を提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、溶接密度を高めた状態で曲げ加工を実行するようにしているので、特別な装置を必要とすることなく、第１金属部材に対して第２金属部材を曲げながら溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１実施形態に係る製造装置により製造した接合体の一例の斜視図。
【図2】本発明の第１実施形態に係る製造装置により製造した接合体の一例の平面図。
【図3A】接合体をホットスタンプで加工して製造したＢピラーの一例の斜視図。
【図3B】接合体をホットスタンプで加工して製造したＢピラーの他の例の斜視図。
【図4】本発明の第１実施形態に係る接合体の製造装置の模式的な斜視図。
【図5】本発明の第１実施形態に係る接合体の製造装置の模式的な側面図。
【図6A】レーザ光の照射パターンの一例を示す模式的な平面図。
【図7】切断処理を説明するための模式的な平面図。
【図8A】レーザ光の照射パターンの第１の代案を示す模式的な平面図。
【図9A】レーザ光の照射パターンの第２の代案を示す模式的な平面図。
【図10A】レーザ光の照射パターンの第３の代案を示す模式的な平面図。
【図11A】レーザ光の照射パターンの第４の代案を示す模式的な平面図。
【図12A】レーザ光の照射パターンの第５の代案を示す模式的な平面図。
【図13A】レーザ光の照射パターンの第６の代案を示す模式的な平面図。
【図14A】レーザ光の照射パターンの第７の代案を示す模式的な平面図。
【図15A】レーザ光の照射パターンの第８の代案を示す模式的な平面図。
【図16A】レーザ光の照射パターンの第９の代案を示す模式的な平面図。
【図17】本発明の第２実施形態に係る接合体の製造装置の模式的な斜視図。
【図18】本発明の第３実施形態に係る接合体の製造装置の模式的な斜視図。
【図19】本発明の第３実施形態に係る製造装置により製造した接合体の一例の斜視図。
【図20】接合体の代案を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図１及び図２に示す接合体１は、鋼板の一例であるブランク材２（第１金属部材）と、同様に鋼板の一例である補強材３（第２金属部材）とを備える。本実施形態では、補強材３はブランク材２よりも幅狭である。
【0014】
補強材３はブランク材２に重ねられ、ブランク材２に対してレーザ溶接によって固定されている。接合体１は、連続する１本の線状の溶接痕ないし溶接部４によって構成された接合部５を備える。接合部５によって、ブランク材２と補強材３とが互いに接合されている。図１及び図２に図示した接合部５は一例に過ぎず、後に図８Ａから図１６Ｂを参照して説明するように、接合部５の具体的な形態には種々の代案がある。
【0015】
接合部５は、本体６と、屈曲部１１と、終端部７を備える。
【0016】
本実施形態では、接合部５の本体６における溶接部４は、周期的な繰り返しパターンを有する曲線の形態を有しており、第１長手部８と、第２長手部９と、複数の湾曲した連結部１０とを備える。第１長手部８では、溶接部４が交差した部分である複数の交差部８ａ（第１交差部）が、平面視において一つの方向Ａ（第１方向）に沿って並んでおり、第１長手部８自体はこの方向Ａに沿って延びている。方向Ａは、後述する溶接方向（例えば図４の符号ＷＤ参照）並びにその逆向きの方向と一致している。第２長手部９は、平面視において、第１長手部８に対して方向Ａと直交する方向Ｂに間隔をあけて位置している。第２長手部９では、第１長手部８と同様に、溶接部４が交差した部分である複数の交差部９ａ（第２交差部）が、平面視において方向Ａに沿って並んでおり、第２長手部９自体は方向Ａに沿って延びている。複数の連結部１０は方向Ａに間隔をあけて並べられており、個々の連結部１０は方向Ｂに沿って延びると共に両端が第１長手部８と第２長手部９とに連結されている。本実施形態では、第１長手部８と、第２長手部９と、複数の連結部１０とは、平面視において、梯子状構造を構成している。
【0017】
接合部５の屈曲部１１では、溶接部４は連結部１０の間隔が狭くなって接近している。溶接部４を形成する際、後述するようにして本体６に対する補強材３の平面視での相対的な位置関係を相違させることにより屈曲部１１が形成される。
【0018】
接合部５の終端部７では、溶接部４は補強材３の幅方向両端間を密な間隔で往復するジクザグ状ないしは折れ線状の形態を有する。図１９を参照して後述するように、接合部５が終端部７を有さず、本体６のみから構成される場合もある。
【0019】
接合部５の本体６では、平面視において、直交する２方向、つまり方向Ａ，Ｂの両方で、線状の溶接部４が連続している。言い換えれば、接合部５の本体６では、線状の溶接部４が、２次元的な広がりを有する形態で、つまり面状に設けられている。かかる形態により、接合部５の本体６では、平面視において、ある程度の面積の領域内に必ず１本の溶接部４が存在するように設けられている。特に、第１長手部８の交差部８ａの近傍、並びに第２長手部９の交差部９ａの近傍には、狭い領域内に複数本の溶接部４が存在している。このような態様の接合部５の本体６によって、ブランク材２と補強材３の接合強度を十分に向上させることができる。例えば、スポット溶接によって２つの部材を接合した場合、溶接部は離散的に配置された複数の点の形態を有する。また、レーザ溶接であっても、溶接部が一対又は複数対の互いに平行な直線である場合や、レーザ溶接による溶接部が連続して隣接配置された複数のＣ字状部の場合がある。これらのいずれの場合と比較しても、線状の溶接部４が方向Ａ，Ｂの両方に連続している図１及び図２の接合部５の本体６によって、ブランク材２と補強材３をより高い接合強度で接合できる。
【0020】
ブランク材２と補強材３が十分な接合強度で接合されているので、接合体１はホットスタンプによる加工に適し、得られた車体構造部品について衝突事故時の部品強度の向上を図ることができる。例えば、図３Ａは、接合体１をホットスタンプで加工して製造したＢピラー１２（車体構造部品の一例）の一例を示す。この例では、１枚の補強材３がブランク材２に接合されている。このＢピラー１２は、ブランク材２の補強必要部位にのみ、図１及び図２に示す接合部５が得られるように補強材３を溶接した後、ホットスタンプで一体成形して得たものである。図３Ｂは、接合体１をホットスタンプで加工して製造したＢピラー１２の他の例を示す。この例では、２枚の補強部材３がブランク材２の接合されており、個々の補強材３はホットスタンプによって形成される稜線部に接合されている。
【0021】
ブランク材２と補強材３の接合強度を十分に向上させるためには、接合部５の本体６において、例えば１辺が２ｃｍの正方形領域を少なくとも１本の溶接部４が通過していることが好ましい。
【0022】
（接合体の製造装置及び製造方法）図４及び図５は、図１及び図２に示す接合体１の製造装置２１を示す。図８Ａから図１６Ｂを参照して後述するように、この製造装置２１は、図１及び図２に示す接合体１とは接合部５の態様が異なる接合体１も製造できる。
【0023】
製造装置２１は、ブランク材２が金具２２ａによって取り外し可能に保持されるテーブル２２（載置台）を備える。ブランク搬送装置２３は、テーブル２２とそれに保持されたブランク材２を、溶接方向ＷＤとは逆向きの搬送方向ＣＤに一定速度で移動させる。テーブル２２とブランク搬送装置２３により搬送部材を構成している。
【0024】
製造装置２１は、フープ供給装置２４を備える。このフープ供給装置２４（供給部材）は供給ロール対２４ａを備える。フープ供給装置２４は、コイル状に巻回されたフープ材２０（接合体１の完成時には補強材３となる）をロール対２４ａで巻き出し、テーブル２２上に保持されたブランク材２上に供給する。より具体的には、フープ供給装置２４は、巻き出したフープ材２０をブランク材２に対して斜め上方から押し付けつつ、ブランク材２の搬送方向ＣＤと同じ方向である供給方向ＳＤに連続的に供給する。フープ供給装置２４によるブランク材２の供給速度は、ブランク搬送装置２３によるブランク材２の搬送速度と同期している。また、フープ状やコイル状に巻回された連続体に限らず、補強材３（第２金属部材）の長さに予め切断された帯材を供給することもできる。
【0025】
製造装置２１は、レーザ発振系２５を備える。レーザ発振系２５は、レーザ発振素子、駆動回路、光学系等のレーザ光の生成に必要な要素を備える。レーザ発振系２５から下向きに出射されるレーザ光２６は、フープ供給装置２４によってブランク材２に押し付けられる直前の位置において、フープ材２０の上面に照射される。図４において符号Ｐ０はレーザ光２６の照射位置を示す。本実施形態では、レーザ発振系２５の水平方向及び鉛直方向の位置は固定されている。
【0026】
製造装置２１は、旋回装置２７（照射向き変更部）を備える。旋回装置２７は、レーザ発振系２５から出射されるレーザ光２６の照射向きを、周期的に変化させる。後に詳述するように、旋回装置２７は、レーザ発振系２５がブランク材２及びフープ材２０に対して溶接方向ＷＤに移動していないと仮定した場合の仮想照射位置Ｐ１が閉図形（本実施形態では後述するように円形）を描くように、レーザ光２６の照射向きを周期的に変更させる。ブランク搬送装置２３、フープ供給装置２４、及び旋回装置２７により照射位置移動部を構成している。
【0027】
製造装置２１は、回動装置３０（平面位置変更部）を備える。回動装置３０は、後に詳述するように、ブランク材２に対するフープ材２０の溶接途中で、フープ供給装置２４を矢印ＳＤで示す回動方向Ｒに移動させることで、フープ材２０に曲げ力を付与して屈曲させる。このとき、フープ材２０に曲げ力を作用させることにより、フープ材２０がその長手方向に延びる中心線に対して外側（曲げ方向とは反対側）の所定位置Ｏを回動中心として曲がるようにするのが好ましい。これによれば、フープ材２０の外側の側縁部に許容範囲を超える引っ張り力が作用して破断に至るといった不具合の発生を防止することができる。
【0028】
製造装置２１は、切断駆動装置２８を備える。切断駆動装置２８は、後に詳述するように、ブランク材２に対するフープ材２０の溶接が完了後、フープ供給装置２４を矢印Ｃで示すように溶接方向ＷＤに移動させることで、フープ材２０に張力を付与して切断する。なお、前述のように、補強材３（第２金属部材）に予め切断された帯材を用いる場合、切断駆動装置２８は不要である。
【0029】
制御装置２９は、ブランク搬送装置２３、フープ供給装置２４、レーザ発振系２５、旋回装置２７、回動装置３０、及び切断駆動装置２８を含む、種々の要素の動作を統括的に制御する。
【0030】
以下、製造装置２１の動作、つまり製造装置２１によって実行される接合体１の製造方法を説明する。
【0031】
レーザ発振系２５から出射されるレーザ光２６の照射向きは、旋回装置２７によって周期的に変化する。また、ブランク材２はブランク搬送装置２３により搬送方向ＣＤに移動し、それと同方向の供給方向ＳＤに、フープ材２０がフープ供給装置２４から連続的に供給される。このブランク材２とフープ材２０の移動により、レーザ発振系２５はブランク材２とフープ材２０とに対して溶接方向ＷＤ（搬送方向ＣＤ及び供給方向ＳＤとは逆向き）に相対的に移動する。レーザ光２６の照射向きの周期的な変化と、レーザ発振系２５のブランク材２とフープ材２０とに対する溶接方向ＷＤへの相対的な移動とによって、フープ材２０の上面でレーザ光２６の照射位置Ｐ０が変化する。その結果、前述のように第１長手部８、第２長手部９、及び複数の連結部１０を有している、接合部５の本体６が得られる。
【0032】
図６Ａは、本実施形態におけるレーザ光２６の照射パターン３１を示す。照射パターン３１は、レーザ発振系２５がブランク材２及びフープ材２０に対して溶接方向ＷＤに相対的に移動していないと仮定した場合の、レーザ光２６の仮想照射位置Ｐ１が描く閉図形である。本実施形態における照射パターン３１は円形である。照射パターン３１は、旋回装置２７によってレーザ発振系２５から出射されるレーザ光２６の照射向きを周期的に変化させることによって得られる。図６Ａにおいて符号ＭＤは、本実施形態において、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する向きを示す。
【0033】
図６Ｂは、図６Ａの円形の照射パターン３１により得られる接合部５の本体６を示す。一般に、接合部５の本体６の形状は、照射パターン３１の幾何学的形状、レーザ発振系２５がブランク材２とフープ材２０に対して溶接方向ＷＤに相対的に移動する速度Ｖｗ、及び後述する照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１によって決まる。
【0034】
本実施形態では、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１は一定ではない。具体的には、照射パターン３１のうち、溶接方向ＷＤに対して概ね直交して延びる領域ＡＲ１，ＡＲ２では、速度Ｖｐ１は基準速度Ｖｐ１＿ｓｔに設定されている（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ）。基準速度Ｖｐ１＿ｓｔとしては、例えば照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１の平均値を使用できる。照射パターン３１のうち、仮想照射位置Ｐ１が溶接方向ＷＤと概ね逆向きに進む領域ＡＲ３では、仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１は、基準速度Ｖｐ１＿ｓｔに補正α（αの符号は正）を加えた速度に設定される（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ＋α）。一方、照射パターン３１のうち、仮想照射位置Ｐ１が概ね溶接方向ＷＤに進む領域ＡＲ４では、仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１は、基準速度Ｖｐ１＿ｓｔから補正αを減じた速度に設定される（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ−α）。以上のように、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１を制御することで、接合部５の本体６を照射位置Ｐ０が移動する速度Ｖｒを良好な速度範囲内に維持できる。つまり、接合部５の本体６上を照射位置Ｐ０が移動する速度Ｖｒが均一化される（このときの溶接が本発明の第１工程であり、溶接密度は第１密度となっている。）。その結果、深さや幅等が均一化された良好な接合部５の本体６が得られる。
【0035】
フープ供給装置２４は、巻き出したフープ材２０をブランク材２に対して斜め上方から押し付けるように供給している。フープ供給装置２４からのフープ材２０の供給方向ＳＤはブランク材２の搬送方向ＣＤと同一であり、フープ材２０の供給速度はブランク材２の搬送速度と同一である（このときのブランク材２の搬送とフープ材２０の供給の速度が本発明の第１速度である。）。つまり、ブランク材２とフープ材２０の相対位置は動かない。これらにより、金具等を用いたクランプによって仮固定することなく、レーザ発振系２５からのレーザ光２６で溶接することで、フープ材２０をブランク材２に固定できる。また、金具等が不要であるので、フープ材２０の全面にレーザ光２６を照射できる。つまり、フープ材２０の全面に接合部５の本体６を形成できる。
【0036】
ブランク材２に対するフープ材２０の平面視での位置関係を変更する場合、すなわちフープ材２０に曲げ加工を施す場合、曲げ加工を開始する位置に近づくにつれて、ブランク材２の搬送とフープ材２０の供給の速度を第１速度から徐々に低下させる。そして、第２工程に至った時点では、第１速度よりも遅くなった第２速度とする。これにより、レーザ光２６の照射位置Ｐ０はフープ材２０の幅方向（溶接方向ＷＤと直交する方向）に密に形成される（このときの溶接が本発明の第２工程であり、溶接密度は第２密度となっている。第２密度は、例えば、単位面積当たりの溶接部４の本数が第１密度よりも多くなるように決定すればよい。）。フープ材２０を第２密度でレーザ照射することにより部分的に加熱されて軟化するので、回動装置３０を駆動してフープ供給装置２４を矢印Ｄで示す回動方向Ｒに移動させる。ここで、レーザ光２６の照射位置Ｐ０が１回往復移動する軌跡を１ストロークとすると、回動装置３０による曲げ加工は、フープ材２０の内側（曲げ方向側）の側縁部がレーザ光２６の照射幅寸法（ビード幅、例えば、１〜１．５ｍｍ）圧縮されるように、フープ供給装置２４の回動速度を決定する。この結果、フープ材２０が屈曲し、屈曲部１１が形成される。このとき、フープ材２０は、その長手方向に延びる中心線に対して外側（曲げ方向とは反対側）の所定位置Ｏを回動中心として曲がる。したがって、フープ材２０の外側の側縁部に作用する引っ張り力で破断に至ることはない。
【0037】
このように、第２工程で曲げ加工を実行することにより、溶接途中であるにも拘わらずフープ材２０を曲げることができる。つまり、フープ材２０に曲げ加工を施しながらブランク材２にフープ材２０を溶接することができ、作業性に優れている。なお、フープ材２０に曲げ加工を施す手段は、フープ供給装置２４を回動させる回動装置３０に限らず、テーブル２２を回動させる手段であってもよいし、フープ材２０に直接、曲げ方向の力を作用させる手段であってもよい。
【0038】
屈曲部１１が形成されれば、引き続き、前記第１工程と同様な溶接を続行する。すなわち、第２工程でのブランク材２の搬送とフープ材２０の供給の速度を徐々に増大させて第１工程での速度に復帰させる。また、同様にして、前記図６Ａに示す照射パターンでの溶接を再開し、図６Ｂに示す接合部５の本体６を得る。このようにして必要な長さの接合部５の本体６が得られれば、ブランク材２を切断する。この切断時には、ブランク材２の搬送とフープ材２０の供給とを継続しつつ、仮想照射位置Ｐ１を溶接方向ＷＤと直交する方向に繰り返して往復移動させる。これにより、レーザ光２６の照射位置Ｐ０はフープ材２０の幅方向（溶接方向ＷＤと直交する方向）に密な間隔で折れ線状に往復移動し、接合部５の終端部７が形成される。終端部７では溶接部４が密な折れ線状に配置されているので、固化する前の溶融地はブランク材２の下面付近まで達している。レーザ光２６の照射を停止した直後に、切断駆動装置２８がフープ供給装置２４を矢印Ｃに示す方向（溶接方向ＷＤと同じ方向）に移動させ、フープ材２０に張力を作用させる。この張力によって、終端部７でフープ材２０が切断される（図７参照）。切断されたフープ材２０のうち、接合部５によってブランク材２に接合された部分が補強材３となる。
【0039】
ブランク材２に対するフープ材２０の曲げ加工は複数回行ってもよい。また、曲げ方向は片側だけでなく、その反対側に行ってもよいし、連続的に方向を変更しながら行ってもよい。要は、得ようとする接合体の形状に応じて自由に曲げ加工を施すようにすればよい。
【0040】
また、フープ材２０を用いて連続的に補強材３を溶接するには、１枚の補強材３について接合部５の形成が完了する度に、フープ材２０を切断する必要がある。本実施形態では、溶接部４が密に配置された終端部７の形成後に、切断駆動装置２８で張力を付与することでフープ材２０を切断しているので、例えば大型のカッターのような機械的な切断装置を設ける必要がなく、製造装置２１の小型化を図ることができる。なお、フープ材２０に張力を付与する手段は、特に限定されず、錘、ばね等の手段を採用してもよい。
【0041】
図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ、及び図１６Ａは、照射パターン３１の代案を示す。また、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂ、及び図１６Ｂは、これらの照射パターン３１で得られる接合部５の本体６を示す。これらの図面において、図６Ａ及び図６Ｂと同一ないし同様の要素には同一の符号を付している。
【0042】
これら代案の照射パターン３１のいずれについても、図６Ａを参照して説明した、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１の制御を実行できる。この制御を実行する場合、照射パターン３１のうち、溶接方向ＷＤに対して概ね直交して延びる領域では、速度Ｖｐ１は基準速度Ｖｐ１＿ｓｔに設定する。また、照射パターン３１のうち、仮想照射位置Ｐ１が溶接方向ＷＤと概ね逆向きに進む領域では、速度Ｖｐ１は、基準速度Ｖｐ１＿ｓｔに補正αを加えた速度に設定する（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ＋α）。また、照射パターン３１のうち、仮想照射位置Ｐ１が概ね溶接方向ＷＤに進む領域では、速度Ｖｐ１は、基準速度Ｖｐ１＿ｓｔから補正αを減じた速度に設定する（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ−α）。
【0043】
図８Ａの照射パターン３１は円形であり、半径が漸増する。図８Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６は、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案では、複数の連結部１０が網状構造を構成している。この照射パターン３１により、板幅が長手方向に変化する補強材３の場合も、全面にレーザ光２６を照射して溶接部４を形成することが可能である。図８Ａの場合とは逆に、円形の照射パターン３１の半径を漸減させることも可能である。さらに、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ、及び図１６Ａのような他の照射パターン３１の場合も外形寸法を漸増又は漸減することで、同様に板幅が長手方向に変化する補強材３の場合に全面にレーザ光２６を照射することが可能となる。
【0044】
図９Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる長軸を有する楕円である。図９Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６も、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案では、複数の連結部１０が網状構造を構成している。
【0045】
図１０Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる短軸を有する楕円である。図１０Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、照射パターン３１は同じ楕円であるが、図９Ａの照射パターン３１の場合９よりも、複数の連結部１０が溶接方向ＷＤにより密に配置されている。
【0046】
図１１Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる短辺を有する長方形状である。図１１Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、例えば図６Ａの照射パターン３１（円形）の場合と比較して、第１及び第２長手部８，９がより幾何学的な直線に近い形状を有する。また、個々の連結部１０は直線状である。さらに、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。
【0047】
図１２Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる上底と下底を有する等脚台形状である。図１２Ｂに示すように、この代案では、レーザ発振系２５がブランク材２とフープ材２０に対して溶接方向ＷＤに相対的に移動する速度Ｖｗと、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１とを適切に設定することで、第１及び第２長手部８，９を溶接方向ＷＤに延びる直線状としている。また、連結部１０を溶接方向ＷＤに概ね直交する方向に延びる直線状としている。連結部１０を構成する溶接部４は交差しておらず、接合部５の本体６は梯子状構造を構成している。
【0048】
図１３Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる上底と下底を有する等脚台形状であるが、上下姿勢が図１２Ａの場合と逆である。図１３Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、例えば図６Ａの照射パターン３１（円形）の場合と比較して、第１及び第２長手部８，９がより直線に近い形状を有する。また、個々の連結部１０は直線状である。さらに、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。
【0049】
図１４Ａの照射パターン３１は、上底と下底が溶接方向ＷＤに対して直交する方向に延び、かつ上底が溶接方向ＷＤの下流側に向いた等脚台形状である。図１４Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、個々の連結部１０が概ね逆Ｃ字状を呈している。また、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。
【0050】
図１５Ａの照射パターン３１は、上底と下底が溶接方向ＷＤに対して直交する方向に延び、かつ仮定が溶接方向ＷＤの下流側に向いた等脚台形状である。図１５Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、個々の連結部１０が概ねＣ字状を呈している。また、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。
【0051】
図１６Ａの照射パターン３１は、８の字状である。図１６Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、個々の連結部１０は第１及び第２長手部８，９と連結された両端が曲線で構成され、中央部分が概ね直線状である。また、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。８の字状の外側の円周部は楕円形状であってもよい。
【0052】
以下に説明する第２及び第３実施形態に係る製造装置２１について、特に言及しない構造ないし機能は、第１実施形態と同様である。これらの実施形態に関する図面において、同一又は同様の要素には、同一の符号を付している。
【0054】
製造装置２１は、ブランク搬送装置２３（図１及び図２参照）を備えず、テーブル２２及びそれに保持されたブランク材２の位置は固定されている。製造装置２１は、レーザ発振系２５を溶接方向ＷＤと同じ方向（矢印ＬＭＤ１で示す）に直進移動させる直進移動装置４１と、同様に、フープ供給装置２４を溶接方向ＷＤと同じ方向（矢印ＬＭＤ２で示す）に直進移動させる直進移動装置４２とを備える。直進移動装置４１，４２は、本発明における同期移動部を構成する。
【0055】
フープ供給装置２４によって、ブランク材２に対して斜め上方からフープ材２０が連続的に供給される。フープ材２０の供給速度と同期する速度で、レーザ発振系２５とフープ供給装置２４が溶接方向ＷＤに移動する。また、旋回装置２７によって、レーザ発振系２５から出射されるレーザ光２６の照射向きは、仮想照射位置Ｐ１が特定の照射パターン３１を描くように変化する（図６Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ、及び図１６Ａ参照）。これらによって、照射パターン３１に応じた接合部５が形成される（図６Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂ、及び図１６Ｂ参照）。なお、接合部５の終端部７が形成された後の切断のためのフープ材２０に対する張力力の付与は、直進移動装置４２によって実行される。
【0057】
製造装置２１は、ブランク搬送装置２３（図１及び図２参照）を備えず、テーブル２２及びそれに保持されたブランク材２の位置は固定されている。また、製造装置２１はフープ供給装置２４（図１及び図２参照）を備えず、切断済みの補強材３が金具５１によってブランク材２が仮固定されている。切断済みの補強材３は、スポット溶接又はレーザ点溶接等でブランク材２に仮固定されてもよい。レーザ発振系２５は、ロボット５２が備えるロボットアーム５２ａによりレーザ光２６が下向きとなる姿勢で固定的に保持されている。特に、本実施形態では、製造装置２１は旋回装置２７（図１及び図２参照）を備えておらず、レーザ光２６の照射向きは一定である。
【0058】
ロボットアーム５２ａは照射位置Ｐ０が、所望の接合部５の本体６（図６Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂ、及び図１６Ｂ参照）に沿って移動するように、レーザ発振系２５を水平面内の２方向、つまりＸ方向とＹ方向に移動させる。
【0059】
図１９は、本実施形態の製造装置２１で製造された、接合体１を示す。フープ材２０に張力を付与して切断するのではなく、切断済の補強材３を使用するので、接合体１の接合部５は本体６のみを有し、終端部７は有していない。同様に、第１実施形態の製造装置２１（図４及び図５）、及び第２実施形態の製造装置（図１７）で接合体１を製造する場合でも、フープ材２０を連続的に供給するのではなく、切断済の補強材３をブランク材２に接合するので有れば、接合部５は本体６のみを有し、終端部７は有さない。
【0060】
図２０は、接合体１の代案を示す。この代案では、補強材３の両端部では、図１２Ａの照射パターン３１によって接合部５が形成され、補強材３の両端部以外の部分では図９Ａの照射パターン３１によって接合部５が形成されている。そのため、接合部５は、補強材３の両端部では、図１２Ｂと同様の形状を有し、補強材３の両端部以外の部分では図９Ｂと同様の形状を有する。補強材３の両端部では、図１２Ａの照射パターン３１を採用することで、補強材３の隅部にも溶接部４が設けられるので、補強材３のブランク材２に対する接合強度をさらに向上できる。図６Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ、及び図１６Ａのうちの任意の２個以上の照射パターン３１を組み合わせて使用できる。
【符号の説明】
【0061】
１ 接合体２ ブランク材（第１金属部材）
３ 補強材（第２金属部材）
４ 溶接部
５ 接合部
６ 本体
７ 終端部
８ 第１長手部
８ａ 交差部
９ 第２長手部
９ａ 交差部
１０ 連結部
１０ａ 交差部
１１ 屈曲部
１２ Ｂピラー
２０ フープ材（第２金属部材）
２１ 製造装置
２２ テーブル
２２ａ 金具
２３ ブランク搬送装置
２４ フープ供給装置（供給部材）
２４ａ 供給ロール対
２５ レーザ発振系
２６ レーザ光
２７ 旋回装置
２８ 切断駆動装置
２９ 制御装置（制御部材）
３０ 回動装置（平面位置変更部材）
３１ 照射パターン
４１，４２ 直進移動装置
５１ 金具
５２ ロボット
５２ａ ロボットアーム
Ｐ０ 照射位置
Ｐ１ 仮想照射位置
Ａ 方向（第１方向）
Ｂ 方向（第２方向）
Ｃ 方向
ＷＤ 溶接方向
ＣＤ 搬送方向
ＳＤ 供給方向
ＭＤ 移動向き
ＬＭＤ１ 直進移動方向
ＬＭＤ２ 直進移動方向
ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４ 領域