剛性60%アップ!? ボディの接合剛性を向上させるトヨタの技術「レーザースクリューウェルディング」とは?

これまでの溶接技術とその課題

トヨタ プリウス ボディ剛性

クルマのボディ溶接の方法として広く採用されているのが、「スポット溶接」です。2枚の鋼板を電極で挟み、通電した際の電気抵抗による発熱で鋼板を溶かし、点接合をします。短い時間で接合ができるのですが、近接するスポット間の電流リークを避けるために、短いピッチで溶接ができず、高い接合剛性を実現することは困難です。

一方「レーザー溶接」は、レーザーを集光した熱で鋼板を溶かして接合します。点ではなく、線で溶接ができるので、スポット溶接に対して接合剛性を上げることができます。

ただし、2枚の鋼板間に微妙な隙間があると溶接がうまく行きません。また隙間が大きい場合は、溶け落ちや穴空きといった溶接不良が発生するため、溶接条件によっては品質が安定せず、適用できる範囲が限定されるという課題があります。

そのため「レーザー溶接」は、「スポット溶接」した点の間を補強するカタチで使われるのが、一般的です。

レーザースクリューウェルディングとは

2012年にトヨタが公開したレーザースクリューウェルディング(LSW)とは、ロボットの先端に装着したレーザー発振器からレーザを照射して、重ねた鋼板を溶接する手法です。「スポット溶接」の補強的な役目ではなく、代替となる溶接技術です。従来の「レーザー溶接」に対して優れている点は、課題であった板隙による品質低下を、レーザー出力や走査パターンの適正化によって、解消していることです。

具体的には、次のような成果があります。
・スポット間隔を狭くでき、密度の高い溶接ができる(接合剛性の向上)
・スポット溶接の約3倍の速さで溶接が可能(生産効率の向上)
・片側からの溶接アクセスができるので、スポット溶接では困難な、狭い箇所や構造も溶接可能

ちなみに、4代目の現行プリウスに採用した効果は、打点ポイント数を旧型車に比べて30%増やすことができ、車両のねじり剛性は60%向上しています。

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