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接合・実装

ステアリングコラムの性能向上により自動車運転時の安全性向上!

滋賀県

高橋金属株式会社

2021年2月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 自動車衝突安全規制に適合するステアリングコラムの溶接技術開発
基盤技術分野 接合・実装
対象となる産業分野 医療・健康・介護、環境・エネルギー、自動車、農業、産業機械、電池
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(信頼性・安全性向上)
キーワード ステアリングコラム、レーザ溶接、トラッキング
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成28年度~平成30年度

プロジェクトの詳細

事業概要

自動車運転時の安全性を高める上で、衝突事故時の運転手の2次衝突衝撃値をステアリングコラムの機構で抑える開発を欧米諸国及び日本の自動車メーカで進められ、今後、規制が厳しくなる状況である。今回、自動車衝突安全基準に適合し、コンパクト化構造を可能とするステアリングコラム機構部品(重要保安部品)での高強度・低歪・高精度を可能とする独自のファイバーレーザ溶接を用いたトラッキング工法開発を図る。

開発した技術のポイント

・自動車用電動パワーステアリング部品のレーザ溶接における高精度トラッキング工法
・自動車の重要保安部品における厚板重ね溶接の技術
・高強度、高生産性を実現した一貫連続溶接技術

具体的な成果

・レーザ溶接におけるシームトラッキング追従精度は、レーザの照射位置と溶接するワーク位置のズレ量を最大1.5mmに設定した場合、溶接位置0.055mmまで追従補正を行う事ができた
・レーザ共付け溶接での直線軌跡における重ね溶接の引張強度は、レーザ出力2.0kW、溶接速度2.5m/min、溶接長さ8mm以上で、溶接部強度の目標値15kN以上を満足することが分かった
・チューブ部品とツースプレート部品でのヘリ溶接引張強度も、左右各溶接長さを10mm以上の溶接距離でレーザ出力1.5kW〜2.8kW、溶接速度2.5m/分で18~20kNとなり、チューブサブAssyの接合強度の目標値15kN以上を満足することが分かった
・ツースプレート部品の溶接後における歪変形は、断続溶接や溶接軌跡を工夫することで変形量が0.06mmと目標値0.05mm以下をほぼ達成する事ができた
・重ね溶接における溶接ビードの余盛り(凸形状)は、レーザ出力のスロープ制御を行うことや、1回目の本付け溶接後に焦点位置を上げてレーザスポット径を4倍程度にひろげレーザ光を再度照射する仕上げ溶接を行うことで、余盛高さを0.15mm以下に低減できることが分かった
・溶接ビードの余盛を下げるため部品表面にV溝を設け、溝内を溶接する方法については、溶接ビード面の盛り上がり量を見込んだ溝深さを設定する事で可能となる事が分った
・一貫連続溶接技術の開発では2ラインの一貫溶接システムを開発した。このシステムは2カ所のワーク位置決め装置で位置決めされたワークをオンザフライ工法を用いて移動しながらレーザ溶接を行う。一方の溶接を行っている間に他方でワークの位置決めを済ませておくことにより溶接加工時の待ち時間を削減したシステムとなっている
・レーザ溶接位置についてはオンザフライ溶接に対応できるシームトラッキング工法によりレーザ照射位置を検出しレーザ溶接位置補正を図り溶接を行う事で、溶接位置ずれが無く溶接強度が保証できる装置となっており、最適な加工条件を組込んだ一貫連続溶接技術の開発により、目標値の生産タクト時間16秒/個以下を達成することが出来た

シームトラッキング検出状態
一貫連続溶接システムによるレーザ溶接
知財出願や広報活動等の状況

【提出日】  平成31年2月5日
【出願番号】 特願2019-018417
【特許出願人】高橋金属株式会社
【発明の名称】レーザ溶接システム

研究開発成果の利用シーン

自動車衝突事故時の運転者への更なる胸部、腹部の圧迫損傷の低減化

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・実用化サンプルの川下企業へ提示を図り、川下企業としても欧州の自動車メーカーへ提示中であり、受注化が図れれば、今後、事業化が図れる。
・自動車の機能部品へのレーザ溶接工法の工法導入については、試作を行い、製品としての評価を進められている所で、この試作品については当社にて受注をしている。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理、製品製造

製品・サービスのPRポイント

自動車用ステアリングコラムの機能部品であるチューブサブAssyの円筒形状部品に対して、レーザ共付け溶接を高速で連続溶接が可能となる技術の構築し、溶接線を検知し追従する事で、ワークのバラツキや、位置決めのバラツキを吸収する事が出来る画期的な技術である。

今後の実用化・事業化の見通し

本研究開発により、自動車用電動パワーステアリングの機能部品にレーザ溶接による部品接合工法の適用を図っていく。特に、電動パワーステアリングはC-EPS(コラムアシストタイプ)の他にP-EPS(ピニオンタイプ)などの他機種への水平展開を図る。また、農業機械(オフロード)、建設機械等の分野においても事業化展開を図っていく

実用化・事業化にあたっての課題

今回開発したレーザ溶接における基礎要素技術を活用し、事業化につなげるための量産アイテムに対応が図れる量産技術の構築を推進していく

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 高橋金属株式会社
事業管理機関 公益財団法人滋賀県産業支援プラザ
研究等実施機関 滋賀県東北部工業技術センター
滋賀県工業技術総合センター
アドバイザー 大阪大学 名誉教授 片山聖二教授、 阿南高等専門学校 准教授 西本浩司先生

サポイン事業者 企業情報

企業名 高橋金属株式会社(法人番号:9160001006765)
事業内容 精密金属プレス部品製造、プレス金型の設計・製作、精密鈑金部品製造、金属パイプ加工、電気機器、産業機械組立、環境関連機器の開発・製造・販売
社員数 320 名
生産拠点 滋賀県長浜市細江町864-4
本社所在地 〒526-0105 滋賀県長浜市細江町864-4
ホームページ http://www.takahasi-k.co.jp/
連絡先窓口 技術開発部 北村 博志
メールアドレス h-kitamura@takahasi-k.co.jp
電話番号 0749-72-4820