(57)【要約】【課題】構造の簡素化を図りながら、板材形状が制約されない汎用性の高い突き合わせ溶接装置を提供する。【解決手段】ワークテーブル２とともに傾斜させたワークテーブル１上に投入した板材Ｗ１をプッシャー６で押して位置決め基準ピン９に突き当て、マグネットクランプ４で吸着固定した上でピン９を後退させる。もう一方の板材Ｗ２をフリーボールコンベヤタイプのワークテーブル２上に投入し、板材Ｗ２自体の自重による滑り現象を利用して板材Ｗ１側の磁力圏内に入れながら磁力により板材Ｗ１側に引き寄せて、双方の板材Ｗ１，Ｗ２の端面同士を突き合わせる。その後に板材Ｗ２をマグネットクランプ７で吸着固定して、突き合わせ部にレーザ溶接ヘッド３にて溶接を施す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二枚の板材の端面同士を同一平面上で突き合わせる装置であって、
同一平面上に置かれた二枚の板材間に磁力による吸引力を発生させ、
一方の板材を基準に他方の板材を吸引して双方の板材の端面同士を突き合わせることを特徴とする板材の突き合わせ装置。
【請求項２】
一方の板材を位置決めした上で突き合わせ位置近傍に配置されたマグネットクランプで吸着固定し、
その一方の板材と近接するように投入される他方の板材を一方の板材に作用する磁力で吸引して双方の板材の端面同士を突き合わせ、
その突き合わせ状態のもとで他方の板材を突き合わせ位置近傍に配置された別のマグネットクランプで吸着固定することを特徴とする請求項１に記載の板材の突き合わせ装置。
【請求項３】
出没可能な位置決め基準部材に一方の板材の端面を押し当てることによりその一方の板材を位置決めすることを特徴とする請求項２に記載の板材の突き合わせ装置。
【請求項４】
位置決め基準部材がマグネット位置決めピンであることを特徴とする請求項３に記載の板材の突き合わせ装置。
【請求項５】
板材をはさんで各マグネットクランプと対向する位置に、磁力による吸引力を板材の挟持力に変換する磁性体製の押さえ板を設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の板材の突き合わせ装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載の突き合わせ装置に加えて、
二枚の板材が同一平面上に位置するように支持しつつその平面内での各板材の移動を許容する板材支持手段と、
板材同士の突き合わせ部に沿って溶接を施す溶接ヘッドと、
を備えていることを特徴とする板材の溶接装置。
【請求項７】
板材支持手段は、マグネットクランプの吸着支持面を含む板材支持平面に回転自在な複数のボールをその板材支持平面から出没可能に弾性支持させたものであることを特徴とする請求項６に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板材の突き合わせ装置および溶接装置に関し、特に板厚や材質がともに同じか、あるいは板厚や材質がともに異なる複数枚の鋼板である板材同士を突き合わせた上で溶接接合して一枚のいわゆるテーラードブランク材（差厚鋼板もしくは差厚ブランク材とも称される）を形成するにあたり、各板材の端面同士を正確に突き合わせるのに好適な突き合わせ装置およびその突き合わせに続いて溶接を施す溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のテーラードブランク材を製造する際には、板材同士の突き合わせ部となる端面の直線度もさることながら、両端面が隙間なく密着するようにその突き合わせ精度が重要な要素となる。そのため、従来では特許文献１および特許文献２に記載されているように、それぞれの板材を突き合わせ方向に機械的に押圧するシリンダ駆動のプッシャーと、突き合わせ完了状態の板材を個々にクランプするシリンダ駆動のクランパーとを備えたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１６１９９４号公報  （図９および図１１）
【０００４】
【特許文献２】
特開平９−１４１４９３号公報  （図１および図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の技術では、それぞれのプッシャーやクランパーにエアシリンダ等のアクチュエータを個別に付帯させる必要があるために装置全体が複雑になるばかりでなく、プッシャーやクランパーの配置位置は各板材の形状によって決まることになるために装置全体が専用化されてしまい、装置自体の汎用性の面でなおも改善の余地を残している。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、簡単な構造でありながら、取り扱う板材の形状が制約されることのない汎用性の高い板材の突き合わせ装置と溶接装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、二枚の板材の端面同士を同一平面上で突き合わせる装置であって、同一平面上に置かれた二枚の板材間に磁力による吸引力を発生させ、一方の板材を基準に他方の板材を吸引して双方の板材の端面同士を突き合わせることを特徴とする。
【０００８】
例えば、請求項２，３に記載のように、出没可能な位置決め基準部材に一方の板材の端面を押し当ててその一方の板材を位置決めした上で突き合わせ位置近傍に配置されたマグネットクランプで吸着固定し、その一方の板材と近接するように投入される他方の板材を一方の板材に作用する磁力で吸引して双方の板材の端面同士を突き合わせ、その突き合わせ状態のもとで他方の板材を突き合わせ位置近傍に配置された別のマグネットクランプで吸着固定するものとする。
【０００９】
したがって、請求項１に記載の発明では、二枚の板材の端面同士の突き合わせに磁力による吸引力を利用することにより、少なくとも各板材を突き合わせ方向に機械的に押圧する手段の一部は廃止できることになる。そして、請求項２，３に記載のように、突き合わせ完了後の板材をマグネットクランプで吸着固定するようにすれば、各板材を機械的にクランプする手段も不要となる。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、二枚の板材同士を突き合わせる際に磁力による吸引力を利用して行うようにしたため、少なくとも各板材を機械的に押圧する手段の一部が不要となって装置全体の構造の簡素化を図ることができるほか、板材の形状を問わずに突き合わせを行うことができるため、板材形状に対する装置の汎用性が飛躍的に高いものとなる。特に請求項２に記載の発明のように、突き合わせ後の各板材のクランプまでも磁石を用いて行うことにより、装置全体の構造の簡素化効果が一段と顕著となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る突き合わせ溶接装置の好ましい第１の実施の形態を示す図で、先に述べたようなテーラードブランク材を形成するにあたり、二枚の板材（鋼板）の端面同士を突き合わせた上で溶接を施す場合の例を示している。
【００１２】
図１に示すように、板材支持手段として機能する左右一対のワークテーブル１，２を互いに同一平面をなすように配置してあり、これらのワークテーブル１，２の上に互いに突き合わせるべき板材Ｗ１，Ｗ２が個別に投入されて載置される。なお、各ワークテーブル１，２は、後述するように板材Ｗ１，Ｗ２同士の突き合わせに際して板材Ｗ１，Ｗ２自体の自重による滑りを利用するために例えば角度θとしておよそ５°程度左下がりとなるように傾けて配置してある。
【００１３】
一方のワークテーブル１に近接してレーザ溶接ヘッド３による溶接位置近傍にはそのワークテーブル１と同一平面をなすように電磁石タイプのマグネットクランプ４を配置してあるとともに、ワークテーブル１の後部側にはプッシュシリンダ５（例えばエアシリンダ）にて進退駆動されるプッシャー６を配置してある。
【００１４】
また、他方のワークテーブル２に近接してレーザ溶接ヘッド３による溶接位置近傍にはそのワークテーブル２と同一平面をなすように同じく電磁石タイプのマグネットクランプ７を配置してあるとともに、板材Ｗ１，Ｗ２同士の対向間隙内に進退もしくは出没可能な位置決め基準部材としてエアシリンダ８にてストロークＳだけ進退駆動される位置決め基準ピン９を配置してある。そして、ワークテーブル１上への板材Ｗ１の投入に先立って、上記位置決め基準ピン９が付き合わせ位置まで突出して位置決めされることになる。なお、一方のマグネットクランプ７はその励磁と消磁の切り換えだけでなく弱励磁と強励磁の調整も可能となっている。
【００１５】
ここで、他方のワークテーブル２は後述するように板材支持平面内に複数のボール１１，１１…を配置したフリーボールコンベヤ１０の形態をもって形成してあり、同時に、双方のマグネットクランプ４，７にもいくつかのボールを配置してある。そして、ワークテーブル１，２を所定角度θだけ傾けてあることから、ワークテーブル２に板材Ｗ２を載置したときにはその板材Ｗ２は左側に向かって自重により滑り移動を生じるように設定してある。
【００１６】
図２〜４は上記フリーボールコンベヤ１０をもって形成されたワークテーブル２および双方のマグネットクランプ４，７の詳細を示しており、ワークテーブル２およびマグネットクランプ４，７には回転自在な複数のボール１１，１１…を出没可能にすなわち上下動可能に弾性支持させてあり、少なくとも一方のマグネットクランプ７側のボール１１，１１…はフリーボールコンベヤ１０の一部を兼ねている。すなわち、図４に示すようにボール１１，１１…は球面軸受１２にて回転自在に支持されているとともに、その球面軸受１２全体が圧縮コイルスプリング１３もしくは高分子弾性体を介してマグネットクランプ４，７に弾性支持されている。そして、特にマグネットクランプ４，７側のボール１１，１１…は、板材Ｗ１またはＷ２による自重が作用しただけの場合はもちろんのこと、後述するようにマグネットクランプ７を弱励磁したとしても、各ボール１１，１１…が没することなく図４に示すようにマグネットクランプ４または７から例えばβだけ浮上した状態（浮上量βは例えば０．０５〜０．２ｍｍ程度）で板材Ｗ１またはＷ２を支えるようになっていて、後述するようにマグネットクランプ４または７を強励磁したときにはそのマグネットクランプ４または７に板材Ｗ１またはＷ２が密着する故に、それに応じて少なくともマグネットクランプ４または７側のボール１１，１１…が没するように設定されている。なお、ワークテーブル２側でフリーローラコンベヤ１０を形成している各ボール１１，１１…も基本的に図４と同じ支持構造となっている。
【００１７】
このような突き合わせ溶接装置によれば、図１に示すように予め位置決め基準ピン９を突出させておくとともに、プッシャー６を後退させておき、この状態で一方のワークテーブル１の上に板材Ｗ１を投入する。そして、板材Ｗ１の投入を待ってプッシャー６を前進させて、板材Ｗ１の端面を位置決め基準ピン９に当接させる。この時、位置決め基準ピン９の基準面は突き合わせ位置すなわちレーザ溶接ヘッド３による溶接軌跡位置（溶接ライン）と一致させてあることから、一方の板材Ｗ１はこれをもって正規位置に位置決めされたことになる。
【００１８】
ワークテーブル１上の板材Ｗ１が位置決めされたならばマグネットクランプ４を励磁して、その磁力による吸引力をもって板材Ｗ１をマグネットクランプ４に吸着固定する。このマグネットクランプ４による吸着固定をもって板材Ｗ１の位置決め状態が自己保持されることから、位置決め基準ピン９を後退動作させる。
【００１９】
続いて、他方のワークテーブル２上にもう一枚の板材Ｗ２を投入すると、その板材Ｗ２はワークテーブル２自体の傾斜のために既に位置決めされているもう一方の板材Ｗ１側に向かって滑るように移動する。同時に、先に位置決めされた板材Ｗ１にはマグネットクランプ４により磁力が発生していることから、その磁力圏内に入った板材Ｗ２はワークテーブル２上を滑るようにして板材Ｗ１側に引き寄せられて板材Ｗ１，Ｗ２の端面同士が突き合わされる。この状態でマグネットクランプ７を弱励磁すると、板材Ｗ２は図４に示すようになおもマグネットクランプ７から浮上したままであるもののマグネットクランプ７による磁力が作用しているため、その磁力のために一段と板材Ｗ１側に引き寄せられて、双方の板材Ｗ１，Ｗ２の端面同士がより一段と密着するようになる。なお、フリーボールコンベヤ１０をもって形成されているワークテーブル２は傾斜方向での板材Ｗ２の動きだけでなく、その平面内でのあらゆる方向での板材の姿勢変更を許容する。
【００２０】
そして、その時点でマグネットクランプ７を強励磁すると、板材Ｗ２はそのマグネットクランプ７に吸着固定されて、これをもって双方の板材Ｗ１，Ｗ２同士の突き合わせ状態での位置決めが完了する。この状態では、双方の板材Ｗ１，Ｗ２同士の突き合わせ部はレーザ溶接ヘッド３にて溶接すべき軌跡と一致している。
【００２１】
そこで、レーザ溶接ヘッド３を起動するとそのレーザ溶接ヘッド３が突き合わせ部の長手方向に沿って移動して、上記の突き合わせ部に例えばＣＯ２ガスレーザ溶接が施されることにより、双方の板材Ｗ１，Ｗ２はテーラードブランク材と化することになる。
【００２２】
このように本実施の形態によれば、二枚の板材Ｗ１，Ｗ２同士の突き合わせとそのクランプに磁石を利用しているため、図１から明らかなように板材Ｗ１，Ｗ２を純機械的に押圧するプッシャー６が一つで済むとともに、板材Ｗ１，Ｗ２の最終クランプを行うためのエアシリンダ等のアクチュエータを駆動源とする従来のクランパーは必要でなくなる。にもかかわらず、従来のものと同様に所期の目的を達成することができる。特にワークテーブル２側には純機械的なプッシャーが設けられていないので、そのワークテーブル２側で取り扱うべき板材Ｗ２に形状的な制約が全くないという利点がある。
【００２３】
図５は本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【００２４】
同図に示すように、図１の右側のワークテーブル２と同様のフリーボールコンベヤ１０をもって形成した板材支持手段としての左右一対のワークテーブル２１，２２を互いに水平な同一平面をなすように配置してあるとともに、ワークテーブル２１，２２のうち突き合わせ溶接位置近傍にはそれぞれにマグネットクランプ１４または１７を配置してある。なお、これらのマグネットクランプ１４，１７はその励磁状態として強励磁と弱励磁とにともに切り換え可能なものが使用されている。さらに、板材Ｗ１，Ｗ２同士の対向間隙内には進退もしくは出没可能な位置決め基準部材としてエアシリンダ８にて進退駆動されるマグネット位置決め基準ピン１９を配置してある。このマグネット位置決め基準ピン１９はその名のとおり電磁石（ただし、永久磁石でも可）をもって形成されている。
【００２５】
各ワークテーブル２１，２２の後部側には、上部が外開き気味に傾斜したラフガイド１２または１３を設けてある。これらのラフガイド１２，１３はエアシリンダ１５または１６にて昇降駆動されるようになっていて、各ワークテーブル２１または２２の上方側から各ワークテーブル２１，２２に投入される板材Ｗ１またはＷ２の一次的な位置決めを行う役目を有している。
【００２６】
各ワークテーブル２１，２２の上方には、板材Ｗ１，Ｗ２をはさんで各マグネットクランプ１４，１７と対向する位置に磁性体製の押さえ板２３，２４を設けてある。この押さえ板２３，２４は装置フレーム２５に昇降可能に支持されているとともに、各板材Ｗ１，Ｗ２の投入完了後に各マグネットクランプ１４，１７の上方まで移動して、その自重のみをもってその板材Ｗ１またはＷ２上に載置されるように設定されている。
【００２７】
したがって、このように構成された第２の実施の形態の突き合わせ溶接装置によれば、双方のラフガイド１２，１３を上昇させるとともにマグネット位置決め基準ピン１９を突出させた上で、その状態で一方の板材Ｗ１をワークテーブル２１上に投入する。板材Ｗ１はラフガイド１２の傾斜面による一次位置決め効果のために、その反ラフガイド１２側の端面がマグネット位置決め基準ピン１９に近接もしくは当接するように案内される。
【００２８】
続いて、マグネット位置決め基準ピン１９を励磁するとともに、マグネットクランプ１４を弱励磁すると、板材Ｗ１は磁力のためにその端面がマグネット位置決め基準ピン１９に突き当たって位置決めされる。その状態でマグネットクランプ１４を強励磁状態に切り換えると、板材Ｗ１はそのマグネットクランプ１４に吸着固定されて位置決めされる。この位置決め完了を待て、マグネット位置決め基準ピン１９を消磁させるとともに後退させる。
【００２９】
次に、もう一方の板材Ｗ２をワークテーブル２２上に投入すると、板材Ｗ２はラフガイド１３の傾斜面による一次位置決め効果のために、その反ラフガイド１３側の端面が位置決め板材Ｗ１側の端面に近接もしくは当接するように案内される。
【００３０】
この状態で、マグネットクランプ１７を弱励磁すると、板材Ｗ２の反ラフガイド１３側の端面が板材Ｗ１側の磁力圏内に入り、しかも板材Ｗ２にはマグネットクランプ１７による磁力が作用しているために、板材Ｗ２は上記磁力のために板材Ｗ１側に引き寄せられて双方の板材Ｗ１，Ｗ２の端面同士が突き合わされて密着する。この状態で、マグネットクランプ１７を強励磁状態に切り換えると、板材Ｗ２はそのマグネットクランプ１７に吸着固定されて位置決めされる。この位置決め完了を待って、レーザ溶接ヘッド３による溶接が施されることになる。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、各板材Ｗ１，Ｗ２を水平方向に機械的に動かしたり、あるいは上下方向から機械的に拘束する手段が必要でなくなるため、装置全体の構造を簡素化できるとともに、板材Ｗ１，Ｗ２の投入時の精度さえ保障されれば突き合わせ溶接できる板材Ｗ１，Ｗ２の形状が全く制約されない利点がある。
【００３２】
ここで、各マグネットクランプ１４，１７の励磁時の磁力の強弱を切り換えることなく、例えば強励磁時と弱励磁時の中間程度の磁力の強さに固定したものとした上で、図５に示した押さえ板２３，２４を併用するようにしてもよい。
【００３３】
すなわち、図６に示すように各板材Ｗ１，Ｗ２の最終的なクランプを行う際に、マグネットクランプ３４または３７に対応する位置でその板材Ｗ１またはＷ２の上に磁性体製の押さえ板２３または２４をその自重をもって載せると、板材Ｗ１またはＷ２から抜けでる磁力のためにマグネットクランプ３４，３７が板材Ｗ１，Ｗ２だけでなく押さえ板２３または２４までも引き寄せることになるため、これによってマグネットクランプ３４，３７に対する板材Ｗ１，Ｗ２の固定力すなわちマグネットクランプ３４，３７と押さえ板２３，２４による挟持力が得られて、最終クランプ時におけるマグネットクランプ３４，３７の磁力が先の強励磁時に比べて小さい場合でも、各板材Ｗ１，Ｗ２を確実にクランプできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい第１の実施の形態を示す概略説明図。
【図２】図１の要部拡大平面図。
【図３】図２の正面図。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す概略説明図。
【図６】図５の要部説明図。
【符号の説明】
１，２…ワークテーブル（板材支持手段）
３…レーザ溶接ヘッド
４…マグネットクランプ（磁石）
７…マグネットクランプ（磁石）
９…位置決め基準ピン（位置決め基準部材）
１０…フリーボールコンベヤ
１１…ボール
１２，１３…ラフガイド
１４…マグネットクランプ（磁石）
１７…マグネットクランプ（磁石）
１９…マグネット位置決め基準ピン（位置決め基準部材）
２１，２２…ワークテーブル（板材支持手段）
２３，２４…押さえ板
Ｗ１，Ｗ２…板材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004154811.tif 000006
【図５】
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【図６】
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