(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の板状の第一ワーク（１）と第二ワーク（２）を、テーブル（３）上の所定の基準位置にて両者の端面同士を突き合わせた状態に位置決めするための装置であって、基準位置の幅方向両端に配置した一対の位置決め部材（５）（５）を備え、各位置決め部材（５）（５）が、基準位置を含む垂直平面内にあって第一ワーク（１）側に面したストッパ面（ｎ）と、ストッパ面（ｎ）の上端縁から第一ワーク（１）側に向かって延在し、ストッパ面（ｎ）から離れるにつれてテーブル（３）上面からの高さが増す傾斜したガイド面（ｍ）と、前記ガイド面（ｍ）とは逆向きの傾斜面で下端縁が前記ストッパ面（ｎ）と会合して前記第二ワーク（２）側に向かって延在するガイド面（ｍ'）を備え、前記ストッパ面（ｎ）と会合する前記ガイド面（ｍ'）の下端縁のテーブル（３）上面からの高さは第二ワーク（２）の板厚より大きく設定され、前記ストッパ面（ｎ）および前記ガイド面（ｍ）（ｍ'）はワーク幅方向で見た内側に向けて開放させてあり、第一ワーク（１）の先端面をストッパ面（ｎ）で位置決めし、次に第二ワーク（２）の先端面を第一ワーク（１）の先端面に当接させて位置決めすることを特徴とするワーク位置決め装置。
【請求項２】
ストッパ面（ｎ）の下端縁がテーブル（３）上面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１のワーク位置決め装置。
【請求項３】
テーブル（３）上面からストッパ面（ｎ）の上端縁までの寸法を、第一ワーク（１）の先端部の厚さより大きく、第一ワーク（１）の厚さと第二ワーク（２）の厚さの和を超えない範囲に設定したことを特徴とする請求項１のワーク位置決め装置。
【請求項４】
位置決め部材（５）（５）が角棒状で、テーブル（３）上面と平行に配置され、テーブル（３）に取り付けるためのベース部（５ａ）（５ａ）と、ベース部（５ａ）（５ａ）の先端に位置してガイド面（ｍ）（ｍ'）とストッパ面（ｎ）とを形成したヘッド部（５ｂ）（５ｂ）とを具備することを特徴とする請求項１のワーク位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ溶接機や精密加工機等に使用されるワーク位置決め装置に関するもので、より詳しくは、テーブル上で平板状ワークの端面同士を突き合わせて位置決めする場合の位置決め部材を改良したものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばレーザ溶接により鋼板の突合せ溶接をする場合、図５および図６に示すように、一対のワーク１，２を位置決めしてセットし得るセット部を並設したテーブル３を水平方向にスライド自在に設け、レーザ加工機１１の真下に位置する（紙面では右側の）セット部の第一ワーク１と第二ワーク２の溶接を実行する間に、他方の（紙面では左側の）セット部から溶接済みワークを搬出するとともに新たなワーク１，２の搬入を行う。レーザ加工機１１は、図６に符号Ｌで示した溶接線に沿ってトーチを移動させ、ワーク１，２の突合せ位置を溶接する。そして、前記溶接が終了すると、テーブル３を鎖線で示される位置に移動させて、溶接済みワークの搬出と新たなワークの搬入を行い、その間に前記他方のセット部のワーク１，２の溶接を実行する。
【０００３】
第一ワーク１と第二ワーク２は、たとえば板厚の異なる矩形の薄板鋼板で、テーブル３上の定位置で両者の端面同士を突き合わせて位置決めされる。図７に従って説明するならば、テーブル３には突合せ溶接の溶接線Ｌに対応して作業溝４が形成されており、作業溝４の両端部に位置決めピン１２が立設されてある。このピン１２は一般に円柱形で、その側面が溶接線Ｌを含む垂直平面に接する位置関係にある。そして、テーブル３上に幅広で板厚の大きい第一ワーク１を図示しないクランパで押し付けてテーブル３上を作業溝４の方向にスライドさせ、第一ワーク１の先端面をピン１２の側面に当接させ、第一ワーク１の先端面を溶接線Ｌに合わせる。次に、第二ワーク２をテーブル３上に別のクランパで押し付け、テーブル３上を作業溝４の方向にスライドさせて、第二ワーク２の先端面を第一ワーク１の先端面に突き当てる。このようにして、第一ワーク１と第二ワーク２の突合せ位置を溶接線Ｌに合致させる。この後、溶接線Ｌに沿ってワーク１，２の突合せ溶接が実行される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
テーブル３上の２枚のワーク１，２の突合せ位置が溶接線Ｌと正確に一致していないと溶接不良の原因となる。ところが、板厚１ｍｍ前後の薄肉鋼板のようなワーク１，２には歪みによる反りがある場合もあり、ワーク１，２をテーブル３上でスライドさせて端面同士を突き当てる方法では図８に示すような位置決め不良が発生することがある。すなわち、図８（Ａ）に示すように、第一ワーク１が上向きに反っている場合、第二ワーク２を第一ワーク１に突き合わせようとしても第一ワーク１の下に潜り込んでしまうことがある。また、図８（Ｂ）に示すように、第一ワーク１が下向きに反っている場合、第二ワーク２を第一ワーク１に突き合わせようとしても第二ワーク２が第一ワーク１の上に乗り上げてしまうことがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、テーブル上で平板状のワークを突き合わせて位置決めする際に使用される位置決めピンを改良して、ワークに反りがあっても正確な位置決めが可能な位置決め装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のワーク位置決め装置は、矩形の板状の第一ワーク（１）と第二ワーク（２）を、テーブル（３）上の所定の基準位置にて両者の端面同士を突き合わせた状態に位置決めするための装置であって、基準位置の幅方向両端に配置した一対の位置決め部材（５）（５）を備え、各位置決め部材（５）（５）が、基準位置を含む垂直平面内にあって第一ワーク（１）側に面したストッパ面（ｎ）と、ストッパ面（ｎ）の上端縁から第一ワーク（１）側に向かって延在し、ストッパ面（ｎ）から離れるにつれてテーブル（３）上面からの高さが増す傾斜したガイド面（ｍ）と、前記ガイド面（ｍ）とは逆向きの傾斜面で下端縁が前記ストッパ面（ｎ）と会合して前記第二ワーク（２）側に向かって延在するガイド面（ｍ'）を備え、前記ストッパ面（ｎ）と会合する前記ガイド面（ｍ'）の下端縁のテーブル（３）上面からの高さは第二ワーク（２）の板厚より大きく設定され、前記ストッパ面（ｎ）および前記ガイド面（ｍ）（ｍ'）はワーク幅方向で見た内側に向けて開放させてあり、第一ワーク（１）の先端面をストッパ面（ｎ）で位置決めし、次に第二ワーク（２）の先端面を第一ワーク（１）の先端面に当接させて位置決めすることを特徴とする。
【０００７】
位置決め部材のストッパ面は、基準位置を含む垂直平面内にあって、第一ワークの先端面を受け止めることによって基準位置に位置決めする。位置決め部材のガイド面は、第一ワークが上向きに反っている場合に、その先端部を押し下げて反りを修正ないし矯正する役割を果たす。
【０００８】
上向きに反った第一ワークの場合、先端部がテーブル上面から少し浮いた状態となるが、先端面がストッパ面に当たるまで押し進めることにより、ガイド面によって先端部が押し下げられ、反りが修正ないし矯正される。このようにして先端面を基準位置に揃えた第一ワークは、先端部がテーブル上面と接するか、あるいは僅かのすきましかない状態に保持されているため、第二ワークを突き合わせたとき第二ワークが第一ワークの下に潜り込むことはない。
【０００９】
第一ワークが下向きに反っている場合、先端面がストッパ面に当たることによって、先端部の上面がテーブル上面より下まで下がることを防止される。また、請求項２の発明のように、ストッパ面の下端縁をテーブル上面よりも下方に位置させることにより、第一ワークの下向きの反りが比較的大きい場合でも第一ワークの先端部がストッパ面により確実に規制され、テーブル上面から過度に下方に潜り込むことはない。したがって、第二ワークの先端面を突き合わせるとき、第二ワークが第一ワークの上に乗り上げることはない。
【００１０】
テーブル上面からガイド面の下端縁までの寸法は、第一ワークの先端部の厚さより大きく、第一ワークの厚さと第二ワークの厚さの和を越えない範囲に設定する（請求項３）。第一ワークの先端部に上向きの反りがある場合に、ガイド面によって下向き押し下げ、第一ワークの先端部の下面とテーブル上面との間に第二ワークの厚さを越えるすきまが生じないようにするためである。
【００１１】
位置決め部材の具体的な形状は別段限定されるものではないが、たとえば、テーブルに取り付けるためのベース部と、ベース部の先端に位置してガイド面とストッパ面を形成したヘッド部とを備え、テーブル上面と平行に配置される角棒状とすることができる（請求項４）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図３に従い、レーザによる薄肉鋼板の突合せ溶接におけるワークの位置決めを例にとって、本発明の実施の形態を説明する。この場合、ワークの突合せ位置すなわち溶接線が基準位置となる。
【００１３】
図１に示すように、溶接線Ｌの両端部に溶接線Ｌと平行に設置された一対の位置決め部材５で位置決め装置が構成される。各位置決め部材５は概ね角棒状で、ベース部５ａとヘッド部５ｂを備える。図２に示すように、ヘッド部５ａは矩形の横断面を有し、下面がテーブル３の上面に接した状態でボルト等の固定手段によりテーブル３に固定される。位置決め部材５は、図１に示した位置と、互いに離反する向きに後退した退避位置との間でスライド可能になっている。また、位置決め部材５の溶接線Ｌ方向の位置は、ワークの大きさに応じて調節できるようになっている。
【００１４】
ヘッド部５ｂはベース部５ａを延長した形態ではあるが、下面の中央部に位置決め部材５の長手方向に延びる凸部５ｃを備えるとともに、ガイド面ｍ，ｍ'を備えている。凸部５ｃの幅は作業溝４内に収まる程度であればよいが、凸部５ｃの第一ワーク１側の側壁面は溶接線Ｌを含む垂直面であり、この垂直面は第一ワーク１の端面と当接するストッパ面ｎを構成する。なお、ガイド面ｍ，ｍ'とストッパ面nを具備していれば、位置決め部材５の形状は図面に例示した形状に限られず、その他の形状とすることも可能である。また、ガイド面ｍ，ｍ'と会合する位置決め部材５の垂直壁面をワーク１，２の幅方向の位置決めに利用することも可能である。
ここで、ガイド面ｍ，ｍ'と会合する位置決め部材５の垂直壁面とは位置決め部材５の長手方向に対して垂直な壁面であって、ガイド面ｍと会合する垂直壁面は、図１の上側の位置決め部材５の場合、第一ワーク１の上辺と平行な実線で示してあり、図１の下側の位置決め部材５の場合、第一ワーク１の下辺と平行な破線で示してある。同様に、ガイド面ｍ'と会合する垂直壁面は、図１の上側の位置決め部材５の場合、第二ワーク２の上辺と平行な破線で示してあり、図１の下側の位置決め部材５の場合、第二ワーク２の下辺と平行な実線で示してある。
また、図２（Ａ）では、図１の上側の位置決め部材５におけるガイド面ｍと会合する垂直壁面がガイド面ｍを斜辺とする直角三角形状に現われている。図２（Ｂ）では、同じく図１の上側の位置決め部材５におけるガイド面ｍ，ｍ'と会合する垂直壁面が、ガイド面ｍ，ｍ'を斜辺とする直角三角形状に現われている。図２（Ｃ）では、図１の下側の位置決め部材５におけるガイド面ｍ，ｍ'が実線と破線で示してあるが、同図は図１における線Ｃ−Ｃにおける断面であることから、ガイド面ｍ，ｍ'と会合する垂直壁面は現れていない。
図１および図２から明らかなとおり、上記垂直壁面はガイド面ｍ，ｍ'のベース部５ａ側にあり、位置決め部材５の先端側にはそのような垂直壁面はない。つまり、ガイド面ｍ，ｍ'およびストッパ面ｎはワーク幅方向で見た内側に向けて開放させてある。また、図１では、位置決め部材５の先端面からガイド面ｍ'の垂直壁面までの距離よりも位置決め部材５の先端面からガイド面ｍの垂直壁面までの距離の方が長い。これは、図１が、第一ワークの幅に比べて第二ワークの幅が小さいという寸法関係にあり、かつ、垂直壁面をワーク１，２の幅方向の位置決めに利用する場合の例を示した図であることによる。
このように、一対の位置決め部材５は、先端面を向かい合わせにして、ワーク１，２の幅方向の両端部に位置し、ストッパ面ｎおよびガイド面ｍ，ｍ'が溶接線Ｌと平行に延所する。
【００１５】
一方のガイド面ｍは、ストッパ面ｎの上端から第一ワーク１側に面した位置決め部材５の側面まで延在する傾斜面である。ガイド面ｍの傾斜角θは経験上求められる第一ワーク１の反りの度合いに基づいて定められるもので、通常、２０°〜４０°の範囲に設定される。ストッパ面ｎと会合するガイド面ｍの下端縁のテーブル３上面からの高さは、テーブル３の上面から第一ワーク１の下面までの距離が第二ワーク２の板厚よりも小さくなれば足り、通常、第一ワーク１の板厚より僅かに大きく設定される。言い換えるならば、テーブル上面からストッパ面の上端縁までの寸法は、第一ワークの先端部の厚さより大きく、第一ワークの厚さと第二ワークの厚さの和を越えない範囲とする。
【００１６】
他方のガイド面ｍ’は前記ガイド面ｍとは逆向きの傾斜面であり、ストッパ面ｎから第二ワーク２側に面した位置決め部材５の側面まで延在する。ガイド面ｍ’の傾斜角は上記ガイド面ｍと同等に設定することができる。ストッパ面ｎと会合するガイド面ｍ’の下端縁のテーブル３上面からの高さは、通常、第二ワーク２の板厚より僅かに大きく設定される。
【００１７】
テーブル３上での位置決め部材５によるワーク１，２の位置決めは次の要領で行われる。まず、テーブル３上の第一ワーク１を位置決め部材５に向けてスライドさせるのであるが、反りが全くないときは第一ワーク１は先端面１ｂがストッパ面ｎに当接するまでスムーズに進み、これにより先端面１ｂが溶接線Ｌに一致した状態に位置決めされる。第一ワーク１に上向き若しくは下向きの反りがある場合については次のとおりである。なお、第二ワーク２についても概ね同様であるためここでは第一ワーク１についてのみ述べる。
【００１８】
図３（Ａ）に示すように、第一ワーク１の先端部１ａが上向きに反っていてテーブル３の上面から少し浮き上がっている場合には、第一ワーク１の先端面１ｂの上辺エッジが位置決め部材５のガイド面ｍに当たり、ガイド面ｍに摺接しながら進むこととなる。その結果、第一ワーク１の先端部１ａの上向きの反りが下方に修正ないし矯正され、端面１ｂがストッパー面ｎに当接するに至る。このようにして、第一ワーク１の端面１ｂが溶接線Ｌに一致する。このようにして位置決めされた第一ワーク１の先端部１ａは、テーブル３の上面と接するか、仮に浮き上がっていても僅かな、つまり第二ワーク２の板厚より小さなすきましか存在しない状態となる。
【００１９】
逆に、図３（Ｂ）に示すように第一ワーク１の先端部１ａに下向きの反りがある場合には、テーブル３上を第一ワーク１が前進すると、その下向きの先端部１ａが作業溝４に潜り込もうとするが、ストッパ面ｎが作業溝４内にまで及んでいるため、このストッパ面ｎに先端面１ｂが当接して溶接線Ｌ上に位置決めされる。このようにして、作業溝４内への第一ワーク１の先端部１ａの過度の潜り込みが規制される。ここで、過度の潜り込みというのは、第一ワークの上面がテーブル３の上面よりも下になることを意味する。それによって第二ワーク２の乗り上げが起こり得るからである。
【００２０】
図４に示すように、上記突部５ｃの幅を拡張してテーブル３の上面とほぼ面一の上面を備えた支持片５ｄを形成させてもよい。これにより、とくにワーク１，２が下向きに反っている場合に、図４（Ｂ）に二点鎖線で示すように、反ったワーク先端部が支持片５ｄの上面で支えられるため、テーブル３上面より下位に潜り込むことが防がれる。
【００２１】
上述のように、第一ワーク１に反りがない場合、上向き又は下向きの反りがある場合のいずれであっても、第一ワーク１の先端面１ｂがストッパ面ｎで溶接線Ｌ上に位置決めされる。そして、上述の要領でテーブル３上に第一ワーク１を位置決めすると、次に第二ワーク２をテーブル３上に第一ワーク１に向けてスライドさせて、第二ワーク２の先端面を第一ワーク１の先端両１ｂに当接させて溶接線Ｌ上に位置決めする。第二ワーク２が第一ワーク１の下に潜り込むことなく、かつ、第一ワーク１上に乗り上げることなく、確実に第二ワーク２の先端面が第一ワーク１の先端面１ｂに突き合わされて、溶接線Ｌ上に位置決めされる。このように位置決めされたワーク１，２をクランパでテーブル３上に押し付けて固定した状態で、位置決め部材５を退避させて、溶接を実行するのである。
【００２２】
なお、本発明は、ここに例示したレーザによる突合せ溶接におけるワークの位置決めに限らず、その他の各種加工機や検査機等におけるワークの位置決めにも適用することができるものである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークに反りがあっても、ガイド面および／またはストッパ面によって反りが修正あるいは矯正され、第一ワークの先端面が基準位置に正確に位置決めされるので、第二ワークを突き合わせるとき第一ワークの下に潜り込んだり、上に乗り上げたりするといった問題が解消する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための平面図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】図２（Ｃ）と類似の断面図である。
【図４】別の実施の形態を示す図２（Ｂ）と類似の断面図である。
【図５】レーザ突合せ溶接に使用されるテーブルの概略正面図である。
【図６】図５のテーブルの平面図である。
【図７】（Ａ）は従来の技術を説明するための平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図８】従来の技術を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１  第一ワーク
２  第二ワーク
３  テーブル
４  作業溝
Ｌ  溶接線（基準位置）
５  位置決め部材
５ａ  ベース部
５ｂ  ヘッド部
５ｃ  凸部
５ｄ  支持片
ｍ  ガイド面（第一ワーク用）
ｍ’  ガイド面（第二ワーク用）
ｎ  ストッパ面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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