(57)【要約】【課題】簡単な構成で、しかも、形状や大きさのいかんを問わず、板材１，２の端縁１ａ，２ａ同士をすきまなく突き合わせる。【解決手段】  第一の板材１をワーク支持手段に載置し、所定位置に移動させた後クランプし、第二の板材２をワーク支持手段に載置し、第一の板材１の端縁１ａに向けて移動させ、第一の板材１の端縁１ａと第二の板材２の端縁２ａを突き合わせた後第二の板材２をクランプすることにより、第一の板材１と第二の板材２を端縁１ａ，２ａ同士で突き合わせた状態に位置決めするに当たり、板材１，２の、突き合わせるべき端縁１ａ，２ａ近傍を保持手段５０により保持して移動させる。言い換えれば、板材１，２の前部を引いて移動させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の板材をワーク支持手段に載置し、所定位置に移動させた後クランプし、第二の板材をワーク支持手段に載置し、第一の板材の端縁に向けて移動させ、第一の板材の端縁と第二の板材の端縁を突き合わせた後第二の板材をクランプすることにより、第一の板材と第二の板材を端縁同士で突き合わせた状態に位置決めするに当たり、
板材の、突き合わせるべき端縁近傍を保持手段により保持して移動させる板材の突合せ位置決め方法。
【請求項２】
第一の板材の２辺が位置決めピンに当たるまで、第一の板材を移動させる請求項１の板材の突合せ位置決め方法。
【請求項３】
板材の前記端縁から幅の１／４の寸法の範囲内を保持する請求項１または２の板材の突合せ位置決め方法。
【請求項４】
前記保持手段が板材と平行な方向に自由度をもっている請求項１ないし３のいずれかの板材の突合せ位置決め方法。
【請求項５】
前記保持手段がバキューム・カップである請求項４の板材の突合せ位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は板材の突合せ位置決め方法に関するもので、たとえばテーラード・ブランク材（Tailor-Welded Blanks）をつくるときのように金属板材を突合せ溶接するにあたり、その金属板材を突き合わせた状態に位置決めするために利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
テーラード・ブランク材は、厚さや材質の異なる金属板材の端縁同士を突き合わせて、レーザ溶接等により突合せ溶接をした後、プレス加工により１枚のパネルに成型したもので、自動車のドア・パネル等で採用されている。
【０００３】
図９を参照して、２枚の板材１，２をそれらの端縁１ａ，２ａ同士で突き合わせる場合の従来一般的な方法を説明すると次のとおりである。まず、図９（Ａ）に示すように、第一の板材１をプッシャ３で矢印ｂで示すように押して端縁１ｂを位置決めピン４に当てる。続いて、プッシャ３を後退させた後、図９（Ｂ）に示すように、第一の板材１をプッシャ５で矢印ａで示すように押して端縁１ａを位置決めンピン６に当てる。そして、第一の板材１をクランプした後、位置決めピン６を退入させる。次に、図９（Ｃ）に示すように、第二の板材２を、突き合わせるべき端縁２ａとは反対側からプッシャ７で押して、第一の板材１の端縁１ａに当てる。その後、第二の板材２をクランプする。なお、図９ではクランプ装置は図示を省略してある。
【特許文献１】特開２００３−７１５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
板材を突合せ溶接する場合、端縁間のすきまの有無や大きさが溶接品質に大きく影響する。しかし、上述の従来の位置決め方法のようにプッシャで機械的に押すだけでは、端縁１ａ，２ａ同士を突き合わせて位置決めすることは必ずしも容易でない。図示するような矩形の板材１，２同士の場合は比較的容易に突き合わせることができるが、三角形や曲線部分を含んだ各種の異形材に対応するためには、プッシャや位置決めピンの数、ひいては工程数を増やさざるを得ない。
【０００５】
具定例を挙げるならば、図１０（Ａ）は板材を位置決めピンに突き当てる場合を示しているが、矢印で示すようにプッシャで後ろから押すだけでは二点鎖線で示すように板材の姿勢がくずれてしまう。図１０（Ｂ）に示すように、曲線を含み、しかも対称形でないような端縁を押す場合にも同様の問題がある。また、図１０（Ｃ）に示すように端縁の形状に合わせた補強材を用いたり、図１０（Ｄ）に示すように板材にプッシャを当てるための切り欠きをわざわざ設けたりすることも行われている。さらに、図１０（Ｅ）に示すように、板材を後から押すと板材が撓んで浮き上がるおそれがある。
【０００６】
この発明の主要な目的は、簡単な構成で、しかも、板材の形状や大きさのいかんを問わず、板材の端縁同士を突き合わせて位置決めすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の板材の突合せ位置決め方法は、第一の板材をワーク支持手段に載置し、所定位置に移動させた後クランプし、第二の板材をワーク支持手段に載置し、第一の板材の端縁に向けて移動させ、第一の板材の端縁と第二の板材の端縁を突き合わせた後第二の板材をクランプすることにより、第一の板材と第二の板材を端縁同士で突き合わせた状態に位置決めするに当たり、板材の、突き合わせるべき端縁近傍を保持手段により保持して移動させることを特徴とするものである。
【０００８】
板材の端縁近傍を保持手段により保持して移動させるとは、言い換えるならば、板材を引いて移動させることを意味する。従来のプッシャのように、突き合わせるべき端縁とは反対側から押して移動させるのでなく、板材の端縁近傍を保持し、引いて移動させることにより、板材の形状や大きさに関係なく容易に移動させることができ、しかも、板材を押すのではなく引いて移動させると板材のずれや撓みが生じず、確実に板材の端縁同士を突き合わせることができる。
【０００９】
第一の板材の移動先としての所定位置とは、たとえば、第一の板材の２辺が位置決めピンに当たる位置である（請求項２）。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の板材の突合せ位置決め方法において、板材の前記端縁から幅の１／４の寸法の範囲内を支持することを特徴とするものである。板材の後方を保持するのでは従来のプッシャで押す場合の問題点が解消しないことがある。また、板材の中央付近を保持することも考えられるが、保持力と板材の剛性との関係によっては、板材を撓ませてしまうことが考えられる。したがって、板材の端縁近傍を保持するのが好ましく、より具体的には、端縁から幅の１／４の寸法の範囲内を保持するのがよい。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの板材の突合せ位置決め方法において、前記保持手段が板材と平行な方向に自由度をもっていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４の板材の突合せ位置決め方法において、前記保持手段がバキューム・カップであることを特徴とするものである。バキューム・カップはその材料の弾性により、ある程度板材と平行な方向に自由度をもっているため、板材が位置決めピンや他の板材の端縁と突き当たるまで、縦横に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、従来の機械的プッシャのように、板材の形状によって押せなかったり、板材の端縁同士を突き合わせることができなかったり、といった問題点が解消する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１を参照して、２枚の板材１，２をそれらの端縁１ａ，２ａ同士で突き合わせる方法を説明する。この実施の形態では保持手段としてバキューム・カップ５０を使用した場合を例にとって説明する。バキューム・カップ５０は、図２に示すように、板材を載せるワーク支持手段としてのテーブル５６の上面とほぼ同一レベルに吸着面を保持している。バキューム・カップ５０はたとえばエアシリンダによって板材に垂直に進退可能で、図２に二点鎖線で示してあるのは板材を吸着して弾性変形した状態である。また、バキューム・カップ５０は、リニア・ガイド５８とボールねじ等のアクチュエータとの組合せによって、テーブル５６の上面と平行に移動することができるようになっている。なお、図１では破線で単一のバキューム・カップ５０を示してあるが、端縁方向に複数のバキューム・カップを配列してもよい。
【００１６】
まず、図１（Ａ）に示すように、第一の板材１の端縁１ａ近傍をバキューム・カップ５０で吸着して保持し、位置決めピン５２，５４に向けて引いて移動させる。このときの操作は矢印ｃ，ｄで示すような二段階となる。すなわち、最初に矢印ｃで示すように端縁１ａを位置決めピン５２に突き当て、続いて他の端縁１ｂを位置決めピン５４に突き当てる。もちろん、最初に矢印ｄで示すように端縁１ｂを位置決めピン５４に突き当て、続いて端縁１ａを位置決めピン５２に突き当てる、といった順番でもよい。
【００１７】
上述のように二段階で移動させる代わりに、図１（Ａ）に白抜き矢印で示すように斜めに移動させてもよい。このとき、バキューム・カップ５０は自らの材料がもつ弾性によって第一の板材１と平行な方向にある程度の自由度を有するため、板材１を白抜き矢印で示すように斜めに移動させることにより、端縁１ａを位置決めピン５２に、他の端縁１ｂを位置決めピン５４に、それぞれ突き当てる操作を同時に行うことができる。したがって、位置決めピン５２に向けて押すプッシャと位置決めピン５４に向けて押すプッシャとが必要であった従来の技術（図５参照）に比べて、装置が簡略化できる。
【００１８】
第一の板材１を位置決めピン５２，５４に突き当てた状態が図１（Ａ）に二点鎖線で示してある。この状態で第一の板材１をクランプし、位置決めピン５２，５４を後退させる。なお、クランプ装置は図１では図示を省略してあるが、図２ないし４を参照して後に述べる。
【００１９】
次に、図１（Ｂ）に示すように、第二の板材２の端縁２ａ近傍をバキューム・カップ５０で吸着して保持し、矢印で示すように引いて移動させ、第二の板材２の端縁２ａを第一の板材１の端縁１ａに突き合わせる。ここでも、バキューム・カップ５０は第二の板材２と平行な方向にある程度の自由度をもっていることから、仮に第一の板材１の端縁１ａに対して第二の板材２の端縁２ａが斜めになって移動してきたとしても、端縁１ａ，２ａ同士が突き合わさるまで第二の板材２を移動させることができる。このようにして板材１，２を突き合わせた後、第二の板材２をクランプする。
【００２０】
述べたように、突き合わせるべき端縁とは反対側から押して移動させる従来の方法に対して、板材１，２の端縁１ａ，２ａ近傍を保持し、引いて移動させることにより、板材１，２の形状や大きさに関係なく容易に移動させることができる。しかも、板材１，２を押すのではなく引いて移動させると板材１，２のずれや撓みが生じにくい。したがって、確実に第一の板材１を位置決めピンに突き当てることができ、また、第二の板材２の端縁２ａを第一の板材１の端縁１ａと突き合わせることができる。
【００２１】
上述の実施の形態では保持手段としてバキューム・カップ５０を使用しているが、板材と平行な方向にある程度の自由度をもったその他の保持手段を採用してもよい。たとえば、板材が磁性体である場合、コイルばねのような可撓性をもった軸の上端にマグネットを固定した形態の保持手段を採用することができる。
【００２２】
次に、図３ないし図８に示すクランプ装置について説明する。ここで、図３は図４の右側半分に相当し、図５（Ａ）は図３のクランプ・ブロックのアンクランプ状態を拡大して示す図である。
【００２３】
図４は、２枚の板材１ａ，１ｂを突き合せた状態でクランプしている状態を示す。符号Ｂで示す突合せ部が突合せ溶接の際の溶接線となる。たとえばテーラード・ブランク材を得るための鋼、アルミ合金、その他の金属製の板材１ａ，１ｂが図示しないテーブル上に載置し、板材１ａ，１ｂの突合せ部Ｂの近傍上面をそれぞれクランプ装置によって押し付ける。
【００２４】
クランプ装置は、図３および図４に示すように、フレーム１０と、平行リンク機構２０と、クランプ・ブロック３０と、駆動装置４０を主要な構成要素として成り立っている。
【００２５】
フレーム１０は、図示しない静止部材に支持され、二点鎖線で示してあるクランプすべき板材１ａ，１ｂを載せるテーブル（図２参照）と平行に、突合せ部Ｂ方向（図４の紙面に垂直な方向）に延在している。
【００２６】
平行リンク機構２０は四つのリンク２２，２４，２６，２８からなり、図示した実施の形態では一対の縦リンク２２，２４の両端を一対の横リンク２６，２８で連結してある。符号ａ，ｂ，ｃ，ｄは連結点を表している。一方の縦リンク２２はフレーム１０に固定してあり、他方の縦リンク２４は縦リンク２２に対して平行移動が可能である。
【００２７】
図３および図４はクランプ状態を示し、図示するように、連結点ａと連結点ｃを結ぶ線分、および、連結点ｂと連結点ｄを結ぶ線分が、板材１ａに対して例えば１〜２°程度のわずかな仰角αをなすように設定してある。これは、板材をクランプした状態を平行リンク機構の下死点と呼ぶならば、連結点ｂと連結点ｄを結ぶ線分が仰角（α＞０）を残した実質的に板材と平行な姿勢をとるときを下死点とした例である。当然ながら、アンクランプ状態では連結点ａおよび転結点ｂよりも連結点ｃおよび連結点ｄが高くなる。
【００２８】
クランプ・ブロック３０は、縦リンク２４の下端部に水平ピン３２を介して揺動可能に取り付けてある。縦リンク２４にバー２５を固定し、そのバー２５の先端とクランプ・ブロック３０との間に圧縮コイルばね３４が介在させてある。図５（Ａ）を参照して説明すると、圧縮コイルばね３４は、クランプ・ブロック３０の水平ピン３２を挟んだ両端のうち、突合せ部Ｂに近い側すなわち前端を弾性的に押し下げるように作用してクランプ・ブロック３２を図中反時計方向に付勢する（図５（Ａ）参照）。クランプ・ブロック３０の後端が縦リンク２４の下端に形成したストッパ２４ａと当たると、それ以上のクランプ・ブロック３０の反時計方向への動きは阻止される。
【００２９】
縦リンク２２，２４の上端を連結する横リンク２８は、縦リンク２２との連結点ｄを越えて延びる延長部２７を有する。延長部２７にはボルト１４を通すための貫通孔２９が設けてある。ボルト１４はフレーム１０に取り付けてあり、ボルト１４の頭と延長部２７との間に圧縮コイルばね１６が介在させてある。
【００３０】
駆動装置４０として、ここではピストン・シリンダ・ユニットが例示してある。ピストン・シリンダ・ユニットは、シリンダ４２とピストン・ロッド４４とヘッダ４６とで構成される。シリンダ４２はフレーム１０に固定され、フレーム１０に設けた貫通孔１２からピストン・ロッド４４が突出している。ここでは単動形のエア・シリンダの場合が例示してあり、シリンダ４２にエアを供給するとピストン・ロッド４４が進出し、エアを排気すると圧縮コイルばね１６の作用でピストン・ロッド４４が退入する。
【００３１】
ピストン・ロッド４４は横リンク２８の延長部２７と係合しており、ピストン・ロッド４４が進出すると横リンク２８の延長部２７が押し上げられる。ピストン・ロッド４４が退入すると圧縮コイルばね１６の作用で横リンク２８の延長部２７が押し下げられる。この実施の形態では、ピストン・ロッド４４が横リンク２８の延長部２７を押し上げる構成としてあるが、これに限らず、平行リンク機構３０の４リンクのうちフレーム１０に固定したリンク２２以外のどれかを直接または間接に動かすことができればよい。
【００３２】
シリンダ４２は共通のヘッダ４６に取り付けてあり、ヘッダ４６の内部に形成したエア通路とシリンダ４２のポートを連通させてある。したがって、個々のシリンダ４２とエア源とを接続するための配管は不要で、ヘッダ４６に設けた単一のエア配管（図示せず）からエアを供給することによってすべてのシリンダ４２に一斉にエアが供給される。その結果、各シリンダ４２のピストン・ロッド４４が横リンク２８の延長部２７を押し上げ、それに伴い縦リンク２４が下降して、クランプ・ブロック３２により板材１ａ，１ｂの上面が均一な力で押さえ付けられる。
【００３３】
図６および図７に示すように、フレーム１０は図３および図４の紙面に垂直な方向に延びており、フレーム１０の長手方向に複数のシリンダ４２が適当な間隔で配置してある（図８）。図８はシリンダ４２の数が８の場合を例示したものであるが、板材１ａ，１ｂの大きさ等によって任意の数のシリンダ４２を使用することが可能である。
【００３４】
次に、このクランプ装置の作用を説明する。
【００３５】
テーブル上に板材１ａ，１ｂを載せて、端縁同士を突き合わせた状態で、ピストン・シリンダ・ユニット４０のシリンダ４２にエアを供給する。すると、ピストン・ロッド４４が進出して横リンク２８の延長部２７を押し上げる。その結果、縦リンク２４を介してクランプ・ブロック３０が降下し、板材２と当接するに至る。この間のクランプ・ブロック３０の動きは瞬間的であるが、詳しく説明するならば次のとおりである。
【００３６】
クランプ・ブロック３０は水平ピン３２を中心として揺動可能であり、かつ、図４（Ａ）に示すように、圧縮コイルばね３４が突合せ部Ｂに近い側すなわち前端を押し下げている。そのため、突合せ部Ｂに近い側が先に板材１ａに当接し、反対側は遅れて当接することになる。そして、その間に突合せ部Ｂに近い側が描く移動軌跡は水平ピン３２を中心とした円弧形状である（図４（Ｂ）参照）。当該円弧形状の移動軌跡はクランプ・ブロック３０と板材１ａとの接触点のそれと実質的に同じである。
【００３７】
クランプ・ブロック３０と板材１ａとの接触点が水平ピン３２を中心とする円弧形状の移動軌跡を描くことから、当該接触点は、円弧運動をする間に水平ピン３２から遠ざかる向きに移動する。かかる動きは、板材１ａを水平ピン３２から遠ざかる向きに、言い換えるならば突合せ部Ｂに向けて、押す動きにほかならない。このときの接触点の水平方向移動距離を図４（Ｂ）に符号Ｌで示す。
【００３８】
クランプ・ブロック３０と同時に縦リンク２４も下降する。その際、縦リンク２４の連結点ｃ，ｄは連結点ａ，ｂを中心とする円弧形状の移動軌跡を描く。そして、アンクランプ状態において縦リングの連結点ｃ，ｄが連結点ａ，ｂよりも高くなるように設定してあるため、縦リンク２４の下降とともに連結点ｃ，ｄは連結点ａ，ｂから遠ざかる。また、クランプ状態において連結点ａ，ｃを結ぶ線および連結点ｂ，ｄを結ぶ線が実質的に板材と平行になるように設定してあるため、クランプ状態では連結点ｃ，ｄが最も連結点ａ，ｂから遠ざかった位置にある。かかる連結点ｃ，ｄの動きは、板材１ａを連結点ａ，ｂから遠ざかる向きに、言い換えるならば突合せ部Ｂに向けて、押す動きにほかならない。
【００３９】
このような連結点ｃ，ｄの動きは既述のクランプ・ブロック３０の動きと相俟って、板材１ａを突合せ部Ｂに向けて押す作用をし、突合せ部Ｂにすきまが生じるのを防止する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態を説明するための平面略図である。
【図２】バキューム・カップの側面図である。
【図３】位置決めに続くクランプを行うためのクランプ装置の側面図である。
【図４】クランプ装置の側面図である。
【図５】（Ａ）は図３のクランプ・ブロックのアンクランプ状態を示す拡大図、（Ｂ）はクランプ・ブロックと板材との接触点の移動軌跡を示す線図である。
【図６】図３のクランプ装置の部分正面図である。
【図７】図３のクランプ装置の部分平面図である。
【図８】（Ａ）はピストン・シリンダ・ユニットの正面図、（Ｂ）は平面図である。
【図９】従来の技術を示す平面略図である。
【図１０】従来の技術を示す平面略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  第一の板材
１ａ  端縁
２  第二の板材
２ａ  端縁
Ｂ  突合せ部（溶接線）
１０  フレーム
１２  貫通孔
１４  ボルト
１６  圧縮コイルばね
２０  平行リンク機構
２２，２４  縦リンク
２５  バー
２６，２８  横リンク
２７  延長部
２９  貫通孔
３０  クランプ・ブロック
３２  ピン
３４  圧縮コイルばね
４０  駆動装置（ピストン・シリンダ・ユニット）
４２  シリンダ
４４  ピストン・ロッド
４６  ヘッダ
５０  バキューム・カップ（保持手段）
５２，５４  位置決めピン
【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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【図９】
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【図１０】
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