(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接される板材の配置を定める位置決め機構および溶接にともない発生する溶接ヒュームやスパッタを捕集する装置を備え、これらを容易に切り換え可能な溶接用治具を提供する。【解決手段】一方の板材１０１を固定する第一マグネットクランプ２と、端面が突き当てられた一方の板材１０１の配置を定める位置決め基準部材５と、他方の板材１０２を固定する第二マグネットクランプ３と、溶接にともない発生する溶接ヒュームおよびスパッタを捕集するスパッタ受け６と、一方の板材１０１を突き当て可能な基準位置と両板材１０１、１０２の突き合わせが可能な退避位置との間で位置決め基準部材５を移動させる第一駆動装置１１と、突合わせ面に近接する捕集位置と退避位置との間でスパッタ受け６を移動させる第二駆動装置１２と、第一駆動装置１１および第二駆動装置１２の切換装置１３とを備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の板材を固定する磁力を発生する第一マグネットクランプと、
端面が突き当てられた前記一方の板材の配置を定める位置決め基準部材と、
前記一方の板材に突き合わされた他方の板材を固定する磁力を発生する第二マグネットクランプと、
前記一方の板材と前記他方の板材との溶接にともない発生する溶接ヒュームおよびスパッタを捕集するスパッタ受けと、
前記一方の板材を突き当て可能な基準位置と前記両板材の突き合わせが可能な退避位置との間で前記位置決め基準部材を移動させる第一駆動装置と、
前記両板材の突き合わせ面に近接する捕集位置と前記突き合わせ面から遠隔する退避位置との間で前記スパッタ受けを移動させる第二駆動装置と、
前記第一駆動装置および前記第二駆動装置を一体的に移動して前記位置決め基準部材または前記スパッタ受けを前記両板材の突き合わせ部へ向ける切換装置と、を備えることを特徴とする溶接用治具。
【請求項２】
前記位置決め基準部材が前記基準位置に移動すると相互に嵌まり合って前記位置決め基準部材の配置を定める凹部と凸部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の溶接用治具。
【請求項３】
前記凹部および前記凸部は楔形状であることを特徴とする請求項２に記載の溶接用治具。
【請求項４】
前記切換装置は、前記第一駆動装置および前記第二駆動装置を一体的に旋回させる旋回機構を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接用治具。
【請求項５】
前記切換装置は、前記第一駆動装置および前記第二駆動装置を一体的に並進させるスライド機構を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
端面どうしを同一平面上で突き合わせた二枚の板材を磁力で固定するマグネットクランプと、一方の板材の端面に押し当たりこの板材の配置を定める出没可能な位置決めピンと、を備える溶接用治具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５４８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二枚の板材を溶接すると、溶接ワイヤなどの一部は溶接の熱によって気化して溶接ヒュームになる。この溶接ヒュームは人体に有害であるため、溶接用治具は溶接ヒュームを捕集する装置を備えることが望ましい。
【０００５】
また、溶接ヒュームと同時にスパッタ（溶接中に飛散するスラグや金属粒）が発生し、これが溶接の品質に悪影響を及ぼす虞がある。
【０００６】
しかしながら、従来の溶接用治具は、板材の配置を定める位置決めピンが邪魔であり、溶接ヒュームやスパッタを捕集する装置を配置する場所がなく、溶接ヒュームやスパッタを捕集する装置を配置することが困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、溶接される板材の配置を定める位置決め機構および溶接にともない発生する溶接ヒュームやスパッタを捕集する装置を備え、これらを容易に切り換え可能な溶接用治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため本発明に係る溶接用治具は、一方の板材を固定する磁力を発生する第一マグネットクランプと、端面が突き当てられた前記一方の板材の配置を定める位置決め基準部材と、前記一方の板材に突き合わされた他方の板材を固定する磁力を発生する第二マグネットクランプと、前記一方の板材と前記他方の板材との溶接にともない発生する溶接ヒュームおよびスパッタを捕集するスパッタ受けと、前記一方の板材を突き当て可能な基準位置と前記両板材の突き合わせが可能な退避位置との間で前記位置決め基準部材を移動させる第一駆動装置と、前記両板材の突き合わせ面に近接する捕集位置と前記突き合わせ面から遠隔する退避位置との間で前記スパッタ受けを移動させる第二駆動装置と、前記第一駆動装置および前記第二駆動装置を一体的に移動して前記位置決め基準部材または前記スパッタ受けを前記両板材の突き合わせ部へ向ける切換装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、溶接される板材の配置を定める位置決め機構および溶接にともない発生する溶接ヒュームやスパッタを捕集する装置を備え、これらを容易に切り換え可能な溶接用治具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る溶接用治具を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る溶接用治具を示す分解斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係る溶接用治具を示す平面図。
【図４】本発明の実施形態に係る溶接用治具を部分的に示す斜視図。
【図５】本発明の実施形態に係る溶接用治具を部分的に示す側面図。
【図６】本発明の実施形態に係る溶接用治具を部分的に示す側面図。
【図７】本発明の実施形態に係る溶接用治具を部分的に示す側面図。
【図８】本発明の実施形態に係る溶接用治具の旋回装置を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る溶接用治具の実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る溶接用治具を示す斜視図である。
【００１３】
図２は、本発明の実施形態に係る溶接用治具を示す分解斜視図である。
【００１４】
図３は、本発明の実施形態に係る溶接用治具を示す平面図である。
【００１５】
図１から図３に示す本実施形態に係る溶接用治具１は、板厚や材質がともに同じ、または板厚や材質がともに異なる複数の板材１０１、１０２（特に鋼板）どうしを突き合わせ、突き合わせ部を溶接して接合し、一体のいわゆるテーラードブランク材（差厚鋼板または差厚ブランク材とも称される）と称される素材を製作するにあたり、両板材１０１、１０２を突き合わせて保持する。
【００１６】
溶接用治具１は、第一マグネットクランプ２と、第二マグネットクランプ３と、位置決め基準部材５と、スパッタ受け６と、旋回装置７と、基台８と、を備える。
【００１７】
第一マグネットクランプ２は、一方の板材１０１を固定する磁力を発生する。
【００１８】
第二マグネットクランプ３は、一方の板材１０１に突き合わされた他方の板材１０２を固定する磁力を発生する。
【００１９】
両マグネットクランプ２、３は、例えば電磁石である。両マグネットクランプ２、３は、励磁と消磁の切り換えだけではなく励磁の強弱を複数段階に調整または切り換える。両マグネットクランプ２、３は、強く励磁すると、両板材１０１、１０２のそれぞれを固定する。また、両マグネットクランプ２、３は、弱く励磁すると、両板材１０１、１０２のそれぞれを二次元的に移動（滑動）可能に保持する。さらに、両マグネットクランプ２、３は、消磁または極めて弱く励磁すると、両板材１０１、１０２のそれぞれの拘束を解く。
【００２０】
位置決め基準部材５は、端面が突き当てられた一方の板材１０１の配置を定める。位置決め基準部材５によって定まる一方の板材１０１の端面の位置は、他方の板材１０２が突き当たることによって両板材１０１、１０２の突き合わせ部の位置になる。
【００２１】
スパッタ受け６は、一方の板材１０１と他方の板材１０２との溶接にともない発生する溶接ヒュームおよびスパッタを捕集する。
【００２２】
なお、第一マグネットクランプ２、第二マグネットクランプ３、位置決め基準部材５およびスパッタ受け６はユニット１０として一体化している。図２は、１つのユニット１０を分解して示す。
【００２３】
旋回装置７は、ユニット１０を回転可能に支持する。旋回装置７の回転中心線は、第一マグネットクランプ２および第二マグネットクランプ３が固定する両板材１０１、１０２の主面に対して略垂直に位置する。
【００２４】
溶接用治具１は、基台８上に複数のユニット１０を並べ、それぞれのユニット１０を相対的に適宜の回転角度で配置して複数の板材１０１、１０２、１０３、１０４を環状に配置することができる（図３）。
【００２５】
図４は、本発明の実施形態に係る溶接用治具を部分的に示す斜視図である。
【００２６】
図５から図７は、本発明の実施形態に係る溶接用治具を部分的に示す側面図である。
【００２７】
図４から図７に示すように、本実施形態に係る溶接用治具１のユニット１０は、位置決め基準部材５およびスパッタ受け６を挟み込むように第一マグネットクランプ２および第二マグネットクランプ３を正対する位置に配置する。
【００２８】
また、溶接用治具１は、一方の板材１０１を突き当て可能な基準位置（図５）と両板材１０１、１０２の突き合わせが可能な退避位置（図６、図７）との間で位置決め基準部材５を移動させる第一駆動装置１１と、両板材１０１、１０２の突き合わせ面に近接する捕集位置（図７）と突き合わせ面から遠隔する退避位置（図５、図６）との間でスパッタ受け６を移動させる第二駆動装置１２と、第一駆動装置１１および第二駆動装置１２を一体的に移動して位置決め基準部材５またはスパッタ受け６を両板材１０１、１０２の突き合わせ部へ向ける切換装置１３と、を備える。
【００２９】
さらに、溶接用治具１は、位置決め基準部材５が基準位置に移動すると相互に嵌まり合って位置決め基準部材５の配置を定める凹部１５と凸部１６と、を備える（図５）。
【００３０】
第一マグネットクランプ２および第二マグネットクランプ３は、隙間１８を隔てて向かい合う。また、第一マグネットクランプ２および第二マグネットクランプ３は、両板材１０１、１０２の端面どうしを同一平面上または適宜の高低差で保持する相対的な位置関係にある。
【００３１】
位置決め基準部材５およびスパッタ受け６は、第一駆動装置１１、第二駆動装置１２および切換装置１３を駆動させると、選択的に隙間１８へ進入して両板材１０１、１０２に接近する。
【００３２】
位置決め基準部材５は一方の板材１０１の端面を略全面的に突き当てることが可能な平面を有する。位置決め基準部材５は、第一駆動装置１１によって移動し、凹部１５と凸部１６とが相互に嵌まり合う位置に達すると基準位置に定まる。
【００３３】
スパッタ受け６は、両板材１０１、１０２の突き合わせ部に沿って開口し、逆三角形状で扁平な漏斗形状を有する。スパッタ受け６は、ユニット１０全体を旋回装置７に支える中空な主柱１９に接続する。スパッタ受け６が捕集した溶接ヒュームやスパッタは、主柱１９および旋回装置７を経て基台８の適宜の箇所に集められて蓄積される。
【００３４】
第一駆動装置１１は、位置決め基準部材５を隙間１８内で往復動させ、第一マグネットクランプ２上の一方の板材１０１に対して進退させる。第一駆動装置１１は、第一マグネットクランプ２上の一方の板材１０１の底面（ここでは、第一マグネットクランプ２を臨む側の面）よりも突出するまで、好ましくは一方の板材１０１の板厚よりも突出するまで位置決め基準部材５を移動する（図５）。これにより、第一駆動装置１１は、一方の板材１０１の配置を定めやすい場所へ位置決め基準部材５を案内する。
【００３５】
第二駆動装置１２は、スパッタ受け６を隙間１８内で往復動させ、第一マグネットクランプ２および第二マグネットクランプ３上の両板材１０１、１０２の突き合わせ部に対して進退させる。第二駆動装置１２は、両板材１０１、１０２の溶接にともない突き合わせ部から生じる溶接ヒュームやスパッタを捕集しやすい場所へスパッタ受け６を案内する（図７）。
【００３６】
第一駆動装置１１および第二駆動装置１２は油圧や空気圧を利用するシリンダである。
【００３７】
凹部１５および凸部１６は相互に嵌まり合う楔形状を有し、第一駆動装置１１が移動させる位置決め基準部材５を基準位置へと導きながら嵌まり合う。
【００３８】
ところで、位置決め基準部材５およびスパッタ受け６は、各々同一線上を往復動することでそれぞれの機能を発揮する場所（基準位置、捕集位置）へ移動する。したがって、溶接用治具１は、位置決め基準部材５およびスパッタ受け６を選択的に両板材１０１、１０２の突き合わせ部へ向ける必要が有る。
【００３９】
そこで、切換装置１３は、第一駆動装置１１の進退方向と第二駆動装置１２の進退方向とを適宜の角度で並べて配置し、少なくともこの角度範囲で第一駆動装置１１および第二駆動装置１２を一体的に旋回させて、位置決め基準部材５およびスパッタ受け６を選択的に両板材１０１、１０２の突き合わせ部へ向ける旋回機構２１を備える。旋回機構２１は、第一駆動装置１１および第二駆動装置１２を一体的かつ回転可能に支える軸部２２と、第一駆動装置１１および第二駆動装置１２を一体的に旋回させる第三駆動装置２３と、を備える。第三駆動装置２３は油圧や空気圧を利用するシリンダである。
【００４０】
なお、切換装置１３は、第一駆動装置１１の進退方向と第二駆動装置１２の進退方向とを適宜の距離で平行に並べて配置し、少なくともこの距離の範囲で第一駆動装置１１および第二駆動装置１２を一体的に並進させて、位置決め基準部材５およびスパッタ受け６を選択的に両板材１０１、１０２の突き合わせ部へ向けるスライド機構（図示省略）を備えていても良い。
【００４１】
図８は、本発明の実施形態に係る溶接用治具の旋回装置を示す斜視図である。
【００４２】
図８に示すように、本実施形態に係る溶接用治具１の旋回装置７は、主柱１９に固定されてユニット１０全体を回転可能に支えるピニオン２５と、ピニオン２５に噛み合うラック２６と、ラック２６を直線的に駆動してピニオン２５、ひいてはユニット１０を回転駆動するスライドユニット２７と、ラック２６をピニオン２５へ押し付ける第四駆動装置２８と、スライドユニット２７を基台８に支えるブラケット２９と、を備える。
【００４３】
ピニオン２５は主柱１９の中空部に接続する開口２５ａを有する。スパッタ受け６が捕集した溶接ヒュームやスパッタは、開口２５ａを通過して基台８の適宜の箇所で蓄積される。
【００４４】
ラック２６はスライドユニット２７のスライドテーブル２７ａにラック２６よりも剛性の低い薄い平板３１を介して固定される。
【００４５】
平板３１は、ラック２６をスライドユニット２７に弾性的に支持する板バネである。平板３１は、自然状態でピニオン２５とラック２６との噛み合わせを解除し、第四駆動装置２８の押し付け力によるラック２６の変位を許容してピニオン２５とラック２６とを噛み合わす。
【００４６】
旋回装置７は、ユニット１０を旋回させるとき、平板３１でラック２６を弾性的に支持することによって、ラック２６とピニオン２５との噛み合わせ部分における面圧を低減し、摩耗を抑制して長寿命かを図る。他方、旋回装置７は、ユニット１０を停止させて固定するとき、第四駆動装置２８でラック２６をピニオン２５に押し付けることによって、ラック２６とピニオン２５との噛み合わせを深めてバックラッシュをなくし、バックラッシュによるユニット１０の微小な回転を抑えて位置決め精度を高める。
【００４７】
また、旋回装置７は、ラック２６とピニオン２５とでユニット１０を旋回するので、ベルト式やチェーン式に比べて延びの影響を受けず、溶接ヒュームやスパッタが通過する開口２５ａを確保しやすい。
【００４８】
溶接用治具１は、先ず、位置決め基準部材５を基準位置に配置する。次いで、溶接用治具１は、位置決め基準部材５に端面が押し当てられた一方の板材１０１の配置を定めるとともに、第一マグネットクランプ２が発生する磁気で一方の板材１０１を固定する（図５）。この後、溶接用治具１は位置決め基準部材５を退避位置へ移動する。そうすると、一方の板材１０１の端面が現出する。
【００４９】
次いで、溶接用治具１は、一方の板材１０１に押し当てられた他方の板材１０２の配置を定め、第二マグネットクランプ３が発生する磁気で他方の板材１０２を固定する。そして、溶接用治具１は、切換装置１３を駆動してスパッタ受け６を両板材１０１、１０２の突き合わせ部へ向ける（図６）。さらに、溶接用治具１は、第二駆動装置１２を伸ばして両板材１０１、１０２の突き合わせ部にスパッタ受け６を配置する（図７）。
【００５０】
このようにして両板材１０１、１０２の端面どうしが突き合わさると、溶接装置（図示省略）は、レーザー溶接などの種々の溶接方法によって両板材１０１、１０２を突き合わせ部で接合し、一体化させる。このとき、溶接用治具１は、両板材１０１、１０２の突き合わせ部から生じる溶接ヒュームやスパッタをスパッタ受け６で捕集し、基台８の適宜の箇所で蓄積する。
【００５１】
本実施形態に係る溶接用治具１は、位置決め基準部材５およびスパッタ受け６をそれぞれ第一駆動装置１１および第二駆動装置１２で移動（具体的には昇降）可能に支え、かつ第一駆動装置１１および第二駆動装置１２ごと位置決め基準部材５およびスパッタ受け６を一体的に移動（具体的には旋回または並進）させることで、相互に干渉させることなく、第一マグネットクランプ２および第二マグネットクランプ３間の隙間１８へ位置決め基準部材５およびスパッタ受け６を配置することができる。これにより、溶接用治具１は、両板材１０１、１０２の高精度な突き合わせ機能と、両板材１０１、１０２の溶接時に生じる溶接ヒュームやスパッタの捕集機能とを兼ね備えることができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る溶接用治具１は、基準位置において位置決め基準部材５の配置を定める凹部１５と凸部１６とを備えることによって、位置決め基準部材５およびスパッタ受け６を一体化しても位置決め基準部材５を基準位置へ確実に配置することが可能であり、一方の板材１０１の位置決め精度を確保し、ひいては両板材１０１、１０２の突き合わせ位置を高精度に定めることができる。
【００５３】
さらに、本実施形態に係る溶接用治具１は、凹部１５および凸部１６、特に楔形状の凹部１５および凸部１６を備えることによって、第一駆動装置１１で移動する過程で位置決め基準部材５を基準位置へ容易に導くことができる。
【００５４】
したがって、本実施形態に係る溶接用治具１によれば、溶接される両板材１０１、１０２の配置を定める位置決め基準部材５および溶接にともない発生する溶接ヒュームやスパッタを捕集するスパッタ受け６を備え、これらを容易に切り換えることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  溶接用治具
２  第一マグネットクランプ
３  第二マグネットクランプ
５  位置決め基準部材
６  スパッタ受け
７  旋回装置
８  基台
１０  ユニット
１１  第一駆動装置
１２  第二駆動装置
１３  切換装置
１５  凹部
１６  凸部
１８  隙間
１９  主柱
２１  旋回機構
２２  軸部
２３  第三駆動装置
２５  ピニオン
２５ａ  開口
２６  ラック
２７  スライドユニット
２７ａ  スライドテーブル
２８  第四駆動装置
２９  ブラケット
３１  平板
１０１、１０２、１０３、１０４  板材
【図１】
2013154386.tif 000003
【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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