JP2019511368A - 真空式溶接保持具およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

真空式溶接保持具（１００）は、第１のワークピース（２０２）を支持するための第１のワークピース支持体（１０２）および第２のワークピース（２０４）を支持すためのる第２のワークピース支持体（１０４）を備える。前記第１のワークピースの支持体は、前記第２のワークピース支持体に対して摺動可能とすることができ、ワークピース支持面（１０３）に形成された少なくとも１つの開口部（１１０）を介して、前記第１のワークピースに真空を供給するよう構成することができる。前記溶接保持具は、前記第１および第２のワークピースを位置調整するゲージバー（１１４）を備える。真空源（３００）によって生成された減圧は、前記ワークピース支持面の前記開口部に伝達され、前記第１のワークピースを、溶接前に、前記ゲージバーに接触させて位置調整しつつ適所に保持することができる。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照

本願は、２０１６年４月４日に出願された米国仮特許出願第６２／３１８，０７５号に基づく優先権を主張し、この相互参照により、当該出願に記載された記載内容を全て援用する。

本開示は、溶接保持具、特に、レーザ溶接作業に用いられる保持具に関する。

自動車、すなわち、車両用途で用いられるような、テーラード・ブランクは、レーザ溶接等の溶接技術を用いて接合される。通常、溶接中や接合中のワークピースは溶接保持具で拘束しなければならない。レーザ溶接のように精密な接合方法では、接合加工中、ワークピース同士を終始変わらない位置で保持するため、通常、比較的しっかりした保持具を必要とする。ワークピースを適切に拘束することにより、ワークピースを接合することができ、通常は恒久的に１つのピースとして固定することができる。ワークピース間に品質の高い溶接接合部を形成するには、ワークピース同士の位置調整も重要である。

公知の取り組みとして、鋼のワークピースを磁性保持具を用いて拘束することがある。磁性保持具は、一般に、印加磁力によりワークピースを保持するものである。こうした方法は、アルミニウムのような非磁性材料には機能しない。

このため、代替可能なワークピース材により広く適用でき、かつレーザ溶接に適した配置形態でワークピースを保持できる、既存の方法に代わるワークピース保持方法への取り組みが必要とされている。

例示としての溶接保持具の斜視図である。 図１の例示としての溶接保持具の側面図である。 １つのワークピースが配置された、図１の例示としての溶接保持具の斜視図である。 第２のワークピースが第１のワークピースに隣接して配置された、図１の例示としての溶接保持具の斜視図である。 ガスケットを備えた、一例としての真空式保持具の拡大断面図である。 図５Ａの真空式保持ガスケットの拡大断面図である。 ワークピース支持体に複数のガスケットを備える、例示としての真空式保持具の断面図である。 別の例の真空式保持具の拡大断面図である。 図６Ａの真空式保持具の拡大斜視図である。 図２の例示としての溶接保持具において示されたゲージバーの拡大図で、ゲージバーは２つのワークピースの間に配置されている。 図２の例示としての溶接保持具において示されたゲージバーの拡大図で、ゲージバーは２つのワークピースの下方の降下位置で示されている。 ワークピースを保持具に固定する、例示としての方法の処理フロー図である。

発明の説明

例えば、レーザ溶接作業に用いる溶接保持具を例示する説明をここに記載する。１以上のワークピース支持体を設けて、ワークピースのハンドリングや、他のワークピースに対する位置決めを行うことができる。例示としてのワークピース支持体は、低圧力源あるいは真空からの減圧を、ワークピースと流体連通するよう選択的に配置し、保持具がワークピースを選択的に把持できるようにすることができる。ワークピースを選択的に把持するために減圧を利用することは、アルミニウムやアルミニウム合金製の材料を含む、溶接容易な実質上いかなる材料の溶接においても、この保持具を用いることを可能とする点で有利である。実施例のワークピース支持体は、ワークピースの支持面における開口部を介して、ワークピースに真空や減圧を選択的に印加することができる。開口部は、ワークピース支持体の１以上の真空パッドに設けてよい。

さらに後述のように、例示としての溶接保持具は、第１のワークピースを支持するための第１のワークピース支持体および第２のワークピースを支持するための第２のワークピース支持体を備えてよい。第１のワークピース支持体は、第２のワークピース支持体に対してスライド可能とすることができ、また、真空源あるいは減圧源からの減圧を、ワークピース支持面における開口部を介して、第１のワークピースの下面に供給するよう構成することができる。溶接保持具はまた、第１および第２のワークピースの位置調整をするためのゲージバーを備えていてよい。ゲージバーが第１および第２のワークピース間から移動する間、真空源によって生成された減圧が、第１のワークピース支持体がワークピースを定位置に保持すためにワークピース支持面における開口部に伝達される。

実施例によっては、ワークピース支持面に保持されこれに接触したワークピースに、ワークピース支持面に設けられた１つ以上の開口部を介して真空を印加することができる。ワークピース支持面は、保持具および/又はワークピース支持体と比較して相対的に小さく、ワークピースと接触するよう構成された、複数の真空「パッド」を備えていてもよい。あるいは、減圧あるいは真空をワークピースに伝えるよう構成された開口部が形成されており、相対的に大きく、全体が連続しているワークピース支持面によって、ワークピースを支持してもよい。実施例によっては、例えば、比較的弾性のある材料を介してシール面をなし、ワークピース支持面に形成された開口部を全体的に取り囲む、ガスケットを設けて、ワークピース支持体によってワークピースに印加される有効吸引力を増加させることができる。他の実施例として、例えば、ガスケットなしで十分に、真空がワークピースに伝えられるような場合、ガスケットは不要であったり、望ましくないこともある。

真空式溶接保持具の例示としての使用方法も開示する。一実例として、その方法は、真空源を用いて第１のワークピースを第１のワークピース支持体に固定すること、および第２のワークピースを第２のワークピース支持体に固定することを含む。この方法はさらに、第１および第２のワークピースを、第１および第２のワークピースの間に配置したゲージバーの方に接触が生じるまで押すこと、およびゲージバーの位置が第１および第２のワークピースの間から外れるようゲージバーを下降させることを含んでよい。この方法はまた、吸引固定された第１のワークピースを備えた第１のワークピース支持体を、固定された第２のワークピースを備えた第２のワークピース支持体の方に、接触が生じるまでスライドさせ、第１および第２のワークピースをそれぞれの端部で位置調整することも含む。

ここで、図１から図８を参照して、例示としての溶接保持具１００を図解し、さらに詳細に説明する。溶接保持具１００は、第１および第２のワークピース支持体１０２、１０４を備え、各ワークピース支持体は、保持具１００の基部１０１に支持されている。第１および第２のワークピース支持体１０２、１０４は、例えば、図４に示されるように、対応する第１および第２のワークピース２０２、２０４を支持する。例えば、支持体１０２、１０４は、第１および第２のワークピース２０２、２０４同士をその端部に沿って容易に溶接できるように、第１および第２のワークピース２０２、２０４を互いに接触するよう位置決めする。例示としての取り組みにおいては、第１および第２のワークピース２０２、２０４を、その対向端部に沿って当接させることにより、ワークピース２０２、２０４間の突合せ接合部の形成を容易にすることができる。こうして、溶接材、例えば、テーラード溶接ブランクを、第１および第２のワークピース２０２、２０４の接合により形成することができる。また、ラップジョイント、突合せとラップの組み合わせ接合、類似あるいは異なる寸法の材料同士の接合、類似のあるいは異種の金属同士の接合等、他のタイプの溶接接合部も形成することができる。

後述の実施例において２つのワークピース２０２、２０４が示されているが、これらは単なる例示であって、２つを超えるワークピースが様々な配置で接合できることは理解できる。単なる一例として、２つ以上のワークピースを第３のワークピースの一端部に沿って接合することができる。また、ワークピース２０２、２０４は、その接合端部がおおむね同じ長さを有するものとして図示されているが、接合されるワークピースは長さが違ってもよい。

ワークピース２０２、２０４は、便宜にかなう任意の材料で形成してよい。また、さらに後述するように、例示としての保持具１００は、鉄系材料、ひいてはいかなる特定の材種に限定されるものではない。

ワークピース２０２、２０４はまた、便宜にかなう任意のサイズおよび／又は厚さとすることができる。以下に説明する実施例では、ワークピース２０２、２０４はシート形状を有するものとして示されている。他の形態、例えば、非平坦、非平面のワークピースも対象としてよい。一例として、ワークピースは、約０.５ミリメートルから２.５ミリメートルの厚みの鋼板であってよい。別の例として、ワークピースは、約１.０ミリメートルから２.０ミリメートルの厚みのアルミニウムシートであってよい。

第１および第２のワークピース支持体１０２、１０４は、互いに移動可能であってもよい。より具体的には、図２にもっともよく示されているように、第１のワークピース支持体１０２は第２のワークピース支持体１０４に対しスライド可能としてよい。さらに後述するように、第１および第２のワークピース支持体１０２、１０４間の相対移動を、ワークピース２０２、２０４を移動して、接触させ、両者の溶接を容易にすることに利用できる。ここで例示する説明は、第１のワークピース支持体１０２が、保持具１００の基部１０１に沿ってスライド可能であり、第２のワークピース支持体１０４が基部１０１に全体的に固定されている構成を対象としているが、第１および第２のワークピース２０２、２０４間で相対移動させる他の方法を用いてよい。単なる例として、第２のワークピース支持体１０４が、基部１０１に沿って移動可能であってよく、もしくは第１および第２のワークピース支持体１０２、１０４の両者が基部１０１に沿って移動可能であってよい。ワークピース支持体１０２、１０４は、単なる例として、鋼、アルミニウム、または合成材料といった、便宜にかなう任意の材料で形成してよい。

図２にもっともよく示されているように、第１のワークピース支持体１０２は、レール１２０に沿って基部１０１に対し平行移動することができる。レール１２０は、第１のワークピース支持体１０２が、概ね、第１および第２のワークピース２０２、２０４の対向端部に垂直かほぼ垂直な方向においてレール１２０に沿ってスライドするように配置してよい。さらに、レール１２０は、第１のワークピース支持体１０２の動作を、基部１０１に対し平行かほぼ平行である並進運動に概ね制限することができる。さらに後述のように、レール１２０は、第１および第２のワークピース２０２、２０４間で位置調整が行われた後、第１のワークピース２０２が第２のワークピース２０４の方へ向かう比較的距離の短い横移動を容易にし、ワークピース２０２、２０４の対向端部を当接させることができる。第２のワークピース支持体１０４が基部１０１に対し移動可能である実施例においては、基部１０１に対する第２のワークピース支持体の移動すなわちスライドを容易にするために、レール１２０などの種々の相対移動機構を設けることができる。

第１のワークピース支持体１０２及び第２のワークピース支持体１０４は、それぞれ真空源や減圧源を利用し、関連するワークピースを選択的に把持することができる。上記のように、真空源を利用することにより、ワークピース支持体１０２および／又は１０４は、アルミニウムのような非鉄金属を含む実質的にあらゆるタイプの材料でできたワークピースを把持することができる。このように、保持具１００は、溶接可能な任意の材料で形成されたワークピース同士の溶接に使用することができる。真空を利用する方法の別の利点は、サイクルタイムの低減であり、これは、真空や減圧が生成される際の相対速度に起因しうるものであり、次々にワークピース支持体１０２および／又は１０４がワークピースを把持することを促進させる。さらに、ワークピースの解放は、ワークピースに印加された圧力を逆転することで促進され、形成されたワークピースにダメージを与えず、迅速に解放できる程度にワークピースを「吹き出す」ことができる。

図１にもっともよく示されているように、第１および第２のワークピース支持体１０２、１０４は各々、それぞれのワークピース支持面１０３、１０５に複数の開口部１１０を備えてよい。例えば、図１に示されるように、第１のワークピース支持体１０２および／又は第２のワークピース支持体１０４上で比較的多数の開口部１１０を使用することで、比較的大きい把持力がワークピースの広い表面積全域、全長に渡って加えられることになり、そのワークピースを対応するワークピース支持面１０３、１０５に引きつけることができる。こうして、前記開口部１１０は、ワークピースの比較的安定しかつ確実な位置決めをもたらすことができる。

やり方によっては、開口部１１０を比較的小さくかつ多数とし、ワークピース２０２／２０４への減圧の印加を比較的広範囲に拡げることができる。単なる例として、開口部は比較的小径、例えば、１０ミリメートル以下としてよい。別の例として、比較的多数の開口部、例えば、ワークピース支持面１０３／１０５の１平方フィートあたり少なくとも２０個の開口部を設けてよい。

ここで、図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃを参照するが、やり方によっては、複数の真空パッド１０６をワークピース支持体１０２、１０４のワークピース支持面１０３、１０５上に設けてよい。実施例の真空パッド１０６は、ワークピース支持体１０２、１０４における開口部１１０の周囲にシール面を延在させていてよい。シール面は、通常、ワークピース２０２及び／又は２０４の下面と接触するよう構成され、開口部１１０の周囲に、ワークピース２０２及び／又は２０４への吸引力の印加を促進するシールを形成できる。

実施例によっては、シール面は、ガスケットにより設けることもできる。例えば、図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃにもっともよく示されるように、各真空パッド１０６は、ワークピース支持体１０２、１０４における開口部１１０の周囲にガスケット１０８を備えることができる。開口部１１０は、真空源あるいは低圧源３００と流体連通させることができる。他の実施例として、真空或いは低圧を、再生ポンプにより提供してもよい。ガスケット１０８は、ワークピース支持面１０３／１０５における凹溝部に配置することができる。例えば、ガスケット１０８は、ワークピース支持面１０３／１０５に形成された外周凹部１１６に配置してよい。ガスケット１０８および／又は外周凹部１１６は各々、開口部１１０を囲むことによって対応するワークピースの下面に対するガスケットのシール度を増大させるように、開口部１１０の周囲を概ね取り囲めばよい。これによって、吸引力や真空が開口部１１０と流体連通して配置され、ガスケット１０８がワークピース（図示なし）の表面に接触して配置されていれば、ワークピースは、通常、真空によりガスケットに接触して保持されることになる。ガスケット１０８は、ワークピース２０２、２０４の表面をシールし易い、比較的軟質であるか、可撓性のある材料で形成してよい。単なる例として、ゴム、ブチル、またはプラスチック材料を使用することができる。

例えば、図５Ａ／５Ｂ／５Ｃには、単一の開口部１１０が示されているが、別の実施例として、単一のガスケット１０８あるいはシール面１０９が、同様のあるいは異なる寸法の複数の開口部１１０を取り囲んでよいことも理解すべきである。このように、単一の真空パッド１０６が、関連する複数の開口部１１０を備えてもよい。

他の例では、図５Ａ／５Ｂ／５Ｃに示されたものとは対照的に、シール面を得るためにガスケットは使用しない。ガスケットのない実施例は、例えば、実質上前述したような開口部１１０を設けるが、開口部１１０を取り囲むガスケット１０８及び／又は外周凹部１１６はなしに行うことができる。ワークピース支持体１０２／１０４で一つ以上の真空パッド１０６が使用される実施例では、開口部１１０を取り囲む、ワーク面１０３／１０５の一部分１０９（図５Ａ参照）が、ワークピース２０２／２０４（図５Ａに図示なし）の下面と接触することにより、シール面の役目をすることができる。

ここで、図６Ａおよび６Ｃを参照し、ガスケットを使用しない別の実施例を示す。ワークピース支持体１０２／１０４は、ワークピース支持面１０３／１０５を設けた上部保持支持体１３０を備える。複数の開口部１１０は、ワークピース支持面１０３／１０５に画定される。図６Ａ／６Ｂに示されるように、複数の通路１１１が上部保持支持体内に延在し、ワークピース支持面１０３／１０５に開口部１１０を画定する。上部保持支持体１３０は、部分的に、前記ワークピース支持体１０２／１０４の真空キャビティを画定することができる（図１参照）。これにより、通路１１１は、減圧或いは真空を開口部１１０に伝え、ワークピース（図６Ａ／６Ｂに図示なし）をワークピース支持面１０３／１０５上に引きつけることができる。

上記のように、開口部１１０を比較的小さくかつ多数とし、ワークピース２０２／２０４への減圧の印加を比較的広範囲に拡げることができる。開口部は、例えば、比較的小径、例えば、１０ミリメートル以下とできる。さらに、比較的多数の開口部、例えば、ワークピース支持面１０３／１０５の１平方フィートあたり少なくとも２０個の開口部を設けてよい。このようにして、ワークピース支持体１０２／１０３は、それぞれワークピース２０２／２０４を比較的大部分に渡って把持することができる。単なる一例として、ワークピース支持体１０２／１０３は、それぞれワークピース２０２／２０４を端部長さの５０％を超えて把持し、これにより、ワークピース支持体１０２／１０４が、レーザ溶接等による接合のためのワークピース２０２／２０４の位置調整を維持する度合いが高まる。

減圧或いは真空は、便宜にかなう方法で、例示としてのワークピース支持体１０２／１０４の開口部１１０に供給してよい。単なる例として、図１にもっともよく示されるように、ワークピース支持体１０２は、コネクタ１５０と流体連通する内部キャビティ１６０を画定してよい。コネクタ１５０は、再生ポンプ、真空源、減圧等からの連結部、例えば、着脱可能な連結部を受け入れることができる。キャビティに印加された減圧や真空は、開口部１１０の内部に、そして通路１１１を経てキャビティ１６０に空気を引き込むことができる（図６Ａにもっともよく示される）。これにより、ワークピース支持面１０３／１０５に配置されたワークピースは、ワークピース支持体１０２／１０４に引きつけられ、ワークピース支持体１０２／１０４に固定することができる。

図５Ｃに示される別のやり方では、真空源３００は、例えば、可撓性チューブ３０４を経て、真空パッド１０６の開口部１１０と連通した、マニホールドあるいはベンチュリトンネル３０２を備えていてよい。チューブ３０４の両端は、管継手、例えば図７に示される分岐した管状継手を介して、真空パッド１０６およびベンチュリトンネル３０２に接続できる。流体あるいはガス供給源、例えば、エアコンプレッサは、流体が供給端部からベンチュリトンネル３０２を通り、排出端部３０８を通って循環するよう、ベンチュリトンネル３０２の供給端部３０６に接続してよい。チューブ３０４は、供給端部および排出端部３０６、３０８間にあるベンチュリトンネル３０２に接続され、真空流は開口部１１０からチューブ３０４を通って生成される。２つの真空パッド１０６を真空源３００に接続しているチューブ３０４が図示されているが、さらにチューブを付加することにより、さらに多数の真空パッド１０６を真空源に接続することができる。これにより、マニホールドは、任意の数の真空パッド１０６、およびその開口部１１０を便宜にかなった真空源に接続することができる。

ここで、図１−４、７Ａ及び７Ｂを参照するが、溶接保持具１００は、第１および第２ワークピース２０２、２０４を位置調整するためのゲージバー１１４を備えてよい。ゲージバー１１４は、第１および第２ワークピース２０２、２０４の間に配置されて、両者間に隙間を画定し、第１および第２ワークピース２０２、２０４同士の位置調整を容易にする。図２および図７Ａにもっともよく示されるように、ゲージバー１１４は、第１の位置調整面１７２および第２の位置調整面１７４を備えていてよい。位置調整面１７２、１７４は、概ね平面であって、ワークピース２０２、２０４の端部がゲージバー１１４に押し付けられる際の各端部の位置調整を容易にする。ゲージバー１１４は、ワークピース２０２、２０４に対して平行移動、もしくは垂直方向上下に移動し、後述するように、ワークピース２０２、２０４同士をその対向端部に沿って当接させる。一実施例では、ゲージバー１１４は、ワークピース２０２、２０４の間に位置し、両ワークピースの端部の位置調整ができる位置である伸長アライメント位置から、ワークピースの下方に位置する退避溶接位置まで退避する。ゲージバー１１４は溶接中のワークピース同士の境界面の下方に位置する排気室１４０まで退避することができる。

ゲージバー１１４は、第１および第２ワークピース２０２、２０４の対向端部を位置調整するよう構成してよい。一実施例として、ワークピース支持面１０３／１０５は、開口部１１０を介して供給された真空／減圧により、第１および第２ワークピース２０２、２０４に全体的に把持力を及ぼし、ゲージバー１１４が第１および第２ワークピース２０２、２０４の間から移動した後においても、第１および第２ワークピース２０２、２０４を溶接のための位置調整をされたままとできる。あるいは、ゲージバー１１４と接触させたままでのワークピース２０２、２０４の連続的な位置調整を容易にするために、ゲージバー１１４によってワークピース２０２、２０４それぞれに付与される剪断力が、ワークピース２０２、２０４に働く真空力をわずかに超えていることが望ましい。このように、ゲージバー１１４と接触していることで、ワークピース２０２、２０４を十分に把持することが可能となり、ワークピース間にずれを生じさせるような大きな動きを阻止できる一方、ワークピース２０２、２０４を、ワークピース支持体１０２／１０４に対してわずかに移動させて、少々のずれを修正することができる。

溶接保持具１００は、さらに、１つ以上の補助プッシャーを備えてよく、ゲージバー１１４が下降した後に第１および第２ワークピース２０２、２０４を移動して接触させるために用いる。例えば、補助プッシャー１２２はそれぞれ、第１のワークピース１０２および第１のワークピース支持体１０２がともに、ワークピース支持体１０２を支持するレール１２０が許容するとおりにゲージバー１１４に向かってスライドするよう、第１のワークピース１０２およびワークピース支持体１０２を押すことができる。補助プッシャー１２２は、こうして、位置調整された第１のワークピース２０２を押し、第２のワークピース２０４と当接させることができる。補助プッシャー１２２が第１のワークピース２０２を第２のワークピース２０４の方に移動させる間、第１のワークピース支持体１０２は吸引力／真空を維持して、第１のワークピース２０２が第１のワークピース支持体１０２に固定された状態を保つことができる。しかるべく、第１のワークピース２０２の移動は概ね、第１のワークピース支持体１０２がレール１２０に沿って移動する間、スライドする第１のワークピース支持体１０２により可能である。補助プッシャー１２２は、溶接前のワークピース２０２、２０４の位置決めのみならず、溶接中のワークピースに対して、溶接接合部の形成を促す力（比較的小さく、例えば、２５−３０ｐｓｉ、あるいは１０ポンドより小さい力）を働かせることもできる。

ここで、図７Ａおよび７Ｂを参照して、第１および第２ワークピース２０２、２０４を接合するのに用いられる、例示としての溶接工程をさらに詳説する。図７Ａにおいて、ゲージバー１１４は、第１および第２ワークピース２０２、２０４間に介在した状態にあり、第１および第２ワークピース２０２、２０４の隣接する端部は、互いに位置調整されているが、接触はしていない。さらに具体的には、ワークピース２０２、２０４の端部は、ゲージバー１１４におけるそれぞれの位置調整面１７２、１７４に当接している。ゲージバー１１４は、初期においては第１および第２ワークピース２０２、２０４の位置調整された隣接端部間に隙間を残しつつ、降下させてよい。図７Ｂに示されるように、補助プッシャー１２２は、その後、ワークピース２０２、２０４が引っ込んだゲージバー１１４の上方で接触するよう促すことができる。より具体的には、補助プッシャー１２２は、第１のワークピース支持体１０２および第１のワークピース２０２を横方向にスライドさせて、第１および第２ワークピース２０２、２０４の隣接端部を合わせ、突合せ接合を形成することができる。レーザヘッド４００は、第１および第２ワークピース２０２、２０４の近傍、例えば、第１および第２ワークピース２０２、２０４の上方に配置してよい。レーザヘッド４００は、その後、ワークピース２０２、２０４の端部に沿うか、あるいは近接してレーザＬ（図７Ｂ参照）の照準を合わせ、両者を溶接し単一部品とすることができる。熟練した職人であれば十分理解できるように、レーザヘッドの特定の形式や数は、ワークピース２０２、２０４に対する方向あるいは距離と同様に、多数の要因によって決定することができ、かつ、ここに記載された溶接保持具は、特定のレーザヘッドの態様に限定されない。

ビームダンプともいう排気室１４０を、第１および第２ワークピース２０２、２０４の下方であって、ワークピース２０２、２０４の上方に位置するレーザヘッド４００の反対側に設けてよい。溶接工程において、第１および第２ワークピース２０２、２０４の近接端部に沿ってシールドガスを供給することが、便宜にかなっていることがある。単なる一実施例として、排気室１４０には、アルゴンのような不活性ガスを供給し、アルミニウムを溶接する際に生じる空孔を減少させることができる。不活性ガスは、溶接工程における第１および第２のワークピース２０２、２０４の不本意な反応を概ね最小限に抑えることができる。図７Ａおよび７Ｂの実施例によれば、排気室１４０は一対の垂直支柱１４２、水平支柱すなわちプラットフォーム１４４および２つのワークピース２０２、２０４の下面により画定される。排気室が他の構成をとり得ることは明らかである。

ここで、図８を参照すると、例えば溶接するために、第１および第２のワークピースを位置決めおよび／又は接合するプロセス８００が示されている。プロセス８００は、ブロック８０５で開始され、ここで、第１のワークピースは、第１のワークピース支持体上で位置決めされるか位置調整される。厚みの異なるワークピースでなるテーラード・ブランクにおいては、厚みの大きいピースを最初に位置決めし、固定することが望ましい。上述のように、第１のワークピース２０２は、第１のワークピース支持体１０２上にセットしてよい。第１のワークピース２０２は、第１のワークピース支持体１０２上で位置決めし、便宜にかなう方法で、第２のワークピース２０４に接合、例えば溶接するための位置調整をしてよい。一例では、第１のワークピース２０２の端部、例えば、第２のワークピース２０４に溶接されない側端部の一方を拘束する１つ以上のゲージピンを、第１のワークピース支持体１０２に設け、第１のワークピース２０２の側端部をゲージピンで位置調整する。ゲージピンは、このようにしてワークピース２０２をｘ方向、すなわち溶接端部に平行な方向で位置調整できる。

第１のワークピース２０２の位置調整および／又は位置決めの一部として、第１のワークピース２０２を、配置されたゲージバーの方に、接触が生じるまで押すことにより、第１のワークピースは、ｙ方向、すなわち溶接端部に垂直な方向において位置調整することもできる。例えば、第１のワークピース２０２を第１のワークピース支持体１０２上に装着する際に、第１のワークピース２０２をゲージバー１１４に押し付け、第１のワークピース２０２の端部を概ね位置調整することができる。ワークピース２０２は、このようにして、ゲージバー１１４によって第一の次元での位置調整ができ、ゲージピンによって第二の次元での位置調整ができる。

ブロック８１０に進み、ワークピース２０２は、例えば、真空源或いは減圧を利用して、第１のワークピース支持体に固定される。前述のように、第１のワークピース支持体１０２は、ワークピース２０２を把持することができる。例えば、真空源３００あるいは再生ポンプにより生成された減圧は、第１のワークピース２０２がワークピース支持面１０３に引きつけられて、所定の位置に保持できるよう、ワークピース支持面１０３の開口部１１０に伝えられる。第１のワークピース２０２はゲージバー１１４によりこうして位置調整され、第１のワークピース支持体１０２に固定される。次いで、プロセス８００はブロック８２０に進むことができる。

ブロック８２０では、第２のワークピースを、第２のワークピース支持体上に位置決めするか、あるいは位置調整することができる。例えば、前述したように、第２のワークピース２０４は、第２のワークピース支持体１０４上にセットすることができる。第２のワークピース２０４は、第１のワークピース２０２の位置調整について前述したのと同様のやり方で、第２のワークピース支持体１０４上で位置決めし、２つの次元で位置調整することができる。より具体的には、第２のワークピース２０４を溶接端部に沿ってゲージバー１１４に押接する一方で、第一の方向で第２のワークピース２０４の非溶接端部を位置調整するために、一つ以上のゲージピンを設けることができる。ゲージバー１１４は、一定あるいは実質的に一定の厚さを規定してよく、第１および第２ワークピース２０２、２０４の溶接端部は、例えば溶接作業による接合のための平行あるいは平行でない位置調整がなされる。次いで、プロセス８００は、ブロック８３０に進む。

ブロック８３０では、第２のワークピースを、第２のワークピース支持体に固定することができる。例えば、前述したように、第２のワークピース２０４は、一つ以上の開口部１１０を介して印加される真空源、あるいは減圧によって、第２のワークピース支持体１０４に固定することができる。また、例えば、磁気装置やクランプを使用する、標準的な非真空法を利用し、第２のワークピース２０４を固定してもよい。こうして、第１および第２ワークピース２０２、２０４の両者は互いに平行に位置調整され、それぞれ、第１および第２ワークピース支持体１０２、１０４に固定される。次いで、プロセス８００はブロック８４０に進む。

ブロック８４０では、ゲージバーの位置が第１および第２のワークピース間から外れるよう、ゲージバーを下降させることができる。例えば、第１および第２ワークピース２０２、２０４は、平行であって互いに位置調整されることが望ましいが、その両者の隣接端部間に隙間が画定されるよう、ゲージバー１１４を下降させることができる。次いで、プロセス８００は、ブロック８５０に進むことができる。

ブロック８５０では、第１のワークピース支持体は、真空固定された第１のワークピースとともに、固定された第２のワークピースと一体の第２のワークピース支持体の方に、両者が接触するまでスライドさせることができる。例えば、補助プッシャー１２２は、第１のワークピース１０２および／又は第１のワークピース支持体２０２をそれぞれ、第２のワークピース１０４および／又は第２のワークピース支持体２０４の方への移動を促すことができる。第１および第２ワークピース２０２、２０４間の接触により、第１および第２のワークピース２０２、２０４は各端部に沿って位置調整され、例えば溶接による接合を行うための位置決めがなされるよう、隣接して配置される。

ブロック８６０に進んで、第１および第２ワークピースを溶接することができる。例えば、前述したように、レーザヘッド４００を用いて、第１および第２ワークピース２０２、２０４をレーザ溶接することができる。溶接工程においては、溶接位置に近接した排気室、例えば、チャンバ１４０内で、排気を循環させることができる。排気室１４０では、真空源３００によって生成された減圧を利用すれば、排気の除去を促進できる。

前述の記載は、本発明を定義づけではなく、本発明の１以上の実例の記載であると理解されるべきである。本発明は、ここに開示した特定の実施例に限定されるものではなく、後述の請求項によってのみ範囲決定されるものである。さらに、前述の記載に含まれる記述は、特定の実例に関するものであり、字句が明確に定義されている場合を除いて、本発明の権利範囲あるいは請求項で用いた表現の定義を限定するものと解釈されるべきでない。様々な他の実施例や、開示されている実施例の様々な変更や変形は、当業者にとって明らかなものとなろう。こうした他の実施例、変更及び変形全ては、添付された請求項の範囲内に属すよう意図される。

本明細書および請求項で使用されているように、「例えば」、「例えば」、「例えば」、「のように」、「のような」という表現、および「含む」、「有する」、「含む」という動詞やこれらの他の動詞形態は、一つ以上の構成要素や他のアイテムを列挙して使用される場合、常に非限定的に解釈すべきであり、これは、列挙したことを他の追加構成要素やアイテムを排除するものとして判断すべきでないことを意味する。他の表現は、異なる解釈を必要とする文脈で使用されない限り、最も広い合理的な意味で解釈されるべきである。

Claims (22)

1. 第１のワークピース（２０２）を支持するための第１のワークピース支持体（１０２）を備え、該第１のワークピース支持体は、少なくとも１つの開口部（１１０）を有するワークピース支持面（１０３）を含み、該ワークピース支持面の前記開口部を介して、真空源（３００）から前記第１のワークピースの下面に減圧を供給するよう構成されており、
   第２のワークピース（２０４）を支持するための第２のワークピース支持体（１０４）を備え、該第２のワークピース支持体に対して、前記第１のワークピース支持体は摺動可能であり、
   前記第１および第２のワークピースを位置調整するためのゲージバー（１１４）を備え、該第１のワークピースの端部を位置調整するための第１の位置調整面（１７２）と前記第２のワークピースの端部を位置調整するための第２の位置調整面（１７４）を有し、該ゲージバーは、伸長アライメント位置と退避溶接位置の間で移動可能であり、
   前記ゲージバーが前記伸張アライメント位置から前記退避溶接位置に移動する間、前記第１のワークピースが前記減圧により、前記ワークピース支持面に保持されるよう構成された、真空式溶接保持具（１００）。
2. 前記ゲージバー（１１４）は、前記第１および第２のワークピース（２０２、２０４）の間に、水平方向の隙間を画定するよう構成されている、請求項１に記載の真空式溶接保持具（１００）。
3. 前記第１および第２のワークピース（２０２、２０４）の一方を、前記第１および第２のワークピース（２０２、２０４）の他方に向かって移動させるよう構成された、少なくとも１つの補助プッシャー（１２２）をさらに備える、請求項１に記載の真空式溶接保持具（１００）。
4. 前記第１および第２のワークピース支持体（１０２、１０４）の間で、かつ前記ゲージバー（１１４）の下方に位置する排気ガス室（１４０）をさらに備え、該排気ガス室は、前記第１および第２のワークピース（２０２、２０４）の前記端部に沿って、不活性ガスを供給するよう構成されている、請求項１に記載の真空式溶接保持具（１００）。
5. 前記少なくとも１つの開口部（１１０）は、前記ワークピース支持面（１０３）に形成されている複数の開口部である、請求項１に記載の真空式溶接保持具（１００）。
6. 第１のワークピース支持体（１０２）は、前記ワークピース支持面（１０３）を有する上部保持支持体（１３０）を含み、該上部保持支持体は、複数の通路（１１１）を画定し、各通路はそれぞれ、前記ワークピース支持面における前開口部（１１０）の一つまで延在している、請求項６に記載の真空式溶接保持具（１００）。
7. 前記第１のワークピース支持体（１０２）は、前記複数の開口部に連通する真空キャビティ（１６０）を画定し、かつ前記第１のワークピース支持体は、前記真空源（３００）に選択的に接続するよう構成された、真空コネクタ（１５０）を備え、該真空コネクタは前記真空キャビティと連通している、請求項６に記載の真空式溶接保持具（１００）。
8. 各開口部（１１０）の直径は、１０ミリメータ以下である、請求項６に記載の真空式溶接保持具（１００）。
9. 前記複数の開口部（１１０）は、前記ワークピース支持面（１０３）上にマトリクスを画定し、該マトリクスは、前記ワークピース支持面に１平方フィート当たり少なくとも２０の開口部を配列する、請求項６に記載の真空式溶接保持具（１００）。
10. 前記第１のワークピース支持体（１０２）は、少なくとも一つの前記開口部（１１０）の周りに、シール面（１０９）を画定するガスケット（１０８）を備えている、請求項１に記載の真空式溶接保持具（１００）。
11. 前記ガスケット（１０８）は、前記ワークピース支持面（１０３）に形成された外周凹部（１１６）に配置されている、請求項１０に記載の真空式溶接保持具（１００）。
12. 第１のワークピース（２０２）を支持するための第１のワークピース支持体（１０２）を備え、該第１のワークピース支持体は、少なくとも１つの開口部（１１０）を有するワークピース支持面（１０３）を含み、該ワークピース支持面の前記開口部を介して真空源（３００）から前記第１のワークピースの下面に、減圧を供給するよう構成されており、
    第２のワークピース（２０４）を支持するための第２のワークピース支持体（１０４）を備え、該第２のワークピース支持体に対して、前記第１のワークピース支持体はスライド可能であり、
    前記第１および第２のワークピースを位置調整するための、伸長アライメント位置と退避溶接位置との間で移動可能なゲージバー（１１４）を備え、
    前記第１および第２のワークピース支持体の間に配置されている排気室（１４０）を備え、該排気室（１４０）は、前記第１および第２のワークピースの前記端部に沿って不活性ガスを供給するよう構成されており、
    前記ゲージバー（１１４）が前記伸張アライメント位置から前記退避溶接位置に移動する間、前記第１のワークピースが、前記減圧により前記ワークピース支持面に保持されるよう構成された、真空式溶接保持具（１００）。
13. 前記ゲージバー（１１４）は、前記第１および第２のワークピース（２０２、２０４）間に、水平方向の隙間を画定するよう構成されている、請求項１２に記載の真空式溶接保持具（１００）。
14. 前記ゲージバー（１１４）が、前記第１のワークピース（２０２）の端部を位置調整するための第１の位置調整面（１７２）と前記第２のワークピース（２０４）の端部を位置調整するための第２の位置調整面（１７４）を備えている、請求項１２に記載の真空式溶接保持具（１００）。
15. 前記第１および第２のワークピース（２０２、２０４）の一方を、前記第１および第２のワークピース（２０２、２０４）の他方に向かって移動させるよう構成された、少なくとも１つの補助プッシャー（１２２）をさらに備える、請求項１２に記載の真空式溶接保持具（１００）。
16. 前記少なくとも１つの開口部（１１０）は、前記ワークピース支持面（１０３）に形成されている複数の開口部である、請求項１２に記載の真空式溶接保持具（１００）。
17. 第１のワークピース支持体（１０２）は、前記ワークピース支持面（１０３）を有する上部保持支持体（１３０）を含み、該上部保持支持体は、複数の通路（１１１）を画定し、各通路はそれぞれ、前記ワークピース支持面における前開口部（１１０）の一つまで延在している、請求項１６に記載の真空式溶接保持具（１００）。
18. 前記第１のワークピース支持体（１０２）は、前記複数の開口部に連通する真空キャビティ（１６０）を画定し、かつ前記第１のワークピース支持体は、前記真空源（３００）に選択的に接続するよう構成された、真空コネクタ（１５０）を備え、該真空コネクタは前記真空キャビティと連通している、請求項１６に記載の真空式溶接保持具（１００）。
19. 各開口部（１１０）の直径は、１０ミリメータ以下である、請求項１６に記載の真空式溶接保持具（１００）。
20. 前記複数の開口部（１１０）は、前記ワークピース支持面（１０３）上にマトリクスを画定し、該マトリクスは、前記ワークピース支持面に１平方フィート当たり少なくとも２０の開口部を配列する、請求項１６に記載の真空式溶接保持具（１００）。
21. 前記第１のワークピース支持体（１０２）は、少なくとも一つの前記開口部（１１０）の周りに、シール面（１０９）を画定するガスケット（１０８）を備えている、請求項１２に記載の真空式溶接保持具（１００）。
22. 第１のワークピース（２０２）および第２のワークピース（２０４）を、該第１および第２のワークピース（２０２、２０４）の間に位置すると共に、前記第１のワークピースの端部を位置調整するための第１の位置調整面（１７２）と、前記第２のワークピースの端部を位置調整するための第２の位置調整面（１７４）とを備えるゲージバー（１１４）の方に、該ゲージバーに接触するまで押す工程と、
    真空源（３００）から第１のワークピース支持体（１０２）のワークピース支持面（１０３）にある開口部（１１０）を介して前記第１のワークピースの下面に供給される減圧を利用して、前記第１のワークピースを前記第１のワークピース支持体に固定する工程と、
    前記第２のワークピースを第２のワークピース支持体（１０４）に固定する工程と、
    前記第１のワークピースを前記減圧により前記ワークピース支持面に接触させて保持しながら、前記ゲージバーを伸長アライメント位置から退避溶接位置に移動させ、前記ゲージバーを前記第１および第２のワークピースの間から外れさせる工程と、
    真空固定された第１のワークピースと一体の前記第１のワークピース支持体を、固定された第２のワークピースと一体の前記第２のワークピース支持体の方に、接触が生じるまでスライドさせ、前記第１および第２のワークピースをそれぞれの端部で位置調整する工程からなる、真空式溶接保持具（１００）の使用方法。

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