JP3170896U - レーザ加工治具 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の形状の被加工体を支持することができると共に、平面を有する被加工体をも支持できるレーザ加工治具を提供する。【解決手段】基準面１４ａを有する架台１０と、基準面から同一高さで立設し、それぞれ等間隔で並ぶ複数の位置決めピン２０と、２個以上の位置決めピンが嵌合される孔を有する取付けベースと、加工体３００の表面の形状の一部に合わせた面を有して被加工体を面で支持する支持面と、取付けベースと支持面とを接続する接続部とを有する複数の面支持部材３０〜３３とを備え、平面を有する被加工体の場合には、面支持部材を用いずに位置決めピンの頂部にて被加工体の平面を支持し、表面に凹凸を有する被加工体３００の場合には、面支持部材を前記位置決めピンに嵌合し、支持面にて被加工体を面で支持する、レーザ加工治具１００である。【選択図】図１

Description

本考案は、レーザ加工やレーザ溶接の際に被加工体を支持するレーザ加工治具に関する。

従来、自動車のボディパネルは複数のパネル部を定盤等の架台上に設置し、各パネル部を加工して製造されているが、左右のボディパネルはそれぞれ対称となるため、左右毎に別体の定盤を用意する必要があり、作業効率の低下、定盤の保管スペースの増大等の問題がある。そこで、左右のボディパネルを共通の定盤上で支持可能な加工治具として、同一定盤上に上側受け部材と下側受け部材を設け、左右のボディパネルの形状に応じて上側受け部材を退避可能な技術が開発されている（特許文献１）。

又、多品種の被加工体を小ロットで加工（溶接や溶断）する方法としてレーザ加工が普及している。レーザ加工は、レーザ切断機やレーザ溶接機によって被加工体の加工点にレーザを集中させて、局所的に材料を溶融させて切断又は溶接する。このため、被加工溶接体を支持するレーザ加工溶接治具に熱が奪われるのを抑制する必要があり、被加工体とレーザ加工治具との接触部の面積が最小になるように設計されている。例えば、図７に示すように、表面に凹凸を有する被加工体３１０については、被加工体３１０の凹凸断面に沿った外形を有する支持板１００１を格子状に組んだレーザ加工治具１０００が用いられている。そして、被加工体３１０のうち、ハッチングした不要部分３１１がレーザ切断される。
又、上記した表面に凹凸を有する被加工体３１０は、ブランクとなる平板を製品の形状に抜いてからプレス等で製造される。従って、ブランク抜きをレーザ加工で行う場合は、上記レーザ加工治具１０００の他に、図８のように平板（平面を有する単純な形状の被加工体）４００を支持する別のレーザ加工治具１１００が必要となる。このレーザ加工治具１１００は、矩形の支持板１１０１を格子状に組んで構成され、被加工体４００のうち、ハッチングした不要部分４０１がレーザ切断される。

特開平１０−３２８８８４号公報

しかしながら、上記した特許文献１記載の技術の場合、特定の車種の左右のボディパネルを共通の定盤で支持することはできるが、車種が異なるとボディパネル自身の形状が変わるために対応ができなくなり、車種毎に定盤を準備する必要がある。
特に、多品種の被加工体を小ロットで加工（溶接や切断）するレーザ加工の場合、被加工体毎に加工治具を用意すると膨大な治具が必要となり、治具の保管スペースを要すると共に、治具の交換作業に時間を要する。例えば、治具は重いので、治具の交換毎にフォークリフト等を使用して加工が中断される。このようなことから、被加工体の種々の形状に対応した汎用性に優れた加工治具が要求されている。さらに、レーザ加工治具においては、平面を有する単純な形状の被加工体をも共通のレーザ加工治具で支持できることが要求される。
従って、本考案は、種々の形状の被加工体を支持することができると共に、平面を有する被加工体をも支持できるレーザ加工治具の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本考案のレーザ加工治具は、基準面を有する架台と、前記架台の前記基準面から同一高さで立設し、それぞれ等間隔で並ぶ複数の位置決めピンと、２個以上の前記位置決めピンが嵌合される孔を有する取付けベースと、被加工体の表面の形状の一部に合わせた面を有して被加工体を面で支持する支持面と、前記取付けベースと前記支持面とを接続して前記取付けベースから所定の高さに前記支持面を位置させる接続部とを有する複数の面支持部材と、を備え、平面を有する被加工体の場合には、前記面支持部材を用いずに前記位置決めピンの頂部にて前記被加工体の平面を支持し、表面に凹凸を有する被加工体の場合には、前記面支持部材を前記位置決めピンに嵌合し、前記支持面にて前記被加工体を面で支持する、
このレーザ加工治具によれば、表面に凹凸を有する被加工体の形状に応じて用意した複数の面支持部材を、レーザ加工治具の所定の位置決めピンに取り付けることで、支持面にて被加工体を面で支持することができる。そして、被加工体毎に面支持部材を変え、位置決めピン上で位置を調整しながら設置することで、共通のレーザ加工治具を使用して種々の被加工体を支持することができ、汎用性に優れる。さらに、面支持部材は比較的小型であり、手で持ち運び可能であるので、従来のように治具の交換毎にフォークリフト等を使用して加工を中断する必要がなく、重量のある架台はそのままで、面支持部材のみを数分で取り換えれば済む。
又、平面を有する被加工溶接体の場合には、レーザ加工溶接治具から面支持部材を取り外し、位置決めピンの頂部にて被加工体の平面を支持することができる。

前記位置決めピンは軸方向に垂直な方向に平行に縮径するスパナ掛け部を有し、当該スパナ掛け部に係合する二股分岐したストッパが前記位置決めピンに係合されて抜けを防止するとよい。
このレーザ加工治具によれば、ストッパが楔効果により取付けベースを位置決めピンにしっかりと固定することができる。

本考案によれば、種々の形状の被加工体を支持することができると共に、平面を有する被加工体をも支持できるレーザ加工治具が得られる。

本考案の実施形態に係るレーザ加工治具を示す斜視図である。 位置決めピン及びストッパを示す斜視図である。 面支持部材を示す斜視図である。 面支持部材の変形例を示す斜視図である。 レーザ加工治具から面支持部材を取り外し、平面を有する被加工体を支持する状態を示す斜視図である。 被加工体をレーザ加工治具に位置決めするカラーを示す断面図である。 表面に凹凸を有する被加工体を支持する従来のレーザ加工治具を示す斜視図である。 平面を有する単純な形状の被加工体を支持する従来のレーザ加工治具を示す斜視図である。

以下、本考案の実施形態に係るレーザ加工治具について、図を参照して説明する。
図１は、本考案の実施形態に係るレーザ加工治具１００を示す斜視図である。この図において、レーザ加工治具１００は、平面から見て矩形状をなし基準面１４ａを有する架台１０と、架台１０の基準面１４ａから同一高さで立設し、縦横にそれぞれ等間隔で並ぶ複数の位置決めピン２０と、位置決めピン２０に取り付けられる複数（図１では４個）の面支持部材３０〜３３と、を備えている。
架台１０は、矩形状の水平なベース部１１と、ベース部１１の両側の縦辺に沿って立設する四角柱状の複数の脚部１２と、それぞれ１対の脚部１２の間に渡されて図１の横方向に延びる細長い角柱状の横側ビーム１３と、横側ビーム１３の上に載置されて図１の縦方向に延びる細長い角柱状の縦側ビーム１４とを備えている。架台１０は、例えば鋼からなり、各縦側ビーム１４の上面が面一になって基準面１４ａを規定している。そして、このように、架台１０の横側ビーム１３と縦側ビーム１４が格子状に組まれることで、被加工体３００と架台１０との接触部の面積が小さくなり、架台１０側に熱が奪われるのを抑制する。
なお、縦側ビーム１４の並ぶ横の間隔と、縦側ビーム１４上で位置決めピン２０の並ぶ縦の間隔は同一であるが、必ずしも同一でなくてもよい。但し、後述するように位置決めピン２０上で位置を調整しながら面支持部材３０〜３３を設置する観点からは、上記縦横の間隔が等しく、かつ間隔が短いほどよい。

図２に示すように、位置決めピン２０は、先端（頂部）が円錐台状に尖る円柱部２１と、円柱部２１の底面に一部埋め込まれたスタッドボルト２３とを有していて、各位置決めピン２０のスタッドボルト２３を縦側ビーム１４にネジ止めすることで、円柱部２１の頂部２１ａがそれぞれ同一高さとなる。
又、位置決めピン２０の円柱部２１には、軸方向に垂直な方向に平行に縮径するスパナ掛け部２１ｓが形成され、後述する面支持部材３０の取付けベース３０ｂの孔３０ｃに位置決めピン２０を嵌合したとき、スパナ掛け部２１ｓが取付けベース３０ｂ上面から表出するようになっている。そして、二股分岐したストッパ４０をスパナ掛け部２１ｓに係合すると、ストッパ４０の最大厚みがスパナ掛け部２１ｓの軸方向の幅より大きい。このため、ストッパ４０を押し込むと、楔効果により取付けベース３０ｂを位置決めピン２０にしっかりと固定するようになっている。

図３に示すように、面支持部材３０は、２個以上（図３では４個）の位置決めピン２０が嵌合される孔３０ｃを有する平板正方形状の取付けベース３０ｂと、支持面３０ａと、取付けベース３０ｂと支持面３０ａとを接続する２本の接続部（ステー）３０ｄとを有する。支持面３０ａは、被加工体３００の表面の形状の一部に合わせた面を有しており、図１の例では、被加工体３００の面上の４隅の位置３００ａ〜３００ｄの表面形状（凹凸）にそれぞれ対応した支持面を持つ、面支持部材３０〜３３が用意される。
又、孔３０ｃと位置決めピン２０は公差が小さく（例えば±1/100）となるように加工され、孔３０ｃに位置決めピン２０を嵌合したときに取付けベース３０ｂの位置がぶれないようになっている。なお、図３の例では、取付けベース３０ｂの４隅にそれぞれ孔３０ｃが設けられ、取付けベース３０ｂの辺に沿う各孔３０ｃの間隔は、隣接する位置決めピン２０の間隔に等しい。
接続部３０ｄの上下方向の長さは面支持部材３０〜３３に応じてそれぞれ異なり、各面支持部材３０〜３３の支持面で被加工体３００を面で支持したとき、支持面３０ａから取付けベース３０ｂ下面までの高さが同一となるように調整されている。

このように、表面に凹凸を有する被加工体の形状に応じて用意した複数の面支持部材を、レーザ加工治具１００の所定の位置決めピン２０に取り付けることで、支持面にて被加接体３００を面で支持することができる。そして、被加工体毎に面支持部材を変え、位置決めピン２０上で位置を調整しながら設置することで、共通のレーザ加工治具１００を使用して種々の被加工体を支持することができ、汎用性に優れる。さらに、面支持部材は比較的小型であり、手で持ち運び可能であるので、従来のように治具の交換毎にフォークリフト等を使用して加工を中断する必要がなく、重量のある架台はそのままで、面支持部材のみを数分で取り換えれば済む。
なお、図１の例では、被加工体３００のうち、ハッチングした不要部分３０１がレーザ切断される。

図４は、面支持部材５０の変形例である。この面支持部材５０では、取付けベース５０ｂと、支持面５０ａと、接続部５０ｄとは一体に形成されており、接続部５０ｄは支持面５０ａの輪郭部分から取付けベース５０ｂに向かって柱状に延びている。

ところで、図５に示すように、平面を有する被加工体４００の場合には、レーザ加工治具１００から面支持部材３０〜３３を取り外し、位置決めピン２０の頂部２１ａにて被加工体４００の平面を支持する。ここで、被加工体４００をレーザ加工治具１００に位置決めするため、レーザ加工治具１００の隣接する２辺に沿った位置決めピン２０にカラー６０を嵌合する。
図６に示すように、カラー６０は円筒状になっていて、カラー６０の内側に位置決めピン２０が内嵌される。又、カラー６０の上端が位置決めピン２０の頂部２１ａより突出しているので、被加工体４００がカラー６０に当接して位置決めがされるようになっている。
このように、面支持部材３０〜３３を取り外すことで、共通のレーザ加工治具１００を使用して平面を有する単純な形状の被加工体をも支持できる。
なお、位置決めピン２０の頂部２１ａを平面にすることで、作業員の怪我を防止すると共に、被加工体に傷が生じるのを防止することができる。頂部２１ａは平面に限らず、例えば角を丸くした球状であってもよい。

本考案は上記実施形態に限定されず、本考案の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。例えば、面支持部材や位置決めピンの形状は上記実施形態に限定されない。

１０ 架台
１４ａ 基準面
２０ 位置決めピン
２０ａ 位置決めピンの頂部
２１ｓ スパナ掛け部
３０〜３３、５０ 面支持部材
３０ａ 支持面
３０ｂ 取付けベース
３０ｃ 孔
３０ｄ 接続部
４０ ストッパ
１００ レーザ加工治具
３００ 表面に凹凸を有する被加工体
４００ 平面を有する被加工体

Claims (2)

1. 基準面を有する架台と、
   前記架台の前記基準面から同一高さで立設し、それぞれ等間隔で並ぶ複数の位置決めピンと、
   ２個以上の前記位置決めピンが嵌合される孔を有する取付けベースと、被加工体の表面の形状の一部に合わせた面を有して被加工体を面で支持する支持面と、前記取付けベースと前記支持面とを接続して前記取付けベースから所定の高さに前記支持面を位置させる接続部とを有する複数の面支持部材と、を備え、
   平面を有する被加工体の場合には、前記面支持部材を用いずに前記位置決めピンの頂部にて前記被加工体の平面を支持し、
   表面に凹凸を有する被加工体の場合には、前記面支持部材を前記位置決めピンに嵌合し、前記支持面にて前記被加工体を面で支持する、レーザ加工治具。
2. 前記位置決めピンは軸方向に垂直な方向に平行に縮径するスパナ掛け部を有し、当該スパナ掛け部に係合する二股分岐したストッパが前記位置決めピンに係合されて抜けを防止する請求項１に記載のレーザ加工治具。

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