JP6214000B2

JP6214000B2 - 溶接用ワーク保持装置

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Publication number: JP6214000B2
Application number: JP2014163705A
Authority: JP
Inventors: 貴之前本
Original assignee: Caterpillar SARL
Current assignee: Caterpillar SARL
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2034-08-11
Also published as: JP2016036850A

Description

本発明は、仮付溶接などにおいてワークを保持する治具として用いる溶接用ワーク保持装置に関する。

例えば、油圧ショベルなどのカウンタウェイトを組み立てる際の製缶作業において、ワークとしての前面側シート材（フロントシート）、後面側シート材（シェルシート）といった各構成部品を仮付溶接する工程があり、従来から、これらのワークをクランプして反転させることができる仮付溶接用治具を用いている。

この従来の仮付溶接用治具は、治具本体に厚みがあるボックス構造であるため、この治具本体にセットされたワークを治具本体とともに反転させて裏側から仮付溶接する際の溶接作業性を低下させているので、治具本体を全体的に均一な厚みを有する扁平状のフレーム構造に改良することで、仮付溶接する際の溶接作業性を向上させることは可能であるが、ワークを治具本体に固定するための従来のワーククランプは、ワークの輪郭に沿って多数のクランプアームを配置し、これらのクランプアームを個々に対応する油圧シリンダにより動かしてワークを保持するようにしているので、構造や配管が複雑であり、溶接作業性にも影響するので、さらなる改良が望まれている。

ここで、技術分野が異なり技術的に近いものとは言えないものの、２組のクランプアームの間に１本のクランプシリンダを設け、このクランプシリンダにより２組のクランプアームをクランプ動作させて、ワークとしての棒材をクランプするクランプ用作動機構を備えた棒材切断装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５８−１０３９６１号公報

この棒材切断装置に用いられたクランプ用作動機構は、仮付溶接用治具にも適用可能であるが、問題点がある。

すなわち、上記棒材切断装置は、１本のクランプシリンダにより２組のクランプアームの両方を動作させるものであるが、建設機械のカウンタウェイトなどのように大型のワークに用いる場合は、２組のクランプアーム間が大きく離間することからクランプシリンダも長大化する点、クランプ時の反力で長大化したクランプシリンダに座屈のおそれがある点、クランプアームの運動部分に発生する抵抗や重心の変化などの外的要因の変化により両側のクランプアームが一定の順番で動作しない不規則な動作となる点などの問題が生じる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、大型のワークに用いる複数のクランプ間にクランプ用作動機構を適用した場合の問題点を解決できる溶接用ワーク保持装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、ワークを載せた状態で回動可能の装置本体と、この装置本体上のワークを両側から保持する一側および他側のクランプと、これらのクランプ間に設けられ両側のクランプをワーク保持方向に動かすクランプ用作動機構とを具備し、このクランプ用作動機構は、伸縮動作により両側のクランプをワーク保持位置とワーク開放位置との間で移動させるクランプシリンダと、このクランプシリンダの一端に接続されてクランプシリンダとともに両側のクランプ間に設けられた介在物と、装置本体に回動自在に軸支されてクランプシリンダと介在物との接続部を回動自在に支持するリンクとを具備した溶接用ワーク保持装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の溶接用ワーク保持装置におけるクランプ用作動機構が、クランプシリンダを伸長方向に作用させることで両側のクランプをワーク保持方向に動かす機能を備え、クランプシリンダのクランプ力より小さく設定された付勢力によりクランプシリンダ、介在物およびリンクの少なくとも１つをクランプシリンダ伸長方向へ弾力的に付勢する付勢手段を備えた溶接用ワーク保持装置である。

請求項３に記載された発明は、請求項２記載の溶接用ワーク保持装置における付勢手段として、リンクをクランプシリンダ伸長方向へ弾力的に付勢するエアシリンダを用いた溶接用ワーク保持装置である。

請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれか記載の溶接用ワーク保持装置におけるクランプが、相互に平行に配置された複数のクランプアームと、これらのクランプアームを繋ぐ梁状部材とを具備した溶接用ワーク保持装置である。

請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４のいずれか記載の溶接用ワーク保持装置において、作業機械に搭載されるカウンタウェイトの前面側シート材と後面側シート材とをワークとして仮付溶接する際に位置決め保持する溶接用ワーク保持装置であって、上記前面側シート材は、装置本体上にカウンタウェイトの前面となる部分が位置決めして固定されるとともに、カウンタウェイトの底面および頂面となる底面部および頂面部が装置本体上に突出され、上記後面側シート材は、上記前面側シート材の底面部と対向する下部と、上記前面側シート材の頂面部と対向する上部とを位置決めして上記前面側シート材の上側に載せ、上記クランプは、上記後面側シート材のカウンタウェイト下部側に対応する部分に当接する一側のクランプと、上記後面側シート材のカウンタウェイト上部側に対応する部分に当接する他側のクランプとを備え、カウンタウェイト下部側のクランプおよびカウンタウェイト上部側のクランプは、上記後面側シート材を装置本体側へ押圧する複数の押圧体と、上記後面側シート材の仮付溶接部に沿った形状の縁部を有する複数の仮付溶接部形状確認板と、これらの仮付溶接部形状確認板の縁部に沿って取り付けられて後面側シート材の仮付溶接部に沿った縁部を押圧する複数の押圧子とをそれぞれ備えた溶接用ワーク保持装置である。

請求項１記載の発明によれば、複数のクランプ間に設けられたクランプ用作動機構が、クランプシリンダと、このクランプシリンダの一端に接続された介在物と、クランプシリンダと介在物との接続部を回動自在に支持するリンクとを具備したので、大型のワークに用いる複数のクランプ間にクランプ用作動機構を適用した場合であっても、介在物によりクランプシリンダの長大化を防止できるとともに、クランプシリンダの伸長動作時にクランプから受ける反作用の圧縮荷重によりクランプシリンダおよび介在物が撓むことをそれらの接続部に設けたリンクにより防止できるので、大型のワークに用いる複数のクランプ間に設けられたクランプ用作動機構の座屈を防止できる。

請求項２記載の発明によれば、両側のクランプが外的要因の変化により一定の順番で動作しない不規則な動作となることを付勢手段により防止でき、作業性のよいクランプ動作順序が得られる。

請求項３記載の発明によれば、付勢手段としてエアシリンダを用いることで、安定した設定圧の付勢力が得られる。

請求項４記載の発明によれば、一側および他側のクランプを複数のクランプアームとこれらを繋ぐ梁状部材とで構成したので、梁状部材により繋がっている複数のクランプアームは同期して動くため、ワークを均等の保持力でクランプできるとともに、クランプアーム数を少なくして各クランプアーム間の間隔を拡大してもワークを確実に固定でき、装置製作コストを低減できるとともに、各クランプアーム間の溶接作業スペースの拡大による溶接作業性の向上を図れる。

請求項５記載の発明によれば、作業機械に搭載されるカウンタウェイトの前面側シート材と後面側シート材とを仮付溶接する際に位置決め保持する仮付溶接用治具として適し、装置本体上に位置決めして固定された上記前面側シート材のカウンタウェイト底面および頂面となる底面部および頂面部と、上記後面側シート材のカウンタウェイト下部側に対応する部分およびカウンタウェイト上部側に対応する部分とを、これらに当接する一側のクランプおよび他側のクランプのそれぞれに設けられた複数の押圧体により押圧して固定する際に、一側のクランプおよび他側のクランプのそれぞれに設けられた仮付溶接部形状確認板により、後面側シート材の仮付溶接部の形状を確認できるとともに、後面側シート材の仮付溶接部に沿った縁部を押圧する複数の押圧子により、後面側シート材の仮付溶接部を正確に位置決めでき、仮付溶接の精度を向上できる。

本発明に係る溶接用ワーク保持装置の一実施の形態を示す断面図である。同上保持装置の下側からの斜視図である。同上保持装置の装置本体を回動させた状態の斜視図である。同上保持装置に前面側シート材をセットした状態を示す斜視図である。同上保持装置に前面側シート材と後面側シート材をセットした状態を示す斜視図である。同上保持装置において仮付溶接されるカウンタウェイトの仮付溶接部を示す斜視図であり、（ａ）は前方上側からの斜視図、（ｂ）は後方下側からの斜視図である。同上保持装置のクランプ時の作用を示す説明図であり、（ａ）はクランプ開始前のアンクランプ状態、（ｂ）はクランプ途中の状態、（ｃ）はクランプ終了時の状態を示す。同上保持装置のアンクランプ時の作用を示す説明図であり、（ａ）はアンクランプ開始前のクランプ状態、（ｂ）はアンクランプ途中の状態、（ｃ）はアンクランプ終了時の状態を示す。同上保持装置による仮付溶接などで製作されたカウンタウェイトを備えた作業機械を示す側面図である。

以下、本発明を、図１乃至図９に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。

図９に示されるように、作業機械としての油圧ショベル11は、下部走行体12に上部旋回体13の旋回フレーム14が旋回可能に設けられ、この旋回フレーム14の前部にキャブ15およびフロント作業装置16などが搭載され、旋回フレーム14の後部にカウンタウェイト17が搭載されて、重量バランスを保っている。このカウンタウェイト17の筐体は、仮付溶接されるワークとしての前面側シート材17f（フロントシート）と後面側シート材17r（シェルシート）とを溶接したものである。

図１乃至図５は、この油圧ショベル11に搭載されるカウンタウェイト17を製作する段階で、前面側シート材17fと後面側シート材17rとを仮付溶接する治具として用いる溶接用ワーク保持装置20を示したものである。

図６に示されるように、上記前面側シート材17fは、カウンタウェイト17の前面となる部分に対し、カウンタウェイト17の底面および頂面となる底面部17fbおよび頂面部17ftが折曲形成されている。この前面側シート材17fの周縁部に上記後面側シート材17rの周縁部が、図６に点線で示されるトリムラインに沿った仮付溶接部21により仮付溶接され、頂面部17ftに吊上用金具22の取付部が点線で示される仮付溶接部23により仮付溶接される。なお、この仮付溶接に先立って、前面側シート材17fと後面側シート材17rの内部に設けられた全ての内部部材（図示せず）は、上記溶接用ワーク保持装置20上で前面側シート材17f内に本溶接されている。

図２乃至図５に示されるように、溶接用ワーク保持装置20は、ワークとしての前面側シート材17fと後面側シート材17rを載せた状態で回動可能の装置本体26と、この装置本体26上の上記ワークをカウンタウェイト下部側および上部側の両側から保持する一側および他側のメインのクランプ27，28とを具備している。

一側のクランプ27は、後面側シート材17rのカウンタウェイト下部側に対応する部分に当接し、他側のクランプ28は、後面側シート材17rのカウンタウェイト上部側に対応する部分に当接する。

装置本体26は、図２に示されるように、角パイプを枠組みしたフレーム26fに複数の補助板26aを溶接し、それらの上に中央のメインテーブル26mと、その左右に隙間を介して配置された左右のサイドプレート26sとを溶接して形成したものであり、図３に示されるように、メインテーブル26mと左右のサイドプレート26sとの間には、裏側から前面側シート材17fと後面側シート材17rとを仮付溶接するためのスリット29がそれぞれ設けられ、メインテーブル26mの４隅には前面側シート材17fを真空圧により吸着保持するための吸着パッド30が設けられている。

図３乃至図５に示されるように、この装置本体26は、一側および他側の架台31，32上に軸受部33，34を介して回動自在に軸支され、一側の架台31上に設置されたモータ・減速器35により回動される。

そして、図３に示される姿勢に装置本体26が回動された溶接用ワーク保持装置20に対して、図４に示されるように上記前面側シート材17fをセットし、装置本体26上にカウンタウェイト17の前面側となる部分を、後述するように位置決めして吸着パッド30により固定する。このとき、カウンタウェイト17の底面および頂面となる底面部17fbおよび頂面部17ftが装置本体26上に突出される。

また、図５に示されるように上記後面側シート材17rは、上記前面側シート材17fの上側に載せ、上記前面側シート材17fの底面部17fbと対向する下部17rlと、上記前面側シート材17fの頂面部17ftと対向する上部17ruとを、後述するように位置決めして固定する。

図３および図４に示されるように、メインテーブル26mのカウンタウェイト下部側に対応する部分には１対の縦方向位置決め板36および３枚の係止板37が取り付けられていて、これらの縦方向位置決め板36および係止板37により、図４に示されるように前面側シート材17fのカウンタウェイト底面側に対応する底面部17fbを位置決め係止する。

図３に示されるように、メインテーブル26mのカウンタウェイト底面側に対応する部分には、１対の切欠溝38が設けられ、これらの切欠溝38から突出するように、１対の拘束プレート39が装置本体26のフレーム26fに取り付けられている。これらの拘束プレート39により、図４に示されるようにコ字形の旋回フレーム取付サポート40を位置決めして拘束する。

図４に示されるように、これらの旋回フレーム取付サポート40の上側面には、各拘束プレート39に穿設された複数の穴にそれぞれ挿入した拘束ボルト41と螺合する複数の取付ボス42があり、各拘束ボルト41により各旋回フレーム取付サポート40および各取付ボス42が固定されるので、前面側シート材17fの底板部17fbを一部切り欠いて形成した切欠部17fnの縁部に、各旋回フレーム取付サポート40をそれぞれ溶接するとともに、これらの各旋回フレーム取付サポート40の上側面に複数の取付ボス42をそれぞれ溶接する。

そして、油圧ショベル11の旋回フレーム14にカウンタウェイト17を装着するときは、これらの１対の旋回フレーム取付サポート40が油圧ショベル11の旋回フレーム14から後方へ突出された１対の載せ台（図示せず）上に載せられて、これらの載せ台の下側から挿入されて取付ボス42に螺合される取付ボルト（図示せず）により固定される。

図３乃至図５に示されるように、上記後面側シート材17rのカウンタウェイト下部側に対応する部分に当接する一側のメインのクランプ27と、上記後面側シート材17rのカウンタウェイト上部側に対応する部分に当接する他側のメインのクランプ28とに対して、上記後面側シート材17rの左右両側部に当接するサイドクランプ43，44が、装置本体26の左右のサイドプレート26sにそれぞれ回動自在に軸支されている。

これらのサイドクランプ43，44は、上部には複数の弾力性押圧子45がそれぞれ取り付けられ、下部には、後面側シート材17rの左右側面に当接してそれらの輪郭を矯正する輪郭矯正板46がそれぞれ取り付けられている。

そして、これらのサイドクランプ43，44の弾力性押圧子45および輪郭矯正板46は、図２に示されるように装置本体26の下側に軸によりそれぞれ取り付けられた油圧シリンダ47，48により、図４に示された開放状態から図５に示された後面側シート材17rに当接する状態へと回動される。

さらに、図３乃至図５に示されるように、上記後面側シート材17rの下側左右角部にそれぞれ当接する隅部クランプ51と、上記後面側シート材17rの上側左右角部にそれぞれ当接する隅部クランプ52とが、左右のサイドプレート26s上の取付板にそれぞれの軸53により回動自在に軸支されている。

そして、サイドプレート26s上の別の取付板にそれぞれの軸54によりそれぞれの油圧シリンダ55が取り付けられ、これらの油圧シリンダ55のロッド先端と隅部クランプ51，52とがそれぞれの軸56により接続され、各油圧シリンダ55により各隅部クランプ51，52がそれぞれ回動されるように構成されている。

また、図３乃至図５に示されるように左右のサイドプレート26sには、裏側から仮付溶接するためのスリット29に臨んで、位置決めプレート57がそれぞれ取り付けられている。

これらの位置決めプレート57の中央部には、図４に示されるように前面側シート材17fの左右端を位置決めするための半円形の幅方向位置決めピン58がそれぞれ設けられ、さらに、各位置決めプレート57のカウンタウェイト下部側に対応する部分には、図５に示されるように後面側シート材17rの左右サイド下部形状を矯正するための先細テーパ状の複数の形状矯正ピン59がそれぞれ突設されている。

以上のような各種位置決め手段により、図１および図５に示されるように、上記後面側シート材17rは、上記前面側シート材17fの底面部17fbと対向する下部17rlと、上記前面側シート材17fの頂面部17ftと対向する上部17ruとを位置決めして上記前面側シート材17fの上側に載せるようにする。

次に、図１乃至図５に示されるように、カウンタウェイト下部側に対応する部分を保持する一側のメインのクランプ27は、相互に平行に配置された複数のクランプアーム61と、これらのクランプアーム61を繋ぐ複数の梁状部材62，63とを備え、同様に、カウンタウェイト上部側に対応する部分を保持する他側のメインのクランプ28は、相互に平行に配置された複数のクランプアーム64と、これらのクランプアーム64を繋ぐ複数の梁状部材65，66とを備えている。

これらの梁状部材62，63，65，66を設けて複数のクランプアーム61，64を繋ぐことで、クランプ動作時にクランプアーム61，64の動作が不均一となって仮付溶接されるワークが傾くことを防いでいる。

各クランプアーム61，64は、図１に示されるように装置本体26に取り付けられたそれぞれの軸受板67，68にそれぞれの支軸69，70により比較的下部がそれぞれ回動自在に軸支され、これらの軸支部分より下側に突出された凸部61a，64aをそれぞれ有する。各軸受板67，68の下部には、各クランプアーム61，64が所定の角度開き方向に回動した状態で各クランプアーム61，64の凸部61a，64aを係止するストッパ71，72が設けられている。

一側のクランプ27および他側のクランプ28には、図１に示されるように各クランプアーム61，64の上端にそれぞれ取り付けられた棒材73，74により、上記後面側シート材17rを装置本体26側へ押圧する複数のローラ状の押圧体75，76がそれぞれ設けられている。

さらに、図１および図３に示されるように一側の各クランプアーム61の上部間に梁状部材63に沿って、同様に他側の各クランプアーム64の上部間に梁状部材66に沿って、前記トリムラインの仮付溶接部21（図６）に沿った形状の下縁部を有する複数の仮付溶接部形状確認板77，78がそれぞれ取り付けられ、これらの仮付溶接部形状確認板77，78の下縁部に沿って、前記仮付溶接部21に沿った縁部を押圧する複数の押圧子79，80が所定のピッチでそれぞれ取り付けられている。

次に、図１および図２に示されるように、溶接用ワーク保持装置20には、カウンタウェイト下部側に対応する部分を保持する一側のクランプ27の各クランプアーム61と、カウンタウェイト上部側に対応する部分を保持する他側のクランプ28の各クランプアーム64との間に、クランプ用作動機構81がそれぞれ設けられている。

これらのクランプ用作動機構81は、図示された実施の形態では３列が平行に設けられ、各列のクランプ用作動機構81が、伸縮動作により両側のクランプ27，28をワーク保持位置とワーク開放位置との間で移動させるクランプシリンダ82と、このクランプシリンダ82の一端に接続されてクランプシリンダ82とともに両側のクランプ27，28間に設けられた一定の長さを有する介在物83と、装置本体26に回動自在に軸支されてクランプシリンダ82と介在物83との接続部を回動自在に支持するリンク84とをそれぞれ具備し、各クランプシリンダ82を伸長方向に作用させることで両側のクランプ27，28をワーク保持方向に動かす機能を備えている。

上記各クランプシリンダ82は、図１に示されるように油圧回路により伸縮自在に制御できる油圧シリンダであり、そのピストンロッド85の先端部が、軸86により、カウンタウェイト上部側に対応するクランプアーム64の下部に突出された凸部64aに回動自在に連結されている。

上記介在物83は、図１に示されるように両端に軸連結部87，88を設けた一定長さの長尺管状体であり、一端の軸連結部87が、軸89により、上記クランプシリンダ82のシリンダ本体ヘッド端部に回動自在に連結され、他端の軸連結部88が、軸90により、カウンタウェイト下部側に対応するクランプアーム61の下部に突出された凸部61aに回動自在に連結されている。

このように、２つのクランプ27，28間をクランプシリンダ82と介在物83とで接続することにより、クランプシリンダ82はクランプ動作に必要なストロークを有していればよく、不要に長大寸法の油圧シリンダを用いる必要がなくなる。言い換えると、カウンタウェイト素材のように大きなワークを保持するために２つのクランプ27，28間が大きく離間する場合であっても、クランプシリンダ82のシリンダストロークが長くなることを防止できる。

上記リンク84は、メインテーブル26mの下面に取り付けられたブラケット91に軸92によりリンク一端が回動自在に連結され、上記クランプシリンダ82と介在物83とを連結する軸89にリンク他端が回動自在に連結されている。

このように、上記クランプシリンダ82と介在物83とを接続する軸89にリンク84を回動自在に取り付け、このリンク84を装置本体26の下面から吊り下げる構造とすることにより、クランプシリンダ82の伸長動作時にクランプ27，28から受ける反作用の圧縮荷重によりクランプシリンダ82と介在物83が撓むこと、すなわちクランプ用作動機構81の座屈を防止するように構成する。

さらに、クランプ完およびアンクランプ完以外の稼働域では関連部品の運動部分に発生する抵抗や重心の変化などの外的要因の変化により上部側および下部側のクランプアーム61，64が一定の順番で動作しないで不規則に動くおそれがあるので、クランプアーム61，64の動きに規則性を持たせる必要がある。その対応策として、溶接用ワーク保持装置20は、クランプシリンダ82のクランプ力より小さく設定された付勢力によりリンク84をクランプシリンダ伸長方向へ弾力的に付勢する付勢手段としてのエアシリンダ93を備えている。

このエアシリンダ93は、図２に示されるように装置本体26の中央部のみにおいて、図１に示されるようにフレーム26fの側面に取り付けられたブラケット94に軸95によりシリンダ本体のヘッド側端部が回動自在に連結され、上記リンク84の中間部にピストンロッド96の先端部が軸97により回動自在に連結されている。

そして、このエアシリンダ93は、シリンダ内封入圧または外部の蓄圧器あるいは空圧回路などにより、ピストンロッド96を常時引き込む方向にシリンダ本体内ピストンにエア圧を作用させることで、介在物83を装置本体26の外側へ突出させる方向の力が加わった状態を維持し、カウンタウェイト下部側のクランプアーム61をクランプ方向に付勢する。

図示された実施の形態の構造においては３本のクランプシリンダ82のうち中央の１本に取り付けたリンク84のみにエアシリンダ93を取り付けるが、必要に応じてエアシリンダ数を増やしてもよい。

なお、溶接用ワーク保持装置20の付勢手段としては、クランプシリンダ82、介在物83およびリンク84の少なくとも１つをクランプシリンダ伸長方向へ弾力的に付勢するものであれば、コイルスプリング、エアスプリングまたはガススプリングなどを、エアシリンダ93に替えて用いることも可能である。

次に、図示された実施の形態の作用効果を説明する。

（作用）
対向するクランプアーム61，64の各力点間距離が長いため、クランプシリンダ82に介在物83を繋ぐことで、クランプシリンダ82の長大化を防止できるが、これらを水平にすると撓むので、この状態でクランプシリンダ82の伸び側に圧力をかけると強度の弱い箇所、例えばクランプシリンダ82のピストンロッド85が曲がるおそれがあり、クランプシリンダ82・介在物83の座屈を考慮する必要がある。この座屈への対応策として、クランプシリンダ82と介在物83の繋ぎ目にリンク84を接続し、このリンク84を介して繋ぎ目を上から吊り下げる構造とする。これによりクランプシリンダ82と介在物83が強度的に独立し、個々の強度により耐え得るようにしたので、撓み量が減少する。

また、上記クランプシリンダ82と介在物83との繋ぎ目をリンク84で支持するだけの構造では、２つのメインのクランプ27，28を開閉方向に動作させようとした場合に、ワークとしての前面側シート材17fおよび後面側シート材17rの反転角度や保持位置によって底面側と頂面側のどちらのクランプ27，28から動作開始するかが変わってしまうことから、上記クランプシリンダ82と介在物83の接続部に取り付けたリンク84の中間部にリンク引張用のエアシリンダ93を取り付け、このエアシリンダ93の基端部は装置本体26側に回動自在に取り付け、このエアシリンダ93によりリンク84を常に介在物83側に引っ張ることで、常に一定の順序で２組のクランプ27，28を開閉動作させるようにする。

以下にその動作を具体的に説明する。

先ず、図３に示されるように装置本体26を回動して、図４に示されるように、装置本体26のメインテーブル26m上に前面側シート材17fを載せ、縦方向位置決め板36、係止板37および幅方向位置決めピン58により位置決めし、吸着パッド30により前面側シート材17fを吸着してメインテーブル26m上に固定する。

図４に示されるように上記溶接用ワーク保持装置20上で前面側シート材17fに旋回フレーム取付サポート40および取付ボス42を本溶接するとともに、前面側シート材17f内に全てのカウンタウェイト内部部材（図示せず）を本溶接する。

図５に示されるように、前面側シート材17f上に後面側シート材17rを被嵌して、左右の位置決めプレート57上に設けられた複数の形状矯正ピン59、左右のサイドプレート26s上に設けられた４隅の隅部クランプ51，52および輪郭矯正板46により後面側シート材17rを位置決めし、その輪郭を矯正しつつ、両側のメインのクランプ27，28と左右のサイドクランプ43，44とで後面側シート材17rを装置本体26のメインテーブル26m側へ押圧するようにクランプして固定する。

このとき、図７に示されるようにメインのクランプ27，28をクランプ動作させるクランプ時は、クランプシリンダ82が最短収縮状態から伸長動作することで、図７（ａ）に示される両方のクランプアーム61，64がストッパ71，72により係止された状態から、図７（ｂ）に示されるようにクランプシリンダ82の伸長動作に伴ないエアシリンダ93の引張付勢力が開放されて、介在物83が左方へ移動し、下部側のクランプアーム61が先に閉じる。この下部側のクランプアーム61が閉じ切ると、図７（ｃ）に示されるようにクランプシリンダ82の伸長力が上部側のクランプアーム64に作用して、この上部側のクランプアーム64を閉じる。

また、図８に示されるようにメインのクランプ27，28をクランプ解除するアンクランプ時は、クランプシリンダ82が最長伸長状態から収縮動作することで、図８（ａ）に示されるように両方のクランプアーム61，64が閉じた状態から、図８（ｂ）に示されるように上部側のクランプアーム64が開き動作し、この上部側のクランプアーム64がストッパ72により係止されるまで開き切ると、図８（ｃ）に示されるようにクランプシリンダ82の収縮方向の力によりエアシリンダ93の引張付勢力に抗してこのエアシリンダ93を強制的に引き伸ばしながら、介在物83を右方へ移動させ、下部側のクランプアーム61をストッパ71により係止されるまで開く。

図８（ｂ）に示されるような一側のクランプ27と他側のクランプ28との動作時間差を利用して、前面側シート材17fの吊上用金具22（図６参照）にワーク搬出用吊り具（図示せず）のフックを引っ掛けるなどの作業を効率よく行なうようにする。

このように、エアシリンダ93の引張付勢力によって、装置本体26のポジション・部品の重心・運動部分の抵抗の各変化などの外的要因の変化に起因してクランプアーム61，64が一定の順番で開閉動作しない不規則な動作となることを防止し、下部側のクランプアーム61が最初にクランプ動作し、また、上部側のクランプアーム64が最初にアンクランプ動作する。

なお、図５は、装置本体26を水平状態で示したものであるが、仮付溶接作業時は、装置本体26を作業に適する角度まで回動して、あるいは反転させて、作業者が楽な姿勢で作業できるようにする。

（効果）
従来のカウンタウェイト仮付溶接治具は、カウンタウェイト下部側と上部側の２つのメインクランプを動作させるためにカウンタウェイト下部側のクランプシリンダと上部側のクランプシリンダとを別々に備えたものであったが、本発明の溶接用ワーク保持装置20は、１本のクランプシリンダ82でカウンタウェイト下部側と上部側の両方のクランプ27，28を動作させる構造であり、これによりクランプシリンダ82の総数を減らすことができる。クランプシリンダ数の減少は、装置コストの削減となるだけでなく、溶接作業時の作業スペースを確保することが容易となる効果も得られる。

メインのクランプ27または28を複数のクランプアーム61または64とこれらを繋ぐ梁状部材62，63または65，66で構成することで、複数のクランプシリンダ82を用いてクランプ27，28を動作させる構造であっても、それぞれのクランプアーム61または64は同じ速度で同調して動作するので、前面側シート材17fと後面側シート材17rを均等の保持力でクランプできる。

このように梁状部材62，63または65，66により繋がっている複数のクランプアーム61または64は同期して動くため、クランプアーム数を少なくして、各クランプアーム61，61間または各クランプアーム64，64間の間隔を拡大しても、前面側シート材17fと後面側シート材17rを確実に固定でき、装置製作コストを低減できるとともに、各クランプアーム61，61間または各クランプアーム64，64間の溶接作業スペースの拡大による溶接作業性の向上を図れる。

２つのクランプアーム61，64間をクランプシリンダ82と介在物83とで接続し、クランプシリンダ82と介在物83との接続部をリンク84で支持したクランプ用作動機構81によって、カウンタウェイト17のような大型のワークを保持するためにクランプ27，28間の距離が長い場合においても、クランプシリンダ82のサイズは必要最小限とすることができ、すなわち、介在物83によりクランプシリンダ82の長大化を防止できるとともに、クランプシリンダ82の伸長動作時にクランプ27，28から受ける反作用の圧縮荷重によりクランプシリンダ82と介在物83が撓むことを、それらの接続部に設けたリンク84により防止できるので、大型のワークに用いる２組のクランプ27，28間に設けられたクランプ用作動機構81の座屈を防止できる。

さらに、上記リンク84にエアシリンダ93を取り付け、このエアシリンダ93によりリンク84を常に介在物83側に引っ張ることで、常にカウンタウェイト下部側に対応するクランプ27からクランプ動作が開始するとともに、カウンタウェイト上部側に対応するクランプ28からアンクランプ動作が開始するという、一定の順序でメインのクランプ27，28がシーケンス動作することとなり、作業上好ましい、すなわち作業性のよいクランプ手順を確実に実行できるほか、作業の安全性が図れる。

このエアシリンダ93を用いる付勢構造は、カウンタウェイト用仮付溶接治具として用いられる場合のように、クランプアーム61，64の重心位置がクランプアーム61，64の支点軸位置から離れており、かつ装置本体26に対してクランプアーム61，64が大きく開く必要があるなど、外的要因の変化が発生しやすい場合に有効である。

すなわち、両側のクランプ27，28が外的要因の変化により一定の順番で開閉動作しない不規則な動作となることを付勢手段としてのエアシリンダ93により防止でき、図７および図８に示されるように作業性のよいクランプ動作順序およびアンクランプ動作順序が得られる。特に、エアシリンダ93を用いることで、安定した設定圧の付勢力が得られる。

このように、クランプシリンダ82とエアシリンダ93とを組み合わせたので、カウンタウェイト下部側に対応するクランプアーム61およびカウンタウェイト上部側に対応するクランプアーム64のそれぞれをクランプシリンダ82により動作させなくても確実なシーケンス動作が得られるので、クランプシリンダ数を減らすことができ、装置製作コストの低減および油圧関連部品の故障によるリスク率の低減などの効果が得られる。

さらに、装置本体26上に位置決めして固定された上記前面側シート材17fのカウンタウェイト底面および頂面となる底面部17fbおよび頂面部17ftと、上記後面側シート材17rのカウンタウェイト下部側に対応する部分およびカウンタウェイト上部側に対応する部分とを、これらに当接する一側のクランプ27および他側のクランプ28のそれぞれに設けられた複数の押圧体75，76により押圧して固定する際に、一側のクランプ27および他側のクランプ28のそれぞれに設けられた仮付溶接部形状確認板77，78により、仮付溶接部21の形状すなわちトリムライン形状を確認できるとともに、後面側シート材17rの仮付溶接部21に沿った縁部を押圧する複数の押圧子79，80により、仮付溶接部21を正確に位置決めでき、仮付溶接の精度を向上できる。

以上のように、本溶接用ワーク保持装置20は、油圧ショベル11に搭載されるカウンタウェイト17の前面側シート材17fと後面側シート材17rとを仮付溶接する際に位置決め保持する仮付溶接用治具として適する。

なお、本発明に係る溶接用ワーク保持装置20は、カウンタウェイト仮付溶接治具として用いる場合のみに限定されるものではなく、カウンタウェイト17以外の、例えば大型タンクなどの溶接治具として用いるようにしてもよい。

本発明は、溶接用ワーク保持装置20を用いてカウンタウェイト17などを製造する事業者、あるいは溶接用ワーク保持装置20を製造、販売などする事業者にとって産業上の利用可能性がある。

11 作業機械としての油圧ショベル
17 カウンタウェイト
17f ワークとしての前面側シート材
17fb 底面部
17ft 頂面部
17r ワークとしての後面側シート材
17rl 下部
17ru 上部
20 溶接用ワーク保持装置
21 仮付溶接部
26 装置本体
27 一側のクランプ
28 他側のクランプ
61，64 クランプアーム
62，63，65，66 梁状部材
75，76 押圧体
77，78 仮付溶接部形状確認板
79，80 押圧子
81 クランプ用作動機構
82 クランプシリンダ
83 介在物
84 リンク
93 付勢手段としてのエアシリンダ

Claims

ワークを載せた状態で回動可能の装置本体と、
この装置本体上のワークを両側から保持する一側および他側のクランプと、
これらのクランプ間に設けられ両側のクランプをワーク保持方向に動かすクランプ用作動機構とを具備し、
このクランプ用作動機構は、
伸縮動作により両側のクランプをワーク保持位置とワーク開放位置との間で移動させるクランプシリンダと、
このクランプシリンダの一端に接続されてクランプシリンダとともに両側のクランプ間に設けられた介在物と、
装置本体に回動自在に軸支されてクランプシリンダと介在物との接続部を回動自在に支持するリンクと
を具備したことを特徴とする溶接用ワーク保持装置。
クランプ用作動機構は、クランプシリンダを伸長方向に作用させることで両側のクランプをワーク保持方向に動かす機能を備え、
クランプシリンダのクランプ力より小さく設定された付勢力によりクランプシリンダ、介在物およびリンクの少なくとも１つをクランプシリンダ伸長方向へ弾力的に付勢する付勢手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の溶接用ワーク保持装置。
付勢手段として、リンクをクランプシリンダ伸長方向へ弾力的に付勢するエアシリンダを用いた
ことを特徴とする請求項２記載の溶接用ワーク保持装置。
クランプは、
相互に平行に配置された複数のクランプアームと、
これらのクランプアームを繋ぐ梁状部材と
を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の溶接用ワーク保持装置。
作業機械に搭載されるカウンタウェイトの前面側シート材と後面側シート材とをワークとして仮付溶接する際に位置決め保持する溶接用ワーク保持装置であって、
上記前面側シート材は、装置本体上にカウンタウェイトの前面となる部分が位置決めして固定されるとともに、カウンタウェイトの底面および頂面となる底面部および頂面部が装置本体上に突出され、
上記後面側シート材は、上記前面側シート材の底面部と対向する下部と、上記前面側シート材の頂面部と対向する上部とを位置決めして上記前面側シート材の上側に載せ、
上記クランプは、
上記後面側シート材のカウンタウェイト下部側に対応する部分に当接する一側のクランプと、
上記後面側シート材のカウンタウェイト上部側に対応する部分に当接する他側のクランプとを備え、
カウンタウェイト下部側のクランプおよびカウンタウェイト上部側のクランプは、
上記後面側シート材を装置本体側へ押圧する複数の押圧体と、
上記後面側シート材の仮付溶接部に沿った形状の縁部を有する複数の仮付溶接部形状確認板と、
これらの仮付溶接部形状確認板の縁部に沿って取り付けられて後面側シート材の仮付溶接部に沿った縁部を押圧する複数の押圧子とをそれぞれ備えた
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の溶接用ワーク保持装置。