JP7224081B1 - 溶接用固定治具及び溶接ワークの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のワークを容易かつ強固に固定することができ、溶接後にはワークを容易に取り外し可能な、簡易な構成の溶接用固定治具を提供する。【解決手段】位置決め孔ａ～ｅを有する複数のワークＡ～Ｅを、互いに接離可能な第１挟持部材１０及び第２挟持部材１２で挟持して固定する溶接用固定治具１であって、第１挟持部材１０が第１基板１４と、第１基板１４の第２挟持部材１２側かつ複数のワークＡ，Ｂの位置決め孔ａ１，ｂ１に対応する位置に配設され、複数のワークＡ，Ｂの位置決め孔ａ１，ｂ１に挿通される、遊動可能なロケーションピン１６ａと、を具備すると共に、第２挟持部材１２が、第２基板１８と、第２基板１８の第１挟持部材１０側かつ複数のワークＡ，Ｂの位置決め孔ａ１，ｂ１に対応する位置に配設され、ロケーションピン１６ａの先部を嵌合する嵌合凹部３８を有するブッシュ２０ａと、を具備している溶接用固定治具１である。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、位置決め孔を有する複数のワークを固定する溶接用固定治具、及びかかる溶接用固定治具を用いた溶接ワークの製造方法に関する。

従来、金属等の部材の接合方法として、溶接が用いられている。溶接は、強度の強い接合方法であり、車両用サイドフレーム等、様々な用途の部材に利用されている。溶接には、ワークの位置を固定（クランプ）するための治具が用いられ、特に溶接ロボットを用いた自動溶接では、特定のガイドに沿って溶接トーチの操作や溶接する位置などを案内する必要があるため、不可欠な存在である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１２１０８０号公報

上記特許文献１記載の溶接用固定治具などの従来の溶接用固定治具においては、以下のような様々な問題があった。
（１）ワークに形成された複数の位置決め孔を基準として、固定された不動の位置決めピンで位置決めするため、同種類のワークであっても、ワーク毎に生じる位置決め孔の微妙な位置ずれにより、ワークをセットしづらいという問題があった。
（２）一般に、押さえ機構として、エアーシリンダー等を用いた大型のリンク式押さえ機構を用いるため、溶接トーチの操作時に干渉しやすいという問題や、横から押さえるために押えの力が弱く、溶接歪みが発生しやすいという問題があった。
（３）溶接歪みが生じたワークを取り外す際、位置決めピンが抜けづらく、位置決めピンを強制的に引き抜く機構や、ワークを押さえる機構を別途設ける必要があり、装置が大型化及び複雑化するという問題があった。
（４）固定治具の使いやすさや精度は、設計者の技量に左右されるが、優秀な人材の確保が困難であるという問題や、人件費が高額になるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、複数のワークを容易かつ強固に固定することができ、溶接後にはワークを容易に取り外し可能な、簡易な構成の溶接用固定治具を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設された、複数のワークの位置決め孔に挿通される、遊動可能なロケーションピンを具備する第１挟持部材と、複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設された、ロケーションピンの先部を嵌合する嵌合凹部を有する不動のブッシュを具備する第２挟持部材とを備える簡易な構成の溶接用固定治具を用いることにより、複数のワークを容易かつ強固に固定することができ、溶接後はワークを容易に取り外すことができることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下の通りである。
［１］位置決め孔を有する複数のワークを、互いに接離可能な第１挟持部材及び第２挟持部材で挟持して固定する溶接用固定治具であって、
前記第１挟持部材が
第１基板と、
前記第１基板の前記第２挟持部材側かつ前記複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設され、該複数のワークの位置決め孔に挿通される、遊動可能なロケーションピンと、を具備すると共に、
前記第２挟持部材が、
第２基板と、
前記第２基板の第１挟持部材側かつ前記複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設され、前記ロケーションピンの先部を嵌合する嵌合凹部を有するブッシュと、を具備している
ことを特徴とする溶接用固定治具。
［２］前記ロケーションピンは、その先部が遊動することを特徴とする上記［１］記載の溶接用固定治具。
［３］前記ロケーションピンは、第１基板に固定され、その先端部に収容凹部が設けられたシャフト部と、該シャフト部の収容凹部にその基部が収容された状態で遊動可能に固定された可動ピン部とを備えていることを特徴とする上記［１］又は［２］記載の溶接用固定治具。
［４］前記ロケーションピンは、
前記シャフト部が、収容凹部の周壁から内方に突出して設けられた抜け防止部材を具備すると共に、
前記可動ピン部が、前記シャフト部の先端面に載置されるフランジを有するピン本体と、前記シャフト部の収容凹部に収容され、前記抜け防止部材に係止される留め部とを具備していることを特徴とする上記［３］記載の溶接用固定治具。
［５］前記ロケーションピンは、その全体が遊動することを特徴とする上記［１］記載の溶接用固定治具。
［６］前記ロケーションピンは、その基端部が第１基板に遊動可能に固定されていることを特徴とする上記［５］記載の溶接用固定治具。
［７］前記ロケーションピンは、その先端部が先細りのテーパー状に形成されていることを特徴とする上記［１］～［６］のいずれか記載の溶接用固定治具。
［８］前記第１挟持部材及び第２挟持部材が複数のワークを挟持して固定した状態で、方向変換可能に構成されていることを特徴とする上記［１］～［７］のいずれか記載の溶接用固定治具。
［９］前記第１挟持部材が、２以上の遊動可能なロケーションピンを具備すると共に、
前記第２挟持部材が、前記ロケーションピンに対応する２以上のブッシュを具備している
ことを特徴とする上記［１］～［８］のいずれか記載の溶接用固定治具。

［１０］上記［１］～［９］のいずれか記載の溶接用固定治具を用いて複数のワークを溶接して溶接ワークを製造する方法であって、
遊動可能なロケーションピンに、複数のワークの位置決め孔を挿通して複数のワークをセットするワークセット工程と、
第１挟持部材及び第２挟持部材を近接させることにより、前記ワークがセットされたロケーションピンの先部及びブッシュの嵌合凹部を嵌合してワークを固定するワーク固定工程と、
前記固定された複数のワークを溶接するワーク溶接工程と、
前記第１挟持部材及び第２挟持部材を遠離させることにより、ロケーションピンの先部及びブッシュの嵌合凹部の嵌合を解放して溶接ワークを取り外すワーク取外し工程と、
を有していることを特徴とする溶接ワークの製造方法。
［１１］前記ワーク固定工程及びワーク溶接工程の間に、第１挟持部材及び第２挟持部材が複数のワークを挟持して固定した状態で、その方向を変換するワーク方向変換工程を有していることを特徴とする上記［１０］記載の溶接ワークの製造方法。

本発明の溶接用固定治具は、簡易な構成であり、溶接時に、複数のワークを容易かつ強固に固定することができ、溶接後には、ワークを容易に取り外すことができる。

本発明の第一実施形態に係る溶接用固定治具（ワークを挟持した状態）の斜視図である。 図１に示す第１挟持部材及び第２挟持部材の使用状態の説明図であり、ロケーションピンに、複数のワークの位置決め孔を挿通して複数のワークをセットした状態を示す。 図１に示す第１挟持部材及び第２挟持部材の使用状態の説明図であり、第２挟持部材を第１挟持部材に近接させ、ワークがセットされたロケーションピンの先部にブッシュの嵌合凹部を嵌合してワークを固定した状態を示す。 図１に示す第１挟持部材及び第２挟持部材の使用状態の説明図であり、第２挟持部材を第１挟持部材から遠離させ、ロケーションピンの先部をブッシュの嵌合凹部の嵌合から解放して溶接された複数のワークを取り外す状態を示す。 本発明の溶接ワークの製造方法の一例を示す説明図であり、ワークをセットする直前の状態を示す。 本発明の溶接ワークの製造方法のワークセット工程の一例を示す説明図であり、ロケーションピンに、ワークをセットした状態を示す。 本発明の溶接ワークの製造方法のワーク固定工程の一例を示す説明図であり、ワークがセットされたロケーションピンの先部に、ブッシュの嵌合凹部を嵌合してワークを固定した状態を示す。 本発明の溶接用固定治具を設置した治具作動装置の説明図であり、治具作動装置に固定された溶接用固定治具のロケーションピンにワークをセットした状態を示す。 本発明の溶接用固定治具を設置した治具作動装置の説明図であり、治具作動装置に固定された溶接用固定治具の挟持部材でワークを固定した状態を示す。 治具作動装置のロック機構の説明図であり、ロック前の状態を示す。 治具作動装置のロック機構の説明図であり、ロック後の状態を示す。

本発明の溶接用固定治具は、位置決め孔を有する複数のワークを、互いに接離可能な第１挟持部材及び第２挟持部材で挟持して固定する溶接用固定治具であって、第１挟持部材が第１基板と、第１基板の第２挟持部材側かつ複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設され、複数のワークの位置決め孔に挿通される、遊動可能なロケーションピンと、を具備すると共に、第２挟持部材が、第２基板と、第２基板の第１挟持部材側かつ複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設され、ロケーションピンの先部を嵌合する嵌合凹部を有するブッシュと、を具備していることを特徴とする。

本発明の溶接用固定治具は、遊動可能なロケーションピンと不動のブッシュによる固定であるため、位置決め孔を有する複数のワークを正確に位置決めして容易かつ強固に固定することができる。すなわち、ロケーションピンは可動であるが、ブッシュは不動で所定位置に配設されているため、これらが嵌合することにより、ワークを所定位置に確実に固定することができる。また、溶接されたワーク（溶接ワーク）を治具から取り外す際には、ワークに溶接歪みが生じた場合であっても、ワークの溶接歪みに応じてロケーションピンが遊動するため、ワークを容易に取り外すことができる。

さらに、本発明の溶接用固定治具は、ワークを一方向（ワークの上下方向）から押さえるコンパクトで簡易な構成であり、溶接トーチが干渉することを抑制できる。また、位置決め孔の周囲のワークを直接上下から押さえて固定するため、強固に固定することができる。また、１工程で、すべてのワークを押さえて固定することができる。

また、本発明の溶接用固定治具は、簡易な構成であるため、その製作が容易であり、製作のリードタイムが短く、大量生産可能である。すなわち、従来、多数のワークを溶接する場合には、固定（溶接）を複数の工程にわけ、複数の固定治具を用いる必要が生じ、工程の決定や、固定治具の設計、製造に、３～６か月といった長期時間を要していたが、本発明の溶接用固定治具は、それらを短時間で行うことができる。また、ワークの固定が、ロケーションピンとブッシュの組み合わせであるため、製品にばらつきが生じにくく、作業者の技量に左右されず製品の品質を担保することができる。

本発明の溶接用固定治具は、複数のワークを固定して溶接する溶接加工に用いることができる。

（ワーク）
本発明の溶接用固定治具に適用可能なワークとしては、固定治具に挟持可能な形状であり、位置決め孔を有するものであれば特に制限されるものではなく、その形状としては、例えば、板状、円板状、円盤状等を挙げることができる。材質としては、特に制限はなく、例えば、鋼材、銅材、アルミ材等の金属や、プラスチック材料等を挙げることができる。また、ワークの位置決め孔は、ワークの大きさや形状によって適宜決定される。ワークの板厚は、例えば０．２～２０ｍｍ程度であり、０．４～１５ｍｍが好ましく、０．６～１０ｍｍがより好ましく、１～５ｍｍがさらに好ましい。

以下、本発明の溶接用固定治具の構成を具体的に説明する。
［第１挟持部材］
第１挟持部材は、第２挟持部材と対をなして、互いに接離可能に構成され、重畳した複数のワークを挟持して固定するものであり、第１基板と、第１基板上に設けられたロケーションピンとを具備している。第１挟持部材は、通常、第２挟持部材に対して下方に設置されており、ロケーションピンが上方に向けて立設するよう配置されることが好ましい。

（第１基板）
第１基板は、板状部材であり、その第２挟持部材側にロケーションピンが立設されている。第１基板の形状としては、例えば、平板状、円盤状等を挙げることができる。第１基板には、遊動するロケーションピン以外に、固定された不動のロケーションピンが配設されていてもよい。

（ロケーションピン）
ロケーションピンは、第１基板の第２挟持部材側かつ複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設され、複数のワークの位置決め孔に挿通される、遊動可能なピンである。ロケーションピンの遊動の態様としては、少なくとも径方向（ピンの軸方向と垂直な方向）に遊動可能なものが挙げられ、径方向及び軸方向に遊動可能なものが好ましい。ロケーションピンが、複数のワークの位置決め孔に挿通されることで、複数のワークを位置決めして固定することができる。ロケーションピンは、遊動可能であることから、複数のワークの位置決め孔に容易に挿通させることができると共に対応するブッシュに容易に嵌合させることができる。

また、溶接したワークを取り外す際には、ワークに溶接歪みが生じた場合であっても、ワークの溶接歪みに応じてロケーションピンが遊動するため、ワークを容易に取り外すことができる。

ロケーションピンは、その先端部が先細りのテーパー状に形成されていることが好ましい。ロケーションピンの先端部が先細りのテーパー状に形成されることにより、ブッシュの嵌合凹部に嵌合される際、ロケーションピンを嵌合凹部内部へスムーズに誘導し、容易に嵌合させることができる。テーパー部分の勾配角度としては、例えば、２０～５０°であり、２５～４５°が好ましい。また、テーパー部の長さとしては、２ｍｍ以上が好ましく、３～１０ｍｍがより好ましい。

ロケーションピンは、ロケーションピン全体が遊動する態様であっても、一部が遊動する態様であってもよく、ロケーションピンの先部が遊動する態様が好ましい。

ロケーションピンの先部が遊動する態様としては、例えば、ロケーションピンが、第１基板に固定され、その先端部に収容凹部が設けられたシャフト部と、シャフト部の収容凹部にその基部が収容された状態で遊動可能に固定された可動ピン部とを備えている態様を挙げることができる。

具体的に例えば、ロケーションピンは、シャフト部が、収容凹部の周壁から内方に突出して設けられた抜け防止部材を具備すると共に、可動ピン部が、シャフト部の先端面に載置されるフランジを有するピン本体と、シャフト部の収容凹部に収容され、抜け防止部材に係止される留め部とを具備している。本態様の場合、第１挟持部材及び第２挟持部材を近接（当接）させた際に、ピン本体のフランジの先端側の面（上面）が、ワークの位置決め孔の周囲のワークを押圧する。

ピン本体（ブッシュに嵌合される直胴部分）の径（角形の場合は対角線の長さ）としては、ワークの位置決め孔に適合した大きさであればよく、例えば３～５０ｍｍ程度であり、４～３０ｍｍが好ましく、５～２０ｍｍがより好ましい。ピン本体（直胴部分）の長さとしては、挟持するワークの厚さに０．５ｍｍ以上加えた長さ（ワ―ク厚が５ｍｍの場合、５．５ｍｍ以上）が好ましく、０．８ｍｍ以上加えた長さがより好ましく、１～５ｍｍ加えた長さがさらに好ましい。また、ロケーションピンのシャフト部の径（角形の場合は対角線の長さ）としては、通常、ピン本体の径と同等以上であり、ピン本体の径よりも大きいことが好ましい。

ロケーションピンの全体が遊動する具体的な態様としては、例えば、ロケーションピンは、その基端部が第１基板に遊動可能に固定され、その全体が遊動する態様を挙げることができる。より具体的に例えば、ロケーションピンは、シャフト部の先方にシャフト部より小径のピン本体を具備しており、ピン本体周囲のシャフト部の先端面でワークを押圧する。シャフト部及びピン本体の大きさは、上記と同様である。

［第２挟持部材］
第２挟持部材は、第１挟持部材と対をなして、互いに接離可能に構成され、重畳した複数のワークを挟持して固定するものであり、第２基板と、第２基板上に設けられたブッシュとを具備している。第２挟持部材は、通常、第１挟持部材に対して上方に設置されており、ブッシュが下方に向けて立設するよう配置されることが好ましい。

（第２基板）
第２基板は、板状部材であり、その第１挟持部材側にブッシュが設けられている。第２基板の形状としては、例えば、平板状、円盤状等を挙げることができる。第２基板には、遊動するロケーションピンを嵌合するブッシュ以外に、不動のロケーションピンを嵌合するブッシュが配設されていてもよい。

（ブッシュ）
ブッシュは、第２基板の第１挟持部材側かつ複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設され、ロケーションピンの先部を嵌合する嵌合凹部を有している部材である。ブッシュの嵌合凹部は、ロケーションピンの先部と嵌合し、ロケーションピンを固定する。第１挟持部材及び第２挟持部材を近接（当接）させた際に、ブッシュの先端面が、ワークの位置決め孔の周囲のワークを押圧する。

嵌合凹部は、底部を有していてもよいし、底部を有しない筒状に形成されていてもよい。ブッシュの形状としては、例えば、先端面に凹みを有する円柱状、先端面に凹みを有する角柱状、円筒状、角筒状等を挙げることができる。

嵌合凹部の大きさとしては、上記ロケーションピンのピン本体の大きさに応じた大きさである。

本発明の溶接用固定治具は、第１挟持部材及び第２挟持部材が複数のワークを挟持して固定した状態で、方向変換可能な構成であることが好ましい。これにより、ワークを固定後、溶接作業のしやすい方向に変換させることができることから、溶接トーチが固定治具に干渉することを防止して、より容易かつ効率的に溶接できる。また、方向変換を自動化することにより、溶接ロボットを用いた自動溶接と組み合わせることもできる。

本発明の溶接用固定治具は、複数のワークの少なくとも２つの位置決め孔に挿通される、複数の遊動可能なロケーションピン及びブッシュを備えているものが好ましい。すなわち、第１挟持部材が、２以上の遊動可能なロケーションピンを具備すると共に、第２挟持部材が、これに対応する２以上のブッシュを具備していることが好ましい。ロケーションピンによる固定箇所が増加すると、ワークに溶接歪みが生じた場合に、固定治具から溶接ワークがより取り外しにくくなるが、本発明においては、ロケーションピンが遊動するため、このような場合にも、ワークを容易に取り外すことができる。

本発明の溶接用固定治具の動作の制御は、治具作動装置を用いて行うことができる。
治具作動装置は、例えば、本発明の溶接用固定治具の第１挟持部材及び第２挟持部材を固定して、第１挟持部材及び第２挟持部材の動作を制御する装置である。具体的に、例えば、第１挟持部材の第１基板及び第２挟持部材の第２基板を固定する、対向する第１固定基板及び第２固定基板と、該対向する第１固定基板及び第２固定基板を接離可能に移動させると共に、第１固定基板及び第２固定基板を近接状態で保持（固定）することが可能な接離機構とを備えたものを挙げることができる。

接離機構としては、例えば、第１固定基板及び第２固定基板の間を連結し、伸縮自在な部材を備えた機構を挙げることができる。具体的に、例えば、その基端が第１固定部材に固定されると共にその先端が第２固定部材に形成された開口に挿通可能な、所定位置（所定高さ）の周部に掛止用溝を有する支持棒と、該支持棒を内部に挿通して（支持棒を包囲して）、第１固定部材及び第２固定部材の間に設けられたコイルバネと、第１固定部材及び第２工程部材を近接させ、第１固定部材の開口から突出した支持棒の掛止用溝に掛止して、第１固定部材及び第２工程部材を近接状態で保持（固定）する留め具と、を備えた機構を挙げることができる。

なお、本発明の溶接用固定治具の第１挟持部材の第１基板及び第２挟持部材の第２基板が、第１固定基板及び第２固定基板を兼ねる構成であってもよい。

次に、上述した溶接用固定治具を用いた複数のワークを溶接する溶接ワークの製造方法について説明する。
本発明の溶接ワークの製造方法は、上述した溶接用固定治具を用いて複数のワークを溶接して溶接ワークを製造する方法であって、遊動可能なロケーションピンに、複数のワークの位置決め孔を挿通して複数のワークをセットするワークセット工程と、第１挟持部材及び第２挟持部材を近接させることにより、ワークがセットされたロケーションピンの先部及びブッシュの嵌合凹部を嵌合してワークを固定するワーク固定工程と、固定された複数のワークを溶接するワーク溶接工程と、第１挟持部材及び第２挟持部材を遠離させることにより、ロケーションピンの先部及びブッシュの嵌合凹部の嵌合を解放して溶接ワークを取り外すワーク取外し工程と、を有していることを特徴とする。なお、各工程の間に、ワーク方向変換工程等の他の工程を有していてもよい。

本発明の製造方法は、上述した溶接用固定治具を用いるものであり、遊動可能なロケーションピンと不動のブッシュによる固定であるため、位置決め孔を有する複数のワークを正確に位置決めして容易かつ強固に固定することができる。すなわち、ロケーションピンは可動であるが、ブッシュは不動で所定位置に配設されているため、これらを嵌合することにより、ワークを所定位置に確実に固定することができる。また、溶接されたワーク（溶接ワーク）を治具から取り外す際には、ワークに溶接歪みが生じた場合であっても、ワークの溶接歪みに応じてロケーションピンが遊動するため、ワークを容易に取り外すことができる。

さらに、本発明の製造方法では、ワークを一方向（ワークの上下方向）から押さえるものであり、溶接トーチが干渉することを抑制できる。また、位置決め孔の周囲のワークを直接上下から押さえて固定するため、強固に固定することができる。また、１工程（ワーク固定工程）で、すべてのワークを押さえて固定することができる。

以下、本発明の溶接ワークの製造方法における各工程を具体的に説明する。
［ワークセット工程］
ワークセット工程は、遊動可能なロケーションピンに、複数のワークの位置決め孔を挿通して複数のワークをセットする工程である。ロケーションピンに挿通するワークの数としては、特に制限されるものではなく、例えば、２～５個であり、６個以上であってもよい。

［ワーク固定工程］
ワーク固定工程は、第１挟持部材及び第２挟持部材を近接させることにより、ワークがセットされたロケーションピンの先部及びブッシュの嵌合凹部を嵌合してワークを固定する工程である。この際、ブッシュの嵌合凹部にロケーションピンの先部の直胴部が、０．５ｍｍ以上挿入されることが好ましく、０．８ｍｍ以上挿入されることがより好ましく、１～５ｍｍｍｍ挿入されることがさらに好ましい。この範囲の長さが挿入されることにより、ロケーションピンを確実に嵌合してワークを強固に固定することができる。

［ワーク溶接工程］
ワーク溶接工程は、固定された複数のワークを溶接する工程である。溶接方法としては、例えば、レーザー溶接、アーク溶接、電子ビーム溶接等を挙げることができる。

［ワーク取外し工程］
ワーク取外し工程は、第１挟持部材及び第２挟持部材を遠離させることにより、ロケーションピンの先部及びブッシュの嵌合凹部の嵌合を解放して溶接されたワークを取り外す工程である。本発明においては、ワークに溶接歪みが生じた場合であっても、ワークの溶接歪みに応じてロケーションピンが遊動するため、ワークを容易に取り外すことができる。

（ワーク方向変換工程）
また、本発明の溶接ワークの製造方法としては、ワーク固定工程及びワーク溶接工程の間に、第１挟持部材及び第２挟持部材が複数のワークを挟持して固定した状態で、その方向を変換するワーク方向変換工程を有していることが好ましい。この工程により、溶接箇所を溶接しやすい位置に自由に移動させることができることから、効率的に溶接できる。また、溶接トーチの操作時の干渉を防止することができる。

以下、図面を用いて本発明の溶接用固定治具の一実施形態を具体的に説明するが、本発明は本実施形態に制限されるものではない。

ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る溶接用固定治具（ワークを挟持した状態）の斜視図である。

図１に示すように、本発明の第一実施形態に係る溶接用固定治具１は、互いに接離可能な、下方に位置する第１挟持部材１０及び上方に位置する第２挟持部材１２を備えている。第１挟持部材１０及び第２挟持部材１２は、位置決め孔ａ～ｅを有する複数のワークＡ～Ｅを挟持して固定している（図３Ａ参照）。

第１挟持部材１０は、平板状の第１基板１４と、第１基板１４の第２挟持部材１２側に直立するロケーションピン１６ａ～１６ｆとを具備している。ロケーションピン１６ａ～１６ｆは、ワークＡ～Ｅの位置決め孔ａ～ｆに対応する位置に６つ配設されている。

第２挟持部材１２は、平板状の第２基板１８と、第２基板１８の第１挟持部材１０側に直立するブッシュ２０ａ～２０ｆとを具備している。ブッシュ２０ａ～２０ｆは、ワークＡ～Ｅの位置決め孔ａ～ｆ及びロケーションピン１６ａ～１６ｆに対応する位置に６つ配設されている。

続いて、ロケーションピン１６ａ及びブッシュ２０ａを例にとり、ロケーションピン及びブッシュについてその構成及び動作を説明する。ここで、図２Ａは、図１に示す第１挟持部材及び第２挟持部材の使用状態の説明図であり、ロケーションピンに、複数のワークの位置決め孔を挿通して複数のワークをセットした状態を示す。図２Ｂは、図１に示す第１挟持部材及び第２挟持部材の使用状態の説明図であり、第２挟持部材を第１挟持部材に近接させ、ワークがセットされたロケーションピンの先部にブッシュの嵌合凹部を嵌合してワークを固定した状態を示す。図２Ｃは、図１に示す第１挟持部材及び第２挟持部材の使用状態の説明図であり、第２挟持部材を第１挟持部材から遠離させ、ロケーションピンの先部をブッシュの嵌合凹部の嵌合から解放して溶接された複数のワークを取り外す状態を示す。

図２Ａ～図２Ｃに示すように、ロケーションピン１６ａは、第１基板１４に固定されたシャフト部２２と、その先端に設けられた可動ピン部２４とを備えている。シャフト部２２は、その先部に収容凹部２６が設けられている。可動ピン部２４は、シャフト部２２の収容凹部２６にその基部が収容された状態で径方向及び軸方向に遊動可能に固定されている。

シャフト部２２は、直径２０ｍｍ、高さ３５ｍｍの円柱部材であり、収容凹部２６の周壁から内方に突出して設けられた抜け防止部材としての抜け防止ピン２８を具備している。

可動ピン部２４は、ピン本体３０及び留め部３２を具備している。ピン本体３０は、直径８ｍｍ、高さ１３ｍｍ（テーパー部５ｍｍ、直胴部８ｍｍ）の先端が先細りのテーパー状に形成された円柱体と、その下方の直径２０ｍｍ、厚さ６ｍｍの円板状のフランジ３４で構成されている。フランジ３４は、シャフト部２２の先端面に載置され、シャフト部２２の径と同一の径であり、フランジ３４の先端側の面でワークを押圧する。留め部３２は、シャフト部２２の収容凹部２６に収容され、抜け防止ピン２８に係止されて、可動ピン部２４を遊動可能に保持する。具体的に、留め部３２は、フランジ３４の下面に設けられた上下二段の円柱部材であり、下側の径が大きい円柱体３６の上面に抜け防止ピン２８が係止する抜け防止構造となっている。

ブッシュ２０ａは、ロケーションピン１６ａの可動ピン部２４のピン本体３０を嵌合する直径２０ｍｍ、高さ１０ｍｍの嵌合凹部３８を有している。なお、ロケーションピン１６ｂ～１６ｆ、及びブッシュ２０ｂ～２０ｆは、ロケーションピン１６ａ及びブッシュ２０ａと同様の構成であるため詳細を省略する。

続いて、上記第１挟持部材１０及び第２挟持部材１２のロケーションピン及びブッシュの動作を説明する。
まず、図２Ａに示すように、第１挟持部材１０のロケーションピン１６ａのピン本体３０に、厚さ３ｍｍのワークＡ，Ｂの位置決め孔ａ１，ｂ１が挿通されて、溶接するワークＡ，Ｂがセットされる。この際、ピン本体３０の直胴部は、ワークＡ，Ｂの位置決め孔ａ１，ｂ１から２ｍｍ程度突出している。この状態で、図２Ｂに示すように、第２挟持部材１２を第１挟持部材１０に近接させる。これにより、ワークＡ，Ｂがセットされたロケーションピン１６ａの先部にブッシュ２０ａの嵌合凹部３８が嵌合され、ワークＡ，Ｂが固定される。この際、ピン本体３０のテーパー部が、ロケーションピン１６ａを嵌合凹部３８内部へ誘導し、容易に嵌合させることできる。

次に、図２Ｃに示すように、ワークＡ，Ｂの溶接後、第２挟持部材１２を第１挟持部材１０から遠離させる。これにより、ロケーションピン１６ａの先部がブッシュ２０ａの嵌合凹部３８の嵌合から解放されて溶接されたワークＡ，Ｂの取り外しが可能となる。この際、ワークＡ，Ｂの溶接歪みに応じてロケーションピン１６ａが遊動するため、ワークＡ，Ｂを容易に取り外すことができる。また、留め部３２の円柱体３６の上面に抜け防止ピン２８が係止することで、可動ピン部２４の抜けが防止される。

上記説明した溶接用固定治具１は、径方向及び軸方向に遊動可能なロケーションピン１６とブッシュ２０による固定であるため、確実にワークＡ～Ｅをセットして固定することができる。また、溶接されたワークＡ～Ｅを取り外す際には、ワークＡ，Ｂの溶接歪みに応じてロケーションピン１６ａが遊動するため、ワークＡ，Ｂを容易に取り外すことができる。また、位置決め孔ａ～ｅの周囲を直接固定するため、強固に押さえることができる。

続いて、上記溶接用固定治具１を用いて５つのワークＡ～Ｅを溶接する方法（溶接ワークの製造方法）について説明する。

ここで、図３Ａは、本発明の溶接ワークの製造方法の一例を示す説明図であり、ワークをセットする直前の状態を示す。図３Ｂは、本発明の溶接ワークの製造方法のワークセット工程の一例を示す説明図であり、ロケーションピンに、ワークをセットした状態を示す。図３Ｃは、本発明の溶接ワークの製造方法のワーク固定工程の一例を示す説明図であり、ワークがセットされたロケーションピンの先部に、ブッシュの嵌合凹部を嵌合してワークを固定した状態を示す。

図３Ａ及び３Ｂに示すように、ワークＡ～Ｅの位置決め孔ａ～ｅに対応する位置に配設されたロケーションピン１６ａ～１６ｆに、ワークＡ～Ｅの位置決め孔ａ～ｅを挿通してワークＡ～Ｅをセットする（ワークセット工程）。

次に、図３Ｃに示すように、第２挟持部材１２を第１挟持部材１０に近接させることにより、ワークＡ～Ｅがセットされたロケーションピン１６ａ～１６ｆの先部に、ワークＡ～Ｅの位置決め孔ａ～ｅ及びロケーションピン１６ａ～１６ｆに対応する位置に配設されたブッシュ２０ａ～２０ｆの嵌合凹部３８を嵌合させてワークＡ～Ｅを固定する（ワーク固定工程）。

次に、必要に応じて、第１挟持部材１０及び第２挟持部材１２がワークＡ～Ｅを挟持して固定した状態でその方向を変換する（ワーク方向変換工程）。続いて、固定されたワークＡ～Ｅを溶接する（ワーク溶接工程）。

次に、第２挟持部材１２を第１挟持部材１０から遠離させることにより、ロケーションピン１６ａ～１６ｆの先部をブッシュ２０ａ～２０ｆの嵌合凹部３８の嵌合から解放して溶接されたワークＡ～Ｅ（溶接ワーク）を取り外す（ワーク取外し工程）。
以上の工程により、ワークＡ～Ｅが溶接された溶接ワークが製造される。

ここで、上記ワーク固定工程における操作の一例として、治具作動装置を用いた方法について説明する。
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の溶接用固定治具を設置した治具作動装置の説明図であり、図４Ａは、治具作動装置に固定された溶接用固定治具のロケーションピンにワークをセットした状態を示し、図４Ｂは、治具作動装置に固定された溶接用固定治具の挟持部材でワークを固定した状態を示す。図５Ａ及び図５Ｂは、治具作動装置のロック機構の説明図であり、図５Ａは、ロック前の状態を示し、図５Ｂは、ロック後の状態を示す。

まず、治具作動装置の構成の概要を説明する。
図４Ａに示すように、治具作動装置４０は、その上面に第１挟持部材１０が固定された第１固定基板４２と、第１固定基板４２に対向して設けられ、その下面に第２挟持部材１２が固定された第２固定基板４４とを備えている。また、治具作動装置４０は、第１固定基板４２及び第２固定基板４４を接離可能に移動させる接離機構を備えている。接離機構は、その基端が第１固定基板４２に固定されると共にその先端が第２固定基板４４に形成された開口４６ａ，４６ｂに挿通可能な、所定位置（所定高さ）の周部に掛止用溝４８を有する支持棒５０と、第１固定基板４２及び第２固定基板４４の間に設けられ、支持棒５０を内部に挿通するコイルバネ５２と、第１固定基板４２及び第２固定基板４４を近接させ、第１固定基板４２の開口４６から突出した支持棒５０の掛止用溝４８に掛止して、第１固定基板４２及び第２固定基板４４を近接状態で固定する留め具５４とを備えている。

留め具５４は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、半円形の切欠が形成されたフック部５６を有しており、支持棒５０の掛止用溝４８にフック部５６を引掛けることで第２固定基板４４を固定する。

次に、上記溶接用固定治具１が設置された治具作動装置４０を用いてワークを固定する方法について説明する。
まず、図４Ａに示すように、治具作動装置４０のコイルバネ５２は伸長し、溶接用固定治具１の第１挟持部材１０及び第２挟持部材１２が離れた状態で、ロケーションピン１６ａ～１６ｆに、ワークＡ～Ｅをセットする。

続いて、図４Ｂに示すように、溶接用固定治具１の第１挟持部材１０及び第２挟持部材１２を近接させてワークを固定する際には、第２固定基板４４を所定位置まで下方に押し下げてコイルバネ５２を収縮させ、第２固定基板４４の開口４６の上方に現れる支持棒５０の掛止用溝４８に、留め具５４のフック部５６を引掛けて、第２固定基板４４を固定する。これにより、ワークＡ～Ｅが固定される。

本発明の溶接用固定治具は、金属等の部材の溶接に利用できることから、産業上有用である。

１ 溶接用固定治具（第一実施形態）
１０ 第１挟持部材
１２ 第２挟持部材
１４ 第１基板
１６ａ～ｆ ロケーションピン
１８ 第２基板
２０ａ～ｆ ブッシュ
２２ シャフト部
２４ 可動ピン部
２６ 収容凹部
２８ 抜け防止ピン
３０ ピン本体
３２ 留め部
３４ フランジ
３６ 円柱体
３８ 嵌合凹部
４０ 治具作動装置
４２ 第１固定基板
４４ 第２固定基板
４６ 開口
４８ 掛止用溝
５０ 支持棒
５２ コイルバネ
５４ 留め具
５６ フック部
ａ～ｅ 位置決め孔
Ａ～Ｅ ワーク

Claims (11)

1. 位置決め孔を有する複数の重畳したワークを、互いに接離可能な第１挟持部材及び第２挟持部材で挟持して固定する溶接用固定治具であって、
   前記第１挟持部材が
   第１基板と、
   前記第１基板の前記第２挟持部材側かつ前記複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設され、該複数のワークの位置決め孔に挿通される、遊動可能なロケーションピンと、を具備すると共に、
   前記第２挟持部材が、
   第２基板と、
   前記第２基板の第１挟持部材側かつ前記複数のワークの位置決め孔に対応する位置に配設され、前記ロケーションピンの先部を嵌合する嵌合凹部を有するブッシュと、を具備し、
   前記第１挟持部材の遊動可能なロケーションピンの先部を第２挟持部材のブッシュに嵌合し、該嵌合したロケーションピン及びブッシュで、前記位置決め孔の周囲のワークを両側から押さえて固定する
   ことを特徴とする溶接用固定治具。
2. 前記ロケーションピンは、その先部が遊動することを特徴とする請求項１記載の溶接用固定治具。
3. 前記ロケーションピンは、第１基板に固定され、その先端部に収容凹部が設けられたシャフト部と、該シャフト部の収容凹部にその基部が収容された状態で遊動可能に固定された可動ピン部とを備えていることを特徴とする請求項２記載の溶接用固定治具。
4. 前記ロケーションピンは、
   前記シャフト部が、収容凹部の周壁から内方に突出して設けられた抜け防止部材を具備すると共に、
   前記可動ピン部が、前記シャフト部の先端面に載置されるフランジを有するピン本体と、前記シャフト部の収容凹部に収容され、前記抜け防止部材に係止される留め部とを具備していることを特徴とする請求項３記載の溶接用固定治具。
5. 前記ロケーションピンは、その全体が遊動することを特徴とする請求項１記載の溶接用固定治具。
6. 前記ロケーションピンは、その基端部が第１基板に遊動可能に固定されていることを特徴とする請求項５記載の溶接用固定治具。
7. 前記ロケーションピンは、その先端部が先細りのテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の溶接用固定治具。
8. 前記第１挟持部材及び第２挟持部材が複数のワークを挟持して固定した状態で、方向変換可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の溶接用固定治具。
9. 前記第１挟持部材が、２以上の遊動可能なロケーションピンを具備すると共に、
   前記第２挟持部材が、前記ロケーションピンに対応する２以上のブッシュを具備している
   ことを特徴とする請求項１記載の溶接用固定治具。
10. 請求項１～９のいずれか記載の溶接用固定治具を用いて複数のワークを溶接して溶接ワークを製造する方法であって、
    遊動可能なロケーションピンに、複数のワークの位置決め孔を挿通して複数のワークをセットするワークセット工程と、
    第１挟持部材及び第２挟持部材を近接させることにより、前記ワークがセットされたロケーションピンの先部及びブッシュの嵌合凹部を嵌合してワークを固定するワーク固定工程と、
    前記固定された複数のワークを溶接するワーク溶接工程と、
    前記第１挟持部材及び第２挟持部材を遠離させることにより、ロケーションピンの先部及びブッシュの嵌合凹部の嵌合を解放して溶接ワークを取り外すワーク取外し工程と、
    を有していることを特徴とする溶接ワークの製造方法。
11. 前記ワーク固定工程及びワーク溶接工程の間に、第１挟持部材及び第２挟持部材が複数のワークを挟持して固定した状態で、その方向を変換するワーク方向変換工程を有していることを特徴とする請求項１０記載の溶接ワークの製造方法。
    

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