WO2013191099A1

WO2013191099A1 - 固定冶具

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Publication number: WO2013191099A1
Application number: PCT/JP2013/066451
Authority: WO
Inventors: 幸雄須田
Original assignee: 東洋機械金属株式会社; 東洋工機株式会社
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2013-12-27
Also published as: JP5972067B2; JP2014004593A; CN104470674B; CN104470674A

Abstract

　溶接対象となり得る部材が倒れたり位置ずれしたりすることがないよう安定的に保持できるようにし、溶接するときの作業性、及び作業者の安全性の向上を図った溶接部材保持装置を提供する。　一方の部材２を他方の部材３に接合する際に、一方の部材２を他方の部材３に当接させた状態で保持することが可能な溶接部材保持装置１であって、負圧を発生させる負圧発生手段７と、負圧発生手段７で発生された負圧により他方の部材３に吸着される吸着体５と、負圧発生手段７で発生された負圧により他方の部材３に当接させた一方の部材２を、他方の部材３に向かって押圧するピストンロッド４とを備え、負圧発生手段７は、圧縮空気が供給されることにより発生された負圧により、吸着体５の吸引力とピストンロッド４の押圧力を発生させる。

Description

固定冶具

　本発明は、保持対象である部材が倒れたり位置ずれしないように、保持対象物を安定的に保持することができる固定冶具に関する。

　従来より、２つの鋼板など金属製の部材を一体化する方法は、工作機械の分野だけではなく建築分野など様々な技術分野で行われている。例えば、水平方向に載置された金属フレームに対し、長尺状の金属板を起立させた状態でＴ継手の隅肉溶接をする場合には、溶接作業中に金属板が倒れたり位置ずれしたりすることがないよう保持する必要があり、保持対象の金属板を位置ずれ等しないよう保持する手段としては、手力で保持する以外に、磁力を用いたクランパや係止手段など様々な手段が提案されており、例えば特許文献１には、回転軸に圧入されたプーリを抜き取るに際し、板状腕部の引掛け爪部でプーリを保持する技術等が開示され、また、本出願人が出願した特許文献２には、油槽内より供給された圧油作動室の油圧を上昇させ、当該油圧によりラム体を下降させることで被溶接部材を押圧して保持する溶接用取付具が開示されている。

特公昭６３－２９１２０号公報特開昭５０－１５２９４６号公報

　特許文献１で開示されている技術は、引掛け爪部で係止されたプーリの中心に圧入された回転軸を押付けキャップで押圧し、回転軸からプーリを抜き取るという、作業性を向上しようという技術であり、こうした作業効率の向上を図ることが様々な分野で望まれている。例えば、金属製の部材同士を溶接により一体接合する技術分野においては、溶接作業性に加え溶接時の作業者に対する安全性を配慮した技術が望まれている。

　また、特許文献２の溶接用取付具においては、当該溶接用取付具に構成されるラム体が、油圧により動作されるものであり、当該溶接用取付具には油を有することになることから、例えば、溶接用取付具の使用頻度が多くなったり、油漏れを防止するためのパッキンが劣化したりすると、当該溶接用取付具の使用に伴い、油漏れが発生してしまい周囲を油で汚してしまったり、或いは、油漏れを防止するための保守・点検作業も必要となり利便性を損なうという問題があった。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、溶接対象となり得るような部材が、溶接などの作業中に倒れたり位置ずれ等することがないよう安定的に保持できるようにし、作業性、及び作業者の安全性の向上を図った溶接部材保持装置等の固定冶具を提供することを目的とする。

　本固定冶具の発明は、一方の部材を他方の部材に接合する際に、前記一方の部材を前記他方の部材に当接させた状態で保持することが可能な固定冶具であって、負圧を発生させる負圧発生手段と、該負圧発生手段で発生された負圧により前記他方の部材に吸着される吸着体と、前記負圧発生手段で発生された負圧により前記他方の部材に当接させた前記一方の部材を、前記他方の部材に向かって押圧するピストンロッドとを備え、前記負圧発生手段は、圧縮空気が供給されることにより発生された負圧により、前記吸着体の吸引力と前記ピストンロッドの押圧力とを発生させるものである。

　さらに、本固定冶具の発明は、前記吸着体は、前記他方の部材に当接される軟性吸着部と、該軟性吸着部よりも硬い弾性可撓体とから構成されており、前記軟性吸着部と前記弾性可撓体と前記他方の部材とにより囲まれた空間部に、前記負圧発生手段による負圧が発生されたとき、当該負圧により、前記吸着体が前記他方の部材に吸着されると共に、前記弾性可撓体が前記一方の部材と前記他方の部材との当接方向に縮小されることによりピストンロッドを前進させ、前記一方の部材を前記他方の部材に対して押圧することにより、該一方の部材を弾性的に押圧して保持するように構成したものである。

　さらに、本固定冶具の発明は、前記負圧発生手段は、圧縮空気が供給される吸気ポートと、該吸気ポートから供給された圧縮空気が排出される排気ポートと、前記吸気ポートと前記排気ポートの間に設けられた負圧ポートとを備えたエジェクタ装置である。

　さらに、本固定冶具の発明は、前記弾性可撓体の外周に、内側に向かって突出された断面円弧状の可撓部を形成したものである。

　本固定冶具の発明によれば、溶接部材等の一方の部材を他方の部材に溶接等により接合するに際し、他方の部材に吸着体を吸着して固定冶具を保持して、ピストンロッドで一方の部材を静止状態で保持する際、負圧発生手段の負圧により他方の部材に対して吸着体を吸着させると、それに伴い当該負圧により、吸着体の弾性可撓体が一方の部材と他方の部材との当接方向に縮められる。すると、弾性可撓体の縮小に伴いピストンロッドが前進され、当該ピストンロッドにより一方の部材が他方の部材に対し押圧される。すなわち、他方の部材に吸着体を吸着する工程と、ピストンロッドで一方の部材を静止状態で保持する工程とが別々のタイミングで行われるのではなく、吸着体５に負圧が生じることでこれらの工程が同時に行われることから作業性に優れ、固定冶具に設けた吸着体を他方の部材に吸着させると共に、他方の部材に当接された一方の部材をピストンロッドで押圧することで、一方の部材が倒れたり位置ずれしたりしないよう静止状態で保持することが可能となる。よって、例えば、一方の部材が溶接対象である場合には、溶接を行う作業者は、溶接に伴い高熱化する一方の部材を手などで支えたりすることなく当該一方の部材を他方に部材に対して、容易且つ安全に溶接作業を行うことが可能となる。

　さらに、固定冶具を他方の部材に保持する工程とピストンロッドで一方の部材を保持する工程とは、負圧発生手段の負圧を用いて行われるものであり、当該固定冶具は、従来の治具のように、油を用いて動作されるものではないことから、油漏れによる汚れもなく、保守・点検作業にも優れる。

本発明の一例の溶接部材保持装置の正面図であり、溶接部材保持装置により一方の部材を他方の部材に当接させた状態を示す。同上、溶接部材保持装置を示す平面図である。同上、溶接部材保持装置を正面から視た状態を示す断面図である。同上、溶接部材保持装置に構成される吸着体を示す拡大断面図である。同上、吸着体で他方の部材を吸着すると共にピストンロッドで一方の部材を保持した状態の溶接部材保持装置を示す説明図である。

　以下、本発明の実施形態を図１～図５により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で実施形態において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

　図１及び図２に示す本発明の一例の固定冶具たる溶接部材保持装置１は、鋼材などの金属製の部材をＴ継手の隅肉溶接により一体に接合する際に、他方の部材３の表面（上面）に当接させた一方の部材２が倒れたり位置ずれしないように保持するためのものである。尚、鋼材などの金属製の部材とは、一方の部材２と他方の部材３である。

　溶接部材保持装置１には、一方の部材２を保持するためのピストンロッド４と、他方の部材３に溶接部材保持装置１を吸着して保持するための一対の吸着体５とを備え、他方の部材３に対して吸着される吸着体５の中心には、吸着体５に対し垂直方向になるようにしてその上部に連結フレーム６が装着されている。

　連結フレーム６にはその長手方向に連続して多数の孔６ａが形成されており、ピストンロッド４、負圧発生手段７等が一体的に設けられた本体フレーム８のその高さを調整することができるようになっており、本体フレーム８の高さを調整する際には、図１に示すように、本体フレーム８の孔部８ａと連結フレーム６の所望の孔６ａとを対向させ、ピン９によりピン止めを行い、高さ調整を行う。

　吸着体５に吸引力を発生させる負圧発生手段７は、所謂エジェクタ装置であり、負圧発生手段７は、図示しないエアーコンプレッサから圧縮空気が供給される吸気ポート１０、吸気ポート１０から供給された圧縮空気が排出される排気ポート１１、吸気ポート１０と排気ポート１１の間に設けられた負圧ポート１２を備えており、吸気ポート１０から供給された圧縮空気が排気ポート１１から排出されることにより負圧ポート１２に負圧が発生される。そして、その負圧を用いて、負圧ポート１２と管体１３を通じて連結された吸着体５に対し吸引力を発生させ、これにより、吸着体５が他方の部材３を吸引し、且つ、溶接部材保持装置１を他方の部材３に吸引固定する。

　また、ピストンロッド４の先端には、押圧部材１５が装着される一方で、ピストンロッド４の基端には、把持部１６が装着されている。ピストンロッド４に設けた把持部１６と押圧部材１５との間の部位には、台形ネジ部２０が形成されており、当該ピストンロッド４の台形ネジ部２０は、本体フレーム８に一体に設けられたナット部２１に螺合され、ピストンロッド４は進退可能になっていて、当該進退可能なピストンロッド４を固定するときには、締付レバー２２が用いられる。尚、ピストンロッド４の先端とは図１に示すピストンロッド４の下部であり、基端とは図１に示すピストンロッド４の上部である。

　ここで、図３及び図４に基づき吸着体５についてさらに説明する。吸着体５は、他方の部材３に当接されるシリコンゴム製の軟性吸着部３０と、該軟性吸着部３０よりも硬質なゴム製の弾性可撓体３１とから構成され、これらは一体となって設けられている。

　図３及び図４に示すように、弾性可撓体３１の外周には、その内側に向かって突出した断面円弧状の可撓部３１ａが設けられており、軟性吸着部３０と弾性可撓体３１と他方の部材３とにより囲まれた吸着体５の空間部に、所定の操作により、負圧発生手段７による負圧が発生されたときには、弾性可撓体３１が、一方の部材２と他方の部材３との当接方向に縮小されることにより、それに伴ってピストンロッド４が前進されることで、他方の部材３に対して一方の部材２が押圧され保持される。尚、一方の部材２と他方の部材３との当接方向とは、図３及び図４に示す上下方向である。

　ここで、溶接部材保持装置１を適用して、水平に配置された他方の部材３上に一方の部材２を起立させた状態で保持するときの手順について説明する。

　先ず、他方の部材３上の所定箇所に一方の部材２を起立させた状態で当接配置し、ピストンロッド４先端に構成された押圧部材１５が一方の部材２の上部に対向するように配置すると共に、この一方の部材２を跨ぐようにして一対の吸着体５を設置する。この状態は図１に示した状態である。

　次に、一方の部材２に対しピストンロッド４先端の押圧部材１５が所定間隔より離れ過ぎている場合には、本体フレーム８の孔部８ａに対し連結フレーム６の複数あるうちの何れかの孔６aを対向させ、これらにピン９を挿通して押圧部材１５の高さ調整をし、さらに微調整が必要な場合には、把持部１６の手動回転操作によりピストンロッド４を回転させて、当該ピストンロッド４に構成された押圧部材１５の高さの微調整を適宜行う。

　次に、所定の操作で負圧発生手段７を作動させると、負圧ポート１２の負圧により吸着体５、より詳しくは、軟性吸着部３０と弾性可撓体３１と他方の部材３とにより囲まれた吸着体５の空間部、に吸引力が発生され、それにより、吸着体５の弾性可撓体３１の可撓部３１ａが一方の部材２と他方の部材３との当接方向に縮小されると共に、吸着体５が他方の部材３の表面に対し吸着される。なお、弾性可撓体３１が一方の部材２と他方の部材３との当接方向に縮小されたときには、それにより、ピストンロッド４が前進され、当該ピストンロッド４に構成される押圧部材１５が、一方の部材２を他方の部材３に向かって押圧することにより、一方の部材２は他方の部材３に対して固定保持される。この状態は図５に示した状態である。

　以上によれば、溶接部材保持装置１は、溶接部材等の一方の部材２を他方の部材３に溶接等により接合するに際し、他方の部材３に吸着体５を吸着して溶接部材保持装置１を保持して、ピストンロッド４で一方の部材２を静止状態で保持する際、負圧発生手段７の負圧により他方の部材３に対して吸着体５を吸着させると、それに伴い当該負圧により、吸着体５の弾性可撓体３１が一方の部材２と他方の部材３との当接方向に縮められる。すると、弾性可撓体３１の縮小に伴いピストンロッド４（吸着体５を除く溶接部材保持装置１の全体）が前進され、当該ピストンロッド４の押圧部材１５により、一方の部材２が他方の部材３に対し押圧される。すなわち、他方の部材３に吸着体５を吸着する工程と、ピストンロッド４で一方の部材２を静止状態で保持する工程とが、別々のタイミングで行われるのではなく、吸着体５に負圧が生じることでこれら２つの工程が同時に行われることから作業性に優れ、溶接部材保持装置１に設けた吸着体５を他方の部材３に吸着させると共に、他方の部材３に当接された一方の部材２をピストンロッド４の先端で押圧することで、一方の部材２が倒れたり位置ずれしたりしないよう静止状態で保持することが可能となる。よって、例えば、一方の部材２が溶接対象である場合には、溶接を行う作業者は、溶接に伴い高熱化する一方の部材２を手などで支えたりすることなく当該一方の部材２を他方に部材３に対して、容易且つ安全に溶接作業を行うことが可能となる。

　さらに、溶接部材保持装置１を他方の部材３に保持する工程とピストンロッド４で一方の部材２を保持する工程とは、負圧発生手段７の負圧を駆動源としてこの負圧のみを用いて行われるものであり、溶接部材保持装置１は、従来の装置のように、油を用いて動作されるものではないことから、油漏れによる汚れもなく、保守・点検作業にも優れる。

　また、本実施形態の溶接部材保持装置１においては、図１に示すように縦方向に設置して使用するだけではなく、横方向に設置して使用することができる。よって、一方の部材２を垂直方向にも水平方向にも保持することが可能となる。

　また、本実施形態における弾性可撓体３１の可撓部３１ａは、図４に示すように、内側に向かって突出された断面円弧状に形成されたものであるが、負圧により、一方の部材２と他方の部材３との当接方向に縮小できるのであれば、断面円弧状に代えて断面楕円弧状にしたり、或いは断面Ｖ字状にしてもよい。

　以上のように本発明に係わる溶接部材保持装置１は、溶接対象である部材を位置ずれ等しないよう保持しようというものであるが、溶接対象ではないような、ガラス等のあらゆる保持対象部材にも適用できるから、保持することを目的とした冶具として、各種技術分野においても有効に活用することができる。

　１　溶接部材保持装置（固定冶具）
　２　一方の部材
　３　他方の部材
　４　ピストンロッド
　５　吸着体
　７　負圧発生手段
　１０　吸気ポート
　１１　排気ポート
　１２　負圧ポート
　３０　軟性吸着部
　３１　弾性可撓体
　３１ａ　可撓部

Claims

　一方の部材を他方の部材に接合する際に、前記一方の部材を前記他方の部材に当接させた状態で保持することが可能な固定冶具であって、
　負圧を発生させる負圧発生手段と、該負圧発生手段で発生された負圧により前記他方の部材に吸着される吸着体と、前記負圧発生手段で発生された負圧により前記他方の部材に当接させた前記一方の部材を、前記他方の部材に向かって押圧するピストンロッドとを備え、
　前記負圧発生手段は、圧縮空気が供給されることにより発生された負圧により、前記吸着体の吸引力と前記ピストンロッドの押圧力とを発生させるものであることを特徴とする固定冶具。
　前記吸着体は、前記他方の部材に当接される軟性吸着部と、該軟性吸着部よりも硬い弾性可撓体とから構成されており、
　前記軟性吸着部と前記弾性可撓体と前記他方の部材とにより囲まれた空間部に、前記負圧発生手段による負圧が発生されたとき、当該負圧により、前記吸着体が前記他方の部材に吸着されると共に、前記弾性可撓体が前記一方の部材と前記他方の部材との当接方向に縮小されることによりピストンロッドを前進させ、前記一方の部材を前記他方の部材に対して押圧することにより、該一方の部材を弾性的に押圧して保持するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の固定冶具。
　前記負圧発生手段は、圧縮空気が供給される吸気ポートと、該吸気ポートから供給された圧縮空気が排出される排気ポートと、前記吸気ポートと前記排気ポートの間に設けられた負圧ポートとを備えたエジェクタ装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定冶具。
　前記弾性可撓体の外周に、内側に向かって突出された断面円弧状の可撓部を形成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の固定治具。