ワーク位置決め装置
【課題】 永久磁石のワークに及ぼす吸着力を調整することができ、その結果、当該吸着力を弱めることによってワークを吸着面に吸着させたまま吸着面上を摺動移動させて姿勢補正することもでき、且つ、当該吸着力を強めることによってワークを吸着面上に強固に拘束させて位置決めすることもできるワーク位置決め装置を提供すること。
【解決手段】 空気圧シリンダ１４，１５が稼動されて、作動リンク８が図１（ａ）右方へ向けて水平移動されると、カム溝９は図１（ａ）右方へ移動され、ローラフォロワ７が押動斜面９ａにより作動リンク８の移動方向へ押される。ローラフォロワ７はローラ軸６を中心に回転されながら略鉛直下方へ押動されて下降させられる。これによって、磁石ユニット３がベースプレート２から遠離され、吸着面２ａの吸着力が弱められる。
【解決手段】 空気圧シリンダ１４，１５が稼動されて、作動リンク８が図１（ａ）右方へ向けて水平移動されると、カム溝９は図１（ａ）右方へ移動され、ローラフォロワ７が押動斜面９ａにより作動リンク８の移動方向へ押される。ローラフォロワ７はローラ軸６を中心に回転されながら略鉛直下方へ押動されて下降させられる。これによって、磁石ユニット３がベースプレート２から遠離され、吸着面２ａの吸着力が弱められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接時にワークを位置決めするためのワーク位置決め装置に関し、特に、永久磁石の磁力を用いて、ワークを吸着して位置決めでき且つその吸着状態も解除できるワーク位置決め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車輌を構成する部品のうち、車輌のボディ部品には薄板状の金属板が多用されている。このようなボディ部品には、例えば、材料となる大判の金属板をプレス加工により所望の形状に切り出したものや、或いは、プレス加工により切り出された複数のワーク（被溶接材）を溶接したものが用いられる。
【０００３】
ここで、複数のワークを溶接する場合、各ワークはそれぞれ縁端同士が突き合わせられ、その突合わせられた縁端同士がレーザ光により溶接される。この溶接に用いるレーザ光は極めて細い光線であるので、各ワークの縁端同士を確実に密着させて接合不良を防止する必要がある。
【０００４】
このため、ワークの縁端同士を突き合わせる方法については各種の提案がなされており、例えば、本願出願人の提案による特開２００３−２９０９８２号記載の被溶接物突合わせ方法や特開２００２−１４４０８５号記載の溶接用肌合わせ治具による方法などが提案されている。ここで、前者の被溶接物突合わせ方法では、機械式バネや空気圧シリンダで作動するクランプ板によってワークを基準ベースに押圧して位置決めする方式を採用している。また、後者の溶接用肌合わせ治具による方法では、電磁石によりワークを吸着して位置決めする方式が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４４０８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９０９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した機械式バネや空気圧シリンダによるワークの位置決め方式では、基準ベースや機械式バネやエアシリンダを支持するフレーム構造を、機械式バネや空気圧シリンダによる押圧力やその反力に耐え得る剛性強度に製作する必要があり、その分、装置全体としてフレーム構造が大型化してしまうという問題点があった。この点、上記した溶接用肌合わせ治具によれば、ワークの位置決めを電磁石及びワイヤによって行うため、機械式バネやエアシリンダを用いてワークを位置決めする場合のようにフレーム構造が大型化することはない。
【０００７】
しかしながら、上記した溶接用肌合わせ治具は、第一及び第二電磁石の磁力によって第一及び第二形状調整部材にワーク（被溶接材）を吸着させたまま、そのワークをワイヤによって開先調節部材側に引き寄せるように構成されている。つまり、第一及び第二磁石の磁力は、ワークを形状調整部材上で摺動させる程度の弱めの磁力であって、ワークを板厚方向に拘束はするものの、ワークの板幅方向に拘束するだけの強力な磁力ではない。従って、上記した溶接用肌合わせ治具によれば、ワークの板幅方向の位置決めは、別途、ワークのキーナットに連結されるワイヤを引き寄せることで実現しなければならないという問題点がある。
【０００８】
このため、溶接用肌合わせ治具では、ワーク同士の縁端を突合わせ溶接する前に、上記したワイヤを連結させるためのキーナットを、そのワークに設けることが必須条件となってしまう。よって、キーナットなどを溶接でワークに取り付けるための溶接熱によってワークの変形が生じる虞や、キーナットなどを溶接する分の作業時間の長期化を招来するという虞があるという問題点もある。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、永久磁石のワークに及ぼす吸着力を調整することができ、当該吸着力を弱めることによってワークを吸着面に吸着させたまま吸着面上を摺動移動させて姿勢補正することもでき、且つ、当該吸着力を強めることによってワークを吸着面上に強固に拘束させて位置決めすることもできるワーク位置決め装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載のワーク位置決め装置は、強磁性体で形成されるワークを位置決めさせるものであり、ワークを当接させる吸着面が設けられるベース部材と、そのベース部材の反吸着面側に対する接近方向および遠離方向へ往復移動可能に形成されると共に永久磁石で形成される磁石部材と、その磁石部材に回転可能に連結されるローラ部材と、そのローラ部材の外周面が当接され前記磁石部材の往復移動方向と傾斜して交わる傾斜面であって、前記ベース部材から遠離方向に移動する前記磁石部材の進行方向側に向けて設けられる押動斜面と、その押動斜面が設けられその押動斜面の傾斜方向及び前記磁石部材の移動方向とは異なる一の往復移動方向へ移動可能に形成される作動部材と、その作動部材の往復移動方向とは異なる方向へその作動部材が動くことを規制するようにその作動部材を支持する支持部材と、その支持部材により支持される前記作動部材を往復移動させるための駆動力を付与する駆動装置と、その駆動装置の動作を制御することで作動部材の位置制御し、前記磁石部材と前記ベース部材との間隔を調節して前記吸着面の吸着力を調節する制御装置とを備えている。
【００１１】
この請求項１記載のワーク位置決め装置によれば、例えば、磁石部材がベース部材に最も接近する場合、強磁性体で形成されるワークは、永久磁石の磁力によってベース部材の吸着面に吸着され、ベース部材に強固に拘束されて位置決めされる。
【００１２】
磁石部材をベース部材から遠離させるには、制御装置による動作制御がなされた駆動装置によって、作動部材が一方へ移動されることで、ローラ部材が押動斜面上で回転される。すると、この回転と共にローラ部材が磁石部材を伴って、ベース部材に対する遠離方向へと移動される。
【００１３】
このとき、ローラ部材は、押動斜面の傾斜方向両側のいずれか一方から他方へ向けて相対的に移動され、この移動によって磁石部材とベース部材との距離が拡大される。すると、磁石部材の永久磁石によってベース部材の吸着面に作用する磁力が弱められ、強磁性体であるワークをベース部材の吸着面に吸着させる吸着力が低下される。
【００１４】
つまり、磁石部材をベース部材から遠ざけると、永久磁石の磁力が及ぼす吸着面の吸着力は徐々に弱められ、磁石部材がベース部材から充分に遠離されると、ベース部材の吸着面でのワークの位置決めは解除されるのである。
【００１５】
これに対し、磁石部材をベース部材へ接近させるには、制御装置による動作制御がなされた駆動装置によって、作動部材が移動され、ローラ部材が押動斜面に当接されて回転されながら押動斜面の傾斜方向両側のいずれか他方から一方へ向けて相対的に移動される。すると、この移動によって、磁石部材とベース部材との距離が徐々に縮められる。
【００１６】
そのうえ、磁石部材がベース部材へ接近する場合、ローラ部材は、押動斜面と当接することによって、磁石部材ともども永久磁石の磁力により一気にベース部材側に引き寄せられることが防止される。この結果、永久磁石の磁力がワークに及び始めてから磁石部材がベース部材に最も接近するまでの間、ベース部材の吸着面における吸着力は徐々に強められることとなる。
【００１７】
このようにして、磁石部材をベース部材に対して接近または遠離させるように移動させることで、磁石部材とベース部材との間隔を変更でき、この間隔の変更に応じて永久磁石が吸着面に及ぼす吸着力を変更することができる。
【００１８】
したがって、制御装置による駆動装置の動作制御を介して、作動部材の位置制御をなせば、磁石部材とベース部材との間隔を調節して吸着面の吸着力を微調節できる。この結果、例えば、ベース部材の吸着面にワークが吸着されたままでも、そのワークの姿勢を補正させることができるようになる。
【００１９】
さらに、作動部材の押動斜面においては、磁石部材の移動方向に対して傾斜して交わることから、永久磁石の磁力がローラ部材を介して押動斜面に及ぼす力が、作動部材の往復移動方向に作用する分力成分と、その往復移動方向を除く方向に作用する分力成分とに分解される。
【００２０】
ここで、作動部材の往復移動方向を除く方向に作用する分力成分については、支持部材によって全て支持されるので、駆動装置にあっては、作動部材の往復移動方向に作用する分力成分のみを負担すれば足りることとなる。
【００２１】
このため、駆動装置は、作動部材の往復移動方向に作用する分力成分を越える駆動力を付与しさえすれば、作動部材を移動させることができ、永久磁石の磁力に抗して磁石部材をベース部材から遠ざけることができる。つまり、駆動装置は、永久磁石の磁力よりも低出力で作動部材を可動させることができるのである。
【００２２】
請求項２記載のワーク位置決め装置は、請求項１記載のワーク位置決め装置において、前記磁石部材には永久磁石が複数設けられており、その複数の永久磁石は、前記磁石部材の縦方向に正磁極と負磁極とが交互に並設され、且つ、前記永久磁石の横方向にも正磁極と負磁極とが交互に並設されている。
【００２３】
請求項３記載のワーク位置決め装置は、請求項１又は２に記載のワーク位置決め装置において、前記磁石部材は、前記ベース部材から遠離する場合に略鉛直下方へ移動可能で、且つ、前記ベース部材へ接近する場合に略鉛直上方へ移動可能に形成されており、前記作動部材は、前記磁石部材の往復移動方向に対して直交する略水平方向へ移動可能に形成されている。
【００２４】
なお、上記した請求項１のワーク位置決め装置の変形例として、以下のものがある。
【００２５】
第１変形例のワーク位置決め装置は、請求項１記載のワーク位置決め装置において、前記押動斜面は、前記磁石部材が前記ベース部材と最も接近する始端部から前記ベース部材と最も遠離する終端部まで連なると共に、その押動斜面における前記始端部と前記終端部との中間位置で傾斜角度が変更されており、その押動斜面の前記始端部から前記中間位置までの傾斜角度が、その押動斜面の前記中間位置から前記終端部までの傾斜角度より小さく形成されている。
【００２６】
この第１変形例のワーク位置決め装置によれば、請求項１記載のワーク位置決め装置と同様に作用する上、ベース部材に最接近した磁石部材をベース部材から遠ざける場合、作動部材が駆動装置によって移動されると、ローラ部材は、押動斜面により押動されて回転され、この回転によって押動斜面の始端部から中間位置へと相対的に移動される。この移動に伴って磁石部材はベース部材から反接近方向へ移動される。
【００２７】
そして、ローラ部材が押動斜面の中間位置に達した後、更に作動部材が駆動装置によって押動されると、ローラ部材は、それまでより傾斜角度が大きな押動斜面によって押動されて回転され、この回転によって押動斜面の中間位置から終端部へと相対的に移動される。この結果、磁石部材はベース部材から最も遠離した位置まで移動される。
【００２８】
なお、この第１変形例のワーク突合わせ装置には、上記した請求項２又は請求項３記載の構成要素のうちいずれか一方のみを付加しても良く、更に、請求項２及び請求項３記載の構成要素の双方を付加しても良い。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のワーク位置決め装置によれば、制御装置により駆動装置の動作を制御することを通じて作動部材の位置制御することで、磁石部材とベース部材との間隔を調整して、永久磁石が吸着面又はワークに及ぼす吸着力を調整できるので、当該吸着力を弱めた状態にすることによってワークを吸着面に吸着させたまま吸着面上を摺動させて姿勢補正することもでき、なおかつ、当該吸着力を強めることによってワークを吸着面上に強固に拘束させて位置決めすることもできるという効果がある。すなわち、永久磁石の磁力による吸着力を強弱させることのみで、ワークの厚さ方向にも、また、ワークの吸着面上での摺動方向にも、そのワークを確実に拘束することができるという効果がある。
【００３０】
また、永久磁石の磁力により磁石部材とワークとの間に磁気引力が作用する状態において、その磁石部材をベース部材から遠離方向へ移動させる場合、駆動装置は、永久磁石の磁力よりも小さな駆動力を作動部材へ付与することで、磁石部材をベース部材から遠ざけることができる。よって、駆動装置には磁石部材の永久磁石の磁力に相当する駆動力は不要なので、その分、駆動装置を小型化できワーク位置決め装置全体としての装置サイズをコンパクト化できるという効果がある。
【００３１】
更に、押動斜面により磁石部材を押動させる場合に、押動斜面は回転可能なローラ部材と接するので、押動斜面によりローラ部材を移動させる場合に押動斜面とローラ部材との摩擦抵抗を低減でき、磁石部材の移動を円滑に行わせることができるという効果がある。
【００３２】
請求項２記載のワーク位置決め装置によれば、特に、複数の永久磁石は、磁石部材の縦方向に正磁極と負磁極とが交互に並設され、且つ、永久磁石の横方向にも正磁極と負磁極とが交互に並設されている。このため、これら永久磁石の磁力線は正磁極からそれに隣り合う負磁極へと向かうため、永久磁石の磁力が遠方に作用しにくく、永久磁石の近傍の磁力線の密度が高められるという特性が得られる。このため、複数の永久磁石が及ぼす磁力は、磁石部材がベース部材に最接近される場合にワークをベース部材の吸着面に強力に吸着させることができるという効果がある。
【００３３】
また、永久磁石の近傍の磁力密度が向上されるので、ワークがベース部材の吸着面に強固に固定される場合に、そのワークの吸着面に対する摺動方向（スラスト方向）へ保持力を増加させることができる。このため、特に、請求項４記載のワーク位置決め装置によれば、磁石部材によってワークをベース部材の吸着面に位置決め固定して、その固定されたワークの縁端同士を突き合わせて溶接する場合に、ワークをベース部材の対向側から挟み込むためのクランプ用部材がなくとも、ワーク同士の位置ずれを防止できるという効果がある。
【００３４】
しかも、永久磁石の磁力作用範囲が永久磁石の極近傍に限定されるので、ベース部材の吸着面の磁力を完全に消滅させる場合に磁石部材をベース部材から遠離方向へ移動させる距離を短くできる。従って、永久磁石を使用しているにも関わらず、電磁石を使用する場合のようにベース部材の吸着面の吸着力を短時間でオン又はオフさせることができるという効果がある。
【００３５】
請求項３記載のワーク位置決め装置によれば、特に、磁石部材をベース部材から遠離させる場合に、磁石部材は、押動斜面によってローラ部材が押動されることで略鉛直下方へ向けて移動される。よって、ベース部材から磁石部材を遠ざけて吸着面の吸着力を消滅させる場合には、磁石部材に作用する重力の分、磁石部材を略鉛直下方へ移動させるのに必要な磁石部材の移動力を小さくできる。従って、駆動装置の駆動力を更に低下させることができ、その分、駆動装置を小型化できるという効果がある。
【００３６】
なお、上記した第１変形例のワーク位置決め装置については、以下の効果がある。
【００３７】
第１変形例のワーク位置決め装置によれば、特に、押動斜面の始端部から中間位置までの区間は、押動斜面の中間位置から終端部までの区間に比べて傾斜角度が小さいので、ローラ部材を押動するため作動部材を移動させるときに必要な駆動装置の駆動力を小さくすることができる。よって、駆動装置に必要な駆動力を、ベース部材に最接近した磁石部材をベース部材から引き離す場合において低減させることができるという効果がある。
【００３８】
ここで、永久磁石による磁気引力がワークと永久磁石との間に作用する場合に、押動斜面の傾斜角度が小さい程、押動斜面がローラ部材から受ける作動部材の移動方向における分力成分は小さくなる。よって、この作動部材の移動方向に作用する分力成分が小さくなれば、作動部材を移動させる駆動装置の駆動力も低出力化できるので、磁石部材をベース部材から容易に引き離すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施例であるワーク位置決め装置の内部構造の縦断面図であり、（ａ）は磁石ユニットがベースプレートに最接近した状態を、（ｂ）は磁石ユニットがベースプレートから最も遠離した状態を、それぞれ示した図である。
【図２】図１に示すカム溝を拡大視したワーク位置決め装置の縦断面図である。
【図３】（ａ）は、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線における縦断面図であり、（ｂ）は、図１のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線における縦断面図である。
【図４】図３に示すワーク位置決め装置の左側面図である。
【図５】磁石ユニットの内部に配設される複数の永久磁石の配列状態を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の第２実施例であるワーク位置決め装置の内部構造を示す縦断面図である。
【図７】第２実施例のカム溝を拡大視した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。ワーク位置決め装置は、鋼板等の薄板状の強磁性体で形成された溶接対象物（以下、「ワーク」と称す）を所定の溶接位置に位置決めして固定するためのものであり、主として、ワークをレーザ光で溶接するレーザ溶接機に使用される。
【実施例１】
【００４１】
図１は、本発明の第１実施例であるワーク位置決め装置１の内部構造の縦断面図であり、図１（ａ）は磁石ユニット３がベースプレート２に最接近した状態を、図１（ｂ）は磁石ユニット３がベースプレート２から最も遠離した状態を、それぞれ図示している。なお、図１（ａ）は図３（ａ）のＩＡ−ＩＡ線における縦断面図に、図１（ｂ）は図３（ｂ）のＩＢ−ＩＢ線における縦断面図に、それぞれ相当するものである。
【００４２】
図１に示すように、ワーク位置決め装置１は、ステンレス鋼材製で略平板状のベースプレート２を備えており、このベースプレート２の上面にはワークが載置可能な略平面状の吸着面２ａが形成されている。この吸着面２ａは、単なるステンレス鋼材製の面であるが、磁石ユニット３が有する永久磁石３０（図５参照）の磁力によって磁化され、強磁性体であるワークを吸着させることができる。なお、このベースプレート２の板厚は、磁石ユニット３の上面に生じる磁力の作用範囲より小さくされている。
【００４３】
ベースプレート２の吸着面２ａは、セラミックス系超鋼金属をプラズマ溶射することで形成される薄膜により被覆されており、かかる被覆により表面硬度が高められている。この吸着面２ａの表面硬化よって、ワークと接触する吸着面２ａの耐摩耗性は向上される。また、熱処理や窒化処理による表面硬化法ではベースプレート２自体が常時的な磁石となってしまうが、セラミックス系超鋼金属を溶射することによって吸着面２ａを硬化すれば、ベースプレート２の常時的な磁石化を防止できる。よって、ベースプレート２に永久磁石３０の磁力が及ばない場合に、ワークを吸着面２ａ上で円滑に摺動させることができる。更に、溶射法としてプラズマ溶射が用いられるので、溶射によるベースプレート２の歪みを抑制して、吸着面２ａの表面硬度のみを向上させることができる。
【００４４】
この磁石ユニット３は、例えば、略１，０００ｋｇｆにも相当する吸着力を発生可能なものであり、ベースプレート２の吸着面２ａの反対面、即ちベースプレート２の下面と間隔を隔てて対向配置されている。この磁石ユニット３の上面には、複数の永久磁石３０（図５参照）が配列されており、これらの永久磁石３０の磁力によってベースプレート２の吸着面２ａに吸着力が付与される。また、ベースプレート２の外周縁部には、このベースプレート２を支持する上面視略額縁状の支持枠２ｂが設けられており、この支持枠２ｂの枠内には磁石ユニット３が遊挿可能とされている。なお、磁石ユニット３の永久磁石３０の配列状態の詳細については後述する。
【００４５】
磁石ユニット３はベースプレート２の吸着面２ａの反対面におけるほぼ全域と対向するように形成されている。また、磁石ユニット３がベースプレート２に最接近した状態では（図２参照）、ベースプレート２と磁石ユニット３との間の隙間がベースプレート２の板厚より小さくされている。本実施例では、例えば、ベースプレート２の板厚が略４ｍｍであるのに対して、ベースプレート２と磁石ユニット３との間の隙間が略３ｍｍとされている。また、磁石ユニット３の下部にはブラケット４，５が固着されており、このブラケット４，５は略水平方向に間隔を隔てて設けられている。
【００４６】
ブラケット４，５は、磁石ユニット３の下部からワーク位置決め装置１の略鉛直方向（図１上下方向）長さの略中間辺りまで延設される板材であって、その形状が側面視略三角形状に形成されている。また、ブラケット４，５は、ローラ軸６を磁石ユニット３に支持するための部材であり、その下端部にローラ軸６がそれぞれ回転可能に軸承されている。このローラ軸６，６の外周にはローラフォロワ７がそれぞれ嵌着されており、ローラフォロワ７，７はブラケット４，５及びローラ軸６，６を介して磁石ユニット３に回転可能に軸支されている。
【００４７】
ローラフォロワ７，７は、磁石ユニット３を略鉛直方向へ往復移動させる駆動機構の一部であり、作動リンク８の略水平方向（図１左右方向）両側に設けられるカム溝９，９の内周にそれぞれ緩嵌されている。作動リンク８は、ローラフォロワ７，７と共に磁石ユニット３を略鉛直方向へ往復移動させる駆動機構の一部であり、磁石ユニット３の下方であってブラケット４の配設側（図１右側）からブラケット５の配設側（図１左側）にかけて配設されている。
【００４８】
また、ローラ軸６及びローラフォロワ７は、作動リンク８が略水平方向へ往復移動される場合に、磁石ユニット３と共に略鉛直方向に往復移動するように構成されている。これは、磁石ユニット３の往復移動方向と永久磁石３０の磁力が作用する方向とを一致させて、磁石ユニット３を略鉛直方向へ往復移動させることによって、ベースプレート２の吸着面２ａに作用する吸着力を強弱させるためである。
【００４９】
図２は、図１に示すカム溝９を拡大視したワーク位置決め装置１の縦断面図であり、図中の矢印Ｙは、磁石ユニット３がベースプレート２から遠離する際の移動方向を示している。図２に示すように、カム溝９は、磁石ユニット３の往復移動方向（図２上下方向）に対して傾斜して交わる長溝状に形成されている。このカム溝９の溝幅はローラフォロワ７の外径より僅かに大きく形成されており、このためローラフォロワ７はカム溝９の内周部にて回転可能とされる。
【００５０】
磁石ユニット３が図２に示すようにベースプレート２に最接近する場合、ローラフォロワ７はカム溝９の延設方向一端側（図２右上側）に配置され、カム溝９は、そのローラフォロワ７の存在位置から空気圧シリンダ１４，１５の反配設側（図２左側）下方へ傾斜角θ（例えば略１５°）で下降傾斜するように延設されている。カム溝９の内周には互いに対向する傾斜面である押動斜面９ａと補助斜面９ｂとが形成されており、この押動斜面９ａと補助斜面９ｂとの対向面間にローラフォロワ７が存在する。
【００５１】
押動斜面９ａ及び補助斜面９ｂはいずれも磁石ユニット３の往復移動方向である略鉛直方向（図２上下方向）と傾斜して交わる傾斜面である。この押動斜面９ａは、磁石ユニット３がベースプレート２から遠離する際の移動方向（図２中の矢印Ｙ方向）に向けられ、且つ、補助斜面９ｂは押動斜面９ａと略平行に対向して設けられる。
【００５２】
図１に戻って説明する。作動リンク８の下部であってカム溝９，９の間部分には、側面視略台形状の凹部が設けられてている。この作動リンク８の凹部には略水平方向に間隔を隔てて一対のガイドブロック１０，１０が取着されている。この一対のガイドブロック１０，１０は、略水平方向に延在するガイドレール１１に係合されている。また、一対のガイドブロック１０，１０は、ガイドレール１１に係合したまま略水平方向へ往復スライド移動可能にも形成されている。更に、ガイドレール１１は略平板状の支持基盤１２の上面に固定的に配設されている。
【００５３】
このように構成することによって、作動リンク８は、ガイドレール１１上を略水平方向へ往復移動可能な状態で、支持基盤１２上に支持されている。しかも、ガイドブロック１０，１０がガイドレール１１に係合されることによって、作動リンク８が永久磁石３０の磁気引力により支持基盤１２から略鉛直方向に引き上げられたり、或いは、磁石ユニット３などの重量で押し下げられたりすることを防止している。すなわち、作動リンク８は、自らの往復移動方向である略水平方向（図１左右方向）とは異なる別方向へ動くことが規制されている。
【００５４】
支持基盤１２は、ワーク位置決め装置１を床面上で支える略平板状の台座である。この支持基盤１２の略水平方向両端部にはいずれも略平板状の支持壁板１３，１３が立設されている。また、支持壁板１３，１３の上端部には上記したベースプレート２の支持枠２ｂが横架され且つ固定されている。これらのベースプレート２、支持基盤１２、及び支持壁板１３，１３によって、ワーク位置決め装置１の枠組みは形成され、この枠組みの内部に磁石ユニット３、作動リンク８、及び、空気圧シリンダ１４，１５が配設されている。
【００５５】
空気圧シリンダ１４，１５はいずれも作動リンク８を略水平方向へ往復移動させる駆動力を付与する駆動装置である。この空気圧シリンダ１４，１５は、作動リンク８のブラケット４の配設側（図１右側）に並設され、互いのシリンダ本体同士が一体に連結されている。空気圧シリンダ１４，１５は、互いのシリンダロッド１４ａ，１５ａが逆方向へ向けられており、シリンダロッド１４ａの先端が作動リンク８のブラケット４配設側の端部に、また、シリンダロッド１５ａの先端が固定ブラケット１６に連結されている。
【００５６】
また、空気圧シリンダ１４，１５のシリンダ本体は、作動リンク８の往復移動方向へ摺動可能に支持基盤１２上に載置され、シリンダロッド１５ａが連結される固定ブラケット１６は支持基盤１２上に固定されている。このため、空気圧シリンダ１４，１５が駆動されてシリンダロッド１４ａ，１５ａが各シリンダ本体から進出又は没入されると、固定ブラケット１６を固定された起点としてシリンダロッド１４ａの先端部の位置が略水平方向へ往復移動させられる。
【００５７】
このようにシリンダロッド１４ａの先端部が支持基盤１２上を往復移動することによって、作動リンク８は、支持基盤１２上を略水平方向へ往復移動させられる。また、空気圧シリンダ１４，１５のシリンダロッド１４ａ，１５ａの推進力は相互に略等しいので、空気圧シリンダ１４，１５を相互に連結した場合、作動リンク８を往復移動させる駆動力は、単体の空気圧シリンダを使用する場合に比べて拡大される。
【００５８】
図３（ａ）は、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線における縦断面図であり、図３（ｂ）は、図１のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線における縦断面図である。なお、ワーク位置決め装置１の内部構造は、ブラケット４とブラケット５とが相違する点などを除いて、図１（ａ）のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線におけるものと同図ＩＩＩＡ’−ＩＩＩＡ’線におけるものとは略同一であり、図１（ｂ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線におけるものと同図ＩＩＩＢ’−ＩＩＩＢ’線におけるものとは略同一である。
【００５９】
図３に示すように、支持基盤１２の略水平方向両端からはいずれも略平板状の支持壁板１７，１７が立設されている。支持壁板１７，１７の上端部には上記したベースプレート２の支持枠２ｂが横架され且つ固定されている。支持壁板１７，１７の対向面間には上記した磁石ユニット３が配設されている。この磁石ユニット３の底部からは略水平方向に間隔を隔てた一対のブラケット４，４が下方へ延設されている。このブラケット４，４の下端部には、各ブラケット４の厚み方向に貫通した通孔が形成され、その内周にブッシュ
１８，１８が嵌合されている。ブッシュ１８，１８は、ローラ軸６の軸方向略中央の部分を回転可能に軸承する軸受けである。
【００６０】
ローラ軸６は、そのローラ軸６の軸方向が略水平方向（図３左右方向）へ向けられており、ブッシュ１８，１８の内周に回転可能に内嵌されている。また、ブッシュ１８，１８の間部分にあたるローラ軸６の外周には上記したローラフォロワ７が嵌着されている。このため、ローラフォロワ７はブラケット４，４の対向面間に介装され、それと共にローラフォロワ７を自己のカム溝９に嵌合させる作動リンク８もまたブラケット４，４の対向面間に介装されている。ローラフォロワ７を支持するローラ軸６は、その軸方向にブラケット４，４を貫通し、更に、その軸方向両端部が支持壁板１７，１７にまで達している。
【００６１】
ローラ軸６の軸方向両端部であってブラケット４，４より外方の外周部には、ローラフォロワ７と同種のローラフォロワ１９，１９がそれぞれ嵌着されている。ローラフォロワ１９，１９は、磁石ユニット３の移動を案内すると共にその移動方向を略鉛直方向にのみ規制するものである。具体的には、磁石ユニット３が作動リンク８と共に図１の左右方向へ移動すること防止するものである。そのため、ローラフォロワ１９，１９は支持壁板１７，１７に設けられるガイド部材２０，２０と係合されている。
【００６２】
ガイド部材２０，２０は略平板状に形成されており、互いに対向するようにして支持壁板１７，１７に取着されている。ガイド部材２０，２０には、ローラ軸６の軸方向と同一方向に貫通すると共に略鉛直方向に連続する長溝であるガイド溝２１がそれぞれ設けられている。このガイド溝２１，２１はガイド部材２０，２０にローラフォロワ１９，１９を係合させるための溝であり、ローラフォロワ１９，１９はガイド溝２１，２１の内周部を回転しながら磁石ユニット３の移動に伴って昇降移動させられる。
【００６３】
図４は、図３に示すワーク位置決め装置１の左側面図である。なお、図４に示すワーク位置決め装置１の右側面図は図４の線図と対称形であり、その図示及び説明を省略する。
【００６４】
図４に示すように、支持壁板１７には、ローラ軸６，６の配設位置に対応する箇所に開口部１７ａ，１７ａが開口形成されている。この開口部１７ａ，１７ａは、その縁辺の輪郭形状が側面視略Ｕ字形に形成されており、ローラフォロワ１９，１９の移動方向である略鉛直方向（図４上下方向）に延びる長溝状とされている。また、ワーク位置決め装置１を左側面視した場合、上記したガイド溝２１の縁辺の輪郭形状は、支持壁板１７の開口部１７ａの縁辺の輪郭形状に合致するものとされている。
【００６５】
ガイド溝２１の内周面は、その頂部に設けられる略半円弧状の曲面と、その曲面の両端から略鉛直下方に延びる一対の垂直面とから形成されている。ガイド溝２１の溝幅、即ち一対の垂直面間の距離はローラフォロワ１９の外径より僅かに大きく形成されている。このためローラフォロワ１９はガイド溝２１の内周部にて回転可能に緩嵌される。
【００６６】
このローラフォロワ１９によれば、作動リンク８が略水平方向（図１、図２及び図４の左右方向）へ移動されると、そのローラフォロワ１９がガイド溝２１の垂直面と当接されて、磁石ユニット３の略水平方向（図１、図２及び図４の左右方向）への移動が規制される。しかも、ローラフォロワ１９は、磁石ユニット３の略鉛直方向への昇降に伴ってガイド溝２１の垂直面に当接しながら回転されるので、併せて、磁石ユニット３の略鉛直方向（図１、図２及び図４の上下方向）の往復移動も案内される。
【００６７】
図５は、磁石ユニット３の内部に配設される複数の永久磁石３０の配列状態を示す概略斜視図である。なお、図５では、永久磁石３０の上面（ベースプレート２との対向面）に発生する磁極を「Ｎ」又は「Ｓ」で示しており、図中の「Ｎ」はＮ極（正磁極）を、「Ｓ」はＳ極（負磁極）を、それぞれ意味している。
【００６８】
図５に示すように、複数の永久磁石３０は、それぞれの上面が相互に面一となるように隣り合わせに配列されている。このように配列された複数の永久磁石３０は、その上面がベースプレート２の下面に対向するように磁石ユニット３の内側上部に配設される（図３参照）。永久磁石３０は、例えば、希土類磁石であるネオジム磁石で形成されている。また、複数の永久磁石３０は、縦方向及び横方向に隣り合うもの同士が磁極が異なるものとされ、Ｎ極とＳ極とが交互に並設されている。
【００６９】
このため、磁石ユニット３の上面にはＮ極の各永久磁石３０から、それに隣り合うＳ極の各永久磁石３０へ向かう磁界（磁力線）が生じている。この結果、これら複数の永久磁石３０の上面近傍に作用する磁力線の密度は高くなり、磁石ユニット３の上面近傍での磁界の強度は高められる。すると、磁石ユニット３がベースプレート２に最接近した状態でベースプレート２の吸着面２ａに作用する吸着力は、上記した永久磁石３０の配列を採用した場合と不採用の場合とでは、それを採用した場合の方が大幅に増強される。
【００７０】
よって、吸着面２ａに載置されるワークが薄肉厚であっても、強い磁界を作用させることができ、かかるワークを強力に吸着面２ａに吸着させることができるのである。しかも、磁石ユニット３の上面近傍に磁界を集中させるので、磁石ユニット３をベースプレート２から僅かに遠ざけるだけで、ベースプレート２の吸着面２ａの吸着力を消滅させることもできる。例えば、本実施例の磁石ユニット３によれば、その磁石ユニット３をペースプレート２から略４０ｍｍ以上離すと、ベースプレート２の吸着面２ａの吸着力は完全に消滅させられる。
【００７１】
次に、上記のように構成されたワーク位置決め装置１の動作について説明する。このワーク位置決め装置１によれば、まず、図１（ａ）に示す状態から、空気圧シリンダ１４，１５が稼動されて、シリンダロッド１４ａ，１５ａがシリンダ本体の内方へ没入される。すると、空気圧シリンダ１４，１５のシリンダ本体が支持基盤１２の上を図１（ａ）の右方へ摺動されて、空気圧シリンダ１４のシリンダロッド１４ａも図１（ａ）の右方へ水平移動される。
【００７２】
これによって、作動リンク８は、ガイドレール１１上を摺動して空気圧シリンダ１４，１５の配設側（図１（ａ）右方）へ向けて水平移動され始める。この作動リンク８の移動に伴ってカム溝９は図１（ａ）右方へ移動され、このカム溝９の移動に伴ってローラフォロワ７が押動斜面９ａと当接され、作動リンク８の移動方向（図１（ａ）右方）へ押される。すると、ローラフォロワ７は押動斜面９ａとの摩擦抵抗によって押動斜面９ａに当接されながら押動斜面９ａの傾斜方向へ向けてローラ軸６を中心に回転される。
【００７３】
このとき、ローラフォロワ７は押動斜面９ａの押動により作動リンク８の移動方向へも移動しようとするが、かかる移動は、ローラフォロワ１９がガイド溝２１の右側垂直面（図４右側）に当接することによって規制される。この結果、作動リンク８の動きに追従した磁石ユニット３の水平移動が防止される。従って、ローラフォロワ７は押動斜面９ａに当接して回転されながら、また、ローラフォロワ１９はガイド溝２１の右側垂直面に当接して回転されながら、それぞれ略鉛直下方へ押動され下降させられる。
【００７４】
ローラフォロワ７が略鉛直下方へ下降されると、これに伴って磁石ユニット３がベースプレート２から略鉛直下方へ向けて遠離される。そして、この磁石ユニット３の移動が続行されて、磁石ユニット３がベースプレート２に最接近する最上点から所定ストローク（以下「磁力限界距離」という。）離れた位置まで下降されると、図１（ｂ）に示すように、ローラフォロワ７はカム溝９の下端部（図１（ｂ）左下側）に到達する。なお、本実施例では磁力限界距離が略４０ｍｍとされている。
【００７５】
ローラフォロワ７がカム溝９の下端部に到達すると、磁石ユニット３とベースプレート２との間から磁気引力は消滅され、吸着面２ａに作用する吸着力も吸着面２ａから完全に消滅させられる。また、磁石ユニット３が最上点から略鉛直下方へ磁力限界距離だけ移動して、ローラフォロワ７がカム溝９の下端部（最下点）に達すると、空気圧シリンダ１４，１５による作動リンク８の図１右方への移動も停止される。この停止をもって、磁石ユニット３をベースプレート２から最も遠離した最下点へ退避させる動作が完了する。
【００７６】
なお、磁石ユニット３をベースプレート２へ向けて接近させる磁石ユニット３の上昇動作は、上記した動作と逆の動作を行うことによって実現される。
【００７７】
以上説明したように、本実施例のワーク位置決め装置１によれば、押動斜面９ａは作動リンク８の移動方向に対して傾斜角θで傾斜している。このため、永久磁石３０の磁気引力によってローラフォロワ７が略鉛直上方へ付勢される場合、その付勢力に対抗して押動斜面９ａがローラフォロワ７を押し返す反力（Ｆ）は、押動斜面９ａの傾斜角θに応じて、作動リンク８の往復移動方向（略水平方向）に作用する分力成分（Ｆ・ｓｉｎθ）と、その作動リンク８の往復移動方向を除く方向（作動リンク８を略鉛直上方へ）に作用する分力成分（Ｆ・ｃｏｓθ）とに分解される。
【００７８】
このとき、作動リンク８の往復移動方向を除く方向に作用する分力成分（Ｆ・ｃｏｓθ）は、ガイドブロック１０，１０及びガイドレール１１を介して支持基盤１２によって全て支持されるので、空気圧シリンダ１４，１５は、作動リンク８の往復移動方向に作用する分力成分（Ｆ・ｓｉｎθ）のみを負担すれば足りる。従って、空気圧シリンダ１４，１５は、永久磁石３０の磁気引力より小さな駆動力、即ち、作動リンク８の往復移動方向に作用する分力成分（Ｆ・ｓｉｎθ）を越えるだけの駆動力を付与すれば、作動リンク８を図１（ａ）の位置から図１（ｂ）の位置へ向けて移動させることができる。
【００７９】
例えば、本実施例では傾斜角θが略１５°であるので、作動リンク８の駆動力は、ローラフォロワ７に略鉛直上方へ向けて作用する負荷の略２５％程度にまで低減される。このため、空気圧シリンダ１４，１５の個々に関しては、その半分の略１２．５％程度にまで低減される。よって、磁石ユニット３の強力な磁力に合わせて、空気圧シリンダ１４，１５を大型化する必要もなく、小型の空気圧シリンダ１４，１５を用いて装置１全体を構成することができるのである。
【００８０】
また、磁石ユニット３を最上点から最下点までの範囲で移動させることで、磁石ユニット３とベースプレート２との間隔を変更でき、この間隔の変更に応じて永久磁石３０が吸着面２ａに及ぼす吸着力を変更することができる。つまり、図示しない制御装置によって空気圧シリンダ１４，１５の動作を制御することで作動リンク８の位置制御をすれば、磁石ユニット３とベースプレート２との間隔を調節して吸着面２ａの吸着力を微調節することもできる。
【００８１】
例えば、吸着面２ａに作用する吸着力を弱めることができれば、吸着面２ａにワークを吸着させたまま、そのワークの端部を押して吸着面２ａ上で摺動させることもできる。そうすれば、ワークの縁端同士を突き合わせて溶接する場合に、吸着面２ａ上にワークを吸着させたまま摺動させて姿勢補正をすることもできることとなる。
【００８２】
次に、図６を参照して、上記実施形態の変形例について説明する。
【実施例２】
【００８３】
図６は、本発明の第２実施例のワーク位置決め装置１００の内部構造を示す縦断面図である。図７は、カム溝１０１を拡大視した側面図であり、図中の矢印Ｙは、磁石ユニット３がベースプレート２から遠離する際の移動方向を示している。第２実施例のワーク位置決め装置１００は、上記した第１実施例に対して、作動リンクに設けられるカム溝の形状を変更したものである。以下、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００８４】
図６に示すように、ワーク位置決め装置１００のカム溝１０１は、第１実施例の場合と同様に作動リンク８の２箇所に設けられている。また、図７に示すように、カム溝１０１は、磁石ユニット３が最上点にある場合にローラフォロワ７が位置する始端部１０１ａから、磁石ユニット３が最下点に有る場合にローラフォロワ７が位置する終端部１０１ｂまで連続した長溝である。カム溝１０１は、始端部１０１ａと終端部１０１ｂとの中間位置で鈍角状に折曲されており、側面視略へ字形に形成されている。
【００８５】
このため、カム溝１０１は、その始端部１０１ａから折曲部１０１ｃまでの区間１０２と、折曲部１０１ｃから終端部１０１ｂまでの区間１０３とに区分されている。区間１０２，１０３はいずれも、磁石ユニット３の往復移動方向（図７上下方向）に対して傾斜して交わっており、その溝幅もローラフォロワ７の外径より僅かに大きく形成されている。また、区間１０２は、始端部１０１ａから折曲部１０１ｃへ傾斜角θ１で下降傾斜され、区間１０３は、折曲部１０１ｃから終端部１０１ｂへ傾斜角θ２で下降傾斜されている。
【００８６】
カム溝１０１の区間１０２の内周には互いに対向する傾斜面である押動斜面１０２ａと補助斜面１０２ｂとが形成されており、区間１０３の内周には互いに対抗する傾斜面である押動斜面１０３ａと補助斜面１０３ｂとが形成されている。押動斜面１０２ａ，１０３ａ及び補助斜面１０２ｂ，１０３ｂはいずれも磁石ユニット３の往復移動方向である略鉛直方向と傾斜して交わる傾斜面であり、押動斜面１０２ａ，１０３ａは磁石ユニット３がベースプレート２から遠離する際の移動方向（図７中の矢印Ｙ方向）に向けられ、且つ、補助斜面１０２ｂ，１０３ｂは押動斜面１０２ａ，１０３ａと略平行に対向して設けられる。
【００８７】
ここで、区間１０２の傾斜角θ１は区間１０３の傾斜角θ２より小さくされている。例えば、第１実施例と同様で磁力限界距離を略４０ｍｍに、且つ、作動リンク８の略水平移動距離を略１５０ｍｍにした場合、傾斜角θ１が略１０°であれば傾斜角θ２は略２０°に、傾斜角θ１が略５°であれば傾斜角θ２は略２４°に、それぞれ設定されることとなる。ローラフォロワ７が区間１０２にある場合には磁石ユニット３とベースプレート２とが極接近しているので磁気引力も強い。そこで、かかる強力な磁気引力に対抗して作動リンク８をより低負荷で移動させるため、区間１０２の傾斜角θ１を極力小さくして、空気圧シリンダ１４，１５の負担を低減させるのである。
【００８８】
これに対して、区間１０３の傾斜角θ２を傾斜角θ１より大きくしているのは、ローラフォロワ７が区間１０３にある場合には磁石ユニット３とベースプレート２と間隔も区間１０２にローラフォロワ７にある場合に比べれば拡大しているので磁気引力も弱まっている。よって、弱めの磁気引力であれば区間１０３の傾斜角θ２を傾斜角θ１より大きくしても、空気圧シリンダ１４，１５は、作動リンク８を低負荷で移動させることができるからである。
【００８９】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００９０】
例えば、本実施例では、カム溝９，１０１の傾斜角θ，θ１，θ２の具体的数値を示したが、これらの数値はあくまでも一例に過ぎず、空気圧シリンダの出力に応じて適宜変更しても良い。また、本実施例では、永久磁石３０の一例としてネオジム磁石を示したが、かかる永久磁石３０の種類はこれに限定されるものではなく、ワークを吸着面２ａに吸着させる場合に必要な吸着力を充足するものであれば、例えば、フェライト磁石や、アルニコ磁石、サマコバ磁石、又はその他の永久磁石であっても良い。
【００９１】
また、本実施例のワーク位置決め装置１，１００には、ベースプレート２の対向面側に配設され、且つ、吸着面２ａと共にワークを挟み込み可能に形成される鉄板などの強磁性体製のクランプ用部材を設けても良い。このようにすれば、ベースプレート２に載置されたワークの上にクランプ用部材を重ね置くことで、磁石ユニット３がワークに及ぼす吸着力が更に向上されるので、ワークを吸着面２ａ上により強固に固定できる。なお、上記した実施例中に示した各種の具体的数値に対応するクランプ用部材の板厚は略９ｍｍが好適である。
【符号の説明】
【００９２】
１，１００ ワーク位置決め装置
２ ベースプレート（ベース部材）
２ａ 吸着面
３ 磁石ユニット（磁石部材の一部）
４，５ ブラケット（磁石部材の一部）
６ ローラ軸（磁石部材の一部）
７ ローラフォロワ（ローラ部材）
８ 作動リンク（作動部材）
９，１０１ カム溝
９ａ 押動斜面
９ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ 補助斜面
１０ ガイドブロック（支持部材の一部）
１１ ガイドレール（支持部材の一部）
１２ 支持基盤（支持部材の一部）
１４，１５ 空気圧シリンダ（駆動装置）
１８ ブッシュ（磁石部材の一部）
３０ 永久磁石
１０１ａ 始端部
１０１ｂ 終端部
１０１ｃ 折曲部（始端部と終端部の中間位置）
１０２ａ，１０３ａ 押動斜面
θ，θ１，θ２ 傾斜角（傾斜角度）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接時にワークを位置決めするためのワーク位置決め装置に関し、特に、永久磁石の磁力を用いて、ワークを吸着して位置決めでき且つその吸着状態も解除できるワーク位置決め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車輌を構成する部品のうち、車輌のボディ部品には薄板状の金属板が多用されている。このようなボディ部品には、例えば、材料となる大判の金属板をプレス加工により所望の形状に切り出したものや、或いは、プレス加工により切り出された複数のワーク（被溶接材）を溶接したものが用いられる。
【０００３】
ここで、複数のワークを溶接する場合、各ワークはそれぞれ縁端同士が突き合わせられ、その突合わせられた縁端同士がレーザ光により溶接される。この溶接に用いるレーザ光は極めて細い光線であるので、各ワークの縁端同士を確実に密着させて接合不良を防止する必要がある。
【０００４】
このため、ワークの縁端同士を突き合わせる方法については各種の提案がなされており、例えば、本願出願人の提案による特開２００３−２９０９８２号記載の被溶接物突合わせ方法や特開２００２−１４４０８５号記載の溶接用肌合わせ治具による方法などが提案されている。ここで、前者の被溶接物突合わせ方法では、機械式バネや空気圧シリンダで作動するクランプ板によってワークを基準ベースに押圧して位置決めする方式を採用している。また、後者の溶接用肌合わせ治具による方法では、電磁石によりワークを吸着して位置決めする方式が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４４０８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９０９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した機械式バネや空気圧シリンダによるワークの位置決め方式では、基準ベースや機械式バネやエアシリンダを支持するフレーム構造を、機械式バネや空気圧シリンダによる押圧力やその反力に耐え得る剛性強度に製作する必要があり、その分、装置全体としてフレーム構造が大型化してしまうという問題点があった。この点、上記した溶接用肌合わせ治具によれば、ワークの位置決めを電磁石及びワイヤによって行うため、機械式バネやエアシリンダを用いてワークを位置決めする場合のようにフレーム構造が大型化することはない。
【０００７】
しかしながら、上記した溶接用肌合わせ治具は、第一及び第二電磁石の磁力によって第一及び第二形状調整部材にワーク（被溶接材）を吸着させたまま、そのワークをワイヤによって開先調節部材側に引き寄せるように構成されている。つまり、第一及び第二磁石の磁力は、ワークを形状調整部材上で摺動させる程度の弱めの磁力であって、ワークを板厚方向に拘束はするものの、ワークの板幅方向に拘束するだけの強力な磁力ではない。従って、上記した溶接用肌合わせ治具によれば、ワークの板幅方向の位置決めは、別途、ワークのキーナットに連結されるワイヤを引き寄せることで実現しなければならないという問題点がある。
【０００８】
このため、溶接用肌合わせ治具では、ワーク同士の縁端を突合わせ溶接する前に、上記したワイヤを連結させるためのキーナットを、そのワークに設けることが必須条件となってしまう。よって、キーナットなどを溶接でワークに取り付けるための溶接熱によってワークの変形が生じる虞や、キーナットなどを溶接する分の作業時間の長期化を招来するという虞があるという問題点もある。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、永久磁石のワークに及ぼす吸着力を調整することができ、当該吸着力を弱めることによってワークを吸着面に吸着させたまま吸着面上を摺動移動させて姿勢補正することもでき、且つ、当該吸着力を強めることによってワークを吸着面上に強固に拘束させて位置決めすることもできるワーク位置決め装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載のワーク位置決め装置は、強磁性体で形成されるワークを位置決めさせるものであり、ワークを当接させる吸着面が設けられるベース部材と、そのベース部材の反吸着面側に対する接近方向および遠離方向へ往復移動可能に形成されると共に永久磁石で形成される磁石部材と、その磁石部材に回転可能に連結されるローラ部材と、そのローラ部材の外周面が当接され前記磁石部材の往復移動方向と傾斜して交わる傾斜面であって、前記ベース部材から遠離方向に移動する前記磁石部材の進行方向側に向けて設けられる押動斜面と、その押動斜面が設けられその押動斜面の傾斜方向及び前記磁石部材の移動方向とは異なる一の往復移動方向へ移動可能に形成される作動部材と、その作動部材の往復移動方向とは異なる方向へその作動部材が動くことを規制するようにその作動部材を支持する支持部材と、その支持部材により支持される前記作動部材を往復移動させるための駆動力を付与する駆動装置と、その駆動装置の動作を制御することで作動部材の位置制御し、前記磁石部材と前記ベース部材との間隔を調節して前記吸着面の吸着力を調節する制御装置とを備えている。
【００１１】
この請求項１記載のワーク位置決め装置によれば、例えば、磁石部材がベース部材に最も接近する場合、強磁性体で形成されるワークは、永久磁石の磁力によってベース部材の吸着面に吸着され、ベース部材に強固に拘束されて位置決めされる。
【００１２】
磁石部材をベース部材から遠離させるには、制御装置による動作制御がなされた駆動装置によって、作動部材が一方へ移動されることで、ローラ部材が押動斜面上で回転される。すると、この回転と共にローラ部材が磁石部材を伴って、ベース部材に対する遠離方向へと移動される。
【００１３】
このとき、ローラ部材は、押動斜面の傾斜方向両側のいずれか一方から他方へ向けて相対的に移動され、この移動によって磁石部材とベース部材との距離が拡大される。すると、磁石部材の永久磁石によってベース部材の吸着面に作用する磁力が弱められ、強磁性体であるワークをベース部材の吸着面に吸着させる吸着力が低下される。
【００１４】
つまり、磁石部材をベース部材から遠ざけると、永久磁石の磁力が及ぼす吸着面の吸着力は徐々に弱められ、磁石部材がベース部材から充分に遠離されると、ベース部材の吸着面でのワークの位置決めは解除されるのである。
【００１５】
これに対し、磁石部材をベース部材へ接近させるには、制御装置による動作制御がなされた駆動装置によって、作動部材が移動され、ローラ部材が押動斜面に当接されて回転されながら押動斜面の傾斜方向両側のいずれか他方から一方へ向けて相対的に移動される。すると、この移動によって、磁石部材とベース部材との距離が徐々に縮められる。
【００１６】
そのうえ、磁石部材がベース部材へ接近する場合、ローラ部材は、押動斜面と当接することによって、磁石部材ともども永久磁石の磁力により一気にベース部材側に引き寄せられることが防止される。この結果、永久磁石の磁力がワークに及び始めてから磁石部材がベース部材に最も接近するまでの間、ベース部材の吸着面における吸着力は徐々に強められることとなる。
【００１７】
このようにして、磁石部材をベース部材に対して接近または遠離させるように移動させることで、磁石部材とベース部材との間隔を変更でき、この間隔の変更に応じて永久磁石が吸着面に及ぼす吸着力を変更することができる。
【００１８】
したがって、制御装置による駆動装置の動作制御を介して、作動部材の位置制御をなせば、磁石部材とベース部材との間隔を調節して吸着面の吸着力を微調節できる。この結果、例えば、ベース部材の吸着面にワークが吸着されたままでも、そのワークの姿勢を補正させることができるようになる。
【００１９】
さらに、作動部材の押動斜面においては、磁石部材の移動方向に対して傾斜して交わることから、永久磁石の磁力がローラ部材を介して押動斜面に及ぼす力が、作動部材の往復移動方向に作用する分力成分と、その往復移動方向を除く方向に作用する分力成分とに分解される。
【００２０】
ここで、作動部材の往復移動方向を除く方向に作用する分力成分については、支持部材によって全て支持されるので、駆動装置にあっては、作動部材の往復移動方向に作用する分力成分のみを負担すれば足りることとなる。
【００２１】
このため、駆動装置は、作動部材の往復移動方向に作用する分力成分を越える駆動力を付与しさえすれば、作動部材を移動させることができ、永久磁石の磁力に抗して磁石部材をベース部材から遠ざけることができる。つまり、駆動装置は、永久磁石の磁力よりも低出力で作動部材を可動させることができるのである。
【００２２】
請求項２記載のワーク位置決め装置は、請求項１記載のワーク位置決め装置において、前記磁石部材には永久磁石が複数設けられており、その複数の永久磁石は、前記磁石部材の縦方向に正磁極と負磁極とが交互に並設され、且つ、前記永久磁石の横方向にも正磁極と負磁極とが交互に並設されている。
【００２３】
請求項３記載のワーク位置決め装置は、請求項１又は２に記載のワーク位置決め装置において、前記磁石部材は、前記ベース部材から遠離する場合に略鉛直下方へ移動可能で、且つ、前記ベース部材へ接近する場合に略鉛直上方へ移動可能に形成されており、前記作動部材は、前記磁石部材の往復移動方向に対して直交する略水平方向へ移動可能に形成されている。
【００２４】
なお、上記した請求項１のワーク位置決め装置の変形例として、以下のものがある。
【００２５】
第１変形例のワーク位置決め装置は、請求項１記載のワーク位置決め装置において、前記押動斜面は、前記磁石部材が前記ベース部材と最も接近する始端部から前記ベース部材と最も遠離する終端部まで連なると共に、その押動斜面における前記始端部と前記終端部との中間位置で傾斜角度が変更されており、その押動斜面の前記始端部から前記中間位置までの傾斜角度が、その押動斜面の前記中間位置から前記終端部までの傾斜角度より小さく形成されている。
【００２６】
この第１変形例のワーク位置決め装置によれば、請求項１記載のワーク位置決め装置と同様に作用する上、ベース部材に最接近した磁石部材をベース部材から遠ざける場合、作動部材が駆動装置によって移動されると、ローラ部材は、押動斜面により押動されて回転され、この回転によって押動斜面の始端部から中間位置へと相対的に移動される。この移動に伴って磁石部材はベース部材から反接近方向へ移動される。
【００２７】
そして、ローラ部材が押動斜面の中間位置に達した後、更に作動部材が駆動装置によって押動されると、ローラ部材は、それまでより傾斜角度が大きな押動斜面によって押動されて回転され、この回転によって押動斜面の中間位置から終端部へと相対的に移動される。この結果、磁石部材はベース部材から最も遠離した位置まで移動される。
【００２８】
なお、この第１変形例のワーク突合わせ装置には、上記した請求項２又は請求項３記載の構成要素のうちいずれか一方のみを付加しても良く、更に、請求項２及び請求項３記載の構成要素の双方を付加しても良い。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のワーク位置決め装置によれば、制御装置により駆動装置の動作を制御することを通じて作動部材の位置制御することで、磁石部材とベース部材との間隔を調整して、永久磁石が吸着面又はワークに及ぼす吸着力を調整できるので、当該吸着力を弱めた状態にすることによってワークを吸着面に吸着させたまま吸着面上を摺動させて姿勢補正することもでき、なおかつ、当該吸着力を強めることによってワークを吸着面上に強固に拘束させて位置決めすることもできるという効果がある。すなわち、永久磁石の磁力による吸着力を強弱させることのみで、ワークの厚さ方向にも、また、ワークの吸着面上での摺動方向にも、そのワークを確実に拘束することができるという効果がある。
【００３０】
また、永久磁石の磁力により磁石部材とワークとの間に磁気引力が作用する状態において、その磁石部材をベース部材から遠離方向へ移動させる場合、駆動装置は、永久磁石の磁力よりも小さな駆動力を作動部材へ付与することで、磁石部材をベース部材から遠ざけることができる。よって、駆動装置には磁石部材の永久磁石の磁力に相当する駆動力は不要なので、その分、駆動装置を小型化できワーク位置決め装置全体としての装置サイズをコンパクト化できるという効果がある。
【００３１】
更に、押動斜面により磁石部材を押動させる場合に、押動斜面は回転可能なローラ部材と接するので、押動斜面によりローラ部材を移動させる場合に押動斜面とローラ部材との摩擦抵抗を低減でき、磁石部材の移動を円滑に行わせることができるという効果がある。
【００３２】
請求項２記載のワーク位置決め装置によれば、特に、複数の永久磁石は、磁石部材の縦方向に正磁極と負磁極とが交互に並設され、且つ、永久磁石の横方向にも正磁極と負磁極とが交互に並設されている。このため、これら永久磁石の磁力線は正磁極からそれに隣り合う負磁極へと向かうため、永久磁石の磁力が遠方に作用しにくく、永久磁石の近傍の磁力線の密度が高められるという特性が得られる。このため、複数の永久磁石が及ぼす磁力は、磁石部材がベース部材に最接近される場合にワークをベース部材の吸着面に強力に吸着させることができるという効果がある。
【００３３】
また、永久磁石の近傍の磁力密度が向上されるので、ワークがベース部材の吸着面に強固に固定される場合に、そのワークの吸着面に対する摺動方向（スラスト方向）へ保持力を増加させることができる。このため、特に、請求項４記載のワーク位置決め装置によれば、磁石部材によってワークをベース部材の吸着面に位置決め固定して、その固定されたワークの縁端同士を突き合わせて溶接する場合に、ワークをベース部材の対向側から挟み込むためのクランプ用部材がなくとも、ワーク同士の位置ずれを防止できるという効果がある。
【００３４】
しかも、永久磁石の磁力作用範囲が永久磁石の極近傍に限定されるので、ベース部材の吸着面の磁力を完全に消滅させる場合に磁石部材をベース部材から遠離方向へ移動させる距離を短くできる。従って、永久磁石を使用しているにも関わらず、電磁石を使用する場合のようにベース部材の吸着面の吸着力を短時間でオン又はオフさせることができるという効果がある。
【００３５】
請求項３記載のワーク位置決め装置によれば、特に、磁石部材をベース部材から遠離させる場合に、磁石部材は、押動斜面によってローラ部材が押動されることで略鉛直下方へ向けて移動される。よって、ベース部材から磁石部材を遠ざけて吸着面の吸着力を消滅させる場合には、磁石部材に作用する重力の分、磁石部材を略鉛直下方へ移動させるのに必要な磁石部材の移動力を小さくできる。従って、駆動装置の駆動力を更に低下させることができ、その分、駆動装置を小型化できるという効果がある。
【００３６】
なお、上記した第１変形例のワーク位置決め装置については、以下の効果がある。
【００３７】
第１変形例のワーク位置決め装置によれば、特に、押動斜面の始端部から中間位置までの区間は、押動斜面の中間位置から終端部までの区間に比べて傾斜角度が小さいので、ローラ部材を押動するため作動部材を移動させるときに必要な駆動装置の駆動力を小さくすることができる。よって、駆動装置に必要な駆動力を、ベース部材に最接近した磁石部材をベース部材から引き離す場合において低減させることができるという効果がある。
【００３８】
ここで、永久磁石による磁気引力がワークと永久磁石との間に作用する場合に、押動斜面の傾斜角度が小さい程、押動斜面がローラ部材から受ける作動部材の移動方向における分力成分は小さくなる。よって、この作動部材の移動方向に作用する分力成分が小さくなれば、作動部材を移動させる駆動装置の駆動力も低出力化できるので、磁石部材をベース部材から容易に引き離すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施例であるワーク位置決め装置の内部構造の縦断面図であり、（ａ）は磁石ユニットがベースプレートに最接近した状態を、（ｂ）は磁石ユニットがベースプレートから最も遠離した状態を、それぞれ示した図である。
【図２】図１に示すカム溝を拡大視したワーク位置決め装置の縦断面図である。
【図３】（ａ）は、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線における縦断面図であり、（ｂ）は、図１のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線における縦断面図である。
【図４】図３に示すワーク位置決め装置の左側面図である。
【図５】磁石ユニットの内部に配設される複数の永久磁石の配列状態を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の第２実施例であるワーク位置決め装置の内部構造を示す縦断面図である。
【図７】第２実施例のカム溝を拡大視した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。ワーク位置決め装置は、鋼板等の薄板状の強磁性体で形成された溶接対象物（以下、「ワーク」と称す）を所定の溶接位置に位置決めして固定するためのものであり、主として、ワークをレーザ光で溶接するレーザ溶接機に使用される。
【実施例１】
【００４１】
図１は、本発明の第１実施例であるワーク位置決め装置１の内部構造の縦断面図であり、図１（ａ）は磁石ユニット３がベースプレート２に最接近した状態を、図１（ｂ）は磁石ユニット３がベースプレート２から最も遠離した状態を、それぞれ図示している。なお、図１（ａ）は図３（ａ）のＩＡ−ＩＡ線における縦断面図に、図１（ｂ）は図３（ｂ）のＩＢ−ＩＢ線における縦断面図に、それぞれ相当するものである。
【００４２】
図１に示すように、ワーク位置決め装置１は、ステンレス鋼材製で略平板状のベースプレート２を備えており、このベースプレート２の上面にはワークが載置可能な略平面状の吸着面２ａが形成されている。この吸着面２ａは、単なるステンレス鋼材製の面であるが、磁石ユニット３が有する永久磁石３０（図５参照）の磁力によって磁化され、強磁性体であるワークを吸着させることができる。なお、このベースプレート２の板厚は、磁石ユニット３の上面に生じる磁力の作用範囲より小さくされている。
【００４３】
ベースプレート２の吸着面２ａは、セラミックス系超鋼金属をプラズマ溶射することで形成される薄膜により被覆されており、かかる被覆により表面硬度が高められている。この吸着面２ａの表面硬化よって、ワークと接触する吸着面２ａの耐摩耗性は向上される。また、熱処理や窒化処理による表面硬化法ではベースプレート２自体が常時的な磁石となってしまうが、セラミックス系超鋼金属を溶射することによって吸着面２ａを硬化すれば、ベースプレート２の常時的な磁石化を防止できる。よって、ベースプレート２に永久磁石３０の磁力が及ばない場合に、ワークを吸着面２ａ上で円滑に摺動させることができる。更に、溶射法としてプラズマ溶射が用いられるので、溶射によるベースプレート２の歪みを抑制して、吸着面２ａの表面硬度のみを向上させることができる。
【００４４】
この磁石ユニット３は、例えば、略１，０００ｋｇｆにも相当する吸着力を発生可能なものであり、ベースプレート２の吸着面２ａの反対面、即ちベースプレート２の下面と間隔を隔てて対向配置されている。この磁石ユニット３の上面には、複数の永久磁石３０（図５参照）が配列されており、これらの永久磁石３０の磁力によってベースプレート２の吸着面２ａに吸着力が付与される。また、ベースプレート２の外周縁部には、このベースプレート２を支持する上面視略額縁状の支持枠２ｂが設けられており、この支持枠２ｂの枠内には磁石ユニット３が遊挿可能とされている。なお、磁石ユニット３の永久磁石３０の配列状態の詳細については後述する。
【００４５】
磁石ユニット３はベースプレート２の吸着面２ａの反対面におけるほぼ全域と対向するように形成されている。また、磁石ユニット３がベースプレート２に最接近した状態では（図２参照）、ベースプレート２と磁石ユニット３との間の隙間がベースプレート２の板厚より小さくされている。本実施例では、例えば、ベースプレート２の板厚が略４ｍｍであるのに対して、ベースプレート２と磁石ユニット３との間の隙間が略３ｍｍとされている。また、磁石ユニット３の下部にはブラケット４，５が固着されており、このブラケット４，５は略水平方向に間隔を隔てて設けられている。
【００４６】
ブラケット４，５は、磁石ユニット３の下部からワーク位置決め装置１の略鉛直方向（図１上下方向）長さの略中間辺りまで延設される板材であって、その形状が側面視略三角形状に形成されている。また、ブラケット４，５は、ローラ軸６を磁石ユニット３に支持するための部材であり、その下端部にローラ軸６がそれぞれ回転可能に軸承されている。このローラ軸６，６の外周にはローラフォロワ７がそれぞれ嵌着されており、ローラフォロワ７，７はブラケット４，５及びローラ軸６，６を介して磁石ユニット３に回転可能に軸支されている。
【００４７】
ローラフォロワ７，７は、磁石ユニット３を略鉛直方向へ往復移動させる駆動機構の一部であり、作動リンク８の略水平方向（図１左右方向）両側に設けられるカム溝９，９の内周にそれぞれ緩嵌されている。作動リンク８は、ローラフォロワ７，７と共に磁石ユニット３を略鉛直方向へ往復移動させる駆動機構の一部であり、磁石ユニット３の下方であってブラケット４の配設側（図１右側）からブラケット５の配設側（図１左側）にかけて配設されている。
【００４８】
また、ローラ軸６及びローラフォロワ７は、作動リンク８が略水平方向へ往復移動される場合に、磁石ユニット３と共に略鉛直方向に往復移動するように構成されている。これは、磁石ユニット３の往復移動方向と永久磁石３０の磁力が作用する方向とを一致させて、磁石ユニット３を略鉛直方向へ往復移動させることによって、ベースプレート２の吸着面２ａに作用する吸着力を強弱させるためである。
【００４９】
図２は、図１に示すカム溝９を拡大視したワーク位置決め装置１の縦断面図であり、図中の矢印Ｙは、磁石ユニット３がベースプレート２から遠離する際の移動方向を示している。図２に示すように、カム溝９は、磁石ユニット３の往復移動方向（図２上下方向）に対して傾斜して交わる長溝状に形成されている。このカム溝９の溝幅はローラフォロワ７の外径より僅かに大きく形成されており、このためローラフォロワ７はカム溝９の内周部にて回転可能とされる。
【００５０】
磁石ユニット３が図２に示すようにベースプレート２に最接近する場合、ローラフォロワ７はカム溝９の延設方向一端側（図２右上側）に配置され、カム溝９は、そのローラフォロワ７の存在位置から空気圧シリンダ１４，１５の反配設側（図２左側）下方へ傾斜角θ（例えば略１５°）で下降傾斜するように延設されている。カム溝９の内周には互いに対向する傾斜面である押動斜面９ａと補助斜面９ｂとが形成されており、この押動斜面９ａと補助斜面９ｂとの対向面間にローラフォロワ７が存在する。
【００５１】
押動斜面９ａ及び補助斜面９ｂはいずれも磁石ユニット３の往復移動方向である略鉛直方向（図２上下方向）と傾斜して交わる傾斜面である。この押動斜面９ａは、磁石ユニット３がベースプレート２から遠離する際の移動方向（図２中の矢印Ｙ方向）に向けられ、且つ、補助斜面９ｂは押動斜面９ａと略平行に対向して設けられる。
【００５２】
図１に戻って説明する。作動リンク８の下部であってカム溝９，９の間部分には、側面視略台形状の凹部が設けられてている。この作動リンク８の凹部には略水平方向に間隔を隔てて一対のガイドブロック１０，１０が取着されている。この一対のガイドブロック１０，１０は、略水平方向に延在するガイドレール１１に係合されている。また、一対のガイドブロック１０，１０は、ガイドレール１１に係合したまま略水平方向へ往復スライド移動可能にも形成されている。更に、ガイドレール１１は略平板状の支持基盤１２の上面に固定的に配設されている。
【００５３】
このように構成することによって、作動リンク８は、ガイドレール１１上を略水平方向へ往復移動可能な状態で、支持基盤１２上に支持されている。しかも、ガイドブロック１０，１０がガイドレール１１に係合されることによって、作動リンク８が永久磁石３０の磁気引力により支持基盤１２から略鉛直方向に引き上げられたり、或いは、磁石ユニット３などの重量で押し下げられたりすることを防止している。すなわち、作動リンク８は、自らの往復移動方向である略水平方向（図１左右方向）とは異なる別方向へ動くことが規制されている。
【００５４】
支持基盤１２は、ワーク位置決め装置１を床面上で支える略平板状の台座である。この支持基盤１２の略水平方向両端部にはいずれも略平板状の支持壁板１３，１３が立設されている。また、支持壁板１３，１３の上端部には上記したベースプレート２の支持枠２ｂが横架され且つ固定されている。これらのベースプレート２、支持基盤１２、及び支持壁板１３，１３によって、ワーク位置決め装置１の枠組みは形成され、この枠組みの内部に磁石ユニット３、作動リンク８、及び、空気圧シリンダ１４，１５が配設されている。
【００５５】
空気圧シリンダ１４，１５はいずれも作動リンク８を略水平方向へ往復移動させる駆動力を付与する駆動装置である。この空気圧シリンダ１４，１５は、作動リンク８のブラケット４の配設側（図１右側）に並設され、互いのシリンダ本体同士が一体に連結されている。空気圧シリンダ１４，１５は、互いのシリンダロッド１４ａ，１５ａが逆方向へ向けられており、シリンダロッド１４ａの先端が作動リンク８のブラケット４配設側の端部に、また、シリンダロッド１５ａの先端が固定ブラケット１６に連結されている。
【００５６】
また、空気圧シリンダ１４，１５のシリンダ本体は、作動リンク８の往復移動方向へ摺動可能に支持基盤１２上に載置され、シリンダロッド１５ａが連結される固定ブラケット１６は支持基盤１２上に固定されている。このため、空気圧シリンダ１４，１５が駆動されてシリンダロッド１４ａ，１５ａが各シリンダ本体から進出又は没入されると、固定ブラケット１６を固定された起点としてシリンダロッド１４ａの先端部の位置が略水平方向へ往復移動させられる。
【００５７】
このようにシリンダロッド１４ａの先端部が支持基盤１２上を往復移動することによって、作動リンク８は、支持基盤１２上を略水平方向へ往復移動させられる。また、空気圧シリンダ１４，１５のシリンダロッド１４ａ，１５ａの推進力は相互に略等しいので、空気圧シリンダ１４，１５を相互に連結した場合、作動リンク８を往復移動させる駆動力は、単体の空気圧シリンダを使用する場合に比べて拡大される。
【００５８】
図３（ａ）は、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線における縦断面図であり、図３（ｂ）は、図１のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線における縦断面図である。なお、ワーク位置決め装置１の内部構造は、ブラケット４とブラケット５とが相違する点などを除いて、図１（ａ）のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線におけるものと同図ＩＩＩＡ’−ＩＩＩＡ’線におけるものとは略同一であり、図１（ｂ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線におけるものと同図ＩＩＩＢ’−ＩＩＩＢ’線におけるものとは略同一である。
【００５９】
図３に示すように、支持基盤１２の略水平方向両端からはいずれも略平板状の支持壁板１７，１７が立設されている。支持壁板１７，１７の上端部には上記したベースプレート２の支持枠２ｂが横架され且つ固定されている。支持壁板１７，１７の対向面間には上記した磁石ユニット３が配設されている。この磁石ユニット３の底部からは略水平方向に間隔を隔てた一対のブラケット４，４が下方へ延設されている。このブラケット４，４の下端部には、各ブラケット４の厚み方向に貫通した通孔が形成され、その内周にブッシュ
１８，１８が嵌合されている。ブッシュ１８，１８は、ローラ軸６の軸方向略中央の部分を回転可能に軸承する軸受けである。
【００６０】
ローラ軸６は、そのローラ軸６の軸方向が略水平方向（図３左右方向）へ向けられており、ブッシュ１８，１８の内周に回転可能に内嵌されている。また、ブッシュ１８，１８の間部分にあたるローラ軸６の外周には上記したローラフォロワ７が嵌着されている。このため、ローラフォロワ７はブラケット４，４の対向面間に介装され、それと共にローラフォロワ７を自己のカム溝９に嵌合させる作動リンク８もまたブラケット４，４の対向面間に介装されている。ローラフォロワ７を支持するローラ軸６は、その軸方向にブラケット４，４を貫通し、更に、その軸方向両端部が支持壁板１７，１７にまで達している。
【００６１】
ローラ軸６の軸方向両端部であってブラケット４，４より外方の外周部には、ローラフォロワ７と同種のローラフォロワ１９，１９がそれぞれ嵌着されている。ローラフォロワ１９，１９は、磁石ユニット３の移動を案内すると共にその移動方向を略鉛直方向にのみ規制するものである。具体的には、磁石ユニット３が作動リンク８と共に図１の左右方向へ移動すること防止するものである。そのため、ローラフォロワ１９，１９は支持壁板１７，１７に設けられるガイド部材２０，２０と係合されている。
【００６２】
ガイド部材２０，２０は略平板状に形成されており、互いに対向するようにして支持壁板１７，１７に取着されている。ガイド部材２０，２０には、ローラ軸６の軸方向と同一方向に貫通すると共に略鉛直方向に連続する長溝であるガイド溝２１がそれぞれ設けられている。このガイド溝２１，２１はガイド部材２０，２０にローラフォロワ１９，１９を係合させるための溝であり、ローラフォロワ１９，１９はガイド溝２１，２１の内周部を回転しながら磁石ユニット３の移動に伴って昇降移動させられる。
【００６３】
図４は、図３に示すワーク位置決め装置１の左側面図である。なお、図４に示すワーク位置決め装置１の右側面図は図４の線図と対称形であり、その図示及び説明を省略する。
【００６４】
図４に示すように、支持壁板１７には、ローラ軸６，６の配設位置に対応する箇所に開口部１７ａ，１７ａが開口形成されている。この開口部１７ａ，１７ａは、その縁辺の輪郭形状が側面視略Ｕ字形に形成されており、ローラフォロワ１９，１９の移動方向である略鉛直方向（図４上下方向）に延びる長溝状とされている。また、ワーク位置決め装置１を左側面視した場合、上記したガイド溝２１の縁辺の輪郭形状は、支持壁板１７の開口部１７ａの縁辺の輪郭形状に合致するものとされている。
【００６５】
ガイド溝２１の内周面は、その頂部に設けられる略半円弧状の曲面と、その曲面の両端から略鉛直下方に延びる一対の垂直面とから形成されている。ガイド溝２１の溝幅、即ち一対の垂直面間の距離はローラフォロワ１９の外径より僅かに大きく形成されている。このためローラフォロワ１９はガイド溝２１の内周部にて回転可能に緩嵌される。
【００６６】
このローラフォロワ１９によれば、作動リンク８が略水平方向（図１、図２及び図４の左右方向）へ移動されると、そのローラフォロワ１９がガイド溝２１の垂直面と当接されて、磁石ユニット３の略水平方向（図１、図２及び図４の左右方向）への移動が規制される。しかも、ローラフォロワ１９は、磁石ユニット３の略鉛直方向への昇降に伴ってガイド溝２１の垂直面に当接しながら回転されるので、併せて、磁石ユニット３の略鉛直方向（図１、図２及び図４の上下方向）の往復移動も案内される。
【００６７】
図５は、磁石ユニット３の内部に配設される複数の永久磁石３０の配列状態を示す概略斜視図である。なお、図５では、永久磁石３０の上面（ベースプレート２との対向面）に発生する磁極を「Ｎ」又は「Ｓ」で示しており、図中の「Ｎ」はＮ極（正磁極）を、「Ｓ」はＳ極（負磁極）を、それぞれ意味している。
【００６８】
図５に示すように、複数の永久磁石３０は、それぞれの上面が相互に面一となるように隣り合わせに配列されている。このように配列された複数の永久磁石３０は、その上面がベースプレート２の下面に対向するように磁石ユニット３の内側上部に配設される（図３参照）。永久磁石３０は、例えば、希土類磁石であるネオジム磁石で形成されている。また、複数の永久磁石３０は、縦方向及び横方向に隣り合うもの同士が磁極が異なるものとされ、Ｎ極とＳ極とが交互に並設されている。
【００６９】
このため、磁石ユニット３の上面にはＮ極の各永久磁石３０から、それに隣り合うＳ極の各永久磁石３０へ向かう磁界（磁力線）が生じている。この結果、これら複数の永久磁石３０の上面近傍に作用する磁力線の密度は高くなり、磁石ユニット３の上面近傍での磁界の強度は高められる。すると、磁石ユニット３がベースプレート２に最接近した状態でベースプレート２の吸着面２ａに作用する吸着力は、上記した永久磁石３０の配列を採用した場合と不採用の場合とでは、それを採用した場合の方が大幅に増強される。
【００７０】
よって、吸着面２ａに載置されるワークが薄肉厚であっても、強い磁界を作用させることができ、かかるワークを強力に吸着面２ａに吸着させることができるのである。しかも、磁石ユニット３の上面近傍に磁界を集中させるので、磁石ユニット３をベースプレート２から僅かに遠ざけるだけで、ベースプレート２の吸着面２ａの吸着力を消滅させることもできる。例えば、本実施例の磁石ユニット３によれば、その磁石ユニット３をペースプレート２から略４０ｍｍ以上離すと、ベースプレート２の吸着面２ａの吸着力は完全に消滅させられる。
【００７１】
次に、上記のように構成されたワーク位置決め装置１の動作について説明する。このワーク位置決め装置１によれば、まず、図１（ａ）に示す状態から、空気圧シリンダ１４，１５が稼動されて、シリンダロッド１４ａ，１５ａがシリンダ本体の内方へ没入される。すると、空気圧シリンダ１４，１５のシリンダ本体が支持基盤１２の上を図１（ａ）の右方へ摺動されて、空気圧シリンダ１４のシリンダロッド１４ａも図１（ａ）の右方へ水平移動される。
【００７２】
これによって、作動リンク８は、ガイドレール１１上を摺動して空気圧シリンダ１４，１５の配設側（図１（ａ）右方）へ向けて水平移動され始める。この作動リンク８の移動に伴ってカム溝９は図１（ａ）右方へ移動され、このカム溝９の移動に伴ってローラフォロワ７が押動斜面９ａと当接され、作動リンク８の移動方向（図１（ａ）右方）へ押される。すると、ローラフォロワ７は押動斜面９ａとの摩擦抵抗によって押動斜面９ａに当接されながら押動斜面９ａの傾斜方向へ向けてローラ軸６を中心に回転される。
【００７３】
このとき、ローラフォロワ７は押動斜面９ａの押動により作動リンク８の移動方向へも移動しようとするが、かかる移動は、ローラフォロワ１９がガイド溝２１の右側垂直面（図４右側）に当接することによって規制される。この結果、作動リンク８の動きに追従した磁石ユニット３の水平移動が防止される。従って、ローラフォロワ７は押動斜面９ａに当接して回転されながら、また、ローラフォロワ１９はガイド溝２１の右側垂直面に当接して回転されながら、それぞれ略鉛直下方へ押動され下降させられる。
【００７４】
ローラフォロワ７が略鉛直下方へ下降されると、これに伴って磁石ユニット３がベースプレート２から略鉛直下方へ向けて遠離される。そして、この磁石ユニット３の移動が続行されて、磁石ユニット３がベースプレート２に最接近する最上点から所定ストローク（以下「磁力限界距離」という。）離れた位置まで下降されると、図１（ｂ）に示すように、ローラフォロワ７はカム溝９の下端部（図１（ｂ）左下側）に到達する。なお、本実施例では磁力限界距離が略４０ｍｍとされている。
【００７５】
ローラフォロワ７がカム溝９の下端部に到達すると、磁石ユニット３とベースプレート２との間から磁気引力は消滅され、吸着面２ａに作用する吸着力も吸着面２ａから完全に消滅させられる。また、磁石ユニット３が最上点から略鉛直下方へ磁力限界距離だけ移動して、ローラフォロワ７がカム溝９の下端部（最下点）に達すると、空気圧シリンダ１４，１５による作動リンク８の図１右方への移動も停止される。この停止をもって、磁石ユニット３をベースプレート２から最も遠離した最下点へ退避させる動作が完了する。
【００７６】
なお、磁石ユニット３をベースプレート２へ向けて接近させる磁石ユニット３の上昇動作は、上記した動作と逆の動作を行うことによって実現される。
【００７７】
以上説明したように、本実施例のワーク位置決め装置１によれば、押動斜面９ａは作動リンク８の移動方向に対して傾斜角θで傾斜している。このため、永久磁石３０の磁気引力によってローラフォロワ７が略鉛直上方へ付勢される場合、その付勢力に対抗して押動斜面９ａがローラフォロワ７を押し返す反力（Ｆ）は、押動斜面９ａの傾斜角θに応じて、作動リンク８の往復移動方向（略水平方向）に作用する分力成分（Ｆ・ｓｉｎθ）と、その作動リンク８の往復移動方向を除く方向（作動リンク８を略鉛直上方へ）に作用する分力成分（Ｆ・ｃｏｓθ）とに分解される。
【００７８】
このとき、作動リンク８の往復移動方向を除く方向に作用する分力成分（Ｆ・ｃｏｓθ）は、ガイドブロック１０，１０及びガイドレール１１を介して支持基盤１２によって全て支持されるので、空気圧シリンダ１４，１５は、作動リンク８の往復移動方向に作用する分力成分（Ｆ・ｓｉｎθ）のみを負担すれば足りる。従って、空気圧シリンダ１４，１５は、永久磁石３０の磁気引力より小さな駆動力、即ち、作動リンク８の往復移動方向に作用する分力成分（Ｆ・ｓｉｎθ）を越えるだけの駆動力を付与すれば、作動リンク８を図１（ａ）の位置から図１（ｂ）の位置へ向けて移動させることができる。
【００７９】
例えば、本実施例では傾斜角θが略１５°であるので、作動リンク８の駆動力は、ローラフォロワ７に略鉛直上方へ向けて作用する負荷の略２５％程度にまで低減される。このため、空気圧シリンダ１４，１５の個々に関しては、その半分の略１２．５％程度にまで低減される。よって、磁石ユニット３の強力な磁力に合わせて、空気圧シリンダ１４，１５を大型化する必要もなく、小型の空気圧シリンダ１４，１５を用いて装置１全体を構成することができるのである。
【００８０】
また、磁石ユニット３を最上点から最下点までの範囲で移動させることで、磁石ユニット３とベースプレート２との間隔を変更でき、この間隔の変更に応じて永久磁石３０が吸着面２ａに及ぼす吸着力を変更することができる。つまり、図示しない制御装置によって空気圧シリンダ１４，１５の動作を制御することで作動リンク８の位置制御をすれば、磁石ユニット３とベースプレート２との間隔を調節して吸着面２ａの吸着力を微調節することもできる。
【００８１】
例えば、吸着面２ａに作用する吸着力を弱めることができれば、吸着面２ａにワークを吸着させたまま、そのワークの端部を押して吸着面２ａ上で摺動させることもできる。そうすれば、ワークの縁端同士を突き合わせて溶接する場合に、吸着面２ａ上にワークを吸着させたまま摺動させて姿勢補正をすることもできることとなる。
【００８２】
次に、図６を参照して、上記実施形態の変形例について説明する。
【実施例２】
【００８３】
図６は、本発明の第２実施例のワーク位置決め装置１００の内部構造を示す縦断面図である。図７は、カム溝１０１を拡大視した側面図であり、図中の矢印Ｙは、磁石ユニット３がベースプレート２から遠離する際の移動方向を示している。第２実施例のワーク位置決め装置１００は、上記した第１実施例に対して、作動リンクに設けられるカム溝の形状を変更したものである。以下、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００８４】
図６に示すように、ワーク位置決め装置１００のカム溝１０１は、第１実施例の場合と同様に作動リンク８の２箇所に設けられている。また、図７に示すように、カム溝１０１は、磁石ユニット３が最上点にある場合にローラフォロワ７が位置する始端部１０１ａから、磁石ユニット３が最下点に有る場合にローラフォロワ７が位置する終端部１０１ｂまで連続した長溝である。カム溝１０１は、始端部１０１ａと終端部１０１ｂとの中間位置で鈍角状に折曲されており、側面視略へ字形に形成されている。
【００８５】
このため、カム溝１０１は、その始端部１０１ａから折曲部１０１ｃまでの区間１０２と、折曲部１０１ｃから終端部１０１ｂまでの区間１０３とに区分されている。区間１０２，１０３はいずれも、磁石ユニット３の往復移動方向（図７上下方向）に対して傾斜して交わっており、その溝幅もローラフォロワ７の外径より僅かに大きく形成されている。また、区間１０２は、始端部１０１ａから折曲部１０１ｃへ傾斜角θ１で下降傾斜され、区間１０３は、折曲部１０１ｃから終端部１０１ｂへ傾斜角θ２で下降傾斜されている。
【００８６】
カム溝１０１の区間１０２の内周には互いに対向する傾斜面である押動斜面１０２ａと補助斜面１０２ｂとが形成されており、区間１０３の内周には互いに対抗する傾斜面である押動斜面１０３ａと補助斜面１０３ｂとが形成されている。押動斜面１０２ａ，１０３ａ及び補助斜面１０２ｂ，１０３ｂはいずれも磁石ユニット３の往復移動方向である略鉛直方向と傾斜して交わる傾斜面であり、押動斜面１０２ａ，１０３ａは磁石ユニット３がベースプレート２から遠離する際の移動方向（図７中の矢印Ｙ方向）に向けられ、且つ、補助斜面１０２ｂ，１０３ｂは押動斜面１０２ａ，１０３ａと略平行に対向して設けられる。
【００８７】
ここで、区間１０２の傾斜角θ１は区間１０３の傾斜角θ２より小さくされている。例えば、第１実施例と同様で磁力限界距離を略４０ｍｍに、且つ、作動リンク８の略水平移動距離を略１５０ｍｍにした場合、傾斜角θ１が略１０°であれば傾斜角θ２は略２０°に、傾斜角θ１が略５°であれば傾斜角θ２は略２４°に、それぞれ設定されることとなる。ローラフォロワ７が区間１０２にある場合には磁石ユニット３とベースプレート２とが極接近しているので磁気引力も強い。そこで、かかる強力な磁気引力に対抗して作動リンク８をより低負荷で移動させるため、区間１０２の傾斜角θ１を極力小さくして、空気圧シリンダ１４，１５の負担を低減させるのである。
【００８８】
これに対して、区間１０３の傾斜角θ２を傾斜角θ１より大きくしているのは、ローラフォロワ７が区間１０３にある場合には磁石ユニット３とベースプレート２と間隔も区間１０２にローラフォロワ７にある場合に比べれば拡大しているので磁気引力も弱まっている。よって、弱めの磁気引力であれば区間１０３の傾斜角θ２を傾斜角θ１より大きくしても、空気圧シリンダ１４，１５は、作動リンク８を低負荷で移動させることができるからである。
【００８９】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００９０】
例えば、本実施例では、カム溝９，１０１の傾斜角θ，θ１，θ２の具体的数値を示したが、これらの数値はあくまでも一例に過ぎず、空気圧シリンダの出力に応じて適宜変更しても良い。また、本実施例では、永久磁石３０の一例としてネオジム磁石を示したが、かかる永久磁石３０の種類はこれに限定されるものではなく、ワークを吸着面２ａに吸着させる場合に必要な吸着力を充足するものであれば、例えば、フェライト磁石や、アルニコ磁石、サマコバ磁石、又はその他の永久磁石であっても良い。
【００９１】
また、本実施例のワーク位置決め装置１，１００には、ベースプレート２の対向面側に配設され、且つ、吸着面２ａと共にワークを挟み込み可能に形成される鉄板などの強磁性体製のクランプ用部材を設けても良い。このようにすれば、ベースプレート２に載置されたワークの上にクランプ用部材を重ね置くことで、磁石ユニット３がワークに及ぼす吸着力が更に向上されるので、ワークを吸着面２ａ上により強固に固定できる。なお、上記した実施例中に示した各種の具体的数値に対応するクランプ用部材の板厚は略９ｍｍが好適である。
【符号の説明】
【００９２】
１，１００ ワーク位置決め装置
２ ベースプレート（ベース部材）
２ａ 吸着面
３ 磁石ユニット（磁石部材の一部）
４，５ ブラケット（磁石部材の一部）
６ ローラ軸（磁石部材の一部）
７ ローラフォロワ（ローラ部材）
８ 作動リンク（作動部材）
９，１０１ カム溝
９ａ 押動斜面
９ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ 補助斜面
１０ ガイドブロック（支持部材の一部）
１１ ガイドレール（支持部材の一部）
１２ 支持基盤（支持部材の一部）
１４，１５ 空気圧シリンダ（駆動装置）
１８ ブッシュ（磁石部材の一部）
３０ 永久磁石
１０１ａ 始端部
１０１ｂ 終端部
１０１ｃ 折曲部（始端部と終端部の中間位置）
１０２ａ，１０３ａ 押動斜面
θ，θ１，θ２ 傾斜角（傾斜角度）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体で形成されるワークを位置決めさせるワーク位置決め装置において、
ワークを当接させる吸着面が設けられるベース部材と、
そのベース部材の反吸着面側に対する接近方向および遠離方向へ往復移動可能に形成されると共に永久磁石で形成される磁石部材と、
その磁石部材に回転可能に連結されるローラ部材と、
そのローラ部材の外周面が当接され前記磁石部材の往復移動方向と傾斜して交わる傾斜面であって、前記ベース部材から遠離方向に移動する前記磁石部材の進行方向側に向けて設けられる押動斜面と、
その押動斜面が設けられその押動斜面の傾斜方向及び前記磁石部材の移動方向とは異なる一の往復移動方向へ移動可能に形成される作動部材と、
その作動部材の往復移動方向とは異なる方向へその作動部材が動くことを規制するようにその作動部材を支持する支持部材と、
その支持部材により支持される前記作動部材を往復移動させるための駆動力を付与する駆動装置と、
その駆動装置の動作を制御することで作動部材の位置制御し、前記磁石部材と前記ベース部材との間隔を調節して前記吸着面の吸着力を調節する制御装置とを備えていることを特徴とするワーク位置決め装置。
【請求項２】
前記磁石部材には永久磁石が複数設けられており、
その複数の永久磁石は、前記磁石部材の縦方向に正磁極と負磁極とが交互に並設され、且つ、前記永久磁石の横方向にも正磁極と負磁極とが交互に並設されていることを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。
【請求項３】
前記磁石部材は、前記ベース部材から遠離する場合に略鉛直下方へ移動可能で、且つ、前記ベース部材へ接近する場合に略鉛直上方へ移動可能に形成されており、
前記作動部材は、前記磁石部材の往復移動方向に対して直交する略水平方向へ移動可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク位置決め装置。
【請求項１】
強磁性体で形成されるワークを位置決めさせるワーク位置決め装置において、
ワークを当接させる吸着面が設けられるベース部材と、
そのベース部材の反吸着面側に対する接近方向および遠離方向へ往復移動可能に形成されると共に永久磁石で形成される磁石部材と、
その磁石部材に回転可能に連結されるローラ部材と、
そのローラ部材の外周面が当接され前記磁石部材の往復移動方向と傾斜して交わる傾斜面であって、前記ベース部材から遠離方向に移動する前記磁石部材の進行方向側に向けて設けられる押動斜面と、
その押動斜面が設けられその押動斜面の傾斜方向及び前記磁石部材の移動方向とは異なる一の往復移動方向へ移動可能に形成される作動部材と、
その作動部材の往復移動方向とは異なる方向へその作動部材が動くことを規制するようにその作動部材を支持する支持部材と、
その支持部材により支持される前記作動部材を往復移動させるための駆動力を付与する駆動装置と、
その駆動装置の動作を制御することで作動部材の位置制御し、前記磁石部材と前記ベース部材との間隔を調節して前記吸着面の吸着力を調節する制御装置とを備えていることを特徴とするワーク位置決め装置。
【請求項２】
前記磁石部材には永久磁石が複数設けられており、
その複数の永久磁石は、前記磁石部材の縦方向に正磁極と負磁極とが交互に並設され、且つ、前記永久磁石の横方向にも正磁極と負磁極とが交互に並設されていることを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。
【請求項３】
前記磁石部材は、前記ベース部材から遠離する場合に略鉛直下方へ移動可能で、且つ、前記ベース部材へ接近する場合に略鉛直上方へ移動可能に形成されており、
前記作動部材は、前記磁石部材の往復移動方向に対して直交する略水平方向へ移動可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク位置決め装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１１３２００（Ｐ２００９−１１３２００Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６５６９（Ｐ２００９−１６５６９）
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【分割の表示】特願２００４−１０４７６８（Ｐ２００４−１０４７６８）の分割
【原出願日】平成１６年３月３１日（２００４．３．３１）
【出願人】（５９１０３３０１０）株式会社小矢部精機 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【分割の表示】特願２００４−１０４７６８（Ｐ２００４−１０４７６８）の分割
【原出願日】平成１６年３月３１日（２００４．３．３１）
【出願人】（５９１０３３０１０）株式会社小矢部精機 (8)
【Ｆターム（参考）】
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