特開 2023-180493 ワーク保持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023180493

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】ワーク保持装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 37/04 20060101AFI20231214BHJP

   B23Q 3/15 20060101ALI20231214BHJP

   B23K 26/08 20140101ALI20231214BHJP

   B25B 11/00 20060101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

B23K37/04 H

B23Q3/15 A

B23K26/10

B25B11/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093849

(22)【出願日】2022-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000227836

【氏名又は名称】日本アビオニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】木田 英孝

【テーマコード（参考）】

3C016

3C020

4E168

【Ｆターム（参考）】

3C016GA01

3C020WW02

4E168BA30

4E168BA83

4E168HA01

(57)【要約】

【課題】ワークを高い保持力で保持する。
【解決手段】ワーク保持装置１０は、複数のワークＷを保持するワーク保持装置であって、複数のワークＷを保持するための磁力を生じさせる複数の磁石１１と、複数の磁石１１を、複数のワークＷの下方の位置で左右方向に沿って間隔を開けて保持する磁石保持部材１２と、を備える。複数の磁石１１のそれぞれは、Ｓ極及びＮ極が左右方向に沿って並ぶ向きで配置されており、複数の磁石１１のうち隣り合う２つの磁石は、同極同士が対向している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１又は複数のワークを保持するワーク保持装置であって、
前記１又は複数のワークを保持するための磁力を生じさせる複数の第１磁石と、
前記複数の第１磁石を、前記１又は複数のワークの下方の位置で左右方向に沿って間隔を開けて保持する磁石保持部材と、を備え、
前記複数の第１磁石のそれぞれは、Ｓ極及びＮ極が前記左右方向に沿って並ぶ向きで配置されており、
前記複数の磁石のうち隣り合う２つの磁石は、同極同士が対向している、
ワーク保持装置。

【請求項2】

前記磁石保持部材は、複数の第２磁石を備え、
前記複数の第２磁石は、前記複数の第１磁石のそれぞれと前後方向に沿って間隔を開けて並んでおり、
前記複数の第２磁石のそれぞれは、Ｓ極及びＮ極が前記左右方向に沿って並ぶ向きで配置されており、
前記複数の第２磁石と前記複数の第１磁石との前記前後方向に隣り合う第１磁石と第２磁石との各組み合わせは、同極同士が前記前後方向に対向している、
請求項１に記載のワーク保持装置。

【請求項3】

前記複数の第１磁石は、平面視において非真円形状であり、
前記磁石保持部材は、前記複数の第１磁石をそれぞれ収容する複数の凹部を備え、
前記複数の凹部のそれぞれは、収容する前記複数の第１磁石のそれぞれの回転を規制する形状に形成されている、
請求項１に記載のワーク保持装置。

【請求項4】

前記複数の第１磁石及び前記複数の凹部は、平面視において長方形に形成されている、
請求項３に記載のワーク保持装置。

【請求項5】

前記磁石保持部材は、前記複数の第１磁石の下方に配置された磁性板を備え、
前記複数の第１磁石は、前記磁性板を吸着することで前記磁石保持部材に保持されている、
請求項１に記載のワーク保持装置。

【請求項6】

前記複数の第１磁石のそれぞれは、上部と下部とでＳ極とＮ極とが反対側に配置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のワーク保持装置。

【請求項7】

前記複数の第１磁石のそれぞれは、上部と下部とでＳ極とＮ極とが同じ側に配置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のワーク保持装置。

【請求項8】

前記１又は複数のワークは、複数のワークであり、
前記磁石保持部材上に配置され、前記複数のワークがそれぞれ配置される複数の凹部を有するトレイをさらに備え、
前記複数の凹部は、前記トレイが前記磁石保持部材上に配置されたときに、前記複数の第１磁石の直上にそれぞれ位置するように配置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のワーク保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、１又は複数のワークを磁力により保持するワーク保持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ溶接、シーム溶接などが行われるワークは、溶接などの加工時に磁力により保持される場合がある。特許文献１には、複数のワークを複数の磁石によりそれぞれ保持する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－３１３５４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術では、複数の磁石が、異極同士が対向するように配置されているが、本願発明者は、このような配置よりもワークの保持力の高い磁石の配置を見出した。

【0005】

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、ワークを高い保持力で保持することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係るワーク保持装置は、１又は複数のワークを保持するワーク保持装置であって、前記１又は複数のワークを保持するための磁力を生じさせる複数の第１磁石と、前記複数の第１磁石を、前記１又は複数のワークの下方の位置で左右方向に沿って間隔を開けて保持する磁石保持部材と、を備え、前記複数の第１磁石のそれぞれは、Ｓ極及びＮ極が前記左右方向に沿って並ぶ向きで配置されており、前記複数の磁石のうち隣り合う２つの磁石は、同極同士が対向している。

【0007】

一例として、前記磁石保持部材は、複数の第２磁石を備え、前記複数の第２磁石は、前記複数の第１磁石のそれぞれと前後方向に沿って間隔を開けて並んでおり、前記複数の第２磁石のそれぞれは、Ｓ極及びＮ極が前記左右方向に沿って並ぶ向きで配置されており、前記複数の第２磁石と前記複数の第１磁石との前記前後方向に隣り合う第１磁石と第２磁石との各組み合わせは、同極同士が前記前後方向に対向している。

【0008】

一例として、前記複数の第１磁石は、平面視において非真円形状であり、前記磁石保持部材は、前記複数の第１磁石をそれぞれ収容する複数の凹部を備え、前記複数の凹部のそれぞれは、収容する前記複数の第１磁石のそれぞれの回転を規制する形状に形成されている。

【0009】

一例として、前記複数の第１磁石及び前記複数の凹部は、平面視において長方形に形成されている。

【0010】

一例として、前記磁石保持部材は、前記複数の第１磁石の下方に配置された磁性板を備え、前記複数の第１磁石は、前記磁性板を吸着することで前記磁石保持部材に保持されている。

【0011】

一例として、前記複数の第１磁石のそれぞれは、上部と下部とでＳ極とＮ極とが反対側に配置されている。

【0012】

一例として、前記複数の第１磁石のそれぞれは、上部と下部とでＳ極とＮ極とが同じ側に配置されている。

【0013】

一例として、前記１又は複数のワークは、複数のワークであり、前記ワーク保持装置は、前記磁石保持部材上に配置され、前記複数のワークがそれぞれ配置される複数の凹部を有するトレイをさらに備え、前記複数の凹部は、前記トレイが前記磁石保持部材上に配置されたときに、前記複数の第１磁石の直上にそれぞれ位置するように配置されている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ワークが高い保持力で保持される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るワーク保持装置の平面図であってトレイを一部切り欠いた平面図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ分解断面図である。

【図3】図３は、図１のＡ－Ａ断面の一部を示す拡大断面図である。

【図4】図４は、比較例における磁石の磁力線の一部を示す図である。

【図5】図５は、図１のワーク保持装置における磁石の磁力線の一部を示す図である。

【図6】図６は、変形例におけるワーク保持装置の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図面では、複数の要素の一部にのみ符号を付している。図面の上下方法及び前後左右方向は、実際の天地方向及び水平方向と一致しなくてもよいが、この実施の形態では、両者一致している。つまり、下は地面側、上は天側である。左右方向及び前後方向は、上下方向に直交し、かつ、互いに直交する任意の方向でよい。断面図である図２及び図３では、後述のワークＷと磁石１１とが立面図として描かれている。下記の説明において、平面視は、上方から見た場合をいう。

【0017】

図１～図３に示す本実施形態に係るワーク保持装置１０は、シーム溶接装置１のステージとして構成され、シーム溶接装置１によりパラレルシーム溶接される複数のワークＷを磁力により保持するように構成されている。

【0018】

ワークＷは、水晶子等の電子部品（不図示）を収容したパッケージＷ１と、パッケージＷ１の開口を塞ぐリッドＷ２と、から構成されている。シーム溶接装置１は、一対のローラ電極Ｅ１及びＥ２により、ワークＷの上面つまりリッドＷ２の上面の４辺を、対向する２辺ずつ、パラレルシーム溶接する。パラレルシーム溶接前のリッドＷ２は、パッケージＷ１に仮固定されていてもよい。ワークＷは、強磁性体を含む。例えば、パッケージＷ１及び又はリッドＷ２が強磁性体である。強磁性体としては、純鉄、フェライト系の鋼（ＳＵＳ４３０など）などが挙げられる（以下、強磁性体について同じ）。

【0019】

ワーク保持装置１０は、複数の磁石１１と、複数の磁石１１を保持する磁石保持部材１２と、磁石保持部材１２を支持するベース１３と、複数のワークＷを載せた状態で磁石保持部材１２の上に配置されるトレイ１４と、を備える。

【0020】

各磁石１１は、後述のようにその直上に配置された、トレイ１４上のワークＷを引き付ける磁力つまりワークＷを保持するための磁力を生じさせる。各磁石１１は、直方体形状に形成されており、平面視において長方形の形状に形成されている。各磁石１１は、上部と下部とでＮ極とＳ極とが反対となるように着磁されている。磁石１１の向きなどについては後述する。

【0021】

磁石保持部材１２は、非磁性体の格子板１２Ａと、強磁性体の磁性板１２Ｂと、を備える。非磁性体としては、アルミ板又はオーステナイト系の鋼板（ＳＵＳ３０４など）などが挙げられる（以下、非磁性体について同じ）。

【0022】

格子板１２Ａは、平面視においてマトリクス状に配置された複数の貫通孔１２ＡＡを備えることで、格子形状となっている。

【0023】

磁性板１２Ｂは、格子板１２Ａの下面に、複数のボルトＢ１により固定されている。磁性板１２Ｂは、格子板１２Ａに熱圧着などにより固定されてもよい。格子板１２Ａに固定された磁性板１２Ｂは、複数の貫通孔１２ＡＡのそれぞれの下側開口を塞いでいる。これにより、磁石保持部材１２には、平面視においてマトリクス状に配置された複数の凹部１２Ｒが形成されている。

【0024】

複数の凹部１２Ｒには、複数の磁石１１がそれぞれ収容されている。つまり、１つの凹部１２Ｒに１つの磁石１１が収容されている。これにより、磁石１１は、平面視においてマトリクス状に間隔をあけて配置されている。各磁石１１は、各凹部１２Ｒの底を構成する磁性板１２Ｂに磁力により吸着する（つまり、くっつく）。これにより、各磁石１１は、収容されている凹部１２Ｒ内に位置決めされて保持され、当該凹部１２Ｒから飛び出すことが抑制される。

【0025】

格子板１２Ａは、上述のように非磁性体である。これにより、磁石１１を凹部１２Ｒに挿入するときに当該磁石１１が格子板１２Ａに引き寄せられることが抑制される。これにより、例えば、凹部１２Ｒへの磁石１１の挿入が格子板１２Ａに邪魔されず容易となる。

【0026】

ベース１３は、磁石保持部材１２を補強かつ支持している。ベース１３は、ボルトＢ２により磁石保持部材１２に固定されている。ベース１３は、シーム溶接装置１のステージ支持機構（不図示）により支持される。

【0027】

トレイ１４は、平面視においてマトリクス状に間隔をあけて配置された複数の凹部１４Ｒを備える。複数の凹部１４Ｒ内には、複数のワークＷがそれぞれ入る。換言すると、１つの凹部１４Ｒに１つのワークＷが載せられる。これにより各ワークＷは、トレイ１４に位置決めされた状態で載せられる。トレイ１４は、複数の凹部１４Ｒをそれぞれ構成する複数の貫通孔１４ＡＡを備える格子板１４Ａと、格子板１４Ａの下面に熱圧着などにより固定され、複数の貫通孔１４ＡＡを下方から塞ぐ板状のベース部材１４Ｂと、を備える。トレイ１４は、トレイ１４からのワークＷの取り出しが容易となるよう非磁性体である。

【0028】

ワークＷのシーム溶接装置１への搬送又は溶接後のシーム溶接装置１からの搬送は、トレイ１４ごと行われる。このため、トレイ１４は、磁石保持部材１２に対して着脱自在に設けられる。トレイ１４は、不図示の凹凸構造又はレール部材などにより磁石保持部材１２上の所定位置に位置決めされる。

【0029】

磁石保持部材１２上に配置されたトレイ１４の各凹部１４Ｒは、磁石保持部材１２の各凹部１２Ｒの各直上にそれぞれ配置される。これにより、各凹部Ｒ１にそれぞれ収容された各磁石１１の各直上に、各凹部Ｒ２にそれぞれ収容された各ワークＷがそれぞれ位置することになる。換言すると、１の磁石１１の直上に１のワークＷが位置する。

【0030】

各ワークＷは、当該ワークＷの直下に位置する磁石１１の磁力により下方に引き付けられ、これにより、ワークＷの位置ずれ、特にトレイ１４の凹部１４Ｒからの飛び出しが抑制される。このようにして、ワークＷは、磁石１１が生じさせる磁力により保持される。

【0031】

この実施の形態では、磁石保持部材１２により各ワークＷの下方の位置で左右方向に沿って間隔を開けて保持されている各磁石１１は、Ｎ極及びＳ極が左右方向に沿って並ぶ向きで配置されている。そして、左右方向に隣り合う各２つの磁石１１は、同極同士が対向するように配置されている。本願発明者は、左右方向に隣り合う各２つの磁石１１を、異極同士が対向するように配置するよりも（例えば上記特許文献１）、本実施の形態のように同極同士が対向するように配置した方が、各磁石１１による各ワークＷの保持力（ワークＷを位置ずれさせるのに必要な最小の力などにより表される）が向上することを見出した。具体的に、後者の保持力は、前者の保持力の１．２倍程度となった。この原理は定かではないが以下のように推測される。すなわち、異極同士が対向した場合には、一方の磁石１１のＮ極からの磁力線のうちの一部が、他方の磁石１１のＳ極に向かう（図４参照）。しかし、同極同士が対向した場合には、前記一部の磁力線のうちの一部がワークＷ側に向かい、結果的にワークＷ側に向かう磁力線が多くなる（図５参照）。これにより、ワークＷに作用する磁力線の密度が高くなり、その分強い力でワークＷが磁石１１に引き付けられる。以上のように、この実施の形態では、左右方向に隣り合う各２つの磁石１１を、同極同士が対向するように配置したので、各ワークＷが高い保持力により保持されることになる。

【0032】

図１に示すように、この実施の形態では、左右方向に沿って並んだ磁石１１の組が、前後方向に並んでおり、これにより複数の磁石１１がマトリクス状に配置されている。つまり、複数の磁石１１は、左右方向に沿って間隔を開けて並んだ複数の磁石１１（第１磁石）のほか、前後方向に沿って間隔を開けて並んだ複数の磁石１１（第２磁石）を含む。そして、前後方向に隣り合う各２つの磁石１１は、同極同士が前後方向に対向している。このような構成によっても、上記推測と同様の原理で、異極同士が前後方向に対向している場合よりも、ワークＷに作用する磁力線の密度を高くすることができ、その結果、各ワークＷが高い保持力により保持されることになる。

【0033】

上述のように隣り合う各２つの磁石１１は、同極同士が対向するので反発する。この反発により、各磁石１１は回転しようとする。しかし、この実施の形態では、図１に示すように、平面視において磁石１１及び凹部１２Ｒが同形状の四角形に形成されている。従って、回転しようとする磁石１１は、凹部１２Ｒの内側壁、つまり、貫通孔１２ＡＡの内壁に当たり、これにより、磁石１１の回転が防止される。これにより、磁石１１が回転することで、隣り合う２つの磁石１１の異極同士が対向することつまりワークＷの保持力が低下することが抑制される。

【0034】

各磁石１１及び各凹部１２Ｒの形状は任意であるが、上記のような回転を防止できる形状が好ましい。従って、各磁石１１は、平面視において非真円形状であるとよい。そして、各凹部１２Ｒは、収容する磁石１１の回転を規制する形状に形成されているとよい。例えば、磁石１１及び凹部１２Ｒは、楕円形状などであってもよい。凹部１２Ｒは、回転しようとする磁石１１をその内側壁で防止する形状であればよい。このような回転規制の構成は、上記実施形態のように磁石１１が磁性板１２Ｂに磁力により保持されているときに有効である。磁石１１が磁性板１２Ｂに磁力により吸着されている場合、磁石１１は他の磁石１１との反発により回転しやすいからである。

【0035】

本実施の形態のように、複数の磁石１１が磁性板１２Ｂに吸着することで磁石保持部材１２に保持されることにより、磁石１１を保持するために格子板１２Ａの両面に貼られたテープ（粘着フィルム）などを省略することができる。前記のテープは、貫通孔１２ＡＡから磁石１１が飛び出してしまうことを防止するためのものであるが、磁性板１２Ｂを設けて前記テープを省略することで、前記格子板１２Ａの上面に貼られたテープ分、磁石１１をワークＷに近づけることができる。

【0036】

さらに、この実施の形態では、複数のワークＷが載せられるトレイ１４を設けたことにより、各ワークＷを、各ワークＷを磁力により保持するのに好適な位置（ここでは、各磁石１１の直上）に用意に配置することができる。

【0037】

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る、上記実施形態に対する様々な変更が含まれる。特に、ワーク保持装置を構成する各要素（部材、部品など）の形状は任意であり、適宜変更可能である。以下、その他の変形例を例示するが、各変形例を組み合わせてもよい。

【0038】

トレイ１４は、ワーク保持装置１０とは別部材として用意されてもよい。つまり、ワーク保持装置１０は、トレイ１４を備えなくてもよい。

【0039】

１つの磁石１１が、複数のワークＷを引き付けるように構成されてもよい。つまり、磁石１１は、平面視においてワークＷよりも大きくてもよい。この場合、例えば、磁石１１のＳ極及びＮ極の端部に複数のワークＷが配置されるようにすることで、大きな磁力部分にワークＷが配置される。１つのワークＷに対して、複数の磁石１１が用いられてもよい。また、上記の実施の形態では、ワークＷと磁石１１とは平面視において同形状であるが、異なる形状であってもよい。特に、ワークＷは、磁石１１よりも平面形状において大きくてもよい。複数の磁石１１は、マトリクス状ではなく、左右方向に一列に配置されてもよい。

【0040】

磁石１１の代わりに、図６に示すような、上部と下部とでＳ極とＮ極とが同じ側に配置された磁石１１１が採用されてもよい。このような磁石１１１は、磁石１１よりも容易に形成されるため、製造コストが抑えられる。また、上記実施形態のような、上部と下部とでＳ極とＮ極とが反対側に配置されている構造の場合、上部のＮ極から下部のＳ極に向かう磁力線が生じるが、図６のような構造の場合、その磁力線をワークＷ又は磁性板１２Ｂの方向に向けることができ、ワークＷ又は磁石１１の保持力を上記実施の形態よりも大きくすることができると考えられる。

【0041】

磁石１１は、磁性板１２Ｂの代わりに両面テープなどによりベース１３などに固着されてもよいが、両面テープなども磁石１１の回転には弱いので、これらの構成であっても、回転規制の構成が採用されるとよい。磁性板１２Ｂの代わり又は加えて、格子板１２Ａの上面及び又は下面にテープを貼って、貫通孔１２ＡＡからの磁石１１の飛び出しを物理的に抑制してもよい。

【0042】

本発明は、シーム溶接以外の装置にも適用可能であり、磁石ないしワーク保持装置により保持されるワークは、レーザ溶接などを含む各種パッケージ封止されるワークであってもよいし、他の方法により加工されるワークであってもよい。

【符号の説明】

【0043】

１…シーム溶接装置、１０…ワーク保持装置、１１…磁石、１２…磁石保持部材、１２Ａ…格子板、１２ＡＡ…貫通孔、１２Ｂ…磁性板、１２Ｒ…凹部、１３…ベース、１４…トレイ、１４Ａ…格子板、１４ＡＡ…貫通孔、１４Ｂ…ベース部材、１４Ｒ…凹部、１１１…磁石。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】