JP2003260626A - 位置決めクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パネル材の位置決め状態を取付位置の変更が
不要な１個のセンサにより検出可能な機構を内蔵した位
置決めクランプ装置を提供する。 【解決手段】 ワーク受け筒体２４にはパネル材が接触
するワーク接触面２４ｃが形成され、パネル材の位置決
め孔が嵌合するロケートピン２３が突出配置される。ロ
ケートピン２３のスリット２５内には出入自在にパネル
材を締結するクランプアーム２６が設けられる。ワーク
接触面２４ｃからは検出ロッド４１が進退自在に突出
し、検出ロッド４１はクランプアーム２６を取り囲むよ
うに設けられたスリーブ４３を介してマグネット４５を
備えたセンサプランジャ４２と連結される。パネル材が
ワーク接触面２４ｃに接触すると検出ロッド４１が後退
しセンサプランジャ４２も移動する。マグネット４５が
磁気センサスイッチ４６に対向すると信号が出力されパ
ネル材の位置決めが確認される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパネル材を所定の位
置に位置決めして固定するための位置決めクランプ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車車体は複数のパネル材をスポット
溶接により接合することにより形成されており、スポッ
ト溶接する際には、自動車車体を構成する種々のパネル
材を位置決めしてクランプする必要がある。そのため、
自動車生産ラインに配置された溶接ステージには、パネ
ル材を位置決めクランプするために、複数の位置決めク
ランプ装置が取り付けられている。また、ロボットアー
ムの先端に位置決めクランプ装置を装着し、ロボットア
ームを操作移動させることによって位置決めクランプ装
置によりパネル材を位置決めクランプするようにしてい
る。

【０００３】いずれの場合にも、従来の位置決めクラン
プ装置はワークであるパネル材に形成された位置決め孔
に嵌合するロケートピンを有し、そのロケートピンを位
置決め孔に嵌合させることによってパネル材を位置決め
するようにしている。また、パネル材をクランプするた
めに、ロケートピンに形成されたスリット内にクランプ
アームを組み込み、パネル材をクランプする際にはクラ
ンプアームをスリット内から迫り出させるようにしてい
る。このようなタイプの位置決めクランプ装置として
は、たとえば、特開2000-176874号公報に開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パネル
材をクランプする際には、まず、パネル材が所定の位置
に位置決めされたか否かを検出する必要があり、前述の
公報のような装置では、位置決めクランプ装置とは別に
近接センサ等の検出装置を設置する必要がある。その場
合、パネル材が変わりクランプ対象が変化するとその種
類に応じて近接センサの取付位置を変更する必要があ
り、作業が煩雑となり工数も増大するという問題があっ
た。また、センサ位置の変更作業を廃すべく複数のセン
サを配置すると、装置構造が複雑化するとともに装置コ
ストも増大し、その改善が望まれていた。

【０００５】本発明の目的は、パネル材の位置決め状態
を取付位置の変更が不要な１個のセンサにより検出する
機構を備えた位置決めクランプ装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の位置決めクラン
プ装置は、先端にパネル材が接触するワーク接触面を有
するワーク受け筒体と、前記ワーク受け筒体に前記ワー
ク接触面から突出して取り付けられ、前記パネル材に形
成された位置決め孔が嵌合するロケートピンと、前記ロ
ケートピンに形成されたスリット内に設けられ、前記ス
リット内に入り込む前進位置と先端部が前記スリットか
ら迫り出す後退位置とに移動自在のクランプアームと、
前記ワーク受け筒体に軸方向に沿って移動自在に設けら
れ、一端側が前記ワーク接触面に対し出没自在に配置さ
れた検出ロッドと、前記ワーク受け筒体内に前記ロケー
トピンを取り囲むように軸方向に移動自在に設けられ、
前記検出ロッドの他端側が取り付けられ前記検出ロッド
と一体となって作動するスリーブと、前記スリーブの一
端側に前記ロケートピンを取り囲むように設けられ、前
記スリーブを前記検出ロッドが前記ワーク接触面から突
出する方向に付勢する弾性部材と、前記スリーブに取り
付けられ、前記検出ロッドの移動に伴って前記ワーク受
け筒体内を軸方向に移動するセンサプランジャと、前記
センサプランジャに取り付けられた位置検出用マグネッ
トと、前記センサプランジャの近傍に設置され、前記位
置検出用マグネットの磁気を検知することにより前記セ
ンサプランジャの移動を検出して前記検出ロッドの移動
を検知するセンサ手段とを有することを特徴とする。

【０００７】また、本発明の位置決めクランプ装置は、
前記ワーク受け筒体に前記スリーブが摺動自在に外挿さ
れるガイド部材を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形
態である位置決めクランプ装置を示す斜視図であり、図
２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う拡大断面図であり、図
３は図２の左側面図であり、図４は図２の一部拡大断面
図である。

【０００９】図示する位置決めクランプ装置は、自動車
車体を構成するパネル材を位置決め固定するために適用
されており、ワーク受台１０を具備している。ワーク受
台１０は、取付フランジ部１０ａとこれの一方面に一体
となった筒部１０ｂとを有しており、取付フランジ部１
０ａの部分で自動車生産ラインにおける所定の組立ステ
ージに取り付けられることになる。取付フランジ部１０
ａの他方面にはシリンダチューブ１１が固定されてお
り、シリンダチューブ１１内には、図２に示すように、
軸方向に往復動自在にピストン１２が装着されている。

【００１０】ピストン１２に固定されたピストンロッド
１３は、図２に示すように、シリンダチューブ１１の一
端部に取り付けられたロッドカバー１４を貫通してワー
ク受台１０の筒部１０ｂ内に挿入されている。シリンダ
チューブ１１の他端部にはヘッドカバー１５が固定さ
れ、ロッドカバー１４とピストン１２との間に後退用空
気圧室１６ａが形成され、ヘッドカバー１５とピストン
１２との間には前進用空気圧室１６ｂが形成されてい
る。それぞれの空気圧室１６ａ，１６ｂに連通してシリ
ンダチューブ１１には給排ポート１７ａ，１７ｂが形成
されている。したがって、給排ポート１７ａから圧縮空
気を供給すると、ピストンロッド１３は後退移動し、給
排ポート１７ｂから圧縮空気を供給するとピストンロッ
ド１３は前進移動することになる。

【００１１】図２に示すように、ヘッドカバー１５に
は、ピストンロッド１３を後退位置に移動させた状態の
もとでピストンロッド１３を締結するために、ピストン
ロッド１３の移動方向に対して直角の方向に移動自在に
ロックピストン１８が設けられ、ピストン１２にはロッ
クロッド１９が取り付けられている。このロックロッド
１９には係合凹部１９ａが形成され、ロックピストン１
８の先端に設けられた係合突部１８ａが係合凹部１９ａ
に係合するようになっている。ロックピストン１８には
前進方向のばね力が圧縮コイルばね２１により付与さ
れ、ロックピストン１８を後退移動させて係合突部１８
ａを係合凹部１９ａから離脱させるために、給排ポート
１７ｂに連通した流路２２がロックピストン１８の空気
圧室に開口している。したがって、ピストンロッド１３
が後退限位置まで移動すると、ロックピストン１８の係
合突部１８ａがばね力により係合凹部１９ａに入り込ん
で、ピストンロッド１３は後退限位置で固定される。こ
の状態のもとで、給排ポート１７ｂに圧縮空気を供給す
ると、ロックピストン１８が後退移動してロックピスト
ン１８とロックロッド１９との係合が解かれるととも
に、前進用空気圧室１６ｂ内に流入する圧縮空気によっ
てピストンロッド１３は前進移動することになる。ただ
し、ヘッドカバー１５に給排ポートを形成し、その給排
ポートから供給される圧縮空気によってロックピストン
１８を後退移動させるようにしても良い。

【００１２】ワーク受台１０の先端には、ピン本体部２
３ａと取付フランジ部２３ｂとが一体となったロケート
ピン２３が取付フランジ部２３ｂの部分で取り付けられ
ている。図５はロケートピンの構成を示す斜視図であ
る。図５に示すように、ロケートピン２３の先端部は半
球形状となっている。ロケートピン２３のピン本体部２
３ａの外側には、円筒部２４ａと取付フランジ部２４ｂ
とが一体となったワーク受け筒体２４が嵌合される。そ
して、取付フランジ部２４ｂの部分でロケートピン２３
の取付フランジ部２３ｂを介してワーク受台１０に取り
付けられる。ワーク受け筒体２４の先端面は、ワークで
あるパネル材の表面に接触するワーク接触面２４ｃとな
っており、パネル材に形成された位置決め孔にロケート
ピン２３が嵌合することによってパネル材は位置決めさ
れる。

【００１３】ロケートピン２３には、図２および図４に
示すように、スリット２５が形成され、スリット２５に
はクランプアーム２６が配置されている。クランプアー
ム２６の基端部は、連結ピン２７によりピストンロッド
１３の先端部に連結されている。連結ピン２７の両端部
は、ワーク受台１０の筒部１０ｂに軸方向に沿って形成
された長孔内に摺動自在に支持されており、長孔の軸方
向長さは、ピストンロッド１３の往復動ストロークにほ
ぼ対応している。したがって、ピストンロッド１３が前
進移動すると、クランプアーム２６はスリット２５内を
前進移動し、ピストンロッド１３が後退移動すると、ク
ランプアーム２６は後退移動する。

【００１４】ワーク受台１０の筒部１０ｂには、連結ピ
ン２７と平行となってカムピン３１が固定されており、
このカムピン３１はクランプアーム２６に形成されたカ
ム溝３２を貫通している。カム溝３２はクランプアーム
２６の長手方向と平行となったストレート部３２ａとこ
れの後端部に連なった傾斜部３２ｂとを有している。し
たがって、ピストンロッド１３が後退限位置となると、
図４に実線にて示すようにクランプアーム２６の先端部
はスリット２５から迫り出した状態となる。一方、ピス
トンロッド１３が前進限位置となると、図４において二
点鎖線で示すようにクランプアーム２６は傾斜部３２ｂ
にカムピン３１が入り込むことから、クランプアーム２
６の先端部はスリット２５内に入り込むことになる。

【００１５】クランプアーム２６の先端部には、先端か
ら側方に向けて折れ曲がったクランプ片３３が設けられ
ている。図６は、クランプアーム２６によってパネル材
Ｐを位置決めクランプした状態を示す断面図である。図
６に示すように、自動車車体を構成するパネル材Ｐには
位置決め孔Ｈが形成されており、そこにロケートピン２
３を嵌合させた状態でクランプアーム２６を後退移動さ
せると、クランプ片３３とワーク接触面２４ｃとの間に
パネル材Ｐが挟持される。

【００１６】ワーク受け筒体２４には、図２および図４
に示すように、これの軸方向に沿って摺動自在に検出ロ
ッド４１が設けられており、その一端側先端部はパネル
材Ｐを支持するワーク接触面２４ｃから出没自在になっ
ている。一方、検出ロッド４１の他端側は、ワーク受け
筒体２４内に軸方向に移動自在に配設されたスリーブ４
３に取り付けられている。このスリーブ４３は、中央に
貫通孔を有する段付円板形状に形成されており、ロケー
トピン２３を取り囲むように取り付けられている。ま
た、スリーブ４３とロケートピン２３との間には、ワー
ク受け筒体２４の取付フランジ部２４ｂ内に固定された
金属製のガイドシャフト（ガイド部材）２９が介装され
ており、スリーブ４３はこのガイドシャフト２９の外側
を軸方向に沿って摺動する。すなわち、スリーブ４３
は、検出ロッド４１の移動に伴い、ガイドシャフト２９
をガイドとして倒れることなく軸方向にスライドするよ
うになっている。

【００１７】スリーブ４３のフランジ部４３ａには、装
置内に検出ロッド４１と平行に配設されたセンサプラン
ジャ４２の溝部４２ａが係合している。センサプランジ
ャ４２は、装置側部に軸方向に摺動自在に取り付けられ
ており、ワーク受け筒体２４からロケートピン２３の取
付フランジ部２３ｂを経てワーク受台１０に亘って設け
られている。このようにセンサプランジャ４２は、スリ
ーブ４３を介して検出ロッド４１と連結され、検出ロッ
ド４１の移動に伴ってスリーブ４３と一体となって移動
する。

【００１８】スリーブ４３の下端面側には、取付フラン
ジ部２３ｂとの間に圧縮コイルばね（弾性部材）４４が
設けられている。スリーブ４３にはばね保持部４３ｂが
設けられており、取付フランジ部２３ｂの上面に設けら
れたばね受け溝２３ｃとの間に圧縮コイルばね４４が配
設される。この圧縮コイルばね（弾性部材）４４もまた
ロケートピン２３を取り囲むように取り付けられてお
り、スリーブ４３を検出ロッド４１がワーク接触面２４
ｃから突出する方向に付勢している。

【００１９】センサプランジャ４２には位置検出用のマ
グネット４５が取り付けられている。また、ワーク受台
１０には、センサプランジャ４２に近接して、マグネッ
ト４５の磁力に感応して検出信号を出力する磁気センサ
スイッチ（センサ手段）４６が取り付けられている。マ
グネット４５は、検出ロッド４１が後退限位置となった
とき、磁気センサスイッチ４６に近接するようになって
いる。つまり、検出ロッド４１がワーク接触面２４ｃか
ら没したとき、マグネット４５が磁気センサスイッチ４
６に近接し検出信号が出力される。

【００２０】このように、ロケートピン２３を案内する
とともにパネル材Ｐを支持する支持面を有するワーク受
け筒体２４に検出ロッド４１を組み込むようにしたの
で、ワーク接触面２４ｃにパネル材Ｐが装着されると、
パネル材の種類によらず、１個のセンサにてパネル材Ｐ
の位置決め状態を検出できる。したがって、パネル材の
種類に応じてセンサを交換する必要がなく、作業の効率
化を図ることができるとともに、センサ数を削減するこ
とができ装置コストの低減が図られる。また、ワーク受
け筒体２４の外部に検出ロッド４１を取り付けるように
した場合に比して位置決めクランプ装置を小型化するこ
とができるとともに、パネル材Ｐのうちロケートピン２
３に嵌合する部分の近くで検出ロッド４１がパネル材Ｐ
に接触するので、パネル材Ｐが位置決めされたことを確
実に検出することができる。

【００２１】さらに、検出ロッド４１とセンサプランジ
ャ４２を連結するスリーブ４３をロケートピン２３を取
り囲むように取り付け、ガイドシャフト２９の外周を軸
方向に沿って摺動するように配設したので、検出ロッド
４１による偏心した押圧力を受けても、スリーブ４３が
ガイドシャフト２９に案内されて倒れることなく軸方向
に作動する。したがって、検出ロッド４１に傾斜方向の
付加が作用せず、検出ロッド４１がパネル材Ｐの当接に
応じて円滑に軸方向に進退移動し、パネル材Ｐの検出を
確実に行うことが可能となる。

【００２２】次に、このような位置決めクランプ装置を
用いてパネル材Ｐを位置決めして締結する手順について
説明する。予め所定の形状の位置決め孔Ｈが形成された
パネル材Ｐは搬送装置によって溶接ステージに搬送され
て、位置決め孔Ｈの中にロケートピン２３が嵌合され
る。そのときには、ロケートピン２３の先端は半球形状
となっているので、搬入位置に誤差があっても、確実に
ロケートピン２３は位置決め孔Ｈの中に嵌合される。ま
た、嵌合させる時には、位置決めピストンロッド１３は
ピストン１２によって前進限位置となっており、クラン
プアーム２６は図４において二点鎖線で示すように、ス
リット２５内に入り込んでいる。ロケートピン２３に嵌
合されたパネル材Ｐはワーク受け筒体２４の先端のワー
ク接触面２４ｃに接触することになる。

【００２３】パネル材Ｐがワーク接触面２４ｃに接触す
ると、検出ロッド４１がパネル材Ｐによって後退移動
し、これにスリーブ４３を介して連結されたセンサプラ
ンジャ４２も後退移動する。検出ロッド４１が押入され
ワーク接触面２４ｃから没すると、センサプランジャ４
２のマグネット４５が磁気センサスイッチ４６に対向
し、磁気センサスイッチ４６が作動する。そして、この
磁気センサスイッチ４６からの出力信号によって、パネ
ル材Ｐが所定の位置に位置決めされたことが確認され
る。

【００２４】次いで、給排ポート１７ａから圧縮空気を
供給すると、ピストンロッド１３が後退移動してクラン
プアーム２６の先端部がスリット２５から迫り出してク
ランプ片３３とワーク受け筒体２４との間でパネル材Ｐ
は締結される。このときには、ロックピストン１８の係
合突部１８ａがロックロッド１９の係合凹部１９ａに係
合し、クランプアーム２６によるパネル材Ｐのクランプ
状態が保持される。

【００２５】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。たとえば、図示する位置決めクランプ装置は、前
述したように、自動車車体の組立ステージの支持台に設
けるようにした場合のみならず、産業用ロボットのアー
ムに取り付けてロボット操作によってパネル材を位置決
めするようにしても良い。また、前述の圧縮コイルばね
４４に代えて、ゴムや合成樹脂などを用いても良い。さ
らに、ガイドシャフト２９として、フッ素系樹脂等など
摩擦係数の小さい合成樹脂を用いることも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ワーク
受け筒体に検出ロッドを組み込むようにしたので、パネ
ル材の種類によらず１個のセンサにてパネル材の位置決
め状態を検出できる。したがって、パネル材の種類に応
じてセンサを交換する必要がなく、作業の効率化を図る
ことができるとともに、センサ数を削減することができ
装置コストの低減が図られる。また、ワーク受け筒体の
外部に検出ロッドを取り付けるようにした場合に比して
位置決めクランプ装置を小型化することができるととも
に、ロケートピンに嵌合する部分の近くで検出ロッドが
パネル材に接触するので、パネル材が位置決めされたこ
とを確実に検出することができる。さらに、検出ロッド
とセンサプランジャを連結するスリーブをロケートピン
を取り囲むように取り付けたので、スリーブが倒れるこ
となく軸方向に作動する。したがって、検出ロッドに傾
斜方向の付加が作用せず、検出ロッドが円滑に軸方向に
進退移動し、パネル材の検出を確実に行うことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である位置決めクランプ
装置を示す斜視図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う拡大断面図であ
る。

【図３】図２の左側面図である。

【図４】図２の一部拡大断面図である。

【図５】ロケートピンの構成を示す斜視図である。

【図６】パネル材を位置決めクランプした状態を示す断
面図である。

【符号の説明】

１０ ワーク受台 １０ａ 取付フランジ部 １０ｂ 筒部 １１ シリンダチューブ １２ ピストン １３ ピストンロッド １４ ロッドカバー １５ ヘッドカバー １６ａ 後退用空気圧室 １６ｂ 前進用空気圧室 １７ａ，１７ｂ 給排ポート １８ ロックピストン １８ａ 係合突部 １９ ロックロッド １９ａ 係合凹部 ２１ 圧縮コイルばね ２２ 流路 ２３ ロケートピン ２３ａ ピン本体部 ２３ｂ 取付フランジ部 ２３ｃ ばね受け溝 ２４ ワーク受け筒体 ２４ａ 円筒部 ２４ｂ 取付フランジ部 ２４ｃ ワーク接触面 ２５ スリット ２６ クランプアーム ２７ 連結ピン ２９ ガイドシャフト ３１ カムピン ３２ カム溝 ３２ａ ストレート部 ３２ｂ 傾斜部 ３３ クランプ片 ４１ 検出ロッド ４２ センサプランジャ ４２ａ 溝部 ４３ スリーブ ４３ａ フランジ部 ４３ｂ ばね保持部 ４４ 圧縮コイルばね（弾性部材） ４５ マグネット ４６ 磁気センサスイッチ（センサ手段） Ｈ 位置決め孔 Ｐ パネル材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C016 CA01 CB03 CC02 CC04 CE05 HA01 4E065 CA08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にパネル材が接触するワーク接触面
   を有するワーク受け筒体と、 前記ワーク受け筒体に前記ワーク接触面から突出して取
   り付けられ、前記パネル材に形成された位置決め孔が嵌
   合するロケートピンと、 前記ロケートピンに形成されたスリット内に設けられ、
   前記スリット内に入り込む前進位置と先端部が前記スリ
   ットから迫り出す後退位置とに移動自在のクランプアー
   ムと、 前記ワーク受け筒体に軸方向に沿って移動自在に設けら
   れ、一端側が前記ワーク接触面に対し出没自在に配置さ
   れた検出ロッドと、 前記ワーク受け筒体内に前記ロケートピンを取り囲むよ
   うに軸方向に移動自在に設けられ、前記検出ロッドの他
   端側が取り付けられ前記検出ロッドと一体となって作動
   するスリーブと、 前記スリーブの一端側に前記ロケートピンを取り囲むよ
   うに設けられ、前記スリーブを前記検出ロッドが前記ワ
   ーク接触面から突出する方向に付勢する弾性部材と、 前記スリーブに取り付けられ、前記検出ロッドの移動に
   伴って前記ワーク受け筒体内を軸方向に移動するセンサ
   プランジャと、 前記センサプランジャに取り付けられた位置検出用マグ
   ネットと、 前記センサプランジャの近傍に設置され、前記位置検出
   用マグネットの磁気を検知することにより前記センサプ
   ランジャの移動を検出して前記検出ロッドの移動を検知
   するセンサ手段とを有することを特徴とする位置決めク
   ランプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の位置決めクランプ装置に
   おいて、前記ワーク受け筒体に前記スリーブが摺動自在
   に外挿されるガイド部材を設けたことを特徴とする位置
   決めクランプ装置。