JP2988503B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを位置決めして
保持するための位置決め治具のワーク挟持部分に使用さ
れるクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】位置決め治具は、自動車業界において、
スポット溶接作業などの組立工程において使用されてい
る。ところで、自動車業界では、近年、ユーザニーズが
多様化を極めていることから、自動車の生産方式が多品
種少量生産へと移行してきている。したがって、多車種
の車体を同一ラインで組み立てることが多くなってお
り、位置決め治具も、それに対応させて、各車種のワー
クの異なる形状に対応した複数のクランプ装置と、ライ
ンを流れてくるワークに対応して必要なクランプ装置を
使用位置に配置させる一方で、不要なクランプ装置を作
業の邪魔にならない格納位置に移動させる切換装置とを
備えた構造のものが使用されている。

【０００３】上記クランプ装置は、フレーム本体に設け
られた受部と、フレーム本体に回動可能に支持されたク
ランプアームの先端に設けられたクランプ部とで、ワー
クを挟持するもので、この挟持状態でワークの位置がず
れないようにするため、前記受部ならびにクランプ部
は、挟持状態でワークの形状に一致するような形状に形
成されている。また、フレーム本体には、クランプアー
ムを回動させる駆動手段が取り付けられている。

【０００４】また、切換装置は、例えば、クランプ装置
に応じた数のシリンダで構成されたものや（昭和60年７
月１日発行「自動車技術 第39巻 第７号」の 793頁図
８参照）、回転インデックスによって構成されたものな
どがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の位置決め治具にあっては、対応させるワークの種類
に応じた数だけクランプ装置が必要になるので、対応で
きるワークの種類を増やす程、設備費がかさむ。また、
複数のクランプ装置の他に切換装置も必要なために、非
常に広い設置スペースが必要になる。さらに、上記設備
費や設置スペースの問題ならび隣り合ったクランプ装置
同士の干渉や、クランプ装置と溶接ガンなどの他装置と
の干渉を避けるため、設置できるクランプ装置の数に限
りがあり、対応可能なワークの種類にも限りが生じる。

【０００６】本発明は、上述のような問題点に着目して
なされたもの、単一の装置で多種類のワークに対応させ
ることができるクランプ装置を提供することを目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明のクラン
プ装置では、球形状の受駒とクランプ駒とでワークを挟
持するようにし、かつ、クランプ駒を受駒に対して任意
の位置に移動可能に平行リンク機構で支持して上述の目
的を達成するようにした。

【０００８】すなわち、本発明のクランプ装置は、フレ
ーム本体に設けられた球形状の受駒と、前記フレーム本
体に取り付けられた平行リンク機構に設けられた球形状
のクランプ駒とでワークを挟んで位置決め・保持するク
ランプ装置であって、前記平行リンク機構は、第１縦リ
ンクと第２縦リンクと第１横リンクと第２横リンクとを
平行四辺形を形成するようにヒンジで回動可能に結合し
て構成され、かつ、前記第１縦リンクあるいは第１横リ
ンクに前記クランプ駒が設けられているとともに、この
クランプ駒が前記受駒に対向するように配置させて前記
第２縦リンクと第２横リンクとを結合しているヒンジが
フレーム本体に結合され、前記フレーム本体に、前記第
１縦リンクと第２縦リンクとのいずれか一方を回動させ
る縦リンク駆動手段と、前記第１横リンクと第２横リン
クとのいずれか一方を回動させる横リンク駆動手段とが
設けられている構成を採用した。

【０００９】

【作用】縦リンク駆動手段を作動させて第１縦リンクと
第２縦リンクのいずれか一方を回動させると、両者は平
行状態を保ちながら連動して回動するとともに、両横リ
ンクが平行状態を保ちながら移動し、クランプ駒が、略
両横リンクの延在方向に移動する。

【００１０】一方、横リンク駆動手段を作動させて第１
横リンクと第２横リンクのいずれか一方を回動させる
と、両者は平行状態を保ちながら連動して回動するとと
もに、両縦リンクが平行状態を保ちながら移動し、クラ
ンプ駒が、略両縦リンクの延在方向に移動する。

【００１１】このように、平行リンク機構の作動に基づ
いて、クランプ駒を、平行リンク機構の縦横２方向に移
動可能であるので、フレーム本体を所定の位置に配置さ
せてその受駒でワークを支持した状態で、クランプ駒を
必要な位置に移動させてあらゆる形状のワークを、受駒
とクランプ駒とで挟持することができる。この時、受駒
ならびにクランプ駒を球形状に形成しているから、あら
ゆる形状のワークに対して少なくとも１点を当接させて
挟持することができるとともに、ワークの角部に対し
て、球形状の２点を当接させることができ、これにより
位置決めを確実に行うことができる。

【００１２】

【実施例】まず、図１〜図３に基づいて、第１実施例の
クランプ装置の構成を説明する。図３は、本実施例のク
ランプ装置を使用した位置決め治具を示す全体図で、こ
の位置決め治具は、クランプ装置Ａとクランプ駆動装置
ＢとコントローラＣとで構成されている。

【００１３】前記クランプ装置Ａは、図１ならびに図２
に示すように、ベース１と、フレーム本体２と、平行リ
ンク機構３と、縦リンク駆動手段４ならびに横リンク駆
動手段５とで構成されている。

【００１４】前記フレーム本体２は、所定の間隔を置い
てベース１上に平行に立設された２枚の同一形状の平板
で構成されている。また、前記フレーム本体２には、図
１中上側の角部において、フレーム本体２を構成する平
板の間の中央部に斜め上向きに１片の突出片２１が突設
され、その突出片２１の先端に球形状の受駒２２が１個
設けられている。

【００１５】前記平行リンク機構３は、第１縦リンク３
１と第２縦リンク３２と第１横リンク３３と第２横リン
ク３４を４つのヒンジ３５，３６，３７，３８で結合さ
せて構成されており、第１縦リンク３１には、外方向に
突出してアーム部３１１が設けられ、このアーム部３１
１の先端に、クランプ駒３１２が設けられている。ま
た、この平行リンク機構３は、前記フレーム本体２を構
成する２枚の平板間に配設されていて、前記クランプ駒
３１２が前記フレーム本体２の受駒２２に対向して移動
可能となるように、第２縦リンク３２と第２横リンク３
４を結合しているヒンジ３８がフレーム本体２の上部に
結合されている。さらに、図２に示すように、前記第１
縦リンク３１ならびに第２縦リンク３２は、前記第１横
リンク３３を挟んでその両側に配設されており、前記第
２横リンク３４が、前記第１縦リンク３１と第２縦リン
ク３２を挟んでその両側に配設されている。また、前記
第２縦リンク３２は、平面形状が三角のプレートで形成
されており、三角形の一辺が前記第１縦リンク３１と平
行になるように設けられている。なお、前記クランプ駒
３１２は、前記受駒２２と対向するように、第１縦リン
ク３１，３１の間の中央部に１個設けられている。

【００１６】前記縦リンク駆動手段４は、第２縦リンク
３２に駆動力を入力して両縦リンク３１，３２を図１中
左右方向に回動させるもので、フレーム本体２の下部に
固定されてフレーム本体２の外面に沿って設けられたア
ーム４１と、このアーム４１を減速機４２を介して回動
させる第１モータ４３（図３参照）と、前記アーム４１
の先端と第２縦リンク３２を連結する第３縦リンク４４
とで構成されている。前記第１モータ４３は、サーボモ
ータやステッピングモータなどの正逆転式のもので、図
４示すように、矢印イ方向の正転時には、アーム４１な
らびに第３縦リンク４４を介して第２縦リンク３２をク
ランプ駒３１２側（図面上では左側）に回動させ、矢印
ロ方向の逆転時には、アーム４１ならびに第３縦リンク
４４を介して前記第２縦リンク３２をクランプ駒３１２
の反対側（図面上では右側）に回動させることができる
ようになっている。なお、前記第３縦リンク４４は、２
枚の第２縦リンク３２，３２の間に一端が配設されてい
る。

【００１７】前記横リンク駆動手段５は、第２横リンク
３４に駆動力を入力して両横リンク３３，３４を図１中
上下方向に回動させるもので、フレーム本体２の下部に
固定されてフレーム本体２の外面に沿って設けられたア
ーム５１と、このアーム５１を減速機５２を介して回動
させる第２モータ５３と、前記アーム５１の先端と第１
縦リンク３１の一端ならびに第２横リンク３４の一端を
連結する第４縦リンク５４とで構成されている。また、
前記第２モータ５３は、サーボモータやステッピングモ
ータなどの正逆転式のもので、図５に示すように、矢印
イ方向の正転時には、アーム５１ならびに第４縦リンク
５４を介して第２横リンク３４を上側に回動させ、矢印
ロ方向の逆転時には、アーム５１ならびに第４縦リンク
５４を介して前記第２横リンク３４を下側に回動させる
ことができるようになっている。なお、前記第４縦リン
ク５４は、一端が前記第１縦リンク３１の間に配設され
ていて、フレーム本体２には、この第４縦リンク５４と
アーム５１とを結合させているヒンジ５５が摺動するた
めの逃げ孔２３が形成されている。

【００１８】前記クランプ駆動装置Ｂは、図３に示すよ
うに、前記クランプ装置Ａを水平方向に移動させる水平
駆動機構６と、前記クランプ装置Ａを垂直方向に移動さ
せる垂直駆動機構７とで構成されている。

【００１９】前記水平駆動機構６は、前記クランプ装置
Ａを減速機６１を介して回転させる第３モータ６２と、
この第３モータ６２を支持している第１アーム６３と、
この第１アーム６３を減速機６４を介して揺動させる第
４モータ６５と、この第４モータ６５を支持している第
２アーム６６と、この第２アーム６６を減速機６７を介
して揺動させる第５モータ６８と、この第５モータ６８
を支持しているブラケット６９とで構成されており、こ
のブラケット６９が、基台８に垂直に固定されたガイド
軸８１に沿って摺動可能に取り付けられている。

【００２０】また、前記第３モータ６２は正逆転式のも
ので、クランプ装置Ａを任意の方向に回転させることが
できるようになっている。また、第４モータ６５ならび
に第５モータ６８も正逆転式のもので、第１アーム６３
ならびに第２アーム６６を任意の方向に揺動させること
ができるようになっている。

【００２１】前記垂直駆動機構７は、前記ブラケット６
９と一体に形成された第３アーム７１と、この第３アー
ム７１に支持された軸受け７２と、この軸受け７２に垂
直に支持されたボルト７３と、このボルト７３をベルト
７４ならびに減速機７５を介して回転させる第６モータ
７６と、前記ボルト７３と螺合しているナット７７とで
構成されている。なお、前記第６モータ７６は、第３ア
ーム７１に支持され、前記ナット７７は、基台８に固定
されている。また、前記第６モータ７６は、正逆転式の
もので、正転時には、ナット７７に沿ってボルト７３を
上昇させ、逆転時には、ナット７７に沿ってボルト７３
を下降させることができるようになっている。

【００２２】つまり、このクランプ駆動装置Ｂでは、第
３モータ６２の作動によってクランプ装置Ａを回転させ
ると、クランプ装置Ａの向きが変化し、第４モータ６５
と第５モータ６８の作動によって第１アーム６３と第２
アーム６６を揺動させると、クランプ装置Ａの位置が水
平面上で移動する。ちなみに、クランプ装置Ａとブラケ
ット６９との間に第１アーム６３と第２アーム６６が設
けられていることによって、アーム一本の場合と比較し
て移動自由度が高まりクランプ装置Ａを直線移動させる
ことも可能になっている。

【００２３】また、第６モータ７６の作動によってボル
ト７３を上昇させると、第３アーム７１がガイド軸８１
に沿って上方に摺動し、クランプ装置Ａの位置がそれに
伴って高くなるし、第６モータ７６の作動によってボル
ト７３を下降させると、ブラケット６９がガイド軸８１
に沿って下方に摺動し、クランプ装置Ａの位置がそれに
伴って低くなる。

【００２４】前記コントローラＣは、入力側からの情報
に基づいて、前記第１〜第６モータ４３，５３，６２，
６５，６８，７６の駆動を制御するもので、予め、ライ
ンを流れてくるワークの車種ごとのワーク保持位置が記
憶されており、ラインを流れるワークに取り付けられて
いるコードナンバーを読みとって、クランプ装置Ａをワ
ークに対応した位置に移動させることで、受駒２２をワ
ークを支持すべく所定の位置に配置させるとともに、ク
ランプ駒３１２を所定の位置に移動させることで受駒２
２で支持したワークを挟持して位置決めを行うものであ
る。

【００２５】次に、図１，４，５に基づいて、上述のよ
うに受駒２２とクランプ駒３１２とによりワークを挟持
するためにクランプ駒３１２を移動させる際の作動につ
いて説明する。

【００２６】すなわち、受駒２２に対するクランプ駒３
１２の移動は、縦リンク駆動手段４あるいは横リンク駆
動手段５を作動させることで行うもので、縦リンク駆動
手段４の第１モータ４３を駆動させてアーム４１を右側
（あるいは左側）に回動させると、それに連動して第３
縦リンク４４で連結された第２縦リンク３２が図中右側
（あるいは左側）に回動し、これに伴って、第１横リン
ク３３が図中右側（あるいは左側）にスライドし、クラ
ンプ駒３１２の位置が、受駒２２に対して図中右側（あ
るいは左側）に移動する。

【００２７】一方、横リンク駆動手段５の第２モータ５
３を駆動させてアーム５１を図中右側（あるいは左側）
に回動させると、それに連動して第４縦リンク５４を介
して連結された第２横リンク３４が右側（あるいは左
側）に回動し、これに伴って、第１縦リンク３１が上側
（あるいは下側）にスライドし、クランプ駒３１２の位
置が、受駒に対して上側（あるいは下側）に移動する。

【００２８】縦リンク駆動手段４の第１モータ４３の駆
動を停止すると、第２縦リンク３２が固定されることに
なり、横リンク駆動手段５の第２モータ５３の駆動を停
止すると、第２横リンク３４が固定されることになるの
で、クランプ駒３１２はその停止位置に固定される。

【００２９】以上のように、受駒２２ならびにクランプ
駒３１２は、球形状に形成され、かつ、クランプ駒３１
２は、受駒２２に対して、図１，４，５中、上下左右方
向に自在に移動できるため、ワークのあらゆる形状に対
応してワークの挟持ならびに位置決めを行うことができ
る。

【００３０】すなわち、図６は、位置決め状態を示す説
明図であって、図中（ａ）〜（ｋ）は、両駒２２，３１
２により、それぞれ形状の異なるワークｗのフランジを
挟持した例で、この場合、各駒２２，３１２は、それぞ
れの球状の部分の２点をワークｗに当接させることで、
それぞれの１点で挟持するのに比べてワークｗの移動規
制をより確実に行って位置決めを確実に行っている。ま
た、図中（ｍ）〜（ｓ）は、受駒２２の２点をワークｗ
に当接させ、その状態でクランプ駒３１２の１点を当接
させた状態で挟持した例である。なお、（ｍ）は、受駒
２２のみでなしに突出片２１も利用してワークｗに対し
て当接させている。また、（ｔ），（ｕ）は、両駒２
２，３１２のそれぞれ１点でワークｗを挟持した例であ
る。なお、クランプ駒３１２は、図１，４，５中の略上
下，左右方向にスライドするから、両図に示すように、
ワークｗの近傍に障害物ｓがあっても、この障害物ｓに
邪魔されることなくクランプ駒３１２を移動させること
ができる。

【００３１】次に、図７〜図１０に基づいて、第２〜第
５実施例のクランプ装置の構成を説明する。なお、各実
施例を説明するにあたり、第１実施例と同じ構成には同
じ符号をつけて説明を省略する。また、作用について
も、第１実施例との共通点は説明を省略して、相違点の
みを説明する。

【００３２】図７に示した第２実施例のクランプ装置
は、第１横リンク３３と第２横リンク３４が、第１縦リ
ンク３１と第２縦リンク３２よりも長さの長い寸法の部
材で形成されている。そのため、クランプ駒３１２を、
水平方向よりも垂直方向に広い範囲で移動させることが
できるようになっている。

【００３３】図８に示した第３実施例のクランプ装置
は、第１縦リンク３１と第２縦リンク３２が、第１横リ
ンク３３と第２横リンク３４よりも長さの長い部材で形
成されており、そのため、クランプ駒３１２が、垂直方
向よりも水平方向に大きく移動できるようになってい
る。なお、本実施例では、平行リンク機構３の第２横リ
ンク３４が、リンクならびにアームを介さずに横リンク
駆動手段５のモータ５３によって直接回動されるように
なっている。

【００３４】図９に示した第４実施例のクランプ装置
は、縦リンク駆動手段４のアーム４１を、第１実施例と
は逆に横リンク駆動手段５の方向に向けて設けた例であ
る。

【００３５】図１０に示した第５実施例のクランプ装置
は、縦リンク駆動手段４を、平行リンク機構３と横リン
ク駆動手段５との間に配置させ、第３縦リンク４４と第
２縦リンク３２とを連結する第３横リンク４５を設定し
た例である。この５実施例では、クランプ装置全体の図
中左右方向の寸法を小さくした例である。

【００３６】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
てきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の
変更等があっても本発明に含まれる。例えば、実施例で
は、第１縦リンク３１と一体にクランプ駒３１２を設け
た例を示したが、クランプ駒は、第１横リンク３３と一
体に形成してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のクランプ
装置にあっては、球形状の受駒とクランプ駒とでワーク
を挟持するようにし、かつ、クランプ駒を受駒に対して
任意の位置に移動可能に平行リンク機構で支持したた
め、クランプ駒を、フレーム本体の受駒に対して任意の
位置に移動させて固定することができ、これにより、単
一のクランプ装置で多種類のワークを保持することがで
き、クランプ装置自体ならびにクランプ装置を移動させ
る装置が１つで済み、設備費ならびに設置スペースの削
減を図ることができるという効果が得られ、また、クラ
ンプ装置同士の干渉や、クランプ装置と溶接ガンなどの
他の装置との干渉を避けることができ、作業性が向上す
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のクランプ装置を示す側面図であ
る。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】第１実施例のクランプ装置を使用した位置決め
治具を示す図である。

【図４】第１実施例のクランプ装置の作動説明図であ
る。

【図５】第１実施例のクランプ装置の作動説明図であ
る。

【図６】第１実施例のクランプ装置によるワーク位置決
状態を示す説明図である。

【図７】第２実施例のクランプ装置の構造説明図であ
る。

【図８】第３実施例のクランプ装置の構造説明図であ
る。

【図９】第４実施例のクランプ装置の構造説明図であ
る。

【図１０】第５実施例のクランプ装置の構造説明図であ
る。

【符号の説明】

２ フレーム本体 ２２ 受駒 ３ 平行リンク機構 ３１ 第１縦リンク ３２ 第２縦リンク ３３ 第１横リンク ３４ 第２横リンク ３５，３６，３７，３８ ヒンジ ３１２ クランプ駒 ４ 縦リンク駆動手段 ５ 横リンク駆動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 3/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム本体に設けられた球形状の受駒
   と、前記フレーム本体に取り付けられた平行リンク機構
   に設けられた球形状のクランプ駒とでワークを挟んで位
   置決め・保持するクランプ装置であって、 前記平行リンク機構は、第１縦リンクと第２縦リンクと
   第１横リンクと第２横リンクとを平行四辺形を形成する
   ようにヒンジで回動可能に結合して構成され、かつ、前
   記第１縦リンクあるいは第１横リンクに前記クランプ駒
   が設けられているとともに、このクランプ駒が前記受駒
   に対向するように配置させて前記第２縦リンクと第２横
   リンクとを結合しているヒンジがフレーム本体に結合さ
   れ、 前記フレーム本体に、前記第１縦リンクと第２縦リンク
   とのいずれか一方を回動させる縦リンク駆動手段と、前
   記第１横リンクと第２横リンクとのいずれか一方を回動
   させる横リンク駆動手段とが設けられていることを特徴
   とするクランプ装置。