JP4696705B2 - ロケートクランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークパネルを所定の位置に位置決めしてクランプするためのロケートクランプ装置に関する。

例えば、自動車生産ラインの溶接ステージに設けられ、鋼板などのパネル材を位置決めしてクランプする位置決めクランプ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

かかる位置決めクランプ装置は、ワークを先端に載せるワーク受け筒体と、このワーク受け筒体の中心部に挿入されてその先端部をワーク載置面から突出させ、該ワークに形成された位置決め孔に挿入してワークを位置決めするロケートピンと、このロケートピンに形成されたスリット内に入り込む前進位置と、先端部がスリットから迫り出す後退位置とに移動自在とされるクランプアームとを有し、このクランプアームの先端部で、前記ワーク載置面に載置されたワークを押し付けて位置決め固定するように構成されている。

この位置決めクランプ装置では、ワークをクランプさせるために、ロケートピンに形成したスリットからクランプアームの先端部を外へ迫り出させるようにした構造であることから、どうしてもスリットからゴミなどがそのロケートピン内に進入し易い。スリット内には、クランプアームが可動するので、ゴミが入り込んでいるとスムーズな動作が妨げられ、クランプ不可能となることもあり得る。

これを防止するため、特許文献１に記載の位置決めクランプ装置では、ワークに形成された位置決め孔と対応するロケートピンの部位に外周面を連続した円形とするガイド部を設けると共に、このガイド部を跨ぐように前記クランプアームの先端部を逆Ｕ字状に折り曲げた形状とすることで、このガイド部を跨いだ先端部でワークをクランプし、ゴミの進入をガイド部で阻止するようにしている。
特開２００２−３２１１３０号公報（第３頁及び第４頁、図４及び図７）

しかし、特許文献１に記載の位置決めクランプ装置におていは、クランプアームの先端部が逆Ｕ字形状で細いため、ワークをクランプするクランプ圧を大きくすることは出来ず、大きく重いワークなどをクランプすることは困難である。

また、この位置決めクランプ装置では、クランプ時に曲げ力が先端部に掛かるため、先端部が折れる可能性もある。さらに、この位置決めクランプ装置では、クランプアームの先端部がガイド部を乗り越えて跨ぐことから、その先端部の長さが長くなり、強度が弱くなる。

そこで、本発明は、ゴミの侵入を防止することができると共に、十分強いクランプ圧が確保でき且つ強度的にも高い強度を確保してワークパネルをクランプすることのできるロケートクランプ装置を提供することを目的とする。

本発明は、先端にワークパネルを載置させるワーク載置面を有したワーク受け筒体と、ワーク載置面から先端部が突出するように前記ワーク受け筒体に取り付けられ、前記ワークパネルに形成された位置決め孔に挿入するロケートピンと、ロケートピンに形成された格納部に設けられ、前記ワーク載置面に載置される前記ワークパネルをこのワーク載置面に押し付ける先端部が、該格納部に入り込む格納位置と、該格納部から外に出るクランプ位置と、に移動自在なクランプアームと、前記クランプアームとは独立して設けられ、前記格納部の開口部を塞ぎ又は開口させる閉塞部材とを備え、前記閉塞部材は、クランプアームが格納位置となったアンクランプ状態のときに前記格納部の開口部を塞ぎ、該クランプアームがクランプ位置となったクランプ状態のときに前記格納部の開口部を開口させる。

本発明のロケートクランプ装置によれば、ワークパネルをクランプするクランプアームが格納位置となったアンクランプ状態のときに格納部の開口部を塞ぎ、該クランプアームがクランプ位置となったクランプ状態のときに格納部の開口部を開口させる閉塞部材を備えているので、ワークパネルのアンクランプ時に格納部の開口部がこの閉塞部材によって塞がれることになるから、ワーク受け筒体内へのゴミの侵入を確実に防止することができる。

また、本発明のロケートクランプ装置によれば、クランプアームの先端部をＵ字形状に折り曲げる必要もないから、先端部の強度も十分確保することができ、クランプ圧も大きくすることができる。

以下、本発明を適用した具体的なロケートクランプ装置について図面を参照しながら詳細に説明する。

「第１の実施の形態」
図１は第１の実施の形態のロケートクランプ装置を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線位置における拡大縦断面図、図３は図１の側面図、図４は図２の先端部分を示す要部拡大断面図、図５は図１のＢ−Ｂ線位置における一部を破断して示す拡大縦断面図、図６はロケートピンの拡大斜視図、図７はワークパネルのアンクランプ状態とクランプ状態を示す要部拡大断面図である。

「ロケートクランプ装置の構成」
第１の実施の形態のロケートクランプ装置１は、図１から図７に示すように、例えば自動車車体を構成するパネル材であるワークパネルを位置決めしてクランプするための装置であり、先端にワークパネルＷＰを載置させるワーク載置面２を有したワーク受け筒体３と、ワーク載置面２から上方に先端部４ａが突出するようにワーク受け筒体３に取り付けられ、ワークパネルＷＰに形成された位置決め孔Ｈに挿入するロケートピン４と、ロケートピン４に形成された格納部であるスリット５内に設けられ、前記ワーク載置面２に載置される前記ワークパネルＷＰをこのワーク載置面２に押し付ける先端部６ａが、該スリット５内に入り込む格納位置である前進位置（図７（Ａ）に示すアンクランプ位置）と、該スリット５から外に出るクランプ位置である後退位置（図７（Ｂ）に示すクランプ位置）と、に移動自在なクランプアーム６と、クランプアーム６が前進位置となったアンクランプ状態のときに前記スリット５（格納部の開口部）を塞ぎ、該クランプアーム６が後退位置となったクランプ状態のときに前記スリット５を開口させる閉塞部材であるゴミ進入防止部材７と、ワーク受け筒体３を支える固定ワーク受台８と、クランプアーム６を移動自在となすクランプアーム移動手段と、ワーク載置面２にワークパネルＷＰが載置されているか否かを検出するワーク検出手段とを備えている。

なお、ここで定義するスリット５を塞ぐとは、少なくともスリット５の一部を塞ぐことを意味し、その全てを塞ぐことまでを意図するものではなく、また、スリット５を開口させるとは、クランプアーム６がワークパネルＷＰを押し付ける際に邪魔にならないように待避した位置であれば良いことを意図するものである。

固定ワーク受台８は、図１に示すように、取付フランジ部８ａと、これに一体となった筒部８ｂとを有しており、自動車生産ラインにおける所定の組立ステージに前記取付フランジ部８ａをボルト止めするなどして配置される。取付フランジ部８ａの下端面には、クランプアーム６を移動自在とするクランプアーム移動手段を構成するシリンダチューブ９が固定されている。

シリンダチューブ９内には、図２に示すように、クランプアーム６を上下動させるためのピストン１０が軸方向（上下方向）に往復動自在に配置されている。このピストン１０には、シリンダチューブ９の一端側に取り付けられたロッドカバー１１を貫通して固定ワーク受台８の筒部８ｂ内に挿入されるピストンロッド１２が取り付けられている。

また、このシリンダチューブ９内には、図２に示すように、ロッドカバー１１とピストン１０との間に後退用空気圧室１３ａが形成されると共に、シリンダチューブ９の下端に設けられたヘッドカバー１４とピストン１０との間に前進用空気圧室１３ｂが形成されている。また、このシリンダチューブ９には、後退用空気圧室１３ａと前進用空気圧室１３ｂに接続される給排ポート１５ａ、１５ｂが形成されている。したがって、一方の給排ポート１５ａから圧縮空気を後退用空気圧室１３ａに供給すると、ピストンロッド１２は後退移動（下降移動）し、他方の給排ポート１５ｂから圧縮空気を前進用空気圧室１３ｂに供給すると、ピストンロッド１２は前進移動（上昇移動）することになる。

ヘッドカバー１４には、図２に示すように、ワークパネルＷＰをクランプアーム６でクランプした状態を保つための保持機構が設けられている。保持機構は、ピストンロッド１２の下端部にねじ止めされたロックロッド１６と、このロックロッド１６の側面に形成された係合凹部１６ａに係合するロックピストン１７と、このロックピストン１７をピストンロッド１２の移動方向と直交する方向に動かしてその係合凸部１７ａを前記係合凹部１６ａに係合させる圧縮コイルバネ１８とからなる。また、このヘッドカバー１４には、ロックピストン１７を後退移動させるための前記一方の給排ポート１５ｂと連通する流路１９がロックピストン１７の空気圧室に開口している。

この保持機構では、ピストンロッド１２が図２に示す後退位置まで移動すると、ロックピストン１７が圧縮コイルバネ１８に押されて前進し、その先端の係合凸部１７ａがロックロッド１６の係合凹部１６ａに入り込み、前記ピストンロッド１２を後退位置で固定保持させる。このロック状態のもとで、給排ポート１５ａに圧縮空気を供給すると、ロックピストン１７が後退移動してロックピストン１７とロックロッド１６との係合が解除されると共に、前進用空気圧室１３ｂ内に流入する圧縮空気によってピストンロッド１２は上昇移動することになる。

ワーク受け筒体３は、図３から図６に示すように、先端にワークパネルＷＰを載置させるワーク載置面２を有した円筒部３ａと、この円筒部３ａの下端に一体となった２段径部とされた取付フランジ部３ｂとを有し、その軸心に形成された貫通孔３ｃに、前記ロケートピン４を嵌入させている。ワーク載置面２は、円筒部３ａの上端面に形成され、円環状をなす平坦面とされている。

ロケートピン４は、図６に示すように、ワーク載置面２より上方に突き出る半球形状の先端部４ａと、その先端部４ａを有したピン本体部４ｂと、このピン本体部４ｂの基端に一体化される大径のフランジ部４ｃとを有している。このロケートピン４は、フランジ部４ｃを固定ワーク受台８の上端に装着させて前記したワーク受け筒体３の取付フランジ部３ｂと重ねられた状態でボルトなどの締結手段で当該固定ワーク受台８上に固定される。

そして、このロケートピン４には、先端部４ａを除くピン本体部４ｂの軸心に沿ってその先端側から基端側のフランジ部４ｃに至る位置に、前記クランプアーム６をその内部に挿入させるためのスリット５が形成されている。かかるスリット５は、ピン本体部４ｂの一方から他方に向けて貫通しており、クランプアーム６の厚み方向両側面をその内壁面でガイドするようになっている。

クランプアーム６は、図７に示すように、ワークパネルＷＰをワーク載置面２に上から押し付けることでクランプする先端部６ａと、ピストンロッド１２の先端部に連結される基端部６ｂと、これら先端部６ａと基端部６ｂを連結する本体部６ｃとを有した剛性の高い金属部材からなる。かかるクランプアーム６は、ピストンロッド１２の先端部に形成されたスリット２０内に前記基端部６ｂを嵌入させ、その基端部６ｂとピストンロッド１２とを共に貫通する連結ピン２１で前記ピストンロッド１２に対して連結されている。

連結ピン２１の両端部は、図５に示すように、固定ワーク受台８の筒部８ｂに軸方向に沿って形成された長孔２２の中に摺動自在に支持されている。この長孔２２の軸方向長さは、ピストンロッド１２の往復動ストロークとほぼ同じ長さとされている。このピストンロッド１２が前進移動すると、その先端部に連結されたクランプアーム６がスリット５内を前進（上昇）し、ピストンロッド１２が後退移動すると、クランプアーム６がスリット５内を後進（下降）する。

また、クランプアーム６の本体部６ｃには、ワークパネルＷＰをアンクランプする前進位置とワークパネルＷＰをクランプする後退位置とに前記クランプアーム６を移動自在とするためのカム溝２４が形成されている。カム溝２４は、クランプアーム６の長手方向と平行となったストレートカム溝２４ａと、このストレートカム溝２４ａの先端部に連設して斜め上方に傾斜する傾斜カム溝２４ｂとからなり、固定ワーク受台８の筒部８ｂに貫通して固定されたカムピン２３に挿通係合するようになっている。

クランプアーム６は、ピストンロッド１２に押されて上昇しカムピン２３がストレートカム溝２４ｂの底部に位置した状態では、図７（Ａ）に示すように、ワークパネルＷＰを押さえ付ける先端部６ａが、スリット５内に入り込むと共にロケートピン４の先端付近に位置する前進位置となる。また、クランプアーム６は、ピストンロッド１２に引き込まれて下降しカムピン２３が傾斜カム溝２４ｂの先端部に位置した状態では、図７（Ｂ）に示すように、ワークパネルＷＰを押さえ付ける先端部６ａが、スリット５から外に迫り出してワークパネルＷＰをワーク載置面２に押し付ける後退位置となる。

なお、連結ピン２１及びこの連結ピン２１と平行に固定されたカムピン２３は、固定ワーク受台８に取り付けられたカバー２５によってその両端が覆われている。

ゴミ進入防止部材７は、図７に示すように、ワークパネルＷＰをクランプする先端部６ａが設けられる側のスリット５（少なくともクランプ部近傍の開口部）を塞ぐに足る大きさとされたプレートとして形成され、前記ピストンロッド１２の先端部に固定されている。このゴミ進入防止部材７は、クランプアーム６が前進位置（図７（Ａ）の状態）となったアンクランプ状態のときにスリット５を塞ぎ、また、クランプアーム６が後退位置（図７（Ｂ）の状態）となったクランプ状態のときにワーク載置面２よりも下がった位置に設けられる。なお、ゴミ進入防止部材７は、断面円形状とされたロケートピン４に応じて外側の面が円弧状とされており、前記スリット５からのゴミ（スパッタやその他の埃など）の侵入がより一層防止できるようにされている。

ワーク検出手段は、図４及び図７に示すように、検出ロッド２６と、センサプランジャ２７と、圧縮コイルバネ２８と、マグネット２９と、磁気センサスイッチ３０とを有して構成されている。検出ロッド２６は、例えば先端部が球体とされた細長いピンからなり、ワーク受け筒体３に対して摺動自在に設けられている。

そして、この検出ロッド２６は、固定ワーク受台８の筒部８ｂに設けられたセンサプランジャ２７に連結部材３１を介して連結されている。さらに、この検出ロッド２６には、センサプランジャ２７の下に設けられた圧縮コイルバネ２８によってワーク載置面２から上方へ突出する方向のばね力が加えられている。センサプランジャ２７には、マグネット２９がその下端部に取り付けられており、検出ロッド２６が後退位置となったときに、マグネット２９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３０が、前記固定ワーク受台８の筒部外側に固定されている。

「動作説明」
次に、上述のように構成されたロケートクランプ装置１によりワークパネルＷＰを位置決めしてクランプする方法について説明する。

先ず、ワークパネルＷＰをロケートクランプ装置１が設けられる位置へと搬送させた後、そのワークパネルＷＰに形成された位置決め孔Ｈに、前記したロケートピン４を嵌入させる。このとき、ロケートピン４の先端形状は、半球形状とされていることから挿入位置に誤差があっても、ロケートピン４は、前記位置決め孔Ｈに確実に嵌入されることになる。

また、位置決め孔Ｈへのロケートピン４の嵌入時には、ピストンロッド１２は、ピストン１０によって前進位置とされており、さらに、クランプアーム６の先端部６ａは、図７（Ａ）に示すようにスリット５内に入り込んだ状態となっている。また、このピストンロッド１２の先端に固定されたゴミ進入防止部材７は、ロケートピン４に形成されたスリット５を塞いだ状態にある。

そして、図８に示すように、ロケートピン４が位置決め孔Ｈに嵌入すると、ワークパネルＷＰは、ワーク載置面２の上に載置されることになる。ワークパネルＷＰがワーク載置面２に載置されると、検出ロッド２６がワークパネルＷＰによって後退移動し、これに連結されたセンサプランジャ２７も後退移動してマグネット２９により磁気センサスイッチ３０が作動することになる。この磁気センサスイッチ３０からの信号によって、ワークパネルＷＰが所定位置に位置決めされたことが確認できる。

次に、ワークパネルＷＰをクランプするには、給排ポート１５ａから圧縮空気を供給してピストンロッド１２を後退移動させる。すると、ピストンロッド１２の先端部に連結されたクランプアーム６は、このピストンロッド１２と共に下方へと引き下げられ、前記したカムピン２３とカム溝２４の係合によって先端部６ａがスリット５から外へと迫り出る。クランプアーム６が後退位置まで移動すると、図７（Ｂ）に示すように、ワークパネルＷＰがこのクランプアーム６の先端部６ａによってワーク載置面２に押し付けられてクランプされる。なお、ゴミ進入防止部材７は、ピストンロッド１２と共に下降するのでクランプの邪魔にならない位置で待機することになる。

このように構成された本実施の形態のロケートクランプ装置１によれば、ワークパネルＷＰをクランプするクランプアーム６が前進位置となったアンクランプ状態のときにスリット５を塞ぎ、該クランプアーム６が後退位置となったクランプ状態のときにスリット５を開口させるゴミ進入防止部材７を備えているので、ワークパネルＷＰのアンクランプ時にスリット５がこのゴミ進入防止部材７によって塞がれることになるから、ワーク受け筒体３内へのゴミの侵入を確実に防止することができる。

また、本実施の形態のロケートクランプ装置１によれば、クランプアーム６の先端部６ａを逆Ｕ字形状に折り曲げる必要もないから、先端部６ａの強度も十分確保することができ、ワークパネルＷＰをクランプするクランプ圧も大きくすることができる。これにより、ワークパネルＷＰを位置ずれ無く確実に位置決めしてクランプすることができる。

また、本実施の形態のロケートクランプ装置１によれば、クランプアーム６を移動自在とする移動手段であるピストンロッド１２の先端にゴミ進入防止部材７を固定しているので、ゴミ進入防止部材７をピストンロッド１２の移動動作に伴って移動させることができ、そのクランプアーム６の移動機構を簡略化することができる。

「第２の実施の形態」
第２の実施の形態は、ゴミ進入防止部材７を移動自在とする可動機構の他の例である。図９はゴミ進入防止部材の可動機構を含む要部拡大分解斜視図、図１０（Ａ）はワークパネルをクランプする前のアンクランプ状態の要部拡大断面図、図１０（Ｂ）はワークパネルをクランプするクランプ状態の要部拡大断面図である。

第２の実施の形態では、図９及び図１０に示すように、ゴミ進入防止部材５０は、ワーク受け筒体３に設けられた弾性体である圧縮コイルバネ５１により初期状態で前記スリット５を塞ぐ閉塞位置である上昇端位置に上昇され、一方、クランプアーム６が後退位置に下降するときにこのクランプアーム６の先端部６ａで押し下げられながら前記スリット５を開口させる開口位置である下降端位置に下降されるように構成されている。

ゴミ進入防止部材５０は、スリット５を塞ぐスリット閉塞部５０ａと、このスリット閉塞部５０ａの下端にほぼ直角に折り曲げられて形成されたバネ受け部５０ｂとを有した、断面視略Ｌ字状の鋼板プレートからなる。このゴミ進入防止部材５０は、鋼板プレートを折り曲げ加工して形成する他に、樹脂成型品によって形成しても構わない。そして、このゴミ進入防止部材５０は、ワーク受け筒体３の円筒部３ａから取付フランジ部３ｂにかけてその外周から軸芯の貫通孔３ｃに連通する収容孔５２の中に配置される。

スリット閉塞部５０ａには、ゴミ進入防止部材５０を前記収容孔５２内に収容保持させると共に上下動可能なように保持ガイド部材が取り付けられる。保持ガイド部材は、収容孔５２のスリット幅よりも大径の頭部とされたネジ５３と、このネジ５３を螺合させる雌ねじ５４ａを有した前記収容孔５２のスリット幅より若干小径の円筒スライドガイド部５４とからなる。

圧縮コイルバネ５１は、前記収容孔５２の底面より一段下がった位置に形成されたバネ収容孔５５の中に配置され、その上に配置されるゴミ進入防止部材５０のバネ受け部５０ｂを常に上方へ付勢するようになっている。

このように構成されたゴミ進入防止部材５０は、図１０（Ａ）のアンクランプ状態（初期状態）では、圧縮コイルバネ５１に付勢されて前記スリット閉塞部５０ａがスリット５を塞ぐ上昇端位置に上昇された状態を保持し、当該スリット５内へのゴミの侵入を防止する。ゴミ進入防止部材５０の上昇端位置は、ワーク受け筒体３の円筒部３ａに形成された収容孔５２の上端に、前記円筒スライドガイド部５４が当接することでその位置が決まる。

このアンクランプ状態からピストンロッド１２を引き下げてクランプアーム６を下降させると、ゴミ進入防止部材５０は、クランプアーム６の先端部６ａと当接し、このクランプアーム６の下降と共に押し下げられて行く。このとき、ゴミ進入防止部材５０は、円筒部３ａに形成された収容孔５２の両側面に、前記円筒スライドガイド部５４を摺接させながらスライドする。

そして、図１０（Ｂ）に示すように、クランプアーム６が下降端位置まで下降すると、ワークパネルＷＰがこのクランプアーム６の先端部６ａによってワーク載置面２の上に押し付けられるようにしてクランプされると共に、ゴミ進入防止部材５０も邪魔にならない位置まで押し下げられる。

このように第２の実施の形態のロケートクランプ装置１によれば、第１の実施の形態と同様、ゴミの侵入を防止することができる上、クランプアーム６の先端部６ａの強度を十分に確保することができ、さらにクランプ圧を大きくしてワークパネルＷＰの確実なクランプを実現することが可能となる。

以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、上述の実施の形態は、本発明の一例に過ぎないからこれら実施の形態に、本発明が限定されるものではない。

第１の実施の形態のロケートクランプ装置を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線位置における拡大縦断面図である。 図１の側面図である。 図２の先端部分を示す要部拡大断面図である。 図１のＢ−Ｂ線位置における一部を破断して示す拡大縦断面図である。 ロケートピンの拡大斜視図である。 ワークパネルのアンクランプ状態とクランプ状態を示す要部拡大断面図である。 ワークパネルをクランプしたときの図７（Ｂ）のＣ−Ｃ線位置における断面図である。 第２の実施の形態のロケートクランプ装置を示し、ゴミ進入防止部材の可動機構を含む要部拡大分解斜視図である。 図１０（Ａ）はワークパネルをクランプする前のアンクランプ状態の要部拡大断面図、図１０（Ｂ）はワークパネルをクランプするクランプ状態の要部拡大断面図である。

符号の説明

１…ロケートクランプ装置
２…ワーク載置面
３…ワーク受け筒体
４…ロケートピン
５…スリット（格納部）
６…クランプアーム
６ａ…クランプアームの先端部
７，５０…ゴミ進入防止部材（閉塞部材）
１２…ピストンロッド
２１…連結ピン
２３…カムピン
２４…カム溝
５０ａ…スリット閉塞部
５０ｂ…バネ受け部
５２…収容孔
５３…ネジ
５４…円筒スライドガイド部
５５…バネ収容孔

Claims (3)

1. 先端にワークパネルを載置させるワーク載置面を有したワーク受け筒体と、
   前記ワーク載置面から先端部が突出するように前記ワーク受け筒体に取り付けられ、前記ワークパネルに形成された位置決め孔に挿入するロケートピンと、
   前記ロケートピンに形成された格納部に設けられ、前記ワーク載置面に載置される前記ワークパネルをこのワーク載置面に押し付ける先端部が、該格納部に入り込む格納位置と、該格納部から外に出るクランプ位置と、に移動自在なクランプアームと、
   前記クランプアームとは独立して設けられ、前記格納部の開口部を塞ぎ又は開口させる閉塞部材とを備え、
   前記閉塞部材は、前記クランプアームが格納位置となったアンクランプ状態のときに前記格納部の開口部を塞ぎ、該クランプアームがクランプ位置となったクランプ状態のときに前記格納部の開口部を開口させる
   ことを特徴とするロケートクランプ装置。
2. 請求項１に記載のロケートクランプ装置であって、
   前記閉塞部材は、前記クランプアームの基端部と連結されてこのクランプアームを移動自在となす移動手段のピストンロッドに固定されている
   ことを特徴とするロケートクランプ装置。
3. 請求項１に記載のロケートクランプ装置であって、
   前記閉塞部材は、前記ワーク受け筒体に設けられた弾性体により初期状態で前記格納部の開口部を塞ぐ閉塞位置に配置されると共に、クランプアームがクランプ位置に移動するときにこのクランプアームの先端部で押されながら前記格納部の開口部を開口させる開口位置に移動される
   ことを特徴とするロケートクランプ装置。

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