JP5385623B2 - ロケートクランプ装置及びワークパネルのクランプ方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークパネルをクランプするためのロケートクランプ装置及びワークパネルのクランプ方法に関し、詳細には、ワーク載置面からのワークパネルの浮き上がり防止技術に関する。

例えば、ワークパネルに形成されたロケート孔にロケートピンを挿入し、このロケート孔の周縁部をクランプアームの爪部でクランプすることで、前記ワークパネルを保持するロケートクランプ装置がある。

この種のロケートクランプ装置では、ロケートピンに形成したワーク着座面にワークパネルが着座されたか否かを検知する検知ピンが、前記ワーク着座面に出没自在に設けられている。そして、ワークパネルが検知ピンを押し込んだことを検知すると、ワークパネルが着座されていると判断する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２２５７５９号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、ワーク着座面に着座されたワークパネルに対してバネ等によって出没自在とされる検知ピンにより、前記ワークパネルが押し返えされるため、ロケートクランプ装置を横向きに使用した場合は、自重によってワークパネルをワーク着座面に押し込む力が無いため、縦向きに使用した場合に比べて顕著にワーク着座面からのワークパネルの浮き上がりが生じ易い。

そこで、本発明は、ロケートピンへのワークパネル装着時からクランプアームでワークパネルをクランプするまでの間にワークパネルがワーク載置面から浮き上がるのを防止することができるロケートクランプ装置及びワークパネルのクランプ方法を提供することを目的とする。

本発明のロケートクランプ装置では、クランプアームがアンクランプ位置にあるときに、このクランプアームに押されてロケートピンに形成したスリットより外方へ突出する突起部を有し、前記ロケートピンにワークパネルの位置決め孔を挿入させる時に前記ワークパネルから受ける外力で一時的に突起部がスリット内に引っ込んだ後、弾性復帰して再びスリットから突起部が外方へ突出して、前記ワーク載置面にワークパネルを押し付けるパネル押さえ手段を有した構造とする。

本発明のワークパネルのクランプ方法では、クランプアームがアンクランプ位置にあるときに、ロケートピンにワークパネルの位置決め孔を挿入させた際の該ワークパネルから受ける外力で、前記ロケートピンの格納部に内蔵させたパネル押さえ手段の突起部を、該ロケートピンに形成したスリットから外部へ突出した状態から一時的にスリット内へ引っ込ませた後、弾性復帰して再びスリットから突起部を外方へ突出させることで、前記突起部でワークパネルを前記ワーク載置面に押し付けてクランプさせる。

本発明のロケートクランプ装置によれば、パネル押さえ手段の突起部がロケートピンに形成されたスリットより外方へ突出しており、この突起部が、ロケートピンにワークパネルに形成した位置決め孔を挿入させる時に該ワークパネルから受ける外力で一時的にスリット内に引っ込んだ後、弾性復帰して再びスリットから外方へ突出してワーク載置面にワークパネルを押し付けるため、ワーク載置面からのワークパネルの浮き上がりを防止することができる。そのため、ワークパネル装着時からクランプアームでワークパネルをクランプするまでのワークパネルの姿勢保持維持向上により、ワークパネルをより正確にクランプすることでプレス加工を精度良く行うことができる。

また、本発明のワークパネルのクランプ方法では、ロケートピンに形成した格納部に内蔵させたパネル押さえ手段の突起部を、ロケートピンのスリットから外部へ突出した状態から一時的に前記スリット内に引っ込ませた後、弾性復帰して再びスリットから突起部を外方へ突出させることで、前記突起部でワークパネルをワーク載置面に押し付けてクランプさせることができる。これにより、ワークパネル装着時からワークパネルをクランプするまでのワークパネルの姿勢変化を抑制することができ、ワークパネルをより正確にクランプすることでプレス加工（或いは溶接加工）を精度良く行うことができる。

図１は本実施形態のロケートクランプ装置を示す斜視図である。 図２は図１のロケートクランプ装置の先端部分を示す要部拡大断面図である。 図３は図１のＡ−Ａ線位置における縦断面図である。 図４はパネル押さえ手段を一体化したスパッタ混入防止部材の斜視図である。 図５はクランプアームがアンクランプ位置にある時にワークパネルをロケートピンに装着する装着開始時の要部拡大縦断面図である。 図６はクランプアームがアンクランプ位置にある時にワークパネルをロケートピンに装着する装着途中時の要部拡大縦断面図である。 図７はクランプアームがアンクランプ位置にある時にワークパネルをロケートピンに装着する装着完了時の要部拡大断面図である。

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。

「ロケートクランプ装置の構成説明」
図１は本実施形態のロケートクランプ装置を示す斜視図、図２は図１のロケートクランプ装置の先端部分を示す要部拡大断面図、図３は図１のＡ−Ａ線位置における縦断面図、図４はパネル押さえ手段を一体化したスパッタ混入防止部材の斜視図である。

本実施形態のロケートクランプ装置は、図１から図３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プレス加工機等に位置決めしてクランプするための装置である。このロケートクランプ装置１は、先端にワークパネルＷＰを載置させるワーク載置面２が形成されたロケートピン押さえ部材３と、ワーク載置面２から上方に先端部４ａが突出するようにロケートピン押さえ部材３に挿入嵌合して取り付けられ、ワークパネルＷＰに形成された位置決め孔Ｈに挿入されるロケートピン４と、ロケートピン４に形成された格納部５内に移動自在に設けられて前記ワーク載置面２に載置されるワークパネルＷＰをワーク載置面２に押し付ける爪部６ａを先端に有したクランプアーム６と、ロケートピン押さえ部材３及びロケートピン４を支える固定ワーク受台７と、クランプアーム６を移動自在となすクランプアーム駆動手段と、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。

固定ワーク受台７は、図１に示すように、取付フランジ部７ａと、これに一体となった筒部７ｂ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７ａをボルト止めするなどして配置される。取付フランジ部７ａ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駆動手段が固定されている。

ロケートピン押さえ部材３は、先端にワークパネルＷＰを載置させるワーク載置面２を形成した小径筒部３ａと、この小径筒部３ａの下端に一体形成される大径筒部３ｂとを有し、その軸心に形成された貫通孔８に、前記ロケートピン４を挿入させている。ワーク載置面２は、小径筒部３ａの上端面に円環状をなす平坦面とされている。

ロケートピン４は、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７の上端に装着させて前記したロケートピン押さえ部材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７上に固定される。

そして、このロケートピン４には、基端側のフランジ部４ｃから先端部４ａ近傍に至る位置まで軸芯方向に沿って、前記クランプアーム６をその内部に挿入させるための格納部５が形成されている。また、ピン本体部４ｂには、格納部５と連通するスリット９がその外周面に軸芯方向に沿って細長い溝として形成されている。前記クランプアーム６は、その厚み方向両側面を前記格納部５の内壁面でガイドされるようになされており、後述するクランプアーム駆動手段によって上下に移動自在とされると共にその先端の爪部６ａを前記スリット９から内外へ出没自在とされる。

クランプアーム６は、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爪部６ａと、クランプアーム駆動手段を構成するロッドピン１０に連結される基端部６ｂと、これら爪部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、ロッドピン１０の先端部に形成されたスリット（図示は省略する）内に前記基端部６ｂを嵌入させ、その基端部６ｂとロッドピン１０とを共に貫通する連結ピン１１で前記ロッドピン１０に対して連結されている。このロッドピン１０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が格納部５内を前進（上昇）し、ロッドピン１０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をアンクランプ位置とクランプ位置にそれぞれ移動自在とするためのカム溝１２が形成されている。カム溝１２は、基端側から先端側に向かってストレートカム溝１２ａと傾斜カム溝１２ｂとからなる。このカム溝１２には、固定ワーク受台７の筒部７ｂに貫通して固定されたカムピン１３に挿通係合するようになっている。

前記固定ワーク受台７に固定されたカムピン１３が前記カム溝１２のうちストレートカム溝１２ａと対応した位置になると、図２の二点鎖線Ａで示すように、クランプアーム６はロケートピン４の先端部近傍へと前進し、その先端の爪部６ａをスリット９から格納部５内へ没した状態となる。この状態がクランプアーム６のアンクランプ位置となる。

そして、前記カムピン１３が前記傾斜カム溝１２ｂと対応した位置となると、図２の実線で示すように、前記クランプアーム６は後退（下降）し、その先端の爪部６ａでワークパネルＷＰをワーク載置面２に押し付ける状態となる。この状態がクランプアーム６のクランプ位置となる。なお、図２では、ワークパネルＷＰが無いために、ワーク載置面２に爪部６ａが直接接触した図となっている。

ワーク検出手段は、検出ロッド１５と、図示を省略するセンサプランジャ、圧縮コイルバネ、マグネット及び磁気センサスイッチとを有して構成されている。検出ロッド１５は、例えば先端部が球体とされた細長いピンからなり、ロケートピン押さえ部材３に対して摺動自在に設けられている。検出ロッド１５は、固定ワーク受台７の筒部７ｂに設けられたセンサプランジャに連結部材を介して連結されている。さらに、この検出ロッド１５には、センサプランジャの下に設けられた圧縮コイルバネ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。センサプランジャには、マグネットがその下端部に取り付けられており、検出ロッド１５が後退位置となったときに、マグネット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が、前記固定ワーク受台７の筒部外側に固定されている。

前記格納部５には、クランプアーム６がアンクランプ位置にあるときに、該クランプアーム６に押されて前記スリット９より外方へ突出する突起部１４ａを有し、ロケートピン４にワークパネルＷＰに形成された位置決め孔Ｈを挿入させる時に前記ワークパネルＷＰから受ける外力で一時的に突起部１４ａがスリット９内に引っ込んだ後、弾性復帰して再びスリット９から突起部１４ａが外方へ突出して前記ワーク載置面２にワークパネルＷＰを押し付けるパネル押さえ手段であるパネル押さえ板バネ１４が内蔵されている。

このパネル押さえ板バネ１４は、爪部６ａが設けられる前面側とは反対の背面側に設けられ、前記ロケートピン４に形成された格納部５にそのロケートピン軸方向に沿って立ち上がるように設けられている。このパネル押さえ板バネ１４は、弾性を有した板バネからなり、その先端を略Ｖ字状に折り曲げることにより形成される突起部１４ａを有している。突起部１４ａのさらに先端には、クランプアーム６の背面に接触する接触部１４ｂが、前記突起部１４ａとは逆向きのＶ字状として折り曲げられている。

前記パネル押さえ板バネ１４は、図４に示すように、前記スリット９から前記格納部５に収容されたクランプアーム６の周囲に形成される隙間に入り込む溶接スパッタ（ワークパネルＷＰを溶接した時に生じるスパッタ）の侵入を抑制するスパッタ混入防止部材２２に固定されている。スパッタ混入防止部材２２は、ロケートピン４のフランジ部４ｃとロケートピン押さえ部材３の大径筒部３ｂとの間に挟まれて固定されるリング形状をなす固定部２３と、この固定部２３に基端側を固定させるスパッタ混入防止板２４，２４とからなり、例えばステンレス等のバネ鋼により形成される。

前記スパッタ混入防止板２４，２４は、クランプアーム６の前面側と背面側にそれぞれ先端側部を接触させる板厚の薄いブレードからなり、前記クランプアーム６の周囲に形成される隙間に入り込む溶接スパッタの侵入を抑制する。なお、本実施形態では、前記パネル押さえ板バネ１４を、一方のスパッタ混入防止板２４の基端部に重ねて前記固定部２３にスポット溶接して固定してある。

クランプアーム駆動手段は、駆動シリンダ１６と、この駆動シリンダ１６にエアーを供給するエアー供給手段（図示は省略する）と、から構成されている。駆動シリンダ１６は、アンクランプ位置とクランプ位置に前記クランプアーム６を移動させる駆動機構である。

駆動シリンダ１６には、ピストン１８がシリンダ室内に移動自在に設けられている。このピストン１８には、クランプアーム６を連結ピン１１で連結させたロッドピン１０がネジ１９で固定されている。駆動シリンダ１６のシリンダ室は、ピストン１８によって２つの部屋に仕切られ、図３の上段部屋が出側ポート２０で下段部屋が戻側ポート２１とされている。

エアー供給手段は、エアー供給源から供給されるエアーを、出側ポート２０と戻側ポート２１にそれぞれ切り換えて供給することにより、前記ピストン１８を上昇又は下降させてクランプアーム６を上下動（ロケートクランプ装置１を横向きとした時は左右に移動）させる。

「ワークパネルのクランプ方法の説明」
次に、上述のように構成されたロケートクランプ装置１を使用したワークパネルＷＰのクランプ方法について説明する。本実施形態の方法では、ワークパネルＷＰをロケートピン４にセット後からプレス加工スイッチを押すまでの間にワークパネルＷＰがワーク載置面２から浮き上がったり或いは倒れたりすることがないように、パネル押さえ板バネ１４でワークパネルＷＰを保持する。

先ず、ワークパネルＷＰをロケートピン４に装着する前に、クランプアーム６を、図３の二点鎖線で示すアンクランプ位置に保持する。クランプアーム６をアンクランプ位置に保持するには、エアー供給源から戻側ポート２１にエアーを供給する。すると、戻側ポート２１と出側ポート２０との内圧差により、駆動シリンダ１６内のピストン１８が上昇して前記ロッドピン１０を押し上げる。押し上げられたロッドピン１０は、連結ピン１１で連結されたクランプアーム６を、前記カムピン１３をガイドとしてカム溝１２に沿って上昇（戻側に移動）させてアンクランプ位置に移動させる。

アンクランプ位置では、クランプアーム６の先端部に形成された爪部６ａがロケートピン４内に没した位置とされる。つまり、クランプアーム６の爪部６ａは、スリット９から格納部５内に引っ込んだ状態とされる。また、アンクランプ位置では、前記クランプアーム６の背面部に押されて前記パネル押さえ板バネ１４の突起部１４ａがロケートピン４の外周面より外方へ突出する。

そして、前記クランプアーム６がアンクランプ位置となった時に、図５に示すように、前記ワークパネルＷＰに形成した位置決め孔Ｈをロケートピン４に挿入させる。このワークパネルＷＰのロケートピン４への挿入過程で、ワークパネルＷＰの位置決め孔Ｈの周縁部がロケートピン４の周面から飛び出たパネル押さえ板バネ１４の突起部１４ａに当たると、図６に示すようにワークパネルＷＰの押し込み力によって前記突起部１４ａが、Ｖ字状（山形）とする形態を一時的に平たく変形させられる。この突起部１４ａが平たく潰れて変形することにより、ワークパネルＷＰが前記突起部１４ａを乗り越えてワーク載置面２側へ通過する。

前記ワークパネルＷＰが突起部１４ａを乗り越えて通過すると、前記突起部１４ａは、図７に示すように元のＶ字状の形態に弾性復帰する。そして、ワークパネルＷＰがワーク載置面２に達した時に、ワークパネルＷＰは、前記突起部１４ａにて前記ワーク載置面２から浮き上がらないように押さえ付けられる。また、この時、ワークパネルＷＰは、検出ピン１５を押し込む。検出ピン１５が押し込まれることによって、前記ワークパネルＷＰがロケートクランプ装置１に装着されたと判断される。

前記ワークパネルＷＰは、検出ピン１５が押し込まれることによる反力でワーク載置面２から浮き上がらせる方向へ付勢されるが、この検出ピン１５による反力に打ち勝つに足る板厚及び材質で構成することで浮き上がりが防止される。つまり、パネル押さえ板バネ１４に形成された突起部１４ａは、前記検出ピン１５が押し込まれる反力よりも大きなワークパネルＷＰの挿入時の押し込み力では平たく潰れて変形するが、前記検出ピン１５が押し込まれることによる反力ではスリット９から格納部５内に引っ込むことがないようになっている。したがって、ワークパネルＷＰがワーク載置面２に載置されているか否かの在席検知を行うことができる。

次に、戻側ポート２１へのエアー供給を停止し、出側ポート２０にエアーを供給する。出側ポート２０にエアーが供給されると、この出側ポート２０と戻側ポート２１の内圧差によりピストン１８が下降する。このピストン１８の下降に伴ってロッドピン１０に連結されたクランプアーム６が前記カムピン１３をガイドとして前記カム溝１２の形状に応じて下降する。前記カムピン１３が傾斜カム溝１２ｂに達すると、クランプアーム６の爪部６ａがスリット９を介してロケートピン４の外周面から外方へ突出し、この爪部６ａで前記ワークパネルＷＰをワーク載置面２に押し付ける。これで、前記ワークパネルＷＰは、前記爪部６ａによってワーク載置面２にクランプされることになる。

前記ワークパネルＷＰをロケートクランプ装置１にて位置決め固定し終えたら、次工程のパネル加工を行う。例えば、ロケートクランプ装置１でクランプしたワークパネルＷＰに対して別部品を溶接する。溶接時には、溶接スパッタが発生する。溶接スパッタは、ロケートピン４のスリット９からその内部の格納部５へと侵入することがあるが、クランプアーム６の前面側と背面側にそれぞれ接して設けられたブレードであるスパッタ混入防止板２４，２４によってそれ以上奥へと侵入するのを防止できる。

「作用効果」
以上のように構成されたロケートクランプ装置によれば、パネル押さえ手段であるパネル押さえ板バネ１４の突起部１４ａを、クランプアーム６がアンクランプ位置にあるときにロケートピン４のスリット９より外方へ突出させておき、ロケートピン４にワークパネルＷＰの位置決め孔Ｈを挿入させた時の該ワークパネルＷＰから受ける外力で一時的に前記突起部１４ａをスリット９内に引っ込ませた後、弾性復帰して再びスリット９から外方へ突出して、前記突起部１４ａでワーク載置面２にワークパネルＷＰを押し付けるように構成したので、ワーク載置面２からのワークパネルＷＰの浮き上がりや倒れ等を防止することができる。これにより、ワークパネルＷＰ装着時からワークパネルＷＰをクランプするまでのワークパネルＷＰの姿勢保持維持が高まり、ワークパネルＷＰをより正確にクランプすることでワークパネルＷＰに対する溶接等の加工を精度良く行うことができる。特に、本実施形態のロケートクランプ装置１を横向きにして使用した場合でも、前記パネル押さえ板バネ１４によってワーク載置面２からのワークパネルＷＰの浮き上がりを防止することができる。

また、本実施形態のロケートクランプ装置によれば、パネル押さえ板バネ１４をロケートピン４の格納部５に内蔵させたので、ロケートピン４の外に設けた場合に比べて邪魔にならなず、装置自体の小型化を図ることができる。

また、本実施形態のロケートクランプ装置によれば、パネル押さえ板バネ１４を板バネとしたので、パネル押さえ手段を簡単に作成することができると共に装置コストも低く抑えることができる。

また、本実施形態のロケートクランプ装置によれば、格納部５に内蔵されたクランプアーム６の周囲に形成される隙間に入り込む溶接スパッタの侵入を抑制するスパッタ混入防止部材２２にパネル押さえ板バネ１４を設けたので、このパネル押さえ板バネ１４を独立して設けた場合に比べて取り付けスペースを省略することができると共に装置自体の組立工数を低減することができる。

また、本実施形態のワークパネルのクランプ方法によれば、ロケートピン４に形成した格納部５に内蔵させたパネル押さえ板バネ１４の突起部１４ａを、ロケートピン４のスリット９から外部へ突出した状態から一時的に前記スリット９内に引っ込ませた後、弾性復帰して再びスリット９から突起部１４ａを外方へ突出させることで、前記突起部１４ａでワークパネルＷＰをワーク載置面２に押し付けてクランプさせることができる。これにより、ロケートクランプ装置１へのワークパネルＷＰ装着時からワークパネルＷＰをクランプするまでにワークパネルＷＰの浮き上がりや倒れを防止でき、ワークパネルＷＰをより正確にクランプすることで精度良くワークパネルＷＰをプレス加工（溶接加工等）することが可能となる。

なお、上述の実施形態は、本発明の一例に過ぎないから前記実施形態に、本発明が限定されるものではない。

本発明は、ワークパネルをクランプするためのロケートクランプ装置に利用することができる。

１…ロケートクランプ装置
２…ワーク載置面
３…ロケートピン押さえ部材
４…ロケートピン
５…格納部
６…クランプアーム
６ａ…爪部
９…スリット
１０…ロッドピン
１２…カム溝
１４…パネル押さえ板バネ（パネル押さえ手段）
１４ａ…突起部
１５…検出ピン
１６…駆動シリンダ（クランプアーム駆動手段）
１８…ピストン
２０…出側ポート
２１…戻側ポート
２２…スパッタ混入防止部材（スパッタ混入防止手段）
２４…スパッタ混入防止板（ブレード）

Claims (5)

1. ワークパネルに形成された位置決め孔に挿入され、その位置決め孔の周縁部をワーク載置面に載置させて前記ワークパネルを位置決めさせるロケートピンと、
   前記ロケートピンの軸芯方向に沿ってその先端部近傍まで形成された格納部に収容され、該ロケートピンの外周面に前記格納部と連通して形成されるスリットより内外へ出没自在とされる爪部を先端に有したクランプアームと、
   前記爪部を前記スリットから内部の格納部に格納したアンクランプ位置と、前記爪部を前記スリットから外方へ突出させて前記ワークパネルを前記ワーク載置面に押し付けるクランプ位置とに、前記クランプアームを移動させるクランプアーム駆動手段と、
   前記クランプアームがアンクランプ位置にあるときに、このクランプアームに押されて前記スリットより外方へ突出する突起部を有し、前記ロケートピンに前記位置決め孔を挿入させる時に前記ワークパネルから受ける外力で一時的に突起部がスリット内に引っ込んだ後、弾性復帰して再びスリットから突起部が外方へ突出して前記ワーク載置面に前記ワークパネルを押し付けるパネル押さえ手段と、
   を備えた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、
   前記パネル押さえ手段を、前記ロケートピンの前記格納部に内蔵させた
   ことを特徴とするロケートクランプ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のロケートクランプ装置であって、
   前記パネル押さえ手段を、板バネとした
   ことを特徴とするロケートクランプ装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載のロケートクランプ装置であって、
   前記パネル押さえ手段を、前記スリットから前記格納部に収容された前記クランプアームの周囲に形成される隙間に入り込む溶接スパッタの侵入を抑制するスパッタ混入防止部材に設けた
   ことを特徴とするロケートクランプ装置。
5. ロケートピンにワークパネルに形成された位置決め孔を挿入し、該ロケートピンに形成したスリットより内外へ出没自在とされる爪部を有したクランプアームを該ロケートピン内で軸方向へ移動自在とし、該クランプアームを移動させて前記位置決め孔の周縁部をロケートピンに形成したワーク載置面に前記爪部で押し付けてワークパネルを位置決めするワークパネルのクランプ方法において、
   前記クランプアームがアンクランプ位置にあるときに、前記ロケートピンに前記ワークパネルの位置決め孔を挿入させた際の前記ワークパネルから受ける外力で、前記格納部に内蔵させたパネル押さえ手段の突起部を、前記スリットから外部へ突出した状態から一時的に前記スリット内へ引っ込ませた後、弾性復帰して再びスリットから前記突起部を外方へ突出させることで、前記突起部で前記ワークパネルを前記ワーク載置面に押し付けてクランプさせる
   ことを特徴とするワークパネルのクランプ方法。

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