JP2002321130A - 位置決めクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正方形の位置決め孔が形成されたパネル材を
も高精度で位置決めし得るようにする。 【解決手段】 ワーク受け筒体２４の先端にはパネル材
Ｐが接触するワーク接触面２４ｃが形成され、このワー
ク受け筒体２４には、パネル材Ｐに形成された位置決め
孔Ｈが嵌合するロケートピン２３がワーク接触面２４ｃ
から突出して取り付けられている。ロケートピン２３に
形成されたスリット２５内には、スリット２５内に入り
込む前進位置と先端部がスリット２５から迫り出す後退
位置とに移動自在にクランプアーム２６が設けられ、こ
のクランプアーム２６の先端部には、パネル材Ｐを締結
するクランプ片３３が屈曲して形成され、スリット２５
のうち、嵌合孔Ｈが対向する部分に、ロケートピン２３
の外周面を連続した円形とするガイド部３５が設けられ
ている。

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、ロケー
トピンにその先端部を残して基端部まで形成されるスリ
ットは径方向に貫通しており、位置決めクランプ時にパ
ネル材の位置決め孔が嵌合する部分もスリットに対向す
ることになる。このため、ロケートピンのうち、位置決
め孔が嵌合する部分は円周方向全体に連なった完全な円
形とはなっておらず、スリットの部分が開放された断面
形状となっている。したがって、位置決め孔が正方形の
パネル材を位置決めクランプする場合には、スリット全
体が開放されたロケートピンを用いてはパネル材を正確
な位置に位置決めすることができないという問題点があ
る。

【０００５】正方形の位置決め孔にロケートピンを嵌合
させてパネル材の位置決めを行うには、位置決め孔の４
つの内面にそれぞれロケートピンの外周面を接触させる
必要があるが、位置決め孔の内周面にスリットが対向す
ると、その部分の径方向の寸法は他の部分よりも小さく
なるので、ロケートピンと位置決め孔との間に隙間が発
生し、高精度でパネル材を位置決めすることができなく
なる。

【０００６】本発明の目的は、正方形の位置決め孔が形
成されたパネル材をも高精度で位置決めし得るようにす
ることにある。

【０００７】

【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を
有し、前記ワーク接触面との間で前記パネル材を締結す
るクランプ片を、前記クランプアームにその先端部から
基端部に向けて屈曲させて設け、前記スリットのうち、
前記ロケートピンに前記位置決め孔が嵌合したときに前
記嵌合孔が対向する部分に、前記ロケートピンの外周面
を連続した円形とするガイド部を設け、円形の位置決め
孔を有するパネル材と正方形の位置決め孔を有するパネ
ル材の何れでも位置決めクランプし得ることを特徴とす
る。本発明の位置決めクランプ装置は、前記クランプ片
の内側にクランプ時に前記ガイド部が入り込む隙間を形
成し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
図であり、図５は図４におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図で
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、固定ワーク受台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１０ａ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
１０ａ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１７ａ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。このロケートピン２３を示すと、図６の通りで
あり、先端部は半球形状となっている。ロケートピン２
３のピン本体部２３ａ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、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
取り付けられている。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２
４ｃ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、図５に示されるように、ワーク受台１０の筒部１０
ｂに軸方向に沿って形成された長孔２８の中に摺動自在
に支持されており、長孔２８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り、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２６の先端部はス
リット２５内に入り込むことになる。連結ピン２７およ
びカムピン３１の端面は、ワーク受台１０に取り付けら
れるカバー２９により覆われている。

【００１５】クランプアーム２６の先端部には、先端か
ら基端部に向けて折れ曲がったクランプ片３３が設けら
れており、このクランプ片３３の内側、つまりクランプ
片３３とクランプアーム２６の本体部との間には隙間３
４が形成されている。一方、スリット２５のうち、ロケ
ートピン２３にパネル材の位置決め孔が嵌合したとき
に、嵌合孔が対向する部分には、ガイド部３５が設けら
れており、ガイド部３５が設けられた部分におけるロケ
ートピン２３の外周面は、連続した完全な円形となって
いる。このガイド部３５は、クランプアーム２６が後退
限位置となったときに隙間３４内に入り込むことにな
り、ガイド部３５によってスリット２５の一部は閉塞さ
れることになる。また、ガイド部３５の外周面はロケー
トピン２３の外周面と同一曲率半径の円弧面となってい
る。

【００１６】したがって、図７に示すように、自動車車
体を構成するパネル材Ｐに形成された位置決め孔Ｈにロ
ケートピン２３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はガイド部３５を
跨ぐようにしてパネル材Ｐを押し付けることになる。こ
のとき、クランプ片３３は位置決め孔Ｈの内周面を跨ぐ
ようにしてその外側を押し付けるので、内周面にエッジ
にバリＢが存在していても、クランプ片３３はパネル材
Ｐの平坦な部分に接触して確実にパネル材Ｐを締結する
ことができる。

【００１７】しかも、ロケートピン２３のうち、パネル
材Ｐの位置決め孔Ｈが嵌合する部分にはガイド部３５が
設けられており、その部分の外面を含めてロケートピン
２３の外周面は、完全な円形となっているので、図８
（Ａ）に示すように、位置決め孔Ｈが円形の場合にはそ
の内周面のほぼ全体がロケートピン２３の外周面に対向
してほぼ接触することになる。さらに、図８（Ｂ）に示
すように位置決め孔Ｈが正方形の孔の場合には、少なく
とも４箇所がロケートピン２３の外周面にほぼ接触する
ので、位置決め孔Ｈの中心位置をロケートピン２３の中
心に確実に一致させてパネル材Ｐを高精度で位置決めす
ることができる。

【００１８】図８（Ｃ）は比較例としてのロケートピン
２３を示す図であり、この比較例のスリット２５にはガ
イド部３５が設けられておらず、ロケートピン２３のう
ち位置決め孔Ｈが嵌合する部分は円形となっていない。
このため、パネル材Ｐに形成された四角形の位置決め孔
Ｈにロケートピン２３を嵌合させると、スリット２５に
対応した部分の幅寸法Ｄ0はロケートピン２３の直径Ｄ
よりも小さくなっているので、位置決め孔Ｈの内周面と
ロケートピン２３の外周面との間には隙間が発生するこ
とになり、パネル材Ｐを正確に位置決めすることができ
なくなる。これに対して、本発明の位置決めクランプ装
置にあっては、ガイド部３５が設けられているので、前
述のように、パネル材Ｐを所定の位置に確実に位置決め
することができる。

【００１９】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、この検出ロッド４１の先端
部はパネル材Ｐを支持するワーク接触面２４ｃから突出
し得るようになっている。この検出ロッド４１は、ワー
ク受台１０に軸方向に摺動自在に装着されたセンサプラ
ンジャ４２に連結部材４３を介して連結されており、ワ
ーク受台１０に設けられた圧縮コイルばね４４により検
出ロッド４１にはワーク接触面２４ｃから突出する方向
のばね力が加えられている。センサプランジャ４２には
マグネット４５が取り付けられており、検出ロッド４１
が後退限位置となったときに、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４６が
ワーク受台１０に取り付けられている。

【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２３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】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２
５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。

【００２２】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、これに連結されたセンサプランジャ４２も後退移動
してマグネット４５により磁気センサスイッチ４６が作
動することになる。このスイッチ４６からの信号によっ
てパネル材Ｐが所定の位置に位置決めされたことを確認
することができる。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、クラン
プアームがスリット内に組み込まれたロケートピンに
は、パネル材に形成された位置決め孔が対向する部分に
ガイド部が設けられているので、位置決め孔の内面は連
続した円形の外周面となったロケートピンにより位置決
めされることになる。これにより、円形の位置決め孔の
みならず正方形の位置決め孔を有するパネル材でも所定
の精度で位置決めすることができる。クランプ片はガイ
ド部を跨ぐようにしてパネル材に押し付けられるので、
位置決め孔の内面エッジにバリが発生していても、確実
にパネル材を位置決めすることができる。

【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】図４におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図６】ロケートピンを示す斜視図である。

【図７】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。

【図８】（Ａ）は図７におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図で
あり、（Ｂ）は正方形の位置決め孔を有するパネル材を
位置決めクランプした状態を示す（Ａ）と同様の部分の
断面図であり、（Ｃ）は比較例としての位置決めクラン
プ装置により正方形の位置決め孔のパネル材をクランプ
した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ ワーク受台 １１ シリンダチューブ １２ ピストン １３ ピストンロッド １６ａ，１６ｂ 空気圧室 １７ａ，１７ｂ 給排ポート １８ ロックピストン １９ ロックロッド ２１ 圧縮コイルばね ２３ ロケートピン ２４ ワーク受け筒体 ２４ａ 円筒部 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 ２８ 長孔 ３１ カムピン ３２ カム溝 ３３ クランプ片 ３４ 隙間 ３５ ガイド部 ４１ 検出ロッド ４２ センサプランジャ ４４ コイルばね ４５ マグネット ４６ 磁気センサスイッチ Ｐ パネル材 Ｈ 位置決め孔

フロントページの続き (72)発明者 北原 悟 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社コガネイ内 (72)発明者 宮崎 智司 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社コガネイ内 Ｆターム(参考） 3C016 CA01 CB03 CC04 CE05 HA04

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
   ムとを有し、 前記ワーク接触面との間で前記パネル材を締結するクラ
   ンプ片を、前記クランプアームにその先端部から基端部
   に向けて屈曲させて設け、 前記スリットのうち、前記ロケートピンに前記位置決め
   孔が嵌合したときに前記嵌合孔が対向する部分に、前記
   ロケートピンの外周面を連続した円形とするガイド部を
   設け、 円形の位置決め孔を有するパネル材と正方形の位置決め
   孔を有するパネル材の何れでも位置決めクランプし得る
   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、前記クランプ片の内側にクランプ時に前記ガイ
   ド部が入り込む隙間を形成したことを特徴とする位置決
   めクランプ装置。