JP2005028564A - 工作物や載置物の支持装置とそれを具える挾持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は薄鋼板を圧型成形した車体部品や表面形状が複雑でかつ凹凸のある工作物などを加工、溶接するときに、これらを安定かつ確実に支持する支持装置と、工作物などを確実にクランプして加工、溶接できる挾持装置とを提案する。
【解決手段】作動流体３０の圧力でピストンロッド１１をシリンダケ−ス１２内で加圧摺動させてその先端を工作物や載置物Ｗの平坦でない受け面Ｓに当接させることにより工作物や載置物Ｗを支持する少なくとも２つの流体ピストン・シリンダ・ユニット１０と、これらピストン・シリンダ・ユニット１０内の作動流体３０が連通通路１３を経て連通する流体溜め２０と、この連通通路１３を開閉する開閉装置５０とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は工作物や載置物の支持装置とそれを具える挾持装置に係り、詳しくは、例えば、薄鋼板を圧型成形した車体部品や表面形状が複雑でかつ凹凸のある工作物などを加工、溶接するときに、これらを安定かつ確実に支持する支持装置に係るものである。本発明はさらに、工作物などを確実にクランプして加工、溶接できる挾持装置に係る。

例えば、自動車ボディや車体などは、板厚１ｍｍ前後の薄鋼板を所定の金型を用いて成形し、これに所要の治具にセットし、例えばスポット溶接などで組立てられ製造されている。この自動車車体の組立て作業は、複雑な形状の部品を組み合わせて各種部品をつくる作業である。また、この車体の組立ては工程は細分化され、各工程ごとに精度を維持しながら所定モデル通りにつくるように合理化されており、それに適合する治具（Ｊｉｇ）や工具を設計し、この治具や工具が適合しているかどうかが自動車の品質を左右することになるとさえいわれている。

このような治具や工具として、自動車の車体の組立てでは、車体部品は複雑な形状や構造であることから、その形状に合わせて位置決めやクランプ支持のための専用の治具（Ｊｉｇ）が必要となっている。このような専用の治具は車種又は型が変わる毎に設計、製作されるものである。このため、専用の治具の設計や製作に多大の投資や時間が伴い、車種や型の変更によって部品の形状や構造が変化しても、この変化にかかわらず、共通して用いることができる治具、つまり、その支持装置や挾持装置が求められている。

しかしながら、このような支持装置や挾持装置は未だ提案されていなかったが、このところは、本発明者らは、先に特願２００３−１７２１４８号明細書に記載されるように、工作物などの支持装置を提案した。この装置は図３に示す通りの構造から成っているが、この装置はこの要求を必ずしも十分に充たすものでなく、その点での改善が求められているものである。

図３は本発明者らが先に提案した工作物などの支持装置１００の構造を示す説明図である。これは少なくとも２つ、つまり５つのピストン・シリンダ・ユニット１１０および流体溜め１２０から成っている。これらピストン・シリンダ・ユニット１１０と流体溜め１２０とはハウジング１３０内に設けられ、各ピストン・シリンダ・ユニット１１０は作動流体１４０の作動によって作動し、工作物などＷが支持される構造となっている。

すなわち、平坦でない凹凸をもつ受け面から成る工作物Ｗはハウジング１３０内に設けられた各ピストン・シリンダ・ユニット１１０のピストンロッド１１１の上端を当接させることによって支持されることになる。各ピストン・シリンダ・ユニット１１０は作動流体１４０によって作動され、この作動流体１４０は連通孔１１２を介して流体溜め１２０に連通し、流体溜め１２０内の作動流体１４０の一部が各ピストン・シリンダ・ユニット１１０内に張り出すように構成されている。

したがって、この工作物などの支持装置は、先に提案した通り構成されている。このため、支持すべき工作物Ｗの突起部分に１つのピストンロッド１１１が当ると、それによって下向きに加圧されて下降する。このように下降すると、その下降によってシリンダ内の作動流体１４０は押され、連通孔１１２を経て作動流体１４０は流体溜め１２０に向けて排出され、流体溜め１２０内の圧力は高められる。流体溜め１２０内の圧力が高くなると、それに応じて他のピストン・シリンダ・ユニット１１０のピストンロッド１１１は上昇し、工作物Ｗの裏面、それが平坦でなく凹凸であっても、それに応じて当たって支持するようになっている。

このように流体溜め１２０内の作動流体１４０によって各ピストン・シリンダ・ユニット１１０を作動させて支持すると、工作物などの形状に応じて各ピストン・シリンダ・ユニット１１０のピストンロッド１１１は昇降する。このため、例えば自動車ボディの形状が変化しても図３に示す支持装置を用いると、工作物などを支持できる。

しかしながら、図３に示す支持装置がこのような利点をもっているのにも拘らず、支持するときや支持されている状態で、衝撃的などに荷重が瞬間的に加わると、どうしても作動流体１４０が各ピストン・シリンダ・ユニット１１０から例えば流体溜め１２０に向って逆流することになり、工作物などの支持や挾持の安定性が損なわれることが起こった。
特願２００３−１７２１４８号明細書

本発明は上記のところから成立したものであって、具体的には、例えば、薄鋼板を圧型成形した車体部品のように、形状が複雑で支持若しくは保持すべき受け面に複雑な凹凸がある工作物などであって、安定かつ確実に位置決めして支持し、クランプでき、例えば、自動車車体の組立てプロセスやそれに伴う車体部品などの搬送などの合理化が達成できる支持装置を提案し、併せてこの支持装置を利用してクランプする挾持装置を提案する。

すなわち、本発明に係る支持装置は、作動流体の圧力でピストンロッドをシリンダ内で加圧摺動させてその先端を工作物や載置物の平坦でない受け面に当接させることにより工作物や載置物を支持する少なくとも２つの流体ピストン・シリンダ・ユニットと、
これらピストン・シリンダ・ユニット内の作動流体が連通通路を経て連通する流体溜めとを
設けて成ることを特徴とし、更に、
この連通通路を開閉する開閉装置を
設けて成ることを特徴とする。

また、少なくとも２つの工作物や載置物の支持装置を工作物や載置物をはさんで対向させて設けることを特徴とする。

また、このような装置において連通通路は開閉装置により開閉されるため、支持又は挾持したときにピストン・シリンダ・ユニット内の作動流体は遮断されることから衝撃的な荷重が加わったり、振動などが生じたときでも確実に安定して支持又は挾持できる。

そこで、これら手段たる構成について図示の実施例にもとずいて詳しく説明すると、つぎのとおりである。

なお、図１は本発明の一つの実施例に係る支持装置の正面からみた内部構造を示す断面図である。

図２は図１における矢視Ａ−Ａ方向からみた縦断面図である。

図３は本発明者らが先に提案した支持装置の一例の正面からみた内部構造を示す断面図である。

図４は本発明者らが先に提案した支持装置の他の例の正面からみた内部構造を示す部分断面図である。

まず、図１および図２において、符号１は本発明における一つの実施例に係る支持装置を示す。図１および図２において、本発明の一つの実施例に係る支持装置１が少なくとも１つ設けられている。このような支持装置１を少なくとも２つ上下又は左右に対向して配置すると、請求項２に示す挾持装置が構成できる。

すなわち、２つの支持装置の間におかれた被加工物Ｗ、例えば工作物Ｗは表裏両面からそれぞれの支持装置１、１によって押圧されて支持されることになって、被工作物Ｗをはさんでクランプする挾持装置として構成できる。また、図１および図２に示す支持装置を例えば上下に設けてこれら支持装置によって工作物Ｗを上下からはさむと挾持装置は構成できる。

支持装置１には少なくとも２つのピストン・シリンダ・ユニット１０が設けられ、各ピストン・シリンダ・ユニット１０はピストンロッド１１とシリンダケ−ス１２とから成って、ピストンロッド１１が油などの液体や空気その他の気体（以下、作動流体３０と略称する）の圧力によってシリンダケ−ス１２内を摺動する。すなわち、ピストンロッド１１はシリンダケ−ス１２内を貫通して上向きに突出する。したがって、ピストンロッド１１が伸長すると、その先端は鋼板その他の工作物、被加工物又は載置物Ｗ（以下、単に、工作物などと略称する）の裏面に衝突し、ピストンロッド１１によって工作物などＷは局部的に支承されることになる。

また、支持装置１には、図１に示されるように、２つ又は２つ以上（図１の例では５つ）のピストン・シリンダ・ユニット１０を設け、これらピストン・シリンダ・ユニット１０は共通する一つの流体溜め２０に連通させる。

この流体溜め２０の内部には空気その他の気体や油などが作動流体３０として収納され、この作動流体３０が各ピストン・シリンダ・ユニット１０に連通し、作動流体３０の圧力によって各ピストン・シリンダ・ユニット１０のピストンロッド１１が昇降する。この昇降によって、工作物などＷの受け面Ｓは、表面性状に応じて平坦でなく凹凸、半球状、円弧状などの表面であっても支承され、挾持するときには、上下から伸びるピストンロッド１１によって確実に工作物などＷを把持又は挾持する。

すなわち、支持装置１には２つ又は２つ以上のピストン・シリンダ・ユニット１０が共通する流体溜め２０と一体に結合され連通されている。各ピストン・シリンダ・ユニット１０に対する流体溜め２０からの作動流体３０の侵入又は排出に応じて各ピストン・シリンダ・ユニット１０においてはそれぞれのピストンロッド１１は伸縮又は昇降し、この伸縮又は昇降によって工作物などＷの受け面Ｓは支承される。

また、以上のとおり構成される少なくとも２つのピストン・シリンダ・ユニット１０と流体溜め２０とは、図１および図２に示すように、一体に構成し、これらはハウジング４０内に一体に収容するよう構成する。

要するに、少なくとも２つのピストン・シリンダ・ユニット１０はハウジング４０内に一体に構成し、これらピストン・シリンダ・ユニット１０の下部に流体溜め２０を設け、各ピストン・シリンダ・ユニット１０と流体溜め２０の間に連通通路１３を設けて互いに連通させる。このように構成すると、支持装置１の構造がコンパクトであって、連通通路１３の断面は各シリンダケ−ス１２の断面より小さいため、工作物などＷを支持するときの各ピストン・シリンダ・ユニット１０におけるピストンロッド１１の応答性も高めることができる。

各ピストン・シリンダ・ユニット１０は、すぐに説明したとおり、流体溜め２０と連通し、工作物などＷの受け面Ｓを少なくとも２つ又はそれ以上の点接触あるいは局部接触によって支承している。したがって、１つのピストン・シリンダ・ユニット１０をみると、それは局部的に支承する荷重に応じて伸縮又は昇降し、この伸縮又は昇降によって受け面Ｓは支承されるが、支承されるのは局部に限られる。例えば、図１に示すように、支承すべき工作物などＷが鋼板でありその受け面Ｓが平坦でない受け面であると、図１の紙面に向って右端のピストン・シリンダ・ユニット１０のピストンロッド１１がはじめに受け面Ｓの突出部分にあたって下降する。これによって右端のピストン・シリンダ・ユニット１０内の作動流体３０は押されて連通通路１３を通って流体溜め２０に排出されるのに対し、他のピストン・シリンダ・ユニット１０、例えば、図１の紙面に向って左端のピストン・シリンダ・ユニット１０は工作物などＷにまだあたらず荷重がかからないため昇降しない。しかしながら、このように１つのピストン・シリンダ・ユニット１０から流体溜め２０に作動流体３０が送られると、それに見合って他のピストン・シリンダ・ユニット１０、正確には、そのピストンロッド１１が押し上げられ、受け面Ｓの突出部に当って支承され、このようにピストン・シリンダ・ユニット１０が順次昇降して受け面Ｓに当り、全てのピストン・シリンダ・ユニット１０の点接触あるいは局部接触によって受け面Ｓは支承される。

要するに、本発明に係る支持装置１では、受け面Ｓの形状に応じてピストン・シリンダ・ユニット１０がそれぞれ作動し、各ピストン・シリンダ・ユニット１０の上端、つまり、各ピストンロッド１１の上端を結ぶ面は、工作物などＷの受け面Ｓの形状、つまり、凹凸や曲面に整合するものとなって、確実に受け面Ｓを支承することができる。

更にくわしく説明すると、流体溜め２０と連通する各ピストン・シリンダ・ユニット１０は、シリンダケ−ス１２とその中を昇降するピストンロッド１１とから成っている。シリンダケ−ス１２には、流体溜め２０への連通通路１３が設けられている。このため、流体溜め２０内の油や空気などの作動流体３０は流体溜め２０内に連通するようになっている。平たくいうと、工作物などＷを支承しているときには、流体溜め２０内の作動流体３０の一部が各ピストン・シリンダ・ユニット１０内にそれぞれ張り出している。このため、各ピストン・シリンダ・ユニット１０は流体溜め２０内の作動流体３０の圧力などによって支配されている。

このため、先にのべたとおり、受け面Ｓの突出部に１つのピストン・シリンダ・ユニット１０のピストンロッド１１の上端が当り、それにともなってピストンロッド１１が押し下げられ、それに応じて１つのピストン・シリンダ・ユニット１０内に張り出されている作動流体３０は下向きに押され、連通通路１３を介して連絡される流体溜め２０内に排出される。これによって流体溜め２０内の作動流体３０が押され、これにともなって他のピストン・シリンダ・ユニット１０内に張り出されている作動流体３０も押されて、他のピストン・シリンダ・ユニット１０内のピストンロッド１１も上昇し、その上端が工作物などＷの受け面Ｓに当って支承される。

このように工作物などＷの受け面Ｓの形状や性状に合わせて少なくとも２つのピストン・シリンダ・ユニット１０を昇降させて支承し、この昇降は作動流体３０により行なわれる。

なお、作動流体３０は油などのような非圧縮性のものが好ましいが、所望に応じて空気その他の気体も用いることができる。

作動流体３０は、支持すべき荷重や使用すべき環境などに応じて選び、その条件として、適度な粘性で流動性が確保でき難燃性や酸化に対しての安定性などがあるが、くり返しの使用により劣化することがないものが好ましい。例示するまでもなく、油としては鉱物系、合成系、水分系などの作動油を用いることもでき、気体としても空気、アルゴン、窒素など圧縮性が低いものはいずれも用いることができる。

また、各ピストン・シリンダ・ユニット１０は、図１に示すように、連通通路１３を介して流体溜め２０に連通させても上記の通りの効果が達成できるが、図１に示すように各連通通路１３に以下に示すとおりの開閉装置５０を設けることができ、このように開閉装置５０を設けると、各連通通路１３は同時に開いたり閉じたりでき、工作物などＷの安定した支持や挾持を達成できる。

すなわち、開閉装置５０は円筒状回転体５１とその壁面を貫通する開閉孔から構成する。円筒状回転体５１は、その流体溜め２０の内面２１に整合するように構成されている。この回転体は要するに円筒状から成って、これが円柱状の流体溜め２０の軸心に沿って自由に回転できるように構成されている。

回転体５１は壁面を貫通して開閉孔５２を設けている。この開閉孔５２は各ピストン・シリンダ・ユニット１０に連通する各連通通路１３の開孔部分と一致するように構成する。この開孔部分が開閉孔５２に整合するときに作動流体３０が流動し、閉じられたときに流動しないようになる。このように構成すると、流体溜め２０の内面２１と回転体５１と開閉孔５２とによって一種の開閉弁が構成できる。円柱状の流体溜め２０の内面２１とその内面２１に沿って回転する回転体５１とによって一種の開閉弁として作動流体３０の流動をコントロ−ルでき、工作物などＷのクランプの際の圧力をコントロ−ルできる。

例えば、図３に示すように連通通路１３と開閉弁が一致したところに位置させると、作動流体３０はそのまま開閉孔５２と連通通路１３を通って自由に流動でき、このような状態で工作物などＷを支承すると、各ピストンロッド１１の先端は工作物などＷの裏面に当たりバランスよく支持できる。この支持したときに回転体５１を回転させると、連通通路１３は閉じられて支持状態になる。この支持状態はピストン・シリンダ・ユニット１０内の作動流体３０は流体溜め２０内の作動流体３０と遮断されることになって、このような状態でどのような荷重がかかっても流体溜め２０の方向には逆流することがなく支持状態は維持できる。

とくに、この支持状態であると、それぞれのピストン・シリンダ・ユニット１０を押しあげる作動流体３０の圧力はきわめて平均にバランスし、ことごとくそれぞれのピストン・シリンダ・ユニット１０のピストンロッド１１は等しい力によって工作物などＷを押しあげることになる。

例えば、このような支持又は押しあげが上下から行なわれると、確実に工作物などＷが支持でき、要するに、工作物などＷもクランプして挾持することができる。

なお、このような支持は必ずしも上下から行なう必要もなく、左右から平面的に行なうことも可能である。工作物などＷの表面の凹凸にかかわらず平面的に支持できるということはきわめて多方面の加工あるいは溶接、なかでも、いかなる溶接姿勢であっても溶接でき、きわめて有効である。

また、回転体５１の回転は回転体の一端に回転機構を設ければ、どのようにも回転させることができる。つまり、回転の度合によって流体溜め２０と各ピストン・シリンダ・ユニット１０との連通が制御できるため、回転機構に制御装置を連通し、併せて、連通する開度を調整すると、きわめて取り扱い易い支持装置や挾持装置を構成できる。とくに、支持や挾持の際の作動流体３０による圧力が調整できるため、工作物などＷの性質に応じてどのようなものでも支持したり挾持したりすることができる。

なお、回転機構やその制御機構としてはいずれのものも用いることができるが、このようなものの一つとしてピニオン・ラック機構を用いることもでき、その他いずれの機構にも構成できる。例えば、この回転度合を電気信号として検出し、それにもとづいて制御するような型式のものとしても構成できる。

また、開閉装置５０は作動流体３０の流動を連通通路１３の開閉により流体溜め２０との間で閉塞できれば上述のように円筒状回転体５１を具えるものとして構成しなくともいずれにも構成できる。例えば、円筒状回転体５１のかわりに流体溜め２０の内面２１に連通孔に整合する板状材（図示せず）を設けて、その板状材に連通通路１３と連通する開閉孔を設ける。これを軸方向に移動させると容易に連通通路１３の開閉を行なうこともできる。また、円筒状回転体５１そのものを必ずしも回転できるように構成しなくともその軸方向に移動できるよう構成し、連通通路１３自体を閉塞するように構成することもできる。

また、図４に示すように、少なくとも２つの支持装置１を例えば連絡ダクト７０によって結合して支持装置１を構成することができる。

すなわち、２つの支持装置１を直列に並べて配置し、これらの間を連絡ダクト７０によって連絡し、連絡ダクト７０には方向制御弁８０を設け、この方向制御弁８０にアキュムレ−タ９０を接続する。

このように構成すると、工作物などＷを支承するときに衝撃荷重が作用しても吸収緩和でき、工作物などＷの形がスプリングバックによって僅かに変形していても、例えば、この変形を調整して適正位置に合わせて溶接することもできる。

本発明は自動車ボディなどのように、凹凸の多い工作物が凹凸面に応じて支持できるため、それぞれにつきこれを用いると、車種の変更などに応じて新しく治具を設計したり製作したりする必要がない。

また、工作物などは必ずしも自動車ボディのものでなくとも板やパイプあるいは形鋼その他にも用いられる。

本発明の一つの実施例に係る支持装置の正面からみた内部構造を示す断面図である。 図１における矢視Ａ−Ａ方向からみた縦断面図である。 本発明者らが先に提案した支持装置の一例の正面からみた内部構造を示す断面図である。 本発明者らが先に提案した支持装置の他の例の正面からみた内部構造を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 支持装置
１０ ピストン・シリンダ・ユニット
１１ ピストンロッド
１２ シリンダケ−ス
１３ 連通通路
２０ 流体溜め
３０ 作動流体
４０ ハウジング
５０ 開閉装置
Ｗ 工作物など
Ｓ 受け面

Claims (5)

1. 作動流体の圧力でピストンロッドをシリンダ内で加圧摺動させてその先端を工作物や載置物の平坦でない受け面に当接させることにより前記工作物や載置物を支持する少なくとも２つの流体ピストン・シリンダ・ユニットと、
   これらピストン・シリンダ・ユニット内の作動流体が連通通路を経て連通する流体溜めと、
   この連通通路を開閉する開閉装置と、
   を設けて成ることを特徴とする工作物や載置物の支持装置。
2. 少なくとも２つの前記工作物や載置物の支持装置を前記工作物や載置物をはさんで対向させて設けることを特徴とする請求項１記載の工作物や載置物の挾持装置。
3. 前記流体溜めを円柱状に形成することを特徴とする請求項１又は２記載の工作物や載置物の支持装置とそれを具える挾持装置。
4. 前記開閉装置において円柱状に構成した前記流体溜め内に円筒状体をその軸心の周りに回転するよう設け、この円筒状体に放射線方向に前記連通通路を開閉する開閉孔を設けることを特徴とする請求項１、２又は３記載の工作物や載置物の支持装置とそれを具える挾持装置。
5. 前記円筒状体の一端に前記円筒状体を回転させる回転機構を設けて成ることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の工作物や載置物の支持装置とそれを具える挾持装置。
   

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