JP2014217932A - クランプユニット及びクランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インパネ等の樹脂製部品の二次加工時における金型を廃止できると共に、多品種に対応することができ、汎用性を向上させることができるクランプユニット及びクランプ装置を提供する。【解決手段】本発明に係るクランプユニットは、意匠面及び非意匠面を有し、前記非意匠面に突起状のボス部を有する樹脂製部品を所定の姿勢で保持するクランプユニットであって、前記ボス部を受け入れて前記ボス部を案内支持する案内支持部と、前記案内支持部に支持された前記ボス部を押圧することで前記ボス部を固定する固定機構部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、クランプユニット及びクランプ装置に関する。

従来、例えば自動車のインストルメントパネル（以下、インパネとする）のような樹脂製部品は、射出成形によって一次加工される。一次加工されたインパネ等の樹脂製部品は、全体の形状や開口部の位置や形状等によって各部の周端縁にバリ等の余剰部分が残留した状態となっている。このような樹脂製部品における各部の余剰部分に対しては、二次加工として、専用工具を用いた人手によるトリミング作業が行われていたが、人手による煩雑な作業は、品質面ばかりでなく生産性の阻害要因ともなっていた。

このような問題を解決する技術が、例えば、特許文献１に開示されている。本技術は、インパネ等の樹脂製部品の非意匠面である裏面側を、金型である専用の位置決め台座に載置して固定（クランプ）し、上方から打ち抜き型を下降させることで略嵌合する上下の金型に挟まれたインパネ等における余剰部分を除去することができるものである。

特開平１０−１２８７８７号公報

確かに、特許文献１に開示された技術によれば、二次加工品として一定の品質を維持することが可能となり、生産性の向上を図ることができると考えられる。しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、インパネ等の加工対象物の余剰部分を正確に打ち抜くためには、加工対象物が位置決め用の金型上にしっかりとクランプされた状態でなければならない。このため、位置決め用の金型は、加工対象物の裏面形状に正確に合致した金型である必要がある。更に、打ち抜き型についても、打ち抜く際に加工対象物が動かない程度に正確な、加工対象物の表面形状に合った形状を有している必要がある。従って、機種毎に正確な専用の位置決め用の金型と打抜き型を準備しなければならず、型代が高くなり、このことが原価低減の障壁となっていた。

また、打ち抜き型は構造上、加工対象物の表面であって加工対象外となる意匠面との接触が避けられないことから、意匠面に対するキズ等の発生を無くすことができず、歩留まり改善等による原価低減に限界があった。

また、加工対象物がインパネ等の比較的大きな部品である場合、上下の金型自体も大型となり、更に、これらを装着した加工装置自体も大型となることから、加工装置を設置するための広いスペースが必要となっていた。

更に、重量物である上下の金型の機種切り替え作業は大きな労力を必要とすると共に、金型を保管するスペースについても安全面等から比較的広いスペースを必要としていた。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、インパネ等の樹脂製部品の二次加工時における金型を廃止できると共に、多品種に対応することができ、汎用性を向上させることができるクランプユニット及びクランプ装置を提供することにある。

以上のような目的を達成するために、本発明は以下のようなものを提供する。

請求項１に係る発明では、意匠面及び非意匠面を有し、前記非意匠面に突起状のボス部を有する樹脂製部品を所定の姿勢で保持するクランプユニットであって、前記ボス部を受け入れて前記ボス部を案内支持する案内支持部と、前記案内支持部に支持された前記ボス部を押圧することで前記ボス部を固定する固定機構部と、を備えたことを特徴とするクランプユニット。

請求項２に係る発明では、前記ボス部は、筒状の本体部と、該本体部の周面に形成されたリブ部とを有し、前記案内支持部は、前記リブ部を係止して前記ボス部を位置決めする位置決め溝を有することを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。

請求項３に係る発明では、前記案内支持部は、前記ボス部の少なくとも一部を案内支持する突片部を含み、前記固定機構部は、所定の回動軸により回動可能に支持され、回動動作によって前記突片部とともに前記ボス部を挟持して固定するクランプ爪と、前記クランプ爪に対して前記回動軸と回動軸方向を平行とする軸支部により相対回動自在に連結され、伸縮動作によって前記軸支部を移動させることで前記クランプ爪を回動させるシリンダ機構と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のクランプユニット。

請求項４に係る発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載のクランプユニットを備えたクランプ装置であって、架台部と、前記架台部上に配設されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向に移動自在の三軸ユニットと、を備え、前記クランプユニットは、前記三軸ユニット上に連設されたことを特徴とするクランプ装置。

本発明によるクランプユニット及びクランプ装置によれば、インパネ等の樹脂製部品の二次加工時における金型を廃止できると共に、多品種に対応することができ、汎用性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るクランプ装置を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置を示す平面図である。 （ａ）は、インパネの意匠面を示す図であり、（ｂ）は、非意匠面を示す図であり、（ｃ）は、非意匠面側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置にインパネをセットして、ロボットが加工している状態を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置のクランプ部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るクランプユニットの斜視図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係るクランプユニットの平面図であり、（ｂ）は、正面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係るクランプユニットの、ボス部をクランプしていない状態を示す簡易断面図であり、（ｂ）は、クランプしている状態を示す簡易断面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係るクランプユニットの、ボス部をクランプしていない状態を示す簡易断面図であり、（ｂ）は、クランプしている状態を示す簡易断面図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置の使用手順を示す図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置の使用手順を示す図である。

本発明の要旨は、非意匠面に突起状のボス部を有する樹脂製部品を所定の姿勢で保持するクランプユニットにおいて、非意匠面にあるボス部を樹脂製部品のクランプに利用することで、樹脂製部品の加工時における金型の廃止、及び汎用性の向上を図ろうとするものである。

以下、本発明に係るクランプユニットを備えたクランプ装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本説明中におけるＸ−Ｙ−Ｚ軸方向は、原則として各図面に記載の軸方向に従って説明を行う。

また、本説明中において、左右同一又は左右対称の構造や部品については、原則として同一の符号を付し、左右何れか一方のみを説明して、他方については説明を適宜省略する。

[実施形態]
本実施形態に係るクランプユニット５は、意匠面１０２及び非意匠面１０３を有し、前記非意匠面１０３に突起状のボス部１０４を有する樹脂製部品（１０１）を所定の姿勢で保持するクランプユニット５であって、前記ボス部１０４を受け入れて前記ボス部１０４を案内支持する案内支持部１４と、前記案内支持部１４に支持された前記ボス部１０４を押圧することで前記ボス部１０４を固定する固定機構部１５とを備えたものである。

図１及び図２に示すように、クランプ装置１は、架台部２と架台部２の上側に配設されたクランプ部３とで構成されている。クランプ部３は、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸方向に摺動可能な三軸ユニット４と三軸ユニット４の上側に連設された加工対象物の一部を保持するためのクランプユニット５とで構成されている。また、加工対象物は、射出成形された樹脂製部品であるインパネ１０１としている。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、インパネ１０１は、概略長方形状の基部１０１ａと、基部１０１ａの周縁に沿って基部１０１ａの一方の板面側に立つように形成された周壁部１０１ｂとを有する。インパネ１０１においては、基部１０１ａの周壁部１０１ｂが突出する側と反対側の面である表面１０２が意匠面となり、基部１０１ａの表面１０２と反対側の面、つまり基部１０１ａの周壁部１０１ｂが突出する側の面である裏面１０３が非意匠面となる。非意匠面１０３には、複数の突起状のボス部１０４が一体として形成されている。つまり、インパネ１０１は、基部１０１ａと、周壁部１０１ｂと、複数のボス部１０４とを有する一体の樹脂成形品である。ボス部１０４は、突出方向の先端側にかけて徐々に縮径する円錐台形状の筒状の本体部１０５と、本体部１０５の周面に形成されたリブ部１０６とを有している。リブ部１０６は、本体部１０５の長手方向（突出方向）に沿って直線状に形成されるとともに本体部１０５の外周面から本体部１０５の径方向に突出する板状の部分である。ボス部１０４は、インパネ１０１等の加工対象物を製品の一部に組み付けるための締結部分として用いられるものである。

本実施形態のインパネ１０１においては、図３（ｃ）に示すように、ボス部１０４は、本体部１０５の周方向に略等間隔（略９０°間隔）に設けられた四個のリブ部１０６を有する。ただし、ボス部１０４としては、図３（ｃ）に示すように、略等間隔に設けられた四個のリブ部１０６のうち一個のリブ部１０６を省略した三個のリブ部１０６を有するボス部１０４ａのような形状も適宜採用される。

本実施形態に係るクランプ装置１は、このように構成されたインパネ１０１を、非意匠面である裏面１０３を下側にした姿勢でクランプユニット５によって保持するものであり、三軸ユニット４によるクランプユニット５の配置箇所の変更によって、多品種に対応した保持機構として構成される。

クランプ装置１によって保持されたインパネ１０１は、例えば、図４に示すように、超音波カッタ１２１をアーム１２２先端に備えたロボット１２０によって、図３（ａ）、（ｂ）に示すように板状の基部１０１ａを貫通するように形成された開口部１０７等の端縁部のバリ１０８等の除去加工を受ける。このロボット１２０による加工工程においては、インパネ１０１は、裏面１０３に設けられたボス部１０４によって保持された状態で開口部１０７の縁部に対してロボット１２０の超音波カッタ１２１の作用を受けることから、意匠面となる表面１０２には、ロボット１２０のアーム１２２等のクランプ装置１の接触を受けることがない。

次に、クランプ装置１の各部について詳説する。なお、説明においては、複数のクランプ部３は全て同様の構造であることから、図１及び図２に示す左手前側のクランプ部３Ａについて説明する。また、図１における左右方向をＸ軸方向とすると共に、上下方向をＺ軸方向とする。また、図２における左右方向をＸ軸方向とすると共に、上下方向をＹ軸方向とする。

架台部２は、図１及び図２に示すように平面視略長方形状の外形を有し、底面の角部分にはアジャスト機構を備えた四個の脚６を備えている。また、架台部２は、その内部に、配線や配管等を収容可能な空間（図示せず）を備えている。架台部２の上面には、クランプ部３の三軸ユニット４を固定可能なように複数のボルト孔（図示せず）、又は、雌ネジ孔（図示せず）が形成されている。

クランプ部３Ａは、図５に示すように、上側にクランプユニット５を備え、下側にはクランプユニット５を支持すると共にクランプユニット５をＸ−Ｙ−Ｚ軸方向に移動自在とする三軸ユニット４を備えている。

三軸ユニット４は、図５に示すように、Ｘ軸ユニット７とＹ軸ユニット８とＺ軸ユニット９とで構成されている。各ユニットは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各方向に移動可能な直動ガイド部１０とサーボモータ１０ａとで構成している。直動ガイド部１０は、直線状のガイド上に、ベアリングを備えたスライダーを摺動させるものである。サーボモータ１０ａは、直動ガイド部１０のスライダーを進退自在に制御する。

Ｘ軸ユニット７は、直動ガイド部１０の一側に、Ｘ軸方向に直線移動可能に設けられたスライダー（図示せず）を有する。Ｙ軸ユニット８は、直動ガイド部１０の一側に、Ｙ軸方向に直線移動可能に設けられた第一Ｌ型スライダー１１を有する。Ｚ軸ユニット９は、直動ガイド部１０の一側に、Ｚ軸方向に直線移動可能に設けられた第二Ｌ型スライダー１２を有する。

そして、Ｘ軸ユニット７上にＹ軸ユニット８が配設され、Ｙ軸ユニット８上にＺ軸ユニット９が配設される。Ｙ軸ユニット８は、Ｘ軸ユニット７のスライダーに直動ガイド部１０が固定された状態で設けられることで、Ｘ軸ユニット７によってＸ軸方向に移動可能に設けられる。また、Ｚ軸ユニット９は、Ｙ軸ユニット８の第一Ｌ型スライダー１１に直動ガイド部１０が固定された状態で設けられることで、Ｙ軸ユニット８によってＹ軸方向に移動可能に設けられる。Ｚ軸ユニット９の第二Ｌ型スライダー１２の上端部には後述するクランプユニット５が配設されている。このような構成により、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸ユニット７，８，９の各サーボモータ１０ａを制御することでクランプユニット５を各ユニットの可動範囲内における所定の箇所に移動させることができる。すなわち、Ｘ軸ユニット７のスライダーの移動により、Ｙ軸ユニット８、Ｚ軸ユニット９、及びクランプユニット５が一体的にＸ軸方向に移動し、Ｙ軸ユニット８の第一Ｌ型スライダー１１の移動により、Ｚ軸ユニット９及びクランプユニット５が一体的にＹ軸方向に移動し、Ｚ軸ユニット９の第二Ｌ型スライダー１２の移動により、クランプユニット５がＺ軸方向に移動する。なお、架台部２上における三軸ユニット４の配設方向によっては、Ｘ軸ユニット７とＹ軸ユニット８の関係が逆となる。

また、本実施形態に係るクランプ装置１は、クランプ部３を七箇所備えているが（図２参照）、クランプ部３の三軸ユニット４は、配設する方向を変えて、互いが干渉しないように構成している。なお、クランプ装置１におけるクランプ部３の数や配設位置は本実施形態に限定されない。

クランプユニット５は、上述したように非意匠面である裏面１０３に突起状のボス部１０４を有するインパネ１０１を所定の姿勢で保持する。クランプユニット５は、図６、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、支柱１３と案内支持部１４と固定機構部１５とを備える。支柱１３は、略矩形板状ないしは略直方体状に形成されており、その長手方向が垂直方向（Ｚ軸方向）となるように、Ｚ軸ユニット９の第二Ｌ型スライダー１２上に固定された状態で立設される。

案内支持部１４は、インパネ１０１のボス部１０４を受け入れてボス部１０４を案内支持する部分であり、位置決めブロック２０とガイド部２１とで構成されている。

位置決めブロック２０は、支柱１３の上側に設けられた土台部２２と、土台部２２の上側に土台部２２と一体的に設けられた突片部２３とを有する。土台部２２は、矩形ブロック状の部分であり、その一側の面を支柱１３の上端面に重ね合わせた状態で設けられる。土台部２２は、支柱１３の形状・寸法に対応して、支柱１３とともに一体的な略矩形板状ないしは略直方体状の外形をなす。突片部２３は、ボス部１０４の本体部１０５の周面に形成された四箇所のリブ部１０６のうち三箇所を用いてＸ軸方向とＹ軸方向の位置決めのための案内支持を行うものである。

突片部２３は、第一突片２４と第二突片２５とを有し、これらの突片により平面視で略半円状となる柱状の形状をなすように構成されている。第一突片２４と第二突片２５は平面視で略四半円状の形状を有し、Ｙ軸方向の直線に関して互いに対称な形状・寸法を有する。第一突片２４及び第二突片２５は、互いの間に隙間を隔てた状態で設けられ、平面視でその隙間に対応する位置が切り欠かれた略半円状の形状をなす。位置決めブロック２０に形成された突片部２３と、ガイド部２１とで略囲繞された空間をボス部挿入空間３２としている。ボス部挿入空間３２に、インパネ１０１のボス部１０４が挿入される。

突片部２３は、互いの間に隙間を隔てた状態で隣接する第一突片２４と第二突片２５との間を位置決め溝２６としている。位置決め溝２６は、突片部２３の平面視形状である略半円状の形状における切欠部分に対応する部分であって、第一突片２４及び第二突片２５のＸ軸方向に互いに対向する端面により形成される。位置決め溝２６を形成する第一突片２４及び第二突片２５の各端面は、Ｙ−Ｚ平面に略平行な面として形成される。位置決め溝２６は、ボス部１０４が有するリブ部１０６のうちＹ軸方向に沿う一方のリブ部１０６Ｙを受け入れて係止し、ボス部１０４のＸ軸方向の位置決めを行う。このように、案内支持部１４は、位置決めブロック２０を構成する突片部２３において、リブ部１０６（１０６Ｙ）を係止してボス部１０４を所定の方向（Ｘ方向）について位置決めする位置決め溝２６を有する。

また、突片部２３は、第一突片２４及び第二突片２５の位置決め溝２６と反対側、つまりガイド部２１側の側端面を、ボス部１０４を当接させてＹ軸方向に位置決めするための位置決め壁面２７とする。位置決め壁面２７は、Ｘ−Ｚ平面に略平行な面として形成される。すなわち、突片部２３は、第一突片２４及び第二突片２５の各突片の位置決め壁面２７に、ボス部１０４が有するリブ部１０６のうちＸ軸方向に沿う二箇所のリブ部１０６Ｘ，１０６Ｘの側面を接触させることで、ボス部１０４のＹ軸方向の位置決めを可能としている。言い換えると、ボス部１０４は、Ｘ軸方向に沿う両側のリブ部１０６Ｘをそれぞれ第一突片２４及び第二突片２５の位置決め壁面２７に接触させるとともに、位置決め溝２６を含む第一突片２４と第二突片２５との間の隙間に、位置決め溝２６に係止されるリブ部１０６Ｙ、及び本体部１０５のうち両側のリブ部１０６Ｘよりも位置決め溝２６に係止されるリブ部１０６Ｙ側の部分が受け入れられた状態で位置決めされる。このように、案内支持部１４は、位置決めブロック２０を構成する突片部２３において、リブ部１０６（１０６Ｘ）を係止してボス部１０４を所定の方向（Ｙ方向）について位置決めする位置決め壁面２７を有する。

また、突片部２３を構成する第一突片２４及び第二突片２５は、ボス部挿入空間３２を形成する面として、内側周壁面を有する。内側周壁面は、第一突片２４及び第二突片２５において位置決め溝２６を形成する端面と位置決め壁面２７との間の面部分であって、平面視で略円弧状をなす面である。第一突片２４及び第二突片２５は、内側周壁面を互いにＸ軸方向に略対向させる。第一突片２４及び第二突片２５の各突片が有する内側周壁面は、ボス部挿入空間３２に挿入されるボス部１０４に対して、本体部１０５の外周面のうち、位置決め溝２６に挿入されるリブ部１０６Ｙと位置決め壁面２７に接触する両側のリブ部１０６Ｘとの間の部分に接触ないしは略接触する面となる。

以上のように、突片部２３により、インパネ１０１のボス部１０４が、リブ部１０６を突片部２３に対する係止部分として、所定の二方向について位置決めされる。ここで、ボス部１０４が突片部２３によって位置決めされる所定の二方向は、土台部２２からの突片部２３の突出方向（立設方向）、つまりボス部挿入空間３２に対するボス部１０４の挿入方向に対して垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）において互いに垂直な方向となる。なお、ボス部１０４のボス部挿入空間３２に対する挿入方向（Ｚ軸方向）については、突片部２３が立設する土台部２２の上面にボス部１０４の突出側の先端が当接することにより、ボス部１０４が位置決めされる。

突片部２３によるボス部１０４の位置決めに関し、Ｙ軸方向に向いたリブ部１０６Ｙは、位置決め溝２６に挿入されると同時に位置決めが完了するが、Ｘ軸方向に向いたリブ部１０６Ｘ，１０６Ｘによる位置決めについては、位置決め壁面２７，２７に確実に当接することで位置決め壁面２７に向かう側へのボス部１０４の移動が規制されるとともに、位置決め壁面２７側と反対側への移動が規制された状態にならなければ位置決めは完了しない。すなわち、ボス部１０４のＹ軸方向の位置決めについては、ボス部１０４が、リブ部１０６Ｘ，１０６Ｘを位置決め壁面２７に接触させた状態で、後述するクランプ爪２８によって位置決め壁面２７側と反対側から押圧されることで初めて位置決めが完了する。

このように、案内支持部１４は、ボス部１０４の一部を案内支持する突片部２３を含む。すなわち、突片部２３は、第一突片２４及び第二突片２５によって形成される位置決め溝２６及び位置決め壁面２７並びにこれらの間の内側周壁面によって、ボス部挿入空間３２に挿入されるボス部１０４を案内するとともにリブ部１０６及び本体部１０５の接触を受けることでボス部１０４を位置決め支持する。なお、本実施形態に係るクランプユニット５では、突片部２３によって、三箇所のリブ部１０６を用いてボス部１０４の位置決めを行っているが、リブ部１０６を位置決めに使用せず、ボス部１０４の本体部１０５のみを位置決めに使用してボス部１０４を案内支持してもよい。

また、図７（ａ）に示すように、突片部２３の第一突片２４及び第二突片２５には、ボス部１０４を上方から容易にセットできるように、案内するための傾斜面が形成されている。具体的には、位置決め溝２６を形成する第一突片２４と第二突片２５の各端面の上端部に、第一傾斜面２９，２９が形成されている。第一突片２４と第二突片２５の第一傾斜面２９は、互いの間の間隔が下側から上側にかけて徐々に広がる向きに傾斜している。第一突片２４と第二突片２５の第一傾斜面２９により、位置決め溝２６に対するＹ軸方向に沿うリブ部１０６Ｙの上方からの挿入が容易となる。

また、ボス部１０４の本体部１０５が挿入される第一突片２４と第二突片２５の各内側周壁面の上端部にも、第二傾斜面３０が形成されている。第一突片２４と第二突片２５の第二傾斜面３０は、内側周壁面が平面視形状で沿う円周形状を下側から上側にかけて徐々に拡径させる向きに傾斜している。第一突片２４と第二突片２５の第二傾斜面３０により、ボス部挿入空間３２に対する上方からのボス部１０４の挿入が更に容易となる。

更に、第一突片２４と第二突片２５の内側であって、ボス部挿入空間３２を形成する位置決めブロック２０の土台部２２には、ボス部１０４の先端部を検出するためのＺ軸検出スイッチ３１が設けられている。Ｚ軸検出スイッチ３１は、釦側を上側として土台部２２の上面に臨ませた状態で土台部２２内に埋設されている。Ｚ軸検出スイッチ３１により、ボス部１０４の先端部が土台部２２の上面に接触したこと、すなわち、ボス部１０４のＺ軸方向の位置決めが正常に行われたことを検出可能としている。

Ｚ軸方向については、複数のボス部１０４を複数のクランプユニット５のボス部挿入空間３２に挿入する場合、インパネ１０１の加工誤差や、ボス部挿入空間３２への挿入不備等によっては、土台部２２の上面に当接しないボス部１０４が発生する可能性がある。そこで、土台部２２にＺ軸検出スイッチ３１を備えることで、ボス部１０４のＺ軸方向の位置決めが正常に行われたことが検出される。

次に、位置決めブロック２０とともに案内支持部１４を構成するガイド部２１について説明する。ガイド部２１は、支柱１３とその上側に設けられた位置決めブロック２０の土台部２２とからなる一体的な略矩形板状ないしは略直方体状の外形をなす部分に付設された一体の部材により構成される。ガイド部２１を構成する一体の部材は、支柱１３の側壁に固定される部分である矩形ブロック状の下半部３３と、下半部３３から上側に延設されるとともに土台部２２の上面に沿って略水平方向に延設された側面視（Ｘ軸方向視）で略逆Ｌ字状をなす板状のガイド片３４とを有する。

下半部３３は、略矩形板状の外形の支柱１３の一方の板面側に固定される。ガイド片３４は、下半部３３上において板面側をＸ軸方向に互いに対向させるとともに互いの間に所定の間隔を隔てた状態で一対設けられている。また、一対のガイド片３４，３４は、土台部２２の上面に沿うように水平方向に突出した部分の先端側をガイド端３５，３５として、このガイド端３５を、突片部２３の第一突片２４と第二突片２５の位置決め壁面２７と夫々対向させるように配設されている。

また、ガイド端３５には、第三傾斜面３６が形成されている。第三傾斜面３６は、上端部から下端部にかけて徐々に位置決め壁面２７に近付く向きに傾斜している。ガイド端３５の第三傾斜面３６により、ボス部挿入空間３２に対する上方からのボス部１０４の挿入が容易となる。

また、二つのガイド片３４，３４の間において回動軸３７を軸止し、後述するクランプ爪２８の先端部近傍において、クランプ爪２８を回動軸３７周りに回動可能に支持している。

なお、二つのガイド片３４，３４の間には、突片部２３において形成される位置決め溝２６に挿入されるＹ軸方向に沿うリブ部１０６Ｙと反対側のリブ部１０６Ｙが位置することとなる。

以上のように、案内支持部１４は、位置決めブロック２０とガイド部２１とを有し、位置決めブロック２０を構成する突片部２３と、ガイド部２１とで略囲繞されたボス部挿入空間３２を形成し、このボス部挿入空間３２に対して上方からボス部１０４を容易に挿入可能としている。また、本実施形態では、突片部２３の第一突片２４と第二突片２５に第一傾斜面２９及び第二傾斜面３０が形成させ、ガイド部２１のガイド端３５に第三傾斜面３６が形成されていることにより、上方からのボス部１０４の挿入を円滑に行うことができる。

次に、固定機構部１５について説明する。固定機構部１５は、上述したような構成を有する案内支持部１４に支持されたボス部１０４を押圧することでボス部１０４を固定する。具体的には、固定機構部１５は、Ｙ軸方向に沿う一方のリブ部１０６Ｙを位置決め溝２６に挿入させるとともにＸ軸方向に沿う両側のリブ部１０６Ｘを位置決め壁面２７に接触させた状態でボス部挿入空間３２に挿入された状態のボス部１０４を、突片部２３側と反対側から押圧することで固定する。すなわち、固定機構部１５は、ボス部挿入空間３２に挿入された状態のボス部１０４を、Ｘ軸方向に沿う両側のリブ部１０６Ｘを介して、位置決め壁面２７を支持面として挟み込んだ状態で固定する。

固定機構部１５は、支柱１３の上側においてジョイント板１８を介して枢支連結されたシリンダ機構３８と、シリンダ機構３８に連結された軸支部４０と、軸支部４０を介してシリンダ機構３８に連結されたクランプ爪２８とで構成されている。

クランプ爪２８は、所定の回動軸により回動可能に支持され、回動動作によって突片部２３とともにボス部１０４を挟持して固定する。クランプ爪２８は、略長方形状で板状の外形を有し、その長手方向の一端側が一対のガイド片３４，３４間にて所定の角度範囲内で回動可能に支持される。具体的には、クランプ爪２８は、板状の外形における板面を一対のガイド片３４，３４の対向方向（Ｘ軸方向）に向けて一対のガイド片３４，３４間に挿入された状態で、一対のガイド片３４，３４間に架設されるとともにクランプ爪２８を貫通する回動軸３７により回動可能に支持される。回動軸３７は、クランプ爪２８に形成された第二軸孔５０を貫通する。回動軸３７を支持する一対のガイド片３４，３４は、支柱１３に対して固定された部材の一部であることから、回動軸３７の位置は、支柱１３に対して固定の位置となる。

クランプ爪２８は、回動軸３７による回動動作の範囲内における所定の角度位置（回動位置）で、ボス部挿入空間３２に挿入された状態のボス部１０４に押圧作用する。クランプ爪２８は、ボス部１０４と当接する長手方向の一端側の先端部に、山型のクランプ突起４２が二箇所形成されている。クランプ突起４２は、回動軸３７の軸方向視で山型形状をなす部分であり、略先鋭状とされたクランプ爪２８の先端部において互いに隣り合うように二箇所に形成されている（図８参照）。二箇所のクランプ突起４２は、クランプ爪２８の先端部において回動軸３７の軸方向視で凹部を形成する。クランプ爪２８は、クランプ突起４２の頂点をボス部１０４に対する接触点としてボス部１０４に作用する。クランプ爪２８は、回動軸３７による回動動作により、ボス部挿入空間３２に嵌り込む前の状態のボス部１０４に接触し、その状態から更に回動することでボス部１０４を下方へ移動させ、最終的に長手方向を略水平方向とした状態でボス部１０４を横側方から押圧する。なお、クランプ爪２８は、ボス部１０４のリブ部１０６または本体部１０５に接触する。

クランプ爪２８は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、回動軸３７と回動軸方向を平行とする軸支部４０を介して、シリンダ機構３８に連結されている。

シリンダ機構３８は、シリンダチューブ４３（外筒）と、シリンダチューブ４３に挿入された状態で設けられるピストンロッド３９とを備え、シリンダチューブ４３の周面の下側に給気ポート４４、上側に排気ポート４５を備えたエアシリンダである複動片ロッドシリンダとして構成されている。従って、シリンダ機構３８は、給・排気ポート４４，４５に対してエアの送排気制御を行うことで、ピストンロッド３９をシリンダチューブ４３から出没させ、略上下方向に伸縮動作する。給気ポート４４にエアが送られることで、シリンダチューブ４３からのピストンロッド３９の突出量が増加し、シリンダ機構３８が伸長する。一方、シリンダチューブ４３からのピストンロッド３９の突出量を減少させてシリンダ機構３８を短縮させる場合は、排気ポート４５にエアが供給される。

また、シリンダ機構３８は、支柱１３の壁面から略水平方向に延出されたジョイント板１８の下面にシリンダチューブ４３の上面を当接させてボルト等で固定された状態で設けられる。ジョイント板１８は、略中央部にピストンロッド３９が挿通可能な貫通孔５２と、貫通孔５２の周縁に四箇所形成されたボルト孔５３とを有する略矩形板状の部材であり、両側の板面を略上下方向に向けた姿勢で、一辺側が支柱１３に付設された枢支軸ブロック１６に枢支されることで、回動可能に支持される。枢支軸ブロック１６は、支柱１３においてガイド部２１を構成する一体の部材が設けられた側の壁面に設けられる。枢支軸ブロック１６は、クランプ爪２８を支持する回動軸３７及び軸支部４０の軸方向と平行な方向を枢支軸方向とし、その枢支軸方向の両端側から突出する二箇所の枢支軸１７，１７を有する。これに対し、ジョイント板１８の連結側の端部には、図６、図７（ｂ）に示すように、略矩形板状の外形における辺に沿う所定の方向を軸線方向とする枢支孔４７を有する枢支部４６が対向して二箇所形成されている。そして、ジョイント板１８は、その枢支孔４７に、枢支軸ブロック１６の二箇所の枢支軸１７，１７を挿通させることで枢支され、枢支軸１７を中心に略上下方向に回動可能に支持される。

このように支柱１３に対して回動可能に支持されたジョイント板１８に、シリンダ機構３８が設けられる。シリンダ機構３８は、シリンダチューブ４３のピストンロッド３９が突出する側の上面をジョイント板１８の下面に当接させた状態で、ジョイント板１８に形成された四箇所のボルト孔５３にシリンダ機構３８の上面に形成された四箇所の雌ネジ孔（図示せず）を連通させて、ボルト孔５３を介して雌ネジ孔に螺挿されるボルト（図示せず）によってジョイント板１８に締結固定される。このように、シリンダ機構３８は、ジョイント板１８及び枢支軸ブロック１６を介して、支柱１３に対して、シリンダチューブ４３の筒軸方向、つまりピストンロッド３９による伸縮方向をＹ−Ｚ平面において上下方向に対して傾かせる方向に回動可能に枢支連結されている。シリンダ機構３８のピストンロッド３９の先端部に、軸支部４０が設けられている。

軸支部４０は、クランプ爪２８を、その長手方向の他端側、つまり回動軸３７による支持部分と反対側の端部で回動可能に支持するとともに、シリンダ機構３８を構成するピストンロッド３９と一体的に設けられる。このような構成により、軸支部４０は、シリンダ機構３８の伸縮動作にともなってピストンロッド３９と一体的に往復移動することで、クランプ爪２８を回動軸３７を支軸として回動させる。

軸支部４０は、ピストンロッド３９の先端部に固設された一体の軸支部材により構成される。軸支部４０を構成する軸支部材は、軸支部４０の回動軸方向に互いに対向する一対の板状の部分である支持片４１，４１を備える。支持片４１，４１間には、作用軸４８が架設されている。作用軸４８は、クランプ爪２８の第一軸孔４９を貫通した状態で設けられ、シリンダ機構３８の伸縮動作にともなってクランプ爪２８を回動軸３７を中心として回動させる。

以上のように、シリンダ機構３８は、クランプ爪２８に対して回動軸３７と回動軸方向を平行とする軸支部４０により相対回動自在に連結され、伸縮動作によって軸支部４０を移動させることでクランプ爪２８を回動させる。シリンダ機構３８は、支柱１３に対して固定の位置にある回動軸３７を中心とするクランプ爪２８の回動動作において、回動軸３７を中心位置とする円弧に沿うことになる作用軸４８の変位を、ピストンロッド３９の動作による伸縮動作と、ジョイント板１８による支柱１３に対する傾動動作とにより許容する。すなわち、固定軸である回動軸３７を中心とするクランプ爪２８の回動動作による作用軸４８のＹ軸方向の変位が、ジョイント板１８の枢支部４６による回動動作にともなうシリンダ機構の支柱１３に対する傾動動作によって吸収される。本実施形態では、クランプ爪２８は、シリンダ機構３８の伸縮動作等により、作用軸４８側を回動軸３７側よりも下側に位置させて水平方向に対して略４５°傾斜した状態（図８（ａ）参照）から、作用軸４８と回動軸３７とが略同じ高さ位置となるように長手方向を略水平方向とした状態（同図（ｂ）参照）となるまでの範囲で回動する。

以上説明したような構成を備えるクランプユニット５の動作について説明する。クランプ爪２８は、シリンダ機構３８のピストンロッド３９の上下の動作に対応して回動軸３７を中心として略上下に回動する。具体的には、図８（ａ）に示すように、ピストンロッド３９の大部分がシリンダチューブ４３内に挿入され軸支部４０が下側に位置するときには、クランプ爪２８のクランプ突起４２が斜め上方を向き、ボス部挿入空間３２に挿入された状態のボス部１０４がクランプされていない解放状態となる。このボス部１０４の解放状態から、シリンダ機構３８がピストンロッド３９のシリンダチューブ４３からの突出量を増加させて伸長することにより、図８（ｂ）に示すように、軸支部４０が上昇し、これにともないクランプ爪２８が回動軸３７を中心として長手方向を略水平方向に沿わせた状態となるまで回動する。このシリンダ機構３８の伸長動作にともなうクランプ爪２８の回動動作により、クランプ爪２８は、ボス部挿入空間３２に挿入された状態のボス部１０４のリブ部１０６に対してクランプ突起４２を接触させることで作用し、ボス部１０４をその先端部が土台部２２の上面に接触するまで押し下げるとともに、突片部２３とともにボス部１０４を挟持して固定保持した状態（クランプ状態）となる。

ここで、シリンダ機構３８は、ジョイント板１８の回動動作によって、ピストンロッド３９の先端側、つまり軸支部４０側が回動軸３７からＹ軸方向に離間する向きに傾動することで、回動軸３７を中心位置とする円弧に沿う作用軸４８の移動を許容する。このように、ガイド部２１の回動軸３７を中心とするクランプ爪２８の動きに応じてシリンダ機構３８の軸線方向（伸縮方向）を変位させるようにして、シリンダ機構３８への負荷を軽減可能としている。

一方、ボス部１０４のクランプ状態から、シリンダ機構３８がピストンロッド３９のシリンダチューブ４３からの突出量を減少させて短縮されることにより、図８（ａ）に示すように、軸支部４０が下降し、これにともないクランプ爪２８が回動軸３７を中心として回動し、ボス部１０４のクランプが解放された状態となる。

なお、クランプ爪２８が接触するボス部１０４のリブ部１０６Ｙにおいては、クランプ爪２８のクランプ突起４２によって押圧されて変形等が生じる可能性があるが、リブ部１０６Ｙの変形等は、インパネ１０１としての機能に何ら影響を与えるものではない。

以上のようなボス部１０４のクランプ構成において、ボス部１０４を保持した状態においては、ボス部１０４がクランプ爪２８に押圧されることで、ボス部１０４のＸ軸方向に向いた二つのリブ部１０６Ｘ，１０６Ｘが突片部２３の位置決め壁面２７と確実に接触し、Ｙ軸方向の位置決めが完了する。また、Ｚ軸方向については、クランプ爪２８の回動動作によるボス部１０４の押し下げ作用によってボス部１０４の先端部が土台部２２の上面に確実に当接することで、Ｚ軸方向の位置決めが完了する。なお、Ｘ軸方向については、ボス部１０４がボス部挿入空間３２に挿入された時点で、突片部２３の位置決め溝２６にＹ軸方向に沿うリブ部１０６Ｙが挿入されることにより、クランプ爪２８による挟持に際してあらかじめ位置決めが完了する。このようにして、ボス部１０４は、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸方向の全ての方向について位置決めされる。また、上述したように、土台部２２にボス部１０４の先端部を検出するためのＺ軸検出スイッチ３１を設けることで、ボス部１０４のＺ軸方向に対する位置決めの信頼性を向上させることが可能となる。

なお、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に向いたリブ部１０６Ｘを二箇所形成し、Ｙ軸方向に向いたリブ部１０６Ｙを一箇所のみ形成したボス部１０４ａについては、クランプ爪２８のクランプ突起４２が、ボス部１０４ａの本体部１０５の周面に対して横側方から下方に向けて押圧することになるが、上述してきたボス部１０４に対するクランプユニット５の保持構造とは何ら相違なくクランプ可能である。

以上説明したような構成を備える本実施形態に係るクランプ装置１によれば、インパネ１０１等の樹脂製部品の加工時における金型を廃止できると共に、多品種に対応することができ、汎用性を向上させることができる。すなわち、クランプ装置１によれば、案内支持部１４に対して加工対象物であるインパネ１０１の非意匠面側に形成された突起状のボス部１０４を挿入し、固定機構部１５によってボス部１０４を押圧しながら固定可能なので、所定のボス部を備えた加工対象物であれば、品種を問わず保持することが可能となり、専用の金型等が不要となることから製造原価の低減を図ることが可能となる。

具体的には、本実施形態に係るクランプ装置１によれば、まず、加工対象物であるインパネ１０１を、クランプ装置一台で品種を問わず保持することができるので、ロボット１２０等の汎用装置を用いて一次加工時の余剰部分の除去等を行うことが可能となる。よって、従来のように、インパネ１０１を保持するための専用の位置決め用の金型を必要とせず、更に、専用の打ち抜き型は、汎用性のあるロボット１２０等に置き換え可能なため、打ち抜き型も不要となり、高額な型のコストがかからず製造原価の低減を図ることが可能となる。

また、クランプユニット５による保持機構は、加工対象物のボス部１０４を非意匠面である裏面１０３側である下側からクランプすることから意匠面である表面１０２と接触することはない。従って、意匠面へのキズ等の発生を防止でき、歩留まりを向上させて製造原価の低減を更に図ることが可能となる。この場合、実際に加工を行う装置をロボット１２０とすれば、本二次加工が起因する意匠面に対するキズ等の発生を限りなくゼロにすることが可能となる。

また、クランプ装置１の大きさは、架台部２上に、加工対象物の大きさに見合った数のクランプ部３を配設できればいいので非常に小型であり、装置の設置スペースを最小に抑えることが可能となる。

更に、品種切替え時においては、品種ごとの交換部品が発生せず、金型等の交換部品を保管するための別途のスペースも不要となる。

次に、本実施形態に係るクランプ装置１の使用手順について図１０、図１１を参照しながら説明する。

まず、図１０に示すように、加工を行う加工対象物の品種に応じてクランプ部３の位置決めを行う（ステップＳ１）。ここでは、予め品種毎にＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置情報が入力されたデータ群から対象とする品種を選択することで、各クランプ部３の三軸ユニット４の各サーボモータ１０ａが品種に応じた所定量の移動を行うことで、クランプユニット５の位置決めが行われる。本実施形態では、加工対象物としてインパネ１０１が選択される。

次に、加工対象物をクランプ装置１にセットする（ステップＳ２）。ここでは、加工対象物であるインパネ１０１の裏面１０３に形成された所定のボス部１０４を、裏面１０３を下側として各クランプユニット５のボス部挿入空間３２に上方から挿入させることで、初期的にインパネ１０１がクランプ装置１にセットされる。

次に、クランプスイッチ（図示せず）を押下してインパネ１０１のクランプを実施する（ステップＳ３）。ここでは、シリンダ機構３８の給気ポート４４にエアが送られることで、ピストンロッド３９がシリンダチューブ４３から延び出て軸支部４０が上昇し、その軸支部４０の上昇と連動してガイド部２１の回動軸３７を中心にクランプ爪２８が作用軸４８を上げる方向へと回動する。このクランプ爪２８の回動に伴い、ボス部１０４が横側方から下方にかけて押圧されクランプされた状態となる。

また、各クランプ部３のＺ軸検出スイッチ３１が全てＯＮ状態となっているか否かの判断を行う（ステップＳ４）。Ｚ軸検出スイッチ３１によるＯＮ・ＯＦＦ状態の判断は、ボス部挿入空間３２に挿入されたボス部１０４の先端が、位置決めブロック２０の土台部２２に埋設したＺ軸検出スイッチ３１の釦を上方から押下したこと、すなわち、土台部２２の上面（Ｚ軸方向の位置決め基準）に当接したことが検出されたか否かによって行われる。

クランプ部３のＺ軸検出スイッチ３１が全てＯＮ状態でないと判断された場合、つまり複数のＺ軸検出スイッチ３１のうち一つでもＯＦＦ状態であった場合には、エラーを報知する（ステップＳ６）と共に、クランプを解除する（ステップＳ８）

一方、ステップＳ４において全てのＺ軸検出スイッチ３１がＯＮ状態であると判断された場合は、インパネ１０１がクランプ装置１によって確実に保持された状態となっている。従って、この場合、これらの情報がロボット１２０に送られてロボット１２０による加工が開始される（ステップＳ５）。

次に、インパネ１０１の加工が終了したか否かを判断する（ステップＳ７）。このステップでの判断は、ロボット１２０からの加工終了信号や時間制御によるタイムアウト等、加工終了を示す何らかの情報がクランプ装置１に与えられるか否かによってなされる。

加工終了の場合（ステップＳ７、ＹＥＳの場合）には、クランプ装置１のクランプが解除される（ステップＳ８）。この場合、シリンダ機構３８の排気ポート４５にエアが送られることでピストンロッド３９がシリンダチューブ４３に入り込んで軸支部４０が下降し、その軸支部４０の下降と連動してガイド部２１の回動軸３７を中心にクランプ爪２８が作用軸４８を下げる方向へと回動する。このクランプ爪２８の回動に伴い、各ボス部１０４に上方への力が与えられてボス部１０４への押圧力が解除される。従って、インパネ１０１をクランプ装置１から取り外すことができる。

次に、図１１に示すように、加工の継続と品種変更に関する使用の手順を説明する。

まず、インパネ１０１の加工が終了した後、品種変更をするか否かを判断する（ステップＳ９）。ここで、品種変更を実施する場合には、品種変更スイッチ（図示せず）を押下して、加工を行う加工対象物の品種に応じてクランプ部３の位置決めを行う（ステップＳ１０）。本操作は、上述したステップＳ１と同様である。

また、品種変更を行わずに継続して同様の品種を加工する場合には、既にクランプ装置１に次の加工対象物がセットされているか否かを判断する（ステップＳ１１）。判断においては、作業者の目視判断と共に、Ｚ軸検出スイッチ３１等を併用できる。また、ステップＳ１０にて品種に応じたクランプ部３の位置決めが行われた後、既に加工対象物がセットされているか否かの判断が行われる（ステップＳ１１）。

次の加工対象物がクランプ装置１にセットされている場合には、クランプスイッチを押下してクランプを実施する（ステップＳ１３）。本ステップは上述したステップＳ３と同様である。

加工対象物がクランプ装置１にセットされていない場合には、加工対象物をクランプ装置１にセットする（ステップＳ１２）。本ステップは上述したステップＳ２と同様である。また、ステップＳ１２にて加工対象物がクランプ装置１にセットされた後、クランプスイッチを押下してクランプを実施する（ステップＳ１３）。

以下、加工対象物のクランプから加工、クランプ解除までの流れ（ステップＳ１４〜Ｓ１８）は、上述したステップＳ４〜Ｓ８と同様であるため説明を省略する。

以上、説明したように本実施形態に係るクランプ装置１の使用手順は、クランプ装置１の構造をより理解し易くするための一使用手順例を説明したものであり、本発明に係るクランプ装置１の使用手順は本使用手順に限定されたものではい。

なお、本実施形態に係るクランプ装置１は、加工対象物であるインパネ１０１の非意匠面である裏面１０３に形成されたボス部１０４をクランプすることで全体を保持しているが、例えば、裏面１０３であってボス部１０４を形成していない側面等については、本実施形態に係るクランプユニット５以外の公知のクランプ構造によって、補助的にクランプしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ クランプ装置
２ 架台部
３ クランプ部
４ 三軸ユニット
５ クランプユニット
１４ 案内支持部
１５ 固定機構部
２３ 突片部
２６ 位置決め溝
２８ クランプ爪
３７ 回動軸
４０ 軸支部
１０１ インパネ
１０２ 表面（意匠面）
１０３ 裏面（非意匠面）
１０４ ボス部
１０５ 本体部
１０６ リブ部

Claims (4)

1. 意匠面及び非意匠面を有し、前記非意匠面に突起状のボス部を有する樹脂製部品を所定の姿勢で保持するクランプユニットであって、
   前記ボス部を受け入れて前記ボス部を案内支持する案内支持部と、
   前記案内支持部に支持された前記ボス部を押圧することで前記ボス部を固定する固定機構部と、を備えた
   ことを特徴とするクランプユニット。
2. 前記ボス部は、筒状の本体部と、該本体部の周面に形成されたリブ部とを有し、
   前記案内支持部は、前記リブ部を係止して前記ボス部を位置決めする位置決め溝を有することを特徴とする請求項１に記載のクランプユニット。
3. 前記案内支持部は、前記ボス部の少なくとも一部を案内支持する突片部を含み、
   前記固定機構部は、
   所定の回動軸により回動可能に支持され、回動動作によって前記突片部とともに前記ボス部を挟持して固定するクランプ爪と、
   前記クランプ爪に対して前記回動軸と回動軸方向を平行とする軸支部により相対回動自在に連結され、伸縮動作によって前記軸支部を移動させることで前記クランプ爪を回動させるシリンダ機構と、を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のクランプユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のクランプユニットを備えたクランプ装置であって、
   架台部と、
   前記架台部上に配設されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向に移動自在の三軸ユニットと、を備え、
   前記クランプユニットは、前記三軸ユニット上に連設された
   ことを特徴とするクランプ装置。

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