JP2023163452A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランプ装置に設けられた逃がし通路内にスパッタが堆積することを防止することが可能なクランプ装置を提供する。【解決手段】ピン部２０とワーク受け２６面とを有し、前記ピン部の周壁に第１の開口２１が形成されたロケートピン１２と、前記ロケートピンの基端部に接続され、周壁に第２の開口３２Ａ，３２Ｂを有するとともに、逃がし通路３６Ａ，３６Ｂを有する筒状のハウジング１３と、前記ロケートピン及び前記ハウジングの内部空間１２ａ，１３ａに配置され、クランプ位置とアンクランプ位置とに変位可能なクランプアーム１４と、前記逃がし通路に配置された帯板状のガード部材１５Ａ，１５Ｂと、を備えたクランプ装置１０において、前記逃がし通路の底面３７Ａ，３７Ｂは、前記第２の開口側が下方となる下り傾斜面に形成され、前記ガード部材は、前記クランプアームの側面から前記逃がし通路の前記底面まで連なる下り傾斜面状をなす。【選択図】図２

Description

本発明は、クランプ装置に関し、特に、パネル状のワークを位置決めした上でクランプするクランプ装置に関する。

自動車の車体は、複数のパネルを溶接して組み立てられる。各パネルを溶接する際には、パネルをクランプ装置により位置決めして固定している。クランプ装置は、クランプ対象となるワーク（パネル）に形成されたクランプ孔に挿入される位置決め用のロケートピンと、位置決めされたワークをクランプするクランプアームとを有している。

例えば、特許文献１に記載のクランプ装置では、ロケートピンが、ワークのクランプ孔に挿入されるピン部と、パネルのクランプ孔の周縁部を受けるワーク受け面とを有している。このロケートピンは、ピン部の周壁に形成された開口と連通する内部空間を有しており、筒状のハウジングの先端に装着されている。ロケートピンの内部空間とハウジングの内部空間は連通しており、クランプアームは、この内部空間に収容されている。クランプアームは、駆動機構の動力を受けて、クランプアームの先端部がロケートピンの開口から外部に突出してワーク受け面に載置されたワークをクランプ可能なクランプ位置と、クランプアームの先端部がロケートピンの内部空間内に収容されるアンクランプ位置とに移動する。

クランプ装置でワークをクランプした状態でワークに溶接を施すと、溶接によって生じたスパッタが、ロケートピンの開口からクランプ装置の内部へ入り込み、クランプアームの動作不良を起こすことがある。

動作不良を回避するため、特許文献１に記載のクランプ装置では、ハウジングに、スパッタを外部へ排出するための逃がし通路を設けている。逃がし通路は、ハウジングの内部空間と、ハウジングの周壁に形成された逃がし開口とを連通する水平に延びる通路である。このクランプ装置は、さらに、クランプアームの側面から逃がし通路の水平な底面まで延びる帯板状のガード部材を備えている。

特許文献１に記載のクランプ装置では、ロケートピンの開口からクランプ装置の内部に入り込んだスパッタが、ロケートピンの内周面とガード部材の表面との間の通路を通ってハウジングの逃がし通路へ案内される。これにより、ハウジングの内部空間にスパッタが侵入することを抑制している。

特開２００５－３２４３１８号公報

従来のクランプ装置では、ハウジングに形成された逃がし通路の底面が水平面になっているため、この底面にスパッタが堆積していく。堆積したスパッタにより逃がし通路に詰まりが生じた場合、逃がし通路内に圧縮空気を導入してスパッタを除去することができるが、粉塵が舞う要因となり、作業環境上好ましくないという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、クランプ装置に設けられたスパッタの逃がし通路内にスパッタが堆積することを防止することが可能なクランプ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、パネル状のワークに形成されたクランプ孔に挿入されるピン部と、該ピン部の基端部から径方向外側に広がるワーク受け面と、を有し、前記ピン部の周壁に内部空間と連通する第１の開口が形成されたロケートピンと、前記ロケートピンの基端部に接続され、周壁に第２の開口を有するとともに、前記第２の開口と前記ロケートピンの内部空間とを連通する逃がし通路を有する筒状のハウジングと、前記ロケートピン及び前記ハウジングの内部空間に配置され、先端部が前記第１の開口から外部に突出して前記ワーク受け面に載置された前記ワークをクランプ可能なクランプ位置と、該先端部が前記内部空間内に収容されるアンクランプ位置とに変位可能なクランプアームと、前記逃がし通路に配置され、前記クランプアームの側面から前記第２の開口に向かって延びる帯板状のガード部材と、を備えたクランプ装置において、前記逃がし通路の底面は、前記ロケートピンの先端を上方に向けた状態で、前記第２の開口側が下方となる下り傾斜面に形成されており、前記ガード部材は、前記クランプアーム又は前記ハウジングに取付けられ、前記クランプアームの側面から前記逃がし通路の前記底面まで連なる下り傾斜面状をなすことを特徴とする。

本発明に係るクランプ装置によれば、クランプ装置に設けられたスパッタの逃がし通路内にスパッタが堆積することを防止することができる。

本発明の一実施の形態に係るクランプ装置の側面図である。 クランプ装置のアンクランプ状態を示す断面図である。 クランプ装置の斜め断面図である。 クランプ装置のクランプ状態を示す断面図である。 クランプアーム及びガード部材の斜視図である。 クランプ状態にあるクランプ装置の要部拡大断面図である。 アンクランプ状態にあるクランプ装置の要部の拡大断面図である。

図１は、本発明の一実施の形態に係るクランプ装置１０の側面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。クランプ装置１０は、パネル状のワーク８０を位置決めした上でクランプする装置である。クランプ装置１０は、ロケートピン１２と、ハウジング１３と、クランプアーム１４と、ガード部材１５Ａ，１５Ｂと、シリンダ１６と、を備える。ワーク８０は、ロケートピン１２が挿入される位置決め用のクランプ孔８２を有する。図２に示すように、クランプ装置１０は、内部に入り込んだスパッタをクランプ装置１０の外部に排出するための逃がし通路３６Ａ，３６Ｂを有している。以下の説明では、クランプ装置１０において、ロケートピン１２側を先端側、シリンダ１６側と基端側と称する。

ロケートピン１２は、ワーク８０に形成されたクランプ孔８２に挿入されるピン部２０と、ワーク８０が載置されるワーク受け部２４と、を備えるとともに、ワーク受け部２４からピン部２０まで連なる内部空間１２ａを有している。

ピン部２０は、先端が閉じた中空の円柱状に形成されており、周壁に、ロケートピン１２の内部空間１２ａと連通する第１の開口を有している。本実施形態では、第１の開口として、ピン部２０の周壁に、ピン部２０の軸方向に長く延びる第１のスリット開口２１が形成されている。クランプアーム１４の先端部は、この第１のスリット開口２１からロケートピン１２の外部へ突出可能に構成される。本実施形態では、ピン部２０の周壁において、第１のスリット開口２１と反対側の周壁に、ロケートピン１２の内部空間１２ａと連通する第２のスリット開口２２が形成されている。なお、クランプ装置１０は第２のスリット開口２２を有していない構成であってもよい。

ワーク受け部２４は、ピン部２０の基端部に接続されたピン部２０よりも大径の筒状の部位である。ワーク受け部２４の先端側の表面には、ピン部２０の基端部から径方向外側に広がるワーク受け面２６が形成されている。ワーク受け面２６は、ワーク８０のクランプ孔８２にピン部２０を挿入した状態で、ワーク８０のクランプ孔８２の周辺部が載置される面である。なお、本実施形態のロケートピン１２では、ピン部２０が中空の円柱状、ワーク受け部２４が四角筒状に形成されているが、断面形状は、円形や四角形に限られず、適宜設定することができる。

ハウジング１３は、ロケートピン１２の基端部に接続され、筒状に形成されている。ハウジング１３は、ロケートピン１２の内部空間１２ａを介して第１のスリット開口２１と連通する少なくとも１つの第２の開口を周壁に有している。本実施形態では、第２の開口として、２つの逃がし開口、すなわち、第１のスリット開口２１と同一方向に開口した第１の逃がし開口３２Ａと、これと反対側の周壁に形成された第２の逃がし開口３２Ｂとを有している。図１、図２及び図３に示すように、本実施形態のハウジング１３は、第１の側面３１ａ、第２の側面３１ｂ、第３の側面３１ｃ及び第４の側面３１ｄに囲まれた断面略四角形の柱状体に、クランプアーム１４及び後述するピストンロッド６６が挿入される内部空間１３ａを形成した筒状に形成されている。ハウジング１３において、対向する第１の側面３１ａ及び第３の側面３１ｃのそれぞれには、軸方向に長く延びる長方形の逃がし開口３２Ａ，３２Ｂが形成されている。

ハウジング１３は、クランプアーム１４を組付けた状態で、内部に、ロケートピン１２の内部空間１２ａと第１の逃がし開口３２Ａとを連通する第１の逃がし通路３６Ａと、ロケートピン１２の内部空間１２ａと第２の逃がし開口３２Ｂとを連通する第２の逃がし通路３６Ｂと、を有している。ハウジング１３からクランプアーム１４が取り外された状態で、ハウジング１３の内部空間１３ａと第１及び第２の逃がし通路３６Ａ，３６Ｂは連通している。

ハウジング１３の内部には、シリンダ１６のピストンロッド６６と、これに連結されたクランプアーム１４の基端部とが挿通される筒状体３８が配置されている。筒状体３８の先端側の外表面は、筒状体３８の先端から各逃がし開口３２Ａ，３２Ｂの下端（ハウジング１３の基端側の端）に向かって傾斜する傾斜面に形成されている。この傾斜面は、各逃がし通路３６Ａ，３６Ｂの底面３７Ａ，３７Ｂを形成している。底面３７Ａ，３７Ｂは、クランプ装置１０のロケートピン１２の先端を上方に向けた状態で、逃がし通路３６Ａ，３６Ｂ側が下方となる下り傾斜面となっている。

なお、本実施形態では、ロケートピン１２と、ハウジング１３とが別体に形成されているが、これらは一体に形成されていてもよい。また、本実施形態では、ハウジング１３の内部に配置される筒状体３８が、ハウジング１３と別体に形成されているが、これらは一体に形成されていてもよい。

クランプアーム１４は、ハウジング１３の内部空間１３ａからロケートピン１２の内部空間１２ａに亘って配置され、ロケートピン１２の軸方向に長く延びる略棒状の部材である。クランプアーム１４は、図２に示すように、先端部がロケートピン１２の内部空間１２ａに収容されたアンクランプ位置と、図４に示すように、先端部がスリット開口２１から外部に突出したクランプ位置とに変位可能に構成されている。クランプアーム１４の先端部には、鉤形状をなすクランプ部４１が形成されている。クランプアーム１４の長さ方向の中間部には、ガイド孔４４が形成されている。ガイド孔４４は、クランプアーム１４の長さ方向に長く延びる屈曲した長孔である。ガイド孔４４には、ハウジング１３に固定されたガイドピン３９が挿通されている。

図４及び図５に示すように、クランプアーム１４は、ロケートピン１２内に収容される先端部側が、ハウジング１３内に収容される基端部よりも細く形成されている。本実施形態のクランプアーム１４は、先端部側が断面略四角形の棒状に形成されている。クランプアーム１４の４つの側面４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ（図１、図２及び図５を参照）は、それぞれ、ハウジング１３の４つの側面３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを向くように配置されており、クランプ部４１は、クランプアーム１４の第１の側面４２ａに設けられている。

ガード部材１５Ａ，１５Ｂは、ハウジング１３又はクランプアーム１４に取付けられ、ハウジング１３の内部空間１３ａ（特に、ピストンロッド６６とクランプアーム１４の基端部とが収容される筒状体３８の内部空間３８ａ）への異物の進入を抑制するものである。ガード部材１５Ａ，１５Ｂは、図５に示すように、帯板状に形成されている。ガード部材１５Ａ，１５Ｂは、第１の逃がし通路３６Ａ内と、第２の逃がし通路３６Ｂ内とにそれぞれ配置されている。本実施形態のガード部材１５は、クランプアーム１４の正面である側面４２ａから、第１の逃がし開口３２Ａに向かって延びる第１のガード部材１５Ａと、クランプアーム１４の背面である側面４２ｃ（側面４２ａの反対側の側面）から、第２の逃がし開口３２Ｂに向かって延びる第２のガード部材１５Ｂとを有している。

本実施形態において、各ガード部材１５Ａ，１５Ｂは、クランプアーム１４に取付けられている。第１のガード部材１５Ａは、第１の端部５１が、クランプアーム１４の側面４２ａに取付けられ、該側面４２ａから第１の逃がし通路３６Ａの底面３７Ａまで延びている。第２のガード部材１５Ｂは、第１の端部５１が、クランプアーム１４の側面４２ｃに取付けられ、該側面４２ｃから第２の逃がし通路３６Ｂの底面３７Ｂまで延びている。各ガード部材１５Ａ，１５Ｂの第１の端部５１は、溶接等によってクランプアーム１４に接合されている。本実施形態では、図２に示すように、各ガード部材１５Ａ，１５Ｂの第１の端部５１が、クランプアーム１４の側面４２ａ，４２ｃに設けられた嵌め込み溝４３に嵌め込まれた状態で接合されている。ハウジング１３にクランプアーム１４及び各ガード部材１５Ａ，１５Ｂが組付けられた状態では、各ガード部材１５Ａ，１５Ｂによって、ハウジング１３においてクランプアーム１４の基部が挿入される内部空間１３ａと各逃がし通路３６Ａ，３６Ｂとの連続性が遮断される。

各ガード部材１５Ａ，１５Ｂの第２の端部５２は、クランプアーム１４の移動に伴って各逃がし通路３６Ａ，３６Ｂの底面３７Ａ，３７Ｂ上を移動する。図２及び図４に示すように、各ガード部材１５Ａ，１５Ｂは、第２の端部５２が、逃がし通路３６Ａ，３６Ｂ内に収まる範囲で移動する（すなわち、逃がし開口３２Ａ，３２Ｂから外部へ出ない）ように長さが設定されている。

シリンダ１６は、クランプアーム１４に駆動力を付与する駆動機構を構成している。図２に示すように、シリンダ１６は、シリンダ本体６０と、ピストン６４と、ピストンロッド６６と、を備える。

シリンダ本体６０は、ハウジング１３と同一軸上に配置された有底の筒状に形成されており、本実施形態では、断面が略四角形の筒状に形成されている。シリンダ本体６０の内部空間は、シリンダ１６を作動させる作動流体が導入されるシリンダ室を構成している。シリンダ本体６０の先端部は、ハウジング１３の基端部に接合されている。シリンダ本体６０の先端部は開口しており、この開口端部は、蓋体６１によって閉塞されている。蓋体６１の中央部には、ピストンロッド６６が貫通する孔が形成されている。シリンダ本体６０の側面には、シリンダ室内への作動流体の導入や、導入された作動流体の排出を行うための２つのポート６２，６３が設けられている。本実施形態では、作動流体として圧縮空気を用いている。

ピストン６４は、シリンダ室内をシリンダ１６の軸方向に移動自在に設けられているとともに、シリンダ室を第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とに分割する。図示例では、シリンダ１６の先端側（ハウジング１３側）の室を第１室Ｒ１とし、基端側を第２室Ｒ２としている。シリンダ１６の２つのポート６２，６３のうち、第１のポート６２は第１室Ｒ１と連通し、第２のポート６３は第２室Ｒ２と連通している。ピストン６４には、ピストンロッド６６が固定されている。

ピストンロッド６６は、ピストン６４の往復移動に伴って、軸方向に往復移動する。ピストンロッド６６の先端部には、ピン６７が固定されており、このピン６７を介してクランプアーム１４の基端部がピストンロッド６６に連結されている。

次に、上述したクランプ装置１０の動作について説明する。クランプ装置１０は、シリンダ１６が作動してピストンロッド６４が軸方向に往復運動すると、ピストンロッド６４に接続されたクランプアーム１４がこれに追従して往復運動する。具体的には、シリンダ１６の第１のポート６２から第１室Ｒ１に圧縮空気が導入され、第２室Ｒ２内の空気が第２のポート６３からが排出されると、ピストン６４、ピストンロッド６６及びクランプアーム１４がロケートピン１２側へ移動する。また、第２のポート６３から第２室Ｒ２に圧縮空気が導入され、第１室Ｒ１内の空気が第１のポート６２から排出されると、ピストン６４、ピストンロッド６６及びクランプアーム１４がシリンダ１６側へ移動する。クランプアーム１４は、ガイド孔４４及びガイドピン６７によって移動方向をガイドされながら移動し、図２に示すアンクランプ位置と図４に示すクランプ位置とに変位する。

図６に示すように、このクランプ装置１０では、ワーク８０をクランプしてワーク８０にスポット溶接を施した際、溶接によって生じたスパッタＳがロケートピン１２のスリット開口２１，２２からクランプ装置１０の内部に入り込むことがある。入り込んだスパッタＳは、クランプアーム１４の背面（側面４２ｃ）とロケートピン１２の内周面との間の隙間を通ってハウジング１３内に入り込むが、第２のガード部材１５Ｂによってハウジング１３の奥方への侵入が抑制されるとともに、第２の逃がし通路３６Ｂを通って第２の逃がし開口３２Ｂからクランプ装置１０の外部へ排出される。この際、第２のガード部材１５Ｂの表面及び第２の逃がし通路３６Ｂの底面３７Ｂは、下り傾斜面に形成されているため、スパッタＳを第２の逃がし通路３６Ｂ内に堆積させることなく、クランプ装置１０の外部へ排出することができる。

図７に示すように、クランプ装置１０がアンクランプ状態にある場合にも、スパッタＳがロケートピン１２のスリット開口２１，２２からクランプ装置１０の内部に入り込むことがある。かかる場合、入り込んだスパッタＳは、クランプアーム１４の正面（側面４２ａ）とロケートピン１２の内周面との間の隙間、及び、クランプアーム１４の背面（側面４２ｃ）とロケートピン１２の内周面との間の隙間を通ってハウジング１３内に入り込む。入り込んだスパッタＳは、ガード部材１５Ａ，１５Ｂによってハウジング１３の奥方への侵入が抑制されるとともに、第１の逃がし通路開口３２Ａ又は第２の逃がし開口３２Ｂからクランプ装置１０の外部へ排出される。この際、ガード部材１５Ａ，１５Ｂの表面及び第１及び第２の逃がし通路３６Ａ，３６Ｂの底面３７Ａ，３７Ｂは、下り傾斜面に形成されているため、スパッタＳを各逃がし通路３６Ａ，３６Ｂ内に堆積させることなく、クランプ装置１０の外部へ排出することができる。

上述したように、本実施形態のクランプ装置１０は、スパッタＳがクランプ装置１０の内部に入り込んできた場合に、スパッタＳが逃がし通路３６Ａ，３６Ｂ内に堆積することを防止しながらハウジング１３の外部へ排出することができる。これにより、クランプ装置１０内に堆積したスパッタＳを圧縮空気で除去する作業をなくすことができる。

また、上述したクランプ装置１０では、クランプアーム１４の移動に伴って、ガード部材１５Ａ，１５Ｂが移動するため、ガード部材１５Ａ，１５Ｂの表面に付着したスパッタＳを効率よく落とすことができる。また、この際、ガード部材１５Ａ，１５Ｂの第２の端部５２が、逃がし通路３６Ａ，３６Ｂの底面３７Ａ，３７Ｂ上を移動するため、底面３７Ａ，３７Ｂに付着したスパッタＳを第２の端部５２によって擦り落とすことができる。

また、ガード部材１５Ａ，１５Ｂはバネ性を有しているため、ガード部材１５Ａ，１５Ｂをクランプアーム１４の動作に追従させて柔軟に変形させることができる。これにより、クランプアーム１４のクランプ動作及びアンクランプ動作を良好に保つことができる。また、ガード部材１５Ａ，１５Ｂの弾性変形により、ガード部材１５Ａ，１５ＢにスパッタＳが付着することを抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、ガード部材１５Ａ，１５Ｂは、第２の端部５２が、逃がし通路３６Ａ，３６Ｂの底面３７Ａ，３７Ｂに接合されており、第１の端部５１がクランプアーム１４と非接合状態で接触している構成であってもよい。

１０ クランプ装置
１２ ロケートピン
１２ａ ロケートピンの内部空間
１３ ハウジング
１３ａ ハウジングの内部空間
１４ クランプアーム
１５Ａ 第１のガード部材
１５Ｂ 第２のガード部材
１６ シリンダ
２０ ピン部
２１ 第１のスリット開口
２２ 第２のスリット開口
２４ ワーク受け部
２６ ワーク受け面
３２Ａ 第１の逃がし開口
３２Ｂ 第２の逃がし開口
３６Ａ 第１の逃がし通路
３６Ｂ 第２の逃がし通路
３７Ａ 第１の逃がし通路の底面
３７Ｂ 第２の逃がし通路の底面
８０ ワーク
８２ クランプ孔
Ｓ スパッタ

Claims (5)

1. パネル状のワークに形成されたクランプ孔に挿入されるピン部と、該ピン部の基端部から径方向外側に広がるワーク受け面と、を有し、前記ピン部の周壁に内部空間と連通する第１の開口が形成されたロケートピンと、
   前記ロケートピンの基端部に接続され、周壁に第２の開口を有するとともに、前記第２の開口と前記ロケートピンの内部空間とを連通する逃がし通路を有する筒状のハウジングと、
   前記ロケートピン及び前記ハウジングの内部空間に配置され、先端部が前記第１の開口から外部に突出して前記ワーク受け面に載置された前記ワークをクランプ可能なクランプ位置と、該先端部が前記内部空間内に収容されるアンクランプ位置とに変位可能なクランプアームと、
   前記逃がし通路に配置され、前記クランプアームの側面から前記第２の開口に向かって延びる帯板状のガード部材と、
   を備えたクランプ装置において、
   前記逃がし通路の底面は、前記ロケートピンの先端を上方に向けた状態で、前記第２の開口側が下方となる下り傾斜面に形成されており、
   前記ガード部材は、前記クランプアーム又は前記ハウジングに取付けられ、前記クランプアームの側面から前記逃がし通路の前記底面まで連なる下り傾斜面状をなすことを特徴とするクランプ装置。
2. 前記ガード部材は、第１の端部が前記クランプアームの側面に取付けられており、前記クランプアームの変位に伴って、第２の端部が前記逃がし通路の前記底面上を移動することを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記ガード部材の前記第２の端部は、前記逃がし通路内に収まる範囲で移動することを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
4. 前記第２の開口は、前記ハウジングの周方向において前記第１の開口と同一の方向に開口した第１の逃がし開口と、前記第１の逃がし開口と反対側の周壁に形成された第２の逃がし開口とを有し、
   前記逃がし通路は、前記ロケートピンの内部空間と前記第１の逃がし開口とを連通する第１の逃がし通路と、前記ロケートピンの内部空間と前記第２の逃がし開口とを連通する第２の逃がし通路とを有し、
   前記ガード部材は、前記クランプアームの前記第１の逃がし開口側の側面から前記第１の逃がし通路の底面まで延びる第１のガード部材と、前記クランプアームの前記第２の逃がし開口側の側面から前記第２の逃がし通路の底面まで延びる第２のガード部材とを有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のクランプ装置。
5. 前記ガード部材は、板バネで形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のクランプ装置。

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