JP3584006B2 - 位置決めクランプ装置 - Google Patents

Description

【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、先端部から基端部に向けて屈曲し、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位置決め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１８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１８ａ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１７ｂ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２３ａ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２３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２４ｃ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１０ｂ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３４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、位置決め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２５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

Claims (2)

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、
   先端部から基端部に向けて屈曲し、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位置決め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。

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