JP3894815B2 - 位置決めクランプ装置 - Google Patents

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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、スリットの部分は開放された断面形状となっており、溶接スパッタがこの断面からロケートピン内部に侵入してしまい、シリンダ本体とピストンとの隙間またはロケートピンとクランプアームとの隙間に挟まったりして、ピストンの上下動を妨げる等の作動トラブルが発生していた。
【0005】
本発明の目的は、溶接時のスパッタが内部に入りづらく、従って、作動トラブルが発生しにくい位置決めクランプ装置を得ることである。
【0006】
【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、パネル材が接触する先端面が形成された筒状受け体を有するワーク受台と、頭部と筒部とを備え、前記先端面から突出して前記筒状受け体に摺動自在に装着されるロケートピンと、前記筒部内に形成されたアーム収容孔に連通するとともに前記頭部の外周面に開口して形成されたピン収容孔に往復動自在に装着されるクランプ片と、前記アーム収容孔に組み込まれ、基端部が前記筒状受け体に揺動自在に取り付けられ、先端が前記クランプ片に係合するアームと、前記ワーク受台に設けられ、前記ロケートピンを軸方向に往復動する駆動手段と、前記アームに形成されたカム溝に係合させて前記筒状受け体に固定され、前記ロケートピンの軸方向移動を前記アームを介して前記クランプ片の往復動に変換するカムピンとを有し、前記ロケートピンの後退移動と前記クランプ片の突出移動により前記パネル材を前記クランプ片と前記先端面との間でクランプすることを特徴とする。
【0007】
本発明の位置決めクランプ装置は、前記ピン収容孔は、前記頭部の軸方向に対して直角の方向に形成されてもよい。
【0008】
本発明の位置決めクランプ装置は、前記駆動手段は、前記ワーク受台に固定されたシリンダチューブと、前記シリンダチューブ内に往復動自在に装着されたピストンと、前記筒状受け体内に挿入され、前記アームと前記ピストンとを連結するピストンロッドとを有してもよい。
【0009】
【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のアンクランプ時における状態を示す断面図であり、図2は図1の左側面図であり、図3は図1の部分拡大図であり、図4は図3におけるA−A線に沿う断面図であり、図5はクランプ時における図1の部分拡大図であり、図6はクランプ時の図5におけるA−A線に沿う断面図である。
【0010】
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10aとこれの一方向に一体となった筒状受け体10bとを有しており、取付フランジ10aの部分で自動車生産ラインにおける所定の組立てステージに取り付けられることになる。取付フランジ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1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。
【0011】
ピストン12に固定されたピストンロッド13は、図1に示すように、シリンダチューブ11の一端側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の筒状受け体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に連動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。
【0012】
ワーク受台10の筒状受け体10b内には、半球形状の頭部18aと筒部18bと取付フランジ部18cと筒体18eとが一体となったロケートピン18が挿入されており、筒体18eは、連結ピン21によってピストンロッド13に連結されている。
【0013】
筒状受け体10bの先端面には、円筒部22aと取付フランジ部22bとが一体となったワーク受け筒体22が固定されており、ワーク受け筒体22および筒状受け体10bにはロケートピン18が組み込まれ、頭部18aおよび筒部18bの一部が筒状受け体10bの先端面から突出している。ワーク受け筒体22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22c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18が嵌合することによってパネル材が位置決めされる。
【0014】
ロケートピン18の頭部18aには、軸方向に対して直角に延び筒部18bに連通するピン収容孔23が形成されている。この実施形態では、ピン収容孔23の開口面は丸形状であり、ピン収容孔23には、ピン収容孔23の形状および大きさに適合した略丸棒状のクランプ片24が往復動自在に装着されている。
【0015】
クランプ片24の側面部には、筒部18bのアーム収容孔18d内に配置されたアーム25の先端が係合されており、アーム25の基端部は、連結ピン26によりピストンロッド13の先端部に連結されている。図4,6に示されるように、連結ピン21の両端部は、ワーク受台10の筒状受け体10bに軸方向に沿って形成された長孔27の中に摺動自在に支持されており、連結ピン26の両端部は、ロケートピン18の筒部18bの中に位置している。長孔27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、それに連動してアーム25およびロケートピン18も前進移動し、ピストンロッド13が後退移動すると、アーム25およびロケートピン18も後退移動する。
【0016】
ワーク受台10の筒状受け体10bには、連結ピン21,26と平行になってカムピン28が固定されており、このカムピン28はアーム25に形成されたカム溝29および筒部18bに形成された長孔30を貫通している。カム溝29はアーム25の長手方向と平行となったストレート部29aとこれの後端部に連なった傾斜部29bとを有している。したがって、ピストンロッド13が前進限位置となると、図3,4に示すようにアーム25は傾斜部29bにカムピン28が入り込むことから、アーム25の先端部がピン収容孔23の開口と反対側に傾斜した状態となり、クランプ片24はピン収容孔23内に収納される。ピストンロッド13が後退限位置となると、図5,6に示すようにアーム25はストレート部29aにカムピン28が入り込むことから、アーム25の先端部がピン収容孔23の開口側に傾斜した状態となり、クランプ片24はピン収容孔23の開口から突出する。連結ピン21およびカムピン28の先端は、ワーク受台10に取り付けられるカバー31によって覆われている。
【0017】
図7はパネルを位置決めクランプした状態を示す断面図である。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18が嵌合される。そのときには、ロケートピン18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18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、クランプ片24は図3,4に示すように、ロケートピン18のピン収容孔23内に入り込んでいる。ロケートピン18に嵌合されたパネル材Pはワーク受け筒体22の先端のワーク接触面22cに接触することになる。
【0018】
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片24がピン収容孔23から迫り出して、図7に示すように、クランプ片24とワーク受け筒体22との間でパネル材Pが締結される。
【0019】
上述したように、ロケートピン18外周面は、上記公報に記載されたクランプ装置のようにアームが迫り出すスリットがロケートピンに形成されていないので、ピン収容孔23が形成された箇所以外は完全な円形となっており、ピン収容孔23もクランプ片24と隙間なく嵌合されている。このため、パネル材Pの溶接作業中にスパッタが発生しても、ロケートピン18の内部にスパッタが侵入するのをほぼ完全に防止することができ、従って、スパッタの侵入による作動トラブルの問題を解決できる。
【0020】
図8(A)は円形の位置決め孔を有するパネル材にロケートピンを嵌合したときの断面図であり、図8(B)は正方形の位置決め孔を有するパネル材にロケートピンを嵌合したときの断面図である。
【0021】
図8(A)のように、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18の外周面に対向して接触することになり、図8(B)のように、位置決め孔Hが正方形の場合には、少なくとも4箇所がロケートピン18の外周面に接触するので、位置決め孔Hの中心位置をロケートピン18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。
【0022】
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。
【0023】
たとえば、この実施の形態ではクランプ片24は円柱であったが略直方体等の形状であってもよい。また、ピン収容孔23は、ロケートピン18の軸方向に対して直角の方向に形成されているが、これ以外の角度で形成されていてもよいことは言うまでもない。更にたとえば、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よい。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、溶接時のスパッタが内部に入りづらく、従って、作動トラブルが発生しにくい位置決めクランプ装置が得られる。
【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のアンクランプ時における状態を示す断面図である。
【図2】図1の左側面図である。
【図3】図1の部分拡大図である。
【図4】図3におけるA−A線に沿う断面図である。
【図5】クランプ時における図1の部分拡大図である。
【図6】クランプ時の図5におけるA−A線に沿う断面図である。
【図7】パネル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)は円形の位置決め孔を有するパネル材にロケートピンを嵌合したときの断面図であり、(B)は正方形の位置決め孔を有するパネル材にロケートピンを嵌合したときの断面図である。
【符号の説明】
10 ワーク受台
10a 取付フランジ
10b 筒状受け体
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 ロケートピン
18a 頭部
18b 筒部
18c 取付フランジ部
18d アーム収容孔
18e 筒体
21,26 連結ピン
22 ワーク受け筒体
22a 円筒部
22b 取付フランジ部
22c ワーク接触面
23 ピン収容孔
24 クランプ片
25 アーム
27 長孔
28 カムピン
29 カム溝
30 長孔
31 カバー
P パネル材
H 位置決め孔

Claims (3)

  1. パネル材が接触する先端面が形成された筒状受け体を有するワーク受台と、
    頭部と筒部とを備え、前記先端面から突出して前記筒状受け体に摺動自在に装着されるロケートピンと、
    前記筒部内に形成されたアーム収容孔に連通するとともに前記頭部の外周面に開口して形成されたピン収容孔に往復動自在に装着されるクランプ片と、
    前記アーム収容孔に組み込まれ、基端部が前記筒状受け体に揺動自在に取り付けられ、先端が前記クランプ片に係合するアームと、
    前記ワーク受台に設けられ、前記ロケートピンを軸方向に往復動する駆動手段と、
    前記アームに形成されたカム溝に係合させて前記筒状受け体に固定され、前記ロケートピンの軸方向移動を前記アームを介して前記クランプ片の往復動に変換するカムピンとを有し、
    前記ロケートピンの後退移動と前記クランプ片の突出移動により前記パネル材を前記クランプ片と前記先端面との間でクランプす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、前記ピン収容孔は、前記頭部の軸方向に対して直角の方向に形成されたことを特徴とする位置決めクランプ装置。
  3. 請求項1または2記載の位置決めクランプ装置において、前記駆動手段は、前記ワーク受台に固定されたシリンダチューブと、前記シリンダチューブ内に往復動自在に装着されたピストンと、前記筒状受け体内に挿入され、前記アームと前記ピストンとを連結するピストンロッドとを有することを特徴とする位置決めクランプ装置。
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