JP4078076B2 - 流体圧シリンダおよびクランプ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮空気などの流体の圧力によりロッドを軸方向に往復動する流体圧シリンダに関し、特にパネル材を位置決め固定するためのクランプ装置に適用して有用な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、自動車車体はそれぞれ車体を構成する複数のパネル材をスポット溶接などの接合手段によって組立てることにより形成される。自動車車体を組立てるにはたとえば、特開平4-283034号公報に示されるように、パネル材を搬送台車にクランプ部材により締結した状態として、所定の間隔ごとに配置された作業ステージを有する車体組立ラインに搬送台車を移動させながら、各々の作業ステージでスポット溶接などの所定の組立作業を行うようにしている。車体組立ラインの最終ステージと最初のステージとを復帰ラインにより連結すれば、搬送台車は循環使用することができる。
【０００３】
搬送台車には、パネル材を位置決めした状態のもとでパネル材を固定するためにクランプ部材を設ける必要がある。このクランプ部材を空気圧シリンダによって駆動する場合には、搬送台車が移動している状態のもとでは、クランプ部材を作動させるための空気圧シリンダに空気圧を供給する配管を搬送台車から取り外さなければならない。したがって、最初のステージと最終ステージとにおいては搬送台車に設けられたクランプ部材作動用の空気圧シリンダに圧縮空気を供給してクランプ部材を開閉作動させるようにしているが、これらの中間のステージを搬送台車が移動する際には配管を搬送台車から取り外した状態とし、さらにパネル材をクランプ位置に保持する必要がある。
【０００４】
そのために、クランプ部材を作動させるための空気圧シリンダに対する空気圧の供給を停止した状態でピストンロッドを制動させるために、ブレーキを有する空気圧シリンダを用いることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブレーキ付きの空気圧シリンダは、クランプ部材に連結されるピストンロッドが緩むことを防止するようにしており、クランプ力をクランプ部材に加え続けることはできない。したがって、搬送過程にクランプ部材に衝撃力が作用してクランプ部材が緩むと、パネルにはクランプ力つまり締結力を加えることができずに、パネル材が緩むことがある。
【０００６】
本発明の目的は、ピストンロッドを所定の位置で固定することができるとともに、固定された位置においてピストンロッドに対してばね力を加えることができるようにした流体圧シリンダを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、流体圧により駆動されるピストンロッドを有するシリンダを用いてパネル材をクランプする場合に、シリンダに対する流体圧の供給を停止してもパネル材にクランプ力を加えることができるクランプ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体圧シリンダは、一端にエンドカバーが取り付けられ他端にロッドカバーが取り付けられたシリンダチューブを有するシリンダ本体と、前記シリンダチューブ内に軸方向に往復動自在に装着され、前進用流体室と後退用流体室とを区画するピストンと、前記シリンダ本体に軸方向に往復動自在に装着されるとともに前記ピストンが固定され、前記ロッドカバーから外部に突出するピストンロッドと、前記シリンダ本体に前記ピストンロッドに向けて進退移動自在に設けられ、前記ピストンロッドが前進方向あるいは後退方向のストローク端にまで移動したときに前記ピストンの戻り移動を規制するロック部材と、前記ロック部材に前記ピストンロッドに向かう方向のばね力を付勢するばね部材とを有し、前記ピストンロッドに固定される環状の係合部材に、前記ピストンがストローク端に向けて移動したときに前記ロック部材に接触して前記ロック部材をばね力に抗して後退移動させる環状の傾斜面と、前記ピストンがストローク端に近づいたときに前記ロック部材に形成されたテーパ面が係合する環状の楔面とを形成し、前記ロック部材により戻り移動が規制された状態のもとでは、前記流体室内の流体が排出されても、前記ばね部材のばね力を前記ロック部材と前記係合部材とを介して前記ピストンロッドに伝達することを特徴とする。
【０００９】
本発明のクランプ装置は、一端にエンドカバーが取り付けられ他端にロッドカバーが取り付けられたシリンダチューブを有するシリンダ本体と、前記シリンダチューブ内に軸方向に往復動自在に装着され、前進用流体室と後退用流体室とを区画するピストンと、前記シリンダ本体に軸方向に往復動自在に装着されるとともに前記ピストンが固定され、前記ロッドカバーから外部に突出するピストンロッドと、前記ピストンロッドに連結され、前記ピストンロッドの前進移動によりワークをクランプするクランプアームと、前記シリンダ本体に前記ピストンロッドに向けて進退移動自在に設けられ、前記ピストンロッドが前進方向あるいは後退方向のストローク端にまで移動したときに前記ピストンの戻り移動を規制するロック部材と、前記ロック部材に前記ピストンロッドに向かう方向のばね力を付勢するばね部材とを有し、前記ピストンロッドに固定される環状の係合部材に、前記ピストンがストローク端に向けて移動したときに前記ロック部材に接触して前記ロック部材をばね力に抗して後退移動させる環状の傾斜面と、前記ピストンがストローク端に近づいたときに前記ロック部材に形成されたテーパ面が係合する環状の楔面とを形成し、前記ロック部材により戻り移動が規制された状態のもとでは、前記流体室内の流体が排出されても、前記ばね部材のばね力を前記ロック部材と前記係合部材とを介して前記ピストンロッドに伝達することを特徴とする。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は搬送台車によって自動車車体を構成するパネル材を搬送するようにした自動車車体の組立ラインの一部を示す平面図である。搬送台車１０は複数の車輪１１を有し、最初のステージＳ1から最終のステージＳnまで走行する。最初のステージＳ1では車体を構成するパネル材がワークＷとして搬送台車１０に搬入され、最終のステージＳnでは所定の組立作業が終了したワークＷが搬送台車１０から取り外されることになる。それぞれの搬送台車１０にはワークＷをクランプつまり締結するためのクランプ装置１２が設けられている。図１においては、それぞれの搬送台車１０には２つずつクランプ装置１２が設けられているが、ワークＷのサイズなどに応じて任意の数のクランプ装置１２を搬送台車１０に設けることができる。
【００１３】
図２はクランプ装置１２を示す拡大正面図であり、搬送台車１０にはワークＷを支持するワーク支持台１３が設けられ、この支持台１３には支持台１３とによりワークＷをクランプするためのクランプアーム１４がピン１５ａを中心に揺動自在に装着されている。支持台１３には流体圧シリンダ１６がこれに固定されたクレビス１７の部分でピン１５ｂにより揺動自在に装着されており、流体圧シリンダ１６のピストンロッド１８がクランプアーム１４にピン１５ｃにより連結されている。クランプアーム１４はピストンロッド１８が前進移動つまり流体圧シリンダ１６の内部から突出する方向に移動し、所定のストローク端の位置まで移動するとワークＷをクランプすることになる。
【００１４】
図３は図２に示された流体圧シリンダ１６を拡大して示す断面図であり、この流体圧シリンダ１６はシリンダチューブ２０と、これの一端に取り付けられるエンドカバー２１と、他端に取り付けられるロッドカバー２２とを備えたシリンダ本体２３を有している。ロッドカバー２２はロック用筒体２４を介してシリンダチューブ２０の他端に取り付けられており、この筒体２４はシリンダ本体２３を構成している。
【００１５】
シリンダチューブ２０内には軸方向に往復動自在にピストン２５が装着されており、このピストン２５によってシリンダチューブ２０内は前進用流体室２６ａと、後退用流体室２６ｂとに区画されている。このピストン２５は前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給するとロッドカバー２２に向けて前進移動し、後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給するとエンドカバー２１に向けて後退移動することになる。ピストン２５はシール材２７ａが設けられた第１ディスク２７と、円筒部２８ａを有する第２ディスク２８と、頭部２９ａが設けられたねじ部材２９とを有し、第２ディスク２８の円筒部２８ａの内周面に形成された雌ねじにねじ部材２９の雄ねじ２９ｂをねじ結合することによって、第１と第２のディスク２７，２８とねじ部材２９とによりピストン２５が組立てられることになる。
【００１６】
図４（Ａ）は図３に示されたロッドカバー２２を示す半断面図であり、図４（Ｂ）は同図（Ａ）における矢印Ｂ−Ｂ線方向から見た側面図であり、図４（Ｃ）は同図（Ａ）におけるC−C線に沿う断面図であり、図４（Ｄ）は同図（Ｃ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。図４（Ｃ）に示すように、ロッドカバー２２には３つの給排ポート３１が形成されており、使用状態に応じていずれか１つの給排ポートに給排用のホースや配管を接続することができる。使用しない給排ポート３１はプラグ３１ａにより閉塞され、使用される給排ポートには流路切換弁を介して空気圧源と排気ポートとホースや配管により接続され、給排ポート３１は流路切換弁によって空気圧源と排気ポートとに切り換えられて接続される。
【００１７】
図４（Ｃ）に示すように、ロッドカバー２２の内部にはガイド筒体３２が組み込まれており、ガイド筒体３２の外周面には３つの給排ポート３１と連通する凹溝３３が形成され、この凹溝３３とガイド筒体３２の内部とを連通させる連通孔３４には絞り３５が設けられている。したがって、それぞれの給排ポート３１は絞り３５を介して後退用流体室２６ｂに連通するようになっている。一方、図４（Ｄ）に示すように、ロッドカバー２２の内側端面とガイド筒体３２の内部とを連通させる連通流路３６にも絞り３７が設けられている。
【００１８】
図３に示すように、エンドカバー２１にも同様に３つの給排ポート３８がそれぞれ前進用流体室２６ａに連通して形成されており、使用状態に応じていずれか１つの給排ポートに給排用のホースや配管を接続することができる。使用しない給排ポート３８はプラグ３８ａにより閉塞され、使用される給排ポートには流路切換弁を介して空気圧源と排気ポートとホースや配管により接続され、給排ポート３８は流路切換弁によって空気圧源と排気ポートとに切り換えられて接続される。それぞれの給排ポート３８と前進用流体室２６ａとの間には、前述した絞りと同様の絞りが組み込まれている。
【００１９】
ピストンロッド１８はシリンダ本体２３に軸方向に往復動自在に装着されており、ピストンロッド１８は図２に示されるようにクランプアーム１４にピン結合されることになる。このピストンロッド１８はピストン２５に固定されておらず、その後端部を覆うようにピストン２５を構成するねじ部材２９の頭部２９ａにはロック用スリーブ４２がねじ結合されており、このロック用スリーブ４２の内部に形成されたストッパ面４２ａに当接するストッパ４３がピストンロッド１８にねじ結合されている。したがって、ピストンロッド１８はストッパ４３とストッパ面４２ａとの間により設定されるストロークＳaの範囲では、ピストン２５に対して軸方向に移動することができる。
【００２０】
ロック用スリーブ４２の内部にはピストンロッド１８とピストン２５の間に位置させてばね部材４４が組み込まれている。このばね部材４４は断面が矩形のコイル線からなる圧縮コイルばねであり、このばね部材４４によってピストンロッド１８にはピストン２５に対して前進方向のばね力が加えられている。ピストン２５を構成するねじ部材２９の頭部２９ａにはピストンロッド１８の後端面に接触する受け部材２９ｃが設けられている。
【００２１】
シリンダ本体２３を構成するロック用筒体２４には、ロックシリンダ４５が取り付けられており、このロックシリンダ４５はロッドカバーとシリンダチューブとが一体に形成されたシリンダ本体４６を有し、シリンダチューブ内にはロックピストン４７が軸方向に往復動自在に組み込まれている。シリンダ本体４６に固定されるカバー４８とロックピストン４７との間にはばね部材４９が組み込まれており、このばね部材としては圧縮コイルばねが使用され、ロックピストン４７にはこのばね部材４９により前進方向のばね力が加えられている。
【００２２】
ロックピストン４７に固定されたピストンロッドはロック部材５１となっており、後退用流体室２６ｂに突出し、このロック部材５１が係合する係合溝５２がロック用スリーブ４２に形成されている。ロック部材５１に対応してロック用スリーブ４２の先端部には、先端面から後方に向かうに従ってロックシリンダ４５に接近するように傾斜した傾斜面５３が形成されている。したがって、ピストン２５が後退限位置から前進限位置に向けて前進移動してストローク端に近づくと、ばね力によってロック用筒体２４の内部に突出しているロック部材５１は傾斜面５３に案内されて後退移動し、係合溝５２に入り込んで係合する。ロック部材５１をばね力に抗して後退移動させるために、シリンダ本体４６には後退用流体室２６ｂと連通する連通路５４が形成され、連通路５４はロックシリンダ４５内の流体室４６ａに連通している。したがって、ピストンロッド１８を後退移動させるために、給排ポート３１から圧縮空気を供給すると、後退用流体室２６ｂ内に入り込んだ空気がロックピストン４７をまず後退移動させてロック部材５１と係合溝５２との係合を解いた後にピストン２５が後退移動することになる。
【００２３】
係合溝５２にロック部材５１が係合した状態のもとでは、係合溝５２はそのストッパ面５２ａとロック部材５１との間にストロークＳbの遊びを有している。したがって、給排ポート３８から前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給することにより、ピストン２５が前進限位置となった状態のもとで、前進用流体室２６ａ内の圧縮空気を排出すると、ピストン２５およびこれに取り付けられたロック用スリーブ４２は、ロック部材５１がストッパ面５２ａに当接するまで後退移動した後には、ロック部材５１とストッパ面５２ａとの当接によりピストン２５の後退移動が規制される。
【００２４】
図５はピストン２５が後退限位置となっていた状態のもとで、前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給することによって前進限のストローク端に向けて移動する際におけるピストン２５の位置変化を示す概略図である。ピストン２５が前進限のストローク端に向けて移動すると、まず、図５（Ａ）に示すようにロック部材５１が傾斜面５３に接触してロック部材５１はばね力に抗して後退移動する。図６（Ａ）はロック部材５１が傾斜面５３に接触する直前の状態を示す。
【００２５】
引き続いてピストン２５が前進移動すると、図５（Ｂ）に示すように、ロック部材５１は係合溝５２内に入り込む。図５（Ｃ）はさらにピストン２５が前進移動してピストン２５がストッパ面２４ａに接触するストローク端の位置となった状態を示す。この状態は図３に対応しており、ピストンロッド１８に連結されたクランプアーム１４はクランプ完了位置となる。この状態のもとで前進用流体室２６ａの圧縮空気を外部に排出すると、ピストン２５は図５（Ｄ）に示されるように、ばね力によって遊びストロークＳbに対応したストロークＳcだけ後退移動することになるが、ロック部材５１によってピストン２５はそれ以上の後退移動が規制される。したがって、このようにピストン２５が後退移動しても、ピストンロッド１８にはばね力が加えられているので、ピストンロッド１８は軸方向に移動することなく、ピストンロッド１８にはばね力が加えられることになる。このように作動させるには、ストロークＳaをストロークＳbよりも大きく設定することになる。
【００２６】
したがって、この流体圧シリンダ１６によって図２に示すようにクランプアーム１４を作動させる場合には、ピストン２５を前進限位置まで移動させることによりクランプアーム１４によりワークＷがクランプされる。この状態ではロック部材５１が係合溝５２に係合するので、前進用流体室２６ａに対する圧縮空気の供給を停止して内部の空気が外部に排出されても、ピストン２５は図６（Ｂ）に示される位置以上には後退移動することなく、クランプアーム１４に対してはばね部材４４によるばね力つまりクランプ力を加えることができる。
【００２７】
図５（Ｅ）はピストンロッド１８にクランプアーム１４を連結していない場合にピストン２５を前進限位置まで移動させた状態を示す。このように、ピストンロッド１８をフリーな状態としてピストン２５を前進限位置まで移動させると、ピストンロッド１８には負荷が加わっていないので、ばね力によってピストンロッド１８はストッパ４３がストッパ面４２ａに当接するまで前進移動することになる。このように、ピストンロッド１８はストロークＳaの範囲でピストン２５に対して軸方向に移動できるので、ワークＷの厚みに誤差があっても、そのストローク内で確実にワークＷをクランプすることができる。図６（Ｃ）は図５（Ｅ）に対応する拡大断面図である。
【００２８】
流体圧シリンダ１６に圧縮空気を供給するために、図２に示すように搬送台車１０に設けられた給排ジョイント５５には給排ポート３１に接続される給排ホース５６ａと、給排ポート３８に接続される給排ホース５６ｂとが接続されており、前進用流体室２６ａと後退用流体室２６ｂに対する圧縮空気の供給と、内部から圧縮空気の排出は給排ジョイント５５を介して行われる。
【００２９】
一方、図１に示す最初のステージＳ1には搬送台車１０に隣接させて給排ジョイント５７が設けられており、この給排ジョイント５７に接続された給排ホースは図示しない空気圧源に流路切換弁を介して接続されている。これらの給排ジョイント５５，５７は、搬送台車１０が最初のステージＳ1の位置となったときに相互に連結されて、搬送台車１０の外部に設けられた空気圧源からそれぞれの流体室２６ａ，２６ｂに対して圧縮空気を供給することができるとともに、流体室２６ａ，２６ｂ内の空気を外部に排出することができる。これにより、クランプアーム１４を開いた状態のもとでワークＷをワーク支持台１３の上に搬入した後に、クランプアーム１４を流体圧シリンダ１６によって閉じることによりワークＷを締結することができる。
【００３０】
このようにしてワークＷが締結ざれた状態で搬送台車１０を移動させることにより、搬送台車１０を車体組立ラインを構成する各ステージにおいて所定の組立作業を行うことができる。図１に示す最終のステージＳnには後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給するために、台車側の給排ジョイント５５に連結される給排ジョイント５７ａが設けられており、このステージＳnでクランプアーム１４を開くことにより所定の組立が完了した後のワークＷをライン外に搬出することができる。
【００３１】
次に、前述した流体圧シリンダ１６を用いたクランプ装置１２によるワークのクランプ手順について説明すると、ピストンロッド１８を後退移動させてクランプアーム１４を開くには、給排ジョイント５５，５７を介して後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給する。この状態では、ピストン２５は後退限位置となり、ピストンロッド１８も後退限位置となり、クランプアーム１４は開かれてワークＷを搬入することができる。クランプアーム１４を閉じるには、前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給する。これにより、ピストン２５およびピストンロッド１８は前進移動し、クランプアーム１４は閉じられる。引き続いてピストン２５が前進移動すると、傾斜面５３に押されてロック部材５１はばね部材４９のばね力に抗して後退移動し、ロック部材５１は係合溝５２の中に入り込む。
【００３２】
図３はピストン２５が前進限位置となった状態を示しており、ロック部材５１が係合溝５２の中に入り込んだ状態からピストン２５が前進限位置となる過程においてクランプアーム１４がワークＷに接触する。この接触後における前進限位置までのピストン２５の前進移動においては、ピストンロッド１８が静止状態となってピストン２５が前進移動するので、ピストンロッド１８はピストン２５に対しては相対的に後退移動することになる。これにより、ばね部材４４の収縮量に応じたばね力がピストンロッド１８に加わり、ピストンロッド１８を介してクランプアーム１４にばね力が加えられることになる。図３においては、ピストン２５が前進限位置となるとピストン２５の受け部材２９ｃがピストンロッド１８の端面に接触するように設定されているが、このときに受け部材２９ｃとピストンロッド１８の端面との間に隙間が生じるように設定しても良い。
【００３３】
このようにクランプアーム１４によってクランプされたワークＷを搬送台車１０により搬送する際には、給排ジョイント５７は台車側の給排ジョイント５５から外されることになる。外されるとそれぞれの流体室２６ａ，２６ｂは大気開放の状態となるので、前進用流体室２６ａに供給されていた空気は外部に排出される。これにより、図５（Ｄ）に示すように、ピストン２５はばね力によって後退移動するが、ロック用スリーブ４２の係合溝５２にはロック部材５１が係合しているので、ストロークＳc以上の後退移動は規制される。この後退移動の過程では、ばね力によってピストンロッド１８はピストン２５に対して相対的に前進移動するが、シリンダ本体２３に対しては静止した状態を維持し、所定のばね力がクランプアーム１４に加えられる。したがって、搬送台車１０の搬送過程において搬送台車１０に振動や衝撃が加わってもワークＷに対するクランプアーム１４の締結力が緩むことなく、確実にワークＷを保持することができる。
【００３４】
最終ステージＳnにおいてワークＷを取り外すには、後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給すると、まず、ロックシリンダ４５内の流体室４６ａに圧縮空気が供給されてロック部材５１がロックピストン４７により後退移動してロック部材５１は係合溝５３から外れる。引き続き後退用流体室２６b内への圧縮空気の供給によりピストン２５は後退移動し、クランプアーム１４は開かれる。
【００３５】
ワークＷが取り外された状態の搬送台車１０を最初のステージに戻す際に、クランプアーム１４を閉じた状態に設定するのであれば、前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給してピストンロッド１８を前進移動させることになる。
【００３６】
このように、ピストンロッド１８を前進移動させた状態のもとでは、ロック用スリーブ４２内に組み込まれたばね部材４４によってピストンロッド１８に対してばね力を加えることができるので、この流体圧シリンダ１６を車体組立用の搬送台車１０に用いた場合には、流体圧シリンダ１６の外径を大きくすることなく、搬送途中でもクランプアーム１４に対して締結力を加え続けることができる。
【００３７】
図７は他のタイプのクランプ装置を示す拡大正面図であり、図２と同様の部分が示されている。図８は図７に示された他の実施の形態である流体圧シリンダ１６ａを示す断面図であり、図８においては図３に示された部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００３８】
図２に示すクランプ装置１２がピストンロッド１８の前進移動つまり押し付け移動によってクランプアーム１４を締結動作させるのに対して、図７に示すクランプ装置１２ａにあっては、ピストンロッド１８の後退移動つまり引っ張り移動によってクランプアーム１４を締結動作させるようにしている。このようなクランプ動作を行うための流体圧シリンダ１６ａにあっては、図８に示すように、ロック用筒体２４がシリンダ本体２３の後端部に設けられており、ロック用筒体２４には、図３に示したロックシリンダ４５が取り付けられている。
【００３９】
ピストンロッド１８の後端部にはばね受け面６１ａを有するガイドスリーブ６１が取り付けられ、このガイドスリーブ６１はピストンロッド１８の端部にねじ結合されるボルト６２によりピストンロッド１８に固定されている。
【００４０】
ロック用スリーブ４２は、図３に示す場合と形状が相違しており、傾斜面５３がエンドカバー２１側に向いており、先端部にはピストン嵌合部４２ｂが形成されている。ビストン２５はピストン嵌合部４２ｂに嵌合される第１と第２の２つのリング２７ｂ，２８ｂを有しており、これらはピストン嵌合部４２ｂにねじ結合される止めリング６３によりロック用スリーブ４２に固定されている。ロック用スリーブ４２にはピストンロッド１８のピストン２５に対する後退方向の移動ストロークを規制するためのストッパ面４２ａが形成されており、このストッパ面４２ａにはピストンロッド１８に形成された段差部が当接するようになっている。
【００４１】
ガイドスリーブ６１には２つのリテーナ６４，６５が配置されており、一方のリテーナ６４はガイドスリーブ６１のばね受け面６１ａに接触し、他方のリテーナ６５はロック用スリーブ４２に形成された段差面に接触しており、これらのリテーナ６４，６５の間にはばね部材４４が設けられている。このばね部材４４によってピストンロッド１８には後退方向のばね力が加えられている。
【００４２】
図８は後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給することによって図７に示すようにクランプアーム１４がワークＷをクランプした状態におけるピストン２５の位置を示しており、このときにはストッパ面４２ａとピストンロッド１８の段差部との間にはストロークＳaの遊びが形成される。この状態のもとで後退用流体室２６ｂ内の圧縮空気が排出されると、ロック部材５１が係合溝５２のストッパ面５２ａに接触するまでピストン２５は前進移動することになる。この前進移動の過程においては、ピストンロッド１８はシリンダ本体２３に対しては静止した状態を保持し、ばね部材４４のばね力がピストンロッド１８を介してクランプアーム１４に伝達されることになる。
【００４３】
このように、図８に示す流体圧シリンダ１６ａはピストンロッド１８が後退移動することによりクランプアーム１４を閉じるようにしており、クランプアーム１４が閉じた状態のもとでは、前述した実施の形態と同様にピストンロッド１８にはばね力を加えることができる。
【００４４】
図９は本発明の他のタイプの流体圧シリンダ１６ｂを拡大して示す半断面図であり、この場合にはピストンロッド１８の後端部に形成された雄ねじ１８ａが第２ディスク２８の円筒部２８ａにねじ結合し、ピストンロッド１８はピストン２５に固定されている。ピストンロッド１８には環状の係合部材６６が固定されており、この係合部材６６にはピストンロッド１８の先端部側に傾斜面５３が形成され、後端部側に楔面６７が形成されている。一方、ロック部材５１の先端部にはテーパ面６８が形成されており、図３に示した場合と同様にピストン２５が前進限位置に向けて移動すると、ロック部材５１はばね部材４９ａのばね力に抗して後退移動する。
【００４５】
ピストン２５が前進限位置に近づくと、ロック部材５１は前進移動してそのテーパ面６８が係合部材６６の楔面６７に接触する。ばね部材４９ａのばね力はロック部材５１と係合部材６６とを介してピストンロッド１８に伝達され、ピストンロッド１８を介してクランプアーム１４には所定のばね力が加えられることになる。
【００４６】
図９に示す流体圧シリンダは図２に示すタイプのクランプ装置に適用することができ、ピストンロッド１８が前進移動することによってクランプアーム１４を締結させることになる。これに対して、図７に示すタイプのクランプ装置に適用する場合には、ピストンロッド１８の後退移動によってクランプアーム１４を締結させるために、クランプシリンダ４５をシリンダ本体２３の後端部に取り付けることになる。また、係合部材６６の傾斜面５３と楔面６７とを図９に示した場合の逆向きとしてピストンロッド１８に取り付けることになる。
【００４７】
本発明は前記したそれぞれの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、この流体圧シリンダ１６，１６ａ，１６ｂはそれぞれ車体を構成するパネル材をクランプするために使用されているが、これに限定されることなく、ピストンロッド１８を前進限位置あるいは後退限位置としたときに、ピストン２５に対する流体圧の供給を停止してもピストンロッドに所定のばね力を加える場合であれば、どのような用途にもこの流体圧シリンダを適用することができる。
【００４８】
この流体圧シリンダは圧縮空気によってピストン２５を移動させるようにしているが、油圧などの液体の圧力によってピストン２５を往復動するようにしても良い。
【００４９】
この流体圧シリンダは搬送台車１０に設けられるクランプ装置１２を駆動するために使用されているが、ロボットアームの先端に取り付けられてパネル材をクランプして搬送する場合にも適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、ピストンを前進限位置や後退限位置にまで移動すると、ロック部材によりピストンの戻り移動は規制されるが、ピストンを移動させるために流体圧室に供給された流体圧を排出しても、ピストンロッドにはばね力が加えられる。したがって、ピストンの移動を停止させても、ピストンロッドを介してこれにより駆動される部材に対して所定の負荷を加えることができる。
【００５１】
流体圧シリンダを搬送台車に搭載してクランプアームを駆動するようにすれば、搬送台車が移動するときに流体圧の供給が停止されても、確実にクランプアームに対してピストンロッドからばね力を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】搬送台車によってパネル材を搬送するようにして自動車車体の組立ラインの一部を示す平面図である。
【図２】図１に示されたクランプ装置を示す拡大正面図である。
【図３】図２に示された流体圧シリンダを拡大して示す断面図である。
【図４】（Ａ）は図３に示されたロッドカバーを示す半断面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）における矢印Ｂ−Ｂ線方向から見た側面図であり、（Ｃ）は同図（Ａ）におけるC−C線に沿う断面図であり、（Ｄ）は同図（Ｃ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）はピストンの作動状態を示す概略図である。
【図６】（Ａ）はロック部材が係合溝に係合した状態で前進用流体室内の圧縮空気を排出した状態を示し、（Ｂ）はピストンロッドにクランプアームを連結していない状態のもとでピストンを前進限位置にまで移動した状態を示す断面図であり、（Ｃ）はピストンが前進限位置に向かって移動している状態を示す断面図である。
【図７】他のタイプのクランプ装置を示す拡大正面図である。
【図８】図７に示された流体圧シリンダを示す半断面図である。
【図９】本発明の他のタイプの流体圧シリンダの一部を示す拡大半断面図である。
【符号の説明】
１０ 搬送台車
１１ 車輪
１２，１２ａ クランプ装置
１３ ワーク支持台
１４ クランプアーム
１５ａ〜１５ｃ ピン
１６，１６ａ，１６ｂ 流体圧シリンダ
１７ クレビス
１８ ピストンロッド
２０ シリンダチューブ
２１ エンドカバー
２２ ロッドカバー
２３ シリンダ本体
２４ ロック用筒体
２５ ピストン
２６ａ 前進用流体室
２６ｂ 後退用流体室
２７ 第１ディスク
２８ 第２ディスク
２９ ねじ部材
３１ 給排ポート
３２ ガイド筒体
４２ ロック用スリーブ
４２ａ ストッパ面
４３ ストッパ
４４ ばね部材
４５ ロックシリンダ
４６ シリンダ本体
４７ ロックピストン
４８ カバー
４９ ばね部材
５１ ロック部材
５２ 係合溝
５３ 傾斜面
５４ 連通路
５５ 給排ジョイント
５６ａ，５６ｂ 給排ホース
５７ 給排ジョイント
６１ ガイドスリーブ
６１ａ ばね受け面
６２ ボルト
６３ 止めリング
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮空気などの流体の圧力によりロッドを軸方向に往復動する流体圧シリンダに関し、特にパネル材を位置決め固定するためのクランプ装置に適用して有用な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、自動車車体はそれぞれ車体を構成する複数のパネル材をスポット溶接などの接合手段によって組立てることにより形成される。自動車車体を組立てるにはたとえば、特開平4-283034号公報に示されるように、パネル材を搬送台車にクランプ部材により締結した状態として、所定の間隔ごとに配置された作業ステージを有する車体組立ラインに搬送台車を移動させながら、各々の作業ステージでスポット溶接などの所定の組立作業を行うようにしている。車体組立ラインの最終ステージと最初のステージとを復帰ラインにより連結すれば、搬送台車は循環使用することができる。
【０００３】
搬送台車には、パネル材を位置決めした状態のもとでパネル材を固定するためにクランプ部材を設ける必要がある。このクランプ部材を空気圧シリンダによって駆動する場合には、搬送台車が移動している状態のもとでは、クランプ部材を作動させるための空気圧シリンダに空気圧を供給する配管を搬送台車から取り外さなければならない。したがって、最初のステージと最終ステージとにおいては搬送台車に設けられたクランプ部材作動用の空気圧シリンダに圧縮空気を供給してクランプ部材を開閉作動させるようにしているが、これらの中間のステージを搬送台車が移動する際には配管を搬送台車から取り外した状態とし、さらにパネル材をクランプ位置に保持する必要がある。
【０００４】
そのために、クランプ部材を作動させるための空気圧シリンダに対する空気圧の供給を停止した状態でピストンロッドを制動させるために、ブレーキを有する空気圧シリンダを用いることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブレーキ付きの空気圧シリンダは、クランプ部材に連結されるピストンロッドが緩むことを防止するようにしており、クランプ力をクランプ部材に加え続けることはできない。したがって、搬送過程にクランプ部材に衝撃力が作用してクランプ部材が緩むと、パネルにはクランプ力つまり締結力を加えることができずに、パネル材が緩むことがある。
【０００６】
本発明の目的は、ピストンロッドを所定の位置で固定することができるとともに、固定された位置においてピストンロッドに対してばね力を加えることができるようにした流体圧シリンダを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、流体圧により駆動されるピストンロッドを有するシリンダを用いてパネル材をクランプする場合に、シリンダに対する流体圧の供給を停止してもパネル材にクランプ力を加えることができるクランプ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体圧シリンダは、一端にエンドカバーが取り付けられ他端にロッドカバーが取り付けられたシリンダチューブを有するシリンダ本体と、前記シリンダチューブ内に軸方向に往復動自在に装着され、前進用流体室と後退用流体室とを区画するピストンと、前記シリンダ本体に軸方向に往復動自在に装着されるとともに前記ピストンが固定され、前記ロッドカバーから外部に突出するピストンロッドと、前記シリンダ本体に前記ピストンロッドに向けて進退移動自在に設けられ、前記ピストンロッドが前進方向あるいは後退方向のストローク端にまで移動したときに前記ピストンの戻り移動を規制するロック部材と、前記ロック部材に前記ピストンロッドに向かう方向のばね力を付勢するばね部材とを有し、前記ピストンロッドに固定される環状の係合部材に、前記ピストンがストローク端に向けて移動したときに前記ロック部材に接触して前記ロック部材をばね力に抗して後退移動させる環状の傾斜面と、前記ピストンがストローク端に近づいたときに前記ロック部材に形成されたテーパ面が係合する環状の楔面とを形成し、前記ロック部材により戻り移動が規制された状態のもとでは、前記流体室内の流体が排出されても、前記ばね部材のばね力を前記ロック部材と前記係合部材とを介して前記ピストンロッドに伝達することを特徴とする。
【０００９】
本発明のクランプ装置は、一端にエンドカバーが取り付けられ他端にロッドカバーが取り付けられたシリンダチューブを有するシリンダ本体と、前記シリンダチューブ内に軸方向に往復動自在に装着され、前進用流体室と後退用流体室とを区画するピストンと、前記シリンダ本体に軸方向に往復動自在に装着されるとともに前記ピストンが固定され、前記ロッドカバーから外部に突出するピストンロッドと、前記ピストンロッドに連結され、前記ピストンロッドの前進移動によりワークをクランプするクランプアームと、前記シリンダ本体に前記ピストンロッドに向けて進退移動自在に設けられ、前記ピストンロッドが前進方向あるいは後退方向のストローク端にまで移動したときに前記ピストンの戻り移動を規制するロック部材と、前記ロック部材に前記ピストンロッドに向かう方向のばね力を付勢するばね部材とを有し、前記ピストンロッドに固定される環状の係合部材に、前記ピストンがストローク端に向けて移動したときに前記ロック部材に接触して前記ロック部材をばね力に抗して後退移動させる環状の傾斜面と、前記ピストンがストローク端に近づいたときに前記ロック部材に形成されたテーパ面が係合する環状の楔面とを形成し、前記ロック部材により戻り移動が規制された状態のもとでは、前記流体室内の流体が排出されても、前記ばね部材のばね力を前記ロック部材と前記係合部材とを介して前記ピストンロッドに伝達することを特徴とする。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は搬送台車によって自動車車体を構成するパネル材を搬送するようにした自動車車体の組立ラインの一部を示す平面図である。搬送台車１０は複数の車輪１１を有し、最初のステージＳ1から最終のステージＳnまで走行する。最初のステージＳ1では車体を構成するパネル材がワークＷとして搬送台車１０に搬入され、最終のステージＳnでは所定の組立作業が終了したワークＷが搬送台車１０から取り外されることになる。それぞれの搬送台車１０にはワークＷをクランプつまり締結するためのクランプ装置１２が設けられている。図１においては、それぞれの搬送台車１０には２つずつクランプ装置１２が設けられているが、ワークＷのサイズなどに応じて任意の数のクランプ装置１２を搬送台車１０に設けることができる。
【００１３】
図２はクランプ装置１２を示す拡大正面図であり、搬送台車１０にはワークＷを支持するワーク支持台１３が設けられ、この支持台１３には支持台１３とによりワークＷをクランプするためのクランプアーム１４がピン１５ａを中心に揺動自在に装着されている。支持台１３には流体圧シリンダ１６がこれに固定されたクレビス１７の部分でピン１５ｂにより揺動自在に装着されており、流体圧シリンダ１６のピストンロッド１８がクランプアーム１４にピン１５ｃにより連結されている。クランプアーム１４はピストンロッド１８が前進移動つまり流体圧シリンダ１６の内部から突出する方向に移動し、所定のストローク端の位置まで移動するとワークＷをクランプすることになる。
【００１４】
図３は図２に示された流体圧シリンダ１６を拡大して示す断面図であり、この流体圧シリンダ１６はシリンダチューブ２０と、これの一端に取り付けられるエンドカバー２１と、他端に取り付けられるロッドカバー２２とを備えたシリンダ本体２３を有している。ロッドカバー２２はロック用筒体２４を介してシリンダチューブ２０の他端に取り付けられており、この筒体２４はシリンダ本体２３を構成している。
【００１５】
シリンダチューブ２０内には軸方向に往復動自在にピストン２５が装着されており、このピストン２５によってシリンダチューブ２０内は前進用流体室２６ａと、後退用流体室２６ｂとに区画されている。このピストン２５は前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給するとロッドカバー２２に向けて前進移動し、後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給するとエンドカバー２１に向けて後退移動することになる。ピストン２５はシール材２７ａが設けられた第１ディスク２７と、円筒部２８ａを有する第２ディスク２８と、頭部２９ａが設けられたねじ部材２９とを有し、第２ディスク２８の円筒部２８ａの内周面に形成された雌ねじにねじ部材２９の雄ねじ２９ｂをねじ結合することによって、第１と第２のディスク２７，２８とねじ部材２９とによりピストン２５が組立てられることになる。
【００１６】
図４（Ａ）は図３に示されたロッドカバー２２を示す半断面図であり、図４（Ｂ）は同図（Ａ）における矢印Ｂ−Ｂ線方向から見た側面図であり、図４（Ｃ）は同図（Ａ）におけるC−C線に沿う断面図であり、図４（Ｄ）は同図（Ｃ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。図４（Ｃ）に示すように、ロッドカバー２２には３つの給排ポート３１が形成されており、使用状態に応じていずれか１つの給排ポートに給排用のホースや配管を接続することができる。使用しない給排ポート３１はプラグ３１ａにより閉塞され、使用される給排ポートには流路切換弁を介して空気圧源と排気ポートとホースや配管により接続され、給排ポート３１は流路切換弁によって空気圧源と排気ポートとに切り換えられて接続される。
【００１７】
図４（Ｃ）に示すように、ロッドカバー２２の内部にはガイド筒体３２が組み込まれており、ガイド筒体３２の外周面には３つの給排ポート３１と連通する凹溝３３が形成され、この凹溝３３とガイド筒体３２の内部とを連通させる連通孔３４には絞り３５が設けられている。したがって、それぞれの給排ポート３１は絞り３５を介して後退用流体室２６ｂに連通するようになっている。一方、図４（Ｄ）に示すように、ロッドカバー２２の内側端面とガイド筒体３２の内部とを連通させる連通流路３６にも絞り３７が設けられている。
【００１８】
図３に示すように、エンドカバー２１にも同様に３つの給排ポート３８がそれぞれ前進用流体室２６ａに連通して形成されており、使用状態に応じていずれか１つの給排ポートに給排用のホースや配管を接続することができる。使用しない給排ポート３８はプラグ３８ａにより閉塞され、使用される給排ポートには流路切換弁を介して空気圧源と排気ポートとホースや配管により接続され、給排ポート３８は流路切換弁によって空気圧源と排気ポートとに切り換えられて接続される。それぞれの給排ポート３８と前進用流体室２６ａとの間には、前述した絞りと同様の絞りが組み込まれている。
【００１９】
ピストンロッド１８はシリンダ本体２３に軸方向に往復動自在に装着されており、ピストンロッド１８は図２に示されるようにクランプアーム１４にピン結合されることになる。このピストンロッド１８はピストン２５に固定されておらず、その後端部を覆うようにピストン２５を構成するねじ部材２９の頭部２９ａにはロック用スリーブ４２がねじ結合されており、このロック用スリーブ４２の内部に形成されたストッパ面４２ａに当接するストッパ４３がピストンロッド１８にねじ結合されている。したがって、ピストンロッド１８はストッパ４３とストッパ面４２ａとの間により設定されるストロークＳaの範囲では、ピストン２５に対して軸方向に移動することができる。
【００２０】
ロック用スリーブ４２の内部にはピストンロッド１８とピストン２５の間に位置させてばね部材４４が組み込まれている。このばね部材４４は断面が矩形のコイル線からなる圧縮コイルばねであり、このばね部材４４によってピストンロッド１８にはピストン２５に対して前進方向のばね力が加えられている。ピストン２５を構成するねじ部材２９の頭部２９ａにはピストンロッド１８の後端面に接触する受け部材２９ｃが設けられている。
【００２１】
シリンダ本体２３を構成するロック用筒体２４には、ロックシリンダ４５が取り付けられており、このロックシリンダ４５はロッドカバーとシリンダチューブとが一体に形成されたシリンダ本体４６を有し、シリンダチューブ内にはロックピストン４７が軸方向に往復動自在に組み込まれている。シリンダ本体４６に固定されるカバー４８とロックピストン４７との間にはばね部材４９が組み込まれており、このばね部材としては圧縮コイルばねが使用され、ロックピストン４７にはこのばね部材４９により前進方向のばね力が加えられている。
【００２２】
ロックピストン４７に固定されたピストンロッドはロック部材５１となっており、後退用流体室２６ｂに突出し、このロック部材５１が係合する係合溝５２がロック用スリーブ４２に形成されている。ロック部材５１に対応してロック用スリーブ４２の先端部には、先端面から後方に向かうに従ってロックシリンダ４５に接近するように傾斜した傾斜面５３が形成されている。したがって、ピストン２５が後退限位置から前進限位置に向けて前進移動してストローク端に近づくと、ばね力によってロック用筒体２４の内部に突出しているロック部材５１は傾斜面５３に案内されて後退移動し、係合溝５２に入り込んで係合する。ロック部材５１をばね力に抗して後退移動させるために、シリンダ本体４６には後退用流体室２６ｂと連通する連通路５４が形成され、連通路５４はロックシリンダ４５内の流体室４６ａに連通している。したがって、ピストンロッド１８を後退移動させるために、給排ポート３１から圧縮空気を供給すると、後退用流体室２６ｂ内に入り込んだ空気がロックピストン４７をまず後退移動させてロック部材５１と係合溝５２との係合を解いた後にピストン２５が後退移動することになる。
【００２３】
係合溝５２にロック部材５１が係合した状態のもとでは、係合溝５２はそのストッパ面５２ａとロック部材５１との間にストロークＳbの遊びを有している。したがって、給排ポート３８から前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給することにより、ピストン２５が前進限位置となった状態のもとで、前進用流体室２６ａ内の圧縮空気を排出すると、ピストン２５およびこれに取り付けられたロック用スリーブ４２は、ロック部材５１がストッパ面５２ａに当接するまで後退移動した後には、ロック部材５１とストッパ面５２ａとの当接によりピストン２５の後退移動が規制される。
【００２４】
図５はピストン２５が後退限位置となっていた状態のもとで、前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給することによって前進限のストローク端に向けて移動する際におけるピストン２５の位置変化を示す概略図である。ピストン２５が前進限のストローク端に向けて移動すると、まず、図５（Ａ）に示すようにロック部材５１が傾斜面５３に接触してロック部材５１はばね力に抗して後退移動する。図６（Ａ）はロック部材５１が傾斜面５３に接触する直前の状態を示す。
【００２５】
引き続いてピストン２５が前進移動すると、図５（Ｂ）に示すように、ロック部材５１は係合溝５２内に入り込む。図５（Ｃ）はさらにピストン２５が前進移動してピストン２５がストッパ面２４ａに接触するストローク端の位置となった状態を示す。この状態は図３に対応しており、ピストンロッド１８に連結されたクランプアーム１４はクランプ完了位置となる。この状態のもとで前進用流体室２６ａの圧縮空気を外部に排出すると、ピストン２５は図５（Ｄ）に示されるように、ばね力によって遊びストロークＳbに対応したストロークＳcだけ後退移動することになるが、ロック部材５１によってピストン２５はそれ以上の後退移動が規制される。したがって、このようにピストン２５が後退移動しても、ピストンロッド１８にはばね力が加えられているので、ピストンロッド１８は軸方向に移動することなく、ピストンロッド１８にはばね力が加えられることになる。このように作動させるには、ストロークＳaをストロークＳbよりも大きく設定することになる。
【００２６】
したがって、この流体圧シリンダ１６によって図２に示すようにクランプアーム１４を作動させる場合には、ピストン２５を前進限位置まで移動させることによりクランプアーム１４によりワークＷがクランプされる。この状態ではロック部材５１が係合溝５２に係合するので、前進用流体室２６ａに対する圧縮空気の供給を停止して内部の空気が外部に排出されても、ピストン２５は図６（Ｂ）に示される位置以上には後退移動することなく、クランプアーム１４に対してはばね部材４４によるばね力つまりクランプ力を加えることができる。
【００２７】
図５（Ｅ）はピストンロッド１８にクランプアーム１４を連結していない場合にピストン２５を前進限位置まで移動させた状態を示す。このように、ピストンロッド１８をフリーな状態としてピストン２５を前進限位置まで移動させると、ピストンロッド１８には負荷が加わっていないので、ばね力によってピストンロッド１８はストッパ４３がストッパ面４２ａに当接するまで前進移動することになる。このように、ピストンロッド１８はストロークＳaの範囲でピストン２５に対して軸方向に移動できるので、ワークＷの厚みに誤差があっても、そのストローク内で確実にワークＷをクランプすることができる。図６（Ｃ）は図５（Ｅ）に対応する拡大断面図である。
【００２８】
流体圧シリンダ１６に圧縮空気を供給するために、図２に示すように搬送台車１０に設けられた給排ジョイント５５には給排ポート３１に接続される給排ホース５６ａと、給排ポート３８に接続される給排ホース５６ｂとが接続されており、前進用流体室２６ａと後退用流体室２６ｂに対する圧縮空気の供給と、内部から圧縮空気の排出は給排ジョイント５５を介して行われる。
【００２９】
一方、図１に示す最初のステージＳ1には搬送台車１０に隣接させて給排ジョイント５７が設けられており、この給排ジョイント５７に接続された給排ホースは図示しない空気圧源に流路切換弁を介して接続されている。これらの給排ジョイント５５，５７は、搬送台車１０が最初のステージＳ1の位置となったときに相互に連結されて、搬送台車１０の外部に設けられた空気圧源からそれぞれの流体室２６ａ，２６ｂに対して圧縮空気を供給することができるとともに、流体室２６ａ，２６ｂ内の空気を外部に排出することができる。これにより、クランプアーム１４を開いた状態のもとでワークＷをワーク支持台１３の上に搬入した後に、クランプアーム１４を流体圧シリンダ１６によって閉じることによりワークＷを締結することができる。
【００３０】
このようにしてワークＷが締結ざれた状態で搬送台車１０を移動させることにより、搬送台車１０を車体組立ラインを構成する各ステージにおいて所定の組立作業を行うことができる。図１に示す最終のステージＳnには後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給するために、台車側の給排ジョイント５５に連結される給排ジョイント５７ａが設けられており、このステージＳnでクランプアーム１４を開くことにより所定の組立が完了した後のワークＷをライン外に搬出することができる。
【００３１】
次に、前述した流体圧シリンダ１６を用いたクランプ装置１２によるワークのクランプ手順について説明すると、ピストンロッド１８を後退移動させてクランプアーム１４を開くには、給排ジョイント５５，５７を介して後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給する。この状態では、ピストン２５は後退限位置となり、ピストンロッド１８も後退限位置となり、クランプアーム１４は開かれてワークＷを搬入することができる。クランプアーム１４を閉じるには、前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給する。これにより、ピストン２５およびピストンロッド１８は前進移動し、クランプアーム１４は閉じられる。引き続いてピストン２５が前進移動すると、傾斜面５３に押されてロック部材５１はばね部材４９のばね力に抗して後退移動し、ロック部材５１は係合溝５２の中に入り込む。
【００３２】
図３はピストン２５が前進限位置となった状態を示しており、ロック部材５１が係合溝５２の中に入り込んだ状態からピストン２５が前進限位置となる過程においてクランプアーム１４がワークＷに接触する。この接触後における前進限位置までのピストン２５の前進移動においては、ピストンロッド１８が静止状態となってピストン２５が前進移動するので、ピストンロッド１８はピストン２５に対しては相対的に後退移動することになる。これにより、ばね部材４４の収縮量に応じたばね力がピストンロッド１８に加わり、ピストンロッド１８を介してクランプアーム１４にばね力が加えられることになる。図３においては、ピストン２５が前進限位置となるとピストン２５の受け部材２９ｃがピストンロッド１８の端面に接触するように設定されているが、このときに受け部材２９ｃとピストンロッド１８の端面との間に隙間が生じるように設定しても良い。
【００３３】
このようにクランプアーム１４によってクランプされたワークＷを搬送台車１０により搬送する際には、給排ジョイント５７は台車側の給排ジョイント５５から外されることになる。外されるとそれぞれの流体室２６ａ，２６ｂは大気開放の状態となるので、前進用流体室２６ａに供給されていた空気は外部に排出される。これにより、図５（Ｄ）に示すように、ピストン２５はばね力によって後退移動するが、ロック用スリーブ４２の係合溝５２にはロック部材５１が係合しているので、ストロークＳc以上の後退移動は規制される。この後退移動の過程では、ばね力によってピストンロッド１８はピストン２５に対して相対的に前進移動するが、シリンダ本体２３に対しては静止した状態を維持し、所定のばね力がクランプアーム１４に加えられる。したがって、搬送台車１０の搬送過程において搬送台車１０に振動や衝撃が加わってもワークＷに対するクランプアーム１４の締結力が緩むことなく、確実にワークＷを保持することができる。
【００３４】
最終ステージＳnにおいてワークＷを取り外すには、後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給すると、まず、ロックシリンダ４５内の流体室４６ａに圧縮空気が供給されてロック部材５１がロックピストン４７により後退移動してロック部材５１は係合溝５３から外れる。引き続き後退用流体室２６b内への圧縮空気の供給によりピストン２５は後退移動し、クランプアーム１４は開かれる。
【００３５】
ワークＷが取り外された状態の搬送台車１０を最初のステージに戻す際に、クランプアーム１４を閉じた状態に設定するのであれば、前進用流体室２６ａに圧縮空気を供給してピストンロッド１８を前進移動させることになる。
【００３６】
このように、ピストンロッド１８を前進移動させた状態のもとでは、ロック用スリーブ４２内に組み込まれたばね部材４４によってピストンロッド１８に対してばね力を加えることができるので、この流体圧シリンダ１６を車体組立用の搬送台車１０に用いた場合には、流体圧シリンダ１６の外径を大きくすることなく、搬送途中でもクランプアーム１４に対して締結力を加え続けることができる。
【００３７】
図７は他のタイプのクランプ装置を示す拡大正面図であり、図２と同様の部分が示されている。図８は図７に示された他の実施の形態である流体圧シリンダ１６ａを示す断面図であり、図８においては図３に示された部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００３８】
図２に示すクランプ装置１２がピストンロッド１８の前進移動つまり押し付け移動によってクランプアーム１４を締結動作させるのに対して、図７に示すクランプ装置１２ａにあっては、ピストンロッド１８の後退移動つまり引っ張り移動によってクランプアーム１４を締結動作させるようにしている。このようなクランプ動作を行うための流体圧シリンダ１６ａにあっては、図８に示すように、ロック用筒体２４がシリンダ本体２３の後端部に設けられており、ロック用筒体２４には、図３に示したロックシリンダ４５が取り付けられている。
【００３９】
ピストンロッド１８の後端部にはばね受け面６１ａを有するガイドスリーブ６１が取り付けられ、このガイドスリーブ６１はピストンロッド１８の端部にねじ結合されるボルト６２によりピストンロッド１８に固定されている。
【００４０】
ロック用スリーブ４２は、図３に示す場合と形状が相違しており、傾斜面５３がエンドカバー２１側に向いており、先端部にはピストン嵌合部４２ｂが形成されている。ビストン２５はピストン嵌合部４２ｂに嵌合される第１と第２の２つのリング２７ｂ，２８ｂを有しており、これらはピストン嵌合部４２ｂにねじ結合される止めリング６３によりロック用スリーブ４２に固定されている。ロック用スリーブ４２にはピストンロッド１８のピストン２５に対する後退方向の移動ストロークを規制するためのストッパ面４２ａが形成されており、このストッパ面４２ａにはピストンロッド１８に形成された段差部が当接するようになっている。
【００４１】
ガイドスリーブ６１には２つのリテーナ６４，６５が配置されており、一方のリテーナ６４はガイドスリーブ６１のばね受け面６１ａに接触し、他方のリテーナ６５はロック用スリーブ４２に形成された段差面に接触しており、これらのリテーナ６４，６５の間にはばね部材４４が設けられている。このばね部材４４によってピストンロッド１８には後退方向のばね力が加えられている。
【００４２】
図８は後退用流体室２６ｂに圧縮空気を供給することによって図７に示すようにクランプアーム１４がワークＷをクランプした状態におけるピストン２５の位置を示しており、このときにはストッパ面４２ａとピストンロッド１８の段差部との間にはストロークＳaの遊びが形成される。この状態のもとで後退用流体室２６ｂ内の圧縮空気が排出されると、ロック部材５１が係合溝５２のストッパ面５２ａに接触するまでピストン２５は前進移動することになる。この前進移動の過程においては、ピストンロッド１８はシリンダ本体２３に対しては静止した状態を保持し、ばね部材４４のばね力がピストンロッド１８を介してクランプアーム１４に伝達されることになる。
【００４３】
このように、図８に示す流体圧シリンダ１６ａはピストンロッド１８が後退移動することによりクランプアーム１４を閉じるようにしており、クランプアーム１４が閉じた状態のもとでは、前述した実施の形態と同様にピストンロッド１８にはばね力を加えることができる。
【００４４】
図９は本発明の他のタイプの流体圧シリンダ１６ｂを拡大して示す半断面図であり、この場合にはピストンロッド１８の後端部に形成された雄ねじ１８ａが第２ディスク２８の円筒部２８ａにねじ結合し、ピストンロッド１８はピストン２５に固定されている。ピストンロッド１８には環状の係合部材６６が固定されており、この係合部材６６にはピストンロッド１８の先端部側に傾斜面５３が形成され、後端部側に楔面６７が形成されている。一方、ロック部材５１の先端部にはテーパ面６８が形成されており、図３に示した場合と同様にピストン２５が前進限位置に向けて移動すると、ロック部材５１はばね部材４９ａのばね力に抗して後退移動する。
【００４５】
ピストン２５が前進限位置に近づくと、ロック部材５１は前進移動してそのテーパ面６８が係合部材６６の楔面６７に接触する。ばね部材４９ａのばね力はロック部材５１と係合部材６６とを介してピストンロッド１８に伝達され、ピストンロッド１８を介してクランプアーム１４には所定のばね力が加えられることになる。
【００４６】
図９に示す流体圧シリンダは図２に示すタイプのクランプ装置に適用することができ、ピストンロッド１８が前進移動することによってクランプアーム１４を締結させることになる。これに対して、図７に示すタイプのクランプ装置に適用する場合には、ピストンロッド１８の後退移動によってクランプアーム１４を締結させるために、クランプシリンダ４５をシリンダ本体２３の後端部に取り付けることになる。また、係合部材６６の傾斜面５３と楔面６７とを図９に示した場合の逆向きとしてピストンロッド１８に取り付けることになる。
【００４７】
本発明は前記したそれぞれの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、この流体圧シリンダ１６，１６ａ，１６ｂはそれぞれ車体を構成するパネル材をクランプするために使用されているが、これに限定されることなく、ピストンロッド１８を前進限位置あるいは後退限位置としたときに、ピストン２５に対する流体圧の供給を停止してもピストンロッドに所定のばね力を加える場合であれば、どのような用途にもこの流体圧シリンダを適用することができる。
【００４８】
この流体圧シリンダは圧縮空気によってピストン２５を移動させるようにしているが、油圧などの液体の圧力によってピストン２５を往復動するようにしても良い。
【００４９】
この流体圧シリンダは搬送台車１０に設けられるクランプ装置１２を駆動するために使用されているが、ロボットアームの先端に取り付けられてパネル材をクランプして搬送する場合にも適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、ピストンを前進限位置や後退限位置にまで移動すると、ロック部材によりピストンの戻り移動は規制されるが、ピストンを移動させるために流体圧室に供給された流体圧を排出しても、ピストンロッドにはばね力が加えられる。したがって、ピストンの移動を停止させても、ピストンロッドを介してこれにより駆動される部材に対して所定の負荷を加えることができる。
【００５１】
流体圧シリンダを搬送台車に搭載してクランプアームを駆動するようにすれば、搬送台車が移動するときに流体圧の供給が停止されても、確実にクランプアームに対してピストンロッドからばね力を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】搬送台車によってパネル材を搬送するようにして自動車車体の組立ラインの一部を示す平面図である。
【図２】図１に示されたクランプ装置を示す拡大正面図である。
【図３】図２に示された流体圧シリンダを拡大して示す断面図である。
【図４】（Ａ）は図３に示されたロッドカバーを示す半断面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）における矢印Ｂ−Ｂ線方向から見た側面図であり、（Ｃ）は同図（Ａ）におけるC−C線に沿う断面図であり、（Ｄ）は同図（Ｃ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）はピストンの作動状態を示す概略図である。
【図６】（Ａ）はロック部材が係合溝に係合した状態で前進用流体室内の圧縮空気を排出した状態を示し、（Ｂ）はピストンロッドにクランプアームを連結していない状態のもとでピストンを前進限位置にまで移動した状態を示す断面図であり、（Ｃ）はピストンが前進限位置に向かって移動している状態を示す断面図である。
【図７】他のタイプのクランプ装置を示す拡大正面図である。
【図８】図７に示された流体圧シリンダを示す半断面図である。
【図９】本発明の他のタイプの流体圧シリンダの一部を示す拡大半断面図である。
【符号の説明】
１０ 搬送台車
１１ 車輪
１２，１２ａ クランプ装置
１３ ワーク支持台
１４ クランプアーム
１５ａ〜１５ｃ ピン
１６，１６ａ，１６ｂ 流体圧シリンダ
１７ クレビス
１８ ピストンロッド
２０ シリンダチューブ
２１ エンドカバー
２２ ロッドカバー
２３ シリンダ本体
２４ ロック用筒体
２５ ピストン
２６ａ 前進用流体室
２６ｂ 後退用流体室
２７ 第１ディスク
２８ 第２ディスク
２９ ねじ部材
３１ 給排ポート
３２ ガイド筒体
４２ ロック用スリーブ
４２ａ ストッパ面
４３ ストッパ
４４ ばね部材
４５ ロックシリンダ
４６ シリンダ本体
４７ ロックピストン
４８ カバー
４９ ばね部材
５１ ロック部材
５２ 係合溝
５３ 傾斜面
５４ 連通路
５５ 給排ジョイント
５６ａ，５６ｂ 給排ホース
５７ 給排ジョイント
６１ ガイドスリーブ
６１ａ ばね受け面
６２ ボルト
６３ 止めリング
Claims (2)
- 一端にエンドカバーが取り付けられ他端にロッドカバーが取り付けられたシリンダチューブを有するシリンダ本体と、
前記シリンダチューブ内に軸方向に往復動自在に装着され、前進用流体室と後退用流体室とを区画するピストンと、
前記シリンダ本体に軸方向に往復動自在に装着されるとともに前記ピストンが固定され、前記ロッドカバーから外部に突出するピストンロッドと、
前記シリンダ本体に前記ピストンロッドに向けて進退移動自在に設けられ、前記ピストンロッドが前進方向あるいは後退方向のストローク端にまで移動したときに前記ピストンの戻り移動を規制するロック部材と、
前記ロック部材に前記ピストンロッドに向かう方向のばね力を付勢するばね部材とを有し、
前記ピストンロッドに固定される環状の係合部材に、前記ピストンがストローク端に向けて移動したときに前記ロック部材に接触して前記ロック部材をばね力に抗して後退移動させる環状の傾斜面と、前記ピストンがストローク端に近づいたときに前記ロック部材に形成されたテーパ面が係合する環状の楔面とを形成し、
前記ロック部材により戻り移動が規制された状態のもとでは、前記流体室内の流体が排出されても、前記ばね部材のばね力を前記ロック部材と前記係合部材とを介して前記ピストンロッドに伝達することを特徴とする流体圧シリンダ。 - 一端にエンドカバーが取り付けられ他端にロッドカバーが取り付けられたシリンダチューブを有するシリンダ本体と、
前記シリンダチューブ内に軸方向に往復動自在に装着され、前進用流体室と後退用流体室とを区画するピストンと、
前記シリンダ本体に軸方向に往復動自在に装着されるとともに前記ピストンが固定され、前記ロッドカバーから外部に突出するピストンロッドと、
前記ピストンロッドに連結され、前記ピストンロッドの前進移動によりワークをクランプするクランプアームと、
前記シリンダ本体に前記ピストンロッドに向けて進退移動自在に設けられ、前記ピストンロッドが前進方向あるいは後退方向のストローク端にまで移動したときに前記ピストンの戻り移動を規制するロック部材と、
前記ロック部材に前記ピストンロッドに向かう方向のばね力を付勢するばね部材とを有し、
前記ピストンロッドに固定される環状の係合部材に、前記ピストンがストローク端に向けて移動したときに前記ロック部材に接触して前記ロック部材をばね力に抗して後退移動させる環状の傾斜面と、前記ピストンがストローク端に近づいたときに前記ロック部材に形成されたテーパ面が係合する環状の楔面とを形成し、
前記ロック部材により戻り移動が規制された状態のもとでは、前記流体室内の流体が排出されても、前記ばね部材のばね力を前記ロック部材と前記係合部材とを介して前記ピストンロッドに伝達することを特徴とするクランプ装置。
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