JP4603733B2

JP4603733B2 - Positioning clamp device

Info

Publication number: JP4603733B2
Application number: JP2001245137A
Authority: JP
Inventors: 昭尾中田; 昌和手塚; 智司宮崎
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2021-08-13
Also published as: JP2003053637A

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で形成されており、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、複数の位置決めクランプ装置が取り付けられ、搬送されるパネル材を溶接ステージ上に位置決めクランプしている。また、産業用ロボットのロボットアームの先端に位置決めクランプ装置が取り付けられ、位置決めクランプ装置によってパネル材を位置決めクランプし、ロボットアームを作動させることにより所定の位置にパネル材を配置している。
【０００３】
いずれの場合にあっても、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、たとえば特開平9-144715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、パネル材を位置決めする際には、ロボットアームを作動させて位置決めクランプ装置を移動することにより、位置決めクランプ装置に固定されるロケートピンを位置決め孔に嵌合している。このとき、ロボットアームの作動速度によってはパネル材を変形させるおそれがあり、パネル材の変形を避けるためにロボットアームの作動速度を減速させる必要がある。さらに生産ラインにおけるタクトタイムの短縮を図るため、ロボットアームの作動速度を移動時には速く、位置決め嵌合時には遅く制御する必要がある。また、同様に溶接ステージ上に取り付けられる位置決めクランプ装置にあっても、パネル材の変形を避けるためにパネル材の搬送速度を制御する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、煩雑な制御を必要とせず、パネル材を変形させることのない位置決めクランプ装置を提供することにある。
【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、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内に、駆動ピンおよび従動ピンが径方向に貫通する回転カムスリーブを回動自在に収容し、前記駆動ピンが案内される一対の駆動側カム孔を、前記回転カムスリーブの回動方向に対して傾斜させるとともに、前記回転カムスリーブの中心軸を対称軸として回転対称に前記回転カムスリーブに形成し、前記従動ピンが案内される一対の従動側カム孔を、前記回転カムスリーブの回動方向に対して前記駆動側カム孔とは逆向きに傾斜させるとともに、前記回転カムスリーブの中心軸を対称軸として回転対称に前記回転カムスリーブに形成し、先端部が前記回転カムスリーブ内に配置されるとともに前記駆動ピンに組み付けられ、前記駆動ピンを前進方向または後退方向に駆動する往復動ロッドを設け、基端部が前記回転カムスリーブ内に配置されるとともに前記従動ピンに組み付けられ、前記パネル材の位置決め孔に嵌合する前進位置と嵌合を解除する後退位置とに移動自在となるロケートピンを設け、前記ロケートピンのスリット内に収容されるとともに前記駆動ピンを介して前記往復動ロッドに連結され、前記スリット内に入り込む退避位置と前記スリットから迫り出す締結位置とに揺動自在となるクランプアームを設け、前記従動ピンの後退移動によって前記クランプアームを退避位置に揺動させる一方、前記従動ピンの前進移動によって前記クランプアームを締結位置に揺動させる揺動カム孔を前記クランプアームに形成し、前記往復動ロッドによる前記駆動ピンの前進移動時には、前記回転カムスリーブを介して前記駆動ピンの前進移動を前記従動ピンの後退移動に変換し、前記ロケートピンを後退移動させながら前記クランプアームを前記スリット内に退避させる一方、前記往復動ロッドによる前記駆動ピンの後退移動時には、前記回転カムスリーブを介して前記駆動ピンの後退移動を前記従動ピンの前進移動に変換し、前記ロケートピンを前進移動させながら前記クランプアームを前記スリットから迫り出させて前記パネル材を締結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、前記ロケートピンに２つのクランプアームを相互に逆向きに揺動自在に取り付けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の位置決めクランプ装置は、前記往復動ロッドを空気圧により作動するピストンに取り付け、前記往復動ロッドを空気圧により往復動することを特徴とする。
【０００９】
本発明の位置決めクランプ装置は、前記ワーク受け筒体と前記回転カムスリーブとの間にスラスト軸受を装着することを特徴とする。
【００１０】
【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線に沿う断面図である。また、図３は図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図４は位置決めクランプした状態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図５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一部を示す分解斜視図である。
【００１１】
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、ワーク受け筒体１０を有している。ワーク受け筒体１０は、取付フランジ部１０ａとこれの一方面に一体となる筒部１０ｂと、一方面の端部に設けられるワーク受け部１０ｃ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ロボットアームに取り付けられる。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。
【００１２】
ピストン１２に固定された往復動ロッド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るロッドカバー１４を貫通してワーク受け筒体１０の筒部１０ｂ内に挿入されている。シリンダチューブ１１の他端部にはエンドカバー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、エンドカバー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に連通するようにシリンダチューブ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、往復動ロッド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、往復動ロッド１３は前進移動することになる。また、前進用空気圧室１６ｂには、ピストン１２を前進方向に付勢する向きで圧縮コイルばね１８が装着されており、給排ポート１７ｂからの圧縮空気が供給停止されても、給排ポート１７ａから圧縮空気が供給されるまでピストン１２は前進位置に保持される。
【００１３】
図２に示すように、エンドカバー１５には、往復動ロッド１３を後退位置に移動させた状態のもとで往復動ロッド１３を係止するために、往復動ロッド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２０が設けられ、ピストン１２にはロックロッド２１が取り付けられている。このロックロッド２１には係合凹部２１ａが形成され、ロックピストン２０の先端に設けられた係合凸部２０ａが係合凹部２１ａに係合するようになっている。
【００１４】
ロックピストン２０には、前進方向に付勢する圧縮コイルばね２２が装着されており、ロックピストン２０の一方面には、後退方向に付勢する空気圧室２４ａが形成されている。空気圧室２４ａには給排ポート１７ｂに連通する流路２３ａと、空気圧室１６ｂに連通する流路２３ｂとがそれぞれ開口されており、給排ポート１７ｂと空気圧室１６ｂは空気圧室２４ａを介して連通されている。したがって、給排ポート１７ａから圧縮空気を供給し給排ポート１７ｂから排気を行うと、往復動ロッド１３が後退位置に移動するまで、ロックピストン２０は後退位置に保持され、往復動ロッド１３が後退位置に配置されると、係合凸部２０ａがばね力により係合凹部２１ａに入り込み、往復動ロッド１３は後退位置に固定される。この状態のもとで、給排ポート１７ａから排気を行い給排ポート１７ｂに圧縮空気を供給すると、ロックピストン２０は後退移動され係合凸部２０ａと係合凹部２１ａとの係合が解かれてから、往復動ロッド１３は前進移動することになる。
【００１５】
このように、空気圧室２４ａを介して給排ポート１７ｂと空気圧室１６ｂとを連通することにより、ロックピストン２０が干渉することなく確実に往復動ロッド１３は進退移動される。なお、ロックピストン２０の他方面に形成される空気圧室２４ｂに外部と連通する連通孔２５が開口されている。
【００１６】
図６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一部を構成する回転カムスリーブ２６を示す斜視図である。図２〜図５に示すように、ワーク受け筒体１０の筒部１０ｂの内部には回転カムスリーブ２６が装着されており、回転カムスリーブ２６の両端面はスラスト軸受２７により、ワーク受け筒体１０に対して回転自在に保持されている。図６に示すように、回転カムスリーブ２６の向かい合う側面には、前後進運動を回動運動に変換する駆動側カム孔２６ａと、回動運動を前後進運動に変換する従動側カム孔２６ｂとが回動方向に対して傾斜するようにそれぞれ形成され、それぞれのカム孔２６ａ，２６ｂの傾斜方向は互いに逆方向となるように形成されている。
【００１７】
図３および図５に示すように、回転カムスリーブ２６の内周面には、ピン本体部２８ａと摺動部(基端部)２８ｂとが一体となるロケートピン２８が軸方向に摺動自在に取り付けられている。ピン本体部２８ａの先端は半球形となり、末端に向けて徐々に径方向に拡大するテーパ形状に形成されている。ワーク受け筒体１０のワーク受け部１０ｃの先端面は、ワークであるパネル材Ｐの表面に接触するワーク接触面１０ｆとなっており、パネル材に形成された位置決め孔Ｈにロケートピン２８のピン本体部２８ａが嵌合することによってパネル材Ｐは位置決めされる。
【００１８】
ロケートピン２８にはスリット２８ｃが形成され、スリット２８ｃには先端部にほぼＬ字状に折れ曲がったクランプ片２９ａ，３０ａを有する２つのクランプアーム２９，３０が配置されている。クランプアーム２９，３０の基端部に形成される駆動ピン孔２９ｂ，３０ｂに駆動ピン３１が装着され、クランプアーム２９，３０は往復動ロッド１３の先端部に連結されている。駆動ピン３１の両端部は、回転カムスリーブ２６に形成される駆動側カム孔２６ａを貫通して、ワーク受け筒体１０の筒部１０ｂに軸方向に沿って形成されるピンガイド孔１０ｄの中に摺動自在に支持されており、駆動側カム孔２６ａおよびピンガイド孔１０ｄの軸方向長さは、往復動ロッド１３の往復動ストロークにほぼ対応している。したがって、往復動ロッド１３が前進移動されると、駆動ピン３１は筒部１０ｂのピンガイド孔１０ｄに案内され前進移動を行い、駆動側カム孔２６ａを駆動ピン３１が移動することにより回転カムスリーブ２６は回動される。同様に、往復動ロッド１３が後退移動されると回転カムスリーブ２６は前進移動時とは逆向きに回動される。
【００１９】
また、２つのクランプアーム２９，３０には揺動カム孔２９ｃ，３０ｃが形成されており、揺動カム孔２９ｃ，３０ｃはクランプアーム２９，３０の長手方向と平行になるストレート部２９ｄ，３０ｄと、これの後端部に連なった傾斜部２９ｅ，３０ｅとを有している。この揺動カム孔２９ｃ，３０ｃには駆動ピン３１と平行に設けられる従動ピン３２が貫通し、従動ピン３２の両端部はロケートピン２８の摺動部２８ｂに形成される従動ピン孔２８ｄおよび回転カムスリーブ２６の従動側カム孔２６ｂを介して、筒部１０ｂの軸方向に沿って形成されるピンガイド孔１０ｅに摺動自在に支持されている。この従動ピン３２は、駆動ピン３１により回動される回転カムスリーブ２６の従動側カム孔２６ｂに案内され、ピンガイド孔１０ｅに沿って前後進移動を行う。つまり、傾斜方向が逆向きに形成される２種類のカム孔２６ａ，２６ｂを有する回転カムスリーブ２６により、駆動ピン３１を前進移動すると回転カムスリーブ２６を介して従動ピン３２は後退移動され、駆動ピン３１が後退移動すると従動ピン３２は前進移動される。
【００２０】
２つのクランプアーム２９，３０は、基端部に駆動ピン３１が回動自在に装着され、揺動カム孔２９ｃ，３０ｃに従動ピン３２が摺動自在に装着されるため、図２に示すように、駆動ピン３１が前進移動して従動ピン３２が後退移動すると、クランプアーム２９，３０は駆動ピン３１により前進位置に押し出される。また、クランプアーム２９，３０は揺動カム孔２９ｃ，３０ｃの傾斜部２９ｅ，３０ｅに案内される従動ピン３２により、駆動ピン３１を支点として揺動されスリット２８ｃ内に収容される退避位置に配置される。そして、ロケートピン２８は、従動ピン３２によりクランプアーム２９，３０とは逆方向の後退位置に移動される。
【００２１】
一方、図４に示すように、駆動ピン３１が後退移動して従動ピン３２が前進移動すると、クランプアーム２９，３０は駆動ピン３１により後退位置に戻される。また、クランプアーム２９，３０は揺動カム孔２９ｃ，３０ｃのストレート部２９ｄ，３０ｄに案内される従動ピン３２により、駆動ピン３１を支点として揺動されスリット２８ｃから迫り出す締結位置に配置される。そして、ロケートピン２８は、クランプアーム２９，３０とは逆方向の前進位置に移動する。なお、駆動ピン３１および従動ピン３２の端面は、ワーク受け筒体１０に取り付けられるカバー３３により覆われており脱落することはない。
【００２２】
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。なお、図７はクランプ状態を示す拡大断面図であり、一点鎖線で示すクランプアーム２９，３０、ロケートピン２８、駆動ピン３１、および従動ピン３２は、パネル材Ｐを締結していないアンクランプ状態における位置を示している。
【００２３】
先ず、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に向けて、ロボットアームの先端に設けられる位置決めクランプ装置は、ロボットアームの作動により移動され、ロケートピン２８が位置決め孔Ｈに接触することのない作動開始位置に配置される。
【００２４】
次に、給排ポート１７ａから圧縮空気を供給すると、往復動ロッド１３を介して駆動ピン３１が後退移動することにより回転カムスリーブ２６は回動され、回転カムスリーブ２６の回動により従動ピン３２は前進移動される。このとき、従動ピン３２に連結されるロケートピン２８は前進摺動し、テーパ形状のロケートピン２８が位置決め孔Ｈに接触することでパネル材Ｐの位置決めが行われる。また、駆動ピン３１の後退移動に伴いクランプアーム２９，３０は後退移動され、駆動ピン３１の後退移動および従動ピン３２の前進移動に伴いクランプアーム２９，３０は揺動されて締結位置に配置される。このため、パネル材Ｐは、スリット２８ｃ外に迫り出し後退方向に移動するクランプ片２９ａ，３０ａによってワーク接触面１０ｆとの間に挟み込まれ押圧保持される。
【００２５】
このように、駆動ピン３１を後退移動することにより、ロケートピン２８を前進摺動させる位置決め動作と、クランプアーム２９，３０とワーク接触面１０ｆとの間にパネル材Ｐを挟み込むクランプ動作とを同時に行うことができる。また、位置決めクランプ装置の作動開始位置ではパネル材Ｐにロケートピン２８は接触しておらず、この位置まで移動させるロボットアームの作動速度を上げたとしてもパネル材Ｐを変形させることはない。
【００２６】
さらに、図４に示すように、クランプ時にロックピストン２０とロックロッド２１とが係合するため、給排ポート１７ａからの圧縮空気が排気されたとしてもクランプ状態を保持することができ、クランプ状態は給排ポート１７ｂより圧縮空気が供給されロックピストン２０が後退移動するまで継続される。
【００２７】
そして、パネル材Ｐを離脱させるアンクランプ状態にするには、給排ポート１７ａより圧縮空気を排気し、給排ポート１７ｂから圧縮空気を供給する。このように圧縮空気の供給制御を行うと、流路２３ａに案内される圧縮空気によりロックピストン２０は後退移動を行いロックロッド２１は解放される。また、往復動ロッド１３は前進移動し駆動ピン３１を前進移動させるため、回転カムスリーブ２６はクランプ時とは逆方向に回動される。従動ピン３２の後退移動に伴いロケートピン２８の位置決め動作は解除され、駆動ピン３１の前進移動および従動ピン３２の後退移動に伴いクランプアーム２９，３０のクランプ動作は解除され、クランプアーム２９，３０はスリット２８ｃ内の退避位置に収容される。
【００２８】
このように、駆動ピン３１を前進移動することにより、ロケートピン２８を後退摺動させる位置決め解除動作と、クランプアーム２９，３０を前進移動させながらスリット２８ｃ内に収容するクランプ解除動作とを同時に行うことができる。また、このクランプ解除状態において、パネル材Ｐにロケートピン２８は接触しておらず、位置決めクランプ装置を離脱させるロボットアームの作動速度を上げたとしてもパネル材を変形させることはない。
【００２９】
さらに、図２に示すように、前進用空気圧室１６ｂにピストン１２を前進方向に押圧する向きで圧縮コイルばね１８が装着されており、給排ポート１７ｂからの圧縮空気が排気されたとしてもクランプ解除状態を保持することができ、給排ポート１７ａより圧縮空気が供給されるまで継続される。
【００３０】
このように、本発明の位置決めクランプ装置によれば、進退移動するロケートピン２８を有することでワークであるパネル材の変形を確実に防ぐことができる。また、駆動側カム孔２６ａおよび従動側カム孔２６ｂが形成される回転カムスリーブ２６を有するため、クランプ動作およびクランプ解除動作において、移動方向の相反するロケートピン２８とクランプアーム２９，３０とを１つの往復動ロッドの進退移動により同時に作動させることができる。
【００３１】
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、２つのクランプアーム２９，３０を用いているが、１つのクランプアームのみを装着しても使用することができる。また、往復動ロッド１３が前進移動するとアンクランプ状態となり、後退移動するとクランプ状態となるが、回転カムスリーブ２６に形成される２種類のカム孔２６ａ，２６ｂの軸方向に対する傾斜方向を変更することにより、往復動ロッド１３が前進移動するとクランプ状態となり、後退移動するとアンクランプ状態となる構造にしても良い。さらに、駆動ピン３１と従動ピン３２の径を同径とすることで、駆動側カム孔２６ａ，２６ｂの幅を同じに形成すると、回転カムスリーブ２６を上下反転して装着するだけで往復動ロッド１３の進退方向とクランプおよびクランプ解除との関係を容易に変更することができる。なお、本発明の位置決めクランプ装置は、ロボットアームに装着されるだけではなく、たとえばジグに装着しても使用できることは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ロケートピンの軸方向の移動による位置決めの機能を有しているため、位置決めクランプ装置のワークに対する作動開始位置において、ロケートピンとワークの位置決め孔とを接触させることがなく、位置決めクランプ装置の移動速度に関わらず、ワークを変形させることのない位置決めクランプ装置とすることができる。また、駆動側カム孔および従動側カム孔が形成される回転カムスリーブを有するために、動作方向が互いに異なる位置決め動作とクランプアームによるクランプ動作とを１つの入力動作で同時に行うことのできる、簡潔な構造の位置決めクランプ装置とすることができる。
【００３３】
本発明によれば、動作開始位置においてワークに接触せず、ワークを変形させるおそれがないため、位置決めクランプ装置を動作開始の所定位置まで移動する際に、移動速度を煩雑に制御する必要がなく、生産ラインにおけるタクトタイムの短縮を図ることができる。
【００３４】
本発明によれば、２つのクランプアームを用いてパネル材を締結することにより、パネル材をワーク接触面に対して水平に締結することができる。
【００３５】
本発明によれば、圧縮性流体である空気により位置決めクランプ装置を作動させることにより、パネル材の厚みが変化してもクランプアームの移動量を構造的に変更することなくクランプ保持することができる。
【００３６】
本発明によれば、スラスト軸受を介してワーク受け筒体に回転カムスリーブを装着することにより、径方向に大型化することのない位置決めクランプ装置とすることができる。
【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線に沿う断面図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】位置決めクランプした状態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である位置決めクランプ装置の一部を示す分解斜視図である。
【図６】回転カムスリーブ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拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ワーク受け筒体
１０ａ取付フランジ部
１０ｂ筒部
１０ｃワーク受け部
１０ｄピンガイド孔
１０ｅピンガイド孔
１０ｆワーク接触面
１１シリンダチューブ
１２ピストン
１３往復動ロッド
１６ａ，１６ｂ空気圧室
１７ａ，１７ｂ給排ポート
１８圧縮コイルばね
２０ロックピストン
２１ロックロッド
２２圧縮コイルばね
２３ａ，２３ｂ流路
２４ａ，２４ｂ空気圧室
２５連通孔
２６回転カムスリーブ
２６ａ駆動側カム孔
２６ｂ従動側カム孔
２７スラスト軸受
２８ロケートピン
２８ａピン本体部
２８ｂ摺動部
２８ｃスリット
２８ｄ従動ピン孔
２９，３０クランプアーム
２９ａ，３０ａクランプ片
２９ｂ，３０ｂ駆動ピン孔
２９ｃ，３０ｃ揺動カム孔
２９ｄ，３０ｄストレート部
２９ｅ，３０ｅ傾斜部
３１駆動ピン
３２従動ピン
３３カバー
Ｈ位置決め孔
Ｐパネル材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a positioning clamp device for positioning and fixing a panel material at a predetermined position.
[0002]
[Prior art]
An automobile body is formed by joining a plurality of panel materials by spot welding, and when spot welding is performed, it is necessary to position and clamp various panel materials constituting the automobile body. Therefore, a plurality of positioning clamp devices are attached to the welding stage arranged in the automobile production line, and the transported panel material is positioned and clamped on the welding stage. Further, a positioning clamp device is attached to the tip of the robot arm of the industrial robot, the panel material is positioned and clamped by the positioning clamp device, and the robot arm is operated to arrange the panel material at a predetermined position.
[0003]
In any case, the conventional positioning clamp device has a locating pin that fits into a positioning hole formed in the panel material that is a workpiece, and positions the panel material by fitting the locating pin into the positioning hole. Like to do. Further, in order to clamp the panel material, a clamp arm is incorporated in a slit formed in the locate pin, and when clamping the panel material, the clamp arm is pushed out from the slit. Such a type of positioning clamp device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-14715.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when positioning the panel material, the locating pin fixed to the positioning clamp device is fitted into the positioning hole by operating the robot arm and moving the positioning clamp device. At this time, depending on the operating speed of the robot arm, the panel material may be deformed. In order to avoid the deformation of the panel material, it is necessary to reduce the operating speed of the robot arm. Furthermore, in order to shorten the tact time in the production line, it is necessary to control the operating speed of the robot arm faster when moving and slower when positioning and fitting. Similarly, even in the positioning clamp device mounted on the welding stage, it is necessary to control the conveyance speed of the panel material in order to avoid deformation of the panel material.
[0005]
The objective of this invention is providing the positioning clamp apparatus which does not require complicated control and does not deform | transform a panel material.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Positioning and clamping device of the present invention, the workpiece receiving cylinder body having a workpiece contact surface the panel material is in contact with the tip, the rotary cam sleeve drive pin and the driven pin radially penetrates and rotatably accommodated, said A pair of drive side cam holes through which the drive pins are guided are inclined with respect to the rotational direction of the rotary cam sleeve, and are formed in the rotary cam sleeve so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis of the rotary cam sleeve. The pair of driven side cam holes through which the driven pin is guided are inclined in the direction opposite to the drive side cam hole with respect to the rotational direction of the rotary cam sleeve, and the central axis of the rotary cam sleeve is symmetrical The rotary cam sleeve is formed in a rotationally symmetrical manner as an axis, and a tip end portion is disposed in the rotary cam sleeve and assembled to the drive pin. The reciprocating rod driven in a direction or reverse direction is provided, mounted on the driven pins with proximal portion is disposed in the rotating cam sleeve, a forward position and a fitting to be fitted into the positioning hole of the panel material the locating pins to be movable in a retracted position for releasing provided, connected to the reciprocating rod through the drive pin while being accommodated in the slit of the locating pin, from the retracted position and before Symbol slit entering into the slit a clamp arm comprising a swingable and fastening positions to output approaching provided, while swinging the retracted position the clamp arm by rearward movement of said follower pin, the fastening position the clamp arm by forward movement of the follower pin the swing cam hole for swinging formed in the clamp arm, during forward movement of the drive pin by the reciprocating rod , While retracting said via a rotating cam sleeve converts forward movement of the drive pin in the retracted movement of the follower pin, the clamping arm while retracting movement of the locating pin in the slit, due to the reciprocating rod During the backward movement of the drive pin, the backward movement of the drive pin is converted into the forward movement of the driven pin via the rotating cam sleeve, and the clamp arm is pushed out from the slit while the locate pin is moved forward. The panel material is fastened .
[0007]
The positioning clamp device of the present invention is characterized in that two clamp arms are attached to the locate pin so as to be swingable in directions opposite to each other.
[0008]
The positioning clamp device of the present invention is characterized in that the reciprocating rod is attached to a piston operated by air pressure, and the reciprocating rod is reciprocated by air pressure.
[0009]
The positioning clamp device according to the present invention is characterized in that a thrust bearing is mounted between the workpiece receiving cylinder and the rotating cam sleeve.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a positioning clamp device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 showing a state where the positioning is clamped, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. It is a disassembled perspective view which shows a part of positioning clamp apparatus which is a form of.
[0011]
The illustrated positioning clamp apparatus is applied to position and fix a panel material constituting an automobile body, and has a workpiece receiving cylinder 10. The workpiece receiving cylinder 10 includes a mounting flange portion 10a, a cylindrical portion 10b integrated with one surface of the mounting flange portion 10a, and a workpiece receiving portion 10c provided at an end portion of the one surface, and a portion of the mounting flange portion 10a. And attached to a predetermined robot arm in the automobile production line. A cylinder tube 11 is fixed to the other surface of the mounting flange portion 10a, and a piston 12 is mounted in the cylinder tube 11 so as to reciprocate in the axial direction as shown in FIG.
[0012]
As shown in FIG. 2, the reciprocating rod 13 fixed to the piston 12 passes through the rod cover 14 attached to one end of the cylinder tube 11 and is inserted into the cylinder portion 10 b of the workpiece receiving cylinder 10. . An end cover 15 is fixed to the other end of the cylinder tube 11, a retreating air pressure chamber 16 a is formed between the rod cover 14 and the piston 12, and a retreating air pressure chamber is formed between the end cover 15 and the piston 12. 16b is formed. Supply and exhaust ports 17a and 17b are formed in the cylinder tube 11 so as to communicate with the respective pneumatic chambers 16a and 16b. Therefore, when the compressed air is supplied from the supply / discharge port 17a, the reciprocating rod 13 moves backward, and when the compressed air is supplied from the supply / discharge port 17b, the reciprocating rod 13 moves forward. The forward pneumatic chamber 16b is provided with a compression coil spring 18 in such a direction as to urge the piston 12 in the forward direction, and even if supply of compressed air from the supply / discharge port 17b is stopped, the supply / discharge port 17a. Until the compressed air is supplied, the piston 12 is held in the forward position.
[0013]
As shown in FIG. 2, the end cover 15 is engaged with the movement direction of the reciprocating rod 13 in order to lock the reciprocating rod 13 with the reciprocating rod 13 moved to the retracted position. A lock piston 20 is provided so as to be movable in a perpendicular direction, and a lock rod 21 is attached to the piston 12. The lock rod 21 is formed with an engagement recess 21a, and an engagement protrusion 20a provided at the tip of the lock piston 20 is engaged with the engagement recess 21a.
[0014]
A compression coil spring 22 that urges in the forward direction is mounted on the lock piston 20, and a pneumatic chamber 24 a that urges in the backward direction is formed on one surface of the lock piston 20. A flow path 23a communicating with the supply / discharge port 17b and a flow path 23b communicating with the pneumatic chamber 16b are opened in the pneumatic chamber 24a, and the supply / discharge port 17b and the pneumatic chamber 16b communicate with each other via the pneumatic chamber 24a. Has been. Therefore, when compressed air is supplied from the supply / discharge port 17a and exhausted from the supply / discharge port 17b, the lock piston 20 is held in the retracted position and the reciprocating rod 13 is retracted until the reciprocating rod 13 moves to the retracted position. When arranged at the position, the engaging convex portion 20a enters the engaging concave portion 21a by the spring force, and the reciprocating rod 13 is fixed at the retracted position. Under this state, when exhaust is performed from the supply / discharge port 17a and compressed air is supplied to the supply / discharge port 17b, the lock piston 20 is moved backward to disengage the engagement convex portion 20a from the engagement concave portion 21a. After that, the reciprocating rod 13 moves forward.
[0015]
In this way, by connecting the supply / exhaust port 17b and the pneumatic chamber 16b via the pneumatic chamber 24a, the reciprocating rod 13 is reliably moved forward and backward without interference with the lock piston 20. A communication hole 25 communicating with the outside is opened in a pneumatic chamber 24b formed on the other surface of the lock piston 20.
[0016]
FIG. 6 is a perspective view showing a rotating cam sleeve 26 constituting a part of a positioning clamp device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 2 to 5, a rotating cam sleeve 26 is mounted inside a cylindrical portion 10 b of the workpiece receiving cylinder 10, and both ends of the rotating cam sleeve 26 are thrust bearings 27, thereby supporting the workpiece receiving cylinder. 10 is held rotatably. As shown in FIG. 6, on the opposite side surfaces of the rotating cam sleeve 26, there are a driving side cam hole 26a for converting the forward and backward movement into a rotational movement, and a driven side cam hole 26b for converting the rotational movement into the forward and backward movement. Are formed so as to be inclined with respect to the rotation direction, and the inclination directions of the respective cam holes 26a and 26b are opposite to each other.
[0017]
As shown in FIGS. 3 and 5, a locating pin 28 in which a pin main body portion 28a and a sliding portion (base end portion) 28b are integrated is slidable in the axial direction on the inner peripheral surface of the rotating cam sleeve 26. It is attached. The tip of the pin body 28a has a hemispherical shape and is formed in a tapered shape that gradually expands in the radial direction toward the end. The tip end surface of the workpiece receiving portion 10c of the workpiece receiving cylinder 10 is a workpiece contact surface 10f that comes into contact with the surface of the panel material P, which is a workpiece, and the pin body of the locate pin 28 in the positioning hole H formed in the panel material. The panel material P is positioned by fitting the part 28a.
[0018]
A slit 28c is formed in the locate pin 28, and two clamp arms 29, 30 having clamp pieces 29a, 30a bent in a substantially L shape at the tip end portion are arranged in the slit 28c. A drive pin 31 is mounted in drive pin holes 29 b and 30 b formed in the base end portions of the clamp arms 29 and 30, and the clamp arms 29 and 30 are connected to the distal end portion of the reciprocating rod 13. Both end portions of the drive pin 31 pass through a drive-side cam hole 26a formed in the rotating cam sleeve 26, and in a pin guide hole 10d formed along the axial direction in the cylinder portion 10b of the workpiece receiving cylinder 10. The axial lengths of the drive-side cam hole 26 a and the pin guide hole 10 d substantially correspond to the reciprocating stroke of the reciprocating rod 13. Therefore, when the reciprocating rod 13 is moved forward, the drive pin 31 is guided and moved forward by the pin guide hole 10d of the cylindrical portion 10b, and the drive pin 31 moves through the drive side cam hole 26a. 26 is rotated. Similarly, when the reciprocating rod 13 is moved backward, the rotating cam sleeve 26 is rotated in the opposite direction to that during forward movement.
[0019]
The two clamp arms 29, 30 are provided with swing cam holes 29c, 30c. The swing cam holes 29c, 30c are straight portions 29d, 30d parallel to the longitudinal direction of the clamp arms 29, 30; , And inclined portions 29e and 30e connected to the rear end portion. A follower pin 32 provided in parallel to the drive pin 31 passes through the swing cam holes 29c, 30c, and both end portions of the follower pin 32 are a follower pin hole 28d formed in the sliding portion 28b of the locate pin 28 and a rotating cam. The sleeve 26 is slidably supported by a pin guide hole 10e formed along the axial direction of the cylindrical portion 10b via a driven cam hole 26b of the sleeve 26. The driven pin 32 is guided by the driven cam hole 26b of the rotating cam sleeve 26 rotated by the drive pin 31, and moves forward and backward along the pin guide hole 10e. That is, when the driving pin 31 is moved forward by the rotating cam sleeve 26 having two types of cam holes 26a and 26b formed in opposite directions, the driven pin 32 is moved backward via the rotating cam sleeve 26 and driven. When the pin 31 moves backward, the driven pin 32 moves forward.
[0020]
As shown in FIG. 2, the two clamp arms 29 and 30 have a drive pin 31 rotatably attached to the base end portion and a follower pin 32 slidably attached to the swing cam holes 29c and 30c. When the drive pin 31 moves forward and the driven pin 32 moves backward, the clamp arms 29 and 30 are pushed out to the forward position by the drive pin 31. Further, the clamp arms 29 and 30 are oscillated around the drive pin 31 by a driven pin 32 guided by the inclined portions 29e and 30e of the swing cam holes 29c and 30c, and are disposed at a retracted position where they are accommodated in the slit 28c. Is done. Then, the locate pin 28 is moved to the retracted position in the direction opposite to the clamp arms 29 and 30 by the driven pin 32.
[0021]
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the drive pin 31 moves backward and the driven pin 32 moves forward, the clamp arms 29 and 30 are returned to the retracted position by the drive pin 31. Further, the clamp arms 29 and 30 are disposed at a fastening position where the clamp pins 29 and 30c are swung around the drive pin 31 by the driven pins 32 guided by the straight portions 29d and 30d of the swing cam holes 29c and 30c and protrude from the slit 28c. . Then, the locate pin 28 moves to the advance position in the direction opposite to the clamp arms 29 and 30. Note that the end surfaces of the drive pin 31 and the driven pin 32 are covered by a cover 33 attached to the workpiece receiving cylinder 10 and do not fall off.
[0022]
A procedure for positioning and fastening the panel material P using such a positioning clamp device will be described. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a clamped state, and the clamp arms 29 and 30, the locate pin 28, the drive pin 31, and the driven pin 32 shown by a one-dot chain line are in an unclamped state where the panel material P is not fastened. Indicates the position.
[0023]
First, the positioning clamp device provided at the tip of the robot arm is moved by the operation of the robot arm toward the panel member P in which the positioning hole H having a predetermined shape is formed in advance, and the locate pin 28 contacts the positioning hole H. It is arranged at the operation start position where there is nothing.
[0024]
Next, when compressed air is supplied from the supply / discharge port 17 a, the rotating cam sleeve 26 is rotated by the drive pin 31 moving backward through the reciprocating rod 13, and the driven pin 32 is rotated by the rotation of the rotating cam sleeve 26. Is moved forward. At this time, the locating pin 28 connected to the driven pin 32 slides forward, and the tapered locating pin 28 comes into contact with the positioning hole H, thereby positioning the panel material P. In addition, the clamp arms 29 and 30 are moved backward as the drive pin 31 moves backward, and the clamp arms 29 and 30 are swung and placed at the fastening position as the drive pin 31 moves backward and the driven pin 32 moves forward. The For this reason, the panel material P is sandwiched between the workpiece contact surface 10f by the clamp pieces 29a and 30a which are pushed out of the slit 28c and moved in the retreating direction, and are pressed and held.
[0025]
In this way, by moving the drive pin 31 backward, a positioning operation for moving the locating pin 28 forward and a clamping operation for sandwiching the panel material P between the clamp arms 29 and 30 and the workpiece contact surface 10f are simultaneously performed. be able to. In addition, the locating pin 28 is not in contact with the panel material P at the operation start position of the positioning clamp device, and the panel material P is not deformed even if the operating speed of the robot arm moved to this position is increased.
[0026]
Furthermore, as shown in FIG. 4, since the lock piston 20 and the lock rod 21 are engaged at the time of clamping, the clamped state can be maintained even if the compressed air from the supply / discharge port 17a is exhausted. Is continued until the compressed air is supplied from the supply / discharge port 17b and the lock piston 20 moves backward.
[0027]
And in order to make it the unclamped state which detach | leaves the panel material P, compressed air is exhausted from the supply / discharge port 17a, and compressed air is supplied from the supply / discharge port 17b. When supply control of compressed air is performed in this way, the lock piston 20 moves backward by the compressed air guided to the flow path 23a, and the lock rod 21 is released. Further, since the reciprocating rod 13 moves forward and moves the drive pin 31 forward, the rotating cam sleeve 26 is rotated in the direction opposite to that at the time of clamping. The positioning operation of the locate pin 28 is released with the backward movement of the driven pin 32, the clamping operation of the clamp arms 29, 30 is released with the forward movement of the drive pin 31 and the backward movement of the driven pin 32, and the clamp arms 29, 30 are It is accommodated in the retracted position in the slit 28c.
[0028]
As described above, by moving the drive pin 31 forward, the positioning release operation for moving the locate pin 28 backward and the clamp release operation for accommodating the clamp arms 29 and 30 in the slit 28c while moving the clamp arms 29 and 30 forward simultaneously are performed. Can do. Further, in this clamp release state, the locate pin 28 is not in contact with the panel material P, and even if the operating speed of the robot arm for detaching the positioning clamp device is increased, the panel material is not deformed.
[0029]
Further, as shown in FIG. 2, a compression coil spring 18 is attached to the forward pneumatic chamber 16b so as to press the piston 12 in the forward direction, and even if the compressed air from the supply / exhaust port 17b is exhausted, it is clamped. The release state can be maintained, and the process continues until compressed air is supplied from the supply / discharge port 17a.
[0030]
As described above, according to the positioning clamp device of the present invention, it is possible to reliably prevent deformation of the panel material that is a workpiece by having the locating pin 28 that moves forward and backward. Further, since the rotating cam sleeve 26 having the driving side cam hole 26a and the driven side cam hole 26b is provided, the locating pin 28 and the clamping arms 29 and 30 which are opposite to each other in the moving direction in the clamping operation and the clamping releasing operation are combined into one. The reciprocating rod can be actuated simultaneously by advancing and retracting.
[0031]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, although the illustrated positioning clamp apparatus uses two clamp arms 29 and 30, it can be used even if only one clamp arm is mounted. Further, when the reciprocating rod 13 moves forward, it enters an unclamped state, and when it moves backward, it enters a clamped state. However, the inclination direction with respect to the axial direction of the two types of cam holes 26a, 26b formed in the rotating cam sleeve 26 is changed. Thus, the reciprocating rod 13 may be in a clamped state when moved forward and unclamped when moved back. Further, when the drive pin 31 and the driven pin 32 have the same diameter, and the drive cam holes 26a and 26b have the same width, the reciprocating rod is simply mounted by turning the rotary cam sleeve 26 upside down. It is possible to easily change the relationship between the 13 forward / backward directions and the clamp / clamp release. Needless to say, the positioning clamp device of the present invention can be used not only for mounting on a robot arm but also for mounting on a jig, for example.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the positioning pin has a function of positioning by moving the locating pin in the axial direction. Therefore, the positioning pin and the positioning hole of the workpiece are brought into contact with each other at the operation start position with respect to the workpiece. Therefore, regardless of the moving speed of the positioning clamp device, a positioning clamp device that does not deform the workpiece can be obtained. In addition, since the rotating cam sleeve is formed with the driving side cam hole and the driven side cam hole, the positioning operation with different operation directions and the clamping operation by the clamp arm can be simultaneously performed by one input operation. A positioning clamp device having a simple structure can be obtained.
[0033]
According to the present invention, there is no possibility of deforming the workpiece without touching the workpiece at the operation start position. Therefore, when moving the positioning clamp device to the predetermined position at which the operation is started, it is not necessary to control the movement speed in a complicated manner. The tact time in the production line can be shortened.
[0034]
According to the present invention, the panel material can be fastened horizontally to the workpiece contact surface by fastening the panel material using the two clamp arms.
[0035]
According to the present invention, by operating the positioning clamp device with air, which is a compressive fluid, even if the thickness of the panel material changes, the clamp arm can be clamped and held without structurally changing the amount of movement of the clamp arm. .
[0036]
According to the present invention, it is possible to provide a positioning clamp device that does not increase in size in the radial direction by mounting the rotating cam sleeve on the workpiece receiving cylinder through the thrust bearing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a positioning clamp device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a part of a positioning clamp device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a rotating cam sleeve.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a panel material is positioned and clamped.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Work receiving cylinder 10a Mounting flange part 10b Tube part 10c Work receiving part 10d Pin guide hole 10e Pin guide hole 10f Work contact surface 11 Cylinder tube 12 Piston 13 Reciprocating rod 16a, 16b Pneumatic chamber 17a, 17b Supply / exhaust port 18 Compression Coil spring 20 Lock piston 21 Lock rod 22 Compression coil springs 23a, 23b Flow paths 24a, 24b Pneumatic chamber 25 Communication hole 26 Rotating cam sleeve 26a Drive side cam hole 26b Drive side cam hole 27 Thrust bearing 28 Locate pin 28a Pin body portion 28b Slide Moving part 28c Slit 28d Driven pin hole 29, 30 Clamp arm 29a, 30a Clamp piece 29b, 30b Drive pin hole 29c, 30c Swing cam hole 29d, 30d Straight part 29e, 30e Inclined part 31 Drive pin 32 Driven Down 33 Cover H positioning holes P panels

Claims

A work receiving cylinder body having a workpiece contact surface the panel material is in contact with the tip, the rotary cam sleeve drive pin and the driven pin radially penetrates and rotatably accommodated,
A pair of drive side cam holes through which the drive pins are guided are inclined with respect to the rotational direction of the rotary cam sleeve, and are formed in the rotary cam sleeve so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis of the rotary cam sleeve. And
The pair of driven side cam holes through which the driven pin is guided are inclined in the direction opposite to the drive side cam hole with respect to the rotational direction of the rotating cam sleeve, and the central axis of the rotating cam sleeve is an axis of symmetry. Formed in the rotational cam sleeve as rotationally symmetric as
A distal end portion is disposed in the rotating cam sleeve and is assembled to the drive pin, and a reciprocating rod for driving the drive pin in the forward direction or the backward direction is provided.
Assembled to the driven pins with proximal portion is disposed in the rotating cam sleeve is provided with locating pins to be movable in a retracted position for releasing the forward position and the fitting to be fitted into the positioning hole of the panel material ,
Wherein while being accommodated in the slit of the locating pin being coupled to said reciprocating rod through the drive pin, clamp arm to be swingable and fastening positions to leave approaching from the retracted position and before Symbol slit entering into the slit Provided,
A swing cam hole is formed in the clamp arm that swings the clamp arm to the retracted position by the backward movement of the driven pin, while swinging the clamp arm to the fastening position by the forward movement of the driven pin,
The reciprocating rod sometimes by forward movement of the drive pin, through said rotary cam sleeve converts forward movement of the drive pin in the retracted movement of the follower pin, the said clamp arm while retracting move the locate pin slit while retracting within, the sometimes backward movement of the drive pin by reciprocating rod, converts the backward movement of the drive pin through said rotary cam sleeve to the forward movement of the follower pin, while forward movement of the locating pin A positioning clamp device, wherein the clamp arm is pushed out from the slit to fasten the panel material .

2. The positioning clamp device according to claim 1, wherein two clamp arms are attached to the locate pin so as to be swingable in opposite directions.

3. The positioning clamp device according to claim 1, wherein the reciprocating rod is attached to a piston that operates by air pressure, and the reciprocating rod is reciprocated by air pressure.

4. The positioning clamp device according to claim 1, wherein a thrust bearing is mounted between the workpiece receiving cylinder and the rotating cam sleeve. 5.