JP4699433B2

JP4699433B2 - 位置決めクランプ装置

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Publication number: JP4699433B2
Application number: JP2007265445A
Authority: JP
Inventors: 幸宏宮下; 智司宮崎; 昌和手塚
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: JP2009090436A; US8132801B2; US20090096149A1

Description

本発明は、ワーク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し、特に自動車車体を構成する板状のパネル材を位置決めして固定する位置決めクランプ装置に関する。

自動車車体はワークである複数の板状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固定するために、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場合やパネル材を搬送する搬送台車に装着された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場合もある。

いずれの場合にも、従来の位置決めクランプ装置はパネル材に形成された位置決め孔にロケートピンを嵌合してパネル材を位置決めし、ロケートピンに形成されたスリット内に組み込まれたクランプアームによりパネル材をクランプするようにしている。パネル材をクランプする際にはパネル材がロケートピンに嵌合して所定の位置に位置決めされたか否かを検出する必要があり、その検出手段を備えた位置決めクランプ装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００３−２６０６２６号公報

クランプ装置のクランプアームによりパネル材をクランプした状態のもとで溶接作業等が終了した後には、クランプアームによるパネル材のクランプを解除するようにしており、クランプが解除された状態のもとでパネル材をワーク搬送装置等によって次の工程に搬出するようにしている。この搬出操作においては、パネル材をロケートピンに沿って上方に移動してパネル材をロケートピンから外した後に、パネル材を次の工程に水平移動させることになり、パネル材を上方に移動させる際にロケートピンとパネル材の接触により円滑にパネル材の取り外しを行うことができないという問題点がある。

本発明の目的は、ロケートピンにパネル材を位置決めしてクランプするとともにクランプを解除したパネル材をロケートピンから取り外すようにしたクランプ装置を提供することにある。

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支持面を有するワーク支持台と、前記ワーク支持面から突出して前記ワーク支持台に取り付けられ、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径方向に開口して形成されたスリット内に収容され、前記スリットから突出して前記パネル材を前記ワーク支持面との間でクランプするクランプ位置と、前記スリット内に入り込む退避位置とに揺動自在のクランプアームと、前記ワーク支持台に取り付けられるシリンダ本体内に組み込まれるとともに前記クランプアームに連結されるピストンロッドに取り付けられ、前記クランプアームを前記クランプ位置と前記退避位置とに前記ピストンロッドを介して駆動する開閉ピストンと、前記ワーク支持面から先端部が突出して前記パネル材を押し出す搬出位置と、前記先端部が前記ワーク支持台内に入り込むワーク支持位置との間を前記ロケートピンに沿って当該ロケートピンの外側に軸方向に往復動自在に前記ワーク支持台に装着される押出部材と、前記ピストンロッドの外側に軸方向に往復動自在に装着されるとともに前記押出部材に軸方向に相対移動自在に連結される中空軸と、前記中空軸に取り付けられ、前記押出部材を前記中空軸により前記搬出位置に移動させる前進位置と前記ワーク支持位置に移動させる後退位置との間を往復動自在に前記シリンダ本体内に組み込まれる中空ピストンと、前記中空ピストンが前記後退位置となった状態のもとで、前記押出部材に前進方向のばね力を付与して前記ワーク支持位置と前記搬出位置との間の待機位置に前記押出部材を前記中空軸に対して前進移動させ、前記ワーク支持面に配置される前記パネル材により前記待機位置から前記ワーク支持位置に前記押出部材を前記中空軸に対して空振り移動させるばね部材とを有し、前記中空軸と前記押出部材の一方に突起部材を設け、前記中空軸と前記押出部材の他方に前記突起部材が係合するとともに軸方向に伸びる係合溝を設け、前記押出部材が前記待機位置から前記ワーク支持位置に空振り移動するときに前記突起部材が前記係合溝内を移動することを特徴とする。

本発明の位置決めクランプ装置は、前記押出部材の位置を検出する検出手段を前記シリンダ本体に設けることを特徴とする。

本発明の位置決めクランプ装置において、前記検出手段は、前記押出部材とともに前記待機位置と前記ワーク支持位置との間を進退移動するマグネットの磁気を検出する磁気センサであることを特徴とする。

本発明の位置決めクランプ装置は、前記押出部材とともに前記待機位置と前記ワーク支持位置との間を進退移動する環状部材を前記シリンダ本体内に設け、前記環状部材に前記マグネットを取り付けたことを特徴とする。

本発明によれば、ワーク支持面から突出してパネル材を押し上げる押出部材を設け、クランプを解除する際にはパネル材をロケートピンに沿って搬出位置まで搬出するようにしたので、パネル材の搬出操作が容易となる。パネル材は搬出位置まで押し出されるので、搬出位置からパネル材を搬出する際にパネル材とロケートピンとの干渉を避けることができ、確実にパネル材を外部に搬出することができる。

本発明によれば、パネル材を搬出位置まで押し出す押出部材の位置を検出するようにしたので、パネル材により押出部材が待機位置からワーク支持位置に後退移動したことを検出することにより、パネル材がロケートピンに装着されたことを押出部材により検出することができる。

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斜視図であり、図２は図１における正面側の断面図であり、図３は図２における矢印Ａ方向から見た一部切り欠き側面図であり、図４はワーク支持台１０の内部を構成する部材の分解斜視図である。

図１に示す位置決めクランプ装置は、ワークである自動車車体を構成する複数の板状のパネル材Ｐを位置決め固定するために適用されており、ワーク支持台１０を有している。ワーク支持台１０は、四辺形の台座プレート１１ａが基端部で一体となった円筒形状の固定台座１１を有しており、ワーク支持台１０は台座プレート１１ａに形成された取付孔１１ｂに取り付けられる図示しないボルトにより、自動車生産ラインの溶接ステージに設けられた支持部材等に台座プレート１１ａの部分で取り付けられる。

固定台座１１の上端にはロケート治具１２がワーク受けリング１３により取り付けられている。図４に示すように、ロケート治具１２は４つの貫通孔１２ａが形成され外径が固定台座１１の外径と同一となったフランジ部１２ｂを有し、ワーク受けリング１３に貫通孔１２ａに対応して形成されたボルト取付孔１３ａに取り付けられるボルト１４によってロケート治具１２は固定台座１１の上端に締結される。

ロケート治具１２には、図４に示すように、フランジ部１２ｂから軸方向に延びる円柱形状のロケートピン１５が設けられ、ロケートピン１５の先端部はパネル材Ｐに形成された位置決め孔にロケートピン１５が円滑に挿入されるようにテーパ形状となっており、基端部は位置決め孔に対応した外径となっている。ロケートピン１５にはフランジ部１２ｂにまで達するようにロケートピン１５の先端部を除いて径方向にスリット１６が貫通して開口しており、このスリット１６内にクランプアーム１７が収容される。このように、ワーク支持台１０は固定台座１１、ワーク受けリング１３、ロケート治具１２のフランジ部１２ｂにより構成されている。

ワーク受けリング１３は、図４に示すように、固定台座１１と同一の外径でボルト取付孔１３ａが形成されたフランジ部１８ａと、このフランジ部１８ａから軸方向に延びる支持部１８ｂとを有している。ワーク受けリング１３にはロケートピン１５の基端部が嵌合し、ワーク受けリング１３の径方向中央部からロケートピン１５が突出した状態となってロケート治具１２は固定台座１１に取り付けられる。支持部１８ｂの先端面はワーク支持面１９となっており、搬入されたパネル材Ｐがワーク支持面１９で支持された状態となって、クランプアーム１７の先端に設けられたクランプ片２０とワーク支持面１９との間でパネル材Ｐがクランプされる。クランプアーム１７は、図２において実線で示すように、クランプ片２０がロケートピン１５のスリット１６から突出しパネル材Ｐをクランプするクランプ位置と、図２において二点鎖線で示すように、スリット１６内に入り込む退避位置とに揺動自在である。

図２に示すように、クランプアーム１７の先端部はロケート治具１２内に収容され、先端部にワーク支持面１９との間でパネル材Ｐをクランプするクランプ片２０が設けられている。クランプアーム１７の基端部は固定台座１１内に収容され、基端部にはカム孔２１が形成されている。カム孔２１はクランプアーム１７の長手方向に伸びて形成されたストレート部２１ａとこのストレート部２１ａの端部から傾斜して形成された傾斜部２１ｂとを有しており、カム孔２１にはカムピン２２が貫通している。図３に示すように、カムピン２２の両端部は、固定台座１１に形成された取付孔２３に固定されている。

図４に示すように、クランプアーム１７の基端部には連結孔２６が形成されており、ピストンロッド２７の先端部と連結されている。ピストンロッド２７の先端部にはクランプアーム１７の基端部が入り込むアーム取付溝２７ａが形成され、このアーム取付溝２７ａにクランプアーム１７の基端部が挿入され、ピストンロッド２７の先端部に形成された連結孔２７ｂに取り付けられてクランプアーム１７の連結孔２６を貫通する連結ピン２８によりクランプアーム１７はピストンロッド２７に対して揺動自在に連結されている。図３に示すように、連結ピン２８の両端部は固定台座１１に軸方向に沿って形成された長孔２９に挿入されており、この長孔２９の長さはピストンロッド２７のストローク長さとほぼ一致している。

したがって、ピストンロッド２７が後退移動すると、クランプアーム１７は連結ピン２８とともに軸方向に後退移動し、カムピン２２がカム孔２１のストレート部２１ａに入り込むことでクランプ片２０がスリット１６内から突出しパネル材Ｐをクランプするクランプ位置に移動する。一方、ピストンロッド２７が前進移動すると、クランプアーム１７は連結ピン２８とともに軸方向に前進移動し、カムピン２２がカム孔２１の傾斜部２１ｂに入り込むことでクランプ片２０がスリット１６内に入り込む退避位置に移動する。カムピン２２および連結ピン２８の両端面は固定台座１１に嵌め込まれたカバー２４により覆われており、図１に示すように、固定台座１１の側面にはカバー２４を嵌め込むスリット２５が形成されている。

図２においては１つのクランプアーム１７がロケート治具１２のスリット１６内に収容されているが、２つのクランプアーム１７をスリット１６内に収容するようにしても良い。その場合には、パネル材Ｐをクランプする際にスリット１６の両側からクランプ片２０が突出するように２つのクランプアーム１７を反対向きに設置することにより、パネル材Ｐを２つのクランプアーム１７により固定することができる。ロケートピン１５には径方向の両側に開口してスリット１６が形成されているが、クランプアーム１７を片側のみから突出させる場合には、クランプ片２０が突出する側のみにスリット１６を開口させるようにしても良い。

台座プレート１１ａには、図１に示すように、シリンダ本体３０が取り付けられている。このシリンダ本体３０は相互に連結される第１と第２の２つのシリンダ３１、３２と、シリンダ３１に固定されるエンドカバー３３とを有している。シリンダ３２は台座プレート１１ａに固定され、それぞれのシリンダ３１、３２とエンドカバー３３は、これらの四隅に取り付けられる図示しない複数のボルトにより締結されている。

それぞれのシリンダ３１、３２は外形が断面ほぼ正方形であり、図２に示すように、内部には軸方向に貫通したシリンダ室３１ａ、３２ａが形成されており、これらは隔壁３４により仕切られている。この隔壁３４はシリンダ室３１ａ、３２ａを仕切るように両方のシリンダ３１、３２の間に取り付けられ、径方向中心部にはピストンロッド２７が摺動自在に貫通している。隔壁３４と２つのシリンダ室３１ａ、３２ａとの間と、ピストンロッド２７と隔壁３４との間はシール材によりシールされている。一方、エンドカバー３３にはシリンダ室３１ａよりも小径となってシリンダ室３１ａに連通するシリンダ室３３ａが形成されている。

ピストンロッド２７の基端部には開閉ピストン３５が固定されており、この開閉ピストン３５はシリンダ室３１ａ内に摺動自在に収容されている。開閉ピストン３５によりシリンダ室３１ａは開閉ピストン３５とエンドカバー３３との間の前進用流体室３６ａと開閉ピストン３５と隔壁３４との間の後退用流体室３６ｂとに仕切られ、前進用流体室３６ａと後退用流体室３６ｂは開閉ピストン３５に設けられたシール材によりシールされている。シリンダ３１には前進用流体室３６ａに連通する前進用給排ポート３７ａと、後退用流体室３６ｂに連通する後退用給排ポート３７ｂとが設けられている。

前進用給排ポート３７ａから前進用流体室３６ａに圧縮空気が供給されると開閉ピストン３５が前進方向に駆動され、ピストンロッド２７を介してクランプアーム１７が退避位置に駆動される。一方、後退用給排ポート３７ｂから後退用流体室３６ｂに圧縮空気が供給されると開閉ピストン３５が後退方向に駆動され、ピストンロッド２７を介してクランプアーム１７がクランプ位置に駆動される。開閉ピストン３５とエンドカバー３３の間には、開閉ピストン３５を前進位置に向けてばね力を加える圧縮コイルばね３８が装着されており、前進用流体室３６ａへの圧縮空気の供給が停止された場合でもクランプ片２０がスリット１６から突出しないように、このばね力によりクランプアーム１７を退避位置に保持している。

ワーク支持台１０内には押出部材４０が軸方向に往復動自在に装着されている。押出部材４０は円筒部４０ａを有し、図４に示すように、円筒部４０ａにはカムピン２２および連結ピン２８がともに貫通する長孔４１が形成され、押出部材４０が往復動する際には円筒部４０ａがカムピン２２および連結ピン２８に干渉しないようになっている。

図５（Ａ）はワーク受けリング１３の平面図であり、図５（Ｂ）はロケート治具１２の平面図であり、図５（Ｃ）は押出部材４０の平面図である。

押出部材４０は円筒部４０ａの先端から突出する３つの棒状の押出ロッド４２ａ、４２ｂ、４２ｃを有しており、図５（Ｃ）に示すように、押出部材４０内に収容されるクランプアーム１７のクランプ片２０とこれら３つの押出ロッド４２ａ、４２ｂ、４２ｃは円周方向に９０度置きに配置されている。つまり、クランプ片２０に対して円周方向に１８０度の位置に押出ロッド４２ａが配置され、他の押出ロッド４２ｂ、４２ｃは押出ロッド４２ａに対してそれぞれ円周方向に９０度ずれている。ただし、押出ロッドの数は３つに限られず、円周方向の配置位置も９０度毎に限られない。

押出ロッド４２ａ〜４２ｃの先端部は、図４に示すように、径方向内側に屈曲して軸方向に延びており、その内径はロケートピン１５の基端部の外径とほぼ一致するとともに、その外径はワーク受けリング１３の支持部１８ｂの外径とほぼ一致している。一方、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、ロケート治具１２およびワーク受けリング１３にはそれぞれ押出ロッド４２ａ〜４２ｃに対応して３つのロッド案内溝４３ａ〜４３ｃ、４４ａ〜４４ｃがロケートピン１５の外周面に開口して形成されており、それぞれのロッド案内溝に押出ロッド４２ａ〜４２ｃが入り込んでいる。２本の押出ロッド４２ｂ、４２ｃはロケートピン１５の外周面に接触しており、他の押出ロッド４２ａはスリット１６の位置に設けられている。支持部１８ｂの先端面のワーク支持面１９は環状とはなっていないが、押出ロッド４２ａ〜４２ｃの先端面がワーク支持面１９と同じ位置となると、押出ロッド４２ａ〜４２ｃの先端面とワーク支持面１９とでほぼ環状で平らなワーク支持面が形成される。

図２に示すように、シリンダ３２にはシリンダ室３２ａを先端側と基端側とに仕切る隔壁４８が取り付けられており、この隔壁４８にはピストンロッド２７とその外側にこれに対して摺動自在に嵌合された中空軸４６が貫通している。中空軸４６の基端部には中空ピストン５７が取り付けられており、この中空ピストン５７によりシリンダ室３２ａの基端側は、隔壁３４と中空ピストン５７との間の前進用流体室５８ａと、隔壁４８と中空ピストン５７との間の後退用流体室５８ｂとに仕切られている。

中空軸４６の先端に形成された取付孔５３には、図４に示すように突起部材５５が固定され、突起部材５５は図４に示すように押出部材４０の円筒部４０ａに軸方向に伸びて形成された係合溝５４に入り込んで係合し、押出部材４０は中空軸４６に突起部材５５を介して連結されるとともに、押出部材４０は中空軸４６に対してストロークＳの範囲で空振り移動、つまり摺動自在となっている。シリンダ３２には前進用流体室５８ａに連通する前進用給排ポート５９ａと、後退用流体室５８ｂに連通する後退用給排ポート５９ｂとが形成されており、図２に示すように、押出部材４０が後退位置となっている状態のもとで前進用給排ポート５９ａから圧縮空気を供給すると、係合溝５４の先端側の係合面に接触する突起部材５５を介して押出部材４０は図２に示すワーク支持位置４０Ａから前進位置である搬出位置４０Ｃに駆動される。

図２に示すように、シリンダ３２の先端に固定されたスリーブ４７と隔壁４８との間のシリンダ室内には環状部材４５が組み込まれている。押出部材４０の後端は環状部材４５に当接し、環状部材４５は隔壁４８とスリーブ４７との間を軸方向に移動自在となっており、環状部材４５には、ピストンロッド２７および中空軸４６が貫通している。環状部材４５と隔壁４８との間には、環状部材４５を介して押出部材４０に前進方向のばね力を付与するためのばね部材としての圧縮コイルばね４９が装着されている。したがって、図２に示すように中空ピストン５７が後退位置となったもとでは、圧縮コイルばね４９により環状部材４５に加えられるばね力によって、押出部材４０はその先端面がワーク支持面１９と一致したワーク支持位置４０Ａからこれと搬出位置４０Ｃとの間の待機位置４０Ｂに駆動される。この待機位置４０Ｂのもとでは、環状部材４５および押出部材４０は圧縮コイルばね４９により前進移動されるので、係合溝５４の後退側の係合面が突起部材５５に接している。

ロケートピン１５によりパネル材Ｐの位置決めを行う際には、予め開閉ピストン３５は前進位置となっており、中空ピストン５７は後退位置となっている。このときには、押出部材４０は先端部がワーク支持面１９から突出して待機位置となっており、この待機位置のもとで押出部材４０はパネル材Ｐの搬入を待機している。パネル材Ｐが搬入され位置決め孔にロケートピン１５が挿入されると、パネル材Ｐにより押出ロッド４２ａ〜４２ｃは押し下げられてワーク受けリング１３内に入り込み、押出部材４０は図３において実線で示すワーク支持位置に中空軸４６に対して空振り移動して後退移動する。これにより、パネル材Ｐは、ワーク受けリング１３のワーク支持面１９と押出ロッド４２ａ〜４２ｃの先端面とにより環状に形成されたワーク支持面に支持される。そして、押出部材４０により環状部材４５もこの後退移動によりばね力に抗して押し下げられて後退位置に移動する。

環状部材４５にはマグネット５０が組み込まれており、図１に示すシリンダ本体３０の側面に形成されたセンサ取付溝５１のうち環状部材４５の後退位置に対応する位置に図２に二点鎖線で示すように磁力に感応する磁気センサ５２が検出手段として取り付けられ、マグネット５０の磁気を磁気センサ５２が検出することにより、環状部材４５が後退位置に位置したことを検出する。これにより、パネル材Ｐが搬入されて押出部材４０が後退移動され、ワーク支持面でパネル材Ｐを支持している状態を検出することができるので、クランプ装置を駆動するための圧縮空気の供給と排出が制御される。

図示するクランプ装置においては、環状部材４５の後退位置を検出する磁気センサ５２を１つ取り付けたが、環状部材４５の前進位置および後退位置を検出する磁気センサ５２をそれぞれ１つずつ取り付けても良い。その場合、センサ取付溝５１において環状部材４５の前進位置に対応する位置に１つ、後退位置に対応する位置に１つ磁気センサ５２を取り付ければ良い。また、センサ取付溝５１はシリンダ本体３０の給排ポートが形成された側面を除いて他の３つの側面に形成されており、磁気センサ５２を３つの側面のいずれかに取り付けるようにしても良い。

図２に示すように、押出部材４０の後端部内壁には段部５６が設けられ、突起部材５５が係合溝５４の先端側の係合面に接触するとともに中空軸４６の先端面がこの段部５６に当接することにより押出部材４０の中空軸４６に対する後退移動が規制される。押出部材４０の中空軸４６に対する後退移動を突起部材５５が係合溝５４の係合面に接することのみにより規制するようにしても良い。また、突起部材５５を押出部材４０の円筒部４０ａに設け係合溝５４を中空軸４６に設けるようにしても良い。

クランプアーム１７が退避位置であって中空ピストン５７が後退位置となっているときには、押出部材４０はその先端部がワーク支持面１９から突出する待機位置と、ワーク支持面１９と一致するワーク支持位置との間を軸方向に空振り移動自在となっている。一方、中空ピストン５７を前進位置に駆動させると、押出部材４０は突起部材５５が係合溝５４の先端側の係合面に接触して待機位置から搬出位置に駆動される。溶接が完了したパネル材Ｐを搬出する際には、この搬出位置に押出部材４０を前進移動させることにより、パネル材Ｐの搬出を容易に行うことができる。つまり、パネル材Ｐの位置決め孔にロケートピン１５が嵌合した状態のワーク支持位置のもとでパネル材Ｐを搬出する際には、パネル材Ｐをロケートピン１５の軸方向に沿って搬出しなければならず搬出作業が煩雑であるが、パネル材Ｐがロケートピン１５の上部に押し上げられた搬出位置のもとでパネル材Ｐを搬出することができるので、ロケートピン１５の軸方向に沿ってパネル材Ｐを搬出する操作が不要となりパネル材Ｐの搬出が容易となる。なお、押出部材４０が搬出位置となると、パネル材Ｐはロケートピン１５の先端部の位置まで押し出されるようになっているが、押出部材４０の中空軸４６に対する移動ストロークを長くすると、パネル材Ｐをロケートピン１５の前方にまで押し出すことができる。

環状部材４５と同様に、開閉ピストン３５および中空ピストン５７にマグネット６０、６１を組み込むことで開閉ピストン３５と中空ピストン５７の位置検出を行っている。開閉ピストン３５にマグネット６０を組み込むことにより、パネル材Ｐをクランプした状態か否かを検出することができる。また、中空ピストン５７にマグネット６１を組み込むことにより、押出部材４０が搬出位置に位置した状態か否かを検出することができる。それぞれの磁気センサは磁気センサ５２と同様にシリンダ本体３０の側面に取り付けられることになる。

図２に示すように、エンドカバー３３はシリンダ本体３０の底面から突出して延びており、その内部にはロックシリンダ室６２が形成されている。ロックシリンダ室６２は側面に開口した大径部分とシリンダ室３３ａに連通した小径部分とからなり、開口した側面には蓋６３が取り付けられている。ピストンロッド２７にはシリンダ室３３ａ内に入り込む延長部２７ｃが固定されており、ロックシリンダ室６２には、大径部分にロックピストン６４を有するとともに小径部分に延びるロック部材６５が収容されている。ロック部材６５の先端はピストンロッド２７の延長部２７ｃに形成されたロック溝６６に入り込むロック部となっている。ロックシリンダ室６２はロックピストン６４によりシリンダ室３３ａに連通する流体圧室６７ａと、ロック部材６５と蓋６３との間の大気圧室６７ｂとに仕切られ、ロックピストン６４とロックシリンダ室６２の内面とがシール材によりシールされている。流体圧室６７ａは前進用給排ポート３７ａと連通しており、前進用給排ポート３７ａはシリンダ室３３ａを介して前進用流体室３６ａに連通している。一方、大気圧室６７ｂは、蓋６３とエンドカバー３３との間に形成された隙間により外部に連通している。

ロック部材６５はロックシリンダ室６２に摺動自在に収容されており、ピストンロッド２７が後退位置のもとでその延長部２７ｃに形成されたロック溝６６に入り込みピストンロッド２７を固定する前進限のロック位置と、そのロックを解除する後退限のアンロック位置とに進退移動自在である。ロック部材６５と蓋６３との間には圧縮コイルばね６８が装着されており、ロック部材６５にはこの圧縮コイルばね６８によりロック位置に前進移動させる方向にばね力が付勢されている。これにより、ピストンロッド２７が後退位置に位置すると、ロック部材６５はばね力によりロック位置に前進移動されピストンロッド２７を固定し、パネル材Ｐをクランプした状態で固定することができる。一方、前進用給排ポート３７ａから圧縮空気が供給されると、ロック部材６５がアンロック位置に後退移動されてピストンロッド２７のロックが解除される。このとき、流体圧室６７ａと前進用流体室３６ａとは連通しているため、ロック部材６５によるピストンロッド２７のロックを解除するとともに、開閉ピストン３５を前進移動してピストンロッド２７を介しクランプアーム１７を退避位置に前進移動させることができる。

次に、本発明の位置決めクランプ装置の動作過程を説明する。図６〜図１２は本発明の位置決めクランプ装置の動作過程を示す断面図である。図６はパネル材Ｐが搬入される前の状態を示しており、前進用給排ポート３７ａから供給された圧縮空気により、開閉ピストン３５が前進位置に移動されてクランプアーム１７が退避位置に位置するとともに、ロック部材６５がアンロック位置に位置している。このときには、中空ピストン５７が後退位置に移動されており中空軸４６は後退位置に位置しており、押出部材４０は圧縮コイルばね４９のばね力により前進位置に位置する環状部材４５により押出ロッド４２ａ〜４２ｃがワーク支持面１９から突出して待機位置に位置している。押出部材４０の前進限位置は、その中空軸４６の先端部に取り付けられた突起部材５５に係合溝５４の後端側の係合面が係合することにより規制される。この状態で、図７に示すように、パネル材Ｐの位置決め孔Ｈにロケートピン１５が挿入されると、パネル材Ｐが押出ロッド４２ａ〜４２ｃの先端面に接触する。

搬入されたパネル材Ｐは押出部材４０を押し下げ、ロケートピン１５に嵌合して位置決めされる。パネル材Ｐにより押出部材４０は、環状部材４５をばね力に抗して押し下げつつ後退移動する。押出ロッド４２ａ〜４２ｃの先端面がワーク支持面１９の位置となるまで押出部材４０が後退移動すると、図８に示すように、環状部材４５が後退位置まで移動する。

環状部材４５が後退位置に位置すると、それを磁気センサ５２が検出し、磁気センサ５２からの信号により図示しない電磁弁が制御され、シリンダ３１への圧縮空気の供給が切り換えられる。パネル材Ｐがワーク支持面１９で支持された状態で、後退用給排ポート３７ｂから圧縮空気を供給すると、図９に示すように、クランプアーム１７がクランプ位置まで後退移動され、ワーク支持面１９とクランプ片２０との間でパネル材Ｐをクランプする。このとき、ロックシリンダ室６２の流体圧室６７ａ内の圧縮空気は前進用給排ポート３７ａから排出されるため、ロック部材６５は圧縮コイルばね６８のばね力によりロック位置に前進移動され、ピストンロッド２７を固定する。パネル材Ｐをクランプした状態で、溶接機によりパネル材Ｐは溶接される。クランプアーム１７によりパネル材Ｐのクランプが完了したことを検出するために、開閉ピストン３５にマグネット６０が設けられるとともにシリンダ３１に磁気センサが設けられている。

パネル材Ｐの溶接が完了しパネル材Ｐを搬出する際には、まず、図１０のように、圧縮空気を前進用給排ポート３７ａに供給する。前進用給排ポート３７ａに供給された圧縮空気は前進用流体室３６ａを介して流体圧室６７ａおよびシリンダ室３３ａに供給されるので、ピストンロッド２７を前進移動させてクランプアーム１７を退避位置に前進移動させるとともにロック部材６５はアンロック位置に後退移動する。

その後、前進用給排ポート５９ａから圧縮空気を供給し、中空ピストン５７を前進位置に移動させ中空軸４６を前進移動させる。これにより、図１１に示すように、中空軸４６の先端面に段部５６が当接するとともに突起部材５５が係合溝５４の係合面に接触して押出部材４０が搬出位置に駆動されてパネル材Ｐは突き出される。このとき、環状部材４５は圧縮コイルばね４９のばね力により前進位置に駆動される。この状態のもとでパネル材Ｐは搬出位置から図１２に示すように図示しない搬送装置により搬出される。押出部材４０によりパネル材Ｐが搬出位置に押し上げられたことは、中空ピストン５７に設けられたマグネット６１に感応する磁気センサにより検出される。

このように、ワーク支持面１９から突出しパネル材Ｐを押し上げる押出部材４０をワーク支持台１０に設け、溶接が完了したパネル材Ｐがロケートピン１５の先端部に押し上げられた搬出位置のもとでパネル材Ｐを搬出するようにしたので、パネル材Ｐをロケートピン１５に沿って軸方向に搬出する必要がなく搬出が容易となる。さらに、搬入されたパネル材Ｐをワーク支持面１９に支持したことを検出するために、パネル材Ｐにより押出部材４０が待機位置から後退移動させられワーク支持位置に位置したことを検出するようにしたので、パネル材Ｐを押出部材４０によりワーク支持位置から搬出位置に押し上げて搬出する押出部材４０を利用してパネル材Ｐの搬出をも検出することができる。

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。例えば、この位置決めクランプ装置は図２に示すように上方向を向いて使用される場合について説明したが、この位置決めクランプ装置は上方向となって使用される場合に限定されず、水平方向や傾斜方向あるいは下向きの状態で使用するようにしても良い。

本発明の一実施の形態である位置決めクランプ装置の斜視図である。図１における正面側の断面図である。図２における矢印Ａ方向から見た一部切り欠き側面図である。ワーク支持台の内部を構成する部材の分解斜視図である。（Ａ）はワーク受けリングの平面図であり、（Ｂ）はロケート治具の平面図であり、（Ｃ）は押出部材の平面図である。本発明の位置決めクランプ装置の動作過程を示す断面図である。本発明の位置決めクランプ装置の動作過程を示す断面図である。本発明の位置決めクランプ装置の動作過程を示す断面図である。本発明の位置決めクランプ装置の動作過程を示す断面図である。本発明の位置決めクランプ装置の動作過程を示す断面図である。本発明の位置決めクランプ装置の動作過程を示す断面図である。本発明の位置決めクランプ装置の動作過程を示す断面図である。

符号の説明

１０ワーク支持台
１１固定台座
１２ロケート治具
１３ワーク受けリング
１５ロケートピン
１７クランプアーム
１９ワーク支持面
２０クランプ片
２７ピストンロッド
３０シリンダ本体
３１、３２シリンダ
３３エンドカバー
３４隔壁
３５開閉ピストン
３６ａ前進用流体室
３６ｂ後退用流体室
３７ａ前進用給排ポート
３７ｂ後退用給排ポート
３８圧縮コイルばね
４０押出部材
４２ａ〜４２ｃ押出ロッド
４３ａ〜４３ｃロッド案内溝
４４ａ〜４４ｃロッド案内溝
４５環状部材
４６中空軸
４８隔壁
４９圧縮コイルばね
５０マグネット
５１センサ取付溝
５２磁気センサ
５４係合溝
５５突起部材
５６段部
５７中空ピストン
５８ａ前進用流体室
５８ｂ後退用流体室
５９ａ前進用給排ポート
５９ｂ後退用給排ポート
６４ロックピストン
６５ロック部材
６７ａ流体圧室
６８圧縮コイルばね
Ｐパネル材
Ｈ位置決め孔

Claims

先端にパネル材が接触するワーク支持面を有するワーク支持台と、
前記ワーク支持面から突出して前記ワーク支持台に取り付けられ、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径方向に開口して形成されたスリット内に収容され、前記スリットから突出して前記パネル材を前記ワーク支持面との間でクランプするクランプ位置と、前記スリット内に入り込む退避位置とに揺動自在のクランプアームと、
前記ワーク支持台に取り付けられるシリンダ本体内に組み込まれるとともに前記クランプアームに連結されるピストンロッドに取り付けられ、前記クランプアームを前記クランプ位置と前記退避位置とに前記ピストンロッドを介して駆動する開閉ピストンと、
前記ワーク支持面から先端部が突出して前記パネル材を押し出す搬出位置と、前記先端部が前記ワーク支持台内に入り込むワーク支持位置との間を前記ロケートピンに沿って当該ロケートピンの外側に軸方向に往復動自在に前記ワーク支持台に装着される押出部材と、
前記ピストンロッドの外側に軸方向に往復動自在に装着されるとともに前記押出部材に軸方向に相対移動自在に連結される中空軸と、
前記中空軸に取り付けられ、前記押出部材を前記中空軸により前記搬出位置に移動させる前進位置と前記ワーク支持位置に移動させる後退位置との間を往復動自在に前記シリンダ本体内に組み込まれる中空ピストンと、
前記中空ピストンが前記後退位置となった状態のもとで、前記押出部材に前進方向のばね力を付与して前記ワーク支持位置と前記搬出位置との間の待機位置に前記押出部材を前記中空軸に対して前進移動させ、前記ワーク支持面に配置される前記パネル材により前記待機位置から前記ワーク支持位置に前記押出部材を前記中空軸に対して空振り移動させるばね部材とを有し、
前記中空軸と前記押出部材の一方に突起部材を設け、前記中空軸と前記押出部材の他方に前記突起部材が係合するとともに軸方向に伸びる係合溝を設け、前記押出部材が前記待機位置から前記ワーク支持位置に空振り移動するときに前記突起部材が前記係合溝内を移動することを特徴とする位置決めクランプ装置。
請求項１記載の位置決めクランプ装置において、前記押出部材の位置を検出する検出手段を前記シリンダ本体に設けることを特徴とする位置決めクランプ装置。
請求項２記載の位置決めクランプ装置において、前記検出手段は、前記押出部材とともに前記待機位置と前記ワーク支持位置との間を進退移動するマグネットの磁気を検出する磁気センサであることを特徴とする位置決めクランプ装置。
請求項３記載の位置決めクランプ装置において、前記押出部材とともに前記待機位置と前記ワーク支持位置との間を進退移動する環状部材を前記シリンダ本体内に設け、前記環状部材に前記マグネットを取り付けたことを特徴とする位置決めクランプ装置。