JP5004660B2

JP5004660B2 - ワーククランプ装置

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Publication number: JP5004660B2
Application number: JP2007136563A
Authority: JP
Inventors: 智司宮崎; 昌和手塚
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-05-23
Also published as: JP2008290171A

Description

本発明は自動車車体を構成するパネル材などの板状部材をワークとしてこれを固定するためのワーククランプ装置に関する。

自動車車体はそれぞれ車体を構成する複数のパネル材などの板状のワークをスポット溶接により接合することにより組み立てられている。自動車車体を組み立てるには、溶接ステージに複数のパネル材を位置決めしてクランプした状態として接合するようにしている。車体の組み立て方式としては、自動車生産ラインに配置された複数の溶接ステージにそれぞれ複数のワーククランプ装置が設けられ、１つのパネル材をコンベアや搬送台車などの搬送装置によって搬送し、各溶接ステージに他のパネル材を搬送装置によって搬送して両方のパネル材相互を溶接ステージの基盤に固定された複数のワーククランプ装置によりクランプした状態のもとで溶接装置により接合する方式がある。この方式では、コンベアや搬送台車などの搬送装置によって搬送されたパネル材に対して他のパネル材が溶接ステージにおいて接合され、これらはさらに他のパネル材を溶接するために次の溶接ステージまで搬送装置によって搬送される。

各々の溶接ステージに配置されるクランプ装置は、パネル材を支持するワーク支持台が設けられており、ワーク支持面との間でパネル材をクランプするクランプアームないしクランプヘッドを有している。特許文献１にはクランプヘッドの非作動時にはクランプヘッドをワーク支持面よりも後退移動させるようにしたクランプ装置が記載されている。
実開昭６０−１９０４７８号公報

１つの組み立てラインにおいては、自動車車体の組立効率を向上させるために、複数の車種や車型を混流させて自動車車体を組み立てる場合が多い。このような混流生産方式の場合には、車種等に応じてパネル材のクランプ位置が相違するので、車種に応じて複数種類のクランプ装置が各々の溶接ステージに配置されることになる。しかも、１種類のパネル材を複数のクランプ装置によってクランプする必要があるので、混流生産を行う場合には各々の溶接ステージには多数のクランプ装置が配置されることになる。

したがって、特定の車種などのパネル材をクランプする際には、溶接ステージに配置された多数のクランプ装置のうちパネル材に対応するクランプ装置と他のクランプ装置との干渉を避けるために、それぞれのクランプ装置を上下動させるようにし、パネル材をクランプする際にはそのパネル材に対応するクランプ装置のみを上昇させるようにする必要がある。このため、従来では、ワーク支持台を上下動させるための空気圧シリンダと、ワーク支持台がワーク支持位置まで上昇した後にクランプアームを開閉駆動する空気圧シリンダとをクランプ装置に設ける必要がある。

このように、１台のクランプ装置にワーク支持台上下動用とクランプアーム開閉用の２つの空気圧シリンダを設けるようにすると、１種類のパネル材をクランプするために複数のクランプ装置が用いられているので、全ての車種などに対応させて溶接ステージに多数の空気圧シリンダを設ける必要がある。それぞれの空気圧シリンダには圧縮空気を供給するための配管が接続されているので、溶接ステージに配置される空気圧シリンダの数が増加すると、配管の本数も増加することになり、溶接ステージの構造が複雑となる。

本発明の目的は、単一の流体圧シリンダによりワーク支持台の上下移動とクランプアームの駆動と行い得るようにすることにある。

本発明のワーククランプ装置は、ワーク支持面を有し当該ワーク支持面との間でパネル材をクランプするクランプアームが回動自在に装着されたワーク支持台と、先端に前記ワーク支持台が取り付けられたガイドロッドを摺動自在に支持するとともに、前記ガイドロッドの基端部が入り込むシリンダ本体が取り付けられる固定台座と、前記シリンダ本体内に組み込まれ前記シリンダ本体内を前進用流体室と後退流体室とに仕切るピストンに後端が連結されるとともに前記ワーク支持台を貫通して先端が前記クランプアームに連結され、後退限の待機位置と前進限のクランプ位置との間を軸方向に往復動するピストンロッドと、前記ワーク支持台内に組み込まれ、前記ピストンロッドが前記待機位置と前記クランプ位置との間のワーク支持位置へ前記待機位置から移動するときに前記ピストンロッドを前記ワーク支持台に締結して前記ピストンロッドの移動を前記ワーク支持台に伝達するクラッチ機構と、前記ピストンロッドが前記ワーク支持位置から前記クランプ位置へ移動するときに前記クラッチ機構の締結を解除して前記ピストンロッドの移動を前記クランプアームに伝達するクラッチ解除機構とを有し、前記クラッチ機構は、前記ピストンロッドの外側に前記ピストンロッドに対して相対的に摺動自在に嵌合されるとともに締結具が設けられたスリーブと、当該スリーブの外側に配置されて前記ワーク支持台に固定され、先端側に向かうに従って小径になるテーパ孔を有し、前記締結具を介して前記ピストンロッドに締結力を加える締結筒体とを有することを特徴とする。

本発明のワーククランプ装置は、前記ピストンロッドが前記ワーク支持位置となったときに前記ガイドロッドをロックしてガイドロッドの後退移動を規制するロック部材を前記シリンダ本体に設けることを特徴とする。

本発明のワーククランプ装置は、前記後退用流体室に連通させて前記シリンダ本体に前記ガイドロッドの径方向に移動自在に前記ロック部材を設け、前記ロック部材に前記ガイドロッドに向かうばね力を加えるばね部材を前記シリンダ本体に設け、前記後退用流体室に供給される流体により前記ロック部材を前記ばね力に抗してロック解除位置に駆動することを特徴とする。

本発明のワーククランプ装置において、クラッチ解除機構は、前記スリーブの前方に配置される押圧板と、前記ピストンロッドの外側にこれに対して相対的に軸方向に移動自在に装着され先端部が前記押圧板に連結される中空連結軸と、当該中空連結軸の後端部に設けられ前記ワーク支持台をワーク支持位置で規制する当接部に接触するストッパとを有し、前記ピストンロッドが前記ワーク支持位置と前記クランプ位置との間を移動するときには前記中空連結軸が前記スリーブを後退移動させて前記ピストンロッドに対する締結力を解除することを特徴とする。

本発明によれば、自動車組立ラインにおける溶接ステージに搬入されたパネル材をワーク支持面により支持した状態でワーク支持台を上昇移動させた後にワーク支持面とクランプアームとの間でパネル材をクランプすることができるため、溶接ステージとワーク接触面により支持されたパネル材との間に十分な隙間が形成され溶接が容易になる。さらに、複数種類の自動車を混流生産するための組立ラインにおける溶接工程において、溶接ステージにはそれぞれの自動車車体を構成する複数種類のパネル材が搬入され、しかも１種類のパネル材が複数のワーククランプ装置によりクランプされるようになっているので、各々の溶接ステージには多数のワーククランプ装置が配置されており、パネル材を支持した状態でワーク支持台を上昇移動させた後にパネル材をクランプすることにより、他の種類のパネル材をクランプするためのクランプ装置とワーク支持面により支持されたパネル材とが干渉することなく溶接が容易になる。

しかも、１つのシリンダによりワーク支持台の上下動と、クランプアームの開閉動作とを連続的に行うことができるので、ワーク支持台を上下動するためのシリンダと、クランプアームを開閉動作するためのシリンダとを別個に設けることが不要となり、設置スペースを省くことにより多数のワーククランプ装置を接近させて溶接ステージに配置することができるとともに、シリンダ本体内の流体室に圧縮空気を供給するための配管の本数も少なくすることができ、溶接ステージの構造を簡単にすることができる。これにより、溶接ステージにおける保守点検作業を容易に行うことができる。

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ワーククランプ装置を示す斜視図であり、図２は図１における正面断面図であり、図３（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ図２におけるＡ−Ａ線からＥ−Ｅ線に沿う断面図であり、図４（Ａ），（Ｂ）は図１および図２に示されたワーク支持台を示す拡大断面図であり、図５は図１および図２に示されたシリンダ本体を示す拡大断面図である。

図示するワーククランプ装置は、自動車車体を構成するパネル材Ｗなどの板状のワークを固定するために適用されており、自動車製造ラインの溶接ステージの図示しない支持部材に取り付けられる水平の台座プレート１１を有し、台座プレート１１には取付孔１１ａが形成され、この取付孔１１ａを貫通する図示しないボルトにより台座プレート１１が支持部材に取り付けられるようになっている。台座プレート１１の下面には図１に示すように直方体形状の台座ブロック１２が複数本のボルト１３により取り付けられており、台座プレート１１と台座ブロック１２とにより固定台座１４が形成されている。図２に示すように、固定台座１４にはこれを貫通して上下方向に往復動自在に２本のガイドロッド１５が支持されており、ガイドロッド１５の先端部にはワーク支持台１６が取り付けられている。

ワーク支持台１６はガイドロッド１５がボルト１５ａにより固定される連結プレート１６ａとこれに固定されるケース体１６ｂとを有し、ケース体１６ｂは連結プレート１６ａに対してボルト１０により固定されている。ケース体１６ｂに設けられた凸部１６ｃにはワーク支持面１７が形成された固定片１８が取り付けられ、固定片１８はワーク支持台１６の一部を構成している。固定片１８には支持ピン１９によりクランプアーム２０が回動自在に装着され、クランプアーム２０にはクランプ片２１が設けられている。自動車車体を構成するパネル材Ｗは、ワーク支持面１７に支持された状態のもとで固定片１８とクランプ片２１とによりクランプつまり締め付けられて固定される。クランプアーム２０が図２に示すように全開位置となると、固定片１８に設けられたストッパ１８ａにクランプアーム２０の当接部２０ａが当接し、クランプアーム２０の全開位置が規制されることになる。

固定台座１４の下側にはシリンダ本体２２が取り付けられている。シリンダ本体２２は、図１に示すように外形が直方体形状のシリンダチューブ２２ａと、これの下端部に取り付けられるヘッドカバー２２ｂと、上端部に取り付けられるロッドカバー２２ｃとを有しており、シリンダ本体２２はロッドカバー２２ｃの部分で固定台座１４に取り付けられている。図２に示すように、ガイドロッド１５の基端部はシリンダ本体２２の内部に入り込んでおり、２本のガイドロッド１５は連結部材２３にボルト１５ｂにより連結されている。

図２に示すように、シリンダ本体２２内のシリンダ室２４にはピストン２５が組み込まれており、このピストン２５はシリンダ本体２２内を前進用流体室２６ａと後退用流体室２６ｂとに仕切っている。ヘッドカバー２２ｂには側面と底面とにそれぞれ開口して前進用流体室２６ａに連通する前進用給排ポート２７ａが形成されるとともに、後退用流体室２６ｂに連通する後退用給排ポート２７ｂが形成されている。側面側と底面側の何れかの給排ポートを封止することによりその他方から流体を供給することができ、側面側と底面側の何れからでも流体を供給することができるようになっている。前進用給排ポート２７ａは前進用流体室２６ａと直接連通しているのに対し、後退用給排ポート２７ｂはシリンダチューブ２２ａ内に組み込まれた連通流路２８を介してシリンダ室２４の先端側の後退用流体室２６ｂに連通している。

ピストン２５にはピストンロッド２９の基端部が連結され、ピストンロッド２９は連結部材２３とロッドカバー２２ｃと固定台座１４とワーク支持台１６とを貫通してワーク支持台１６の前面より突出している。ピストンロッド２９の先端部に固定された連結ピン３１はクランプアーム２０に形成された長孔３２に係合しており、ピストンロッド２９は連結ピン３１によりクランプアーム２０に連結されている。ピストンロッド２９は前進用給排ポート２７ａから前進用流体室２６ａへ圧縮空気を供給することによりワーク支持台１６の前面から突出する方向に前進移動し、後退用給排ポート２７ｂから後退用流体室２６ｂへ圧縮空気を供給することにより逆方向に後退移動する。

図２はピストンロッド２９がピストン２５により後退限位置つまり待機位置に駆動された状態を示す。この状態のもとでパネル材Ｗが固定片１８のワーク支持面１７の上に搬入されることになり、ピストンロッド２９を前進移動させると、ワーク支持台１６はピストンロッド２９と締結されてガイドロッド１５およびピストンロッド２９とともにワーク支持位置まで上昇移動し、パネル材Ｗもワーク支持位置まで上昇移動する。ワーク支持台１６がワーク支持位置まで上昇移動した後には、ワーク支持台１６とピストンロッド２９との締結が後述のように解除されてワーク支持台１６は停止する。

引き続いてピストンロッド２９を前進移動させると、停止状態のワーク支持台１６に対してクランプアーム２０が支持ピン１９を中心にピストンロッド２９により駆動され、ピストンロッド２９が前進限位置つまりクランプ位置まで移動すると、ワーク支持面１７に支持された状態のパネル材Ｗがクランプ片２１と固定片１８との間でクランプされる。

ピストンロッド２９が後退限位置である待機位置からワーク支持位置に向けて上昇移動する際に、ピストンロッド２９の軸方向移動をワーク支持台１６の上下動に伝達するために、ワーク支持台１６の内部にはクラッチ機構３３が組み込まれている。

クラッチ機構３３は、図４に示すように、ピストンロッド２９の外側にピストンロッド２９に対して相対的に摺動自在に嵌合されるスリーブ３４を有している。スリーブ３４には径方向に貫通する収容孔３５が円周方向に所定の間隔を隔てて複数形成されており、それぞれの収容孔３５には締結具としての鋼球３６が収容されている。スリーブ３４の基端部の外側にはばね受け筒体３７が配置されており、ばね受け筒体３７はピストンロッド２９が貫通する貫通孔を有する径方向部３７ａが下端部に設けられるとともに径方向外方に突出したフランジ部３７ｂが先端部に設けられた円筒部３７ｃを有している。円筒部３７ｃの内部には一端部が径方向部３７ａに当接し、他端部がスリーブ３４に形成されたフランジ部３４ａに当接する圧縮コイルばね３８が装着され、この圧縮コイルばね３８によりスリーブ３４にはピストンロッド２９の先端に向かう方向のばね力が加えられている。スリーブ３４の外側には締結筒体３９が配置されており、締結筒体３９の下端部内にはばね受け筒体３７のフランジ部３７ｂが圧入され、ばね受け筒体３７は締結筒体３９と一体に結合されている。この締結筒体３９の内周面はピストンロッド２９の先端面に向かうに従って小径となるテーパ孔４１となっている。なお、締結具としては鋼球３６に代えてローラ等を用いるようにしても良い。

スリーブ３４および締結筒体３９は、図４に示すように、ワーク支持台１６の連結プレート１６ａに固定されるカバー４２内に組み込まれており、カバー４２はほぼ四辺形の天板部４２ａとこれの両端部から軸方向に伸びる脚部４２ｂとを有し、締結筒体３９はその上端が天板部４２ａの内面に当接して軸方向移動が規制されている。カバー４２は、図３（Ｃ）に示されるように、天板部４２ａの四隅のうち対角線上の２箇所に取り付けられる２本のボルト４３により連結プレート１６ａに固定されている。それぞれのボルト４３はカバー４２を貫通して連結プレート１６ａにねじ結合されている。

このように、スリーブ３４に設けられた鋼球３６はピストンロッド２９と締結筒体３９との間に配置され、スリーブ３４にピストンロッド２９の先端部に向けて加えられる圧縮コイルばね３８のばね力により鋼球３６にはテーパ孔４１とピストンロッド２９の外面との間に押し込まれる方向の締結力が加えられているので、ピストンロッド２９が待機位置からワーク支持位置に向けて前進移動するときには、鋼球３６がテーパ孔４１とピストンロッド２９との間で鋼球３６が締め付けられてクラッチ機構３３が締結状態になり、鋼球３６を介してピストンロッド２９と一体となる締結筒体３９によりワーク支持台１６は上昇移動する。これに対し、ピストンロッド２９が後退移動するときには鋼球３６はテーパ孔４１の内周面から離れる方向に移動するのでピストンロッド２９の後退移動時にはクラッチは解除される。このように、鋼球３６が設けられたスリーブ３４とテーパ孔４１が形成された締結筒体３９とを有するクラッチ機構３３はワンウエイクラッチとなっている。

一方、ピストンロッド２９がワーク支持位置とクランプ位置との間を移動する際には、クラッチ機構３３によるピストンロッド２９とワーク支持台１６との締結が解除されてピストンロッド２９の軸方向移動はワーク支持台１６には伝達されない。クラッチ締結を解除するために、ワーク支持台１６内にはクラッチ解除機構４４が組み込まれている。

クラッチ解除機構４４は、図４に示すように、スリーブ３４の前方であってカバー４２の外側に配置される押圧板４５を有し、押圧板４５にはピストンロッド２９が貫通する貫通孔４６が形成されている。押圧板４５とスリーブ３４との間には押圧リング４７が設けられており、この押圧リング４７はカバー４２の天板部４２ａに形成された貫通孔内に配置されている。押圧板４５は、図３（Ｂ）に示されるように、ワーク支持台１６の図における左右方向に対して傾斜して配置されており、押圧板４５に対応させてワーク支持台１６の連結プレート１６ａの下面には連結板４８が配置されている。図３（Ｂ）に示すように、押圧板４５の両端部にはカバー４２の天板部４２ａの四隅のうちボルト４３が設けられていない２箇所に対応させて連結ロッド４９が取り付けられ、この連結ロッド４９により押圧板４５は、図３（Ｄ）に示すように連結板４８に連結されている。連結ロッド４９の上端部には図３（Ｂ）に示すようにボルト４９ａがねじ結合されており、ボルト４９ａにより押圧板４５は連結ロッド４９に締結されている。同様に、連結ロッド４９の下端部には図示しないボルトがねじ結合されており、そのボルトにより連結板４８は連結ロッド４９に締結されている。

ピストンロッド２９の外側には図２に示すように中空連結軸５１がピストンロッド２９に対して相対的に軸方向に移動自在に装着され、中空連結軸５１の先端部は連結板４８に連結されており、中空連結軸５１の先端部には連結板４８にねじ止めされる雄ねじ５１ａが設けられている。台座プレート１１には中空連結軸５１が貫通する貫通孔が形成されたカバー５０が、図３（Ｅ）に示すようにボルト５０ａにより固定されており、カバー５０には中空連結軸５１の外側から塵などの異物が入り込むのを防止するためのダストシールが設けられている。中空連結軸５１の後端部には、図５に示すように、ストッパ５２が設けられており、中空連結軸５１の後端部にはストッパ５２がねじ止めされる雄ねじ５１ｂが設けられている。固定台座１４の台座ブロック１２には図２に示すようにストッパ５２が当接する当接部５３が形成されており、ピストンロッド２９が待機位置からワーク支持位置まで前進移動するときには、中空連結軸５１がピストンロッド２９とともに前進移動し、ピストンロッド２９がワーク支持位置まで前進移動すると、ストッパ５２が当接部５３に接触してワーク支持台１６の前進移動が規制される。

ピストンロッド２９がワーク支持位置よりも前進移動すると、中空連結軸５１に連結板４８および連結ロッド４９を介して連結された押圧板４５がワーク支持台１６に対して相対的に後退移動する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、押圧リング４７が押圧板４５により押し下げられて鋼球３６によるピストンロッド２９と締結筒体３９との締結が解除される。したがって、ピストンロッド２９がワーク支持位置とクランプ位置との間を移動する過程においては、ワーク支持台１６が停止した状態のもとで、クランプアーム２０が開閉駆動される。

ワーク支持台１６がピストンロッド２９によりワーク支持位置まで駆動されたときに、ガイドロッド１５の後退移動を規制してワーク支持台１６を固定するために、図５に示すように、シリンダ本体２２のロッドカバー２２ｃにはロック部材５４がガイドロッド１５の径方向に往復動自在に装着されている。ロック部材５４は、シリンダ本体２２内の後退用流体室２６ｂに開口してロッドカバー２２ｃに形成された小径シリンダ孔５５ａと、これと同心上の大径シリンダ孔５５ｂ内に軸方向に往復動自在に装着されており、ロック部材５４の後端部にはロックピストン５４ａが設けられている。

図６（Ａ），（Ｂ）はロック部材５４を示す拡大断面図であり、ロック部材５４にはばね収容孔５６が形成されており、このばね収容孔５６内に組み込まれるばね部材としての圧縮コイルばね５７によりロック部材５４にはガイドロッド１５に向かう方向のばね力が加えられている。ロッドカバー２２ｃには大径シリンダ孔５５ｂを閉塞するカバー５８が取り付けられており、カバー５８には圧縮コイルばね５７の端面が当接している。ばね力に抗してロック部材５４を後退移動させるために、小径シリンダ孔５５ａと大径シリンダ孔５５ｂとの段差面５５ｃとロックピストン５４ａとの間の流体圧室５９に圧縮空気を供給するために、流体圧室５９と連通流路２８とを連通させる連通流路６０がロッドカバー２２ｃに形成されている。図６（Ｂ）は後退用給排ポート２７ｂから供給された圧縮空気が流体圧室５９内に流入してロック部材５４が後退移動した状態を示す。後退用給排ポート２７ｂに圧縮空気を供給すると、供給された圧縮空気は後退用流体室２６ｂ内に流入するとともに、後退用流体室２６ｂに開口する小径シリンダ孔５５ａにも圧縮空気が流入し、ロック部材５４には後退移動させる方向に推力が加えられることになる。

図６において右側のガイドロッド１５には軸方向に移動自在にカバースリーブ６１が嵌合されており、台座ブロック１２に固定されたばね受け６２とカバースリーブ６１との間にはカバースリーブ６１をロック部材５４の前方に迫り出させる方向にばね力を加えるための圧縮コイルばね６３が装着されている。カバースリーブ６１の迫り出し位置はロッドカバー２２ｃに形成された段部６４により規制されるようになっている。図６（Ａ）に示すようにカバースリーブ６１にロック部材５４の先端面が当接することによりロック部材５４が直接ガイドロッド１５に接触することが回避される。これにより、ガイドロッド１５の摩耗が防止されるとともにワーク支持台１６を円滑に軸方向に移動することができる。

２本のガイドロッド１５をそれぞれの後端部で連結する連結部材２３には、図５に示すように、ピストンロッド２９によりワーク支持台１６が後退限の待機位置からワーク支持位置まで前進移動したときにロック部材５４が接触する係合面６５が設けられている。したがって、ピストンロッド２９が待機位置からワーク支持位置まで前進駆動されると、連結部材２３が図６に示す圧縮コイルばね６３のばね力に抗してカバースリーブ６１をピストンロッド２９の先端部に向けて移動させた後に、ロック部材５４が係合面６５に接触してガイドロッド１５をロックしてその後退移動を規制することになる。このように、ワーク支持台１６が待機位置からワーク支持位置まで前進移動した状態のもとでは、ガイドロッド１５の後退移動がロック部材５４により規制されるので、ワーク支持台１６のワーク支持面１７の上に配置されたパネル材Ｗの自重によりワーク支持台１６が下降移動することが防止される。

次に、図７〜図１０を参照してワーククランプ装置によるパネル材Ｗのクランプ手順について説明する。

図７（Ａ）はワーク支持台１６が待機位置となった状態を示しており、このときにはクランプ片２１がほぼ垂直方向を向いており、クランプアーム２０は開放状態となって当接部２０ａがストッパ１８ａに当接している。この状態のもとで、ワーク支持面１７の上にパネル材Ｗが搭載される。前進用給排ポート２７ａから前進用流体室２６ａ内に圧縮空気を供給すると、ピストン２５には図において上方に向かう推力が加えられてピストンロッド２９が上方に向けて前進移動する。ピストンロッド２９が待機位置からワーク支持位置まで前進移動する過程では、クラッチ機構３３が締結状態となっており、ワーク支持台１６はパネル材Ｗを支持した状態で、ピストンロッド２９によりガイドロッド１５および中空連結軸５１とともに前進移動する。

図７（Ｂ）はこのようにしてワーク支持台１６がワーク支持位置まで前進移動した状態を示しており、ワーク支持台１６がこの位置まで前進移動すると、中空連結軸５１の後端部に設けられたストッパ５２が当接部５３に接触するとともに、ロック部材５４が係合面６５に接触してワーク支持台１６の後退移動が規制される。したがって、ワーク支持台１６とパネル材Ｗの荷重はロック部材５４により支持されることになる。この状態のもとで前進用流体室２６ａ内に圧縮空気がさらに供給されると、ワーク支持台１６の前進移動は中空連結軸５１のストッパ５２が当接部５３に当接するので規制されるとともに、図４（Ｂ）に示すように押圧板４５が押圧リング４７を介してスリーブ３４をワーク支持台１６に対して相対的に後退移動させるので、鋼球３６によるピストンロッド２９の締結が解除される。

図８（Ｃ）はこのようにピストンロッド２９の締結が解除されてピストンロッド２９がワーク支持位置よりも前進移動し、クランプアーム２０が約４５度回動した状態を示す。

図８（Ｄ）はさらにピストンロッド２９が前進移動してクランプアーム２０がクランプ位置となり、固定片１８のワーク支持面１７とクランプ片２１とによりパネル材Ｗが締結つまりクランプされた状態を示す。このようにしてパネル材Ｗをクランプした状態のもとで、自動車車体を構成するパネル材Ｗの溶接作業が行われる。パネル材Ｗの溶接作業が終了した後には、クランプアーム２０を開放状態とする。

図９（Ｅ）は、パネル材Ｗの溶接作業が終了し、クランプアーム２０を開放状態としてパネル材Ｗのクランプを解いた状態を示す。クランプアーム２０を開放する際に、後退用給排ポート２７ｂから連通流路２８に圧縮空気を供給すると、連通流路６０を介して流体圧室５９内に圧縮空気が供給されてロック部材５４が圧縮コイルばね５７のばね力に抗して後退移動し、ロック部材５４は係合面６５から離れることになる。このようにしてロック部材５４が係合面６５から離れた状態のもとで、後退用流体室２６ｂ内に供給される圧縮空気によりピストンロッド２９が後退移動してクランプアーム２０が開放状態となる。このときには、後退用流体室２６ｂ内の圧縮空気の圧力がガイドロッド１５を上昇させる方向に加わっているので、ガイドロッド１５およびワーク支持台１６は後退移動することなくワーク支持位置となっている。

図９（Ｆ）はピストンロッド２９の後退移動によりクランプアーム２０が全開となった状態を示し、この状態におけるワーク支持台１６の位置は、図７（Ｂ）に示すワーク支持位置に対応する。クランプアーム２０が全開状態となるとクランプアーム２０の当接部２０ａがストッパ１８ａに当接する。したがって、この状態よりもピストンロッド２９が後退移動するときには、クランプアーム２０が固定片１８を介してワーク支持台１６に固定されるので、ピストン２５に加えられる後退用流体室２６ｂ内の圧縮空気によりピストンロッド２９が後退移動すると、ワーク支持台１６が後退移動する。

図１０（Ｇ）はこのようにストッパ１８ａにクランプアーム２０が当接した状態となってピストンロッド２９の後退移動によりワーク支持台１６が図９（Ｆ）の位置よりも後退移動した状態を示す。この後退移動においては、後退用流体室２６ｂ内の圧縮空気によりガイドロッド１５には前進移動する方向の圧力が加わるが、ピストン２５の受圧面の方がガイドロッド１５の受圧面よりも大きいのでピストンロッド２９によりワーク支持台１６は後退移動する。引き続いて後退用流体室２６ｂ内に圧縮空気が供給されると、ピストンロッド２９は後退限位置である待機位置まで後退移動する。図９（Ｆ）に示す位置から待機位置に向けてピストンロッド２９が後退移動する際には、ストッパ５２が当接部５３から離れており、スリーブ３４はばね力で前進方向に移動するが、テーパ孔４１はピストンロッド２９の基端部側に向けて内径が大きくなるように広がっているので、ピストンロッド２９はワーク支持台１６に締結されることはない。

図１０（Ｈ）はピストンロッド２９が待機位置まで後退した状態を示し、待機位置においてパネル材Ｗは搬送装置やロボットによりワーククランプ装置から取り外される。この状態のもとで後退用流体室２６ｂに対する圧縮空気の供給を停止すると、図７（Ａ）に示すように、ロック部材５４は圧縮コイルばね５７のばね力によりガイドロッド１５に向けて前進移動し、カバースリーブ６１に当接する。

上述したワーククランプ装置が複数種類の自動車を混流生産するための組み立てラインにおける溶接ステージに使用される場合には、溶接ステージにはそれぞれ自動車車体を構成する複数種類のパネル材Ｗが搬入されるようになっており、しかも１種類のパネル材Ｗが複数のワーククランプ装置によりクランプされるようになっているので、各々の溶接ステージには多数のワーククランプ装置が配置されることになる。そこで、全てのワーククランプ装置のワーク支持台が待機位置となった状態のもとで、溶接ステージに搬送台車やロボットにより搬入ないし投入されるパネル材Ｗに対応した複数のワーククランプ装置のワーク支持台の上に載置し、次いで、それぞれのワーク支持台１６を上昇移動させることによりパネル材Ｗをワーク支持位置まで移動させるようにすると、他の種類のパネル材Ｗをクランプするためのクランプ装置のワーク支持台から離れた位置でパネル材Ｗの溶接作業を行うことができ、他の種類のパネル材Ｗのクランプ装置と溶接機とが干渉することなく、容易に溶接作業を行うことができる。

しかも、１つのシリンダ本体２２によりワーク支持台１６の上下動と、クランプアーム２０の開閉動作とを連続的に行うことができるので、ワーク支持台１６を上下動するためのシリンダと、クランプアーム２０を開閉するためのシリンダとをワーククランプ装置に設けることが不要となり、多数のワーククランプ装置を接近させて溶接ステージに配置することができるとともに、シリンダ本体２２内の流体室に圧縮空気を供給するための配管の本数も少なくすることができ、溶接ステージの構造を簡単にすることができる。これにより、溶接ステージにおける保守点検作業を容易に行うことができる。

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。たとえば、図示する場合にはワーク支持台１６を上下方向に移動させるようにしているが、ワーク支持台１６を待機位置とワーク支持位置との間に水平移動させるようにしても良い。また、ワーク支持台１６をワーク支持位置に上昇させた状態のもとでパネル材Ｗをワーク支持台１６のワーク支持面１７に搭載するようにしても良い。

本発明の一実施の形態であるワーククランプ装置を示す斜視図である。図１における正面断面図である。（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ図２におけるＡ−Ａ線〜Ｅ−Ｅ線に沿う断面図である。（Ａ），（Ｂ）は図１および図２に示されたワーク支持台を示す拡大断面図である。図１および図２に示されたシリンダ本体を示す拡大断面図である。（Ａ），（Ｂ）はロック部材を示す拡大断面図である。（Ａ），（Ｂ）はワーククランプ装置の作動状態を示す断面図である。（Ｃ），（Ｄ）はワーククランプ装置の作動状態を示す断面図である。（Ｅ），（Ｆ）はワーククランプ装置の作動状態を示す断面図である。（Ｇ），（Ｈ）はワーククランプ装置の作動状態を示す断面図である。

符号の説明

１０ボルト
１１台座プレート
１１ａ取付孔
１２台座ブロック
１３ボルト
１４固定台座
１５ガイドロッド
１５ａボルト
１５ｂボルト
１６ワーク支持台
１６ａ連結プレート
１６ｂケース体
１６ｃ凸部
１７ワーク支持面
１８固定片
１８ａストッパ
１９支持ピン
２０クランプアーム
２０ａ当接部
２１クランプ片
２２シリンダ本体
２２ａシリンダチューブ
２２ｂヘッドカバー
２２ｃロッドカバー
２３連結部材
２４シリンダ室
２５ピストン
２６ａ前進用流体室
２６ｂ後退用流体室
２７ａ前進用給排ポート
２７ｂ後退用給排ポート
２８連通流路
２９ピストンロッド
３１連結ピン
３２長孔
３３クラッチ機構
３４スリーブ
３４ａフランジ部
３５収容孔
３６鋼球
３７ばね受け筒体
３７ａ径方向部
３７ｂフランジ部
３７ｃ円筒部
３８圧縮コイルばね
３９締結筒体
４１テーパ孔
４２カバー
４２ａ天板部
４２ｂ脚部
４３ボルト
４４クラッチ解除機構
４５押圧板
４６貫通孔
４７押圧リング
４８連結板
４９連結ロッド
４９ａボルト
５０カバー
５０ａボルト
５１中空連結軸
５１ａ，５１ｂ雄ねじ
５２ストッパ
５３当接部
５４ロック部材
５４ａロックピストン
５５ａ小径シリンダ孔
５５ｂ大径シリンダ孔
５５ｃ段差面
５６ばね収容孔
５７圧縮コイルばね
５８カバー
５９流体圧室
６０連通流路
６１カバースリーブ
６２ばね受け
６３圧縮コイルばね
６４段部
６５係合面
Ｗパネル材

Claims

ワーク支持面を有し当該ワーク支持面との間でパネル材をクランプするクランプアームが回動自在に装着されたワーク支持台と、
先端に前記ワーク支持台が取り付けられたガイドロッドを摺動自在に支持するとともに、前記ガイドロッドの基端部が入り込むシリンダ本体が取り付けられる固定台座と、
前記シリンダ本体内に組み込まれ前記シリンダ本体内を前進用流体室と後退流体室とに仕切るピストンに後端が連結されるとともに前記ワーク支持台を貫通して先端が前記クランプアームに連結され、後退限の待機位置と前進限のクランプ位置との間を軸方向に往復動するピストンロッドと、
前記ワーク支持台内に組み込まれ、前記ピストンロッドが前記待機位置と前記クランプ位置との間のワーク支持位置へ前記待機位置から移動するときに前記ピストンロッドを前記ワーク支持台に締結して前記ピストンロッドの移動を前記ワーク支持台に伝達するクラッチ機構と、
前記ピストンロッドが前記ワーク支持位置から前記クランプ位置へ移動するときに前記クラッチ機構の締結を解除して前記ピストンロッドの移動を前記クランプアームに伝達するクラッチ解除機構とを有し、
前記クラッチ機構は、前記ピストンロッドの外側に前記ピストンロッドに対して相対的に摺動自在に嵌合されるとともに締結具が設けられたスリーブと、当該スリーブの外側に配置されて前記ワーク支持台に固定され、先端側に向かうに従って小径になるテーパ孔を有し、前記締結具を介して前記ピストンロッドに締結力を加える締結筒体とを有することを特徴とするワーククランプ装置。
請求項１記載のワーククランプ装置において、前記ピストンロッドが前記ワーク支持位置となったときに前記ガイドロッドをロックしてガイドロッドの後退移動を規制するロック部材を前記シリンダ本体に設けることを特徴とするワーククランプ装置。
請求項２記載のワーククランプ装置において、前記後退用流体室に連通させて前記シリンダ本体に前記ガイドロッドの径方向に移動自在に前記ロック部材を設け、前記ロック部材に前記ガイドロッドに向かうばね力を加えるばね部材を前記シリンダ本体に設け、前記後退用流体室に供給される流体により前記ロック部材を前記ばね力に抗してロック解除位置に駆動することを特徴とするワーククランプ装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーククランプ装置において、前記クラッチ解除機構は、前記スリーブの前方に配置される押圧板と、前記ピストンロッドの外側にこれに対して相対的に軸方向に移動自在に装着され先端部が前記押圧板に連結される中空連結軸と、当該中空連結軸の後端部に設けられ前記ワーク支持台を前記ワーク支持位置で規制する当接部に接触するストッパとを有し、前記ピストンロッドが前記ワーク支持位置と前記クランプ位置との間を移動するときには前記中空連結軸が前記スリーブを後退移動させて前記ピストンロッドに対する締結力を解除することを特徴とするワーククランプ装置。