JPH09155669A - 位置決めクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小径の位置決め孔から大径の位置決め孔まで
任意の位置決め孔に嵌合してパネル材を位置決め固定し
得るようにする。 【解決手段】 パネル材Ｗは装置本体であるハウジング
１３の当接部材１９に支持される。このハウジング１３
には、ギヤボックス１４が軸方向に摺動自在に装着さ
れ、さらに歯車３２が設けられたモータ主軸１５ｂを有
するモータ１５がモータケーシング１５ａの部分で回転
自在に支持されている。ギヤボックス１４には歯車３２
により同期して回転駆動される複数本のシャフト２３
ａ，２３ｂが設けられ、それぞれのシャフトにはパネル
材Ｗの位置決め孔Ｈに当接するロケートピン２５ａ，２
５ｂを有する位置決めアーム２４ａ，２４ｂが設けられ
ている。モータ主軸１５ｂを固定した状態のもとでモー
タ１５に通電してモータケーシング１５ａを回転させる
と、ギヤボックス１４は軸方向に駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパネル材を所定の位
置に位置決めして締結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】たとえば自動車の生産ラインにあって
は、多数のパネル材を溶接することによって自動車車体
を形成しており、溶接作業がなされる時には、各パネル
材を所定の位置に位置決めして固定する必要がある。パ
ネル材を位置決めするためのクランプ装置としては、従
来、特開平４−２８２００８号公報に示されるようなも
のがある。

【０００３】この公報に記載されたクランプ装置を示す
と、図６の通りであり、上下動部材１に取り付けられた
ロケートピン２には、相互に外径が相違した複数の嵌合
部３ａ〜３ｄが形成されており、それぞれの嵌合部の相
互間にはテーパー部４ａ〜４ｃが形成されている。この
ロケートピン２に隣接させてパネル受台５が設けられて
おり、この上にワークであるパネル材Ｗが載置されるよ
うになっている。

【０００４】上下動部材１は図示しない駆動手段により
矢印Ａで示すように上下方向に移動自在となっており、
パネル受台５も図示しない駆動手段により矢印Ｂで示す
ように上下方向に移動自在となっている。ロケートピン
２に形成された溝内には、クランプ部材６が図示しない
駆動手段により矢印Ｃで示すように傾斜した方向に移動
自在となっている。

【０００５】図６に示すようにロケートピン２の嵌合部
３ｂに対応した位置決め孔を有するパネル材Ｗを位置決
め固定する場合には、パネル受台５を対応する位置まで
上昇させ、この状態でパネル材Ｗに形成された位置決め
孔に嵌合させる。この状態のもとで、クランプ部材６を
下降移動させることにより、パネル材Ｗはパネル受台５
とクランプ部材６とにより締結されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の位置
決めクランプ装置にあっては、ロケートピン２には４種
類の嵌合部３ａ〜３ｄが形成されているように、位置決
め孔の種類は嵌合部の数に限定されることになるのみな
らず、ロケートピン２に形成される最小径の嵌合部３ｄ
と最大径の嵌合部３ａとの径の差が大きいと、クランプ
部材６を設けることが困難となり、位置決めし得るパネ
ル材の種類は制限されることになる。また、位置決め孔
のサイズを無段階に変化させることはできない。

【０００７】本発明の目的は、小径の位置決め孔から大
径の位置決め孔まで任意の径の位置決め孔に嵌合してパ
ネル材を位置決め固定し得るようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の位置
決めクランプ装置は、位置決め孔を有するパネル材支持
用の当接部を有する装置本体と、歯車が設けられたモー
タ主軸を有するモータのモータケーシングを回転自在に
支持するとともに、前記装置本体に前記モータ主軸の軸
方向に摺動自在に装着されたギヤボックスと、前記パネ
ル材の位置決め孔に当接するロケートピンがそれぞれ設
けられた位置決めアームを有するとともに、前記ギヤボ
ックスに設けられて前記歯車により回転駆動される複数
本のシャフトと、前記装置本体に固定された第１ねじ部
材にねじ結合されるとともに、前記ギヤボックスに固定
される第２ねじ部材と、前記モータ主軸を回転する際に
前記モータケーシングの回転を停止する第１ロック手段
と、前記モータケーシングにより前記第２ねじ部材を駆
動する際に前記モータ主軸の回転を停止する第２ロック
手段とを有することを特徴とする。

【０００９】本発明にあっては、複数本のロケートピン
をそれぞれアームの先端に設け、それぞれのアームをシ
ャフトにより回転させることによって、任意の内径の位
置決め孔を有するパネル材を位置決め固定することがで
きる。ロケートピンを位置決め孔の内径に対応させて移
動させる動作と、ロケートピンを軸方向に移動させる動
作とを１つのモータによって行うことができる。これに
より、小径から大径までの種々の内径となった位置決め
孔を有するパネル材を小型かつ軽量なクランプ装置によ
って位置決め固定することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】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１０を示す図であり、位置決め
クランプ装置１０はロボットのアーム１１の先端に取り
付けられている。このクランプ装置１０はロボットによ
ってＸ，ＹおよびＺの三軸方向に移動し得るとともに任
意の姿勢に変更し得るようになっている。図１はこの位
置決めクランプ装置１０が図示するパネル材Ｗを位置決
め固定するために使用されている状態を示す。

【００１１】図２は図１に示された位置決めクランプ装
置の内部構造を示す断面図であり、図３における２−２
線に相当する部分を示す。また、図３は図２における３
−３線に沿う矢視図であり、図４は図２における４−４
線に沿う断面図である。

【００１２】ロボットのアーム１１の先端に設けられた
手首部１２には、位置決めクランプ装置１０のハウジン
グ１３が取り付けられ、これにより装置本体が構成され
ており、このハウジング１３内にはギヤボックス１４が
摺動自在に装着されている。このギヤボックス１４は基
部１４ａと蓋部１４ｂとからなり、これらはねじ部材に
より相互に締結されている。このギヤボックス１４内に
はモータ１５が装着されており、このモータ１５の基端
面とギヤボックス１４の底面との間に配置された軸受１
６と、ギヤボックス１４に止め付けられた隔壁１７とモ
ータ１５の先端面との間に配置された軸受１８との間に
モータ１５は装着されている。

【００１３】このモータ１５はモータケーシング１５ａ
を固定させた状態で通電すると、モータ主軸１５ｂが回
転駆動される。一方、モータ主軸１５ｂが固定された状
態で通電すると、モータケーシング１５ａ自体が軸受１
６，１８により支持されて回転し得るようになってい
る。それぞれの軸受１６，１８は、ラジアル方向とスラ
スト方向の負荷を受けるように、たとえば、アンギュラ
玉軸受などが使用されている。ただし、これらの方向の
負荷を受けることができる軸受であれば、このタイプの
軸受以外のものを使用するようにしても良い。

【００１４】ハウジング１３の先端面には、当接部材１
９が固定され、この当接部材１９の表面にワークである
パネル材Ｗが当接するようになっている。ギヤボックス
１４にはそれぞれモータ主軸１５ｂの中心軸に平行に延
びるスライド部材２１が取り付けられており、ハウジン
グ１３にはスライド部材２１を軸方向に摺動自在に支持
するための支持部材２２が取り付けられている。図４に
示すように、スライド部材２１と支持部材２２はそれぞ
れモータ１５の中心に対して１８０度の位相となって２
つずつ取り付けられているが、３つ以上取り付けるよう
にしても良い。また、ハウジング１３は図４に示すよう
に断面が四角形となっているが、断面円形としても良
い。同様に、ギヤボックス１４は断面が円形となってい
るが、四角形としても良い。

【００１５】ギヤボックス１４の蓋部１４ａには、図３
に示されるように、４本のシャフト２３ａ〜２３ｄが回
転自在に取り付けられており、それぞれのシャフト２３
ａ〜２３ｄは、それぞれモータ１５のモータ主軸１５ｂ
の中心から同一半径の位置となっており、相互に９０度
の位相となっている。そして、それぞれのシャフト２３
ａ〜２３ｄには、位置決めアーム２４ａ〜２４ｄが基端
部で固定されており、それぞれの位置決めアーム２４ａ
〜２４ｄの先端にはロケートピン２５ａ〜２５ｄが取り
付けられている。それぞれのロケートピン２５ａ〜２５
ｄには、図２に示すように、パネルＷに形成された位置
決め孔Ｈの内周面に係合する小径段部２６が形成されて
いる。

【００１６】それぞれのシャフト２３ａ〜２３ｄには、
歯車２７ａ〜２７ｄが固定されており、円周方向に相い
隣り合う歯車相互は噛み合っている。したがって、いず
れか１つの歯車を回転駆動すると、４つ全ての歯車が同
期して回転することになり、図３において矢印で示す方
向にいずれかの歯車が回転すると、他の歯車は矢印で示
す方向に回転する。ただし、図３に示される４つの歯車
２７ａ〜２７ｄを相互に直接噛み合わせることなく、円
周方向に隣り合う歯車をアイドル歯車を介して噛み合わ
せるようにしても良い。

【００１７】１つのシャフト２３ｂには、図２に示すよ
うに、ギヤボックス１４内に位置させて歯車３１が固定
されており、この歯車３１にはモータ主軸１５ｂに固定
された駆動用の歯車３２が噛み合っている。したがっ
て、モータ１５に通電してモータ主軸１５ｂを回転させ
ると、駆動用の歯車３２、歯車３１を介してシャフト２
３ｂが回転すると同時に、これに同期して他のシャフト
２３ａ，２３ｃおよび２３ｄも回転することになる。こ
れにより、４つのロケートピン２５ａ〜２５ｄは図３に
おいて実線で示す最内方位置から二点鎖線で示す最外方
位置の間の任意の位置に位置決めされる。最内方位置に
あっては、位置決め孔Ｈａを有するパネル材を締結する
ことができ、最外方位置にあっては、位置決め孔Ｈｂを
有するパネル材を締結することができる。

【００１８】このようにして、任意の位置にそれぞれの
ロケートピン２５ａ〜２５ｄが固定された状態で、それ
ぞれのロケートピン２５ａ〜２５ｄをロックするため
に、ハウジング１３にはピン固定用の電磁アクチュエー
タ３３が取り付けられている。このアクチュエータ３３
は内部に組み込まれたソレノイドが通電されると、クラ
ンプロッド３４が前進移動して歯車２７ｂに押圧するよ
うになっている。これにより、歯車２７ａ〜２７ｄがロ
ックされて回転が規制される。

【００１９】モータケーシング１５ａ自体の回転を停止
するためにケーシング固定用の電磁アクチュエータ３５
がギヤボックス１４に固定されており、この電磁アクチ
ュエータ３５内には、通電されるとクランプロッド３６
を前進移動させるソレノイドが組み込まれている。した
がって、電磁アクチュエータ３５を通電すると、クラン
プロッド３６によりモータ１５のモータケーシング１５
ａの回転が停止され、この状態のもとでモータ１５に通
電すると、モータ主軸１５ｂは回転することになる。モ
ータ主軸１５ｂの回転量は、図示しないエンコーダによ
り検知されるようになっており、検知信号は図示しない
制御回路に送信される。電磁アクチュエータ３５はモー
タケーシング１５ａの回転を停止する第１ロック手段を
構成しており、電磁アクチュエータ３３はモータ主軸１
５ｂの回転を停止する第２ロック手段を構成している。

【００２０】モータケーシング１５ａの基端面には、図
２に示すように、ボールねじ４１がモータ主軸１５ｂと
同心状態となって取り付けられており、このボールねじ
４１は、手首部１２にボルトにより固定されたナット４
２にねじ結合している。ただし、このナット４２はハウ
ジング１３に固定するようにしても良い。また、ボール
ねじ４１は第１ねじ部材を構成し、ナット４２は第２ね
じ部材を構成しているが、第１ねじ部材としてナットを
用い、第２ねじ部材としてボールねじを使用するように
しても良い。

【００２１】電磁アクチュエータ３３に通電してクラン
プロッド３４により歯車２７ａ〜２７ｄをロックすると
ともに、電磁アクチュエータ３５への通電を解いてクラ
ンプロッド３６をモータケーシング１５ａから離反させ
た状態のもとで、モータ１５に通電すると、モータケー
シング１５ａ自体が回転することになる。これにより、
ボールねじ４１が駆動されることになり、ナット４２と
のねじ結合によって、ギヤボックス１４は軸方向に移動
することになる。それぞれの電磁アクチュエータ３３，
３５は、通電されるとクランプロッド３４，３６を前進
移動し、通電が解かれるとクランプロッド３４，３６が
内蔵されたばね部材のばね力によって後退移動するよう
になっているが、通電によりそれぞれのクランプロッド
３４，３６を後退移動させるようなタイプの電磁アクチ
ュエータ３３，３５を使用するようにしても良い。

【００２２】次に、前記した位置決めクランプ装置によ
りパネル材Ｗを位置決め固定する手順について説明す
る。

【００２３】図示するクランプ装置は、ロボットのアー
ムに取り付けられており、パネル材Ｗの位置に対応させ
て、任意の位置に移動されるようになっている。位置決
めされるパネル材Ｗに形成された位置決め孔Ｈの内径よ
りも、４つのロケートピン２５ａ〜２５ｄにより形成さ
れる仮想円の外径がやや小径となるようにそれぞれの位
置決めアーム２４ａ〜２４ｄを回転させる。

【００２４】この状態のもとでロボットを作動させて、
クランプ装置１０の先端面に設けられた当接部材１９の
表面をパネル材Ｗに当てる。次いで、電磁アクチュエー
タ３５によりモータケーシング１５ａの回転を停止した
状態で、モータ１５に通電してモータ主軸１５ｂを回転
させることにより、位置決めアーム２４ａ〜２４ｄを回
転させて、それぞれのロケートピン２５ａ〜２５ｄの小
径段部２６をパネル材Ｗの位置決め孔Ｈに接触させる。

【００２５】さらに、モータ１５への通電を解いた状態
のもとで、電磁アクチュエータ３３を作動させて歯車２
７ｂをロックするとともに、電磁アクチュエータ３５へ
の通電を解いてモータケーシング１５ａのロックを解除
した後に、モータ１５に通電することによりモータケー
シング１５ａを回転させる。これにより、ボールねじ４
１が回転してギヤボックス１４は軸方向にパネル材Ｗか
ら離れる方向に移動し、それぞれのロケートピン２５ａ
〜２５ｄの頭部と当接部材１９との間でパネル材Ｗは締
結される。

【００２６】このようにして、クランプ装置１０によっ
て位置決め固定された状態のもとで、パネル材Ｗに対す
る溶接作業などの種々の作業がなされる。

【００２７】次に、溶接作業などがなされるパネル材Ｗ
の種類が変更され、それに形成された位置決め孔Ｈの内
径が変更される場合には、モータケーシング１５ａのロ
ックを停止した状態で、モータ主軸１５ｂを回転させ
る。この回転量はエンコーダにより検知され、このエン
コーダからの情報により位置決め孔Ｈの内径に対応させ
てロケートピン２５ａ〜２５ｄの位置を制御することが
できる。

【００２８】図５は本発明の他の実施の形態である位置
決めクランプ装置を示す図であり、この図は図２におけ
る５−５線に沿う部分の断面を示す。

【００２９】前記実施の形態の位置決めクランプ装置に
あっては、ギヤボックス１４の外側に位置させてそれぞ
れのシャフト２３ａ〜２３ｄに設けられた歯車２７ａ〜
２７ｄを相互に噛み合わせるようにしているが、図５に
示す場合には、モータ主軸１５ｂに固定された駆動用の
歯車３２にそれぞれ噛み合わせて歯車３１ａ〜３１ｄを
それぞれのシャフト２３ａ〜２３ｄに取り付けるように
している。この場合には、ギヤボックス１４の外側に歯
車２７ａ〜２７ｄを設けることが不要となるが、１本の
シャフト、たとえばシャフト２３ｂには図２に示された
歯車２７ｂに代えてディスクを設け、そのディスクに電
磁アクチュエータ３３のクランプロッド３４を押圧させ
るようにすることになる。ただし、その場合にも、歯車
３２に噛み合わせてそれぞれのシャフト２３ａ〜２３ｄ
に設けられる合計４つの歯車３１ａ〜３１ｄのいずれか
１つを電磁アクチュエータ３３によりロックするように
しても良い。

【００３０】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、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ことはいうまでもない。

【００３１】たとえば、図示する実施の形態であるクラ
ンプ装置にあっては、ロケートピンは４本設けられてい
るが、３本でも４本以上でも良い。また、図示する実施
の形態にあっては、クランプ装置をロボットのアームに
装着して使用するようにしているが、クランプ装置を固
定された支持台に取り付けるようにしても良い。

【００３２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００３３】複数本のロケートピンをそれぞれの径方向
に同期して移動させるようにしたことから、小径の位置
決め孔を有するパネル材から大径の位置決め孔を有する
パネル材まで任意の内径の位置決め孔を有するパネル材
の位置決めを行うことができる。それぞれのロケートピ
ンをパネル材の位置決め孔に接触させる動作と、ロケー
トピンによりパネル材を締結する動作とを単一のモータ
によって行うことができ、小型で低コストのクランプ装
置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロボットのアームに取り付けられた本発明の一
実施の形態であるクランプ装置を示す斜視図である。

【図２】図１に示されたクランプ装置の内部構造を示
し、図３における２−２線に沿う断面図である。

【図３】図２における３−３線に沿う矢視図である。

【図４】図２における４−４線に沿う断面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態である位置決めクラン
プ装置の要部を示し、図２における５−５線に沿う部分
を示す断面図である。

【図６】従来のクランプ装置を示す正面図である。

【符号の説明】

１０ クランプ装置 １１ アーム １２ 手首部 １３ ハウジング １４ ギヤボックス １５ モータ １６，１８ 軸受 ２１ スライド部材 ２２ 支持部材 ２３ａ〜２３ｄ シャフト ２４ａ〜２４ｄ 位置決めアーム ２５ａ〜２５ｄ ロケートピン ２６ 小径段部 ２７ａ〜２７ｄ 歯車 ３１，３２ 歯車 ３３，３５ 電磁アクチュエータ ３４，３６ クランプロッド ４１ ボールねじ ４２ ナット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置決め孔を有するパネル材支持用の当
   接部を有する装置本体と、 歯車が設けられたモータ主軸を有するモータのモータケ
   ーシングを回転自在に支持するとともに、前記装置本体
   に前記モータ主軸の軸方向に摺動自在に装着されたギヤ
   ボックスと、 前記パネル材の位置決め孔に当接するロケートピンがそ
   れぞれ設けられた位置決めアームを有するとともに、前
   記ギヤボックスに設けられて前記歯車により回転駆動さ
   れる複数本のシャフトと、 前記装置本体に固定された第１ねじ部材にねじ結合され
   るとともに、前記ギヤボックスに固定される第２ねじ部
   材と、 前記モータ主軸を回転する際に前記モータケーシングの
   回転を停止する第１ロック手段と、 前記モータケーシングにより前記第２ねじ部材を駆動す
   る際に前記モータ主軸の回転を停止する第２ロック手段
   とを有することを特徴とする位置決めクランプ装置。