JPH09192968A - 位置決めクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの位置決めクランプ装置によって、位置
決め孔径の異なる複数種類のワークにも容易に対応し得
るクランプ装置を提供する。 【解決手段】 先端にワークが接触する接触面１１ａを
有する外側筒体４と、接触面１１ａよりも突出した大径
部２ａおよび小径部２ｂを有する軸方向に進退移動自在
に配設された位置決めピン２と、位置決めピン２を軸方
向に進退移動させることにより位置決めピン２の外径を
位置決め孔径に応じて変更するロケートピン駆動用シリ
ンダ２０と、接触面１１ａとの間でワークをクランプす
る爪部３ａを有するクランプアーム３と、クランプアー
ム３を軸方向に進退移動させて爪部３ａを接触面１１ａ
に接近、離反させるクランプアーム駆動用シリンダ３０
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部材を所定の位置
に配置、固定するために用いられる位置決め用のクラン
プ装置に関し、特に、自動車車体等を構成するパネル材
を所定の位置に配置、固定する位置決めクランプ装置に
適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄板鉄板等のパネル材を所定位置
に配置、固定する場合には、図６に示すように、パネル
材５０（ワーク）に設けた位置決め孔５１を位置決め用
のロケートピン（位置決めピン）５２に嵌合させ、さら
にパネル材５０の周囲をクランプ装置５３により固定す
ることにより位置決め固定していた。

【０００３】また、図７に示すように、パネル材５０の
下面に、位置決め孔５１を有する把手状の係止部５４を
設け、この係止部５４と、ロケートピン５２および係止
爪５５とを有するクランプ装置５６を用いてパネル材５
０を位置決め固定することも行われていた。この場合、
クランプ装置５３が届かないパネル材中央部をクランプ
することができ、より確実にパネル材５０を位置決め固
定することができる。

【０００４】ここで、図７に使用されている従来の位置
決めクランプ装置５６は、図８のような構成となってお
り、ロケートピン５２に設けたスリット５７内を係止爪
５５が移動することにより、係止爪５５とロケートピン
押え６０との間でワークがクランプされる。この場合、
係止爪５５は、空気圧シリンダ５８のピストン５９と連
動して作動されると共に、カム孔６１に案内されて揺動
し、一点鎖線にて示した上昇位置と実線にて示したクラ
ンプ位置の間を移動するようになっている。また、ロケ
ートピン５２は、ワークの位置決め孔５１の寸法に合わ
せて予め所定寸法のものが設定されており、ロケートピ
ン５２の寸法に応じて係止爪５５の形状や寸法も個別に
設定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の位置決め固定方法では、何れの場合において
も、ロケートピン５２が予め設定された所定径に形成さ
れているため、これとは異なる径の位置決め孔を有する
パネル材には対応できないという問題があった。従っ
て、位置決め孔の径が異なるパネル材をクランプする場
合には、ロケートピン５２やクランプ装置５３そのもの
を交換しなければならず、生産効率が悪いという問題が
あった。これに対し、ロケートピン５２やクランプ装置
５３をそのまま使おうとすると、位置決め孔５１の寸法
をロケートピン５２の径に合わせなければならず、パネ
ル材５０のみならず、それを使用する製品の設計にまで
影響を及ぼすという弊害があった。

【０００６】この場合、図７に示した方法において、か
かる弊害を防止すべく、クランプ装置５３はそのままに
ロケートピン５２のみを適宜交換する方法も考えられ
る。しかしながら、クランプ装置５３は、図８に示した
ような複雑な構成である上に、ロケートピン５２のみな
らず係止爪５５も同時に交換しなければならず、その都
度クランプ装置５３を分解してこれらを交換するのは非
常に煩雑であり、かつ非効率的である。

【０００７】本発明の目的は、１つの位置決めクランプ
装置によって、位置決め孔径の異なる複数種類のワーク
にも容易に対応し得る、汎用性の高い位置決めクランプ
装置を提供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１０】すなわち、本発明の位置決めクランプ装置
は、先端に被固定部材が接触する接触面を有する外側筒
体と、この接触面よりも突出し前記被固定部材に形成さ
れた位置決め孔が嵌合する外径の異なる複数の嵌合部を
有すると共に、外側筒体に対し軸方向に進退移動自在に
配設された位置決めピンと、この位置決めピンに連結さ
れ、位置決めピンを軸方向に進退移動させることによ
り、嵌合部を接触面から出没させて位置決めピンの外径
を変更させる第１の駆動手段を有する。また、位置決め
ピンに形成されたスリット内に、揺動自在かつ軸方向に
進退移動自在に収容されると共に、接触面との間で被固
定部材をクランプする爪を有するクランプアームと、こ
のクランプアームに連結され、クランプアームを軸方向
に進退移動させることにより、クランプアームの爪を接
触面に接近、離反させる第２の駆動手段とを有すること
を特徴とする。

【００１１】この場合、第２の駆動手段の前進移動をク
ランプアームの揺動運動に変換するカム手段を有するよ
うに構成することもでき、さらに、クランプアームを複
数個備えるようにしても良い。

【００１２】

【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。

【００１３】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（以下、クランプ装置と略す）１の構成
を示す断面図、図２は位置決めクランプ装置１に使用さ
れるロケートピン２の先端部の外形を示す斜視図、図３
は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。なお、本実施
の形態では、便宜上、図１において上側をクランプ装置
１の先端（側）、下側を後端（側）と称する。

【００１４】本実施の形態におけるクランプ装置１は、
図１に示すように、その先端に、大径部２ａおよび小径
部２ｂ（嵌合部）を有するロケートピン（位置決めピ
ン）２を備えると共に、その内部にクランプアーム３を
内蔵した略円筒状の装置である。そして、ロケートピン
駆動用シリンダ２０（第１の駆動手段）により、ロケー
トピン２を進退移動させることによりその外径寸法を切
り換えると共に、クランプアーム駆動用シリンダ３０
（第２の駆動手段）により、クランプアーム３を作動さ
せてパネル材等のワーク（被固定部材）を位置決め固定
する。

【００１５】当該クランプ装置１にあっては、その先端
部に、まず所定寸法のロケートピン２が、ロケートピン
押え１１に対して進退自在に設けられている。このロケ
ートピン２は、ワーク側に設けられた位置決め孔と嵌合
してワークを所定位置に配置させるためものであり、ロ
ケートピン２と嵌合したワークは、ロケートピン押え１
１の先端部側に形成された接触面１１ａに接触した状態
でクランプアーム３によりクランプされる。

【００１６】ここで、当該クランプ装置１では、ロケー
トピン２は、図２にも示したように、大径部２ａおよび
小径部２ｂという外径の異なる２つの嵌合部を有する段
付形状となっている。また、ロケートピン２は、後述す
るロケートピン駆動用シリンダ２０と連結されており、
ロケートピン駆動用シリンダ２０を作動させることによ
り、クランプ装置１の先端部においてロケートピン２が
進退移動するようになっている。これにより、当該クラ
ンプ装置１では、ロケートピン２の大径部２ａがロケー
トピン押え１１から出没し、ロケートピン径を切り換え
ることができることになる。従って、たとえば大径部２
ａと小径部２ｂを、それぞれ１８ｍｍと１６ｍｍに形成
することにより、１個のクランプ装置１にて、位置決め
孔径が１８ｍｍと１６ｍｍの２種のワークに対応でき
る。

【００１７】なお、ロケートピン２の先端部２ｃはテー
パ状に形成されており、ロケートピン２を位置決め孔に
嵌め易いようになっている。また、ロケートピン２の内
部には、スリット２ｄが形成されており、そこにクラン
プアーム３が出没自在に収容される。

【００１８】一方、ロケートピン押え１１の後端側に
は、外側筒体４が取り付けられている。この外側筒体４
は、クランプ装置１の外形の一部を構成する円筒状の部
品であり、図示しないねじによってロケートピン押え１
１に結合されている。この外側筒体４の側面には、図３
に示したように、平面部４１が９０゜間隔で四方に形成
されており、その内側にはさらに、中心側に向かって拡
幅した台形状の断面を有する溝４２が形成されている。
また、溝４２の底部には、後述するカムピン（カム手
段）１４が嵌合固定されるカムピン孔４ａと、支点ピン
１３が遊嵌される長孔４ｂとがそれぞれ設けられてい
る。そして、この溝４２には、断面が台形形状のピン受
けプレート４３が嵌め込まれており、カムピン孔４ａや
長孔４ｂが露出したり、カムピン１４や支点ピン１３が
外側に抜け出たりしないようになっている。

【００１９】ここで、当該クランプ装置１では、クラン
プアーム３の向きを次のような手順にて容易に変更する
ことができる。例えば、クランプアーム３の向きを９０
゜変更する場合には、まず、ロケートピン押え１１を固
定しているねじを外してロケートピン押え１１を外側筒
体４から取り外し、ピン受けプレート４３を先端側から
引き抜いてカムピン１４と支点ピン１３を露出させる。
次に、これらを抜いてクランプアーム３を、ロケートピ
ン２やピストンロッド３１と共に９０゜回転させ、先程
とは異なる平面部４１に対向させる。そして、再びカム
ピン１４と支点ピン１３を平面部４１側から差し込み、
ピン受けプレート４３を各溝４２に嵌め込んだ上でロケ
ートピン押え１１を外側筒体４に取り付ける。このよう
に、当該クランプ装置１では、装置自身を交換すること
なくクランプアーム３の向きを容易に変更することがで
きる。

【００２０】なお、本実施の形態では、外側筒体４と前
述のロケートピン押え１１とを別個に設けた構成とした
が、両者を一体に形成し、外側筒体４に前記のような接
触面を形成して、これにワークを接触させるようにして
も良い。

【００２１】次に、外側筒体４の内側には内側筒体５が
配設されている。この内側筒体５は、ロケートピン２と
ロケートピン駆動用シリンダ２０のピストンロッド２１
とを連結する中空部材であり、これにより、ロケートピ
ン２は、ロケートピン駆動用シリンダ２０の作動に伴っ
てクランプ装置１の先端において進退移動を行う。この
場合、内側筒体５は、ピン６によりロケートピン２と結
合されており、ピン６の着脱により、他の寸法のロケー
トピンと容易に交換することができるようになってい
る。また、その後端側には雌ねじ部５ａが形成されてお
り、これをピストンロッド２１の雄ねじ部２１ａと螺合
させることにより、内側筒体５とロケートピン駆動用シ
リンダ２０とが接続される。さらに、その側面には、支
点ピン１３およびカムピン１４に対応する位置に、これ
らを遊嵌する長孔（図示せず）がそれぞれ設けられてい
る。なお、この内側筒体５をロケートピン２と一体に形
成することも可能である。

【００２２】また、内側筒体５のさらに内側には、クラ
ンプアーム３が、支点ピン１３により、クランプアーム
駆動用シリンダ３０のピストンロッド３１に揺動自在に
連結された状態で収容されている。ここで、クランプア
ーム３は、その先端部にワーククランプ用の爪部３ａ
（爪）を有すると共に、その略中央部にはカムピン１４
が挿通されるカム孔１５（カム手段）が形成されてい
る。そして、クランプアーム３が進退移動することによ
り、外側筒体４に固定されたカムピン１４にカム孔１５
が案内され、クランプアーム３がワーククランプ位置や
アーム収納位置に移動する。

【００２３】ところで本実施の形態においては、ロケー
トピン２やクランプアーム３の駆動手段として、空気圧
により駆動されるロケートピン駆動用シリンダ２０とク
ランプアーム駆動用シリンダ３０を用いている。この両
シリンダ２０，３０は、シリンダチューブ２２、３２内
に、ピストンロッド２１，３１を有するピストン２３，
３３を設け、これを空気圧にて作動させてロケートピン
２やクランプアーム３を作動せしめるものである。この
場合、両シリンダ２０，３０には、シリンダ位置を検知
するためのマグネット２４，３４を備えたサポート２
７，３７が併せて設けられている。また、クランプアー
ム駆動用シリンダ３０のピストン３３には、ヘッドカバ
ー３５との衝突を防ぐためのバンパ３６が設けられてい
る。なお、ピストンロッド２１とサポート２７はねじに
より、また、ピストンロッド３１とサポート３７とはカ
シメにより結合されている。さらに、当該クランプ装置
１の外部には、シリンダ位置検出用の図示しないセンサ
が、各シリンダ２０，３０のピストン停止位置にそれぞ
れ設けられている。

【００２４】なお、前記の各部品は、バンパ３６やその
他パッキン部分を除き原則として、鉄やアルミニウム等
の金属製であるが、負荷の程度やコストを考慮して適宜
合成樹脂製とすることも可能である。

【００２５】次に、本実施の形態のクランプ装置１の動
作について説明する。図４、図５はクランプ装置１の作
動状態を示す断面図であり、図４は位置決め孔１０ａを
有するワーク１０をクランプしたときの状態を、図５は
位置決め孔１０ａより小径の位置決め孔１２ａを有する
ワーク１２をクランプしたときの状態をそれぞれ示して
いる。

【００２６】ここで、位置決め孔１０ａを有するワーク
１０をクランプする場合には、まず、ワーク１０の位置
決め孔１０ａの径に合わせてロケートピン２の外径を変
更する。すなわち、ロケートピン駆動用シリンダ２０を
作動させてピストン２３を前端側に移動させ、大径部２
ａをロケートピン押え１１から突出させる。これによ
り、ワーク１０の位置決め孔１０ａに適合する外径の嵌
合部が準備されることになる。なお、この場合、ピスト
ン２３の停止位置は、マグネット２４の磁界を前述のセ
ンサにより感知することによって制御される。

【００２７】次に、この状態を維持しつつ、ワーク１０
の位置決め孔１０ａをロケートピン２の大径部２ａに嵌
合させる。そして、クランプアーム３によりワーク１０
をクランプする。すなわち、クランプアーム駆動用シリ
ンダ３０を作動させてピストン３３を後端側に移動させ
ることにより、ピストンロッド３１を介してクランプア
ーム３を後端側に引き込み、ワーク１０をクランプアー
ム３の爪部３ａとロケートピン押え１１の接触面１１ａ
との間でクランプする。これにより、ワーク１０は、図
４に示したような状態で所定の位置に位置決め固定され
ることになる。なお、この場合、ピストン３３の停止位
置は、マグネット３４の磁界を前述のセンサにより感知
することによって制御される。

【００２８】このような状態からワーク１０を解放する
場合には、クランプアーム駆動用シリンダ３０を作動さ
せてピストン３３を先端側に移動させる。これに伴い、
ピストンロッド３１も先端側へ移動し、これと共にクラ
ンプアーム３も先端側に移動する。このとき、クランプ
アーム３のカム孔１５は、カムピン１４と嵌合しながら
先端側に移動し、これにより、クランプアーム３は、そ
の先端部がロケートピン２のスリット２ｄに引き込まれ
るように案内される。そして、クランプアーム３がスリ
ット２ｄ内に引き込まれた後、ワーク１０を取り外す。

【００２９】なお、当該クランプ装置１では、カム孔１
５の働きにより、クランプアーム３が垂直にワーク１０
から離脱するため、爪部３ａによりワーク１０を傷つけ
ることなく、クランプ装置１からワーク１０を解放する
ことができる。

【００３０】次に、位置決め孔１２ａを有するワーク１
２をクランプする場合には、今度は、ワーク１２の位置
決め孔１２ａの径に合わせてロケートピン２の外径を変
更すべく、ロケートピン駆動用シリンダ２０を作動させ
てピストン２３を後端側に移動させる。なお、この場合
も、ピストン２３の停止位置は、マグネット２４の磁界
を前述のセンサにより感知することによって制御され
る。これにより、大径部２ａがロケートピン押え１１か
ら没し、小径部２ｂがロケートピン押え１１から突出し
た状態となり、位置決め孔１２ａに適合する外径の嵌合
部が準備されることになる。

【００３１】そして、このロケートピン２の小径部２ｂ
にワーク１２の位置決め孔１２ａを嵌合させ、前述同様
にクランプアーム駆動用シリンダ３０を作動させること
により、ワーク１２は、図５に示すように、クランプア
ーム３の爪部３ａとロケートピン押え１１の接触面１１
ａとの間でクランプされ所定の位置に位置決め固定され
る。なお、この場合も前述と同様に、クランプアーム駆
動用シリンダ３０を作動させることにより、ワーク１２
を解放することができる。

【００３２】このように、本発明のクランプ装置１にあ
っては、ロケートピン駆動用シリンダ２０を作動させる
だけで容易にロケートピン２の外径を変更することがで
き、１個のクランプ装置１にて異なる位置決め孔径を有
する複数種類のワークに対応することができる。

【００３３】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。

【００３４】たとえば、前記の実施の形態では、ロケー
トピン２に、２種類の嵌合部を設けた例を示したが、嵌
合部の数はこれには限られず、さらに多くの種類の嵌合
部を設けることもできる。この場合、ロケートピン駆動
用シリンダ２０のシリンダ位置検出用のセンサを嵌合部
の数だけ設け、ピストン２３を適宜中間停止させること
により、ロケートピン２を各嵌合部の位置にて停止、保
持させることが可能となる。たとえば、ロケートピン２
を３段として嵌合部を３種類設けた場合には、センサを
さらに１個追加し、中段部に対応する位置にてピストン
を中間停止させることにより、３段切換型のクランプ装
置を実現できる。

【００３５】また、前記の実施の形態では、外側筒体４
に支点ピン１３が遊嵌する長孔４ｂを設けた構成とした
が、この長孔４ｂは、機能上必ずしも必要なものではな
く、これを省略することも可能である。さらに、カム手
段として、前記の実施の形態では、カムピン１４とカム
孔１５の組み合わせを用いたが、その構成はこれには限
られず、たとえば、外側筒体４側にカム孔を設け、これ
とクランプアーム３に設けた突起を嵌合させるようにし
ても良い。

【００３６】加えて、前記の実施の形態では、クランプ
アーム３の数を２個としたが、その数は２個には限られ
ず、１個や３個、４個等、任意の数を設定することがで
きる。また、爪部３ａの方向も、前記実施の形態では、
図１において左右方向を向いたものを示したが、前述の
ように外側筒体４のカムピン孔４ａおよび長孔４ｂが四
方に設けられていることから、カムピン１４および支点
ピン１３が嵌合する相手を変更することにより、図１に
おいて手前側および裏面側に爪部３ａが延びるように配
置することも可能である。この場合、前記実施の形態で
は、これを四方に設けた構成としたが、さらに多く設け
ても良いし、また９０゜間隔としなくとも良い。なお、
前記実施の形態では爪部３ａが互いに反対方向を向いて
いるものを示したが、２個とも同じ側に並んで設ける構
成としても良い。

【００３７】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその利用分野である、駆動手段として空
気圧作動装置を用いたクランプ装置に適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、たと
えば、油圧作動装置等の流体圧作動装置を駆動手段とす
るものや、電動のクランプ装置にも適用できる。

【００３８】

【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。

【００３９】すなわち、本発明の位置決めクランプ装置
にあっては、外径の異なる複数の嵌合部を有するロケー
トピンを備えると共に、これを駆動用シリンダにて進退
移動させるようにしたことにより、駆動用シリンダ作動
させるだけで容易にロケートピンの外径を変更すること
ができる。従って、１個のクランプ装置にて異なる位置
決め孔径を有する複数種類のワークに対応することがで
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
装置の構成を示す断面図である。

【図２】図１の位置決めクランプ装置に使用されるロケ
ートピンの先端部の外形を示す斜視図である。

【図３】図１の位置決めクランプ装置のＡ−Ａ線に沿っ
た断面図である。

【図４】図１の位置決めクランプ装置によってワークを
クランプしたときの状態を示す断面図である。

【図５】図１の位置決めクランプ装置により、図４のワ
ークよりも小径の位置決め孔を有するワークをクランプ
したときの状態を示す断面図である。

【図６】従来のワーククランプ方法を示す説明図であ
る。

【図７】従来の他のワーククランプ方法を示す説明図で
ある。

【図８】従来の位置決めクランプ装置の構成を示す、一
部断面図である。

【符号の説明】

１ クランプ装置（位置決めクランプ装置） ２ ロケートピン（位置決めピン） ２ａ 大径部（嵌合部） ２ｂ 小径部（嵌合部） ２ｃ 先端部 ２ｄ スリット ３ クランプアーム ３ａ 爪部（爪） ４ 外側筒体 ４ａ カムピン孔 ４ｂ 長孔 ５ 内側筒体 ５ａ 雌ねじ部 ６ ピン １０ ワーク １０ａ 位置決め孔 １１ ロケートピン押え １１ａ 接触面 １２ ワーク １２ａ 位置決め孔 １３ 支点ピン １４ カムピン（カム手段） １５ カム孔（カム手段） ２０ ロケートピン駆動用シリンダ（第１の駆動手
段） ２１ ピストンロッド ２１ａ 雄ねじ部 ２２ シリンダチューブ ２３ ピストン ２４ マグネット ２７ サポート ３０ クランプアーム駆動用シリンダ（第２の駆動手
段） ３１ ピストンロッド ３２ シリンダチューブ ３３ ピストン ３４ マグネット ３５ ヘッドカバー ３６ バンパ ３７ サポート ４１ 平面部 ４２ 溝 ４３ ピン受けプレート ５０ パネル材 ５１ 位置決め孔 ５２ ロケートピン ５３ クランプ装置 ５４ 係止部 ５５ 係止爪 ５６ クランプ装置 ５７ スリット ５８ 空気圧シリンダ ５９ ピストン ６０ ロケートピン押え ６１ カム孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に被固定部材が接触する接触面を有
   する外側筒体と、 前記接触面よりも突出し前記被固定部材に形成された位
   置決め孔が嵌合する外径の異なる複数の嵌合部を有する
   と共に、前記外側筒体に対し軸方向に進退移動自在に配
   設された位置決めピンと、 前記位置決めピンに連結され、前記位置決めピンを軸方
   向に進退移動させることにより、前記嵌合部を前記接触
   面から出没させて前記位置決めピンの外径を変更させる
   第１の駆動手段と、 前記位置決めピンに形成されたスリット内に、揺動自在
   かつ軸方向に進退移動自在に収容されると共に、前記接
   触面との間で前記被固定部材をクランプする爪を有する
   クランプアームと、 前記クランプアームに連結され、前記クランプアームを
   軸方向に進退移動させることにより、前記爪を前記接触
   面に接近、離反させる第２の駆動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。
2. 【請求項２】 請求項１記載の位置決めクランプ装置で
   あって、前記第２の駆動手段の前進移動を前記クランプ
   アームの揺動運動に変換するカム手段を有することを特
   徴とする位置決めクランプ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の位置決めクラン
   プ装置であって、前記クランプアームを複数個備えたこ
   とを特徴とする位置決めクランプ装置。