(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が略コの字状に形成された複数のワークの開放面を嵌め合わせて断面箱型の最中状に溶接接合するために、前記複数のワークを互いに所定の間隔を置いて位置決め保持する位置決めクランプ装置において、土台プレートに固定されたブラケットと、一定の間隔をおいてほぼ平行に配置され、同軸で回動するロアーとアッパーの二本のクランプアームと、これらのクランプアームの一端部に設けられたワーク保持装置と、進退可能のピストンロッドの軸端をアッパークランプアームの端部に軸着したクランプシリンダとを備えて位置決めクランプ装置を構成し、上記両クランプアーム間にこれらのクランプアームを互いに反発する方向に付勢する弾性体を備えると共に、ロアークランプアーム下面に設けたストッパ突起と前記ブラケットに設けた受部とによってロアークランプアームの回動角度を規制し、更に、前記ワーク保持装置は、上記上側ワークに設けられた部品取付用穴に挿入して上側ワークの位置決めをする上側基準ピンと、この上側基準ピンの中央に揺動支持された保持アームと、アッパークランプ端部と保持アームとの間に配置された保持アームの開閉部材とから構成され、このワーク保持装置は、保持アーム下端部の爪部を、前記部品取付用穴に挿入して上側ワークの位置決めをする上側基準ピンの口径より小さくなる閉じた状態と、前記部品取付用穴の口径より広げ上側ワークを位置決めピンに設けられた位置決めフランジとの間に挟み込んで保持する開いた状態に、他方のクランプアームの回動により開閉操作されるように構成したことを特徴とする位置決めクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位置決めクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数個のプレス部材を溶接等によって接合して断面が箱型の最中状部品を製造することがある。このような最中状部品の一適用例として、例えば図９（ａ）および（ｂ）に示すように、断面が略コの字状の二つのプレス部材Ｐ１，Ｐ２を溶接によって接合した自動二輪車用車体フレームＦの例がある。
【０００３】
最中状部品の製造方法としては、例えば一方のプレス部材を作業台上に開放面を上向けにして固定し、もう一方のプレス部材を開放面を下向けにして被せ、接合部を溶接している。
【０００４】
上述した方法を採用する場合、上側のプレス部材は下側のプレス部材から所定の間隔を置いて保持されなければならず、その保持方法としては、例えば実開昭６２−１５１０９３号公報に示すように、両方のプレス部材間にスペーサを介在させる方法がある。なお、このスペーサは通常一方のプレス部材の内面に溶接等で固着されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなスペーサは本来機能上不要なものであって、この不要な部材を用いることによって材料や時間が余分に掛かり、さらに不要な重量増も招いてしまう。
【０００６】
また、スペーサは単に両方のプレス部材の間隔を保持するだけものであって、プレス部材の位置決めには他の手段、例えばクランプや治具を用いる必要があり、スペースや時間が余分に必要となり、非効率的である。
【０００７】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、プレス部材の位置決めが効率的に行える位置決めクランプ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る位置決めクランプ装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、断面が略コの字状に形成された複数のワークの開放面を嵌め合わせて断面箱型の最中状に溶接接合するために、前記複数のワークを互いに所定の間隔を置いて位置決め保持する位置決めクランプ装置において、土台プレートに固定されたブラケットと、一定の間隔をおいてほぼ平行に配置され、同軸で回動するロアーとアッパーの二本のクランプアームと、これらのクランプアームの一端部に設けられたワーク保持装置と、進退可能のピストンロッドの軸端をアッパークランプアームの端部に軸着したクランプシリンダとを備えて位置決めクランプ装置を構成し、上記両クランプアーム間にこれらのクランプアームを互いに反発する方向に付勢する弾性体を備えると共に、ロアークランプアーム下面に設けたストッパ突起と前記ブラケットに設けた受部とによってロアークランプアームの回動角度を規制し、更に、前記ワーク保持装置は、上記上側ワークに設けられた部品取付用穴に挿入して上側ワークの位置決めをする上側基準ピンと、この上側基準ピンの中央に揺動支持された保持アームと、アッパークランプ端部と保持アームとの間に配置された保持アームの開閉部材とから構成され、このワーク保持装置は、保持アーム下端部の爪部を、前記部品取付用穴に挿入して上側ワークの位置決めをする上側基準ピンの口径より小さくなる閉じた状態と、前記部品取付用穴の口径より広げ上側ワークを位置決めピンに設けられた位置決めフランジとの間に挟み込んで保持する開いた状態に、他方のクランプアームの回動により開閉操作されるように構成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係る位置決めクランプ装置を具備した治具装置の左側面図であり、図２は、図１のＩＩ矢視図である。この治具装置１は、複数個のプレス部材を溶接等によって接合して断面が箱型の最中状部品を製造するためのものであって、本実施形態においては、例えば図９（ａ）および（ｂ）に示す断面が略コの字状の二つのプレス部材Ｐ１，Ｐ２を溶接によって接合した自動二輪車用車体フレームＦの一部を最中状部品２（以下、ワークと称す）として製造するものである。
【００１１】
治具装置１は、作業台３を構成する土台フレーム４と、この土台フレーム４上に架設される土台プレート５と、この土台プレート５上に配置される複数個のワーク支持装置６とから構成される。なお、ワーク２の設置方向により、以後図１および図２に置ける図の左側を前側、また、図の右側を後側とする。
【００１２】
ワーク支持装置６は、土台プレート５の前側に配置された前部支持部６ａと、土台プレート５の後側に配置された後部支持部６ｂと、これらの間に配置された中間部支持部６ｃとから構成されると共に、前・後部支持部６ａ，６ｂの間には位置決め支持部７が配置される。
【００１３】
ワーク２は、一方のプレス部材８（以下、下側ワークと称す）が治具装置１上に開放面を上向けにして配置され、もう一方のプレス部材９（以下、上側ワークと称す）が開放面を下向けにして下側ワーク８に被せられ、これらの接合部が溶接される。なお、両ワークのはめ合いは上側ワーク９が下側ワーク８内に完全に落ち込まないよう若干きつめに設定される。
【００１４】
ワーク２は、上側ワーク９が下側ワーク８に被せられた状態でワーク支持装置６上に配置される。このとき、予め下側ワーク８に形成されている部品取付用穴１０（図９（ｂ）参照）に位置決め支持部７の下側基準ピン１１を差し込むことにより下側ワーク８の位置決めが成され、ワーク２の前・後端を前・後部支持部６ａ，６ｂで挟み込むことにより下側ワーク８が所定の位置で保持される。
【００１５】
上側ワーク９を下側ワーク８に被せ、その接合部を溶接する場合、上側ワーク９は下側ワーク８から所定の間隔を置いて保持される必要がある。この所定間隔の保持は以下に述べる位置決めクランプ装置１２によって成される。
【００１６】
図３は、図１のＩＩＩ矢視図であって、位置決めクランプ装置１２の作動前の状態を示すものである。また、図４は位置決めクランプ装置１２の作動中の状態を示すものであり、図５は、位置決めクランプ装置１２の作動完了の状態を示すものである。
【００１７】
図１〜図５に示すように、位置決めクランプ装置１２はブラケット１３と、このブラケット１３に取り付けられたクランプシリンダ１４、アッパークランプアーム１５およびロアークランプアーム１６と、両クランプアーム１５，１６の端部に設けられたワーク保持装置１７とでその主な外観を構成する。
【００１８】
ブラケット１３は、土台プレート５上に固定される基部１３ａと、この基部１３ａから側方に張り出すヒンジ部１３ｂとから構成され、基部１３ａの上部にはシムＡ１８を挟んでワーク受け１９が設けられる。
【００１９】
ブラケット１３のヒンジ部１３ｂの下部にはクランプシリンダ１４が取付けられる。このクランプシリンダ１４は、そのピストンロッド１４ａが上方に向かって進退可能に配置される。また、ヒンジ部１３ｂの上部には両クランプアーム１５，１６が回動自在に軸着される。
【００２０】
アッパークランプアーム１５はそのほぼ中間部がヒンジプレート２０を介してヒンジ部１３ｂの上部にヒンジピン２１を介して軸着される。また、アッパークランプアーム１５の図４および図５における右端部はクランプシリンダ１４のピストンロッド１４ａ上端部に軸着される。
【００２１】
一方、ロアークランプアーム１６はアッパークランプアーム１５に対して一定の間隔をおいてほぼ平行に配置され、その図４および図５における右端部がヒンジ部１３ｂの上部にヒンジピン２１を介してアッパークランプアーム１５と同軸に軸着される。そして、両クランプアーム１５，１６はヒンジピン２１の左側寄りの対向する面が弾性体、例えばスプリング２２によって弾性的に接続され、両クランプアーム１５，１６を互いに反発する方向に付勢する。
【００２２】
両クランプアーム１５，１６のスプリング２２内の対向する面にはそれぞれストッパ２３，２４が設けられ、両クランプアーム１５，１６が閉じられた時の間隔が規制される。また、ロアークランプアーム１６のヒンジピン２１の左側寄り下面にはストッパ突起２５が形成され、このストッパ突起２５がブラケット１３のヒンジ部１３ｂに設けられた受部２６に当接することによりロアークランプアーム１６の回動角度が規制される。
【００２３】
すなわち、図３〜図５に示すように、クランプシリンダ１４のピストンロッド１４ａが上方に向かって延びると両クランプアーム１５，１６が一体となって図における反時計回りに回動する。そして、ロアークランプアーム１６のストッパ突起２５が受部２６に当接してロアークランプアーム１６が所定の位置で停止する一方、アッパークランプアーム１５は両クランプアーム１５，１６間のストッパ２３，２４同士が当接するまで回動を続ける。
【００２４】
両クランプアーム１５，１６の図４および図５における左端部にはワーク保持装置１７が設けられる。図６は、このワーク保持装置１７の分解斜視図である。そして、図７は、図４のＶＩＩ矢視図、また、図８は、図５のＶＩＩＩＩ矢視図である。
【００２５】
図６〜図７に示すように、ワーク保持装置１７は主に上側基準ピン２７と、保持アーム２８と、この保持アーム２８の開閉部材２９とから構成される。
【００２６】
上側基準ピン２７の外径は予め上側ワーク９に形成されている部品取付用穴３０（図９（ｂ）参照）とほぼ等しく設定される。また、上側基準ピン２７の外周面には位置決めフランジ２７ａが形成される。さらに、上側基準ピン２７の中央には保持アーム２８が通る縦穴２７ｂが形成され、また、この縦穴２７ｂに直交して後述するヒンジピン３１の挿通孔２７ｃが形成される。そして、上側基準ピン２７はロアークランプアーム１６の図４および図５における左端部に形成された上側基準ピン用穴１６ａに下方から装着される。なお、ロアークランプアーム１６の左端部にもヒンジピン３１の挿通孔１６ｂが形成される。
【００２７】
一方、保持アーム開閉部材２９はアッパークランプアーム１５の図４および図５における左端部に下方からシム３２を挟んで取り付けられ、上方からのボルト３３により固定される。保持アーム開閉部材２９は、その一端に逆Ｔ字状の保持部３４が形成されると共に、他端にはＴ字状の押部３５が形成される。
【００２８】
他方、保持アーム２８は一対のアーム部材３６からなり、それぞれのアーム部材３６下端部に爪部３６ａが形成されると共に、それらの上端部には開閉ピン３６ｂが突設される。また、それぞれのアーム部材３６の中央部にはピン孔３６ｃが形成される。保持アーム２８は、アーム部材３６をＸ状に交差した状態で上側基準ピン２７の縦穴２７ｂに上方から挿通され、ヒンジピン３１をロアークランプアーム１６の挿通孔１６ｂから上側基準ピン２７の挿通孔２７ｃを経てアーム部材３６中央部のピン孔３６ｃを貫通させることにより、保持アーム２８はヒンジピン３１を中心に揺動可能にロアークランプアーム１６および上側基準ピン２７に支持される。さらに、保持アーム開閉部材２９はその保持部３４の張出し部３４ａが保持アーム２８の開閉ピン３６ｂの下方に位置するよう配置される。
【００２９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３０】
まず、ワーク２を上側ワーク９が下側ワーク８に被せられた状態でワーク支持装置６上に配置し、予め下側ワーク８に形成されている部品取付用穴１６ａ１０に位置決め支持部７の下側基準ピン１１を差し込んで下側ワーク８の前後方向の位置決めを行う。
【００３１】
次に、ワーク２の前・後端を前・後部支持部６ａ，６ｂで挟み込んで下側ワーク８の全方向の位置決めを行う。この状態においては位置決めクランプ装置１２は作動前の状態にあって、図３に示すように、クランプシリンダ１４のピストンロッド１４ａが縮状態にあり、アッパークランプアーム１５およびロアークランプアーム１６はほぼ直立した状態で維持される。このとき、アッパークランプアーム１５およびロアークランプアーム１６はスプリング２２によって互いに反発する方向に付勢されているため、ワーク保持装置１７は保持アーム開閉部材２９の保持部３４が保持アーム２８の開閉ピン３６ｂをアッパークランプアーム１５側に引っ張り、保持アーム２８の下端部を閉じた状態で維持する（図７参照）。閉じた状態の保持アーム２８下端部は爪部３６ａが上側ワーク９の部品取付用穴３０の径より小さくなるように設定されている。
【００３２】
ワーク２をワーク支持装置６上に配置し、下側ワーク８の位置決めが行われた後、クランプシリンダ１４のピストンロッド１４ａが上方に向かって延びると、両クランプアーム１５，１６が一体となって図における反時計回りに回動する。そして、図４に示すように、ロアークランプアーム１６のストッパ突起２５が受部２６に当接してロアークランプアーム１６が所定の位置で停止する。このときワーク保持装置１７は、図７に示すように、上側基準ピン２７の口径が上側ワーク９の部品取付用穴３０に挿入された状態であって、かつ、位置決めフランジ２７ａの下面が上側ワーク９上面の所定の高さとなる。
【００３３】
ロアークランプアーム１６が所定の位置で停止した状態でクランプシリンダ１４のピストンロッド１４ａがさらに上方に向かって延びると、図５に示すように、アッパークランプアーム１５は両クランプアーム間のストッパ２３，２４同士が当接するまで回動を続ける。この状態で、ワーク保持装置１７は、図８に示すように、保持アーム開閉部材２９の押部３５が保持アーム２８の上端部を下方に向かって押し下げ、その結果、保持アーム２８の下端部を開き、上側ワーク９を位置決めフランジ２７ａの下面と保持アーム２８の爪部３６ａとの間に挟み込み、上側ワーク９を下側ワーク８から所定の間隔を置いて保持すると共に、上側ワーク９の平面的位置決めも同時に行う。
【００３４】
上述したように、同軸で回動するアッパークランプアーム１５およびロアークランプアーム１６の端部に設けられたワーク保持装置１７でワーク２の間隔保持を行うようにしたので、本来機能上不要だったスペーサが不要となり、材料費の削減や製作時間の短縮を図ることができると供に、不要な重量の増加も防止できる。
【００３５】
また、このワーク保持装置１７はワーク２の間隔保持と同時に位置決めも行えるので、余分なスペースや時間が不要となり、効率的である。
【００３６】
さらに、動力を必要とするのはクランプシリンダ１４だけであって、このクランプシリンダ１４により両クランプアーム１５，１６の回動操作並びにワーク保持装置１７の作動を行えるので、構造が簡素化できると共に、ワーク２を位置決めフランジ２７ａの下面と保持アーム２８の爪部３６ａとの間に挟み込んで保持するので、ワーク２の素材を選ばない。
【００３７】
そして、この位置決めクランプ装置１２はワーク２の位置決めを極めて正確に行えるので、ロボットを使用しての溶接作業が可能となる。
【００３８】
なお、上述した実施形態においては自動二輪車用車体フレームＦをワーク２として用いた例を示したが、最中状部品であれば、車体フレーム以外にも適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る位置決めクランプ装置によれば、断面が略コの字状に形成された複数のワークの開放面を嵌め合わせて断面箱型の最中状に溶接接合するために、前記複数のワークを互いに所定の間隔を置いて位置決め保持する位置決めクランプ装置において、土台プレートに固定されたブラケットと、一定の間隔をおいてほぼ平行に配置され、同軸で回動するロアーとアッパーの二本のクランプアームと、これらのクランプアームの一端部に設けられたワーク保持装置と、進退可能のピストンロッドの軸端をアッパークランプアームの端部に軸着したクランプシリンダとを備えて位置決めクランプ装置を構成し、上記両クランプアーム間にこれらのクランプアームを互いに反発する方向に付勢する弾性体を備えると共に、ロアークランプアーム下面に設けたストッパ突起と前記ブラケットに設けた受部とによってロアークランプアームの回動角度を規制し、更に、前記ワーク保持装置は、上記上側ワークに設けられた部品取付用穴に挿入して上側ワークの位置決めをする上側基準ピンと、この上側基準ピンの中央に揺動支持された保持アームと、アッパークランプ端部と保持アームとの間に配置された保持アームの開閉部材とから構成され、このワーク保持装置は、保持アーム下端部の爪部を、前記部品取付用穴に挿入して上側ワークの位置決めをする上側基準ピンの口径より小さくなる閉じた状態と、前記部品取付用穴の口径より広げ上側ワークを位置決めピンに設けられた位置決めフランジとの間に挟み込んで保持する開いた状態に、他方のクランプアームの回動により開閉操作されるように構成したため、プレス部材の間隔保持と同時に位置決めも行え、余分なスペースや時間が不要となり、効率的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る位置決めクランプ装置の一実施形態を示す治具装置の左側面図。
【図２】図１のＩＩ矢視図。
【図３】図１のＩＩＩ矢視図であって、位置決めクランプ装置の作動前の状態を示す図。
【図４】図１のＩＩＩ矢視図であって、位置決めクランプ装置の作動中の状態を示す図。
【図５】図１のＩＩＩ矢視図であって、位置決めクランプ装置の作動完了の状態を示す図。
【図６】ワーク保持装置の分解斜視図。
【図７】図４のＶＩＩ矢視図。
【図８】図５のＶＩＩＩＩ矢視図。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、最中状部品としての自動二輪車用車体フレームの一例を示す斜視図。
【符号の説明】
１  治具装置
２  ワーク（最中状部品）
６  ワーク支持装置
７  位置決め支持部
８  下側ワーク（プレス部材）
９  上側ワーク（プレス部材）
１１  下側基準ピン
１２  位置決めクランプ装置
１４  クランプシリンダ
１５  アッパークランプアーム
１６  ロアークランプアーム
１７  ワーク保持装置
２２  スプリング（弾性体）
２７  上側基準ピン
２８  保持アーム
２９  保持アーム開閉部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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