(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ロッドを直線往復運動させる駆動部と、前記駆動部に接続し、パネル穴を形成されたパネル材が着座する着座面を備えるハウジングと、前記着座面から突出する状態で前記ハウジングに装備されるロケートピンとを備え、前記パネル穴に前記ロケートピンを挿入することにより前記パネル材が前記着座面に着座し、前記パネル材を位置決めして固定するロケートクランプ装置において、
前記ロケートピンは、
複数のボールと、
前記出力ロッドに連結される内軸と、
前記内軸に外装され、前記ハウジングに突出可能に装備されており、前記ハウジングから突出する部分に形成され、前記複数のボールを軸線に対して直交する方向に移動可能に支持する支持孔を形成された外軸と、
前記外軸を前記出力ロッドと反対方向に付勢する付勢部材と、
前記内軸に設けられるものであって、前記駆動部が駆動しない場合に前記複数のボールが前記支持孔から突出する突出位置から前記支持孔の内部へ退避することを許容する第１カム面と、前記第１カム面の前記出力ロッドと反対側に設けられ、前記複数のボールを径外方向に各々押し出す第２カム面と、前記第２カム面の前記出力ロッドと反対側に設けられ、前記複数のボールを前記突出位置に各々配置する第３カム面とを備えるカム部と、
前記複数のボールが前記第３カム面に配置される場合に、前記内軸と前記外軸を連結させ、前記駆動部の駆動力を前記外軸に伝達する一方、前記複数のボールが前記第３カム面に配置されない場合に、前記内軸と前記外軸を連結せず、前記駆動部の駆動力を前記外軸に伝達しない駆動力伝達部とを有すること、
前記ハウジングと同軸上に配置され、前記外軸が摺動可能に挿通される第１軸受と、
前記複数の支持孔を挟んで前記外軸に同軸上に配置され、前記内軸を摺動可能に挿通される第２及び第３軸受とを有すること、
を特徴とするロケートクランプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載するロケートクランプ装置において、
前記内軸が前記出力ロッドと同軸上に配置され、軸線方向と直交する方向に切り欠き部を有すること、
前記出力ロッドが前記切り欠き部に係合する係合部を有すること、
を特徴とするロケートクランプ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するロケートクランプ装置において、
前記ハウジングは、前記ハウジングと前記駆動部との間に形成される内部空間に連通してパージ流体を供給するパージ流体供給ポートを有すること、
前記外軸は、前記内軸が挿通される内軸用挿通孔と、前記内軸用挿通孔が前記内部空間に開口する開口部に形成され、前記第３軸受が装着される第３軸受装着孔と、前記第３軸受装着孔の内壁に軸線に沿って形成された第２導入溝と、前記内軸用挿通孔と同軸上に設けられて前記カム部を配置されるものであって前記支持孔に連通するカム室とを有すること、
前記ハウジング又は前記外軸が、前記内軸と前記外軸が連結されている場合に前記内軸用挿通孔と前記カム室を連通する第３導入溝を有すること
を特徴とするロケートクランプ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載するロケートクランプ装置において、
弾性変形可能に前記外軸に取り付けられ、前記複数のボールを前記突出位置に向かって付勢する付勢手段を有すること
を特徴とするロケートクランプ装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載するロケートクランプ装置において、
前記ハウジングは、前記外軸が挿通される外軸用挿通孔と、前記外軸用挿通孔と同軸上に設けられ、前記第１軸受を装着される第１軸受装着孔と、前記第１軸受装着孔の内壁に軸線に沿って形成された第１導入溝と、前記内部空間を前記第１導入溝に連通させる連通孔とを有すること
を特徴とするロケートクランプ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載するロケートクランプ装置において、
前記ハウジングは、前記外軸が挿通される外軸用挿通孔を前記着座面に開口するように形成され、スクレーパが前記外軸用挿通孔の開口部内周に配置されていること
を特徴とするロケートクランプ装置。
【請求項７】
ハウジングに形成された着座面から突出する状態で前記ハウジングに往復直線運動可能に配置されるロケートピンを上昇させ、パネル材に形成されたパネル穴に隙間を空けて貫通するように挿入した後、前記ロケートピンを前記ハウジング内へ下降させることにより前記パネル材を位置決めして固定するロケートクランプ方法において、
前記ロケートピンが、径内方向と径外方向に移動可能に配置される３個以上のボールを備え、前記３個以上のボールは、前記ロケートピンが上昇して初期位置に配置される場合には、前記ロケートピンの外周面から突出する突出位置から退避することを許容される一方、前記ロケートピンが前記初期位置から下降する場合には、前記突出位置に配置されること、
前記ロケートピンを前記初期位置に配置した状態で前記パネル穴に挿入し、前記パネル材を前記着座面に着座させるパネル材搬入工程と、
前記ロケートピンを前記初期位置に維持したまま、前記３個以上のボールを前記突出位置に配置するボール押出工程と、
前記３個以上のボールを前記突出位置に配置した状態で前記ロケートピンを下降させることにより、前記パネル穴の内周面と、前記着座面と反対側に位置する前記パネル材の上面とが交差する角部に前記３個以上のボールを点接触させて、前記パネル穴を前記ロケートピンに対してセンタリングし、前記パネル材を位置決めするパネル材位置決め工程と、
前記３個以上のボールが前記パネル材を位置決めした状態で前記ロケートピンに下向きの推力が加わることにより、前記３個以上のボールが前記角部に押し付けられ、前記３個以上のボールと前記着座面との間で前記パネル材を挟み込んで固定するパネル材固定工程と、を有すること
を特徴とするロケートクランプ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル材を所定の位置に位置決めして固定するロケートクランプ装置及びロケートクランプ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体は複数のパネル材を溶接することにより接合されている。各パネル材を溶接する際には、パネル材をロケートクランプ装置により位置決めして固定する。ロケートクランプ装置には、パネル材を設計通りに組み上げるために、精度の高い位置決めが要求される。
【０００３】
図２１は、第１従来例のロケートクランプ装置１０１の軸線方向に沿った断面図である。ロケートクランプ装置１０１は、ハウジング１０４に着座面１０４ａが設けられ、着座面１０４ａから突出するようにロケートピン１０５がハウジング１０４に固定されている。ロケートピン１０５には、スリット１０５ａが軸線に沿って形成され、外周面に開口している。クランプアーム１０６は、スリット１０５ａに内設され、シリンダ１０２の出力ロッド１０３に揺動可能に連結されている。クランプアーム１０６は、ハウジング１０４に設けられたカムピン１０４ｂがカム溝１０６ａに係合し、先端部１０６ｂがスリット１０５ａの開口部１０５ｂから突出したり退避したりするタイミングを制御されている。
【０００４】
このようなロケートクランプ装置１０１は、パネル材Ｗ１を搬入する場合、シリンダ１０２の出力ロッドが上昇しており、クランプアーム１０６の先端部１０６ｂがスリット１０５ａ内に退避している。ロケートクランプ装置１０１は、パネル材Ｗ１のパネル穴Ｗ１１にロケートピン１０５を挿入してパネル材Ｗ１を着座面１０４ａに着座させることにより、パネル材Ｗ１を位置決めする。ここで、位置決め精度は、パネル穴Ｗ１１とロケートピン１０５の隙間で決定される。その後、ロケートクランプ装置１０１は、シリンダ１０２が出力ロッド１０３を介してクランプアーム１０６を下向きに引っ張る。すると、クランプアーム１０６は、先端部１０６ｂをスリット１０５ａの開口部１０５ｂから突出させながら下降し、パネル材Ｗ１を先端部１０６ｂと着座面１０４ａとの間で挟み込んで固定する（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、別のクランプ方式について説明する。図２２は、第２従来例のクランプ装置２０１の縦断面図であって、アンクランプ状態を示す。クランプ装置２０１は、ハウジング２０２に駆動部材２０３が図中上下方向に移動可能に配置されている。プルロッド２０４は、駆動部材２０３内に配置され、先端部がハウジング２０２から図中上方へ突出している。駆動部材２０３とプルロッド２０４は、復帰ばね２０８により図中上向きに常時付勢されている。プルロッド２０４と駆動部材２０３との間には、軸線方向に沿って環状隙間２０９が設けられている。プルロッド２０４と駆動部材２０３は、入力部２０４ｃと出力部２０３ａを介して係合する。プルロッド２０４は、ハウジング２０２から突出する部分に、ボール２０５を径外方向と径内方向に移動自在に支持する支持孔２０４ａが複数形成されている。操作具２０６は、プルロッド２０４に摺動可能に内挿され、進出ばね２０７により図中上向きに常時付勢されている。操作具２０６の上端部外周には、複数のボール２０５を支持孔２０４ａから突出させたり退避させたりするためのカム面２０６ａが設けられている。
【０００６】
このようなクランプ装置２０１は、駆動部材２０３とプルロッド２０４と操作具２０６が復帰ばね２０８と進出ばね２０７に付勢されて上限位置に配置されていると、ボール２０５はカム面２０６ａの位置まで支持孔２０４ａ内を自由に退避可能な状態である。この状態で、クランプ装置２０１は、プルロッド２０４が被固定物Ｗ２０１の段付き穴Ｗ２０２に挿入され、被固定物Ｗ２０１が支持面Ｓに載置される。その後、クランプ装置２０１は、駆動部材２０３が復帰ばね２０８に抗して下降し、出力部２０３ａが入力部２０４ｃに当接すると、プルロッド２０４が下降し始める。この時点では、操作具２０６は、上端部２０６ｂがプルロッド２０４の上部内壁２０４ｂに当接していないため、駆動力を付与されず、進出ばね２０７に付勢されたまま動かない。そのため、ボール２０５は、カム面２０６ａにより径外方向に押し出され、支持孔２０４ａから突出する。操作具２０６は、上端部２０６ｂが上部内壁２０４ｂに当接すると、進出ばね２０７に抗して、ボール２０５を突出位置に配置させたままプルロッド２０４と一体的に下降する。ボール２０５は、段付き穴Ｗ２０２の傾斜面Ｗ２０３に押しつけられ、支持面Ｓとの間で被固定物Ｗ２０１を固定する。クランプ装置２０１は固定装置であって、被固定物Ｗ２０１の水平方向の位置決めは、別の方法にて行われている。従って、クランプ装置２０１と被固定物Ｗ２０１との水平方向の位置決めは必ずしも一致しない状態となっている。クランプ装置２０１のプルロッド２０４、ボール２０５の位置は、被固定物Ｗ２０１の位置に倣って固定される構造となっている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２４４５８５号公報
【特許文献２】特許第３９５４７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のロケートクランプ装置１０１及びクランプ装置２０１には、以下の問題があった。
ロケートクランプ装置１０１は、パネル材Ｗ１の位置決め精度を高めるために、ロケートピン１０５の着座面１０４ａ付近の外径寸法をパネル穴Ｗ１１の内径寸法に近似させていた。そのため、ロケートクランプ装置１０１は、パネル材Ｗ１の搬入時に、パネル材Ｗ１がパネル穴Ｗ１１の内周面をロケートピン１０５にこじらせて着座面１０４ａに対して傾いた状態や、着座面に接触しない状態で取り付けられることがあった。
【０００９】
また、ロケートクランプ装置１０１は、パネル材Ｗ１の溶接時に、パネル穴Ｗ１１の内径寸法に合わせてロケートピン１０５を選定する必要があった。パネル穴Ｗ１１は、パネル材Ｗ１の種類や公差により少しずつ異なる。そのため、ロケートクランプ装置１０１は、位置決め精度を高めるために、０．１ｍｍから０．３ｍｍ刻みで外径寸法の異なる、多数のロケートピン１０５を用意する必要がある。現場では、ロケートクランプ装置１０１の位置決め精度低下などに備えて、ロケートピン１０５の予備品を持つ必要があるが、外径寸法の異なるロケートピン１０５の種類が多いと、多数の予備品を抱えて経済的な効率が悪い。よって、ロケートピン１０５の外径寸法の種類を減らすことが求められている。
【００１０】
また、ロケートクランプ装置１０１では、パネル材Ｗ１が、位置決め精度を決めるロケートピン１０５の外周面がパネル穴Ｗ１１の内壁と接触しながら搬入されるため、ロケートピン１０５の外周面が摩耗して位置決め精度が低下する。よって、位置決め精度が低下するのを防止するため、ロケートピン１０５の交換頻度が高かった。ロケートピン１０５を交換する場合、溶接ラインを停止しなければならないため、ロケートピンの交換頻度を減らすことが求められている。
【００１１】
一方、クランプ装置２０１は、プルロッド２０４と駆動部材２０３の間に環状隙間２０９を設け、プルロッド２０４を水平方向に移動させることでプルロッド２０４と段付き穴Ｗ２０２との心ずれを解消するようにしている。よって、クランプ装置２０１は、位置決めに必要な剛性を欠き、被固定物Ｗ２０１を位置決めできない。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、パネル材を着座面に取り付けやすく、ロケートピンの外径寸法の種類を減らしつつパネル材を所定位置に精度良く位置決めして固定することができ、用意するロケートピンの交換頻度を少なくできるロケートクランプ装置及びロケートクランプ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、次のような構成を有している。
（１）出力ロッドを直線往復運動させる駆動部と、前記駆動部に接続し、パネル穴を形成されたパネル材が着座する着座面を備えるハウジングと、前記着座面から突出する状態で前記ハウジングに装備されるロケートピンとを備え、前記パネル穴に前記ロケートピンを挿入することにより前記パネル材が前記着座面に着座し、前記パネル材を位置決めして固定するロケートクランプ装置において、前記ロケートピンは、複数のボールと、前記出力ロッドに連結される内軸と、前記内軸に外装され、前記ハウジングに突出可能に装備されており、前記ハウジングから突出する部分に形成され、前記複数のボールを軸線に対して直交する方向に移動可能に支持する支持孔を形成された外軸と、前記外軸を前記出力ロッドと反対方向に付勢する付勢部材と、前記内軸に設けられるものであって、前記駆動部が駆動しない場合に前記複数のボールが前記支持孔から突出する突出位置から前記支持孔の内部へ退避することを許容する第１カム面と、前記第１カム面の前記出力ロッドと反対側に設けられ、前記複数のボールを径外方向に各々押し出す第２カム面と、前記第２カム面の前記出力ロッドと反対側に設けられ、前記複数のボールを前記突出位置に各々配置する第３カム面とを備えるカム部と、前記複数のボールが前記第３カム面に配置される場合に、前記内軸と前記外軸を連結させ、前記駆動部の駆動力を前記外軸に伝達する一方、前記複数のボールが前記第３カム面に配置されない場合に、前記内軸と前記外軸を連結せず、前記駆動部の駆動力を前記外軸に伝達しない駆動力伝達部とを有すること、前記ハウジングと同軸上に配置され、前記外軸が摺動可能に挿通される第１軸受と、前記複数の支持孔を挟んで前記外軸に同軸上に配置され、前記内軸を摺動可能に挿通される第２及び第３軸受とを有すること、を特徴とする。
【００１４】
（２）（１）に記載の構成において、前記内軸が前記出力ロッドと同軸上に配置され、軸線方向と直交する方向に切り欠き部を有すること、前記出力ロッドが前記切り欠き部に係合する係合部を有することが好ましい。
【００１５】
（３）（１）又は（２）に記載の構成において、前記ハウジングは、前記ハウジングと前記駆動部との間に形成される内部空間に連通してパージ流体を供給するパージ流体供給ポートを有すること、前記外軸は、前記内軸が挿通される内軸用挿通孔と、前記内軸用挿通孔が前記内部空間に開口する開口部に形成され、前記第３軸受が装着される第３軸受装着孔と、前記第３軸受装着孔の内壁に軸線に沿って形成された第２導入溝と、前記内軸用挿通孔と同軸上に設けられて前記カム部を配置されるものであって前記支持孔に連通するカム室とを有すること、前記ハウジング又は前記外軸が、前記内軸と前記外軸が連結されている場合に前記内軸用挿通孔と前記カム室を連通する第３導入溝を有することが好ましい。
【００１６】
（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の構成において、弾性変形可能に前記外軸に取り付けられ、前記複数のボールを前記突出位置に向かって付勢する付勢手段を有することが好ましい。
【００１７】
（５）（３）又は（４）に記載の構成において、前記ハウジングは、前記外軸が挿通される外軸用挿通孔と、前記外軸用挿通孔と同軸上に設けられ、前記第１軸受を装着される第１軸受装着孔と、前記第１軸受装着孔の内壁に軸線に沿って形成された第１導入溝と、前記内部空間を前記第１導入溝に連通させる連通孔とを有することが好ましい。
【００１８】
（６）（１）乃至（４）の何れか一つに記載するロケートクランプ装置において、前前記ハウジングは、前記外軸が挿通される外軸用挿通孔を前記着座面に開口するように形成され、スクレーパが前記外軸用挿通孔の開口部内周に配置されていることが好ましい。
【００１９】
（７）ハウジングに形成された着座面から突出する状態で前記ハウジングに往復直線運動可能に配置されるロケートピンを上昇させ、パネル材に形成されたパネル穴に隙間を空けて貫通するように挿入した後、前記ロケートピンを前記ハウジング内へ下降させることにより前記パネル材を位置決めして固定するロケートクランプ方法において、前記ロケートピンが、径内方向と径外方向に移動可能に配置される３個以上のボールを備え、前記３個以上のボールは、前記ロケートピンが上昇して初期位置に配置される場合には、前記ロケートピンの外周面から突出する突出位置から退避することを許容される一方、前記ロケートピンが前記初期位置から下降する場合には、前記突出位置に配置されること、前記ロケートピンを前記初期位置に配置した状態で前記パネル穴に挿入し、前記パネル材を前記着座面に着座させるパネル材搬入工程と、前記ロケートピンを前記初期位置に維持したまま、前記３個以上のボールを前記突出位置に配置するボール押出工程と、前記３個以上のボールを前記突出位置に配置した状態で前記ロケートピンを下降させることにより、前記パネル穴の内周面と、前記着座面と反対側に位置する前記パネル材の上面とが交差する角部に前記３個以上のボールを点接触させて、前記パネル穴を前記ロケートピンに対してセンタリングし、前記パネル材を位置決めするパネル材位置決め工程と、前記３個以上のボールが前記パネル材を位置決めした状態で前記ロケートピンに下向きの推力が加わることにより、前記３個以上のボールが前記角部に押し付けられ、前記３個以上のボールと前記着座面との間で前記パネル材を挟み込んで固定するパネル材固定工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
上記構成のロケートクランプ装置及びロケートクランプ方法では、駆動部が駆動しない場合には、外軸は、付勢手段に付勢されてハウジングから突出し、内軸は、カム部の第１カム面が複数のボールに対応するように配置される。この状態で、ロケートピンがパネル材のパネル穴に挿入され、パネル材が着座面に着座する。このとき、複数のボールは、支持孔から突出する突出位置から支持孔の内部へ退避することを許容されている。駆動部が駆動すると、複数のボールが第３カム面に配置されるまでの間、駆動力伝達部が内軸と外軸を連結しない。そのため、外軸は付勢部材に付勢されて動かず、内軸のみが移動する。内軸は、第１カム面と第２カム面と第３カム面を複数のボールに対応する位置に順次配置するように移動し、複数のボールを支持孔から突出する突出位置に配置する。複数のボールが第３カム面に配置されると、駆動力伝達部が内軸と外軸を連結させる。これにより、内軸と外軸が一体的に移動し、パネル材に形成されたパネル穴の内周面と、着座面と反対側に位置するパネル材の上面とが交差する角部に複数のボールを点接触させ、パネル材を位置決めする。更に、外軸と内軸が一体的に移動することにより、パネル材が複数のボールと着座面との間で挟み込まれて固定される。
【００２１】
このように、上記ロケートクランプ装置及びロケートクランプ方法は、ロケートピンの外周面でなく、複数のボールをパネル材の角部に点接触させることでパネル材を位置決めするので、ロケートピンの外径寸法をパネル穴の内径寸法に近似させる必要がない。また、上記ロケートクランプ装置及びロケートクランプ方法は、内軸を外軸に対して相対的に移動させることで複数のボールを突出位置に配置してから、内軸と外軸を一体的に移動させてパネル材を複数のボールと着座面との間で固定するので、複数のボールを変位させる機構をコンパクトにできる。そのため、ロケートピンを細くしてパネル穴に入れやすくしても、パネル材を高精度で位置決めして固定できる。そして、上記ロケートクランプ装置及びロケートクランプ方法は、支持孔から突出する複数のボールをパネル材の角部に点接触させる位置を変えることで、パネル穴の内径が異なるパネル材を位置決めできる。そのため、ロケートピンの外径は、ボールが支持孔から突出する量との関係で設定でき、例えば１ｍｍ刻みで設定可能になる。その結果、上記ロケートクランプ装置は、外径寸法の異なるロケートピンの種類が減り、位置決め精度の低下に備えて用意するロケートピンの数を少なくして経済効率を向上させることが可能である。また、上記ロケートクランプ装置及びロケートクランプ方法は、ロケートピンの外周面でなく、複数のボールを用いてパネル材の位置決め固定を行うので、ロケートピンの先端部が摩耗しても、位置決め精度に影響せず、ロケートピンの交換頻度を少なくできる。更に、第１〜第３軸受を用いて外軸と内軸、すなわちロケートピンをハウジングに対して同軸上に支持するので、位置決めに必要な剛性が確保され、高精度で位置決めできる。
【００２２】
上記構成のロケートクランプ装置では、出力ロッドと内軸の移動方向に対して直交する方向に沿って、内軸の切り欠き部と出力ロッドの係合部を係合させるので、シリンダからハウジングを簡単に取り外すことが可能である。よって、上記構成では、共通のシリンダを使用してロケートピンを簡単に交換することができる。
【００２３】
上記構成のロケートクランプ装置では、パージ流体供給ポートに供給されたパージ流体は、内軸と外軸が連結しない場合には、内部空間、第２導入溝、第３軸受装着孔、内軸用挿通孔、カム室、支持孔を介して大気に排出される一方、内軸と外軸が連結する場合には、内部空間、第２導入溝、第３軸受装着孔、内軸用挿通孔、第３導入溝、カム室、支持孔を介して大気に排気される。このようなロケートクランプ装置は、例えばパネル材を溶接する場合に、異物やスパッタ、火花が支持孔に入り込みにくい。そのため、ロケートクランプ装置は、第２及び第３軸受が損傷しにくく、耐久性が向上する。
【００２４】
上記構成のロケートクランプ装置では、弾性変形可能に外軸に取り付けられ、複数のボールを前記突出位置に向かって付勢する付勢手段を有するので、ボールが、パネル材に押圧される荷重と付勢手段の付勢力とのバランスによって、突出位置と突出位置から退避する退避位置との間で移動する。そのため、支持孔は、パネル材がボールの有る位置を通過する間のみ解放され、その他は、ボールに塞がれることになる。これにより、異物や火花、スパッタ等が支持孔より内側に入り込みにくくなる。よって、上記構成によれば、第２及び第３軸受が損傷しにくく、耐久性が向上する。
【００２５】
上記構成のロケートクランプ装置では、パージ流体供給ポートに供給されたパージ流体は、内部空間、連通孔、第１導入溝、第１軸受装着孔、外軸用挿通孔を介して大気に排出される。このようなロケートクランプ装置は、例えばパネル材を溶接する場合に、異物やスパッタ、火花が外軸用挿通孔から内部に入り込みにくい。そのため、ロケートクランプ装置は、第１軸受が損傷しにくく、耐久性が向上する。
【００２６】
上記構成のロケートクランプ装置では、スクレーパが、外軸用挿通孔の開口部内周に配置され、異物やスパッタ、火花等が外軸用挿通孔より内側へ入り込むことを防ぐと共に、外軸に付着した異物やスパッタを掻き落とすので、第１軸受が損傷しにくく、耐久性が向上する。
【発明の効果】
【００２７】
従って、上記構成によれば、パネル材を着座面に取り付けやすく、ロケートピンの外径寸法の種類を減らしつつパネル材を所定位置に精度良く位置決めして固定することができ、用意するロケートピンの交換頻度を少なくできるロケートクランプ装置及びロケートクランプ方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロケートクランプ装置の正面図である。
【図２】図１の中央縦断面図である。
【図３】図２のＡＡ断面図であって、ボールの退避位置を示す。
【図４】図２のＡＡ断面図であって、ボールの突出位置を示す。
【図５】図１に示すロケートクランプ装置がパネル材を位置決めして固定する方法を説明する図であって、パネル材搬入工程を示す。
【図６】図１に示すロケートクランプ装置がパネル材を位置決めして固定する方法を説明する図であって、ボール押出工程を示す。
【図７】図１に示すロケートクランプ装置がパネル材を位置決めして固定する方法を説明する図であって、位置決め固定工程を示す。
【図８】図７のＢ部拡大断面図である。
【図９】図７に示すパネル材のパネル穴と内径が異なるパネル穴を備えるパネル材を位置決め固定する場合を説明する図であって、ボール周辺の部分拡大断面図である。
【図１０】図７に示す位置決め固定工程における位置決め動作であるセンタリング方法を説明する図であって、センタリング開始時を示す。
【図１１】図１０のＣＣ断面図である。
【図１２】図７に示す位置決め固定工程におけるセンタリング方法を説明する図であって、センタリングの途中を示す。
【図１３】図１２のＤＤ断面図である。
【図１４】図７に示す位置決め固定工程におけるセンタリング方法を説明する図であって、センタリング完了時を示す。
【図１５】図１４のＥＥ断面図である。
【図１６】図１に示すロケートクランプ装置のパージ流体の流れを説明する図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係るロケートクランプ装置の縦断面図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係るロケートクランプ装置のロケートピン先端拡大断面図である。
【図１９】図１８に示すロケートクランプ装置のロケートピン先端拡大段面図であって、パネル材通過時を示す。
【図２０】図１８に示す付勢手段の展開図である。
【図２１】第１従来例のロケートクランプ装置の軸線方向に沿った断面図である。
【図２２】第２従来例のクランプ装置の縦断面図であって、アンクランプ状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明に係るロケートクランプ装置及びロケートクランプ方法の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るロケートクランプ装置１Ａの正面図である。ロケートクランプ装置１Ａは、駆動力を発生するシリンダ（駆動部の一例）２と、ボール４３を用いてパネル材Ｗ１（図５等参照）の位置決めと固定を行うクランプ部４とを、ボルト９を用いて分離可能に接続したものである。
【００３１】
クランプ部４は、パネル材Ｗ１のパネル穴Ｗ１１（図５等参照）に挿入されるロケートピン４２がハウジング４１に設けられた着座面４４からシリンダ２と反対側に向かって突出している。ロケートピン４２は、図中実線及び二点鎖線に示すように、ハウジング４１に軸線方向に沿って直線往復運動するように装備されている。クランプ部４は、図中実線に示すように、ロケートピン４２が初期位置に配置されている場合には、ロケートピン４２の外周面からボール４３が突出せず、図中二点鎖線に示すように、ロケートピン４２がシリンダ２側に移動してクランプ位置に配置されている場合には、ロケートピン４２の外周面からボール４３が突出するように構成されている。
【００３２】
図２は、図１の中央縦断面図である。シリンダ２は、一方に開口するシリンダボディ２１の開口部にシリンダカバー２２が固定リング２３を介して固定され、ピストン室２４が形成されている。ピストン２５は、シリンダボディ２１に摺動可能に装填され、ピストン室２４を第１圧力室２４ａと第２圧力室２４ｂに区画している。ピストン２５の外周面には、シール用のピストンリング２６と、位置検出用のマグネット２７が装着されている。シリンダボディ２１には、圧縮流体を吸排気するための第１及び第２ポート２１ａ，２１ｂが第１及び第２圧力室２４ａ，２４ｂに連通するように形成されている。出力ロッド２８は、ピストン２５に螺設され、先端部がシリンダカバー２２のロッド孔２２ａに貫き通されてクランプ部４内に突出している。シリンダカバー２２と出力ロッド２８の間には、シールリング２９が配置され、圧縮流体の漏れを防止している。シリンダ２は、耐圧性を確保するために、ピストンリング２６、シールリング２９、マグネット２７以外の部品が金属で構成されている。
【００３３】
クランプ部４は、両端部が開口するハウジング本体５１の一端にハウジングカバー５２を配置することで、一方に開口するハウジング４１が形成されている。ハウジング本体５１とハウジングカバー５２は、耐圧性と耐熱性を確保するために、金属で形成されている。ハウジング４１は、シリンダ２との間に内部空間４５を形成している。出力ロッド２８は、ハウジング４１の軸線に沿って図中上下方向に直線往復運動するように内部空間４５に突出している。
【００３４】
ハウジング４１は、ハウジングカバー５２のシリンダ２と反対側に位置する端面（図中上面）に円柱形状の突部５３がハウジング４１と同軸上に設けられている。突部５３の図中上端面は、ハウジング４１の軸線に対して直交するように加工されて着座面４４を構成している。ハウジングカバー５２は、シリンダ２側に位置する端面（図中下面）に円柱形状の調整用突部５４がハウジング４１と同軸上に設けられている。調整用突部５４は、外径寸法が内部空間４５の内径寸法より小さく、調整用突部５４の外周面とハウジング本体５１の内周面との間には、隙間５５が環状に形成されている。ハウジング４１は、ロケートピン４２を挿通する挿通孔（外軸用挿通孔の一例）５６が軸線に沿って形成されている。ハウジングカバー５２は、挿通孔５６が内部空間４５に開口する部分に、第１軸受６１を装着するための第１軸受装着孔５７が挿通孔５６と同軸上に形成されている。
【００３５】
ロケートピン４２は、出力ロッド２８に連結される内軸８２と、内軸８２に外装されてボール４３を支持する外軸７１との２軸で構成されている。内軸８２と外軸７１とボール４３は剛性を確保するために金属で形成されている。
【００３６】
内軸８２は、丸棒形状をなす。内軸８２は、シリンダ２側の端部外周面に、軸線に対して直交する方向に沿って切り欠き部８３が設けられている。一方、出力ロッド２８の先端部には、切り欠き部８３に係合する係合部３０が軸線方向の断面形状がクランク形状に設けられている。内軸８２は、切り欠き部８３に係合部３０を引っかけるようにして係合されることにより、出力ロッド２８に着脱可能に連結されている。
【００３７】
外軸７１は、ハウジング４１に突出可能に装備されている。外軸７１（軸本体７２）は、シリンダ２側に位置する端部外周面にフランジ部７９が径外方向に張り出すように設けられ、そのフランジ部７９を調整用突部５４に突き当てることによりハウジング４１から突出する量を設定されている。圧縮ばね（付勢部材の一例）６４は、フランジ部７９とシリンダ２側に設けられたばね受け６５との間に縮設され、外軸７１をシリンダ２と反対方向（図中上方向）に常時付勢している。
【００３８】
外軸７１には、内軸８２が配置される挿通孔（内軸用挿通孔の一例）７４が軸線に沿って形成されている。外軸７１は、軸本体７２に軸カバー７３を螺設することで挿通孔７４の上部を閉鎖し、パネル材Ｗ１の溶接時に火花やスパッタがカム室７６や挿通孔７４に入るのを防止している。また、外軸７１の先端部外周面は、テーパ形状をしており、パネル穴の挿入案内の役目をする。軸本体７２と軸カバー７３の間には、後述するカム部８４を配置するためのカム室７６が、挿通孔７４と同軸上に形成されている。
【００３９】
図３及び図４は、図２のＡＡ断面図を示し、特に図３はボール４３の退避位置を示し、図４はボール４３の突出位置を示す。外軸７１は、ハウジング４１から突出する部分の同一断面上に複数の支持孔７７が円周方向に等間隔に形成されている。各支持孔７７は、外軸７１の外周面から軸芯へ向かって形成され、カム室７６に連通している。図２に示すように、支持孔７７は、外周面側の開口部に脱落防止部７８を設けられ、ボール４３が外軸７１の外側に脱落するのを防止されている。
【００４０】
図２に示すように、カム部８４は、内軸上部ガイド部８７および内軸下部ガイド部８８に対して同軸上に設けられ、外径寸法が内軸下部ガイド部８８の径より大きい円柱形状をなす。そのため、カム部８４と内軸下部ガイド部８８の間には、第１段差部８５が設けられている。また、外軸７１は、挿通孔７４とカム室７６の間に第２段差部７５が設けられている。カム部８４は、軸線方向の長さがカム室７６の軸線方向の長さより短く、内軸８２が外軸７１に対して相対的に移動することを可能にしている。カム部８４は、出力ロッド２８が上限位置に配置される場合に、第１段差部８５と第２段差部７５との間に軸線方向に沿って所定量の間隔Ｌ１を設けるように、内軸８２に一体に設けられている。
【００４１】
カム部８４の外周面には、シリンダ２側から順に、第１カム面８４ａと第２カム面８４ｂと第３カム面８４ｃが設けられている。第１カム面８４ａは、第３カム面８４ｃより凹んだ位置に設けられ、出力ロッド２８が上限位置に配置される場合（出力ロッド２８の上昇時）に３個のボール４３が支持孔７７から突出する突出位置から支持孔７７の内部へ退避することを許容するように設けられている。第２カム面８４ｂは、第１カム面８４ａの反シリンダ側から径外方向に傾斜する傾斜面であって、３個のボール４３を径外方向に押し出すように設けられている。第３カム面８４ｃは、第２カム面８４ｂの反シリンダ側に設けられ、３個のボール４３を突出位置に配置するように設けられている。
【００４２】
第２カム面８４ｂは、軸線方向の長さＬ２が、出力ロッド２８の上昇時における第１及び第２段差部８５，７５の間隔Ｌ１より短く形成されている。そのため、内軸８２は、出力ロッド２８と一体的に下降する場合に、３個のボール４３に対して第１カム面８４ａ、第２カム面８４ｂ、第３カム面８４ｃを順次接触させてボール４３を退避位置から突出位置に変位させた後、第１及び第２段差部８５，７５が当接し、外軸７１と一体的に下降する。よって、本実施形態では、第１及び第２段差部８５，７５により「駆動力伝達部」が構成される。
【００４３】
外軸７１は、第１軸受６１に摺動可能に挿通され、ハウジング４１に対して同軸上に配置されている。外軸７１は、軸カバー７３のカム室７６側に位置する端面に、第２軸受６２を装着される第２軸受装着孔８０が第１軸受６１の内周面により構成される軸本体ガイド部７０と同軸上に開設され、軸本体７２の内部空間４５側に位置する端面に、第３軸受６３を装着される第３軸受装着孔８１が軸本体ガイド部７０と同軸上に開設されている。内軸８２は、第２及び第３軸受６２，６３に摺動可能に挿通され、外軸７１に対して同軸上に配置されている。そのため、外軸７１、内軸８２、ボール４３などから構成されるロケートピン４２は、パネル材Ｗ１の位置決め時や固定時にボール４３に荷重がかかっても、ハウジング４１に対して傾かず、安定して軸線方向に沿って移動することが可能である。
【００４４】
ここで、第１〜第３軸受６１〜６３は、含油金属や金属・樹脂の複層材などで形成され、異物や溶接時の火花、スパッタ等により損傷する恐れがある。そこで、ロケートクランプ装置１Ａは、着座面４４に開口する挿通孔５６とロケートピン４２に開口する支持孔７７からパージ流体を排出し、異物や火花、スパッタが内部に入り込まないようにしている。
【００４５】
クランプ部４は、パージ流体を供給する第３ポート５１ａがハウジング本体５１に開設され、内部空間４５に連通している。ロケートピン４２は、第３軸受装着孔８１の内周面に軸線方向と平行に導入溝（第２導入溝の一例）６６が形成され、内部空間４５が導入溝６６、第３軸受装着孔８１、挿通孔７４、カム室７６、支持孔７７を介して大気に連通する。第１段差部８５には、導入溝（第３導入溝の一例）８５ａが径方向に沿って形成され、第１及び第２段差部８５，７５が当接する場合でも、内部空間４５が導入溝６６、第３軸受装着孔８１、挿通孔７４、導入溝８５ａ、カム室７６、支持孔７７を介して大気に連通するようになっている。また、ハウジング４１は、第１軸受装着孔５７に軸線方向と平行に導入溝（第１導入溝の一例）６７が設けられている。ハウジング４１の調整用突部５４には、導入溝６７と隙間５５を連通させる連通孔６８が設けられている。これにより、内部空間４５は、隙間５５、連通孔６８、導入溝６７、挿通孔５６を介して大気に連通する。
【００４６】
次に、ロケートクランプ装置１Ａを用いたロケートクランプ方法について、図２、図５〜図８を参照して説明する。図５〜図７は、ロケートクランプ装置１Ａがパネル材Ｗ１を位置決めして固定する方法を説明するための図である。図８は、図７のＢ部拡大断面図である。尚、図５〜図７は、ボール４３とパネル材Ｗ１の位置関係を明確にするために、ボール４３の周辺部分を１２０度断面で記載する。
【００４７】
ロケートクランプ装置１Ａは、図２に示すように、パネル材Ｗ１を搬入しない場合には、シリンダ２の第１圧力室２４ａに圧縮流体が供給されず、出力ロッド２８が上限位置に配置される。この場合、外軸７１は、圧縮ばね６４に付勢されてフランジ部７９を調整用突部５４に当接させる。また、内軸８２は、出力ロッド２８に押し上げられ、第１カム面８４ａがボール４３に当接する。そのため、ロケートピン４２は、上限位置に配置されると共に、ボール４３が支持孔７７から突出しない退避位置へ自由に退避可能な状態となる。以下、このロケートピン４２の位置を「初期位置」という。
【００４８】
図示しない搬送装置は、例えば、図５に示すように、パネル材Ｗ１のパネル穴Ｗ１１を初期位置のロケートピン４２上に配置し、パネル材Ｗ１を下降させる。これにより、パネル材Ｗ１は、パネル穴Ｗ１１にロケートピン４２が挿入され、着座面４４に着座する。初期位置のロケートピン４２は、ボール４３が退避位置に自由に退避可能な状態であるため、パネル材Ｗ１は、ボール４３に引っ掛かったり、ボール４３を摩耗させたりすることなく、着座面４４に正常に着座する。
【００４９】
そして、ロケートクランプ装置１Ａは、図示しない着座検出装置がパネル材Ｗ１の着座を検出すると、図６に示すように、シリンダ２の第１ポート２１ａに圧縮空気が供給される。すると、ピストン２５は、第２圧力室２４ｂから第２ポート２１ｂへ排気させながら図中下向きに摺動する。これにより、出力ロッド２８が内軸８２と一体的にシリンダ２側へ移動し始める。
【００５０】
外軸７１は、シリンダ２に直接連結されず、圧縮ばね６４に付勢されている。この時点では、第１段差部８５が第２段差部７５に当接していないので、内軸８２は単独でシリンダ２側へ移動する。これにより、カム部８４は、第１カム面８４ａから第２カム面８４ｂ、第３カム面８４ｃが複数のボール４３に対応する位置に順次移動し、ボール４３を退避位置（図３参照）から突出位置（図４参照）へ押し出す。３個のボール４３が突出位置に配置された後、第１段差部８５と第２段差部７５が当接し、外軸７１と内軸８２がボール４３と第３カム面８４ｃの位置関係を維持しながら圧縮ばね６４に抗してシリンダ２側へ移動し始める。このように、ロケートピン４２の位置を維持したまま、ボール４３が突出位置に配置される。このことにより、ボール４３のカム部８４との接触による移動は荷重負荷が加わることなく行われ、ボール突出位置でのボール４３とカム部８４の位置は、第３カム面８４ｃの決まった位置で固定されることから、カム部８４の損傷を抑制すると共に、パネル材Ｗ１の板厚が変わった場合でも、再現性良く位置決め固定できるという効果を奏する。
【００５１】
突出位置に配置された３個のボール４３は、外軸７１と内軸８２のシリンダ２側への移動に伴って、図８に示すように、着座面４４と反対側に位置するパネル材Ｗ１の上面とパネル穴Ｗ１１の内周面とが交差する角部Ｗ１１ａに押し当てられ、パネル穴Ｗ１１とロケートピン４２の軸芯を一致させてパネル材Ｗ１を位置決めする（このときのロケートピン４２の位置を「位置決め位置」という。）。外軸７１には下向きにシリンダの推力が加わっているため、ボール４３がパネル材Ｗ１の角部Ｗ１１ａに強く押しつけられ、３個のボール４３と着座面４４との間でパネル材Ｗ１が挟み込まれて固定される（このときのロケートピン４２の位置を「クランプ位置」という。）。
【００５２】
ロケートピン４２とパネル穴Ｗ１１の軸芯を一致させるセンタリング方法について説明する。図１０は、図７に示す位置決め固定工程におけるセンタリング方法を説明する図であって、センタリング開始時を示す。図１１は、図１０のＣＣ断面図である。図１２は、図７に示す位置決め固定工程におけるセンタリング方法を説明する図であって、センタリングの途中を示す。図１３は、図１２のＤＤ断面図である。図１４は、図７に示す位置決め固定工程におけるセンタリング方法を説明する図であって、センタリング完了時を示す。図１５は、図１４のＥＥ断面図である。尚、説明の便宜上、図１０〜図１５では、３個のボール４３に添え字Ａ〜Ｃを付けて図面に記載する。
【００５３】
例えば、図１０及び図１１に示すように、ロケートピン４２の外周面の一部がパネル穴Ｗ１１の内周面に当接し、パネル穴Ｗ１１とロケートピン４２の軸芯がずれた状態で、パネル材Ｗ１が着座面４４に着座した場合、ロケートピン４２が下降すると、パネル穴Ｗ１１のボール４３Ａがパネル材Ｗ１の角部Ｗ１１ａに当接し、ボール４３Ｂ，４３Ｃがパネル材Ｗ１の角部Ｗ１１ａに当接しない。図１１に示すように、ボール４３Ａからパネル材Ｗ１に加わる力Ｆ１は、垂直方向の力Ｆ２と水平方向の力Ｆ３に分解される。パネル材Ｗ１は、水平方向の力Ｆ３によって移動し、パネル穴Ｗ１１の中心をロケートピン４２の軸芯に近づけていく。
【００５４】
図１２及び図１３に示すように、パネル材Ｗ１は、ボール４３Ｂ，４３Ｃが角部Ｗ１１ａに当接するまでは、ボール４３Ａから水平方向の力Ｆ６を受け、移動し続ける。
【００５５】
図１４及び図１５に示すように、パネル穴Ｗ１１の中心とロケートピン４２の軸芯が一致すると、ボール４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃがパネル材Ｗ１を押す力Ｆ１０が均一になり、水平方向の力Ｆ１２が釣り合うため、パネル材Ｗ１が動かなくなる。これによって、センタリングが完了する。
【００５６】
上記のようにボール４３Ａ〜４３Ｃがパネル材Ｗ１の角部Ｗ１１ａを偏って加圧する場合、内軸８２がハウジング４１に対して傾くと、パネル材Ｗ１を正確に位置決めできない。本実施形態のロケートクランプ装置１Ａは、ボール４３を突出位置に保持するカム部８４が内軸８２に一体に設けられ、その内軸８２が、第２及び第３軸受６２，６３、外軸７１、第１軸受６１を介してハウジング４１に対して同軸上に配置され、ボール４３Ａがパネル材Ｗ１から受ける反力をハウジング４１で受けるようになっている。よって、ロケートクランプ装置１Ａは、パネル材Ｗ１の位置決めと固定を行う場合に、内軸８２が傾かず、パネル材Ｗ１を高精度で位置決めできる。
【００５７】
図９は、図７に示すパネル材Ｗ１のパネル穴Ｗ１１と内径が異なるパネル穴Ｗ２２を備えるパネル材Ｗ２を位置決め固定する場合を説明する図である。
ロケートクランプ装置１Ａは、図８及び図９に示すように、ボール４３が外軸７１の外周面から所定量Ｘを突出させている。このようなロケートクランプ装置１Ａは、所定量Ｘの範囲であれば、パネル穴の内径が異なってもパネル材を位置決め固定できる。すなわち、ロケートクランプ装置１Ａは、図８及び図９に示すように、パネル穴Ｗ１１の内径Ｄ１より内径Ｄ２が大きいパネル穴Ｗ２２を備えるパネル材Ｗ２の場合、図８に示すようにボール４３をパネル材Ｗ１に点接触させる位置Ｐ１よりも、ボール４３をパネル材Ｗ２に点接触させる位置Ｐ２が径外方向にずれ、パネル材Ｗ２を位置決めできる。その結果、ロケートクランプ装置１Ａでは、例えば、ボール４３の直径が５ｍｍ、ボール４３が外軸７１から突出する所定量がボール４３の直径の２５％である場合、ロケートピン４２の外径寸法を１ｍｍ刻みで設定することが可能になる。これにより、外径寸法が異なるロケートピン４２の種類が減る。よって、本実施形態によれば、１種類のロケートピン４２で内径Ｄ１，Ｄ２が異なるパネル材Ｗ１，Ｗ２を位置決め固定できる範囲が広がるので、位置決め精度の低下等に備えて用意するロケートピン４２の数を少なくすることができる。
【００５８】
また、本実施形態のロケートクランプ装置１Ａは、第１従来例のロケートクランプ装置１０１（図２１参照）のようにロケートピン１０５の外周面で位置決めするのではなく、３個のボール４３を用いてパネル材Ｗ１の位置決めを行うので、ロケートピン４２（外軸７１）の先端部外周面が摩耗しても、位置決め精度に影響しない。よって、本実施形態のロケートクランプ装置１Ａでは、摩耗によるロケートピン４２の交換頻度を減らすことができる。
【００５９】
また、本実施形態のロケートクランプ装置１Ａは、第１従来例のロケートクランプ装置１０１（図２１参照）のようにロケートピン１０５の外周面で位置決めするのではなく、３個のボール４３を用いてパネル材Ｗ１の位置決めを行うので、ロケートピン４２（外軸７１）の外径寸法をパネル穴Ｗ１１の内径Ｄ１に近似させる必要がない。また、ロケートクランプ装置１Ａは、シリンダ２の出力ロッド２８に内軸８２を連結し、内軸８２を直接引っ張ってボール４３を退避位置から突出位置へ移動させたり、パネル材Ｗ１の位置決め保持を行うので、内軸８２と外軸７１を細くしてロケートピン４２を細くできる。よって、本実施形態のロケートクランプ装置１Ａは、ロケートピン４２をパネル穴Ｗ１１に挿入して着座面４４に着座させやすく、パネル材Ｗ１を取り付ける際に失敗しにくい。
【００６０】
ロケートクランプ装置１Ａは、溶接が完了すると、第２ポート２１ｂに圧縮流体が供給され、ピストン２５が第１ポート２１ａから排気しながら反シリンダ側へ移動し、出力ロッド２８を上限位置に復帰させる。内軸８２は、出力ロッド２８に押し上げられ、外軸７１は、圧縮ばね６４に付勢されるため、ロケートピン４２は初期位置に復帰する。すると、ボール４３が第１カム面８４ａに対応する位置に配置され、ボール４３が突出位置から退避位置に自由に退避可能となる。その後、図示しない搬送手段が着座面４４からパネル材Ｗ１を持ち上げて搬出する。
【００６１】
従って、本実施形態によれば、パネル材Ｗ１を着座面４４に取り付けやすく、ロケートピン４２の外径寸法の種類を減らしつつパネル材Ｗ１を所定位置に精度良く位置決めして固定することができ、用意するロケートピン４２の交換頻度を少なくできるロケートクランプ装置１Ａ及びロケートクランプ方法を提供することができる。
【００６２】
ところで、例えば、自動車の溶接ラインにロケートクランプ装置１Ａを適用した場合、ロケートクランプ装置１Ａは、一日に何回もパネル材Ｗ１を位置決めして固定する。ロケートクランプ装置１Ａの耐久性が低いと、位置決め精度を維持するために、溶接ラインを止めて部品を交換しなければならず、溶接効率が悪い。
【００６３】
この点、ロケートクランプ装置１Ａは、ボール４３が脱落防止部７８に近づいた状態でパネル材Ｗ１を位置決めして固定するので、ボール４３と外軸７１との間の隙間が小さい。また、ロケートクランプ装置１Ａは、外軸７１の外周面と着座面４４に開口する挿通孔５６の内周面との間の隙間が小さい。よって、溶接時に発生する大きい異物や火花、スパッタが、支持孔７７や挿通孔５６に入り込みにくい。
【００６４】
図１６は、図１に示すロケートクランプ装置１Ａのパージ流体の流れを説明する図である。溶接現場では、溶接時に小さい異物やスパッタが飛散するのに加え、非常に細かい火花が空中に舞う環境にあり、ロケートクランプ装置１Ａに小さい異物やスパッタ、火花等が入り込みやすい。これに対し、ロケートクランプ装置１Ａは、支持孔７７と挿通孔５６からパージ流体を噴出することにより、小さい異物やスパッタ、空中に舞う火花等が内部に入り込みにくく、耐久性が向上する。
【００６５】
具体的には、ロケートクランプ装置１Ａは、第３ポート５１ａにパージ流体が供給される。パージ流体は、第１段差部８５と第２段差部７５が当接しない場合には、内部空間４５から導入溝６６、第３軸受装着孔８１、挿通孔７４、カム室７６、支持孔７７を介して大気に放出される一方、第１段差部８５と第２段差部７５が当接している場合には、内部空間４５から導入溝６６、第３軸受装着孔８１、挿通孔７４、導入溝８５ａ、カム室７６、支持孔７７を介して大気に放出される。つまり、ロケートクランプ装置１Ａは、溶接時に、常時支持孔７７からパージ流体が噴出する。このようなロケートクランプ装置１Ａは、小さい異物やスパッタ、火花等が支持孔７７に入り込みにくい。そのため、ロケートクランプ装置１Ａは、第２及び第３軸受６２，６３が異物や熱によって損傷しにくく、耐久性が向上する。
【００６６】
また、ロケートクランプ装置１Ａは、第３ポート５１ａに供給されたパージ流体が、内部空間４５から隙間５５、連通孔６８、導入溝６７、第１軸受装着孔５７、挿通孔５６を介して大気に放出される。このようなロケートクランプ装置１Ａは、小さい異物やスパッタ、火花等が着座面４４に開口する挿通孔５６から第１軸受装着孔５７に入り込みにくい。そのため、ロケートクランプ装置１Ａは、第１軸受６１が損傷しにくく、耐久性が向上する。
【００６７】
上記の通り、ロケートクランプ装置１Ａは、第１〜第３軸受６１〜６３が異物や火花、スパッタ等で損傷しにくく、位置決めや固定に対する剛性が長期間維持されるので、耐久性が良く、高い位置決め精度を長く維持できる。そのため、例えば、自動車の溶接ラインにロケートクランプ装置１Ａを適用した場合に、溶接ラインを止めて部品を交換する回数が少なく済み、溶接効率を向上させることが可能である。
【００６８】
尚、ロケートクランプ装置１Ａは、ロケートピン４２が劣化したり、既設のロケートピン４２では対応できない場合には、ボルト９を取り外してハウジング４１を取り外し、残りのクランプ部４をシリンダ２に対して軸線と直交する方向にずらすことで内軸８２の切り欠き部８３を出力ロッド２８の係合部３０から外せば、クランプ部４とシリンダ２の結合を解除できる。そして、既存のシリンダ２に対して、別のロケートピン４２又はクランプ部４を取り付ければ、ロケートピン４２やクランプ部４を簡単に交換できる。この場合、別のクランプ部４は、シリンダ２に対して軸芯をすこしずらした状態で当接され、圧縮ばね６４を圧縮させながらシリンダ２と同軸上に配置するようにスライドさせ、切り欠き部８３を係合部３０に係合させた後、ボルト９でシリンダ２に固定されることにより、交換される。よって、ロケートクランプ装置１Ａは、ロケートピン４２を簡単に交換できる。また、シリンダ２を複数のクランプ部４に対して共通して使用できるので、コストダウンを図ることが可能である。
【００６９】
（第２実施形態）
続いて本発明の第２実施形態について説明する。図１７は、本発明の第２実施形態に係るロケートクランプ装置１Ｂの縦断面図である。ロケートクランプ装置１Ｂは、挿通孔５６に異物等が入り込むことを防止する構造が第１実施形態と相違し、その他の構成は第１実施形態と共通する。ここでは、第１実施形態と相違する点を説明し、第１実施形態と共通する構成には図面に第１実施形態と同じ符号を用い、適宜説明を省略する。
【００７０】
ハウジング９０（ハウジングカバー９３）は、第１実施形態のように導入溝（第１導入溝の一例）６７、連通孔６８を備えず、着座面４４に開口する挿通孔５６の開口部内周面に環状溝９１を形成し、スクレーパ９２が装着されている。ロケートピン４２は、スクレーパ９２に摺動可能に挿通されている。かかる第２実施形態のロケートクランプ装置１Ｂは、挿通孔５６の上端開口部がスクレーパ９２で塞がれ、小さい異物やスパッタ、火花が挿通孔５６から第１軸受装着孔５７内に入り込むことを防止できる。また、ロケートクランプ装置１Ｂでは、外軸７１に付着した異物やスパッタをスクレーパ９２で掻き落し、第１軸受装着孔５７内に入り込ませない。よって、第２実施形態のロケートクランプ装置１Ｂによれば、第１軸受６１が損傷しにくく、耐久性が向上する。そして、ロケートクランプ装置１Ｂは、高い位置決め精度を長く維持でき、部品の交換頻度を少なくできる。
【００７１】
（第３実施形態）
続いて本発明の第３実施形態について説明する。図１８は、本発明の第３実施形態に係るロケートクランプ装置１Ｃのロケートピン先端拡大断面図である。図１９は、図１８に示すロケートクランプ装置１Ｃのロケートピン先端拡大段面図であって、パネル材通過時を示す。図２０は、図１８に示す付勢手段９９の展開図である。尚、図１８、図１９は、ボール４３の位置を把握しやすくするために、第３実施形態のロケートクランプ装置１Ｃは、付勢手段９９により複数のボール４３を突出位置へ向かって付勢することで、パーティクル等が装置内に侵入することを防ぐ点が、第１実施形態と相違している。ここでは、第１実施形態と相違する点を説明し、第１実施形態と共通する構成には図面に第１実施形態と同じ符号を用い、適宜説明を省略する。
【００７２】
図１８に示すように、ロケートクランプ装置１Ｃは、カム室７６の内周面に沿って、付勢手段９９が配置されている。図２０に示すように、付勢手段９９は、板状をなし、帯状の帯部９９ａに対して、ボール４３に対応する数（本実施形態では３個）の加圧部９９ｄが可撓部９９ｃを介してそれぞれ接続している。帯部９９ａは、可撓部９９ｃに対応する位置に、位置決め凸部９９ｂが突設されている。
【００７３】
図８に示すように、ロケートピン４２は、軸本体７２の上端開口部内周面に形成された雌ねじより奧側であって、支持孔７７の上方の位置に、位置決め凹部９８がそれぞれ形成されている。付勢手段９９は、帯部９９ａを円筒状に丸められた状態で、位置決め凸部９９ｂを位置決め凹部９８に嵌合するようにして、軸本体７２に挿入される。この状態において、付勢手段９９は、可撓部９９ｃを外軸７１の軸心方向に撓ませた状態で、加圧部９９ｄをボール４３の球面にそれぞれ接触させる。よって、各ボール４３は、可撓部９９ｃのバネ力が加圧部９９ｄを介してボール４３に作用し、ボール４３を脱落防止部７８に接する位置（突出位置）まで突出させる。
【００７４】
このようなロケートクランプ装置１Ｃは、ボール４３が、パネル穴Ｗ１１の内壁に押圧される荷重と付勢手段９９の付勢力とのバランスによって、支持孔７７内を径内方向と径外方向に移動する（突出位置と退避位置との間で移動する）。具体的には、ロケートクランプ装置１Ｃは、パネル材Ｗ１を搬入するまでは、図１８に示すように、ボール４３が付勢手段９９に付勢されて突出位置に配置される。パネル材Ｗ１の搬入時には、図１９に示すように、パネル材Ｗ１がパネル穴Ｗ１１の内壁をボール４３に接触させながら図中下向きに（着座面側へ）移動する間、ボール４３が付勢手段９９の付勢力に抗してパネル穴Ｗ１１の内壁に押圧され、突出位置から支持孔７７の内部へ退避する。その後、パネル材Ｗ１がボール４３を通過すると、図１８に示すように、ボール４３は、突出位置に復帰する。
【００７５】
このようなロケートクランプ装置１Ｃは、パネル材Ｗ１がボール４３の有る位置を通過する間だけ支持孔７７が開放され、その他は、支持孔７７がボール４３に塞がれている。そのため、パネル材Ｗ１の搬入前や、着座面４４に着座するパネル材Ｗ１を溶接する際には、支持孔７７がボール４３に塞がれ、空中に浮遊する異物や火花、スパッタ等が支持孔７７より内部に入り込みにくい。よって、本実施形態のロケートクランプ装置１Ｃによれば、第２及び第３軸受６２，６３が損傷しにくく、耐久性が向上する。
【００７６】
また、本実施形態のロケートクランプ装置１Ｃは、付勢手段９９をカム室７６に配置するだけで異物等の侵入を防止できるので、第１実施形態のようにパージ流体を支持孔から噴出するための流路を必要とせず、部品加工数を減らしてコストダウンを図ることができる。
【００７７】
尚、ロケートクランプ装置１Ｃは、ボール４３が付勢手段９９のバネ力のみで突出位置に配置されているので、ボール４３とパネル穴Ｗ１１の内壁との間に生じる摩擦が小さく、ボール４３が摩耗しにくい。
【００７８】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、モータで駆動部を構成しても良い。
例えば、上記実施形態では、切り欠き部８３と係合部３０により内軸８２と出力ロッド２８を着脱自在に連結したが、ねじ構造等により内軸８２と出力ロッド２８を着脱自在に連結しても良い。この場合、内軸８２に回り止め構造を設け、ねじの緩みを防止することが好ましい。
例えば、上記実施形態ではボール数量を３個にした場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、パネル穴の内径寸法が大きくなる場合は、ボールの数量を増やすことが好ましい。
例えば、上記実施形態では、ロケートクランプ装置１Ａ，１Ｂをパネル材Ｗ１の溶接時に用いたが、パネル材Ｗ１のような軽量で穴が設けられた非固定物であれば、他の用途（例えばマテリアルハンドリング等）にロケートクランプ装置１Ａ，１Ｂを用いても良い。
例えば、上記実施形態では、第３導入溝の一例である導入溝８５ａを第１段差部８５に形成したが、外軸７１の第２段差部７５側に第３導入溝を形成しても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１Ａ，１Ｂ  ロケートクランプ装置
２  シリンダ（駆動部の一例）
２８  出力ロッド
３０  係合部
４  クランプ部
４１  ハウジング
４２  ロケートピン
４３  ボール
４５  内部空間
５６  挿通孔（外軸用挿通孔の一例）
５７  第１軸受装着孔
６１〜６３  第１〜第３軸受
６４  圧縮ばね（付勢部材の一例）
７１  外軸
７４  挿通孔（内軸用挿通孔の一例）
８５ａ  導入溝（第３導入溝の一例）
７６  カム室
７７  支持孔
６６  導入溝（第２導入溝の一例）
６７  導入溝（第１導入溝の一例）
６８  連通孔
８０  第２軸受装着孔
８１  第３軸受装着孔
８２  内軸
８４  カム部
８４ａ  第１カム面
８４ｂ  第２カム面
８４ｃ  第３カム面
８５，７５  第１、第２段差部（駆動力伝達部の一例）
８３  切り欠き部
９２  スクレーパ
９９  付勢手段
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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