(57)【要約】  【課題】ボディサイドアウタパネルの車種を問わず確実に位置決めクランプできるようにして、設備の汎用性を高める。  【解決手段】下縁のサイドシルを基準に上下方向の位置決めを施したボディサイドアウタパネルＢについて、フロントドア開口部Ｏ１のうち前側の端縁Ｅ１に略Ｃ字状の首振り旋回可能な前側のクランプ爪２０を押し付け、矢印Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３方向の押圧力を付与する。フロントドア開口部Ｏ１のうち後側の端縁についても同様とする。フロントドア開口部Ｏ１に互いに拮抗するような前後方向の押圧力を付与することで、車種を問わず内周把持方式にてボディサイドアウタパネルＢを堅固に位置決めクランプする。  【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル状のワークを起立状態で位置決めしてクランプする装置であって、
ワークのうちほぼ直線状の下縁を上下方向での位置決め基準部材に着座させて起立させることにより上下方向での位置決めを行うとともに、
ワークのうちその下縁とほぼ直交する前後一対の縦縁に対しワークの下縁の長手方向で互いに接近離間可能な一対の押圧手段をそれぞれ押し付けて、押圧手段同士が互いに接近もしくは離間する方向に押圧することにより、前後方向および左右方向の二方向での位置決めを行いながらワークをクランプするように構成してなり、
上記押圧手段は、
ワークの下縁の長手方向で互いに接近離間可能な一対のアームの先端に平面視にて略Ｃ字状のクランプ爪を水平面内で首振り旋回可能に連結し、
そのＣ字状空間の内面でワークの縦縁を受容しながらこれを押圧するとともに、その反力をもってワークの縦縁近傍をクランプ爪の先端にてワーク板厚方向に押圧するものであることを特徴とするパネル状ワークの位置決めクランプ装置。
【請求項２】
ワークは開口部が形成された略枠状のものであって、
その開口部内において一対の押圧手段が互いに離間する方向に押圧することにより、前後方向および左右方向の二方向での位置決めを行いながらワークをクランプするようになっていることを特徴とする請求項１に記載のパネル状ワークの位置決めクランプ装置。
【請求項３】
ワークはドア開口部が形成された自動車のボディサイドパネルであることを特徴とする請求項２に記載のパネル状ワークの位置決めクランプ装置。
【請求項４】
一対の押圧手段がワーク下縁の長手方向で共に移動可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパネル状ワークの位置決めクランプ装置。
【請求項５】
上下方向での位置決め基準部材とは別に、前方向もしくは後方向へのワークの位置を規制する前後方向での位置決め基準部材を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のパネル状ワークの位置決めクランプ装置。
【請求項６】
パネル状のワークを起立状態で位置決めクランプした上で搬送する装置であって、
搬送台車の上に請求項１〜５のいずれかに記載の位置決めクランプ装置を搭載したものであることを特徴とするパネル状ワークの搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル状のワークの位置決めクランプ装置および搬送装置に関し、特に自動車のボディサイドに代表されるようなパネル状のワークを起立状態で位置決めしてクランプする装置とその位置決めクランプ状態でワークを搬送するための搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のパネル状ワークの位置決めクランプ装置および搬送装置として、例えば特許文献１に記載のように自動車のボディサイドアウタパネルを対象としたものが知られている。
【０００３】
同特許文献１に記載の技術では、ボディサイドアウタパネルを起立状態で位置決めクランプした上でこれを搬送するべく、ボディサイドアウタパネルのうちサイドシル相当部の下縁のフランジ部をＶ字状の溝部を有する受け治具で位置決め支持する一方、ドア開口部内に前後一対の鋸歯状の押圧部材を配置し、その一対の押圧部材を互いに離間する方向に相対移動させて、各押圧部材をドア開口部の前後の縦縁に相当するフランジ部に押し付けることでいわゆる突っ張り力による内面把持方式の形態で位置決めクランプするようになっている。そして、上記の押圧部材が鋸歯状のものであることにより、複数車種のボディサイドアウタパネルの位置決めクランプに対応できるようになっている。なお、上記の鋸歯状の押圧部材に代えて、そろばん玉形状の滑子を一直線状に並べることで同等の機能を持たせたものも一部で使用されている。
【特許文献１】特開平１０−２３６３５２号公報  （図２７〜図３３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の構造では、押圧部材が鋸歯状のものであることを前提として、その鋸歯のうちいずれかの隣接する歯同士の谷部にボディサイドアウタパネルの該当フランジ部の端縁を係合させて位置決めするようになっているため、造形が微妙に異なる複数車種のボディサイドアウタパネルの位置決めクランプに対応できるものの、ボディサイドアウタパネルの位置決め精度は押圧部材の鋸歯のピッチに依存し、その鋸歯のピッチに適合しない車種のボディサイドアウタパネルについては位置決めすることができないことになる。したがって、特定の車種のボディサイドアウタパネルの位置決めにあたっては別の押圧部材を用意する必要があり、設備のコストアップが余儀なくされるほか、真の意味での設備の汎用化を達成することができないという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、ワークの種別を問わず複数種類のワークの位置決めクランプに柔軟に対応することができるようにした位置決めクランプ装置と搬送装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、パネル状のワークを起立状態で位置決めしてクランプする装置であって、ワークのうちほぼ直線状の下縁を上下方向での位置決め基準部材に着座させて起立させることにより上下方向での位置決めを行うとともに、ワークのうちその下縁とほぼ直交する前後一対の縦縁に対しワークの下縁の長手方向で互いに接近離間可能な一対の押圧手段をそれぞれ押し付けて、押圧手段同士が互いに接近もしくは離間する方向に押圧することにより、前後方向および左右方向の二方向での位置決めを行いながらワークをクランプするように構成されている。その上で、上記押圧手段は、ワークの下縁の長手方向で互いに接近離間可能な一対のアームの先端に平面視にて略Ｃ字状のクランプ爪を水平面内で首振り旋回可能に連結し、そのＣ字状空間の内面でワークの縦縁を受容しながらこれを押圧するとともに、その反力をもってワークの縦縁近傍をクランプ爪の先端にてワーク板厚方向に押圧するものであることを特徴とする。
【０００７】
ここで、パネル状のワークの起立状態とは、例えばそのワークが自動車のボディサイドアウタパネルである場合に、そのボディサイドアウタパネルが車体外板パネルとして組み立てられた実車状態と同等の状態であり、より詳しくはルーフサイドレール側が上部でサイドシル側が下部となるようにほぼ正立させた状態を言う。
【０００８】
また、互いに接近離間可能な一対の押圧手段は、いずれか一方を固定式のものとした上でそれに対して他方の押圧手段が接近離間動作するものでもよく、また双方の押圧手段が共に接近離間動作するものであってもよい。
【０００９】
したがって、この請求項１に記載の発明では、従来の鋸歯状の押圧部材に代えて平面視にて略Ｃ字状の首振り旋回可能なクランプ爪を用い、そのＣ字状空間の内面でワークの縦縁を受容しながらこれを押圧するとともに、その反力をもってワークの縦縁近傍をクランプ爪の先端にてワーク板厚方向に押圧して位置決めクランプすることから、そのＣ字状空間に入り得るワークであればそのワークの種別を問わずいずれのワークであっても位置決めクランプすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、クランプ爪のＣ字状空間に入り得るワークであればそのワークの種別を問わずいずれのワークであっても位置決めクランプすることができるため、設備費の低減を図りながらその設備の真の意味での汎用化を図ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の好ましい実施の形態を示す図であり、自動車の車体組立工程においてボディサイドアウタパネルＢを搬送台車１にて搬送する場合の例を、すなわちボディサイドアウタパネルＢをハンドリングロボット２にて搬送台車１上に移載して位置決めクランプした上で次工程に搬送する場合の例を示している。
【００１２】
ワークであるボディサイドアウタパネルＢは、周知のように自動車車体の側部の主要な外板パネルとして機能するもので、予めフロントドア開口部Ｏ１およびリアドア開口部Ｏ２が形成されており、したがってその部分だけに着目すればボディサイドアウタパネルＢは略枠状のものとして形成されていることになる。
【００１３】
図１に示すように、ガイドレール３上を走行移動可能な搬送台車１が用意されており、この搬送台車１はワークであるボディサイドアウタパネルＢの投入を受けるワーク投入位置Ｐ１にて位置決め停止するようになっている。そして、搬送台車１上には後述するようにボディサイドアウタパネルＢを位置決めするための前後一対のサイドシル受け４，５等とともにクランプユニット６が搭載されている。
【００１４】
ワーク投入位置Ｐ１にはハンドリングロボット（多関節型の産業用ロボット）２が待機しており、そのアーム７の先端には複数のクランプ装置９をもって構成されたロボットハンド８が装着されている。そして、ハンドリングロボット１は例えば図示しないストレージエリアにあるボディサイドアウタパネルＢをロボットハンド８にて把持した上で、ワーク投入位置Ｐ１にて待機している搬送台車１上に投入することになる。
【００１５】
前後一対のサイドシル受け４，５は、搬送台車１上でのボディサイドアウタパネルＢの位置決めクランプに際し、ボディサイドアウタパネルＢのうちほぼ直線状の下縁すなわちサイドシル部Ｓの下縁のフランジ部を着座部として起立状態で位置決めするためのもので、それぞれに略Ｖ字状の位置決め溝４ａまたは５ａが形成されている。したがって、サイドシル受け４，５は少なくとも上下方向および車幅方向での位置決め基準部材として機能することになる。
【００１６】
また、前側のサイドシル受け４にはストッパーガイド１０が付設されている。このストッパーガイド１０は、上記のようにボディサイドアウタパネルＢをサイドシル受け４，５上に着座させる際にそのボディサイドアウタパネルＢのうち縦縁たるサイドシルＳの前側の端縁に当接しつつこれを案内する役目をするもので、ストッパーガイド１０は前後方向でのボディサイドアウタパネルＢの位置を規制する前後方向での位置決め基準部材として機能することになる。
【００１７】
図２〜４は上記クランプユニット６の詳細を示す図で、搬送台車１上には一対のポスト１１を介して水平なテーブル１２が搭載されている。テーブル１２上には前後一対のクランプシリンダ（例えばエアシリンダ）１３，１４が前後方向で互いに同一軸線上に位置するように配置されているとともに、それらのクランプシリンダ１３，１４の軸線と平行にリニアガイド１５のガイドレール１６が敷設されている。
【００１８】
各クランプシリンダ１３，１４のピストンロッド１３ａ，１４ａの先端には図５のようにジョイント１７を介してアーム１８または１９が連結されていて、各アーム１８，１９には後述するクランプ爪２０または２１が装着されているとともに、各アーム１８，１９はリニアガイド１５のスライドブロック２２に連結されている。スライドブロック２２は周知のようにガイドレール１６に沿って滑らかに走行移動可能であることから、各クランプシリンダ１３，１４の伸長動作に応じてアーム１８，１９がクランプ爪２０または２１とともにリニアガイド１５に案内されながら走行移動することになる。
【００１９】
ここで、前側のアーム１８とクランプ爪２０は前側の押圧手段を、後側のアーム１９とクランプ爪２１は後側の押圧手段をそれぞれ形成しており、前側の押圧手段は前進限位置Ｐ１１と後退限位置Ｐ１２とのなすストロークＳ１のもとで、後側の押圧手段は前進限位置Ｐ２１と後退限位置Ｐ２２とのなすストロークＳ２のもとでそれぞれクランプ爪２０，２１同士が互いに接近もしくは離間する方向に進退移動するものである。そして、後退限位置Ｐ１２，Ｐ２２にあるアーム２０，２１同士のなす距離はボディサイドアウタパネルＢと干渉することなく且つフロントドア開口部Ｏ１の横幅内におさまるような大きさに予め設定されている。
【００２０】
また、上記のクランプシリンダ１３，１４としては図６に示すようにブレーキ機構２３付きのものが使用される。ブレーキ機構２３付きのクランプシリンダ１３，１４は、例えば作動流体である圧縮空気圧の供給を絶つか、もしくは外部から所定の信号を付与することによりそのブレーキ機構２３が作動して、所定の制動力をもってその時点での位置にピストンロッド１３ａ，１４ａを拘束して自己保持する機能を有するものである。
【００２１】
上記のクランプ爪２０，２１はマグネット吸着が可能な所定の金属材料により平面視にて略Ｃ字状に形成されているもので、いずれのものも鉛直なヒンジピン２４（図５参照）を介してアーム１８または１９に首振り旋回可能に装着されており、前側のクランプ爪２０はそのＣ字状空間の開口部が前方側を指向している一方、後側のクランプ爪２１はそのＣ字状空間の開口部が後方側を指向している。
【００２２】
より詳しくは、図５は前側の押圧手段たるアーム１８とクランプ爪２０の詳細を拡大して示しており、クランプ爪２０はヒンジピン２４とブラケット２５とを介してアーム１８に首振り旋回可能に支持されているとともに、クランプ爪２０の背面側にはストッパー片２６を一体に突出形成してある。一方、そのクランプ爪２０を支えているアーム１８側にはストッパー片２６と対向するように永久磁石製のマグネットストッパー２７が装着されていて、ストッパー片２６がマグネットストッパー２７から離間する方向に旋回可能なクランプ爪２０が逆方向に旋回して、そのマグネットストッパー２７にストッパー片２６が当接して吸着された状態をクランプ爪２０の原位置Ｑ１として設定してある。また、図５から明らかなように、アーム１８が後退限位置Ｐ１２にある状態で上記クランプ爪２０に当接してそのクランプ爪２０を原位置Ｑ１に強制復帰させるための後退限ストッパー２８がテーブル１２側に設けられている。
【００２３】
ここで、以上のようなアーム１８とクランプ爪２０等からなる前側の押圧手段の構造は、その向きが異なるだけで後側の押圧手段についても基本的に同様な構造となっている。また、各クランプシリンダ１３，１４に対するエア供給系の回路図を図６に示す。
【００２４】
このように構成された搬送台車１によれば、図１に示すように搬送台車１がワーク投入位置Ｐ１て停止すると、既にワークであるボディサイドアウタパネルＢを起立状態で把持した上で待機していたハンドリングロボット２がそのボディサイドアウタパネルＢの投入動作に移行する。
【００２５】
すなわち、ハンドリングロボット２はロボットハンド８で把持したボディサイドアウタパネルＢを起立状態で搬送台車１の上から静かに下降させて、サイドシルＳの前側の端縁をストッパーガイド１０に沿わせながらそのサイドシルＳを前後一対のサイドシル受け４，５に着座させる。この時点で、ストッパーガイド１０によりボディサイドアウタパネルＢの前後方向の位置決めがなされるとともに、前後一対のサイドシル受け４，５によりボディサイドアウタパネルＢの上下方向および車幅方向（左右方向）の位置決めがなされることになる。なお、この時にはクランプユニット６の各アーム１８，１９は図２に示す後退限位置Ｐ１２，Ｐ２２で待機しており、ボディサイドアウタパネルＢがサイドシル受け４，５に着座すると、側面視にてボディサイドアウタパネルＢのフロントドア開口部Ｏ１内に双方のアーム１８，１９が位置するようになる。同時に、各アーム１８，１９の先端のクランプ爪２０，２１は図５に示す原位置Ｑ１で待機している。
【００２６】
ボディサイドアウタパネルＢがサイドシル受け４，５に着座すると、前側のクランプシリンダ１３の伸長動作に基づき前側のアーム１８がクランプ爪２０とともに後限位置Ｐ１２から前進限位置Ｐ１１に向かって前進動作を開始する。この前側のクランプ爪２０の前進動作過程の詳細を図７に示しており、クランプ爪２０が前進動作すると、ボディサイドアウタパネルＢのうち前側の端縁すなわちフロントドア開口部Ｏ１を形成しているフロントピラー相当部の前側の端縁たるエッジ部Ｅ１がクランプ爪２０のＣ字状空間内に入り込み（同図（Ａ），（Ｂ）参照）、やがてはその端縁のエッジ部Ｅ１が初期当接部Ｗをもってクランプ爪２０の内周面に当接するようになる。
【００２７】
ボディサイドアウタパネルＢの端縁のエッジ部Ｅ１がクランプ爪２０に当接すると、クランプ爪２０はヒンジピン２４を回転中心として反対時計回り方向に回転して、クランプ爪２０と一体のストッパー片２６がマグネットストッパー２７から離間する（同図（Ｃ））。
【００２８】
そして、クランプ爪２０がアーム１８とともに前進限位置Ｐ１１まで前進動作すると、同図（Ｄ）に示すように、ボディサイドアウタパネルＢの端縁のエッジ部Ｅ１とクランプ爪２０の内周面との当接に加えて、クランプ爪２０の一方の端部押さえ部２０ａがボディサイドアウタパネルＢのうちその端縁近傍に当接してボディサイドアウタパネルＢをその板厚方向すなわち矢印方向Ｃ１に押圧するようになる。
【００２９】
上記の端部押さえ部２０ａによるボディサイドアウタパネルＢの板厚方向への押圧はクランプ爪２０そのものの回転に基づくものにほかならないから、クランプ爪２０は初期当接部ＷにおいてさらにボディサイドアウタパネルＢを矢印方向Ｃ２にも押圧し、同時にクランプ爪２０そのものの回転変位をもって矢印方向Ｃ３にも押し付ける。この矢印方向Ｃ３への押圧力の付与はボディサイドアウタパネルＢを図１のストッパーガイド１０に押し付けることにほかならず、以上をもってワークであるボディサイドアウタパネルＢは、サイドシル受け４，５による上下方向と車幅方向での位置決めと、ストッパーガイド１０と前側のクランプ爪２０による前後方向での位置決めならびにそのクランプとがなされたことになる。
【００３０】
前側のクランプ爪２０によるクランプが完了すると、例えば外部からの指令を受けてクランプシリンダ１３のブレーキ機構２３（図６参照）が作動して、クランプ状態にあるピストンロッド１３ａに制動力を付与してその状態を自己保持する。
【００３１】
前側のクランプ爪２０による位置決めクランプに続いて、後側のクランプ爪２１がクランプ動作を開始する。すなわち、図１，２に示すように後側のクランプ爪２１がアーム１９とともにその後退限位置Ｐ２２から前進限位置Ｐ２１まで前進して、ボディサイドアウタパネルＢのうち縦縁たる後側の端縁のエッジ部すなわちフロントドア開口部Ｏ１を形成しているセンターピラー相当部の前側の端縁のエッジ部Ｅ２が後側のクランプ爪２１のＣ字状空間内に入り込み、以降は図７と同様にして後側のクランプ爪２１によるクランプが行われる。
【００３２】
つまり、ボディサイドアウタパネルＢのうちフロントピラー相当部に対して前側のクランプ爪２０による押圧力を付与する一方で、センターピラー相当部に対して後側のクランプ爪２１による逆向きの押圧力を付与し、実質的にボディサイドアウタパネルＢのフロントドア開口部Ｏ１に前後方向での突っ張り力を与えることでいわゆる内側（内面）把持方式にてボディサイドアウタパネルＢがクランプされる。
【００３３】
ここで、ワークであるボディサイドアウタパネルＢの車種が異なる場合には、例えば図７に示したボディサイドアウタパネルＢの端縁のエッジ部Ｅ１の位置が微妙に異なることになる。そして、車種の異なるボディサイドアウタパネルＢの場合であっても、クランプ爪２０との相対移動時にその端縁のエッジ部Ｅ１がクランプ爪２０のＣ字状空間に入り得る位置にさえあれば、車種を問わずいずれのボディサイドアウタパネルＢであっても上記と全く同じ原理のもとでその位置決めクランプを行うことができる。さらに、図７の（Ｄ）に示したようにボディサイドアウタパネルＢに対して各矢印Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３方向での押付力を付与することができれば、クランプ爪２０，２１の形状の変更の可能であることは言うまでもない。例えば、略Ｃ字状の概念に含まれる形状として変形コ字状もしくは釣り針状への形状変更も可能である。
【００３４】
以上のようにして、前後一対のクランプ爪２０，２１によるボディサイドアウタパネルＢの位置決めクランプが完了すると、ハンドリングロボット２はクランプ装置９によるクランプ状態を解除することによりボディサイドアウタパネルＢを開放した上で退避動作する。これにより、ボディサイドアウタパネルＢはサイドシル受け４，５やストッパーガイド１０ならびにクランプユニット６のみによって搬送台車１上に起立状態で位置決めクランプされたことになる。そして、この位置決めクランプ状態のままで搬送台車１の走行移動に基づき次工程へと搬送される。
【００３５】
なお、ボディサイドアウタパネルＢの上部は何ら位置決めクランプされていないので、必要に応じて例えば搬送台車１上に倒れ防止ガイドを立設し、この倒れ防止ガイドに特にボディサイドアウタパネルＢの上部を当接させて支えるようにしてもよい。また、上記実施の形態では、前後一対のクランプ爪２０，２１同士を互いに離間する方向に移動させることでボディサイドアウタパネルＢを位置決めクランプするようにしているが、必要に応じて前後一対のクランプ爪２０，２１同士を互いに接近する方向に移動させることで位置決めクランプすることも可能である。
【００３６】
ここで、次工程でのクランプユニット６のアンクランプ動作は、クランプ時と逆の手順すなわち後側のクランプ爪２１の後退動作とそれに続く前側のクランプ爪２０の後退動作をもって行われる。この場合、例えば前側のクランプ爪２０のアンクランプ動作は図７の（Ａ）〜（Ｄ）の手順と全く逆の手順で行われるが、クランプ爪２０が前進限位置Ｐ１１から後退限位置Ｐ１２に向かって後退する際にそのクランプ爪２０のストッパー片２６がマグネットストッパー２７から離れていても、クランプ爪２０が後退限位置Ｐ１２に到達して後退限ストッパー２８に当接することで、クランプ爪２０はそのストッパー片２６がマグネットストッパー２７に吸着される位置まで強制復帰される。
【００３７】
このように本実施の形態によれば、クランプ爪２０，２１を交換したりあるいは他の形状のクランプ爪を併用することなしに、複数車種のボディサイドアウタパネルＢの位置決めクランプに容易に対応することができ、ボディサイドアウタパネルＢの搬送設備としてきわめて汎用性が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す図で、位置決めクランプ装置をボディサイドアウタパネル搬送用の搬送台車に適用した状態を示す全体の斜視図。
【図２】図１に示すクランプユニットの平面図。
【図３】同じく図１に示すクランプユニットの正面図。
【図４】同じく図１に示すクランプユニットの右側面図。
【図５】図２の要部拡大図。
【図６】図２〜４に示すクランプシリンダのエア供給系配管の回路図。
【図７】図５に示す前側のクランプ爪の作動説明図。
【符号の説明】
【００３９】
１…搬送台車
４，５…サイドシル受け（上下方向での位置決め基準部材）
６…クランプユニット
１０…ストッパーガイド（前後方向での位置決め基準部材）
１３，１４…クランプシリンダ
１８…前側のアーム（前側の押圧手段）
１９…後側のアーム（後側の押圧手段）
２０…前側のクランプ爪（前側の押圧手段）
２０ａ…端部押さえ部
２１…後側のクランプ爪（後側の押圧手段）
２４…ヒンジピン
Ｂ…ボディサイドアウタパネル（パネル状のワーク）
Ｅ１…前側の端縁のエッジ部（縦縁）
Ｅ２…後側の端縁のエッジ部（縦縁）
Ｏ１…フロントドア開口部
Ｓ…サイドシル（直線状の下縁）
【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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