(57)【要約】【課題】板材1a，1bを突き合わせた状態に保ったままクランプする。【解決手段】クランプ装置は、静止したフレーム10と、平行四辺形の各辺を構成する４本のリンク22，24，26，28からなり一のリンク22を前記フレーム10に固定した平行クランク機構20と、前記一のリンク22に対して平行移動可能なリンク24に取り付けたクランプ・ブロック30と、前記クランプ・ブロック30を取り付けたリンク24を前記一のリンク22に対して平行移動させるための駆動ユニット40とを有し、アンクランプ状態では前記一のリンク22の連結点aより前記クランプ・ブロック30を取り付けたリンク24の連結点bが高く、板材をクランプした状態では連結点a，bを結ぶ線分が実質的に板材と平行になるように設定してある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材をテーブル上にクランプするための装置であって、静止したフレームと、平行四辺形の各辺を構成する４本のリンクからなり一のリンクを前記フレームに固定した平行クランク機構と、前記一のリンクに対して平行移動可能なリンクに取り付けたクランプ・ブロックと、前記クランプ・ブロックを取り付けたリンクを前記一のリンクに対して平行移動させるための駆動ユニットとを有し、アンクランプ状態では前記一のリンクの連結点より前記クランプ・ブロックを取り付けたリンクの連結点が高く、板材をクランプした状態では連結点を結ぶ線分が実質的に板材と平行になるように設定したことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
クランプ・ブロックを垂直平面内で揺動自在とし、かつ、クランプ・ブロックの突合せ部に近い側を弾性的に押し下げる部材を設けたことを特徴とする請求項１のクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は板材を所定位置にクランプするためのクランプ装置に関するもので、一例を挙げるならば、テーラード・ブランク材（Tailor-Welded Blanks）をつくるときのように金属板材を突合せ溶接する際にその金属板材をクランプするために利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
テーラード・ブランク材は、厚さや材質の異なる金属板材の端縁同士を突き合わせて、レーザ溶接等により突合せ溶接をした後、プレス加工により１枚のパネルに成型したもので、自動車のドア・パネル等で採用されている。
【０００３】
従来、この種のクランプ装置としては、図７（Ａ）に示すように、ピストン・シリンダ・ユニット２でクランプ・ブロック８を板材１ａに押し付けるようにしたものが一般的である。なお、図７（Ａ）ではピストン・シリンダ・ユニット２のピストン・ロッド４の動きをレバー６を介してクランプ・ブロック８に伝えるようにしてあるが、ピストン・ロッドにクランプ・ブロックを直結したものもある。
【特許文献１】特開平１０−１５６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
板材を突合せ溶接する場合、端縁間のすきまの有無や大きさが溶接品質に大きく影響する。端縁間のすきまは、板材を投入した際の位置決めが不完全であったり、クランプ装置のクランプ動作に起因して板材がずれたりすることに原因がある。
【０００５】
図７（Ａ）に示した従来のクランプ装置では、レバー６が支点Ｏを中心として揺動するため、図７（Ｂ）に太線矢印で示すように、レバー６の先端に取り付けたクランプ・ブロック８は支点Ｏを中心とする円弧形状の移動軌跡を描く。図示するように、クランプ状態でクランプ・ブロック８の支点Ｐが支点Ｏより下に位置することから、クランプ・ブロック８は下降に伴って図７（Ｂ）に符号ｍで示す距離だけ水平方向にも移動する。これは板材１ａ，１ｂの突合せ部から遠ざかる向きへの移動である。したがって、前工程で板材１ａ，１ｂ同士を突き合わせてあったとしても、板材１ｂをクランプする際に板材１ｂが突合せ部Ｂから後退してすきまができてしまうことになる。なお、便宜上、図７（Ａ）では板材１ａ，１ｂ間にすきまがない状態すなわち突合せ状態を示してある。
【０００６】
この発明の主要な目的は、板材を突合せ状態を保ったままクランプすることができるクランプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のクランプ装置は、板材をテーブル上にクランプするための装置であって、静止したフレームと、平行四辺形の各辺を構成する４本のリンクからなり一のリンクを前記フレームに固定した平行クランク機構と、前記一のリンクに対して平行移動可能なリンクに取り付けたクランプ・ブロックと、前記クランプ・ブロックを取り付けたリンクを前記一のリンクに対して平行移動させるための駆動ユニットとを有し、アンクランプ状態では前記一のリンクの連結点より前記クランプ・ブロックを取り付けたリンクの連結点が高く、板材をクランプした状態では連結点を結ぶ線分が実質的に板材と平行になるように設定したことを特徴とするものである。ここで、突合せ状態とは、板材同士を突き合わせた状態に限らず、広く板材を他の物に突き当てた状態を意味するものとする。また、実質的に板材と平行とは、文字どおりの平行のほか、例えば１〜２°程度のわずかな仰角を残した状態を含む。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１のクランプ装置において、クランプ・ブロックを垂直平面内で揺動自在とし、かつ、クランプ・ブロックの突合せ部に近い側を弾性的に押し下げる部材を設けたことを特徴とするものである。上述のとおり、突合せ状態とは板材を他の物に突き当てた状態を意味することから、突合せ部とは板材と他の物とが接している部分を意味する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明は、平行リンク機構を用い、アンクランプ状態では前記一のリンクの連結点より前記クランプ・ブロックを取り付けたリンクの連結点が高く、板材をクランプした状態では連結点を結ぶ線分が実質的に板材と平行になるように設定したことによって課題を解決したものである。このような構成を採用したことにより、アンクランプ状態からクランプ状態にするためクランプ・ブロックを下降させると、クランプ・ブロックを取り付けたリンクの連結点が前記一のリンクの連結点を中心とした円弧形状の移動軌跡を描く。その結果、クランプ・ブロックの下降とともにクランプ・ブロックが前記一のリンクの連結点から遠ざかる向き、言い換えるならば突合せ部に向かって、移動する。したがって、請求項１の発明によれば、板材の突合せ状態を保ったままクランプするという課題を達成することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、クランプ・ブロックを水平ピンのまわりに揺動自在とし、かつ、クランプ・ブロックの突合せ部に近い側（以下、前端という）を弾性的に押し下げる部材を設けたことにより、クランプ・ブロックを降下させると前端が先に板材に接触する。そして、前端が板材に接触してから後端が板材に接触するまでの間、前端と板材との接触点は水平ピンを中心とした円弧形状の移動軌跡を描く（図３（Ｂ）参照）。これは、当該接触点が水平ピンから遠ざかる向きに移動することを意味し、その結果、板材がクランプ・ブロックによって水平ピンから遠ざかる向き、すなわち、端縁同士を突き合わせる向きに押される。したがって、せっかく突合せ状態に位置決めしてある板材をすきまができる方向にずらせてしまうといった心配がない。このように、請求項２の発明によれば、請求項１の発明と相俟って、板材の突合せ状態を保ったままクランプするという課題を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。ここで、図１は図２の右側半分に相当し、図３（Ａ）は図１のクランプ・ブロックのアンクランプ状態を拡大して示す図である。
【００１２】
図２は、２枚の板材１ａ，１ｂを突き合わせた状態でクランプしている状態を示す。符号Ｂで示す突合せ部が突合せ溶接の際の溶接線となる。たとえばテーラード・ブランク材を得るための鋼、アルミ合金、その他の金属製の板材１ａ，１ｂが図示しないテーブル上に載置し、板材１ａ，１ｂの突合せ部Ｂの近傍上面をそれぞれクランプ装置によって押し付ける。
【００１３】
クランプ装置は、図１に示すように、フレーム１０と、平行リンク機構２０と、クランプ・ブロック３０と、駆動装置４０を主要な構成要素として成り立っている。
【００１４】
フレーム１０は、図示しない静止部材に支持され、二点鎖線で示してあるクランプすべき板材１ａ，１ｂを載せるテーブル（図示せず）と平行に、突合せ部Ｂ方向（図２の紙面に垂直な方向）に延在している。
【００１５】
平行リンク機構２０は四つのリンク２２，２４，２６，２８からなり、図示した実施の形態では一対の縦リンク２２，２４の両端を一対の横リンク２６，２８で連結してある。符号ａ，ｂ，ｃ，ｄは連結点を表している。一方の縦リンク２２はフレーム１０に固定してあり、他方の縦リンク２４は縦リンク２２に対して平行移動が可能である。
【００１６】
図１および図２はクランプ状態を示し、図示するように、連結点ａと連結点ｃを結ぶ線分、および、連結点ｂと連結点ｄを結ぶ線分が、板材１ａに対してわずかに仰角αをなすように設定してある。これは、板材をクランプした状態を平行リンク機構の下死点と呼ぶならば、連結点ｂと連結点ｄを結ぶ線分が仰角（α＞０）を残した実質的に板材と平行な姿勢をとるときを下死点とした例である。当然ながら、アンクランプ状態では連結点ａおよび連結点ｂよりも連結点ｃおよび連結点ｄが高くなる。
【００１７】
クランプ・ブロック３０は、縦リンク２４の下端部に水平ピン３２を介して揺動可能に取り付けてある。縦リンク２４にバー２５を固定し、そのバー２５の先端とクランプ・ブロック３０との間に圧縮コイルばね３４が介在させてある。図３（Ａ）を参照して説明すると、圧縮コイルばね３４は、クランプ・ブロック３０の水平ピン３２を挟んだ両端のうち、突合せ部Ｂに近い側すなわち前端を弾性的に押し下げるように作用してクランプ・ブロック３２を図中反時計方向に付勢する（図３（Ａ）参照）。クランプ・ブロック３０の後端が縦リンク２４の下端に形成したストッパ２４ａと当たると、それ以上のクランプ・ブロック３０の反時計方向への動きは阻止される。
【００１８】
縦リンク２２，２４の上端を連結する横リンク２８は、縦リンク２２との連結点ｄを越えて延びる延長部２７を有する。延長部２７にはボルト１４を通すための貫通孔２９が設けてある。ボルト１４はフレーム１０に取り付けてあり、ボルト１４の頭と延長部２７との間に圧縮コイルばね１６が介在させてある。
【００１９】
駆動装置４０として、ここではピストン・シリンダ・ユニットが例示してある。ピストン・シリンダ・ユニットは、シリンダ４２とピストン・ロッド４４とヘッダ４６とで構成される。シリンダ４２はフレーム１０に固定され、フレーム１０に設けた貫通孔１２からピストン・ロッド４４が突出している。ここでは単動形のエア・シリンダの場合が例示してあり、シリンダ４２にエアを供給するとピストン・ロッド４４が進出し、エアを排気すると圧縮コイルばね１６の作用でピストン・ロッド４４が退入する。
【００２０】
ピストン・ロッド４４は横リンク２８の延長部２７と係合しており、ピストン・ロッド４４が進出すると横リンク２８の延長部２７が押し上げられる。ピストン・ロッド４４が退入すると圧縮コイルばね１６の作用で横リンク２８の延長部２７が押し下げられる。この実施の形態では、ピストン・ロッド４４が横リンク２８の延長部２７を押し上げる構成としてあるが、これに限らず、平行リンク機構３０の４リンクのうちフレーム１０に固定したリンク２２以外のどれかを直接または間接に動かすことができればよい。
【００２１】
図４および図５に示すように、フレーム１０は図１および図２の紙面に垂直な方向に延びており、フレーム１０の長手方向に複数のシリンダ４２が適当な間隔で配置してある（図６）。図６はシリンダ４２の数が８の場合を例示したものであるが、板材１ａ，１ｂの大きさ等によって任意の数のシリンダ４２を使用することが可能である。
【００２２】
シリンダ４２は共通のヘッダ４６に取り付けてあり、ヘッダ４６の内部に形成したエア通路とシリンダ４２のポートを連通させてある。したがって、個々のシリンダ４２とエア源とを接続するための配管は不要で、ヘッダ４６に設けた単一のエア配管（図示せず）からエアを供給することによってすべてのシリンダ４２に一斉にエアが供給される。その結果、各シリンダ４２のピストン・ロッド４４が横リンク２８の延長部２７を押し上げ、それに伴い縦リンク２４が下降して、クランプ・ブロック３２により板材１ａ，１ｂの上面が均一な力で押さえ付けられる。
【００２３】
次に、この実施の形態の作用を説明する。
【００２４】
テーブル上に板材１ａ，１ｂを載せて、端縁同士を突き合わせた状態で、ピストン・シリンダ・ユニット４０のシリンダ４２にエアを供給する。すると、ピストン・ロッド４４が進出して横リンク２８の延長部２７を押し上げる。その結果、縦リンク２４を介してクランプ・ブロック３０が降下し、板材２と当接するに至る。この間のクランプ・ブロック３０の動きは瞬間的であるが、詳しく説明するならば次のとおりである。
【００２５】
クランプ・ブロック３０は水平ピン３２を中心として揺動可能であり、かつ、図３（Ａ）に示すように、圧縮コイルばね３４が突合せ部Ｂに近い側すなわち前端を押し下げている。そのため、突合せ部Ｂに近い側が先に板材１ａに当接し、反対側は遅れて当接することになる。そして、その間に突合せ部Ｂに近い側が描く移動軌跡は水平ピン３２を中心とした円弧形状である（図３（Ｂ）参照）。当該円弧形状の移動軌跡はクランプ・ブロック３０と板材１ａとの接触点のそれと実質的に同じである。
【００２６】
クランプ・ブロック３０と板材１ａとの接触点が水平ピン３２を中心とする円弧形状の移動軌跡を描くことから、当該接触点は、円弧運動をする間に水平ピン３２から遠ざかる向きに移動する。かかる動きは、板材１ａを水平ピン３２から遠ざかる向きに、言い換えるならば突合せ部Ｂに向けて、押す動きにほかならない。このときの接触点の水平方向移動距離を図３（Ｂ）に符号Ｌで示す。
【００２７】
クランプ・ブロック３０と同時に縦リンク２４も下降する。その際、縦リンク２４の連結点ｃ，ｄは連結点ａ，ｂを中心とする円弧形状の移動軌跡を描く。そして、アンクランプ状態において縦リングの連結点ｃ，ｄが連結点ａ，ｂよりも高くなるように設定してあるため、縦リンク２４の下降とともに連結点ｃ，ｄは連結点ａ，ｂから遠ざかる。また、クランプ状態において連結点ａ，ｃを結ぶ線および連結点ｂ，ｄを結ぶ線が実質的に板材と平行になるように設定してあるため、クランプ状態では連結点ｃ，ｄが最も連結点ａ，ｂから遠ざかった位置にある。かかる連結点ｃ，ｄの動きは、板材１ａを連結点ａ，ｂから遠ざかる向きに、言い換えるならば突合せ部Ｂに向けて、押す動きにほかならない。
【００２８】
このような連結点ｃ，ｄの動きは既述のクランプ・ブロック３０の動きと相俟って、板材１ａを突合せ部Ｂに向けて押す作用をし、突合せ部Ｂにすきまが生じるのを防止する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態を示すクランプ装置の側面図であって、図２の右半分に相当する。
【図２】この発明の実施の形態を示すクランプ装置の側面図である。
【図３】（Ａ）は図１のクランプ・ブロックのアンクランプ状態を示す拡大図、（Ｂ）はクランプ・ブロックと板材との接触点の移動軌跡を示す線図である。
【図４】図１のクランプ装置の部分正面図である。
【図５】図１のクランプ装置の部分平面図である。
【図６】（Ａ）はピストン・シリンダ・ユニットの正面図、（Ｂ）は平面図である。
【図７】（Ａ）は従来の技術を示す側面図、（Ｂ）はクランプ・ブロックと板材との接触点の移動軌跡を示す線図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ａ  板材
１ｂ  板材
Ｂ  突合せ部（溶接線）
１０  フレーム
１２  貫通孔
１４  ボルト
１６  圧縮コイルばね
２０  平行リンク機構
２２，２４  縦リンク
２５  バー
２６，２８  横リンク
２７  延長部
２９  貫通孔
３０  クランプ・ブロック
３２  ピン
３４  圧縮コイルばね
４０  駆動装置（ピストン・シリンダ・ユニット）
４２  シリンダ
４４  ピストン・ロッド
４６  ヘッダ
【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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