JP6252950B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、回動するクランプアームによってワークをクランプするクランプ装置に関する。

従来、例えば、自動車等の構成部品を溶接する際、その構成部品をクランプするためにクランプ装置が用いられる。この種のクランプ装置では、流体圧の作用下にシリンダ部のピストンを軸方向へと変位させ、ピストンロッドに接続されたトグルリンク機構を介してクランプアームを回動させて、ワークをクランプ可能なクランプ状態と、クランプ状態が解除されたアンクランプ状態とを切り換えている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のクランプ装置では、ピストンロッドに連結されたナックルブロックに対して検出部を連結し、クランプボディの側部に設けられた２つの近接センサで検出部を検出することにより、クランプ状態とアンクランプ状態を検出している。

特開２００１−１１３４６８号公報

近年、このようなクランプ装置において、ワークのクランプ状態とアンクランプ状態を検出するのみならず、ワークに対して所定のクランプ力が確実に発生しているか否かを検出したいという要請がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡単な構成で、ワークに所定のクランプ力が確実に発生しているか否かを容易且つ確実に判定することが可能なクランプ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るクランプ装置は、ワークをクランプするクランプ装置において、クランプボディと、クランプボディ内で所定方向に直線運動する駆動部材と、駆動部材の直線運動をクランプアームの回動動作に変換するリンク機構と、クランプアームの回動状態を検出する検出手段と、検出手段の出力に基づいてクランプ状態であるか否かを判定する判定部と、を備え、検出手段は、駆動部材の直線運動に伴って所定方向に変位する被検出体と、被検出体の位置を検出する第１近接センサと、を含み、被検出体は、第１近接センサに対向する部位に、所定方向に対して傾斜する第１傾斜面を有し、判定部は、第１近接センサの出力信号と所定のクランプ閾値との比較に基づいてクランプ状態であるか否かを判定し、また、第１近接センサの出力信号と所定のクランプ力発生閾値との比較に基づいてクランプ力発生状態であるか否かを判定することを特徴とする。

このような構成によれば、クランプアームがワークに接した後に、ワークにクランプ力を発生させるために出力される駆動部材の直線運動を、第１傾斜面と第１近接センサ間の距離の変化として検出することができるので、ワークのクランプ状態において、クランプ力発生状態（ワークに所定のクランプ力が発生している状態）であるか否かを容易且つ確実に判定することができる。

上記のクランプ装置において、検出手段は、第１近接センサから所定方向に沿って離間して配設される第２近接センサを含み、被検出体は、第２近接センサに対向する部位に、所定方向に対して傾斜する第２傾斜面を有し、判定部は、第２近接センサの出力信号と所定のアンクランプ閾値との比較に基づいてアンクランプ状態であるか否かを判定するとよい。

このような構成によれば、駆動部材の直線運動を、第２傾斜面と第２近接センサ間の距離の変化として検出することができるので、アンクランプ状態を容易且つ確実に判定することができる。

上記のクランプ装置において、ユーザが操作可能な設定用操作部と、設定用操作部が第１操作されたときの第１近接センサの出力信号に基づいてクランプ閾値を設定し、設定用操作部が第２操作されたときの第２近接センサの出力信号に基づいてアンクランプ閾値を設定する閾値設定部と、を備えるとよい。

このような構成によれば、クランプするワークの形状や大きさに応じてクランプ閾値及びアンクランプ閾値を容易に設定することができる。

上記のクランプ装置において、閾値設定部は、設定用操作部が第３操作されたときの第１近接センサの出力信号に基づいてクランプ力発生閾値を設定するとよい。

このような構成によれば、第１近接センサの位置を変更することなくクランプ力発生閾値を容易に設定することができる。

上記のクランプ装置において、外部から視認可能に配設され、判定部にてクランプ状態であると判定された場合に点灯するクランプ灯と、外部から視認可能に配設され、判定部にてアンクランプ状態であると判定された場合に点灯するアンクランプ灯と、を備えるとよい。

このような構成によれば、ユーザは、ワークのクランプ状態及びアンクランプ状態を容易に確認することができる。

上記のクランプ装置において、外部から視認可能に配設され、判定部にてクランプ力発生状態であると判定された場合に点灯するクランプ力発生灯を備えるとよい。

このような構成によれば、ユーザは、ワークのクランプ力発生状態を容易に確認することができる。

上記のクランプ装置において、第１近接センサの出力信号と第２近接センサの出力信号とに基づいてクランプアームの回転速度を算出する速度算出部と、速度算出部にて算出された回転速度が所定の速度閾値以下であるか否かを判定する速度判定部と、を備えるとよい。

このような構成によれば、クランプアームの回転速度が過度に大きくなり、ワークや、クランプ装置のリンク機構等の構成部品が破損することを抑制することができる。

上記のクランプ装置において、外部から視認可能に配設され、速度判定部にて回転速度が速度閾値を越えていると判定された場合に点灯する速度灯を備えるとよい。

このような構成によれば、ユーザは、クランプアームの回転速度が速度閾値以下であるか否かを容易に確認することができる。

上記のクランプ装置において、被検出体は、金属材料で構成されており、第１近接センサ及び第２近接センサは、誘導型近接センサであってもよい。

このような構成によれば、磁気検出センサを用いた場合と比較して、溶接の際に発生する直流磁界の感度が低いため、溶接環境でクランプ装置を使用する場合であっても、第１近接センサ及び第２近接センサをより安定して動作させることができる。

上記のクランプ装置において、さらに、シリンダチューブと、流体圧の作用下に軸線方向に沿ってシリンダチューブ内を往復運動するピストンと、を備え、駆動部材は、ピストンに連結されたピストンロッドであり、被検出体は、ピストンロッドとリンク機構を互いに接続するナックルジョイントであるとよい。

このような構成によれば、被検出体として別途の部品を取り付ける必要がなく、部品点数及び作業工数を削減することができる。

上記のクランプ装置において、第１近接センサ及び第２近接センサは、金属材料を含んで構成されたクランプボディ内に配設されていてもよい。

このような構成によれば、クランプボディの外側に第１近接センサ及び第２近接センサを配設した場合と比較して、クランプ装置を小型化することができる。また、クランプボディが磁気シールドとして機能するため、溶接の際に発生する直流磁界の影響をより受け難くすることができる。

本発明によれば、クランプアームがワークに接した後に、ワークにクランプ力を発生させるために出力される駆動部材の直線運動を、第１傾斜面と第１近接センサ間の距離の変化として検出することができるので、ワークのクランプ状態において、クランプ力発生状態（ワークに所定のクランプ力が発生している状態）であるか否かを容易且つ確実に判定することができる。

本発明の実施形態に係るクランプ装置の正面図である。 図１に示すクランプ装置の一部分解斜視図である。 図１に示すクランプ装置のクランプ状態を示す縦断面図である。 図１に示すクランプ装置のブロック図である。 図１に示すクランプ装置のアンクランプ状態を示す縦断面図である。 第２傾斜面及び検出コイルの間の離間距離と検出共振インピーダンスとの関係を示すグラフである。 第１傾斜面及び検出コイルの間の離間距離と検出共振インピーダンスとの関係を示すグラフである。

以下、本発明に係るクランプ装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

本発明の実施形態に係るクランプ装置１０は、図１〜図３に示すように、駆動機構１２と、駆動機構１２に連結されたクランプボディ１４と、クランプボディ１４内に配設されたリンク機構１６と、駆動機構１２の作用下にリンク機構１６を介して回動動作するクランプアーム１７と、クランプアーム１７の回動状態を検出する検出機構（検出手段）１８と、コントロールユニット２０とを備えている。

駆動機構１２は、流体圧シリンダとして構成されており、扁平筒状に構成されたシリンダチューブ２２と、シリンダチューブ２２の一端側（矢印Ａ方向）の開口を閉塞するエンドブロック２４と、シリンダチューブ２２内に軸線方向に沿って変位可能に配設されたピストン２６と、シリンダチューブ２２の他端側（矢印Ｂ方向）の開口を閉塞するロッドカバー２８と、ピストン２６に連結されたピストンロッド３０（駆動部材）とを有している。

シリンダチューブ２２は、扁平筒状に限定されるものではなく、真円筒状又は楕円筒状等の任意の形状を採用し得る。シリンダチューブ２２には、エンドブロック２４及びピストン２６の間に形成された第１シリンダ室３２に連通する第１ポート３４と、ピストン２６及びロッドカバー２８の間に形成された第２シリンダ室３６に連通する第２ポート３８とが形成されている。

第１ポート３４及び第２ポート３８には、ピストン２６を往復運動させるための圧縮流体（駆動流体）の供給・排出を行うための図示しないチューブが接続されている。エンドブロック２４、シリンダチューブ２２及びロッドカバー２８は、複数の締結ボルト４０によって一体的に連結されている。

エンドブロック２４の略中央部には、ピストン２６の衝撃や衝突音を緩衝するためのダンパ４４が装着されている。ピストン２６の外周面には、環状のピストンパッキン４８が溝を介して装着されている。また、ピストン２６の中央には、ピストンロッド３０の一端側が固定されている。ロッドカバー２８の中央部には、ピストンロッド３０が挿通するロッド孔５０が形成されている。ロッド孔５０を構成する壁面には、環状のロッドパッキン５２及び環状のダストシール５４がそれぞれ溝を介して装着されている。

クランプボディ１４は、ロッドカバー２８の他端側に接続されており、例えば、鉄、ステンレス鋼、又はアルミニウム等の金属材料を含んで構成されている。クランプボディ１４には、クランプ装置１０を図示しない固定部材に取り付けるためのブラケット５６が設けられている。

図２から諒解されるように、クランプボディ１４は、両側が開口したフレーム部５８と、フレーム部５８の開口を閉塞するようにしてフレーム部５８に複数のねじ部材５９により締結された一対のカバー部６０とを有している。これにより、クランプボディ１４には、ピストンロッド３０の他端側及びリンク機構１６が配設可能な室が形成される。ピストンロッド３０の他端部には、ナックルジョイント６２を介してリンク機構１６が接続される。

図３に示されるように、ナックルジョイント６２のピストンロッド３０を指向する部位には、ピストンロッド３０の軸線方向と直交する方向に延在する断面略Ｔ字状の溝部６４が形成される。この溝部６４には、ピストンロッド３０の他端部が装着されている。また、ナックルジョイント６２には、カバー部６０と直交する方向（図３の紙面と直交する方向）に沿って延在する孔部が形成される。この孔部にはナックルピン６６が挿通されている。

ナックルジョイント６２は、鉄等の渦電流損が発生する金属材料で構成される。図３に示されるように、ワークのクランプ状態において、ナックルジョイント６２のクランプアーム１７と反対側（図３の左側）を指向する部位には、第１傾斜面９８及び第２傾斜面１００が形成されている。

この第１傾斜面９８及び第２傾斜面１００は、図において、ナックルジョイント６２の中央部からピストンロッド３０と反対側（矢印Ｂ方向）及びピストンロッド３０側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に傾斜する傾斜面として形成される。この第１傾斜面９８及び第２傾斜面１００の位置は、後述する第１近接センサ１０２ａ及び第２近接センサ１０２ｂによって検出される。すなわち、ナックルジョイント６２は、第１近接センサ１０２ａ及び第２近接センサ１０２ｂによって検出される被検出体として機能する。

リンク機構１６は、ピストン２６の往復運動（直線運動）を後述する回動軸８２の回動動作に変換する。このリンク機構１６は、ナックルジョイント６２にナックルピン６６を介して回動自在に設けられた第１リンク部６８と、第１リンク部６８に第１ピン７０を介して回動自在に設けられた第２リンク部７２と、第２リンク部７２に第２ピン７４を介して回動自在に設けられた支持レバー７６とを有している。

第１リンク部６８には、ナックルピン６６が挿通する孔部と第１ピン７０が挿通する孔部とが互いに離間して形成されている。第２リンク部７２には、第１ピン７０が挿通する孔部と第２ピン７４が挿通する孔部とが互いに離間して形成されている。

支持レバー７６には、カバー部６０の孔部７８に挿通された軸受８０に軸支された回動軸８２が固定されている。第１ピン７０、第２ピン７４、及び回動軸８２は、ナックルピン６６に対して平行に配設されている。回動軸８２の端部には、クランプアーム１７が装着されるアーム支持部８６が固定されている。すなわち、回動軸８２は、クランプアーム１７と一体的に回動する。

ピストンロッド３０の直線運動は、ナックルジョイント６２、第１リンク部６８、第２リンク部７２、及び支持レバー７６へと伝達され、支持レバー７６が回動軸８２と共に所定角度だけ回動変位する。回動軸８２の回動変位に伴い、アーム支持部８６を介して回動軸８２に連結されたクランプアーム１７が回動することとなる。

また、本実施形態では、リンク機構１６の近傍にガイドローラ８８が設けられている。このガイドローラ８８は、カバー部６０の孔部９０に挿通されたピン部材９２に対して複数の転動体９４を介して回転自在に設けられている。そして、リンク機構１６を構成する第２リンク部７２の回動作用下に第２リンク部７２の所定の作用面９６が接触することによってガイドローラ８８が回転する。

第２リンク部７２の作用面９６は、ガイドローラ８８に接触している間、作用面９６とガイドローラ８８との接触角度αが一定になるように形成されている。ここで接触角度αとは、ピストンロッド３０の軸線に平行な状態でガイドローラ８８の回動軸に直交する線分Ｌ１と、ガイドローラ８８の作用面９６における接線Ｌ２とのなす角度を言う。

これにより、第２リンク部７２の作用面９６がガイドローラ８８に接触している間、ワークに対して略一定のクランプ力を継続して発生させることができる。換言すれば、ワークに所定のクランプ力を発生させることができる有効レンジ（クランプアーム１７の回動角度の幅）を比較的広くすることができる。これにより、ワークの寸法バラツキが比較的大きい場合であっても、流体圧シリンダを駆動させるための圧縮流体の圧力を必要以上に高めることなく、当該ワークに所定のクランプ力を発生させることができる。

検出機構１８は、ピストンロッド３０と共にストローク変位するナックルジョイント（被検出体）６２と、第１近接センサ１０２ａ及び第２近接センサ１０２ｂとから構成される。第１近接センサ１０２ａ及び第２近接センサ１０２ｂは、クランプボディ１４内に、ピストンロッド３０がストローク変位する方向（矢印ＡＢ方向）に沿って所定間隔離間して配設される。

第１近接センサ１０２ａは、クランプボディ１４内のピストンロッド３０の他端部側（矢印Ｂ方向）に配設され、ナックルジョイント６２の第１傾斜面９８の位置を検出する。第２近接センサ１０２ｂは、クランプボディ１４内のピストンロッド３０の一端側（矢印Ａ方向）に配設され、ナックルジョイント６２の第２傾斜面１００の位置を検出する。なお、第２近接センサ１０２ｂは、第１近接センサ１０２ａと同一の構成要素を有するため、以下の説明においては、同一の構成要素については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。ただし、第１近接センサ１０２ａの構成要素の参照符号には添字ａを付し、第２近接センサ１０２ｂの構成要素の参照符号には添字ｂを付すことにより、互いを区別することとする。

図４に示すように、本実施形態では、第１近接センサ１０２ａは、誘導型近接センサとして構成されており、検出コイル１０４ａと、検出コイル１０４ａに電気的に接続された発振回路部１０６ａと、発振回路部１０６ａに電気的に接続された検出回路部１０８ａとを含む。

検出コイル１０４ａは、そのコイル面が、ナックルジョイント６２の第１傾斜面９８に近接して対向するように配設されている。発振回路部１０６ａは、検出コイル１０４ａを所定の発振周波数で発振駆動する。検出回路部１０８ａは、発振回路部１０６ａの出力信号に基づいて共振インピーダンスを検出する。すなわち、第１近接センサ１０２ａは、ピストン２６の往復運動に伴う第１傾斜面９８と検出コイル１０４ａとの離間距離Ｄａの変化を共振インピーダンスの変化として検出することにより、第１傾斜面９８の位置を検出する。

コントロールユニット２０は、クランプボディ１４に設けられた筐体１１０（図３参照）内に収容されており、第１近接センサ１０２ａ及び第２近接センサ１０２ｂがリード線等によって電気的に接続されている。

筐体１１０には、ユーザが外部から押圧操作可能な校正用ボタン（設定用操作部）１１２と、外部機器（電源等）に接続されたケーブル等が接続可能なコネクタ１１４と、外部から視認可能な表示部１１６とが設けられている。表示部１１６は、電源灯１１８、アンクランプ灯１２０、クランプ灯１２１、速度灯１２２及びクランプ力発生灯１２３を含む。

コントロールユニット２０は、判定部１２４、速度算出部１２６、速度判定部１２８、閾値設定部１３０及び出力部１３２を有している。

判定部１２４は、第１近接センサ１０２ａの検出回路部１０８ａにて検出される共振インピーダンス（以下、検出共振インピーダンスＺａと称する）とクランプ閾値Ｚ１との比較に基づいてクランプ状態であるか否かを判定し、第２近接センサ１０２ｂの検出回路部１０８ｂにて検出される共振インピーダンス（以下、検出共振インピーダンスＺｂと称する）とアンクランプ閾値Ｚ２との比較に基づいてアンクランプ状態であるか否かを判定する。

また、判定部１２４は、ワークがクランプ状態であると判定した場合、さらに、ワークに対して所定のクランプ力が発生しているか否か（クランプ力発生状態であるか否か）を判定する。具体的には、第１近接センサ１０２ａの出力信号である検出共振インピーダンスＺａと所定のクランプ力発生閾値Ｚ３との比較に基づいて、クランプ力発生状態であるか否かを判定する。

速度算出部１２６は、ナックルジョイント６２が第１近接センサ１０２ａと第２近接センサ１０２ｂの間を移動する時間を測定し、測定された移動時間に基づいてクランプアーム１７の回転速度を算出する。

速度判定部１２８は、速度算出部１２６にて算出されたクランプアーム１７の回転速度が速度閾値以下であるか否かを判定する。なお、速度閾値は、コントロールユニット２０の図示しない記憶部に予め記憶されている。また、速度判定部１２８は、速度算出部１２６にて算出されたクランプアーム１７の回転速度が速度閾値以上であるか否かを判定しても構わない。

閾値設定部１３０は、所定のクランプ閾値Ｚ１、アンクランプ閾値Ｚ２及びクランプ力発生閾値Ｚ３を設定する。具体的には、閾値設定部１３０は、校正用ボタン１１２が第１操作（例えば、所定時間以上継続して押圧する操作）されたときの検出回路部１０８ａの出力信号である検出共振インピーダンスＺａに基づいてクランプ閾値Ｚ１を設定する。また、閾値設定部１３０は、校正用ボタン１１２が第２操作（例えば、所定時間未満押圧する操作）されたときの検出回路部１０８ｂの出力信号である検出共振インピーダンスＺｂに基づいてアンクランプ閾値Ｚ２を設定する。

また、閾値設定部１３０は、ワークをクランプアーム１７で所定のクランプ力でクランプした状態で、校正用ボタン１１２が第３操作（例えば、連続して二度押しする操作）されたときの第１近接センサ１０２ａの検出共振インピーダンスＺａの値を、クランプ力発生閾値Ｚ３として設定する。これにより、クランプするワークの形状や大きさ等に応じて、クランプ閾値Ｚ１、アンクランプ閾値Ｚ２及びクランプ力発生閾値Ｚ３を容易に変更することができる。閾値設定部１３０にて設定されたクランプ閾値Ｚ１、アンクランプ閾値Ｚ２及びクランプ力発生閾値Ｚ３は、コントロールユニット２０の図示しない記憶部に記憶される。

出力部１３２は、判定部１２４の判定結果に基づき、アンクランプ灯１２０、クランプ灯１２１、速度灯１２２及びクランプ力発生灯１２３を点灯又は消灯させる。

本実施形態に係るクランプ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図５に示すアンクランプ状態を初期状態として説明する。

先ず、ユーザは、クランプ装置１０のブラケット５６を図示しない固定部材に対して取り付ける。また、ケーブルをコネクタ１１４に接続することによりクランプ装置１０と外部機器（電源等）とを接続する。これにより、コントロールユニット２０に電力が供給され、電源灯１１８が点灯する。なお、初期状態では、アンクランプ灯１２０が点灯すると共にクランプ灯１２１及びクランプ力発生灯１２３が消灯し、ピストン２６はシリンダチューブ２２の一端側に位置してダンパ４４に接触している。

ワークをクランプする場合、第２ポート３８を大気開放した状態で第１ポート３４に圧縮流体を供給する。そうすると、図３に示すように、ピストン２６がロッドカバー２８側（矢印Ｂ方向）に変位する。このピストン２６の直線運動は、ピストンロッド３０及びナックルジョイント６２を介してリンク機構１６へと伝達され、リンク機構１６を構成する支持レバー７６の回転作用下に回動軸８２及びクランプアーム１７が一体的に時計回りに回転する。

このとき、ナックルジョイント６２がピストンロッド３０と一体的に変位するため、第２傾斜面１００と第２近接センサ１０２ｂの検出コイル１０４ｂとの離間距離Ｄｂが徐々に長くなると共に検出共振インピーダンスＺｂが大きくなる（図６参照）。

検出共振インピーダンスＺｂがアンクランプ閾値Ｚ２よりも小さい場合、判定部１２４はアンクランプ状態であると判定する。このとき、出力部１３２はアンクランプ灯１２０の点灯を継続する。

そして、ピストン２６がロッドカバー２８側にさらに変位すると、ナックルジョイント６２の第２傾斜面１００が第２近接センサ１０２ｂに向かい合う位置からリンク機構１６側（図３の矢印Ｂ方向）に変位し、検出共振インピーダンスＺｂがアンクランプ閾値Ｚ２以上となる。このとき、判定部１２４は、中間状態（アンクランプ状態からクランプ状態への移行状態）であると判定する。判定部１２４にて中間状態であると判定されると、出力部１３２はクランプ灯１２１を消灯させたままアンクランプ灯１２０を消灯させる。これにより、ユーザは、アンクランプ灯１２０及びクランプ灯１２１の消灯を視認することでワークが中間状態であることを確認することができる。

続いて、ピストン２６がロッドカバー２８側にさらに変位すると、回動軸８２のさらなる回動によりクランプアーム１７がワークに接触し、ナックルジョイント６２の第１傾斜面９８が第１近接センサ１０２ａに向かい合う位置に到達する。このとき、第１傾斜面９８と第１近接センサ１０２ａの検出コイル１０４ａとの離間距離Ｄａが徐々に短くなると共に検出共振インピーダンスＺａが徐々に小さくなる（図７参照）。そして、検出共振インピーダンスＺａがクランプ閾値Ｚ１よりも小さくなったときに、判定部１２４はクランプ状態であると判定する。判定部１２４にてクランプ状態であると判定されると、出力部１３２はアンクランプ灯１２０を消灯させたままクランプ灯１２１を点灯させる。これにより、ユーザは、クランプ灯１２１の点灯を視認することでワークがクランプ状態であることを確認することができる。

このクランプ状態において、ピストン２６がロッドカバー２８側にさらに変位して第２リンク部７２の作用面９６がガイドローラ８８に接触することにより、ワークには所定のクランプ力が発生する。そして、ピストン２６のロッドカバー２８側への変位が停止されるまでの間、ワークには略一定のクランプ力が維持されることとなる。

このとき、ナックルジョイント６２がピストンロッド３０と一体的にさらに軸線方向へ変位し、第１傾斜面９８と第１近接センサ１０２ａの検出コイル１０４ａとの離間距離Ｄａがさらに短くなると共に検出共振インピーダンスＺａが小さくなる（図７参照）。

判定部１２４は、第１近接センサ１０２ａの検出共振インピーダンスＺａとクランプ閾値Ｚ１との比較に基づいてワークがクランプ状態であると判定したあとに、さらに、検出共振インピーダンスＺａとクランプ力発生閾値Ｚ３との比較に基づいてクランプ力発生状態であるか否かを判定する。すなわち、検出共振インピーダンスＺａがクランプ力発生閾値Ｚ３以下である場合、判定部１２４はワークに所定のクランプ力が発生しているクランプ力発生状態であると判定する。判定部１２４にてクランプ力発生状態であると判定されると、出力部１３２はクランプ力発生灯１２３を点灯させる。クランプ力発生灯１２３を視認することで、ユーザは、クランプ力発生状態を容易に確認することができる。

ところで、速度算出部１２６は、クランプアーム１７がアンクランプ状態からクランプ状態に変化する時間を測定し、測定された時間に基づいてクランプアーム１７の回転速度を算出する。

具体的には、速度算出部１２６は、第２近接センサ１０２ｂの検出共振インピーダンスＺｂが、アンクランプ閾値Ｚ２よりも大きくなった時点（すなわち、アンクランプ状態からクランプ状態への移行状態になった時点）から、第１近接センサ１０２ａの検出共振インピーダンスＺａがクランプ閾値Ｚ１よりも小さくなった時点（すなわち、クランプ状態になった時点）までの時間を測定し、測定された時間に基づいて、クランプアーム１７のクランプ時の回転速度（クランプ速度）を算出する。そして、速度判定部１２８は、クランプ速度が速度閾値（クランプ速度閾値）以下であるか否かを判定する。

速度判定部１２８にてクランプ速度がクランプ速度閾値を越えていると判定された場合、出力部１３２は速度灯１２２を点灯する。これにより、ユーザは、圧縮流体の供給速度を調整して適切なクランプ速度とすることができる。すなわち、クランプ速度が過度に大きくなり、クランプアーム１７及びワーク等に傷が付いたり、及びクランプ装置１０の構成部品（例えば、リンク機構１６等）が破損したりすることを抑制することができる。

一方、ワークのクランプ状態を解除する場合には、第１ポート３４を大気開放した状態で第２ポート３８に圧縮流体を供給する。そうすると、図５に示すように、ピストン２６がエンドブロック２４側に変位する。このピストン２６の直線運動は、ピストンロッド３０及びナックルジョイント６２を介してリンク機構１６へと伝達され、リンク機構１６を構成する支持レバー７６の回転作用下に回動軸８２及びクランプアーム１７が一体的に反時計回りに回転する。

このとき、ナックルジョイント６２がピストンロッド３０と一体的に変位するため、第１傾斜面９８と第１近接センサ１０２ａの検出コイル１０４ａとの離間距離Ｄａが徐々に長くなると共に検出共振インピーダンスＺａが大きくなる（図７参照）。

検出共振インピーダンスＺａがクランプ閾値Ｚ１以上になったときに、判定部１２４は中間状態（クランプ状態からアンクランプ状態への移行状態）であると判定する。判定部１２４にて中間状態であると判定されると、出力部１３２はクランプ灯１２１を消灯させる。そして、ピストン２６のエンドブロック２４側へのさらなる変位によって、検出共振インピーダンスＺｂがアンクランプ閾値Ｚ２よりも小さくなったときに、判定部１２４はアンクランプ状態であると判定する（図６参照）。判定部１２４にてアンクランプ状態であると判定されると、出力部１３２はクランプ灯１２１を消灯させたままアンクランプ灯１２０を点灯させる。

アンクランプ灯１２０の点灯を視認することで、ユーザは、ワークがアンクランプ状態になったことを確認することができる。その後、ピストン２６がダンパ４４に接触することにより、ピストン２６のエンドブロック２４側への変位が停止されると共に回動軸８２及びクランプアーム１７の回転が停止されることとなる。

また、速度算出部１２６は、クランプアーム１７がクランプ状態からアンクランプ状態に変化する時間を測定し、測定された時間に基づいてクランプアーム１７の回転速度を算出する。

具体的には、速度算出部１２６は、第１近接センサ１０２ａの検出共振インピーダンスＺａがクランプ閾値Ｚ１よりも大きくなった時点（すなわち、クランプ状態からアンクランプ状態への移行状態になった時点）から、第２近接センサ１０２ｂの検出共振インピーダンスＺｂがアンクランプ閾値Ｚ２よりも小さくなった時点（すなわち、アンクランプ状態になった時点）までの時間を測定し、測定された時間に基づいて、クランプアーム１７のアンクランプ時の回転速度（アンクランプ速度）を算出する。そして、速度判定部１２８は、アンクランプ速度が速度閾値（アンクランプ速度閾値）以下であるか否かを判定する。なお、アンクランプ速度閾値は、クランプ速度閾値と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

速度判定部１２８にてアンクランプ速度がアンクランプ速度閾値を越えていると判定された場合、出力部１３２は速度灯１２２を点灯する。これにより、ユーザは、圧縮流体の供給速度を調整して適切なアンクランプ速度とすることができる。よって、アンクランプ速度が過度に大きくなり、クランプ装置１０の構成部品（例えば、リンク機構１６等）が破損することを抑制することができる。

上述したクランプ装置１０では、例えば、ワークの形状や大きさに応じて、クランプ閾値Ｚ１、アンクランプ閾値Ｚ２及びクランプ力発生閾値Ｚ３の設定が行われる。

クランプ閾値Ｚ１を変更する場合、流体圧の作用下にピストン２６をロッドカバー２８側に変位させることによりクランプアーム１７をワークに接触させてワークをクランプする。そして、この状態で、ユーザが校正用ボタン１１２を所定時間（例えば、３秒）以上継続して押圧（長押し）する（第１操作する）ことにより、このときの第１近接センサ１０２ａの検出共振インピーダンスＺａの値が新たなクランプ閾値Ｚ１として再設定されてコントロールユニット２０の記憶部に記憶される。

アンクランプ閾値Ｚ２を変更する場合、クランプアーム１７を所定の回動角度（アンクランプ角度）に位置させた状態で、ユーザが校正用ボタン１１２を所定時間未満（例えば、１秒程度）だけ押圧（短押し）する（第２操作する）。これにより、このときの第２近接センサ１０２ｂの検出共振インピーダンスＺｂの値が新たなアンクランプ閾値Ｚ２として再設定されてコントロールユニット２０の記憶部に記憶される。

クランプ力発生閾値Ｚ３を変更する場合、ワークをクランプアーム１７で所定のクランプ力でクランプした状態で、ユーザが校正用ボタン１１２を連続して二度押圧する（第３操作する）。これにより、このときの第１近接センサ１０２ａの検出共振インピーダンスＺａの値が、新たなクランプ力発生閾値Ｚ３として再設定されて、コントロールユニット２０の記憶部に記憶される。

このように、ワークの形状や大きさを変更した場合であっても、クランプアーム１７を所定の回動角度に位置させた状態で校正用ボタン１１２を押圧することでクランプ閾値Ｚ１、アンクランプ閾値Ｚ２及びクランプ力発生閾値Ｚ３を簡単に再設定することができる。また、校正用ボタン１１２の押圧時間を変更することにより、１つの校正用ボタン１１２によってクランプ閾値Ｚ１、アンクランプ閾値Ｚ２及びクランプ力発生閾値Ｚ３の３つを設定することができる。

本実施形態によれば、ピストンロッド３０の直線運動に伴って所定方向に変位するナックルジョイント６２は、第１近接センサ１０２ａに対向する部位に、前記所定方向に対して傾斜する第１傾斜面９８を有する。判定部１２４は、第１近接センサ１０２ａの出力信号と所定のクランプ閾値Ｚ１との比較に基づいてクランプ状態であるか否かを判定し、また、第１近接センサ１０２ａの出力信号と所定のクランプ力発生閾値Ｚ３との比較に基づいてクランプ力発生状態であるか否かを判定する。クランプアーム１７がワークに接した後に、ワークにクランプ力を発生させるために出力されるピストンロッド３０の直線運動（ピストン２６の変位）を、第１傾斜面９８と第１近接センサ１０２ａ間の離間距離Ｄａの変化として検出することができるので、ワークのクランプ状態において、クランプ力発生状態であるか否かを容易且つ確実に判定することができる。

また、ナックルジョイント６２は、第２近接センサ１０２ｂに対向する部位に、前記所定方向に傾斜する第２傾斜面１００を有する。判定部１２４は、第２近接センサ１０２ｂの出力信号とアンクランプ閾値Ｚ２との比較に基づいてアンクランプ状態であるか否かを判定する。すなわち、ピストンロッド３０の直線運動（ピストン２６の変位）を、第２傾斜面１００及び第２近接センサ１０２ｂ間の離間距離Ｄｂの変化として検出することができるので、アンクランプ状態を容易且つ確実に判定することができる。

さらに、ユーザが操作可能な校正用ボタン１１２と、校正用ボタン１１２が第１操作されたときの第１近接センサ１０２ａの出力信号に基づいてクランプ閾値Ｚ１を設定し、校正用ボタン１１２が第２操作されたときの第２近接センサ１０２ｂの出力信号に基づいてアンクランプ閾値Ｚ２を設定する閾値設定部１３０と、を備えるので、クランプするワークの形状や大きさに応じてクランプ閾値Ｚ１及びアンクランプ閾値Ｚ２を容易に設定することができる。

また、閾値設定部１３０は、校正用ボタン１１２が第３操作されたときの第１近接センサ１０２ａの出力信号に基づいてクランプ力発生閾値Ｚ３を設定するので、第１近接センサ１０２ａの位置を変更することなくクランプ力発生閾値Ｚ３を設定することができる。

さらに、クランプ状態であると判定された場合に点灯するクランプ灯１２１と、アンクランプ状態であると判定された場合に点灯するアンクランプ灯１２０と、を備えるので、ユーザは、ワークのクランプ状態及びアンクランプ状態を容易に確認することができる。

さらに、クランプ力発生状態であると判定された場合に点灯するクランプ力発生灯１２３を備えるので、ユーザは、ワークに所定のクランプ力が発生している状態であることを容易に知ることができる。

また、ナックルジョイント６２は、金属材料で構成されており、第１近接センサ１０２ａ及び第２近接センサ１０２ｂは、誘導型近接センサである。このため、磁気検出センサを用いた場合と比較して、溶接の際に発生する直流磁界の感度が低く、溶接環境でクランプ装置１０を使用する場合であっても、第１近接センサ１０２ａ及び第２近接センサ１０２ｂをより安定して動作させることができる。

また、本実施形態によれば、さらに、シリンダチューブ２２と、流体圧の作用下に軸線方向に沿ってシリンダチューブ２２内を往復運動するピストン２６と、を備え、駆動部材は、ピストン２６に連結されたピストンロッド３０であり、被検出体は、ピストンロッド３０とリンク機構１６を互いに接続するナックルジョイント６２である。このため、被検出体として別途の部品を取り付ける必要がなく、部品点数及び作業工数を削減することができる。

さらに、第１近接センサ１０２ａ及び第２近接センサ１０２ｂは、金属材料を含んで構成されたクランプボディ１４内に配設される。このため、クランプボディ１４の外側に第１近接センサ１０２ａ及び第２近接センサ１０２ｂを配設した場合と比較して、クランプ装置１０を小型化することができる。また、クランプボディ１４が磁気シールドとして機能するため、溶接の際に発生する直流磁界の影響をより受け難くすることができる。

なお、本実施形態のクランプ装置１０では、駆動機構１２が流体圧シリンダから構成されているが、これに限られるものではない。駆動機構１２は、例えば、電動モータ等で構成してもよい。

本発明に係るクランプ装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…クランプ装置 １２…駆動機構
１４…クランプボディ １６…リンク機構
１７…クランプアーム １８…検出機構（検出手段）
２０…コントロールユニット ２２…シリンダチューブ
２６…ピストン ３０…ピストンロッド（駆動部材）
６２…ナックルジョイント（被検出体） ９８…第１傾斜面
１００…第２傾斜面 １０２ａ…第１近接センサ
１０２ｂ…第２近接センサ
１１２…校正用ボタン（設定用操作部） １１６…表示部
１２０…アンクランプ灯 １２１…クランプ灯
１２２…速度灯 １２３…クランプ力発生灯
１２４…判定部 １２６…速度算出部
１２８…速度判定部 １３０…閾値設定部
Ｚａ、Ｚｂ…検出共振インピーダンス Ｚ１…クランプ閾値
Ｚ２…アンクランプ閾値 Ｚ３…クランプ力発生閾値

Claims (11)

1. ワークをクランプするクランプ装置において、
   クランプボディと、
   前記クランプボディ内で所定方向に直線運動する駆動部材と、
   前記駆動部材の直線運動をクランプアームの回動動作に変換するリンク機構と、
   前記クランプアームの回動状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段の出力に基づいてクランプ状態であるか否かを判定する判定部と、を備え、
   前記検出手段は、
   前記駆動部材の直線運動に伴って前記所定方向に変位する被検出体と、
   前記被検出体の位置を検出する第１近接センサと、を含み、
   前記被検出体は、前記第１近接センサに対向する部位に、前記所定方向に対して傾斜する第１傾斜面を有し、
   前記判定部は、前記第１近接センサの出力信号と所定のクランプ閾値との比較に基づいて前記クランプ状態であるか否かを判定し、また、前記第１近接センサの出力信号と所定のクランプ力発生閾値との比較に基づいてクランプ力発生状態であるか否かを判定することを特徴とするクランプ装置。
2. 請求項１に記載のクランプ装置において、
   前記検出手段は、前記第１近接センサから前記所定方向に沿って離間して配設される第２近接センサを含み、
   前記被検出体は、前記第２近接センサに対向する部位に、前記所定方向に対して傾斜する第２傾斜面を有し、
   前記判定部は、前記第２近接センサの出力信号と所定のアンクランプ閾値との比較に基づいてアンクランプ状態であるか否かを判定することを特徴とするクランプ装置。
3. 請求項２に記載のクランプ装置において、
   ユーザが操作可能な設定用操作部と、
   前記設定用操作部が第１操作されたときの前記第１近接センサの出力信号に基づいて前記クランプ閾値を設定し、前記設定用操作部が第２操作されたときの前記第２近接センサの出力信号に基づいて前記アンクランプ閾値を設定する閾値設定部と、を備えることを特徴とするクランプ装置。
4. 請求項３に記載のクランプ装置において、
   前記閾値設定部は、前記設定用操作部が第３操作されたときの前記第１近接センサの出力信号に基づいて前記クランプ力発生閾値を設定することを特徴とするクランプ装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
   外部から視認可能に配設され、前記判定部にて前記クランプ状態であると判定された場合に点灯するクランプ灯と、
   外部から視認可能に配設され、前記判定部にて前記アンクランプ状態であると判定された場合に点灯するアンクランプ灯と、を備えていることを特徴とするクランプ装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
   外部から視認可能に配設され、前記判定部にて前記クランプ力発生状態であると判定された場合に点灯するクランプ力発生灯を備えることを特徴とするクランプ装置。
7. 請求項２〜６のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
   前記第１近接センサの出力信号と前記第２近接センサの出力信号とに基づいて前記クランプアームの回転速度を算出する速度算出部と、
   前記速度算出部にて算出された前記回転速度が所定の速度閾値以下であるか否かを判定する速度判定部と、を備えていることを特徴とするクランプ装置。
8. 請求項７に記載のクランプ装置において、
   外部から視認可能に配設され、前記速度判定部にて前記回転速度が前記速度閾値を越えていると判定された場合に点灯する速度灯を備えていることを特徴とするクランプ装置。
9. 請求項２〜８のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
   前記被検出体は、金属材料で構成されており、
   前記第１近接センサ及び前記第２近接センサは、誘導型近接センサであることを特徴とするクランプ装置。
10. 請求項２〜９のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
    さらに、シリンダチューブと、
    流体圧の作用下に軸線方向に沿って前記シリンダチューブ内を往復運動するピストンと、を備え、
    前記駆動部材は、前記ピストンに連結されたピストンロッドであり、
    前記被検出体は、前記ピストンロッドと前記リンク機構を互いに接続するナックルジョイントであることを特徴とするクランプ装置。
11. 請求項２〜１０のいずれか１項に記載のクランプ装置において、
    前記第１近接センサ及び前記第２近接センサは、金属材料を含んで構成された前記クランプボディ内に配設されていることを特徴とするクランプ装置。

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