(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプ装置に用いられ、前記クランプ装置における対象物のクランプ状態を検出するためのクランプ検出機構であって、
前記クランプ装置のクランプ動作時に、前記対象物を保持する保持部と、
前記保持部に設けられる圧電素子と、
出力部とを備え、
前記保持部により前記対象物が適正に保持された場合、前記対象物からの反力が前記圧電素子に作用することによって、前記圧電素子が電力を発生し、前記圧電素子から前記出力部に電力が供給され、前記出力部は、当該電力を用いて、前記対象物のクランプ状態を伝達するための媒体を出力する、クランプ検出機構。
【請求項２】
前記媒体は、信号、光および音のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のクランプ検出機構。
【請求項３】
前記出力部からの前記媒体が入力される入力部をさらに備える、請求項１または２に記載のクランプ検出機構。
【請求項４】
請求項１または２に記載のクランプ検出機構を用いたクランプ装置であって、
前記保持部を含むクランパーと、
前記クランパーを、前記保持部により前記対象物を保持する第１状態と、前記保持部による前記対象物の保持を解除する第２状態との間で動作させるシリンダとを備える、クランプ装置。
【請求項５】
前記クランパーは、前記シリンダに連結されるクランパー本体部をさらに含み、
前記保持部は、前記クランパー本体部に対して着脱可能に設けられる、請求項４に記載のクランプ装置。
【請求項６】
前記保持部は、前記クランパーであり、前記シリンダに連結される、請求項４に記載のクランプ装置。
【請求項７】
前記クランパーは、前記シリンダに連結される基端部と、前記第１状態に動作された場合に前記対象物と当接する先端部と、前記基端部および前記先端部の間に位置し、前記クランパーの動作に伴って回動可能なように支持されるリンク支点部とを含み、
前記圧電素子は、前記先端部および前記リンク支点部の間に設けられる、請求項６に記載のクランプ装置。
【請求項８】
前記シリンダは、ピストンを含み、前記ピストンが直線方向に沿って往復運動することによって、前記クランパーを前記第１状態および前記第２状態の間で動作させ、さらに、
前記ピストンの往復移動量を検出するためのセンサを備える、請求項４から７のいずれか１項に記載のクランプ装置。
【請求項９】
工作機械であって、
請求項４から８のいずれか１項に記載のクランプ装置と、
前記出力部からの前記媒体が入力される入力部と、
前記入力部に対して入力された前記媒体に基づいて、前記工作機械の動作を制御する制御部とを備える、工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クランプ検出機構、クランプ装置および工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特開平１０−３１５０８３号公報（特許文献１）には、クランプアームと、クランプアームの長手方向の一端部に連結され、クランプアームを上下に揺動させる作動ロッドと、クランプアームの長手方向の途中部に連結され、クランプアームを揺動自在に支持するリンク部材と、クランプアームの長手方向の他端部に設けられ、ワークを押圧するための押ボルトとを備えるリンク式クランプ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１５０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に開示されるように、パレットの上面に載置されたワーク等の対象物を固定するために、各種のクランプ装置が利用されている。このようなクランプ装置においては、ワーク等の対象物の固定をより確実に遂行するために、簡易な構成で、対象物のクランプ状態を高精度に検出することが可能なクランプ検出機構が備わっていることが要求される。
【０００５】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、簡易な構成で、クランプ装置における対象物のクランプ状態を高精度に検出可能なクランプ検出機構と、そのようなクランプ検出機構が備わったクランプ装置および工作機械とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の１つの局面に従ったクランプ検出機構は、クランプ装置に用いられ、クランプ装置における対象物のクランプ状態を検出するためのクランプ検出機構である。クランプ検出機構は、クランプ装置のクランプ動作時に、対象物を保持する保持部と、保持部に設けられる圧電素子と、出力部とを備える。保持部により対象物が適正に保持された場合、対象物からの反力が圧電素子に作用することによって、圧電素子が電力を発生し、圧電素子から出力部に電力が供給され、出力部は、当該電力を用いて、対象物のクランプ状態を伝達するための媒体を出力する。
この発明の別の局面に従ったクランプ検出機構は、クランプ装置に用いられ、クランプ装置における対象物のクランプ状態を検出するためのクランプ検出機構である。クランプ検出機構は、クランプ装置のクランプ動作時に、対象物を保持する保持部と、保持部に設けられる圧電素子と、圧電素子から電力が供給されることにより、対象物のクランプ状態を伝達するための媒体を出力する出力部とを備える。
【０００７】
このように構成されたクランプ検出機構によれば、保持部により対象物が適正に保持された場合に、対象物からのクランプ力の反力が圧電素子に作用することによって、圧電素子が電力を発生し、出力部が、その圧電素子から電力が供給されることにより、対象物のクランプ状態を伝達するための媒体を出力する。このような構成において、出力部からの媒体の出力は、直接的に、保持部が対象物を保持する状態に基づいているため、クランプ装置における対象物のクランプ状態をより高い精度で検出することができる。また、圧電素子から出力部に電力が供給されるため、出力部のための動力源を別途設ける必要がない。したがって、簡易な構成で、クランプ装置における対象物のクランプ状態を高精度に検出することができる。
【０００８】
また好ましくは、媒体は、信号、光および音のうちの少なくとも１つを含む。
【０００９】
このように構成されたクランプ検出機構によれば、信号、光および音のうちの少なくとも１つを媒体として利用することにより、対象物のクランプ状態を伝達することができる。
【００１０】
また好ましくは、クランプ検出機構は、出力部からの媒体が入力される入力部をさらに備える。
【００１１】
このように構成されたクランプ検出機構によれば、入力部に対して入力された対象物のクランプ状態を伝達する媒体に基づいて、対象物のクランプに続く各種の動作を制御することができる。
【００１２】
この発明に従ったクランプ装置は、上述のいずれかに記載のクランプ検出機構を用いたクランプ装置である。クランプ装置は、保持部を含むクランパーと、クランパーを、保持部により対象物を保持する第１状態と、保持部による対象物の保持を解除する第２状態との間で動作させるシリンダとを備える。
【００１３】
このように構成されたクランプ装置によれば、クランプ装置における対象物のクランプ状態を、簡易な構成で、かつ、高精度に検出することができる。
【００１４】
また好ましくは、クランパーは、シリンダに連結されるクランパー本体部をさらに含む。保持部は、クランパー本体部に対して着脱可能に設けられる。
【００１５】
このように構成されたクランプ装置によれば、対象物のクランプ条件等に合わせて、別種の保持部と取り替えたり、保持部に破損または変形等が生じた場合に、新たな保持部と交換したりすることができる。
【００１６】
また好ましくは、保持部は、クランパーであり、シリンダに連結される。
【００１７】
このように構成されたクランプ装置によれば、保持部をクランパーとして一体に設けることによって、クランプ装置をさらに簡易な構成とすることができる。
【００１８】
また好ましくは、クランパーは、シリンダに連結される基端部と、第１状態に動作された場合に対象物と当接する先端部と、基端部および先端部の間に位置し、クランパーの動作に伴って回動可能なように支持されるリンク支点部とを含む。圧電素子は、先端部およびリンク支点部の間に設けられる。
【００１９】
このように構成されたクランプ装置によれば、リンク式のクランプ装置において、圧電素子を先端部およびリンク支点部の間に設けることによって、保持部により対象物が適正に保持された場合に保持部に加わるクランプ力の反力が圧電素子に伝わり易くなる。これにより、クランプ装置における対象物のクランプ状態をさらに高い精度で検出することができる。
【００２０】
また好ましくは、シリンダは、ピストンを含み、ピストンが直線方向に沿って往復運動することによって、クランパーを第１状態および第２状態の間で動作させる。クランプ装置は、ピストンの往復移動量を検出するためのセンサをさらに備える。
【００２１】
このように構成されたクランプ装置によれば、センサを用いて検出されるピストンの往復移動量を、クランパーに反り返りが発生しているか否かの判断材料とすることができる。
【００２２】
この発明に従った工作機械は、上述のいずれかに記載のクランプ装置と、出力部からの媒体が入力される入力部と、入力部に対して入力された媒体に基づいて、工作機械の動作を制御する制御部とを備える。
【００２３】
このように構成された工作機械によれば、入力部に対して入力された対象物のクランプ状態を伝達する媒体に基づいて、工作機械の各種動作を制御することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上に説明したように、この発明に従えば、簡易な構成で、クランプ装置における対象物のクランプ状態を高精度に検出可能なクランプ検出機構と、そのようなクランプ検出機構が備わったクランプ装置および工作機械とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１におけるクランプ装置の使用形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１中のクランプ装置（クランプ動作時）を示す断面図である。
【図３】図１中のクランプ装置（アンクランプ動作時）を示す断面図である。
【図４】図２および図３中のクランプ装置に用いられるクランプ検出機構を示す断面図である。
【図５】図２および図３中のクランプ装置を用いた工作機械において、クランプ装置におけるクランプ状態の検出に関する構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２におけるクランプ装置（クランプ動作時）を示す断面図である。
【図７】図６中のクランプ装置に用いられるクランプ検出機構を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるクランプ装置の使用形態の一例を示す斜視図である。図１を参照して、本実施の形態におけるクランプ装置２１は、マシニングセンタまたは複合加工機等の工作機械に用いられる。クランプ装置２１は、工作機械の加工エリア内において、パレット１２に載置されたワークＷをクランプするための装置である。
【００２８】
なお、クランプ装置２１は、工作機械に限られず、たとえば、組み立て装置または搬送装置等に用いられてもよい。クランプ装置２１によりクランプされる対象物は、ワークＷに限られず、たとえば、各種の組み立て部品であってもよい。対象物のクランプに、複数のクランプ装置２１が用いられてもよいし、１つのクランプ装置２１が用いられてもよい。
【００２９】
図２および図３は、図１中のクランプ装置を示す断面図である。図２中には、ワークＷをクランプするクランプ動作時のクランプ装置２１が示され、図３中には、ワークＷをアンクランプするアンクランプ動作時のクランプ装置２１が示されている。
【００３０】
まず、クランプ装置２１の基本的な構造について説明する。図２および図３を参照して、クランプ装置２１は、クランパー６０と、シリンダ７１と、リンクプレート９１とを有する。
【００３１】
クランパー６０は、シリンダ７１に連結されている。シリンダ７１は、クランパー６０を、クランパー６０によりワークＷを保持する第１状態と、クランパー６０によるワークＷの保持を解除する第２状態との間で動作させる。リンクプレート９１は、クランパー６０を回動可能なように支持している。
【００３２】
図４は、図２および図３中のクランプ装置に用いられるクランプ検出機構を示す断面図である。図４中では、クランプ検出機構５１の一部が断面により示されている。
【００３３】
図４を参照して、クランプ検出機構５１は、クランプ装置２１に用いられている。クランプ検出機構５１は、クランプ装置２１におけるワークＷのクランプ状態を検出するための装置である。クランプ検出機構５１は、クランプ装置２１に対して着脱可能である。
【００３４】
クランプ検出機構５１は、保持部６１を有する。保持部６１は、クランプ装置２１のクランプ動作時にワークＷを保持する。本実施の形態では、クランパー６０が、保持部６１に対応している。
【００３５】
図２から図４を参照して、クランパー６０は、一方向に長いアーム形状を有する。クランパー６０は、基端部６２と、先端部６３と、リンク支点部７０とを有する。基端部６２は、クランパー６０のその長手方向における一方端側に設けられている。先端部６３は、クランパー６０のその長手方向における他方端側に設けられている。リンク支点部７０は、クランパー６０の長手方向において、基端部６２および先端部６３の間に設けられている。
【００３６】
図４に示されるように、クランパー６０には、ピン挿入孔６６およびピン挿入孔６７が設けられている。ピン挿入孔６６は、中心軸１１０を中心に延びている。ピン挿入孔６６は、基端部６２に設けられている。ピン挿入孔６７は、中心軸１１０と平行な中心軸１２０を中心に延びている。ピン挿入孔６７は、リンク支点部７０に設けられている。
【００３７】
図２および図３に示されるように、ピン挿入孔６６およびピン挿入孔６７には、それぞれ、ピン８３およびピン６４が挿入されている。ピン８３およびピン６４は、それぞれ、中心軸１１０および中心軸１２０を中心に延びるピン形状を有する。
【００３８】
シリンダ７１は、シリンダ本体７２と、ピストン８１とを有する。シリンダ本体７２は、金属製のブロック体からなる。シリンダ本体７２は、油圧室７３（第１油圧室７３ｐ，第２油圧室７３ｑ）を形成している。シリンダ本体７２には、ピストンロッド挿入孔７５が設けられている。ピストンロッド挿入孔７５は、油圧室７３（第２油圧室７３ｑ）の内外の間を連通させている。
【００３９】
ピストン８１は、ピストンロッド８２と、ピストンヘッド８４とを有する。ピストンロッド８２は、ピストンロッド挿入孔７５に挿入されている。ピストンロッド８２のその長手方向における一方端側には、ピン挿入孔８５が設けられている。ピン挿入孔８５は、中心軸１１０の軸方向に延びている。ピン挿入孔８５にピン８３が挿入されることによって、ピストンロッド８２およびクランパー６０が、中心軸１１０を中心に回動可能なように連結されている。
【００４０】
ピストンヘッド８４は、ピストンロッド８２のその長手方向における他方端側に設けられている。ピストンヘッド８４は、ピストンロッド８２の他方端から鍔状に広がって設けられている。ピストンヘッド８４は、油圧室７３に配置されている。油圧室７３は、ピストンヘッド８４によって、第１油圧室７３ｐおよび第２油圧室７３ｑに区画されている。
【００４１】
シリンダ本体７２には、第１油路７４と、第２油路７６とがさらに設けられている。第１油路７４は、第１油圧室７３ｐに連通している。第２油路７６は、第２油圧室７３ｑに連通している。
【００４２】
シリンダ本体７２には、ピン挿入孔７７がさらに設けられている。ピン挿入孔７７は、中心軸１１０および中心軸１２０と平行な中心軸１３０を中心に延びている。ピン挿入孔７７には、ピン７８が挿入されている。ピン７８は、中心軸１３０を中心に延びるピン形状を有する。
【００４３】
リンクプレート９１は、シリンダ本体７２およびクランパー６０の間でリンク機構をなしている。リンクプレート９１は、一方向に長い長尺形状を有する。
【００４４】
リンクプレート９１のその長手方向における一方端側には、ピン挿入孔９３が設けられている。ピン挿入孔９３は、中心軸１２０を中心に延びている。ピン挿入孔９３にピン６４が挿入されることによって、リンクプレート９１およびクランパー６０が、中心軸１２０を中心に回動可能なように連結されている。リンクプレート９１のその長手方向における他方端側には、ピン挿入孔９２が設けられている。ピン挿入孔９２は、中心軸１３０を中心に延びている。ピン挿入孔９２にピン７８が挿入されることによって、リンクプレート９１およびシリンダ本体７２が、中心軸１３０を中心に回動可能なように連結されている。
【００４５】
シリンダ７１は、ピストン８１が直線方向に沿って往復運動することによって、クランパー６０を、ワークＷを保持する第１状態（図２に示される状態）と、ワークＷのクランプを解除する第２状態（図３に示される状態）との間で動作させる。
【００４６】
より具体的には、クランプ装置２１をクランプ動作させる場合、第１油路７４を通じて第１油圧室７３ｐに油が供給される。第１油圧室７３ｐの容積が拡張し、第２油圧室７３ｑの容積が縮小することによって、ピストン８１は、シリンダ本体７２からのピストンロッド８２の突出長さが増大するように伸張動作する。ピストン８１の伸張動作に伴って、クランパー６０の基端部６２が、ピストンロッド８２によって上方に押し上げられる。リンクプレート９１が、シリンダ本体７２に対して中心軸１３０を中心に時計回りに回動しつつ、クランパー６０が、リンクプレート９１に対して中心軸１２０を中心に時計回りに回動することによって、クランパー６０の先端部６３がワークＷに接近する。クランパー６０の先端部６３が、やがてワークＷに当接することによって、クランパー６０は、ワークＷを保持する第１状態（図２に示される状態）とされる。
【００４７】
クランプ装置２１をアンクランプ動作させる場合、第２油路７６を通じて第２油圧室７３ｑに油が供給される。第２油圧室７３ｑの容積が拡張し、第１油圧室７３ｐの容積が縮小することによって、ピストン８１は、シリンダ本体７２からのピストンロッド８２の突出長さが減少するように短縮動作する。ピストン８１の短縮動作に伴って、クランパー６０の基端部６２が、ピストンロッド８２によって下方に引っ張られる。リンクプレート９１が、シリンダ本体７２に対して中心軸１３０を中心に反時計回りに回動しつつ、クランパー６０が、リンクプレート９１に対して中心軸１２０を中心に反時計回りに回動することによって、クランパー６０の先端部６３がワークＷから離間する。クランパー６０の先端部６３がワークＷから離間することによって、クランパー６０は、ワークＷの保持を解除する第２状態（図３に示される状態）とされる。
【００４８】
続いて、クランプ装置２１に用いられるクランプ検出機構５１の構造についてより詳細に説明する。図２から図４を参照して、クランプ検出機構５１は、圧電素子３１と、送信部３２（出力部）とを有する。
【００４９】
圧電素子３１は、保持部６１に設けられている。圧電素子３１は、クランパー６０に設けられている。圧電素子３１は、クランパー６０に内蔵されている。圧電素子３１は、クランパー６０の先端部６３およびリンク支点部７０の間に設けられている。本実施の形態では、圧電素子３１が先端部６３に設けられている。
【００５０】
クランパー６０（保持部６１）は、保持面６１ａを有する。クランパー６０がワークＷを保持する第１状態とされた場合に、保持面６１ａは、ワークＷと当接する。圧電素子３１は、保持面６１ａからクランパ−６１の内側に離れた位置に設けられている。圧電素子３１は、クランパ−６１の内部において保持面６１ａと対向して配置されている。クランパー６０がワークＷを保持する第１状態とされた場合に、ワークＷに対するクランプ力の反力が、ワークＷからクランパー６０（保持面６１ａ）に対して加わる。圧電素子３１は、保持面６１ａから、ワークＷからクランパー６０に対して作用する反力の方向に離れた位置に配置されている。
【００５１】
圧電素子３１は、外力が加えられた場合に生じる歪みに応じて電圧を発生することが可能な素子である。クランパー６０がワークＷを保持する第１状態とされた場合に、ワークＷからクランパー６０に対してクランプ力の反力が加わる。その反力がクランパー６０に設けられた圧電素子３１に作用することによって、圧電素子３１に歪みが生じ、圧電素子３１は、その歪みに応じて電圧を発生する。
【００５２】
送信部３２は、保持部６１に設けられている。送信部３２は、クランパー６０に設けられている。送信部３２は、先端部６３に設けられている。送信部３２は、配線３３を介して、圧電素子３１と電気的に接続されている。なお、クランパー６０において送信部３２が設けられる位置は、特に限定されない。
【００５３】
送信部３２は、圧電素子３１から電力が供給されることにより、ワークＷのクランプ状態を伝達するための媒体である信号を出力する。
【００５４】
図５は、図２および図３中のクランプ装置を用いた工作機械において、クランプ装置におけるクランプ状態の検出に関する構成を示すブロック図である。
【００５５】
図２から図５を参照して、工作機械２００は、工具を回転させるための工具主軸と、ワークを支持するためのテーブルとを有するマシニングセンタである。工具主軸およびテーブルは、加工エリア内で移動可能に構成されている。
【００５６】
工作機械２００は、クランプ装置２１（クランプ検出機構５１）と、制御装置４１とを有する。
【００５７】
クランプ検出機構５１は、受信部５４（入力部）をさらに有する。受信部５４は、工作機械２００の加工エリアに設けられている。受信部５４は、たとえば、加工エリアの上方に配置される天井カバーに設けられている。受信部５４には、送信部３２からの信号が入力される。
【００５８】
なお、送信部３２および受信部５４の間の通信手段は、特に限定されず、たとえば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）であってもよいし、光無線通信であってもよい。
【００５９】
クランパー６０によりワークＷが適正に保持された場合に、ワークＷからの反力が圧電素子３１に作用することによって、圧電素子３１が電力を発生する。圧電素子３１から送信部３２に電力が供給されることによって、送信部３２は、ワークＷのクランプ状態が正常であることを示す信号を受信部５４に向けて送信する。受信部５４は、送信部３２からの信号を、後述するクランプ状態監視部４６に出力する。
【００６０】
一方、クランパー６０によりワークＷが適正に保持されなかった場合、ワークＷから圧電素子３１に対して正規のクランプ力の反力が作用しない。この場合、圧電素子３１から送信部３２に対して電力が供給されない、または、規定値を超える電力が供給されないため、送信部３２から受信部５４に向けて、ワークＷのクランプ状態が正常であることを示す信号が送信されない。
【００６１】
制御装置４１は、工作機械２００を制御する。制御装置４１は、工作機械２００に備え付けられ、工作機械２００における各種動作を制御するための制御盤である。
【００６２】
制御装置４１は、プログラム記憶部４２と、プログラム実行部４３と、工具主軸制御部４４と、テーブル制御部４５と、クランプ状態監視部４６とを有する。
【００６３】
プログラム記憶部４２には、工作機械２００の作業者によって作成されたワーク加工のための実行プログラム（数値制御プログラム）が記憶されている。プログラム記憶部４２は、一例として、フラッシュメモリである。
【００６４】
プログラム実行部４３は、プログラム記憶部４２に記憶された実行プログラムを実行する。より具体的には、プログラム実行部４３は、実行プログラムの命令を読み取って、工具主軸制御部４４およびテーブル制御部４５の各々に制御信号を出力する。工具主軸制御部４４は、プログラム実行部４３からの制御信号に従って、工具主軸を回転させるための工具主軸モータ４７、および、工具主軸を移動させるための工具主軸送りモータ４８を制御する。テーブル制御部４５は、プログラム実行部４３からの制御信号に従って、テーブルを移動させるためのテーブル送りモータ４９を制御する。
【００６５】
クランプ状態監視部４６は、受信部５４から入力された信号に基づいて、工作機械２００の動作を制御する。
【００６６】
より具体的には、クランプ状態監視部４６は、受信部５４から信号が入力された場合、クランプ装置２１におけるワークＷのクランプ状態が適正であると判断して、プログラム実行部４３におけるプログラムの実行を許容する。
【００６７】
一方、クランプ状態監視部４６は、受信部５４から信号が入力されない場合、クランプ装置２１におけるワークＷのクランプ状態が異常であると判断して、プログラム実行部４３におけるプログラムの実行を制限する。プログラム実行部４３がプログラムを実行している場合、工具主軸制御部４４は、工具主軸モータ４７および工具主軸送りモータ４８を停止させ、テーブル制御部４５は、テーブル送りモータ４９を停止させる。
【００６８】
工作機械２００は、操作パネル５３をさらに有する。操作パネル５３は、作業者が工作機械２００を操作する際に用いる各種のボタンおよびスイッチ、ならびに、工作機械２００におけるワークの加工状態等を示す表示部などを含む。クランプ状態監視部４６は、受信部５４から信号が入力されない場合に、作業者にクランプ状態の異常を報知するためのアラームを発するように、操作パネル５３を制御する。
【００６９】
なお、本実施の形態では、クランプ状態監視部４６が、工具主軸およびテーブルの動作を制御する場合を説明したが、これに限られず、クランプ状態監視部４６は、加工エリアにおけるクーラント吐出、または、ワーク搬送用ローダもしくはロボットの動作等を制御してもよい。
【００７０】
クランプ装置２１におけるワークＷのクランプ状態を検出する手段としては、たとえば、油圧室７３に対する油の供給路に圧力センサを設け、圧力センサで十分な油圧上昇が確認された場合に、ワークＷのクランプ状態が適正であると判断する方法がある。しかしながら、このような構成では、クランパー６０およびリンクプレート９１の間に異物が介在するなどして、クランパー６０のクランプ動作に支障が生じた場合であっても、油圧室７３に対する油の供給路上で油圧が上昇するため、ワークＷのクランプ状態の異常を見過ごす懸念がある。
【００７１】
これに対して、本実施の形態では、クランパー６０によりワークＷが適正に保持された場合に、ワークＷからのクランプ力の反力が圧電素子３１に作用することによって、圧電素子３１が電力を発生する。送信部３２は、圧電素子３１から電力が供給されることによって、ワークＷのクランプ状態が正常であることを示す信号を受信部５４に向けて送信する。このような構成により、送信部３２から受信部５４に向けた信号の送信は、直接的に、クランパー６０がワークＷを保持する状態に基づいているため、クランプ装置２１におけるワークＷのクランプ状態をより高い精度で検出することができる。
【００７２】
また、圧電素子３１から送信部３２に電力が供給されるため、送信部３２を駆動させるためのバッテリー等の動力源を別途設ける必要がない。このため、クランプ装置２１におけるクランプ検出機構５１を簡易に構成することができる。
【００７３】
また、クランパー６０がリンクプレート９１により回動可能に支持されたリンク式のクランプ装置２１において、圧電素子３１を先端部６３およびリンク支点部７０の間に設けることによって、クランパー６０によりワークＷが適正に保持された場合にクランパー６０に加わるクランプ力の反力が圧電素子３１に伝わり易くなる。これにより、クランプ装置２１におけるワークＷのクランプ状態をさらに高い精度で検出することができる。
【００７４】
図２、図３および図５を参照して、クランプ装置２１は、ピストン８１の往復移動量を検出するためのリニア変位センサ９０（センサ）をさらに有する。
【００７５】
リニア変位センサ９０は、磁石８７と、磁歪式検出素子８６とを有する。磁石８７は、ピストンヘッド８４に設けられている。磁歪式検出素子８６は、油圧室７３の内壁に設けられている。磁歪式検出素子８６は、ピストン８１の往復移動方向に沿って直線状に延びている。磁歪式検出素子８６は、磁歪効果を利用することによって、刻々と変化する磁石８７の位置を検出する。リニア変位センサ９０は、磁歪式検出素子８６により検出された磁石８７の位置に対応する信号をクランプ状態監視部４６に出力する。
【００７６】
クランプ状態監視部４６は、リニア変位センサ９０からの磁石８７の位置信号に基づいて、ピストン８１の往復移動量が予め定められた規定値以下であるか否かを判断する。クランパー６０に反り返りが発生している場合、クランプ装置２１のクランプ動作時、クランパー６０がワークＷと当接するタイミングが遅くなるため、ピストン８１の往復移動量が大きくなる。このため、クランプ状態監視部４６は、ピストン８１の往復移動量が予め定められた規定値を越えると判断した場合に、作業者にクランパー６０の異常を報知するためのアラームを発するように、操作パネル５３を制御する。
【００７７】
なお、ピストン８１の往復移動量を検出するためのセンサの種類は、特に限定されず、たとえば、電磁誘導式センサであってもよいし、光学式センサであってもよい。
【００７８】
以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるクランプ検出機構５１、クランプ装置２１および工作機械２００の構成についてまとめると、本実施の形態におけるクランプ検出機構５１は、クランプ装置２１に用いられ、クランプ装置２１における対象物としてのワークＷのクランプ状態を検出するための機構である。クランプ検出機構５１は、クランプ装置２１のクランプ動作時に、ワークＷを保持する保持部６１（クランパー６０）と、保持部６１に設けられる圧電素子３１と、圧電素子３１から電力が供給されることにより、ワークＷのクランプ状態を伝達するための媒体としての信号を出力する出力部としての送信部３２とを備える。
【００７９】
クランプ装置２１は、クランプ検出機構５１を用いた装置である。クランプ装置２１は、保持部６１を含むクランパー６０と、クランパー６０を、保持部６１によりワークＷを保持する第１状態と、保持部６１によるワークＷの保持を解除する第２状態との間で動作させるシリンダ７１とを備える。保持部６１は、クランパー６０であり、シリンダ７１に連結されている。
【００８０】
工作機械２００は、クランプ装置２１と、送信部３２からの信号が入力される入力部としての受信部５４と、受信部５４に対して入力された信号に基づいて、工作機械２００の動作を制御する制御部としてのクランプ状態監視部４６とを備える。
【００８１】
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるクランプ検出機構５１、クランプ装置２１および工作機械２００によれば、簡易な構成で、クランプ装置２１におけるワークＷのクランプ状態を高精度に検出することができる。また、検出されたワークＷのクランプ状態に基づいて、工作機械２００の各種動作を適正に制御することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態では、クランプ動作およびアンクランプ動作の両方に油圧を用いた複動式のクランプ装置について説明したが、本発明は、クランプ動作に油圧を用い、アンクランプ動作にバネ力を用いる単動式のクランプ装置であってもよい。また、本発明は、リンク式のクランプ装置に限られず、クランパーをワークのクランプ面に平行な面内で動作させるスイング式のクランプ装置であってもよい。
【００８３】
また、本発明における出力部は、作業者に向けて対象物のクランプ状態を伝達するための光を発する発光装置であってもよいし、作業者に向けて対象物のクランプ状態を伝達するための音を発するスピーカであってもよい。
【００８４】
（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２におけるクランプ装置を示す断面図である。図６中には、ワークＷをクランプするクランプ動作時のクランプ装置１２１が示されている。図７は、図６中のクランプ装置に用いられるクランプ検出機構を示す断面図である。図６および図７は、それぞれ、実施の形態１における図２および図４に対応している。
【００８５】
本実施の形態におけるクランプ検出機構１５１およびクランプ装置１２１は、それぞれ、実施の形態１におけるクランプ検出機構５１およびクランプ装置２１と比較して、基本的には同様の構成を有する。以下、重複する構成については、説明を繰り返さない。
【００８６】
図６および図７を参照して、クランプ検出機構１５１は、クランプ装置１２１に用いられている。
【００８７】
クランプ検出機構１５１は、保持部１６１と、雄ねじ部６９と、圧電素子３１と、送信部３２とを有する。保持部１６１は、金属製の板材からなる。保持部１６１は、ワークＷと当接する保持面１６１ａを有する。圧電素子３１および送信部３２は、保持部１６１に設けられている。雄ねじ部６９は、保持部１６１から軸状に延出し、その外周面には雄ネジが設けられている。
【００８８】
クランプ装置１２１は、クランパー１６０と、シリンダ７１と、リンクプレート９１とを有する。
【００８９】
クランパー１６０は、クランパー本体部１６０Ｍと、保持部１６１とを有する。クランパー本体部１６０Ｍは、一方向に長いアーム形状を有する。クランパー本体部１６０Ｍは、基端部６２と、先端部６３と、リンク支点部７０とを有する。クランパー本体部１６０Ｍ（基端部６２）は、シリンダ７１に連結されている。クランパー本体部１６０Ｍには、雌ねじ部８８が設けられている。雌ねじ部８８は、先端部６３に設けられている。
【００９０】
保持部１６１は、クランパー本体部１６０Ｍに対して着脱可能に設けられている。雄ねじ部６９が雌ねじ部８８に螺合されることによって、保持部１６１は、クランパー本体部１６０Ｍに装着されている。
【００９１】
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるクランプ検出機構１５１およびクランプ装置１２１によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。加えて、ワークのクランプ条件等に合わせて、別種の保持部１６１と取り替えたり、保持部１６１に破損または変形等が生じた場合に、新たな保持部１６１と交換したりすることができる。
【００９２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
この発明は、ワーク等の対象物をクランプするためのクランプ装置に適用される。
【符号の説明】
【００９４】
１２  パレット、２１，１２１  クランプ装置、３１  圧電素子、３２  送信部、３３  配線、４１  制御装置、４２  プログラム記憶部、４３  プログラム実行部、４４  工具主軸制御部、４５  テーブル制御部、４６  クランプ状態監視部、４７  工具主軸モータ、４８  工具主軸送りモータ、４９  テーブル送りモータ、５１，１５１  クランプ検出機構、５３  操作パネル、５４  受信部、６０，１６０  クランパー、６１，１６１  保持部、６１ａ，１６１ａ  保持面、６２  基端部、６３  先端部、６４，７８，８３  ピン、６６，６７，７７，８５，９２，９３  ピン挿入孔、６９  雄ねじ部、７０  リンク支点部、７１  シリンダ、７２  シリンダ本体、７３  油圧室、７３ｐ  第１油圧室、７３ｑ  第２油圧室、７４  第１油路、７５  ピストンロッド挿入孔、７６  第２油路、８１  ピストン、８２  ピストンロッド、８４  ピストンヘッド、８６  磁歪式検出素子、８７  磁石、８８  雌ねじ部、９０  リニア変位センサ、９１  リンクプレート、１１０，１２０，１３０  中心軸、１６０Ｍ  クランパー本体部、２００  工作機械。
【要約】
【課題】簡易な構成で、クランプ装置における対象物のクランプ状態を高精度に検出可能なクランプ検出機構と、そのようなクランプ検出機構が備わったクランプ装置および工作機械と、を提供する。
【解決手段】クランプ検出機構５１は、クランプ装置２１に用いられ、クランプ装置２１におけるワークＷのクランプ状態を検出するための機構である。クランプ検出機構５１は、クランプ装置２１のクランプ動作時に、ワークＷを保持する保持部６１（クランパー６０）と、保持部６１に設けられる圧電素子３１と、圧電素子３１から電力が供給されることにより、ワークＷのクランプ状態を伝達するための信号を出力する送信部３２とを備える。
【選択図】図２【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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