JP5491918B2

JP5491918B2 - ワーク固定治具

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Publication number: JP5491918B2
Application number: JP2010070623A
Authority: JP
Inventors: 義瑞飯田
Original assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Current assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: JP2011200975A

Description

本発明は、工作機の作業用テーブルにワークを固定するワーク固定治具に関する。

ＮＣ（Numerical Control）工作機などの工作機で、被加工物（ワーク）を加工する際には、ワークを好適な拘束力で工作機の作業用テーブルに固定する必要がある。
従来、作業者は、ワークを作業用テーブル等に固定するワーク固定治具の締結具（ボルト等）を締め付ける工具（トルクレンチ等）によって締結トルクを調節し、この締結トルクを拘束力に換算してワークを固定している。

しかしながら、治具を固定するボルトの締結トルクを換算して得られる拘束力は、主に経験値に基づく推定値であるため、ワークの素材や形状等によっては正確な拘束力を得ることができず、ワークを好適な拘束力で作業用テーブルに固定できない場合がある。

このような問題を解決するため、例えば、特許文献１には、ワークを作業用テーブルに固定する治具を締結固定する締結具にひずみ測定機能を付け、締結具のひずみに基づいてワークの拘束力を算出する技術が開示されている。

特開２００９−２９４１２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示される締結具は、半導体ひずみセンサ等のひずみ測定機能を備える必要があるため、締結具が大型化し、ひいては、ワークを工作機に固定する治具が大型化するという問題がある。

そこで本発明は、大型化することなく、作業用テーブルにワークを固定するときの拘束力を算出できるワーク固定治具を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、ワークを作業用テーブルに押し付けるクランプ部のひずみに基づいて、ワークを作業用テーブルに固定するときの拘束力を算出するワーク固定治具とする。

本発明によると、大型化することなく、作業用テーブルにワークを固定するときの拘束力を算出できるワーク固定治具を提供することができる。

ワークテーブルにワークが固定された状態を示す斜視図である。（ａ）は、クランプ部が腕部に取り付けられる状態を示す図、（ｂ）は、クランプ部の構成を示す斜視図である。（ａ）は、荷重算出部および外部端末装置の機能ブロックを示すブロック図、（ｂ）は、クランプ本体にひずみ計を取り付ける状態を示す図、（ｃ）は、補正データの一例を示す図である。クランプ部の組み立て状態を示す図である。（ａ）は、外部端末装置を磁石で吸着保持する状態を示す図、（ｂ）は、ヘッド部と本体部に別れた外部端末装置のヘッド部を磁石で吸着保持する状態を示す図である。（ａ）は、本発明の変形例１に係る荷重算出部および外部端末装置の機能ブロックを示すブロック図、（ｂ）は、本発明の変形例２に係る荷重算出部および外部端末装置の機能ブロックを示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、図示しないＮＣ工作機等の工作機で加工される被加工物（ワーク２）は、ワーク固定治具１で作業用テーブル（ワークテーブル３）に固定され、当該ワークテーブル３を工作機に取り付けることによって、ワーク２が工作機に固定される。

ワーク２を載置するワークテーブル３の盤面には、複数の固定孔３１が形成され、複数のワーク固定治具１を任意の位置に取り付けられるように構成される。
また、ワークテーブル３には、複数の高さ調節部材３０が取り付け可能である。
ワークテーブル３にワーク２を固定する作業者は、ワーク２の形状に合わせて、ワークテーブル３の好適な位置、例えば、ワークテーブル３に載置されるワーク２の周囲となる位置に複数のワーク固定治具１を取り付け、さらに、適宜、複数の高さ調節部材３０を取り付けてワーク２の高さを調節し、複雑な形状のワーク２を、任意の位置、高さ、傾斜（ワークテーブル３に対する傾斜）で固定する。

ワーク２は、ワークテーブル３の盤面上に、直接もしくは必要に応じて高さ調節部材３０を介して載置され、ワークテーブル３にワーク２を押し付けるように構成されるワーク固定治具１がワーク２を固定する。
なお、ワーク２が高さ調節部材３０に載置される場合、ワーク２は、ワーク固定治具１によって、高さ調節部材３０を介してワークテーブル３に押し付けられることになる。

ワーク固定治具１は、ワークテーブル３の盤面上でワーク２の周囲になる位置に起立する脚部１０と、脚部１０の頂部からワーク２の上方に延伸する腕部１２と、脚部１０に腕部１２を締結固定する締結具１３と、を含み、締結具１３が脚部１０に締め付けられるときの締結力によって腕部１２がワーク２をワークテーブル３に押し付けるように構成される。
作業者は、ワークテーブル３にワーク２を固定するとき、締結具１３をトルクレンチ等の工具で締め付け、腕部１２でワーク２をワークテーブル３に押し付ける。

より詳しくは、腕部１２は脚部１０の頂部から浮上するように支持部１１で支持される。そして、支持部１１とワーク２側の先端部との間に備わる締結具１３で、腕部１２が脚部１０に締結固定されるように構成される。
ワーク２がワークテーブル３に載置された状態で締結具１３が脚部１０に締め付けられると、ワーク２と支持部１１で締結具１３の両側が支持される腕部１２が微小に撓み、その撓みで発生する荷重でワーク２をワークテーブル３に押し付けるように構成される。

図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、ワーク固定治具１の脚部１０からワーク２の上方に向かって延伸する腕部１２の、例えば先端部には、ワーク２をワークテーブル３に押し付けるクランプ部１４が、クランプ取付ネジ１２ａによって取り付けられている。
クランプ部１４は、クランプ取付ネジ１２ａに締結固定されるクランプ本体１５と、クランプ本体１５からワーク２に向かって延びる棒状部材のクランプピン１６を含んで構成され、クランプピン１６の先端部にクランプヘッド１６ａを有する。
このようにワーク固定治具１は構成され、図２の（ａ）に示すようにクランプ部１４がワーク２とクランプ取付ネジ１２ａの間に配設される。

クランプヘッド１６ａは、ワーク２と対向するように広がる板状の部材で、ワーク２の面に対して揺動自在にクランプピン１６の先端部に取り付けられており、ワークテーブル３に対してワーク２の面が傾斜する状態であってもワーク２と対向可能に構成されている。
この構成によって、クランプピン１６は、複雑な形状のワーク２を確実にワークテーブル３に押し付けることができる。

クランプ本体１５は、例えば、鉄などの金属を素材とする中実の四角柱形状を呈する部材であり、腕部１２の側にはクランプ取付ネジ１２ａが締結固定され、ワーク２と対峙する側にはクランプピン１６が取り付けられている。
そして、本実施形態に係るクランプ本体１５には、例えばインジケータ１７ａを有する荷重算出部１７が備わっている。
なお、クランプ本体１５の形状は四角柱形状に限定されるものではなく、円柱形状、多角柱形状などであってもよい。

ワークテーブル３にワーク２が載置された状態で作業者が締結具１３を締め付けると、前記したように腕部１２が微小に撓み、その撓みによって発生する荷重がクランプ取付ネジ１２ａからクランプ部１４に入力荷重として印加され、クランプヘッド１６ａがワーク２をワークテーブル３に押し付ける。
このとき、クランプヘッド１６ａからワーク２に印加される荷重を拘束力と称する。そして、荷重算出部１７は、クランプヘッド１６ａからワーク２に印加される拘束力を算出する。
また、クランプ取付ネジ１２ａはクランプヘッド１６ａをワーク２に押し付ける荷重をクランプ部１４に印加する荷重入力部として機能する。

図３の（ａ）に示すように、荷重算出部１７は、クランプ本体１５（図２の（ｂ）参照）のひずみを検出するひずみ検出手段としての２つのひずみ計１７ｂ、クランプ本体１５のひずみに基づいて、クランプヘッド１６ａ（図２の（ｂ）参照）がワーク２（図２の（ａ）参照）をワークテーブル３（図２の（ａ）参照）に押し付けて固定するときの拘束力を算出する制御手段（計測制御部１７ｄ）、後記するＩＤ番号１７ｅ１や補正データ１７ｅ２を記憶するメモリ１７ｅ、拘束力の状態を表示する状態表示手段としてのインジケータ１７ａ、荷重算出部１７の駆動電力を発生する電源部として機能する受電部１７ｆ等を含んで構成される。
そして、荷重算出部１７は、外部端末装置１８から非接触に電力を供給されて動作する。

外部端末装置１８は、荷重算出部１７に備わる受電部１７ｆのアンテナ（ループアンテナ）を共振させる電磁波（起動電波）を発信する電力供給部１８ａ、電池等の端末電源部１８ｂ等を含んで構成される。

荷重算出部１７の受電部１７ｆは、外部端末装置１８から送信される起動電波によってアンテナ（ループアンテナ）が共振するときの電磁誘導による起電力で、荷重算出部１７を駆動する電力を発生する。
このように荷重算出部１７は、外部端末装置１８から非接触に電力を供給される。

荷重算出部１７が備わるクランプ本体１５（図２の（ａ）参照）は、図示しない工作機がワーク２（図２の（ａ）参照）を加工する作業中に、潤滑油、冷却水、各種気体、切削屑等にさらされることから、高い耐環境性が要求される。
荷重算出部１７を駆動する電力が外部端末装置１８から非接触に供給される構成によって、例えば、外部電源との電気接点をクランプ本体１５に設ける必要がなくなり、電気接点の腐食などの不具合の発生を抑えることができる。
換言すると、クランプ本体１５に高い耐環境性を付与することができる。
なお、荷重算出部１７の電源部は、無線によって電源供給される形態に限定されず、外部端末装置１８などの外部電源から有線で電源が供給される形態であってもよいし、図示しない電池を内部に備える形態であってもよい。

２つのひずみ計１７ｂは、クランプ本体１５（図２の（ａ）参照）に発生するひずみの検出値を電気信号に変換して出力する装置であり、クランプ本体１５がワーク２（図２の（ａ）参照）とクランプ取付ネジ１２ａ（図２の（ａ）参照）との間で圧縮される方向のひずみ（以下、圧縮ひずみと称する）を検出するように備わっている。

ひずみ計１７ｂは、図２の（ａ）に示すようにクランプ部１４がワーク２をワークテーブル３に押し付けているときに、クランプ取付ネジ１２ａとクランプピン１６の間で圧縮荷重が発生するクランプ本体１５の圧縮ひずみを検出できる位置に取り付けられる。
その位置は限定するものではないが、例えば、図３の（ｂ）に示すように、中実の四角柱形状を呈するクランプ本体１５に、クランプ取付ネジ１２ａとクランプピン１６を結ぶ線に直交する方向に貫通する貫通孔１５ａを形成し、貫通孔１５ａの対向する２つの側面（内面）にそれぞれひずみ計１７ｂが取り付けられる構成が好適である。

クランプ本体１５に貫通孔１５ａを形成するとその周囲が肉薄になり、クランプ取付ネジ１２ａとクランプピン１６の間でクランプ本体１５に圧縮荷重が発生するとき、貫通孔１５ａの周囲の肉薄部では圧縮荷重に対する圧縮ひずみが大きくなる。
したがって、ひずみ計１７ｂが圧縮ひずみを検出するときの分解能を高めることができ、ひいては、ひずみ計１７ｂによる圧縮ひずみの検出精度を向上できる。

また、図３の（ｂ）に示すように、貫通孔１５ａの対向する側面（内面）に２つのひずみ計１７ｂを備えることによって、クランプ本体１５の撓みによる影響を好適に排除できる。
例えば、クランプ本体１５の圧縮ひずみを検出している一方のひずみ計１７ｂの検出値が他方のひずみ計１７ｂの検出値と大きく異なる場合、クランプ本体１５が、検出値の大きなほう（すなわち、強く圧縮されているほう）に大きく撓んでいることを、荷重算出部１７の計測制御部１７ｄが判定できる。
したがって、クランプ本体１５の圧縮ひずみに基づいて拘束力を算出する計測制御部１７ｄは、例えば、２つのひずみ計１７ｂの検出値の平均値をひずみ計１７ｂの検出値とするなど、クランプ本体１５の撓みの影響を好適に排除して拘束力を算出できる。

図３の（ａ）に示すように、２つのひずみ計１７ｂが出力する電気信号は、それぞれアンプ１７ｃで増幅されて計測制御部１７ｄに入力される。
計測制御部１７ｄは、ひずみ計１７ｂが出力する電気信号（ひずみの検出値）と、メモリ１７ｅに記憶される補正データ１７ｅ２と、に基づいて、クランプ本体１５に発生している圧縮ひずみを算出する。

さらに計測制御部１７ｄは、算出した圧縮ひずみに基づいて、ワーク固定治具１（図２の（ａ）参照）がワーク２（図２の（ａ）参照）をワークテーブル３（図２の（ａ）参照）に固定するときの拘束力を算出する。
例えば、計測制御部１７ｄは、クランプ本体１５のヤング率とひずみの関係からクランプ本体１５に発生している応力を算出可能であり、さらに算出した応力に基づいて、クランプ本体１５に加わっている圧縮荷重を算出可能である。
そして、クランプ本体１５に加わっている圧縮荷重がワーク２から入力されていることを考えると、その圧縮荷重に相当する反力がワーク２を固定する拘束力といえる。
そこで、本実施形態に係る計測制御部１７ｄは、クランプ本体１５の圧縮ひずみに基づいて算出する圧縮荷重を、ワーク２を固定する拘束力とする。

メモリ１７ｅには、おもに補正データ１７ｅ２とＩＤ番号１７ｅ１が記憶されている。
まず、補正データ１７ｅ２を説明する。
例えば、クランプ本体１５の寸法誤差やひずみ計１７ｂの検出誤差等によって、クランプ本体１５に同じ圧縮荷重が印加された場合であっても、ひずみ計１７ｂが圧縮ひずみを検出するときの検出値に誤差が生じる。
このように、検出値に誤差が生じると、ひずみ計１７ｂの検出値に基づいて計測制御部１７ｄが算出する拘束力に誤差が生じる。
つまり、計測制御部１７ｄが算出する拘束力の精度が低下する。

そこで、クランプ本体１５に入力される圧縮荷重とひずみ計１７ｂの検出値との関係に基づく補正データ１７ｅ２をメモリ１７ｅに記憶しておく。
例えば、予め設定される、基準となる複数の拘束力の値（拘束力の基準値）を、クランプ部１４（図２の（ａ）参照）がワーク２（図２の（ａ）参照）に印加するときの、ひずみ計１７ｂの検出値（電気信号の電圧）を実験等によって取得する。
そして、拘束力の基準値とひずみ計１７ｂの検出値（電気信号の電圧）の関係をマップ形式で示した補正データ１７ｅ２をメモリ１７ｅに記憶しておく。

例えば、図３の（ｃ）に示すように、拘束力の基準値をＰ１，Ｐ２，Ｐ３としたとき、クランプ部１４（図２の（ａ）参照）がワーク２（図２の（ａ）参照）にＰ１の拘束力を印加するときのひずみ計１７ｂの検出値Ｖ１と、クランプ部１４がワーク２にＰ２の拘束力を印加するときのひずみ計１７ｂの検出値Ｖ２と、クランプ部１４がワーク２にＰ３の拘束力を印加するときのひずみ計１７ｂの検出値Ｖ３の関係を示すマップを補正データ１７ｅ２とする。

拘束力の基準値に対するひずみ計１７ｂの検出値は、前記したように、クランプ本体１５（図２の（ｂ）参照）の寸法誤差やひずみ計１７ｂの測定誤差等によって、クランプ部１４（図２の（ｂ）参照）ごとに異なる。
したがって、クランプ部１４ごとに固有の補正データ１７ｅ２が設定され、荷重算出部１７（図２の（ｂ）参照）は、自身が備わるクランプ部１４の補正データ１７ｅ２をメモリ１７ｅに記憶しておく構成が好適である。
なお、このような補正データ１７ｅ２は、例えばクランプ部１４の製造時に、実験計測等で容易に求められる。

荷重算出部１７が起動すると、計測制御部１７ｄは、ひずみ計１７ｂから入力されるひずみの検出値に基づき、メモリ１７ｅに記憶される補正データ１７ｅ２を利用して拘束力を算出する。
例えば、ひずみ計１７ｂから入力されるひずみの検出値（電気信号の電圧）が図３の（ｃ）の補正データ１７ｅ２に示す検出値Ｖ１とＶ２の間の値の場合、計測制御部１７ｄは、比例配分等によって拘束力の基準値Ｐ１とＰ２の間の拘束力を算出する。
このように、補正データ１７ｅ２を利用して拘束力を算出することによって、ひずみの検出値の誤差を好適に吸収できる。

次に、図３の（ａ）に示すＩＤ番号１７ｅ１を説明する。
荷重算出部１７は、クランプピン１６（図２の（ａ）参照）がワーク２（図２の（ａ）参照）をワークテーブル３（図２の（ａ）参照）に固定するときの拘束力を、クランプ本体１５（図２の（ａ）参照）に発生する圧縮ひずみに基づいて算出する。
この拘束力は、クランプピン１６からワーク２に入力される外力であることから、拘束力がワーク２の耐力以上であるとワーク２が塑性変形する。
また、拘束力が弱いと図示しない工作機の作業によってワークテーブル３とワーク２の固定が解除され、ワーク２に対する工作機の加工作業に支障が生じる。

そこで、クランプピン１６がワーク２に印加する拘束力は、ワーク２に塑性変形が発生せず、且つ工作機の作業によってワークテーブル３とワーク２の固定が解除されない力として設定されることが好適であり、ワーク２の素材や形状によって適宜決定されることが好ましい。

例えば、ワーク固定治具１（図１参照）は、それぞれに拘束力の固有値（以下、固有拘束力と称する）が設定されるように構成される。
そして、ワーク２（図１参照）をワークテーブル３（図１参照）に固定する作業者は、ワーク２の素材や形状に応じて最適な拘束力を決定するとともに、最適な拘束力が固有拘束力として設定されているワーク固定治具１を選択して使用する。

メモリ１７ｅに記憶されるＩＤ番号１７ｅ１は、当該メモリ１７ｅが備わる荷重算出部１７が組み込まれたワーク固定治具１に設定される固有拘束力を識別するためのデータ（識別データ）であり、例えば、１つの固有拘束力の値に対応して１つのＩＤ番号１７ｅ１が割り付けられる。
そして、荷重算出部１７の計測制御部１７ｄは、前記したように算出する拘束力とＩＤ番号１７ｅ１に基づいてインジケータ１７ａを制御する。

計測制御部１７ｄは拘束力を算出すると、メモリ１７ｅからＩＤ番号１７ｅ１を読み出し、当該ＩＤ番号１７ｅ１に対応する固有拘束力を取得する。
そして、算出した拘束力が固有拘束力より大きい場合、等しい場合、小さい場合に場合分けしてインジケータ１７ａを制御する。
このように、本実施形態に係る計測制御部１７ｄは算出した拘束力とワーク固定治具１に設定される固有拘束力との大小関係を判定する。

例えば、インジケータ１７ａが、図３の（ａ）に示すように、上向きの三角形の発光部（上昇指示部１７ａＵ）、四角形の発光部（最適指示部１７ａＣ）、下向きの三角形の発光部（下降指示部１７ａＤ）を備える場合、計測制御部１７ｄは、算出した拘束力が固有拘束力と等しいときは最適指示部１７ａＣを発光させ、算出した拘束力が固有拘束力より大きいときは下降指示部１７ａＤを発光させ、算出した拘束力が固有拘束力より小さいときは上昇指示部１７ａＵを発光させる。
このように、計測制御部１７ｄは、算出した拘束力と固有拘束力の大小関係の判定結果をインジケータ１７ａを介して表示する。

図１に示すワーク２をワークテーブル３に固定する作業者は、上昇指示部１７ａＵ（図３の（ａ）参照）が発光しているときは締結具１３をさらに締め付けて、クランプピン１６がワーク２を固定する拘束力を高める。
一方、下降指示部１７ａＤ（図３の（ａ）参照）が発光しているとき、当該作業者は締結具１３を緩めて、クランプピン１６がワーク２を固定する拘束力を低くする。
そして、最適指示部１７ａＣ（図３の（ａ）参照）が発光した状態で、当該作業者は締結具１３の締め付け作業を止める。

ワーク２は、ワーク固定治具１（図２の（ａ）参照）に設定される固有拘束力でワークテーブル３に固定される。
つまり、作業者は、インジケータ１７ａの最適指示部１７ａＣが発光するように締結具１３の締め付け作業をすることで、ワーク２をワーク固定治具１（図１参照）の固有拘束力で、容易にワークテーブル３に固定できる。

なお、固有拘束力は、所定の幅を持って設定されていてもよい。
この場合、計測制御部１７ｄは、算出した拘束力が固有拘束力の範囲内にあるときは最適指示部１７ａＣを発光させ、算出した拘束力が固有拘束力の上限より大きいときは下降指示部１７ａＤを発光させ、算出した拘束力が固有拘束力の下限より小さいときは上昇指示部１７ａＵを発光させる。

また本実施形態の状態表示手段は、上昇指示部１７ａＵ、最適指示部１７ａＣ、下降指示部１７ａＤからなるインジケータ１７ａとしたが、例えば、赤色、緑色、オレンジ色の３色で発光可能なＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる状態表示手段としてもよい（図示せず）。
この場合、計測制御部１７ｄは、例えば、算出した拘束力が固有拘束力と等しい場合は図示しないＬＥＤを緑色で発光させ、算出した拘束力が固有拘束力より大きいときは図示しないＬＥＤを赤色で発光させ、算出した拘束力が固有拘束力より小さいときは図示しないＬＥＤをオレンジ色で発光させるように構成されればよい。

その他、例えばブザー音の違いによって、算出した拘束力と固有拘束力の大小関係を示す状態表示手段であってもよい。
つまり、算出した拘束力が固有拘束力と等しい場合と、算出した拘束力が固有拘束力より大きい場合と、算出した拘束力が固有拘束力より小さい場合と、を識別可能であれば、状態表示手段の形態は限定されない。

本実施形態に係るクランプ本体１５（図３の（ｂ）参照）は、例えば図４に示すように組み立てられる。
インジケータ１７ａと、回路基板１７ＰＷＢと、が取り付けられたパネル部材１７ＰＮＬが、２つのひずみ計１７ｂが取り付けられている貫通孔１５ａを塞ぐようにクランプ本体１５に取り付けられる。
なお、回路基板１７ＰＷＢには、ひずみ計１７ｂが接続されるコネクタ１７ＣＮ、受電部１７ｆ、荷重算出部１７の機能を実現するためのワンチップマイコンやメモリなどの電子部品（図示せず）が実装されていることが好適である。そして、受電部１７ｆは、外部端末装置１８（図３の（ａ）参照）から送信される起動電波を受信しやすいように、例えば、クランプ本体１５の背面（パネル部材１７ＰＮＬが固定される面と対向する面）の側に備わることが好ましい。

回路基板１７ＰＷＢは、インジケータ１７ａと電気的に接続され、さらに、パネル部材１７ＰＮＬから貫通孔１５ａに向かって起立するように取り付けられる。このような構成によって、パネル部材１７ＰＮＬが貫通孔１５ａを塞ぐようにクランプ本体１５に取り付けられたとき、回路基板１７ＰＷＢを貫通孔１５ａ内に収納することができる。
また、パネル部材１７ＰＮＬは、ネジなどの締結部材ＳＣでクランプ本体１５に固定される。

２つのひずみ計１７ｂは、例えばフィルム基板で構成され、端子部１７ｂｔがフレキシブルケーブルとして形成される構成とすれば、貫通孔１５ａに収納された回路基板１７ＰＷＢに実装されるコネクタ１７ＣＮと２つのひずみ計１７ｂの端子部１７ｂｔを容易に接続できる。

そして、一方がパネル部材１７ＰＮＬで閉塞された貫通孔１５ａにモールド材を充填すると、貫通孔１５ａ内に備わる２つのひずみ計１７ｂおよび回路基板１７ＰＷＢが外部環境から遮断されたクランプ本体１５を構成できる。
このように、２つのひずみ計１７ｂおよび回路基板１７ＰＷＢが外部環境から遮断されると、図示しない工作機がワーク２（図２の（ａ）参照）を加工する作業中に発生する、潤滑油、冷却水、各種気体、切削屑等から２つのひずみ計１７ｂおよび回路基板１７ＰＷＢを保護することができ、高い耐環境性を備えたクランプ部１４を構成できる。

なお、貫通孔１５ａに充填する素材は、図示しない工作機がワーク２（図２の（ａ）参照）を加工する作業中に発生する、潤滑油、冷却水、各種気体、切削屑等に対する耐性を有し、かつ、電気的に絶縁性能を有する素材であれば、モールド材に限定するものではない。

以上のように構成されるクランプ部１４の荷重算出部１７（図３の（ａ）参照）は、外部端末装置１８の電力供給部１８ａ（図３の（ａ）参照）が受電部１７ｆ（図３の（ａ）参照）に接近して起動電波を発信し、受電部１７ｆの起電力で電力が発生すると起動する。
例えば、ワークテーブル３（図１参照）にワーク２（図１参照）を固定する作業者が、図３の（ａ）に示す外部端末装置１８の電力供給部１８ａを荷重算出部１７の受電部１７ｆに近接させて外部端末装置１８に備わる図示しないスイッチをＯＮすると、電力供給部１８ａから受電部１７ｆに向けて起動電波を発振する構成とすれば、作業者は、ワーク２をワークテーブル３に固定するときに荷重算出部１７を起動できる。
そして、計測制御部１７ｄは、ひずみ計１７ｂからアンプ１７ｃを介して入力される電気信号（ひずみの検出値）に基づいて拘束力を算出し、算出した拘束力に基づいてインジケータ１７ａを制御する。

ワークテーブル３（図１参照）にワーク２（図１参照）を固定する作業者は、前記したようにインジケータ１７ａ（図２の（ｂ）参照）の表示を確認しながら、締結具１３（図２の（ａ）参照）の締め付け作業をすることで、容易に、ワーク固定治具１（図２の（ａ）参照）に設定される固有拘束力でワーク２をワークテーブル３に固定できるという優れた効果を奏する。

また、本実施形態に係る荷重算出部１７（図３の（ａ）参照）は、電源用の部品を備えることなく、外部端末装置１８から無線による電磁誘導で電力が供給されることから、荷重算出部１７が備わるクランプ本体１５（図２の（ａ）参照）を小型化することができ、ひいては、ワーク固定治具１（図１参照）を小型化できる。

なお、本実施形態に係る荷重算出部１７（図３の（ａ）参照）は、作業者が、ワーク２を固定する作業の間、外部端末装置１８の電力供給部１８ａ（図３の（ａ）参照）を荷重算出部１７の受電部１７ｆ（図３の（ａ）参照）の近傍に保持しておくことが好ましい。

そこで、例えば図５の（ａ）に示すように、クランプ本体１５の背面（パネル部材１７ＰＮＬ（図４参照）が固定される面と対向する面）に磁石１５ｍを備え、外部端末装置１８を磁力で吸着保持可能に構成してもよい。この構成によると、作業者は、ワーク２を固定する作業の間、外部端末装置１８を手に持った状態でいることが不要となり、作業者の負担を軽減できる。

また、図５の（ｂ）に示すように、外部端末装置１８を、例えば端末電源部１８ｂ（図３の（ａ）参照）を内蔵する本体部１８ＢＤと電力供給部１８ａ（図３の（ａ）参照）を内蔵する小型のヘッド部１８ＨＤに分離し、ヘッド部１８ＨＤのみをクランプ本体１５の背面に磁石１５ｍで吸着する構成であってもよい。小型のヘッド部１８ＨＤは軽量化することができ、ヘッド部１８ＨＤを磁石１５ｍで確実に吸着保持することができる。この構成によっても、作業者の負担を軽減できる。

《変形例１》
本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更が可能である。
例えば、図６の（ａ）に示すように、荷重算出部１７に、外部端末装置１８に向けてデータを無線送信可能な本体側送受信部１７ｇを備え、外部端末装置１８に、本体側送受信部１７ｇが送信するデータを受信する端末側送受信部１８ｄを備える構成としてもよい。
なお、図６の（ａ）において、図３の（ａ）に示す構成要素と同じ要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。

荷重算出部１７の本体側送受信部１７ｇは、計測制御部１７ｄが算出する拘束力をデータとして外部端末装置１８の端末側送受信部１８ｄに送信する。
そして、外部端末装置１８に、端末制御部１８ｃと表示部１８ｅを備え、端末側送受信部１８ｄが受信したデータを端末制御部１８ｃがデータ処理し、表示部１８ｅに拘束力を数値として表示するように構成してもよい。この構成の場合、外部端末装置１８の表示部１８ｅは、例えば液晶表示装置などを備えて数値を表示可能であることが好適である。
また、本体側送受信部１７ｇは、外部端末装置１８にデータを送信しやすい位置に備わることが好ましく、例えば、受電部１７ｆと同様に、クランプ本体１５（図４参照）の背面（パネル部材１７ＰＮＬ（図４参照）が固定される面と対向する面）の側に配置されることが好適である。

この構成によると、ワークテーブル３（図１参照）にワーク２（図１参照）を固定する作業者は、外部端末装置１８の表示部１８ｅに表示される拘束力を確認しながら、締結具１３（図１参照）を締め付けることができ、容易に好適な拘束力でワークテーブル３にワーク２を固定できる。

また、外部端末装置１８に、メモリカードなど、着脱式の記憶媒体１８ｍを装着可能なスロット１８ｓを備える構成としてもよい。そして、端末制御部１８ｃが、端末側送受信部１８ｄが受信したデータをデータ処理し、拘束力を記憶媒体１８ｍに書き込む構成とすれば、荷重算出部１７の計測制御部１７ｄが算出する拘束力を記憶媒体１８ｍに保存できる。このとき、ＩＤ番号１７ｅ１をともに記憶媒体１８ｍに書き込む構成としてもよい。

また、端末制御部１８ｃが、記憶媒体１８ｍに保存されている拘束力やＩＤ番号１７ｅ１を読み出し、表示部１８ｅに表示可能な構成とすれば、作業者は、後日、記憶媒体１８ｍに保存されている拘束力を確認できる。このような構成によると、作業者は、記憶媒体１８ｍに保存されている拘束力を、ワークテーブル３（図１参照）にワーク２（図１参照）を固定するときの情報として利用することができる。したがって、作業者がワーク２を常に同じ拘束力でワークテーブル３に固定でき、作業品質を均一に維持できる。

さらに、ワーク固定治具１（図１参照）を校正したときの校正データを本体側送受信部１７ｇを介して送信する構成とし、端末側送受信部１８ｄが受信した校正データを端末制御部１８ｃが記憶媒体１８ｍに書き込む構成とすれば、校正データを記憶媒体１８ｍに保存できる。そして、ワーク固定治具１の設定を変更するときや再度校正するときに、記憶媒体１８ｍに保存した校正データを使用できる。

また、外部端末装置１８に表示部１８ｅを備える場合、荷重算出部１７にインジケータ１７ａを備えない構成であってもよい。

また、図示はしないが、表示部１８ｅの代わりに、上昇指示部、最適指示部、下降指示部からなるインジケータを備える外部端末装置１８とし、荷重算出部１７の計測制御部１７ｄは、算出した拘束力と固有拘束力の大小関係の判定結果をデータとして本体側送受信部１７ｇから送信する構成としてもよい。
外部端末装置１８の端末制御部１８ｃが、荷重算出部１７の本体側送受信部１７ｇから送信される当該データに基づいて外部端末装置１８のインジケータを制御し、荷重算出部１７の計測制御部１７ｄが算出した拘束力と固有拘束力の大小関係を外部端末装置１８に備わるインジケータで表示する構成とすれば、ワークテーブル３（図１参照）にワーク２（図１参照）を固定する作業者は、外部端末装置１８のインジケータを確認しながら、締結具１３（図１参照）を締め付けることができる。

《変形例２》
また、図６の（ｂ）に示すように、外部端末装置１８の端末側送受信部１８ｄから荷重算出部１７の本体側送受信部１７ｇにデータ送信可能な構成としてもよい。
なお、図６の（ｂ）において、図６の（ａ）に示す構成要素と同じ要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。

そして、外部端末装置１８に、例えば、ワーク固定治具１（図１参照）の固有拘束力を入力可能な入力部１８ｇ（テンキーなど）を備え、端末制御部１８ｃは、入力部１８ｇから入力されたデータを端末側送受信部１８ｄを介して荷重算出部１７に向けて送信可能な構成とする。

ワークテーブル３（図１参照）にワーク２（図１参照）を固定する作業者が、入力部１８ｇから、ワーク固定治具１（図１参照）に設定する固有拘束力と、当該固有拘束力に対応するＩＤ番号１７ｅ１を入力すると、端末制御部１８ｃは、入力された固有拘束力とＩＤ番号１７ｅ１を端末側送受信部１８ｄを介して荷重算出部１７の本体側送受信部１７ｇに送信する。
荷重算出部１７の本体側送受信部１７ｇは、受信したデータ（固有拘束力とＩＤ番号１７ｅ１）を計測制御部１７ｄに入力し、計測制御部１７ｄは入力されたデータに基づいて、メモリ１７ｅに記憶される固有拘束力とＩＤ番号１７ｅ１を更新する。
すなわち、メモリ１７ｅに記憶される固有拘束力とＩＤ番号１７ｅ１を、外部端末装置１８から送信された固有拘束力とＩＤ番号１７ｅ１で更新する。

この構成によると、作業者は、ワーク固定治具１（図１参照）に設定される固有拘束力とＩＤ番号１７ｅ１を、外部端末装置１８を利用して容易に変更することができる。

さらに、図６の（ａ）に示す着脱式の記憶媒体１８ｍを装着可能なスロット１８ｓを備え、記憶媒体１８ｍに記憶された拘束力をワーク固定治具１（図１参照）に設定する固有拘束力として読み出し、当該固有拘束力に対応するＩＤ番号１７ｅ１とともに端末側送受信部１８ｄを介して荷重算出部１７の本体側送受信部１７ｇに送信する構成とすれば、記憶媒体１８ｍに記憶された拘束力を、固有拘束力としてワーク固定治具１に設定できる。

また、表示部１８ｅ（図６の（ａ）参照）に荷重算出部１７の計測制御部１７ｄ（図６の（ａ）参照）が算出する拘束力を表示し、さらに、入力部１８ｇ（図６の（ｂ）参照）から入力される固有拘束力とＩＤ番号１７ｅ１に基づいてメモリ１７ｅ（図６の（ａ）参照）が更新される構成であってもよい。

さらに、図１に示すように、ワーク２を上方からワークテーブル３に押し付けるワーク固定治具１に限定されず、図示はしないが、ワークテーブル３に起立する係止部等に向かって、ワーク２を側面から押し付けて固定する固定治具に本実施形態、変形例１および変形例２を適用することも可能である。

１ワーク固定治具
２ワーク
３ワークテーブル（テーブル）
１０脚部
１２腕部
１２ａクランプ取付ネジ（荷重入力部）
１４クランプ部
１７荷重算出部
１７ａインジケータ（状態表示手段）
１７ｂひずみ計（ひずみ検出手段）
１７ｄ計測制御部（制御手段）
１７ｅ１ＩＤ番号（識別データ）
１７ｅ２補正データ
１７ｆ受電部（電源部）
１８外部端末装置

Claims

テーブルに載置されるワークと荷重入力部の間に配設され、前記荷重入力部から印加される入力荷重で前記ワークを前記テーブルに押し付けて固定するクランプ部と、
前記クランプ部から前記ワークに印加される拘束力を算出する荷重算出部と、を備えるワーク固定治具であって、
前記荷重算出部は、
前記クランプ部が前記ワークを前記テーブルに押し付けているときに当該クランプ部に発生する圧縮ひずみを検出するひずみ検出手段と、
前記ひずみ検出手段が検出する前記圧縮ひずみの検出値に基づいて前記拘束力を算出する制御手段と、を含んで構成され、
前記ワークに応じて決定される最適な前記拘束力として前記クランプ部に設定される固有拘束力を識別するための識別データを有し、
前記固有拘束力は前記クランプ部の固有値として設定され、
前記制御手段は、前記クランプ部に設定される前記固有拘束力を、前記識別データに基づいて取得するとともに、前記ひずみ検出手段が前記圧縮ひずみを検出するときの検出値に基づいて補正データを利用して前記拘束力を算出し、
さらに、前記識別データに基づいて取得した前記固有拘束力と前記圧縮ひずみの検出値に基づいて算出した前記拘束力の大小関係を判定し、
前記補正データは、基準値として前記クランプ部に設定される前記拘束力の値と、前記基準値となる前記拘束力を前記テーブルに載置された前記ワークに印加したときに前記ひずみ検出手段が前記圧縮ひずみを検出した検出値との関係を示し、
前記制御手段は、前記拘束力を算出する際に前記補正データを利用することによって、前記ひずみ検出手段が前記圧縮ひずみを検出した検出値の誤差を補正することを特徴とするワーク固定治具。
前記制御手段は、前記大小関係の判定結果を、前記荷重算出部に備わる状態表示手段を介して表示することを特徴とする請求項１に記載のワーク固定治具。
前記荷重算出部は、
外部端末装置から送信される電磁波を受信して電磁誘導によって起電力を発生する電源部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワーク固定治具。
前記クランプ部は、
前記テーブルに起立する脚部から前記ワークの上方に伸延する腕部に備わる前記荷重入力部と前記ワークの間に備わり、
前記腕部が前記脚部に締結されたときに前記腕部が撓んで発生する荷重が、前記荷重入力部から前記入力荷重として印加されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のワーク固定治具。