JP6531922B2 - 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ることにより、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がピストンの変位量に基づいて所定角度で回動し、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、特開２００１−１１３４６８号公報及び欧州特許出願公開第０６３６４４９号明細書参照）。

また、特開２００１−１１３４６８号公報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ってクランプアームの回動状態を検出している。

上述した従来技術では、ピストンロッドと共にストローク変位する検出部の位置を検出することにより、クランプアームの回動状態を間接的に検出している。換言すれば、クランプアームの回動動作を直接的に検出しているわけではない。そのため、検出部の位置とクランプアームの位置との対応関係（クランプアームの回動状態の検出精度）には、トグルリンク機構の加工精度や組付精度等が影響する。従って、このような間接的な検出方法では、クランプアームの回動状態の検出精度を向上させることが容易ではない。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、クランプアームの回動状態を簡易な構成で直接的且つ高精度に検出することができる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、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おいて、クランプボディと、前記クランプボディに設けられた駆動手段と、前記駆動部の作用下に前記クランプアームと一体的に回動する回動軸と、前記クランプアームの回動位置を検出する検出部と、を備え、前記検出部は、前記回動軸に設けられると共に所定のカム面を含み、且つ当該回動軸の中心から前記カム面までの半径方向の距離が周方向に沿って変化するように形成されたカム部と、前記回動軸の回動に伴って変位する前記カム面の位置を検出するカム面用近接センサと、を有していることを特徴とする。

このような構成によれば、クランプアームと一体的に回動する回動軸に設けられたカム部のカム面の位置をカム面用近接センサで検出するので、クランプアームの回動状態を簡易な構成で直接的且つ高精度に検出することができる。

上記のクランプ装置において、前記カム面用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、前記カム面用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判定部をさらに備えていてもよい。

このような構成によれば、クランプ状態及び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、前記クランプアームの回動角度範囲を調整する回動角度範囲調整機構をさらに備えていてもよい。

このような構成によれば、形状や大きさの異なる様々なワークをクランプすることができる。

上記のクランプ装置において、前記カム部は、金属材料で構成されており、前記カム面用近接センサは、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、カム面用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、前記カム面用近接センサは、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カム面用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。

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て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て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、をさらに備えていてもよい。

このような構成によれば、ユーザは、クランプ灯及びアンクランプ灯を視認することにより、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、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カム面用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カム面用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、をさらに備えていてもよい。

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、前記駆動部は、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、前記ピストンに連結されたピストンロッドと、を有し、前記ピストンロッドには、前記ピストンの往復運動を前記回動軸の回動動作に変換するリンク機構が設けられ、前記検出部は、前記ピストンロッドと共にストローク変位する検出体と、前記クランプ状態における前記検出体の位置を検出する検出体用近接センサと、をさらに有し、前記判定部は、前記クランプ状態であると判定した場合に、前記検出体用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してもよい。

このような構成によれば、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、前記検出体のうち前記検出体用近接センサに対向する部位には、前記ピストンロッドの軸線に対して傾斜する検出面が形成され、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検出体用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してもよい。

このような構成によれば、検出体用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て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さらに備えていてもよい。

このような構成によれば、ユーザは、クランプ力発生灯を視認することにより、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。

上記のクランプ装置において、前記カム面用近接センサの出力信号に基づいて前記クランプアームの角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角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、をさらに備えていてもよい。

このような構成によれば、カム面用近接センサの出力信号を用いてクランプアームの角速度を算出しているので、クランプアームの角速度を検出する新たなセンサを設けなくても簡易な構成でクランプアームの角速度が速度閾値以下であるか否かを判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て前記速度判定部にて前記角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さらに備えていてもよい。

このような構成によれば、ユーザは、速度灯を視認することにより、クランプアームの角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、前記判定部は、前記カム面用近接センサの出力信号が前記クランプ閾値によって定められるクランプ許容範囲内にあり、且つ前記クランプアームの角速度又は角加速度がゼロである場合に前記クランプ状態であると判定してもよい。

このような構成によれば、クランプ閾値が完全なクランプ状態（クランプアームがワークに接触して停止している状態）におけるカム面用近接センサの出力信号よりも手前（アンクランプ側）に設定されている場合であっても、完全なクランプ状態を確実且つ容易に判定することができる。

上記のクランプ装置において、前記判定部は、前記カム面用近接センサの出力信号が前記クランプ閾値によって定められるクランプ許容範囲内にあり、且つ前記クランプアームの角速度又は角加速度が所定時間継続してゼロである場合に前記クランプ状態であると判定してもよい。

このような構成によれば、ワークのクランプ時にクランプアームが減衰振動した場合であっても、完全なクランプ状態を確実且つ容易に判定することができる。

上記のクランプ装置において、前記判定部は、前記カム面用近接センサの出力信号が前記アンクランプ閾値によって定められるアンクランプ許容範囲内にあり、且つ前記角速度又は前記角加速度がゼロである場合に前記アンクランプ状態であると判定してもよい。

このような構成によれば、アンクランプ閾値が完全なアンクランプ状態（クランプアームがワークに接触することなく停止している状態）におけるカム面用近接センサの出力信号よりも手前（クランプ側）に設定されている場合であっても、完全なアンクランプ状態を確実且つ容易に判定することができる。

上記のクランプ装置において、前記判定部は、前記カム面用近接センサの出力信号が前記アンクランプ閾値によって定められるアンクランプ許容範囲内にあり、且つ前記角速度又は前記角加速度が所定時間継続してゼロである場合に前記アンクランプ状態であると判定してもよい。

このような構成によれば、ワークのアンクランプ時にクランプアームが減衰振動した場合であっても、完全なアンクランプ状態を確実且つ容易に判定することができる。

上記のクランプ装置において、前記カム面用近接センサの出力信号に基づいて前記角速度又は前記角加速度を算出する速度算出部をさらに備えていてもよい。

このような構成によれば、クランプアームの角速度又は角加速度を検出する新たなセンサを設けなくてもクランプアームの角速度又は角加速度を容易に取得することができる。

本発明によれば、クランプアームと一体的に回動する回動軸に設けられたカム部のカム面の位置をカム面用近接センサで検出するので、クランプアームの回動状態を簡易な構成で直接的且つ高精度に検出することができる。

上記の目的、特徴及び利点は、添付した図面を参照して説明される以下の実施の形態の説明から容易に諒解されるであろう。

図１は、本発明の第１実施形態に係るクランプ装置の正面図である。 図２は、図１のクランプ装置の一部分解斜視図である。 図３は、図１のクランプ装置のクランプ状態を示す縦断面図である。 図４は、第１実施形態に係るクランプ装置のブロック図である。 図５は、図３の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。 図６は、図３のカム部のカム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したグラフである。 図７は、本発明の第２実施形態に係るクランプ装置のクランプ状態を示す縦断面図である。 図８は、第２実施形態に係るクランプ装置のブロック図である。 図９は、図７の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。 図１０は、検出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。 図１１は、本発明の第３実施形態に係るクランプ装置のブロック図である。 図１２Ａは、図１１のカム部の第１状態を示す断面模式図であり、図１２Ｂは、当該カム部の第２状態を示す断面模式図である。 図１３は、図１１のカム部のカム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したグラフである。 図１４Ａは、図１１に示すクランプ装置のクランプ動作を説明するための第１のタイミングチャートであり、図１４Ｂは、当該クランプ装置のアンクランプ動作を説明するための第２のタイミングチャートである。 図１５Ａは、図１１に示すクランプ装置のクランプ動作を説明するための第３のタイミングチャートであり、図１５Ｂは、当該クランプ装置のアンクランプ動作を説明するための第４のタイミングチャートである。 図１６Ａは、図１１に示すクランプ装置のクランプ動作を説明するための第５のタイミングチャートであり、図１６Ｂは、当該クランプ装置のアンクランプ動作を説明するための第６のタイミングチャートである。 図１７Ａは第１変形例に係るカム部を示す断面模式図であり、図１７Ｂは第２変形例に係るカム部を示す断面模式図であり、図１７Ｃは第３変形例に係るカム部を示す断面模式図である。

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。なお、以下では、図３、図５、図７、及び図９に示す方向から視てクランプアームの回転方向（時計回り及び反時計回り）を説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るクランプ装置１０Ａは、図１〜図３に示すように、駆動部１２と、駆動部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、駆動部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の回動位置を検出する検出部１８と、コントロールユニット２０とを備えている。

駆動部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のストロークを調整することによってクランプアーム１７の回動角度範囲を調整する調整ボルト（回動角度範囲調整機構）４２が螺合されている。調整ボルト４２は、その螺回作用下に第１シリンダ室３２の突出長を調整可能となっており、その第１シリンダ室３２内に位置する頭部には、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。調整ボルト４２は、ロックナット４６が螺回されることによりエンドブロック２４に固定される。

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１０Ａ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が接続されている。

ナックルジョイント６２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してピストンロッド３０の他端部が装着される断面略Ｔ字状の溝部６４が形成されている。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）に沿って延在したナックルピン６６が挿通する孔部が形成されている。

リンク機構１６は、ピストン２６の往復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ことにより、回動軸８２にアーム支持部８６を介して設けら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、クランプボディ１４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の軸線に直交する線分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、シリンダ流体圧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。

検出部１８は、回動軸８２の外周面に固定されたカム部９８と、カム部９８のカム面１００の位置を検出する近接センサ（カム面用近接センサ）１０２とを有している。カム部９８は、回動軸８２の中心からカム面１００までの半径方向の距離が周方向に沿って変化するように形成されている。また、カム部９８は、鉄等の渦電流損が発生する金属材料により構成されている。

図４に示すように、本実施形態では、近接センサ１０２は、誘導型近接センサとして構成されており、カム面１００の近傍に配設された検出コイル１０４と、検出コイル１０４に電気的に接続された発振回路部１０６と、発振回路部１０６に電気的に接続された検出回路部１０８とを含む。

検出コイル１０４は、そのコイル面がカム面１００に対向するように配設されている。発振回路部１０６は、検出コイル１０４を所定の発振周波数で発振駆動する。検出回路部１０８は、発振回路部１０６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、近接センサ１０２は、回動軸８２の回転に伴うカム面１００と検出コイル１０４との離間距離ｄ１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、カム面１００の位置（クランプアーム１７の回動位置）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、近接センサ１０２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１２２、及び速度灯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１２５、速度判定部１２７、閾値設定部１２６、及び出力部１２８を有している。

判定部１２４は、近接センサ１０２の検出回路部１０８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Ｚ１と称する）とクランプ閾値Ｚａとの比較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１２４は、検出共振インピーダンスＺ１とアンクランプ閾値Ｚｂ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。

速度算出部１２５は、検出共振インピーダンスＺ１に基づいてクランプアーム１７（回動軸８２）の角速度を算出する。詳細には、速度算出部１２５は、検出共振インピーダンスＺ１を常時微分する（差分を用いる）ことにより角速度を算出する。速度判定部１２７は、速度算出部１２５にて算出されたクランプアーム１７の角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１２７は、速度算出部１２５にて算出されたクランプアーム１７の角速度が速度閾値よりも大きいか否かを判定しても構わない。

閾値設定部１２６は、校正用ボタン１１２が第１操作されたときの検出回路部１０８の出力信号（検出共振インピーダンスＺ１）に基づいてクランプ閾値Ｚａを設定する。また、閾値設定部１２６は、校正用ボタン１１２が第２操作されたときの検出共振インピーダンスＺ１に基づいてアンクランプ閾値Ｚｂを設定する。

閾値設定部１２６にて設定されたクランプ閾値Ｚａ及びアンクランプ閾値Ｚｂは、前記記憶部に記憶される。出力部１２８は、アンクランプ灯１２０、クランプ灯１２２、及び速度灯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１０Ａ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、この初期状態において、クランプ閾値Ｚａ及びアンクランプ閾値Ｚｂは設定されて前記記憶部に記憶されているものとする。

まず、ユーザは、クランプ装置１０Ａ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１０Ａ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１２２及び速度灯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、回動軸８２に固定されたカム部９８も回動軸８２と一体的に回転するため、カム面１００と検出コイル１０４との離間距離ｄ１が短くなると共に検出共振インピーダンスＺ１が小さくなる（図６参照）。

検出共振インピーダンスＺ１がアンクランプ閾値Ｚｂよりも大きい場合、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１２８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共に回動軸８２がさらに回転し、検出共振インピーダンスＺ１がクランプ閾値Ｚａ以上アンクランプ閾値Ｚｂ以下になったときに、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１２８はアンクランプ灯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１２２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、回動軸８２のさらなる回転によりクランプアーム１７がワークに接触し、検出共振インピーダンスＺ１がクランプ閾値Ｚａ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１２８はアンクランプ灯１２０を消灯させたままクランプ灯１２２を点灯させる。これにより、ユーザは、クランプ灯１２２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。

また、速度算出部１２５は、検出共振インピーダンスＺ１がクランプ閾値Ｚａに到達した時点（又は到達する直前）のクランプアーム１７の角速度（クランプ速度）を算出する。そして、速度判定部１２７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１２７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１２８は速度灯１２３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。よって、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１０Ａ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。

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。

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、回動軸８２に固定されたカム部９８も回動軸８２と一体的に回転するため、カム面１００と検出コイル１０４との離間距離ｄ１が長くなると共に検出共振インピーダンスＺ１が大きくなる（図６参照）。

検出共振インピーダンスＺ１がクランプ閾値Ｚａ以上アンクランプ閾値Ｚｂ以下になったときに、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１２８はクランプ灯１２２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１２２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Ｚ１がアンクランプ閾値Ｚｂよりも大きくなったときに、判定部１２４はアンクランプ状態であると判定する。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１２８はクランプ灯１２２を消灯させたままアンクランプ灯１２０を点灯させる。

これにより、ユーザは、アンクランプ灯１２０の点灯を視認することで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１２５は、検出共振インピーダンスＺ１がアンクランプ閾値Ｚｂに到達した時点（又は到達する直前）のクランプアーム１７の角速度（アンクランプ速度）を算出する。そして、速度判定部１２７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１２７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１２８は速度灯１２３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１０Ａ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１０Ａでは、例えば、ワークの形状や大きさに応じて、クランプアーム１７の回動角度範囲の調整やクランプ閾値Ｚａ及びアンクランプ閾値Ｚｂの設定が行われる。

クランプアーム１７の回動角度範囲を調整する場合、調整ボルト４２を螺回することにより調整ボルト４２の第１シリンダ室３２への突出長を変更する。これにより、ピストン２６のストローク長が変更されるため、ピストン２６の直線運動の作用下にリンク機構１６を介して回動する回動軸８２及びクランプアーム１７の回動角度範囲が変更される。

なお、クランプアーム１７の回動角度範囲を広げたい場合には、調整ボルト４２の第１シリンダ室３２への突出長を小さくし、クランプアーム１７の回動範囲を狭くしたい場合には、調整ボルト４２の第１シリンダ室３２への突出長を大きくする。

また、クランプ閾値Ｚａ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）。これにより、この時の検出共振インピーダンスＺ１の値に基づいて新たなクランプ閾値Ｚａ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。

さらに、アンクランプ閾値Ｚｂ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、この時の検出共振インピーダンスＺ１の値に基づいて新たなアンクランプ閾値Ｚｂ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Ｚａ及びアンクランプ閾値Ｚｂ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Ｚａ及びアンクランプ閾値Ｚｂの両方を設定することができる。

本実施形態によれば、クランプアーム１７と一体的に回動する回動軸８２に設けられたカム部９８のカム面１００の位置を近接センサ１０２で検出するので、クランプアーム１７の回動状態を簡易な構成で直接的且つ高精度に検出することができる。

また、近接センサ１０２の出力信号（検出共振インピーダンスＺ１）とクランプ閾値Ｚａとの比較に基づいてワークのクランプ状態を判定部１２４にて判定し、検出共振インピーダンスＺ１とアンクランプ閾値Ｚｂとの比較に基づいてワークのアンクランプ状態を判定部１２４にて判定している。そのため、クランプ状態及び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、校正用ボタン１１２が押圧されたときの検出共振インピーダンスＺ１に基づいてクランプ閾値Ｚａ及びアンクランプ閾値Ｚｂが設定されるので、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Ｚａ及びアンクランプ閾値Ｚｂを容易に設定することができる。

さらにまた、調整ボルト４２を螺回して第１シリンダ室３２への調整ボルト４２の突出長を調整することにより、クランプアーム１７の回動角度範囲（クランプアーム１７のアンクランプ側の最大開き角度）を調整することができる。

本実施形態では、カム部９８を金属材料で構成すると共に近接センサ１０２として誘導型近接センサを用いている。これにより、例えば、近接センサ１０２として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１０Ａを使用する場合であっても、近接センサ１０２をより安定して動作させることができる。

また、近接センサ１０２が金属を含んで構成されたクランプボディ１４内に配設されているので、磁気シールド効果により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。さらに、近接センサ１０２をクランプボディ１４の外側に配設した場合と比較してクランプ装置１０Ａを小型化することができる。

さらにまた、ユーザから視認可能にクランプ灯１２２及びアンクランプ灯１２０を設けているので、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。

本実施形態では、近接センサ１０２の出力信号を用いてクランプアーム１７の角速度（クランプ速度及びアンクランプ速度）を算出している。そのため、クランプアーム１７の角速度を検出する新たなセンサを設けなくても簡易な構成でクランプアーム１７の角速度が速度閾値以下であるか否かを判定することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るクランプ装置１０Ｂについて説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態に係るクランプ装置１０Ａの構成要素と同様の作用及び効果を奏する構成要素には同一の参照符号を付しその詳細な説明を省略する。後述する第３実施形態についても同様である。

図７に示すように、本実施形態に係るクランプ装置１０Ｂを構成する検出部１４０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（検出体）１４２と、近接センサ（検出体用近接センサ）１４４とを有している。

ナックルジョイント１４２は、鉄等の渦電流損が発生する金属材料で構成されている。ワークのクランプ状態において、ナックルジョイント１４２のうち回動軸８２とは反対側（図７の左側）に指向する部位には、第１リンク部６８が位置する側（矢印Ｂ方向）に向かって回動軸８２が位置する側（図７の右側）に傾斜する検出面１４６が形成されている。

近接センサ１４４は、クランプボディ１４内に配設されてワークのクランプ状態におけるナックルジョイント１４２の検出面１４６の位置を検出する。図８に示すように、近接センサ１４４は、検出コイル１４８、発振回路部１５０、及び検出回路部１５２を有する誘導型近接センサであって、上述した近接センサ１０２と同様に構成されている。

このように、ナックルジョイント１４２を金属材料で構成すると共に磁気シールド効果を有するクランプボディ１４内に誘導型近接センサとして構成された近接センサ１４４を配設しているので、溶接の際に発生する直流磁界の影響を受け難く近接センサ１４４をより安定して動作させることができる。

検出コイル１４８は、そのコイル面がワークのクランプ状態におけるナックルジョイント１４２の検出面１４６に近接して対向するように配設されている。すなわち、近接センサ１４４は、ピストン２６の往復運動に伴う検出面１４６と検出コイル１４８との離間距離ｄ２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、ワークのクランプ状態における検出面１４６の位置を検出する。

表示部１５４は、外部から視認可能なクランプ力発生灯１５６を含む。コントロールユニット１５８の判定部１６０は、クランプ状態であると判定した場合に、近接センサ１４４の出力信号と所定のクランプ力発生閾値Ｚｃ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。

閾値設定部１６２は、所定のクランプ閾値Ｚａ、アンクランプ閾値Ｚｂ、及びクランプ力発生閾値Ｚｃを設定する。具体的には、閾値設定部１６２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ユーザが校正用ボタン１１２を連続して二度押し（第３操作）することにより、その時の近接センサ１４４の検出共振インピーダンスＺ２の値をクランプ力発生閾値Ｚｃ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力発生閾値Ｚｃを容易に変更することができる。閾値設定部１６２にて設定されたクランプ力発生閾値Ｚｃは、コントロールユニット１５８の図示しない記憶部に記憶される。

このように、本実施形態では、１つの校正用ボタン１１２でクランプ閾値Ｚａ、アンクランプ閾値Ｚｂ、及びクランプ力発生閾値Ｚｃの全てを設定することができる。出力部１６４は、判定部１６０にてクランプ力発生状態であると判定された場合にクランプ力発生灯１５６を点灯させる。

本実施形態に係るクランプ装置１０Ｂでは、流体圧の作用下にピストン２６がロッドカバー２８側に変位すると、ピストンロッド３０及びナックルジョイント１４２が第１リンク部６８側（矢印Ｂ方向）に変位すると共に回動軸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。

そして、ナックルジョイント１４２が近接センサ１４４の検出コイル１４８に対向する位置まで変位したときに、近接センサ１４４の検出回路部１５２から検出共振インピーダンスＺ２がコントロールユニット１５８に出力される。

また、判定部１６０は、近接センサ１０２の検出共振インピーダンスＺ１に基づいてワークがクランプ状態であると判定したとき、近接センサ１４４の検出共振インピーダンスＺ２とクランプ力発生閾値Ｚｃ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Ｚ２がクランプ力発生閾値Ｚｃ以上である場合、判定部１６０はワークに所定のクランプ力が発生していないと判定する。

続いて、ピストン２６がロッドカバー２８側にさらに変位してナックルジョイント１４２の検出面１４６と近接センサ１４４の検出コイル１４８との離間距離ｄ２が短くなると共に検出共振インピーダンスＺ２が小さくなる（図１０参照）。そして、検出共振インピーダンスＺ２がクランプ力発生閾値Ｚｃよりも小さくなったときに、判定部１６０はクランプ力発生状態であると判定する。判定部１６０にてクランプ力発生状態であると判定されると、出力部１６４はクランプ力発生灯１５６を点灯させる。これにより、ユーザは、クランプ力発生灯１５６を視認することでクランプ力発生状態を容易に確認することができる。

本実施形態によれば、判定部１６０は、ワークのクランプ状態であると判定した場合に、近接センサ１４４の出力信号とクランプ力発生閾値Ｚｃとの比較に基づいてワークに所定のクランプ力が発生しているか否かを判定するため、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できる。

また、ナックルジョイント１４２の検出面１４６が、第１リンク部６８に向かって回動軸８２が位置する側に傾斜している。換言すれば、ナックルジョイント１４２の検出面１４６がピストンロッド３０の軸線に対して傾斜しているので、近接センサ１４４の検出コイル１４８と検出面１４６との離間距離ｄ２を徐々に変化させることができる。これにより、近接センサ１４４の位置を変更することなくクランプ力発生閾値Ｚｃを容易に設定することができる。
（第３実施形態）

次に、本発明の第３実施形態に係るクランプ装置１０Ｃについて説明する。図１１に示すように、本実施形態に係るクランプ装置１０Ｃの検出部１６８は、カム部１７０を備えている。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、カム部１７０は、回動軸８２の中心からカム面１７２までの半径方向の距離が周方向に沿って徐々に大きくなるように形成されている。また、カム部１７０は、鉄等の渦電流損が発生する金属材料により構成されている。カム面１７２はカム部１７０の外周面の全周（３６０度の範囲）に設けられている。つまり、カム部１７０には、カム面１７２のうち最小半径の部位と最大半径の部位とを繋ぐ段差部１７４が設けられている。

完全なクランプ状態（クランプアーム１７がワークに接触して停止している状態）におけるカム面１７２と検出コイル１０４との間の離間距離はｄ１ａとなる（図１２Ａ参照）。完全なアンクランプ状態（クランプアーム１７がワークに接触することなく停止している状態）におけるカム面１７２と検出コイル１０４との間の離間距離はｄ１ｂとなる（図１２Ｂ参照）。

カム部１７０は、離間距離ｄ１ａの位置が離間距離ｄ１ｂよりも大きくなり、クランプアーム１７の回動中に段差部１７４が検出コイル１０４に対向しないように回動軸８２の外周面に固定されている。このようなカム部１７０を用いた場合、図１３に示すように、検出共振インピーダンスＺ１はカム面１７２と検出コイル１０４との間の離間距離ｄ１が短くなるに従ってリニアに（一次関数的に）小さくなる。

図１１に示すように、クランプ装置１０Ｃのコントロールユニット１７６は、速度算出部１２５、速度判定部１２７、出力部１２８、閾値設定部１７８、及び判定部１８２を有している。

閾値設定部１７８は、校正用ボタン１１２が第１操作されたときの検出共振インピーダンスＺ１にオフセット量を加算した値をクランプ閾値Ｚａとして設定する。本実施形態では、完全なクランプ状態で校正用ボタン１１２が第１操作されるため、閾値設定部１７８は、完全なクランプ状態の検出共振インピーダンスＺ１（クランプ共振インピーダンスＺａ０と称する）にオフセット量を加算した値をクランプ閾値Ｚａとして設定する。

また、閾値設定部１７８は、校正用ボタン１１２が第２操作されたときの検出共振インピーダンスＺ１にオフセット量を減算した値をアンクランプ閾値Ｚｂとして設定する。本実施形態では、完全なアンクランプ状態で校正用ボタン１１２が第２操作されるため、閾値設定部１７８は、完全なアンクランプ状態の検出共振インピーダンスＺ１（アンクランプ共振インピーダンスＺｂ０と称する）にオフセット量を減算した値をアンクランプ閾値Ｚｂとして設定する。

判定部１８２は、近接センサ１０２の出力信号（検出共振インピーダンスＺ１）がクランプ閾値Ｚａによって定められるクランプ許容範囲内にあり、且つ速度算出部１２５で算出されたクランプアーム１７の角速度が所定時間継続してゼロである場合にクランプ状態であると判定する。ここで、クランプ許容範囲とは、クランプ共振インピーダンスＺａ０とクランプ閾値Ｚａとの間の範囲をいう。

また、判定部１８２は、近接センサ１０２の出力信号（検出共振インピーダンスＺ１）がアンクランプ閾値Ｚｂによって定められるアンクランプ許容範囲内にあり、且つ速度算出部１２５で算出されたクランプアーム１７の角速度が所定時間継続してゼロである場合にアンクランプ状態であると判定する。ここで、アンクランプ許容範囲とは、アンクランプ共振インピーダンスＺｂ０とアンクランプ閾値Ｚｂとの間の範囲をいう。判定部１８２で用いられる所定時間は任意に設定可能である。

さらに、判定部１８２は、速度算出部１２５で算出されたクランプアーム１７の角速度が所定時間継続してゼロではない場合に中間状態（クランプ状態とアンクランプ状態との間の移行状態）であると判定する。

本実施形態では、ワークをクランプする場合、初期状態（アンクランプ状態）のクランプ装置１０Ｃにおいて、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１４Ａに示すように、時点Ｔ１において、回動軸８２及びクランプアーム１７が時計回りに一体的に回転し始める。

すなわち、時点Ｔ１において、クランプアーム１７に角速度が発生するため、判定部１８２は中間状態であると判定する。そして、出力部１２８はアンクランプ灯１２０を消灯させる（アンクランプ灯１２０をオフにする）。これにより、ユーザは、アンクランプ灯１２０及びクランプ灯１２２の消灯を視認することでクランプ装置１０Ｃが中間状態であることを確認することができる。

時点Ｔ１の経過後、検出共振インピーダンスＺ１は、時点Ｔ２でアンクランプ閾値Ｚｂに達し、時点Ｔ３でクランプ閾値Ｚａに達し、時点Ｔ４でクランプ共振インピーダンスＺａ０に達する（クランプ許容範囲内に位置する）。

また、時点Ｔ４では、クランプアーム１７がワークに接触し、速度算出部１２５にて算出されたクランプアーム１７の角速度がゼロになっている。そして、時点Ｔ４から時点Ｔ５の間において、クランプアーム１７の角速度が継続してゼロになる。そのため、時点Ｔ５において、判定部１８２はクランプ状態であると判定し、出力部１２８はアンクランプ灯１２０を消灯させたままクランプ灯１２２を点灯させる（クランプ灯１２２をオンにする）。これにより、ユーザは、クランプ灯１２２の点灯を視認することでワークが完全なクランプ状態であることを確認することができる。

一方、ワークをアンクランプする場合、クランプ状態のクランプ装置１０Ｃにおいて、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１４Ｂに示すように、時点Ｔ１１において、回動軸８２及びクランプアーム１７が反時計回りに一体的に回転し始める。

すなわち、時点Ｔ１１において、クランプアーム１７に角速度が発生するため、判定部１８２は中間状態であると判定する。そして、出力部１２８はクランプ灯１２２を消灯させる（クランプ灯１２２をオフにする）。これにより、ユーザは、アンクランプ灯１２０及びクランプ灯１２２の消灯を視認することでクランプ装置１０Ｃが中間状態であることを確認することができる。

時点Ｔ１１の経過後、検出共振インピーダンスＺ１は、時点Ｔ１２でクランプ閾値Ｚａに達し、時点Ｔ１３でアンクランプ閾値Ｚｂに達し、時点Ｔ１４でアンクランプ共振インピーダンスＺｂ０に達する（アンクランプ許容範囲に位置している）。

また、時点Ｔ１４では、ピストン２６がダンパ４４に接触し、速度算出部１２５にて算出されたクランプアーム１７の角速度がゼロになっている。そして、時点Ｔ１４から時点Ｔ１５の間において、クランプアーム１７の角速度が継続してゼロになる。そのため、時点Ｔ１５において、判定部１８２はアンクランプ状態であると判定し、出力部１２８はクランプ灯１２２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をオンにする）。これにより、ユーザは、アンクランプ灯１２０の点灯を視認することでワークが完全なアンクランプ状態であることを確認することができる。

本実施形態によれば、閾値設定部１７８によりクランプ共振インピーダンスＺａ０にオフセット量を加算した値をクランプ閾値Ｚａに設定することができる。そのため、近接センサ１０２が温度特性を有する場合であっても、クランプ閾値Ｚａよりも小さい検出共振インピーダンスＺ１を確実に検出することができる。

また、判定部１８２は、検出共振インピーダンスＺ１がクランプ許容範囲内にあり、且つ速度算出部１２５で算出されたクランプアーム１７の角速度が所定時間継続してゼロである場合にクランプ状態であると判定している。

従って、クランプ閾値Ｚａがクランプ共振インピーダンスＺａ０よりも手前（アンクランプ側）に設定されている場合であっても、完全なクランプ状態を確実且つ容易に判定することができる。

本実施形態によれば、閾値設定部１７８がアンクランプ共振インピーダンスＺｂ０にオフセット量を減算した値をアンクランプ閾値Ｚｂと設定している。そのため、近接センサ１０２が温度特性を有する場合であっても、アンクランプ閾値Ｚｂよりも大きい検出共振インピーダンスＺ１を確実に検出することができる。

また、判定部１８２は、検出共振インピーダンスＺ１がアンクランプ許容範囲内にあり、且つ速度算出部１２５で算出されたクランプアーム１７の角速度が所定時間継続してゼロである場合にアンクランプ状態であると判定している。

従って、アンクランプ閾値Ｚｂがアンクランプ共振インピーダンスＺｂ０よりも手前（クランプ側）に設定されている場合であっても、完全なアンクランプ状態を確実且つ容易に判定することができる。

本実施形態において、例えば、クランプアーム１７がワークに接触した際に回動軸８２が減衰振動した場合、検出共振インピーダンスＺ１及び速度算出部１２５により算出されたクランプアーム１７の角速度についても減衰振動する（図１５Ａ参照）。この場合、検出共振インピーダンスＺ１及び角速度の減衰振動は、時点Ｔ６で停止する。

そして、時点Ｔ６から時点Ｔ７の間において、クランプアーム１７の角速度が継続してゼロになる。そのため、時点Ｔ７において、判定部１８２はクランプ状態であると判定する。従って、クランプアーム１７の減衰振動中にクランプ状態であると判定されることを抑制することができる。すなわち、クランプアーム１７が減衰振動した場合であっても、完全なクランプ状態を確実且つ容易に判定することができる。これにより、出力部１２８のクランプ灯１２２への出力信号がチャタリングしてクランプ灯１２２が点滅してしまうことを抑制することができる。

また、例えば、ピストン２６がダンパ４４に接触した際に回動軸８２が減衰振動した場合、検出共振インピーダンスＺ１及び速度算出部１２５により算出されたクランプアーム１７の角速度についても減衰振動する（図１５Ｂ参照）。この場合、検出共振インピーダンスＺ１及び角速度の減衰振動は、時点Ｔ１６で停止する。

そして、時点Ｔ１６から時点Ｔ１７の間において、クランプアーム１７の角速度が継続してゼロになる。そのため、時点Ｔ１７において、判定部１８２はアンクランプ状態であると判定する。従って、クランプアーム１７の減衰振動中にアンクランプ状態であると判定されることを抑制することができる。すなわち、クランプアーム１７が減衰振動した場合であっても、完全なアンクランプ状態を確実且つ容易に判定することができる。これにより、出力部１２８のアンクランプ灯１２０への出力信号がチャタリングしてアンクランプ灯１２０が点滅してしまうことを抑制することができる。

本実施形態において、例えば、クランプ装置１０Ｃの経年劣化により回動軸８２等にガタが発生した場合、クランプ共振インピーダンスＺａ０が小さくなると共にアンクランプ共振インピーダンスＺｂ０が大きくなる（図１６Ａ及び図１６Ｂ参照）。なお、図１６Ａ及び図１６Ｂでは、回動軸８２等にガタが発生していない状態のグラフを二点鎖線で示し、回動軸８２等にガタが発生した状態のグラフを実線で示している。

このようなクランプ装置１０Ｃでワークをクランプする場合、図１６Ａに示すように、検出共振インピーダンスＺ１は、時点Ｔ２ａでアンクランプ閾値Ｚｂに達し、時点Ｔ３ａでクランプ閾値Ｚａに達し、時点Ｔ４ａでクランプ共振インピーダンスＺａ０に達する（クランプ許容範囲内に位置する）。

また、時点Ｔ４ａでは、クランプアーム１７がワークに接触し、速度算出部１２５にて算出されたクランプアーム１７の角速度がゼロになっている。そして、時点Ｔ４ａから時点Ｔ５ａの間において、クランプアーム１７の角速度が継続してゼロになる。そのため、時点Ｔ５ａにおいて、判定部１８２はクランプ状態であると判定し、出力部１２８はアンクランプ灯１２０を消灯させたままクランプ灯１２２を点灯させる（クランプ灯１２２をオンにする）。

一方、ワークをアンクランプする場合、図１６Ｂに示すように、検出共振インピーダンスＺ１は、時点Ｔ１２ａでクランプ閾値Ｚａに達し、時点Ｔ１３ａでアンクランプ閾値Ｚｂに達し、時点Ｔ１４ａでアンクランプ共振インピーダンスＺｂ０に達する（アンクランプ許容範囲に位置している）。

また、時点Ｔ１４ａでは、ピストン２６がダンパ４４に接触し、速度算出部１２５にて算出されたクランプアーム１７の角速度がゼロになっている。そして、時点Ｔ１４ａから時点Ｔ１５ａの間において、クランプアーム１７の角速度が所定時間継続してゼロになる。そのため、時点Ｔ１５ａにおいて、判定部１８２はアンクランプ状態であると判定し、出力部１２８はクランプ灯１２２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をオンにする）。

このように、本実施形態では、回動軸８２等にガタが発生した場合であっても、クランプ閾値Ｚａ及びアンクランプ閾値Ｚｂの再設定を行うことなく、完全なクランプ状態及び完全なアンクランプ状態を確実且つ容易に判定することができる。

本実施形態によれば、速度算出部１２５が近接センサ１０２の出力信号（検出共振インピーダンスＺ１）を常時微分する（差分を用いる）ことによりクランプアーム１７の角速度を算出している。そのため、クランプアーム１７の角速度を算出するための新たなセンサを設けなくても当該角速度を容易に取得することができる。

本実施形態において、判定部１８２は、検出共振インピーダンスＺ１がクランプ許容範囲内にあり、且つクランプアーム１７の角速度がゼロである場合にクランプ状態であると判定してもよい。この場合、クランプアーム１７の角速度がゼロになった時点でクランプ状態であると判定することができるので、判定までに要する時間を短くすることができる。

また、判定部１８２は、検出共振インピーダンスＺ１がアンクランプ許容範囲内にあり、且つクランプアーム１７の角速度がゼロである場合にアンクランプ状態であると判定してもよい。この場合、クランプアーム１７の角速度がゼロになった時点でアンクランプ状態であると判定することができるので、判定までに要する時間を短くすることができる。

本実施形態において、判定部１８２は、検出共振インピーダンスＺ１がクランプ許容範囲内にあり、且つクランプアーム１７の角加速度がゼロである（又は所定時間継続してゼロである）場合にクランプ状態であると判定してもよい。また、判定部１８２は、検出共振インピーダンスＺ１がアンクランプ許容範囲内にあり、且つクランプアーム１７の角加速度がゼロである（又は所定時間継続してゼロである）場合にアンクランプ状態であると判定してもよい。なお、クランプアーム１７の角加速度は、速度算出部１２５が検出共振インピーダンスＺ１を常時２回微分することにより算出することができる。この場合であっても、角速度を用いた場合と同様の作用効果を奏する。

クランプ装置１０Ａ〜１０Ｃは、上述した構成に限定されない。例えば、クランプ装置１０Ａ〜１０Ｃは、円弧状のプレートとして構成されて外周面にカム面１９２ａを有する第１変形例に係るカム部１９０ａを備えていてもよい（図１７Ａ参照）。この場合、カム部１９０ａは、例えば、図示しないねじ部材等によって回動軸８２に固定することができる。

また、クランプ装置１０Ａ〜１０Ｃは、いわゆる偏心カムとして構成されて外周面にカム面１９２ｂを有する第２変形例に係るカム部１９０ｂを備えていてもよい（図１７Ｂ参照）。さらに、クランプ装置１０Ａ〜１０Ｃは、断面楕円形状に形成されて外周面にカム面１９２ｃを有する第４変形例に係るカム部１９０ｃを備えていてもよい（図１７Ｃ参照）。カム部１９０ａ〜１９０ｃは、鉄等の渦電流損が発生する金属材料により構成されていることは言うまでもない。このように、第１〜第３変形例に係るカム部１９０ａ〜１９０ｃを採用した場合であっても、上述した作用効果を奏する。

クランプ装置１０Ａ、１０Ｂは、カム部９８に代えてクランプ装置１０Ｃのカム部１７０を備えていてもよい。また、クランプ装置１０Ｃは、カム部１７０に代えてカム部９８を備えていてもよい。これら場合であっても、上述した作用効果を奏する。

クランプ装置１０Ａ〜１０Ｃでは、シリンダチューブ２２の全長よりも長い又は短いシリンダチューブに交換することにより、ピストン２６のストローク長を変更してクランプアーム１７の回動角度範囲を調整しても構わない。また、駆動部は、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。

Claims (17)

1. 回動するクランプアーム（１７）によってワークをクランプするクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）において、
   クランプボディ（１４）と、
   前記クランプボディ（１４）に設けられた駆動部（１２）と、
   前記駆動部（１２）の作用下に前記クランプアーム（１７）と一体的に回動する回動軸（８２）と、
   前記クランプアーム（１７）の回動位置を検出する検出部（１８、１４０、１６８）と、を備え、
   前記検出部（１８、１４０、１６８）は、
   前記回動軸（８２）に設けられると共に所定のカム面（１００、１７２、１９２ａ〜１９２ｃ）を含み、且つ当該回動軸（８２）の中心から前記カム面（１００、１７２、１９２ａ〜１９２ｃ）までの半径方向の距離が周方向に沿って変化するように形成されたカム部（９８、１７０、１９０ａ〜１９０ｃ）と、
   前記回動軸（８２）の回動に伴って変位する前記カム面（１００、１７２、１９２ａ〜１９２ｃ）の位置を検出するカム面用近接センサ（１０２）と、を有していることを特徴とするクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）。
2. 請求項１記載のクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）において、
   前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号と所定のクランプ閾値（Ｚａ）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、前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号と所定のアンクランプ閾値（Ｚｂ）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判定部（１２４、１６０、１８２）をさらに備えていることを特徴とするクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）。
3. 請求項１記載のクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）において、
   前記クランプアーム（１７）の回動角度範囲を調整する回動角度範囲調整機構（４２）をさらに備えることを特徴とするクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）。
4. 請求項１記載のクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）において、
   前記カム部（９８、１７０、１９０ａ〜１９０ｃ）は、金属材料で構成されており、
   前記カム面用近接センサ（１０２）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（１０Ａ〜１０Ｃ）。
5. 請求項１記載のクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）において、
   前記カム面用近接センサ（１０２）は、金属材料を含んで構成された前記クランプボディ（１４）内に配設されていることを特徴とするクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）。
6. 請求項２記載のクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）において、
   外部から視認可能に配設されて前記判定部（１２４、１６０、１８２）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（１２２）と、
   外部から視認可能に配設されて前記判定部（１２４、１６０、１８２）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（１２０）と、をさらに備えていることを特徴とするクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）。
7. 請求項２記載のクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）において、
   ユーザが操作可能な設定用操作部（１１２）と、
   前記設定用操作部（１１２）が第１操作されたときの前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号に基づいて前記クランプ閾値（Ｚａ）を設定し、前記設定用操作部（１１２）が第２操作されたときの前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号に基づいて前記アンクランプ閾値（Ｚｂ）を設定する閾値設定部（１２６、１６２、１７８）と、をさらに備えることを特徴とするクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）。
8. 請求項７記載のクランプ装置（１０Ｂ）において、
   前記駆動部（１２）は、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前記シリンダチューブ（２２）内を往復運動するピストン（２６）と、
   前記ピストン（２６）に連結されたピストンロッド（３０）と、を有し、
   前記ピストンロッド（３０）には、前記ピストン（２６）の往復運動を前記回動軸（８２）の回動動作に変換するリンク機構（１６）が設けられ、
   前記検出部（１４０）は、前記ピストンロッド（３０）と共にストローク変位する検出体（１４２）と、
   前記クランプ状態における前記検出体（１４２）の位置を検出する検出体用近接センサ（１４４）と、をさらに有し、
   前記判定部（１６０）は、前記クランプ状態であると判定した場合に、前記検出体用近接センサ（１４４）の出力信号と所定のクランプ力発生閾値（Ｚｃ）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（１０Ｂ）。
9. 請求項８記載のクランプ装置（１０Ｂ）において、
   前記検出体（１４２）のうち前記検出体用近接センサ（１４４）に対向する部位には、前記ピストンロッド（３０）の軸線に対して傾斜する検出面（１４６）が形成され、
   前記閾値設定部（１６２）は、前記設定用操作部（１１２）が第３操作されたときの前記検出体用近接センサ（１４４）の出力信号に基づいて前記クランプ力発生閾値（Ｚｃ）を設定することを特徴とするクランプ装置（１０Ｂ）。
10. 請求項８記載のクランプ装置（１０Ｂ）において、
    外部から視認可能に配設されて前記判定部（１６０）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（１５６）をさらに備えていることを特徴とするクランプ装置（１０Ｂ）。
11. 請求項１記載のクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）において、
    前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号に基づいて前記クランプアーム（１７）の角速度を算出する速度算出部（１２５）と、
    前記速度算出部（１２５）にて算出された前記角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（１２７）と、をさらに備えていることを特徴とするクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）。
12. 請求項１１記載のクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）において、
    外部から視認可能に配設されて前記速度判定部（１２７）にて前記角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（１２３）をさらに備えていることを特徴とするクランプ装置（１０Ａ〜１０Ｃ）。
13. 請求項２記載のクランプ装置（１０Ｃ）において、
    前記判定部（１８２）は、前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号が前記クランプ閾値（Ｚａ）によって定められるクランプ許容範囲内にあり、且つ前記クランプアーム（１７）の角速度又は角加速度がゼロである場合に前記クランプ状態であると判定することを特徴とするクランプ装置（１０Ｃ）。
14. 請求項２記載のクランプ装置（１０Ｃ）において、
    前記判定部（１８２）は、前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号が前記クランプ閾値（Ｚａ）によって定められるクランプ許容範囲内にあり、且つ前記クランプアーム（１７）の角速度又は角加速度が所定時間継続してゼロである場合に前記クランプ状態であると判定することを特徴とするクランプ装置（１０Ｃ）。
15. 請求項１３記載のクランプ装置（１０Ｃ）において、
    前記判定部（１８２）は、前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号が前記アンクランプ閾値（Ｚｂ）によって定められるアンクランプ許容範囲内にあり、且つ前記角速度又は前記角加速度がゼロである場合に前記アンクランプ状態であると判定することを特徴とするクランプ装置（１０Ｃ）。
16. 請求項１４記載のクランプ装置（１０Ｃ）において、
    前記判定部（１８２）は、前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号が前記アンクランプ閾値（Ｚｂ）によって定められるアンクランプ許容範囲内にあり、且つ前記角速度又は前記角加速度が所定時間継続してゼロである場合に前記アンクランプ状態であると判定することを特徴とするクランプ装置（１０Ｃ）。
17. 請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のクランプ装置（１０Ｃ）において、
    前記カム面用近接センサ（１０２）の出力信号に基づいて前記角速度又は前記角加速度を算出する速度算出部（１２５）をさらに備えることを特徴とするクランプ装置（１０Ｃ）。

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