JPH081463A - ワーククランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動モータの通電停止後クランプ継続中のク
ランプ不良を防止する。 【構成】 本発明に係るワーククランプ装置は、剛体に
近いクランパ１３を電動モータの力で規定位置まで移動
させてワークに押付け、そのワークを定位置でクランプ
するとともに、その後は、電動モータに対してブレーキ
を動作させ、さらに、その電動モータの通電を停止した
状態で前記ワークのクランプを継続するワーククランプ
装置において、クランパ１３と電動モータとの間に設け
られており、ワークがクランプされる際にその電動モー
タからの力をクランパ１３に伝達するとともに、前記力
に応じた量だけ変形する弾性体３０を有している。この
ため、電動モータの通電停止後クランプ継続中にブレー
キのすべりやガタ等が生じたとしても、そのすべりやガ
タ等が許容範囲内であれば前記弾性体の弾性エネルギー
に起因した力がクランパに働き、前記ワークに対する押
圧力の急激な低下が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、剛体に近い押圧部材を
電動モータの力で規定位置まで移動させてワークに押付
け、そのワークを定位置でクランプするとともに、その
後は、前記電動モータに対してブレーキを動作させ、さ
らに、その電動モータの通電を停止した状態で前記ワー
クのクランプを継続するワーククランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】これに関する従来のワーククランプ装置
が図１１に示されている。前記ワーククランプ装置１
は、図示されていない工作機械によりワークｗを加工す
る際に、そのワークｗをベースｓの上に位置決めして固
定するための装置であり、前記ワークｗを上方から押圧
するクランパ３と、そのクランパ３を昇降させるアクチ
ュエータ４とから構成される。なお、前記アクチュエー
タ４は図示されていない架台によりベースｓに固定され
ている。前記アクチュエータ４は、その内部軸方向に収
納されたクランパロッド（図示されていない）をモータ
部４ｍの回転トルクに起因した力により軸方向（上下方
向）に移動させる装置であり、そのモータ部４ｍの回転
軸（図示されていない）の回転運動はメカ部４ｓのネジ
作用により軸方向の動きに変換されて前記クランパロッ
ドに伝達される。ここで、前記回転軸の回転角度と回転
方向はエンコーダ部４ｅにおいて計測され、そのエンコ
ーダ部４ｅにおける計測値から前記クランパロッドの位
置が計算により求められるようになっている。また、前
記モータ部４ｍはブレーキ４ｂを備えており、所定のタ
イミングでそのモータ部４ｍの回転軸をロックできるよ
うになっている。

【０００３】プログラマブルコントローラ５（ＰＣ５）
からワークｗの種類信号がコントローラ６に入力される
と、コントローラ６は、ワークｗの種類に応じたクラン
プ位置データに基づいてクランパ３をその位置まで移動
させるように、アンプ７に対して動作指令を出力する。
前記アンプ７は、コントローラ６からの動作指令に基づ
いてアクチュエータ４のモータ部４ｍに電力を供給し、
そのモータ部４ｍを駆動させる。前記アクチュエータ４
ではモータ部４ｍの回転軸の回転運動をメカ部４ｓのネ
ジ作用によって軸方向の動きに変換し、前記クランパロ
ッド及びクランパ３を下降させる。一方、前記モータ部
４ｍの回転軸の回転角度は、エンコーダ部４ｅで計測さ
れて前記コントローラ６にフィードバックされる。コン
トローラ６では、前記回転軸の回転角度からクランパ３
の実際の位置を計算し、この位置とクランプ位置データ
とを比較しながら前記クランパ３の位置を制御する。さ
らに、前記クランパ３がワークｗに当接した状態では、
そのクランパ３が所定の力でワークｗを押圧するよう
に、前記モータ部４ｍにはその押圧力に必要な回転トル
クを発生させるだけの電力が供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来のワーククランプ装置によると、前記クランパ３が
ワークｗを押圧している間は、前記モータ部４ｍにはそ
の押付力に必要な回転トルクを発生させるだけの電力が
供給される。このために、ワーククランプ装置の消費電
力が大きくなるという問題がある。この問題を解決する
ため、通常は、ブレーキ４ｂによりモータ部４ｍの回転
軸をロックさせた状態で、前記モータ部４ｍに対する通
電を停止させる方法が採用されている。しかしながら、
この方法によると、モータ部４ｍにおいて回転トルクが
発生しなくなるため、仮に、ブレーキ部４ｂでガタやす
べりが発生した場合にクランパ３が押し戻されて、クラ
ンプ不良が発生するという問題がある。本発明の技術的
課題は、クランパとアクチュエータとの間に弾性体を設
けることにより、ワークをクランプしている時にブレー
キ部で若干のガタ等が生じた場合でも、その弾性体によ
りブレーキ部でのガタ等を吸収させてワークに対する押
圧力の急激な低下を抑制すること、さらに、前記クラン
パの位置及びワークに対するクランプ力を検出できるよ
うにしてクランプ状況を把握すること、また、ワークに
対する押圧力が許容量を超えて低下した場合にはアクチ
ュエータを再起動できるようすることによりクランプ不
良を防止しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段、作用、効果】

〔課題を解決するための請求項１に係る手段〕上記した
課題は、以下の各部構造を有するワーククランプ装置に
よって解決される。即ち、請求項１に係るワーククラン
プ装置は、剛体に近い押圧部材を電動モータの力で規定
位置まで移動させてワークに押付け、そのワークを定位
置でクランプするとともに、その後は、前記電動モータ
に対してブレーキを動作させ、さらに、その電動モータ
の通電を停止した状態で前記ワークのクランプを継続す
るワーククランプ装置において、前記押圧部材と前記電
動モータとの間に設けられており、前記ワークがクラン
プされる際にその電動モータからの力を前記押圧部材に
伝達するとともに、前記力に応じた量だけ変形する弾性
体を有している。 〔請求項１に記載された発明の作用〕本発明によると、
ワークがクランプされる際に電動モータからの力は弾性
体を介して押圧部材に伝達される。即ち、ワークがクラ
ンプされる際に前記弾性体は変形してその弾性体には弾
性エネルギーが蓄えられる。このため、電動モータの通
電停止後クランプ継続中にブレーキのすべりやガタ等が
生じたとしても、そのすべりやガタ等が許容範囲内であ
れば前記弾性体の弾性エネルギーに起因した力が押圧部
材に働き、前記ワークに対する押圧力（以下、クランプ
力という）の急激な低下が抑制される。また、前記弾性
体は電動モータから押圧部材に伝達される力、即ち、ク
ランプ力に応じた量だけ変形するために、その変形量か
らクランプ力を知ることが可能になる。 〔請求項１に記載された発明の効果〕本発明によると、
クランプ継続中にブレーキに若干のすべりやガタ等が生
じたとしても、ワークに対する押圧力の急激な低下が抑
制されるために、クランプ不良が発生し難くなる。

【０００６】〔課題を解決するための請求項２に係る手
段〕上記した課題は、以下の各部構造を有するワークク
ランプ装置によって解決される。即ち、請求項２に係る
ワーククランプ装置は、請求項１に記載されたワークク
ランプ装置において、前記電動モータが前記弾性体及び
押圧部材をクランプ方向に移動させた量を検出する全体
移動量検出手段と、クランプ方向におけるその弾性体の
変形量を検出する弾性体変形量検出手段と、前記全体移
動量検出手段により検出された移動量から弾性体変形量
検出手段により検出された弾性体の変形量を減じること
により、押圧部材の移動量を求める押圧部材移動量演算
手段とを有している。 〔請求項２に記載された発明の作用〕本発明によると、
押圧部材移動量演算手段において、電動モータが弾性体
及び押圧部材を移動させた量から弾性体の変形量を減ず
ることにより押圧部材の移動量、即ち、基準位置に対す
る押圧部材の現在位置を求めることができる。このた
め、前記押圧部材とモータとの間に弾性体が存在するこ
とにより押圧部材の位置が不明確になることがなく、そ
の押圧部材が正しい位置でワークをクランプしているか
否かを監視できるようになる。また、前述のように、弾
性体はクランプ力に応じた量だけ変形するために、弾性
体変形量検出手段により検出された弾性体の変形量から
クランプ力を正確に求めることができるようになる。即
ち、本発明によると、ワークが押圧部材によって正しい
位置で、かつ、正しい力でクランプされている否かを監
視できるようになる。 〔請求項２に記載された発明の効果〕本発明によると、
ワークが正しい位置で、かつ、正しい力でクランプされ
ている否かを監視できるために、クランプ不良の発見が
容易になる。

【０００７】〔課題を解決するための請求項３に係る手
段〕上記した課題は、以下の各部構造を有するワークク
ランプ装置によって解決される。即ち、請求項３に係る
ワーククランプ装置は、請求項２に記載されたワークク
ランプ装置において、前記押圧部材が前記ワークをクラ
ンプしている状態における弾性体の適正な変形量を記憶
する弾性体変形量記憶手段と、その弾性体変形量記憶手
段によって記憶されている弾性体の適正な変形量と前記
弾性体変形量検出手段によって求められた弾性体の実際
の変形量との偏差を演算する偏差演算手段と、前記ワー
クのクランプを継続している状態で、前記偏差演算手段
によって演算された偏差が許容範囲を超えた場合に、前
記電動モータの通電を行うモータ制御手段とを有してい
る。 〔請求項３に記載された発明の作用〕本発明によると、
クランプ継続中にブレーキのすべりやガタ等が生じてク
ランプ力が低下すると、弾性体変形量検出手段によって
検出された弾性体の実際の変形量は小さくなる。この結
果、その実際の変形量と弾性体変形量記憶手段に記憶さ
れている適正な変形量との偏差は大きくなる。そして、
前記偏差が許容範囲を超えるとモータ制御手段が作動さ
れて電動モータに通電が行われ、電動モータの回転トル
クに起因した力が再び弾性体を介して押圧部材に伝達さ
れる。即ち、ワークに対するクランプ力が低下すると、
そのクランプ力を上昇させる方向にモータ制御手段が動
作する。 〔請求項３に記載された発明の効果〕本発明によると、
ワークに対するクランプ力が低下すると、そのクランプ
力を上昇させる方向にモータ制御手段が働くために、ブ
レーキのすべりやガタ等により押圧力が大きく低下した
場合にも、クランプ不良が発生することはない。このた
め、ワークの加工中にクランプ力が低下しても加工を継
続することが可能になる。

【０００８】

【実施例】

〔第１実施例〕以下、図１〜図５に基づいて本発明の第
１実施例に係るワーククランプ装置１０の説明を行う。
ここで、図２は、本実施例に係るワーククランプ装置１
０の全体図、図１は、図２の要部詳細図である。また、
図３は、ワーククランプ装置１０のコントローラ１６の
内部構成図、図４は、ワーククランプ装置１０の動作を
表す側面図、図５、図６は、ワーククランプ装置１０の
動作を表すフローチャートである。ワーククランプ装置
１０は、図示されていない工作機械によりワークｗを加
工する際に、そのワークｗをベースｓの上に位置決めし
て固定するための装置であり、図２に示されるように、
前記ワークｗを上方から押圧するクランパ１３と、その
クランパ１３を昇降させるアクチュエータ１４とから構
成される。なお、前記アクチュエータ１４は図示されて
いない架台により前記ベースｓに固定されている。前記
アクチュエータ１４は、その内部軸方向に収納されたク
ランパロッド２０をモータ部１４ｍの回転トルクに起因
した力により軸方向（上下方向）に移動させる装置であ
り、そのモータ部１４ｍの回転軸（図示されていない）
の回転運動はメカ部１４ｓのネジ作用により軸方向の動
きに変換されて前記クランパロッド２０に伝達される。
ここで、前記回転軸の回転角度と回転方向はエンコーダ
部１４ｅによって計測され、そのエンコーダ部１４ｅの
計測値から前記クランパロッド２０の軸方向（高さ方
向）の位置が計算により求められるようになっている。
また、前記モータ部１４ｍはブレーキ１４ｂを備えてお
り、所定のタイミングでそのモータ部１４ｍの回転軸を
ロックできるようになっている。

【０００９】前記クランパロッド２０の先端面（下端
面）には、図１に示されるように、中央に平面円形の凹
部２３が形成されており、その凹部２３の内側と外部と
が貫通孔２４によって連通されている。さらに、前記ク
ランパロッド２０の先端にはフランジ２２が設けられて
おり、そのフランジ２２に有底筒状のケース２６が同軸
にボルト止めされるようになっている。前記ケース２６
は、前記クランパ１３が軸方向に変位できるようにガイ
ドするための部材であり、その底板部２６ｂの中央にク
ランパ１３の連結ロッド１３ｒを通すための開口２６ｋ
が形成されている。前記クランパ１３は、ワークｗを押
圧する先端部１３ｅが円錐台形に成形されており、基端
部１３ｐが前記ケース２６の内部を摺動するピストン形
に成形されている。そして、前記基端部１３ｐの上端面
１３ｆに前記連結ロッド１３ｒが同軸に固定されてい
る。前記連結ロッド１３ｒは、クランパ１３を前記ケー
ス２６に連結させる部材であり、その先部（上部）には
小径の雄ねじ部１３ｘが形成されている。そして、前記
雄ねじ部１３ｘが前記ケース２６の開口２６ｋに通され
た状態で、その雄ねじ部１３ｘに対してケース２６の外
側でナット１３ｍが二重に螺合されて、前記クランパ１
３はケース２６に連結される。

【００１０】そして、前記ケース２６の外側に位置する
ナット１３ｍ及び雄ねじ部１３ｘは、前記ケース２６が
クランパロッド２０のフランジ２２に固定された状態
で、そのクランパロッド２０の凹部２３に収納される。
ここで、前記凹部２３の深さはナット１３ｍ及び雄ねじ
部１３ｘが軸方向に所定距離だけ移動できる余裕をもっ
て設定されている。また、前記クランパ１３の連結ロッ
ド１３ｒの周囲で、かつ、ケース２６の底板部２６ｂと
クランパ１３の上端面１３ｆとの間には、さらばね３０
が前記クランパ１３をケース２６の外へ押出す方向に付
勢されて装着されている。この構造により、前記クラン
パ１３がワークｗを押圧していない状態では、図１に示
されるように、そのクランパ１３は、さらばね３０のば
ね力によりナット１３ｍがケース２６の底板部２６ｂに
当接するまで、前記ケース２６から最大限に突出するよ
うになっている。また、前記クランパ１３がワークｗを
押圧している状態では、その押圧力に応じて前記さらば
ね３０が押し縮められ、クランパ１３はさらばね３０の
たわみ分だけケース２６の内部に収納される。即ち、前
記さらばね３０が本発明の弾性体に相当する。ここで、
前記さらばね３０のたわみ量は押圧力（クランプ力）に
比例するようになっている。

【００１１】前記ケース２６の外側面には、そのケース
２６に対するクランパ１３の位置を検出するための変位
センサー３２が装着されている。前記変位センサー３２
は、センサー面３２ａと、そのセンサー面３２ａに対向
して設けられた基準金属板３４ｓとの間の距離Ｌを測定
する距離センサーであり、その基準金属板３４ｓが前記
クランパ１３の側面定位置に固定されている。この構造
により、前記クランパ１３がケース２６から最大限に突
出した状態における測定値Ｌmax を基準にして、この基
準測定値Ｌmax と実際の測定値Ｌとの差（Ｌmax −Ｌ）
を演算することにより、クランパ１３がケース２６内に
収納された寸法ｄ、即ち、クランパ１３の変位量ｄ（ｄ
＝Ｌmax −Ｌ）を検出することができる。ここで、前述
のように、前記さらばね３０はクランプ力に対してたわ
み量が比例するために、クランパ１３の変位量ｄからワ
ークｗに対するクランプ力ｐ（ｐ＝ｋ×ｄ ｋはバネ定
数）を計算することができる。

【００１２】また、前記ケース２６の内壁面には、その
先端面近傍に溝２６ｍが周方向に形成されており、この
溝２６ｍにＯリング２７が嵌め込まれている。前記Ｏリ
ング２７は、ケース２６の内壁面とクランパ１３の基端
部１３ｐとの間をシールする部材であり、このＯリング
２７によってワークｗの加工中に冷却液が飛散した場合
でもケース２６の内部に冷却液が侵入しないようになっ
ている。なお、前記クランパ１３がケース２６に収納さ
れる際に、そのクランパ１３により圧縮されたケース２
６内の空気は前記クランパロッド２０に形成された貫通
孔２４から外部に排出されるようになっている。

【００１３】ワーククランプ装置１０は、図２に示され
るように、前記アクチュエータ１４の動作制御を行うた
めのプログラマブルコントローラ１５（以下、ＰＣ１５
とする）、コントローラ１６及びアンプ１７を備えてい
る。前記ＰＣ１５は、クランプしようとするワークｗの
種類をコントローラ１６にインプットする働きをする。
コントローラ１６は、ＰＣ１５からのワーク種類信号に
基づいてアクチュエータ１４の動作を制御する部分であ
り、アクチュエータ１４に電力を供給するアンプ１７に
対して動作指令を出力する。前記アンプ１７は、コント
ローラ１６からの動作指令に基づいてアクチュエータ１
４のモータ部１４ｍに電力を供給するとともに、ブレー
キ１４ｂの動作を行ってアクチュエータ１４を実際に作
動させる働きをする。前記コントローラ１６は、図３の
内部構成図に示されるように、ＰＣ１５からのワーク種
類信号を受けるＰＣ用通信処理部５００を備えており、
このＰＣ用通信処理部５００を経由したワーク種類信号
がＣＰＵ５７２に入力される。前記ＣＰＵ５７２は、力
・位置関係設定部５２０からワークｗの種類に応じた変
位データＤと位置データＡとを読みだす。前記変位デー
タＤとは、ワークｗをクランプする時に適正なクランプ
力Ｐが得られるようなクランパ１３の理論変位量Ｄであ
る。前述のように、クランパ１３の理論変位量Ｄはさら
ばね３０の理論たわみ量Ｄに等しくなるため、前記クラ
ンプ力Ｐはバネ定数ｋ×理論たわみ量（変位量）Ｄで表
される。なお、変位データＤは理論値であり、実際にク
ランプ力Ｐでワークｗをクランプした場合でもさらばね
３０の変位量にはバラツキが発生する。このため、ある
一定値以内のバラツキであるならば理論値とみなすよう
に、偏差許容差βが設けられている。即ち、Ｄ≒Ｄ±β
となる。

【００１４】また、位置データＡとは、ワークｗを適正
にクランプ時の前記クランパ１３の先端位置（理論値）
であり、図４（II）に示されるように、クランパロッド
２０の理論下降量Ｔからクランパ１３の理論変位量Ｄを
減じた値（Ａ＝Ｔ−Ｄ）に等しくなる。なお、位置デー
タＡは理論値であり、ワークｗを適正にクランプした場
合でもさらばね３０のたわみ量Ｄのバラツキやクランパ
ロッド２０の位置のバラツキ等により、クランパ１３の
先端位置にはバラツキが生じる。このため、ある一定値
以内のバラツキであるならば理論値とみなすように、偏
差許容範囲αがが設けられている。即ち、Ａ≒Ａ±αと
なる。なお、偏差許容範囲α＞偏差許容差βである。こ
こで、前記変位データＤ及び位置データＡは、予めデー
タ編集装置（図示されていない）からデータ編集用通信
処理部５１０（図３参照）を経由して力・位置関係設定
部５２０に入力されている。前記ＣＰＵ５７２は、力・
位置関係設定部５２０からワーク種類に応じた変位デー
タＤと位置データＡとを読みだすと、これらのデータ
Ｄ，Ａを理論状態記憶部５５１に記憶させる。さらに、
ＣＰＵ５７２は、アクチュエータ１４を動作させるため
にアンプ用通信処理部５８０を介して動作指令を前記ア
ンプ１７に出力する。前記アンプ１７は、前述のよう
に、コントローラ１６からの動作指令に応じてアクチュ
エータ１４のモータ部１４ｍに電力を供給するととも
に、ブレーキ１４ｂを解除してアクチュエータ１４のク
ランパロッド２０を下降させる。

【００１５】一方、前記アクチュエータ１４が動作する
と、アクチュエータ１４のエンコーダ部１４ｅからの信
号がエンコーダ用受信処理部５６０に入力されて、ここ
でクランパロッド２０の実際の下降量ｔが計算される。
また、変位センサー３２からの信号が変位センサ用受信
処理部５３０に入力されて、ここでクランパ１３の実際
の変位量ｄ（ｄ＝Ｌmax −Ｌ）が計算される。さらに、
前記ＣＰＵ５７２は、予め決められた時間毎に力・位置
演算プログラム部５４０に記憶されている演算プログラ
ムを実行させて、力・位置演算処理部５７１において、
前記クランパロッド２０の実際の下降量ｔとクランパ１
３の実際の変位量ｄとからクランパ１３の実際の先端位
置ａ（ａ＝ｔ−ｄ）と、実際のクランプ力（ｐ＝ｋ×
ｄ）とを計算する。そして、計算したクランパ１３の先
端位置ａとクランプ力ｐ及びクランパ１３の実際の変位
量ｄとを、実状態記憶部５５２に記憶する。

【００１６】さらに、ＣＰＵ５７２は、次動作判定部５
７３において理論状態記憶部５５１のデータ、即ち、変
位データＤ、位置データＡ及び理論クランプ力Ｐと、実
状態記憶部５５２のデータ、即ち、クランパ１３の実際
の先端位置ａ、クランパ１３の実際の変位量ｄ及び実際
のクランプ力ｐとを比較して、クランパ１３の実際の先
端位置ａが所定の偏差許容範囲α内にあるか、また、ク
ランパ１３の実際の変位量ｄが所定の偏差許容差β内に
あるかを判定する。そして、後記するフローチャートに
示されるように、このような処理を前記クランパロッド
２０の下降中に予め決められた時間毎に繰り返し実行し
て、クランパ１３の実際の先端位置ａ、実際の変位量ｄ
が許容範囲内に入った状態でブレーキ１４ｂを作動させ
て、前記クランパロッド２０をその位置にロックさせ
る。なお、クランパ１３の実際の先端位置ａ、実際の変
位量ｄが許容範囲内に入らなかった場合には所定の警報
を発してワークｗのクランプを中止する。即ち、前記変
位センサー３２、変位センサ用受信処理部５３０、ＣＰ
Ｕ５７２等が本発明の弾性体変形量検出手段に相当し、
理論状態記憶部５５１が本発明の弾性体変形量記憶手段
に相当する。また、エンコーダ部１４ｅ、エンコーダ用
受信処理部５６０が本発明の全体移動量検出手段に相当
し、ＣＰＵ５７２、力・位置演算処理部５７１が本発明
の押圧部材移動量検出手段に相当する。さらに、次動作
判定部５７３が本発明の偏差演算手段に相当する。

【００１７】次に、図５、図６のフローチャートに基づ
いて本実施例に係るワーククランプ装置１０の動作を説
明する。先ず、ステップ１０１、１０２で、ＰＣ１５か
らのワーク種類信号に基づいて力・位置関係設定部５２
０からワーク種類に応じた変位データＤと位置データＡ
とが読み出される。次に、ステップ１０３で、アンプ１
７はコントローラ１６からの動作指令に基づいてアクチ
ュエータ１４のモータ部１４ｍに電力を供給するととも
に、ブレーキ１４ｂを解除してアクチュエータ１４のク
ランパロッド２０及びクランパ１３を下降させる。ここ
で、クランパ１３の先端がワークｗに当接していない状
態では、図４（Ｉ）に示されるように、クランパ１３の
先端位置ａは、エンコーダ部１４ｅの信号により求めら
れるクランパロッド２０の軸方向の移動量ｔ（クランパ
先端原位置からの下降量ｔ）と等しくなり、ａ＝ｔとな
る。また、クランパ１３の先端がワークｗを押圧してい
る状態では、前記先端位置ａは、前述のように、エンコ
ーダ部１４ｅの信号により求められるクランパロッド２
０の下降量ｔから、クランパ１３の変位量ｄを減じた値
に等しくなる。ステップ１０４では、クランパ１３の先
端位置ａが下限位置ＡＬ（図４参照）まで到達したか否
か、即ち、クランパ１３の先端位置ａが下限位置ＡＬよ
り高い位置にあるか否か（ａ＜ＡＬ）が判定される。前
記アクチュエータ１４に電力が供給された当初は、前記
クランパロッド２０は原位置近傍（上限近傍）にあるた
めにクランパ１３の先端位置ａは下限位置ＡＬよりも上
方にあり、ステップ１０４では条件ａ＜ＡＬを満足す
る。このため、処理はステップ１０５に進み、ここでク
ランパ１３の実際の変位量ｄと変位データＤとの偏差が
演算されて、その偏差｜ｄ−Ｄ｜が偏差許容差β内にあ
るか否かが判定される。ここで、アクチュエータ１４に
電力が供給された当初はクランパロッド２０は原位置近
傍にあり、クランパ１３の先端はワークｗに当接してい
ないため、クランパ１３の実際の変位量ｄは零であり、
偏差｜ｄ−Ｄ｜＜偏差許容差βを満足せずに、処理はス
テップ１０３に戻る。

【００１８】このようにして、クランパロッド２０及び
クランパ１３の下降中に、ステップ１０３〜１０５まで
の処理が繰り返し実行されて、ステップ１０５の条件
｜ｄ−Ｄ｜＜β を満足しないままステップ１０４の判
定がNOとなった場合、即ち、クランパ１３がワークｗに
当接することなくその先端位置ａが下限位置ＡＬより低
い位置となった場合には、クランプする位置にワークｗ
が存在しないと判定して、ステップ１０７で、アクチュ
エータ１４の動きを止めてクランパ１３をその位置に停
止させるとともに、ワークｗ等の異常報告をして処理を
終了する。また、ステップ１０４の条件を満足している
状態で、クランパ１３の先端がワークｗに当接してクラ
ンパ１３の変位量ｄと変位データＤとの偏差｜ｄ−Ｄ｜
が偏差許容差β内に入ると、ステップ１０５の判定がYE
S になり、処理はステップ１０６に進む。そして、ここ
でクランパ１３の先端位置ａが位置データＡと比較さ
れ、両者の偏差｜ａ−Ａ｜が偏差許容範囲α内にあるか
否かが判定される。

【００１９】ステップ１０６における判定が NO であれ
ば、クランパ１３の先端位置ａは偏差許容範囲α内に存
在しない状態であり、処理はステップ１０７、１０８に
進んみ、アクチュエータ１４の動きを止めてクランパ１
３をその位置に停止させるとともに、ワークｗ等の異常
報告をして処理を終了する。ここで、ステップ１０５の
条件を満足して、ステップ１０６の条件を満足しない状
態としては、例えば、ワークｗが傾いたり浮き上がった
りした状態で、前記クランパ１３がワークｗに当接し、
クランパ１３が規定量変位した場合等が考えられる。逆
に、ステップ１０６における判定がYES であれば、ステ
ップ１０９で、クランパ１３の実際の変位量ｄが理論変
位量Ｄに等しくなるまで前記クランパ１３をワークｗに
押付け、ステップ１１０、１１１でクランパ１３をその
位置に停止させてブレーキ１４ｂを動作させる。即ち、
ワークｗはクランパ１３によってクランプ力ｐ（ｐ＝ｋ
×ｄ）でクランプされた状態に保持される。そして、ス
テップ１１２で、モータ部１４ｍへの電力供給を停止
し、ステップ１１３で工作機械に加工開始信号を出力す
る。このようにして、ワークｗはクランパ１３によって
所定のクランプ力ｐでクランプされた状態で工作機械に
より加工される。

【００２０】さらに、ワークｗの加工中はその加工が完
了するまで、ステップ１１４〜ステップ１１６までの処
理が繰り返し実行される。これによって、クランパ１３
の変位量ｄと変位データＤとの偏差｜ｄ−Ｄ｜が偏差許
容差β内にあるか否かが連続して監視される。即ち、ク
ランパ１３が規定のクランプ力ｐでワークｗをクランプ
してるか否かが連続して監視される。また、前記クラン
パ１３の先端位置ａと位置データＡとの偏差｜ａ−Ａ｜
が偏差許容範囲α内にあるか否かが連続して監視され
る。ここで、ワークｗの加工中に、ブレーキ１４ｂのガ
タやすべり等の原因によりクランパロッド２０が若干押
し戻されて、クランパ１３の変位量ｄが小さくなったと
しても、その変位量ｄと変位データＤとの偏差｜ｄ−Ｄ
｜が偏差許容差β内にあればワークｗには所定のクラン
プ力ｐが加えられていることになり、クランプ不良とな
ることはない。また、ブレーキ１４ｂのガタ等が許容以
上に大きく、ステップ１１４、ステップ１１５の条件を
満足しなくなった場合には、ワークｗに対するクランプ
力ｐが基準以下に低下したと判定して、ステップ１１
７、ステップ１１８でクランプ力下限報告をするととも
に、工作機械等の加工ユニットに戻し指令を出力して処
理を終了する。

【００２１】このように、本実施例に係るワーククラン
プ装置１０によると、ワークｗを所定のクランプ力でク
ランプした後は、アクチュエータ１４のモータ部１４ｍ
への通電を停止するために消費電力が低減される。ま
た、ワークｗをクランプする時に、前記モータ部１４ｍ
で発生した回転トルクに起因した力は、クランパロッド
２０及びさらばね３０を介してクランパ１３に伝達され
るため、前記さらばね３０には弾性エネルギーが蓄えら
れる。このため、モータ部１４ｍへの通電停止後にブレ
ーキ１４ｂのすべりやガタ等が生じたとしても、さらば
ね３０の弾性エネルギーに起因した力がクランパ１３に
働き、前記ワークｗに対するクランプ力の急激な低下が
抑制されてクランプ不良の発生が防止される。また、本
実施例に係るワーククランプ装置１０によると、ワーク
ｗが正しい位置で、かつ、正しいクランプ力でクランプ
されているか否かを監視することができるために、ブレ
ーキ１４ｂのすべり等の程度が大きくてクランプ不良が
発生した場合でも、クランプ不良が容易に発見できるよ
うになる。

【００２２】〔第２実施例〕次に、図７、図８に基づい
て本発明の第２実施例に係るワーククランプ装置の説明
を行う。本実施例に係るワーククランプ装置は、第１実
施例に係るワーククランプ装置のフローチャートにおい
て、ワークｗの加工が開始された後の処理を改良したも
のである。以下、図７、図８を参照してフローチャート
の説明を行う。なお、ステップ２０１〜２１３までは第
１実施例の場合と同様であるために、ステップ２１４か
ら後の説明を行う。ワークｗがクランパ１３によりクラ
ンプされた状態で工作機械により加工が開始されると、
ステップ２１４では、クランパ１３の変位量ｄと変位デ
ータＤとの偏差｜ｄ−Ｄ｜が偏差許容差β内にあるか否
かが判定される。｜ｄ−Ｄ｜＜βであれば、ステップ２
１５で、クランパ１３の先端位置ａと位置データＡとの
偏差｜ａ−Ａ｜が偏差許容範囲α内にあるか否かが判定
される。そして、｜ａ−Ａ｜＜αであれば、ステップ２
１６に進み、この段階で加工完了信号が受信されていな
ければ、処理は再びステップ２１４に戻る。このように
して、ワークｗの加工中にステップ２１４〜２１６まで
の処理が繰り返し実行されている状態で、ブレーキ１４
ｂのガタやすべり等の原因により、クランパロッド２０
が押し戻されてクランパ１３の変位量ｄが許容量を超え
て小さくなると、ステップ２１４の判定がNOとなり、処
理はステップ２１９に進む。

【００２３】ステップ２１９ではコントローラ１６の動
作指令に基づいてアンプ１７がアクチュエータ１４のモ
ータ部１４ｍを起動させ、さらに、ステップ２２０でブ
レーキ１４ｂを解除する。これによって、再び、モータ
部１４ｍの回転トルクに起因した力がクランパロッド２
０を介してクランパ１３に伝達され、そのクランパ１３
の変位量ｄが理論変位量Ｄに等しくなるまで前記クラン
パ１３がワークｗに押付けられる。即ち、ワークｗに対
するクランパ１３のクランプ力が上昇して、ワークｗは
クランプ力ｐ（ｐ＝ｋ×ｄ）でクランプされた状態に保
持される。このようにして、ワークｗがクランプ力ｐ
（ｐ＝ｋ×ｄ）でクランプされると、ステップ２２２〜
２２４でクランパ１３をその位置に停止させてブレーキ
１４ｂを動作させ、モータ部１４ｍへの電力供給を停止
する。そして、処理はステップ２１６に進み、この段階
で加工完了信号が受信されていなければ、処理は再びス
テップ２１４に戻る。

【００２４】また、加工中にワークｗが許容値を超えて
浮き上がった場合等は、ステップ２１５の｜ａ−Ａ｜＜
αの条件を満足しなくなり、処理はステップ２１７に進
んでクランプ力下限報告をするとともに、ステップ２１
８で、工作機械等の加工ユニットに戻し指令を出力して
処理を終了する。即ち、ステップ２１９〜２２４までの
処理、及びこの処理において使用されるモータ部１４
ｍ、ブレーキ１４ｂ、コントローラ１６のＣＰＵ５７２
等及びアンプ１７が本発明のモータ制御手段として働
く。このように本実施例によると、ワークｗに対するク
ランパ１３のクランプ力ｐが適正値から許容量を超えて
低下すると、コントローラ１６からの動作指令に基づい
てアクチュエータ１４のモータ部１４ｍに電力が供給さ
れるとともにブレーキ１４ｂが解除されて、モータの回
転トルクに起因した力がクランパ１３に伝達される。こ
れによって、ワークｗに対するクランパ１３のクランプ
力が上昇し、ブレーキのすべりやガタ等によりクランプ
力が大きく低下した場合にもクランプ不良が発生するこ
とはなくなる。

【００２５】〔第３実施例〕次に、図９、図１０に基づ
いて本発明の第３実施例に係るワーククランプ装置の説
明を行う。本実施例に係るワーククランプ装置は、第２
実施例に係るフローチャートを改良したものであり、ク
ランパ１３の変位量ｄと変位データＤとの偏差｜ｄ−Ｄ
｜が偏差許容差βから外れた回数を積算し、この回数に
応じてクランプ力下限報告や加工ユニットに戻し指令を
出力するようにしたものである。なお、ステップ３０１
〜３１３までは第２実施例の場合と同様であるために、
ステップ３１４から後の説明を行う。ステップ３１４の
判定がNOとなると、ステップ３１８．５において、ステ
ップ３１４の判定がNOとなった回数が許容回数（許容
値）と比較される。そして、その回数が許容値以下であ
れば、第２実施例において説明したように、ステップ３
１９〜３２１でアクチュエータ１４のモータ部１４ｍが
起動されるとともにブレーキ１４ｂが解除され、クラン
パ１３の変位量ｄが理論変位量Ｄに等しくなるまで前記
クランパ１３がワークｗに押付けられる。そして、ステ
ップ３２２〜３２４でクランパ１３をその位置に停止さ
せてブレーキ１４ｂを動作させ、モータ部１４ｍへの電
力供給を停止する。この状態で処理はステップ３１６に
進み、この段階で加工完了信号が受信されていなけれ
ば、処理は再びステップ３１４に進む。また、ステップ
３１８．５の判定がNOとなった場合、即ち、ステップ３
１４の判定がNOとなった回数が許容値を超えた場合に
は、クランプ不良と判定して処理はステップ３１７、３
１８に進み、ここでクランプ力下限報告や加工ユニット
に戻し指令を出力する。このように、本実施例による
と、クランプ不良を発生させる可能性が高い場合にも加
工を中止できるために、加工不良が発生し難くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るワーククランプ装置
の要部詳細図である。

【図２】本発明の第１実施例に係るワーククランプ装置
の全体図である。

【図３】本発明の第１実施例に係るワーククランプ装置
で使用されるコントローラの内部構成図である。

【図４】本発明の第１実施例に係るワーククランプ装置
の動作を表す側面図である。

【図５】本発明の第１実施例に係るワーククランプ装置
の動作を表すフローチャートである。

【図６】本発明の第１実施例に係るワーククランプ装置
の動作を表すフローチャートである。

【図７】本発明の第２実施例に係るワーククランプ装置
の動作を表すフローチャートである。

【図８】本発明の第２実施例に係るワーククランプ装置
の動作を表すフローチャートである。

【図９】本発明の第３実施例に係るワーククランプ装置
の動作を表すフローチャートである。

【図１０】本発明の第３実施例に係るワーククランプ装
置の動作を表すフローチャートである。

【図１１】従来のワーククランプ装置の全体図である。

【符号の説明】

ｗ ワーク １３ クランパ（押圧部材） １４ アクチュエータ １４ｍ モータ部 １４ｂ ブレーキ部 １４ｅ エンコーダ部（全体移動量検出手段） １６ コントローラ ５３０ 変位センサ用受信処理部（弾性体変形量検出手
段） ５７２ ＣＰＵ（モータ制御手段） ５５１ 理論状態記憶部（弾性体変形量記憶手段） ５６０ エンコーダ用受信処理部（全体移動量検出手
段） ５７３ 次動作判定部（偏差演算手段） ５８０ アンプ用通信処理部（モータ制御手段） ２０ クランパロッド ２６ ケース ３０ さらばね（弾性体） ３２ 変位センサー（弾性体変形量検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 稔 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 伊藤 浩行 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 高野 操一郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 佐竹 憲作 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 剛体に近い押圧部材を電動モータの力で
   規定位置まで移動させてワークに押付け、そのワークを
   定位置でクランプするとともに、その後は、前記電動モ
   ータに対してブレーキを動作させ、さらに、その電動モ
   ータの通電を停止した状態で前記ワークのクランプを継
   続するワーククランプ装置において、 前記押圧部材と前記電動モータとの間に設けられてお
   り、前記ワークがクランプされる際にその電動モータか
   らの力を前記押圧部材に伝達するとともに、前記力に応
   じた量だけ変形する弾性体を有していることを特徴とす
   るワーククランプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたワーククランプ装
   置において、 前記電動モータが前記弾性体及び押圧部材をクランプ方
   向に移動させた量を検出する全体移動量検出手段と、 クランプ方向におけるその弾性体の変形量を検出する弾
   性体変形量検出手段と、 前記全体移動量検出手段により検出された移動量から弾
   性体変形量検出手段により検出された弾性体の変形量を
   減じることにより、前記押圧部材の移動量を求める押圧
   部材移動量演算手段と、を有することを特徴とするワー
   ククランプ装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載されたワーククランプ装
   置において、 前記押圧部材が前記ワークをクランプしている状態にお
   ける弾性体の適正な変形量を記憶する弾性体変形量記憶
   手段と、 その弾性体変形量記憶手段によって記憶されている弾性
   体の適正な変形量と前記弾性体変形量検出手段によって
   求められた弾性体の実際の変形量との偏差を演算する偏
   差演算手段と、 前記ワークのクランプを継続している状態で、前記偏差
   演算手段によって演算された偏差が許容範囲を超えた場
   合に、前記電動モータの通電を行うモータ制御手段と、
   を有することを特徴とするワーククランプ装置。