JP7448739B2 - チャック装置の駆動システム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、開閉自在なフィンガを介してワークを把持可能なチャック装置の駆動システム及びその制御方法に関する。

従来から、エアの供給作用下にワークの把持及び解放を行うチャック装置が搬送等に用いられており、本出願人は、圧縮エアの供給作用下にチャックボディの内部に設けられたピストンを変位させ、その変位に伴って把持部材を開閉動作させることでワークを把持及び解放可能なチャック装置を提案している（特許文献１参照）。

このチャック装置は、チャックボディの内部に圧縮エアを供給し、ピストンをエンド部材側へと移動させることで、該ピストンの先端に係合されたレバーが回動し、このレバーの先端に係合された把持部材が互いに接近するように移動してワークを把持可能な把持状態となる。この際、ピストンは、エンド部材へと当接することで変位が規制され、把持部材が所定の把持位置に維持される。

一方、圧縮エアをチャックボディに対して前記とは反対側となる空間に供給することで、ピストンが前記エンド部材から離間する方向へと移動し、それに伴って前記レバーが前記とは反対方向に回動して前記把持部材が互いに離間するように移動した解放状態となる。

また、チャック装置では、チャックボディの上端に対してエンド部材が螺合され、その軸方向に沿った位置を調整可能に設けられている。そして、把持部材による把持位置を調整する場合、エンド部材を回転させ軸方向位置を調整することで、前記ピストンの軸方向に沿ったストローク量を調整し、それに伴って、互いに接近する方向への把持部材の移動量を調整して把持位置を所定位置から調整する。

特許第３９３２３９２号公報

しかしながら、上述したようなチャック装置では、把持位置の調整を行う際、エンド部材の軸方向に沿った移動可能距離の分しか把持部材の移動量（ピストンのストローク量）を調整することができず、しかも、作業者が前記エンド部材を螺回して調整することとなるため、その調整作業が煩雑であると共に高精度な位置調整を行うことが難しい。また、上位のコントローラからの電気信号を用いて把持部材の移動量の調整及び開閉状態の選択を行い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、把持部材であるフィンガを任意の位置で容易且つ高精度に停止させることが可能なチャック装置の駆動システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の態様は、流体の供給作用下に軸方向に変位自在に設けられたピストンを有し、ピストンが変位することで一対のフィンガを開閉可能なチャック装置を駆動するための駆動システムであって、
コントローラと、
ピストンの軸方向位置を検出する検出センサと、
チャック装置に対する流体の供給状態を切り替える切替弁と、
を備え、
チャック装置は、ピストンが設けられる第１及び第２シリンダ室と、
第１シリンダ室と接続される第１ボディポートと、
第２シリンダ室と接続される第２ボディポートと、
を備え、
駆動システムは、コントローラからの制御信号によって切替弁を制御し、
切替弁は、弁開度を制御自在なサーボ弁であり、切替弁の弁開度を変化させることでピストンの変位量及びフィンガの開閉位置が制御され、
コントローラによって切替弁を切り替え、第１シリンダ室に流体を供給し、第２シリンダ室から流体を排気し、ピストンを軸方向一方に向けて移動させることで、フィンガが閉状態にある閉位置、又は、フィンガが開状態にある開位置とし、さらに切替弁を切り替えて第１シリンダ室への流体の供給及び第２シリンダ室からの流体の排出を停止し、ピストンの軸方向への移動を停止させて閉位置又は開位置を保持し、
ピストンが軸方向一方に向けて移動中であり、フィンガが開動作又は閉動作している途中において、ピストンの軸方向位置が予め設定された目標位置（Ｄ）に対して所定距離（Ｌ）だけ他方側となる切替位置（Ｅ）に到達したことが検出センサによって検知されたとき、コントローラは、切替弁の切替動作を行うことで、第２シリンダ室に流体を供給し、第１シリンダ室から流体を排出し、ピストンを軸方向他方に向けて付勢するように弁開度を制御する。

本発明によれば、チャック装置が、チャック装置に供給される流体によって軸方向に変位するピストンと、ピストンが変位することで開閉動作する一対のフィンガとを備え、このチャック装置を含む駆動システムは、ピストンの軸方向位置を検出する検出センサと、チャック装置に対する流体の供給状態を切り替える切替弁とを有し、この切替弁が、コントローラから入力される制御信号に基づいて弁開度を制御自在なサーボ弁からなり、弁開度を変化させることでピストンの変位量及びフィンガの開閉量を制御可能である。

従って、サーボ弁からなる切替弁に対して制御信号を入力することで弁開度を自在に制御し、チャック装置に対する流体の供給状態を切り替えることで、ピストンの変位方向及び変位量を自在に制御し、それに伴って、一対のフィンガの開閉量を自在に制御することが可能となる。

その結果、作業者がチャックボディに設けられたエンド部材を螺回させ軸方向に変位させることでピストンのストローク量を調整し、把持部材を任意の位置で停止するように調整していた従来のチャック装置と比較し、コントローラからの制御信号によって切替弁を自在に切り替えることで、フィンガを任意の位置で容易且つ高精度に停止させることが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、チャック装置を駆動するための駆動システムにおいて、サーボ弁からなる切替弁に対してコントローラから制御信号を入力することで弁開度を自在に制御し、チャック装置に対する流体の供給状態を切り替えることで、ピストンの変位方向及び変位量を自在に制御することができ、それに伴って、一対のフィンガの開閉量を自在に制御することが可能となる。その結果、作業者がチャックボディに設けられたエンド部材を螺回させ軸方向に変位させることでピストンのストローク量を調整し、把持部材を特定の位置で停止するように調整していた従来のチャック装置と比較し、フィンガを任意の位置で容易且つ高精度に停止させることができる。

本発明の実施の形態に係るチャック装置の駆動システムを示す概略回路構成図である。 図１の駆動システムを構成するチャック装置の全体断面図である。 図１の駆動システムにおいて、切替弁を第１切替位置から第２切替位置へと切り替えて把持部を解放させる場合の概略回路構成図である。 図１の駆動システムにおいて、切替弁を第３切替位置へと切り替えて把持部を把持状態とする場合の概略回路構成図である。 図１の駆動システムにおける切替弁へのバルブ指令信号と供給流量、排気流量及び弁開度との関係を示す特性曲線図である。 図１の駆動システムにおいて、コントローラへの指令信号、該コントローラから切替弁へのバルブ指令信号及びピストン位置信号に対する時間との関係をそれぞれ示したタイムチャート図である。 図１の駆動システムに対してヘッド側シリンダ室及びロッド側シリンダ室の圧力をそれぞれ検出可能な一組の圧力センサを設けた場合を示す概略回路構成図である。 図１の駆動システムに対してヘッド側シリンダ室とロッド側シリンダ室との差圧を検出可能な差圧センサを設けた場合を示す概略回路構成図である。 一対の切替弁を有した変形例に係るチャック装置の駆動システムを示す概略回路構成図である。

本発明に係るチャック装置の駆動システムについてその制御方法との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るチャック装置１２を駆動するための駆動システムを示す。この駆動システム１０は、図１に示されるように、圧縮エアの供給作用下に開閉動作するチャック装置１２に適用され、該チャック装置１２に対する圧縮エア（流体）の供給状態を切り替える切替弁１４と、入力される指令信号に基づいて前記切替弁１４へとバルブ指令信号（制御信号）を出力するコントローラ１６とを含み、前記切替弁１４の切替作用下に後述する第１及び第２ポート６６、７０と前記チャック装置１２の第１及び第２ボディポート３６、３８とを選択的に接続している。また、コントローラ１６には、予めチャック装置１２を駆動するための制御マップが記憶されている。

先ず、チャック装置１２の構成について図１及び図２を参照しながら説明する。

このチャック装置１２は、筒状に形成されたチャックボディ１８と、該チャックボディ１８の内部に変位自在に設けられるピストン２０と、該ピストン２０のロッド部２２に係合されたレバー２４ａ、２４ｂを介して開閉動作する一対の第１及び第２フィンガ２６、２８を有した把持部３０と、前記チャックボディ１８の側部に設けられ前記ピストン２０の位置を検出する検出センサ３２とを含む。なお、上述したチャック装置１２は、圧縮エアの供給作用下に開閉動作するエアチャックである。

チャックボディ１８は、例えば、断面略矩形状に形成され、その内部には軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通したボディ孔３４が形成されると共に、その側面には、前記ボディ孔３４と連通して圧力流体を供給・排気する第１及び第２ボディポート３６、３８が開口している。

また、ボディ孔３４は、チャックボディ１８の一端部に開口し、ヘッドカバー４０が嵌合されることで閉塞されると共に、ボディ孔３４の段部に係合された状態で係止リング４２によって開口した一端部側（矢印Ａ方向）への移動が規制され保持される。

そして、ボディ孔３４には、後述するピストン２０とヘッドカバー４０との間に形成されたヘッド側シリンダ室（シリンダ室）４４と、前記ピストン２０とチャックボディ１８の他端部との間に画成されたロッド側シリンダ室（シリンダ室）４６とを備える。

第１及び第２ボディポート３６、３８は、チャックボディ１８の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に所定間隔離間して設けられ、前記第１ボディポート３６がヘッド側シリンダ室４４に連通し、前記第２ボディポート３８がロッド側シリンダ室４６と連通している。そして、第１及び第２ボディポート３６、３８は、それぞれ第１及び第２配管６８、７２を介して後述する切替弁１４の第１及び第２ポート６６、７０に接続され、該切替弁１４の切替作用下に圧縮エアが供給・排気される。

一方、チャックボディ１８の他端部には、該チャックボディ１８の軸線と略直交するようにプレート状のベース体４８が連結され、これによって前記他端部が塞がれると共に、レバー２４ａ、２４ｂの一部が挿通される一対の挿通孔４９ａ、４９ｂを有している。

また、ベース体４８には、把持部３０を構成する一対の第１及び第２フィンガ２６、２８が変位自在に案内されるレール溝５０が形成される。このレール溝５０は、ベース体４８においてチャックボディ１８とは反対側となる側面に形成され、該チャックボディ１８の軸線と略直交する長手方向（図２中、矢印Ｃ方向）に沿って一直線状に延在している。

ピストン２０は、例えば、その外周面がボディ孔３４の内周面に沿って摺接するように軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に変位自在に設けられ、該外周面に装着されたピストンパッキン５２が前記内周面に当接すると共に、ピストンパッキン５２に隣接して磁石５４が設けられている。

そして、磁石５４の磁気を、チャックボディ１８の側面に装着された検出センサ３２で検知し、電気信号としてコントローラ１６へと出力することで前記ピストン２０の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った軸方向位置や変位速度が算出される。

また、ピストン２０の一端面は、ボディ孔３４内においてヘッドカバー４０に臨み、他端面には、縮径してベース体４８側（矢印Ｂ方向）に向かって延在したロッド部２２を有し、該ロッド部２２と前記他端面との境界部位には弾性材料からなるダンパ５５が装着されている。このロッド部２２は、ボディ孔３４に対して縮径したロッド孔５６に挿通されると共に、その先端にはロッド部２２の軸方向と直交したリンクピン５８が設けられる。そして、ロッド部２２の先端には、一対のレバー２４ａ、２４ｂがリンクピン５８を介して回動自在に係合される。

レバー２４ａ、２４ｂは、断面略Ｌ字状で一対となるように設けられ、ピストン２０の軸線に対して対称となるように配置され、その折曲した略中央部にはチャックボディ１８に設けられた支軸６０ａ、６０ｂが挿通されることで回動自在に支持される。

また、レバー２４ａ、２４ｂの一端部は、半円状の切欠２５ａ、２５ｂを介してリンクピン５８にそれぞれ係合され、断面が変形した球状に膨出した他端部２７ａ、２７ｂが把持部３０を構成する第１及び第２フィンガ２６、２８の係合孔６１ａ、６１ｂにそれぞれ挿入され保持されている。

すなわち、一対のレバー２４ａ、２４ｂは、ピストン２０（ロッド部２２）の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った変位作用下にリンクピン５８を介して一端部側が前記軸方向に移動し、それに伴って他端部２７ａ、２７ｂ側が互いに接近又は離間するように支軸６０ａ、６０ｂを支点として回動する。

把持部３０は、ベース体４８のレール溝５０に沿って変位自在に設けられる一対の第１及び第２フィンガ（フィンガ）２６、２８を有し、該第１及び第２フィンガ２６、２８は、前記レール溝５０にガイドされるブロック状の本体部６２ａ、６２ｂと、該本体部６２ａ、６２ｂに対してそれぞれ略直交するように突出してワークを把持する爪部６４ａ、６４ｂとからそれぞれ構成される。

そして、第１及び第２フィンガ２６、２８は、ベース体４８のレール溝５０に沿って互いに接近・離間するように移動自在に設けられる。この際、第１フィンガ２６と第２フィンガ２８とは、ピストン２０の軸線を中心として対称となるように動作する。

次に、切替弁１４の構成について図１、図３及び図４を参照しながら説明する。

この切替弁１４は、例えば、コントローラ１６からのバルブ指令信号によって図示しない弁体が開閉動作する５ポートサーボ弁からなり、その第１ポート６６が第１配管６８を介してチャック装置１２の第１ボディポート３６と接続され、第２ポート７０が第２配管７２を介して第２ボディポート３８と接続されている。

また、切替弁１４における供給ポート７４は、第３配管７６を介して圧縮エアを供給するエア供給源（供給源）７８と接続され、第１及び第２排気ポート８０、８２がそれぞれ外部と連通している。

そして、切替弁１４は、図１に示される第１切替位置Ｐ１にあるときには、第１及び第２ポート６６、７０が、供給ポート７４、第１及び第２排気ポート８０、８２のいずれに対しても接続されていない。そのため、エア供給源７８からチャック装置１２への圧縮エアの供給、該チャック装置１２からの圧縮エアの排気がそれぞれ切替弁１４によって遮断され、該チャック装置１２が停止した状態となる。

また、バルブ指令信号によって切り替えられた図３に示される切替弁１４の第２切替位置Ｐ２では、供給ポート７４と第１ポート６６とが連通し、該供給ポート７４に接続されたエア供給源７８とチャック装置１２の第１ボディポート３６とが連通してヘッド側シリンダ室４４に圧縮エアが供給された状態となり、同時に第２ポート７０と第２排気ポート８２とが連通することでチャック装置１２の第２ボディポート３８が外部と連通した状態となる。

さらに、バルブ指令信号によって切り替えられた図４に示される切替弁１４の第３切替位置Ｐ３では、第１ポート６６と第１排気ポート８０とが連通することで、チャック装置１２の第１ボディポート３６が外部と連通すると共に、供給ポート７４と第２ポート７０とが連通することで、エア供給源７８とチャック装置１２の第２ボディポート３８とが連通してロッド側シリンダ室４６に圧縮エアが供給された状態となる。

すなわち、上述した切替弁１４は、例えば、指令電圧からなる指令信号に基づいてコントローラ１６から入力されるバルブ指令信号によって第１～第３切替位置Ｐ１～Ｐ３を自在且つ連続的に切替可能である。具体的には、図５に示されるように、バルブ指令信号の値が徐々に大きくなることで、第２切替位置Ｐ２、第１切替位置Ｐ１、第３切替位置Ｐ３の順番で切り替えられる。なお、このバルブ指令信号は、例えば、第１及び第２フィンガ２６、２８による把持動作又は解放動作のタイミング、その開き量（移動量）をコントローラ１６へと入力するための信号である。

本発明の実施の形態に係るチャック装置１２の駆動システム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１に示される切替弁１４が第１切替位置Ｐ１となった状態を初期状態として説明する。

この初期状態からチャック装置１２の把持部３０を解放状態（オープン）とする場合には、コントローラ１６に対してオープン状態とするための指令信号が入力され、該コントローラ１６から切替弁１４に対してバルブ指令信号が入力されることで図示しない弁体が変位し、図３に示されるように供給ポート７４と第１ポート６６とが接続され、且つ、第２ポート７０と第２排気ポート８２とが接続した第２切替位置Ｐ２へと切り替えられる。

これにより、エア供給源７８からの圧縮エアが第３配管７６を通じて切替弁１４の供給ポート７４、第１ポート６６へと流れた後、第１配管６８を通じてチャック装置１２の第１ボディポート３６へと供給される。

そして、第１ボディポート３６からヘッド側シリンダ室４４へと供給された圧縮エアによってチャック装置１２のピストン２０がチャックボディ１８に沿って他端部側（矢印Ｂ方向）へと押圧されて移動し、このピストン２０の移動に伴って、ロッド側シリンダ室４６の圧縮エアが第２ボディポート３８から第２配管７２を通じて排気され、切替弁１４の第２ポート７０から第２排気ポート８２を通じて外部へと排気される。

このピストン２０の他端部側（矢印Ｂ方向）への移動によって、ロッド部２２に係合された一対のレバー２４ａ、２４ｂが支軸６０ａ、６０ｂを支点として他端部２７ａ、２７ｂ側が互いに離間するように回動し、それに伴って、第１及び第２フィンガ２６、２８がレール溝５０に沿って互いに離間するように外側へと移動して解放状態となる。

また、ピストン２０に装着された磁石５４の磁気が、チャックボディ１８に設けられた検出センサ３２によって検知され、位置信号としてコントローラ１６へと出力されることで前記ピストン２０の軸方向に沿った軸方向位置が確認されると共に、該ピストン２０の位置に基づいて第１及び第２フィンガ２６、２８が互いに離間した開位置（解放状態、オープン）にあることが確認される。

この場合、ピストン２０は、ボディ孔３４の端部へ当接するまで変位した後に停止し、第１及び第２フィンガ２６、２８の外側への移動量（開き量）も該ピストン２０の軸方向位置に応じたものとなる。

次に、上述した解放状態にある第１及び第２フィンガ２６、２８を含む把持部３０をワーク等を把持する把持状態へと切り替える場合について説明する。

先ず、コントローラ１６に対して把持部３０をクローズ状態とするための指令信号が入力され、該コントローラ１６から切替弁１４に対してバルブ指令信号が入力されることで弁体（図示せず）が変位し、図４に示されるように、供給ポート７４と第２ポート７０とが接続され、且つ、第１ポート６６と第１排気ポート８０とが接続した第３切替位置Ｐ３へと切り替えられる。

これにより、エア供給源７８から第１ボディポート３６に対する圧縮エアの供給が停止され、一方、前記圧縮エアは切替弁１４の供給ポート７４、第２ポート７０へと流れた後、第２配管７２を通じてチャック装置１２の第２ボディポート３８へと供給される。

そして、第２ボディポート３８からロッド側シリンダ室４６へと供給された圧縮エアによってチャック装置１２のピストン２０がチャックボディ１８に沿って一端部側（矢印Ａ方向）へと押圧されて移動し、このピストン２０の移動に伴って、ヘッド側シリンダ室４４の圧縮エアが第１ボディポート３６から第１配管６８を通じて排気され、切替弁１４の第１ポート６６から第１排気ポート８０を通じて外部へと排気される。

このピストン２０の一端部側（矢印Ａ方向）への移動によって、一対のレバー２４ａ、２４ｂが支軸６０ａ、６０ｂを支点として他端部２７ａ、２７ｂ側が互いに接近するように回動し、それに伴って、第１及び第２フィンガ２６、２８がレール溝５０に沿って互いに接近するように内側へと移動することで、第１フィンガ２６の爪部６４ａと第２フィンガ２８の爪部６４ｂとの間に配置された図示しないワークを把持可能な把持状態となる。

また、検出センサ３２によってピストン２０に装着された磁石５４の磁気を検知し、位置信号としてコントローラ１６へと出力することで、前記ピストン２０の軸方向位置が確認されると共に、第１及び第２フィンガ２６、２８が互いに接近した閉位置（把持状態、クローズ）にあることが確認される。

この場合、ピストン２０は、第１及び第２フィンガ２６、２８がワークを把持するまで、又は、前記第１及び第２フィンガ２６、２８が互いに接触するまでヘッドカバー４０側へと移動する。

次に、第１及び第２フィンガ２６、２８からなる把持部３０を解放位置と把持位置との間となる任意の中間位置で停止させる場合について図５及び図６を参照しながら説明する。なお、ここでは、第１及び第２フィンガ２６、２８の閉位置（把持状態）から中間位置で停止させる場合について説明する。

なお、上述した図５は、切替弁１４に対するコントローラ１６からのバルブ指令信号と第１及び第２ポート６６、７０における圧縮エアの供給及び排気状態との関係を示す特性曲線図であり、前記第１ポート６６（第１ボディポート３６）に対する圧縮エアの供給・排気状態を示す特性曲線Ｆ１を実線とし、第２ポート７０（第２ボディポート３８）に対する前記圧縮エアの供給・排気状態を示す特性曲線Ｆ２を破線で示している。すなわち、バルブ指令信号の値により、第１ポート６６に対する圧縮エアの供給・排気状態及びその流量（開度）が変化する。第２ポート７０に関しても同様である。

先ず、第１及び第２フィンガ２６、２８の閉位置では、クローズ状態とする指令信号がコントローラ１６へと入力され、この指令信号に基づき切替弁１４を第１開度Ｖａで開くためのバルブ指令信号が入力されることで第３切替位置Ｐ３へと切り替えられる。また、ピストン２０の軸方向位置が検出センサ３２によって検知され、該軸方向位置が位置信号としてコントローラ１６へと入力され第１及び第２フィンガ２６、２８が閉状態にあることが確認される。

さらに、図５から諒解されるように、上述した第３切替位置Ｐ３において、所定のバルブ指令信号における第１ポート６６の開度と第２ポート７０の開度とが同一となり、該第１ポート６６を通じてチャック装置１２から排気される圧縮エアの流量（特性曲線Ｆ１）と、前記第２ポート７０を通じて前記チャック装置１２へと供給される圧縮エアの流量（特性曲線Ｆ２）とが略同一となる。

次に、上述した把持部３０の閉位置から解放状態とするための指令信号をコントローラ１６へと入力し、該指令信号に基づいたバルブ指令信号をコントローラ１６から切替弁１４へと入力することで、第２開度（第１の弁開度）Ｖｂで開くように第２切替位置Ｐ２（図３参照）へと切り替えられる。そして、図３に示されるように、エア供給源７８からの圧縮エアが供給ポート７４から第１ポート６６を経て第１ボディポート３６へと供給されると同時に、ロッド側シリンダ室４６内の圧縮エアが第２ポート７０から第２排気ポート８２を通じて排気される。

この第２切替位置Ｐ２においても、所定のバルブ指令信号における第１ポート６６の開度と第２ポート７０の開度とが同一となり、該第１ポート６６を通じてチャック装置１２へと供給される圧縮エアの流量（特性曲線Ｆ１）と、前記第２ポート７０を通じて前記チャック装置１２から排出される圧縮エアの流量（特性曲線Ｆ２）とが略同一となる。

これにより、チャック装置１２において、ピストン２０がヘッドカバー４０から離間する方向（矢印Ｂ方向）に移動し始め、それに伴って、第１及び第２フィンガ２６、２８がレール溝５０に沿って互いに離間する方向へと移動し始める。

このピストン２０の軸方向位置の変化が検出センサ３２によって検知され、第１及び第２フィンガ２６、２８の中間位置に対応する該ピストン２０の目標位置Ｄに対し、所定距離Ｌだけ手前となる切替地点Ｅに到達したことが検知されると、コントローラ１６から切替弁１４に対して第３開度（第３の弁開度）Ｖｃで開くようにバルブ指令信号が出力される。

この第３開度Ｖｃは、第２切替位置Ｐ２から第３切替位置Ｐ３側へと切り替えられた開度であり、第２ボディポート３８からロッド側シリンダ室４６へと圧縮エアが供給され、ヘッド側シリンダ室４４から第１ボディポート３６を通じて圧縮エアが排気される状態となり、且つ、図６に示されるロッド側・ヘッド側遮断よりも第１開度Ｖａ側となる開度に設定される。

そして、上述した第３開度Ｖｃで切替弁１４を所定時間ｔだけ開いた後に、コントローラ１６からの新たなバルブ指令信号によって第４開度（第２の弁開度）Ｖｄとなるように切替弁１４を切り替えることで、第１及び第２ボディポート３６、３８からの圧縮エアの供給及び排気が停止した第１切替位置Ｐ１（図１参照）とする。

また、ピストン２０の軸方向位置が位置信号としてコントローラ１６に入力されることで、第１及び第２フィンガ２６、２８が任意の中間位置で開いた状態で停止していることが確認される。

すなわち、第１及び第２フィンガ２６、２８が予め設定された中間位置（ピストン２０の目標位置Ｄ）に到達するよりも手前側で第１ボディポート３６に対する圧縮エアの供給を停止し、第２ボディポート３８側に所定時間ｔだけ圧縮エアを供給するように切替弁１４を切り替えることで、前記ピストン２０の変位速度を好適に減速させ、所定の軸方向位置（目標位置Ｄ）へと高精度に停止させ、それに伴って、第１及び第２フィンガ２６、２８を所望の中間位置に高精度に停止させることができる。

また、上述した切替弁１４の第１開度Ｖａ及び第２開度Ｖｂによって第１及び第２フィンガ２６、２８の変位速度が設定されると共に、第３開度Ｖｃ、目標位置Ｄ手前側となるピストン２０の軸方向に沿った所定距離Ｌ、該第３開度Ｖｃで開いている所定時間ｔの値によって前記第１及び第２フィンガ２６、２８の中間位置に対する停止精度が決定される。

なお、上述した第１開度Ｖａ、第２開度Ｖｂ、第３開度Ｖｃ、ピストン２０の目標位置Ｄに対する所定距離Ｌ、所定時間ｔは、例えば、チャックボディ１８におけるボディ孔３４の内径、ピストン２０の軸方向に沿ったストローク量等のチャック装置１２における諸条件によって最適な値が異なり、該チャック装置１２の仕様やその駆動条件に応じてコントローラ１６の制御マップに対して予め記憶される。

また、検出センサ３２によって検出されたピストン２０の軸方向位置や変位速度をコントローラ１６へと出力し、これらの結果に基づいて切替弁１４に対するバルブ指令信号を変更して切替弁１４の各弁開度を適宜変更することで、より高精度な第１及び第２フィンガ２６、２８の開閉制御を行うことが可能となる。

さらに、図７に示される駆動システム９０のように、チャック装置１２において、ヘッド側シリンダ室４４（第１ボディポート３６）及びロッド側シリンダ室４６（第２ボディポート３８）内の圧力を検出可能な圧力センサ９２ａ、９２ｂをそれぞれ設け、該圧力センサ９２ａ、９２ｂによって検出された前記ヘッド側シリンダ室４４及び前記ロッド側シリンダ室４６の少なくともいずれか一方の圧力をコントローラ１６へと出力し、該圧力に基づいたバルブ指令信号を切替弁１４へと出力することで、前記切替弁１４の弁開度や切替タイミングを設定するようにしてもよい。

さらにまた、図８に示される駆動システム１００のように、ヘッド側シリンダ室４４（第１ボディポート３６）の圧力とロッド側シリンダ室４６（第２ボディポート３８）の圧力との差圧を検出可能な差圧センサ１０２を設け、該差圧センサ１０２で検出された差圧をコントローラ１６へと出力し、該差圧に基づいたバルブ指令信号を切替弁１４へと出力することで、前記切替弁１４の弁開度や切替タイミングを設定するようにしてもよい。

このように、駆動システム９０、１００において圧力センサ９２ａ、９２ｂ又は差圧センサ１０２を設け、該圧力センサ９２ａ、９２ｂによって検出された圧力又は前記差圧センサ１０２によって検出された差圧に基づいて第１及び第２フィンガ２６、２８の開閉を高精度に制御することができると共に、前記第１及び第２フィンガ２６、２８によってワークを把持する際の把持力を好適に調整することが可能となる。

また、チャック装置１２において、ヘッド側シリンダ室４４、ロッド側シリンダ室４６の容積が比較的小さい場合には、圧縮エアの供給及び排気を短時間で迅速に切り替える必要があるため、例えば、スプール（弁体）をリニアモータで軸方向に直接駆動する５ポートエアサーボバルブを切替弁１４として用いると最適である。

一方、上述した駆動システム１０、９０、１００のように、チャック装置１２に対する圧縮エアの供給状態を切り替える切替弁１４が５ポートサーボ弁から構成される場合に限定されるものではなく、例えば、図９に示される駆動システム１１０のように、３ポートサーボ弁からなる一対の切替弁１１２ａ、１１２ｂを設け、一方の切替弁１１２ａの出力ポート１１４ａをチャック装置１２の第１ボディポート３６へと接続し、他方の切替弁１１２ｂの出力ポート１１４ｂをチャック装置１２の第２ボディポート３８へと接続するようにしてもよい。

この駆動システム１１０では、チャック装置１２を開状態とする場合には、一方の切替弁１１２ａから第１ボディポート３６へと圧縮エアを供給し、他方の切替弁１１２ｂを通じてチャック装置１２から外部へと圧縮エアを排気することで、ピストン２０の変位作用下に第１及び第２フィンガ２６、２８を解放状態（オープン）とする。

一方、チャック装置１２を閉状態とする場合には、他方の切替弁１１２ｂから第２ボディポート３８へと圧縮エアを供給し、一方の切替弁１１２ａを通じてチャック装置１２から外部へと圧縮エアを排気することで、ピストン２０の変位作用下に第１及び第２フィンガ２６、２８を把持状態（クローズ）とする。

また、一方の切替弁１１２ａ及び他方の切替弁１１２ｂによるチャック装置１２への圧縮エアの供給状態を適宜切り替えて制御することで、第１及び第２フィンガ２６、２８を任意の中間位置で停止させることも可能である。

なお、本発明に係るチャック装置１２の駆動システム１０、９０、１００、１１０及びその制御方法は、上述の実施の形態に限らず、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、９０、１００、１１０…駆動システム
１２…チャック装置 １４、１１２ａ、１１２ｂ…切替弁
１６…コントローラ １８…チャックボディ
２０…ピストン ２４ａ、２４ｂ…レバー
３０…把持部 ３２…検出センサ
３６…第１ボディポート ３８…第２ボディポート
６６…第１ポート ７０…第２ポート
７４…供給ポート ７８…エア供給源
８０…第１排気ポート ８２…第２排気ポート
９２ａ、９２ｂ…圧力センサ １０２…差圧センサ
１１４ａ、１１４ｂ…出力ポート

Claims (8)

1. 流体の供給作用下に軸方向に変位自在に設けられたピストンを有し、該ピストンが変位することで一対のフィンガを開閉可能なチャック装置を駆動するための駆動システムであって、
   コントローラと、
   前記ピストンの軸方向位置を検出する検出センサと、
   前記チャック装置に対する前記流体の供給状態を切り替える切替弁と、
   を備え、
   前記チャック装置は、前記ピストンが設けられる第１及び第２シリンダ室と、
   前記第１シリンダ室と接続される第１ボディポートと、
   前記第２シリンダ室と接続される第２ボディポートと、
   を備え、
   前記駆動システムは、前記コントローラからの制御信号によって前記切替弁を制御し、
   前記切替弁は、弁開度を制御自在なサーボ弁であり、前記切替弁の弁開度を変化させることで前記ピストンの変位量及び前記フィンガの開閉位置が制御され、
   前記コントローラによって前記切替弁を切り替え、前記第１シリンダ室に前記流体を供給し、前記第２シリンダ室から前記流体を排気し、前記ピストンを軸方向一方に向けて移動させることで、前記フィンガが閉状態にある閉位置、又は、前記フィンガが開状態にある開位置とし、さらに前記切替弁を切り替えて前記第１シリンダ室への前記流体の供給及び前記第２シリンダ室からの前記流体の排出を停止し、前記ピストンの軸方向への移動を停止させて前記閉位置又は前記開位置を保持し、
   前記ピストンが前記軸方向一方に向けて移動中であり、前記フィンガが開動作又は閉動作している途中において、前記ピストンの軸方向位置が予め設定された目標位置（Ｄ）に対して所定距離（Ｌ）だけ他方側となる切替位置（Ｅ）に到達したことが前記検出センサによって検知されたとき、前記コントローラは、前記切替弁の切替動作を行うことで、前記第２シリンダ室に前記流体を供給し、前記第１シリンダ室から前記流体を排出し、前記ピストンを前記軸方向他方に向けて付勢するように前記弁開度を制御する、チャック装置の駆動システム。
2. 請求項１記載の駆動システムにおいて、
   前記切替弁は５ポートサーボ弁である、チャック装置の駆動システム。
3. 請求項１記載の駆動システムにおいて、
   前記切替弁は、一対の３ポートサーボ弁からなり、一方の３ポートサーボ弁が前記チャック装置における前記第１シリンダ室に接続され、他方の３ポートサーボ弁が前記チャック装置における前記第２シリンダ室に接続される、チャック装置の駆動システム。
4. 請求項２又は３記載の駆動システムにおいて、
   前記第１シリンダ室及び前記第２シリンダ室の少なくともいずれか一方には、シリンダ室の圧力を検出する圧力センサを備える、チャック装置の駆動システム。
5. 請求項２又は３記載の駆動システムにおいて、
   前記第１シリンダ室の圧力と前記第２シリンダ室の圧力の差圧を検出する圧力センサを備える、チャック装置の駆動システム。
6. 請求項２記載の駆動システムにおいて、
   前記５ポートサーボ弁は、電気信号によって駆動する駆動源を有し、該駆動源の駆動作用下に前記流体の供給状態を切り替える直動式である、チャック装置の駆動システム。
7. 請求項６記載の駆動システムにおいて、
   前記５ポートサーボ弁は、前記流体の供給及び排出状態を切り替え、且つ、前記弁開度を変化させる、チャック装置の駆動システム。
8. 流体の供給作用下に軸方向に変位自在に設けられたピストンを有し、該ピストンが変位することで一対のフィンガを開閉可能なチャック装置を駆動するための駆動システムを制御する制御方法であって、
   前記駆動システムは、コントローラと、
   前記ピストンの軸方向位置を検出する検出センサと、
   前記チャック装置に対する前記流体の供給状態を切り替える切替弁と、
   を備え、
   前記切替弁は、前記コントローラから入力される制御信号に基づいて弁開度を制御自在なサーボ弁であり、
   前記制御方法は、前記切替弁を第１の弁開度（Ｖｂ）とし、前記チャック装置における第１シリンダ室に対して前記流体を供給し、且つ、前記チャック装置における第２シリンダ室から前記流体を排気し、前記ピストンを軸方向一方向へと移動させることで前記フィンガを開動作又は閉動作させる工程と、
   前記フィンガが開動作又は閉動作している途中において、前記ピストンの軸方向位置が予め設定された目標位置（Ｄ）に対して所定距離（Ｌ）だけ他方側となる切替位置（Ｅ）に到達したことが前記検出センサによって検知されたとき、前記切替弁を第２の弁開度（Ｖｃ）として、前記第２シリンダ室に対して前記流体を供給すると共に、前記第１シリンダ室から前記流体を排出することで、前記ピストンの変位速度を減速させる工程と、
   前記フィンガが開動作又は閉動作している途中において、前記第２の弁開度で所定時間（ｔ）だけ開くことで、前記ピストンの軸方向位置が前記目標位置へと到達した際に、前記切替弁を第３の弁開度（Ｖｄ）とし、前記第２シリンダ室への前記流体の供給と、前記第１シリンダ室からの前記流体の排気とを停止することで、前記フィンガを全開位置と全閉位置との間となる中間位置で停止させる工程と、
   を有する、チャック装置の制御方法。

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