CN112423932B - 具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统 - Google Patents

具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供通过使用在行程动作的切换中利用的行程端的位置检测器对夹紧对象物的动作进行检测而进一步提高功能的夹紧系统。夹紧装置(1)通过输出构件(12)的行程移动而使线圈(15)插入到有底孔(14)中的距离变化。转换器(23)输出线圈(15)的电感的测定值。工件(W)被输出构件(12)夹紧时的线圈(15)的电感存储于工件夹紧点存储器(22e)，表示相对于工件夹紧点容许的变动范围的夹紧区域被设定于夹紧区域存储器。在工件的加工中，控制部(2)测定线圈(15)的电感，并判定是否处于夹紧区域的范围，在超过范围时发出表示紧急停止的信号。

Description

具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统
技术领域
本发明涉及具备检测夹紧对象物的动作的功能的夹紧系统。
背景技术
在加工中心中，设置有将成为要夹紧的对象的工件固定于工作台、托盘等基准构件的夹紧装置。作为夹紧装置，例如已知有使用专利文献1所示的那样的流体压力缸的夹紧装置。通过流体压力缸的活塞的行程移动，将工件抓住、放开。为了对行程端进行检测，在由流体压力驱动的夹紧装置设置有位置检测器，当活塞移动到行程端时，对行程端的位置进行检测并停止压力流体的供给。在专利文献1的位置检测器中，在活塞配置有磁铁，在缸筒的外侧，感知磁力的磁传感器分别配置在活塞的行程两端，当活塞到达行程端时，配置于该场所的磁传感器对磁铁的磁力进行检测。
另外，根据专利文献2的位置检测器，公开了如下的夹紧装置，所述夹紧装置将由磁性体构成的活塞设为中空，并在其中空部插入线圈，所述夹紧装置被配置成通过活塞的行程移动而使其与线圈的重合距离变化。通过将来自固定频率脉冲振荡器的脉冲连接到线圈，并将重合距离的变化作为电感的变化进行检测，从而对活塞的位置进行检测。与专利文献1的技术相比，具有如下效果：无需将需要安装场所的磁传感器安装于缸筒，另外，无需内置磁铁的安装空间。
另外，根据夹紧装置的不同，也有构成为仅对行程端的一方的位置进行检测的夹紧装置。在使压力流体朝向行程端的一方移动时使用这样的装置，在复位到另一方的行程端时利用弹簧的弹力。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3280345号公报
专利文献2：日本特开2003-156304号公报
发明内容
发明要解决的课题
在夹紧装置中，在行程端的一方将工件抓住，在另一方将工件放开。根据这样的以往技术，位置检测器对活塞到达了行程端这一情况进行检测并用于行程动作的切换。在专利文献2中，利用位置检测器来检测电感变化。通过将该电感变化转换为时间或电压并与预定的阈值进行比较，从而在到达预定位置的时刻设为到达了行程端并产生开关输出。
本发明的目的在于提供通过使用行程端的位置检测器对夹紧对象物的动作进行检测而进一步提高功能的夹紧系统，所述行程端的位置检测器用于对活塞到达了预定位置这一情况进行检测。
用于解决课题的手段
本发明的具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统是设置于加工中心的夹紧系统，所述加工中心对利用输出构件被夹紧在基准构件上的夹紧对象物进行加工，所述具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统具有：夹紧装置，所述夹紧装置通过由磁性体构成的所述输出构件的行程移动而使线圈与所述输出构件的重叠的距离变化；转换器，所述转换器输出所述线圈的电感的测定值；存储器，使所述输出构件相对于作为进行加工的对象而载置于所述基准构件的夹紧对象物从非夹紧状态向夹紧状态移动，在移动的过程中，所述存储器将表示所述夹紧对象物被输出构件夹紧时的所述线圈的电感的测定值的数据设为所述输出构件的位置，并设定表示相对于该位置容许的变动范围的夹紧区域；以及控制部，当在所述存储器进行了所述夹紧区域和所述输出构件的位置的设定之后，所述控制部向所述加工中心报告夹紧的实施，并且，在由所述加工中心进行的对夹紧对象物的加工中，也对所述线圈的电感进行测定，并判定是否处于存储于所述存储器的夹紧区域的范围，在超过范围时相对于所述加工中心发出异常。
发明的效果
根据本发明，能够利用行程端的位置检测器对相对于夹紧点的加工时的变动进行异常监视，所述行程端的位置检测器用于对活塞到达了预定位置这一情况进行检测。另外，夹紧的位置会根据夹紧对象物而产生偏差，但在夹紧的过程中，通过在夹紧系统侧实际测量得到的值而取得夹紧的位置，并开始由加工中心进行的对加工对象物的加工，在该加工中也继续进行测定，并判定是否处于夹紧区域的范围，在超过范围时相对于加工中心发出异常。因此，能够单独地设定夹紧对象物的夹紧位置。
附图说明
图1是示出具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统和加工中心的图。
图2是示出在夹紧系统中利用的夹紧装置的例子的图，图2A、2B示出具备回转臂的类型的夹紧装置，图2C、2D示出具备连杆机构的类型的夹紧装置。
图3是说明控制部的处理的图，图3A示出控制部2的初始设定程序，图3B示出工件加工状态下的处理程序，图3C放大地示出显示部的画面。
具体实施方式
图1示出具备夹紧对象物即工件W的动作检测功能的夹紧系统和加工中心。具备工件W的动作检测功能的夹紧系统具有夹紧装置1(在图中为四台)、控制部2、具备输入输出功能的显示部3及液压单元4。夹紧装置1设置于托盘P，将工件W固定在设置于托盘P的底座PZ上。工件W由刀具T进行加工。图示的夹紧装置1为具备回转臂的类型。在该类型的夹紧装置1中，在输出构件下降的初始阶段，使输出构件的回转臂回转，且之后呈直线地下降，由此，将工件W的凸缘部WF压靠于底座PZ。夹紧系统还具备液压单元4，并由控制部2控制，所述液压单元4设置有在夹紧时向夹紧装置1输送压力油的锁定侧系统41和在非夹紧时输送压力油的释放侧系统42这两个系统。控制部与加工中心的控制器(未图示)连接。
在图2中，示出在夹紧系统中利用的夹紧装置1的例子。图2A、2B是具备回转臂的类型的夹紧装置1，是图1所示的夹紧装置。另外，图2C、2D是具备连杆机构的类型的夹紧装置1。
在图2A、2B所示的夹紧装置1中，在壳体10的内侧形成有缸孔11，并插入有在附图中将上下方向作为轴向的输出构件12。图2A示出非夹紧状态下的截面，图2B示出夹紧状态下的截面。输出构件12具有臂12d和从轴向上侧依次形成的杆主体12a、直径比该杆主体12a大的活塞部12b及下杆12c。在壳体10分别穿设有通路18和通路19，所述通路18对位于活塞部12b的上侧的缸孔11a供给压力流体，所述通路19对位于活塞部12b的下侧的缸孔11b供给压力流体。
在下杆12c设置有使臂12d回转的回转机构17。回转机构17具备引导槽17a和球17b。引导槽17a由螺旋状的回转槽和与该回转槽连续的直行槽构成(在图中仅示出直行槽)，通过使相对位置相对于壳体10固定的球17b在引导槽17a中滚动，从而使输出构件12回转。
在输出构件12设置有呈挖空状地朝向轴向下侧敞开的有底孔14，在该有底孔14中插入有线圈15。线圈15设置于缸孔11的下底壁10a，且在与轴向垂直的半径方向上隔开间隙地插入到有底孔14内。伴随着输出构件12的行程移动，在线圈15的长度方向上，线圈15插入到有底孔14的距离(或与输出构件12重叠的距离)在L1(图2A)与L2(图2B)之间变化。输出构件12由磁性体形成，通过使插入距离变化，从而使由线圈15产生的磁通所通过的磁路的磁阻变化。
在图2C、2D所示的夹紧装置1中，对具有与图2A、2B所示的夹紧装置1同样的功能的结构标注相同的附图标记。在图2C、2D的夹紧装置1中，不同点在于：不具备前述的回转机构17，且输出构件12代替臂12d而具备连杆机构12e。另外，图2C示出非夹紧状态下的截面，图2D示出夹紧状态下的截面，但在杆主体12a在非夹紧状态时下降且在夹紧状态时上升这一点也不同。即，插入距离在各个状态下反转。
在任一夹紧装置1中，均是通过插入距离来确定由线圈15产生的磁通所通过的磁路的磁阻，表现为线圈15的电感。电感能够通过公知的方法进行电测定。例如，在线圈15中串联连接电阻、电容器，在使蓄积于电容器的电荷经由线圈15和电阻放电的过程中，将电容器的电压与阈值电压进行比较，测定从放电开始起到低于阈值电压时为止的时间间隔，由此，能够求出电感。
返回到图1，控制部2具有处理单元21、求出线圈15的电感并作为表示输出构件12的位置的信息而输出的转换器23、连接处理单元21和转换器23的多路复用器24及存储器22。对于显示部3而言，例如只要使用LCD触控屏等具备输入输出功能的显示部即可，由于能够显示各种形式的键顶(key top)，所以是优选的。
在显示部3显示有各种键顶。键32、键33为数值的输入键。每当按压键32时，在显示窗31显示的数值增加预定单位数，每当按压键33时，在显示窗31显示的数值减少预定单位数。键34为选择运转模式的键。在按压键34时，加工中心进入到工件加工状态。键35、键36、键37为确定夹紧点(空夹紧点、工件夹紧点、非夹紧点)的键，在图3中进行说明。
图3是说明控制部2的处理的图。图3A示出初始设定程序，图3B示出工件加工状态下的处理程序，图3C放大地示出显示部的画面。键35对应于空夹紧点(称为CLPM)。CLPM示出空夹紧状态下的输出构件的位置。键37对应于非夹紧点(称为UPCLM)。UPCLM示出非夹紧状态下的输出构件的位置。因此，输出构件的行程在CLPM与UPCLM之间，CLPM和UPCLM分别为行程端。另外，键36对应于工件夹紧点(称为WCPM)。WCPM示出按压工件W(具体而言为工件W的凸缘部WF)的输出构件的位置。能够分别对UPCLM、CLPM进行预定的余量设定。若输出构件12到达在余量设定中设定的范围，则视为到达了作为目的地的UPCLM、CLPM。
在图3A中，进行夹紧装置1的初始设定。首先，在步骤S1中进行夹紧区域的设定。该处理为相对于WCPM的夹紧区域设定的处理。夹紧区域是指在工件W的加工中在输出构件12超过该范围并移动的情况下进行异常判定的变动的容许范围。在图3C所示的显示部3的显示中，对应于WCPM的键36变色，促使进行相对于WCPM的夹紧区域的设定。键36的位置为默认的位置。使用键32、键33在显示窗31输入数值。夹紧区域E2分别对WCPM的上、下进行设定，在确定数值之后，按压键38。例如将上下一并设定在0-5mm的范围内。
接着，在步骤S2中，进行相对于UPCLM和CLPM的余量设定。对应于UPCLM和CLPM的键37、键35依次变色而促使输入。使用键32、键33在显示窗输入数值。各个余量范围E1、E3例如分别以UPCLM和CLPM为起点而被设定在0-1mm的范围。在确定数值之后，按压键38。
在步骤S3中，在空夹紧状态下确定空夹紧点。键35变色。当在未将工件W设定在托盘P上的状态下按压键33时，输出构件向夹紧状态移动。当在应设定为空夹紧点的位置按压键35时，将该位置处的线圈的电感作为表示输出构件12的位置的信息而取入到控制部2中，确定为空夹紧状态下的输出构件的位置。
在步骤S4中，在非夹紧状态下确定非夹紧点。键37变色。在按压键32时，输出构件向非夹紧状态移动。当在应设定为非夹紧点的位置按压键37时，将该位置处的线圈的电感作为表示输出构件12的位置的信息而取入到控制部2中，确定为空夹紧状态下的输出构件的位置。
在步骤S5的处理之前，将工件W搭载于托盘P。在步骤S5中，键36变色。在按压键33时，输出构件向夹紧状态移动。当在夹紧装置1将工件W夹紧的位置按压键36时，将该位置确定为夹紧状态下的工件夹紧点。作为工件W的被把持部的凸缘部WF的厚度有时会根据工件W而产生偏差，但以往作为夹紧状态下的余量而容许该偏差。具体而言，使用于得到开关输出的阈值具有余量。然而，根据本实施例，能够单独地设定工件W的凸缘部WF的厚度。
在步骤S6中，将夹紧区域、余量、空夹紧点、夹紧点、非夹紧点分别设定在存储器22的夹紧区域存储器22a、余量存储器22b、22c、空夹紧点存储器22d、夹紧点存储器22e、非夹紧点存储器22f中，并完成初始设定。
在图3B中，当在步骤S8中按压键34并选择“运转模式”时，控制部2向加工中心的控制器报告实施了夹紧这一情况，加工中心进入到基于刀具T的工件加工状态。在步骤S9中，针对输出构件的位置是否处于所设定的夹紧区域E2的范围内、线圈的电感，始终进行监视。在被监视的电感作为表示输出构件的位置的信息而超过了夹紧区域E2的范围的情况下，在步骤S10中，向加工中心的控制器报告处于异常的状态这一情况。在加工中心的控制器中，基于该报告，开始应对紧急状态(例如紧急停止等)的措施。
在上述实施例中，在存储器22预先确保有日志存储器22g的区域，通过将步骤S9中的通过始终监视而得到的信息作为日志数据而保存于日志存储器22g，即使不是紧急停止，在相对于被加工的工件W发现了问题的情况下，也能够进行基于加工时的夹紧装置1的日志数据的数据解析。例如，在位于托盘P的四个夹紧装置1中的一个出现了夹紧点的变动的情况下，能够推测为施加了由刀具T产生的局部压力，能够有助于确立对策。
根据本实施例，能够利用在行程动作的切换中使用的行程端的位置检测器，对相对于夹紧点的加工时的变动进行异常监视。另外，由于即使在被把持部的厚度按各工件产生偏差的情况下，也能够单独地设定夹紧点，因此，能够进行细致的异常检测。
附图标记说明
1 夹紧装置
2 控制部
3 显示部
4 液压单元
10 壳体
10a 下底壁
11 缸孔
12 输出构件
12a 杆主体
12b 活塞部
12c 下杆
12d 臂
12e 连杆机构
14 有底孔
15 线圈
17 回转机构
17a 引导槽
17b 球
21 处理单元
22 存储器
23 转换器
24 多路复用器
31 显示窗
32、33、34、35、36、37、38 键
E1、E3 余量范围
E2 夹紧区域
P 托盘
PZ 底座
T 刀具
W 工件
WF 凸缘部

Claims (3)

1.一种具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统，是设置于加工中心的夹紧系统，所述加工中心将被把持部的厚度产生偏差的夹紧对象物搭载在基准构件上，且在使其压靠于所述基准构件并夹紧之后进行加工，其特征在于，
所述具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统具备：
夹紧装置(1)，所述夹紧装置(1)通过由磁性体构成的输出构件(12)的行程移动而使线圈(15)与所述输出构件(12)的重叠的距离变化；
转换器(23)，所述转换器(23)根据所述线圈的电感的测定值来测定所述输出构件(12)的位置；以及
显示部(3)，所述显示部(3)具备向控制部(2)的输入输出功能，
所述显示部(3)具备：按压键(33)，所述按压键(33)使所述输出构件(12)相对于作为进行加工的对象而载置于所述基准构件的夹紧对象物从非夹紧状态向夹紧状态移动；按压键(36)，所述按压键(36)在所述输出构件(12)移动的过程中，在所述夹紧对象物被压靠于所述基准构件时进行操作；以及按压键(38)，所述按压键(38)设定变动范围，
所述控制部利用所述转换器(23)测定所述按压键(36)被操作时的所述输出构件(12)的位置，并将该位置作为工件夹紧点(WCPM)存储于存储器(22)，
所述控制部(2)在由所述按压键(38)设定了所述工件夹紧点(WCPM)的上下所容许的变动范围时，将该变动范围作为夹紧区域存储于所述存储器(22)，
所述控制部(2)在存储了所述夹紧区域和所述工件夹紧点(WCPM)之后向所述加工中心报告夹紧的实施，并且，在由所述加工中心进行的对夹紧对象物的加工中，也对所述线圈(15)的电感进行测定，并判定是否处于存储于所述存储器(22)的夹紧区域的范围，在超过范围时相对于所述加工中心发出异常。
2.根据权利要求1所述的具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统，其特征在于，
所述线圈被插入到设置于所述输出构件的有底孔中。
3.根据权利要求1所述的具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统，其特征在于，
所述具备夹紧对象物的动作检测功能的夹紧系统具有日志存储器，所述日志存储器将加工中的所述线圈的电感的测定值作为日志进行存储。
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