JP2016032852A

JP2016032852A - ワークの着座判定方法とその装置

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Publication number: JP2016032852A
Application number: JP2014156325A
Authority: JP
Inventors: 政彰佐々木; Masaaki Sasaki; 太思牧野; Hiroshi Makino
Original assignee: Azbil TA Co Ltd
Current assignee: Azbil TA Co Ltd
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: JP6363421B2

Abstract

【課題】本発明は、ワークの着座判定方法に関し、従来のワークの着座判定方法において合否判定に要する時間が長いことと、加工時の着座判定において電磁弁の耐久性が必要となることが課題であって、それを解決することである。【解決手段】ワーク８のテーブル９への着座時と加工時とのそれぞれにおいて供給される空気の背圧により、ワークの着座状態の合否判定をする着座判定方法であって、前記着座時の着座の合否は、ワーク８をテーブル９に着座させた際に、制御装置６により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して、当該制御装置により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定し、前記加工時の着座の合否は、前記制御装置６により電磁弁２を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の設定された背圧を閾値とし、この閾値の背圧と測定した背圧とを前記制御装置で比較し合否判定するワークの着座判定方法とするものである。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの着座判定方法とその装置に関するものである。

従来、工作機械・成形機等におけるワークの着座面への密着度やワークの有無をエアにより高精度に検出する着座判定方法が、特許文献１、２により知られている。

前記ワークを加工用テーブルに隙間無く固定することは、加工精度を維持するために不可欠であるが、当該隙間をゼロにすることは理想ではあるが、加工時に発生した切りくずや切削油内に含まれる切りくずの影響により前記隙間をゼロにすることは現実的では無い。

そこで、前記隙間を規定の数値以下であることをセンサ等で検出する必要があり、上記特許文献１、２で示したように背圧式センサが使用されている。

特開２０１０−５４４１３号公報実開昭６３−１１５７７６号公報

しかし、従来のワークの着座判定方法とその装置においては、ワーク着座のエア圧力値（背圧）における合否判定ラインに到達するまでの時間が多く掛かり、判定時間が長いという課題がある。更に、使用される圧力センサに応差（ヒステリシス）があるため、着座時の隙間と加工時の隙間を同じにしようとすると、圧力検出が不安定になっていわゆるチャタリングが発生するという課題がある。それを上記特許文献１において、供給空気を遮断する２ポート電磁弁を設けるとともに二次側に圧力センサを設けて、背圧の圧力変化を検出して短時間で着座距離判定を行うようにしている。

しかしながら、ワークが加工用テーブルに着座された時の隙間を検出することができても、その後のワーク加工時の隙間を検出する場合、前記２ポート電磁弁をエア圧力値の検出の都度、ＯＮ・ＯＦＦさせて検出しなければならず、２ポート電磁弁のＯＮ・ＯＦＦが頻繁になって耐久的に電磁弁の障害となり、且つ、連続的に検出するのが不可能となっている。

また、加工精度の維持のために、ワークが加工用テーブルを離れる際の「加工時の隙間」を基準とした場合、応差があるため、着座時の基準よりも厳しい（狭い）ので、「着座時の隙間」の判定基準に対しても同じ「加工時の基準」を適用すると、本来の着座時の規定を満たす隙間の範囲内であっても、異常信号が発せられる恐れがある。この現象は、いわゆる「チョコ停」といわれるものであり、加工作業がその都度中断して、作業能率を低下させることが課題である。本発明に係るワークの着座判定方法とその装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係るワークの着座判定方法とその装置の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、ワークのテーブルへの着座時と加工時とのそれぞれにおいて供給される空気の背圧により、ワークの着座状態の合否判定をする着座判定方法であって、前記着座時の着座の合否は、ワークをテーブルに着座させた際に、制御装置により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して、当該制御装置により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定し、前記加工時の着座の合否は、前記制御装置により電磁弁を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の設定された背圧を閾値とし、この閾値の背圧と測定した背圧とを前記制御装置で比較し合否判定することである。

また、本発明に係るワークの着座判定方法の要旨は、ワークのテーブルへの着座時と加工時とのそれぞれにおいて供給される空気の背圧により、ワークの着座状態の合否判定をする着座判定方法であって、前記着座時の着座の合否は、ワークをテーブルに着座させた際に、制御装置により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して、当該制御装置により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定し、前記加工時の着座の合否は、前記制御装置により電磁弁を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の背圧降下の変化を前記制御装置に接続された圧力センサにより連続して測定し、この背圧降下の変化と予め設定されたワーク離脱の隙間と判断される背圧降下の変化とを前記制御装置で比較し合否判定することである。

本発明に係るワークの着座判定装置の上記課題を解決して発明の目的を達成するための要旨は、ワークに供給空気を吐出するテーブルの検出オリフィスと、該検出オリフィスに空気を供給する配管と、該配管に接続された圧力センサと、前記配管に接続され空気の供給・停止を制御する２ポート電磁弁と、前記圧力センサ及び２ポート電磁弁のそれぞれに接続されて弁開閉の制御およびデータの入出力をする制御装置と、前記配管に接続される空気圧設定用の調圧装置とを備えて、前記ワークのテーブルへの着座時と加工時とのそれぞれにおいて供給される空気の背圧により、ワークの着座状態の合否判定をする着座判定装置であって、前記着座時の着座の合否は、ワークをテーブルに着座させた際に、制御装置により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して、当該制御装置により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定し、前記加工時の着座の合否は、前記制御装置により電磁弁を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の設定された背圧を閾値とし、この閾値の背圧と圧力センサで測定した背圧とを前記制御装置で比較し合否判定することである。

また、本発明に係るワークの着座判定装置の要旨は、ワークに供給空気を吐出する検出オリフィスと、該検出オリフィスに空気を供給する配管と、該配管に接続された圧力センサと、前記配管に接続され空気の供給・停止を制御する２ポート電磁弁と、前記圧力センサ及び２ポート電磁弁のそれぞれに接続されて弁開閉の制御およびデータの入出力をする制御装置と、前記配管に接続される空気圧設定用の調圧装置とを備えて、前記ワークのテーブルへの着座時と加工時とのそれぞれにおいて供給される空気の背圧により、ワークの着座状態の合否判定をする着座判定装置であって、前記着座時の着座の合否は、ワークをテーブルに着座させた際に、制御装置により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して、当該制御装置により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定し、前記加工時の着座の合否は、前記制御装置により電磁弁を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の設定された背圧を閾値とし、この閾値の背圧と圧力センサで測定した背圧とを前記制御装置で比較し合否判定することである。

本発明のワークの着座判定方法とその装置によれば、ワークの着座時だけに限らず、ワークの加工時においても、背圧を測定して常に着座状態を、電磁弁の耐久性に寄らず、監視することができるようになる。

本発明に係る着座判定方法によれば、背圧を圧力センサで測定して閾値と比較するので、着座時と加工時の隙間を同じに設定することで、従来例のようなチャタリングの発生、若しくは、「チョコ停」の発生を、本発明では防止できる。

また、背圧を測定して、その背圧の降下を傾斜として把握し、設定値の傾斜と比較することで、検出時間が早くなると言う優れた効果を奏するものである。

本発明に係るワークの着座判定装置７の実施例に係る、使用状態の一部概略構成を示す斜視図である。同本発明のワークの着座判定装置７の構成図である。同ワークの着座判定装置７における供給空気制御部Ａの断面図である。同ワークの着座判定方法におけるタイムチャート図である。背圧と隙間の関係を求めるキャリブレーションの概略構成図である。ワークの着座時の、背圧と時間Ｔとの関係を示す特性曲線図である。

本発明に係るワークの着座判定方法とその装置は、図１に示すように、圧力センサを使用して、ワークの着座時のみならず加工時においても、着座判定を行うようにしたものである。

本発明に係るワークの着座判定装置７は、図１乃至図２−Ａに示すように、ワーク（被検出物、以下同じ）８に供給空気を吐出するテーブル９の検出オリフィス５と、該検出オリフィス５に空気を供給する配管４と、該配管４に接続された圧力センサ３と、前記配管４に接続され空気の供給・停止を制御する２ポート電磁弁２と、前記圧力センサ３及び２ポート電磁弁２のそれぞれに接続されて弁開閉の制御およびデータの入出力をする制御装置６と、前記配管４に接続され供給される空気の圧力設定用の調圧装置１とを備えてなる。

前記ワーク８のテーブル９への着座時と加工時とのそれぞれにおいて、配管４から供給され検出オリフィス５から吐出される空気の背圧により、ワーク８の着座状態の合否判定をするものである。

前記各装置等について説明する。前記圧力センサ３は、気体の圧力をダイヤフラム等を介して、半導体ひずみゲージ等の感圧素子で計測して、アナログ信号をデジタル信号の電気信号に（Ａ／Ｄ）変換して制御装置６に出力するものである。

前記制御装置６は、コンピュータの中央演算処理装置（ＣＰＵ）に、着座判定に必要な基本主プログラム、サブの判定ルーチンなどのプログラムが組み込まれており、図２−Ａに示すように、２ポート電磁弁２と圧力センサ３と電気的に接続され、更に、表示部６ａが接続されて、着座の判定結果を示したり、着座状態ＮＧの場合には、文字点滅や警告音などの警告手段を表示・警告するようになっている。この制御装置６から、外部に、判定結果を出力信号で伝達するようになっている。前記２ポート電磁弁２，圧力センサ３、制御装置６などを一体的に構成した具体的な構成例として、図２−Ｂに供給空気制御部Ａを示す。

ワークの着座判定方法においては、予め、着座判定の基準となる閾値、背圧降下の傾斜角度（程度）を設定するために、図４に示すように、ワーク８とテーブル９の検出面との着座距離（隙間）と、この着座距離（隙間）に対する背圧との関係をキャリブレーションして求めておく。

本発明に係る着座判定装置７を使用して、本発明に係る着座判定方法について、説明する。先ず、最初に、前記ワーク８の着座時の着座の合否は、図３に示すように、ワークの着座判定装置７に、電源を供給し、２ポート電磁弁２を制御装置６でＯＮにする。これにより、検出オリフィス５から空気が吐出する。そのときの背圧はＰ０（３４ｋＰａ：ワーク８無し）である。

次に、外部トリガーのスタート信号がＯＮになる。次に、ワーク８がテーブル９に着座されると、圧力センサ３によって計測される背圧が、Ｐ０から上昇してＳＶ２（隙間の検出限界背圧：１５３ｋＰａ、隙間が１００μｍ）になる。

そこで、前記圧力センサ３からのデータにより、前記背圧がＳＶ２になると、制御装置６によって、プログラムから２ポート電磁弁２の閉信号が出され、空気の供給が停止される。この遮断時間は、例えば、約２００〜５００msecである。

前記２ポート電磁弁２が「閉」となったので、背圧が低下する。その場合、従来例（特許文献１）と同様にして、図５に示すように、圧力変化量を時間で割って背圧降下の傾斜（角度θ）の程度を求める。その傾斜の程度と、合否判定ライン（隙間５０μｍの場合の傾斜角度）とを制御装置６のＣＰＵにおける判定ルーチンで比較する。

前記判定ルーチンで、合否判定ラインよりも傾斜が緩ければ、着座「ＯＫ」となり、ワーク８がテーブル９に着座していると判定される。合否判定ラインよりも傾斜がきつければ、ワーク８がテーブル９に着座していないとされ「ＮＧ」となる。その場合、警報手段が制御装置６の指令により表示部６ａから表示・警報などが発せられる。これにより、背圧が十分に上昇するまで待つ必要が無く、背圧がＳＶ２に上昇する短い時間で判定可能となり、早く判定することができる。

図３に示すように、前記背圧がＳＶ２（隙間の検出限界背圧：１５３ｋＰａ、隙間が１００μｍ）からＳＶ３（１００ｋＰａ）へとｔ時間で降下した場合には、判定ＯＫの出力信号（ＯＮ）が発せられ、それと同時に制御装置６からの指令で、２ポート電磁弁２が「開」になり、空気が検出オリフィス５へ供給される。

ワーク８が着座しているので、背圧が上昇する。そして、圧力センサ３の連続的な計測により、加工時の着座の合否は、前記制御装置６により２ポート電磁弁２を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の設定された背圧を閾値（例えば、Ｐｂ２：１７６ｋＰａ、隙間が５０μｍ）、とし、この閾値の背圧と測定した背圧とを前記制御装置６で比較し合否判定する。

前記閾値と比較して、それ以下であれば着座「ＮＧ」となり、判定ＮＧの出力信号（ＯＦＦ）が出力され、同時に、制御装置６から表示部６ａを介して警報が発せられる。前記閾値を超える背圧（例えば、ｐｂ１：１９３ｋＰａ、隙間２０μｍ）であれば、着座「ＯＫ」となり、加工が続行される。このように、着座距離である隙間が、０〜５０μｍであれば着座ＯＫで加工が継続され、隙間が５０μｍを超えると、着座ＮＧとなり加工停止される。

また、加工が終了してワーク８がテーブル９から脱着されると、背圧がＳＶ３になったところで、制御装置６において、判定ルーチンで着座「ＮＧ」となり、判定ＮＧの出力信号（ＯＦＦ）が出力される。

このようにして、実施例１では、前記着座時の着座の合否は、制御装置により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して合否判定し、前記加工時の着座の合否は、前記制御装置により電磁弁を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の設定された背圧を閾値とし、圧力センサ３で背圧を計測しながら合否判定する。

次に、実施例２では、上記と同様に、着座判定装置７を構成する。制御装置６におけるＣＰＵのプログラムが異なるが、他の装置などは同じであり、その同じ装置に関する説明を省略する。

前記着座時の着座の合否は、図３に示すように、ワーク８をテーブル９に着座させた際に、制御装置６により供給空気を２ポート電磁弁２により停止させて背圧の変化（傾斜の程度）を測定して、当該制御装置６により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定する。上記実施例１と同じである。

そして、加工時の着座の合否は、前記制御装置６により２ポート電磁弁２を、供給空気を供給するように「開」状態に制御する。その後、ワーク加工時の背圧降下の変化（θ：傾斜の程度）を前記制御装置６に接続された圧力センサ３により連続して測定する。この背圧降下の変化（θ：傾斜の程度）と予め設定されたワーク離脱の隙間と判断される背圧降下の変化（θ：傾斜の程度）とを前記制御装置６で比較し合否判定する。

前記背圧降下の傾斜（θ：傾斜の程度）は、制御装置６のＣＰＵに組み込まれた判定ルーチンにおいて、ある時間の背圧と、所定時間経過後の背圧との差ΔＰを求めて、その経過時間（Ｔ）で割ることで、傾斜（ΔＰ／Ｔ）を計測し、これを短時間で連続的に行う。そして、設定された基準の傾斜よりも、前記計測された傾斜の程度が大きければ（角度θが大）、判定ＮＧとして出力信号をＯＦＦとして、表示部６ａに警報を発するものである。

この実施例２の場合には、ワーク８がテーブル９に着座されていて、その隙間が０〜５０の範囲内であっても、例えば、ワーク８の加工中においてある一定の背圧（隙間が３０μｍ）であった場合に、その背圧から設定基準以上に背圧が降下した場合には、着座の判定ＮＧとなる。よって、現状の隙間から少しでも隙間が拡がると、着座の判定ＮＧとすることが可能となる。

本発明に係る着座判定方法とその装置によれば、ワークの着座時のみならず、加工時におけるワークの着座の状態も判定することができるようになり、各種の工作機械等に広く適用することができるものである。

１調圧装置、
２２ポート電磁弁、
３圧力センサ、
４配管、
５検出オリフィス、
６制御装置、６ａ表示部、
７着座判定装置、
８ワーク（被検出物）、
９テーブル、
Ａ供給空気制御部。

Claims

ワークのテーブルへの着座時と加工時とのそれぞれにおいて供給される空気の背圧により、ワークの着座状態の合否判定をする着座判定方法であって、
前記着座時の着座の合否は、ワークをテーブルに着座させた際に、制御装置により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して、当該制御装置により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定し、
前記加工時の着座の合否は、前記制御装置により電磁弁を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の設定された背圧を閾値とし、この閾値の背圧と測定した背圧とを前記制御装置で比較し合否判定すること、
を特徴とするワークの着座判定方法。
ワークのテーブルへの着座時と加工時とのそれぞれにおいて供給される空気の背圧により、ワークの着座状態の合否判定をする着座判定方法であって、
前記着座時の着座の合否は、ワークをテーブルに着座させた際に、制御装置により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して、当該制御装置により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定し、
前記加工時の着座の合否は、前記制御装置により電磁弁を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の背圧降下の変化を前記制御装置に接続された圧力センサにより連続して測定し、この背圧降下の変化と予め設定されたワーク離脱の隙間と判断される背圧降下の変化とを前記制御装置で比較し合否判定すること、
を特徴とするワークの着座判定方法。
ワークに供給空気を吐出するテーブルの検出オリフィスと、該検出オリフィスに空気を供給する配管と、該配管に接続された圧力センサと、前記配管に接続され空気の供給・停止を制御する２ポート電磁弁と、前記圧力センサ及び２ポート電磁弁のそれぞれに接続されて弁開閉の制御およびデータの入出力をする制御装置と、前記配管に接続される空気圧設定用の調圧装置とを備えて、前記ワークのテーブルへの着座時と加工時とのそれぞれにおいて供給される空気の背圧により、ワークの着座状態の合否判定をする着座判定装置であって、
前記着座時の着座の合否は、ワークをテーブルに着座させた際に、制御装置により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して、当該制御装置により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定し、前記加工時の着座の合否は、前記制御装置により電磁弁を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の設定された背圧を閾値とし、この閾値の背圧と圧力センサで測定した背圧とを前記制御装置で比較し合否判定すること、
を特徴とするワークの着座判定装置。
ワークに供給空気を吐出する検出オリフィスと、該検出オリフィスに空気を供給する配管と、該配管に接続された圧力センサと、前記配管に接続され空気の供給・停止を制御する２ポート電磁弁と、前記圧力センサ及び２ポート電磁弁のそれぞれに接続されて弁開閉の制御およびデータの入出力をする制御装置と、前記配管に接続される空気圧設定用の調圧装置とを備えて、前記ワークのテーブルへの着座時と加工時とのそれぞれにおいて供給される空気の背圧により、ワークの着座状態の合否判定をする着座判定装置であって、
前記着座時の着座の合否は、ワークをテーブルに着座させた際に、制御装置により供給空気を電磁弁により停止させて背圧の変化を測定して、当該制御装置により予め設定された背圧の変化と比較して合否判定し、前記加工時の着座の合否は、前記制御装置により電磁弁を供給空気を供給するように制御し、ワーク加工時の設定された背圧を閾値とし、この閾値の背圧と圧力センサで測定した背圧とを前記制御装置で比較し合否判定すること、
を特徴とするワークの着座判定装置。