JP2864754B2

JP2864754B2 - チャック制御装置

Info

Publication number: JP2864754B2
Application number: JP840291A
Authority: JP
Inventors: 均堀内
Original assignee: Daikin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH04244305A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、チャック制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のチャック制御装置の回路
図である。このチャック制御装置は、チャック１を開閉
する回転油圧シリンダ２に供給する作動油の供給方向を
切り換えるための４ポート３位置形電磁比例式制御弁３
と、この電磁比例式制御弁(以下、比例制御弁と略称す
る)３の出力圧を検出して電圧信号に変換する圧力検出
手段としての圧力センサ４と、上記チャック１および回
転油圧シリンダ２を装着した主軸(図示せず)の設定回転
数に基づいて圧力指令信号を作成して出力する圧力設定
手段としての圧力設定回路５と、電圧電流変換器６、比
例回路７、微分回路８、積分回路９、加算回路１０、フ
ィードバック制御手段としての減算回路１１、減算回路
１２、第１スイッチ１３および弁開度指令回路１４から
なっている。上記チャック１は、回転油圧シリンダ２の
ピストンロッド１７が右方向に動くと開き、逆に、ピス
トンロッド１７が左方向に動くと閉じてワークを把握す
るようになっている。上記比例制御弁３は、第１ソレノ
イド３aが励磁されると、油圧ポンプ１９からの作動油
をシリンダ室２bに供給してピストンロッド１７を左方
向に動かし、第２ソレノイド３bが励磁されると、上記
油圧ポンプ１９からの作動油をシリンダ室２aに供給し
てピストンロッド１７を右方向に動かす。上記第１ソレ
ノイド３aは流れる電流の大きさに応じて弁の開度を調
節するようになっている。従って、第１ソレノイド３a
に流れる電流を制御することによってシリンダ室２bに
供給する作動油の圧力を制御することができ、これによ
りチャック１の開閉速度と把握力を制御できる。上記比
例制御弁３の第１ソレノイド３aには上記電圧電流変換
回路６から制御電流が供給され、第２ソレノイド３bに
は図示しない電源回路から制御電流が供給される。第１
スイッチ１３は、制御モードが流量制御モードのとき
に、接点Ｂ₁が閉、接点Ａ₁が開となって、弁開度指令回
路１４から送られてきた弁開度指令信号Ｘvを電圧電流
変換回路６に出力し、制御モードが圧力制御モードのと
きに、接点Ａ₁が閉、接点Ｂ₁が開となって、減算回路１
２からの出力信号Ｘpを電圧電流変換回路６に出力す
る。いま、チャック１が開いた状態から、ワークを把握
するためにチャック１を閉じる場合には、制御モードを
流量制御モードにして、接点Ｂ₁を閉(接点Ａ₁を開)に
し、弁開度指令信号Ｘvを電圧電流変換器６に入力す
る。そうすると、この弁開度指令信号に応じた電流が電
圧電流変換器６によって第１ソレノイド３aに加えら
れ、比例制御弁３が、指令した開度になり、ピストン１
８がその開度での流量に応じた速度で左側に押され、チ
ャック１がワークを把握し、ピストン１８が停止する。
次に、このチャック１で把握したワークを加工するため
に、主軸を設定回転数で回転する一方、制御モードを圧
力制御モードにして接点Ａ₁を閉(接点Ｂ₁を開)にし、圧
力設定回路５から減算回路１１に上記設定回転数に応じ
た圧力指令信号を出力する。減算回路１１はその圧力指
令信号と圧力センサ４からの信号との差を演算し、その
演算結果を積分回路９が積分する。減算回路１２は積分
回路９の出力から、加算回路１０で演算された上記圧力
センサ４からの信号の比例値と微分値との和を差し引い
た電圧信号Ｘpを第１スイッチ１３を介して上記電圧電
流変換器６に入力する。電圧電流変換器６はこの電圧信
号Ｘpを電流に変換し、第１ソレノイド３aに加える。従
って、比例制御弁３の出力圧は圧力指令信号の表す圧力
となり、しかも、フィードバック制御によりヒステリシ
スのない、直線性のよい特性が得られる。従って、チャ
ックの把握力も設定回転数に応じて補正され、遠心力に
よりチャックの把握力が弱くなってワークを落とした
り、チャックの把握力が大きくなりすぎてワークを損傷
したりすることがない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
チャック制御装置の場合、接点Ａ₁が開、接点Ｂ₁が閉の
状態にある流量制御モードの場合でも、積分回路９は演
算を実施しており、電圧信号Ｘpの値は、何の対策もな
い場合、どのような値になっているか保証されていな
い。そのため、流量制御から圧力制御に切り替わった時
のＸpの値は、流量制御時におけるＸvの最終値と連続的
につながらないため、サージ圧(圧力のジャンピング)が
発生したり、圧力が不安定なったりする。また、積分要
素があるため、その状態から圧力制御状態になるまで時
間がかかる。図６は流量制御から圧力制御に切り替わっ
た場合の比例制御弁３の出力圧の変化の一例を示したも
のである。ここで、曲線６１は理想的な圧力曲線であ
り、破線６２は、上記従来例の場合において、流量制御
から圧力制御に切り替わったときのＸpの値が弁開度を
全開にする極性の電圧まで飽和した値である場合を示
す。この場合、比例制御弁３の出力圧は、一度供給油圧
源の圧力までジャンピングした後、徐々に設定圧に落ち
着く。このように、上記従来のチャック制御装置では、
圧力のジャンピングが生じて、チャックの把握力が異常
に大きくなり、ワークを破損するといった問題や、圧力
が不安定になり、また、設定回転数に応じた圧力になる
までに時間がかかるため、チャックの把握力の回転数に
対する補正が適正に行われず、遠心力によってチャック
の把握力が弱まって、ワークが脱落するという問題があ
る。そこで、この発明の目的は、流量制御状態から圧力
制御状態への切り換えがスムーズに行え、圧力のジャン
ピングや変動を生じることのないチャック制御装置を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、主軸の一端に装着されたチャックを開
閉するための回転油圧シリンダと、上記回転油圧シリン
ダを制御するための電磁比例式制御弁と、上記電磁比例
式制御弁の出力圧を検出する圧力検出手段と、上記電磁
比例式制御弁の弁開度を調整する弁開度指令信号を出力
する弁開度指令回路と、上記主軸の回転数に対応した圧
力指令信号を出力する圧力設定手段と、この圧力設定手
段から出力された圧力指令信号と上記圧力検出手段が検
出した出力圧とに基づいて上記電磁比例式制御弁の出力
圧が上記圧力指令信号の表す圧力となるように上記電磁
比例式制御弁を制御するための信号を出力するフィード
バック制御手段と、上記電磁比例式制御弁を上記弁開度
指令回路と上記フィードバック制御手段とに切換接続す
る第１スイッチとを備えて、流量制御モードにおいて、
上記電磁比例式制御弁を上記弁開度指令回路に接続し
て、その弁開度指令回路から出力された弁開度指令信号
に基づいて上記電磁比例式制御弁の開度を制御する一
方、圧力制御モードにおいて、上記電磁比例式制御弁を
上記フィードバック制御手段に接続して、上記フィード
バック制御手段の出力信号に基づいて上記電磁比例式制
御弁の出力圧を制御するようにしたチャック制御装置で
あって、上記弁開度指令信号をうけて、上記第１スイッ
チの上記フィードバック制御手段側の回路の電圧レベル
を上記弁開度指令信号の電圧レベルと同じレベルにクラ
ンプするためのクランプ回路と、流量制御モードにおい
ては、上記第１スイッチと上記フィードバック制御手段
との間を切り離すと共に、上記クランプ回路を閉じ、圧
力制御モードにおいては、上記クランプ回路を開くと共
に、上記第１スイッチと上記フィードバック制御手段と
の間を接続する第２スイッチとを備えたことを特徴とし
ている。

【０００５】また、この発明は、流量制御モードにおい
て上記圧力検出手段が検出した上記電磁比例式制御弁の
出力圧が所定の圧力を越えたかどうかを判定する判定手
段を備えると共に、上記第１スイッチを、上記判定手段
が上記電磁比例式制御弁の出力圧が所定の圧力を越えた
と判定したときに、上記電磁比例式制御弁を上記フィー
ドバック制御手段に接続するように制御する一方、上記
第２スイッチを、上記クランプ回路を開くと共に、上記
第１スイッチと上記フィードバック制御手段との間を接
続するように制御するスイッチ制御回路を備えることが
できる。

【０００６】

【作用】上記構成において、流量制御モードにおいて
は、第１スイッチが比例制御弁を弁開度指令回路に接続
し、第２スイッチが、第１スイッチとフィードバック制
御手段との間を切り離すと共に、クランプ回路を閉じ
る。そして、弁開度指令回路から出力された弁開度指令
信号に基づいて比例制御弁の開度を制御する。これによ
り、チャックがその比例制御弁の開度での流量に応じた
速度で閉じる。一方、クランプ回路が、上記弁開度指令
信号をうけて第１スイッチのフィードバック制御手段側
の回路の電圧レベルを上記弁開度指令信号の電圧レベル
と同じレベルにクランプする。次に、圧力制御モードに
切り換わると、第１スイッチが比例制御弁をフィードバ
ック制御手段に接続し、第２スイッチが、クランプ回路
を開くと共に、第１スイッチとフィードバック制御手段
との間を接続する。このときの第１スイッチのフィード
バック制御手段側の回路の電圧レベルは、流量制御モー
ド時における最終の弁開度指令信号の電圧レベルと同じ
であるため、比例制御弁の制御信号レベルに変動がな
く、弁開度指令信号による制御から圧力指令信号による
制御にスムーズに切り換わる。従って、比例制御弁の出
力圧のジャンピングが生じたり、比例制御弁の出力圧が
不安定になったりすることがなく、ワークを破損したり
することがない。

【０００７】以上の制御においては、通常、流量制御モ
ードから圧力制御モードに切り換える場合は、切換前の
圧力を低圧の状態にしておいて切り換え、切り換えた後
に所定の設定圧まであげるようにして、最初から大きな
力でワークを把握するのを防止するようにしている。こ
の場合には、回転油圧シリンダの停止前に低圧の圧力制
御を行う必要があり動作時間が長くなるという欠点があ
る。そのため、流量制御モードにおいて圧力検出手段が
検出した比例制御弁の出力圧が所定の圧力を越えたかど
うかを判定する判定手段を備える。そして、スイッチ制
御回路によって、第１スイッチを、上記判定手段が比例
制御弁の出力圧が所定の圧力を越えたと判定したとき
に、比例制御弁をフィードバック制御手段に接続するよ
うに制御し、かつ、第２スイッチを、クランプ回路を開
くと共に、第１スイッチとフィードバック制御手段との
間を接続するように制御する。そうすることにより、流
量制御モードでチャックがワークにあたり回転油圧シリ
ンダが停止して、比例制御弁の出力圧が所定の圧力を越
えたとき、あるいは、制御モードを圧力制御モードに強
制的に切り換えたときに、圧力指令信号による制御に自
動的に切り換わるので、動作時間が短くなる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図１はこの発明の一実施例を示す回路図であ
る。本実施例のチャック制御装置は、図５に示す従来例
の回路に破線で示すクランプ回路１６と第２スイッチ１
５が追加されている。上記クランプ回路１６は、減算回
路１６aと、この減算回路１６aのマイナス(ー)入力端子
と減算回路１２の第１スイッチ１３側の端子とを接続す
るライン５１と、上記減算回路１６aのプラス(＋)入力
端子と上記弁開度指令回路１４の出力側とを接続するラ
イン５２と、上記減算回路１６aの出力端子を減算回路
１１の出力端子と積分回路９の入力端子との間のライン
５４に接続点５５で接続するライン５６とからなる。ま
た、上記第２スイッチ１５の接点Ａ₂は、減算回路１１
と上記接続点５５との間のライン５４に設け、上記第２
スイッチ１５の接点Ｂ₂は、上記ライン５６の途中に設
けている。弁開度指令信号に基づく流量制御モードで
は、上記第２スイッチ１５の接点Ａ₂が開、接点Ｂ₂が閉
となり、上記クランプ回路１６の減算回路１６aで演算
された(Ｘv−Ｘp)の値が積分回路９に入力され、Ｘpの
値はＸvの値に等しくなる。この流量制御モードでは、
接点Ｂ₁が閉、接点Ａ₁が開の状態であるので、比例制御
弁３は弁開度指令信号Ｘvに基づいて制御される。一
方、圧力指令信号に基づく圧力制御モードにおいては、
接点Ａ₂が閉、接点Ｂ₂が開となり、また、接点Ａ₁が
閉、接点Ｂ₁が開となるので、比例制御弁３は圧力指令
信号に基づいて制御される。図３は本実施例の制御の一
例を示すタイミングチャートである。この例では、流量
制御モードにした状態で、圧力指令信号を“低圧指
令”、弁開度指令信号を“高速”にして、ピストンロッ
ド１７を高速で左行させる。そして、ピストンロッド１
７が停止(シリンダ停止)する少し前に、弁開度指令信号
を“低速”にして、ピストンロッド１７を減速した後、
圧力制御モードに切り換える。このときの減算回路１２
の出力Ｘpは、流量制御時における弁開度指令信号Ｘvの
最終値と同じであるので、スムーズに切り替わり、比例
制御弁３の出力圧のジャンピングが生じるとか、比例制
御弁３の出力圧が不安定になるということがない。従っ
て、チャック１に異常に大きな力がかかってワークが破
損したり、チャック１の把握力が弱まってワークを落と
したりすることがない。また、圧力指令信号は低圧指令
のままであるので、ワークに大きな力がかからない。そ
して、チャック１がワークにあたり、シリンダが停止し
た後に、圧力指令信号を“設定圧指令”に切り換える。
そうすると、ワークの把握力が徐々に設定値まで上が
り、ワークを傷めることがない。

【０００９】このように、ワークに急激な大きな力がか
からないように、シリンダの停止前に低圧の圧力制御を
かけるようにしている。そのため、動作時間が長くなる
という欠点がある。そこで、図２に示すような判定手段
としての判定回路２０とスイッチ制御回路３０を設け
て、図４に示すような自動切り換えを行うことにより動
作時間を短くすることができる。この判定回路２０は、
圧力センサ４からの出力と基準値を比較し、圧力センサ
４が検出した圧力が基準値よりも高くなったとき、ハイ
レベルの信号を出力する。また、スイッチ制御回路３０
は、インバータ２１,２４、ＡＮＤ回路２２およびＯＲ
回路２３からなり、流量制御モードでかつ圧力が一定圧
力を越えた場合か、あるいは、強制的に圧力制御モード
に変更した場合に、そのことを表す信号ａとその反転信
号である信号ｂを出力する。この信号ａにより、図１の
回路の接点Ａ₁，Ａ₂が閉じ、信号ｂにより接点Ｂ₁，Ｂ₂
が開くようになっている。図４のタイミングチャート
は、流量制御モードで、圧力指令信号は最初から“設定
圧指令”であり、弁開度指令信号は、“高速”からシリ
ンダ停止前に“低速”に切り替わるようになっている。
この流量制御モードでは、図１の接点Ａ₁，Ａ₂が開、接
点Ｂ₁，Ｂ₂が閉の状態にあり、上記弁開度指令信号によ
る制御が行われる。シリンダの停止前に弁開度指令信号
を“低速”に切り換え、チャックによるワークの把握を
低速で行う。チャックがワークにあたり、シリンダが停
止すると、比例制御弁３の出力圧が上昇を始める。そし
て、その圧力が一定圧を越えると、図２の回路から信号
ａ，ｂが出力され、接点Ａ₁，Ａ₂が閉、接点Ｂ₁，Ｂ₂が
開の状態に変わる。そうすると、圧力指令信号による制
御に切り替わる。従って、シリンダ停止前に低圧の圧力
制御をかけなくても、低圧状態でワークを把握したのち
徐々に所定の把握力まで持っていくことができる。この
ように、弁開度指令信号による制御から圧力指令信号に
よる制御に自動的に切り換えることができるので、動作
時間を短くすることができる。なお、シリンダ停止後に
制御モードを流量制御モードから圧力制御モードに強制
的に切り換えて、上記自動切換を行うことができる。

【００１０】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明のチ
ャック制御装置は、回転油圧シリンダによるチャックの
開閉動作を切り換えるための比例制御弁を、この比例制
御弁の弁開度指令信号が入力される弁開度指令回路と、
この比例制御弁の出力圧が圧力指令信号の表す圧力とな
るようにこの比例制御弁を制御するための信号を出力す
るフィードバック制御手段に切り換え接続する第１スイ
ッチと、上記フィードバック制御手段側の回路の電圧レ
ベルを上記弁開度指令信号の電圧レベルにクランプする
クランプ回路と、流量制御モードにおいて、上記第１ス
イッチと上記フィードバック制御手段との間を切り離す
と共に、上記クランプ回路を閉じ、圧力制御モードにお
いて、上記クランプ回路を開くと共に、上記第１スイッ
チと上記フィードバック制御手段との間を接続する第２
スイッチとを備えているので、弁開度指令信号による制
御から圧力指令信号による制御にスムースに切り換える
ことができ、上記比例制御弁の出力圧のジャンピングが
生じたり、上記比例制御弁の出力圧が不安定になったり
することがなく、ワークを破損したりすることがない。

【００１１】また、この発明のチャック制御装置は、流
量制御モードにおいて圧力検出手段が検出した上記比例
制御弁の出力圧が所定の圧力を越えたかどうかを判定す
る判定手段を備えると共に、上記第１スイッチを、上記
判定手段が上記比例制御弁の出力圧が所定の圧力を越え
たと判定したときに、上記比例制御弁を上記フィードバ
ック制御手段に接続するように制御する一方、上記第２
スイッチを、上記クランプ回路を開くと共に、上記第１
スイッチと上記フィードバック制御手段との間を接続す
るように制御するスイッチ制御回路を備えているので、
流量制御モードでチャックがワークにあたり回転油圧シ
リンダが停止して、比例制御弁の出力圧が所定の圧力を
越えたとき、あるいは、制御モードを圧力制御モードに
強制的に切り換えたときに、圧力指令信号による制御に
自動的に切り換えることができ、動作時間を短くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の回路図である。

【図２】この発明の他の実施例における自動切換信号
を出力するための回路図である。

【図３】上記一実施例の動作を示すタイミングチャー
トである。

【図４】上記他の実施例の動作を示すタイミングチャ
ートである。

【図５】従来例の回路図である。

【図６】従来例の動作を示すタイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

１…チャック、２…回転油圧シリンダ、３…比例制御
弁、４…圧力センサ、５…圧力設定回路、６…電圧電流
変換回路、９…積分回路、１１，１２，１６a…減算回
路、１３…第１スイッチ、１４…弁開度指令回路、１５
…第２スイッチ、１６…クランプ回路、２０…判定回
路、３０…スイッチ制御回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸の一端に装着されたチャック(１)を
開閉するための回転油圧シリンダ(２)と、上記回転油圧
シリンダ(２)を制御するための電磁比例式制御弁(３)
と、上記電磁比例式制御弁(３)の出力圧を検出する圧力
検出手段(４)と、上記電磁比例式制御弁(３)の弁開度を
調整する弁開度指令信号を出力する弁開度指令回路(１
４)と、上記主軸の回転数に対応した圧力指令信号を出
力する圧力設定手段(５)と、この圧力設定手段(５)から
出力された圧力指令信号と上記圧力検出手段(４)が検出
した出力圧とに基づいて上記電磁比例式制御弁(３)の出
力圧が上記圧力指令信号の表す圧力となるように上記電
磁比例式制御弁(３)を制御するための信号を出力するフ
ィードバック制御手段(１１)と、上記電磁比例式制御弁
(３)を上記弁開度指令回路(１４)と上記フィードバック
制御手段(１１)とに切換接続する第１スイッチ(１３)と
を備えて、流量制御モードにおいて、上記電磁比例式制
御弁(３)を上記弁開度指令回路(１４)に接続して、その
弁開度指令回路(１４)から出力された弁開度指令信号に
基づいて上記電磁比例式制御弁(３)の開度を制御する一
方、圧力制御モードにおいて、上記電磁比例式制御弁
(３)を上記フィードバック制御手段(１１)に接続して、
上記フィードバック制御手段(１１)の出力信号に基づい
て上記電磁比例式制御弁(３)の出力圧を制御するように
したチャック制御装置であって、上記弁開度指令信号を
うけて、上記第１スイッチ(１３)の上記フィードバック
制御手段(１１)側の回路の電圧レベルを上記弁開度指令
信号の電圧レベルと同じレベルにクランプするためのク
ランプ回路(１６)と、流量制御モードにおいては、上記
第１スイッチ(１３)と上記フィードバック制御手段(１
１)との間を切り離すと共に、上記クランプ回路(１６)
を閉じ、圧力制御モードにおいては、上記クランプ回路
(１６)を開くと共に、上記第１スイッチ(１３)と上記フ
ィードバック制御手段(１１)との間を接続する第２スイ
ッチ(１５)とを備えたことを特徴とするチャック制御装
置。
【請求項２】請求項１に記載のチャック制御装置にお
いて、流量制御モードにおいて上記圧力検出手段(４)が
検出した上記電磁比例式制御弁(３)の出力圧が所定の圧
力を越えたかどうかを判定する判定手段(２０)を備える
と共に、上記第１スイッチ(１３)を、上記判定手段(２
０)が上記電磁比例式制御弁(３)の出力圧が所定の圧力
を越えたと判定したときに、上記電磁比例式制御弁(３)
を上記フィードバック制御手段(１１)に接続するように
制御する一方、上記第２スイッチ(１５)を、上記クラン
プ回路(１６)を開くと共に、上記第１スイッチ(１３)と
上記フィードバック制御手段(１１)との間を接続するよ
うに制御するスイッチ制御回路(３０)を備えたことを特
徴とするチャック制御装置。