JP4103551B2 - チャックのクランプ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤やその他の工作機械等におけるチャックを、手動操作でクランプするときに用いられるチャックのクランプ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、旋盤やその他の自動運転工作機械においても、主軸チャックや他のチャックに対して、手動操作でワークをクランプさせることが必要な場合がある。例えば、試し加工や、単品加工、保守等において、このような手動操作が必要となる。この手動操作は、操作盤の押しボタンスイッチにより行われる。
このような手動操作の際の操作性向上対策として、従来より、押しボタンを押している間だけ動作し、押しボタンから指を離すとクランプ動作が止まるようにした制御手段が用いられている。作業者は、ワークを手に持ってチャックに押しつけた状態で、押しボタンを押し、クランプ具合を調整する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、手動でワークを搬入する際に、ワーク中心とチャック中心とがずれることがある。上記制御手段であると、押しボタンから指を離し、クランプ完了前にワーク姿勢を調整することが可能であるが、指を離すタイミングが思うように加減できず、上記の心ずれを生じることがある。心ずれ状態でチャックに無理にクランプさせると、チャックを破損する恐れがある。
【０００４】
この発明の目的は、手動操作でクランプさせる場合に、ワークとチャックの位置関係を確認しながらクランプ操作が行えて、容易に精度良くクランプさせることのできるチャックのクランプ制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、一定ストロークずつクランプ動作させる制御を簡易な構成で可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、チャックのホールドのタイミングを簡単な構成で確実に知ることができるものとすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のチャックのクランプ制御装置（２０）は、ワーク（Ｗ）を把持するチャック（１）のクランプ動作を制御する装置であって、手動でオンオフ操作される操作手段（２４）と、チャック（１）にクランプ指令を出力する指令出力手段（２５）とを設ける。この指令出力手段（２５）は、上記操作手段（２４）がオン操作されると、上記クランプ指令としてチャック（１）を全ストロークよりも短い一定ストローク分だけ動作させて停止させる定距離クランプ指令（ｂ）を出力し、上記操作手段（２４）が一旦オフとされた後にオン操作されることで、再度上記定距離クランプ指令（ｂ）を出力するものとする。
この構成によると、操作手段（２４）がオン操作される毎に、指令出力手段（２５）の制御により、チャック（１）を一定ストローク分だけクランプ動作させ、停止させる。操作手段（２４）のオン操作が長く続いても、チャック（１）は一定ストローク分しか動作せず、一旦オフとされた後にオン操作されることで、再度一定ストローク分だけ動作する。このように、オン操作毎に一定ストロークずつクランプ動作するため、作業者は、操作手段（２４）のオン操作持続時間を気にすることなく、手に持ったワーク（Ｗ）とチャック（１）の位置だけを注意すれば良い。そのため、ワーク（Ｗ）とチャック（１）の位置関係を確認しながらクランプ操作が行えて、容易に精度良くクランプさせることができる。
【０００６】
上記指令出力手段（２５）は、上記操作手段（２４）がオン操作された時から経過した時間を計測する計時手段（２６）を有し、上記オン操作時から上記計時手段（２６）の計測時間が設定時間に達するまで続くパルス信号として上記定距離クランプ指令（ｂ）を出力するものとしても良い。
この構成の場合、計時手段（２６）の計測により、定距離クランプ指令（ｂ）となるパルス信号のパルス幅を制御するため、一定ストロークずつクランプ動作させる制御が簡易な構成で行える。
【０００７】
この発明において、上記指令出力手段（２５）による定距離クランプ指令（ｂ）の出力回数をカウントするカウント手段（２７）と、出力回数が設定回数になったときにチャック（１）のホールドを行わせるホールド手段（２８）とを設けても良い。
この構成によると、定距離クランプ指令（ｂ）の出力回数をカウントすることにより、チャック（１）がクランプ完了位置まで動作したことを認識することになるため、チャック（１）のホールドのタイミングを簡単な構成で確実に知ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。このクランプ制御装置２０の制御対象となるチャック１は、旋盤やその他各種の工作機械に設けられてワークＷを把持するものである。ここでは、チャック１は、旋盤の主軸２に設けられたものを例に説明する。チャック１は、チャック部１Ａとこのチャック部１Ａを開閉駆動するチャック駆動源１Ｂとでなる。チャック部１Ａは、チャック部本体３の正面に複数（例えば２〜４個）のチャック爪４が放射状に設けられ、これら複数のチャック爪３が半径方向に進退することで、ワークＷのクランプおよびアンクランプを行うものである。図示の例は、チャック爪３がチャック中心Ｏ側へ移動することでワークＷを外径面からクランプするものとしてあるが、チャック爪３がチャック部外径側へ移動することで円筒状等のワークＷを内径面からクランプするものであっても良い。チャック駆動源１Ｂは油圧シリンダからなり、そのピストンの進退駆動は、主軸２内を貫通したチャックドローバ５を介してチャック部３に伝えられる。チャック部本体３では、内蔵の動作変換機構６により、チャックドローバ５の進退動作をチャック爪４の半径方向移動に変換する。
【０００９】
チャック駆動源１Ｂには、油圧回路８が接続されていて、この油圧回路８にチャック駆動源１Ｂの動作方向を切り換える電磁弁７が設けられている。電磁弁７は、例えばソレノイド７ａ，７ｂのオフ状態で油路の閉鎖状態となり、片方のソレノイド７ａのオンでチャック駆動源１Ｂを後退側（この例ではクランプ側）へ駆動させ、もう片方のソレノイド７ｂのオンでチャック駆動源１Ｂを前進側（この例ではアンクランプ側）へ駆動させるように切り替わるものとされる。具体的には、電磁弁７は４ポート３位置の切換弁とされている。
【００１０】
工作機械全体の制御系を説明する。チャック１を備えた工作機械（図示せず）は、機械制御装置２１により制御される。機械制御装置２１は、数値制御装置とプログラマブルコントローラ等により構成され、常時は自動運転を行うが、手動モードへの切換が可能とされている。機械制御装置２１には操作盤２２が付設されており、操作盤２２に画面表示装置２３や、各種のスイッチ類、およびランプ類等の表示機器が設けられている。
【００１１】
このチャックのクランプ制御装置２０は、このような工作機械において、手動モードにおけるチャック１の制御に適用される。
このチャックのクランプ制御装置２０は、手動でオンオフ操作される操作手段２４と、この操作手段２４の操作に応答してチャック１の動作を制御する手操作入力処理手段２９とを有している。この手操作入力処理手段２９を構成する手段の一つとして、チャック１にクランプ指令を出力する指令出力手段２５が設けられている。操作手段２４は、操作盤２２のスイッチ類の一つとして設けられ、例えば押しボタンスイッチとされる。手操作入力処理手段２９は、機械制御装置２１に設けられる。
なお、操作盤２２および機械制御装置２１には、このチャックのクランプ制御装置２０とは別に、チャック１を手動でアンクランプさせるアンクランプ制御装置３０として、操作手段３４および手操作入力処理手段３９が設けられている。このアンクランプ制御装置３０は、チャック１の動作方向がアンクランプ方向であることを除き、クランプ制御装置２０と同じ構成のものである。アンクランプ制御装置３０は、アンクランプ制御の他に、チャック１がワークＷを内径側からクランプするようにチャック爪４を交換した場合に、クランプ制御装置として使用される。アンクランプ制御装置３０については、その説明を省略する。
【００１２】
クランプ制御装置２０において、指令出力手段２５は、操作手段２４がオン操作されると、上記クランプ指令としてチャック１を一定ストロークｓ（図３）分だけ動作させて停止させる定距離クランプ指令ｂを出力し、上記操作手段２４が一旦オフとされた後にオン操作されることで、再度、上記定距離クランプ指令ｂを出力するものとされている。上記一定ストロークｓは、全ストロークＡＳ（図３）よりも短い距離であり、例えば全ストロークＡＳの数分の一（図示の例では１／４）とされる。操作手段２４は、オン操作されると、その操作されている間だけ、操作信号ａ（図２（Ａ））のオン状態を維持するものとされている。
【００１３】
指令出力手段２５は、操作手段２４がオン操作された時から経過した時間を計測する計時手段２６を有しており、上記オン操作時から計時手段２６の計測時間が設定時間Ｔに達するまで続くパルス信号として、上記定距離クランプ指令ｂ（図２（Ｂ））を出力する。指令出力手段２５は、具体的には、操作手段２４の出力する操作信号ａの立ち上がりを検出してクランプ指令出力（ソレノイド駆動指令）をオンとすると共に計時手段２６による計時を開始し、設定時間Ｔに達するとクランプ指令出力をオフとし、計時手段２６をリセットする。
【００１４】
手操作入力処理手段２９には、指令出力手段２５の他に、カウント手段２７とホールド手段２８とが設けられている。カウント手段２７は、指令出力手段２５による定距離クランプ指令ｂの出力回数をカウントする手段である。ホールド手段２８は、カウント手段２７でカウントされた出力回数が設定回数Ｃ（図２（Ｂ））になったときにチャック１のホールドを行わせる手段である。設定回数Ｃは、例えば、上記一定ストロークｓの動作の繰り返すことで全ストロークＡＳに達する繰り返し回数、またはこの繰り返し回数に余裕回数を加えた回数とされる。余裕回数は、例えば１〜２回とされる。ホールド手段２８によるホールドは、チャック１にクランプ側への移動力を加え続ける処置であり、具体的には電磁弁７のクランプ動作側のソレノイド７ａに対するクランプ指令出力をオン状態に維持する処理とされる。ホールド手段２８は、設定回数Ｃに達してホールドするときに、操作盤２２のランプ等の完了報知手段４１をオン動作させる。
なお、カウント手段２７は、設定回数Ｃに達するまでに逆側の動作、すなわちアンクランプの操作があると、カウント値をクリアし、再度、指令出力手段２５による定距離クランプ指令ｂがあったときから、カウントを開始する。
【００１５】
上記構成の動作を説明する。いま、チャック１のチャック爪４が図３のように最開き位置にあるとする。この状態で押しボタンスイッチからなる操作手段２４をオンすると、指令出力手段２５は定距離クランプ指令ｂを出力し、チャック駆動源１Ｂの駆動によりチャック爪４は、一定ストロークｓのクランプ動作を行う。操作手段２４の操作を解除した後に、再度、操作手段２４をオンすると、チャック爪４は、再度一定ストロークｓのクランプ動作を行う。操作手段２４を長くオンし続けても、１回の操作のストロークは、一定ストロークｓであり、変わらない。このような操作を繰り返すことにより、チャック爪４がワークＷをクランプし、そのクランプ状態をホールドする。ホールドされたことは、ランプ等からなる完了報知手段４１が点灯することで確認される。
【００１６】
この動作を図２と共に具体的に説明する。操作手段２４をオン操作すると、指令出力手段２５に入力される操作信号ａがオンになる。指令出力手段２５は、この操作信号ａの立ち上がりに応答して、クランプ指令信号を出力すると共に、計時手段２６で計時を開始する。計時された時間が設定時間Ｔに達すると、指令出力手段２５はクランプ指令信号をオフとする。計時手段２６はクリアされる。したがって、上記クランプ指令として、設定時間Ｔだけオンとするパルス信号の定距離クランプ指令ｂが出力されることになる。操作手段２４は押しボタンスイッチであり、押し続け限り操作信号ａのオン状態は続くが、クランプ指令は設定時間Ｔでオフとなり、チャック１は一定ストロークｓしかクランプ動作しない。
操作手段２４が再度オン操作されると、上記と同様に定距離クランプ指令ｂが出力され、チャック１は一定ストロークｓだけさらにクランプ側へ動作する。このような動作を繰り返す。
【００１７】
定距離クランプ指令ｂの出力回数はカウント手段２７でカウントされ、設定回数Ｃに達すると、クランプ側端までチャック爪４が移動したと判定して、そこでチャック駆動源１Ｂをホールドする。チャック１のホールドは、図２（Ｂ）のようにクランプ指令信号のオン状態を維持することであり、これにより電磁弁７のソレノイド７ａがオンし続け、チャック駆動源１ＢはワークＷを把持した状態でクランプ側への押し付け力を維持する。そのため、チャック１によりワークＷが堅固にクランプされる。
上記設定回数Ｃは、一定ストロークｓの動作の繰り返すことで全ストロークＡＳに達する繰り返し回数、またはこの回数に余裕回数を加えた回数である。このように、チャック１がクランプ完了位置まで動作したことを操作回数のカウントで認識するため、完了認識が容易であり、チャック１のホールドのタイミングを簡単な構成で確実に知ることができる。設定回数Ｃとして上記余裕回数を加えた場合は、誤カウントがあっても確実にクランプすることができる。
一定ストロークｓのクランプ動作を繰り返す過程で、途中でチャック１の逆側への操作、つまりアンクランプ側の操作手段３４のオン操作を行った場合は、操作手段３４の操作信号に応答してカウント手段２７はゼロクリアされ、再度、クランプ側の操作手段２４により操作をしたときにカウントが再開される。そのため、設定回数Ｃに達するまでにクランプ側への移動端に達することになるが、設定回数Ｃに達するまではチャック１のホールドは行われない。
【００１８】
このクランプ制御装置によると、このように操作手段２４がオン操作される毎に、チャック１を一定ストローク分だけクランプ動作させるようにしたため、作業者は、操作手段２４のオン操作持続時間を気にすることなく、手に持ったワークＷとチャック１の位置だけを注意すれば良い。そのため、ワークＷとチャック１の位置関係を確認しながらクランプ操作が行えて、容易に精度良くクランプさせることができる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明のチャックのクランプ制御装置は、手動でオンオフ操作される操作手段と、チャックにクランプ指令を出力する指令出力手段とを設け、この指令出力手段は、上記操作手段がオン操作されると、上記クランプ指令としてチャックを全ストロークよりも短い一定ストローク分だけ動作させて停止させる定距離クランプ指令を出力し、上記操作手段が一旦オフとされた後にオン操作されることで、再度上記定距離クランプ指令を出力するものとしたため、手動操作でクランプさせる場合に、ワークとチャックの位置関係を確認しながらクランプ操作が行えて、容易に精度良くクランプさせることができる。
上記指令出力手段が、上記操作手段がオン操作された時から経過した時間を計測する計時手段を有し、上記オン操作時から上記計時手段の計測時間が設定時間に達するまで続くパルス信号として上記定距離クランプ指令を出力するものである場合は、一定ストロークずつクランプ動作させる制御が簡易な構成で行える。上記指令出力手段による定距離クランプ指令の出力回数をカウントする出力カウント手段と、出力回数が設定回数になったときにチャックのホールドを行わせるホールド手段とを設けた場合は、チャックのホールドのタイミングを簡単な構成で確実に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかるチャックのクランプ制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【図２】その操作信号とクランプ指令信号の関係を示すタイムチャートである。
【図３】そのチャックのクランプ動作の説明図である。
【符号の説明】
１…チャック
１Ｂ…チャック駆動源
３…チャック部本体
５…チャックドローバ
７…電磁弁
２０…クランプ制御装置
２４…操作手段
２５…指令出力手段
２６…計時手段
２７…カウント手段
２８…ホールド手段
ａ…操作信号
ｂ…定距離クランプ指令
ｓ…一定ストローク
ＡＳ…全ストローク
Ｔ…設定時間
Ｗ…ワーク

Claims (3)

1. ワークを把持するチャックのクランプ動作を制御する装置であって、手動でオンオフ操作される操作手段と、チャックにクランプ指令を出力する指令出力手段とを設け、この指令出力手段は、上記操作手段がオン操作されると、上記クランプ指令としてチャックを全ストロークよりも短い一定ストローク分だけ動作させて停止させる定距離クランプ指令を出力し、上記操作手段が一旦オフとされた後にオン操作されることで、再度上記定距離クランプ指令を出力するものとしたチャックのクランプ制御装置。
2. 上記指令出力手段は、上記操作手段がオン操作された時から経過した時間を計測する計時手段を有し、上記オン操作時から上記計時手段の計測時間が設定時間に達するまで続くパルス信号として上記定距離クランプ指令を出力するものとした請求項１に記載のチャックのクランプ制御装置。
3. 上記指令出力手段による定距離クランプ指令の出力回数をカウントするカウント手段と、そのカウントされた出力回数が設定回数になったときにチャックのホールドを行わせるホールド手段とを設けた請求項１または請求項２に記載のチャックのクランプ制御装置。

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