JPH04244305A - チャック制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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３
ａ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１２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Ｂ
２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１７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，Ｂ
２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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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（１４）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（１１）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（１
   ３）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。
2. 【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（２０）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（１
   ５）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
   。