JPWO2020171172A1 - Work gripping start point detection method, work gripping start point detection device and work gripping method in hydraulic clamp device, hydraulic clamp device - Google Patents
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Abstract
【課題】公差内で寸法がばらつく各ワークに対してワーク把持開始点を見つけることが可能な液圧式クランプ装置を提供する。【解決手段】液圧式クランプ装置は、第1の部材である本体12及び第2の部材である円筒状体24が互いに重なり合う部分において、第1の周面である外周面16A及び第2の周面である内周面24Bの少なくとも一方に設けられた凹部28により作動液体室30が画定され、作動液体室30に封入された作動液体の圧力によって円筒状体24が弾性変形することにより、被クランプ部材W1をクランプする。液圧式クランプ装置は、円筒状体24により被クランプ部材W1のクランプを開始するワーク把持開始点を算出する演算装置を備える。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic clamping device capable of finding a work gripping start point for each work whose dimensions vary within a tolerance. SOLUTION: A hydraulic clamp device has a first peripheral surface, an outer peripheral surface 16A, and a second peripheral surface, in a portion where a main body 12 which is a first member and a cylindrical body 24 which is a second member overlap each other. The working liquid chamber 30 is defined by a recess 28 provided in at least one of the inner peripheral surfaces 24B which is a surface, and the cylindrical body 24 is elastically deformed by the pressure of the working liquid sealed in the working liquid chamber 30 to be covered. Clamp the clamp member W1. The hydraulic clamping device includes an arithmetic device that calculates a work gripping start point at which the clamped member W1 is started to be clamped by the cylindrical body 24. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、機械加工分野、測定分野において使用される被クランプ部材を作動液体に圧力を加えてクランプ(以下、把持ともいう。)する液圧式クランプ装置に関する。 The present invention relates to a hydraulic clamping device that clamps (hereinafter, also referred to as gripping) a member to be clamped, which is used in the fields of machining and measurement, by applying pressure to a working liquid.
液圧式クランプ装置としては、作動液体室を画定する薄肉筒状部を含む本体と、この本体に設けられ、前記作動液体室に封入された作動液体を加圧する加圧部とを有し、前記薄肉筒状部が前記作動液体室に封入された作動液体に圧力を加えることによって径方向に弾性変形することにより被クランプ部材(以下、ワークともいう。)をクランプするものが知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。
The hydraulic clamp device includes a main body including a thin-walled tubular portion that defines a working liquid chamber, and a pressurizing portion that is provided in the main body and pressurizes the working liquid that is sealed in the working liquid chamber. It is known that a thin-walled tubular portion clamps a member to be clamped (hereinafter, also referred to as a work) by elastically deforming in the radial direction by applying pressure to the working liquid sealed in the working liquid chamber (hereinafter, also referred to as a work). For example, see
液圧式クランプ装置の膨張(又は収縮)動作方法は、手動と自動(動力)とに大別される。手動による動作方法では、液圧式クランプ装置の作動ねじを回転させることで、作動液体に圧力を加えて薄肉筒状部を膨張(又は収縮)させる。動力による動作方法では、液圧式クランプ装置のピストンロッドを動力シリンダ等によって押すことで、作動液体に圧力を加えて薄肉筒状部を膨張(又は収縮)させる。 The expansion (or contraction) operation method of the hydraulic clamp device is roughly classified into manual and automatic (power). In the manual operation method, the thin-walled tubular portion is expanded (or contracted) by applying pressure to the working liquid by rotating the working screw of the hydraulic clamping device. In the power operation method, the piston rod of the hydraulic clamp device is pushed by a power cylinder or the like to apply pressure to the working liquid to expand (or contract) the thin-walled tubular portion.
従来の液圧式クランプ装置がクランプするワークは、公差を規定され、その公差の範囲に製造されることが一般的であり、そのため規定された公差の範囲でクランプ部の実際寸法はばらつく。 The workpieces clamped by the conventional hydraulic clamping device are generally manufactured within the specified tolerance range, and therefore the actual dimensions of the clamp portion vary within the specified tolerance range.
このように公差内で寸法がばらつくワークに対して従来では、液圧式クランプ装置の薄肉筒状部の膨張(又は収縮)部とワークとが接触するワーク把持開始点(ゼロ点)を検知する方法がなく、クランプ時、すなわち液圧式クランプ装置の薄肉筒状部が膨張(又は収縮)しワークと接触してから、更に作動液体に圧力を加えた場合に発生する把持力を制御することができなかった。その結果、公差の上限値のワークでは、把持力は低く、公差の下限値のワークでは、把持力は高くなる。 Conventionally, for a work whose dimensions vary within the tolerance, a method of detecting a work gripping start point (zero point) where the work comes into contact with the expansion (or contraction) part of the thin-walled tubular part of the hydraulic clamp device. It is possible to control the gripping force generated when the thin-walled tubular part of the hydraulic clamping device expands (or contracts) and comes into contact with the work, and then further applies pressure to the working liquid. There wasn't. As a result, the gripping force is low for the work having the upper limit value of the tolerance, and is high for the work having the lower limit value of the tolerance.
ここで、把持力について説明する。液圧式クランプ装置は、作動液体室に封入された作動液体に圧力を加えることによって薄肉円筒部(膨張部)が径方向に弾性変形する。 Here, the gripping force will be described. In the hydraulic clamp device, the thin-walled cylindrical portion (expanded portion) is elastically deformed in the radial direction by applying pressure to the working liquid sealed in the working liquid chamber.
ワークは、液圧式クランプ装置の膨張部と隙間を有して嵌め合せるため、液圧式クランプ装置の膨張部の膨張を進めると、被クランプ部材の内径(又は外径)に接触することになる。接触して尚作動液体に圧力を加えると、薄肉円筒部は接触したワークの肉厚が加味され弾性変形を起こしにくくなる。作動液体に圧力を加える方法として、ピストン等により作動液体室に封入した作動液体を押し込む方法があり、同じ押し込み量のときに、薄肉円筒部だけを膨張させる圧力と、薄肉円筒部にワークの肉厚が加わり一体となった状態を膨張させる圧力とで違いが生じ、その圧力値の差がワークを把持する把持力となる。 Since the work is fitted with the expanding portion of the hydraulic clamping device with a gap, when the expanding portion of the hydraulic clamping device is expanded, it comes into contact with the inner diameter (or outer diameter) of the member to be clamped. When pressure is applied to the working liquid after contact, the thin-walled cylindrical portion is less likely to undergo elastic deformation due to the wall thickness of the contacted work. As a method of applying pressure to the working liquid, there is a method of pushing the working liquid sealed in the working liquid chamber by a piston or the like. There is a difference between the pressure that expands the integrated state due to the increased thickness, and the difference in the pressure value becomes the gripping force that grips the work.
すなわち、液圧式クランプ装置を用いてワークをクランプする場合に、作動液体に圧力を加えるため、ピストン等を作動する(押し込む)。この時の作動量を一定の量(=押し込みストローク)とした場合に、公差内の上限値のワークは把持力が小さく(=変形が小さく)、公差内の下限値のワークは把持力が大きくなる(変形が大きくなる)。したがって、ワークを高精度に加工、測定する場合には、このような変形の影響が問題となってくる。
前記説明の形態は、液圧式クランプ装置が膨張してワークをクランプする場合であり、液圧式クランプ装置が収縮してワークをクランプする場合は、ワークの公差と把持力との関係は反対になるものの、その特性は同じである。以降は、液圧式クランプ装置を膨張させてワークを把持する場合の動作を説明する。That is, when the work is clamped by using the hydraulic clamping device, the piston or the like is operated (pushed) in order to apply pressure to the working liquid. When the operating amount at this time is a constant amount (= pushing stroke), the work with the upper limit value within the tolerance has a small gripping force (= the deformation is small), and the work with the lower limit value within the tolerance has a large gripping force. (The deformation becomes large). Therefore, when the workpiece is machined and measured with high accuracy, the influence of such deformation becomes a problem.
The form described above is a case where the hydraulic clamping device expands to clamp the work, and when the hydraulic clamping device contracts to clamp the work, the relationship between the tolerance of the work and the gripping force is opposite. However, their characteristics are the same. Hereinafter, the operation when the hydraulic clamp device is expanded to grip the work will be described.
本発明が解決しようとする課題は、寸法がばらつく各被クランプ部材に対してワーク把持開始点を見つけることが可能な液圧式クランプ装置を提供することにある。 An object to be solved by the present invention is to provide a hydraulic clamping device capable of finding a work gripping start point for each member to be clamped having varying dimensions.
(1)かかる課題を達成するために、本発明の一つの実施形態による液圧式クランプ装置は、外周面又は内周面をなす第1の周面を備えた第1の部材と、前記第1の周面に重なり合う内周面又は外周面をなす第2の周面を備えた第2の部材とを有し、前記第1の部材及び前記第2の部材が互いに重なり合う部分において、前記第1の周面及び前記第2の周面の少なくとも一方に設けられた凹部により作動液体室が画定され、前記作動液体室に封入された作動液体の圧力によって前記第2の部材が弾性変形することにより、被クランプ部材をクランプする液圧式クランプ装置であって、前記作動液体室に封入された前記作動液体の圧力を測定する圧力測定装置と、前記第1の部材に形成されて前記作動液体室に連通するピストン室と、前記ピストン室に設けられたピストンを駆動するピストンロッドを備えた駆動装置と、前記第2の部材により前記被クランプ部材のクランプを開始するワーク把持開始点を算出する演算装置とを備え、前記演算装置は、前記圧力測定装置によって測定された前記作動液体の圧力と前記ピストンロッドのストロークの測定データに基づいて前記ワーク把持開始点を算出する。 (1) In order to achieve such a problem, the hydraulic clamping device according to one embodiment of the present invention includes a first member having a first peripheral surface forming an outer peripheral surface or an inner peripheral surface, and the first member. The first member has a second member having a second peripheral surface forming an inner peripheral surface or an outer peripheral surface that overlaps the peripheral surface of the first member, and the first member and the second member overlap each other. The working liquid chamber is defined by a recess provided on at least one of the peripheral surface and the second peripheral surface, and the second member is elastically deformed by the pressure of the working liquid sealed in the working liquid chamber. , A hydraulic clamping device for clamping a member to be clamped, a pressure measuring device for measuring the pressure of the working liquid sealed in the working liquid chamber, and the working liquid chamber formed in the first member. A drive device including a communicating piston chamber, a piston rod for driving the piston provided in the piston chamber, and a calculation device for calculating a work gripping start point at which the second member starts clamping the member to be clamped. The computing device calculates the work gripping start point based on the pressure of the working liquid measured by the pressure measuring device and the measurement data of the stroke of the piston rod.
この構成によれば、圧力測定装置にて測定された作動液体の圧力とピストンロッドのストロークの測定データとに基づいて第2の部材により被クランプ部材のクランプを開始するワーク把持開始点を算出する演算装置を備えることにより、公差内で寸法がばらつく各被クランプ部材に対してワーク把持開始点を見つけることが可能になる。演算装置は、圧力測定手段にて測定された作動液体の圧力と、ピストンロッドのストロークの測定データとに基づいて把持開始点を算出することができる。 According to this configuration, the work gripping start point at which the clamped member starts to be clamped by the second member is calculated based on the pressure of the working liquid measured by the pressure measuring device and the measurement data of the stroke of the piston rod. By providing the arithmetic device, it becomes possible to find the work gripping start point for each member to be clamped whose dimensions vary within the tolerance. The computing device can calculate the gripping start point based on the pressure of the working liquid measured by the pressure measuring means and the measurement data of the stroke of the piston rod.
(2)上記液圧式クランプ装置は、好ましくは、前記演算装置は、前記作動液体の圧力と、前記ピストンロッドのストロークとの関係を示す測定データに基づいて、前記第2の部材が弾性変形を開始してから前記被クランプ部材の公差下限までの第1の区間の2点と、前記第2の部材が前記被クランプ部材の公差上限と同じになる点から最も弾性変形するまでの第2の区間の2点でそれぞれ直線データを作成し、これらの2直線の交点を前記ワーク把持開始点とする。 (2) In the hydraulic clamping device, preferably, the arithmetic device deforms the second member elastically based on measurement data showing the relationship between the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod. Two points in the first section from the start to the lower limit of the tolerance of the member to be clamped, and a second point from the point where the second member becomes the same as the upper limit of the tolerance of the member to be clamped to the most elastic deformation. Straight line data is created at each of the two points in the section, and the intersection of these two straight lines is set as the work gripping start point.
この構成によれば、第2の部材が弾性変形を開始してから被クランプ部材の公差下限までの第1の区間の2点と、第2の部材が被クランプ部材の公差上限と同じになる点から最も弾性変形するまで第2の区間の2点でそれぞれ直線データを作成し、これらの2直線の交点を前記ワーク把持開始点とすることで、ワーク把持開始点を的確に算出することができる。 According to this configuration, the two points in the first section from the start of elastic deformation of the second member to the lower limit of the tolerance of the member to be clamped and the second member are the same as the upper limit of the tolerance of the member to be clamped. By creating straight line data at each of the two points in the second section from the point to the most elastic deformation and using the intersection of these two straight lines as the work gripping start point, it is possible to accurately calculate the work gripping start point. can.
(3)上記液圧式クランプ装置は、好ましくは、前記演算装置は、前記作動液体の圧力と、前記ピストンロッドのストロークとの関係を示す測定データを、前記第2の部材が弾性変形を開始してから前記被クランプ部材の公差下限までの第1の区間、前記第2の部材が前記被クランプ部材の公差上限と同じになる点から最も弾性変形するまでの第2の区間のそれぞれの区間で直線回帰法によりそれぞれの直線データを算出し、これらの2直線の交点を前記ワーク把持開始点とする。 (3) The hydraulic clamp device preferably starts the second member to elastically deform the measurement data showing the relationship between the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod. In each section of the first section from the time to the lower limit of the tolerance of the member to be clamped, and the second section from the point where the second member becomes the same as the upper limit of the tolerance of the member to be clamped to the most elastic deformation. Each straight line data is calculated by the straight line regression method, and the intersection of these two straight lines is set as the work gripping start point.
この構成によれば、作動液体の圧力と、ピストンロッドのストロークとの関係を示す測定データを、第2の部材が弾性変形を開始してから被クランプ部材の公差下限までの第1の区間、第2の部材が被クランプ部材の公差上限と同じになる点から最も弾性変形するまでの第2の区間のそれぞれの区間で直線回帰法によりそれぞれの直線データを算出し、これらの2直線の交点をワーク把持開始点とすることで、ワーク把持開始点を的確に算出することができる。 According to this configuration, the measurement data showing the relationship between the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod is obtained in the first section from the start of elastic deformation of the second member to the lower limit of the intersection of the member to be clamped. The straight line data is calculated by the linear regression method in each section of the second section from the point where the second member becomes the same as the upper limit of the tolerance of the member to be clamped to the most elastic deformation, and the intersection of these two straight lines. By setting the work gripping start point as, the work gripping start point can be accurately calculated.
(4)上記液圧式クランプ装置は、好ましくは、前記演算装置は、前記第2の部材が弾性変形を開始してから、前記作動液体の圧力と前記ピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す測定データの前記作動液体室内の圧力増加率が変化した点を前記ワーク把持開始点とする。 (4) In the hydraulic clamp device, preferably, in the arithmetic device, the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod are correlated by a linear function after the second member starts elastic deformation. The point at which the pressure increase rate in the working liquid chamber of the measurement data showing the relationship changes is defined as the work gripping start point.
この構成によれば、第2の部材が弾性変形を開始してから、作動液体の圧力とピストンロッドのストロークとが相関関係を示す測定データの作動液体室内の圧力増加率が変化した点をワーク把持開始点とするため、ワーク把持開始点を的確に算出することができる。 According to this configuration, after the second member starts elastic deformation, the point where the pressure increase rate in the working liquid chamber of the measurement data showing the correlation between the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod has changed is the work. Since the gripping start point is used, the work gripping start point can be accurately calculated.
(5)上記液圧式クランプ装置は、好ましくは、前記演算装置は、前記第2の部材が弾性変形を開始してから、前記被クランプ部材の公差下限までの区間における前記作動液体の圧力と前記ピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す測定データの第1の傾きに対し、前記第2の部材の弾性変形が最大になるまで前記ピストンロッドをストロークさせたときに1次関数による相関関係を示す測定データの第2の傾きが、前記第1の傾き以上に変化した点を前記ワーク把持開始点とする。 (5) The hydraulic clamping device preferably includes the pressure of the working liquid in the section from the start of elastic deformation of the second member to the lower limit of the tolerance of the clamped member. When the piston rod is stroked until the elastic deformation of the second member is maximized with respect to the first inclination of the measurement data showing the correlation between the stroke of the piston rod and the linear function, the linear function is used. The point at which the second inclination of the measurement data showing the correlation changes to be greater than or equal to the first inclination is defined as the work gripping start point.
この構成によれば、第2の部材が弾性変形を開始してから、被クランプ部材の公差下限までの区間における作動液体の圧力とピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す測定データの第1の傾きに対し、第2の部材の弾性変形が最大になるまでピストンロッドをストロークさせたときに1次関数による相関関係を示す測定データの第2の傾きが、前記第1の傾き以上に変化した点を前記ワーク把持開始点とするため、ワーク把持開始点を的確に算出することができる。 According to this configuration, the measurement data showing the correlation between the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod in the section from the start of elastic deformation of the second member to the lower limit of the tolerance of the member to be clamped by a linear function. The second inclination of the measurement data showing the correlation by the linear function when the piston rod is stroked until the elastic deformation of the second member is maximized with respect to the first inclination of the first inclination is the first inclination. Since the point changed as described above is set as the work gripping start point, the work gripping start point can be accurately calculated.
(6)上記液圧式クランプ装置は、好ましくは、前記演算装置は、前記被クランプ部材が取り付けられていない状態で、前記第2の部材が弾性変形を開始してから最も弾性変形するまでの区間において前記作動液体の圧力と前記ピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す第1の測定データと、前記被クランプ部材が取り付けられた状態で、前記第2の部材が前記被クランプ部材の公差上限と同じになる点から最も弾性変形するまでの区間において前記作動液体の圧力と前記ピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す第2の測定データとから各々直線データを算出し、これら2直線の交点を前記ワーク把持開始点とする。 (6) The hydraulic clamping device is preferably a section from the start of elastic deformation of the second member to the most elastic deformation of the arithmetic device in a state where the clamped member is not attached. In the first measurement data showing the correlation between the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod by a linear function, and the clamped member, the second member is the clamped member. Linear data is calculated from the second measurement data showing the correlation between the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod by the linear function in the section from the point where it becomes the same as the upper limit of the tolerance of the above to the most elastic deformation. Then, the intersection of these two straight lines is set as the work gripping start point.
この構成によれば、被クランプ部材が取り付けられていない状態で、第2の部材が弾性変形を開始してから最も弾性変形するまでの区間において作動液体の圧力とピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す第1の測定データと、被クランプ部材が取り付けられた状態で、第2の部材が被クランプ部材の公差上限と同じになる点から最も弾性変形するまでの区間において作動液体の圧力とピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す第2の測定データとから各々直線データを算出し、これら2直線の交点を前記ワーク把持開始点とするため、ワーク把持開始点を的確に算出することができる。 According to this configuration, the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod are primary in the section from the start of elastic deformation of the second member to the most elastic deformation in the state where the member to be clamped is not attached. The first measurement data showing the correlation by the function and the working liquid in the section from the point where the second member becomes the same as the upper limit of the tolerance of the clamped member to the most elastic deformation with the clamped member attached. Linear data is calculated from the second measurement data showing the correlation between the pressure of the piston rod and the stroke of the piston rod by a linear function, and the intersection of these two straight lines is set as the work gripping start point. Can be calculated accurately.
(7)上記液圧式クランプ装置は、好ましくは、前記演算装置は、前記被クランプ部材が取り付けられていない状態で、前記第2の部材が弾性変形を開始してから最も弾性変形するまでの区間において前記作動液体の圧力と前記ピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す第1の測定データの傾きに対して、前記被クランプ部材が取り付けられた状態で、前記ピストンロッドを最大ストロークまでストロークさせたときの前記作動液体の圧力と前記ピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す第2の測定データの傾きが前記第1の測定データの傾き以上に変化した点を前記ワーク把持開始点とする。 (7) The hydraulic clamping device is preferably a section from the start of elastic deformation of the second member to the most elastic deformation of the arithmetic device in a state where the clamped member is not attached. The maximum stroke of the piston rod with the clamped member attached to the inclination of the first measurement data showing the correlation between the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod by a linear function. The point at which the inclination of the second measurement data showing the correlation between the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod when the stroke is made to the above is changed to be greater than or equal to the inclination of the first measurement data. It is used as the work gripping start point.
この構成によれば、被クランプ部材が取り付けられていない状態で、第2の部材が弾性変形を開始してから最も弾性変形するまでの区間において作動液体の圧力とピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す第1の測定データの傾きに対して、被クランプ部材が取り付けられた状態で、ピストンロッドを最大ストロークまでストロークさせたときの作動液体の圧力とピストンロッドのストロークとが1次関数による相関関係を示す第2の測定データの傾きが前記第1の測定データの傾き以上に変化した点を前記ワーク把持開始点とするため、ワーク把持開始点を的確に算出することができる。 According to this configuration, the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod are primary in the section from the start of elastic deformation of the second member to the most elastic deformation in the state where the member to be clamped is not attached. With respect to the inclination of the first measurement data showing the correlation by the function, the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod when the piston rod is stroked to the maximum stroke with the member to be clamped attached are 1. Since the work gripping start point is defined as the point where the inclination of the second measurement data showing the correlation by the next function changes to be equal to or greater than the inclination of the first measurement data, the work gripping start point can be accurately calculated. ..
(8)上記液圧式クランプ装置は、好ましくは、前記ワーク把持開始点を基準として前記第2の部材を弾性変形させ、前記被クランプ部材に対して所定の把持力が得られるように前記作動液体の圧力を制御する把持力制御装置を更に備える。 (8) The hydraulic clamping device preferably elastically deforms the second member with reference to the work gripping start point, and obtains a predetermined gripping force with respect to the clamped member. A gripping force control device for controlling the pressure of the above is further provided.
この構成によれば、ワーク把持開始点を基準として第2の部材を弾性変形させ、被クランプ部材に対して所定の把持力が得られるように作動液体の圧力を制御する把持力制御装置を更に備えるので、被クランプ部材に対する把持力を所定の値に設定することが可能になる。その結果、公差内で寸法がばらつく各被クランプ部材に対して同量の把持力でクランプすることが可能になる。 According to this configuration, a gripping force control device that elastically deforms the second member with reference to the work gripping start point and controls the pressure of the working liquid so as to obtain a predetermined gripping force with respect to the clamped member is further provided. Therefore, the gripping force with respect to the member to be clamped can be set to a predetermined value. As a result, it becomes possible to clamp each member to be clamped whose dimensions vary within the tolerance with the same amount of gripping force.
(9)上記液圧式クランプ装置は、好ましくは、外周面又は内周面をなす第1の周面を備えた第1の部材と、前記第1の周面に重なり合う内周面又は外周面をなす第2の周面を備えた第2の部材とを有し、前記第1の部材及び前記第2の部材が互いに重なり合う部分において、前記第1の周面及び前記第2の周面の少なくとも一方に設けられた凹部により作動液体室が画定され、前記作動液体室に封入された作動液体の圧力によって前記第2の部材が弾性変形することにより、被クランプ部材をクランプする液圧式クランプ装置であって、前記第2の部材により前記被クランプ部材のクランプを開始するワーク把持開始点を算出する演算装置と、前記ワーク把持開始点を基準にして前記第2の部材を弾性変形させ、前記被クランプ部材に対して所定の把持力が得られるように前記作動液体の圧力を制御する把持力制御装置とを備える。 (9) The hydraulic clamping device preferably has a first member having a first peripheral surface forming an outer peripheral surface or an inner peripheral surface, and an inner peripheral surface or an outer peripheral surface that overlaps the first peripheral surface. It has a second member having a second peripheral surface to form, and at least the first peripheral surface and the second peripheral surface at a portion where the first member and the second member overlap each other. A hydraulic clamping device that clamps a member to be clamped by defining a working liquid chamber by a recess provided on one side and elastically deforming the second member by the pressure of the working liquid sealed in the working liquid chamber. Therefore, the arithmetic device for calculating the work gripping start point at which the second member starts clamping the member to be clamped, and the second member are elastically deformed with reference to the work gripping start point, and the subject is covered. It is provided with a gripping force control device that controls the pressure of the working liquid so that a predetermined gripping force can be obtained with respect to the clamp member.
この構成によれば、ワーク把持開始点を基準として第2の部材を弾性変形させ、被クランプ部材に対して所定の把持力が得られるように作動液体の圧力を制御する把持力制御装置を更に備えるので、被クランプ部材に対する把持力を所定の値に設定することが可能になる。その結果、公差内で寸法がばらつく各被クランプ部材に対して同量の把持力でクランプすることが可能になる。 According to this configuration, a gripping force control device that elastically deforms the second member with reference to the work gripping start point and controls the pressure of the working liquid so as to obtain a predetermined gripping force with respect to the clamped member is further provided. Therefore, the gripping force with respect to the member to be clamped can be set to a predetermined value. As a result, it becomes possible to clamp each member to be clamped whose dimensions vary within the tolerance with the same amount of gripping force.
(10)本発明の一つの実施形態による液圧式クランプ装置におけるワーク把持開始点検出方法は、内部に作動液体室が設けられたクランプ部材と、前記作動液体室に充填された作動液体を加圧するピストンとを備え、前記クランプ部材は、内面側に前記作動液体室を画定し、且つ外面側にクランプ面を画定する壁体を有し、前記ピストンの移動による前記作動液体の加圧により前記壁体が弾性変形し、前記クランプ面を被クランプ部材に対して押し付けることにより、前記被クランプ部材をクランプする液圧式クランプ装置において、前記クランプ面が前記被クランプ部材に対して当接を開始した時点であるワーク把持開始点を検出する方法であって、前記ピストンの移動位置に対する前記作動液体の圧力変化に基づいて前記ワーク把持開始点を検出する。 (10) In the work gripping start point detection method in the hydraulic clamping device according to one embodiment of the present invention, a clamp member provided with a working liquid chamber inside and a working liquid filled in the working liquid chamber are pressurized. The clamp member includes a piston, and has a wall body that defines the working liquid chamber on the inner surface side and the clamping surface on the outer surface side, and the wall is pressurized by the pressurization of the working liquid by the movement of the piston. When the clamp surface starts to come into contact with the clamped member in the hydraulic clamping device that clamps the clamped member by elastically deforming the body and pressing the clamped surface against the clamped member. This is a method of detecting the work gripping start point, which is based on the pressure change of the working liquid with respect to the moving position of the piston.
この方法によれば、ワーク把持開始点を正確に検出することができる。 According to this method, the work gripping start point can be accurately detected.
(11)前記液圧式クランプ装置に前記被クランプ部材を取り付けた状態で、前記ピストンの移動位置に対する前記作動液体の圧力上昇率が変化する時点をワーク把持開始点とする。 (11) The work gripping start point is a time point at which the pressure rise rate of the working liquid with respect to the moving position of the piston changes with the clamped member attached to the hydraulic clamping device.
この方法によれば、ワーク把持開始点を的確に検出することができる。 According to this method, the work gripping start point can be accurately detected.
(12)上記ワーク把持開始点検出方法は、好ましくは、前記クランプ面が前記被クランプ部材に対して当接しないと推定される前記ピストンの移動区間の前記ピストンの移動位置と前記作動液体の圧力との関係を示す方程式と、前記クランプ面が前記被クランプ部材に対して当接すると推定される前記ピストンの移動区間の前記ピストンの移動位置と前記作動液体の圧力との関係を示す方程式とによる連立方程式の解を、前記ワーク把持開始点とする。 (12) In the work gripping start point detecting method, preferably, the moving position of the piston and the pressure of the working liquid in the moving section of the piston, which is estimated that the clamp surface does not abut against the clamped member. According to an equation showing the relationship between the piston and the moving position of the piston in the moving section of the piston estimated that the clamp surface comes into contact with the member to be clamped, and an equation showing the relationship between the pressure of the working liquid and the pressure of the working liquid. The solution of the simultaneous equations is set as the work gripping start point.
この方法によれば、ワーク把持開始点を的確に検出することができる。 According to this method, the work gripping start point can be accurately detected.
(13)上記ワーク把持開始点検出方法は、好ましくは、前記液圧式クランプ装置に前記被クランプ部材を取り付けない状態での前記ピストンの移動位置に対する前記作動液体の圧力変化と、前記液圧式クランプ装置に前記被クランプ部材を取り付けた状態での前記ピストンの移動位置に対する前記作動液体の圧力変化とから前記ワーク把持開始点を検出する。 (13) The work gripping start point detection method preferably includes a pressure change of the working liquid with respect to a moving position of the piston in a state where the clamped member is not attached to the hydraulic clamping device, and the hydraulic clamping device. The work gripping start point is detected from the pressure change of the working liquid with respect to the moving position of the piston in the state where the clamped member is attached.
この方法によれば、ワーク把持開始点を的確に検出することができる。 According to this method, the work gripping start point can be accurately detected.
(14)上記ワーク把持開始点検出方法は、好ましくは、前記作動液体の圧力を圧力センサによって検出する。 (14) The work gripping start point detecting method preferably detects the pressure of the working liquid by a pressure sensor.
この方法によれば、ワーク把持開始点の検出に必要な作動液体の圧力が的確に検出される。 According to this method, the pressure of the working liquid required to detect the work gripping start point is accurately detected.
上記ワーク把持開始点検出方法は、好ましくは、前記作動液体の圧力を前記ピストンに作用する荷重を検出するロードセルによる計測値から検出する。 The work gripping start point detection method preferably detects the pressure of the working liquid from the measured value by the load cell that detects the load acting on the piston.
この方法によれば、ワーク把持開始点の検出に必要な作動液体の圧力が外部から検出される。 According to this method, the pressure of the working liquid required to detect the work gripping start point is detected from the outside.
(16)液圧式クランプ装置におけるワーク把持開始点検出装置は、内部に作動液体室が設けられたクランプ部材と、前記作動液体室に充填された作動液体を加圧するピストンとを備え、前記クランプ部材は、内面側で前記作動液体室を画定し、且つ外面側でクランプ面を画定する壁体を有し、前記ピストンの移動による前記作動液体の加圧により前記壁体が弾性変形し、前記クランプ面を被クランプ部材に対して押し付けることにより、前記被クランプ部材をクランプする液圧式クランプ装置において、前記クランプ面が前記被クランプ部材に対して当接を開始した時点であるワーク把持開始点を検出する装置であって、前記ピストンの移動位置に対する前記作動液体の圧力変化に基づいて前記ワーク把持開始点を検出する。 (16) The work gripping start point detecting device in the hydraulic clamping device includes a clamping member provided with a working liquid chamber inside, and a piston for pressurizing the working liquid filled in the working liquid chamber, and the clamping member. Has a wall body that defines the working liquid chamber on the inner surface side and a clamp surface on the outer surface side, and the wall body is elastically deformed by pressurization of the working liquid by the movement of the piston, and the clamp In the hydraulic clamping device that clamps the clamped member by pressing the surface against the clamped member, the work gripping start point at the time when the clamped surface starts abutting against the clamped member is detected. The work gripping start point is detected based on the pressure change of the working liquid with respect to the moving position of the piston.
この構成によれば、ワーク把持開始点を正確に検出することができる。 According to this configuration, the work gripping start point can be accurately detected.
(17)本発明の一つの実施形態によるワーク把持方法は上記の液圧式クランプ装置におけるワーク把持開始点検出方法によって検出された前記ワーク把持開始点の前記ピストンの移動位置或いは前記作動液体の圧力を基準にして前記被クランプ部材の把持力を設定する。 (17) The work gripping method according to one embodiment of the present invention determines the moving position of the piston or the pressure of the working liquid at the work gripping start point detected by the work gripping start point detecting method in the hydraulic clamp device. The gripping force of the member to be clamped is set as a reference.
この方法によれば、被クランプ部材に寸法のばらつきがあっても、被クランプ部材を所要の把持力をもって把持することができる。 According to this method, even if the clamped member has a variation in dimensions, the clamped member can be gripped with a required gripping force.
(18)上記液圧式クランプ装置によるワーク把持方法は、好ましくは、前記液圧式クランプ装置は、外部からの押圧により移動する第1ピストン及び前記クランプ部材に設けられた作動ねじ部材の螺進によって移動する第2ピストンを有し、前記第1ピストンの移動によって前記ワーク把持開始点を検出し、前記ワーク把持開始点を検出した前記作動液体の圧力を基準にして前記第2ピストンの移動によって前記被クランプ部材の把持力を設定する。 (18) In the work gripping method using the hydraulic clamp device, the hydraulic clamp device preferably moves by screwing a first piston that moves by pressing from the outside and an operating screw member provided on the clamp member. The work gripping start point is detected by the movement of the first piston, and the work subject is detected by the movement of the second piston with reference to the pressure of the working liquid that has detected the work gripping start point. Set the gripping force of the clamp member.
この方法によれば、外段取りより、被クランプ部材を所要の把持力をもって把持することができる。 According to this method, the member to be clamped can be gripped with a required gripping force by the outer setup.
本発明による液圧式クランプ装置によれば、寸法がばらつく各被クランプ部材に対してワーク把持開始点を見つけることができる。 According to the hydraulic clamping device according to the present invention, it is possible to find a work gripping start point for each member to be clamped whose dimensions vary.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[実施形態1]
本発明の実施形態1を、図1〜図5を参照して説明する。[Embodiment 1]
図1に示すように、液圧式クランプ部10は、マンドレルタイプのものであり、本体(第1の部材)12を有する。本体12は、第1軸状部16とフランジ部18と第2軸状部20とを軸線方向に順に同一軸線上に有する丸棒による棒状部(マンドレル)22を含む。第1軸状部16及び第2軸状部20は同一外径を有する。フランジ部18は、第1軸状部16及び第2軸状部20よりも大きい外径を有し、第1軸状部16及び第2軸状部20に対し径方向外方に拡張して形成されている。
As shown in FIG. 1, the
第1軸状部16の外周には薄肉構造の壁体をなす円筒状体(第2の部材)24が嵌装されている。この円筒状体24は、内面側で後述の作動液体室30を画定し、外面側でクランプ面を画定する円筒状の壁体であり、円筒形状の被クランプ部材W1をクランプする外周面(クランプ面)24A及び第1軸状部16の外周面(第1の周面)16Aに重なり合う内周面(第2の周面)24Bを備える。
A cylindrical body (second member) 24 forming a thin-walled wall body is fitted on the outer periphery of the first shaft-shaped
第1軸状部16の外周面16Aには周溝状の凹部28が形成されている。第1軸状部16と円筒状体24との間には、凹部28によって第1軸状部16の外周面16Aの全周に亘って延在する横断面(中心軸線に直交する断面)形状が円環状の作動液体室30が画定されている。
A peripheral groove-shaped
かくして、円筒状体24は、内面側に作動液体室30を画定し、外面側にクランプ面(外周面24A)を画定する。
Thus, the
第1軸状部16の外周面16Aには作動液体室30を軸線方向に挟んだ両側に作動液体室30の液密性を確保するためのOリング32が装着されている。尚、円筒状体24は第1軸状部16にろう付け等によって液密に接合されていてもよい。この場合にはOリング32は不要になる。
On the outer
棒状部22は中心軸線上を第1軸状部16に亘って軸線方向に延在するピストン室34を有する。ピストン室34内にはピストン36が軸線方向に移動可能に嵌合している。ピストン室34の一方の端部は第1軸状部16に形成された軸線方向の通路38及び径方向の複数の通路40を通して作動液体室30に連通している。
The rod-shaped
ピストン36によって区切られたピストン室34の通路38側の室空間、通路38、40及び作動液体室30は一つの密閉空間をなしており、この密閉空間には作動液体である作動油が充填封入されている。
The chamber space on the
本体12の第2軸状部20にはブッシュ42がねじ止めされている。ブッシュ42には中心部の軸線方向に貫通する貫通孔42Aが形成されている。この貫通孔42Aにはプッシュロッド44が軸線方向に移動可能に係合している。プッシュロッド44の軸線方向の移動は、鋼球48を介してピストン36に伝達される。
A
液圧式クランプ部10にはプッシュロッド44と同一軸線上に駆動装置の一例である動力シリンダ部46が設置されている。動力シリンダ部46は、ピストン36を駆動するためのピストンロッド47を含む駆動装置であり、動力シリンダ部46への制御信号によってピストンロッド47のストロークを制御する。上記制御信号によりピストンロッド47が図1で見て右方向に移動すると、プッシュロッド44、鋼球48、ピストン36が同方向に移動し、作動液体室30の作動油を加圧する。これにより、作動液体室30の圧力はピストンロッド47のストロークに応じて定量的に加圧制御される。
The
動力シリンダ部46は、一般的には油圧シリンダ、空圧シリンダ、油圧式サーボシリンダ、モータとボールねじを用いた電動シリンダ等が使用される。
As the
本実施形態では、動力シリンダ部46を使用することによって作動液体室30の作動油の加圧を機械化及び自動化することができる。
In the present embodiment, the pressurization of the hydraulic oil in the
このようにしてピストンロッド47の加圧構造が構成され、プッシュロッド44の移動によってピストン36がピストン室34を通路38側(図1で見て右側)に移動する。これにより、作動液体室30の作動油が加圧され、この加圧によって円筒状体24が径方向に弾性変形することにより径方向外方に拡径変形する。
In this way, the pressure structure of the
その結果、円筒状体24の外周面24Aにおいて円筒状体24の拡径変形のもとに、外周面24Aが、被クランプ部材(ワーク)W1の中心孔Aの内周面に当接し、当該内周面に押し付けられることにより、被クランプ部材W1をクランプすることが行われる。より詳細には、被クランプ部材W1は、円筒状体24の外周に嵌合した中心孔Aを有していて、円筒状体24の拡径変形によって中心孔Aの内周面に円筒状体24の外周面24Aが密着することにより、液圧式クランプ部10に把持(クランプ)される。
As a result, on the outer
このように、本実施形態1の液圧式クランプ部10は、円筒形状の被クランプ部材W1をクランプする力を制御してクランプする。
As described above, the
第1軸状部16の端面16Bには圧力センサ装置(圧力測定装置)60が取り付けられている。この圧力センサ装置60は、図2に示すようにフランジ部62と、このフランジ部62から一方の側に延出した雄ねじ部64と、フランジ部62のもう一方の側に順に形成された六角部66及びハウジング68と、このハウジング68の遊端(先端)に装着されたキャップ部70とを有する。
A pressure sensor device (pressure measuring device) 60 is attached to the
ハウジング68には不図示の圧力測定素子及び回路基板を含む液圧測定部(圧力測定装置)72がオイル69によって封止された状態で設けられている。雄ねじ部64、フランジ部62及び六角部66には、雄ねじ部64の先端に開口にして測定対象の圧力を液圧測定部72に導く圧力導入通路74が形成されている。
The
液圧測定部72がオイル69によって封止されていることにより、液圧測定部72の絶縁信頼性が高くなると共に、外部環境の影響を受け難くなり、液圧測定部72により安定した圧力測定が可能になる。
Since the hydraulic
キャップ部70には、液圧測定部72によって測定された圧力を示す信号を外部に、本実施形態では液圧式クランプ部10の近傍に配置される無線式リーダ90(図1参照)に出力する無線通信部76と、圧力センサ装置60のための電力を無線によって外部から、本実施形態では前述の無線式リーダ90から受信する受電部78とを有する。受電部78は、内蔵アンテナ(不図示)を用いて無線式リーダ90から公知の電磁誘導あるいは電界及び磁界が変化する電波によって外部から非接触方式で給電されるものであり、液圧測定部72及び無線通信部76に電力の供給を行う。
The
第1軸状部16には、端面16Bに開口した径方向の有底のねじ孔80が形成されている。圧力センサ装置60は、雄ねじ部64がねじ孔80にねじ係合することにより、第1軸状部16の端面16Bに固定される。
A radial bottomed
図2に示すように、フランジ部62の雄ねじ部64側には円環状の凹溝65が形成されている。この凹溝65には円環状のゴムパッキン67が装着されている。このゴムパッキン67は、雄ねじ部64がねじ孔80にねじ係合することにより、弾性変形して第1軸状部16の端面16Bに押し付けられ、第1軸状部16と圧力センサ装置60との間の液密シールを行う。
As shown in FIG. 2, an annular
第1軸状部16には、図1に示すように、ねじ孔80の軸線方向に連通する通路82が形成されている。この通路82は第1軸状部16に形成された軸線方向の通路38及び径方向の複数の通路40に連通している。
As shown in FIG. 1, the first
ねじ孔80、通路82、40及び38には、前述の密閉空間の膨張部として密閉空間と同様の作動油が封入されており、これらねじ孔80、通路82、40及び38は、作動液体室30の圧力を液圧測定部72に導く。これにより、作動液体室30の作動油の圧力(液圧)と同じ圧力が液圧測定部72に作用し、液圧測定部72は作動液体室30の液圧を測定する。
The screw holes 80,
この作動液体室30の液圧を測定するには、ハンディタイプの無線式リーダ90が液圧式クランプ部10の圧力センサ装置60に近付けられ、無線式リーダ90の測定ボタン92が押されることにより開始される。測定ボタン92が押されると、圧力センサ装置60の受電部78は無線式リーダ90から非接触方式で給電され、受電部78から液圧測定部72及び無線通信部76に電力の供給が行われる。これにより、液圧測定部72及び無線通信部76がアクティブ状態になって液圧測定部72が作動液体室30の液圧を測定し、無線通信部76が液圧測定部72によって測定された液圧の示す信号(電波)を外部に出力する。この無線通信部76が出力する電波を無線式リーダ90が受信することにより、無線式リーダ90の表示部94に作動液体室30の液圧が表示される。
To measure the hydraulic pressure in the working
これにより、圧力センサ装置60において電池交換を行ったり、圧力センサ装置60にリード線の接続を行ったりする作業を必要とすることがなく、作動液体室30の液圧の測定が作業性よく行われるようになる。
As a result, it is not necessary to replace the battery in the
尚、本実施形態は無線式リーダ90を用いた例について説明したが、有線式圧力センサを用いて測定した内部圧力を外部へ発信しても液圧の測定値に変わりはない。
Although the example using the
次に、本実施形態の制御回路について説明する。 Next, the control circuit of this embodiment will be described.
図3は、実施形態1に係る液圧式クランプ装置の制御回路を示すブロック図である。図4は、図3の制御部の動作を示すフローチャートである。図5は、実施形態1に係る液圧式クランプ装置においてピストン36を押すピストンロッド47のストローク(位置)と作動液体室30の液圧(圧力)との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a block diagram showing a control circuit of the hydraulic clamp device according to the first embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control unit of FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the stroke (position) of the
ここで、液圧式クランプ部10の動作特性について説明する。
すなわち、液圧式クランプ装置の動作特性として、以下の(1)、(2)、(3)が分かっている。
(1)作動液体を加圧するためのピストンロッド47の移動量(=ピストンロッド47のストローク)と作動液体の圧力とは概ね1次関数による相関関係にある。
(2)作動液体の圧力と液圧式クランプ部10の円筒状体24の膨張量とは概ね1次関数による相関関係にある。
(3)前記相関関係により液圧式クランプ部10の円筒状体24の径とピストンロッド47のストロークとの関係を求めることができる。したがって、対象となる被クランプ部材W1の被把持部の公差の上限、下限の径と同径になるピストンロッド47のストローク、または液圧は、液圧式クランプ部10の固有値として把握することが可能である。この固有値は、液圧式クランプ部10の円筒状体24の径を実測しても、液圧式クランプ部10の設計値から計算で求めてもどちらでも可能である。Here, the operating characteristics of the
That is, the following (1), (2), and (3) are known as the operating characteristics of the hydraulic clamp device.
(1) The amount of movement of the
(2) The pressure of the working liquid and the expansion amount of the
(3) The relationship between the diameter of the
図3に示すように、液圧式クランプ装置の制御回路は、制御部50を有している。この制御部50は、液圧式クランプ部10における圧力センサ装置60の液圧測定部72から圧力測定データを入力するとともに、動力シリンダ部46からピストンロッド47のストロークの測定データを入力する。
As shown in FIG. 3, the control circuit of the hydraulic clamp device has a
制御部50は、マイクロコンピュータ等を含むものであり、演算部(演算装置)52と、把持力制御装置としての把持力制御部54とを有する。
The
演算部52は、円筒状体24により被クランプ部材W1のクランプを開始するワーク把持開始点を算出する。ここで云うワーク把持開始点は、ワーククランプのゼロ点に相当し、円筒状体24の外周面24Aが被クランプ部材W1の内周面に接触を開始する時点、つまり円筒状体24が被クランプ部材W1に対して当接を開始する時点におけるピストンロッド47のストローク及び作動液体室30内の圧力(液圧)によって特定される。
The
これにより、演算部52は、ワーク把持開始点として、円筒状体24の外周面24Aが被クランプ部材W1の内周面に接触を開始する時点におけるピストンロッド47のストローク及び作動液体室30内の圧力(液圧)を、これらの測定値から特定する。つまり、演算部52は、ピストンロッド47のストロークの測定データ及び液圧測定部72で測定した作動液体室30内の圧力の測定データに基づいてワーク把持開始点(以下、ゼロ点ともいう)を算出する。
As a result, the
液圧式クランプ部10のプッシュロッド44を取付機械側の動力シリンダ部46のピストンロッド47で押す動力タイプである。ピストンロッド47が押されることにより、液圧式クランプ部10の作動液体室30の作動油に圧力がかかり、円筒状体24が拡径変形する。この作動液体室30に通路40、82、ねじ孔80を通して圧力センサ装置60が接続されており、作動液体室30の内部の圧力変化を圧力センサ装置60の液圧測定部72で測定している。
This is a power type in which the
ピストンロッド47のストロークとピストン36の移動位置とは等価である。この実施形態では、ピストン36の移動位置として、外部から計測が容易なピストンロッド47のストロークを検出する。
The stroke of the
動力シリンダ部46のピストンロッド47のストロークは、ピストンロッド47に測長器や変位計等の移動量測定装置を取り付け、この移動量測定装置によりピストンロッド47の移動量を測定することにより検出する。また、動力シリンダ部46に電動シリンダを用いた場合には、ピストンロッド47のストロークは、モータの回転角度とボールねじのリードから移動量を算出することによって検出することができる。
The stroke of the
把持力制御部54は、演算部52によって検出されたワーク把持開始点の作動液体室30内の圧力を基準(ゼロ点)として、作動液体室30内の圧力が予め規定されている圧力となるように、つまり、予め規定されている把持力が得られるように、ピストンロッド47のストロークを制御する。この把持力は、ワーク把持開始点から更に作動液体室30内の圧力を上昇させた場合の液圧に置き換えることができる。
The gripping
具体的には、液圧式クランプ部10の作動液体室30に封入されている作動油を加圧すると、円筒状体24が拡径変形する。上述したように、作動液体室30内の圧力(内圧)と拡径変形量及び加圧のためのシリンダストロークと拡径変形量とは概ね1次関数による相関関係にあることから、被クランプ部材W1を把持した場合、把持力はワーク把持開始点からの拡径変形量に相当する液圧で把握することができる。尚、ワーク把持開始点を得るための具体的な算出方法については、後述する。
Specifically, when the hydraulic oil sealed in the
次に、制御部50の動作を図4及び図5に基づいて説明する。
Next, the operation of the
先ず、液圧式クランプ部10に被クランプ部材W1を装着する(ステップS11)。具体的には、円筒状体24の外周面24Aに被クランプ部材W1を装着する。
First, the member to be clamped W1 is attached to the hydraulic clamp portion 10 (step S11). Specifically, the clamped member W1 is mounted on the outer
次いで、液圧式クランプ部10の膨張(拡径変形)を開始する(ステップS12)。具体的には、円筒状体24の膨張を開始する。このステップS12の処理では、制御部50がピストンロッド47のストロークの測定データ(測定値)及び液圧測定部72で測定した作動液体室30内の圧力の測定データ(測定値)を時系列に監視する。
Next, expansion (diameter expansion deformation) of the
そして、円筒状体24を膨張させる(ステップS13)。
Then, the
更に、制御部50の演算部52は、ピストンロッド47のストロークの測定データと、液圧測定部72で測定した作動液体室30内の圧力の測定データとからワーク把持開始点(ゼロ点)を算出する(ステップS14)。
Further, the
次に、制御部50は、ステップS14で算出されたワーク把持開始点に基づいて所定の圧力となるようにフィードバック制御する(ステップS15)。具体的には、制御部50の把持力制御部54は、上記ワーク把持開始点を基準として図5に示すピストンロッド47のストロークの測定データと作動液体室30内の圧力の測定データから作動液体室30内の圧力が所定の圧力となるように動力シリンダ部46に制御信号を出力する。動力シリンダ部46は、その制御信号を入力し、作動液体室30内の圧力が所定の圧力となるようにピストンロッド47のストロークの値を設定される。
Next, the
これにより、液圧式クランプ部10は、そのストロークの値に基づいて円筒状体24を弾性変形(拡径変形)させ、被クランプ部材W1に対して所定の圧力(把持力)となるように制御される。
As a result, the
ここで、被クランプ部材W1に対して所定の圧力(把持力)となるように制御することについて説明する。また、所定の把持力とは、本制御を実施するにあたり、予め設定される任意の値である。 Here, it will be described that the member W1 to be clamped is controlled so as to have a predetermined pressure (grip force). Further, the predetermined gripping force is an arbitrary value set in advance when carrying out this control.
複数の被クランプ部材W1は、それぞれ公差内においてばらつきがあるため、円筒状体24が弾性変形(拡径変形)した場合、円筒状体24の外周面24Aが被クランプ部材W1の中心孔Aの内周面に、接触するまでの拡径変形量がばらつくことになる。接触した時点でのピストンロッド47のストローク及び作動液体室30内の圧力、つまりワーク把持開始点が分からない状態では、複数の被クランプ部材W1の中心孔Aの内径より確実に大きくなるよう円筒状体24の拡径を決めてクランプするため、複数の被クランプ部材W1をクランプした場合、把持力にばらつきが生じる。
Since the plurality of clamped members W1 vary within the tolerance, when the
そこで、本実施形態では、円筒状体24の外周面24Aが被クランプ部材W1の中心孔Aの内周面に接触して把持するワーク把持開始点からの測定データが得られている。したがって、この測定データに基づいて、例えば、ワーク把持開始点からストロークをどの程度にすると、如何なる圧力で把持することが分かる。よって、各被クランプ部材W1に対して所定の圧力(把持力)となるように制御することが可能になる。
Therefore, in the present embodiment, measurement data is obtained from the work gripping start point where the outer
更に、加工完了後は、動力シリンダ部46を元の位置である原点に復帰させ(ステップS16)、制御部50の一連の処理を終了する。
Further, after the machining is completed, the
次に、ステップS14のワーク把持開始点の算出処理について、具体的な6つの方法を説明する。 Next, six specific methods for calculating the work gripping start point in step S14 will be described.
(第1のワーク把持開始点算出方法)
図6は、同実施形態1において測定データに基づいてワーク把持開始点を算出する一例を示すグラフである。(First work gripping start point calculation method)
FIG. 6 is a graph showing an example of calculating the work gripping start point based on the measurement data in the first embodiment.
本実施形態によって得られたピストンロッド47のストロークの測定データと、液圧測定部72で測定した作動液体室30内の圧力の測定データに基づいて、演算部52は、図6に示すように液圧式クランプ部10の円筒状体24が膨張(弾性変形)を開始してから被クランプ部材W1の公差下限の値に膨張するまでの区間a(第1の区間)の2点(図6に〇印で示す点)と、被クランプ部材W1の公差上限の値に膨張したところから液圧式クランプ部10の円筒状体24が最大膨張(最も弾性変形)するまでの区間b(第2の区間)の2点(図6に△印で示す点)とによりそれぞれ直線データを作成する。これらの2直線の交点をワーク把持開始点(ゼロ点)とする。
Based on the stroke measurement data of the
ワーク把持開始点の検出後は、ワーク把持開始点に対して作動液体室30内の圧力が所定の圧力となるようにフィードバック制御を行う。このときの制御対象は、上記ストローク、又は圧力のいずれかを基準にしてもよい。この制御対象の基準については、以下のワーク把持開始点算出方法についても同様である。
After the work gripping start point is detected, feedback control is performed so that the pressure in the working
(第2のワーク把持開始点算出方法)
本実施形態によって得られたピストンロッド47のストロークの測定データと、液圧測定部72で測定した作動液体室30内の圧力の測定データに基づいて、演算部52は、区間a、区間bの測定データをそれぞれ直線回帰法により2直線データに変換する。これらの2直線の交点をワーク把持開始点とする。(Second work gripping start point calculation method)
Based on the stroke measurement data of the
ワーク把持開始点の検出後は、上記と同様にワーク把持開始点に対して所定の圧力となるようにフィードバック制御を行う。 After the work gripping start point is detected, feedback control is performed so that the pressure becomes a predetermined pressure with respect to the work gripping start point in the same manner as described above.
(第3のワーク把持開始点算出方法)
液圧式クランプ部10が被クランプ部材W1に接触する前の作動液体の圧力とピストンロッド47のストロークとが相関関係を示す測定データから、その液圧式クランプ部10の傾きが得られる。この傾きは、作動液体の圧力とピストンロッド47のストロークとの1次関数式の比例定数により決まり、ピストンロッド47のストローク量に対する作動液体室30内の圧力増加の比率(圧力増加率)に相当する。(Third work gripping start point calculation method)
The inclination of the
液圧式クランプ部10が被クランプ部材W1に接触し、更に液圧式クランプ部10を膨張させるためにピストンロッド47をストロークさせると、作動液体室30内の圧力増加率は、被クランプ部材W1に接触するまでの圧力増加率より上昇する。この圧力増加率が変化する変化点をワーク把持開始点とする。
When the
ワーク把持開始点の検出後は、上記と同様にワーク把持開始点に対して所定の圧力となるようにフィードバック制御を行う。 After the work gripping start point is detected, feedback control is performed so that the pressure becomes a predetermined pressure with respect to the work gripping start point in the same manner as described above.
尚、第3のワーク把持開始点算出方法では、圧力増加率が変化する変化点を境界として、第1のワーク把持開始点算出方法、第2のワーク把持開始点算出方法による把持点の検出も可能である。 In the third work gripping start point calculation method, the gripping point can be detected by the first work gripping start point calculation method and the second work gripping start point calculation method with the change point at which the pressure increase rate changes as a boundary. It is possible.
(第4のワーク把持開始点算出方法)
前記区間aにおける作動液体の圧力とピストンロッド47のストロークとが相関関係を示す測定データから、その液圧式クランプ部10のその時点での固有の傾き(液圧式クランプ部10毎の個体の傾き)が得られる。この固有の傾きは、ピストンロッド47のストロークの一定量に対する作動液体室30内の圧力増加量により決まる(以下、固有の傾きという。)。(Fourth work gripping start point calculation method)
From the measurement data showing the correlation between the pressure of the working liquid in the section a and the stroke of the
液圧式クランプ部10が被クランプ部材W1に接触し、更に液圧式クランプ部10を膨張させるためピストンロッド47をストロークさせると、作動液体室30内の圧力増加量は、被クランプ部材W1に接触するまでの増加量より上昇する。この圧力増加量が変化する変化点をワーク把持開始点とする。
When the
すなわち、本算出方法は、液圧式クランプ部10の円筒状体24の弾性変形が最大になるまでピストンロッド47をストロークさせたときに、相関関係を示す測定データの傾きが、固有の傾き以上に変化した点をワーク把持開始点とする。上記と同様にワーク把持開始点に対して所定の圧力となるようにフィードバック制御を行う。
That is, in this calculation method, when the
(第5のワーク把持開始点算出方法)
図7は、実施形態1において測定データに基づいてワーク把持開始点を算出する他の例を示すフローチャートである。第5のワーク把持開始点算出方法は、被クランプ部材W1を液圧式クランプ部10に装着しない状態で作動液体の圧力とピストンロッド47のストロークとの相関関係を示す測定データを用いている。以下、具体的に説明する。(Fifth work gripping start point calculation method)
FIG. 7 is a flowchart showing another example of calculating the work gripping start point based on the measurement data in the first embodiment. The fifth work gripping start point calculation method uses measurement data showing the correlation between the pressure of the working liquid and the stroke of the
図7に示すように、液圧式クランプ部10に被クランプ部材W1を装着しない状態(液圧式クランプ装置に取り付けない状態)とする(ステップS1)。具体的には、円筒状体24の外周面24Aに被クランプ部材W1を装着しない。
As shown in FIG. 7, the clamped member W1 is not attached to the hydraulic clamp portion 10 (not attached to the hydraulic clamp device) (step S1). Specifically, the clamped member W1 is not mounted on the outer
次いで、液圧式クランプ部10の膨張(拡径変形)を開始する(ステップS2)。このステップS2の処理では、制御部50がピストンロッド47のストロークの測定データと、液圧測定部72で測定した作動液体室30内の圧力の測定データとを監視する。そして、液圧式クランプ部10のピストンロッド47の最大ストロークに到達するまでストロークさせる(ステップS3)。
Next, expansion (diameter expansion deformation) of the
本実施形態では、このときのストロークの測定データと作動液体室30内の圧力とが相関関係を示す測定データ(第1の測定データ)から、この液圧式クランプ部10の固有の傾きを検出することができる。
In the present embodiment, the peculiar inclination of the
次に、液圧式クランプ部10に被クランプ部材W1を装着して、液圧式クランプ部10の膨張(拡径変形)を開始する(ステップS11,S12)。このステップS12の処理では、制御部50がピストンロッド47のストロークの測定データと、液圧測定部72で測定した作動液体室30内の圧力の測定データとを監視する。そして、液圧式クランプ部10の最大ストロークまでピストンロッド47をストロークさせる(ステップS13)。
Next, the member to be clamped W1 is attached to the
ステップS11〜S13では、前記装着状態で液圧式クランプ部10の膨張を進めると、円筒状体24が被クランプ部材W1に接触する。更に、ピストンロッド47をストロークさせ、作動液体の圧力を高めることにより、液圧式クランプ部10の円筒状体24が被クランプ部材W1に接触した後の作動液体室30内の圧力とピストンロッド47のストロークとの相関関係を示す測定データ(第2の測定データ)が得られる。したがって、この測定データから、被クランプ部材W1をクランプしてからの傾きを検出することができる。この時のワーク把持開始点算出方法は、第1、第2のワーク把持開始点算出方法と同様に、これらの傾きの2直線の交点をワーク把持開始点とする。
In steps S11 to S13, when the
ワーク把持開始点の検出後は、上記と同様にワーク把持開始点に対して所定の圧力となるようにフィードバック制御を行う。その他の処理は、図4に示すフローチャートと同様であるので、その説明を省略する。 After the work gripping start point is detected, feedback control is performed so that the pressure becomes a predetermined pressure with respect to the work gripping start point in the same manner as described above. Other processes are the same as the flowchart shown in FIG. 4, and the description thereof will be omitted.
尚、第5のワーク把持開始点算出方法では、被クランプ部材W1に対して装着しない状態のストロークの第1の測定データと作動液体室30内の圧力との関係を示す測定データを得た後に、セット状態での測定データを連続して得るようにしたが、これに限らず非セット状態の測定データは、予め得るようにしてもよい。
In the fifth work gripping start point calculation method, after obtaining the measurement data showing the relationship between the first measurement data of the stroke in the state of not being mounted on the clamped member W1 and the pressure in the working
(第6のワーク把持開始点算出方法)
このワーク把持開始点算出方法では、被クランプ部材W1をクランプしない状態で液圧式クランプ部10の円筒状体24を膨張させる。この動作でこの液圧式クランプ部10の固有の傾きを検出することができる。(6th work gripping start point calculation method)
In this work gripping start point calculation method, the
次に、被クランプ部材W1を装着してクランプすることで、被クランプ部材W1をクランプしてからの傾きを検出することができる。 Next, by mounting and clamping the member to be clamped W1, the inclination of the member to be clamped W1 after being clamped can be detected.
被クランプ部材W1を装着しない状態で得られた傾きに対して、被クランプ部材W1をクランプした傾きがそれ以上に変化したポイントをワーク把持開始点とする。すなわち、被クランプ部材W1を取り付けない状態で得られた第1の測定データの傾きに対し、被クランプ部材W1を取り付けた状態でピストンロッド47を最大ストロークまでストロークさせたときの作動液体の圧力とピストンロッド47のストロークとの関係において、第1の測定データの傾き以上に変化した点をワーク把持開始点としている。このワーク把持開始点の検出後は、上記と同様にワーク把持開始点に対して所定の圧力となるようにフィードバック制御を行う。尚、このワーク把持開始点算出方法では、図7に示すステップS13の膨張工程が不要になる。
The point at which the inclination obtained by clamping the member W1 to be clamped changes more than the inclination obtained without the member W1 to be clamped is defined as the work gripping start point. That is, with respect to the inclination of the first measurement data obtained without the clamped member W1 attached, the pressure of the working liquid when the
ところで、前記第4、第6のワーク把持開始点算出方法では、液圧式クランプ部10を徐々に膨張させて規定の圧力以上に変化があったポイントをワーク把持開始点とするため、被クランプ部材W1に不必要な力がかかることはない。
By the way, in the fourth and sixth work gripping start point calculation methods, since the
第5及び第6のワーク把持開始点算出方法では、被クランプ部材W1をクランプしていない非セット状態での動作と、被クランプ部材W1をクランプしたセット状態での動作の2つの動作(モーション)が必要になる。この動作で得られる液圧式クランプ部10の固有の傾きは、第1及び第2のワーク把持開始点算出方法と比較して測定データ数が多いため、データの信頼性が高くなるという効果がある。
In the fifth and sixth work gripping start point calculation methods, there are two movements (motion): an operation in a non-set state in which the clamped member W1 is not clamped, and an operation in a set state in which the clamped member W1 is clamped. Is required. The inherent inclination of the
このように本実施形態によれば、円筒状体24により被クランプ部材W1のクランプを開始するワーク把持開始点を算出する演算部52を備えることにより、公差内で寸法がばらつく各被クランプ部材W1に対してワーク把持開始点を見つけることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, by providing the
また、本実施形態によれば、演算部52は、液圧測定部72にて測定された作動液体の圧力と、ピストンロッド47のストロークの測定データに基づいてワーク把持開始点を算出することにより、ワーク把持開始点を算出することができる。
Further, according to the present embodiment, the
更に、本実施形態によれば、把持力制御部54は、ワーク把持開始点を基準として円筒状体24の弾性変形量(膨張量)を、被クランプ部材W1に対して所定の把持力となるように制御するので、被クランプ部材W1に寸法のばらつきがあっても、被クランプ部材W1に対する把持力を所定の値に設定することが可能になる。
Further, according to the present embodiment, the gripping
[実施形態2]
図8は、本発明の実施形態2に係る液圧式クランプ装置の制御回路を示すブロック図である。尚、前記実施形態1と同一の部分には、同一の符号を付して異なる構成および作用について説明する。[Embodiment 2]
FIG. 8 is a block diagram showing a control circuit of the hydraulic clamp device according to the second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and different configurations and operations will be described.
図8に示すように、本実施形態では、前記実施形態1の圧力センサ装置60に代えて、動力シリンダ部46の先端に圧力測定装置としてのロードセル85が取り付けられている。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, instead of the
本実施形態では、動力シリンダ部46のストローク、ロードセル85の圧力を演算することにより、前記実施形態1と同様にワーク把持開始点(ゼロ点)を得るようにしている。
In the present embodiment, the stroke of the
このように本実施形態によれば、圧力測定装置としてロードセル85を用いたことにより、前記実施形態1のような液圧測定部72に比べて構造を簡素化することができる。
As described above, according to the present embodiment, by using the
尚、本実施形態では、ロードセル85を動力シリンダ部46の先端に取り付けるようにしたが、これに限らずピストンロッド47や液圧式クランプ部10内に組み込むようにしてもよい。その他の構成及び作用は、前記実施形態1と同様であるのでその説明を省略する。
In the present embodiment, the
[実施形態3]
次に、実施形態3の液圧式クランプ装置100を、図9を参照して説明する。尚、実施形態3において、実施形態1と実質的に同じ部分は、その説明を省略する。[Embodiment 3]
Next, the
液圧式クランプ装置100は、マンドレルタイプのものであり、略丸棒状の本体(第1の部材)102及び薄肉構造の壁体をなす円筒状体(第2の部材)104を含むクランプ部材106を有する。
The
本体102は、第1軸状部108とフランジ部110と第2軸状部112とを軸線方向に順に同一軸線上に有する。フランジ部110は、第1軸状部108及び第2軸状部112よりも大きい外径を有し、第1軸状部108及び第2軸状部112に対し径方向外方に拡張して形成されている。第1軸状部108の外周には周溝状の凹部114が形成されている。
The
円筒状体104は、第1軸状部108の外周に嵌装され、凹部114に対応する内周面104A(内面側)によって円環状横断面形状の作動液体室116を画定している。第1軸状部108の外周面108Aの、作動液体室116を挟んだ軸線方向の両側には、作動液体室116の液密性を確保するためのOリング118が装着されている。円筒状体104は、外周面(外面側)104Bによって円筒部を含む被クランプ部材(ワーク)W2(図11参照)をクランプするクランプ面を画定している。
The
第1軸状部108の外周(外周面108A)には外側筒体120の円筒部120Aが嵌合している。外側筒体120は、円筒部120Aの一方の軸端側に形成されたフランジ部120Bを含み、フランジ部120Bをボルト122によってフランジ部110に固定されている。円筒部120Aは円筒状体104の外周に重なり合う薄肉部を含む。外側筒体120は、円筒部120Aの先端に被クランプ部材W2を突き当てられることにより、被クランプ部材W2の軸線方向の位置決めを行う。
A
本体102の第2軸状部112には中心軸線上を軸線方向に延在する第1ピストン室130が形成されている。本体102のフランジ部110には径方向に延在する第2ピストン室132が形成されている。第1ピストン室130と第2ピストン室132とは本体102内において互いに連通している。第1ピストン室130には第1ピストン134が第1ピストン室130の延在方向に移動可能に設けられている。第2ピストン室132には第2ピストン136が第2ピストン室132の延在方向に移動可能に設けられている。
A
第1ピストン室130の一方の側(図9で見て右側)の端部は本体102に形成された軸線方向の通路138及び径方向の複数の通路140を通して作動液体室116に連通している。
One end of the first piston chamber 130 (on the right side when viewed in FIG. 9) communicates with the working
第1ピストン134によって区切られた第1ピストン室130の通路138側、第2ピストン136によって区切られた第2ピストン室132の第1ピストン室130側、通路138、140及び作動液体室116は、一つの密閉空間をなしており、この密閉空間には作動液体である作動油が充填、封入されている。
The
第1ピストン134の他方の側(図9で見て左側)である本体102の第2軸状部112にはブッシュ142がねじ止めされている。ブッシュ142には中心部を軸線方向に貫通する貫通孔142Aが形成されている。貫通孔142Aには第1ピストン134と同軸上にプッシュロッド144が軸線方向に移動可能に係合している。プッシュロッド144は、第1ピストン134側への移動(図9で見て右方への移動)により、鋼球146を介して第1ピストン134を前進させる。第1ピストン134の前進により、作動液体室116の作動液体が第1ピストン134の前進量に応じて定量的に加圧される。第1ピストン134はプッシュロッド144による外部からの押圧により前進移動する。
A
尚、プッシュロッド144は、鋼球146側の端部に拡径部144Aを有していることにより、図9で見て左方への移動を制限され、抜け止めされている。
Since the
フランジ部110にはフランジ部110の外周面に開口した外端及び第2ピストン室132の第1ピストン室130とは反対側に連通する内端を有するねじ孔148が形成されている。ねじ孔148には作動ねじ部材150がねじ係合している。作動ねじ部材150は、螺進(図9で見て上方への移動)により、鋼球152を介して第2ピストン136を前進させる。第2ピストン136の前進により、作動液体室116の作動液体が第2ピストン136の前進量に応じて定量的に加圧される。
The
液圧式クランプ装置100は、第1ピストン134或いは第2ピストン136によって作動液体室116の作動液体が加圧されることにより、円筒状体104が弾性変形によって拡径し、円筒状体104の外周面104Bを、円筒状体104の外周にセットされている被クランプ部材W2の円筒部の内周面に対して押し付けることにより、被クランプ部材W2をクランプ(把持)する。
In the
フランジ部110には圧力センサ装置(圧力測定装置)160が取り付けられている。圧力センサ装置160は、前述の圧力センサ装置60と同等のものであり、作動液体を充填された圧力伝播通路154から作動液体室116の作動液体の圧力(液圧)を及ぼされ、当該液圧を測定する。
A pressure sensor device (pressure measuring device) 160 is attached to the
次に、液圧式クランプ装置100を用いた被クランプ部材W2の把持におけるワーク把持開始点検出方法及びワーク把持方法の実施形態を、図10を参照して説明する。
Next, an embodiment of the work gripping start point detection method and the work gripping method in gripping the clamped member W2 using the
このワーク把持開始点検出方法及びワーク把持方法を効率よく実施するために、外段取り装置200が設けられている。
An
外段取り装置200は、本体202と、液圧式クランプ装置100を本体202に着脱可能に固定するチャック装置204と、液圧式クランプ装置100の第1ピストン134を前進移動させるためにプッシュロッド144を押圧する液圧式や電動式のリニアアクチュエータ206と、リニアアクチュエータ206の駆動量等から第1ピストン134の移動位置(ストローク)を検出するピストン移動位置検出装置208と、リニアアクチュエータ206の駆動を制御するシーケンス制御装置210とを有する。
The
外段取り装置200に付随して、本実施形態によるワーク把持開始点検出方法を実施するためのワーク把持開始点検出装置212が設けられている。ワーク把持開始点検出装置212は、マイクロコンピュータを含む電子制御式のものであり、液圧式クランプ装置100の圧力センサ装置160から作動液体室116の作動液体の圧力を示す信号(測定データ)を入力し、ピストン移動位置検出装置208から第1ピストン134の移動位置を示す信号(測定データ)を入力し、シーケンス制御装置210によるリニアアクチュエータ206の前進駆動のもとに、第1ピストン134の移動位置に対する作動液体室116の作動液体の圧力変化に基づいてワーク把持開始点を検出する。
Along with the
尚、作動液体室116の作動液体の圧力は、リニアアクチュエータ206に取り付けられたロードセル207によって第1ピストン134に作用する荷重を計測し、その計測値から検出することも可能である。
The pressure of the working liquid in the working
ここで云うワーク把持開始点は、円筒状体104の外周面104Bが被クランプ部材W2の内周面に対して当接を開始した時点の第1ピストン134の移動位置及び作動液体室116の作動液体の圧力により特定されるものである。
The work gripping start point referred to here is the moving position of the
従って、ワーク把持開始点検出装置212によるワーク把持開始点の検出は、第1ピストン134の移動位置に対する作動液体室116の作動液体の圧力変化に基づいて、円筒状体104の外周面104Bが被クランプ部材W2の内周面に対して当接を開始した時点を特定し、その時点の第1ピストン134の移動位置及び作動液体室116の作動液体の圧力を検出することである。このワーク把持開始点の検出結果はモニタ214に表示される。
Therefore, in the detection of the work gripping start point by the work gripping start
ワーク把持開始点検出装置212によるワーク把持開始点の検出は、実施形態(A)〜(C)の何れか、或いはそれらの組み合わせにより行われる。
The work gripping start
(A)液圧式クランプ装置100に被クランプ部材W2を取り付けた状態で、第1ピストン134の移動位置に対する作動液体室116の作動液体の圧力上昇率が変化する時点をワーク把持開始点とする。実施形態(A)は、前述の第3のワーク把持開始点算出方法に対応する。
(A) The work gripping start point is a time point at which the pressure rise rate of the working liquid in the working
(B)液圧式クランプ装置100の外周面104Bが被クランプ部材W2の内周面に対して当接しないと推定される第1ピストン134の移動区間の第1ピストン134の移動位置と作動液体室116の作動液体の圧力との関係を示す方程式(式1)と、外周面104Bが被クランプ部材W2の内周面に対して当接すると推定される第1ピストン134の移動区間の第1ピストン134の移動位置と作動液体室116の作動液体の圧力との関係を示す方程式(式2)とによる連立方程式の解を、ワーク把持開始点とする。
(B) The moving position of the
第1ピストン134の移動位置をX、と作動液体室116の作動液体の圧力をYとすると、(式1)は、Y=mX+A、(式2)は、Y=nX+Bにより各々表される。但し、A、Bは各々切片である。
Assuming that the moving position of the
(式1)及び(式2)のm、nは各々比例定数で、m<nである。比例定数m、nは、区間a、bの各々の直線データによる直線の傾きに相当する。(式1)及び(式2)による連立方程式の解は、2直線の交点である。実施形態(B)は、前述の第1、2のワーク把持開始点算出方法に対応する。 M and n in (Equation 1) and (Equation 2) are proportional constants, and m <n. The proportionality constants m and n correspond to the slopes of the straight lines according to the straight line data of the intervals a and b. The solution of the simultaneous equations by (Equation 1) and (Equation 2) is the intersection of two straight lines. The embodiment (B) corresponds to the first and second work gripping start point calculation methods described above.
外周面104Bが被クランプ部材W2の内周面に対して当接しない第1ピストン134の移動区間及び外周面104Bが被クランプ部材W2の内周面に対して当接する第1ピストン134の移動区間の推定は、被クランプ部材W2に公差が既知の場合には、公差を参酌して推定することができる。
The moving section of the
つまり、外周面104Bが被クランプ部材W2の内周面に対して当接しない第1ピストン134の移動区間は、初期位置から、外周面104Bの外径が被クランプ部材W2の公差の下限値に相当する外径まで膨張する位置までの区間とする。外周面104Bが被クランプ部材W2の内周面に対して当接する第1ピストン134の移動区間は、被クランプ部材W2の公差の下限値に相当する外径まで膨張する位置から外周面104Bの外径が許容最大値まで位置までの区間とする。
That is, in the moving section of the
(C)液圧式クランプ装置100に被クランプ部材W2を取り付けない状態での第1ピストン134の移動位置に対する作動液体室116の作動液体の圧力変化と、液圧式クランプ装置100に被クランプ部材W2を取り付けた状態での第1ピストン134の移動位置に対する作動液体室116の作動液体の圧力変化との相互相違からワーク把持開始点を検出する。
(C) The pressure change of the working liquid in the working
実施形態(C)は、実施形態(B)と同様に、液圧式クランプ装置100に被クランプ部材W2を取り付けない状態での第1ピストン134の移動位置と作動液体室116の作動液体の圧力との関係を示す方程式(式1)と液圧式クランプ装置100に被クランプ部材W2を取り付けた状態での第1ピストン134の移動位置と作動液体室116の作動液体の圧力との関係を示す方程式(式2)による連立方程式の解を、ワーク把持開始点とする。
In the embodiment (C), similarly to the embodiment (B), the moving position of the
実施形態(C)では、実施形態(B)に比して液圧式クランプ装置100に被クランプ部材W2を取り付けない状態及び取り付けた状態の各々第1ピストン134の移動位置と作動液体室116の作動液体の圧力との関係を示す区間が大きいことから、ワーク把持開始点の検出精度が実施形態(B)より向上することを期待できる。
In the embodiment (C), as compared with the embodiment (B), the moving position of the
本実施形態によるワーク把持方法は、上述のワーク把持開始点検出作業後に、下記の要領で実施される。 The work gripping method according to the present embodiment is carried out in the following manner after the work gripping start point detection work described above.
ワーク把持開始点(第1ピストン134の移動位置及び作動液体室116の作動液体の圧力)をモニタ表示した状態で、リニアアクチュエータ206を後退駆動させ、第1ピストン134を初期位置に戻し、液圧式クランプ装置100に被クランプ部材W2を取り付けた状態で、ワーク把持開始点の作動液体室116の作動液体の圧力が、工具220による作動ねじ部材150の螺進によって、ワーク把持開始点の作動液体室116の作動液体の圧力に所要のワーク把持力が得るのに必要な圧力を加算した値になるまで、モニタ表示等による監視のもとに上昇させる。
With the work gripping start point (moving position of the
これにより、ワーク把持開始点検出及びワーク把持の外段取りは完了する。外段取りが完了した液圧式クランプ装置100は、被クランプ部材W2を把持した状態のまま、図11に示されているように、工作機械230のチャック装置232に取り付けられる。
As a result, the detection of the work gripping start point and the external setup of the work gripping are completed. The
[実施形態4]
次に、実施形態4の液圧式クランプ装置300を、図12を参照して説明する。尚、図12において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。[Embodiment 4]
Next, the
液圧式クランプ装置300は、チャックタイプのものであり、略丸棒状の円筒状の本体(第1の部材)302及び薄肉構造の壁体をなす円筒状体(第2の部材)310を含むクランプ部材308を有する。
The
本体302は第1筒状部304と第2筒状部306とを軸線方向に同一軸線上に有する。第2筒状部306は、第1筒状部304より大径で、径方向に拡張されたフランジ部をなす。
The
円筒状体310は本体302の内周に嵌装されている。円筒状体310は、丸棒形状の被クランプ部材W3をクランプする内周面310A及び本体302の内周面(第1の周面)302Aに重なり合う外周面(第2の周面)310Bを備えている。
The
円筒状体310の外周面310Bには周溝状の凹部312が形成されている。本体302と円筒状体310とは凹部312によって本体302の内周面302Aの全周に亘って延在する横断面(中心軸線に直交する断面)形状が円環状の作動液体室314を画定している。
A peripheral groove-shaped
かくして、壁体をなす円筒状体310は、内面側に作動液体室314を画定し、外面側にクランプ面(内周面310A)を画定する。
Thus, the
本体302の内周面302Aには作動液体室314を軸線方向に挟んだ両側に作動液体室314の液密性を確保するためのOリング316が装着されている。
On the inner
本体302には軸線方向に延在するピストン室318が形成されている。ピストン室318にはピストン320が軸線方向に移動可能に嵌合している。ピストン室318の一方の端部は第2筒状部306に形成された径方向の通路322によって作動液体室314に連通している。
A
ピストン320によって区切られたピストン室318の通路322側の室空間、通路322及び作動液体室314は、一つの密閉空間をなしており、グリース等の作動油を封入されている。
The chamber space, the
本体302には、軸線方向に延在してピストン室318のもう一方の端部に連通し、且つ第1筒状部304の端面304Aに開口したねじ孔324が形成されている。ねじ孔324には六角孔付きの作動ねじ部材326がねじ係合している。作動ねじ部材326とピストン320との間に鋼球328が配置されている。作動ねじ部材326は、ねじ込みによってねじ孔324をピストン室318側に螺進し、当該螺進によって鋼球328を介してピストン320を前進移動される。
The
このように、加圧構造が構成され、作動ねじ部材326のねじ込みによってピストン320がピストン室318を通路322側(図12で見て左側)に移動することにより、作動液体室314の作動油が加圧され、当該加圧によって円筒状体310が径方向の弾性変形により径方向内方に縮径変形する。
In this way, the pressure structure is configured, and the
これにより、円筒状体310の内周面310Aにおいて円筒状体310の縮径変形のもとに被クランプ部材W3をクランプすることが行われる。より詳細には、被クランプ部材W3は、円筒状体310の縮径変形によって外周面に円筒状体310の内周面310Aが密着することにより、液圧式クランプ装置300に固定(クランプ)される。
As a result, the member W3 to be clamped is clamped on the inner
第2筒状部306には圧力センサ装置60が取り付けられている。圧力センサ装置60は、実施形態1のものと同等のものであり、本体302に形成された圧力伝播通路330から作動液体室314の作動液体の圧力(液圧)を及ぼされ、当該液圧を測定する。圧力センサ装置60によって測定された作動液体室314の液圧は、実施形態1と同様に、無線通信により、無線式リーダ90の表示部94に表示される。
A
このチャックタイプの液圧式クランプ装置300においても、圧力センサ装置60による作動液体室314の液圧及びピストン320の移動量の計測のもとに、前述のマンドレルタイプの液圧式クランプ部10、液圧式クランプ装置100におけるワーク把持開始点検出方法及びワーク把持方法と同様の方法によってワーク把持開始点の検出及びワーク把持を行うことができる。
Also in this chuck type
[実施形態5]
次に、実施形態5の液圧式クランプ装置400を、図13を参照して説明する。尚、図13において、図1、図9及び図12に対応する部分は、図1、図9及び図12に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。[Embodiment 5]
Next, the
液圧式クランプ装置400は、チャックタイプのものであり、略丸棒状の円筒状の本体(第1の部材)402及び薄肉構造の壁体をなす円筒状体(第2の部材)412を含むクランプ部材420を有する。
The
本体402は第1軸状部404とフランジ部406と第2軸状部408とを軸線方向に順に同一軸線上に有する。フランジ部406は、第1軸状部404及び第2軸状部408よりも大きい外径を有し、第1軸状部404及び第2軸状部408に対し径方向外方に拡張して形成されている。
The
第1軸状部404の中心には第1軸状部404の図13で見て右側の端面に開口した横断面形状が円形の有底孔410が形成されている。
At the center of the first
円筒状体412は、有底孔410に嵌挿され、外周面に形成された周溝状の凹部414によって本体402との間に円環状横断面形状の作動液体室314を画定する。本体402と円筒状体412とは、作動液体室314の軸線方向の両側において各々本体402及び円筒状体412の周方向に連続するろう付け(不図示)等によって互い接合されており、この接合によって作動液体室314の液密性が確保される。円筒状体412は、内周面(外面側)412Aによって被クランプ部材(ワーク)W3をクランプするクランプ面を画定している。
The
かくして、壁体をなす円筒状体412は、内面側に作動液体室314を画定し、外面側にクランプ面(内周面412A)を画定する。
Thus, the
本体402には、実施形態3と同様に、第1ピストン室130、第1ピストン134、プッシュロッド144等を含み、外部からプッシュロッド144が押されることにより作動液体室314の液圧を上昇させる第1加圧機構と、実施形態4と同様に、ピストン室318、ピストン320、作動ねじ部材326等を含み、作動ねじ部材326の螺進により作動液体室314の液圧を上昇させる第2加圧機構とが設けられている。
Similar to the third embodiment, the
フランジ部406には、実施形態1及び4と同様に、作動液体室314の作動液体の圧力(液圧)を測定する圧力センサ装置60が取り付けられている。
Similar to the first and fourth embodiments, the
このチャックタイプの液圧式クランプ装置400においても、圧力センサ装置60による作動液体室314の液圧及び第1ピストン134、ピストン320の移動量の計測のもとに、前述のマンドレルタイプの液圧式クランプ部10、液圧式クランプ装置100におけるワーク把持開始点検出方法及びワーク把持方法と同様の方法によってワーク把持開始点の検出及びワーク把持を行うことができる。
Also in this chuck type
本発明の各実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although each embodiment of the present invention has been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
上記各実施形態では、作動液体として作動油を用いた例について説明したが、これ以外に水やゲル状物質を用いることもできる。 In each of the above embodiments, an example in which hydraulic oil is used as the hydraulic liquid has been described, but water or a gel-like substance can also be used in addition to this.
更に、本発明では、テーパ状コレットを備えたものについても適用可能である。具体的には、円筒状体24に代えてテーパ状コレットを設け、このテーパ状コレット内に外周面がテーパ状に形成された円柱状の本体を設け、テーパ状コレットの外周面を被クランプ部材W1の内周面に挿入し、円柱状の本体をテーパ状コレットから引っ張るようにする。これにより、円柱状の本体のストローク(軸方向位置)が変化することで、被クランプ部材W1W2に対する圧力が変化する。
Further, in the present invention, the one provided with the tapered collet is also applicable. Specifically, a tapered collet is provided instead of the
10 :液圧式クランプ部
12 :本体(第1の部材)
16 :第1軸状部
16A :外周面(第1の周面)
16B :端面
18 :フランジ部
20 :第2軸状部
22 :棒状部
24 :円筒状体(第2の部材)
24A :外周面
24B :内周面(第2の周面)
28 :凹部
30 :作動液体室
32 :Oリング
34 :ピストン室
36 :ピストン
38 :通路
40 :通路
42 :ブッシュ
42A :貫通孔
44 :プッシュロッド
46 :動力シリンダ部(駆動装置)
47 :ピストンロッド
48 :鋼球
50 :制御部
52 :演算部(演算装置)
54 :把持力制御部(把持力制御装置)
60 :圧力センサ装置
62 :フランジ部
64 :雄ねじ部
65 :凹溝
66 :六角部
67 :ゴムパッキン
68 :ハウジング
69 :オイル
70 :キャップ部
72 :液圧測定部(圧力測定装置)
74 :圧力導入通路
76 :無線通信部
78 :受電部
80 :ねじ孔
82 :通路
85 :ロードセル(圧力測定装置)
90 :無線式リーダ
92 :測定ボタン
94 :表示部
100 :液圧式クランプ装置
102 :本体
104 :円筒状体(第2の部材)
104A :内周面
104B :外周面(クランプ面)
106 :クランプ部材
108 :第1軸状部(第1の部材)
108A :外周面
110 :フランジ部
112 :第2軸状部
114 :凹部
116 :作動液体室
118 :Oリング
120 :外側筒体
120A :円筒部
120B :フランジ部
122 :ボルト
130 :第1ピストン室
132 :第2ピストン室
134 :第1ピストン
136 :第2ピストン
138 :通路
140 :通路
142 :ブッシュ
142A :貫通孔
144 :プッシュロッド
144A :拡径部
146 :鋼球
148 :ねじ孔
150 :作動ねじ部材
152 :鋼球
154 :圧力伝播通路
160 :圧力センサ装置
200 :外段取り装置
202 :本体
204 :チャック装置
206 :リニアアクチュエータ
207 :ロードセル
208 :ピストン移動位置検出装置
210 :シーケンス制御装置
212 :ワーク把持開始点検出装置
214 :モニタ
220 :工具
230 :工作機械
232 :チャック装置
300 :液圧式クランプ装置
302 :本体(第1の部材)
302A :内周面(第1の周面)
304 :第1筒状部
304A :端面
306 :第2筒状部
308 :クランプ部材
310 :円筒状体(第2の部材)
310A :内周面(クランプ面)
310B :外周面(第2の周面)
312 :凹部
314 :作動液体室
316 :Oリング
318 :ピストン室
320 :ピストン
322 :通路
324 :ねじ孔
326 :作動ねじ部材
328 :鋼球
330 :圧力伝播通路
400 :液圧式クランプ装置
402 :本体(第1の部材)
404 :第1軸状部
406 :フランジ部
408 :第2軸状部
410 :有底孔
412 :円筒状体(第2の部材)
412A :内周面(クランプ面)
414 :凹部
420 :クランプ部材10: Hydraulic clamp part 12: Main body (first member)
16: First
16B: End face 18: Flange portion 20: Second shaft-shaped portion 22: Rod-shaped portion 24: Cylindrical body (second member)
24A: Outer
28: Recess 30: Working liquid chamber 32: O-ring 34: Piston chamber 36: Piston 38: Passage 40: Passage 42:
47: Piston rod 48: Steel ball 50: Control unit 52: Arithmetic unit (arithmetic unit)
54: Gripping force control unit (grip force control device)
60: Pressure sensor device 62: Flange part 64: Male thread part 65: Recessed groove 66: Hexagonal part 67: Rubber packing 68: Housing 69: Oil 70: Cap part 72: Hydraulic pressure measuring part (pressure measuring device)
74: Pressure introduction passage 76: Wireless communication unit 78: Power receiving unit 80: Screw hole 82: Passage 85: Load cell (pressure measuring device)
90: Wireless reader 92: Measurement button 94: Display 100: Hydraulic clamp device 102: Main body 104: Cylindrical body (second member)
104A: Inner
106: Clamp member 108: First axial portion (first member)
108A: Outer peripheral surface 110: Flange portion 112: Second axial portion 114: Recessed portion 116: Working liquid chamber 118: O ring 120:
302A: Inner peripheral surface (first peripheral surface)
304: First
310A: Inner peripheral surface (clamp surface)
310B: Outer peripheral surface (second peripheral surface)
312: Recessed 314: Working liquid chamber 316: O-ring 318: Piston chamber 320: Piston 322: Passage 324: Screw hole 326: Working screw member 328: Steel ball 330: Pressure propagation passage 400: Hydraulic clamp device 402: Main body ( 1st member)
404: First axial portion 406: Flange portion 408: Second axial portion 410: Bottomed hole 412: Cylindrical body (second member)
412A: Inner peripheral surface (clamp surface)
414: Recessed portion 420: Clamp member
Claims (18)
前記第1の部材及び前記第2の部材が互いに重なり合う部分において、前記第1の周面及び前記第2の周面の少なくとも一方に設けられた凹部により作動液体室が画定され、前記作動液体室に封入された作動液体の圧力によって前記第2の部材が弾性変形することにより、被クランプ部材をクランプする液圧式クランプ装置であって、
前記作動液体室に封入された前記作動液体の圧力を測定する圧力測定装置と、
前記第1の部材に形成されて前記作動液体室に連通するピストン室と、
前記ピストン室に設けられたピストンを駆動するピストンロッドを備えた駆動装置と
前記第2の部材により前記被クランプ部材のクランプを開始するワーク把持開始点を算出する演算装置とを備え、
前記演算装置は、前記圧力測定装置によって測定された前記作動液体の圧力及び前記ピストンロッドのストロークの測定データに基づいて前記ワーク把持開始点を算出することを特徴とする液圧式クランプ装置。A first member having a first peripheral surface forming an outer peripheral surface or an inner peripheral surface, and a second member having a second peripheral surface forming an inner peripheral surface or an outer peripheral surface overlapping the first peripheral surface. And have
In the portion where the first member and the second member overlap each other, the working liquid chamber is defined by recesses provided in at least one of the first peripheral surface and the second peripheral surface, and the working liquid chamber is defined. A hydraulic clamping device that clamps a member to be clamped by elastically deforming the second member due to the pressure of the working liquid enclosed in the clamp.
A pressure measuring device for measuring the pressure of the working liquid sealed in the working liquid chamber, and a pressure measuring device.
A piston chamber formed in the first member and communicating with the working liquid chamber,
It is provided with a driving device provided in the piston chamber and provided with a piston rod for driving the piston, and an arithmetic unit for calculating a work gripping start point at which the clamped member is started to be clamped by the second member.
The arithmetic device is a hydraulic clamp device that calculates the work gripping start point based on the measurement data of the pressure of the working liquid and the stroke of the piston rod measured by the pressure measuring device.
前記第1の部材及び前記第2の部材が互いに重なり合う部分において、前記第1の周面及び前記第2の周面の少なくとも一方に設けられた凹部により作動液体室が画定され、前記作動液体室に封入された作動液体の圧力によって前記第2の部材が弾性変形することにより、被クランプ部材をクランプする液圧式クランプ装置であって、
前記第2の部材により前記被クランプ部材のクランプを開始するワーク把持開始点を算出する演算装置と、
前記ワーク把持開始点を基準にして前記第2の部材を弾性変形させ、前記被クランプ部材に対して所定の把持力が得られるように前記作動液体の圧力を制御する把持力制御装置とを備えることを特徴とする液圧式クランプ装置。A first member having a first peripheral surface forming an outer peripheral surface or an inner peripheral surface, and a second member having a second peripheral surface forming an inner peripheral surface or an outer peripheral surface overlapping the first peripheral surface. And have
In the portion where the first member and the second member overlap each other, the working liquid chamber is defined by recesses provided in at least one of the first peripheral surface and the second peripheral surface, and the working liquid chamber is defined. A hydraulic clamping device that clamps a member to be clamped by elastically deforming the second member due to the pressure of the working liquid enclosed in the clamp.
An arithmetic unit that calculates a work gripping start point at which the second member starts clamping the member to be clamped, and an arithmetic unit.
It is provided with a gripping force control device that elastically deforms the second member with reference to the work gripping start point and controls the pressure of the working liquid so that a predetermined gripping force is obtained with respect to the clamped member. A hydraulic clamp device characterized by the fact that.
前記ピストンの移動位置に対する前記作動液体の圧力変化に基づいて前記ワーク把持開始点を検出する液圧式クランプ装置におけるワーク把持開始点検出方法。A clamp member provided with a working liquid chamber inside and a piston for pressurizing the working liquid filled in the working liquid chamber are provided, and the clamp member defines the working liquid chamber on the inner surface side and is on the outer surface side. The wall body defines the clamp surface, and the wall body is elastically deformed by the pressurization of the working liquid by the movement of the piston, and the clamp surface is pressed against the clamped member to press the clamped surface against the clamped member. This is a method of detecting a work gripping start point at a time when the clamp surface starts abutting against the member to be clamped in the hydraulic clamping device for clamping.
A method for detecting a work gripping start point in a hydraulic clamp device that detects a work gripping start point based on a pressure change of the working liquid with respect to a moving position of the piston.
前記第1ピストンの移動によって前記ワーク把持開始点を検出し、前記ワーク把持開始点を検出した前記作動液体の圧力を基準にして前記第2ピストンの移動によって前記被クランプ部材の把持力を設定する請求項17に記載の液圧式クランプ装置によるワーク把持方法。
The hydraulic clamp device has a first piston that moves by pressing from the outside and a second piston that moves by screwing of an operating screw member provided on the clamp member.
The work gripping start point is detected by the movement of the first piston, and the gripping force of the clamped member is set by the movement of the second piston with reference to the pressure of the working liquid that has detected the work gripping start point. The work gripping method using the hydraulic clamp device according to claim 17.
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