KR20210016025A - 클램프 대상물의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템 - Google Patents

클램프 대상물의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템 Download PDF

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KR20210016025A
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히로시 아카마츠
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가부시키가이샤 코스멕
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Abstract

스트로크 동작의 스위칭에 이용되어 있었던 스트로크단의 위치검출기를 사용해서 클램프 대상물의 거동을 검출함으로써, 기능을 더욱 높인 클램프 시스템을 제공한다. 클램프 장치(1)는 출력 부재(12)의 스트로크 이동에 의해 코일(15)이 바닥이 있는 구멍(14)에 삽입되는 거리가 변화된다. 변환기(23)는 코일(15)의 인덕턴스의 측정값을 출력한다. 워크(W)가 출력 부재(12)에 클램프되었을 때의 코일(15)의 인덕턴스는 워크 클램프 포인트 메모리(22e)에 기억되고, 워크 클램프 포인트에 대하여 허용하는 변동 범위를 나타내는 클램프 에리어가 클램프 에리어 메모리에 설정된다. 워크의 가공 중에 있어서, 제어부(2)는 코일(15)의 인덕턴스를 측정하여 클램프 에리어의 범위인지의 여부를 판정하고, 범위를 초과했을 때에 비상정지를 나타내는 신호를 발한다.

Description

클램프 대상물의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템
본 발명은 클램프 대상물의 거동을 검출하는 기능을 구비한 클램프 시스템에 관한 것이다.
머시닝센터에서는 테이블이나 펠릿 등의 기준 부재에 클램프하는 대상이 되는 워크를 고정하는 클램프 장치가 설치되어 있다. 클램프 장치로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와 같은 유체압 실린더를 사용한 클램프 장치가 알려져 있다. 유체압 실린더의 피스톤의 스트로크 이동에 의해 워크를 파악하고, 개방한다. 유체압에 의해 구동되는 클램프 장치에는, 스트로크단을 검출하기 위해서 위치검출기가 설치되어 있고, 스트로크단에 피스톤이 이동했을 때에 스트로크단의 위치를 검출해서 압력유체의 공급을 정지한다. 특허문헌 1의 위치검출기에서는, 피스톤에 자석이 배치되고, 실린더 튜브의 외측에는 자력을 감지하는 자기 센서가 피스톤의 스트로크 양단에 각각 배치되어, 피스톤이 스트로크단에 이르렀을 때에 자석의 자력을 상기 장소에 배치된 자기 센서가 검출한다.
또한, 특허문헌 2의 위치검출기에 의하면, 자성체로 이루어지는 피스톤을 중공으로 하고, 그 중공에 코일을 삽입하여 피스톤의 스트로크 이동에 의해서 코일과의 중합 거리가 변화되도록 배치한 클램프 장치가 개시되어 있다. 고정 주파수 펄스 발진기로부터의 펄스를 코일에 접속하여, 중합 거리의 변화를 인덕턴스의 변화로서 검출함으로써 피스톤의 위치를 검출한다. 특허문헌 1의 기술과 비교하여, 부착 장소를 요하는 자기 센서를 실린더 튜브에 대하여 부착할 필요가 없고, 또한, 자석을 내장하는 부착 스페이스를 필요로 하지 않는다고 하는 효과가 있다.
또한, 클램프 장치에 따라서는, 스트로크단의 한쪽만의 위치를 검출하도록 구성되어 있는 클램프 장치도 있다. 이러한 장치는, 압력유체를 스트로크단의 한쪽을 향해서 이동할 때에 사용하고, 다른쪽의 스트로크단에 복귀할 때에는 스프링의 탄발력을 이용한다.
일본 특허 제3280345호 공보 일본 특허공개 2003-156304호 공보
클램프 장치에서는, 스트로크단의 한쪽에서 워크를 파악하고, 다른쪽에서 워크를 개방한다. 이러한 종래 기술에 의하면, 위치검출기는 스트로크단에 피스톤이 이른 것을 검출해서 스트로크 동작의 스위칭에 이용되고 있다. 특허문헌 2에서는, 위치검출기에 의해 인덕턴스 변화를 검출하고 있다. 이 인덕턴스 변화는 시간 또는 전압으로 변환되어서 소정의 역치와 비교됨으로써, 소정 위치에 도달한 시점에서 스트로크단에 이르렀다고 해서 스위치 출력을 발생시킨다.
본 발명은 피스톤이 소정 위치에 도달한 것을 검출하는 것에 이용되고 있던 스트로크단의 위치검출기를 사용해서 클램프 대상물의 거동을 검출함으로써, 기능을 더욱 높인 클램프 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 클램프 대상물의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템은, 자성체로 이루어지는 출력 부재의 스트로크 이동에 의해 코일과 상기 출력 부재의 중복하는 거리가 변화되는 클램프 장치와, 상기 코일의 인덕턴스의 측정값을 출력하는 변환기와, 클램프 대상물이 출력 부재에 클램프되었을 때의 상기 코일의 인덕턴스의 측정값을 나타내는 데이터를 상기 출력 부재의 위치로 하고, 상기 위치에 대하여 허용하는 변동 범위를 나타내는 클램프 에리어가 설정되는 메모리와, 상기 클램프 대상물의 가공 중에 있어서, 상기 코일의 인덕턴스를 측정하여 상기 메모리에 기억된 클램프 에리어의 범위인지의 여부를 판정하고, 범위를 초과했을 때에 이상을 나타내는 신호를 발하는 제어부를 갖는다.
본 발명에 의하면, 피스톤이 소정 위치에 도달한 것을 검출하는 것에 사용되고 있던 스트로크단의 위치검출기를 이용하여, 클램프 포인트에 대한 가공시의 변동에 대하여 이상 감시를 할 수 있다.
도 1은 클램프 대상물의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템과 머시닝센터를 나타내는 도면이다.
도 2는 클램프 시스템에 있어서 이용되는 클램프 장치의 예를 나타내는 도면이며, A, B는 선회 암을 구비한 타입의 클램프 장치를 나타내고, C, D는 링크 기구를 구비한 타입의 클램프 장치를 나타내고 있다.
도 3은 제어부의 처리를 설명하는 도면이며, A는 제어부(2)의 초기설정 프로그램을 나타내고, B는 워크 가공 상태에 있어서의 처리 프로그램을 나타내고, C는 표시부의 화면을 확대해서 나타내고 있다.
도 1은 클램프 대상물인 워크(W)의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템과 머시닝센터를 나타내고 있다. 워크(W)의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템은, 클램프 장치(1)(도면에서는 4대)와, 제어부(2)와, 입출력 기능을 구비한 표시부(3)와, 유압 유닛(4)을 갖고 있다. 클램프 장치(1)는 펠릿(P)에 설치되어 있고, 펠릿(P)에 설치된 받침대(PZ) 위에 대하여 워크(W)를 고정한다. 워크(W)는 칼날구(T)에 의해 가공된다. 도시된 클램프 장치(1)는 선회 암을 구비한 타입이다. 이 타입의 클램프 장치(1)에서는, 출력 부재가 하강하는 초기의 단계에서 출력 부재의 선회 암이 선회하고, 그 후 직선적으로 하강함으로써 워크(W)의 플랜지부(WF)를 받침대(PZ)에 압박한다. 클램프 시스템은, 또한, 클램프시에 클램프 장치(1)에 압유를 보내는 록측 계통(41)과 언클램프시에 압유를 보내는 릴리스측 계통(42)의 2계통이 설치된 유압 유닛(4)을 구비하고 있고, 제어부(2)에 의해 제어된다. 제어부는 머시닝센터의 컨트롤러(도시생략)와 접속되어 있다.
도 2에 있어서, 클램프 시스템에 있어서 이용되는 클램프 장치(1)의 예를 나타내고 있다. 도 2의 A, B는 선회 암을 구비한 타입의 클램프 장치(1)이며, 도 1에 나타낸 것이다. 또한, 도 2의 C, D는 링크 기구를 구비한 타입 클램프 장치(1)이다.
도 2의 A, B에 나타낸 클램프 장치(1)에 있어서, 하우징(10)의 내측에 실린더 구멍(11)이 형성되어 있고, 도면에 있어서 상하를 축방향으로 한 출력 부재(12)가 삽입되어 있다. 도 2의 A는 언클램프 상태, 도 2의 B는 클램프 상태의 단면을 나타내고 있다. 출력 부재(12)는 암(12d)과, 축방향 상측으로부터 순서대로 형성된 로드 본체(12a)와 그 로드 본체(12a)보다 대경으로 되어 있는 피스톤부(12b)와 하부 로드(12c)를 갖는다. 피스톤부(12b)의 상측에 위치하는 실린더 구멍(11a)에 대하여 압력유체를 공급하는 통로(18)와, 피스톤부(12b)의 하측에 위치하는 실린더 구멍(11b)에 대하여 압력유체를 공급하는 통로(19)가 각각 하우징(10)에 천공되어 있다.
하부 로드(12c)에는 암(12d)을 선회하는 선회 기구(17)가 설치되어 있다. 선회 기구(17)는 가이드 홈(17a)와 볼(17b)을 구비하고 있다. 가이드 홈(17a)은 나선상의 선회 홈과 이것에 계속되는 직진 홈에 의해 구성되고(도면에서는 직진 홈만 나타냈다), 하우징(10)에 대하여 상대위치가 고정된 볼(17b)이 가이드 홈(17a)을 구름 운동함으로써 출력 부재(12)를 선회시킨다.
출력 부재(12)에는 도려낸 형상으로 축방향 하측을 향해서 개방된 바닥이 있는 구멍(14)이 형성되어 있고, 그 속에 코일(15)이 삽입되어 있다. 코일(15)은 실린더 구멍(11)의 하저벽(10a)에 설치되고, 축방향에 대하여 직각인 반경 방향으로 바닥이 있는 구멍(14) 내에 간극을 두고서 삽입되어 있다. 출력 부재(12)의 스트로크 이동에 따라서, 코일(15)의 길이 방향에 있어서 코일(15)이 바닥이 있는 구멍(14)에 삽입된 거리(또는, 출력 부재(12)와 중복하는 거리)가 L1(도 2의 A)과 L2(도 2의 B) 사이에서 변화되게 되어 있다. 출력 부재(12)는 자성체로 형성되어 있고, 삽입 거리가 변화됨으로써 코일(15)에 의해 발생하는 자속이 통하는 자기회로의 자기저항이 변화된다.
도 2의 C, D에 나타낸 클램프 장치(1)에 있어서는, 도 2의 A, B에 나타낸 클램프 장치(1)와 같은 기능을 갖는 것은 같은 번호를 붙이고 있다. 도 2의 C, D의 클램프 장치(1)에서는, 먼저 서술한 선회 기구(17)는 구비되어 있지 않고, 출력 부재(12)는 암(12d) 대신에 링크 기구(12e)를 구비하고 있는 점이 다르다. 또한, 도 2의 C는 언클램프 상태, 도 2의 D는 클램프 상태의 단면을 나타내고 있지만, 로드 본체(12a)가 언클램프 상태일 때에 하강하고, 클램프 상태일 때에 상승하고 있는 점도 다르다. 즉, 삽입 거리가 각각의 상태에서 역전하고 있다.
어느 클램프 장치(1)에 있어서나, 삽입 거리에 의해 코일(15)에 의해 발생하는 자속이 통하는 자기회로의 자기저항이 결정되고, 코일(15)의 인덕턴스로서 나타난다. 인덕턴스는 공지의 방법에 의해 전기적으로 측정할 수 있다. 예를 들면, 코일(15)에 저항, 콘덴서를 직렬로 접속하고, 콘덴서에 축적한 전하를 코일(15)과 저항을 통해서 방전해 가는 과정에서, 콘덴서의 전압을 역치 전압과 비교하여 방전 개시부터 역치 전압을 하회하였을 때까지의 시간 간격을 측정함으로써 구할 수 있다.
도 1로 돌아가서, 제어부(2)는 처리 유닛(21)과, 코일(15)의 인덕턴스를 구해서 출력 부재(12)의 위치를 나타내는 정보로서 출력하는 변환기(23)와, 처리 유닛(21)과 변환기(23)를 접속하는 멀티플렉서(24)와, 메모리(22)를 갖고 있다. 표시부(3)는, 예를 들면 LCD 터치패널 등의 입출력 기능을 구비한 표시부를 사용하면, 다양한 형식의 키 톱을 표시할 수 있으므로 바람직하다.
표시부(3)에는 다양한 키 톱이 표시되어 있다. 키(32), 키(33)는 수치의 입력키다. 키(32)를 누를 때마다 표시창(31)에 표시된 수치가 소정 단위수만큼 증가하고, 키(33)를 누를 때마다 소정 단위수만큼 감소한다. 키(34)는 운전 모드를 선택하는 키이다. 키(34)가 눌리면 머시닝센터는 워크 가공 상태에 들어간다. 키(35), 키(36), 키(37)는 클램프 포인트(공클램프 포인트, 워크 클램프 포인트, 언클램프 포인트)를 결정하는 키이며, 도 3에 있어서 설명한다.
도 3은 제어부(2)의 처리를 설명하는 도면이다. 도 3의 A는 초기설정 프로그램을 나타내고, 도 3의 B는 워크 가공 상태에 있어서의 처리 프로그램을 나타내고, 도 3의 C는 표시부의 화면을 확대해서 나타내고 있다. 키(35)는 공클램프 포인트(CLPM이라고 칭한다)에 대응한다. CLPM은 공클램프 상태에서의 출력 부재의 위치를 나타낸다. 키(37)는 언클램프 포인트(UPCLM이라고 칭한다)에 대응한다. UPCLM은 언클램프 상태에서의 출력 부재의 위치를 나타낸다. 따라서, 출력 부재는 CLPM과 UPCLM 사이에서 스트로크하고, CLPM과 UPCLM이 각각 스트로크단이다. 또한, 키(36)는 워크 클램프 포인트(WCPM이라고 칭하는)에 대응한다. WCPM은 워크(W)(구체적으로는 워크(W)의 플랜지부(WF))를 누르는 출력 부재의 위치를 나타낸다. UPCLM, CLPM에는, 각각 소정의 마진 설정을 할 수 있다. 마진 설정으로 설정된 범위에 출력 부재(12)가 도달하면, 목적으로 하는 UPCLM, CLPM에 도달했다고 간주한다.
도 3의 A에 있어서 클램프 장치(1)의 초기설정을 행한다. 우선, 스텝 S1에 있어서 클램프 영역의 설정을 행한다. 이 처리는 WCPM에 대한 클램프 에리어 설정의 처리이다. 클램프 에리어란, 워크(W)의 가공 중에 출력 부재(12)가 이 범위를 초과해서 움직였을 경우에 이상판정을 하는 변동의 허용 범위이다. 도 3의 C에 나타내는 표시부(3)의 표시 중에서, WCPM에 대응하는 키(36)가 변색해서 WCPM에 대한 클램프 에리어의 설정을 하도록 재촉한다. 키(36)의 위치는 디폴트의 위치이다. 키(32), 키(33)를 사용하여 표시창(31)에 수치를 입력한다. 클램프 에리어(E2)는 WCPM의 상, 하 각각을 설정하고, 수치가 결정되면 키(38)를 누른다. 상하 합쳐서, 예를 들면 0-5㎜의 범위 내에서 설정한다.
다음에, 스텝 S2에 있어서, UPCLM과 CLPM에 대한 마진 설정을 행한다. UPCLM과 CLPM에 대응하는 키(37), 키(35)가 순서대로 변색되어서 입력을 촉진시킨다. 키(32), 키(33)를 사용하여 표시창에 수치를 입력한다. 각각의 마진 범위(E1, E3)는 UPCLM과 CLPM의 각각을 기점으로 해서 예를 들면 0-1㎜의 범위로 설정한다. 수치가 결정되면 키(38)를 누른다.
스텝 S3에 있어서, 공클램프 상태에서 공클램프 포인트를 결정한다. 키(35)가 변색된다. 워크(W)를 펠릿(P) 상에 설정하고 있지 않은 상태에서 키(33)를 누르면 출력 부재가 클램프 상태로 이동해 간다. 공클램프 포인트로서 설정해야 할 위치에서 키(35)를 누르면, 상기 위치에 있어서의 코일의 인덕턴스가 출력 부재(12)의 위치를 나타내는 정보로서 제어부(2)에 도입되어, 공클램프 상태에서의 출력 부재의 위치로서 결정된다.
스텝 S4에 있어서, 언클램프 상태에서 언클램프 포인트를 결정한다. 키(37)가 변색된다. 키(32)를 누르면 출력 부재가 언클램프 상태로 이동해 간다. 언클램프 포인트로서 설정해야 할 위치에서 키(37)를 누르면, 상기 위치에 있어서의 코일의 인덕턴스가 출력 부재(12)의 위치를 나타내는 정보로서 제어부(2)에 도입되어, 공클램프 상태에서의 출력 부재의 위치로서 결정된다.
스텝 S5의 처리의 전에 워크(W)를 펠릿(P)에 탑재한다. 스텝 S5에 있어서 키(36)가 변색된다. 키(33)를 누르면 출력 부재가 클램프 상태로 이동해 간다. 클램프 장치(1)가 워크(W)를 클램프한 위치에서, 키(36)를 누르면 상기 위치가 클램프 상태에서의 워크 클램프 포인트로서 결정된다. 워크(W)의 피파지부인 플랜지부(WF)의 두께는 워크(W)에 따라 흩어질 경우가 있지만, 종래는 이것을 클램프 상태의 마진으로서 허용하고 있었다. 구체적으로는, 스위치 출력을 얻기 위한 역치에 마진을 갖게 하고 있었다. 그렇지만, 본 실시예에 의하면 워크(W)의 플랜지부(WF)의 두께에 대하여 개별로 설정하는 것이 가능하게 된다.
스텝 S6에 있어서, 클램프 에리어, 마진, 공클램프 포인트, 클램프 포인트, 언클램프 포인트가 메모리(22)의, 클램프 에리어 메모리(22a), 마진 메모리(22b, 22c), 공클램프 포인트 메모리(22d), 클램프 포인트 메모리(22e), 언클램프 포인트 메모리(22f)에 각각 설정되어, 초기설정이 완료된다.
도 3의 B에 있어서, 스텝 S8에서 키(34)가 눌려 「운전 모드」가 선택되면, 제어부(2)는 머시닝센터의 컨트롤러에 대하여 클램프가 실시된 것을 보고하고, 머시닝센터는 칼날구(T)에 의한 워크 가공 상태에 들어간다. 스텝 S9에 있어서, 출력 부재의 위치가 설정된 클램프 에리어(E2)의 범위 내인지 아닌지, 코일의 인덕턴스에 대해서 상시감시를 행한다. 감시된 인덕턴스가 출력 부재의 위치를 나타내는 정보로서 클램프 에리어(E2)의 범위를 초과했을 경우, 스텝 S10에 있어서 이상인 상태인 것을 머시닝센터의 컨트롤러에 대하여 보고한다. 머시닝센터의 컨트롤러에서는, 이 보고에 기초하여 비상사태에의 대응(예를 들면, 비상정지 등)의 처치를 개시한다.
상기 실시예에 있어서, 메모리(22)에 로그 메모리(22g)의 영역을 확보해 두고, 스텝 S9에 있어서의 상시감시에 의해 얻어진 정보를 로그 메모리(22g)에 로그 데이터로서 보존해 둠으로써, 비상정지로 되지 않아도 가공된 워크(W)에 대하여 불량이 발견되었을 경우에, 가공시에 있어서의 클램프 장치(1)의 로그 데이터에 의한 데이터 해석이 가능하게 된다. 예를 들면, 펠릿(P)에 4개 있는 클램프 장치(1)의 하나에 대해서 클램프 포인트의 변동이 보여졌을 경우, 칼날구(T)에 의한 국소적인 압력이 가해졌다고 추측할 수 있고, 대책에 도움이 될 수 있다
본 실시예에 의하면, 스트로크 동작의 스위칭에 사용되고 있던 스트로크단의 위치검출기를 이용하여, 클램프 포인트에 대한 가공시의 변동에 대하여 이상감시를 할 수 있다. 또한, 워크마다 피파지부의 두께가 다를 경우에 있어서도, 클램프 포인트를 개별로 설정할 수 있으므로, 세세한 이상검출이 가능하게 된다.
1 : 클램프 장치
2 : 제어부
3 : 표시부
4 : 유압 유닛
10 : 하우징
10a : 하저벽
11 : 실린더 구멍
12 : 출력 부재
12a : 로드 본체
12b : 피스톤부
12c : 하부 로드
12d : 암
12e : 링크 기구
14 : 바닥이 있는 구멍
15 : 코일
17 : 선회 기구
17a : 가이드 홈
17b : 볼
21 : 처리 유닛
22 : 메모리
23 : 변환기
24 : 멀티플렉서
31 : 표시창
32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 : 키
E1, E3 : 마진 범위
E2 : 클램프 에리어
P : 펠릿
PZ : 받침대
T : 칼날구
W : 워크
WF : 플랜지부

Claims (3)

  1. 자성체로 이루어지는 출력 부재의 스트로크 이동에 의해, 코일과 상기 출력 부재의 중복하는 거리가 변화되는 클램프 장치와,
    상기 코일의 인덕턴스의 측정값을 출력하는 변환기와,
    클램프 대상물이 출력 부재에 클램프되었을 때의 상기 코일의 인덕턴스의 측정값을 나타내는 데이터를 상기 출력 부재의 위치로 하고, 상기 위치에 대하여 허용하는 변동 범위를 나타내는 클램프 에리어가 설정되는 메모리와,
    상기 클램프 대상물의 가공 중에 있어서, 상기 코일의 인덕턴스를 측정하여 상기 메모리에 기억된 클램프 에리어의 범위인지의 여부를 판정하고, 범위를 초과했을 때에 이상을 나타내는 신호를 발하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 대상물의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일이 상기 출력 부재에 형성된 바닥이 있는 구멍에 삽입되는 것을 특징으로 하는 클램프 대상물의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    가공 중의 상기 코일의 인덕턴스의 측정값을 로그로서 기억하는 로그 메모리를 갖는 것을 특징으로 하는 클램프 대상물의 거동 검출 기능을 구비한 클램프 시스템.
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