TWM544383U - 卡盤的開閉控制裝置 - Google Patents

Description

卡盤的開閉控制裝置

本新型涉及機床及其附屬裝置，涉及對把持作為加工對象的工件的三爪卡盤或彈簧夾頭等的開閉動作進行控制的裝置。

在車床等機床中，在主軸的前端安裝有把持工件的卡盤。在自動化的車床中，主軸是空心軸，通過穿通該主軸的空心孔中的操作桿的軸向移動來進行卡盤的工件把持和釋放。使操作桿移動的卡盤氣缸安裝於主軸的後端。由於工件被卡盤把持的部分的直徑根據工件的種類（以下，稱為“品種”。）而不同，因此把持工件時的卡盤的爪的位置根據品種而不同。因此，把持工件時的操作桿的軸向位置也根據品種而不同。

向卡盤氣缸供給卡盤為了以充分的力把持工件而所需的壓力的液壓。當在工件插入於卡盤中的狀態下向卡盤氣缸供給工件把持方向的液壓時，操作桿向工件把持方向移動，在卡盤的爪以該充分的力把持工件時，操作桿停止軸向移動。

但是，在異物附著於工件，或者供給了直徑不同的工件，或者在把持工件之前爪與某物碰撞而停止的情況下，無法以充分的力把持工件。為了避免該問題，設置有檢測操作桿的軸向移動位置的感測器。

即，設置與操作桿一體地移動的擋塊（檢測部），將非接觸感測器等感測器設置於該擋塊在要加工的品種的工件被把持時所處的位置處。在該狀態下向卡盤氣缸供給工件把持方向的液壓，操作桿的移動停止的情況下，通過確認感測器輸出了檢測信號而判斷為工件被正常地把持而開始工件的加工。

在使用非接觸感測器等來確認工件的把持的裝置中，每次要加工的工件的品種發生變化時不得不變更感測器的設定位置。在工件的品種經常發生變化的通用的機床中，每次品種發生變化時都需要操作人員手動地設定感測器的位置，操作人員的負擔大，品種變更時的機床的換產調整也花費較長時間。並且，也存在由設定錯誤而導致的不良品的產生和工具破損的危險，也需要操作人員熟練技術。

為了避免該問題，專利文獻1和2中提出了設置能夠連續地檢測操作桿的軸向位置的行程感測器，使得能夠通過例如從操作盤進行的數值輸入而設定工件把持時的操作桿的位置。在專利文獻1中也提出了使卡盤把持標準工件，自動地設定此時的操作桿的位置。根據這樣的方法，不需要手動且微調感測器的位置這樣的繁雜且需熟練的作業。並且，通過將所設定的位置顯示在顯示器中，也能夠某種程度地防止設定錯誤。

專利文獻1：日本特開平8-150503號公報

專利文獻2：日本特開2005-186191號公報

通過像專利文獻1、2中提出那樣連續地檢測使卡盤開閉的操作桿的位置，對該檢測位置與從操作盤設定的規定位置進行比較而控制卡盤的開閉動作，能夠減輕品種發生變化時進行準備時的操作人員的作業負擔，也能夠相當程度地降低設定錯誤。

但是，即使能夠通過從操作盤進行的數值輸入來設定工件把持位置，也無法完全避免由錯誤輸入而導致的設定錯誤，並且還存在為了瞭解在設定時設定成什麼樣的值而不得不參照工件的說明書等這樣的問題。

並且，在專利文獻1、2的方法中，所設定的只是把持位置，由於在釋放工件時爪移動至行程端，因此卡盤以必要以上的行程進行開閉動作，對加工時間短的工件進行多次加工時，浪費時間變多。

本新型的課題是，提供能夠解決上述那樣的問題的卡盤的開閉控制裝置，提供工件的品種發生變化時的準備作業容易且能夠幾乎完全地防止卡盤的工件把持位置的設定錯誤，能夠以與工件的品種對應的適當的行程進行卡盤的開閉動作的技術手段。

該新型的卡盤的開閉控制裝置將按照每種品種而登記在外部存儲裝置4中的工件把持位置43和工件釋放位置44設定在想要對該品種的工件進行加工的機床1的控制器3並顯示在操作盤的顯示器32中。使用行程感測器2（2a、2b）檢測使卡盤的爪14開閉的操作桿15的位置，通過檢測該檢測位置與工件把持位置43和工件釋放位置44的設定值是否一致而確認工件的把持和釋放。在該新型中，按照用機床進行加工的每個工件種類（品種），將卡盤12（12a、12b）的工件把持位置43和釋放位置44、所使用的卡盤的種類41、工件的把持方向（內緊固還是外緊固）42等資訊作為電子資料而登記在外部存儲裝置4中。通過該新型，能夠實現卡盤的開閉操作中所需的資料的攜帶、品種變更時的卡盤的準備和品種資料的管理的簡易化。

在該新型中，通過將行程感測器2的檢測位置9（9a、9b）、與工件W的把持位置43和釋放位置44對應的卡盤的爪14的打開位置7（7a、7b）和關閉位置8（8a、8b）以及爪14的行程端5（5a、5b）、6（6a、6b）顯示在操作盤的顯示器32中，能夠進行開閉動作的確認、設定值的變更、工件的品種和爪的安裝位置的確認。

該新型的卡盤的開閉控制裝置是通過與該卡盤的爪14連結的操作桿15的軸向移動來進行把持工件W的卡盤12的開閉動作的機床的卡盤的開閉控制裝置。該新型的裝置具有行程感測器2，該行程感測器2固定於與主軸11（11a、11b）一同在主軸軸線方向上移動的部件（例如主軸箱）而連續地檢測操作桿15的移動位置。該新型的裝置具有：外部存儲裝置4，其登記了所使用的卡盤的種類41、卡盤12把持和釋放工件W時的操作桿15的位置43、44；以及設定單元35，其在指定了卡盤的種類41時將所述操作桿的位置43、44設定在對卡盤12的開閉動作進行控制的控制器3中。控制器3具有：把持檢測單元26，其在操作桿15向工件把持方向移動時，在行程感測器2的檢測位置9與工件把持位置43一致時輸出把持信號；以及釋放檢測單元27，其在操作桿15向工件釋放方向移動時，在行程感測器2的檢測位置與工件釋放位置44一致時停止操作桿15的軸向移動。

優選的該新型的卡盤的開閉控制裝置具有能夠在控制器3上進行裝卸並且可攜帶的外部存儲裝置4，控制器3具有：設定值顯示單元36，其將從外部存儲裝置4取得的設定值顯示在顯示器32中；狀態顯示單元38，其將卡盤12的開閉動作顯示在顯示器32中；以及設定值變更單元37，其變更設定值。

該新型的卡盤的開閉控制裝置除了安裝於機床的主軸的工件把持用卡盤的開閉之外還能夠應用於將工件自動搬入到機床中的裝載機的卡盤的開閉動作。例如，在裝載機的控制器中設定多個工件把持位置，預先登記與各設定值對應的工件的品種，由此在裝載機把持工件時，根據對該卡盤設置的行程感測器的檢測值與哪個設定值一致來判別所把持的工件的品種，也能夠使機床執行與該品種對應的加工程式。

新型效果

通過按照每個要加工的工件的品種而將所使用的卡盤、工件的把持方向、卡盤開閉的行程資訊作為電子資料而預先登記，能夠容易迅速地進行資料的攜帶、換產調整時的針對控制器的資料的設定作業，能夠防止工件把持位置和釋放位置的設定錯誤，能夠確認加工中的卡盤的爪的位置變化，能夠檢測機床的異常。

即，通過該新型，由於不需要感測器的位置調整，因此大幅地減輕了準備時的作業負擔，並且能夠防止作業者的調整錯誤和調整的偏移。而且，也能夠容易地發現準備時的所使用的卡盤的錯誤、爪的安裝位置的錯誤、工件的錯誤等。

以下，以兩主軸對置車床為例，對本新型的實施方式進行說明。圖1是示意性地示出兩主軸對置車床的機床主體的框圖，圖2是示出其主要部分和控制系統的框圖。在圖中，1是機床主體，3是控制器，4是USB記憶體等外部存儲裝置。

機床主體1具有在同一軸線上對置的兩根主軸11（11a、11b）。在各個主軸的前端（對置端）安裝有把持工件W（Wa、Wb）的卡盤12（12a、12b），在後端安裝有使卡盤12進行開閉動作的卡盤氣缸13（13a、13b）。主軸11是空心軸，如圖2所示，各卡盤的爪14與卡盤氣缸13的活塞18通過操作桿15而工作連結，該操作桿15通過主軸11的空心孔。工作連結是指借助將操作桿15的軸向移動轉換為爪14的放射方向移動的機構而連結。

利用圖的左側的卡盤12a來把持坯料工件Wa，通過安裝於刀架16a的刀具17a對坯料工件Wa的右側的部分Pa進行加工。接著，通過兩個卡盤12a、12b的接近動作和爪14的開閉動作，利用右卡盤12b對工件Wa的已加工完的部分Pa進行把持，通過安裝於刀架16b的刀具17b對坯料工件Wa的左側的部分Pb進行加工，加工完的工件被搬送到機床外部。

如圖2所示，在卡盤氣缸13的活塞18上固定有向操作桿15的相反側延伸的擋塊桿25（圖1的25a、25b）。擋塊桿25向卡盤氣缸13的卡盤相反側延伸，在其後端設置有擋塊（檢測端）22（圖1的22a、22b）。而且，檢測擋塊22的位置的行程感測器2（圖1的2a，2b）固定設置於未圖示的主軸箱上。行程感測器2的構造沒有特別限定，但能夠利用例如如下的感測器等，該感測器是通過配置於與擋塊22的移動方向平行的方向上的線圈的電感變化而檢測擋塊22的位置的方式的感測器。由行程感測器2檢測到的擋塊22的位置信號被發送到控制器3。

經由切換操作桿15的移動方向的電磁閥23向卡盤氣缸13提供液壓。切換電磁閥23的電信號e、f是從控制器3輸出的。因此，控制器3能夠識別活塞18的移動方向即爪14的開閉方向。另外，也能夠通過連續地檢測行程感測器2的檢測信號而使控制器3識別活塞18的移動方向。

在外部存儲裝置4中，按照每個被加工的工件的品種，針對左右的卡盤12分別登記了卡盤的種類41、把持方向42、工件把持位置43、工件釋放位置（或把持行程）44等資料。卡盤的種類41例如是表示是三爪卡盤還是彈簧夾頭的資料，把持方向42分為按照內緊固即，使卡盤的爪14向打開方向（外周方向）施力以把持工件，或者外緊固即，使卡盤的爪14向關閉方向（中心方向）施力以把持工件。

外部存儲裝置4也可以是針對工件的多個品種，登記上述的資料卡盤的種類41、把持方向42、工件把持位置43、工件釋放位置（或把持行程）44的裝置。並且，也可以是針對特定的工件，連同上述卡盤的種類41、把持方向42、工件把持位置43、工件釋放位置（或把持行程）44的資料一齊登記了工件的規格45、加工程式46等的裝置。

控制器3具有連接器31、顯示器32以及數位鍵33，該連接器31連接外部存儲裝置4，該顯示器32由觸摸面板構成。並且，控制器3具有設定單元35，該設定單元35從外部存儲裝置4連同卡盤的種類41一起讀入關於該卡盤的工件把持方向42、工件把持位置43以及工件釋放位置（或把持行程）44而進行設定。而且，控制器3具有：設定值顯示單元36，其將設定值以圖4所示的形態顯示在顯示器32中；設定值變更單元37，其通過數位鍵33或觸摸面板的按鈕34來變更所設定的設定值；以及狀態顯示單元38，其將當前的設定狀態以圖3所示那樣的形態顯示在顯示器32中。

而且，控制器3具有：把持檢測單元26，其在行程感測器2的檢測位置與所設定的工件把持位置43一致時輸出把持信號；以及釋放檢測單元27，其在行程感測器2的檢測位置與所設定的工件釋放位置44一致時切換電磁閥23，以停止朝向卡盤氣缸13的液壓油的供給。在控制器3中登記有除了圖3所示的卡盤氣缸13的行程端5（5a、5b）、6（6a、6b）之外的機床主體1的規格資料28。在圖1的例子中，要加工的工件的例如材質或部件編號等規格45的資料和加工程式46也登記在控制器3。

接著，在外部存儲裝置4中登記有關於多個品種的資料且在控制器3中登記有想要加工的工件的規格45和加工程式46的情況下，對上述裝置的動作進行說明。

當操作人員將外部存儲裝置4與控制器3連接時，控制器的設定單元35讀取關於作為加工對象的品種的卡盤的種類41、把持方向42、工件把持位置43以及釋放位置44的資料並設定在控制器3的各個設定器中。在外部存儲裝置4中，變更工件釋放位置而登記有把持行程的情況下，將參照把持方向而對於工件把持位置加上或減去把持行程而得的值設定為工件釋放位置。控制器3的設定值顯示單元36將讀入的設定值例如像圖4那樣顯示在控制器的顯示器32中。這裡，行程端5、6是活塞18的移動端或行程感測器2檢測的擋塊22的移動端，是根據機床主體1和行程感測器2的規格而確定的恒定值。

在操作人員要進行動作確認時，通過狀態顯示單元38，在顯示器32中顯示圖3所示那樣的畫面。在該畫面上，關於a側即左側的卡盤12a和b側即右側的卡盤12b，顯示了打開側的行程端5（5a、5b）、關閉側的行程端6（6a、6b）、與所設定的工件把持位置43和釋放位置44對應的爪14的打開位置7（7a、7b）和關閉位置8（8a、8b）、增減關閉位置和打開位置的按鈕34（34a、34b）、操作桿15或卡盤爪14的檢測位置9（9a、9b）。

由於在多數情況下工件是在外徑側把持（外緊固）的，因此關閉位置8是工件把持位置43，打開位置7是工件釋放位置44，但在內徑側把持（內緊固）的情況下，打開位置7是工件把持位置43，關閉位置8是工件釋放位置44。在這樣顯示的狀態下，當進行測試工件的把持和釋放動作時，檢測位置9沿左右移動而在打開位置7和關閉位置8處停止。

在外緊固的工件的情況下，在行程感測器的檢測位置9離開作為工件把持位置的關閉位置8而停止時，可以認為工件沒有被適當地把持、使用錯誤的工件進行了測試或者設定值存在錯誤。並且，在檢測位置9離開作為工件釋放位置的打開位置7而停止時，有可能在爪14的開閉裝置中產生故障，因此對它們進行檢查。並且，在把持側和釋放側的停止位置向相同方向偏移時，也可以認為在安裝爪14時安裝於卡盤主體與爪之間的鋸齒的位置錯誤，因此對其進行確認。

如果對它們進行確認，判斷為設定值錯誤，則通過按鈕34的操作，或者顯示圖4的畫面，通過數位鍵33等的操作來變更設定值，進行確認作業。而且，在確認沒有問題後，開始工件的連續加工。

以上的例子是在外部存儲裝置4中僅登記了關於多個品種的卡盤的資料的情況下的例子，但也能夠按照每個工件的品種而準備外部存儲裝置4，預先將該工件的規格45和加工程式46連同卡盤的種類41、把持方向42、工件把持位置43、工件釋放位置（或把持行程）44的卡盤的資料一起登記在外部存儲裝置4中，通過設定單元35從該外部存儲裝置對於控制器3設定某品種的工件的加工中所需的所有資料。並且，外部存儲裝置4也可以是一併管理多台機床的控制器3的管理電腦的存儲裝置。在該情況下，從管理電腦將卡盤的種類41、把持方向42、工件把持位置43、工件釋放位置（或把持行程）44的卡盤的資料連同加工程式46等一起傳送給各個機床的控制器3。

並且，以上的說明是關於車床的卡盤的例子，但不限於車床，能夠利用為具有把持多種工件的卡盤的其他機床、或對附設於機床的裝載機或卸載機的卡盤的開閉動作進行控制的裝置。

1‧‧‧機床主體
2（2a、2b）‧‧‧行程感測器
3‧‧‧控制器
4‧‧‧外部存儲裝置
5（5a、5b）‧‧‧行程端
6（6a、6b）‧‧‧行程端
7（7a、7b）‧‧‧打開位置
8（8a、8b）‧‧‧關閉位置
9（9a、9b）‧‧‧檢測位置
11（11a、11b）‧‧‧主軸
12（12a、12b）‧‧‧卡盤
13（13a、13b）‧‧‧卡盤氣缸
14‧‧‧爪； 15‧‧‧操作桿
16a、16b‧‧‧刀架
17a、17b‧‧‧刀具
18‧‧‧活塞
22（22a、22b）‧‧‧擋塊
23‧‧‧電磁閥
25（25a、25b）‧‧‧擋塊桿
26‧‧‧把持檢測單元
27‧‧‧釋放檢測單元
28‧‧‧規格資料
31‧‧‧連接器
32‧‧‧顯示器
33‧‧‧數位鍵
34（34a、34b）‧‧‧按鈕
35‧‧‧設定單元
36‧‧‧設定值顯示單元
37‧‧‧設定值變更單元
38‧‧‧狀態顯示單元
41‧‧‧卡盤的種類
42‧‧‧工件把持方向
43‧‧‧工件把持位置
44‧‧‧工件釋放位置
45‧‧‧規格
46‧‧‧加工程式
e‧‧‧電信號
f‧‧‧電信號
Pa、Pb‧‧‧部分
W（Wa、Wb）‧‧‧工件

圖1是示出採用了本新型的機床的一例的框圖。

圖2是示出圖1的裝置的主要部分和控制系統的框圖。

圖3是示出顯示器畫面的顯示例的圖。

圖4是示出左側卡盤的設定值的確認/變更畫面的例子的圖。

2‧‧‧行程感測器

3‧‧‧控制器

4‧‧‧外部存儲裝置

11‧‧‧主軸

12‧‧‧卡盤

13‧‧‧卡盤氣缸

14‧‧‧爪

15‧‧‧操作桿

18‧‧‧活塞

22‧‧‧擋塊

23‧‧‧電磁閥

25‧‧‧擋塊桿

26‧‧‧把持檢測單元

27‧‧‧釋放檢測單元

28‧‧‧規格資料

31‧‧‧連接器

32‧‧‧顯示器

33‧‧‧數位鍵

35‧‧‧設定單元

36‧‧‧設定值顯示單元

37‧‧‧設定值變更單元

38‧‧‧狀態顯示單元

41‧‧‧卡盤的種類

42‧‧‧工件把持方向

43‧‧‧工件把持位置

44‧‧‧工件釋放位置

45‧‧‧規格

46‧‧‧加工程式

W‧‧‧工件

e‧‧‧電信號

f‧‧‧電信號

Claims (5)

1. 一種卡盤的開閉控制裝置，其通過與把持工件的卡盤的爪連結的操作桿的軸向移動來進行所述卡盤的開閉動作，其特徵在於，該卡盤的開閉控制裝置具有： 行程感測器，其檢測所述操作桿的移動位置； 外部存儲裝置，其將所述卡盤把持和釋放所述工件時的所述操作桿的位置與所述工件的品種關聯起來進行存儲； 設定單元，其在指定了所述工件的品種時，將關於該品種的工件的工件把持位置和釋放位置設定在控制器中，該控制器對所述卡盤的開閉動作進行控制； 把持檢測單元，其在所述操作桿向工件把持方向移動時，在所述行程感測器的檢測位置與所設定的所述工件把持位置一致時輸出把持信號；以及 釋放檢測單元，其在所述操作桿向工件釋放方向移動時，在所述行程感測器的檢測位置與所設定的所述工件釋放位置一致時停止操作桿的軸向移動。
2. 如請求項1所述的卡盤的開閉控制裝置，其特徵在於， 所述外部存儲裝置是能夠在所述控制器上進行裝卸並且能夠攜帶的外部存儲裝置。
3. 如請求項1或2所述的卡盤的開閉控制裝置，其特徵在於， 所述控制器具有：設定值顯示單元，其顯示設定值；狀態顯示單元，其對設定了設定值的狀態下的所述卡盤的開閉動作進行顯示；以及設定值變更單元，其變更該設定值。
4. 如請求項1或2所述的卡盤的開閉控制裝置，其特徵在於， 該卡盤的開閉控制裝置具有登記了卡盤的把持方向是外緊固還是內緊固的所述外部存儲裝置，在設定為外緊固的情況下，在所述操作桿向卡盤的打開方向移動時輸出了表示與所述工件釋放位置一致的信號時，所述釋放檢測單元停止操作桿的軸向移動，在設定為內緊固的情況下，在所述操作桿向卡盤的關閉方向移動時輸出了表示與工件釋放位置一致的信號時，所述釋放檢測單元停止操作桿的軸向移動。
5. 如請求項3所述的卡盤的開閉控制裝置，其特徵在於， 所述開閉控制裝置具有登記了卡盤的把持方向是外緊固還是內緊固的所述外部存儲裝置，在設定為外緊固的情況下，在所述操作桿向卡盤的打開方向移動時輸出了表示與所述工件釋放位置一致的信號時，所述釋放檢測單元停止操作桿的軸向移動，在設定為內緊固時，在所述操作桿向卡盤的關閉方向移動時輸出了表示與工件釋放位置一致的信號時，所述釋放檢測單元停止操作桿的軸向移動。