JP2005279763A - 溶接用エアサーボガンシリンダ及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エアサーボガンシリンダは、溶接ガンを構成する加圧シリンダ10と、この加圧シリンダのヘッド側及びロッド側圧力室11,12への圧縮空気の給排を制御するサーボ弁20,30と、両圧力室の圧力を検出する圧力センサ23,33と、加圧シリンダの動作位置を検出する位置センサ25と、上記センサからの検出信号に基づいて両サーボ弁を制御するコントローラ40とを備える。クランプのための位置決め動作に際しては、ヘッド側サーボ弁を圧力制御し、ロッド側サーボ弁をピストンの現在位置とクランプ位置との偏差△Xに応じた開度とすることにより、ピストンがクランプ位置に近づくにつれてその速度を滑らかに減速させる。
【選択図】 図2
Description
また、本発明者らは、5ポートのサーボ弁でエアシリンダを駆動することを試みたが、それによって加圧力を制御するためには、別に圧力制御弁が必要になり、大型化やコストを低減することが困難になると言う問題があった。
また、本発明の他の技術的課題は、クランプ動作開始時にピストンが動き出すまでの遅れ時間を短縮でき、消費圧縮空気量を節約することができるようにしたエアサーボガンシリンダ及びその制御方法を提供することにある。
この場合、ピストンがクランプ位置に達した後、ロッド側圧力室の圧縮空気が排出されるまでの間、ヘッド側圧力室を昇圧させ、該ヘッド側圧力室の圧力とロッド側圧力室の圧力との差が所期のシリンダ推力になるように制御することにより、所期のシリンダ推力に達するまでの時間を短縮することができる。
また、クランプ動作開始時にピストンが動き出すまでの遅れ時間を短縮でき、消費圧縮空気量も節約できるので、生産性を改善することができ、更に、加圧シリンダにエアクッション機構や切替え弁、急速排気弁を設ける必要がなく、小型・軽量・低価格・長寿命・高信頼性等の点で有利なものとなる。
図1に示すエアサーボガンの制御システムにおいては、溶接ガンを構成する加圧シリンダ10と、この加圧シリンダ10のヘッド側圧力室11の圧縮空気を制御するヘッド側サーボ弁20と、ロッド側圧力室12の圧縮空気を制御するロッド側サーボ弁30と、これらに制御信号を出力するコントローラ40と、外部から上記コントローラ40に指令を与える外部コントローラ50とを備え、上記コントローラ40によりエアサーボガンが所望の状態に制御されるものである。
一方、ロッド側圧力室12は、ロッド側サーボ弁30から流路32を通して給排される圧縮空気によりピストン14を駆動するためのものであり、この圧力室12にその室内の圧力を検出するロッド側圧力センサ33を備えている。ロッド側圧力センサ33の出力もコントローラ40に出力される。
なお、図中24,34はサーボ弁20,30から圧力室に至る流路22,32に設けた圧力センサである。
上記溶接用エアサーボガンシリンダの制御においては、基本的には、加圧シリンダ10における圧力室11,12内の圧力を圧力センサ23,33で検出し、またピストン14の位置を位置センサ25で検出し、コントローラ40によりサーボ弁を制御して上記圧力室11,12のそれぞれにおける圧力を適切に調整することで、溶接ガンの加圧力(クランプ力)が正確に制御され、溶接品質の向上が図られる。この場合に、加圧シリンダ10のヘッド側圧力Ph及びロッド側圧力Prの両方を検出するため、以下に詳述するように正確なシリンダ推力(Ph−Pr)を検出し、それを付与することができる。
図2の(A)は、加圧シリンダ10の任意の停止位置から、クランプ動作を行う場合の両サーボ弁20,30に印加される入力信号を、同図(B)は、ピストンストロークを、同図(C)は加圧シリンダにおけるヘッド側及びロッド側の圧力室11,12における圧力を示している。
なお、ヘッド側及びロッド側圧力室11,12における圧力は、同図(C)に示すように、一旦はヘッド側圧力室11の圧力Phがロッド側圧力室12の圧力Prよりも高くなるが、それに伴ってピストン14が移動してロッド側圧力室12の空気を圧縮するので、両圧力は複雑に変化する。
なお、ヘッド側サーボ弁20の開度も上記偏差△Xに応じて低減させる必要がある。
これにより、クランプ動作開始時に、ピストン14が動き出すまでの遅れ時間を短縮でき、また、消費空気圧量を節約することができる。具体的には、上記両圧力室11,12の圧力をPt/2とした場合に、空気使用量が約1/2になることが試算できている。更に、シリンダ位置決め停止中、サーボ弁からのエアのリーク量も節約できる。
11 ヘッド側圧力室
12 ロッド側圧力室
14 ピストン
20 ヘッド側サーボ弁
23 ヘッド側圧力センサ
25 位置検出センサ
30 ロッド側サーボ弁
33 ロッド側圧力センサ
40 コントローラ
Claims (6)
- 溶接ガンを構成する加圧シリンダと、この加圧シリンダのヘッド側及びロッド側圧力室への圧縮空気の給排を独立して制御するサーボ弁と、上記両圧力室の圧力をそれぞれ検出する圧力センサと、上記加圧シリンダの動作位置を検出する位置センサと、上記加圧センサ及び位置センサからの検出信号が入力され、それに基づいて上記両サーボ弁に制御信号を出力するコントローラとを備えた溶接用エアサーボガンシリンダを制御する方法であって、
クランプのための位置決め動作に際し、ヘッド側サーボ弁を圧力制御し、ロッド側サーボ弁をピストンの現在位置とクランプ位置との偏差に応じた開度とすることにより、ピストンがクランプ位置に近づくにつれてその速度を滑らかに減速させる、
ことを特徴とする溶接用エアサーボガンシリンダの制御方法。 - ピストン速度が十分に減速され、かつ、該ピストンがクランプ位置へ十分に近づいたときから、ロッド側サーボ弁開度を微小な一定値に固定することにより、クランプを一定かつ低速でワークへ接触させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の溶接用エアサーボガンシリンダの制御方法。 - ピストンがクランプ位置に達した後、コントローラにおいて圧力センサからの加圧シリンダの両圧力室内の圧力を監視し、ヘッド側圧力室の圧力がロッド側圧力室の圧力よりも大きくなった時点で、ロッド側サーボ弁を排気側に全開にすることにより、ロッド側圧力室内の圧縮空気を急速に排気する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の溶接用エアサーボガンシリンダの制御方法。 - ピストンがクランプ位置に達した後、ロッド側圧力室の圧縮空気が排出されるまでの間、ヘッド側圧力室を昇圧させ、該ヘッド側圧力室の圧力とロッド側圧力室の圧力との差が所期のシリンダ推力になるように制御することにより、所期のシリンダ推力に達するまでの時間を短縮する、
ことを特徴とする請求項3に記載の溶接用エアサーボガンシリンダの制御方法。 - ピストンを任意の位置に位置決め停止させる段階で、加圧シリンダの両側圧力室内の圧力をワークのクランプ時におけるヘッド側圧力室の圧力よりも低い圧力とする、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の溶接用エアサーボガンシリンダの制御方法。 - 溶接ガンを構成する加圧シリンダと、この加圧シリンダのヘッド側及びロッド側圧力室への圧縮空気の給排を独立して制御するサーボ弁と、上記両圧力室の圧力をそれぞれ検出する圧力センサと、上記加圧シリンダの動作位置を検出する位置センサと、上記加圧センサ及び位置センサからの検出信号が入力され、それに基づいて上記両サーボ弁に制御信号を出力するコントローラとを備え、
上記コントローラにおける制御が、請求項1乃至5のいずれかに記載の方法を実施する制御である、
ことを特徴とする溶接用エアサーボガンシリンダ。
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