JP2861409B2 - チャック用液圧シリンダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主としてワークを旋削す
る工作機械に使用するチャック用液圧シリンダ装置に関
する。

【０００２】

【従来技術】従来、チャック用液圧シリンダの往復動方
向への駆動に連動して動作するチャックにワークを把握
保持し、前記液圧シリンダのピストン及びチャックをモ
ータにより回転駆動し、前記ワークを回転させながら旋
削する場合、前記ピストンの回転が高速になるのに伴い
前記チャックに作用する遠心力が大きくなって、チャッ
クによるワークの把握保持力が低下するため、前記液圧
シリンダの液圧回路に電磁比例制御弁を設けて、前記液
圧シリンダへの圧力調整を行っている。

【０００３】又、従来、前記液圧シリンダの液圧回路に
外部パイロットチェック弁を設けて、前記ワークをチャ
ッキングしている状態で作業をしている時、前記電磁比
例制御弁の制御系電源が切断された場合や圧力源への電
源が切断された場合、前記パイロットチェック弁に供給
するパイロット圧を開放することにより前記パイロット
チェック弁を閉じて、前記液圧シリンダ内の圧力を保持
し、ワークがチャックから脱落するのを防止できるよう
にしたチャック用液圧シリンダ装置は特開昭６２ー２２
８３０７号公報に記載されているように既に知られてい
る。

【０００４】この液圧シリンダ装置の基本構成は図３に
示したように、圧力源となる液圧ポンプＡと、両ロッド
形ピストンＰをもったチャック用液圧シリンダＣの各ロ
ッド室とを連通する液圧回路Ｂに、電気コントローラに
より制御される電磁比例制御弁Ｄと方向制御弁Ｅとが介
装されていると共に、前記方向制御弁Ｅの出口側ライン
には、１対の外部パイロットチェック弁Ｆを介装し、こ
れら各パイロットチェック弁Ｆにパイロット通路Ｇを接
続し、該パイロット通路Ｇを、前記液圧ポンプＡのポン
プラインに連通させて、前記パイロット通路Ｇに電磁弁
Ｈを介装している。

【０００５】しかして、前記液圧シリンダＣにおける各
ロッド室の一方には、液圧ポンプＡから前記電磁比例制
御弁Ｄにより制御された圧力流体が、方向制御弁Ｅ及び
パイロットチェック弁Ｆを経て供給され、前記液圧シリ
ンダＣのピストンＰが図３において左動又は右動するの
であって、ワークを外側から把握保持する場合、前記ピ
ストンＰの左動により、チャックＪのウエッジプランジ
ャＫが左動し、このウエッジプランジャＫに移動自由に
保持したマスタージョーＬが把握方向内側に動作してワ
ークを外側から把握保持し、また、ピストンＰの右動に
より、前記ウエッジプランジャＫが右動し、前記マスタ
ージョーＬによるワークの把握保持力が減少して、ワー
クをチャックから取り外すことができるのである。

【０００６】そして、前記液圧シリンダＣの駆動制御
時、前記電磁比例制御弁Ｄ及び電磁弁Ｈを制御する制御
系の電源が切断された場合や、前記液圧ポンプＡへの電
源が切断された場合、前記電磁弁Ｈにより前記パイロッ
ト通路ＧをタンクラインＴに開放して前記パイロットチ
ェック弁Ｆが閉じ、前記液圧シリンダＣ内圧力が降下す
るのを防止し、チャックからワークが脱落するのを防止
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】所が、以上の如く構成
された前記液圧シリンダ装置は、電磁比例制御弁Ｄとは
別個に電磁弁Ｈを用いて、この電磁弁Ｈの動作によりパ
イロット通路Ｇのパイロット圧を抜くように構成されて
いるから、液圧シリンダＣの駆動制御時、前記電磁比例
制御弁Ｄ及び電磁弁Ｈを制御する制御系の電源が切断さ
れた場合、前記電磁比例制御弁Ｄ及び電磁弁Ｈの応答性
の違いにより、すなわち前記電磁弁Ｈが動作してパイロ
ット通路Ｇのパイロット圧が抜ける時間よりも、前記電
磁比例制御弁Ｄが動作して液圧回路Ｂの圧力が降下する
時間の方が早くなると、前記パイロットチェック弁Ｆが
閉じるまでに、前記液圧シリンダＣ内の圧力が降下し
て、前記ワークの把握保持が補償されなくなり、ワーク
がチャックから脱落する問題がある。

【０００８】本発明は以上の点に鑑み発明したもので、
目的は、チャック用液圧シリンダの駆動制御時、液圧回
路の圧力を制御する電磁比例制御弁の制御系電源や、圧
力源への電源が切断された場合でも前記チャックのワー
ク把握保持を確実に補償できるようにする点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】しかして、本発明は圧力
源１と、チャック３を動作させるチャック用液圧シリン
ダ２と、前記圧力源１と液圧シリンダ２との間に介装す
る液圧回路４とを備え、この液圧回路４に、バランスば
ね５をもち前記圧力源１から前記液圧シリンダ２に供給
する液体の圧力を制御する電磁比例制御弁６と、該電磁
比例制御弁６の二次側制御ライン４ａにあって前記液圧
シリンダ２の作動方向を切換える方向制御弁７と、該方
向制御弁７の出口側にあって前記液圧シリンダ２の駆動
によるチャック３のワーク把握保持を補償するパイロッ
トチェック弁８、８とを介装したチャック用液圧シリン
ダ装置であって、前記電磁比例制御弁６に、前記パイロ
ットチェック弁８の作動制御用パイロット通路９と連通
するパイロットポート６４を設けると共に、電源オフ
時、前記バランスばね５の動作で前記パイロットポート
６４を、前記液圧回路４の昇圧ポジション６ｄを経てタ
ンクライン４ｂに開放し、ワーク把握保持を補償するパ
イロットポジション６ｂを備えているものである。

【００１０】又、圧力指令に基づいて電磁比例制御弁６
に通電する電流値を調整して、液圧回路４における前記
電磁比例制御弁６の二次側に位置する制御ライン４ａの
圧力を制御するコントローラ１１と、前記制御ライン４
ａの圧力を検出して前記コントローラ１１に圧力情報を
フィードバックする圧力検出器１４とを設けるのが好ま
しい。

【００１１】

【作用】前記電磁比例制御弁６に圧力指令に基づく所望
の電流値を通電すると、この電流値に見合う吸引力によ
り、前記電磁比例制御弁６のスプールが前記バランスば
ね５に抗して移動し、圧力源１の流体を制御ライン４ａ
に供給すると共に、その圧力を制御し、この制御圧で液
圧シリンダ２を駆動するのである。そして、この液圧シ
リンダ２の駆動によりチャック３を動作させて制御圧に
対応する所望の力でワークを把握保持できるのである。
又、停電などにより前記電磁比例制御弁６の制御系電源
や、圧力源１の電源を含む電源がオフになった場合、前
記バランスばね５の動作で前記スプールが復動し、前記
パイロットポート６４が、前記電磁比例制御弁６の昇圧
ポジション６ｄを経てタンクライン４ｂに開放されるの
で、前記電磁比例制御弁６の二次側制御ライン４ａの制
御圧は前記圧力源１の圧力になって、前記制御圧の圧力
低下を防止しながら、パイロットチェック弁８を閉動作
させることにより、前記液圧シリンダ２は前記チャック
３のワーク把握保持を補償できるのである。

【００１２】又、前記コントローラ１１とこのコントロ
ーラ１１に圧力情報をフィードバックする圧力検出器１
４とを設けて前記電磁比例制御弁６を制御することによ
り、前記液圧シリンダ２の駆動制御時、制御ライン４ａ
の圧力は圧力検出器１４により検出され、該圧力検出器
１４からコントロ−ラ１１に圧力情報が電圧信号として
フィードバックされ、このコントロ−ラ１１からソレノ
イド６７に通電する電流値を、前記制御ライン４ａの圧
力が前記圧力指令値となるように調整することができ、
従って、チャック３のワーク把握保持力を常時圧力指令
に対応した所定値に制御することができるのであって、
前記電磁比例制御弁６の制御系電源がオンの状態におい
ては、チャック３の把握保持を補償できるのである。

【００１３】

【実施例】図１において、１は液圧ポンプから成る圧力
源、２はチャックを動作させるチャック用液圧シリンダ
であって、この液圧シリンダ２は、両ロッド形ピストン
２１をもち、その一方の右ロッド２１ａにはチャック３
のウエッジプランジャ３１を取付けており、前記液圧シ
リンダ２及びチャック３をもったチャック装置１００
は、前記液圧シリンダ２の中心を回転中心として別に設
けるモータなどの回転駆動源（図示せず）により回転駆
動させることができるようにしている。

【００１４】そして、圧力源１と、前記液圧シリンダ２
の左ロッド室２２ａ及び右ロッド室２２ｂとを連通連結
する液圧回路４には、バランスばね５をもち前記圧力源
１から前記液圧シリンダ２に供給する液体の圧力を制御
する電磁比例制御弁６と、該電磁比例制御弁６の二次側
にあって前記液圧シリンダ２の作動方向を切換える方向
制御弁７とを介装すると共に、この液圧回路４における
前記方向制御弁７の出口ラインに１対のパイロットチェ
ック弁８を介装し、これらパイロットチェック弁８に一
つのパイロット通路９を接続している。

【００１５】前記電磁比例制御弁６は、圧力源１に連通
する圧力ポート６１と制御ライン４ａを介して方向制御
弁７に連通する制御ポート６２と、タンクライン４ｂに
連通するタンクポート６３及びパイロットチェック弁８
のパイロット通路９に連通するパイロットポート６４を
もつ４ポート制御弁であって、その具体的構成は図２に
示すように、前記各ポートに連通する弁室をもった弁本
体６５の前記弁室にスプール６６を移動自由に内装し、
このスプール６６と前記弁本体６５の一端部との間に前
記バランスばね５を設けると共に、前記弁本体６５の他
端側に、圧力指令に基づく電流値により前記スプール６
６を作動させる比例ソレノイド６７を設けている。

【００１６】この電磁比例制御弁６の前記スプール６６
は、４つのランドをもった４ランド形式とし、かつ、該
スプール６６が前記バランスばね５の動作で移動したと
き前記制御ポート６２を圧力ポート６１に対しブロック
するブロックランドから成るポートブロック手段６８を
設けている。

【００１７】しかして、前記電磁比例制御弁６は、前記
した４つのランドと、ポートブロック手段６８とによ
り、前記スプール６６の移動に伴い、前記圧力ポート６
１は、制御ポ−ト６２及びパイロットポート６４に連通
すると共に、前記圧力ポート６１に対する前記制御ポー
ト６２の開度を調整して、制御ポート６２の圧力を減圧
制御する減圧ポジション６ａと、前記圧力ポート６１に
対し制御ポート６２をブロックし、前記パイロットポー
ト６４をタンクポート６３に開放するパイロットポジシ
ョン６ｂと、前記制御ポート６２をタンクポート６３に
開放する降圧ポジション６ｃとを形成するのであって、
前記減圧ポジション６ａとパイロットポジション６ｂと
の間には、昇圧ポジション６ｄが形成される。この昇圧
ポジション６ｄは、前記比例ソレノイド６７の励磁によ
り前記スプール６６がバランスばね５に抗してパイロッ
トポジション６ｂから減圧ポジション６ａに移動する
間、前記圧力ポート６１を制御ポート６２に連通させ、
その開度は増大から減少へと制御されるのである。換言
すると、前記電磁比例制御弁６が減圧ポジション６ａに
存するとき、比例ソレノイド６７の制御系電源が切断す
ると、前記バランスばね５の作用で前記スプール６６は
パイロットポジション６ｂの方向へ移動するが、このと
き、昇圧ポジション６ｄにて、前記制御ポート６２の圧
力ポート６１に対する開度が増大し、二次側の制御ライ
ン４ａにおける制御圧が昇圧するのである。

【００１８】そして、前記パイロットポジション６ｂ
は、前記昇圧ポジション６ｄにて前記制御圧が圧力源１
の圧力（ポンプ圧）になった後に前記制御ポート６２が
圧力ポート６１に対し前記ブロック手段６８でブロック
されると同時に前記パイロットポート６４がタンクポー
ト６３に開放され、前記パイロットポート６４に連通す
るパイロット通路９をタンクライン４ｂに開放するので
ある。尚、図１において、６ｂは前記制御ポート６２の
圧力ポート６１に対する開度が０％になったときの状態
を示している。

【００１９】また、前記パイロットポート６４は、前記
パイロットポジション６ｂ及び昇圧ポジション６ｄで
は、タンクポート６３に連通し、前記減圧及び降圧ポジ
ション６ａ、６ｃの何れのポジションにおいても、圧力
ポート６１に所望の開度で開口しており、前記パイロッ
ト通路９は前記圧力源１に連通している。

【００２０】又、前記電磁比例制御弁６のソレノイド６
７は、入力側にスプール移動の指令電圧を入力する入力
部１０を接続し、この入力部１０から出力される出力値
に基づいて前記ソレノイド６７に通電する電流値を調整
して前記制御ライン４ａの圧力を制御するコントローラ
１１の出力側に接続するのである。また、このコントロ
ーラ１１の入力側には、前記制御ライン４ａの圧力を検
出して、圧力情報をフィードバックするフィードバック
回路１２を演算器１３を介して接続している。

【００２１】そして、前記フィードバック回路１２に
は、前記制御ライン４ａの圧力を検出し、その圧力検出
値を電圧信号に変換して出力する圧力検出器１４と、こ
の圧力検出器１４により検出した圧力情報を電圧値に変
換する圧力・電圧変換器１５とを設けて、この変換器１
５で電圧に変換する圧力検出値を、前記フィードバック
回路１２から演算器１３に入力し、前記入力部１０から
出力される出力値と圧力検出値とを演算し、波形調整回
路１６、リミット回路１７及び電圧・電流変換器１８を
介して、前記ソレノイド６７に通電する電流値を、前記
制御ライン４ａの圧力が前記入力部１０から出力される
出力値になるように調整するようにしている。

【００２２】又、前記リミット回路１７は、前記ソレノ
イド６７にバイアス電流を印加して、前記制御ライン４
ａの圧力制御時、前記入力部１０が負電圧になることが
あっても、前記スプール６６が前記減圧ポジション６ａ
からパイロットポジション６ｂ側に移動するのを防止す
るようにしている。

【００２３】又、前記チャック３は、前記ピストン２１
の右ロッド２１ａに連結するウエッジプランジャ３１を
移動自由に保持したボディ３２と、前記ウエッジプラン
ジャ３１に把握方向に移動自由に保持したマスタージョ
ー３３と、該マスタージョー３３に取付けたトップジョ
ー３４とから成り、前記ウエッジプランジャ３１とマス
タージョー３３との間に、前記ウエッジプランジャ３１
の移動方向に向かって径方向に傾斜するガイド溝３５
と、該ガイド溝３５に係合する係合突起３６とを設け
て、前記ウエッジプランジャ３１の移動により前記マス
タージョー３３を径方向に、即ち、チャックの把握保持
方向に移動させるようになっている。

【００２４】本発明は以上のごとく構成するもので、前
記電磁比例制御弁６のソレノイド６７が通電されていな
い場合、前記スプール６６は、バランスばね５により図
２のごとくパイロットポジション６ｂに停止している。

【００２５】しかして、前記ソレノイド６７が通電され
て入力部１０からスプール移動の指令信号が出力されて
前記ソレノイド６７に所望の電流値が通電されると、該
ソレノイド６７の可動鉄芯が固定鉄芯に吸引され、前記
バランスばね５に抗して移動されるのであり、この移動
により前記スプール６６が図２において左方向に移動し
て図１のごとく減圧ポジション６ａに切換わり、制御ポ
ート６２及びパイロットポート６４が圧力ポート６１に
開口するのである。

【００２６】この開口により前記圧力ポート６１から圧
力流体が制御ポート６２及びパイロットポート６４に流
れるのである。そして、図１の方向制御弁７を切換え
て、液圧シリンダ２の右ロッド室２２ａを前記制御ライ
ン４ａに連通し、左ロッド室２２ｂをタンクライン４ｃ
に開放するのである。この状態では、前記液圧回路４の
圧力流体が液圧シリンダ２の右ロッド室２２ａに供給さ
れるのであって、前記ピストン２１は図１において左方
向に移動され、ワークを外側から把握保持するのであ
る。この場合、制御ライン４ａの圧力は圧力検出器１４
により検出され、該圧力検出器１４からコントロ−ラ１
１に圧力情報が電圧信号としてフィードバックされ、こ
のコントロ−ラ１１からソレノイド６７に通電する電流
値を、前記制御ライン４ａの圧力が前記圧力指令値とな
るように調整するのである。従って、チャック３のワー
ク把握保持力は常時圧力指令値に見合う所定値に制御で
き、所定の力でチャック３の把握保持を補償できるので
ある。又、前記電磁比例制御弁６のソレノイド６７に
は、バイアス電流が印加されているため、前記入力部１
０が負電圧になることがあっても、前記スプール６６を
減圧ポジション６ａに位置させることができるのであ
る。

【００２７】そして、停電などにより例えば前記電磁比
例制御弁６のソレノイド６７が接続される制御系電源が
オフになった場合、前記バランスばね５の動作で前記ス
プール６６が図１において右方向に移動し、前記制御ポ
ート６２が、減圧ポジション６ａで絞られた開度より大
きな開度になって制御ライン４ａの圧力が昇圧する昇圧
ポジション６ｄを経た後、前記スプール６６はパイロッ
トポジション６ｂに切換わって前記パイロットポート６
４がタンクライン４ｂに開放されるのである。この開放
により、前記パイロット通路９の圧力がタンクライン４
ｂに抜け、前記パイロットチェック弁８は閉動作するの
である。以上のように、前記電源がオフになった場合、
制御ライン４ａの圧力を昇圧させた後、パイロット通路
９の圧力を抜いてパイロットチェック弁８が閉じるよう
にしているため、前記電源がオフになった場合における
前記液圧シリンダ２内圧力の低下を防止でき、前記ピス
トン２１の移動を停止できるのである。従って、電源オ
フ時チャック３によるワークの把握保持を補償でき、把
握保持力が低下してワークがチャック３から脱落するの
を確実に防止できるのである。尚、前記電源がオフにな
った場合に、前記制御ライン４ａの圧力が昇圧すると、
それだけ前記ピストン２１が図１において左方向に余分
に移動し、チャック３の把握保持力が増大することにな
るため、ワークが壊れることもあるが、このワークの壊
れよりも、ワークがチャック３から脱落するのを防止し
て安全性を高める方が好ましいのである。

【００２８】尚、以上の実施例において、前記ワークを
内側から把握保持する場合、前記方向制御弁７を図１の
ように切換え、液圧シリンダ２の左ロッド室２２ｂに圧
力流体を供給し、右ロッド室２２ａをタンクライン４ｃ
に開放して、前記ピストン２１を右方向に移動させるの
である。

【００２９】また、以上説明した実施例は、圧力検出器
１４に検出した圧力情報をフィードバックしてコントロ
ーラ１１により前記電磁比例制御弁６の制御をしている
が、この圧力フィードバック制御を行う場合、チャック
の制御時パイロットチェック弁８、８により圧力保持す
る必要がなく、前記チャックによるワークの把握保持を
チャック装置１００の回転速度に応じて精度よく制御で
きるので好ましいのであるが、圧力フィードバック制御
を行うことは必ずしも必要でない。

【００３０】

【発明の効果】以上の如く本発明は、バランスばね５を
もつ電磁比例制御弁６に、パイロットチェック弁８の作
動制御用パイロット通路９と連通するパイロットポート
６４を設けると共に、電源オフ時、前記バランスばね５
の動作で前記パイロットポート６４を、液圧回路４の昇
圧ポジション６ｄを経てタンクライン４ｂに開放し、ワ
ーク把握保持を補償するパイロットポジション６ｂを設
けたから、前記電源がオフになった場合に前記液圧シリ
ンダ２内の圧力が低下するのを防止できるのである。従
って、前記電源のオフ時でも、チャック３のワーク把握
保持を確実に補償でき、ワークがチャック３から脱落す
るのを防止でき、安全性を高められるのである。

【００３１】又、圧力指令に基づいて電磁比例制御弁６
に通電する電流値を調整して、前記電磁比例制御弁６に
おける制御ライン４ａの圧力を制御するコントローラ１
１と、前記制御ライン４ａの圧力を検出して前記コント
ローラ１１に圧力情報をフィードバックする圧力検出器
１４とを設けることにより、前記液圧シリンダ２の駆動
制御時、制御ライン４ａの圧力は圧力検出器１４により
検出でき、該圧力検出器１４からコントロ−ラ１１に圧
力情報が電圧信号としてフィードバックし、このコント
ロ−ラ１１からソレノイド６７に通電する電流値を、前
記制御ライン４ａの圧力が前記圧力指令値となるように
調整することができるので、前記駆動制御時、チャック
３のワーク把握保持力を常時圧力指令に対応する所定値
に制御でき、チャック３の把握保持制御時、所望の保持
力を補償できるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるチャック用液圧シリンダ装置の
一実施例を示す制御回路図である。

【図２】電磁比例制御弁のみの部分断面図である。

【図３】従来例を示す制御回路図である。

【符号の説明】

１ 圧力源 ２ チャック用液圧シリンダ ３ チャック ４ 液圧回路 ５ バランスばね ６ 電磁比例制御弁 ７ 方向制御弁 ８ パイロットチェック弁 ９ パイロット通路 １１ コントローラ １４ 圧力検出器 ６４ パイロットポート ６ｂ パイロットポジション ６ｄ 昇圧ポジション

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力源１と、チャック３を動作させるチャ
   ック用液圧シリンダ２と、前記圧力源１と液圧シリンダ
   ２との間に介装する液圧回路４とを備え、この液圧回路
   ４に、バランスばね５をもち前記圧力源１から前記液圧
   シリンダ２に供給する液体の圧力を制御する電磁比例制
   御弁６と、該電磁比例制御弁６の二次側制御ライン４ａ
   にあって前記液圧シリンダ２の作動方向を切換える方向
   制御弁７と、該方向制御弁７の出口側にあって前記液圧
   シリンダ２の駆動によるチャック３のワーク把握保持を
   補償するパイロットチェック弁８、８とを介装したチャ
   ック用液圧シリンダ装置であって、前記電磁比例制御弁
   ６に、前記パイロットチェック弁８の作動制御用パイロ
   ット通路９と連通するパイロットポート６４を設けると
   共に、電源オフ時、前記バランスばね５の動作で前記パ
   イロットポート６４を、前記液圧回路４の昇圧ポジショ
   ン６ｄを経てタンクライン４ｂに開放し、ワーク把握保
   持を補償するパイロットポジション６ｂを備えているこ
   とを特徴とするチャック用液圧シリンダ装置。
2. 【請求項２】圧力指令に基づいて電磁比例制御弁６に通
   電する電流値を調整して、液圧回路４における前記電磁
   比例制御弁６の二次側に位置する制御ライン４ａの圧力
   を制御するコントローラ１１と、前記制御ライン４ａの
   圧力を検出して前記コントローラ１１に圧力情報をフィ
   ードバックする圧力検出器１４とを備えている請求項１
   記載のチャック用液圧シリンダ装置。