JPH04289007A - チャック圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ワークを把握するた
めのチャックを回転油圧シリンダで開閉するようにした
工作機におけるチャックの把握力を制御するチャック圧
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークをチャックで把握するようにした
工作機としては、従来、図３に示すようなものがある（
特開昭６２−１３６３０２）。この工作機は、一端にチ
ャック３１を装着し、他端に回転油圧シリンダ３２を取
り付けた主軸３３を台３４で回転自在に支持し、上記回
転油圧シリンダ３２のスリーブ３５に設けられた給排口
３５ａ，３５ｂへ作動油を交互に供給して上記チャック
３１の開閉を行う。そして、上記チャック３１を閉じて
爪３１ａでワーク３６を把握した状態でモータ３７を駆
動して主軸３３を回転し、上記ワーク３６の加工を行う
ようになっている。上記チャック３１の把握力は主軸３
３の回転数が上がるとその遠心力により低下する。図４
は８インチチャックと１５インチチャックを例に挙げて
回転数と把握力の関係を示したものである。このように
回転数が上がると把握力が低下し、そのためにワーク３
６がチャック３１の爪３１ａから脱落する危険がある。 そこで、図３に示すように、電磁比例式減圧弁３８を油
圧源装置３９と方向切換弁４０との間に設け、モータ３
７の回転数を設定する回転数設定装置４１から上記電磁
比例式減圧弁３８に、主軸３３の停止時に発している電
流値に回転数設定信号に比例した電流値を加算して発す
ることにより、回転数に応じた圧力の作動油を供給する
ようにして、チャック３１の把握力を回転数の変化に見
合った値に補正し、チャック３１からワーク３６が脱落
するのを防止するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、電磁比例式減圧弁３８の供給電流に対す
る圧力特性は図５に示すようにヒステリシスがあり、ま
た、直線性が悪いため、チャック３１の把握力の補正を
正確に行うことができず、チャックの把握力減少により
ワークがチャックから脱落したり、チャックの把握力過
大によりワークを破損するという問題がある。そこで、
この発明の目的は、チャックの把握力（以下、チャック
圧と呼ぶ）の回転数による変化の補正を正確に行うこと
ができ、ワークの脱落や破損を確実に防止できるチャッ
ク圧制御装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、この発明は、ワークを把握すると共に、主軸の一端に
装着されたチャック１を開閉するための回転油圧シリン
ダ２と、上記回転油圧シリンダ２と油圧源２０との間に
設けられ、上記回転油圧シリンダ２の圧力を制御する電
磁比例式制御弁３と、上記電磁比例式制御弁３の出力圧
を検出する圧力検出手段４と、上記主軸の回転数に対応
した圧力指令信号を出力する圧力設定手段５と、この圧
力設定手段５から出力された圧力指令信号と上記圧力検
出手段４が検出した出力圧とに基づいて上記電磁比例式
制御弁３の出力圧が上記圧力指令信号の表す圧力となる
ように上記電磁比例式制御弁３を制御するフィードバッ
ク制御手段１０とを備えたことを特徴としている。また
、この発明は、上記圧力検出手段４を上記回転油圧シリ
ンダ２の入口あるいは上記回転油圧シリンダ２の直前の
配管に設けるようにするのが望ましい。

【０００５】

【作用】上記構成において、圧力設定手段５は、上記主
軸の回転数に対応した圧力指令信号を出力し、フィード
バック制御手段１０は、上記圧力設定手段５から出力さ
れた圧力指令信号と圧力検出手段４が検出した電磁比例
式制御弁３（以下、比例制御弁と略称する）の出力圧と
に基づいて、上記比例制御弁３の出力圧が上記圧力指令
信号の表す圧力となるように上記比例制御弁３を制御す
る。このように、比例制御弁３を用い、この比例制御弁
３の出力圧をフィードバック制御するようにしているの
で、主軸の回転数に対して出力圧をヒステリシス特性な
く直線性よく制御できる。従って、遠心力のためにチャ
ック１の把握力が弱まってチャック１からワークが脱落
したり、チャック１の把握力が強すぎてワークを破損し
たりすることを確実に防止できる。上記圧力検出手段４
を上記比例制御弁３の近くに設けると、上記比例制御弁
３から上記回転油圧シリンダ２までの配管による圧力損
失により上記回転油圧シリンダ２内の圧力が上記圧力検
出手段４が検出する圧力より低くなる。従って、圧力制
御により回転油圧シリンダ２を動作させてチャック１を
閉じるような場合には、回転油圧シリンダ２内の圧力が
制御圧力よりも低くなるために、回転油圧シリンダ２の
動作速度が目標速度よりも遅くなり、チャック１を閉じ
る時間が長くなる。上記圧力検出手段４を回転油圧シリ
ンダ２の入口あるいは回転油圧シリンダ２の直前の配管
に設けると、その圧力検出手段４が検出する圧力は回転
油圧シリンダ２内の圧力と略等しくなり、回転油圧シリ
ンダ２を目標速度で動作させることができ、チャック１
の閉鎖時間を短縮できる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図１はこの発明のチャック圧制御装置の回路
図である。このチャック圧制御装置は、チャック１を開
閉する回転油圧シリンダ２に供給する作動油の供給方向
を切り換えるための機能を有する４ポート３位置形比例
制御弁３と、この比例制御弁３の出力圧を検出して電圧
信号に変換する圧力センサ４と、上記チャック１および
回転油圧シリンダ２を装着した主軸（図示せず）の設定
回転数に基づいて圧力指令信号を作成して出力する圧力
設定回路５と、補償回路６、切換スイッチ７、電圧電流
変換回路８、切換スイッチ９およびフィードバック制御
手段としての減算回路１０からなる。上記チャック１は
、回転油圧シリンダ２のピストンロッド１２が右方向に
動くとそれに伴ってウェッジプランジャ１３が移動し、
このウェッジプランジャ１３によってマスタージョー１
４が遠心方向に押され、爪１５が遠心方向に移動してワ
ーク（図示せず）を離す。逆に、ピストンロッド１２が
左方向に動くと、ウェッジプランジャ１３が左へ移動し
、マスタージョー１４が内心方向に動き、爪１５が内心
方向に移動してワークを把握する。比例制御弁３は、第
１ソレノイド３ａが励磁されると、油圧ポンプ２０から
の作動油をシリンダ室２ｂに供給してピストンロッド１
２を左方向に動かし、第２ソレノイド３ｂが励磁される
と、上記油圧ポンプ２０からの作動油をシリンダ室２ａ
に供給してピストンロッド１２を右方向に動かす。上記
第１ソレノイド３ａは流れる電流の大きさに応じて弁の
開度を調節するようになっている。従って、第１ソレノ
イド３ａに流れる電流を制御することによってシリンダ
室２ｂに供給する流量及び圧力を制御することができ、
そのことによりチャック１の動作速度及び把握力を制御
できる。この比例制御弁３の第２ソレノイド３ｂには、
信号出力回路１１からのソレノイド切換信号によって動
作するスイッチ３０を介して電源から制御電流が供給さ
れる。 上記切換スイッチ７は、上記信号出力回路１１から、バ
ルブ開度指令信号と、圧力制御／流量制御切換信号が供
給される。そして、その圧力制御／流量制御切換信号が
ハイ（Ｈ）になると補償回路６側に切り換わり、ロー（
Ｌ）になるとバルブ開度指令信号側に切り換わる。また
、切換スイッチ９は、上記信号出力回路１１からの制御
停止信号をうけて、その制御停止信号がハイ（Ｈ）にな
ると開き、ロー（Ｌ）になると閉じるようになっている
。いま、チャック１が開いた状態から、ワークを把握す
るためにチャック１を閉じる場合には、信号出力回路１
１からロー（Ｌ）なる制御停止信号を出力して切換スイ
ッチ９を閉じると共に、圧力制御／流量制御切換信号と
してロー（Ｌ）なる信号を出力すると、切換スイッチ７
はバルブ開度指令信号側に切り換えられ、バルブ開度指
令信号を与える。そうすると、このバルブ開度指令信号
に応じた電流が電圧電流変換回路８によって第１ソレノ
イド３ａに加えられ、比例制御弁３が指令された開度に
なり、ピストン１８がその開度での流量に応じた速度で
左側に押され、チャック１がワークを把握する。次に、
このチャック１に把握されたワークを加工するために、
主軸を設定回転数で回転する一方、上記圧力制御／流量
制御切換信号をハイ（Ｈ）にすることにより切換スイッ
チ７を補償回路６側に切り換え、圧力設定回路５から上
記設定回転数に応じた圧力指令信号を出力する。そうす
ると、減算回路１０が上記圧力指令信号と圧力センサ４
からの信号との差を演算し、その結果を補償回路６に出
力する。この補償回路６は積分回路等で構成され、上記
比例制御弁３の出力圧が上記圧力指令信号の表す圧力と
なるように出力電圧信号を変化させる。この出力電圧は
、電圧電流変換回路８により電流に変換され、第１ソレ
ノイド３ａに加えられる。従って、比例制御弁３の出力
圧は圧力指令信号の表す圧力となり、しかも、フィード
バック制御により図２に示すようにヒステリシスのない
、直線性のよい特性が得られる。従って、チャック１の
把握力も設定回転数に応じて正確に補正され、遠心力に
よりチャック１の把握力が弱くなってワークを落とした
り、チャック１の把握力が大きくなりすぎてワークを損
傷したりすることがない。上記チャック１を開く場合に
は、制御停止信号をハイ（Ｈ）にして切換スイッチ９を
開いたのち、ソレノイド切換信号をハイ（Ｈ）にしてス
イッチ３０を閉じ、第２ソレノイド３ｂに電流を供給す
る。そうすると、作動油の供給方向が切り替わり、シリ
ンダ室２ａに作動油が供給され、ピストンロッド１２が
右方向に動き、チャック１が開く。なお、チャック１が
ワークを把握した状態で、比例制御弁３の電源がＯＦＦ
したり、油圧ポンプ２０が停止した場合、逆止弁２１や
パイロット操作逆止弁２２の働きにより、ピストン１８
がその位置で停止したままとなり、従って、チャック１
はワークを保持した状態を保ち、ワークがチャック１か
ら落下するのを防止できる。上記実施例では、圧力設定
手段として主軸の設定回転数に基づいて圧力指令信号を
作成して出力する圧力設定回路（５）としたが、主軸の
回転数変化を検知し、この回転数の変化に対応した値に
圧力を設定する圧力設定回路とすることも可能であり、
上記圧力設定回路に限定されるものではない。また、上
記実施例では、チャック１を閉じる場合に、信号出力回
路１１からのバルブ開度指令信号による流量制御により
回転油圧シリンダ２を動作させるようにしているが、圧
力設定回路５からの圧力指令信号による圧力制御により
回転油圧シリンダを動作させるようにしてもよい。この
場合には、上記圧力センサ４を比例制御弁３の近くに設
けると、この比例制御弁３から回転油圧シリンダ２まで
の配管による圧力損失により回転油圧シリンダ内の圧力
が上記圧力センサ４が検出する圧力より低くなるため、
回転油圧シリンダ２内の圧力が制御圧力よりも低くなり
、ピストンロッド１２の動作速度が目標速度よりも遅く
なり、チャック１を閉じる時間が長くなる。そのため、
図６に示すように圧力センサ４を回転油圧シリンダ２の
入口あるいは回転油圧シリンダ２の直前の配管に設けて
、シリンダ室２ｂ内の圧力が制御圧に等しくなるように
して、チャック１を閉じる時間を短くする。図７は回路
の各点における圧力の変化を示したものである。ここで
、■はチャック・オン信号であり、切換スイッチ７が閉
じた状態で切換スイッチ９を閉じる信号に相当する。■
は圧力センサ４の検出圧、すなわち制御圧である。■は
油圧ポンプ２０の吐出圧、■は回転油圧シリンダ２の戻
り側の圧力である。また、■は回転油圧シリンダのシリ
ンダ室２ｂの圧力であり、■−１は圧力センサ４を比例
制御弁３の近くに設けた場合、■−２は圧力センサ４を
回転油圧シリンダ２の入口あるいは回転油圧シリンダ２
の直前の配管に設けた場合である。すなわち、チャック
・オン信号■がローになり圧力制御が開始されると、圧
力センサの検出圧■はすぐに制御圧になり、シリンダ停
止（チャック閉完了）後もその圧力が保たれる。圧力セ
ンサ４を比例制御弁３の近くに設けた場合は、シリンダ
室２ｂの圧力は■−１に示すようにシリンダが動作して
いる間は上記制御圧よりも配管損失の分だけ圧力が低下
し、シリンダ停止後に制御圧に達する。従って、上述し
たように、チャック１を閉じる時間が長くなる。一方、
圧力センサ４を回転油圧シリンダ２の入口あるいは回転
油圧シリンダ２の直前の配管に設けた場合は、シリンダ
室２ｂの圧力は■−２に示すようにすぐに制御圧に達し
、その制御圧でシリンダが動作する。従って、チャック
１を短時間で閉じることができる。

【０００７】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明のチ
ャック圧制御装置は、チャックを開閉するための回転油
圧シリンダと油圧源との間に設けられ、上記回転油圧シ
リンダによる上記チャックの開閉動作を切り換えるため
の電磁比例式制御弁と、上記電磁比例式制御弁の出力圧
を検出する圧力検出手段と、主軸の回転数に対応した圧
力指令信号を出力する圧力設定手段と、この圧力設定手
段から出力された圧力指令信号と上記圧力検出手段が検
出した出力圧とに基づいて上記電磁比例式制御弁の出力
圧が上記圧力指令信号の表す圧力となるように上記電磁
比例式制御弁を制御するフィードバック制御手段とを備
えているので、上記電磁比例式制御弁の出力圧を上記主
軸の回転数に対してヒステリシスがなく、しかも、直線
性よく制御でき、従って、チャックの把握力を回転数に
応じて正確に補正でき、遠心力のためにチャックの把握
力が弱まってチャックからワークが脱落したり、チャッ
クの把握力が強すぎてワークを破損したりすることを確
実に防止できる。また、上記圧力検出手段を回転油圧シ
リンダの入口あるいは回転油圧シリンダの直前の配管に
設けることにより、圧力制御によって回転油圧シリンダ
を動作させてチャックを閉じる場合に、回転油圧シリン
ダ内の圧力を制御圧力に略等しくでき、従って、回転油
圧シリンダの動作速度を速くでき、チャックの閉鎖時間
を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の一実施例の油圧回路図である。

【図２】　　上記実施例における圧力指令電圧と圧力と
の関係を示す図である。

【図３】　　従来例を示す油圧回路図である。

【図４】　　チャックの把握力と回転数との関係を示す
図である。

【図５】　　上記従来例におけるソレノイド供給電流と
圧力との関係を示す図である。

【図６】　　上記実施例において圧力センサを回転油圧
シリンダの近くに設けた場合の油圧回路図である。

【図７】　　上記実施例において圧力制御によりチャッ
クの閉鎖を行った場合の各部の圧力を示す図である。

【符号の説明】

１…チャック、２…回転油圧シリンダ、３…電磁比例式
制御弁、４…圧力センサ、５…圧力設定回路、６…補償
回路、７，９…切換スイッチ、８…電圧電流変換器、１
０…減算回路、１１…信号出力回路、２０…油圧ポンプ
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ワークを把握すると共に、主軸の一端
   に装着されたチャック（１）を開閉するための回転油圧
   シリンダ（２）と、上記回転油圧シリンダ（２）と油圧
   源（２０）との間に設けられ、上記回転油圧シリンダ（
   ２）の圧力を制御する電磁比例式制御弁（３）と、上記
   電磁比例式制御弁（３）の出力圧を検出する圧力検出手
   段（４）と、上記主軸の回転数に対応した圧力指令信号
   を出力する圧力設定手段（５）と、この圧力設定手段（
   ５）から出力された圧力指令信号と上記圧力検出手段（
   ４）が検出した出力圧とに基づいて上記電磁比例式制御
   弁（３）の出力圧が上記圧力指令信号の表す圧力となる
   ように上記電磁比例式制御弁（３）を制御するフィード
   バック制御手段（１０）とを備えたことを特徴とするチ
   ャック圧制御装置。
2. 【請求項２】　　上記圧力検出手段（４）は上記回転油
   圧シリンダ（２）の入口あるいは上記回転油圧シリンダ
   （２）の直前の配管に設けられていることを特徴とする
   請求項１に記載のチャック圧制御装置。