JPH0463651A

JPH0463651A - 流体式クランプ駆動装置およびアンクランプ動作異常検出装置

Info

Publication number: JPH0463651A
Application number: JP17233590A
Authority: JP
Inventors: Kenei Nakajima; 中島　賢英; Yoshiaki Araki; 義昭荒木; Tetsunori Nomura; 野村　哲則; Mineo Uesawa; 上沢　峰夫
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Nippei Toyama Corp
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-02-28
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JP2862965B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、流体式クランプ駆動装置およびそのアンクラ
ンプ動作異常検出装置に関する。

〔先行の技術〕

特許出願人は、特願平１−７７５２５号の特許出願によ
り、クランプ作動回路を提案している。

そのクランプ作動回路は、クランプ用の作動シリンダお
よびこの作動シリンダの動作検出用の検出シリンダを圧
力流体の配管路中に直列に接続するとともに、作動シリ
ンダおよび検出シリンダに対して原位置復帰補償手段を
並列に接続し、上記検出シリンダのピストンロッドの移
動位置を位置検出手段により検出し、クランプ用の作動
シリンダの動作状態すなわちクランプ・アンクランプの
動作状態を検出シリンダおよび位置検出手段により間接
的に検出する。

上記のクランプ作動回路において、アンクランプ動作中
に、作動シリンダまたは検出シリンダのピストンロッド
がアンクランプ位置に早く復帰したとき、早く復帰した
シリンダ側の原位置復帰補償手段がタラソキング圧力を
越えて開通状態となり、圧力流体を継続的に通過させる
ために、他方のシリンダのピストンロッドが引き続きア
ンクランプ方向に移動し、原位置すなわちアンクランプ
位置への確実な復帰が補償される。

〔先行技術の問題点〕

通常、アンクランプ動作の前にワークの位置決めすなわ
ちロケート動作が行われるが、このロケートのための作
動シリンダは、別の流体駆動系によって制御される。こ
のため、ロケート用の作動シリンダと、クランプ用の作
動シリンダとの間で順次制御用の電気的な制御手段が必
要となり、同期制御に特別な配慮が必要となる。

また、アンクランプ動作の途中で、作動シリンダまたは
検出シリンダのピストンロッドが障害物などに当たって
停止したときに、原位置復帰補償手段が開通状態となる
ため、アンクランプ動作が完了していないにもかかわら
ず、検出シリンダおよびその位置検出手段によってアン
クランプ状態が検出される。このため、位置検出手段に
よってアンクランプ状態が検出されたとしても、実際に
は作動シリンダがアンクランプ状態に設定されていない
こともあり、これによって誤動作が起きる。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の第１の目的は、ロケート用の作動
シリンダとクランプ用の作動シリンダとの順序制御を圧
力流体の制御要素によって実現し、電気的な制御装置を
省略できるようにすることである。

また、本発明の第２の目的は、異常な動作状態を予め検
出することにより、誤動作を未然に防止することである
。

〔発明の解決手段〕

そこで、本発明は、第１の目的を達成するために、クラ
ンプ用の作動シリンダに対してロケート用の作動シリン
ダを並列に設け、これらの作動シリンダの間に、ロケー
ト用の作動シリンダのロケート動作またはアンロケート
動作と機械的に連動する開閉制御手段を介在させている
。

また、本発明は、第２の目的を達成するために、流体式
クランプ駆動装置にクランプ異常検出装置を付設してい
る。

〔発明の作用〕

クランプ動作時に、圧力流体源からの圧力流体は、まず
ロケート用の作動シリンダを動作させ、ワークを位置決
め状態とする。このロケート動作完了前から完全な完了
後までの期間中に、ロケート用の作動シリンダは、開閉
制御手段に連動し、それを開通状態とすることによって
、クランプ用の作動シリンダをクランプ方向に駆動する
。したがって、クランプ動作過程で、ロケート動作が完
了時点またはその前後に、クランプ動作が自動的に開始
されることになる。

また、開閉制御手段がアンロケート動作と連動する構成
となっている実施例によれば、アンクランプ動作時に、
ロケート用の作動シリンダがテンロケート動作を完了す
る前後に、開閉制御手段を開通状態とするため、クラン
プ用の作動シリンダは、アンロケート動作の完了前後に
、アンクランプ動作を進める。

このように、ロケート動作またはアンロケート動作は、
電気的な制御手段によらないで、常にクランプ動作また
はアンクランプ動作に先行して動作する。

一方、原位置復帰補償手段は、クランプ動作時に開通状
態とならないが、アンクランプ動作時に、作動シリンダ
または検出シリンダのうちいずれかのものが障害物など
に当たって途中で停止したり、または他のものに先行し
て原位置すなわちアンクランプ位置に復帰したとき、開
通状態となって、未復帰の作動シリンダまたは検出シリ
ンダの原位置への復帰を補償していく。

また、アンクランプ動作時に、時間比較手段は、アンク
ランプ開始からアンクランプ終了までのアンクランプ動
作時間と基準のアンクランプ動作時間とを比較し、アン
クランプ動作時間が基準のアンクランプ動作時間よりも
長いときに、またはアンクランプ開始から圧力スイッチ
応答までの圧力応答時間と基準の圧力応答時間とを比較
して、圧力応答時間が基準の圧力応答時間よりも短いと
きに、異常信号を出力する。

このように、時間比較手段は、アンクランプ動作中の時
間変化を検出することによって、アンクランプ動作の異
常を検出し、異常信号を発生する。

したがって、オペレータは異常信号の発生時に、アンク
ランプ状態を確認し、必要な操作を行った後に、次のス
テップを進め、不測の事故に備える。

〔実施例１　（第１図、第２図および第３図）〕第１図
は、流体式クランプ駆動装置１およびアンクランプ動作
異常検出装置３０の構成を示している。

流体式クランプ駆動装置１は、１または２以上のクラン
プ用の作動シリンダ２．１つの動作検出用の検出シリン
ダ３、原位置復帰補償手段４．５、位置検出手段６、ロ
ケート用の作動シリンダ３４および開閉制御手段３５な
どによって組み立てられている。

これらに対する駆動用圧力油などの圧力流体７は、圧力
流体源８から配管９によって供給される。

すなわち、圧力流体源８は、配管９によって、チエツク
弁１０、リリーフ弁１）を経て電磁操作式４ポ一ト３位
置の方向切り換え弁１２の入力ポートに接続されている
。この方向切り換え弁１２の２つの切り換えポートは、
往復路の配管９および回転継手１７、必要に応じ絞り弁
３８を介して作動シリンダ２のシリンダ室２ａ、２ｂお
よび作動シリンダ３４のシリンダ室３４ａ、３４ｂに並
列状態で接続され、また検出シリンダ３のシリンダ室３
ａ、３ｂに直列の状態で接続されている。

この方向切り換え弁１２の電磁操作器２８．２９は、ク
ランプ操作スイッチ２４およびドライバ２６、アンクラ
ンプ操作スイッチ２５およびドライバ２７によってそれ
ぞれ切り換えられ、機械式の位置決め機構によって、切
り換え状態を保持する。なお、方向切り換え弁１２の戻
りポートは、タンク１８に接続されている。

そして、ロケート用の作動シリンダ３４は、絞り弁３８
を介在させながら、作動シリンダ２の上流側で、作動シ
リンダ２に対して並列に接続されている。また、開閉制
御手段３５は、作動シリンダ２と作動シリンダ３４との
間で、クランプ時の圧力流体７の供給と対応する配管９
の部分に組み込まれており、クランプ時の供給方向に対
して逆止機能を有するパイロット弁３６によって構成さ
れている。このパイロット弁３６のパイロ７）ピン３６
ａは、作動シリンダ３４のピストンロッド３４ｃのロケ
ート動作完了前から完全な完了後までの期間と対応する
位置で機械的に連動するよう組み込まれている。

この実施例の原位置復帰補償手段４．５はそれぞれ直列
接続のチエツク弁１３および絞り弁１５、直列接続のチ
エツク弁１４および絞り弁１６によって構成されており
、これらのチエツク弁１３．１４は、クランプ動作時の
圧力流体７の供給方向に対し逆止機能を働く方向に接続
されており、またこの方向と逆のアンクランプ時の供給
方向に対してクランキング圧力によって開通状態となる
。

また、位置検出手段６は、検出シリンダ３のピストンロ
ッド３Ｃの移動を検出するために、ピストンロッド３Ｃ
に取り付けられたドグ１９の位置をアンクランプ検出用
のリミットスイッチ２０、クランプ検出用のリミットス
イッチ２１．２２およびオーバーストローク検出用のリ
ミットスイッチ２３などによって構成されている。ここ
で、クランプ検出用のリミットスイッチ２１．２２は、
異なる大きさのワークに対応して用いられる。

そして、この実施例１のアンクランプ動作異常検８装置
３ｏは、入力側でアンクランプ検出用のリミットスイッ
チ２０およびアンクランプ操作スイッチ２５および設定
器３２に接続された時間比較手段３１、およびこの時間
比較手段３１に接続された警報器３３を有している。

方向切り換え弁１２が第１図の平行流路状態に切り換え
られており、検出シリンダ３のシリンダ室３ｂおよび複
数の作動シリンダ２のシリンダ室２ｂに圧力流体７が供
給されているとき、それらノヒストンロッド２ｃ、３ｃ
は、原位置としてのアンクランプ位置に後退している。

同様に、作動シリンダ３４のピストンロッド３４ｃも後
退し、アンロケート位置にある。この状態は、アンクラ
ンプ検出用のリミットスイッチ２ｏがらの例えば“Ｈ”
レベルの出力信号によって確認できる。

この状態でオペレータまたはコントローラがクランプ操
作スイッチ２４をオンの状態とし、ドライバ２６を介し
て電磁操作器２８を駆動し、方向切り換え弁１２の流路
を交差方向に切り換えると、圧力流体源８からの圧力流
体７は、まずロケート用の作動シリンダ３４のシリンダ
室３４ａの内部に入り、ピストンロッド３４ｃを前進さ
せ、第２図に示すように、ピストンロッド３４ｃの先端
のロケートピン４１をワーク４２のロケート孔４３に押
し当てて、位置決め状態とする。

このロケート動作が完了する前から完了した後の期間中
に、ピストンロッド３４ｃが最前進位置で開閉制御手段
３５の内部のパイロット弁３６のパイロットピン３６ａ
を駆動して、パイロ、ト弁３６を開通状態とするため、
圧力流体７は、開閉制御手段３５を通って作動シリンダ
２のシリンダ室２ａの内部に入り込み、ピストンロッド
２ｃをクランプ方向に前進させる。したがって、ピスト
ンロッド３ｃは、それぞれ所定の方向から前進すること
によって、先端のクランプ片４ｏでワーク４２に当たり
、所定のクランプ力でクランプ状態とする。

このクランプ動作時に、シリンダ室２ｂの内部の圧力流
体７は、ピストンロッド２ｃによって押し出され、下流
側の検出シリンダ３のシリンダ室３ａの内部に入り、ピ
ストンロッド３ｃを前進させ、ドグ１９でクランプ中の
ワーク４２と対応する例えばリミットスイッチ２１をオ
ンの状態とする。これによって、クランプ完了状態が確
認できる。ここで、全ての作動シリンダ２がクランプ状
態となったときに、シリンダ室２ｂから排出される圧力
流体７の総流量は、検出シリンダ３のピストンロッド３
ｃをクランプ中のワークに対応するリミットスイッチ２
１まで前進させるのに必要な流量となっている。

なお、このクランプ動作時に、作動シリンダ２が圧力流
体７の供給方向に対して検出シリンダ３よりも常に上流
側に位置しているため、検出シリンダ３は、いずれの作
動シリンダ２のクランプ完了よりも先行して、クランプ
完了状態とならない。

また、原位置復帰補償手段４．５の内部のチエツク弁１
３．１４は、常に逆止機能を働き、圧力流体７のいかな
る圧力に対しても開通状態とならない。

このように、ロケート用の作動シリンダ３４がクランプ
用の作動シリンダ２よりも上流側にあって、作動シリン
ダ３４と作動シリンダ２との間に、作動シリンダ３４に
連動する開閉制御手段３５が介在しているため、電気的
な順序制御装置が存在しなくても、クランプ動作の過程
で、まずロケート用の作動シリンダ３４が動作し、ロケ
ート動作が完了した後に、作動シリンダ２が動作し、ク
ランプ動作が行われる。

次に、アンクランプ動作のために、オペレータまたはコ
ントローラがアンクランプ操作スイッチ２５をオンの状
態にすると、方向切り換え弁１２が平行方向の流路とな
るため、圧力流体源８からの圧力流体７は、まず、上流
側の検出シリンダ３のシリンダ室３ｂに入り込み、ピス
トンロッド３Ｃを後退させる。このとき、シリンダ室３
ａの内部の圧力流体７は、下流側の作動シリンダ３４．
２のシリンダ室３４ｂ、２ｂの内部に入り込み、ピスト
ンロッド３４ｃ、３ｃを後退させることによって、はぼ
同時にアンロケート状態およびアンクランプ状態に設定
する。

このアンクランプの終了過程で、ピストンロッド３Ｃの
ドグ１９がアンクランプ検出用のリミットスイッチ２０
に当たるため、位置検出手段６は、アンクランプ状態を
確認する。

アンクランプ動作中に、ピストンロッド３Ｃが障害物な
どに当たって、アンクランプ位置まで完全に後退せず停
止するか、または作動シリンダ２よりも早く原位置に戻
ったとき、検出シリンダ３のシリンダ室３ｂの内部圧力
がしだいに高まっていく。この内部圧力がチエツク弁１
４のクラブキング圧力を越えると、チエツク弁１４が開
通状態となるため、アンクランプ動作のための圧力流体
７は、開通状態のチエツク弁１４を通り、絞り弁１６に
よって流量制限されながら、時間をかけて作動シリンダ
２．３４のシリンダ室２ｂ、３４ｂに供給される。した
がって、検出シリンダ３の側で異常な動作が発生したと
き、原位置復帰補償手段５は、引き続き作動シリンダ２
．３４のシリンダ室２ｂ、３４ｂに圧力流体７を供給す
ることによって、作動シリンダ２．３４のピストンロッ
ド２ｃ、３４ｃを正常時よりも多くの時間をかけながら
完全に原位置に引き戻す。

これと逆に、全ての作動シリンダ２．３４が検出シリン
ダ３よりも早くアンクランプ位置やアンロケート位置に
復帰したとき、シリンダ室３ｂ、３４ｂに圧力流体７が
引き続き供給されておれば、シリンダ室３ａとシリンダ
室２ｂ、３４ｂとの間の配管９の内部圧力がチエツク弁
１３のクラブキング圧力を越えた時点で、原位置復帰補
償手段４は、チエツク弁１３を開き、絞り弁１５で流量
を制限しながらタンク１８に流し込む。この間に、検出
シリンダ３は、アンクランプ位置に完全に戻る。

このように、アンクランプ動作の過程で、上記異常動作
の他、圧力流体７の温度変化による体積変動などが原因
となって、作動シリンダ２．３４と検出シリンダ３とが
同期せず、アンクランプ位置への復帰時点が不一致とな
ったとき、原位置復帰補償手段４．５は、チエツク弁１
３．１４を開き、流量を制限しながら、作動シリンダ２
．３４や検出シリンダ３の完全な原位置復帰を補償する
。

一方、アンクランプ動作異常検出装置３０の内部の時間
比較手段３１は、例えばリセット可能なタイマにより構
成されており、アンクランプ操作スイッチ２５からアン
クランプ開始の信号によって、アンクランプ動作の開始
時点から計時動作を開始し、アンクランプ検出用のリミ
ットスイッチ２０からの出力信号によって、計時動作を
中止し、リセットされる。

正常動作時、つまり第３図に示すようにアンクランプ動
作開始時点からアンクランプ動作完了時点までのアンク
ランプ動作時間Ｔａが設定器３２によって、予め設定さ
れた基準のアンクランプ動作時間Ｔａｓよりも短いとき
、時間比較手段３１は、タイムアツプ状態となる前に、
リミットスイッチ２，０の出力信号によりリセットされ
るため、異常信号を発生しない、しかし、アンクランプ
動作時間Ｔａが基準のアンクランプ動作時間Ｔａｓより
も長くなると、時間比較手段３１は、タイムアツプの状
態となり、異常信号を発生し、加工動作などを停止させ
るとともに、警報器３３を動作させる。これによって、
オペレータは警報器３３からの警報用の光または音を確
認して、動作異常であることを知り、加工装置に対して
必要な対策や処置を施す。

〔実施例２（第４図）〕この実施例２は、開閉制御手段３５を２つのパイロット
弁３６．３７および必要に応じて絞り弁３９によって構
成する例である。

パイロット弁３７は、クランプ時の圧力流体７の供給方
向に対し逆止機能を働かせない向きで、パイロット弁３
６と直列に接続されており、そのパイロットピン３７ａ
の部分でロケート用の作動シリンダ３４のアンロケート
動作完了近くの位置と連動している。また、絞り弁３９
は、パイロット弁３７に対して並列に接続されている。

クランプ動作時に、パイロット弁３６は、前記と同様に
、作動シリンダ３４によるロケート動作完了後に開放状
態となるにのとき、パイロット弁３７は、クランプ時の
圧力流体７の供給方向に対して、その圧力で開き、クラ
ンプ方向への供給を許す。したがって、このクランプ時
に、絞り弁３９は、実質的に作用しない。

また、アンクランプ時に、圧力流体７がアンクランプ時
の方向に供給されるため、作動シリンダ３４は、クラン
プ用作動シリンダ２に先行して後退し、絞り弁３８で制
限された適当な時間をかけながらアンロケート動作を完
了する。このアンロケート動作中に、開閉制御手段３５
の内部のパイロット弁３７がシリンダ室２ａの内部の圧
力流体７の流出を阻止しているため、シリンダ室２ａの
内部の圧力流体７は、絞り弁３９で制限された流量だけ
少しずつ流れ出る。この結果、作動シリンダ２によるク
ランプ力が弱められる。この状態で、作動シリンダ３４
がアンロケート動作を進めることになる。

アンロケート動作が完了近くになるか、完全に終了する
と、ピストンロッド３４ｃがパイロット弁３７のパイロ
ットビン３７ａを押してそのパイロット弁３７を開通状
態とする。このとき、作動シリンダ２のシリンダ室２ａ
の内部の圧力流体７は、開閉制御手段３５のパイロット
弁３６．３７を流量制限されない状態で通過する。

なお、開閉制御手段３５の内部の絞り弁３９は、不可欠
の要素でないから省略できる。絞り弁３９が省略された
とき、アンロケート動作が完全に終了した時点で、パイ
ロット弁３７が開通状態となるため、全ての作動シリン
ダ２ば、アンロケート動作の終了後に、アンクランプ動
作を開始することになる。

この実施例でも、アンクランプ動作異常検出装置３０は
、前記実施例１と同様に働く。

〔他の実施例（第５図）〕上記各実施例は、原位置復帰補償手段４．５をチエツク
弁１３．１４および絞り弁１５．１６によって構成して
いるが、この原位置復帰補償手段４．５は、第５図に示
すように絞り弁１５．１６とシーケンス弁４４．４５と
を組み合わせて構成することもできる。もっとも、いず
れの実施例でも、絞り弁１５．１６は、アンクランプ動
作の異常検出のときに、必要とされる事項であるから、
異常検出をしないとき、不要となる。

また、上記実施例は、時間比較手段３１をタイマによっ
て構成しているが、この機能は、ＣＰＵなとの制御・演
算・比較機能などを利用してプログラムの分野で実現す
ることもできる。

〔発明の効果〕

本発明では、下記の特有の効果が得られる。

第１に、ロケート用の作動シリンダとクランプ用の作動
シリンダとの間にロケー斗用の作動シリンダと連動する
開閉制御手段が介在していて、ロケート動作またはアン
ロケート動作の後に、クランプ動作またはアンクランプ
動作が行われるため、電気的な順次制御手段が必要とさ
れず、必要な順次動作が流体制御のみによって確実に行
われる。

第２に、異常なアンクランプ動作時に、アンクランプ動
作時間が基準のアンクランプ動作時間よりも長くなると
、この状態が時間比較手段によって検出され、異常信号
が発生するため、誤ったアンクランプ検出が未然に防止
でき、適切な対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の流体式クランプ駆動装置の配管図お
よびアンクランプ動作異常検出装置のブロック線図、第
２図はワークのクランプ状態の断面図、第３図は動作説
明図である。第４図は実施例２の流体式クランプ駆動装置の配管図お
よびアンクランプ動作異常検出装置のブロック線図であ
る。第５図は原位置復帰補償手段の他の実施例の配管図であ
る。１・・流体式クランプ駆動装置、２・・クランプ用の作
動シリンダ、３・・検出シリンダ、４．５・・原位置復
帰補償手段、６・・位置検出手段、７・・圧力流体、８
・・圧力流体源、９・・配管、工２・・電磁操作式の方
向切り換え弁、１３．１４・・チエツク弁、１５．１６
・・絞り弁、２４・・クランプ操作スイッチ、２５・・
アンクランプ操作スイッチ、３０・・アンクランプ動作
異常検出装置、３１・・時間比較手段、３２・・・設定
器、３３・・警報器、３４・・ロケート用の作動シリン
ダ、３５・・開閉制御手段、３６．３７・・パイロット
弁、３９・・絞り弁。特許　出　願人株式会社日平トヤマ代　　　理　　　人　弁理士、中　川　國　実弟７図第２図第３図Ｔａ　；アンクランプ動作時間Ｔａｓ：基準のアンクランプ動作時間時間経過□ 第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）クランプ用の作動シリンダに対して圧力流体の上
流側にロケート用の作動シリンダを並列に接続し、これ
らの作動シリンダと圧力流体源との間の配管路中に上記
作動シリンダの動作検出用の検出シリンダを直列に接続
し、上記クランプ用の作動シリンダと上記ロケート用の
作動シリンダとの間に上記ロケート用の作動シリンダと
連動する開閉制御手段を介在させるとともに、上記両作
動シリンダに対して共通の原位置復帰補償手段を、また
上記検出シリンダに対して原位置復帰補償手段をそれぞ
れ並列に接続し、さらに上記検出シリンダのピストンロ
ッドの移動位置に対応させて位置検出手段を設けてなる
ことを特徴とする流体式クランプ駆動装置。
（２）上記開閉制御手段を上記ロケート用の作動シリン
ダのロケート動作と連動するパイロット弁により構成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体式
クランプ駆動装置。
（３）上記開閉制御手段を上記ロケート用の作動シリン
ダのロケート動作と連動するパイロット弁およびアンロ
ケート動作と連動するパイロット弁により構成すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体式クラン
プ駆動装置。
（４）上記開閉制御手段を上記ロケート用の作動シリン
ダのロケート動作と連動するパイロット弁、アンロケー
ト動作と連動するパイロット弁およびアンロケート動作
と連動するパイロット弁に対して並列に接続された絞り
弁により構成することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の流体式クランプ駆動装置。
（５）クランプ用の作動シリンダに対して圧力流体の上
流側にロケート用の作動シリンダを並列に接続し、これ
らの作動シリンダと圧力流体源との間の配管路中に上記
作動シリンダの動作検出用の検出シリンダを直列に接続
し、上記クランプ用の作動シリンダと上記ロケート用の
作動シリンダとの間に上記ロケート用の作動シリンダと
連動する開閉制御手段を介在させるとともに、上記両作
動シリンダに対して共通の絞り機能付の原位置復帰補償
手段を、また上記検出シリンダに対して絞り機能付の原
位置復帰補償手段をそれぞれ並列に接続し、さらに上記
検出シリンダのピストンロッドの移動位置に対応させて
位置検出手段を設けてなることを特徴とする流体式クラ
ンプ駆動装置において、アンクランプ開始から上記位置
検出手段によって検出されたアンクランプ完了までのア
ンクランプ動作時間と基準のアンクランプ動作時間とを
比較して、アンクランプ動作時間が基準のアンクランプ
動作時間よりも長いときに異常信号を出力する時間比較
手段を有することを特徴とするアンクランプ動作異常検
出装置。