JP2019048346A

JP2019048346A - クランプ装置

Info

Publication number: JP2019048346A
Application number: JP2017173356A
Authority: JP
Inventors: 正典中安; Masanori Nakayasu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2019-03-28

Abstract

【課題】サイクルタイムの長期化を抑制し、かつエネルギーの消費量の低減が可能なクランプ装置を提供することを課題とする。【解決手段】工作物をクランプおよびアンクランプするクランプ部材と、前記クランプ部材を作動させる油圧シリンダと、前記油圧シリンダを作動させる油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動させるモータと、前記モータの回転数を変化させることで、前記油圧ポンプの作動油の吐出量を変化させる制御部と、を具備し、前記モータの回転数が第１の回転数である場合、前記クランプ部材を用いた工程のサイクルタイムは第１の時間であり、前記制御部は、前記サイクルタイムが前記第１の時間より大きくならないように、前記モータの回転数を前記第１の回転数よりも低下させるクランプ装置。【選択図】図２

Description

本発明はクランプ装置に関する。

工作機械によって加工される工作物（ワーク）をクランプおよびアンクランプするクランプ装置が知られている（例えば特許文献１）。クランプ装置は例えば油圧で動作し、油圧供給源として油圧ポンプが用いられ、油圧ポンプの駆動にはモータが用いられる。

特開２０００−１６７７３５号公報

エネルギー消費量を低減するためには、モータの回転数を低下させることが有効である。しかしクランプ装置の動作が遅くなり、工程のサイクルタイムが長くなる恐れがある。そこで、サイクルタイムの長期化を抑制し、かつエネルギーの消費量の低減が可能なクランプ装置を提供することを目的とする。

上記目的は、工作物をクランプおよびアンクランプするクランプ部材と、前記クランプ部材を作動させる油圧シリンダと、前記油圧シリンダを作動させる油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動させるモータと、前記モータの回転数を変化させることで、前記油圧ポンプの作動油の吐出量を変化させる制御部と、を具備し、前記モータの回転数が第１の回転数である場合、前記クランプ部材を用いた工程のサイクルタイムは第１の時間であり、前記制御部は、前記サイクルタイムが前記第１の時間より大きくならないように、前記モータの回転数を前記第１の回転数よりも低下させるクランプ装置によって達成できる。

サイクルタイムの長期化を抑制し、かつエネルギーの消費量の低減が可能なクランプ装置を提供できる。

図１（ａ）はクランプ装置を例示する模式図である。図１（ｂ）はクランプ装置が行う工程のサイクル線図である。図２はクランプ装置の制御を例示するフローチャートである。

（実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態のクランプ装置１００について説明する。図１（ａ）はクランプ装置１００を例示する模式図である。図１（ａ）に示すように、クランプ装置１００は、操作盤１０、ＰＬＣ（Programmable Logic Control）１２、インバータ１４、モータ１６、油圧ポンプ１８、油圧シリンダ２０およびクランプ部材２２を備える。

操作盤１０は、例えばユーザが操作可能なパネルであり、ボタンおよびディスプレイなどを備える。ユーザは操作盤１０から工程のサイクルタイムの設定、計測などの操作をクランプ装置１００に指示することができ、またサイクルタイムなどを視認することができる。

ＰＬＣ１２（制御部）は、例えばサイクルタイム計測回路、サイクルタイム比較回路、インバータ回転数指令回路などを含む制御装置である。ＰＬＣ１２は、サイクルタイムの計測、サイクルタイム同士の大小関係の比較などを行い、電気信号によりインバータ１４を制御する。

インバータ１４はＰＬＣ１２からの指令に基づき、モータ１６の回転数を制御する。モータ１６が回転することにより、油圧ポンプ１８は作動油を吐出し、作動油が油圧シリンダ２０に流入する。これにより油圧シリンダ２０が作動し、油圧シリンダ２０から加わる油圧によりクランプ部材２２が作動する。クランプ部材２２はワークをクランプおよびアンクランプする。クランプ部材２２の動作は、モータ１６および油圧ポンプ１８の回転数により制御される。モータ１６の出力および消費電力は回転数に比例する。ここでの回転数とは、例えば単位時間当たりの回転数（回転速度）である。

図１（ｂ）はクランプ装置１００が行う工程のサイクル線図である。横軸は時間、縦軸はモータ１６の回転数である。図１（ｂ）に示すＴ０はサイクルタイムである。モータ１６の回転数は、高速側の回転数（高回転数）と低速側の回転数（低回転数）Ｒ０との間で周期的に変化する。破線で示す回転数Ｒ１（第１の回転数）は例えばモータ１６の定格回転数である。実線で示す回転数Ｒｎは、Ｒ１よりも小さく、Ｒ０より大きい。モータ１６の回転数が低回転数Ｒ０のとき、油圧ポンプ１８の回転数は最低になり、作動油の吐出量は少なくなる。このため油圧シリンダ２０からクランプ部材２２に加わる油圧は小さく、クランプ部材２２は一定の圧力を保持する。モータ１６の回転数がＲ１またはＲｎのとき、油圧ポンプ１８の回転数も高くなり、作動油の吐出量は多くなる。油圧シリンダ２０からクランプ部材２２に加わる油圧は多くなる。このとき、クランプ部材２２は例えば移動などの動作を行う。

表１はモータ１６の高速側の回転数とサイクルタイムとの関係を例示する表であり、例えば操作盤１０のディスプレイに表示されてもよい。

回転数の関係はＲ１＞Ｒ２＞・・・＞Ｒｎ＞Ｒｏ＞Ｒｐである。サイクルタイムの関係はＴ０＜Ｔ１＜Ｔ２である。表１に示すように、回転数がＲ１、Ｒ２・・・Ｒｎのいずれかの場合、サイクルタイムはＴ０（第１の時間）である。回転数Ｒ０の場合、サイクルタイムはＴ１である。回転数がＲｐの場合、サイクルタイムはＴ２である。

図２はクランプ装置１００の制御を例示するフローチャートである。この制御はクランプ部材２２の動作中に行われる。ＰＬＣ１２は、モータ１６の回転数がＲ１のときのサイクルタイムＴ０を計測する（ステップＳ１０）。ＰＬＣ１２はモータ１６の回転数を低下させる（ステップＳ１２）。これにより油圧ポンプ１８の回転数も低下し、作動油の吐出量が少なくなる。したがってクランプ部材２２に加わる油圧が小さくなる。ＰＬＣ１２は、回転数低下後のサイクルタイムＴａを計測する（ステップＳ１４）。

ＰＬＣ１２は、回転数低下後のサイクルタイムＴａが回転数低下前のサイクルタイムＴ０より大きいか否か判定する（ステップＳ１６）。否定判定（Ｎｏ）の場合、ステップＳ１２に戻り、回転数をさらに低下させる。肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＰＬＣ１２はモータ１６の回転数を上昇させる（ステップＳ１８）。これにより油圧ポンプ１８の回転数も上昇する。ＰＬＣ１２は、回転数上昇後のサイクルタイムＴａを計測する（ステップＳ２０）。ＰＬＣ１２は、サイクルタイムＴａがＴ０に等しいか否か判定する（ステップＳ２２）。否定判定の場合、ステップＳ１８に戻る。肯定判定の場合、制御は終了する。

例えば、モータ１６の回転数が定格回転数のＲ１の場合、サイクルタイムはＴ０である（ステップＳ１０、表１）。ＰＬＣ１２が回転数をＲ２に低下させても、サイクルタイムはＴ０である（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。このためステップＳ１６で否定判定となり、ＰＬＣ１２は回転数をさらに低下させる。ステップＳ１２〜Ｓ１６が繰り返され、回転数がＲｎまで低下しても、サイクルタイムはＴ０である（表１、ステップＳ１６で否定）。回転数がＲｏまで低下すると、表１に示すようにサイクルタイムはＴ０より小さいＴ１となる。このときステップＳ１６において肯定判定となる。

ＰＬＣ１２はモータ１６の回転数をＲｏから上昇させ、サイクルタイムＴａがＴ０に等しくなるか判定する（ステップＳ１８〜Ｓ２２）。回転数が例えばＲｎまで上昇していれば、サイクルタイムＴａはＴ０に等しくなる（表１）。以上のように、本実施形態によれば、サイクルタイムがＴ０より大きくならないように、モータ１６の回転数をＲ１からＲｎまで低下させる。前述のように、モータ１６の消費電力は回転数に比例する。したがって、サイクルタイムの長期化を抑制し、かつエネルギーの消費量を低下させることが可能である。

ＰＬＣ１２は、モータ１６の高速側の回転数をＲ１より小さくすればよく、特にサイクルタイムがＴ０よりも長くならない範囲で最小の回転数Ｒｎとすることが好ましい。回転数Ｒｎにおいて例えば油圧ポンプ１８の吐出圧力はデッドヘッドになるため、エネルギーの消費量を効果的に低下させることができる。モータ１６および油圧ポンプ１８の回転数を制御する制御部としてＰＬＣ１２以外のコンピュータなどを用いてもよい。図１（ｂ）においてサイクルタイムはモータ１６が高速側回転数での動作を４回、低速側回転数での動作を３回繰り返す時間とした。サイクルタイムは、例えばクランプ部材２２が所定の個数（例えば１個）のワークを処理する時間などとしてもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０操作盤
１２ＰＬＣ（制御部）
１４インバータ
１６モータ
１８油圧ポンプ
２０油圧シリンダ
２２クランプ部材
１００クランプ装置

Claims

工作物をクランプおよびアンクランプするクランプ部材と、
前記クランプ部材を作動させる油圧シリンダと、
前記油圧シリンダを作動させる油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動させるモータと、
前記モータの回転数を変化させることで、前記油圧ポンプの作動油の吐出量を変化させる制御部と、を具備し、
前記モータの回転数が第１の回転数である場合、前記クランプ部材を用いた工程のサイクルタイムは第１の時間であり、
前記制御部は、前記サイクルタイムが前記第１の時間より大きくならないように、前記モータの回転数を前記第１の回転数よりも低下させるクランプ装置。