(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動体を始動端から停止端まで一方向に移動可能なエアアクチュエータと、
前記エアアクチュエータに対する圧縮エアの給気及び排気の切り換えをポートポジションの切り換えによって行う電磁式の方向制御弁と、
前記可動体が前記停止端に達したことを検知する検出スイッチと、
前記方向制御弁を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記方向制御弁を制御し、前記可動体を前記始動端から停止端まで一方向に移動させる間に、
前記エアアクチュエータに対して前記圧縮エアを供給するポートポジションを、設定された通常運転時間に従って前記エアアクチュエータへの前記圧縮エアの供給を停止するポートポジションに切り換えることで前記可動体の移動速度を減速させ、
再び前記圧縮エアを供給するポートポジションに切り換えることで前記可動体を前記停止端まで移動させ、
前記圧縮エアの供給を停止するポートのポジションにしたときから前記検出スイッチが検知するまでを計測した速度調整時間を基に前記通常運転時間を補正することを特徴とする可動体駆動装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記圧縮エアの供給を停止するポートのポジションにしたときから前記検出スイッチが検知するまでの時間が予め基準時間として設定され、前記基準時間と前記速度調整時間との時間差によって前記通常運転時間を補正することを特徴とする請求項１に記載の可動体駆動装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記基準時間を距離に換算した値として設定が可能であることを特徴とする請求項２に記載の可動体駆動装置。
【請求項４】
前記エアアクチュエータはエアシリンダであり、前記方向制御弁は、５つのポートを備え流路の切り換えが３パターンの５ポート３位置弁であって、前記エアシリンダへの圧縮エアの供給停止時には、前記エアシリンダへの圧縮エアの供給側流路を遮断し、前記エアシリンダの一対の加圧室はいずれも排気側流路に接続されるようにしたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の可動体駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアアクチュエータを駆動源として可動体を移動させるものであり、可動体の移動停止時における衝撃を緩和させる可動体駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では、閉じられた空間である本体の加工室内で加工が行われるため、外部の搬送装置との間でワークの受け渡しができるように、機体前面に開閉可能なスライドドアが設けられている。そうしたスライドドアの開閉は、例えば下記特許文献１に記載されているように、エアシリンダの伸縮作動によってレールに沿って横移動する構造が採られている。このように、エアシリンダを駆動源としてスライドドアなどの可動体を移動させる可動体駆動装置は、工作機械に限らずその他にも様々な機器に使用されている。例えば下記特許文献２に記載の電子部品実装機では、部品を真空引きによって保持する吸着ノズルの移動機構などにも可動体駆動装置が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３８３８４号公報
【特許文献２】特開２００４−５５７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の可動体駆動装置は、圧縮エアによって速い速度で伸縮作動するエアシリンダを所定のストロークで正確に止めることはできない。そのため、前述したスライドドアであれば、開時又は閉時の一方向の移動の際、開閉端に設置したドアフレームやストッパなどに衝突させ、所定の開閉位置に停止させることになる。しかし、それではスライドドアを停止させる際の衝撃が大きく、開閉の度に大きな衝撃音を発してしまうほか、スライドドアやドアフレームなどが繰り返される衝突によって寿命が短くなってしまう。
【０００５】
この点、前記特許文献２では、吸着ノズルに吸着保持された電子部品に停止時の衝撃を与えないように、ピストンの伸縮速度を伸縮初期には速く、伸縮終期には遅くなるようにエアシリンダの駆動制御が行われる。しかし、そのためにはエア機器を多く使用した複雑な回路を組む必要が生じてしまう。また、その他の構造としては、可動体の移動速度をコントロールするため、検出スイッチを増やしてエアシリンダへの圧縮エアの供給を制御する構造などもある。しかし、いずれも部品点数が多くなるだけでなく構造も複雑になってコストをアップさせてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、部品点数を増やすことなくエアアクチュエータを駆動制御する可動体駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る可動体駆動装置は、可動体を始動端から停止端まで一方向に移動可能なエアアクチュエータと、前記エアアクチュエータに対する圧縮エアの給気及び排気の切り換えをポートポジションの切り換えによって行う電磁式の方向制御弁と、前記可動体が前記停止端に達したことを検知する検出スイッチと、前記方向制御弁を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記方向制御弁を制御し、前記可動体を前記始動端から停止端まで一方向に移動させる間に、前記エアアクチュエータに対して前記圧縮エアを供給するポートポジションを、設定された通常運転時間に従って前記エアアクチュエータへの前記圧縮エアの供給を停止するポートポジションに切り換えることで前記可動体の移動速度を減速させ、再び前記圧縮エアを供給するポートポジションに切り換えることで前記可動体を前記停止端まで移動させ、前記圧縮エアの供給を停止するポートのポジションにしたときから前記検出スイッチが検知するまでを計測した速度調整時間を基に前記通常運転時間を補正するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の可動体駆動装置によれば、可動体が始動端から停止端まで一方向に移動する際に一旦方向制御弁を切り換えて減速させるようにしたため、部品点数を増やすことなくエアアクチュエータを駆動制御し、停止端で停止する可動体への衝撃を緩和させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】工作機械を示した外観斜視図である。
【図２】スライドドアが閉じる場合の可動体駆動装置を示した回路図である。
【図３】スライドドアを減速させる場合の可動体駆動装置を示した回路図である。
【図４】スライドドアを開く場合の可動体駆動装置を示した回路図である。
【図５】スライドドアの開閉時の移動過程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明に係る可動体駆動装置の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、工作機械の開閉扉に使用される可動体駆動装置を例に挙げて説明する。図１は、工作機械を示した外観斜視図である。この工作機械１はＮＣ旋盤であり、ベッド２を架台とし、その上に工作機械本体が構成されている。工作機械本体は、ワークを把持する主軸台や工具を保持するタレット装置、更にはタレット装置を移動させる駆動機構などが設けられ、本体カバー３によって覆われている。
【００１１】
ベッド２と一体になった本体カバー３は工作機械１の外殻であり、主軸台やタレット装置などを覆った加工空間を構成し、ワークの切削によって発生する切り屑などの飛散を防止するものである。本体カバー３には前面中央にワーク出入口３０１が形成され、そこに設けられたスライドドア５が左右横方向に移動して開閉が行われるようになっている。スライドドア５は、後述するようにエアアクチュエータを駆動源として自動開閉するよう構成されたものである。そのため、不図示のオートローダーなどによってワークの自動搬送が行われ、スライドドア５の自動開閉とともにワーク出入口３０１を通したワークの出し入れが行われる。
【００１２】
次に、図２乃至図４は、スライドドア５を開閉させる可動体駆動装置を示した回路図である。本実施形態でのエアアクチュエータはエアシリンダ１１であり、本体カバー３内部のスライドドア５の上部に配置されている。そして、エアシリンダ１１の伸縮方向がスライドドア５の移動方向と平行となるように、そのシリンダチューブが本体カバー３側に固定され、ピストンロッド１１６がスライドドア５に連結されている。また、ピストンロッド１１６には検出治具３１が取り付けられ、本体カバー３側にはスライドドア５が全開状態であることを検出する開側スイッチ３３と、全閉状態であることを検出する閉側スイッチ３５とが設けられている。
【００１３】
エアシリンダ１１は、ピストン１１５により仕切られたヘッド側加圧室１１１とロッド側加圧室１１２とを有し、こうした一対の加圧室に対して圧縮エアの給気と排気とが行われるようになっている。すなわち、エアシリンダ１１は、圧縮エアを供給するコンプレッサ１２とサイレンサ１３，１４を備えた排気口とに接続されている。更に、そうしたコンプレッサ１２やサイレンサ１３，１４とエアシリンダ１１との間には、方向制御弁１５やスピードコントローラ１７，１８が接続されている。
【００１４】
方向制御弁１５は５ポートであり、エア供給流路２１によってコンプレッサ１２に、エア排出流路２２，２３によってサイレンサ１３，１４の排気口に接続されるほか、ヘッド側流路２５とロッド側流路２６とによってエアシリンダ１１に接続されている。そして、方向制御弁１５とエアシリンダ１１とを接続するヘッド側流路２５とロッド側流路２６には、スピードコントローラ１７，１８が設けられている。方向制御弁１５は、エアシリンダ１１とコンプレッサ１２などとの接続状態が、弁体の移動によって図示するＡ，Ｂ，Ｃの３ポジションに切換え可能になっている。また、スピードコントローラ１７，１８は、エアシリンダ１１の作動速度を調節する制御弁であり、絞り弁と逆止弁が並列に組み合わされたものである。本実施形態では、スピードコントローラ１７，１８がエアシリンダ１１側へ流入する空気量を絞って調整するように接続され、いわゆるメーターイン回路になっている。
【００１５】
このような回路構成の可動体駆動装置では、エアシリンダ１１の伸長作動によりスライドドア５が閉じられ、収縮作動により開けられるようになっている。そうしたエアシリンダ１１の伸縮作動を切り換える方向制御弁１５は電磁弁であり、ソレノイドへの通電制御によって弁の切り換えが行われる。工作機械１には方向制御弁１５を通電制御する制御装置が設けられ、開側スイッチ３３と閉側スイッチ３５との検出信号を基にスライドドア５の自動開閉制御が実行されるよう構成されている。特に、本実施形態では、開閉時の時間を計測することにより開閉速度を調節するプログラムが格納されている。よって、可動体駆動装置は、こうした工作機械１における不図示の制御装置を含んで構成されたものである。
【００１６】
続いて、可動体駆動装置におけるスライドドア５の開閉について説明する。先ず、スライドドア５が閉じられる場合には、ソレノイドへの通電によって方向制御弁１５の弁体が移動し、図２に示すポジションＡの状態にポートが切り換えられる。このときコンプレッサ１２は、エア供給流路２１からヘッド側流路２５を介してエアシリンダ１１のヘッド側加圧室１１１に接続され、ロッド側加圧室１１２がロッド側流路２６からエア排出流路２２を介してサイレンサ１３に接続される。従って、コンプレッサ１２から送り込まれた圧縮エアは、方向制御弁１５からヘッド側流路２５に流れ込み、スピードコントローラ１７を通ってエアシリンダ１１のヘッド側加圧室１１１内に供給される。
【００１７】
エアシリンダ１１では、ヘッド側加圧室１１１の圧力が上昇することによりピストン１１５が加圧されて矢印の方向へと変位し、ピストンロッド１１６が伸長作動することとなる。そのため、ピストン１１５によりロッド側加圧室１１２内の空気が押し出されてロッド側流路２６を流れ、方向制御弁１５を通ってサイレンサ１３から大気へと放出される。サイレンサ１３（サイレンサ１４も同じ）は、方向切換えの際に発する排気音をやわらげて騒音を低減させる役割を果たしている。
【００１８】
ところで、ヘッド側流路２５を通ってエアシリンダ１１側へ流れる圧縮エアは、スピードコントローラ１７の絞り弁側を通って流れるために流量が絞られる。一方、エアシリンダ１１から排出されて反対のロッド側流路２６に流れ出たエアは、スピードコントローラ１８の逆止弁側を通るので、流量調整を受けることなく自由な流れになって放出される。本実施形態で採用するメーターインでは、エアシリンダ１１を作動させるための圧縮エアが調整されて少しずつ供給されるので、エアシリン１１による急激な伸縮作動を防止することができる。この点は、次に説明するエアシリンダ１１の収縮作動時でも同様である。
【００１９】
スライドドア５が開かれる場合には、ソレノイドへの通電によって方向制御弁１５の弁体が移動し、図４に示すポジションＣの状態に各ポートが切り換えられる。このときコンプレッサ１２は、エア供給流路２１からロッド側流路２６を介してエアシリンダ１１のロッド側加圧室１１２に接続され、ヘッド側加圧室１１１がヘッド側流路２５からエア排出流路２３を介してサイレンサ１４に接続される。
【００２０】
従って、コンプレッサ１２から送り込まれた圧縮エアは、方向制御弁１５からロッド側流路２６に流れ込み、スピードコントローラ１８を通ってエアシリンダ１１のロッド側加圧室１１２内に供給される。エアシリンダ１１では、ロッド側加圧室１１２の圧力が上昇することによりピストン１１５が加圧されて矢印の方向へと変位し、ピストンロッド１１６が収縮作動することとなる。そのため、ピストン１１５の変位によりヘッド側加圧室１１１内の空気が押し出されてヘッド側流路２５を流れ、方向制御弁１５を通ってサイレンサ１４から大気へと放出される。
【００２１】
こうしてエアシリンダ１１を伸縮作動させることにより、スライドドア５を開閉させることができる。しかし、エアシリンダ１１の単調な伸縮作動だけでは前記解決課題の欄でも述べたように、開時又は閉時に一方向に移動するスライドドア５が開閉端のドアフレームやストッパなどに高速で衝突してしまい、開閉の度に工作機械１に大きな衝撃音が発生するなどの問題が生じてしまう。そこで、本実施形態の可動体駆動装置では方向制御弁１５を次のように制御することにより速度調節をして問題解決を図っている。
【００２２】
本実施形態では、スライドドア５の開閉時の移動過程が図５に示すように一方向の移動が３段階に分けられている。図５ではスライドドア５が閉じる場合の移動を示しているが、開く場合の移動でも同様に行われる。先ず、スライドドア５の移動は、開閉距離のほぼ全体を占める始動位置Ｐ０から減速位置Ｐ１までの通常移動と、減速位置Ｐ１から再加速位置Ｐ２までの減速移動と、再加速位置Ｐ２から移動端Ｐ３までの再加速移動に分けられている。具体的に通常移動は、従来通りエアシリンダ１１が伸長作動することにより、スライドドア５が通常速度で移動する。そして、減速移動は、全閉する僅かに手前の減速位置Ｐ１で減速が掛けられ、スライドドア５が減速して微小距離だけ移動する。更に、再加速移動は、再加速位置Ｐ２に達したところで再びスライドドア５がエアシリンダ１１からの出力を受けて再加速し、移動端Ｐ３にまで移動する。
【００２３】
スライドドア５が開く場合も同様であり、エアシリンダ１１の収縮作動により、スライドドア５が従来通りの速度で始動位置（Ｐ０）から全開する僅か手前の減速位置（Ｐ１）まで移動する通常移動と、減速位置（Ｐ１）で減速が掛けられて微小距離移動する減速移動と、再加速位置Ｐ２に達したところで再びエアシリンダ１１からの出力を受けて移動端（Ｐ３）まで移動する再加速移動とがある。本実施形態では、このようにスライドドア５を一気に開いたり閉じたりすることなく、一旦速度を落とす減速動作が加えられるようになっている。そのため、減速後に再び加速したとしても、スライドドア５の速度が上がりきらずに全閉状態または全開状態に達することとなる。
【００２４】
次に、以上のようなスライドドア５の移動を実行するために行われる、エアシリンダ１１に対する方向制御弁１５の切り換えに制御について説明する。特に、スライドドア５が閉じる場合の方向制御弁１５について説明するが、スライドドア５が開く場合も同様であるため説明は省略する。先ず、スライドドア５が始動位置Ｐ０にある状態で、方向制御弁１５は、ソレノイドへの通電制御によって図２に示すポジションＡの状態に各ポートが切り換えられる。従って、コンプレッサ１２から送り込まれた圧縮エアがヘッド側加圧室１１１内に供給され、エアシリンダ１１が伸長作動することでスライドドア５が通常移動する。そして、スライドドア５が減速位置Ｐ１に達したところで、方向制御弁１１が図３に示すポジションＢの状態に各ポートが切り換えられる。
【００２５】
こうした減速位置Ｐ１で行われる方向制御弁１５の切換制御は時間によって管理されている。従って、制御装置では、方向制御弁１５に対して行う開制御の通電開始から設定された通常運転時間Ｔ１が計測され、その通常運転時間Ｔ１に従って方向制御弁１５に対する通電制御が行われ、図３に示すポジションＢの状態に各ポートが切り換えられる。ポジションＢの方向制御弁１５は、コンプレッサ１２に接続されたエア供給流路２１が遮断され、エアシリンダ１１は、ヘッド側加圧室１１１とロッド側加圧室１１２がエア排出流路２２，２３に接続され、サイレンサ１３，１４を介して大気解放となる。このとき、スライドドア５は、慣性力やヘッド側加圧室１１１の残圧によって、大幅に減速しつつも完全に停止することなく推力を減少させた減速移動となる。
【００２６】
そして次に、制御装置では方向制御弁１５をポジションＢへ切り換えてから一定の待機時間Ｔ２が計測され、その待機時間Ｔ２が経過した後に再び方向制御弁１５が通電制御され、図２に示すポジションＡの状態に各ポートが切り換えられる。この待機時間Ｔ２に伴うスライドドア５の移動位置がＰ２である。これによりシリンダ１１が再び伸長作動し、スライドドア５が再加速して全閉状態になるまで再加速移動することとなる。そして、移動端Ｐ３では、方向制御弁１５が図２に示すポジションＡの状態のままドアフレーム３０３にスライドドア５が押し当てられた閉状態が維持される。
【００２７】
ところで制御装置では、スライドドア５の開閉毎に減速位置Ｐ１から移動端Ｐ３までの速度調整時間Ｔｓｘが計測され、予め設定された基準時間Ｔｓとの時間差Ｔｎが算出される。そして、時間差Ｔｎに応じて通常運転時間Ｔ１が補正され、常に更新されるようになっている。基準時間Ｔｓは、スライドドア５における減速位置Ｐ１から再加速位置Ｐ２までの減速移動と、再加速位置Ｐ２から移動端Ｐ３までの再加速移動とを確保するための時間である。これは、スライドドア５の開閉が繰り返し行われることにより可動状況に変化が生じ、通常運転時間Ｔ１に対応する通常移動の距離が変化してしまうことがあるためである。なお、この基準時間Ｔｓは、例えば工作機械１の入力・表示装置から作業者による入力設定が可能であるが、その場合、入力値は時間ではなく作業者がイメージしやすいように距離に換算した値で入力するようにしてもよい。
【００２８】
例えば、通常運転時間Ｔ１内での通常移動の距離が延びてしまい、減速位置Ｐ１が移動端Ｐ３に達してしまった場合には、スライドドア５が減速することなく従来と同様にドアフレームに衝突してしまう。一方で、通常移動の距離が短くなり、再加速位置Ｐ２から移動端Ｐ３までの距離が長くなってしまった場合には、再加速によりドアフレーム３０３に当たるときの速度が大きくなり、やはり衝撃音が大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、前回行われたスライドドア５の開閉で算出された時間差Ｔｎが加算あるいは減算され、状況に応じて通常運転時間Ｔ１の値が補正され常に更新される。こうした通常運転時間Ｔ１の調整により、予め設定された一定時間Ｔ２による減速位置Ｐ１から再加速位置Ｐ２の減速移動と、一定距離Ｌ３による再加速位置Ｐ２から移動端Ｐ３までの再加速移動とが確保される。
【００２９】
よって、本実施形態によれば、スライドドア５が移動端に達する前に一旦方向制御弁１５を切り換えることにより、可動体であるスライドドア５の移動速度を移動端の直前で減速させるようにしたので、部品点数を増やすことなくドアフレーム３０３やストッパなどに当たるときの衝撃を緩和させることができる。しかも、スライドドア５が開閉する際の時間を計測することにより方向制御弁１５を切り換えるため、複雑なプログラムにすることなくエアシリンダ１１の伸縮作動を制御することができる。特に、実際にかかった速度調節時間Ｔｓｘと基準時間Ｔｓとの時間差Ｔｎに応じて通常運転時間Ｔ１を常に補正して更新することにより、スライドドア５の移動状況が変化したとしても移動端直前での減速を確実に行わせることができる。
【００３０】
また、方向制御弁１５は、５ポート弁であり、減速時にはエアシリンダ１１のヘッド側加圧室１１１とロッド側加圧室１１２とが共に排気口に接続されるため、急停止させるようなことはなく、エアシリンダ１１による推力を落したスムーズな減速が可能になる。更に、本実施形態では、スピードコントローラ１７，１８の接続がメーターインになっているため、減速時におけるシリンダ内の残圧やスライドドア５からの慣性力が作用するエアシリンダ１１の伸縮作動がスムーズに行われる。
【００３１】
以上、本発明の可動体駆動装置の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、工作機械１のスライドドア５を可動体とした可動体駆動装置を説明したが、可動体としては、このようなスライドドアだけではなく、前記特許文献２に開示された吸着ノズルを備えた作業ヘッドなどであってもよい。また、可動体は直線運動に限らず、例えば、ロータリーアクチュエータを用いることで可動体の円弧運動に適用しても良い。
【符号の説明】
【００３２】
１…工作機械  ３…本体カバー  ５…スライドドア  １１…エアシリンダ  １２…コンプレッサ  １３，１４…サイレンサ  １５…方向制御弁  １７，１８…スピードコントローラ  ２１…エア供給流路  ２２，２３…エア排出流路  ２５…ヘッド側流路  ２６…ロッド側流路  ３１…検出治具  ３３…開側スイッチ  ３５…閉側スイッチ  １１１…ヘッド側加圧室  １１２…ロッド側加圧室
【図１】
0006655332.tif 000002
【図２】
0006655332.tif 000003
【図３】
0006655332.tif 000004
【図４】
0006655332.tif 000005
【図５】
0006655332.tif 000006