JP2022070010A - Holding force sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、保持力センサに関する。 The present invention relates to a holding force sensor.
機械加工においては、回転可能なチャックによって被加工物(ワーク)を把持し、回転するワークを固定工具に接触させて切削等を行う。あるいは、回転可能なチャックによって工具(ツール)を把持し、これを固定された被加工物に接触させて穿孔等を行う。 In machining, a work piece (workpiece) is gripped by a rotatable chuck, and the rotating work piece is brought into contact with a fixing tool for cutting or the like. Alternatively, a tool is gripped by a rotatable chuck and brought into contact with a fixed workpiece to perform drilling or the like.
ここで、チャックの把持力を測定するために、チャックの外筒にひずみゲージを取り付けることが提案されている(特許文献1)。 Here, in order to measure the gripping force of the chuck, it has been proposed to attach a strain gauge to the outer cylinder of the chuck (Patent Document 1).
特許文献1では、回転体であるチャックにひずみゲージを取り付けているため、ひずみゲージに対する環境的な負荷が大きい。即ち、ひずみゲージは高速回転や振動にさらされ、且つ切削油にもさらされる。そのため、ひずみゲージの精度が損なわれることもある。 In Patent Document 1, since the strain gauge is attached to the chuck which is a rotating body, the environmental load on the strain gauge is large. That is, the strain gauge is exposed to high speed rotation and vibration, and is also exposed to cutting oil. Therefore, the accuracy of the strain gauge may be impaired.
本発明は、チャックの保持力をより容易に測定でき、且つ測定の信頼性が高い保持力センサを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a holding force sensor capable of measuring the holding force of a chuck more easily and having high measurement reliability.
本発明の第1の態様に従えば、
チャックに把持されて該チャックの保持力を測定する保持力センサであって、
ベース部と、
前記ベース部の一方側に配置された複数の起歪体であって、各々が前記ベース部により片持ち支持されて自由端を有する起歪体と、
前記複数の起歪体の少なくとも1つに取り付けられたひずみゲージとを備え、
前記保持力の測定のために、前記複数の起歪体の前記ひずみゲージよりも前記自由端側が前記チャックにより一体として把持される保持力センサが提供される。
According to the first aspect of the present invention,
A holding force sensor that is gripped by a chuck and measures the holding force of the chuck.
With the base part
A plurality of strain-causing bodies arranged on one side of the base portion, each of which is cantilevered and supported by the base portion and has a free end.
With a strain gauge attached to at least one of the plurality of strain generators,
For the measurement of the holding force, a holding force sensor is provided in which the free end side of the strain gauges of the plurality of strain generating bodies is integrally gripped by the chuck.
第1の態様の保持力センサにおいて、前記複数の起歪体の各々は、前記ひずみゲージよりも前記自由端側に、前記保持力センサを把持するために前記チャックが当接される被当接部を有してもよく、前記保持力センサは前記チャックに把持された状態において前記チャックの中心軸に一致するセンサ中心軸を有してもよく、前記被当接部が、前記センサ中心軸を中心とする仮想円上に位置してもよい。 In the holding force sensor of the first aspect, each of the plurality of strain-causing bodies is abutted against the free end side of the strain gauge with which the chuck is abutted in order to grip the holding force sensor. The holding force sensor may have a sensor central axis that coincides with the central axis of the chuck in a state of being gripped by the chuck, and the contacted portion may have the sensor central axis. It may be located on a virtual circle centered on.
第1の態様の保持力センサにおいて、前記複数の起歪体の前記被当接部は、前記仮想円に沿って等間隔で設けられていてもよい。 In the holding force sensor of the first aspect, the contacted portions of the plurality of strain-causing bodies may be provided at equal intervals along the virtual circle.
第1の態様の保持力センサにおいて、前記複数の起歪体の各々が、前記保持力センサが前記チャックを把持するときに前記チャックの先端に当接する位置合わせ面を有してもよく、該位置合わせ面が前記被当接部よりも前記ひずみゲージ側において前記センサ中心軸に直交する面内に延びていてもよい。 In the holding force sensor of the first aspect, each of the plurality of strain-causing bodies may have an alignment surface that abuts on the tip of the chuck when the holding force sensor grips the chuck. The alignment surface may extend in a plane orthogonal to the sensor center axis on the strain gauge side of the contacted portion.
第1の態様の保持力センサにおいて、前記複数の起歪体の各々の前記被当接部は、前記センサ中心軸を中心とする仮想円に沿って延びる曲面であってもよい。 In the holding force sensor of the first aspect, the contacted portion of each of the plurality of strain-causing bodies may be a curved surface extending along a virtual circle centered on the sensor central axis.
第1の態様の保持力センサにおいて、前記複数の起歪体の各々は、前記センサ中心軸を中心として弧状に湾曲する第1曲面、前記センサ中心軸を中心として第1曲面よりも小さい曲率半径で弧状に湾曲する第2曲面、及び前記センサ中心軸に直交する面内に延びて第1曲面と第2曲面とを連結する連結面を含んでもよく、前記複数の起歪体の少なくとも1つの第1曲面に、前記ひずみゲージが取り付けられていてもよく、前記複数の起歪体の各々の第2曲面が前記被当接部を有してもよい。 In the holding force sensor of the first aspect, each of the plurality of strain-causing bodies has a first curved surface that curves in an arc shape about the sensor central axis, and a radius of curvature smaller than that of the first curved surface about the sensor central axis. It may include a second curved surface curved in an arc shape and a connecting surface extending in a plane orthogonal to the sensor center axis to connect the first curved surface and the second curved surface, and at least one of the plurality of strain-causing bodies. The strain gauge may be attached to the first curved surface, and the second curved surface of each of the plurality of strain-causing bodies may have the contacted portion.
第1の態様の保持力センサにおいて、前記複数の起歪体はスリット又は隙間を介して隣接していてもよく、前記ひずみゲージから延びる配線が、前記スリット又は前記隙間を通って前記ベース部へと延びてもよい。 In the holding force sensor of the first aspect, the plurality of strain-causing bodies may be adjacent to each other through a slit or a gap, and wiring extending from the strain gauge passes through the slit or the gap to the base portion. May be extended.
第1の態様の保持力センサにおいて、前記複数の起歪体の厚さが、前記ひずみゲージが取り付けられた位置において他の位置よりも小さくてもよい。 In the holding force sensor of the first aspect, the thickness of the plurality of strain-causing bodies may be smaller at the position where the strain gauge is attached than at other positions.
第1の態様の保持力センサは、前記ベース部に取り付けられた温度補償用ひずみゲージを更に備えてもよい。 The holding force sensor of the first aspect may further include a temperature compensating strain gauge attached to the base portion.
第1の態様の保持力センサにおいて、前記複数の起歪体は少なくとも2つの起歪体であってもよい。 In the holding force sensor of the first aspect, the plurality of straining elements may be at least two straining elements.
第1の態様の保持力センサにおいて、前記複数の起歪体の各々に前記ひずみゲージが取り付けられていてもよい。 In the holding force sensor of the first aspect, the strain gauge may be attached to each of the plurality of strain-causing bodies.
本発明の保持力センサは、チャックの保持力をより容易に測定でき、且つ測定の信頼性が高い。 The holding force sensor of the present invention can measure the holding force of the chuck more easily and has high measurement reliability.
<第1実施形態>
第1実施形態の保持力センサユニット(把持力センサユニット)1000について、保持力センサユニット1000を用いてコレットチャック2000(図4)の保持力(把持力)を測定する場合を例として説明する。説明においては、図1~図6を参照する。
<First Embodiment>
The holding force sensor unit (grip force sensor unit) 1000 of the first embodiment will be described as an example in which the holding force (grip force) of the collet chuck 2000 (FIG. 4) is measured by using the holding
図1に示す通り、保持力センサユニット1000は、保持力センサ100と、保持力センサ100に着脱可能に取り付けられるリングアダプタ(環状アダプタ)500とを含む。保持力センサ100は中心軸(センサ中心軸)X100を有する略筒状である。リングアダプタ500は中心軸X500を有する環状である。リングアダプタ500は保持力センサ100に同軸状に取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the holding
以下の説明においては、中心軸X100の延びる方向を保持力センサ100の軸方向と呼び、保持力センサ100に対してリングアダプタ500が取り付けられる側を軸方向の前側とする。軸方向を中心とする放射方向を保持力センサ100の径方向、軸方向回りの方向を保持力センサ100の周方向と呼ぶ。
In the following description, the extending direction of the central axis X 100 is referred to as the axial direction of the holding
以下の説明においては、中心軸X500の延びる方向をリングアダプタ500の軸方向と呼び、保持力センサ100に取り付けた際に保持力センサ100に対向する側を軸方向の後ろ側とする。軸方向を中心とする放射方向をリングアダプタ500の径方向、軸方向回りの方向をリングアダプタ500の周方向と呼ぶ。
In the following description, the extending direction of the central axis X 500 is referred to as the axial direction of the
保持力センサ100は、図1、図2(a)及び図2(b)に示す通り、ベース部11と、起歪部12と、起歪部12に取り付けられた3つの測定用ひずみゲージGと、ベース部11に取り付けられた3つの温度補償用ひずみゲージCGとを主に含む。ベース部11と起歪部12とは、金属(一例としてステンレス)等により一体に形成されていてもよい。
As shown in FIGS. 1, 2 (a) and 2 (b), the holding
ベース部11は保持力センサ100の土台となる部分であり、測定対象のチャックの保持力を測定する際に変形(ひずみ)を生じない部分である。ベース部11は、ディスク部111と畝部112とを含む。
The
ディスク部111は円板状であり、前面111fと後面111rとを有する。ディスク部111の径方向の中央部には、中心軸X100を中心として軸方向に延びる円形の貫通穴111hが設けられている。
The
畝部112は、ディスク部111の後面111rから後方に起立している。畝部112は、後面111rの外周近傍において、周方向の全域にわたって延びている。第1実施形態では、畝部112の高さ(軸方向の寸法)はディスク部111の厚さ(軸方向の寸法)に略等しい。
The ridge portion 112 stands rearward from the
起歪部12はベース部11に支持された部分であり、測定対象のチャックの保持力を測定する際に、保持力の大きさに応じた変形(ひずみ)を呈する部分である。
The strain-causing
概略として、起歪部12は、図1、図2(a)及び図2(b)に示す通り、径の異なる2つの円筒を軸方向に沿って同軸状に連結し、これを周方向において3つに分割した形状を有する。
As a general rule, the
具体的には、起歪部12は、周方向に沿って第1起歪体F1、第2起歪体F2、及び第3起歪体F3を有する。第1起歪体F1、第2起歪体F2、及び第3起歪体F3は互いに同一の形状を有する。
Specifically, the strain-causing
第1起歪体F1~第3起歪体F3の各々は、大径曲板部120と、連結部121と、小径曲板部122とを含む。
Each of the first strain-causing body F1 to the third strain-causing body F3 includes a large-diameter
大径曲板部120は、中心軸X100を中心として弧状に湾曲した曲板である。大径曲板部120の後端(固定端)120Erは、ベース部11のディスク部111の前面111fに固定的に支持されている。
The large-diameter
大径曲板部120の外面(第1曲面)120oの周方向中央部には凹部Rが設けられている。凹部Rの底面Rbは、径方向に直交する平坦面である。
A recess R is provided in the central portion in the circumferential direction of the outer surface (first curved surface) 120o of the large-diameter
連結部121は、径方向に沿って放射状に延びる扇形の平板である。連結部121の外側端部121Eoにおいて、連結部121の後面121rに、大径曲板部120の前端120Efが固定されている。なお、本明細書及び本発明において「扇形」は、円弧とその両端を通る半径で囲まれた形状のみならず、同心である大径円弧及び小径円弧とそれらの両端を通る半径で囲まれた形状(円環の周方向の一部分を切り出した形状)も含む。
The connecting
小径曲板部122は、中心軸X100を中心として弧状に湾曲した曲板である。小径曲板部122の後端122Erは、連結部121の内側端部121Eiにおいて、連結部121の前面121fに固定されている。
The small-diameter
第1起歪体F1~第3起歪体F3はそれぞれ、上記の構成を有する。第1起歪体F1~第3起歪体F3はそれぞれ、大径曲板部120の後端120Erを固定端、小径曲板部122の前端122Efを自由端とする片持ち状の起歪体である。
Each of the first strain-causing body F1 to the third strain-causing body F3 has the above-mentioned configuration. The first strain-generating body F1 to the third strain-causing body F3 are cantilevered strain-forming bodies having the rear end 120Er of the large-diameter
第1起歪体F1と第2起歪体F2との間、第2起歪体F2と第3起歪体F3との間、及び第3起歪体F3と第1起歪体F1との間にはそれぞれ、スリットSLが画定されている。スリットSLはそれぞれ、軸方向に沿って小径曲板部122の前端122Efから大径曲板部120の後端120Erの近傍まで伸びている。
Between the first strain F1 and the second strain F2, between the second strain F2 and the third strain F3, and between the third strain F3 and the first strain F1. A slit SL is defined between them. Each of the slits SL extends from the front end 122Ef of the small diameter
なお、図1に示す通り、第1実施形態ではスリットSLの後端が大径曲板部120の後端120Erよりも前側にあり、第1起歪体F1~第3起歪体F3の大径曲板部120は、後端120Erの近傍において周方向に連結している。しかしながらこれには限られず、軸方向におけるスリットSLの後端の位置と大径曲板部120の後端120Erの位置とが同じであってもよい。
As shown in FIG. 1, in the first embodiment, the rear end of the slit SL is on the front side of the rear end 120Er of the large-diameter
第1起歪体F1~第3起歪体F3の大径曲板部120は周方向に沿って互いに隣接している。第1起歪体F1~第3起歪体F3の大径曲板部120をそれぞれ、中心軸X100を中心軸とする仮想大径円筒の一部とみなすこともできる。大径曲板部120の外面120oは、仮想大径円筒の外周面に沿って延びている。即ち、第1起歪体F1~第3起歪体F3の大径曲板部120の外面120oは、中心軸X100を中心とする大径仮想円に沿って延びる曲面である。
The large-diameter
第1起歪体F1~第3起歪体F3の連結部121は周方向に沿って互いに隣接している。第1起歪体F1~第3起歪体F3の連結部121をそれぞれ、中心軸X100を中心軸とする仮想円板の一部とみなすこともできる。連結部121の前面121fは、仮想円板の前面に沿って延びている。即ち、第1起歪体F1~第3起歪体F3の連結部121の前面121fは、中心軸X100に直交する平面に沿って延びる平坦面である。
The connecting
第1起歪体F1~第3起歪体F3の連結部121の前面121fは、チャックの先端及び/又はリングアダプタ500の後面が当接される位置合わせ面として機能する(詳細後述)。
The
第1起歪体F1~第3起歪体F3の小径曲板部122は周方向に沿って互いに隣接している。第1起歪体F1~第3起歪体F3の小径曲板部122をそれぞれ、中心軸X100を中心軸とする仮想小径円筒の一部とみなすこともできる。小径曲板部122の外面(第2曲面)122oは、仮想小径円筒の外周面に沿って延びている。即ち、第1起歪体F1~第3起歪体F3の小径曲板部122の外面122oは、中心軸X100を中心とする小径仮想円に沿って延びる曲面である。小径仮想円の直径は大径仮想円(大径曲板部120の外面120oが沿う面)の直径よりも小さい。
The small-diameter
第1起歪体F1~第3起歪体F3の小径曲板部122の外面(第2曲面)122oは、リングアダプタ500を取り付ける際にはリングアダプタ500の内周面が当接され、チャックにより保持力センサ100を直接把持する際にはチャックが当接される被当接面として機能する(詳細後述)。
When the
3つの測定用ひずみゲージGはそれぞれ、第1起歪体F1~第3起歪体F3の大径曲板部120において、凹部Rの底面Rbに貼り付けられている。測定用ひずみゲージGの構造は任意であるが、一例として4つのひずみ受感素子を備えるひずみゲージを用いてよい。
Each of the three measurement strain gauges G is attached to the bottom surface Rb of the recess R in the large-diameter
3つの温度補償用ひずみゲージCGは、ベース部11のディスク部111の後面111rに、周方向に等間隔に離間して貼り付けられている。温度補償用ひずみゲージCGの構造は任意であるが、測定用ひずみゲージGと同一のひずみゲージを使用し得る。
The three temperature compensation strain gauges CG are attached to the
3つの測定用ひずみゲージGの1つ、3つの温度補償用ひずみゲージCGの1つ、及び2つの固定抵抗(不図示)が配線W(図1)により接続されてホイートストンブリッジ回路が構成されている。即ち、保持力センサ100は、3つの測定用ひずみゲージGと、3つの温度補償用ひずみゲージCGと6つの固定抵抗(不図示)とにより構成された3つのホイートストンブリッジ回路を含む。測定用ひずみゲージGから延びる配線Wは、スリットSLを通る。
One of the three measurement strain gauges G, one of the three temperature compensation strain gauges CG, and two fixed resistors (not shown) are connected by wiring W (FIG. 1) to form a Wheatstone bridge circuit. There is. That is, the holding
3つのホイートストンブリッジ回路はそれぞれ、第1起歪体F1~第3起歪体F3に加えられた荷重の測定に用いられる。3つのホイートストンブリッジ回路はそれぞれ、1つの温度補償用ひずみゲージCGを含むため、温度誤差が抑制されている。固定抵抗や、ホイートストンブリッジ回路の出力に基づいて荷重値を算出する算出部は外部に設けられていてもよく、ベース部11に設けられていてもよい。
Each of the three Wheatstone bridge circuits is used to measure the load applied to the first strain F1 to the third strain F3. Since each of the three Wheatstone bridge circuits includes one temperature compensating strain gauge CG, the temperature error is suppressed. A calculation unit that calculates the load value based on the fixed resistance or the output of the Wheatstone bridge circuit may be provided externally, or may be provided in the
リングアダプタ500は、測定対象のチャックの把持可能範囲(チャックが把持可能なワーク/工具の直径の範囲)の下限が保持力センサ100の第2曲板部122の外面122oが沿う小径仮想円の直径よりも大きく、チャックが保持力センサ100を直接把持できない場合に、チャックと保持力センサ100との間に配置されるアダプタである。
In the
リングアダプタ500は、図3に示す通り、3つの本体部501を3つの弾性連結部502により連結した環形状を有する。
As shown in FIG. 3, the
3つの本体部501は、チャックの爪と保持力センサ100の第1起歪体F1~第3起歪体F3との間に配置されて、チャックの保持力を保持力センサ100に伝える部分である。3つの本体部501はそれぞれ、金属(一例としてSU材やSUS材)等の弾性率の大きい材料で形成される。
The three
3つの本体部501は互いに同一の構成を有する。3つの本体部501はそれぞれ、角柱をその中心軸に沿って円弧上に湾曲させた形状を有する。
The three
3つの本体部501はそれぞれ、前面501f、後面501r(図1)、内面501i、外面501o、及び一対の側面501sを有する。前面501fと後面501rとは同一形状であり、軸方向に見て扇形である。内面501i、外面501oはそれぞれ、周方向に沿って延びる曲面である。一対の側面501sはそれぞれ、略矩形である。内面501iの曲率半径は、保持力センサ100の第1起歪体F1~第3起歪体F3の小径曲板部122の外面122oの曲率半径に等しい。
Each of the three
3つの弾性連結部502は、3つの本体部501を相対移動可能に連結する部分である。3つの弾性連結部502はそれぞれ、樹脂(一例としてNBRなどのゴム)等の弾性率の小さい材料で形成される。
The three elastic connecting
3つの弾性連結部502は互いに同一の構成を有する。3つの弾性連結部502はそれぞれ、角柱をその中心軸に沿って円弧上に湾曲させた形状を有する。
The three elastic connecting
3つの弾性連結部502はそれぞれ、前面502f、後面502r(図1)、内面502i、外面502o、及び一対の側面502sを有する。前面502fと後面502rとは同一形状であり、軸方向に見て扇形である。内面502i、外面502oはそれぞれ、周方向に沿って延びる曲面である。一対の側面502sはそれぞれ、略矩形である。
Each of the three
弾性連結部502の一対の側面502sは、弾性連結部502の周方向の両側に位置する本体部501の側面501sに、それぞれ固定されている。本体部501と弾性連結部502との固定は例えば接着剤によりなし得る。
The pair of
保持力センサユニット1000を用いたコレットチャック2000の保持力の測定は、次のようにして行う。
The holding force of the
コレットチャック2000は、図4に示す通り、本体部Mと、3つの爪Nとを有する。3つの爪Nはそれぞれ、コレットチャック2000の中心軸X2000を中心とする周方向に湾曲した曲板である。コレットチャック2000は、3つの爪Nを中心軸X2000を中心とする放射方向(径方向)に移動させて、3つの爪Nの内面Ni(図5(a))により保持対象を保持(把持)する。保持対象は具体的には例えば、被加工材(ワーク)又は工具(ツール)である。
As shown in FIG. 4, the
まず、コレットチャック2000把持可能範囲(チャックが把持可能なワーク/工具の直径の範囲)の下限が保持力センサ100の第2曲板部122の外面122oが沿う小径仮想円の直径よりも小さい場合について説明する。この場合は、コレットチャック2000により保持力センサ100を直接把持できるため、リングアダプタ500は使用しない。
First, when the lower limit of the
コレットチャック2000の保持力を計測する際には、図4に示す通り、コレットチャック2000の3つの爪Nの内側に、保持力センサ100の第1起歪体F1~第3起歪体F3の小径曲板部122を挿入する。
When measuring the holding force of the
この時、保持力センサ100の中心軸X100がコレットチャック2000の中心軸X2000と平行となるように位置合わせをする。この位置合わせは、コレットチャック2000の爪Nの前面Nf(保持力センサ100に対向する面、図6(a))を保持力センサ100の第1起歪体F1~第3起歪体F3の連結部121の前面(位置合わせ面)121fに当接させることにより、容易に行うことができる(図6(a))。
At this time, the center axis X 100 of the holding
また、保持力センサ100の周方向の位置を、コレットチャック2000の3つの爪Nの各々が、保持力センサ100の第1起歪体F1~第3起歪体F3のいずれか1つの小径曲板部122の外面(被当接面、第2曲面)122oにのみ当接するように調節する(図5(a))。
Further, the position of the holding
保持力センサ100を挿入した状態でコレットチャック2000を作動させて3つの爪Nを径方向内側に移動させると、3つの爪Nの内面Niが第1起歪体F1~第3起歪体F3の小径曲板部122の外面122oに当接し、コレットチャック2000が第1起歪体F1~第3起歪体F3を一体として(まとめて)把持する(図5(a)、図6(a))。この状態において、保持力センサ100の中心軸X100はコレットチャック2000の中心軸X2000に一致する。なお、本明細書及び本発明において、チャックの中心軸と保持力センサの中心軸が一致するとは、両者が完全に一致する場合のみならず、両者がほぼ一致しているものの測定の精度を保ち得る範囲内でわずかにずれている場合も含むものとする。
When the
その後、コレットチャック2000の3つの爪Nを径方向内側に更に移動させると、第1起歪体F1~第3起歪体F3の自由端側が径方向内側に押圧され、第1起歪体F1~第3起歪体F3にひずみが生じる。
After that, when the three claws N of the
第1起歪体F1に貼り付けられた測定用ひずみゲージGを含むホイートストンブリッジを介して、第1起歪体F1に当接した爪Nにより第1起歪体F1に付加される荷重(保持力)の大きさを求めることができる。同様に、第2、第3起歪体F2、F3に貼り付けられた測定用ひずみゲージGを含むホイートストンブリッジを介して、第2、第3起歪体F2、F3に当接した爪Nにより第2、第3起歪体F2、F3に付加される荷重(保持力)の大きさを求めることができる。 A load (holding) applied to the first strain F1 by a claw N in contact with the first strain F1 via a Wheatstone bridge including a measurement strain gauge G attached to the first strain F1. The magnitude of the force) can be calculated. Similarly, by the claw N abutting on the second and third strain elements F2 and F3 via the Wheatstone bridge including the measurement strain gauge G attached to the second and third strain elements F2 and F3. The magnitude of the load (holding force) applied to the second and third strain generating bodies F2 and F3 can be obtained.
第1起歪体F1~第3起歪体F3に付加された荷重の合計から、コレットチャック2000の保持力(把持力)を算出することができる。また、第1起歪体F1~第3起歪体F3に付加された荷重のバランスに基づいて、コレットチャック2000の各爪による保持力のバランスを把握することができる。第1起歪体F1~第3起歪体F3に付加された荷重の大きさが互いに同一であれば、コレットチャック2000は周方向においてバランスよくワークやツールを保持できることがわかる。反対に、第1起歪体F1~第3起歪体F3に付加された荷重の大きさにばらつきがあれば、コレットチャック2000の3つの爪Nの保持力にばらつきがあることがわかる。
The holding force (grip force) of the
次に、コレットチャック2000の把持可能範囲の下限が保持力センサ100の第2曲板部122の外面122oが沿う小径仮想円の直径よりも大きい場合について説明する。この場合は、コレットチャック2000により保持力センサ100を直接把持することができないため、リングアダプタ500を使用する。
Next, a case where the lower limit of the grippable range of the
コレットチャック2000の保持力を測定する際には、図5(b)、図6(b)に示す通り、保持力センサ100の第1起歪体F1~第3起歪体F3の小径曲板部122の周囲にリングアダプタ500を配置する。上記の通り、リングアダプタ500の本体部501の内面501iの曲率半径が小径曲板部122の外面122oの曲率半径に等しい。そのためリングアダプタ500を保持力センサ100に取り付けて、リングアダプタ500の本体部501の内面501iを小径曲板部122の外面122oに当接させ、リングアダプタ500の本体部501の後面501rを第1起歪体F1~第3起歪体F3の連結板部121の前面(位置合わせ面)121fに当接させると、リングアダプタ500の中心軸X500は保持力センサ100の中心軸X100に一致する。
When measuring the holding force of the
また、リングアダプタ500の周方向の位置を、リングアダプタ500の3つの本体部501の各々が、保持力センサ100の第1起歪体F1~第3起歪体F3のいずれか1つの小径曲板部122にのみ当接するように調整する。
Further, the position of the
次に、コレットチャック2000の3つの爪Nの内側に、保持力センサ100の第1起歪体F1~第3起歪体F3の小径曲板部122、及びリングアダプタ500を挿入する。この時、保持力センサ100の中心軸X100がコレットチャック2000の中心軸X2000と平行となるように位置合わせをする。この位置合わせは、コレットチャック2000の爪Nの前面Nfを保持力センサ100の第1起歪体F1~第3起歪体F3の連結部121の前面(位置合わせ面)121fに当接させることにより、容易に行うことができる(図6(b))。第1実施形態では、リングアダプタ500の本体部501の径方向の寸法が連結部121の前面121fの径方向の寸法より小さいため、リングアダプタ500を保持力センサ100に取り付けた状態でも、前面121fを用いた位置合わせを行うことができる。
Next, the small-diameter
また、保持力センサ100及びリングアダプタ500の周方向の位置を、コレットチャック2000の3つの爪Nの各々が、リングアダプタ500のいずれか1つの本体部501の外面501oにのみ当接するように調節する(図5(b))。
Further, the positions of the holding
保持力センサ100及びリングアダプタ500を挿入した状態でコレットチャック2000を作動させて3つの爪Nを径方向内側に移動させると、3つの爪Nの内面Niがリングアダプタ500の3つの本体部501の外面501oに当接し、コレットチャック2000が、リングアダプタ500を介して、第1起歪体F1~第3起歪体F3を一体として(まとめて)把持する(図5(b)、図6(b))。この状態において、保持力センサ100の中心軸X100はコレットチャック2000の中心軸X2000に一致する。
When the
その後、コレットチャック2000の3つの爪Nを径方向内側に更に移動させると、リングアダプタ500の本体部501を介して第1起歪体F1~第3起歪体F3の自由端側が径方向内側に押圧され、第1起歪体F1~第3起歪体F3にひずみが生じる。リングアダプタ500の3つの本体部501は弾性連結部502を介して相対移動可能に連結されている。そのため、3つの本体部501は、コレットチャック2000の爪Nの移動に応じて、径方向内側に互いに対して実質的に独立して移動する。
After that, when the three claws N of the
これにより、リングアダプタ500を使用しない場合と同様に、コレットチャック2000の保持力を算出することができ、コレットチャック2000の各爪による保持力のバランスを把握することができる。
As a result, the holding force of the
第1実施形態の保持力センサ100、及び保持力センサユニット1000の効果を以下にまとめる。
The effects of the holding
第1実施形態の保持力センサ100では、チャックとは別体である保持力センサ100に測定用ひずみゲージGを設けている。したがって、チャックにより保持力センサ100を把持するだけで容易にチャックの保持力を測定できる。また、回転体であり、切削油等がかかる恐れのあるチャックに測定用ひずみゲージを設ける場合に比較して、測定の信頼性が高い。
In the holding
第1実施形態の保持力センサ100は、第1起歪体F1、第2起歪体F2、第3起歪体F3を有し、コレットチャック2000が有する3つの爪Nを、第1起歪体F1、第2起歪体F2、第3起歪体F3にそれぞれ当接させて、3つの爪Nによる荷重を独立して測定する。したがって、チャック全体としての保持力のみではなく、周方向におけるチャックの保持力のバランスも測定することができる。ワークに対して高精度の仕上げを行う際には、ワークを周方向にバランスよく保持することが重要となる。そのため、チャックの保持力の周方向のバランスを測定できることは有利である。
The holding
第1実施形態の保持力センサ100は、測定用ひずみゲージGが、第1起歪体F1、第2起歪体F2、第3起歪体F3の大径曲板部120に取り付けられている。したがって、大径曲板部120の厚さを調節するだけで荷重測定の感度を調節することができる。例えば、大径曲板部120の厚さを小さくするだけで、精密仕上げ用のチャックの保持力測定に用い得る高感度の保持力センサを容易に得ることができる。
In the holding
第1実施形態の保持力センサ100は、第1起歪体F1~第3起歪体F3の連結部121の前面121fにより構成される位置合わせ面を有する。そのため、チャックにより保持力センサ100を把持する際に、保持力センサ100の中心軸X100がチャックの中心軸と平行となった適切な姿勢に容易に調整することができる。
The holding
第1実施形態の保持力センサユニット1000は、リングアダプタ500を含む。したがって、測定対象のチャックの把持可能範囲に応じてリングアダプタ500を用いることで、把持可能範囲が異なる多種類のチャックの保持力を測定することができる。
The holding
第1実施形態の保持力センサユニット1000において、次の変形態様を用いることもできる。
In the holding
第1実施形態の保持力センサ100は、周方向に配置された3つの起歪体を有しているが、これには限られない。保持力センサ100が有する起歪体の数は2つ以上の任意の数であってよく、例えば5個、8個、11個等であってよい。より具体的には例えば、周方向の寸法が第1起歪体F1~第3起歪体F3よりも大きい点を除いて第1起歪体F1~第3起歪体F3と同様の構造を有する起歪体を周方向に2つ配置してもよい。あるいは、周方向の寸法が第1起歪体F1~第3起歪体F3よりも小さい点を除いて第1起歪体F1~第3起歪体F3と同様の構造を有する起歪体を周方向に4つ以上配置してもよい。任意の数の起歪体は、周方向に等間隔に配置されてもよい。チャックの保持力の周方向のバランスは、起歪体の数が3以上である場合に良好に測定することができ、起歪体の数が4以上である場合により良好に測定することができる。
The holding
n個(nは2以上の整数)の起歪体を有する保持力センサユニット100は、n個の爪を有するチャックに対して好適に使用し得る。図7には、8個の起歪体を有する保持力センサ101を用いて、8個の爪を有するダイアフラムチャック2001の保持力を測定する様子を示す。
The holding
第1実施形態の保持力センサ100においては、第1起歪体F1~第3起歪体F3はそれぞれ大径曲板部120、連結部121、及び小径曲板部122を有するが、これには限られない。保持力センサ100の起歪部12が有する起歪体は、ベース部11により片持ち支持されて自由端を有する任意の形状とし得る。
In the holding
具体的には例えば、大径曲板部120の軸方向の寸法を大きくして、連結部121及び小径曲板部122を除いた形状を採用し得る。この場合は、大径曲板部120の前端120Efが自由端となり、前端120Efの近傍の外面120oがチャックの爪が当接する被当接面として機能する。
Specifically, for example, it is possible to increase the axial dimension of the large-diameter
起歪部12が有する起歪体は、角棒や丸棒をベース部11により片持ち支持した梁状の起歪体であってもよい。この場合は、梁状起歪体の自由端近傍の径方向外側の面が被当接面となる。
The strain-causing body of the strain-causing
被当接面は、必ずしも保持力センサ100の中心軸X100を中心とする仮想円に沿った曲面である必要はなく、起歪体の形状に応じた任意の態様とし得る。例えば各棒が片持ち支持された梁状の起歪体を備える態様では、被当接面は径方向に直交して延びる平坦面である。即ち被当接面は、測定対象のチャックの爪が当接し得る任意の態様とし得る。
The contacted surface does not necessarily have to be a curved surface along a virtual circle centered on the central axis X 100 of the holding
起歪体の形状にかかわらず、被当接面は、それぞれが保持力センサ100の中心軸X100から等距離の位置にあってもよい。即ち、複数の起歪体の各々の被当接面は、保持力センサ100の中心軸X100を中心とする仮想円上に位置していてもよい。例えば被当接面が平坦面である場合は、その一部又は中心部が仮想円上にある場合に、当該被当接面が仮想円上にあるとみなし得る。これにより、測定対象のチャックの爪が複数の当接面に均等に当接し、測定の精度が向上する。
Regardless of the shape of the strain-causing body, the contacted surfaces may be equidistant from the central axis X 100 of the holding
なお、チャックの爪は、一般的に、チャックの中心軸回りに等間隔で配置されている。したがって、保持力センサ100の複数の起歪体が有する被当接面も、保持力センサ100の中心軸X100を中心とする仮想円に沿って等間隔で配置されていてもよい。
The chuck claws are generally arranged at equal intervals around the central axis of the chuck. Therefore, the contacted surfaces of the plurality of strain-causing bodies of the holding
起歪体がどのような形状である場合も、測定用ひずみゲージGが取り付けられた領域において起歪体の径方向の厚さを、当該起歪体の他の領域における厚さよりも小さくすることにより、保持力測定の感度を高めることができる。 Regardless of the shape of the strain-causing body, the radial thickness of the strain-causing body in the region where the measuring strain gauge G is attached shall be smaller than the thickness in the other regions of the strain-causing body. Therefore, the sensitivity of the holding force measurement can be increased.
第1実施形態の保持力センサ100においては、第1起歪体F1~第3起歪体F3のそれぞれに測定用ひずみゲージGが取り付けられているが、これには限られない。測定用ひずみゲージGを第1起歪体F1~第3起歪体F3の少なくとも1つに取り付けた態様を用いることもできる。同様に、n個(nは2以上の整数)の起歪体を有する保持力センサ100において、少なくとも1つの起歪体にひずみゲージGを貼り付けてもよい。この場合も、把持力の強弱を容易に且つ高い信頼性をもって求めることができる。
In the holding
第1実施形態の保持力センサ100において、温度補償用ひずみゲージCGを省略してもよい。
In the holding
第1実施形態のリングアダプタ500においては、ゴム等の樹脂により形成された湾曲柱状の弾性連結部502を用いているが、これには限られない。例えば、弾性連結部502としてコイルバネを用いることもできる。
In the
なお、上記の通り、チャックの爪は、一般的に、チャックの中心軸回りに等間隔で配置されている。したがってリングアダプタ500の本体部501も、周方向に等間隔で設けられていてもよい。
As described above, the chuck claws are generally arranged at equal intervals around the central axis of the chuck. Therefore, the
第1実施形態のリングアダプタ500は、周方向の一部が除去されたC環状であってもよい。この場合は、C環状のリングアダプタ500をC環状の本体部501のみにより構成してもよい。或いは、C環状のリングアダプタ500を、複数の本体部501と、1つ又は複数の弾性連結部502により構成してもよい。
The
<第2実施形態>
第2実施形態の保持力センサ(把持力センサ)200について、保持力センサ200を用いてコレットチャック2000(図4)の保持力(把持力)を計測する場合を例として説明する。説明においては、図8~図11を参照する。
<Second Embodiment>
The case where the holding force sensor (grip force sensor) 200 of the second embodiment is measured by using the holding
保持力センサ200は、図8、図9(a)及び図9(b)に示す通り、中心軸(センサ中心軸)X200を有する円環状のベース部21と、起歪部22と、起歪部22に取り付けられた3つの測定用ひずみゲージGと、ベース部21に取り付けられた3つの温度補償用ひずみゲージCGとを主に含む。ベース部21と起歪部22とは、金属(一例としてステンレス)等により一体に形成されていてもよい。
As shown in FIGS. 8, 9 (a) and 9 (b), the holding
以下の説明においては、中心軸X200の延びる方向を保持力センサ200の軸方向と呼び、起歪部22が位置する側を前側、ベース部21が位置する側を後側とする。軸方向を中心とする放射方向を保持力センサ200の径方向、軸方向回りの方向を保持力センサ200の周方向と呼ぶ。
In the following description, the extending direction of the central axis X 200 is referred to as the axial direction of the holding
ベース部21は保持力センサ200の土台となる部分であり、測定対象の保持力を測定する際に変形(ひずみ)を生じない部分である。
The
ベース部21は円環状であり、前面21fと後面21rとを有する。ベース部21の径方向の中央部には、中心軸X200を中心として軸方向に延びる円形の貫通穴21hが設けられている。
The
起歪部22はベース部21に支持された部分であり、測定対象の保持力を測定する際に、保持力の大きさに応じた変形(ひずみ)を呈する部分である。
The strain-causing
概略として、起歪部22は、図8、図9(a)及び図9(b)に示す通り、外径の異なる4つの円筒を中心軸X200に沿って同軸状に連結し、これを周方向において6つに分割して、1つおきに計3つを除去した形状を有する。
As a general rule, as shown in FIGS. 8, 9 (a) and 9 (b), the
具体的には、起歪部22は、周方向に沿って第1起歪体FF1、第2起歪体FF2、及び第3起歪体FF3を有する。第1起歪体FF1、第2起歪体FF2、及び第3起歪体FFは互いに同一の形状を有する。
Specifically, the strain-causing
第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の各々は、大径曲板部220、第1扇状板部221、第2扇状板部222、第3扇状板部223、及び第4扇状板部224を含む。
Each of the first strain-generating body FF1 to the third strain-causing body FF3 has a large-diameter
大径曲板部220は、中心軸X200を中心として湾曲した曲板である。大径曲板部220の後端220Erは、ベース部21の前面21fに固定されている。
The large-diameter
大径曲板部220の外面220oの周方向中央部には凹部Rが設けられている。凹部Rの底面Rbは、径方向に直交する平坦面である。
A recess R is provided at the center of the outer surface 220o of the large-diameter
第1扇状板部221、第2扇状板部222、第3扇状板部223、及び第4扇状板部224はそれぞれ、径方向に沿って放射状に延びる扇形の平板である。第1扇状板部221、第2扇状板部222、第3扇状板部223、及び第4扇状板部224の外径は、この順番で小さくなっている。一方で、第1扇状板部221、第2扇状板部222、第3扇状板部223、及び第4扇状板部224の内径は互いに等しい。
The first fan-shaped
第1扇状板部221の外面221oに沿って、第1扇状板部221の後面221rに大径曲板部220の前端220Efが固定されている。
Along the outer surface 221o of the first fan-shaped
第1扇状板部221の外径(半径)は、大径曲板部220の外面220oの曲率半径に等しい。即ち、第1扇状板部221の外面221oと大径曲板部220の外面220oとは段差なく接続されて一連の曲面を構成している。
The outer diameter (radius) of the first fan-shaped
第2扇状板部222の後面が第1扇状板部221の前面221fに固定されている。第2扇状板部222と第1扇状板部221とは、周方向の両端面がそれぞれ面一となり、且つ内周側の面が面一となるように位置合わせされている。この状態において、第2扇状板部222の外面222oと第1扇状板部221の外面221oとは中心軸X200を中心として同軸状に延びる。
The rear surface of the second fan-shaped
第3扇状板部223の後面が第2扇状板部222の前面222fに固定されている。第3扇状板部223と第2扇状板部222とは、周方向の両端面がそれぞれ面一となり、且つ内周側の面が面一となるように位置合わせされている。この状態において、第3扇状板部222の外面223oと第2扇状板部222の外面222oとは中心軸X200を中心として同軸状に延びる。
The rear surface of the third fan-shaped
第4扇状板部224の後面が第3扇状板部223の前面223fに固定されている。第4扇状板部224と第3扇状板部223とは、周方向の両端面がそれぞれ面一となり、且つ内周側の面が面一となるように位置合わせされている。この状態において、第4扇状板部224の外面224oと第3扇状板部223の外面223oとは中心軸X200を中心として同軸状に延びる。
The rear surface of the fourth fan-shaped
第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の大径曲板部220は周方向に沿って等間隔で配置されている。第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の大径曲板部220をそれぞれ、中心軸X200を中心軸とする仮想大径円筒の一部とみなすこともできる。大径曲板部220の外面220oは、仮想大径円筒の外周面に沿って延びている。即ち、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の大径曲板部220の外面220oは、中心軸X200を中心とする大径仮想円に沿って延びる曲面である。
The large-diameter
第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第1扇状板部221、第2扇状板部222、第3扇状板部223、及び第4扇状板部224はそれぞれ、周方向に沿って等間隔で配置されている。第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第1扇状板部221を、中心軸X200を中心軸とする第1仮想円板の一部とみなすこともできる。同様に、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第2扇状板部222、第3扇状板部223、第4扇状板部224を、中心軸X200を中心軸とする第2仮想円板、第3仮想円板、第4仮想円板の一部とみなすこともできる。
The first fan-shaped
即ち、第1扇状板部221の外面221o、第2扇状板部222の外面222o、第3扇状板部223の外面223o、及び第4扇状板部224の外面224oはそれぞれ、中心軸X200を中心とする第1仮想円、第2仮想円、第3仮想円、第4仮想円に沿って延びる曲面である。第1仮想円、第2仮想円、第3仮想円、第4仮想円の直径は、この順番で小さくなる。
That is, the outer surface 221o of the first fan-shaped
第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第2扇状板部222の外面222o、第3扇状板部223の外面223o、及び第4扇状板部224の外面224oはそれぞれ、チャックにより保持力センサ200を把持する際にチャックが当接される被当接面として機能する(詳細後述)。
The outer surface 222o of the second fan-shaped
また、第1扇状板部221の前面221f、第2扇状板部222の前面222f、及び第3扇状板部223の前面223fはそれぞれ、中心軸X200に直交する平面に沿って延びる平坦面である。
Further, the
第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第1扇状板部221の前面221f、第2扇状板部222の前面222f、及び第3扇状板部223の前面223fはそれぞれ、チャックの先端が当接される位置合わせ面として機能する(詳細後述)。
The
3つの測定用ひずみゲージGは、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の大径曲板部220において、凹部Rの底面Rbに貼り付けられている。測定用ひずみゲージGの構造は任意であるが、一例として4つのひずみ受感素子を備えるひずみゲージを用いてよい。
The three measurement strain gauges G are attached to the bottom surface Rb of the recess R in the large-diameter
3つの温度補償用ひずみゲージCGは、ベース部21の後面21rに、周方向に等間隔に離間して貼り付けられている。温度補償用ひずみゲージCGの構造は任意であるが、測定用ひずみゲージGと同一のひずみゲージを使用し得る。
The three temperature compensating strain gauges CG are attached to the
3つの測定用ひずみゲージG、3つの温度補償用ひずみゲージCG、及び6つの固定抵抗(不図示)を用いて、第1実施形態の保持力センサ100と同様に3つのホイートストンブリッジが構成されている。測定用ひずみゲージGから延びる配線W(図8)は第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の間の隙間を通る。
Using three measurement strain gauges G, three temperature compensation strain gauges CG, and six fixed resistances (not shown), three Wheatstone bridges are configured as in the holding
3つのホイートストンブリッジ回路はそれぞれ、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3に加えられた荷重の計測に用いられる。固定抵抗や、ホイートストンブリッジ回路の出力に基づいて荷重値を算出する算出部は外部に設けられていてもよく、ベース部21に設けられていてもよい。
Each of the three Wheatstone bridge circuits is used to measure the load applied to the first strain FF1 to the third strain FF3. The calculation unit that calculates the load value based on the fixed resistance and the output of the Wheatstone bridge circuit may be provided externally or may be provided in the
保持力センサ200を用いたコレットチャック2000(図4)の保持力の計測は、次のようにして行う。
The holding force of the collet chuck 2000 (FIG. 4) using the holding
保持力センサ200を用いてコレットチャック2000の保持力を計測する場合には、コレットチャック2000の3つの爪Nの内側に、保持力センサ200の第1起歪体FF1~第3起歪体FF3を挿入する。そして第2扇状板部222の外面222o、第3扇状板部223の外面223o、及び第4扇状板部224の外面224oのうち、コレットチャック2000の把持可能範囲(チャックが把持可能なワーク/工具の直径の範囲)に応じた最適な部位をコレットチャック2000の爪Nにより保持する。
When the holding force of the
まず、コレットチャック2000の把持可能範囲が、保持力センサ200の第4仮想円板(即ち、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第4扇状板部224を含む仮想円板)の外径を含む場合は、コレットチャック2000の3つの爪Nの内側に第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第4扇状板部224を挿入する。
First, the grippable range of the
この時、保持力センサ200の中心軸X200がコレットチャック2000の中心軸X2000と平行となるように位置合わせをする。この位置合わせは、コレットチャック2000の爪Nの前面Nfを第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第3扇状板部223の前面(位置合わせ面)223fに当接させることにより、容易に行うことができる(図11(a))。
At this time, the center axis X 200 of the holding
また、保持力センサ200の周方向の位置を、コレットチャック2000の3つの爪Nの各々が、保持力センサ200の第1起歪体FF1~第3起歪体FF3のいずれか1つの第4扇状板部224の外面(被当接面)224oにのみ当接するように調節する(図10(a))。
Further, the position of the holding
コレットチャック2000の把持可能範囲が、保持力センサ200の第3仮想円板(即ち、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第3扇状板部223を含む仮想円板)の外径を含む場合は、コレットチャック2000の3つの爪Nの内側に第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第4扇状板部224及び第3扇状板部223を挿入する。
The grippable range of the
この時、保持力センサ200の中心軸X200とコレットチャック2000の中心軸X2000との位置合わせには、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第2扇状板部222の前面(位置合わせ面)222fを用いる(図11(b))。
At this time, in order to align the central axis X 200 of the holding
また、保持力センサ200の周方向の位置を、コレットチャック2000の3つの爪Nの各々が、保持力センサ200の第1起歪体FF1~第3起歪体FF3のいずれか1つの第3扇状板部223の外面(被当接面)223oにのみ当接するように調節する(図10(b))。
Further, the position of the holding
コレットチャック2000の把持可能範囲が、保持力センサ200の第2仮想円板(即ち、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第3扇状板部223を含む仮想円板)の外径を含む場合は、コレットチャック2000の3つの爪Nの内側に第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第4扇状板部224、第3扇状板部223、及び第2扇状板部222を挿入する。
The grippable range of the
この時、保持力センサ200の中心軸X200とコレットチャック2000の中心軸X2000との位置合わせには、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第1扇状板部221の前面(位置合わせ面)221fを用いる。また、保持力センサ200の周方向の位置を、コレットチャック2000の3つの爪Nの各々が、保持力センサ200の第1起歪体FF1~第3起歪体FF3のいずれか1つの第2扇状板部222の外面(被当接面)222oにのみ当接するように調節する。
At this time, in order to align the central axis X 200 of the holding
保持力センサ200を挿入した状態でコレットチャック2000を作動させて3つの爪Nを径方向内側に移動させると、3つの爪Nの内面Niが第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第4扇状板部224の外面224o(又は第3扇状板部223の外面223o、又は第2扇状板部222の外面222o)に当接し、コレットチャック2000が第1起歪体FF1~第3起歪体FF3を一体として(まとめて)把持する(図10(a)、図10(b)、図11(a)、図11(b))。この状態において、保持力センサ200の中心軸X200はコレットチャック2000の中心軸X2000に一致する。
When the
その後、コレットチャック2000の3つの爪Nを径方向内側に更に移動させると、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の自由端側が径方向内側に押圧され、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3にひずみが生じる。これにより、第1実施形態の保持力センサ100と同様に、コレットチャック2000の保持力の算出や、コレットチャック2000の各爪による保持力のバランスの測定を行うことができる。
After that, when the three claws N of the
第2実施形態の保持力センサ200の効果を以下にまとめる。
The effects of the holding
第2実施形態の保持力センサ200は、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の各々が、互いに外径の異なる第2扇状板部222~第4扇状板部224を有し、測定対象のチャックの把持可能範囲に応じて、第2扇状板部222の外面222o、第3扇状板部223の外面223o、及び第4扇状板部224の外面224oのいずれかに、測定対象のチャックを当接させることができる。したがって、把持可能範囲が異なる多種類のチャックの保持力を測定することができる。
In the holding
第2実施形態の保持力センサ200は、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第1扇状板部221の前面221f、第2扇状板部222の前面222f、及び第3扇状板部223の前面223fにより構成される位置合わせ面を有する。そのため、チャックにより保持力センサ200を把持する際に、保持力センサ200の中心軸X200がチャックの中心軸と平行となった適切な姿勢に容易に調整することができる。
The holding
第2実施形態の保持力センサ200は、第1実施形態の保持力センサ100と同様に、測定が容易であり、測定の信頼性が高く、且つチャック全体としての保持力のみではなく、周方向におけるチャックの保持力のバランスも測定することができる。
Like the holding
第2実施形態の保持力センサ200は、第1実施形態の保持力センサ100と同様に、大径曲板部220の厚さを小さくするだけで荷重測定の感度を高めることができ、精密仕上げ用のチャックの保持力測定に用い得る高感度の保持力センサを容易に得ることができる。
Similar to the holding
第2実施形態の保持力センサ200において、次の変形態様を用いることもできる。
In the holding
第2実施形態の保持力センサ200は、周方向に配置された3つの起歪体を有しているが、これには限られない。保持力センサ200が有する起歪体の数は2つ以上の任意の数であってよく、例えば5個、9個、11個等であってよい。より具体的には例えば、周方向の寸法が第1起歪体FF1~第3起歪体FF3よりも大きい点を除いて第1起歪体FF1~第3起歪体FF3と同様の構造を有する起歪体を周方向に2つ配置してもよい。あるいは、周方向の寸法が第1起歪体FF1~第3起歪体FF3よりも小さい点を除いて第1起歪体FF1~第3起歪体FF3と同様の構造を有する起歪体を周方向に4つ以上配置してもよい。任意の数の起歪体は、周方向に等間隔に配置されてもよい。
The holding
n個(nは2以上の整数)の起歪体を有する保持力センサ200は、n個の爪を有するチャックに対して好適に使用し得る。
The holding
第2実施形態の保持力センサ200においては、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3はそれぞれ大径曲板部220、及び第1扇状板部221~第4扇状板部224を有するが、これには限られない。保持力センサ200の起歪部22が有する起歪体は、ベース部21により片持ち支持されて自由端を有し、且つ中心軸X200を中心とする第1仮想円上の被当接部、及び当該被当接部の自由端側において中心軸X200を中心とし第1仮想円より直径の小さい第2仮想円上に位置する被当接部を有する任意の形状とし得る。
In the holding
具体的には例えば、第2実施形態の第1起歪体FF1~第3起歪体FF3から第4扇状板部224を除いた形状を採用し得る。この場合は、第3扇状板部223の前面223fが自由端となり、第3扇状板部223の外面223o及び第2扇状板部222の外面222oが被当接面となる。
Specifically, for example, a shape obtained by removing the fourth fan-shaped
起歪部22が有する起歪体は、角棒や丸棒を2回直角に折り曲げた略Z字状の部材や、角棒や丸棒を複数回直角に折り曲げて階段状とした部材を、ベース部21により片持ち支持した構成であってもよい。この場合は、自由端近傍の径方向外側の面が最も小さい仮想円上の被当接面として機能し、段部をまたいで固定端側の領域における径方向外側の面が次に小さい仮想円上の被当接面として機能する。段部の前面は位置合わせ面として機能する。
The strain-causing body of the strain-causing
第2実施形態の起歪部22の第1起歪体FF1~第3起歪体FF3は、互いに直径が異なる3つの仮想円上に位置する3つの被当接部を有しているが、これには限られない。起歪体の軸方向に沿って設けられ、且つ互いに直径の異なる仮想円上に位置する被当接面の数は、2つ以上の任意の数とし得る。起歪体が有する被当接面の数が多いほど、保持力センサの汎用性が高まる。
The first strain-causing body FF1 to the third strain-causing body FF3 of the strain-causing
被当接面の数を増やすためには、具体的には例えば、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の第4扇状板部224の前面に、第4扇状板部224よりも外径の小さい扇状板部の後面を接続する。これにより、当該扇状板部の外面が、中心軸X200を中心とし、第4仮想円よりも小さい直径を有する仮想円上に位置する被当接面となる。
In order to increase the number of contacted surfaces, specifically, for example, on the front surface of the fourth fan-shaped
被当接面は、必ずしも保持力センサ200の中心軸X200を中心とする仮想円に沿った曲面である必要はなく、起歪体の形状に応じた任意の態様とし得る。例えば各棒を折り曲げた形状の起歪体を備える態様では、被当接面は径方向に直交して延びる平坦面である。即ち被当接面は、測定対象のチャックの爪が当接し得る任意の態様とし得る。例えば被当接面が平坦面である場合は、その一部又は中心部が仮想円上にある場合に、当該被当接面が仮想円上にあるとみなし得る。 The contacted surface does not necessarily have to be a curved surface along a virtual circle centered on the central axis X200 of the holding force sensor 200 , and may be in any form depending on the shape of the strain-causing body. For example, in the embodiment provided with a strain-causing body in which each rod is bent, the contacted surface is a flat surface extending orthogonally in the radial direction. That is, the contacted surface may have any aspect in which the claws of the chuck to be measured can come into contact with each other. For example, when the contacted surface is a flat surface, it can be considered that the contacted surface is on the virtual circle when a part or the center thereof is on the virtual circle.
なお、上記の通り、チャックの爪は一般的に、チャックの中心軸回りに等間隔で配置されている。したがって、保持力センサ200の複数の起歪体が有する被当接面も、保持力センサ200の中心軸X200を中心とする仮想円に沿って等間隔で配置されていてもよい。
As described above, the chuck claws are generally arranged at equal intervals around the central axis of the chuck. Therefore, the contacted surfaces of the plurality of strain-causing bodies of the holding
起歪体がどのような形状である場合も、測定用ひずみゲージGが取り付けられた領域において起歪体の径方向の厚さを、当該起歪体の他の領域における厚さよりも小さくすることにより、保持力測定の感度を高めることができる。 Regardless of the shape of the strain-causing body, the radial thickness of the strain-causing body in the region where the measuring strain gauge G is attached shall be smaller than the thickness in the other regions of the strain-causing body. Therefore, the sensitivity of the holding force measurement can be increased.
第2実施形態の保持力センサ200においては、第1起歪体FF1~第3起歪体FF3のそれぞれに測定用ひずみゲージGが取り付けられているが、これには限られない。測定用ひずみゲージGを第1起歪体FF1~第3起歪体FF3の少なくとも1つに取り付けた態様を用いることもできる。同様に、n個(nは2以上の整数)の起歪体を有する保持力センサ200において、少なくとも1つの起歪体にひずみゲージGを貼り付けてもよい。この場合も、把持力の強弱を容易に且つ高い信頼性をもって求めることができる。
In the holding
第2実施形態の保持力センサ200において、温度補償用ひずみゲージCGを省略してもよい。
In the holding
上記の各態様は、互いに矛盾が生じない限り、組み合わせて適用し得る。例えば、第2実施形態の保持力センサ200と第1実施形態のリングアダプタ500とを組み合わせて保持力センサユニットを構成してもよい。
Each of the above embodiments may be applied in combination as long as they do not conflict with each other. For example, the holding
上記の説明では、チャックの例としてコレットチャック及びダイアフラムチャックに言及したが、チャックはこれらには限られない。例えばスクロールチャックであってもよい。 In the above description, collet chucks and diaphragm chucks are mentioned as examples of chucks, but chucks are not limited thereto. For example, it may be a scroll chuck.
本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 As long as the features of the present invention are maintained, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other embodiments considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention. ..
11,21 ベース部、21,22 起歪部、100,200 保持力センサ、1000 保持力センサユニット、2000 コレットチャック、2001 ダイアフラムチャック、F1,F2,F3,FF1,FF2,FF3 起歪体、G 測定用ひずみゲージ、CG 温度補償用ひずみゲージ
11,21 Base part, 21,22 Strain gauge, 100,200 Holding force sensor, 1000 Holding force sensor unit, 2000 Collet chuck, 2001 Diaphragm chuck, F1, F2, F3, FF1, FF2, FF3 Distortion body, G Strain gauge for measurement, strain gauge for CG temperature compensation
Claims (11)
ベース部と、
前記ベース部の一方側に配置された複数の起歪体であって、各々が前記ベース部により片持ち支持されて自由端を有する起歪体と、
前記複数の起歪体の少なくとも一つに取り付けられたひずみゲージとを備え、
前記保持力の測定のために、前記複数の起歪体の前記ひずみゲージよりも前記自由端側が前記チャックにより一体として把持される保持力センサ。 A holding force sensor that is gripped by a chuck and measures the holding force of the chuck.
With the base part
A plurality of strain-causing bodies arranged on one side of the base portion, each of which is cantilevered and supported by the base portion and has a free end.
With a strain gauge attached to at least one of the plurality of strain generators,
A holding force sensor in which the free end side of the plurality of strain-causing bodies is integrally gripped by the chuck for measuring the holding force.
前記保持力センサは前記チャックに把持された状態において前記チャックの中心軸に一致するセンサ中心軸を有し、
前記被当接部が、前記センサ中心軸を中心とする仮想円上に位置する請求項1に記載の保持力センサ。 Each of the plurality of strain-causing bodies has a contacted portion on the free end side of the strain gauge with which the chuck is abutted in order to grip the holding force sensor.
The holding force sensor has a sensor central axis that coincides with the central axis of the chuck in a state of being gripped by the chuck.
The holding force sensor according to claim 1, wherein the contacted portion is located on a virtual circle centered on the sensor central axis.
前記複数の起歪体の少なくとも1つの第1曲面に、前記ひずみゲージが取り付けられており、
前記複数の起歪体の各々の第2曲面が前記被当接部を有する請求項2~5のいずれか一項に記載の保持力センサ。 Each of the plurality of strain-causing bodies has a first curved surface that curves in an arc shape around the sensor center axis, a second curved surface that curves in an arc shape around the sensor center axis with a radius of curvature smaller than that of the first curved surface, and A connecting surface extending in a plane orthogonal to the sensor center axis and connecting the first curved surface and the second curved surface is included.
The strain gauge is attached to at least one first curved surface of the plurality of strain-causing bodies.
The holding force sensor according to any one of claims 2 to 5, wherein the second curved surface of each of the plurality of strain-causing bodies has the contacted portion.
前記ひずみゲージから延びる配線が、前記スリット又は前記隙間を通って前記ベース部へと延びる請求項1~6のいずれか一項に記載の保持力センサ。 The plurality of strain-causing bodies are adjacent to each other via a slit or a gap, and are adjacent to each other.
The holding force sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the wiring extending from the strain gauge extends to the base portion through the slit or the gap.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0340006U (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-17 | ||
JPH0622941U (en) * | 1992-02-26 | 1994-03-25 | 日本特殊測器株式会社 | Chuck gripping force detector |
JPH07308808A (en) * | 1994-05-16 | 1995-11-28 | Matsumoto Kikai Kogyo Kk | Revolving speed and holding force measuring device |
JP2001221699A (en) * | 2000-02-08 | 2001-08-17 | Toyo Seiki Seisakusho:Kk | Converter for holding force |
JP2003334729A (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Main spindle device of work machine, load detector used for the device, measuring method, and preload adjusting method |
WO2017115415A1 (en) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 株式会社カタログハウス | Grip strength detection mechanism, exercise apparatus provided with grip strength detection mechanism, and method for using exercise apparatus |
US20200003642A1 (en) * | 2017-03-24 | 2020-01-02 | Hainbuch Gmbh Spannende Technik | Clamping force measuring instruments and modules thereof |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0340006U (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-17 | ||
JPH0622941U (en) * | 1992-02-26 | 1994-03-25 | 日本特殊測器株式会社 | Chuck gripping force detector |
JPH07308808A (en) * | 1994-05-16 | 1995-11-28 | Matsumoto Kikai Kogyo Kk | Revolving speed and holding force measuring device |
JP2001221699A (en) * | 2000-02-08 | 2001-08-17 | Toyo Seiki Seisakusho:Kk | Converter for holding force |
JP2003334729A (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Main spindle device of work machine, load detector used for the device, measuring method, and preload adjusting method |
WO2017115415A1 (en) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 株式会社カタログハウス | Grip strength detection mechanism, exercise apparatus provided with grip strength detection mechanism, and method for using exercise apparatus |
US20200003642A1 (en) * | 2017-03-24 | 2020-01-02 | Hainbuch Gmbh Spannende Technik | Clamping force measuring instruments and modules thereof |
Also Published As
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