JP4721065B2

JP4721065B2 - Load detection mechanism

Info

Publication number: JP4721065B2
Application number: JP2007017239A
Authority: JP
Inventors: 寛川上; 元広五月女; 司山本
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP2008185376A

Description

本発明は、ワークを押圧する際の荷重を検出可能な荷重検出機構に関する。 The present invention relates to a load detection mechanism capable of detecting a load when pressing a workpiece.

従来から、例えば、圧力流体の供給作用下に駆動するシリンダ装置において、このシリンダ装置で搬送するワークから付与される荷重を検出するための荷重検出センサが用いられている。荷重検出センサは、ロードセルからなり、前記ロードセルは、リード線によって制御部と接続され、該リード線を通じて前記荷重検出部となるロードセルからの検出信号を前記制御部へと出力している。そして、ロードセルからの検出信号に基づいてワークの荷重を算出している（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a cylinder device driven under the action of supplying a pressure fluid, a load detection sensor for detecting a load applied from a workpiece conveyed by the cylinder device has been used. The load detection sensor includes a load cell, and the load cell is connected to a control unit by a lead wire, and outputs a detection signal from the load cell serving as the load detection unit to the control unit through the lead wire. And the load of the workpiece | work is calculated based on the detection signal from a load cell (for example, refer patent document 1).

特開平５−１６３０００号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-163000

ところで、特許文献１に係る従来技術において、ロードセルは、シリンダ装置におけるロッドの端部に設けられているため、該シリンダ装置の駆動作用下に前記ロッドと共に移動することとなり、それに伴って、前記ロードセルに接続されたリード線も共に移動する構成としている。そのため、ロードセル及びリード線が移動することによって、該リード線に対して引張負荷が生じて断線の生じる懸念があり、このリード線の断線によってワークの荷重の検出が不安定になってしまうという問題がある。 By the way, in the prior art which concerns on patent document 1, since the load cell is provided in the edge part of the rod in a cylinder apparatus, it will move with the said rod under the drive action of this cylinder apparatus, and in connection with it, the said load cell The lead wires connected to are also moved together. For this reason, there is a concern that the load cell and the lead wire move and a tensile load is generated on the lead wire to cause a disconnection, and the detection of the work load becomes unstable due to the disconnection of the lead wire. There is.

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、荷重を検出する検出部を変位させることなく、確実且つ安定した検出結果を得ることができると共に、前記検出部の信頼性を向上させることが可能な荷重検出機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and can reliably and stably obtain a detection result without displacing a detection unit for detecting a load, and can improve the reliability of the detection unit. An object of the present invention is to provide a load detection mechanism that can be used.

前記の目的を達成するために、本発明は、ワークに当接して押圧自在な可動部材を有する装置に設けられ、該可動部材から前記ワークに対して付与される荷重を検出する荷重検出機構において、
前記可動部材に保持され、前記荷重が付与されることにより電力を発生する素子と、
前記装置に固定されると共に前記素子に対して非接触に設けられ、該素子において発生する電力変化を検出する検出部と、
前記検出部に接続され、前記電力変化に基づいて荷重を算出するコントローラと、
を備え、
前記検出部に対して前記素子が変位自在に設けられる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a load detection mechanism for detecting a load applied to a workpiece from the movable member, which is provided in a device having a movable member that is in contact with and can be pressed against the workpiece. ,
An element that is held by the movable member and generates electric power when the load is applied;
A detection unit that is fixed to the device and provided in a non-contact manner with respect to the element, and detects a power change generated in the element;
A controller connected to the detection unit and calculating a load based on the power change;
With
The element is provided to be displaceable with respect to the detection unit.

本発明によれば、ワークを押圧自在な可動部材を有する装置に設けられる荷重検出機構を、前記可動部材に保持されて荷重の付与によって電力を発生する素子と、前記装置に固定されて非接触に設けられた素子で生じる電力変化を検出する検出部と、前記検出部に接続されて前記電力変化に基づいた荷重を算出するコントローラとから構成している。そして、可動部材を変位させてワークを押圧する際、該ワークに付与される荷重によって素子が変形して電力が発生し、その電力変化を検出部によって検出し、該検出部に接続されたコントローラへと出力することによって前記ワークに対する荷重が検出される。 According to the present invention, a load detection mechanism provided in an apparatus having a movable member capable of pressing a workpiece is provided with an element that is held by the movable member and generates electric power by applying a load, and is fixed to the apparatus in a non-contact manner. And a controller that is connected to the detection unit and calculates a load based on the power change. When the movable member is displaced to press the workpiece, the element is deformed by the load applied to the workpiece to generate electric power, the change in electric power is detected by the detection unit, and the controller connected to the detection unit The load on the workpiece is detected by

従って、ワークを押圧する際の荷重を検出可能な検出部を、装置に対して固定しているため、可動部材が変位した場合に該検出部が変位することがなく、前記検出部とコントローラとの接続状態が好適に保持される。換言すれば、検出部を装置に固定し、該検出部によって検出される素子を可動部材と共に変位可能な構成としている。そのため、検出部とコントローラとの接続における断線等の不具合を防止することができ、前記検出部によって確実且つ安定的な検出結果が得られ、可動部材と共に設けられたロードセル等を用いた従来の荷重検出機構と比較して信頼性を向上させることができる。 Therefore, since the detection unit capable of detecting the load when pressing the workpiece is fixed to the apparatus, the detection unit is not displaced when the movable member is displaced. The connection state is preferably maintained. In other words, the detection unit is fixed to the apparatus, and the element detected by the detection unit can be displaced together with the movable member. Therefore, problems such as disconnection in the connection between the detection unit and the controller can be prevented, a reliable and stable detection result can be obtained by the detection unit, and a conventional load using a load cell or the like provided with the movable member Reliability can be improved compared to the detection mechanism.

また、素子を、荷重の付与により変形する磁歪素子とし、検出部を、導線が巻回されたコイルとして、前記コイルの内部に前記素子を挿通させるとよい。これにより、可動部材によってワークを押圧する際、該可動部材に保持された磁歪素子が圧縮変形し、それに伴って生じた電力変化を該磁歪素子の外周側に設けられたコイルによって検出することができる。 The element may be a magnetostrictive element that is deformed by applying a load, and the detection unit may be a coil around which a conducting wire is wound, and the element may be inserted into the coil. As a result, when the workpiece is pressed by the movable member, the magnetostrictive element held by the movable member is compressed and deformed, and the power change caused by the compressive deformation can be detected by the coil provided on the outer peripheral side of the magnetostrictive element. it can.

さらに、ワークに荷重が付与されていない無負荷状態で、検出部で検出される電力値を基準として校正する校正手段を設けることにより、前記校正手段によって検出部で検出される電力値の基準を校正することができるため、前記検出部において常に正確な検出結果を得ることができる。 Further, by providing a calibration means for calibrating the workpiece with no load applied to the workpiece with the electric power value detected by the detection section as a reference, the calibration means detects the electric power value detected by the detection section. Since the calibration can be performed, an accurate detection result can always be obtained in the detection unit.

さらにまた、校正手段を、装置に配設し、可動部材に対する相対位置を該可動部材の変位方向に沿って調整自在に設けることにより、前記可動部材によって押圧するワークの形状等に応じて任意に校正手段の位置を調整し、該校正手段によって校正することが可能となる。その結果、検出部による荷重の検出をより高精度に行うことができる。 Furthermore, the calibration means is arranged in the apparatus, and the relative position with respect to the movable member is provided so as to be adjustable along the displacement direction of the movable member, so that it can be arbitrarily selected according to the shape of the workpiece pressed by the movable member. It is possible to adjust the position of the calibration means and perform calibration by the calibration means. As a result, the load can be detected by the detection unit with higher accuracy.

またさらに、素子を、可動部材の変位方向に沿って同軸状となるように複数設けることにより、単一の素子を設けた場合と略同等の検出精度が得られ、且つ、前記可動部材の変位量等に応じて数量を変更することにより簡便に対応することが可能となる。 Furthermore, by providing a plurality of elements so as to be coaxial along the displacement direction of the movable member, detection accuracy substantially equal to that obtained when a single element is provided is obtained, and the displacement of the movable member is also achieved. By changing the quantity according to the quantity or the like, it is possible to easily cope with it.

また、素子に対して常に押圧力を付与する押圧手段を備え、前記押圧手段によって前記素子に圧縮荷重を付与することにより、引張荷重に弱い磁歪素子を素子として用いた場合に、前記素子の耐久性を好適に維持することが可能となる。 In addition, when a magnetostrictive element that is weak against a tensile load is used as an element by providing a pressing unit that always applies a pressing force to the element and applying a compressive load to the element by the pressing unit, the durability of the element It becomes possible to maintain the property suitably.

さらに、装置は、一組の可動部材を有するチャック装置であり、該可動部材によって前記ワークを把持する際の把持力を検出部によって検出させるとよい。これにより、素子における電力変化から検出部によってワークの把持力を検出することができるため、前記把持力に基づいて一組の可動部材の変位量を制御することによって該ワークを所望の把持力で把持することが可能となる。 Further, the apparatus may be a chuck device having a pair of movable members, and the detection unit may detect a gripping force when gripping the workpiece by the movable members. As a result, the gripping force of the workpiece can be detected from the power change in the element by the detection unit. Therefore, by controlling the displacement amount of the set of movable members based on the gripping force, the workpiece can be detected with the desired gripping force. It can be gripped.

本発明によれば、以下の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

すなわち、ワークを押圧する際の荷重を検出可能な検出部を、装置に対して固定しているため、可動部材が変位した場合に該検出部が変位することがなく、前記検出部とコントローラとの接続状態が好適に保持される。その結果、検出部とコントローラとの接続における断線等の不具合を防止することができ、前記検出部によって安定した検出結果が得られるため、可動部材と共に設けられたロードセル等を用いた従来の荷重検出機構と比較して信頼性を向上させることができる。 That is, since the detection unit capable of detecting the load when pressing the workpiece is fixed to the apparatus, the detection unit is not displaced when the movable member is displaced. The connection state is preferably maintained. As a result, problems such as disconnection in the connection between the detection unit and the controller can be prevented, and a stable detection result can be obtained by the detection unit. Therefore, conventional load detection using a load cell or the like provided with the movable member Reliability can be improved compared to the mechanism.

本発明に係る荷重検出機構について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。 A preferred embodiment of the load detection mechanism according to the present invention will be described below and described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る荷重検出機構が適用されるチャック装置を示す。 In FIG. 1, reference numeral 10 indicates a chuck device to which the load detection mechanism according to the first embodiment of the present invention is applied.

このチャック装置１０は、図１〜図５に示されるように、ボディ１２の内部に変位自在に設けられた一組のピストン１４ａ、１４ｂを有するシリンダ機構１６と、前記ピストン１４ａ、１４ｂに連結され、該ボディ１２に沿って互いに接近・離間する方向（図２中、矢印Ａ１、Ａ２方向）に変位する把持部１８と、前記把持部１８によってワークＷを把持する際の荷重を検出する荷重検出部２０と、前記荷重検出部２０の変位位置を検出可能な変位検出部２２を有し、その検出位置を任意に調整可能な調整機構（校正手段）２４とを含む。 As shown in FIGS. 1 to 5, the chuck device 10 is connected to a cylinder mechanism 16 having a pair of pistons 14 a and 14 b provided in a body 12 so as to be displaceable, and the pistons 14 a and 14 b. , A gripping portion 18 that moves in a direction approaching and separating from each other along the body 12 (in the directions of arrows A1 and A2 in FIG. 2), and a load detection that detects a load when gripping the workpiece W by the gripping portion 18 And an adjustment mechanism (calibration means) 24 having a displacement detection unit 22 capable of detecting the displacement position of the load detection unit 20 and capable of arbitrarily adjusting the detection position.

シリンダ機構１６は、図６に示されるように、断面略長方形状に形成されるボディ１２と、前記ボディ１２に対して軸線方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）に沿って変位自在に設けられる一組のピストン１４ａ、１４ｂと、一方のピストン１４ａと他方のピストン１４ｂの間に設けられ、一組のピストン１４ａ、１４ｂを互いに相対する方向に変位させるピニオン２６と、前記ピストン１４ａ、１４ｂに連結され、前記ボディ１２のガイドレール２８に沿って変位する一組のスライダ３０ａ、３０ｂとを有する。 As shown in FIG. 6, the cylinder mechanism 16 includes a body 12 having a substantially rectangular cross section, and a set that is displaceable along the axial direction (arrow X1 and X2 directions) with respect to the body 12. Pistons 14a and 14b, a pinion 26 provided between one piston 14a and the other piston 14b for displacing a pair of pistons 14a and 14b in a direction opposite to each other, and the pistons 14a and 14b, A pair of sliders 30a and 30b that are displaced along the guide rails 28 of the body 12 are provided.

ボディ１２には、軸線方向に沿って貫通した一対の第１及び第２貫通孔３２、３４が形成され、前記第１及び第２貫通孔３２、３４は互いに所定間隔離間して略平行に形成される。この第１及び第２貫通孔３２、３４において開口した一端部は、キャップ３６ａ、３６ｂによってそれぞれ閉塞され、前記第１及び第２貫通孔３２、３４の他端部には、圧力流体が供給・排出される第１及び第２ポート３８、４０がそれぞれ形成される。 The body 12 is formed with a pair of first and second through holes 32 and 34 penetrating along the axial direction. The first and second through holes 32 and 34 are spaced apart from each other by a predetermined distance and are substantially parallel to each other. Is done. One end portions opened in the first and second through holes 32 and 34 are respectively closed by caps 36a and 36b, and pressure fluid is supplied to the other end portions of the first and second through holes 32 and 34. First and second ports 38, 40 to be discharged are formed, respectively.

この第１及び第２ポート３８、４０は、配管等を介して圧力流体供給源（図示せず）に接続され、前記第１及び第２ポート３８、４０を通じて圧力流体が前記第１及び第２貫通孔３２、３４の内部にそれぞれ供給される。 The first and second ports 38 and 40 are connected to a pressure fluid supply source (not shown) through piping or the like, and pressure fluid is supplied to the first and second ports 38 and 40 through the first and second ports 38 and 40. Supplied inside the through holes 32 and 34, respectively.

また、ボディ１２の略中央部には、第１貫通孔３２と第２貫通孔３４との間に略円形状のピニオン穴４２が形成され、前記ピニオン穴４２を介して前記第１貫通孔３２と第２貫通孔３４とが連通している。そして、ピニオン穴４２には、外周面に沿って複数の歯部を有するピニオン２６が回転自在に設けられている。このピニオン２６は、その外周部の一部がそれぞれ第１及び第２貫通孔３２、３４の内部に突出するように配置されている。 Further, a substantially circular pinion hole 42 is formed between the first through hole 32 and the second through hole 34 at a substantially central portion of the body 12, and the first through hole 32 is interposed via the pinion hole 42. And the second through hole 34 communicate with each other. The pinion hole 42 is rotatably provided with a pinion 26 having a plurality of teeth along the outer peripheral surface. The pinion 26 is disposed so that a part of the outer peripheral portion thereof protrudes into the first and second through holes 32 and 34, respectively.

この第１及び第２貫通孔３２、３４の内部には、それぞれ円柱状のピストン１４ａ、１４ｂが軸線方向に沿って変位自在に設けられ、前記ピストン１４ａ、１４ｂの両端部には、外周面に形成された環状溝にピストンパッキン４４が装着されている。 In each of the first and second through holes 32 and 34, cylindrical pistons 14a and 14b are provided so as to be displaceable along the axial direction, respectively. A piston packing 44 is mounted in the formed annular groove.

ピストン１４ａ、１４ｂの外周面には、ピニオン２６の歯部に噛合されるラック部４６を有し、前記ラック部４６には、複数の歯部がピストン１４ａ、１４ｂの軸線方向に沿って一直線状に形成される。そして、一組のピストン１４ａ、１４ｂは、そのラック部４６がピニオン２６と対向するように第１及び第２貫通孔３２、３４にそれぞれ配設され、前記ラック部４６とピニオン２６とが噛合される。 The outer peripheral surface of the pistons 14a and 14b has a rack portion 46 that meshes with the tooth portion of the pinion 26. The rack portion 46 has a plurality of tooth portions that are straight along the axial direction of the pistons 14a and 14b. Formed. The pair of pistons 14 a and 14 b are respectively disposed in the first and second through holes 32 and 34 so that the rack portion 46 faces the pinion 26, and the rack portion 46 and the pinion 26 are engaged with each other. The

すなわち、一方のピストン１４ａが第１貫通孔３２に沿って変位することにより、該ピストン１４ａと噛合されたピニオン２６が回転し、それに伴って、該ピニオン２６に噛合された他方のピストン１４ｂが第２貫通孔３４に沿って前記ピストン１４ｂとは反対方向に変位する。換言すれば、一組のピストン１４ａ、１４ｂは、ピニオン２６を中心として常に互いに相対する方向に変位する。 That is, when one piston 14a is displaced along the first through hole 32, the pinion 26 meshed with the piston 14a is rotated, and accordingly, the other piston 14b meshed with the pinion 26 is moved to the first piston 14a. 2 The piston 14b is displaced in the opposite direction along the through hole 34. In other words, the pair of pistons 14a and 14b are always displaced in directions opposite to each other around the pinion 26.

ボディ１２の上部には、略中央部に軸線方向に沿ってガイドレール２８が延在すると共に、前記ガイドレール２８を中心として所定間隔離間して一組のガイド溝４８が形成される。このガイドレール２８は、ボディ１２の上部に対して所定高さで突出し、一組のピストン１４ａ、１４ｂにそれぞれ連結されたスライダ３０ａ、３０ｂが変位自在にガイドされる。 In the upper part of the body 12, a guide rail 28 extends along the axial direction in a substantially central portion, and a set of guide grooves 48 are formed at a predetermined distance from the guide rail 28. The guide rail 28 protrudes at a predetermined height with respect to the upper part of the body 12, and sliders 30a and 30b respectively connected to the pair of pistons 14a and 14b are guided to be displaceable.

また、ガイド溝４８は、ガイドレール２８と略平行に設けられ、ボディ１２の上面に対して窪んで形成されると共に、該ガイド溝４８の一部は、それぞれ第１及び第２貫通孔３２、３４と連通している。このガイド溝４８には、軸線方向に沿って長尺なジョイント５０ａ、５０ｂが変位自在に挿通され、ピストン１４ａ、１４ｂ側に向かって突出した突部５２が前記ピストン１４ａ、１４ｂの外周に設けられた窪み部５４に挿入される。これにより、ピストン１４ａ、１４ｂの変位作用下にジョイント５０ａ、５０ｂがガイド溝４８に沿って軸線方向に沿って変位する。 The guide groove 48 is provided substantially in parallel with the guide rail 28 and is formed to be recessed with respect to the upper surface of the body 12, and a part of the guide groove 48 includes the first and second through holes 32, respectively. 34 communicates. In the guide groove 48, long joints 50a and 50b are inserted so as to be displaceable along the axial direction, and protrusions 52 projecting toward the pistons 14a and 14b are provided on the outer circumferences of the pistons 14a and 14b. It is inserted into the recessed portion 54. Accordingly, the joints 50a and 50b are displaced along the guide groove 48 along the axial direction under the displacement action of the pistons 14a and 14b.

このジョイント５０ａ、５０ｂには、突部５２を有する一側面とは反対側の側面にスライダ３０ａ、３０ｂがボルトによって連結され、前記ジョイント５０ａ、５０ｂを介してピストン１４ａ、１４ｂ及びスライダ３０ａ、３０ｂが一体的に変位する。 Sliders 30a and 30b are connected to the joints 50a and 50b by bolts on the side opposite to the one side having the protrusion 52, and the pistons 14a and 14b and the sliders 30a and 30b are connected via the joints 50a and 50b. Displaces integrally.

また、スライダ３０ａ、３０ｂには、ガイドレール２８にガイドされる内側面に溝部を介して複数のボール５５（図５参照）が一直線状に装着される。このボールは、スライダ３０ａ、３０ｂとガイドレール２８との間に保持され、前記スライダ３０ａ、３０ｂがガイドレール２８に沿って変位する際の変位抵抗を軽減する。 In addition, a plurality of balls 55 (see FIG. 5) are mounted in a straight line on the inner surface guided by the guide rail 28 via the groove portions on the sliders 30a and 30b. The balls are held between the sliders 30 a and 30 b and the guide rail 28 to reduce displacement resistance when the sliders 30 a and 30 b are displaced along the guide rail 28.

把持部１８は、一方のスライダ３０ａに装着され、ボディ１２に沿って変位自在な第１フィンガ５６と、他方のスライダ３０ｂに装着された保持部材５８と、前記保持部材５８に対して変位自在に保持された第２フィンガ（可動部材）６０とを含む。この第１フィンガ５６は、断面略Ｌ字状に形成され、スライダ３０ａの上面に対して直交するように鉛直方向に延在している。 The grip portion 18 is attached to one slider 30 a and is displaceable with respect to the first member 56, which is displaceable along the body 12, a holding member 58 attached to the other slider 30 b, and the holding member 58. 2nd finger (movable member) 60 held. The first finger 56 has a substantially L-shaped cross section and extends in the vertical direction so as to be orthogonal to the upper surface of the slider 30a.

保持部材５８は、第１フィンガ５６と同様に断面略Ｌ字状に形成され、スライダ３０ｂの上面に対して直交するように鉛直方向に延在している。すなわち、第１フィンガ５６と第２フィンガ６０とが略平行となるように配置されている。そして、シリンダ機構１６を構成するピストン１４ａ、１４ｂの変位作用下にジョイント５０ａ、５０ｂ及びスライダ３０ａ、３０ｂを介して第１フィンガ５６と保持部材５８とが互いに接近・離間する方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）へと変位する。 The holding member 58 is formed in a substantially L-shaped cross section like the first finger 56, and extends in the vertical direction so as to be orthogonal to the upper surface of the slider 30b. That is, the first finger 56 and the second finger 60 are arranged so as to be substantially parallel. The direction in which the first finger 56 and the holding member 58 approach and separate from each other through the joints 50a and 50b and the sliders 30a and 30b under the displacement action of the pistons 14a and 14b constituting the cylinder mechanism 16 (arrows A1 and A2). Direction).

また、保持部材５８には、一組の軸受６２ａ、６２ｂがスライダ３０ａ、３０ｂの変位方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）と略平行に保持され、該軸受６２ａ、６２ｂの内部にはそれぞれガイドシャフト６４ａ、６４ｂが変位自在に挿通される。 The holding member 58 holds a pair of bearings 62a and 62b substantially in parallel with the displacement directions (arrow X1 and X2 directions) of the sliders 30a and 30b, and guide shafts 64a are respectively provided in the bearings 62a and 62b. , 64b are inserted in a freely displaceable manner.

第２フィンガ６０は、第１フィンガ５６及び保持部材５８と略平行に設けられたプレート体からなり、該保持部材５８に保持されたガイドシャフト６４ａ、６４ｂの端部が保持される。すなわち、第２フィンガ６０は、他方のスライダ３０ｂの変位作用下に保持部材５８と共に軸線方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）に沿って変位すると共に、前記ガイドシャフト６４ａ、６４ｂを介して前記保持部材５８に対して相対変位可能に設けられている。換言すれば、第２フィンガ６０は、保持部材５８に対して接近・離間するように変位可能である。 The second finger 60 is composed of a plate body provided substantially in parallel with the first finger 56 and the holding member 58, and the end portions of the guide shafts 64 a and 64 b held by the holding member 58 are held. That is, the second finger 60, the other slider 3 0b holding member under a displacement action of 58 as well as displaced in the axial direction (arrow X1, X2 direction), the holding via the guide shafts 64a, 64b It is provided so as to be capable of relative displacement with respect to the member 58. In other words, the second finger 60 can be displaced so as to approach and separate from the holding member 58.

また、第２フィンガ６０は、一組のガイドシャフト６４ａ、６４ｂのガイド作用下に前記保持部材５８に対して変位するため、常に第１フィンガ５６及び保持部材５８と略平行な状態を保ちつつ変位する。 Further, since the second finger 60 is displaced with respect to the holding member 58 under the guide action of the pair of guide shafts 64a and 64b, the second finger 60 is always displaced while being kept substantially parallel to the first finger 56 and the holding member 58. To do.

荷重検出部２０は、第２フィンガ６０と保持部材５８との間に配設される検出素子（素子）６６と、前記検出素子６６の外周部位に配置されるコイル（検出部）６８と、前記コイル６８に接続され前記荷重検出部２０における磁気変化に基づいて荷重を算出するコントローラ７０とを含む。 The load detection unit 20 includes a detection element (element) 66 disposed between the second finger 60 and the holding member 58, a coil (detection unit) 68 disposed on an outer peripheral portion of the detection element 66, and And a controller 70 that is connected to a coil 68 and calculates a load based on a magnetic change in the load detection unit 20.

この検出素子６６は、例えば、磁性材料からなる磁歪素子が用いられ、軸線方向に沿って所定長さを有する軸状に形成される。この磁歪素子は、磁気を付与することにより、その形状が変化する特性を有しているため、この特性を利用して前記磁歪素子に対して外部から圧力を付与して圧縮変形させることにより、前記圧力の大きさに応じて磁気特性（透磁率）が変化する。 The detection element 66 is, for example, a magnetostrictive element made of a magnetic material, and is formed in an axial shape having a predetermined length along the axial direction. Since this magnetostrictive element has a characteristic that its shape changes by applying magnetism, by applying external pressure to the magnetostrictive element using this characteristic and compressively deforming it, The magnetic characteristics (permeability) change according to the magnitude of the pressure.

検出素子６６の一端部は、第２フィンガ６０の端面に開口した第１穴７２に挿入され、他端部が保持部材５８を構成するフランジ部７４の第２穴７６に挿入されて保持される。 One end portion of the detection element 66 is inserted into the first hole 72 opened in the end face of the second finger 60, and the other end portion is inserted into the second hole 76 of the flange portion 74 constituting the holding member 58 and held. .

第１及び第２穴７２、７６は、第２フィンガ６０及びフランジ部７４の略中央部に形成されると共に、互いに対向した略同軸上となるように配置されている。そのため、第１及び第２穴７２、７６に挿入された検出素子６６は、一組のガイドシャフト６４ａ、６４ｂの間に略平行に配設される。また、検出素子６６の外周面には、円筒状のカバー部材７８が配設され、前記外周面に密着されたカバー部材７８によって前記検出素子６６が覆われる。これにより、検出素子６６がカバー部材７８によって保護される。 The first and second holes 72 and 76 are formed at substantially the center of the second finger 60 and the flange portion 74 and are disposed so as to be substantially coaxial with each other. Therefore, the detection elements 66 inserted into the first and second holes 72 and 76 are disposed substantially parallel between the pair of guide shafts 64a and 64b. A cylindrical cover member 78 is disposed on the outer peripheral surface of the detection element 66, and the detection element 66 is covered by the cover member 78 that is in close contact with the outer peripheral surface. Thereby, the detection element 66 is protected by the cover member 78.

すなわち、第２フィンガ６０がガイドシャフト６４ａ、６４ｂのガイド作用下に保持部材５８側（矢印Ｘ２方向）に向かって変位することにより、該第２フィンガ６０によって検出素子６６が前記保持部材５８側に向かって押圧されて圧縮変形する。これにより、第２フィンガ６０から付与される荷重（押圧力）に応じて検出素子６６の磁気特性が変化することとなる。 That is, when the second finger 60 is displaced toward the holding member 58 side (in the direction of the arrow X2) under the guide action of the guide shafts 64a and 64b, the detection element 66 is moved to the holding member 58 side by the second finger 60. Compressed and deformed by being pressed. As a result, the magnetic characteristics of the detection element 66 change according to the load (pressing force) applied from the second finger 60.

コイル６８は、導線が軸線方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）及び半径方向に複数回巻回されたリング状に形成され、その内部に検出素子６６が挿通される。そして、コイル６８は、シリンダ機構１６を構成するボディ１２の上部に固定された接続プレート８０によって保持され、前記コイル６８の内周面と検出素子６６との離間距離が一定となるように非接触に維持される。すなわち、荷重検出部２０を構成する検出素子６６は、コイル６８に対して所定間隔離間した状態を維持しつつ、第２フィンガ６０及び保持部材５８の変位作用下にコイル６８の内部を軸線方向に沿って変位自在に設けられている。 The coil 68 is formed in a ring shape in which a conducting wire is wound a plurality of times in the axial direction (arrow X1 and X2 directions) and in the radial direction, and the detection element 66 is inserted therein. The coil 68 is held by a connection plate 80 fixed to the upper part of the body 12 constituting the cylinder mechanism 16 and is not contacted so that the distance between the inner peripheral surface of the coil 68 and the detection element 66 is constant. Maintained. That is, the detection element 66 constituting the load detection unit 20 maintains the state of being spaced apart from the coil 68 by a predetermined distance, and the inside of the coil 68 is axially moved under the displacement action of the second finger 60 and the holding member 58. It is provided to be freely displaceable along

また、コイル６８は、接続プレート８０に接続されるケーブル８２を介してコントローラ７０に接続され、該ケーブル８２を通じてコントローラ７０と電気的に接続される。そして、このコイル６８には、コントローラ７０からケーブル８２を通じて微弱な電流が供給されている。詳細には、接続プレート８０は、コイル６８に接続される部位が二股状に形成され、その一方が前記コイル６８の一端部に接続され、他方が前記コイル６８の他端部に接続されている。 The coil 68 is connected to the controller 70 via a cable 82 connected to the connection plate 80, and is electrically connected to the controller 70 through the cable 82. A weak current is supplied to the coil 68 from the controller 70 through the cable 82. Specifically, the connection plate 80 has a bifurcated portion connected to the coil 68, one of which is connected to one end of the coil 68 and the other connected to the other end of the coil 68. .

調整機構２４は、シリンダ機構１６を構成するボディ１２の上面に設けられた支柱８４と、前記支柱８４に臨むように保持部材５８の上面に装着される遮蔽部材８６と、前記支柱８４に設けられ発光部８８と受光部９０とを有する変位検出部２２とを含む。 The adjustment mechanism 24 is provided on the support column 84 provided on the upper surface of the body 12 constituting the cylinder mechanism 16, a shielding member 86 mounted on the upper surface of the holding member 58 so as to face the support column 84, and the support column 84. A displacement detector 22 having a light emitter 88 and a light receiver 90 is included.

この支柱８４は、ボディ１２に対して鉛直方向に延在し、荷重検出部２０の側方に配置されると共に、前記支柱８４には、前記荷重検出部２０側に臨むように開口した挿通溝９４が設けられる（図４参照）。この挿通溝９４には、遮蔽部材８６の一部が挿通される。 The support column 84 extends in the vertical direction with respect to the body 12, is disposed on the side of the load detection unit 20, and is inserted into the support column 84 so as to face the load detection unit 20 side. 94 is provided (see FIG. 4). A part of the shielding member 86 is inserted into the insertion groove 94.

また、挿通溝９４には、発光部８８及び受光部９０とからなる変位検出部２２が設けられ、前記発光部８８から発光された発光光を受光部９０で受光することにより、前記変位検出部２２からコントローラ７０へと電気信号が出力される。なお、発光部８８と受光部９０は、挿通溝９４の内壁面に対向配置される。 Further, the insertion groove 94 is provided with a displacement detection unit 22 including a light emitting unit 88 and a light receiving unit 90, and the light receiving unit 90 receives the emitted light emitted from the light emitting unit 88, whereby the displacement detecting unit An electrical signal is output from the controller 22 to the controller 70. The light emitting unit 88 and the light receiving unit 90 are disposed to face the inner wall surface of the insertion groove 94.

遮蔽部材８６は、クランク状に折曲されたプレート材からなり、その下端部が保持部材５８の上面に装着されると共に、上端部の一部が支柱８４の挿通溝９４に挿通される。 The shielding member 86 is made of a plate material bent in a crank shape, and a lower end portion of the shielding member 86 is attached to the upper surface of the holding member 58 and a part of the upper end portion is inserted into the insertion groove 94 of the support column 84.

この遮蔽部材８６の下端部は、保持部材５８の変位方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）と略平行な長孔９６を有し、この長孔９６に挿通されたボルト９８を介して前記保持部材５８に固定される。そして、遮蔽部材８６は、ボルト９８を緩めることにより保持部材５８に対して略平行に移動可能となり、該ボルト９８を締め付けることにより固定可能に設けられる。すなわち、ボルト９８を緩めて遮蔽部材８６を所望の位置へと変位させた後、該ボルト９８によって固定することができる。 The lower end portion of the shielding member 86 has a long hole 96 substantially parallel to the displacement direction (arrow X1, X2 direction) of the holding member 58, and the holding member 58 is inserted through a bolt 98 inserted into the long hole 96. Fixed to. The shielding member 86 can be moved substantially parallel to the holding member 58 by loosening the bolt 98 and can be fixed by tightening the bolt 98. That is, the bolt 98 can be loosened and the shielding member 86 can be displaced to a desired position and then fixed by the bolt 98.

一方、遮蔽部材８６の上端部は、支柱８４側に向かって突出し、該支柱８４の挿通溝９４に挿通される凸部１００と、該凸部１００に隣接して前記支柱８４から離間する方向に窪んだ凹部１０２とを備える。この凸部１００は、挿通溝９４において発光部８８と受光部９０との間を覆うように挿通され、凹部１０２は、前記凸部１００に対して窪んでいるため挿通溝９４に挿通されることがない。 On the other hand, the upper end portion of the shielding member 86 protrudes toward the column 84, and protrudes into the insertion groove 94 of the column 84, and in a direction away from the column 84 adjacent to the column 100. A recessed recess 102. The convex portion 100 is inserted in the insertion groove 94 so as to cover the space between the light emitting portion 88 and the light receiving portion 90, and the concave portion 102 is recessed with respect to the convex portion 100, so that the convex portion 100 is inserted into the insertion groove 94. There is no.

すなわち、シリンダ機構１６の駆動作用下に保持部材５８と共に遮蔽部材８６が変位することにより、その凸部１００が挿通溝９４に挿通されて発光部８８から発光された発光光の受光が遮断される。一方、遮蔽部材８６の凹部１０２が支柱８４に臨む位置へと変位した場合には、前記凹部１０２によって発光部８８からの発光光が受光部９０で受光可能となる。 That is, when the shielding member 86 is displaced together with the holding member 58 under the driving action of the cylinder mechanism 16, the convex portion 100 is inserted into the insertion groove 94, and the reception of the emitted light emitted from the light emitting portion 88 is blocked. . On the other hand, when the concave portion 102 of the shielding member 86 is displaced to the position facing the support column 84, the light receiving portion 90 can receive the light emitted from the light emitting portion 88 by the concave portion 102.

このように、調整機構２４は、荷重検出部２０の保持された保持部材５８が変位した際、遮蔽部材８６における凸部１００と凹部１０２によって変位検出部２２における発光光の受光状態が切り換えられ、この受光状態に伴ってコントローラ７０へと出力される出力信号によって荷重検出部２０の位置を検出できると共に、前記遮蔽部材８６の位置を任意に調整することにより、前記荷重検出部２０の検出する位置を自在に調整可能である。 Thus, when the holding member 58 held by the load detecting unit 20 is displaced, the adjusting mechanism 24 switches the light receiving state of the emitted light in the displacement detecting unit 22 by the convex portion 100 and the concave portion 102 in the shielding member 86, and The position of the load detection unit 20 can be detected by an output signal output to the controller 70 in accordance with the light receiving state, and the position detected by the load detection unit 20 can be adjusted by arbitrarily adjusting the position of the shielding member 86. Can be adjusted freely.

本発明の第１の実施の形態に係る荷重検出機構が適用されたチャック装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、一方のピストン１４ａが第１ポート３８側（矢印Ｘ２方向）へと変位し、他方のピストン１４ｂが第２ポート４０と離間する方向（矢印Ｘ１方向）に変位して第１フィンガ５６と第２フィンガ６０とが互いに離間した開状態であるワークＷの非把持状態を初期状態とし、円筒状のワークＷを把持する場合について説明する。 The chuck device 10 to which the load detection mechanism according to the first embodiment of the present invention is applied is basically configured as described above. Next, its operation and effects will be described. One piston 14a is displaced toward the first port 38 (in the direction of the arrow X2), and the other piston 14b is displaced in the direction away from the second port 40 (in the direction of the arrow X1). A case will be described in which the non-gripping state of the workpiece W, which is an open state in which the two fingers 60 are separated from each other, is an initial state and the cylindrical workpiece W is gripped.

先ず、図示しない圧力流体供給源から第１ポート３８に対して圧力流体を供給することにより、第１貫通孔３２に挿通されたピストン１４ａが前記第１ポート３８から離間する方向（矢印Ｘ１方向）へと変位し、その変位作用下にピニオン２６が回転することによって第２貫通孔３４に挿通されたピストン１４ｂが第２ポート４０側（矢印Ｘ２方向）に向かって変位する。すなわち、一組のピストン１４ａ、１４ｂが互いに相反する方向に変位する。この場合、第２ポート４０は大気開放状態としておく。 First, a pressure fluid is supplied from a pressure fluid supply source (not shown) to the first port 38, whereby the piston 14a inserted through the first through hole 32 is separated from the first port 38 (arrow X1 direction). When the pinion 26 rotates under the displacement action, the piston 14b inserted through the second through hole 34 is displaced toward the second port 40 (in the direction of the arrow X2). That is, the pair of pistons 14a and 14b are displaced in directions opposite to each other. In this case, the second port 40 is kept open to the atmosphere.

これにより、一組のピストン１４ａ、１４ｂの変位によってジョイント５０ａ、５０ｂを介して一組のスライダ３０ａ、３０ｂがガイドレール２８に沿って互いに接近する方向（矢印Ａ１方向）へと変位し、スライダ３０ａ、３０ｂに連結された第１及び第２フィンガ５６、６０によってワークＷが把持される。 As a result, displacement of the pair of pistons 14a, 14b causes the pair of sliders 30a, 30b to displace along the guide rail 28 in the direction in which they approach each other (arrow A1 direction), and the slider 30a , 30b, the work W is gripped by the first and second fingers 56, 60 connected to each other.

詳細には、第１及び第２フィンガ５６、６０は、ワークＷの外面に当接した後に、さらに互いに接近する方向（矢印Ａ１方向）へ変位し、該ワークＷに対して所定の荷重（押圧力）を付与することにより把持している。この場合、ワークＷに付与される荷重は、該ワークＷの大きさ、重量等によってそれぞれ所望の値に設定される。 Specifically, after the first and second fingers 56 and 60 are in contact with the outer surface of the workpiece W, they are further displaced in a direction approaching each other (in the direction of arrow A1), and a predetermined load (pressing force) is applied to the workpiece W. It is gripped by applying pressure. In this case, the load applied to the workpiece W is set to a desired value depending on the size, weight, and the like of the workpiece W.

また、把持部１８を構成する第１及び第２フィンガ５６、６０によってワークＷが把持される際、前記ワークＷから第１及び第２フィンガ５６、６０に対してそれぞれ反発力が付与されるため、荷重検出部２０を構成する検出素子６６が、第２フィンガ６０を介して前記ワークＷから離間する方向（矢印Ａ２、Ｘ２方向）に向かって押圧される。この場合、第２フィンガ６０は、一組のガイドシャフト６４ａ、６４ｂのガイド作用下にスライダ３０ａ、３０ｂの変位方向と略平行に変位し、その変位作用下に検出素子６６が軸線方向（矢印Ｘ２方向）に沿って押圧される。 Further, when the workpiece W is gripped by the first and second fingers 56 and 60 constituting the gripping portion 18, a repulsive force is applied from the workpiece W to the first and second fingers 56 and 60, respectively. The detection element 66 constituting the load detection unit 20 is pressed through the second finger 60 in the direction away from the workpiece W (arrow A2, X2 direction). In this case, the second finger 60 is displaced substantially parallel to the displacement direction of the sliders 30a and 30b under the guide action of the pair of guide shafts 64a and 64b, and the detection element 66 is moved in the axial direction (arrow X2) under the displacement action. Direction).

これにより、検出素子６６が圧縮変形し、その変形量に基づいて該検出素子６６の透磁率が変化する。そして、この検出素子６６における磁気特性の変化を該検出素子６６の外周部位に設けられたコイル６８によって電圧変化として検出し、ケーブル８２を通じてコントローラ７０へと出力することにより、前記コントローラ７０において前記電圧変化に基づいた荷重が算出される。その結果、ワークＷを把持する際に付与されている荷重（押圧力）を確認することが可能となる。なお、図７に示されるように、ワークＷから検出素子６６へと付与される荷重の大きさに比例し、該検出素子６６の変形作用下に出力される出力電圧が大きくなる。 Thereby, the detection element 66 is compressively deformed, and the magnetic permeability of the detection element 66 changes based on the deformation amount. Then, the change in the magnetic characteristics of the detection element 66 is detected as a voltage change by the coil 68 provided on the outer peripheral portion of the detection element 66 and is output to the controller 70 through the cable 82, whereby the controller 70 A load based on the change is calculated. As a result, it is possible to check the load (pressing force) applied when gripping the workpiece W. As shown in FIG. 7, the output voltage output under the deformation action of the detection element 66 increases in proportion to the magnitude of the load applied from the workpiece W to the detection element 66.

一方、第１及び第２フィンガ５６、６０を含む把持部１８によるワークＷの把持状態を解除する場合には、図示しない切換弁の切換作用下に第１ポート３８に供給されていた圧力流体を第２ポート４０に対して供給する。この場合、第１ポート３８は大気開放状態としておく。 On the other hand, when releasing the gripping state of the workpiece W by the gripping portion 18 including the first and second fingers 56, 60, the pressure fluid supplied to the first port 38 under the switching action of a switching valve (not shown) is used. Supply to the second port 40. In this case, the first port 38 is kept open to the atmosphere.

これにより、第２ポート４０から第２貫通孔３４に導入された圧力流体の押圧作用下にピストン１４ｂが前記第２ポート４０から離間する方向（矢印Ｘ１方向）へと変位し、その変位作用下にピニオン２６が前記とは反対方向に回転することによって第１貫通孔３２に挿通されたピストン１４ａが第１ポート３８側（矢印Ｘ２方向）に向かって変位する。 As a result, the piston 14b is displaced in the direction away from the second port 40 (in the direction of the arrow X1) under the pressing action of the pressure fluid introduced from the second port 40 into the second through hole 34, and under the action of the displacement. When the pinion 26 rotates in the opposite direction, the piston 14a inserted through the first through hole 32 is displaced toward the first port 38 (in the direction of the arrow X2).

その結果、一組のピストン１４ａ、１４ｂの変位によってジョイント５０ａ、５０ｂを介して一組のスライダ３０ａ、３０ｂがガイドレール２８に沿って互いに離間する方向（矢印Ａ２方向）へと変位し、第１及び第２フィンガ５６、６０によって把持されていたワークＷの把持状態が解除される。 As a result, the displacement of the pair of pistons 14a and 14b causes the pair of sliders 30a and 30b to displace along the guide rail 28 in the direction away from each other (in the direction of arrow A2). In addition, the gripping state of the workpiece W gripped by the second fingers 56 and 60 is released.

また、この場合、第２フィンガ６０を介して検出素子６６に付与されていた荷重がなくなるため、前記検出素子６６の変形が解消され、その磁気特性が無負荷状態へと戻る。そして、この検出素子６６の変形によって生じていたコイル６８の電圧変化がなくなり、略一定となる所定値に復帰することによって把持部１８による把持状態が解除されたことが確認される。 In this case, since the load applied to the detection element 66 via the second finger 60 is eliminated, the deformation of the detection element 66 is eliminated, and the magnetic characteristic returns to the no-load state. Then, the voltage change of the coil 68 caused by the deformation of the detection element 66 is eliminated, and it is confirmed that the gripping state by the gripping portion 18 is released by returning to a predetermined value that is substantially constant.

以上のように、第１の実施の形態では、荷重検出部２０を構成する検出素子６６を保持部材５８と共に可動自在とし、該検出素子６６の外周部位に設けられたコイル６８をシリンダ機構１６に対して固定している。そして、ワークＷを把持する際、該ワークＷに付与される押圧力によって検出素子６６が圧縮変形し、その変形量に基づいて該検出素子６６の磁気特性を変化させることができる。そのため、この検出素子６６の磁気特性をコイル６８によって電圧変化として検出し、コントローラ７０へと出力することによってワークＷに対する荷重を検出することが可能となる。 As described above, in the first embodiment, the detection element 66 constituting the load detection unit 20 is movable together with the holding member 58, and the coil 68 provided at the outer peripheral portion of the detection element 66 is attached to the cylinder mechanism 16. It is fixed against. When the workpiece W is gripped, the detection element 66 is compressed and deformed by the pressing force applied to the workpiece W, and the magnetic characteristics of the detection element 66 can be changed based on the deformation amount. Therefore, it is possible to detect the load on the workpiece W by detecting the magnetic characteristics of the detection element 66 as a voltage change by the coil 68 and outputting it to the controller 70.

このように、荷重検出部２０を構成し、コントローラ７０に接続されるケーブル８２をチャック装置１０のシリンダ機構１６に対して固定することができるため、前記ケーブル８２が前記ワークＷを把持する第２フィンガ６０と共に変位することがなく、前記ケーブル８２の断線等の不具合を防止することができる。その結果、荷重検出部２０によって確実且つ安定的な検出結果が得られると共に、該荷重検出部２０の長寿命化を図ることも可能となる。 As described above, since the load detecting unit 20 and the cable 82 connected to the controller 70 can be fixed to the cylinder mechanism 16 of the chuck device 10, the second cable 82 grips the workpiece W. There is no displacement with the finger 60, and problems such as disconnection of the cable 82 can be prevented. As a result, a reliable and stable detection result can be obtained by the load detection unit 20 and the life of the load detection unit 20 can be extended.

換言すれば、ロードセル等の従来の荷重検出部２０を有する検出機構と比較し、リード線の断線等の不具合を低減させることができ、信頼性を向上させて安定的な検出を行うことができる。 In other words, in comparison with a detection mechanism having a conventional load detection unit 20 such as a load cell, it is possible to reduce problems such as disconnection of lead wires, and to improve reliability and perform stable detection. .

また、磁歪素子からなる検出素子６６と、該検出素子６６の外周側に配置されるコイル６８とから荷重検出部２０を構成しているため、その構成を簡素化することができ、前記荷重検出部２０を備えたチャック装置１０の大型化を抑制することができる。 Further, since the load detection unit 66 is configured by the detection element 66 made of a magnetostrictive element and the coil 68 disposed on the outer peripheral side of the detection element 66, the configuration can be simplified, and the load detection An increase in size of the chuck device 10 including the portion 20 can be suppressed.

さらに、荷重検出部２０において、荷重を検出する検出素子６６と、該検出素子６６による磁気変化を検出可能なコイル６８とを非接触としているため、ロードセル等の接触式の荷重検出部２０を用いた場合と比較し、前記荷重検出部２０の耐久性向上を図ることができる。 Further, in the load detection unit 20, since the detection element 66 for detecting the load and the coil 68 capable of detecting a magnetic change by the detection element 66 are not in contact with each other, a contact type load detection unit 20 such as a load cell is used. The durability of the load detection unit 20 can be improved as compared with the case where the load is detected.

さらにまた、荷重検出部２０の変位位置を検出可能な変位検出部２２を有し、その検出位置を任意に調整可能な調整機構２４を設けることにより、該調整機構２４を構成する遮蔽部材８６をスライド変位させてワークＷの把持状態となる直近で変位検出部２２によって検出可能とすることができる。これにより、ワークＷが把持されておらず荷重検出部２０に荷重の付与されていない無負荷状態の電圧値を基準とし、コントローラ７０で校正することによって正確な検出を行うことができる。 Furthermore, the displacement detection unit 22 that can detect the displacement position of the load detection unit 20 is provided, and the adjustment mechanism 24 that can arbitrarily adjust the detection position is provided, whereby the shielding member 86 that constitutes the adjustment mechanism 24 is provided. The displacement can be detected by the displacement detector 22 immediately after the workpiece is slid to be in the gripping state of the workpiece W. Thus, accurate detection can be performed by calibrating the controller 70 with reference to the voltage value in an unloaded state in which the workpiece W is not gripped and no load is applied to the load detection unit 20.

またさらに、上述した調整機構２４によって荷重検出部２０が無負荷状態となる位置に応じて変位検出部２２を移動させることができるため、把持されるワークＷの形状等に応じて前記変位検出部２２による検出を所望の位置で検出可能とし、無負荷状態の電圧値を基準とするように校正することができる。その結果、ワークＷの形状にかかわらず荷重検出部２０で検出される電圧値の基準を校正して、該荷重検出部２０による検出精度の向上を図ることができる。 Furthermore, since the displacement detection unit 22 can be moved according to the position where the load detection unit 20 is in a no-load state by the adjustment mechanism 24 described above, the displacement detection unit according to the shape or the like of the workpiece W to be gripped. 22 can be detected at a desired position, and can be calibrated so that the voltage value in a no-load state is used as a reference. As a result, the reference of the voltage value detected by the load detection unit 20 can be calibrated regardless of the shape of the workpiece W, and the detection accuracy by the load detection unit 20 can be improved.

次に、第２の実施の形態に係る荷重検出機構が適用されるチャック装置１５０を図８に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る荷重検出機構が適用されるチャック装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。 Next, FIG. 8 shows a chuck device 150 to which the load detection mechanism according to the second embodiment is applied. The same components as those of the chuck device 10 to which the load detection mechanism according to the first embodiment described above is applied are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この第２の実施の形態に係る荷重検出部１５２では、図８に示されるように、複数の検出素子１５４ａ〜１５４ｆが同軸上に配置されると共に、ガイドシャフト１５６ａ、１５６ｂに介装された一組のスプリング１６０ａ、１６０ｂによって保持部材５８及び第２フィンガ６０を介して前記検出素子１５４ａ〜１５４ｆに対して常に押圧力が付与されている点で、第１の実施の形態に係る荷重検出部２０と相違している。 In the load detection unit 152 according to the second embodiment, as shown in FIG. 8, a plurality of detection elements 154a to 154f are arranged coaxially and are interposed in the guide shafts 156a and 156b. The load detection unit 20 according to the first embodiment is that a pressing force is always applied to the detection elements 154a to 154f by the pair of springs 160a and 160b via the holding member 58 and the second finger 60. Is different.

この荷重検出部１５２は、円筒状のカバー部材７８の内部に複数（例えば、６個）の検出素子１５４ａ〜１５４ｆが挿入され、該カバー部材７８に沿って一直線上となるように同軸で配置される。この検出素子１５４ａ〜１５４ｆのうち、最も保持部材５８側となる検出素子１５４ａが第２穴７６を介して前記保持部材７８に当接すると共に、最も第２フィンガ６０側となる検出素子１５４ｆが第１穴７２を介して前記第２フィンガ６０に当接している。なお、カバー部材７８の両端部は、第１及び第２穴７２、７６の端面に対して軸線方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）に沿って所定間隔離間して配設される。 The load detection unit 152 has a plurality of (for example, six) detection elements 154 a to 154 f inserted into a cylindrical cover member 78, and is coaxially arranged along the cover member 78 so as to be in a straight line. The Among the detection elements 154a to 154f, the detection element 154a closest to the holding member 58 is in contact with the holding member 78 via the second hole 76, and the detection element 154f closest to the second finger 60 is the first. It is in contact with the second finger 60 through the hole 72. Note that both end portions of the cover member 78 are spaced apart from the end surfaces of the first and second holes 72 and 76 by a predetermined distance along the axial direction (arrow X1 and X2 directions).

また、ガイドシャフト１５６ａ、１５６ｂの端部には、環状溝を介して係止リング１５８ａ、１５８ｂが装着され、該係止リング１５８ａ、１５８ｂと軸受６２ａ、６２ｂとの間にスプリング１６０ａ、１６０ｂが介装され、前記係止リング１５８と軸受６２ａ、６２ｂとを離間させる方向に付勢している。 Locking rings 158a and 158b are attached to the end portions of the guide shafts 156a and 156b via annular grooves, and springs 160a and 160b are interposed between the locking rings 158a and 158b and the bearings 62a and 62b. The locking ring 158 and the bearings 62a and 62b are urged in a direction to separate them.

すなわち、係止リング１５８ａ、１５８ｂを介して第２フィンガ６０が検出素子１５４ａ〜１５４ｆ側（矢印Ｘ２方向）へと引張され、保持部材５８が軸受６２ａ、６２ｂと共に前記検出素子１５４ａ〜１５４ｆ側（矢印Ｘ１方向）へと押圧される。換言すれば、保持部材５８と第２フィンガ６０とは、スプリング１６０ａ、１６０ｂの弾発作用下に互いに接近する方向へと常に付勢している。換言すれば、スプリング１６０ａ、１６０ｂは、検出素子１５４ａ〜１５４ｆに押圧力を付勢する押圧手段として機能する。 That is, the second finger 60 is pulled to the detection elements 154a to 154f side (arrow X2 direction) via the locking rings 158a and 158b, and the holding member 58 together with the bearings 62a and 62b is on the detection elements 154a to 154f side (arrows). X1 direction). In other words, the holding member 58 and the second finger 60 are always urged in the direction of approaching each other under the elastic action of the springs 160a and 160b. In other words, the springs 160a and 160b function as a pressing unit that biases the detection elements 154a to 154f with a pressing force.

その結果、複数の検出素子１５４ａ〜１５４ｆは、スプリング１６０ａ、１６０ｂの弾発作用下に保持部材５８と第２フィンガ６０とによって挟持された状態で押圧され、その軸線方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）に沿って常に押圧力が付与された状態となる。 As a result, the plurality of detection elements 154a to 154f are pressed while being held between the holding member 58 and the second finger 60 under the elastic action of the springs 160a and 160b, and their axial directions (arrow X1 and X2 directions). A pressing force is always applied along the line.

このように、第２の実施の形態に係る荷重検出部１５２では、複数からなる検出素子１５４ａ〜１５４ｆの両端に設けられた保持部材５８及び第２フィンガ６０から常に圧縮方向に所定の押圧力が付与されている。そのため、例えば、粘着性を有するワークＷ１を把持した後、第１フィンガ５６と第２フィンガ６０とを離間させた非把持状態へと切り換える際、前記第２フィンガ６０が前記ワークＷ１に張り付き、該第２フィンガ６０を介して検出素子１５４ａ〜１５４ｆに軸線方向に沿って引張力が付与されることがある。このような場合にも、スプリング１６０ａ、１６０ｂの弾発力が常に検出素子１５４ａ〜１５４ｆに対して圧縮方向に付与されているため、該検出素子１５４ａ〜１５４ｆに対して引張方向の力が付与されることを阻止でき、このような引張方向の力に弱い磁歪素子を確実に保護することができる。これにより、検出素子１５４ａ〜１５４ｆの耐久性を好適に維持することが可能となる。 As described above, in the load detection unit 152 according to the second embodiment, a predetermined pressing force is always applied in the compression direction from the holding members 58 and the second fingers 60 provided at both ends of the plurality of detection elements 154a to 154f. Has been granted. Therefore, for example, when the workpiece W1 having adhesiveness is gripped and then switched to the non-gripping state in which the first finger 56 and the second finger 60 are separated, the second finger 60 sticks to the workpiece W1, A tensile force may be applied to the detection elements 154a to 154f through the second finger 60 along the axial direction. Even in such a case, the elastic force of the springs 160a and 160b is always applied to the detection elements 154a to 154f in the compression direction, so that a force in the tensile direction is applied to the detection elements 154a to 154f. Therefore, it is possible to reliably protect the magnetostrictive element that is weak against such a force in the tensile direction. This makes it possible to favorably maintain the durability of the detection elements 154a to 154f.

また、荷重検出部１５２を構成する検出素子１５４ａ〜１５４ｆを複数個から構成し、カバー部材７８によって一直線上に配置することにより、単一の検出素子を設けた場合と略同等の検出精度が得られ、且つ、前記荷重検出部１５２の長手寸法に応じて数量を変更することにより自在に前記長手寸法を変更することが可能となる。 Further, a plurality of detection elements 154a to 154f constituting the load detection unit 152 are configured and arranged on a straight line by the cover member 78, so that detection accuracy substantially equal to that when a single detection element is provided is obtained. In addition, the longitudinal dimension can be freely changed by changing the quantity according to the longitudinal dimension of the load detecting unit 152.

なお、押圧手段として機能するスプリング１６０ａ、１６０ｂを設け、検出素子１５４ａ〜１５４ｆに対して常に押圧力を付勢する構成は、第２の実施の形態に係る荷重検出部１５２に限定されるものではなく、単一の検出素子６６を有する第１の実施の形態に係る荷重検出部２０に設け、該検出素子６６に対して押圧力を付与させるようにしてもよい。 The configuration in which the springs 160a and 160b functioning as pressing means are provided and the pressing force is always urged against the detection elements 154a to 154f is not limited to the load detection unit 152 according to the second embodiment. Instead, it may be provided in the load detection unit 20 according to the first embodiment having a single detection element 66, and a pressing force may be applied to the detection element 66.

上述した第１及び第２実施の形態では、荷重検出機構が設けられるチャック装置について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ワークを押圧するシリンダ装置に対して前記荷重検出機構を設けることにより、その押圧力を検出するようにしてもよい。 In the first and second embodiments described above, the chuck device provided with the load detection mechanism has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the load detection is performed on a cylinder device that presses a workpiece. The pressing force may be detected by providing a mechanism.

また、本発明に係る荷重検出機構は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Further, the load detection mechanism according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

本発明の第１の実施の形態に係る荷重検出機構を含むチャック装置の外観斜視図である。1 is an external perspective view of a chuck device including a load detection mechanism according to a first embodiment of the present invention. 図１に示すチャック装置の正面図である。It is a front view of the chuck apparatus shown in FIG. 図１に示すチャック装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the chuck device shown in FIG. 1. 図１に示すチャック装置の一部断面側面図である。It is a partial cross section side view of the chuck apparatus shown in FIG. 図２に示すチャック装置の縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the chuck device shown in FIG. 2. 図１のチャック装置を構成するシリンダ機構の横断面図である。It is a cross-sectional view of the cylinder mechanism which comprises the chuck apparatus of FIG. 荷重検出機構によって検出される荷重と、該荷重が付与された検出素子の辺海により出力されてコイルで検出される出力電圧との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the load detected by a load detection mechanism, and the output voltage which is output by the shore of the detection element to which the load was applied and detected by a coil. 本発明の第２の実施の形態に係る荷重検出機構を含むチャック装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the chuck apparatus containing the load detection mechanism which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１０、１５０…チャック装置１２…ボディ
１４ａ、１４ｂ…ピストン１６…シリンダ機構
１８…把持部２０、１５２…荷重検出部
２２…変位検出部２４…調整機構
２６…ピニオン３０ａ、３０ｂ…スライダ
３２…第１貫通孔３４…第２貫通孔
３８…第１ポート４０…第２ポート
５６…第１フィンガ５８…保持部材
６０…第２フィンガ６６、１５４ａ〜１５４ｆ…検出素子
６８…コイル７０…コントローラ
８４…支柱８６…遮蔽部材
１００…凸部１０２…凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,150 ... Chuck apparatus 12 ... Body 14a, 14b ... Piston 16 ... Cylinder mechanism 18 ... Grasping part 20, 152 ... Load detection part 22 ... Displacement detection part 24 ... Adjustment mechanism 26 ... Pinion 30a, 30b ... Slider 32 ... 1st Through hole 34 ... second through hole 38 ... first port 40 ... second port 56 ... first finger 58 ... holding member 60 ... second finger 66, 154a to 154f ... detection element 68 ... coil 70 ... controller 84 ... column 86 ... Shield member 100 ... Convex part 102 ... Concave part

Claims

In a load detection mechanism that is provided in a chuck device having a set of movable members that are in contact with and can be pressed against a workpiece, and detects a load applied to the workpiece from the movable members,
A plurality of elements for generating electric power by the one held by the movable member, the load is applied,
A detection unit that is fixed to the body of the chuck device and is provided in a non-contact manner with respect to the element, and detects a power change generated in the element;
A controller connected to the detection unit and calculating a load based on the power change;
A pair of guide shafts that are connected to one of the movable members, and are held movably with respect to a holding member connected to a displacement body of the chuck device;
A cylindrical cover member provided on the outer peripheral surface of the element, covering the element and holding the element coaxially along the direction of applying the load;
A spring that is interposed between the guide shaft and the holding member, biases one of the movable members toward the element, and always applies a pressing force to the element;
With
The element is provided so as to be displaceable along the axial direction with respect to a central part of the detection part , and the element and the detection part are arranged substantially parallel between the guide shafts. mechanism.

In the load detection mechanism according to claim 1,
The element is composed of a magnetostrictive element that is deformed by the application of the load, and the detection unit is composed of a coil around which a conductive wire is wound, and the element is inserted into the coil. .

In the load detection mechanism according to claim 1 or 2,
A calibration unit that calibrates the detected load value calculated by the controller based on the power value detected by the detection unit in a no-load state in which the load is not applied to the workpiece from the movable member; A load detection mechanism.

In the load detection mechanism according to claim 3,
The load detecting mechanism, wherein the calibration means is provided in the apparatus and is provided so that a relative position with respect to the movable member can be adjusted along a displacement direction of the movable member.

In the load detection mechanism according to claim 1,
Load detection mechanism and detects the gripping force when the workpiece is gripped by the detecting unit by the front asked moving member.