JP5463736B2 - 圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、モ―タの回転軸に中空貫通孔を形成し、該モ―タによって駆動され該モ―タの前記中空貫通孔内に引き込まれる部位を有する加圧軸を備え、圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットにおける圧電型ロ―ドセルの組付けに関するものである。
従来、モ―タの回転軸に中空貫通孔を形成し、該モ―タによって駆動され該モ―タの前記中空貫通孔内に引き込まれる部位を有する加圧軸を備え、圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットにおいて、モ―タの前蓋に行き止り穴を形成し該穴の行き止りである奥部に圧電型ロ―ドセルを配置し、その前面にベアリングを配置して、加圧軸による加圧力が圧電型ロ―ドセルに作用することによって加圧力の測定をして、その信号により加圧力の制御を行うようにした構成が知られている（例えば非特許文献１参照）。
A.Kirchheim他４名Kistler Instrumente AG, Switzerland、Manufacturing Force Measurement in Resistance Welding、Page １０ Fig. １３、［online］、１９DVS−Meeting "Resistance Welding" May ２６−２７，２００４ Duisburg，Germany、Retrieved from the Internet：〈URL：http://www.kistler.com/mediaaccess/920-332e-07.07.pdf〉
ところで、上記従来例の圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットでは、圧電型ロ―ドセルが出力軸とベアリングとの間に配置されていることから、加圧時に圧電型ロ―ドセルに作用する力は増加方向に変化することになり、圧電型ロ―ドセルの容量は前記変化に対応できるべく或程度の大きさを必要とするばかりでなく、該ロ―ドセルの組み付け，取り外しが容易ではない、という問題がある。
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中空駆動ユニットにおける圧電型ロ―ドセルの組付け配置を改めて、比較的に小容量の圧電型ロ―ドセルで、その組み付け，取り外しが容易な圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットを提供しようとするものである。
上記目的を達成するために、本発明における圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットは、請求項１においては、モ―タの回転軸に中空貫通孔を形成し、該モ―タによって駆動され該モ―タの前記中空貫通孔内に引き込まれる部位を有する加圧軸を備え、圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットにおいて、前記回転軸の前方部位にベアリングを配置し、その前方の予圧受座の前側に圧電型ロ―ドセルを配置し、該ロ―ドセルを予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とするものである。
また、請求項２においては、複数のスペ―サと前記圧電型ロ―ドセルとをそれぞれ多角形の別々の頂点に配置して予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とするものである。
また、請求項３においては、前記請求項１における予圧設定部品側にア―ムを固定し、該予圧設定部品の背面と予圧受座との間に圧電型ロ―ドセルを挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とするものである。
また、請求項４においては、前記請求項３における予圧受座として、モ―タの前蓋を適用し、前記予圧設定部品の背面とモ―タの前蓋との間に圧電型ロ―ドセルを挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とするものである。
また、請求項５においては、複数のスペ―サと前記圧電型ロ―ドセルとをそれぞれ多角形の別々の頂点に配置して予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とするものである。
また、請求項６においては、前記請求項５における予圧設定部品として加圧軸のガイドを適用し、該ガイドのモ―タへの締め付け軸に前記圧電型ロ―ドセルの中心部を位置させたことを特徴とするものである。
請求項１に係る発明では、回転軸の前方部位にベアリングを配置し、その前方の予圧受座の前側に圧電型ロ―ドセルを配置し、該ロ―ドセルを予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだので、加圧軸に加圧力が生じると、予圧設定部品は圧電型ロ―ドセルから離れるような力が作用し、圧電型ロ―ドセルの設定予圧を該ロ―ドセルの容量限度まで高くすることができ、しかも加圧力が異常に高い場合でもロ―ドセルを損傷させる可能性は少ない。また、圧電型ロ―ドセルがベアリングの前方である外側にあることから、その組み付け，取り外しが簡単にでき、該圧電型ロ―ドセルの附属する通信ケ―ブルの接続も極めて容易にできる。
請求項２に係る発明では、複数のスペ―サと前記圧電型ロ―ドセルとをそれぞれ多角形の別々の頂点に配置して予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだ場合には、前記請求項１の効果に付加して、圧電型ロ―ドセルは加圧軸の径に格別に拘ることなく自由に且つ小型に選定することができてコスト安となる。
請求項３に係る発明では、前記予圧設定部品側にア―ムを固定し、該予圧設定部品の背面と予圧受座との間に圧電型ロ―ドセルを挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだ場合には、前記請求項１の効果に付加して、加圧軸に加圧力が生じると、ア―ムにより予圧設定部品は圧電型ロ―ドセルから離れるような力が作用し、加圧時の摩擦力の損失分が最小になり、極低加圧力までＳＮ比が大きい信号として捉えることができるので耐ノイズ性も向上し、圧電型ロ―ドセルに付与されている予圧は確実に減少させられる。
請求項４に係る発明では、請求項３に係る発明で予圧受座として、モ―タの前蓋を適用し、前記予圧設定部品の背面とモ―タの前蓋との間に圧電型ロ―ドセルを挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだ場合には、前記請求項３の効果に付加して、加圧軸に加圧力が生じると、ア―ムにより予圧設定部品は圧電型ロ―ドセルから離れるような力が作用し、圧電型ロ―ドセルに付与されている予圧は確実に減少させられる。そして、この圧電型ロ―ドセルにはベアリングの影響を受けることなく正確な予圧の減少が測定される。
請求項５に係る発明では、複数のスペ―サと前記圧電型ロ―ドセルとをそれぞれ多角形の別々の頂点に配置して予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだ場合にも、前記請求項３の効果に付加して、圧電型ロ―ドセルはベアリングの影響を受けることなく正確な予圧の減少が測定され且つ加圧軸の径に格別に拘ることなく自由に且つ小型に選定することができてコスト安となる。
請求項６に係る発明では、請求項５に係る発明で予圧設定部品として加圧軸のガイドを適用し、該ガイドのモ―タへの締め付け軸に前記圧電型ロ―ドセルの中心部を位置させた場合には、前記請求項５の効果に付加して、ロ―ドセルの正確な保持と加圧軸の確実なガイドが可能のとなる。
本発明に係る圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットを備えた溶接ガンの概略側面図である。 本発明に係る圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットの要部断面図である。 図２のＡ―Ａ断面図である。 本発明に係る圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットの他の実施例の要部断面図である。 図４のＢ―Ｂ断面図である。 本発明に係る圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットの更に他の実施例の要部断面図である。 図６のＣ―Ｃ断面図である。
モ―タの回転軸に中空貫通孔を形成し、該モ―タによって駆動され該モ―タの前記中空貫通孔内に引き込まれる部位を有する加圧軸を備え、圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットにおいて、前記回転軸の前方部位にベアリングを配置し、その前方の予圧受座の前側に圧電型ロ―ドセルを配置し、該ロ―ドセルを予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだ圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニット。
この実施例１は請求項１に係る発明に関連したものであり、そして本発明に係る中空駆動ユニットはスポット溶接ガン，ＦＳＷ，プレス等の加圧駆動装置に適用されるものであり、その１例としてＣ型ガンの実施例で説明をする。
図１，図２，図３において、１はサ―ボモ―タであり、該サ―ボモ―タ１は、その外殻２に固定された固定子巻線３とその内周に配置された回転子磁極４及び該回転子磁極４が固定された回転軸５とからなり、該回転軸５には中空貫通孔６が形成されており、該回転軸５の前部はベアリング７によってサ―ボモ―タ１の前蓋８内に軸支されている。
また、モ―タ１の回転軸５の後方にボ―ルねじ軸９の後端側が固定され、該ボ―ルねじ軸９は前記中空貫通孔６内で加圧軸１０に設けた孔１１内に向けて延びている。
加圧軸１０の後部側には、前記ボ―ルねじ軸９のねじと間接的にボ―ルを介して噛み合うねじを備えたボ―ルナット（図示せず）が固定されている。そして加圧軸１０は少なくとも前記中空貫通孔６内に引き込まれる部位を有するようになっている。
また、該加圧軸１０の前部はサ―ボモ―タ１から延出可能とされ、その前端部には、ワ―クを加圧溶接する電極１２が接続され、前記ワ―クを支持する固定ア―ム１３の基端は、サ―ボモ―タ１の前蓋８の外面または前蓋８の前方に設けた加圧軸１０のガイド１４の外面に固定されている。なお、１５は溶接用トランスであり、前記ガイド１４に支持部材１６によって支持されている。
前記ベアリング７の前方にあるベアリング抑え部材は圧電型ロ―ドセル１７の予圧受座１８を兼ねており、圧電型ロ―ドセル１７は受圧部がリング状に形成されてその中心部は前記加圧軸１０を貫通するように配置されており、圧電型ロ―ドセル１７に予圧をかける予圧設定部品１９は前記ガイド１４が兼用されており、該予圧設定部品１９とサ―ボモ―タ１の前蓋８とはＯリング２０により隙間２１を形成するようにしてボルト２２，２２…で接続されている。したがって、圧電型ロ―ドセル１７は、予圧受座１８と予圧設定部品１９との間に挟まれ、該圧電型ロ―ドセル１７はボルト２２を締め付けることによって予圧設定部品１９により予圧がかけられる。なお、２３は圧電型ロ―ドセル１７からの信号を加圧力制御装置に伝達する通信ケ―ブル，２４は圧電型ロ―ドセル１７と通信ケ―ブル２３とのコネクタである。
以上のような構成において、サ―ボモ―タ１の駆動により回転軸５の回転はねじ軸９，ナットを介して加圧軸１０を前進させ、該加圧軸１０に加圧力が生じると、その反力はベアリング７を介して圧電型ロ―ドセル１７の予圧を減少させるように働く。ところで、圧電型ロ―ドセル１７は予圧の減少分の変化量に比例した電荷を発生するものであるので、それを出力電圧として加圧発生分の数値として利用し、その信号を通信ケ―ブル２３を介して加圧力制御装置に導くようにする。
したがって、圧電型ロ―ドセル１７の設定予圧を該ロ―ドセルの容量限度まで高くすることができ、しかも加圧力が異常に高い場合でもロ―ドセルを損傷させる可能性は少ない。また、圧電型ロ―ドセル１７がベアリング７の前方である外側にあることから、その組み付け，取り外しが簡単にでき、該圧電型ロ―ドセル１７の附属する通信ケ―ブル２３の接続も極めて容易にできる。
この実施例２は請求項２に係る発明に関連したものであり、前記実施例１における圧電型ロ―ドセル１７の配置を特定したものであって、図４，図５において、圧電型ロ―ドセル１７を複数のスペ―サ２５，２５…と協同して加圧軸１０中心の周上に多角形状をなすように配置して予圧受座１８と予圧設定部品１９との間に挟み、該ロ―ドセル１７に予圧をかけて組み込んだものであり、その余の構成は実施例１と実質的に同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。
このように圧電型ロ―ドセル１７を複数のスペ―サ２５，２５…と協同して加圧軸１０中心の周上に多角形状をなすように配置されるので、前記実施例１における作用，効果に付加して、圧電型ロ―ドセル１７は加圧軸１０の径に格別に拘ることなく自由に且つ小型に選定することができてコスト安となる。
この実施例３は請求項３に係る発明に関連したものであり、前記実施例１における固定ア―ム１３の基端を予圧設定部品１９側に固定したものであって、図１ないし図５において、予圧設定部品１９側にア―ム１３を固定し、該予圧設定部品１９の背面と予圧受座１８との間に圧電型ロ―ドセル１７を挟み、該ロ―ドセル１７に予圧をかけて組み込んだものであり、その余の構成は実施例１と実質的に同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。
このように予圧設定部品１９側にア―ム１３を固定し、該予圧設定部品１９の背面と予圧受座１８との間に圧電型ロ―ドセル１７を挟み、該ロ―ドセル１７に予圧をかけて組み込んだので、前記実施例１における作用，効果に付加して、加圧軸１０に加圧力が生じると、ア―ム１３により予圧設定部品１９は圧電型ロ―ドセル１７から離れるような力が作用し、加圧時の摩擦力の損失分が最小になり、極低加圧力までＳＮ比が大きい信号として捉えることができるので耐ノイズ性も向上し、圧電型ロ―ドセル１７に付与されている予圧は確実に減少させられる。
この実施例４は請求項４に係る発明に関連したものであり、前記実施例３における予圧受座１８の部位を特定したものであって、図６，図７において、予圧受座１８として、モ―タの前蓋８を適用し、前記予圧設定部品１９の背面とモ―タの前蓋８との間に圧電型ロ―ドセル１７を挟み、該ロ―ドセル１７に予圧をかけて組み込んだものであり、その余の構成は実施例３と実質的に同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。
このように予圧設定部品１９側にア―ム１３を固定し、該予圧設定部品１９の背面と予圧受座１８であるモ―タの前蓋８との間に圧電型ロ―ドセル１７を挟み、該ロ―ドセル１７に予圧をかけて組み込んだので、前記実施例３における作用，効果に付加して、加圧軸１０に加圧力が生じると、ア―ム１３により予圧設定部品１９は圧電型ロ―ドセル１７から離れるような力が作用し、圧電型ロ―ドセル１７に付与されている予圧は確実に減少させられる。そして、この圧電型ロ―ドセル１７にはベアリング７の影響を受けることなく正確な予圧の減少が測定される。
この実施例５は請求項５に係る発明に関連したものであり、前記実施例３における圧電型ロ―ドセル１７の配置を特定したものであって、図６，図７において、圧電型ロ―ドセル１７を複数のスペ―サ２５，２５…と協同して加圧軸１０中心の周上に多角形状をなすように配置して予圧受座１８と予圧設定部品１９との間に挟み、該ロ―ドセル１７に予圧をかけて組み込んだものであり、その余の構成は実施例３と実質的に同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。
このように圧電型ロ―ドセル１７を複数のスペ―サ２５，２５…と協同して加圧軸１０中心の周上に多角形状をなすように配置されるので、前記実施例３における作用，効果に付加して、圧電型ロ―ドセル１７はベアリング７の影響を受けることなく正確な予圧の減少が測定され且つ加圧軸１０の径に格別に拘ることなく自由に且つ小型に選定することができてコスト安となる。
この実施例６は請求項６に係る発明に関連したものであり、前記実施例５における予圧設定部品１９を特定したものであって、予圧設定部品１９として加圧軸１０のガイド１４を適用し、該ガイド１４のモ―タへの締め付け軸に前記圧電型ロ―ドセルの中心部を位置させたものであり、その余の構成は実施例５と実質的に同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。
このように予圧設定部品１９として加圧軸１０のガイド１４を適用し、該ガイド１４のモ―タへの締め付け軸に前記圧電型ロ―ドセルの中心部を位置させたので、前記実施例５における作用，効果に付加して、ロ―ドセルの正確な保持と加圧軸の確実なガイドが可能となる。
１ モ―タ
５ 回転軸
６ 中空貫通孔
７ ベアリング
８ モ―タの前蓋
１０ 加圧軸
１４ 加圧軸のガイド
１７ 圧電型ロ―ドセル
１８ 予圧受座
１９ 予圧設定部品
２２ ボルト
２５ スペ―サ

Claims (6)

  1. モ―タの回転軸に中空貫通孔を形成し、該モ―タによって駆動され該モ―タの前記中空貫通孔内に引き込まれる部位を有する加圧軸を備え、圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニットにおいて、前記回転軸の前方部位にベアリングを配置し、その前方の予圧受座の前側に圧電型ロ―ドセルを配置し、該ロ―ドセルを予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とする圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニット。
  2. 複数のスペ―サと前記圧電型ロ―ドセルとをそれぞれ多角形の別々の頂点に配置して予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とする請求項１記載の圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニット。
  3. 前記予圧設定部品側にア―ムを固定し、該予圧設定部品の背面と予圧受座との間に圧電型ロ―ドセルを挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とする請求項１記載の圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニット。
  4. 前記予圧受座として、モ―タの前蓋を適用し、前記予圧設定部品の背面とモ―タの前蓋との間に圧電型ロ―ドセルを挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とする請求項３記載の圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニット。
  5. 複数のスペ―サと前記圧電型ロ―ドセルとをそれぞれ多角形の別々の頂点に配置して予圧受座と予圧設定部品との間に挟み、該ロ―ドセルに予圧をかけて組み込んだことを特徴とする請求項３記載の圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニット。
  6. 前記予圧設定部品として加圧軸のガイドを適用し、該ガイドのモ―タへの締め付け軸に前記圧電型ロ―ドセルの中心部を位置させたことを特徴とする請求項５記載の圧電型ロ―ドセルを組込んだ中空駆動ユニット。
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