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JP7394733B2 - Holding force sensor - Google Patents

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JP7394733B2
JP7394733B2 JP2020179010A JP2020179010A JP7394733B2 JP 7394733 B2 JP7394733 B2 JP 7394733B2 JP 2020179010 A JP2020179010 A JP 2020179010A JP 2020179010 A JP2020179010 A JP 2020179010A JP 7394733 B2 JP7394733 B2 JP 7394733B2
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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 rotatable chuck grips a workpiece, and the rotating workpiece is brought into contact with a fixed tool to perform cutting or the like. Alternatively, a tool is held 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).

特開2016-140940号JP2016-140940

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, strain gauges are exposed to high-speed rotation and vibration, and are 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 that can more easily measure the holding force of a chuck and has 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 invention,
A holding force sensor that is gripped by a chuck and measures the holding force of the chuck,
The base part and
a plurality of flexure-generating bodies disposed on one side of the base portion, each of which is cantilever-supported by the base portion and has a free end;
a strain gauge attached to at least one of the plurality of strain-generating bodies,
In order to measure the holding force, a holding force sensor is provided in which the free ends of the plurality of strain-generating bodies are integrally gripped by the chuck rather than the strain gauges.

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 according to the first aspect, each of the plurality of strain-generating bodies is placed closer to the free end than the strain gauge to be abutted by the chuck in order to grip the holding force sensor. The holding force sensor may have a sensor center axis that coincides with the center axis of the chuck when held by the chuck, and the abutted portion may have a sensor center axis that coincides with the sensor center axis when the holding force sensor is gripped by the chuck. 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 contact portions of the plurality of strain-generating 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-generating bodies may have an alignment surface that comes into contact with a tip of the chuck when the holding force sensor grips the chuck, and A positioning surface may extend in a plane perpendicular to the sensor central axis on a side closer to the strain gauge than the abutted 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 abutted portion of each of the plurality of strain-generating 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-generating bodies has a first curved surface that curves in an arc around the sensor central axis, and a radius of curvature smaller than the first curved surface around the sensor central axis. and a connecting surface extending in a plane orthogonal to the sensor central axis to connect the first curved surface and the second curved surface, and at least one of the plurality of flexure-generating bodies. The strain gauge may be attached to the first curved surface, and the second curved surface of each of the plurality of strain bodies may have the abutted 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-generating bodies may be adjacent to each other via a slit or a gap, and a wiring extending from the strain gauge passes through the slit or the gap to the base portion. It 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-generating bodies may be smaller at a 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 compensation 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 strain bodies may be at least two strain bodies.

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 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 more easily measure the holding force of a chuck and has high measurement reliability.

図1は、第1実施形態の保持力センサユニットの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of the holding force sensor unit of the first embodiment. 図2(a)は、図1のIIa-IIa線に沿った保持力センサの断面図である。図2(b)は、保持力センサの中心軸の方向に見た、保持力センサの側面図である。FIG. 2(a) is a cross-sectional view of the holding force sensor taken along line IIa-IIa in FIG. FIG. 2(b) is a side view of the holding force sensor, viewed in the direction of the central axis of the holding force sensor. 図3は、リングアダプタの中心軸の方向に見た、リングアダプタの前面図である。FIG. 3 is a front view of the ring adapter, viewed in the direction of the central axis of the ring adapter. 図4は、保持力センサと、該保持力センサを保持するコレットチャックの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a holding force sensor and a collet chuck that holds the holding force sensor. 図5(a)は、コレットチャックが保持力センサを直接把持する様子を示す説明図である。図5(b)は、コレットチャックがリングアダプタを介して保持力センサを把持する様子を示す説明図である。FIG. 5(a) is an explanatory diagram showing how the collet chuck directly grips the holding force sensor. FIG. 5(b) is an explanatory diagram showing how the collet chuck grips the holding force sensor via the ring adapter. 図6(a)は、コレットチャックが保持力センサを直接把持する様子を示す断面図である。図6(b)は、コレットチャックがリングアダプタを介して保持力センサを把持する様子を示す断面図である。いずれの図も、断面の位置は図2(a)と同一である。FIG. 6(a) is a cross-sectional view showing how the collet chuck directly grips the holding force sensor. FIG. 6(b) is a cross-sectional view showing how the collet chuck grips the holding force sensor via the ring adapter. In both figures, the position of the cross section is the same as in FIG. 2(a). 図7は、変形例の保持力センサと、該保持力センサを保持するダイヤフラムチャックの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a modified holding force sensor and a diaphragm chuck that holds the holding force sensor. 図8は、第2実施形態の保持力センサの斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a holding force sensor according to the second embodiment. 図9(a)は、図8のIXa-IXa線に沿った保持力センサの断面図である。図9(b)は、保持力センサの中心軸の方向に見た、保持力センサの側面図である。FIG. 9(a) is a cross-sectional view of the holding force sensor taken along line IXa-IXa in FIG. FIG. 9(b) is a side view of the holding force sensor, viewed in the direction of the central axis of the holding force sensor. 図10(a)は、コレットチャックが保持力センサの第4扇状板部の外面を把持する様子を示す説明図である。図10(b)は、コレットチャックが保持力センサの第3扇状板部の外面を把持する様子を示す説明図である。FIG. 10A is an explanatory diagram showing how the collet chuck grips the outer surface of the fourth fan-shaped plate portion of the holding force sensor. FIG. 10(b) is an explanatory diagram showing how the collet chuck grips the outer surface of the third fan-shaped plate portion of the holding force sensor. 図11(a)は、コレットチャックが保持力センサの第4扇状板部の外面を把持する様子を示す断面図である。図11(b)は、コレットチャックが保持力センサの第3扇状板部の外面を把持する様子を示す断面図である。いずれの図も、断面の位置は図9(a)と同一である。FIG. 11A is a cross-sectional view showing how the collet chuck grips the outer surface of the fourth fan-shaped plate portion of the holding force sensor. FIG. 11(b) is a sectional view showing how the collet chuck grips the outer surface of the third fan-shaped plate portion of the holding force sensor. In both figures, the position of the cross section is the same as in FIG. 9(a).

<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 (gripping force sensor unit) 1000 of the first embodiment will be described using an example in which the holding force (gripping force) of the collet chuck 2000 (FIG. 4) is measured using the holding force sensor unit 1000. In the description, reference is made to FIGS. 1-6.

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 force sensor unit 1000 includes a holding force sensor 100 and a ring adapter (annular adapter) 500 that is detachably attached to the holding force sensor 100. The holding force sensor 100 has a substantially cylindrical shape with a central axis (sensor central axis) X100 . Ring adapter 500 is annular with a central axis X 500 . The ring adapter 500 is coaxially attached to the holding force sensor 100.

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 direction in which the central axis X 100 extends will be referred to as the axial direction of the holding force sensor 100, and the side where the ring adapter 500 is attached to the holding force sensor 100 will be referred to as the front side in the axial direction. The radial direction centered on the axial direction is called the radial direction of the holding force sensor 100, and the direction around the axial direction is called the circumferential direction of the holding force sensor 100.

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 direction in which the central axis X 500 extends will be referred to as the axial direction of the ring adapter 500, and the side facing the holding force sensor 100 when attached to the holding force sensor 100 will be referred to as the rear side in the axial direction. The radial direction centered on the axial direction is called the radial direction of the ring adapter 500, and the direction around the axial direction is called the circumferential direction of the ring adapter 500.

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 force sensor 100 includes a base portion 11, a strain generating portion 12, and three measurement strain gauges G attached to the strain generating portion 12. and three temperature compensation strain gauges CG attached to the base part 11. The base portion 11 and the strain-generating portion 12 may be integrally formed of metal (for example, stainless steel) or the like.

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 base portion 11 is a portion that serves as the foundation of the holding force sensor 100, and is a portion that does not undergo deformation (strain) when measuring the holding force of the chuck to be measured. The base portion 11 includes a disk portion 111 and a ridge portion 112.

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 disk portion 111 is disk-shaped and has a front surface 111f and a rear surface 111r. A circular through hole 111h extending axially about the central axis X100 is provided in the radial center of the disk portion 111.

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 up rearward from the rear surface 111r of the disk portion 111. The ridge portion 112 extends over the entire circumferential area near the outer periphery of the rear surface 111r. In the first embodiment, the height (axial dimension) of the ridge portion 112 is approximately equal to the thickness (axial dimension) of the disk portion 111.

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-generating portion 12 is a portion supported by the base portion 11, and is a portion that exhibits deformation (strain) in accordance with the magnitude of the holding force when measuring the holding force of the chuck to be measured.

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。 Roughly, as shown in FIGS. 1, 2(a) and 2(b), the strain-generating portion 12 connects two cylinders with different diameters coaxially along the axial direction, and connects them in the circumferential direction. It has a shape divided into three parts.

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-generating portion 12 includes a first strain-generating body F1, a second strain-generating body F2, and a third strain-generating body F3 along the circumferential direction. The first strain body F1, the second strain body F2, and the third strain body F3 have the same shape.

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 to third strain bodies F1 to F3 includes a large diameter curved plate portion 120, a connecting portion 121, and a small diameter curved plate portion 122.

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 curved plate portion 120 is a curved plate that is curved in an arc shape around the central axis X100 . A rear end (fixed end) 120Er of the large diameter curved plate portion 120 is fixedly supported by the front surface 111f of the disk portion 111 of the base portion 11.

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 circumferential center of the outer surface (first curved surface) 120o of the large diameter curved plate portion 120. The bottom surface Rb of the recess R is a flat surface perpendicular to the radial direction.

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 portion 121 is a fan-shaped flat plate that extends radially along the radial direction. At the outer end 121Eo of the connecting portion 121, a front end 120Ef of the large diameter curved plate portion 120 is fixed to the rear surface 121r of the connecting portion 121. Note that in this specification and the present invention, a "sector shape" refers not only to a shape surrounded by a circular arc and a radius passing through both ends thereof, but also to a shape surrounded by a concentric large-diameter arc and a small-diameter arc and a radius passing through their both ends. It also includes a shape (a shape obtained by cutting out a portion of a circular ring in the circumferential direction).

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 curved plate portion 122 is a curved plate that is curved in an arc shape around the central axis X100 . The rear end 122Er of the small diameter curved plate portion 122 is fixed to the front surface 121f of the connecting portion 121 at the inner end 121Ei of the connecting portion 121.

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 to third strain bodies F1 to F3 has the above configuration. The first strain body F1 to the third strain body F3 are each a cantilever-shaped strain body with the rear end 120Er of the large diameter curved plate portion 120 as a fixed end and the front end 122Ef of the small diameter curved plate portion 122 as a free end. It is.

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 body F1 and the second strain body F2, between the second strain body F2 and the third strain body F3, and between the third strain body F3 and the first strain body F1. A slit SL is defined between them. Each of the slits SL extends along the axial direction from the front end 122Ef of the small diameter curved plate portion 122 to the vicinity of the rear end 120Er of the large diameter curved plate portion 120.

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 located in front of the rear end 120Er of the large diameter curved plate portion 120, and the large diameter of the first to third strain bodies F1 to F3 is The radius curved plate portions 120 are connected in the circumferential direction near the rear end 120Er. However, the present invention is not limited to this, and the position of the rear end of the slit SL and the position of the rear end 120Er of the large diameter curved plate portion 120 in the axial direction may be the same.

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 curved plate portions 120 of the first strain body F1 to the third strain body F3 are adjacent to each other along the circumferential direction. Each of the large-diameter curved plate portions 120 of the first to third strain-generating bodies F1 to F3 can also be regarded as part of a virtual large-diameter cylinder whose central axis is the central axis X100 . The outer surface 120o of the large diameter curved plate portion 120 extends along the outer peripheral surface of the virtual large diameter cylinder. That is, the outer surface 120o of the large-diameter curved plate portion 120 of the first to third strain-generating bodies F1 to F3 is a curved surface extending along a large-diameter virtual circle centered on the central axis X100 .

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 portions 121 of the first strain body F1 to the third strain body F3 are adjacent to each other along the circumferential direction. Each of the connecting portions 121 of the first to third strain bodies F1 to F3 can also be regarded as part of a virtual disk whose central axis is the central axis X100 . The front surface 121f of the connecting portion 121 extends along the front surface of the virtual disk. That is, the front surface 121f of the connecting portion 121 of the first strain body F1 to the third strain body F3 is a flat surface extending along a plane orthogonal to the central axis X100 .

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 front surface 121f of the connecting portion 121 of the first strain body F1 to the third strain body F3 functions as a positioning surface against which the tip of the chuck and/or the rear surface of the ring adapter 500 comes into contact (details will be described later).

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 curved plate portions 122 of the first strain body F1 to the third strain body F3 are adjacent to each other along the circumferential direction. Each of the small-diameter curved plate portions 122 of the first to third strain-generating bodies F1 to F3 can also be regarded as part of a virtual small-diameter cylinder whose central axis is the central axis X100 . The outer surface (second curved surface) 122o of the small diameter curved plate portion 122 extends along the outer peripheral surface of the virtual small diameter cylinder. That is, the outer surface 122o of the small-diameter curved plate portion 122 of the first to third strain-generating bodies F1 to F3 is a curved surface extending along a small-diameter virtual circle centered on the central axis X100 . The diameter of the small-diameter virtual circle is smaller than the diameter of the large-diameter virtual circle (the surface along which the outer surface 120o of the large-diameter curved plate portion 120 lies).

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 attaching the ring adapter 500, the outer surface (second curved surface) 122o of the small diameter curved plate portion 122 of the first strain body F1 to the third strain body F3 is brought into contact with the inner circumferential surface of the ring adapter 500, and the chuck When the holding force sensor 100 is directly gripped, it functions as a contact surface against which the chuck comes into contact (details will be described later).

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。 The three measurement strain gauges G are each attached to the bottom surface Rb of the recess R in the large-diameter curved plate portion 120 of the first to third flexure elements F1 to F3. Although the structure of the measuring strain gauge G is arbitrary, as an example, a strain gauge having four strain sensing elements may be used.

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 rear surface 111r of the disk portion 111 of the base portion 11 at equal intervals in the circumferential direction. Although the structure of the temperature compensation strain gauge CG is arbitrary, the same strain gauge as the measurement strain gauge G can be used.

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 a wiring W (Fig. 1) to form a Wheatstone bridge circuit. There is. That is, the holding force sensor 100 includes three Wheatstone bridge circuits configured by three measurement strain gauges G, three temperature compensation strain gauges CG, and six fixed resistors (not shown). The wiring W extending from the measurement strain gauge G passes through the slit SL.

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 to third strain bodies F1 to F3. Since each of the three Wheatstone bridge circuits includes one temperature-compensating strain gauge CG, temperature errors are suppressed. 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 base portion 11.

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。 The ring adapter 500 is configured such that the lower limit of the grippable range of the chuck to be measured (the range of the diameter of the workpiece/tool that the chuck can grip) is a small-diameter virtual circle along which the outer surface 122o of the second curved plate portion 122 of the holding force sensor 100 extends. This is an adapter placed between the chuck and the holding force sensor 100 when the chuck is larger than the diameter and cannot directly grip the holding force sensor 100.

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 ring adapter 500 has an annular shape in which three main body parts 501 are connected by three elastic connecting parts 502.

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 main body parts 501 are parts that are disposed between the jaws of the chuck and the first to third strain bodies F1 to F3 of the holding force sensor 100 and transmit the holding force of the chuck to the holding force sensor 100. be. Each of the three main body parts 501 is formed of a material having a high elastic modulus, such as metal (for example, SU material or SUS material).

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 main body parts 501 have the same configuration. Each of the three main body parts 501 has a shape in which a prism is curved into an arc along its central axis.

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 main body parts 501 has a front surface 501f, a rear surface 501r (FIG. 1), an inner surface 501i, an outer surface 501o, and a pair of side surfaces 501s. The front surface 501f and the rear surface 501r have the same shape, and are fan-shaped when viewed in the axial direction. The inner surface 501i and the outer surface 501o are each curved surfaces extending along the circumferential direction. Each of the pair of side surfaces 501s is approximately rectangular. The radius of curvature of the inner surface 501i is equal to the radius of curvature of the outer surface 122o of the small diameter curved plate portion 122 of the first to third strain bodies F1 to F3 of the holding force sensor 100.

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 portions 502 are portions that connect the three main body portions 501 so as to be relatively movable. Each of the three elastic connecting portions 502 is formed of a material with a low elastic modulus such as resin (for example, rubber such as NBR).

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 parts 502 have the same configuration. Each of the three elastic connecting portions 502 has a shape in which a prismatic column is curved into an arc along its central axis.

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 elastic connections 502 has a front surface 502f, a rear surface 502r (FIG. 1), an inner surface 502i, an outer surface 502o, and a pair of side surfaces 502s. The front surface 502f and the rear surface 502r have the same shape, and are fan-shaped when viewed in the axial direction. The inner surface 502i and the outer surface 502o are each curved surfaces extending along the circumferential direction. Each of the pair of side surfaces 502s is approximately rectangular.

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。 A pair of side surfaces 502s of the elastic coupling section 502 are fixed to side surfaces 501s of the main body section 501 located on both sides of the elastic coupling section 502 in the circumferential direction, respectively. The main body portion 501 and the elastic connecting portion 502 may be fixed using adhesive, for example.

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 collet chuck 2000 is measured using the holding force sensor unit 1000 as follows.

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。 The collet chuck 2000 has a main body M and three claws N, as shown in FIG. Each of the three claws N is a curved plate curved in the circumferential direction centered on the central axis X 2000 of the collet chuck 2000. The collet chuck 2000 moves the three jaws N in a radial direction (radial direction) centered on the central axis )do. Specifically, the object to be held is, for example, a workpiece or a tool.

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, if the lower limit of the grippable range of the collet chuck 2000 (range of diameters of workpieces/tools that the chuck can grip) is smaller than the diameter of the small-diameter virtual circle along which the outer surface 122o of the second curved plate portion 122 of the holding force sensor 100 follows. I will explain about it. In this case, the collet chuck 2000 can directly grip the holding force sensor 100, so the ring adapter 500 is not used.

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 collet chuck 2000, as shown in FIG. Insert the small diameter curved plate portion 122.

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, alignment is made so that the central axis X 100 of the holding force sensor 100 is parallel to the central axis X 2000 of the collet chuck 2000. This positioning is performed by aligning the front surface Nf of the jaw N of the collet chuck 2000 (the surface facing the holding force sensor 100, FIG. 6(a)) with the first to third strain bodies F1 to F3 of the holding force sensor 100. This can be easily done by bringing it into contact with the front surface (alignment surface) 121f of the connecting portion 121 (FIG. 6(a)).

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 force sensor 100 in the circumferential direction can be adjusted so that each of the three claws N of the collet chuck 2000 is located at a small diameter bend of any one of the first strain body F1 to the third strain body F3 of the holding force sensor 100. It is adjusted so that it contacts only the outer surface (abutted surface, second curved surface) 122o of the plate portion 122 (FIG. 5(a)).

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 collet chuck 2000 is operated with the holding force sensor 100 inserted and the three claws N are moved inward in the radial direction, the inner surfaces Ni of the three claws N move between the first strain body F1 and the third strain body F3. The collet chuck 2000 grips the first strain body F1 to the third strain body F3 as one body (collectively) (FIG. 5(a), FIG. 6(a)). )). In this state, the central axis X 100 of the holding force sensor 100 coincides with the central axis X 2000 of the collet chuck 2000. In this specification and the present invention, the term "the central axis of the chuck and the central axis of the holding force sensor coincide" refers not only to the case where they completely coincide, but also to the case where they almost coincide but still maintain measurement accuracy. This also includes cases where there is a slight deviation within the range obtained.

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 collet chuck 2000 are further moved radially inward, the free end sides of the first strain body F1 to the third strain body F3 are pressed radially inward, and the first strain body F1 - Strain occurs in the third flexure element F3.

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) is applied to the first flexure element F1 by a claw N in contact with the first flexure element F1 via a Wheatstone bridge including a measuring strain gauge G attached to the first flexure element F1. force) can be found. Similarly, the claws N that are in contact with the second and third strain bodies F2 and F3 are transmitted through the Wheatstone bridge including the measuring strain gauge G attached to the second and third strain bodies F2 and F3. The magnitude of the load (holding force) applied to the second and third strain bodies F2 and F3 can be determined.

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 (gripping force) of the collet chuck 2000 can be calculated from the sum of the loads applied to the first to third strain bodies F1 to F3. Further, the balance of the holding force by each jaw of the collet chuck 2000 can be determined based on the balance of the loads applied to the first to third strain bodies F1 to F3. It can be seen that if the magnitudes of the loads applied to the first to third strain bodies F1 to F3 are the same, the collet chuck 2000 can hold the workpiece or tool in a well-balanced manner in the circumferential direction. On the other hand, if there are variations in the magnitude of the loads applied to the first to third flexure elements F1 to F3, it can be seen that there are variations in the holding force of the three jaws N of the collet chuck 2000.

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 will be described in which the lower limit of the grippable range of the collet chuck 2000 is larger than the diameter of the small-diameter virtual circle along which the outer surface 122o of the second curved plate portion 122 of the holding force sensor 100 follows. In this case, the holding force sensor 100 cannot be directly gripped by the collet chuck 2000, so the ring adapter 500 is used.

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 collet chuck 2000, as shown in FIG. 5(b) and FIG. A ring adapter 500 is placed around the portion 122. As described above, the radius of curvature of the inner surface 501i of the main body portion 501 of the ring adapter 500 is equal to the radius of curvature of the outer surface 122o of the small diameter curved plate portion 122. Therefore, the ring adapter 500 is attached to the holding force sensor 100, the inner surface 501i of the main body part 501 of the ring adapter 500 is brought into contact with the outer surface 122o of the small diameter curved plate part 122, and the rear surface 501r of the main body part 501 of the ring adapter 500 is When the ring adapter 500 is brought into contact with the front surface (alignment surface) 121f of the connecting plate portion 121 of the flexure element F1 to the third flexure element F3, the center axis X 500 of the ring adapter 500 coincides with the center axis X 100 of the holding force sensor 100. do.

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。 Furthermore, the position of the ring adapter 500 in the circumferential direction is such that each of the three main body parts 501 of the ring adapter 500 has a small diameter curve of any one of the first strain body F1 to the third strain body F3 of the holding force sensor 100. Adjust so that it contacts only the plate portion 122.

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 curved plate portions 122 of the first to third strain bodies F1 to F3 of the holding force sensor 100 and the ring adapter 500 are inserted inside the three jaws N of the collet chuck 2000. At this time, alignment is made so that the central axis X 100 of the holding force sensor 100 is parallel to the central axis X 2000 of the collet chuck 2000. This positioning is performed by bringing the front surface Nf of the claw N of the collet chuck 2000 into contact with the front surface (alignment surface) 121f of the connecting portion 121 of the first strain body F1 to the third strain body F3 of the holding force sensor 100. This can be easily done (FIG. 6(b)). In the first embodiment, since the radial dimension of the main body 501 of the ring adapter 500 is smaller than the radial dimension of the front surface 121f of the connecting portion 121, even when the ring adapter 500 is attached to the holding force sensor 100, the front surface 121f Alignment can be performed using

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 force sensor 100 and the ring adapter 500 in the circumferential direction are adjusted so that each of the three claws N of the collet chuck 2000 contacts only the outer surface 501o of the main body 501 of any one of the ring adapters 500. (Figure 5(b)).

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 collet chuck 2000 is operated with the holding force sensor 100 and the ring adapter 500 inserted and the three claws N are moved inward in the radial direction, the inner surfaces Ni of the three claws N are attached to the three main body parts 501 of the ring adapter 500. The collet chuck 2000 grips the first flexure element F1 to the third flexure element F3 as one body (collectively) via the ring adapter 500 (FIGS. 5(b) and 6). (b)). In this state, the central axis X 100 of the holding force sensor 100 coincides with the central axis X 2000 of the collet chuck 2000.

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 jaws N of the collet chuck 2000 are further moved radially inward, the free end sides of the first strain body F1 to the third strain body F3 are moved radially inward via the main body 501 of the ring adapter 500. , and strain is generated in the first to third strain-generating bodies F1 to F3. The three main body parts 501 of the ring adapter 500 are connected via elastic connection parts 502 so as to be relatively movable. Therefore, the three main bodies 501 move radially inward substantially independently of each other in accordance with the movement of the claws N of the collet chuck 2000.

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 collet chuck 2000 can be calculated in the same way as when the ring adapter 500 is not used, and the balance of the holding force by each jaw of the collet chuck 2000 can be grasped.

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 force sensor 100 and the holding force sensor unit 1000 of the first embodiment are summarized below.

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 force sensor 100 of the first embodiment, a measuring strain gauge G is provided in the holding force sensor 100 which is separate from the chuck. Therefore, the holding force of the chuck can be easily measured by simply gripping the holding force sensor 100 with the chuck. In addition, measurement reliability is higher than when a measurement strain gauge is provided on a chuck that is a rotating body and may be exposed to cutting oil or the like.

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 force sensor 100 of the first embodiment has a first strain body F1, a second strain body F2, and a third strain body F3, and the three claws N of the collet chuck 2000 are connected to the first strain body F1, a second strain body F2, and a third strain body F3. The load due to the three claws N is measured independently by making the body F1, the second strain body F2, and the third strain body F3 come into contact with each other. Therefore, it is possible to measure not only the holding force of the chuck as a whole, but also the balance of the holding force of the chuck in the circumferential direction. When performing high-precision finishing on a workpiece, it is important to hold the workpiece in a well-balanced manner in the circumferential direction. Therefore, it is advantageous to be able to measure the circumferential balance of the holding force of the chuck.

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 force sensor 100 of the first embodiment, the measurement strain gauge G is attached to the large diameter curved plate portions 120 of the first strain body F1, the second strain body F2, and the third strain body F3. . Therefore, the sensitivity of load measurement can be adjusted simply by adjusting the thickness of the large diameter curved plate portion 120. For example, by simply reducing the thickness of the large-diameter curved plate portion 120, a highly sensitive holding force sensor that can be used for measuring the holding force of a chuck for precision finishing can be easily obtained.

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 force sensor 100 of the first embodiment has an alignment surface formed by the front surface 121f of the connecting portion 121 of the first strain body F1 to the third strain body F3. Therefore, when the holding force sensor 100 is gripped by the chuck, the holding force sensor 100 can be easily adjusted to an appropriate posture in which the central axis X 100 of the holding force sensor 100 is parallel to the central axis of the chuck.

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 force sensor unit 1000 of the first embodiment includes a ring adapter 500. Therefore, by using the ring adapter 500 according to the grippable range of the chuck to be measured, it is possible to measure the holding force of many types of chucks having different grippable ranges.

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 force sensor unit 1000 of the first embodiment, the following modification may also be used.

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。 Although the holding force sensor 100 of the first embodiment has three strain bodies arranged in the circumferential direction, the present invention is not limited thereto. The number of strain bodies that the holding force sensor 100 has may be any number greater than or equal to 2, and may be, for example, 5, 8, 11, or the like. More specifically, for example, the structure is the same as that of the first flexure element F1 to the third flexure element F3 except that the circumferential dimension is larger than that of the first flexure element F1 to third flexure element F3. Two strain-generating bodies may be arranged in the circumferential direction. Alternatively, a strain body having the same structure as the first strain body F1 to third strain body F3 except that the circumferential dimension is smaller than the first strain body F1 to third strain body F3. Four or more may be arranged in the circumferential direction. An arbitrary number of strain bodies may be arranged at equal intervals in the circumferential direction. The circumferential balance of the holding force of the chuck can be well measured when the number of flexure elements is 3 or more, and it can be better measured when the number of flexure elements is 4 or more. .

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 force sensor unit 100 having n strain bodies (n is an integer of 2 or more) can be suitably used for a chuck having n jaws. FIG. 7 shows how the holding force of a diaphragm chuck 2001 having eight jaws is measured using the holding force sensor 101 having eight strain bodies.

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 force sensor 100 of the first embodiment, each of the first strain body F1 to the third strain body F3 has a large diameter curved plate portion 120, a connecting portion 121, and a small diameter curved plate portion 122. is not limited. The strain-generating body included in the strain-generating portion 12 of the holding force sensor 100 can be cantilever-supported by the base portion 11 and may have any shape having a free end.

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, a shape may be adopted in which the axial dimension of the large diameter curved plate portion 120 is increased and the connecting portion 121 and the small diameter curved plate portion 122 are removed. In this case, the front end 120Ef of the large diameter curved plate portion 120 becomes a free end, and the outer surface 120o near the front end 120Ef functions as a contact surface against which the jaws of the chuck come into contact.

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-generating body of the strain-generating portion 12 may be a beam-shaped strain-generating body in which a square bar or a round bar is cantilever-supported by the base portion 11 . In this case, the radially outer surface near the free end of the beam-like strain body becomes the abutted surface.

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 abutted surface does not necessarily have to be a curved surface along a virtual circle centered on the central axis X 100 of the holding force sensor 100, and may have any form depending on the shape of the strain body. For example, in an embodiment in which each rod includes a beam-shaped strain body supported in a cantilever manner, the contact surface is a flat surface extending perpendicularly to the radial direction. That is, the abutted surface may be in any form that can be abutted by the jaws of the chuck to be measured.

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 body, the contact surfaces may be located at equal distances from the central axis X 100 of the holding force sensor 100. That is, the contact surfaces of each of the plurality of strain-generating bodies may be located on a virtual circle centered on the central axis X 100 of the holding force sensor 100. For example, if the abutted surface is a flat surface and a part or center of the abutted surface is on a virtual circle, the abutted surface can be considered to be on a virtual circle. As a result, the jaws of the chuck to be measured come into even contact with the plurality of contact surfaces, improving measurement accuracy.

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。 Note that the chuck claws are generally arranged at equal intervals around the central axis of the chuck. Therefore, the contact surfaces of the plurality of strain-generating bodies of the holding force sensor 100 may also be arranged at equal intervals along a virtual circle centered on the central axis X 100 of the holding force sensor 100.

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 body, the thickness of the strain body in the radial direction in the area where the measurement strain gauge G is attached should be smaller than the thickness in other areas of the strain body. Accordingly, the sensitivity of 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 force sensor 100 of the first embodiment, the measurement strain gauges G are attached to each of the first strain body F1 to the third strain body F3, but the present invention is not limited to this. It is also possible to use an embodiment in which the measurement strain gauge G is attached to at least one of the first to third strain bodies F1 to F3. Similarly, in the holding force sensor 100 having n strain bodies (n is an integer of 2 or more), a strain gauge G may be attached to at least one strain body. In this case as well, the strength of the gripping force can be determined easily and with high reliability.

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 force sensor 100 of the first embodiment, the temperature compensation strain gauge CG may be omitted.

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。 Although the ring adapter 500 of the first embodiment uses a curved columnar elastic connection portion 502 made of resin such as rubber, the present invention is not limited to this. For example, a coil spring can also be used as the elastic connection portion 502.

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。 Note that, as described above, the chuck claws are generally arranged at equal intervals around the central axis of the chuck. Therefore, the main body portions 501 of the ring adapter 500 may also be provided at equal intervals in the circumferential direction.

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 ring adapter 500 of the first embodiment may have a C-ring shape with a portion removed in the circumferential direction. In this case, the C annular ring adapter 500 may be constructed of only the C annular main body portion 501. Alternatively, the C-shaped ring adapter 500 may be configured with a plurality of main body portions 501 and one or more elastic connection portions 502.

<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 holding force sensor (gripping force sensor) 200 of the second embodiment will be described using an example in which the holding force (gripping force) of the collet chuck 2000 (FIG. 4) is measured using the holding force sensor 200. In the description, reference is made to FIGS. 8-11.

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 force sensor 200 includes an annular base portion 21 having a center axis (sensor center axis) It mainly includes three measurement strain gauges G attached to the strain part 22 and three temperature compensation strain gauges CG attached to the base part 21. The base portion 21 and the strain-generating portion 22 may be integrally formed of metal (for example, stainless steel) or the like.

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 direction in which the central axis X 200 extends will be referred to as the axial direction of the holding force sensor 200, and the side where the strain generating part 22 is located will be referred to as the front side, and the side where the base part 21 will be located will be referred to as the rear side. The radial direction centered on the axial direction is called the radial direction of the holding force sensor 200, and the direction around the axial direction is called the circumferential direction of the holding force sensor 200.

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 base portion 21 is a portion that serves as the foundation of the holding force sensor 200, and is a portion that does not undergo deformation (strain) when measuring the holding force of the object to be measured.

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 base portion 21 is annular and has a front surface 21f and a rear surface 21r. A circular through hole 21h extending axially about the central axis X 200 is provided in the radial center of the base portion 21.

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-generating portion 22 is a portion supported by the base portion 21, and is a portion that exhibits deformation (strain) in accordance with the magnitude of the holding force when measuring the holding force of the object to be measured.

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。 Roughly speaking, as shown in FIGS. 8, 9(a) and 9(b), the strain-generating portion 22 connects four cylinders having different outer diameters coaxially along the central axis X 200 . It has a shape in which it is divided into six parts in the circumferential direction and a total of three parts are removed from every other part.

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-generating portion 22 includes a first strain-generating body FF1, a second strain-generating body FF2, and a third strain-generating body FF3 along the circumferential direction. The first strain body FF1, the second strain body FF2, and the third strain body FF have the same shape.

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 flexural body FF1 to the third flexural body FF3 includes a large-diameter curved plate portion 220, a first fan-shaped plate portion 221, a second fan-shaped plate portion 222, a third fan-shaped plate portion 223, and a fourth fan-shaped plate portion. 224.

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 curved plate portion 220 is a curved plate that is curved about the central axis X 200 . A rear end 220Er of the large diameter curved plate portion 220 is fixed to the front surface 21f of the base portion 21.

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 in the circumferential center of the outer surface 220o of the large diameter curved plate portion 220. The bottom surface Rb of the recess R is a flat surface perpendicular to the radial direction.

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 plate part 221, the second fan-shaped plate part 222, the third fan-shaped plate part 223, and the fourth fan-shaped plate part 224 are each fan-shaped flat plates that extend radially along the radial direction. The outer diameters of the first fan-shaped plate portion 221, the second fan-shaped plate portion 222, the third fan-shaped plate portion 223, and the fourth fan-shaped plate portion 224 decrease in this order. On the other hand, the inner diameters of the first fan-shaped plate part 221, the second fan-shaped plate part 222, the third fan-shaped plate part 223, and the fourth fan-shaped plate part 224 are equal to each other.

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。 A front end 220Ef of the large-diameter curved plate portion 220 is fixed to the rear surface 221r of the first fan-shaped plate portion 221 along the outer surface 221o of the first fan-shaped plate portion 221.

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 plate portion 221 is equal to the radius of curvature of the outer surface 220o of the large diameter curved plate portion 220. That is, the outer surface 221o of the first fan-shaped plate section 221 and the outer surface 220o of the large-diameter curved plate section 220 are connected without any step, forming a series of curved surfaces.

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 plate section 222 is fixed to the front surface 221f of the first fan-shaped plate section 221. The second fan-shaped plate portion 222 and the first fan-shaped plate portion 221 are aligned so that both end surfaces in the circumferential direction are flush with each other, and the inner circumferential side surfaces are flush with each other. In this state, the outer surface 222o of the second fan-shaped plate section 222 and the outer surface 221o of the first fan-shaped plate section 221 extend coaxially about the central axis X200 .

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 plate section 223 is fixed to the front surface 222f of the second fan-shaped plate section 222. The third fan-shaped plate portion 223 and the second fan-shaped plate portion 222 are aligned so that both end surfaces in the circumferential direction are flush with each other, and the inner circumferential side surfaces are flush with each other. In this state, the outer surface 223o of the third fan-shaped plate section 222 and the outer surface 222o of the second fan-shaped plate section 222 extend coaxially about the central axis X200 .

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 plate section 224 is fixed to the front surface 223f of the third fan-shaped plate section 223. The fourth fan-shaped plate portion 224 and the third fan-shaped plate portion 223 are aligned so that both end surfaces in the circumferential direction are flush with each other, and their inner peripheral surfaces are flush with each other. In this state, the outer surface 224o of the fourth fan-shaped plate section 224 and the outer surface 223o of the third fan-shaped plate section 223 extend coaxially about the central axis X200 .

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 curved plate portions 220 of the first to third strain bodies FF1 to FF3 are arranged at equal intervals along the circumferential direction. Each of the large diameter curved plate portions 220 of the first to third strain bodies FF1 to FF3 can also be regarded as part of a virtual large diameter cylinder having the central axis X 200 as its central axis. The outer surface 220o of the large diameter curved plate portion 220 extends along the outer peripheral surface of the virtual large diameter cylinder. That is, the outer surface 220o of the large-diameter curved plate portion 220 of the first to third strain-generating bodies FF1 to FF3 is a curved surface extending along a large-diameter virtual circle centered on the central axis X200 .

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 plate portion 221, the second fan-shaped plate portion 222, the third fan-shaped plate portion 223, and the fourth fan-shaped plate portion 224 of the first strain body FF1 to the third strain body FF3 are arranged along the circumferential direction. They are placed at equal intervals. The first fan-shaped plate portions 221 of the first to third strain bodies FF1 to FF3 can also be considered as part of a first virtual disk whose central axis is the central axis X200 . Similarly, the second fan-shaped plate portion 222, the third fan-shaped plate portion 223, and the fourth fan-shaped plate portion 224 of the first strain body FF1 to the third strain body FF3 are connected to the second fan-shaped plate portion 222, the third fan-shaped plate portion 223, and the fourth fan-shaped plate portion 224 of It can also be considered as part of a virtual disk, a third virtual disk, and a fourth virtual disk.

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 plate part 221, the outer surface 222o of the second fan-shaped plate part 222, the outer surface 223o of the third fan-shaped plate part 223, and the outer surface 224o of the fourth fan-shaped plate part 224 each have a central axis X 200. It is a curved surface extending along a first virtual circle, a second virtual circle, a third virtual circle, and a fourth virtual circle that are centered. The diameters of the first virtual circle, the second virtual circle, the third virtual circle, and the fourth virtual circle become smaller in this order.

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 plate portion 222, the outer surface 223o of the third fan-shaped plate portion 223, and the outer surface 224o of the fourth fan-shaped plate portion 224 of the first strain body FF1 to the third strain body FF3 are each held by a chuck. It functions as a contact surface against which the chuck contacts when gripping the force sensor 200 (details will be described later).

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 front surface 221f of the first fan-shaped plate section 221, the front surface 222f of the second fan-shaped plate section 222, and the front surface 223f of the third fan-shaped plate section 223 are each flat surfaces extending along a plane orthogonal to the central axis X200 . be.

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 front surface 221f of the first fan-shaped plate section 221, the front surface 222f of the second fan-shaped plate section 222, and the front surface 223f of the third fan-shaped plate section 223 of the first flexure element FF1 to the third flexure element FF3 are the tip of the chuck, respectively. functions as a positioning surface against which is abutted (details will be described later).

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 curved plate portions 220 of the first to third strain bodies FF1 to FF3. Although the structure of the measuring strain gauge G is arbitrary, as an example, a strain gauge having four strain sensing elements may be used.

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 compensation strain gauges CG are attached to the rear surface 21r of the base portion 21 at equal intervals in the circumferential direction. Although the structure of the temperature compensation strain gauge CG is arbitrary, the same strain gauge as the measurement strain gauge G can be used.

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。 Similar to the holding force sensor 100 of the first embodiment, three Wheatstone bridges are configured using three measurement strain gauges G, three temperature compensation strain gauges CG, and six fixed resistors (not shown). There is. The wiring W (FIG. 8) extending from the measurement strain gauge G passes through the gap between the first strain body FF1 to the third strain body FF3.

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 to third strain bodies FF1 to FF3. A 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 base portion 21.

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) is measured using the holding force sensor 200 as follows.

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 measuring the holding force of the collet chuck 2000 using the holding force sensor 200, the first to third strain bodies FF1 to FF3 of the holding force sensor 200 are placed inside the three claws N of the collet chuck 2000. Insert. The grippable range of the collet chuck 2000 (the workpiece/tool that the chuck can grip The optimum position according to the diameter range of the collet chuck 2000 is held by the claws N of the collet chuck 2000.

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 collet chuck 2000 is the fourth virtual disk of the holding force sensor 200 (that is, the virtual disk including the fourth fan-shaped plate portion 224 of the first strain body FF1 to the third strain body FF3). , the fourth fan-shaped plate portions 224 of the first to third strain bodies FF1 to FF3 are inserted inside the three jaws N of the collet chuck 2000.

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, alignment is made so that the central axis X 200 of the holding force sensor 200 is parallel to the central axis X 2000 of the collet chuck 2000. This positioning is performed by bringing the front surface Nf of the claw N of the collet chuck 2000 into contact with the front surface (alignment surface) 223f of the third fan-shaped plate portion 223 of the first strain body FF1 to third strain body FF3. This can be easily done (FIG. 11(a)).

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, each of the three claws N of the collet chuck 2000 adjusts the position of the holding force sensor 200 in the circumferential direction to the fourth position of any one of the first to third strain bodies FF1 to FF3 of the holding force sensor 200 It is adjusted so that it contacts only the outer surface (abutted surface) 224o of the fan-shaped plate portion 224 (FIG. 10(a)).

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 collet chuck 2000 is outside the third virtual disk of the holding force sensor 200 (that is, the virtual disk including the third fan-shaped plate portion 223 of the first strain body FF1 to the third strain body FF3). If the diameter is included, the fourth fan-shaped plate portion 224 and the third fan-shaped plate portion 223 of the first to third strain elements FF1 to FF3 are inserted inside the three claws N of the collet chuck 2000.

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 force sensor 200 and the central axis X 2000 of the collet chuck 2000 , the front surface of the second fan-shaped plate portion 222 of the first strain body FF1 to third strain body FF3 is (Alignment surface) 222f is used (FIG. 11(b)).

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))。 Furthermore, each of the three claws N of the collet chuck 2000 can adjust the position of the holding force sensor 200 in the circumferential direction to the third position of any one of the first to third strain bodies FF1 to FF3 of the holding force sensor 200. It is adjusted so that it contacts only the outer surface (abutted surface) 223o of the fan-shaped plate portion 223 (FIG. 10(b)).

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 graspable range of the collet chuck 2000 is outside the second virtual disk of the holding force sensor 200 (that is, the virtual disk including the third fan-shaped plate portion 223 of the first strain body FF1 to the third strain body FF3). If the diameter is included, the fourth fan-shaped plate portion 224, the third fan-shaped plate portion 223, and the second fan-shaped plate portion of the first strain body FF1 to the third strain body FF3 are placed inside the three jaws N of the collet chuck 2000. 222 is inserted.

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 force sensor 200 and the central axis X 2000 of the collet chuck 2000, it is necessary to (Alignment surface) 221f is used. Further, each of the three claws N of the collet chuck 2000 adjusts the circumferential position of the holding force sensor 200 to the second position of any one of the first strain body FF1 to the third strain body FF3 of the holding force sensor 200. It is adjusted so that it contacts only the outer surface (abutted surface) 222o of the fan-shaped plate portion 222.

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 collet chuck 2000 is operated with the holding force sensor 200 inserted and the three claws N are moved inward in the radial direction, the inner surfaces Ni of the three claws N are moved between the first strain body FF1 and the third strain body FF3. The collet chuck 2000 contacts the outer surface 224o of the fourth fan-shaped plate portion 224 (or the outer surface 223o of the third fan-shaped plate portion 223, or the outer surface 222o of the second fan-shaped plate portion 222), and the collet chuck 2000 The strain body FF3 is held as one (collectively) (FIG. 10(a), FIG. 10(b), FIG. 11(a), FIG. 11(b)). In this state, the central axis X 200 of the holding force sensor 200 coincides with the central axis X 2000 of the collet chuck 2000.

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 collet chuck 2000 are further moved radially inward, the free end sides of the first strain body FF1 to third strain body FF3 are pressed radially inward, and the first strain body FF1 - Strain occurs in the third strain body FF3. Thereby, similarly to the holding force sensor 100 of the first embodiment, it is possible to calculate the holding force of the collet chuck 2000 and measure the balance of the holding forces by the respective claws of the collet chuck 2000.

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 force sensor 200 of the second embodiment are summarized below.

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 force sensor 200 of the second embodiment, each of the first strain body FF1 to the third strain body FF3 has a second fan-shaped plate portion 222 to a fourth fan-shaped plate portion 224 having mutually different outer diameters, Depending on the grippable range of the chuck to be measured, the object to be measured is attached to one of the outer surface 222o of the second fan-shaped plate 222, the outer surface 223o of the third fan-shaped plate 223, and the outer surface 224o of the fourth fan-shaped plate 224. The chuck can be brought into contact with it. Therefore, it is possible to measure the holding force of many types of chucks with different grippable ranges.

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 force sensor 200 of the second embodiment has a front surface 221f of the first fan-shaped plate portion 221 of the first strain body FF1 to third strain body FF3, a front surface 222f of the second fan-shaped plate portion 222, and a third fan-shaped plate. It has an alignment surface constituted by the front surface 223f of the portion 223. Therefore, when the holding force sensor 200 is gripped by the chuck, the holding force sensor 200 can be easily adjusted to an appropriate posture in which the central axis X 200 of the holding force sensor 200 is parallel to the central axis of the chuck.

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 force sensor 100 of the first embodiment, the holding force sensor 200 of the second embodiment is easy to measure, has high measurement reliability, and measures not only the holding force of the entire chuck but also the circumferential direction. The balance of the holding force of the chuck can also be measured.

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 force sensor 100 of the first embodiment, the holding force sensor 200 of the second embodiment can increase the sensitivity of load measurement simply by reducing the thickness of the large diameter curved plate portion 220, and has a precision finish. It is possible to easily obtain a highly sensitive holding force sensor that can be used to measure the holding force of a chuck for use.

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 force sensor 200 of the second embodiment, the following modification may also be used.

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。 Although the holding force sensor 200 of the second embodiment has three strain-generating bodies arranged in the circumferential direction, the present invention is not limited thereto. The number of strain bodies that the holding force sensor 200 has may be any number greater than or equal to two, and may be, for example, five, nine, eleven, or the like. More specifically, for example, the structure is the same as that of the first strain body FF1 to third strain body FF3 except that the circumferential dimension is larger than that of the first strain body FF1 to third strain body FF3. Two strain-generating bodies may be arranged in the circumferential direction. Alternatively, a strain body having the same structure as the first strain body FF1 to third strain body FF3 except that the circumferential dimension is smaller than the first strain body FF1 to third strain body FF3. Four or more may be arranged in the circumferential direction. An arbitrary number of strain bodies may be arranged at equal intervals in the circumferential direction.

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 force sensor 200 having n strain bodies (n is an integer of 2 or more) can be suitably used for a chuck having n jaws.

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 force sensor 200 of the second embodiment, the first strain body FF1 to the third strain body FF3 each have a large-diameter curved plate portion 220 and a first fan-shaped plate portion 221 to a fourth fan-shaped plate portion 224. However, it is not limited to this. The strain-generating body of the strain-generating portion 22 of the holding force sensor 200 is cantilever-supported by the base portion 21, has a free end, and is an abutted portion on a first virtual circle centered on the central axis X 200 . , and an abutted part located on a second imaginary circle centered on the central axis X 200 and having a smaller diameter than the first imaginary circle on the free end side of the abutted part.

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 in which the fourth fan-shaped plate portion 224 is removed from the first to third strain bodies FF1 to FF3 of the second embodiment may be adopted. In this case, the front surface 223f of the third fan-shaped plate 223 becomes a free end, and the outer surface 223o of the third fan-shaped plate 223 and the outer surface 222o of the second fan-shaped plate 222 become abutted surfaces.

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-generating body of the strain-generating portion 22 is a substantially Z-shaped member made by bending a square bar or round bar twice at right angles, or a step-shaped member made by bending a square bar or round bar at right angles multiple times. It may be supported in a cantilever manner by the base portion 21. In this case, the radially outer surface near the free end functions as the contact surface on the smallest virtual circle, and the radially outer surface in the area on the fixed end side across the stepped portion functions as the next smallest virtual circle. Functions as the upper abutted surface. The front surface of the step functions as an alignment surface.

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 body FF1 to the third strain body FF3 of the strain body 22 of the second embodiment have three abutted portions located on three virtual circles having different diameters, It is not limited to this. The number of contact surfaces provided along the axial direction of the strain body and located on virtual circles having mutually different diameters may be any number greater than or equal to two. The greater the number of contact surfaces that the strain body has, the more versatile the holding force sensor is.

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 abutted surfaces, for example, the front surface of the fourth fan-shaped plate part 224 of the first flexure element FF1 to the third flexure element FF3 is made to have a larger number of surfaces than the fourth fan-shaped plate part 224. Connect the rear surface of the fan-shaped plate portion with a small outer diameter. As a result, the outer surface of the fan-shaped plate portion becomes an abutted surface located on an imaginary circle centered on the central axis X 200 and having a smaller diameter than the fourth imaginary circle.

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 abutted surface does not necessarily have to be a curved surface along a virtual circle centered on the central axis X 200 of the holding force sensor 200, and may have any form depending on the shape of the strain body. For example, in an embodiment in which each rod is provided with a strain-generating body having a bent shape, the abutted surface is a flat surface extending perpendicularly to the radial direction. That is, the abutted surface may be in any form that can be abutted by the jaws of the chuck to be measured. For example, if the abutted surface is a flat surface and a part or center of the abutted surface is on a virtual circle, the abutted surface can be considered to be on a 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。 Note that, as described above, the chuck claws are generally arranged at equal intervals around the central axis of the chuck. Therefore, the contact surfaces of the plurality of strain bodies of the holding force sensor 200 may also be arranged at equal intervals along a virtual circle centered on the central axis X 200 of the holding force sensor 200.

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 body, the thickness of the strain body in the radial direction in the area where the measurement strain gauge G is attached should be smaller than the thickness in other areas of the strain body. Accordingly, the sensitivity of 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 force sensor 200 of the second embodiment, the measurement strain gauges G are attached to each of the first to third strain bodies FF1 to FF3, but the present invention is not limited to this. It is also possible to use an embodiment in which the measurement strain gauge G is attached to at least one of the first to third strain bodies FF1 to FF3. Similarly, in the holding force sensor 200 having n strain bodies (n is an integer of 2 or more), a strain gauge G may be attached to at least one strain body. In this case as well, the strength of the gripping force can be determined easily and with high reliability.

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 force sensor 200 of the second embodiment, the temperature compensation strain gauge CG may be omitted.

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 there is no contradiction with each other. For example, a holding force sensor unit may be configured by combining the holding force sensor 200 of the second embodiment and the ring adapter 500 of the first embodiment.

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 to these. 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 characteristics of the present invention are maintained, the present invention is not limited to the above embodiments, and other forms that can be 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 generating part, 100, 200 Holding force sensor, 1000 Holding force sensor unit, 2000 Collet chuck, 2001 Diaphragm chuck, F1, F2, F3, FF1, FF2, FF3 Strain body, G Strain gauge for measurement, CG Strain gauge for temperature compensation

Claims (10)

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であり、
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、
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し、
前記複数の起歪体の各々が、前記チャックが前記保持力センサ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、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,
The base part and
a plurality of flexure-generating bodies disposed on one side of the base portion, each of which is cantilever-supported by the base portion and has a free end;
a strain gauge attached to at least one of the plurality of strain-generating bodies,
In order to measure the holding force, the holding force sensor is a holding force sensor in which the free end side of the plurality of flexure generating bodies is held as one body by the chuck rather than the strain gauge,
Each of the plurality of strain-generating bodies has an abutted part, which is abutted by the chuck in order to grasp the holding force sensor, on the free end side of the strain gauge;
The holding force sensor has a sensor center axis that coincides with the center axis of the chuck when held by the chuck,
The abutted portion is located on a virtual circle centered on the sensor central axis,
Each of the plurality of strain-generating bodies has an alignment surface that comes into contact with the tip of the chuck when the chuck grips the holding force sensor , and the alignment surface has a strain that is lower than the abutted portion. A holding force sensor extending in a plane perpendicular to the sensor center axis on the gauge side.
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み、Each of the plurality of strain bodies has a first curved surface that curves in an arc around the sensor central axis, a second curved surface that curves in an arc around the sensor central axis with a smaller radius of curvature than the first curved surface, and a connecting surface extending in a plane perpendicular to the sensor central axis and connecting the first curved surface and the second curved surface;
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、 The strain gauge is attached to a first curved surface of at least one of the plurality of strain bodies,
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1に記載の保持力センサ。 The holding force sensor according to claim 1, wherein the second curved surface of each of the plurality of strain bodies has the abutted portion.
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、A holding force sensor that is gripped by a chuck and measures the holding force of the chuck,
ベース部と、 The base part and
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、 a plurality of flexure-generating bodies disposed on one side of the base portion, each of which is cantilever-supported by the base portion and has a free end;
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、 a strain gauge attached to at least one of the plurality of strain-generating bodies,
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であり、 a holding force sensor in which the free ends of the plurality of flexure generating bodies are integrally gripped by the chuck in order to measure the holding force;
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、 Each of the plurality of strain-generating bodies has an abutted portion, which is abutted by the chuck in order to grip the holding force sensor, on the free end side of the strain gauge;
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、 The holding force sensor has a sensor center axis that coincides with the center axis of the chuck when held by the chuck,
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、 The abutted portion is located on a virtual circle centered on the sensor central axis,
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み、 Each of the plurality of strain bodies has a first curved surface that curves in an arc around the sensor central axis, a second curved surface that curves in an arc around the sensor central axis with a radius of curvature smaller than the first curved surface, and a connecting surface extending in a plane perpendicular to the sensor central axis and connecting the first curved surface and the second curved surface;
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、 The strain gauge is attached to a first curved surface of at least one of the plurality of strain bodies,
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保持力センサ。 A holding force sensor in which a second curved surface of each of the plurality of strain bodies has the abutted portion.
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る請求項1~3のいずれか一項に記載の保持力センサ。 The holding force sensor according to claim 1 , wherein the contact portions of the plurality of strain-generating bodies are provided at equal intervals along the virtual circle. 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る請求項~4のいずれか一項に記載の保持力センサ。 The holding force sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the abutted portion of each of the plurality of strain-generating bodies is a curved surface extending along a virtual circle centered on the sensor central axis. 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おり、
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~のいずれか一項に記載の保持力センサ。
The plurality of strain-generating bodies are adjacent to each other via a slit or a gap,
The holding force sensor according to any one of claims 1 to 5 , wherein a wiring extending from the strain gauge extends to the base portion through the slit or the gap.
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い請求項1~のいずれか一項に記載の保持力センサ。 The holding force sensor according to any one of claims 1 to 6 , wherein the thickness of the plurality of strain-generating bodies is smaller at a position where the strain gauge is attached than at other positions. 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る請求項1~のいずれか一項に記載の保持力センサ。 The holding force sensor according to any one of claims 1 to 7 , further comprising a temperature compensation strain gauge attached to the base portion. 前記複数の起歪体は少なくとも2つの起歪体である請求項1~のいずれか一項に記載の保持力センサ。 The holding force sensor according to any one of claims 1 to 8 , wherein the plurality of flexure elements are at least two flexure elements. 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る請求項1~のいずれか一項に記載の保持力センサ。 The holding force sensor according to any one of claims 1 to 9 , wherein the strain gauge is attached to each of the plurality of strain bodies.
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