(57)【要約】【課題】よりコンパクトな構成とすると共に、より高い精度で押付力を検出可能にする。【解決手段】ホルダ１０にはテーパ付スリーブ１２が先端を露出して出入自在に保持され、このテーパ付スリーブ１２の第一の穴１３内にはコレット１４が出入自在に保持されている。テーパ付スリーブ１２の後端にはシリンダ１５が設けられ、このシリンダ１５に係合されたピストン１６がコレット１４の後端に連結されている。シリンダ１５の後端には押付ロッド２３が取り付けられ、この押付ロッド２３を与圧手段としてのバネ２４により荷重検出器２１に押し付ける。コレット１４にクランプされたワークＷ１を相手ワークＷ２に押し付けると、その押付力は、コレット１４、テーパ付スリーブ１２及び押付ロッド２３を介して荷重検出器２１により検出される。【選択図】　　図１
2004098186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレットを用いてワークを把持するコレットクランプ装置において、
ホルダと、
このホルダに先端を露出して出入自在に保持され、先端内周面に第一のテーパ部を有するテーパ付スリーブと、
同じく先端を露出して前記テーパ付スリーブの穴内に出入自在に保持され、先端外周面に前記第一のテーパ部に対応した第二のテーパ部を有し、両テーパ部の相対的軸方向移動により先端部内径を変化させてワークのクランプ及びアンクランプを行うコレットと、
前記テーパ付スリーブとコレットとの間に設けられ、前記相対的軸方向移動を与えるクランプ・アンクランプ駆動手段と、
前記テーパ付スリーブまたはコレットの後端に当接可能に前記ホルダに取り付けられた荷重検出器と、
前記テーパ付スリーブを所定の与圧力で前記荷重検出器に押圧する与圧手段と、
を備えたことを特徴とするコレットクランプ装置。
【請求項２】
前記クランプ・アンクランプ駆動手段は、前記テーパ付スリーブの後端に設けられたシリンダと、前記コレットの後端に連結され前記シリンダに係合されたピストンとからなることを特徴とする請求項１記載のコレットクランプ装置。
【請求項３】
前記シリンダの後端が、前記荷重検出器に当接可能に構成されていることを特徴とする請求項２記載のコレットクランプ装置。
【請求項４】
前記ピストンの後端に、前記シリンダの後部を貫通して伸びる押付ロッドが取り付けられ、この押付ロッドが前記荷重検出器に当接可能に構成されていることを特徴とする請求項２記載のコレットクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コレットクランプ装置に係り、特に把持したワークを所定の押付力で相手ワークに押し付けるための荷重検出器を組み込んだコレットクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークをコレットチャックで把持して相手ワークに所定の押付力で押し付け、両ワークを溶接するような場合、両ワークのいずれか一側に荷重検出器を設けて押付力を検出し、所定の押付力となるように押付力を制御することが行われる。
【０００３】
この荷重検出器を上記両ワークのいずれの側に設けるかは、設計上の問題であり、両ワークを含む装置構成等を考慮して定められるが、コレットチャック側に荷重検出器を配置する必要がある場合、従来は、コレットチャックの後端を荷重検出器に当接させる構成とするのが一般的であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このコレットチャックの後端を荷重検出器に当接させる方式は、最も簡単に採用可能な方式ではあるが、コレットチャックに荷重検出器を直列に加えた構成となるため、装置が大型となり、荷重検出器に作用する荷重もワークの他にコレットチャックを含むものとなり、特に小さなワークを小さな押付力で押し付ける必要がある場合に、検出精度を十分に高めることが困難であるという欠点があった。
【０００５】
本発明は、上記の欠点を解決し、よりコンパクトな構成とすると共に、より高い精度で押付力を検出可能なコレットクランプ装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、コレットを用いてワークを把持するコレットクランプ装置において、ホルダと、このホルダに先端を露出して出入自在に保持され、先端内周面に第一のテーパ部を有するテーパ付スリーブと、同じく先端を露出して前記テーパ付スリーブの穴内に出入自在に保持され、先端外周面に前記第一のテーパ部に対応した第二のテーパ部を有し、両テーパ部の相対的軸方向移動により先端部内径を変化させてワークのクランプ及びアンクランプを行うコレットと、前記テーパ付スリーブとコレットとの間に設けられ、前記相対的軸方向移動を与えるクランプ・アンクランプ駆動手段と、前記テーパ付スリーブまたはコレットの後端に当接可能に前記ホルダに取り付けられた荷重検出器と、前記テーパ付スリーブを所定の与圧力で前記荷重検出器に押圧する与圧手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、ホルダ内に荷重検出器が組み込まれているため、コンパクトな構成となり、荷重検出器に負荷として作用するものは、ワークの他はテーパ付スリーブ、コレット及びクランプ・アンクランプ駆動手段のみであるため、押付力をより正確に検出可能となる。
【０００８】
前記クランプ・アンクランプ駆動手段は、前記テーパ付スリーブの後端に設けられたシリンダと、前記コレットの後端に連結され前記シリンダに係合されたピストンとからなるものとすることができる。この装置では、前記シリンダの後端が、前記荷重検出器に当接可能に構成されていてもよく、また、前記ピストンの後端に、前記シリンダの後部を貫通して伸びるロッドが取り付けられ、このロッドが前記荷重検出器に当接可能に構成されていてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第一の実施の形態について図１を参照して説明する。１０はホルダであり、その先端側（図１において左端側）には、先端を開放したガイド穴１１が明けられている。このガイド穴１１には、テーパ付スリーブ１２がその長手方向に移動自在に係合されている。テーパ付スリーブ１２は、その長手方向に伸び、先端をテーパ付スリーブ１２の先端に開口した第一の穴１３を有している。この第一の穴１３の先端内周面には第一のテーパ部１３Ａが形成されている。
【００１０】
第一の穴１３内には、先端側（図１において左端側）を長手方向に伸びるスリットにより円周方向に複数分割された略円筒状のコレット１４が移動自在に係合されている。このコレット１４の先端外周面には、第一のテーパ部１３Ａに対応した第二のテーパ部１４Ａが形成されている。
【００１１】
また、コレット１４の先端内周面１４Ｂは、把持するワークＷ１の外径に対応した円筒面に形成され、テーパ付スリーブ１２とコレット１４との長手方向の相対的な移動（これを相対的軸方向移動という）により、上記先端内周面１４Ｂの内径を変化させてワークＷ１をクランプ・アンクランプさせるように構成されている。なお、Ｗ１ａは、ワークＷ１の後端から伸びる光ファイバ等の可撓性を有する線材であり、この線材Ｗ１ａは、コレット１４の上記スリット及びテーパ付スリーブ１２とホルダ１０にそれぞれ設けられたスリット１２Ａ、１０Ａを通してホルダ１０の外からコレット１４内へ導入可能になっている。
【００１２】
上記テーパ付スリーブ１２の後端には、テーパ付スリーブ１２とコレット１４とを相対的軸方向移動させてワークＷ１のクランプ・アンクランプを行うための駆動手段を構成するシリンダ１５が設けられている。このシリンダ１５には、ピストン１６が係合され、そのピストンロッド１７は、ピン１８によりコレット１４の後端に連結されている。なお、ピストンロッド１７は、ホルダ１０の第二の穴１９に移動自在に係合され、シリンダ１５の前後の室１５Ａ、１５Ｂには、可撓性を有するホース２０Ａ、２０Ｂにより加圧空気などの作動流体の給排が行われる。
【００１３】
ホルダ１０の後部には荷重検出器２１が設けられている。この荷重検出器２１は、コレット１４と同軸上に配置され、セット位置調整手段としての調整ネジ２２の先端に取り付けられている。調整ネジ２２は、回転によりコレット１４の軸方向に沿う位置が変化し、所望の位置に固定保持されるように形成されている。
【００１４】
シリンダ１５の後端には、コレット１４と同軸上に配置されて押付ロッド２３が固着されている。また、シリンダ１５の前端側には、押付ロッド２３を荷重検出器２１に所定の与圧力で押圧するための与圧手段としてのバネ２４が設けられている。
【００１５】
なお、図１において、Ｗ２は、ワークＷ１の相手ワークであり、クランプ装置２５により固定保持されている。
【００１６】
次いで本装置の作用について説明する。シリンダ１５の前室１５Ａの作動流体を排出すると共に、後室１５Ｂへ作動流体を供給すると、ピストン１６が図１において左方へ前進し、テーパ付スリーブ１２に対してコレット１４を左方へ押し出し、コレット１４の先端を広げてコレット１４をアンクランプ状態に置く。
【００１７】
このとき、シリンダ１５の後室１５Ｂへ供給された作動流体の圧力は、シリンダ１５とピストン１６との間で相殺されるため、テーパ付スリーブ１２とコレット１４のいずれをもホルダ１０に対してこれらを軸方向へ移動させる力としては作用しない。
【００１８】
そこで、アンクランプ状態にあるとき、押付ロッド２３はバネ２４による所定の与圧力のみで荷重検出器２１に押圧される。そして、荷重検出器２１は、この所定の与圧力で押付ロッド２３が押圧されているとき、押付荷重が零となるように設定される。
【００１９】
上記アンクランプ状態において、図１に示すように、ワークＷ１をコレット１４の先端内周面１４Ｂ内へ挿入し、シリンダ１５の後室１５Ｂの作動流体を排出すると共に、前室１５Ａへ作動流体を供給すると、ピストン１６が図１において右方へ後退し、テーパ付スリーブ１２に対してコレット１４を右方へ引っ込め、コレット１４の先端を両テーパ部１３Ａ、１４Ａにより縮小させてコレット１４の先端内周面１４ＢによりワークＷ１を把持し、コレット１４をクランプ状態に置く。
【００２０】
このクランプ状態においても、シリンダ１５の前室１５Ａへ供給された作動流体の圧力は、シリンダ１５とピストン１６との間で相殺されるため、テーパ付スリーブ１２とコレット１４のいずれをもホルダ１０に対してこれらを軸方向へ移動させる力としては作用せず、荷重検出器２１には与圧力が作用するのみであるため、荷重検出器２１の出力は零のままである。図１は、この状態を示している。
【００２１】
次いで、ワークＷ１を相手ワークＷ２に押し付けるように、図示しない押付手段によりホルダ１０を図１において左方へ前進させると、ワークＷ１が相手ワークＷ２に押し付けられ、この押付力がコレット１４を介してテーパ付スリーブ１２へ伝達される。
【００２２】
テーパ付スリーブ１２は、ホルダ１０のガイド穴１１に移動自在に係合されているため、テーパ付スリーブ１２が受けた押付力は、シリンダ１５及び押付ロッド２３を介して荷重検出器２１に作用し、上記押付力が検出される。すなわち、テーパ付スリーブ１２、シリンダ１５及び押付ロッド２３は、上記押付力により荷重検出器２１をその検出力に抗して変位させるように、わずかに右方へ移動して上記押付力が検出される。
【００２３】
このとき、外乱により荷重検出器２１に過負荷が作用しないように、押付ロッド２３には、図１において右方への移動量ｅを規制するためのストッパ２３Ａが設けられている。
【００２４】
ワークＷ１を相手ワークＷ２に押し付ける押付手段は、荷重検出器２１により検出される押付力が所定の値となるように、その押付力を制御し、ワークＷ１を所定の押付力で相手ワークＷ２に押し付ける。
【００２５】
次に本発明の第二の実施の形態について図２を参照して説明する。この図２に示す装置は、押付ロッド２３がシリンダ１５の後部を貫通してピストン１６の後端に取り付けられている点以外は、図１に示した装置と同じである。
【００２６】
この第二の実施の形態は、アンクランプ時には、シリンダ１５の前室１５Ａの作動流体を排出すると共に、後室１５Ｂへ作動流体を供給することは、図１の装置と同じであるが、このとき、ピストン１６は押付ロッド２３を介して荷重検出器２１に押し付けられているため、ピストン１６は図２に示す位置に止まり、シリンダ１５が図２において右方へ後退する点が、図１に示す装置と異なっている。
【００２７】
同様に、クランプ時には、シリンダ１５の後室１５Ｂの作動流体を排出すると共に、前室１５Ａへ作動流体を供給することは、図１の装置と同じであるが、このとき、ピストン１６は、押付ロッド２３を介して荷重検出器２１に押し付けられているため、その位置に止まり、シリンダ１５が図２において左方へ前進する点が、図１に示す装置と異なっている。
【００２８】
すなわち、図２に示す第二の実施の形態は、クランプ・アンクランプ時にピストン１６が軸方向に移動しない、すなわち、コレット１４は所定位置に止まっており、テーパ付スリーブ１２の方が軸方向に移動する点に特徴がある。
【００２９】
この点について詳述すると、図１に示す装置は、アンクランプ時に、ピストン１６と共にコレット１４が図１において左方へ移動するため、コレット１４に把持されているワークＷ１が一緒に左方へ押し出される。このとき、ワークＷ１及びこれに溶接等により一体化された相手ワークＷ２がフリーな状態であれば、問題はない。
【００３０】
しかしながら、例えば、ワークＷ１と相手ワークＷ２が一体化されてクランプ装置２５に固定保持されている場合には、ワークＷ１とコレット１４との間の摩擦力により、ワークＷ１ないしクランプ装置２５がコレット１４の左方への移動を阻害する。
【００３１】
これに対し、図２に示す装置は、上記のように、ピストン１６すなわちコレット１４は動かず、シリンダ１５すなわちテーパ付スリーブ１２が後退するため、ワークＷ１がフリーでなく、拘束された状態であっても、円滑にアンクランプすることができる。
【００３２】
また、クランプ時には、図１に示す装置は、コレット１４がワークＷ１を引き込もうとするため、ワークＷ１を図示しない搬送装置により自動供給するような場合、ワークＷ１の受け渡しを阻害することがあるが、図２に示す装置は、コレット１４が所定位置に止まっているため、このような不都合を生じない。
【００３３】
このように図２に示す装置は、クランプ・アンクランプを的確に行うことが可能である。
【００３４】
なお、図２に示す装置は、荷重検出時には、コレット１４とテーパ付スリーブ１２がワークＷ１を把持して一体的な結合状態となるため、コレット１４、ピストン１６、押付ロッド２３、テーパ付スリーブ１２及びシリンダ１５は、一体となって相手ワークＷ２に対するワークＷ１の押付力に応じて右方へ移動し、押付ロッド２３を介して荷重検出器２１により押付力が検出される。
【００３５】
前述した実施の形態では、テーパ付スリーブ１２をガイド穴１１により軸方向へ移動自在にホルダ１０に取り付けた例を示したが、より小さな抵抗でテーパ付スリーブ１２を移動自在にするため、ボールやローラ等を用いた直線案内手段によりテーパ付スリーブ１２をホルダ１０に対して軸方向へ移動自在に取り付けても良く、また、前述した実施の形態では、押付ロッド２３を荷重検出器２１に所定の与圧力で押圧するための与圧手段としてバネ２４をシリンダ１５の前端側に設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、流体圧力や電磁力等による与圧手段としてもよく、その設置位置も種々変更可能である。
【００３６】
さらに、前述した実施の形態では、テーパ付スリーブ１２とコレット１４とを相対的に軸方向移動させるクランプ・アンクランプ駆動手段としてシリンダ１５とピストン１６とからなる流体圧を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、バネと流体圧または電磁力の組み合わせとしたり、流体圧または電磁力等を単独で用いたりしても良い等、種々変形実施可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、いわゆるコレットチャックの内部に荷重検出器を組み込むことにより、よりコンパクトな構成とすることができると共に、荷重検出器に作用する負荷が、ワークの他はテーパ付スリーブ、コレット及びクランプ・アンクランプ駆動手段のみとなるため、押付力をより正確に検出可能となり、特により小さなワークをより小さな押付力で検出する装置として適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す概要構成断面図。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す概要構成断面図。
【符号の説明】
１０　ホルダ
１１　ガイド穴
１２　テーパ付スリーブ
１３　第一の穴
１３Ａ　第一のテーパ部
１４　コレット
１４Ａ　第二のテーパ部
１４Ｂ　先端内周面
１５　シリンダ（クランプ・アンクランプ駆動手段）
１６　ピストン（クランプ・アンクランプ駆動手段）
１７　ピストンロッド
１８　ピン
１９　第二の穴
２０Ａ、２０Ｂ　ホース
２１　荷重検出器
２２　調整ネジ
２３　押付ロッド
２３Ａ　ストッパ
２４　バネ（与圧手段）
２５　クランプ装置
Ｗ１　ワーク
Ｗ２　相手ワーク。
【図１】
2004098186.tif 000003
【図２】
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