JPH03149158A - トルク、スラスト、曲げ力検知スピンドル - Google Patents
トルク、スラスト、曲げ力検知スピンドルInfo
- Publication number
- JPH03149158A JPH03149158A JP1286418A JP28641889A JPH03149158A JP H03149158 A JPH03149158 A JP H03149158A JP 1286418 A JP1286418 A JP 1286418A JP 28641889 A JP28641889 A JP 28641889A JP H03149158 A JPH03149158 A JP H03149158A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- thrust
- bending force
- flange
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
- B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
- B23Q17/0966—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring a force on parts of the machine other than a motor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は工作機械等において、工具等を固定し旋回する
装置に係り、特に工具に加わるトルク、スラスト、曲げ
力を検出するのに好適なスピンドルに関する。 〔従来の技術〕 ドリルや微小径工具を用いて機械加工する場合、工具の
破損を防止するため工具に加わるトルクや力を検出して
、工具に過大な負荷が加わらないように切込みの制御が
行われている。 従来の工具側でこれに加わる加工力をモニタする方法は
、特開昭６３−２０７５４１に見るようにスピンドルの
ねじれからトルクを、またスピンドルを支持するコラム
の結合部に於てスラスト力を検出していた。 即ち第３図に示すように、トルクは、ねじれ部３０に生
したねじれに基づく位相差をカウンタ３で計測し、回転
検出器３２からの信号で補正して演算制御部３３で演算
していた。また、スラスト力は平行平板構造３４のひず
みゲージ３５で検出していた。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら上記の従来技術では、トルクおよびスラス
ト力のみを検出しているので、工具に作用する曲げ力を
検出することができず工具の破損を完全に防止すること
が難しいという問題点があった・ 本発明の目的は上記従来技術の欠点をなくシ。 トルク、スラスト力、曲げ力の検知が可能なスピンドル
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明は、両端にフランジを
有し、エアーベアリングで支持されたロータの一端に工
具の固定手段を備え、他端を円周上の一部が入力側と他
の一部が出力側とそれぞれ連結されたリング状の継ぎ手
を介してモータと結合し、このリングの捩れを検出する
センサと、前記継ぎ手側のフランジのロータ軸方向の変
位及び傾きを検出するセンサとを配置したことを特徴と
するものである。そして、ロータの両端にフランジを有
し−ロータ部及びフランジ部をエアーベアリング部をエ
アーベアリングで支持された該ロータの一端に工具を固
定するコレットチャックを取付け、他端を円周上の一部
が入力側と他の一部が出力側とそれぞれ連結されたリン
グ状の継ぎ手を介してモータと結合し、このリングの外
周面に対面して非接触変位センサを配置し、且つ前記継
ぎ手側のフランジ面に対向して、非接触変位センサを同
心円上に９０度おきに配置したことを特徴とするもので
ある。 〔作用〕 上記構成によれば、工具先端にトルクが加わると、弾性
リングは半径方向に変位する。この変位量からトルクの
大きさを検出し、またスラスト力によりスラストベアリ
ングを構成するフランジ部が軸方向に変位し、曲げ力に
よりフランジ部が傾くことから、フランジ部に対向して
配置した４個の非接触変位センサにより、フランジ部の
軸方向の変位及び傾きを検出することによりスラスト力
、及び曲げ力を検知できる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図に基づいて説
明する。 ラジアルエアーベアリング５とスラストエアーベアリン
グ４ａ、４ｂで支持されたロータ２とフランジ３ａ、３
おより構成されたスピンドル１の先端には工具６がコレ
ットチャック７内にナツト８により把握されている。ま
たスピンドル１の後端はモータの出力軸１２と弾性リン
グ１１を介してつながっている。尚、符号の１３はモー
タロータ、１４はモータステータである。弾性リング１
１にはマーカ１５があり、非接触変位センサ１０ａ、１
０ｂが弾性リング１１の外周面に対面して設置されてい
る。またフランジ３ｂに対向して非接触変位センサ９ａ
、９ｂ、９ｃ、９ｄが同心円上に９０度おきに配置され
ている。 いま工具６にトルク、スラスト力、曲げ力が加わると、
弾性リング１１はトルクの大きさに応じた量だけ半径方
向に変形するのでその変形量を非接触変位センサｌｏａ
、１０ｂにより検出し、それぞれのアンプ２１ａ−２１
ｂの出力を演算回路２３で処理することによりトルクの
大きさを検知できる。 またスラストベアリングを構成するフランジ３ｂはスラ
スト力による軸方向の変位と曲げ力による傾きを生ずる
。フランジ３ｂに対向して置かれた４個の非接触変位セ
ンサの出力をそれぞれΔａ。 Δｂ、ΔＣ，Δｄとすると、軸方向の変位はΔＳ＝（Δ
ａ＋Δｂ＋ΔＣ＋Δｄ）／４傾き量は Δに＝Ｊ （（Δａ＋Δｂ）”＋ （Δｂ−Δｄ） ”
） ／４となる。 したがって非接触変位センサ９ａ、９ｂ、９ｃ。 ９ｄ、のそれぞれのアンプ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２
２ｄからの出力を演算回路２３により上記の式の基づい
て処理することにより、スラスト力及び曲げ力を知るこ
とができる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、工具に加わるトルク、スラスト力、曲
げ力を正確に知ることができるので、工具の折れや被削
物の損傷がない機械加工が可能となる効果がある。
装置に係り、特に工具に加わるトルク、スラスト、曲げ
力を検出するのに好適なスピンドルに関する。 〔従来の技術〕 ドリルや微小径工具を用いて機械加工する場合、工具の
破損を防止するため工具に加わるトルクや力を検出して
、工具に過大な負荷が加わらないように切込みの制御が
行われている。 従来の工具側でこれに加わる加工力をモニタする方法は
、特開昭６３−２０７５４１に見るようにスピンドルの
ねじれからトルクを、またスピンドルを支持するコラム
の結合部に於てスラスト力を検出していた。 即ち第３図に示すように、トルクは、ねじれ部３０に生
したねじれに基づく位相差をカウンタ３で計測し、回転
検出器３２からの信号で補正して演算制御部３３で演算
していた。また、スラスト力は平行平板構造３４のひず
みゲージ３５で検出していた。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら上記の従来技術では、トルクおよびスラス
ト力のみを検出しているので、工具に作用する曲げ力を
検出することができず工具の破損を完全に防止すること
が難しいという問題点があった・ 本発明の目的は上記従来技術の欠点をなくシ。 トルク、スラスト力、曲げ力の検知が可能なスピンドル
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明は、両端にフランジを
有し、エアーベアリングで支持されたロータの一端に工
具の固定手段を備え、他端を円周上の一部が入力側と他
の一部が出力側とそれぞれ連結されたリング状の継ぎ手
を介してモータと結合し、このリングの捩れを検出する
センサと、前記継ぎ手側のフランジのロータ軸方向の変
位及び傾きを検出するセンサとを配置したことを特徴と
するものである。そして、ロータの両端にフランジを有
し−ロータ部及びフランジ部をエアーベアリング部をエ
アーベアリングで支持された該ロータの一端に工具を固
定するコレットチャックを取付け、他端を円周上の一部
が入力側と他の一部が出力側とそれぞれ連結されたリン
グ状の継ぎ手を介してモータと結合し、このリングの外
周面に対面して非接触変位センサを配置し、且つ前記継
ぎ手側のフランジ面に対向して、非接触変位センサを同
心円上に９０度おきに配置したことを特徴とするもので
ある。 〔作用〕 上記構成によれば、工具先端にトルクが加わると、弾性
リングは半径方向に変位する。この変位量からトルクの
大きさを検出し、またスラスト力によりスラストベアリ
ングを構成するフランジ部が軸方向に変位し、曲げ力に
よりフランジ部が傾くことから、フランジ部に対向して
配置した４個の非接触変位センサにより、フランジ部の
軸方向の変位及び傾きを検出することによりスラスト力
、及び曲げ力を検知できる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図に基づいて説
明する。 ラジアルエアーベアリング５とスラストエアーベアリン
グ４ａ、４ｂで支持されたロータ２とフランジ３ａ、３
おより構成されたスピンドル１の先端には工具６がコレ
ットチャック７内にナツト８により把握されている。ま
たスピンドル１の後端はモータの出力軸１２と弾性リン
グ１１を介してつながっている。尚、符号の１３はモー
タロータ、１４はモータステータである。弾性リング１
１にはマーカ１５があり、非接触変位センサ１０ａ、１
０ｂが弾性リング１１の外周面に対面して設置されてい
る。またフランジ３ｂに対向して非接触変位センサ９ａ
、９ｂ、９ｃ、９ｄが同心円上に９０度おきに配置され
ている。 いま工具６にトルク、スラスト力、曲げ力が加わると、
弾性リング１１はトルクの大きさに応じた量だけ半径方
向に変形するのでその変形量を非接触変位センサｌｏａ
、１０ｂにより検出し、それぞれのアンプ２１ａ−２１
ｂの出力を演算回路２３で処理することによりトルクの
大きさを検知できる。 またスラストベアリングを構成するフランジ３ｂはスラ
スト力による軸方向の変位と曲げ力による傾きを生ずる
。フランジ３ｂに対向して置かれた４個の非接触変位セ
ンサの出力をそれぞれΔａ。 Δｂ、ΔＣ，Δｄとすると、軸方向の変位はΔＳ＝（Δ
ａ＋Δｂ＋ΔＣ＋Δｄ）／４傾き量は Δに＝Ｊ （（Δａ＋Δｂ）”＋ （Δｂ−Δｄ） ”
） ／４となる。 したがって非接触変位センサ９ａ、９ｂ、９ｃ。 ９ｄ、のそれぞれのアンプ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２
２ｄからの出力を演算回路２３により上記の式の基づい
て処理することにより、スラスト力及び曲げ力を知るこ
とができる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、工具に加わるトルク、スラスト力、曲
げ力を正確に知ることができるので、工具の折れや被削
物の損傷がない機械加工が可能となる効果がある。
第１図は本発明の一実施例の要部断面図、第２図は本実
施例の検出部の斜視図、第３図は従来例のトルク及びス
ラスト力の検出装置の概念図である。 ■・・・−・・・・・・・・・・スピンドル２・・・・
・・・−・・・・・・・ロータ３・・・・・−一−−・
・・・−・フランジ４−・・・・・・・・・・・・・・
スラストベアリング５・−・・・・・・・・−・・・−
ラジアルベアリング６・・・・・・・・・・・−・・・
ドリル７・−・・−・・−・−−ｍ−・コレットチャッ
ク８−・・・−・・・・・−・・−ナツト９・−・・−
・・−・・−非接触変位センサ１０・・−・・・・・・
・・・非接触変位センサ１１・・・・・・・・・・−・
弾性リング１２・・・・・・・・・・・・モータシャフ
ト１３・・−・−・・・・・−・モータロータ１４・・
・・−・−・・−・・モータステータ１５・・・・・・
・・−・・・マーカ ２１．２２−・・アンプ
施例の検出部の斜視図、第３図は従来例のトルク及びス
ラスト力の検出装置の概念図である。 ■・・・−・・・・・・・・・・スピンドル２・・・・
・・・−・・・・・・・ロータ３・・・・・−一−−・
・・・−・フランジ４−・・・・・・・・・・・・・・
スラストベアリング５・−・・・・・・・・−・・・−
ラジアルベアリング６・・・・・・・・・・・−・・・
ドリル７・−・・−・・−・−−ｍ−・コレットチャッ
ク８−・・・−・・・・・−・・−ナツト９・−・・−
・・−・・−非接触変位センサ１０・・−・・・・・・
・・・非接触変位センサ１１・・・・・・・・・・−・
弾性リング１２・・・・・・・・・・・・モータシャフ
ト１３・・−・−・・・・・−・モータロータ１４・・
・・−・−・・−・・モータステータ１５・・・・・・
・・−・・・マーカ ２１．２２−・・アンプ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、両端にフランジを有し、エアーベアリングで支持さ
れたロータの一端に工具の固定手段を備え、他端を円周
上の一部が入力側と他の一部が出力側とそれぞれ連結さ
れたリング状の継ぎ手を介してモータと結合し、このリ
ングの捩れを検出するセンサと、前記継ぎ手側のフラン
ジのロータ軸方向の変位及び傾きを検出するセンサとを
配置したことを特徴とするトルク、スラスト、曲げ力検
知スピンドル。 ２、ロータの両端にフランジを有し、ロータ部及びフラ
ンジ部をエアーベアリング部で支持された該ロータの一
端に工具を固定するコレットチャックを取付け、他端を
円周上の一部が入力側と他の一部が出力側とそれぞれ連
結されたリング状の継ぎ手を介してモータと結合し、こ
のリングの外周面に対面して非接触変位センサを配置し
、且つ前記継ぎ手側のフランジ面に対向して、非接触変
位センサを同心円上に９０度おきに配置したことを特徴
とするトルク、スラスト、曲げ力検知スピンドル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1286418A JPH03149158A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | トルク、スラスト、曲げ力検知スピンドル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1286418A JPH03149158A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | トルク、スラスト、曲げ力検知スピンドル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03149158A true JPH03149158A (ja) | 1991-06-25 |
Family
ID=17704133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1286418A Pending JPH03149158A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | トルク、スラスト、曲げ力検知スピンドル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03149158A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0750183A3 (en) * | 1995-06-22 | 1997-11-19 | Liberty Technologies, Inc. | Strain gage method for measuring thrust and torque on valve stems that does not require calibrations against a known thrust and torque |
| EP1649972A1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-26 | Mei s.r.l. | Self adjustable tool spindle with elastic connection between its two shafts |
| JP2007229826A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Daiya Seiki Co Ltd | スピンドルモータ及び穿孔加工装置 |
| JP2017140688A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | エヌティーツール株式会社 | スマートツールホルダ |
| JP2019507021A (ja) * | 2015-12-22 | 2019-03-14 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 切削工具のためのセンサーモジュールおよび工具ホルダー |
| CN116408684A (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | 财团法人工业技术研究院 | 具有力感测器的刀把 |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP1286418A patent/JPH03149158A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0750183A3 (en) * | 1995-06-22 | 1997-11-19 | Liberty Technologies, Inc. | Strain gage method for measuring thrust and torque on valve stems that does not require calibrations against a known thrust and torque |
| EP1649972A1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-26 | Mei s.r.l. | Self adjustable tool spindle with elastic connection between its two shafts |
| JP2007229826A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Daiya Seiki Co Ltd | スピンドルモータ及び穿孔加工装置 |
| JP2019507021A (ja) * | 2015-12-22 | 2019-03-14 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 切削工具のためのセンサーモジュールおよび工具ホルダー |
| JP2017140688A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | エヌティーツール株式会社 | スマートツールホルダ |
| CN116408684A (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | 财团法人工业技术研究院 | 具有力感测器的刀把 |
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