JPH0610270Y2 - ２分力動力計測装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、マイクロドリル等により、樹脂や金属材料に
穴明け加工を行う際に、当該マイクロドリル等により被
加工物に作用する微小切削力を軸線方向推力（スラス
ト）及び回転力（トルク）の２方向に分けて検出するた
めの２分力動力計測装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の２分力動力計測装置は、第３図に示すように、下
部にあるスラスト変換器Ｔ_１には外周がケーシングＣに
固定された円板を使用し、回転工具Ｗから受けるスラス
トにより生じた弾性歪みを抵抗線歪みゲージＧ_１で検出
し、トルク変換器Ｔ_２には中心軸Ｓに固定された片持ち
梁Ｂを使用し、その自由端がリテーナＲに植え込んだピ
ンＰで拘束されており、工具Ｗから受けるトルクにより
生じた弾性歪みを前記と同様の歪みゲージＧ_２で検出す
るものであった。

（考案が解決しようとする問題点） 上記従来の場合、スラスト変換器Ｔ_１には円板を、トル
ク変換器Ｔ_２には片持ち梁Ｂをそれぞれ用いているの
で、いずれも測定精度が低いという問題点があった。本
考案は、上記従来の欠点にかんがみ、スラスト及びトル
ク共に高い精度にて検出できる２分力動力計測装置を提
供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案は、主軸の軸線に関
して対称であり該軸線方向に沿って両端に突出した受け
部及び前記主軸の直径方向に沿って両先端に延設した先
端部を有するアームと、該アーム及び前記主軸を回転自
在に支持する主支持部と、前記両受け部間に掛け渡し固
着したスラスト検出板及び該スラスト検出板に固着され
前記主軸の軸線方向にのみ変位自在に案内された被加工
物支持部を有するスラスト検出部と、前記アームの両先
端部に対応して所定位置に掛け渡し対設したトルク検出
板を有するトルク検出部とを設け、前記スラスト検出板
及びトルク検出板に歪みゲージを貼付したことを特徴と
する２分力動力計測装置として構成されている。

（作用） 本考案に係る２分力動力計測装置は、スラスト検出部が
主軸の軸線に関して対称なアームの該軸線方向に沿って
両端に突出した受け部間に掛け渡し固着したスラスト検
出板と該スラスト検出板に固着され前記主軸の軸線方向
にのみ変位自在に案内された被加工物支持部とを有し、
当該被加工物支持部で受けたスラストによって、歪みゲ
ージを貼付したスラスト検出板に生じた弾性歪みを、そ
の歪みゲージで検出して当該スラストを高い精度にて計
測し、また、トルク検出部が前記主軸の直径方向に沿っ
てアームの両先端に延設した先端部に対応して所定位置
に掛け渡し対設したトルク検出板を有し、主支持部で前
記主軸と共に回転自在に支持した該アームの先端部でト
ルク検出板を押圧し、そこに貼付した歪みゲージでトル
ク検出板に生じた弾性歪みを検出して当該トルクを高精
度にて計測するものである。

（実施例） 本考案の実施例について、マイクロドリルで穴明け加工
を行う場合を例として、図面を参照しながら説明する。
第１図は本考案に係る２分力動力計測装置の要部を示す
正断面図、第２図は同上斜視図である。

２分力動力計測装置は、平面図上で全体として主軸とし
ての縦軸１の軸心に関して点対称であって、アーム２の
両端に上向きに突出した受け部２ａ間にスラスト検出部
５のスラスト検出板６を掛け渡し固着し、このスラスト
検出板６に前記縦軸１の軸線方向にのみ変位自在に案内
された被加工物支持部７を固着し、主支持部３の軸支持
部４で当該アーム２及び前記縦軸１をラジアルベアリン
グ１０を介して回転自在に支持し、主支持部３の両端に
トルク検出部８を備え、前記アーム２の両先端部に対応
してトルク検出部８の所定位置にトルク検出板９を掛け
渡し対設してある。そして２分力動力計測装置は、被加
工物支持部７上に被加工物を載置してマイクロドリルで
穴明け加工を行う際に、スラスト検出板６及びトルク検
出板９にそれぞれ貼付した歪みゲージ１１，１２によ
り、それぞれスラスト及びトルクを独立に高い精度で検
出し得るものである。

縦軸１は、上下の中間に所定間隔を置いて上部フランジ
１ａ及び下部フランジ１ｂを有し、上端から下方へ途中
までの間に丸穴１ｃが穿設してあり、この丸穴１ｃ内に
ミニチュアストロークベアリング１３が嵌入してある。
また、縦軸１は、上部外周に雄ねじ１ｄが刻設してあ
り、下端に図示しないねじ穴を有し、上端の雄ねじ１ｄ
に螺合するナット１４及び下端のねじ穴に螺合するボル
ト１５で締結することによって、アーム２及びラジアル
ベアリング１０の内輪１０ａと一体になっている。

アーム２は、縦軸１の軸線方向に沿って両端に上向きに
突出した受け部２ａ及び前記縦軸１の直径方向に沿って
両先端に延設した先端部２ｂを有し、中央に穿設した貫
通孔２ｃに縦軸１の上部が挿通され、下面が縦軸１の上
部フランジ１ａの上面に当接し、縦軸１の雄ねじ１ｄに
螺合するナット１４によって締結し、縦軸１及びラジア
ルベアリング１０の内輪１０ａと一体になって回転自在
に主支持部３に支持されている。

主支持部３は、方形六面体型の軸支持部４と、この軸支
持部４の両端に縦方向に延び上向きに突出したトルク検
出部８とを備えている。

軸支持部４は、中央に貫通孔４ａを有し、この貫通孔４
ａの中間にフランジ状の段部４ｂが形成してあり、この
段部４ｂの上下に２個のラジアルベアリング１０が嵌入
してある。

スラスト検出部５は、アーム２に取付けられたスラスト
検出板６とこのスラスト検出板６に取付けた被加工物支
持部７とを有している。

スラスト検出板６は、ヤング率の高い燐青銅からなる短
冊型をなし、捩りに対する剛性を持たせるために計測に
支障をきたさない範囲で可能な限り厚さを厚くしてあ
り、中央に貫通孔６ａを有し、アーム２の受け部２ａの
上端に掛け渡し、小ボルト１７で固着してあり、被加工
物支持部７の両側の上下両面に歪みゲージ１１が貼付し
てある。

被加工物支持部７は、円盤状をなし、下面中央に下向き
に突出しスラスト検出板６の貫通孔６ａを貫通した案内
棒７ａを有し、この案内棒７ａが縦軸の丸穴１ｃ内のミ
ニチュアストロークベアリング１３の内周に嵌合し、縦
軸１の軸線方向にのみ変位自在に案内され、ボルト１６
によってスラスト検出板６に固着してある。

トルク検出部８は、上下両端に横向きに突出した受け部
８ａを有し、この各両受け部８ａ間にトルク検出板９を
掛け渡し、小ボルト１８によって固着してある。

トルク検出板９は、スラスト検出板６と同様の材料で同
様の形状をなし、中央が丁度アーム２の先端部２ｂの位
置に対応しており、アーム２の先端部２ｂの上下位置に
対応して両面にスラスト検出板６と同様の歪みゲージ１
２が貼付してある。

次に、本考案の上記構成による２分力動力計測装置の動
作について説明する。

被加工物支持部７上に被加工物１９を固定し、マイクロ
ドリル２０による穴明け加工を行うと、被加工物１９を
介して当該マイクロドリル２０による縦軸１の軸線方向
の推力即ちスラストの作用を受けて、スラスト検出板６
が下方へ撓み、被加工物支持部７がミニチュアストロー
クベアリング１３及び案内棒７ａに案内されて縦軸１の
軸線方向にのみ変位し、上記撓みに対応する弾性歪みを
歪みゲージ１１で検出し、スラストを検出することがで
きる。同時に、マイクロドリル２０から被加工物１９、
被加工物支持部７及びスラスト検出板６を介してトルク
を受け、アーム２が縦軸１を中心にして軽く円滑に角変
位し、先端部２ｂがトルク検出板９を押圧することによ
り、当該トルク検出板９が横方向に撓み、この撓みに対
応する弾性歪みを歪みゲージ１２で検出し、トルクを検
出することができる。

本考案の上記実施例によれば、スラスト検出部５に短冊
型のスラスト検出板６を用いているので、当該スラスト
検出板６が捩り方向に対して充分な剛性を有し、被加工
物支持部７が案内棒７ａを介してミニチュアストローク
ベアリング１３によって主軸１の軸線方向にのみ変位自
在に案内されるので、被加工物１９に曲がり穴を明ける
場合にも高い精度で計測することができ、軸支持部４に
ラジアルベアリング１０を使用するので、被加工物１９
に作用する微小トルクが損失なくトルク検出部８に伝達
され、トルク計測の精度の向上を図ることができる。

なお、本考案は、マイクロドリルにのみ限定されず、そ
の他の工具を使用した種々の加工の場合にも適用可能で
ある。

（考案の効果） 本考案は以上のように構成され、主軸の軸線に関して対
称であり該軸線方向に沿って両端に突出した受け部を有
するアームと、前記両受け部間に掛け渡し固着したスラ
スト検出板及び該スラスト検出板に固着され前記主軸の
軸線方向にのみ変位自在に案内された被加工物支持部を
有するスラスト検出部とを備え、前記スラスト検出板に
歪みゲージを貼付したことにより、マイクロドリルから
受けるスラストによって生ずるスラスト検出板の弾性歪
みを、その歪みゲージで検出して当該スラストを高い精
度で計測することができ、前記アーム及び前記主軸を回
転自在に支持する主支持部と、前記主軸の直径方向に沿
って前記アームの両先端に延設した両先端部に対応して
所定位置に掛け渡し対設したトルク検出板を有するトル
ク検出部とを備え、前記トルク検出板に歪みゲージを貼
付したことにより、トルクによって生じたトルク検出板
の弾性歪みを歪みゲージで検出し、当該トルクを高精度
にて計測することができる２分力動力計測装置を提供し
得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る２分力動力計測装置の要部を示す
正断面図、第２図は同上斜視図、第３図は従来の２分力
動力計測装置の要部を示す縦断面図である。 １：縦軸、１ａ：上部フランジ、１ｂ：下部フランジ、
１ｃ：丸穴、１ｄ：雄ねじ、２：アーム、２ａ：受け
部、２ｂ：先端部、２ｃ：貫通孔、３：主支持部、４：
軸支持部、４ａ：貫通孔、４ｂ：段部、５：スラスト検
出部、６：スラスト検出板、６ａ：貫通鋼、７：被加工
物支持部、７ａ：案内棒、８：トルク検出部、９：トル
ク検出板、１０：ラジアルベアリング、１１，１２：歪
みゲージ、１３：ミニチュアストロークベアリング、１
４：ナット、１５，１６：ボルト、１７，１８：小ボル
ト、１９：被加工物、２０：マイクロドリル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸の軸線に関して対称であり該軸線方向
   に沿って両端に突出した受け部及び前記主軸の直径方向
   に沿って両先端に延設した先端部を有するアームと、該
   アーム及び前記主軸を回転自在に支持する主支持部と、
   前記両受け部間に掛け渡し固着したスラスト検出板及び
   該スラスト検出板に固着され前記主軸の軸線方向にのみ
   変位自在に案内された被加工物支持部を有するスラスト
   検出部と、前記アームの両先端部に対応して所定位置に
   掛け渡し対設したトルク検出板を有するトルク検出部と
   を設け、前記スラスト検出板及びトルク検出板に歪みゲ
   ージを貼付したことを特徴とする２分力動力計測装置。