JPS6031194Y2 - 回転体における電気信号伝達装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は回転体における電気信号を外部に伝達するため
の装置に関する。

従来から旋盤に取付く被削材とこれを削る工具との接触
部で起る熱起電力を測定して切削現象の変化等を解析し
ようとする研究が行われている。

（参考文献：雑誌１精密機械、 ４５巻５号第絽頁）。

このような熱起電力を測定する場合、一方の被削材は回
転し、他方の工具は固定されているから、回転する被削
材側から電気信号を、被削材又は旋盤主軸にスリップリ
ングを取付け、これを介して、静置箇所の各種測定機器
に伝達するようにしていたが、これではスリップリング
の回転接触部で接触雑音を拾う欠点があると共に該リン
グが大型であった。

この欠点を解消するため、前記参考文献の図１に示すよ
うに、旋盤主軸の一端からコイルスプリングを介して取
付けた電極棒を垂直状態で回転させるようにし、この電
極棒の下端部を縦型容器内の水銀溜内に浸漬させ、この
水銀部と電気的に接続するリード線から電気信号を取出
すようにしていた。

この装置では、旋盤主軸の回転方向と電極棒の回転方向
とが互いに９０度異なるため電極棒の回転支持部を必要
とし、装置が大型化すると共にコイルスプリング箇所の
破損や機械的摩擦損失の増大が不可避である等の欠点あ
った。

このような不都合をなくすために、例えば実公昭３５−
２２４６誇公報に示すように、回転軸を水平にして水銀
槽内に臨ませるようにしたものが考えられる。

しかし、このものでは、回転軸の自由端の直径を大径部
に形成しているので、この自由端側の振れ回りを防止す
るため、回転軸の中途部及び自由端寄り位置をオイルレ
スベアリング等の軸受で軸支している。

ところが、微小な熱起電力を検出する場合の本考案の電
極線のような回転軸では、水銀槽内軸回転摩擦熱に基づ
く熱起電力を排除するために回転周速を小さくしなけれ
ばならず、直径を大きくできない。

しかも引例の如く水銀槽内自由端に大径部を設ければ、
周速は大となり摩擦熱による熱起電力は更に増大し、か
つ高周速による擾乱も大となり、微小な熱起電力の検出
は不可能となる。

さらに、小径軸の自由端を大径にすることは、それ自身
の回転慣性モーメントが大となり、小径軸は捩れ、剪断
破壊する危険もあり、また、ベアリングで小径の電極線
の外周を軸支することも事実上不可能である。

この場合、軸受を使用せずに水銀槽内の水銀が電極線挿
通用孔から漏洩せぬように工夫する必要がある。

そこで、本考案では、導電液体である水銀の表面張力が
極めて大きく、水銀が合成樹脂体の細孔内壁面を潤し難
い現象を利用し、回転体からの水平方向の小径電極線を
合成樹脂体に水平に比較的長く穿設した挿通孔を通って
、その内部の水銀溜部に臨ませると共に、電極線の径に
適宜応じて挿通孔内適宜相当箇所における電極線外周に
、当該電極線の回転方向と逆ねじ状の螺旋溝を形成する
ことにより、簡単な構造で水銀の流出を防止できるよう
にし、且つ電極線を細いままにして小型化でき、微小な
電気信号の検出を良好にできるようにしたものである。

次に本考案を実施例に基づいて説明すると、図において
１は旋盤、２はその主軸、３は被削材、４は切削工具、
５は前記主軸２の後端に設ける電気信号伝達装置であり
、工具４側は電気的に絶縁して正極に、被剛材３側を負
極にし、リード線６．６′を介して増幅器７、測定器８
を接続するものとする。

本考案の電気信号伝達装置５は、前記主軸等の回転体の
回転軸線と一致して回転する水平方向の電極線９と、こ
の回転電極線９の自由先端部を浸漬する水平方向の水銀
溜１０を有する槽体１１とからなる。

旋盤１等の適宜箇所に設けた絶縁体等からなる基台１２
上に軸受台１３を固定し、この軸受台１３に伝達軸１４
を軸受１５を介して回転自在に支持し、該伝達軸１４と
前記旋盤１の主軸２との回転軸線１６とを一致させて配
設し、伝達軸１４の一端を主軸２の後端部２′に電気的
に接続した状態でボルト１７等により固着し、前記伝達
軸１４の他端には前記回転軸線１６と一致させて電極線
９を突設する。

前記槽体１１は基台１２上に軸受台の後方に適宜隔てて
固定されたアクリル樹脂製等の合成樹脂製材料からなり
、槽体１１には前記電極線９を遊嵌する略水平方向の比
較的長い挿通孔１８と、この挿通孔１８に連通する水平
方向の長手の水銀溜１０と、この水銀溜１０内の水銀１
９に電気的に接続する端子２０とからなる。

なお、２１は前記槽体１１に設けられた前記水銀溜１０
内に水銀１９を導入するための導入口で、該導入ロ２１
上端開ロ部は水銀封入抜栓２２封する。

２３は水銀導入時の空気抜孔で、同じく水銀封入後に栓
２４封する。

また２５は万一水銀１９が前記挿通孔１８と電極線９と
の隙間から槽体１１外へ漏洩するのを防止するためのト
ラップ溜である。

実施例では、電極線９を直径Ｑ、３ｍ ７ｍ 、長さ４
５ｍ／ｍの銅線に形成し、槽体１１における挿通孔１８
を直径Ｑ、４ｍ／ｍ、長さ２Ｑｍ／ｍ、水銀溜１ｏを直
径３ｍ／ｍ、長さ２０ｍ／ｍに形成し、水銀１９を水銀
溜１０の水平方向上端内面まで略充填し、電極線９の水
銀１９への接触長さを約１６ｍ／ｍとし、主軸２を５０
０Ｏｒ −ｐ 、ｍ、で回転させた場合にも、水銀１９
は挿通孔１８から外へ漏れ出ることはなかった。

また、槽体１１を透明アクリル樹脂にしたので、水銀１
９の充填、及び漏洩の状態の観察を極めて容易に行えた
。

さらにこの実施例では、電極線９が直径０．３ｍ／ｍと
極めて細線であるので、装置５全体の電気抵抗は電極線
自身の電気抵抗に支配され、帥Ωとなったが、電極線９
の直径が小さいので、主軸２回転数５ｏｏｏｒ、Ｉ）、
ｍ、で電極線９の周速は４．７ｍ／ｍｉｎと小さく、摩
擦熱の発生や回転に伴う雑音の発生も少なく、回転の抵
抗トルクも小さく被削材３の回転に影響を与えなかった
。

なお、別の実施例として、挿通孔１８の直径も適当に大
きくし、これを挿通する電極線９の直径も大きくするが
、両者間の隙間を十分小さくし、さらに挿通孔１８の長
さを十分大きくとることにより、装置５の全電気抵抗を
小さくすることができた。

この場合電極線９外周には挿通孔１８内の適宜相当箇所
に当該電極線の回転方向に対し逆ねじとなる螺旋溝を形
成すること］こより水銀の漏洩を完全に防止することが
できた。

また、電極線９を主軸２の後端面に直接固着させても良
いことはいうまでもない。

以上要するに本考案に従えば、水銀の表面張力が大きく
、合成樹脂製槽体に穿設された挿通孔の内壁面と水銀と
の接触角が極めて大きく、挿通孔を略水平方向に形成し
ても、これに挿通ずる電極線外周との隙間が小さい限り
、略水平方向に形戒された水銀溜から水銀が挿通孔を経
て外部に漏れ出ることがない。

また、水銀溜を略水平方向に形成したことから、水銀溜
内での水銀の上下高さを極めて小さくでき、たとえ水銀
溜上面と大気とが連通しているような場合であっても、
水銀の挿通孔に及ぼす圧力が極めて小さく、これに比べ
て水銀の表面張力が大きいから挿通孔から水銀が槽体外
へ漏洩することがない。

しかも、挿通孔内筒所における電極線の外周に当該電極
線の回転方向に対して逆ねじ状となる螺旋溝を形成した
ので、挿通孔内周と電極線外周との隙間内に浸入する水
銀は電極線の回転につれて水銀槽内に押戻されるので槽
体外に漏洩することを積極的に防止できるのである。

これに加えて次の諸点の効果も有する。

１ 水銀中で電極線が回転するため、回転に対して信号
伝達が極めて安定である。

２ 小型、軽量化が可能である。

３ 回転接触部で発生する雑音が少い。

４ 水銀は密封されているため安全である。

５ 小型であるため水銀の使用量は微量である。

６ 電気抵抗が小さい。

７ 回転数に制限されずに使用できる。

８ 電極線を細線にすれば、回転抵抗トルクも少なく、
また周速も小さいので摩擦熱の発生も小ない。

９ 構造が簡単であるので故障箇所も少い。

なお、本考案の伝達装置を使って外部から回転体に向っ
て電流を流すようにし、回転体（被削材）と工具との間
で電気抵抗熱を利用した高温切削加工を行うこともでき
るのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は旋盤における適
用例を示した概略図、第２図は第１図の要部拡大側断面
図、第３図は第２図の■−■線矢視断面図である。 １・・・・・・旋盤、２・・・・・・主軸、５・・・・
・・伝達装置、１１・・・・・・槽体、９・・・・・・
電極線、１０・・・・・・水銀溜、１訃・・・・・挿通
孔、２０・・・・・・端子、１９・・・・・・水銀、１
４・・・・・・伝達軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 合成樹脂型の槽体に、略水平方向筒状の水銀溜と、この
   水銀溜の一端から槽体外部まで連通ずる略水平方向長手
   の挿通孔とを形成し、前記槽体内には前記水銀溜内の水
   銀に電気的に接続する端子を設け、回転体の軸線と一致
   して回転する水平方向配置の小径電極線を前記挿通孔に
   挿通し、該電極線の先端を水銀溜内の水銀に浸漬させる
   一方、該回転電極線の径に適宜応じて当該電極線の外周
   に、前記挿通孔内適宜相当箇所において当該電極線の回
   転方向と逆ねじ状の螺旋溝を形成して成る回転体におけ
   る電気信号伝達装置。