JP2015036174A - 温度測定方法、及び、温度測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、前記回転ツールは切削工具の場合、前記回転保持体は、該切削工具を先端で保持可能な筒状のツールホルダである。
また、前記電子基板が、前記温度測定部の測定結果を外部ユニットに送信可能な送信部を備える。
前記ツールホルダの外周部に設けられ、前記電子基板に電源供給可能な電源供給部を備えることもできる。
また、前記ツールホルダの外周部に設けられ、少なくとも前記電子基板を覆うカバー部材を備えることもできる。
前記電子基板が、前記収容空間に収容されても良い。
前記ツールホルダの外周部に設けられ、前記温度測定部の測定結果を無線方式で外部ユニットに送信可能な送信部を備えるとさらに好ましい。
前記電子基板が、前記応力測定部の測定結果を受信可能な応力受信部を備える。
また、前記ツールホルダの外周部に設けられ、前記応力測定部の測定結果を無線方式で外部ユニットに送信可能な送信部を備えても良い。
以下では、図1〜図3を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る温度測定方法、及び、温度測定装置について説明する。
図1に示すように、温度測定装置1は、筒状のツールホルダ2と、コレット・ナット3と、切削工具4と、温度測定部5と、電子基板6と、電源供給部7と、電子基板6及び電源供給部7を覆うカバー部材8と、を備えて構成される。
ツールホルダ2は、回転軸(図示せず)を中心に回転可能であって、回転軸に沿って先端から後端に向かって延びる中空孔20が形成される。ツールホルダ2は、その先端で切削工具4を保持可能に構成されている。また、ツールホルダ2には、その外周部21から中空孔20に連通する連通孔22が形成されている。この連通孔22は、図1に示すように、ツールホルダ2の軸長方向に対して略直交する方向に延びるようにして形成されている。
コレット・ナット3は、ツールホルダ2の先端付近に組み込まれており、切削工具4をツールホルダ2の先端で保持可能な保持部材として設けられている。
切削工具4は、ドリル、エンドミル、及び、タップ等で構成可能であって、加工対象物の切削加工に用いる工具である。図1に示す切削工具4には、穴あけ加工を施すことによって貫通孔40が形成されている。この貫通孔40は、ツールホルダ2の中空孔20と同軸状の孔であって、温度測定部5を装着可能な孔として機能する。なお、ここでは、貫通孔40は上端から下端まで貫通させているが、本明細書で貫通孔とは上端から下端に至る途中まで穴あけした半貫通孔の状態をも含んでいる。
温度測定部5は、熱電対、サーミスタ、及び、白金測温抵抗体等の温度測定素子で構成可能であって、切削工具4の貫通孔40に装着可能に構成されている。温度測定部5は、貫通孔40に装着された状態で、ツールホルダ2と同軸で回転する切削工具4の温度をリアルタイムで測定可能となっている。そして、温度測定部5は、電気配線(図示せず)を介して測定結果を電子基板6へ送信可能に構成されている。
電子基板6は、カバー部材8に覆われた状態で、ツールホルダ2の外周部21に設けられている。電子基板6は、温度受信部60及び送信部61を備えている。温度受信部60は、電気配線(図示せず)を介して温度測定部5から切削工具4の温度をリアルタイムで受信可能に構成されている。送信部61は、温度受信部60で受信された切削工具4の温度を外部ユニットへ無線方式で送信可能に構成されている。
電源供給部7は、カバー部材8に覆われた状態で、ツールホルダ2の外周部21に設けられている。電源供給部7は、充電型又は非充電型の電池を用いて構成可能であって、電子基板6に電源供給可能に構成されている。
図2は、温度測定部で測定された切削工具の温度を示す電気信号の流れの一例を示すブロック図である。この例では、熱電対で温度測定部5を構成した場合の電気信号の流れを示している。図2中の各矢印は、熱電対で測定された切削工具4の温度を示す電気信号の流れであって、信号伝送路の形式によって有線方式を実線で示し、無線方式を破線で示している。この例では、零接点補償回路、電位差増幅部、A/D(アナログ/デジタル)変換器、及び、デバイス内制御回路で、温度受信部60が構成されている。また、この例では、コントローラ及び無線通信デバイスで、送信部61が構成されている。
Area Network)、及び、ZigBee(ジグビー)等を使用可能である。
次いで、図3を参照しながら、本実施形態における切削工具4の温度測定方法の一例について説明する。温度測定方法の一例としては、ツールホルダ2を準備する工程S1、コレット・ナット3を介してツールホルダ2の先端に切削工具4を装着する工程S2、切削工具4の貫通孔40に温度測定部5を装着する工程S3、温度測定部5を用いて、ツールホルダ2と同軸で回転する切削工具4の温度を測定する工程S4、温度測定部5の測定結果を電子基板6で受信する工程S5、を順に行うことによる温度測定方法を挙げることができる。
上記第1実施形態では、回転軸(図示せず)を中心に回転可能なツールホルダ2の先端で保持された切削工具4に温度測定部5を装着可能な貫通孔40が形成されるので、この温度測定部5の測定結果を電子基板6で受信することで、ツールホルダ2と同軸で回転する実加工中(実際に加工対象物を切削加工中)の切削工具4の温度をリアルタイムで把握することができる。
以下では、図4及び図5を参照しつつ、本発明の第2実施形態に係る温度測定方法、及び、温度測定装置について説明する。図4に示すように、本実施形態の温度測定装置1は、ツールホルダ2が、中空孔20と連通する収容空間23を内部に備える点で、第1実施形態の温度測定装置(図1参照)と相違する。図4に示すように、収容空間23の水平断面の径は、中空孔20の水平断面の径よりも大きく、収容空間23には、電子基板6及び電源供給部7を収容可能である。また、本実施形態の温度測定装置1は、ツールホルダ2の外周部21に設けられ、温度測定部5の測定結果を外部ユニットに送信可能な送信部61を備える点でも、第1実施形態の温度測定装置(図1参照)と相違する。図4に示すように、ツールホルダ2には、外周部21から中空孔20に連通する連通孔22が形成されており、送信部61は、連通孔22及び中空孔20の内部を這わされた電気配線によって、電源供給部7を介して電子基板6の温度受信部60と電気的に接続されている。
図5は、温度測定部で測定された切削工具の温度を示す電気信号の流れの一例を示すブロック図である。この例では、サーミスタで温度測定部5を構成した場合の電気信号の流れを示している。この例では、検出回路、A/D変換器、及び、コントローラで、温度受信部60が構成されている。また、この例では、無線送信アンテナなどの無線通信デバイスで送信部61が構成されている。
上記第2実施形態では、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
以下では、図6及び図7を参照しつつ、本発明の第3実施形態に係る温度測定方法、及び、温度測定装置について説明する。図6に示すように、本実施形態の温度測定装置1は、ツールホルダ2の外周部21に取り付けられた応力測定部9を備える点で、第2実施形態の温度測定装置(図4参照)と相違する。図6に示すように、応力測定部9は、収容空間23よりも高い位置に配置されている。また、図6に示すように、本実施形態の温度測定装置1は、電子基板6が応力受信部10を更に備える点、及び、送信部61が、応力測定部9の測定結果を無線方式で外部ユニットに送信な点でも、第2実施形態の温度測定装置(図4参照)と相違する。
図7に示すように、応力測定部で測定された応力を示す電気信号は、上流側から下流側に向かって、水晶圧電素子、チャージアンプ、A/D変換器、及び、コントローラを順次流れる。この例では、水晶圧電素子で応力測定部9を構成した場合の電気信号の流れを示している。この例では、チャージアンプ、及び、A/D変換器で、応力受信部10が構成されている。また、この例では、コントローラ、及び、無線送信アンテナなどの無線通信デバイスで、送信部61が構成されている。
上記第3実施形態では、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
以下では、図8を参照しつつ、本発明の第4実施形態に係る温度測定方法、及び、温度測定装置について説明する。本実施形態の温度測定装置1は、第3実施形態の温度測定装置(図6参照)と同じ構成であるため、詳細な説明及び図示を省略する。また、本実施形態では、温度測定部で測定された切削工具の温度を示す電気信号の流れ(図8参照)が、第2実施形態(図5参照)で示した電気信号の流れと同じであるため、詳細な説明を省略する。
図8に示すように、応力測定部で測定された応力を示す電気信号は、上流側から下流側に向かって、圧電素子、検出回路、A/D変換器、及び、コントローラを順次流れる。この例では、圧電素子で応力測定部9を構成した場合の電気信号の流れを示している。この例では、検出回路、A/D変換器、及び、コントローラで、応力受信部10が構成されている。また、この例では、無線送信アンテナなどの無線通信デバイスで送信部61が構成されている。
上記第4実施形態では、第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
(温度測定装置100の全体構成)
図9に示すように、温度測定装置100は、回転保持体としてのツールホルダ102と、回転ツールとしての溶接トーチ104と、温度測定部142と、電子基板106と、電源供給部107と、電子基板106及び電源供給部107を覆うカバー部材108と、を備えて構成される。
ツールホルダ102は、回転軸Xを中心に回転可能であって、回転軸に沿って上端から下端に向かって延びる中空の貫通孔120が形成される。ツールホルダ102は、その下端で溶接トーチ102を一体に連結している。また、ツールホルダ102には、その外周部から貫通孔120に連通する連通孔141が形成されている。この連通孔141は、図10に示すように、ツールホルダ102の軸長方向に対して略直交する方向に延びるようにして形成されている。
温度測定部142は、熱電対、サーミスタ、及び、白金測温抵抗体等の温度測定素子で構成可能であって、溶接トーチ104の貫通孔(中空孔)105の中で温度測定を所望する位置に装着可能に構成されている。貫通孔105はレーザ光の光軸を含んでいるので温度測定部142が邪魔にならないように貫通港105の内壁等に装着されている。温度測定部142は、貫通孔105内に装着された状態で、ツールホルダ102と同軸で回転する溶接トーチ104の所望位置の温度をリアルタイムで測定可能となっている。そして、温度測定部142は、電気配線141を介して測定結果を電子基板106へ送信可能に構成されている。
電子基板106は、カバー部材108に覆われた状態で、ツールホルダ102の外周部に設けられている。電子基板106は、温度受信部(図2の参照番号60等)及び送信部(図2の参照番号61等)を備えている。温度受信部は、電気配線141を介して温度測定部142から溶接トーチ104の温度をリアルタイムで受信可能に構成されている。送信部は、温度受信部で受信された溶接トーチ104の温度を外部ユニットへ無線方式で送信可能に構成されている。
電源供給部107は、カバー部材108に覆われた状態で、ツールホルダ102の外周部に設けられている。電源供給部107は、充電型又は非充電型の電池を用いて構成可能であって、電子基板106に電源供給可能に構成されている。
図9の温度測定装置100の場合、前述した温度測定装置1の切削工具5の温度を示す電気信号の流れを例示した図2のブロック図を参照する。この例では、熱電対で温度測定部5を構成した場合の電気信号の流れを示している。図2中の各矢印は、熱電対で測定された切削工具4の温度を示す電気信号の流れであって、信号伝送路の形式によって有線方式を実線で示し、無線方式を破線で示している。この例では、零接点補償回路、電位差増幅部、A/D(アナログ/デジタル)変換器、及び、デバイス内制御回路で、温度受信部60が構成されている。また、この例では、コントローラ及び無線通信デバイスで、送信部61が構成されている。
上記第5実施形態では、回転軸を中心に回転可能なツールホルダ102の下端に一体連結された溶接トーチ102の内部の中空領域(貫通孔105)に温度測定部142を装着しているので、この温度測定部142の測定結果を電子基板106で受信することで、ツールホルダ102と同軸で回転する実加工中(実際の溶接中)の溶接トーチ104の温度をリアルタイムで把握することができる。これにより、リアルタイムで把握した溶接トーチの温度を用いて、冷却水134やクラッディング材料136の冷却性能を評価することができる。
2 ツールホルダ
4 切削工具
5 温度測定部
6 電子基板
7 電源供給部
8 カバー部材
9 応力測定部
10 応力受信部
20 中空孔
21 外周部
22 連通孔
40 貫通孔
60 温度受信部
61 送信部
S1〜S5 工程
Claims (19)
- 回転軸を中心に回転可能であり、前記回転軸に沿って先端から後端に向かって延びる中空孔が形成される回転保持体と、該回転保持体に連結されて前記中空孔と同軸状の貫通孔が形成される回転ツールとを用いた温度測定方法であって、
前記回転ツールの前記貫通孔近傍に温度測定部を装着する工程と、
該温度測定部を用いて、前記回転保持体と同軸回転する前記回転ツールの温度を測定する工程と、
前記温度測定部の測定結果を電子基板で受信する工程と、
を順に行うことを特徴とする温度測定方法。 - 回転軸を中心に回転可能であり、前記回転軸に沿って先端から後端に向かって延びる中空孔が形成される回転保持体と、
該回転保持体に連結されて前記中空孔と同軸状の貫通孔が形成される回転ツールと、
前記回転ツールの前記貫通孔近傍に温度測定部と、
該温度測定部を用いて、前記回転保持体と同軸回転する前記回転ツールの温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部の測定結果を電子基板で受信する電子基板と、
を備えることを特徴とする温度測定装置。 - 前記回転ツールは切削工具であり、
前記回転保持体は、該切削工具を先端で保持可能な筒状のツールホルダであることを特徴とする請求項1に記載の温度測定方法。 - 前記回転ツールは切削工具であり、
前記回転保持体は、該切削工具を先端で保持可能な筒状のツールホルダであることを特徴とする請求項2に記載の温度測定装置。 - 前記回転ツールは溶接トーチであり、
前記回転保持体は、その先端で溶接トーチと連結する筒状のツールホルダであることを特徴とする請求項1に記載の温度測定方法。 - 前記回転ツールは溶接トーチであり、
前記回転保持体は、その先端で溶接トーチと連結する筒状のツールホルダであることを特徴とする請求項2に記載の温度測定装置。 - 前記電子基板が、
前記ツールホルダの外周部に設けられていることを特徴とする請求項4又6はに記載の温度測定装置。 - 前記電子基板が、
前記温度測定部の測定結果を外部ユニットに送信可能な送信部を備えることを特徴とする請求項4、6又は7に記載の温度測定装置。 - 前記送信部が、
前記温度測定部の測定結果を無線方式で外部ユニットに送信することを特徴とする請求項8に記載の温度測定装置。 - 前記ツールホルダの外周部に設けられ、前記電子基板に電源供給可能な電源供給部を備えることを特徴とする請求項4、又は6〜9のいずれか一項に記載の温度測定装置。
- 前記ツールホルダが、
前記ツールホルダの外周部から前記中空孔に連通する連通孔を備え、
前記連通孔及び前記中空孔を介して、前記電子基板及び前記温度測定部を電気的に接続可能な電気配線を備えることを特徴とする請求項4、又は6〜10のいずれか一項に記載の温度測定装置。 - 前記ツールホルダの外周部に設けられ、少なくとも前記電子基板を覆うカバー部材を備えることを特徴とする請求項4、又は6〜11のいずれか一項に記載の温度測定装置。
- 前記ツールホルダが、
前記中空孔と連通する収容空間を内部に備え、
前記電子基板が、
前記収容空間に収容されていることを特徴とする請求項4又は6に記載の温度測定装置。 - 前記電子基板に電源供給可能な電源供給部が、
前記収容空間に収容されていることを特徴とする請求項13に記載の温度測定装置。 - 前記ツールホルダの外周部に設けられ、前記温度測定部の測定結果を無線方式で外部ユニットに送信可能な送信部を備えることを特徴とする請求項13又は14に記載の温度測定装置。
- 前記ツールホルダが、
前記ツールホルダの外周部から前記中空孔に連通する連通孔を備え、
前記連通孔及び前記中空孔を介して、前記電子基板及び前記送信部を電気的に接続可能な電気配線を備えることを特徴とする請求項13〜15のいずれか一項に記載の温度測定装置。 - 前記ツールホルダの外周部に取り付けられ、前記ツールホルダと同軸で回転する前記切削工具又は前記溶接トーチが外部から受ける応力を測定可能な応力測定部を備え、
前記電子基板が、
前記応力測定部の測定結果を受信可能な応力受信部を備えることを特徴とする請求項24、又は6〜16のいずれか一項に記載の温度測定装置。 - 前記ツールホルダの外周部に設けられ、前記応力測定部の測定結果を無線方式で外部ユニットに送信可能な送信部を備えることを特徴とする請求項17に記載の温度測定装置。
- 前記ツールホルダが、
前記ツールホルダの外周部から前記中空孔に連通する連通孔を備え、
前記連通孔及び前記中空孔を介して、前記電子基板及び前記送信部を電気的に接続可能な電気配線を備えることを特徴とする請求項17又は18に記載の温度測定装置。
Priority Applications (7)
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