JP6827231B2 - スマートツールホルダ - Google Patents
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Description
また側板Cおよびスペースリングの内径と副軸6との間には、直径で30μmから80μmの微小間隙が形成され、この間隙に磁性流体41が充てんされている。またスペースリング37の端面と側板D(39)の右側面は、組み立て後に面一に仕上げられており、トルクベース43が副軸6に組み立てられた時に、スペースリング37および側板D(39)とトルクベース43との間には15μmから40μmの微小間隙が形成されており、しかもスペースリング37の内周には面取りを、トルクベース43には同心円状の逃げ溝45を設けており、これらをスプラインベアリング12およびトルクベース43と一緒に、副軸6に組み立てられ、ナット47にて副軸ねじ部6cに締結されたとき、トルクベース43とスペースリング37との間には、リング状の空隙46が形成されている。
ラジアルベアリングにかかる負荷 : (1+a/L)P
スプラインベアリングにかかる負荷: (a/L)P
となり、ラジアルベアリング付近の軸直角方向の弾性変位で検出できるようにすることで、該弾性変位から換算して得られる支持点の負荷に対して、おおよそ(1+a/L)倍の高い感度の荷重Pの検出信号が得られる。
2 主軸
3 テーパー部
4 工具
5 チャック
6 副軸
6a スプライン溝
6b 支承部
6c 副軸ねじ部
7 内筒
8 信号処理・送信部
9、9’ 軟磁性円板
10 防水カバー
11 ラジアルベアリング
11a 鋼球
11b 内輪
11c 外輪
12 スプラインベアリング
12a スペーサリング
12b 鋼球
12c スプライン溝
12d 外輪
13 X軸センサ
13’ Y軸センサ
14 Z軸センサ
15 Tセンサベース
16 外筒
17 エンドプレート
18、18’ 回転コイル
19 Zセンサベース
20 クイル
21、21’ 固定間座
22、22’ セクタヨーク
23、23’ 固定コイル
24 端子台
25 端子箱
26 防水コネクタ
27 発振増幅器
28 リード線
29 受信部
30 パーソナルコンピュータ、PC
31 スペースリング
32 側板A
33 側板B
34 磁石円板
35 ベアリングナット
36 セットビス
37 スペースリング
38 側板C
39 側板D
40 磁石円板
41 磁性流体
42 固定穴
43 トルクベース
44 トルクドグ
45 逃げ溝
46 空隙
47 ナット
48 Tセンサ台
49 Tセンサ
50 センサ基板
51 ランド
52 角リング磁石
53 ボルト
54 センサ基板
55 止めビス
56 通し穴
57 磁性流体
58 Oリング
59 Oリング
60 磁性流体
61 補強コイル
67 ヨーク固定ボルト
68 リード線
69、69’ 測定端子
70 主軸軸心
Claims (9)
- 工作機械の主軸との嵌合が可能なテーパー部と、
先端に工具を把持するチャックを有し、前記テーパー部と同軸心に配置される副軸と、
前記副軸を支持する二種類の支持部と、
前記テーパー部に対する前記副軸の弾性変位または弾性歪を検出する検出センサと、
前記検出センサによる検出信号を処理する信号処理手段および処理された信号を送信する送信手段と、
前記検出センサ、前記信号処理手段および前記送信手段に対する電源を供給する電源供給手段と、を備えるツールホルダであって、
前記テーパー部は、前記テーパー部に固着される外筒と、前記外筒に固着される内筒とを備え、
前記副軸は、前記内筒の内部に貫挿され、
前記支持部は、前記内筒と前記副軸との間に介在し、前記副軸の先端側に配置されるラジアルベアリングと、前記副軸の後端側に配置されるスプラインベアリングとの二種類であり、
前記検出センサは、前記二種類の支持部、前記外筒または前記内筒のいずれかに装着され、前記主軸の軸心方向、前記主軸の軸心に直角の断面内において直交する二方向および前記主軸の軸心回りのねじり方向からなる4方向のうち、少なくとも1つの方向における前記テーパー部に対する前記副軸の弾性変位または弾性歪を検出するものである
ことを特徴とするツールホルダ。 - 前記ラジアルベアリングおよび前記スプラインベアリングは、それぞれの外輪が前記内筒に固着され、
前記副軸は、前記主軸の軸線方向に平行な複数のスプライン溝を有し、前記スプライン溝が前記スプラインベアリングの鋼球を嵌入しつつ前記スプラインベアリングに装着されるとともに、前記ラジアルベアリングの内輪に固着されるものであることを特徴とする請求項1に記載のツールホルダ。 - 前記ラジアルベアリングまたは前記スプラインベアリングは、弾性変形を許容する鋼球を有するものであり、弾性変形による前記副軸の弾性変位が所望の範囲となるように、それぞれのベアリングにおける前記鋼球の接触面の曲率に対する前記鋼球の径を決定していることを特徴とする請求項1または2に記載のツールホルダ。
- 前記ラジアルベアリングはラジアル玉軸受によって構成され、前記スプラインベアリングは、ボールスプライン軸受によって構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のツールホルダ。
- 前記ラジアルベアリングの近傍には、前記主軸の軸心に直角の断面内において直交する二方向における前記副軸の弾性変位を検出するための検出センサが配置されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のツールホルダ。
- 前記スプラインベアリングの近傍には、前記主軸の軸心方向および軸心回りのねじり方向からなる2方向のうち、少なくとも1つの方向を検出するための検出センサが配置されている請求項1ないし5のいずれかに記載のツールホルダ。
- 前記二種類の支持部の少なくとも一方は、前記主軸の軸心方向、前記主軸の軸心に直角の断面内において直交する二方向、および前記主軸の軸心回りのねじり方向からなる4方向のうち、少なくとも1つの方向に対し、ダンピング機能を有するものであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のツールホルダ。
- 前記二種類の支持部の少なくとも一方は、前記副軸との間に微小な間隙を形成しつつ前記二種類の支持部の前記少なくとも一方に固着されるリング部材を備え、前記ダンピング機能は、前記間隙に流体を充填することによって生じるスクィーズ効果によって発揮されるものであることを特徴とする請求項7に記載のツールホルダ。
- 前記流体は、磁性流体であり、前記リング部材は、磁力を有する磁性体によって構成され、前記磁性体は前記間隙に対し磁界ループを生じさせることにより前記磁性流体の漏洩抑制機能を発揮させるものであることを特徴とする請求項8に記載のツールホルダ。
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