SE458965B - Kraftgivare foer en verkygsmaskin jaemte en metod att avkaenna krafter som uppstaar vid bearbetning av ett arbetsstycke i en verktygsmaskin - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 458 965 2 Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning år att anordna en kraftgivare vilken är kompenserad för termisk avdríft.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att anordna en kraftgivare vilken är kompenserad för direkt och indirekt termisk avdrift.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning âr att anordna en kraftgivare vilken kan ersätta en, mellan ett revolverhuvud och en tvårslid anordnad, monteringsplatta av standardtyp.

Andra syften och fördelar med föreliggande uppfinning framkommer i beaktande av föreliggande dokument i dess helhet.

Uppfinningen beskrivs närmare i anslutnin g till bifogade ritningar vari Fig. 1 visar en principskiss av ett maskinsystem inne-fattande en kraftgivare enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 2 visar en planvy av kraftgivaren.

Fig. 3 visar en sidovy av kraftgivaren.

Fig. 4. visar en tvârsnittsvy enligt linjer IV-IV i Fig. 2.

Fig. 5 visar en Wheatstone-brygga.

Med hänvisning till Fig. 1 visas en principskiss av en verktygsmaskins system innefattande en basyta 10, 10A, en längsslid 11, en tvârslid 12, en kraftgiva revolverhuvud 14, en maskinbädd re 13, ett en verktygshâllare 15 försedd med ett skärande verktyg 15A i ingrepp med ett arbetsstycke, en matningsskruv 17, en matningsmutter 18, e signalbehandlingsutrustning 20. en matningsmotor 16, n chuck 19 och en 10 15 20 25 30 35 458 965 3 Chucken 19, vilken håller och roterar arbetsstycket, längssliden 11 och matningsmotorn 16 âr monterade på basytan 10.

Motorn driver matningsskruven 17 vilken samverkar med muttern 18 för axiell rörelse därav. Skruven år lagrad i chuckhuset 19A.

Muttern 18 är fäst vid längssliden 11 vilken glider på maskinbädden 10A. Längssliden bär tvârsliden 12 vilken förflyttas medelst en motor, en matningsskruv och en mutter, ej visade, i likhet med förflyttningen av längssliden men tvärs denna. Kraftgivaren 13 är placerad mellan revolverhuvudet 14 och tvärsliden. Kraftgivaren påverkas av de krafter som uppstår under bearbetning av arbetsstycket. Givaren omvandlar krafterna till elektriska signaler vilka kan sändas direkt till signalbehandlingsutrustningen 20. Den fyrkantiga lådan 193 illustrerar en dator vilken kontrollerar maskinen. När _verktyget 15A är redo för aktion sänder datorn en startsignal till signal-behandlingsutrustningen 20 för att nollställa denna samt ställa in denna i redo-position. Sedan börjar det skärande verktyget att skära och den resulterande matningskraften orsakar en elektrisk signal vilken detekteras av behandlingsutrustningen under bearbetningsförloppet. Om något händer, t ex ett verktygshaveri eller om stor förslitning av verktyget sker, kommer utrustningen 20 att alarmera datorn vilken stoppar maskinen.

Signalbehandlingsutrustningen innefattar mikroprocessorer och indikeríngsanordningar vilka förser användaren med möjligheter för ögonblícklig övervakning och kontroll av skäroperatíonen.

Detta eliminerar behovet av konstant manuell observation av skäroperationen.

Med hänvisning till Fig. 2, 3, 4 och 5 visas en utföringsform av en kraftgivare 13 enligt föreliggande uppfinning. Givaren inkluderar en platta 21 som har en i huvudsak rektangulär grundform. Det skall förstås att plattan 21 kan ha en form skild från den rektangulära, som t ex rund, triangulär eller kvadratisk, beroende på standard för varje maskintillverkare.

Plattan 21 är relativt tunn och har ett antal hål vilka har utsträckning vinkelrätt därigenom. Plattan har ett gângat 10 15 20 25 30 35 458 965 4 första hål 22 vid varje hörn avsett att mottaga en bult för anslutning till tvârsliden 12. Alternativt kan hörnen av plattans rand svetsas mot tvårsliden. Plattan 21 har dessutom fyra andra hål 23, gängade eller ogängade. Varje andra häl 23 är delvis omslutet av en slits 24, vilken år anordnad på avstånd fràn det andra hålets rand. Slitsens bredd är cirka 0,5 mm.

Varje slits har utsträckning vinkelrätt genom plattan och slitsen har två raka ändar 24A och 243 samt en mitt-del 24C, konvext krökt relativt det andra hàlets 23 centrumlinje. första par av andra häl, i huvudsak diagonalt motstàende varandra, Ett har var sin andra slits vilken är spegelvånd relativt den förstnämnda slitsen 24. Två element 25 formas således vilka är flexibla relativt resten av plattan, varvid varje element innefattar det centralt belägna andra hålet. De fjädrande _elementen 25 år rörliga i huvudsak i en riktning 2 vilken är den mest frekventa resultant-riktningen för de radiella och axiella skärkrafterna under en längssvarvníngsoperationß Således mäts ej den tangentiella skärkraften eftersom denna överförs direkt genom plattan till tvärsliden 12.

Det skärande verktyget 15A visas schematiskt i Fig. 2 utan att visa revolverhuvudet 14.

Det skärande verktyget är skilt från plattan 21 i höjdled.

Ett andra par andra hål 23, generellt diagonalt motstáende varandra, har var sin tredje och fjärde slits 26 och 27. tredje och den fjärde slitsen 26 och 27 har formen av ett segment av en cirkelring. slitsar.

Den Ett tunt land 28 separerar nämnda två Landet 28 är integrerat med plattan 21 och de fjädrande elementen 25. Landen 28 år riktade i huvudsak mot varandra för att stödja respektive fjädrande el ement i motsatta riktningar.

En töjningsgivare 3 är monterad, företrädesvis genom klistring, på varje sida av varje land 28 och de år sammankopplade till en full Wheatstone-brygga, Fig. 5 givarna R2, . Bryggans funktion år följande: 3 kopplas schematiskt som en kvadrat så att givarna R1, R3 och R4 uppträder i kretsen, räknade medurs. En inspänning Uin införs i kretsen mellan givarna R1 och R4 och mellan R2 och R3.

En utspänning Uut mäts mellan givarna Rl och 10 15 20 25 30 35 458 965 5 R2 och mellan R3 och R4. Den välkända Wheatstone-formeln för mätning av töjning G âr Etotal = + G1 - 62 : G3 - G4 där index 1, 2, 3 och 4 hân-visar till respektive töjningsgivare. När plattan skruvas mot tvärsliden via de första hålen 22 och skruvas mot revolverhuvudet 14 via de andra hålen blir revolverhuvudet nàgot flexibelt relativt tvårsliden eftersom plattan 21 har en stabil zon; merparten av plattan, och en flexibel zon anordnad medelst de flexibla elementen 25. Skärkraften I som uppstår under skäroperationen överförs via bultarna igenom de andra hälen varför en kraft motsvarande ä F påverkar varje flexibelt element. Elementets 25 land 28 anordnat närmast det skärande verktyget i horisontell riktning komprimeras därmed, vilket ger givarna R2 och R4 ett _negativt värde, medan elementets 25 land 28, anordnat längst från det skärande verktyget, töjs, vilket ger givarna R1 och R3 ett positivt värde. Utspânningen Unt blir således proportionell mot den totala töjningen förutsatt att tjockleken för de tvâ landen 28 är identiska.

Denna kraftgivare är ej känslig för temperaturväxlingar eftersom landen 28 får samma deformation vid temperaturväxlingar så att etotal = 0. Detta gäller både för direkt termisk avdrift av själva givaren och för indirekt termisk avdrift av revolverhuvudet 14 och/eller tvärsliden 12.

Två urborrníngar 29 är utförda i plattan 21 för lednings- dragning. Företrädesvis är åtminstone en del av varje flexibelt element 25 upphöjd ovan plattans 21 övre eller lägre plan för att minimera friktion mellan de samman-skruvade delarna. Med orden "flexibel" eller "fjädrande" skall förstås rörelse inom en sträcka av cirka 1 um. Elementen 25 är ej flexibla vinkelrätt mot plattan 21 eftersom förslitningen av svarvskäret ej är proportionell mot de tangentiella krafterna som verkar pà skäret. Plattan har även två hål för positionering vilka skall mottaga pinnar fästa i tvärsliden.

Föreliggande uppfinning avser således en kraftgivare vilken ä 10. 15 20 25 30 35 458 965 ¿ stabil och har liten bygghöjd samt vilken kan positioneras nära skâreggen och direkt i den överförda kraftens riktning. Dessutom kan kraftgivaren användas för en stor mängd skilda skâroperationer och den år ej känslig för temperaturvåxlingar. Dessutom avser föreliggande uppfinning en metod för avkânning av krafter under bearbetning av ett arbetsstycke. Ändringar av kraftgivaren kan göras för att anpassa densamma i enlighet med standard för varje enskild maskintillverkare utan att fràngà uppfinningens grundtanke.

Claims (7)

10 . 15 20 25 30 35 fe 458 965 7 Batentkrav

1. l. En kraftgivare för en verktygsmaskin av den typ som har en stabil stöddel (12) och en verktygshållare (14) försedd med ett skärande verktyg (l5A), nämnda kraftgivare (13) är monterad mellan nämnda stabila del och nämnda verktygshâllare, k á n n e t e c k n a d av, att givaren (13) har formen av en i huvudsak plan platta (21) vilken har slitsar (24) som definierar sinsemellan, i plattans plan, fjädrande zoner varav en första zon (25) är ansluten till verktygs-hállaren (14) och en andra zon är ansluten till den stabila stöddelen (12), och av, att kraftgivaren är försedd med töjningsgivare (R1,R2,R3,R4) applicerade på åtminstone en sida av ett parti (28) som ansluter nämnda zoner och av, att givaren (13) är flexibel enbart i plattans (21) plan, och av, att nämnda töjningsgivare är anordnade att avkänna skärkrafter riktade i nämnda plan.

2. En kraftgivare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av, att töjningsgivarna (R1,R2,R3,R4) är trädtöjningsgivare vilka sammankopplats till en full Wheatstone-brygga, och av, att tràdtöjnings-givarna (R1,R3 och R2,R4) är applicerade parvis på var sitt försvagat parti (28) varvid töjningsgivarna inom varje par är anordnade att avkänna identiska deformationsvärden, varav ett par avkänner töjning och det andra paret avkânner komprimering av nämnda försvagade partier.

3. En kraftgivare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av, att plattan har en i huvudsak rektangulär form samt innefattar tvärgáende hål, nämnda platta har ett första hål (22) vid varje hörn därav för att mottaga en bult för anslutning till en tvärslid (12) indirekt ansluten till basytan (10), nämnda platta har andra tvärgáende hål (23) vilka samtliga är delvis omslutna av första tvärgáende slitsar (24), nämnda andra hål och nämnda slitsar definierar fjädrande element (25) däremellan vilka är rörliga generellt i en riktning (F) samt är riktade i huvudsak vinkelrätt mot nämnda riktning. 458 965 i 8 10 _ 15 20 25 30 35 (25) är anordnade generellt di

4. En kraftgivare enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av, att två första fjädrande element (25) är anordnade i huvudsak diagonalt motstàende varandra, varje nämnda element begränsas av en tredje slits (26) och en fjärde slits (27), nämnda slitsar har en större bredd än den första slitsen (24) och bildar mellan dem ett försvagat parti eller ett relativt tunt land (28) vilket har utsträckning i huvudsak parallellt med nämnda riktning (F), nämnda land (28) är riktade generellt mot varandra, och av, att två tràdtöjningsgivare (R1,R2,R3,R4) är fixerade vid varje land (za) .

5. En kraftgivare enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av, att tvâ andra fjädrande element agonalt motstáende varandra, varje av två identiska första slitsar två raka ändar (24A,24B) och en mitt-del (24) konvext krökt kring det andra hàlets (23) centrumlinje, och av, att trádtöjningsgivarna (R1 till R4) är monterade för att tânjas eller komprimeras i nämnda riktning (F). nämnda element (25) begränsas (24), var och en innefattande

6. En kraftgívare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av, att varje nämnda fjädrande element (25) är upphöjt relativt resten av plattan (21) för att bilda ett spel relativt verktygshällaren (14) eller den stabila stöddelen (12).

7. Metod att avkânna krafter som uppstår vid bearbetning av ett arbetsstycke i en verktygsmaskin vilke orsakar axiella, radiella och tan k ä n n e t e c k n a d n vid bearbetning gentiella skârkrafter, av följande steg: - ancrdnandet av en givare (13), vilken har formen av en i huvudsak plan platta (21) vilken har slitsar (24), definierar sinsemellan, i plattans plan, töjningsgivare, kopplade i en, wheatstone-brygga, vilka fjädrande zoner, varvid i och för sig känd, full anordnats på partier (28) mellan nämnda 10 15 20 25 30 35 _; 458 965 9 zoner, - anordnandet av medel att fästa samt infâstning av plattans ena zon (25) i en maskins verktygshàllare (14) och plattans andra zon i en stabil stöddel (12) i nämnda maskin, - anslutning av givaren (13) till en utvärderingsenhet - mätning av enbart radiella och axiella skärkrafter, i plattans plan, överförda från verktygshållaren till givaren och - detektering medelst utvärderingsenheten av signaler från givaren.