CN102133647A - 高速主轴压电式负荷传感器 - Google Patents

Abstract

本发明是通过对机床主轴上的轴向负载主轴和主轴的实时检测，调整主轴的旋转速度及对主轴的轴向负荷情况，来阐述以为可以避免引起主轴与轴承间超负荷作用的负荷传感器装置。

Description

高速主轴压电式负荷传感器

技术领域

本发明是通过对机床主轴上的轴向负载主轴和主轴的实时检测，调整主轴的旋转速度及对主轴的轴向负荷情况，来阐述以为可以避免引起主轴与轴承间超负荷作用的负荷传感器装置。

背景技术

机床主轴装置作为一个利用主轴的炬力对工件的切割设备，它的主体包括主轴，轴承，机架，领(领)等。

一般来说，为了运行高速加工，以支持高速主轴轴承和主轴时，要求主轴径需达到85毫米，主轴旋转数达到12000转以上。在当今的技术水平中DmN的价值超过100万的都可以说是高速主轴装置。

对于高速主轴装置因为主轴所受的轴向负载作用较大，所以会因主轴和轴承的超负荷作用而使主轴破损，因主轴的变形会产生导致工件精密加工困难的缺点。

因此，在高速主轴装置上实时检测主轴上的轴向负载，调整主轴的旋转速度及对上述主轴的轴向负荷，来避免引起主轴与轴承间的作用超负荷，是非常迫切和必要的。

发明内容

要解决的课题

本发明为在提供在主轴装置上实时检测主轴上的轴向负载，调整主轴的旋转速度及对主轴的轴向负荷，来避免引起主轴与轴承间超负荷作用的传感器装置。

解决方法

如上所述，以实现本发明的目的，本发明配有用高速主轴装置的压电式负荷传感器是，

主轴100；为使上述主轴100达到旋转，内圈210结合在上述主轴100外表面形成的轴承200；使上述轴承200的外圈200固定的轴承座300；插入上述轴承座300后结合的主轴座700；根据构成轴承座300的轴承座法兰310和上述主轴座700之间数个缔结手段800结合而成支撑向轴方向作用是的负荷的感应圈500；及包括形成对上述主轴100作用的感知上述轴方向负荷的感应器环500的内部作用的上述负荷传感器600为特征。

并且，上述感应圈500是上面和上述轴承座300接触，下面和上述负荷传感器600的上面接触的上盘510；及包括以上面是和上述负荷传感器600的下面接触，与上述上盘510缔结的下盘520为特征。

并且，在上述下盘520的上面上述负荷传感器600运载的传感器装置521-1、521-2及连接安置上述负荷传感器600的传感器线上述传感器装置521-1、521-2的传感器装置522-1、522-2的形成为特征，

而且，在上述下盘520的下面沿着边缘突出形成的下叶524，在下盘520上为使上述负荷传感器600的传感器线通将上端开口和传感器线装置522-1、522-2连通以形成位于下端开口下盘520的位置的第1-2部分装置传感线为特征。

而且，在下盘520的下叶524上，通过第1-1部分装置传感器线523-1、523-2引出的上述负荷传感器600的传感器线，以形成是内侧和外侧的贯通的第2部分装置传感线为特征。

而且，上述传感器线装置521-1、521-2是相互隔开形成的，它包括上述第1部分传感器装置521-1上述第2部分传感器装置521-2传感器线装置522-1、522-2是一端与上述第1部分传感器装置521-1连接后，另一端与第2部分传感器装置521-2连接并沿此方向延长在上述下盘520的上面外侧边缘形成的第一部分传感器线装置522-1，及一端与上述第2部分传感器装置521-2相连，另一端向上述第一部分传感器线装置521-1方向延长，在上述下盘520的上内侧面边缘形成的第二部分装置传感器线522-2。

上述第1-1部分装置传感器线523-1、523-2包括是由上述第1部分传感器装置开始向521-1上述下盘520的下方上述下盘520的垂直方向倾斜形成的第1-1部分装置传感器线523-1；及由上述第2部分传感器装置开始向522-2上述下盘520的下方上述下盘520的垂直方向倾斜形成的第1-2部分装置传感器线523-2，

包含以上述负载传感器600是在上述第一部分传感器线装置521-1上装置的第一部分负载传感器610及上述第二部分负载传感器521-2上装置的第二部分负载传感器620的为特征。

而且，高速主轴压电式负荷传感器是，

主轴100；上述主轴100是可旋转的机能，内圈210是与上述主轴100外圈结合的轴承200；上述轴承200的外圈220固定安装的轴承座300；以为在上述主轴100上轴方向负荷作用时在轴承200的外圈220上添加的轴方向的负荷，与上述轴承200的外圈220相接触的上述轴承座300和主轴100之间固定设置的内侧面是为和上述主轴100离隔设置的感应圈500；及为在上述主轴100上检测轴方向负荷在上述感应圈500的内部安装的负荷传感器600为特征。

这时，在上述下盘520的上面相对位置上形成一对相对突出的上叶526，上述上盘510是以相对突出的上叶526为中心，与上述下盘520的一侧缔结成的圆版型的一上盘511及与上述下盘520的另一端缔结成的圆版型的二上盘512为特征。

而且，可以在上述下盘520的上叶526中的任何一个上给上述轴承200供给油为特征。

发明效果

本发明是轴承座之间安装法兰和主轴架子后，在轴承外圈上不会添加轴向负荷的配备传感器及传感器的负荷主轴作用，有可以时刻感知其轴向负荷的优点。

本发明具备传感器环及负荷传感器，通过时刻感知在主轴是作用的轴向负荷，来调节主轴的转速及在主轴上的轴向负荷。有可以避免在轴承上作用的过负荷的优点。

附图说明

图1是表示根据本发明，用高速主轴的设备配置的压电负荷传感器的结构示意图。

图2是表示图1的主要部分配置的构成图。

图3是表示传感器环图2图示的透视图。

图4是表示图3的传感器环的上盘透视图。

图5是表示图3的传感器环的线盘透视图。

图6是表示图3的下盘的背面透视图。

图7是表示图3的下盘的上面平面图。

图8是表示图7的AA′剖面图。

图9是表示图7的BB′剖面图。

图10是表示图7的CC′剖面图。

图11是表示图7的DD′剖面图。

图12是表示图3的在下盘上安装的负荷传感器示意图。

图13是表示图3的在传感器环上作用的负荷传感器的示意图。

图14是表示根据本发明，用高速主轴压电式负荷传感器的其他主要部分设备配置的构成示意图。

图15是表示下盘的石油注入口的上层平面图。

图16是表示图15DD′的剖面图。

图样主要部分符号说明

100：主轴

200：轴承

210：内圈 220：外圈

300：轴承座

310：轴承座法兰 320：固定孔

400：领

410：内领 420：外领

500：感应圈

510：上盘 511：一上盘

512条：二上盘 513：穿孔

517-1：上盘缔结空 517-2：上盘缔结空

520：下盘 521-1：第1部分传感器装置 521-2：第2部分传感器装置 522-1：第一部分传感器线装置 522-2：第二部分装置传感器线 523-1：第1-1部分装置传感器线

523-2：第1-2部分装置传感器线

524：下叶 524-1：第2部分装置传感线

526：上叶 526-1：石油注射液入口

527：缔结孔 528：贯通穿孔

600：负荷传感器 610：第一部分负荷传感器

620：第2部分负荷传感器

700：主轴座 710：螺孔

800：缔结手段

具体实施方式

以下，是参照本发明的图面，对高速主轴压电式负荷传感器进行更详尽的介绍。

如图1和2，根据本发明，高速主轴压电式负荷传感器是，

上述主轴100是可旋转的机能，内圈210是与上述主轴100外圈结合的轴承200；上述轴承200的外圈220是固定装置上述轴承座300上；上述轴承座300被插入连接在主轴座700上；轴承座300的轴承座法兰310和上述主轴座700之间构成数个缔结手段800，以此为依据结而合成支撑向轴方向作用时的负荷的感应圈500；及作用在上述主轴100上的感测轴方向上述负荷的感应圈500的内部作用感应器600。

参照图2，上述轴承200由内圈210和外圈220两部分组成。

而且，上述轴承200为促使上述主轴100的旋转，上述轴承200的内圈210与上述主轴100的外周面缔结，并使上述轴承200的外圈220固定在上述轴承座300上。

这时，是上述轴承200和轴承200之间设置了上述领(collar)400。

而且，上述轴承200和上述轴承200之间设置的上述领400是由上述内领(inner collar)410和上述外领(outer collar)420构成的。

上述内领410是由与上述主轴100的外周面结合后和上述主轴100一起旋转的。而且其上述外领420是被固定在上述轴承座300上。

综上所述，上述领400是由上述内领410和外领420两部分构成的。上述内领410是上述主轴100和轴承200的内圈210接触连接的，上述外领420是上述轴承座300和轴承200的外圈220接触结合，一对上述轴承200在维持轴承之间的距离时，一对上述轴承200的上述内圈210与上述主轴100共同旋转，上述轴承200的上述外圈220起到固定在上述轴承座300上的固定作用。

此时，为了在上述外领420上的上述轴承座300的润滑和冷却，在其两侧设置了可以供给油和有助于转数的注油部。

而且，上述感应圈500是图2的右侧，在沿左方向旋转的上述轴承座300上插入的其连接接触作用的上述轴承座法兰310，与上述感应圈500结合的上述轴承座300是在上述主轴座700上插入上述数种缔结手段800而连接的成的。

因此，上述感应圈500是在上述主轴100轴方向上负荷作用时，通过上述轴承200和轴承座300起到支撑传达来的负荷的作用。

此时，图3和图5并作为上述感应圈500的上盘510及下盘520，各个组成以上述数种缔结手段800贯通的数种贯通穿孔513、528。并且贯通上述穿孔513、528与上述轴承座法兰310的固定孔320对应组成，组成上述感应圈500的上盘510及下盘520的传感器装置521-1、521-2，装置传感器线522-1、522-2；装置传感线523-1、523-2，524-1及与缔结孔527不相干扰的贯上述通穿孔513、528。

而且，在上述感应圈500的下盘520上面组装传感器装置521-1、521-2指定范围在使与上述感应圈500的上面突出并连接。

而且，如图4，上述上盘510是由圆弧形的一上盘511及二上盘512两部分组成的，通过上述上盘510的上面与上述轴承座法兰310相接，下面与负荷传感器600的上面相接，使其传达作用在主轴100上的轴方向的负荷向负荷传感器600(参照图12)传达。

而且在上述下盘520的下面沿着边缘形成下叶524突出。这时，上述下叶524是指定范围的一部分。

而且，上述下盘520的上不表面由传感器装置521-1、521-2组成。

这时，上述传感器装置521-1、521-2是由相互分离的第1部分传感器装置521-1及上述第2部分传感器装置521-2组成的。上述传感器装置521-1、521-2是下盘520在上述负荷传感器600的下面安置的。

参照图12，上述负荷传感器600是由上述第一部分负载传感器610及第二部分负载传感器组成的。而且，可以说第一部分负载传感器610及第二部分负载传感器620是相同的负荷传感器。

上述第一部分负载传感器610上安装了上述第1部分传感器装置521-1，上述第二部分负载传感器620上安装了上述第2部分传感器装置521-2。

这时，上述第一部分负载传感器610及第二部分负载传感器620可以成为是非常平坦的压电式力传感器。

参照图5，上述下盘520的上面由传感器线装置522-1、522-2组成，上述传感器线装置522-1、522-2是由第一部分传感器线装置522-1第二部分装置传感器线522-2两部分组成的。

上述第一部分传感器线装置522-1的一端与上述第1部分传感器装置521-1连接，另一端向上述第2部分传感器装置521-2方向延长位于上述上盘520的右上边缘。上述第二部分装置传感器线522-2是的一端与上述第2部分传感器装置521-2连接，另一端向上述第1部分传感器装置521-1的方向延长位于上述下盘520的上面内侧边缘。

综上所述，上述传感器线装置522-1、522-2是安置传感器线的上述负载传感器600(另见图12)。

参照图5及图12，上述下盘520是由装置传感器线523-1、523-2组成的。上述装置传感器线523-1、523-2是由第1-1部分装置传感器线523-1和第1-2部分装置传感器线523-2组成的。上述装置传感器线523-1、523-2是上述负荷传感器600的上述下盘520向下引出，位于与上述上端开口传感器线装置522-1、522-2联通的上述下盘520的下面。

参照5和图9，上述第1-1部分装置传感器线523-1由上述第1部分传感器装置下盘520的下方向下方的上述下盘520的垂直方向引出形成。

参照图7及图10，上述第二部分装置传感器线523-2是上述由第二部分装置传感器线下盘520的下面引出并向下防线的上述下盘520竖直方向引出形成的。

参照图5及图6，在上述下盘520的下叶524上，是由贯通上述下叶524的内侧面和外侧面的第2部分装置传感线524-1组成的。上述第2部分装置传感线524-1是由通过上述装置传感器线523-1、523-2，向上述下盘520的下面引出的上述负荷传感器600的上述传感器线下盘520使其通过外部形成的。

参照图5，上述下盘520是由上部表面的缔结孔527组成的。而且可以说是上述缔结孔527的周围面形成，参照图7和图8上述缔结孔527在上述下盘520的上面形成有一定的深度。

参照图5，上述下盘520的上面由相对的上叶526形成。

参照图4，在上述上盘510上，由贯通上下面的上下盘结缔孔517-1、517-2形成。而且上述上下盘结缔孔517-1、517-2是由一上盘511及二上盘512各个形成的。

参照图3至图5，上述一上盘511是以相对的上述上叶526为中心向上述下盘520的一侧连接，上述二上盘512是以相对的上述上叶526为中心向上述下盘520的了另一端相缔结。上述一上盘511是通过上述上盘结缔孔517-1及上述下盘结缔孔527-2与上述下盘520结合而形成，上述二上盘512是以通过上述下盘缔结孔上517-2及缔结孔527与上述下盘520结合而形成。

参照图13，上述上盘510和下盘520是上述上盘510的下方和上述下盘520的上方相互分离而成。因此上述负载传感器610、620能正确的感知通过上盘510传达的向轴方向的负荷。

而且，上述上盘510是由上述下盘520的上叶526的突出部分组成。因此由上述轴承座法兰310开始传达的轴方向的负荷传至上述上盘510，再传至上述负荷传感器600，可以正确的感知来自向轴方向的负荷。

综上所述，用上述下盘520的上述下叶526免去过度的力的传达。

虽然图示没有明确的表现出来，但本发明是通过传感器的接收体现了随时监测向上述主轴100方向作用的轴方向负荷的数值。

因此，通过监视器，知道作用在上述主轴100上的轴方向的负荷，来调节作用在上述主轴100和轴承200之间的过载负荷。

而且，根据本发明，可以看到高速压电负荷传感器主轴的另一设备的配置体现。

主轴100；为使上述主轴100旋转，内圈210与上述主轴100外周面连接，轴承200；上述轴承200的外圈220被固定在轴承座300上；支撑向主轴100轴方向添加的轴承200的220过载负荷，通过和轴承200的外圈220接触，上述轴承座300和上述主轴100之间固定，和内侧面上述主轴100分离的感应圈500及感知作用在上述主轴100上的轴方向的负荷，由上述轴承座300的内部的负荷传感器600组成的；

参照图14，上述感应圈500是上述由轴承200的上述外圈220接触的上述轴承座300和主轴100之间固定而成的，内侧面与上述主轴100分离设置而成。

而且，感应圈500和主轴100间设有内领(inner collar)410′。内领410′与主轴100的外边面结合，和主轴100一起旋转。

而且，上述下盘520的上面也由相对位置的上叶526突出组成，上述上盘510是连接上述上叶526沿中心方向与上述下盘520的一侧连接形成圆弧形的一上盘511与上述下盘520的另一侧连接形成圆弧形的二上盘512。

上述下盘520上叶526中的任何一个，都可以向上述轴承200供给油的石油注射液入口526-1组成。

因此，上述感应圈500是可以支撑向上述主轴100上轴方向作用时上述轴承200的外圈220上施加的负荷的。

但是，由于上述主轴100的高速旋转时在上述轴承200上产生的震动和热，会导致产生在上述感应圈500上内置的向上述负荷传感器600影响的噪音。

也就是说，上述负荷传感器600以噪音的测量值来测定轴方向的负荷的就有可能降低其信赖性。

而且，通过以上上述感应圈500及负荷传感器600的查探及交换时上述轴承200和领400的作用的分析，由于拆分的困难所以作业也相当的困难，上面分解的上述轴承200其需要更换就有不能再次使用的缺点。

因此根据本发明高速主轴压电式负荷传感器，希望可以体现每一时刻的所有作用，上述感应圈500是由上述轴承座300以外的上述轴承座法兰310和主轴座700的之间构成的。随着主轴的高速旋转，在上述轴承200上发生的震动和热引起的噪音通过其内置的上述感应圈500减少对负荷传感器600影响。

而且，根据电子配置的构成，上述感应圈500再安装时，在上述轴承座300上插入感应圈500，在上述轴承座300主轴座700上插入后，通过结合数种缔结手段800有非常容易安装结合的优点。

而且，要承受在上述主轴100上作用的轴向的负荷，比与轴承上述200的外圈220接触的部分使与轴承座法兰310更相接触在上述感应圈500上设置更加敏感的传达轴方向里的上述负荷传感器600，因为在上述负荷传感器600上作用没有噪音，所以有上述负荷传感器600测定的轴方负荷值的信赖度的提升的优点。

另外，在上述感应圈500或者负荷传感器600的检测及更换时，限制上述几种缔结手段800轴上述承座300并从上述主轴座700里除去作用，因为可以分离上述感应圈500所以是检测和更换变得很容易，因为上述轴承200不能分解所以对上述轴承200再次更换时也是其特征之一。

本发明不只限于上述的事实，使用范围也极其地广泛，本发明的索赔依据是未经允许的所有以本发明领域知识为基础的所有作业人员。

Claims (9)

1.一种主轴(100)，其特征在于，上述主轴(100)是具有可旋转的机能，内圈(210)是与上述主轴(100)外圈结合的轴承(200)；上述轴承(200)的外圈(220)是固定装置轴承座(300)上；插入上述轴承座(300)结合成而成的上述主轴座(700)；根据在上述轴承座(300)的轴承座法兰(310)和上述主轴座(700)之间构成的数个缔结手段(800)结合而成向轴方向作用时支撑负荷的感应圈(500)；及包括在上述主轴(100)上作用轴方向负荷传感，及对上述传感器环(500)的内部作用的负荷传感器(600)为特征的配有高速主轴装置的压电式负荷传感器。

2.根据权利要求1所述的主轴(100)，其特征在于，

上述传感器环(500)是，上面和上述轴承座(300)接触，下面是与上述负载传感器(600)的上面接触的上盘(510)；及上面是和上述负载传感器(600)的下面接触，及和上述上盘(510)缔结的下盘(520)；包含了并形成了以上特征的配有高速主轴装置的压电式负荷传感器。

3.根据权利要求2所述的主轴(100)，其特征在于，

在上述下盘(520)的上面的上述负载传感器(600)承载的传感器装置(521-1，521-2)及上述负载传感器(600)的传感器线装置，与以上述传感装置(521-1，521-2)连接的传感器线装置(522-1，522-2)形成为特征的配有高速主轴装置的压电式负荷传感器。

4.根据权利要求3所述的主轴(100)，其特征在于，

有在上述下盘(520)的下面的边缘位置突出的下叶(524)，

通过上述下盘(520)上的上述负载传感器(600)的传感器线，在与上端开口的上述传感器线装置(522-1，522-2)连通之后，在以下端开口的上述下盘(520)的下面位置的第一部分传感器线装置(523-1，523-2)形成为特征的配有高速主轴装置的压电式负荷传感器。

5.根据权利要求4所述的主轴(100)，其特征在于，

与通过上述下盘(520)的下叶(524)的上述第一部分传感器线装置(523-1，523-2)而引出的上述负载传感器(600)的传感器线，以通过内侧面与外测面的第二部分传感器线装置(524-1)为特征的配有高速主轴装置的压电式负荷传感器。

6.根据权利要求3或4所述的主轴(100)，其特征在于，

上述传感器装置(521-1，521-2)包括相互分离而形成的第一部分传感器装置(521-1)及第二部分传感器装置(521-2)两部分，

上述传感器线装置(522-1，522-2)的一端与上述第一部分传感器装置(521-1)相连，另一端向上述第二部分传感器装置(521-2)方向延伸后，与上述下盘(520)的上面外侧的边缘位置的第一部分传感器线装置(522-1)及与其一端上述第二部分传感器线装置(521-2)相连，另一端向上述第一部分传感器装置(521-1)方向延伸后与上述下盘(520)的上面内侧边缘位置的第二部分传感器线装置(522-2)两部分，

包含以上述第一部分传感器线装置(523-1，523-2)是从上述第一部分传感器线装置(521-1)开始向上述下盘(520)的下面上述下盘(520)的下方倾斜形成的第1-1部分装置传感器线(523-1)及从上述第二部分装置传感器线(522-2)开始向上述下盘(520)的下面上述下盘(520)的下方竖直形成的第1-2部分装置传感器线两部分，

包含以上述负载传感器(600)是在上述第一部分传感器线装置(521-1)上装置的第一部分负载传感器(610)及上述第二部分负载传感器(521-2)上装置的第二部分负载传感器(620)的配有高速主轴装置的压电式负荷传感器。

7.一种主轴(100)，其特征在于，上述主轴(100)是具有可旋转的机能，内圈(210)是与上述主轴(100)外圈结合的轴承(200)；上述轴承(200)的外圈(220)是固定装置机架(300)；在上述主轴(100)上轴方向负荷作用时，支持被添到上述主轴(200)的外圈(220)的轴向负荷，与上述主轴(200)的外圈(220)接触后，上述机架(300)与上述主轴(100)之间固定，内侧面是设置有使和上述主轴(100)分离的上述传感器环(500)；及以包括检测在主轴(100)上作用轴方向负荷传感，及对传感器环(500)内部作用的负荷传感器(600)为特征的配有高速主轴装置的压电式负荷传感器。

8.根据权利要求7所述的主轴(100)，其特征在于，

在权利要求2与权利要求6的任意一项中，上述下盘(520)的上面是互相相对的位置的上叶(526)突出形成的，上述上盘(510)是以上述互相相对的位置的上叶(526)为中心的与上述下盘(520)的一侧连接的圆弧形的一上盘(511)及以与上述上盘(520)的另一端连接的弧形的二上盘(512)为特征的配有高速主轴装置的压电式负荷传感器。

9.根据权利要求7所述的主轴(100)，其特征在于，

以在上述下盘(520)的上叶(526)中的任何一个中，为对上述轴承(200)的供应的石油注射入口(526-1)为特征的配有高速主轴装置的压电式负荷传感器。

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