CZ2018391A3 - Device for measuring the deformation of a withdrawable spindle - Google Patents
Device for measuring the deformation of a withdrawable spindle Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2018391A3 CZ2018391A3 CZ2018-391A CZ2018391A CZ2018391A3 CZ 2018391 A3 CZ2018391 A3 CZ 2018391A3 CZ 2018391 A CZ2018391 A CZ 2018391A CZ 2018391 A3 CZ2018391 A3 CZ 2018391A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- spindle
- rod
- deformation
- measuring
- free end
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/04—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving
- G01B11/043—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving for measuring length
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/02—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/02—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B5/04—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving
- G01B5/043—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving for measuring length
Abstract
Zařízení pro odměřování deformace výsuvného vřetene (1), obsahující tyč (2) s teplotní roztažností rozdílnou od vřetena (1), kde tyč (2) je umístěna mimo osu rotace vřetena (1), ve stěně vřetena (1), přičemž je na jedné straně do vřetena (1) pevně vetknuta. Tyč (2) je po délce zajištěna vedením (3) a na druhém volném konci tyče (2) se nalézá čidlo (4), které je propojeno s řídicím systémem.Apparatus for measuring deformation of an extendable spindle (1), comprising a rod (2) having a thermal expansion different from the spindle (1), wherein the rod (2) is located outside the axis of rotation of the spindle (1); firmly clamped into one side of the spindle (1). The rod (2) is longitudinally secured by a guide (3) and at the other free end of the rod (2) there is a sensor (4) which is connected to the control system.
Description
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
V současné době se používají na obráběcích strojích různé druhy úprav, či zařízení, jejichž účelem je zmírnit deformace vřetene, které jsou způsobena mechanickým a/nebo teplotním zatížením, aby tato zařízení, úpravy plnila správně svojí funkci, musí být deformace přesně změřena. Přesné měření deformace vřetene je obtížné a provádí se jak nepřímými, tak přímými metodami. Nepřímé metody jsou nepřesné, a proto nejsou již tolik používané.Various types of treatments or devices are currently used in machine tools to alleviate spindle deformations caused by mechanical and / or thermal stresses, in order for these treatments to function properly, the deformation must be accurately measured. Accurate measurement of spindle deformation is difficult and is done by both indirect and direct methods. Indirect methods are inaccurate and are therefore less widely used.
Dosavadní stav techniky představují patentové spisy jako CZ 301976, EP/CZ 1651384, DE 10348568 a další. Spis CZ 301976 pojednává o zařízení pro kompenzaci teplotní dilatace pinoly.The prior art is represented by patents such as CZ 301976, EP / CZ 1651384, DE 10348568 and others. CZ 301976 describes a device for compensating the thermal expansion of the quill.
V pinole se nachází centrální dutina, v jejíž ose je uložena měřicí tyč z materiálu s minimální teplotní roztažností, která je na jednom konci do pinoly uložená a na druhém volně vyvedena ven. Proti konci tyče vyvedenému ven se nalézá bezdotykové polohové čidlo, které je propojeno s řídicím ústrojím. Spis EP/CZ 1651384 funguje na obdobném principu, měřicí tyč/trubka má jiný součinitel roztažností než pinola, ale čidla zjišťují délkové změny pinoly vůči, měřicí tyči/trubce. Měřicí tyč/trubka je uložena v ložiscích uprostřed pinoly. Předmět patentového spisu DE 10348568 funguje opět na podobném principu, kdy je tyč s jinou teplotní roztažností vedená osou pinole/vrtací tyče a pomocí čidel na vnějším konci je měřena změna.In the quill there is a central cavity, in the axis of which there is a measuring rod made of a material with minimal thermal expansion, which at one end is placed in the quill and freely led out on the other. A proximity sensor is connected opposite the end of the rod and is connected to the control device. EP / CZ 1651384 operates on a similar principle, the measuring rod / tube having a different coefficient of expansion than the quill, but the sensors detect the length changes of the quill relative to the measuring rod / tube. The measuring rod / tube is mounted in bearings in the center of the quill. The subject matter of DE 10348568 again operates on a similar principle in which a rod of different thermal expansion is guided by the quill / drill rod axis and the change is measured by means of sensors at the outer end.
Zařízení pracující na přímém odměřování deformace je popsáno ve spisu US 3045510. V navrženém zařízení je měřicí tyč vyrobena z materiálu s minimální teplotní roztažností, jako příklad je zmíněn invar, a tato tyč je pevně uchycena na konci pinoly blízko roviny čela vřetena. Měřicí tyč jev několika bodech radiálně uložena, druhý konec měřicí tyče je volný a opatřen ozubením, které je v záběru s pastorkem umístěným na hřídeli snímače natočení. Snímač natočení je uchycen ve vřeteníku. Posun měřicí tyče je vyhodnocen ze změřeného natočení a zpětnovazebně zaslán do řídicího systému pro kompenzaci vyhodnoceného posunutí. Nevýhodou tohoto zařízení je možnost měření deformace pouze nerotujících částí, např. teplotní deformace pinoly, a nikoli přímé měření deformace rotujícího vřetena. Rozdíl mezi změřenou deformací pinoly a celkovou deformací v místě nástroje, tedy včetně deformace vřetena, může být významný a dále se zvyšuje u strojů s výsuvným vřetenem, na které je předkládané řešení zejména zaměřeno.An apparatus working on direct deformation measurement is described in US 3045510. In the proposed apparatus, the measuring rod is made of a material with minimal thermal expansion, such as invar, and the rod is firmly attached at the end of the quill near the plane of the spindle face. The measuring rod is radially supported at several points, the other end of the measuring rod being free and provided with a toothing which engages a pinion located on the shaft of the rotation sensor. The encoder is mounted in the headstock. The displacement of the measuring rod is evaluated from the measured rotation and sent back to the control system to compensate for the evaluated displacement. The disadvantage of this device is the possibility to measure the deformation of only the non-rotating parts, for example the thermal deformation of the quill, and not the direct measurement of the deformation of the rotating spindle. The difference between the measured deformation of the quill and the total deformation at the tool location, including the spindle deformation, can be significant and further increases with the retractable spindle machines to which the present solution is particularly directed.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Podstatou tohoto vynálezu je inprocesní měření deformace rotujícího výsuvného vřetene, ve kterém je přímou metodou měřena jeho lineární deformace za plného provozu. Deformace může být způsobena teplotním a/nebo mechanickým zatížením. Novost tohoto řešení spočívá v umístění měřicího zařízení mimo osu rotace vřetene a tím uvolnění středu vřetene pro další technologie. Navržené měřicí zařízení využívá kompletně bezdrátového řešení pro přenos informace a napájení.The subject of the present invention is an in-process measurement of the deformation of a rotating extendable spindle in which its linear deformation under full operation is measured by a direct method. Deformation may be caused by thermal and / or mechanical loads. The novelty of this solution lies in placing the measuring device off the axis of rotation of the spindle and thus releasing the center of the spindle for other technologies. The proposed measuring device utilizes a completely wireless solution for the transmission of information and power.
Zásadní výhodu v porovnání se známými řešeními přímého měření deformace představuje umístění měřicího zařízení mimo osu rotace vřetene. V ose rotace tak zůstává volný prostor pro zajištění technické a technologické funkcionality vřetene obráběcího stroje např. přívod médií nebo umístění upínacího systému pracovních nástrojů. Další výhodou je kompletně bezdrátové provedení měřicího zařízení, kdy nemusí být řešeny napájecí ani signálové kabely, jejichžA major advantage over the known direct deformation measurement solutions is the location of the measuring device off the axis of rotation of the spindle. Thus, there is free space in the axis of rotation to ensure the technical and technological functionality of the machine tool spindle, for example, the supply of media or the location of the work tool clamping system. Another advantage is the completely wireless design of the measuring device, which does not have to be solved power or signal cables whose
- 1 CZ 2018 - 391 A3 uložení u rotačně se pohybujících těles může představovat složité konstrukční řešení. Měřicí tyč z materiálu s nízkou teplotní roztažností je pomocí předepnuté pružiny namáhána pouze na tah, takže nemůže dojít k jejímu vzpříčení, které by negativně ovlivnilo přesnost měření. Navíc je pro eliminaci vlivu odstředivých sil a snížení pasivních odporů měřicí tyč uložena pomocí soustavy lineárních valivých pouzder.A3 bearings in rotating bodies can be a complex construction solution. The measuring rod made of a material with low thermal expansion is only subjected to tension by means of a preloaded spring, so that it cannot become jammed, which would adversely affect the measurement accuracy. In addition, in order to eliminate the effects of centrifugal forces and reduce passive resistance, the measuring rod is supported by a set of linear rolling bushings.
Přídavné zařízení pro odměřování deformace je tvořeno tak, že do rotujícího výsuvného vřetene je vložena tyč vyrobená z materiálu s minimální délkovou roztažností - součinitel teplotní délkové roztažností 0,005 až 0,010 x ΙΟ-3 K1. Tato tyč je na volném konci vřetene pevně vetknuta a po délce vřetene uchycena v lineárních valivých vedeních pro kompenzaci odstředivých sil. Druhý konec tyče na straně uložení vřetene do smykadla stroje je pouze radiálně podepřen pomocí valivých vedení a v jeho blízkosti je čidlem odměřováno posunutí tohoto volného konce tyče vůči tělu vřetene. Volný konec tyče je předepnutou pružinou namáhán na tah, aby nemohlo dojít ke vzpříčení tyče. Signál z čidla délkového posunutí je odeslán bezdrátově do řídicího systému, který může na základě této informace provést korekci vysunutí rotujícího vřetene.The additional device for measuring the deformation is formed by inserting into the rotating slide spindle a bar made of a material with minimum length expansion - a coefficient of thermal length expansion of 0.005 to 0.010 x ΙΟ -3 K 1 . This bar is firmly fixed at the free end of the spindle and is mounted along the length of the spindle in linear rolling guides to compensate for centrifugal forces. The other end of the rod on the side of the spindle bearing in the slider of the machine is only radially supported by rolling guides and in its proximity the displacement of this free end of the rod relative to the spindle body is measured by the sensor. The free end of the bar is subjected to tension by a biased spring to prevent the bar from jamming. The signal from the longitudinal displacement sensor is transmitted wirelessly to the control system, which can, based on this information, correct the extension of the rotating spindle.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Vynález je dále zobrazen na přiložených výkresech, kde se na Obr. 1 nachází schéma navrženého přídavného zařízení pro měření deformace.The invention is further illustrated in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a diagram of a proposed additional deformation measuring device.
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Zařízení pro odměřování deformace výsuvného vřetene je zobrazeno na Obr. 1. Do stěny výsuvného vřetene 1 s centrální dutinou je vložena tyč 2, ta je vyrobená z materiálu s minimální délkovou roztažností. Tato tyč 2 je na volném konci vřetene 1 pevně vetknuta a po délce vřetene 1. uchycena v lineárních valivých vedeních 3. Druhý konec tyče 2 na straně uložení vřetene 1 do smykadla stroje je pouze radiálně podepřen pomocí valivých vedení 3 a v jeho blízkosti je čidlem 4 odměřováno posunutí tohoto volného konce tyče 2 vůči tělu vřetene 1. Volný konec tyče 2 je předepnutou pružinou 5 namáhán na tah, aby nemohlo dojít ke vzpříčení tyče 2. Signál z čidla 4 délkového posunutí je odeslán bezdrátově do řídicího systému, který může na základě této informace provést korekci vysunutí rotujícího vřetene 3.The extensible spindle deformation measuring device is shown in FIG. 1. A rod 2, which is made of a material with a minimum length of expansion, is inserted into the wall of the retractable spindle 1 with the central cavity. This bar 2 is firmly fixed at the free end of the spindle 1 and is fixed in the linear rolling guides 3 along the length of the spindle 1. The other end of the bar 2 on the side of the spindle 1 in the machine slide is only radially supported by the rolling guides 3. 4, the displacement of this free end of the rod 2 relative to the body of the spindle 1 is measured. The free end of the rod 2 is subjected to tension by a biased spring 5 to prevent jamming of the rod 2. The signal from the longitudinal displacement sensor 4 is transmitted wirelessly to the control system. to correct this by extending the rotating spindle 3.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Navržený vynález umožňuje přímé měření deformace vřetene způsobené dilatací a/nebo mechanickým zatěžováním za jeho provozu. Tento vynález nalezne uplatnění např. u horizontálních vyvrtávacích strojů.The proposed invention allows direct measurement of the deformation of the spindle caused by dilatation and / or mechanical loading during its operation. The present invention finds application, for example, in horizontal boring machines.
PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-391A CZ2018391A3 (en) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | Device for measuring the deformation of a withdrawable spindle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-391A CZ2018391A3 (en) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | Device for measuring the deformation of a withdrawable spindle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307970B6 CZ307970B6 (en) | 2019-09-18 |
| CZ2018391A3 true CZ2018391A3 (en) | 2019-09-18 |
Family
ID=67903499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-391A CZ2018391A3 (en) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | Device for measuring the deformation of a withdrawable spindle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2018391A3 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308840B6 (en) * | 2019-12-19 | 2021-06-30 | Západočeská Univerzita V Plzni | Device for determining the temperature longitudinal expansion of a machine tool spindle |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3045510A (en) * | 1959-12-14 | 1962-07-24 | Kearney & Trecker Corp | Machine slide position error sensing and compensating mechanism |
| ITTV20020133A1 (en) * | 2002-11-04 | 2004-05-05 | Pama Spa | DEVICE FOR MEASURING AND COMPENSATING VARIATIONS IN THE LENGTH, WITH THE TEMPERATURE, OF ORGANS OF A MACHINE TOOL |
| DE10329590B3 (en) * | 2003-07-02 | 2005-03-03 | Union Werkzeugmaschinen Gmbh Chemnitz | tool spindle sleeve |
| CZ301976B6 (en) * | 2006-08-22 | 2010-08-18 | Bartoš@Jaroslav | Device for compensating quill thermal expansion |
| ITMI20061928A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-07 | Camozzi Machine Tools S P A | DEVICE FOR DETECTION OF THERMAL DEFORMATIONS OF A MANDREL OF A MACHINE TOOL |
-
2018
- 2018-08-02 CZ CZ2018-391A patent/CZ2018391A3/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ307970B6 (en) | 2019-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101344892B1 (en) | Machine tool | |
| JP5113086B2 (en) | Method and apparatus for correcting displacement of machine tool | |
| US8186249B2 (en) | Three point turning machine | |
| EP2492065B1 (en) | Force and normality sensing for end effector clamp | |
| US4808048A (en) | Method and apparatus for error compensation | |
| US20140213148A1 (en) | Machine tool and method for measuring a workpiece | |
| EP2781303B1 (en) | Machine tool | |
| CN104024787A (en) | Device for measuring an internal or external profile of a tubular component | |
| ITBO20000113A1 (en) | PIN DIAMETER CONTROL EQUIPMENT. | |
| CZ2018391A3 (en) | Device for measuring the deformation of a withdrawable spindle | |
| ES2383616T3 (en) | Pre- and post-process calibration of drills using a rectification feed system equipped with feed force detector | |
| ES2443877T3 (en) | Procedure for determining the position of a tool | |
| US20060194636A1 (en) | Spindle sleeve for a machine tool | |
| US8132335B2 (en) | Apparatus for checking the accuracy of a circular path of a machine tool performed by a work spindle and/or a machine table | |
| KR100408794B1 (en) | Method of detecting grinding residual amount and apparatus thereof | |
| CN101262979A (en) | Method and device for adjusting the fitting depth of a tool in a tool-holder | |
| IT202000011857A1 (en) | EQUIPMENT FOR ZEROING, CALIBRATION AND MEASUREMENT OF MEASURING INSTRUMENTS | |
| CN112384320B (en) | Inner shaft machining tool | |
| US6189375B1 (en) | Driving arrangement for measuring instruments, and measuring instrument incorporating same | |
| RU2729245C1 (en) | Machine for measuring linear movements of movable member of machine tool | |
| RU2453400C2 (en) | Lathe heat errors compensator | |
| US3494041A (en) | Measuring device for engaging abrasive surfaces | |
| CN216432806U (en) | Pipeline measuring apparatu in steel pipe | |
| KR101471720B1 (en) | Device for detecting material jam and working machine having the same | |
| CZ290505B6 (en) | Device for compensating thermal expansion of machine tool spindle |