JP2002337049A - 軸推力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種長さに対応する際に余分な部品を用いる
ことなく段取替え時間を短縮して軸推力測定を行うこと
のできる軸推力測定装置を提供する。 【解決手段】 シリンダ１内に軸方向に進退自在にピス
トン３を嵌挿し、このピストン３のピストンロッド４を
シリンダ１から突出させ、またシリンダ１内に油５を充
填封入する。シリンダとピストンロッド４の両端面を押
圧挟持して軸方向の推力をシリンダ１に接続した圧力セ
ンサ７の測定値とシリンダ１の断面積とを乗じて求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は棒状体を挟持する場
合の挟持力としての軸方向推力を測定する装置であっ
て、特に工作機械の円筒研削盤において心押台の心押推
力を測定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】研削盤においては高精度な仕上げ加工が
要求される。そのため主軸センタと心押センタとでワー
クを挟み支持した場合、心押センタにてワークを主軸セ
ンタ側に押圧して、ワークに推力を与えワークをがたつ
きなく支持するようにしている。この場合推力はワーク
の大きさや研削加工条件等によって調整するものであ
る。通常、研削盤の心押台では心押センタが推力調整可
能にばねで支持されている。この通常の心押台の例を図
２にもとづいて説明する。

【０００３】心押台本体１０１には心押スリーブ１０２
が軸線方向に進退可能に嵌挿されていて、心押スリーブ
１０２の先端には中心にワークを直接支持する心押セン
タ１０３が装着されている。心押スリーブ１０２の後端
部には中心に盲穴１０２ａが穿設されていて、圧縮ばね
１０４が挿入されている。心押スリーブ１０２の後端面
には心押スリーブ１０２と同心の穴を有した回り止め用
のアーム１０５が取着されている。

【０００４】心押台本体１０１の後部外端面には心押ス
リーブ１０２と同心に外側シリンダ本体１０６が取着さ
れている。外側シリンダ本体１０６内にはリング状のピ
ストン１０７が挿入されていて、ピストン１０７のリン
グ状外周面が外側シリンダ本体１０６の内周面と摺接し
ている。リング状のピストン１０７には心押スリーブ１
０２側にスリーブ状のピストンロッド１０８が設けられ
ている。ピストンロッド１０８の先端部分はアーム１０
５の穴を貫通していて、ピストンロッド１０８の先端の
フランジ部１０８ａがアーム１０５の前端面と係合して
いる。

【０００５】外側シリンダ本体１０６の後端面にはピス
トン１０７のリング状内周面と摺接する外周面を有した
中空状の内側シリンダ本体１０９が取着されている。内
側シリンダ本体１０９の中空穴内には、中空穴に間隙を
有してねじ軸１１０が挿入されていて、スリーブ状のピ
ストンロッド１０８と螺合している。ねじ軸１１０の先
端のフランジ部の前端面は圧縮ばね１０４の後端面と接
触していて、ねじ軸１１０を回して圧縮ばね１０４のば
ね力を所要の設定値に調整する。

【０００６】従って圧縮ばね１０４の後方へのばね力に
よりねじ軸１１０が後方に押圧され、螺合部分を介して
ピストンロッド１０８を後方に押圧してピストンロッド
１０８のフランジ部１０８ａを回り止め用のアーム１０
５の前端面に圧接させる。即ちピストンロッド１０８，
ピストン１０７，アーム１０５及び心押スリーブ１０２
は一体的に軸方向移動を行う。

【０００７】〔作用〕外側シリンダ１０６と内側シリン
ダ１０９とで形成されるシリンダ後室に圧力流体を供給
して、心押センタ１０３がワーク後端面のセンタ穴に当
接するようリング状のピストン１０７を前進させる。ピ
ストン１０７の前進に伴ってピストンロッド１０８とこ
のピストンロッド１０８に螺合しているねじ軸１１０が
前進し、圧縮ばね１０４を介して心押スリーブ１０２，
心押センタ１０３，アーム１０５が前進する。そして心
押センタの尖端がワーク後端面のセンタ穴内に挿入され
て当接する。

【０００８】その後更にピストン１０７を前進させる
と、心押センタ１０３，心押スリーブ１０２，アーム１
０５はワークによって前進を阻止されているため、ピス
トン１０７，ピストンロッド１０８，ねじ軸１１０が前
進し、設定されているばね力に対し更に圧縮ばね１０４
を撓ませてばね力を増大させることになる。そしてピス
トンロッド１０８のフランジ部１０８ａの後端面とアー
ム１０５の前端面との間に間隙が生じる。圧縮ばね１０
４を撓ませたことにより発生する増大したばね力により
ワークにセンタ推力が与えられる。圧縮ばね１０４のば
ね力はねじ軸１１０を回転させてねじ軸１１０とピスト
ンロッド１０８との螺合位置を変更することにより調整
される。

【０００９】上記のような従来の心押台では構造が複雑
で心押推力を設定する操作が困難であった。そして細い
ワークに対しセンタ推力が強過ぎると、ワークが主軸セ
ンタと心押センタとの間で曲がることになり、ワークが
なわとび状に回転し円筒度や真円度等の寸法精度に悪影
響を与えることになる。また研削加工中に研削熱により
ワークが軸方向に伸びると、心押センタを心押台側に押
すことになる。このとき圧縮ばねが撓み、ワークの延び
が吸収されるが、心押推力が増大することにより一層ワ
ークが曲げられる。そこで心押推力を微調整して設定す
ることが望まれるが、心押スリーブと心押台本体との摺
動抵抗により希望する推力を生じさせることが困難であ
る。

【００１０】また剛性の高いワークを高速高馬力にて高
能率に研削加工する場合には研削抵抗に耐えるセンタ推
力が必要となる。そこで圧縮ばねのばね力を大きな値に
設定するのであるが、ごみの噛み込み等で心押スリーブ
の動きが悪くなると、必要な推力が得られなくなり、ワ
ークが心押センタから抜けてがたついて加工精度不良と
なったり、心押センタから脱落してワークが飛び出す危
険な状態になることもある。

【００１１】この不都合を解決するために細いワークや
剛性の高いワークを研削加工する場合、初品加工前に心
押推力の計測をしていた。心押推力の計測は従来テスト
ピース２０１として図３に示すように丸棒鋼材２０２に
対して圧電素子２０３を軸方向にサンドイッチ状に重ね
合わせたものを用い、主軸センタ２０４と心押センタ２
０５間に挟み支持させて、圧電素子２０３に発生する電
圧を電圧計２０６にて測定することにより行っていた。

【００１２】

【発明の解決しようとする課題】従来の技術で述べたテ
ストピースによる心押推力の測定では、ワークの長さに
応じてテストピースを準備せねばならず、ワークの長さ
に応じてテストピースを作りなおす必要があり、都度テ
ストピースを作成するための時間と手間を要するという
問題を有していた。また、単一のテストピースにて心押
推力を測定し、ワークの長さに応じて心押台を移動させ
ることも考えられるが、心押台を移動させると心押台を
載置しているテーブルと心押台との間にごみが噛み込
み、研削加工時にワークがテーパ状に研削されることが
あり研削精度が悪くなるという問題があった。そして、
この研削精度を向上させるには清掃を行い、その後試し
研削を行わねばならないため作業が煩雑になるという問
題を有していた。本発明は従来技術の有するこのような
問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
はワークの長さが変わっても余分な部品を用意すること
なく、段取替えの時間を短縮して軸推力測定を行うこと
のできる軸推力測定装置を提供しようとするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載された本発明の軸推力測定装置は、断
面積が既知であるシリンダと、該シリンダ内に嵌挿され
軸方向に進退自在なピストンと、該ピストンに固着され
前記シリンダから一端を突出させているピストンロッド
と、前記シリンダ内の前記ピストンロッドと反対側のシ
リンダ室内に充填封入された非圧縮性流体と、前記シリ
ンダ内の前記ピストンロッドと反対側の前記シリンダ室
に接続され前記非圧縮性流体のシリンダ内圧力を測定す
る圧力センサとからなり、前記シリンダと前記ピストン
ロッドの両端面を押圧挟持した軸方向の推力を前記圧力
センサの測定値と前記シリンダの断面積とを乗じて求め
ることが可能なように構成されたものである。

【００１４】請求項１の装置によれば、シリンダ内に非
圧縮性流体を充填封入し、シリンダ及びピストンロッド
を軸方向に押圧挟持して非圧縮性流体のシリンダ内圧力
を圧力センサにより測定するようになしたので、シリン
ダ内に充填封入する非圧縮性流体の量を変更することに
より各種長さのワークに用意に対応することが出来る。
そして各種長さに対応する段取替えの時間を短縮するこ
とが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
もとづいて説明する。図１は本発明の軸推力測定装置の
説明図である。シリンダ本体１は断面積が既知であって
図１で右方に開口していて、この開口部に蓋２が固着さ
れている。シリンダ本体１内にはピストン３が軸線方向
に進退可能に嵌挿されている。ピストン３にはピストン
ロッド４が右方に伸びていて、蓋２の軸方向中心位置に
穿設された挿通穴２ａから右方に突出している。蓋２に
は挿通穴２ａとずれた位置にシリンダ右室に通じる空気
抜き穴２ｂが穿設されている。

【００１６】また、図１において、シリンダ本体１の左
外側端面とピストンロッド４の右外側端面とには軸心線
を一致させてそれぞれセンタ穴１ａ及び４ａが形成され
ている。更にシリンダ本体１にはシリンダ左室に通じシ
リンダ左室内に非圧縮性流体５を流入させる流入口１ｂ
が穿設されていて、この流入口１ｂにはシリンダ左室内
の非圧縮性流体５が流出することを防ぐために栓６が設
けられている。

【００１７】更にシリンダ左室に連通して非圧縮性流体
５の流体圧力を計測する圧力センサ７がシリンダ本体１
に一体に或いは別位置に設けられている。本発明の軸推
力測定装置に用いられる非圧縮性流体５としては防錆や
入手性の容易なことから主に油が用いられる。

【００１８】〔作用〕本発明の軸推力測定装置を図示し
ない油タンクに浸し、栓６を取り外す。ピストンロッド
４を手動操作で進退させ、シリンダ本体１の左室内に油
を流入させる。シリンダ本体１のセンタ穴１ａとピスト
ンロッド４のセンタ穴４ａとの距離が研削加工を行うワ
ークのセンタ穴間距離と等しくなったときシリンダ本体
１の流入口１ｂに栓６を取り付けて、油をシリンダ本体
１の左室内に充填封入する。この状態で本装置を主軸セ
ンタ１１と心押センタ１２とで挟持し、心押センタ１２
をわずかに前進させて圧力センサ７によりシリンダ左室
内に充填封入された油の圧力を読み取る。

【００１９】そして圧力センサ７に示された単位面積当
たりの油の圧力とシリンダ本体１の左室の既知の断面積
とを乗じることにより心押推力を求める。この操作によ
って実際の研削加工時における所望の心押推力を得るた
めの心押センタの位置を決定する。ワークの長さが変更
された場合にはシリンダ左室内に充填封入させる油の量
を変更することにより対応させる。尚、シリンダ左室内
に油を充填封入させるには上記方法以外に図示しないポ
ンプを用いてもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明の装置は上述のように構成されて
いるので、次に記載する効果を奏する。請求項１の装置
はシリンダ内に非圧縮性流体を充填封入し、シリンダ及
びピストンロッドを軸方向に押圧挟持して非圧縮性流体
のシリンダ内圧力を圧力センサにより計測するようにな
したので、シリンダ内に充填封入する非圧縮性流体の量
を変更することにより各種長さのワークに容易に対応す
ることが出来る。そして各種長さに対応する段取替えの
時間を短縮することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軸推力測定装置の説明図である。

【図２】従来技術の心押推力調整装置付心押台の説明図
である。

【図３】従来技術の軸推力測定用のテストピースの説明
図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ３ ピストン ４ ピストンロッド ５ 油 ７ 圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面積が既知であるシリンダと、該シリ
   ンダ内に嵌挿され軸方向に進退自在なピストンと、該ピ
   ストンに固着され前記シリンダから一端を突出させてい
   るピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンロ
   ッドと反対側のシリンダ室内に充填封入された非圧縮性
   流体と、前記シリンダ内の前記ピストンロッドと反対側
   の前記シリンダ室に接続され前記非圧縮性流体のシリン
   ダ内圧力を測定する圧力センサとからなり、前記シリン
   ダと前記ピストンロッドの両端面を押圧挟持した軸方向
   の推力を前記圧力センサの測定値と前記シリンダの断面
   積とを乗じて求めることが可能なように構成されたこと
   を特徴とする軸推力測定装置。