JP2007524820A - スピンドル検査の装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野
本発明は回転スピンドルに関し、より特定的にはスピンドルを検査するための装置および方法に関する。
スピンドルは、回転運動を生成するおよび/または伝達するための機構を与えるための幅広い種類の機械において用いられる。1つの典型的なスピンドルは、軸に結合された電動機を含む。モータおよび軸は、ハウジングに装着され、軸のうちの少なくとも一方の端部は工具に接続するためにハウジングから延在する。軸受、ブッシングおよびスペーサを、ハウジングにおける軸の位置を維持するために用いることができる。モータは、軸、したがって工具を回転させるために用いられる。たとえば、切削ビット等の工具は、軸に接続することができ、スピンドルは、構造材料を機械加工するためにコンピュータ数値制御(CNC)機械装置等の高速機械加工装置において用いることができる。代わりに、スピンドルは、モータ等の外部の回転装置と連動して、およびモータがハウジング内に設けられない状態で、用いることができる。したがって、スピンドルは軸を含むことができ、この軸は、たとえば、軸が自由に回転可能になるように軸を支持するための軸受またはブッシングを有するハウジングにおいて装着される。
力計は検査装置の費用を増加させる。さらに、動力計は、スピンドルの効果に影響する他の要因を測定または検査しない。たとえば、スピンドルは、典型的な動作の間に、検査中に与えられない側面荷重または軸方向荷重にさらされる恐れがある。このような負荷は、スピンドルの動作寿命および効果を実質的に減じる恐れがある。さらに、典型的な動作において、スピンドルは、たとえば、加工物上の工具の歯または切刃の衝撃に同調した、振動または他の周期的な力にさらされ得る。検査中に動力計によって与えられないか、または測定されないこれらの振動または他の周期的な力は、スピンドルの動作および寿命に実質的に影響を与えることにより、検査の精度が減じられる可能性がある。
本発明は、スピンドルを検査するための、向上した装置および方法を提供する。この装置は回転負荷装置を含み、この回転負荷装置は、軸を介してスピンドルに接続されて、回転負荷装置が、スピンドルを回転させるか、またはスピンドルの回転に抵抗することによって、スピンドルに回転可能に負荷をかけるように構成される。さらに、線形負荷装置は、予め定められた負荷を軸に与えるように構成されて、線形負荷が少なくとも部分的にスピンドルに伝達されるようにする。
タを検出することができる。
ここで本発明は添付の図面を参照して以下でより完全に説明され、本発明のすべてではない、いくつかの実施例が示される。実際に、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書中で述べられる実施例に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施例は、この開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。同じ番号は全体を通して同じ要素を示す。
に延在する単一の構造とすることができ、または軸14は、一般に同軸である多数の接続された部分から形成することもできる。たとえば、図2に示されるように、第1の軸部材14aは、スピンドル20と線形負荷装置40との間に延在し、第2の軸部材14bは、線形負荷装置40と回転負荷装置30との間に延在する。軸部材14a,14bの間、第2の軸部材14bと回転負荷装置30との間、および第1の軸部材14aとスピンドル20との間の接続は、キー接続、スレッド接続、圧入接続、ボルト結合等とすることができる。たとえば、スピンドル20の典型的な接続部21を受けるための接続解除可能コネクタ15を軸部材14a上に設けることができる。コネクタ15は、異なるサイズのスピンドル20を収容するために調整可能とすることもできる。
アクチュエータとすることができる。回転可能に作動される負荷装置30は、たとえば、回転アクチュエータを含まないスピンドルを回転させるために、用いることができる。代わりに、回転負荷装置30は、機械摩擦抵抗装置または油圧もしくは空気圧の抵抗装置とすることができる。このような抵抗回転負荷装置30は、典型的な動作の間に、スピンドル20に与えられる抵抗負荷、たとえば、機械加工作業の間に工具およびスピンドル20に与えられる回転可能抵抗負荷を刺激するために用いることができる。図2に示される回転負荷装置30は、回転運動を電気エネルギに変換するように構成された発電機として機能する電気動力計である。これによって生成された電気エネルギを用いて、スピンドル20または装置10の他の構成要素に電源を入れることができ、これにより装置10の動作に必要とされる正味の電力を減じ、装置10の全体的な効率性を増加させる。さらに、動力計または他の回転負荷装置30は、負荷装置30の速度、トルク、振動および他の条件に関するデータを生成することもできる。
。たとえば、回転負荷装置30および線形負荷装置40は、典型的な機械加工、切断、穴あけ、または他の動作の間に、スピンドル20に与えられる負荷の大きさの特性である回転負荷および線形負荷を与えるように構成することができる。さらに、軸14上の線形負荷の方向および作用点は、スピンドル20の寸法およびスピンドル20とともに用いられる機器に従って決定することができる。たとえば、材料を切断するための切断ホイールを回転させるためにスピンドル20が用いられる場合、線形負荷は、切断ホイールの装着位置と一致する点で横方向に与えることができる。代わりに、穴を形成するために材料へと軸方向に促される穴あけ工具を回転させるためにスピンドル20が用いられる場合、線形負荷はこのようなプランジ動作の間に、穴あけ工具を通して伝達される力を刺激するために軸方向に与えることができる。同様に、軸方向および横方向の双方の線形負荷を与えて、スピンドル20に傾斜した負荷をもたらすことができる。
Claims (32)
- スピンドルを検査するための装置であって、
回転負荷装置と、
回転負荷装置がスピンドルに回転可能に負荷をかけるために構成されるように、軸方向に延在し、かつ回転負荷装置およびスピンドルを回転可能に接続する軸と、
予め定められた線形負荷を予め定められた方向で軸に与えることにより、スピンドルに線形に負荷をかけるために構成された線形負荷装置とを含む、装置。 - 線形負荷装置は、回転子と固定子とを有する磁気軸受であり、回転子はスピンドルとともに回転するように構成され、固定子は少なくとも部分的に回転子の周りで円周方向に延在し、回転子および固定子は、その間でスピンドルを予め定められた方向に促す電磁力を生じるように構成された、請求項1に記載の装置。
- 線形負荷装置は、線形負荷を軸の軸方向に垂直な横方向に与えるように構成された、請求項1に記載の装置。
- 線形負荷装置は、線形負荷を軸の軸方向に対して傾斜した方向に与えるように構成されることにより、スピンドルを少なくとも部分的に軸方向に促す、請求項1に記載の装置。
- 線形負荷の大きさおよび線形負荷の方向のうちの少なくとも1つを選択的に調整するように構成されたコントローラをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- コントローラは、回転負荷および線形負荷のうちの少なくとも1つを周期的に調整するように構成された、請求項1に記載の装置。
- 装置の少なくとも1つの動作パラメータを検出するように構成された装置をさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 軸は、回転負荷装置をスピンドルから少なくとも部分的に切り離して、線形負荷が主にスピンドルに対して伝達されるようにする切り離し装置を含む、請求項1に記載の装置。
- 回転負荷装置は、軸およびスピンドルを回転させるように構成された回転アクチュエータである、請求項1に記載の装置。
- 回転負荷装置は、回転運動を電気エネルギに変換するように構成された、請求項1に記載の装置。
- スピンドルを軸に接続解除可能に接続するように構成された接続解除可能コネクタをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- スピンドルを検査するための装置であって、
軸方向に延在する回転可能なスピンドルと、
スピンドルを支持するように構成されたフレームと、
フレームに接続された回転負荷装置と、
回転負荷装置がスピンドルに回転可能に負荷をかけるために構成されるように、回転抵抗装置およびスピンドルと回転可能に連絡する軸と、
予め定められた線形負荷を予め定められた方向でスピンドルに与えるように構成された磁気軸受とを含む、装置。 - スピンドルは、ハウジング、ハウジングに少なくとも部分的に回転可能に装着されたスピンドル軸、および、スピンドル軸を回転させるように構成された回転アクチュエータを含む、請求項12に記載の装置。
- 線形負荷装置は、回転子と固定子とを有する磁気軸受であり、回転子はスピンドルとともに回転するように構成され、固定子は少なくとも部分的に回転子の周りで円周方向に延在し、回転子および固定子は、その間でスピンドルを予め定められた方向に促す電磁力を生じるように構成された、請求項12に記載の装置。
- 線形負荷装置は、線形負荷を軸の軸方向に垂直な横方向に与えるように構成された、請求項12に記載の装置。
- 線形負荷装置は、線形負荷を軸の軸方向に対して傾斜した方向に与えるように構成されることにより、スピンドルを少なくとも部分的に軸方向に促す、請求項12に記載の装置。
- 線形負荷の大きさおよび線形負荷の方向のうちの少なくとも1つを選択的に調整するように構成されたコントローラをさらに含む、請求項12に記載の装置。
- コントローラは、回転負荷および線形負荷のうちの少なくとも1つを周期的に調整するように構成された、請求項12に記載の装置。
- 装置の少なくとも1つの動作パラメータを検出するように構成された装置をさらに含む、請求項12に記載の装置。
- 軸は、回転負荷装置をスピンドルから少なくとも部分的に切り離して、線形負荷が主にスピンドルに対して伝達されるようにする切り離し装置を含む、請求項12に記載の装置。
- 回転負荷装置は、軸およびスピンドルを回転させるように構成された回転アクチュエータである、請求項12に記載の装置。
- 回転負荷装置は、回転運動を電気エネルギに変換するように構成された、請求項12に記載の装置。
- スピンドルを軸に接続解除可能に接続するように構成された接続解除可能コネクタをさらに含む、請求項12に記載の装置。
- 工具とともに使用するためのスピンドルを検査する方法であって、
スピンドルを軸を介して回転負荷装置に回転可能に接続するステップと、
スピンドルおよび回転負荷装置を回転させるステップと、
予め定められた線形負荷を予め定められた方向でスピンドルに与えるために線形負荷装置を作動させるステップとを含む、方法。 - 作動させるステップは、線形負荷をスピンドルの軸方向に対して横方向にスピンドルに与えるための電磁力を生じるステップを含む、請求項24に記載の方法。
- 作動させるステップは、
スピンドルの半径方向に対して傾斜した方向に電磁力を生じることにより、スピンドルを少なくとも部分的にスピンドルの軸方向に促す、請求項24に記載の方法。 - 作動させるステップは、線形負荷を選択可能に調整するためにコントローラを作動させるステップを含む、請求項24に記載の方法。
- 作動させるステップは、回転負荷および線形負荷のうちの少なくとも1つを周期的にスピンドルに与えるステップを含む、請求項24に記載の方法。
- 作動させるステップは、スピンドルの予め定められた回転動作速度で生じる、工具上の1つ以上の機能の回転頻度にほぼ対応する頻度で、回転負荷および線形負荷のうちの少なくとも1つを与えるステップを含む、請求項24に記載の方法。
- 装置の少なくとも1つの動作パラメータを監視するステップをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- 前記回転させるステップは、スピンドルを作動させることにより、軸および回転負荷装置を回転させるステップを含み、回転負荷装置は回転する抵抗負荷を与える、請求項24に記載の方法。
- 前記回転させるステップは、回転負荷装置を作動させることにより、軸およびスピンドルを回転させるステップを含む、請求項24に記載の方法。
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