JP2016140940A - 把持力測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】把持力を測定するため、把持される側を把持力の測定器としていた。把持される実際の工具等の剛性、直径の差異によっての実把持力の測定ができず、又、チャック装置の稼働時の把持力を測定できない不便があった。【解決手段】チャック装置そのものを、把持力測定機能を持たせるため、把持した場合の把持力の反力を受けるチャック装置の外周部に複数のひずみゲージを貼り、ひずみを測定することで、工具を把持した時の実際の把持力を測定でき、また稼働時の把持力も連続測定可能にするものである。【選択図】図３

Description

本発明は、チャック装置の把持力測定装置に係るものである。

従来からこの種の把持力の測定は、把持力を受ける側の物体を測定機として用い、受けた把持力によって生じる歪みを利用し、歪みゲージ、圧電素子もしくは液圧等を用いて把持力を測定している。

特開平０７−１７４６５２号公報 特開２００８−７６１５５号公報

しかし、これらの方式では、本来刃物が把持されるべきところ、刃物の代わりに把持力測定装置を把持し、チャック装置から受けた把持力測定していた。このため実際に把持される刃物等の剛性が把持力計の剛性と異なっていたり、把持される刃物等の直径がわずかに異なったりする場合、把持力の測定には、誤差が伴う問題があった。つまり、チャック装置そのものでは把持力を測定できないことに起因した問題があった。

従来、把持される側を測定器としているため、チャック装置の把持力を実稼働中に測定することは不可能であり、実稼働中の把持力低下は測定できない状態であった。

従来の把持される側を測定する把持力測定器で、液圧を利用する把持力計の場合、把持力測定装置の液体熱膨張率が大きく、温度変化が把持力の正確な測定を阻害するため、温度変化による邪魔な圧力変化を除外する必要がり、把持力計の液体中に膨張量調整用の低熱膨張率の鉄ニッケル合金を密閉室内の充満している液中に正確な体積比で沈める必要があった。

本発明は、チャック装置そのものを把持力計とする。チャック装置は、工具を把持するための把持力を発生し、その反力は、チャック装置の周囲部で受けられている。外筒周囲部は把持力の反力でたわみ、応力が発生する。
把持力により反力を受ける外周部のひずみは、直接把持力そのものである。
この反力は工具を把持する力と同じものであるから、外周部の一部分に発生する代表的応力をひずみゲージで受感することにより、直接把持力に比例した電気信号を得ることができる。
ひずみゲージを貼りつける例として、外周部の外周に、主応力線方向と主応力線方向に直角にひずみゲージを貼り、ホイートストンブリッジを作ることにより、外周部の応力を電気信号として取り出すことができ、把持力の反力すなわち把持力を知ることができる。

チャック装置そのものを測定器としているで、チャック装置に含まれる液体熱膨張に起因する把持力変化は把持力そのものであり、温度が上がれば液体は膨張し、それに伴い把持力が大きくなり、その変化の値を測定できる。

チャック装置の液圧を測定して把持力とする場合にも、本発明の外周部の応力の測定値を液圧の測定値の用として利用することができる。

把持力の測定をチャック装置そのもので可能なため、工具を把持した状態の実把持力を監視することも可能である。

ゲージ抵抗変化を電圧信号に変換するホイートストンブリッジ。 従来の把持力測定装置測定様子を示す説明図 実施例の内部構造説明図

以下、添付の図面3を参照して、本発明の一実施例の把持力測定装置の付いたチャック装置ついて説明する。
チャック装置は、少なくとも、シャンク部分１とチャック部分があり、チャック部分には、拡張可能な内筒5、液圧室4 把持力の反力を受けるチャック外筒2がある。

チャック装置に工具8を把持させ、液圧を液加圧ピストン3 を回し、押し下げることにより液圧室4の液圧を大きくすることにより、その液圧は内筒5を内側へ拡張し、工具8を把持する。この把持力の反力は、チャック外筒2を膨らませる方向に撓ませる。

チャック外筒2の外周部には複数のひずみゲージを取り付けられ、ホイートストンブリッジを形成してある。今、チャック外筒2を膨らませる方向に撓むことにより、外筒表面の円周方向に、反力に比例した引張応力が発生する。この引張応力で、取り付けられた複数のひずみゲージの抵抗値が変化し、ホイートストンブリッジから、把持力の大きさに比例した電気信号を得ることができる。信号は４−２０ｍＡ方式で行い、本体と電気的に絶縁されたカバを各電極端子とすることが可能である。

本発明は、工作機械のチャック装置に於いて、実把持力を測定することが可能であり、ワイヤレス化により、実把持力を切削稼働中も連続して測定することに利用できる。

1 シャンク部
2 チャック外筒/電極
3 液加圧ピストン
4 液圧室
5 内筒
6 ひずみゲージ
7 カバ/電極
8 4-20mAアンプ
9 工具
2a チャック外筒
3a 把持力計
G1,G2,G3,G4 ホイートストンブリッジをなすひずみゲージ

Claims (1)

1. チャック装置に於いて、把持力の反力を受ける外周部構造体の、ひずみが発生する外周部にひずみゲージを貼り、１つ以上のホイートストンブリッジを設け、把持力に伴い発生する反力での外周部のひずみを受感し、電気信号に変換することで把持力を測定することを特徴とした把持力測定機構を備えたチャック装置。