JP2017217753A - 固定振れ止め - Google Patents

Abstract

【課題】互いに距離を置いて配置され共に固定的に連結された２つのハウジングシェル４，５、工作物２に作用する締め付け力３を生成するために、シェル４，５内の軸方向に移動する装置に設置された作動ピストン７、及び、２つのシェル内に設置された作動ピストン７と駆動連結した３つの固定振れ止めアーム８，９，１０を備え、アームにより工作物２が離れた３つの位置で締め付けられ、２つの外側のアーム８，９が、シェル４，５上の、支承ピン１１の周りの回動装置に保持された、加工機械の長手軸に対して回転対称な工作物２を心出しする固定振れ止め１において、アーム８，９，１０に実際に生じる締め付け力は確実に登録されるべきである。
【解決手段】これは、力測定装置２１が２つの外側のアーム８，９の少なくとも１つに設けられ、それにより特定のアーム８，９の締め付け力３が締め付け状態の間に登録され、評価装置２２に送られることで達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求項１のいわゆる「おいて部分」に従う、加工機械の長手軸に対して回転対称な工作物を心出しするための固定振れ止めに関する。

この種の固定振れ止めは、加工機械の機械加工プロセスの間、回転対称な工作物をスペース内に支持するために数十年も使用され、工作物のしなり・撓みを防ぎ、又は少なくともこれを非常に低い程度に維持してきた。しばしば、機械加工すべき工作物は、数メートルにわたって延びる長さを有する、電動機用のシャフト又は軸である。さらに、機械加工プロセス中の異なる位置での機械加工力のために、しなりや他の歪みを防ぐために工作物が固定振れ止めによって確実に支持されていない場合に工作物を移動させる力が生じる。

この種の固定振れ止めは、多数の異なる設計の実施形態で開示されてきた。通常、必要とされる締め付け力は、可動装置のハウジングシェル内に軸方向に位置決めされた作動ピストンであって、３つの固定振れ止めアームに駆動接続した作動ピストンにより生成される。２つの外側の固定振れ止めアームはこの場合、ハウジングシェル上の回動装置内に位置し、ハウジングシェルに割り当てられた支承ピンの周りに回動運動を実行する。その結果、作動ピストンが収縮したときは、２つの外側の固定振れ止めアームは上に回動し、真ん中の固定振れ止めアームは引っ込む。作動ピストンによって引き起こされる３つの固定振れ止めアームの前進運動の間、２つの外側の固定振れ止めアームは工作物の方向に回動運動を実行する一方、真ん中の固定振れ止めアームはそれに向かって軸方向に移動する。

したがって、３つの固定振れ止めアームの運動は同期して生じ、その結果、それらは同時に工作物の表面に接触し、締め付けるべき工作物に同一の保持力を加える。それは主に作動ピストンによって適用される。

さらに、前進ピストン又は作動ピストンによって適用される締め付け力を登録する方法が開示されている。例えば、作動ピストンの可能な変形を登録するセンサーがそれに設けられる。センサーは、この情報を用いて、数学的又は物理的計算を使用でき、経験及び他の相関手段に基づいた値のために実際の締め付け力に関連して設定できる力測定値を確定する。

作動ピストンに登録された前進力が、固定振れ止めアームと締め付けるべき工作物の間に生じる実際の締め付け力にしばしば正確に相関しないという不都合が判明している。と言うのは１つの理由として、工作物は、エラー源を表す使用された材料の硬度に依存して様々な材料特性を有するからであり、幾何学的因子による別な理由として、固定振れ止めアーム又は追加のエラー源を生じさせるそれらの構成部品の材料摩耗のために生じうる、特定の固定振れ止めアームの接触位置と作動ピストンの間にずれ・偏差があるからである。

ゆえに、本発明の課題は、使用される工作物の材料と固定振れ止めとの幾何学的又は機械的関係とに依存して工作物に実際に作用する締め付け力の正確な計算を得るために、生じる固定振れ止めアームの実際の締め付け力を確実に登録し、それらを更なる処理のための評価装置に連絡する前述した種類の固定振れ止めを提供することである。

本発明に従い、この課題は特許請求項１の特徴部分の構成により解決される。

本発明の他の有利なさらなる実施形態は従属請求項に由来する。

２つの外側の固定振れ止めアームの少なくとも１つに設けられた力測定装置であって、特定の外側の固定振れ止めアームの締め付け力を締め付け状態の間に登録して評価ユニットに連絡する力測定装置の結果、１つの外側の固定振れ止めアームにより工作物に加えられる締め付け力又は保持力が測定装置により登録され、対応する測定信号が更なる処理のために評価装置に永続的に出力され、その結果、実際に支配している締め付け力が機械加工プロセスの間も連続的に監視され得る。

原則として、力測定は、両方の外側の固定振れ止めアームの１つの自由端とハウジングシェル上のその支承位置の間の任意の位置で実行できる。この目的のために、本願は、本発明に従い構成された力測定装置のための３つの異なる取り付け位置を提案する。

まず、力測定装置は支承ピンに割り当てられるか、又は支承ピンは特定の位置でそれに適用される１又は複数のひずみゲージを備えた力測定シャフトとして構成できる。この場合、ひずみゲージは、例えば力測定シャフト上の弱化点に設置される。力測定シャフト上の弱化点は、溝がこの位置でシャフトに加工されることで実現される。対応する力が伝えられるとすぐに、増大した変形が溝の領域で生じ、それはひずみゲージにより記録され、評価装置に伝えられることになる。

このような弱化点はまた、支承ピン又は力測定シャフトの強度が全体として弱められることなく溝に配置されためくら穴によりさらに増加されてもよい。結局、特定の固定振れ止めアームの撓みとそれらアームによる確実な力伝達が保証される一方、同時に力プロフィールがこれらの人工的に創出された弱化点を介して伝えられ、その位置には１又は複数のひずみゲージがそれぞれに配置されている。

さらには、外側の固定振れ止めアームの自由端に取り付けられたローラが、締め付けるべき工作物の表面と直接接触するとき、すなわち、その軸受シャフトが力測定シャフトとして使用される場合、ローラは力測定のために使用できる。溝及びめくら穴の形状の対応する弱化点はまた、特定の軸受ローラの力測定シャフトのために設けられてもよく、その場合、弱化点はそれらの内側に配置されたひずみゲージを有する。

さらに、対応する力の開始があったとき又は保持力が生じたときにこの領域での固定振れ止めアームの対応する変形を測定するために、ひずみゲージは、外側の固定振れ止めアームのうちの１つの外側に直接配置されてもよい。溝の形状の弱化点は、固定振れ止めアームにも加工され、ひずみゲージは好ましい実施形態ではそれら溝内に延びる。

例えば、ローラの軸受シャフト又は固定振れ止めアームの支承ピンにおける、又は固定振れ止めアームの外側での、それらの実際の位置にかかわらないひずみゲージの配置は、それらひずみゲージが力プロフィールの領域に取り付けられ、それと平行に延びることを意味する。結局、対応する力の変化が、遅れも障害もなくひずみゲージに作用し、その結果、工作物に対する３つの固定振れ止めアームの実際の保持力が、機械的効果も幾何学的効果も無しに永続的に記録され、更なる処理のために評価装置に伝達される。

このようにして登録された力測定値は次に、工作物に対する３つの固定振れ止めアームの実際の締め付け状態を評価するために使用され、本発明に従い構成されたこれら固定振れ止めアームの使用者に、作動ピストンにより適用される軸方向力に依存して工作物への３つの固定振れ止めアームの実際に広がっている締め付け力の状態に関する正確な報告を与える。というのも、例えばそれらのトルクや作動力が分かれば、これが追加のセンサー、すなわち、使用される駆動手段により測定又は算出できるからである。

言うまでもなく、複数の力測定装置が異なる位置で使用されてもよい。

図面は、本発明に従い構成された固定振れ止めの３つの例示の実施形態を示し、その詳細を以下に説明する。

２つのハウジングシェルを有するハウジングを備えた固定振れ止めを示す。ハウジングには、３つの固定振れ止めアームが回動又は軸方向移動装置に設置されており、作動ピストンが、３つの固定振れ止めアームを有する駆動装置内に位置し、力測定シャフトとして構成された支承ピンが２つの外側の固定振れ止めアームの１つに設けられる。 工作物の締め付け位置と、外側の固定振れ止めアーム及び作動ピストンの間の力伝達との間の、概略的に示された力プロフィールを有する図１に従う固定振れ止めを示す図である。 測定シャフト装置及び電気的結合部を通る断面線Ｉ−Ｉに沿う図１に従う断面図である。 力測定シャフトとして機能する外側の固定振れ止めアームの自由端の１つに取り付けられたローラシャフトを有する図１に従う固定振れ止めを示す図である。 図４に従う断面線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。 外側の固定振れ止めアームの１つに取り付けられた力測定装置を有する図１に従う固定振れ止めを示す斜視図である。 図６に従う力測定装置の拡大図である。

図１は、回転対称な工作物を締め付け力によりスペース中央に保持する固定振れ止め１を示す。この種の固定振れ止め１は、図示しない工作機械の長手軸とできるだけ同軸に工作物２を保持するように意図されている。しばしば、このような工作物２は、例えば電動機のために供される長いシャフトであり、工作機械により機械加工される。機械加工プロセスの間、かなり大きい加工力が特定の工作物２に加わり、その結果、それはその自重によってだけでなく機械加工力によっても必要な位置から押し出される。さらに、工作物２はそれらを機械加工するために回転され、これは、固定振れ止め１により支持されるべき追加の遠心力がかかることを意味する。

固定振れ止め１は２つのハウジングシェル４，５から成り、そこでは、作動ピストン７に固定して取り付けられたガイドスライド６が軸方向移動装置に設置されている。作動ピストン７の運動方向は、工作物２の長手軸と直角である。ガイドスライド６は、概ね、断面が三角形の外形を有し、ガイドスライド６の両方の外側レッグは制御カム６’として構成される。作動ピストン７は、機械的又は電気的駆動手段によって軸方向に移動でき、軸方向の締め付け力７’を生成する。

さらに、２つの外側の固定振れ止めアーム８，９及び中央の固定振れ止めアーム１０が固定振れ止め１に割り当てられており、それにより工作物２が締め付けられる。中央の固定振れ止めアーム１０は、作動ピストン７に直接取り付けられているため、軸方向前進運動を実行する。

２つの外側の固定振れ止めアーム８，９は、固定振れ止めのハウジングシェル４，５上の支承ピン１１により回動装置内に設置されており、したがってこれが締め付けられるときに工作物２への回動運動を実行するか、又は工作物２のための機械加工プロセスが完了してそれが工作機械から取り除かれるときにそこから離れて移動する。というのは、ハウジングシェル４，５内に延在する固定振れ止めアーム８，９の自由端が制御カム６’に接触し、したがってそれと永続的なアクティブ接続を形成するからである。

図２によれば、第２の固定振れ止めアーム９の支承ピン１１の１つは力測定シャフト１２として構成される。力測定シャフト１２と、そこに取り付けられたひずみゲージ２３が、１又は複数の電気ケーブル１５により評価装置２２に接続した力測定装置２１を形成する。

図３は、力測定シャフト１２における弱化点と考えられる２つの周方向溝１３が加工された力測定シャフト１２の詳細な設計を示す。力測定シャフト１２により伝達される締め付け力は、特定の溝１３の領域で力測定シャフト１２が圧縮される又は伸ばされるという効果を生じさせる。さらには、１又は複数のめくら穴１４が対応する溝１３に加工でき、それにより追加の弱化点又は屈曲プロフィールが力測定シャフト１２に創出される。この場合、ひずみゲージ２３は溝１３又はめくら穴１４のいずれかに取り付けられ、通常、力測定シャフト１２の力プロフィールと平行に延びる。ひずみゲージ２３は、電気ケーブル１５により、固定振れ止めアーム９の外側のソケット１７に接続できるプラグ１６に接続され、その場合、ソケット１７は電気ケーブル１５により評価装置２２に接続される。結局、ひずみゲージ２３により生成される電気信号は直接、永続的に登録でき、対応的に評価され、それにより固定振れ止め１の対応する操作状態がデジタル化でき、実際に生じる締め付け力３が登録され、表示できる。この結果、機械加工プロセスが力測定シャフト１２により直接登録され、ひずみゲージ２３に伝えられるので、対応する機械加工プロセスが、それぞれの操作状態のためにいつでも正確に測定される。

通常、図４に従い、両方の外側の固定振れ止めアーム８，９の自由端は、締め付けるべき工作物２の表面に直接接触するローラ１８を具備しており、該ローラはローラシャフト１９による回転構成で（回転するように）対応する固定振れ止めアーム８又は９に接続されている。したがって、工作物２の回転速度が、工作物２に直接接触している特定のローラ１８により登録され、その結果、実際に広がっている締め付け力３がローラ１８又はそのローラシャフト１９に直接作用する。図５に示すように、ローラシャフト１９の１つは力測定シャフト１２と取り替えられている。軸受２０が固定振れ止めアーム９と力測定シャフト１２の間に設置される。力測定シャフト１２は再び２つの周方向溝１３を有し、その各々が１又は複数のめくら穴１４を有し、その中に１又は複数のひずみゲージ２３がめくら穴１４の壁に又は基部に取り付けられる。ひずみゲージ２３は電気ケーブル１５を介して、ローラの外側に設けられたソケット１７に接続できるプラグに接続される。

図６，７は、ひずみゲージ２３を、工作物２での力適用と、２つの外側の固定振れ止めアーム８又は９の１つの軸受シャフト１１との間に設ける別な可能性を示す。この場合、ひずみゲージ２３は固定振れ止めアーム９の外側に取り付けられる。ひずみゲージ２３の領域では、溝などの形式で弱化点を固定振れ止めアーム９に加工し、ひずみゲージ２３のこの領域における固定振れ止めアーム９の撓みを増加させ、したがって測定精度を改善することが可能である。

１ 固定振れ止め
２ 工作物
３ 締め付け力
４，５ ハウジングシェル
７ 作動ピストン
８，９，１０ 固定振れ止めアーム
１１ 支承ピン
２２ 評価装置

Claims (12)

1. 加工機械の長手軸に対して回転対称な工作物（２）を心出しする固定振れ止め（１）であって、
   −互いに距離を置いて配置され共に固定的に連結された２つのハウジングシェル（４，５）、
   −前記工作物（２）に作用する締め付け力（３）を生成するために、前記ハウジングシェル（４，５）内の軸方向に移動する装置に設置された作動ピストン（７）、及び
   −２つの前記ハウジングシェル（４，５）内に設置された前記作動ピストン（７）と駆動連結した３つの固定振れ止めアーム（８，９，１０）を備え、前記固定振れ止めアームにより前記工作物（２）が離れた３つの位置で締め付けられ、その場合に２つの外側の固定振れ止めアーム（８，９）が、前記ハウジングシェル（４，５）上の、支承ピン（１１）の周りの回動装置に保持された、固定振れ止めにおいて、
   力測定装置（２１）が、前記２つの外側の固定振れ止めアーム（８，９）の少なくとも１つに設けられ、それにより特定の外側の固定振れ止めアーム（８，９）の前記締め付け力（３）が、締め付け状態の間に登録され、評価装置（２２）に送られる、ことを特徴とする固定振れ止め。
2. 前記力測定装置（２１）が、力測定シャフト（１２）として構成された前記支承ピン（１１）の１つと、前記力測定シャフト（１２）に割り当てられた少なくとも１つのひずみゲージ（２３）とから成り、前記力測定シャフト（１２）の周りを、前記特定の外側の固定振れ止めアーム（８，９）が所定の角度範囲内で回動する、ことを特徴とする請求項１に記載の固定振れ止め。
3. 前記力測定シャフト（１２）が、前記少なくとも１つのひずみゲージ（２３）が配置された少なくとも１つの周方向溝（１３）を有し、対応する前記ひずみゲージ（２３）がケーブル（１５）により前記評価装置（２２）に電気的に接続している、ことを特徴とする請求項２に記載の固定振れ止め。
4. １又は複数のめくら穴（１４）が前記周方向溝（１３）に加工され、前記ひずみゲージ（２３）が前記めくら穴（１４）の側壁及び／又は基部に配置される、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の固定振れ止め。
5. ローラ（１８）が前記外側の固定振れ止めアーム（８，９）の自由端の一方又は両方に設けられ、そこでは前記ローラは回転構成で設置され、前記ローラ（１８）の軸受シャフト（１９）が力測定装置（２１）として構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の固定振れ止め。
6. 前記軸受シャフト（１９）が、そこに加工された少なくとも１つの周方向溝（１３）を備えた力測定シャフト（１２）として構成され、少なくとも１つのひずみゲージ（２３）が前記周方向溝（１３）に配置され、電気ケーブル（１５）によって前記評価装置（２２）に接続している、ことを特徴とする請求項５に記載の固定振れ止め。
7. 少なくとも１つのめくら穴（１４）が対応する前記周方向溝（１３）に加工され、特定の１又は複数のひずみゲージ（２３）がめくら穴（１４）の壁及び／又は基部に配置される、ことを特徴とする請求項６に記載の固定振れ止め。
8. 少なくとも１つのひずみゲージ（２３）が、前記２つの外側の固定振れ止めアーム（８，９）の１つに配置され、電気ケーブル（１５）によって前記評価装置（２２）に接続しており、前記ひずみゲージ（２３）が特定の前記固定振れ止めアーム（８，９）の外側に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の固定振れ止め。
9. 溝（１３）が前記外側の固定振れ止めアーム（８，９）の１つに加工され、対応する前記ひずみゲージ（２３）が前記溝（１３）の壁及び／又は基部に配置される、ことを特徴とする請求項８に記載の固定振れ止め。
10. 対応するひずみゲージ（２３）が力プロフィールの領域に配置され、力プロフィールと平行に整列される、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の固定振れ止め。
11. 前記作動ピストン（７）の軸方向前進力（７’）が１又は複数のセンサー（２４）により登録され、前記評価装置（２２）が、軸方向締め付け力（７’）と特定のひずみゲージ（２３）により登録された力測定値（３）との数学的又は物理的関係を確定する、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の固定振れ止め。
12. 対応するひずみゲージ（２３）の電気ケーブル（１５）が、プラグ（１６）によりソケット（１７）に解除可能な構成で結合されており、前記ソケット（１７）は追加の電気ケーブル（１５）によって前記評価装置（２２）に接続される、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の固定振れ止め。
    

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