JP3226307U - 知的予測機能を有する主軸 - Google Patents

Abstract

【課題】加工パラメータを制御し、主軸の加工品質を維持するように、主軸の歪み状態によって主軸の作動状態を判断することのできる知的予測機能を有する主軸を提供する。【解決手段】知的予測機能を有する主軸１００は、収容空間を有する主軸本体１１０と、収容空間１１１に回動可能に設けられ、前端部を有する中心軸１２０と、中心軸の前端部の外環面１２１ａに設けられ、複数の歪み信号を取得するように配置される歪み感知部品１３０と、外環面に被覆され、且つ歪み信号を取得するように歪み感知部品に電気的に接続されるフレキシブル回路基板１４０と、フレキシブル回路基板に電気的に接続され、フレキシブル回路基板に必要な電力を提供するように配置される給電部品１５０と、フレキシブル回路基板に信号的に接続され、歪み信号によって中心軸の歪み状態を判断するように配置される知的予測装置１６０と、を備える。【選択図】図２

Description

本考案は、加工主軸に関し、特に、知的予測機能を有する主軸に関する。

普通の加工機の切削加工の間に、加工条件の不適な設定、刃物の消耗又は他の要素によって、主軸が不正な外力を受けると、加工精度が悪く、刃物又はワークが壊れ、更に主軸故障等の問題を引き起こすことがある。

そのため、本考案の一目的は、加工パラメータを更に制御し、主軸の加工品質を維持するように、主軸の歪み状態によって主軸の作動状態を判断することのできる知的予測機能を有する主軸を提供することにある。

本考案の上記目的によると、収容空間を有する主軸本体と、収容空間に回動可能に設けられ、前端部を有する中心軸と、中心軸の前端部の外環面に設けられ、複数の歪み信号を取得するように配置される歪み感知部品と、外環面に被覆され、且つ歪み信号を取得するように歪み感知部品に電気的に接続されるフレキシブル回路基板と、フレキシブル回路基板に電気的に接続され、フレキシブル回路基板に必要な電力を提供するように配置される給電部品と、フレキシブル回路基板に信号的に接続され、歪み信号を取得するように配置され、歪み信号によって中心軸の歪み状態を判断する知的予測装置と、を備える知的予測機能を有する主軸を提出する。

本考案の一実施例によると、前記歪み感知部品は、外環面に設けられ且つ中心軸の軸線に垂直となって対向する両側に位置する少なくとも２つの第１の歪みケージを含む。

本考案の一実施例によると、前記第１の歪みケージの設置方向は、軸線に平行である。

本考案の一実施例によると、前記歪み感知部品は、第１の歪みケージとずれ、外環面に設けられ、軸線に垂直となって対向する両側に位置する少なくとも２つの第２の歪みケージを含む。

本考案の一実施例によると、前記第２の歪みケージの設置方向は、中心軸の回転接線に平行である。

本考案の一実施例によると、前記前端部は、少なくとも１つの凹溝に凹んだ外環面を有し、歪み感知部品は、少なくとも１つの凹溝に設けられる。

本考案の一実施例によると、前記知的予測機能を有する主軸は、前端部を覆うように環設され、且つ主軸本体に接続される前蓋を更に備え、中心軸の前端部が収容空間外に延在する。

本考案の一実施例によると、前記給電部品は、中心軸に環設され且つ固定され、且つフレキシブル回路基板に電気的に接続される第１の給電板と、前蓋の内環面に設けられ、中心軸及び第１の給電板に接触せずに中心軸を取り囲む第２の給電板と、を含む。

本考案の一実施例によると、前記第１の給電板と前記第２の給電板の何れもコイルを含み、第２の給電板は外部電源に接続される。

上記によれば、本考案は、主に、中心軸の前端部の外環面に歪み感知部品を設けて、中心軸の加工の間に受けられた応力を感知して、中心軸の加工状態を判断することに用いられることが判明される。歪み感知部品が刃把持部に設けられる態様に比べると、本実施形態は、総コストが低いというメリットを持つ。刃把持部を加工目的に応じて交換する必要があるので、歪み感知部品が刃把持部に設けられれば、刃把持部の各々のコストが大幅に増やす。そのため、歪み感知部品を中心軸に設けられることで、本実施形態の知的予測機能を有する主軸を従来の刃把持部に合わせて使用すればよい。

一方、本考案は、更に、中心軸の前端部の外環面にフレキシブル回路基板を設計して、歪み感知部品と給電部品の構造設計に合わせて、組み立てやすいというメリットを達成することができ、且つ部品の内蔵型の設計が元々の主軸の外観にあまり影響を与えない。

添付図面に合わせた下記説明は、実施例及びそのメリットをより完璧に理解させるためのものである。
本考案の一実施形態による知的予測機能を有する主軸を示す斜視模式図である。 本考案の一実施形態による知的予測機能を有する主軸を示す断面模式図である。 本考案の一実施形態による知的予測機能を有する主軸の前蓋が除去された状態を示す斜視模式図である。 図３のＡ部を示す拡大模式図である。 本考案の一実施形態による給電部品とフレキシブル回路基板を示す分解模式図である。

本考案の一実施形態による知的予測機能を有する主軸を示す斜視模式図である図１を参照されたい。本実施形態の知的予測機能を有する主軸１００は、加工の場合に、その受けられた応力によって加工状態を即時に判断し、更に加工パラメータを調整して、主軸の加工品質を維持することのできる性能を有する。

図２及び図３を同時に参照すると、図２は本考案の一実施形態による知的予測機能を有する主軸を示す断面模式図であり、図３は本考案の一実施形態による知的予測機能を有する主軸の前蓋が除去された状態を示す斜視模式図である。本実施形態の知的予測機能を有する主軸１００は、主軸本体１１０、中心軸１２０、歪み感知部品１３０、フレキシブル回路基板１４０、給電部品１５０、知的予測装置１６０、及び前蓋１７０を備える。

図２及び図３に示すように、主軸本体１１０は、収容空間１１１を有する。中心軸１２０は、主軸本体１１０の収容空間１１１に回動可能に設けられる。中心軸１２０は、中心軸１２０の回転軸心である軸線Ｓ１を有する。また、中心軸１２０は、対向する前端部１２１及び後端部１２２を有し、後端部１２２が主軸本体１１０の収容空間１１１に位置し、中心軸１２０の前端部１２１が主軸本体１１０の収容空間１１１外に延在する（図３に示すように）。歪み感知部品１３０とフレキシブル回路基板１４０は、前端部１２１の外環面１２１ａに設けられる。

具体的には、いくつかの実施例において、中心軸１２０の前端部１２１は、外環面１２１ａに凹んだ凹溝１２１ｂを有し、歪み感知部品１３０は凹溝１２１ｂに設けられてよい。歪み感知部品１３０は、主に、複数の歪み信号（例えば、電圧信号）を発生させるように配置され、更に中心軸１２０に歪みが発生したかを感知する。また、フレキシブル回路基板１４０は、前端部１２１の外環面１２１ａに沿って前端部１２１に被覆される長尺状に設計されてよい。フレキシブル回路基板１４０は、歪み感知部品１３０に電気的に接続され、歪み感知部品１３０の感知した複数の歪み信号を受信して、中心軸１２０の加工状態を更に判断するように知的予測装置１６０に送信することができる。本実施例において、フレキシブル回路基板１４０は、中心軸１２０に必要な外径と形状に応じて設計されてよく、設置しやすく及び他の素子と互いに結合可能であるメリットを有する。

図３のＡ部を示す拡大模式図である図４を合せて参照されたい。一実施例において、歪み感知部品１３０は、少なくとも２つの第１の歪みケージ１３１及び少なくとも２つの第２の歪みケージ１３２を含んでよい。第１の歪みケージ１３１は、中心軸１２０の外環面１２１ａに設けられ且つ軸線Ｓ１の対向する両側に位置する。一例において、第１の歪みケージ１３１は、２つである場合、その設置位置の接続線が中心軸１２０の軸線Ｓ１に垂直である。第２の歪みケージ１３２は、同様に、中心軸１２０の外環面１２１ａに設けられ且つ軸線Ｓ１の対向する両側に位置し、第２の歪みケージ１３２と第１の歪みケージ１３１との設置位置がずれている。いくつかの例において、第２の歪みケージ１３２は、２つである場合、その設置位置の接続線が中心軸１２０の軸線Ｓ１に垂直である。

図３及び図４に示すように、本実施例において、第１の歪みケージ１３１の設置方向は中心軸１２０の軸線Ｓ１に平行であり、第２の歪みケージ１３２の設置方向は中心軸１２０の回転接線に平行である。これにより、中心軸１２０が例えば、捩じり力、引張力等の外力を受ける場合、これに対して、第１の歪みケージ１３１と第２の歪みケージ１３２の内部抵抗は変わり、更に電圧信号がフレキシブル回路基板１４０に出力される。いくつかの実施例において、フレキシブル回路基板１４０は、電圧信号を受信すると、無線伝送によって知的予測装置１６０に送信することができる。他の実施例において、知的予測装置１６０がフレキシブル回路基板１４０における回路に電気的に接続されてもよいので、フレキシブル回路基板１４０が電圧信号を受信すると、電圧信号は、フレキシブル回路基板１４０における回路によって知的予測装置１６０に送信されることができる。いくつかの例において、知的予測装置１６０は、受信ユニット、送信ユニット、及び処理ユニットを含む回路基板であってよい。知的予測装置１６０の受信ユニットがフレキシブル回路基板１４０からの電圧信号を受信した後で、処理ユニットは、更にこれらの電圧信号によって中心軸１２０の受けた歪み力を計算することができ、且つ更に歪み力によって中心軸１２０の加工状態を判断することができ、加工パラメータを調整する制御信号を更に発生させるかを決定することができる。いくつかの例において、知的予測装置１６０は、外部制御加工機のコンピュータであってよく、加工機の制御装置と互いに信号的に接続することができる。或いは、他の例において、知的予測装置１６０は、加工機自体の制御装置であってもよい。

図２及び図５同時に参照すると、図５は本考案の一実施形態による給電部品とフレキシブル回路基板を示す分解模式図である。給電部品１５０は、フレキシブル回路基板１４０に電気的に接続され、フレキシブル回路基板１４０に必要な電力を提供するように配置される。本実施例において、給電部品１５０は、主に、第１の給電板１５１及び第２の給電板１５２を含む。第１の給電板１５１は、中心軸１２０の前端部１２１に環設され且つ固定され、且つ電線によってフレキシブル回路基板１４０に電気的に接続されることができる。本実施例において、第１の給電板１５１とフレキシブル回路基板１４０は、中心軸１２０に従って回転可能である。

また、図１、図２及び図５を同時に参照すると、前蓋１７０は、環状蓋体であり、中心軸１２０の前端部１２１を覆うように環設され、且つ更に主軸本体１１０に固定される。第２の給電板１５２は、固定アダプタプレート１５３によって前蓋１７０の内環面に固定される。第２の給電板１５２は、中心軸１２０及び第１の給電板１５１に接触せずに、中心軸１２０を取り囲む。本実施例において、第１の給電板１５１と第２の給電板１５２の何れもコイルを含み、且つ第２の給電板１５２が外部電源に接続される。これにより、第２の給電板１５２のコイルが通電されると、磁束が発生し、第１の給電板１５１のコイルを感知して、第１の給電板１５１にフレキシブル回路基板１４０への電流を発生させることができる。これにより、本実施形態の給電部品１５０の非接触給電の設計によって、安全な給電、摩耗の回避等の効果を達成することができることが判明される。

上記本考案の実施形態によれば、本考案は、主に、中心軸の前端部の外環面に歪み感知部品を設けて、中心軸の加工の間に受けられた応力を感知して、中心軸の加工状態を判断することに用いられることが判明される。歪み感知部品が刃把持部に設けられる態様に比べると、本実施形態は、総コストが低いというメリットを持つ。刃把持部を加工目的に応じて交換する必要があるので、歪み感知部品が刃把持部に設けられれば、刃把持部の各々のコストが大幅に増やす。そのため、歪み感知部品を中心軸に設けられることで、本実施形態の知的予測機能を有する主軸を従来の刃把持部に合わせて使用すればよい。

一方、本考案は、更に、中心軸の前端部の外環面にフレキシブル回路基板を設計して、歪み感知部品と給電部品の構造設計に合わせて、組み立てやすいというメリットを達成することができ、且つ部品の内蔵型の設計が元々の主軸の外観にあまり影響を与えない。

本考案では実施形態を前述の通り開示したが、これらは本考案を限定するものではなく、当業者であれば、本考案の精神と領域を離脱しない範囲内で、多様の変動や修正を加えることができ、従って本考案の保護範囲は、実用新案登録請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１００ 主軸
１１０ 主軸本体
１１１ 収容空間
１２０ 中心軸
１２１ 前端部
１２１ａ 外環面
１２１ｂ 凹溝
１２２ 後端部
１３０ 歪み感知部品
１３１ 第１の歪みケージ
１３２ 第２の歪みケージ
１４０ フレキシブル回路基板
１５０ 給電部品
１５１ 第１の給電板
１５２ 第２の給電板
１５３ 固定アダプタプレート
１６０ 知的予測装置
１７０ 前蓋
Ｓ１ 軸線

Claims (9)

1. 収容空間を有する主軸本体と、
   前記収容空間に回動可能に設けられ、前端部を有する中心軸と、
   前記中心軸の前記前端部の外環面に設けられ、複数の歪み信号を取得するように配置される歪み感知部品と、
   前記外環面に被覆され、且つ前記歪み信号を取得するように前記歪み感知部品に電気的に接続されるフレキシブル回路基板と、
   前記フレキシブル回路基板に電気的に接続され、前記フレキシブル回路基板に必要な電力を提供するように配置される給電部品と、
   前記フレキシブル回路基板に信号的に接続され、前記歪み信号によって前記中心軸の歪み状態を判断するように配置される知的予測装置と、
   を備える知的予測機能を有する主軸。
2. 前記歪み感知部品は、前記外環面に設けられ且つ前記中心軸の軸線の対向する両側に位置する少なくとも２つの第１の歪みケージを含む請求項１に記載の知的予測機能を有する主軸。
3. 前記第１の歪みケージの設置方向は、前記軸線に平行である請求項２に記載の知的予測機能を有する主軸。
4. 前記歪み感知部品は、前記外環面に設けられ且つ前記第１の歪みケージとずれ、前記軸線の対向する両側に位置する少なくとも２つの第２の歪みケージを含む請求項２に記載の知的予測機能を有する主軸。
5. 前記第２の歪みケージの設置方向は、前記中心軸の回転接線に平行である請求項４に記載の知的予測機能を有する主軸。
6. 前記前端部は、前記外環面に凹んだ少なくとも１つの凹溝を有し、前記歪み感知部品は、前記少なくとも１つの凹溝に設けられる請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の知的予測機能を有する主軸。
7. 前記前端部を覆うように環設され、且つ前記主軸本体に接続される前蓋を更に備え、前記中心軸の前記前端部は、前記収容空間外に延在する請求項１に記載の知的予測機能を有する主軸。
8. 前記給電部品は、
   前記中心軸に環設され且つ固定され、且つ前記フレキシブル回路基板に電気的に接続される第１の給電板と、
   前記前蓋の内環面に設けられ、前記中心軸及び前記第１の給電板に接触せずに前記中心軸を取り囲む第２の給電板と、
   を含む請求項７に記載の知的予測機能を有する主軸。
9. 前記第１の給電板と前記第２の給電板との何れもコイルを含み、
   前記第２の給電板は外部電源に接続される請求項８に記載の知的予測機能を有する主軸。

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