JPH01301045A - 力成分測定装置及び電気機械的監視センサを較正する方法 - Google Patents
力成分測定装置及び電気機械的監視センサを較正する方法Info
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- JPH01301045A JPH01301045A JP63320803A JP32080388A JPH01301045A JP H01301045 A JPH01301045 A JP H01301045A JP 63320803 A JP63320803 A JP 63320803A JP 32080388 A JP32080388 A JP 32080388A JP H01301045 A JPH01301045 A JP H01301045A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
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- B23Q17/0966—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring a force on parts of the machine other than a motor
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ、産業上の利用分野
本発明は工作機械における切削作業間に少なくとも一つ
の力成分を測定する装置と、工作殿械に現在存在する監
視センサを較正するためのそのような装置の使用とに係
る。
の力成分を測定する装置と、工作殿械に現在存在する監
視センサを較正するためのそのような装置の使用とに係
る。
口１発明が解決しようとする問題点
工作機械にＪ：る切削作業中に、工作物と刃物との間に
はプロセス力が生じ、その結果として変形が生じる。こ
の変形とそれを生じさせる力との間には相関関係が存在
する。さらに前記プロセス力を測定１゛ることは切削作
業の自動化にＪ３いて特別のｉ［型性を右する。測定さ
れたプロセス力が連続的または周期的に反復する工程に
おいて通常の範囲外に逸脱するときは、行程がｂはやぞ
の予定通りに進行していないこと、従って、補正が心安
とさ・れることが推論され（する。しかしこの推論は、
プロセス力の測定に使用されるセンソの測定精度及びｂ
１能信頼度が時々検証され得ることを前提どしてのみ、
換言すれば、測定系統が極めて精密でありイして信頼的
に機能する測定機器によって較正され胃ることを前１足
としてのみ正当である。
はプロセス力が生じ、その結果として変形が生じる。こ
の変形とそれを生じさせる力との間には相関関係が存在
する。さらに前記プロセス力を測定１゛ることは切削作
業の自動化にＪ３いて特別のｉ［型性を右する。測定さ
れたプロセス力が連続的または周期的に反復する工程に
おいて通常の範囲外に逸脱するときは、行程がｂはやぞ
の予定通りに進行していないこと、従って、補正が心安
とさ・れることが推論され（する。しかしこの推論は、
プロセス力の測定に使用されるセンソの測定精度及びｂ
１能信頼度が時々検証され得ることを前提どしてのみ、
換言すれば、測定系統が極めて精密でありイして信頼的
に機能する測定機器によって較正され胃ることを前１足
としてのみ正当である。
従来、力測定装置は通常−つの工作機械構成要素間の、
または二つの工作機械構成要素間の、力または部分的力
の測定に基本的に依存する。−殻内に王のにうな装置は
工１￥：機械に相当な修正を施すことなしには着脱され
得ない。この種の一測定装胃がスイス特訂第５０２５９
００に開示されている。それは力およびモーメントを測
定するための２個の力導入板間に位首される４個の圧“
上式力測定要素から構成され、導入された力をその３個
の空間的成分に整然と分割することを可能にする。
または二つの工作機械構成要素間の、力または部分的力
の測定に基本的に依存する。−殻内に王のにうな装置は
工１￥：機械に相当な修正を施すことなしには着脱され
得ない。この種の一測定装胃がスイス特訂第５０２５９
００に開示されている。それは力およびモーメントを測
定するための２個の力導入板間に位首される４個の圧“
上式力測定要素から構成され、導入された力をその３個
の空間的成分に整然と分割することを可能にする。
この測定装置は典型的に２個の運動する工作機械部分間
に配置されそしてこの点において作用する力及びモーメ
ントを検知し１ｑる。２個の工作機械部分間の平面にお
いて働く他の一利定装置がドイツ特許第３４４０６７０
＠に開示される。この装置に４３いても、４個の感圧測
定５５素が一中間板に矩形に配列され、そして典型的に
旋盤用刃物に作用する少なくとも１個の剪断力成分が算
術ユニットによって決定される。さらにまた、−工作機
械部分に複数の穴が設けられ、それらの内部に測定ピン
の形式の変換器であって穴に対し長手方向または横断方
向に働く材料応力を検知するものが挿入される構成も既
知である。そのような構成が例えばドイツ特許第３４０
７６２０号及び米国特許第４４１２４５１に開示される
。しかし、これら装置によっては単に部分りが測定され
るに過ぎず、かつまた、それらは特定力成分の検知を可
能にしない。これに反して、それらは主として工作機械
側部の日常監視に役立つ監視センサを構成する。
に配置されそしてこの点において作用する力及びモーメ
ントを検知し１ｑる。２個の工作機械部分間の平面にお
いて働く他の一利定装置がドイツ特許第３４４０６７０
＠に開示される。この装置に４３いても、４個の感圧測
定５５素が一中間板に矩形に配列され、そして典型的に
旋盤用刃物に作用する少なくとも１個の剪断力成分が算
術ユニットによって決定される。さらにまた、−工作機
械部分に複数の穴が設けられ、それらの内部に測定ピン
の形式の変換器であって穴に対し長手方向または横断方
向に働く材料応力を検知するものが挿入される構成も既
知である。そのような構成が例えばドイツ特許第３４０
７６２０号及び米国特許第４４１２４５１に開示される
。しかし、これら装置によっては単に部分りが測定され
るに過ぎず、かつまた、それらは特定力成分の検知を可
能にしない。これに反して、それらは主として工作機械
側部の日常監視に役立つ監視センサを構成する。
すべての既知測定装置のもう一つの欠点はそれらを切削
刃物から比較的遠くに配置することが要求され、従って
実際上はこの刃物係合点において生じる力の測定を、存
在する力分路の制御が極めて困難であることを理由とし
て、困難または不可能にすることである。さらに、相当
大きい慣性の力の付加も省１選に入れなくてはならない
。これら理由にＪ、って、切削刃物の係合点において働
く力、特にそれらの成分、の精密な測定は従来は不完全
な稈１αにのみ可能であったに過ぎない。何故ならば、
既知の多要素力測定系統は特殊工作機械には容易に適用
され得ｆ、従って、特殊切削刃物、例えば旋盤用刃物、
に対して各個に肖止して適合されなくてはならなかった
。
刃物から比較的遠くに配置することが要求され、従って
実際上はこの刃物係合点において生じる力の測定を、存
在する力分路の制御が極めて困難であることを理由とし
て、困難または不可能にすることである。さらに、相当
大きい慣性の力の付加も省１選に入れなくてはならない
。これら理由にＪ、って、切削刃物の係合点において働
く力、特にそれらの成分、の精密な測定は従来は不完全
な稈１αにのみ可能であったに過ぎない。何故ならば、
既知の多要素力測定系統は特殊工作機械には容易に適用
され得ｆ、従って、特殊切削刃物、例えば旋盤用刃物、
に対して各個に肖止して適合されなくてはならなかった
。
ハ０問題点を解決するための手段
既知測定装置の以上の諸欠点に鑑み、本発明は前頭に４
３いて言及された種類の測定装置であって切削刃物に直
接に作用する切削力の精密測定を可能にするとと乙に各
種刃物及び工作機械に対しで適用され得るしのを提供す
ることを目的とする。
３いて言及された種類の測定装置であって切削刃物に直
接に作用する切削力の精密測定を可能にするとと乙に各
種刃物及び工作機械に対しで適用され得るしのを提供す
ることを目的とする。
前記目的は、本発明に従って、刃物と係合するように、
モジュール構成のツールホルダの基本部分内に横力器を
一体的に組込むことによって達成される。内部に検力器
を一体的に組込まれたＭ水部分は万能的に使用可能であ
る。特殊工作機械及び刃物の諸条件に対する必要的適合
は適切に設δ１されたインタフェースによって行われる
。基本部分は好ましくは刃物を検力器に対して締結する
ためのインタフェースを有する刃物締付部分と、工作機
械側部のキャリジに固定するためのインタフェースを有
するツールホルダ固定部分とに結合可能である。従って
、前記締付部分及び固定部分は各種の標準刃物及び標準
化工作機械キャリジ装置と相互作用するように標準設ａ
１にされ得る。特に、本発明の一発展形式に従えば、ツ
ールホルダ固定部分は工作機械側部に位置するタレット
キャリジに固定され得る取付フランジ、例えば直軸また
は締イ勺装置、から構成され得る。力及びモーメントを
測定する電気機械的変換器装置として理解きるべき前記
検力器は、刃物例えば旋盤用刃物がそれと直接に係合さ
れるようにツールホルダの基本部分内に配置される。こ
のようにして、力分路及びそれらから生じる測定誤差が
回避され、高精密力測定のため必要な先行条件が保証さ
れる。また、各種の刃物締付部分及びホルダ固定部分と
の多くの可１１な組合Ｕの故に、検力器を一体的に組込
まれた少なくとｂツールホルダの基本部分の量産の可能
性もある。さらにまた、刃物に作用する力またはモーメ
ントの高精密検知は、横力器配列が工作機械に設置され
る監視センサを較正するために好適であることを意味す
る。これ覧よ！１１！型的に本発明による横力器配列を
工作機械に据付けそして工作物の機械加工間に工作機械
の監視セン（）によって発生される測定信号を検力器か
らの信号と比較することによって達成され得る。これに
加えて、検力器を一体的に組込まれたツールホルダは、
新規ＪｒＡ利の機械加工において及び／または￥ｒｒ規
の切削刃物材料を使用するとき単質なプロゼスパラメー
タを決定するノζめに、そしてさらに、比較的大型の工
作機械において直接刃物監視のために好適である。かつ
また、各種の工作機械の切削作業態様が比較され得る。
モジュール構成のツールホルダの基本部分内に横力器を
一体的に組込むことによって達成される。内部に検力器
を一体的に組込まれたＭ水部分は万能的に使用可能であ
る。特殊工作機械及び刃物の諸条件に対する必要的適合
は適切に設δ１されたインタフェースによって行われる
。基本部分は好ましくは刃物を検力器に対して締結する
ためのインタフェースを有する刃物締付部分と、工作機
械側部のキャリジに固定するためのインタフェースを有
するツールホルダ固定部分とに結合可能である。従って
、前記締付部分及び固定部分は各種の標準刃物及び標準
化工作機械キャリジ装置と相互作用するように標準設ａ
１にされ得る。特に、本発明の一発展形式に従えば、ツ
ールホルダ固定部分は工作機械側部に位置するタレット
キャリジに固定され得る取付フランジ、例えば直軸また
は締イ勺装置、から構成され得る。力及びモーメントを
測定する電気機械的変換器装置として理解きるべき前記
検力器は、刃物例えば旋盤用刃物がそれと直接に係合さ
れるようにツールホルダの基本部分内に配置される。こ
のようにして、力分路及びそれらから生じる測定誤差が
回避され、高精密力測定のため必要な先行条件が保証さ
れる。また、各種の刃物締付部分及びホルダ固定部分と
の多くの可１１な組合Ｕの故に、検力器を一体的に組込
まれた少なくとｂツールホルダの基本部分の量産の可能
性もある。さらにまた、刃物に作用する力またはモーメ
ントの高精密検知は、横力器配列が工作機械に設置され
る監視センサを較正するために好適であることを意味す
る。これ覧よ！１１！型的に本発明による横力器配列を
工作機械に据付けそして工作物の機械加工間に工作機械
の監視セン（）によって発生される測定信号を検力器か
らの信号と比較することによって達成され得る。これに
加えて、検力器を一体的に組込まれたツールホルダは、
新規ＪｒＡ利の機械加工において及び／または￥ｒｒ規
の切削刃物材料を使用するとき単質なプロゼスパラメー
タを決定するノζめに、そしてさらに、比較的大型の工
作機械において直接刃物監視のために好適である。かつ
また、各種の工作機械の切削作業態様が比較され得る。
何故ならば、機械設轟１がら生じ得る各種のソシなる力
分路が存在しないから有意味の比較測定が達成され得る
からである。
分路が存在しないから有意味の比較測定が達成され得る
からである。
本発明のいくつかの発展形式に従えば、検力器の測定要
素は２個または全ての力成分（Ｆｘ。
素は２個または全ての力成分（Ｆｘ。
Ｆｙ、Ｆｚ）に対し感知能力を有づ゛る。さらに、本発
明のらう一つの発展形式に従えば、冷ｊＪｌ剤供給系統
はツールホルダ内に一体化され得る。さらに本発明のも
う一つの発展形式に従えば、刃物はその切削面がツール
ホルダ又は直軸に設けられる取付装置の中心線を通過す
るようにツールホルダ内に確保される。また、本発明の
他の一発展形式に従えば、測定または評価電子装置がツ
ールホルダ内に少７．Ｚ くとも部分的に一体的に組込
まれ得る。
明のらう一つの発展形式に従えば、冷ｊＪｌ剤供給系統
はツールホルダ内に一体化され得る。さらに本発明のも
う一つの発展形式に従えば、刃物はその切削面がツール
ホルダ又は直軸に設けられる取付装置の中心線を通過す
るようにツールホルダ内に確保される。また、本発明の
他の一発展形式に従えば、測定または評価電子装置がツ
ールホルダ内に少７．Ｚ くとも部分的に一体的に組込
まれ得る。
測定要素は好ましくはそれらが冷ｒＪｌ剤及びその他の
攻撃的な媒質または液体の侵入に対抗して密閉されるよ
うに基本部分内に収容される。検力器から信号を導出す
るための接続被覆電線もツールボルダ内に一体的に組込
まれ得る。本発明に基づくさらに幾つかのツールボルダ
が直接的に近接して１ヴ置されることを可能にするため
に、それらは標準寸法を有すべぎである。
攻撃的な媒質または液体の侵入に対抗して密閉されるよ
うに基本部分内に収容される。検力器から信号を導出す
るための接続被覆電線もツールボルダ内に一体的に組込
まれ得る。本発明に基づくさらに幾つかのツールボルダ
が直接的に近接して１ヴ置されることを可能にするため
に、それらは標準寸法を有すべぎである。
本発明のもう一つの局面は、それが工作機械に据付けら
れた本発明に従う検力器１列からの信号を同等切削条件
下の複数の監視セン勺からの信号ど比較することにより
工作機械の電気礪械的監視しン１ノを較正する方法を提
供することである。
れた本発明に従う検力器１列からの信号を同等切削条件
下の複数の監視セン勺からの信号ど比較することにより
工作機械の電気礪械的監視しン１ノを較正する方法を提
供することである。
以下においで本発明はその一好適実施例と添付図面とを
参照してさらに詳細に説明される。
参照してさらに詳細に説明される。
二、実施例
第１図に従えば、ツールホルダは検力器をその内部に一
体的に組込まれた基本部分１であってこの場合は４個の
測定型Ｎ２を有するものと、刃物５がｇｔ木部分１特に
検力器に対して締結されることを可能にする刃物締付部
分３と、図示されない機械上のキャリジまたは支持体に
ツールホルダがそれによって固定され得るホルダ固定部
分６とから構成される。図示実施例において、固定部分
６はいわゆる取付７ランジであり、それについては第２
図の説明とｌ３Ｉｌ連してさらに多くのことが記述され
るであろう。刃物締付部分３、基本部分１及びホルダ固
定部分６は第２図に示されるように、インタフェースＳ
１．３２．８３を構成する。ホルダ固定部分即ち取付フ
ランジ６と図示されない工作機械、典型的にはタレット
、上の支持体との間のインタフェースはＳｌを以て表さ
れている。
体的に組込まれた基本部分１であってこの場合は４個の
測定型Ｎ２を有するものと、刃物５がｇｔ木部分１特に
検力器に対して締結されることを可能にする刃物締付部
分３と、図示されない機械上のキャリジまたは支持体に
ツールホルダがそれによって固定され得るホルダ固定部
分６とから構成される。図示実施例において、固定部分
６はいわゆる取付７ランジであり、それについては第２
図の説明とｌ３Ｉｌ連してさらに多くのことが記述され
るであろう。刃物締付部分３、基本部分１及びホルダ固
定部分６は第２図に示されるように、インタフェースＳ
１．３２．８３を構成する。ホルダ固定部分即ち取付フ
ランジ６と図示されない工作機械、典型的にはタレット
、上の支持体との間のインタフェースはＳｌを以て表さ
れている。
基本部分１とホルダ固定部分６との間のインタフェース
はＳ２を以て表されている。基本部分１と刃物締付部分
３との間のインタフェースはＳ３を以て表されている。
はＳ２を以て表されている。基本部分１と刃物締付部分
３との間のインタフェースはＳ３を以て表されている。
さらに、冷ＩＪ剤供給装置も好ましくはツールホルダ内
に一体的に組込まれる。この目的のため、穴９がホルダ
固定部分６に設（プられ、その出口（図示せず〉からホ
ースが刃物５の刃部へ導かれる。また、第１図において
、被覆電線８を結合された一体化された被覆電線接続部
７が冷ｒＪＩ剤及びその他の液体の侵入に対して密閉さ
れて設けられることが認められ、該被覆電線８を通じて
測定信号がａｌｌＩ定要素２から導出され得る。代替的
に被覆電線接続部は、また、ツールホルダの冷却剤によ
って彰費される区域外に設置され得る。何れの場合でも
、液体が基本部分１の内側、特に検力器の周囲に、侵入
し得ないように保証されなくてはならない。そうでない
と、電気的絶縁及び電気接点の１能的効率が損なわれる
恐れがある。
に一体的に組込まれる。この目的のため、穴９がホルダ
固定部分６に設（プられ、その出口（図示せず〉からホ
ースが刃物５の刃部へ導かれる。また、第１図において
、被覆電線８を結合された一体化された被覆電線接続部
７が冷ｒＪＩ剤及びその他の液体の侵入に対して密閉さ
れて設けられることが認められ、該被覆電線８を通じて
測定信号がａｌｌＩ定要素２から導出され得る。代替的
に被覆電線接続部は、また、ツールホルダの冷却剤によ
って彰費される区域外に設置され得る。何れの場合でも
、液体が基本部分１の内側、特に検力器の周囲に、侵入
し得ないように保証されなくてはならない。そうでない
と、電気的絶縁及び電気接点の１能的効率が損なわれる
恐れがある。
適当り力を以て測定要素に予荷重を付与するために緊張
ねじ（図示せず）が使用され得る。検力器に対して刃物
５を締付けるために、刃物締付部分３はクランプねじ４
をｈ゛シ得。図示実施例にＪ３いては、刃物５は基本部
分１または刃物締付部分３の側部に固定されているが、
それはツールホルダの広い側部に沿って任意の好適な点
に固定され得る。
ねじ（図示せず）が使用され得る。検力器に対して刃物
５を締付けるために、刃物締付部分３はクランプねじ４
をｈ゛シ得。図示実施例にＪ３いては、刃物５は基本部
分１または刃物締付部分３の側部に固定されているが、
それはツールホルダの広い側部に沿って任意の好適な点
に固定され得る。
図示のように、ホルダ固定部分即ち取付フランジ６は直
軸ＺＳを包囲する。直軸７．８の中心線は好ましくは刃
物５の切削面ＳＥを通る平面に位７１さるべきである。
軸ＺＳを包囲する。直軸７．８の中心線は好ましくは刃
物５の切削面ＳＥを通る平面に位７１さるべきである。
これによって、切削動作のジオメトリ−に起因する望ま
しくない力の効果が回避される。そのような効果は特に
小直径の工作物に関する切削作業に影響を及ぼす。直軸
ＺＳはツールホルダを工作機械のキャリジまたはタレッ
ト上に固定するのに役立ち、そしてドイツＭＤＩ規洛３
４２５に一致する。ホルダ固定部分６はやはり第２図に
示される締付装置ＫＳによってタレットに結合される。
しくない力の効果が回避される。そのような効果は特に
小直径の工作物に関する切削作業に影響を及ぼす。直軸
ＺＳはツールホルダを工作機械のキャリジまたはタレッ
ト上に固定するのに役立ち、そしてドイツＭＤＩ規洛３
４２５に一致する。ホルダ固定部分６はやはり第２図に
示される締付装置ＫＳによってタレットに結合される。
しかし、その他の結合要素も同様に使用可能である。ツ
ールホルダは好ましくは、標ｆ％Ｌ ＸＪ法によって、
数個のそのようなツールホルダが実際的適用のためすぐ
隣に近接して配置され１！ｌるように可能なかぎり小さ
くさるべぎである。
ールホルダは好ましくは、標ｆ％Ｌ ＸＪ法によって、
数個のそのようなツールホルダが実際的適用のためすぐ
隣に近接して配置され１！ｌるように可能なかぎり小さ
くさるべぎである。
かつまた、基本部分１はドイツ特許第３４０７６２０号
に開示される構成に従う測定ピンの形式を採用し得る。
に開示される構成に従う測定ピンの形式を採用し得る。
第２図にはツールホルダのモジュール方式の構成が図示
される。８１．Ｓ２及びＳ３はインタフェース、即ちそ
れぞれ工作義械のキＡ２リジまたはクレット（図示せず
）とホルダ固定部分６との間Ｓ１、ホルダ固定部分６と
万能型の基本部分１との間Ｓ２、及び基本部分１と刃物
締付は部分３との間Ｓご３における着１１；２可能の結
合部である。刃物締付部分３は好ましくは外部及び内部
旋盤刃物を固定するための１個または複数のクランプね
じ４を設けられる。
される。８１．Ｓ２及びＳ３はインタフェース、即ちそ
れぞれ工作義械のキＡ２リジまたはクレット（図示せず
）とホルダ固定部分６との間Ｓ１、ホルダ固定部分６と
万能型の基本部分１との間Ｓ２、及び基本部分１と刃物
締付は部分３との間Ｓご３における着１１；２可能の結
合部である。刃物締付部分３は好ましくは外部及び内部
旋盤刃物を固定するための１個または複数のクランプね
じ４を設けられる。
検力器の測定要素２により送られる信号、例えば３個の
成分（Ｆ ｘ ）、（Ｆｙ）及び（Ｆｚ）の一つまたは
それ以」］に対する信号、は算術ユニツ１− （Ｒ）に
ｊ３いて処理されそして］ンピュータ（Ｐ Ｃ）へ導か
れ得る。重要な撮械的相関関係、例えば切削速度などに
対する切削力の依存性、は視覚デイスプレー装置に表示
され得る。その他制＋：、ｊとは別にさらに外部被覆電
線接続部と関連する妨害を受ける容易性を減少させる電
子的手段をツールホルダに、少なくとも部分的に一体的
に組込むことの可能性はさらに示されない。
成分（Ｆ ｘ ）、（Ｆｙ）及び（Ｆｚ）の一つまたは
それ以」］に対する信号、は算術ユニツ１− （Ｒ）に
ｊ３いて処理されそして］ンピュータ（Ｐ Ｃ）へ導か
れ得る。重要な撮械的相関関係、例えば切削速度などに
対する切削力の依存性、は視覚デイスプレー装置に表示
され得る。その他制＋：、ｊとは別にさらに外部被覆電
線接続部と関連する妨害を受ける容易性を減少させる電
子的手段をツールホルダに、少なくとも部分的に一体的
に組込むことの可能性はさらに示されない。
第３図は冒頭において３及されたスイス特許第５０２５
９０Ｍに開示されるごとき検力器としての４個の測定要
素のすｌ！型的配列を示す。力導入仮は１０で表示され
、互いに異なった軸ｘ、ｙ、ｚに４３いて感知する測定
要素は２を以て表示され、これら測定要素に好適な予荷
重を（Ｃｊ与する予備用ねじは１１を以て表示されてい
る。この予荷重は剪Ｋｉ力もＸ及びｙ方向において測定
され得る程度に高い。前記３方向における力成分、即ち
Ｆｘ。
９０Ｍに開示されるごとき検力器としての４個の測定要
素のすｌ！型的配列を示す。力導入仮は１０で表示され
、互いに異なった軸ｘ、ｙ、ｚに４３いて感知する測定
要素は２を以て表示され、これら測定要素に好適な予荷
重を（Ｃｊ与する予備用ねじは１１を以て表示されてい
る。この予荷重は剪Ｋｉ力もＸ及びｙ方向において測定
され得る程度に高い。前記３方向における力成分、即ち
Ｆｘ。
Ｆｙ、Ｆｚ、のみを測定しようとする場合は、４個の測
定要素２の対応信号出力、第１図においても同様にｘ、
ｙ、ｚの方向で示される、は第３図の右に線図を以て示
されるようにチャネル的に並列化されて各個に増幅され
る。力だけでなくモーメントをも測定しようとする場合
は、第２図に示されるように、例えば算術ユニットによ
って実行される適当な計算が必要である。これら計算に
適用される基本原則については、例えばスイス特許第５
０２５９０号が参照される。
定要素２の対応信号出力、第１図においても同様にｘ、
ｙ、ｚの方向で示される、は第３図の右に線図を以て示
されるようにチャネル的に並列化されて各個に増幅され
る。力だけでなくモーメントをも測定しようとする場合
は、第２図に示されるように、例えば算術ユニットによ
って実行される適当な計算が必要である。これら計算に
適用される基本原則については、例えばスイス特許第５
０２５９０号が参照される。
３成分測定要素２は寸べての適用において採用されるこ
とを要しない。刃物使用点において働く力に関する十分
な情報を入手するのに単一の成分を測定すれば十分であ
る時もある。肖うまでもなく、単一成分測定要素は多成
分測定要素に比し安価である。また、４測定要素は必ず
しも必要でない。特に旋盤作業においては、これら測定
要素は３個でしばしば十分である。何故ならば、力作用
点は単に狭い限度内で検力器に対するその位置を変更す
るからである。かつまた、２個の力導入板聞における４
１１２．ｌの測定要素の配置は検力器の特別の一実施
例を構成する。しかし、各個の測定要素を異なるより厳
格でない態様でツールホルダの基本部分１内に一体的に
組込むその他の配置も可能である１、各個の測定要素は
実体的に圧電式またはその他の力及びひずみ測定技術で
あって木質的に広く熟知されているもの、例えばひずみ
ｈｌ、であり１５する。
とを要しない。刃物使用点において働く力に関する十分
な情報を入手するのに単一の成分を測定すれば十分であ
る時もある。肖うまでもなく、単一成分測定要素は多成
分測定要素に比し安価である。また、４測定要素は必ず
しも必要でない。特に旋盤作業においては、これら測定
要素は３個でしばしば十分である。何故ならば、力作用
点は単に狭い限度内で検力器に対するその位置を変更す
るからである。かつまた、２個の力導入板聞における４
１１２．ｌの測定要素の配置は検力器の特別の一実施
例を構成する。しかし、各個の測定要素を異なるより厳
格でない態様でツールホルダの基本部分１内に一体的に
組込むその他の配置も可能である１、各個の測定要素は
実体的に圧電式またはその他の力及びひずみ測定技術で
あって木質的に広く熟知されているもの、例えばひずみ
ｈｌ、であり１５する。
工作機械にお【）る監視機能のための較正手順は第４図
によって解説される。数個の監視セン９１３を装備され
た自動旋盤が示されている。そのタレツ１へ１２には旋
盤用の刃物５を備えた本発明に基づく検力器付きツール
ホルダが取ｆ−ｔ ｉノられている。監視センナ１３は
冒頭で古及されたごとぎボールセンサ（長手方向及び横
方向測定ビン）であり、材料の応力を測定する。また、
負荷座金の形式にされた監視ヒンＶがタレッ１−と送り
台との間に配列され得る。負荷座金の形式を有するこれ
ら監視センサは典型的にタレットと送り台との間に配置
される。監視セン９は時々較正を必要とする。
によって解説される。数個の監視セン９１３を装備され
た自動旋盤が示されている。そのタレツ１へ１２には旋
盤用の刃物５を備えた本発明に基づく検力器付きツール
ホルダが取ｆ−ｔ ｉノられている。監視センナ１３は
冒頭で古及されたごとぎボールセンサ（長手方向及び横
方向測定ビン）であり、材料の応力を測定する。また、
負荷座金の形式にされた監視ヒンＶがタレッ１−と送り
台との間に配列され得る。負荷座金の形式を有するこれ
ら監視センサは典型的にタレットと送り台との間に配置
される。監視セン９は時々較正を必要とする。
これは生じる万を刃物５に可能＜Ｚかぎり近接して測定
する精密較正蒸絨を要求する。この關能は検力器付きツ
ールホルダによって車扱に遂行されＩ！Ｉる。ツールホ
ルダのホルダ固定部分６によって工作機械に横力器を取
イ４けた後、試し工作物が監視センサ１３をオンに切り
換えて機械加工される。
する精密較正蒸絨を要求する。この關能は検力器付きツ
ールホルダによって車扱に遂行されＩ！Ｉる。ツールホ
ルダのホルダ固定部分６によって工作機械に横力器を取
イ４けた後、試し工作物が監視センサ１３をオンに切り
換えて機械加工される。
検力器の（精密）測定信号を監視センサ１３からの信お
と比較することにより、監視センサ１３の機能は査証さ
れ得る、または、それらは較正され１［Ｉる。
と比較することにより、監視センサ１３の機能は査証さ
れ得る、または、それらは較正され１［Ｉる。
本発明により切削力検力器の新しい世代であってそれら
の七ジュール方式の構成によって広範な＋１！類の標準
刃物装備系統の側部に容易に適用され得そして非常に様
々の標準刃物に対して取付けられ１！′）るが故に高度
の作用信頼性を有しそして使用するのに簡単であるｂの
が創案された。ツールホルダに電気機械的測定部分を一
体的に組込むことによって、ツールホルダ、横力器及び
刃物から構成されるユニットであって力分路を全く有し
ないまたは少なくとも精密制御可能の最小限の８分路を
イｉするに過ぎむい短小且つ直接の経路による力導入を
可能にするものが新規に作られた。力分路をさらに最小
化する目的を以て、溶接式ホルダ構造は特に石川である
ことが証明された。工作□械におりる監視センサを検証
するために、新規の方式の切削刃物を用いて新規の月利
を切削するとき重要な工程パラメータを決定するために
、または、種々の工作機械の切削作用態様を比較するた
めに横力器配列が採用され得る。それらは、ｊ：た、比
較的大詰！の機械においては刃物を監視するのに使用さ
れ得る。これににって可能にされるモジコール構成及び
規格化は人聞生産、特に検力器を一体的に組込まれたツ
ールホルダの万能的に使用されＩＩる基本部分の量産、
を可能にする。
の七ジュール方式の構成によって広範な＋１！類の標準
刃物装備系統の側部に容易に適用され得そして非常に様
々の標準刃物に対して取付けられ１！′）るが故に高度
の作用信頼性を有しそして使用するのに簡単であるｂの
が創案された。ツールホルダに電気機械的測定部分を一
体的に組込むことによって、ツールホルダ、横力器及び
刃物から構成されるユニットであって力分路を全く有し
ないまたは少なくとも精密制御可能の最小限の８分路を
イｉするに過ぎむい短小且つ直接の経路による力導入を
可能にするものが新規に作られた。力分路をさらに最小
化する目的を以て、溶接式ホルダ構造は特に石川である
ことが証明された。工作□械におりる監視センサを検証
するために、新規の方式の切削刃物を用いて新規の月利
を切削するとき重要な工程パラメータを決定するために
、または、種々の工作機械の切削作用態様を比較するた
めに横力器配列が採用され得る。それらは、ｊ：た、比
較的大詰！の機械においては刃物を監視するのに使用さ
れ得る。これににって可能にされるモジコール構成及び
規格化は人聞生産、特に検力器を一体的に組込まれたツ
ールホルダの万能的に使用されＩＩる基本部分の量産、
を可能にする。
第１図は検力器とモジュール設計のツールボルダとから
構成される本発明装置の部分的に概略図示された斜視図
、第２図はモジュール設も１を図示１ノるため取付部品
を分解された検力器付きツールホルダの構成を測定信号
の電子的処理装置とｊ（に示Ｊ’概略図、第３図はツー
ルホルダ内に一体的に組込；（れるのに適する検力器の
形式にされた一実施例の斜視部分図、第４図は本発明に
基づく検力器付きツールホルダを有する自動旋盤におけ
る既存監視センサの較正を図解する斜視平面図である。 図面上、１・・・基本部分、２・・・測定要素、３・・
・刃物締付部分、４・・・クランプねじ、５・・・刃物
、６・・・ホルダ固定部分、８・・・被覆電線、９・・
・穴、１３・・・貯祝セン丈、８１．８２．８３・・・
インタフェース。
構成される本発明装置の部分的に概略図示された斜視図
、第２図はモジュール設も１を図示１ノるため取付部品
を分解された検力器付きツールホルダの構成を測定信号
の電子的処理装置とｊ（に示Ｊ’概略図、第３図はツー
ルホルダ内に一体的に組込；（れるのに適する検力器の
形式にされた一実施例の斜視部分図、第４図は本発明に
基づく検力器付きツールホルダを有する自動旋盤におけ
る既存監視センサの較正を図解する斜視平面図である。 図面上、１・・・基本部分、２・・・測定要素、３・・
・刃物締付部分、４・・・クランプねじ、５・・・刃物
、６・・・ホルダ固定部分、８・・・被覆電線、９・・
・穴、１３・・・貯祝セン丈、８１．８２．８３・・・
インタフェース。
Claims (14)
- （１）工作機械による切削作業において少なくとも一つ
の力成分を測定する装置において、切削刃物を係合する
ためのモジュール形式で組立てられたツールホルダの基
本部分（１）内に検力器（２、１０）を一体的に組込む
ことを特徴とする力成分を測定する装置。 - （２）特許請求の範囲第１項記載の力成分を測定する装
置において、前記基本部分（１）が、工作機械上のキヤ
リジに固定するため、インタフェース（Ｓ２）を有する
検力器（６）に対し刃物（５）を締結するためのインタ
フェース（Ｓ３）を有する刃物締付部分（３）と結合可
能であることを特徴とする力成分を測定する装置。 - （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の力成分
を測定する装置において、前記検力器（２、１０）の個
々の測定要素（２）が３個の力成分（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ
）に対し感知能力を有することを特徴とする力成分を測
定する装置。 - （４）特許請求の範囲第１項または第２項記載の力成分
を測定する装置において、前記検力器（２、１０）の個
々の測定要素２が力成分（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）の２個に
対し感知能力を有することを特徴とする力成分を測定す
る装置。 - （５）特許請求の範囲第１項から第４項の何れか一つの
項に記載される力成分を測定する装置において、ツール
ホルダ内に冷却供給系統（９）が一体的に組込まれるこ
とを特徴とする力成分を測定する装置。 - （６）特許請求の範囲第１項から第５項の何れか一つの
項に記載される力成分を測定する装置において、刃物（
５）がその切削面が取付装置（ＺＳ、ＫＳ）の中心線を
通過するようにツールホルダ内に確保されることを特徴
とする力成分を測定する装置。 - （７）特許請求の範囲第１項から第６項の何れか一つの
項に記載される力成分を測定する装置において、ホルダ
固定部分（６）が工作機械側部のタレツトキヤリジに直
軸（ＺＳ）を介して固定され得る取付フランジを有する
ことを特徴とする力成分を測定する装置。 - （８）特許請求の範囲第１項から第５項の何れか一つの
項に記載される力成分を測定する装置において、ホルダ
固定部分（６）が締付装置（ＫＳ）を介して工作機械側
部のタレツトキヤリジに固定され得る取付フランジを有
することを特徴とする力成分を測定する装置。 - （９）特許請求の範囲第１項から第８項の何れか一つの
項に記載される力成分を測定する装置において、測定及
び評価電子装置を少なくとも部分的にツールホルダ内に
一体的に組込むことを特徴とする力成分を測定する装置
。 - （１０）特許請求の範囲第１項から第９項の何れか一つ
の項に記載される力成分を測定する装置において、冷却
剤及びその他の攻撃的媒質の侵入に対抗して検力器（２
、１０）の測定要素（２）を密閉することを特徴とする
力成分を測定する装置。 - （１１）特許請求の範囲第１項から第１０項の何れか一
つの項に記載される力成分を測定する装置にＪ３いて、
検力器（２、１０）からの信号を導出するため、密閉さ
れた接続被覆電線（８）を基本部分（１）内に一体的に
組込むことを特徴とする力成分を測定する装置。 - （１２）特許請求の範囲第１項から第１１項の何れか一
つの項に記載される力成分を測定する装置において、ツ
ールホルダが標準寸法を有することを特徴とする力成分
を測定する装置。 - （１３）特許請求の範囲第１項から第１２項の何れか一
つの項に記載される力成分を測定する装置において、検
力器（２、１０）が圧電性測定要素（２）を有すること
を特徴とする力成分を測定する装置。 - （１４）特許請求の範囲第１項から第１３項の何れか一
つの項に記載される工作機械に取付けられた検力器から
の信号を、工作物の機械加工間、監視センサ配列から発
生される信号と比較することによつて工作機械の電気機
械的監視センサを較正する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP87119031A EP0321599B1 (de) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | Anordnung zur Messung der Zerspanungskräfte bei Werkzeugmaschinen |
| EP87119031.0 | 1987-12-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301045A true JPH01301045A (ja) | 1989-12-05 |
Family
ID=8197534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63320803A Pending JPH01301045A (ja) | 1987-12-22 | 1988-12-21 | 力成分測定装置及び電気機械的監視センサを較正する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4899594A (ja) |
| EP (1) | EP0321599B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01301045A (ja) |
| AT (1) | ATE81807T1 (ja) |
| DE (1) | DE3782437D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022045927A (ja) * | 2020-09-09 | 2022-03-22 | ハルトメタル－ウェルクゾーグファブリック ポール ホーン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 工具ホルダ及び該工具ホルダを備えた工具システム |
| CN114728392A (zh) * | 2019-11-12 | 2022-07-08 | 基斯特勒控股公司 | 具有力传感器的切削机床、用于操作这种切削机床的方法以及用于校准这种切削机床的力传感器的方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH680421A5 (ja) * | 1989-12-22 | 1992-08-31 | Kistler Instrumente Ag | |
| US5359879A (en) * | 1992-11-04 | 1994-11-01 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Scanning micro-sclerometer |
| EP0651239A3 (en) * | 1993-10-29 | 1996-06-12 | Omron Tateisi Electronics Co | Magnetostrictive torque sensor, magnetostrictive torque measuring device and device for monitoring the state of a cutting tool using this sensor. |
| US6971273B2 (en) * | 2003-05-30 | 2005-12-06 | The Boeing Company | Tool evaluation system and method |
| US7159440B2 (en) * | 2003-06-26 | 2007-01-09 | The Boeing Company | Tool evaluation calibrator and method |
| CN102490085B (zh) * | 2011-12-09 | 2014-02-19 | 华东理工大学 | 同时测量三向车削力的装置 |
| US8726740B1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-05-20 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Multi-axis dynamometer |
| DE102016004372A1 (de) | 2016-04-09 | 2016-09-29 | Daimler Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von tribologischen Eigenschaften von Materialien zur spanabhebenden Bearbeitung |
| EP3864389A1 (de) * | 2018-10-10 | 2021-08-18 | Kistler Holding AG | Werkzeug und verfahren zum messen einer werkzeugkraft |
| CN110202412A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-09-06 | 哈尔滨理工大学 | 一种重型立式车床测力仪装夹装置及其设计方法 |
| CN110561194B (zh) * | 2019-10-21 | 2024-03-19 | 河北工业大学 | 一种数控车削加工动态切削力的测量装置及方法 |
| DE102020106038B3 (de) | 2020-03-05 | 2021-03-11 | Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn Gmbh | Spanabhebendes Werkzeug und Werkzeugmaschine mit einem solchen Werkzeug |
| EP3881969A1 (de) * | 2020-03-19 | 2021-09-22 | Kistler Holding AG | Zerspannungsmaschine mit einem kraftaufnehmer, verwendung einer solchen zerspannungsmaschine sowie verfahren zum kalibrieren des kraftaufnehmers einer solchen zerspannungsmaschine |
| DE102020114431A1 (de) * | 2020-05-29 | 2021-03-18 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Werkzeughalter und Verfahren zur Drehbearbeitung eines Werkstücks |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH502590A (de) * | 1968-11-04 | 1971-01-31 | Kistler Instrumente Ag | Kraft- und/oder Momentenmessanordnung |
| DE3019751C2 (de) * | 1980-05-23 | 1983-12-29 | J.G. Weisser Söhne, 7742 St Georgen | Einrichtung zur Messung der Schnittkraft von Schneidwerkzeugen eines Mehrfachwerkzeugträgers |
| CH656464A5 (de) * | 1982-04-20 | 1986-06-30 | Kistler Instrumente Ag | Kraftmessplattform mit adapterplatte. |
| DE3440670C2 (de) * | 1984-11-07 | 1986-10-23 | Prometec GmbH, 5100 Aachen | Vorrichtung zum Messen der auf Maschinenbauteile wirkenden Kräfte und Momente |
| US4671147A (en) * | 1985-05-30 | 1987-06-09 | General Electric Company | Instrumented tool holder |
| FR2606147A1 (fr) * | 1986-05-30 | 1988-05-06 | Pharmacotechnie Indl Lab | Dispositif de validation des chaines de mesure de force |
| US4757307A (en) * | 1986-08-04 | 1988-07-12 | General Electric Company | Tool condition sensing by measuring heat generation rate at the cutting edge |
-
1987
- 1987-12-22 DE DE8787119031T patent/DE3782437D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-12-22 EP EP87119031A patent/EP0321599B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-22 AT AT87119031T patent/ATE81807T1/de not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-12-21 JP JP63320803A patent/JPH01301045A/ja active Pending
- 1988-12-22 US US07/288,446 patent/US4899594A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114728392A (zh) * | 2019-11-12 | 2022-07-08 | 基斯特勒控股公司 | 具有力传感器的切削机床、用于操作这种切削机床的方法以及用于校准这种切削机床的力传感器的方法 |
| JP2022045927A (ja) * | 2020-09-09 | 2022-03-22 | ハルトメタル－ウェルクゾーグファブリック ポール ホーン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 工具ホルダ及び該工具ホルダを備えた工具システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4899594A (en) | 1990-02-13 |
| DE3782437D1 (de) | 1992-12-03 |
| EP0321599B1 (de) | 1992-10-28 |
| ATE81807T1 (de) | 1992-11-15 |
| EP0321599A1 (de) | 1989-06-28 |
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