JPS61132809A - 撓み又は捩れ測定用センサー - Google Patents

撓み又は捩れ測定用センサー

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JPS61132809A
JPS61132809A JP60266261A JP26626185A JPS61132809A JP S61132809 A JPS61132809 A JP S61132809A JP 60266261 A JP60266261 A JP 60266261A JP 26626185 A JP26626185 A JP 26626185A JP S61132809 A JPS61132809 A JP S61132809A
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JP
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sensor
light receiving
unit
receiving unit
torsion
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JP60266261A
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インゲマール　ハンス　ストランデル
ニルス‐アケ　ホーリン
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Santrade Ltd
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    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/001—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine
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    • B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/28—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は長方形状の機械的構成部品好適なものとして切
削加工用植刃を有する工具の撓み又は捩れ並びこれらの
変量を同時に測定するためのセンサーに関する。このセ
ンサーは少くとも１個の光源ユニットと受光ユニットと
レンズユニットから成り、該レンズユニットには前記部
品の撓み又は捩れを検出するための分析ユニットが組込
まれている。受光ユニットは前記部品の略中立軸線の延
長線上に設けた１個の通し穴の内部に設置される。
この通し穴の中心軸線に整合して位置決めされた受光ユ
ニットは複数個の位置感知素子と、該受光ユニットから
外れた離隔位置に設けた部品上の端部から発して直接又
は間接的に受光ユニットの方向に向って入って来る少く
とも一つの光線ビームとにより形成される。前記受光ユ
ニットは通し穴内部に固定した管状部材のなかに設けら
れている。
〔従来の技術〕
従来用いられていた前記部品の撓み測定用センサーはし
ばしば微小撓みに対し感受性が乏しく或は周囲の条件に
敏恣すぎ、例えば電気格子内の電磁界又は転移現象によ
り影響を受けるものであった。
〔発明の解決しようとする問題点〕
本発明は前述した問題点を解決するために開示されたセ
ンサーに関する。該センサーの検出部分は埃や干渉性電
波から保護すると同時に前記部品の撓み又は捩れ並びに
その撓み方向又は捩れ方向をも検出可能に組込まれてい
る。この検出部分は部品の中立軸線と略一致するように
内蔵されており、それ故検出部分の受光ユニ７）はそれ
自体を動かさずに部品の変位運動を検出できる。本発明
を添付図面を参照して以下更に詳細に説明する。
〔実施例〕
第１図乃至第３図は検出部分１１を示し、この部分は全
体的に円筒形状をなし、少くとも一部が撓みのない剛体
管１２内に組込れるこの剛体管１２は光線案内用の光フ
ァイバ束１３と焦点レンズ又は発散レンズ１４と護管の
剛体部分から離れて設けた鏡１５を頑丈に取り囲んでい
る。鏡、１５は好ましくは蛇腹を用いて剛体管１２の剛
体部分から分離し護管が鏡１５の運動をもげないように
設けることができる。前記光ファイバ束１３は剛体管１
２内に緊密状態に装填され、その中心光ファイバ１３ａ
は内方方向に向けられた光線Ｌｉを案内するよう、に配
位され、その案内方向は略剛体管１２の中心軸線に一致
する。中心光ファイバ１３ａはまたその光ファイバ束の
中心部から離隔して配置することも可能である。鏡１５
の始動位置において内方に向けた光線Ｌｉは外方に向か
う光線Ｌｏと合致する。この光線は鏡１５のわずかな傾
斜作用により反射され、前記外方に向う光線り。
の方向は内方に向う光線Ｌｉの方向と角度αを成す。鏡
１５が傾むけられたときその中心点は移動し、その始動
位置において剛体管１２の中心線を横切りＹ方向に成る
距離そしてＺ方向に成る距離のところにある。鏡１５を
反射した光線Ｌｏは光フアイバ端部１３ｂ上に終り、こ
の位置は内方に向った光線Ｌｉを案内したファイバ１３
ａからＹ方向にΔｙかつ２方向にΔ２のところにある。
ファイバ１３ｂは検出部１１から遠く離れて設けた撓み
値決定用の検出装置に向ってこの光、％ｌ　Ｌ　ｏを案
内する。上記鏡１５とファイバ端部間の距離りは剛体管
１２の直径より大なるように選定される。前記距離りを
増すことにより撓みに対する怒度は増大するが、測定範
囲は減小する。反射光線Ｌｏの運動作用は作用力ＩＫＮ
当り約１５〜１０μｍである。
反射光線Ｌｏの運動変位は鏡１５の運動変位の２倍乃至
５倍大きい。この形式のセンサーの解像力は約±５ＫＮ
の測定範囲においてｌＯＮである。
小さい力の測定に対しては凹面鏡を採用することもでき
、その結果鏡の小運動は反射光線に大きな運動変位を生
ずる。
もし内方に向う入射光線Ｌｉが相互に分離した数個の光
ファイバが例えば線状又は十文字形状に分割されるなら
ば、そのとき機械構成部品の模れを検出することができ
る。位置感知光ダイオードを前記光ファイバ束の代りに
使用することができる。また別法として、前記鏡を１つ
の光源に替えて変換することもでき、このときその光源
は内方に向く入射光線の案内部材と置換される。その光
源はそのときランプ装置として構成され、その電力供給
ユニット又は光源は外部光源から光線を案内するための
光線ガイドを構成する。
第４図乃至第７図には旋削工具が示される。検出部分は
通し穴２２の内部において工具中立軸線に相当する工具
中心線ＣＬの回りに対称的に配置される。前記中立軸線
ＣＬは純粋な曲げ作用においてモーメントを併わずに変
形を生じない工具の中立軸線として定義される。前記中
立軸線に沿って検出部分を設置する目的は該部分の運動
変位を極小限に止めて測定値の信頌性を高めるためであ
る。第４図と第５図は切削植刃１６と旋削工具柄部１７
と検出部分とを描いている。この検出部分は光線ガイド
２０と測定用管状部材１２と光ファイバ束１３と鏡１５
とから構成される。第４図は工具柄部保持具１８と固定
ねじ１９を描く。鏡１５は小ねじ２１　（第５図）の端
部が又は通し穴２２の底部のいずれかに固定される。
第６図と第７図に示された工具柄部１７の形式のもので
は固定ユニット例えば引張り棒の中心に発光ユニットと
これに対応する受光ユニット（ファイバ束）を配設する
ようにするのが好ましい。
かくして、検出部１１は長方形状の工具内部中心部に配
置され、旋削加工中植刃１６上に作用する力は工具柄部
１７を２方向において撓ねませる。
光線ガイド２０を経て内方に向う光線Ｌｉはこの場合鏡
１５により傾け・られ、ファイバ束の端部の一点に向っ
て反射されるが、これは工具上に生じた撓みに相当する
。
第８図には本発明に係るセンサーのプロ・ツク線図が示
され、かつ工具柄部１７と被切削素材２３を切削中の植
刃１６が示されている。このセンサー１０は検出部分１
１と第１光線ガイド２０と光源２４（例えばレーザ光源
）と、第２光線ガイド２５と光線検出器２６と、例えば
アナログ信号用ガイド２７とにより形成される。このア
ナログ信号用ガイド２７は例えばディスプレーとかコン
ビエータの如き電子ユニット２８に接続される。切削用
植刃１６を保持している工具の自由先端は切削加工中被
加工素材２３によって撓み作用をうける。鏡１５はその
撓み運動に連鎖し光源から投射されて内方に向った光線
を光線ガイド２０を経て光ファイバ束１３に導びき、入
れてファイノ＼束端部の一点に帰る。この反射光線は更
に光線ガイド２５を通り光線検出器２６に転送される。
この光線検出器２６は多数の光ダイオード或は位置感知
機能をもつ光ダイオードから構成されている。光線検出
器２６は光信号をアナログ信号に変換するものであるが
、このアナログ信号は例えばガイド２７を通して前記信
号を描写的撓み値に変換する電子装置２８に転送される
。その撓み態様は電子装置２８内に準備された種々のデ
ータプログラムを介して変換され、工具の切削加工端部
に関与して生ずる力、位置、加速度、速度又は捩れ等を
表示することが可能になる。
第９図Ａは別の実施例における検出部分の前側表面を示
す。内方に向けられた光線Ｌｉを案内するファイバ１３
ａはケーブル２９の中心部に配置されて、外方に向う光
線Ｌｏを案内する６個のファイバによって包囲される。
ケーブル２９は剛体管１２の内部中央に配置される。ケ
ーブル２９の内部に斜線を施して描かれた大きい円は機
械構成部品の成る撓み状態において、鏡から反射して外
方、　に向う光線Ｌ　ｏを表示している。電子ユニ・ノ
ド２８において、その撓み状態は第９Ｂ図に描かれたＹ
−Ｚ線図によって現わされ、護国において各ファイバ１
３内の反射光線Ｌｏの強さは一点Ｐのみに代表されて、
評価される。
第１０Ａ図は別の実施例における検出部分の前側表面を
示す。内方に向う光線を案内するファイバＬ３ａは検出
部分の中心線に対し偏心した位置におかれている。従っ
て中央部空間は受光器により利用される。外方に向う光
線ＬＯはこの場合画像検出器又は多数の光惑知素子を介
して光線を電子流に変換する光ダイオードの配列によっ
て検出される。その撓みは第１０Ｂ図のＹ−Ｚ線図に表
示される。
第１１Ａ図および第１１ｉ図は第１０Ａ図と第１０Ｂ図
と共にアナログ表示による検出部分の前側表面を示す。
第１０Ａ図における画像検出器又は光ダイオード配列３
０は第１１Ａ図における位置感知機能を有する光ダイオ
ード３１によって置き換えられている。
第１２Ａ図は略第２図に相当する形態をもつ検出部分を
示す。この実施例において前記検出部分は互に引き離さ
れて配置された５個の光線ガイド１３ａとして形成され
る。これらは外方に向う光線Ｌｏを案内しているファイ
バ１３ｂの領域内に埋没されている。前記機械構成部品
が検出部分の中心軸線の回りに捩り作用を受けるとき、
中心部光線ビームはその中心部に反射したままに残され
るが、その中心部から離れた４個の光線ビームは幾分偏
心した位置に現われる。この捩れ作用力の大いさは第１
２Ｂ図の線図において十文字形状の形成点Ｐ。
乃至Ｐ、の諸点により表示される、ただし２１点は原点
零に相当する。第１３Ａ図と第１３Ｂ図において第１２
Ａ図と第１２Ｂ図における槻れ作用は成る撓み変位を併
って表示されている。それ故、原点Ｐ。
は零点から離れている。このようにして部品要素上に働
らく回転モーメントを決定することができる。多数の光
線ガイドを種々変更することもでき、更には表示パター
ンの変更もまた可能である。例えば一線状に並ぶ光線ガ
イドの配列も形成可能である。
前述した第９Ａ図乃至第１３Ａ図に係わる装置において
、その光源１３ａは前記の前側表面の反対側に配置した
光ユニットに置き換えることもできる。
前記のように本発明は機械構成部品の撓み乃至は捩れ測
定用センサーに関する。該センサーの検出部分は該部品
の内部に内蔵されたものであるから、埃や干渉信号電波
から保護されると同時に部品の撓み乃至は捩れ状態並び
に該撓みや捩れの作用方向も検出可能である。このセン
サーの検出部分は部品内部に容易に内蔵設置することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るセンサーの検出部分の断面側面図
、 第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿う検出部分の断面図、 第３図は前記検出部分の一部を示す斜視図、第４図は旋
削工具の側面図、第５図はその上側平面図、 第６図は旋削工具の上側平面図、 第７図は旋削工具の側面図、 第８図・はセンサーと電子ユニットのブロック線図、 第９Ａ−９Ｂ図乃至第１３Ａ−１３Ｂ図は本発明に係る
検出部分の前側表面の種々の実施例を示し、それらの線
図には撓み並びに捩れ状態が表示される。 １工・・・検出部分、　　１２・・・剛体管、１３・・
・光線案内用光ファイバ束、 １３ａ・・・中心部ファイバ、 １４・・・発散レンズ、　　１５・・・鏡、Ｌｉ・・・
内方向き入射光線、 Ｌｏ・・・外方向き反射光線、 ＣＬ・・・中立軸線、　　　１６・・・切削植刃、１７
・・・工具柄部、　　１８・・・工具保持器、２０　、
２５・・・光線ガイド、２２・・・通し穴、２４・・・
光源、　　　　２６・・・光検出器、２７・・・転送ガ
イド、　　２８・・・電子ユニット。 以下余白

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、少くとも一つの光線ユニット（１３ａ）と受光ユニ
    ット（１３ｂ；３０；３１）並びに機械構成部品（１７
    ）の撓み又は捩れを検出するための分析ユニットを組合
    せているレンズ（１４）とを具備して、長方形状の機械
    構成部品好ましくは切削加工用植刃付き工具の撓み又は
    捩れを測定するセンサーにおいて、前記受光ユニット（
    １３ｂ；３０；３１）は前記機械構成部品の略中立軸線
    （ＣＬ）に沿って形成された通し穴内部に内蔵されかつ
    この通し穴（２２）内の中心部に配置した受光ユニット
    は複数個の位置感知素子と、受光ユニットから遠く外れ
    ている前記部品端部から受光ユニット（１３ｂ；３０；
    ３１）の方向に向って直接又は間接的に案内される少く
    とも一つの光線ビームとから成り、更に前記受光ユニッ
    ト（１３ｂ；３０；３１）は前記通し穴（２２）内部に
    固定された剛体管（１２）内に組込まれていることを特
    徴とする撓み又は捩れ測定用センサー。 ２、前記光線ユニット（１３ａ）と受光ユニット（１３
    ｂ；３０；３１）とレンズ（１４）は剛体管（１２）の
    内部に組込まれると共に一つの鏡（１５）が機械構成部
    品の中立軸線（ＣＬ）に対し垂直に配置され、かつ該鏡
    （１５）は前記剛体管（１２）に対し独立的に可動に前
    記部品の一端部に配置されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の撓み又は捩れ測定用センサー。 ３、前記光線ユニット（１３ａ）は光線ビーム（Ｌｉ）
    を案内する光ファイバにより形成され、該光線ビームは
    前記鏡（１５）により反射されて受光ユニット（１３ｂ
    ；３０；３１）の方向に向って戻されるようにしたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の撓み又は捩れ
    測定用センサー。 ４、前記受光ユニットは光ファイバ（１３ｂ）、画像検
    出器と一群の配列された光ダイオード又は位置感知光ダ
    イオード（３１）とにより構成されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第３項記載の撓み又は捩れ測定用セ
    ンサー。 ５、前記光線ユニット（１３ａ）は機械構成部品の中立
    軸線（ＣＬ）に合致又は偏心して配置されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
    れかに記載された撓み又は捩れ測定用センサー。 ６、前記機械構成部品は固定した部分と切削植刃から成
    る自端端部を具備する長方形状の旋削工具（１７）とし
    て形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項から第５項までのいずれかに記載の撓み又は捩れ測定
    用センサー。 ７、前記鏡（１５）は１個のピン軸（２１）好ましくは
    ねじ付きピン軸に固定され、該ピン軸（２１）は前記部
    品上の穴に係合し、該穴は中心線上の通し穴（２２）と
    同軸線上に設けられて前記通し穴（２２）内に伸張して
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
    記載の撓み又は捩れ測定用センサ８、前記光線ユニット
    （１３ａ）は一つのパターン好しくは十文字状又は一線
    状パターンを形成する複数個の光線ガイドから構成され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第７項ま
    でのいずれかに記載の撓み又は捩れ測定用センサー。 ９、前記光線ユニット（１３ａ）と受光ユニット（１３
    ｂ；３０；３１）は工具柄部（１７）の取付けユニット
    内に配設されると共に前記鏡（１５）は工具柄部（１７
    ）内に配置されるか又は前記部品の固定端に配置され、
    かつ前記光線ユニット（１３ａ）は部品の自由端部に配
    置されると共に少くとも一つのレンズ（１４）が前記光
    線ユニットと受光ユニット間に配置されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
    かに記載の撓み又は捩れ測定用センサー。
JP60266261A 1984-11-29 1985-11-28 撓み又は捩れ測定用センサー Pending JPS61132809A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8406029A SE445779B (sv) 1984-11-29 1984-11-29 Givare for metning av ett avlangt maskinelements utbojning och/eller vridning
SE8406029-2 1984-11-29

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JPS61132809A true JPS61132809A (ja) 1986-06-20

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Country Status (4)

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US (1) US4668087A (ja)
EP (1) EP0183663A3 (ja)
JP (1) JPS61132809A (ja)
SE (1) SE445779B (ja)

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