SE503189C2

SE503189C2 - Force indicator for machine tool

Info

Publication number: SE503189C2
Application number: SE9500467A
Authority: SE
Inventors: Lennart Wadin
Original assignee: Lennart Wadin
Priority date: 1995-02-09
Filing date: 1995-02-09
Publication date: 1996-04-15
Also published as: SE9500467D0; SE9500467L

Abstract

The wire stretching indicators (21) are coupled together in a Wheatstone bridge to monitoring occurring deformations in the elastically deformable parts (16,16'), converting the deformations to electrical signals, which provide information covering force stresses on the bearer (5) and the movable part, e.g. a tool holder. The bearer incorporates three different groups of wire stretching indicators for a coordinate system three different axes, i.e. a first group (21x) for the X axis, a second group (21y) for the Y axis and a third group (21z) for the Z axis. Each group incorporates four space-wise sepd. indicators, each with two wire sets. The wires extend at approximately 45 deg. to the actual force axes and of which the one has its wires compressed during redn. of the electrical resistance in them, and vice versa, when the bearer elastically deformable parts, and thereby the indicators, are subjected to deformations.

Description

10 15 20 25 30 35 .J .'..>(| 2 kablarna eller -trådarna för givarna. Vidare föreligger vid den kända anordningen stora svårigheter att åstadkomma en oljebe- ständig avtätning av givarna och de till dessa anslutna kab- larna. 10 15 20 25 30 35 .J. '..> (| 2 the cables or wires for the sensors. Furthermore, present at it known device great difficulty in achieving an oil constant sealing of the sensors and the cables connected to them larna.

E 1.3 Föreliggande uppfinning tar sikte pá att undanröja ovan- nämnda nackdelar och skapa en förbättrad kraftgivaranordning.E 1.3 The present invention aims to eliminate the above mentioned disadvantages and create an improved power supply device.

Ett grundläggande syfte med uppfinningen är sålunda att skapa en kraftgivaranordning som förmår avkänna alla slags krafter som kan verka på en verktygshållare eller en liknande rörlig del.Thus, a basic object of the invention is to create one power sensor device capable of sensing all kinds of forces such as can act on a tool holder or a similar moving part.

Ett ytterligare syfte är att skapa en kraftgivaranordning som låter sig tillverkas och monteras på ett enkelt och ekonomiskt sätt. Ännu ett syfte med uppfinningen är att skapa en kraftgi- varanordning vilkens trådtöjningsgivare är dels utbytbara var för sig på ett jämförelsevis enkelt sätt, dels kopplade till ett uttag som är gemensamt för anordningens samtliga givare. Vidare skall givarna och elkablarna för dessa kunna avtätas på ett tillförlitligt sätt. Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att skapa en kraftgivaranordning som kan förhindra skador på en verktygsmaskin och dennas verktyg vid oavsiktliga kollisioner i anslutning till maskinen.A further object is to create a power supply device which can be manufactured and assembled in a simple and economical way way. Yet another object of the invention is to create a power product device whose wire strain gauges are partly replaceable separately in a comparatively simple way, partly connected to one sockets that are common to all sensors of the device. Further it must be possible to seal the sensors and the electrical cables for them in one reliable way. A further object of the invention is to create a power supply device that can prevent damage to a machine tool and its tools in case of accidental collisions in connection to the machine.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syf- tet medelst de särdrag som anges i patentkravets 1 känneteck- nande del. Föredragna utförandeformer av uppfinningen är vidare angivna i de osjälvständiga patentkraven.According to the invention, at least the basic object is achieved. by means of the features set out in the characterizing part of claim 1; nande del. Preferred embodiments of the invention are further specified in the dependent claims.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är Fig 1 en schematisk, sprängd perspektivvy illustrerande en sta- tionär maskindel, en verktygshållare samt en mellan dessa insättbar, ringformig kraftgivaranordning enligt uppfin- ningen, Fig 2 en sidovy av verktygshållaren jämte kraftgivaranordningen, varvid den stationära maskindelen visas i snitt, Fig 3 en schematisk perspektivvy visande enbart själva kraft- givaranordningen i form av en ring i förstorad skala och i ett liggande tillstånd, Fig 4 en planvy av samma ring, W ß 20 25 30 35 3 Fig 5 en tvärsektion A-A i fig 4, visande ett antal förslut- ningslock átsärade från ringen, Fig 6 en likartad tvärsektion visande förslutningslocken i app- licerat skick, Fig 7 en delvis snittad detaljvy i närheten av sektion A-A, Fig 8 en detaljsidovy betraktad från höger i fig 7, Fig 9 en tvärsektion B-B i fig 4, Fig 10 en delvis snittad detaljvy i närheten av sektion B-B, Fig 11 en tvärsektion C-C i fig 4, Fig 12 en delvis snittad detaljvy i närheten av sektion C-C, Fig 13-14 två mot fig 4 svarande symboliska illustrationer visande kraftgivaranordningen under olika kraftbelast-_ ningsbetingelser, Fig 15 ett schema visande en Wheatstone-brygga, och Fig 16 ett symboliskt kontrollschema i tabellform för krafter verkande i X- och Y-axelriktningarna. 15 och 16, Fig 17-19 motsvarar fig 13, men visar kraftförhàllan- dena för Z-axeln.Brief description of the accompanying drawings On the drawings are Fig. 1 is a schematic, exploded perspective view illustrating a machine part, a tool holder and one between them insertable annular power supply device according to the invention ningen, Fig. 2 is a side view of the tool holder together with the power sensor device, the stationary machine part being shown in section, Fig. 3 is a schematic perspective view showing only the power the sensor device in the form of a ring on an enlarged scale and in a supine state, Fig. 4 is a plan view of the same ring, W ß 20 25 30 35 3 Fig. 5 is a cross-section A-A in Fig. 4, showing a number of closures. cap attached from the ring, Fig. 6 is a similar cross-section showing the closure lids in the licensed condition, Fig. 7 is a partially sectioned detail view in the vicinity of section A-A, Fig. 8 is a detail side view viewed from the right in Fig. 7, Fig. 9 is a cross-section B-B in Fig. 4, Fig. 10 is a partially sectioned detail view in the vicinity of section B-B, Fig. 11 is a cross-section C-C in Fig. 4, Fig. 12 is a partially sectioned detail view in the vicinity of section C-C, Figs. 13-14 two symbolic illustrations corresponding to Fig. 4 showing the power sensor device under different power loads. conditions, Fig. 15 is a diagram showing a Wheatstone bridge, and Fig. 16 is a symbolic control diagram in tabular form for forces acting in the X and Y axis directions. 15 and 16, Figs. 17-19 correspond to Fig. 13, but show the power ratio those for the Z axis.

I 1. 3] 1 . . En I En 3 E. _ ningen I fig 1 och 2 betecknar 1 generellt en stationär eller stabil maskindel som illustreras schematiskt i form av en platta. Denna stationära maskindel kan ingå i ett hus eller sta- tiv och bär en verktygshállare 2, vilken på ritningen illustre- ras i form av ett cylindriskt rör i vilket ingår en vrid- eller roterbart rörlig komponent 3 som i sin tur fasthàller ett verk- tyg 3', vilket i exemplet har formen av en fräs (även andra verktyg kan förekomma, t ex borrar, svarvstál eller liknande).I 1. 3] 1. . En I En 3 E. _ ningen In Figs. 1 and 2, 1 generally denotes a stationary or stable machine part which is schematically illustrated in the form of a plate. This stationary machine part can be part of a house or stationary and carries a tool holder 2, which is illustrated in the drawing race in the form of a cylindrical tube which includes a rotary or rotatably movable component 3 which in turn maintains a fabric 3 ', which in the example has the shape of a cutter (also others tools may be present, such as drills, turning steel or the like).

Utanpá röret 2 är vridstyvt anbragt en fläns 4. Mellan denna fläns och den stationära maskindelen 1 är anordnad en i sin hel- het med 5 betecknad kraftgivaranordning vars huvudkomponent ut- görs av en ring. I den stabila maskindelen 1 är urtagna ett an- tal primära hål 6 för skruvar (icke visade) med vilkas hjälp ringen 5 kan anfästas mot delen 1, närmare bestämt via motsva- rande häl 6' I antal sekundära häl 7 för i ringen 5. Pà analogt sätt uppvisar flänsen 4 ett (icke visade) fästskruvar med vilkas hjälp flänsen 4 kan anfästas mot ringen 5, närmare bestämt via motsvariga häl 7'. I förhållande till den stabila maskindelen 1 är rördelen 2 rörlig, om än i mycket begränsad utsträckning, dä W Ü 20 25 30 35 f. :_ f, r- . o» t: . t . 4 densamma underkastas krafter från verktyget. I praktiken kan den relativa rörelsen mellan rördelen 2 och den stabila delen 1 uppgå till bråkdelar, t ex tusendelar, av en millimeter.A flange 4 is rotatably mounted on the outside of the tube 2 flange and the stationary machine part 1 is arranged in its entirety designated power supply device 5 whose main component is made by a ring. In the stable machine part 1 a recess is made. number primary holes 6 for screws (not shown) by means of which ring 5 can be attached to the part 1, more precisely via the corresponding heel 6 'I number of secondary heels 7 for in the ring 5. In an analogous manner, the flange 4 has a (not shown) fastening screws with which auxiliary flange 4 can be attached to the ring 5, more specifically via corresponding heel 7 '. In relation to the stable machine part 1 is the pipe part 2 movable, albeit to a very limited extent, then W Ü 20 25 30 35 f .: _ f, r-. o »t:. t. 4 the same is subjected to forces from the tool. In practice, it can the relative movement between the pipe part 2 and the stable part 1 amount to fractions, eg thousandths, of one millimeter.

Nu hänvisas till fig 3 som i förstorad skala visar den ring som i enlighet med uppfinningen bildar en bärare för ett antal trådtöjningsgivare. Ringen 5 har väsentligen cylindrisk grundform och avgränsas av dels invändiga och utvändiga cylin- 9, resp 11 av vilka den förstnämnda tänkes vara anläggbar mot den derytor 8, dels ett par motsatta plana ytor eller sidor 10 stationära maskindelen 1, medan den andra sidan 11 är anläggbar mot flänsen 4. På den första plansidan 10 är utformade fyra 12 n, 12 m I den motsatta plansidan 11 periferiskt och ekvidistant åtskilda utsprång 12, 12', med en viss periferisk utsträckning. är urtagna fyra analoga, ekvidistant åtskilda urtagningar 13, 13', l3'2 l3'W ferisk utsträckning än varje Var och en av dessa urtagningar har större peri- samverkande utspràng. I fig 3 är utsprångens ändar betecknade 14, 14', medan urtagningarnas 13 ändar är betecknade 15, 15'. Genom att urtagningarna 13 är peri- feriskt längre än utsprången 12 utbildas deformerbara material- 16' bestämt sträcker sig varje dylikt ringparti 16, 16' partier 16, på ömse sidor av varje enskilt utsprång. Närmare , som är elastiskt deformerbart, mellan den ena änden, t ex änden 14, av ett utsprång, t ex utsprånget 12, på ringens ena sida, och mot- svarande ände 15 av urtagningen 13 pá ringens motsatta sida.Reference is now made to Fig. 3 which shows it on an enlarged scale ring which in accordance with the invention forms a carrier for one number of wire strain gauges. The ring 5 is substantially cylindrical basic shape and is delimited by both internal and external cylinders. 9, respectively 11 of which the former is thought to be applicable to it surfaces 8, and a pair of opposite flat surfaces or sides 10 stationary machine part 1, while the other side 11 is attachable against the flange 4. On the first flat side 10 four are formed 12 n, 12 m In the opposite plan page 11 peripherally and equidistantly spaced projections 12, 12 ', with a certain peripheral extent. four analogous, equidistantly spaced recesses 13 are recessed, 13 ', l3'2 l3'W to a greater extent than any Each of these recesses has larger peri- cooperating origin. In Fig. 3 is the ends of the projections denoted 14, 14 ', while the recesses 13 ends are designated 15, 15 '. Because the recesses 13 are peri- deformably longer than the projections 12, deformable materials are formed. 16 ' each such ring portion 16, 16 'definitely extends lots 16, on either side of each individual protrusion. Closer , which is elastically deformable, between one end, eg end 14, of a protrusion, for example the protrusion 12, on one side of the ring, and corresponding end 15 of the recess 13 on the opposite side of the ring.

I praktiken kan såväl det enskilda utsprånget 12 som den enskilda urtagningen 13 ha ett djup av endast cirka 1/100 milli- meter (t ex 10-15 mikron). Med andra ord är utsprångens resp ur- tagningarnas djup betydligt överdrivet i fig 3 i och för vin- nande av tydlighet. Utformningen av utsprången och urtagningarna sker lämpligast genom slipning av ett ringformigt utgångsämne.In practice, both the individual protrusion 12 and the the individual recess 13 has a depth of only about 1/100 billion meters (eg 10-15 microns). In other words, the resp. the depth of the wells is significantly exaggerated in Fig. 3 due to the clarity. The design of the projections and recesses most conveniently by grinding an annular starting material.

Det skall noteras att de fyra hálen 6' ning mot den stationära maskindelen 1 genomskär de fyra klack- Antalet hål 7' för flänsens 4 anfästning mot ringen 5 uppgår i exemplet enligt fig 3 till åtta. bestämt är två dylika hål 7' för ringens anfäst- artade utsprången 12.It should be noted that the four halves 6 ' towards the stationary machine part 1 intersects the four heel The number of holes 7 'for the flange 4 attachment against the ring 5 in the example according to Fig. 3 amounts to eight. definitely two such holes are 7 ' for attaching the ring similar projections 12.

Närmare urtagna i det enskilda land 17 som avgränsas mellan två närbelägna urtagningar 13. Det är även tänkbart att använda blott fyra fästhål 7', varje dylikt land 17. nämligen ett för 15 20 25 30 35 k 7 -; "i \- i s-u y- 5 Såsom tydligt framgår av fig 3 är i ringens invändiga cy- linderyta 8 urtaget ett runtomgàende spår 18. I fig 3 betecknar 19 ett uttag från vilket en samlingskabel 20 är dragen till en icke närmare visad signalbehandlingsutrustning.Closer taken in the individual country 17 as bounded between two nearby recesses 13. It is also conceivable to use only four mounting holes 7 ', each such country 17. namely, one for 15 20 25 30 35 k 7 -; "i \ - i s-u y- 5 As is clear from Fig. 3, in the inner cycle of the ring, relief surface 8 recessed a circumferential groove 18. In Fig. 3 denotes 19 a socket from which a collection cable 20 is pulled into one signal processing equipment not shown in more detail.

I anslutning till ringens 5 deformerbara partier 16, 16' är anordnade säten för trådtöjningsgivare. I det visade, före- dragna utförandet ingår inalles tolv dylika trådtöjningsgivare generellt betecknade 21, nämligen fyra givare 2lx för mätning av krafter i koordinatsystemets X-axelriktning, fyra givare 21y för mätning i Y-axelriktningen och fyra givare 212 för mätning i Z- axelriktningen. Givarna 212 är anordnade i par på ömse sidor av de diametralt motsatta skruvhàlen 6'. På samma sätt är givarna Zly anordnade i par pà ömse sidor av de 90° förskjutna skruvhà- len. Däremot är givarna 212 placerade i säten urtagna i ringens utvändiga cylinderyta 9.Adjacent to the deformable portions 16, 16 'of the ring 5 are arranged seats for wire strain gauges. In what is shown, The drawn design includes a total of twelve such wire strain gauges generally denoted 21, namely four sensors 2lx for measuring forces in the X-axis direction of the coordinate system, four sensors 21y for measurement in the Y-axis direction and four sensors 212 for measurement in the Z-axis the axis direction. The sensors 212 are arranged in pairs on either side of the diametrically opposite screw holes 6 '. In the same way are the donors Zly arranged in pairs on either side of the 90 ° offset screw handles len. In contrast, the sensors 212 are located in seats recessed in the ring external cylinder surface 9.

Nu hänvisas till fig 4-12. I fig 5 betecknar 222 generellt ett säte för en enskild trådtöjningsgivare 21X. Såsom tydligt framgår av figuren inbegriper sätet 222 dels ett bottenutrymme 22' med en given diameter, dels ett vidgat övre utrymme 22"med större diameter än bottenutrymmet 22'. I detta vidgade övre ut- rymme 22" kan mottagas ett välvt täcklock 23 av det slag som på känt sätt låter sig fästas genom pressning. Av en jämförelse mellan fig 5 och 6 framgår att varje täcklock 23 antar plan form då det pressas fast i utrymmet 22". Från sätet 222 leder en grenkanal 24 till det runtomgående spåret 18 i ringens invändiga cylinderyta 8. Spåret 18 är förslutbart medelst en inpressnings- bar ring 18' med initiellt bågformig tvärsektion.Referring now to Figures 4-12. In Fig. 5, 222 generally denotes a seat for a single 21X wire strain gauge. As clearly As can be seen from the figure, the seat 222 partly comprises a bottom space 22 'with a given diameter, partly a widened upper space 22 "with larger diameter than the bottom space 22 '. In this, the upper space 22 "can be received a vaulted cover 23 of the type shown on known method can be attached by pressing. Of a comparison between Figs. 5 and 6 it appears that each cover 23 assumes a flat shape when it is pressed into the space 22 ". From the seat 222 one leads branch channel 24 to the circumferential groove 18 in the interior of the ring cylinder surface 8. The groove 18 is closable by means of an indentation bar ring 18 'with initially arcuate cross section.

Ett analogt säte 222 för en trádtöjningsgivare 212 inbe- griper på motsvarande sätt dels ett bottenutrymme, dels ett vid- gat övre utrymme i vilket ett täckande lock 23 kan snäppas fast.An analog seat 222 for a wire strain gauge 212 is included. correspondingly grips both a bottom space and a wide hole upper space in which a covering lid 23 can be snapped.

Sätet 222 står i förbindelse med sätet 22x via en andra grenka- nal 24' för kablar eller trådar från givaren i sätet 222.The seat 222 communicates with the seat 22x via a second branch nal 24 'for cables or wires from the sensor in the seat 222.

Såsom symboliseras av beteckningarna A resp B i fig 7 in- begriper varje enskild givare, i detta fallet givaren 212, två trådsatser vilkas trådar sträcker i approximativt 45° vinkel mot den aktuella kraftaxeln, som i fig 7 betecknas X. Dessutom är den inbördes vinkeln mellan trådarna 90°. Trådtöjningsgivare av detta slag är i och för sig kända och kommersiellt tillgängliga i flera olika versioner. Sålunda finns en version vid vilken 10 20 25 30 35 f; f» j; f» « 6 trådsatserna A, B är placerade åtskilda i samma plan, nan version vid vilken trådsatserna är lagrade i två och en an- på varandra liggande skikt eller plan (ej visad). I praktiken är de båda trådsatserna integrerade i en folie vilken låter sig på sätets 22 botten. Oavsett det konkreta utförandet sig den aktuella trådtöjningsgivaren av att trådarna limmas fast utmärker i den ena trådsatsen komprimeras under minskning av trådarnas elektriska motstånd samtidigt som trådarna i den andra satsen förlängs och förtunnas under ökning av det elektriska motståndet då givaren underkastas deformation.As symbolized by the designations A and B in Fig. 7, respectively. each individual donor, in this case the donor 212, understands two thread sets whose threads extend at an approximately 45 ° angle to the current power axis, which in Fig. 7 is denoted X. In addition, the mutual angle between the wires 90 °. Thread strain gauge off this type are known per se and are commercially available in several different versions. Thus, there is a version at which 10 20 25 30 35 f; f »j; f »« 6 wire sets A, B are placed separately in the same plane, nan version in which the thread sets are stored in two and an an- on each other horizontal layer or plane (not shown). In practice, they are both the wire sets integrated in a foil which allows on the bottom of the seat 22. Regardless of the specific design the current wire strain gauge of the wires glued excels in the one the wire set is compressed while reducing the electrical of the wires resistance while extending the threads of the second movement and thinned while increasing the electrical resistance then the sensor subjected to deformation.

I fig 11 och 12 illustreras ett analogt säte 22y för en analog trådtöjningsgivare Zly för kraftmätning i Y-axelns rikt- ning.Figures 11 and 12 illustrate an analog seat 22y for one analog wire strain gauge Zly for force measurement in the direction of the Y-axis ning.

I fig 9 och 10 illustreras ett särskilt säte 225 i vilket är placerat ett lödstöd 25 för kablar (ej visade) från de tolv olika givarna. Dessa kablar är gemensamt dragna i spåret 18 fram till lödstödet 25 via grenkanalen 24S,varjämte lödstödet är an- slutet till det gemensamma uttaget 19.Figures 9 and 10 illustrate a particular seat 225 in which is placed a solder support 25 for cables (not shown) from the twelve different sensors. These cables are jointly routed in the groove 18 at the front to the solder support 25 via the branch channel 24S, and the solder support is end of joint withdrawal 19.

I E. . E 1 .I E.. E 1.

Av fig 13-14 framgår att paren av trådsatser i anordning- ens fyra trådtöjningsgivare 21x för mätning i X-axelns riktning bildar totalt åtta olika elektriska motståndselement R1, R2, R3, R4, R5, R5, R7 och R8. Dessa motståndselement är kopplade i en Wheatstone-brygga enligt fig 15. En inspänning Uin påförs kret- sen mellan givarna R3 och R4 och mellan R7 och R8. En utspänning Uut mäts mellan R1 och R2 och mellan R5 och R5. Den uppmätta potentialskillnaden kan via huvudkabeln 20 sändas såsom en elek- trisk signal till en icke visad signalbehandlingsutrustning som detekterar och, via en dator, bearbetar den erhållna signalen i och för styrning av den aktuella verktygsmaskinen. Om signalbe- handlingsutrustningen detekterar exempelvis tendenser till verk- tygshaveri eller en alltför långtgående verktygsförslitning kom- mer datorn att alarmeras och stoppa maskinen.Figures 13-14 show that the pairs of wire sets in the device even four wire strain gauges 21x for measurement in the X-axis direction forms a total of eight different electrical resistance elements R1, R2, R3, R4, R5, R5, R7 and R8. These resistance elements are connected in one Wheatstone bridge according to Fig. 15. A voltage Uin is applied to the circuit. then between the sensors R3 and R4 and between R7 and R8. An output voltage Out is measured between R1 and R2 and between R5 and R5. The measured the potential difference can be transmitted via the main cable 20 as an electrical signal to an unprocessed signal processing equipment such as detects and, via a computer, processes the obtained signal in and for controlling the current machine tool. If the signal the action equipment detects, for example, trends in fabric breakdown or excessive tool wear more computer to be alerted and stop the machine.

I fig 13 betecknar S1 de skruvar som via de fyra hålen 6' håller ringen 5 anfàst mot maskinens stationära del 1. Dessa fyra skruvar S1 bildar fasta fixpunkter. Med S4 betecknas de skruvar som håller verktygshållarens 2 fläns 4 anfäst mot ringen 5. Ehuru antalet fästskruvar resp hål 7' i fig 1-3 uppgår till 20 25 30 35 7 åtta har endast fyra dylika skruvar eller fixpunkter S4 visats i fig 13-14 i och för enkelhets vinnande. Då ringen 5 påförs en kraft Fx i X-axelns riktning genom att verktygshållaren 2 tende- rar att röra sig relativt den stationära maskindelen 1 fördelas den totala kraften på skruvarna S4 såsom illustreras av pilarna F'k.In Fig. 13, S1 denotes the screws which via the four holes 6 ' the ring 5 is attached to the stationary part 1 of the machine four screws S1 form fixed fixing points. With S4 they are denoted screws that hold the tool holder 2 flange 4 attached to the ring 5. Although the number of fastening screws or holes 7 'in Figs. 1-3 amounts to 20 25 30 35 7 eight, only four such screws or fixing points S4 have been shown in Figs. 13-14 for the sake of simplicity. Then the ring 5 is applied to one force Fx in the direction of the X-axis by the tool holder 2 tending moving relative to the stationary machine part 1 is distributed the total force on the screws S4 as illustrated by the arrows F'k.

Fx. motståndselementen R1, R4, R5 och R8 att öka genom att trådarna De motkrafter som samtidigt verkar på skruvarna S1 betecknas Såsom framgår av fig 16 kommer det elektriska motståndet i i trådsatserna förlängs, medan det elektriska motståndet i öv- riga element R2, R3, R5 och R7 minskar genom att trådarna i dessa komprimeras.Eg. resistance elements R1, R4, R5 and R8 to increase by the wires The counter-forces acting simultaneously on the screws S1 are denoted As shown in Fig. 16, the electrical resistance i in the wire sets is extended, while the electrical resistance in the elements R2, R3, R5 and R7 are reduced by the threads in these are compressed.

Av tabellen i fig 16 framgår även övriga belastningsfall.The table in Fig. 16 also shows other load cases.

I fig 14 utsätts ringen för en renodlad kraft i Y-axelns rikt- ning. Nederst i tabellen är de renodlade krafterna FX och Fy kombinerade med tillkommande böjmoment.In Fig. 14, the ring is subjected to a pure force in the direction of the Y-axis. ning. At the bottom of the table are the pure forces FX and Fy combined with additional bending moments.

I fig 17-19 illustreras motsvarande förhållanden då den ringformiga bäraren 5 underkastas kraft- resp böjpåkänningar i Z-axelns riktning.Figs. 17-19 illustrate corresponding conditions when it the annular carrier 5 is subjected to force or bending stresses in Z-axis direction.

Såsom framgår av fig 3 är i ringens insida eller inneryta 8 även utformade grunda urtagningar 26 vilkas ändar är beteck-- nade 27, 27'. Genom förekomsten av dessa urtagningar 26 (som i likhet med urtagningarna 13 kan ha ett djup av omkring 10 mik- ron) säkerställs att ringens deformationer begränsas till det elastiska området i det att bottnen i den enskilda urtagningen kommer att anläggas mot utsidan av det såsom verktygshållare tjänande röret 2 därest ringen deformeras radiellt till följd av abrupta kraftpåkänningar, varvid signalen till signalbehand- lingsutrustningens dator når ett tak eller utplanat värde som får datorn att avbryta maskinens drift. På så sätt undanröjs risken för verktygshaverier i samband med oförutsedda, extrema kraftpåkänningar.As shown in Fig. 3 is in the inside or inner surface of the ring 8 also formed shallow recesses 26 whose ends are denoted-- nade 27, 27 '. By the presence of these recesses 26 (as in similar to the recesses 13 may have a depth of about 10 microns. ron) ensures that the deformations of the ring are limited to it elastic area in that the bottom of the individual recess will be applied to the outside of it as a tool holder serving tube 2 where the ring is deformed radially due to abrupt force stresses, whereby the signal to signal processing the computer of the equipment reaches a ceiling or flattened value which causes the computer to stop operating the machine. In this way it is eliminated the risk of tool failures in connection with unforeseen, extreme force stresses.

I praktiken kan de tre Wheatstone-bryggor som bildas av de tre olika grupperna av trådtöjningsgivare 21x, 21y, 212 vara parallellkopplade. På så sätt reduceras antalet erforderliga kablar eller trådar för spänningsmatningen till givarna.In practice, the three Wheatstone piers formed by them three different groups of wire strain gauges 21x, 21y, 212 be connected in parallel. In this way, the number required is reduced cables or wires for supplying voltage to the sensors.

Uppfinningens fördelar torde vara uppenbara. Genom att den uppfinningsenliga kraftgivaranordningen avkänner kraftpåkän- ningar i riktning av var och en av koordinatsystemets tre axlar säkerställs tillförlitlig detektering av såväl regelmässigt 10 __ , (_ . _' ~.' L' I f 8 förekommande verktygsförslitning som eventuellt uppkommande oförutsägbara kraftpàkänningar som kan leda till haverier.The advantages of the invention should be apparent. By the The power sensor device according to the invention senses in the direction of each of the three axes of the coordinate system ensures reliable detection of both regularly 10 __, (_. _ ' ~. ' L 'I f 8 any tool wear that may occur unpredictable force stresses that can lead to accidents.

Vidare är den uppfinningsenliga givaranordningen temperatur- okänslig såtillvida att samtliga trádtöjningsgivare är lokalise- rade pà korta avstànd fràn varandra, varigenom temperaturdiffe- renser i maskinen icke kan leda till mätningsfel. Vidare är den uppfinningsenliga anordningen i jämförelse med tidigare kända kraftgivaranordningar enkel till sin konstruktion och därmed billig att tillverka och montera, vartill kommer att konstruk- tionen medger utbyte av enskilda tràdtöjningsgivare i händelse av defekter på dessa.Furthermore, the sensor device according to the invention is temperature- insensitive in that all wire strain gauges are located at short distances from each other, whereby temperature differences cleaning in the machine can not lead to measurement errors. Furthermore, it is device according to the invention in comparison with previously known ones power supply devices simple in their construction and hence cheap to manufacture and assemble, in addition to which tion allows the exchange of individual wire strain gauges in the event of defects on these.

Iänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till det beskrivna och på ritningarna visade utförandet. Sålunda är det tänkbart att tillämpa uppfinningstanken, sådan denna definieras i patentkra- vet 1, även på sådana anordningar vilkas bärare förverkligats pá annat sätt än i form av just en ring, ehuru ringform dock före- dras i praktiken. Det är även möjligt att använda kraftgivar- anordningen pà andra maskiner än verktygsmaskiner.Conceivable modifications of the invention The invention is not limited only to the described and in the drawings the execution showed. Thus, it is conceivable that apply the inventive concept, as defined in the patent know 1, even on such devices whose carriers have been realized on other than in the form of a particular ring, although the ring shape drawn into practice. It is also possible to use power supply the device on machines other than machine tools.

Claims

20 25 30 35 Eatentkray

Power supply device for machines, in particular machine tools, comprising a carrier (5), which can be applied elastically deformable between a stationary machine part (1) and a movable part relative thereto, for example a tool holder (2) (16, 16 ') wire strain gauges in connection with which a number (21) of bridges are arranged to detect existing deformations in said pairs which are interconnected in a Wheatstone tier (16, 16') and to convert the deformations into electrical signals. which provide information about the force stress on the carrier (5) and the said part (2), characterized in that the carrier (5) comprises three different groups of wire strain gauges for the three different axes of the coordinate system, namely a first group (21x) for The X-axis, a second group (21y) for the Y-axis and a third group (212) for the Z-axis, each group comprising four spatially spaced transducers each having two sets of wires (A, B), the wires of which extend at approximately 45 ° W against the current power shaft and one of which has its wires compressed while decreasing the electrical resistance in them, while the other has its wires stretched while increasing the electrical resistance therein, and vice versa, when l6 ') - and the elastically deformable portions (16) of the carrier (5), with the sensor - are subjected to deformations.

2. A power sensor device according to claim 1, characterized in that the wire strain gauges in each individual group are interconnected in a Wheatstone bridge which in turn is connected in parallel with two analogue Wheatstone bridges formed by the other two sensor groups.

Power sensor device according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier is in the form of a ring (5) which is delimited by partly internal and external surfaces (8, 9), (10, 11) which are attachable and by means of screws or similarly attached a pair of opposite first and second sides only towards the stationary and movable parts (1, 4), respectively, that on the (10) made projections (12), the peripheral extent of which is less than the first side of the ring are formed four peripherally the peripheral extent of four corresponding recesses (13) on the other side (11) of the ring, the portions (16, 14 ') of one of a corresponding recess 16') of the ring extending between the ends (14, projections (12) and the ends (15, 15 ') (13) are elastically deformable, that at least one hole (6') for attaching a screw to one machine part cuts through each individual projection (12) simultaneously which at least one screw hole (7 ') intersects each individual land (17) between two proximities recesses (13) on the opposite side of the ring, and that the wire strain gauges (21) are placed in seats (22) adjacent to said deformable ring portions (16, 16 ').

Power sensor device according to claim 3, characterized in that the first and second groups of wire strain sensors (zix, 213,) arranged in said recesses (13), more precisely in pairs of seats on the X and Y axes are arranged in the seats (22) on either side of the screw hole (6 ') intersecting the projection (12) and that the third group of wire strain gauges (212) for the Z-axis are arranged in the seats (222) which open into the outer ring (5). - diga yta (9).

Power supply device according to Claim 3 or 4, characterized in that the individual seat (22) comprises on the one hand a bottom space (22 ') with a given diameter and on the other hand a widened upper space (22 ") with a larger diameter for receiving of a bottom space covering lid (23).

Power sensor device according to one of Claims 2 to 5, characterized in that cables or wires from individual wire strain gauges to a common socket (19) are arranged in a groove (18) recessed in the inner surface (8) of the ring. from which branch channels (24) extend to the individual seats (22).