工具夹持力测量系统和工具夹持力测量方法技术方案

一种工具夹持力测量系统（１）包括：具有与工具（４００）的受夹部分（４０２）大致相同形状的主轴受夹部分（２１）；通过将主轴受夹部分（２１）引入夹紧机构（３０４）中移位的滑动部件（２８）；探测滑动部件（２８）的移位量以基于该移位量计算夹紧机构（３０４）的夹持力的测压元件（２３）；和通过以无线方式发射而输出由测压元件（２３）计算出的夹持力的无线发射器（２４）。因此，一个操作者能够测量夹持力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种测量工具夹持装置夹持工具的力的技术，其中该 工具夹持装置被安装到由加工设备例如加工中心中的驱动源可旋转地 驱动的主轴。更具体地，本专利技术涉及以节省劳力的方式测量工具夹持装置的工 具夹持力。
技术介绍
在加工设备例如加工中心方面，通常，几种工具的基部被形成为 特定形状并且每个基部用作受夹部分，并且在由驱动源可旋转地驱动 的主轴中设置工具夹持装置从而夹持工具的受夹部分。由工具夹持装 置夹持的工具能够互换从而能够由一个加工设备执行各种加工例如切 削和磨削。加工设备大多具有一种称为自动工具交换装置(以下称为ATC)的 器件。通常，ATC包括分别在预定位置处容纳多个工具的工具容纳装 置和在工具容纳装置与工具夹持装置之间输送工具的工具输送装置， 从而以节省劳力的方式互换由工具夹持装置夹持的工具。将参考图IO对设置于通用加工设备的主轴IOO中的作为工具夹持 装置的一个实例的夹紧机构101以及利用夹紧机构101固定到主轴100 的工具200给出解释。主轴100是大致柱形的，通过轴承110和111利用加工设备的结 构112枢转，并且由驱动源(未示出)可旋转地驱动。在主轴100的内表面的端部的开口处形成锥形表面100a。夹紧机构101主要包括杆102、基部弹簧托架103、顶端弹簧托架 104、锥形弹簧105、夹持爪106等，并且被布置在主轴100的内部空 间中。杆102形成为棒形，并且基部弹簧托架103被拧入杆102的基部 中。其中可旋转地接合夹持爪106的基部的凹槽在杆102的顶端中形 成。基部弹簧托架103可滑动地接触主轴100的内周边表面。顶端弹 簧托架104是大致柱形的并且接合在主轴IOO的内周边表面的中部中。 顶端弹簧托架104的内周边表面的基侧具有小的内径并且可滑动地接 触杆102。其内周边表面的顶侧具有大的内径。锥形弹簧105在外部接合在杆102上，并且接触基部弹簧托架103 和顶端弹簧托架104从而朝向主轴100的顶端偏压杆102。夹持爪106的基部可旋转地接合杆102的顶端。在夹持爪106的 顶端处形成凸起106a。工具200主要包括工具部分201、受夹部分202、用于输送的支撑 部分203等。工具部分201实际上接触物体并且执行物体加工(切削等)。工具部 分201通常被构造成使得陶瓷或者工业金刚石的顶端被连接到作为工 具部分201的本体的金属柄的端部。受夹部分202包括锥形柄202a和 拉栓202b。锥形柄202a是大致截头圆锥形的，并且其外周边表面的形 状与锥形表面100a对应。拉栓202b的顶端比其基部(联结到锥形柄202a的部分)更加扩展。当加工设备的输送器件(未示出)输送工具200时，用于输送的支撑部分203被夹持，并且凹槽203a在用于输送的支撑部分203的外周边 表面中形成。输送器件(未示出)接合凹槽203a从而输送工具200而不 使其落下。当致动器(未示出)朝向主轴100的顶端推动杆102时，使杆102 与锥形弹簧105的偏压力相反地朝向主轴100的顶端突出。结果，夹 持爪106的顶端比顶端弹簧托架104更加突出并且打开。在夹持爪106的顶端被打开时，当工具200的受夹部分202接合 主轴IOO的顶端并且然后致动器(未示出)停止朝向主轴IOO的顶端推动 杆102时，杆102在锥形弹簧105的偏压力作用下朝向主轴100的基 部滑动。结果，使得夹持爪106的顶端进入顶端弹簧托架104中并且 接触顶端弹簧托架104的内周边表面，然后夹持爪106被关闭。此时， 在夹持爪106的顶端处形成的凸起106a接合拉栓202b并且夹持它从而 工具200朝向主轴100的基部进入并且当锥形柄202a接触锥形表面 100a时被固定。通常，为了提高加工设备的加工精度，需要使得主轴100的中央 轴线与被保持在主轴100上的工具200的中央轴线精确地一致。还需要将工具200稳固到主轴100，即，夹持工具200的夹紧机构 101的夹持力很大。然而，在该实施例中设置于主轴100中的夹紧机构101的夹持力 依赖于锥形弹簧105的偏压力从而当长期使用时锥形弹簧105退化(其 偏压力减小)，由此不能获得所需的偏压力。在此情形中，由加工设备 加工的物体的尺寸精度可能降低。在最坏的情形中，当进行加工时， 工具200可能从主轴100落下并且损坏加工设备或者物体。作为解决上述问题的一种方法，存在这样一种方法，其中利用夹 持力测量装置有规律地测量设置于加工设备的主轴中的工具夹持装置 的夹持力，并且当夹持力低于期望数值时，对加工设备进行维修(例如， 产生夹持力的弹簧被更换)。已知一种用于这种夹持力测量的夹持力测量器件。例如，在专利文献1(日本技术公报Hei.6-45238)和专利文 献2(日本技术Sho.63-7443)中描述的技术。在专利文献1中描述的夹持力测量器件包括主轴受夹部分，它具 有与设置于加工设备的主轴中的工具夹持装置夹持的工具部分相同的 形状；探测工具夹持装置夹持主轴受夹部分的力的测压元件；和显示由测压元件探测到的夹持力的显示部分，其中该主轴受夹部分、测压 元件和显示部分成一体地构造。在专利文献2中描述的夹持力测量器件包括测量器件，它包括与设置于加工设备的主轴中的工具夹持装置夹持的工具部分相同的形状的主轴受夹部分；探测工具夹持装置夹持主轴受夹部分的力的测压元 件；以及通过电缆连接到测量器件并且通过电缆获得由测量器件探测到的夹持力并且显示夹持力的显示器件。然而，关于在专利文献1中描述的夹持力测量器件，显示部分与 夹持力测量器件成一体地构造从而至少一个操作者必须位于夹持力测量器件的附近，s卩，在测量夹持力时位于夹持力测量器件的工作空间中。因此，为了保证夹持力测量工作的安全性，在加工设备外部操作 加工设备并且在工作空间中处理夹持力测量器件的操作者需要在确认 工作进展时小心地作业，由此作业繁重并且作业所需时间难以縮短。能够如此构造，使得与加工设备的普通电路并联地设置用于夹持8力测量作业的电路，该电路防止加工设备的各种致动部分(例如主轴和 多个工件)执行除了夹持工具(夹持力测量装置)之外的任何动作，并且 在夹持力测量作业时使用用于夹持力测量作业的电路。然而，提供用 于夹持力测量作业的电路需要成本。而且，即使提供该电路，需要至 少两个操作者在加工设备的外部操作加工设备并且在作业空间中处理 夹持力测量器件。"作业空间"指的是加工设备在其中固定、移动和加工物体的空间。关于在专利文献2中描述的夹持力测量器件，由加工设备夹持的 测量器件从显示测得夹持力的显示器件分离从而可以靠近设置于加工 设备外部的操作装置布置该显示器件。因此， 一个操作者能够在远离 加工设备的作业空间的位置处测量夹持力。然而，在加工设备中使用 的冷却剂(切削液)可能进入电缆和由设置于电缆的加工设备的主轴中 的工具夹持装置夹持的测量器件之间的连接部分(连接器)中从而破坏 加工设备。而且，在利用设置于主轴中的工具夹持装置夹持测量器件 和解除夹持时，操作者必须用手支撑测量器件以防止测量器件从主轴 落下，由此最终需要两个或者更多操作者。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题考虑到上述问题，本专利技术提供使得能够由一个操作者测量夹持力、 最终使得夹持力测量作业本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工具夹持力测量系统，所述工具夹持力测量系统测量加工设备的工具夹持装置的夹持力，其中所述加工设备包括：　　　　工具容纳装置，所述工具容纳装置在其中容纳多个工具，所述多个工具中的每个工具具有大致相同形状的受夹部分；　　　　所述工具夹持装置设置于由驱动源可旋转地驱动的主轴中，且在夹持所述工具的所述受夹部分时沿着所述主轴的轴线引入所述工具从而夹持所述工具；和　　　　工具输送装置，所述工具输送装置选择性地取出在所述工具容纳装置中容纳的所述工具中的一个工具，将所取出的工具输送到使得所述工具的所述受夹部分能够被所述工具夹持装置夹持的位置，接收由所述工具夹持装置夹持的所述工具，并将所述工具输送到所述工具容纳装置；　　　　其特征在于，所述工具夹持力测量系统包括：　　　　主轴受夹部分，所述主轴受夹部分具有与所述工具的所述受夹部分大致相同的形状；　　　　移位部分，通过将所述主轴受夹部分引入所述工具夹持装置中使所述移位部分移位；　　　　夹持力计算部分，所述夹持力计算部分探测所述移位部分的移位量，以便基于所述移位量计算所述工具夹持装置的夹持力；和　　　　输出部分，所述输出部分输出由所述夹持力计算部分计算出的所述夹持力。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大岛秀人，野尻润，石原孝行，星竹夫，小林淳，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，优昵帕路斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]