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JPH04231828A - 力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体 - Google Patents

力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体

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Publication number
JPH04231828A
JPH04231828A JP3129720A JP12972091A JPH04231828A JP H04231828 A JPH04231828 A JP H04231828A JP 3129720 A JP3129720 A JP 3129720A JP 12972091 A JP12972091 A JP 12972091A JP H04231828 A JPH04231828 A JP H04231828A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strain
force
transducer
borne noise
complex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3129720A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Wolfer
ヴォルファー ペーター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kistler Instrumente AG
Original Assignee
Kistler Instrumente AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kistler Instrumente AG filed Critical Kistler Instrumente AG
Publication of JPH04231828A publication Critical patent/JPH04231828A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G05D15/00Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure
    • G05D15/01Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure characterised by the use of electric means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動工作機械のための力
、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体に係る。
【0002】
【従来の技術】自動工作機械をその重要な力案内点にお
いて監視するため、多成分力測定センサーまたはひずみ
センサーであって力の流れを複数の同等流れに分割しそ
れを連続的にセットポイントまたは学習値と比較するも
のが取付けられる。いわゆる“魔法行使時間”を通じて
運転するそのような機械は、旋削センター及びフライス
削りセンターのごとくコンピュータ数値制御工作機械で
ある。それら完全に自動的に運転し、そしてターゲット
状態からの最も僅少な偏差において工具交換または機械
停止が開始される。
【0003】そのような監視システムは、今日、特殊装
置として様々の機械メーカから既に入手され得る。また
、ひつような多成分力及びひずみセンサーも商業的に入
手可能である。対応する電子装備および関連ソフトウェ
アは多数の専門企業から供給される。
【0004】近年、機械加工力、モーメント及びひずみ
の外に、機械ノイズまたは構造物伝送ノイズは機械加工
運転を監視するためのさらなる有用な成分を構成し得る
他の一機械的変数であることが示された。既にボーリン
グ機械監視装置であって構造物伝送ノイズスペクトルの
変化を通じて工具の破損を探知するものが提案されてい
る。また研磨作業のため、構造物伝送ノイズ測定は関心
を惹くものであることが証明された。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】機械加工運転からの構
造物伝送ノイズを測定することは、また駆動部分からの
それのように、0.5−50kHzの振動数範囲におい
て関心が払われる。通常、それは高周波数の振動加速度
計によって測定される。そのような分析のために好適な
変換器は今日では商業的に調達され得る。しばしば、そ
れらはデトネーションを測定するため自動車工学技術に
おいて使用される構造物伝送ノイズ変換器である。その
ような変換器は大きく従ってそれを工作機械に嵌め込む
好適性においては劣る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の構造物伝送ノイ
ズによる力とひずみとの複合測定が新規の適用可能性を
開くという概念に基づくものである。その利点は次の通
りである:−単に一つのセンサー据付点が必要とされる
に過ぎない;−単に一つのケーブル結合手段が必要とさ
れるに過ぎない;−仕上げ機械加工において、構造物伝
送ノイズ測定は力またはひずみ測定に追加される情報を
提供する。粗削機械加工においては、力またはひずみの
測定は、場合に応じて、構造物伝送ノイズの測定よりも
多くの情報を提供する。
【0007】多くの適用において、二つのモード−力及
びひずみ測定及び構造物伝送ノイズ測定−は相補的であ
る。本発明の概念は後掲図1−図5を参照して説明され
る。
【0008】
【実施例】図1〜図3は単成分−多成分力センサーであ
って一体化された突張り装置を有するもの及び作り付け
単軸線または多軸線構造物伝送ノイズセンサーを示す。
【0009】図4及び図5は作り付け単軸線または多軸
線構造物伝送ノイズセンサーを有するひずみセンサーを
示す。両変換器部類は圧電計測学に基礎を有する。両適
用グループにおいて、インピーダンストランスフォーマ
ー/前置増幅器はセンサーまたはこれらのコネクター部
分において一体化され得る。
【0010】図1は本発明に基づく力及び構造物伝送ノ
イズのための単成分または多成分変換器1であってカバ
ー板2、ベース板3、予荷重下でこれらの間に位置する
クリスタル環セット4、及び変換器1がそれによってし
っかりと密閉される外ハウジング10から構成されるも
のを示す。要求に従って、クリスタル環セット4は、1
、2または3個の力成分、即ち力zまたは力XYまたは
力XYZ、を探知し得る。異なる様々の方向に切られた
石英円板が好ましくはこのために使用されるが、ピエゾ
−セラミックもまた使用され得る。
【0011】クリスタル環セット4の間には構造物伝送
ノイズセンサー6が同一据付面上に収容されている。そ
れはクリスタルセット9、質量8及び予荷重ねじ7から
構成される。
【0012】図1の実施例は、2力成分および単成分構
造物伝送ノイズセンサー6のためのクリスタル配列を示
す。構造物伝送ノイズセンサー6は50kHzを超える
固有周波数を有する振動加速度計である。クリスタル配
列の個数に依存して、それは数本の軸線において同様に
敏感であり得る。クリスタルセット9を3方向XYZに
おいて敏感にすることが有利であり、そして単に1個の
信号出力が生じるように全ての3個の信号電極を一緒に
結合することが有利である。
【0013】今日ではチップ形状で入手され得従って要
求されるスペースが極めて小さいインピーダンストラン
スフォーマー/前置増幅器5を接続ソケット18内に配
置することが有利である。
【0014】構造物伝送ノイズ変換器1は凹所11内に
、機械的荷重下で、様々の力XYZと構造物伝送ノイズ
信号Kとが到達しそして更に伝送される点において嵌装
される。構造物伝送ノイズ信号Kの満足すべき伝送のた
めには、ベース板3と据付け面19との間の接触は、可
能なかぎりエアギャップを生じないようにされなくては
ならない。
【0015】図2は一体化された予荷重ナット12を有
する前記と同じ交換機1を示す。カバー板2はねじ切り
されたニップルが突出しているプレート13まで延長さ
れる。従って、センサー1即ち変換器1はいかなる凹所
11にも力を案内するように嵌装され得る。
【0016】図3は図2の一変形である。図1に基づく
カバー板2は、二重ねじ17を介して上キープレート1
6に結合される一体化されたキープレート15の形式に
されている。この配列によっても、力を案内する据付け
がいかなる凹所11においても可能である。
【0017】図4は作り付け構造物伝送ノイズセンサー
24を有する表面ひずみ変換器20を示す。支持ヘッド
22はひずみを剪断クリスタルセット23へ伝達する。 剪断クリスタルセット23の信号電極はインピーダンス
トランスフォーマー/前置増幅器28内へ直線的に導か
れる。支持ヘッド22はねじ21によって測定面上へ押
圧され、衝突する構造物伝送ノイズ波Kのための理想的
伝達条件を提供し、従ってこれらノイズ波Kは構造物伝
送ノイズセンサー24へ直進する。構造物伝送ノイズセ
ンサー24はクリスタル環セット27、質量26及び予
荷重ねじ25から構成される。クリスタル環セット27
は1本または複数本の軸線において敏感であり得る。簡
単化のため、信号電極は多軸敏感性を得るために互いに
結合されそしてインピーダンストランスフォーマー/前
置増幅器28へ導かれる。
【0018】図5は本発明に従うねじひずみ変換器30
を示す。該変換器はねじ本体31によって押圧面41に
対して圧接される。力の変化から生じるひずみDはクリ
スタルセット32へ伝達される。クリスタルセット32
の信号は信号線40によって信号電極34へ伝達され得
る。ねじ本体31に溶接された予荷重本体33上には構
造物伝送ノイズセンサー35であってその質量37が予
荷重ねじ36によってクリスタル環セット38に対して
突っ張らされるものが配置される。クリスタル環セット
38はやはり単軸性または多軸性である。多軸状態にお
いては1本の単信号導線39への接続が有利である。接
続ソケット42内にはインピーダンストランスフォーマ
ー/前置増幅器は収容され得る。構造物伝送ノイズ波K
は突っ張られたねじ付部分を通過して予荷重本体33即
ち端支持体に入る。端支持体上には構造物伝送ノイズセ
ンサー35が据付けられている。これはねじひずみ変換
器を包囲する壁部分に対する良好な結合を可能にする。
【0019】図示されたねじひずみ変換器30はねじの
軸方向におけるひずみを測定する。しかし軸方向に対し
垂直のひずみを測定するねじひずみ変換器は商業的に入
手可能である。そのような装置によって、また、構造物
伝送ノイズセンサーの据付けは便益を提供する。その感
受性はこれに対して軸方向または垂直である。しかし、
多成分クリスタルセットを有する構造物伝送ノイズセン
サーも同様に使用され得る。
【0020】
【発明の効果】冒頭において言及されたごとく、力また
はひずみセンサーに構造物伝送ノイズセンサーを嵌め込
むことは据付けに関し利点をもたらす。かつまた、構造
物伝送ノイズセンサーは構造物伝送ノイズを発生する要
素に可能なかぎり接近して位置される。これは監視セン
サーがプロセスに近接して位置されることを可能にする
。さらに、二つの信号のタイプの総合評価は、構造物伝
送ノイズ信号処理の複雑さを簡単化し得る情報を生み出
す。
【0021】将来の汎用監視システムは多軸性の力、ひ
ずみ及び構造物伝送ノイズ信号を処理しなくてはならな
いであろう。このために必要とされる変換器がより簡単
に統合され得そしてより簡単に据付けられ得るほど、プ
ロセス監視はより信頼できるようになる。かくして、本
発明はコンピューター支援プロセス及びプラント監視を
指向するさらなる進歩の達成を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】一つまたは複数の力成分に対する本発明に基づ
く力及び構造物伝送ノイズ変換器であって構造物伝送ノ
イズセンサーを中心に配列されたものを示す。
【図2】一体化された突っ張りナットを有する前記と同
じ変換器を示す。
【図3】一体化されたキー突っ張り要素を有する前記と
同じ変換器を示す。
【図4】作り付けの構造物伝送ノイズセンサーを有する
表面ひずみ変換器を示す。
【図5】作り付けの構造物伝送ノイズセンサーを有する
孔ひずみ変換器を示す。
【符号の説明】
1  構造物伝送ノイズ変換器 2  カバー板 3  ベース板 4  クリスタル環セット 6  構造物伝送ノイズセンサー 9  クリスタル環セット 10  外ハウジング 11  凹所 12  予荷重ナット 17  二重ねじ 20  表面ひずみ変換器 24  構造物伝送ノイズセンサー 30  ねじひずみ変換器 32  クリスタル環セット 35  構造物伝送ノイズセンサー 38  クリスタル環セット

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  クリスタル環セット(4)の内側の単
    成分または多成分力センサー内に構造物伝送ノイズセン
    サー(6)を収容することを特徴とする自動工作機械を
    監視するための力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器
    複合体。
  2. 【請求項2】  表面ひずみ変換器(20)内に構造物
    伝送ノイズセンサー(24)を収容することを特徴とす
    る自動工作機械を監視するための力、ひずみ及び構造物
    伝送ノイズ変換器複合体。
  3. 【請求項3】  ねじひずみ変換器(30)内に構造物
    伝送ノイズセンサー(35)を収容することを特徴とす
    る自動工作機械を監視するための力、ひずみ及び構造物
    伝送ノイズ変換器複合体。
  4. 【請求項4】  請求項1に従う力、ひずみ及び構造物
    伝送ノイズ変換器複合体において、予荷重ナット(12
    )によって嵌合凹所(11)における摩擦突っ張りを可
    能にするように微細ピッチのねじ山を有する結合手段を
    カバープレート(13)内に一体化することを特徴とす
    る力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体。
  5. 【請求項5】  請求項1に従う力、ひずみ及び構造物
    伝送ノイズ変換器複合体において、その上に突っ張りね
    じ(17)を介して上キープレート(16)が嵌合する
    キープレート(15)内にキー配列が一体化されること
    を特徴とする力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複
    合体。
  6. 【請求項6】  請求項1、4、5の何れか一つの項に
    従う力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体にお
    いて、クリスタル環セット(4)が単軸性である、即ち
    力zに対し、または多軸性である、即ち力XYZに対し
    延長可能であることを特徴とする力、ひずみ及び構造物
    伝送ノイズ変換器複合体。
  7. 【請求項7】  請求項1、4、5の何れか一つの項に
    従う力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体にお
    いて、クリスタル環セット(4)が石英環から構成され
    ることを特徴とする力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変
    換器複合体。
  8. 【請求項8】  請求項1、4、5、6および7の何れ
    か一つの項に従う力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換
    器複合体において、クリスタル環セット(4)がピエゾ
    ーセラミック環から構成されることを特徴とする力、ひ
    ずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体。
  9. 【請求項9】  請求項1から請求項8の何れか一つの
    項に従う力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体
    において、構造物伝送ノイズセンサー(6、24、35
    )が単軸または多軸感受性を有することを特徴とする力
    、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体。
  10. 【請求項10】  請求項1から請求項9の何れか一つ
    の項に従う力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合
    体において、構造物伝送ノイズセンサー(6、24、3
    5)が圧電気に基いて働くことを特徴とする力、ひずみ
    及び構造物伝送ノイズ変換器複合体。
  11. 【請求項11】  請求項1から請求項10の何れか一
    つの項に従う力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複
    合体において、構造物伝送ノイズセンサー(6、24、
    35)がピエゾ抵抗ベースまたはキャパシティブベース
    で働くことを特徴とする力、ひずみ及び構造物伝送ノイ
    ズ変換器複合体。
  12. 【請求項12】  請求項1から請求項11の何れか一
    つの項に従う力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複
    合体において、インピーダンストランスフォーマー/前
    置増幅器が変換器内に嵌装されることを特徴とする力、
    ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体。
  13. 【請求項13】  表面ひずみ変換器が構造物伝送ノイ
    ズセンサー(24)を装備されていることを特徴とする
    力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体。
  14. 【請求項14】  軸方向ひずみを測定するねじひずみ
    変換器(30)が、軸方向にも敏感である構造物伝送ノ
    イズセンサー(35)を装備されていることを特徴とす
    る力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体。
  15. 【請求項15】  据付軸線に対し垂直のひずみを測定
    しそして該据付軸線に対し同様に敏感である構造物伝送
    ノイズセンサーを有するねじひずみ変換器を有すること
    を特徴とする力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複
    合体。
  16. 【請求項16】  多軸感受性を有する構造物伝送ノイ
    ズセンサーを嵌装されることを特徴とする力、ひずみ及
    び構造物伝送ノイズ変換器複合体。
JP3129720A 1990-05-31 1991-05-31 力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体 Pending JPH04231828A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH01842/90-5 1990-05-31
CH1842/90A CH682182A5 (ja) 1990-05-31 1990-05-31

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ID=4219885

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3129720A Pending JPH04231828A (ja) 1990-05-31 1991-05-31 力、ひずみ及び構造物伝送ノイズ変換器複合体

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5168758A (ja)
EP (1) EP0459948B1 (ja)
JP (1) JPH04231828A (ja)
AT (1) ATE118900T1 (ja)
CH (1) CH682182A5 (ja)
DE (1) DE59104653D1 (ja)

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