專利名稱：高速主軸壓電式負荷傳感器的制作方法
技術領域：
本發明是通過對機床主軸上的軸向負載主軸和主軸的實時檢測，調整主軸的旋轉 速度及對主軸的軸向負荷情況，來闡述以為可以避免引起主軸與軸承間超負荷作用的負荷 傳感器裝置。
背景技術：
機床主軸裝置作為一個利用主軸的炬力對工件的切割設備，它的主體包括主軸， 軸承，機架，領(領)等。一般來說，為了運行高速加工，以支持高速主軸軸承和主軸時，要求主軸徑需達到 85毫米，主軸旋轉數達到12000轉以上。在當今的技術水平中DmN的價值超過100萬的都 可以說是高速主軸裝置。對于高速主軸裝置因為主軸所受的軸向負載作用較大，所以會因主軸和軸承的超 負荷作用而使主軸破損，因主軸的變形會產生導致工件精密加工困難的缺點。因此，在高速主軸裝置上實時檢測主軸上的軸向負載，調整主軸的旋轉速度及對 上述主軸的軸向負荷，來避免引起主軸與軸承間的作用超負荷，是非常迫切和必要的。
發明內容
要解決的課題本發明為在提供在主軸裝置上實時檢測主軸上的軸向負載，調整主軸的旋轉速度 及對主軸的軸向負荷，來避免引起主軸與軸承間超負荷作用的傳感器裝置。解決方法如上所述，以實現本發明的目的，本發明配有用高速主軸裝置的壓電式負荷傳感 器是，主軸100 ；為使上述主軸100達到旋轉，內圈210結合在上述主軸100外表面形成 的軸承200 ；使上述軸承200的外圈200固定的軸承座300 ；插入上述軸承座300后結合的 主軸座700 ；根據構成軸承座300的軸承座法蘭310和上述主軸座700之間數個締結手段 800結合而成支撐向軸方向作用是的負荷的感應圈500 ；及包括形成對上述主軸100作用的 感知上述軸方向負荷的感應器環500的內部作用的上述負荷傳感器600為特征。并且，上述感應圈500是上面和上述軸承座300接觸，下面和上述負荷傳感器600 的上面接觸的上盤510 ；及包括以上面是和上述負荷傳感器600的下面接觸，與上述上盤 510締結的下盤520為特征。并且，在上述下盤520的上面上述負荷傳感器600運載的傳感器裝置521_1、521-2 及連接安置上述負荷傳感器600的傳感器線上述傳感器裝置521-1、521-2的傳感器裝置 522-1,522-2的形成為特征，而且，在上述下盤520的下面沿著邊緣突出形成的下葉524，在下盤520上為使上 述負荷傳感器600的傳感器線通將上端開口和傳感器線裝置522-1、522-2連通以形成位于下端開口下盤520的位置的第1-2部分裝置傳感線為特征。而且，在下盤520的下葉5M上，通過第1-1部分裝置傳感器線523-1、523_2引出 的上述負荷傳感器600的傳感器線，以形成是內側和外側的貫通的第2部分裝置傳感線為 特征。而且，上述傳感器線裝置521-1、521_2是相互隔開形成的，它包括上述第1部分傳 感器裝置521-1上述第2部分傳感器裝置521-2傳感器線裝置522_1、522_2是一端與上述 第1部分傳感器裝置521-1連接后，另一端與第2部分傳感器裝置521-2連接并沿此方向 延長在上述下盤520的上面外側邊緣形成的第一部分傳感器線裝置522-1，及一端與上述 第2部分傳感器裝置521-2相連，另一端向上述第一部分傳感器線裝置521-1方向延長，在 上述下盤520的上內側面邊緣形成的第二部分裝置傳感器線522-2。上述第1-1部分裝置傳感器線523-1、523_2包括是由上述第1部分傳感器裝置開 始向521-1上述下盤520的下方上述下盤520的垂直方向傾斜形成的第1_1部分裝置傳感 器線523-1 ；及由上述第2部分傳感器裝置開始向522-2上述下盤520的下方上述下盤520 的垂直方向傾斜形成的第1-2部分裝置傳感器線523-2，包含以上述負載傳感器600是在上述第一部分傳感器線裝置521-1上裝置的第一 部分負載傳感器610及上述第二部分負載傳感器521-2上裝置的第二部分負載傳感器620 的為特征。而且，高速主軸壓電式負荷傳感器是，主軸100 ；上述主軸100是可旋轉的機能，內圈210是與上述主軸100外圈結合的 軸承200 ；上述軸承200的外圈220固定安裝的軸承座300 ；以為在上述主軸100上軸方向 負荷作用時在軸承200的外圈220上添加的軸方向的負荷，與上述軸承200的外圈220相 接觸的上述軸承座300和主軸100之間固定設置的內側面是為和上述主軸100離隔設置的 感應圈500 ；及為在上述主軸100上檢測軸方向負荷在上述感應圈500的內部安裝的負荷 傳感器600為特征。這時，在上述下盤520的上面相對位置上形成一對相對突出的上葉526，上述上盤 510是以相對突出的上葉5 為中心，與上述下盤520的一側締結成的圓版型的一上盤511 及與上述下盤520的另一端締結成的圓版型的二上盤512為特征。而且，可以在上述下盤520的上葉526中的任何一個上給上述軸承200供給油為 特征。發明效果本發明是軸承座之間安裝法蘭和主軸架子后，在軸承外圈上不會添加軸向負荷的 配備傳感器及傳感器的負荷主軸作用，有可以時刻感知其軸向負荷的優點。本發明具備傳感器環及負荷傳感器，通過時刻感知在主軸是作用的軸向負荷，來 調節主軸的轉速及在主軸上的軸向負荷。有可以避免在軸承上作用的過負荷的優點。
圖1是表示根據本發明，用高速主軸的設備配置的壓電負荷傳感器的結構示意 圖。圖2是表示圖1的主要部分配置的構成圖。
圖3是表示傳感器環圖2圖示的透視圖。圖4是表示圖3的傳感器環的上盤透視圖。圖5是表示圖3的傳感器環的線盤透視圖。圖6是表示圖3的下盤的背面透視圖。圖7是表示圖3的下盤的上面平面圖。圖8是表示圖7的AA'剖面圖。圖9是表示圖7的BB'剖面圖。圖10是表示圖7的CC'剖面圖。圖11是表示圖7的DD ‘剖面圖。圖12是表示圖3的在下盤上安裝的負荷傳感器示意圖。圖13是表示圖3的在傳感器環上作用的負荷傳感器的示意圖。圖14是表示根據本發明，用高速主軸壓電式負荷傳感器的其他主要部分設備配 置的構成示意圖。圖15是表示下盤的石油注入口的上層平面圖。圖16是表示圖15DD'的剖面圖。圖樣主要部分符號說明100 主軸200 軸承210 內圈 220 外圈300 軸承座310 軸承座法蘭320 固定孔400 領410:內領 420:外領500 感應圈510 上盤 511 —上盤512條二上盤513 穿孔517-1 上盤締結空517-2 上盤締結空520 下盤521-1 第1部分傳感器裝置521-2 第2部分傳感器裝置522-1 第一 部分傳感器線裝置522-2 第二部分裝置傳感器線523-1 第1_1部分裝置傳感器線523-2 第1_2部分裝置傳感器線524 下葉5M-1 第2部分裝置傳感線526 上葉526-1 石油注射液入口527 締結孔5 貫通穿孔600 負荷傳感器610 第一部分負荷傳感器620 第2部分負荷傳感器700 主軸座710 螺孔800:締結手段
具體實施例方式以下，是參照本發明的圖面，對高速主軸壓電式負荷傳感器進行更詳盡的介紹。如圖1和2，根據本發明，高速主軸壓電式負荷傳感器是，上述主軸100是可旋轉的機能，內圈210是與上述主軸100外圈結合的軸承200 ； 上述軸承200的外圈220是固定裝置上述軸承座300上；上述軸承座300被插入連接在主 軸座700上；軸承座300的軸承座法蘭310和上述主軸座700之間構成數個締結手段800， 以此為依據結而合成支撐向軸方向作用時的負荷的感應圈500 ；及作用在上述主軸100上 的感測軸方向上述負荷的感應圈500的內部作用感應器600。參照圖2，上述軸承200由內圈210和外圈220兩部分組成。而且，上述軸承200為促使上述主軸100的旋轉，上述軸承200的內圈210與上述 主軸100的外周面締結，并使上述軸承200的外圈220固定在上述軸承座300上。這時，是上述軸承200和軸承200之間設置了上述領(collar)400。而且，上述軸承200和上述軸承200之間設置的上述領400是由上述內領(inner collar)410 和上述外領(outer collar)420 構成的。上述內領410是由與上述主軸100的外周面結合后和上述主軸100 —起旋轉的。 而且其上述外領420是被固定在上述軸承座300上。綜上所述，上述領400是由上述內領410和外領420兩部分構成的。上述內領410 是上述主軸100和軸承200的內圈210接觸連接的，上述外領420是上述軸承座300和軸承 200的外圈220接觸結合，一對上述軸承200在維持軸承之間的距離時，一對上述軸承200 的上述內圈210與上述主軸100共同旋轉，上述軸承200的上述外圈220起到固定在上述 軸承座300上的固定作用。此時，為了在上述外領420上的上述軸承座300的潤滑和冷卻，在其兩側設置了可 以供給油和有助于轉數的注油部。而且，上述感應圈500是圖2的右側，在沿左方向旋轉的上述軸承座300上插入的 其連接接觸作用的上述軸承座法蘭310，與上述感應圈500結合的上述軸承座300是在上述 主軸座700上插入上述數種締結手段800而連接的成的。因此，上述感應圈500是在上述主軸100軸方向上負荷作用時，通過上述軸承200 和軸承座300起到支撐傳達來的負荷的作用。此時，圖3和圖5并作為上述感應圈500的上盤510及下盤520，各個組成以上述 數種締結手段800貫通的數種貫通穿孔513、528。并且貫通上述穿孔513、5觀與上述軸承 座法蘭310的固定孔320對應組成，組成上述感應圈500的上盤510及下盤520的傳感器 裝置521-1、521-2，裝置傳感器線522-1、522-2 ；裝置傳感線523_1、523_2，524-1及與締結 孔527不相干擾的貫上述通穿孔513、528。而且，在上述感應圈500的下盤520上面組裝傳感器裝置521-1、521_2指定范圍 在使與上述感應圈500的上面突出并連接。而且，如圖4，上述上盤510是由圓弧形的一上盤511及二上盤512兩部分組成的， 通過上述上盤510的上面與上述軸承座法蘭310相接，下面與負荷傳感器600的上面相接， 使其傳達作用在主軸100上的軸方向的負荷向負荷傳感器600(參照圖1 傳達。而且在上述下盤520的下面沿著邊緣形成下葉5M突出。這時，上述下葉5M是指定范圍的一部分。而且，上述下盤520的上不表面由傳感器裝置521-1、521_2組成。這時，上述傳感器裝置521-1、521_2是由相互分離的第1部分傳感器裝置521_1 及上述第2部分傳感器裝置521-2組成的。上述傳感器裝置521-1、521-2是下盤520在上 述負荷傳感器600的下面安置的。參照圖12，上述負荷傳感器600是由上述第一部分負載傳感器610及第二部分負 載傳感器組成的。而且，可以說第一部分負載傳感器610及第二部分負載傳感器620是相 同的負荷傳感器。上述第一部分負載傳感器610上安裝了上述第1部分傳感器裝置521-1，上述第二 部分負載傳感器620上安裝了上述第2部分傳感器裝置521-2。這時，上述第一部分負載傳感器610及第二部分負載傳感器620可以成為是非常 平坦的壓電式力傳感器。參照圖5，上述下盤520的上面由傳感器線裝置M2-1J22-2組成，上述傳感器線裝置
522-1,522-2是由第一部分傳感器線裝置M2-1第二部分裝置傳感器線M2-2兩部分組成的。上述第一部分傳感器線裝置522-1的一端與上述第1部分傳感器裝置521_1連 接，另一端向上述第2部分傳感器裝置521-2方向延長位于上述上盤520的右上邊緣。上 述第二部分裝置傳感器線522-2是的一端與上述第2部分傳感器裝置521-2連接，另一端 向上述第1部分傳感器裝置521-1的方向延長位于上述下盤520的上面內側邊緣。綜上所述，上述傳感器線裝置522-1、522_2是安置傳感器線的上述負載傳感器 600(另見圖12)。參照圖5及圖12，上述下盤520是由裝置傳感器線523_1、523_2組成的。上述裝 置傳感器線523-1、523-2是由第1_1部分裝置傳感器線523-1和第1_2部分裝置傳感器線
523-2組成的。上述裝置傳感器線523-1、523-2是上述負荷傳感器600的上述下盤520向 下引出，位于與上述上端開口傳感器線裝置522-1、522-2聯通的上述下盤520的下面。參照5和圖9，上述第1-1部分裝置傳感器線523-1由上述第1部分傳感器裝置下 盤520的下方向下方的上述下盤520的垂直方向引出形成。參照圖7及圖10，上述第二部分裝置傳感器線523-2是上述由第二部分裝置傳感 器線下盤520的下面引出并向下防線的上述下盤520豎直方向引出形成的。參照圖5及圖6，在上述下盤520的下葉5M上，是由貫通上述下葉524的內側面 和外側面的第2部分裝置傳感線524-1組成的。上述第2部分裝置傳感線524-1是由通過 上述裝置傳感器線523-1、523-2，向上述下盤520的下面引出的上述負荷傳感器600的上述 傳感器線下盤520使其通過外部形成的。參照圖5，上述下盤520是由上部表面的締結孔527組成的。而且可以說是上述締 結孔527的周圍面形成，參照圖7和圖8上述締結孔527在上述下盤520的上面形成有一 定的深度。參照圖5，上述下盤520的上面由相對的上葉526形成。參照圖4，在上述上盤510上，由貫通上下面的上下盤結締孔517-1、517_2形成。 而且上述上下盤結締孔517-1、517-2是由一上盤511及二上盤512各個形成的。參照圖3至圖5，上述一上盤511是以相對的上述上葉5 為中心向上述下盤520的一側連接，上述二上盤512是以相對的上述上葉5 為中心向上述下盤520的了另一端 相締結。上述一上盤511是通過上述上盤結締孔517-1及上述下盤結締孔527-2與上述下 盤520結合而形成，上述二上盤512是以通過上述下盤締結孔上517-2及締結孔527與上 述下盤520結合而形成。參照圖13，上述上盤510和下盤520是上述上盤510的下方和上述下盤520的上 方相互分離而成。因此上述負載傳感器610、620能正確的感知通過上盤510傳達的向軸方 向的負荷。而且，上述上盤510是由上述下盤520的上葉526的突出部分組成。因此由上述 軸承座法蘭310開始傳達的軸方向的負荷傳至上述上盤510，再傳至上述負荷傳感器600， 可以正確的感知來自向軸方向的負荷。綜上所述，用上述下盤520的上述下葉5 免去過度的力的傳達。雖然圖示沒有明確的表現出來，但本發明是通過傳感器的接收體現了隨時監測向 上述主軸100方向作用的軸方向負荷的數值。因此，通過監視器，知道作用在上述主軸100上的軸方向的負荷，來調節作用在上 述主軸100和軸承200之間的過載負荷。而且，根據本發明，可以看到高速壓電負荷傳感器主軸的另一設備的配置體現。主軸100 ；為使上述主軸100旋轉，內圈210與上述主軸100外周面連接，軸承200 ； 上述軸承200的外圈220被固定在軸承座300上；支撐向主軸100軸方向添加的軸承200 的220過載負荷，通過和軸承200的外圈220接觸，上述軸承座300和上述主軸100之間固 定，和內側面上述主軸100分離的感應圈500及感知作用在上述主軸100上的軸方向的負 荷，由上述軸承座300的內部的負荷傳感器600組成的；參照圖14，上述感應圈500是上述由軸承200的上述外圈220接觸的上述軸承座 300和主軸100之間固定而成的，內側面與上述主軸100分離設置而成。而且，感應圈500和主軸100間設有內領(inner collar)410'。內領410'與主 軸100的外邊面結合，和主軸100 —起旋轉。而且，上述下盤520的上面也由相對位置的上葉5 突出組成，上述上盤510是連 接上述上葉5 沿中心方向與上述下盤520的一側連接形成圓弧形的一上盤511與上述下 盤520的另一側連接形成圓弧形的二上盤512。上述下盤520上葉526中的任何一個，都可以向上述軸承200供給油的石油注射 液入口 526-1組成。因此，上述感應圈500是可以支撐向上述主軸100上軸方向作用時上述軸承200 的外圈220上施加的負荷的。但是，由于上述主軸100的高速旋轉時在上述軸承200上產生的震動和熱，會導致 產生在上述感應圈500上內置的向上述負荷傳感器600影響的噪音。也就是說，上述負荷傳感器600以噪音的測量值來測定軸方向的負荷的就有可能 降低其信賴性。而且，通過以上上述感應圈500及負荷傳感器600的查探及交換時上述軸承200 和領400的作用的分析，由于拆分的困難所以作業也相當的困難，上面分解的上述軸承200 其需要更換就有不能再次使用的缺點。
因此根據本發明高速主軸壓電式負荷傳感器，希望可以體現每一時刻的所有作 用，上述感應圈500是由上述軸承座300以外的上述軸承座法蘭310和主軸座700的之間 構成的。隨著主軸的高速旋轉，在上述軸承200上發生的震動和熱引起的噪音通過其內置 的上述感應圈500減少對負荷傳感器600影響。而且，根據電子配置的構成，上述感應圈500再安裝時，在上述軸承座300上插入 感應圈500，在上述軸承座300主軸座700上插入后，通過結合數種締結手段800有非常容 易安裝結合的優點。而且，要承受在上述主軸100上作用的軸向的負荷，比與軸承上述200的外圈220 接觸的部分使與軸承座法蘭310更相接觸在上述感應圈500上設置更加敏感的傳達軸方向 里的上述負荷傳感器600，因為在上述負荷傳感器600上作用沒有噪音，所以有上述負荷傳 感器600測定的軸方負荷值的信賴度的提升的優點。另外，在上述感應圈500或者負荷傳感器600的檢測及更換時，限制上述幾種締結 手段800軸上述承座300并從上述主軸座700里除去作用，因為可以分離上述感應圈500 所以是檢測和更換變得很容易，因為上述軸承200不能分解所以對上述軸承200再次更換 時也是其特征之一。本發明不只限于上述的事實，使用范圍也極其地廣泛，本發明的索賠依據是未經 允許的所有以本發明領域知識為基礎的所有作業人員。
權利要求
1.一種主軸(100)，其特征在于，上述主軸(100)是具有可旋轉的機能，內圈(210)是 與上述主軸(100)外圈結合的軸承O00)；上述軸承O00)的外圈(220)是固定裝置軸承 座(300)上；插入上述軸承座(300)結合成而成的上述主軸座(700)；根據在上述軸承座 (300)的軸承座法蘭(310)和上述主軸座(700)之間構成的數個締結手段(800)結合而成 向軸方向作用時支撐負荷的感應圈(500)；及包括在上述主軸(100)上作用軸方向負荷傳 感，及對上述傳感器環(500)的內部作用的負荷傳感器(600)為特征的配有高速主軸裝置 的壓電式負荷傳感器。
2.根據權利要求1所述的主軸(100)，其特征在于，上述傳感器環(500)是，上面和上述軸承座(300)接觸，下面是與上述負載傳感器 (600)的上面接觸的上盤(510)；及上面是和上述負載傳感器(600)的下面接觸，及和上述 上盤(510)締結的下盤(520)；包含了并形成了以上特征的配有高速主軸裝置的壓電式負 荷傳感器。
3.根據權利要求2所述的主軸(100)，其特征在于，在上述下盤(520)的上面的上述負載傳感器(600)承載的傳感器裝置(521-1,521-2) 及上述負載傳感器(600)的傳感器線裝置，與以上述傳感裝置(521-1,521- 連接的傳感 器線裝置(522-1,522- 形成為特征的配有高速主軸裝置的壓電式負荷傳感器。
4.根據權利要求3所述的主軸(100)，其特征在于，有在上述下盤(520)的下面的邊緣位置突出的下葉(5M)，通過上述下盤(520)上的上述負載傳感器(600)的傳感器線，在與上端開口的上述傳 感器線裝置(522-1,522- 連通之后，在以下端開口的上述下盤(520)的下面位置的第一 部分傳感器線裝置(523-1,523- 形成為特征的配有高速主軸裝置的壓電式負荷傳感器。
5.根據權利要求4所述的主軸(100)，其特征在于，與通過上述下盤(520)的下葉(524)的上述第一部分傳感器線裝置(523-1,523-2)而 引出的上述負載傳感器(600)的傳感器線，以通過內側面與外測面的第二部分傳感器線裝 置(5M-1)為特征的配有高速主軸裝置的壓電式負荷傳感器。
6.根據權利要求3或4所述的主軸(100)，其特征在于，上述傳感器裝置(521-1,521-2)包括相互分離而形成的第一部分傳感器裝置(521-1) 及第二部分傳感器裝置(521- 兩部分，上述傳感器線裝置(522-1,522-2)的一端與上述第一部分傳感器裝置(521-1)相 連，另一端向上述第二部分傳感器裝置(521- 方向延伸后，與上述下盤(520)的上面外 側的邊緣位置的第一部分傳感器線裝置(522-1)及與其一端上述第二部分傳感器線裝置 (521-2)相連，另一端向上述第一部分傳感器裝置(521-1)方向延伸后與上述下盤(520)的 上面內側邊緣位置的第二部分傳感器線裝置(522- 兩部分，包含以上述第一部分傳感器線裝置(523-1,523- 是從上述第一部分傳感器線裝置 (521-1)開始向上述下盤(520)的下面上述下盤(520)的下方傾斜形成的第1_1部分裝置 傳感器線(523-1)及從上述第二部分裝置傳感器線(522- 開始向上述下盤(520)的下面 上述下盤(520)的下方豎直形成的第1-2部分裝置傳感器線兩部分，包含以上述負載傳感器(600)是在上述第一部分傳感器線裝置(521-1)上裝置的第一 部分負載傳感器(610)及上述第二部分負載傳感器(521- 上裝置的第二部分負載傳感器(620)的配有高速主軸裝置的壓電式負荷傳感器。
7.一種主軸(100)，其特征在于，上述主軸(100)是具有可旋轉的機能，內圈(210)是 與上述主軸(100)外圈結合的軸承O00)；上述軸承O00)的外圈(220)是固定裝置機架 (300)；在上述主軸(100)上軸方向負荷作用時，支持被添到上述主軸(200)的外圈(220) 的軸向負荷，與上述主軸O00)的外圈(220)接觸后，上述機架(300)與上述主軸(100)之 間固定，內側面是設置有使和上述主軸(100)分離的上述傳感器環(500)；及以包括檢測在 主軸(100)上作用軸方向負荷傳感，及對傳感器環(500)內部作用的負荷傳感器(600)為 特征的配有高速主軸裝置的壓電式負荷傳感器。
8.根據權利要求7所述的主軸(100)，其特征在于，在權利要求2與權利要求6的任意一項中，上述下盤(520)的上面是互相相對的位置 的上葉(526)突出形成的，上述上盤(510)是以上述互相相對的位置的上葉(526)為中心 的與上述下盤(520)的一側連接的圓弧形的一上盤(511)及以與上述上盤(520)的另一端 連接的弧形的二上盤(512)為特征的配有高速主軸裝置的壓電式負荷傳感器。
9.根據權利要求7所述的主軸(100)，其特征在于，以在上述下盤(520)的上葉(5 )中的任何一個中，為對上述軸承O00)的供應的石 油注射入口(526-1)為特征的配有高速主軸裝置的壓電式負荷傳感器。
全文摘要
本發明是通過對機床主軸上的軸向負載主軸和主軸的實時檢測，調整主軸的旋轉速度及對主軸的軸向負荷情況，來闡述以為可以避免引起主軸與軸承間超負荷作用的負荷傳感器裝置。
文檔編號G01L1/16GK102133647SQ20101060565
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者崔鉉珍, 李兌浩 申請人:財團法人大邱機械部品研究院, 金昌鎬