超音波による主軸構造体の接触状態認識

利用超声波识别主轴结构的接触状态

• 批准号: 08750134
• 负责人: 稲場 千佳郎
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750134/
• 关键词: 工作機械; 結合部; 接触圧力; 超音波; 反射波高; コンタクトパターン; はめあい公差; インプロセス計測

本研究では,工作機械の加工精度に直接的に影響を及ぼす主軸受の結合部挙動を解明することを最終的な目標として,その際に基本的に重要となる結合部接触圧力及びその分布を主軸回転中に計測することのできる,超音波を用いた計測方法を提案し,その有効性について検討を行った.具体的には,工作機械主軸系モデルを製作し,軸受外輪-軸受ハウジング間結合部に超音波を投射してその反射波高を計測するシステムを構築するとともに,各種運転条件で実験を繰り返し,反射波高の測定結果を詳細に検討した結果,以下のような有用な成果が得られた.(1)超音波の反射波高値は,接触面圧に基づく結合部の接触状態変化を捉えており,軸受結合部における接触圧力の定性的な分布状態,すなわちコンタクトパターンの測定に有効であることを明らかにした.(2)反射波高値を評価することにより,軸受外輪-軸受ハウジング間のはめあい公差の差に基づく,結合部接触状態の差異を認識できることを明らかにした.(3)反射波高値の円周方向分布は,軸受結合部のコンタクトパターンを明確に捉えていることを明らかにした.(4)主軸回転中における反射波高値の経時変化は,軸受結合部の接触状態の動的挙動を反映していることを明らかにした.また反射波高値は,主軸の回転時と停止時とではその挙動が基本的に異なることを確認できた.(5)動的コンタクトパターンと主軸系の性能,特に主軸の半径方向の振れ回り量との関係を詳細に検討いた結果,両者の経時変化には一定の相関関係が認められることを明らかにした.以上のような一連の研究結果から,本研究で提案した,軸受結合部コンタクトパターンの超音波インプロセス計測方法の有効性が確認できた.今後は,反射波高値の定量的な評価を行うために,既知の接触圧力との相対関係を明らかにする較正実験を行うことを計画している.

This study is aimed to investigate the ultimate purpose, fundamental importance, contact pressure and its distribution in the spindle rotation, and propose a measurement method for ultrasonic applications. Specifically, the main shaft system of the working machine is manufactured, and the ultrasonic wave is projected to the joint part between the shaft receiver and the shaft receiver. The reflected wave height is measured and constructed under various operating conditions. The measurement results of the reflected wave height are discussed in detail. The following useful results are obtained. (1)Ultrasonic reflection wave height, contact surface pressure, contact state change of the base joint part, shaft joint part, qualitative distribution of contact pressure, measurement of the contact surface pressure. (2)Reflected wave height evaluation: shaft outer wheel-shaft outer wheel-shaft-shaft outer wheel-shaft-shaft outer wheel-shaft outer wheel-shaft-shaft outer wheel-shaft- (3)The height of reflected wave is distributed in the circumferential direction, and the axis is connected with the joint part. (4)The high value of the reflected wave in the main shaft rotation is reflected by the movement of the contact state of the shaft receiving joint. The reflected wave height is high, the main axis is back, the main axis is stopped, the main axis is moved, the main axis is different, the main axis is confirmed. (5)A detailed analysis of the relationship between the vibration amplitude and the radial direction of the main axis is carried out, and the relationship between the vibration amplitude and the radial direction of the main axis is determined. As a result of the above research, this study proposes to confirm the effectiveness of ultrasonic measurement method for shaft joint. In the future, quantitative evaluation of reflected wave height will be carried out, and the relative relationship between contact pressure and contact pressure will be known.