JP2003117777A - センサー機能付きワーク固定具関連装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械において、プローブ又は刃物と、そ
のプローブ等とバイス又はワークとの間の確実な導通機
能とアラーム機能を備えたセンサー機能付きバイス関連
装置を提供しようとする。 【解決手段】 ワーク９を締めつけ固定し且つ接触支持
するバイス部８を、Ｘ−Ｙテーブル７２に直接取り付け
るベース部２８とは電気的に絶縁し、工作機械の垂直主
軸先端部に保持された刃物もしくはプローブ手段４のシ
ャンク部、又は垂直主軸の先端スリーブに固定接続され
た電極手段１０ａを摺動及び電気接触可能に挟むための
導電性クリップ５を備え、バイス主部及び導電性クリッ
プから入力ラインを引出し、ワークの導電性表面又はバ
イス主部の表面と、刃物もしくはプローブ手段の先端部
との接触時、その入力ラインを介して閉回路を形成する
ように電源に接続された接触通電及び増幅回路と、その
増幅出力により駆動される接触報知回路とを含む回路構
成７を装備したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、垂直主軸を有する
小型工作機械における位置決め、心出し等に用いるセン
サー付きワーク固定具と、その関連装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】工作機械における位置決めや心出し等を
正確に行う装置として、一般的にはワーク等に接触する
まで測定端子が偏心回転するようにした心出しバーがあ
り、オペレータはその偏心回転の収斂とスライスが生じ
る瞬間を目視確認し、この位置を基準とすることができ
る。しかし、このような測定端子の収斂状態を瞬間的に
捕らえることは熟練者でも容易ではない。

【０００３】一方、心出しバーの状態確認を自動化する
試みとしては、自動精密検出用のタッチセンサや、発光
アラーム式心出しバーがある。このうち、タッチセンサ
では偏心回転する心出しバーがワーク等に接触した瞬間
を電気的に検出するものであるため、構造が複雑高度と
なり極めて高価な装置となる。

【０００４】発光アラーム式では、心出しバーとワーク
等との接触により、主軸から機械本体を通ってバイスに
至る導通回路を閉じてＬＥＤを発光させ且つブザーを鳴
動させるものであるが、それらの信号から接触の瞬間を
捕らえることには注意力を要し、機械の導通回路自体
も、主軸のボールベアリングやバイス支持機構等、接触
抵抗が機種又は使用状態により変化することがある。ま
た、接触検出回路と電池、発光及び鳴動手段を心出しバ
ーそのものに組み込むため大型化し、小型の機械には適
用できない。

【０００５】そこで、小型のフライス盤やボール盤等
で、特に一品製作するときにおけるワークの心出しや原
点の位置決めは、ワークにマーキングし、ゲージ又はダ
イヤルゲージ、デジタルスケール、あるいはスコヤーを
使用して肉眼で行うか、刃物を回転させながらワークの
側面に当たったときの音の変化によって基準点と定め、
なお、その不正確さを補うために、試し切りや削りを行
うという余分な労力やコストを要していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、小型工作機
械において使用可能な、心出しバーに替わる測定プロー
ブと、そのプローブ又は工具とバイス等のワーク固定具
との間の機械本体に替わる確実な導通機能と、発光アラ
ーム機能を付設又は電気接続したセンサー機能付きバイ
ス関連装置を提供しようとするものである。適用される
ワーク固定具としてはバイスの外、スクロールチャック
等が対象となる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は 工作機械のＸ−Ｙテーブルに装着するバ
イス等のワーク固定具において、ワークを締めつけ固定
し且つ接触支持する接触支持部を、前記Ｘ−Ｙテーブル
に直接取り付けられるベース部とは電気的に絶縁すると
ともに、前記工作機械の垂直主軸先端部におけるコレッ
トチャックに保持された刃物もしくは接触検知用プロー
ブ手段のシャンク部、又は前記垂直主軸の先端スリーブ
に固定接続された電極手段を電気接触及び摺動可能に挟
むことができる導電性クリップを備え、前記ワークの導
電性表面又は接触支持部の表面を接触検知用の第１接点
とし、前記刃物もしくは接触検知用プローブ手段の先端
部を接触検知用の第２接点とし、前記接触支持部及び導
電性クリップから一対の入力ラインを引出し、前記第１
接点と第２接点が接触した時に前記一対の入力ラインを
介して閉回路を形成するように電源に接続された接触通
電回路と、前記接触通電回路の閉回路電流により生ずる
入力を増幅する増幅器と、その増幅出力により駆動され
る接触報知回路とを含む回路構成を内蔵した操作盤を装
備したものである。

【０００８】本発明はまた、上記のバイス関連装置にお
いて、前記操作盤に異物除去用押ボタンを装備し、前記
回路構成において前記接触通電回路と分路接続された異
物除去用通電回路を付設し、前記押ボタンが押圧操作さ
れ、且つ前記第１接点と第２接点の電気的接触が生じた
時は、前記異物除去用通電回路が前記一対の入力ライン
を介する閉回路を形成するように選択され、その閉回路
において前記接触通電回路の閉回路電流より大きい電流
を通ずることにより、前記第１接点と第２接点との間に
介在する異物を加熱溶融又は減磁による離脱、或いは蒸
散又は焼却して除去するようにしたものである。

【０００９】本発明はまた、上記のワーク固定具関連装
置において、前記接触通電回路の増幅出力により駆動さ
れる接触報知回路が、前記第１接点と第２接点の瞬時的
接触に応答する瞬時接触報知手段と、前記瞬時的接触か
ら開始する所定の遅延時間まで持続する一定時間内にお
いて接触報知出力を発生するタイマー回路とを備え、前
記一定時間内の接触報知出力をもって外部スケールの位
置設定入力とすることを可能としたものである。

【００１０】本発明はまた、上記のワーク固定具関連装
置において、前記プローブ手段が、シャンク状スリーブ
の先端から、プローブゲージを突出させ、前記プローブ
ゲージにおけるシャンク状スリーブ内の後端を、緩衝ス
ライダーにより当支し、前記緩衝スライダーを前記シャ
ンク状スリーブの後端よりバネ支持することにより、プ
ローブゲージを押圧し、そのプローブゲージの鍔部がシ
ャンク状スリーブ内の先端口部で係止される構造とした
ことにより、プローブゲージ先端の、復帰可能な後退及
び振れを含む遊動余裕を有するようにしたものである。

【００１１】本発明はまた、上記のワーク固定具関連装
置において、前記プローブ手段が、スリーブ状のプロー
ブ本体において、円錐状に絞り且つ細口で延長した先端
部から、ボール受け軸の先端部を突出させ、このボール
受け軸の後端を細い芯軸として、プローブ本体内の円錐
広口側に固定されたガイド部の中心孔に案内させ、且つ
このガイド部とボール受け軸の芯軸付け根との間に挿入
されたコイルバネにより前記ボール受け軸を押圧して、
芯軸先端がガイド部に係止される位置に維持されるよう
にし、プローブ本体の後端には、このプローブ本体内に
挿入された工具シャンクをチャック状に締めつけるため
の締めつけリングを装備したことにより、先端に支受さ
れたボールを探触針として用いるための、工具に着脱可
能なプローブを構成したものである。

【００１２】本発明はまた、上記の上記のワーク固定具
関連装置において、前記導電性クリップが、固定片と可
動片とからなるやっとこ状の金属製本体を備え、前記固
定片と可動片との交差部に装填したバネにより、それら
の先端部が常時付勢されて互いに圧接する一対の掴み端
部を成し、この一対の掴み端部の各先端と交差部との間
の相互対向面には、導電性のよい金属剛毛が互いに噛み
合うように植設されたことにより、前記刃物もしくは接
触検知用プローブ手段のシャンク部、又は前記垂直主軸
の先端スリーブに固定接続された電極手段を摺動及び電
気接触可能に挟むようにしたものである。

【００１３】本発明はまた、上記のワーク固定具関連装
置において、ワーク固定具の接触支持部を構成するワー
ク挟持用バイス端板とバイス可動体の互いに対向した各
面に、絶縁体を介して導電性口金板を固定したことによ
り、これらの口金板によりワークを挟持するようにし、
前記バイス主部からの入力ラインをこれらの口金板から
引き出したことにより、ワークとの接触抵抗及びバイス
側入力の不安定性をなくそうとするものである。

【００１４】本発明は更に、上記バイス構造中のバイス
端板とバイス可動体の前記対向面における、前記口金板
の直下において、スプリングにより互いに前記対向方向
に突出するように支持されたワーク浮き上がり検知用の
コーナー電極を、それぞれ上面に設置した絶縁材からな
る電極支持スライドが、前記対向方向にのみ移動できる
ように装備されたものであり、バイスにより挟持したワ
ークの下側面の四隅の各々と、対応する各コーナー電極
との接触により閉成される４チャンネル・ワーク浮き上
がり検知回路を装備し、各チャンネルの開放時において
警報を発するようにしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明のバイスをフライス
盤に適用した実施例の外観を示している。図１におい
て、フライス盤１の主軸ハウジング２から垂下突出した
主軸端のコレットチャック３には、心出し又は位置決め
要素であるプローブ４が保持され、このプローブ４は導
電姓クリップ５に把持され、このクリップ５から延びる
ケーブル６を介して操作盤７の回路と導通している。操
作盤７の回路の他端はバイス８に接続され、このバイス
８に締めつけ保持されたワーク９がプローブ４に接触す
ると、閉回路を形成し、アラーム回路が閉じるようにな
っている。

【００１６】チャック３上方の主軸スリーブにはアーム
１０が固着され、導電クリップ５は、このアーム１０の
先端から垂下支持されたロッド１１に、ネジ締めクラン
プ部１２を介して固定保持される。アーム１０の中間位
置には、後述の如く使用されるアーム電極１０ａが下向
きに突設されている。

【００１７】図２は、上記回路端をなすプローブのう
ち、初期設定用ゲージ及びセンサーの役目を果たす専用
プローブを示している。図２Ａにおいて、専用プローブ
４ａはシャンク状スリーブ１３の先端から、プローブゲ
ージ１４を突出させ、そのプローブゲージにおける前記
スリーブ１３内の後端を、緩衝スライダー１５により当
支したものである。緩衝スライダー１５は後方（図の上
方）よりバネ１６で支持されることにより、プローブゲ
ージ１４を押圧し、その鍔部１４ａがシャンクスリーブ
１３の先端口で係止される位置に維持する。１７はバネ
１６のためのバネ座を兼ねたゲージ交換及び調整ネジで
ある。かくして、プローブゲージ１４の側面が位置決め
対象（ワーク又はバイス）に当たった時のために、図２
Ｂの破線で示すような遊動余裕を有する。なお、プロー
ブゲージ１４としては市販のピンゲージを有効利用する
ことができる。

【００１８】図３は、第２のプローブ、すなわち作業中
又は取り付け済のエンドミルやドリルのシャンクにその
ままセットして心出し計測するための着脱式プローブ４
ｂを示している。図３Ａにおいて、プローブ４ｂ本体は
やはりスリーブ状であって、円錐状に絞り且つ細口で延
長した先端部から、探芯軸となるボール受け軸１８の先
端を突出させ、先端のボール１９を、ワークに開けた穴
やポンチ穴を探る探触針として用い、心出し又は位置決
めの微調整を行うようにしたものである。

【００１９】ボール受け軸１８は、その後端を細い芯軸
として、プローブ本体４ｂの円錐広口側に固定された板
状ガイド部２０の中心孔にこの芯軸を案内させ、且つこ
の板状ガイド部２０と芯軸付け根との間に挿入されたコ
イルバネ２１により押圧されて、芯軸先端のヘッドナッ
ト２２が板状ガイド部２０に係止される位置に維持され
る。プローブ４ｂ本体の後端は、工具シャンクを締めつ
ける際、縮径方向に撓む余裕となるスリット２３を有
し、外周にはスリット２３の底部までの範囲に刻設され
たネジ２４と係合する締めつけリング２５が位置してい
る。

【００２０】図４は、上記のようなプローブ４を挟む導
電クリップ５の主要部を示すものである。やっとこ状の
金属製本体は固定片５ａと可動片５ｂを、その交差部５
ｃに装填したバネにより、それらの先端部（掴み端部）
同士が圧接するように常時付勢されている。この一対の
掴み端部の各先端と交差部５ｃとの間には、導電性のよ
い金属剛毛２６が互いに噛み合うように植設されてい
る。固定片５ａには、この片の金属剛毛２６に導電結合
されたリード線２７が後端まで延び、ケーブル６（図
１）に接続される。

【００２１】導電クリップ５はこのような掴み端部の金
属剛毛２６により、図１及び図５Ａに示した通り、典型
的にはプローブ４のシャンク部を殆ど接触抵抗なしで噛
むことができる外、エンドミル、ドリル等のシャンクを
も同様に噛むことができる。また、これらの工具が回転
しているときにも適用できる場合がある。しかし、実際
の加工作業中においては、直接把持できないその工具位
置を監視するため、図５Ｂに示すように、固定のアーム
電極１０ａを把持し、わずかに抵抗値を増した状態で検
出用閉回路を形成することができる。

【００２２】導電クリップ５から始まる操作盤７の回路
の他端をなす本発明のバイス８は、工作機械本体から絶
縁するため、バイスそのものを取付ベースから絶縁する
第１の形式と、バイスにより締めつけたことによるワー
クの浮き上がりを四隅で検出する機構を付与するため、
バイスのワーク接触面をバイス本体から電気絶縁した口
金とし、この口金を操作盤回路に接続するようにした第
２の形式とに別れる。前者のバイス絶縁形式は、図６及
び図７に、また後者の口金付きバイス形式は図８及び図
９にそれぞれ示されている。

【００２３】図６及び図７に示すように、第１形式のバ
イス８は、チャンネル状空間を形成するベース金具２８
の両側壁２８ａ、２８ａ’の上端面に、絶縁層２９を介
してバイス本体３０を固定支持し、更にバイス本体３０
の外側面に絶縁板３１を被覆し、バイス本体３０から直
立した両端板の一方３０ａにワーク固定ネジ３３を支持
し、これによってバイス可動体３２を押動するようにし
たものである。他方のバイス端板３０ｂから、これに連
なる絶縁板３１の端部、絶縁層２９の端部、及びベース
両側壁２８ａ、２８ａ’の端部には、ベース金具２８の
同一側端部上に立設された操作盤７が、これらの連続面
に張りついた形で位置している。

【００２４】ワーク固定ネジ３３の、バイス端板３０ａ
から突出した先端には固定用ハンドル３４が固着され、
バイス可動体３２と他方のバイス端板３０ｂの上面に
は、Ｖ型センターカット３５が刻設され、両者が挟むワ
ーク９の中心を合わせることができる。またベース金具
２８の底縁には、Ｘ−Ｙテーブルへの取り付け用長孔３
６が形成されている。

【００２５】図８及び図９に示すように、第２形式のバ
イス８’の本体３０’には、第１形式のバイスのような
バイス─ベース間の絶縁層２９や絶縁板３１は存在せ
ず、操作盤側バイス端板３０ｂ’とバイス可動体３２’
の互いに対向した各面に、絶縁体３７を介して導電性の
よい口金板３８、３８’を固定し、この口金板３８、３
８’によりワークを挟持するものである。バイス端板３
０ｂ’とバイス可動体３２’の前記対向面には、口金板
３８、３８’の直下において、スプリング３９により互
いに相手方向に突出するように支持されたワーク浮き上
がり検知用のコーナー電極４０ａ、４０ｂ及び４０ｃ、
４０ｄを、それぞれ上面に支持した絶縁材からなる電極
支持スライド４０及び４０’が装備される。電極支持ス
ライド４０及び４０’の下側面には、コーナー電極４０
ａ、４０ｂ及び４０ｃ、４０ｄのための電極端子４０ａ
ｔ、４０ｂｔ及び４０ｃｔ、４０ｄｔが固定される。

【００２６】バイス端板３０ｂ’、及びバイス可動体３
２’には、それぞれ絶縁体３７と口金板３８、及び絶縁
体３７と口金板３８’を固定するためのネジ挿入孔が各
後端より穿設され、この孔に絶縁姓ブッシュ４１を介し
て口金端子としてのネジ４２が挿入され、絶縁体３７を
貫通し、口金板３８又は３８’をネジ止めする。また電
極支持スライド４０及び４０’は、スプリング３９の伸
縮方向以外には口金板３８又は３８’に対して変位しな
いように、バイス本体におけるバイス可動体３２’案内
用の内側縁４３に嵌合する両側縁（図示せず）を有す
る。かくして、口金板３８及び３８’に挟まれるべきワ
ークが比較的薄く、図８Ａに示した電極支持スライド４
０及び４０’の突出寸法の合計より小さい場合には、こ
れらのスライド４０及び４０’がスプリング３９の弾力
に抗して後退し、そのワーク挟持を可能にする。

【００２７】図６〜８に示した上述のバイス本体３０、
３０’において、バイス端板３０ｂ、３０ｂ’に付設さ
れた操作盤７は、その上端面に、プローブとワーク等と
の接触瞬時表示ＬＥＤ４４と、接触延長表示ＬＥＤ４５
と、クリーナ表示ＬＥＤ４６、及びクリーナ押ボタン４
７を装備し、外側面に、電源オンＬＥＤ４８と、電源ス
イッチ４９と、充電制限抵抗５０の挿入孔、及び検出電
圧設定スイッチ５１を装備している。また外側面の下端
にはブザー押ボタンスイッチ５２が設置される。特に図
７に示すとおり、ベース金具２８の側壁間チャンネル内
には、操作盤７の回路のための電池５３、及び出力部ス
イッチングアンプ５４が収納され、同チャンネルの他端
を封ずる端板には電源アダプターソケット５５が装着さ
れる。

【００２８】

【実施例】図１０は、上述した外付け素子を配置した操
作盤７内のクリップ─バイス間回路の構成例であり、こ
れらの素子については、同一の参照符号を付した回路要
素シンボルにより表示するものとする。この図では、コ
レットチャック３に取り付けられたプローブゲージ４を
挟んだクリップ５は、ケーブル６により操作盤回路のプ
ラス端子７ａに接続され、ワーク９を挟んだバイス８の
本体３０は裏面端子３０ｃより、電源回路５６のマイナ
ス側に通ずる検出抵抗５７のプラス側に接続される。

【００２９】電源回路５６は、バイス下方に収納された
バッテリー５３（図７参照）、又はアダプターソケット
５５から供給される直流電圧を、電源スイッチ４９によ
り、定電圧ＩＣ５８に加え、その定電圧出力を昇圧回路
５９に入力し、更に昇圧回路５９の出力タップ電圧を、
検出電圧設定ＩＣ６０により選択して設定電圧端子６０
ａに発生させる。設定電圧はＩＣ６０に接続された押ボ
タン型の電圧設定スイッチ５１（図６参照）の操作回数
によって選択される。このＩＣ回路は、いわゆるデータ
セレクタＩＣを用い、例えば、全９９ステップもの多段
設定を可能とする。以下、操作盤７の更なる回路構成
を、その動作とともに説明する。

【００３０】プローブ／ワーク等接触検出回路はプロー
ブ４とワーク９が接触すると、電源回路５６のプラス側
に接続された制限抵抗６１及びダイオード６２を介し
て、プローブ／ワーク接触部から、バイス８を経て検出
抵抗５７に電流が流れるようにした接触通電回路を有す
る。検出抵抗５７に生じた電圧はリミッタ付き高インピ
ーダンスアンプ６３に印加され、その出力電流をスイッ
チＩＣ６４を介して増幅器ＩＣ６５に入力し、その増幅
出力を接触瞬時表示ＬＥＤ４４に通じてこれを発光さ
せ、検出抵抗５７のマイナス側に戻る回路を完結する。

【００３１】ＩＣ６５の出力、すなわち接触瞬時表示Ｌ
ＥＤ４４のアノード側には、モニター端子６６が接続さ
れ、接触状態のより確実な監視又は記録等に役立てるこ
とができる。アンプ６３はワークの導電性が低い場合
（例えば、プラスチックに導電性塗料を塗ったものをワ
ークとする場合等）に有効に用いられ、通常の場合には
省略してもよい。

【００３２】次に、Ｘ−Ｙテーブル上でバイス８を位置
決めする態様について説明する。まず、プローブ４の後
側面が図１１Ａに示すとおり、バイス８における左側部
３０ａの正面に間隔をおいて対峙した状態にあるものと
し、ここからプローブ４を（Ｘ−ＹテーブルのＹ軸移動
により）そのバイス側部３０ａに接触させる（図１１
Ｂ）まで、接近するにしたがって緩やかに微調整し、そ
の接触位置をもってＹ軸ダイヤル（又はデジタルカウン
タ）を“ゼロ”位置にセットする。この微調整時の接触
状態は、まず瞬時表示ＬＥＤ４４を発光させることは前
述した通りであるが、オペレータによる確認を容易にす
るため、ＬＥＤ４４に入力を与える増幅器ＩＣ６５の出
力が、タイマー６７の入力にも接続される。タイマー６
７は瞬時でも所定値以上の入力を受けると、所定時間
（例えば、１秒間）内において出力を発生し、接触状態
の延長表示ＬＥＤ４５を、その間持続的に発光させる。

【００３３】ＬＥＤ４４の瞬時点灯と、タイマー６７に
よるＬＥＤ４５の持続的点灯との関係は、図１２のＡ及
びＢに示すとおりであり、オペレータは、プローブ４と
ワーク９又はバイス８との接触の瞬間（ＬＥＤ４４の瞬
時点灯）を見落としても、ＬＥＤ４５の持続的点灯によ
りその接触を知ることができる。また、タイマー６７の
持続的出力は、常閉型ブザー押ボタンスイッチ５２を介
してＯＲゲート６８に真出力が供給され、これによるＯ
Ｒ出力は電源回路５６中の基礎電圧ライン（正負）間に
直列接続されたブザー６９及びトランジスタ７０におけ
る、後者（７０）のベースに正電位を加え導通させてブ
ザー６９の鳴動を生じ、持続的音響によっても、前記接
触状態の見落としを防止するものである。

【００３４】次に、Ｘ−Ｙテーブルを図１１Ａの右方向
に移動させ、プローブ４をバイス８の右側部３０ｂ正面
に対向させ、接近及び接触させる。この接触状態を前記
の如くに確認すると、バイス支持ベース２８の側縁ネジ
孔３６から、ネジ７１をＸ−Ｙテーブル７２に仮止めす
る（図１参照）。この状態から再びＸ−Ｙテーブルを左
方向に移動させ、接触位置の確認を行うとともにネジ止
め位置の微調整を行い、更にＸ−Ｙテーブルを右方向に
移動させ、ネジ止めの再微調整を行うことにより、バイ
スの平行取り付けを完了する。１回目の左右ネジ止めを
“仮止め”というのは、ネジ締め操作による捩じり力で
バイス本体の位置にずれを生ずるからである。

【００３５】図１２のＬＥＤ点灯グラフを再び参照し
て、本発明装置の更なる機能につき説明する。オペレー
タは、瞬時表示ＬＥＤ４４と、延長表示ＬＥＤ４５の点
灯状況の差から、プローブ又は工具／ワークもしくはバ
イス接触部における付着物の存在、汚れ、偏心、初期接
触等の違いを判断することができる。例えば、ワーク９
にプローブ４をゆっくり回転させながら近づけた場合、
両者の接触が瞬間的であれば、ＬＥＤ４４のみ瞬間的に
点灯（図１２Ａの尖鋭なピーク）するが、オペレータは
これを見逃すことがある。しかし、ＬＥＤ４５が短時間
ながらも持続的に点灯（図１２Ｂの矩形波）すると、こ
の点灯は瞬間的とは言え、接触状態が発生して、回路中
のタイマー６７が作動したことを意味しているため、こ
の原因としてはプローブ取り付け軸の偏心、又は付着物
の存在が考えられる。

【００３６】このような場合には、ＬＥＤ４４のカソー
ド側ライン（電源回路５６からのマイナスライン）と、
スイッチＩＣ６４の制御ゲートとの間に接続されたイン
バータ列７３、７４を作動させるために、その回路の入
力側（マイナス側）に挿入された押ボタン型クリーナー
スイッチ７５を押すことにより確認する。インバータ列
７３、７４の節点は、前述した検出抵抗５７の分路とし
て、検出抵抗５７より低い抵抗値のクリーニング通電抵
抗７６を挿入するための通電用アナログスイッチＩＣ７
７の制御極と、そのクリーニング給電のための定電流回
路７８を付勢するための二入力ＡＮＤゲート７９の一つ
の入力に接続される。ＡＮＤゲート７９の第２入力は、
常時“高”（後述）のため、発生する真出力は給電用ア
ナログスイッチＩＣ８０の制御極への制御入力となり、
このスイッチを閉じて前記定電流回路７８を、電源回路
５６の可変電圧回路８１に導くものである。

【００３７】可変電圧回路は、電源回路５６中の定電圧
ＩＣ５８に接続され、その定電圧を基礎として、付着物
と考えられる物質の除去処理に適したクリーニング電流
を得るための電圧を発生する。従って、クリーナースイ
ッチ７５を押している間、インバータ７４の出力が負と
なり、スイッチＩＣ６４をオフにして、プローブ等接触
検知及び確認のためのＬＥＤ４４、４５が消灯するとと
もに、通電用アナログスイッチＩＣ７７及び給電用アナ
ログスイッチＩＣ８０が導通し、定電流回路７８からダ
イオード８２を介してプローブ４等から、ケーブル６を
経てワーク９又はバイス８との接触部に比較的大きいク
リーニング電流を流す異物除去用通電回路が構成され
る。このクリーニング電流は比較的低い抵抗値のクリー
ニング通電抵抗７６を通って電源回路５６のマイナスラ
インに還流する。

【００３８】上記のクリーニング電流は、クリーニング
通電抵抗７６のプラス側から入力を受けるように接続さ
れたアンプ８３の出力を、そのモニター端子８４を介し
て外部トレースすることにより監視可能である。アンプ
８３の出力は、比較器８５の信号入力に供給され、電源
回路５６中の過電流防止用ポテンショメータ８６から供
給される基準入力と比較され、信号入力がこれを上回ら
ない限り比較器８５からは真出力を発生しない。従っ
て、比較器８５の出力回路に接続されたＯＲゲート６８
の第２入力もゼロであり、ＯＲゲート６８の出力と、Ａ
ＮＤゲート７９の第２入力との間に接続されたインバー
タ８７の入力もゼロで、その出力、すなわちＡＮＤゲー
ト７９の第２入力は、常時“高”状態を維持する。

【００３９】接触部における金属切り粉や導電性の付着
異物はクリーニング電流に基づくジュール熱により蒸散
又は焼却されるか、加熱に伴う減磁作用により、ワーク
やバイス、プローブ、工具等との接触部から離脱し、飛
散する。（一方、クリーニング電流は電源回路５６中の
ポテンショメータ８６により、ワーク等が過電流で損傷
しない程度に抑えられ、その設定値を上回ると、ＡＮＤ
ゲート７９の第２入力が“低”となり、遮断される。特
に、ワーク又は付着物がマグネシウム等のとき、電流は
比較的小さくなるように設定される。）

【００４０】かくして、オペレータがクリーナースイッ
チ７５の押圧を解除（復帰）すると、ＬＥＤ付勢用スイ
ッチＩＣ６４をオン状態に復帰させる。このとき、プロ
ーブ等との接触部を形成していた原因が付着異物等であ
れば、これは前述の通電処理により消滅し、もはや接触
部は存在しないため、ＬＥＤ４４、４５は消灯したまま
であり、オペレータは更なる位置決め操作や、その他の
機械操作を進めればよい。

【００４１】また、クリーナースイッチ７５を復帰させ
て、ＬＥＤ４５、４６が再び点灯すれば、それはプロー
ブ／ワーク間等の実質的な接触状態、例えば、プローブ
が偏心回転してワーク等に当たっている状態が続いてい
ることを意味する。この場合には、プローブゲージや、
刃物のブレ（偏心）をチェックし、再設定する。

【００４２】特殊な場合として、エンドミルやドリル等
の刃物が磁化されていると、その表面には磁力とマシン
油の粘着力により切削微粉膜が張りつき、クリーナース
イッチ７５の押圧／復帰による局部的クリーニング操作
や、通常の拭き取りでは除去しにくいような状態が起こ
りうる。このような場合、クリップ５で緩く挟んだ刃物
の先端をバイスに接触させた状態で回転させ、クリーナ
ースイッチ７５を入れると、クリーニング電力は粘着し
た微粉膜に集中し、加熱して磁化を弱めるとともにマシ
ン油を蒸散させて微粉膜を遊離し、且つクリップ５のブ
ラシ２６（図４）で容易にブラッシングすることができ
る。

【００４３】工作機械１の通常の加工作業の場合、図５
Ｂに示すとおり、クリップ５はそのクランプ部をロッド
１１の上部にセットし直すことにより、アーム１０の中
間位置にあるアーム電極１０ａを挟み、これによってア
ーム１０から主軸スリーブ及びチャック３を経て工具
（エンドミル）８８とワーク９との接触回路を閉成し、
その接触を、ＬＥＤ４４の発光と、そのＬＥＤのアノー
ド側（増幅器ＩＣ６５の出力）から引き出されたモニタ
ー端子６６を通じて監視することができる。更に、増幅
器ＩＣ６５の出力とマイナスラインとの間に挿入された
ＲＣ遅延回路８９のＲＣ節点に接続されたベースを有す
るＮＰＮトランジスタ９０のオープンコレクタとマイナ
スラインとから引き出されたモニター出力端子９１から
のオン信号を、周知のデジタルスケールのゼロセット信
号として用いることができる。

【００４４】従って、デジタルスケールの設定方向に応
じ、そのゼロ点から出発したワーク加工の長さ、幅、孔
径、外径、高さ、及び深さを測定することができる。こ
の実施例については後述する。（なお、クリップ５は高
速及び通常作業時に限り、上記の如くアーム電極１０ａ
を挟み、主軸の停止又は回転時にはプローブ４又は刃物
のシャンクを挟めばよい。）

【００４５】図１３は、図８及び図９に示した第２形式
のバイス８’において、ワーク９を挟持すべきバイス口
金板３８、３８’の下端から突出したワーク浮き上がり
検知用のコーナー電極４０ａ、４０ｂ及び４０ｃ、４０
ｄの平面配置（図１３Ａ）と、それらの電極４０ａ、４
０ｂ及び４０ｃ、４０ｄを検出端ａ、ｂ、ｃ、ｄとする
ワーク浮き上がり検知回路９２（図１３Ｂ）を示してい
る。

【００４６】なお、図１３Ｂを参照して、前述したプロ
ーブ／バイス等接触検知機能を想起すれば、前記バイス
主部から操作盤７の回路への入力ラインをこれらの口金
板３８、３８’から引き出すことにより、ワークとの接
触抵抗を下げ且つバイス側入力の不安定性を排除できる
ということは特筆すべき事項である。スイッチ３０ｄ
は、この場合に口金板３８、３８’を電気的に一体化す
るものである。

【００４７】図１３Ｂにおいて、検知回路９２はバッテ
リー９３と、その正端子に接続されたエミッタを有する
ＰＮＰパワートランジスタからなるスイッチ９４と、そ
のベース９４ａに接続された口金端子兼用ネジ４２’、
口金板３８’、ワーク９、口金板３８、同端子兼用ネジ
４２を経てバッテリー９３の負端子に至る電源スイッチ
回路を有する。スイッチトランジスタ９４のコレクタ側
は抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を介して、それぞれ検出
端ａ、ｂ、ｃ、ｄに接続される。検出端ａ、ｂ、ｃ、ｄ
には更に、オープンコレクタ型ＩＣ増幅器Ａ１、Ａ２、
Ａ３、Ａ４がそれぞれ接続され、これらの増幅器の出力
回路は浮き上がり指示ＬＥＤ９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、
９５ｄにそれぞれ接続される。

【００４８】上記の回路構成において、バイスにワーク
９が挟まれて、電源回路が形成されると、スイッチトラ
ンジスタ９４は“オン”、すなわち、導通状態となる。
一方、ＩＣ増幅器Ａ１〜Ａ４の各入力検出端ａ〜ｄは、
ワークの底面がバイスの締めつけにより、コーナー電極
４０ａ〜４０ｄから浮き上がらない限り、バッテリー９
３の負側につながり、これらの増幅器Ａ１〜Ａ４の出力
は導通状態とならない。しかし、コーナー電極４０ａ〜
４０ｄのいずれかから、ワークの底面が浮き上がると、
対応する増幅器の入力は負電位ではなく、対応する抵抗
Ｒ１〜Ｒ４のいずれかにより、スイッチトランジスタ９
４の導通コレクタ電位Ｅを伝達され、従ってその増幅器
の出力が導通し、対応するＬＥＤのカソードを電源回路
の負電位側に導き点灯する。

【００４９】オペレータは、これによりワーク９の固定
状態を見直し、バイスによって正確に固定することがで
きる。このようにしてワーク９を正確にセットした後、
前述したようにデジタルスケールの設定方向に応じて、
ワーク加工の長さ、幅、孔径、外径、高さ、及び深さを
測定しながらがら機械加工を行うことができる。

【００５０】図１４は穴開け又は筒状体加工の場合の実
施例を示すものであり、同図Ａにおいては、バイス８に
セットしたワーク９と、エンドミル８８とを相対的に移
動して目測で図のようにセンター位置にセットし、テー
ブルをＸ軸移動させ、まずエンドミル８８を“ａ”で示
す仮想位置においてワーク穴の内周面に接触させ、同時
に接触表示ＬＥＤ４４、４５の点灯によりこの接触位置
を確認し、Ｘ軸方向のデジタルスケールをゼロにセット
してから、テーブルを反対方向に移動させ、エンドミル
８８を“ｂ”で示す仮想位置においてワーク穴の反対側
の内周面に接触させ、同じく接触表示ＬＥＤ４４、４５
の点灯によりこの接触位置を確認した時点で移動を停止
すると、その時デジタルスケールで表示された移動距離
の１／２が中心座標となる。

【００５１】同図Ｂは、切削加工の途中で深さや高さを
確認する態様を示している。図において、清掃したワー
ク９の表面にエンドミル８８を下降させ、先端が接触し
た位置ａをＬＥＤ４４、４５の点灯により確認してＺ軸
方向のデジタルスケールをゼロにセットし、ここから、
エンドミル８８をワーク９に対して相対的に移動させ、
再び下降させて先端が穴の底面位置ｂに接触したことを
ＬＥＤ４４、４５の点灯により確認した時のデジタルス
ケールの読みが、穴の深さ”となることが明らかであ
る。

【００５２】図１５は、Ａ：刃物（例えば、ドリル）を
装着した状態において、又はＢ：市販のピンゲージを用
いて、心出し等の座標計測を行う態様を示している。ま
ず、図１５Ａにおいては、主軸に取り付けたドリル９７
に、締めつけリング２５を有する着脱式プローブ４ｂを
装着し、この状態でプローブ４ｂの先端側面をワーク９
の左側面ａ及び右側面ｂに当接すると、その間のデジタ
ルスケールの読み、又は指示差からプローブ４ｂの先端
径を引いた値がワークの幅ｗとなることを示している。

【００５３】図１５Ｂにおいては、主軸にピンゲージ９
８を装着し、このピンゲージ９８の先端側面を、バイス
８のＶカット９９に沿わせて相対的に移動させ、バイス
の挟持面に配置された支持台１００上の薄物ワーク９’
の左側面ａ及び右側面ｂに当接すると、その間のデジタ
ルスケールの読み、又は指示差からピンゲージ９８の直
径を引いた値がワークの幅となることを示している。

【００５４】

【発明の効果】本発明は、以上の通りに構成されたもの
であるため、次の通りの効果を発揮するものである。 １）接触検知回路を装備した本発明のバイス等のワーク
固定具を用いることにより、刃物等の工具と、ピンゲー
ジ等の計測用具の取り替え回数を少なくし、機械加工の
準備等に要する時間を短縮できる。 ２）接触検知用電極として、本発明のプローブは勿論の
こと、ピンゲージ、刃物、及び刃物のシャンク部を利用
できるため、従来のプローブ又はゲージ機能素子のよう
にシャンク径によっては直ちに取り替えできなかった
り、機械の大きさによる制限がなく、適用範囲を大きく
拡大することができる。 ３）接触検知用電極としてのプローブや刃物が、ワーク
又はバイスに接触した瞬間を直接表示ＬＥＤと、延長表
示ＬＥＤとにより確実に認識できるようにしたため、付
着物や心ブレのチェックが可能となった。 ４）検出時の状態や、刃物及び加工材質に応じて安全且
つ確実な印加電圧とすることができる。 ５）加工物の微細粉が刃物やプローブに付着した場合、
特にプローブ等を小穴に挿入する際等に邪魔になってい
た付着物を、放電により除去し、又はブラッシングしな
がら溶解・焼却することできる。 ６）従来、高速で回転する刃物の先端は見えないため、
ワークに強く接触して刃物自体を損傷することがあった
が、接触の瞬間を前記直接表示ＬＥＤと、遅延表示ＬＥ
Ｄ、更にはブザーの鳴動で確実に認識できるため、刃物
又はテーブルの移動を加減・制御して、そのような事態
を防止することができる。 ７）加工作業中の刃物の接触状態も同様に観測し、Ｚ軸
高さ、平行、彫り込み深さ等を測定できるほか、異常事
態にも対処することができる。 ８）バイスにワークを取り付け、締めつけるときのワー
ク浮き上がり位置をＬＥＤ表示して、ワークの正確な固
定に役立て、不良品の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する工作機械の一例を示す斜視図
である。

【図２】本発明の一実施例における専用プローブの縦断
面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。

【図３】本発明の一実施例における着脱式プローブの縦
断面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。

【図４】本発明の一実施例におけるプローブ等電気接触
用クリップの側面図（Ａ）及び後面図（Ｂ）である。

【図５】本発明を適用する工作機械がプローブを装着し
た場合の接触回路を示す略側面図（Ａ）及び工具を装着
して運転する場合の接触回路を示す略側面図（Ｂ）であ
る。

【図６】本発明のバイスの基本的実施例を示す斜視図で
ある。

【図７】図６のバイスのＡ−Ａ矢視断面図（Ａ）及び同
図ＡのＢ−Ｂ矢視断面図（Ｂ）である。

【図８】本発明の口金及びコーナー電極を有するバイス
の実施例を示す平面図（Ａ）及び一部破断側面図（Ｂ）
である。

【図９】図８のバイスにおける一方のコーナー電極の平
面図（Ａ）、側面図（Ｂ）及び後面図（Ｃ）である。

【図１０】本発明のバイス装着型操作盤の電気回路図で
ある。

【図１１】本発明によるＹ軸ゼロ設定及びバイス平行位
置確認動作を示す部分正面図（Ａ）及び部分側面図
（Ｂ）である。

【図１２】本発明のプローブ／ワーク等の接触瞬時表示
ＬＥＤの点灯状態を示すグラフ（Ａ）と、接触延長表示
ＬＥＤの点灯状態を示すグラフ（Ｂ）である。

【図１３】本発明の口金及びコーナー電極を有するバイ
スの略平面図（Ａ）及びこれにワークを挟んだ場合の正
面断面と浮き上がり防止回路の電気的つながりを示す図
（Ｂ）である。

【図１４】本発明により刃物を用いて、ワークの心出し
を行う場合の部分正面図（Ａ）及び彫り込み深さを計測
する場合の部分正面図（Ｂ）である。

【図１５】本発明のプローブでワークの寸法計測を行う
場合（Ａ）及び市販ピンゲージを利用して薄板状ワーク
の寸法計測を行う場合（Ｂ）の部分正面図である。

【符号の説明】

１ フライス盤 ２ 主軸ハウジング ３ コレットチャック ４ プローブ ５ 導電クリップ ６ ケーブル ７ 操作盤 ８ バイス ９ ワーク １０ アーム １０ａ アーム電極 １１ ロッド １２ クランプ部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年２月２６日（２００２．２．２
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】本発明はまた、上記のワーク固定具関連装
置において、前記導電性クリップが、固定片と可動片と
からなるやっとこ状の金属製本体を備え、前記固定片と
可動片との交差部に装填したバネにより、それらの先端
部が常時付勢されて互いに圧接する一対の掴み端部を成
し、この一対の掴み端部の各先端と交差部との間の相互
対向面には、導電性のよい金属剛毛が互いに噛み合うよ
うに植設されたことにより、前記刃物もしくは接触検知
用プローブ手段のシャンク部、又は前記垂直主軸の先端
スリーブに固定接続された電極手段を摺動及び電気接触
可能に挟むようにしたものである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】オペレータは、これによりワーク９の固定
状態を見直し、バイスによって正確に固定することがで
きる。このようにしてワーク９を正確にセットした後、
前述したようにデジタルスケールの設定方向に応じて、
ワーク加工の長さ、幅、孔径、外径、高さ、及び深さを
測定しながら機械加工を行うことができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｑ 17/20 Ｂ２３Ｑ 17/20 Ａ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械のＸ−Ｙテーブルに装着するバ
   イス等のワーク固定具において、ワークを締めつけ固定
   し且つ接触支持する接触支持部を、前記Ｘ−Ｙテーブル
   に直接取り付けられるベース部とは電気的に絶縁すると
   共に、前記工作機械の垂直主軸先端部におけるコレット
   チャックに保持された刃物もしくは接触検知用プローブ
   手段のシャンク部、又は前記垂直主軸の先端スリーブに
   固定接続された電極手段を電気接触及び摺動可能に挟む
   ための導電性クリップを備え、前記ワークの導電性表面
   又はその接触支持部の表面を接触検知用の第１接点と
   し、前記刃物もしくは接触検知用プローブ手段の先端部
   を接触検知用の第２接点とし、前記接触支持部及び導電
   性クリップから一対の入力ラインを引出し、前記第１接
   点と第２接点が接触した時に前記一対の入力ラインを介
   して閉回路を形成するように電源に接続された接触通電
   回路と、前記接触通電回路の閉回路電流により生ずる入
   力を増幅する増幅器と、その増幅出力により駆動される
   接触報知回路とを含む回路構成を内蔵した操作盤を装備
   したことを特徴とするセンサー機能付きワーク固定具関
   連装置。
2. 【請求項２】 前記操作盤に異物除去用押ボタンを装備
   し、前記回路構成において前記接触通電回路と分路接続
   された異物除去用通電回路を付設し、前記押ボタンが押
   圧操作され、且つ前記第１接点と第２接点の電気的接触
   が生じた時は、前記異物除去用通電回路が前記一対の入
   力ラインを介する閉回路を形成するように選択され、そ
   の閉回路において前記接触通電回路の閉回路電流より大
   きい電流を通ずることにより、前記第１接点と第２接点
   との間に介在する異物を加熱溶融又は減磁による離脱、
   或いは蒸散又は焼却して除去するようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記接触通電回路の増幅出力により駆動
   される接触報知回路が、前記第１接点と第２接点の瞬時
   的接触に応答する瞬時報知手段と、前記瞬時的接触から
   開始して所定の遅延時間だけ持続する延長報知出力を発
   生する延長報知手段とを備え、前記一定時間内の延長報
   知出力をもって外部スケールの位置設定入力とすること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記プローブ手段が、シャンク状スリー
   ブの先端から、プローブゲージを突出させ、前記プロー
   ブゲージにおけるシャンク状スリーブ内の後端を、緩衝
   スライダーにより当支し、前記緩衝スライダーを前記シ
   ャンク状スリーブの後端よりバネ支持することにより、
   プローブゲージを押圧し、そのプローブゲージの鍔部が
   シャンク状スリーブ内の先端口部で係止される構造とし
   たことにより、プローブゲージ先端の、復帰可能な後退
   及び振れを含む遊動余裕を有するものであることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記プローブ手段が、スリーブ状のプロ
   ーブ本体において、円錐状に絞り且つ細口で延長した先
   端部から、ボール受け軸の先端部を突出させ、このボー
   ル受け軸の後端を細い芯軸として、プローブ本体内の円
   錐広口側に固定されたガイド部の中心孔に案内させ、且
   つこのガイド部とボール受け軸の芯軸付け根との間に挿
   入されたコイルバネにより前記ボール受け軸を押圧し
   て、芯軸先端がガイド部に係止される位置に維持される
   ようにし、プローブ本体の後端には、このプローブ本体
   内に挿入された工具シャンクをチャック状に締めつける
   ための締めつけリングを装備したことにより、先端に支
   受されたボールを探触針として用いるための、工具に着
   脱可能なプローブを構成したものであることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記導電性クリップが、固定片と可動片
   とからなるやっとこ状の金属製本体を備え、前記固定片
   と可動片との交差部に装填したバネにより、それらの先
   端部が常時付勢されて互いに圧接する一対の掴み端部を
   成し、この一対の掴み端部の各先端と交差部との間の相
   互対向面には、導電性のよい金属剛毛が互いに噛み合う
   ように植設されたことにより、前記刃物もしくは接触検
   知用プローブ手段のシャンク部、又は前記垂直主軸の先
   端スリーブに固定接続された電極手段を摺動及び電気接
   触可能に挟むようにしたものであることを特徴とする請
   求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 【請求項７】 ワーク固定具の接触支持部を構成するバ
   イス端板とバイス可動体の互いに対向した各面に、絶縁
   体を介して良導体金属からなる口金板を固定したことに
   より、これらの口金板によりワークを挟持するように
   し、前記バイス主部からの入力ラインをこれらの口金板
   から引き出したことを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   か１項に記載の装置。
8. 【請求項８】 バイス端板とバイス可動体の前記対向面
   における、前記口金板の直下において、スプリングによ
   り互いに前記対向方向に突出するように支持されたワー
   ク浮き上がり検知用のコーナー電極を、それぞれ上面に
   設置した絶縁材からなる電極支持スライドが、前記対向
   方向にのみ移動できるように装備されたものであり、バ
   イスにより挟持したワークの下側面の四隅の各々と、対
   応する各コーナー電極との接触により閉成される４チャ
   ンネル・ワーク浮き上がり検知回路を装備し、各チャン
   ネルの開放時において警報を発するようにしたことを特
   徴とする請求項７に記載の装置。