JP6380811B2 - 位置検出装置および治具 - Google Patents

Description

本発明は位置検出装置および治具に関し、特に、切削加工装置に装着されている刃物の刃先の位置を検出するか、または装着されているてこ式ダイヤルゲージに検知させる位置検出装置および治具に関する。

近年、刃物の製造技術が向上したことにより、１０μｍの径のエンドミルやドリルが切削加工装置に用いられるようになってきた。これにより、より微細な加工をワークに施すことができる。ここで、ワークとは、加工対象物である。切削加工装置に刃物を装着した場合、切削する前に、工具の刃先の位置を検出する必要があり、これにより、いわゆる工具長補正をする必要がある。

従来、パレットの側縁等に適切な位置に、電気的に接触を感知するタッチプローブを立設保持し、主軸に挿嵌したテストバーで、Ｘ軸およびＺ軸の原点を自動的に補正するようにしたものもある（例えば、特許文献１参照）。

また、レバーが、支点軸を回転自在に軸支され、ストッパが、レバーに当接して、レバーを位置決めし、レバーの一方の端部には、接触子が設けられ、他方の端部には、スリットが設けられ、スリットが、投光部と受光部とに挟まれている低圧簡易位置検出プローブも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この場合、接触子が接触すると、レバーが回転し、スリットが変位するので、受光部への光が遮られ、接触子に接触した位置が検出される。

さらに、割出しテーブルに回転切削工具である正面フライスが固定され、その背面部でキーが嵌合し、この正面フライスに装着されたスローアウェイチップの刃先にすくい面側より探触子を当接させ、Ｌ字形のてこレバーを介して探触子の変位をてこレバーのもう一端に伝え、これに接触するダイヤルゲージを読み取ることにより、基準点とスローアウェイチップとの関係が計測され、よって、ねじの位置も特定されるものもある（例えば、特許文献３参照）。

特開昭６０−１７７８４８号公報 特開昭５２−１４１６５５号公報 特開平７−２０４９９３号公報

しかしながら、ミルやドリルなどの刃物が細いと電気的に接触を検知しようとしても電気抵抗が大きく確実に接触を検知できない。また、刃物が細いとレーザーなどを使用した光学的な検出も困難になる。特許文献２のように投光部と受光部と用いる場合には、不感帯が比較的大きく、正確な位置を検出できず、検出するまでに刃物に大きな力がかかってしまう。特許文献３のようにＬ字形のてこレバーを用いる場合、Ｌ字形のてこレバーの重量以上の力で動かさなければならないので、Ｌ字形のてこレバーを動作させると、刃物に大きな力がかかる。刃先の位置を検出する場合に加わる力が大きいと、刃物が破損したり変形したりしてしまう。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より細い刃物の損傷をより少なくして、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検出できるようにするものである。また、より細い刃物の損傷をより少なくして、装着されているてこ式ダイヤルゲージによって、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検知できるようにするものである。

本発明の一側面の位置検出装置は、切削加工装置に装着されている刃物であって、上下方向の位置を検出しようとする刃物の刃先が上側から下向きに力点に触れた場合、上下方向の位置が概ね同じとされている力点の位置および作用点の位置が上下方向に変位するてこと、てこの作用点の下面に当接することで、てこの力点の上下方向の位置を保つ保持手段と、変位が測定される測定子と保持手段とでてこの作用点を上下に挟み、てこの作用点の上下方向の位置の変位を検知するてこ式ダイヤルゲージと、てこの上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージの上下方向の位置を調整する調整機構とを備える。

本発明の一側面の位置検出装置においては、力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているてこの力点の上下方向の位置が保たれ、てこの上下方向の位置に対する上下方向の位置が調整されるてこ式ダイヤルゲージによって、てこの作用点の上下方向の位置の変位が検知される。てこの力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているので、てこの重量バランスを取りやすくなり、刃物の刃先が触れた場合の力がより小さくても、作用点の位置が上下方向に変位するので、より確実に、刃物の刃先の位置を検出できる。また、てこの力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているので、切削加工装置に装着されている刃物の刃先で上側から下向きに力点に触れようとする場合、てこの力点の位置および作用点の位置を参照にすることで、てこの力点を狙いやすくなる。

保持手段によって、てこの作用点の下面に当接することで、てこの力点の上下方向の位置が保たれているので、より正確に、刃物の刃先の位置を検出できる。さらに、調整機構によって、てこの上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージの上下方向の位置が調整されるので、刃物の刃先がてこの力点に触れられていない場合、てこ式ダイヤルゲージの測定値が例えば１０μｍ乃至１００μｍの値を指すようにオフセットを与えておくことで、初動の不感帯をより小さくして、刃物の刃先が力点に触れた場合、より確実に、刃物の刃先の位置を検出できる。刃物の刃先がてこの力点に接触し、力点を刃先で押しているとき、測定子と保持手段とでてこの作用点を上下に挟むてこ式ダイヤルゲージの表示が変化するので、刃先がてこの力点に接触し始めた、刃先の位置の確認がしやすく、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検出できる。

さらにまた、てこ式ダイヤルゲージが作用点の位置の変位を検知するので、てこ式ダイヤルゲージの本体をてこの上から逃がして配置することができ、切削加工装置に装着されている刃物の刃先で上側から下向きに力点に触れようとする場合、てこ式ダイヤルゲージが邪魔にならず、てこ式ダイヤルゲージへの刃先の接触を避けることができ、より細い刃物の損傷をより少なくして、より簡単に刃物の刃先の位置を検出できる。このように、より細い刃物の損傷をより少なくして、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検出できる。

てこのアームは、平板状とすることができる。アームの位置並びに上下方向の力点の位置および作用点の位置が目視で確認しやすくなり、切削加工装置に装着されている刃物の刃先で上側から下向きに力点に触れようとする場合、力点に狙いがつけやすくなり、てこ式ダイヤルゲージへの刃先の接触を避けることができ、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検出できる。

てこの支点が設けられている部位の上面を、力点の部位の上面および作用点の部位の上面に対して下側に凹んでいるものとすることができる。切削加工装置に装着されている刃物の刃先で上側から下向きに力点に触れようとする場合、支点の近傍に誤って刃先を接触させてしまうことを防止でき、より細い刃物の損傷をより少なくすることができる。

てこの力点から作用点までの長さを、２０ｍｍ乃至４０ｍｍとすることができる。てこを目視で確認しやすくしたまま、より小さい力でてこを動かすことができるので、より細い刃物の損傷をより少なくすることができる。

てこに、刃物の刃先を触れる目標となる目標部を設けることができる。力点の位置が確認しやすくなり、切削加工装置に装着されている刃物の刃先で上側から下向きに力点に触れようとする場合、力点に狙いがつけやすくなり、他の部位に接触して刃物が損傷してしまうことを防止でき、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検出できる。

てこに、てこ式ダイヤルゲージの測定子が触れるための接触部を設けることができる。作用点の位置が確認しやすくなり、刃物の刃先がてこの力点に触れられていない場合、てこ式ダイヤルゲージの測定値が例えば１０μｍ乃至１００μｍの値を指すようにオフセットを与えておくことが容易にできるようになり、初動の不感帯をより小さくして、刃物の刃先が力点に触れた場合、より確実に、刃物の刃先の位置を検出できる。

てこ式ダイヤルゲージは、変位を検知した結果が示される電気信号を外部に出力することができる。このようにすることで、位置検出装置が装着される切削加工装置が、この電気信号を取得することで、ユーザーによる読み間違いや指示間違いを防いで、工具長補正をより容易に行うことができ、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検出できる。

本発明の一側面の治具は、てこ式ダイヤルゲージを装着して、切削加工装置に装着されている刃物であって、上下方向の位置を検出しようとする刃物の刃先の上下方向の位置をてこ式ダイヤルゲージに検知させるための治具であって、刃物の刃先が上側から下向きに力点に触れた場合、上下方向の位置が概ね同じとされている力点の位置および作用点の位置が上下方向に変位するてこと、てこの作用点の下面に当接することで、てこの力点の上下方向の位置を保つ保持手段と、変位が測定される測定子と保持手段とでてこの作用点を上下に挟みてこの作用点の上下方向の位置の変位を検知するてこ式ダイヤルゲージが装着され、てこの上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージの上下方向の位置を調整する調整機構とを備える。

本発明の一側面の治具においては、力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているてこの力点の上下方向の位置が保たれ、装着されているてこ式ダイヤルゲージであって、てこの上下方向の位置に対する上下方向の位置が調整されるてこ式ダイヤルゲージによって、てこの作用点の上下方向の位置の変位が検知される。てこの力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているので、てこの重量バランスを取りやすくなり、刃物の刃先が触れた場合の力がより小さくても、作用点の位置が上下方向に変位するので、より確実に、刃物の刃先の位置を検知できる。また、てこの力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているので、切削加工装置に装着されている刃物の刃先で上側から下向きに力点に触れようとする場合、てこの力点の位置および作用点の位置を参照にすることで、てこの力点を狙いやすくなる。

保持手段によって、てこの作用点の下面に当接することで、てこの力点の上下方向の位置が保たれているので、装着されているてこ式ダイヤルゲージによって、より正確に、刃物の刃先の位置を検知できる。さらに、調整機構によって、てこの上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージの上下方向の位置が調整されるので、刃物の刃先がてこの力点に触れられていない場合、てこ式ダイヤルゲージの測定値が例えば１０μｍ乃至１００μｍの値を指すようにオフセットを与えておくことで、初動の不感帯をより小さくして、刃物の刃先が力点に触れた場合、より確実に、刃物の刃先の位置を検知できる。刃物の刃先がてこの力点に接触し、力点を刃先で押しているとき、測定子と保持手段とでてこの作用点を上下に挟むてこ式ダイヤルゲージの表示が変化するので、刃先がてこの力点に接触し始めた、刃先の位置の確認がしやすく、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検知できる。

さらにまた、調整機構に装着されているてこ式ダイヤルゲージが作用点の位置の変位を検知するので、てこ式ダイヤルゲージの本体をてこの上から逃がして配置することができ、切削加工装置に装着されている刃物の刃先で上側から下向きに力点に触れようとする場合、てこ式ダイヤルゲージが邪魔にならず、てこ式ダイヤルゲージへの刃先の接触を避けることができ、より細い刃物の損傷をより少なくして、より簡単に刃物の刃先の位置を検知できる。このように、より細い刃物の損傷をより少なくして、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検知できる。

以上のように、本発明によれば、より細い刃物の損傷をより少なくして、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検出できる。また、本発明によれば、より細い刃物の損傷をより少なくして、装着されているてこ式ダイヤルゲージによって、より正確に、より確実に、より簡単に刃物の刃先の位置を検知できる。

位置検出装置１の全体の構成を示す斜視図である。 位置検出装置１の全体の構成を示す斜視図である。 てこ１１および保持部１２の構成を示す拡大斜視図である。 てこ１１および保持部１２の構成を示す拡大平面図である。 てこ１１および保持部１２の構成を示す拡大側面図である。 てこ１０１および保持部１２の構成を示す拡大側面図である。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の一側面の位置検出装置（例えば、図１の位置検出装置１）は、切削加工装置に装着されている刃物であって、上下方向の位置を検出しようとする刃物の刃先が上側から下向きに力点に触れた場合、上下方向の位置が概ね同じとされている力点の位置および作用点の位置が上下方向に変位するてこ（例えば、図１のてこ１１）と、てこの作用点の下面に当接することで、てこの力点の上下方向の位置を保つ保持手段（例えば、図１の保持部１２）と、変位が測定される測定子と保持手段とでてこの作用点を上下に挟み、てこの作用点の上下方向の位置の変位を検知するてこ式ダイヤルゲージ（例えば、図１のてこ式ダイヤルゲージ１３）と、てこの上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージの上下方向の位置を調整する調整機構（例えば、図１の高さ調整機構１４）とを備える。

以下、図１乃至図６を参照して、本発明の実施の形態の位置検出装置１を説明する。

図１および図２は、位置検出装置１の全体の構成を示す斜視図である。位置検出装置１は、ＮＣ（numerical control machining）切削加工装置やマシニングセンタである切削加工装置のベッド面などの基準位置に装着される。位置検出装置１が装着される切削加工装置は、エンドミルやボールミルなどの刃物２を交換できるものであり、切削加工前に刃先３の位置を補正するものである。位置検出装置１は、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３の接触を検知することで、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３の上下方向の位置を検出する。検出された刃先３の上下方向の位置により、切削加工装置における刃先３の位置が補正される。すなわち、切削加工装置の相対位置座標が補正される、いわゆる、工具長補正が行われる。なお、位置検出装置１の刃物２の刃先３を検知する位置の高さは、切削加工装置に装着される前または切削加工装置に装着してから、ハイトゲージなどで測定される。この測定結果は、工具長補正に用いられる。

位置検出装置１は、てこ１１、保持部１２、てこ式ダイヤルゲージ１３、高さ調整機構１４、てこ台１５、ゲージ台１６、およびベース１７を備えてなる。

図１において、加工が行われる３次元空間（直交座標空間）を表すＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸からなる座標軸で示される方向のうち、図１中の右下と左上とを結ぶ方向はＸ軸方向を示し、図１中の右上と左下とを結ぶ方向はＹ軸方向を示し、図１中の上下方向はＺ軸方向を示す。なお、右下方向がＸ軸の正の方向であり、右上方向がＹ軸の正の方向であり、上方向がＺ軸の正の方向である。なお、以下、Ｚ軸の正の側を上側、Ｚ軸の負の側を下側、Ｙ軸の正の側を奥側、Ｙ軸の負の方向を手前側、Ｘ軸の正の側を右側、Ｘ軸の負の側を左側とも称する。また、図２以降の図においても、同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示す。

図１は、刃物２の刃先３がてこ１１に接触する前の位置検出装置１を示す。図２は、刃物２の刃先３がてこ１１に接触しているときの位置検出装置１を示す。

てこ１１、保持部１２、高さ調整機構１４、てこ台１５、ゲージ台１６、およびベース１７は、剛性の高い素材、例えば、鋼などにより形成されている。てこ１１、保持部１２、高さ調整機構１４、てこ台１５、ゲージ台１６、およびベース１７は、同じ素材から形成しても、それぞれ、異なる素材から形成してもよい。

てこ１１は、単純機械である機械要素としてのてこである。てこ１１は、左右方向（横方向）に概ね直線状に伸びる形状に形成されている。てこ１１の上面は、概ね平面に形成されている。てこ１１の左右方向の中間部分が、てこ１１の右側の端部およびてこ１１の左側の端部が上下方向に揺動可能に軸支されている。

従って、てこ１１は、刃物２の刃先３で上側から下側に向かって押されたとき、揺動する。すなわち、より詳細には、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３の上下方向の位置を検出する場合、てこ１１の上面の端部であって、上下方向に変位させられる端部のうち、一方の端部（この場合、右側の端部）の近傍に、刃物２の刃先３が接触させられる。てこ１１の上面の端部であって、上下方向に変位させられる端部のうち、一方の端部の近傍に、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３が接触したとき、てこ１１は、揺動する。てこ１１の上面の端部であって、上下方向に変位させられる端部のうち、他方の端部（この場合、左側の端部）の近傍の変位が、てこ式ダイヤルゲージ１３によって検知され、これにより、刃物２の刃先３の上下方向の位置が検出される。

保持部１２は、螺子切りされた棒およびこれに螺合するナットなどからなり、てこ１１の下面に当接することで、刃物２の刃先３が接触する前のてこ１１の姿勢を保持する。てこ式ダイヤルゲージ１３は、本体から伸びる棒であって、本体と反対側の先端に測定子が設けられている棒の本体に対する角度の変化を測ることで、測定子の位置の変位の大きさを示す測定器である。てこ式ダイヤルゲージ１３は、測定子をてこ１１の上面に接触させることで、てこ１１の揺動による上下方向の変位を測定し、その変位の大きさを示す。すなわち、てこ式ダイヤルゲージ１３は、てこ１１の上面の端部であって、上下方向に変位させられる端部のうち、他方の端部（この場合、右側の端部）の近傍の変位を検知する。

てこ式ダイヤルゲージ１３は、測定子がてこ１１側に位置し、測定子の変位を示す表示部等が設けられている本体がてこ１１から離れるように、てこ１１に対して配置されている。言い換えれば、てこ式ダイヤルゲージ１３の本体と本体から伸びる棒とが、左右方向に概ね直線状に伸びるようにてこ式ダイヤルゲージ１３は配置されている。従って、てこ式ダイヤルゲージ１３の本体と棒とを結ぶ直線が伸びる方向は、てこ１１の揺動する端部を結ぶ直線が伸びる方向とほぼ同じである。すなわち、てこ１１とてこ式ダイヤルゲージ１３は、直線状に配置される。

てこ式ダイヤルゲージ１３は、０．１Ｎ乃至０．５ｎ程度の比較的小さな力での位置の変位を測定できる、いわゆる低圧ゲージである。なお、てこ式ダイヤルゲージ１３は、アナログ式であっても、デジタル式であってもよい。また、てこ式ダイヤルゲージ１３は、電気的に測定するものとして、測定結果を示す電気信号を外部に出力させるようにしてもよい。例えば、端部に測定子が設けられた棒と同軸に回転角度を検出するロータリーポテンショメータやエンコーダなどを設けて、棒の検出された回転角度を位置の変位に換算する演算処理を施して、バッファを介して、測定子の変位を示す電気信号が外部に出力される。さらにまた、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定値を表す表示部を横向き（手前向きまたは奥向き）にしてもよい。

さらに詳しく説明すれば、保持部１２は、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定子が接触して、変位が測定されるてこ１１の上面の裏側であるてこ１１の下面に当接することで、刃物２の刃先３が接触する前のてこ１１の姿勢を保持する。すなわち、てこ１１の上面の端部であって、上下方向に変位させられる端部のうち、変位が検知される端部の近傍は、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定子と保持部１２とによって挟まれる。このようにすることで、さらに正確に、刃物２の刃先３が接触する前のてこ１１の姿勢を保持することができる。また、簡単にガタをより少なくすることができるので、より正確に、より確実に刃物２の刃先３の位置を検出できる。

てこ式ダイヤルゲージ１３は、高さ調整機構１４に装着される。高さ調整機構１４は、てこ１１の揺動する端部のうち、刃物２の刃先３で押された場合、上側に変位する端部側であって、てこ式ダイヤルゲージ１３が装着された場合、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定子がてこ１１の揺動する端部のうち、刃物２の刃先３で押されたとき、上側に変位する端部に接することのできる位置に設けられている。すなわち、高さ調整機構１４は、てこ１１が刃物２の刃先３で押される側とは反対側に、てこ１１からてこ式ダイヤルゲージ１３の長さ（棒が設けられている側とは反対側の本体の端部から測定子までの長さ）だけ離れた位置に設けられている。

高さ調整機構１４は、ゲージ台１６に対するてこ式ダイヤルゲージ１３の高さ方向の位置を調整する機構である。高さ調整機構１４は、ゲージ台１６に対しててこ式ダイヤルゲージ１３を高さ方向にのみ移動させる移動方向を規制するための直線案内（直動案内または直線摺動案内）およびゲージ台１６に対しててこ式ダイヤルゲージ１３を高さ方向に移動させる機械要素からなる。例えば、ゲージ台１６に対しててこ式ダイヤルゲージ１３を高さ方向に移動させる機械要素は、ラック・アンド・ピニオンまたはボールねじなどの回転運動を直線運動の変換するものである。この場合、ラックがゲージ台１６側に固定して設けられ、ピニオンの回転と共にてこ式ダイヤルゲージ１３が上下方向に移動する。ピニオンは、円筒状のつまみにより、ユーザーに回転させられる。すなわち、この場合、高さ調整機構１４のつまみがユーザーに回転させられると、ラック・アンド・ピニオンにより、ゲージ台１６に対するてこ式ダイヤルゲージ１３の高さ方向の位置が変位する。なお、高さ調整機構１４は、ユーザーが直接直線的に移動させて、例えば、複数の穴とピン若しくはクランプ（締め金）などにより、所望の位置に固定する機構であってもよいし、または、Ｘ軸方向若しくはＹ軸方向の軸を中心に回動（揺動）することで、てこ式ダイヤルゲージ１３の高さ方向の位置を変位させるものであってもよい。。すなわち、高さ調整機構１４は、てこ１１の上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージ１３の上下方向の位置を調整する。

てこ台１５の上面には、てこ１１および保持部１２が固定される。てこ台１５により、てこ１１および保持部１２が所望の上下方向の位置に配置される。

ゲージ台１６は、高さ調整機構１４を介して、てこ式ダイヤルゲージ１３を固定する。

ベース１７の上面には、てこ台１５およびゲージ台１６が左右方向の所定の間隔で配置される。ベース１７は、平板状の部分とその上面に形成されている四角柱状の部分とからなる。ベース１７の平板状の部分の上面には、ゲージ台１６が、ねじ止めされる。また、ベース１７の四角柱状の部分の上面には、てこ台１５が、ねじ止めされる。ベース１７の下面が切削加工装置のベッド面の上に接するように、位置検出装置１が切削加工装置に置かれて、位置検出装置１が切削加工装置に装着される。なお、位置検出装置１は、切削加工装置にねじ止めなどで固定するようにしてもよい。

図１に示されるように、刃物２の刃先３がてこ１１に接触する前において、てこ１１の姿勢は、保持部１２によって保持される。これにより、てこ１１の上面の端部であって、上下方向に変位させられる端部のうち、刃物２の刃先３が接触させられる一方の端部の上面の上下方向の位置は、より正確に保持されることになる。このとき、てこ１１の上面の端部であって、上下方向に変位させられる端部のうち、他方の端部の近傍の下面と上面とは、それぞれ、保持部１２とてこ式ダイヤルゲージ１３の測定子とによって挟まれている。このとき、てこ式ダイヤルゲージ１３は、所定の値を示している。

図２に示されるように、てこ１１の上面の端部であって、上下方向に変位させられる端部のうち、一方の端部の上面に、刃物２の刃先３が接触したとき、てこ１１は揺動し、てこ１１の上面の端部であって、上下方向に変位させられる端部のうち、他方の端部の上下方向の位置は上側に変位する。このとき、他方の端部の近傍の上面は、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定子を上側に押し上げることになるので、てこ式ダイヤルゲージ１３の示す値は、変化することになる。これにより、刃物２の刃先３の上下方向の位置が検出される。

次に、てこ１１および保持部１２の詳細について説明する。図３、図４および図５は、それぞれ、てこ１１および保持部１２の構成を示す拡大斜視図、拡大平面図、および拡大側面図である。

てこ１１は、揺動自在に構成されている。てこ１１は、左右方向に直線状に長い概ね短冊状である平板状のアーム２１を支点で揺動自在に支えて構成される。アーム２１の上面は、ほぼ水平に形成されている。アーム２１の長手方向の一端側の上面の近傍には、上下方向の位置を検出しようとする刃物２の刃先３が接触させられる。すなわち、この場合、刃物２の刃先３の上下方向の位置を検出しようとするとき、刃物２の刃先３がアーム２１の右側の端部の上面の近傍に接触させられる。

上下方向の位置を検出しようとする刃物２の刃先３がアーム２１の長手方向の一端側の上面に接触すると、アーム２１が揺動する。揺動したアーム２１の長手方向の他端側の上面の位置の変位がてこ式ダイヤルゲージ１３で検知される。すなわち、この場合、刃物２の刃先３の上下方向の位置を検出するとき、アーム２１の左側の端部の上面の近傍の上下方向の位置の変位がてこ式ダイヤルゲージ１３で検知される。アーム２１が、左右方向に長い短冊状である平板状に形成されるので、重量のバランスが取り易く、より小さい力で揺動させることができる。

てこ１１のアーム２１の下面には、円形の面が横向きの円柱状に突出し、その内側に円筒形状の穴が形成されている軸受部２２が形成されている。軸受部２２の穴には、軸３１が挿入されている。軸３１の両端は、てこ台１５の上面に、てこ１１の軸受部２２を挟む形状に上側に突出して設けられている軸固定部３２に固定される。例えば、軸３１は、半ねじ（中ボルト）として形成されている。すなわち、軸３１の軸部の頭部側は、平滑な円筒形状とされ、軸３１の軸部の端部側には、ねじが切られている。この場合、平滑な円筒形状とされている軸３１の軸部の頭部側が、軸受部２２に挿入され、軸３１の軸部の端部側のねじが、軸固定部３２に切られているねじと螺合するとともに、軸３１の頭部の座面が軸固定部３２に締め付けられる。このようにすることで、てこ１１を、より小さい力で揺動させることができる。すなわち、軸受部２２は、軸３１が挿入されるスリーブである。このように、てこ１１は、軸受部２２と軸３１とからなるすべり軸受の支点により揺動自在に支えられる。

なお、てこ１１の支点は、ベアリングなどの転がり軸受、窪みを刃（ナイフエッジ）で支える構造などでも良く、さらに、てこ１１の上側から吊り下げる吊下げ式であってもよい。てこ１１の支点は、アーム２１の下面に設けられるとは限らず、アーム２１の上面に設けても良い。さらに、てこ１１の支点は、例えば、半球状の突起および突起に対応する形状の半球状の窪みなどにより、アーム２１の側面を支えるものであっても良い。

アーム２１の上面の一方の端部、この場合、右側の端部には、上面が平滑な円板状の目標部２３が形成されている。目標部２３は、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３をてこ１１に接触させる目標になる部位である。すなわち、目標部２３は、刃物２の刃先３が接触させられる一方の端部（の近傍）である、てこ１１の力点に設けられる。

また、アーム２１の上面の他方の端部、この場合、左側の端部には、上面が平滑な円板状の接触部２４が形成されている。接触部２４は、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定子を接触させる目標になる部位である。すなわち、接触部２４は、刃物２の刃先３が力点に触れた場合に変位が測定される他方の端部（の近傍）である、てこ１１の作用点に設けられる。

目標部２３および接触部２４は、概ね同様の形状に形成されている。目標部２３および接触部２４の上面の色を、アーム２１の他の部位の色と変えることができる。例えば、アーム２１の色が黒である場合、目標部２３および接触部２４の上面の色は、磨いた金属色とすることができる。また、上から見て、目標部２３および接触部２４の下側の周囲を目標部２３および接触部２４の径より大きい径の円板状に形成することで、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３を目標部２３に接触させる場合、図４に示されるように、上から見ると目標部２３が２重の円形に見え、図５に示されるように、横から見ると、目標部２３の側面が階段状に見えるので、目標部２３をより狙いやすくなる。目標部２３から接触部２４までの長さは、２０ｍｍ乃至４０ｍｍである。すなわち、アーム２１の長さは、概ね２０ｍｍ乃至４０ｍｍである。

なお、目標部２３および接触部２４は、それぞれ、四角の板状に形成したり、上面を十字の形状にしたりするなど、視認しやすい形状とすることができる。また、保持部１２、てこ式ダイヤルゲージ１３、高さ調整機構１４、てこ台１５、ゲージ台１６、およびベース１７の色と、アーム２１の色とを変えるようにしてもよい。例えば、保持部１２、てこ式ダイヤルゲージ１３、高さ調整機構１４、てこ台１５、ゲージ台１６、およびベース１７の色を黒とした場合、アーム２１の色を、磨いた金属色とすることができる。

保持部１２は、ボルト４１およびナット４２からなる。ボルト４１の上端は、半球状に形成されている。ボルト４１の側面にはねじが切られている。ナット４２は、ボルト４１の側面のねじに螺合する。ボルト４１は、てこ台１５の上面に設けられているねじ穴に螺合されて、さらに、ナット４２によりてこ台１５の上面に締め付けられる。てこ台１５の上面にナット４２で締め付けられることで、ボルト４１の緩みが防止される。保持部１２のボルト４１の上端がアーム２１の接触部２４の裏面に接触することで、目標部２３の上面の上下方向の位置が保持される。保持部１２は、刃物２の刃先３がアーム２１の上面に接触していない場合、アーム２１の姿勢を水平に保つとも言える。

なお、保持部１２は、磁力によりアーム２１を保持して、目標部２３の上面の上下方向の位置を保持することもできる。この場合、保持部１２を、アーム２１の目標部２３の近傍の上面に設けることも、アーム２１の側面に設けることもできる。

また、保持部１２は、空気を吸引することによりアーム２１を保持して、目標部２３の上面の上下方向の位置を保持することもできる。さらに、保持部１２は、バネによってアーム２１を保持して、目標部２３の上面の上下方向の位置を保持することもできる。このいずれの場合も、保持部１２を、アーム２１の目標部２３の近傍の上面に設けることも、アーム２１の側面に設けることもできる。

刃物２の刃先３がてこ１１の目標部２３に触れられていない場合、保持部１２により、アーム２１の姿勢は、ほぼ水平とされる。すなわち、目標部２３の上下方向の位置と接触部２４の上下方向の位置とは、概ね同じになる。

なお、図４および図５に示されるように、アーム２１において、目標部２３から軸受部２２までの長さを、軸受部２２から接触部２４までの長さと同じとしてもよいが、目標部２３から軸受部２２までの長さと軸受部２２から接触部２４までの長さとの比率を、０．２５乃至４のいずれかとすることができる。すなわち、てこ１１において、力点から支点までの長さと支点から作用点までの長さとの比率は、０．２５乃至４のいずれかとすることができる。

また、てこの支点が設けられている部位の上面を、力点の部位の上面および作用点の部位の上面に対して下側に凹ませることができる。図６は、この場合の他の実施の形態の位置検出装置１におけるてこ１０１および保持部１２の構成を示す拡大側面図である。図６に示す場合において、図４に示す場合と同様の部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

てこ１０１は、単純機械である機械要素としてのてこである。てこ１０１は、揺動自在に構成されている。てこ１０１は、アーム１２１を支点で揺動自在に支えて構成される。てこ１０１のアーム１２１の下面には、円筒状に突出し、その内側に円筒形状の穴が形成されている軸受部（図示せず）が形成されている。てこ１０１の軸受部の穴には、軸３１が挿入されている。

アーム１２１の上面のうち、てこ１０１の支点が設けられている部位の上面は、力点の部位の上面および作用点の部位の上面に対して下側に凹んでいる。

アーム１２１の上面の一方の端部、例えば、右側の端部には、上面が平滑な円板状の目標部１２３が形成されている。目標部１２３は、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３をてこ１０１に接触させる目標になる部位である。すなわち、目標部１２３は、刃物２の刃先３が接触させられるてこ１０１の力点に設けられる。

また、アーム１２１の上面の他方の端部、例えば、左側の端部には、上面が平滑な円板状の接触部１２４が形成されている。接触部１２４は、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定子を接触させる目標になる部位である。すなわち、接触部１２４は、刃物２の刃先３が力点の触れた場合に変位が測定されるてこ１０１の作用点に設けられる。

保持部１２のボルト４１の上端がアーム１２１の接触部１２４の裏面に接触することで、目標部１２３の上面の上下方向の位置が保持される。

このように、アーム１２１において、てこ１０１の支点が設けられている部位の上面は、力点の部位の上面および作用点の部位の上面に対して下側に凹んでいる。

なお、アーム２１において、目標部２３から軸受部２２までの長さを、軸受部２２から接触部２４までの長さに対して長くすることで、刃物２の刃先３の位置を検出するときに刃先３に加わる力をより小さくすることができる。また、てこ式ダイヤルゲージ１３として、より小さい力で接触子が動く、いわゆる低圧ゲージを用いることで、刃物２の刃先３の位置を検出するときに刃先３に加わる力をより小さくすることができる。さらにまた、てこ式ダイヤルゲージ１３の本体から伸びる棒であって、本体と反対側の先端に測定子が設けられている棒の長さをより長くすることで、より小さい力で接触子を動かすことができる。この場合、刃物２の刃先３の位置を検出するときに刃先３に加わる力をより小さくすることができる。

以上のように、てこ１１の力点および作用点の上下方向の位置は、概ね同じとされている。切削加工装置に装着されている刃物２であって、上下方向の位置を検出しようとする刃物２の刃先３が上側から下向きに力点に触れた場合、てこ１１の力点および作用点の上下方向の位置は、上下方向に変位する。

保持部１２は、刃物２の刃先３がてこ１１の力点に触れられていない場合、てこ１１の力点の上下方向の位置を保つ。てこ式ダイヤルゲージ１３は、てこ１１の作用点の上下方向の位置の変位を検知する。高さ調整機構１４は、てこ１１の上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージ１３の上下方向の位置を調整する。

すなわち、位置検出装置１は、切削加工装置に装着されている刃物２であって、上下方向の位置を検出しようとする刃物２の刃先３が上側から下向きに力点に触れた場合、上下方向の位置が概ね同じとされている力点の位置および作用点の位置が上下方向に変位するてこ１１と、刃物２の刃先３がてこ１１の力点に触れられていない場合、てこ１１の力点の上下方向の位置を保つ保持部１２と、てこ１１の作用点の上下方向の位置の変位を検知するてこ式ダイヤルゲージ１３と、てこ１１の上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージ１３の上下方向の位置を調整する高さ調整機構１４とを備える。

力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているてこ１１の力点の上下方向の位置が保たれ、てこ１１の上下方向の位置に対する上下方向の位置が調整されるてこ式ダイヤルゲージ１３によって、てこ１１の作用点の上下方向の位置の変位が検知される。てこ１１の力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているので、てこ１１の重量バランスを取りやすくなり、刃物２の刃先３が触れた場合の力がより小さくても、作用点の位置が上下方向に変位するので、より確実に、刃物２の刃先３の位置を検出できる。

また、てこ１１の力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているので、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３で上側から下向きに力点に触れようとする場合、てこ１１の力点の位置および作用点の位置を参照にすることで、てこ１１の力点を狙いやすくなる。

保持部１２によって、てこ１１の力点の上下方向の位置が保たれているので、より正確に、刃物２の刃先３の位置を検出できる。さらに、高さ調整機構１４によって、てこ１１の上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージ１３の上下方向の位置が調整されるので、刃物２の刃先３がてこ１１の力点に触れられていない場合、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定値が、例えば、１０μｍ乃至１００μｍの値を指すようにオフセットを与えておくことで、初動の不感帯をより小さくして、刃物２の刃先３が力点に触れた場合、より確実に、刃物２の刃先３の位置を検出できる。また、刃物２の刃先３がてこ１１の力点に接触し、力点を刃先３で押しているとき、てこ式ダイヤルゲージ１３の表示が変化するので、刃先３がてこ１１の力点に接触し始めた、刃先３の位置の確認がしやすく、より正確に、より確実に、より簡単に刃物２の刃先３の位置を検出できる。

さらにまた、てこ式ダイヤルゲージ１３が作用点の位置の変位を検知するので、てこ式ダイヤルゲージ１３の本体をてこ１１の上から逃がして配置することができ、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３で上側から下向きに力点に触れようとする場合、てこ式ダイヤルゲージ１３が邪魔にならず、てこ式ダイヤルゲージ１３への刃先３の接触を避けることができ、より細い刃物２の損傷をより少なくして、より簡単に刃物２の刃先３の位置を検出できる。以上のように、より細い刃物２の損傷をより少なくして、より正確に、より確実に、より簡単に刃物２の刃先３の位置を検出できる。

てこ１１のアーム２１は、平板状とすることができる。アーム２１の位置並びに上下方向の力点の位置および作用点の位置が目視で確認しやすくなり、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３で上側から下向きに力点に触れようとする場合、力点に狙いがつけやすくなり、てこ式ダイヤルゲージ１３への刃先３の接触を避けることができ、より正確に、より確実に、より簡単に刃物２の刃先３の位置を検出できる。

てこ１０１の支点が設けられている部位の上面を、力点の部位の上面および作用点の部位の上面に対して下側に凹ませることができる。切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３で上側から下向きに力点に触れようとする場合、支点の近傍に誤って刃先３を接触させてしまうことを防止でき、より細い刃物２の損傷をより少なくすることができる。

目標部２３から接触部２４までの長さは、２０ｍｍ乃至４０ｍｍとすることができる。すなわち、アーム２１の長さは、概ね２０ｍｍ乃至４０ｍｍとすることができる。てこ１１を目視で確認しやすくしたまま、より小さい力でてこ１１を動かすことができるので、より細い刃物２の損傷をより少なくすることができる。

てこ１１に、刃物２の刃先３を触れる目標となる目標部２３を設けることができる。力点の位置が確認しやすくなり、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３で上側から下向きに力点に触れようとする場合、力点に狙いがつけやすくなり、他の部位に接触して刃物２が損傷してしまうことを防止でき、より正確に、より確実に、より簡単に刃物２の刃先３の位置を検出できる。

てこ１１に、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定子が触れるための接触部２４を設けることができる。作用点の位置が確認しやすくなり、刃物２の刃先３がてこの力点に触れられていない場合、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定値が、例えば、１０μｍ乃至１００μｍの値を指すようにオフセットを与えておくことが容易にできるようになり、初動の不感帯をより小さくして、刃物２の刃先３が力点に触れた場合、より確実に、刃物２の刃先３の位置を検出できる。

また、てこ式ダイヤルゲージ１３は、電気的に測定するものとして、測定結果を示す電気信号を外部に出力させるようにしてもよい。すなわち、てこ式ダイヤルゲージ１３は、変位を検知した結果が示される電気信号を外部に出力することができる。このようにすることで、位置検出装置１が装着される切削加工装置が、この電気信号を取得することで、ユーザーによる読み間違いや指示間違いを防いで、工具長補正をより容易に行うことができ、より正確に、より確実に、より簡単に刃物２の刃先３の位置を検出できる。

位置検出装置１は、てこ１１、保持部１２、てこ式ダイヤルゲージ１３、高さ調整機構１４、てこ台１５、ゲージ台１６、およびベース１７を備えてなると説明したが、てこ１１、保持部１２、高さ調整機構１４、てこ台１５、ゲージ台１６、およびベース１７を備える治具として構成することもできる。すなわち、てこ式ダイヤルゲージ１３を装着するための治具に、てこ１１、保持部１２、高さ調整機構１４、てこ台１５、ゲージ台１６、およびベース１７を設けることもできる。

治具は、てこ式ダイヤルゲージ１３を装着して、切削加工装置に装着されている刃物２であって、上下方向の位置を検出しようとする刃物２の刃先３の上下方向の位置をてこ式ダイヤルゲージ１３に検知させるための治具であって、刃物２の刃先３が上側から下向きに力点に触れた場合、上下方向の位置が概ね同じとされている力点の位置および作用点の位置が上下方向に変位するてこ１１と、刃物２の刃先３がてこ１１の力点に触れられていない場合、てこ１１の力点の上下方向の位置を保つ保持部１２と、てこ１１の作用点の上下方向の位置の変位を検知するてこ式ダイヤルゲージ１３が装着され、てこ１１の上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲー１３ジの上下方向の位置を調整する高さ調整機構１４とを備える。

この治具においては、力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているてこ１１の力点の上下方向の位置が保たれ、高さ調整機構１４に装着されているてこ式ダイヤルゲージ１３であって、てこ１１の上下方向の位置に対する上下方向の位置が調整されるてこ式ダイヤルゲージ１３によって、てこ１１の作用点の上下方向の位置の変位が検知される。てこ１１の力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているので、てこ１１の重量バランスを取りやすくなり、刃物２の刃先３が触れた場合の力がより小さくても、作用点の位置が上下方向に変位するので、より確実に、刃物２の刃先３の位置を検知できる。また、てこ１１の力点の位置および作用点の上下方向の位置が概ね同じとされているので、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３で上側から下向きに力点に触れようとする場合、てこ１１の力点の位置および作用点の位置を参照にすることで、てこ１１の力点を狙いやすくなる。

保持部１２によって、てこ１１の力点の上下方向の位置が保たれているので、高さ調整機構１４に装着されているてこ式ダイヤルゲージ１３によって、より正確に、刃物２の刃先３の位置を検知できる。さらに、高さ調整機構１４によって、てこ１１の上下方向の位置に対するてこ式ダイヤルゲージ１３の上下方向の位置が調整されるので、刃物２の刃先３がてこ１１の力点に触れられていない場合、てこ式ダイヤルゲージ１３の測定値が例えば１０μｍ乃至１００μｍの値を指すようにオフセットを与えておくことで、初動の不感帯をより小さくして、刃物２の刃先３が力点に触れた場合、より確実に、刃物２の刃先３の位置を検知できる。刃物２の刃先３がてこ１１の力点に接触し、力点を刃先３で押しているとき、てこ式ダイヤルゲージ１３の表示が変化するので、刃先３がてこ１１の力点に接触し始めた、刃先３の位置の確認がしやすく、より正確に、より確実に、より簡単に刃物２の刃先３の位置を検知できる。

さらにまた、高さ調整機構１４に装着されているてこ式ダイヤルゲージ１３が作用点の位置の変位を検知するので、てこ式ダイヤルゲージ１３の本体をてこ１１の上から逃がして配置することができ、切削加工装置に装着されている刃物２の刃先３で上側から下向きに力点に触れようとする場合、てこ式ダイヤルゲージ１３が邪魔にならず、てこ式ダイヤルゲージ１３への刃先３の接触を避けることができ、より細い刃物２の損傷をより少なくして、より簡単に刃物２の刃先３の位置を検知できる。このように、より細い刃物２の損傷をより少なくして、より正確に、より確実に、より簡単に刃物２の刃先３の位置を検知できる。

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１ 位置検出装置， ２ 刃物， ３ 刃先， １１ てこ， １２ 保持部， １３ てこ式ダイヤルゲージ， １４ 高さ調整機構， １５ てこ台， １６ ゲージ台， １７ ベース， ２１ アーム， ２２ 軸受部， ２３ 目標部， ２４ 接触部， ３１ 軸， ３２ 軸固定部， ４１ ボルト， ４２ ナット， １０１ てこ， １２１ アーム， １２３ 目標部， １２４ 接触部

Claims (8)

1. 切削加工装置に装着されている刃物であって、上下方向の位置を検出しようとする刃物の刃先が上側から下向きに力点に触れた場合、上下方向の位置が概ね同じとされている前記力点の位置および作用点の位置が上下方向に変位するてこと、
   前記てこの前記作用点の下面に当接することで、前記てこの前記力点の上下方向の位置を保つ保持手段と、
   変位が測定される測定子と前記保持手段とで前記てこの前記作用点を上下に挟み、前記てこの前記作用点の上下方向の位置の変位を検知するてこ式ダイヤルゲージと、
   前記てこの上下方向の位置に対する前記てこ式ダイヤルゲージの上下方向の位置を調整する調整機構と
   を備える位置検出装置。
2. 請求項１に記載の位置検出装置において、
   前記てこのアームは、平板状である
   位置検出装置。
3. 請求項１に記載の位置検出装置において、
   前記てこの支点が設けられている部位の上面が、前記力点の部位の上面および前記作用点の部位の上面に対して下側に凹んでいる
   位置検出装置。
4. 請求項１に記載の位置検出装置において、
   前記てこの前記力点から前記作用点までの長さは、２０ｍｍ乃至４０ｍｍである
   位置検出装置。
5. 請求項１に記載の位置検出装置において、
   前記てこに、前記刃物の前記刃先を触れる目標となる目標部が設けられている
   位置検出装置。
6. 請求項１に記載の位置検出装置において、
   前記てこに、前記てこ式ダイヤルゲージの測定子が触れるための接触部が設けられている
   位置検出装置。
7. 請求項１に記載の位置検出装置において、
   前記てこ式ダイヤルゲージは、変位を検知した結果が示される電気信号を外部に出力する
   位置検出装置。
8. てこ式ダイヤルゲージを装着して、切削加工装置に装着されている刃物であって、上下方向の位置を検出しようとする刃物の刃先の上下方向の位置を前記てこ式ダイヤルゲージに検知させるための治具において、
   前記刃物の刃先が上側から下向きに力点に触れた場合、上下方向の位置が概ね同じとされている前記力点の位置および作用点の位置が上下方向に変位するてこと、
   前記てこの前記作用点の下面に当接することで、前記てこの前記力点の上下方向の位置を保つ保持手段と、
   変位が測定される測定子と前記保持手段とで前記てこの前記作用点を上下に挟み前記てこの前記作用点の上下方向の位置の変位を検知する前記てこ式ダイヤルゲージが装着され、前記てこの上下方向の位置に対する前記てこ式ダイヤルゲージの上下方向の位置を調整する調整機構と
   を備える治具。