JPH0222203Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、マシニングセンタとして知られてい
る自動工具交換装置（ATC）付き数値制御工作
機械等の主軸に装着して、ワークの加工位置等の
検出のために使用されるタツチセンサーに関する
ものである。

前記のようなタツチセンサーは、工作機械の主
軸に工具に替えて装着し、主軸台を適宜移動させ
てセンサー本体先端の接触子がワークに当接した
ことを電気的に検出するものであつて、このワー
ク当接検出信号は、当該検出時の主軸台の位置か
らワークの加工位置、例えば加工端面までの距離
や加工穴径等を演算して数値制御装置に記憶させ
るため等に活用される。

このような目的で使用されるタツチセンサーと
して、外端側に自動求心機構と傾動検出スイツチ
とを介して取り付けられた可動棒状接触子を備え
ると共に、内端側に駆動用回転主軸への嵌着部を
備えたものが知られている。本考案は、このよう
な構造のタツチセンサーに関するものである。

（従来の技術及びその問題点） 上記のような可動棒状接触子の傾動検出スイツ
チを内蔵するタイプのタツチセンサーは、前記可
動棒状接触子が360度如何から方向に傾動しても
前記傾動検出スイツチが作動してその傾動を検出
するように構成されているが、傾動方向によつて
前記可動棒状接触子に作用する反力の大きさや検
出スイツチの動作速度が微妙に異なることは免れ
ない。即ち、この種のタツチセンサーは、可動棒
状接触子の傾動方向によつて測定圧力や検出精度
が異なる、所謂方向性を伴うものであつた。

前記可動棒状接触子は、このタツチセンサーを
取り付けられた工作機械の工具駆動用回転主軸の
横送りによつて被測定物に当接し、当該主軸の横
送り方向とは逆向きに傾動するのであるから、前
記のような不都合を解消するためには、測定作業
時に前記主軸の横送り方向を前後左右に変換する
際に、この主軸の横送り方向の変更角度に応じて
当該主軸によりタツチセンサーを自転させて、タ
ツチセンサーに於ける可動棒状接触子の傾動方向
が前記主軸の横送り方向には関係なく常に一定と
なるようにすれば良いことが判る。

しかしながら、このような測定方法を採用する
ためにはタツチセンサー内の接触子傾動検出スイ
ツチの検出信号を、当該タツチセンサーの回転に
関係なく外部に取り出し得るようにしなければな
らない。このための一つの方法として、タツチセ
ンサー側に付設された検出信号発信手段と対応し
て検出信号を受信する受信手段を、タツチセンサ
ーの周囲に複数個、例えば90度間隔で配設するこ
とが考えられるが、大幅なコストアツプにつなが
ることは免れないし、検出信号の受授作用に関し
て安定性に問題が生じる恐れも考えられる。

（問題点を解決するための手段） 本考案は上記のような従来の問題点を解決し得
るタツチセンサーを提供するものであつて、その
特微は、外端側に自動求心機構と傾動検出スイツ
チとを介して可動棒状接触子が取り付けられると
共に、内端側に駆動用回転主軸への嵌着部を備え
たセンサー本体に、当該センサー本体の回転軸心
の周りで相対回転可能に使用時非回転部材を嵌着
し、この使用時非回転部材には、前記センサー本
体を駆動用回転主軸にセツトしたときに工作機械
本体側の廻り止め係合部と係合する被係合部と、
工作機械本体側の検出信号受信手段と対応する検
出信号発信手段とを設け、この検出信号発信手段
と前記傾動検出スイツチとを、前記センサー本体
の外周面と前記使用時非回転部材の内周面との何
れか一方にセンサー本体回転軸心と同心状に設け
られた導電リングとこれに摺接するように他方に
設けられた導電子とを介して導通させた点にあ
る。

（実施例） 以下に本考案の一実施例を添付の例示図に基づ
いて説明する。

第１図に於いて、１はセンサー本体であつて、
外端側に可動棒状接触子２が自動求心機構３と傾
動検出スイツチ４とを介して取り付けられ、内端
側に工作機械の駆動用回転主軸５への嵌着部（テ
ーパーシヤンク部）６と自動工具交換装置のマニ
ピユレータによつて把持される把持部７とが設け
られている。８は使用時非回転部材であつて、前
記センサー本体１の把持部７に隣接する位置に軸
受９を介して当該センサー本体１の回転軸心の周
りで相対回転可能に保持されており、側方に突出
する部分８ａには、工具ホルダー回転軸心と平行
に一定範囲内で出退移動自在な可動体１０と、こ
の可動体１０を嵌着部６の側へ押圧付勢するスプ
リング１１とが配設されている。１２は内端を前
記可動体１０の内端腕部１０ａに取り付けられた
ストツパーピンであつて、前記可動体１０と一体
に使用時非回転部材８に対して出退移動し、突出
移動することにより前記把持部７の周辺一箇所に
形成されている凹部１３と嵌合して、使用時非回
転部材８とセンサー本体１とを相対回転不能に連
結する。１４は、前記可動体１０の先端被係合部
１５と係合して使用時非回転部材８の回転を止め
る廻り止め係合部であつて、前記主軸５を支承す
る工作機械本体（主軸台）１６側の取り付け部材
１７の先端に形成された凹部（第２図参照）によ
つて構成されている。

前記可動棒状接触子２は、センサー本体１内に
位置する内端にフランジ板１８が同心状に連設さ
れ、このフランジ板１８の外側面周辺３箇所に
は、第２図にも示すように電気絶縁体１９を介し
て電気接点２０ａ〜２０ｃが付設され、前記可動
棒状接触子２が貫通する貫通穴２１を備えたセン
サー本体キヤツプ部２２には、前記各電気接点２
０ａ〜２０ｃに対接する固定電気接点２３ａ〜２
３ｃが電気絶縁材２４を介して内装されている。
前記傾動検出スイツチ４は、互いに対接する電気
接点２０ａ，２３ａ，２０ｂ，２３ｂ、及び２０
ｃ，２３ｃから成る３組の常閉スイツチ２５ａ〜
２５ｃを直列に接続することによつて構成されて
いる。

前記自動求心機構３は、前記センサー本体１内
にその軸心方向摺動可能に内装されたプランジヤ
ー２６、このプランジヤー２６を外向きに押圧付
勢するスプリング２７、前記プランジヤー２６の
先端と前記可動棒状接触子２に於ける内端フラン
ジ板２２の中心部との間に介装した球継手２８、
及び前記３組の常閉スイツチ２５ａ〜２５ｃから
構成されており、前記可動棒状接触子２を第１図
に示すようにセンサー本体１と同心状態に保持す
る。

直列に接続された３組の常閉スイツチ２５ａ〜
２５ｃによつて構成されている前記傾動検出スイ
ツチ４の両端子は、使用時非回転部材８によつて
囲まれたセンサー本体１の外周部に電気絶縁体２
９を介してセンサー本体回転軸心と同心状に埋設
された一対の導電リング３０ａ，３０ｂに各別に
接続されている。３１ａ，３１ｂは前記一対の導
電リング３０ａ，３０ｂに各別に摺接する導電子
であつて、前記使用時非回転部材８に電気絶縁材
３２を介して内装されている。３３は、センサー
本体１側と工作機械本体１６側との間の検出信号
授受手段としてのインダクシヨントランスであつ
て、工作機械本体１６側の取り付け部材１７の先
端に内装した１次コイル３４ａと、前記センサー
本体１側の可動体先端被係合部１５に内装した２
次コイル３４ｂとから構成されており、被係合部
１５が廻り止め係合部１４に嵌合したとき、両コ
イル３４ａ，３４ｂが互いに接近対向してインダ
クシヨントランス３３と成る。前記２次コイル３
４ｂの両端子は前記一対の導電子３１ａ，３１ｂ
に、可動体１０の出退移動を妨げない配線を介し
て各別に接続されている。第３図に示すように前
記インダクシヨントランス３３の１次コイル３４
ａの両端子間には、交流電源３５と制御装置３６
とが接続されている。

上記のように構成されたタツチセンサーは自動
工具交換装置の工具マガジンに所定向きで収納さ
れているが、このとき、可動体１０及びストツパ
ーピン１２はスプリング１１の付勢力で突出位置
にあつて、ストツパーピン１２はセンサー本体１
の凹部１３に嵌合し、センサー本体１と使用時非
回転部材８との相対回転を阻止している。

工具マガジン内から自動工具交換装置のマニピ
ユレータで取り出された前記タツチセンサーは当
該マニピユレータによつて、第１図及び第２図に
示すように可動体１０の先端被係合部１５が工作
機械本体１６側の廻り止め係合部１４に嵌合する
ように、嵌着部６を介して駆動用回転主軸５にセ
ツトされる。この回転主軸５に対する嵌着部６の
嵌合時に、可動体１０が工作機械本体１６側の取
り付け部材１７（廻り止め係合部１４の内面）に
押されてスプリング１１に抗して後退移動し、図
示のようにストツパーピン１２がセンサー本体１
の凹部１３から離脱する。この結果、センサー本
体１が回転主軸５と一体に回転可能な状態となる
一方、使用時非回転部材８は、被係合部１５と廻
り止め係合部１４との嵌合により工作機械本体１
６側に連結されて回転不能な状態となる。そして
１次及び２次両コイル３４ａ，３４ｂが互いに対
応してインダクシヨントランス３３を構成するこ
とになる。

一方、図示のように可動棒状接触子２が自動求
心機構３によつてセンサー本体１と同心状態の初
期安定姿勢にあるときは、当該接触子２側の電気
接点２０ａ〜２０ｃとセンサー本体１側の固定電
気接点２３ａ〜２３ｃが互いに対接し、３組の直
列常閉スイツチ２５ａ〜２５ｃの各々が閉路状態
にあるので、傾動検出スイツチ４としては閉路状
態となつている。即ち第３図に示すようにインダ
クシヨントランス３３の２次側回路が閉成されて
いる。従つて電源３５により１次コイル３４ａに
交流電流が流れると、相互磁束によつて２次側回
路に１次コイル３４ａと２次コイル３４ｂとの巻
線比によつて決まる２次電流が流れる。又、１次
側回路には前記のようにインダクシヨントランス
３３の２次回路が閉成されている限り一定の１次
電流が流れる。

かかる状態でワークテーブル上にセツトされた
被測定物３７の例えば加工穴３８の直径や位置を
測定する場合、従来周知のように主軸台を運動さ
せてタツチセンサーに於ける可動棒状接触子２を
前記加工穴３８内に挿入し、次に主軸台を水平横
方向に横動させて前記接触子２を前記加工穴３８
の側面に当接させる。この当接時点以後の主軸台
の横動により可動棒状接触子２が主軸台の横動方
向とは逆方向に押され、傾動検出スイツチ４を構
成する３組の常閉スイツチ２５ａ〜２５ｃの内の
少なくとも一つを支点にして可動棒状接触子２
が、球継手２８を介してプランジヤー２６をスプ
リング２７の付勢力に抗して押し上げながら傾動
する。

この可動棒状接触子２の傾動により、３組の常
閉スイツチ２５ａ〜２５ｃの内の傾動方向側に位
置する少なくとも一つのスイツチが開路状態に切
り換えられる。従つて傾動検出スイツチ４として
は開路状態に切り替えられたことになるので、イ
ンダクシヨントランス３３の２次側回路が開成さ
れ、２次コイル３４ｂに２次電流が誘起されなく
なる。これに伴つてインダクシヨントランス３３
の１次側と２次側の相互リアクタンスが変化し、
この結果、１次コイル３４ａのインピーダンスが
変化して１次側回路を流れる１次電流の電流値も
変化する。この１次電流値の変化を制御装置３６
によつて検出させ、当該制御装置３６から主軸台
の横送り停止指令を発信させると共に、このとき
の主軸台の位置信号に基づいて前記被測定物３７
の加工穴３８に於ける接触子２が当接した箇所の
位置を演算させることが出来る。この後、主軸台
を逆方向に横動させて可動棒状接触子２を元の位
置に戻すのであるが、このとき可動棒状接触子２
は自動求心機構３によつて元の姿勢、即ちセンサ
ー本体１と同心状態の姿勢に自動的に復帰し、且
つ３組の常閉スイツチ２５ａ〜２５ｃの内、開路
状態に切り換えられていたスイツチも閉路状態に
復帰し、従つて傾動検出スイツチ４としても閉路
状態に復帰し、初期状態に戻る。

上記のように測定作用を行わせるのであるが、
例えば第４図に示すように加工穴３８の側面４箇
所Ａ点〜Ｄ点の位置測定を行い、その結果から加
工穴３８の中心位置や直径、ワークテーブル上で
の位置等を求める場合、主軸台の横送り方向を各
測定点Ａ〜Ｄに向かう４方向に90度づつ変えなが
ら上記の測定作用を行うことになる。このとき主
軸台の横送り方向の変更に関係なく、常に可動棒
状接触子２の一定側面が主軸台の横送り方向に向
かうように、換言すれば被測定箇所に対する可動
棒状接触子２の当接箇所が常に一定となるよう
に、主軸台の横送り方向の変更に先立つて主軸５
によりセンサー本体１を回転させる。このセンサ
ー本体１の回転は使用時非回転部材８に対して行
われるが、このセンサー本体１内の傾動検出スイ
ツチ４の両端子は、導電リング３０ａと導電子３
１ａ、及び導電リング３０ｂと導電子３１ｂの接
触により、センサー本体１の回転には関係なく常
にインダクシヨントランス３３の２次コイル３４
ｂの両端子に電気的に接続された状態を維持す
る。

上記のようにセンサー本体１を主軸台の横送り
方向に合わせて回転させ、常に可動棒状接触子２
の一定側面が主軸台の横送り方向に向かうように
すれば、例えば第４図の測定点Ａ〜Ｄの何れの箇
所を測定する場合でも、センサー本体１に対する
可動棒状接触子２の傾動方向は一定不変となり、
傾動検出スイツチ４に於ける３組の常閉スイツチ
２５ａ〜２５ｃの内、傾動支点となるスイツチと
開閉動作を行うスイツチとが一定となり、プラン
ジヤー２６を押し上げるときの条件が変化しな
い。

尚、実施例の傾動検出スイツチ４の構成では、
３組の常閉スイツチ２５ａ〜２５ｃの内、例えば
２つの常閉スイツチ２５ａ，２５ｂを支点にして
常に常閉スイツチ２５ｃが開閉動作するように、
可動棒状接触子２に対して常閉スイツチ２５ｃの
ある方向とは逆方向に主軸台を横送りするのが、
最も安定良く可動棒状接触子２を傾動させること
が出来る。

尚、全ての測定作用が終了した後は、使用時非
回転部材８側のストツパーピン１２にセンサー本
体１側に凹部１３が対向する状態で回転主軸５を
停止させることにより、自動工具交換装置のマニ
ピユレータでセンサー本体１を回転主軸５から離
脱させたとき、可動体１０がスプリング１１の付
勢力で突出移動することに連動して突出するスト
ツパーピン１２を凹部１３に嵌合させて、センサ
ー本体１と使用時非回転部材８とが相対回転不能
に連結された初期状態に戻すことが出来る。

工作機械本体１６側の検出信号受信手段（実施
例ではインダクシヨントランス３３の１次コイル
３４ａ）及び使用時非回転部材８側の検出信号発
信手段（実施例ではインダクシヨントランス３３
の２次コイル３４ｂ）は、実施例で示したものに
限定されにい。例えば、単に回路を接続する接触
式の電気接点を利用することも出来るし、光学的
な信号授受手段を利用することも出来る。又、導
電リング３０ａ，３０ｂを使用時非回転部材８の
内周面に付設し、導電子３１ａ，３１ｂをセンサ
ー本体１の外周面に付設しても良い。

又、上記実施例では、可動棒状接触子２が如何
なる方向に傾動しても常閉スイツチ２５ａ〜２５
ｃの内の少なくとも一つが開路状態に切り換えら
れることによつて検出し得るようにした、従来周
知の傾動検出スイツチ４を使用したが、本考案に
よれば、可動棒状接触子２の傾動方向が常に一定
する状態で使用することが出来るので、例えば上
記実施例に於ける常閉スイツチ２５ａ〜２５ｃの
内、常に傾動支点として使用されるスイツチ、例
えば２つの常閉スイツチ２５ａ，２５ｂは、スイ
ツチとしての機能は与えないで単なる傾動支点と
して機能し得る構造として、配線を簡略化すると
共に電気的安定性を向上させることが出来る。

可動棒状接触子２を自動的にセンサー本体１と
同心状態の初期安定姿勢に保持する自動求心機構
も、実施例に示した機構３に限定されない。

第５図に示す変形例では、前記可動体１０を使
用時非回転部材８に固着された固定部材３９に置
き換え、突出方向に押圧付勢するスプリング４０
を備えたストツパーピン１２を単独で配設してい
る。この変形例では、センサー本体１を主軸５に
よつて回転させたとき、前記ストツパーピン１２
の先端が凹部１３から脱出して把持部７の底面上
を摺接する。

（考案の作用及び効果） 以上のように本考案のタツチセンサーによれ
ば、このタツチセンサーを取り付けられる数値制
御工作機械の駆動用回転主軸の横送り方向、即ち
測定方向に合わせて当該主軸を回転させることに
より、タツチセンサーに於ける可動棒状接触子の
傾動方向を測定方向に関係なく常に一定ならしめ
ることが出来る。従つて測定方向が変わつても、
前記可動棒状接触子に作用する反力の大きさや検
出スイツチの動作速度に変化が生じることはな
く、測定圧力や検出精度に方向性が伴う従来の欠
点を完全に解消し得る。

しかもタツチセンサー側に付設された検出信号
発信手段と対応して検出信号を受信する受信手段
は唯一箇所に設置すれば良く、安価に実施し得る
と共に、検出信号の授受作用を常に安定良く行わ
せ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は使用状態での縦断側面図、第２図は検
出スイツチ、導電リング、導電子、及び検出信号
授受手段を説明する展開図、第３図は電気配線
図、第４図は測定方法を説明する横断平面図、第
５図は変形例を示す一部縦断側面図である。 １……センサー本体、２……可動棒状接触子、
３……自動求心機構、４……傾動検出スイツチ、
５……駆動用回転主軸、６……嵌着部、７……把
持部、８……使用時非回転部材、１０……可動
体、１１，２７……スプリング、１２……ストツ
パーピン、１３……凹部、１４……廻り止め係合
部、１５……被係合部、１６……工作機械本体、
１９，２４，２９，３２……電気絶縁材、２０ａ
〜２０ｃ……電気接点、２３ａ〜２３ｃ……固定
電気接点、２５ａ〜２５ｃ……常閉スイツチ、２
６……プランジヤー、２８……球継手、３０ａ，
３０ｂ……導電リング、３１ａ，３１ｂ……導電
子、３３……インダクシヨントランス、３４ａ…
…１次コイル、３４ｂ……２次コイル、３５……
交流電源、３６……制御装置、３７……被測定
物、３８……加工穴。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 外端側に自動求心機構と傾動検出スイツチとを
   介して可動棒状接触子が取り付けられると共に、
   内端側に駆動用回転主軸への嵌着部を備えたセン
   サー本体に、当該センサー本体の回転軸心の周り
   で相対回転可能に使用時非回転部材を嵌着し、こ
   の使用時非回転部材には、前記センサー本体を駆
   動用回転主軸にセツトしたときに工作機械本体側
   の廻り止め係合部と係合する被係合部と、工作機
   械本体側の検出信号受信手段と対応する検出信号
   発信手段とを設け、この検出信号発信手段と前記
   傾動検出スイツチとを、前記センサー本体の外周
   面と前記使用時非回転部材の内周面との何れか一
   方にセンサー本体回転軸心と同心状に設けられた
   導電リングとこれに摺接するように他方に設けら
   れた導電子とを介して導通させたことを特徴とす
   るタツチセンサー。