JPH0234562Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、各種工作機械類や三次元測定機など
において、加工基準点あるいは測定始点や測定終
点を検出するためのタツチセンサに関するもので
ある。

例えば、工作機械などで加工を行う場合に、加
工位置を測定するための基準位置を正確に設定す
ることは、きわめて重要である。

この基準位置の設定を行うには、従来よりタツ
チセンサが用いられている。すなわち第１図に示
すように、工作機械等の加工主軸１に、工具に替
えてタツチセンサ２を装着する。そして、ハンド
ル５を回転させることによつて、移動テーブル３
上に載置固定されている被加工物４の端面を前記
タツチセンサ２の測定子７に当接させ、この両者
の接触を、例えば電気的に検出して、移動テーブ
ル３に取付けられているスケール６により読取る
ようになつている。

測定システムにあつても、その測定始点や終点
の検出は同様に行われており、測定ヘツドにタツ
チセンサを装着し、各点とタツチセンサとの接触
を一般には電気的に検出して、位置の読取りを行
う構成となつている。

この測定システムにおけるタツチセンサの構造
は種々の形式のものがあるが、測定子の定位置へ
の復帰再現性のよい機構として、従来より第２図
に示す構成が知られている。

すなわち、先端に被測定物に当接する接触部８
ａが形成され、また他端にフランジ部８ｂが形成
された測定子８の前記フランジ部８ｂから水平方
向に３本のピン９を放射状に突出させる。そして
ハウジングにＶ形に植設された３組の受けピン１
０により前記ピン９を支持するものである。一方
前記フランジ部８ｂは、ピボツト機構によるばね
受け部１１とフランジ部８ｂ間に介装されたばね
１２により、常時受けピン１０側に押圧されるこ
とにより、測定子８は、機構学的に一点の安定位
置をとることになる。この場合、前記各組の受け
ピン１０間は、ピン９により短絡された状態にあ
り、この受けピン１０とピン９とを接点機構とみ
なして、各組の受けピン１０間を配線１３で接続
する。

しかして、前記接触子８ａを被測定物に当接さ
せれば、いずれかのピン９が受けピン１０より離
れ、電気回路が開放状態となり、接触部８ａと被
測定物との接触が検知されるようになるものであ
る。

しかしながら、この第２図に示す測定子支持機
構を、前述した工作機械などの基準位置設定用の
タツチセンサに適用しようとすると、次のような
問題点がある。

すなわち工作機械等におけるタツチセンサで
は、まず加工主軸に工具を替えてタツチセンサを
装着し、基準位置の設定を行つた後、タツチセン
サを加工主軸から外して再び工具に付け替え、実
際の加工作業に入る、というステツプをたどる。

したがつて、ここで重要なことは、加工主軸の
中心と測定子先端の接触部の中心が正確に一致す
る、すなわち測定子の心出しができていなければ
ならない、ということである。

しかしながら第２図に示す構造では、定位置へ
の復帰再現性は良いとはいえ、加工主軸と測定子
の中心を合致させる機構は何らなく、両者の中心
を一致させることはきわめて困難である。

本考案は上述した事情に鑑みてなされたもので
あり、工作機械等の加工主軸の中心と測定子先端
の中心を容易に、かつ正確に一致させることがで
き、しかも定位置への復帰再現性や、測定子先端
の許容変位置を大きくとれて、三次元測定機のタ
ツチセンサとしても使用できるタツチセンサを提
供することを目的とするものである。

したがつて本考案は、上述した目的を達成する
ために、一端に被測定物に当接する接触部が形成
され、他端にフランジ部が一体に形成された測定
子の中間部に鋼球部を形成し、かつこの測定子を
収納するケース内に前記測定子が揺動自在に貫通
する基板部に前記測定子のフランジ部を下方から
支える少なくとも三個の突起部からなる支持部を
配設する。さらに前記ケース内に前記フランジ部
を前記支持部方向に偏倚させる弾性部材を配設
し、かつ前記測定子の外周に前記鋼球部の転動を
支承する円筒体を配設し、さらに前記ケースを貫
通して先端部が前記円筒体の外周を当接押圧する
複数個の調整ねじ部を設けた構成になるものであ
る。

以下、図面を参照して本考案によるタツチセン
サの一実施例を説明する。

第３図は、本考案によるタツチセンサの一実施
例を示す縦断面図、第４図、第５図及び第６図
は、それぞれ第３図中における−線、−
線及び−線に沿う矢視断面図である。

しかして２１は、後述する測定子等が収納され
るケースであり、本実施例では、シヤンク２１ａ
となる上部ケース、中間ケース２１ｂ及び下部ケ
ース２１ｃに三分割され、下部ケース２１ｃに
は、可撓性材料からなる防塵ケース２２が嵌合さ
れ、密閉形ケースとなつている。２３は測定子で
あつて、この測定子２３の下端には被測定物に当
接する接触部２３ａが形成され、また上端にはフ
ランジ部２３ｂが一体に形成されている。

さらに、前記測定子２３の中間部には鋼球部２
３ｃが形成される。この鋼球部２３ｃは、例えば
ベアリング鋼やステンレス鋼により形成するのが
よい。また２４は、前記シヤンク２１ａと兼用さ
れる上部ケースと中間ケース２１ｂ間にＯリング
２５等を介して挟持された基板であり、この基板
２４上には、測定子２３の定位置を規定するため
の支持部となる三個のボルト部材２６が配設さ
れ、このボルト部材２６により測定子２３のフラ
ンジ部２３ｂ下面が支承される。

この場合、前記基板２４は、前記シヤンク２１
ａと直交する面を有することが好ましいが、後述
する組立後の調整ねじによる調整動作で補償でき
るので、多少ずれがあつても差し支えない。ま
た、前記基板２４の上面から各ボルト部材２６の
上端までの高さも、組立て時にあつては、ほぼ同
一高さにあれば、最終の調整動作で補償されるこ
とになる。

さらに、前記フランジ部２３ｂと各ボルト部材
２６とで接点機構を形成し、フランジ部２３ｂと
いずれかのボルト部材２６との開離により、前記
測定子２３下端の接触部２３ａと被測定物との接
触検知信号とする検出方法を採用する場合は、前
記基板２４は、ガラスなどの絶縁材料を使用する
必要がある。

さらに２７は、前記ボルト部材２６の下端部近
傍にナツト２８により締付け固定した回路基板で
あり、前記フランジ部２３ｂといずれかのボルト
部材２６との開離を検知して接触検知信号とする
検出方法を採用する場合にあつては、そのための
検出回路が塔載される。

２９は、前記フランジ部２３ｂと回路基板２７
間に張架され、前記フランジ部２３ｂを常時ボル
ト部材２６の方向に偏倚される弾性部材であり、
本実施例では、装置のコンパクト化を図るため
に、基板２４を貫通させて前記フランジ部２３ｂ
と回路基板２７間に弾性部材２９を張架してい
る。この構造では、弾性部材２９がフランジ部２
３ｂの回り止めの作用も有するようになるので、
定位置への復帰再現性や測定子２３の各移動方向
に対して均一な変位力を得る上で効果的である。

３０は、本考案の要旨となる円筒体である。こ
の円筒体３０は、前記中間ケース２１ｂと下部ケ
ース２１ｃ間に介在され、前記鋼球部２３ｃの転
動を支承する部材であつて、鋼球部２３ｃと同様
にベアリング鋼やステンレス鋼、あるいは工具鋼
などで形成する。

この場合、最終的には円筒体３０と鋼球部２３
ｃとの間には、測定子２３の定位置復帰再現性を
確保するため隙間があつてはならない。しかしな
がら本願構成では、組立作業を容易にする上か
ら、またシヤンク２１ａの中心と接触部２３ａの
中心の一致調整を行わせるために、組立時は、両
者間に微少間隙、一般には数μｍから数＋μｍ程
度の間隙をとり、すきま嵌めとする。さらに、第
６図に示すように前記中間ケース２１ｂに複数
本、図示実施例では三本の調整ねじ３１を貫通さ
せ、これを円筒体３０方向に向けて螺進させるこ
とにより、その先端部で円筒体３０の外周面を押
圧変形させて、円筒体３０と鋼球部２３ｃとの間
隙をなくすようにするものである。

またこの第３図、第６図において、３２は前記
回路基板２７で形成された接触検知信号を外部へ
導出するためのコネクタである。

しかして上述した構成において、第８図に示す
ようにシヤンク２１ａを工作機械等の加工主軸４
０に装着し、さらに測定子２３の先端の接触部２
３ａに、ダイヤルゲージ、あるいは電気マイクロ
メータ等の測定器の接触子４１を当接し、前記加
工主軸４０を回転させながら前記接触部２３ａの
振れを検出する。

そして、この振れが零となるように三個の調整
ねじ３１を締付け、あるいは緩めて、第７図に示
すように円筒体３０と鋼球部２３ｃとの間隙をな
くし、同時にシヤンク２１ａの中心と接触部２３
ａとの中心の一致をとるようにする。

以上の調整動作によりシヤンク２１ａと測定子
２３の接触部２３ａとの中心が正確に一致し、い
わゆる心出しが行われる。

しかる後、前記接触部２３ａをＸ，Ｙ，Ｚいず
れかの方向から被測定物に当接させることによ
り、円筒体３０内で鋼球部２３ｃが転動し、第３
図中に二点鎖線で示すようにフランジ部２３ｂが
弾性部材２９の引張力に抗して傾動し、このフラ
ンジ部２３ｂといずれかのボルト部材２６とが開
離する。そしてこの開離により、回路基板２７で
接触検知信号が形成されて、コネクタ３２を介し
て図示しない工作機械等の制御部に導入され、基
準位置の設定が行われる。

また、測定子２３の接触部２３ａと被測定物と
の接触を解除すれば、弾性部材２９の引張力によ
り測定子２３は第３図中に実線で示す元の位置に
復帰する。

この場合、前記鋼球部２３ｃの転動を支承する
円筒体３０と鋼球部２３ｃとの間には、隙間が存
在しないので、測定子２３は、正確に元の位置に
復帰することになる。

さらに、円筒体３０によつて測定子２３の中間
部に形成した鋼球部２３ｃが転動自在に支承され
ているので、測定子２３のＸ，Ｙ，Ｚの種々の方
向に対する動きがきわめて円滑であり、かつその
許容変位量も大きくとれることになるものであ
る。

ところで、上述した実施例では、フランジ部２
３ｂにボルト部材２６方向の偏倚力を付与するの
に、このフランジ部２３ｂと回路基板２７間に弾
性部材２９として引張スプリングを張架した例を
示しているが、回路基板内蔵形でない場合など
は、フランジ部２３ｂの上面とシヤンク２１ａと
なる上部ケース内面間に圧縮スプリングを介在さ
せ、偏倚力を付与するようにしてもよい。さらに
組立時に、円筒体３０に対する鋼球部２３ｃの嵌
合を容易にするために、この円筒体３０の軸方向
に沿つて切込み部を形成するようにしてもよい。
また、本考案のタツチセンサは、工作機械等の基
準位置の設定に特に効果的ではあるが、用途とし
てはこれのみではなく、一般の三次元測定機のタ
ツチセンサとして使用できることはもちろんであ
る。

そのほか本考案は、上記し、かつ図面に示した
実施例に限定されることなく、その要旨を変更し
ない範囲で種々変形して実施できるものである。

以上述べたように、本考案によるタツチセンサ
は、一端に被測定物に当接する接触部が形成され
た測定子の中間部に鋼球部を形成し、この鋼球部
を、ケース内に設けられた円筒体に対して微少間
隙を存して嵌合させる。また、ケースを貫通し
て、その先端が前記円筒体外周面に当接する複数
個の調整ねじを設ける。一方前記ケース内に、こ
のケースと一体に形成されたシヤンク部の外側面
と交差する上表面を有し、かつ前記測定子の軸部
が貫通する基板部を配設する。そしてこの基板部
に基板上表面から突出する複数個の支持体を設
け、この支持体により前記測定子の他端に形成し
たフランジ部を支持するとともに、弾性部材によ
り、このフランジ部を支持体方向に常時偏倚させ
る構成になるものである。

しかして本考案によれば、調整ねじにより円筒
体と鋼球部間の微少間隙を追い込むことにより、
測定子中心の微調整が可能となり、これによりシ
ヤンクの中心、したがつて、主軸と測定子の中心
とを容易に、かつ正確に一致させることができる
ものである。

さらに、円筒体により鋼球部が転動自在に支持
されていることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ各方向に対し
て測定子の動きが円滑となり、またその許容変位
量を大きくとれる効果も有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、工作機械等におけるタツチセンサの
装着状態を示す図、第２図は、従来のタツチセン
サの一例を示す原理構成図、第３図は、本考案に
よるタツチセンサの一実施例を示す要部破断縦断
面図、第４図、第５図、第６図は、それぞれ第３
図中における−線、−線及び−線に
沿う矢視断面図、第７図、第８図は、同実施例に
おける調整動作を説明するための図である。 ２１……ケース、２１ａ……シヤンク、２３…
…測定子、２３ａ……接触部、２３ｂ……フラン
ジ部、２３ｃ……鋼球部、２４……基板、２６…
…ボルト部材、２９……弾性部材、３０……円筒
体、３１……調整ねじ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端に被測定物に当接する接触部が形成され、
   他端にフランジ部が形成されて、かつ中間部に鋼
   球部が形成された測定子と、工作機械等に装着さ
   れるシヤンク部と一体に形成されたケース部と、
   このケース部内に配設されて、前記測定子が揺動
   自在に貫通する基板部と、この基板部上に突設さ
   れて前記測定子のフランジ部を下方から支える少
   なくとも三個の突起部からなる支持部と、前記測
   定子のフランジ部を前記支持部方向に偏倚させる
   弾性部材と、前記ケース内において前記測定子の
   鋼球部の転動を支承する円筒体と、前記ケースを
   貫通し、先端部が前記円筒体外周を押圧する複数
   個の調整ねじ部とを備えた構成になるタツチセン
   サ。