JPH0244361B2 - Ichikenshutsuki - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ●産業上の利用分野 本発明は３次元位置検出装置、特にその一端に
電極触子を有するスタイラスの保持機構の改良に
関する。

●背景技術とその問題点 フライス盤等の工作機械に加工後の被加工物の
３次元の寸法計測をその加工機械上で行なう機能
を備えることがますます強く要求されている。第
１図は被加工物の基準面または端面の位置検出を
行なうための位置検出器の動作を説明するための
図で、図中１１は電極触子、１２はスタイラス、
１３はシヤンク、１４は工作機械、１５はテーブ
ル、１６は検出回路、１７は被加工物、１８はス
タイラス１２を保持する保持部材を納めるハウジ
ングで、被加工物１７が電極触子１１に接続する
とそれが検出回路１６で検出される。

而してスタイラス１２の保持部材としては、例
えばこれを球面に形成することが特願昭57−
35505号で提案された。第２図ａはその断面図で、
電極触子１１はスタイラス１２の一端に取付けら
れ、ハウジング１８内の第１の保持部材、例えば
円板１９にはスタイラス１２の他端が固定されて
いる。円板１９の円周部は回転曲面体２０をなす
ように形成されている。ハウジング１８の底部に
は第２の保持部材２１が配設されており、回転曲
面体２０と第２の保持部材２１とはバネ２２によ
つて圧接されていて、その保持部材２１の接触面
は図示のように電極触子１１と同心球面をなして
いる。第２図ｂは円板１９および回転曲面体２０
の平面図、第３図は円板１９、回転曲面体２０、
電極触子１１およびスタイラス１２の側面図であ
る。

またハウジング１８の上部には中継板２３が設
けられていて、この中継板２３にはシヤンク１３
が取り付けられており、位置検出装置は第１図に
に示すように工作機械１４等に装着されている。

回転曲面体２０は例えば絶縁物から成り、導電
体である被加工物１４に電極触子１１が接触する
瞬間にリード線ａ，a′間が閉じ、位置検出が行な
われる。

第４図は接触位置検出回路の一例で、コネクタ
３０からのリード線３１，３２および被加工物１
７を載置するテーブル１５からのリード線３６は
増幅器３７の入力に接続されている。増幅器３７
の出力はリレー３８の励磁巻線３８′に接続され、
またリレー３８を介して電源３９がランプ、ブザ
ー等の報知装置４０およびカウンタ４１に接続さ
れている。

さて、今、工作機械のテーブル１５を上下左右
に移動させ、被加工物１７の端面に電極触子１１
を接近させ、接触させると、増幅器３７の入力は
閉回路となり、その出力によりリレー３８が作動
させられる。したがつて報知装置４０が付勢され
て、接触点が迅速かつ正確に検出される。また同
時にカウンタ４１に入力が与えられるので、該入
力によりカウンタ４１を零にリセツトし、この時
点からカウントを開始させれば、テーブルの移動
距離を知ることができる。

この位置検出器を工作機械の主軸に装着する場
合には、電極触子１１の中心が正しく主軸の中心
と一致しなければならないが、その調整機構は本
出願人によつて別途提案されている。それは位置
検出器をアダプタに取り付ける場合の調整機構
で、そのアダプタを介して位置検出器は主軸に装
着される。

特願昭57−35505号に提案された位置検出器は
高い精度を可能にするが構成がやや複雑という欠
点を持つている。

●発明の目的 本発明の目的は特願昭57−35505号で提案され
た位置検出器を改良し、その取扱いが一層簡単な
位置検出器を提供することである。

●発明の概要 上記目的を達成するために、冒頭に述べた種類
の本発明による位置検出器は、第２の保持部材の
同心球面と対向する側の面が同心球面よりも大き
な曲率半径を有し、円筒部材によつて支持され、
上記円筒部材は水平方向に可動であり、複数個の
調整ネジによつて調整されることを要旨とする。

位置検出器として必要な機能はつぎの三つであ
る。

(1) 電極触子が被加工物に触れた時、正しくその
位置信号を発する。

(2) 引き続き被加工物が動く場合はスタイラスは
その通りに、かつ抵抗なく動くこと。そして外
力が除かれた時には触子は完全に元の位置に復
すること。

(3) 電極触子の中心が例えば位置検出器を装着す
る主軸の中心線のような所定の線上に正しく位
置すること。

この内に機能(1)については、前提案と同様に、
第４図に示す電気回路によつて行なわれる。機能
(3)はスタイラス保持部材を僅かに傾けることで達
せられる。本発面はこの調整機構を前述の如く構
成し、また上記機能(2)(3)を１箇所に集約して位置
検出器の構成および取り扱いの簡便化を図つたも
のである。

以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて
本発明を一層詳細に説明するが、それらは例示に
過ぎず、本発明の枠を越えることなしにいろいろ
な変形や改良があり得ることは勿論である。

●実施例 第５図は本発明による位置検出器の断面図で、
図中第２図ａと共通する引用番号は第２図ａにお
けるものと同じ部分を表わす。第６図は第５図に
示す装置の幾何学的な構成を説明するための図式
図である。

第２の保持部材２１は半径r₁およびr₂（以下r₂＞
r₁の場合について説明するが、逆のr₂＜r₁の場合
も下記に準じて成立する）の二つの球面から成
り、半径r₁の球面には、特願昭57−35505号に示
された装置におけると同様に、第１の保持部材１
９が乗せられ、半径r₁の球面の中心O₁と電極触子
１１の中心と一致している。半径r₂の球面の中心
はO₁からｄだけ下のO₂にある。半径r₁およびr₂の
球面の頂点の間隔をｌとする。

半径r₂の球面はハウジング１８の底に設けら
れ、水平方向に可動の円筒部材２４の円形の上端
部で保持されている。円筒部材２４はハウジング
１８の円周上にある複数個の調整ネジ２５によつ
て円筒部材２４をハウジング１８の中心軸に対し
直角方向すなわち水平方向に動かされ、調整され
る。

第２の保持部材２１は調整後、固定部材２６お
よび固定ネジ２７を使つて、ハウジング１８に固
定される。

第１の保持部材１９はハウジング１８と隙間ば
ね程度の嵌合で、スプリング２２によつて下面が
半径r₁の球面に軽く押しつけられている。

また、第２の保持部材２１もハウジング１８に
対して同じ程度の嵌合（第２の保持部材２１の周
囲とハウジング１８の内壁の間の）で軸に直角方
向以外は動くことができる。

以下に本発明による位置検出器の機能を説明す
る。

電極触子１１の中心は半径r₁の球面の中心と一
致するから、前述の位置検出器としての必要な機
能のうち(2)を満していることは明らかである。円
筒部材２４をハウジング１８の中心軸に対し直角
方向に動かすときも、第６図に示すように、第２
の保持部材２１の半径r₂の球面は常に円筒部材２
４の上端に接している。

ハウジング１８の中心軸に対して直角方向の第
１の保持部材１９および第２の保持部材２１の動
きはハウジング１８の内壁によつて規制されてお
り、半径r₂の球面の頂点Ａの移動は微少である。
半径r₁の球面の中心O₁がO₁′に、半径r₂の球面の
中心O₂がO₂′に移るときもＡ、O₁′、O₂′は一直線
上にある。

第６図において実線が元の位置、点線が移動後
の位置を示す。_{1 2}′は調整ネジ２５によつて円
筒部材２４が動く量δに等しい。そこでつぎの関
係が良い近似で成り立つ。

_{1 1}′＝r₁−１／r₂・δ また第２の保持部材２１の傾きθはＡにおける
二つの円の切線のなす角であり＜O₂′AO₂に等し
い。そして θ＝δ／r₂（ラジアン） r₁、r₂、ｌの選び方によつて_{1 1}′すなわち電
極触子の中心の移動量のδに対する比率、すなわ
ち微動調整を行なうのに適当な縮小比を得、また
はδの動きがθなる微少角の偏倚となり、微動調
整によつて正確にＯを所定の基準線に合致させる
ことができる。このようにして、前述の位置検出
器として必要な機能(3)を満すことができる。

電極触子の位置調整の調整量は前述の通り、
r₁−ｌ／r₂だけ縮小されるが、r₁は数10mm、ｌは数 mmであるから、r₂を適当に選ぶことによりこの縮
小比率は任意の価に設定できる。実際には、この
価は数分の１から10分の１程度が適当である。

これは前記のようにr₂＜r₁の場合でも成立する
が、r₁−ｌ＝r₂の場合は縮少比率が１となる。

●発明の効果 以上説明した通り、本発明によれば、位置検出
器に必要な三つの機能の内、スタイラスの触子の
位置調整機能としてスタイラス保持部材を僅かに
傾けることで微動調整が可能である。さらに、本
発明によれば、電極触子の位置の復元機能と調整
機能が一箇所に集約され、位置検出器の構成およ
び取扱いの簡便化を実現することができるほか、
製造や取付け等の作業を含めて原価を低下させる
ことができ、回路部分を収納するスペースの余裕
をもたらす利点も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は被加工物の基準面または端面の位置検
出を行なうための位置検出器の動作を説明するた
めの図式図、第２図ａは従来の位置検出器の断面
図、第２図ｂは円板および回転曲面体の平面図、
第３図は円板、回転曲面体、電極端子およびスタ
イラスの側面図、第４図は接触位置検出回路の一
例を示すブロツク図、第５図は本発明による位置
検出器の断面図、第６図は第５図に示す装置の幾
何学的な構成を説明するための図式図である。 １１……電極触子、１２……スタイラス、１３
……シヤンク、１４……工作機械、１５……テー
ブル、１６……検出回路、１７……被加工物、１
８……スタイラスを保持する保持部材を納めるハ
ウジング、１９……第１の保持部材、２０……回
転曲面体、２１……第２の保持部材、２２……バ
ネ、２３……中継板、２４……円筒部材、２５…
…調整ネジ、２６……固定部材、２７……固定ネ
ジ、３０……コネクタ、３１，３２……コネクタ
からのリード線、３６……テーブルからのリード
線、３７……増幅器、３８……リレー、３８′…
…励磁巻線、３９……電源、４０……報知装置、
４１……カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導電性球体から成る電極触子が、スタイラス
   を介してハウジング内の圧接されている第１およ
   び第２の保持部材により保持され、第２の保持部
   材は上記電極触子と同心球面をなし、第１の保持
   部材が上記同心球面と線接触するように構成され
   た位置検出器において、上記第２の保持部材の上
   記同心球面と対向する側の面が上記同心球面と異
   なる曲率半径を有し、円筒部材によつて支持さ
   れ、上記円筒部材は水平方向に可動であり、複数
   個の調整ネジによつて調整されることを特徴とす
   る位置検出器。