JPH0316003Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、３次元空間内に置かれた物体表面
の位置を接触針により検出する位置検出器に関す
るもので、例えば工作機械の回転工具軸に装着さ
れてワークの加工寸法を測定する際等に使用され
る位置検出器に関するものである。

この種位置検出器は、第１図に示すように、工
作機械の工具ホルダ５等に装着されるハウジング
１と、このハウジングから延びる接触針２とを有
しており、ハウジング１内に装着されたバネによ
り接触針２の先端３が所定の安定位置に弾性的に
保持されており、該先端３がワーク７に接触した
際のハウジング１と接触針２との相対変位を検出
することにより、接触針と被測定物との接触を電
気的に検出する構造を有している。

接触針２の変位を電気的に検出する手段とし
て、ハウジング１に固定された固定極板と接触針
２に固定された可動極板との間の静電容量の変化
を検出するものが知られている（例えば特開昭58
−5601号）。この静電容量による検出手段を採用
した場合には、可動極板、即ち接触針２の1/100
ミクロン程度の変位も検出することが可能で高い
検出精度が得られるが、接触針が被測定物に接触
していない安定位置にあるときの極板間隔のバラ
ツキが検出精度や検出信号レベルを大きく変動さ
せるという問題がある。

即ち、極板間隔と静電容量との間係は第２図に
示す如くであり、極板間隔がＡであるときは極板
間隔の変動による静電容量の変位が大きくて検出
精度を高くできるが、極板間隔がＢとなると検出
精度は大きく低下し、また、検出信号レベルもａ
からｂへと大きく変動してしまう。

この種位置検出器を第１図に示すように回転工
具軸６に装着して使用する場合、計測中に回転工
具軸６が回動しても測定に支障を生じないように
するには、接触針２の先端３を回転工具軸６の軸
線上に正確に位置させる必要がある。この先端の
位置精度をハウジング１や接触針２の加工精度で
達成することは極めて困難であり、実際には調整
ネジ等を用いて接触針２の安定位置を調整するこ
とにより、先端３の位置精度を出してやらねばな
らない。ところがこのような調整を行うと、接触
針２側に設けた極板の位置も変動し、前述したよ
うに静電容量による検出精度や検出信号レベルが
変動してしまう結果となる。

この考案は、静電容量の変化により検出針の変
位を検出するようにした位置検出器の上述した問
題点を解決する為になされたものであり、接触針
の安定位置をどのように調整しても静電容量検出
用の極板間隔が一定の最適間隔に保たれる構造の
位置検出器を提供することを目的とするものであ
る。

図示実施例の符号により説明すれば、本考案の
位置検出器は、ハウジング１の底板２０の周縁部
に突出する位置調整可能な脚部材１９…１９に弾
圧されて安定位置に保持された基部１７より延び
る接触針２の先端３を被測定物７に当接させて接
触針２の安定位置からの変位を極板間の静電容量
の変化により検出する位置測定用の検出器におい
て、ハウジング１の軸線方向に摺動可能かつ先端
が前記接触針の基部１７の裏面側に弾圧されてい
る直動杆１６が設けられており、この直動杆には
該直動杆１６と固定する為のセツトスクリユ３２
を有する可動極板３０が摺動可能に装着されると
共にハウジング１には可動極板３０と薄い絶縁板
２９を介して対向する固定極板２８が装着されて
おり、可動極板３０を固定極板２８に向けて付勢
する位置設定バネ３１が設けられているものであ
る。即ち脚部材１９…１９の位置を調整して接触
針２の安定位置を調整した後セツトスクリユ３２
で可動極板３０を直動杆１６に固定することによ
り、極板２８，３０の間隔が絶縁板２９の厚さに
より決定される所定間隔に設定されるようにした
ものである。

以下、第３図および第４図に示す実施例に基づ
いて詳述する。第３図はハウジング１の断面を示
したもので、ハウジング１は、ヘツド部１ａ、中
間部１ｂおよびシヤンク部１ｃよりなり、これら
はネジ部８，９により相互に締着されて一体化さ
れている。１０は中間ハウジング１ｂに嵌装され
たインナーハウジング、１１はインナーハウジン
グ１０の外周に嵌装されたスナツプリング、１２
はバネ受板、１３は中間ハウジング１ｂの内径に
嵌装されたスナツプリング、１４はスナツプリン
グ１１とバネ受板１２との間に介装された圧縮コ
イルバネであり、該コイルバネ１４の付勢力によ
つてインナーハウジング１０およびバネ受板１２
が中間ハウジング１ｂ内に係着されている。イン
ナーハウジング１０には、その中心にハウジング
１の軸線方向の貫通孔１５が設けられており、こ
の貫通孔１５に直動杆１６が摺動自在に挿通され
ている。

１７は接触針２の円板状の基部、１８は基部１
７の周縁部と中間ハウジング１ｂとの間に介装さ
れた圧縮コイルバネ、１９はヘツド側ハウジング
１ａの底板２０の周縁部に突出している脚部材で
ある。脚部材１９は、第４図に示すように、接触
針２を中心とする正三角形の各頂点位置に設けら
れており、円板状の基部１７には、これらの脚部
材１９と係合するＶ溝２１が設けられている。接
触針２は、コイルバネ１８の付勢力によつて脚部
材１９に圧接されて３点支持された状態で安定位
置に保持されている。２２はヘツド側ハウジング
１ａの底板２０に植立されたコイルバネであり、
このコイルバネ２２は接触針の基部１７に設けた
貫通孔２３に嵌挿されて接触針２の回動を弾性的
に抑える作用をなしている。

脚部材１９は、それぞれヘツド側ハウジング１
ａに螺着して設けられており、これを回動させる
ことによつてその突出高さを調整できるようにな
つている。更に各脚部材の螺着部分には、これを
横方向から押圧するセツトスクリユ２４が設けら
れて所定高さに設定された脚部材１９の回動を固
定する構造となつている。第４図に示すように本
実施例では、３個の脚部材１９が円板状の基部１
７に三角形状に配置したＶ溝２１にそれぞれ係合
して基部１７の位置決めを行うようになつている
ので、脚部材１９の位置に誤差が生じても接触針
２のわずかな偏心移動ないし回動によつて当該誤
差が吸収されて脚部材１９とＶ溝２１との係合が
確実に行われ、安定位置における接触針２の高精
度の復元性を保障している。

直動杆１６の先端は、その基部２５とバネ受板
１２との間に介装された圧縮コイルバネ２６の付
勢力によつて接触針の基部１７の裏面側より圧接
されている。前記インナーハウジング１０には、
絶縁体２７を介して円板状の固定極板２８が固着
されており、この固定極板２８は、薄い雲母等か
らなる絶縁板２９を挟んで可動極板３０と対向し
ている。

可動極板３０は、直動杆１６に摺動自在に嵌装
されており、バネ受板１２との間に介装された圧
縮コイルバネ３１により固定極板２８に向けて付
勢されている。そしてこの可動極板３０には、こ
れを直動杆１６に固定する為のセツトスクリユ３
２が設けられており、中間ハウジング１ｂにはこ
のセツトスクリユ３２を回動させる為のドライバ
挿通孔３３が設けられている。３４はドライバ挿
通孔３３をふさいでいる着脱自在なゴムキヤツプ
である。

以上の構成において、セツトスクリユ３２を緩
めた状態としておけば、可動極板３０は絶縁板２
９を挟んで固定極板２８と密着された状態となる
から、絶縁板２９の厚さを所望の極板間隔となる
ように正確に仕上ておく。この状態で、ハウジン
グ１のシヤンク４を回転軸に装着し、該回転軸を
回転させながら接触針２の先端が正確に回転軸線
上に位置するように脚部材１９の高さを調節し、
セツトスクリユ２４で脚部材の位置を固定する。
次いでドライバ挿通孔３３からドライバを差し込
んでセツトスクリユ３２により可動極板３０を直
動杆１６に固定してやれば、極板２８と３０の間
隔は絶縁板２９の厚さで決定される所望の値に正
確に設定されることとなる。

接触針２の先端３がワーク７と接触すれば、接
触針２はバネ１８の付勢力に抗して軸線方向に移
動させられるか、あるいは第３図に想像線で示す
ように傾動させられる。いずれの場合にもこの接
触針２の変位が直動杆１６をバネ２６の付勢力に
抗して軸線方向に移動させるから、セツトスクリ
ユ３２で直動杆１６に固定された可動極板３０は
固定極板２８から離隔し、これが両極板２８，３
０間の静電容量の変化として図示しない測定装置
により電気的に検出され、接触針２とワーク７と
の接触が検知される。前述したようにこの静電容
量による検出によれば、直動杆１６の1/100ミク
ロン程度の変位をも検出することができるから、
接触針２とワーク７との接触を極めて高い精度で
検出することができる。

以上説明した本考案の構成によれば、接触針２
を調整してその安定位置をどのように設定して
も、当該安定位置における極板間隔を一定に設定
することができるから、静電容量の検出レベルを
所望のレベルに維持することが可能であり、常に
高精度な検出を行うことができるばかりでなく、
装置の加工精度もそれほど高くする必要がなくな
るので、装置をより安価に提供することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は位置検出器の使用状態を例示する側面
図、第２図は静電容量型の検出器における極板間
隔と静電容量の関係を示した図である。第３図お
よび第４図は本考案の一実施例を示した図で、第
３図は要部の断面図、第４図は接触針の正面図で
ある。 図中、１はハウジング、２は接触針、３は接触
針の先端、４はシヤンク、６は回転工具軸、７は
ワーク、１０はインナーハウジング、１２はバネ
受板、１６は直動杆、１７は接触針の基部、１８
は圧縮コイルバネ、１９は脚部材、２０はハウジ
ングの底板、２１はＶ溝、２６は圧縮コイルバ
ネ、２７は絶縁体、２８は固定極板、２９は絶縁
板、３０は可動極板、３１は圧縮コイルバネ、３
２はセツトスクリユ、３３はドライバ挿通孔であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ハウジングの底板周縁部に突出する位置調整可
   能な脚部材に弾圧されて安定位置に保持された基
   部より延びる接触針の先端を被測定物に当接させ
   て該接触針の安定位置からの変位を極板間の静電
   容量の変化により検出する位置測定用の検出器に
   おいて、ハウジングの軸線方向に摺動可能かつ先
   端が前記接触針の基部の裏面側に弾圧されている
   直動杆が設けられており、この直動杆には該直動
   杆と固定する為のセツトスクリユを有する可動極
   板が摺動可能に装着されると共にハウジングには
   前記可動極板と薄い絶縁板を介して対向する固定
   極板が装着されており、前記可動極板を固定極板
   に向けて付勢する位置設定バネが設けられてい
   る、位置検出器。