JPH0351689Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、測定装置として使用されるタツチセ
ンサーに関するものである。

更に詳しくは、既に加工された製品の加工精度
を調べたり、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
機械に使用されるタツチセンサーであつて、例え
ば後者にあつては非使用時には該マシニングセン
タの工具マガジンに収納され加工前おるいは加工
後必要に応じてマニピユレータにより掴み出して
主軸（スピンドル）に装着し、主軸台を適宜移動
させながら接触子を直接に非加工物に当てて加工
位置、例えば加工端面までの距離、加工穴径等を
検出して制御装置に検知信号を供給するためのタ
ツチセンサーに関するものである。

従来からこの種タツチセンサーは種々提案され
ている。その代表的な構造としてはセンサーロツ
ドを単にばね手段で定位置に保持し、センサーロ
ツドが被加工物に衝当したときは、上記ばね手段
に抗してセンサーロツドの変位し、この変位信号
を感知装置で検出するようにしたものである。

このように、センサーロツドを単にばね手段で
保持するだけではセンサーロツドの正確な変位作
動が困難であり、従つて被加工物に対する正確な
加工位置を検出することが困難である。

従つて本考案の第１の目的はセンサーロツドを
その保持ケーシングに極めて正確に芯出しされた
状態で定位置に保持すると共に、センサーロツド
が被加工物に衝当したとき敏感に且つ正確に変位
して、被加工物の加工位置を正確に検出すること
にある。

そして本考案の第２の目的とするところは、セ
ンサーロツドが被加工物に衝当する際の衝撃を緩
和してセンサーの折損、破損等を防止することが
できると共に、被加工物が電導体、非電導のいず
れにも適用可能であり、しかも当該センサーの装
着操作が容易に行えるタツチセンサーを提供する
にある。

上記の目的を達成するために本考案に係るタツ
チセンサーは、軸方向に軸方向に先絞りテーパ状
軸穴部９を有するケーシング５をホルダー１に一
体的に設け、該軸穴部内壁に球面接触する球状枢
軸部材１２を押圧ばね１４に押圧支持させてケー
シング内に設け、先端部に接触子１１を設けたセ
ンサーロツド１０を、上記球状枢軸部材を貫通し
て、且つ部材内部に設けたスライドボールベアリ
ング１３を介して軸方向にスライド可能にケーシ
ング内から外部に突出するように設け、ケーシン
グ内において上記センサーロツドの後端部にフラ
ンジ１６を一体的に設け、このフランジの周縁の
導電性突起部１７をロツド押圧用ばね１８の付勢
力によつてケーシング側に設けられた少なくとも
３個の感知用端子２２に押接せしめてなる構成を
採用するものである。

以下本考案の一実施例を図面に基づいて説明す
ると、第１図において１はホルダーで、マシニン
グセンタ（図示省略）の主軸Ａに着脱自在に嵌着
されるテーパシヤンク部２とマニピユレータ用把
持溝３ａを有する中央フランジ部３とこのフラン
ジ３前端より突設された筒状部４とで構成されて
いる。５は筒状ケーシングで、その後端段部５ａ
を筒状部４の先端部に嵌合させてボルト６で締結
させることによりホルダー１に対し一体的且つ同
軸上に連結されている。このケーシング５はその
軸方向に沿つて連設された前部径小穴部７及び後
部径大穴部８を有すると共に、前部径小穴部７の
前端部に先絞りテーパ状軸穴部９を備えている。
１０はケーシング５内にその中心軸線に沿つて配
置されたセンサーロツドで、上記テーパ状軸穴部
９より突出してその先端に球形その他適当形状の
接触子１１を備えている。このセンサーロツド１
０の中間部が球状枢軸部材１２を貫通し、且つ該
部材内に設けたスライドボールベアリング１３を
介して該ロツド１０は軸方向にスライド可能に支
持されている。この球状枢軸部材１２は枢軸部材
押圧用の截頭円錐形状コイルばね１４の付勢力に
よつて常に先絞りテーパ状軸穴部９の内壁に球面
接触しており、従つて該接触面に沿つて揺転自在
であると共に、該コイルばね１４によつて常時同
軸上に復帰するよう押圧支持されている。尚、こ
のコイルばね１４はその径大端側を径小穴部７壁
面に取着されたストツパリング１５により係止さ
せ、径小端側を枢軸部材１２に嵌合当接せしめて
いる。また、上記センサーロツド１０の後端部に
はフランジ１６が一体的に設けられ、このフラン
ジ１６の前面周縁部に突起部１７が一体的に形成
されている。１８はセンサーロツド１０をその軸
方向に沿つて前方へ付勢せしめるロツド押圧用コ
イルばねで、その一端部はセンサーロツド１０の
後端部に外嵌合されてフランジ１６の付根部分に
喰い込ませてあり、また他端部は、ホルダー１の
筒状部４内にこれと同心的に配置され且つボルト
１９により該筒状部４に取着されたところのスリ
ーブ２０に内嵌合されて筒状部４の内側に喰い込
ませてあり、従つてこのコイルばね１８によりセ
ンサーロツド１０はそれ自体ケーシング５と同一
の軸線上に位置保持された状態で前方へ押圧付勢
され、従つてまた、該ロツド１０と一体を成して
いるフランジ１６の突起部１７は、ケーシング５
における径小穴部７と径大穴部８とに中間段部２
１に配設されている複数個の感知用端子２２…に
押圧支持されている。これらの感知用端子２２…
は上記中間段部２１に取着されたベークライト等
よりなるリング状絶縁体２３にその円周方向に一
定間隔を置いて植設されていて、通常時に上記突
起部１７はこれら感知用端子２２…の全部に同時
に接触することができ、またまたセンサーロツド
１０が球状枢軸部材１２のテーパ状軸穴部９への
押接部を支点として揺動したりあるいは該ロツド
１０がばね１８による押圧方向と逆方向に押動さ
れると、突起部１７は感知用端子２２…の一部を
接触するかあるいはそれらの全部と非接触状態と
なるようにしてある。尚、感知用端子２２は少な
くとも３個設けることが望ましい。

２４はホルダー１の筒状部４にその軸方向と直
角に突設された中空状支持杆、２５はこの支持杆
２４の先端部にこれと直角に連結されて後方に突
出している中空状のホルダー側支持片、また２６
はこの支持片２５と対向する主軸台Ｂの所要位置
に取着された中空状の主軸台側支持片であり、上
記支持杆２４は第３図に示すように筒状部４に突
設された横穴２７に嵌合されて止ねじ２８により
固定され、またホルダー側支持片２５は支持杆２
４に嵌装されて止ねじ２９により該支持杆２４先
端部に固定されている。そして主軸台側支持片２
６の先端部には感知装置としてのインダクシヨン
トレンス３０を構成するための一次巻線３１が、
またホルダー側支持片２５の先端部には同トラン
ス３０を構成する二次巻線３２がそれぞれ配備さ
れていて、第４図に示すように一次巻線３１はコ
ード３３，３３を介して電源３４及びマシニング
センタの制御装置３５に直列に接続されて一次側
回路を構成し、また二次巻線３２はその両端部及
び中間部がコード３６，３６，３６を介して前記
ケーシング５内の３個の感知用端子２２，２２，
２２にそれぞれ接続されて二次側回路を構成して
いる。この二次側回路における接続用コード３
６，３６，３６は第１図に示すように束の状態で
ホルダー側支持片２５及び支持杆２４のそれぞれ
の内部空洞２５ａ，２４ａを通つて筒状部４の横
穴２７奥部に至りそこから更に縦穴３７を通り抜
けてスリーブ２０外周の環状溝２０ａに入りそこ
でそれぞれ分岐して該端子２２に接続されるに至
つている。

尚、図中３８はホルダー１の筒状部４に螺設さ
れたセンサーロツド心出し調整用ねじで、センサ
ーロツド１０の中心軸線がホルダー１のそれに対
してズレているようなときにこのねじ３８を締め
込むことにより筒状部４に嵌合されているケーシ
ング５を適宜偏心させながらセンサーロツド１０
の軸線をホルダー１のそれに合致させるようにし
ている。３９は可撓性を有する例えばゴム製のダ
イスカバーで、ケーシング５先端に被着してセン
サー内部へのゴミ等の侵入防止をはかつつたもの
である。また、センサーロツド１０はその長さを
適宜変更できるようにその中途箇所に継手、例え
ばねじ継手部４０を設けて、この継手部４０から
接触子１１に至る部分１０ａを他の種々の長さの
ものと取り替えできるようにしている。更に上記
ホルダー１、ケーシング５、センサーロツド１
０、球状枢軸部１２、ベアリング１３はそれぞれ
導電性材料で形成してある。

次に、上述のような構成よりなるタツチセンサ
ーの操作について説明すると、例えば被加工物Ｗ
にタツプ加工を行う場合において先にドリルで穿
つた下穴Ｈにタツプと通す作業を行うにあたり予
めその下穴Ｈの正確な位置を検出するようなと
き、先ずホルダー１をマシニングセンタの主軸Ａ
に嵌着し、主軸台Ｂを上下、左右又は前後に移動
しながら、センサーロツド１０先端の接触子１１
を被加工物Ｗの下穴Ｈ内壁面に衝当させる。この
接触子１１が下穴Ｈの内壁面に衝当すると、その
瞬間に微小ではあるが、センサーロツド１０が球
状枢軸部１４のテーパ状軸穴部９に対する押接部
と支点をして揺転し、それによりそれまで垂直姿
勢を保持して電導性突起部１７を３個の感知用端
子２２，２２，２２全部に押接していたフランジ
１６が傾転してその垂直姿勢を崩し、３個の感知
用端子２２，２２，２２のうちのいずれかが該フ
ランジ１６の突起部１７から離間されることにな
る。尚、接触子１１が下穴Ｈの内壁面に衝当しな
い状態、従つてセンサーロツド１０の上記揺転お
よびフランジ１６の傾転が生じてない時には前述
のようにフランジ１６がばね１８にて端子２２側
に押圧されていることにより各端子２２はいずれ
もフランジ１６の突起部１７に接し、この端子２
２と突起部１７とからなる一種のスイツチがオン
し、第４図に示すインダクシヨントランス３０の
二次側回路が閉成された状態にあり、従つて電源
３４によつて一次巻線３１に電流が流れると、周
知のように相互誘導によつて二次側回路に一次巻
線３１を二次巻線３２の巻線比によつて決まる二
次電流が流れる。又、一次側回路には上記二次側
回路が閉成されている限り一定の一次電流が流れ
る。しかし、上記のように接触子１１が下穴Ｈの
内壁面に衝当することによつてフランジ１６の傾
転が生じて３個の端子２２，２２，２２のうちの
いずれか、もしくは全部が突起部１７から離間さ
れると、二次側回路の一部又は全部が開放されて
二次側回路のインピーダンスが変化し、この変化
によつて一次巻線３１のインピーダンスも可変さ
れ、このために一次電流の電流値が変化する。こ
の一次電流の変化をマシニングセンタの制御装置
３５において読取りそこから例えば主軸台Ｂの駆
動装置に停止信号を発して主軸台Ｂを停止させ、
こうして加工位置の検出を行う。またこの場合に
おいて、接触子１１が被加工物Ｗに衝当して制御
装置より駆動装置に主軸台停止命令が発せられて
も、主軸台Ｂは瞬間に停止できえず、多少なりと
もオーバーランしてしまう。このようなとき、セ
ンサーロツドが剛体支持構造であればロツド自体
に過大なトルク、圧縮荷重が作用して変形し、破
損や折損を生ずることになるのであるが、本考案
に係るタツチセンサーではセンサーロツド１０が
軸方向に移動可能にして且つこれに直交する方向
に揺動可能であるから、センサーロツド１０は変
形を生ずる以前にいわゆる逃げの態勢をとること
ができる。すなわち、接触子１１が軸方向と直交
する下向きの荷重を受けると、センサーロツド１
０はコイルばね１８に抗して球状枢軸部１４のテ
ーパ状軸穴部９に対する押接部を中心に時計廻り
に揺動し、また接触子１１が軸方向の荷重を受け
ると該ロツド１０はコイルばね１８に抗して軸方
向に後退する。而して位置検出終了後、タツチセ
ンサーを被加工物Ｗから引き離すと、センサーロ
ツド１０はコイルばね１８の復元力により元の正
規の位置に復帰する。

したがって本考案によれば、センサーロツド先
端部の接触子が対象物に当接することによつて、
センサーロツド後端部のフランジ周縁部が、ロツ
ド押圧用ばねの付勢力に抗してケーシング側の少
なくとも３個の感知用端子のいずれかまたは全部
と離間し、この離間信号を感知用端子によつて外
部に取り出すようにしたものであるから、測定し
ようとする対象物が導電体であるか非導電体であ
るかに関係なく測定することができる。

また本考案によれば、球状枢軸部材に軸方向に
スライド可能に嵌挿されたセンサーロツドが対象
物に当接し軸方向の荷重を受けると該センサーロ
ツドはロツド押圧用ばねに抗して軸方向に後退
し、また軸方向と交叉する方向の荷重を受けると
球状枢軸部材のテーパ状軸穴部内壁に対する押接
部を支点として揺転し、対象物との衝当時に過負
荷に対し逃げの態勢をとることができて、接触
子、センサーロツドまたはこれに関連する部材の
破損、折損等を防止することができる。

特に本考案の最大の特徴とする点は、センサー
ロツドを球状枢軸部材に軸方向にスライド可能に
嵌挿するに当たつて両者間にスライドボールベア
リングを介装したことである。即ちセンサーロツ
ドを単に上記枢軸部材にスライド可能に嵌挿する
だけであるならば、該枢軸部材にロツド嵌挿用の
貫通孔を設けるだけでよいが、これだけではセン
サーロツドが自在にスライドするための嵌合余裕
を上記貫通孔に設けなければならず、この嵌合余
裕がセンサーロツドを正確に同軸上に維持しない
誤差として表れる。これに対し本考案のように上
記貫通孔にスライドボールベアリングを介装し、
該ベアリングに支持させてセンサーロツドを軸方
にスライドさせるようにすることによつて理論的
には上記貫通孔に嵌合余裕を設ける必要なく、セ
ンサーロツドをミクロン単位の正確さで同軸上に
維持させることができる。

したがつて本考案によれば、センサーロツドを
軸方向及びこれに直交する方向に大幅に変位させ
ることができるにもかかわらず、常に極めて正確
にケーシングと同軸上に復帰させることができ、
繰返し精密に測定することができる利点がある。

なお本考案の実施例によれば上記感知用端子に
つながれる感知装置として、電源に接続される一
次巻線と端子に接続される二次巻線とからなるイ
ンダクシヨントランスを採用してなるため、一次
巻線を上記感知用端子に接続し、二次巻線を例え
ばマシニングセンタの制御装置に接続して、接触
子の被加工物への衝当によりセンサーロツドを枢
動させると共にフランジを傾転させ、該フランジ
の周縁部と各端子とからなるスイツチの一部又は
全部を切り離させそれによる相互リアクタンスの
変化を検知するようにすれば、マシニングセンタ
に適用する場合において回転体であるホルダー側
と固定体である主軸台側との間にインダクシヨン
トランスを介設していることにより、本考案に係
るタツチセンサーの装着にあたつて両者間の接続
操作に人手を要することがなくマニピユレータに
よつてセンサーの装着操作と同時に自動的に行え
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案タツチセンサーの一実施例を示
す一部断面正面図、第２図は第１図の−線断
面図、第３図は第１図の−線断面図、第４図
は第１図のインダクシヨントランスの部分を示す
電気回路図である。 １……ホルダー、５……ケーシング、９……テ
ーパ状軸穴部、１０……センサーロツド、１１…
…接触子、１２……球状枢軸部材、１３……スラ
イドボールベアリング、１４……枢軸部材押圧用
ばね、１６……フランジ、１７……フランジ周縁
の導電性突起部、１８……ロツド押圧用ばね、２
２……感知用端子、３０……インダクシヨントラ
ンス、３１……一次巻線、３２……二次巻線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 軸方向に先絞りテーパ状軸穴部９を有するケ
   ーシング５をホルダー１に一体的に設け、該軸
   穴部内壁に球面接触する球状枢軸部材１２を押
   圧ばね１４に押圧支持させてケーシング内に設
   け、先端部に接触子１１を設けたセンサーロツ
   ド１０を、上記球状枢軸部材を貫通して、且つ
   該部材内部に設けたスライドボールベアリング
   １３を介して軸方向にスライド可能にケーシン
   グ内から外部に突出するように設け、ケーシン
   グ内において上記センサーロツドの後端部にフ
   ランジ１６を一体的に設け、このフランジ周縁
   の導電性突起部１７をロツド押圧用ばね１８の
   付勢力によつてケーシング側に設けられた少な
   くとも３個の感知用端子２２に押接せしめてな
   るタツチセンサー。 ２ 上記感知用端子につながれる感知装置は、電
   源に接続される一次巻線と前記端子に接続され
   る二次巻線とを備えたインダクシヨントランス
   よりなる実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   タツチセンサー。