JPH0351690Y2 - - 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、既に加工されて製品の加工精度
を調べたり、マシニングセンタとして知られてい
る自動車工具交換装置（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
えば後者にあつて非使用時には該マシニングセン
タの工具がマガジンに収納され加工前あるいは加
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被加工物に当てて加
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。

従って本考案の第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、ホルダー１に一体的に設けたケー
シング４内に、スライドボールベアリング１１に
よりプランジヤー１０を軸方向に移動自在に支持
させると共に、プランジヤー押圧用ばね２１に付
勢されてプランジヤー１０とセンサーロツド１２
とを球継手部Ｘを介して同軸上に配置し、センサ
ーロツドの先端部に設けた接触子１４をケーシン
グ４の先端開口部より突出せしめると共に、該ロ
ツドの後端部に設けたフランジ１５の導電性突起
部１６を上記プランジヤー押圧用ばね２１の付勢
力により、ケーシング側に設けた少なくとの３個
の感知用端子２３に押接せしめてなる構成を採用
するものである。

以上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（図
示省略）により把持される把持部３とから成る。
４はホルダー１に対し一体的且つ同一軸線上に連
設された筒状ケーシングで、ホルダー１の把持部
３と一体に形成された後部筒状体５と、先絞り状
の前部筒状体６と、これら後部及び前部筒状体
５，６間に介装された筒状支持部材７とから成
り、前部筒状体６はボルト８により支持部材７と
一体的に連結され、この支持部材ななボルト９に
より後部筒体５に一体的に連結され、従つてこれ
ら後部筒状体５、支持部材７及び前部筒状体６は
同一軸線上に互いに連結固定されている。１０は
ケーシング４内の支持部材７をその軸線方向に貫
通していてスライドボールベアリング１１，１１
により軸方向移動可能に支持されたプランジヤー
であり、１２はセンサーロツドで、ケーシング４
の前部筒状体６内にプランジヤー１０と対向して
同一軸線上に配置されると共に該筒状体６先端の
開口部１３を通り抜けてその外方に突出してい
る。このセンサーロツド１２はその外方突出端に
球形その他適当形状の接触子１４を備えており、
またセンサーロツド１２の後端部にはフランジ１
５が一体的に設けられ、このフランジ１５の前面
周縁部に突起部１６が一体的に形成されている。
更にセンサーロツド１２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１７を設けて、この継手部１７から接触子１４
に至る部分１２ａを他の適当な長さのものと取り
替えできるようにしている。上記プランジヤー１
０とセンサーロツド１２の対向端部、つまりプラ
ンジヤー１０の前端及びセンサーロツド１２の後
端にはテーパ状凹部１８及び１９が形成され、こ
れらのテーパ状凹部１８，１９間に球体２０が嵌
合され、これらのテーパ状凹部１８，１９と球体
２０とで球継手部Ｘが構成される。２１はプラン
ジヤー押圧用コイルばねで、プランジヤー１０内
に嵌挿されていてその一端は該プランジヤー１０
の内奥端で支持され、他端は支持部材７の後端に
固定された端板２２の凹陥部２２ａで支持されて
いる。このコイルばね２１の付勢力により球継手
部Ｘを介してセンサーロツド１２にを前方へ押圧
すると共にフランジ１５の突起部１６をケーシン
グ４側の導電性感知用端子２３に押圧支持せしめ
ている。第２図に示すように感知用端子２３は前
部筒状体６内壁の段部６ａにボルト２４で取着さ
れたベークライト等よりなるリング状絶縁体２５
にその円周方向に一定間隔をおいて３個以上複数
個植設されていて、通常時には上記突起部１６は
これらの端子２３…の全部に同時に接触するよう
になつているが、センサーロツド１２が球継手部
Ｘを中心に揺動したり又は該ロツド１２がコイル
ばね２１の付勢力に抗して軸方向荷重を受ける
と、この突起部１６は端子２３…の一部分と接触
するか又はそれらの全部と離間するようになつて
いる。尚、球継手部Ｘは前述のようにプランジヤ
ー１０とセンサーロツド１２の対向端部にテーパ
状凹部１８，１９を設けてその間に球体２０を介
在させてなるものであるが、第３図イに例示する
球継手部X′のようにプランジヤー１０側にのみ
テーパ状凹部１８′を設けセンサーロツド１２側
に球体部２０′を一体的に設けたもの、あるいは
第３図ロに例示する球継手部X″のようにプラン
ジヤー１０側に球体部２０′を一体的に設けセン
サーロツド１２側にテーパ状凹部１９′を設けた
ものであつてもよく、このような球継手部X′，
X″であれば部品点数が少なくなるためそれだけ
廉価に製造できる利点がある。また、球継手部Ｘ
はできるだけフランジ１５に中心に位置させるの
が望ましい。何故ならば、球継手部Ｘがフランジ
１５の中心位置又はその近傍に存在する場合には
センサーロツド１２が枢動する際のフランジ１５
の傾転角度が多少大きくても任意の感知用端子２
３に押圧接触する突起部１６所要部の該端子２３
に対する直径方向の変位は小さくても何ら支障は
ないが、球継手部Ｘがフランジ１５の中心位置か
ら離隔するに従つて上記の変位が大きくなりそれ
がためにフランジ１５の元の正常位置への復帰に
時間がかかると共に端子２３に対する突起部１６
の脱落を防止すべく双方の対接面を広くとらなけ
ればならない等の不都合を来たすからである。

２６はケーシング４の後部筒状部５にその軸方
向と直角に突出するように取着された中空状支持
杆、２７はこの支持杆２６の先端部にこれと直角
に連結されて主軸台Ｂの端面に対向するように突
設された中空状のケーシング側支持片、２８はこ
の支持片２７に対向する主軸台Ｂ側の所要位置に
取着された主軸台側支持片である。そして主軸台
側支持片２８の先端部には感知手段としてのイン
ダクシヨントランス２９を構成するための一次巻
線３０が、またケーシング側支持片２７の先端部
には同トランス２９を構成する二次巻線３１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３０はコード３２，３２を介して電源３３及
びマシニングセンタの制御装置３４に直列に接続
されて一次側回路を構成し、また二次巻線３１は
その両端部及び中間部がコード３５，３５，３５
を介してケーシング４内の３個の感知用端子２
３，２３，２３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３５，３５，３５は第１図に示すように束
の状態でケーシング側支持片２７及び支持杆２６
のそれぞれの内部空洞２７ａ，２６ａを通つてケ
ーシング４の後部筒状体５内に入りそこでそれぞ
れ分岐されて各端子２３に接続されている。

図中３６は、後部筒状体５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１
２の中心軸線がホルダー１のそれに対しズレてい
るようなときにこのねじ３６を締め込むことによ
りこの筒状体５に嵌合されている前部筒状体６を
適宜偏心させながらセンサーロツド１２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。
３７は可撓性を有する例えばゴム製のダイスカバ
ーで、前部筒状体６の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たものである。
尚、上記ホルダー１、ケーシング４、プランジヤ
ー１０、センサーロツド１２、球継手部Ｘ等はそ
れぞれ導電性材料で形成されている。

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にタツプを通す作業行を行うにあたり
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
の嵌着し、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１２先端の接触子１４
を被加工物Ｗの下穴内壁面に衝当させる。この接
触子１４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１２が球継
手部Ｘを中心に枢動し、それによりそれまで垂直
姿勢を保持して電導性突起部１６を３個の感知用
端子２３，２３，２３全部に押接せしめていたフ
ランジ１５が傾転してその垂直姿勢を崩し、３個
の端子２３，２３，２３のうちのいずれかが該フ
ランジ１５の突起部１６から離間されることにな
る。尚、接触子１４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１２の上記枢動お
よびフランジ１５の傾転が生じていない時には前
述のようにフランジ１５がばね２１にて端子２３
側に押圧されていることにより各端子２３はいず
れもフランジ１５の突起部１６によつてに接し、
この端子２３と突起部１６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２９の二次側回路が閉成された状態にあり、
従つて電源３３によつて一次巻線３０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３０と二次巻線３１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１４
が下穴Ｈの内壁面に衝当することによつてフラン
ジ１５の傾転が生じて３個の端子２３，２３，２
３のうちのいずれか、もしくは全部が突起部１６
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３０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ニシングセン
タの制御装置３４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１４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は瞬時に停止できえ
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１２が軸方向に移動可能にして且つこれ
に直交する方向に球継手部を中心として枢動可能
であるから、センサーロツド１２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１４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１２はコイル
ばね２１の付勢力に抗して球継手部Ｘを中心に時
計廻りに摺動し、また接触子１４が軸方向に荷重
を受けると該ロツド１２はコイルばね２１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から引き離と、センサ
ーロツド１２はコイルばね２１の復元力により正
規の位置に復帰することができる。

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、プラ
ンジヤー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
は全部を離間し、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る。

また本考案によれば、球継手部を介してプラン
ジヤー同軸に、且つ軸方向にスライド自在に支持
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プランジヤー
押圧用ばねに抗して軸方向に後退し、また軸方向
に交叉する方向の荷重を受けると球継手部を中心
に枢動し、従つて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せできて、接触子、セ
ンサーロツド及び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、プランジ
ヤー押圧用ばねに付勢されてセンサーロツドをプ
ランジヤーに球継手部を介して同軸上に、且つ軸
方向に移動可能に配置するに当たつて、該プラン
ジヤーをスライドボールベアリングによつて軸方
向に移送自在にケーシングに支持させるようにし
たことである。即ちセンサーロツドをプランジヤ
ーによつて単に軸方向に移動可能に支持させるだ
けであるならば、ケーシングにプランジヤー嵌挿
用の貫通孔を設けるだけでよいが、これだけでは
プランジヤーが自在に移動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
がプランジヤー、従つて該プランジヤーによつて
同軸に規制されるセンサーロツドを正確に軸心上
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プランジ
ヤーを軸方向に移動させるよう支持することによ
つて理論的には上記貫通孔に嵌合余裕を設ける必
要がなく、プランジヤー、したがつてこれに支持
されるセンサーロツドをミクロン単位の正確さで
軸心上に維持させることができる。

したがつて本考案のよれば、センサーロツド軸
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
す縦断面図、第２図は第１図の−線断面図、
第３図イ，ロは球継手部の他の実施例を示す断面
説明図、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、４……筒状ケーシング、１０
……プランジヤー、１１……スライドボールベア
リング、１に……センサーロツド、１４……接触
子、１５……フランジ、１６……フランジ周縁の
導電性突起部、２１……プランジヤー押圧用コイ
ルばね、２３……感知用端子、２９……インダク
シヨントランス、３０……一次巻線、３１……二
次巻線、Ｘ……球継手部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ホルダー１に一体的に設けたケーシング４内
   に、スライドボールベアリング１１によりプラ
   ンジヤー１０を軸方向に移動自在に支持させる
   と共に、プランジヤー押圧ばね２１に付勢され
   てプランジヤー１０とセンサーロツド１２とを
   球継手部Ｘを介して同軸上に配置し、センサー
   ロツドの先端部に設けた接触子１４をケーシン
   グ４の先端開口部より突出せしめると共に、該
   ロツドの後端部に設けたフランジ部１５周縁の
   導電性突起部１６を上記プランジヤー押圧用ば
   ね２１の付勢力により、ケーシング側に設けた
   すくなくとも３個の感知用端子２３に押接せし
   めてなるタツチセンサー。 ２ 前記感知用端子２３につながれる感知装置
   が、電源に接続される一時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。 ３ 球継手部が、プランジヤー及びセンサーロツ
   ドの対向端部に付設したテーパ状凹部とこれら
   テーパ状凹部間に介在させた球体とで構成され
   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。 ４ 球継手部、がプランジヤーの端部に設けたテ
   ーパ状凹部とこれらに対向するセンサーロツド
   の端部に設けた球状部とで構成される実用新案
   登録請求の範囲第１項記載のタツチセンサー。 ５ 球継手部が、プランジヤーの端部に設けた球
   状部とこれに対向するセンサーロツドの端部に
   設けたテーパ状凹部とで構成される実用新案登
   録請求の範囲第１項記載のタツチセンサー。