JPH0419446Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はマシニングセンタや治具ボーラーある
いはフライス盤等の各種工作機械において被加工
物の基準面位置を精密に検出するのに使用される
工作機械用位置測定装置に関する。

この種位置測定装置は工作機械のスピンドルに
取付けてその先端に設けた接触子を被加工物の所
定の基準面に接触させることにより被加工物の座
表位置を検出するものであるが、従来にあつては
前後左右方向即ち水平Ｘ−Ｙ座標位置を検出する
装置と高さ方向即ち垂直Ｚ方向の座標位置を検出
する装置との２つの装置を使用する必要があり、
装置の取付け交換のために位置検出に時間を要し
且つ不経済であつた。

なお、特開昭53−82377号ではＸ−Ｙ−Ｚの三
次元座標位置を１つの測定器で検出するための探
針が提案されているが、この探針は触針ホルダと
中間部材とベース部材の各部材間にばね力を作用
させると共にこれら部材間に点接触でかつ軸対称
をなす座群を複数群介在させるという極めて複雑
な構造を有し、また非常に多数の部品を必要とす
る上、各部品の寸法を厳密みつに仕上げねばなら
ず、製作コスト面より実用性に乏しかつた。

本考案は上記状況に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは被加工物のＸ−Ｙ−Ｚの三
次元座標位置を極めて簡単な単一の装置にて高精
度で検出できる工作機械用位置測定装置を提供す
る点にある。

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は位置測定装置の縦断面構造を、第２図
は本体１の外観を、第３図は第２図の−断面
をそれぞれ示す。

本体１は中空部２を備えて中央部で径大となつ
た筒状に構成されており、一端側に開口３ａを有
すると共に、他端側には先端へ向かい径小となる
テーパ状で且つ先端が扁平化したシヤンク部４が
突設され、また開口３ａ側端部に開口３ａと同芯
の開口３ｂを備えたカバー部材５が外嵌螺合され
ている。中空部２は、開口３ａより主軸方向に連
続する略円筒形の摺動軸収容室２ａと、これに軸
方向が直交する大径円筒状部およびその内底より
凹陥する奥室部を有するダイヤルゲージ収容室２
ｂとから構成され、本体１の周面の一方向側にダ
イヤルゲージ収容部２ｂに対応する円形開口６ａ
とこれに連続して摺動軸収容室２ｂ側面側に対応
する長穴状開口６ｂを有している。しかしてダイ
ヤルゲージ収容室２ｂには円形表示面を備えたダ
イヤルゲージ７が収容されてボルト８にて固定さ
れると共に、この収容固定後に長穴状開口６ｂ位
置上に環状カバー部材９を外嵌固着してある。一
方、摺動軸収容室２ａにはスライドベアリング１
０を介して摺動軸１１が主軸方向に摺動自在に支
承されている。該摺動軸１１は、その一端が開口
３ａ，３ｂを挿通して外方へ突出しており、開口
３ａと３ｂの間に位置してフランジ部１１ａが一
体に設けてあり、本体１の開口３ａ側端部外面と
カバー部材５内面との間に配設されたコイルばね
１２にて上記フランジ部１１ａが押圧されて摺動
軸１１が外方側へ付勢されている。また、摺動軸
１１の内端面には長穴開口６ｂ方向へ突出する突
片１３がボルト１４を介して固着されており、該
突片１６にダイヤゲージ７の作動軸７ａの先端が
接当位置している。更に摺動軸１１の外方突出端
部１１ｂには、中空軸状の接触子１５が、その中
空部１５ａの内奥端と摺動軸１１の突出端部１１
ｂに設けた中空部１１ｃの内奥端との間で係止し
たコイルばね１６の引張り力により、同芯状に係
着されている。そして、この接触子１５は、先端
に球体１７が固着されると共に、外周がフランジ
状をなす基端部１５ｂを有しており、該基端部１
５ｂにおいて摺動軸１１の突出端部１１ｂの端面
１１ｄに対し軸方向に直行する平面で非嵌合状態
に接当し、該平面方向に摺動自在となつている。

上記構成の工作機械用位置測定装置を用いて被
加工物の座標位置を検出するには、まず第４図の
如く工作機械のスピンドル１８に本体１のシヤン
ク部４を接続して取り付ける。Ｚ方向の座標測定
を行うには、予めスピンドル１８の基準面位置か
らの間隔が既知である基準物体（例えば加工テー
ブル）の表面に接触子１５の先端を押当てる。こ
の時、摺動軸１１はコイルばね１２の付勢力に抗
して本体１内方向へ後退し、これに伴つてダイヤ
ルゲージ７の作動軸７ａが押込まれてダイヤルゲ
ージ７の指針がある値を表示する。次に被加工物
１９の上端面に接触子１５の先端を押当ててダイ
ヤルゲージ７の指針が上記表示値と一致するよう
に調整し、この時のスピンドルの下降距離を上記
基準物体における既知距離に比較してＺ座標位置
を求める。

一方、Ｘ−Ｙ方向の座標測定を行うには、まず
第５図Ａの如く接触子１５を指等で軽く押して若
干（例えば0.5mm程度）偏心させ、この状態でス
ピンドル１８を回転（例えば400〜6000r.p.m程
度）させる。これによつて本体１および摺動軸１
１が一体回転し、接触子１５も上記偏心状態のま
ま回転する。そして、この偏心して回転している
接触子１５を被加工物１９の端面に側方から近づ
けて接触させて徐々に押し付けていく。この時、
上記端面と接触子１５との接触は、接触子１５が
偏心回転しているために厳密にはスピンドル１８
の１回転ごとに１回の割合で間欠的になされてい
ることになる。この接触による圧力は上記端面に
対して本体１つまりスピンドル１８の回転軸心が
接近しつつあることから、接触子１５の偏心量を
減少させるように作用する。すなわち接触子１５
に対して求心作用を及ぼし、肉眼では接触子１５
の触れが次第に減少するように見える。そして、
押し付けの続行により、ある時点で第５図Ｂの如
く接触子１５の振れが認められなくなり、外観上
静止したように観測される。この振れが完全に消
えた位置は、上記回転軸心と端面との距離が接触
子１５の半径と一致した位置、つまり基準位置と
なるが、μｍ単位の触れの有無は肉眼では判定不
能である。しかるに、更に微細送りで押し付けて
いくと、第５図Ｃの如く接触子１５が急に一定方
向へスライドし、この動きは大きいために肉眼で
明確に視認できる。このスライドを始めた直前の
位置が上記の基準位置となり、従つて座標位置は
接触子１５の半径分を基準位置に加えた値とな
る。尚、上記のスライド現象は、接触子１５の係
着構造より得られる既知現象である。すなわち、
回転軸心が被加工物１９の端面に対して接触子１
５の半径よりも接近すると、この動きは接触子１
５を回転軸心から離心させることになり接触子１
５は偏心状態で回転しようとするが、端面との接
触で偏心回転が阻止される一方、該端面と回転し
ている接触子１５との間で摺動抵抗を生じるた
め、接触子１５の保有していた回転モーメントつ
まり遠心力は接触子１５を端面に沿つて転動させ
る動きに転換されて、接触子１５が一方向にスラ
イドるす。しかして、これら一連の動作は回転軸
心と端面との距離が接触子１５の半径よりも1μ
ｍあるいはある以下の僅かでも短くなつた際に瞬
時に生じるため、Ｘ−Ｙ座標位置は極めて高精度
で検出される。

以上のように本考案に係る工作機械用位置測定
装置は、一端側に開口した中空部を備える筒状本
体の他端側に工作機械のスピンドルに接続させる
シヤンク部を突設し、上記中空部内で摺動軸を本
体軸方向に摺動自在に支承すると共に、該摺動軸
の一端を中空部の開口より外方へばね力の付勢を
受けて突出させ、この突出端面に基端部が軸方向
に直交する平面で非嵌合状態に接当して該平面方
向に摺動自在な軸状接触子を、一端が摺動軸に係
止された引張ばねにより同芯状に係着し、更に上
記摺動軸の摺動変位量を表示するダイヤルゲージ
を本体に装着したものであるから、被加工物の座
標位置の検出が水平Ｘ−Ｙ方向に垂直Ｚ方向との
両方を装置の取替えなしに、しかも肉眼判定で容
易にかつ極めて高精度で行えるという画期的効果
を奏する。その上、装置自体は構造的に非常に簡
単であることから低コストで製作できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る一実施例の工作機械用位
置測定装置の縦断面図、第２図は同上の装置本体
の側面図、第３図は第２図の−断面図、第４
図および第５図Ａ，Ｂ，Ｃは上記実施例装置を用
いた被加工物の位置測定操作を示す模式図であ
る。 １……本体、２……中空部、３ａ，３ｂ……開
口、４……シヤンク部、７……ダイヤルゲージ、
１１……摺動軸、１１ｄ……突出端面、１２……
コイルばね、１５……接触子、１５ｂ……基端
部、１６……引張ばね、１３……スピンドル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端側に開口した中空部を備える筒状本体の他
   端側に工作機械のスピンドルに接続させるシヤン
   ク部を突設し、上記中空部内で摺動軸を本体軸方
   向に摺動自在に支承すると共に、該摺動軸の一端
   を中空部の開口より外方へばね力の付勢を受けて
   突出させ、この突出端面に基端部が軸方向に直交
   する平面で非嵌合状態に接当して該平面方向に摺
   動自在な軸状接触子を、一端が摺動軸に係止され
   た引張ばねにより同芯状に係着し、更に上記摺動
   軸の摺動変位量を表示するダイヤルゲージを本体
   に装着してなる工作機械用位置測定装置。