JPH0459566B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、汎用フライス盤、マシニングセンタ
ー、NC旋盤等の工作機械の主軸に取り付けて基
準点の検出等を行うためのタツチセンサーの接触
子支持構造に関するものである。

（従来の技術） この種のタツチセンサーは、ワークやバイト等
との接触を電気的に検出するために使用されるも
のであり、その接触子は本体に対しスプリングの
付勢力で中心位置に保持され、ワーク等との接触
時に前記スプリングの付勢力に抗して運動するこ
とにより無理な力が接触子や本体に作用しないよ
うに構成されている。

従来のタツチセンサーに於ける接触子の支持構
造としては、例えば特公昭58−17402号公報に記
載されたようにスプリングにより軸心方向に付勢
された接触子の内端から放射状に突設された３本
の支持部材を各々一対の球体を使用した本体側の
３箇所の支持部で支持する構造が知られている。
この他各種の支持構造が知られているが、何れに
しても従来の接触子支持構造では、第７図に示す
ように接触子Ｃの軸心Ｏに対し等距離Ｒだけ離れ
た周方向等間隔置きの３箇所に支持点Ｓ１〜Ｓ３
が設けられてきた。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来の接触子支持構造では、第７図
に示すように接触子Ｃが軸心Ｏ位置に作用してい
るスプリングの付勢力に抗して任意の方向に揺動
するとき、スプリング押し上げ作用点（軸心Ｏ位
置）と揺動支点との間の揺動方向の梃作用腕長さ
は、前記揺動支点が支点Ｓ１〜Ｓ３の一つと一致
するときに最大（Ｒ）となり、前記揺動支点が隣
合う２つの支点間の中央位置Saとなるときに最
小（sin30°×Ｒ＝Ｒ／２）となり、Ｒ〜Ｒ／２の
広範囲で梃作用腕長さが変化する。換言すれば、
揺動支点が隣合う２つの支点間の中央位置Saと
なる方向へは接触子は小さな力で楽に揺動し得る
が、揺動支点が支点Ｓ１〜Ｓ３の一つと一致する
方向への接触子の揺動は倍の大きさの作用力を要
する。

又、この種のタツチセンサーでは一般的にワー
ク等に対し接触子を直角の２方向から当接させて
位置検出等が行われるが、前記のように周方向３
箇所の支持点Ｓ１〜Ｓ３で支持された接触子で
は、直角２方向の各検出動作時に於ける接触子揺
動条件が必ず変化し、同一条件で直角２方向の検
出動作を行わせることが出来ない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記のような従来の問題点を解決する
ためになされたものであつて、その技術的手段の
特徴は、先端に接触頭部を備えた棒状接触子の中
間位置から直径方向両側に一対の被支持ピンを突
設し、当該接触子の内端部に軸心方向摺動のみ可
能に外嵌する可動体には前記一対の被支持ピンに
対し直交する直径方向両側に一対の被支持ピンを
突設し、前記接触子の内端部を内包する本体に
は、放射状に突出する４本の前記各被支持ピンを
前記接触頭部のある側で各々一対の球体間で支持
する４つの支持部と、この各支持部の各一対の球
体間に各被支持ピンが押圧嵌合するように前記接
触子及び可動体を各別に軸心方向に押圧付勢する
スプリングとを設けた点にある。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付の例示図に基づ
いて説明する。

第１図乃至第３図に於いて、１は先端に接触頭
部２を備えた棒状の接触子であり、長さ方向中間
位置には直径方向両側に腕部３ａ，３ｂが突設さ
れ、これら両腕部３ａ，３ｂから直径方向両側に
導電材から成る被支持ピン４ａ，４ｂが突設され
ている。５は前記接触子１の内端小径軸１ａに円
筒状スライドベアリング６を介して軸心方向摺動
可能に外観された可動体であり、その外端側の大
径部５ａには前記一対の腕部３ａ，３ｂが接触子
１の軸心方向にのみ移動可能に嵌合する一対の切
り欠き部７ａ，７ｂが設けられ、更に当該大径部
５ａの外側面には前記一対の被支持ピン４ａ，４
ｂに対して直交する直径方向両側に導電材から成
る被支持ピン８ａ，８ｂが突設されている。

９は前記可動体５及び接触子１の内端側半分を
内包する本体であつて、接触子１が貫通する開口
部１０を有する外端キヤツプ１１がボルト１２
（第２図参照）により着脱自在に取り付けられ、
内端部には内端キヤツプ１３がボルト１４により
着脱自在に取り付けられている。この本体９の内
周面には前記各被支持ピン４ａ，４ｂ，８ａ，８
ｂの先端部が遊嵌する切り欠き凹部１５が設けら
れ、前記外端キヤツプ１１の内側面には、前記各
被支持ピン４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂの先端部を
各々周方向に隣接する一対の導電材製球体（鋼
球）１６ａ，１６ｂ〜１９ａ，１９ｂ間で支持す
る４つの支持部２０ａ〜２０ｄが前記各凹部１５
に対応して設けられ、前記内端キヤツプ１３と可
動体５の内端との間及び内端キヤツプ１３と接触
子小径軸部１ａの内端との間には、夫々圧縮コイ
ルスプリング２１，２２が介装されている。

前記各支持部２０ａ〜２０ｄを構成する一対の
球体１６ａ，１６ｂ〜１９ａ，１９ｂは、第４図
に示すように電気絶縁層２３を介して外端キヤツ
プ１１の内側面に固着されており、第２図に示す
ように各支持部２０ａ〜２０ｄの球体１６ａ，１
６ｂ〜１９ａ，１９ｂは、これら各球体を一対の
固定接点とし各球体間に嵌合当接する被支持ピン
４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂを可動接点とする４つの
スイツチと見做して、配線２４により直列に接続
している。この配線２４は第１図に示すように本
体９の内端キヤツプ１３から外側に導出されてい
る。２５は外端キヤツプ１１の開口部１０をカバ
ーする防塵用ゴムシール材である。

上記のように本体９に支持された接触子１は、
スプリング２１，２２の付勢力で４本の各被支持
ピン４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂが対応する各支持部
２０ａ〜２０ｄに於ける一対の球体１６ａ，１６
ｂ〜１９ａ，１９ｂ間に嵌合することにより、本
体９の軸心と同心状態の中立姿勢に保持されてい
る。

以上のように構成されたタツチセンサーは、例
えば第５図に示すように工作機械に於ける工具駆
動用主軸２６のテーパー孔に嵌合固定し得るテー
パーシヤンク部２７を備えたホルダー２８に同心
状に取り付けられ、当該ホルダー２８にアーム２
９を介して付設した二次側誘導コイル３０に前記
配線２４が接続される。前記二次側誘導コイル３
０は、ホルダー２８がテーパーシヤンク部２７を
介して主軸２６に所定向きに取り付けられたと
き、当該主軸２６を支承する主軸台３１に付設さ
れている一次側誘導コイル３２に隣接し、誘導ト
ランス３３を形成する。前記一次側誘導コイル３
０は高周波電源を介して制御装置に接続されてい
る。

従つて、前記主軸２６を微細送りして接触子１
の接触頭部２をワーク等の所定位置に接触させる
と、当該接触後の主軸２６の移動により接触子１
の接触頭部２が主軸移動方向とは逆方向に押圧さ
れ、接触子１の軸心に対し主軸移動方向側に位置
する一つ又は二つの支持部（２０ａ〜２０ｄ）に
於ける一対の球体（１６ａ，１６ｂ〜１９ａ，１
９ｂ）と当該球体間に嵌合する被支持ピン（４
ａ，４ｂ，８ａ，８ｂ）との当接支持点を中心に
接触子１が主軸移動方向とは逆方向に、スプリン
グ２１，２２の内、少なくとも一方の付勢力に抗
して揺動することになる。

例えば、主軸移動方向が接触子１の軸心から支
持部２０ａの方向であれば、接触頭部２がワーク
等に当接した後、接触子１は支持部２０ａの一対
の球体１６ａ，１６ｂと被支持ピン４ａとの当接
支持点を中心に支持部２０ｂの方向へ揺動する。
このとき球体１６ａ，１６ｂに対し被支持ピン４
ａがその長さ方向に摺動し得るので、可動体５は
接触子１の揺動に任つて、支持部２０ｃ，２０ｄ
に支持されている被支持ピン８ａ，８ｂを中心に
傾動するだけとなり、この可動体５に対し接触子
１の小径軸部１ａがスプリング２２の付勢力に抗
して軸心方向に摺動しながら当該接触子１が揺動
し、被支持ピン４ｂのみが支持部２０ｂの球体１
７ａ，１７ｂから浮上する。若し球体１６ａ，１
６ｂに対し被支持ピン４ａがその長さ方向に摺動
しない場合には、可動体５は接触子１と一体に運
動する結果、接触子１は両スプリング２１，２２
の付勢力に抗して揺動し、被支持ピン４ｂ，８
ａ，８ｂが支持部２０ｄ〜２０ｄの各球体から浮
上する。

主軸移動方向が接触子１の軸心から支持部２０
ｃの方向であれば、接触頭部２がワーク等に当接
した後、接触子１は支持部２０ｃの一対の球体１
８ａ，１８ｂと被支持ピン８ａとの当接支持点を
中心に支持部２０ｄの方向へ揺動する。このとき
球体１８ａ，１８ｂに対し被支持ピン８ａがその
長さ方向に摺動し得るので、接触子１は支持部２
０ａ〜２０ｂに支持されている被支持ピン４ａ，
４ｂを中心に揺動するだけとなり、可動体５が接
触子１の揺動に伴つて当該接触子１の小径軸部１
ａに対しスプリング２１の付勢力に抗して軸心方
向に摺動しながら揺動し、被支持ピン８ｂのみが
支持部２０ｄの球体１９ａ，１９ｂから浮上す
る。若し球体１８ａ，１８ｂに対し被支持ピン８
ａがその長さ方向に摺動しない場合には、接触子
１は可動体５と一体に運動する結果、接触子１は
両スプリング２１，２２の付勢力に抗して揺動
し、被支持ピン４ａ，４ｂ，８ｂが支持部２０
ａ，２０ｂ，２０ｄの各球体から浮上する。

主軸移動方向が接触子１の軸心から例えば隣合
う２つの支持部２０ａ，２０ｃの中間位置に向か
う方向であるときは、接触子１は両支持部２０
ａ，２０ｂに於ける球体と被支持ピン４ａ，８ａ
との２つの当該支持点を中心に両スプリング２
１，２２の付勢力に抗して揺動し、支持部２０
ｂ，２０ｄに於ける球体から被支持ピン４ｂ，８
ｂが浮上する。

又、主軸の微細送り方向が接触子１の軸心方向
であるときには、ワーク等との当接により接触子
１のみがスプリング２２の付勢力に抗して軸心方
向に押し上げられることになり、従つて一対の被
支持ピン４ａ，４ｂが支持部２０ａ〜２０ｂの球
体から浮上する。

何れにしても接触子１がワーク等との当接によ
り揺動するか又は軸心方向に移動すると、少なく
とも一つの支持部２０ａ〜２０ｄに於ける球体１
６ａ，１６ｂ〜１９ａ，１９ｂから被支持ピン４
ａ，４ｂ，８ａ，８ｂが浮上するので、これら球
体、被支持ピン及び配線２４によつて形成された
４つのスイツチの直列回路が開成される。この回
路の開成が誘導トランス３３を介して制御装置に
より検出され、主軸２６の微細送りが自動停止さ
れ、主軸２６の位置検出が行われる。主軸２６が
復帰移動せしめられると、揺動していた接触子１
は可動体５と共にスプリング２１，２２の付勢力
により自動的に復帰揺動し、各支持部２０ａ〜２
０ｄの一対の球体間に被支持ピン４ａ，４ｂ，８
ａ，８ｂが嵌合して所期の中立姿勢に保持され
る。

尚、タツチセンサーの使用方法は上記実施例に
限定されない。例えば接触子１がワーク等に接触
したことによつて主軸２６、ホルダー２８、接触
子１、ワーク及び工作機械本体を経由する電気的
閉回路が形成されるように構成し、この閉回路を
工作機械本体側の検出手段又はタツチセンサー自
体に併設した電源内臓の表示手段により検出させ
ることも出来る。

（発明の作用及び効果） 以上のように本発明にによるタツチセンサー接
触子支持構造によれば、第６図に示すように接触
子Ｃの軸心Ｏに対し等距離Ｒだけ離れた周方向等
間隔置きの４箇所に支持点Ｓ１〜Ｓ４が設けられ
てきていることになるので、従来の３点支持構造
と比較して支持点が多いだけ安定性、求心性等に
優れているだけでなく次のような作用効果が得ら
れる。即ち、接触子Ｃ軸心がＯ位置に作用してい
るスプリングの付勢力に抗して任意の方向に揺動
するとき、スプリング押し上げ作用点（軸心Ｏ位
置）と揺動支点との間の揺動方向の梃作用腕長さ
は、前記揺動支点が支点Ｓ１〜Ｓ４の一つと一致
するときに最大（Ｒ）となり、前記揺動支点が隣
合う２つの支点間の中央位置Saとなるときに最
小（sin45°×Ｒ≒Ｒ／0.7）となるが、その変化量
は最大約1.4倍程度であり、従来の２倍の変化量
と比較して梃作用腕長さが接触子の揺動方向によ
つて変化する量が非常に小さい。この結果、従来
の３点支持構造のものと比較して接触子の揺動を
その方向に拘わらず常に円滑良好に行わせ易くな
る。

又、ワーク等に対し接触子を直角の２方向から
当接させて位置検出等を行う場合でも、４点支持
構造であるために直角２方向の各検出動作を常に
同一条件で良好に行わせることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は縦断側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ
線断面図、第３図は接触子と可動体の両者のみを
示す横断平面図、第４図は一つの支持部と被支持
ピンとの関係を示す断面図、第５図は使用方法の
一例を示す一部縦断側面図、第６図は本発明の作
用説明図、第７図は従来例の作用説明図である。 １……接触子、３ａ，３ｂ……腕部、４ａ，４
ｂ，８ａ，８ｂ……被支持ピン、５……可動体、
７ａ，７ｂ……切り欠き部、９……本体、１６
ａ，１６ｂ〜１９ａ，１９ｂ……球体、２０ａ〜
２０ｄ……支持部、２１，２２……圧縮コイルス
プリング、２３……電気絶縁層、２４……配線、
２６……主軸、２８……ホルダー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先端に接触頭部を備えた棒状接触子の中間位
   置から直径方向両側に一対の被支持ピンを突設
   し、当該接触子の内端部に軸心方向摺動のみ可能
   に外嵌する可動体には前記一対の被支持ピンに対
   し直交する直径方向両側に一対の被支持ピンを突
   設し、前記接触子の内端部を内包する本体には、
   放射状に突出する４本の前記各被支持ピンを前記
   接触頭部のある側で各々一対の球体間で支持する
   ４つの支持部と、この各支持部の各一対の球体間
   に各被支持ピンが押圧嵌合するように前記接触子
   及び可動体を各別に軸心方向に押圧付勢するスプ
   リングとを設けて成るタツチセンサーの接触子支
   持構造。