JPH07113537B2 - 接触検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の自動芯出し
及び自動計測のために使用されて、被測定物との接触に
より電気的信号を発生する接触検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械の自動芯出し及び自動計
測のために用いられる接触検出装置としては、種々の方
式のものが案出され利用されている。ところが、従来の
装置にあってはいずれの方式においても被測定物の被測
定面に切削油や切屑或いは塵埃等の付着物が存在した場
合、その測定誤差が著しく増大するという問題があっ
た。

【０００３】そこで、被測定物に吹き付ける空気等の流
通路を、被測定物に接触せしめられる接触体に設けると
ともに、被測定物との接触により生じた接触体の変位
を、装置内部に設けられた接点により移動体を介して検
知する構造の接触検出装置が例えば、特開平２−１０９
６５９号公報に示すように知られている。この接触検出
装置では、筐体の外側面に形成された空気導入口は、筐
体内に形成された空気経路に接続しており、筐体内の接
触体の構成部分であるロケータを取り巻く部分には、接
触体に設けられた流通孔と前記空気経路とを接続するよ
うに、ベローズが設けられている。なお、ベローズは、
接触体の回動変位に対応するため、可撓性に構成されて
いる。

【０００４】そして、空気導入口からの空気等は、空気
経路からベローズを経由して、接触体の流通路を通り、
接触体の絞り部より流出し、エアガイドにより方向を決
められて、接触子の球状部に向かう。これにより、被測
定物に空気等が吹き付けられ、接触子の球状部に付着し
た切粉，切削油等の異物が、空気等により適時吹き飛ば
されて除去され、高精度の接触信号が発生される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の接触検出装置に
あっては、筐体の空気導入口からベローズに案内されて
ロケータへ空気等を供給する方式を採用しており、ロケ
ータへの位置復元機構の付勢力は、被測定物が接触した
時の損傷を防ぐ意味からも平衡位置へ復元できる範囲で
小さい程良い。

【０００６】このような条件下で、所定の値以上の空気
等をベローズを介して接触体の流通路を通り、接触体の
絞り部より流出させようとすると、空気等の圧力を所定
の値以上に確保して接触子の球状部に付着した切粉，切
削油等の異物を除去するため、ベローズもある程度の強
度が必要となり、この強度は、位置復元機構の付勢力に
比して無視出来ない程度の大きさで、ベローズ自体の弾
性力が、ロケータへ力を及ぼすことになる。そのため、
ロケータの位置決めが不安定になり、精度低下を招く虞
があった。

【０００７】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、接触体の接触子に空気等
を供給する経路途中にベローズを設けることなく、他の
空気経路を介して接触体の接触子に空気等を供給するこ
とにより、ロケータの位置決めを安定にし、精度を高く
することができる接触検出装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、一端側に、中
央に開口部が形成された端壁部材が設けられ、この端壁
部材の内端面から内側面が軸方向に沿って形成されたガ
イドとを有する筒状ハウジングと、先端が筒状ハウジン
グの一端側の端壁部材から突出するように配置された棒
状の接触子と、この接触子にその軸線に直交して張り出
すようにガイド内に配置され内部に側面の吸入口から中
心軸の排気口に至るラジアル排気通路が形成された張出
部とを有し、張出部の中心を中心として回動する接触体
と、筒状ハウジング内に接触体の回動変位を受けてその
軸線方向に移動自在に設けられ、筒状ハウジングの一端
側の方向に押圧される圧力を受けるための空気受け部が
外周面に形成された摺動部を一端側に有する移動体と、
筒状ハウジングの周側壁に軸方向に沿って形成され、一
端開口がガイド内における接触体の張出部の接触子側の
空間に連通するとともに他端開口が加圧空気等の供給源
に連通する第１空気経路と、筒状ハウジングの周側壁に
軸方向に沿って形成され一端開口がガイド内における接
触体の張出部の接触子側の空間に連通するとともに他端
開口が移動体の摺動部の空気受け部に連通する第２空気
経路と、筒状ハウジング内に設けられ、移動体を接触体
側に押すことにより接触体の張出部の端面をガイドの内
端面に押し付ける付勢部材と、接触体の回動変位に伴な
う移動体の直線移動を検知するスイッチとを備えている
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明においては、被測定物が接触子に接触す
ることにより、接触体が張出部の中心を中心として回動
し、この接触体の回動に伴い、接触体の接触子の反対側
の部分が円運動をする。これにより、移動体が筒状ハウ
ジングの他端側の方向に直線的に押圧・移動され、この
移動体の移動がスイッチにより検出される。

【００１０】そして、加圧空気等が、筒状ハウジングの
第１空気経路から接触体のラジアル排気通路を介して排
気口に導かれ、外部に噴出し、接触子に付着した切粉，
切削油等の異物が除去される。また、加圧空気等が、筒
状ハウジングのガイドの、張出部の接触子側の隅部空間
に流入すると、接触体の張出部が圧力を受け、接触子と
反対側（筒状ハウジングの他端側）に移動しようとす
る。これにより、移動体が筒状ハウジングの他端側の方
向に直線的に押圧・移動されるが、その際、空気の一部
は第２空気経路から移動体の空気受け部に流れ込み、空
気受け部を介して移動体が筒状ハウジングの他端側に移
動する圧力を打ち消す。従って、全体として、移動体を
筒状ハウジングの他端側へ変位させる力は、発生せず、
接触子は正しい姿勢を保って被測定面に接触される。

【００１１】

【実施例】以下、図１ないし図４により本発明の実施例
に係わる接触検出装置ついて説明する。図において、１
は本実施例に係わる接触検出装置で、この接触検出装置
１は、筒状ハウジング２を有し、この筒状ハウジング２
には、被測定物Ｗと接触せしめられて平衡位置から変位
する接触体３と、この接触体３の回動変位により軸方向
に移動せしめられるロッド３２を有してなる移動体４
と、この移動体４の移動を検知して接触信号を発するス
イッチ５と、上記接触体３が被測定物Ｗから離間した状
態において接触体３を元の平衡位置に復元する付勢部材
６とが主構成部品として内設されている。

【００１２】以下、詳しく説明する。上記の筒状ハウジ
ング２は、前部円筒状ハウジング７と、ブロック体８
と、後部円筒状ハウジング９とから構成されている。後
部円筒状ハウジング９の軸方向後端側にはテーパシャン
ク９ａが形成され、また、複数のボルト１０によりブロ
ック体８が後部円筒状ハウジング９の軸方向前端面に固
定して取り付けられている。さらに、前部円筒状ハウジ
ング７の後端に形成した環状フランジ部１１を複数のボ
ルト１２が貫通して、ブロック体８の軸方向前端面に前
部円筒状ハウジング７が固定して取り付けられている。

【００１３】前部円筒状ハウジング７の一端側にボルト
により取り付けられた端壁部材１３の中央には開口部１
４が形成され、端壁部材１３はこの開口部１４からこれ
と大気側とを連通する４本のラジアル排気孔１５を有し
ている。各ラジアル排気孔１５の排出口付近には外部よ
り切削粉やゴミ等が内部に侵入しないようにフィルタ作
用をする焼結金属エレメント１６がそれぞれ設けられて
いる。

【００１４】そして、接触体３は、先端が前部円筒状ハ
ウジング７の端壁部材１３から突出するように配置され
た接触子１７と、この接触子１７の基端側部分が挿入さ
れて取り付けられ、途中に張出部１８を有するロケータ
１９とから構成されている。ロケータ１９の接触子１７
の反対側の端部には、接触子１７の軸を中心とする円錐
状の凹状端面１９Ａを有する玉受け部１９Ｂが形成され
ている。

【００１５】接触子１７の内部に空気供給通路１７Ａが
軸方向に沿って形成され、この空気供給通路１７Ａの先
端に連通する複数の空気噴出孔１７Ｂが接触子１７の先
端に設けられている。空気噴出孔１７Ｂの方向は、空気
供給通路１７Ａに対して軸方向，上下方向，左右方向と
なっている。張出部１８は、円板状に構成され、接触子
１７にその中心軸線に直交して張り出すようにガイド２
３内に配置され、その外周は、接触子１７の中心軸線上
にその中心Ｘを有し、その直径ｄが後述するガイド２３
の内径よりも僅かに小さい球面とされている。このた
め、張出部１８の外周面１８Ａは、ガイド２３の内側面
２３Ａに微少な隙間をもって全周に亘って対向してい
る。しかも、この状態は、張出部１８がガイド２３の軸
に直角な方向に対して傾いても変わらない。

【００１６】さらに、張出部１８の接触子１７の側の端
面外周部には断面円弧状の環状突出部１８Ｂが形成さ
れ、該環状突出部１８Ｂは端壁部材１３の内端面１３Ａ
に付勢部材６の付勢力により接触されている。また、張
出部１８においては、内部にその側面の吸入口２０，２
０から半径方向に向けて、ロケータ１９の左側部分に形
成された中心軸線上の排気口２１に至るラジアル排気通
路２２，２２が形成されている。

【００１７】そして、前部円筒状ハウジング７は、端壁
部材１３の内端面１３Ａから内側面２３Ａが軸方向に沿
って形成されたガイド２３を有している。ガイド２３の
内側面２３Ａには環状突部２３Ｂが形成されている。前
部円筒状ハウジング７の周側壁２４内に軸方向に沿って
２つの第１空気経路２５，２５が形成され、また、第１
空気経路２５の一端開口２５Ａがガイド２３内における
張出部１８の接触子１７側の空間に連通し、第１空気経
路２５の他端開口２５Ｂが、後述の円筒ブロック３０の
他端側（前部円筒状ハウジング７の他端側）に形成した
環状溝２６を介して、前部円筒状ハウジング７の環状フ
ランジ部１１に形成された空気通路２８に連通してい
る。前部円筒状ハウジング７の周側壁２４には、前記環
状突部２３Ｂの位置にフィルタの作用をする焼結金属エ
レメント２５Ｃが内装された排気孔２５Ｄが設けられ、
この排気孔２５Ｄを介して第１空気経路２５内は、大気
と連通している。

【００１８】前部円筒状ハウジング７の周側壁２４に軸
方向に沿って第２空気経路２９が形成され、その一端開
口２９Ａがガイド２３内における張出部１８の接触子１
７側の空間に連通し、その他端開口２９Ｂが後述する移
動体４の一端側に設けた摺動部３３の空気受け部３４に
連通している。前部円筒状ハウジング７内には円筒ブロ
ック３０が固定して設けられ、この円筒ブロック３０内
に、前記移動体４のロッド部３２が、円筒状のボールブ
ッシュ３１を介して軸方向に摺動自在に設けられてい
る。円筒ブロック３０の一端側にはシリンダ部３０Ａが
形成され、このシリンダ部３０Ａ内を、移動体４の一部
としてその一端に形成されてロッド部３２に連続する摺
動部３３の第１摺動部３３Ａが摺動するようになってい
る。摺動部３３は、先端側端面に円錐状凹部３３Ｂを有
する円柱ブロック体に構成されており、その先端に、第
１摺動面３３Ａより大径の第２摺動面３３Ｃが形成さ
れ、第２摺動面３３Ｃは前記ガイド２３内を軸方向に摺
動するようになっている。

【００１９】そして、ガイド２３の内側面２３Ａと移動
体４の摺動部３３の第１摺動部３３Ａの外周面との間に
環状空間からなる空気受け部３４が形成され、この空気
受け部３４は、前記第２空気経路２９，２９の他端開口
２９Ｂ，２９Ｂに連通している。摺動部３３の円錐状凹
部３３Ｂの底部と、ロケータ１９の玉受け部１９Ｂの間
には球体３５が挟持された状態で介装されている。

【００２０】円筒ブロック３０の他端側の端面３０Ｂに
は、リング部材３６の一端に形成された環状フランジ部
３６Ａが複数のボルト３７を介して固定して取り付けら
れ、このリング部材３６の内側面にスイッチ保持部材３
８が固定して取り付けられている。スイッチ保持部材３
８の一端側外周には、段部３８Ａが円周状に形成され、
この段部３８Ａと、移動体４のロッド部３２に設けた円
板３２Ａとの間に前記付勢部材６が介装され、この付勢
部材６は移動体４を接触体３の方向に押圧している。

【００２１】スイッチ保持部材３８は、スイッチ支持金
具３８Ｇがその他端側のフランジ３８Ｈとスイッチ保持
部材３８の他端側に取り付けた内周フランジ部３８Ｂと
の間に設けたバネ材３８Ｅを介して先端側に向けて押圧
された状態で軸方向に移動可能に設けられ、また、スイ
ッチ保持部材３８の内周とスイッチ支持金具３８Ｇの外
周との間には、オイルレスメタル３８Ｄが介設されてい
る。

【００２２】スイッチ支持金具３８Ｇのフランジ３８Ｈ
には、ピン３８Ｆが固定されており、該ピン３８Ｆが、
スイッチ保持部材３８にその軸に平行にあけた孔に挿通
され、スイッチ支持金具３８Ｇがその周方向に廻らない
ようになっている。スイッチ保持部材３８の貫通孔３８
Ｃ内には、前記スイッチ５が挿入固定して設けられ、こ
のスイッチ５の先端に、移動体４のロッド部３２の押圧
端３２Ｂが当接するようになっている。スイッチ５に、
これと接続して導通する１対のリード線を内蔵する被覆
管３９が接続されている。

【００２３】ブロック体８には、開口孔４０が筒状ハウ
ジング２の軸と平行な方向に貫通して形成され、ブロッ
ク体８の一側の端面には開口孔４０の一方を塞ぐキャッ
プ部材４１が設けられている。開口孔４０の他端側内に
は、幅が広い環状溝４２が形成されており、この環状溝
４２内にＯリング４３を介してカラー４４が、環状溝４
２内の端部と押え金具４４Ｂとにより押圧された状態で
挟持されている。

【００２４】カラー４４内には共振体４５が固定される
とともに、カラー４４の本体に、共振体４５の周りに、
フィルタの作用をする焼結金属エレメント４６Ａが内装
された４つの給気孔４６が設けられ、この給気孔４６の
一方は、開口孔４０内に連通し、他方は外部に連通して
いる。また開口孔４０は前記空気通路２８と通路４０Ａ
を介して連通している。

【００２５】また、ブロック体８には、一端が開口孔４
０と連通し他端が後部円筒状ハウジング９の内部空間に
連通する貫通孔４７が形成され、この貫通孔４７内を、
これに塗布したシール材４８に支持されて、前記被覆管
３９が通り、さらに、被覆管３９は開口孔４０内で折り
曲げられ、共振体４５に接続されている。被覆管３９の
共振体と接続する部分の周りには、モールド材４９が充
填されている。

【００２６】ブロック体８のカラー４４の端面４４Ａ
は、共振体４５から信号を受ける近接スイッチからなる
受信器に当接するようになっており、この受信器は、工
作機械の主軸頭側の受継ぎブラケットに取り付けられて
いる。次に、本実施例の作用を説明する。接触検出装置
１の使用時には、工作機械の制御軸を駆動して被測定物
Ｗと接触検出装置１とを相対移動させて測定動作を行な
うが、接触検出装置１は、工作機械の工具貯蔵マガジン
等に収納されており、所要時に工具交換装置により該工
具貯蔵マガジン等により取り出されて工作機械の主軸頭
の主軸にシャンク９ａが挿入されて取り付けられて使用
される。このとき、主軸頭の受継ぎブラケットにブロッ
ク体８のカラー４４が挿入されて、工作機械の本体を経
ずに、受継ぎブラケットの受信器と共振体４５とが微量
の隙間を介して対峙されるとともに、加圧空気等の洗浄
流体の供給源にカラー４４の給気孔４６が連通される。

【００２７】被測定物Ｗが、接触子１７に接触していな
い時には、付勢部材６の付勢力により、ロケータ１９の
張出部１８の外周の環状突出部１８Ｂは、端壁部材１３
（ガイド２３）の内端面１３Ａに円環状に接している。
そして、接触子１７の軸線に直角な方向から、被測定物
Ｗが接近し、接触子１７の先端に接触すると、ロケータ
１９は、張出部１８の中心Ｘを中心として回動する。こ
れにより、移動体４は、球体３５を介して押圧力を受
け、図１，図２において右側に移動させられる。

【００２８】移動体４の移動により、その押圧端３２Ｂ
がスイッチ５の先端を押圧すると、スイッチ５がオンに
なり、被覆管３９内のリード線が導通し、共振体４５か
ら送信信号が発っせられ、この送信信号を近接スイッチ
が受信することにより、被測定物Ｗの接触子１７への接
触が検知される。そして、上記の動作において、空気通
路２８から環状溝２６を介して、空気等（通常の空気や
液体微粒子を含んだ空気）の洗浄流体が筒状ハウジング
２の第１空気経路２５，２５に導かれる。次いで、空気
等が、筒状ハウジング２の第１空気経路２５，２５から
張出部１８のラジアル排気通路２２，２２を介して排気
口２１に流れ、さらに、接触子１７の空気供給通路１７
Ａを介して空気噴出孔１７Ｂに至り、空気噴出孔１７Ｂ
から接触子１７の軸方向，上下方向，左右方向に噴出
し、接触子１７の先端や被測定物Ｗに付着した切粉，切
削油等の異物は、空気等により適時吹き飛ばされ、除去
される。

【００２９】一方、接触体１７が被測定物Ｗに接触する
までの間においては、空気等が、筒状ハウジング２のガ
イド２３における張出部１８の接触子１７側の環状の隅
部空間１８Ｃに流入すると、その空気等の圧力により張
出部１８は、接触子１７と反対側に移動しようとする。
これにより、移動体４が筒状ハウジング２の他端側の方
向に直線的に押圧・移動されるが、その際、その空気等
の他の一部は、第２空気経路２９，２９を通って、移動
体４の摺動部３３における空気受け部３４内に流れ込
む。

【００３０】従って、空気受け部３４内に流れ込んだ空
気等の圧力により、移動体４が筒状ハウジング２の一端
側に移動する圧力を受ける。空気受け部３４の環状の断
面積は、張出部１８の外周の円環状の面積とほぼ等しく
なっているので、移動体４を筒状ハウジング２の他端側
へ変位させる力が打ち消され、接触子１７は正しい姿勢
を保持して被測定物Ｗに接触するに至る。

【００３１】接触子１７が被測定物Ｗに接触して張出部
１８が傾斜すると、上記環状の隅部空間１８Ｃの一部が
端壁部材１３の開口部１４に連通するので、一端開口２
５Ａに供給された空気等の一部は、端壁部材１３のラジ
アル排気孔１５を介して焼結金属エレメント１６から大
気に流出する。以上の如き構成によれば、筒状ハウジン
グ２の周側壁２４の第１空気経路２５，２５から接触体
３のラジアル排気通路２２，２２を介して空気等を接触
子１７に供給する空気流通経路が構成されているので、
空気流通経路として従来例のように接触体３の周りに位
置してその回動動作に影響を及ぼすベローズを採用する
必要がない。従って、かかる空気流通経路は接触体３の
回動動作に対して独立しており、接触体３の移動位置決
めを円滑且つ安定にし、精度を高くすることができる。

【００３２】また、空気等の一部が、第２空気経路２
９，２９から移動体４の空気受け部３４に流れ込み、空
気受け部３４を介して移動体４が筒状ハウジング２の他
端側に移動する圧力を打ち消す。従って、接触子１７へ
供給する空気等の圧力の影響が移動体４に及ぶことがな
く、そのため、移動体４は接触子１７の変位に応動して
円滑に軸方向に移動し、移動体４の押圧端３２Ｂがスイ
ッチ５に対して適格に接触し、スイッチ５を確実に作動
させることができる。

【００３３】また、接触検出装置１と工作機械の主軸頭
に設置された受信器との信号伝達を近接スイッチと共振
体とで行なうため、接触検出装置１を支持する主軸とこ
れを支える主軸頭や工作機械本体との間の電気導通を介
して接触検出の電気回路を構成する必要がなく、従っ
て、機械の摺動面等に介在する潤滑油膜等による電気導
通の妨げを受けることなく信号伝達が行なわれて、接触
検出動作が確実に行なえる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
筒状ハウジングの周側壁の第１空気経路から接触体のラ
ジアル排気通路を介して空気等を接触子に供給する空気
流通経路が構成されているので、空気流通経路として従
来例のように接触体の周りに位置してその回動動作に影
響を及ぼすベローズを採用する必要がない。従って、か
かる空気流通経路は接触体の回動動作に対して独立して
おり、接触体の変位を安定に行なわせ、接触の検出精度
を高くすることができる。

【００３５】また、空気等の一部が、第２空気経路から
移動体の空気受け部に流れ込み、空気受け部を介して移
動体は筒状ハウジングの他端側に移動する圧力を打ち消
す。従って、接触子へ供給する空気等の圧力の影響が移
動体に及ぶことがなく、そのため、移動体は円滑に接触
子の変位に応動して移動してその先端がスイッチに対し
て適格に接触し、スイッチを確実に作動させて接触検出
の動作を確実に行なうことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる接触検出装置の左半分
の部分の縦断面図である。

【図２】同接触検出装置の右半分の部分の縦断面図であ
る。

【図３】同接触検出装置の正面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１ 接触検出装置 ２ 筒状ハウジング ３ 接触体 ４ 移動体 ５ スイッチ ６ 付勢部材 １３ 端壁部材 １３Ａ 内端面 １４ 開口部 １７ 接触子 １８ 張出部 ２１ 排気口 ２２ ラジアル排気通路 ２３ ガイド ２３Ａ 内側面 ２４ 周側壁 ２５ 第１空気経路 ２５Ａ 一端開口 ２５Ｂ 他端開口 ２９ 第２空気経路 ２９Ａ 一端開口 ２９Ｂ 他端開口 ３３ 摺動部 ３４ 空気受け部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側に、中央に開口部が形成された端
   壁部材が設けられ、この端壁部材の内端面から内側面が
   軸方向に沿って形成されたガイドとを有する筒状ハウジ
   ングと、先端が筒状ハウジングの一端側の端壁部材から
   突出するように配置された棒状の接触子と、この接触子
   にその軸線に直交して張り出すようにガイド内に配置さ
   れ内部に側面の吸入口から中心軸の排気口に至るラジア
   ル排気通路が形成された張出部とを有し、張出部の中心
   を中心として回動する接触体と、筒状ハウジング内に接
   触体の回動変位を受けてその軸線方向に移動自在に設け
   られ、筒状ハウジングの一端側の方向に押圧される圧力
   を受けるための空気受け部が外周面に形成された摺動部
   を一端側に有する移動体と、筒状ハウジングの周側壁に
   軸方向に沿って形成され、一端開口がガイド内における
   接触体の張出部の接触子側の空間に連通するとともに他
   端開口が加圧空気等の供給源に連通する第１空気経路
   と、筒状ハウジングの周側壁に軸方向に沿って形成され
   一端開口がガイド内における接触体の張出部の接触子側
   の空間に連通するとともに他端開口が移動体の摺動部の
   空気受け部に連通する第２空気経路と、筒状ハウジング
   内に設けられ、移動体を接触体側に押すことにより接触
   体の張出部の端面をガイドの内端面に押し付ける付勢部
   材と、接触体の回動変位に伴なう移動体の直線移動を検
   知するスイッチとを備えていることを特徴とする接触検
   出装置。