JPH0737806Y2 - 倣い用検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、倣い用フライス盤等のトレーサーヘッドとし
て使用される倣い用検出装置に関するものである。

（従来の技術） この種の倣い用検出装置は、デジタイザーに取り付けら
れてモデル形状に沿って上下（Ｚ方向）、左右（Ｙ方
向）、前後（Ｘ方向）に倣い運動を行うことにより、倣
いデータを取り出すものであるが、従来のこの種の倣い
用検出装置では、垂直に昇降可能なスタイラス支持ロッ
ドの中立位置が、取り付けられるスタイラスの重量によ
って決まるものであった。

（考案が解決しようとする課題） 一方、スタイラスは、加工刃物に応じて各種の直径のも
のが準備されており、重量も同一ではない。従って、重
量の異なるスタイラスをスタイラス支持ロッドにセット
した場合、当該スタイラス支持ロッドが平衡する昇降方
向の中立位置が変化することになる。このため、変化し
た中立位置で昇降方向（Ｚ方向）の変位検出値がゼロと
なるように調整するか又は、変化した中立位置を元の中
立位置に戻すようにスタイラス支持ロッドを支持するス
プリングの強度を調整する必要があり、この調整に手間
がかかる欠点があった。

又、従来の装置では、３次元の各方向の変位量を夫々独
立した専用の変位検出器で精度良く検出することが出来
なかった。

（課題を解決するための手段） 本考案は上記のような従来の問題点を解決するために、
下端にスタイラスが交換可能に取り付けられたスタイラ
ス支持ロッドを中心部で一定範囲内昇降可能に支持する
支持体の上端部からフランジ部を突設し、このフランジ
部の周辺部をスタイラス側で支持する支持座を本体に設
け、前記スタイラス支持ロッドの上端と球関節を介して
接続する昇降ロッドを前記本体に昇降可能に支持すると
共に、当該昇降ロッドを下降方向に付勢する第一スプリ
ングと、前記支持体に対してスタイラス支持ロッドを上
昇方向に付勢する第二スプリングとを設け、前記第一ス
プリングの付勢力とスタイラス支持ロッドに作用する重
力とに抗して当該スタイラス支持ロッドを前記第二スプ
リングの付勢力で前記支持体に対する上昇限位置に保持
すると共に、前記第一スプリングの付勢力で前記フラン
ジ部の周辺部を前記支持座に当接させて、前記スタイラ
ス支持ロッドと昇降ロッドとを同心状態に保持し、前記
本体９には、前記フランジ部周辺上方のＸ方向両端部及
びＹ方向両端部に、夫々前記支持座10からＺ軸方向に離
間するフランジ部８の移動量を検出する４つの変位検出
器20a〜21bを設けると共に、前記昇降ロッド11の上方に
当該昇降ロッド11のＺ方向上昇量及び下降量を検出する
変位検出器22を設けて成る倣い用検出装置を提案するも
のである。

（考案の作用） 上記の構成に於いて、スタイラス支持ロッドに取り付け
られる各種スタイラスの内の最大重量のものを取り付け
た場合を想定して、前記第二スプリングの強さを設定
し、以て、如何なるスタイラスを取り付けた場合でも、
前記スタイラス支持ロッドが支持体に対し上昇限位置に
保持されるように構成しておくことが出来る。一方、前
記第一スプリングの付勢力で押し下げられる昇降ロッド
は、球関節を介して前記スタイラス支持ロッドの上端で
受け止められているので、前記のように支持体に対する
スタイラス支持ロッドの上昇限位置が確定していること
は、前記昇降ロッドの昇降方向中立位置も常に一定する
ことになる。従って、如何なるスタイラスを取り付けた
場合でも、当該スタイラスが昇降運動しない限り、前記
昇降ロッドのＺ方向上昇量及び下降量を検出する変位検
出器は変位検出値ゼロとなり、スタイラス交換に伴う調
整は不要である。

然して、前記スタイラス支持ロッドにスタイラスを取り
付けた状態で、従来周知の方法により３次元方向に倣い
運動させるのであるが、スタイラスとモデルとの接触に
よりスタイラス支持ロッドが前後方向（Ｘ方向）又は左
右方向（Ｙ方向）に押されると、当該スタイラス支持ロ
ッドと支持体とが一体に同一方向に揺動する。このとき
の揺動は、球関節を介して昇降ロッドを第一スプリング
の付勢力に抗して押し上げることにより行われ、そのと
きの揺動支点は、前記フランジ部の周辺部と支持座との
間の環状の当接部の内、揺動方向とは正反対位置にある
１点となり、フランジ部の周辺部の内、揺動方向側は支
持座から上昇離間移動する。このフランジ部の周辺部の
上昇運動を前記４つの変位検出器によって検出すること
により、前方（＋Ｘ方向）、後方（−Ｘ方向）、左方向
（＋Ｙ方向）及び右方向（−Ｙ方向）に分けてスタイラ
スの変位量を検出することが出来る。

若しスタイラスがモデルによって真上に押し上げられた
ときは、スタイラス支持ロッド及び昇降ロッドが第一ス
プリングの付勢力に抗して一体に上昇し、X,Y両方向の
４つの変位検出器に全て同じ大きさの変位検出出力が生
じると同時に、Ｚ方向の変位検出器に上昇方向（＋Ｚ方
向）の変位検出出力が生じるので、このときのＺ方向の
変位検出器の出力からスタイラスの上昇方向（＋Ｚ方
向）の変位量を検出することが出来る。

スタイラスを側方に又は真上に押す作用力がなくなる
と、前記昇降ロッド及び球関節を介してスタイラス支持
ロッドの上端に下向きに作用している前記第一スプリン
グの付勢力によって、スタイラス支持ロッド、支持体、
及び昇降ロッドの全てが元の中立姿勢に復帰して安定
し、全ての変位検出器の出力はゼロとなる。

作業者が手指でスタイラスを操作する、所謂ペンシル加
工操作が行われる場合には、スタイラスを手指で真下に
引き下げる操作も行われる。このような場合、スタイラ
ス支持ロッドが第二スプリングの付勢力に抗して支持体
に対し上昇限位置から下降移動することになり、これに
伴って昇降ロッドも第一スプリングの付勢力により下降
するので、Ｚ方向の変位検出器に下降方向（−Ｚ方向）
の変位量検出出力が生じる。スタイラスを引き下げる作
用力がなくなると、第二スプリングの付勢力により支持
体に対しスタイラス支持ロッドが上昇限位置まで押し上
げられると共に、このスタイラス支持ロッドによって昇
降ロッドが第一スプリングの付勢力に抗して押し上げら
れ、元の中立位置に復帰する。

（考案の効果） 以上のように本考案の倣い用検出装置によれば、３次元
の各方向の変位量を各々各別の変位検出器により精度良
く検出し得ると共に、スタイラスの重量変化が許容範囲
内である限り、如何なる重量のスタイラスを取り付けて
使用する場合でも、垂直昇降方向（Ｚ方向）の中立位置
が変動する恐れはなく、従来のようにスタイラス交換時
に特別な調整作業を行う必要は全くなく、取り扱いが容
易である。

（実施例） 以下に本考案の一実施例を添付の例示図に基づいて説明
する。

第１図に於いて、１はスタイラス支持ロッドであって、
先端にスタイラス２を交換可能に取り付けるスタイラス
取付部３を備えている。このスタイラス支持ロッド１
は、円筒状の支持体４内に円筒状スライドベアリング５
を介して同心位置で昇降可能に支持され、支持体４の下
端に取り付けられているストッパープレート６との間に
介装された圧縮コイルスプリング７により上昇方向に付
勢され、スタイラス支持ロッド１に形成されている段部
1aが前記ストッパープレート６に当接する上昇限位置に
保持されている。前記支持体４の上端には円板状フラン
ジ部８が同心状に一体形成され、当該フランジ部８の周
辺下側には環状突出部8aが同心状に形成されている。

上記の支持体４を、スタイラス支持ロッド１のスタイラ
ス取付部３が下側に突出するように内蔵する本体９に
は、前記フランジ部８の環状突出部8aが当接する環状の
支持座10が設けられている。11は昇降ロッドであって、
前記本体９内の昇降ガイド12に円筒状スライドベアリン
グ13を介して昇降可能に支持され、前記昇降ガイド12と
の間に介装された圧縮コイルスプリング14により下降方
向に付勢されている。15は前記昇降ロッド11の下端とス
タイラス支持ロッド１の上端とを接続する球関節であっ
て、前記昇降ロッド11の下端に同心状に固着された球体
16と、この球体16の一部が嵌合するようにスタイラス支
持ロッド１の上端に形成された円錐状凹部17とから構成
されている。18は支持体４の廻り止めピンであって、支
持座10から垂直に突設され、前記フランジ部８に設けら
れた半径方向の長孔19を貫通する。

第１図及び第２図に示すように、前記フランジ部８の周
辺上方位置には、周方向等間隔おきに４つの変位検出器
20a〜21bが配設され、昇降ロッド11の真上には１つの変
位検出器22が配設されている。これら全ての変位検出器
20a〜22は差動トランス形変位検出器であって、従来周
知のように本体９側に固定された検出コイル23と、この
検出コイル23内を昇降するように検出用可動ピン24に取
り付けられたマグネットコア25とから成り、前記検出用
可動ピン24はスプリング26により突出方向に付勢され、
変位検出器20a〜21bの検出用可動ピン24の先端はフラン
ジ部８の周辺上側面に当接し、変位検出器22の検出用可
動ピン24の先端は昇降ロッド11の上端面に当接してい
る。

然して、前記変位検出器20aは前方（＋Ｘ方向）への変
位量を検出し、前記変位検出器20bは後方（−Ｘ方向）
への変位量を検出し、前記変位検出器21aは左方（＋Ｙ
方向）への変位量を検出し、前記変位検出器21bは右方
（−Ｙ方向）への変位量を検出する。更に、前記変位検
出器22は上昇方向（＋Ｚ方向）の変位量と下降方向（−
Ｚ方向）の変位量とを検出する。これら各検出器20a〜2
2は本体９の上端に取り付けられたコード接続用ピンコ
ネクタ27に夫々接続され、このピンコネクタ27に接続さ
れるコードにより、各検出器20a〜22の検出出力がコン
トローラーに入力されることになる。

尚、以下では、前記昇降ロッド11を下降方向に付勢する
スプリング14を第一スプリング14と称し、スタイラス支
持ロッド１を支持体４に対し上昇方向に付勢するスプリ
ング７を第二スプリング７と称する。然して、前記第二
スプリング７には、スタイラス支持ロッド１に最も大重
量のスタイラス２が取り付けられている状態に於いて、
当該スタイラス支持ロッド１を第一スプリング14の付勢
力に抗して支持体４に対する上昇限位置に保持し得る強
さのものが使用されている。従って、スタイラス２に全
く外力が作用していないときは、第１図に示すようにス
タイラス支持ロッド１が支持体４に対し上昇限位置にあ
って、支持体４は昇降ロッド11、球関節15、スタイラス
支持ロッド１、及び第二スプリング７を介して受ける第
一スプリング14の付勢力により、フランジ部８の環状突
起部8aが全周に於いて支持座10に当接し、スタイラス支
持ロッド１と昇降ロッド11とが同心状態で安定してい
る。即ち、スタイラス支持ロッド１が中立位置で安定的
に保持されている。又、このとき全ての変位検出器20a
〜22の変位検出出力はゼロである。

スタイラス支持ロッド１に重量の異なる他のタイラス２
が取り付けられたとしても、その重量が許容範囲内にあ
る限り、第一スプリング14と第二スプリング７とによっ
てスタイラス支持ロッド１は上記の中立位置に保たれ
る。

使用方法は従来のものと同一であるが、今仮に、第３図
に示すようにスタイラス２の先端がモデル28の側面によ
り水平横向きに押圧されると、スタイラス支持ロッド１
が支持体４と一体にその押圧される方向に揺動するが、
そのときの揺動支点は、フランジ部８の環状突出部8aと
支持座10との間の環状の当接部の内、揺動方向と正反対
の位置にある１点Ｐとなり、球関節15を介して昇降ロッ
ド11を第一スプリング14に抗して押し上げながら揺動す
る。このとき、球関節15は昇降ロッド11の軸心線上を真
上に上昇するので、前記支点Ｐは支持座10上で若干揺動
方向に滑ることになる。

この結果、４つの変位検出器20a〜21bの内、少なくとも
３つの変位検出器の検出用可動ピン24がフランジ部８に
よって押し上げられ、変位検出器22の検出用可動ピン24
が昇降ロッド11によって押し上げられることになり、夫
々検出用可動ピン24の上昇量に対応した変位量検出出力
が生じる。若し、第４図に示すようにスタイラス２の先
端がモデル28により真上に押し上げられたときは、スタ
イラス支持ロッド１、支持体４及び昇降ロッド11の全体
が第一スプリング14の付勢力に抗して真上に上昇移動
し、全ての変位検出器20a〜22が等しい変位量検出出力
を生じる。

従って、コントローラーにより各変位検出器20a〜22の
変位量検出出力を演算して、スタイラス２の運動方向と
運動量とを検出することが出来る。

又、第５図に示すようにペンシル加工操作時にスタイラ
ス２が作業者の手指により真下に引き下げられたとき、
スタイラス支持ロッド１が第二スプリング７の付勢力に
抗して支持体４に対し上昇限位置から下降することにな
る。このとき、球関節15を介して接続している昇降ロッ
ド11も第一スプリング14の付勢力により追従下降するの
で、変位検出器22がこのスタイラス２（スタイラス支持
ロッド１）の下降量を検出することになる。勿論、この
ときスタイラス２がペンシル加工操作により横側方に揺
動せしめられた場合、或いは押し上げられた場合は、上
記と同様の作用によりその運動方向と運動量とが変位検
出器20a〜22により検出される。

スタイラス２に作用する外力又は操作力がなくなると、
第一スプリング14と第二スプリング７とによって、スタ
イラス２は元の中立位置に自動復帰する。

尚、上記実施例では、変位検出器20a〜22として差動ト
ランス形変位検出器を使用したが、磁気発振形変位検出
器、静電形変位検出器、光学式変位検出器等の周知の各
種変位検出用センサーを使用することも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は縦断正面図、第２図は主要部材を示す概略斜視
図、第３図〜第５図は使用状態の作用を主要部材で説明
する概略正面図である。 １……スタイラス支持ロッド、２……スタイラス、４…
…支持体、5,13……円筒状スライドベアリング、７……
第二スプリング、８……フランジ部、8a……環状突出
部、９……本体、10……支持座、11……昇降ロッド、14
……第一スプリング、15……球関節、16……球体、17…
…円錐状凹部、18……廻り止め用ピン、20a〜22……変
位検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】下端にスタイラスが交換可能に取り付けら
   れたスタイラス支持ロッドを中心部で一定範囲内昇降可
   能に支持する支持体の上端部からフランジ部を突設し、
   このフランジ部の周辺部をスタイラス側で支持する支持
   座を本体に設け、前記スタイラス支持ロッドの上端と球
   関節を介して接続する昇降ロッドを前記本体に昇降可能
   に支持すると共に、当該昇降ロッドを下降方向に付勢す
   る第一スプリングと、前記支持体に対してスタイラス支
   持ロッドを上昇方向に付勢する第二スプリングとを設
   け、前記第一スプリングの付勢力とスタイラス支持ロッ
   ドに作用する重力とに抗して当該スタイラス支持ロッド
   を前記第二スプリングの付勢力で前記支持体に対する上
   昇限位置に保持すると共に、前記第一スプリングの付勢
   力で前記フランジ部の周辺部を前記支持座に当接させ
   て、前記スタイラス支持ロッドと昇降ロッドとを同心状
   態に保持し、前記本体には、前記フランジ部周辺上方の
   Ｘ方向両端部及びＹ方向両端部に、夫々支持座からＺ軸
   方向に離間するフランジ部の移動量を検出する４つの変
   位検出器を設けると共に、前記昇降ロッドの上方に当該
   昇降ロッドのＺ方向上昇量及び下降量を検出する変位検
   出器を設けて成る倣い用検出装置。