JPS6064205A

JPS6064205A - 接触検出装置

Info

Publication number: JPS6064205A
Application number: JP17364883A
Authority: JP
Inventors: Rinnosuke Kikushima; 菊島　麟之介; Yusuke Kosuge; 小菅　祐輔
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Priority date: 1983-09-20
Filing date: 1983-09-20
Publication date: 1985-04-12
Anticipated expiration: 2009-02-16
Also published as: JPH0612242B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、工作機械の自動計測および心出しのために使
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。

従来、工作機械の自動甜測および心出しに用いられる接
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あるい
は塵挨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。特にプローブと被測定
物との電気的導通によって被測定物との接触を検知する
方式では、付着物が介在すると、プローブが被測定物に
接触した際に短絡し、大きな測定誤差が生じることが多
い。また、装置内部に接点を有する接触検出装置では、
介在する付着物の大きさの分だけ測定誤差が生じてしま
う結果となった。そこで、現実には、これらの付着物に
起因する測定誤差をなくするため、測定前に機械を停止
して人手によって付着物を除去するか、あるいは、付着
物除去用の工具によってあらかじめ被測定物を掃除して
おく必要があり、作業効率が極めて悪かった。

本発明は、被測定物に吹付けるエア等の流通孔を、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、装置内部圧
設けられた接点により移動体を介して検知するようにし
て、上記従来の問題点を解消したもので、接触体の流通
孔にエア等を供給して被測定物にエア等を吹付け、その
被測定面に付着した切屑等の付着物を除去することがで
き、高精度な接触信号を発生することができる接触検出
装置を提供することを目的とする。

以下本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
被測定物と接触せしめられて平衡位置から変位する接触
体１と、この接触体１の変位により軸方向に移動せしめ
られる移動体２と、この移動体２の移動を検知して接触
信号を発するスイッチ３と、上記接触体１が被測定物か
ら離間した状態において接触体１と移動体２を元の平衡
位置に復元せしめる位置復元機構４とを主体に構成され
ている。

上記接触体１は、先端部に被測定物と接触せしめられる
外周面５ａｓ５ｂｔ−形成した接触ヘッドを有し、かつ
中間部につば部５ｃを有するプローブ５が、ロケータ６
の嵌合穴６ａに、そのつば部５Ｃをロケータ６の先端６
ｂに係合せしめて嵌合され、止めねじ６ｃによりロケー
タ６に固定されて成る。上記プローブ５には、被測定物
の被測定面に吠付けるエア等の流体の流通孔５ｄが設け
られている。この流通孔５ｄは、グローブ５の軸心方向
に沿って穿設されたもので、一端がプローブ５の先端部
において軸心方向と半径方向に分岐して各外周面５１Ｌ
ｓ　５　ｂに開口せしめられ、他端がプローブ５の半径
方向にあけた連絡孔５ｅにより該プローブ５の外周面に
開口せしめられている。

上記ロケータ６け、その先端６ｂ側に、大径部６ｄとこ
の大径部６ｄより小径でかつプローブ５の先端部方向に
向ってすぼまるように緩やかにテーバが付けられたテー
バｇ６ｅとを有し、その後端６ｆ側にｄ記テーバｇ６ｅ
より小径で逆方向にテーバが付けられたテーバ部６ｇを
有する部材であり、ハウジング７に取付けられた円環状
の保持具８に、６個の真球９ａ、・・・、９ｆを介して
底め込まれている。また、このロケータ６の大径部６ｄ
の後端面６ｈには、２個の丸穴６１が互いに該ロケータ
６の直径方向における対称位置に形成され、かつ、大径
部６ｄの内部には、一端が上記プローブ５の流通孔５ｄ
に連絡孔５ｅを介して連通し、かつ他端が上記丸穴６１
に連通する流通孔６ｊが直径方向にあけて設けられてい
る。

上記ハウジング７は、先端部に嵌合穴７ａを有しかつ後
端側にフランジ部７ｂを備えた中空筒状の部材で、ボデ
ー１０にボルト１１を介して固定されるとともに、その
先端部には、一つの押しねじ孔７ｃが半径方向に貫通し
て設けられ、また、複数の止めねじ孔７ｄが、上記押し
ねじ孔７ｃと位置をずらし、かつ周方向に等間隔をあけ
て半径方向に貫通して設けられている。そして、これら
ねじ孔７ｃ、７ｄにはそれぞれ押しねじ７ｅと調整ねじ
７ｆが螺入されている。また、ハウジング７のフランジ
部７ｂには、一端がハウジング７の内周面に開口し、他
端がフランジ部７ｂの後端面に開口せしめられた流通孔
７ｇが設けられている。

上記保持具８は、ハウジング７の上記嵌合穴７ＩＬに隙
間８をあけて嵌め込まれ、複数の取付ボルト１２により
ハウジング７に取付けられており、その軸心位置は上記
複数の調整ねじ７ｆにより＠調整されるようＫなってい
る。この保持具８には貫通孔８ａが上記ハウジング７の
ねじ孔７ｃと同軸状にかつ半径方向に貫通して設けられ
ると共に、その内周面には５個の■溝Ｂｂ、・・・Ｓ８
ｆが、上記貫通孔８ａを含めて周方向に互いに等間隔を
あけて形成されている。さらに、上記各真球９ａｘ・・
・、９ｆは、これら貫通孔８ａおよび各Ｖ溝８ｂ、・・
・、８ｆに嵌め込まれており、ロケータ６の大径％６ｄ
の前端面６におよびテーバ部６ｅの外周面に当接せしめ
られてその運動が拘束されている。

また、上記保持具８の貫通孔８ａには、一端が座金１３
に嵌合された圧縮コイルバネ１４が、他端を上記真球９
ａに、座金１３を押しねじ７ｅに、それぞれ当接せしめ
て嵌め込まれており、この押しねじ７θのねじ込み量を
Ｍ整することにより、この貫通孔８ａ内の真球９ａのロ
ケータ６に対する押圧力を外部から調節できるようにな
っている。

さらに、上記各■溝８１）％・・・８ｆの内、貫通孔８
ａの両側に配置されたＶ溝８ｉ８ｆと保持具８の直径方
向において貫通孔８ａと対向して配置されているＶ溝８
ｅけ、他の二つの■溝８ｂｓ８ａより微小爪深く形成さ
れておシ、これら深い■溝８　ｄ　％　８　ｅ　１８　
ｆ　Ｉｃ（ｄめ込まれた真球９ａｓ９ｅｓ９ｆとロケー
タ６との間に隙間εが生じうるようになっている。この
隙間εと上記圧縮コイルバネ１４による貫通孔８ａ内の
真球９ａのロケータ６に対する押圧力により、ロケータ
６は常に３個の調芯用の真球９ａｓ９ｂ、９ａに接し、
かつこれらにより位置決めされる構造となっている。

一方、上記移動体２は、上記ロケータ６の後端６ｔｖｃ
ｔｌｉ球１５を介しかつ軸心をロケータ６の軸心に一致
させて設けられたロンドで、ハウジング７の後端にボル
ト１６により固定された略中空円筒状のインナーボデー
１７に、リニアボールベアリング１８を介して軸方向に
移動自在に取付けられている。この移動体２の先端部け
、移動体２の軸線に対して４５°の角度をなす円すい形
状の斜面を有する溝２ａが形成され、また、ロケータ６
の後端６ｆにもロケータ６の軸線に対して４５°の角度
の円すい形状斜面を有する溝６ｅが形成されておシ、こ
れら溝２ａ、６１に上記鋼球１５が１ｍめ込まれている
。さらに、移動体２の後端部は、インナーボデー１７の
軸孔１７ａに突出せしめられ、かつ、その端面には突部
２ｂが形成されるとともに、後端部全体に軸孔１９ａを
有するバネ受金１９がその軸孔１９ａに突部２ｂを挿入
せしめて嵌め込まれている。また、上記インナーボデー
１７の先端部には２個の丸穴１７ｂが上記ロケータ６の
丸穴６１に対向し、互いにインナーボデー１７の直径方
向における対称位置に設けられると共に、その外周面に
は上記ハウジング７の流通孔７ｇＫ連通する溝１７ｃが
その周方向に沿って形成されており、これら丸穴１７ｂ
と溝１７ｏばＬ字状の流通孔１７ｄによって相互に連通
せしめられている：、さらに、上記インナーボデー１７
と上記ロケータ６の大径部６ｄとの間には、それらに設
けた２個の丸穴１７ｂと２個の丸穴６１とに両端部をそ
れぞれ０リングを介在させて挿入した２個のパイプ２・
０がそれぞれ配されている。この各パイプ２０はロケー
タ６の軸方向の移動および回転に対して適宜に従動する
ようになっている。

上記スイッチ３ば、先＠部に検知子３ａを備え、後端側
に２木の出力線３ｂ、３ｃを有するもので、デー１７に
取付けられている。上記スイッチホルダ２１ば、インナ
ーボデー１７の軸孔１７ａの後端側に切られためねじ部
に螺入され、止めねじ２２によりインナーボデー１７に
固定されており、そのねじ込み量を調整することにより
、検知子３ａと移動体２の突部２ｂとの離間間隙が適宜
に保たれている。また、スイッチ３は、その本体部がス
イッチホルダ２１にほぼ完全に嵌め込凍れており、検知
子３ａが移動体２の突部２ｂにより許容ストローク以上
に押込まれようとしても、バネ受金１９の端面がスイッ
チホルダ２１の先端に当接し、移動体２がそれ以上Ａ先
方向に移動するのを防ぎ、スイッチ３が破損することは
ないようになっている。さらに１上記スイツチホルダ２
１の肩ＰｆｌＳ２１ａと上記バネ受金１９との間には、
圧縮コイルバネ２３が圧縮された状態で嵌め込まれてお
り、この圧縮コイルバネ２３の付勢力によシ、移ＩＩＪ
体２け上記接触体１に対して適宜の圧力で押付けられて
いる。

そして、上記プローブ５の先端部の外周面５ａ’ｉ５ｂ
が被測定物と接触して、プローブ５が変位すると、鋼球
１５を介して移動体２が圧縮コイルバネ２３の付勢力に
抗して矢印入方向に移動せしめられ、スイッチ３がこの
移動を検知するようになっている。また、被測定物が接
触体１の先端部より離れた状態において、移動体２は圧
縮コイルバネ２３の付勢力により元の平衡位置に戻され
、さらに、Ｍ球１５を介して接触体１も元の平衡位置に
戻るが、このとき、前記調芯用の真球９ａｓ９ｂｑ９ｃ
によって接触体１は正確に位置決めされる仕組になって
いる。このように、上記圧縮コイルバネ２３、鋼球１５
、調芯用の真球９１Ｌｓ　９１）％９Ｃが移動体２と接
触体１を元の平衡位置に正確に復元せしめる位置復元機
構４を構成している。

また、上記ボデー１０は半径方向に突出する突出部１０
’を有し、この突出部１０′はエアおよび電気信号の受
継ぎをなす受継ぎ部となっている。

すなわち１ボデー１０の上記突出部１０′には、貫通孔
１０ａが軸線方向に貫通して穿設され、この貫通孔１０
ａにフロントブツシュ２４とリアブツシュ２５を介して
ジヨイント２６が取付けられている。上記フロントブツ
シュ２４は、その軸心位置に軸孔２４ａを備えるもので
、上記貫通孔１０ａの先端側の嵌合穴１０ｂに嵌入され
、ボデー１０の突出部１０′にボルト締めされたキャッ
プ２７により固定されている。また、その軸孔２４ａＫ
はプラグ２８がナツト２９により締付けられて取付けら
れている。上記ジヨイント２６は中間皿につば部２６ａ
を備えた略円筒状の部材で、一端が該部材の内部空間に
開口し他端が貫通孔１０ａに開口する側孔２６ｂを有す
るとともに、その先端部は上記フロントブツシュ２４に
摺動自在に嵌入され、かつその後端部はボデー１０にボ
ルト締めされた上記リアブツシュ２５に摺動自在に嵌入
されている。また、このジヨイント２６の内部には、圧
縮コイルバネ３０が圧縮された状態でその一端を上記プ
ラグ２８の端面に当接せしめ、かつ他端をジョイント２
６内部の肩部２６Ｃに当接せしめて嵌め込まれており、
この圧縮コイルバネ３０の付勢力により、外部に設けら
れたエア供給源に連絡されている継手装置にと本発明に
係る装置本体との柔軟な接続が可能となっている。さら
に、上記ジヨイント２６のつげ％２６ａはフロントブツ
シュ２４とリアブツシュ２５の各端面２４ｂ。

２５ａによりその軸方向の移動が拘束されるので、ジヨ
イント２６の摺動ストロークは一定範囲に制限されてい
る。さらにまた、上記スイッチ３の２本の出力１３ｂｑ
ａｃの内、一方の出力線３ｂは、インナーボデー１７を
ハウジング７に固定する上記ボルト１６に圧着端子を挟
んで接続されて装置内部で接地され、かつ、他方の出力
線３ｃけ、ボデー１０内の通路１０ｃ内を絶縁されなが
ら導かれ、プラグ２８に圧着端子を挟んで接続されてい
る。そして、上記キャップ２７、フロントブツシュ２４
、リアブツシュ２５け絶縁材料により形成されており、
スイッチ３から出力、Ｊ３ａによりプラグ２８に伝達さ
れた接触検知信号は圧縮コイルバネ３０を経てジヨイン
ト２６に導かれるようになっている。

なお、上記ボデー１０には、一端が上記ハウジング７の
流通孔７ｇに、また、他端がボデー１０の突出部１０′
の貫通孔１０ａにそれぞれ連通せしめられる略り字状の
流通孔１０ｄが設けられている。また、図中符号３１で
示すものは、塵埃、油分、切粉等が装置内部へ侵入する
のを防ぐためのゴムカバーであり、３２はこのゴムカバ
ー３１を押えるとともに、外力に対し７て装置に強度を
持たせるための蓋である。３３け工作機械の主軸等に装
着するようになっているンヤンクであり、工作機械に応
じて種々の型式のものがある。このシャンク３３および
ボデー１０の形状を変更することにより、本発明の装置
を工作機械以外の種々の装置に対して利用することもで
きる。さらに、３４けＯリング、３５け呼吸穴、３６は
閉鎖蓋材である。

次に本発明の作用について説明する。

第３図は本発明の接触検出装置の使用状態を示すもので
、接触検出装置本体は工作機械の主軸３７に装着され、
かつ、そのジヨイント２６には信号処理装置３８が接続
されている。この状態で、主軸３７を作動して接触検出
装置を被測定物に向って動かし、被測定物を検知するわ
けであるが、測定に先立っであるいは測定中に被測定物
の被測定面に残存する切粉等の付着物をエアで除去する
。

すなわち、図示しないエア供給源よシェアをジヨイント
２６内に送る。エアはジヨイント２６の側孔２６ｂを通
ってボデー１０の流通孔１０ｄに入り、ハウジング７の
流通孔７ｇに至る。次に、インナーボデー１７の溝１０
００流通孔１７ｄおよび丸穴１７ｂを経てパイプ２０に
入り、ロケータ６の流通孔６ｊに入る。そして、プロー
ブ５の連絡孔５　ｅおよび流通孔５ｄを経てプロー１５
の先！７ＷＦｌｆ５から吐出し、被測定物の被測定面の
付着物を吹き落とす。

このようにして被測定物の被測定面の付着物を完全に除
去した後、接触検出装置をさらに移動させると、被測定
物がプローブ５の先端部に接触する。例えば、被測定物
がプローブ５の先端部の上方の外周面５ａに接触すると
、接触体１け真球９ｂｓ９ｃを支点として揺動し、ロケ
ータ６の後端６ｆけ矢印Ｂで示すように上方に動く。こ
のとき、Ｍ球１５が溝６ｅを転動してその円すい面から
外に出ようとし、その結果、移動体２は圧縮コイルバネ
２３の付勢力に抗して矢印入方向に移動する。あるいは
、被測定物がプローブ５の先端部の外周面５ｂに接触す
ると、接触体１全体はそのま捷矢印へ方向に移動され、
移動体２は同じく矢印入方向に移動する。このように、
プローブ５先端部の外周面５ａ、５ｂのいずれに被測定
物が接触しても、移動体２は圧縮コイルバネ２３の付勢
力に抗して矢印入方向に移動する。そして、移動体２の
後端の突ｆｆｆ１２ｂがスイッチ３の検知子３ａに当り
、スイッチ３の内部にある接点が閉じてその接触を検知
する。この接触検知信号は、出力線３ｏによってジヨイ
ント２６まで伝達され、信号処理装置３８に入り処理さ
れ、被測定物の検知がなされる。なお、ここで、スイッ
チ３は装置内部に設けられ、かつ、スイッチ３の出力線
３ｂは装置本体に接地され、出力線３ｂは装置本体に絶
縁されているので、短絡の危惧はない。

一方、被測定物が接触体１から離れると、接触体１と移
動体２は位置復元機構４により元の平衡位置に復元され
る。すなわち、圧縮コイルバネ２３の付勢力により、移
動体２は矢印Ｃ方向に移動し、元の平衡位置まで戻る。

移動体２が元の平衡位置に戻ると、鋼球１５を介して接
触体１が矢印Ｃ方向に移動し、あるいけ矢印り方向釦動
き元の平衡位置に復元する。ここで、接触体１にその半
径方向へ力が作用した場合、接触体１には圧縮コイルバ
ネ２３によりその軸方向に力が作用しているため、各真
球９ａ、・・・、９ｆとロケータ６の大径部６ｄの前端
面６にとの接触点を支点として上記半径方向の力を打消
す方向にモーメント力が作用し、接触体１は元の平衡位
置に戻る。このとき、各真球９１Ｌ％・・・、９ｆけロ
ケータ６のテーパ部６θの外周面に押付けられるものの
、各真球９ａ、・・・、９ｆとロケータ６のテーパ部６
ｅとはころがり接触であるため、接触体１には軸方向の
力のみが有効に作用し、位置の復元が阻止されることは
ない。また、接触体１の流通孔５ｄ、６ｊ１連絡孔５ｅ
にエア等を流した場合、このエア等の流れによシ接触休
１に力が作用する。その力は接触体１の軸方向と半径方
向では半径方向の力の方が大であるが、各真球９ａｓ・
・・、９ｆがロケータ６のテーバｇＥ６ｅの外周面を転
動しながら接触体１を案内するため、その位置の復元は
正確である。

このように、接触体１にどのような方向から力が作用し
ても、あるいけ、接触体１内の流通孔５ｄ。

６ｊ１連絡孔５ｅにエア等が流れても、接触体１は位置
復元機構４により正確に元の平衡位置に復元する。した
がって、常に高い精度で被測定物を検知することができ
る。

なお、上記の実施例において、スイッチ３の出力線３ｂ
ｊ−Ｊボルト１６に圧着端子を介して接続されて接地さ
れていたが、装置の他の部分に接地しても勿論かまわな
い。

以上のように、本発明の接触検出装置にあっては、被測
定物との接触により生じる接触体の変位を移動体を介し
てスイッチの接点により検知するように構成されている
ので、的Ｆωに被測定物を検知することができる。ｔｆ
ｃｚ接触体等圧はエア等の流通孔を設けたので、測定前
あるいは測定中に被測定物の被測定面にエア等を吠付け
て被測定面の付着物を完全に除去することができ、しか
も、接触体にその軸方向の力が作用しても、半径方向の
力が作用しても、あるいは、これらの合成力が作用して
も、位置復元機構により接触体を元の平衡位置に自動的
にかつ正確に復元せしめることができ、したがって、常
に高い測定精度を維持することができる。さらに、スイ
ッチは装置内部に設けられるとともに、その一方の出力
線が装置本体に接地され、他方の出力線が装置本体とは
絶縁されて外部へ導かれて接触検知信号を伝達するよう
になっているので、短絡して誤差が生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の接触検出装置の一実施例を示す断面図
、第２図は＠１図の■−■矢視断面図、第３図は接触検
出装置を工作機械の主軸に装着した状態を示す概略図で
ある。１・・・・・接触体、２・・・・・移動体、３・・・・
・　スイッチ、４・・・・・位置復元機構、５・・・・
・プローブ、５ｄ・・・・・流通孔、６・・・・・ロケ
ータ、６ｄ・・・・・大径部、６ｅ・・・・・テーパ部
、６ｊ・・・・・流通孔、７・・・・・　ハウジング、
７ｇ・・・・・流通孔、８・・・・・保持具、８１）、
・・・、８ｆ・・・・・　Ｖ溝、９＆、・・・、ｏｆ・
・・・・１Ｔ：球、１４・・・・・圧縮コイルバネ、１
５・・・・・Ｗ４球、１７・・・・・インナーボデー、
２ｒＬ１６ｅ・・・・・溝、２ｂ・・・・・突部、１７
（１・・・・・流通孔、３ａ・・・・・検知子、３ｂｓ
３゜・・・・・出力線、２０・・・・・パイプ、２１・
・・・・　スイッチホルダ、２３・・・・・圧縮コイル
バネ、２４・・・・・フロントブツシュ、２５・・・・
　リアブツシュ、２６・・・・・ジヨイント、２８・・
・・・　プラグ、３０・・・・・圧縮コイルバネ、１０
ｄ・・・・・流通孔、３３・・・・・シャンク、３７・
・・・・主軸、３８・・・・・信叶処理装置。出願人　株式会社　新潟鉄工所第３図

Claims

【特許請求の範囲】

被測定物に吹付けるエア等の流通孔を備え、かつ、被測
定物と接触せしめられて平衡位置から変位する接触体と
、この接触体の変位により軸方向に移動せしめられる移
動体と、装置内部に設けられて上記移動体の移動を検知
して接触信号を発するスイッチと、上記接触体が被測定
物から離間した状態において接触体と移動体を元の平衡
位置に復元せしめる位置復元機構とを具備することを特
徴とする接触検出装置。