JPS63148114A - タツチセンサ−の接触子支持構造 - Google Patents

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】 （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１ＮＣ
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
行うためのタッ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） この種のタッチセンサーは、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。

従来のタッ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ＥＩＲだけ離
れた周方向等間隔置きの３箇所に支持点８１〜Ｓ３が設
けられていた。

（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０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０位置）と揺動支点との間の揺動
方向の挺作用腕長さは、前記揺動支点が支点８１〜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（ｓ　ｉ　ｎ３０°ｘ　Ｒ＝　Ｒ／　２　）となり、
Ｒ−Ｒ／２の広範囲で挺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８１〜Ｓ３の一つと一致する方向への接触
子の摺動は倍の大きさの作用力を要する。

又、この種のタッ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３１−３
３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；８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
されたものであって、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４
ａ、４ｂが突設されている。５は前記接触子１の内端小
径軸部１ａに円筒状スライドベアリング６を介して軸心
方向摺動可能に外嵌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
？ａ、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。

４ｂ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
本体であって、接触子１が貫通する開口部１０を有する
外端キャンプ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、内端側には内端キャンプ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
、８ｂの先端部が遊嵌する切り欠き凹部１５が設けられ
、前記外端キャップ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〜１９
ａ、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、前記内端キャンプ
１３と可動体５の内端との間及び内端キャンプ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１６
ａ、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・２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、１６ｂ〜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
つのスイッチと見做して、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
端キャップ１３から外側に導出されている。２５は外端
キャップ１１の開口部１ｏ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２Ｌ　　２２の付勢力で４本の各被支持ピン４ａ、４
ｂ、８ａ、８ｂが対応する各支持部２０　ａ　〜２０　
ｄに於ける一対の球体１６ａ、１６ｂ〜＋９２，１９ｂ
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ッチセンサーは、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
テーパ一孔に嵌合固定し得るテーパーシャンク部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２９を介して付設した二次側誘導コイ
ル３ａに前記配線２４が接続される。前記二次側誘導コ
イル３０は、ホルダー２８がテーパーシャンク部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−次側誘導コイル３０は高周波電源を介して制御
装置に接続されている従って、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（２０３〜２０ｄ）に於ける一対の球体（
１６ａ、＋６ｂ〜１９ａ、　　１９ｂ）と当該球体間に
嵌合する被支持ピン（４ａ、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２０
ａ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４ａ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
動に伴って、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２
２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
１７ａ、１７ｂから浮上する。若し球体１６ａ、１６ｂ
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、　　８ａ２８ｂが支持部２０ｂ〜２
０ｄ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２０Ｃ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２Ｑｃの一対の球体１８ａ、＋８ｂ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２０ａ、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
の揺動に伴って当該接触子１の小径軸部１ａ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＋８ａ、１８ｂに対し
被支持ピン８．ｌｌ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２０ａ、２Ｑｂ、
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２０ａ、２０ｂに於ける球体
と被支持ピン４ａ、Ｂａとの２つの当接支持点を中心に
両スプリング２１゜２２の付勢力に抗して揺動し、支持
部２０ｂ、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、従って一対の被支持ピン４ａ、４ｂが支持部
２０ａ、２Ｑｂ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〜２ｎｄ）に於ける球体（１６ａ、１６ｂ　
〜１９ａ、１９ｂ）から被支持ピン（４ａ、４ｂ、８ａ
、８ｂ）が浮上すルノで、これら球体、被支持ピン及び
配線２４によって形成された４つのスイッチの直列回路
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〜２０ｄの一対の球体
間に被支持ピン４ａ、４ｂ、８ａ、８ｂが嵌合して所期
の中立姿勢に保持される。

尚、タッチセンサーの使用方法は上記実施例に限定され
ない０例えば接触子１がワーク等に接触したことによっ
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ッ
チセンサー自体に併設した電源内蔵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よるタッチセンサーの接触子支持
構造によれば、第６図に示すように接触子Ｃの軸心０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８１〜Ｓ４が設けられ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が軸心０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
の間の揺動方向の挺作用腕長さは、前記揺動支点が支点
３１〜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°ｘ　Ｒ＝　Ｒ１０，７）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挺作用腕長さが接触子の揺動
方向によっ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、４ｂ。 ９ａ、５ｂ・・・被支持ピン、５・・・可動体、７ａ、
７ｂ・・・切り欠き部、９・・・本体、１６ａ、１６ｂ
〜１９ａ、１９ｂ・＝球体、２０　ａ　〜２０　ｄ　−
・・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・・・ホルダ第　１　区； 第２図 第３図 第４０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   ッチセンサーの接触子支持構造。