JPS6333690A - Detection of object and instrument for same - Google Patents

Detection of object and instrument for same

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JPS6333690A
JPS6333690A JP61177288A JP17728886A JPS6333690A JP S6333690 A JPS6333690 A JP S6333690A JP 61177288 A JP61177288 A JP 61177288A JP 17728886 A JP17728886 A JP 17728886A JP S6333690 A JPS6333690 A JP S6333690A
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JP
Japan
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voltage
vibrator
vibration
contact
output voltage
Prior art date
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JP61177288A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Kato
淳一 加藤
Kozo Matsumoto
松本 絋三
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Fuji Corp
Original Assignee
Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6333690A publication Critical patent/JPS6333690A/en
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  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

PURPOSE:To recognize the presence of an object in the position of a vibrator by bringing the vibrator wherein a vibration is excited into contact with the object, suppressing the vibration of the vibrator and monitoring changes in a vibrating condition. CONSTITUTION:An oscillator 16 vibrates in accordance with a rectangular wave voltage outputted from an oscillator circuit 56. Thus, a vibration is excited in a vibrator 10 and also in a vibration detector 18. With the movement of a slide 28, a bite 26 is relatively moved with respect to an edge detector 24. When a contact 23 is brought into contact with the bite 26, since the vibration of the vibrator 10 to which the contact 23 is fixedly attached is suppressed, the vibration transmitted to the vibration detector 18 is rapidly reduced. Therefore, an output voltage V outputted from the vibration detector 18 and converted to DC by a waveform shaping circuit 58 is reduced below a threshold voltage. The voltage V is supplied to comparators 60 and 62. The voltage V is compared with the threshold voltage in the comparator 60. Thus, the presence of an object in the position of the vibrator 10 is recognized.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上立且工丘立 本発明は、対象物の位置を高精度で検出する技術に関す
るものであり、特に接触によって対象物を検出する方法
およびその方法の実施に好適な装置に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a technique for detecting the position of an object with high precision, and in particular to a method of detecting an object by contact and an apparatus suitable for carrying out the method. It is related to.

従来皇狡逝 従来から、接触によって対象物の位置を検出する対象物
検出器として、マイクロスインチが知られている。この
スイッチは、産業機械の運転の自動化等のために広く利
用されている。
2. Description of the Related Art A microsinch has been known as an object detector that detects the position of an object through contact. This switch is widely used for automating the operation of industrial machinery.

たとえば、旋盤等の工作機械においても、対象物検出器
が用いられており、検出された工具刃先の位置を基にし
て、工具刃先の位置を自動的に補正することが行われて
いる。工作物の仕上げ精度は、その工作物に対する工具
刃先の相対的位置が正確に検出され、そして制御される
かどうかに係っている。工具刃先の位置を高精度で検出
し得る検出器として従来からアーススイッチが知られて
いる。このアーススイッチは、接触子の電圧をハイレベ
ルに保持しておき、その接触子が導電性の高い工具刃先
に接触すると、アースされるために電圧がローレベルに
なることを利用して、工具刃先の位置を高精度で検出す
るものである。
For example, object detectors are also used in machine tools such as lathes, and the position of the tool cutting edge is automatically corrected based on the detected position of the tool cutting edge. The finishing accuracy of a workpiece depends on whether the relative position of the tool edge to the workpiece is accurately detected and controlled. An earth switch has been known as a detector that can detect the position of a tool cutting edge with high precision. This grounding switch maintains the voltage of the contact at a high level, and when the contact contacts the highly conductive tool cutting edge, the grounding occurs and the voltage goes to low level. It detects the position of the cutting edge with high precision.

(・ よ゛と る。占 しかしながら、切削工具において合金材料の代替物とし
てセラミックスを使用する場合があり、その場合にはセ
ラミックスの電気抵抗がIMΩ程度と非常に高いため、
対象物の導電性を利用するアーススイッチを使用するこ
とが出来ないという問題が生ずる。また、マイクロスイ
ッチによる検出には充分に高い精度を期待することがで
きない。
However, there are cases where ceramics are used as a substitute for alloy materials in cutting tools, and in that case, the electrical resistance of ceramics is very high, on the order of IMΩ.
A problem arises in that it is not possible to use a grounding switch that utilizes the conductivity of the object. Furthermore, detection using a microswitch cannot be expected to have sufficiently high accuracy.

本発明は、この問題を解決するために、導電性が低い対
象物であっても、位置を高精度で検出し得る方法および
その方法の実施に好適な装置を提供することを目的とし
て為されたものである。
The present invention has been made to solve this problem by providing a method that can detect the position of an object with high accuracy even if the object has low conductivity, and an apparatus suitable for implementing the method. It is something that

口 占  ゛ るための そして、第一発明の対象物検出方法は、振動子を振動さ
せるとともに、その振動子と対象物とを相対移動させつ
つ、その振動子の振動状態を監視し、振動状態が予め定
めた条件以上変化したとき、振動子の位置に対象物が存
在すると判定することを特徴とするものである。
The method for detecting an object according to the first invention vibrates a vibrator and moves the vibrator and the object relative to each other while monitoring the vibration state of the vibrator and detecting the vibration state. The present invention is characterized in that it is determined that an object exists at the position of the vibrator when the value changes by more than a predetermined condition.

また、第二発明の対象物検出装置は、第一発明の方法を
実施するための装置であって、本体と、その本体に支持
された振動子と、その振動子に固着され、その振動子に
振動を励起する発振体と、その発振体に交番電圧を供給
する電圧供給手段と、前記振動子の振動を交番電圧に変
換する振動検知体と、その振動検知体の出力電圧と予め
定めたしきい電圧とを比較し、出力電圧がしきい電圧以
下の場合に対象物検出信号を発生する検出信号発生手段
とを含むものである。
Further, the object detection device of the second invention is a device for carrying out the method of the first invention, and includes a main body, a vibrator supported by the main body, and a vibrator fixed to the vibrator. an oscillator that excites vibration, a voltage supply means that supplies an alternating voltage to the oscillator, a vibration detector that converts the vibration of the vibrator into an alternating voltage, and a predetermined output voltage of the vibration detector. Detection signal generation means compares the output voltage with a threshold voltage and generates an object detection signal when the output voltage is less than or equal to the threshold voltage.

在朋 振動が励起されている振動子が対象物に接触すると、振
動子の振動が抑制されて振動状態が変化する。したがっ
て、その振動状態を監視していれば、その振動状態が予
め定めた条件以上変化した時は、振動子が対象物に接触
した時であるから、振動子の位置に対象物があることを
知ることができる。
When a vibrator whose local vibration is excited comes into contact with an object, the vibration of the vibrator is suppressed and the vibration state changes. Therefore, if the vibration state is monitored, when the vibration state changes beyond a predetermined condition, it means that the vibrator has come into contact with the object, so it is possible to know that there is an object at the position of the vibrator. You can know.

立見 このように、振動子が対象物に接触しさえすれば対象物
検出が可能であるから、その対象物が導電性の高いもの
である必要がなくなり、工具等対象物の材料選定の自由
度を高めることができる。
Standing In this way, the object can be detected as long as the vibrator comes into contact with the object, which eliminates the need for the object to be highly conductive, allowing for greater freedom in selecting materials for objects such as tools. can be increased.

また、振動検知体は、振動子の振動状態が僅か変化した
だけでも敏感に応答し、振動を対応する電圧に変換する
。このような現象を利用しているため、高精度の位置検
出を装置構造の複雑化を招くことなく、安価な製作費で
達成することができるのである。
Furthermore, the vibration detector sensitively responds to even a slight change in the vibration state of the vibrator and converts the vibration into a corresponding voltage. By utilizing such a phenomenon, highly accurate position detection can be achieved at low manufacturing costs without complicating the device structure.

裏i医 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図において、符号10は振動子であり、概してU字
形に折り曲げられた一枚の薄板から成っている。振動子
10は、Uの字の両腕部が対称軸を間にして互いに平行
に対向し、Uの字の底部は対称軸に直交する平面部11
を有している。振動   ゛子10は両腕部の先端が本
体12の一方の端部に固定されており、両端固定の条件
下で振動する。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a vibrator, which is generally made of a single thin plate bent into a U-shape. In the vibrator 10, both arms of a U-shape face each other in parallel with an axis of symmetry in between, and the bottom of the U-shape is a flat part 11 orthogonal to the axis of symmetry.
have. Vibration The tip of both arms of the child 10 is fixed to one end of the main body 12, and vibrates under the condition that both ends are fixed.

本体12の他方の端部にその振動子10の対称軸に直角
な取付面13が形成されるとともに、その取付面13の
中心からおねじ部14が突出させられており、NC旋盤
の本体フレームに固定の固定部材に取り付けられる。固
定部材には平らな取付座とめねじ穴とが形成されており
、おねじ部14がめねじ穴に螺合され、取付面13が取
付座に密着させられるのである。また、本体12は、そ
の中心軸に沿って貫通孔が設けられて中空の状態となっ
ている。
A mounting surface 13 perpendicular to the axis of symmetry of the vibrator 10 is formed at the other end of the main body 12, and a male threaded portion 14 protrudes from the center of the mounting surface 13. It is attached to a fixed member fixed to. A flat mounting seat and a female threaded hole are formed in the fixing member, and the male threaded portion 14 is screwed into the female threaded hole, and the mounting surface 13 is brought into close contact with the mounting seat. Further, the main body 12 is hollow with a through hole provided along its central axis.

振動子100両腕部の互いに対向する内面に、発振体1
6および振動検知体18がそれぞれ接着剤を用いて固着
されている。これら発振体16および振動検知体18は
、平板状の圧電素子により構成されている。その圧電素
子は、第1図に示されるように圧電素子単体20.21
を2枚貼り合わせたバイモルフ構造のものであり、発振
体16および振動検知体18はそれぞれ貼り合わせ面が
撮動子10の腕部に平行となる姿勢で固着されている。
The oscillator 1 is mounted on the inner surfaces of both arms of the vibrator 100, which face each other.
6 and the vibration detecting body 18 are each fixed using an adhesive. The oscillating body 16 and the vibration detecting body 18 are composed of flat piezoelectric elements. As shown in FIG.
The oscillating body 16 and the vibration detecting body 18 are each fixed in a posture such that their bonded surfaces are parallel to the arms of the camera element 10.

発振体16は、入力された矩形波、正弦波等の交番電圧
を振動に変換するものであり、一方振動検知体18は、
励起された振動を交番電圧に変換するものである。発振
体16および振動検知体18は、その交番電圧を入力・
出力するためのケーブル22が接続されており、そのケ
ーブル22が前記本体12の貫通孔を通って引き出され
、外部端子と接続されている。
The oscillator 16 converts an input alternating voltage such as a rectangular wave or a sine wave into vibration, while the vibration detector 18
It converts the excited vibrations into alternating voltage. The oscillator 16 and the vibration detector 18 input the alternating voltage.
A cable 22 for output is connected, and the cable 22 is pulled out through the through hole of the main body 12 and connected to an external terminal.

前記振動子10の平面部11の外面、すなわち本体12
に対向する側とは反対側の面に接触子23が接着剤によ
る接着またはろう付は等によって固着されている。本実
施例においては、この接触子23が刃先との予定された
接触を行うため、接触を繰返しても摩耗しにくい超硬金
属によって形成されている。また、接触子23は直方体
形を成し、前記対称軸に平行な4側面およびその対称軸
に直交する頂面および底面は、高い平行度および直角度
が得られるよう研削加工等により精密加工されている。
The outer surface of the flat part 11 of the vibrator 10, that is, the main body 12
The contactor 23 is fixed to the surface opposite to the side facing the contactor 23 by adhesive bonding, brazing, or the like. In this embodiment, since the contact 23 makes scheduled contact with the cutting edge, it is made of a cemented carbide metal that is resistant to wear even after repeated contact. The contactor 23 has a rectangular parallelepiped shape, and the four side surfaces parallel to the axis of symmetry and the top and bottom surfaces perpendicular to the axis of symmetry are precisely machined by grinding or the like to obtain high parallelism and perpendicularity. ing.

上記振動子109本体122発振体16.振動検知体1
8および接触子23によって刃先検出器24が構成され
ており、この刃先検出器24にバイト26の刃先が接触
する。バイト26は旋盤のスライド28に取り付けられ
ており、スライド28の移動に伴って第2図における±
X方向または一2方向からの接触子23に接触するので
ある。
Said vibrator 109 main body 122 oscillator 16. Vibration detector 1
8 and the contact 23 constitute a cutting edge detector 24, and the cutting edge of the cutting tool 26 comes into contact with this cutting edge detector 24. The cutting tool 26 is attached to a slide 28 of the lathe, and as the slide 28 moves, the ± in FIG.
It comes into contact with the contactor 23 from the X direction or one of the two directions.

接触子23に接触するのは第8図に示されるように刃先
の先端であって、しかも直線a、bがそれぞれ接する部
分である。工作物の加工寸法はこれらの部分の位置によ
って決まるのである。符号3Oは旋盤の主軸、符号32
はチャックである。
What comes into contact with the contactor 23 is the tip of the cutting edge, as shown in FIG. 8, and the part where the straight lines a and b touch each other. The machining dimensions of the workpiece are determined by the positions of these parts. Code 3O is the main shaft of the lathe, code 32
is Chuck.

次に、第3図に基づいて、刃先検出器24を制御する制
御回路50について説明する。
Next, the control circuit 50 that controls the blade edge detector 24 will be explained based on FIG.

・   図中左上の符号52は電圧供給手段であり、電
圧設定回路54および発振回路56から構成されている
。発振回路56は入力端子および出力端子がそれぞれ電
圧設定回路および発振体16に接続されており、電圧設
定回路540設定電圧に対応する周波数の矩形波電圧を
発振体16に供給する。
- Reference numeral 52 at the upper left in the figure is a voltage supply means, which is composed of a voltage setting circuit 54 and an oscillation circuit 56. The oscillation circuit 56 has an input terminal and an output terminal connected to the voltage setting circuit and the oscillator 16, respectively, and supplies the oscillator 16 with a rectangular wave voltage having a frequency corresponding to the voltage set by the voltage setting circuit 540.

一方、振動検知体18には波形整形回路58が接続され
ており、その波形整形回路58にはコンパレータ60.
62が接続されている。波形整形回路58は振動検知体
18からの正弦波電圧を直流の出力電圧■に変換する。
On the other hand, a waveform shaping circuit 58 is connected to the vibration detector 18, and a comparator 60.
62 are connected. The waveform shaping circuit 58 converts the sine wave voltage from the vibration detector 18 into a DC output voltage (2).

コンパレータ60は、出力電圧Vと予め定められたしき
い電圧とを比較し、出力電圧■がしきい電圧以下の場合
にハイレベルの刃物検知信号を発生し、また出力電圧V
がしきい電圧より大きい場合にローレベルの信号を発生
する。また、コンパレータ62は、出力電圧■と予め定
められた基準電圧とを比較し、出力電圧Vが基準電圧以
下の場合にハイレベルのカウント指示信号信号を発生し
、また出力電圧■が基準電圧より大きい場合にローレベ
ルの信号を発生して、それら信号をカウンタ66に出力
する。
The comparator 60 compares the output voltage V with a predetermined threshold voltage, and generates a high-level knife detection signal when the output voltage V is less than the threshold voltage.
generates a low level signal when the voltage is greater than the threshold voltage. Further, the comparator 62 compares the output voltage ■ with a predetermined reference voltage, and generates a high-level count instruction signal when the output voltage V is lower than the reference voltage, and output voltage ■ is lower than the reference voltage. If the value is greater, low level signals are generated and these signals are output to the counter 66.

カウンタ66は、一方の入力端子がコンパレータ62と
接続され、他方の入力端子が分周回路68と接続されて
いる。分周回路68は、前記発振回路56の矩形波電圧
を分周し、この信号をカウンタ66に入力する。カウン
タ66は、コンパレータ62のカウント指示信号に応じ
て分周回路68からの矩形波信号のパルス数を針致し、
二進法表示による計数内容を4個の出力端子から出力す
る。
The counter 66 has one input terminal connected to the comparator 62 and the other input terminal connected to the frequency dividing circuit 68 . The frequency dividing circuit 68 divides the frequency of the rectangular wave voltage of the oscillation circuit 56 and inputs this signal to the counter 66. The counter 66 counts the number of pulses of the rectangular wave signal from the frequency dividing circuit 68 in accordance with the count instruction signal of the comparator 62,
The count contents in binary notation are output from four output terminals.

それら出力端子には、抵抗値が順次小さくなる抵抗R1
,R2,R,、R4の一方の端子がそれぞれ接続されて
いる。抵抗R,,R2,R3,R4の他方の端子は、抵
抗R0の一方の端子とともにオペアンプ70の反転入力
端子と接続されている。つまり、抵抗R1J  R2、
R3、R4は、カウンタ66の出力端子とオペアンプ7
0の反転入力場子との間に互いに並列に接続されている
。また、抵抗R0の他方の端子はハイレベルラインに接
続されている。
These output terminals are connected to a resistor R1 whose resistance value decreases in sequence.
, R2, R, , R4 are connected to each other. The other terminals of the resistors R, , R2, R3, and R4 are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 70 along with one terminal of the resistor R0. In other words, resistance R1J R2,
R3 and R4 are the output terminals of the counter 66 and the operational amplifier 7.
0 and an inverting input field are connected in parallel with each other. Further, the other terminal of the resistor R0 is connected to a high level line.

オペアンプ70の非反転入力端子は、直列に接続された
抵抗および可変抵抗Rvを介してアースされている。オ
ペアンプ70の出力端子は、前記電圧設定回路54と接
続され、電圧設定回路54はオペアンプ70の出力電圧
に対応した電圧を設定する。さらに、その出力端子は、
抵抗Rfを備えたフィードパ′ツク回路によりオペアン
プ70自体の反転入力端子に接続されている。
A non-inverting input terminal of the operational amplifier 70 is grounded via a series-connected resistor and a variable resistor Rv. The output terminal of the operational amplifier 70 is connected to the voltage setting circuit 54, and the voltage setting circuit 54 sets a voltage corresponding to the output voltage of the operational amplifier 70. Furthermore, its output terminal is
It is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 70 itself by a feed pack circuit with a resistor Rf.

次に、第3図乃至第5図を参照しつつ、接触子23がバ
イト26と接触していない場合(非接触時)の本装置の
作動について説明する。
Next, with reference to FIGS. 3 to 5, the operation of this device when the contactor 23 is not in contact with the cutting tool 26 (non-contact state) will be described.

第3図に示されている発振体16が、発振回路56によ
り出力された矩形波電圧に応じて振動する。それにより
振動子10に撮動が励起され、振動検知体18にも振動
が励起される。この時の接触子23の振幅は、たとえば
0.11X10−’m〜0.12X10−’mとごく小
さいものである。
The oscillator 16 shown in FIG. 3 vibrates in response to the rectangular wave voltage output by the oscillation circuit 56. As a result, the vibrator 10 is excited to take an image, and the vibration detection body 18 is also excited to vibrate. The amplitude of the contactor 23 at this time is extremely small, for example, 0.11X10-'m to 0.12X10-'m.

振動検知体18は、励起された振動をその振動の周波数
に対応する正弦波電圧に変換し、これを波形整形回路5
8が直流の出力電圧■に変換する。
The vibration detector 18 converts the excited vibration into a sine wave voltage corresponding to the frequency of the vibration, and converts this into a sine wave voltage corresponding to the frequency of the vibration, which is then applied to the waveform shaping circuit 5.
8 converts it into a DC output voltage ■.

この出力電圧■は、第4図に示されるように、共振周波
数f0の時をピークとし、その前後で急激に低下する。
As shown in FIG. 4, this output voltage {circle around (2)} peaks at the resonance frequency f0, and rapidly decreases before and after that.

同じく第4図には、振動検知体18の温度が0℃、25
℃および45℃の時の共振周波数性がそれぞれ示されて
いるが、各温度における共振周波数をそれぞれ表すr、
、r、;およびf♂が温度の上昇に伴って順次減少して
いる。これは、発振体16および振動検知体18を振動
子10に接着している接着剤の物性が、温度によって変
化し易く、結果として振動系の剛性が変化するためであ
る。このような共振周波数の変動は湿度等地の外部要因
によっても生じ得る。
Similarly, FIG. 4 shows that the temperature of the vibration detector 18 is 0°C, 25°C
The resonance frequency characteristics at ℃ and 45℃ are shown, respectively, and r, which represents the resonance frequency at each temperature,
, r, ; and f♂ decrease sequentially as the temperature increases. This is because the physical properties of the adhesive that adheres the oscillator 16 and the vibration detector 18 to the vibrator 10 tend to change depending on the temperature, and as a result, the rigidity of the vibration system changes. Such fluctuations in the resonant frequency may also be caused by external factors such as humidity.

波形整形回路58の出力電圧Vはコンパレータ60.6
2に入力される。コンパレータ60において、出力電圧
■と前記しきい電圧とが比較されるが、出力電圧■は、
第4図に示されているピーク電圧とほぼ一致しており、
また非接触時の出力電圧■は、第5図に示されるように
しきい電圧よりも高くなっている。したがって、コンパ
レータ60の出力電圧はローレベルとなって、刃先検出
信号は出力されない。
The output voltage V of the waveform shaping circuit 58 is determined by the comparator 60.6.
2 is input. In the comparator 60, the output voltage ■ is compared with the threshold voltage, and the output voltage ■ is
It almost matches the peak voltage shown in Figure 4,
Further, the output voltage (■) during non-contact is higher than the threshold voltage, as shown in FIG. Therefore, the output voltage of the comparator 60 becomes low level, and no blade edge detection signal is output.

一方、コンパレータ62において、出力電圧Vと基準電
圧との比較が行われる。このコンパレータ62は、非接
触時にもかかわらず出力電圧Vが前記しきい電圧以下と
なり、刃先検出信号が発生されるという誤作動を防止す
るために、出力電圧■を監視するものであって、出力電
圧Vが第5図に二点鎖線で示すように、基準電圧以下の
場合、誤作動発生の可能性があると判定しコンパレータ
62の信号がハイレベルに変わる。この出力電圧Vはカ
ウント指示信号としてカウンタ66に入力される。
On the other hand, the comparator 62 compares the output voltage V with a reference voltage. This comparator 62 monitors the output voltage (2) in order to prevent a malfunction in which the output voltage (V) falls below the threshold voltage and a cutting edge detection signal is generated even in the non-contact mode. If the voltage V is below the reference voltage, as shown by the two-dot chain line in FIG. 5, it is determined that there is a possibility of a malfunction occurring, and the signal of the comparator 62 changes to high level. This output voltage V is input to the counter 66 as a count instruction signal.

基準電圧、しきい電圧、非接触時の振動検知体18の正
規出力電圧Vnおよび接触時の振動検知体18の正規出
力電圧Vtの関係は、第5図に示されるように、■しき
い電圧が基準電圧よりも高く、■Vtがしきい電圧と基
準電圧との間にあり、そして、■Vnとしきい電圧との
差がVtと基準電圧との差より大きくなっている。Vn
とVtとの差は常にほぼ一定であるから、出力電圧■を
基準電圧と比較していれば、その誤作動の発生を未然に
防止し得るのである。
The relationship between the reference voltage, the threshold voltage, the normal output voltage Vn of the vibration detector 18 during non-contact, and the normal output voltage Vt of the vibration sensor 18 during contact is as shown in FIG. is higher than the reference voltage, ■Vt is between the threshold voltage and the reference voltage, and the difference between ■Vn and the threshold voltage is larger than the difference between Vt and the reference voltage. Vn
Since the difference between and Vt is always almost constant, by comparing the output voltage (2) with the reference voltage, it is possible to prevent such malfunctions from occurring.

上記カウント指示信号に応答して、カウンタ66が分周
回路68により入力される矩形波信号のパルス数の計数
を開始する。その結果、カウンタ66の出力端子に接続
されている抵抗R,,R2゜R3,R4の零を含む任意
の個数の組合せを経てオペアンプ70の反転入力端子に
電流が供給される。その場合の抵抗の組合せは、(なし
)、(R、)、  (R2)、  (R□、R2)、 
 (R3)、  ・・・、  (R□、R,、R3)、
  ・・・、(R,。
In response to the count instruction signal, the counter 66 starts counting the number of pulses of the rectangular wave signal input by the frequency dividing circuit 68. As a result, current is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 70 through any combination of resistors R, , R2, R3, and R4 connected to the output terminal of the counter 66, including zero. In that case, the resistance combinations are (none), (R, ), (R2), (R□, R2),
(R3), ..., (R□, R,, R3),
..., (R,.

R2,R3,R4)の16組であり、分周回路68から
カウンタ66に1個のパルスが供給される毎に1段階ず
つ上の組合せが選択される。
There are 16 sets of R2, R3, R4), and each time one pulse is supplied from the frequency dividing circuit 68 to the counter 66, a combination one level higher is selected.

オペアンプ70には上記16組の組合せの抵抗とそれら
に並列接続された抵抗R0とを経て供給され、オペアン
プ70はこの入力電流に対応する電圧信号を電圧供給手
段52に出力する。そして、この電圧信号の範囲は、発
振回路56から発振体16に供給される矩形波電圧の周
波数を、刃先検出器24の温度が0℃乃至45℃の範囲
にある間は振動子102発振体16および撮動検知体1
8から成る系の共振周波数を一致させ得る範囲とされて
いる。
The operational amplifier 70 is supplied via the 16 combinations of resistors and the resistor R0 connected in parallel to them, and the operational amplifier 70 outputs a voltage signal corresponding to this input current to the voltage supply means 52. The range of this voltage signal is the frequency of the rectangular wave voltage supplied from the oscillation circuit 56 to the oscillator 16, while the temperature of the blade edge detector 24 is in the range of 0°C to 45°C. 16 and imaging detection object 1
This is a range in which the resonant frequencies of the system consisting of 8 can be matched.

このようにして、カウンタ66の計数内容は、出力電圧
Vが基準電圧より大きくなって、コンパレータ62の信
号がローレベルになるまで増加され、その計数内容はコ
ンパレータ62の信号が再びハイレベルに変わるまで保
持される。
In this way, the count content of the counter 66 is increased until the output voltage V becomes larger than the reference voltage and the signal of the comparator 62 becomes low level, and the count content is increased until the signal of the comparator 62 changes to high level again. will be retained until

次に、接触子23がバイト26と接触した場合(接触時
)の本装置の作動について説明する。
Next, the operation of this device when the contactor 23 contacts the cutting tool 26 (at the time of contact) will be described.

スライド28の移動に伴ってバイト26が刃先検出器2
4に対して相対移動させられ、接触子23がバイト26
に接触すると、その接触子23が固着されている振動子
10の振動が抑制されるために、振動検知体18に伝達
される振動が急減する。よって、振動検知体18から出
力され、波形整形回路58により直流に変換される出力
電圧■が第5図に示されるようにしきい電圧以下となる
As the slide 28 moves, the cutting tool 26 moves to the blade edge detector 2.
4, the contact 23 is moved relative to the bite 26
, the vibration of the vibrator 10 to which the contactor 23 is fixed is suppressed, so that the vibration transmitted to the vibration detection body 18 is rapidly reduced. Therefore, the output voltage (2) output from the vibration detector 18 and converted into direct current by the waveform shaping circuit 58 becomes less than the threshold voltage, as shown in FIG.

この出力電圧■は前記非接触時の場合と同様に、前記コ
ンパレータ60.62に供給される。
This output voltage ■ is supplied to the comparators 60 and 62 as in the non-contact case.

コンパレータ60において、出力電圧■はしきい電圧と
比較されるが、この場合しきい電圧以下であるからコン
パレータ60からハイレベルの刃先検出信号が出力され
る。そして、この検出信号に基づいてスライド28を駆
動するサーボモータが停止させられ、刃先位置の原点の
自動設定等が行われる。スライド28の位置はスライド
位置検出装置によって常時検出されているため、刃先位
置検出信号が発せられた時のスライド位置自体を刃先位
置の原点として設定し、あるいは原点設定のための基準
点として利用することができるのである。
In the comparator 60, the output voltage ■ is compared with the threshold voltage, and in this case, since it is below the threshold voltage, the comparator 60 outputs a high level blade edge detection signal. Based on this detection signal, the servo motor that drives the slide 28 is stopped, and the origin of the blade edge position is automatically set. Since the position of the slide 28 is constantly detected by the slide position detection device, the slide position itself when the blade edge position detection signal is issued is set as the origin of the blade edge position, or is used as a reference point for setting the origin. It is possible.

コンパレータ62以後の作動は、前記非接触時の場合と
同様であり、ここでは説明を省略する。
The operations after the comparator 62 are the same as in the case of non-contact, so the explanation will be omitted here.

尚、本実施例においては、振動子10は概してU字形に
折り曲げられた一枚の薄板により構成されて、そのUの
字の両腕部が本体12に取り付けられている。つまり、
接触子23はその薄板の板面に直角な平面内でのみ振動
することが許容されている。したがって接触子23がこ
の平面内以外の方向にも振動し、そのために第2図に示
される±X方向および−Z方向におけるバイト26の位
置検出の精度が低下することが防止される。しかも接触
子23の振幅は±X方向において特に大となるため、工
作物の加工精度に太き(関与するそれら±X方向におけ
る感度が良好である。
In this embodiment, the vibrator 10 is generally formed of a single thin plate bent into a U-shape, and both arms of the U-shape are attached to the main body 12. In other words,
The contactor 23 is allowed to vibrate only within a plane perpendicular to the surface of the thin plate. Therefore, the contactor 23 is prevented from vibrating in directions other than within this plane, thereby preventing the accuracy of position detection of the cutting tool 26 in the ±X direction and the -Z direction shown in FIG. 2 from decreasing. Moreover, since the amplitude of the contactor 23 is particularly large in the ±X directions, the sensitivity in those ±X directions, which are involved in machining accuracy of the workpiece, is good.

また、振動子10は形状が対称である薄板により構成さ
れているため、たとえ熱膨張により変形しても接触子2
3は対称軸上において移動するのみである。よって、第
2図に示される±X方向における刃先検出に誤差が生ず
ることはない。
In addition, since the vibrator 10 is composed of a thin plate with a symmetrical shape, even if it is deformed due to thermal expansion, the contactor 10
3 only moves on the axis of symmetry. Therefore, no error occurs in the detection of the cutting edge in the ±X directions shown in FIG.

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明はその他の態様でも実施可能である。
Although one embodiment of the present invention has been described above based on the drawings,
The present invention can also be implemented in other embodiments.

上述の実施例において、振動子10には、対象物と予定
された接触を行うための接触子23が固着されているが
、この接触子23は必ずしも別部品である必要はなく、
接触子としての機能をもたせた突出部をその振動子10
に突設してもよいのである。
In the above-described embodiment, the contactor 23 for making scheduled contact with the object is fixed to the vibrator 10, but the contactor 23 does not necessarily have to be a separate part;
The protrusion that functions as a contactor is the vibrator 10.
It may be installed protrudingly.

さらに、前述の実施例は、発振体16および振動検知体
18がバイモルフ構造の圧電素子の場合について説明さ
れている。これは工具位置の測定誤差が5X10−”m
以下であることが要求されており、この高い要求をでき
る限り安価に満たし、かつ、刃先検出器を小形化するた
めにこの圧電素子が好適であるからである。したがって
、目的に応じその圧電素子を単体構造にしてもよく、ま
た圧電素子の材料として水晶、電気石、ロッシェル塩ま
たはチタン酸バリウムを用いてもよいのである。
Further, in the above embodiments, the oscillating body 16 and the vibration detecting body 18 are piezoelectric elements having a bimorph structure. This means that the tool position measurement error is 5X10-”m.
This is because this piezoelectric element is suitable for meeting this high requirement at the lowest possible cost and miniaturizing the blade edge detector. Therefore, depending on the purpose, the piezoelectric element may have a unitary structure, and quartz, tourmaline, Rochelle salt, or barium titanate may be used as the material of the piezoelectric element.

また、前述の実施例におけるコンパレータ62は、第3
図に示されるようにカウンタ66に直接接続されている
が、第6図に示されるようにこれらコンパレータ62と
カウンタ66との間にAND回路72を付加し、コンパ
レータ62の出力端子と、コンパレータ60の出力端子
に新たに接続したNOT回路74の出力端子とをそのA
ND回路72の2個の入力端子にそれぞれ接続するとと
もにAND回路72の出力端子をカウンタ66の入力端
子と接続してもよい。制御回路50をこのように変更し
、さらに第7図に示されるように■基準電圧がしきい電
圧よりも高く、■基準電圧が、非接触時の振動検知体1
8の正規出力電圧Vnとしきい電圧との間にあり、そし
て■しきい電圧が、接触時の振動ネ★知体18の正規出
力電圧Vtよりも高くなるように設定すれば、刃先検出
器24の非接触時においても出力電圧■が基準電圧以下
となれば、誤作動発生の可能性があると判定されてカウ
ンタ66にハイレベルのカウント指示信号が入力される
。このようにすれば、非接触時において誤作動の発生防
止を行うことができる。
Further, the comparator 62 in the above-mentioned embodiment is the third
Although it is directly connected to the counter 66 as shown in the figure, an AND circuit 72 is added between these comparators 62 and the counter 66 as shown in FIG. The output terminal of the newly connected NOT circuit 74 is connected to the output terminal of the A
They may be connected to the two input terminals of the ND circuit 72, and the output terminal of the AND circuit 72 may be connected to the input terminal of the counter 66. The control circuit 50 is changed in this way, and as shown in FIG. 7, ■ the reference voltage is higher than the threshold voltage, and ■ the reference voltage is
If the threshold voltage is set to be higher than the normal output voltage Vt of the vibration sensor 18 during contact, If the output voltage (2) is below the reference voltage even in the non-contact state, it is determined that there is a possibility of a malfunction occurring, and a high-level count instruction signal is input to the counter 66. In this way, it is possible to prevent malfunctions from occurring when there is no contact.

また、コンパレータ60,62は、しきい電圧および基
準電圧を中心に不感帯を有するものとして、チャタリン
グの発生を防止し、より安定な回路としてもよい。
Furthermore, the comparators 60 and 62 may have a dead zone around the threshold voltage and the reference voltage to prevent chattering and provide a more stable circuit.

その他、本発明はその精神を造膜しない範囲において種
々変更が加えられ得るものである。
In addition, various changes may be made to the present invention without departing from its spirit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例である刃先検出器の平面図で
あり、第2図はその刃先検出器の使用状態における、そ
の刃先検出器とバイトとの位置関係を示す平面図である
。第3図は、刃先検出器およびその制御回路を示すブロ
ック図である。第4図は、上記実施例で用いられた撮動
検知体の、共振周波数の変化に対応して発生する出力電
圧を示すグラフであり、温度条件が0℃、25℃および
45℃の場−合を示している。第5図は、刃先ネ★出器
がバイトの刃先と接触していない時(非接触時)および
その刃先と接触している時(接触時)における振動検知
体の出力電圧の変化を示したものである。第6図は、前
述の実施例と別の態様における制御回路の変更部を示す
ブロック図である。 第7図は、第6図に示される実施例における基準電圧、
しきい電圧、非接触時の振動検知体の正規出力電圧Vn
および接触時の振動検知体の正規出力電圧Vtの関係を
表すグラフである。第8図は上記バイトの刃先を拡大し
て示した平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a cutting edge detector that is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship between the cutting edge detector and a cutting tool when the cutting edge detector is in use. . FIG. 3 is a block diagram showing the blade edge detector and its control circuit. FIG. 4 is a graph showing the output voltage generated in response to changes in the resonance frequency of the imaging sensing body used in the above example, and shows the output voltage generated in response to changes in the resonance frequency when the temperature conditions are 0°C, 25°C, and 45°C. It shows that the Figure 5 shows the change in the output voltage of the vibration detector when the cutting edge extractor is not in contact with the cutting edge of the cutting tool (non-contact) and when it is in contact with the cutting edge (in contact). It is something. FIG. 6 is a block diagram showing a modified part of the control circuit in another aspect of the embodiment described above. FIG. 7 shows the reference voltage in the embodiment shown in FIG.
Threshold voltage, normal output voltage Vn of vibration detector during non-contact
It is a graph showing the relationship between the normal output voltage Vt of the vibration detector and the vibration detector at the time of contact. FIG. 8 is an enlarged plan view showing the cutting edge of the cutting tool.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)振動子を振動させるとともに、その振動子と対象
物とを相対移動させつつその振動子の振動状態を監視し
、振動状態が予め定めた条件以上変化したとき、振動子
の位置に対象物が存在すると判定することを特徴とする
対象物検出方法。
(1) While vibrating the vibrator, the vibrating state of the vibrator is monitored while moving the vibrator and the target object relative to each other, and when the vibration state changes beyond a predetermined condition, the target object is moved to the position of the vibrator. An object detection method characterized by determining that an object exists.
(2)本体と、 その本体に支持された振動子と、 その振動子に固着され、その振動子に振動を励起する発
振体と、 その発振体に交番電圧を供給する電圧供給手段と、 前記振動子に固着され、その振動子の振動を交番電圧に
変換する振動検知体と、 その振動検知体の出力電圧と予め定めたしきい電圧とを
比較し、出力電圧がしきい電圧以下の場合に対象物検出
信号を発生する検出信号発生手段とを含む対象物検出装
置。
(2) a main body, a vibrator supported by the main body, an oscillator fixed to the vibrator and exciting the vibrator to vibration, and voltage supply means for supplying an alternating voltage to the oscillator; A vibration detector is fixed to a vibrator and converts the vibration of the vibrator into an alternating voltage.The output voltage of the vibration detector is compared with a predetermined threshold voltage, and if the output voltage is less than the threshold voltage. and detection signal generating means for generating a target object detection signal.
(3)前記発振体および振動検知体が圧電素子である特
許請求の範囲第2項記載の対象物検出装置。
(3) The object detection device according to claim 2, wherein the oscillating body and the vibration detecting body are piezoelectric elements.
(4)前記電圧供給手段が前記出力電圧と予め定めた基
準電圧とを比較し、出力電圧が基準電圧以下の場合に、
供給電圧の周波数を出力電圧が基準電圧を越えるまで変
更する周波数変更手段を有している特許請求の範囲第2
項または第3項記載の対象物検出装置。
(4) The voltage supply means compares the output voltage with a predetermined reference voltage, and if the output voltage is less than or equal to the reference voltage,
Claim 2 comprising frequency changing means for changing the frequency of the supply voltage until the output voltage exceeds the reference voltage.
The object detection device according to item 1 or 3.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS566181A (en) * 1979-06-27 1981-01-22 Sanyo Electric Co Ltd Body detector

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS566181A (en) * 1979-06-27 1981-01-22 Sanyo Electric Co Ltd Body detector

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