WO2008010492A1

WO2008010492A1 - Détecteur de contact

Info

Publication number: WO2008010492A1
Application number: PCT/JP2007/064100
Authority: WO
Inventors: Norio Fukuhisa
Original assignee: Nisshin Sangyo Co., Ltd.
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2008-01-24
Also published as: CN101490500B; JPWO2008010492A1; JP5133884B2; CN101490500A

Description

明細書

接触検出器

技術分野

[0001] この発明は、検出針の検出端と検出対象物との接触を検出する装置に関するもので、検出針がハウジング内に設けた 6個の支持点で規定される安定位置に復帰ばねで押しつけた状態で支持されている構造の前記装置に関するものである。この発明は、温度変化や経年変化によって前記支持点の位置に誤差が生じ、それが接触検出器の検出精度に悪影響を及ぼすのを防止する技術に関するものである。

背景技術

[0002] この種の接触検出器は、検出対象物に接触させる検出端を先端に設けた検出針とこの検出針を支持しているハウジングとを備えている。検出針の基部すなわち検出端と反対の端部は、ハウジング内の支持部材に形成した 6個の支持点にハウジングに内蔵した復帰ばねで押付けられて、る。検出端に外力が作用して、な、状態では、検出針は前記 6個の支持点で規定される 3次元空間内の安定位置に保持される。検出針の先端が検出対象物に接触すると、その接触反力により検出針はその安定位置からわずかに傾動して、前記 6個の支持点の内の少なくとも一個が離隔する (離れる)。この支持点の離隔を電気的に検出することにより、検出端と検出対象物との接触が検出される。

[0003] このような接触検出器は、たとえば図 9に示すように、ハウジング 21にシャンク 22を設け、このシャンクを工作機械の工具軸 23に装着して、工具軸とワーク 24との相対位置関係を計測するのに用いられている。すなわち、テーブル 25に検出対象物となるワーク 24を固定した工作機械の工具軸 23に接触検出器 20を装着し、工具軸 23 又はテーブル 25を図示しない NC装置で移動する。そして、検出針 1の検出端 13とワーク 24との接触信号が接触検出器から出力されたときの工具軸又はテーブルの座標を読取ることにより、工具軸とワークの相対位置関係を計測する。ハウジング 21には、前記 6個の支持点を有する支持部材 4と復帰ばね 16とが内蔵されている。支持部材 4は、調整ねじ 26を介してハウジング 21に固定されており、調整ねじ 26を調整することにより、前記安定位置における検出端 13の位置がシャンク 22の中心軸と同一の軸線上に設定されて!、る。

[0004] 支持部材 4に検出針 1を支持する 6個の支持点を形成する構造については、種々のものが提案されて、る。構造が簡単で安定位置を高精度で規定できる構造の一つとして、検出針 1の基部に放射状に 3本の支持脚を設け、検出針の軸心を中心とする円周上に配置した 2個一組の 3組のボールで当該 3本の支持脚を支持する構造がある。

[0005] この構造は、図 5〜7に示されている。図に示すように、先端 13を検出端とした検出針 1の基部 2に 3本の支持脚 3を互いに 120度の間隔で放射方向に設ける。支持脚 3 は円柱である。支持部材 4側には、検出針 1の軸心を中心とする正三角形の各頂点位置に、 2個一組の合計 6個のボール 5で 3個の受部 15を形成する。受部 15は、 2個のボール 5の間の凹所となっている部分に形成される。そして、検出針の基部を復帰ばね 16で受部 15側に押すことにより、それぞれの支持脚 3をこれに対向する受部 15 で支持する。 3本の支持脚 3は、それぞれを支持する 2個のボールの球面に接触して、 6個の支持点 10が形成され、この 6個の支持点で検出針 1の安定位置が規定される。

[0006] すなわちこの安定位置において、検出針の検出端 13は、三次元空間内での 3軸方向の位置及び、当該 3軸回りの回転角が支持脚 3とボール 5との 6個の支持点 10によつて規定される。検出端 13と検出対象物との接触により、検出端 13が微小移動したときは、検出針 1が僅かに傾いて、いずれかの支持点 10においてボール 5と支持脚 3 との接触が離れる。一方、検出端に作用する外力がなくなったときは、復帰ばね 16のばね力で、検出端 13が常に一定の安定位置に復帰する。

[0007] 検出針と検出対象物との接触は、検出対象物が常に電気の良導体であるときは、当該検出対象物の表面と検出針との接触点を外部接点とする電気回路により検出できる。また検出対象物に電気の不良導体が含まれるときは、ボール 5と支持脚 3の支持点 10を内部接点とする電気回路により検出できる。内部接点は、たとえば図 8に模式的に示すように、支持脚 3とボール 5との 6個の支持点 10を直列に繋ぐような電気回路 17を設けることにより形成できる。検出針 1の安定位置からのずれにより、いずれかの支持点 10で支持脚 3とボール 5との接触が離れ、この離隔が電気信号 (電気回路 17のオンオフ）として検出される。

[0008] 図 7は、ボール 5を支持部材 4に固定する具体的な構造の一例を示した図である。

図の例では、検出針を通す中心孔 14を有する中空円筒状の支持部材 4にボール 5 を収める収納穴 6をボールエンドミルで開け、かつ隣接する収納穴の間に支持脚 3を挿入する放射方向のスリット 7をカ卩ェしている。スリット 7の幅は、支持脚 3の径より十分に広くしてある。ボールエンドミルで開けた収納穴の底面は半球状の受面となっており、ボール 5は、この受面に接着剤で接着して固定している。

[0009] ボール 5や丸棒である支持脚 3は、高い精度での加工が可能である。一方、収納穴 6の深さや支持脚 3の取付角には誤差が生じやすい。しかし、この誤差によって生ずる検出端 13の位置誤差は、個々の検出器についてハウジング内での支持部材 4の二次元方向の傾きを初期調整しておくことにより、補正できる。

特許文献 1：特開平 11― 94509号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 位置や寸法を高精度で計測しょうとするときは、検出器自体や検出対象物側の熱変形なども考慮しなければならな、。金属加工機械でワークの位置を検出する場合は、検出器を鉄又はそれと同程度の熱膨張係数を有する材料で製作することにより、熱膨張による誤差を軽減することができる。しかし、ボール 5を支持部材 4に接着剤で接着した従来構造では、接着剤の熱膨張係数の相違により、環境温度が変化したときに誤差が生ずる危険がある。更に問題となるのは、受部ゃボールと接着剤との熱膨張係数の相違により、経年変化によって接着剤層にクラックが入ったり、接着剤が剥離したりすることである。このようなことが起こると、ボールの位置が初期位置力もずれて、検出端 13の安定位置に大きな誤差が生ずる。特に支持脚 3の長さに対して検出針 1の長さが長い検出器では、ボール 5の僅かな位置ずれによって検出端 13の安定位置に大きなずれが生じ、計測精度を大きく低下させる。

[0011] この発明の課題は、前記問題を解決して、温度変化の激しい環境下においても、検出針先端の安定位置に経年変化を生じない検出針の支持構造を提供することである。これにより、より高精度の計測が可能で、かつ製品寿命の長い接触検出器を得ることがでさる。

課題を解決するための手段

[0012] この発明は、接触検出器の検出針を支持するボールを、その支持部材 4に直接接触させて固定する簡単な構造を提供することにより、前記課題を解決したものである

[0013] この発明の接触検出器は、検出対象物に接触させる検出端を備えた検出針 1と、この検出針の基部 2から放射方向に伸びる 3本の支持脚 3と、各支持脚を受ける受部 1 5を形成する 2個 1組のボール 5の 3組と、このボール群を介して検出針 1を支持している支持部材 4と、支持脚 3を受部 15に押付ける復帰ばね 16とを備えている。

[0014] この発明の接触検出器では、受部 15を形成するボール 5は、支持部材 4に形成した収納穴 6の底の半球状ないし円錐状の受面 12で位置決めされている。支持部材 4 には、その外周から 6個のボール 5のそれぞれに向けて、ねじ孔 8が設けられている。このねじ孔のそれぞれには、ボール 5を支持部材 4に設けた収納穴 6の底の受面 12 に押付けるねじ 9が螺合されて、る。ねじ 9でそれぞれのボール 5を収納穴の底の受面 12に押付けることにより、それぞれのボール 5が接着剤層を介在させることなぐボール 5を納めるために支持部材 4に設けた収納穴の受面 12に直接接触した状態で、定位置に固定される。

[0015] ねじ孔 8は、ボール 5を収納穴の底の受面 12に押付ける方向に設けることができる。ねじ孔 8は、ボール 5を押付ける方向と直交する方向に設けることもできる。後者の場合は、先端に凸円錐面 11を備えたねじ 9を用いる。ねじ孔 8にねじ 9を螺合したときに、ねじ 9の先端がボール 5をそれぞれの収納穴の底の受面 12に直接押接して固定する。更にボール 5力コイルばね 18や板ばねによってそれぞれの収納穴の底の受面 12〖こ押付けられる構造とすることもできる。

[0016] 検出針 1の安定位置からの離隔を内部接点型の電気回路で検出する接触検出器では、支持脚 3及びボール 5を導電体で形成し、検出針の基部 2及び支持部材 4は絶縁体とする。外部接点型の電気回路で検出するときは、検出針全体、支持脚、ボール及び支持部材 4を導電体とすることにより、内部電気配線を不要にできる。支持脚 3は、一般的には検出針 1の軸心を中心とする放射方向に 120度間隔で形成する力軸心回りでなくてもよぐ等角度間隔でなくてもよい。

発明の効果

[0017] この発明の構造では、検出針の安定位置を規定するボール 5を支持部材 4に直接、すなわち接着剤層などを介在させないで、押接して固定しているので、環境温度の変化や経年変化によるボール 5の位置の変化が発生するおそれがほとんどなくなる。従って、長い期間に亘つて検出針 1の安定位置の精度を維持することができ、より高精度の接触検出が可能で、かつ長寿命の接触検出器を提供することができる。

[0018] そして、このボールの固定構造は、検出針を支持する受部 15の形状や構造に適合した合理的で簡単な構造であり、支持部材 4に側面からねじ孔 8を開けてそのねじ孔にねじ 9を螺入するか、あるいは支持部材 4に側面からばね挿入孔 18を開けてそのばね挿入孔にばね 19を挿入するだけでよいので、製造が極めて簡単である。先端を円錐面としたねじ 9を使用する構造では、ねじと円錐面との二重の楔作用によってボール 5がボール収納穴の底の受面 12に固定されるので、小さなねじでしっかりとボール 5を固定することができる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本発明の一実施例の要部を示す平面図

[図 2]図 1の A— A線における断面図

[図 3]図 2と異なる第 2の構造を示す図 1の A— A線における断面図

[図 4]図 2及び 3と異なる第 3の構造を示す図 1の A— A線における断面図

[図 5]従来の接触検出器の一例を示す斜視図

[図 6]図 3の接触検出器の要部を示す平面図

[図 7]図 3の接触検出器の支持脚の支持構造を示す断面図

[図 8]接触検出回路の一例を示す模式図

[図 9]位置検出器の使用例を示す模式図

符号の説明

[0020] 1 検出針

2 検出針の基部 3 支持脚

4 支持部材

5 ボーノレ

6 ボール収納穴

8 小ねじ孔

9 小ねじ

11 凸円錐面

12 ボール収納穴の底の受面

15 受部

16 復帰ばね

発明を実施するための最良の形態

[0021] 次に図面を参照して、この発明の実施例を説明する。検出針 1の支持構造は、図 5 に示した従来構造と同様に、基部 2に設けた放射方向に伸びる 3本の支持脚 3を支持部材 4の円周上に配置した 2個一組の 3組のボール 5で受ける構造である。

[0022] ボール 5は、図 2に示すように、支持部材 4に検出針 1の方向と平行にボールエンドミルで開けた収納穴 6の底部に挿入されている。 1本の支持脚 3を受ける 2個のボールをそれぞれ挿入する収納穴 6の間には、支持脚 3を挿入するスリット 7が形成されている。

[0023] 支持部材 4には、収納穴 6の底部に位置するボール 5の頂部に向けて、支持部材 4 の外周から当該ボールの配設ピッチ円と接する方向の小ねじ孔 8が設けられ、この小ねじ孔に先端を円錐状に尖らした小ねじ 9が螺入されている。収納穴 6にボール 5を挿入してからねじ 9を螺入することにより、ねじ先端の円錐面 11がボール 5の頂部に当接し、ねじによる小ねじ 9の螺進作用と、その先端の円錐面とボール 5との接触部に働く楔作用とにより、ボール 5は、収納穴 6の底に形成された半球状の受面 12に押しっけて固定されている。

[0024] 図 3は、収納穴の底の受面 12にボール 5を押付けて固定する第 2の例を示した図である。図 3の例では、収納穴 6の底部に位置するボール 5の頂部に向けて、支持部材 4の外周から当該ボールの配設ピッチ円と接する面内で先端側が下方に傾斜した小ねじ孔 8が設けられている。小ねじ孔 8に螺合した小ねじ 9の先端は、当該小ねじのねじ軸方向の螺進により、ボール 5を収納穴の底に形成された半球状ないし円錐状の受面 12に押付けて固定する。

[0025] 図 4は、収納穴の底の受面 12にボール 5を押付けて固定する第 3の例を示した図である。図 4の例では、収納穴 6の底部に位置するボール 5の頂部に向けて、支持部材 4の外周から当該ボールの配設ピッチ円と接する面内で先端側が下方に傾斜した小ねじ孔 8が設けられ、この小ねじ孔の先端からねじ軸方向に延びて収納穴 6に開口するばね揷入孔 18が設けられている。ボール収納穴 6にボール 5を挿入した後、ばね揷入孔 18にコイルばね 19を挿入し、小ねじ孔 8に螺合した小ねじ 9を螺進してその先端でコイルばね 19を押すことにより、コイルばね 19が圧縮され、そのばね力でボール 5を収納穴の底に形成された半球状ないし円錐状の受面 12に押付けられて固定される。

[0026] 検出針 1を支持するボール 5のそれぞれに、各 1本の小ねじ孔 8ないしばね揷入孔 18及び小ねじ 9ないしばね 19が設けられており、それらの小ねじ 9を締め付けることによって、 6個のボール 5がそれぞれの収納穴 6の底面と接着剤などの層を介在させることなく直接当接した状態で定位置に固定される。すなわちこの発明の構造では、ボール 5を収納穴の底 12に固定するのに接着剤を使用する必要がない。そして、従来構造と同様にそれぞれが定位置に固定されている 6個のボール 5で 3本の支持脚 3が支持されることにより、支持針 1の先端の検出端 13の安定位置が保持される。

Claims

請求の範囲

[1] 検出対象物に接触させる検出針と、この検出針の基部から放射方向に伸びる 3本の支持脚と、各支持脚を受ける受部を形成する 2個 1組のボールの 3組と、このボールを介して前記検出針を支持している支持部材と、前記支持脚を前記受部に付勢する復帰ばねとを備え、前記ボールは前記支持部材に形成したボール収納穴の半球状な、し円錐状の受面に位置決めされて、る接触検出器において、

前記支持部材の外周から前記 6個のボールのそれぞれの反受面側に向力う小ねじ孔と、この小ねじ孔のそれぞれに螺合された小ねじとを備え、それぞれの小ねじの先端が対応するボールをそれぞれのボールの受面に接着剤層を介在させることなく直接押接している、接触検出器。

[2] 前記支持部材は検出針が貫通する中空孔を備えた中空円筒状の支持部材であり、前記小ねじ孔が、当該支持部材の中心軸線に直角の面内に設けられ、前記小ねじは先端に周面がボールと接触する凸円錐面を備えている、請求項 1記載の接触検出

[3] 検出対象物に接触させる検出針と、この検出針の基部から放射方向に伸びる 3本の支持脚と、各支持脚を受ける受部を形成する 2個 1組のボールの 3組と、このボールを介して前記検出針を支持している支持部材と、前記支持脚を前記受部に付勢する復帰ばねとを備え、前記ボールは前記支持部材に形成したボール収納穴の半球状な、し円錐状の受面に位置決めされて、る接触検出器において、

前記支持部材の外周から前記 6個のボールのそれぞれの反受面側に向かうばね挿入孔と、このばね挿入孔のそれぞれに挿入されたばねとを備え、それぞれのばねの先端が対応するボールをそれぞれのボールの受面に接着剤層を介在させることなく直接押接している、接触検出器。