JPS59142402A - 接触検出器 - 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】 この発明は座標測定機やＮＣ工作機械の主軸に取付け、
対象物体の位置検出のために使用される接触検出器に係
るものである。

これらの機械装置においては、その測定の原点を定め、
かつ対象物体の所定点の原点からの寸法を読み取る等の
ために、接触検出器が使用される。これにはその検出器
の測子先端の接触球が対象物体に当ったとき、その位置
を正確に瞬間的に検出して信号を発信し、かつ対象物体
から接触球が離れたとき完全に元の位置に復帰する必要
がある。

ところが従来装置においては、接触球が物体に当ったと
きから信号が発信されるまでの間に時間のずれがあった
り、接触球が対象物体から離れたとき元の定位置に復帰
しないものがあった。これが測定誤差の要因となり、復
帰性を良くするため測子を強いスプリングで付勢すれば
側圧が犬となり、対象物体を変形させたり、傷付ける等
の問題が生ずるのは避けられなかった。

また、従来技術として特開昭４９−９４３７０号公報に
示されたものがある。これは三つの′Ｍｒ、気接点全接
点するもので、接触球が物体に当る際。

肖る方向によって信号発生の時間差を生ずるためこれが
検出誤差となり、かつその製作には高精度の加工技術を
要する欠点があった。なお。

その他にも板ばねを二段に組み上げたもの等いろいろと
考えられているが機構が複雑で２時間差があり、復帰性
が不確実である等の欠点があった。

本発明はこれらの点を改善し、構造が簡単で製作が容易
であり、しかも高精度、高信頼性を有する接触検出器の
提供を可能とするものである。

本発明の原理をまず説明する。第１図におい方にある一
点をＤとし、Ａｌ）、ＢＤ、ＣＤを結び。

この五角錐を水平面で切り、ＡＤ、ＢＤ、ＣＤの交点を
α、　ｂ、　ｃとし線Ｘとの交点を０２とする。いまＡ
α、Ｂｈ、Ｃｃの距離をＬＣ，Ｌｌ！ｌ。

ＬＣとし、各々の間を糸で結んだとする。なお。

三角形ａｂｃを自重を有する板と考え、０２からＸ線上
に測子を下し、その先端に接触球Ｅを設けたと考える。

ここでＡ、　Ｂ、　Ｃ点は固定であるので、三角形αｂ
ｃはその自重と、測子および接触球の目方により平衡を
とって全体は常に定位置をとる。いま物体が接触球Ｅに
横から。

もしくは下から当ったとすると、糸Ａα、Ｂｈ。

Ｃｃは自由にたるみ彎曲して、接触球Ｅは移動する。し
かし物体が接触球Ｅから離れると正常位置に復帰する。

ここで線Ｘ　ＶＣｆＧって、上のＡＢＣの面と、板αｈ
ｃの間に反撥スプリングを入れて板ａｈｃｆ下方に押し
付けておけばその復帰はより確実に、より早くなる。

本発明は幾何学的に成立するこの原理によるのであるが
、実際には糸を使うことはできないので連結機構を考え
る。また、実際に設計、製作するためには固定部に設け
る三角形ＡＢＣおよび中間板上の三角形αｈｃを正三角
形とし。

線Ｘをこの検出器の保持軸の中心とし、正三角形ＡＢＣ
の中心をこれと一致させる。こうするとＬｃＬ二Ｉ、　
ｂ　＝　Ｌ　ｃとなり、保持軸の中心線上に接触球Ｅが
きて調整、使用に便利である。なお、中間の板ａｂｃを
水平でなく傾斜させ、測子も傾斜させて接触球だけが線
Ｘ上にくるようにすることができて、これでも充分に使
用可能である。しかしスプリングの力線方向から考える
と中間板は固定部と平行であることが望ましい０ ここでＡα、Ｂｈ、Ｃｃ間の連結機構について考えると
、その条件としては、その間の距離りが伸びないこと、
すなわち最大長が常に一定であること、そしてその距離
の収縮方向の変化は自由に可能であることである。

第２・３・４図は本発明の好適な実施例である。保持軸
１に直角な固定部２（これは外装部の一部をなす）の中
心軸線Ｘを中心とする同心円上に１２０°　の角度間隔
をもって、線Ｘ上の１点に向って三つの円錐孔３．　４
．　５を設ける。

なお以下の断面図も同様であるが、第３図に示すように
１２００に配置されたものを１８０°に展開して示す。

ここで円錐孔は上を広く、下を狭く作る。この固定部２
の下に中間板６を置き。

これに１２０°の角度間隔をとって、その中心線を固定
部２の円錐孔の中心線に一致させて１円錐孔７．８．９
を設ける。なお、中間板では円錐孔は下を広く作る。そ
して三つの上下の円錐孔の中（−第４図に示す球１０．
１１を弾性変形可能の鋼線１２をもって結んだ連結部材
の球を入れ、固定部２と中間板６との間の中央にスプリ
ング１３を入れて中間板を下方に押し付ける。

そして中間板の中心下方に測子１４ヲ出し、その下端に
接触球１５を取付ける。ここで中間板６は三つの連結機
構によって１２００の位置において吊り下げられ、かつ
スプリング１３の反撥力によって下方に押し付けられて
いる。そして連結部材の球は円錐孔のほぼ中央部に位置
する。

第５図は接触球１５に対して物体１６が横から当った状
態であって、連結部材の球１０．１１は円錐孔内を自由
に移動し、かつ鋼線１２は彎曲してその長さ・方向を変
えている。

なお接触検出器には二つの形式のものがある。

一つは接触球が物体に接触すると電気的に導通すること
によって検知する方式のもので、他の一つは検出器内部
に電気スイッチ機構を内蔵して、これにより接触信号を
発信するものであるが９本発明は両方の方式にこれを採
用することができる。

そこで第６図によって上記の第一の方式、つまり電気的
導通方式による接触検出器について説明する。図におい
て、中間板６の下に電気絶縁板１７を挾んで板１８を取
付け、この板１８に電線を連結し、電圧を加える。なお
、この板１８の下に測子１４接触球１５を取イ１１けて
、接触球と検出器外装部との間を絶縁状態にする。

そして導電性を有する対象物に接触球１５が接触するこ
とにより、を流がアースされ接触を検知する。

つぎに第７，８図によって上記の第二の方式。

つまり内部に電気スイッチ機構を有する接触検出器につ
いて説明する。図において、固定部２に投光器２０．受
光部２１　を配置し、中間板６の上に反射鏡２２を設け
、接触球１５が対象物体に接触していない状態のときに
は、投光器２０から出た幅の狭い光は反射鏡２２に当り
反射して受光部２１に入る。そして接触球１５が移動し
、中間板６が微動すると反射角が変化して受光部２１に
光が入らずに接触信号を出す。また中間板６の下に圧電
素子２３を取付ける。

ここで圧電素子としては高性能のものを使用する。そう
すると接触球１５に物体が接触した瞬間にただちに圧電
素子２３が信号を発する。

そして接触球１５の位置が変化すると受光部２１が受光
していない状態に変り信号を発する。この信号によって
圧電素子２３からの信号が真に接触球１５の接触による
ものであることを確認する。すなわち、接触瞬間の圧電
素子の発信から、一定時間内に光電方式による信号が発
せられた場合のみ、これを検出信号として外部に出力す
る。

このように二重の検出によるのは圧電素子の応答が敏感
であって、振動等による誤動作を起こして信号を送る危
険があるので、これを防止するためである。従って高感
度、高精度の検出を要しない場合は光電方式の検出だけ
でもよい。

なお、前記連結機構の実施例の説明においては、固定部
及び中間板に相対して円錐孔を設けたものについて述べ
たが、連結機構の条件を満足させる方法は他にいろいろ
と考えられる。第９図は固定部２の上面に球１０を受け
る座２３を設け、鋼線１２の通る孔を円孔２４とし、そ
の下を鋼線が自由に彎曲できるように広くしたもので、
中間板６にもこれと同じ方法をとる。

なお、そのいずれかを前記の円錐孔とすることも可能で
ある。また一端に球を付けずに直接固定部もしくは中間
板に取付け、他端に球を付けて、これを円錐孔もしくは
第９図に示す状態に移動、彎曲可能に取付けることも可
能である。

第１０図はこれを示す。なお、連結機構としては前述の
条件を満足させるものであれば鋼線に限るものでなく、
長さに誤差発生のないチェーン等も使用できる。

以上詳述したように本発明によればＸ、　Ｙ、　Ｚいず
れの方向からの接触に対しても高感度、高精度で検出で
き、接触子の原位置への復帰性がすぐれ、しかも構造が
簡単で低コストの接触検出器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は概要を示す断面
図（第３図の■−■断面図）第３図は第２図のｔ−ｍ断
面図、第４図は連結部材の一例を示す図、第５図は動作
説明図、第６図は接触導電方式における実施例を示す断
面図、第７図はスイッチ内蔵方式における実施例を示す
断面図、第８図はその平面断面図、第９図・第１０図は
連結機構の他の実施例を示す説明図。 １：保持軸　　　２：固定部 ３、４．５．７．８．９　：円錐孔　　　６：中間板ｔ
ｏ、　ｉｉ　：球　　１２：鋼線　　１３ニスプリング
１５：接触球　　　１７：絶縁板　　２０：投光器２１
：受光素子　　　２２：反射鏡 ２３：圧電素子 特許出願人 株式会社　東京精　密 第５図 第７図　　　　　　　　　　　　　　第８図第９図　　
　　　　　　　　　　第１０図０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）保持軸に設けられた固定部と、距離を長くするこ
   とが不可能で、距離の短縮、方向の変更を可能とし、そ
   の延長線が一点で交わる三つの連結機構によって吊り下
   げられ、かつ下方に付勢され、その下端に接触球を有す
   る測子を下方に突出させた中間板とからなる接触検出器
   。 （２、特許請求の範囲第１項において、固定部と中間板
   を平行とし、固定部並びに中間板の連結機構の取付位置
   を互に大きさが異る三角形の頂点（Ａ、　Ｂ、　、Ｃ，
   ａ、　ｈ、　ｃ　）　トＬｉ接触検出器０ （３）特許請求の範囲第１項、第２項において。 連結機構の取付方向を保持軸の中心線Ｘ上の一点りに集
   中する方向とした接触検出器。 （４）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項において
   、固定部と中間板との間を２両端に球を有し、その間を
   長さ不変の線状体をもって連結した三つの連結機構によ
   って構成される接触検出器。 （５）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項において
   、固定部もしくは中間板のいずれかに長さ不変の線状体
   の末端を固定し、他端に球を取付けて連結する三つの連
   結機構によって構成される接触検出器。 （６）特許請求の範囲第４項もしくは第５項において、
   中間板と測子との間を電気絶縁し、測子に電流を導いた
   接触検出器。 （７）特許請求の範囲第４項もしくは第５項において、
   中間板と測子との間に圧電素子を介在させ、これより接
   触球の接触信号を取出し。 かつ固定部と中間板との間の変位信号を投光。 受光及び反射鏡の機構により取出す二重の検出装置を有
   する接触検出器。