JPH01109054A - 接触検出装置 - 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、マシニングセンター等の工作機械の主軸に取
り付けられた接触検出用具を利用してワークの芯出しや
寸法計測を行う接触検出装置に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） マシニングセンターでワークの芯出しや寸法８↑測を行
うシステムとしては、可動接触子と当該可動接触子のワ
ークとの接触による運動によって動作する内部スイッチ
とを備えたタッチセンサーを利用し、前記可動接触子と
ワークとの接触時に内部スイッチを介してタッチ信号を
取り出し、これをＮＣ装置にフィードバックする内部ス
イッチ付きタッチセンサ一方式の他に、特開昭６１−２
１４９５３号公報等に開示された通電式夕・ノチフ゛ロ
ープ方式が知られている。

この通電式タッチプローブ方式は、第１図に示すように
通電性のあるタッチプローブ１を主軸２に取り付け、当
該夕・ノチプローブ１と導電性のあるワーク３とが接触
したときに前記主軸２−タッチプローブ１−ワーク３−
工作機械本体４−主軸２を直列に経由する閉回路５が形
成されるようＧこし、この閉回路５を前記主軸２の周囲
Ｇこ配置したセンサー６で電磁的に検出して夕・ノチ信
号７を出力させ、これをＮＣ装置８にフイードノイ・ツ
クする方式である。９はセンサー駆動及びタッチ信号出
力回路である。

前者の内部スイッチ付きタッチセンサ一方式と比較して
後者の通電式タッチプローブ方式は、タフチプロープ１
に代えて通電性のある切削工具が使用されている状態で
も当該切削工具とワーク３との接触による通電状態を前
記センサー６で同様に検出することが出来るので（例え
ば加工中の通電状態を監視することにより、切削工具の
折損を自動検出したり、エアーカット時間の短縮を図る
ためにワークと工具とが接触するまでは当該工具を早送
りし、ワークと工具とが接触した瞬間に通常切削送りに
自動切り換えすることが出来る等の利点を有するので、
利用価値がある。

しかしながら前記通電式タッチプローブ方式では、ワー
ク３が導電性のある金属製のものに限られ、樹脂やセラ
ミック等のワークでは利用することが出来ないばかりで
なく、例え金属製のワークであっても、水溶性切削油が
測定面に付着していると水分の導電性により未だ接触し
ていないにも拘わらずタッチ信号が出力され、油性切削
油が測定面に付着していると油膜の絶縁性によりタッチ
信号の出力タイミングが遅れることになり、何れにして
も高精度の計測が出来ないと云った問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、利用価値の
高い前記通電式タッチプローブ方式に於ける通電性検出
システムを利用しながら、ワークの材質や切削油による
影響を受けないで高精度の接触検出が行える接触検出装
置を堤案するものであって、その特徴は、可動接触子と
当該可動接触子のワークとの接触による運動によって動
作する電路開閉手段とを内蔵した接触検出用具を工作機
械の主軸に取り付け、更にこの接触検出用具に前記工作
機械本体側の端子と離接自在な端子を設け、これら両端
子と前記主軸及び前記電路開閉手段を直列に接続した閉
回路を構成するための必要な配線を施し、前記主軸の周
囲には、前記電路開閉手段の開閉動作に伴う前記閉回路
の開閉を電磁的に検出するセンサーを配設した点にある
。

（発明の作用） 前記接触検出用具が取り付けられた主軸を移動させて当
該接触検出用具の可動接触子をワークに接触させると、
当該可動接触子が反力で運動して内部の電路開閉手段の
電路開閉状態が反転する。

即ちａ接点方式であれば閉成し、ｂ接点方式であれば開
成する。このワークとの接触による可動接触子の運動、
延いては可動接触子とワークとの接触に伴う前記電路開
閉手段の開閉反転動作は、ワークの材質やワーク測定面
に付着する切削油に影響されずに行われる。

一方、前記電路開閉手段が閉成しているときは、前記工
作機械本体側の端子とこれに接触している接触検出用具
側の端子、前記主軸、及び前記電路開閉手段を直列に接
続した閉回路が閉じられ、前記電路開閉手段が開成して
いるときは前記閉回路が開く。然してこの閉回路の開閉
状態の切り替わりを前記センサーが電磁的に検出するの
であるから、前記接触検出用具の可動接触子がワークに
接触して内部の電路開閉手段が動作したことを前記セン
サーにより検出し、タッチ信号を得ることが出来る。こ
のタッチ信号は従来同様にＮＣ装置にフィードバックし
て所期の測定作用に利用することが出来る。

前記閉回路の開閉を電磁的に検出する前記センサーは、
例えば特開昭６１−２１４９５３号公報等によって従来
周知の通り励磁コイルと検知コイルとから構成され、前
記閉回路が閉じられたときのみ前記励磁コイルの電磁誘
導作用により当該閉回路に誘導電流が流れ、この誘導電
流を前記検知コイルが検出することにより検出信号が出
力される。従って、前記接触検出用具に代えて導電性の
ある切削工具が主軸にセットされた通常の加工作用時に
於いても、当該工具が導電性のあるワークに接触してい
る間は、主軸→切削工具−ワークーー工作機械本体−主
軸を直列に経由する閉回路が閉成され、この閉じた閉回
路を前記センサーで検出させることが出来る。即ち、前
記センサーを従来の通電式タッチプローブ方式に於ける
通電性検出システムにも活用することが出来る。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付の第２図〜第６図に基づい
て説明する。

第２図に於いて、１０は前記主軸２に取り付けられた接
触検出用具であって、主軸２に内嵌固定されるテーパー
状シャンク部１１、マニピュレーター用把持部１２、可
動接触子１３、可動端子１４、及び内蔵された電路開閉
手段１５を備えている。１６は工作機械本体４例の固定
端子であって、前記接触検出用具１０を所定の位相で主
軸２に嵌合固定したとき、当該接触検出用具１０の可動
端子１４が当接するように、前記主軸２を支承する主軸
台４ａに電気絶縁材から成るブラケット１７を介して取
り付けられ、工作機械本体４に配線１８で接続されてい
る。前記センサー６は前記主軸台４ａに外嵌固定された
励磁コイル１９と検知コイル２０とから構成されている
。

尚、前記固定端子１６を主軸台４ａではなく工作機械本
体４に導電性のブラケットを介して支持させ、配置ｉｔ
ａを省くことも出来る。又、可動端子１４が工作機械本
体４の金属表面に直接当接するように構成するときは、
前記工作機械本体４の金属表面が固定端子を兼用する−
ことになるので、前記固定端子１６やブラケット１７を
省くことが出来る。

前記接触検出用具１０の構造を第３図及び第４図に基づ
いて詳述すると、前記接触検出用具１０の本体キャンプ
部２１を貫通する前記可動接触子１３の内端には、前記
本体キャンプ部２１の内側に嵌合固定された受は座２２
に対面するフランジ部２３が同心状に連設され、前記受
は座２２の表面周辺３箇所には、電気絶縁材２４を夫々
介して固定接点２５〜２７が固着され、前記可動接触子
１３のフランジ部２３には、前記各固定接点２５〜２７
に離接自在な可動接点２８〜３０が夫々電気絶縁材３１
を介して固着されている。３２は廻り止めピンであって
、前記可動接触子１３のフランジ部２３に形成された半
径方向の長孔３３を貫通する状態で前記接触検出用具１
０の本体中間部材３４に一端が固定されている。

前記本体中間部材３４には、接触検出用具１０の軸心方
向に摺動自在な可動体３５がスライドベアリング３６を
介して同心状に支持されている。

この可動体３５はコイルスプリング３７により可動接触
子１３側へ押圧付勢され、その先端に形成された半球状
凹部と前記可動接触子１３の内端中心部（フランジ部２
３の表面中心部）に形成された半球状凹部との間には球
体３８が介装されている。従って前記可動接触子１３は
、前記球体３８及び可動体３５を介して前記コイルスプ
リング３７により外向きに押圧され、フランジ部２３の
周辺各回動接点２８〜３０が受は座２２の周辺各面定接
点２５〜２７に当接することにより、接触検出用具１０
の軸心と同心状の中立姿勢に保持されている。

前記可動端子１４は、前記本体中間部材３４から側方に
突設された支持部３４ａに電気絶縁材から成るスリーブ
３９を介して接触検出用具１０の軸心と平行な方向に一
定範囲内で摺動自在に保持されたスライドロッド４０の
先端に取り付けられ、コイルスプリング４１により可動
接触子１３のある側とは反対方向へ突出するように付勢
されている。４２は可動接触子１３と本体キャップ部２
１との間に介装された可撓性のあるダストカバーである
。

第４図及び第５図に示すように、前記可動接触子１３側
の可動接点２８．２９は配ｖＡ４３によって互いに接続
され、残る可動接点３０は受は座２２側の固定接点２６
と配線４４によって接続され、残る固定接点２５．２７
の内、固定接点２５は接触検出用具１０の本体（キャッ
プ部２１等）適当箇所に配線４５で接続され、固定接点
２７は配線４６とスライドロッド４０を介して可動端子
１４に接続されている。この配線４６はスライドロッド
４０の運動を阻害しないものでなければならない、又、
固定接点２５と受は座２２との間の電気絶縁材２４を省
き、当該固定接点２５と受は座２２とを直接電気的に導
通させて配線４５を省くことも出来る。

前記電路開閉手段１５は、前記固定接点２５〜２７と可
動接点２８〜３０、及び配線４３．４４から構成された
常閉スイッチ４７から構成され、３Ｍｉの接点対（２５
，２４３）（２６，２９）（２７，３０）が全て互いに
当接しているときのみ配線４５．４６が互いに導通ずる
スイッチ閉の状態となり、前記３組の接点対の何れか一
つでも離間すると配線４５．４６が互いに切り離された
スイッチ開の状態となる。

以上のように構成された接触検出用具１０が第２図に示
すようにマシニングセンター等の主軸２に所定の位相で
取り付けられたとき、その可動端子１４はコイルスプリ
ング４１の付勢力に抗して若干後退した状態で工作機械
本体４側の固定端子１６に圧接する。このとき工作機械
本体４と前記常閉スイッチ４７の固定接点２５とは、主
軸２、テーパー状シャンク部１１、接触検出用具１０の
本体、及び配ｍｉｓを介して電気的に導通状態にある。

この結果、第２図及び第５図に示すように主軸２−接触
検出用具１０の本体−配ｔｊｓ４５→常閉スイッチ４７
→配線４６→可動端子１４→固定端子１６−配線１８−
工作機械本体４→主軸２を直列に経由する閉口路４８が
形成される。

一方、可動接触子１３に外力、が作用していない状態で
は、当該可動接触子１３は第３図に示すようにコイルス
プリング３７の付勢力によって中立姿勢に保持されてい
るので、固定接点２５〜２７と可動接点２８〜３０とは
対応するものどうし互いに当接しており、従って前記常
閉スイッチ４７は第５図に示すように閉じた状態にある
。即ち、可動接触子１３に外力が作用していない状態で
は、前記常閉スイッチ４７が閉じているので前記閉口路
４８は閉成状態にある。係る状態で、前記閉回路４８の
一部である主軸２に遊嵌するセンサー６の励磁コイル１
９に高周波電流を供給して励磁すれば、前記閉回路４８
に電磁誘導作用による誘導電流が流れる。この閉回路４
８に流れる誘導電流成分をセンサー６の検知コイル２０
を利用して検出することが出来る。この検出作用は第１
図に基づいて説明した従来システムに於ける検出作用と
同一であるから、詳細な説明は省く。

然して上記のように主軸２に接触検出用具１０を取り付
けた状態で主軸台４ａを移動させ、可動接触子１３をワ
ークに対して接近移動させた結果、可動接触子１３がワ
ークに接触すると、その反力で可動接触子１３がコイル
スプリング３７の付勢力に抗して中立姿勢から運動する
ことになる。

例えば可動接触子１３がその軸心に対し直交する方向に
移動してワークに接触したときは、互いに当接している
接点対（２５，２８）（２６，２９）（２７，３０）の
何れか一つ又は隣接する二つを支点にして可動接触子１
３が揺動運動し、残る一つ又は二つの接点対が離間して
常閉スイッチ４７が開く、このとき可動接触子１３の内
端中心部は球体３８を介して可動体３５の軸心位置に保
持される。可動接触子１３がその軸心方向に移動してワ
ークに接触したときは、可動接触子１３がその軸心方向
に直線的に後退運動し、互いに当接している接点対（２
５，２８）（２６，２９）（２７，３０）の全てが同時
に離間し、常閉スイッチ４７が開く。

何れにしても可動接触子１３がワークに接触してコイル
スプリング３７の付勢力に抗して運動すると常閉スイッ
チ４７が開くことになるので、この常閉スイッチ４７を
含む前記閉回路４８が開成し、当該閉回路４８にはセン
サー６の励磁コイル１９による誘導電流が流れなくなり
、検知コイル２０からは検出信号が出力されな（なる、
この状態を以て可動接触子１３がワークに接触したこと
を検出することが出来る。主軸台４ａを逆方向に移動さ
せて可動接触子１３をワークから離間させると、当該可
動接触子１３はコイルスプリング３７の付勢力によって
元の中立姿勢に自動復帰することになり、常閉スイッチ
４７は開路状態から閉路状態に復帰し、閉口路４８は元
の閉成状態に戻る。

上記実施例では可動接触子１３が中立姿勢に保持されて
いるときに閉路状態にある常閉スイッチ４７をそのまま
電路開閉手段１５として利用したが、電路開閉手段の構
成はこれに限定されない。

例えば第６図に示すように、前記可動端子１４から切り
離した前記常閉スイッチ４７に直２ｉｉＬ電源５０、電
源スィッチ５１、論理否定回路素子５２、及びスイッチ
ングトランジスター５３を併用して、ａ接点方式の電路
開閉手段５４を構成し、前記スイッチングトランジスタ
ー５３のコレクターに前記可動端子１４を配線４６によ
り接続すると共に、当該スイッチングトランジスター５
３のエミッターを接触検出用具１０の本体に接続してお
くことも出来る。

このａ接点方式の電路開閉手段５４によれば、電源スィ
ッチ５１が閉じられていても前記可動接触子１３が中立
姿勢にあって常閉スイッチ４７が閉じていれば、論理否
定回路素子５２の出力端がＬレベルであり、スイッチン
グトランジスター５３にはベース電流が流れないので当
該スイッチングトランジスター５３のコレクター・エミ
ッター間が非導通状７！ｉ（スインチＯＦＦ状ＰＭ）と
なり、可動端子１４は接触検出用具１０の本体に対して
切り離された状態であるから、前記閉回路４８は開いて
いる。可動接触子１３が運動して前記常閉スイッチ４７
が開くと、論理否定回路素子５２の出力端がＨレベルと
なり、当該回路素子を介してスイッチングトランジスタ
ー５３．にベース電流が流れて当８亥スイッチングトラ
ンジスター５３のコレクター・エミッター間がＳ通杖！
（スイッチＯＮ状態）となり、可動端子１４が当該スイ
ッチングトランジスター５３を介して接触検出用具１ｏ
の本体に導通して前記閉回路４８が閉じることになる、
従ってこの実施例では、可動接触子１３がワークに接触
して運動したときにセンサー６が閉口路４７を流れる誘
導電流を検出することになる。

尚、前記電源スィッチ５１は、可動端子１４が第２図に
示すように固定端子１６と接触してコイルスプリング４
１に抗して後退運動したとき、第６図に示すようにスラ
イドロンド４ｏの後端部′に付設の操作片５５にアクチ
ュエータが蹴られてＯＮ動作するように、当該スライド
ロッド４ｏを支持する前記支持部３４ａ等に適当なプラ
ケット５６を介して取り付けることが出来る。又、前記
ａ接点方式の電路開閉手段５４の構成部材（電源５０を
含む）は、前記電源スィッチ５１を除いて接触検出用具
１０に内蔵される。

（発明の効果） 以上のように本発明の接触検出装置によれば、接触検出
用具の可動接触子とワークとの接触−による両者間の通
電状態を検出するのではなく、前記可動接触子のワーク
に対する接触運動を検出するのであるから、ワークの材
質やワークの測定面に付着する切削油の影響を受けない
で確実正確に可動接触子とワークとの接触を検出するこ
とが出来る。しかも検出方式は、工作機械の主軸を含む
閉回路の開閉状態をセンサーで電磁的に検出する方式で
あるから、接触検出用具を使用しない加工中に於いても
前記センサーを利用して切削工具の折損検出やエアーカ
ット時間の短縮のための速度制御等を行うことが出来、
その効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の通電式タッチプローブ方式を説明する概
略側面図、第２図は本発明の詳細な説明する要部の側面
図、第３図は接触検出用具の詳細構造を説明する要部の
縦断側面図、第４図は可動接触子と常閉スイッチを説明
する分解斜視図、第５図は電気回路図、第６図は別の実
施例を説明する電気回路図及び電源スイッチ取り付は部
を示す側面図である。 ２・・・主軸、４・・・工作機械本体、４ａ・・・主軸
台、６・・・センサー、１０・・・接触検出用具、１３
・・・可動接触子、１４・・・可動端子、１５．５４・
・・電路開閉手段、１６・・・固定端子、１８．４３〜
４６・・・配線、１９・・・励磁コイル、２０・・・検
知コイル、２５〜２７・・・固定接点、２８〜３０・・
・可動接点、３５・・・可動体、３７．４１・・・コイ
ルスプリング、３８・・・球体、４７・・・常閉スイッ
チ、４８・・・閉回路、５１・・・電源スィッチ、５２
・・・論理否定回路素子、５３・・・スイッチングトラ
ンジスター、５４・・・ａ接点方式の電源開閉手段。 特許出願人　三菱重工業株式会社 第１図 第２図 ルｐ 第　４　図 第　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可動接触子と当該可動接触子のワークとの接触による運
   動によって動作する電路開閉手段とを内蔵した接触検出
   用具を工作機械の主軸に取り付け、更にこの接触検出用
   具に前記工作機械本体側の端子と離接自在な端子を設け
   、これら両端子と前記主軸及び前記電路開閉手段を直列
   に接続した閉回路を構成するための必要な配線を施し、
   前記主軸の周囲には、前記電路開閉手段の開閉動作に伴
   う前記閉回路の開閉を電磁的に検出するセンサーを配設
   して成る接触検出装置。