JPH0612242B2 - 接触検出装置 - Google Patents

接触検出装置

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JPH0612242B2
JPH0612242B2 JP58173648A JP17364883A JPH0612242B2 JP H0612242 B2 JPH0612242 B2 JP H0612242B2 JP 58173648 A JP58173648 A JP 58173648A JP 17364883 A JP17364883 A JP 17364883A JP H0612242 B2 JPH0612242 B2 JP H0612242B2
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joint
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麟之介 菊島
祐輔 小菅
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Niigata Engineering Co Ltd
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Niigata Engineering Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B13/00Measuring arrangements characterised by the use of fluids

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作機械の自動計測および心出しのために使
用されて、被測定物との接触により電気的信号を発生す
る接触検出装置に関する。
従来、工作機械の自動計測および心出しに用いられる接
触検出装置として、主軸頭に回転可能に設けられ先端部
に工具挿着孔を有する主軸と、上記工具挿着孔に挿着可
能なシヤンクの一側に測定子(プローブ)を設けた測定
用工具と、該測定用工具のシヤンクの他側(プルスタツ
ド側)に設けられ上記測定子が被測定物を測定した時測
定用工具に設けられた電池の電流で点滅する発光体と、
上記主軸の内端部に設けられ上記プルスタツドと主軸に
挿入された引張棒とにそれぞれ形成された透孔を通じて
上記発光体の点滅を検出する受光体と、上記透孔を介し
て測定子に圧縮空気を供給する圧縮空気供給用ホースと
を具備したものが知られている(特開昭55−1139
09号公報)。
しかし、上記の接触検出装置は、発光体と受光体とを装
備しなければならず、しかも発光体の点滅を受光体で検
出し、また測定子に圧縮空気を供給するために、プルス
タツドや引張棒に透孔を穿設しなければならないので、
全体的に構造が複雑になる上、強度等の関係から引張棒
等に透孔を穿設することができない工作機械には適用で
きないという問題点がある。
また、測定子、発光体、透孔を穿設したプルスタツド、
及び発光体の点滅を制御するプリント板等をシヤンクの
一端から他端までその全長にわたって組み付ける必要が
あり、この点でも構造が複雑になり、また保守も容易で
ない。
本発明は、工作機械側の構造に制約がなく、どのような
工作機械等にも使用することができ、しかも、総合的に
構造が簡単で保守が容易な接触検出装置を提供すること
を目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、被測定物に吹
付けるエア等の流体の流通孔を備え、かつ、被測定物と
接触せしめられて平衡位置から変位する接触体と、この
接触体の変位により軸方向に移動せしめられる移動体
と、該移動体の移動を検知して接触信号を発するスイツ
チと、上記接触体が被測定物から離間した状態において
接触体と移動体を元の平衡位置に復元せしめる位置復元
機構と、継手装置に着脱自在に連結されてエア等の流体
を流通孔を介して上記接触体の流通孔に流すジヨイント
とを具備した装置本体を、工作機構の主軸等に装着され
るシヤンクに取外し可能に取付け、上記スイツチの1つ
の出力線は、装置本体に接地され、また、上記スイツチ
の他の出力線は、装置本体に接地された上記出力線とは
絶縁されるとともに上記継手装置を介して信号処理装置
に接続される上記ジヨイントに接続した構成とした。
以下本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
第1図および第2図は本発明の一実施例を示すもので、
被測定物と接触せしめられて平衡位置から変位する接触
体1と、この接触体1の変位により軸方向に移動せしめ
られる移動体2と、この移動体2の移動を検知して接触
信号を発するスイツチ3と、上記接触体1が被測定物か
ら離間した状態において接触体1と移動体2を元の平衡
位置に復元せしめる位置復元機構4とを主体に構成され
ている。
上記接触体1は、先端部に被測定物と接触せしめられる
外周面5a、5bを形成した接触ヘツドを有し、かつ中
間部につば部5cを有するプローブ5が、ロケータ6の
嵌合穴6aに、そのつば部5cをロケータ6の先端6b
に係合せしめて嵌合され、止めねじ6cによりロケータ
6に固定されて成る。上記プローブ5には、被測定物の
被測定面に吹付けるエア等の流体の流通孔5dが設けら
れている。この流通孔5dは、プローブ5の軸心方向に
沿つて穿設されたもので、一端がプローブ5の先端部に
おいて軸心方向と半径方向に分岐して各外周面5a、5
bに開口せしめられ、他端がプローブ5の半径方向にあ
けた連絡孔5eにより該プローブ5の外周面に開口せし
められている。上記ロケータ6は、その先端6b側に、
大径部6dとこの大径部6dより小径でかつプローブ5
の先端部方向に向つてすぼまるように緩やかにテーパが
付けられたテーパ部6eとを有し、その後端6f側に、
上記テーパ部6eより小径で逆方向にテーパが付けられ
たテーパ部6gを有する部材であり、ハウジング7に取
付けられた円環状の保持具8に、6個の真球9a、…、
9fを介して嵌め込まれている。また、このロケータ6
の大径部6dの後端面6hには、2個の丸穴6iが互い
に該ロケータ6の直径方向における対称位置に形成さ
れ、かつ、大径部6dの内部には、一端が上記プローブ
5の流通孔5dに連絡孔5eを介して連通し、かつ他端
が上記丸穴6iに連通する流通孔6jが直径方向にあけ
て設けられている。
上記ハウジング7は、先端部に嵌合穴7aを有しかつ後
端側にフランジ部7bを備えた中空筒状の部材で、ボデ
ー10にボルト11を介して固定されるとともに、その
先端部には、一つの押しねじ孔7cが半径方向に貫通し
て設けられ、また、複数の止めねじ孔7dが、上記押し
ねじ孔7cと位置をずらし、かつ周方向に等間隔をあけ
て半径方向に貫通して設けられている。そして、これら
ねじ孔7c、4dにはそれぞれ押しねじ7eと調整ねじ
7fが螺入されている。また、ハウジング7のフランジ
部7bには、一端がハウジング7の内周面に開口し、他
端がフランジ部7bの後端面に開口せしめられた流通孔
7gが設けられている。上記保持具8は、ハウジング7
の上記嵌合穴7aに隙間sをあけて嵌め込まれ、複数の
取付ボルト12によりハウジング7に取付けられてお
り、その軸心位置は上記複数の調整ねじ7fにより微調
整されるようになつている。この保持具8には貫通孔8
aが上記ハウジング7のねじ孔7cと同軸状にかつ半径
方向に貫通して設けられると共に、その内周面には5個
のV溝8b、…、8fが、上記貫通孔8aを含めて周方
向に互いに等間隔をあけて形成されている。さらに、上
記各真球9a、…、9fは、これら貫通孔8aおよび各
V溝8b、…、8fに嵌め込まれており、ロケータ6の
大径部6dの前端面6kおよびテーパ部6eの外周面に
当接せしめられてその運動が拘束されている。
また、上記保持具8の貫通孔8aには、一端が座金13
に嵌合された圧縮コイルバネ14が、他端を上記真球9
aに、座金13を押しねじ7eに、それぞれ当接せしめ
て嵌め込まれており、この押しねじ7eのねじ込み量を
調整することにより、この貫通孔8a内の真球9aのロ
ケータ6に対する押圧力を外部から調節できるようにな
っている。さらに、上記各V溝8b、…、8fの内、貫
通孔8aの両側に配置されたV溝8d、8fと保持具8
の直径方向において貫通孔8aと対向して配置されてい
るV溝8eは、他の二つのV溝8b、8cより微小量深
く形成されており、これら深いV溝8d、8e、8fに
嵌め込まれた真球9d、9e、9fとロケータ6との間
に隙間εが生じうるようになつている。この隙間εと上
記圧縮コイルバネ14による貫通孔8a内の真球9aの
ロケータ6に対する押圧力により、ロケータ6は常に3
個の調芯用の真球9a、9b、9cに接し、かつこれら
により位置決めされる構造となつている。
一方、上記移動体2は、上記ロケータ6の後端6fに鋼
球15を介しかつ軸心をロケータ6の軸心に一致させて
設けられたロツドで、ハウジング7の後端にボルト16
により固定された略中空円筒状のインナーボデー17
に、リニアボールベアリング18を介して軸方向に移動
自在に取付けられている。この移動体2の先端には、移
動体2の軸線に対して45゜の角度をなす円すい形状の
斜面を有する溝2aが形成され、また、ロケータ6の後
端6fにもロケータ6の軸線に対して45゜の角度の円
すい形状斜面を有する溝6lが形成されており、これら
溝2a、6lに上記鋼球15が嵌め込まれている。さら
に、移動体2の後端部は、インナーボデー17の軸孔1
7aに突出せしめられ、かつ、その端面には突部2bが
形成されるとともに、後端部全体に軸孔19aを有する
バネ受金19がその軸孔19aに突部2bを挿入せしめ
て嵌め込まれている。また、上記インナーボデー17の
先端部には2個の丸穴17bが上記ロケータ6の丸穴6
iに対向し、互いにインナーボデー17の直径方向にお
ける対称位置に設けられると共に、その外周面には上記
ハウジング7の流通孔7gに連通する溝17cがその周
方向に沿つて形成されており、これら丸穴17bと溝1
7cはL字状の流通孔17dによつて相互に連通せしめ
られている。さらに、上記インナーボデー17と上記ロ
ケータ6の大径部6dとの間には、それらに設けた2個
の丸穴17bと2個の丸穴6iとに両端部をそれぞれO
リングを介在させて挿入した2個のパイプ20がそれぞ
れ配されている。この各パイプ20はロケータ6の軸方
向の移動および回転に対して適宜に従動するようになつ
ている。
上記スイツチ3は、先端部に検知子3aを備え、後端側
に2本の出力線3b、3cを有するもので、その軸心を
上記移動体2の軸心に一致せしめて、円筒状のスイツチ
ホルダ21に装着されてインナーボデー17に取付けら
れている。上記スイツチホルダ21は、インナーボデー
17の軸孔17aの後端側に切られためねじ部に螺入さ
れ、止めねじ22によりインナーボデー17に固定され
ており、そのねじ込み量を調整することにより、検知子
3aと移動体2の突部2bとの離間間隙が適宜に保たれ
ている。また、スイツチ3は、その本体部がスイツチホ
ルダ21にほぼ完全に嵌め込まれており、検知子3aが
移動体2の突部2bにより許容ストローク以上に押込ま
れようとしても、バネ受金19の端面がスイツチホルダ
21の先端に当接し、移動体2がそれ以上A矢方向に移
動するのを防ぎ、スイツチ3が破損することはないよう
になつている。さらに、上記スイツチホルダ21の肩部
21aと上記バネ受金19との間には、圧縮コイルバネ2
3が圧縮された状態で嵌め込まれており、この圧縮コイ
ルバネ23の付勢力により、移動体2は上記接触体1に
対して適宜の圧力で押付けられている。
そして、上記プローブ5の先端部の外周面5a、5bが
被測定物と接触して、プローブ5が変位すると、鋼球1
5を介して移動体2が圧縮コイルバネ23の付勢力に抗
して矢印A方向に移動せしめられ、スイツチ3がこの移
動を検知するようになつている。また、被測定物が接触
体1の先端部より離れた状態において、移動体2は圧縮
コイルバネ23の付勢力により元の平衡位置に戻され、
さらに、鋼球15を介して接触体1も元の平衡位置に戻
るが、このとき、前記調芯用の真球9a、9b、9cに
よつて接触体1は正確に位置決めされる仕組になつてい
る。このように、上記圧縮コイルバネ23、鋼球15、
調芯用の真球9a、9b、9cが移動体2と接触体1を
元の平衡位置に正確に復元せしめる位置復元機構4を構
成している。
また、上記ボデー10は半径方向に突出する突出部1
0′を有し、この突出部10′はエアおよび電気信号の
受継ぎをなす受継ぎ部となつている。すなわち、ボデー
10の上記突出部10′には、貫通孔10aが軸線方向
に貫通して穿設され、この貫通孔10aにフロントブツ
シユ24とリアブツシユ25を介してジヨイント26が
取付けられている。上記フロントブツシユ24は、その
軸心位置に軸孔24aを備えるもので、上記貫通孔10
aの先端側の嵌合穴10bに嵌入され、ボデー10の突
出部10′にボルト締めされたキヤツプ27により固定
されている。また、その軸孔24aにはプラグ28がナ
ツト29により締付けられて取付けられている。上記ジ
ヨイント26は中間部につば部26aを備えた略円筒状
の部材で、一端が該部材の内部空間に開口し他端が貫通
孔10aに開口する側孔26bを有するとともに、その
先端部は上記フロントブツシユ24に摺動自在に嵌入さ
れ、かつその後端部はボデー10にボルト締めされた上
記リアブツシユ25に摺動自在に嵌入されている。ま
た、このジヨイント26の内部には、圧縮コイルバネ3
0が圧縮された状態でその一端を上記プラグ28の端面
に当接せしめ、かつ他端をジヨイント26内部の肩部2
6cに当接せしめて嵌め込まれており、この圧縮コイル
バネ30の付勢力により、外部に設けられたエア供給源
に連絡されている継手装置Kと本発明に係る装置本体と
の柔軟な接続が可能となつている。さらに、上記ジヨイ
ント26のつば部26aはフロントブツシユ24とリア
ブツシユ25の各端面24b、25aによりその軸方向
の移動が拘束されるので、ジヨイント26の摺動ストロ
ークは一定範囲に制限されている。さらにまた、上記ス
イツチ3の2本の出力線3b、3cの内、一方の出力線
3bは、インナーボデー17をハウジング7に固定する
上記ボルト16に圧着端子を挟んで接続されて装置内部
で接地され、かつ、他方の出力線3cは、ボデー10内
の通路10c内を絶縁されながら導かれ、プラグ28に
圧着端子を挟んで接続されている。そして、上記キヤツ
プ27、フロントブツシユ24、リアブツシユ25は絶
縁材料により形成されており、スイツチ3から出力線3
cによりプラグ28に伝達された接触検知信号は圧縮コ
イルバネ30を経てジヨイント26に導かれるようにな
つている。
なお、上記ボデー10には、一端が上記ハウジング7の
流通孔7gに、また、他端がボデー10の突出部10′
の貫通孔10aにそれぞれ連通せしめられる略L字状の
流通孔10dが設けられている。また、図中符号31で
示すものは、塵埃、油分、切粉等が装置内部へ侵入する
のを防ぐためのゴムカバーであり、32はこのゴムカバ
ー31を押えるとともに、外力に対して装置に強度を持
たせるための蓋である。33は工作機械の主軸等に装着
するようになつているシヤンクであり、工作機械に応じ
て種々の型式のものがある。上記の構成とされた装置本
体はシヤンク33に固定ボルト40によつて着脱可能に
取付けられている。このシヤンク33およびボデー10
の形状を変更することにより、本発明の装置を工作機械
以外の種々の装置に対して利用することもできる。さら
に、34はOリング、35は呼吸穴、36は閉鎖蓋材で
ある。
次に本発明の作用について説明する。
第3図は本発明の接触検出装置の使用状態を示すもの
で、接触検出装置本体はシヤンク33に取付られた上で
工作機械の主軸37に装着され、かつ、そのジヨイント
26には信号処理装置38が接続されている。この状態
で、主軸37を作動して接触検出装置を被測定物に向つ
て動かし、被測定物を検知するわけであるが、測定に先
立つてあるいは測定中に被測定物の被測定面に残存する
切粉等の付着物をエアで除去する。すなわち、図示しな
いエア供給源よりエアをジヨイント26内に送る。エア
はジヨイント26の側孔26bを通つてボデー10の流
通孔10dに入り、ハウジング7の流通孔7gに至る。
次に、インナーボデー17の溝17c、流通孔17dお
よび丸穴17bを経てパイプ20に入り、ロケータ6の
流通孔6jに入る。そして、プローブ5の連絡孔5eお
よび流通孔5dを経てプローブ5の先端部から吐出し、
被測定物の被測定面の付着物を吹き落とす。
このようにして被測定物の被測定面の付着物を完全に除
去した後、接触検出装置をさらに移動させると、被測定
物がプローブ5の先端部に接触する。例えば、被測定物
がプローブ5の先端部の上方の外周面5aに接触する
と、接触体1は真球9aを支点として揺動し、ロケータ
6の後端6fは矢印Bで示すように上方に動く。このと
き、鋼球15が溝6lを転動してその円すい面から外に
出ようとし、その結果、移動体2は圧縮コイルバネ23
の付勢力に抗して矢印A方向に移動する。あるいは、被
測定物がプローブ5の先端部の外周面5bに接触する
と、接触体1全体はそのまま矢印A方向に移動され、移
動体2は同じく矢印A方向に移動する。このように、プ
ローブ5先端部の外周面5a、5bのいずれに被測定物
が接触しても、移動体2は圧縮コイルバネ23の付勢力
に抗して矢印A方向に移動する。そして、移動体2の後
端の突部2bがスイツチ3の検知子3aに当り、スイツ
チ3の内部にある接点が閉じてその接触を検知する。こ
の接触検知信号は、出力線3cによつてジヨイント26
まで伝達され、信号処理装置38に入り処理され、被測
定物の検知がなされる。なお、ここで、スイツチ3は装
置内部に設けられ、かつ、スイツチ3の出力線3bは装
置本体に接地され、出力線3cは出力線3bとは絶縁さ
れたジヨイント26に接続されているので、短絡の危惧
はない。
一方、被測定物が接触体1から離れると、接触体1と移
動体2は位置復元機構4により元の平衡位置に復元され
る。すなわち、圧縮コイルバネ23の付勢力により、移
動体2は矢印C方向に移動し、元の平衡位置まで戻る。
移動体2が元の平衡位置に戻ると、鋼球15を介して接
触体1が矢印C方向に移動し、あるいは矢印D方向に動
き元の平衡位置に復元する。ここで、接触体1にその半
径方向へ力が作用した場合、接触体1には圧縮コイルバ
ネ23によりその軸方向に力が作用しているため、各真
球9a、…、9fとロケータ6の大径部6dの前端面6
kとの接触点を支点として上記半径方向の力を打消す方
向にモーメント力が作用し、接触体1は元の平衡位置に
戻る。このとき、各真球9a、…、9fはロケータ6の
テーパ部6eの外周面に押付けられるものの、各真球9
a、…、9fとロケータ6のテーパ部6eとはころがり
接触であるため、接触体1には軸方向の力のみが有効に
作用し、位置の復元が阻止されることはない。また、接
触体1の流通孔5d、6j、連絡孔5eにエア等を流し
た場合、このエア等の流れにより接触体1に力が作用す
る。その力は接触体1の軸方向と半径方向では半径方向
の力の方が大であるが、各真球9a、…、9fがロケー
タ6のテーパ部6eの外周面を転動しながら接触体1を
案内するため、その位置の復元は正確である。このよう
に、接触体1にどのような方向から力が作用しても、あ
るいは、接触体1内の流通孔5d、6j、連絡孔5eに
エア等が流れても、接触体1は位置復元機構4により正
確に元の平衡位置に復元する。したがつて、常に高い精
度で被測定物を検知することができる。
なお、上記の実施例において、スイツチ3の出力線3b
はボルト16に圧着端子を介して接続されて接地されて
いたが、装置の他の部分に接地しても勿論かまわない。
以上説明したように、本発明の接触検出装置は、被測定
物に吹付けるエア等の流体の流通孔を備え、かつ、被測
定物と接触せしめられて平衡位置から変位する接触体
と、この接触体の変位により軸方向に移動せしめられる
移動体と、該移動体の移動を検知して接触信号を発する
スイツチと、上記接触体が被測定物から離間した状態に
おいて接触体と移動体を元の平衡位置に復元せしめる位
置復元機構と、継手装置に着脱自在に連結されてエア等
の流体を流通孔を介して上記接触体の流通孔に流すジヨ
イントとを具備した装置本体が、工作機構の主軸等に装
着されるシヤンクに取外し可能に取付けられ、上記スイ
ツチの1つの出力線は、装置本体に接地され、また、上
記スイツチの他の出力線は、装置本体に接地された上記
出力線とは絶縁されるとともに上記継手装置を介して信
号処理装置に接続される上記ジヨイントに接続された構
成とされているので、発光体と受光体を装備する必要が
なく、したがつてプルスタツドや引張棒等に対する透孔
の穿設が不要で、総合的に構造が簡単であり、どのよう
な工作機械等にも適用することができる。
また、接触体とスイツチ等を主体とする装置本体は、シ
ヤンクの先端側に纏めることができるので、測定子や発
光体及び透孔を穿設したプルスタツド等をシヤンクの一
端から他端までその全長にわたつて組み付けなければな
らない前述の先行技術と違つて、装置本体をシヤンクに
着脱可能にすることが簡単で、保守も容易になる上、工
作機械等の主軸の工具装着穴が変わつても、装置本体を
変更せずにシヤンクを代えて容易に対応することができ
る利点がある。
更にまた、スイツチの一方の出力線が装置本体に接地さ
れ、他方の出力線が、上記一方の出力線とは絶縁された
ジヨイントと継手装置を介して信号処理装置に接続され
る構成とされているので、前述の先行技術と違つてシヤ
ンクに電池を組み込む必要がなく、また短絡による誤差
が生じにくい長所がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の接触検出装置の一実施例を示す断面
図、第2図は第1図のII−II矢視断面図、第3図は接触
検出装置を工作機械の主軸に装着した状態を示す概略図
である。 1……接触体、2……移動体、3……スイツチ、4……
位置復元機構、5……プローブ、5d……流通孔、6…
…ロケータ、6d……大径部、6e……テーパ部、6j
……流通孔、7……ハウジング、7g……流通孔、8…
…保持具、8b、…、8f……V溝、9a、…、9f…
…真球、14……圧縮コイルバネ、15……鋼球、17
……インナーボデー、2a、6l……溝、2b……突
部、17d……流通孔、3a……検知子、3b、3c…
…出力線、20……パイプ、21……スイツチホルダ、
23……圧縮コイルバネ、24……フロントブツシユ、
25……リアブツシユ、26……ジヨイント、28……
プラグ、30……圧縮コイルバネ、10d……流通孔、
33……シヤンク、37……主軸、38……信号処理装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−113909(JP,A) 実開 昭55−7654(JP,U) 実開 昭56−79801(JP,U) 実開 昭56−83351(JP,U) 実開 昭58−140404(JP,U) 実開 昭57−170006(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定物に吹付けるエア等の流体の流通孔
    (5d,6j)を備え、かつ、被測定物と接触せしめられ
    て平衡位置から変位する接触体(1)と、この接触体(1)
    の変位により軸方向に移動せしめられる移動体(2)と、
    該移動体(2)の移動を検知して接触信号を発するスイツ
    チ(3)と、上記接触体(1)が被測定物から離間した状態
    において接触体(1)と移動体(2)を元の平衡位置に復元
    せしめる位置復元機構(4)と、継手装置(K)に着脱自在
    に連結されてエア等の流体を流通孔(7g,10d,1
    7d)を介して上記接触体(1)の流通孔(5d,6j)に
    流すジヨイント(26)とを具備した装置本体が、工作機
    械の主軸等に装着されるシヤンク(33)に取外し可能に
    取付けられ、上記スイツチ(3)の1つの出力線(3b)
    は、装置本体に接地され、また、上記スイツチ(3)の他
    の出力線(3c)は、装置本体に接地された上記出力線
    (3b)とは絶縁されるとともに上記継手装置(K)を介し
    て信号処理装置(38)に接続される上記ジヨイント(2
    6)に接続されたことを特徴とする接触検出装置。
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