JPH0810133B2 - 位置検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 −産業上の利用分野− この発明は、３次元空間内に置かれた物体表面の位置
を検出針により検出する位置検出器に関するもので、特
に、ハウジングに対する検出針の先端位置の初期設定が
容易且つ正確にできる構造を備えた位置検出器に関する
ものである。

物体表面と検出針の先端とを接触させてその位置を検
出する位置検出器においては、検出針を支持するハウジ
ングと検出針先端との相対位置精度が検出精度に直接影
響を及ぼす。そして加工精度によって検出針先端とハウ
ジングとの相対位置精度を出すことは不可能なので、組
立て後に検出針の先端を正確な位置に初期設定する作業
が必要である。

−従来の技術− 第４図は従来の位置検出器の構造を模式的に示した断
面図で、１は底面に開口８を備えたハウジング、７は開
口８から伸びる検出針、12は検出針７と一体の基部板、
13は基部板12をハウジング１の底板35に向けて付勢して
いるバネ、18は底板35と基部板12との間に介設された複
数の支持対である。一般に支持対18は検出針７を中心と
する正三角形の各頂点位置に設けられ、一個の支持対は
検出針７と略平行に底板35に螺合したネジ36とこれに対
向させて基部板12に設けた受座37とで構成され、バネ13
の付勢力でネジ36の先端と受座37とを押接し、検出針７
を安定位置に保持している。38はネジ36を固定するロッ
クナットである。

このような従来構造の位置検出器では、支持対のネジ
36を進退させることによりハウジング１と検出針の先端
30との初期位置の設定が行われる。即ち、ネジ36を適宜
回動させて進退させることにより検出針７を傾動させて
その先端30をハウジング１の軸芯に一致させ、その状態
でロックナット38で各ネジを固定することにより検出針
先端30の初期設定が行われている。

−発明か解決しようとする問題点− ところが上記手段で検出針先端30の位置設定を行うに
は、非常に繊細な熟練作業が必要である。なぜならば、
要求される検出針先端30の位置精度に対してネジ36のリ
ードが非常に大きなものになるので、ネジ36を僅かに回
動させただけでも検出針先端30が大きく動いてしまう。
そのために実際の作業に当たっては、ネジ36に僅かに回
動方向の力を加えるという操作と検出針先端30の位置を
計測するという操作とを繰り返す作業が必要となり、而
もロックナット38を固定する操作によっても検出針先端
30が要求される精度範囲から外れてしまうので、ロック
ナット38で固定したときのずれを勘案しながら上記操作
を行わねばならないからである。

なおネジ36にロックナット38を設けているのは、ロッ
クナット38を締結することによってネジ36とハウジング
１とを螺合部に大きな内部応力を発生させ、ネジ36の支
持剛性を大きくすること、すなわち基部板12がネジ36に
当接しているときと離隔したときとのネジ36およびその
螺合部に作用する力の変動を対照的に小さくすることに
よって検出針７の安定位置の繰り返し再現精度を高くす
るためである。

この発明は、上記問題に鑑み、より簡易な作業によっ
て検出針先端30の初期位置の設定を行うことができる位
置検出器を得ることを目的としている。

−問題点を解決するための手段− 次に上記問題点を解決するためにこの発明が採用した
技術的手段を添付図面に付した符号を引用して説明す
る。

この発明の位置検出器では、ハウジング１内に調整板
15を遊嵌し、この調整板15と検出針の基部12との間に検
出針７の安定位置を規制する支持対18を介装し、バネ13
で基部12を調整板15に向けて付勢して検出針７をその安
定位置に支持している。調節板15は、検出針７の延在方
向に第２のバネ14、14aで付勢されており、その周面の
少なくとも一部がテーパ面23、23aとされ、その小径と
なる側をバネ14、14aの付勢方向に向けて装着されてい
る。そしてこの調整板15は、ハウジング１に螺合されて
先端が調整板の前記テーパ面23、23aに当接する調整ネ
ジ21の押接力により固定される構造としている。調整バ
ネ21は周方向に120度の間隔で３本設ける構造とするの
が合理的であるのが、そのうちの１本を固定ネジ22とし
て調整板15の周面の１箇所を固定する構造とするのがよ
り好ましく、また該固定ネジ22を調整板15の周面に係合
するピンその他の突起に代替する構造とすることもでき
る。

−作用− この発明の位置検出器では、調整ネジ21を回動させて
調整板15を半径方向に押圧することにより、調整板15を
移動ないし弾性変形させて検出針先端30の初期位置の設
定が行われる。例えば第１、２図の左側の調整ネジ21を
右回動させると調整板15に右向きの押接力が作用して対
向するネジ22、21との間で調整板15を挟着して固定する
と共に、調整ネジ21が調整板15のテーパ面23、23aに押
接されるために調整ネジ21の押接部に調整板15を押下
（第１図）又は押上（第３図）させる力が加わり、検出
針７を傾動させてその先端30を移動させる。また調整ネ
ジ21には調整板15からの反力がネジ面に作用するのでロ
ックナットを設けなくても緩む虞がなく、検出針先端30
の移動は調整ネジ21の回動角よりもむしろ調整ネジ21か
ら与えられる押接力によって生じ、従って調整ネジ21に
与える回動力により検出針先端30の移動量を概略把握で
きるので、検出針先端30の位置設定作業がきわめて容易
になると共にその精度を向上させることができる。

またこの発明の位置検出器における調整板15は、半径
方向の複数の調整ネジ21の押圧力により半径方向の内部
応力を生じた状態で保持されるとともに、テーパ面23に
当接する調整ネジ21の押接力の軸方向分力と第２のバネ
14、14aから作用する反対方向の付勢力とによって軸方
向にも内部応力を生じた状態で保持されている。従って
調整板15が高い剛性でハウジング１内の定められた位置
に固定されることとなるから、支持対18の当接離隔によ
る調整板15の位置や弾性歪の変化が小さく、従って検出
針７の安定位置の高い繰り返し再現精度も保証される。

−実施例− 第１図はこの発明の第１実施例を示す図で、１は検出
器のハウジング、２はハウジング１と実質上一体のシャ
ンク、３はハウジング１内に内装固定された電気絶縁材
でなる電池ケース、４は電池ケース３に収納された電
池、５はハウジング１に螺合されて電池４を押さえてい
る電池固定蓋、６はハウジング１に固定された接触検知
用のLED、７はハウジング１の底板中央部の開口８を貫
通して伸びる検出針、９はハウジング１と検出針７との
間の間隙を塞いでいる可撓性の防塵用カバーである。

検出針７は、絶縁スリーブ11を介して基部板12に固定
されており、圧縮コイルバネ13で下方に付勢されてい
る。基部板12とハウジング１の底板との間には、皿バネ
14で基部板12に向けて付勢された調整板15がハウジング
１に対して遊動自在に嵌装されている。基部板12と調整
板15との対向面には、受座16と球体17からなる支持対18
が検出針７を中心とする正三角形の各頂点位置に配置さ
れ、バネ13の付勢力により受座16と球体17が押接され
て、検出針７をその安定な静止位置に保持している。図
示の受座16は、基部板12に設けた凹所に調整板15に固定
した球体17と３点接触する３個のボールを配置したもの
で、図示されない他の２個の受座はこれと異なる構造で
あるが、これらの構造及び支持対のその他の各種の構造
は公知であるので、ここでは説明を省略する。図示実施
例のものでは、これらの支持対の他に調整板15に立設し
たコイルバネ19を基部板12の透孔20に嵌挿し、支持対18
が離隔した際の検出針７の軸回りの回動を緩く規制して
その安定位置への復元精度を向上させている。

ハウジング１の胴部には、円周120度の間隔で調整板1
5の周面に向けた半径方向（検出針７と直交する方向）
の２個のネジ孔と１個の透孔が設けられ、該ネジ孔には
調整ネジ21が螺合され、透孔には固定ネジ22が嵌挿され
ている。そして調整板15の円周の１箇所にはネジ孔が設
けられて該ネジ孔が固定ネジ22に螺着されている。調整
ネジ21の先端は半球状とされ、且つ調整ネジ21の先端に
対向する調整板15の周面がテーパ面23とされて、調整ネ
ジ21の先端がテーパ面23に押接されて調整板15を３方か
ら挟着して固定している（第２図参照）。テーパ面23の
方向は、皿バネ14からの付勢力がネジ21の先端とテーパ
面23との当接により係止される方向、即ちテーパ面23の
小径となる側が皿バネ14の付勢力の方向と一致する方向
である。

検出針７は電線25によりLED6に接続され、LED6の他方
の電極は電線26及び電池ケースの接続端子27を介して電
池４の一方の電極に接続されている。電池４の他方の電
極は、電池固定蓋５を介してハウジング１に接続され、
更にシャンク２及びこれを装着した工作機械本体を介し
て被検出物に接続され、検出針７が被検出物に接触する
ことによりLED6が点灯する。

そして上記構造の位置検出器では、２本の調整ネジ21
を回動させて調整板15を固定すると共に、テーパ面23を
介して調整板15に局部的な押下力を作用させて調整板15
をネジ21、22の先端を結ぶ第２図のＡ、Ｂ線回りに傾動
させることにより、検出針先端30の初期位置の設定が行
われる。

第３図はこの発明の第２実施例の要部を示すもので、
調整板15を圧縮コイルバネ14aで第１図と反対の方向に
付勢した構造も可能であることが示されており、更にこ
の第３図示のものでは、調整板15の周面を円錐面23aと
して、固定ネジを用いず、３本の調整ネジ21で３方向か
ら円錐面23aを押圧して調整板15を固定する構造が採用
されている。なお第１図と同様、ネジ21の１本は実際に
は図示断面上には存在しない。この構造であれば、３本
の調整ネジ21を等しく退避させることにより、調整板15
を下動させて検出針先端30の上下位置を調整できる。な
お、固定ネジ22で調整板15の１箇所を固定した第１実施
例のもののほうが、調整ネジ21を３本設けた第２実施例
のものより検出針先端30の位置設定が容易である。

−発明の効果− 上記作用の項で説明した理由により、この発明の位置
検出器では、組立てた後の検出針先端の初期位置の設定
作業がきわめて容易になり、従って検出針先端の初期位
置をより正確に設定することも可能になる。またこの発
明の構成であれば、ハウジング底面にネジ等を設ける必
要がなくなるので、ハウジング先端の防塵用カバーの装
着スペースも確保され、ハウジングの径も小さくできて
検出器をよりコンパクトに構成できる。

さらに検出針の安定位置を規制する調整板が内部応力
の残った高い支持剛性のもとで設定位置に保持されるの
で、検出針の安定位置の繰り返し再現精度が高く、従っ
て高精度の位置検出器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す断面図、第２図は
第１図の調整板の固定構造を示す平面図、第３図は第２
実施例を示す要部の断面図、第４図は従来構造を模式的
に示す断面図である。 図中、 1:ハウジング、7:検出針 12:基部板（検出針の基部） 13:圧縮コイルバネ、14:皿バネ 14a:圧縮コイルバネ、15:調整板 18:支持対、21:調整ネジ 22:固定ネジ、23:テーパ面 23a:円錐面、30:検出針先端

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のバネ（13）で安定位置に弾圧支持さ
   れた検出針（７）の先端を被測定物に接触させて当該被
   測定物の位置ないし表面形状を計測する位置検出器にお
   いて、上記検出針を支持するハウジング（１）に調整板
   （15）が内装されており、検出針は上記第１のバネでそ
   の基部（12）を複数の支持対（18）を介して上記調整板
   に弾圧されて支持されており、上記調整板はその周面に
   テーパ面（23）を備え、ハウジングに螺合されて上記テ
   ーパ面を押接している複数の半径方向の調整ネジ（21）
   と上記テーパ面の小径となる方向に調整板を付勢する第
   ２のバネ（14）、（14a）とで調整板がハウジング内の
   定位置に固定されていることを特徴とする、位置検出
   器。