JP4072282B2 - 位置検出器及びその接触針 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、接触により工作機械の工具ないし工具取付軸と被加工物との相対位置を検出する位置検出器及びその接触針に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械に取付けられた被加工物の位置を接触により検出する位置検出器は、移動可能かつ所定の安定位置に付勢して保持された接触体を備えており、本体が工作機械の工具ホルダに装着されるものと、本体が磁石等により被加工物に装着されるものとがある。
【０００３】
前者の例は図２に示されており、本体１に収納されたプラスチックケース２に電池３が収納され、ＬＥＤ４のアノードが電池３の陽極に、カソードが本体１に接続されており、接触針５は、その円板状の基部６を絶縁体７を介して電気的に絶縁した状態でバネ８により支持杆９に押接して、本体１に装着されている。支持杆９は本体１に螺合されており、これを螺進退させることにより接触針５の位置を微調整する。接触針の基部６は電池３の陰極にリード線１１で接続されている。このように構成された位置検出器は、本体１を工作機械の工具ホルダ１２に装着して接触針５を被加工物１３に接触させると、工作機械を通る電気回路が閉成されてＬＥＤ４が点灯し、被加工物１３の位置が検出される。
【０００４】
後者の例は、図４に示されており、本体１の上部に電気的に絶縁された状態で下方に移動自在かつ上方にバネ８で付勢されて突出する接触板５が設けられており、この接触板５の上端は本体１の底面１４と平行な平面とされ、この接触板５と本体１とはＬＥＤ４と電池３とを直列接続した導線１１で接続されている。このように構成された位置検出器は、その本体１を被加工物１３に取付けたあと、工具１５を移動させて接触板５に当接させると、工作機械を通る電気回路が閉成されてＬＥＤ４が点灯し、被加工物の位置が検出される。
【０００５】
以上のように、この種の位置検出器の接触体は、電気導体であること、安価であること、必要な硬さと耐摩耗性を備えていること等が要求されるので、焼き入れ性が良好で焼き入れ焼きもどしにより優れた機械的性質を発揮するベアリング鋼が多く用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような位置検出器で被加工物の位置を検出する場合、回路が開閉されて接触体が通電状態と非通電状態とを繰り返すことになり、接触体が次第に磁気を帯びてくる。このため切削加工等で生じた切粉が接触体に付着し、位置検出時に接触体と被加工物や工具との間に介在して測定誤差を生ずる。また接触体が細長い接触針であるときは、接触針を被加工物の側方から接近させたとき磁力で接触針が引かれて僅かに傾き、これによる誤差を生ずる。
【０００７】
接触体をオーステナイト系ステンレス鋼やジュラルミンなどの非磁性金属材で製造してやれば、上記問題を解決できるが、非磁性金属材は硬度が低く、被加工物や工具との繰り返し当接離隔により摩耗や変形による測定誤差を生じる。
【０００８】
本発明は、耐久性があり測定誤差を生じない非磁性の接触体を得ることにより、正確な位置検出を可能にすることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明に係る位置検出器は、その接触体５の接触部がタングステンカーバイトに結合材としてニッケル約６〜１６％を混入した非磁性材で形成されていることを特徴とする。上記接触体５は、電気的に絶縁された状態で移動可能かつ所定の安定位置に付勢して装着されている。接触体５は接触検出回路３、４に接続されており、接触体５が工作機械の工具１５ないし工具取付軸１２及び被加工物１３を介して電気的に導通されたときに接触検出回路３、４が開閉されて、被加工物と工具ないし工具取付軸との相対位置が検出される。
【００１０】
請求項２の発明に係る位置検出器は、接触体５が接触部である先端の球体１６と当該球体を本体から離れた位置に保持する細長い柄杆１７とを含む接触針であり、柄杆１７が非磁性材で製作され、球体１６がタングステンカーバイトに結合材としてニッケルを混入した非磁性材で製作されていることを特徴とする。
【００１１】
上記球体１６は、タングステンカーバイトの微粉末に４〜１６％、最適には６％前後のニッケルを混入して高温で焼結し、溶融状態のものを成形したあと転動させながら研磨することにより得られる。柄杆を製作する非磁性材としてはオーステナイト系ステンレス鋼、ジュラルミン、ベリリューム銅などを例示することができる。ベリリューム銅を時効硬化処理した材料は、機械的強度が高く変形しにくい。
【００１２】
この出願の発明に係る位置検出器の接触針は、タングステンカーバイトに結合材としてニッケルを混入して焼結してなる非磁性材で製作された先端の球体１６と、ベリリューム銅を時効硬化処理した非磁性材で製作された細長い柄杆１７とを備えている。球体１６は、真円に成形したものにオーステナイト系ステンレス鋼の雄ネジ１８を溶接や接着により接合し、柄杆１７の先端に設けたネジ孔に螺合して固定する構造とすれば、交換可能であり、個別に供給できる。
【００１３】
【作用】
接触体５を非磁性材で形成することにより、接触検出回路の開閉動作によって接触体が磁化するのを防止できる。そして接触体の接触部をタングステンカーバイト粉末に結合材としてニッケルを混入して焼結してなる非磁性材を用いることにより、接触部に高い硬度を付与することができ、接触部の摩耗や変形による位置検出精度の低下を防止できる。
【００１４】
上記作用は、接触体が細長い柄杆を備えた接触針であるときに、磁力による柄杆の傾きが防止されるので、特に有効に発揮される。接触針の細長い柄杆は、外力による屈曲変形を受けやすいが、この柄杆の材料としてベリリューム銅を時効硬化処理した硬い材料を用いることにより、柄杆の屈曲変形による測定精度の低下も防止できる。また接触部を球体とすることにより、総ての方向からの正確な位置検出が可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明の第１実施例を示した図である。図２に示す位置検出器の全体構造については前述した。図１に示す接触針５は球体１６と柄杆１７とで形成されている。柄杆１７は、ベリリューム銅を所定寸法に切削加工したあと約３５０度の温度で時効硬化処理をして製作されている。球体１６は、タングステンカーバイトの微粉末に６％のニッケルを加えて高温下でニッケルを溶融してタングステンカーバイトと混合し、型内で球形に焼結したものの周面を研磨して真円とし、その周面の１ヶ所にＳＵＳ３０４の雄ネジ１８を電気抵抗溶接して製作されている。
【００１６】
ＳＵＳ３０４は、基本的には非磁性であるが、加工中に磁化するので、機械加工後固溶化熱処理して非磁性に戻している。このようにして非磁性にしたＳＵＳ３０４などで柄杆１７全体を製作することもできる。雄ネジ１８は、スポット溶接などの電気抵抗溶接の他、エポキシ系等の接着剤で柄杆１７に接着することもできる。接着する際は、球体の周面に放電加工で孔を設けて雄ネジをこの孔に嵌合した状態で接着するので好ましい。球体１６は、雄ネジ１８を柄杆１７の先端に設けた軸方向の雌ネジ孔に螺合することにより、柄杆１７の先端に固定される。
【００１７】
柄杆１７の基端は径大となっており、基端に設けた軸方向のネジ杆を絶縁体を介して本体に遊動かつ中立位置に付勢して設けられた円板の中心孔に螺合して、接触針５を本体１に電気的に絶縁された状態で装着する。
【００１８】
図３及び図４は本発明の第２実施例を示したものである。この実施例の接触体は、オーステナイト系ステンレス鋼を下面中心に摺動軸を備えた円盤状に加工し、工具との接触部となる円盤上面にタングステンカーバイトに結合材としてニッケルを混入してなる非磁性材を焼結してその表面を研磨することにより製作されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の接触針の斜視図
【図２】第１実施例の位置検出器及びその測定方法を示す側面図
【図３】第２実施例の接触体の斜視図
【図４】第２実施例の位置検出器及びその測定方法を示す側面図
【符号の説明】
１ 本体
３ 電池
４ ＬＥＤ
５ 接触体
12 工具取付軸
13 被加工物
15 工具
16 球体
17 柄杆
18 雄ネジ

Claims (4)

1. 電気的に絶縁された状態で所定の安定位置を保持する微小移動可能な接触体(5)と、当該接触体に接続された接触検出回路(3、4)とを備え、当該接触検出回路で接触体(5)と被加工物又は工具ないし工具取付軸との接触を電気的に検出する位置検出器において、接触体(5)の接触部がタングステンカーバイトにニッケルを結合材として混入してなる非磁性材で形成されていることを特徴とする、位置検出器。
2. 接触体(5)が接触部である先端の球体(16)と当該球体を本体から離れた位置に保持する細長い柄杆(17)とを含む接触針であり、前記柄杆が非磁性材で製作され、前記球体がタングステンカーバイトにニッケルを結合材として混入してなる非磁性材で製作されていることを特徴とする、請求項１記載の位置検出器。
3. 細長い柄杆(17)とその一端に固定された球体(16)とを備え、前記球体がタングステンカーバイトにニッケルを結合材として混入してなる非磁性材で製作され、前記柄杆がベリリューム銅を時効硬化処理した非磁性材で製作されている、位置検出器の接触針。
4. タングステンカーバイトにニッケルを結合材として混入してなる非磁性材で製作された球体(16)であって、その周面に柄杆(17)の先端に螺合する雄ネジ(18)が接合されている、位置検出器の接触針の接触部材。

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