(57)【要約】【課題】小型化が可能で、ワークが導電性であるか、非導電性であるかを問わず、工具とワークとの間隔が規定値になっているかを極めて容易に確認が可能な工作機械の接触検出装置を提供する。【解決手段】この発明に係る工作機械の接触検出装置１は、工具の押圧によりスライドヘッド５が導電性部材からなる第１のブロック部材２内で移動可能に保持され、スライドヘッド５が移動方向とは逆方向にばね７により付勢される。接触部材１０をスライドヘッド５の接触端面と所定の間隔を隔てて第２のブロック部材３に配置し、スライドヘッド５が工具により押圧されたことに応じて接触部材１０に接触すると、閉回路が閉じられて電池１１，１２から報知手段である発光素子８に電流が流れて点灯し、工具とワークとの間隔が規定値になったことを報知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の工具のワークへの接触を検出する接触検出装置であって、
導電性部材からなり、それぞれが電気的に絶縁された第１および第２のブロック部材と、
前記第１のブロック部材内で移動可能に保持され、一方端面に前記工具の先端が接触することにより押圧され、他方端面に接触端面を有する導電性部材からなるスライドヘッドと、
前記スライドヘッドを前記押圧される方向とは逆方向に付勢する弾性部材と、
一方端面が前記スライドヘッドの接触端面と所定の間隔を隔てて前記第２のブロック部材に配置され、前記スライドヘッドが押圧されたことに応じて前記接触端面が接触する導電性部材からなる接触部材と、
前記第１および第２のブロック部材のいずれかに内蔵され、一方端が前記第１のブロック部材に電気的に接続され、他方端が前記接触部材に電気的に接続され、前記スライドヘッドの接触端面が前記接触部材に接触したことを報知する報知手段とを備える、工作機械の接触検出装置。
【請求項２】
前記報知手段は、前記スライドヘッドの接触端面が前記接触部材に接触したことを視覚的あるいは聴覚的に報知する、請求項１に記載の工作機械の接触検出装置。
【請求項３】
前記接触部材は、前記第２のブロック部材と電気的に絶縁されており、
前記報知手段は、
前記第１および第２のブロック部材のいずれかに内蔵され、一方の端子が前記第１のブロック部材に電気的に接続され、他方の端子が前記第２のブロック部材に電気的に接続される発光または音響素子と、
前記第１および第２のブロック部材のいずれかに内蔵され、一方の電極が前記接触部材に電気的に接続され、他方の電極が前記第２のブロック部材に電気的に接続される電池とを含む、請求項２に記載の工作機械の接触検出装置。
【請求項４】
前記スライドヘッドの前記一方端面に配置される耐摩耗性部材を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械の接触検出装置。
【請求項５】
前記接触部材の他方端面側に配置され、前記接触部材を前記押圧される方向とは逆方向に付勢し、前記工具により前記スライドヘッドに許容される以上の荷重が加わったときに余分な荷重を吸収するための荷重吸収部材を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の工作機械の接触検出装置。
【請求項６】
前記接触部材は、前記工具の先端と前記ワークとの間隔が規定値になるように調整するための間隔調整部材を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の工作機械の接触検出装置。
【請求項７】
前記第２のブロック部材に内蔵され、前記接触検出装置を前記ワークに吸着させるためのマグネットを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の工作機械の接触検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の工具の接触を検出する工作機械の接触検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械により加工されるワークに接触したことを検出する接触検出装置の一例が、特開平８−１０８３４９号公報（特許文献１）に記載されている。この接触検出装置は、ワークの芯出しや寸法計測を行なうものである。
【０００３】
図４は特許文献１に記載された従来の接触検出装置の検出装置本体の断面図であり、図５はスタイラスと、可動接点と固定接点の概要を示す斜視図である。
【０００４】
図４において、接触検出装置が取付けられる工作機械の主軸（図示せず）には、検出装置本体１００が取付けられ、検出装置本体１００から突出するように、スタイラス２００が取付けられている。スタイラス２００の一端には、図示しないワークに接触する球状の先端接触子２１０が形成されている。スタイラス２００の他端の基端部１０３には、図５に示すように径方向外方へ突出する３個の可動接点１１１，１１２，１１３が設けられている。
【０００５】
３個の可動接点１１１，１１２，１１３は、それぞれが対面する２個１組の鋼球からなる固定接点１３１と１３２、１３３と１３４、１３５と１３６の間に接触して、ばね１０６により軸方向に押圧されている。それによって、スタイラス２００は、ばね１０６の付勢力に抗して任意の方向に首振り運動可能なように揺動自在に支持される。検出装置本体１００には、電源１０７と、発光体１０８とが内蔵されており、スタイラス２００の先端接触子２１０がワークに接触したとき、検出装置本体１００の固定接点１３１と１３２、１３３と１３４、１３５と１３６、可動接点１１１，１１２，１１３を含む部材で構成される検出回路が閉成され、電源１０７から発光体１０８に電流が流れて点灯する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１０８３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
可動接点１１１，１１２，１１３はそれぞれ２個の固定接点１３１と１３２、１３３と１３４、１３５と１３６の間に位置しており、例えば可動接点１１１が固定接点である２個の固定接点１３１と１３２に接触しながらわずかに動いても電気的接続が維持されたままになる場合がある。可動接点１１１は、ばね１０６から与えられる荷重により付勢されて、固定接点１３１と１３２に電気的に接触している。このため、先端接触子２００がワークの内壁に接触しただけでは、直ちに可動接点１１１が固定接点１３１，１３２から離れないので、回路が切断されるまでの時間に遅れが生じる。
【０００８】
また、工具の先端がスライドヘッドの先端に接触したことをダイヤルゲージで表示できるようにしたものもあるが、ダイヤルゲージを設けるために、高さが高くなってしまい、小型化できない。
【０００９】
ワークが導電性であるときに、スタイラスヘッドがワークに接触したときに通電することで、ワークに接触したことを通知できるようにしたものもあるが、ワークが非導電性であれば使用することができない。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、ワークが導電性であるか、非導電性であるかを問わず、工具とワークとの間隔が規定値になっているかを極めて容易に確認が可能な工作機械の接触検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、工作機械の工具の接触を検出する接触検出装置であって、導電性部材からなり、それぞれが電気的に絶縁された第１および第２のブロック部材と、第１のブロック部材内で移動可能に保持され、一方端面に工具の先端が接触することにより押圧され、他方端面に接触端面を有する導電性部材からなるスライドヘッドと、スライドヘッドを押圧される方向とは逆方向に付勢する弾性部材と、一方端面がスライドヘッドの接触端面と所定の間隔を隔てて第２のブロック部材に配置され、スライドヘッドが押圧されたことに応じて接触端面が接触する導電性部材からなる接触部材と、第１および第２のブロック部材のいずれかに内蔵され、一方端が第１のブロック部材に電気的に接続され、他方端が接触部材に電気的に接続され、スライドヘッドの接触端面が接触部材に接触したことを報知する報知手段とを備える。
【００１２】
工具がスライドヘッドの一方端面に接触したときに、閉回路を閉じて報知手段によって報知するので、工具の高さが規定値になっているかを極めて容易に確認できる。
【００１３】
このような報知は、より好ましくは、スライドヘッドの接触端面が接触部材に接触したことを視覚的あるいは聴覚的に行う。視覚的あるいは聴覚的に工具の高さが規定値になっているかを極めて容易に確認が可能になり、ダイヤルゲージなどを設ける必要もないので高さを低くできて小型化が可能になる。
【００１４】
好ましくは、接触部材は、第２のブロック部材と電気的に絶縁されており、報知手段は、第１および第２のブロック部材のいずれかに内蔵され、一方の端子が第１のブロック部材に電気的に接続され、他方の端子が第２のブロック部材に電気的に接続される発光または音響素子と、第１および第２のブロック部材のいずれかに内蔵され、一方の電極が接触部材に電気的に接続され、他方の電極が第２のブロック部材に電気的に接続される電池とを含む。
【００１５】
スライドヘッドの接触端面が接触部材に接触したときに閉回路を閉じて、発光素子を点灯させるか、あるいは音響素子から音声を報知することが可能になる。
【００１６】
好ましくは、スライドヘッドの一方端面に配置される耐摩耗性部材を含む。耐摩耗性部材により工具がスライドヘッドの一方端面に接触したときに傷がつくのを防止できる。
【００１７】
好ましくは、接触部材の他方端面側に配置され、接触部材を押圧される方向とは逆方向に付勢する荷重吸収部材を含み、工具によってスライドヘッドが押圧されたときに、スライドヘッドに許容される以上の荷重が加わっても余分な荷重を吸収することができる。
【００１８】
荷重吸収部材を設けることにより、必要以上に荷重が加わっても余分な荷重を荷重吸収部材によって吸収できるので、スライドヘッドなどに損傷を与えるのを防止できる。
【００１９】
好ましくは、接触部材は、工具の先端とワークとの間隔が規定値になるように調整するための間隔調整部材を含む。
【００２０】
間隔調整部材を調整することで、工具の高さが規定値になるように微調整が可能になる。
【００２１】
好ましくは、第２のブロック部材に内蔵され、接触検出装置をワークに吸着させるためのマグネットを含む。
【００２２】
マグネットを備えることにより、接触検出装置をワーク上あるいはワークの側面に装着するのが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、第１のブロック部材内でスライドヘッドを移動可能に保持し、スライドヘッドの一方端面に工具の先端が接触することにより押圧され、他方端面が第２のブロック部材に設けた接触部材に接触したことに応じて、閉回路を閉じて工具とワークとの間隔が規定値になったことを瞬時に報知することができる。
【００２４】
しかも、従来例のようにダイヤルゲージを設けていないので、小型化が可能で、工具とワークとの間隔が規定値になっているかを極めて容易に確認することが可能になる。
【００２５】
また、ワークが金属などの導電性であるか、あるいは樹脂などの非導電性であるかを問わず、工具の高さが規定値になったときに閉回路を閉じることができるので、工具の高さが規定値になったことを瞬時に報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態に係る工作機械の接触検出装置の断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係る工作機械の接触検出装置の断面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る工作機械の接触検出装置を用いて工具とワークとの間隔が規定値になっているかを検出する例を示す図である。
【図４】従来の接触検出装置の検出装置本体の断面図である。
【図５】スタイラスと、可動接点と固定接点の概要を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、図面を参照して実施形態について説明する。   
【実施例】
【００２８】
図１は、この発明の一実施形態に係る工作機械の接触検出装置の断面図である。図１において、工作機械の接触検出装置１は、金属などの導電性部材からなり、それぞれが電気的に絶縁された第１および第２のブロック部材２，３を含む。第１のブロック部材２は、上部材２１と下部材２２とを含む。第１のブロック部材２と、第２のブロック部材３との間には、例えばポリカーポネートなどの絶縁部材４が設けられており、この絶縁部材４によって第１および第２のブロック部材２，３がそれぞれ電気的に絶縁されている。絶縁部材４には、中央部分に丸孔が形成されている。
【００２９】
第１のブロック部材２の上部材２１には、中央に貫通孔２３が形成されており、この貫通孔２３にスライドヘッド５が図１において下方向（他方側）に移動自在に配置される。スライドヘッド５は金属などの導電性部材から形成されており、軸部分５１と、軸部分５１の一方端に設けられる第１のフランジ部５２と、軸部分５１の他方端に設けられる第２のフランジ部５３と、第２のフランジ部５３から他方側に延びる垂下部５４とを含む。
【００３０】
第１のフランジ部５２の一方端面には、図示しないエンドミルやドリルなどの工具の先端が接触する。より好ましくは、第１のフランジ部５２の一方端面には、工具と絶縁するとともに、工具が接触することにより損傷するのを防止するために、セラミック溶射などにより、耐摩耗性部材６が形成されている。
【００３１】
第１のブロック部材２の下部材２２には、中央部に空洞部分２４が形成されており、この空洞部分２４内にスライドヘッド５の第２のフランジ部５３と、垂下部５４とが位置している。下部材２２の空洞部分２４の下部には段差部２５が形成されており、この段差部２５の一方端面と第２のフランジ部５３の他方端面との間に弾性部材として作動するコイルばね７が配置されている。コイルばね７は、スライドヘッド５を押圧方向である他方方向に対して逆の一方方向に付勢する。下部材２２には、工具がスライドヘッド５に接触したことを報知するための報知手段として作動する発光ダイオードなどの発光素子８が発光面が外を向くように配置されている。
【００３２】
第２のブロック部材３は、中央部分３１がくり抜かれており、この中央部分３１に円筒状の絶縁部材９が挿入されている。絶縁部材９内には、金属などの導電性部材で形成された接触部材１０と、報知手段の一部として作動する２個の電池１１，１２が収納されている。接触部材１０には、スライドヘッド５が工具により押圧されたときに、スライドヘッド５の垂下部５４の他方面が接触する。スライドヘッド５の垂下部５４の他方面と接触部材１０との間隔は、例えば１ｍｍに設定されている。電池１１，１２は直列接続され、電池１１の＋電極が接触部材１０の他方端面に電気的に接触している。
【００３３】
第２のブロック部材３の一方端面と、絶縁部材４との間には、絶縁部材４と同じ形状の金属板１３が配置され、接触部材１０の一方端面の周囲を除いて中央部が露出するように、中央部分３１の一方端面側が封止されている。なお、接触部材１０の一方端面の周囲と金属板１３の孔の周囲とが接触するので、接触部材１０の一方端面の周囲にもセラミック溶射１０ａが施されて接触部材１０と金属板１３との絶縁が確保されている。なお、セラミック溶射１０ａによって、接触部材１０が金属板１３との接触により傷つくのを防止できる利点もある。
【００３４】
中央部分３１の他方側は裏蓋１４によって封止されている。裏蓋１４は、電池１１，１２を交換するときに外せるようにねじ止めするのが好ましい。裏蓋１４の内面と電池１２の−電極との間には、荷重吸収部材として作動するコイルばね１５が設けられている。コイルばね１５は、工具がスライドヘッド５に接触して、許容される以上の荷重が加わったときに余分な荷重を吸収することにより、スライドヘッド５などの破損を防止する。また、コイルばね１５と裏蓋１４とにより電池１２の−電極と第２のブロック部材３とが電気的に接続されている。
【００３５】
発光素子８の一方端子は、線材８１によって第１のブロック部材２の下部材２２に電気的に接続されており、他方端子は線材８２によって絶縁部材４および金属板１３を貫通して第２のブロック部材３に電気的に接続されている。
【００３６】
第２のブロック部材３の中央部分３１の周囲には、マグネット１６が埋め込まれている。マグネット１６は、接触検出装置１をワークなどに吸着させるためのものである。ただし、マグネット１６は必ずしも必要とされるものではない。
【００３７】
上述のごとく構成された接触検出装置１において、第１のブロック部材２と、第２のブロック部材３と、スライドヘッド５と、接触部材１０は導電性部材によって構成されている。このため、スライドヘッド５の垂下部５４の他方端面が接触部材１０に接触すると、電池１１の＋電極と、接触部材１０と、スライドヘッド５と、第１のブロック部材２と、線材８１と、発光素子８と、線材８２と、第２のブロック部材３と、裏蓋１４と、コイルばね１５と、電池１２の−電極とにより閉回路が形成されるので、発光素子８が点灯する。スライドヘッド５の垂下部５４の他方端面が接触部材１０から離れると、閉回路が開かれるので、発光素子８が消灯する。
【００３８】
図２は、この発明の他の実施形態に係る工作機械の接触検出装置１ａの断面図である。この実施形態は、接触部材１０の一方面に、スライドヘッド５の垂下部５４の他方端面と接触部材１０の一方端面との間隔を調整するための間隔調整部材として作動するねじ１７を設けたものである。このねじ１７を調整することにより、工具の先端とワーク３０との間隔が正確に５０ｍｍになるように調整することができる。
【００３９】
図３（Ａ），（Ｂ）は、この発明の一実施形態に係る工作機械の接触検出装置を用いて工具とワークとの間隔が規定値になっているかを検出する例を示す図である。次に、この発明の一実施形態における工作機械の接触検出装置１を用いて、工具４０が垂直方向に向くように図示しない工作機械の主軸に取付けられており、工具４の先端とワーク３０との間隔が規定値、例えば５０ｍｍになっているかを検出する動作について説明する。
【００４０】
図３（Ａ）に示すようにワーク３０をテーブル２０の上に載置する。ワーク３０が鉄などの材料のものであれば、接触検出装置１の第２のブロック部材３に内蔵されているマグネット１６により、接触検出装置１をワーク３０に吸着させることができ、接触検出装置１がワーク３０上で不必要に移動することがない。
【００４１】
上記したように、スライドヘッド５の垂下部５４の他方端面と接触部材１０の一方端面との間隔は、例えば１ｍｍに設定されており、図２に示す実施形態の接触検出装置１ａを用いれば、ねじ１７を調整してスライドヘッド５の垂下部５４の他方端面と接触部材１０との間隔を正確に１ｍｍになるように設定できる。工具４０がスライドヘッド５の一方端面に接触していないときは、コイルばね７がスライドヘッド５を押圧方向に対して逆の一方方向に付勢しているので、スライドヘッド５の一方端面とワーク３０との間隔は、例えば５１ｍｍになっている。
【００４２】
また、スライドヘッド５の垂下部５４の他方端面と接触部材１０とが接触していないので、電池１１の＋電極と、接触部材１０と、スライドヘッド５と、第１のブロック部材２と、線材８１と、発光素子８と、線材８２と、第２のブロック部材３と、裏蓋１４と、コイルばね１５と、電池１２の−電極とからなる閉回路が開かれており、発光素子８は点灯していない。
【００４３】
工作機械の主軸に取付けられた工具４０を下降させて工具４０の先端をスライドヘッド５のフランジ部５２の一方端面に接触させる。さらに、工具４０を下方に降下させると、スライドヘッド５が押し下げられて垂下部５３の他方端面が接触部材１０に接触する。すると、上記したように、電池１１の＋電極と、接触部材１０と、スライドヘッド５と、第１のブロック部材２と、線材８１と、発光素子８と、線材８２と、第２のブロック部材３と、裏蓋１４と、コイルばね１５と、電池１２の−電極とからなる閉回路に電流が流れるので発光素子８が点灯する。
【００４４】
したがって、発光素子８が点灯したことによって、工具４０の先端とワーク３０との間隔が規定値である５０ｍｍになっていることを瞬時に検出できる。発光素子８が点灯したときの規定値で工作機械を位置決めすれば、工具４０の先端とワーク３０との間隔を正確に５０ｍｍになるように設定できる。
【００４５】
図３（Ａ）に示した実施形態は、工具４０が工作機械に垂直方向に向くように取付けられている場合について説明した。しかし、工具４０が工作機械に水平方向に向くように取付けられており、ワーク３０に対して水平方向に加工する場合には、図３（Ｂ）に示すように、ワーク３０をテーブル２０上に載置し、ワーク３０の１つの垂直面に接触検出装置１を取付ける。この場合、マグネット１６により、接触検出装置１をワーク３０の垂直面に吸着できるので特別な器具を用いる必要がない。
【００４６】
工具４０を水平方向に移動させて工具４０の先端をスライドヘッド５の一方端面に接触させる。さらに、工具４０を水平方向に移動させると、スライドヘッド５も水平方向に移動し、垂下部５の他方端面が接触部材１０に接触すると、上記した閉回路が閉じられて発光素子８が点灯する。その位置で工作機械の位置決めを行うことにより、工具４０の先端とワーク３０との間隔を規定値である正確に５０ｍｍに規定できる。
【００４７】
上述のごとく、この実施形態によれば、工具４０を他方方向に移動させると、スライドヘッド５が他方方向に移動して接触部材１０に接触する。これにより、電池１１の＋電極と、接触部材１０と、スライドヘッド５と、第１のブロック部材２と、線材８１と、発光素子８と、線材８２と、第２のブロック部材３と、裏蓋１４と、コイルばね１５と、電池１２の−電極とからなる閉回路に電流が流れるので発光素子８を瞬時に点灯でき、時間遅れを生じることがない。スライドヘッド５が接触部材１０に接触すると、閉回路が閉じられるので、ワークが導電性であるか、あるいは非導電性であるかに関係なく、工具の先端が規定の位置になるように工作機械の位置決めを行うことができる。しかも、従来のように、ダイヤルゲージを設ける場合に比べて、小型化が可能になる。
【００４８】
なお、上述の実施形態では、報知手段として発光素子８を用いて、工具４０とワーク３０との間隔が規定値になったことを視覚的に報知するようにしたが、これに限ることなく、電子ブザーなどの音響手段により聴覚的に報知するものを用いてもよい。さらに、発光素子８を用いることなく、外部に報知信号を出力するための２個の端子を設けるようにしてもよい。その場合、電池１１，１２を設けることなく、２個の端子のうちの一方の端子を線材８１を介して第１のブロック部材２に電気的に接続し、他方の端子を線材８２を介して第２のブロック部材３に電気的に接続すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
この発明の工作機械の接触検出装置は、工作機械の工具とワークとの間隔が規定値になるように調整するのに利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  接触検出装置、２  第１のブロック部材、３  第２のブロック部材、４，９  絶縁部材，５  スライドヘッド、６  耐摩耗性部材、７，１５  コイルばね、８  発光素子、１０  接触部材、１０ａ  セラミック溶射、１１，１２  電池、１３  金属板、１６  マグネット、１７  ねじ、２０  テーブル、２１  上部材、２２  下部材、２３  貫通孔、２４  空洞部分、２５段差部、３０  ワーク、４０  工具、５１  軸部分、５２  第１のフランジ部、５３  第２のフランジ部、５４  垂下部、８１，８２  線材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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