(57)【要約】【課題】  工作機械の工具ないし工具取付軸とワークとの相対位置関係を、工具台に取付けた検出針をワークに接触させることにより、検出する装置とその検出針に関し、安価でかつ精度の高い計測を行うことが可能な、非磁性でかつワークとの繰り返し接触に耐えるのに十分な硬度を有し、かつ加工及び組立精度の高い検出針及びそのような検出針を備えた接触検出器を得る。【解決手段】組成としてバナジウム、炭素及びニッケルを含む析出硬化型のオーステナイト系ステンレス鋼で接触検出器の検出針を製造する。この発明の接触検出器の検出針１は、ワークとの接触部である先端部２と軸部３とが上記組成のオーステナイト系ステンレス鋼から削り出した一体構造のものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バナジウム、炭素及びニッケルを含む析出硬化型のオーステナイト系ステンレス鋼からなり、軸部(3)とワークに接触する先端部(2)とが一体の削り出し構造であることを特徴とする、接触検出器の検出針。
【請求項２】
請求項１記載の検出針(1)を備えた外部接点型の接触検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、接触検出器及びその検出針に関するもので、例えば、工作機械の工具ないし工具取付軸とワークとの相対位置関係を、工具台に取付けた検出針をワークに接触させることにより検出する装置とその検出針に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械に取付けられてワークの位置を接触により検出する接触検出器は、変位可能かつ所定の安定位置に付勢して保持された検出針を備えており、一般的には図３に示すように、本体を工作機械の工具ホルダに装着して使用するが、本体を磁石等によりワークに装着する場合もある。
【０００３】
図３において、１０は工作機械の工具台、１１はワークテーブル、６は工具台１０に装着された接触検出器、１はその検出針、１２はテーブル１１に取付けられたワークである。図の接触検出器の検出針１は、その基端から放射方向に延びる３本の支持脚１５のそれぞれを受台１６に固定した２個一組のボール１７の間に形成される凹所にばね１８で押付けられており、３本の支持脚１５が３組のボール対で支持されることにより、安定位置に保持されている。
【０００４】
図３は、外部接点型の接触検出器、すなわち検出針１とワーク１２とが接触したときに、両者が電気的に導通されることにより接触を検出する検出器で、検出針１は、たとえば受台１６とばね受け１９を絶縁材で形成するなどにより、金属製の本体ケース２０に対して電気的に絶縁された状態で保持されている。接触検出器６内には、ＬＥＤや通電されたときに無線信号を発信する発信器などの通電検出器２１と電池２２とが、検出針１と本体ケース２０との間に直列接続されて設けられている。
【０００５】
工作機械本体は導電体であるから、ワーク１２が金属ワークであれば、検出針１がワーク１２に接触すると、検出針１と接触検出器の本体ケース２０とがワーク１２及び工作機械本体を介して電気的に接続される。これにより、電池と通電検出器２１とを直列接続した回路が閉成され、通電検出器２１に電流が流れて信号が発せられ、検出針１とワーク１２との接触が検出される。
【０００６】
以上のように、この種の接触検出器の検出針は、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た。
【０００７】
しかし、このような接触検出器でワークの検出を繰り返し行うと、検出針が通電状態と非通電状態とを繰り返すことに起因して検出針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検出針に付着し、位置検出時に検出針とワークや工具との間に介在して測定誤差が発生する問題がある。検出針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、この問題を解決できるが、非磁性金属材は硬度が低く、ワーク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が発生するという新たな問題が生じる。
【０００８】
そこでこの出願の出願人は、特許文献１において、硬度が高くて耐久性があり、測定誤差を生じない非磁性の検出針として、検出針先端の接触部を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することを提案している。
【０００９】
一方、非特許文献１には、バナジウム炭化物の析出を利用したオーステナイト系の析出硬化型ステンレスが示されている（合金名：Ａ２８６、組成：０．０５Ｃ−０．６Ｓｉ−１．５Ｍｎ−２５Ｎｉ−１５Ｃｒ−１．３Ｍｏ−２．１Ｔｉ−０．２Ａｌ−０．２８Ｖ−０．００１Ｂ、固溶化処理：９８０℃×１時間、時硬処理：７１８℃×１６時間）。析出硬化型のオーステナイト系ステンレス鋼は、高温における強度と耐食性に優れていることが知られており、耐熱鋼として使用され、また低温材料としても優れていることが知られている。
【特許文献１】特開２０００−２９２１１４号公報
【非特許文献１】ステンレス協会編、「ステンレス鋼便覧」、第３版、日刊工業新聞社、１９９５年１月、ｐ.６５１−６５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１で開示した技術によれば、非磁性でかつ先端の接触部がワークとの繰り返し接触に耐える十分な硬度を有している検出針を得ることができる。しかし、この構造の検出針は、ワークに接触する先端部と検出針の軸の部分とが異なる材質となり、先端と軸との部分とを別個に製作して組み立てねばならず、製造が面倒でコスト高になる問題がある。また、精度の高い検出を行うには、加工精度及び組立精度の高い検出針が必要であり、この点においても特許文献１に示された構造は不利であるという問題がある。
【００１１】
この発明は、より安価に提供することができ、かつより精度の高い計測を行うことが可能な、非磁性でかつワークとの繰り返し接触に耐えるのに十分な硬度を有し、かつ加工及び組立精度の高い検出針を得ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、組成としてバナジウム（Ｖ）、炭素（Ｃ）及びニッケル（Ｎｉ）を含む析出硬化型のオーステナイト系ステンレス鋼で接触検出器の検出針を製造することにより、上記課題を解決したものである。この発明の接触検出器の検出針１は、ワークとの接触部である先端部２と軸部３とが上記組成のオーステナイト系ステンレス鋼から削り出した一体構造のものである。
【００１３】
バナジウムを含む析出硬化型のオーステナイト系ステンレス鋼は、高温における強度が大きい非磁性材として従来公知であるが、接触検出器に検出針として用いたときのワークとの繰り返し接触に耐える耐久性については、従来知られておらず、またそのことを予測させる研究論文や特許文献も存在しない。
【００１４】
この発明は、バナジウム、炭素及びニッケルを含む析出硬化型のオーステナイト系ステンレス鋼が金属ワークとの繰り返し接触に耐える十分な硬度を有し、従って接触検出器の検出針として用いたときに、当該検出針に要求される十分な耐久性を備えていることが本願発明者の試験によって解明されたことによってなされたものである。
【００１５】
すなわち、本願の発明に係る接触検出器の検出針は、工作機械の刃物台などに取付けられて測定対象物表面との接触を検出する接触検出器の検出針において、当該検出針が、バナジウム、炭素及びニッケルを含む析出硬化型のオーステナイト系ステンレス鋼からなり、軸部３とワークに接触する先端部２とが一体の削り出し構造であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本願の請求項２の発明に係る接触検出器は、上記構成の検出針１を備えた外部接点型の接触検出器、すなわち、検出針１とワークとの接触により検出針に電流が流れることにより当該検出針とワークとの接触を検出する接触検出器である。
【００１７】
外部接点型の接触検出器は、金属ケース２０と、この金属ケースに電気的に絶縁された状態でばね１８で安定位置に付勢された検出針１を備えている。安定位置は、検出針１に外力が作用しない状態のときに常に当該検出針が復帰する位置で、通常は、受台１６に形成した３個の支持点と検出針１を当該支持点に向けて付勢するばね１８とによって設定されている。
【発明の効果】
【００１８】
本願の発明により、ワークと接触する先端部２と細長い軸部３とを一体に切削加工することが可能で、従って製作が容易で、かつ形状精度の高い非磁性の十分な耐久性を備えた検出針を提供することが可能になるという効果がある。また、外部接点型の接触検出器に用いられる検出針は、磁気を帯びる可能性が高いため、この発明の検出針を用いるのが特に有効であるる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、この発明の接触検出器の検出針の実施形態を説明する。
図１は第１実施例の検出針を示した図で、ワークと接触する先端部２が円筒形の検出針である。円筒形の先端部２の径は６ｍｍ、長さは６．５ｍｍであり、軸部３の長さＬは２６．５ｍｍである。軸部３の基端には、ねじ４を備えた取付部５が形成されている。軸部３の基端から８ｍｍの箇所に、検出針１に過大な外力が作用したときに検出器６の本体が損傷するのを避けるための円周溝７が設けられている。この円周溝は、頂部を半径０．２ｍｍの円弧にした頂角５０度のＶ断面の溝で、溝底の直径は、２．５ｍｍである。
【００２０】
図２の検出針は、先端部２が球形の検出針で、先端の球の直径は６ｍｍ、軸部３の長さＬは３０．７６ｍｍであり、第１実施例と同様なねじ４を備えた取付部５及び円周溝７を一体に備えている。
【００２１】
これらの検出針１は、バナジウム、炭素及びニッケルを含む析出硬化型のオーステナイト系ステンレス鋼の削り出し構造で、先端部２、軸部３及びねじ４を含む取付部５は一体である。
【００２２】
この一体の削り出し構造の検出針１のオーステナイト系ステンレス鋼におけるバナジウムの含有量は、１．５〜２重量％であることが特に好ましく、炭化物を析出させるための炭素及び非磁性を保持するためのニッケルが含有されていることが必要である。試験に供した材料の熱処理は、１１８２℃で水焼入れし、７２０℃で５時間時効硬化させた。これにより得られた材料の硬度は、ロックウェルＣ硬度で４６程度であり、この材料により製作された図１及び図２で示した形状の検出針は、ワークとの接触に対する十分な耐摩耗性を備えていた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の検出針の第１実施例を示す側面図
【図２】同第２実施例を示す側面図
【図３】外部接点型の接触検出器の概略構造と使用形態を示す説明図
【符号の説明】
【００２４】
１  検出針
２  先端部
３  軸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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