(57)【要約】【課題】工作機械の工具刃先、摩耗検出等に使用されてきた接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度は０．５〜１μｍのレベルにあった。近年、部品の加工でサブミクロンの精度要求も多くなり、対応が難しくなって来ているのが現状である。また、設置場所も悪環境の下で使用されるために、防塵、防水機能を高めたものが要求されている。【解決手段】接点方式位置検出スイッチに接点信号検出回路を設置することにより、繰り返し精度の向上および接点寿命を延ばすことができる。また本体形状は多少大きくなるが放熱対策として接点部の容量を大きく取ることで性能をサブミクロンのレベルに到達することができ、その性能を大幅にアップすることができる。また悪環境で使用される位置検出スイッチは高圧エアを利用して、いままで難しかった切粉、クーラント、研磨粉塵の侵入を防ぐことができ、防塵、防水機能を高めることができる。【選択図】図１９
2009181953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ケース内部または外部近傍に接点信号検出回路を構成するプリント基板を配置し、該接点信号検出回路は接点部に安定した微小電流、電圧を供給する機能を持ち、該接点信号検出回路は直流安定化電源部とスイッチ部に印加する電圧と電流を設定する回路部と、該スイッチ部に発生する信号を増幅する回路部と、該スイッチ部に発生する信号を所定の電圧値にて比較するコンパレート回路部とコンパレートされた信号を波形整形するシュミット回路部と出力の論理を設定する切換回路部と出力信号を絶縁出力するための出力回路部とを組み込んで構成し、繰り返し精度および接点寿命を向上させたことを特徴とする接点方式位置検出スイッチ。
【請求項２】
本体ケース内部または外部近傍に定電流保護回路を構成するプリント基板を配置し、該定電流保護回路は接点部に流れる電流を制限する役割を持ち、該定電流保護回路は定電流ダイオード、逆流防止ダイオードおよび発光ダイオードを動作するための駆動回路で構成され、位置検出スイッチの取り扱いを容易にしたことを特徴とする接点方式位置感出スイッチ。
【請求項３】
位置検出スイッチの構造で、密閉構造を確保するためにゴムブーツとその外周にカバーを配置して内部空間を確保した構造で、その空間に外部のエアチューブ、配管継手、ブーツ押え金具の通路孔から高圧エアを供給することにより、空間内部が高圧となり、該カバーの全周の隙間から大気圧に向かってエアが放出され、外部からの切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等の侵入を防止することができる防塵、防水構造を持つ接点式位置検出スイッチ。
【請求項４】
位置検出スイッチの接点構造で、固定接点部の接点を円筒形の平面形状とし、接点ホルダーと一体化して、接点が離反または接触時に起こるチャタリング現象による発熱を押えるために該固定接点部の体積を大きく取って放熱を促進する構造とし、さらに可動接点部の接点を球形状とし、可動接点ホルダーと一体化して、接点が離反または接触時に起こるチャタリング現象による発熱を押えるために該可動接点部の体積を大きく取って放熱を促進する構造として、さらに接点信号検出回路を組み込んだ構成として、また接点駆動部にストロークベアリングを配置し、軸受を２ヶ所配置して安定した動作を確保して、さらにこれと並列にストロークベアリングを配置し、２本のストロークベアリングを連結して同時に駆動できるようにして、回り止め機能を追加し、さらに偏角を小さくする役割を持つことで高精度の繰り返し精度の達成および接点寿命を高めたことを特徴とする接点方式位置検出スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、接点方式位置検出スイッチにおける繰り返し精度および接点寿命、密閉シール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】  接点方式位置検出スイッチは従来から、工作機械のバイト、砥石刃先の検出、摩耗検出、またマシニングセンター、フライス盤等の工具刃先の検出、摩耗検出、さらにロボットや直線座標上を移動するサーボ機構における原点位置検出等に使用されてきた。接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度の性能向上および接点寿命を延ばすために、これまで様々な工夫がなされてきた。接点部表面の加工精度を上げ、さらに表面の粗さを滑らかにする工夫がなされてきた。また接点間の接点抵抗を減少、安定化させるために金合金、金メッキ等の対策をして、接点における繰り返し精度の向上および接点寿命を延ばすための努力がなされてきた。さらに接点部駆動機構、つまり軸、軸受の加工精度を上げた直動性能に優れた、高精度ストロークベアリング等を使用、また高精度に加工、仕上げられた軸、メタル軸受等を使用して、機械的な悪影響を極力押さえて、繰り返し精度および接点寿命を延ばすなどの性能向上に努めてきた。従来の技術において繰り返し精度は１μｍの水準で推移している。また接点方式位置検出スイッチを工作機械の近傍で使用する場合は、切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）研磨粉塵等が発生する悪環境下であるために密閉シール構造はたいへん重要な要素となっている。
【特許文献】特許第３３７４２１４号  発明の名称：タッチセンサ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  接点方式位置検出スイッチは接点間に通常、安定したＡＣ（交流）電圧またはＤＣ（直流）電圧を供給して接点のＯＮ、ＯＦＦ状態を検出している。ここではＤＣ電圧、電流を接点間に印加した場合について説明する。一般的に安定したＤＣ電圧５〜２４Ｖ、電流１０〜２０ｍＡの範囲で使用されている。この際、接点間に印加する電圧、電流によってチャタリング現象が発生する。このチャタリング現象は接点部が接触する直前から発生する場合と接点部が離反する場合に発生するもので、一般的によく知られていることである。チャタリング現象は接点間に印加する電圧、電流によって大きく左右される。【０００４】  このチャタリング現象は毎回、異なったパルス波形を発生し、絶えず変化していることが確認できる。接点方式位置検出スイッチにおける繰り返し精度はこのチャタリング現象によって変化する一因でもある。このチャタリング現象によって、接点方式位置検出スイッチのＯＮ、ＯＦＦを繰り返していくと接点表面の温度上昇を招き、繰り返し精度およびドリフト現象に影響を与える。さらにチャタリング現象は接点間の表面に付着する水分、カーボン、浮遊ゴミ等の影響によって、接点間の抵抗値が増大し、接点方式位置検出スイッチを長期間、使用していくと最悪の場合、接点間が不導体状態となって位置検出スイッチとして機能しなくなり、寿命となって交換することになる。接点方式位置検出スイッチの寿命は一般的に数１００万〜１０００万回のものが使用されている。【０００５】  接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度を上げるためには、機械的、構造面での軸、軸受の加工精度の向上、接点部の表面加工、平滑度の向上が重要な要素となる。また、使用する各構成部品の材料、材質を吟味することが大切である。しかし、これらのことを際限なく追及することは、商品のコストが大幅に上昇し、現状のような幅広い使用状況が制限されることになる。従来の技術では繰り返し精度を連続して測定した場合、一般的には０．５〜１μｍが限界となっている。さらに、接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度に影響するものとしては、構成部品の軸にセットされた圧縮コイルバネによるバウンド現象がある。接点部の面と面が接触する際に振動が発生するもので、圧縮コイルバネのバネ圧、バネ定数によって振動は収束する。この際に発生する振動が接点間で微小な空間が発生する。これがバウンド現象と言われ、Ａ接点の場合に発生するもので、この影響を最小限にとどめるための圧縮コイルバネの設計、製作がなされている。【０００６】  接点方式位置検出スイッチはその特徴として、繰り返し精度が高い、測定温度範囲（−５℃〜７５℃）が高い、温度ドリフトの発生が小さい、接点寿命が長い等の特徴を有している。欠点として一定の温度で測定した場合にドリフト現象が発生することである。この現象は、連続して繰り返し精度を測定していくと、繰り返し精度が徐々に悪化して、ある一定の数値に落ち着き、ほぼ飽和点を向えて安定した繰り返し精度が確保されることになる。具体的には、通常の接点方式位置検出スイッチで回数１からスタートすると２００回の連続測定で、１μｍの数値に達するものである。図１０で示すように、ドリフト現象の数値は１μｍ���なる。この発生原因は、第１は接点における接点形状（固定接点：平面、可動接点：球）による影響、第２は駆動軸と軸受のガタによる影響、第３は駆動軸の偏角による影響、第４は接点部に印加する電圧、電流による影響、第５はチャタリング現象による接点部の温度上昇による影響、第６は接点部における接点抵抗の影響、第７はコイルバネによるバウンド現象による影響等があり、繰り返し精度を向上させるための阻害要因であった。【０００７】  接点方式位置検出スイッチを工作機械の近傍で使用する場合、切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等の悪環境にさらされて使用する場合がある。この切粉、研磨粉塵はゴムブーツを侵食してピンホールを発生させる危険性があり、またクーラント（切削溶剤）はゴムブーツに対して浸透性、腐食性が高いので損傷を与えるものである。このため、接点方式位置検出スイッチの密閉シール構造はたいへん重要である。一般的に密閉シール構造はゴムブーツ、保護カバー（金属）等を使用している。これによって接点方式位置検出スイッチの装置内部への切粉等の侵入を防いでいる。しかしこのような対策を取っても、切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等の侵入を完全に排除することは不可能であった。このため接点方式位置検出スイッチの利用範囲が大きく制限される問題があった。【０００８】  接点方式位置検出スイッチにおいて、現状の技術レベルでは１μｍの繰り返し精度で推移している。産業界の工作機械分野においては、部品の加工精度の向上が進んでおり、接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度の性能向上も強く求められている。これに対応するには０．１μｍ以下の繰り返し精度を保証できるものが求められている。接点方式位置検出スイッチはレーザなどを使用した位置検出装置などに比べ、低コストで製造できる利点を持っているために、産業界において数多く使用されているものである。このように現状の接点方式位置検出スイッチでは繰り返し精度が０．１μｍ以下の高精度を達成するために技術的な問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度を向上させるために、本発明による接点信号検出回路を接点方式位置検出スイッチ内部に組み込んだ構成にするか、外部近傍に配置する方法がある。繰り返し精度を大幅に向上させ、低コストの接点方式位置検出スイッチを産業界に提供することは、たいへん重要なことである。工作機械のバイト、砥石刃先の検出、摩耗の検出、またマシニングセンター、フライス盤等の工具刃先の検出、摩耗検出、さらにロボットやサーボ機構による原点位置検出等において、繰り返し精度を向上させることはバイト、工具刃先等の管理にたいへん有効である。また、原点位置の精度を向上させることは、精密部品加工において低コストで部品を提供することができるようになる。【００１０】  接点信号検出回路を使用することによって、接点方式位置検出スイッチの接点間の電圧を１／５０以下（０．４５Ｖ）に下げ、さらに、流れる電流を従来の１／１００（１００μＡ）に低減し、しかも安定した出力を提供できるようにしたものである。これによって、接点方式位置検出スイッチのドリフト現象が低減されて、繰り返し精度は向上し、大幅な性能向上が図れるようになる。さらに接点部寿命を延ばすことができるようになる。このように従来の欠点を大幅に改善して、接点方式位置検出スイッチの性能を高めたものが本発明による接点信号検出回路である。ここで接点信号検出回路を使用することで、繰り返し精度における温度ドリフトが懸念されるが、この回路を高温槽にて温度データを測定したところ、２％／℃の数値が確認できた。この数字は実用上ほとんど問題にならない数値である。通常、精密部品加工工場では、室内の空調で温度、湿度管理が行われており、温度変化も±３℃ぐらいの範囲に収まっており、温度ドリフトの影響はほとんど受けないと考えられる。【００１１】  接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度の向上および接点寿命を延ばすために、本発明の接点信号検出回路は直流安定化電源部、電圧、電流設定回路部、コンパレータ回路部、シュミット回路部、スイッチ切換回路部、出力回路部の構成となっている。まず、接点方式位置検出スイッチの接点間に安定した５Ｖの直流電圧を印加する。抵抗を直列に配置し、また接点間に抵抗を並列に接続して、接点方式位置検出スイッチをＯＮ、ＯＦＦする際のチャタリング現象の発生を大幅に低減している。この接点間に流れた微小の電流、電圧をコンパレータにて検出し、安定した出力を提供するものである。回路の後段部分では、シュミット回路を複数段使用して、出力の安定をさらに増した回路構成となって、出力回路に接続する。【００１２】  接点方式位置検出スイッチを動作するためには、通常ＤＣ２４Ｖ（ＤＣ電圧は任意に設定できる）印加する。この際、回路の中に抵抗を組み込んで適正な電流（通常１０ｍＡ）を流して使用している。ところが実際の使用においては、誤って抵抗Ｒなしで接続したり、受け入れ検査部門で誤って動作確認をする場合がしばしば発生する。この場合、接点方式位置検出スイッチの接点部に過大電流が流れ、接点方式位置検出スイッチが破損する事故が発生する。これを防ぐために本発明の定電流保護回路を設置することにより解決することができる。この回路は定電流ダイオードとダイオードによって構成される。定電流ダイオードによって流れる電流が１０ｍＡに固定される。さらに外部表示が必要になる場合は発光ダイオードを付加して対応するものである。【００１３】  接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度は現状１μｍの水準にあるが、これを高精度タイプ（繰り返し精度０．１μｍ以下）にするためにはいくつかの技術的課題を解決しなければならない。本発明の高精度接点方式位置検出スイッチは繰り返し精度を０．１μｍ以下を達成するためにいくつかの技術的問題を解決している。その内容の第１として、接点部構造において高精度に仕上げられた平面接点（円筒形）、球接点（球形）を使用し、接点ホルダー、可動接点ホルダーにて保持している。この２個の部品は接点抵抗を減らすために導電性に優れたメッキを施している。高精度接点方式位置検出スイッチにおいて接点間に電圧がかかり、チャタリング現象が発生し、電流が流れるために接点部で熱が発生し温度上昇が起こる。この温度上昇によって繰り返し精度が悪化するために、接点部の平面接点（円筒形）と接点ホルダー、球接点（球形）と可動接点ホルダーの形状で熱容量が大きく放熱効果に優れた構造として接点部の温度上昇を防いでいる。第２は本体構造で、高精度のストロークベアリング等を２本並列に配置して軸と軸受けで発生するガタ分を押さえて、接点部の接触位置の変動を小さくしている。第３は接点部にかかる電圧、電流値を低減した接点信号検出回路（前項で詳しく説明）を採用し、チャタリング現象の発生を小さくして繰り返し精度および接点寿命の向上を図っている。
【発明の効果】
【００１４】  接点方式位置検出スイッチは産業界において重要な役割を持っている。工作機械のバイト、砥石刃先の検出、摩耗検出、またマシニングセンター、フライス盤等の工具刃先の検出、摩耗検出、さらにロボットや直線座標上を移動するサーボ機構における原点位置の検出などに使用される。接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度を向上させることおよび接点寿命を延ばすことはたいへん重要な事柄である。今後ますます加工精度が要求される産業界において、コンパクトで低コストの接点方式位置検出スイッチの役割および需要が増えていくことが十分考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  接点方式位置検出スイッチにおいて、現状の技術レベルでは１μｍレベルの精度を追及しているが、今後の産業界においては、さらなる部品の加工精度の向上が要求されてくる。これからは０．１μｍ以下レベルの精度が要求されることが十分に考えられる。さらにナノ（ｎｍ）レベルに対する挑戦が必要になってくる。この意味で本発明の接点信号検出回路は接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度の向上および接点寿命を延ばすことに対してたいへん有効な手段となる。以下、図面を参照して本発明を適用した接点方式位置検出スイッチの実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】  これから、図１の接点方式位置検出スイッチ（Ｂ接点）の動作形態図について説明する。図１（１）は正面図で動作前の状態を示す図である。接点方式位置検出スイッチ１はネジが切ってあり、ブラケット等にナットで固定する。先端子２が配置され、ゴムブーツ４は接点方式位置検出スイッチ１の防水機能を確保するためのものである。さらに発光ダイオード２７は接点方式位置検出スイッチ１のＯＮ、ＯＦＦ状態を表示するためのものである。さらに電源の供給および接点信号の出力を取り出す接続コード２８を配線する。この接続コード２８はプログラマブルコントローラ等に接続して、接点方式位置検出スイッチ１のＯＮ、ＯＦＦ状態を監視する。次に図１（２）は正面図で、先端子が移動した状態を示している。ここでＢ接点について説明する。Ｂ接点は常時ＯＮ状態にあり、先端子２に外部より外部の力（Ｎ：ニュートン）３１が加わり、ストローク３２分移動する。これによって接点はＯＦＦ状態になる。ここで接点方式位置検出スイッチ１は自動機械加工装置の近傍にて使用する場合が多いため、機械加工時に発生する切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等の侵入を防ぐため基本的には防水、密閉シール構造となっている。図１（３）は（１）の左側面図、図１（４）は（１）の右側面図を示している。【００１７】  図２は接点方式位置検出スイッチ（Ｂ接点）の部品構成図である。図２（１）は図１（１）の断面図で、動作前の状態を示す図である。図２（２）は図１（２）の断面図で、先端子が移動した状態を示している。図２（３）は（１）のＡ−Ａ断面図、図２（４）は（１）のＢ−Ｂ断面図、図２（５）は（１）のＣ−Ｃ断面図、図２（６）は（１）のＤ−Ｄ断面図を示している。この図にて部品の構成、機能について説明する。接点方式位置検出スイッチ１はネジが切ってあり、ブラケット等にナットで固定する。先端子２は先端子ホルダー１２に固定され、ブーツ押え１３と共に、軸３に取り付けられている。この軸３は可動部分で外部の力（Ｎ：ニュートン）３１が加わり、ストローク３２分移動する。この動作をスムーズに移動、復帰させる役目を持つコイルバネ（１）１５が配置されている。ゴムブーツ４は接点方式位置検出スイッチ１を防水構造にして、外部からの水分、ゴミ、不純物等の侵入を防いでいる。また軸３の動作をスムーズにするためにメタル軸受５が配置されている。このメタル軸受５には回り止めピン１０が固定されている。この回り止めピン１０は軸３の回転を防ぐ目的を持っている。またブーツリング１６はゴムブーツ４を固定するものである。さらに、平面構造の接点（１）６が絶縁基板（１）８に取り付けられている。この絶縁基板（１）８は本体ケース１４に固定されている。また一方半球構造の接点（２）７が絶縁基板（２）９に取り付けられている。この絶縁基板（２）９は軸３に固定されている。ここで接点（１）６、接点（２）７はＢ接点のため接点は接触状態にあり、ＯＮ状態にある。この接点部は重要な部品となっているので、材料、材質に金合金、金メッキなどの処理が施され、接点部の抵抗値を低減している。バネ受け（１）１７はコイルバネ（２）１９と接触状態にある。ただし、軸３とは絶縁パイプ１８によって絶縁��れている。またバネ受け（１）１７と接点（２）７は配線コード（１）１１によって電気的に接続されている。【００１８】  コイルバネ（２）１９とバネ受け（２）２０は電気的に接続している。本体ケース１４とバネ受け（２）２０は絶縁リング（１）２１によって絶縁されている。軸３の右端は軸受２２によって保持されている。ここでは軸受を２ヶ所配置しているが、その役割は偏角の影響を極力低減するためである。軸と軸受は軸の動作をスムーズにするために、多少のギャップを設けているが、この際軸と軸受にガタおよび偏角が発生する。このため、軸の両端に軸受を設けてガタおよび偏角を最小限に押さえているのである。配線コード（２）２３はバネ受け（２）２０と接続され、プリント基板２５に接続する。また、配線コード（３）２４は接点（１）６と接続され、プリント基板２５に接続される。プリント基板２５は基板ホルダー２６によって保持されている。プリント基板２５上には発光ダイオード２７が配置され、接点（１）６、接点（２）７のＯＮ、ＯＦＦ状態を点灯、消灯で表示する。接続コード２８はコード保持金具２９によって固定され、プリント基板２５に接続する。この接続コード２８には所定の電源が供給され、信号の出力をプログラマブルコントローラ等に接続する。【００１９】  図３は接点方式位置検出スイッチ（Ａ接点）の動作形態図である。図３（１）は正面図で、動作前の状態を示す図である。接点方式位置検出スイッチ（２）４３はネジが切ってあり、ブラケット等に固定する。先端子（２）４４が配置され、ゴムブーツ（２）４６は接点方式位置検出スイッチ（２）４３の防水機能を確保するものである。さらに発光ダイオード２７は接点方式位置検出スイッチ（２）４３のＯＮ、ＯＦＦ状態を表示するためのものである。また電源の供給および接点信号の出力を取り出す接続コード（２）５６を配線する。この接続コード（２）５６はプログラマブルコントローラ等に接続して、接点方式位置検出スイッチ（２）４３のＯＮ、ＯＦＦ状態を監視する。次に図３（２）は正面図で、先端子が移動した状態を示している。ここでＡ接点ついて説明する。Ａ接点は常時ＯＦＦ状態にあり、先端子（２）４４に外部より外部の力（Ｎ：ニュートン）３１が加わり、一定の距離を移動するとＯＮ状態になり、ストローク（２）４２分移動する。図３（３）は（１）の左側面図、図３（４）は（１）の右側面図を示している。【００２０】  図４は接点方式位置検出スイッチ（Ａ接点）の部品構成図である。図４（１）は図３（１）の断面図で、動作前の状態を示す図である。この図にて部品の構成、機能について説明する。まず接点方式位置検出スイッチ（２）４３はネジが切ってあり、ブラケット等にナットで固定する。先端子（２）４４は先端子ホルダー（２）４９に固定され、ブーツ押え（２）５０と共に、軸（２）４５に取り付けられている。この軸（２）４５は可動部分でストローク（２）４２分移動する。ゴムブーツ（２）４６は接点方式位置検出スイッチ（２）４３を防水構造にして、外部からの水分、ゴミ、不純物などの侵入を防いでいる。また軸（２）４５の動きをスムーズに動作できるようにメタル軸受（２）４７が配置されている。このメタル軸受（２）４��には回り止めピン（２）５８が固定されている。この回り止めピン（２）５８は軸（２）４５の回転を防ぐ目的を持っている。またブーツリング（２）５９はゴムブーツ（２）４６を固定するものである。軸（２）４５に固定された絶縁基板（３）４８は可動接点受け３５を固定している。この可動接点受け３５の先端部に可動接点３０が固定されている。可動接点受け３５とバネ受け（３）３３の間にはコイルバネ（３）５１が配置されている。このコイルバネ（３）５１は軸（２）４５の動作をスムーズに移動、復帰させる役割を持っている。またバネ受け（３）３３は絶縁リング（３）３９によって保持され、本体ケース（２）６０と絶縁されている。【００２１】  接点（球）３４は絶縁球受け３６と３個で構成（１２０°均等配置）される球ストッパー３７によって左端のストッパー位置で固定される。接点（球）３４はコイルバネ（４）５２によって常時、圧力が加わっている。また接点（球）３４は絶縁リング（２）３８によってガイドされる。この絶縁リング（２）３８にメタルバネ受け４０が固定される。ここで接点（球）３４とコイルバネ（４）５２およびメタルバネ受け４０は電気的に接続している。また可動接点３０と可動接点受け３５およびコイルバネ（３）５１とバネ受け（３）３３は電気的に接続している。ここで可動接点３０と接点（球）３４は重要な部品となっているので、材料、材質に金合金、金メッキなどの処理が施され、接点部の抵抗値を低減している。これらは配線コード（４）５３、配線コード（５）５４によってプリント基板（２）５５に接続される。プリント基板（２）５５は基板ホルダー（２）６１によって保持されている。プリント基板（２）５５上には発光ダイオード２７が配置され、可動接点３０、接点（球）３４のＯＮ、ＯＦＦ状態を点灯状態で表示する。接続コード（２）５６はコード保持金具（２）５７によって固定され、プリント基板（２）５５に接続される。この接続コード（２）５６には所定の電源が供給され、信号の出力をプログラマブルコントローラ等に接続される。ここで図４（１）の状態は接点部が接触していない状態を示している。【００２２】  図４（２）も断面図で、接点部が接触した状態を示す図である。つまり先端子（２）４４に外部の力（Ｎ：ニュートン）３１が加わって可動接点３０と接点（球）３４が接触した状態を示している。ここで、動作前の位置、ＯＦＦ状態から接点が接触して動作がＯＮになった位置までの距離をプリトラベル４１としている。ここで可動接点３０と接点（球）３４が接触する際に接点部が衝突することによってバウンド現象が発生する。このバウンド現象はバネの吸収エネルギーによって収束するが、繰り返し精度に影響を与えている。図４（３）は図３（２）の断面図で、先端子が移動した状態を示す図である。つまり先端子（２）４４に外部の力（Ｎ：ニュートン）３１が加わり、ストローク（２）４２分移動する状態を示している。図４（４）は（１）のＡ−Ａ断面図、図４（５）は（１）のＢ−Ｂ断面図、図４（６）は（１）のＣ−Ｃ断面図、図４（７）は（１）のＤ−Ｄ断面図を示している。【００２３】  図５は接点部（Ｂ接点）の動作原理図でる。図５（１）は接点部が接触状態を示す図で、接点方式位置検出スイッチ１の接点（１）６と接点（２）７が接触している状態を示している。ここで具体例として、電圧ＤＣ２４Ｖ、電流１０ｍＡの場合について説明する。図５（１）は接触状態にあるために接点間には電圧ＤＣ２４Ｖを印加し、電流１０ｍＡが流れている。Ｂ接点のために常時、接触状態にある。図５（２）は接点部でチャタリング現象（放電現象）が発生する距離を示す図で、接点（２）７に外部の力（Ｎ：ニュートン）３１が働いて、左側に移動している状態を示している。印加電圧ＤＣ２４Ｖ、電流１０ｍＡを流すことによって、チャタリング現象が発生する。このチャタリング現象が発生する距離６２は必ずしも一定ではなく、条件によって変化する。また、チャタリング現象で発生するパルス波形は次項の図８（この図ではＡ接点のデータを示しているが、Ｂ接点の場合も同様なパルス波形が発生する）の例で示すように様々な形態となる。ほぼ毎回異なったパルス波形が観測できる。接点方式位置検出スイッチ１の繰り返し精度がこのパルス波形によって大きく影響を受けるのである。このチャタリング現象は印加する電圧、電流を大幅に低減しても同様に発生する。ただ、繰り返し精度に対する影響を大幅に低減することができる。このため接点部（１）６、接点部（２）７にかかる負担が大きく改善されるのでおる。またチャタリング現象によって、接点方式位置検出スイッチ１の接点部（１）６、接点部（２）７の表面で温度上昇が発生する。この温度上昇によって接点部（１）６および接点部（２）７の金属部分が膨張するためにドリフト現象が発生して繰り返し精度に大きく影響を及ぼすことになる。また接点部の表面に付着する水分、カーボン、浮遊ゴミ等が繰り返し精度および接点寿命に大きく影響する。特にカーボンの発生はチャタリング現象によるもので、ここでも接点間に印加する電圧、電流を低減することが重要になってくる。図５（３）は接点部でチャタリング現象が発生しない位置を示す図で、外部の力（Ｎ：ニュートン）３１によって接点（１）６と接点（２）７がチャタリング現象が発生しない位置６３に達する。【００２４】  図６は接点部（Ａ接点）の動作原理図である。図６（１）は接点部が始動前の状態を示す図で、接点方式位置検出スイッチの可動接点３０と接点（球）３４が離れている状態を示している。ここでは具体例として、電圧ＤＣ２４Ｖ、電流１０ｍＡの場合について説明する。図６（１）は接点部が離れているために、接点部が始動前の状態６４にあり電流は流れない状態にある。Ａ接点のために常時、離れている状態にある。図６（２）は接点部でチャタリング現象が発生する距離を示す図で、可動接点３０に外部の力（Ｎ：ニュートン）３１が働いて、左側に移動している状態を示している。ここで可動接点３０が接点（球）３４に近づき、チャタリング現象が発生する距離６５に到達する。印加電圧ＤＣ２４Ｖ、電流１０ｍＡを流すことによって、チャタリング現象が発生する。このチャタリング現象が発生する距離６５は必ずしも一定ではなく、条件によって変化する。ほぼ毎回異なったパルス波形が観測できる。接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度がこのパルス波形によって大きく影響を受けるのである。このチャタリン���現象は印加する電圧、電流を大幅に低減しても同様に発生する。ただ、繰り返し精度に対する影響を大幅に低減することができる。このため可動接点３０、接点（球）３４にかかる負担が大きく改善されるのである。またチャタリング現象によって、接点方式位置検出スイッチの可動接点３０、接点（球）３４の表面で温度上昇が発生する。この温度上昇によって可動接点３０および接点（球）３４の金属部分が膨張するためにドリフト現象が発生して繰り返し精度に大きく影響を及ぼすことになる。また接点部の表面に付着する水分、カーボン、浮遊ゴミ等が繰り返し精度および接点寿命に大きく影響する。特にカーボンの発生はチャタリング現象によるもので、ここでも接点間に印加する電圧、電流を低減することが重要となってくる。図６（３）は接点部が接触状態を示す図で、外部の力（Ｎ：ニュートン）３１によって可動接点３０と接点（球）３４が接触状態となる。【００２５】  図７は本発明の接点信号検出回路図である。この接点信号検出回路は検出先端のスイッチ部と直流安定化電源部、スイッチ部に印加する電圧と電流を設定する回路部、スイッチ部に発生する信号を増幅する回路部、スイッチ部両端に発生する電圧を所定の電圧にて比較検出するコンパレータ回路部、このコンパレートされた信号波形を整形するシュミット回路部、出力の論理を選択するスイッチ切換回路部、その波形整形された信号を絶縁するための出力回路部によって構成される。まず入力端子にＤＣ９〜２４Ｖ、ＧＮＤを接続する。次に直流安定化電源部では３端子レギュレータＲＥＧ１によってＤＣ５Ｖの安定化電源をつくる。コンデンサＣ１、Ｃ２はノイズ低減をする役割を持っている。このＤＣ５ＶによってコンパレータＵ１およびシュミット回路ＴＣ１、ＴＣ２の駆動電源をつくり出している。次に電圧、電流設定回路では抵抗Ｒ１、Ｒ２によって接点方式位置検出スイッチの接点部６７に加わる電圧、電流を設定する。具体例として抵抗Ｒ１を５０ＫΩ、抵抗Ｒ２を５ＫΩとした場合、この間に流れる電流は約９０μＡとなる。常時電流が流れている状況で、接点方式位置検出スイッチの接点部６７が接触した段階で電流は接点方式位置検出スイッチの接点部６７に電流が流れ、電圧がほぼ０Ｖになる。この時、接点方式位置検出スイッチの接点部６７にかかる電圧は約０．４５Ｖ、流れる電流は１００μＡとなる。電圧は従来のＤＣ２４Ｖに対してＤＣ０．４５Ｖ（１／５０以下）に低減する。また電流は従来の１０ｍＡに対して１００μＡ（１／１００）に低減する。これにより接点方式位置検出スイッチの接点部６７にかかる負荷はトータルで１／５０００以下になる。ここでは抵抗Ｒ１を５０ＫΩ、Ｒ２を５ＫΩとしているが、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を大きくして、流れる電流をさらに低減することも可能となる。この際電圧、電流値はが非常に小さくなるので外部ノイズによる影響、内部配線、回路構成、配置等に工夫が必要になってくる。【００２６】  次にコンパレータ回路部はコンパレータＵ１と抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５によってコンパレータ回路を構成する。このコンパレータ回路によってチャタリング現象における微小電圧変化をコンパレートし、とらえるものである。抵抗Ｒ５によってヒステリシスをつく���、確実にコンパレートさせることができる。コンデンサＣ３はコンパレータＵ１の発振を押える役目を持っている。次にシュミット回路部はシュミット回路ＴＣ１、ＴＣ２によってパルス波形を成形し、チャタリング現象による振動を押えている。ここで抵抗Ｒ６はプルアップ抵抗である。次にスイッチ切換回路部はスイッチＳＷ１によって出力の形態、同相出力、反転出力を選択するものである。次に出力回路部は抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、発光ダイオードＬＥＤ１、フォトカプラＰＨ１、トランジスタＱ１によって回路を構成している。信号出力としてフォトカプラＰＨ１を使用することにより、駆動電源ＤＣ９〜２４Ｖの回路から絶縁することができる。この信号出力は出力端子Ａ、Ｂに出力する。この接点信号検出回路は通常、図２におけるプリント基板２５、図４におけるプリント基板（２）５５の中に組み込まれた構成となる。ここでは２種類の接点方式位置検出スイッチは本体内部に組み込んだ構成を示しているが、接点信号検出回路が接点方式位置検出スイッチの外部に設置する構成もあり、その状況に応じて選択するものとする。【００２７】  図８は接点部のチャタリング現象（ＤＣ２４Ｖ１０ｍＡ）の波形観測図である。図８（１）、（２）はＡ接点における接点部のパルス波形観測図を示したものである。チャタリング現象の発生によるこのパルス波形は、ほぼ毎回異なったパルス波形となる。このチャタリング現象は接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度および接点寿命に大きな影響を与えるのである。図９は接点部のチャタリング現象（ＤＣ０．４５Ｖ１００μＡ）の波形観測図である。図９（１）、（２）はＢ接点における接点部のパルス波形観測図を示したものである。チャタリング現象の発生によるこのパルス波形は、ほぼ毎回異なったパルス波形となる。ここで図９のパルス波形のパルス幅は図８におけるパルス波形のパルス幅に比べて格段に減少していることが確認できる。【００２８】  図１０は繰り返し精度とドリフト現象（ＤＣ２４Ｖ１０ｍＡ）のデータである。ここでは接点方式位置検出スイッチと繰り返し精度とドリフト現象について説明する。印加電圧、電流はＤＣ２４Ｖ１０ｍＡの条件で一定の温度にて２００回を測定したデータである。１からスタートして、２００回までのデータでは、ドリフト現象により繰り返し精度は徐々に下降し、−１．０μｍでほぼ飽和状態となる。図１１も繰り返し精度とドリフト現象（ＤＣ０．４５Ｖ１００μＡ）のデータである。ここでも接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度とドリフト現象について説明する。印加電圧、電流ＤＣ０．４５Ｖ１００μＡの条件で一定の温度にて２００回を測定したデータである。１からスタートして２００回までのデータでは、ドリフト現象により繰り返し精度は徐々に下降し、−０．４μｍでほぼ飽和状態となる。これは図１０のデータに比べてほぼ２倍に繰り返し精度が上がったことを示している。このデータによって接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度は接点間に印加する電圧、電流が大きく影響していることがわかる。ここでドリフト現象について説明すると、チャタリング現象によって接点部においてごく微量の火花が発生し、接点の表面で温度が上昇し、金属材料が膨張するために��生するもので、連続２００回を測定すればドリフト現象が確認できる。ただこの温度上昇も熱飽和によって測定データは徐々に安定してくる。【００２９】  図１２は接点方式位置検出スイッチの接ＯＮ−ＯＦＦ回数における接点間抵抗、繰り返し精度のデータである。図１２（１）は印加する電圧、電流がＤＣ２４Ｖ１０ｍＡの条件下で接点ＯＮ−ＯＦＦ回数が１〜１万回、１０万回、５０万回、１００万回、２００万回、５００万回、７５０万回、１０００万回に分けて接点間抵抗、繰り返し精度のデータを測定したものである。このデータにおいて繰り返し精度は接点間抵抗に影響されていることが判断できる。この原因としては機械的な駆動機構の摩耗による変動よりも、チャタリング現象により接点部の表面に付着した水分、カーボン、浮遊ゴミ等により接点間抵抗が増大することが大きく影響している。接点方式位置検出スイッチは工作機械、マシニングセンター、フライス盤等の工具刃先の検出、摩耗検出、またロボットや直線座標上の原点位置等を検出するもので非常に重要な役割を持っている。このため繰り返し精度は数１００万回まで安定した性能を維持することが大切になってくる。図１２（２）は接点方式位置検出スイッチの接点ＯＮ−ＯＦＦ回数における接点間抵抗、繰り返し精度（ＤＣ０．４５Ｖ１００μＡ）のデータである。印加する電圧、電流がＤＣ０．４５Ｖ１００μＡの条件下で接点ＯＮ−ＯＦＦ回数が１〜１万回、１０万回、５０万回、１００万回、２００万回、５００万回、７５０万回、１０００万回に分けて接点間抵抗、繰り返し精度のデータを測定したものである。図１２（１）と同様に、このデータにおいても繰り返し精度は接点間抵抗に影響されていることが判断できる。この原因としては機械的な駆動機構の摩耗による変動よりも、チャタリング現象により接点部の表面に付着した水分、カーボン、浮遊ゴミ等により接点抵抗が増大することが大きく影響している。ここで図１２（２）のデータは図１２（１）と比べて大幅に向上していることが確認できる。これによって接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度は数１００万回まで安定した性能を維持することができるようになったのである。【００３０】  図１３は接点方式位置検出スイッチの標準の回路構成である。ここで図１３（１）は接点方式位置検出スイッチ１で内部に接点部６７を設置した構成のものである。この動作を確認する場合、通常はＤＣ２４Ｖ（ＤＣ電圧は任意に設定できる）を印加する。この際、回路の中に抵抗Ｒ１０を組み込んでいる。例えば抵抗Ｒ１０を２．４ＫΩにした場合、流れる電流は１０ｍＡとなる。これが標準の使用方法となっている。ところが実際の使用においては、誤って抵抗Ｒ１０なしで接続したり、受け入れ検査部門で誤って動作確認をする場合がしばしば発生する。これによって接点方式位置検出スイッチ１の接点部６７に過大電流が流れ、接点部６７が焼き付いた状態となり、接点方式位置検出スイッチ１が使用不可能となるのである。図１３（２）は回路中に発光ダイオードＬＥＤ１を組み込んだ構成になっている。この動作を確認する場合も、通常はＤＣ２４Ｖを印加する。この際、回路の中に抵抗Ｒ１０．発光ダイオードＬＥＤ１を組み込んでいる。例えば抵抗Ｒ１���を２．４ＫΩにした場合、流れる電流は約１０ｍＡとなる。これが標準の使用方法となっている。ところが実際の使用においては、誤って抵抗Ｒ１０なしで接続したり、受け入れ検査部門で誤って動作確認をする場合がしばしば発生する。これによって接点方式位置検出スイッチ１の接点部６７、発光ダイオードＬＥＤ１に過大電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１が破損し、接点部６７が焼き付いた状態となり、接点方式位置検出スイッチ１が使用不可能になるのである。【００３１】  図１４は本発明の接点方式位置検出スイッチに定電流保護回路を付加した構成図である。図１４（１）は接点方式位置検出スイッチ１で内部に接点部６７を設置した構成のものである。さらに外部に定電流保護回路（１）６８を配置している。この定電流保護回路（１）６８はダイオードＤ１、定電流ダイオードＣＲＤ１によって構成する。ここでは例えば、定電流ダイオードＣＲＤ１を１０ｍＡ仕様のものを使用する。この動作を確認する場合、通常は電圧ＤＣ２４Ｖを印加する。この際、定電流ダイオードＣＲＤ１により接点部６７には１０ｍＡの電流が流れる。この定電流ダイオードＣＲＤ１はＤＣ数Ｖ〜１００Ｖの電圧が印加されても１０ｍＡの電流しか流れない特性を持っているので、保護回路としてたいへん有効である。またダイオードＤ１は電圧を逆接続した場合に電流を阻止する役割を持っている。このように定電流保護回路（１）６８を使用することにより誤って抵抗Ｒ１０なしで接続したり、受け入れ検査部門で誤って動作確認をする場合が発生しても接点方式位置検出スイッチ１の接点部６７は保護されることになる。【００３２】  図１４（２）は接点方式位置検出スイッチ１で内部に接点部６７を設置した構成のものである。さらに外部に定電流保護回路（２）６９を配置している。この定電流保護回路（２）６９について説明する。この動作を確認する場合、通常電圧ＤＣ２４Ｖを印加する。まず接点部６７がＯＦＦの時、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態となり、発光ダイオードＬＥＤ２は点灯しない。接点がＯＮのときは定電流ダイオードＣＲＤ１の定格電流、例えば１０ｍＡの電流が流れることになる。この時、抵抗Ｒ１１によってトランジスタＱ２のベースに電流を流している。これによってトランジスタＱ２はＯＮ状態となり、発光ダイオードＬＥＤ２が点灯する。ここで定電流ダイオードＣＲＤ２に定格電流、例えば１０ｍＡの電流が流れることになる。この定電流保護回路（２）６９においても定電流ダイオードＣＲＤ１、ＣＲＤ２にＤＣ数Ｖ〜１００Ｖの電圧が印加されても定格電流しか流れない特性を持っているので、保護回路として有効である。またダイオードＤ１は電圧を逆接続した場合に電流を阻止する役割を持っている。
【実施例２】
【００３３】  図１５は本発明の接点方式位置検出スイッチで高圧エアを使用して防水、防塵機能を強化した構造図である。この内容について詳しく説明する。図１５（１）は正面図で動作前の状態を示す図、図１５（２）は（１）の断面図を示す図、図１５（３）は（２）の先端子が移動した状態を示す図、図１５（４）は（１）の左側面図、図１５（５）は（１）の右側面図を示す図である。この内容は図１、２で使用した接点方式位置検出スイッチ（Ｂ接点）なので詳細の説明は省くことにする。従来の技術において、接点方式位置検出スイッチの防水、防塵構造には次の２つの方法がある。第１は図１、２で示したゴムブーツ４を設置する方法である。第２は図１５で示すようにゴムブーツの外周にカバー７２を設置して防水、防塵機能を高めるものである。通常、接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度は工作機械、マシニングセンター、フライス盤等の工具刃先、摩耗検出やロボット、サーボ機構における原点位置の検出など重要な役割を持っている。ここで接点方式位置検出スイッチは自動機械加工装置の近傍で使用することが多いために、機械加工時に発生する切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等の侵入を完全に防ぐことは、従来の技術ではたいへん困難であった。【００３４】  この問題を解決するための方法を図１６によって詳しく説明する。図１６は本発明の接点方式位置検出スイッチで高圧エアを使用して防水、防塵機能を強化した構造図（一部拡大図）である。図１６（１）は図１５（２）を一部拡大したもので、図１６（２）は（１）のＡ−Ａ断面図を示す図である。この基本構造は高圧エアを使用し、防水、防塵機能を高めたものである。接点方式位置検出スイッチ１の先端部にブーツ押え１３とブーツ押え金具６６によってゴムブーツ４を固定し、密閉構造としている。また、ブーツ押え金具６６にカバー７２を設置して、切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等が直接、ゴムブーツ４に降りかかることを防止している。ブーツ押え金具６６には配管継手７０とエアチューブ７１が接続され、エアチューブ７１を通じて高圧エア７３を供給する。ブーツ押え金具６６に空気孔が設けられ、エアの流れ方向（１）７４に高圧エア７３が排出される。さらに高圧エア７３はゴムブーツ４とカバー７２との空間にいったん、蓄えられ、カバー７２とブーツ押え金具６６との隙間から大気圧にエアの流れ方向（２）７５に円周の全方向に排出される。ここで高圧エア７３は通常、コンプレッサー等のエア源によって供給されるが、ここで使用するエアはそれほどの圧力を必要としないので、エア源としてモータファンによる高圧エアの供給も利用できる。この高圧エア７３は常時、供給されて切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等の侵入を完全に防ぐことができる。これによってゴムブーツ４の破損を防ぎ、接点方式位置検出スイッチ内部の駆動部、接点部、電気回路部等への影響を完全に防ぐことができる。
【実施例３】
【００３５】  図１７、図１８は本発明の高精度接点方式位置検出スイッチの外観図（１）、（２）である。図１７（１）は正面図で動作前の状態を示す図、図１７（２）は（１）の左側面図を示す図である。図１８（１）は図１７（１）の右側面図、図１８（２）は図１７（１）の平面図、図１８（３）は図１７（１）の底面図を示す図である。図１８（３）で高精度接点方式位置検出スイッチ７６は取付けネジ１０７、４ヶ所に固定ボルトによってベース板に固定される。高精度接点方式位置検出スイッチの内部構造、部品、動作については次の図１９、図２０、図２１で詳しく説明する。【００３６】  図１９は本発明の高精度接点方式位置検出スイッチの部品構成図（１）である。図１９（１）は図１８（２）のＡ−Ａ断面図である。図１９（２）は図１７（１）のＢ−Ｂ断面図である。この図にて部品の構成、機能について説明する。図１６で説明したが基本構造は高圧エアを使用し、防水、防塵機能を高めたものである。先端子（３）１１１は先端子ホルダー（３）１１３に固定され、軸（ストロークベアリング用）７８に取り付けられる。ここで高精度ストロークベアリングは軸（ストロークベアリング用）７８とハウジング７９、リテーナ、鋼球８０で構成される。また先端子ホルダー（３）１１３にブーツ押え（３）１１４とカバー（２）１１９がネジで固定される。軸（ストロークベアリング用）７８は可動部分で外部の力（Ｎ：ニュートン）３１が加わり、ストローク（３）１２０分移動する。（この部分は図２０で表示）。この動作をスムーズに移動、復帰させる役目を持つコイルバネ（５）１１５が配置されている。ゴムブーツ（３）１１２は高精度接点方式位置検出スイッチ７６を防水構造にして、外部からの水分、ゴミ、不純物等の侵入を防いでいる。ゴムブーツ（３）１１２のもう一方はブーツホルダー１０９およびブーツ押え金具（２）１１６によって固定される。このブーツ押え金具（２）１１６は固定ボルト８９によって固定される。また軸（ストロークベアリング用）７８の動作をスムーズにするハウジング７９、リテーナ、鋼球８０を２ヶ所に配置し、ケース７７に取り付ける。これによって軸（ストロークベアリング用）７８のガタを最小限に押えることができる。さらに軸（ストロークベアリング用）７８の回り止め用として、軸（ストロークベアリング用）（２）８６を配置する。この両端２ヶ所で絶縁パイプ８７をセットネジ８８によって固定する。ここで絶縁パイプ８７はスリ割り構造になっていてセットネジ８８の締め付けに対応している。このようにストロークベアリングを２軸並列に配置することにより、軸（ストロークベアリング用）７８の偏角を最小限に押えることができる。またケース７７の防水を確保するために、埋栓（１）９１、埋栓（２）９２、絶縁フタ１１０を取り付ける。いままでは２軸並列に設置した高精度ストロークベアリングについて説明してきたが、ここで使用する部品はその他に高精度のメタル軸、軸受、高精度のリニアガイド、レール、高精度直動駆動装置等を使用しても製作することができる。【００３７】  次に、可動接点ホルダー８５は接点（球）（２）８４をロー付け等で固定する。この可動接点ホルダー８５は１ヶ所を軸（ストロークベアリング用）７８に絶縁パイプ８７とセットネジ８８によって固定する。もう１ヶ所は軸（ストロークベアリング用）（２）８６のハウジング７９、リテーナ、鋼球８０にセットネジ８８によって固定する。さらに固定ボルト８９によって締め付ける。この可動接点ホルダー８５は軸（ストロークベアリング用）７８およびケース７７にたいして絶縁されている。ここで可動接点ホルダー８５は接点抵抗を減らすために材料、材質に金合金、金メッキなどの処理が施される。また接点（球）（２）８４は表面の平滑度が問題となるので高精度の加工を施すことが必要である。接点部分で重要な要素としては可動接点ホルダー８５の熱容量が大きいことである。チャタリング現象によって接点部においてごく微量の火花が発生し、接点の表面で温度が上昇し、金属材料が膨張するために繰り返し精度の誤差およびドリフト現象が発生する。この現象を小さくするためには接点部における温度上昇を押えることが重要である。この対策として接点ホルダー８２の形状、体積を大きく取ることである。ここでは体積が２５００ｍｍ３となっているために放熱効果が大きく、チャタリング現象による表面温度の上昇を最小限に抑えることができる。この可動接点ホルダー８５と図２（１）における接点（２）７を体積で比べてみると、可動接点ホルダー８５の体積は２５００ｍｍ３で、接点（２）７の体積は１０ｍｍ３以下となっており、体積比は２５００／１０＝２５０となる。【００３８】  可動接点ホルダー８５はコイルバネ（３）９０と接触して、つながっている。さらにバネ受け基板１０３のパターンメッキ部１０６（図２１）と接触して、つながっておりコード１０５によって接点信号検出回路基板１０１（図７、接点信号検出回路を組み込んだ基板）に配線する。このバネ受け基板１０３は絶縁ガイド１０４と固定ネジ９８によってケース７７に固定する。ここで接点信号検出回路基板１０１は基板固定金具１００に取り付けられ、ケース７７に固定ネジ９８によって固定する。次に接点ホルダー８２は平面接点（円筒形）８３をロー付け等で固定する。この接点ホルダー８２は絶縁板８１、絶縁ブッシュ９９によってケース７７から絶縁されており、固定ボルト８９によって固定する。またケース７７の防水を確保するために、埋栓（３）９７を取り付ける。さらに接続端子１０２は接点ホルダー８２に固定ネジ９８にて固定され、コード１０５を配線し、接点信号検出回路基板１０１に接続する。ここで接点ホルダー８２は可動接点ホルダー８５と同様に、接点抵抗を減らすために材料、材質に金合金、金メッキなどの処理が施される。また平面接点（円筒形）８３は表面の平滑度が問題となるので高精度の加工を施すことが必要である。接点部分で重要な要素としては接点ホルダー８２の熱容量が大きいことである。チャタリング現象によって接点部においてごく微量の火花が発生し、接点の表面で温度が上昇し、金属材料が膨張するために繰り返し精度の誤差およびドリフト現象が発生する。この現象を小さくするためには接点部における温度上昇を押えることが重要である。この対策として接点ホルダー８２の形状、体積を大きく取ることである。ここでは体積が２７００ｍｍ３となっているために放熱効果が���きく、チャタリング現象による表面温度の上昇を最小限に押えることができる。この接点ホルダー８２と図２（１）における接点（１）６を体積で比べてみると、接点ホルダー８２の体積は２７００ｍｍ３で、接点（１）６の体積は１０ｍｍ３以下となっており、体積比は２７００／１０＝２７０となる。【００３９】  発光ダイオード２７は絶縁ホルダー１０８の内部に取り付け、コード１０５によって接点信号検出回路基板１０１に接続する。次に接続コード（３）１２１はコード保持金具（２）９３、コード保持金具（３）９４、Ｏリング（２）９６を固定ネジ９８によって固定し、接点信号検出回路基板１０１に接続する。この接続コード（３）１２１には所定の電源が供給され、信号の出力をプログラマブルコントローラ等に接続する。また高精度接点方式位置検出スイッチ７６は防水機能を確保するためにケース７７とフタ１２２をＯリング（１）９５を挿入して固定ボルト８９によって取り付ける。次に高圧エアを使用した防水、防塵機能を強化した構造について説明する。ブーツ押え金具（２）１１６には配管継手（２）１１７とエアチューブ（２）１１８を接続し、エアチューブ（２）１１８を通じて高圧エア７３を供給する。具体的内容については図１６で説明したことと同じである。図２０は高精度接点方式位置検出スイッチが外部の力が働いてストローク分動作した状態の部品構成図（２）である。図２１は高精度接点方式位置検出スイッチの部品構成図（３）である。図２１（１）は図１９（１）のＣ−Ｃ断面図で、図２１（２）は図１９（１）のＤ−Ｄ断面図で、図２１（３）は図１９（１）のＥ−Ｅ断面図である。ここでコイルバネ（３）９０はバネ受け基板１０３のパターンメッキ部１０６と接触して、つながっておりコード１０５によって接点信号検出回路基板１０１に配線する。【００４０】  図２２は高精度接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度のデータ（１）である。印加電圧、電流はＤＣ２４Ｖ１０ｍＡの条件で一定の温度にて２００回を測定したものである。これは図１３（２）の回路を使用している。このデータを図１０と比べると大きく改善されていることがわかる。図２３は高精度接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度のデータ（２）である。印加電圧、電流はＤＣ０．４５Ｖ１００μＡの条件で一定の温度にて２００回を測定したものである。これは図７の接点信号検出回路を使用している。このデータを図１１と比べると大きく改善されていることがわかる。【００４１】  高精度接点方式位置検出スイッチにおいて、もっとも重要な性能は繰り返し精度と接点寿命である。この繰り返し精度と接点寿命を向上させるために、第１として接点部の形状が重要である。接点が球形、接点受けが平面（円筒形）の構造形態が一般的である。この際球形および平面（円筒形）の表面は高精度に加工されていることが必要である。第２は高精度に加工された駆動軸と軸受のガタが小さく、スムーズに動作することが必要である。このガタを取るために軸受を２ヶ所に配置することはたいへん有効である。第３は駆動軸の偏角を小さくすることが必要である。一般的にはＵ溝、ガイドピン等を利用したものが使用されるが、誤差が大きい欠点がある。これを解決するために、高��度の軸、軸受を並列に配置して偏角による誤差を最小限に押さえている。第４は接点部に印加する電圧、電流を小さくして、接点部にかかる負担を軽くすることが有効である。接点信号検出回路（図７参照）を使用すれば、従来の繰り返し精度および接点寿命を大幅に向上させることができる。第５は接点部の接点（接点ホルダー）、接点受け（接点受けホルダー）の体積を大きくして、チャタリング現象により発生する接点部の温度上昇を防ぐものである。接点部の接点、接点受けの体積が小さいと温度上昇により、金属材料が膨張して繰り返し精度およびドリフト現象に影響する。第６は接点部における接点抵抗を減少させることが有効である、このために接点部のメッキは抵抗値が小さく、錆に強いものが求められる。このように高精度接点方式位置検出スイッチを製造するためには上記の記述項目における対応が重要である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】  接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度は工作機械、マシニングセンター、フライス盤等の工具刃先の検出、摩耗検出やロボット、サーボ機構における原点位置の検出など重要な役割を持っている。現在の技術水準では１μｍを基準にしており、部品加工精度の面で高い性能を保持している。接点方式位置検出スイッチは低コスト、長寿命の特徴を持ち、今後とも需要が大きく広がっていくものと考えられるが、繰り返し精度の性能向上および安定化を図ることは非常に重要なことである。ただ接点方式位置検出スイッチにも欠点があり、これを克服することが課題となっている。つまり、現状の繰り返し精度は１μｍにとどまっているが、さらにその精度を０．１μｍレベルまで高めて行くことが望まれているのである。すでに時代の流れはナノ・テクノロジーの時代に突入しており、今後繰り返し精度の向上および接点寿命を延ばすことが産業上において大切なことである。また、接点方式位置検出スイッチの防水機能を高めることは工作機械の製造ラインにおける、悪環境の加工現場で使用できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】接点方式位置検出スイッチ（Ｂ接点）の動作形態図。
【図２】接点方式位置検出スイッチ（Ｂ接点）の部品構成図。
【図３】接点方式位置検出スイッチ（Ａ接点）の動作形態図。
【図４】接点方式位置検出スイッチ（Ａ接点）の部品構成図。
【図５】接点部（Ｂ接点）の動作原理図。
【図６】接点部（Ａ接点）の動作原理図。
【図７】接点信号検出回路図。
【図８】接点部のチャタリング現象（ＤＣ２４Ｖ１０ｍＡ）の波形観測図。
【図９】接点部のチャタリング現象（ＤＣ０．４５Ｖ１００μＡ）の波形観測図。
【図１０】繰り返し精度とドリフト現象（ＤＣ２４Ｖ１０ｍＡ）のデータ。
【図１１】繰り返し精度とドリフト現象（ＤＣ０．４５Ｖ１００μＡ）のデータ。
【図１２】接点方式位置検出スイッチの接点ＯＮ−ＯＦＦ回路における接点間抵抗、繰り返し精度のデータ。
【図１３】接点方式位置検出スイッチの標準の回路構成。
【図１４】接点方式位置検出スイッチに定電流保護回路を付加した構成図。
【図１５】接点方式位置検出スイッチで高圧エアを使用して防水、防塵機能を強化した構造図。
【図１６】接点方式位置検出スイッチで高圧エアを使用して防水、防塵機能を強化した構造図（一部拡大図）。
【図１７】高精度接点方式位置検出スイッチの外観図（１）。
【図１８】高精度接点方式位置検出スイッチの外観図（２）。
【図１９】高精度接点方式位置検出スイッチの部品構成図（１）。
【図２０】高精度接点方式位置検出スイッチが外部の力が働いてストローク分動作した状態の部品構成図（２）。
【図２１】高精度接点方式位置検出スイッチの部品構成図（３）。
【図２２】高精度接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度のデータ（１）。
【図２３】高精度接点方式位置検出スイッチの繰り返し精度のデータ（２）。
【符号の説明】
【００４４】１  接点方式位置検出スイッチ
２  先端子
３  軸
５  メタル軸受
６  接点（１）
７  接点（２）
１２  先端子ホルダー
１４  本体ケース
２２  軸受
２７  発光ダイオード
３０  可動接点
３２  ストローク
３４  接点（球）
４１  プリトラベル
６２  チャタリング現象が発生する距離
６３  チャタリング現象が発生しない位置
６７  接点部
６８  定電流保護回路（１）
７１  エアチューブ
７３  高圧エア
７６  高精度接点方式位置検出スイッチ
７７  ケース
７８  軸（ストロークベアリング用）
８２  接点ホルダー
８３  平面接点（円筒形）
８４  接点（球）（２）
８５  可動接点ホルダー
９３  コード保持金具（２）
１０１  接点信号検出回路基板
１０３  バネ受け基板
１０６  パターンメッキ部
Ｒ１      抵抗
Ｑ１      トランジスタ
Ｕ１      コンパレータ
ＴＣ１    シュミット回路
ＲＥＧ１  ３端子レギュレータ
Ｃ１      コンデンサ
ＰＨ１    フォトカプラ
ＬＥＤ１  発光ダイオード
Ｄ１      ダイオード
ＣＲＤ１  定電流ダイオード
ＳＷ１    スイッチ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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