位置検出センサ
【課題】製造工程の遅延や製造コストの増大を抑制しつつ、高精度な位置検出を実現可能な位置検出センサを提供すること。
【解決手段】工作機械に装備された主軸に装着されるホルダと、上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、を備えている。そして、上記アンテナは、当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にて形成されている。
【解決手段】工作機械に装備された主軸に装着されるホルダと、上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、を備えている。そして、上記アンテナは、当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にて形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出センサにかかり、特に、工作機械に装備されワークなどの位置を検出する位置検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象となるワークを種々の形状に加工するマシニングセンタなどの工作機械では、ワークの加工位置や加工精度を検出するために、位置検出センサが取り付けられる。例えば、特許文献１に示す位置検出センサは、棒状の接触プローブを備えており、被測定物に接触した接触プローブが、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、あるいは、それらの合成した方向に変位すると、当該接触プローブ後端がＺ方向に変位して、スイッチが押圧される。これにより、接触した位置に被測定物が存在することを検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６４７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、上述した接触プローブは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ所定量だけ変位可能なよう構成されているものの、その変位量はある範囲に制限されている。従って、許容されている変位量を超えて接触プローブが被測定物に接触すると、相互に過度の力で押圧し合うこととなる。そして、特に、上記構成の接触プローブは棒状部材で構成されているため、その強度が高く、接触プローブあるいは被測定物を破損してしまう、という問題が生じる。その結果、センサやワークを交換することによる製造工程の遅延が生じたり、製造コストが増大する、という問題も生じる。
【０００５】
このため、本発明の目的は、上述した課題である、製造工程の遅延や製造コストの増大を抑制しつつ、高精度な位置検出を実現可能な位置検出センサを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するため本発明の一形態である位置検出センサは、
工作機械に装備された主軸に装着されるホルダと、
上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、
上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、を備えている。
そして、上記アンテナは、当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にて形成されている。
【０００７】
また、本発明の他の形態である位置検出センサユニットは、
工作機械に装備された複数の主軸にそれぞれ装着される第１の位置検出センサ、及び、第２の位置検出センサを備えている。
そして、上記第１の位置検出センサ及び上記第２の位置検出センサは、上記主軸に装着されるホルダと、上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、をそれぞれ備えて構成されており、上記各アンテナは、それぞれ当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記各ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にてそれぞれ形成されている。
【０００８】
また、上記第１の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナに上記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、上記第１の位置検出センサの上記接触検出手段は、上記アンテナの静電容量の変化に応じて上記物体と接触したことを検出する。
また、上記第２の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう上記ホルダに装備されており、上記第２の位置検出センサの上記接触検出手段は、上記アンテナの他端の可動に応じて上記他の物体が接触したことを検出する。
そして、さらに、上記第１の位置検出センサと上記第２の位置検出センサとの検出結果に基づいて上記他の物体の位置を検出する位置検出手段を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上のように構成されることにより、製造工程の遅延や製造コストの増大を抑制しつつ、高精度な位置検出を実現可能な位置検出センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１における位置検出センサが装備された工作機械の一部の構成を示す図である。
【図２】実施形態１における位置検出センサの構成を示す図である。
【図３】図１に開示した位置検出センサの構成及び動作を示す拡大断面図である。
【図４】図１に開示した位置検出センサの構成及び動作を示す拡大断面図である。
【図５】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【図６】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【図７】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【図８】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【図９】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施形態１＞
本発明の第１の実施形態を、図１乃至図９を参照して説明する。図１は、工作機械の一部の構成を示す図である。図２は、位置検出センサの構成を示す図であり、図３乃至図４は、位置検出センサの拡大断面図である。図５乃至図９は、位置検出センサの使用例を示す図である。
【００１２】
［構成］
本実施形態における位置検出センサは、ボール盤、フライス盤、マシニングセンタなどの工作機械に装備するものである。ここで、図１に、工作機械の構成の一例を示す。図１に示すように、工作機械は、加工対象物であるワークＷを載置してＸ−Ｙ方向（図２参照）に可動するテーブルＴを備えており、その上方に工具１１０を保持する複数のスピンドルヘッド部（主軸）を有する工具保持部１００を備えている。この工具保持部１００は、回転可能に構成されており、各スピンドルヘッド部に装備された工具１１０のうち必要なものを、ワークＷ上に配置して、当該工具１１０をＺ方向（図１では上下方向、図２参照）に可動して、ワークＷを加工する。
【００１３】
そして、本実施形態における位置検出センサ１，２は、図１及び図２に示すように、上述したように工具１１０を保持するスピンドルヘッド部１０１に装着される。特に、本実施形態では、図１に示すように、２つの位置検出センサ１，２を備えている。これら位置検出センサ１，２は、それぞれ検出方法が異なり、その構成が異なっているが、基本的な構成は同一である。つまり、位置検出センサ１（２）は、図１及び図２に示すように、スピンドルヘッド部１０１に装着されるホルダ１１（２１）と、このホルダ１１（２１）の先端から突出して延びる１本のアンテナ１２（２２）と、を備えている。そして、アンテナ１２（２２）と協働して当該アンテナ１２（２２）が他の物体と接触したことを検出する検出部１３（２３）と、検出部１３（２３）による検出結果を無線通信にて外部に送信する送信機１４（２４）と、をホルダ１１（２１）内部に装備している。そして、さらに、上述した２つの位置検出センサ１，２を含む位置検出センサユニットの構成として、図２に示すように、位置検出センサ１，２の外部に、受信機３１と、制御部３２と、を備えている。以下、各構成について詳述する。
【００１４】
まず、符号１に示す位置検出センサの構成について説明する。この位置検出センサ１は、静電容量型センサである。具体的には、位置検出センサ１のアンテナ１２（静電容量型アンテナ）は、他の物体が接触すると当該アンテナ１２の静電容量が変化するよう構成されている。そして、このアンテナ１２には、当該アンテナ１２の静電容量を検出する上記検出部１３（接触検出手段）が接続されており、一定の時間間隔で検出した結果、アンテナ１２の静電容量が設定値以上に減少するなど変化があると、アンテナが物体に接触したことを検出する。そして、検出部１３は、検出結果を送信機１４に通知する。
【００１５】
そして、上記アンテナ１２は、図１，２に示すように、所定の剛性を有する所定の長さの線状部材（針金状部材）にて構成されている。また、アンテナ１２は、図３に示すように、先端部が予め設定された範囲に変位可能なよう構成されている。具体的には、アンテナ１２の他端側がホルダ１１内部で傾くなどして可動する可動部材１５によって保持されている。このため、アンテナ１２の先端部に他の物体が接触することにより側方から押圧力を受けると、上記可動部材１５が傾くよう可動して、アンテナ１２の先端部が押圧方向に変位する。このとき、アンテナ１２は、所定の剛性を有しているため、その形状は変化せず、図３の符号Ｒ１に示す角度の範囲（変位許容量）内で変位する。
【００１６】
また、上記アンテナ１２は、上述したように所定の剛性を有していると共に、所定の弾性も有している。従って、アンテナ１２が上述した図３の符号Ｒ１に示す変位許容量以上に変位した後に、さらに側方から押圧力を受けた場合には、アンテナ１２自身が曲折する。これにより、過度にアンテナ１２が移動されて、当該アンテナ１２とワークＷやテーブルＴ等が接触したとしても、アンテナ１２の先端部が変位すると共に、その形状が曲折して変形することで、相互に当接したアンテナ１２とワークＷ等の損傷を抑制することができる。
【００１７】
また、上記送信機１４は、上述したように検出部１３が受け取ったアンテナに物体が接触したことを検出した結果を、赤外線通信にて外部に設置された受信機３１に送信する。このとき、赤外線通信は、例えば、図２に示すように、ホルダ１１の外周に設けられた赤外線発光ダイオード１４ａから出力する赤外線パルス信号を用いて行う。但し、送信機１４による検出結果の送信は、赤外線通信で行うことに限定されない。他の無線通信方法にて検出結果を受信機３１に送信してもよい。
【００１８】
そして、上記受信機３１は、上記送信機１４から送信されたデータを無線通信にて受信し、制御部３２に渡す。制御部３２（位置検出手段）は、受信した検出結果に基づいて、ワークＷ等の物体の位置を検出する。例えば、アンテナ１２から物体に接触した旨の通知を受信したときのテーブルＴやスピンドルヘッド部１０１（工具保持部１００）の位置に基づいて、その場所に物体が存在していることを検出する。さらに、制御部３２は、予めワークＷやクランプＣの加工工程毎の位置や、ワークＷの形状などを、テーブルＴ上における位置情報と共に記憶している。従って、後述するように、検出した物体（ワークＷやクランプＣなど）の位置に応じて、ワークＷの配置や加工工程の順序などが正しいか否かを判断することができる。
【００１９】
次に、符号２に示す位置検出センサの構成について説明する。この位置検出センサ２は、可動型センサである。具体的には、位置検出センサ２のアンテナ２２は、当該アンテナ２２の一端側に位置する先端付近に物体が接触したことにより当該先端付近に押圧力を受けると、その他端がホルダ２１内で可動するよう構成されている。
【００２０】
具体的に、アンテナ２２は、図１，２に示すように、所定の剛性を有する所定の長さの線状部材（針金状部材）にて構成されている。そして、アンテナ２２は、図４に示すように、アンテナ２２の他端側がホルダ２１内部で傾いたり、上方に移動するなどして可動する可動部材２５によって保持されている。このため、アンテナ２２の先端部に他の物体が接触することにより、例えば側方から押圧力を受けると、上記可動部材１５が傾くよう可動して、アンテナ１２の先端部が押圧方向に変位する。また、アンテナ２２の先端側が当該アンテナ２２の長手方向（上方）に押圧されたときに、当該アンテナ２２自体が他端側（上方）に移動する。このとき、アンテナ２２は、所定の剛性を有しているため、その形状は変化せず、当該アンテナ２２の先端が、図４の符号Ｒ２に示す角度の範囲（変位許容量）内で変位し、また、図４の符号Ｒ３に示す距離の範囲（変位許容量）内で変位する。
【００２１】
また、上記アンテナ２２は、上述したように所定の剛性を有していると共に、所定の弾性も有している。従って、アンテナ２２が上述した図４の符号Ｒ２，Ｒ３に示す変位許容量以上に変位した後に、さらに押圧力を受けた場合には、アンテナ２２自身が曲折する。これにより、過度にアンテナ２２が移動されて、当該アンテナ２２とワークＷやテーブルＴ等が接触したとしても、アンテナ２２の先端部が変位すると共に、当該アンテナ２２の形状が曲折して変形することで、相互に当接したアンテナ１２とワークＷ等の損傷を抑制することができる。
【００２２】
そして、このアンテナ２２の他端には、当該アンテナ２２が所定の距離以上可動したか否かを検出するスイッチを有する上記検出部２３（接触検出手段）が接続されている。この検出部２３は、上述したようにアンテナ２２の先端が揺動したり長手方向に押されることで、当該アンテナ２２の他端部の位置が上方に移動するが、この上方への移動によりスイッチが押圧されるよう構成されている。そして、検出部２３は、スイッチが押されると、アンテナ２２が物体に接触したことを検出し、検出結果を送信機２４に通知する。
【００２３】
また、上記送信機２４は、上述したように検出部２３が受け取ったアンテナに物体が接触したことを検出した結果を、赤外線通信にて外部に設置された受信機３１に送信する。このとき、赤外線通信は、上述同様に、ホルダ２１の外周に設けられた赤外線発光ダイオード２４ａにて出力した赤外線パルス信号を用いて行う。但し、送信機２４による検出結果の送信は、赤外線通信で行うことに限定されない。
【００２４】
そして、上記受信機３１は、上記送信機１４から送信されたデータを無線通信にて受信し、制御部３２に渡す。制御部３２（位置検出手段）は、受信した検出結果に基づいて、ワークＷ等の物体の位置を検出する。例えば、アンテナ２２から物体に接触した旨の通知を受信したときのテーブルＴやスピンドルヘッド部１０１（工具保持部１００）の位置に基づいて、その場所に物体が存在していることを検出する。
【００２５】
［使用例］
次に、上述した位置検出センサの使用例を、図５乃至図９を参照して説明する。まず、図５の例は、ワークＷに対する加工済み穴の有無を判定し、加工が終了したワークＷの付け替えを行ったか否かを判定する場合である。そして、図５（Ａ）は、加工前のワークＷを配置した場合であり、加工後に穴が開けられる位置に位置検出センサ２のアンテナ２２を移動する。すると、加工前であるワークＷには穴が空いておらず、アンテナ２２の先端が接触する。そして、これを検出した位置検出センサ２は、検出結果を赤外線発光ダイオード２４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、正常に新しいワークＷに交換されていることを検出して、穴あけ加工工程に進むよう制御する。
【００２６】
一方、図５（Ｂ）は、加工後のワークＷをそのまま配置しており、ワークＷの交換を忘れた場合である。この場合には、加工後に穴が開けられる位置に位置検出センサ２のアンテナ２２を移動すると、予定位置にアンテナ２２を移動しても接触の検出を得られない。すると、これを制御部３２が検知して、ワークＷの交換忘れを通知するアラートを出力する。これにより、すでに加工したワークＷの２度加工を抑制することができる。
【００２７】
なお、上述した使用例では、アンテナを付き当てる動作を行うため、上述した符号２に示す可動式の位置検出センサを用いることが望ましい。つまり、可動式の位置検出センサ２は、アンテナ２２が上方に変位許容量だけ変位可能に構成されているため、ワークＷに接触したときに、アンテナ２２とワークＷとの損傷を抑制することができる。また、仮に、さらにアンテナ２２をワークＷ等に対して強く接触させてしまった場合であっても、アンテナ２２が曲折するため、当該アンテナ２２自体あるいはワークＷ等の損傷を抑制することができる。
【００２８】
続いて、図６の例は、ワークＷの形状を判定し、ワークＷの取り付け方向が正しいか否かを判定する場合である。そして、図６（Ａ）は、ワークＷを正しい方向に配置した場合であり、ワークＷに形成された凸状部Ｗ１に上方から位置検出センサ２のアンテナ２２を移動する。すると、予め設定されている位置に凸状部Ｗ１の上端にアンテナ２２の先端が接触する。そして、これを検出した位置検出センサ２は、検出結果を赤外線発光ダイオード２４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、ワークＷが正しい方向は配置されていることを検出して、次の工程に進むよう制御する。
【００２９】
一方、図６（Ｂ）は、ワークＷを誤った方向に配置した場合である。この場合には、ワークＷに形成された凸状部Ｗ１があるはずの予定位置に凸状部Ｗ１がなく、当該予定位置にアンテナ２２を移動しても接触の検出を得られない。すると、これを制御部３２が検知して、ワークＷの方向の間違いを通知するアラートを出力する。これにより、ワークＷを誤った方向に配置して加工することを抑制でき、加工ミスを防止することができる。
【００３０】
なお、上述した使用例でも、アンテナを付き当てる動作を行うため、上述した符号２に示す可動式の位置検出センサを用いることが望ましい。これにより、アンテナ２２とワークＷとの損傷を抑制することができる。
【００３１】
続いて、図７の例は、ワークＷが正しく配置されているか否かを判定する場合である。そして、図７（Ａ）は、ワークＷを正しく配置した場合であり、ワークＷが配置されていると設定されている場所の上方から位置検出センサ２のアンテナ２２を移動する。すると、予定された位置でワークＷの上面にアンテナ２２の先端が接触する。そして、これを検出した位置検出センサ２は、検出結果を赤外線発光ダイオード２４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、ワークＷが正しく配置されていることを検出して、次の工程に進むよう制御する。
【００３２】
一方、図７（Ｂ）は、ワークＷを配置することを忘れた場合である。この場合には、ワークＷが配置されているはずの予定位置にワークＷ自体がなく、当該予定位置にアンテナ２２を移動しても接触の検出を得られない。すると、これを制御部３２が検知して、ワークＷの配置忘れを通知するアラートを出力する。これにより、ワークＷを配置せずに加工を開始してしまうことを抑制でき、製造工程の遅延を抑制することができる。
【００３３】
なお、上述した使用例でも、アンテナを付き当てる動作を行うため、上述した符号２に示す可動式の位置検出センサを用いることが望ましい。これにより、アンテナ２２とワークＷとの損傷を抑制することができる。
【００３４】
続いて、図８の例は、ワークＷをテーブルＴ上で保持するクランプＣの位置がずれていないかを判定する場合である。そして、図８（Ａ）は、ワークＷを保持するクランプＣの位置を正しく配置した場合であり、クランプＣが位置しているはずの予定位置の側方から位置検出センサ１のアンテナ１２を移動する。すると、予定位置でクランプＣの側面にアンテナ１２が接触する。そして、これを検出した位置検出センサ１は、検出結果を赤外線発光ダイオード１４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、クランプＣが正しい位置に配置されており、ワークＷが正しく保持されていることを検出して、次の工程に進むよう制御する。
【００３５】
一方、図８（Ｂ）は、ワークＷを保持するクランプＣを正しく配置しなかった場合である。この場合には、クランプＣが配置されているはずの予定位置にクランプＣ自体がなく、予定位置にアンテナ１２を移動しても接触の検出を得られない。すると、これを制御部３２が検知して、クランプＣの位置ずれを通知するアラートを出力する。これにより、ワークＷをクランプＣで保持せずに加工を開始してしまうことを抑制でき、製造工程の遅延を抑制することができる。
【００３６】
なお、上述した使用例では、物体の側方にアンテナの側方を接触させて検出する動作を行うため、上述した符号１に示す静電容量式の位置検出センサを用いることが望ましい。これにより、アンテナ１２とクランプＣとの損傷を抑制することができる。
【００３７】
続いて、図９の例は、ワークＷを加工する工程の順序が正か否か判定する場合である。そして、図９（Ａ）は、ワークＷの加工工程が正しい順序で進んでいる場合であり、ワークＷに穴が形成されているはずの予定位置の上方から位置検出センサ２のアンテナ２２を移動する。すると、ワークＷに穴が形成されているはずの予定位置で接触が検出されない。従って、制御部３２は、ワークＷが正しい順序の工程を経て加工されていることを検出でき、次の工程に進むよう制御する。
【００３８】
一方、図９（Ｂ）は、ワークＷの穴あけ工程を飛ばした場合である。この場合には、ワークＷに穴が形成されているはずの予定位置に穴が形成されておらず、当該予定位置にアンテナ２２を上方から移動すると、ワークＷと接触する。そして、これを検出した位置検出センサ２は、検出結果を赤外線発光ダイオード２４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、ワークＷが正しい順序の加工工程を経ていないことを検出し、アラートを出力する。これにより、ワークＷの工程飛ばしによる不良を検出でき、製造工程の遅延を抑制することができる。
【００３９】
なお、上述した使用例でも、アンテナを付き当てる動作を行うため、上述した符号２に示す可動式の位置検出センサを用いることが望ましい。これにより、アンテナ２２とワークＷとの損傷を抑制することができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態における位置検出センサは、アンテナが弾性を有する線状部材で構成されているため、物体との接触を高精度に検出しつつ、アンテナと物体の損傷を抑制することができる。そして、アンテナに高価な部品を装備することなく、当該アンテナの構成を簡易かつ低コストに構成することができる。その結果、センサ自体の組み付けの容易化、低コスト化を図ることができる。そして、特に、上述したように、静電容量型と可動型の２つのアンテナを用いることで、主に静電容量型でアンテナ先端付近の側方に位置する物体を、可動型で先端方向の位置する物体を、破損を抑制しつつそれぞれ高精度に検出することができる。
【００４１】
また、本実施形態における位置検出センサは、検出結果を無線通信にて外部の受信機に送信している。従って、複数の位置検出センサを工作機械に装備した場合であっても配線が不要であり、工作機械への装着が容易となる。
【００４２】
＜実施形態２＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、上述した位置検出センサの構成の概略を説明する。
【００４３】
本実施形態における位置検出センサは、工作機械に装備された主軸に装着されるホルダと、上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、を備えている。そして、上記アンテナは、当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にて形成されている、という構成を採る。
【００４４】
また、上記位置検出センサでは、上記アンテナは、当該アンテナに上記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、上記接触検出手段は、上記アンテナの静電容量の変化に応じて上記他の物体と接触したことを検出する、という構成を採る。
【００４５】
また、上記位置検出センサでは、上記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に上記他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう上記ホルダに装備されており、上記接触検出手段は、上記アンテナの他端の可動に応じて上記他の物体が接触したことを検出する、という構成を採る。
【００４６】
さらに、上記位置検出センサでは、上記アンテナは、当該アンテナの先端側が当該アンテナの長手方向に押圧されたときに当該アンテナ自体が他端側に上記変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されている、という構成を採る。
【００４７】
上記構成の位置検出センサによると、アンテナが弾性を有する線状部材であるため、他の物体と接触してアンテナの変位許容量を超えたとしても、当該アンテナが曲折する。従って、アンテナあるいは他の物体が破損することを抑制することができ、製造工程の遅延や製造コストの増加を抑制することができる。そして、線状部材のアンテナは、当該アンテナ自体に接触することにより静電容量が変化する静電容量型や、先端に他の物体が接触したことにより受ける押圧力にて他端が可動する可動型の構成により、実現することができる。従って、アンテナに高価な部品を装備することなく、当該アンテナの構成を簡易かつ低コストに構成することができ、センサ自体の組み付けの容易化、低コスト化を図ることができる。
【００４８】
また、本発明では、上述した２種類の位置検出センサ装備した位置検出センサユニットを提供している。具体的に、位置検出センサユニットは、工作機械に装備された複数の主軸にそれぞれ装着される第１の位置検出センサ、及び、第２の位置検出センサ備えている。
そして、上記第１の位置検出センサ及び上記第２の位置検出センサは、上記主軸に装着されるホルダと、上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、をそれぞれ備えて構成されており、上記各アンテナは、それぞれ当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記各ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にてそれぞれ形成されている。
【００４９】
また、上記第１の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナに上記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、上記第１の位置検出センサの上記接触検出手段は、上記アンテナの静電容量の変化に応じて上記物体と接触したことを検出する、という構成を採る。
また、上記第２の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう上記ホルダに装備されており、上記第２の位置検出センサの上記接触検出手段は、上記アンテナの他端の可動に応じて上記他の物体が接触したことを検出する、という構成を採る。
そしてさらに、上記第１の位置検出センサと上記第２の位置検出センサとの検出結果に基づいて上記他の物体の位置を検出する位置検出手段を備えた、という構成を採る。
【００５０】
また、上記位置検出センサユニットでは、上記第２の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナの先端側が当該アンテナの長手方向に押圧されたときに当該アンテナ自体が他端側に上記変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されている、という構成を採る。
【００５１】
また、上記位置検出センサユニットでは、上記第１の位置検出センサと、上記第２の位置検出センサとは、上記各接触検出手段による検出結果を外部に無線通信にて送信する送信機をそれぞれ備えると共に、上記送信機から無線通信にて送信された各検出結果を受信して上記位置検出手段に通知する受信機を備えた、という構成を採る。
【００５２】
上記構成の位置検出センサユニットによると、まず、上述同様に、アンテナが弾性を有する線状部材であるため、他の物体と接触してアンテナの変位許容量を超えたとしても、当該アンテナが曲折する。従って、アンテナあるいは他の物体が破損することを抑制することができ、製造工程の遅延や製造コストの増加を抑制することができる。そして、さらに、静電容量型と可動型の２つのアンテナを用いることで、主に静電容量型でアンテナ先端付近の側方に位置する物体を、可動型で先端方向の位置する物体を、破損を抑制しつつそれぞれ高精度に検出することができる。そして、さらに、各位置検出センサによる検出結果を無線通信にて外部の受信機に送信する送信機を装備することで、複数の位置検出センサを装備した場合であっても配線が不要であり、工作機械への装着が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明における位置検出センサは、ボール盤、フライス盤、マシニングセンタなどの工作機械に装備して、ワークやクランプなどの位置を検出するために利用することができ、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５４】
１，２ 位置検出センサ
１１，２１ ホルダ
１２，２２ アンテナ
１３，２３ 検出部
１４，２４ 送信機
１４ａ，２４ａ 赤外線発光ダイオード
１５，２５ 可動部材
１００ 工具保持部
１０１ スピンドルヘッド部
１１０ 工具
Ｃ クランプ
Ｔ テーブル
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出センサにかかり、特に、工作機械に装備されワークなどの位置を検出する位置検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象となるワークを種々の形状に加工するマシニングセンタなどの工作機械では、ワークの加工位置や加工精度を検出するために、位置検出センサが取り付けられる。例えば、特許文献１に示す位置検出センサは、棒状の接触プローブを備えており、被測定物に接触した接触プローブが、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、あるいは、それらの合成した方向に変位すると、当該接触プローブ後端がＺ方向に変位して、スイッチが押圧される。これにより、接触した位置に被測定物が存在することを検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６４７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、上述した接触プローブは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ所定量だけ変位可能なよう構成されているものの、その変位量はある範囲に制限されている。従って、許容されている変位量を超えて接触プローブが被測定物に接触すると、相互に過度の力で押圧し合うこととなる。そして、特に、上記構成の接触プローブは棒状部材で構成されているため、その強度が高く、接触プローブあるいは被測定物を破損してしまう、という問題が生じる。その結果、センサやワークを交換することによる製造工程の遅延が生じたり、製造コストが増大する、という問題も生じる。
【０００５】
このため、本発明の目的は、上述した課題である、製造工程の遅延や製造コストの増大を抑制しつつ、高精度な位置検出を実現可能な位置検出センサを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するため本発明の一形態である位置検出センサは、
工作機械に装備された主軸に装着されるホルダと、
上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、
上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、を備えている。
そして、上記アンテナは、当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にて形成されている。
【０００７】
また、本発明の他の形態である位置検出センサユニットは、
工作機械に装備された複数の主軸にそれぞれ装着される第１の位置検出センサ、及び、第２の位置検出センサを備えている。
そして、上記第１の位置検出センサ及び上記第２の位置検出センサは、上記主軸に装着されるホルダと、上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、をそれぞれ備えて構成されており、上記各アンテナは、それぞれ当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記各ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にてそれぞれ形成されている。
【０００８】
また、上記第１の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナに上記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、上記第１の位置検出センサの上記接触検出手段は、上記アンテナの静電容量の変化に応じて上記物体と接触したことを検出する。
また、上記第２の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう上記ホルダに装備されており、上記第２の位置検出センサの上記接触検出手段は、上記アンテナの他端の可動に応じて上記他の物体が接触したことを検出する。
そして、さらに、上記第１の位置検出センサと上記第２の位置検出センサとの検出結果に基づいて上記他の物体の位置を検出する位置検出手段を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上のように構成されることにより、製造工程の遅延や製造コストの増大を抑制しつつ、高精度な位置検出を実現可能な位置検出センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１における位置検出センサが装備された工作機械の一部の構成を示す図である。
【図２】実施形態１における位置検出センサの構成を示す図である。
【図３】図１に開示した位置検出センサの構成及び動作を示す拡大断面図である。
【図４】図１に開示した位置検出センサの構成及び動作を示す拡大断面図である。
【図５】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【図６】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【図７】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【図８】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【図９】実施形態１における位置検出センサの使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施形態１＞
本発明の第１の実施形態を、図１乃至図９を参照して説明する。図１は、工作機械の一部の構成を示す図である。図２は、位置検出センサの構成を示す図であり、図３乃至図４は、位置検出センサの拡大断面図である。図５乃至図９は、位置検出センサの使用例を示す図である。
【００１２】
［構成］
本実施形態における位置検出センサは、ボール盤、フライス盤、マシニングセンタなどの工作機械に装備するものである。ここで、図１に、工作機械の構成の一例を示す。図１に示すように、工作機械は、加工対象物であるワークＷを載置してＸ−Ｙ方向（図２参照）に可動するテーブルＴを備えており、その上方に工具１１０を保持する複数のスピンドルヘッド部（主軸）を有する工具保持部１００を備えている。この工具保持部１００は、回転可能に構成されており、各スピンドルヘッド部に装備された工具１１０のうち必要なものを、ワークＷ上に配置して、当該工具１１０をＺ方向（図１では上下方向、図２参照）に可動して、ワークＷを加工する。
【００１３】
そして、本実施形態における位置検出センサ１，２は、図１及び図２に示すように、上述したように工具１１０を保持するスピンドルヘッド部１０１に装着される。特に、本実施形態では、図１に示すように、２つの位置検出センサ１，２を備えている。これら位置検出センサ１，２は、それぞれ検出方法が異なり、その構成が異なっているが、基本的な構成は同一である。つまり、位置検出センサ１（２）は、図１及び図２に示すように、スピンドルヘッド部１０１に装着されるホルダ１１（２１）と、このホルダ１１（２１）の先端から突出して延びる１本のアンテナ１２（２２）と、を備えている。そして、アンテナ１２（２２）と協働して当該アンテナ１２（２２）が他の物体と接触したことを検出する検出部１３（２３）と、検出部１３（２３）による検出結果を無線通信にて外部に送信する送信機１４（２４）と、をホルダ１１（２１）内部に装備している。そして、さらに、上述した２つの位置検出センサ１，２を含む位置検出センサユニットの構成として、図２に示すように、位置検出センサ１，２の外部に、受信機３１と、制御部３２と、を備えている。以下、各構成について詳述する。
【００１４】
まず、符号１に示す位置検出センサの構成について説明する。この位置検出センサ１は、静電容量型センサである。具体的には、位置検出センサ１のアンテナ１２（静電容量型アンテナ）は、他の物体が接触すると当該アンテナ１２の静電容量が変化するよう構成されている。そして、このアンテナ１２には、当該アンテナ１２の静電容量を検出する上記検出部１３（接触検出手段）が接続されており、一定の時間間隔で検出した結果、アンテナ１２の静電容量が設定値以上に減少するなど変化があると、アンテナが物体に接触したことを検出する。そして、検出部１３は、検出結果を送信機１４に通知する。
【００１５】
そして、上記アンテナ１２は、図１，２に示すように、所定の剛性を有する所定の長さの線状部材（針金状部材）にて構成されている。また、アンテナ１２は、図３に示すように、先端部が予め設定された範囲に変位可能なよう構成されている。具体的には、アンテナ１２の他端側がホルダ１１内部で傾くなどして可動する可動部材１５によって保持されている。このため、アンテナ１２の先端部に他の物体が接触することにより側方から押圧力を受けると、上記可動部材１５が傾くよう可動して、アンテナ１２の先端部が押圧方向に変位する。このとき、アンテナ１２は、所定の剛性を有しているため、その形状は変化せず、図３の符号Ｒ１に示す角度の範囲（変位許容量）内で変位する。
【００１６】
また、上記アンテナ１２は、上述したように所定の剛性を有していると共に、所定の弾性も有している。従って、アンテナ１２が上述した図３の符号Ｒ１に示す変位許容量以上に変位した後に、さらに側方から押圧力を受けた場合には、アンテナ１２自身が曲折する。これにより、過度にアンテナ１２が移動されて、当該アンテナ１２とワークＷやテーブルＴ等が接触したとしても、アンテナ１２の先端部が変位すると共に、その形状が曲折して変形することで、相互に当接したアンテナ１２とワークＷ等の損傷を抑制することができる。
【００１７】
また、上記送信機１４は、上述したように検出部１３が受け取ったアンテナに物体が接触したことを検出した結果を、赤外線通信にて外部に設置された受信機３１に送信する。このとき、赤外線通信は、例えば、図２に示すように、ホルダ１１の外周に設けられた赤外線発光ダイオード１４ａから出力する赤外線パルス信号を用いて行う。但し、送信機１４による検出結果の送信は、赤外線通信で行うことに限定されない。他の無線通信方法にて検出結果を受信機３１に送信してもよい。
【００１８】
そして、上記受信機３１は、上記送信機１４から送信されたデータを無線通信にて受信し、制御部３２に渡す。制御部３２（位置検出手段）は、受信した検出結果に基づいて、ワークＷ等の物体の位置を検出する。例えば、アンテナ１２から物体に接触した旨の通知を受信したときのテーブルＴやスピンドルヘッド部１０１（工具保持部１００）の位置に基づいて、その場所に物体が存在していることを検出する。さらに、制御部３２は、予めワークＷやクランプＣの加工工程毎の位置や、ワークＷの形状などを、テーブルＴ上における位置情報と共に記憶している。従って、後述するように、検出した物体（ワークＷやクランプＣなど）の位置に応じて、ワークＷの配置や加工工程の順序などが正しいか否かを判断することができる。
【００１９】
次に、符号２に示す位置検出センサの構成について説明する。この位置検出センサ２は、可動型センサである。具体的には、位置検出センサ２のアンテナ２２は、当該アンテナ２２の一端側に位置する先端付近に物体が接触したことにより当該先端付近に押圧力を受けると、その他端がホルダ２１内で可動するよう構成されている。
【００２０】
具体的に、アンテナ２２は、図１，２に示すように、所定の剛性を有する所定の長さの線状部材（針金状部材）にて構成されている。そして、アンテナ２２は、図４に示すように、アンテナ２２の他端側がホルダ２１内部で傾いたり、上方に移動するなどして可動する可動部材２５によって保持されている。このため、アンテナ２２の先端部に他の物体が接触することにより、例えば側方から押圧力を受けると、上記可動部材１５が傾くよう可動して、アンテナ１２の先端部が押圧方向に変位する。また、アンテナ２２の先端側が当該アンテナ２２の長手方向（上方）に押圧されたときに、当該アンテナ２２自体が他端側（上方）に移動する。このとき、アンテナ２２は、所定の剛性を有しているため、その形状は変化せず、当該アンテナ２２の先端が、図４の符号Ｒ２に示す角度の範囲（変位許容量）内で変位し、また、図４の符号Ｒ３に示す距離の範囲（変位許容量）内で変位する。
【００２１】
また、上記アンテナ２２は、上述したように所定の剛性を有していると共に、所定の弾性も有している。従って、アンテナ２２が上述した図４の符号Ｒ２，Ｒ３に示す変位許容量以上に変位した後に、さらに押圧力を受けた場合には、アンテナ２２自身が曲折する。これにより、過度にアンテナ２２が移動されて、当該アンテナ２２とワークＷやテーブルＴ等が接触したとしても、アンテナ２２の先端部が変位すると共に、当該アンテナ２２の形状が曲折して変形することで、相互に当接したアンテナ１２とワークＷ等の損傷を抑制することができる。
【００２２】
そして、このアンテナ２２の他端には、当該アンテナ２２が所定の距離以上可動したか否かを検出するスイッチを有する上記検出部２３（接触検出手段）が接続されている。この検出部２３は、上述したようにアンテナ２２の先端が揺動したり長手方向に押されることで、当該アンテナ２２の他端部の位置が上方に移動するが、この上方への移動によりスイッチが押圧されるよう構成されている。そして、検出部２３は、スイッチが押されると、アンテナ２２が物体に接触したことを検出し、検出結果を送信機２４に通知する。
【００２３】
また、上記送信機２４は、上述したように検出部２３が受け取ったアンテナに物体が接触したことを検出した結果を、赤外線通信にて外部に設置された受信機３１に送信する。このとき、赤外線通信は、上述同様に、ホルダ２１の外周に設けられた赤外線発光ダイオード２４ａにて出力した赤外線パルス信号を用いて行う。但し、送信機２４による検出結果の送信は、赤外線通信で行うことに限定されない。
【００２４】
そして、上記受信機３１は、上記送信機１４から送信されたデータを無線通信にて受信し、制御部３２に渡す。制御部３２（位置検出手段）は、受信した検出結果に基づいて、ワークＷ等の物体の位置を検出する。例えば、アンテナ２２から物体に接触した旨の通知を受信したときのテーブルＴやスピンドルヘッド部１０１（工具保持部１００）の位置に基づいて、その場所に物体が存在していることを検出する。
【００２５】
［使用例］
次に、上述した位置検出センサの使用例を、図５乃至図９を参照して説明する。まず、図５の例は、ワークＷに対する加工済み穴の有無を判定し、加工が終了したワークＷの付け替えを行ったか否かを判定する場合である。そして、図５（Ａ）は、加工前のワークＷを配置した場合であり、加工後に穴が開けられる位置に位置検出センサ２のアンテナ２２を移動する。すると、加工前であるワークＷには穴が空いておらず、アンテナ２２の先端が接触する。そして、これを検出した位置検出センサ２は、検出結果を赤外線発光ダイオード２４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、正常に新しいワークＷに交換されていることを検出して、穴あけ加工工程に進むよう制御する。
【００２６】
一方、図５（Ｂ）は、加工後のワークＷをそのまま配置しており、ワークＷの交換を忘れた場合である。この場合には、加工後に穴が開けられる位置に位置検出センサ２のアンテナ２２を移動すると、予定位置にアンテナ２２を移動しても接触の検出を得られない。すると、これを制御部３２が検知して、ワークＷの交換忘れを通知するアラートを出力する。これにより、すでに加工したワークＷの２度加工を抑制することができる。
【００２７】
なお、上述した使用例では、アンテナを付き当てる動作を行うため、上述した符号２に示す可動式の位置検出センサを用いることが望ましい。つまり、可動式の位置検出センサ２は、アンテナ２２が上方に変位許容量だけ変位可能に構成されているため、ワークＷに接触したときに、アンテナ２２とワークＷとの損傷を抑制することができる。また、仮に、さらにアンテナ２２をワークＷ等に対して強く接触させてしまった場合であっても、アンテナ２２が曲折するため、当該アンテナ２２自体あるいはワークＷ等の損傷を抑制することができる。
【００２８】
続いて、図６の例は、ワークＷの形状を判定し、ワークＷの取り付け方向が正しいか否かを判定する場合である。そして、図６（Ａ）は、ワークＷを正しい方向に配置した場合であり、ワークＷに形成された凸状部Ｗ１に上方から位置検出センサ２のアンテナ２２を移動する。すると、予め設定されている位置に凸状部Ｗ１の上端にアンテナ２２の先端が接触する。そして、これを検出した位置検出センサ２は、検出結果を赤外線発光ダイオード２４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、ワークＷが正しい方向は配置されていることを検出して、次の工程に進むよう制御する。
【００２９】
一方、図６（Ｂ）は、ワークＷを誤った方向に配置した場合である。この場合には、ワークＷに形成された凸状部Ｗ１があるはずの予定位置に凸状部Ｗ１がなく、当該予定位置にアンテナ２２を移動しても接触の検出を得られない。すると、これを制御部３２が検知して、ワークＷの方向の間違いを通知するアラートを出力する。これにより、ワークＷを誤った方向に配置して加工することを抑制でき、加工ミスを防止することができる。
【００３０】
なお、上述した使用例でも、アンテナを付き当てる動作を行うため、上述した符号２に示す可動式の位置検出センサを用いることが望ましい。これにより、アンテナ２２とワークＷとの損傷を抑制することができる。
【００３１】
続いて、図７の例は、ワークＷが正しく配置されているか否かを判定する場合である。そして、図７（Ａ）は、ワークＷを正しく配置した場合であり、ワークＷが配置されていると設定されている場所の上方から位置検出センサ２のアンテナ２２を移動する。すると、予定された位置でワークＷの上面にアンテナ２２の先端が接触する。そして、これを検出した位置検出センサ２は、検出結果を赤外線発光ダイオード２４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、ワークＷが正しく配置されていることを検出して、次の工程に進むよう制御する。
【００３２】
一方、図７（Ｂ）は、ワークＷを配置することを忘れた場合である。この場合には、ワークＷが配置されているはずの予定位置にワークＷ自体がなく、当該予定位置にアンテナ２２を移動しても接触の検出を得られない。すると、これを制御部３２が検知して、ワークＷの配置忘れを通知するアラートを出力する。これにより、ワークＷを配置せずに加工を開始してしまうことを抑制でき、製造工程の遅延を抑制することができる。
【００３３】
なお、上述した使用例でも、アンテナを付き当てる動作を行うため、上述した符号２に示す可動式の位置検出センサを用いることが望ましい。これにより、アンテナ２２とワークＷとの損傷を抑制することができる。
【００３４】
続いて、図８の例は、ワークＷをテーブルＴ上で保持するクランプＣの位置がずれていないかを判定する場合である。そして、図８（Ａ）は、ワークＷを保持するクランプＣの位置を正しく配置した場合であり、クランプＣが位置しているはずの予定位置の側方から位置検出センサ１のアンテナ１２を移動する。すると、予定位置でクランプＣの側面にアンテナ１２が接触する。そして、これを検出した位置検出センサ１は、検出結果を赤外線発光ダイオード１４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、クランプＣが正しい位置に配置されており、ワークＷが正しく保持されていることを検出して、次の工程に進むよう制御する。
【００３５】
一方、図８（Ｂ）は、ワークＷを保持するクランプＣを正しく配置しなかった場合である。この場合には、クランプＣが配置されているはずの予定位置にクランプＣ自体がなく、予定位置にアンテナ１２を移動しても接触の検出を得られない。すると、これを制御部３２が検知して、クランプＣの位置ずれを通知するアラートを出力する。これにより、ワークＷをクランプＣで保持せずに加工を開始してしまうことを抑制でき、製造工程の遅延を抑制することができる。
【００３６】
なお、上述した使用例では、物体の側方にアンテナの側方を接触させて検出する動作を行うため、上述した符号１に示す静電容量式の位置検出センサを用いることが望ましい。これにより、アンテナ１２とクランプＣとの損傷を抑制することができる。
【００３７】
続いて、図９の例は、ワークＷを加工する工程の順序が正か否か判定する場合である。そして、図９（Ａ）は、ワークＷの加工工程が正しい順序で進んでいる場合であり、ワークＷに穴が形成されているはずの予定位置の上方から位置検出センサ２のアンテナ２２を移動する。すると、ワークＷに穴が形成されているはずの予定位置で接触が検出されない。従って、制御部３２は、ワークＷが正しい順序の工程を経て加工されていることを検出でき、次の工程に進むよう制御する。
【００３８】
一方、図９（Ｂ）は、ワークＷの穴あけ工程を飛ばした場合である。この場合には、ワークＷに穴が形成されているはずの予定位置に穴が形成されておらず、当該予定位置にアンテナ２２を上方から移動すると、ワークＷと接触する。そして、これを検出した位置検出センサ２は、検出結果を赤外線発光ダイオード２４ａにて赤外線通信で受信機３１及び制御部３２に通知する。これを受けた制御部３２は、ワークＷが正しい順序の加工工程を経ていないことを検出し、アラートを出力する。これにより、ワークＷの工程飛ばしによる不良を検出でき、製造工程の遅延を抑制することができる。
【００３９】
なお、上述した使用例でも、アンテナを付き当てる動作を行うため、上述した符号２に示す可動式の位置検出センサを用いることが望ましい。これにより、アンテナ２２とワークＷとの損傷を抑制することができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態における位置検出センサは、アンテナが弾性を有する線状部材で構成されているため、物体との接触を高精度に検出しつつ、アンテナと物体の損傷を抑制することができる。そして、アンテナに高価な部品を装備することなく、当該アンテナの構成を簡易かつ低コストに構成することができる。その結果、センサ自体の組み付けの容易化、低コスト化を図ることができる。そして、特に、上述したように、静電容量型と可動型の２つのアンテナを用いることで、主に静電容量型でアンテナ先端付近の側方に位置する物体を、可動型で先端方向の位置する物体を、破損を抑制しつつそれぞれ高精度に検出することができる。
【００４１】
また、本実施形態における位置検出センサは、検出結果を無線通信にて外部の受信機に送信している。従って、複数の位置検出センサを工作機械に装備した場合であっても配線が不要であり、工作機械への装着が容易となる。
【００４２】
＜実施形態２＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、上述した位置検出センサの構成の概略を説明する。
【００４３】
本実施形態における位置検出センサは、工作機械に装備された主軸に装着されるホルダと、上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、を備えている。そして、上記アンテナは、当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にて形成されている、という構成を採る。
【００４４】
また、上記位置検出センサでは、上記アンテナは、当該アンテナに上記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、上記接触検出手段は、上記アンテナの静電容量の変化に応じて上記他の物体と接触したことを検出する、という構成を採る。
【００４５】
また、上記位置検出センサでは、上記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に上記他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう上記ホルダに装備されており、上記接触検出手段は、上記アンテナの他端の可動に応じて上記他の物体が接触したことを検出する、という構成を採る。
【００４６】
さらに、上記位置検出センサでは、上記アンテナは、当該アンテナの先端側が当該アンテナの長手方向に押圧されたときに当該アンテナ自体が他端側に上記変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されている、という構成を採る。
【００４７】
上記構成の位置検出センサによると、アンテナが弾性を有する線状部材であるため、他の物体と接触してアンテナの変位許容量を超えたとしても、当該アンテナが曲折する。従って、アンテナあるいは他の物体が破損することを抑制することができ、製造工程の遅延や製造コストの増加を抑制することができる。そして、線状部材のアンテナは、当該アンテナ自体に接触することにより静電容量が変化する静電容量型や、先端に他の物体が接触したことにより受ける押圧力にて他端が可動する可動型の構成により、実現することができる。従って、アンテナに高価な部品を装備することなく、当該アンテナの構成を簡易かつ低コストに構成することができ、センサ自体の組み付けの容易化、低コスト化を図ることができる。
【００４８】
また、本発明では、上述した２種類の位置検出センサ装備した位置検出センサユニットを提供している。具体的に、位置検出センサユニットは、工作機械に装備された複数の主軸にそれぞれ装着される第１の位置検出センサ、及び、第２の位置検出センサ備えている。
そして、上記第１の位置検出センサ及び上記第２の位置検出センサは、上記主軸に装着されるホルダと、上記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、上記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、をそれぞれ備えて構成されており、上記各アンテナは、それぞれ当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう上記各ホルダに装着されていると共に、上記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にてそれぞれ形成されている。
【００４９】
また、上記第１の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナに上記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、上記第１の位置検出センサの上記接触検出手段は、上記アンテナの静電容量の変化に応じて上記物体と接触したことを検出する、という構成を採る。
また、上記第２の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう上記ホルダに装備されており、上記第２の位置検出センサの上記接触検出手段は、上記アンテナの他端の可動に応じて上記他の物体が接触したことを検出する、という構成を採る。
そしてさらに、上記第１の位置検出センサと上記第２の位置検出センサとの検出結果に基づいて上記他の物体の位置を検出する位置検出手段を備えた、という構成を採る。
【００５０】
また、上記位置検出センサユニットでは、上記第２の位置検出センサの上記アンテナは、当該アンテナの先端側が当該アンテナの長手方向に押圧されたときに当該アンテナ自体が他端側に上記変位許容量だけ変位可能なよう上記ホルダに装着されている、という構成を採る。
【００５１】
また、上記位置検出センサユニットでは、上記第１の位置検出センサと、上記第２の位置検出センサとは、上記各接触検出手段による検出結果を外部に無線通信にて送信する送信機をそれぞれ備えると共に、上記送信機から無線通信にて送信された各検出結果を受信して上記位置検出手段に通知する受信機を備えた、という構成を採る。
【００５２】
上記構成の位置検出センサユニットによると、まず、上述同様に、アンテナが弾性を有する線状部材であるため、他の物体と接触してアンテナの変位許容量を超えたとしても、当該アンテナが曲折する。従って、アンテナあるいは他の物体が破損することを抑制することができ、製造工程の遅延や製造コストの増加を抑制することができる。そして、さらに、静電容量型と可動型の２つのアンテナを用いることで、主に静電容量型でアンテナ先端付近の側方に位置する物体を、可動型で先端方向の位置する物体を、破損を抑制しつつそれぞれ高精度に検出することができる。そして、さらに、各位置検出センサによる検出結果を無線通信にて外部の受信機に送信する送信機を装備することで、複数の位置検出センサを装備した場合であっても配線が不要であり、工作機械への装着が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明における位置検出センサは、ボール盤、フライス盤、マシニングセンタなどの工作機械に装備して、ワークやクランプなどの位置を検出するために利用することができ、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５４】
１，２ 位置検出センサ
１１，２１ ホルダ
１２，２２ アンテナ
１３，２３ 検出部
１４，２４ 送信機
１４ａ，２４ａ 赤外線発光ダイオード
１５，２５ 可動部材
１００ 工具保持部
１０１ スピンドルヘッド部
１１０ 工具
Ｃ クランプ
Ｔ テーブル
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械に装備された主軸に装着されるホルダと、
前記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、
前記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、を備え、
前記アンテナは、当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう前記ホルダに装着されていると共に、前記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にて形成されている、
位置検出センサ。
【請求項２】
請求項１記載の位置検出センサであって、
前記アンテナは、当該アンテナに前記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、
前記接触検出手段は、前記アンテナの静電容量の変化に応じて前記他の物体と接触したことを検出する、
位置検出センサ。
【請求項３】
請求項１記載の位置検出センサであって、
前記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に前記他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう前記ホルダに装備されており、
前記接触検出手段は、前記アンテナの他端の可動に応じて前記他の物体が接触したことを検出する、
位置検出センサ。
【請求項４】
請求項３記載の位置検出センサであって、
前記アンテナは、当該アンテナの先端側が当該アンテナの長手方向に押圧されたときに当該アンテナ自体が他端側に前記変位許容量だけ変位可能なよう前記ホルダに装着されている、
位置検出センサ。
【請求項５】
工作機械に装備された複数の主軸にそれぞれ装着される第１の位置検出センサ、及び、第２の位置検出センサを備え、
前記第１の位置検出センサ及び前記第２の位置検出センサは、前記主軸に装着されるホルダと、前記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、前記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、をそれぞれ備えて構成されており、前記各アンテナは、それぞれ当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう前記各ホルダに装着されていると共に、前記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にてそれぞれ形成されており、
前記第１の位置検出センサの前記アンテナは、当該アンテナに前記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、前記第１の位置検出センサの前記接触検出手段は、前記アンテナの静電容量の変化に応じて前記物体と接触したことを検出し、
前記第２の位置検出センサの前記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう前記ホルダに装備されており、前記第２の位置検出センサの前記接触検出手段は、前記アンテナの他端の可動に応じて前記他の物体が接触したことを検出し、
前記第１の位置検出センサと前記第２の位置検出センサとの検出結果に基づいて前記他の物体の位置を検出する位置検出手段を備えた、
位置検出センサユニット。
【請求項６】
請求項５記載の位置検出センサユニットであって、
前記第２の位置検出センサの前記アンテナは、当該アンテナの先端側が当該アンテナの長手方向に押圧されたときに当該アンテナ自体が他端側に前記変位許容量だけ変位可能なよう前記ホルダに装着されている、
位置検出センサユニット。
【請求項７】
請求項５又は６記載の位置検出センサユニットであって、
前記第１の位置検出センサと、前記第２の位置検出センサとは、前記各接触検出手段による検出結果を外部に無線通信にて送信する送信機をそれぞれ備えると共に、
前記送信機から無線通信にて送信された各検出結果を受信して前記位置検出手段に通知する受信機を備えた、
位置検出センサユニット。
【請求項１】
工作機械に装備された主軸に装着されるホルダと、
前記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、
前記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、を備え、
前記アンテナは、当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう前記ホルダに装着されていると共に、前記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にて形成されている、
位置検出センサ。
【請求項２】
請求項１記載の位置検出センサであって、
前記アンテナは、当該アンテナに前記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、
前記接触検出手段は、前記アンテナの静電容量の変化に応じて前記他の物体と接触したことを検出する、
位置検出センサ。
【請求項３】
請求項１記載の位置検出センサであって、
前記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に前記他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう前記ホルダに装備されており、
前記接触検出手段は、前記アンテナの他端の可動に応じて前記他の物体が接触したことを検出する、
位置検出センサ。
【請求項４】
請求項３記載の位置検出センサであって、
前記アンテナは、当該アンテナの先端側が当該アンテナの長手方向に押圧されたときに当該アンテナ自体が他端側に前記変位許容量だけ変位可能なよう前記ホルダに装着されている、
位置検出センサ。
【請求項５】
工作機械に装備された複数の主軸にそれぞれ装着される第１の位置検出センサ、及び、第２の位置検出センサを備え、
前記第１の位置検出センサ及び前記第２の位置検出センサは、前記主軸に装着されるホルダと、前記ホルダの先端から突出して延びるアンテナと、前記アンテナが他の物体と接触したことを検出する接触検出手段と、をそれぞれ備えて構成されており、前記各アンテナは、それぞれ当該アンテナの先端側が予め設定された変位許容量だけ変位可能なよう前記各ホルダに装着されていると共に、前記他の物体との接触により外部から所定の力がかかったときに曲折するよう弾性を有する線状部材にてそれぞれ形成されており、
前記第１の位置検出センサの前記アンテナは、当該アンテナに前記他の物体が接触したことにより静電容量が変化する静電容量型アンテナであり、前記第１の位置検出センサの前記接触検出手段は、前記アンテナの静電容量の変化に応じて前記物体と接触したことを検出し、
前記第２の位置検出センサの前記アンテナは、当該アンテナの一端側に位置する先端付近に他の物体が接触したことにより受けた押圧力にて当該アンテナの他端が可動するよう前記ホルダに装備されており、前記第２の位置検出センサの前記接触検出手段は、前記アンテナの他端の可動に応じて前記他の物体が接触したことを検出し、
前記第１の位置検出センサと前記第２の位置検出センサとの検出結果に基づいて前記他の物体の位置を検出する位置検出手段を備えた、
位置検出センサユニット。
【請求項６】
請求項５記載の位置検出センサユニットであって、
前記第２の位置検出センサの前記アンテナは、当該アンテナの先端側が当該アンテナの長手方向に押圧されたときに当該アンテナ自体が他端側に前記変位許容量だけ変位可能なよう前記ホルダに装着されている、
位置検出センサユニット。
【請求項７】
請求項５又は６記載の位置検出センサユニットであって、
前記第１の位置検出センサと、前記第２の位置検出センサとは、前記各接触検出手段による検出結果を外部に無線通信にて送信する送信機をそれぞれ備えると共に、
前記送信機から無線通信にて送信された各検出結果を受信して前記位置検出手段に通知する受信機を備えた、
位置検出センサユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１４３４８４（Ｐ２０１１−１４３４８４Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４４８２（Ｐ２０１０−４４８２）
【出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【出願人】（５０８３７５０６６）日本アイディーシステム株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【出願人】（５０８３７５０６６）日本アイディーシステム株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]