位置检测器制造技术

涉及使被支承为能够细微摆动自如的检测针的末端与对象物接触来计量与对象物的位置关系的位置检测器，在检测针的长度为80～100mm以上的位置检测器中，实现±0.1μm左右的计量精度。对通过支承检测针的球体与球体、圆筒体或平面之间的接触而产生的支承点进行DLC（类金刚石碳）涂覆，并且将弹簧对各触点的按压力设定为10N（牛顿）以下。对具有80mm以上的长度的检测针的末端实现±0.1μm左右的重复计量精度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位置检测器
本专利技术涉及位置检测器，其通过使被支承为能够摆动的检测针与对象物接触，来计量安装有检测针的部件与该对象物之间的位置关系，并且，本专利技术涉及使与对象物接触之后的检测针的复位位置的精度提高的技术。
技术介绍
这种位置检测器大多在计量由机床加工的工件(对象物)和刀架(安装有检测针的部件)之间的位置关系时使用。例如，在借助加工中心加工模具时，利用位置检测器来计量工件的位置，由此进行工具的原点位置相对于工件的设定和工件的加工精度的计量等。在用于模具加工的高精度的加工中心中，实现了根据来自控制器的以0.1μm为单位的指令进行加工的设备。但是，目前一般的位置检测器的重复计量精度为±1μm左右，无法赶上加工中心的加工精度。位置检测器的重复计量精度能够通过改良检测针的支承结构(将检测针的基端支承为能够摆动的部分的结构)来进行改善。本申请的专利技术人通过采用在专利文献1、2等中提出的支承结构，在具备30～40mm左右的长度的检测针的位置检测器中实现了±0.1μm的重复计量精度。图4和图5是示出专利文献1中提出的位置检测器的检测针1的支承结构的一个例子的图。该支承结构为这样的结构：利用在以检测针1的轴心为中心的圆周上配置的两个为一组的三组共计6个球体5，来支承呈放射状设置于检测针1的基端2的3根圆筒体3。即，为这样的结构：在将末端作为检测端的检测针1的基端2，彼此以120度的间隔沿放射方向设置有3根圆筒体3，通过凹部15支承各圆筒体3，所述凹部15形成于在壳体4的托座12固定的两个为一组的球体5之间。球体5在以检测针1的轴心为中心的圆周上以120度的间隔两个两个地配置。3根圆筒体全都与分别支承它们的两个球体的表面抵接，由此来限定检测端13的静止位置(复位位置或稳定位置)。即，通过设置朝向这些球体5按压圆筒体3的弹簧16，由此，由圆筒体3与球体5之间的6个支承点10来限定检测针的检测端13在三维空间内的3个轴向上的位置以及绕所述3个轴的相位(角度)。在由于检测端13和计量对象物之间的接触而使得检测针1摆动时，任一个球体与圆筒体的抵接分离。当作用于检测针1的外力消失时，检测端13通常复位到上述静止位置。6个球体5由在位置检测器的壳体4设置的半球形或圆锥形的凹形的托座12来定位。在壳体4设置有朝向6个球体5的螺纹孔8，在所述螺纹孔中分别螺合有将末端形成为凸圆锥面11的螺钉9。通过将螺钉9以均匀的力旋入，螺钉9的末端将所对置的球体5按压并固定于各自的托座12。通过该结构，无需在球体5和托座12之间夹设粘接剂层等，就能够准确地设定球体5在托座12上的位置，从而能够实现位置检测器的计量精度的提高。对于检测针1与对象物的接触，当对象物是导电体时，能够通过将该对象物的表面与检测针之间的接触点作为触点(外部触点)的电路来进行检测。当对象物不是导电体时，能够通过将球体5与圆筒体3之间的支承点10作为触点(内部触点)的电路来进行检测。例如像图6示意性地示出的那样，具备内部触点的电路是将圆筒体3与球体5之间的6个支承点串联连接的电路17。能够通过电路17被切断来检测出检测针1从静止位置分离、即任一球体5与圆筒体3分离。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第WO2008/10492号小册子。专利文献2：国际公开第WO2009/11262号小册子。专利文献3：日本实公平6-31363号公报。专利文献4：日本特开2001-99637号公报。专利文献5：日本特开2006-201105号公报。非专利文献非专利文献1：《DLC的应用技术——进化的类金刚石碳的工业应用与未来技术》(新材料·新素材丛书)，大竹尚登(主编)，出版社：CMC出版，发行日：2008年1月，p.77以后。非专利文献2：《为了高性能化的DLC成膜技术》，池永胜(主编)、日刊工业新闻社，2007年9月28日，p.161以后。
技术实现思路
专利技术要解决的课题在对具有较深的凹处的对象物的加工精度进行计量时，需要具备较长的检测针1的位置检测器。例如，在对汽车的缓冲器和发动机罩用的模具的加工精度进行计量时，需要具备长度至少为150mm左右的检测针的位置检测器。在使用位置检测器的计量中，由于在计量时伴随有检测针的微小的摆动动作，因此，若检测针的长度增长，则检测针的相对于检测端的移动量的摆动量变小，计量精度降低。存在以下问题：如前所述借助检测针的长度为30～40mm左右的位置检测器，能够应对由加工中心加工出的一般的高精度模具那样的工件的计量，但借助检测针的长度为80～100mm以上的位置检测器，则无法应对那样的工件的计量。本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其课题在于获得一种位置检测器，在检测针的长度为80～100mm以上的位置检测器中，能够实现±0.1μm左右的计量精度。用于解决课题的手段本申请的专利技术人的研究结果是推测出了下述情况：当检测针的长度变长时计量精度降低这一情况的主要原因是，在检测端离开对象物后的检测针的复位位置产生了偏差。关于图4、图5所示的支承结构的检测针1，通过由三根圆筒体3与6个球体5形成的6个支承点10的抵接，限定了检测针1的在三维空间内的正交的3个轴向上的位置和绕该3个轴的相位(角度)。当这样保持在静止位置的检测针的末端与对象物接触时，与该对象物接触的接触点成为第7个支承点，用于限定检测针的姿势的支承点多出1个，因此，由圆筒体3和球体5形成的6个支承点中的至少一个脱离开，通过剩余的5个支承点和与对象物接触的1个接触点这6点来限定检测针1的姿势。此时，检测针1从其静止位置稍微摆动。当计量结束而使检测针1从对象物离开时，检测针1借助弹簧16的作用力复位到由原来的6个支承点10限定的姿势。如果朝向该静止位置的复位不彻底，则在检测针的静止位置残留有摆动后的角度误差，该误差将成为下一次计量时的计量误差。尽管残留的角度误差相同，检测针越长，检测针的末端的位置的误差就越大，从而计量误差增大。因此，在检测针较长的位置检测器中，产生了计量精度降低这样的现象。本申请的专利技术人由上述情况考虑到，通过减小圆筒体3和球体5之间在支承点10处的摩擦阻力，来进行借助于弹簧16的作用力实现的检测针1朝向静止位置的更加彻底的复位，并考虑到，由此即使在检测针较长的位置检测器中也能够实现±0.1左右的重复计量精度，进行了验证试验，从而完成了本专利技术。本专利技术的位置检测器的特征在于，对通过支承检测针1的球体与球体之间、球体与圆筒体之间、球体与平面之间的接触所形成的6个支承点10进行DLC(DiamondLikeCarbon，类金刚石碳)涂覆，并且，限制作用于支承点10的按压力，由此，具有80mm长度的检测针的末端处的重复计量精度实现了±0.1μm的精度。以往，虽然由专利文献4、5等提出了对检测针的末端进行DLC涂覆，但没有认识到对用于限定检测针的静止位置的支承点进行DLC涂覆及其必要性。为了实现上述的重复计量精度，期望对以6个支承点10相互按压的双方的部件表面进行DLC涂覆，并且，将弹簧16对各触点的按压力设定为10N(牛顿)以下，特别优选设定为3N以下。关于DLC涂覆，优选的是，对检测针的支承点10施加所需的硬度和耐磨损性，但在使耐剥离性和耐擦刮性良好这一点上，利用PVD法、优选利用溅射法、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.05 JP 2011-0838851.一种位置检测器，其具备：多个支承点，它们用于限定检测针的静止位置；以及弹簧，其对检测针的基部朝向该支承点施力，来使检测针复位到所述静止位置，所述位置检测器的特征在于，在形成所述支承点的部件的表面形成有类金刚石碳薄膜。2.根据权利要求1所述的位置检测器，其特征在于，检测针中作为检测端的末端与距该末端最近的支承点之间的距离为80mm至250mm。3.根据权利要求1所述的位置检测器，其特征在于，形成支承点的部件彼此之间的动摩擦系数为0.1以下。4.根据权利要求1所述的位置检测器，其特征在于，类金刚石碳薄膜是分散有导电性金属原子的类金刚石碳薄膜。5.根据权利要求4所述的位置检测器，其特征在于，导电性金属原子为锂原子。6.一种位置检测器，其具备：多个支承点，它们用于限定检测针的静止位置；以及弹簧，其对检测针的基部朝向该支承点施力，来使检测针复位到所述静止位置，所述位置检测器的特征在于，在所述支承点处相互按压的双方的部件的表面形成有类金刚石碳薄膜，并且将所述弹簧的作用力对该支承点的按压力设定为10N以下。7.根据权利要求6所述的位置检测器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：福久宣夫，
申请(专利权)人：日新产业株式会社，
类型：
国别省市：