JP2010025875A - リニアゲージ - Google Patents

Abstract

【課題】可動部の回転運動を、より簡易に製作可能な構造で抑止する。
【解決手段】可動部を、測定子１を先端に固定したシャフト２、変位検出用のスリット板４、リニアガイド５、二つのローラユニット６と、これらを固定したホルダ３とより構成する。そして、測定子１及びシャフト２の測定子１側の一部がフレーム１１の外部に突出し、かつ、リニアガイド５のリニアボールベアリング５１に、フレーム１１に固定した第１ガイドポール１２が挿入され、各ローラユニット６の二つのローラ６１の間に、フレーム１１に固定した第２ガイドポール１３が挿入された形態で、可動部をフレーム１１に収容する。また、可動部のホルダ３は、バネ１５によって、測定子１側に付勢する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被計測物の直動方向の変位を測定するリニアゲージにおいて、被計測物の変位に従って直動させる可動部を支持する構造に関するものである。

リニアゲージにおいて、被計測物の変位に従って直動させる可動部を支持する構造としては、測定子が先端に設けられたスピンドルを摺動可能に支持する構造（たとえば、特許文献１）や、測定子が先端に設けられたスピンドルをリニアボールベアリングを用いて支持する構造（たとえば、特許文献２）が知られている。また、リニアゲージにおける変位検出の技術としては、被計測物の変位に従って直動する可動部に固定したスリット板に照射した光の反射光や透過光より、可動部の変位の検出を行う技術が知られている（たとえば、特許文献３）。
特開2003-28602号公報 特開平8-278121号公報 特開2000-193491号公報

被計測物の変位に従って直動させる可動部をリニアボールベアリングを用いて支持する構造は、可動部を摺動可能に支持する構造に比べ、低摩擦性に優れるため、測定精度を向上する上で好ましい。
しかし、リニアボールベアリングは、可動部に対して、直動運動の他に、直動方向を軸とする回転運動も許容するために、前記特許文献３のように可動部に固定したスリット板を用いて変位の検出を行う場合に、単一のリニアボールベアリングのみを用いて可動部を支持するようにすると、スリット板を可動部と共に回転させてしまうことになり、正常に変位の検出を行うことができなくなる。

一方で、平行配置した複数の軸と各軸に沿った可動部の直動運動をガイドするリニアボールベアリングを用いて可動部を支持するようにすれば、可動部の回転運動を抑止することができるが、このようにすると複数のリニアボールベアリングや複数の軸を厳密に平行に配置しないと、可動部の直動運動も抑止してしまうことになるため、リニアゲージの製作作業が困難となる。

そこで、本発明は、可動部の回転運動を抑止しつつ、より簡易に製作することができる、可動部の低摩擦性に優れたリニアゲージを提供することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、被計測物の一軸方向の変位を計測するリニアゲージを、フレームと、前記フレームに固定された、前記一軸方向に延びる第１のガイドポールと、前記フレームに固定された、前記一軸方向に延びる第２のガイドポールと、可動部と、移動検出部とを含めて構成すると共に、前記可動部を、前記被計測物に当接される測定子と、前記測定子が先端に設けられたシャフトと、前記シャフトに固定されたホルダと、前記ホルダに固定され、内挿された前記第１のガイドポールによって、前記一軸方向の移動が案内されるリニアボールベアリングと、前記ホルダに固定されたゲージと、前記第２のガイドポールと当接して、前記リニアボールベアリングの軸を回転軸とする前記可動部の回動を抑止しつつ、前記可動部の前記一軸方向の移動に伴って前記第２のガイドポール上を転動する、前記ホルダに回転可能に固定されたローラとより構成したものである。ただし、前記移動検出部は、前記ゲージの前記一軸方向の移動を非接触で検出するものである。

このようなリニアゲージによれば、第１のガイドポールとリニアボールベアリングを用いて、可動部のシャフト軸方向への直動を低摩擦性をもって精度よくガイドしつつ、可動部のリニアボールベアリングの軸回りの回転を、第２のガイドポールとローラによって抑止することができる。ここで、第２のガイドポールと各ローラは、可動部のリニアボールベアリングの軸回りの回転抑止のために設けられているので、その取付方向／角度の精度については必ずしも厳密性は必要ない。また、各ローラは、前記第２のガイドポール上を転動するので、可動部のシャフト軸方向への直動に対する摩擦抵抗を大きく増加させることもない。

よって、可動部の回転運動を抑止しつつ、より簡易に製作することができる、可動部の低摩擦性に優れたリニアゲージを提供することができる。
ここで、このようなリニアゲージには、前記ローラを、複数、前記第２のガイドポールを間に挟んだ形態で配置すると共に、前記各ローラの回転軸の、前記第２のガイドポールとの遠近方向の間隔を調整する調整機構を設けるようにしてもよい。
このようにすることにより、ローラの第２ガイドポールに対する位置を、可動部の移動に伴ってローラがスムーズに抵抗なく回転するように簡易に調整できるようになる。

以上のように、本発明によれば、可動部の回転運動を抑止しつつ、より簡易に製作することができる、可動部の低摩擦性に優れたリニアゲージを提供することができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。
図１ａに本実施形態に係るリニアゲージの可動部の分解図を、図１ｂにリニアゲージの可動部の組立図を示す。
図示するように、可動部は、測定子１、シャフト２、ホルダ３、スリット板４、リニアガイド５、二つのローラユニット６とより構成される。
ここで、リニアガイド５は、同軸状に配置された二つのリニアボールベアリング５１を内蔵している。また、各ローラユニット６は、ユニット本体６２に、離間配置された形態で軸支された二つのローラ６１を備えており、二つのローラ６１の回転軸は平行に配置されている。ここで、リニアボールベアリング５１としては、リニアブッシュ、ストロークブッシュなどを用いることができる。

そして、測定子１は、シャフト２の一端に固定され、シャフト２の他端はホルダ３の一端に固定される。また、スリット板４は、ホルダ３に設けられた開口を覆うようにホルダ３の上面に固定される。そして、リニアガイド５は、リニアボールベアリング５１の軸方向がシャフト２の軸方向と一致するようにホルダ３の一方の側部に固定され、ホルダ３の他方の側部には、二つのローラユニット６が、シャフト２の軸方向に間隔をおいて平行に、各ローラ６１の回転軸の方向が、シャフト２の軸方向と垂直な同じ方向となるように固定される。

次に、このような可動部を用いて構成されるリニアゲージの構成を模式的に図２に示す。
図示するように、リニアゲージは、フレーム１１に架設された第１ガイドポール１２と第２ガイドポール１３とを有し、第１ガイドポール１２と第２ガイドポール１３とは平行に配置されている。
そして、測定子１及び測定子１が固定されたシャフト２の測定子１側の一部が、防塵環１４を貫通してフレーム１１の外部に突出し、かつ、リニアガイド５のリニアボールベアリング５１に第１ガイドポール１２が挿入され、各ローラユニット６の二つのローラ６１の間に第２ガイドポール１３が挿入された形態となるように、可動部はフレーム１１に収容される。

また、リニアゲージは、上記のようにフレーム１１に収容された可動部のホルダ３に一端が、他端がフレーム１１に固定されたバネ１５を有し、このバネ１５によって、可動部は測定子１側に付勢されている。
ここで、リニアガイド５のリニアボールベアリング５１は第１ガイドポール１２を軸受けし、ホルダ３の第１ガイドポール１２の軸方向に沿った直動を案内する。また、各ローラユニット６の二つのローラ６１は、間に第２ガイドポール１３を挟んだ状態で、ホルダ３の第２ガイドポール１３の軸方向に沿った直動に伴い、第２ガイドポール１３上を回動する。

したがって、可動部は、第１ガイドポール１２の軸方向の直動のみが許容されることになり、可動部の測定子１を測定対象物に当接させると、図２ｂに示すように、バネ１５によって付勢されている可動部は、測定対象物の測定子１との当接箇所の第１ガイドポール１２の軸方向の変位に倣って測定子１が第１ガイドポール１２の軸方向に変位するように直動する。また、可動部のリニアガイド５の第１ガイドポール１２の軸回りの回転は、各ローラ６１と第２ガイドポール１３との当接によって抑止される。

ここで、スリット板４には複数のスリットが設けられており、当該スリットで、スリット板４を透過する光を、スリット板４の変位に応じてエンコードすることによりゲージの役割を果たす。そして、このような可動部の直動による変位量は、フレーム１１に固定された投光部１６より出射され、スリット板４によってスリット板４透過時にエンコードされた光を、フレーム１１に固定された受光部１７によって検出しデコードすることにより測定されることになる。
ここで、図３に、前述した可動部のローラユニット６の構造を示す。
図３ａに示すようにローラユニット６は、上述のようにホルダ３に固定されるユニット本体６２に、二つのローラ６１を、偏心ボルト６３と、固定ネジ６４を用いて固定した構造を有している。
ここで、ローラ６１は、図３ｂに示すように、ベアリング６１１を備えている。また、偏心ボルト６３は、図３ｃに示すように、軸方向の中央部が偏心した形状を有している。
そして、図３ｄに示すように、偏心ボルト６３の偏心している中央部に、ローラ６１のベアリング６１１の内輪が嵌装され、偏心ボルト６３の偏心していない先端が、ユニット本体６２に設けられたボルト孔６２１に挿入され、ボルト孔６２１に挿入された偏心ボルト６３が、固定ネジ６４によってユニット本体６２に固定される。

ここで、このように、ローラ６１は、偏心ボルト６３によってユニット本体６２に固定されるので、偏心ボルト６３を、図３ｅ１からｅ２のように回転させると、図３ｆ１からｆ２に示すように、偏心ボルト６３の偏心している中央部の中心軸が移動し、これに伴ってローラ６１の回転軸も移動する。

よって、二つのローラ６１間の間隔は、これらローラ６１を嵌装した偏心ボルト６３の回転によって適宜調整することができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上のように、本実施形態によれば、第１ガイドポール１２とリニアボールベアリング５１を用いて、可動部のシャフト軸方向への直動を低摩擦性をもって精度よくガイドしつつ、可動部の第１ガイドポール１２の軸回りの回転を、第２ガイドポール１３とローラ６１によって抑止することができる。ここで、第２ガイドポール１３と各ローラ６１は、可動部の第１ガイドポール１２の軸回りの回転抑止のために設けられているので、その取付方向／角度の精度については必ずしも厳密性は必要ない。また、各ローラは、前記第２ガイドポール１３上を転動するので、可動部のシャフト２の軸方向への直動に対する摩擦抵抗を大きく増加させることもない。また、ローラ６１の第２ガイドポール１３に対する位置は、上述のように偏心ボルト６３を回転させるだけの簡易な操作で、可動部の移動に伴ってローラ６１がスムーズに抵抗なく回転するように調整できる。

よって、本実施形態によれば可動部の回転運動を抑止しつつ、より簡易に製作することができる、可動部の低摩擦性に優れたリニアゲージを実現できる。

本発明の実施形態に係るリニアゲージの可動部の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るリニアゲージの構成を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るリニアゲージの可動部のローラユニットのローラの取付構造を示す図である。

符号の説明

１…測定子、２…シャフト、３…ホルダ、４…スリット板、５…リニアガイド、６…ローラユニット、１１…フレーム、１２…第１ガイドポール、１３…第２ガイドポール、１４…防塵環、１５…バネ、１６…投光部、１７…受光部、５１…リニアボールベアリング、６１…ローラ、６２…ユニット本体、６３…偏心ボルト、６４…固定ネジ、６１１…ベアリング、６２１…ボルト孔。

Claims (2)

1. 被計測物の一軸方向の変位を計測するリニアゲージであって、
   フレームと、
   前記フレームに固定された、前記一軸方向に延びる第１のガイドポールと、
   前記フレームに固定された、前記一軸方向に延びる第２のガイドポールと、
   可動部と、
   移動検出部とを有し、
   前記可動部は、
   前記被計測物に当接される測定子と、
   前記測定子が先端に設けられたシャフトと、
   前記シャフトに固定されたホルダと、
   前記ホルダに固定され、内挿された前記第１のガイドポールによって、前記一軸方向の移動が案内されるリニアボールベアリングと、
   前記ホルダに固定されたゲージと、
   前記第２のガイドポールと当接して、前記リニアボールベアリングの軸を回転軸とする前記可動部の回動を抑止しつつ、前記可動部の前記一軸方向の移動に伴って前記第２のガイドポール上を転動する、前記ホルダに回転可能に固定されたローラとを備え、
   前記移動検出部は、前記ゲージの前記一軸方向の移動を非接触で検出することを特徴とするリニアゲージ。
   
2. 請求項１記載のリニアゲージであって、
   前記第２のガイドポールを間に挟んだ形態で配置された複数の前記ローラと、
   前記各ローラの回転軸の、前記第２のガイドポールとの遠近方向の間隔を調整する調整機構とを備えたことを特徴とするリニアゲージ。