JP2018173300A - 測長器、および測長システム - Google Patents

Abstract

【課題】スピンドルの摺動抵抗を低くしつつ、スピンドルと筐体との間のシール性能を維持する。【解決手段】測長器１は、測定対象物に先端が当接するスピンドル１３と、先端側の開口５７０からスピンドル１３を移動可能に突出させる筐体部５０と、筐体部５０の内面とスピンドル１３の外面とに当接する軸面シール材６５と、を備える。そして、筐体部５０は、軸面シール材６５を弾性的に保持し、軸面シール材６５は、筐体部５０の内部空間への開口５７０を介したエアの出入りを制限するとともに、スピンドル１３の摺動を許容する。【選択図】図３

Description

本発明は、測長器、および測長システムに関する。

軸線方向に移動可能なスピンドルを測定対象物に当接させ、スピンドルの基準位置からの変位を検出する測長器が知られている。
例えば特許文献１には、スプライン溝と、先端に設けられた接触子とを有する軸体と、軸体に設けられたスケールと、開口端部と、ボールスプライン軸受構造とを有し、ボールスプライン軸受構造により、軸体が開口端部の開口を介してスライドするように軸体を支持する本体と、本体内に配置され、スケールを読み取るセンサと、リング部と、リング部の内周側に設けられ前記スプライン溝に接触する凸部とを有し、本体の開口端部に設けられたパッキン材とを具備し、パッキン材の凸部は、軸方向に垂直な面に対して、軸体の接触子側へ向けて傾くようにリング部から突出して設けられているリニアゲージが開示されている。

特許第５５４４１２９号

測長器では、筐体に対してスピンドルを移動可能に構成し、測定対象物にスピンドルの先端を当接させる。そして、測長器では、先端側の開口からスピンドルを移動可能に突出させる筐体における開口とスピンドルとの間がシールされる。
ここで、例えば、スピンドルが偏芯することで、スピンドルの軸芯が筐体の内面の軸芯に対してずれる可能性があった。このような場合、開口におけるシール材の実際のシール性能が予め設計したシール性能を満たさないおそれがある。そこで、例えば、筐体の開口とスピンドルとの間におけるシール材の締付量を予め大きく設定することが考えられる。しかしながら、シール材の締付量を高めると、スピンドルの摺動抵抗が高くなり、測定精度の低下につながってしまう。この例からも、測長器においては、スピンドルに対する摺動抵抗が低い状態で、スピンドルと筐体との間のシール性能が維持されることが好ましい。

本発明は、スピンドルの摺動抵抗を低くしつつ、スピンドルと筐体との間のシール性能を維持することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、測定対象物に先端が当接するスピンドルと、先端側の開口から前記スピンドルを移動可能に突出させる筐体と、前記筐体の内面と前記スピンドルの外面とに当接するシール材と、を備え、前記筐体は、前記シール材を弾性的に保持し、前記シール材は、前記筐体の内部空間への前記開口を介したエアの出入りを制限するとともに、前記スピンドルの摺動を許容することを特徴とする測長器である。
請求項２に記載の発明は、前記筐体は、前記シール材に当接するシール保持部材と、当該シール保持部材が当該シール材と当接する箇所よりも後端側にて当該筐体の構成部材と当該シール保持部材との間に設けられる弾性部材と、を含むことを特徴とする請求項１記載の測長器である。
請求項３に記載の発明は、前記スピンドルが前記筐体に最も収納された際に前記開口を塞ぐ端面封止材を更に備え、前記シール材と前記端面封止材とにより前記筐体の前記内部空間への前記開口を介したエアの出入りを調整することを特徴とする請求項１記載の測長器である。
請求項４に記載の発明は、測定対象物に先端が当接するスピンドルと、先端側に設けられた開口から前記スピンドルを移動可能に突出させる筐体と、前記筐体の前記先端側にて前記スピンドルを摺動させる軸面シール材と、間隙に挿入され、前記軸面シール材とは異なる他のシール材とを備え、前記軸面シール材の自然状態の径に対する変形率は、前記他のシール材の自然状態の径に対する変形率よりも小さいことを特徴とする測長器である。
請求項５に記載の発明は、前記筐体は、前記軸面シール材を保持するシール保持部材を備え、前記他のシール材は、前記シール保持部材を保持するシール材であることを特徴とする請求項４記載の測長器である。
請求項６に記載の発明は、前記他のシール材の自然状態の径に対する変形率は割合Ｃ１であり、前記軸面シール材の自然状態の径に対する変形率は割合Ｃ２であり、Ｃ１＞Ｃ２であることを特徴とする請求項４記載の測長器である。
請求項７に記載の発明は、前記軸面シール材はＯリングであり、前記割合Ｃ２は、Ｏリングの自然状態の径に対して０〜１０％であることを特徴とする請求項６記載の測長器である。
請求項８に記載の発明は、開口を有する筐体と、測定対象物に先端が当接するとともに、前記筐体の前記開口から突出し、当該筐体に対して軸方向に移動するスピンドルと、前記スピンドルに保持され、当該スピンドルの前記筐体への退避動作に伴い当該筐体の前記開口に対して弾性的に当接することで、当該開口を塞ぐ端面封止材と、を有することを特徴とする測長器である。
請求項９に記載の発明は、前記端面封止材は、前記スピンドルの先端側の外面に嵌め込まれたリング状部材であり、当該スピンドルが前記筐体に最も収納された際に前記開口を塞ぎ、当該スピンドルが当該筐体から進出している際には当該開口を塞がないことを特徴とする請求項８記載の測長器である。
請求項１０に記載の発明は、開口を有する筐体と、測定対象物に先端が当接するとともに、前記筐体の前記開口から突出し、当該筐体に対して軸方向に移動するスピンドルと、前記筐体の内側にて前記スピンドルに保持され、当該スピンドルが当該筐体から最も進出した際に、前記開口を介したエアの出入りを制限する制限部材と、を備えることを特徴とする測長器である。
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０記載の測長器と、前記測長器の内部空間にエアを供給するエア供給器と、を有することを特徴とする測長システムである。
請求項１２に記載の発明は、前記測長器は、前記スピンドルの後端側に設けられたスケールと、当該スケールを読み取るセンサと、を前記筐体の内部に備え、前記センサから出力された情報を取得し測定値として表示出力するコントローラを更に備えたことを特徴とする請求項１１記載の測長システムである。

本発明によれば、スピンドルの摺動抵抗を低くしつつ、シール材のシール性能を維持することができる。

本実施の形態が適用される測長システムの一例を示した図である。 本実施の形態が適用される測長器の全体断面図である。 本実施の形態が適用される移動部の部分拡大図である。 本実施の形態が適用される測長器の動作の説明図である。 変形例の測長器の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[測長システム１００の説明]
図１は、本実施の形態が適用される測長システム１００の一例を示した図である。
測長システム１００は、後述する移動部１０の変位に基づいて測定対象物の長さを検出するための測長器１と、測長器１に接続され、各種の演算を行なうとともに、寸法の計測や、加工時のワークの仕上がりなどの合否の判定を行い、結果の表示出力を行なうコントローラとしての表示器２と、測長器１と表示器２とを接続するケーブル３と、を有している。さらに、測長システム１００は、後述の移動部１０を測定対象物に向けて押し付けるためのエアを測長器１に供給するエア供給器４と、測長器１とエア供給器４とをエアの流通を可能に接続するエアチューブ５と、を有している。

測長器１は、筐体部５０に対して軸線方向に移動可能な移動部１０の測定子１４を、測定対象物に当接させる。そして、測長器１は、移動部１０の基準位置からの変位を光学的に検出する。

表示器２では、使用者が、測長器１を用いた測定に際して用いられる初期パラメータの設定や、各種パラメータの登録などを行なうことができる。また、表示器２では、設定条件などをＳＥＴ ＮＯ．（セット番号）によって登録することで、ＳＥＴ ＮＯ．の指定によって測定条件の呼出しが簡易に行える。これによって、段取り替えを容易としている。また、表示器２の測定画面では、マスター合わせのためのリセット操作などもできる。表示器２による表示としては、例えば、絶対値表示として、例えば測長器１の移動部１０が最も出ている状態をほぼゼロとして、機械的に固有な測定値を表示する状態を設定できる。また、表示器２は、測定値が設定した合否判定／ランク判定の範囲内かどうかを判定し、表示や出力を行なう合否判定機能を備えている。

なお、表示器２は、複数台の測長器１を連結するように構成することもでき、多点の演算を行なうことができる。また、表示器２は、外部入出力用の各種インタフェースを設け、用途に合わせて使用することも可能である。
また、表示器２の構成としては、測長器１の内部に同様の機能を持たせることもできる。また、ケーブル３を用いずに、各種無線通信機能を用いて表示器２と通信することも可能である。

ケーブル３には、コネクタが設けられており、測長器１の後端側に設けられたコネクタに対して、オス／メスの関係で脱着可能となっている。

エア供給器４は、図示されない制御部によって制御される。そして、エア供給器４は、エアチューブ５を介し、測長器１に対してエアの供給を行うことで、筐体部５０から移動部１０を進出させる。また、エア供給器４は、電磁弁を制御して測長器１内に供給されたエアの大気開放を行うことで、筐体部５０に移動部１０を引き込ませる。
また、本実施の形態では、エア供給器４によるエアの供給条件に応じて、測長器１は、測定対象物に対する測定子１４の押圧力や測定子１４の移動速度を変更することができる。

エアチューブ５は、一端部がエア供給器４のエア出入口に接続し、他端部が測長器１の後端側に設けられた接続部に接続する。そして、エアチューブ５は、エア供給器４と測長器１との間のエアの経路を形成する。なお、エアチューブ５は、測長器１にエアを供給する供給路５ａと、測長器１に供給したエアを大気開放する開放路５ｂとをそれぞれ備えている。

［測長器１の説明］
次に、本実施の形態の特徴的な構成である測長器１について、図２〜図３を用いて説明する。
図２は、本実施の形態が適用される測長器１の全体断面図である。
図３は、本実施の形態が適用される移動部１０の部分拡大図である。

図２に示すように、本実施の形態の測長器１は、筐体部５０に対して移動可能に設けられる移動部１０と、移動部１０の変位量を測定する測定部３０と、移動部１０の後端側を収納する筐体部５０と、を備える。また、測長器１は、移動部１０を摺動可能に支持する第１軸受６１および第２軸受６２と、筐体部５０に移動部１０を引き込む方向に付勢する圧縮コイルばね６３と、を備える。さらに、測長器１は、移動部１０の軸芯を筐体部５０の軸芯に倣わせる倣い用シール材６４（弾性部材の一例）と、移動部１０と筐体部５０との間をシールする軸面シール材６５（シール材の一例）と、を備える。

〔移動部１０の説明〕
移動部１０は、第１軸受６１および第２軸受６２に対して軸線方向に摺動する摺動軸１１と、目盛が設けられて摺動軸１１と一体的に移動するガラススケール１２（スケールの一例）と、先端側に測定子１４が設けられ摺動軸１１とともに移動するスピンドル１３と、摺動軸１１およびスピンドル１３の軸線方向における移動範囲を定めるストッパ材１５（制限部材の一例）と、移動部１０が最も収納された際に筐体部５０の端面をシールする端面シール材１６（端面封止材の一例）と、を有する。

摺動軸１１は、軸線方向に長く延びる棒状の部材である。そして、摺動軸１１は、軸線方向に沿って、筐体部５０の後述するベース５１に対して相対的に移動可能に設けられる。
また、摺動軸１１は、後述する発光素子３１からガラススケール１２に進行する光を通す開口部１１１と、ガラススケール１２を保持するスケールホルダ部１１２と、を有する。
開口部１１１の内側には、後述する発光素子３１の先端側が入り込む。また、開口部１１１は、軸線方向に長く延びる長穴等によって形成され、発光素子３１が入り込んだ状態にて摺動軸１１の軸線方向の移動を可能にする。

ガラススケール１２は、光を透過可能であって、予め定められた格子目盛が描かれている。そして、ガラススケール１２は、摺動軸１１に保持されるとともに、後述する発光素子３１および受光素子３２とに挟まれる位置に設けられる。そして、ガラススケール１２は、発光素子３１から光が照射される。さらに、ガラススケール１２の目盛は、受光素子３２によって読取りが行われる。

スピンドル１３は、軸線方向に沿って長く延びる略円柱状の部材である。そして、スピンドル１３は、後端側にて摺動軸１１の先端側に固定される。すなわち、スピンドル１３は、所謂片持ちの状態で設けられる。また、スピンドル１３の測定子１４は、略球状に形成される部分を有する。そして、測定子１４は、スピンドル１３において、測定対象物との当接箇所を形成する。

ストッパ材１５は、弾性を有し、リング状（環状）に形成される部材である。ストッパ材１５には、例えばゴムなどの樹脂を材料とするＯリングを用いることができる。そして、ストッパ材１５は、スピンドル１３の軸線方向における中央部の外面に形成された第１環状凹部１３１に嵌め込まれ、スピンドル１３に保持される。また、ストッパ材１５は、筐体部５０の内側にて、スピンドル１３とともに軸線方向に移動可能に設けられる。

さらに、ストッパ材１５は、スピンドル１３が後端側に向けて移動した際に、後述するステム５３の内側突出部５３２に当接し（後述の図４参照）、スピンドル１３が筐体部５０に対して最も縮んだ状態の停止位置を定める。また、ストッパ材１５は、スピンドル１３が最も縮んだ状態にて、スピンドル１３と筐体部５０（ステム５３の内側突出部５３２）との間を塞ぐ。
さらに、ストッパ材１５は、スピンドル１３が先端側に向けて移動した際に、後述するキャップ５５に当接し、スピンドル１３が筐体部５０に対して最も伸びた状態の停止位置を定める。また、ストッパ材１５は、スピンドル１３が最も伸びた状態にて、スピンドル１３と筐体部５０（キャップ５５）との間を塞ぐ。
なお、本実施の形態において、スピンドル１３が筐体部５０に対して最も縮んだ状態およびスピンドル１３が筐体部５０に対して最も伸びた状態以外の状態では、ストッパ材１５は、半径方向の外側に対向する筐体部５０（ステム５３およびキャップ５５）には接触しないようになっている。

図３に示すように、端面シール材１６は、弾性を有し、リング状（環状）に形成される部材である。端面シール材１６には、例えばゴムなどの樹脂を材料とするＯリングを用いることができる。そして、端面シール材１６は、スピンドル１３の先端側の外面に形成された第２環状凹部１３２に入り込んで、スピンドル１３に保持される。また、端面シール材１６は、筐体部５０の外側にて、スピンドル１３とともに軸線方向に移動可能に設けられる。
また、本実施の形態では、端面シール材１６の全体の外径は、筐体部５０（後述のシールキャップ５７）の外径よりも小さくなっている。

端面シール材１６は、スピンドル１３の移動に伴い、スピンドル１３とともに軸線方向に移動する。そして、端面シール材１６は、スピンドル１３に保持され、スピンドル１３の筐体部５０への退避動作に伴い筐体部５０の開口５７０に対して弾性的に当接することで、開口５７０を塞ぐ。本実施の形態では、端面シール材１６は、スピンドル１３が筐体部５０に最も収納された際に開口５７０に対して弾性的に当接して開口５７０を塞ぐ。一方、端面シール材１６は、スピンドル１３が筐体部５０から進出している際（最も収容される位置よりも突出した状態）では開口５７０を塞がない。
なお、本実施の形態において、「塞ぐ」とは、エアの流れを必ずしも完全に止めることを意味するものではない。

また、端面シール材１６は、スピンドル１３の外面に嵌め込まれ、移動部１０が最も収納された際に筐体部５０の端面をシールできれば良く、その際の位置の固定方法は第２環状凹部１３２に限定されない。例えば、端面シール材１６は、第２環状凹部１３２ではないスピンドル１３の外面にて端面シール材１６自体の拘束力による固定や、接着剤による固定や、スピンドル１３に取り付けられた別部材による間接的な固定でも良い。

〔測定部３０の説明〕
図２に示すように、測定部３０は、光を照射する発光素子３１と、発光素子３１が照射した光を受光する受光素子３２と、を有する。測定部３０は、筐体部５０に保持されており、筐体部５０に対して相対的な位置の変化はしない。
発光素子３１には、ＬＥＤなどを用いることができる。そして、発光素子３１は、ガラススケール１２に向けて予め定められた波長の光を照射する。
受光素子３２は、ガラススケール１２を間に挟んで、発光素子３１に対向して設けられる。受光素子３２は、フォトダイオードやイメージセンサなどのセンサＩＣを有し、ガラススケール１２を透過した透過光を読み取る。そして、受光素子３２は、ガラススケール１２を透過した光の光量変化に基づいて得られる、ガラススケール１２の目盛の情報を検出する。

〔筐体部５０の説明〕
図２に示すように、筐体部５０は、各種部品が取り付けられるベース５１と、スピンドル１３の後端側を収納するステム５３と、倣い用シール材６４を介してシールキャップ５７を緩く保持するキャップ５５と、軸面シール材６５を保持するシールキャップ５７（シール保持部材の一例）と、各種部品を覆う外装体５９と、を有する。

ベース５１には、第１軸受６１、第２軸受６２、発光素子３１の基板、外装体５９など、移動部１０が移動する際に相対的に移動しない部品が取り付けられる。また、ベース５１は、略円筒状に形成され、内側にエア供給器４から供給されるエアが溜まる内部空間５１ｓを形成する。そして、本実施の形態では、ベース５１の内部空間５１ｓには、摺動軸１１の後端部（後端面）が臨む。

（ステム５３）
ステム５３は、ベース５１に固定される。また、ステム５３は、中空状になっており、略円筒状に形成される。そして、ステム５３は、半径方向の外側に向けて突出する外側突出部５３１と、半径方向の内側に向けて突出する内側突出部５３２と、先端側に設けられるキャップ保持部５３３とを有する。

外側突出部５３１は、本実施の形態では、ベース５１の先端側の端部面に接触する。そして、外側突出部５３１は、ベース５１に対するステム５３の倒れを抑制する。
内側突出部５３２は、後端側において、圧縮コイルばね６３を受ける。さらに、内側突出部５３２は、先端側において、後端側に向けて移動してきたストッパ材１５を受ける。
キャップ保持部５３３は、キャップ５５との接続箇所を形成する。本実施の形態では、キャップ保持部５３３は、ねじ留め箇所を形成する。そして、キャップ保持部５３３は、キャップ５５を保持する。

（キャップ５５）
図３に示すように、キャップ５５は、略円筒状に形成された部材である。そして、キャップ５５は、スピンドル１３が貫通する空間を形成する内周面５５１と、倣い用シール材６４を保持する倣い用シール保持部５５２と、シールキャップ５７との接続箇所を形成する接続部５５３とを有する。

内周面５５１の内径は、スピンドル１３の外径よりも大きく形成される。すなわち、キャップ５５は、スピンドル１３に対して予め定められた間隔を有して対向し、スピンドル１３には接触しない。なお、この予め定められた間隔は、スピンドル１３の組付け精度に基づき、スピンドル１３が偏芯した場合でも、スピンドル１３とキャップ５５とが接触しないように定められている。

倣い用シール保持部５５２は、半径方向外側を向いて開口する環状の凹部を有する。そして、倣い用シール保持部５５２は、倣い用シール材６４が嵌まり込む。また、倣い用シール保持部５５２は、倣い用シール材６４を保持するとともに、倣い用シール材６４を介してシールキャップ５７を保持する。

接続部５５３は、シールキャップ５７との接続箇所を形成する。本実施の形態では、接続部５５３は、キャップ５５とシールキャップ５７とをねじ接続させる。すなわち、接続部５５３には、雄ねじが形成される。

（シールキャップ５７）
シールキャップ５７は、略円筒状に形成され、先端側に開口５７０を有する部材である。また、シールキャップ５７は、軸面シール材６５を保持する軸面シール保持部５７１と、倣い用シール材６４の半径方向外側に対向する倣い用シール対向部５７２と、キャップ５５との接続箇所を形成するキャップ接続部５７３と、を有する。

軸面シール保持部５７１は、半径方向内側を向いて開口する環状の凹部を有する。そして、軸面シール保持部５７１には、軸面シール材６５が挿入される。
また、本実施の形態では、スピンドル１３の外面と軸面シール保持部５７１の内面との間隔Ｈ２は、軸面シール材６５の自然状態の断面の径Ｄ２に対し、９０％以上であって１００％以下となるように設定している。

倣い用シール対向部５７２は、半径方向内側を向いて開口する環状の凹部を有する。また、倣い用シール対向部５７２は、倣い用シール保持部５５２に対向し、倣い用シール材６４が挿入される領域（以下、倣い用シール材挿入部５５ｓ）を形成する。そして、倣い用シール材挿入部５５ｓには、倣い用シール材６４が挿入される。これによって、シールキャップ５７は、弾性部材である倣い用シール材６４を介してキャップ５５に保持された状態になる。

さらに、倣い用シール保持部５５２の外面と倣い用シール対向部５７２の内面との間隔Ｈ１（倣い用シール材挿入部５５ｓの半径方向の幅）は、倣い用シール材６４の自然状態の断面の径Ｄ１に対し、９０％未満となるように設定している。

キャップ接続部５７３は、キャップ５５とねじ接続をする箇所を形成する。すなわち、キャップ接続部５７３は、雌ねじが形成される。
そして、本実施の形態では、キャップ接続部５７３は、接続部５５３に対して密着するのではなく、接続部５５３に予め定められた隙間５７ｇを有して接続する。さらに、シールキャップ５７とキャップ５５とは、倣い用シール材挿入部５５ｓに設けられる倣い用シール材６４を介して接続している。そして、シールキャップ５７とキャップ５５とは、緩く嵌め合った状態で接続する。これによって、シールキャップ５７は、倣い用シール材６４を基点にして、キャップ５５に対して傾くように変位することが可能になっている。

なお、シールキャップ５７とキャップ５５とは、緩く嵌め合った状態で接続されていれば良く、本実施の形態のねじ接続に限定されるものではない。例えば、シールキャップ５７とキャップ５５とは、互いに外れないように軸線方向に掛かり合い、シールキャップ５７の変位（傾き）が許容されていれば良い。さらに、シールキャップ５７とキャップ５５とは、倣い用シール材６４のみで掛かり合うように構成されていても構わない。

図２に示すように、外装体５９は、略円筒状に形成され、少なくともベース５１を覆うように設けられる。また、本実施の形態において、外装体５９は、筐体部５０内にエア供給器４（図１参照）から供給されたエアを満たすための最も外側の境界となる。

続いて、移動部１０と筐体部５０との間に設けられる部材について詳細に説明する。
〔第１軸受および第２軸受〕
第１軸受６１および第２軸受６２は、ベース５１に保持される。そして、第１軸受６１は、摺動軸１１の後端側を摺動可能に支持する。また、第２軸受６２は、摺動軸１１の先端側を摺動可能に支持する。

〔圧縮コイルばね〕
圧縮コイルばね６３は、先端側がステム５３の内側突出部５３２に接触し、後端側が摺動軸１１に接触する。そして、圧縮コイルばね６３は、移動部１０を後端側に向けて付勢する。すなわち、圧縮コイルばね６３は、移動部１０を筐体部５０に引き込むように作用する。

〔倣い用シール材〕
倣い用シール材６４は、弾性を有し、リング状（環状）に形成される部材である。倣い用シール材６４には、例えばゴムなどの樹脂を材料とするＯリングを用いることができる。そして、図３に示すように、倣い用シール材６４は、半径方向内側にてキャップ５５に接触し、半径方向外側にてシールキャップ５７に接触する。より具体的には、倣い用シール材６４は、シールキャップ５７が軸面シール材６５と当接する箇所よりも後端側にて筐体の構成部材であるキャップ５５とシールキャップ５７との間に設けられる。

また、倣い用シール材挿入部５５ｓに挿入された状態における、倣い用シール材６４の自然状態の断面の径Ｄ１に対する変形率の割合Ｃ１は、１０％よりも大きく設定されている。

そして、倣い用シール材６４は、シールキャップ５７を弾性的に保持する。これによって、本実施の形態の測長器１においては、シールキャップ５７（筐体部５０）が、軸面シール材６５を弾性的に保持する状態を形成する。

〔軸面シール材〕
軸面シール材６５は、弾性を有し、環状に形成される部材である。軸面シール材６５には、例えばゴムなどの樹脂を材料とするＯリングを用いることができる。軸面シール材６５は、半径方向内側にてスピンドル１３に接触し、半径方向外側にてシールキャップ５７に接触し、スピンドル１３と筐体部５０との間をシールする。そして、軸面シール材６５は、内部空間５１ｓにエアを供給して移動部１０を進出させる際に、開口５７０を介したエアの流出を制限する。また、軸面シール材６５は、開口５７０を介して内部空間５１ｓにエアが流入しようとする際にエアの流入を制限する。
なお、本実施の形態の軸面シール材６５による封止は、開口５７０を介したエアの出入りを必ずしも完全に無くすのものではない。

そして、軸面シール材６５が軸面シール保持部５７１に挿入された状態における、軸面シール材６５の自然状態の断面の径Ｄ２に対する変形率の割合Ｃ２は、０％以上であって１０％以下に設定されている。これによって、軸面シール材６５は、筐体部５０の内部空間５１ｓへの開口５７０を介したエアの出入を制限する。さらに、本実施の形態の軸面シール材６５は、スピンドル１３の軸線方向における摺動を許容する。

ここで、本実施の形態では、軸面シール材６５の変形率の割合Ｃ２は、スピンドルと筐体との間に設けられる従来のシール材（以下、通常シール材）の変形率の割合よりも小さくなっている。従来において、取り付けられた状態における通常シール材の自然状態の断面の径に対する変形率の割合は、例えば１０％よりも大きい。これに対して、本実施の形態の軸面シール材６５は、通常シール材と比較して変形率が小さくなっており、スピンドル１３に対する摺動抵抗を通常シール材を用いる場合よりも低減している。

そして、本実施の形態の測長器１において、倣い用シール材６４は、スピンドル１３に接触するものではなく、スピンドル１３の摺動性に影響を及ぼさない。従って、変形率の観点においては、倣い用シール材６４の変形率の割合Ｃ１は、通常シール材と同様に設定している。従って、本実施の形態の測長器１において、軸面シール材６５の自然状態の断面の径Ｄ２に対する変形率の割合Ｃ２は、倣い用シール材６４の自然状態の断面の径Ｄ１に対する変形率の割合Ｃ１よりも小さく設定される（割合Ｃ１＞割合Ｃ２）。

［測長システムおよび測長器の作用］
次に、本実施の形態が適用される測長システム１００および測長器１の作用を説明する。
図４は、本実施の形態が適用される測長器１の動作の説明図である。なお、図４では、移動部１０が筐体部５０に最も収納された測長器１の状態を示している。

測長器１は、図示しない保持具などに筐体部５０が固定される。また、測長器１は、移動部１０の軸線方向の先端側を下にして、測定子１４が最下端にて測定対象物と接触するように配置される。
測長器１にて測長が開始されると、測定対象物の高さ方向の位置に応じて、移動部１０が上下動（軸線方向に摺動）する。ここで、本実施の形態の測長器１では、筐体部５０の内部空間５１ｓにエアが供給される。そして、測長器１では、スピンドル１３と筐体部５０との間が軸面シール材６５によってシールされているため、内部空間５１ｓ内のエアが予め定められた圧力となる。そして、移動部１０（スピンドル１３）には、圧縮コイルばね６３のばね力に抗して、先端側に移動する力が作用する。これによって、測長器１では、測定子１４と測定対象物との接触が維持される。

また、本実施の形態の測長器１では、スピンドル１３が筐体部５０から最も進出した際には、ストッパ材１５が、筐体部５０のキャップ５５に接触する。そして、本実施の形態の測長器１では、移動部１０が筐体部５０から最も進出した際、軸面シール材６５に加えて、ストッパ材１５によって、開口５７０を介した内部空間５１ｓへのエアの出入りを制限した状態を形成する。これによって、本実施の形態の測長器１では、移動部１０が筐体部５０から最も進出した際における内部空間５１ｓからの余計なエアの漏れを制限している。さらに、ストッパ材１５は、スピンドル１３とともに移動するため、スピンドル１３の摺動抵抗を高めることなく開口５７０を塞ぐことができる。

ここで、本実施の形態の測長器１において、スピンドル１３が偏芯する可能性がある。この場合であっても、軸面シール材６５を保持するシールキャップ５７が、倣い用シール材６４を介してキャップ５５に対して緩く嵌め合っている。そのため、シールキャップ５７は、倣い用シール材６４を基点にしてキャップ５５に対して傾くことができる。その結果、シールキャップ５７および軸面シール材６５がスピンドル１３に倣って位置することができる。すなわち、本実施の形態の測長器１では、シールキャップ５７および軸面シール材６５による所謂「芯出し」が自動的に行われる。これによって、軸面シール材６５は、スピンドル１３およびシールキャップ５７にそれぞれ接触した状態を維持し、移動部１０と筐体部５０との間がシールされる。

また、上述したとおり、軸面シール材６５をスピンドル１３の位置に合わせることが可能なため、本実施の形態の測長器１では、例えばスピンドル１３に対して軸面シール材６５を強く締め付ける必要がなくなる。このため、本実施の形態の測長器１では、スピンドル１３が軸面シール材６５から受ける摺動抵抗を低く維持することができる。

そして、測長器１では、測定部３０に対する移動部１０の移動によって、受光素子３２により読み取られるガラススケール１２の目盛が変化する。そして、受光素子３２によって読み取られた目盛の情報は、ケーブル３を経由して表示器２に出力される。表示器２では、各種演算がなされ、例えば測定対象物が予め設定された合否判定／ランク判定の範囲内か否かの表示や、測定対象物の寸法の計測値の表示などが行なわれる。

また、例えば測定が終了した後など測長器１を使用しないときには、エア供給器４から内部空間５１ｓに対するエアの供給を停止する。そうすると、図４に示すように、移動部１０は、圧縮コイルばね６３のばね力によって後端側に移動する。そして、本実施の形態の測長器１では、端面シール材１６が筐体部５０の開口５７０を塞ぐ。

本実施の形態では、軸面シール材６５は、スピンドル１３の摺動を許容するように開口５７０を介したエアの出入りを制限する。そのため、軸面シール材６５だけでは、開口５７０を介して塵やオイルミストなどの微細な異物が内部空間５１ｓに向けて進入する余地がある。これに対し、移動部１０が筐体部５０に最も収納された際には、端面シール材１６と軸面シール材６５との両方によって、筐体部５０の開口５７０を介した内部空間５１ｓへのエアの進入を抑制する状態が形成される。これによって、本実施の形態の測長器１では、内部空間５１ｓに向けた異物の進入がより確実に防止される。このように、本実施の形態の測長器１は、軸面シール材６５と端面シール材１６とによって、内部空間５１ｓへの開口５７０を介したエアの出入りを段階的に調整することが可能になっている。さらに、端面シール材１６は、スピンドル１３とともに移動するため、スピンドル１３の摺動抵抗を高めることなく開口５７０を塞ぐことができる。

さらに、本実施の形態では、移動部１０が筐体部５０に最も収納された際には、ストッパ材１５が、筐体部５０のステム５３（内側突出部５３２）に接触し、開口５７０を介した内部空間５１ｓへのエアの出入りを制限する。すなわち、本実施の形態の測長器１では、移動部１０が筐体部５０に最も収納された際、軸面シール材６５および端面シール材１６に加えて、ストッパ材１５によって、開口５７０を介した内部空間５１ｓへのエアの進入を制限した状態を形成する。

なお、本実施の形態において、筐体部５０が軸面シール材６５を弾性的に保持する構成は倣い用シール材６４に限定されない。例えば、倣い用シール材６４に代えて、ばねを用いたり、磁石の反発力を用いたりしても良い。さらに、例えば軸面シール材６５を保持するシールキャップ５７自体をゴムなどの弾性材料によって構成しても良い。

また、本実施の形態の筐体部５０においては、ベース５１、ステム５３、キャップ５５およびシールキャップ５７がそれぞれ別体にて構成されているが、軸面シール材６５を弾性的に保持することができれば、これらのうち複数の部品が一体で構成されても構わない。
さらに、移動部１０において、摺動軸１１、スピンドル１３および測定子１４が別体で構成される例を用いて説明したが、これらのうち複数の部品が一体で構成されても良い。

さらに、本実施の形態の測長器１では、スピンドル１３の軸線方向における移動範囲を定めるストッパ材１５が、例えばスピンドル１３が筐体部５０に対して最も収納された際や筐体部５０から最も進出した際に、開口５７０を介したエアの出入りを制限するが、この構成に限定されない。例えば、本実施の形態のストッパ材１５に関し、スピンドル１３の移動範囲を定める機能部と、開口５７０を介したエアの出入りを制限する機能部とを、別部材にて構成しても構わない。

〔測長器１の変形例〕
図５は、変形例の測長器１の説明図である。
図５に示すように、変形例の測長器１のシールキャップ５７は、第２軸面シール材２６５を保持する第２軸面シール保持部５７４を有している。なお、変形例における第２軸面シール材２６５および第２軸面シール保持部５７４の基本構成は、上述した本実施の形態の軸面シール材６５および軸面シール保持部５７１と同様である。
そして、変形例の測長器１では、軸面シール材６５および第２軸面シール材２６５による複数の軸面シール材によって、開口５７０を介したエアの出入りを制限する。

以上のように構成される変形例の測長器１においても、シールキャップ５７は、スピンドル１３に倣って、倣い用シール材６４を基点にしてキャップ５５に対して傾くことができる。従って、変形例のように、複数の軸面シール材を用いる場合であっても、軸面シール材によるスピンドル１３の摺動抵抗が低い状態が維持される。

また、図５に示すように、変形例の測長器１のスピンドル１３は、第２端面シール材２１６を有している。
第２端面シール材２１６は、弾性を有し、リング状（環状）に形成される部材である。また、第２端面シール材２１６は、断面においてＶ字形状の部分を有している。第２端面シール材２１６には、例えばゴムなどの樹脂を材料とする所謂Ｖ状端面シール材を用いることができる。
なお、本実施の形態では、第２端面シール材２１６の全体の外径は、筐体部５０（シールキャップ５７）の外径よりも小さくなっている。

第２端面シール材２１６は、軸線方向に貫通しスピンドル１３が挿入される軸方向開口部２１７と、半径方向外側を向く径方向開口部２１８と、を有する。そして、第２端面シール材２１６は、軸方向開口部２１７にてスピンドル１３の第２環状凹部１３２に嵌め込まれる。

以上のように構成される変形例の測長器１において、第２端面シール材２１６は、スピンドル１３が筐体部５０に最も収納された際に、筐体部５０の先端側の端部に径方向開口部２１８が弾性的に当接する（図５中に破線で示す）。そして、第２端面シール材２１６は、筐体部５０の先端側の端部に接触して変形することで、開口５７０を介したエアの流れを制限する。一方で、第２端面シール材２１６は、スピンドル１３が筐体部５０から進出している際（最も収容される位置よりも突出した状態）には開口５７０を塞がない。

なお、上述した主たる実施の形態では、ガラススケール１２を光透過型スケールとしたが、これを光反射型スケールとして構成することもできる。かかる場合には、受光素子３２を発光素子３１と同じ側に配置する。さらに、本実施の形態の測長器１における変位の測定方式は、光学式に限定されず、他の測定方式を採用しても構わない。
さらに、上述した主たる実施の形態では、エアによってスピンドル１３を測定対象物に向けて押し付ける方式を採用しているが、押し付けるための方式は、エアに限定されない。例えば、ばねを用いて、スピンドル１３の先端部を測定対象物に向けて押し付けるように構成した測長器において、本実施の形態の構成を採用しても構わない。

１…測長器、２…表示器、４…エア供給器、１０…移動部、１１…摺動軸、１２…ガラススケール、１３…スピンドル、１４…測定子、１５…ストッパ材、１６…端面シール材、３０…測定部、５０…筐体部、５１…ベース、５１ｓ…内部空間、５５…キャップ、５７…シールキャップ、６４…倣い用シール材、６５…軸面シール材、５７０…開口

Claims (12)

1. 測定対象物に先端が当接するスピンドルと、
   先端側の開口から前記スピンドルを移動可能に突出させる筐体と、
   前記筐体の内面と前記スピンドルの外面とに当接するシール材と、を備え、
   前記筐体は、前記シール材を弾性的に保持し、
   前記シール材は、前記筐体の内部空間への前記開口を介したエアの出入りを制限するとともに、前記スピンドルの摺動を許容することを特徴とする測長器。
2. 前記筐体は、前記シール材に当接するシール保持部材と、当該シール保持部材が当該シール材と当接する箇所よりも後端側にて当該筐体の構成部材と当該シール保持部材との間に設けられる弾性部材と、を含むことを特徴とする請求項１記載の測長器。
3. 前記スピンドルが前記筐体に最も収納された際に前記開口を塞ぐ端面封止材を更に備え、
   前記シール材と前記端面封止材とにより前記筐体の前記内部空間への前記開口を介したエアの出入りを調整することを特徴とする請求項１記載の測長器。
4. 測定対象物に先端が当接するスピンドルと、
   先端側に設けられた開口から前記スピンドルを移動可能に突出させる筐体と、
   前記筐体の前記先端側にて前記スピンドルを摺動させる軸面シール材と、
   間隙に挿入され、前記軸面シール材とは異なる他のシール材とを備え、
   前記軸面シール材の自然状態の径に対する変形率は、前記他のシール材の自然状態の径に対する変形率よりも小さいことを特徴とする測長器。
5. 前記筐体は、前記軸面シール材を保持するシール保持部材を備え、
   前記他のシール材は、前記シール保持部材を保持するシール材であることを特徴とする請求項４記載の測長器。
6. 前記他のシール材の自然状態の径に対する変形率は割合Ｃ１であり、
   前記軸面シール材の自然状態の径に対する変形率は割合Ｃ２であり、
   Ｃ１＞Ｃ２
   であることを特徴とする請求項４記載の測長器。
7. 前記軸面シール材はＯリングであり、前記割合Ｃ２は、Ｏリングの自然状態の径に対して０〜１０％であることを特徴とする請求項６記載の測長器。
8. 開口を有する筐体と、
   測定対象物に先端が当接するとともに、前記筐体の前記開口から突出し、当該筐体に対して軸方向に移動するスピンドルと、
   前記スピンドルに保持され、当該スピンドルの前記筐体への退避動作に伴い当該筐体の前記開口に対して弾性的に当接することで、当該開口を塞ぐ端面封止材と、
   を有することを特徴とする測長器。
9. 前記端面封止材は、前記スピンドルの先端側の外面に嵌め込まれたリング状部材であり、当該スピンドルが前記筐体に最も収納された際に前記開口を塞ぎ、当該スピンドルが当該筐体から進出している際には当該開口を塞がないことを特徴とする請求項８記載の測長器。
10. 開口を有する筐体と、
    測定対象物に先端が当接するとともに、前記筐体の前記開口から突出し、当該筐体に対して軸方向に移動するスピンドルと、
    前記筐体の内側にて前記スピンドルに保持され、当該スピンドルが当該筐体から最も進出した際に、前記開口を介したエアの出入りを制限する制限部材と、
    を備えることを特徴とする測長器。
11. 請求項１〜１０記載の測長器と、
    前記測長器の内部空間にエアを供給するエア供給器と、
    を有することを特徴とする測長システム。
12. 前記測長器は、前記スピンドルの後端側に設けられたスケールと、当該スケールを読み取るセンサと、を前記筐体の内部に備え、
    前記センサから出力された情報を取得し測定値として表示出力するコントローラを更に備えたことを特徴とする請求項１１記載の測長システム。

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