JP4677090B2

JP4677090B2 - Air bearing cylinder

Info

Publication number: JP4677090B2
Application number: JP2000356345A
Authority: JP
Inventors: 賢治松尾; 征司中村
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2002162220A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアベアリングシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エアベアリングシリンダを用いた装置として例えば形状測定装置等が知られている。この形状測定装置は、ワークの表面に沿って摺動するプローブを備えている。そのプローブに設けられたワーク接触子の変位をレーザ変位計で測定することにより、ワークの形状が測定される。そして、このプローブには前記エアベアリングシリンダが使用される。
【０００３】
従来のエアベアリングシリンダの構成を具体的に説明する。
図８に示すように、エアベアリングシリンダ６１を構成するシリンダブロック６２には、同シリンダブロック６２の上下端面にて開口するロッド挿通孔６３が形成されている。断面四角形状のロッド挿通孔６３内には、前記ワーク接触子としての役割を果たすロッド６４が自身の長手方向に沿って移動可能に挿通されている。ロッド挿通孔６３内には、軸受け部材としての多孔質体６９が配設されている。これらの多孔質体６９には、エア通路７０を介して加圧エアが供給される。多孔質体６９から噴出される加圧エアの作用によって、ロッド６４がシリンダブロック６２に対して非接触的に支承されるようになっている。そして、形状測定されるワーク７５に対するロッド６４の接触圧が一定となるように制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のエアベアリングシリンダにおいては、１つの充実体からロッド６４が形成されていることから、同ロッド６４全体の重量が重くなる。そのため、ロッド６４の先端をワーク７５の表面に沿って摺動させる際に、横方向（図８に示す矢印７６方向）から荷重を受ければ、ロッド６４が横方向に振れやすくなる。その結果、ワーク７５の形状測定精度が低下することとなる。しかも、ロッド６４がシリンダブロック６２に対して非接触的に支承されていることから、矢印７６に示す横からの荷重に対して弱い。従って、ロッド６４の重量が重くなるほど、ロッド６４の振れがいっそう大きくなる。
【０００５】
又、ロッド６４は金属製であって、温度変化による寸法変化の影響を受けやすい。すなわち、エアベアリングシリンダ６１の周囲の温度変化に伴い、ロッド６４がその軸線方向に沿って伸縮する。より具体的にいうと、ロッド６４の軸線方向の長さが変化する。この結果、ワーク７５の形状測定精度が低下することになる。
【０００６】
そこで、上述した問題を解決するために、ロッド６４の形成材料をセラミックにすることが考えられる。この構成にすれば、温度変化に伴うロッド６４の寸法変化による影響を避けることができるとともに、ロッド６４の軽量化を図ることができる。しかしながら、セラミックは焼結した後、研磨等の仕上げ加工を要するため、例えばネジ形状や複雑な形状等に加工することが困難である。その結果、ロッド６４の製造コストが大幅に高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロッドの軽量化を図ることができるエアベアリングシリンダを提供することにある。又、その他の目的は、温度変化に伴うロッドの寸法変化を小さくすることができるエアベアリングシリンダを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部が設けられた支持部材と、この支持部材の中空部に配置された芯材とから構成し、前記支持部材に対して芯材の一端部を固定し、他端部を自由にしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のエアベアリングシリンダにおいて、前記支持部材及び芯材は、それぞれ異なる材料にて形成され、前記支持部材の形成材料は芯材のそれよりも比重が低い低比重材であり、前記芯材の形成材料は支持部材のそれよりも熱膨張率が低い低熱膨張材であることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載のエアベアリングシリンダにおいて、前記支持部材及び芯材の接合部分は、隙間が無く一体的に固定されていることを要旨とする。
【００１１】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明によれば、ロッドは、中空部を有する支持部材と、その支持部材に配置された芯材とから構成されている。そして、芯材の一端部が固定され、他端部が自由になっている。そのため、ロッド全体をみると、その内部が軸線方向に沿って肉抜きされたものであるといえる。従って、ロッドの軽量化を図ることができる。又、支持部材と芯材とを例えば熱膨張率が異なる材料にて形成したとしても、他端部は自由になっている。すなわち、支持部材に対して芯材が接しているのは一端部のみであって、大部分は接していない。従って、周囲の温度変化によって支持部材と芯材との寸法変化に違いが生じても、その影響を受けることはほとんどない。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、支持部材を低比重材で構成したことによってロッド全体の軽量化にいっそう貢献できる。それとともに、芯材を低熱膨張材で構成したことによって、温度変化によって芯材が寸法変化する量を小さくすることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、支持部材及び芯材の接合部分は、隙間が無いため、芯材が振れるのをよりいっそう防止することが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエアベアリングシリンダを形状計測装置のプローブに具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、形状計測装置Ｃ１は、３次元方向に駆動可能な図示しない可動ヘッドを備えている。そして、本実施形態のエアベアリングシリンダ１はその可動ヘッドに設置されていて、可動ヘッドとともに一体的に駆動されるようになっている。この形状計測装置Ｃ１は、エアベアリングシリンダ１と、それに加圧エアを給排するための構造等を備えている。まず、エアベアリングシリンダ１の構造について説明する。
【００１６】
エアベアリングシリンダ１を構成する金属製のシリンダブロック２は、ロッド挿通孔３を有している。ロッド挿通孔３は断面略矩形状であって、シリンダブロック２の上下方向に沿って延びている。同ロッド挿通孔３は貫通しており、シリンダブロック２の上下両端面の中央部にて開口している。
【００１７】
ロッド挿通孔３にはロッド４が自身の長手方向に沿って移動可能に挿通されている。ここで、図２に示すように、ロッド４における４つの外周面を、説明の便宜上、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とする。ロッド４の下端側（即ち一端側）は、シリンダブロック２の下端面側にあるロッド挿通孔３の開口から突出している。又、ロッド４の上端側（即ち他端側）は、シリンダブロック２の上端面側にあるロッド挿通孔３の開口から突出している。
【００１８】
ロッド挿通孔３の内壁面における所定箇所には、多孔質体取付凹部１７，１８が形成されている。上部に位置する多孔質体取付凹部１７には、上端側軸受け部材としての多孔質体１５が設けられている。前記多孔質体１５は板状かつ２対（合計４つ）であって、対向した状態で離間配置されている。
下部に位置する多孔質体取付凹部１８には、下端側軸受け部材としての多孔質体１６が設けられている。前記多孔質体１６は板状かつ２対（合計４つ）であって、対向した状態で離間配置されている。
【００１９】
基端側多孔質体１５は、ロッド４の挿通時においてその外周面Ｓ１〜Ｓ４に対面するとともに、当該面Ｓ１〜Ｓ４の上端部に対して加圧エアを噴出する。先端側多孔質体１６は、ロッド４の挿通時においてその外周面Ｓ１〜Ｓ４に対面するとともに、当該面Ｓ１〜Ｓ４の下端部に対して加圧エアを噴出する。
【００２０】
前記多孔質体１５，１６の形成材料としては、例えば焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金属材料を使用することができる。その他にも、焼結三ふっ化樹脂、焼結四ふっ化樹脂、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等のような合成樹脂材料や、焼結カーボン、焼結グラファイト、焼結セラミックスなどが使用可能である。
【００２１】
図１に示すように、シリンダブロック２の一側面には給気ポート２１が形成されている。この給気ポート２１は、エア供給源Ｐに対して配管Ｌ1 を介して直接的に接続されている。多孔質体取付凹部１７のある領域と給気ポート２１とは、通路２１ａを介して連通されている。又、２つの多孔質体取付凹部１７，１８同士は、通路２１ｂを介して連通されている。
【００２２】
従って、給気ポート２１に加圧エアを供給すると、その加圧エアは通路２１ａを通り抜けて基端側多孔質体１５の外側面に到達するとともに、通路２１ａ，２１ｂを通り抜けて先端側多孔質体１６の外側面に到達する。そして、前記加圧エアは、両多孔質体１５，１６の内側面からロッド４の外周面Ｓ１〜Ｓ４に向けて噴出される。上記のように噴出された加圧エアの発生する静圧により、ロッド４がシリンダブロック２のロッド挿通孔３に対して非接触的に支承される。即ち、このエアベアリングシリンダ１は静圧スラスト軸受けを備えたものとなっている。
【００２３】
又、図１に示すように、ロッド挿通孔３の内壁面における所定箇所には、更に別の多孔質体取付凹部３１が形成されている。この多孔質体取付凹部３１は、前記２つの多孔質体取付凹部１７，１８間に位置している。このような多孔質体取付凹部３１には、流体圧シール機能を有しかつ静圧軸受け機能を有する多孔質体（流体圧シール機構）３２が設けられている。前記多孔質体３２は板状かつ２対（合計４つ）であって、対向した状態で離間配置されている。なお、この多孔質体３２の形成材料も、基本的には前記多孔質体１５，１６の形成材料と同様である。
【００２４】
前記通路２１ｂは途中で分岐するとともに、多孔質体取付凹部３１につながっている。従って、多孔質体取付凹部３１のある領域と給気ポート２１とは、通路２１ａ，２１ｂを介して連通されている。従って、給気ポート２１に加圧エアを供給すると、その加圧エアは通路２１ａ，２１ｂを通り抜けて多孔質体３２に到達し、その内側面からロッド４の外周面Ｓ１〜Ｓ４に向けて噴出されるようになっている。なお、流体圧シール機構としての多孔質体３２は、その機能からしても明らかなように、ロッド４を非接触的に支承する軸受け部材を兼ねている。
【００２５】
次に、ロッド４の構造について説明する。
図１〜図５に示すように、ロッド４は、中空部を有する支持部材としての支持筒３７を備えている。この支持筒は略四角柱状をしたニッケル鋼製であって、上述したように４つの外周面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を備えている。前記４つの外周面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のうち、２つのものＳ１，Ｓ２には、第１及び第２の圧力作用部としての第１及び第２の段差部４１，４２が形成されている。より具体的にいうと、外周面Ｓ１においては第１の段差部４１が１箇所だけ形成され、外周面Ｓ２においては第２の段差部４２が１箇所だけ形成されている。つまり、第１の段差部４１も第２の段差部４２も、複数ある外周面Ｓ１〜Ｓ４のうちの１面にのみそれぞれ形成されている。
【００２６】
本実施形態では、第１の段差部４１は、ロッド４の自重分を解消するための推力をロッド４にもたらす役割を果たす。第２の段差部４２は、ロッド４を下方向に駆動制御するための推力をもたらす役割を果たす。このような段差部４１，４２は、研削加工や金型加工によって形成される。
【００２７】
ロッド４の長手方向を基準としたとき、第１の段差部４１は第２の段差部４２よりも高い位置にある。即ち、これら２つの段差部４１，４２は、同じ高さに配置されておらず、ロッド４の長手方向において段違いに配置されている。これら２つの外周面Ｓ１，Ｓ２は、ロッド４の中心を基準として互いに反対面側となる位置関係にあるとともに、いずれもフラットではなくなっている。第１の段差部４１は、ロッド４の下端側を向くようにして形成されている。第２の段差部４２は、ロッド４の上端側を向くようにして形成されている。
【００２８】
残りの２つの外周面Ｓ３，Ｓ４は、段差部４１，４２のような凹凸を備えておらず、完全にフラットになっている。２つのフラットな外周面Ｓ３，Ｓ４は、ロッド４の中心を基準として互いに反対面側となる位置関係に形成されている。なお、両段差部４１，４２の有効受圧面積を任意の大きさに変更してもよい。ちなみに、本実施形態において、第１の段差部４１の有効受圧面積は、第２の段差部４２の有効受圧面積よりも大きくなっている。
【００２９】
ロッド挿通孔３にロッド４を挿通した場合、ロッド挿通孔３の内壁面とロッド４の外周面Ｓ１〜Ｓ４との間には２つの空間ができる。第１の段差部４１が配置されている空間を第１の圧力作用室２７と呼び、第２の段差部４２が配置されている空間を第２の圧力作用室２８と呼ぶことにする。
【００３０】
図１に示すように、ロッド４の長手方向を基準としたとき、第１の圧力作用室２７は第２の圧力作用室２８よりも上側に配置される。第１の圧力作用室２７は前記流体圧シール機構である多孔質体３２のすぐ上側に位置し、第２の圧力作用室２８は当該多孔質体３２のすぐ下側に位置している。言い換えると、両圧力作用室２７，２８間には、ロッド４に対して加圧エアを噴出する多孔質体３２が配設されている。そして、これら２つの圧力作用室２７，２８は、多孔質体３２によりシールされることによって、互いに独立した状態で隔てられている。
【００３１】
ロッド４における支持筒３７の外側面には連通溝４５，４６が形成されている。上部貫通溝４５によって、ロッド４の外周面Ｓ１側にある第１の圧力作用室２７と、外周面Ｓ２側にある第１の圧力作用室２７とに対し、同じエア圧が作用するようになっている。又、下部貫通溝４６によって、ロッド４の外周面Ｓ１側にある第２の圧力作用室２８と、外周面Ｓ２側にある第１の圧力作用室２８とに対し、同じエア圧が作用するようになっている。
【００３２】
図１に示すように、シリンダブロック２の一側面には、第１の推力ポート２５が設けられている。第１の推力ポート２５は、通路２５ａを介して第１の圧力作用室２７に連通している。従って、第１の推力ポート２５に供給された制御エアは、前記通路２５ａを経て第１の圧力作用室２７に到ることができる。
【００３３】
一方、シリンダブロック２において第１の推力ポート２５がある位置のちょうど反対面側の箇所には、第２の推力ポート２６が設けられている。第２の推力ポート２６は、通路２６ａを介して第２の圧力作用室２８に連通している。従って、第２の推力ポート２６に供給された制御エアは、前記通路２６ａを経て第２の圧力作用室２８に到ることができる。
【００３４】
そして、第１及び第２の段差部４１，４２に制御エアが作用すると、ロッド４が上方に所定の力で押圧される。従って、ロッド４を前進させる推力、より具体的にいうとロッド４をシリンダブロック２の下端面から突出させる方向の推力が、ロッド４にもたらされる。ただし、第１の段差部４１のもたらす推力のほうが、第２の段差部４２のもたらす推力よりも数倍大きく設定されている。これは両段差部４１，４２の役割の相違に基づくものである。
【００３５】
図１に示すように、第２の推力ポート２６に接続された配管Ｌ４は、エア供給源Ｐと給気ポート２１とをつなぐ配管Ｌ1 に対して接続されている。この配管Ｌ４の途上には、レギュレータＲ１及び圧力制御弁としての電空レギュレータＲ２が設けられている。レギュレータＲ１は、エア供給源Ｐからの加圧エアを所定圧力に減圧する役割を果たす。このレギュレータＲ１の下流側に位置する電空レギュレータＲ２は、同レギュレータＲ１により減圧された加圧エアを更に減圧して所望の制御エアにする役割を果たしている。即ち、配管Ｌ４上では２段階の減圧が行われる。
【００３６】
従って、第２の推力ポート２６には、減圧された一定圧力値の制御エアが配管Ｌ４を介して供給される。なお、レギュレータＲ１の設定圧は手動により適宜調節可能であり、電空レギュレータＲ２の設定圧力は外部の図示しないコントローラにより適宜調節可能となっている。
【００３７】
又、第１の推力ポート２５に接続された配管Ｌ7 は、エア供給源Ｐと給気ポート２１とをつなぐ配管Ｌ1 に対して接続されている。この第１の推力ポート２５側の配管Ｌ７には、手動により設定圧が適宜調節可能なレギュレータＲ３が設けられている。なお、このレギュレータＲ３の設定圧は、前記レギュレータＲ１の設定圧とは異なる値、即ちロッド４の自重分を解消する推力をもたらすのに最適な値に設定されている。従って、第１の推力ポート２５側には、常に一定圧力値の制御エアが供給される。
【００３８】
なお、形状測定されるワークＷがレンズ等である場合には、ワーク接触子３８の下端を直接接触すると、ワークＷが損傷するおそれがある。このような不具合が生じないようにするために、ワーク接触子３８の下端部に図示しない治具を取り付けてもよい。但し、この場合において、レギュレータＲ３の設定圧は、ロッド４の自重分のみならず、前記治具の自重分を解消する推力をもたらすのに最適な値に設定するのは勿論のことである。
【００３９】
前記支持筒３７内には、略円柱状をなす芯材としてのワーク接触子３８が設けられている。このワーク接触子３８は、その中心線が支持筒３７の中心と一致する位置に配置されている。要するに、ワーク接触子３８は支持筒３７の軸線上に配置されている。ワーク接触子３８は支持筒３７の軸線方向に沿って延設され、その上下両端部が支持筒３７の上下開口からそれぞれ突出されている。ワーク接触子３８の下端部（即ち固定端）は支持筒３７の下端部に貫通され、両者３７，３８の接合部分に形成された段差部同士は互いに係合されている。そして、ワーク接触子３８の下端部と支持筒３７の下端部との接合部分は固定されている。つまり、ワーク接触子３８は、支持筒３７の中空部において片持ち状に支持されている。又、ワーク接触子３８の下端部と支持筒３７の下端部とは、接着剤によって固定されているため、それらの接合部分の隙間は、接着剤の存在によってゼロとなっている。
【００４０】
支持筒３７及びワーク接触子３８は、共に金属製であって、それぞれ異なる材料にて形成されている。具体的にいうと、支持筒３７は、ワーク接触子３８よりも比重が低い低比重材にて形成されている。この低比重材としては、低比重金属、例えばアルミニウム合金等がある。低比重材を金属にする以外にセラミックやカーボン等に変更することが可能である。本実施形態におけるアルミニウム合金の比重は、２．７となっている。この値以外にも、アルミニウム合金の比重を１．０〜３．０の範囲内で任意の値に変更してもよい。ちなみに、アルミニウム合金の熱膨張率は２３．８×１０^-6／℃となっている。
【００４１】
又、ワーク接触子３８は、支持筒３７よりも熱膨張率が低い低熱膨張材にて形成されている。低熱膨張材としては、低熱膨張金属、例えばニッケル合金がある。低熱膨張材を金属にする以外にセラミックやカーボン等に変更することが可能である。本実施形態におけるニッケル合金の熱膨張率は、１×１０^-6／℃となっている。ちなみに、ニッケル合金の比重は７．８６となっている。
【００４２】
エアベアリングシリンダ１から上方へ離間した位置には、レーザ変位計４４が配置されている。このレーザ変位計４４からレーザ光が、ワーク接触子３８の上端部（即ち自由端）に設けられた受光モジュール４３に向けて照射されるようになっている。これにより、ロッド４の変位量が算出され、ワークＷの立体形状が計測されるようになっている。
【００４３】
次に、上記のように構成されたエアベアリングシリンダ１を備えた形状計測装置Ｃ１の作用について説明する。
エア供給源Ｐから供給される加圧エアは、給気ポート２１を介して常時多孔質体１５，１６，３２に供給される。従って、多孔質体１５，１６，３２からロッド４に対して噴出される加圧エアの圧力により、ロッド４がロッド挿通孔３内の多孔質体１５，１６，３２に対して非接触的に支承される。又、エア供給源Ｐから供給される制御エアは、第１の推力ポート２５を介して、一定の圧力で常時第１の圧力作用室２７内に供給される。従って、ロッド４は、それらの自重分にほぼ見合う大きさの推力で持ち上げられる。即ち、ロッド４の自重が解消される。
【００４４】
この状態で、ワークＷにロッド４における支持筒３７の下端面が接触しながら、エアベアリングシリンダ１はワークＷの表面に沿って移動する。このとき、第２の圧力作用室２８に制御エアが供給又は排出されることにより、ワークＷに対するワーク接触子３８の接触圧が一定となるように制御される。そして、レーザ変位計４４からのレーザ光が受光モジュール４３に向けて照射され、ロッド４の変位量が算出される。この変位量に基づいてワークＷの立体形状が計測される。
【００４５】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）中空部を有する支持筒３７内にワーク接触子３８が片持ち状に配置されている。そのため、ロッド４全体を１つの部材としてみた場合に、その内部はロッド４の軸線上に沿って肉抜きされたものであるといえる。よって、ロッド４の軽量化を図ることができる。このことから、ロッド４の下端面がワークの表面に沿って摺動するとき、横方向（図１に示す矢印５０方向）からの荷重を受けても、ロッド４は振れにくくなる。その結果、ロッド４の変位量を高精度に算出できるので、ワークＷの形状測定精度を向上することができる。又、ロッド４の軽量化を図ることができることから、同ロッド４の応答性を向上することができる。
【００４６】
（２）支持筒３７の形成材料は、ワーク接触子３８よりも比重が低い低比重金属からなる。そのため、更なるロッド４全体の軽量化に貢献することができる。特に、本実施形態において、支持筒３７はアルミニウム合金からなるため、熱伝導性が比較的高い。従って、ワーク接触子３８の熱が支持筒３７に逃げ易くなるので、温度変化に伴うワーク接触子３８の軸線方向への寸法変化をいっそう小さくすることができる。しかも、支持筒３７はその表面積がワーク接触子３８の表面積が大きいことから、ワーク接触子３８から支持筒３７に熱が逃げても、支持筒３７による放熱性能を高くすることができる。
【００４７】
（３）ワーク接触子３８の形成材料は、支持筒３７よりも熱膨張率が低い低熱膨張金属からなる。そのため、温度変化に伴いワーク接触子３８がその軸線方向に沿って寸法変化するのを小さくすることができ、ロッド４の変位量を正確に測定することができる。従って、ワークＷの形状測定精度をよりいっそう向上することができる。特に、本実施形態では、ワーク接触子３８はニッケル合金からなるため、ワーク接触子３８の下端面がワークＷに摺動しても摩耗しにくく、ワーク接触子３８の寿命を長くすることができる。
【００４８】
（４）支持筒３７及びワーク接触子３８は、いずれも金属製である。そのため、支持筒３７及びワーク接触子３８を例えばセラミック製にした場合と比較して、加工が非常に行い易くなる。しかも、低比重金属と低熱膨張金属とを組み合わせることにより、温度変化に伴うロッドの寸法変化を小さくすることができるばかりでなく、軽量化も図ることができる。つまり、ロッド４を全体的にセラミック製にした場合と同等の性能を発揮することができる。従って、ロッド４の製造コストが大幅に上昇するのを抑制できて、形状計測装置Ｃ１に適した高精度なエアベアリングシリンダ１を提供することができる。
【００４９】
（５）中空部を有する支持筒３７内にワーク接触子３８が片持ち状に配置されている。そのため、支持筒３７に対するワーク接触子３８の接触部分の面積が小さいといえる。このことから、温度変化によって支持筒３７がその軸線方向に沿って寸法変化しても、その寸法変化による影響をワーク接触子３８が受けにくくなる。つまり、ワーク接触子３８の寸法変化を最小限に抑えることができる。従って、ロッド４の変位量をいっそう正確に測定することができる。
【００５０】
（６）支持筒３７及びワーク接触子３８は接着剤によって固定されている。そのため、支持筒３７とワーク接触子３８との接合部分の間にある隙間を接着剤によって完全に無くすことができる。従って、ワーク接触子３８がその横方向（図１に示す矢印５０方向）に沿ってかかる荷重によって振れるのを確実に防止することができる。
【００５１】
（７）第１の圧力作用室２７及びその内部に配置された第１の段差部４１に制御エアが作用して、ロッド４の自重分を解消するための推力がロッド４にもたらされる。その結果、ロッド４に働く重力とがバランスし、制御精度に与える重力の影響が低減される。又、第２の圧力作用室２８に供給された制御エアは、その内部に配置された第２の段差部４２に作用して、ワークＷの表面に対するロッド４の接触圧を制御するための推力をもたらす。従って、ロッド４の接触圧を常に一定にすることができるので、形状測定の精度向上に貢献することができる。
【００５２】
（８）第１及び第２の圧力作用室２７，２８は互いに独立していることから、各圧力作用室２７，２８には各々適圧の制御エアを別個に供給することができる。ゆえに、自重解消に必要な推力を得るための制御エアと、ワークＷに対するロッド４の接触圧を制御するのに必要な推力を得るための制御エアとを切り離すことができる。よって、それらを共通化しなくてもよくなるというメリットがある。その結果、小さな制御圧での駆動制御が可能となり、その制御圧を適宜調整することによって、ロッド４を高精度で駆動制御することができる。
【００５３】
（９）ロッド４に対して加圧エアを噴出する多孔質体３２によって、両圧力作用室２７，２８間がシールされている。このため、流体圧シール機構である当該多孔質体３２を流れる制御エアの方向が常に一定になる。つまり、多孔質体３２の内面側からは常時加圧エアが噴出しており、その噴出した加圧エアは両圧力作用室２７，２８側へ常時流れ込んでいるからである。よって、両圧力作用室２７，２８内の圧力の大小関係が変化したとしても、ロッド４の推力値に変動は起こらない。従って、推力特性に優れたエアベアリングシリンダ１を実現することができる。
【００５４】
（１０）圧力作用部である第１及び第２の段差部４１，４２が、ロッド４の長手方向に沿って段違いに配置されていて、ロッド４の形状も比較的単純なものとなっている。このため、製造時における加工箇所が少なくて済むようになる。従って、高性能であるにもかかわらず、安価かつ製造が容易なエアベアリングシリンダ１とすることができる。
【００５５】
（１１）このエアベアリングシリンダ１におけるロッド４の支持筒３７は、略四角柱状、即ち非円形状である。このため、ロッド４はロッド挿通孔３内を自由に回転することができず、回り止めが図られている。従って、ワークＷの形状測定時に受光モジュール４３が不用意に回転するような心配がない。
【００５６】
（１２）第１及び第２の段差部４１，４２は、４つある外周面Ｓ１〜Ｓ４のうちの１面にのみそれぞれ形成されているため、ロッド４の製造時における加工箇所が最小限になる。このことは、よりいっそう製造コストの低減及び製造の容易化に貢献している。
【００５７】
（１３）流体圧シール機構である多孔質体３２は、ロッド４を非接触的に支承する軸受け部材を兼ねている。このため、多孔質体１５，１６のみを備える構成に比べ、軸受け全体としての剛性が高くなり、より大きな横荷重に耐えうるエアベアリングシリンダ１とすることができる。又、このような構成であれば、第３の軸受け部材を別途配設する必要もなくなるため、部品点数の増加を防止することができ、ひいては製造コストの低減も図ることができる。
【００５８】
（１４）両圧力作用室２７，２８が互いに独立していることから、それらに対応する段差部４１，４２の有効受圧面積の大小関係を任意に設定することが容易である。そして、ここでは第１の段差部４１の有効受圧面積を、第２の段差部４２の有効受圧面積よりもかなり大きく（具体的には５倍に）設定している。従って、かかる設定によれば、自重解消用の推力よりも小さい推力をロッド４にもたらすことができる。従って、狭い範囲での微妙な圧力調整が可能となり、より高精度にロッド４を駆動制御することができる。このため、ワーク接触子３８を極めて高精度の接触圧でワークＷに対し押し付けることが可能となり、ワークＷの変形や破損等を確実に防止することができる。
【００５９】
（１５）ロッド４を非接触的に支承すべく加圧エアを噴出する軸受け部材として、微細な孔を有する多孔質体１５，１６，３２を使用している。そのため、加圧エアが多孔質体１５，１６，３２の内側面からロッド４の外周面に向けてムラなく均等に噴出される。従って、ロッド４と多孔質体１５，１６，３２とのクリアランスが小さくても、ロッド４が多孔質体１５，１６，３２と摺接する可能性は低く、ロッド４の偏心を抑制することができる。
【００６０】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・図６に示すように、詳細に言えばロッド４の軸線方向に対して直交する方向における支持筒３７の一辺を長くしてもよい。この構成にすれば、支持筒３７が大型化したことにより、各多孔質体１５，１６，３２の面積が大きくなるため、ロッド４の横方向の剛性を強くすることができる。従って、ロッド４が大型化した分だけその重量が多少重くなったことを考慮しても、ロッド６４をよりいっそう振れにくくすることができる。
【００６１】
・図７に示すように、第１及び第２の段差部４１，４２をともにロッド４の突出端側である下端側を向くように形成してもよい。このようにロッド４を形成すれば、自重解消用の推力の方向と駆動制御用の推力の方向とを同一にすることができる。又、自重解消用の推力の方向と駆動制御用の推力の方向とが反対方向になるものと比較して、構造が簡単なものとなりかつ製造が容易になる。つまり、ロッド４の製造にあたって上半部の中心線からずらした位置に下半部を設けた構造とする必要がなく、しかもロッド挿通孔３内への組み付けも簡単だからである。加えて、左右の重量バランスに優れたロッド構造とすることができる。
【００６２】
・ワーク接触子３８の下端部と支持筒３７の下端部とを接着剤ではなくネジによる螺合関係にて固定してもよい。但し、この構成を採用する場合には、ワーク接触子３８の振れを小さくするために、ワーク接触子３８と支持筒３７との螺合部分の隙間をできるだけ少なくするのが好ましい。従って、この螺合部分の隙間を無くすために、接着剤を塗布してもよい。
【００６３】
・前記実施形態において、支持筒３７及びワーク接触子３８同士は、ロッド４の下端部において固定されている。この場所以外にも、例えばロッド４の中央部付近又は上端部において、両部材３７，３８同士を固定してもよい。要するに、支持筒３７に対してワーク接触子３８を固定する位置を任意の位置に変更してもよい。なお、ロッド４の上端部において、両部材３７，３８同士を固定した場合には、ワーク接触子３８の上端面をワークＷに接触させ、下端面に受光モジュール４３を設けるのが好ましい。
【００６４】
・支持筒３７の形成材料とワーク接触子３８との形成材料を共にニッケル合金又はアルミニウム合金に変更してもよい。
・支持筒３７とワーク接触子３８とを固定する接着剤にアルミナ、シリカ等のセラミック系の成分をフィラーとして含ませてもよい。この構成にすれば、温度変化に伴うワーク接触子３８の寸法変化量をよりいっそう小さくすることができる。
【００６５】
・ロッド４に対して加圧エアを噴出するという条件を満たすものであれば、流体圧シール機構として多孔質体３２以外のものを用いることも許容される。又、流体圧シール機構は、必ずしも軸受け部材を兼ねるものでなくてもよい。
【００６６】
・多孔質体３２等のような流体圧シール機構に対し、多孔質体１５，１６とは別系統で加圧エアを供給するようにしてもよい。
・第１及び第２の段差部４１，４２を、ロッド４の中心を基準として互いに反対面側とはならない位置関係、例えば隣接する面に形成することも可能である。
【００６７】
・前記実施形態では、ロッド４の長手方向に沿って離間した上下２つの場所に軸受け部材としての多孔質体１５，１６を設けたものを例示した。これに対し、一方の多孔質体１５（又は１６）のみを用い、他方のもの１６（又は１５）を省略して実施してもよい。
【００６８】
・ロッド４は四角柱状に限定されることはなく、例えば六角柱状などの多角柱状であってもよい。
・軸受け部材である多孔質体１５，１６，３２を、シリンダブロック２側ではなくロッド４側に設けた構成も許容される。このようにすると、エアベアリングシリンダ１全体をスリム化することが容易になる。
【００６９】
・第１及び第２の段差部４１，４２は、必ずしも、両方ともロッド４の突出端側である下端側を向くようにして形成されていなくてもよく、そのいずれか一方がロッド４の上端側を向くようにして形成されていてもよい。
【００７０】
・エアベアリングシリンダ１の向きは任意の向きに変更することが可能である。例えば、ロッド４を上下方向に沿って配置するのではなく、左右方向（横向き）に配置してもよい。
【００７１】
・第１の段差部４１の有効受圧面積を、第２の段差部４２の有効受圧面積よりも小さく設定した構成にしても勿論よい。
・実施形態の場合、配管Ｌ７上には手動により設定圧が調節可能なレギュレータＲ３が設けられていた。このレギュレータＲ３に代えて、例えば上述したレギュレータＲ１及び電空レギュレータＲ２を設けてもよい。
【００７２】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
（１）請求項１において、前記支持部材及び芯材は、それぞれ異なる材料にて形成され、前記支持部材の形成材料は芯材のそれよりも比重が低い低比重材であることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００７３】
（２）請求項１において、前記支持部材及び芯材は、それぞれ異なる材料にて形成され、前記芯材の形成材料は支持部材のそれよりも熱膨張率が低い低熱膨張材であることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００７４】
（３）請求項２又は３において、前記低比重材は、その比重が１．０〜３．０の範囲内で設定されていることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
（４）請求項２又は３において、前記低熱膨張材は、その熱膨張率が０．０５×１０^-7／℃〜４×１０^-6／℃の範囲内で設定されていることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００７５】
（５）請求項３において、前記支持部材及び芯材は、接着剤によって互いに固定されていることを特徴とするエアベアリングシリンダ。この構成にすれば、接着剤によって支持部材と芯材との接合部分の隙間をゼロにすることができる。
【００７６】
（６）前記（５）において、前記接着剤はセラミックからなるフィラーを含んでいることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
（７）請求項１〜３、前記（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記第１及び第２の圧力作用部を前記ロッドの長手方向に沿って段違いに配置するとともに、前記両圧力作用室間に前記ロッドに対して加圧エアを噴出する流体圧シール機構を配設したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。この構成にすれば、ロッドに対して加圧エアを噴出する流体圧シール機構によって両圧力作用室間をシールしているため、当該シール機構を流れる制御エアの方向が一定になる。よって、両圧力作用室内の圧力の大小関係が変化したとしても、ロッドの推力値に変動は起こらない。また、両圧力作用部をロッドの長手方向に沿って段違いに配置したことにより形状が単純化するため、製造時における加工箇所が少なくて済むようになる。この結果、安価かつ製造が容易であって、しかも推力特性に優れたエアベアリングシリンダを提供することができる。
【００７７】
（８）請求項１〜３、前記（１）〜（７）のいずれかにおいて、前記ロッドは略角柱状であって、前記第１及び第２の圧力作用部は、複数あるロッド外周面のうちの１面にのみそれぞれ形成されていることを特徴とするエアベアリングシリンダ。この構成にすれば、略角柱状、即ち非円形状のロッドであるため、ロッド挿通孔内における回り止めが図られるとともに、ロッド製造時における加工箇所が最小限になる。この結果、よりいっそう安価かつ製造が容易なものとなる。
【００７８】
（９）請求項１〜３、前記（８）のいずれかにおいて、前記流体圧シール機構は、前記ロッドを非接触的に支承する軸受け部材を兼ねることを特徴とするエアベアリングシリンダ。この構成にすれば、流体圧シール機構はロッドを非接触的に支承する軸受け部材を兼ねるものであるため、軸受け全体としての剛性が高くなり、より大きな横荷重に耐えうるものとなる。また、部品点数の増加を防止することができる。この結果、耐荷重性の向上及び部品点数の増加防止を図ることができる。
【００７９】
（１０）内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置された芯材とから構成したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００８０】
（１１）内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置された芯材とから構成し、前記支持部材に対して芯材を一箇所で支持したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００８１】
（１２）内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置された芯材とから構成し、前記芯材を前記支持部材に対して片持ち状に支持したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００８２】
（１３）内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置された芯材とから構成し、前記支持部材の両端部を除く箇所で芯材を支持したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００８３】
（１４）請求項１〜３のうちいずれかに記載のエアベアリングシリンダを備え、前記ロッドを構成する芯材の一端をワークに接触した状態で移動させることにより、ワークの形状を測定する形状測定装置であって、前記ロッドを構成する芯材の他端に設けた受光モジュールと、この受光モジュールから所定距離離れた位置に設けられ受光モジュールに対してレーザ光を照射し、かつロッドの変位を計測するレーザ変位計とを備えたことを特徴とする形状測定装置。
【００８４】
（１５）シリンダブロックに形成されたロッド挿通孔に挿通され、そのロッド挿通孔に設けた軸受け部材によって非接触的に支承され、かつシリンダブロック内に供給される加圧エアによって同ロッド挿通孔の軸線方向に沿って推力が付与されるロッドにおいて、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置される芯材とを備え、前記支持部材に対して芯材を片持ち状に固定したことを特徴とするロッド。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、ロッドの軽量化を図ることができ、ロッドの応答性を向上することができる。
【００８６】
請求項２に記載の発明によれば、温度変化に伴うロッドの寸法変化を小さくすることができる。
請求項３に記載の発明によれば、芯材が振れるのをよりいっそう防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した一実施形態のエアベアリングシリンダの断面図。
【図２】同シリンダにおけるロッドの斜視図。
【図３】エアベアリングシリンダの要部拡大断面図。
【図４】ロッドの下端面を示す図。
【図５】ロッドの上端面を示す図。
【図６】別の実施形態におけるエアベアリングシリンダの部分断面図。
【図７】別の実施形態におけるエアベアリングシリンダの断面図。
【図８】従来技術のエアベアリングシリンダの断面図。
【符号の説明】
１…エアベアリングシリンダ、２…シリンダブロック、３…ロッド挿通孔、４…ロッド、２７…第１の圧力作用室、２８…第２の圧力作用室、３７…支持筒（支持部材）、３８…ワーク接触子（芯材）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air bearing cylinder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a shape measuring device is known as a device using an air bearing cylinder. This shape measuring apparatus includes a probe that slides along the surface of a workpiece. By measuring the displacement of the work contact provided on the probe with a laser displacement meter, the shape of the work is measured. The air bearing cylinder is used for this probe.
[0003]
A configuration of a conventional air bearing cylinder will be specifically described.
As shown in FIG. 8, the cylinder block 62 constituting the air bearing cylinder 61 is formed with a rod insertion hole 63 that opens at the upper and lower end surfaces of the cylinder block 62. A rod 64 serving as a work contact is inserted into the rod insertion hole 63 having a quadrangular cross section so as to be movable along its longitudinal direction. A porous body 69 serving as a bearing member is disposed in the rod insertion hole 63. Pressurized air is supplied to these porous bodies 69 through an air passage 70. The rod 64 is supported in a non-contact manner relative to the cylinder block 62 by the action of pressurized air ejected from the porous body 69. And it controls so that the contact pressure of the rod 64 with respect to the workpiece | work 75 whose shape is measured becomes constant.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional air bearing cylinder, since the rod 64 is formed from one solid body, the weight of the rod 64 as a whole increases. Therefore, when the tip of the rod 64 is slid along the surface of the workpiece 75, the rod 64 is likely to swing in the lateral direction if a load is received from the lateral direction (the direction of the arrow 76 shown in FIG. 8). As a result, the shape measurement accuracy of the work 75 is lowered. Moreover, since the rod 64 is supported in a non-contact manner with respect to the cylinder block 62, the rod 64 is weak against a lateral load indicated by an arrow 76. Therefore, the greater the weight of the rod 64, the greater the deflection of the rod 64.
[0005]
The rod 64 is made of metal and is easily affected by dimensional changes due to temperature changes. That is, as the temperature around the air bearing cylinder 61 changes, the rod 64 expands and contracts along its axial direction. More specifically, the length of the rod 64 in the axial direction changes. As a result, the shape measurement accuracy of the workpiece 75 is lowered.
[0006]
Therefore, in order to solve the above-described problem, it is conceivable to use ceramic as a material for forming the rod 64. According to this configuration, it is possible to avoid the influence due to the dimensional change of the rod 64 due to the temperature change, and it is possible to reduce the weight of the rod 64. However, since the ceramic requires a finishing process such as polishing after being sintered, it is difficult to process it into, for example, a screw shape or a complicated shape. As a result, there is a problem that the manufacturing cost of the rod 64 is significantly increased.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an air bearing cylinder capable of reducing the weight of the rod. Another object of the present invention is to provide an air bearing cylinder that can reduce the dimensional change of the rod accompanying the temperature change.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the invention according to claim 1, a cylinder block having a pressure acting chamber and a rod insertion hole therein, and the rod insertion hole are inserted, and at least the distal end side extends from the rod insertion hole. An air bearing cylinder comprising: a protruding rod; and a bearing member that is provided on at least one inner wall surface of the pressure acting chamber or the rod insertion hole and supports the rod in a non-contact manner by ejecting pressurized air. The rod is composed of a support member provided with a hollow portion and a core material disposed in the hollow portion of the support member, and one end portion of the core material is fixed to the support member, and the other end The gist is that the part was made free.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the air bearing cylinder according to the first aspect, the support member and the core material are formed of different materials, respectively, and the forming material of the support member is that of the core material. The specific material is a low specific gravity material having a low specific gravity, and the material for forming the core material is a low thermal expansion material having a lower coefficient of thermal expansion than that of the support member.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the air bearing cylinder according to the first or second aspect, the joint portion of the support member and the core material is fixed integrally without any gap. .
[0011]
The “action” of the present invention will be described below.
According to invention of Claim 1, the rod is comprised from the supporting member which has a hollow part, and the core material arrange | positioned at the supporting member. And the one end part of the core material is fixed, and the other end part is free. Therefore, when the whole rod is seen, it can be said that the inside is thinned along the axial direction. Therefore, the weight of the rod can be reduced. Even if the support member and the core material are formed of materials having different thermal expansion coefficients, for example, the other end is free. That is, the core member is in contact with the support member only at one end, and most of the core member is not in contact. Therefore, even if a difference in the dimensional change between the support member and the core material occurs due to a change in ambient temperature, the change is hardly affected.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, the support member is made of a low specific gravity material, which can further contribute to the weight reduction of the entire rod. At the same time, since the core material is made of a low thermal expansion material, the amount of dimensional change of the core material due to temperature change can be reduced.
[0013]
According to the third aspect of the present invention, there is no gap between the support member and the core member, so that the core member can be further prevented from shaking.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which an air bearing cylinder of the present invention is embodied as a probe of a shape measuring device will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
As shown in FIG. 1, the shape measuring apparatus C1 includes a movable head (not shown) that can be driven in a three-dimensional direction. And the air bearing cylinder 1 of this embodiment is installed in the movable head, and is integrally driven with a movable head. The shape measuring device C1 includes an air bearing cylinder 1 and a structure for supplying and discharging pressurized air thereto. First, the structure of the air bearing cylinder 1 will be described.
[0016]
A metal cylinder block 2 constituting the air bearing cylinder 1 has a rod insertion hole 3. The rod insertion hole 3 has a substantially rectangular cross section and extends along the vertical direction of the cylinder block 2. The rod insertion hole 3 passes through and opens at the center of the upper and lower end faces of the cylinder block 2.
[0017]
A rod 4 is inserted into the rod insertion hole 3 so as to be movable along its longitudinal direction. Here, as shown in FIG. 2, the four outer peripheral surfaces of the rod 4 are referred to as S1, S2, S3, and S4 for convenience of explanation. The lower end side (that is, one end side) of the rod 4 protrudes from the opening of the rod insertion hole 3 on the lower end surface side of the cylinder block 2. Further, the upper end side (that is, the other end side) of the rod 4 protrudes from the opening of the rod insertion hole 3 on the upper end surface side of the cylinder block 2.
[0018]
Porous body mounting recesses 17 and 18 are formed at predetermined locations on the inner wall surface of the rod insertion hole 3. The porous body mounting recess 17 located at the upper portion is provided with a porous body 15 as an upper end side bearing member. The porous bodies 15 are plate-like and have two pairs (four in total), and are spaced apart from each other.
The porous body mounting recess 18 located at the lower portion is provided with a porous body 16 as a lower end side bearing member. The porous bodies 16 are plate-like and have two pairs (four in total), and are spaced apart from each other.
[0019]
The proximal-side porous body 15 faces the outer peripheral surfaces S1 to S4 when the rod 4 is inserted, and jets pressurized air to the upper end portions of the surfaces S1 to S4. The distal-end-side porous body 16 faces the outer peripheral surfaces S1 to S4 when the rod 4 is inserted, and jets pressurized air to the lower ends of the surfaces S1 to S4.
[0020]
As a material for forming the porous bodies 15 and 16, for example, a metal material such as sintered aluminum, sintered copper, or sintered stainless steel can be used. In addition, synthetic resin materials such as sintered trifluoride resin, sintered tetrafluoride resin, sintered nylon resin, sintered polyacetal resin, sintered carbon, sintered graphite, sintered ceramics, etc. are used. Is possible.
[0021]
As shown in FIG. 1, an air supply port 21 is formed on one side surface of the cylinder block 2. The air supply port 21 is directly connected to the air supply source P via a pipe L1. The area | region with the porous body attachment recessed part 17 and the air supply port 21 are connected via the channel | path 21a. The two porous body mounting recesses 17 and 18 are communicated with each other via a passage 21b.
[0022]
Accordingly, when pressurized air is supplied to the air supply port 21, the pressurized air passes through the passage 21a and reaches the outer surface of the proximal-end-side porous body 15, and also passes through the passages 21a and 21b to reach the distal-end-side porous body. Reach the outer surface of the body 16. Then, the pressurized air is ejected from the inner side surfaces of the porous bodies 15 and 16 toward the outer peripheral surfaces S1 to S4 of the rod 4. The rod 4 is supported in a non-contact manner with respect to the rod insertion hole 3 of the cylinder block 2 by the static pressure generated by the pressurized air ejected as described above. That is, the air bearing cylinder 1 is provided with a static pressure thrust bearing.
[0023]
Further, as shown in FIG. 1, another porous body mounting recess 31 is formed at a predetermined location on the inner wall surface of the rod insertion hole 3. The porous body mounting recess 31 is located between the two porous body mounting recesses 17 and 18. Such a porous body mounting recess 31 is provided with a porous body (fluid pressure sealing mechanism) 32 having a fluid pressure sealing function and a static pressure bearing function. The porous bodies 32 are plate-like and have two pairs (four in total), and are spaced apart from each other. The material for forming the porous body 32 is basically the same as the material for forming the porous bodies 15 and 16.
[0024]
The passage 21b branches in the middle and is connected to the porous body mounting recess 31. Accordingly, the region having the porous body mounting recess 31 and the air supply port 21 are communicated with each other via the passages 21a and 21b. Accordingly, when pressurized air is supplied to the air supply port 21, the pressurized air passes through the passages 21a and 21b, reaches the porous body 32, and is ejected from the inner surface toward the outer peripheral surfaces S1 to S4 of the rod 4. It has come to be. Note that the porous body 32 as the fluid pressure sealing mechanism also serves as a bearing member for supporting the rod 4 in a non-contact manner, as is apparent from its function.
[0025]
Next, the structure of the rod 4 will be described.
As shown in FIGS. 1 to 5, the rod 4 includes a support cylinder 37 as a support member having a hollow portion. This support cylinder is made of nickel steel having a substantially quadrangular prism shape, and includes the four outer peripheral surfaces S1, S2, S3, and S4 as described above. Of the four outer peripheral surfaces S1, S2, S3, and S4, two ones S1 and S2 are formed with first and second step portions 41 and 42 as first and second pressure acting portions. Yes. More specifically, only one first step 41 is formed on the outer peripheral surface S1, and only one second step 42 is formed on the outer peripheral surface S2. That is, both the first step portion 41 and the second step portion 42 are formed on only one of the plurality of outer peripheral surfaces S1 to S4.
[0026]
In the present embodiment, the first step portion 41 plays a role of providing the rod 4 with a thrust force for eliminating the weight of the rod 4. The second step portion 42 plays a role of providing a thrust for driving and controlling the rod 4 downward. Such stepped portions 41 and 42 are formed by grinding or die processing.
[0027]
When the longitudinal direction of the rod 4 is used as a reference, the first step portion 41 is located higher than the second step portion 42. That is, these two step portions 41 and 42 are not arranged at the same height, but are arranged stepwise in the longitudinal direction of the rod 4. These two outer peripheral surfaces S1 and S2 are in a positional relationship that are opposite to each other with respect to the center of the rod 4, and are not flat either. The first step portion 41 is formed so as to face the lower end side of the rod 4. The second step portion 42 is formed so as to face the upper end side of the rod 4.
[0028]
The remaining two outer peripheral surfaces S3 and S4 are not provided with irregularities like the step portions 41 and 42, and are completely flat. The two flat outer peripheral surfaces S3 and S4 are formed in a positional relationship that is opposite to each other with respect to the center of the rod 4. In addition, you may change the effective pressure receiving area of both the level | step-difference parts 41 and 42 to arbitrary magnitude | sizes. Incidentally, in the present embodiment, the effective pressure receiving area of the first step portion 41 is larger than the effective pressure receiving area of the second step portion 42.
[0029]
When the rod 4 is inserted into the rod insertion hole 3, two spaces are formed between the inner wall surface of the rod insertion hole 3 and the outer peripheral surfaces S <b> 1 to S <b> 4 of the rod 4. A space in which the first step portion 41 is disposed is referred to as a first pressure action chamber 27, and a space in which the second step portion 42 is disposed is referred to as a second pressure action chamber 28.
[0030]
As shown in FIG. 1, the first pressure action chamber 27 is disposed above the second pressure action chamber 28 when the longitudinal direction of the rod 4 is used as a reference. The first pressure action chamber 27 is located immediately above the porous body 32 that is the fluid pressure sealing mechanism, and the second pressure action chamber 28 is located immediately below the porous body 32. In other words, a porous body 32 that ejects pressurized air to the rod 4 is disposed between the pressure action chambers 27 and 28. And these two pressure action chambers 27 and 28 are separated from each other by being sealed by the porous body 32.
[0031]
Communication grooves 45 and 46 are formed on the outer surface of the support cylinder 37 in the rod 4. Due to the upper through groove 45, the same air pressure acts on the first pressure working chamber 27 on the outer peripheral surface S1 side of the rod 4 and the first pressure working chamber 27 on the outer peripheral surface S2 side. ing. Further, the same air pressure acts on the second pressure acting chamber 28 on the outer peripheral surface S1 side of the rod 4 and the first pressure acting chamber 28 on the outer peripheral surface S2 side by the lower through groove 46. It has become.
[0032]
As shown in FIG. 1, a first thrust port 25 is provided on one side surface of the cylinder block 2. The first thrust port 25 communicates with the first pressure acting chamber 27 via a passage 25a. Therefore, the control air supplied to the first thrust port 25 can reach the first pressure working chamber 27 via the passage 25a.
[0033]
On the other hand, a second thrust port 26 is provided at a location on the opposite side of the cylinder block 2 where the first thrust port 25 is located. The second thrust port 26 communicates with the second pressure acting chamber 28 via the passage 26a. Therefore, the control air supplied to the second thrust port 26 can reach the second pressure working chamber 28 via the passage 26a.
[0034]
And if control air acts on the 1st and 2nd level | step-difference parts 41 and 42, the rod 4 will be pressed upwards by predetermined force. Therefore, a thrust force that moves the rod 4 forward, more specifically, a thrust force that causes the rod 4 to protrude from the lower end surface of the cylinder block 2 is brought to the rod 4. However, the thrust provided by the first step portion 41 is set to be several times larger than the thrust provided by the second step portion 42. This is based on the difference in the roles of both step portions 41 and 42.
[0035]
As shown in FIG. 1, the pipe L <b> 4 connected to the second thrust port 26 is connected to the pipe L <b> 1 that connects the air supply source P and the air supply port 21. In the middle of the pipe L4, a regulator R1 and an electropneumatic regulator R2 as a pressure control valve are provided. The regulator R1 plays a role of reducing the pressurized air from the air supply source P to a predetermined pressure. The electropneumatic regulator R2 located on the downstream side of the regulator R1 plays a role of further reducing the pressurized air decompressed by the regulator R1 into desired control air. That is, two-stage pressure reduction is performed on the pipe L4.
[0036]
Therefore, the second thrust port 26 is supplied with the control air having a reduced pressure value and a constant pressure value via the pipe L4. The set pressure of the regulator R1 can be appropriately adjusted manually, and the set pressure of the electropneumatic regulator R2 can be appropriately adjusted by an external controller (not shown).
[0037]
The pipe L7 connected to the first thrust port 25 is connected to the pipe L1 connecting the air supply source P and the air supply port 21. The pipe L7 on the first thrust port 25 side is provided with a regulator R3 that can manually adjust the set pressure. Note that the set pressure of the regulator R3 is set to a value different from the set pressure of the regulator R1, that is, an optimal value for providing a thrust force that eliminates the weight of the rod 4 itself. Accordingly, the control air having a constant pressure value is always supplied to the first thrust port 25 side.
[0038]
When the workpiece W whose shape is to be measured is a lens or the like, the workpiece W may be damaged if it directly contacts the lower end of the workpiece contactor 38. In order to prevent such a problem from occurring, a jig (not shown) may be attached to the lower end of the work contact 38. However, in this case, the set pressure of the regulator R3 is of course set to an optimum value for providing a thrust force that cancels not only the weight of the rod 4 but also the weight of the jig.
[0039]
A work contact 38 as a core material having a substantially cylindrical shape is provided in the support cylinder 37. The work contact 38 is arranged at a position where the center line thereof coincides with the center of the support cylinder 37. In short, the work contact 38 is disposed on the axis of the support cylinder 37. The work contact 38 extends along the axial direction of the support cylinder 37, and both upper and lower end portions thereof protrude from the upper and lower openings of the support cylinder 37. The lower end portion (that is, the fixed end) of the workpiece contactor 38 is penetrated by the lower end portion of the support cylinder 37, and the step portions formed at the joint portion between both the members 37 and 38 are engaged with each other. And the junction part of the lower end part of the workpiece contactor 38 and the lower end part of the support cylinder 37 is being fixed. That is, the work contact 38 is supported in a cantilevered manner in the hollow portion of the support cylinder 37. Moreover, since the lower end part of the workpiece contactor 38 and the lower end part of the support cylinder 37 are fixed by an adhesive, the gap between the joined parts is zero due to the presence of the adhesive.
[0040]
The support cylinder 37 and the work contact 38 are both made of metal and are formed of different materials. Specifically, the support cylinder 37 is formed of a low specific gravity material having a specific gravity lower than that of the work contact 38. Examples of the low specific gravity material include low specific gravity metals such as aluminum alloys. In addition to using a low specific gravity material as a metal, it can be changed to ceramic or carbon. The specific gravity of the aluminum alloy in this embodiment is 2.7. Besides this value, the specific gravity of the aluminum alloy may be changed to any value within the range of 1.0 to 3.0. By the way, the thermal expansion coefficient of aluminum alloy is 23.8 × 10 ^-6 / ° C.
[0041]
The work contact 38 is formed of a low thermal expansion material having a lower coefficient of thermal expansion than the support cylinder 37. Examples of the low thermal expansion material include a low thermal expansion metal such as a nickel alloy. In addition to using a low thermal expansion material as a metal, it can be changed to ceramic or carbon. The thermal expansion coefficient of the nickel alloy in this embodiment is 1 × 10 ^-6 / ° C. Incidentally, the specific gravity of the nickel alloy is 7.86.
[0042]
A laser displacement meter 44 is disposed at a position spaced upward from the air bearing cylinder 1. Laser light is emitted from the laser displacement meter 44 toward the light receiving module 43 provided at the upper end (that is, free end) of the work contact 38. Thereby, the displacement amount of the rod 4 is calculated, and the three-dimensional shape of the workpiece W is measured.
[0043]
Next, an operation of the shape measuring apparatus C1 including the air bearing cylinder 1 configured as described above will be described.
The pressurized air supplied from the air supply source P is always supplied to the porous bodies 15, 16 and 32 via the air supply port 21. Accordingly, the pressure of the pressurized air ejected from the porous bodies 15, 16, 32 to the rod 4 causes the rod 4 to contact the porous bodies 15, 16, 32 in the rod insertion hole 3 in a non-contact manner. Supported. The control air supplied from the air supply source P is always supplied into the first pressure working chamber 27 at a constant pressure via the first thrust port 25. Therefore, the rods 4 are lifted with a thrust having a size substantially corresponding to their own weight. That is, the weight of the rod 4 is eliminated.
[0044]
In this state, the air bearing cylinder 1 moves along the surface of the workpiece W while the lower end surface of the support cylinder 37 of the rod 4 contacts the workpiece W. At this time, control air is supplied to or discharged from the second pressure working chamber 28, so that the contact pressure of the work contact 38 with respect to the work W is controlled to be constant. Then, the laser light from the laser displacement meter 44 is irradiated toward the light receiving module 43, and the displacement amount of the rod 4 is calculated. Based on this displacement, the three-dimensional shape of the workpiece W is measured.
[0045]
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A work contact 38 is disposed in a cantilever manner in a support cylinder 37 having a hollow portion. Therefore, when the entire rod 4 is viewed as one member, it can be said that the inside of the rod 4 is thinned along the axis of the rod 4. Therefore, the weight of the rod 4 can be reduced. For this reason, when the lower end surface of the rod 4 slides along the surface of the workpiece, the rod 4 is less likely to swing even if a load is applied from the lateral direction (the direction of the arrow 50 shown in FIG. 1). As a result, since the displacement amount of the rod 4 can be calculated with high accuracy, the shape measurement accuracy of the workpiece W can be improved. Further, since the weight of the rod 4 can be reduced, the responsiveness of the rod 4 can be improved.
[0046]
(2) The forming material of the support cylinder 37 is made of a low specific gravity metal having a specific gravity lower than that of the work contact 38. Therefore, it can contribute to the further weight reduction of the rod 4 whole. In particular, in the present embodiment, since the support cylinder 37 is made of an aluminum alloy, the thermal conductivity is relatively high. Therefore, since the heat of the work contact 38 easily escapes to the support cylinder 37, the dimensional change in the axial direction of the work contact 38 accompanying the temperature change can be further reduced. Moreover, since the support cylinder 37 has a large surface area of the work contact 38, even if heat escapes from the work contact 38 to the support cylinder 37, the heat dissipation performance of the support cylinder 37 can be enhanced.
[0047]
(3) The material for forming the work contact 38 is made of a low thermal expansion metal having a lower coefficient of thermal expansion than the support cylinder 37. Therefore, it is possible to reduce the dimensional change of the workpiece contactor 38 along the axial direction in accordance with the temperature change, and the displacement amount of the rod 4 can be accurately measured. Therefore, the shape measurement accuracy of the workpiece W can be further improved. In particular, in the present embodiment, since the workpiece contact 38 is made of a nickel alloy, even if the lower end surface of the workpiece contact 38 slides on the workpiece W, it is not easily worn, and the life of the workpiece contact 38 can be extended. .
[0048]
(4) The support cylinder 37 and the work contact 38 are both made of metal. Therefore, compared with the case where the support cylinder 37 and the workpiece contactor 38 are made of, for example, ceramic, processing becomes very easy. Moreover, by combining the low specific gravity metal and the low thermal expansion metal, not only can the dimensional change of the rod accompanying the temperature change be reduced, but also the weight can be reduced. That is, the performance equivalent to the case where the rod 4 is made entirely of ceramic can be exhibited. Therefore, it is possible to suppress the manufacturing cost of the rod 4 from significantly increasing, and it is possible to provide a highly accurate air bearing cylinder 1 suitable for the shape measuring device C1.
[0049]
(5) A work contact 38 is disposed in a cantilever manner in a support cylinder 37 having a hollow portion. Therefore, it can be said that the area of the contact portion of the work contact 38 with the support cylinder 37 is small. For this reason, even if the support cylinder 37 undergoes a dimensional change along the axial direction due to a temperature change, the work contact 38 is not easily affected by the dimensional change. That is, the dimensional change of the work contact 38 can be minimized. Therefore, the displacement amount of the rod 4 can be measured more accurately.
[0050]
(6) The support cylinder 37 and the work contact 38 are fixed by an adhesive. Therefore, the gap between the joint portions of the support cylinder 37 and the work contact 38 can be completely eliminated by the adhesive. Therefore, it is possible to reliably prevent the workpiece contact 38 from swinging due to the load along the lateral direction (the direction of the arrow 50 shown in FIG. 1).
[0051]
(7) The control air acts on the first pressure acting chamber 27 and the first step portion 41 disposed in the first pressure acting chamber 27, and thrust for eliminating the weight of the rod 4 is brought to the rod 4. As a result, the gravity acting on the rod 4 is balanced, and the influence of gravity on the control accuracy is reduced. Further, the control air supplied to the second pressure working chamber 28 acts on the second step portion 42 disposed therein, and thrust for controlling the contact pressure of the rod 4 against the surface of the workpiece W. Bring. Accordingly, the contact pressure of the rod 4 can always be kept constant, which can contribute to improving the accuracy of shape measurement.
[0052]
(8) Since the first and second pressure working chambers 27 and 28 are independent of each other, the control air of an appropriate pressure can be separately supplied to each of the pressure working chambers 27 and 28. Therefore, it is possible to separate the control air for obtaining the thrust necessary for eliminating the dead weight and the control air for obtaining the thrust necessary for controlling the contact pressure of the rod 4 against the workpiece W. Therefore, there is an advantage that they do not have to be shared. As a result, drive control with a small control pressure is possible, and the rod 4 can be driven and controlled with high accuracy by appropriately adjusting the control pressure.
[0053]
(9) The space between the pressure working chambers 27 and 28 is sealed by the porous body 32 that ejects pressurized air to the rod 4. For this reason, the direction of the control air flowing through the porous body 32 which is a fluid pressure sealing mechanism is always constant. That is, the pressurized air is constantly ejected from the inner surface side of the porous body 32, and the ejected pressurized air always flows into the both pressure action chambers 27 and 28 side. Therefore, even if the magnitude relationship between the pressures in the pressure working chambers 27 and 28 changes, the thrust value of the rod 4 does not change. Therefore, the air bearing cylinder 1 having excellent thrust characteristics can be realized.
[0054]
(10) The first and second step portions 41 and 42 which are pressure acting portions are arranged stepwise along the longitudinal direction of the rod 4, and the shape of the rod 4 is also relatively simple. . For this reason, the number of processing parts at the time of manufacture can be reduced. Therefore, the air bearing cylinder 1 can be made inexpensive and easy to manufacture despite its high performance.
[0055]
(11) The support cylinder 37 of the rod 4 in the air bearing cylinder 1 has a substantially quadrangular prism shape, that is, a non-circular shape. For this reason, the rod 4 cannot rotate freely in the rod insertion hole 3 and is prevented from rotating. Therefore, there is no worry that the light receiving module 43 rotates carelessly when measuring the shape of the workpiece W.
[0056]
(12) Since the first and second stepped portions 41 and 42 are respectively formed on only one of the four outer peripheral surfaces S1 to S4, the number of machining points at the time of manufacturing the rod 4 is minimized. Become. This contributes to further reduction in manufacturing cost and facilitation of manufacturing.
[0057]
(13) The porous body 32 that is a fluid pressure sealing mechanism also serves as a bearing member that supports the rod 4 in a non-contact manner. For this reason, compared with the structure provided only with the porous bodies 15 and 16, the rigidity as the whole bearing becomes high, and it can be set as the air bearing cylinder 1 which can endure a larger lateral load. Further, with such a configuration, it is not necessary to separately provide the third bearing member, so that it is possible to prevent an increase in the number of parts and thus to reduce the manufacturing cost.
[0058]
(14) Since both the pressure working chambers 27 and 28 are independent from each other, it is easy to arbitrarily set the magnitude relationship of the effective pressure receiving areas of the step portions 41 and 42 corresponding to them. Here, the effective pressure receiving area of the first step portion 41 is set to be considerably larger (specifically, five times) than the effective pressure receiving area of the second step portion 42. Therefore, according to this setting, a thrust smaller than the thrust for self-weight cancellation can be brought to the rod 4. Therefore, delicate pressure adjustment in a narrow range is possible, and the rod 4 can be driven and controlled with higher accuracy. For this reason, it becomes possible to press the workpiece contact 38 against the workpiece W with an extremely high precision contact pressure, and the workpiece W can be reliably prevented from being deformed or damaged.
[0059]
(15) Porous bodies 15, 16, and 32 having fine holes are used as bearing members that eject pressurized air to support the rod 4 in a non-contact manner. Therefore, the pressurized air is uniformly ejected from the inner surface of the porous body 15, 16, 32 toward the outer peripheral surface of the rod 4 without unevenness. Therefore, even if the clearance between the rod 4 and the porous bodies 15, 16, 32 is small, the possibility that the rod 4 is in sliding contact with the porous bodies 15, 16, 32 is low, and the eccentricity of the rod 4 can be suppressed. .
[0060]
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
As shown in FIG. 6, in detail, one side of the support cylinder 37 in the direction orthogonal to the axial direction of the rod 4 may be lengthened. With this configuration, since the area of each porous body 15, 16, 32 is increased by increasing the size of the support cylinder 37, the lateral rigidity of the rod 4 can be increased. Therefore, the rod 64 can be made more difficult to swing even considering that the weight of the rod 4 is slightly increased as the size of the rod 4 increases.
[0061]
-As shown in FIG. 7, you may form both the 1st and 2nd level | step-difference parts 41 and 42 so that the lower end side which is the protrusion end side of the rod 4 may face. If the rod 4 is formed in this manner, the direction of thrust for self-weight cancellation and the direction of thrust for drive control can be made the same. In addition, the structure is simple and the manufacturing is easy as compared with the case where the direction of thrust for self-weight cancellation is opposite to the direction of thrust for drive control. That is, it is not necessary to provide a structure in which the lower half portion is provided at a position shifted from the center line of the upper half portion in manufacturing the rod 4, and the assembly into the rod insertion hole 3 is easy. In addition, a rod structure with an excellent left / right weight balance can be obtained.
[0062]
-You may fix the lower end part of the workpiece contactor 38, and the lower end part of the support cylinder 37 by the screwing relationship with a screw instead of an adhesive agent. However, in the case of adopting this configuration, it is preferable to reduce as much as possible the gap in the threaded portion between the work contact 38 and the support cylinder 37 in order to reduce the swing of the work contact 38. Therefore, an adhesive may be applied in order to eliminate the gap between the screwed portions.
[0063]
In the embodiment, the support cylinder 37 and the work contact 38 are fixed at the lower end of the rod 4. In addition to this location, for example, both the members 37 and 38 may be fixed near the center of the rod 4 or at the upper end. In short, the position where the work contact 38 is fixed to the support cylinder 37 may be changed to an arbitrary position. In addition, when both members 37 and 38 are fixed to the upper end part of the rod 4, it is preferable that the upper end surface of the workpiece contactor 38 is brought into contact with the workpiece W and the light receiving module 43 is provided on the lower end surface.
[0064]
Both the forming material of the support cylinder 37 and the forming material of the work contact 38 may be changed to a nickel alloy or an aluminum alloy.
A ceramic component such as alumina or silica may be included as a filler in the adhesive that fixes the support cylinder 37 and the work contact 38. With this configuration, the dimensional change amount of the work contact 38 accompanying a temperature change can be further reduced.
[0065]
As long as the condition that the pressurized air is ejected to the rod 4 is satisfied, it is permitted to use a fluid pressure sealing mechanism other than the porous body 32. Further, the fluid pressure sealing mechanism does not necessarily have to serve as a bearing member.
[0066]
-You may make it supply pressurized air with the system | strain different from the porous bodies 15 and 16 with respect to fluid pressure sealing mechanisms, such as the porous body 32 grade | etc.,.
It is also possible to form the first and second step portions 41 and 42 in a positional relationship that is not opposite to each other with respect to the center of the rod 4, for example, adjacent surfaces.
[0067]
In the embodiment described above, the porous bodies 15 and 16 as the bearing members are provided at the two upper and lower positions separated along the longitudinal direction of the rod 4. On the other hand, only one porous body 15 (or 16) may be used, and the other 16 (or 15) may be omitted.
[0068]
The rod 4 is not limited to a rectangular column shape, and may be a polygonal column shape such as a hexagonal column shape.
A configuration in which the porous bodies 15, 16, and 32, which are bearing members, are provided not on the cylinder block 2 side but on the rod 4 side is allowed. This makes it easy to slim the entire air bearing cylinder 1.
[0069]
The first and second step portions 41 and 42 do not necessarily have to be formed so as to face the lower end side that is the protruding end side of the rod 4, and either one of them is the upper end of the rod 4. It may be formed so as to face the side.
[0070]
-The direction of the air bearing cylinder 1 can be changed to an arbitrary direction. For example, the rod 4 may be arranged in the left-right direction (lateral direction) instead of being arranged along the up-down direction.
[0071]
Of course, the effective pressure receiving area of the first step portion 41 may be set smaller than the effective pressure receiving area of the second step portion 42.
In the case of the embodiment, the regulator R3 capable of manually adjusting the set pressure is provided on the pipe L7. Instead of the regulator R3, for example, the above-described regulator R1 and electropneumatic regulator R2 may be provided.
[0072]
Next, in addition to the technical idea described in the claims, the technical idea grasped by the above-described embodiment will be described below.
(1) In Claim 1, the support member and the core material are formed of different materials, respectively, and the formation material of the support member is a low specific gravity material having a specific gravity lower than that of the core material. Air bearing cylinder.
[0073]
(2) In Claim 1, the support member and the core material are formed of different materials, respectively, and the material for forming the core material is a low thermal expansion material having a lower coefficient of thermal expansion than that of the support member. Air bearing cylinder.
[0074]
(3) The air bearing cylinder according to claim 2 or 3, wherein the specific gravity of the low specific gravity material is set within a range of 1.0 to 3.0.
(4) In claim 2 or 3, the low thermal expansion material has a coefficient of thermal expansion of 0.05 × 10. ^-7 / ° C ~ 4x10 ^-6 An air bearing cylinder characterized by being set within a range of / ° C.
[0075]
(5) The air bearing cylinder according to claim 3, wherein the support member and the core member are fixed to each other by an adhesive. With this configuration, the gap at the joint portion between the support member and the core material can be made zero by the adhesive.
[0076]
(6) The air bearing cylinder according to (5), wherein the adhesive contains a filler made of ceramic.
(7) In any one of claims 1 to 3, and (1) to (6), the first and second pressure acting portions are arranged stepwise along the longitudinal direction of the rod, and the both pressures An air bearing cylinder characterized in that a fluid pressure sealing mechanism for ejecting pressurized air to the rod is disposed between the working chambers. With this configuration, since the space between the pressure working chambers is sealed by the fluid pressure sealing mechanism that ejects pressurized air to the rod, the direction of the control air flowing through the sealing mechanism is constant. Therefore, even if the magnitude relationship between the pressures in the two pressure working chambers changes, the rod thrust value does not change. In addition, since the shape is simplified by arranging the two pressure acting portions in a stepwise manner along the longitudinal direction of the rod, the number of processing portions at the time of manufacture can be reduced. As a result, it is possible to provide an air bearing cylinder that is inexpensive and easy to manufacture and has excellent thrust characteristics.
[0077]
(8) In any one of claims 1 to 3 and (1) to (7), the rod has a substantially prismatic shape, and the first and second pressure acting portions are provided on a plurality of rod outer peripheral surfaces. Each of the air bearing cylinders is formed only on one surface. According to this configuration, since the rod is a substantially prismatic rod, that is, a non-circular rod, it is possible to prevent rotation in the rod insertion hole and to minimize the number of machining points when manufacturing the rod. As a result, it becomes much cheaper and easier to manufacture.
[0078]
(9) The air bearing cylinder according to any one of claims 1 to 3 and (8), wherein the fluid pressure sealing mechanism also serves as a bearing member that supports the rod in a non-contact manner. According to this configuration, the fluid pressure sealing mechanism also serves as a bearing member that supports the rod in a non-contact manner, so that the rigidity of the bearing as a whole is increased and can withstand a greater lateral load. In addition, an increase in the number of parts can be prevented. As a result, it is possible to improve load resistance and prevent an increase in the number of parts.
[0079]
(10) A cylinder block having a pressure working chamber and a rod insertion hole therein, a rod that is inserted through the rod insertion hole and at least the tip side protrudes from the rod insertion hole, and the pressure working chamber or the rod insertion hole. An air bearing cylinder provided on at least one inner wall surface and supporting the rod in a non-contact manner by ejecting pressurized air, wherein the rod is supported by a support member having a hollow portion and a support member An air bearing cylinder comprising a core member disposed in a hollow portion of a member.
[0080]
(11) A cylinder block having a pressure action chamber and a rod insertion hole therein, a rod that is inserted into the rod insertion hole and at least the tip side protrudes from the rod insertion hole, and the pressure action chamber or the rod insertion hole An air bearing cylinder provided on at least one inner wall surface and supporting the rod in a non-contact manner by ejecting pressurized air, wherein the rod is supported by a support member having a hollow portion and a support member An air bearing cylinder comprising: a core material disposed in a hollow portion of the member, wherein the core material is supported at one location with respect to the support member.
[0081]
(12) A cylinder block having a pressure action chamber and a rod insertion hole therein, a rod that is inserted through the rod insertion hole and at least the tip side protrudes from the rod insertion hole, and the pressure action chamber or the rod insertion hole An air bearing cylinder provided on at least one inner wall surface and supporting the rod in a non-contact manner by ejecting pressurized air, wherein the rod is supported by a support member having a hollow portion and a support member An air bearing cylinder comprising: a core member disposed in a hollow portion of the member, wherein the core member is supported in a cantilever manner with respect to the support member.
[0082]
(13) A cylinder block having a pressure action chamber and a rod insertion hole therein, a rod that is inserted through the rod insertion hole and at least the tip side protrudes from the rod insertion hole, and the pressure action chamber or the rod insertion hole. An air bearing cylinder provided on at least one inner wall surface and supporting the rod in a non-contact manner by ejecting pressurized air, wherein the rod is supported by a support member having a hollow portion and a support member An air bearing cylinder comprising: a core material disposed in a hollow portion of the member, wherein the core material is supported at locations excluding both end portions of the support member.
[0083]
(14) A shape measurement comprising the air bearing cylinder according to any one of claims 1 to 3 and measuring the shape of the workpiece by moving one end of the core material constituting the rod in contact with the workpiece. A light receiving module provided at the other end of the core constituting the rod; and a laser beam irradiated to the light receiving module provided at a predetermined distance from the light receiving module; and the displacement of the rod A shape measuring apparatus comprising a laser displacement meter for measurement.
[0084]
(15) The rod insertion hole is inserted into the rod insertion hole formed in the cylinder block, is supported in a non-contact manner by a bearing member provided in the rod insertion hole, and is supplied to the cylinder block by the pressurized air. The rod to which thrust is applied along the axial direction includes a support member having a hollow portion and a core member disposed in the hollow portion of the support member, and the core member is fixed to the support member in a cantilever shape. A rod characterized by that.
[0085]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the invention, the weight of the rod can be reduced, and the response of the rod can be improved.
[0086]
According to invention of Claim 2, the dimensional change of the rod accompanying a temperature change can be made small.
According to invention of Claim 3, it can prevent much more that a core material shakes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an air bearing cylinder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a rod in the cylinder.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of an air bearing cylinder.
FIG. 4 is a view showing a lower end surface of a rod.
FIG. 5 is a view showing an upper end surface of a rod.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of an air bearing cylinder according to another embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an air bearing cylinder according to another embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a prior art air bearing cylinder.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air bearing cylinder, 2 ... Cylinder block, 3 ... Rod insertion hole, 4 ... Rod, 27 ... 1st pressure action chamber, 28 ... 2nd pressure action chamber, 37 ... Support cylinder (support member), 38 ... Work contact (core material).

Claims

A cylinder block having a pressure working chamber and a rod insertion hole therein; a rod inserted through the rod insertion hole and having at least a tip projecting from the rod insertion hole; and at least one of the pressure working chamber or the rod insertion hole In an air bearing cylinder provided with an inner wall surface and a bearing member that supports the rod in a non-contact manner by ejecting pressurized air,
The rod is composed of a support member provided with a hollow portion, and a core material disposed in the hollow portion of the support member, one end portion of the core material is fixed to the support member, and the other end portion is Air bearing cylinder characterized by freedom.

The support member and the core material are formed of different materials, and the support member forming material is a low specific gravity material having a specific gravity lower than that of the core material, and the core material forming material is lower than that of the support member. The air bearing cylinder according to claim 1, wherein the air bearing cylinder has a low coefficient of thermal expansion.

The air bearing cylinder according to claim 1, wherein the joint portion of the support member and the core member is integrally fixed without a gap.