JP6281651B2

JP6281651B2 - 昇降装置

Info

Publication number: JP6281651B2
Application number: JP2017034705A
Authority: JP
Inventors: 光増田; 陵高梨; 木村　浩章; 浩章木村; 倫裕関本
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: JP2017116557A

Description

本発明は、測定機の昇降装置に係り、特に真円度測定機の本体に立設されたコラムに沿って検出器を昇降移動させる測定機の昇降装置に関する。

真円度測定機は、本体に回転自在に支持された測定テーブルと、測定テーブルに載置されたワークに接触される測定子を有する検出器とを備えている。真円度測定機は、測定子をワークに接触させた状態で測定テーブルを回転させて、測定子の変位量に基づいてワークの真円度及び形状等を測定する。

前記検出器は、アームを介してキャリッジに取り付けられ、キャリッジは、前記本体に鉛直方向に立設されたコラムに昇降自在に支持される。また、キャリッジは、そのナットがボールねじ装置のねじ棒に螺合され、ねじ棒を回転させるモータの動力によって昇降移動される。また、キャリッジは、カウンターウエイト機構部に連結されている。

カウンターウエイト機構部は、ワイヤ、プーリ、及びカウンターウエイトから構成される。検出器、アーム、及びキャリッジからなる昇降部材の重量バランスをカウンターウエイトが取ることによって、前記モータの負荷を低減させている。すなわち、前記ワイヤは、コラムの上方に設置された前記プーリに巻き掛けられて、その一端がキャリッジに連結され、その他端が前記カウンターウエイトに連結されている。

ところで、前記ワイヤによるキャリッジの吊り上げ位置（連結位置）が前記昇降部材の重心位置からオフセットされている場合、昇降部材にモーメントＭ（Ｍ＝ＷＬ：Ｗは昇降部材の荷重（Ｎ）：Ｌは吊り上げ位置から昇降部材の重心位置までの距離）が発生するため、昇降部材がコラムに対して傾斜したり、コラムが変形したりして、測定精度を悪化させる問題があった。

上記問題を解消するために、特許文献１の昇降装置は、前記ワイヤによるキャリッジ（上下台）の吊り上げ位置を前記昇降部材の重心位置に一致させて、モーメントのバランスを取っている。

特開平５−３２２５０７号公報

しかしながら、特許文献１の如く、ワイヤによるキャリッジの吊り上げ位置を昇降部材の重心位置に一致させた場合（モーメントのバランスを取った場合）、モータの駆動点（ねじ棒の軸心）から前記吊り上げ位置が離れてしまうので（駆動のバランスが悪くなるので）、やはり昇降部材がコラムに対して傾斜したり、コラムが変形したりして、測定精度を悪化させる問題があった。また、駆動のバランスを取るためには、駆動点に吊り上げ位置を接近させなければならないので、モーメントのバランスが崩れて昇降部材にモーメントが発生するという問題があった。

つまり、従来の測定機の昇降装置は、昇降部材の重量バランス、駆動のバランス、及び昇降部材のモーメントのバランスを取ることが困難であった。

なお、モータの駆動点と吊り上げ位置が離れると、カウンターウエイト機構部を構成しているプーリとワイヤとの摩擦、プーリを回転させるベアリングの抵抗などによって、カウンターウエイト機構部を動作させる際に抵抗力が発生する。この抵抗力によって、モータの駆動点と吊り上げ位置が離れた場合にモーメントが発生し、結果として駆動のバランスが悪くなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、昇降部材の重量バランス、駆動のバランス、及び昇降部材のモーメントのバランスを取ることができる測定機の昇降装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、前記目的を達成するために、測定機の本体に立設されたコラムに沿って昇降自在な昇降部材と、前記昇降部材を前記コラムに沿って昇降駆動する駆動部と、前記コラムの上部に取り付けられた第１のプーリ、前記第１のプーリに巻き掛けられて一端が前記昇降部材の重心位置に対して前記駆動部の駆動軸方向にオフセットされた第１の位置に連結される第１のワイヤ、及び前記第１のワイヤの他端に連結されるカウンターウエイトを備えたカウンターウエイト機構部と、前記コラムの下部に取り付けられた第２のプーリ、前記第２のプーリに巻き掛けられて一端が前記カウンターウエイトに連結されるとともに他端が前記昇降部材の第２の位置であって、前記重心位置とで前記第１の位置を挟む第２の位置に連結される第２のワイヤ、及び前記第２のワイヤに張力を付与する張力付与部材を備えたカウンターモーメント機構部と、を有することを特徴とする測定機の昇降装置を提供する。

本発明の一態様によれば、第１のプーリ、第１のワイヤ、及びカウンターウエイトからなるカウンターウエイト機構部によって昇降部材の重量バランスを取ることができる。また、カウンターウエイト機構部の第１のワイヤの一端は、昇降部材の重心位置に対して駆動部の駆動軸方向にオフセットされた第１の位置に連結されるので、駆動のバランスを取ることができる。更に、カウンターモーメント機構部の第２のワイヤの他端は、昇降部材の第２の位置であって、重心位置とで第１の位置を挟む第２の位置に連結されるので、昇降部材のモーメントのバランスを取ることができる。

すなわち、本発明の一態様によれば、昇降部材とカウンターウエイトとを、第２のプーリ及び第２のワイヤを介して連結することにより、昇降部材とカウンターウエイトとを連結する系統を閉ループとし、第２のワイヤの他端と昇降部材との連結部に張力付与部材を設け、この張力付与部材によって第２のワイヤに張力を付与する。この張力は、カウンターモーメント機構部が存在しない状態において、昇降部材に発生するモーメントを相殺する値に設定される。

したがって、本発明の一態様によれば、カウンターウエイト機構部によって昇降部材の重量バランス、及び駆動のバランスを取ることができ、かつカウンターモーメント機構部によって、昇降部材のモーメントのバランスを取ることができる。これにより、モーメントのバランスを取るために昇降部材に付与する与圧を軽減できるので、駆動部が小型化され、安価な装置を提供できる。

また、モーメントによるコラムの変位を無くすことができるので、高精度な測定を実施できる。

更に、駆動軸に対して第１の位置（吊り上げ位置）が近接されているので、摩擦重心に近い位置で昇降部材を駆動できる。これにより、昇降部材及びコラムの姿勢変化が減少するので、精度のよい駆動が可能となる。

ここで言う「摩擦重心」とは、カウンターウエイト機構部を動作させる際の抵抗力の中心線上をいう。

また、従来のカウンターウエイト機構部に、別途モーメントバランス機構を追加するよりも、追加する要素（カウンターモーメント機構部）が少ないので安価である。

本発明の一態様は、前記張力付与部材は、前記第２のワイヤの他端と前記昇降部材との連結部に配置されていることが好ましい。

本発明の一態様によれば、第２のワイヤの他端と昇降部材との連結部に張力付与部材を配置することにより、張力付与部材による張力調整を容易に実施できる。

本発明の一態様は、前記張力付与部材は、前記第２のワイヤの他端と前記昇降部材とを連結するばね部材と前記ばね部材による付勢力を調整する調整部材とを備えることが好ましい。

本発明の一態様によれば、張力付与部材をばね部材と調整部材とによって構成し、調整部材によってばね部材の付勢力を調整する。例えば、ばね部材が圧縮コイルばねの場合には、その伸長量を調整することにより、第２のワイヤに付与する張力を容易に調整できる。

本発明の測定機の昇降装置によれば、昇降部材の重量バランス、駆動のバランス、及び昇降部材のモーメントのバランスを取ることができる。

真円度測定機の検出器昇降装置の縦断面図図１に示した検出器昇降装置の平面図図１に示した検出器昇降装置の張力付与部を拡大して示した側面図

以下、添付図面に従って本発明に係る測定機の昇降装置の好ましい実施形態について詳説する。

図１は、本発明に係る昇降装置が適用された真円度測定機の検出器昇降装置１０の縦断面図である。また、図２は、図１に示した検出器昇降装置１０の平面図である。また、図３は、検出器昇降装置１０の張力付与部材５２を拡大して示した側面図である。

図１に示す検出器昇降装置１０はコラム１２を備え、コラム１２は真円度測定機の本体１４に鉛直方向に立設されている。

コラム１２には、ボールねじ装置（駆動部）１６が設けられ、ボールねじ装置１６のねじ棒１８がコラム１２に沿って鉛直方向に配設される。ねじ棒１８は、その上下端が不図示の軸受を介してコラム１２に回転自在に取り付けられ、ボールねじ装置１６のモータ２０の動力によって軸心を中心に回転される。このモータ２０もコラム１２に取り付けられている。

ねじ棒１８には、ボールねじ装置１６のナット２２が螺合される。このナット２２は、キャリッジ２４に固定されている。キャリッジ２４には、図２の如く棒状のアーム２６とＬ字状のブラケット２８とを介して検出器３０が取り付けられている。すなわち、キャリッジ２４、アーム２６、ブラケット２８、及び検出器３０によって、コラム１２に沿って昇降自在な昇降部材３２が構成される。この昇降部材３２は、モータ２０を正転方向、及び逆転方向に駆動することにより、ねじ棒１８に沿って昇降移動される。また、キャリッジ２４は、筒状に構成され、その内部にコラム１２が配置され、キャリッジ２４の内壁面とコラム１２の外壁面との間には、キャリッジ２４の昇降動作を案内する複数の摺動部材３４が配置されている。

〔カウンターウエイト機構部〕
カウンターウエイト機構部３６は、図１、図２の如く一対のプーリ（第１のプーリ）３８、ワイヤ（第１のワイヤ）４０、及びカウンターウエイト４２を備えて構成される。

プーリ３８は、コラム１２の上部に固定された天板４４に取り付けられる。また、ワイヤ４０は、プーリ３８に巻き掛けられ、その一端が昇降部材３２の重心位置Ｇに対してモータ（駆動部）２０のねじ棒１８（駆動軸）の方向にオフセットされた第１の位置Ａに連結される。この第１の位置Ａは、ねじ棒１８の軸心に接近させるために、キャリッジ２４の内壁面に突設されたブラケット２５に設けられている。コラム１２には、ブラケット２５を逃がすための逃げ溝１３が上下方向に備えられている。一方、ワイヤ４０の他端は、カウンターウエイト４２の上面の重心位置に連結されている。

〔カウンターモーメント機構部〕
カウンターモーメント機構部４６は、プーリ（第２のプーリ）４８、ワイヤ（第２のワイヤ）５０、及び張力付与部材５２を備えて構成される。

プーリ４８は、コラム１２の下部に固定された底板５４に取り付けられる。また、ワイヤ５０は、プーリ４８に巻き掛けられ、その一端がカウンターウエイト４２の底面の重心位置に連結される。また、ワイヤ５０の他端は、昇降部材３２の第２の位置Ｂであって、昇降部材３２の重心位置Ｇとで第１の位置Ａを挟む第２の位置Ｂに連結される。また、第２の位置Ｂは、図２に示すように、重心位置Ｇと第１の位置Ａとを結ぶ線分の延長線上に設定されている。

なお、重心位置Ｇは、キャリッジ２４に対してアーム２６を水平方向に摺動させることにより移動するが、以下述べるモーメントのバランスを良好に取るためには、第２の位置Ｂと第１の位置Ａとを結ぶ線分の延長線上に重心位置Ｇが固定されることが好ましい。よって、この場合には、キャリッジ２４に対してアーム２６を水平方向に摺動させる動作に連動させて、不図示のカウンターウエイトをアーム２６に沿って、アーム２６の摺動方向と逆方向に移動させることにより、重心位置Ｇを図２の位置に固定する重量バランス機構部を設けることが好ましい。ただ、前記重量バランス機構部を設けなくとも、装置正面からみて前後方向のモーメントバランスは取れるので、重量バランス機構部は必須ではない。

一方、ワイヤ５０に張力を付与する張力付与部材５２は、ワイヤ５０の他端と昇降部材３２との連結部に配置されている。

張力付与部材５２は、図３に示すように、圧縮コイルばね（ばね部材）５６、及びワッシャ５８と一対のナット６０とからなる調整部材等によって構成される。

ワイヤ５０の他端は、ピン６２の下端に連結され、ピン６２は、キャリッジ２４に固定されたブラケット６４の孔６５に挿入される。圧縮コイルばね５６は、その下端がブラケット６４に載置されるとともに、その内部にピン６２が挿通される。ピン６２の上端には、ねじ棒６６が設けられており、そのねじ棒６６にワッシャ５８が挿入され、ワッシャ５８の上方からナット６０がねじ棒６６に螺合される。

したがって、ナット６０によってワッシャ５８の位置を調整し、圧縮コイルばね５６の伸長量を調整することにより、ワイヤ５０に矢印Ｃ方向の張力を与えることができ、その反力として昇降部材３２に矢印Ｄ方向の荷重Ｆ（Ｎ）を与えることができる。

〔検出器昇降装置１０の特徴〕
まず、プーリ３８、ワイヤ４０、及びカウンターウエイト４２からなるカウンターウエイト機構部３６によって昇降部材３２の重量バランスを取ることができる。また、カウンターウエイト機構部３６のワイヤ４０の一端は、昇降部材３２の重心位置Ｇに対してモータ２０のねじ棒１８の軸心方向にオフセットされた第１の位置Ａに連結されるので、駆動のバランスを取ることができる。

一方、カウンターモーメント機構部４６を備えておらず、カウンターウエイト機構部３６のみの構成では、図３の如く、昇降部材３２には反時計回り方向のモーメントＭ（Ｍ＝ＷＬ_１：Ｗは昇降部材３２の荷重（Ｎ）：Ｌ_１は第１の位置Ａ（吊り上げ位置）から昇降部材３２の重心位置Ｇまでの距離）が発生するため、昇降部材３２がコラム１２に対して傾斜したり、コラム１２が変形したりして、測定精度を悪化させる問題がある。

そこで、上記問題を解消するために、カウンターモーメント機構部４６が実施形態の検出器昇降装置１０に設けられている。

すなわち、図１の如く、カウンターウエイト４２は、キャリッジ２４にワイヤ５０を介して第２の位置Ｂに連結されている。ワイヤ５０は、プーリ４８に巻き掛けられている。そして、ワイヤ５０の他端には、張力付与部材５２が装着されている。

第１の位置Ａと第２の位置Ｂは水平方向において、図３の如く「Ｌ_２」離れているため、張力付与部材５２を操作して「Ｆ（Ｎ）×Ｌ_２」の時計回り方向のモーメントを昇降部材３２に発生させる。

つまり、「ＷＬ_１」＝「ＦＬ_２」となるように、張力付与部材５２を操作してワイヤ５０の張力を設定する。これにより、昇降部材３２にかかるモーメントのバランスを取ることができる。すなわち、カウンターモーメント機構部４６のワイヤ５０の他端は、昇降部材３２の第２の位置Ｂであって、重心位置Ｇとで第１の位置Ａを挟み、好ましくは重心位置Ｇと第１の位置Ａとを結ぶ線分の延長線上に設定された第２の位置Ｂに連結されるので、昇降部材３２のモーメントのバランスを取ることができる。

したがって、実施形態の検出器昇降装置１０によれば、カウンターウエイト機構部３６によって昇降部材３２の重量バランス、及び駆動のバランスを取ることができ、かつカウンターモーメント機構部４６によって、昇降部材３２のモーメントのバランスを取ることができる。

これにより、モーメントのバランスを取るために昇降部材３２に付与する与圧を軽減できるので、駆動部が小型化され、安価な装置を提供できる。

また、モーメントによるコラム１２の変位を無くすことができるので、高精度な測定を実施できる。

更に、ねじ棒１８の軸心に対して第１の位置Ａが近接されているので、摩擦重心に近い位置で昇降部材３２を駆動できる。これにより、昇降部材３２及びコラム１２の姿勢変化が減少するので、精度のよい駆動が可能となる。

また、従来のカウンターウエイト機構部に、別途モーメントバランス機構を追加するよりも、追加する要素（カウンターモーメント機構部４６）が少ないので安価である。なお、ワイヤ５０の張力は、閉ループによって自己完結しているため、カウンターウエイト４２のバランス関係に影響を与えない。

一方で、実施形態の検出器昇降装置１０によれば、ワイヤ５０の他端と昇降部材３２との連結部（第２の位置Ｂ）に張力付与部材５２が配置されているので、張力付与部材５２によるワイヤ５０の張力調整を容易に実施できる。

すなわち、ワイヤ５０の一端とカウンターウエイト４２との連結部に張力付与部材５２を配置してもよいが、カウンターウエイト４２はワイヤ４０で吊り下げられているのみで、固定されていないため、その張力調整作業が困難になる。

これに対して昇降部材３２は、ねじ棒１８にナット２２が螺合されており、静止状態においてねじ棒１８に固定された状態なので、張力付与部材５２による張力調整を容易に実施できる。

また、実施形態の検出器昇降装置１０によれば、圧縮コイルばね５６とワッシャ５８及びナット６０からなる調整部材とによって張力付与部材５２を構成し、調整部材によって圧縮コイルばね５６の付勢力を調整している。これにより、ワイヤ５０に付与する張力を容易に調整できる。

なお、実施形態では、測定機として真円度測定機を例示したが、これに限定されるものではなく、昇降部材を備えた測定機であれば、本発明の昇降装置を適用できる。

１０…検出器昇降装置、１２…コラム、１３…溝、１４…本体、１６…ボールねじ装置、１８…ねじ棒、２０…モータ、２２…ナット、２４…キャリッジ、２５…ブラケット、２６…アーム、２８…ブラケット、３０…検出器、３２…昇降部材、３４…摺動部材、３６…カウンターウエイト機構部、３８…プーリ、４０…ワイヤ、４２…カウンターウエイト、４４…天板、４６…カウンターモーメント機構部、４８…プーリ、５０…ワイヤ、５２…張力付与部材、５４…底板、５６…圧縮コイルばね、５８…ワッシャ、６０…ナット、６２…ピン、６４…ブラケット、６５…孔、６６…ねじ棒

Claims

コラムに沿って昇降自在な昇降部材と、
前記昇降部材を前記コラムに沿って駆動する駆動部と、
前記昇降部材に設けられた第１の位置であって、前記昇降部材の重心位置に対して前記駆動部の駆動軸方向にオフセットされた前記第１の位置で、前記昇降部材を上方に付勢する第１の付勢部材と、
前記昇降部材に設けられた第２の位置であって、前記昇降部材の重心位置とで前記第１の位置を挟む前記第２の位置で、前記昇降部材を下方に付勢するとともにその付勢力を調整可能な第２の付勢手段と、
を備えることを特徴とする昇降装置。