JP6985857B2 - 測長器および測長システム - Google Patents

Description

本発明は、測長器および測長システムに関するものである。

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

ここで、測長器が使用される環境によっては、測長器の内部に油分等の異物が侵入するおそれがある。測長器の内部に異物が存在すると、変位検出の精度が低下したり製品寿命が短くなったりして好ましくない。
本発明は、内部への異物侵入を抑制可能な測長器および測長システムを提供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、前記測定対象物に前記スピンドルの先端側を当接させ当該スピンドルの位置を検出する検出部と、前記検出部により前記スピンドルの位置を検出して測定を行う際に、前記筐体の内部に供給されたエアを前記先端側の開口から外部に放出するエア放出手段と、を備え、前記エア放出手段は、前記筐体にエアが供給されている測定前の待機状態で前記スピンドルの先端が前記測定対象物に当接していないときには、当該筐体に供給されているエアの外部への放出を封止または抑制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、前記エア放出手段は、前記スピンドルの外周に一体または別体として設けられ当該スピンドルの移動に伴って移動するとともに当該スピンドルが前記筐体の前記先端側へ最も突出した際に当該筐体の当該先端側の開口に連通した内部開口を形成する内側端面に直接的または間接的に当接する当接部を備え、前記筐体にエアが供給されている測定前の待機状態で前記スピンドルの先端が前記測定対象物に当接していないときには、当該当接部を当該内側端面に直接的または間接的に当接させることで、当該筐体に供給されているエアの外部への放出を封止または抑制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３に記載の発明は、前記筐体の内部にエアが供給されていない状態で前記スピンドルを当該筐体から押し出す方向に付勢する付勢手段と、を更に備えた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、前記測定対象物に前記スピンドルの先端側を当接させ当該スピンドルの位置を検出する検出部と、前記検出部により前記スピンドルの位置を検出して測定を行う際に、前記筐体の内部に供給されたエアを前記先端側の開口から外部に放出するエア放出手段と、前記筐体の内部にエアが供給されていない状態で前記スピンドルを当該筐体から押し出す方向に付勢する付勢手段と、を備え、前記エア放出手段は、測定前の待機状態で前記スピンドルの先端が前記測定対象物に当接していないときには、前記筐体に供給されたエアの外部への放出を封止または抑制し、前記スピンドルは、前記筐体の内部にエアが供給された際には、前記付勢手段による付勢力と当該筐体の内部に供給されたエアによる付勢力とによって前記押し出す方向に付勢される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、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、前記測定対象物に前記スピンドルの先端側を当接させ当該スピンドルの位置を検出する検出部と、前記スピンドルの外周に保持され当該スピンドルの移動に伴って移動するとともに、当該スピンドルが前記筐体の前記先端側へ最も突出した際に当該筐体の当該先端側の開口に連通した内部開口を形成する内側端面に当接するシール材と、を備えたことを特徴とする測長器である。
請求項６に記載の発明は、前記スピンドルを前記筐体の前記先端側へ突出させる方向に当該スピンドルを付勢する付勢手段と、を更に備え、前記スピンドルは、測定前の待機状態で先端が前記測定対象物に当接していないときにて、前記付勢手段によって前記筐体から最も突出していることを特徴とする請求項５記載の測長器である。
請求項７に記載の発明は、前記筐体は、内部にエアを供給可能な空間を有し、当該空間にエアが供給された状態にて、前記スピンドルが最も突出している状態では前記シール材が前記内側端面に当接し前記先端側の開口から外部へのエアの放出が封止または抑制され、当該スピンドルが当該最も突出している状態から当該筐体の後端側に移動し当該シール材が当該内側端面から離れることでエアが当該先端側の開口から外部へ放出され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、前記筐体は、前記内部開口の前記先端側にて前記スピンドルと摺動する軸面シール部を備え、当該軸面シール部を弾性的に保持することを特徴とする請求項５記載の測長器である。
請求項９に記載の発明は、前記筐体は、前記軸面シール部を保持するシール保持部と、当該シール保持部が当該軸面シール部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との間に設けられる弾性部と、を更に備え、当該軸面シール部を弾性的に保持する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、請求項１〜９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１１に記載の発明は、前記測長器により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と、を更に備えたことを特徴とする請求項１０記載の測長システムである。

本発明によれば、測長器内部への異物侵入を抑制することが可能になる。

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。 第１の実施の形態が適用される測長器の全体断面図であり、（ａ）はスピンドルの最大突出の状態を示し、（ｂ）はその部分拡大図である。 測定器により測定される際の押し込み量と測定力との関係を示すグラフであり、横軸がスピンドル押し込み位置（ｍｍ）であり、縦軸が測定力（Ｎ）である。 第１の実施の形態が適用される測長器の動作の説明図であり、（ａ）はスピンドルの最大突出以外の状態を示し、（ｂ）はその部分拡大図である。 第２の実施の形態が適用される測長器の全体断面図である。 第２の実施の形態が適用される移動部の部分拡大図である。

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、加工済み部品等の測定対象物の寸法を計測するためのものであり、例えば部品製造工場で用いられる。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とを電気的に接続するケーブル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の先端側に位置し筐体部５０に対して軸線方向に移動可能な移動部１０を持つ。移動部１０は、測定対象物に接触する測定子１４を先端側の端部に有する。また、測長器１は、筐体部５０の内部に設けられ移動部１０の変位を検出する後述の測定部３０（図２参照）を持つ。
そして、測長器１は、移動部１０の測定子１４を測定対象物に接触させることで移動部１０の基準位置から変位した量を、後述の測定部３０により検出する。なお、測定部３０は、後述するように光学的に検出する構成を採用するが、これに限られず、例えば磁気的に検出する構成でもいい。

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、絶対値表示の場合、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、多点の演算表示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、電気信号等の端子を複数持つコネクタが筐体部５０の後端側に設けられており、これにより、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の筐体部５０に対してエアの供給を行うことで、筐体部５０の内部空間５１ｓ（例えば図２参照）の気圧を高めている。より詳細には、エア供給器４は、移動部１０が変位することで測定対象物の長さを測定するときにエアの供給を行い、かつ、移動部１０が変位していないときにもエアの供給を行う。すなわち、エア供給器４は、電源オン後ないし測定モード時にはエアを供給し続ける。
なお、エア供給器４は、供給するエア圧を測定するときと測定しないときとで変更しない制御を採用するが、これに限られず、測定するときと測定しないときとでエア圧を変更する制御例が考えられる。例えば、測定するときのエア圧を測定しないときよりも高めて筐体部５０の内部空間５１ｓ（例えば図２参照）への油分や切り粉等の異物侵入をより確実に防止する例や、測定するときのエア圧を測定しないときよりも低くして測定するときのエア放出量を抑制する例である。

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、エア供給器４からエアチューブ５を介してエアが供給されると測長器１にエアが入り、エア供給が停止すると、測長器１内のエアが主にエア供給器４側に戻り、エア供給器４の電磁弁等を経由して大気開放される。

［第１の実施の形態に係る測長器１の説明］
次に、第１の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４を用いて説明する。
図２は、第１の実施の形態が適用される測長器１の全体断面図であり、（ａ）はスピンドル１３の最大突出の状態を示し、（ｂ）はその部分拡大図である。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）を、単に図２という。測長器１の一部について既に説明しているが、図２を用いて測長器１の構成作用を改めて説明する。
図２に示す測長器１は、上述したように、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を軸線方向に移動可能に保持する第１軸受６１および第２軸受６２と、移動部１０を筐体部５０から突出する方向（先端側）に付勢する付勢手段として機能する圧縮コイルばね６３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先端側の移動範囲を定めるストッパ材１５と、を有する。
このスピンドル１３は、測定対象物に先端が当接するものであり、具体的には、先端の測定子１４を介して測定対象物に当接する。
スピンドル１３および測定子１４は、スピンドルの一例である。また、スピンドル１３を先端側の開口５５８から移動可能に突出させる筐体部５０、後述のステム５３およびキャップ５５は、筐体の一例である。

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の外面に形成された環状凹部１３１に嵌め込まれる。ストッパ材１５は、止め輪１６と共にスピンドル１３の外周に保持される。止め輪１６はストッパ材１５の軸方向の移動を制限する。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、スピンドル１３は圧縮コイルばね６３による付勢力およびエアチューブ５からのエアの圧力により先端側に移動するが、このスピンドル１３の移動により、ストッパ材１５が後述するキャップ５５の内側端面５５４に当接した状態にて、スピンドル１３が筐体部５０に対して最も伸びた状態となり、これがスピンドル１３の停止位置になる。
これにより、スピンドル１３の最大突出時においては、エア供給器４（図１参照）からエアチューブ５を介して筐体部５０の内部空間５１ｓに供給されるエアの外部への放出が封止または抑制される。
より詳細には、スピンドル１３が最も突出している状態では、ストッパ材１５がキャップ５５の内側端面５５４に当接し、後述のエア通路５５５を介し先端側の開口５５８から外部へのエア放出が封止または抑制され、スピンドル１３が最も突出している状態から筐体部５０の後端側に移動しストッパ材１５が内側端面５５４から離れることで先端側の開口５５８からエアが外部に放出される。
すなわち、スピンドル１３の最大突出時には、ストッパ材１５が内側端面５５４に当接することで、内部空間５１ｓから外部へ放出されるエアが完全封止され、または、放出されるエアの量が抑制される。

なお、「スピンドル１３の最大突出時」は、微視的には、ストッパ材１５の弾性変形があり、幅のあるものである。より具体的には、後述するキャップ５５の内側端面５５４にストッパ材１５が当接し、エアや圧縮コイルばね６３の付勢力によりストッパ材１５が弾性変形しつつスピンドル１３の最大突出が規定される。
このような「スピンドル１３の最大突出時」は、スピンドル１３の先端が測定対象物に当接していない状態が含まれる。さらには、「スピンドル１３の最大突出時」は、測定対象物に当接しているもののスピンドル１３が押し込まれていない状態や、測定対象物への当接によりストッパ材１５の弾性変形状態の範囲内でスピンドル１３が移動している状態も含まれる。

ここで、圧縮コイルばね６３は、エアチューブ５から筐体部５０の内部空間５１ｓにエアが供給されていない状態でも、スピンドル１３を筐体部５０から押し出す方向に付勢するものであり、付勢手段の一例である。なお、エアチューブ５からエアが供給された際には、圧縮コイルばね６３による付勢力と筐体部５０の内部空間５１ｓに供給されたエアによる付勢力によって、スピンドル１３は、押し出す方向に付勢される。
別の見方をすると、圧縮コイルばね６３は、スピンドル１３を筐体部５０の先端側へ突出させる方向にスピンドル１３を付勢するものであり、スピンドル１３を最大突出時に筐体部５０から最も突出させるものである。
また、ストッパ材１５は、上述したように、スピンドル１３の外周に保持されており、スピンドル１３の移動に伴って移動するものである。また、ストッパ材１５は、スピンドル１３が筐体部５０の先端側へ最も突出した際に筐体部５０の先端側の開口５５８に連通した内部開口５５７を形成する内側端面５５４に当接するものであり、シール材の一例である。

なお、第１の実施の形態では、圧縮コイルばね６３による付勢力およびエアチューブ５からのエアの圧力により、スピンドル１３の最大突出時にストッパ材１５がキャップ５５の内側端面５５４に当接する構成を採用するが、圧縮コイルばね６３を備えない構成において、エアチューブ５からのエアの圧力だけで筐体部５０から押し出す方向に付勢し、これにより、スピンドル１３の最大突出時の当接状態を確保する例も考えられる。

さらに、止め輪１６は、圧縮コイルばね６３による付勢力およびエアチューブ５からのエア圧に抗してスピンドル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。
スピンドル１３が筐体部５０に対して最も伸びた状態から後端側に移動する場合、ストッパ材１５がキャップ５５の内側端面５５４に当接しなくなり、内部空間５１ｓのエアがキャップ５５とスピンドル１３との間の空間から外部に放出される。
ストッパ材１５およびキャップ５５を含むエア放出を司る部分は、エア放出手段の一例である。

〔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(Light Emitting Diode)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。
このように、測定部３０は、測定対象物にスピンドル１３の先端側を当接させスピンドル１３の位置を検出するものであり、検出部の一例である。

〔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、ステム５３に取り付けられるキャップ５５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、第１の実施の形態では、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、第１の実施の形態では、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、先端側において、後端側に向けて移動してきた止め輪１６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。第１の実施の形態では、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２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し内径差がある第１内周面５５１および第２内周面５５６と、第１内周面５５１と第２内周面５５６との内径差により境界を定めて形成される内側端面５５４と、内側端面５５４に形成され、筐体部５０の先端側の開口５５８に連通した内部開口５５７と、を有する。
より詳細には、第１内周面５５１の内径および第２内周面５５６の内径は、スピンドル１３の軸線方向への移動を可能とするために、共にスピンドル１３の外周面で形成される外径よりも大きい。この第１内周面５５１の内径とスピンドル１３の外周面で形成される外径との隙間によって、図２（ｂ）に示すようなエア通路５５５が形成される。そして、第２内周面５５６の内径は第１内周面５５１の内径よりも拡径しており、第２内周面５５６の内径はスピンドル１３の環状凹部１３１に嵌め込まれているストッパ材１５の外径よりも大きいが、第１内周面５５１の内径はストッパ材１５の外径よりも小さくなるように構成されている。このストッパ材１５の外径よりも大きい第２内周面５５６と、ストッパ材１５の外径よりも小さい第１内周面５５１との内径差により、内側端面５５４が画成される。

そして、第１内周面５５１の内径がストッパ材１５の外径よりも小さくなるように形成されていることから、図２に示すようにスピンドル１３が先端側に移動してストッパ材１５が内側端面５５４または内部開口５５７に当接することで、エア通路５５５が弾性を有するストッパ材１５によって塞がれた状態となり、エア通路５５５を介したエアの放出が封止または抑制される。このように、ストッパ材１５がエアの放出を抑制または封止するために、ストッパ材１５を内側端面５５４に当接させるとほぼ同時に内部開口５５７に当接させ、エア通路５５５を直接的に塞いでいる。その一方で、ストッパ材１５として例えばスカート状に湾曲したシール材や断面が逆Ｕ字を形成するシール材を用いるなど、他の形状のシール材を採用した場合には、ストッパ材１５を内側端面５５４に当接させた状態で、内部開口５５７には直接、接触させることなく、エア通路５５５を塞ぐ、いわゆる間接的に塞ぐ場合もある。
なお、ストッパ材１５による「塞がれた状態」といってもエアの流れを完全に食い止めるものではなく、ここでは「抑制される」と表現している。このストッパ材１５が先端側に押し出され内側端面５５４に当接して停止した状態が、スピンドル１３が最も突出している最大突出状態となる。

なお、このように、キャップ５５の第１内周面５５１の内径は、スピンドル１３の外周面で形成される外径よりも大きく形成され、エア通路５５５が形成されている。言い換えると、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することでエア通路５５５を形成しており、原則としてスピンドル１３には接触しない。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の第１内周面５５１とが接触しないように定められているが、スピンドル１３の軸線方向の動きに影響がなければ、接触しても構わない。

（外装体５９）
外装体５９は、図２に示すように、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、本実施形態では、外装体５９は、エア供給器４（図１参照）から供給されたエアを筐体部５０内に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６１および第２軸受６２〕
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６３〕
圧縮コイルばね６３は、ベース５１に取り付けられた基部６６に後端側が係合し、圧縮コイルばね６３の先端側は、摺動軸１１の後端側に形成された凹部１１ａに挿入される。そして、圧縮コイルばね６３は、移動部１０を先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から押し出すように作用する。これにより、ストッパ材１５がキャップ５５の内側端面５５４に当接する状態が維持される。また、このような状態維持は、エア供給器４（図１参照）からエアチューブ５を介して筐体部５０の内部空間５１ｓに供給されるエアの圧力によっても、行われる。

図３は、測長器１により測定される際の押し込み量と測定力との関係を示すグラフであり、横軸がスピンドル押し込み位置（ｍｍ）であり、縦軸が測定力（Ｎ）である。
図３に示すように、押し込み量と測定力とは一次関数の関係にある。同図に実線で示すエア供給なしの場合は、圧縮コイルばね６３だけの付勢力の場合であり、押し込み量が多くなると、圧縮コイルばね６３のばね定数に応じて測定力が高まっていく。
また、一点鎖線および破線で示すエア供給ありの場合には、圧縮コイルばね６３による付勢力にエアによる付勢力が加わることから、測定力がエア供給なしの場合よりも高まる。一点鎖線で示す場合は０．０５ＭＰａで、破線で示す場合は０．１０ＭＰａであり、いずれの場合も、測長器１による測長に適した範囲内にある。

［測長システム１００および測長器１の作用］
次に、第１の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、第１の実施の形態が適用される測長器１の動作の説明図であり、（ａ）はスピンドル１３の最大突出状態以外の状態を示し、（ｂ）はその部分拡大図である。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）を、単に図４という。なお、図４では、最大突出状態以外の状態の一つとして、移動部１０を構成するスピンドル１３が筐体部５０に収納された測長器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における測長に際し、測長システム１００では、エア供給器４による測長器１へのエア供給が開始され、表示器２を稼働させる。測長器１による測長の開始前で、スピンドル１３の測定子１４が測定対象物に接触していない状態では、圧縮コイルばね６３の付勢力およびエアによる付勢力によってストッパ材１５がキャップ５５の内側端面５５４に当接しており、エア通路５５５からのエアの放出が封止または抑制された状態にある。測長器１のスピンドル１３の測定子１４が測定対象物に接触し、スピンドル１３が筐体部５０に入り込むと、ストッパ材１５が内側端面５５４から離れ、エア通路５５５がストッパ材１５の封止から開放され、エア供給器４により筐体部５０の内部に供給されているエアが、キャップ５５の先端側から放出され、エアが吹き出される。このように、スピンドル１３が筐体部５０に入り込んでいる状態では、キャップ５５の先端からエアを吹き出すことで、キャップ５５の先端からの異物侵入を抑制している。

このようにして測長器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）し、測定部３０に対して移動する。移動部１０（スピンドル１３）には、圧縮コイルばね６３のばね力および供給されたエアの力により、先端側に移動する力が常時、作用している。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。なお、ストッパ材１５はスピンドル１３とともに移動するが、キャップ５５の第２内周面５５６の内径など、ストッパ材１５の移動経路にて、ストッパ材１５と対峙する筐体部５０の内径がストッパ材１５の外径よりも充分に大きいことから、ストッパ材１５の移動がスピンドル１３の摺動抵抗を高めることはない。

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。
なお、本実施の形態において「測定」とは、スピンドル１３の位置の変動に伴う変化を読み取ることをいい、単にスイッチを入れただけのスタンバイの状態などは含まれない。したがって、「測定前」とは、スピンドル１３の位置が変動する前をいう。

このように、本実施の形態の測長器１では、測定時に、スピンドル１３が最大突出時以外で後端側に移動しているとき、筐体部５０の内部空間５１ｓに供給されたエアが先端側から吹き出される。これにより、筐体部５０の外部の空気が筐体部５０の内部空間５１ｓに侵入することを抑制でき、筐体部５０の内部空間５１ｓへの異物侵入が抑制される。
一般には、スピンドル１３が筐体部５０に対して軸線方向に移動することに伴って筐体部５０の内外圧力差が生じることで、測定環境の外部空気が内部空間５１ｓに侵入し易くなる。測定環境が粉塵の存在を抑制した環境室などであれば、外部空気の侵入による悪影響は少ないが、例えば、測定対象物の測定を行なう場所が、油分などを取り扱う工場内などの環境下にあると、その油分を含む空気や、油分そのもの、粉塵などが筐体部５０の内部空間５１ｓに侵入してしまう。この油分を含む空気や粉塵などは、測定部３０による計測精度の低下を招き、製品寿命の短命化につながる。また、例えば機械加工の現場で測長器１を用いた場合には、金属の切り粉が内部空間５１ｓに侵入することで、計測精度の低下や製品寿命の低下の懸念がある。
しかしながら、本実施の形態によれば、少なくとも測長器１を稼働させスピンドル１３が移動している際には、筐体部５０の内部に供給されたエアがキャップ５５の先端から放出されることで、筐体部５０の内部への異物侵入を有効に抑制できる。

また、エアが外部に放出される場合、スピンドル１３の外周面に吹きかかることから、外周面に付着している油分や切り粉等の異物を除去ないし減らすことが可能である。すなわち、スピンドル１３が筐体部５０の後端側に移動するに伴い、エアによりスピンドル１３の外周面をエアブローできることから、筐体部５０の内部空間５１ｓを、よりクリーンな状態に保つことができる。

なお、例えばストッパ材１５による封止力を弱めるように設計したり、筐体部５０の内部へのエア供給量を増したりすること等により、スピンドル１３が最も突出した状態であっても、キャップ５５の先端からエアを放出させることも可能である。このように構成すれば、エア供給器４により測長器１へエアが供給されている間、エアが測長器１の先端から常時、放出されることとなり、測長器１の内部を、よりクリーンな状態に維持することが可能である。ここで、ストッパ材１５による封止力を弱めるためには、例えば、内側端面５５４への当接を弱めたり、当接していても隙間を生じさせたりするなど、ストッパ材１５の選定やキャップ５５の寸法設計を検討すればよい。

また、本実施の形態では、弾性を有するリング状のストッパ材１５をスピンドル１３の環状凹部１３１に嵌め込み、ストッパ材１５がキャップ５５の内側端面５５４に当接すると、先端側の開口５５８から外部へのエア放出が封止または抑制されるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、リング状のストッパ材１５をキャップ５５の内側端面５５４に設け、スピンドル１３は、ストッパ材１５に当接する径大部（例えば、フランジや、スピンドルの軸径の違う箇所など）を持ち、スピンドル１３の径大部がキャップ５５のストッパ材１５に当接すると、先端側の開口５５８から外部へのエア放出が封止または抑制されるようにする態様もある。また、ストッパ材１５を省略し、スピンドル１３の径大部がキャップ５５の内側端面５５４に当接することで、エア放出が封止または抑制されるようにしても良い。さらに、径大部と当接する内側端面５５４自体が弾性体であるようにしても良い。

［第２の実施の形態に係る測長器１の説明］
次に、第２の実施の形態に係る測長器１について、図５〜図６を用いて説明する。測長器１は、測長システム１００の一部を構成するものである。
図５は、第２の実施の形態が適用される測長器１の全体断面図であり、図２に対応するものである。図６は、第２の実施の形態が適用される移動部１０の部分拡大図である。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の場合と基本的な構成が共通することから、共通する構成についての説明を省略する。この第２の実施の形態は、筐体部５０の先端側に、スピンドル１３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ための揺動機構が加わっている。

図５および図６に示すように、第２の実施の形態での測長器１にて、揺動機構の一つとしてシールキャップ５７（シール保持部の一例）がキャップ５５に保持されるが、この第２の実施の形態では、キャップ５５は、倣い用シール材６４（弾性部の一例）を介してシールキャップ５７を緩く保持する。そして、このシールキャップ５７の内側に、スピンドル１３と摺動してスピンドル１３と筐体部５０との間をシールする軸面シール材６５（軸面シール部の一例）を備えている。倣い用シール材６４は、移動部１０のスピンドル１３の軸芯を筐体部５０の軸芯に倣わせる機能を有する。
図６に示すように、第２の実施の形態に係るキャップ５５は、第１の実施の形態と同様に、第１内周面５５１、内側端面５５４および第２内周面５５６を有するが、それに加えて、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。

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。第２の実施の形態では、接続部５５３は、キャップ５５とシールキャップ５７とをねじ接続させており、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、第２の実施の形態では、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しており、キャップ接続部５７３は、雌ねじが形成される。
そして、第２の実施の形態では、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に隙間５７ｇを有して接続する。この隙間５７ｇは、キャップ５５とシールキャップ５７とのねじ接続を緩くはめ合わせることで形成される。但し、他の態様を用いて、予め定められた直線的な間隙を隙間５７ｇとして形成することもできる。
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、第２の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。

〔倣い用シール材６４〕
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６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、第２の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６５〕
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、第２の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、第２の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、第２の実施の形態では、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。一般的には、シール性能を図るために、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、第２の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、第２の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、第２の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）。

ここで、第２の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、第２の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、第２の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、第２の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。

この第２の実施形態によれば、軸面シール材６５によって、筐体部５０の内部空間５１ｓに供給されたエアの漏れを抑制することができる。測長器１の使用環境によっては、測長器１の先端からのエアの吹き出しが好ましくない場合があるが、この第２の実施形態によれば、測長器１の先端からのエアの吹き出しを無くすことや、エアの吹き出しを軽減することができる。その一方で、エア供給器４からエアチューブ５を介して供給されたエアが筐体部５０の内部空間５１ｓに充填されていることで、筐体部５０の内部空間５１ｓへの異物侵入が抑制され、スピンドル１３の上下動に伴って筐体部５０の内外圧力差が生じることに起因する異物侵入が軽減される。また、この第２の実施の形態によれば、エアが供給されていないときにスピンドル１３の上下動があっても、筐体部５０の内外圧力差に起因する内部空間５１ｓへの異物侵入が軸面シール材６５によって軽減される。

なお、第２の実施の形態では、揺動機構として、倣い用シール材６４および軸面シール材６５を用いているが、これに限られるものではない。例えば、倣い用シール材６４および軸面シール材６５の機能を一体とした弾性部材を用い、これを、例えば筒状のシール保持部材によって保持する、などの変形例がある。かかる変形例では、一体とした弾性部材に、軸面シール材６５の機能を有する軸面シール部と、この軸面シール部の後端側に倣い用シール材６４の機能を有する弾性部と、その間を接続する接続部とを備え、筒状に形成する。そして、この筒状の弾性部材の例えば接続部の外周を筒状のシール保持部材によって保持すればよい。

また、第２の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として倣い用シール材６４を用いたが、これに限定されない。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。

１…測長器、２…表示器、４…エア供給器、１３…スピンドル、１４…測定子、１５…ストッパ材、３０…測定部、５０…筐体部、５１ｓ…内部空間、５３…ステム、５５…キャップ、６３…圧縮コイルばね、１００…測長システム、５５４…内側端面、５５７…内部開口、５５８…先端側の開口

Claims (11)

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、
   前記測定対象物に前記スピンドルの先端側を当接させ当該スピンドルの位置を検出する検出部と、
   前記検出部により前記スピンドルの位置を検出して測定を行う際に、前記筐体の内部に供給されたエアを前記先端側の開口から外部に放出するエア放出手段と、
   を備え、
   前記エア放出手段は、前記筐体にエアが供給されている測定前の待機状態で前記スピンドルの先端が前記測定対象物に当接していないときには、当該筐体に供給されているエアの外部への放出を封止または抑制することを特徴とする測長器。
2. 前記エア放出手段は、前記スピンドルの外周に一体または別体として設けられ当該スピンドルの移動に伴って移動するとともに当該スピンドルが前記筐体の前記先端側へ最も突出した際に当該筐体の当該先端側の開口に連通した内部開口を形成する内側端面に直接的または間接的に当接する当接部を備え、前記筐体にエアが供給されている測定前の待機状態で前記スピンドルの先端が前記測定対象物に当接していないときには、当該当接部を当該内側端面に直接的または間接的に当接させることで、当該筐体に供給されているエアの外部への放出を封止または抑制することを特徴とする請求項１記載の測長器。
3. 前記筐体の内部にエアが供給されていない状態で前記スピンドルを当該筐体から押し出す方向に付勢する付勢手段と、を更に備えた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、
   前記測定対象物に前記スピンドルの先端側を当接させ当該スピンドルの位置を検出する検出部と、
   前記検出部により前記スピンドルの位置を検出して測定を行う際に、前記筐体の内部に供給されたエアを前記先端側の開口から外部に放出するエア放出手段と、
   前記筐体の内部にエアが供給されていない状態で前記スピンドルを当該筐体から押し出す方向に付勢する付勢手段と、
   を備え、
   前記エア放出手段は、測定前の待機状態で前記スピンドルの先端が前記測定対象物に当接していないときには、前記筐体に供給されたエアの外部への放出を封止または抑制し、
   前記スピンドルは、前記筐体の内部にエアが供給された際には、前記付勢手段による付勢力と当該筐体の内部に供給されたエアによる付勢力とによって前記押し出す方向に付勢されることを特徴とする測長器。
5. 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、
   前記測定対象物に前記スピンドルの先端側を当接させ当該スピンドルの位置を検出する検出部と、
   前記スピンドルの外周に保持され当該スピンドルの移動に伴って移動するとともに、当該スピンドルが前記筐体の前記先端側へ最も突出した際に当該筐体の当該先端側の開口に連通した内部開口を形成する内側端面に当接するシール材と、
   を備えたことを特徴とする測長器。
6. 前記スピンドルを前記筐体の前記先端側へ突出させる方向に当該スピンドルを付勢する付勢手段と、を更に備え、
   前記スピンドルは、測定前の待機状態で先端が前記測定対象物に当接していないときにて、前記付勢手段によって前記筐体から最も突出していることを特徴とする請求項５記載の測長器。
7. 前記筐体は、内部にエアを供給可能な空間を有し、当該空間にエアが供給された状態にて、前記スピンドルが最も突出している状態では前記シール材が前記内側端面に当接し前記先端側の開口から外部へのエアの放出が封止または抑制され、当該スピンドルが当該最も突出している状態から当該筐体の後端側に移動し当該シール材が当該内側端面から離れることでエアが当該先端側の開口から外部へ放出されることを特徴とする請求項６記載の測長器。
8. 前記筐体は、前記内部開口の前記先端側にて前記スピンドルと摺動する軸面シール部を備え、当該軸面シール部を弾性的に保持することを特徴とする請求項５記載の測長器。
9. 前記筐体は、前記軸面シール部を保持するシール保持部と、当該シール保持部が当該軸面シール部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との間に設けられる弾性部と、を更に備え、当該軸面シール部を弾性的に保持することを特徴とする請求項８記載の測長器。
10. 請求項１〜９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。
11. 前記測長器により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と、を更に備えたことを特徴とする請求項１０記載の測長システム。

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