JPH01248005A - カウタバランス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） この発明は、上下動自在な昇降部材の重量を均衡するバ
ランス装置に係り、例えば三次元測定器において、Ｚ軸
（鉛直運動）を行なうプローブ支持部材のカウンタバラ
ンス装置に関する。

（従来の技術） 従来、上下動自在に昇降部材を億えた機器として、例え
ば三次元測定機が存在する。プローブを備えたプローブ
支持部材のＺ軸方向（上下方向）の操作性を容易にする
ため、上記プローブ支持部材の小量バランス方法として
は、このプローブ支持部材の重最に見合う錘を付けたバ
ランスウェイト方式が一般的であった。具の他としては
空気圧によりバンズづるエヤーシリンダ方式も採用され
ていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のカウンタバランス装置にあっては
、プローブ交替後には重量変化があるため、其の都度錘
を取り替えたり、エヤーシリンダの場合はエヤー圧を変
化しなくてはならないという手間を要していた。

また１、工Ａ７−シリンダ方式の場合は、空気圧発生源
及び配管部材等を要し、設備費が高く、いずれの方式も
停止精度が悪いという問題点があった。

そこでこの発明は、上述した問題点に鑑み創案されたも
のであって、スプリングの張力を調整することにより、
プローブを備えたプローブ支持部材のｍｆｌをバランス
する方法とした。

更に、プローブの［下運動中重量バランスが変化しない
ようカム板を介在させ、操作性および停止精度の向上が
図れるカウンタバランス装置の提供を目的とする。

たちのであって、支持台に立設したコラムに昇降部材を
上下動自在に支承し、上記昇降部材の重ωと均衡するバ
ランス装置を備えてなるカウンタバラ〕／スＩＡＷにし
て、前記コラムに支承されたプラク゛ットに回転自在に
支承された内部材に前記昇降部材を懸吊して設け、−Ｆ
２円部材と一体的に設けたカム部材の半径を次第に小径
となし、上記カム部材と固定部との間に弾性部材を張設
してなるものである。

（作用） 本発明を採用することにより、弾性部材の張力を変化さ
せバランスする構成であるため、昇降部材側の重量変化
に容易に対応させることができる。

また、カム部材を介して弾性部材が設けであるため、カ
ム半径の変化と昇降部材のＺ軸方向く上下方向）の移動
による弾性部材の張力変化が反比例して、常に一定のバ
ランスが得られる構成となっている。

このため、簡単な構成により価格の低下と、操作性の向
上を図ることかできる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。なお、本発明は、三次元測定器に実施した場合につ
いて例示するけれども、三次元測定器に限ることな（、
昇降部材を上下動自在に幅えてなる機器にも容易に実施
し得るものである。

まず、参考までに、本発明を実施した三次元測定器の全
体的構成について説明する。

第１図および第２図を参照するに、三次元測定器１にお
いて、ベース３上に設けたワーク支持台５に立設した固
定」ラム７には、第１シヤフト９が支承され、この第１
シ↑Ｉフト９に固着し、水平に回動自在な第１アーム１
１が設けである。なお、第１シヤフト９には、回転角測
定装置１３（例えば光学式エンコーダ等）が装備されて
いる。

第１アーム１１の先端には第２シヤフト１５が支承され
、この第２シヤフト１５に係止し、水平に回動自在とな
る第２アーム１７が設けられ、第１シヤフト９と同様第
２シヤフト１５にも回転角測定装置１３が装備されてい
る。

更に、第２アーム１７の先端には、昇降部材としてのプ
ローブ支持部材１９が２軸方向（第１図にて上下方向）
に移動自在に装着され、プローブ支持部材１９の下端に
は、プローブ２１を把持したアダプタ２３が嵌着されて
いる。なお、プローブ支持部材１９の上下移動距離を測
定する寸法測定機器２５（例えばマグネスケール等）が
プローブ支持部材１９に装備しである。

各部材（第１アーム１１、プローブ支持部材１９）には
操作性を向上させるため、重量をバランスする機構が設
けられている。第１アーム１１には、第１アーム１１は
勿論のこと第２アーム１７、プローブ支持部材１９より
プローブ２１を含むすべての重量をバランスさせるため
のウェイト２７を備えたバランスウェイト機構２９が設
けである。

また、プローブ２１を嵌着したプローブ支持部材１９の
上下動を容易に１６ため、本発明に係るカウンタバラン
ス装置３１が第２アーム１７に設けである。

其の他、図示を省略したが水平、平行度、鉛直度を調節
でる機構が設けである。

上記のごとき部材により三次元測定器１は構成されてい
る。水平多関節構造によりプローブ２１の動きは、第２
図に示す点線の範囲中を自在に移動できるので、第２図
に示す二点鎖線の測定範囲を生み出すことができる。

次に、三次元測定器１を構成する主要部に対して、図面
に基づき更に詳細に説明す°る。

第１シヤフト９とＷＪ１アーム１１の枢支闘病について
、第３図を参照するに、円筒状の固定コラム７（一部図
示省略）の外周より突設したブラケット３３ａ　、３３
ｂに、ベアリング３５（本例はアンギュラベアリングを
採用）を介して第１シヤフト９が回動自在に支承されて
いる。

一方、第１シヤフト９には、第１アーム１１（一部図示
省略）の具部に設けたブラケット３７ａ、３７ｂにより
第１アーム１１は固着してあり、前記第１シヤフト９の
下端部（第３図にて下方）に回転角を検知する回転角測
定装置１３が装着しである。

なお、第１シヤフト９に加わる荷重をバランスさせるた
め、固定側であるブラケット３３ｂよりボルト３９によ
り懸吊されたスプリングケース４１が設けられている。

このスプリングケース４１の内部にスプリング４３が設
けられ、スプリング４３の弾撥力によりスプリング座４
５よりスラストベアリング４７を介して第１シヤフト９
を押し上げ重量なバランスしている。

なお、プリロード用スプリング４９が第１シトフト９の
下部小径部に嵌合したカラーとベアリング３５間に弾装
され、ベアリング３５に圧力を付与し、第１シヤフト９
の鉛直精度を保っている。

第２シヤフト１５と第２アーム１７の枢支闘病について
、第４図ｄ３よび第５図を参照するに、第１アーム１１
（一部図示省略）の先端上下に設けたマイクロアジャス
ト機構５１を介して、ブラケット５３ａ　、５３ｂが設
けられている。このブラケット５３ａ　、５３ｂにベア
リング５５を介して第２シヤフト１５が回動自在に支承
されている。

なお、マイクロアジャスト機構５１は、１り割５７（第
５図参照）を有し、ネジ部材５９により、このすり割５
７の間隔を微細に調整Ｊることができ、第２シヤフト１
５の鉛直性および第１シヤフト９との平行度が調整でき
るよう構成されている。

アジャスト機構５１の配置は、上下たがいに直角にそれ
ぞれ配設しである。

一方、第２シヤフト１５には、前記と同一機構のマイク
ロアジャストＲ構５１をボルト６１にて固着し、このア
ジャスト１１構５１を介して第２アーム１７（第４図に
て二点鎖線で示１）にｉ骨されている。なお、第２シヤ
フト１５の上端には回転角測定装置１３が設けられ、下
端にはプリロード用スプリング６３が弾装され、ベアリ
ング５５に予圧を与えるよう構成しである。

第２アーム１７の先端に設けたプローブ支持部材１９に
ついて、第６図乃至第８図を参照するに、第２アーム１
７の先端に断面四角な前記プローブ支持部材１９が、ガ
イド６５を介し上下に移動自在に装着されている。この
プローブ支持部４４１つの下部にプローブ２１を保持し
たアダプタ２３が嵌着してあり、このアダプタ２３の締
付番ノはクランプレバ−６７により行なわれる。

なお、手動操作を容易にするため、ベアリング６９がア
ダプタ２３とプローブ支持部材１９との間に設けてあり
、ベアリング６９の外輪を手で把持して機械の手動操作
が行なえるようになっている。

プローブ支持部材１９の重量をバランスするため、詳細
は後）ホするがカウンタバランス装置３１が設番プであ
る。また、プローブ支持部材１９の上下移動距離測定の
ため、寸法測定装置２５（例えばリニアスケール等）が
プローブ支持部材１９に設けられ、スケール７１は第２
アーム１７側に設けである。

バランスウェイト機構２９について、第９図乃至第１１
図を参照４るに、ワーク支持台５上に立設した円筒状の
固定コラム７に、第１シヤフト９が支承され、この第１
シヤフトに回動自在に枢支された第１アーム１１の上面
にアーム７３が固着しである。このアーム７３の先端に
はウェイト２７が垂下し構成してあり、このウェイト２
７は多関節部材およびプローブ支持部材等全ての重量と
バランスするようになっている。なお、固定コラム７の
ベース７５には、複数個所にレベル調整を可能としだ調
部部材７７が設けてあり、第１２図および第１３図に詳
細を示１如く、２重のネジで構成されている。

この調部部材７７の構成は、固定コラム７のベース７５
に螺合する外側ネジ７つと、この外側ネジ７９の内径に
螺合する内側ネジ８１と、調整侵ワーク支持台５に固定
するセットネジ８３とから構成されている。

外側ネジ７９には、締結を助長する未貞通のスリ割８５
が複数個新設けられ、調整完了後ベース７５側の割り溝
部８７にあるボルト８９により固く締付けられる。なお
、内側ネジ８１の下端は球面を成し、受座９１に摺動接
合し傾斜に追従できるようになっている。

次に、本発明の実施例に係るカウンタバランス装置につ
いて、第６図乃至第８図を参照するに、前述したプロー
ブ支持部材１９の上下操作を容易にするために設けられ
ている。

その構成は、第２アーム１７上に立設したブラケット９
３に軸９５が固着され、この軸９５に内部材としての円
板９７と、この円板９７に一体的にボルトにて係合され
たカム部材どしてのカム板１０１が回動自在に枢支しで
ある。

前記円板９７の外周面にチェーン１０３Ｗの一端を係止
し、他ｑミはプローブ支持部材１９の先端部に設けた吊
り棒１０５に連結し、プローブ支持部材１９を懸吊し、
プローブ支持部材１９を上界すべく円板９７の回転時は
、チェーン１０３が円板９７の外周面に巻き付くように
なっている。

一方、前記カム板１０１には、カム半径の大径部にチェ
ーン１０７等の一端が係止、チェーン１０７の他端は弾
性部材としてのスプリング１０９の上端が係合した上部
止め金１１１に設けた吊り棒１１３に連結しである。こ
のカム板１０１がスプリング１０９を張るように回転時
には、カム板１０１の外周面にチェーン１０７が巻き付
くようになっている。

前記スプリング１０９の下端は止め具としての下部止め
金１１５に係合してあり、この下部止め金１１５はネジ
捧１１７に螺合しである。ネジ棒１１７は第２アーム１
７を頁通し、上下に設（ブた軸受により回動自在に支承
されていて、ネジ棒１１７の下端部にハンドル１１９が
取り付けである。

ピン１２１は、下部止め金１１５の廻り止めとなり、第
２アーム１７に設けた案内溝１２３内を自由に上下可能
となっている。

上記構成によりその作用としては、第１４図および第１
５図を合わせて参照するに、プローブ支持部月１９側の
重量と、スプリング１０９の張力とがバランスすれば良
く、次式より成り立つ、ＷＺ　ｘＲｃ　＝Ｋｘ　−Ｒ（
第１４図参照）なお、プローブ２１を交替した際は、当
然プローブ支持部材１９側のΦ量が変化するので、この
場合はハンドル１１９を回動しスプリング１０９の張力
を変化させることにより、簡単に対応かでき、時間と手
間を省（ことができる。

また、プローブ支持部材１９がＺ軸方向（上下方向）に
移動した時に、重ωバランスが変化しては操作性が低下
するため、カム板１０１が設けである。つまり、カム半
径の変化とプローブ支持部材１９の２軸方向（上下方向
）の移動によるスプリング１０９の張力変化を反比例さ
せて、常に一定のバランスが得られるようになっている
。

このカム板１０１の形状を決定するには次式による。

第１５図を参照するに、Ｋ：バネ常数 Ｒ−Ｆ＝　（Ｒ−ｄ　Ｒ）（Ｆ−に−Ｒｄθ）Ｒ−Ｆ＝
ＲＦ−ＫＲ２ｄθ−ＦｄＲ＋ ＫＲｄＲ−ｄθ Ｆｄ　Ｒ＝−ＫＲ２ｄθ　モーメントＭ−ＦＲより Ｆｄ　Ｒ＝　（Ｆ／Ｒ２）ｄ　Ｒ −ｆＫｄθ＝ｆ　（Ｍ／Ｒ２）ｄｒ −ＫＯ＝−（Ｍ／２Ｒ２）＋Ｃ θ＝ＯＲ＝ＲＭ　Ａ　Ｘ　ヨＶ） Ｃ＝Ｍ／２Ｒ２Ｍｊ１．ｘ 、’、−にθ＝Ｍ／２　（１／Ｒ２ＭＡＸ　−１／Ｒ２
）上記の計ｎ式にバネ常数Ｋを与えれば半径Ｒがθ毎に
決定しカム形状が決定できる。

このようにして製作されたカム板１０１を用いることに
より、計測時にプローブ支持部材１９をＺ軸方向く上下
方向）に操作づる際、いかなる位置にあっても重量バラ
ンスができ、操作性の向上を図ることかできる。

更に簡ＩＰな構成によりコストも低減し、作業効率の向
上を図ることができる。

なお、本実施例にては三次元測定器の場合について説明
したが、既述したように、Ｚ軸（鉛直運動）を有する機
械全般に適用できる。更に計測ストロークが短かい場合
には同根方式に代えてラック、ビニオン方式としても良
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲にＪ３いて種々変更
し１ｑることは勿論である。

［発明の効果］ 以上のごとぎ実施例の説明から理解されるように、本発
明によれば、弾性部材を用い昇降部材側の重石をバラン
スさせ、弾性部材の張力を調節プることにより昇降部材
側の重量変化に対応することができる。

更に、カム板の作用により昇降部材が上下動しても重量
バランスが変化しないため、停止精度が良く、操作性が
向上し、簡単な構成により不倒軽減とコストの低減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明を実施した三次元測定器
を示し、第１図は全体を示す側面図、第２図は平面図で
ある。 第３図乃至第５図は関節部を示し、第３図は第第２図の
■−■線に沿った断面図、第４図は第２図のｒＶ−ｒＶ
線に沿った断面図、第５図は第４図のＶ矢視部の平面図
である。 第６図乃至第８図はプローブ支持部材とカウンタバラン
ス装置を示し、第６図は第２図の■矢視部の側面図、第
７図は第６図の■矢視部の平面図、第８図は第６図の■
−■線に沿った断面図である。 第９図乃至第１３図はバランスウェイト機構とレベル調
整部材を示し、第９図は側面図、第１０図は正面図、第
１１図は平面図、第１２図は第９図のＸＩＩ−ＸＩＩ線
に沿った断面図、第１３図は第９図のｘｍ−ｘｍ線に沿
った断面図である。 第１４図はｆ山バランスを示す説明図、第１５図はカム
形状決定のための説明図である。 ７・・・固定コラム　１９・・・プローブ支持部材２１
・・・プローブ　３１・・・カウンタバランス装置９７
・・・円板　１０１・・・カム板 １０９・・・スプリング 代理人　弁理士　　三　好　保　男 ｊ ＷＪ３図 第４図 第５図 第６図 ７］ 第８図 第９図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持台に立設したコラムに昇降部材を上下動自在
   に支承し、上記昇降部材の重量と均衡するバランス装置
   を備えてなるカウンタバランス装置にして、前記コラム
   に支承されたブラケットに回転自在に支承された円部材
   に前記昇降部材を懸吊して設け、上記内部材と一体的に
   設けたカム部材の半径を次第に小径となし、上記カム部
   材と固定部との間に弾性部材を張設してなることを特徴
   とするカウンタバランス装置。
2. （２）弾性部材の一端部を取付けた固定側の止め具を位
   置調節自在に設けてなることを特徴とする請求項１記載
   のカウンタバランス装置。