JPH0686014U - 測定機のバランス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で、かつ軽量化が図れると共に、組み立
て調整が容易な測定機のバランス装置を得ることを目的
とする。 【構成】 一端に開口部８ａが形成された中空軸材８
に、複数のエアパッド７を介してシリンダ装置６を嵌挿
した。このシリンダ装置６は、一端部に測定子１０を備
えたシリンダ１１と、シリンダ１１の内部を摺動するピ
ストン１３と、一端がピストン１３に固定されると共
に、他端が中空軸材８に取り付けられるピストンロッド
１４とから構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、測定機に関し、特に測定子を有するスピンドルを備えた測定機のバ ランス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、被測定物の寸法、形状等を測定する装置に三次元測定機が利用されてい る。この三次元測定機は、２つの脚と、２つの脚の上端部に連結されたＸ軸ビー ムとで構成されたブリッジ構造体を備えている。 ブリッジ構造体は、定盤上をＹ方向に移動可能に取り付けられる。

【０００３】 ブリッジ構造体のＸ軸ビームには、Ｘ軸ビームに沿って移動するＸ軸キャリッ ジがＸ方向に移動可能に取り付けられ、そのＸ軸キャリッジには、Ｚ方向に移動 可能で、かつ被測定物に接触するプローブを下端に備えたＺ軸スピンドルが取り 付けられている。 そして、これらＸ、Ｙ、Ｚ方向への移動により、Ｚ軸スピンドルの下端に取り 付けられたプローブを被測定物に順次接触させながら３次元方向に移動させて被 測定物の寸法、形状等を測定している。

【０００４】 しかしながら、プローブを把持しながら移動させる時、プローブが取り付けら れているＺ軸スピンドルの重量が問題になる。 即ち、Ｚ軸スピンドルの重量がＸ軸キャリッジを介してＸ軸ビームに加わるの で、Ｘ軸ビームがたわむ要因となり、そのＸ軸ビームのたわみにより精度良い測 定ができなくなる。

【０００５】 そこで、従来の測定機において、Ｚ軸スピンドルの重量の問題を解決する為に 、カウンタウエイト方式、エアシリンダ方式等が開発されている。 カウンタウエイト方式は、Ｚ軸スピンドルの上端にワイヤの一端を取り付け、 ワイヤの他端に錘を連結し、錘とＺ軸スピンドルとの間にプーリを設けて、錘の 重量とＺ軸スピンドルの重量とをバランスする方式である。

【０００６】 しかし、カウンタウエイト方式では、Ｚ軸スピンドルの重量、錘の重量及びプ ーリの重量が全てＸ軸ビームに加わるので、Ｘ軸ビームにたわみが生じ、このた わみにより、測定精度に悪影響を及ぼす要因になっていた。 エアシリンダ方式は、カウンタウエイト方式の欠点を解決する為に開発された もので、カウンタウエイト方式の錘のかわりにエアシリンダを設けたものである 。即ち、エアシリンダの空気圧を調整することにより、Ｚ軸スピンドルをバラン スする方式である。

【０００７】 しかし、エアシリンダ方式では、カウンタウエイト方式の錘がエアシリンダに 変わっているだけなので、装置全体が大型化になり、実質的な重量の軽減が望め るものではなかった。 そこで、この様な欠点を解決する為の測定機のバランス装置が特公平３−７０ ７６３号に示されている。

【０００８】 即ち、下端に接触子が取り付けられた中空な軸材の内部に、シリンダ装置を嵌 挿し、そして、軸材とシリンダ装置とを一体に連結する構成にし、シリンダ内の 圧力を調整する圧力調整装置を設けた測定機のバランス装置が示されている。 この様な測定機のバランス装置は、軽量かつ小型化が可能になるという利点が ある。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

上記の如き従来の技術において、下端に接触子が取り付けられた中空な軸材に 、シリンダ装置を嵌挿して、軸材とシリンダ装置とを一体に連結する構成にした 測定機のバランス装置では、軸材の中心軸と、シリンダの中心軸とが同心円上に 、かつ平行になるように中心出しを行わなければならず、組み立て調整が大変困 難であった。

【００１０】 即ち、軸材の中心軸と、シリンダの中心軸とがずれていると、軸材を手でＺ方 向（上下方向）に移動させた時、軸材が若干ながらも回転することがあるので、 軸材の中心軸と、シリンダの中心軸とが平行になっていないと軸材の接触子が偏 心回転したり、軸材がＺ方向に対して平行に移動しなくなり、正確な被測定物の 寸法、形状等が測定できなくなるという欠点があった。 また、中空な軸材にシ リンダ装置を嵌挿することにより小型化にはなるが、軸材自体の重量の軽量化は 十分に達成されているものではなかった。

【００１１】 本考案は、この様な従来の問題点に鑑みてなされたもので、小型でかつ軽量化 が図れると共に、組み立て調整が容易に行える測定機のバランス装置を得ること を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載した本考案は、構造体（４）と、構造体（４）に取り付けられ る中空軸材（８）と、中空軸材（８）内を複数のエアパッド（７）を介して移動 するシリンダ装置（６）と、シリンダ装置（６）の圧力を一定に調整する圧力調 整器と、を備え、シリンダ装置（６）は、一端部に測定子（１０）を備えたシリ ンダ（１１）と、シリンダ（１１）の内部を摺動するピストン（１３）と、一端 がピストン（１３）に固定されると共に、他端が構造体（４）に取り付けられる ピストンロッド（１４）とから構成されるようにした。

【００１３】 請求項２に記載した本考案は、構造体（４）と、一端に測定子（２５）が取り 付けられた中空軸材（２１）と、中空軸材（２１）の他端からエアパッドを介し て嵌挿され、構造体（４）に固定されるシリンダ（２６）と、シリンダ（２６） の内部を摺動するピストン（２７）と、一端がピストン（２７）に固定されると 共に、他端が中空軸材（８）に取り付けられるピストンロッド（２８）とを有す るシリンダ装置（２３）と、シリンダ装置（２３）の圧力を一定に調整する圧力 調整器と、から構成されるようにした。

【００１４】

【作用】

本考案では、測定子をシリンダ装置又は中空軸材に取り付ける構成にしたので 、組み立てが容易になり、測定機のバランス装置を構成する部品数を減らすこと ができる。

【００１５】

【実施例】

図１は、本実施例の三次元測定機の外観を示している。定盤１上には、案内ガ イド２が固設され、案内ガイド２に沿って移動可能なブリッジ構造体３が設置さ れている。ブリッジ構造体３は、不図示のエアガイドを備えた脚３ａと、案内ガ イド２に対して配置される不図示の複数のエアガイドを有するＹ軸キャリッジ７ を備えた脚３ｂと、脚３ａと脚３ｂとの上端に連結されるＸ軸ビーム３ｃとから 構成される。

【００１６】 Ｘ軸ビーム３ｃには、Ｘ軸ビーム３ｃに案内されてＸ方向（紙面左右方向）に 移動するＸ軸キャリッジ４が配設されている。Ｘ軸キャリッジ４には、Ｚ方向（ 紙面上下方向）に移動するＺ軸スピンドル５が設けられている。 Ｚ軸スピンドル５の下端には測定プローブ１０（２５）を具備している。 この様に構成されたブリッジ構造体３は、定盤１と脚３ａと、案内ガイド２と Ｙ軸キャリッジ７との間にエアギャップを形成して、Ｙ方向に移動することによ り、測定プローブ６が３次元方向へ移動され、定盤１上に載置される不図示の被 測定物に接触させて被測定物の寸法、形状等を測定している。

【００１７】 尚、定盤１に対するブリッジ構造体３の移動量、Ｘ軸ビーム３ｃに対するＸ軸 キャリッジ４の移動量及びＺ軸スピンドル５の移動量は、不図示の位置検出器に よって随時検出されている。 図２（ａ）は第１実施例のＺ軸スピンドル５の内部構造を示している。 Ｚ軸スピンドル５は、構造体としてのＸ軸キャリッジ４に固定されるハウジン グ８と、ハウジング８の内部に複数のエアパッド７を介して配設された円柱材１ １と、円柱材１１とハウジング８とに係合するシリンダ装置６と、円柱材１１の 一端部に具備されたプローブホルダー９と、プローブホルダー９に取り付けられ る測定プローブ１０とから構成される。

【００１８】 Ｘ軸キャリッジ４に固定されるハウジング８は、３つの平面を備えた断面Ｕ字 形状をしており、その開口部８ａが逆さ（紙面下向き）になるように、Ｘ軸キャ リッジ４に固定されている。 円柱材１１は、ハウジング８の開口部８ａに複数のエアパッド７を介して配設 されている。即ち、ハウジング８の内面には、円柱材９の移動方向に対して２個 のエアパッド７が併設されており、この様な２個のエアパッド７の組合せが不図 示のネジにより３組固定（図２（ｂ）参照）されてある。

【００１９】 このエアパッド７の一方の面は、図２（ｂ）に示す様に円柱材１１の外周と略 一致するような曲率を有しており、他方の面はハウジング８の平面に上述した様 にハウジングの外面から不図示のネジで固定される。 円柱材１１は、円柱材１１の長手方向に形成された中空穴１０と、他端の中央 部には挿通穴１１ｂとが形成されている。尚、円柱材１１の一端部には、前述し た様にプローブホルダー９が取り付けられている。

【００２０】 シリンダ装置６は、円柱材１１の中空穴１２（円柱材１１の内面１１ａ）を摺 動するピストン１３と、円柱材１１の挿通穴１１ｂを挿通し、一端がハウジング ８の底面に回転可能に取り付けられ、他端がピストン１３の上面に固定されるピ ストンロッド１４とから構成される。 従って、円柱材１１はシリンダとしての機能をもっている。

【００２１】 即ち、ピストンロッド１４の一端には、球１４ａの中央部から突出した平板部 １４ｂがベアリング１４ｃを介してハウジング８が保持することにより、ピスト ンロッド１４をピストンロッド１４の周方向に回転可能に保持している。 円柱材１１の上端部には、不図示の空気圧調整器に接続された空気供給部材１ ６ｂが取り付けられている。

【００２２】 空気圧調整器は、一般に用いられているもの（例えは、特公平３−７０７６３ 号公報に記載されたもの等）である為、詳細な説明は省略する。 この空気圧調整器は、Ｚ軸スピンドル５の重量と、円柱材１１の空気圧とが常 に釣り合う様に、円柱材１１の内面とピストン１３の上面とで形成されたバラン ス空気室１７の空気圧を常に一定に調整するものである。

【００２３】 円柱材１１のプローブホルダー９の取り付け位置近傍には、複数の小さい穴１ ５が形成されている。この穴１５は、バランス用空気室１７から漏れた空気が円 柱材１１（シリンダ）内に空気が溜まらないようにする為の穴である。 また、ハウジング８と円柱材１１との間の複数のエアパッド７は、ハウジング ８の側面に形成された挿通穴８ｂに挿通される空気供給部材１６ｂを介して不図 示のエアパッド用空気供給器から空気が供給されている。

【００２４】 このエアパッド用空気供給器は、各エアパッド７に常に一定圧力の空気を供給 する。 この様に構成された第１実施例の動作を説明する。 円柱材１１の内面１１ａとピストン１３の側面との間にエアギャップを形成し 、摺動可能状態にする。

【００２５】 また、複数のエアパッド７にも空気を供給し、円柱材１１の外周面とエアパッ ド７との間にエアギャップを形成し、円柱材１１がハウジング８に対して摺動可 能状態にする。 このエアギャップの間隔は、不図示のネジにより調整可能である。 さらに、バランス用空気室１７に空気を供給し、Ｚ軸スピンドル５の重量とバ ランス用空気室１７の空気圧とが釣り合うようにする。

【００２６】 測定プローブ１０を不図示の被測定物に当接させる為に、Ｚ軸スピンドル５を 手に持つ。 そして、測定プローブ１０を被測定物に順次当接させることにより、その測定 プローブ１０の位置が不図示の位置検出器により検出され、被測定物の寸法又は 形状を測定していく。

【００２７】 即ち、測定プローブ１０を被測定物に順次当接させる為には、Ｚ軸スピンドル ５をＺ方向に上下移動させることになるが、空気圧調整器により、Ｚ軸スピンド ル１０の重量と、バランス空気室１７の空気圧とが常に一定に保たれている。 図３は、電動式の測定機に用いられる第２実施例のＺ軸スピンドルの内部構造 を示す図である。

【００２８】 Ｚ軸スピンドル２０は、断面Ｕ字形状の角柱部材で形成されたハウジング２１ と、ハウジング２１の内部２１ａに複数のエアパッド２２を介して配設されたシ リンダ装置２３と、ハウジング２１の底面に取り付けられたプローブホルダー２ ４と、プローブホルダー２４が具備する測定プローブ２５とから構成される。 シリンダ装置２３は、構造体としてのＸ軸キャリッジ４に固定されるシリンダ ２６と、シリンダ２６内を摺動するピストン２７と、ピストン２５の下面に取り 付けられ、シリンダ２６の貫通孔２６ａを挿通し、ハウジング２１の底面の中央 部に固定されるピストンロッド２８とから構成される。

【００２９】 シリンダ装置２３は、シリンダ２６の外面とハウジング２１の内面との間の複 数のエアパッド２２を介して、ハウジンク２１の内部２１ａに配設されている。 即ち、ハウジング２１の内面には、ハウジング２１の移動方向に対して２個の エアパッド２２が併設されたおり、この様な２個のエアパッド２２の組合せが不 図示のネジにより、ハウジング２１の各平面にそれぞれ１組で合計４組固定（図 ３（ｂ）参照）されている。

【００３０】 これらエアパッド２２には、空気供給部材３３を介して不図示のエアパッド用 空気供給器から常に一定の空気が供給されている。 シリンダ装置２３は、Ｘ軸キャリッジ４に設けられた駆動部２９と連動してい る。ピストン２５の上面には、送りネジ３０が取り付けられ、その送りネジ３０ には駆動部２９のナット２９ａが螺合している。

【００３１】 駆動部２９は、モータ３１の回転軸３１ａにプーリ２９ｂを取り付けると共に 、ベアリング２９ｄにより回転可能に支持されている。 また、プーリ２９ｂとナット２９ａとにベルト２９ｃを掛け渡すことにより、 モータ２９の回転は、ベルト２９ｃを介し、送りネジ３０に伝えられ、シリンダ ２６の内面２６ａをピストン２７が摺動する構成である。

【００３２】 ピストン２７には、空気供給用貫通孔２７ａが形成されており、この空気供給 用貫通孔２７ａには、不図示の空気圧調整器に接続された空気供給部材３４が取 り付けられており、シリンダ２６の内面とピストン２７の上面とでバランス空気 室３２を形成する。 空気圧調整器は、第１実施例のものと同じ様に一般に用いられているものであ り、Ｚ軸スピンドル２０の重量と、シリンダ２６の空気圧とが釣り合う様に、バ ランス空気室３２の空気圧を常に一定に調整するものである。

【００３３】 また、ハウジング２１とシリンダ２６との間の複数のエアパッド２２は、バウ ジング２１の側面に形成された挿通穴２１ｂに挿通される空気供給部材３３を介 して不図示のエアパッド用空気供給器から空気が供給されている。 エアパッド用空気供給器は、常に一定圧力の空気を各エアパッド２２に供給す る。

【００３４】 この様に構成された第２実施例の動作を説明する。 バランス用空気室３２に空気を供給し、Ｚ軸スピンドル２０の重量とバランス 用空気室３２の空気圧とが釣り合うようにする。 また、複数のエアパッド２２にも空気を供給し、シリンダ２６の外周面とエア パッドとの間にエアギャップを形成し、ハウジング２１がシリンダ２６に対して 摺動可能状態にする。

【００３５】 このエアギャップの間隔は、不図示のネジにより調整可能である。 さらに、バランス空気用空気室３２に空気を供給し、Ｚ軸スピンドル２０の重 量とバランス用空気室３２の空気圧とが釣り合うようにする。 そして、Ｚ軸スピンドル２０をモータ３１の回転軸を一方向に回転するように 駆動し、ナット２９ａを一方向に回転させる。即ち、ナット２９ａを回転させる と、ナット２９ａに螺合している送りネジ３０がＤ方向に移動する。

【００３６】 逆にモータ３１の回転軸を他方向に回転するように駆動し、ナット２９ａを他 方向に回転させる。即ち、ナット２９ａを回転させると、ナット２９ａに螺合し ている送りネジ３０がＵ方向に移動する 駆動部２９を備えた電動式の測定機においても、バランス空気室３２の空気圧 を調整する必要がある。

【００３７】 なぜなら、ピストン２７をＤ方向からＵ方向に移動させるには、ピストン２７ 、測定プローブ２５、ピストンロッド２８及びプローブホルダ２４の重量により 、駆動部３１にかかる負担が大きくなってしまう為である。 そして、測定プローブ２５を被測定物に順次当接させることにより、その測定 プローブ２５の位置が不図示の位置検出器により検出され、被測定物の寸法又は 形状を測定していく。

【００３８】 即ち、測定プローブ２５を被測定物に順次当接させる為には、Ｚ軸スピンドル ２０をＺ方向に上下移動させることになるが、空気圧調整器により、Ｚ軸スピン ドル２０の重量と、バランス空気室３２の空気圧とが常に一定に保たれている。 尚、第１実施例及び第２実施例では、三次元測定のＺ軸スピンドルを対象とし たが、本考案は、上下動に移動する軸を備えたものであれば三次元測定機以外の ものでも適用できる。

【００３９】

【考案の効果】

以上の様に本考案によれば、測定子をシリンダに取り付けることにより部品数 が減り、小型で軽量化が図れると共に、組み立て調整の容易な測定機のバランス 装置が得られる。 また、シリンダに複数のエアパッドを介して配設される中空軸材に測定子を備 える構成にしても、小型で軽量化が図れると共に、組み立て調整が容易な測定機 のバランス装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を適用した例を示す三次元測定機の斜視
図である。

【図２】第１実施例のＺ軸スピンドルの内部構造を示す
断面図である。

【図３】第２実施例のＺ軸スピンドルの内部構造を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０、２５ 測定プローブ ９、２４ プローブホルダー ６、２３ シリンダ装置 １４ ピストンロッド ７、２２ エアパッド ８、２１ ハウジング ３０ 送りネジ ２９ 駆動部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】構造体と、 前記構造体に取り付けられる中空軸材と、 前記中空軸材内を複数のエアパッドを介して移動するシ
   リンダ装置と、 前記シリンダ装置の圧力を一定に調整する圧力調整器
   と、 を備え、 前記シリンダ装置は、一端部に測定子を備えたシリンダ
   と、前記シリンダの内部を摺動するピストンと、一端が
   前記ピストンに固定されると共に、他端が前記構造体に
   取り付けられるピストンロッドとから構成されることを
   特徴とする測定機のバランス装置。
2. 【請求項２】構造体と、 一端に測定子が取り付けられた中空軸材と、 前記中空軸材の他端からエアパッドを介して嵌挿され、
   前記構造体に固定されるシリンダと、前記シリンダの内
   部を摺動するピストンと、一端が前記ピストンに固定さ
   れると共に、他端が前記中空軸材に取り付けられるピス
   トンロッドとを有するシリンダ装置と、 前記シリンダ装置の圧力を一定に調整する圧力調整器
   と、 から構成されることを特徴とする測定機のバランス装
   置。