JPH0758161B2 - Hydrostatic bearing device and displacement measuring device - Google Patents
Hydrostatic bearing device and displacement measuring deviceInfo
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- JPH0758161B2 JPH0758161B2 JP2215916A JP21591690A JPH0758161B2 JP H0758161 B2 JPH0758161 B2 JP H0758161B2 JP 2215916 A JP2215916 A JP 2215916A JP 21591690 A JP21591690 A JP 21591690A JP H0758161 B2 JPH0758161 B2 JP H0758161B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/30—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、静圧軸受装置及びこの静圧軸受装置を用いた
変位測定装置に関する。The present invention relates to a hydrostatic bearing device and a displacement measuring device using the hydrostatic bearing device.
（従来の技術） 被測定物の形状を検知する変位測定装置は、軸方向に移
動自在に支持されたプローブ軸の先端部にスタイラスが
設けられ、このスタイラスを被測定物に接触させ、被測
定物の形状に倣って進退動作するスタイラスのストロー
クを前記プローブ軸に伝達するようになっている。前記
プローブ軸は、摩擦力を軽減するために空気軸受により
非接触軸支されている。また、前記スタイラスは、その
位置に関係なく被測定物に一定の接触圧で接触するよう
になっている。(Prior Art) A displacement measuring device that detects the shape of an object to be measured is provided with a stylus at the tip of a probe shaft that is movably supported in the axial direction. The stroke of a stylus that moves back and forth according to the shape of an object is transmitted to the probe shaft. The probe shaft is supported by an air bearing in a non-contact manner to reduce frictional force. Further, the stylus is adapted to contact the object to be measured with a constant contact pressure regardless of its position.
ところで、第５図は、従来の変位測定装置（Ａ）を示し
ている。この変位測定装置（Ａ）は、円筒状のハウジン
グ（Ｘ）と、このハウジング（Ｘ）の内部に設けられた
空気軸受（Ｂ）と、この空気軸受（Ｂ）に軸方向に移動
自在に軸支されたプローブ軸（Ｃ）と、このプローブ軸
（Ｃ）の先端に設けられたスタイラス（Ｄ）と、プロー
ブ軸（Ｃ）の末端に設けられプローブ軸（Ｃ）の移動量
を検出するためのコーナキューブ（Ｅ）と、プローブ軸
（Ｃ）の後端部に環装されたコア（Ｆ）と、このコア
（Ｆ）を非接触で囲繞するようにハウジング（Ｘ）に設
けられたバイアスコイル（Ｇ）とからなっている。前記
プローブ軸（Ｃ）は、横断面形状が矩形であって、これ
に対応して空気軸受（Ｂ）の軸受穴も矩形になってい
て、プローブ軸（Ｃ）の軸の回りの回転を防止できるよ
うになっている。By the way, FIG. 5 shows a conventional displacement measuring device (A). This displacement measuring device (A) includes a cylindrical housing (X), an air bearing (B) provided inside the housing (X), and an axially movable shaft in the air bearing (B). To detect the amount of movement of the supported probe shaft (C), the stylus (D) provided at the tip of the probe shaft (C), and the probe shaft (C) provided at the end of the probe shaft (C). Corner cube (E), a core (F) annularly attached to the rear end of the probe shaft (C), and a bias provided in the housing (X) so as to surround the core (F) in a non-contact manner. It consists of a coil (G). The probe shaft (C) has a rectangular cross-sectional shape, and correspondingly the bearing hole of the air bearing (B) also has a rectangular shape to prevent rotation around the shaft of the probe shaft (C). You can do it.
一方、第６図は、従来の他の変位測定装置（Ｈ）を示し
ている。この変位測定装置（Ｈ）は、円筒状のハウジン
グ（Ｉ）と、このハウジング（Ｉ）の内部に設けられた
軸受（Ｊ）と、この軸受（Ｊ）に軸方向に移動自在に静
圧軸支されたプローブ軸（Ｋ）と、このプローブ軸
（Ｋ）の先端に取付けられたスタイラス（Ｌ）と、プロ
ーブ軸（Ｋ）の後端に軸方向に沿って設けられた凹溝
（Ｍ）と、ハウジング（Ｉ）の内部に凹溝（Ｍ）に遊挿
するように突設され回転止めピン（Ｎ）とからなってい
る。そして、軸受（Ｊ）とプローブ軸（Ｋ）とのギャッ
プには、空気流路（Ｐ）を経由して空気流入口（Ｒ）か
ら圧縮空気が供給されるようになっている。さらに、軸
受（Ｊ）とプローブ軸（Ｋ）とのギャップに供給された
圧縮空気は、空気流出口（Ｓ）から外部に放出されるよ
うになっている。そして、空気流出口（Ｐ）の開口面積
の調整は、図示せぬ調整ねじにより行うようになってい
る。On the other hand, FIG. 6 shows another conventional displacement measuring device (H). This displacement measuring device (H) includes a cylindrical housing (I), a bearing (J) provided inside the housing (I), and a hydrostatic shaft movably in the bearing (J) in the axial direction. The supported probe shaft (K), a stylus (L) attached to the tip of the probe shaft (K), and a groove (M) provided along the axial direction at the rear end of the probe shaft (K). And a rotation stop pin (N) that is provided so as to be loosely inserted in the concave groove (M) inside the housing (I). Then, compressed air is supplied from the air inlet (R) to the gap between the bearing (J) and the probe shaft (K) via the air flow path (P). Further, the compressed air supplied to the gap between the bearing (J) and the probe shaft (K) is discharged to the outside from the air outlet (S). The opening area of the air outlet (P) is adjusted by an adjusting screw (not shown).
（発明が解決しようとする課題） しかして、前者の変位測定装置（Ａ）においては、プロ
ーブ軸（Ｃ）の横断面形状を矩形に形成し、これに対応
して空気軸受（Ｂ）の軸受穴を矩形に形成することによ
り、プローブ軸（Ｃ）の軸線の回りの回転を防止してい
るが、プローブ軸（Ｃ）の横断面形状が円形のものに比
べて、軸受ブッシュの組立て、軸受すきまの調整など加
工・組立て上の手間が増える。(Problems to be Solved by the Invention) In the former displacement measuring device (A), however, the probe shaft (C) is formed in a rectangular cross-sectional shape, and the bearing of the air bearing (B) is correspondingly formed. By forming the hole in a rectangular shape, rotation around the axis of the probe shaft (C) is prevented, but as compared with a probe shaft (C) having a circular cross-sectional shape, the assembly of the bearing bush, the bearing The time and labor required for processing and assembling such as clearance adjustment increases.
一方、後者の変位測定装置（Ｈ）においては、プローブ
軸（Ｋ）の後端に軸方向に沿って設けられた凹溝（Ｍ）
に、ハウジング（Ｉ）の内部に突設され回転止めピン
（Ｎ）を遊挿させることにより、プローブ軸（Ｋ）の軸
線の回りの回転を防止しているが、この方法では、プロ
ーブ軸（Ｋ）の回転を回転止めピン（Ｎ）により強制的
に止めるため、軸受（Ｊ）により実現されているプロー
ブ軸（Ｋ）の滑らかな動きが損なわれる。また、回転止
めピン（Ｎ）のプローブ軸（Ｋ）への接触により、スタ
イラス（Ｌ）での測定力が変動する虞がある。On the other hand, in the latter displacement measuring device (H), a concave groove (M) provided along the axial direction at the rear end of the probe shaft (K).
The rotation stop pin (N) is provided in the housing (I) so as to project into the housing (I) to prevent rotation around the axis of the probe shaft (K). Since the rotation of K) is forcibly stopped by the rotation stop pin (N), the smooth movement of the probe shaft (K) realized by the bearing (J) is impaired. Further, the measurement force of the stylus (L) may change due to the contact of the rotation stop pin (N) with the probe shaft (K).
本発明は、上記事情を参酌してなされたもので、回転止
めピンとの機械的接触やプローブ軸の断面形状を加工・
組立ての難しい矩形の空気軸受にすることなく、プロー
ブ軸の回転を防止することのできる静圧軸受装置及び変
位測定装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and the mechanical contact with the rotation stop pin and the cross-sectional shape of the probe shaft are processed.
An object of the present invention is to provide a static pressure bearing device and a displacement measuring device capable of preventing rotation of a probe shaft without using a rectangular air bearing that is difficult to assemble.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明の静圧軸受装置は、ブッシュ側に流体を噴出する
絞り孔を通過するように円周方向に設けた第１溝及び静
圧軸支される軸体側に第１溝に近接対向する左右対称位
置に一対の第２溝を設けるもので、軸体を静圧軸支した
状態で、軸体のその軸線の回りの回転を補正して、常に
軸体を所定の平衡位置に保持することができ、静圧軸受
特性を著しく向上させることができる。[Structure of the Invention] (Means and Actions for Solving the Problem) The hydrostatic bearing device of the present invention includes a first groove and a static groove provided in the circumferential direction so as to pass through a throttle hole for ejecting fluid to the bush side. A pair of second grooves is provided on the side of the shaft that is supported by the pressure shaft at symmetrical positions that closely oppose to the first groove. When the shaft is supported by static pressure, rotation of the shaft about its axis is prevented. By making a correction, the shaft body can always be held at a predetermined equilibrium position, and the hydrostatic bearing characteristics can be significantly improved.
本発明の変位測定装置は、プローブ軸を非接触にて静圧
軸支する空気軸受を構成するブッシュに等配して設けら
れた絞り孔を通過して空気軸受の軸方向に第１溝を刻設
し、且つ、これら第１溝を通る径方向の平面を対称中心
として第１溝に近接対向する左右対称位置に一対ずつ第
２溝をプローブ軸の軸方向に刻設したもので、絞り孔か
らの圧縮空気の噴射圧が、第２溝の各対の左右で常に等
しくなるようにプローブ軸を回動させることにより、外
乱によるプローブ軸の回転の補正を行うようにしてい
る。このように、プローブ軸の回転を非接触状態にて原
位置に復帰するように補正することができるので、プロ
ーブ軸の軸方向の移動時に摺動抵抗が加わることなく、
プローブ軸を常に安定した状態に維持することができ
る。したがって、変位測定精度並びに信頼性の向上に寄
与するところ大である。また、プローブ軸を横断面矩形
に加工する必要がなく、また、比較的構造が簡単である
ので小形化が可能となり、加工・組立て作業性が向上す
ることはもとより、製造コストの低減にも寄与すること
ができる。The displacement measuring device of the present invention passes through a throttle hole provided equidistantly in a bush constituting an air bearing that non-contactly supports a probe shaft to form a first groove in the axial direction of the air bearing. A pair of second grooves are engraved in the axial direction of the probe shaft at left-right symmetrical positions which are engraved and symmetrically face the first groove with a radial plane passing through these first grooves as a center of symmetry. By rotating the probe shaft so that the injection pressure of the compressed air from the hole is always equal on the left and right of each pair of the second grooves, the rotation of the probe shaft due to disturbance is corrected. In this way, since the rotation of the probe shaft can be corrected to return to the original position in the non-contact state, sliding resistance is not added when the probe shaft moves in the axial direction,
The probe shaft can always be maintained in a stable state. Therefore, it greatly contributes to the improvement of displacement measurement accuracy and reliability. In addition, it is not necessary to process the probe shaft into a rectangular cross section, and because the structure is relatively simple, it is possible to reduce the size, which improves the workability of assembly and assembly, and also contributes to the reduction of manufacturing costs. can do.
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は、この実施例の変位測定装置（Ｐ）を示してい
る。この変位測定装置（Ｐ）は、円筒状のハウジング
（１）と、このハウジング（１）の内部に設けられた空
気軸受（２）と、この空気軸受（２）により軸方向に移
動自在に非接触軸支され且つ非磁性材料からなる円柱状
のプローブ軸（３）と、このプローブ軸（３）の前端に
同軸に設けられ変位量が測定される被測定物に直接当接
するスタイラス（４）と、プローブ軸（３）とスタイラ
ス（４）の間に介設されプローブ軸（３）の軸方向の移
動を規制するストッパ（５）と、プローブ軸（３）の後
端部に設けられこのプローブ軸（３）の移動量を検出す
るためのコーナキューブ（6a）を有する測長部（６）
と、プローブ軸（３）及びハウジング（１）の内部の後
端部に設けられた接触圧調整部（７）とからなってい
る。しかして、ハウジング（１）は、コーナキューブ
（6a）を同軸に囲繞する第１ハウジング部（10）と、こ
の第１ハウジング部（10）に連接し接触圧調整部（７）
を保持する第２ハウジング部（11）と、この第２ハウジ
ング部（11）に連接し空気軸受（２）を保持する第３ハ
ウジング部（12）と、この第３ハウジング部（12）に連
接しストッパ（５）が同軸に遊挿される第４ハウジング
部（14）とからなっている。この第４ハウジング部（1
4）は、円筒部（15）と、この円筒部（15）の一端部に
設けられた端板（16）とからなっている。そして、円筒
部（15）の一端部側の周縁部にはテーパ面（16a）が形
成されている。このテーパ面（16a）には、一端部が円
筒部（15）の内部に開口する透孔（17）…の他端部が開
口している。また、端板（16）には、ストッパ（５）の
一部が挿通する透孔（18）が、同軸に穿設されている。
さらに、空気軸受（２）は、第２図に示すように、第３
ハウジング部（12）に内嵌された金属製のブッシュ（1
9）と、このブッシュ（19）の外面に互いに平行に設け
られた三つのリング状案内溝（20a），（20b），（20
c）と、これらの案内溝（20a），（20b），（20c）に連
通してブッシュ（19）の等配位置にて複数個穿設されプ
ローブ軸（３）に向かって圧縮空気を噴出する絞り孔
（21a）…，（21b）…，（21c）…，（21d）…と、ブッ
シュ（19）の三つのリング状案内溝（20a），（20b），
（20c）間にて等配して設けられブッシュ（19）の内部
に供給された空気を外部に排出するための排気孔（22）
…とからなっている。また、第３ハウジング部（12）の
排気孔（22）…に対応する位置には、排気孔（22）…に
対して同軸に排気孔（22a）…が穿設されている。ま
た、第３ハウジング部（12）の案内溝（20a），（20
b），（20c）に対応する位置には、圧縮空気をこれら案
内溝（20a），（20b），（20c）に導入するための圧縮
空気導入孔（24a），（24b），（24c）が穿設されてい
る。この圧縮空気導入孔（24a），（24b），（24c）
は、導管（25a），（25b），（25c）を介して、図示せ
ぬ圧縮空気源に接続されている。そして、案内溝（20
a），（20b），（20c）のうち、両側の案内溝（20a），
（20c）には、それぞれ４個ずつ絞り孔（21a）…，（21
d）…が等配して接続されている。また、中央の案内溝
（20b）には、８個の絞り孔（21b）…，（21c）…が平
行２段に等配して接続されている。さらに、ブッシュ
（19）内壁面の絞り孔（21a）…，（21d）…の開口部位
には、横断面が半円形をなす一条の第１溝（26），（2
7）が軸方向に刻設されている。そして、プローブ軸
（３）の各第１溝（26），（27）に近接して対向する部
位には、それぞれ横断面が半円形をなす一対の第２溝
（26a），（26b），（27a），（27b）が軸方向に刻設さ
れている。これら第２溝（26a），（26b），（27a），
（27b）は、それぞれ各第１溝（26），（27）中心を通
過する径方向の平面を対称中心として左右対称位置に設
けられている。そして、第１溝（26），（27）及び第２
溝（26a），（26b），（27a），（27b）は、長さがほぼ
等しく、且つ、それらの長さはプローブ軸（３）のスト
ローク長さよりも長く設けられている。さらに、ストッ
パ（５）は、プローブ軸（３）に同軸に連結され一端部
が透孔（18）から突出する軸部（5a）と、この軸部（5
a）の中途部に設けられた鍔部（5b）とからなってい
る。しかして、この鍔部（5b）は、ブッシュ（19）と端
板（16）により規制される範囲内で進退自在となってい
る。さらに、スタイラス（４）は、軸部（5a）の先端に
同軸に取付けられた基軸（4a）と、この基軸（4a）の先
端に同軸に連結されたルビー製の球体部（28）とからな
っている。一方、測長部（６）は、プローブ軸（３）の
軸線に対して45度傾斜し且つ互いに直交する一対の反射
面（29a），（29b）が設けられたコーナキューブ（6a）
と、一対の反射面（29a），（29b）にて入反射したレー
ザ光（30），（31）の干渉特性によりプローブ軸（３）
の変位量を検出するレーザ干渉式測長器（32）とからな
っている。上記レーザ干渉式測長器（32）は、プローブ
軸（３）の軸線に沿って一対の反射面（29a），（29b）
のうち一方のものにレーザ光（30）を投射するように設
けられている。そして、一方の反射面（29a）に入射し
たレーザ光（30）は、他方の反射面（29b）にて反射
し、このとき反射したレーザ光（31）が、再びプローブ
軸（３）の軸線に沿ってレーザ干渉式測長器（32）に戻
ってくるようになっている。さらに、接触圧調整部
（７）は、第２ハウジング部（11）に内嵌され非磁性体
からなる円筒状のボビン（33）と、このボビン（33）に
巻回された一対のバイアスコイル（36），（37）と、プ
ローブ軸（３）のボビン（33）に対向する位置に外嵌さ
れた円筒状のコア（38）とからなっている。そして、上
記バイアスコイル（36），（37）は、図示せぬ電源から
給電され、給電量の調整によりバイアスコイル（36），
（37）とコア（38）との間に発生する磁力を変化させる
ことができるようになっている。この給電によりバイア
スコイル（36），（37）が発熱するので、第２ハウジン
グ部（11）の外周部には、鍔状のフィン（39）…が突設
されている。FIG. 1 shows a displacement measuring device (P) of this embodiment. This displacement measuring device (P) has a cylindrical housing (1), an air bearing (2) provided inside the housing (1), and a non-movable axial direction by the air bearing (2). A cylindrical probe shaft (3) supported by a contact shaft and made of a non-magnetic material, and a stylus (4) coaxially provided at the front end of the probe shaft (3) and in direct contact with an object to be measured whose displacement is to be measured. And a stopper (5) interposed between the probe shaft (3) and the stylus (4) for restricting the axial movement of the probe shaft (3), and provided at the rear end of the probe shaft (3). Length measuring unit (6) having a corner cube (6a) for detecting the amount of movement of the probe shaft (3)
And a contact pressure adjusting portion (7) provided at the rear end of the probe shaft (3) and the housing (1). Thus, the housing (1) is connected to the first housing part (10) coaxially surrounding the corner cube (6a) and the first housing part (10), and the contact pressure adjusting part (7).
And a third housing portion (11) for holding the air bearing (2) and a third housing portion (12) for holding the air bearing (2). The stopper (5) is composed of a fourth housing portion (14) into which the stopper (5) is loosely inserted. This fourth housing part (1
4) is composed of a cylindrical portion (15) and an end plate (16) provided at one end of the cylindrical portion (15). Further, a tapered surface (16a) is formed on the peripheral edge portion on the one end side of the cylindrical portion (15). The tapered surface (16a) is open at the other end of the through holes (17) ... One end of which opens inside the cylindrical portion (15). Further, the end plate (16) is coaxially provided with a through hole (18) through which a part of the stopper (5) is inserted.
In addition, the air bearing (2) has a third bearing, as shown in FIG.
Metal bush (1) fitted inside the housing (12)
9) and three ring-shaped guide grooves (20a), (20b), (20) provided parallel to each other on the outer surface of the bush (19).
c) and the guide grooves (20a), (20b), (20c) are communicated with each other, and a plurality of holes are bored at equal positions of the bush (19) to eject compressed air toward the probe shaft (3). Throttling holes (21a) ..., (21b) ..., (21c) ..., (21d) ... and three ring-shaped guide grooves (20a), (20b) of the bush (19),
Exhaust holes (22) that are evenly distributed between (20c) and discharge the air supplied to the inside of the bush (19) to the outside.
It consists of ... Further, at positions corresponding to the exhaust holes (22) of the third housing portion (12), exhaust holes (22a) are bored coaxially with the exhaust holes (22). Further, the guide grooves (20a), (20
At positions corresponding to b) and (20c), compressed air introduction holes (24a), (24b) and (24c) for introducing compressed air into these guide grooves (20a), (20b) and (20c). Has been drilled. This compressed air introduction hole (24a), (24b), (24c)
Is connected to a compressed air source (not shown) via conduits (25a), (25b), (25c). And the guide groove (20
Of a), (20b), (20c), guide grooves (20a) on both sides,
In (20c), four throttle holes (21a) ..., (21
d) ... are connected equally. Further, eight throttle holes (21b) ..., (21c) ... Are connected to the central guide groove (20b) so as to be equally distributed in two parallel stages. Further, at the opening portions of the throttle holes (21a), (21d) on the inner wall surface of the bush (19), a single first groove (26), (2) having a semicircular cross section is formed.
7) is engraved in the axial direction. A pair of second grooves (26a), (26b), each having a semicircular cross section, are formed in a portion of the probe shaft (3) that closely faces and opposes the first grooves (26), (27). (27a) and (27b) are engraved in the axial direction. These second grooves (26a), (26b), (27a),
(27b) is provided at the left and right symmetrical positions with respect to the radial planes passing through the centers of the first grooves (26) and (27), respectively. Then, the first grooves (26), (27) and the second
The grooves (26a), (26b), (27a), (27b) have substantially the same length, and their lengths are longer than the stroke length of the probe shaft (3). Further, the stopper (5) has a shaft portion (5a) coaxially connected to the probe shaft (3) and having one end protruding from the through hole (18), and the shaft portion (5a).
a) A collar part (5b) provided in the middle part. The collar portion (5b) can move back and forth within a range regulated by the bush (19) and the end plate (16). Further, the stylus (4) is composed of a base shaft (4a) coaxially attached to the tip of the shaft part (5a) and a sphere part (28) made of ruby coaxially connected to the tip of the base shaft (4a). Has become. On the other hand, the length measuring unit (6) has a corner cube (6a) provided with a pair of reflecting surfaces (29a) and (29b) inclined by 45 degrees with respect to the axis of the probe shaft (3) and orthogonal to each other.
And the probe axis (3) due to the interference characteristics of the laser beams (30) and (31) reflected and reflected by the pair of reflecting surfaces (29a) and (29b).
And a laser interferometer length measuring device (32) for detecting the amount of displacement. The laser interferometer length measuring device (32) includes a pair of reflecting surfaces (29a), (29b) along the axis of the probe shaft (3).
It is provided so as to project the laser beam (30) on one of them. The laser light (30) incident on one of the reflecting surfaces (29a) is reflected by the other reflecting surface (29b), and the laser light (31) reflected at this time is again reflected by the axis of the probe shaft (3). It comes back to the laser interferometer (32) along with. Further, the contact pressure adjusting part (7) is composed of a cylindrical bobbin (33) made of a non-magnetic material and fitted in the second housing part (11), and a pair of bias coils wound around the bobbin (33). (36) and (37), and a cylindrical core (38) externally fitted at a position facing the bobbin (33) of the probe shaft (3). The bias coils (36), (37) are fed from a power source (not shown), and the bias coils (36),
The magnetic force generated between (37) and the core (38) can be changed. Since the bias coils (36) and (37) generate heat due to this power supply, flange-shaped fins (39) are projected on the outer peripheral portion of the second housing portion (11).
つぎに、上記構成の変位測定装置（Ｐ）の作動について
述べる。Next, the operation of the displacement measuring device (P) having the above configuration will be described.
まず、図示せぬ圧縮空気源から圧縮空気を圧縮空気導入
孔（24a），（24b），（24c）から案内溝（20a），（20
b），（20c）に供給する。すると、圧縮空気は、これら
案内溝（20a），（20b），（20c）から絞り孔（21a）
…，（21b）…，（21c）…，（21d）…を経由してプロ
ーブ軸（３）とハウジング（１）の内壁面との間のギャ
ップに供給される。その結果、プローブ軸（３）は、ハ
ウジング（１）に静圧軸支される。このとき、絞り孔
（21a）…，（21b）…，（21c）…，（21d）…から噴出
した圧縮空気は、排気孔（22）…、排気孔（22a）…及
び透孔（17）…を介して、外部に放出される。そして、
このとき第１溝（26），（27）を介して絞り孔（21a）
…，（21d）…から噴射された圧縮空気は、第３図の矢
印（41）方向に示すように、第２溝（26a），（26b），
（27a），（27b）に射突するので、プローブ軸（３）に
は、円周方向に互いに反対方向の力（42），（43）が作
用する。すなわち、外乱力がない状態では、力（42），
（43）は等しく、プローブ軸（３）は、その円周方向に
静止した状態を維持している。なぜならば、第１溝（2
6），（27）に対する第２溝（26a），（26b），（27
a），（27b）の対向面積は、平衡状態にて、第２溝（26
a），（27a）と第２溝（26b），（27b）とで等しくなっ
ているので、これら第２溝（26a），（27a）及び第２溝
（26b），（27b）に作用する圧縮空気の噴射圧が等しく
なるからである。一方、レーザ干渉式測長器（32）から
は、レーザ光（30）をコーナキューブ（6a）の反射面
（29a）に投射し、反射面（29b）から反射されたレーザ
光（31）を受光して、プローブ軸（３）の変位量を測定
できるようにしておく。また、バイアスコイル（36），
（37）には、所定量だけ給電しておき、所定の接触圧を
スタイラス（４）を介して被測定物にかけておく。さ
て、被測定物の変位測定中、外乱力（44）が作用して、
プローブ軸（３）が、第４図に示すように、その軸線の
回りに角度θだけ回転したとする。その結果、第１溝
（26），（27）に対する第２溝（26a），（26b），（27
a），（27b）の対向面積は、第２溝（26a），（27a）の
方が第２溝（26b），（27b）よりも広くなる。すると、
圧縮空気の第２溝（26a），（27a）への射突量の方が、
第２溝（26b），（27b）への射突量よりもはるかに多く
なる。したがって、圧縮空気の噴射によるプローブ軸
（３）に作用する互いに反対方向の力（42），（43）
は、力（42）の方が力（43）よりもはるかに大きくな
る。その結果、プローブ軸（３）は力（42）の方向に回
動する。そうして、プローブ軸（３）が、第１溝（2
6），（27）に対する第２溝（26a），（27a）と第２溝
（26b），（27b）との対向面積が等しくなる平衡位置ま
で回転すると、プローブ軸（３）に作用する力（42），
（43）が等しくなるので、このプローブ軸（３）の回動
は停止する。First, compressed air is supplied from a compressed air source (not shown) through compressed air introduction holes (24a), (24b), (24c) to guide grooves (20a), (20
b), (20c). Then, the compressed air passes through the guide grooves (20a), (20b), (20c) and the throttle hole (21a).
, (21b) ..., (21c), ..., (21d) ... are supplied to the gap between the probe shaft (3) and the inner wall surface of the housing (1). As a result, the probe shaft (3) is rotatably supported by the housing (1). At this time, the compressed air ejected from the throttle holes (21a), (21b), ..., (21c), ..., (21d) ... has exhaust holes (22), exhaust holes (22a), and through holes (17). It is released to the outside via. And
At this time, the throttle hole (21a) is inserted through the first grooves (26) and (27).
, (21d) ... The compressed air injected from the second grooves (26a), (26b), as shown in the direction of the arrow (41) in FIG.
Since they collide with (27a) and (27b), forces (42) and (43) in opposite directions in the circumferential direction act on the probe shaft (3). That is, in the absence of disturbance force, the force (42),
(43) are equal and the probe shaft (3) remains stationary in its circumferential direction. Because the first groove (2
6), 2nd groove for (27) (26a), (26b), (27
The facing areas of a) and (27b) are the second groove (26
Since a) and (27a) are equal to the second grooves (26b) and (27b), they act on these second grooves (26a), (27a) and second grooves (26b) and (27b). This is because the injection pressure of the compressed air becomes equal. On the other hand, from the laser interferometer length measuring device (32), the laser light (30) is projected onto the reflecting surface (29a) of the corner cube (6a), and the laser light (31) reflected from the reflecting surface (29b) is projected. Light is received so that the amount of displacement of the probe shaft (3) can be measured. Also, the bias coil (36),
A predetermined amount of power is supplied to (37) and a predetermined contact pressure is applied to the object to be measured via the stylus (4). Now, during the displacement measurement of the measured object, the disturbance force (44) acts,
It is assumed that the probe shaft (3) is rotated by an angle θ around its axis, as shown in FIG. As a result, the second grooves (26a), (26b), (27) with respect to the first grooves (26), (27).
The facing areas of a) and (27b) are wider in the second grooves (26a) and (27a) than in the second grooves (26b) and (27b). Then,
The amount of compressed air impinging on the second grooves (26a), (27a) is
The amount of impact on the second grooves (26b) and (27b) is much larger. Therefore, the forces (42) and (43) in opposite directions acting on the probe shaft (3) by the injection of compressed air
, The force (42) is much larger than the force (43). As a result, the probe shaft (3) rotates in the direction of the force (42). Then, the probe shaft (3) is aligned with the first groove (2
6), the force acting on the probe shaft (3) when rotated to the equilibrium position where the facing areas of the second grooves (26a), (27a) and the second grooves (26b), (27b) with respect to (27) become equal. (42),
Since (43) becomes equal, the rotation of the probe shaft (3) is stopped.
以上のように、この実施例の変位測定装置（Ｐ）は、プ
ローブ軸（３）を非接触にて静圧軸支する空気軸受
（２）を構成するブッシュ（19）に等配して設けられた
絞り孔（21a）…，（21d）…を通過して空気軸受（２）
の軸方向に第１溝（26），（27）を刻設し、且つ、これ
ら第１溝（26），（27）を通る径方向の平面を対称中心
として左右対称位置に一対ずつ第２溝（26a），（26
b），（27a），（27b）をプローブ軸（３）の軸方向に
刻設したもので、絞り孔（21a）…，（21d）…からの圧
縮空気の噴射圧が、第２溝（26a），（26b），（27
a），（27b）の各対の左右で常に等しくなるようにプロ
ーブ軸（３）を回動させることにより、外乱によるプロ
ーブ軸（３）の回転を補正を行うようにしている。この
ように、プローブ軸（３）の回転を非接触状態にて原位
置に復帰するように補正することができるので、プロー
ブ軸（３）の軸方向の移動時に摺動抵抗が加わることな
く、プローブ軸（３）を常に安定した状態に維持するこ
とができる。したがって、変位測定精度並びに信頼性の
向上に寄与するところ大である。また、プローブ軸
（３）を横断面矩形に加工する必要がなく、また、比較
的構造が簡単であるので小形化が可能となり、加工・組
立て作業性が向上することはもとより、製造コストの低
減にも寄与することができる。As described above, the displacement measuring device (P) of this embodiment is provided by equally arranging it on the bush (19) which constitutes the air bearing (2) which supports the probe shaft (3) in a non-contact manner by the static pressure. Air bearing (2) passing through the restricted holes (21a), (21d) ...
The first grooves (26) and (27) in the axial direction of the second groove, and the second grooves are paired symmetrically with respect to a radial plane passing through the first grooves (26) and (27). Groove (26a), (26
b), (27a), (27b) are engraved in the axial direction of the probe shaft (3), and the injection pressure of the compressed air from the throttle holes (21a) ..., (21d). 26a), (26b), (27
By rotating the probe shaft (3) so that it is always equal on the left and right of each pair of a) and (27b), the rotation of the probe shaft (3) due to disturbance is corrected. In this way, since the rotation of the probe shaft (3) can be corrected so as to return to the original position in the non-contact state, sliding resistance is not added when the probe shaft (3) moves in the axial direction, The probe shaft (3) can always be maintained in a stable state. Therefore, it greatly contributes to the improvement of displacement measurement accuracy and reliability. Further, it is not necessary to process the probe shaft (3) into a rectangular cross section, and the structure is relatively simple, which enables downsizing, which improves processing and assembling workability, and also reduces manufacturing cost. Can also contribute.
なお、上記実施例における第１溝（26），（27）及び第
２溝（26a），（26b），（27a），（27b）は、プローブ
軸（３）の両端部に設けているが、その設置場所は、例
えば中央部にのみ設けるようにしてもよいし、プローブ
軸（３）の３箇所以上に設けるようにしてもよい。ま
た、中央の案内溝（20b）に連通している８個の絞り孔
（21b）…，（21c）…に対しても第１溝及び第２溝を設
けるようにしてもよい。さらに、円周方向に沿って等配
されている複数の絞り孔のうち一部についてのみ第１溝
及び第２溝を設けるようにしてもプローブ軸（３）の回
転抑止効果を奏させることができる。The first grooves (26), (27) and the second grooves (26a), (26b), (27a), (27b) in the above embodiment are provided at both ends of the probe shaft (3). The installation locations may be provided, for example, only in the central portion, or may be provided in three or more locations on the probe shaft (3). Further, the first groove and the second groove may be provided for the eight throttle holes (21b), ... (21c) ... Which communicate with the central guide groove (20b). Furthermore, even if the first groove and the second groove are provided only in a part of the plurality of throttle holes that are equally arranged along the circumferential direction, the effect of suppressing the rotation of the probe shaft (3) can be obtained. it can.
また、上記実施例のプローブ軸（３）の回転防止は、変
位測定位置についてのものであるが、これに限ることな
く、ブッシュ側に絞り孔を通過するように円周方向に設
けた第１溝及び軸側に第１溝に対向させて左右対称的に
設けた一対の第２溝により軸体の軸線の回りの回転を防
止するものであれば、流体（気体及び液体の両方の場合
を含む。）静圧軸受装置一般に適用できる。Further, the rotation prevention of the probe shaft (3) in the above-mentioned embodiment is for the displacement measurement position, but the invention is not limited to this, and the first arrangement is provided in the circumferential direction so as to pass through the throttle hole on the bush side. As long as the groove and the pair of second grooves symmetrically provided on the shaft side so as to be opposed to the first groove to prevent rotation around the axis of the shaft body are used for fluid (both gas and liquid). It is applicable to hydrostatic bearing devices in general.
［発明の効果］ 本発明の静圧軸受装置は、ブッシュ側に流体を噴出する
絞り孔を通過するように円周方向に設けた第１溝及び静
圧軸支される流体側に第１溝に近接する左右対称位置に
一対の第２溝を設けたので、軸体を静圧軸支した状態
で、軸体のその軸線の回りの回転を補正して、常に軸体
を所定の平衡位置に保持することができ、静圧軸受特性
を著しく向上させることができる。[Advantages of the Invention] In the hydrostatic bearing device of the present invention, the first groove provided in the circumferential direction so as to pass through the throttle hole for ejecting the fluid on the bush side and the first groove on the fluid side supported by the hydrostatic bearing. Since a pair of second grooves are provided at symmetrical positions close to each other, the shaft is always supported at a predetermined equilibrium position by correcting the rotation of the shaft about its axis while the shaft is supported by the static pressure. Can be maintained, and the hydrostatic bearing characteristics can be significantly improved.
本発明の変位測定装置は、プローブ軸を非接触にて静圧
軸支する空気軸受を構成するブッシュに等配して設けら
れた絞り孔を通過して空気軸受の軸方向に第１溝を刻設
し、且つ、これら第１溝を通る径方向の平面を対称中心
とする左右対称位置に一対ずつ第２溝をプローブ軸の軸
方向に刻設したもので、絞り孔からの圧縮空気の噴射圧
が、第２溝の各対の左右で常に等しくなるようにプロー
ブ軸を回動させることにより、外乱によるプローブ軸の
回転の補正を行うようにしている。このように、プロー
ブ軸の回転を非接触状態にて原位置に復帰するように補
正することができるので、プローブ軸の軸方向の移動時
に摺動抵抗が加わることなく、プローブ軸を常に安定し
た状態に維持することができる。したがって、変位測定
精度並びに信頼性の向上に寄与するところ大である。ま
た、プローブ軸を横断面矩形に加工する必要がなく、ま
た、比較的構造が簡単であるので小形化が可能となり、
加工・組立て作業性が向上することはもとより、製造コ
ストの低減にも寄与することができる。The displacement measuring device of the present invention passes through a throttle hole provided equidistantly in a bush constituting an air bearing that non-contactly supports a probe shaft to form a first groove in the axial direction of the air bearing. A pair of second grooves is engraved in the axial direction of the probe shaft at left-right symmetric positions with respect to the radial plane passing through these first grooves as the center of symmetry. By rotating the probe shaft so that the injection pressure is always equal on the left and right of each pair of the second grooves, the rotation of the probe shaft due to disturbance is corrected. In this way, the rotation of the probe shaft can be corrected so as to return to the original position in the non-contact state, so that the probe shaft is always stable without adding sliding resistance when the probe shaft moves in the axial direction. Can be maintained in a state. Therefore, it greatly contributes to the improvement of displacement measurement accuracy and reliability. In addition, it is not necessary to process the probe shaft into a rectangular cross section, and the structure is relatively simple, which enables downsizing.
Not only can workability and assembling workability be improved, but the manufacturing cost can be reduced.
第１図は本発明の一実施例の変位測定装置の構成図、第
２図は第１図の変位測定装置のII−II線に沿う矢視断面
図、第３図及び第４図は本発明の一実施例の変位測定装
置の作用説明図、第５図及び第６図は従来技術の説明図
である。 （２）：空気軸受（静圧軸受），（３）：プローブ軸，
（４）：スタイラス，（19）：ブッシュ，（21a），（2
1b），（21c），（21d）：絞り孔，（26），（27）：第
１溝，（26a），（26b），（27a），（27b）：第２溝。FIG. 1 is a configuration diagram of a displacement measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of the displacement measuring device of FIG. 1, and FIGS. FIG. 5 and FIG. 6 are explanatory views of the conventional technique, which are explanatory views of the operation of the displacement measuring apparatus according to the embodiment of the invention. (2): Air bearing (hydrostatic bearing), (3): Probe shaft,
(4): Stylus, (19): Bush, (21a), (2
1b), (21c), (21d): throttle hole, (26), (27): first groove, (26a), (26b), (27a), (27b): second groove.
Claims (2)
筒状のブッシュと、このブッシュの軸方向に沿う複数位
置における円周方向にほぼ等配して設けられ流体を上記
ブッシュと上記軸体との間に噴射する複数の絞り孔と、
上記複数の絞り孔のうち少なくとも一つの円周方向に沿
って設けられた絞り孔を通過して上記ブッシュの内壁面
に上記ブッシュの軸方向に沿って刻設された第１溝と、
上記軸体の上記第１溝に近接対向した左右対称位置に一
対ずつ軸方向に沿って刻設された第２溝とを具備するこ
とを特徴とする静圧軸受装置。1. A cylindrical shaft body, a cylindrical bush into which the shaft body is loosely inserted, and a plurality of positions along the axial direction of the bush, which are arranged substantially equidistantly in the circumferential direction, to provide fluid to the bush. And a plurality of throttle holes for injecting between the shaft body and
A first groove formed in the inner wall surface of the bush along the axial direction of the bush by passing through at least one circumferential hole of the plurality of throttle holes;
A hydrostatic bearing device, comprising: a pair of second grooves formed along the axial direction at left-right symmetrical positions in close proximity to the first groove of the shaft body.
部に設けられた静圧軸受と、この静圧軸受により軸方向
に移動自在に非接触軸支された円柱状のプローブ軸と、
このプローブ軸の一端に設けられ被測定物に当接するス
タイラスとを具備し、上記静圧軸受の一部は、上記プロ
ーブ軸が遊挿される円筒状のブッシュと、このブッシュ
の軸方向に沿う複数位置における円周方向に等配して設
けられ空気を上記ブッシュと上記プローブとの間に噴射
する複数の絞り孔と、上記複数の絞り孔のうち少なくと
も一つの円周方向に沿って設けられた絞り孔を通過して
上記ブッシュの内壁面に上記ブッシュの軸方向に沿って
刻設された第１溝と、上記プローブ軸の上記第１溝に近
接対向した左右対称位置に一対ずつ軸方向に沿って刻設
された第２溝とからなることを特徴とする変位測定装
置。2. A tubular housing, a hydrostatic bearing provided inside the housing, and a cylindrical probe shaft axially movably supported by the hydrostatic bearing in a non-contact manner.
A stylus is provided at one end of the probe shaft, which comes into contact with an object to be measured. A part of the hydrostatic bearing includes a cylindrical bush into which the probe shaft is loosely inserted, and a plurality of bushes along the axial direction of the bush. A plurality of throttling holes that are equally distributed in the circumferential direction at positions to inject air between the bush and the probe, and are provided along the circumferential direction of at least one of the plurality of throttling holes. A first groove that passes through the throttle hole and is engraved on the inner wall surface of the bush along the axial direction of the bush, and a pair of axially-symmetrical positions that closely oppose the first groove of the probe shaft. A displacement measuring device comprising a second groove formed along the groove.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2215916A JPH0758161B2 (en) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | Hydrostatic bearing device and displacement measuring device |
| EP91113693A EP0471371B1 (en) | 1990-08-17 | 1991-08-14 | Displacement-measuring apparatus |
| US07/745,460 US5174039A (en) | 1990-08-17 | 1991-08-14 | Displacement-measuring apparatus, and static-pressure bearing device for use in the displacement-measuring apparatus |
| DE69108817T DE69108817T2 (en) | 1990-08-17 | 1991-08-14 | Displacement measuring device. |
| KR1019910014232A KR950013779B1 (en) | 1990-08-17 | 1991-08-17 | Displacement measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2215916A JPH0758161B2 (en) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | Hydrostatic bearing device and displacement measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0498101A JPH0498101A (en) | 1992-03-30 |
| JPH0758161B2 true JPH0758161B2 (en) | 1995-06-21 |
Family
ID=16680380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2215916A Expired - Lifetime JPH0758161B2 (en) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | Hydrostatic bearing device and displacement measuring device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758161B2 (en) |
| KR (1) | KR950013779B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITBO20060118A1 (en) * | 2006-02-16 | 2007-08-17 | Marposs Spa | COMPARATOR FOR THE CONTROL OF RADIAL DIMENSIONS OF MECHANICAL PARTS. |
| KR101626322B1 (en) * | 2015-11-18 | 2016-06-01 | 황재은 | Shape measurement apparatus |
-
1990
- 1990-08-17 JP JP2215916A patent/JPH0758161B2/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-08-17 KR KR1019910014232A patent/KR950013779B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950013779B1 (en) | 1995-11-16 |
| KR920004813A (en) | 1992-03-28 |
| JPH0498101A (en) | 1992-03-30 |
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