JPS61206811A - 機械要素の連結構造 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械構成要素間の連結構造に係り、特に熱的
変形による弊害を防止する改良構造に関するもので、三
次元測定機、直線方向変位検出器等の測定機器、更には
二機械要素を連結するあらゆる技術分野に利用できる。

〔背景技術とその問題点〕

多くの機械は、各種材料の組合せから成っているので異
種材料の連結箇所が多々生ずる。このような異種材料の
連結箇所では、両者の熱膨張係数の相違から温度変化に
より生じる撓み等の変形、即ち、熱的変形を′解消する
必要がある。とりわけ、測定機械にあっては、機械的強
度問題以前に測定精度の保証上微妙な値を問題としなけ
ればならないので前記問題の解消は重要である。

例えば、第７図のように三次元測定機５０では、石材の
載物台５１の上に長大な鋼製案内レール５２が設けられ
、この案内レール５２は測定子５３を存する門型の測定
子移動機構５４を移動可能に支持するとともに、この測
定子移動機構５４に取付けられた検知体５５に対応する
メインスケール部材５６が案内レール５２の長手方向に
沿って取付けられている。この場合、検知体５５とメイ
ンスケール部材５６とはメインスケールの目盛方向、即
ら、相対移動方向を除き、検出精度を保証する上から相
対位置関係の変動は許されない。しかし、従来、メイン
スケール部材５６を載物台５１に取付ける場合、例えば
、載物台５１に案内レール５２を取付けるとともに、案
内レール５２にメインスケール部材５６を取付けるが、
前述の熱的変形を解消する手段が見当たらないこと及び
測定精度に対する熱的変形による影響度合の小さいこと
がらメインスケール部材５６或いは案内レール５２は多
点で案内レール５２或いは載物台５１にそれぞれボルト
止めまたは接着固定をされている。

しかしながら、前記測定機の場合、測定精度が１μｍ以
下の値を要求され、また、測定機の大型化が望まれてい
る現今においてはその熱的問題を無視すること、または
、その解決のために測定機を小型にとどめること、もし
くは、均等材料を選択する等の設計上の策では解決でき
なくなってきた。即ち、例えば、案内レール５２を多点
で載物台５１にボルト止め等をした状態で、案内レール
２が熱的変形を生じたときは次のような問題が生じ、こ
れを無視することは、測定精度の向上が要求される現今
の測定機の状況では妥当でない。その問題とは、案内レ
ール５２が上方、即ち、Ｚ軸方向に曲がれば、これに支
持されている測定子移動機構５４を構成する支柱部材５
４Ａが上方側に変位するので検知体５５の位置がずれ、
測定誤差を生じること。また、案内レール５２がＸ軸方
向に曲がれば、検知体５５内に設けられたインデックス
スケールとメインスケール部材５６に設けられたメイン
スケールとのクリアランスが変動し、これに伴う変位検
出誤差を生じたり、支柱部材５４Ａのスムース揺動がで
きない。このような問題は、支柱部材５４Ａをローラを
介して移動させる場合のみならず、エアヘアリングを介
して移動させる場合でも生じるものである。また、メイ
ンスケール部材５６にメタル製メインスケールを取付け
る場合、従来は、レーザスポット溶接で多点固定してい
たので、メインスケールのスポット溶接部が切断される
という問題が生じる。

また、前記三次元測定機５０に限らず、リニアスケール
（商品名）等といわれる直線方向変位検出器においても
、メインスケールと直線方向変位検出器本体とは多点で
固定されており、三次元測定機５０と同様な問題が生じ
る。例えば、直線方向変位検出器において、金属材料か
らなる検出器本体に熱的変形によってそりが生じると、
本体内に固定されたガラス製メインスケールが破損する
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、熱を受けてもそり、破損等を生しるこ
とのない機械要素の連結構造を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕第１機械要
素と、これを異材質な第２ＩＱ械要素との少なくともい
ずれか一方に、その他方に対面する磁石を取付け、この
磁石による磁力線と交叉する方向に相対変位を許容する
位置に設けたボルト等の固定手段によって両機械要素を
固定することにより、前記磁石の磁力線方向に両機械要
素が強固に連結されるとともに、この磁力線と交叉する
方向に両機械要素の相対変位を許容して前記目的を達成
しようとするものである。

〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ここ
において、各実施例の同一もしくは相当構成部分は同一
符号を付し説明を省略もしくは簡略にする。

第１図及び第２図には本発明の第１実施例が示され、本
実施例は、本発明にかかる機械要素の連結構造を三次元
測定機における案内レールとメインスケール部材との連
結に適用した例である。

石材の載物台１の上には、移動部材（図示せず）を案内
支持する第１機械要素たる鋼製の案内レール２が設けら
れ、この案内レール２の上にはその長手方向に沿って第
２機械要素たるメインスケール部材６が設けられるとと
もに、このメインスケール部材６の側面にはメインスケ
ール７が取付けられている。このメインスケール部材６
は、案内レール２とは異なる材質からできている。

前記案内レール２には、その長手方向に沿った軸線上に
凹み２Ａが所定間隔離されて複数設けられるとともに、
この凹み２Ａ内にはＮ極部分からなる磁石８が配設され
ている。また、前記メインスケール部材６には、その長
手方向に沿った軸線上に凹み６Ａが前記凹み２Ａと対応
して所定間隔離されて複数設けられるとともに、この凹
み６Ａ内にはＳ極部分からなる磁石９が配設されている
。

この際、磁石８は、磁石９に対面して取付けられ、案内
レール２がメインスケール部材６と磁力結合されるとと
もに、磁石９の軸線方向寸法が磁石８の軸線方向寸法よ
り長く形成されている。

前記メインスケール部材６と案内レール２とは、磁石９
、磁石８が配設されている軸線上の一箇所、例えば、中
央部で固定手段としてのボルトｌＯで固定され、このボ
ルト１０で固定された位置を除いてメインスケール部材
６と案内レール２とが磁石９と磁石８との磁力に抗し面
方向に相対変位可能に連結されている。

前述の本実施例において、温度が変化すると、材Ｘの異
なる案内レール２とメインスケール部材６とは寸法が変
化する。これにより案内レール２とメインスケール部材
６との接する面に滑りが生じるが、両者は、ボルト１０
による固定部を除き磁力８、磁力９により磁力結合され
ているのみであるから、撓み等の変形を生じることなく
軸線方向に相対変位してその温度変化に基づく変形に対
応される。

このような本実施例によれば、案内レール２とメインス
ケール部材６とが熱的変形を生じても、これらの長手方
向の相対変位が許容され、磁石８、磁石９の磁力線方向
、即ち、上下方向の変化を防止することができ、かつ、
案内レール２）または、メインスケール部材６の変形、
破損等を防ぐことができる。従って、案内レール２が上
下方向に曲がらないので、これに支持される移動部材が
上下方向に変位することなく三次元測定機のＸ軸方向の
測定誤差を生じることもない。更に、案内レール２が三
次元測定機のＸ軸方向に曲がらないので、移動部材の検
知体内に設けられたインデックススケール（図示せず）
とメインスケール部材６に設けられたメインスケール７
とのクリアランス変動に伴う変位検出誤差を生じること
がなく、かつ、移動部材の案内レール２上のスムース摺
動ができる。また、本実施例の磁石は、案内レール２）
メインスケール部材６に双方に分離して設けられるとと
もに、互いに接する面がＮ極部分とＳ極部分なので強い
磁力により両者を結合させることができる。更に、前記
磁石は、磁石９が磁石８より案内レール２等の長手方向
、即ち、軸線方向の寸法が長いので、その長手方向に案
内レール２等が相対変化しても磁石８は磁石９と常に全
面で接することとなり、磁石の強さが変わらない。

また、前記実施例では、磁石８及び磁石９を案内レール
２及びメインスケール部材６に各々設けたが、本発明で
は、磁石８または磁石９のいずれか一方を設け、他方に
は磁石の代わりに磁性体を埋込むものであってもよい。

更に、前記実施例のように磁石８及び磁石９により案内
レール２及びメインスケール部材６を連結するものであ
れば、案内レール２は必ずしも磁性材料たる鋼製である
必要はない。

第３図には、本発明の第２実施例が示されている。

本実施例は、第２機械要素としての載物台ｌと、この載
物台１上に設けられた磁性材料からな゛る第１機械要素
としての案内レール２とが、その端部近傍でボルト１０
で固定され、かつ、載物台１には、案内レール２の長手
方向に沿った軸線上に所足間隔離されて磁石９が案内レ
ール２に対面して複数設けられるようにしたものであり
、更にこの案内レール２の上にはその長手方向に沿って
メインスケール部材６が設けられている例である。即ち
、本実施例では第１機械要素と、これと異材質な第２機
械要素とのいずれか一方にその他方に対面する磁石を取
付け、第１機械要素を該磁石の磁力を利用して第２機械
要素に磁力結合するものである。本実施例によれば、２
つの機械要素のうち、いずれか１つが磁性材料からなれ
ば、他の機械要素のみ磁石を取付ければよく、機械要素
の連結構造を簡単にすることができる。

第４図には、本発明の第３実施例が示されている。

本実施例では、段が設けられた案内レール２Ｂと、この
案内レール２Ｂの相隣合う２面において接するメインス
ケール部材６とにおいて、これらが接する面の各々に磁
石８、磁石９を設けるとともに、ボルト１０で端部近傍
を固定したものである。これによれば、一方向のみの変
位、第４図に示される矢印Ｐ方向のみの変位が許容され
るので、変形を嫌う部分についての結合に都合がよい。

第５図には、本発明の第４実施例が示されている。

本実施例は、両端に規制壁を有する案内レール２Ｃと、
これに挟まれるように取付けられたメインスケール部材
６とをその接する一面において磁石８、磁石９を設ける
とともに、端部近傍をボルト１０で固定したものである
。このように、メインスケール部材６の両側に規制壁が
設けられていると、完全に一方向のみの変位、第５図に
示される矢印Ｑ方向のみの変位が許容されるので、熱的
変形を受けてもメインスケール部材６に設けられたスケ
ールが曲がることがなく、これによる誤差を十分に防止
できる。

第６図には、本発明の第５実施例が示されている。

本実施例は、直線方向変位検出器におけるメインスケー
ルと検出器本体との結合に適用した例である。即ち、直
線方向変位検出器２０の第１機械要素としての金属製検
出器本体２１と、その長手方向に傾斜されて設けられた
第２機械要素としてのガラス製メインスケール２２とは
、その端部近傍にボルト２３により固定されるとともに
、検出器本体２１には磁石２４が、メインスケール２２
には磁石２４と軸線方向寸法の等しい磁石２５が所定間
隔離されて対面して取付けられるようにしたものである
。本実施例によれば、熱的変形が生じても、検出器本体
２１のそりが生じることがなく、更に、検出器本体２１
内に設けられたメインスケル２２が破損されることがな
い。

なお、前記第１、第３及び第４実施例では、磁石８の磁
石９に対する案内レール２等の長手方向の寸法が大きい
ものであったが、本発明ではこれに限られず、同じもの
、または、小さいものであってもよい。更に、磁石８、
磁石９の数はメインスケール部材６等の長さとの関係で
適宜に決められるものである。ただし、多数設けると案
内レール２とメインスケール部材６との結合が強いとい
う利点がある。また、前記各実施例では、固定手段とし
てボルト１０を用いたが、本発明では、第１機械要素と
第２機械要素とを固定するならば、溶接、接着等の他の
手段でもよい。更に、ボルト１０の固定位置は、前記各
実施例のようにメインスケール部材６等の中央部或いは
端部であるものに限らず、それらの途中いずれの箇所で
もよく、即ち、メインスケール部材６等の磁力線に交叉
する方向の相対変位を許容する位置ならばどこでもよい
。ただし、第１実施例のように、ボルト１０の固定位置
をメインスケール部材６等の中央部とすると、メインス
ケール部材６等の端部近傍とした場合の測定の累積誤差
が２分の１となり好ましい。また、前記第１、第３及び
第４実施例では、本発明にかかる機械要素の連結構造を
三次元測定機の案内レール２とメインスケール部材５と
の結合に適用し、第２実施例では、載物台１と案内レー
ル２との結合に適用したが、本発明では、Ｘ軸またはＺ
軸方向の移動部材を支持する案内レールとメインスケー
ル部材との結合等その他三次元測定機の機械要素の結合
にも適用できる。その他に、第５実施例では本発明にか
かる機械要素の連結構造を直線方向変位検出器に用いた
が、本発明では、これら以外にも２機械要素を連結する
ものならばあらゆるものに適用できる。

〔発明の効果〕

前述のような本発明によれば連結された２つの機械要素
が熱を受けても、そり、破損等を生じることがないとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す一部を切欠いた正面
図、第２図はその一部を切欠いた平面図、第３図は本発
明の第２実施例を示す一部を切欠いた正面図、第４図は
本発明の第３実施例を示す斜視図、第５図は本発明の第
４実施例を示す斜視図、第６図は本発明の第５実施例を
示す一部を切欠いた斜視図、第７図は一般の三次元測定
機を示す斜視図である。 ２．２Ｂ、２Ｃ，２１・・・第１機械要素としての案内
レール及び直線方向変位検出器本体、ｌ、６゜２２・・
・第２機械要素としての載物台、メインスゲール部材及
びメインスケール、８．９．２４．２５・・・磁石、１
０．２３・・・固定手段としてのボルト。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１機械要素と、これと異材質な第２機械要素と
   の少なくともいずれか一方に、その他方に対面する磁石
   を取付け、第１機械要素を該磁石の磁力を利用して第２
   機械要素に磁力結合するとともに、両機械要素の該磁力
   線と交叉する方向の相対変位を許容する位置に設けた固
   定手段で第１機械要素を第２機械要素に固定し、この固
   定位置相当部分を除く他の部分が前記磁力に抗し面方向
   に相対変位可能に両機械要素を連結するよう構成したこ
   とを特徴とする機械要素の連結構造。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記磁石と固定
   手段とは、第１機械要素の長手方向に沿った軸線上に配
   設され、かつ、前記磁石は軸線上に離隔する複数のもの
   であることを特徴とする機械要素の連結構造。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記磁石は、前記機械要素の一方に取付けられたＮ極部分
   と、その他方に取付けられたＳ極部分とから分離形成さ
   れていることを特徴とする機械要素の連結構造。
4. （４）特許請求の範囲第３項において、前記Ｎ極部分ま
   たはＳ極部分のいずれか一方の前記軸線方向寸法が他方
   のその寸法より長く形成されていることを特徴とする機
   械要素の連結構造。