JPS61277001A - ハイトゲ−ジ - 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、ハイトゲージに係り１通常の測定態様のほか
に被測定物の穴径や外径寸法等の測定にも利用できる。

［背景技術とその問題点］ 基台に支柱を立設し、この支柱にスライダを上下方向へ
移動可能に設け、このスライダに測定子が一定角度傾斜
したときタッチ信号を発する二方向タッチ信号プローブ
を取付け、この二方向タッチ信号プローブからタッチ信
号が発せられたとき、前記支柱に設けられたスケールと
スライダに取付けられた検出器とを含み形成されたエン
コーダの出力信号から被測定物の高さ等を測定する。

いわゆる自動読取型のハイトゲージが知られている。

しかし、この自動読取型も、支柱とスライダとに対応刻
設された目盛を目読して測定する、いわゆる機械式読取
型と本質的機能は同じである。ただ、高精度、作業容易
という点で機械式読取型より優れている。

ここに、被測定物は単に段差や高さ等一方向寸法を求め
ればよい形状のものは極めて少ない。

従って、多数の穴やピン等が設けられている被測定物の
場合、ハイトゲージとしてはせいぜい穴の中心を求める
等ができるだけであって、それら径寸法等はノギス、マ
イクロメータ、シリンダゲージ等、他の測定器を用いな
ければならなかった。

ところで、これら段差や径寸法等を一つの測定器で測定
するものとして三次元測定機が知られているが、これは
三次元的にタッチ信号プローブを移動させる移動機構、
更には各軸毎に変位検出器が必要であることから設備が
大がかりで、経済的負担が大きく、その取扱いも高度な
知識を必要とする等、ハイトゲージと比べ構成および取
扱い等の点で劣るといえ、適用分野が異なるものと観念
されている。

しかして、変位検出器は一つというような簡単な構成、
取扱便宜等のハイトゲージの特徴を大幅に改変せずに、
多機能をもたせられないかとの要請があったが、未だそ
の出現を見ない。

［発明の目的］ ここに、本発明の目的は、このような要請に応え、簡単
な構成かつ取扱い便宜等のｌ＼イトゲージの特徴を備え
つつ、通常のハイトゲージの測定態様のほかに、内外径
寸法等をも高精度に測定可能なハイトゲージを提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段および作用］　　□その
ため、本発明では、基台に支柱を立設し、この支柱にス
ライダを上下方向へ移動可能かつ任意の位置で固定可能
に設け、このスライダの移動によって測定子が当接され
た被測定物の寸法等を測定するハイトゲージにおいて、
前記スライダにそのスライダの移動方向と同方向へ変位
可能に装着されかつ前記測定子を有する測定子保持部材
と、この測定子保持部材をスライダに対する基準位置に
保持するための基準゛位置付は手段と、前記支柱に固定
されたスケールおよび前記測定子保持部材に取付けられ
た検出手段を含み、前記支柱に対する測定子保持部材の
移動量を電気信号に変換するエンコーダと、このエンコ
ーダの出力信号を所望処理して測定子が当接された被測
定物の寸法を求める信号処理装置と、を具備したことを
特徴としている。

［実施例］ 第１図は本実施例のハイトゲージの側面を、第２図はそ
の正面を、第３図はその平面を、それぞれ示している。

これらの図において、基台ｌの上面には、取付台２を介
して角筒状の支柱３が垂直に立設されている。支柱３に
は、その前面側にスペース部材４を介して断面矩形の案
内部材としての案内レール５が上下方向に沿って固定さ
れている。案内レール５には、その前面中央に所定間隔
ピッチ毎に光学的目盛を有するスケール１９が上下方向
に沿って設けられているとともに、スライダ６が上下方
向へ移動可能かつ任意の位置で固定可能に設けられてい
る。

スライダ６の上下端面には、途中に前記支柱３内に収納
されたカウンタウェイト７を有しかつ４一つのプーリ８
，９，１０．１１に順次巻回された帯状の吊下用ベル）
１２の両端が連結されている・上方のプーリ８．９は、
前記スペース部材４のと端に前後方向に向かって水平に
固定されたブーり取付板１３の前後位置にブーり受け１
４゜１５を介してそれぞれ回転自在に設けられている。

また、下方のプーリのうちプーリ１０は、前記案内レー
ル５の下端面にプーリ受け１６を介して回転自在に設け
られている。更に、下方のプーリのうちプーリ１１は、
前記支柱３の下部幅方向に回転自在に支持された回転軸
１７の略中−央に固定されている。

回転軸１７の一端側には、第４図に示す如く、平歯車２
１が固定され、この平歯車２１には歯車２２が選択的に
噛合されるようになっている。歯車２２は、前記支柱３
の一側面にブラケット２３を介して前記回転軸１７と互
いに平行に螺合された切換ねじ軸２４の内端部にベアリ
ング２５を介して回転可能に支持され、かつ内端面中央
部にテーパー面２６が形成されている。テーパー面２６
には、前記支柱３の一側面側に固定されたモータ２７の
出力軸に取付けられた回転伝達駒２８が摺接されている
。これにより、モータ２７が駆動すると、その出力軸の
回転が回転伝達駒２８、歯車２２．平歯車２１を介して
回転軸１７へ伝達されるので、吊下用ベル）１２によっ
てスライダ６が上下方向へ移動される。

スライダ６は、両側の連結プレート３１を介して案内レ
ール５の上下方向へ所定間隔離れて互いに連結された上
下の摺動ブロック３２Ａ、３２Ｂを備え、かつスライダ
６の移動方向に対して直交する軸方向およびこれと平面
上で直交する軸方向１例えばスライダ６の移動方向をＺ
方向とするとＸおよびＹ方向の変位を規制するエアーベ
アリング装置３３を介して案内レール５に移動可能に案
内されている。前記一方の連結プレート３１には前記案
内レール５の側面に対して進退するクランプねじ３７が
螺合され、このクランプねじ３７によってスライダ６が
案内レール５の任意の位置で固定可能になっている。

エアーベアリング装置３３は、各摺動ブロック３２Ａ、
３２Ｂの両側に前記案内レール５に対向配置された一対
のエアーベアリング要素３４により構成されている。な
お、第３図では、下方のエアーベアリング要素３４が省
略されて表現されている。各エアーベアリング要素３４
は、前記案内レール５の前面に配置され前記案内レール
５の第一面としての前面に対向する空気噴出孔４１を有
する第１の部材４２と、この第１の部材４２の空気噴出
孔４１が開口された面に起立されかつその面方向（第３
図中上下方向）へ変位可能とされ前記案内レール５の第
二面としての側面に対向する空気噴出孔４３を有する第
２の部材４４と、この第２の部材４４の空気噴出孔４３
が開口された面に起立されかつその面方向（第３図中左
右方向）へ変位可能とされ前記案内レール５の第三面と
しての後面に対向する空気噴出孔４５を有する第３の部
材４６とがボルト等により互いに一体的に組合わされて
構成されている。これらの空気噴出孔４１．４３．４５
は、互いに連通されているとともに１図示しない圧縮空
気供給源へ接続されている。これにより、スライダ６は
、ＸおよびＹ方向の変位を規制された状態で、かつ案内
レール５に対して極めて軽い力で昇降されるようになっ
ている。

スライダ６を構成する上下の第１の部材４２の前面両側
には、ブラケッ）５１がそれぞれ前方へ向って突設され
ているとともに、そのやや内側に多数の鋼球をリティー
ナにより平面状に保持したベアリング部材５２を収納し
た一対のベアリング部材保持レール５３が上下方向に沿
って固定されている。各ブラケット５１には、前記ベア
リング部材保持レール５３に収納されたベアリング部材
５２との間に半板状の測定子保持部材５４をスライダ６
の移動方向と同方向、つまり上下方向へ変位可能に保持
するローラ５５が回転可能に設けられてい−るとともに
１両側のブラケット５１間に支持部材５６Ａ、５６Ｂが
固定されている。

測定子保持部材５４には、その後面に前記ベアリング部
材保持レール５３の内側面を転勤するローラ６０が回転
可能に設けられている。これにより、測定子保持部材５
４は１両ローラ６０とベアリング保持レール５３とによ
りＸ方向（第３図中上下方向）の移動が、ローラ５５と
ベナリング部材保持レール５３とによりＹ方向（第３図
中左右方向）の移動がそれぞれ規制されている。また、
測定子保持部材５４の前面には、取付プレート５７を介
して基準ブロック５８が前方へ向って水平に突設されて
いるとともに、前記上下の支持部材５６Ａ、５８Ｂ間に
は、前記測定子保持部材５４の基準ブロック５８を前記
スライダ６に対する基準位置、ここではスライダ６の上
下方向略中間位置に保持するための基準位置付は手厳５
９が設けられている。

基準位置付は手段５９は、前記上下の支持部材５６Ａ、
５８Ｂ間に所定間隔離れて互いに平行に支持され前記基
準ブロック５８を上下方向へ摺動自在に案内する２本の
ガイドロッド６１．６２と、この両ガイドロッド６１．
６２の中間位置において前記上方の支持部材５６Ａに上
下方向へ進退可能に設けられた第１の付勢軸６３と、両
ガイドロッド６１．６２の中間において前記下方の支持
部材５６Ｂに上下方向へ進退可能に設けられた第２の付
勢軸６４とを備える。

各ガイドロッド６１．６２には、その略中間位置に前記
基準ブロック５８内に図示しないばねを介して付勢され
るポール６５が係合する係合溝６６が形成されていると
ともに、基準ブロック５８と下方の支持部材５８Ｂとの
間に基準ブロック５８を上方へ向って付勢するばね６７
が巻装されている。ばね６７のばね圧は、下方の支持部
材５６Ａ、５６Ｂに螺合されたばね圧調整ねじ６８を調
整することにより任意の圧力に調整できるようになって
いる。ここでは、測定子保持部材５４およびこれに取付
けられる部材の総重量とバランスするばね圧に設定され
ている。また、前記第１の付勢軸６３は、上端にナツト
６９を有し、かつ下端に螺合されたナツト７０と前記上
方の支持部材５６Ａとの間に挿入されたばね７１により
前記基準ブロック５８を常時下方へ付勢している。更に
、前記第２の付勢軸６４は、下端にナツト７２を有し、
かつ上端に螺合されたナツト７３と下方の支持部材５６
Ｂとの間に挿入されたばね７４により前記基準ブロック
５８を常時上方へ付勢している。ここでは、上下のばね
７１，７４のばね圧を等しく設定しであるので、測定子
保持部材５４の基準ブロック５８は、スライダ６の上下
方向略中間位置に保持されている。

ここで、測定子保持部材５４とスライダ６とが前記中間
位置から上下方向へ所定量相対変位すると、測定子保持
部材５４の上下端面によって作動される第１．第２のス
イッチ７８．７９が前記上下の摺動部材４２に固定され
ている。また、前記測定子保持部材５４には、その下端
に測定子ホルダ８１を介して測定子８２がスライダ６の
移動方向に対して直交する方向に取付けられているとと
もに、取付プレート５７の後面側に前記案内レール５の
前面長手方向に沿って設けられたスケール１９と対向し
そのスケール１９からの反射光を電気信号として検出す
る検出部８３が固定されている。

検出部８３で検出された信号は、第５図に示す如く、′
信号処理回路−８４で矩形波に処理された後、カウンタ
８５でカウントされる。ここでは。

スケール１９、検出部８３、信号処理回路８４およびカ
ウンタ８５により、測定子保持部材５４の移動量を電気
信号として検出するエンコーダ９゜が構成されている。

エンコーダ９ｏのカウンタ８５のカウント値は、信号処
理装置としての演算処理回路８６において、コントロー
ラ８７から与えられる演算指令に応じて所定処理された
後、デジタル表示器８８へデジタル表示される。コント
ローラ８７には、キーボード８９から与えられる各種演
算指令めほかに、前記第１のスイッチ７８および第２の
スイッチ７９からの信号が与えられている。ここで、キ
ーボード８９からの各種指令としでは、゛高さ測定モー
ド、径測定モード、中心測定モード、最大／最小測定モ
ードのほか、測定子８２の先端ボール径補正値、ゼロク
リア指令。

ホールド指令等が与えられる。

例えば、コントローラ８７は、キーボード８９において
高さ測定モードが設定されると、前記いずれかのスイッ
チ７８．７９がオンしたとき、エンコーダ９０からの信
号を演算処理回路８６へ取込ませ、それをデジタル表示
器８８へ表示させる。また、径測定モードが設定される
と、前記いずれかのスイッチ７８．７９がオンされたこ
とを条件とて、エンコーダ９０からの最大値および最小
値を演算処理回路８６にホールドさせ、その最大値およ
び最小値と測定子８２の先端ポール径補正値とから径寸
法および中心を求めさせる。更に、ゼロクリア指令が与
えられた際、カウンタ８５のカウント値を０にクリアさ
せる。

次に、本実施例の作用を説明する。

まず、被測定物の高さ寸法を測定する場合には、キーボ
ード８９において高さ測定モードを設定した後、第６図
に示す如く、測定子８２を被測定物の測定面の上方へ位
置させる。ここで、モータ２７の駆動により吊下用ベル
ト１２を介してスライダ６を下降させると、測定子８２
の先端が被測定物に当接される。ｌ１ｉｌＩＩ定子８２
の先端が被測定物に当接した状態において、スライダ６
を更に下降させると、測定子保持部材５４は測定子８２
の被測定物への当接によってこれ以上下降することがで
きないので、スライダ６のみが第１の付勢軸６３のばね
７１を圧縮しながら下降する。やがて、測定子保持部材
５４に対してスライダ６の下降量が所定量に達すると、
第１のスイッチ７８が測定子保持部材５４の上端によっ
てオンされる。

すると、コントローラ８７からの指令によってカウンタ
８５のカウント値が演算処理回路８６に取込まされ、そ
こで所定処理された後デジタル表示器８８へデジタル表
示される。つまり、デジタル表示器８８には成る基準位
置から被測定物の測定面までの高さ寸法が表示される。

このとき、スライダ６の下降によってばね７１が圧縮さ
れた状態でエンコーダ９０の出力をラッチしているため
、常に一定圧での測定が達成できる。なお、スライダ６
が上昇する場合の測定にあっても、ばね８７．７４が圧
縮された状態でエンコーダ９０からの出力がラッチされ
るため、一定圧での測定が達成できる。

また、被測定物の内径寸法を測定する場合には、キーボ
ード８９において内径測定モードに設定した後、第７図
に示す如く、測定子８２を被測定物の孔Ｈの中に入れ、
まずスライダ６を上昇させると、測定子８２が穴Ｈの土
壁に当接される。

更に、スライダ６を上昇させ、測定子保持部材５４の下
端によって第２のスイッチ７９がオンされた位置におい
て、クランプねじ３７によりスライダ６を案内レール５
に対して固定する。すると、測定子８２が被測定物に当
接してから更にスライの上昇によって圧縮されたばね６
７．７４の作用により、測定子保持部材５４はスライダ
６の移動方向と同方向、つまり上方へ付勢された状態と
なる。また、第２のスイッチ７９がオンされると、コン
トローラ８７からの指令によって演算処理回路８６は最
大値ホールド機能として働く、従って、この状態におい
て、ハイトゲージ本体または被測定物を第７図中左右方
向へ動かすと、これによって得られる最大値がホールド
される。

ついで、スライダ６を下降させると、測定子８゜２が穴
Ｈの下壁に当接される。更に、スライダ６を下降させ、
測定子保持部材５４の上端によって第１のスイッチ７８
がオンされた位置において、クランプねじ３７によりス
ライダ６を案内レール５に対して固定する。すると、測
定子８２が被測定物に当接してから更にスライダ６の下
降によって圧縮されたばね７１の作用により、測定子保
持部材５４はスライダ６の移動方向と同方向、つまり下
方へ付勢された状態となる。また、第１のスイッチ７８
がオンされると、コントローラ８７からの指令により演
算処理回路８６は最小値ホールド機能として働く、従っ
て、前記と同様に、本体または被測定物を第７図中左右
方向へ動かすと、これによって得られる最小値がホール
ドされる。　゛ この後、測定子８２を復帰させると、第１のス　　　′
イッチ７８がオフされ、上記最大値と最小値とから内径
が自動的に演算される。この際、演算された内径に対′
し測定子８２の先端ポール径が補正される。同時に、穴
Ｈの中心も求められる。なお。

被測定物の外径を測定する場合も、上記と同様な手順に
より測定することができる。　　−このほか、前記ホー
ルド機能を利用すれば、例えば第８図に示す如く、被測
定物の円弧状の突端を測定することもできる。更に１例
えば第９図に示す如く、被測定物の測定面が小寸法間隔
内で階段状になっている場合には、スライダ６を案内レ
ール５に対して固定した後、測定子保持部材５４のみを
上下方向へ移動させれば、これらも極めて容易に測定す
ることができる。

従って８本実施例によれば、スライダ６に対して測定子
８２を有する測定子保持部材５４をスライダ６の移動方
向へ変位可能に装着し、この測定子保持部材５４をばね
からなる基準位置付は手段５９によりスライダ６の略中
間位置に保持するようにしたので、これらのばねの作用
により測定力が一定の条件の下で測定することができ、
この結果高精度な測定が達成できる。

しかも、これらのばねの作用は、スライダ６が高速で昇
降したとき、測定子８２が被測定物へ当接したときの衝
撃力を吸収することができるので、測定子を高級なタッ
チ信号プローブを用いず、単なる棒状の測定子でもよい
上、スライダ６の高速化、電動化にも寄与することがで
きる。つまり迅速かつ容易な測定が達成できる。

また、スライダ６を、測定子保持部材５４の測定子８２
が被測定物に当接してから更に同方向へ移動させた後固
定すると、ばねの作用により測定子保持部材５４はスラ
イダ６の移動方向へ変位するように付勢された状態とな
るので、これを利用して被測定物の内外径寸法を測定で
きる。従って、構造的にも大幅な改変をすること−なく
、また通常の操作と同様な操作により、一般の測定態様
のほかに内外径測定等もでき、測定態様の拡大を図るこ
とができる。

また、スライダ６は、案内レール５に対して、スライダ
６の移動方向と直交する軸方向およびこれと平面上で直
交する軸方向の変位を規制するエアーベアリング装置３
３を介して移動可能に案内されているので、スライダ６
を比較的軽い力で迅速に移動させることができ、かつ径
測定の際スライダ６の移動方向に対して直交する力がス
ライダ６に作用しても、その方向への変位が規制されて
いるので、この点からも内外径寸法を高精度に測定でき
る。

また、エアーベアリング装置を構成する各エアーベアリ
ング要素３４は、案内レール５の前面に対向する空気噴
出孔４１を有する第１の部材４２と、この第１の部材４
２の面に起立されかつその面方向へ変位可能とされ前記
案内レール５の側面に対向する空気噴出孔４３を有する
第２の部材４４と、この第２の部材４４の面に起立され
かつその面方向へ変位可能とされ前記案内レール５の後
面に対向する空気噴出孔４５を有する第３の部材４６と
を互いに一体的に組合せたので、エアーベアリング装置
を構成する上で組立および調整が極めて容易である。こ
のことはまた、可動調整型モアーパッド等を採用しなく
てもよい利点がある。

また、基準位置付は手段５９は、測定子保持部材５４の
総重量を支える２つのばね６７と、測定子保持部材５４
の基準ブロック５８を上下から付勢する２つのばね７１
．７４とから構成したので、例えば測定子８２が被測定
物に当接したときの衝撃によって測定子保持部材５４が
振動するような場合にあっ゛ても、上下のばね７１．７
４の作用により測定子保持部材′５４の振動を速やかに
抑制できる。

また、スライダ６に測定子保持部材５４の中間位置から
の移動によって作動される２つのスイッチ７８．７９を
設けたので、比較的高級な２方向タツチセンサプローブ
を用いなくてもよいので、安価に構成することができる
。

なお、実施に当って、基準位置付は手段５９としてぽ、
上記実施例に限られるものではなく１例えば第１θ図に
示すものでもよい、このものは、中央の第１の付勢軸６
３および第２の村勢軸６４を省略し、ガイドロッド６１
．６２のＬ方に測定圧を与えるばね９１，９２をそれぞ
れ設けたものである。これによっても、測定圧が一定の
条件下での測定を達成することができる。

また、エンコーダ９０としては、光電式のほか、静電容
量式、電磁式等いずれでもよく、要するに案内レール５
と測定子保持部材５４との相対移動変位量を検出できる
ものであればよい。

°［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、簡単な構成かつ取扱い便
宜等のハイトゲージの特徴を備えつつ、通常のハイトゲ
ージの測定態様のほかに、内外径寸法等をも高精度に測
定可能なハイトゲージを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハイトゲージの一実施例を示す一部を
切欠いた側面図、第２図はその正面図、第３図はその平
面図、第４図は回転軸の駆動装置を示す図、第５図は回
路図、第６図〜第９図はそれぞれ異なる測定状態を示す
図、第１０図は基準位置付は手段の他の実施例を示す図
である。 ｌ・・・基台、３・・・支柱、５・・・案内部材として
の案内レール、６・・・スライダ、３３・・・エアーベ
アリング装置、３４・・・エアーベアリング要素、４１
・・・空気噴出孔、４２・・・第１の部材、４３・・・
空気噴出孔、４４・・・第２の部材、４５・・・空気噴
出孔、４６・・・第３の部材、５４・・・測定子保持部
材、５９・・・基準位置付は手段、８２・・・測定子、
８６・・・信号処理装置としての演算処理回路、９０・
・・エンコーダ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台に支柱を立設し、この支柱にスライダを上下
   方向へ移動可能かつ任意の位置で固定可能に設け、この
   スライダの移動によって測定子が当接された被測定物の
   寸法等を測定するハイトゲージにおいて、 前記スライダにそのスライダの移動方向と同方向へ変位
   可能に装着されかつ前記測定子を有する測定子保持部材
   と、 この測定子保持部材をスライダに対する基準位置に保持
   するための基準位置付け手段と、 前記支柱に固定されたスケールおよび前記測定子保持部
   材に取付けられた検出手段を含み、前記支柱に対する測
   定子保持部材の移動量を電気信号に変換するエンコーダ
   と、 このエンコーダの出力信号を所望処理して測定子が当接
   された被測定物の寸法を求める信号処理装置と、 を具備したことを特徴とするハイトゲージ。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記スライダは
   、前記支柱に設けられた断面矩形の案内部材に、スライ
   ダの移動方向と直交する軸方向およびこれと平面上で直
   交する軸方向の変位を規制するエアーベアリング装置を
   介して、前記支柱に移動可能に案内されていることを特
   徴とするハイトゲージ。
3. （３）特許請求の範囲第２項において、前記エアーベア
   リング装置は、前記案内部材の第一面に対向する空気噴
   出孔を有する第１の部材と、この第１の部材の空気噴出
   孔を有する面に起立されかつその面方向へ変位可能とさ
   れ前記案内部材の第二面に向けた空気噴出孔を有する第
   ２の部材と、この第２の部材の空気噴出孔を有する面に
   起立されかつその面方向へ変位可能とされ前記案内部材
   の第三面に向けた空気噴出孔を有する第３の部材とを一
   体的に形成したエアベアリング要素を、前記案内部材の
   両側に対向配置して構成されていることを特徴とするハ
   イトゲージ。