JPH036442B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は測定機の可動検出部の操作力を軽減す
るバランス装置の改良に関する。

従来のバランス装置を三次元測定機に適用した
例を第１図に基づいて説明する。第１図におい
て、基台１上には定盤２が設置され、この定盤２
の両側にはコラム３がそれぞれ立設されている
（第１図では一方のコラム３のみ示されている）。
これらのコラム３上にはガイドレール４がそれぞ
れ設けられ、これらのガイドレール４上にはＹ方
向空気軸受５がそれぞれ摺動自在に設けられてい
る。これらの空気軸受５及びガイドレール４のう
ち一方には、図示していないが、Ｙ方向変位検出
用のリニアゲージ（商品名；以下同様）が設けら
れているとともに、両軸受５間には横桁６が掛け
渡されている。この横桁６上にはガイドレール７
が設けられ、このガイドレール７にはＸ方向空気
軸受８が摺動自在に支持され、かつ、このガイド
レール７と軸受８との間にはＸ方向変位検出用の
リニアゲージ９が設けられている。

前記Ｘ方向空気軸受８の前面にはＺ方向空気軸
受１０が固定され、この軸受１０内には可動検出
部としての角軸状の摺動軸１１が上下方向摺動自
在に収納されている。この摺動軸１１の下端に
は、定盤２上に載置される被測定物（図示せず）
に接触される測定子１２が取付けられるととも
に、上端にはワイヤ１３の一端が固定され、この
ワイヤ１３の他端はプーリ１４を介して延長され
て重錘１５に固定され、この重錘１５は傾斜して
配置されたガイド１６内に摺動自在に案内支持さ
れている。これらのプーリ１４、重錘１５及びガ
イド１６等によりバランス装置が構成され、摺動
軸１１の移動が容易にできるようにされている。

なお、前記Ｚ方向空気軸受１０と摺動軸１１と
の間には図示しないＺ方向変位検出用のリニアゲ
ージが設けられ、摺動軸１１のＺ方向（上下方
向）の変位を測定できるようになつている。

このような構成において、定盤２上に載置され
る被測定物（図示せず）の各部寸法を測定するに
は、摺動軸１１を把持し、ガイドレール４，７及
び空気軸受５，８，１０の作用により摺動軸１１
を三次元的に自由に移動させて被測定物の複数の
被測定箇所に測定子１２を当接させ、この時の測
定子１２の位置をＸ方向のリニアゲージ９及び図
示しないＹ，Ｚ方向のリニアゲージにより計測し
て行う。

しかし、このような従来のバランス装置におい
ては、バランス装置が摺動軸１１とほぼ同等重量
の重錘１５、この重錘１５を案内するガイド１
６、プーリ１４及びこのプーリ１４を支持する図
示しないガイドポスト等で構成されているため、
その重量が大きく、この大重量が横桁６、その他
の部分に加わつて測定精度に悪影響を及ぼすとと
もに、プーリ１４の配設により装置高さを増加さ
せる欠点がある。また、測定子１２は被測定物の
形状等に応じて取換えて使用するため、その重量
が変化するが、重錘１５の重量は不変であるか
ら、摺動軸１１の操作性が測定子１２の変更ごと
に変化するという欠点がある。

そこで、このような重錘によるバランス装置の
欠点を解消するものとして、実開昭53−76850号
公報に示されたシリンダ方式によるバランス装置
が知られている。このものは、上下に昇降する垂
直軸をワイヤロープの一端で吊り下げ、ワイヤロ
ープの他端をプーリを回して垂直に配置されたエ
アシリンダのピストンロツドに連結し、エアシリ
ンダのピストンによつて区画された上室に圧力調
整器を介して圧縮空気を供給し、垂直軸の重量を
エアシリンダのピストンの上面に作用するエア圧
力でバランス支持するようにしたものである。

しかし、このようなシリンダ方式によるバラン
ス装置では、圧縮空気等の流体供給源の故障等に
より圧縮空気の供給が停止されると、ピストンに
よつて区画された上室の空気はシリンダとピスト
ンとの間の隙間から下室を通つて大気に放出され
るため、垂直軸が落下する危険がある。また、垂
直軸の上昇操作時と下降操作時とでは逆向きの上
昇加速度と下降加速度が生ずるため、両方向の操
作力を等しくすることができないという欠点があ
る。

本発明の目的は、従来のシリンダ方式の欠点を
解消し、流体供給源等の故障によつて流体の供給
が停止された場合でも、可動検出部の落下を防止
できるとともに、可動検出部の上昇及び下降操作
時の操作力を等しくできる測定機のバランス装置
を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、
特別な装置等を用いることなく、可動検出部の昇
降動を円滑に行うことができる測定機のバランス
装置を提供することにある。

そのため、第１番目の発明では、シリンダと、
測定機の可動検出部に連結されるとともに前記シ
リンダ内を摺動自在にされたピストンと、このピ
ストンとシリンダとにより区画されるダンパ室と
を含む測定機のバランス装置において、前記ピス
トンに取付けられ、かつダンパ室と大気等の低圧
部とを連通する貫孔を閉塞する弁体を有し、前記
可動検出部を下降させたとき、それによつて生ず
る圧力差により弁体を開いて、ダンパ室内の流体
を貫孔を通して低圧部側へ放出する第１の弁機構
と、可動検出部、シリンダ等可動部の重量と釣り
合う圧力でダンパ室の流体を加圧するように高圧
部に連通する圧力流体供給機構と、前記シリンダ
に取付けら、かつダンパ室と圧力流体供給機構に
連通された高圧部側とを連通する貫孔を閉塞する
弁体を有し、前記可動検出部を上昇させたとき、
それによつて生ずる圧力差により弁体を開いて、
圧力流体供給機構の流体を貫孔を通してダンパ室
側へ放出する第２の弁機構とからなり、第１の弁
機構及び第２の弁機構は完全には閉塞しないよう
に構成されたことを特徴とする。

また、第２番目の発明では、第１番目の発明
に、前記ピストンの周面に開口して形成されかつ
前記ダンパ室内と連通する小孔を有し、この小孔
を通して前記ダンパ室内の流体を前記ピストンと
シリンダとの摺動面に供給する流体軸受を加えた
構成を特徴とする。

以下、本発明の一実施例を第２図及び第３図に
基づいて説明する。ここにおいて、前記従来例と
同一もしくは相当構成部分には同一符号を用い説
明を簡略にする。

第２図には本発明に係るバランス装置を三次元
測定機に適用した例が示され、基台１上には定盤
２及び一対のコラム３が設置され、これらのコラ
ム３上に各々設けられたガイドレール４上にはＹ
方向空気軸受５を介して横桁６がＹ方向（図中左
右方向）移動自在に支持されている。この横桁６
にはガイドレール７を介してＸ方向空気軸受８が
Ｘ方向（図中紙面直交方向）移動自在に支持さ
れ、この軸受８と横桁６との間にはＸ方向変位検
出用のリニアゲージ９が設けられている。また、
軸受８にはＺ方向空気軸受１０を介して可動検出
部としての摺動軸１１がＺ方向（図中上下方向）
移動自在に嵌挿されている。この摺動軸１１の下
端には測定子１２が着脱可能に取付けられ、一
方、上端には延長ロツド１７、連結ロツド１８及
びピストンロツド１９を介してバランス装置２０
が連結され、このバランス装置２０により摺動軸
１１のＺ方向の移動が軽快に行えるようにされて
いる。

第３図には、前記バランス装置２０の内部構造
の具体的一実施例を示す拡大図が示されている。
この第３図において、バランス装置ではシリンダ
２１を備える。このシリンダ２１は筒体２２とこ
の筒体２１の一端に嵌着されたキヤツプ２３とか
ら構成されている。

前記シリンダ２１内にはピストン２４が摺動自
在に嵌挿され、このピストン２４は筒体２５と、
この筒体２５の下端に嵌合された栓体２６とから
構成されている。この栓体２６の底面には複数の
貫孔２７が形成され、この貫孔２７を介してピス
トン２４の内、外すなわちピストン２４の内部
と、このピストン２４とシリンダ２１とにより区
画されるダンパ室２８内とが連通されている。ま
た、筒体２５の中央部には筒体２５を貫通して複
数の小孔２９が直角に明けられ、これらの小孔２
９及び前記貫孔２７を介してダンパ室２８内の圧
力流体（圧縮空気）が筒体２５の周面とシリンダ
２１の内面との間に噴出可能にされ、これにより
ピストン２４とシリンダ２１との摺動面にはいわ
ゆる流体（空気）軸受が形成されるようになつて
いる。

前記栓体２６の筒体２５内端面中央には、軸体
２６Ａが立設され、この軸体２６Ａの頂部にはゴ
ム、合成樹脂等からなる弁座３１が固定され、こ
の弁座３１には貫孔３２を有する弁体３３が当接
可能にされている。この弁体３３はダイヤフラム
３４に固定され、このダイヤフラム３４の周縁は
前記ピストン２４の筒体２５の端部と弁ケース３
５のフランジ部との間で挾持固定されている。こ
の弁ケース３５の周壁には弁ケース３５の内外を
連通させる複数の貫孔３６が形成されているとと
もに、弁ケース３５内にはばね受３７が移動可能
に設けられ、このばね受３７と前記ダイヤフラム
３４との間には付勢手段としての圧縮ばね３８が
介装され、このばね３８により弁体３３は常時弁
座３１に当接する方向に付勢されている。さら
に、ばね受３７には弁ケース３５にねじ込まれた
調整手段としての調整ねじ３９が当接され、この
調整ねじ３９を調整することにより弁体３３の作
動圧力が調整できるようにされている。この際、
弁体３３と弁座３１とは、ばね３８の圧力調整に
より、あるいは、両部材の当接面に溝を設けるこ
と等により完全には閉塞しないようにされ、常時
いくらかの圧力流体の流れがあるようにされてい
る。また、これらの弁座３１、弁体３３、ダイヤ
フラム３４、弁ケース３５、ばね受３７、圧縮ば
ね３８及び調整ねじ３９により第１の弁機構３０
が構成され、この第１の弁機構３０は前記ダンパ
室２８内の圧力と、大気等の低圧部に連通する弁
ケース３５内の圧力との圧力差により作動され、
ダンパ室２８内の圧力流体を放出可能にされてい
る。

前記弁ケース３５の上端には連結軸４１及びユ
ニバーサルジヨイント４２を介してピストンロツ
ド１９が連結されている。この連結軸４１は中空
に形成されるとともに、周面には複数の長孔４３
が形成され、この長孔４３を通して前記調整ねじ
３９の調整ができるようにされている。

前記シリンダ２１の下端のキヤツプ２３には第
２の弁機構５０が取付けられている。この第２の
弁機構５０は、ケーシング５１を備え、このケー
シング５１内は２枚のダイヤフラム５２，５３に
より３つの室５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃに区画さ
れ、中央の室５４Ｂはキヤツプ２３に設けられた
貫孔２３Ａによりダンパ室２８と連通され、左方
の室５４Ａは減圧弁６１を介してコンプレツサ等
の圧力流体供給機構６２に連通されて高圧部とさ
れ、さらに右方の室５４Ｃはケーシンング５１の
小孔５１Ａを介して大気と連通され、ダイヤフラ
ム５３の変位によつても右方の室５４Ｃの圧力変
化がないようにされている。

前記一方のダイヤフラム５２の中央には、貫孔
５５Ａを有する弁体５５が固着されるとともに、
他方のダイヤフラム５３の中央にはばね受５６が
固着され、このばね受５６と一方のダイヤフラム
５２との間には付勢手段としての圧縮ばね５７が
介装され、これにより弁体５５はケーシング５１
に固定されれたゴム、合成樹脂等からなる弁座５
８に当接するようにされている。この際、弁体５
５と弁座５８との間は、ばね５７の調整により、
あるいは、両部材の当接部に溝等を設けるか、も
しくは弁体５５の弁座５８方向へ所定量以上の移
動を規制するストツパを設けるかして弁体５５が
弁座５８により完全には閉塞されないようにさ
れ、これにより圧力流体供給機構６２からの圧力
流体（圧縮空気）が弁体５５の部分で絞られた状
態で常時中央の室５４Ｂすなわちダンパ室２８内
に供給されるようになつている。また、前記ばね
受５６にはケーシング５１にねじ込まれた調整手
段としての調整ねじ５９が当接され、このねじ５
９を調整することにより弁体５５の作動圧力が調
整できるようにされている。

次に、本実施例の作用につき説明する。

摺動軸１１を把持し、被測定物（図示せず）の
被測定点に向かつて摺動軸１１を上下動すると、
この動きは延長ロツド１７、連結ロツド１８、ピ
ストンロツド１９、連結軸４１及び弁ケース３５
を介してピストン２４に伝達される。

一方、ダンパ室２８内には第２の弁機構５０を
介して圧力流体供給機構６２から所定圧力の圧力
流体が供給され、かつ、通常状態では第１の弁機
構３０の弁体３３及び第２の弁機構５０の弁体５
５はほぼ閉塞状態にあるため、ダンパ室２８内は
所定の圧力に保持されており、この圧力とピスト
ン２４の受圧面積との積により生ずるピストン押
上げ方向の力が摺動軸１１及びこの摺動軸１１と
ピストン２４とを連結する各部材の重量に見合う
ようにされているから、摺動軸１１等の重量はバ
ランス装置２０によりバランスされ、その動きは
非常に軽快とされている。この際、摺動軸１１が
下降する場合すなわちピストン２４が下降する場
合は、ダンパ室２８の圧力が上昇しようとする
が、この圧力の上昇によりダンパ室２８と弁ケー
ス３５内との圧力差が大きくなつて第１の弁機構
３０のダイヤフラム３４は圧縮ばね３８に抗して
上昇されるため、弁体３３と弁座３１との開度が
大きくなり、ダンパ室２８内の圧力流体は栓体２
６の貫孔２７、弁体３３の貫孔３２及び弁ケース
３５の貫孔３６を介して低圧部としての大気に放
出され、ダンパ室２８内は所定の圧力に保持され
ることになる。また、摺動軸１１が上昇する場合
すなわちピストン２４が上昇する場合は、ダンパ
室２８の圧力が低下しようとするが、この圧力の
低下によりダンパ室２８すなわちケーシング５１
の中央の室５４Ｂと左方の室５４Ａとの圧力差が
大きくなつて第２の弁機構５０の左方のダイヤフ
ラム５２は圧縮ばね５７に抗して右方に移動され
るため、弁体５５と弁座５８との開度が大きくな
り、圧力流体供給機構６２により発生された圧力
流体が減圧弁６１、左方の室５４Ａ、弁体５５の
貫孔５５Ａ、中央の室５４Ｂ及びキヤツプ２３の
貫孔２３Ａを介してダンパ室２８内により多く供
給され、ダンパ室２８内は所定の圧力に保持され
ることとなる。

このようにしてダンパ室２８内は摺動軸１１の
移動に拘らず、常にほぼ一定の圧力に保たれるか
ら、摺動軸１１はほとんど操作力を要することな
く、作動させることができることになる。

上述のような本実施例によれば、摺動軸１１を
下降させると、それによつて生ずる圧力差により
弁体３３が開かれ、ダンパ室２８内の流体が貫孔
３２を通して低圧部側へ放出される一方、摺動軸
１１を上昇させると、それによつて生ずる圧力差
により弁体５５が開かれ、圧力流体供給機構６２
の流体が貫孔５５Ａを通してダンパ室２８側へ放
出される。従つて、ダンパ室２８内の流体は摺動
軸１１を下降させない限り低圧部側へ放出されず
に維持され続けるため、圧力流体供給機構６２の
故障等により流体の供給が停止されても、摺動軸
１１が落下することがない。

また、摺動軸１１等の重量を重錘ではなくダン
パ室２８内の圧力流体によりバランスするように
したから、バランス装置２０の重量を著しく軽減
でき、これにより横桁６等の測定機側への負荷を
軽減できて横桁６の曲がり等に基づく測定誤差を
少なくでき、測定精度を向上できる。さらに、ワ
イヤ巻回用プーリ等が不要となるからその分装置
の高さを低くでき、測定機を小型化できる。しか
も、第１の弁機構３０はピストン２４側に、第２
の弁機構５０はシリンダ２１側にそれぞれ設けら
れているため、全体としてコンパクトである。

また、第１、第２の弁機構３０，５０は調整ね
じ３９，５９により容易にその作動圧力を調整で
きるから、測定子１２の取換えに伴う重量変化に
容易に対応できるとともに、摺動軸１１の上昇操
作時と下降操作時とでは逆向きの上昇加速度と下
降加速度とが生ずるにも拘らず、両方の操作力を
等しく設定することができるから、摺動軸１１の
操作を常に軽快に行うことができる。

また、ピストン２４とシリンダ２１との摺動面
にはダンパ室２８内の圧力流体（圧縮空気）が小
孔２９を介して供給され、いわゆる流体（空気）
軸受の作用をなすから、これによつても摺動軸１
１の操作力を低減できる。さらに、ピストン２４
とピストンロツド１９とはユニバーサルジヨイン
ト４２を介して連結されているから、バランス装
置２０の多少の取付け誤差に拘わらず、摺動軸１
１の動きをピストン２４に常に安定して伝達する
ことができる。また、第１，第２の弁機構３０，
５０の弁体３３，５５は完全には閉塞されないよ
うにされ、ダンパ室２８内の圧力流体は常に流通
するようにされているから、弁体３３，５５はそ
の開度が変化するアナログ的な制御となり、ピス
トン２４の動作をより円滑にできる。

なお、実施に当たり、第２の弁機構５０のケー
シング５１はシリンダ２１の筒体２２と一体に形
成してもよく、このようにすればダイヤフラム５
３を省略できる利点がある。また、第１，第２の
弁機構３０，５０の弁体３３，５５は非動作時に
は完全に閉塞するように構成してもよいが、前記
実施例のように常にダンパ室２８内への圧力流体
の供給及び放出が行わるようにすれば、前述のよ
うにピストン２４の動作がより円滑となる利点が
ある。さらに、第１，第２の弁機構３０，５０は
ダイヤフラム３４，５２を用いた構造に限らず、
ボール等を用いた逆止弁等にしてもよく、要する
に、第１の弁機構３０はダンパ室２８内の圧力と
大気等の低圧部の圧力との差により作動され、ダ
ンパ室２８内の圧力流体を放出できる機構であれ
ばよく、かつ、第２の弁機構５０はダンパ室２８
内の圧力と圧力流体供給機構６２に連通される高
圧部の圧力との差により作動され、ダンパ室２８
内に圧力流体を供給できる機構であればよい。ま
た、本発明は三次元測定機に限らず、他の一般の
測定機にも適用できる。

上述のように本発明によれば、次の効果を奏す
ることができる。

第１番目の発明によれば、シリンダ及びピスト
ンにより区画されるダンパ室と大気等の低圧部と
を連通する貫孔を閉塞する弁体を有し、可動検出
部を下降させたとき、それによつて生ずる圧力差
により弁体を開いて、ダンパ室内の流体を貫孔を
通して低圧部側へ放出する第１の弁機構と、ダン
パ室と圧力流体供給機構に連通された高圧部側と
を連通する貫孔を閉塞する弁体を有し、可動検出
部を上昇させたとき、それによつて生ずる圧力差
により弁体を開いて、圧力流体供給機構の流体を
貫孔を通してダンパ室側へ放出する第２の弁機構
とを備えた構成としたから、可動検出部を下降さ
せると、それによつて生ずる圧力差により弁体が
開かれ、ダンパ室内の流体が貫孔を通して低圧部
側へ放出される一方、可動検出部を上昇させる
と、それによつて生ずる圧力差により弁体が開か
れ、圧力流体供給機構の流体が貫孔を通してダン
パ室側へ放出される。従つて、ダンパ室内の流体
は可動検出部を下降させない限り低圧部側へ放出
されずに維持され続けるため、圧力流体供給機構
の故障等により流体の供給が停止されても、可動
検出部の落下を防止できるという効果がある。

しかも、第１及び第２の弁機構を、貫孔を閉塞
する方向へ前記弁体を付勢する付勢手段と、この
付勢手段の付勢力を調整する調整手段とをそれぞ
れ含んで構成すれば、可動検出部の上昇操作時と
下降操作時とでは逆向きの上昇加速度と下降加速
度とが生ずるにも拘らず、両方の操作力を等しく
設定することができるという効果がある。

また、第２番目の発明によれば、上記第１の弁
機構及び第２の弁機構に加え、ピストンの周面に
開口して形成されかつダンパ室内と連通する小孔
を有し、この小孔を通してダンパ室内の両体をピ
ストンとシリンダとの摺動面に供給する流体軸受
を備えた構成としたから、ピストンとシリンダと
の摺動面にはダンパ室内の流体が小孔を通して供
給されているから、上記効果に加え、特別な装置
等を用いることなく、ピストンとシリンダとの摺
動面の摩擦抵抗を軽減させることができ、可動検
出部の昇降動を円滑に行うことができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバランス装置を三次元測定機に
適用した例を示す断面図、第２図は本発明に係る
バランス装置を三次元測定機に適用した一実施例
を示す断面図、第３図は本発明のバランス装置の
一実施例の拡大断面図である。 １１……可動検出部としての摺動軸、２０……
バランス装置、２１……シリンダ、２４……ピス
トン、２８……ダンパ室、２９……小孔、３０…
…第１の弁機構、３１……弁座、３３……弁体、
３４……ダイヤフラム、３８……圧縮ばね、３９
……調整ねじ、５０……第２の弁機構、５２……
ダイヤフラム、５５……弁体、５７……圧縮ば
ね、５８……弁座、５９……調整ねじ、６２……
圧力流体供給機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダと、測定機の可動検出部に連結され
   るとともに前記シリンダ内を摺動自在にされたピ
   ストンと、このピストンとシリンダとにより区画
   されるダンパ室とを含む測定機のバランス装置に
   おいて、 前記ピストンに取付けられ、かつダンパ室と大
   気等の低圧部とを連通する貫孔を閉塞する弁体を
   有し、前記可動検出部を下降させたとき、それに
   よつて生ずる圧力差により弁体を開いて、ダンパ
   室内の流体を貫孔を通して低圧部側へ放出する第
   １の弁機構と、 可動検出部、シリンダ等可動部の重量と釣り合
   う圧力でダンパ室の流体を加圧するように高圧部
   に連通する圧力流体供給機構と、 前記シリンダに取付けられ、かつダンパ室と圧
   力流体供給機構に連通された高圧部側とを連通す
   る貫孔を閉塞する弁体を有し、前記可動検出部を
   上昇させたとき、それによつて生ずる圧力差によ
   り弁体を開いて、圧力流体供給機構の流体を貫孔
   を通してダンパ室側へ放出する第２の弁機構とか
   らなり、 第１の弁機構及び第２の弁機構は完全には閉塞
   しないように構成されたことを特徴とする測定機
   のバランス装置。 ２ 前記特許請求の範囲第１項において、前記第
   １の弁機構及び第２の弁機構は、前記貫孔を閉塞
   する方向へ前記弁体を付勢する付勢手段と、この
   付勢手段の付勢力を調整する調整手段とをそれぞ
   れ含むことを特徴とする測定機のバランス装置。 ３ シリンダと、測定機の可動検出部に連結され
   るとともに前記シリンダ内を摺動自在にされたピ
   ストンと、このピストンとシリンダとにより区画
   されるダンパ室とを含む測定機のバランス装置に
   おいて、 前記ピストンに取付けられ、かつダンパ室と大
   気等の低圧部とを連通する貫孔を閉塞する弁体を
   有し、前記可動検出部を下降させたとき、それに
   よつて生ずる圧力差により弁体を開いて、ダンパ
   室内の流体を貫孔を通して低圧部側へ放出する第
   １の弁機構と、 可動検出部、シリンダ等可動部の重量と釣り合
   う圧力でダンパ室の流体を加圧するように高圧部
   に連通する圧力流体供給機構と、 前記シリンダに取付けられ、かつダンパ室と圧
   力流体供給機構に連通された高圧部側とを連通す
   る貫孔を閉塞する弁体を有し、前記可動検出部を
   上昇させたとき、それによつて生ずる圧力差によ
   り弁体を開いて、圧力流体供給機構の流体を貫孔
   を通してダンパ室側へ放出する第２の弁機構と、 前記ピストンの周面に開口して形成されかつ前
   記ダンパ室内と連通する小孔を有し、この小孔を
   通して前記ダンパ室内の流体を前記ピストンとシ
   リンダとの摺動面に供給する流体軸受とからな
   り、 第１の弁機構及び第２の弁機構は完全には閉塞
   しないように構成されたことを特徴とする測定機
   のバランス装置。