JPS60152910A

JPS60152910A - 測定機のバランス装置

Info

Publication number: JPS60152910A
Application number: JP988384A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Matsumiya; 貞行松宮; Hisayoshi Sakai; 久嘉境
Original assignee: Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-01-23
Filing date: 1984-01-23
Publication date: 1985-08-12

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】［技術分野］本発明は、三次元測定機等の測定機における８ｍ定子の
操作力を軽減させるバランス装置に関するものである。

［背景技術］例えば、三次元測定機では、定盤の両側に支柱を介して
Ｙ軸スライダ（水平ビーム）を前記定盤の前後方向（Ｙ
軸方向）へ、Ｙ軸スライタに沿ってＸ軸スライダを定盤
の左右方向（Ｘ軸方向）へ、Ｘ軸スライダにＸ軸スライ
ダを定盤の上下ブＪ向（Ｘ軸方向）へ各々移動自在に設
け、これらのｘ、ｙ、ｚ軸方向への移動により、前記Ｚ
軸スライダの下端に取付けられた測定子（プローブ）を
被測定物に順次接触させながら三次元方向へ移動させ、
その被測定物の寸法、形状等を測定するようにしている
。このような構造のものは、測定時、Ｚ軸スライダの下
端を把持しながら移動させる際、Ｚ軸スライダの重量が
操作上大きな障害となる。

そのため、従来の測定機では、２輔スライタのに端にワ
イヤーの一端を連結し、このワイヤーの他端を°プーリ
を通して重錘に連結し、この重錘とＺ軸スライダとの重
量を互いにバランスさせた、謂わゆるカウンタウェイト
方式を採用していた。

しかしながら、このカウンタウェイト方式は、Ｚ軸スラ
イダの重量とバランスする重錘の重量の他、プーリやカ
バー等の重量がスライダを介してＹ軸スライダに加わる
ため、そのＹ軸スライタの撓み等によって測定精度に悪
影響を及ぼす要因となっていた。そこで、この点の対策
として、構造体を大型化すれば、精度低下を防止できる
反面、各部材の重量が増大することによって高速測定が
期待できなくなる。

一方、上記カウンタウェイト方式の欠点を解決するもの
として、Ｚ軸スライダとエアーシリンダとをロープ、或
いはリンク等を介して互いに連結し、Ｚ軸スライダの重
量をエアーシリンダの空気圧によってバランスさせるよ
うにした、謂わゆるエアーシリンダ方式が開発された。

しかしながら、この方式でも、Ｚ軸スライダとは別個に
シリンダを併設しているため、全体として大型化し、そ
の結果カバーおよび取付部材等の重量を考慮すると、全
体として重量の大幅な軽減はとても望めるものではなか
った。しかも、前記エアーシリンダやエアーシリンダと
Ｚ軸スライダとの連結構造等の組立て精度が低くて各部
品間の整合性が高くないと各部に無理な力が加わり易く
、Ｚ軸スライダを円滑に上下動させることができず、破
損を招く場合もあった。

また、三次元測定機のＺ軸スライタに限らず、三次元測
定機以外の測定機のスライダの操作力を軽減させようと
するときにも同様の欠点を招くことがあった。

［発明の目的］本発明の目的は、このような従来の両方式の欠点を解決
し、小型、軽量化を図ることができ、しかも、高い組立
て精度を要求されることなくスライダを円滑に動かすこ
とのできる測定機のバランス装置を提供することにある
。

［発明の構成］そのため、本発明は、構造体に、下端に測定子を取付け
た中空なスライダを上下動自在に設け、このスライダの
内部に間接または直接にピストンを上下動自在に嵌挿し
、このピストンをピストンロッドの下端に連結するとと
もに、ピストンロッドの上端をピストンロッドの軸方向
と交差する方向に移動可能な移動体を介して前記構造体
に支持させ、且つ、ピストンロッドと移動体との相互間
、ピストンロッドとピストンとの相互間、およびピスト
ンとシリンダとの相互間のうちの少なくとも何れか１つ
の相互間を互いに回動可能にし。

更に、前記スライダの上下動に伴なうピストンに加わる
圧力の変動を一定圧力以内に制御する圧力調整手段を設
けることにより全体として小型、軽量化を図り、しかも
、ピストンロッドがその軸方向に対して回動（傾斜）す
ることを許容して高い組立て精度を特に要求されること
のないようにして、前記目的を達成しようとするもので
ある。

［実施例の説明］以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は第１実施例の三次元測定機の外観を示している
。同三次元測定機は、定盤ｌの両側に設けられた支柱２
Ａ　、２Ｂを介してＹ軸スライダ（水平ビーム）３が前
記定盤ｌの前後方向（Ｙ軸方向）へ、このＹ軸スライダ
３に沿ってＸ軸スライダ４が前記定盤ｌの左右方向（Ｘ
軸方向）へ、このＸ軸スライダ４に下端に測定子５を有
するスライダとしてのＺ軸スライダ６が前記定盤ｌの上
下方向（Ｚ軸方向）へ各々移動自在に設けられ、つまり
、これらの構造体を介して測定子５が三次元方向へ移動
自在に設けられている。また、測定子５が正次元方向へ
移動され、前記定盤ｌに載置された被測定物に当接され
ると、Ｙ軸スライダ３のＹ軸方向における位置、Ｘ軸ス
ライダ４のＸ軸方向における位置およびＺ軸スライダ６
のＺ軸方向における位置が各々図示しない検出器によっ
て検出された後、表示器等に各々表示されるようになっ
ている。

第２図は前記Ｚ軸スライダ６の内部構造を拡大して不し
ている。回Ｚ軸スライダ６は、前記Ｘ軸スライダ４の前
面上下位置に一体的に構成された保持枠ｉｉに上下動自
在つまりＺ軸方向に移動自在に保持され、また、Ｚ軸ス
ライダ６はその中心軸方向へ向って円形の中空穴１２を
有する角柱状の軸材より構成されている。スライダ６と
前記保持枠１１との間には、第３図に示す如く、スライ
ダ６の４つの外側面に対して圧縮空気を噴出するエアパ
ッド１４がポルト１５を介して各々保持されている。ま
た、スライダ６には、その下端に前記測定子５を取付け
るためのホルダ１６が設けられているとともに、中空穴
１２の内部にシリンダ装置１７が嵌挿されている。

前記シリンダ装置１７は、前記スライダ６の中空穴１２
内に嵌挿され且つ連結盤１８を介してスライダ６と一体
的に連結されたシリンダ１９と、このシリンダ１９の内
部に上下動（摺動）自在に嵌挿されたピストン２１と、
前記シリンダ１９の上端に被嵌されたシリンダヘッド２
０と、このシリンダヘッド２０の中心を貫通し下端が前
記ピストン２１に球面軸受２２を介して相互に回動可能
に連結されたピストンロッド２３と、から構成されてい
る。ここにおいて、ピストン２１はスライダ６内に（シ
リンダ１９を介して）間接に上下動自在に嵌挿されてい
ることとなる。また、球面軸受２２は、ピストンロフト
２３の下端が固定された球形ジャーナル部２２Ａと、こ
のジャーナル部２２Ａが回動自在に保持され［１つピス
トン２１に１１定された保持部２２Ｂと、から構成され
ている。

前記ピストンロッド２３の４一端は、前記Ｘ軸スライダ
４に固定されたブラケット２４の挿通穴２５を通って」
：方へ突出ｙれている。ブラケット２４の上方へ突出し
たピストンロッド２３の上端は移動体２６を介して構造
体であるブラケット２４に支持されている。移動体２６
はブラケット２４の上端面上にスラストベアリングまた
はスラストエアベアリング等のベアリング軸受２７を介
して水平方向、別言すれば、ピストンロッド２３の軸方
向と交差（直交）する方向、更に別言すれば、ＸＹ平面
方向に移動自在に載置され、この移動体２６には球面軸
受２８を介してピストンロッド２３の上端が相互に回動
可能に連結されている。なお、球面軸受２８は、ピスト
ンロッド２３を上端が固定された球形ジャーナル部２８
Ａと、このジャーナル部２８Ａが回動自在に保持され且
つ移動体２６に固定された保持部２８Ｂと、から構成さ
れている。また、ピストンロッド２３の上端はその軸方
向と交差（直交）する方向（シリンダ１９の径方向）に
変位可能とされているわけである。

前記シリンダヘッド２０には、給気孔３１および排気孔
３２が穿設され、これら孔３１．３２にパイプ３３．３
４を介して前記シリンダ装Ｍ１７の圧力、別言すればピ
ストン２１に加わる圧力の変動を一定圧に保持する圧力
調整手段３５が接続されている。この圧力調整手段３５
には圧力源３６から一定圧の空気が供給されるとともに
、圧力調整手段３５からは前記エアパッド１４に空気圧
が与えられるようになっている。また、スライダ６の例
えば上部側面には、スライダ６内の過剰空気を逃す漏出
口３７が穿設されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

測定にあたっては、Ｚ軸スライダ６の下端を手で持ち測
定子５を三次元方向へ移動させながら被測定物（図示せ
ず）の必要箇所に順次当接させる。すると、測定子５が
被測定物に当接したＸ。

Ｙ、Ｚ軸方向へおける位置が図示しない検出器により各
々検出された後、表示器等に表示される。

いま、２軸スライダ６、ホルダ１６、測定子５、シリン
ダ１９およびシリンダヘッド２ｏの総重量とつり合う空
気圧が前記シリンダ１９内へ供給されている状態におい
て、Ｚ軸スライダ６を上昇させると、シリンダ１９内の
容積が増加し、その内圧が低下し始め、また、バランス
状態から前記軸材１３を下降させると、シリンダ１９内
の容積が減少し、その内圧が上昇し始めるが、この内圧
は圧力調整手段３５により設定圧に保持される。

このように、Ｚ軸スライダ６を構成する各部材の重量が
空気圧によってバランスされているので、測定時にプロ
ーブ軸６を比較的軽い力で上下方向へ操作させることが
できる。

このような本実施例によれば次のような効果がある。

Ｚ軸スライダ６の重量をシリンダ装置１７の空気圧によ
りバランスさせるようにしたので、従来のカウンタウェ
イト方式に較べ、軽量化することができ、従って測定精
度に悪影響を及ぼすこ／なく、高速化を図ることができ
る。また、シリンダ装置１７をＺ軸スライダ６の中空穴
１２内に設けたので、全体として小型化することができ
、カバーおよび取付部材等の重量を考慮すれば、エアー
シリンダ方式と較べても軽量化することができる。

また、シリンダ装置１７の空気圧によってバランスさせ
る方式なので、例えば測定項目に応して各種形状、重量
の測定子５がＺ軸スライダ６に取付けられた場合であっ
ても、空気圧を調整することにより測定子５の重量変化
に対応させることができる。

また、ピストンロッド２３の上端が球面軸受２８を介し
て移動体２６に回動可能に連結され、移動体２６はシリ
ンダ１９の径方向、別言すれば、ピストンロッドト２３
の軸方向と交差（直交）する方向に移動可能とされ、一
方、ピストンロフト２３の下端は球面軸受２２を介して
ピストン２１に回動可能に連結されているため、ピスト
ンロフト２３の軸方向に対する回動（傾斜）や或いはピ
ストンロフト２３の軸方向と直交する方向の位置ずれ等
が許容されている。従って、例えば、シリンダ１９の中
心軸線」；にピストンロッド２３が極めて正確に配置さ
れなくとも、即ち、ピストン口。

ト２３の配置位置等に不整合が生じても、ピストンロッ
ド２３の」−成端位置に無理な力が加わることなく、ピ
ストン２１を極めて円滑に上下動されるという効果があ
る。また、そのため、組立てに際して特に高精度な組立
て精度を要求されることなく、Ｚ軸スライタ６を円滑に
作動させることができる。

また、組立て後にあっても、ピストンロッド２３に位置
ずれか生じても各部に無理な力が加わることがないため
、Ｚ軸スライダ６を常に円滑に操作することができる。

次に、前記以外の実施例につき説明するが、前記実施例
と同−若しくは近似する部分は同一符号を用い説明を省
略若しくは簡略にする。

第４図には第２実施例が示され、この第２実施例におい
てはピストンロッド２３の下端はピストン２１に回動不
能に（固定的に）取付けられている。また、第５図には
第３実施例が示され、この第３実施例ではピストンロッ
ド２３の上端が移動体２６に回動不能に（固定的に）取
付けられている。このような第２．３実施例ではピスト
ンロッド２３とピストン２１との相互間のみが、或いは
、ピストンロッド２１と移動体２６との相互間のみが、
夫々回動可能に連結されているものであるが、前記第１
実施例と略同様の作用、効果を奏するものである。

また、第６図には第４実施例が示されている。

この第４実施例では、ピストン１２１が球形とされてお
り、従って、ピストン１２１はシリンダ１９内において
回動可能に嵌挿され、これにより、ピストンロッド２３
とピストン１２１とは互いに固定的に連結されるが、ピ
ストンロッド２３の下端はシリンダ１９内において回動
可能とされている。この第４実施例においても前記各実
施例と同様の作用効果を奏し、特にシリンダ１９が細径
である場合に適する。

また、第７図には第５実施例が示されている。

この第５実施例においては、前記第１〜４実施例と異な
り、Ｚ軸スライタ６の内部に直接ピストン２１が上下動
自在に嵌挿されている。この直接にピストン２１が嵌挿
された第５実施例にあっては、前記第１〜４実施例と比
較して一層簡易な構造とすることができる。

なお、実施にあたり、ピストンロフト２３は、通常のピ
ストンロッドより十分細径にし、且つ、可撓性を持たせ
るようにすればこのピストンロフト２３自体においても
ピストンロフト２３の配置状態の不整合性等が吸収され
るため、Ｚ軸スライダ６を一層円滑に移動させることが
できる。また、前記圧力調整手段３５は空気圧を利用す
るものの他、油圧を利用するものであってもよい。また
、前記各実施例では三次元測定機のＺ軸スライダ６を対
象としたが、これに限らず、」―下動するスライダを有
するものであれば他の測定機についても適用することが
でき、また、手動により操作する場合に限らず予め定め
られた手順に従って自動的に操作する場合にも適用する
ことができる。

［発明の効果］上述のように本発明によれば、従来の両方式の欠点を解
決し、小型、軽量化を図ることができ、しかも、高い組
立て精度を要求されることなくスライダを円滑に動かす
角ことのできる測定機のバランス装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る測定機のバランス装置が適用され
る三次元測定機の全体構成を示す斜視図、第２図は前記
実施例の要部を拡大して示す断面図、第３図は第２図の
■−■線に従う矢視断面図、第４図〜７図は夫々第２〜
５実施例を示す断面図である。４・・・構造体としてのＸ軸スライダ、６・・・スライ
ダとしてのＺ軸スライタ、１７・・・シリンダ装置、１
９・・・シリング、２１．１２１・・・ピストン、２２
．２８・・・球面軸受、２６・・・移動体、２７・・・
ベアリング軸受、３５・・・圧力調整手段。代理人　弁理士　木下　実三　（ほか１名）第１図第４羅−゛第７目２２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）構造体に、下端に測定子を取付けた中空なスライ
ダを上下動自在に設け、このスライダの内部に間接また
は直接にピストンを上下動自在に嵌挿Ｌ、このピストン
をピストンロッドの下端に連結するとともに、ピストン
ロッドの上端をピストンロッドの軸方向と交差する方向
に移動可能な移動体を介して前記構造体に支持させ、且
つ、ピストンロッドと移動体との相互間、ピストンロッ
ドとピストンとの相互間、およびピストンとシリンダと
の相互間のうちの少なくとも何れか１つの相互間を互い
に回動可能にし、更に、前記スライダの上下動に伴なう
ピストンに加わる圧力の変動を一定圧力以内に制御する
圧力調整手段を設けたことを特徴とする測定機のバラン
ス装置。