JP6474680B2 - リニアゲージ - Google Patents

Description

本発明は、筐体に対するスピンドルの移動をガイドする筒状のボールガイドを備えたリニアゲージに関する。

従来、筒状の筐体と、筐体の内部に挿入されるとともに、筐体の軸方向に沿って移動するスピンドルと、筐体およびスピンドルの間に介在して設けられることによって、筐体に対するスピンドルの移動をガイドする筒状のボールガイドとを備えたリニアゲージが知られている。例えば、特許文献１に記載された変位検出装置（リニアゲージ）は、本体（筐体）と、スピンドルと、軸受（ボールガイド）とを備え、被測定物（ワーク）の測定に伴って本体の内部に押し込まれるスピンドルの移動量を検出することによって、被測定物を測定している。
ここで、ボールガイドは、筐体の内部にスピンドルを押し込むことによって、スピンドルの移動量に対して１／２の移動量となるように筐体の内部に押し込まれる。したがって、高精度のリニアゲージは、筐体の内部に与圧をかけることによって、筐体、スピンドル、およびボールガイドの位置関係を保持している。

特開平５−６０５０１号公報

しかしながら、このような高精度のリニアゲージは、測定を繰り返すことによって、筐体の内部の与圧が変化し、スピンドルに対するボールガイドの位置も変化してしまう場合がある。このような場合には、リニアゲージの測定精度は低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、ボールガイドの位置の変化を矯正することができ、測定精度を向上させることができるリニアゲージを提供することである。

本発明のリニアゲージは、筒状の筐体と、筐体の内部に挿入されるとともに、筐体の軸方向に沿って移動するスピンドルと、筐体およびスピンドルの間に介在して設けられることによって、筐体に対するスピンドルの移動をガイドする筒状のボールガイドとを備えたリニアゲージであって、スピンドルに設けられるとともに、スピンドルの先端側へのボールガイドの移動を規制する先端側規制部と、筐体に設けられるとともに、スピンドルの基端側へのボールガイドの移動を規制する基端側規制部とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、リニアゲージは、スピンドルに設けられるとともに、スピンドルの先端側へのボールガイドの移動を規制する先端側規制部と、筐体に設けられるとともに、スピンドルの基端側へのボールガイドの移動を規制する基端側規制部とを備えるので、筐体の内部にスピンドルを押し込むことによって、先端側規制部および基端側規制部にてボールガイドを挟み込むことができる。このとき、ボールガイドは、スピンドルの移動量に対して１／２の移動量となるように移動した後、先端側規制部および基端側規制部のいずれかに押されることによって、ボールガイドの軸方向の長さに応じて定まる所定の位置まで移動することになる。したがって、リニアゲージは、ボールガイドの位置の変化を矯正することができ、測定精度を向上させることができる。

ところで、従来のリニアゲージは、その構造上、スピンドルの先端側へのスピンドルの移動を筐体にて規制しているので、ボールガイドの位置が変化してしまうと、筐体の内部にスピンドルを引き込んでしまうことになり、ひいてはスピンドルの可動範囲は狭くなってしまうという問題がある。
このため、自動機器に従来のリニアゲージを採用した場合には、筐体の内部にスピンドルを引き込んでしまうと、自動機器に組み込まれたリニアゲージによって測定したい可動部位にスピンドルが接触しなくなってしまうので、その可動部位を適切に測定することができなくなり、ひいては自動機器を適切に動作させることができなくなってしまうことになる。
これに対して、本発明のリニアゲージは、筐体の内部にスピンドルを押し込むというリニアゲージの本来の動作によって、ボールガイドの位置の変化を矯正することができるので、スピンドルの可動範囲も矯正することができる。したがって、本発明のリニアゲージは、自動機器に組み込まれた場合でも、測定したい可動部位の移動量を好適に測定することができる。

本発明の実施形態に係るリニアゲージの断面を示す模式図 ボールガイドの位置がスピンドルの基端側に変化した状態のリニアゲージを示す模式図 ボールガイドの位置がスピンドルの先端側に変化した状態のリニアゲージを示す模式図 スピンドルを押し込んだ状態のリニアゲージを示す模式図である。 ワークを測定している状態のリニアゲージの外観を示す図

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るリニアゲージの断面を示す模式図である。
リニアゲージ１は、図１に示すように、筒状の筐体２と、筐体２の内部に挿入されるとともに、筐体２の軸方向（紙面上下方向）に沿って移動するスピンドル３と、筐体２の内部に収納されるとともに、スピンドル３の移動量を検知する検知部４とを備えている。

筐体２は、スピンドル３を収容すべく筒状に形成されたスピンドル保持部５を備えている。このスピンドル保持部５は、筐体２と同心となるように形成されるとともに、筐体２の端面から突出するように形成されている。
スピンドル３は、その先端に設けられるとともに、リニアゲージ１の測定に際してワークに当接させる測定子３１と、その基端に設けられるとともに、検知部４に対向するように設けられるスケール３２とを備えている。また、スピンドル３は、測定子３１側に設けられた測定子側拡径部３３と、スケール３２側に設けられたスケール側拡径部３４とを備えている。測定子側拡径部３３およびスケール側拡径部３４は、スピンドル３の外径よりも大きな外径を有している。

このリニアゲージ１は、ワークに測定子３１を当接させて筐体２の内部にスピンドル３を押し込むことによって、検知部４に対して相対的に移動するスケール３２の移動量を検知部４にて検知し、このスケール３２の移動量をスピンドル３の移動量（測定値）として出力する。
なお、検知部４は、例えば、スケール３２に向かって光を照射するとともに、スケール３２から反射する光を受光することによって、スケール３２の相対的な移動を検知する光学センサを採用することができる。

また、スピンドル保持部５は、その先端側に取り付けられた円筒状のガイド部材５１と、ガイド部材５１およびスピンドル３の間に介在して設けられた円筒状のボールガイド５２と、その先端側の端面に取り付けられたスピンドル規制部５３と、その基端側の端部に取り付けられるとともに、スピンドル保持部５を閉塞する閉塞部材５４と、スピンドル３を先端側に向かって付勢するバネ５５とを備えている。
なお、本実施形態では、ボールガイド５２は、円筒状に形成されているが、角筒状などの他の筒状に形成してもよい。要するに、ボールガイドは、筒状に形成されていればよい。

ガイド部材５１は、その外周面をスピンドル保持部５の内周面に当接させてスピンドル保持部５に固定されている。
また、ガイド部材５１は、その基端側の端面に固定された円環状の円環部材５１Ａを備えている。この円環部材５１Ａは、その外周面をスピンドル保持部５の内周面に当接させてスピンドル保持部５に固定されている。また、円環部材５１Ａの内径は、スピンドル３の外径よりも僅かに大きく、ガイド部材５１の内径よりも大きく設定されている。

ボールガイド５２は、円筒状に形成されたリテーナ５２Ａと、リテーナ５２Ａに形成された複数の穴に嵌め込まれた複数のボール５２Ｂとを備えている。ここで、スピンドル３の外周面と、ガイド部材５１の内周面との間隔は、スピンドル３の外周面およびガイド部材５１の内周面にリテーナ５２Ａが当接することなく複数のボール５２Ｂが当接する間隔となるように設定されている。

ここで、前述した測定子側拡径部３３の外径は、ボールガイド５２の先端側への移動を規制できるように設定されている。また、前述した円環部材５１Ａの内径は、ボールガイド５２の基端側への移動を規制できるように設定されている。換言すれば、ボールガイド５２は、スピンドル３、ガイド部材５１、測定子側拡径部３３、および円環部材５１Ａにて形成された空間内を軸方向に沿って移動することができる。
そして、スピンドル３は、測定子側拡径部３３と、円環部材５１Ａとの間隔をＬ１とし、ボールガイド５２の長さをＬ２とした場合に、Ｌ１−Ｌ２の距離（以下、最大ストロークとする）を移動することができる。

したがって、本実施形態では、測定子側拡径部３３は、スピンドル３に設けられるとともに、スピンドル３の先端側へのボールガイド５２の移動を規制する先端側規制部として機能する。
また、本実施形態では、円環部材５１Ａは、筐体２に設けられるとともに、スピンドル３の基端側へのボールガイド５２の移動を規制する基端側規制部として機能する。

なお、本実施形態では、先端側規制部として測定子側拡径部３３を採用し、基端側規制部として円環部材５１Ａを採用しているが、これら以外の構造を採用してもよい。要するに、先端側規制部は、スピンドルに設けられるとともに、スピンドルの先端側へのボールガイドの移動を規制することができる構造であればよく、基端側規制部は、筐体に設けられるとともに、スピンドルの基端側へのボールガイドの移動を規制することができる構造であればよい。

スピンドル規制部５３は、中央にスピンドル３を挿入する穴部５３Ａを有する中空円盤状に形成されている。この穴部５３Ａの内径は、スピンドル３の外径よりも大きく、スピンドル３の測定子側拡径部３３よりも小さく設定されている。したがって、スピンドル３は、スピンドル規制部５３にスピンドル３の測定子側拡径部３３が当接することによって、先端側への移動を規制される。
閉塞部材５４は、中央にスピンドル３を挿入する穴部５４Ａを有する中空円盤状に形成されている。この穴部５４Ａの内径は、スピンドル３の外径よりも僅かに大きく設定されている。換言すれば、スピンドル３は、穴部５４Ａに摺動自在に挿入されている。
バネ５５は、スピンドル３のスケール側拡径部３４と、スピンドル保持部５の閉塞部材５４との間に取り付けられている。したがって、バネ５５は、スピンドル３を先端側に向かって付勢する。

ここで、リニアゲージ１は、バネ５５の付勢力にてスピンドル３を最も突出させた状態（スピンドル規制部５３に測定子側拡径部３３が当接した状態）において、測定子側拡径部３３および円環部材５１Ａの略中央にボールガイド５２が位置するように筐体２の内部に与圧をかけている。
しかしながら、リニアゲージ１は、測定を繰り返すことによって、筐体２の内部の与圧が変化し、スピンドル３に対するボールガイド５２の位置も変化してしまう場合がある。

図２は、ボールガイドの位置がスピンドルの基端側に変化した状態のリニアゲージを示す模式図である。図３は、ボールガイドの位置がスピンドルの先端側に変化した状態のリニアゲージを示す模式図である。
例えば、リニアゲージ１は、測定を繰り返すことによって、筐体２の内部の与圧が変化し、図２に示すように、スピンドル３の基端側にボールガイド５２の位置も変化してしまう場合がある。また、例えば、リニアゲージ１は、測定を繰り返すことによって、筐体２の内部の与圧が変化し、図３に示すように、スピンドル３の先端側にボールガイド５２の位置も変化してしまう場合がある。これらのような場合には、リニアゲージ１の測定精度は低下してしまうという問題がある。
以下、リニアゲージ１にてボールガイド５２の位置の変化を矯正する方法を説明する。

リニアゲージ１は、筐体２の内部にスピンドル３を押し込むことによって、ボールガイド５２の位置の変化を矯正することができる。筐体２の内部にスピンドル３を押し込むと、ボールガイド５２は、スピンドル３の移動量に対して１／２の移動量となるように筐体２の内部に押し込まれるので、スピンドル３を最大ストロークまで押し込む前に測定子側拡径部３３または円環部材５１Ａと接触する。

具体的には、スピンドル３の基端側にボールガイド５２の位置が変化していた場合には、筐体２の内部にスピンドル３を押し込むと、ボールガイド５２は、スピンドル３を最大ストロークまで押し込む前に円環部材５１Ａと接触する。また、スピンドル３の先端側にボールガイド５２の位置が変化していた場合には、筐体２の内部にスピンドル３を押し込むと、ボールガイド５２は、スピンドル３を最大ストロークまで押し込む前に測定子側拡径部３３と接触する。

図４は、スピンドルを押し込んだ状態のリニアゲージを示す模式図である。具体的には、図４は、最大ストロークまでスピンドル３を押し込んだ状態のリニアゲージ１を示している。
そして、筐体２の内部にスピンドル３を更に押し込み、最大ストロークに達すると、ボールガイド５２は、図４に示すように、ボールガイド５２の軸方向の長さ（Ｌ２）に応じて定まる所定の位置まで移動することになる。
その後、スピンドル３を解放すると、スピンドル３は、バネ５５にて付勢されることによって、その先端側に向かって突出する。このとき、ボールガイド５２は、スピンドル３の移動量に対して１／２の移動量となるようにスピンドル３の先端側に向かって移動するので、測定子側拡径部３３および円環部材５１Ａの略中央に位置することになる（図１参照）。
したがって、リニアゲージ１は、筐体２の内部にスピンドル３を押し込むことによって、ボールガイド５２の位置の変化を矯正することができる。

図５は、ワークを測定している状態のリニアゲージの外観を示す図である。具体的には、図５（Ａ）は、スピンドル３の測定子３１を測定基準面Ｓに当接させた状態を示す図であり、図５（Ｂ）は、測定基準面Ｓに載置したワークＷを測定するために筐体２の内部にスピンドル３を押し込んだ状態を示す図である。
リニアゲージ１にてワークＷを測定する場合には、まず、図５（Ａ）に示すように、スピンドル３の測定子３１を測定基準面Ｓに当接させるとともに、リニアゲージ１の測定値（スピンドル３の移動量）をゼロにセットする。このとき、スピンドル３は、筐体２の内部に僅かに押し込まれた状態（スピンドル規制部５３に測定子側拡径部３３が当接していない状態）となっている。

次に、図５（Ｂ）に示すように、高さＨ１のワークＷを測定基準面Ｓに載置するために、筐体２の内部にスピンドル３を押し込み、測定基準面Ｓにおけるスピンドル３の測定子３１の直下にワークを載置する。このとき、スピンドル３の押し込み量Ｈ２は、ワークの高さＨ１よりも大きくなる。
したがって、リニアゲージ１は、測定を繰り返すことによって、筐体２の内部の与圧が変化し、スピンドル３に対するボールガイド５２の位置も変化してしまっていた場合であっても、ボールガイド５２は、筐体２の内部にスピンドル３を押し込み、押し込み量Ｈ２だけ移動させることによって、高さＨ１のワークＷを測定しているときには測定子側拡径部３３および円環部材５１Ａに接触しなくなる。換言すれば、リニアゲージ１は、筐体２の内部にスピンドル３を押し込むというリニアゲージ１の本来の動作によって、ボールガイド５２の位置の変化を矯正することができる。
なお、前述したように、ボールガイド５２の位置の変化は、スピンドル３を最大ストロークまで押し込むことによって、完全に矯正することができる。

このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
リニアゲージ１は、スピンドル３に設けられるとともに、スピンドル３の先端側へのボールガイド５２の移動を規制する先端側規制部と、筐体２に設けられるとともに、スピンドル３の基端側へのボールガイド５２の移動を規制する基端側規制部とを備えるので、筐体２の内部にスピンドル３を押し込むことによって、先端側規制部および基端側規制部にてボールガイド５２を挟み込むことができる。このとき、ボールガイド５２は、スピンドル３の移動量に対して１／２の移動量となるように移動した後、先端側規制部および基端側規制部のいずれかに押されることによって、ボールガイド５２の軸方向の長さに応じて定まる所定の位置まで移動することになる。したがって、リニアゲージ１は、ボールガイド５２の位置の変化を矯正することができ、測定精度を向上させることができる。

以上のように、本発明は、筐体に対するスピンドルの移動をガイドする筒状のボールガイドを備えたリニアゲージに好適に利用できる。

１ リニアゲージ
２ 筐体
３ スピンドル
４ 検知部
５ スピンドル保持部
３１ 測定子
３２ スケール
３３ 測定子側拡径部（先端側規制部）
３４ スケール側拡径部
５１ ガイド部材
５１Ａ 円環部材（基端側規制部）
５２ ボールガイド
５３ スピンドル規制部
５４ 閉塞部材
５５ バネ
Ｓ 測定基準面
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. 筒状の筐体と、前記筐体の内部に挿入されるとともに、前記筐体の軸方向に沿って移動するスピンドルと、前記筐体および前記スピンドルの間に介在して設けられることによって、前記筐体に対する前記スピンドルの移動をガイドする筒状のボールガイドとを備えたリニアゲージであって、
   前記スピンドルに設けられるとともに、前記スピンドルの先端側への前記ボールガイドの移動を規制する先端側規制部と、
   前記筐体に設けられるとともに、前記スピンドルの基端側への前記ボールガイドの移動を規制する基端側規制部とを備えることを特徴とするリニアゲージ。

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