JPS62801A

JPS62801A - 形状測定機

Info

Publication number: JPS62801A
Application number: JP13943885A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Yamaguchi; 勝正山口; Koichi Kawada; 耕一河田; Yukio Sakagaito; 坂垣内　征雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-06-26
Filing date: 1985-06-26
Publication date: 1987-01-06

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、形状を高精度に評価する形状測定機に関する
ものである。

従来の技術最近、高精度回転を必要とする軸受部には、空気軸受が
多用されるようになってきた。空気軸受は、回、転精度
は非常によいが、剛性が低いという欠点がある。しかし
、単に真円度等を測定する真円度測定機においては、剛
性の低さはただちに欠点にならない（気体軸受に関する
調査研究分科会報告、昭和４７年）。この原理を第４図
を用いて説明する。第４図において、５０１は空気軸受
ハウジングで、給気管５ｏ２．給気ノズル６０３を有し
ている。５０４は回転軸、５０６は回転軸５０４の上端
に取付けられた空気軸受上面テーブル、′６０６は回転
軸５０４の下端に取付けられた空気軸受下面テーブル、
５０７は自重Ｗの荷重である。なお、図中の記号、Ａ−
ムは荷重５０７が存在しない場合の回転軸５０４の中心
線、Ｂ−Ｂは荷重６０７が置かれて角度αだけ傾いた場
合の回転軸５０４の中心線、Ｒは空気軸受上面テーブル
５０５の中心から荷重５０７までの設定半径、εは空気
軸受上面テーブル５０５面上の高さｈにおける回転軸６
０４の中心線入−ＡとＢ−Ｂの偏心量である。すなわち
、荷重５０７を空気軸受上面テーブル５０５上の一側に
乗せると、回転軸５０４の中心線Ｂ−Ｂはムー人に対し
て角度αだけ回転軸６０２の中心の点Ｏを中心として傾
き、回転軸５０４及びテーブルＳＯ５，５０６を回転さ
せた場合、点０を中心に軸線Ｂ−Ｂはすりこぎ運動を行
なう。しかし、点０は動かないのでテーブル５０５は真
円運動を行なう。つまシ、真円運動そのものが重要な要
素である真円度測定機においては偏荷重は問題にならな
い。しかし、形状の絶対値を必要とする形状測定機にお
いては、偏心量εが問題となる。

この問題点を従来の形状測定機を示す第５図を用いて説
明する。第６図において、６０１は空気軸受ハウジング
、６０２は回転軸、６０３は回転軸６０２の上端に取付
けられた空気軸受テーブル、６０４は空気軸受テーブル
６０３上に取り付けられた測定ヘッド設定テーブルであ
る。６０６は測定ヘッド設定テーブル８０４上で直線運
動を行なうことができ、任意の位置Ｈに設定可能な測定
ヘッドで、このときＲを設定半径と称す。このような構
成において、測定ヘッドｅｏ５の設定半径Ｒが大となる
と、それに応じて測定ヘッド設定テーブル６０４が点Ｏ
を中心に角度αだけ傾く。この状態で、測定ヘッド６０
５は真円運動を行なうことができる。形状測定機の場合
、真円運動が問題になるのは言うまでもないが、そのと
きの測定ヘッド６０６の回転半径の絶対量も重要である
。この場合、測定ヘッドｅｏｓの回転半径はＣε＋ＲＯ
Ｂα）＝（ε＋Ｒ）となる。すなわちαは十分に小さい
ので、部α＝１となり、設定半径Ｒよりεだけ大きくな
ることになる。測定ヘッド６０６の重量は変化しないの
で、偏心量εは設定半径Ｒのみの関数となる。そこで、
従来においては、測定精度を上げるために実験的に偏心
量εと設定半径Ｈの関係を求め、測定後、補正するとい
う方法を採っていた。

発明が解決しようとする問題点しかし、以上のような従来例の構成では、・測定データ
の補正が面倒であシ、データ処理に時間を要し、まだ偏
心量εと設定半径Ｈの関係式の再現性及び信頼性に問題
があった。

そこで、本発明は、最終的なデータ補正に要する手間を
省略することができ、また偏心量と設定半径の関係式の
再現性及び信頼性を向上させることができるようにした
形状測定機を提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段そして上記問題点を解決するための本発明の技術的手段
は、空気軸受と、この空気軸受に支持された回転軸と、
この回転軸に取付けられた測定ヘッド設定テーブルと、
この測定ヘッド設定テーブル上で、上記空気軸受の半径
方向に移動可能に設けられた測定ヘッドと、この測定ヘ
ッドの移動に伴い生ずる偏荷重を相殺するためのバラン
ス装置を具備したものである。

作用上記技術的手段による作用は次のようになる。

即ち、測定ヘッドが測定ヘッド設定テーブル上で移動す
ると、その偏荷重によシ測定ヘッド設定テーブルが傾こ
うとするが、この偏荷重をバランス装置により相殺する
ことができる。従ってデータ補正を不要とすることがで
きる。

実施例以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。

先ず本発明の第１実施例を第１図の一部破断側面図によ
シ説明する。第１図において、１ｏ１は空気軸受、１０
２は回転軸、１０３は回転軸１０２の上端に取付けられ
た空気軸受テーブル、１０４は空気軸受テーブル１０３
上に取付けられ、内部を両側において外部に開放した枠
状の測定ヘッド設定テーブルである。１０５は測定ヘッ
ドで、測定ヘッド設定テーブル１０４の上面を空気軸受
１０１０半径方向に直線運動可能に設けられている。１
０６はカウンターウェイトで、測定ヘッド１０５と連結
索１０７により連結され、測定ヘッド設定テーブル１０
４内部を移動する。

１０８は測定ヘッド設定テーブルＩ　Ｑ４１Ｃ支持され
た°転動体で、連結索１０７の移動を案内すると共にそ
の方向を変換するようになっている。上記カウンターウ
ェイト１０６、連結索１０７及び転動体１０８によシバ
ランス装置が構成され七いる。

次に上記第１実施例の動作について説明する。

バランス装置のカウンターウェイト１０８は測定ヘッド
１０５と連動し、常に偏荷重を相殺する位置関係にある
ため、空気軸受１０１には偏荷重は加わら々い。このよ
うにバランス装置を用いることにより測定ヘッド１０５
を任意の位置に設定しても、それによる偏荷重は常にカ
ウンターウェイ）１０６により相殺され、測定ヘッド設
定テーブル１０４は傾かない。従って測定ヘッド１０５
の設定半径Ｒは変化しな込ので、設定半径Ｒの変化によ
る補正は必要なくなる。当然、実験式による補正が不必
要であるので、再現性、信頼性も向上する。

次に本発明の第２実施例を第２図の一部破断側面図によ
シ説明する。第２図において、２ｏ１は空気軸受、２０
２は回転軸、２０３は回転軸２０２の上端に取付けられ
た空気軸受テーブルである。

２０４は空気軸受テーブル２０３上に取付けられた測定
ヘッド設定テーブルで、両端に第１のタンク２０５と第
２のタンク２０６が取付けられ、これら測定ヘッド設定
テーブル２０４と第１．第２のタンク２０５．２０６は
中空状で連通されている。第１のタンク２０５５と第２
のタンク２０６内には同一種類の作動流体２０７が入れ
られている。

２０８はボンデで、測定ヘッド設定テーブル２０４の内
部又は外部に取付けられている（図示例では内部に取付
けられている）。２０９は第１のパイプで、一端がポン
プ２０８に連結され、他端が第１のタンク２０５の底部
に導かれている。２１０は第２のパイプで、一端がポン
プ２０８に連結され、他端が第２のタンク２０６の底部
に導かれている。従って第１のタンク２０Ｓ内の作動流
体２０７及び第２のタンク２０６内の作動流体２０７は
ポンプ２０８の作動によって第１のパイプ２０９、第２
のパイプ２１ｏを介して移動させることができる。２１
１は測定ヘッドで、測定ヘッド設定テーブル２０４上で
空気軸受２０１０半径方向°に直線運動可能に、且つ任
意の位置に位置決め可能忙設けられている。２１２は第
１のセンサー、２１３は第２のセンサーで、これら第１
のセンサー２１２、第２のセンサー２１３げ回斜齢爵称
侍晋マー州中ヘッド設定テーブル２０４の両端部下側に
配置され、測定ヘッド設定テーブル２０４との相対距離
を検出し、電圧信号として出方する。２１４は第１のセ
ンサー２１２の出力電圧と、第２のセンサー２１３の出
力電圧との差電圧をと９、増幅させる増幅器で、この増
幅器２１４の出方によりポンプ２０８を動作させること
ができる。上記第１のタンク２０！、第２のタンク２０
６及びそれらの内部に封入された作動流体２０７、第１
のパイプ２０９、第２のパイプ２１０、ポンプ２０８、
第１のセンサ２１２、第２のセンサ２１３、増幅器２１
４によシバランス装置が構成されている。

次に上記第２実施例の動作について説明する。

測定ヘッド２１０を成る設定半径Ｈに設定すると、その
偏荷重によシ上記従来例と同様に測定ヘッド設定テーブ
ル２０４が傾く、この測定ヘッド設定テーブル２０４の
傾き量は、バランス装置における第１のセンサ２１２の
出力電圧と第２のセンサ２１３の出力電圧の差電圧と等
価であるから、その信号を増幅器２１４により増幅して
ポンプ２０８を作動させ、第１のタンク２０９内の作動
流体２０了の量と第２のタンク２０６内の作動流体２０
７の量を制御し、増幅器２１４からの信号が零になるよ
うにする。つまり測定ヘッド２１１を設定したことによ
シ生じた偏荷重を第１のタンク２０５内の作動流体２０
７の量と、第２のタンク２０６内の作動流体２０７の量
を調整することによシ偏荷重を相殺し、空気軸受２０１
に偏荷重が加わらないようにすることができる。従って
測定ヘッド２１１の設定半径Ｈの変化による補正は必要
なくなり、実験式による補正が不必要であるので、再現
性、信頼性も向上する。

次に本発明の第３実施例を第３図の側面図により説明す
る。第３図において、３０１は空気軸受、３０２は回転
軸、３０３は回転軸３０２の上端に取付けられた空気軸
受テーブル、３０４は空気軸受テーブル３０３上に取付
けられた測定ヘッド設定テーブルである。３０６は測定
ヘッドで、測定ヘッド設定テーブル３０４上で空気軸受
３０１の半径方向に直線運動可能に、且つ任意位置決め
可能に設けられている。３０６は測定ヘッド設定テーブ
ル３０４の一端又は両端に取り付けられた受は皿、３０
７は受は皿３０６上に載せられた重シである。３０８は
第１のセンサー、３０９は第２のセンサーで、第１のセ
ンサー３０８、第２のセンサー３０９は回転軸対称位置
で測定ヘッド設定テーブル２０４の両端部下側に配置さ
れ、測定ヘッド設定テーブル３０４との相対距離を検出
し、電圧信号として出力する。３１０は第１のセンサー
３ｏ８の出力電圧と、第２のセンサー３０９の出力電圧
との差電圧を増幅する増幅器、３１１は増幅器３１０に
よシ増幅された電圧を表示する表示部である。上記受は
皿３０６、重ｐｓｏ７、第１のセンサー３０８、第２の
センサー３０９、増幅器３１ｏ１表示部３１１によりバ
ランス装置が構成されている。

次に上記第３実施例の動作について説明する。

測定ヘッド３０５を成る設定半径Ｒに設定するとその偏
荷重により測定ヘッド設定テーブル３０４が傾く。この
測定ヘッド設定テーブル３０４の傾き量は、バランス装
置における第１のセンサー３０８と第２のセンサー３０
９の出力電圧の差電圧と等価であるから、その信号を増
幅器３１０により増幅して表示部３１１に表示する。而
して表示部３１１の表示値が零になるように受は皿３０
６に重り３０７を載せることにより、空気軸受３０１に
偏荷重が加わらないようにしたものである。

従って測定ヘッド３０５の設定半径Ｒの変化による補正
は必要なくなシ、実験式による補正が不必要であるので
、再現性、信頼性も向上する。

発明の効果以上のように本発明によれば、偏荷重に対して剛性が強
くない空気軸受を用い、測定ヘッドの移動による偏荷重
をバランス装置によシ相殺させるようにしている。従っ
て測定ヘッドの設定半径の変化による最終的なデータ補
正の手間を省略することができ、再現性及び信頼性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における形状測定機を示す
側面図、第２図は同測定機の第２実施例を示す側面図、
第３図は同測定機の第３実施例を示す側面図、第４図は
本発明の空気軸受の原理説明用の断面図、第６図は従来
の形状測定機の主要部の一部破断概略側面図である。１０１．２０１．３０１・・・・・・空気軸受、１０４
゜２０４．３０４・・・・・・測定ヘッド設定テーブル
、１０５．２１１，３０５・・・・・・測定ヘッド、１
０６・・・・・・カウンターウェイト、１０７・・・・
・・連結索、１０８・・・・・・転動体、２０５・・・
・・・第１のタンク、２０６・・・・・・第２のタンク
、２０７・・・・・・作動流体、２０８・・・・・・ポ
ンプ、２０９・・・・・・第１のパイプ、２１０・・・
・・・第２のパイプ、２１２，３０８・・・・−・第１
のセンサー、２１３，３０９・・・・・・第２のセンサ
ー、２１４．３ＩＱ・・・・・・増幅器、３０７・・・
・・・重シ、３１１・・・・・・表示部。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図１１３ｆｆｉｌ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）空気軸受と、この空気軸受に支持された回転軸と
、この回転軸に取付けられた測定ヘッド設定テーブルと
、この測定ヘッド設定テーブル上で、上記空気軸受の半
径方向に移動可能に設けられた測定ヘッドと、この測定
ヘッドの移動に伴い生ずる偏荷重を相殺するためのバラ
ンス装置を具備したことを特徴とする形状測定機。
（２）バランス装置がカウンターウェイトと、前記カウ
ンターウェイトと測定ヘッドとを連結する連結索と、こ
の連結索の方向を変換する転動体とからなる特許請求の
範囲第１項記載の形状測定機。
（３）バランス装置が測定ヘッド設定テーブルの両端に
互いに連通する第１及び第２のタンクと、これら第１及
び第２のタンク間を移動し得る流体と、測定ヘッド設定
テーブルの傾きを検出するための第１及び第２のセンサ
ーと、第１及び第２のセンサーの出力電圧の差電圧を発
生させる増幅器と、上記差電圧で作動し、第１及び第２
のタンク内の流体を移動させるポンプとからなる特許請
求の範囲第１項記載の形状測定機。
（４）バランス装置が測定ヘッド設定テーブルの傾きを
検出するための第１及び第２のセンサーと、第１及び第
２のセンサーの出力電圧の差電圧を発生させる増幅器と
、上記差電圧を表示する表示部と、表示電圧が零になる
よう上記測定ヘッド設定テーブル上に載せる重りとから
なる特許請求の範囲第１項記載の形状測定機。