阅读说明：本技术 测量设备和轴承 (Measuring device and bearing ) 是由 林田秀二 辻胜三郎 于 2019-12-30 设计创作，主要内容包括：测量设备和轴承。测量设备(S)包括：外筒(22)；轴体(23),其能够在外筒(22)的内表面侧沿长度方向移动；多个轴承滚珠(24),其布置在外筒(22)的内表面与轴体(23)的外表面之间；以及测量部(3),其测量外筒(22)与轴体(23)之间的相对位置,并且第一区域(222)中的轴承滚珠(24)的第一密度比第二区域(223)中的轴承滚珠(24)的第二密度大,其中第一区域(222)从外筒(22)的一端开始并且具有比外筒(22)在长度方向上的全部长度短的第一长度(L1),第二区域(223)具有比外筒(22)的全部长度短的第二长度(L2),第二区域(223)以外筒(22)在长度方向上的中心位置为中心。(A measuring device (S) includes an outer cylinder (22), a shaft body (23) movable in a length direction on an inner surface side of the outer cylinder (22), a plurality of bearing balls (24) arranged between the inner surface of the outer cylinder (22) and an outer surface of the shaft body (23), and a measuring section (3) that measures a relative position between the outer cylinder (22) and the shaft body (23), and a first density of the bearing balls (24) in a first region (222) is greater than a second density of the bearing balls (24) in a second region (223), wherein the first region (222) starts from one end of the outer cylinder (22) and has a first length (L1) shorter than a total length of the outer cylinder (22) in the length direction, the second region (223) has a second length (L2) shorter than the total length of the outer cylinder (22), and the second region (223) is centered at a center position of the outer cylinder (22) in the length direction.)

测量设备和轴承

技术领域

本发明涉及测量设备和轴承。

背景技术

传统地，使用具有花键(spline)轴承的测量设备。日本特开2011-053046号公报公开了一种具有滚珠花键轴承的线性测量计。

发明内容

在传统的线性测量计中，如果将外力施加到穿过轴承滑动的主轴的轴上，则该轴在长度方向上倾斜，并且降低了测量设备的精度。因此，需要一种主轴的轴几乎不倾斜的使用轴承的线性测量计。

本发明聚焦于这些方面，并且本发明的目的是提供一种测量设备，其中，滑动穿过轴承的主轴的轴几乎不倾斜。

本发明的第一方面提供一种测量设备，其包括：外筒；轴体，其能够在所述外筒的内表面侧沿长度方向移动；多个轴承滚珠，其布置在所述外筒的内表面与所述轴体的外表面之间；以及测量部，其测量所述外筒与所述轴体之间的相对位置，其中第一区域中的所述轴承滚珠的第一密度比第二区域中的所述轴承滚珠的第二密度大，其中所述第一区域从所述外筒的一端开始并且具有比所述外筒在长度方向上的全部长度短的第一长度，所述第二区域具有比所述外筒的全部长度短的第二长度，所述第二区域以所述外筒在长度方向上的中心位置为中心。

此外，第三区域中的所述轴承滚珠的第三密度可以比所述第二密度大，所述第三区域从所述外筒的另一端开始并且具有比所述外筒在长度方向上的全部长度短的第三长度。此外，所述第一密度可以和所述第三密度相同。

另外，在所述第二区域中不是必须设置所述轴承滚珠，并且所述第二区域的长度方向上的长度可以大于(i)所述第一区域中的相邻轴承滚珠之间的间隔和(ii)所述第三区域中的相邻轴承滚珠之间的间隔。另外，在所述第二区域中不是必须设置所述轴承滚珠，并且所述第二区域的长度方向上的长度可以大于(i)所述第一区域中的相邻轴承滚珠之间的间隔和(ii)所述第三区域中的相邻轴承滚珠之间的间隔中的至少一者。

此外，所述多个轴承滚珠可以设置在相对于长度方向上的中心位置对称的位置。此外，所述测量设备还可以包括保持件，其包括用于保持所述多个轴承滚珠的多个保持部，其中所述保持件在与所述第一区域对应的区域中具有的所述多个保持部的密度可以大于所述保持件在与所述第二区域对应的区域中具有的所述多个保持部的密度。另外，第三区域中的所述轴承滚珠的第三密度可以比所述第二密度大，所述第三区域从所述外筒的另一端开始并且具有比所述外筒在长度方向上的全部长度短的第三长度，并且所述保持件在与所述第三区域对应的区域中具有的所述多个保持部的密度可以大于所述保持件在与所述第二区域对应的区域中具有的所述多个保持部的密度。

本发明的第二方面提供了一种轴承，其包括：外筒；轴体，其能够在所述外筒的内表面侧沿长度方向移动；以及多个轴承滚珠，其布置在所述外筒的内表面和所述轴体的外表面之间，其中第一区域中的所述轴承滚珠的第一密度比第二区域中的所述轴承滚珠的第二密度大，其中所述第一区域从所述外筒的一端开始并且具有比所述外筒在长度方向上的全部长度短的第一长度，所述第二区域具有比所述外筒的全部长度短的第二长度，所述第二区域以所述外筒在长度方向上的中心位置为中心。

根据本发明，在该测量设备中，滑动穿过轴承的主轴的轴几乎不倾斜。

附图说明

图1示出了根据实施方式的测量设备的构造。

图2示出了根据该实施方式的花键轴承附近的构造。

图3示出了多个轴承滚珠的配置的示例。

图4示出了作为比较例的多个轴承滚珠的配置的示例。

图5示出了作为第一变形例的花键轴承的构造。

图6示出了作为第二变形例的花键轴承的构造。

具体实施方式

[根据本实施方式的测量设备S的概要]

图1示出了根据本实施方式的测量设备S的构造。

测量设备S例如为线性测量计。该线性测量计具有测量长度的功能，并且例如被用于测量物体的几何形状。该测量设备S包括壳体1、移动部2、测量部3以及电源部4。

壳体1在测量设备S中容纳后述的测量部3的电子电路、刻度等。当施加长度方向上的力时，移动部2在长度方向上移动。移动部2包括花键轴承21、外筒22和轴体23。

花键轴承21具有使轴体23相对于外筒22在长度方向上平滑地移动的功能，并且提高了滑动性。此外，花键轴承21具有使得当轴体23在长度方向上移动时难以由于外力等(例如，轴体23自身的重量、安装于轴体23的部件的重量或者外力)而在长度方向上产生倾斜的功能。后面将描述花键轴承21的细节。

外筒22为圆筒形状，并且在其内侧设置有能够沿长度方向移动的轴体23。外筒22连接到壳体1。后面将描述外筒22的细节。

轴体23能够在外筒22的内表面侧沿长度方向移动。轴体23例如是主轴。例如，当使用者利用测量设备S测量待测量的物体的几何形状时，在轴体23的末端与待测量的物体的外表面接触的情况下，轴体23由于物体的不规则性而沿长度方向移动。后面将描述轴体23的细节。

测量部3具有测量外筒22与轴体23之间的相对位置并输出与所测量的相对位置相对应的位置信息的功能。具体地，测定部3在轴体23沿外筒22的长度方向移动时，输出表示轴体23相对于外筒22的位置的位置信息。

电源部4具有向测量设备S供电的功能。例如，在电源部4中形成有供设置于电源线的远端的插头插入的插座。

[花键轴承21的结构]

图2示出了根据本实施方式的花键轴承21附近的构造。图2的(a)示出了花键轴承21附近的构造。图2的(b)是花键轴承21的截面图。

花键轴承21包括外筒22、轴体23、轴承滚珠24和保持件25。外筒22中形成有第一槽221。在轴体23中形成有第二槽231。

外筒22具有多个第一槽221。第一槽221在外筒22的内表面上沿外筒22的长度方向延伸。第一槽221容纳一些轴承滚珠24。多个第一槽221在外筒22的内表面上以彼此之间具有周向上的预定间隔地彼此相邻地形成。形成于外筒22的第一槽221的数量是任意的。

轴承滚珠24设置在外筒22的内表面和轴体23的外表面之间。各个轴承滚珠24均为球状，并且轴承滚珠24的一部分与形成于外筒22的内表面中的第一槽221接触。轴承滚珠24的与轴承滚珠24的接触外筒22的内表面的部分不同的部分与形成于轴体23的外表面的第二槽231接触。轴承滚珠24能够围绕轴承滚珠24的中心旋转，并且具有减小轴体23相对于外筒22移动的滑动阻力的功能。滑动阻力是当轴体23在长度方向上滑动时的阻力。

轴体23具有多个第二槽231。第二槽231在轴体23的外表面上沿轴体23的长度方向延伸。第二槽231容纳有一些轴承滚珠24。多个第二槽231在轴体23的外表面上以彼此之间具有周向上的预定间隔地彼此相邻地形成。形成于轴体23的第二槽231的数量是任意的。多个第二槽231相对于多个第一槽221位于轴体23的周向上的相同位置处。

例如，各个轴承滚珠24的一部分位于外筒22的第一槽221内，并且与轴承滚珠24的该部分不同的一部分位于轴体23的第二槽231内。以这种方式，轴承滚珠24的一部分位于外筒22的第一槽221内，并且与轴承滚珠24的该部分不同的一部分位于轴体23的第二槽231内，从而限制了轴体23相对于外筒22沿周向的旋转。

[多个轴承滚珠24的配置]

图3示出了根据实施方式的花键轴承21中的多个轴承滚珠24的配置的示例。图4示出了作为比较例的花键轴承51中的多个轴承滚珠24的配置的示例。在花键轴承51中，多个轴承滚珠24均匀地配置。

图4的(b)示出了向花键轴承51的轴体23施加外力的状态。当向花键轴承51施加外力时，配置在多个轴承滚珠24的两端的轴承滚珠24比其它轴承滚珠24变形更大，从而有助于抑制轴体23的倾斜。即，认为更靠近轴承滚珠24的排的外侧的轴承滚珠24具有更大的抑制轴体23倾斜的功能，并且在轴承滚珠24的排的中央附近的轴承滚珠24具有较小的抑制轴体23倾斜的功能。因此，即使靠近中央的轴承滚珠24是增加滑动阻力的因素，也认为靠近中央的轴承滚珠24对于抑制轴体23的倾斜具有较小程度的贡献。

另一方面，在根据图3所示的实施方式的花键轴承21中，外筒22的两端附近的轴承滚珠24的密度高于中央附近的轴承滚珠24的密度。该密度是在外筒22的长度方向上每单位长度的轴承滚珠24的数量。结果，花键轴承21的滑动阻力等于图4所示的花键轴承51的滑动阻力，并且与图4所示的花键轴承51相比，花键轴承21的轴体23几乎不倾斜。在下文中，将详细描述花键轴承21。

如图3所示，外筒22具有第一区域222、第二区域223和第三区域224。

第一区域222是从外筒22的一端开始并且具有第一长度L1的区域，该第一长度L1比外筒22在长度方向上的全部长度短。第二区域223是以外筒22的长度方向上的中心位置为中心并且具有第二长度L2的区域，该第二长度L2比外筒22的全部长度短。第三区域224是从外筒22的另一端开始并且具有第三长度L3的区域，该第三长度L3比外筒22在长度方向上的全部长度短。

在第一区域222中的轴承滚珠24的第一密度大于在第二区域223中的轴承滚珠24的第二密度。此外，在第三区域224中的轴承滚珠24的第三密度比第二密度大。密度是在外筒22的长度方向上每单位长度的轴承滚珠24的数量。通过以这种方式配置轴承滚珠24，即使向轴体23施加外力，轴体23也几乎不会相对于外筒22的长度方向倾斜。

如图3所示，多个轴承滚珠24设置在相对于外筒22的长度方向的中心位置对称的位置。由于多个轴承滚珠24以这种方式配置，所以轴体23几乎不倾斜，无论外力等施加于轴体23的位置如何。

在图3所示的示例中，第一密度和第三密度相同，但第一密度和第三密度可以不同。此外，轴承滚珠24不必设置在第二区域223中。在这种情况下，第二区域223的长度方向上的长度大于(i)第一区域222中相邻轴承滚珠24之间的间隔和(ii)第三区域224中相邻轴承滚珠24之间的间隔。此外，在这种情况下，第二区域223的长度方向上的长度可以大于(i)第一区域222中相邻轴承滚珠24之间的间隔和(ii)第三区域224中相邻轴承滚珠24之间的间隔中的至少一者。

保持件25具有保持多个轴承滚珠24的功能。保持件25具有例如圆筒形状，保持件25的内径比轴体23的外径略大，并且保持件25的外径小于外筒22的内径。保持件25位于轴体23的外侧且位于外筒22的内侧。保持件25的厚度小于轴承滚珠24的直径。保持件25能够根据轴体23在长度方向上的移动在长度方向上移动。

保持件25具有多个保持部251。每个保持部251均具有保持一个轴承滚珠24并限制轴承滚珠24移动的功能。保持部251的数量与轴承滚珠24的数量相同。可以在每个保持部251中形成用于容纳轴承滚珠24的孔252。在这种情况下，孔252的直径例如比轴承滚珠24的直径略大并且轴承滚珠24的具有最大直径的部分位于孔252内。

保持件25在与第一区域222对应的区域中具有的多个保持部251的密度大于保持件25在与第二区域223对应的区域中具有的多个保持部251的密度。此外，保持件25在与第三区域224对应的区域中具有的多个保持部251的密度可以大于保持件25在与第二区域223对应的区域中具有的多个保持部251的密度。利用保持件25的这种构造，在轴承滚珠24的排的两端附近的密度大于在轴承滚珠24的排的中心附近的密度，并且因此轴体23几乎不倾斜。

[变形例1]

图5示出了作为第一变形例的花键轴承26的构造。花键轴承26与图3所示的花键轴承21的不同之处在于第三区域224中的轴承滚珠24的密度等于第二区域223中的轴承滚珠24的密度，并且其余相同。以这种方式，即使仅第一区域222中的轴承滚珠24的密度大于第二区域223中的轴承滚珠24的密度，也能够使花键轴承26的轴体23比图4所示的花键轴承51的轴体难以倾斜。

[变形例2]

图6示出了作为第二变形例的花键轴承27的构造。在花键轴承27中，从图5所示的花键轴承26移除包括在第二区域223中的轴承滚珠24，并且轴承滚珠24的总数小于图5所示的花键轴承26的总数和图4所示的花键轴承51的总数。如果布置在花键轴承26的第二区域223中的轴承滚珠24具有相对较小的抑制轴体23倾斜的功能，则与花键轴承27的情况一样，轴承滚珠24的数量可以减少，并且在减小滑动阻力的同时，能够使抑制轴体23倾斜的性能比花键轴承51的大。

[变形例3]

在以上描述中，例示了具有线性地配置有轴承滚珠24的花键轴承的测量设备S的构造，但轴承滚珠24在测量设备S的轴承中的配置是任意的。此外，测量设备S的轴承不限于花键轴承，并且基于与本实施方式相同的技术思想的构造能够应用于另一类型的轴承(诸如滚珠衬套轴承)。

[根据本实施方式的测量设备S的效果]

根据本实施方式的测量设备S包括：外筒22、能够在外筒22的内表面侧沿长度方向移动的轴体23、设置在外筒22的内表面与轴体23的外表面之间的多个轴承滚珠24以及用于测量外筒22与轴体23之间的相对位置的测量部3。在测量设备S中，第一区域222中的轴承滚珠24的第一密度比第二区域223中的轴承滚珠24的第二密度大，其中第一区域222从外筒22的一端开始并且具有比外筒22在长度方向上的全部长度短的第一长度L1，第二区域223以外筒22在长度方向上的中心位置为中心并且具有比外筒22的全部长度短的第二长度L2。

因此，当测量设备S具有与传统的花键轴承相同的轴承滚珠24时，在施加外力的情况下，轴体23几乎不倾斜。此外，如果与传统的花键轴承相比减少了轴承滚珠24的数量，则能够减小滑动阻力并且能够使轴体23几乎不倾斜。如上所述，在根据本实施方式的测量设备S中，由于能够减小轴体23的滑动阻力和倾斜，所以能够实现平滑的操作和测量精度的提高。

基于示例性实施方式说明了本发明。本发明的技术范围不限于上述实施方式中说明的范围，并且在本发明的范围内能够进行各种改变和变形。例如，设备的分布和集成的具体实施方式不限于以上实施方式，其全部或部分能够构造有在功能上或物理上分散或集成的任何单元。此外，通过它们的任意组合产生的新的示例性实施方式包括在本发明的示例性实施方式中。此外，由组合带来的新的示例性实施方式的效果也具有原始示例性实施方式的效果。

[附图标记说明]

S…测量设备

1...壳体

2...移动部

21…花键轴承

22…外筒

221...第一槽

222...第一区域

223...第二区域

224...第三区域

23...轴体

231...第二槽

24...轴承滚珠

25...保持件

251...保持部

252...孔

26…花键轴承

27…花键轴承

3…测量部

4...电源部

51...花键轴承