(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、
前記ロッドを、中空部が設けられた支持部材と、この支持部材の中空部に配置された芯材とから構成し、前記支持部材に対して芯材の一端部を固定し、他端部を自由にしたことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【請求項２】
前記支持部材及び芯材は、それぞれ異なる材料にて形成され、前記支持部材の形成材料は芯材のそれよりも比重が低い低比重材であり、前記芯材の形成材料は支持部材のそれよりも熱膨張率が低い低熱膨張材であることを特徴とする請求項１に記載のエアベアリングシリンダ。
【請求項３】
前記支持部材及び芯材の接合部分は、隙間が無く一体的に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアベアリングシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアベアリングシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エアベアリングシリンダを用いた装置として例えば形状測定装置等が知られている。この形状測定装置は、ワークの表面に沿って摺動するプローブを備えている。そのプローブに設けられたワーク接触子の変位をレーザ変位計で測定することにより、ワークの形状が測定される。そして、このプローブには前記エアベアリングシリンダが使用される。
【０００３】
従来のエアベアリングシリンダの構成を具体的に説明する。
図８に示すように、エアベアリングシリンダ６１を構成するシリンダブロック６２には、同シリンダブロック６２の上下端面にて開口するロッド挿通孔６３が形成されている。断面四角形状のロッド挿通孔６３内には、前記ワーク接触子としての役割を果たすロッド６４が自身の長手方向に沿って移動可能に挿通されている。ロッド挿通孔６３内には、軸受け部材としての多孔質体６９が配設されている。これらの多孔質体６９には、エア通路７０を介して加圧エアが供給される。多孔質体６９から噴出される加圧エアの作用によって、ロッド６４がシリンダブロック６２に対して非接触的に支承されるようになっている。そして、形状測定されるワーク７５に対するロッド６４の接触圧が一定となるように制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のエアベアリングシリンダにおいては、１つの充実体からロッド６４が形成されていることから、同ロッド６４全体の重量が重くなる。そのため、ロッド６４の先端をワーク７５の表面に沿って摺動させる際に、横方向（図８に示す矢印７６方向）から荷重を受ければ、ロッド６４が横方向に振れやすくなる。その結果、ワーク７５の形状測定精度が低下することとなる。しかも、ロッド６４がシリンダブロック６２に対して非接触的に支承されていることから、矢印７６に示す横からの荷重に対して弱い。従って、ロッド６４の重量が重くなるほど、ロッド６４の振れがいっそう大きくなる。
【０００５】
又、ロッド６４は金属製であって、温度変化による寸法変化の影響を受けやすい。すなわち、エアベアリングシリンダ６１の周囲の温度変化に伴い、ロッド６４がその軸線方向に沿って伸縮する。より具体的にいうと、ロッド６４の軸線方向の長さが変化する。この結果、ワーク７５の形状測定精度が低下することになる。
【０００６】
そこで、上述した問題を解決するために、ロッド６４の形成材料をセラミックにすることが考えられる。この構成にすれば、温度変化に伴うロッド６４の寸法変化による影響を避けることができるとともに、ロッド６４の軽量化を図ることができる。しかしながら、セラミックは焼結した後、研磨等の仕上げ加工を要するため、例えばネジ形状や複雑な形状等に加工することが困難である。その結果、ロッド６４の製造コストが大幅に高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロッドの軽量化を図ることができるエアベアリングシリンダを提供することにある。又、その他の目的は、温度変化に伴うロッドの寸法変化を小さくすることができるエアベアリングシリンダを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部が設けられた支持部材と、この支持部材の中空部に配置された芯材とから構成し、前記支持部材に対して芯材の一端部を固定し、他端部を自由にしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のエアベアリングシリンダにおいて、前記支持部材及び芯材は、それぞれ異なる材料にて形成され、前記支持部材の形成材料は芯材のそれよりも比重が低い低比重材であり、前記芯材の形成材料は支持部材のそれよりも熱膨張率が低い低熱膨張材であることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載のエアベアリングシリンダにおいて、前記支持部材及び芯材の接合部分は、隙間が無く一体的に固定されていることを要旨とする。
【００１１】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明によれば、ロッドは、中空部を有する支持部材と、その支持部材に配置された芯材とから構成されている。そして、芯材の一端部が固定され、他端部が自由になっている。そのため、ロッド全体をみると、その内部が軸線方向に沿って肉抜きされたものであるといえる。従って、ロッドの軽量化を図ることができる。又、支持部材と芯材とを例えば熱膨張率が異なる材料にて形成したとしても、他端部は自由になっている。すなわち、支持部材に対して芯材が接しているのは一端部のみであって、大部分は接していない。従って、周囲の温度変化によって支持部材と芯材との寸法変化に違いが生じても、その影響を受けることはほとんどない。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、支持部材を低比重材で構成したことによってロッド全体の軽量化にいっそう貢献できる。それとともに、芯材を低熱膨張材で構成したことによって、温度変化によって芯材が寸法変化する量を小さくすることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、支持部材及び芯材の接合部分は、隙間が無いため、芯材が振れるのをよりいっそう防止することが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエアベアリングシリンダを形状計測装置のプローブに具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、形状計測装置Ｃ１は、３次元方向に駆動可能な図示しない可動ヘッドを備えている。そして、本実施形態のエアベアリングシリンダ１はその可動ヘッドに設置されていて、可動ヘッドとともに一体的に駆動されるようになっている。この形状計測装置Ｃ１は、エアベアリングシリンダ１と、それに加圧エアを給排するための構造等を備えている。まず、エアベアリングシリンダ１の構造について説明する。
【００１６】
エアベアリングシリンダ１を構成する金属製のシリンダブロック２は、ロッド挿通孔３を有している。ロッド挿通孔３は断面略矩形状であって、シリンダブロック２の上下方向に沿って延びている。同ロッド挿通孔３は貫通しており、シリンダブロック２の上下両端面の中央部にて開口している。
【００１７】
ロッド挿通孔３にはロッド４が自身の長手方向に沿って移動可能に挿通されている。ここで、図２に示すように、ロッド４における４つの外周面を、説明の便宜上、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とする。ロッド４の下端側（即ち一端側）は、シリンダブロック２の下端面側にあるロッド挿通孔３の開口から突出している。又、ロッド４の上端側（即ち他端側）は、シリンダブロック２の上端面側にあるロッド挿通孔３の開口から突出している。
【００１８】
ロッド挿通孔３の内壁面における所定箇所には、多孔質体取付凹部１７，１８が形成されている。上部に位置する多孔質体取付凹部１７には、上端側軸受け部材としての多孔質体１５が設けられている。前記多孔質体１５は板状かつ２対（合計４つ）であって、対向した状態で離間配置されている。
下部に位置する多孔質体取付凹部１８には、下端側軸受け部材としての多孔質体１６が設けられている。前記多孔質体１６は板状かつ２対（合計４つ）であって、対向した状態で離間配置されている。
【００１９】
基端側多孔質体１５は、ロッド４の挿通時においてその外周面Ｓ１〜Ｓ４に対面するとともに、当該面Ｓ１〜Ｓ４の上端部に対して加圧エアを噴出する。先端側多孔質体１６は、ロッド４の挿通時においてその外周面Ｓ１〜Ｓ４に対面するとともに、当該面Ｓ１〜Ｓ４の下端部に対して加圧エアを噴出する。
【００２０】
前記多孔質体１５，１６の形成材料としては、例えば焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金属材料を使用することができる。その他にも、焼結三ふっ化樹脂、焼結四ふっ化樹脂、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等のような合成樹脂材料や、焼結カーボン、焼結グラファイト、焼結セラミックスなどが使用可能である。
【００２１】
図１に示すように、シリンダブロック２の一側面には給気ポート２１が形成されている。この給気ポート２１は、エア供給源Ｐに対して配管Ｌ1 を介して直接的に接続されている。多孔質体取付凹部１７のある領域と給気ポート２１とは、通路２１ａを介して連通されている。又、２つの多孔質体取付凹部１７，１８同士は、通路２１ｂを介して連通されている。
【００２２】
従って、給気ポート２１に加圧エアを供給すると、その加圧エアは通路２１ａを通り抜けて基端側多孔質体１５の外側面に到達するとともに、通路２１ａ，２１ｂを通り抜けて先端側多孔質体１６の外側面に到達する。そして、前記加圧エアは、両多孔質体１５，１６の内側面からロッド４の外周面Ｓ１〜Ｓ４に向けて噴出される。上記のように噴出された加圧エアの発生する静圧により、ロッド４がシリンダブロック２のロッド挿通孔３に対して非接触的に支承される。即ち、このエアベアリングシリンダ１は静圧スラスト軸受けを備えたものとなっている。
【００２３】
又、図１に示すように、ロッド挿通孔３の内壁面における所定箇所には、更に別の多孔質体取付凹部３１が形成されている。この多孔質体取付凹部３１は、前記２つの多孔質体取付凹部１７，１８間に位置している。このような多孔質体取付凹部３１には、流体圧シール機能を有しかつ静圧軸受け機能を有する多孔質体（流体圧シール機構）３２が設けられている。前記多孔質体３２は板状かつ２対（合計４つ）であって、対向した状態で離間配置されている。なお、この多孔質体３２の形成材料も、基本的には前記多孔質体１５，１６の形成材料と同様である。
【００２４】
前記通路２１ｂは途中で分岐するとともに、多孔質体取付凹部３１につながっている。従って、多孔質体取付凹部３１のある領域と給気ポート２１とは、通路２１ａ，２１ｂを介して連通されている。従って、給気ポート２１に加圧エアを供給すると、その加圧エアは通路２１ａ，２１ｂを通り抜けて多孔質体３２に到達し、その内側面からロッド４の外周面Ｓ１〜Ｓ４に向けて噴出されるようになっている。なお、流体圧シール機構としての多孔質体３２は、その機能からしても明らかなように、ロッド４を非接触的に支承する軸受け部材を兼ねている。
【００２５】
次に、ロッド４の構造について説明する。
図１〜図５に示すように、ロッド４は、中空部を有する支持部材としての支持筒３７を備えている。この支持筒は略四角柱状をしたニッケル鋼製であって、上述したように４つの外周面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を備えている。前記４つの外周面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のうち、２つのものＳ１，Ｓ２には、第１及び第２の圧力作用部としての第１及び第２の段差部４１，４２が形成されている。より具体的にいうと、外周面Ｓ１においては第１の段差部４１が１箇所だけ形成され、外周面Ｓ２においては第２の段差部４２が１箇所だけ形成されている。つまり、第１の段差部４１も第２の段差部４２も、複数ある外周面Ｓ１〜Ｓ４のうちの１面にのみそれぞれ形成されている。
【００２６】
本実施形態では、第１の段差部４１は、ロッド４の自重分を解消するための推力をロッド４にもたらす役割を果たす。第２の段差部４２は、ロッド４を下方向に駆動制御するための推力をもたらす役割を果たす。このような段差部４１，４２は、研削加工や金型加工によって形成される。
【００２７】
ロッド４の長手方向を基準としたとき、第１の段差部４１は第２の段差部４２よりも高い位置にある。即ち、これら２つの段差部４１，４２は、同じ高さに配置されておらず、ロッド４の長手方向において段違いに配置されている。これら２つの外周面Ｓ１，Ｓ２は、ロッド４の中心を基準として互いに反対面側となる位置関係にあるとともに、いずれもフラットではなくなっている。第１の段差部４１は、ロッド４の下端側を向くようにして形成されている。第２の段差部４２は、ロッド４の上端側を向くようにして形成されている。
【００２８】
残りの２つの外周面Ｓ３，Ｓ４は、段差部４１，４２のような凹凸を備えておらず、完全にフラットになっている。２つのフラットな外周面Ｓ３，Ｓ４は、ロッド４の中心を基準として互いに反対面側となる位置関係に形成されている。なお、両段差部４１，４２の有効受圧面積を任意の大きさに変更してもよい。ちなみに、本実施形態において、第１の段差部４１の有効受圧面積は、第２の段差部４２の有効受圧面積よりも大きくなっている。
【００２９】
ロッド挿通孔３にロッド４を挿通した場合、ロッド挿通孔３の内壁面とロッド４の外周面Ｓ１〜Ｓ４との間には２つの空間ができる。第１の段差部４１が配置されている空間を第１の圧力作用室２７と呼び、第２の段差部４２が配置されている空間を第２の圧力作用室２８と呼ぶことにする。
【００３０】
図１に示すように、ロッド４の長手方向を基準としたとき、第１の圧力作用室２７は第２の圧力作用室２８よりも上側に配置される。第１の圧力作用室２７は前記流体圧シール機構である多孔質体３２のすぐ上側に位置し、第２の圧力作用室２８は当該多孔質体３２のすぐ下側に位置している。言い換えると、両圧力作用室２７，２８間には、ロッド４に対して加圧エアを噴出する多孔質体３２が配設されている。そして、これら２つの圧力作用室２７，２８は、多孔質体３２によりシールされることによって、互いに独立した状態で隔てられている。
【００３１】
ロッド４における支持筒３７の外側面には連通溝４５，４６が形成されている。上部貫通溝４５によって、ロッド４の外周面Ｓ１側にある第１の圧力作用室２７と、外周面Ｓ２側にある第１の圧力作用室２７とに対し、同じエア圧が作用するようになっている。又、下部貫通溝４６によって、ロッド４の外周面Ｓ１側にある第２の圧力作用室２８と、外周面Ｓ２側にある第１の圧力作用室２８とに対し、同じエア圧が作用するようになっている。
【００３２】
図１に示すように、シリンダブロック２の一側面には、第１の推力ポート２５が設けられている。第１の推力ポート２５は、通路２５ａを介して第１の圧力作用室２７に連通している。従って、第１の推力ポート２５に供給された制御エアは、前記通路２５ａを経て第１の圧力作用室２７に到ることができる。
【００３３】
一方、シリンダブロック２において第１の推力ポート２５がある位置のちょうど反対面側の箇所には、第２の推力ポート２６が設けられている。第２の推力ポート２６は、通路２６ａを介して第２の圧力作用室２８に連通している。従って、第２の推力ポート２６に供給された制御エアは、前記通路２６ａを経て第２の圧力作用室２８に到ることができる。
【００３４】
そして、第１及び第２の段差部４１，４２に制御エアが作用すると、ロッド４が上方に所定の力で押圧される。従って、ロッド４を前進させる推力、より具体的にいうとロッド４をシリンダブロック２の下端面から突出させる方向の推力が、ロッド４にもたらされる。ただし、第１の段差部４１のもたらす推力のほうが、第２の段差部４２のもたらす推力よりも数倍大きく設定されている。これは両段差部４１，４２の役割の相違に基づくものである。
【００３５】
図１に示すように、第２の推力ポート２６に接続された配管Ｌ４は、エア供給源Ｐと給気ポート２１とをつなぐ配管Ｌ1 に対して接続されている。この配管Ｌ４の途上には、レギュレータＲ１及び圧力制御弁としての電空レギュレータＲ２が設けられている。レギュレータＲ１は、エア供給源Ｐからの加圧エアを所定圧力に減圧する役割を果たす。このレギュレータＲ１の下流側に位置する電空レギュレータＲ２は、同レギュレータＲ１により減圧された加圧エアを更に減圧して所望の制御エアにする役割を果たしている。即ち、配管Ｌ４上では２段階の減圧が行われる。
【００３６】
従って、第２の推力ポート２６には、減圧された一定圧力値の制御エアが配管Ｌ４を介して供給される。なお、レギュレータＲ１の設定圧は手動により適宜調節可能であり、電空レギュレータＲ２の設定圧力は外部の図示しないコントローラにより適宜調節可能となっている。
【００３７】
又、第１の推力ポート２５に接続された配管Ｌ7 は、エア供給源Ｐと給気ポート２１とをつなぐ配管Ｌ1 に対して接続されている。この第１の推力ポート２５側の配管Ｌ７には、手動により設定圧が適宜調節可能なレギュレータＲ３が設けられている。なお、このレギュレータＲ３の設定圧は、前記レギュレータＲ１の設定圧とは異なる値、即ちロッド４の自重分を解消する推力をもたらすのに最適な値に設定されている。従って、第１の推力ポート２５側には、常に一定圧力値の制御エアが供給される。
【００３８】
なお、形状測定されるワークＷがレンズ等である場合には、ワーク接触子３８の下端を直接接触すると、ワークＷが損傷するおそれがある。このような不具合が生じないようにするために、ワーク接触子３８の下端部に図示しない治具を取り付けてもよい。但し、この場合において、レギュレータＲ３の設定圧は、ロッド４の自重分のみならず、前記治具の自重分を解消する推力をもたらすのに最適な値に設定するのは勿論のことである。
【００３９】
前記支持筒３７内には、略円柱状をなす芯材としてのワーク接触子３８が設けられている。このワーク接触子３８は、その中心線が支持筒３７の中心と一致する位置に配置されている。要するに、ワーク接触子３８は支持筒３７の軸線上に配置されている。ワーク接触子３８は支持筒３７の軸線方向に沿って延設され、その上下両端部が支持筒３７の上下開口からそれぞれ突出されている。ワーク接触子３８の下端部（即ち固定端）は支持筒３７の下端部に貫通され、両者３７，３８の接合部分に形成された段差部同士は互いに係合されている。そして、ワーク接触子３８の下端部と支持筒３７の下端部との接合部分は固定されている。つまり、ワーク接触子３８は、支持筒３７の中空部において片持ち状に支持されている。又、ワーク接触子３８の下端部と支持筒３７の下端部とは、接着剤によって固定されているため、それらの接合部分の隙間は、接着剤の存在によってゼロとなっている。
【００４０】
支持筒３７及びワーク接触子３８は、共に金属製であって、それぞれ異なる材料にて形成されている。具体的にいうと、支持筒３７は、ワーク接触子３８よりも比重が低い低比重材にて形成されている。この低比重材としては、低比重金属、例えばアルミニウム合金等がある。低比重材を金属にする以外にセラミックやカーボン等に変更することが可能である。本実施形態におけるアルミニウム合金の比重は、２．７となっている。この値以外にも、アルミニウム合金の比重を１．０〜３．０の範囲内で任意の値に変更してもよい。ちなみに、アルミニウム合金の熱膨張率は２３．８×１０-6／℃となっている。
【００４１】
又、ワーク接触子３８は、支持筒３７よりも熱膨張率が低い低熱膨張材にて形成されている。低熱膨張材としては、低熱膨張金属、例えばニッケル合金がある。低熱膨張材を金属にする以外にセラミックやカーボン等に変更することが可能である。本実施形態におけるニッケル合金の熱膨張率は、１×１０-6／℃となっている。ちなみに、ニッケル合金の比重は７．８６となっている。
【００４２】
エアベアリングシリンダ１から上方へ離間した位置には、レーザ変位計４４が配置されている。このレーザ変位計４４からレーザ光が、ワーク接触子３８の上端部（即ち自由端）に設けられた受光モジュール４３に向けて照射されるようになっている。これにより、ロッド４の変位量が算出され、ワークＷの立体形状が計測されるようになっている。
【００４３】
次に、上記のように構成されたエアベアリングシリンダ１を備えた形状計測装置Ｃ１の作用について説明する。
エア供給源Ｐから供給される加圧エアは、給気ポート２１を介して常時多孔質体１５，１６，３２に供給される。従って、多孔質体１５，１６，３２からロッド４に対して噴出される加圧エアの圧力により、ロッド４がロッド挿通孔３内の多孔質体１５，１６，３２に対して非接触的に支承される。又、エア供給源Ｐから供給される制御エアは、第１の推力ポート２５を介して、一定の圧力で常時第１の圧力作用室２７内に供給される。従って、ロッド４は、それらの自重分にほぼ見合う大きさの推力で持ち上げられる。即ち、ロッド４の自重が解消される。
【００４４】
この状態で、ワークＷにロッド４における支持筒３７の下端面が接触しながら、エアベアリングシリンダ１はワークＷの表面に沿って移動する。このとき、第２の圧力作用室２８に制御エアが供給又は排出されることにより、ワークＷに対するワーク接触子３８の接触圧が一定となるように制御される。そして、レーザ変位計４４からのレーザ光が受光モジュール４３に向けて照射され、ロッド４の変位量が算出される。この変位量に基づいてワークＷの立体形状が計測される。
【００４５】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）中空部を有する支持筒３７内にワーク接触子３８が片持ち状に配置されている。そのため、ロッド４全体を１つの部材としてみた場合に、その内部はロッド４の軸線上に沿って肉抜きされたものであるといえる。よって、ロッド４の軽量化を図ることができる。このことから、ロッド４の下端面がワークの表面に沿って摺動するとき、横方向（図１に示す矢印５０方向）からの荷重を受けても、ロッド４は振れにくくなる。その結果、ロッド４の変位量を高精度に算出できるので、ワークＷの形状測定精度を向上することができる。又、ロッド４の軽量化を図ることができることから、同ロッド４の応答性を向上することができる。
【００４６】
（２）支持筒３７の形成材料は、ワーク接触子３８よりも比重が低い低比重金属からなる。そのため、更なるロッド４全体の軽量化に貢献することができる。特に、本実施形態において、支持筒３７はアルミニウム合金からなるため、熱伝導性が比較的高い。従って、ワーク接触子３８の熱が支持筒３７に逃げ易くなるので、温度変化に伴うワーク接触子３８の軸線方向への寸法変化をいっそう小さくすることができる。しかも、支持筒３７はその表面積がワーク接触子３８の表面積が大きいことから、ワーク接触子３８から支持筒３７に熱が逃げても、支持筒３７による放熱性能を高くすることができる。
【００４７】
（３）ワーク接触子３８の形成材料は、支持筒３７よりも熱膨張率が低い低熱膨張金属からなる。そのため、温度変化に伴いワーク接触子３８がその軸線方向に沿って寸法変化するのを小さくすることができ、ロッド４の変位量を正確に測定することができる。従って、ワークＷの形状測定精度をよりいっそう向上することができる。特に、本実施形態では、ワーク接触子３８はニッケル合金からなるため、ワーク接触子３８の下端面がワークＷに摺動しても摩耗しにくく、ワーク接触子３８の寿命を長くすることができる。
【００４８】
（４）支持筒３７及びワーク接触子３８は、いずれも金属製である。そのため、支持筒３７及びワーク接触子３８を例えばセラミック製にした場合と比較して、加工が非常に行い易くなる。しかも、低比重金属と低熱膨張金属とを組み合わせることにより、温度変化に伴うロッドの寸法変化を小さくすることができるばかりでなく、軽量化も図ることができる。つまり、ロッド４を全体的にセラミック製にした場合と同等の性能を発揮することができる。従って、ロッド４の製造コストが大幅に上昇するのを抑制できて、形状計測装置Ｃ１に適した高精度なエアベアリングシリンダ１を提供することができる。
【００４９】
（５）中空部を有する支持筒３７内にワーク接触子３８が片持ち状に配置されている。そのため、支持筒３７に対するワーク接触子３８の接触部分の面積が小さいといえる。このことから、温度変化によって支持筒３７がその軸線方向に沿って寸法変化しても、その寸法変化による影響をワーク接触子３８が受けにくくなる。つまり、ワーク接触子３８の寸法変化を最小限に抑えることができる。従って、ロッド４の変位量をいっそう正確に測定することができる。
【００５０】
（６）支持筒３７及びワーク接触子３８は接着剤によって固定されている。そのため、支持筒３７とワーク接触子３８との接合部分の間にある隙間を接着剤によって完全に無くすことができる。従って、ワーク接触子３８がその横方向（図１に示す矢印５０方向）に沿ってかかる荷重によって振れるのを確実に防止することができる。
【００５１】
（７）第１の圧力作用室２７及びその内部に配置された第１の段差部４１に制御エアが作用して、ロッド４の自重分を解消するための推力がロッド４にもたらされる。その結果、ロッド４に働く重力とがバランスし、制御精度に与える重力の影響が低減される。又、第２の圧力作用室２８に供給された制御エアは、その内部に配置された第２の段差部４２に作用して、ワークＷの表面に対するロッド４の接触圧を制御するための推力をもたらす。従って、ロッド４の接触圧を常に一定にすることができるので、形状測定の精度向上に貢献することができる。
【００５２】
（８）第１及び第２の圧力作用室２７，２８は互いに独立していることから、各圧力作用室２７，２８には各々適圧の制御エアを別個に供給することができる。ゆえに、自重解消に必要な推力を得るための制御エアと、ワークＷに対するロッド４の接触圧を制御するのに必要な推力を得るための制御エアとを切り離すことができる。よって、それらを共通化しなくてもよくなるというメリットがある。その結果、小さな制御圧での駆動制御が可能となり、その制御圧を適宜調整することによって、ロッド４を高精度で駆動制御することができる。
【００５３】
（９）ロッド４に対して加圧エアを噴出する多孔質体３２によって、両圧力作用室２７，２８間がシールされている。このため、流体圧シール機構である当該多孔質体３２を流れる制御エアの方向が常に一定になる。つまり、多孔質体３２の内面側からは常時加圧エアが噴出しており、その噴出した加圧エアは両圧力作用室２７，２８側へ常時流れ込んでいるからである。よって、両圧力作用室２７，２８内の圧力の大小関係が変化したとしても、ロッド４の推力値に変動は起こらない。従って、推力特性に優れたエアベアリングシリンダ１を実現することができる。
【００５４】
（１０）圧力作用部である第１及び第２の段差部４１，４２が、ロッド４の長手方向に沿って段違いに配置されていて、ロッド４の形状も比較的単純なものとなっている。このため、製造時における加工箇所が少なくて済むようになる。従って、高性能であるにもかかわらず、安価かつ製造が容易なエアベアリングシリンダ１とすることができる。
【００５５】
（１１）このエアベアリングシリンダ１におけるロッド４の支持筒３７は、略四角柱状、即ち非円形状である。このため、ロッド４はロッド挿通孔３内を自由に回転することができず、回り止めが図られている。従って、ワークＷの形状測定時に受光モジュール４３が不用意に回転するような心配がない。
【００５６】
（１２）第１及び第２の段差部４１，４２は、４つある外周面Ｓ１〜Ｓ４のうちの１面にのみそれぞれ形成されているため、ロッド４の製造時における加工箇所が最小限になる。このことは、よりいっそう製造コストの低減及び製造の容易化に貢献している。
【００５７】
（１３）流体圧シール機構である多孔質体３２は、ロッド４を非接触的に支承する軸受け部材を兼ねている。このため、多孔質体１５，１６のみを備える構成に比べ、軸受け全体としての剛性が高くなり、より大きな横荷重に耐えうるエアベアリングシリンダ１とすることができる。又、このような構成であれば、第３の軸受け部材を別途配設する必要もなくなるため、部品点数の増加を防止することができ、ひいては製造コストの低減も図ることができる。
【００５８】
（１４）両圧力作用室２７，２８が互いに独立していることから、それらに対応する段差部４１，４２の有効受圧面積の大小関係を任意に設定することが容易である。そして、ここでは第１の段差部４１の有効受圧面積を、第２の段差部４２の有効受圧面積よりもかなり大きく（具体的には５倍に）設定している。従って、かかる設定によれば、自重解消用の推力よりも小さい推力をロッド４にもたらすことができる。従って、狭い範囲での微妙な圧力調整が可能となり、より高精度にロッド４を駆動制御することができる。このため、ワーク接触子３８を極めて高精度の接触圧でワークＷに対し押し付けることが可能となり、ワークＷの変形や破損等を確実に防止することができる。
【００５９】
（１５）ロッド４を非接触的に支承すべく加圧エアを噴出する軸受け部材として、微細な孔を有する多孔質体１５，１６，３２を使用している。そのため、加圧エアが多孔質体１５，１６，３２の内側面からロッド４の外周面に向けてムラなく均等に噴出される。従って、ロッド４と多孔質体１５，１６，３２とのクリアランスが小さくても、ロッド４が多孔質体１５，１６，３２と摺接する可能性は低く、ロッド４の偏心を抑制することができる。
【００６０】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・  図６に示すように、詳細に言えばロッド４の軸線方向に対して直交する方向における支持筒３７の一辺を長くしてもよい。この構成にすれば、支持筒３７が大型化したことにより、各多孔質体１５，１６，３２の面積が大きくなるため、ロッド４の横方向の剛性を強くすることができる。従って、ロッド４が大型化した分だけその重量が多少重くなったことを考慮しても、ロッド６４をよりいっそう振れにくくすることができる。
【００６１】
・  図７に示すように、第１及び第２の段差部４１，４２をともにロッド４の突出端側である下端側を向くように形成してもよい。このようにロッド４を形成すれば、自重解消用の推力の方向と駆動制御用の推力の方向とを同一にすることができる。又、自重解消用の推力の方向と駆動制御用の推力の方向とが反対方向になるものと比較して、構造が簡単なものとなりかつ製造が容易になる。つまり、ロッド４の製造にあたって上半部の中心線からずらした位置に下半部を設けた構造とする必要がなく、しかもロッド挿通孔３内への組み付けも簡単だからである。加えて、左右の重量バランスに優れたロッド構造とすることができる。
【００６２】
・  ワーク接触子３８の下端部と支持筒３７の下端部とを接着剤ではなくネジによる螺合関係にて固定してもよい。但し、この構成を採用する場合には、ワーク接触子３８の振れを小さくするために、ワーク接触子３８と支持筒３７との螺合部分の隙間をできるだけ少なくするのが好ましい。従って、この螺合部分の隙間を無くすために、接着剤を塗布してもよい。
【００６３】
・  前記実施形態において、支持筒３７及びワーク接触子３８同士は、ロッド４の下端部において固定されている。この場所以外にも、例えばロッド４の中央部付近又は上端部において、両部材３７，３８同士を固定してもよい。要するに、支持筒３７に対してワーク接触子３８を固定する位置を任意の位置に変更してもよい。なお、ロッド４の上端部において、両部材３７，３８同士を固定した場合には、ワーク接触子３８の上端面をワークＷに接触させ、下端面に受光モジュール４３を設けるのが好ましい。
【００６４】
・  支持筒３７の形成材料とワーク接触子３８との形成材料を共にニッケル合金又はアルミニウム合金に変更してもよい。
・  支持筒３７とワーク接触子３８とを固定する接着剤にアルミナ、シリカ等のセラミック系の成分をフィラーとして含ませてもよい。この構成にすれば、温度変化に伴うワーク接触子３８の寸法変化量をよりいっそう小さくすることができる。
【００６５】
・  ロッド４に対して加圧エアを噴出するという条件を満たすものであれば、流体圧シール機構として多孔質体３２以外のものを用いることも許容される。又、流体圧シール機構は、必ずしも軸受け部材を兼ねるものでなくてもよい。
【００６６】
・  多孔質体３２等のような流体圧シール機構に対し、多孔質体１５，１６とは別系統で加圧エアを供給するようにしてもよい。
・  第１及び第２の段差部４１，４２を、ロッド４の中心を基準として互いに反対面側とはならない位置関係、例えば隣接する面に形成することも可能である。
【００６７】
・  前記実施形態では、ロッド４の長手方向に沿って離間した上下２つの場所に軸受け部材としての多孔質体１５，１６を設けたものを例示した。これに対し、一方の多孔質体１５（又は１６）のみを用い、他方のもの１６（又は１５）を省略して実施してもよい。
【００６８】
・  ロッド４は四角柱状に限定されることはなく、例えば六角柱状などの多角柱状であってもよい。
・  軸受け部材である多孔質体１５，１６，３２を、シリンダブロック２側ではなくロッド４側に設けた構成も許容される。このようにすると、エアベアリングシリンダ１全体をスリム化することが容易になる。
【００６９】
・  第１及び第２の段差部４１，４２は、必ずしも、両方ともロッド４の突出端側である下端側を向くようにして形成されていなくてもよく、そのいずれか一方がロッド４の上端側を向くようにして形成されていてもよい。
【００７０】
・  エアベアリングシリンダ１の向きは任意の向きに変更することが可能である。例えば、ロッド４を上下方向に沿って配置するのではなく、左右方向（横向き）に配置してもよい。
【００７１】
・  第１の段差部４１の有効受圧面積を、第２の段差部４２の有効受圧面積よりも小さく設定した構成にしても勿論よい。
・  実施形態の場合、配管Ｌ７上には手動により設定圧が調節可能なレギュレータＲ３が設けられていた。このレギュレータＲ３に代えて、例えば上述したレギュレータＲ１及び電空レギュレータＲ２を設けてもよい。
【００７２】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
（１）請求項１において、前記支持部材及び芯材は、それぞれ異なる材料にて形成され、前記支持部材の形成材料は芯材のそれよりも比重が低い低比重材であることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００７３】
（２）請求項１において、前記支持部材及び芯材は、それぞれ異なる材料にて形成され、前記芯材の形成材料は支持部材のそれよりも熱膨張率が低い低熱膨張材であることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００７４】
（３）請求項２又は３において、前記低比重材は、その比重が１．０〜３．０の範囲内で設定されていることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
（４）請求項２又は３において、前記低熱膨張材は、その熱膨張率が０．０５×１０-7／℃〜４×１０-6／℃の範囲内で設定されていることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００７５】
（５）請求項３において、前記支持部材及び芯材は、接着剤によって互いに固定されていることを特徴とするエアベアリングシリンダ。この構成にすれば、接着剤によって支持部材と芯材との接合部分の隙間をゼロにすることができる。
【００７６】
（６）前記（５）において、前記接着剤はセラミックからなるフィラーを含んでいることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
（７）  請求項１〜３、前記（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記第１及び第２の圧力作用部を前記ロッドの長手方向に沿って段違いに配置するとともに、前記両圧力作用室間に前記ロッドに対して加圧エアを噴出する流体圧シール機構を配設したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。この構成にすれば、ロッドに対して加圧エアを噴出する流体圧シール機構によって両圧力作用室間をシールしているため、当該シール機構を流れる制御エアの方向が一定になる。よって、両圧力作用室内の圧力の大小関係が変化したとしても、ロッドの推力値に変動は起こらない。また、両圧力作用部をロッドの長手方向に沿って段違いに配置したことにより形状が単純化するため、製造時における加工箇所が少なくて済むようになる。この結果、安価かつ製造が容易であって、しかも推力特性に優れたエアベアリングシリンダを提供することができる。
【００７７】
（８）  請求項１〜３、前記（１）〜（７）のいずれかにおいて、前記ロッドは略角柱状であって、前記第１及び第２の圧力作用部は、複数あるロッド外周面のうちの１面にのみそれぞれ形成されていることを特徴とするエアベアリングシリンダ。この構成にすれば、略角柱状、即ち非円形状のロッドであるため、ロッド挿通孔内における回り止めが図られるとともに、ロッド製造時における加工箇所が最小限になる。この結果、よりいっそう安価かつ製造が容易なものとなる。
【００７８】
（９）  請求項１〜３、前記（８）のいずれかにおいて、前記流体圧シール機構は、前記ロッドを非接触的に支承する軸受け部材を兼ねることを特徴とするエアベアリングシリンダ。この構成にすれば、流体圧シール機構はロッドを非接触的に支承する軸受け部材を兼ねるものであるため、軸受け全体としての剛性が高くなり、より大きな横荷重に耐えうるものとなる。また、部品点数の増加を防止することができる。この結果、耐荷重性の向上及び部品点数の増加防止を図ることができる。
【００７９】
（１０）  内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置された芯材とから構成したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００８０】
（１１）  内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置された芯材とから構成し、前記支持部材に対して芯材を一箇所で支持したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００８１】
（１２）  内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置された芯材とから構成し、前記芯材を前記支持部材に対して片持ち状に支持したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００８２】
（１３）  内部に圧力作用室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに少なくとも先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記圧力作用室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドを、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置された芯材とから構成し、前記支持部材の両端部を除く箇所で芯材を支持したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【００８３】
（１４）請求項１〜３のうちいずれかに記載のエアベアリングシリンダを備え、前記ロッドを構成する芯材の一端をワークに接触した状態で移動させることにより、ワークの形状を測定する形状測定装置であって、前記ロッドを構成する芯材の他端に設けた受光モジュールと、この受光モジュールから所定距離離れた位置に設けられ受光モジュールに対してレーザ光を照射し、かつロッドの変位を計測するレーザ変位計とを備えたことを特徴とする形状測定装置。
【００８４】
（１５）シリンダブロックに形成されたロッド挿通孔に挿通され、そのロッド挿通孔に設けた軸受け部材によって非接触的に支承され、かつシリンダブロック内に供給される加圧エアによって同ロッド挿通孔の軸線方向に沿って推力が付与されるロッドにおいて、中空部を有する支持部材と、支持部材の中空部に配置される芯材とを備え、前記支持部材に対して芯材を片持ち状に固定したことを特徴とするロッド。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、ロッドの軽量化を図ることができ、ロッドの応答性を向上することができる。
【００８６】
請求項２に記載の発明によれば、温度変化に伴うロッドの寸法変化を小さくすることができる。
請求項３に記載の発明によれば、芯材が振れるのをよりいっそう防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した一実施形態のエアベアリングシリンダの断面図。
【図２】同シリンダにおけるロッドの斜視図。
【図３】エアベアリングシリンダの要部拡大断面図。
【図４】ロッドの下端面を示す図。
【図５】ロッドの上端面を示す図。
【図６】別の実施形態におけるエアベアリングシリンダの部分断面図。
【図７】別の実施形態におけるエアベアリングシリンダの断面図。
【図８】従来技術のエアベアリングシリンダの断面図。
【符号の説明】
１…エアベアリングシリンダ、２…シリンダブロック、３…ロッド挿通孔、４…ロッド、２７…第１の圧力作用室、２８…第２の圧力作用室、３７…支持筒（支持部材）、３８…ワーク接触子（芯材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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