CN101629819B

CN101629819B - 内径测量器

Info

Publication number: CN101629819B
Application number: CN2009101585558A
Authority: CN
Inventors: 藤川勇二; 太刀挂正彦; 松本光司; 林田秀二
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-07-14
Also published as: US20100005676A1; US8033032B2; EP2146180A1; EP2146180B1; JP2010019783A; CN101629819A

Abstract

本发明提供一种内径测量器。该内径测量器包括具有与主体(10)螺纹配合的外螺纹(14)且沿轴向进退的测杆(15)、设置于主体(10)上且沿与测杆(15)的轴向大致正交的方向进退的多个测量触头(22)、和设置在这些测量触头(22)与测杆(15)之间且随着测杆(15)的轴向的进退使测量触头(22)沿与测杆(15)的轴向大致正交的方向进退的圆锥构件(23)，测杆(15)的外螺纹(14)的导程形成为1.0mm以上，而且圆锥构件(23)的圆锥角形成为小于53度。优选外螺纹(14)的导程为2.0mm，圆锥构件(23)的圆锥角为大致28度。

Description

内径测量器

技术领域

本发明涉及一种内径测量器。

背景技术

作为测量被测量物的内径的装置，公知有被称作孔径测量器的内径测量器。该内径测量器包括主体、具有与该主体螺纹配合的螺纹部且沿轴向进退的测杆、设置于主体且沿与测杆的轴向大致正交的方向进退的多个测量触头、和设置在这些测量触头与测杆之间且随着测杆的轴向的进退使测量触头沿与测杆的轴向大致正交的方向进退的圆锥构件(例如，参照文献1：日本实开昭60-41811号公报)。

以往，在该内径测量器中，设置于测杆的螺纹部的导程为0.5mm，而且为了使测量触头的移动量与测杆的进退量相等，圆锥构件的圆锥角α通常为大致53度。即，(一个测量触头的移动量)＝(测杆的进退量)×tan(α×1/2)，由于tan(53×1/2)≈0.5，因此，通过使圆锥角α为大致53度，测量触头的移动量(多个测量触头中的两个测量触头的移动量的合计)与测杆的进退量相等。

但是，在这样的内径测量器中，由于测杆的螺纹部的导程为0.5mm，因此，测量者在测量很多的大小各异的被测量物时，为了使测量触头进退而需要使测杆的螺纹部旋转许多圈，存在操作性及作业效率较差这样的问题。

为了解决这些问题，增大圆锥构件的圆锥角即可，例如在使圆锥角为90度的情况下，即使测杆转动与以往相同的旋转圈数，也能够使测量触头进退以往的大致2倍的量。

但是，由于随着圆锥角变陡峭而测量触头在圆锥构件的圆锥面上滑动时对滑动面施加的负荷增大，测量触头在圆锥构件上滑动的部分产生的摩擦力大于以往，因此，有可能导致测量触头及圆锥构件的耐久性降低。另外，以往测杆的移动量与传递到测量触头的移动量为相同的比率，但若圆锥构件的圆锥角变大，则测杆的移动量被传递到测量触头时会放大。即，由于以测杆较少的移动量使测量触头移动较大，因此，存在测量精度恶化这样的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种提高测量被测量物时的操作性、作业效率及测量精度、并能够使在测量触头与圆锥构件之间产生的摩擦力为最小限度来提高耐久性的内径测量器。

本发明内径测量器的特征在于，包括主体、具有与该主体螺纹配合的螺纹部且沿轴向进退的测杆、设置于上述主体上且沿与上述测杆的轴向大致正交的方向进退的多个测量触头、和设置在这些测量触头与上述测杆之间且随着上述测杆的轴向的进退使上述测量触头沿与上述测杆的轴向大致正交的方向进退的圆锥构件，上述测杆的螺纹部的导程形成为1.0mm以上，而且上述圆锥构件的圆锥角形成为小于53度。

采用该构造，由于沿轴向进退的测杆的螺纹部的导程为1.0mm以上，因此，与以往相比，测杆每旋转1圈时测杆沿轴向的进给量增多，测量被测量物时不必使螺纹部旋转量太多，能够提高作业效率及操作性。

另外，由于圆锥构件的圆锥角小于53度，与圆锥角为90度时相比，测量触头在与测量触头的轴向大致正交的方向上的移动量小于测量触头的移动量，因此，能够减小测量误差。并且，由于测量触头与圆锥构件的圆锥面接触地移动的距离变大，圆锥构件与测量触头滑动时产生的每单位移动量的摩擦力变小，因此，能够提高耐久性。

本发明的内径测量器优选上述测量触头的螺纹部的导程形成为2.0mm，而且上述圆锥构件的圆锥角为大致28度。

这里所说的大致28度是指满足tan(圆锥角×1/2)＝0.25的值(大约28.0724869…度)。

在以往的导程为0.5mm、圆锥角为53度的结构中，为了使测量触头沿与测杆的轴向大致正交的方向移动1.0mm，需要使测杆旋转2圈。相对于此，在本发明的结构中，由于导程为2.0mm、圆锥角为28度，测杆随着1圈的旋转而进退2.0mm，随之一个测量触头移动2.0×tan(28×1/2)≈0.5mm。为了考虑到两个测量触头成对地动作而使测量触头移动1.0mm，测杆仅旋转1圈即可。因而，能够使测杆以比以往更少的旋转圈数使测量触头移动1.0mm，从而能够提高作业效率及操作性。另外，采用本发明的结构，与以往相比，测量触头与圆锥构件的圆锥面接触地移动的距离变大，圆锥构件与测量触头滑动时产生的每单位移动量的摩擦力变小，因此，能够提高耐久性。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的孔径测量器的分解立体图。

图2是上述孔径测量器的剖视图。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的一个实施方式。

图1是作为本实施方式的内径测量器的孔径测量器1的分解立体图，图2是孔径测量器1的剖视图。

在图1中，孔径测量器1包括主体10和多个测头20A、20B。测头20A、20B根据被测量物的内径来选择。

主体10的结构

主体10包括方形外壳11、互相同轴地安装在外壳11的两端面大致圆筒状的套筒12A、12B、与套筒12B的内周面螺纹配合且沿轴向进退的测杆15、检测测杆15的轴向上的移动量的检测部件16、使测杆15进退的测微套筒17、设置在测杆15的基端侧且在对测杆15施加规定以上的负载时使测微套筒17相对于测杆15空转的定压机构18。

外壳11包括数字显示由检测部件16检测出的测杆15的轴向上的移动量的显示部111。

在套筒12A上形成有供测头20A、20B中的任一测头螺纹配合的外螺纹121。在套筒12B的外周面安装有外侧套筒19，在套筒12B的内周面形成有内螺纹13。在外侧套筒19的外周面，沿着轴向设有刻度(省略图示)。

在测杆15的基端侧形成有用于与套筒12B的内螺纹13螺纹配合的外螺纹14，进一步朝向基端侧而形成有锥形轴部151。在此，外螺纹14的导程形成为2.0mm。另外，在测杆15的轴向上的大致中央部，沿着轴向形成有卡合槽153。

在锥形轴部151上自测杆15的基端侧嵌套有测微套筒17，测微套筒17以覆盖外侧套筒19的方式安装。在测微套筒17的外周面，沿着圆周方向设有由其与外侧套筒19的刻度的关系表示测杆15的移动量的刻度(省略图示)。在锥形轴部151的内部形成有螺孔152。

检测部件16包括由定子162、定子衬套163、转子衬套164及转子165构成的所谓的回转式编码器、和基于回转式编码器的输出信号来计算测杆15的移动量并将其变换为后述的测量触头的移动量的未图示的运算部件。

定子162隔着定子衬套163套在测杆15上，并通过定子衬套163嵌合固定于套筒12B的顶端。

转子衬套164被套在测杆15上并具有卡合于测杆15的卡合槽153的卡合销161，由此，转子衬套164与测杆15一体地旋转。

转子165被套在测杆15上，并且与转子衬套164配合，与转子衬套164一体旋转。该转子165输出表示该转子165相对于定子162的相对角度的相对角度信号。

未图示的运算部件由自转子165输出的相对角度信号计算测杆15的旋转量，由该测杆15的旋转量与外螺纹13的导程计算测杆15的移动量。由运算部件计算的测杆15的移动量在被变换为测量触头的移动量之后，数字显示在显示部111中。

定压机构18是将测微套筒17的旋转传递到测杆15并对测杆15施加规定以上的负载时，通过使测微套筒17相对于测杆15空转而使测量压恒定的机构。该定压机构18包括与螺孔152螺纹配合的支承轴181、被该支承轴181可旋转地支承在测微套筒17外周的棘轮套筒182、将棘轮套筒182向支承轴181侧施力的螺旋弹簧184。

在棘轮套筒182旋转时，棘轮套筒182被螺旋弹簧184向支承轴181侧施力，因此，测微套筒17也一起旋转。在对测杆15施加规定以上的负载的状态下，棘轮套筒182相对于支承轴181空转，因此，能够以恒定压力进行测量。

测头20A、20B的结构

测头20A、20B包括有底圆筒状的头部主体21、安装在头部主体21的顶端部的多个测量触头22、和配置在头部主体21内部的圆锥构件23。

在头部主体21上设有与套筒12A的外螺纹121螺纹配合的内螺纹211、和使圆锥构件23沿着头部主体21的轴向进退的容纳孔212、和用于使测量触头22沿与测杆15的轴向大致正交的方向进退的开口部213。每隔约120度间隔地在头部主体21的顶端部设置一个开口部213。

测量触头22滑动自由地配置于开口部213，沿与测杆15的轴向大致正交的方向进退。另外，测量触头22利用螺旋弹簧24对圆锥构件23施力。

圆锥构件23沿轴向进退自由地容纳在头部主体21的容纳孔212中，与测杆15的顶端抵接。另外，在圆锥构件23的圆锥面231上抵接有形成于测量触头22上的倒角部221。在此，圆锥构件23的圆锥角为28度。

孔径测量器1的动作

测量者在使棘轮套筒182向进给方向(图1中的箭头方向)旋转时，棘轮套筒182被螺旋弹簧184向支承轴181侧施力，因此，不仅其与测微套筒17一起旋转，而且测杆15也一起旋转。然后，测杆15的外螺纹14与套筒12B的内螺纹13螺纹配合，测杆15沿着轴向朝向圆锥构件23侧移动。于是，测杆15按压圆锥构件23，抵接于圆锥构件23的圆锥面231的测量触头22克服螺旋弹簧184的作用力而向与轴向大致正交的方向移动，抵接于被测量物的内周面。

另一方面，在测量触头22抵接于被测量物的内周面之后，再使棘轮套筒182向进给方向转动的情况下，测杆15无法进一步前进，因此，对测杆15施加规定以上的负载，棘轮套筒182会相对于支承轴181空转。因而，在利用测量触头22测量被测量物时，能够以恒定测量压力进行测量，从而能够防止测量者之间的测量值的偏差。

另外，在上述动作中，首先使棘轮套筒182旋转，但也可以在使测微套筒17转动之后，使棘轮套筒182转动而以恒定测量压力进行测量。

采用本实施方式，能够起到以下效果。

在使测杆15旋转1圈时，导程为2.0mm的测杆15沿轴向移动2.0mm。由于圆锥构件23的圆锥角为28度，因此，测量触头22分别沿圆锥构件23的径向移动0.5mm(考虑到一对测量触头22时为1.0mm)。在以往的导程为0.5mm、圆锥角为53度时，若不使测杆15旋转2圈，则测量触头22无法沿圆锥构件23的径向移动1.0mm，但在本实施方式中，能够通过使测杆15旋转1圈而使测量触头22沿圆锥构件23的径向移动1.0mm，因此，能够提高操作性及作业效率。

另外，测杆15的导程为以往的4倍即2.0mm，在用以往的圆锥角为53度的构造将导程做成2.0mm的情况下，导致传递到测量触头22的移动量成为导程为0.5mm的结构时的4倍，测量触头22沿圆锥构件23的径向移动2.0mm。因此，在圆锥角为53度的结构中，有可能产生测量误差，但在本实施方式中，通过使圆锥角为28度，即使在将导程做成2.0mm的情况下，也能够将传递到测量触头22的移动量抑制成2倍，从而能够提高测量精度。

由于圆锥角为28度，因此，测量触头22在圆锥构件23的圆锥面231上滑动的移动量大于以往，每单位移动量的摩擦力变小。因而，能够抑制圆锥构件23与测量触头22的磨损，从而能够提高耐久性。

另外，在以上记载中公开了用于实施本发明的最佳结构、方法等，但本发明并不限定于此。即，本发明是主要与特定实施方式相关地特别图示、说明，但本领域技术人员能够不脱离本发明的技术构思及目的范围地对以上所述的实施方式的形状、数量、其他的详细构造施加各种变形。

因而，限定上述公开的形状、数量等的记载是为了容易地理解本发明而例示地记载的内容，并非是限定本发明，因此，以除去这些形状、数量等限定的一部分或全部限定后的构件的名称所做的记载包含在本发明中。

在上述实施方式中，外螺纹14的导程为2.0mm，圆锥构件23的圆锥角为大致28度。但是，这些导程、圆锥角根据内径测量器的用途、结构、快进的要求等，在能够防止测量触头22与圆锥构件的滑动面的摩擦增大、能够高精度且简单地将测杆15的进退量变换为测量触头22的移动量的范围内能够任意地设定。

在上述实施方式中，检测部件16包括静电电容式的编码器，检测部件16只要是能够检测测杆15的旋转量的编码器，也可以包括光学式、电磁式等编码器。

另外，在上述实施方式中，孔径测量器1是数字式的孔径测量器，但并不限定于此，也可以是模拟式的孔径测量器。

上述实施方式中的外螺纹14是1条螺纹，但也可以是多条螺纹。

Claims

1.一种内径测量器，其特征在于，

包括：

主体；

测杆，具有与该主体螺纹配合的螺纹部，沿轴向进退；

多个测量触头，设置于上述主体上，沿与上述测杆的轴向大致正交的方向进退；

圆锥构件，设置在这些测量触头与上述测杆之间，随着上述测杆的轴向的进退使上述测量触头沿与上述测杆的轴向大致正交的方向进退；

螺旋弹簧，其向上述圆锥构件的圆锥面，对上述多个测量触头施力，

上述测杆的螺纹部的导程形成为2.0mm，而且上述圆锥构件的圆锥角为大致28度，

上述螺旋弹簧配设为：其轴向沿上述测杆的轴向。