JP2004205497A - 回転運動変換機構および測定機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回転体43の回転運動を可動体2の直線運動に変換する回転運動変換機構において、本体フレーム3に固定され回転体43の軸方向に沿ってスリット42Aが形成された支持体42を備え、回転体43の内周には螺旋溝43Aが形成され、可動体2には駒部材41が設けられている。この駒部材41にはスリット42Aを挿通して先端部が螺旋溝43Aに係合する係合部材41Aと、可動体2の直線運動に負荷がかかった際に可動体2の直線運動を停止させる係止部材41Cとが設けられている。これによって、可動体2の直線運動に負荷がかかった場合に、その直線運動が停止し、可動体2の微動が抑えられ、測定機においては測定安定性が向上する。
【選択図】 図3
Description
これによれば、係止部材が前進して可動体の直線運動を停止させるので、この停止に関して構造簡易な棒状部材が主な役割を担うので、回転運動変換機構の内部構造を簡素化することができる。
これによれば、可動体の直線運動に負荷がかかった際に、駒部材が回動し、この駒部材に設けられた係止部材が、内部支持体の内壁面に前進し、駒部材および可動体の直線運動を停止させる。この機構では、係止部材を前進させるために駒部材の回動を利用したので、内部構成をより簡素化することができる。
これによれば、可動体の直線運動に負荷がかかった際の駒部材の回動に伴い、可動体に係合する係止部材が、支持体の内周面に向かって押し付けられるので、可動体の直線運動の抵抗を大きくすることができる。従って、可動体の直線運動を停止させ、可動体の位置を維持することができる。
また、駒部材の回動に伴って係止部材が押し付けられるので、駒部材の回動と連動させることができ、可動体の直線運動の停止を迅速に行うことができる。
さらに、駒部材の回動を、係止部材が支持体の内周面に押し付けられる動力として利用しているので、係止部材が支持体の内周面に圧力をかけて、可動体の直線運動を停止させるのに、他の動力を必要としない。従って、回転運動変換機構の構成を簡素化することができる。
これによれば、駒部材の回動に伴って、係合部材が設けられた駒部材の側とは反対側に配置された係止部材は、可動体の移動方向とは反対側に移動する。これによれば、可動体には、駒部材によって移動する方向への力と、これに対して反対方向の力が加わるので、回転体の回転によって可動体にかかる移動力を相殺することができる。したがった、直線運動に負荷がかかった場合の可動体の位置を、確実に維持することができる。
これによれば、テーパ部は、可動体と支持体との間に配置された係止部材の端部に形成され、このテーパ部には、可動体の端部が当接されるので、係止部材が可動体の移動方向とは逆方向に移動する際に、係止部材は、テーパ部の傾斜に沿って、可動体の移動方向の略直交方向に移動する。これによれば、係止部材の支持体の内周面への押し付けと、係止部材の可動体移動方向とは反対方向への移動による可動体の係止を、同時に行うことができる。従って、係止部材による可動体の係止を迅速に、かつ、確実に行うことができる。また、このような可動体の係止は、係止部材の端部にテーパ部を形成することによってなされるので、係止部材の構造を簡素化でき、ひいては、回転運動変換機構の構成を簡易化することができる。
これによれば、可動体の直線運動に負荷がかかっていない場合に、回転体の回転により直線運動が停止してしまうことを防ぐことができる。従って、可動体の直線運動の停止および係止は、その直線運動に負荷がかかった場合に限定することができ、可動体の直線運動およびその係止を安定して行うことができる。
(1)外部構成
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、第1実施形態に係る測定機としてのデジタル表示式マイクロメータを示す正面図である。この図において、本体1は、内部が密閉構造とされており、この本体1に可動体であるスピンドル2が出没自在に取り付けられている。本体1には、断面略U字型の本体フレーム3と、スピンドル2をその軸方向に進退駆動する回転運動変換機構としてのスピンドル駆動機構4とがそれぞれ設けられている。
図2は、スピンドル2の直線運動に負荷がかかっていない状態のスピンドル駆動機構4を示す図であり、図3は、スピンドル2の直線運動に負荷がかかっている状態のスピンドル駆動機構4を示す図である。それぞれの図において、(A)はスピンドル駆動機構4の要部を示す平面図であり、(B)はスピンドル駆動機構4を示す断面図である。これらの図において、スピンドル駆動機構4は、スピンドル2の軸芯上に設けられた駒部材41と、この駒部材41を中心として外側に向かってそれぞれ配置されるインナースリーブ42、アウタースリーブ43、および、シンブル44とを備えている。
(3-1) 構成
図4は、スピンドル駆動機構4の配置を示す概要斜視図である。
図2〜図4において、支持体であるインナースリーブ42、回転体であるアウタースリーブ43、およびシンブル44は、スピンドル2と同軸上に配置されている。インナースリーブ42は略円筒形状をしており、その一端は本体フレーム3に固定されている。なお、本体フレーム3に固定されているインナースリーブ42端部とは反対側の端部には、エンドキャップ45が取り付けられている。これは、アウタースリーブ43およびシンブル44が外れないようにするためのものである。
また、アウタースリーブ43の外周面には、板ばね43B(図4では図示省略)が設けられており、シンブル44の内周面と係合している。
図2および図3において、スピンドル駆動機構4の作用機序を説明する。
シンブル44を一方向に回転させると、この回転力は、ばね43Bを介してシンブル44に係合されたアウタースリーブ43に伝達される。これにより、アウタースリーブ43の内周面に形成された螺旋溝43Aが回転する。螺旋溝43Aの回転により、この螺旋溝43Aに係合した係合部材41Aを介して駒部材41は、アウタースリーブ43の回転と同方向に回転しようとする。しかしながら、係合部材41Aが挿通したスリット42Aが形成されたインナースリーブ42は、その一端が本体フレーム3に固定されているので、駒部材41のアウタースリーブ43と同方向の回転は許容されない。従って、駒部材41は、アウタースリーブ43の軸方向に直線運動する。駒部材41は、スライド部材22に植設されたばね22Aによって付勢されているので、駒部材41の直線運動はスライド部材22に伝達され、スピンドル2を前進させる。
シンブル44を逆方向に回転させると、逆に作用することとなり、スピンドル2は後退する。
しかしながら、スピンドル2は被測定物に当接しているため前進できない。このため、スピンドル2の軸方向に対して傾斜して設けられていた駒部材41は、アウタースリーブ43の回転により係合部材41Aを介して、クランプねじ41Cの中心を軸として、ばね22Aの付勢力に抗して図2(B)中反時計方向に回動し、図3(B)に示すように、駒部材41はスライド部材22と対向する。
クランプねじ41Cは、スライド部材22のナット溝に螺合しているので、駒部材41の回動に伴い、クランプねじ41Cは、インナースリーブ42の内周面に向かって突出部22Bの側面から前進する。前進した駒部材41のクランプねじ41C先端は、図3(A)に示すように、インナースリーブ42の内周面に接触し、駒部材41がインナースリーブ42の内周面に固定される。また、駒部材41の固定に従って、スピンドル2の移動が停止される。この際、係合部材41Aは螺旋溝43Aに嵌まり込む。
この駒部材41の固定は、シンブル44を逆回転すれば、解除される。すなわち、シンブル44を逆回転させると、係合部材41Aはばね22Aの付勢力ならびにアウタースリーブ43の逆方向の回転により傾斜した状態となる。さらにアウタースリーブ43の回転により駒部材41およびスピンドル2は、アンビル31から離れる方向に移動する。
従って、第1実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
スピンドル2の直線運動に負荷がかかった際に、スピンドル2の直線運動を停止させる係止部材であるクランプねじ41Cが駒部材41に設けられている。これにより、スピンドル2の微動を抑え、測定安定性を向上することができる。
また、スピンドル2の端部が被測定物に当接した際に、シンブルを更に回転させた時に生じるアウタースリーブの回転は、クランプねじ41Cを突出部22Bの側面から前進させる力に変換されるので、スピンドル2が更に前進しようとして被測定物への圧力を上昇させるようなことがない。従って、定測定圧機能を備えることができる。
次に、本発明の第2実施形態に係る測定器としてのデジタル表示式マイクロメータについて説明する。第2実施形態のデジタル表示式マイクロメータは、第1実施形態で示したデジタル表示式マイクロメータと略同じ構成を備えているが、スピンドル駆動機構の構成および作用機序について、第1実施形態と相違点を有する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
第2実施形態に係るデジタル表示式マイクロメータは、図示を略すが、マイクロメータ本体である本体1と、スピンドル2と、本体フレーム3と、スピンドル駆動機構8とを備えている。
延出部81Bは、前述のクランプねじ41Cと同様に、スライド部材22に係合して、駒部材81の回動軸となる棒状部である。この延出部81Bの外周面には、図示しないねじ山が形成され、このねじ山は、スライド部材22の突出部22Bに形成されたナット溝に係合する。
突出部81Cは、係合部材81Aが形成された面とは反対側の面に、面外方向に突出して形成された部分である。また、この突出部81Cは、テーパキー82と係合し、駒部材81の回動により、テーパキー82を移動させる部分である。なお、駒部材81の回動によるテーパキー82の移動については、後に詳述する。
位置決め部81Dは、スライド部材22に対向する駒部材81の面から面外方向に突設されている。この位置決め部81Dは、スライド部材22に当接され、スライド部材22に設けられたばね22Aとともに、スライド部材22に対する駒部材81の位置決めをするためのものである。
溝82Bは、テーパキー82の長手方向に直交する方向に形成され、前述の駒部材81に形成された突出部81Cが係合する溝である。この溝82Bは、テーパキー82の長手方向における長さ寸法が、突出部81Cの同方向の長さ寸法より大きく形成されている。
テーパ部82Cは、テーパキー82の先端に向かうにしたがって、テーパキー82の厚さ寸法が大きくなるようにテーパ状に形成されている。このテーパ部82Cの先端側端部は、当接面82Aに当接されるスライド部材22の側面よりも、スピンドル2の軸心に近接するように突出している。このテーパ部82Cにスライド部材22先端が当接した場合では、スライド部材22の先端側への移動は抑制され、スピンドル2の移動が規制される。
第1実施形態で示したスピンドル駆動機構4と同様に、シンブル44を一方向に回転させると、この回転はアウタースリーブ43に伝達され、アウタースリーブ43が回転する。この回転により、図5(A)の一点鎖線で示すように、駒部材81は、アウタースリーブ43の内周面に形成された螺旋溝43Aに係合しインナースリーブ42のスリット42Aを挿通する係合部材81Aを介して、スリット42Aの形成方向に沿って移動する。駒部材81が矢印A1方向に移動すると、この駒部材81にばね22Aを介して係合するスライド部材22と、駒部材81端部に形成された突出部81Cを介して係合するテーパキー82とが、駒部材81に押しやられるように矢印A1方向に移動する。
スピンドル駆動機構8は、可動体であるスピンドル2のスライド部材22と、スピンドル2を進退させる駒部材81とに係合するテーパキー82を備えている。このテーパキー82は、スピンドル2の直線運動に負荷がかかった際に、駒部材81の回動とともに、その直線運動の方向とは反対方向に移動して、スライド部材22を係止するとともに、インナースリーブ42の内周面に押し付けられる。これによれば、スライド部材22に係合するテーパキー82が、スピンドル2を係止するとともに、スピンドル2の移動の抵抗を大きくするので、スピンドル2の移動を一層抑えることができる。従って、スピンドル2の位置を維持することができる。
さらに、テーパキー82によるスピンドル2の係止、すなわち、テーパキー82のスピンドル2移動方向に対する反対方向(図5中矢印A1)への移動およびインナースリーブ42への押し付けは、駒部材81の回動力を利用している。これによれば、テーパキー82の移動および押し付けを、簡単な構成で実現できる。従って、スピンドル駆動機構8の構成を簡素化することができる。
前記各実施形態では、デジタル表示式マイクロメータとしていたが、本発明ではこれに限らない。すなわち、デジタル表示式でないマイクロメータに本発明を採用してもよい。また、ホールテスト、デプスメータおよびマイクロメータヘッドなどの測定機に本発明を採用してもよい。また、測定機に限らず、柔らかな部材を位置決めする装置などに本発明を採用してもよい。
図6は、前述の第1実施形態の図3(B)に対応する図である。この図において、ホールドスイッチ61は、スライド部材22に植設されたばね22Aの底部に設けられており、ホールド機構6に電気的に接続されている。このホールド機構6は、ホールドスイッチ61がオンになると、スピンドル2の移動量を検出する検出器からの検出結果を被測定物の長さ寸法に演算する演算部7に、ホールド指令の電気信号を送るためのものである。この演算部7による演算結果はデジタル表示器51に出力・表示される。なお、スピンドル2の直線運動に負荷がかかっていない場合、ホールドスイッチ61はオフになっており、この場合は測定値のホールドは行われない。
このような測定器であれば、測定値が自動的にホールドされるので、測定安定性がさらに向上する。
なお、第2実施形態で示したデジタル表示式マイクロメータに、ホールド機構6を採用しても、前述の効果と略同じ効果を奏することができる。
2…スピンドル(可動体)
3…本体フレーム
4,5…スピンドル駆動機構(回転運動変換機構)
41,81…駒部材
42…インナースリーブ(支持体)
43…アウタースリーブ(回転体)
82…テーパキー(係止部材)
22A…ばね
41A…係合部材
41C…クランプねじ(係止部材)
42A…スリット
43A…螺旋溝
82C…テーパ部
Claims (8)
- 回転体の回転運動を可動体の直線運動に変換する回転運動変換機構において、
本体フレームと、この本体フレームに固定され前記回転体の軸方向に沿ってスリットが形成された略円筒状の支持体とを備え、
前記回転体の内周には螺旋溝が形成され、前記可動体には駒部材が設けられ、
この駒部材は、前記スリットを挿通して先端部が前記螺旋溝に係合する係合部材と、前記可動体の直線運動に負荷がかかった際に前記可動体の直線運動を停止させる係止部材とを有することを特徴とする回転運動変換機構。 - 請求項1に記載の回転運動変換機構において、
前記係止部材は、前記可動体の直線運動に負荷がかかった際に前記支持体の内周面に向けて前進する棒状部材であることを特徴とする回転運動変換機構。 - 請求項2に記載の回転運動変換機構において、
前記駒部材は、前記回転体の軸方向と交差する方向を軸として回動可能とされ、前記係止部材は、前記駒部材の回動に伴って前進することを特徴とする回転運動変換機構。 - 請求項1に記載の回転運動変換機構において、
前記駒部材は、前記回転体の軸方向と交差する方向を軸として回動可能とされ、
前記係止部材は、前記駒部材および前記可動体に係合し、前記可動体の直線運動に負荷がかかった際の前記駒部材の回動に伴って前記支持体の内周面に向かって押し付けられることを特徴とする回転運動変換機構。 - 請求項1または請求項4に記載の回転運動変換機構において、
前記係止部材は、前記可動体の軸心を中心として前記係合部材が設けられた前記駒部材の反対側に配置され、かつ、前記駒部材の回動により、前記可動体の移動方向とは反対方向に移動することを特徴とする回転運動変換機構。 - 請求項1、請求項4または請求項5に記載の回転運動変換機構において、
前記係止部材は、可動体と支持体との間に配置され、かつ、一端側で前記駒部材と係合し、他端側に向かうにしたがって面外方向に突出するテーパ状に形成されたテーパ部を有し、
このテーパ部には、前記可動体の端部が当接されることを特徴とする回転運動変換機構。 - 請求項3〜請求項6のいずれかに記載の回転運動変換機構において、
前記可動体と前記駒部材との間には、前記駒部材の回動を阻止する方向に付勢されるばねが介装されていることを特徴とする回転運動変換機構。 - 請求項1〜請求項7のいずれかに記載の回転運動変換機構を備え、直線方向の変位を測定する測定機であって、
前記可動体は前記本体フレームに進退自在に設けられたスピンドルであり、前記支持体は前記本体フレームに端部が固定されたインナースリーブであり、前記回転体はアウタースリーブであることを特徴とする測定機。
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