JP2006208116A

JP2006208116A - プラグゲージ

Info

Publication number: JP2006208116A
Application number: JP2005018857A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Oiwake; 雅博追分
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】要求精度を満足するとともに耐摩耗性および作業性に優れたプラグゲージを安価に提供できるようにする。
【解決手段】ゲージ部１４の表面にはＤＬＣ被膜２２が０．５〜１．５μｍの膜厚でコーティングされているため、ＤＬＣの高硬度により高い耐摩耗性が得られるとともに、ＴｉＮ被膜やＣｒＮ被膜に比べて優れた面粗さが得られ、潤滑性が良くなってねじプラグゲージ１０をめねじに滑らかに螺合できるようになるなど作業性が向上する。また、膜厚が１．５μｍ以下のＤＬＣ被膜２２は、耐摩耗性を維持しつつ膜厚のばらつきが小さくて高い寸法精度が安定して得られるため、超硬合金等の高価な高硬度材料を使用することなく、安価な高速度工具鋼製の工具母材２０の表面にＤＬＣ被膜２２をコーティングすることにより、高精度が要求されるとともに耐摩耗性に優れたねじプラグゲージ１０を安価に提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はめねじの寸法を検査するプラグゲージに係り、特に、耐摩耗性および作業性に優れた安価なプラグゲージに関するものである。

めねじのねじ穴内に嵌合されて寸法を検査するプラグゲージが知られている。すなわち、めねじに対応するおねじが設けられたゲージ部を有し、めねじに螺合されることによりめねじの外径や有効径、ピッチなどを検査する通り側および止り側のねじプラグゲージや、めねじの内径に対応する円柱形状のゲージ部を有してめねじの内径を検査する内径用プラグゲージが、ＪＩＳ等に規定されている。そして、このようなプラグゲージにおいて、表面にＴｉＮ、ＣｒＮなどの硬質被膜をコーティングすることにより、耐摩耗性を向上させることが、例えば特許文献１などで提案されている。
実開昭６２−１９５７０４号公報

しかしながら、ＴｉＮ被膜やＣｒＮ被膜は、膜厚のばらつきが大きいため、プラグゲージに要求される高い寸法精度を満たすことが難しく、実質的に適用が困難で、耐摩耗性が要求される場合には超硬合金等の高価な高硬度材料を使用しているのが実情であり、製造コストが高くなるという問題があった。また、ＴｉＮ被膜やＣｒＮ被膜をコーティングすると、表面粗さが悪くなって潤滑性が損なわれ、プラグゲージをめねじに螺合したり嵌合したりする際に引っ掛かるなどして作業性が悪くなるという別の問題も含んでいた。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、要求精度を満足するとともに耐摩耗性および作業性に優れたプラグゲージを安価に提供できるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、めねじのねじ穴内に嵌合されて寸法を検査するプラグゲージであって、表面にＤＬＣ被膜が２．０μｍ以下の膜厚でコーティングされていることを特徴とする。

なお、ＤＬＣはDiamond Like Carbon の略で、ダイヤモンド状カーボンのことである。

第２発明は、第１発明のプラグゲージにおいて、前記ＤＬＣ被膜の膜厚は０．５〜１．５μｍの範囲内で、工具母材は高速度工具鋼であることを特徴とする。

このようなプラグゲージにおいては、表面にＤＬＣ被膜がコーティングされているため、ＤＬＣの高硬度により高い耐摩耗性が得られるとともに、ＴｉＮ被膜やＣｒＮ被膜に比べて優れた面粗さが得られ、潤滑性が良くなってプラグゲージをめねじに螺合したり嵌合したりする際の作業性が向上する。

また、膜厚が２．０μｍ以下のＤＬＣ被膜は、耐摩耗性を維持しつつ膜厚のばらつきが小さくて高い寸法精度が安定して得られるため、超硬合金等の高価な高硬度材料を使用することなく、安価な高速度工具鋼等を用いてその表面にＤＬＣ被膜をコーティングすることにより、高精度が要求されるとともに耐摩耗性に優れたプラグゲージを安価に提供することができる。

本発明のプラグゲージは、めねじに対応するおねじが設けられたゲージ部を有する通り側或いは止り側のねじプラグゲージに好適に適用されるが、めねじの内径に対応する円柱形状のゲージ部を有する内径用プラグゲージにも適用され得る。内径用プラグゲージも、通り側および止り側の２種類があり、めねじだけでなくねじの下穴などの単なる穴の内径検査にも利用できる。止り側のねじプラグゲージや内径用プラグゲージは、ワークと係合する場合が多いため摩耗し易く、耐摩耗性が特に求められる。

工具母材としては高速度工具鋼が好適に用いられるが、高速度鋼以外のスチールやその他の工具材料を用いることも可能である。高速度工具鋼には溶融ハイスと粉末ハイスがあるが、そのどちらを用いることもできる。また、寸法精度の点で工具母材の上に直接ＤＬＣ被膜をコーティングすることが望ましいが、ＴｉＮ、ＣｒＮ等のＤＬＣ以外の硬質被膜を比較的薄い膜厚で設けて、その上にＤＬＣ被膜をコーティングするようにしても良い。

ＤＬＣ被膜の膜厚は１．５μｍ以下が望ましく、例えば１μｍをネライ値として±０．５μｍの公差で成膜することにより、０．５〜１．５μｍの範囲内で設けられるが、２．０μｍ以下であれば比較的安定した膜厚が得られて本発明の効果を享受できる。ＤＬＣ被膜のコーティング法としては、プラズマＣＶＤ法が好適に用いられるが、イオンビーム蒸着法やＣＯ₂レーザ誘起放電法などの他の成膜法を採用することもできる。

なお、本発明はめねじの寸法を検査するプラグゲージに関するものであるが、おねじの寸法を検査するリングゲージについても、その内周面にＤＬＣ被膜を２．０μｍ以下の膜厚でコーティングするようにしても良い。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例で、めねじ用の限界ゲージである通り側または止り側のねじプラグゲージ１０を説明する図であり、(a) は軸心と直角方向から見た正面図で、テーパ部１２およびゲージ部１４を同軸上に一体に備えている。テーパ部１２はテーパ形状を成しており、図示しないハンドルに一体的に結合されて使用される一方、ゲージ部１４には、検査すべきめねじに対応するおねじ１６が設けられており、めねじに螺合されて通過できるか否かにより、めねじの外径や有効径、ピッチ誤差などを検査できる。

図１の(b) はゲージ部１４の外周部の拡大断面図で、高速度工具鋼（ＪＩＳのＳＫＨ材）にて構成されている工具母材２０の表面には、ＤＬＣ被膜２２がコーティングされている。ＤＬＣ被膜２２は、例えばプラズマＣＶＤ法によって形成されており、多少の膜厚のばらつきはあるものの１．０μｍをネライ値として０．５〜１．５μｍの範囲内で設けられており、その表面寸法すなわち外径や有効径は、ねじプラグゲージ１０に要求される寸法公差の上限寸法以下とされている。言い換えれば、ＤＬＣ被膜２２がコーティングされた状態で、寸法公差の上限寸法以下となるように工具母材２０の寸法が定められているのである。なお、工具母材２０を構成している高速度工具鋼は、溶融ハイスであっても粉末ハイスであっても良い。

このようなねじプラグゲージ１０においては、おねじ１６が設けられたゲージ部１４の表面にＤＬＣ被膜２２が０．５〜１．５μｍの膜厚でコーティングされているため、ＤＬＣの高硬度により高い耐摩耗性が得られるとともに、ＴｉＮ被膜やＣｒＮ被膜に比べて優れた面粗さが得られ、潤滑性が良くなってねじプラグゲージ１０をめねじに滑らかに螺合できるようになるなど作業性が向上する。

また、膜厚が１．５μｍ以下のＤＬＣ被膜２２は、耐摩耗性を維持しつつ膜厚のばらつきが小さくて高い寸法精度が安定して得られるため、超硬合金等の高価な高硬度材料を使用することなく、安価な高速度工具鋼製の工具母材２０の表面にＤＬＣ被膜２２をコーティングすることにより、高精度が要求されるとともに耐摩耗性に優れたねじプラグゲージ１０を安価に提供することができる。

ここで、ＳＫＨ（溶融ハイス）、超硬合金、およびＳＫＨ（溶融ハイス）にＤＬＣ被膜を０．５〜１．５μｍの膜厚でコーティングしたＤＬＣコーティング材の３種類の試験材を用いて、大越式迅速摩耗試験を行なって耐摩耗性を調べたところ、図２に示す結果が得られた。図２の(a) は試験条件などで、(b) は比摩耗量Ｗｓの演算式で、(c) はその演算式に従って求めた比摩耗量Ｗｓであり、比摩耗量Ｗｓが小さい程優れた耐摩耗性が得られることを意味している。そして、本発明のようにＳＫＨにＤＬＣ被膜をコーティングしたＤＬＣコーティング材の比摩耗量Ｗｓは約３．５６×１０^-8（ｍｍ²／ｋｇｆ）で、超硬合金には劣るものの、コーティング無しのＳＫＨ材に比較して約１．６倍（５．７２／３．５６）の耐摩耗性が得られることが分かる。

図３は、Ｍ１６×２のめねじ用の通り側および止り側のねじプラグゲージを各５本ずつ用意して、工具母材であるＳＫＨ（溶融ハイス）に１．０μｍをネライ値として±１μｍの公差でＤＬＣ被膜をコーティングし、そのコーティング前後の外径および有効径の増加量すなわちＤＬＣ被膜の膜厚、および表面粗さ（最大高さＲｚ）の変化を調べた結果である。また、図４は、同じくＭ１６×２のめねじ用の通り側および止り側のねじプラグゲージを各５本ずつ用意して、工具母材であるＳＫＨ（溶融ハイス）に１．２μｍをネライ値として±１μｍの公差でＴｉＮ被膜をコーティングし、そのコーティング前後の外径および有効径の増加量すなわちＴｉＮ被膜の膜厚、および表面粗さ（最大高さＲｚ）の変化を調べた結果である。これ等の図３および図４の(a) の「外径」および「有効径」の欄の「コーティング前」、「コーティング後」の数値は、それぞれ基準寸法に対する±の大きさを表しているが、ここではＤＬＣ被膜やＴｉＮ被膜の膜厚すなわちコーティング前後の径寸法の「増加量」が重要で、「外径」の増加量は基本的にＤＬＣ被膜やＴｉＮ被膜の膜厚の２倍になり、「有効径」の増加量はねじ山の角度が６０°であるため基本的にＤＬＣ被膜やＴｉＮ被膜の膜厚の４倍になる。

そして、これ等の図３および図４の(a) の「面粗さ」の測定結果から明らかなように、ＤＬＣ被膜をコーティングした図３では面粗さの変化が０．０００７μｍであるのに対し、ＴｉＮ被膜をコーティングした図４では０．００３０μｍで、ＤＬＣ被膜はＴｉＮ被膜に比べて面粗さの悪化が少なく、工具母材の面粗さを適切に管理することによりＤＬＣ被膜についても優れた面粗さが得られることが分かる。

また、図３および図４の(b) は、外径部分および有効径部分の径寸法の増加量の測定結果に基づいて求めた標準偏差や工程能力を示したもので、ＤＬＣ被膜をコーティングした図３では、外径部分および有効径部分の工程能力が何れも１．３以上で、一般に必要とされる１．２よりも大きく、所定の膜厚のＤＬＣ被膜が高い精度で安定して形成されることが分かる。したがって、工具母材のめねじの外径や有効径を適切に管理することにより、ＤＬＣ被膜をコーティングした状態においても、所定の寸法精度を有するねじプラグゲージが安定して得られる。これに対し、ＴｉＮ被膜をコーティングした図４では、外径部分の工程能力が０．８程度で有効径部分では０．５程度であり、ＴｉＮ被膜の膜厚のばらつきが大きく、外径や有効径の寸法精度が損なわれる。

図５および図６は、Ｍ３×０．５のめねじ用の通り側および止り側のねじプラグゲージについて、前記図３、図４と同様に工具母材であるＳＫＨ（溶融ハイス）に１．０μｍをネライ値として±１μｍの公差でＤＬＣ被膜をコーティングした場合と、ＳＫＨ（溶融ハイス）に２．０μｍをネライ値として±１μｍの公差でＴｉＮ被膜をコーティングした場合について、コーティング前後の外径および有効径の増加量すなわちＤＬＣ被膜やＴｉＮ被膜の膜厚を調べた結果である。そして、図５の(b) に示すように、ＤＬＣ被膜をコーティングした場合には、外径部分の工程能力が２．１以上で有効径部分でも１．７以上あり、所定の膜厚のＤＬＣ被膜が高い精度で安定して形成されることが分かる。したがって、工具母材のめねじの外径や有効径を適切に管理することにより、ＤＬＣ被膜をコーティングした状態においても、所定の寸法精度を有するねじプラグゲージが安定して得られる。これに対し、ＴｉＮ被膜をコーティングした図６では、外径部分の工程能力が０．９程度で有効径部分では０．５程度であり、ＴｉＮ被膜の膜厚のばらつきが大きく、外径や有効径の寸法精度が損なわれる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例であるねじプラグゲージを示す図で、(a) は正面図、(b) はゲージ部の拡大断面図である。大越式迅速摩耗試験でＤＬＣ被膜等の耐摩耗性を調べた結果を説明する図である。Ｍ１６×２のめねじ用のねじプラグゲージについて、ＤＬＣ被膜の膜厚の安定性や面粗さを調べた結果を説明する図である。Ｍ１６×２のめねじ用のねじプラグゲージについて、ＴｉＮ被膜の膜厚の安定性や面粗さを調べた結果を説明する図で、図３のＤＬＣ被膜に対する比較例である。Ｍ３×０．５のめねじ用のねじプラグゲージについて、ＤＬＣ被膜の膜厚の安定性を調べた結果を説明する図である。Ｍ３×０．５のめねじ用のねじプラグゲージについて、ＴｉＮ被膜の膜厚の安定性を調べた結果を説明する図で、図５のＤＬＣ被膜に対する比較例である。

符号の説明

１０：ねじプラグゲージ（プラグゲージ）２０：工具母材２２：ＤＬＣ被膜

Claims

めねじのねじ穴内に嵌合されて寸法を検査するプラグゲージであって、
表面にＤＬＣ被膜が２．０μｍ以下の膜厚でコーティングされていることを特徴とするプラグゲージ。
前記ＤＬＣ被膜の膜厚は０．５〜１．５μｍの範囲内で、工具母材は高速度工具鋼である
ことを特徴とする請求項１に記載のプラグゲージ。