JP2015230243A - マイクロメータ - Google Patents

Abstract

【課題】測定作業が行われる温度環境に関わらず常に精度よく寸法測定することができるマイクロメータを提供する。
【解決手段】回転操作によってスピンドル３を進退させ得るマイクロメータヘッド２と、該マイクロメータヘッド２が固定されるとともに、当該マイクロメータヘッド２のスピンドル３と対向した部位に測定子４が固定されたフレーム部１とを有し、スピンドル３と測定子４との間に被測定物Ｗを挟持させて当該被測定物Ｗの寸法を測定し得るマイクロメータにおいて、フレーム部１は、被測定物Ｗと略同一の線膨張係数を有した材料から成るものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロメータヘッドのスピンドルと測定子との間に被測定物を挟持させて当該被測定物の外形寸法を測定し得るマイクロメータに関するものである。

マイクロメータは、精密な寸法測定に用いられるもので、例えば特許文献１にて開示されているように、シンブルの回転操作によってスピンドルを進退させ得るマイクロメータヘッドと、該マイクロメータヘッドが固定されるとともに、当該マイクロメータヘッドのスピンドルと対向した部位に測定子が固定されたフレーム部とを具備し、スピンドルと測定子との間に被測定物を挟持させて当該被測定物の外形寸法を測定し得るよう構成されている。

実開平５−５７６０２号公報

しかしながら、上記従来技術においては、室温によって被測定物及びフレーム部がそれぞれ異なった熱変形を生じて誤差が生じないように、室温が所定温度（通常、２０℃程度の恒温）環境にて寸法測定する必要があった。しかるに、マイクロメータによる測定作業は、通常、必ずしも温度設定が適宜調整可能な室内で行われるものではなく、室温に応じて誤差が生じてしまう虞があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、測定作業が行われる温度環境に関わらず常に精度よく寸法測定することができるマイクロメータを提供することにある。

請求項１記載の発明は、回転操作によってスピンドルを進退させ得るマイクロメータヘッドと、該マイクロメータヘッドが固定されるとともに、当該マイクロメータヘッドのスピンドルと対向した部位に測定子が固定されたフレーム部とを有し、前記スピンドルと測定子との間に被測定物を挟持させて当該被測定物の寸法を測定し得るマイクロメータにおいて、前記フレーム部は、前記被測定物と略同一の線膨張係数を有した材料から成ることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のマイクロメータにおいて、前記フレーム部及び被測定物は、アルミニウム材から成ることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載のマイクロメータにおいて、断熱材から成り、測定者が把持可能な断熱板と、該断熱板とフレーム部との間に所定寸法のクリアランスを形成させつつ当該断熱板をフレーム部に支持させる支持部材とを具備したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載のマイクロメータにおいて、前記支持部材は、前記断熱板を先端に固定させる取付ネジと、該取付ネジの外周を覆って取り付けられるパイプ状のカラーとを有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４記載のマイクロメータにおいて、前記フレーム部の表面又は裏面に凹部が形成されるとともに、当該凹部に前記支持部材を介して断熱板が取り付けられたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載のマイクロメータにおいて、前記凹部には、前記フレーム部を肉厚方向に貫通する貫通孔が形成されたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項３〜６の何れか１つに記載のマイクロメータにおいて、前記断熱板は、熱変化による前記フレーム部の膨張又は収縮を許容し得る切欠きが形成されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、フレーム部は、被測定物と略同一の線膨張係数を有した材料から成るので、温度変化による膨張又は収縮がフレーム部と被測定物とで略同一となり、測定作業が行われる温度環境に関わらず常に精度よく寸法測定することができる。

請求項２の発明によれば、フレーム部及び被測定物は、アルミニウム材から成るので、温度変化により膨張率又は収縮率が比較的大きいアルミニウム材から成る被測定物を精度よく寸法測定することができる。

請求項３の発明によれば、断熱材から成り、測定者が把持可能な断熱板と、該断熱板とフレーム部との間に所定寸法のクリアランスを形成させつつ当該断熱板をフレーム部に支持させる支持部材とを具備したので、測定者がフレーム部を直接把持して体温が伝わってしまうのを抑制し得るとともに、断熱板とフレーム部との間のクリアランスにより当該フレーム部の外部温度に応じた膨張又は収縮を確実に生じさせることができる。

請求項４の発明によれば、支持部材は、前記断熱板を先端に固定させる取付ネジと、該取付ネジの外周を覆って取り付けられるパイプ状のカラーとを有するので、断熱板を測定者が把持した際、その測定者の体温がフレーム部に伝わるのを抑制することができる。

請求項５の発明によれば、フレーム部の表面又は裏面に凹部が形成されるとともに、当該凹部に支持部材を介して断熱板が取り付けられたので、凹部と断熱板との間のクリアランスを大きく設定することができる。

請求項６の発明によれば、凹部には、フレーム部を肉厚方向に貫通する貫通孔が形成されたので、貫通孔を介して空気の流通を許容させることにより、フレーム部の外部温度に応じた膨張又は収縮をより確実に生じさせることができる。

請求項７の発明によれば、断熱板は、熱変化によるフレーム部の膨張又は収縮を許容し得る切欠きが形成されたので、フレーム部の外部温度に応じた膨張又は収縮を円滑且つ確実に生じさせることができる。

本発明の実施形態に係るマイクロメータを示す正面図 同マイクロメータを示す側面図 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図 図１におけるＩＶ−ＩＶ線断面図 図１におけるＶ−Ｖ線断面図 図１におけるＶＩ−ＶＩ線断面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るマイクロメータは、図１に示すように、マイクロメータヘッド２のスピンドル３と測定子４との間に被測定物Ｗを挟持させて当該被測定物Ｗの外形寸法を測定し得るもので、主にフレーム部１及びマイクロメータヘッド２を有して構成されている。なお、図中符号７は、マイクロメータヘッド２の所定部位に取り付けられたクランプを示している。

マイクロメータヘッド２は、回転操作可能なシンブル２ａ及びラチェット２ｂを有して構成されており、シンブル２ａを回転操作することによりスピンドル３を回転させつつ軸方向（測定子４に対して近接又は離間する方向）へ進退可能とされている。また、スピンドル３（スピンドル３の突端面）と測定子４（測定子４の突端面）との間に被測定物Ｗを挟持させた後、ラチェット２ｂを回転操作することにより、測定圧を一定にすることができるようになっている。

なお、スピンドル３は、炭素鋼から成るピン状部品から成り、図５に示すように、フレーム部１の一端部にステム８を介して保持されている。しかして、スピンドル３は、シンブル２ａを回転操作することによりステム８内で移動し、測定子４に向かって進退可能とされている。また、測定子４は、超硬合金から成るピン状部品から成り、図１、６に示すように、フレーム部１の他端部においてマイクロメータヘッド２のスピンドル３と対向した部位に固定されている。

そして、シンブル２ａを回転操作することによりスピンドル３を回転させつつ軸方向へ移動（測定子４に近接）させ、スピンドル３と測定子４との間に被測定物Ｗを挟持させることにより、当該被測定物Ｗの寸法（外形寸法）を測定することができる。すなわち、マイクロメータヘッド２における精密なネジ機構により、シンブル２ａ及びスピンドル３の回転角を変位に置き換えて読み取ることで、被測定物Ｗの寸法を高精度に測定できるのである。

フレーム部１は、正面視で弧状に形成された部材から成り、既述のように、一端部（図１中右端部）にマイクロメータヘッド２が固定されるとともに、他端部（図１中左端部）に測定子４が固定されている。このフレーム部１は、被測定物Ｗと略同一の線膨張係数を有した材料を成形して成るもので、本実施形態においてはアルミニウム材から成るものとされている。すなわち、フレーム部１及び被測定物Ｗは、それぞれアルミニウム材から成り、線膨張係数が同一の材料とされているのである。

しかるに、アルミニウムの線膨張係数は２３（×１０^−６／Ｋ）、熱伝導率は２３６（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）であり、鋼の線膨張係数１１．５（×１０^−６／Ｋ）や熱伝導率８３．５（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）と比べて高い値とされている。本実施形態においては、フレーム部１及び被測定物Ｗが同一の線膨張係数の材料とされ、且つ、温度変化による膨張又は収縮が大きい材料に適用するのが好ましい。以下の表１に種々材質についての熱伝導率（２０℃）及び線膨張係数を示す。

ところで、本発明は、フレーム部１及び被測定物Ｗについて、温度変化による膨張又は収縮が大きい材料とするのが好ましく、線膨張係数が２０（×１０^−６／Ｋ）（上記表１の２０℃の数値）以上の材料から成るものが好ましい。また、フレーム部１の主要部は、肉厚を均一にして成形することにより、外部の温度変化がほぼ同じ時間経過で材料中心部まで至るようにし、均一に膨張又は収縮されるよう構成するのが好ましい。

さらに、本実施形態においては、断熱材から成り、測定者が把持可能な一対の断熱板５と、断熱板５とフレーム部１との間に所定寸法のクリアランスｔ（１５（ｍｍ）程度のクリアランスが好ましい）を形成させつつ当該断熱板５をフレーム部１に支持させる支持部材６とを具備している。断熱板５は、例えばエポキシ樹脂（熱伝導率が０．２１２（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１））等の断熱効果が高い材質から成り、図２に示すように、フレーム部１の表面側と裏面型との両方において支持部材６を介してそれぞれ取り付けられている。これにより、これら断熱板５を測定者が把持することによりフレーム部１を直接把持しなくても測定が可能とされている。

支持部材６は、図３に示すように、断熱板５を先端に固定させる取付ネジ６ａと、該取付ネジ６ａの外周を覆って取り付けられるパイプ状のカラー６ｂとを有して構成されている。取付ネジ６ａは、側面（少なくとも両端部の側面）にネジ山が形成された金属製（ＳＵＳ等）の棒状部材から成り、先端に座金を介して袋ナットｈが螺合可能とされている。なお、本実施形態においては、１つの断熱板５に対して３つの支持部材６を有しており、それぞれの支持部材６に取付ネジ６ａ及びカラー６ｂが形成されている。

カラー６ｂは、例えばステンレスなどの熱伝導率が低い（熱伝導率が１７．３（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１））材料から成り、図３に示すように、その長手方向の寸法がフレーム部１の表面及び裏面（本実施形態においてはフレーム部１に形成された凹部１ｃの底面）から断熱板５の取付位置に至る寸法と同一とされている。また、取付ネジ６ａにカラー６ｂを被せた状態において、取付ネジ６ａの外周面とカラー６ｂの内周面との間に隙間が形成されるようになっている。

一方、フレーム部１及び断熱板５には、取付ネジ６ａを挿通させ得る挿通孔１ｂ、５ａがそれぞれ形成されており、フレーム部１の挿通孔１ｂに挿通させた取付ネジ６ａの両端部をそれぞれ断熱板５の挿通孔５ａに挿通させ得るようになっている。なお、挿通孔１ｂ、５ａの開口寸法は、取付ネジ６ａの外形寸法より大きく設定されており、取付ネジ６ａを挿通孔１ｂ、５ａに挿通させた状態において、当該取付ネジ６ａの外周面と挿通孔１ｂ、５ａの内周面との間に隙間が生じるようになっている。

しかして、フレーム部１の所定位置に形成された挿通孔１ｂに取付ネジ６ａを挿通させるとともにその取付ネジ６ａを覆う如く一対のカラー６ｂを表面側及び裏面側の双方に被せて取り付けた後、取付ネジ６ａの先端部に断熱板５を取り付け、座金等を介して袋ナットｈにて締め上げることにより、カラー６ｂを介在させつつフレーム部１の表面側及び裏面側においてそれぞれ断熱板５を支持させることができる。

また、本実施形態に係るカラー６ｂとフレーム部１及び断熱板５との間には座金ｊが組み付けられている。すなわち、１本の取付ネジ６ａに２本のカラー６ｂが取り付けられるとともに、それぞれのカラー６ｂが座金ｊを介してフレーム部１及び断熱板５の間に組み付けられているのである。これにより、カラー６ｂがフレーム部１や断熱板５に食い込んでしまうのを防止することができる。

このように、測定者が把持可能な断熱板５と、該断熱板５とフレーム部１との間に所定寸法のクリアランスｔを形成させつつ当該断熱板５をフレーム部１に支持させる支持部材６とを具備することにより、測定者がフレーム部１を直接把持して体温が伝わってしまうのを抑制し得るとともに、断熱板５とフレーム部１との間のクリアランスｔにより当該フレーム部１の外部温度に応じた膨張又は収縮を確実に生じさせることができる。

すなわち、フレーム部１に断熱板５を直接取り付けた場合、その取付部が外部から遮蔽されてしまい、外部温度に応じたフレーム部１の膨張又は収縮が妨げられてしまうのに対し、クリアランスｔを有して断熱板５を取り付けることにより、その断熱板５の取付部が外部から遮蔽されるのを回避でき、外部温度に応じたフレーム部１の膨張又は収縮を良好に行わせることができるのである。

また、本実施形態に係る支持部材６は、断熱板５を先端に固定させる取付ネジ６ａと、該取付ネジ６ａの外周を覆って取り付けられるパイプ状のカラー６ｂとを有するので、断熱板５を測定者が把持した際、その測定者の体温がフレーム部１に伝わるのを抑制することができる。すなわち、フレーム部１と断熱板５との間に介在するカラー６ｂがステンレス等、熱伝導率が低い材料から成るので、断熱板５を測定者が把持した際、体温が断熱板５及びカラー６ｂを介してフレーム部１に伝達されるのを抑制し、外部温度に応じたフレーム部１の膨張又は収縮を行わせているのである。

さらに、本実施形態においては、フレーム部１の表面及び裏面（具体的には、マイクロメータヘッド２が固定される一端部と測定子４が固定される他端部との間の幅広部位）に凹部１ｃ（図３、４参照）が形成されるとともに、当該凹部１ｃに支持部材６を介して断熱板５が取り付けられている。これにより、凹部１ｃ（底面）と断熱板５との間のクリアランスｔを大きく設定することができる。

またさらに、本実施形態に係る凹部１ｃには、フレーム部１を肉厚方向に貫通する（即ち、フレーム部１の表面と裏面との間を貫通する）貫通孔１ａが複数（本実施形態においては大小の丸形の貫通孔１ａが６つ）形成されている。これにより、貫通孔１ａを介して空気の流通を許容させることにより、フレーム部１の外部温度に応じた膨張又は収縮をより確実に生じさせることができる。

また、本実施形態に係る断熱板５は、熱変化によるフレーム部１の膨張又は収縮を許容し得る切欠き５ｂが形成されている。すなわち、フレーム部１には、３つの支持部材６を介して断熱板５が固定されているので、当該フレーム部１が熱変化により膨張又は収縮するのを妨げてしまう虞があるが、当該切欠き５ｂによってフレーム部１の変形に追従させて断熱材５を変形させることができ、膨張又は収縮をスムーズに許容させることができるのである。

上記実施形態によれば、フレーム部１は、被測定物Ｗと略同一の線膨張係数を有した材料から成るので、温度変化による膨張又は収縮がフレーム部１と被測定物Ｗとで略同一となり、温度変化があってもフレーム部１と被測定物Ｗとの相対寸法を維持させることができ、測定作業が行われる温度環境に関わらず常に精度よく寸法測定することができる。特に、本実施形態に係るフレーム部１及び被測定物Ｗは、アルミニウム材から成るので、温度変化により膨張率又は収縮率が比較的大きいアルミニウム材から成る被測定物Ｗを精度よく寸法測定することができる。

本実施形態においては、フレーム部１における温度変化に応じた膨張又は収縮を妨げる要因である測定者の体温の伝達を支持部材６で抑制し、更にクリアランスｔや貫通孔１ａによって温度変化に応じてフレーム部１を積極的に膨張又は収縮させるものとされているので、温度変化による変形時間のタイムラグを抑制できるとともに、測定作業を行う室温を一定に保持する必要がなく、作業性を向上させることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばフレーム部１及び被測定物Ｗは、アルミニウム材に代えて、略同一の線膨張係数を有した他の材料から成るものとしてもよく、特に、線膨張係数が２０（×１０^−６／Ｋ）（上記表の２０℃の数値）以上の材料から成るものとするのが好ましい。また、本実施形態においては、フレーム部１の材質を被測定物Ｗの材質と同一のものとしているが、強度や剛性等の問題が解消されれば、スピンドル３や測定子４等も同一の材質としてもよい。

フレーム部が被測定物と略同一の線膨張係数を有した材料から成るマイクロメータであれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

１ フレーム部
２ マイクロメータヘッド
３ スピンドル
４ 測定子
５ 断熱板
６ 支持部材
６ａ 取付ネジ
６ｂ カラー
７ クランプ
８ ステム

Claims (7)

1. 回転操作によってスピンドルを進退させ得るマイクロメータヘッドと、
   該マイクロメータヘッドが固定されるとともに、当該マイクロメータヘッドのスピンドルと対向した部位に測定子が固定されたフレーム部と、
   を有し、前記スピンドルと測定子との間に被測定物を挟持させて当該被測定物の寸法を測定し得るマイクロメータにおいて、
   前記フレーム部は、前記被測定物と略同一の線膨張係数を有した材料から成ることを特徴とするマイクロメータ。
2. 前記フレーム部及び被測定物は、アルミニウム材から成ることを特徴とする請求項１記載のマイクロメータ。
3. 断熱材から成り、測定者が把持可能な断熱板と、
   該断熱板とフレーム部との間に所定寸法のクリアランスを形成させつつ当該断熱板をフレーム部に支持させる支持部材と、
   を具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマイクロメータ。
4. 前記支持部材は、前記断熱板を先端に固定させる取付ネジと、該取付ネジの外周を覆って取り付けられるパイプ状のカラーとを有することを特徴とする請求項３記載のマイクロメータ。
5. 前記フレーム部の表面又は裏面に凹部が形成されるとともに、当該凹部に前記支持部材を介して断熱板が取り付けられたことを特徴とする請求項３又は請求項４記載のマイクロメータ。
6. 前記凹部には、前記フレーム部を肉厚方向に貫通する貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項５記載のマイクロメータ。
7. 前記断熱板は、熱変化による前記フレーム部の膨張又は収縮を許容し得る切欠きが形成されたことを特徴とする請求項３〜６の何れか１つに記載のマイクロメータ。

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