JP2023121498A

JP2023121498A - 測定器

Info

Publication number: JP2023121498A
Application number: JP2022024868A
Authority: JP
Inventors: 芳生竹田; Yoshio Takeda
Original assignee: FAMM KK
Current assignee: FAMM KK
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2023-08-31
Anticipated expiration: 2042-02-21
Also published as: JP7076874B1

Abstract

【課題】皿穴の皿ザグリ深さを安定して正確に測定することができる測定器を実現する。【解決手段】皿ザグリ部１ｃが形成された皿穴１の測定に使用される測定器１０は、先端に測定子１２が設けられた可動部材１３と、可動部材１３を移動可能に支持する本体部１４と、測定子１２の変位量を検出可能な検出部２０と、本体部１４から可動部材１３に沿って延び、測定子１２よりも先端が本体部１４側に位置するステム１５とを備えている。測定子１２の形状について、測定子１２が皿穴１にまっすぐ挿入されて、ステム１５の先端１５ａが皿穴１の周辺部２に当接し、且つ、測定子１２が皿ザグリ部１ｃの側面及び円錐面１ｂにそれぞれ当接する測定状態で、皿ザグリ部１ｃと円錐面１ｂとの境界部１ｄに非接触となる形状に形成されている。検出部２０は、測定子１２の変位前の状態と測定状態との間の測定子１２の変位量に基づいて、皿ザグリ部１ｃの深さを算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、皿穴の測定に使用される測定器に関する。

皿ネジ（皿頭ネジ）が締結される皿穴の加工方法として、ザグリ加工がある。皿穴では、ザグリ加工により皿ザグリ部を設けることで、皿ネジの頭部が当たる円錐面までの深さが確保され、皿ネジの頭部の飛び出しが抑制される。

特許文献１の図１には、皿穴内に球状のマスターゲージを配置した後に、支持部のベースから突き出るマスターゲージの長さＥを測定し、その測定結果に基づいて、皿穴の深さを示す長さＸが所定の公差範囲にあるかどうかを検証することが記載されている。

特許第５４５６７７１号公報

ところで、皿ザグリ部が設けられた皿穴において、皿ネジの頭部が皿穴から飛び出さないことを確認するためには、皿ザグリ部の深さ（以下、「皿ザグリ深さ」と言う場合がある。）を測定することが考えられる。しかし、特許文献１には、皿ザグリ深さを測定することは記載されていない。また、皿ザグリ部と円錐面との境界部は、高精度で加工したとしても、断面視において点で交わることはなく、微小な曲面となる（図２（ｂ）の破線内の拡大図を参照）。そのため、皿ザグリ深さの測定にノギスを用いる場合、微小な曲面にノギスが当たる虞があり、皿ザグリ深さを安定して正確に測定することは難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、皿穴の皿ザグリ深さを安定して正確に測定することができる測定器を実現することを目的とする。

上述の課題を解決するべく、第１の発明は、皿ネジの頭部が当接する円錐面の入口側に、皿ザグリ部が形成された皿穴の測定に使用される測定器であって、先端に測定子が設けられた可動部材と、可動部材を移動可能に支持する本体部と、測定子の変位量を検出可能な検出部と、本体部から可動部材に沿って延び、測定子よりも先端が本体部側に位置するステムとを備え、測定子の形状について、測定子が皿穴にまっすぐ挿入されて、ステムの先端が皿穴の周辺部に当接し、且つ、測定子が皿ザグリ部の側面及び円錐面にそれぞれ当接する測定状態で、皿ザグリ部と円錐面との境界部に非接触となる形状に形成され、検出部は、測定子の変位前の状態と測定状態との間の測定子の変位量に基づいて、皿ザグリ部の深さを算出する、測定器である。

第２の発明は、第１の発明において、測定子のうち測定状態で円錐面に当接する箇所は、外側に膨らむ曲面となっている。

第３の発明は、第１の発明において、測定子のうち測定状態で円錐面に当接する箇所は、測定子の先端部の外周部に形成されたＲ面取り部である。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、検出部は、測定状態で測定子と円錐面が接触する点と、境界部との高低差について、円錐面の傾斜角が４５°の場合の値を記憶しており、検出部は、測定子の変位量に加えて、高低差の記憶値を用いて、皿ザグリ部の深さを算出する。

本発明では、測定子は、測定状態で皿ザグリ部と円錐面との境界部に接触しない形状に形成されている。そのため、皿ザグリ深さの測定において、測定子が境界部（微小な曲面）に当たることに起因する誤差が生じる虞がない。従って、皿ザグリ深さを安定して正確に測定することができる。

図１（ａ）は、実施形態に係る測定器の正面図であり、図１（ｂ）は、測定器に内蔵された検出器（検出部）のブロック図である。図２は、測定器の使用方法を説明するための模式図であり、図２（ａ）は、皿穴に測定子を挿入し始めた直後の状態の図であり、図２（ｂ）は、後述する測定状態の図である。図３（ａ）は、マスターゲージの上面図であり、図３（ｂ）は、マスターゲージの側面図であり、図３（ｃ）は、マスターゲージの使用方法を説明するための模式図である。図４は、その他の実施形態に係る測定子の説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態は、部材５に形成された皿穴１の測定に使用される測定器１０である。ここで、まず皿穴１について説明すると、皿穴１は、皿ネジ（図示省略）の軸部の雄ネジが螺合されるネジ穴部１ａと、皿ネジの頭部のテーパー面が当接する円錐面１ｂと、ザグリ加工による皿ザグリ部１ｃとが、この順番で奥側から形成された穴である（図１（ａ）参照）。円錐面１ｂは、皿穴１の入口側に向かって広がっている。皿ザグリ部１ｃの側面（穴面）は、深さ方向に直径が一定の円筒面となっている。円錐面１ｂと皿ザグリ部１ｃとの境界部１ｄは、上述したように、高精度で加工したとしても、微小な曲面となる。

［測定器の構成］
測定器１０は、図１（ａ）に示すように、スピンドル１１の先端側に測定子１２が設けられた棒状の可動部材１３と、可動部材１３を移動可能に支持する本体部１４と、測定子１２の変位量（軸方向の変位量）を検出可能な検出器２０と、可動部材１３に沿って延びる筒状のステム１５とを備えている。本実施形態では、検出器２０が、測定子１２の変位量に基づいて皿ザグリ部１ｃの深さＺ（皿ザグリ深さ）の算出も行う。

可動部材１３は、真っすぐな棒状（略円柱状）に形成されている。スピンドル１１はステム１５内を通り、スピンドル１１の一端側（図１において上側）が本体部１４の内部に取り付けられている。スピンドル１１は、その軸方向に移動可能に、本体部１４の内部で支持されている。スピンドル１１の他端には、測定子１２が接合されている。測定子１２は、ステム１５から露出している。

本体部１４は、検出器２０などを収容する円盤状のハウジング１４ａと、ハウジング１４ａの外面に設けられたモニター１４ｂと、ハウジング１４ａの外面に設けられた各種のスイッチ１４ｃとを備えている。また、本体部１４内には、可動部材１３が本体部１４側に移動した場合に、元の位置に戻すための弾性部材（例えばバネ）が設けられている。

ステム１５は、真っすぐな円筒状に形成され、ハウジング１４ａの外周面の下側部分から下方に延び出るように、本体部１４に取り付けられている。ステム１５の先端面１５ａは、可動部材１３の軸方向に垂直な平坦面である。ステム１５の先端面１５ａは、測定子１２の先端面１２ｄよりも本体部１４側に位置している。

検出器２０は、図１（ｂ）に示すように、本体部１４に対する測定子１２の変位量（以下では、「測定子変位量」と言う。）を検出する変位量検出部２１と、変位量検出部２１の検出結果（測定子変位量）に基づいて皿ザグリ深さＺを算出する皿ザグリ深さ算出部２２と、皿ザグリ深さ算出部２２の算出結果（皿ザグリ深さＺ）をモニター１４ｂに表示させるモニター制御部２３とを備えている。変位量検出部２１は、エンコーダにより構成することができる。また、皿ザグリ深さ算出部２２及びモニター制御部２３は、マイコンにより構成することができる。

測定子１２は、スピンドル１１と同径の略円柱状に形成され、スピンドル１１と同軸に設けられている。測定子１２は、スピンドル１１側の円柱部１２ａと、円柱部１２ａの先端側の先端部１２ｂとを備えている（図１（ａ）の破線内の拡大図を参照）。

測定子１２の形状について、測定子１２が皿穴１にまっすぐ挿入されて、ステム１５の先端面１５ａが部材５における皿穴１の周辺部（近傍）２に当接し、且つ、測定子１２が皿ザグリ部１ｃの側面及び円錐面１ｂにそれぞれ当接する測定状態（図２（ｂ）の状態）で、皿ザグリ部１ｃと円錐面１ｂとの境界部１ｄに非接触となる形状（境界部１ｄから離間する形状）に形成されている。測定状態では、測定子１２の先端部１２ｂが、境界部１ｄよりも皿穴１の中心側で円錐面１ｂに当接する。

具体的に、本実施形態では、先端部１２ｂの外周部に、Ｒ面取り加工により形成された曲面部（Ｒ面取り部）１２ｃが、全周に亘って形成されている。断面視における曲面部１２ｃの形状は、外側に膨らむ円弧状（外Ｒ面）である。なお、曲面部１２ｃは、円弧以外の曲線形状であってもよい。また、本実施形態では、曲面部１２ｃの形状及び寸法（半径）が、測定子１２の全周に亘って一定である。測定子１２の先端部１２ｂでは、外周部よりも内側の部分が平坦な先端面１２ｄとなっている。

測定子１２の寸法について、測定子１２（円柱部１２ａ）の直径は、様々な規格寸法の皿穴１の中で、測定器１０の製作者が測定対象として選択する１つ又は複数の皿穴１の何れにも測定子１２が入るように、最も小さい皿穴１の直径よりも小さな値となるように設計する。本実施形態では、測定子１２の直径は、３ｍｍである。また、曲面部１２ｃの半径は、境界部１ｄの曲面との干渉（接触）を確実に避けることができ、且つ、皿穴１の円錐面１ｂに曲面部１２ｃが当接するように設計する。本実施形態では、曲面部１２ｃの半径は、０．４ｍｍである。

［測定器の使用方法］
図２を参照にしながら、測定器１０の使用方法について説明を行う。

測定器１０による皿ザグリ深さＺの測定では、使用者は、本体部１４のスイッチ１４ｃのうち電源スイッチを押し、測定対象の皿穴１の真上に測定子１２が位置する状態（図１（ａ）の状態）から、測定器１０を下方に移動させて、図２（ａ）に示すように、皿穴１に測定子１２を挿入する。そして、測定子１２の円柱部１２ａの外周面が皿ザグリ部１ｃの側面に当接し、且つ、ステム１５の先端面１５ａが皿穴１の周辺部２に面接触する測定状態（図２（ｂ）の状態）になるまで、測定器１０を移動させる。測定状態では、測定子１２の軸方向は、皿穴１の深さ方向と一致している。なお、皿穴１の周辺部２は、皿穴１の深さ方向に対して垂直な平坦面となっている。

測定器１０の移動の途中では、円錐面１ｂに対する測定子１２の曲面部１２ｃの接触が開始されると、測定子１２が、円錐面１ｂに押されて本体部１４側に移動をし始め、ステム１５からの突出長が徐々に小さくなっていく。そして、上述の測定状態で、測定子１２の移動は止まる。以下では、測定状態で測定子１２の曲面部１２ｃと円錐面１ｂとが接触する点を「点Ｃ」と言う。点Ｃは、円錐面１ｂの傾斜角が４５°であれば、常に同じ位置になる。

皿ザグリ深さＺの測定では、変位量検出部２１は、測定子１２の変位前の状態と測定状態との間の測定子変位量を検出して、皿ザグリ深さ算出部２２に出力する。皿ザグリ深さ算出部２２は、変位量検出部２１から取得した測定子変位量に基づいて、皿ザグリ深さＺを算出する。そして、この皿ザグリ深さＺの算出値は、モニター制御部２３によってモニター１４ｂに表示される。

具体的に、皿ザグリ深さ算出部２２は、例えば式１及び式２を用いて、皿ザグリ深さＺを算出する。なお、下式の説明において、曲面部１２ｃの点Ｃ’は、円錐面１ｂの傾斜角が４５°の場合の測定状態で、円錐面１ｂに接触する点である。
式１：Ｚ＝Ｌ１－Ｘ
式２：Ｌ１＝Ｌ０－測定子変位量
Ｌ０：測定子１２の変位前の状態での、ステム１５の先端面１５ａから曲面部１２ｃの点Ｃ’までの距離（図２（ａ）参照）
Ｘ：円錐面１ｂの傾斜角が４５°の場合の、境界部１ｄと点Ｃの高低差（図２（ｂ）参照）

ここで、皿穴１は、円錐面１ｂの傾斜角が４５°となるように部材に形成されるため、寸法Ｌ０及び寸法Ｘは、予め把握することができる一定値であり、皿ザグリ深さ算出部２２に記憶させている。そのため、皿ザグリ深さ算出部２２は、測定子変位量を取得することで、皿ザグリ深さＺを算出することができる。

但し、円錐面１ｂの傾斜角は、加工精度の関係で４５°から僅かにずれることがある。その場合、境界部１ｄと点Ｃの高低差が、皿ザグリ深さ算出部２２の記憶値Ｘとは等しくならず、皿ザグリ深さＺは、実際の値に対し誤差が生じる。しかし、本願発明者は、誤差は僅かであり、皿ネジの頭部が皿穴から飛び出さないことを確認するために、実用上問題がないことを確認している。

また、本実施形態では、円錐面１ｂの傾斜角が４５°からずれる場合の誤差がなるべく小さくなるように、測定子１２の先端部１２ｂは、円錐面１ｂのうち境界部１ｄ寄りの位置（又は境界部１ｄ近傍）に当接する形状にしている。具体的に、このような形状とするために、上述のＲ面取り加工によりＲ面取り部を形成している。この場合に、境界部１ｄとの干渉を確実に避けつつ、誤差を小さくするために、Ｒ面取り部の半径は、０．３ｍｍ以上で１．０ｍｍ以下（好ましくは、０．３ｍｍ以上で０．５ｍｍ）にすることができる。

また、本実施形態では、測定器１０が、図３に示すマスターゲージ３０をさらに備えている。マスターゲージ３０は、略直方体状又は略立方体状に形成されている。マスターゲージ３０の上面には、図３（ａ）に示すように、上面の一辺に沿って延びる溝部３１が形成されている。溝部３１は、長さ方向に亘って一様断面となっている。溝部３１は、図３（ｂ）に示すように、円錐面１ｂに対応する傾斜部３１ｂと、皿ザグリ部１ｃに対応する直溝部３１ｃとが、奥側から順番に形成されている。傾斜部３１ｂは、傾斜角が４５度の平坦な一対の傾斜面により構成されている。直溝部３１ｃは、マスターゲージ３０の上面に対し垂直に延びる一対の直壁により構成されている。直溝部３１ｃの溝幅は、測定子１２の直径よりも僅かに大きい。

マスターゲージ３０は、検出器２０の記憶値Ｌ０の校正に用いることができる。具体的に、使用者は、本体部１４のスイッチ１４ｃのうち補正開始スイッチを押す。そして、測定子１２を溝部３１に挿入し、測定子１２の円柱部１２ａの外周面が直溝部３１ｃの壁面に当接し、且つ、ステム１５の先端面１５ａが溝部３１の周辺部３２に面接触する校正状態（図３（ｃ）の状態）になるまで、測定器１０を移動させる。この移動途中から測定子１２の変位は開始される。変位量検出部２１は、図３（ｃ）の状態で、測定子１２の変位前の状態と校正状態との間の測定子変位量を検出し、皿ザグリ深さ算出部２２は、変位量検出部２１から取得した測定子変位量に基づいて、皿ザグリ深さＺを算出する。皿ザグリ深さＺはモニター１４ｂに表示される。

他方、使用者は、モニター１４ｂに表示された皿ザグリ深さＺが、マスターゲージ３０の直溝部３１ｃの深さ（真の値）とは異なる場合に、本体部１４のスイッチ１４ｃを用いて、直溝部３１ｃの深さ（真の値）を入力する。皿ザグリ深さ算出部２２は、この入力値と皿ザグリ深さＺの算出値との差に基づいて、記憶値Ｌ０を補正する。

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、測定子１２の形状は、図４（ａ）示す球状や、図４（ｂ）示すシェルタイプなど実施形態以外の形状としてもよい。また、測定子１２のうち測定状態で円錐面１ｂに当接する箇所は、曲面でなくてもよい。その場合、当接する箇所は、例えばピン角とする。

上述の実施形態において、皿ザグリ深さ算出部２２は、式１及び式２を用いる以外の方法で、皿ザグリ深さＺを算出してもよい。例えば、マスターゲージ３０の溝部３１での測定子変位量と皿穴１での測定子移動量との差を把握し、この差及び直溝部３１ｃの深さ（既知の値）から、皿ザグリ深さＺを算出することができる。

本発明は、皿穴の測定に使用される測定器等に適用可能である。

１皿穴
１ｂ円錐面
１ｃ皿ザグリ部
２皿穴の周辺部
１０測定器
１２測定子
１３可動部材
１４本体部
１５ステム
２０検出器（検出部）

Claims

皿ネジの頭部が当接する円錐面の入口側に、皿ザグリ部が形成された皿穴の測定に使用される測定器であって、
先端に測定子が設けられた可動部材と、
前記可動部材を移動可能に支持する本体部と、
前記測定子の変位量を検出可能な検出部と、
前記本体部から前記可動部材に沿って延び、前記測定子よりも先端が前記本体部側に位置するステムとを備え、
前記測定子の形状について、前記測定子が前記皿穴にまっすぐ挿入されて、前記ステムの先端が前記皿穴の周辺部に当接し、且つ、前記測定子が前記皿ザグリ部の側面及び前記円錐面にそれぞれ当接する測定状態で、前記皿ザグリ部と前記円錐面との境界部に非接触となる形状に形成され、
前記検出部は、前記測定子の変位前の状態と前記測定状態との間の前記測定子の変位量に基づいて、前記皿ザグリ部の深さを算出する、測定器。
前記測定子のうち前記測定状態で前記円錐面に当接する箇所は、外側に膨らむ曲面となっている、請求項１に記載の測定器。
前記測定子のうち前記測定状態で前記円錐面に当接する箇所は、前記測定子の先端部の外周部に形成されたＲ面取り部である、請求項１に記載の測定器。
前記検出部は、前記測定状態で前記測定子と前記円錐面が接触する点と、前記境界部との高低差について、前記円錐面の傾斜角が４５°の場合の値を記憶しており、
前記検出部は、前記測定子の変位量に加えて、前記高低差の記憶値を用いて、前記皿ザグリ部の深さを算出する、請求項１乃至３の何れか１つに記載の測定器。