JP2983810B2 - 定圧型測定機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピンドルの移動量に
より被測定物の長さ、厚み等の寸法を計測する定圧型測
定機に係り、特に、定圧装置の改良に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、スピンドルの移動量により被測
定物の寸法を計測する測定機としてマイクロメータ等が
知られている。このマイクロメータは、種々のものが開
発さているが、その一般的な構造は、本体フレームに固
定されたインナースリーブに雌ねじが加工され、この雌
ねじにスピンドルの雄ねじを螺合させ、このスピンドル
に一体に固定されたシンブルでスピンドルを回転させ、
この回転量を読み取ることにより被測定物の測定を行う
ものである。測定に際しては、スピンドルの端部で被測
定物を押圧するが、このスピンドルの測定圧が一定でな
いと、測定誤差が生じることになる。そのため、従来よ
り、測定圧を一定に保つため定圧装置を備えた測定機が
ある。この定圧装置の従来例は、スピンドルの端部に取
り付けられたラチェット機構であり、このラチェット機
構は、互いに噛合する一対のラチェット車とこれらのラ
ッチェット車を互いに噛合する方向に付勢する圧縮コイ
ルばねを備え、スピンドルに一定以上の力が作用したと
きにラチェット車同士を空転させる構造である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の定圧型測定機で
は、定圧装置がスピンドルの端部から突出した状態で取
り付けられているので、その分スペースが必要になり測
定機が大きくなるという問題点がある。また、ラチェッ
ト機構が作用する時のトルクの大きさを変更するには、
圧縮コイルばねのばね力を変えなければならないが、そ
のためには、ばね力の異なる圧縮コイルばねを複数種類
用意しなければならないという問題点がある。しかも、
ばね力の強い圧縮コイルばねを用いても、トルクの大き
さに限界があるという問題点がある。

【０００４】ここに、本発明の目的は、小型化が図れる
とともに定圧装置のトルクを大きくできる定圧型測定機
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、測
定装置をシンブルの内周部とアウタースリーブの外周部
との間に組み込み、かつ、従来使用していた圧縮コイル
ばねに比べ、ばね力を調整しやすい板ばねを用いて前記
目的を達成しようとするものである。

【０００６】具体的には、本発明の定圧型測定機は、本
体フレームと、この本体フレームに対して軸方向移動可
能にされるスピンドルと、このスピンドルの端部に設け
られるとともにスピンドルの半径方向に突出した係合部
材と、この係合部材をスピンドルの軸方向に進退させる
係合部材駆動機構とを有し、前記スピンドルの移動量に
よって被測定物の寸法を計測する定圧型測定機であっ
て、前記係合部材駆動機構は、前記係合部材が挿通され
るスリットがスピンドルの軸方向に延びて形成されると
ともに前記本体フレームに固定されるインナースリーブ
と、このインナースリーブの外周に周方向回転自在に被
嵌されるとともに前記係合部材に係合されるスパイラル
溝が内周部に形成されるアウタースリーブと、このアウ
タースリーブの外周に周方向回転自在に被嵌されるシン
ブルと、このシンブルの内周部とアウタースリーブの外
周部との間に配置される板ばねを含み一定以上の力が作
用したときにシンブルをアウタースリーブに対して空転
させる定圧装置とを備えたことを特徴とする。ここで、
前記シンブルの内周部にラッチェット車を形成し、前記
板ばねの基端部をアウタースリーブの外周部に取り付
け、板ばねの先端部を前記ラッチェット車に当接し、前
記アウタースリーブの外周部に切欠部を形成し、この切
欠部のエッジを、前記シンブルがアウタースリーブに対
し空転して板ばねが折り曲がった際に板ばねの中間部分
が当接する折り曲げ支点とした構造でもよい。

【０００７】

【作用】シンブルを回転させると、その回転力が板ばね
を介してアウタースリーブに伝達され、さらに、アウタ
ースリーブのスパイラル溝を介してスピンドルに設けら
れた係合部材に伝達されるが、係合部材はインナースリ
ーブのスリットにより回転規制され、そのスリット長手
方向へのみ移動できる構造であるため、スピンドルは回
転しないで軸方向にのみ移動する。ここで、スピンドル
が被測定物に当接し、この状態でスピンドルが移動し続
けると、アウタースリーブに対してシンブルが回転しよ
うとする。この回転力が一定以上になると、シンブルが
アウタースリーブに対して空転するので、それ以上スピ
ンドルで被測定物を押圧することがない。また、板ばね
は、その幅を適宜調整することによりばね力が簡単に調
整できるので、定圧装置のトルクを大きくするには、幅
の大きな板ばねを用いる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は本発明の一実施例にかかる定圧型
測定機の正面図であり、図２はその断面図である。これ
らの図において、定圧型測定機１は、内部が密閉構造と
された測定機本体２にスピンドル３が出没可能とされた
防水・防塵構造である。前記測定機本体２は、Ｕ型本体
フレーム４と、前記スピンドル３を進退駆動するスピン
ドル駆動機構５と、スピンドル３の移動量を検出する検
出器６と、Ｕ型本体フレーム４とスピンドル３との間に
設けられた間隔規制手段７と、Ｕ型本体フレーム４の正
面に設けられた蓋部材８と、この蓋部材８の正面に設け
られたデジタル表示器９及び複数の操作スイッチ１０と
を備えている。

【０００９】前記Ｕ型本体フレーム４は、その開口一端
部にアンビル１１が設けられ、その開口他端部には、一
端面がアンビル１１に当接可能とされた前記スピンドル
３が軸方向移動可能に支持されている。図３には前記ス
ピンドル駆動機構５が拡大して示されている。スピンド
ル駆動機構５は、スピンドル３の他端部に取り付けられ
たピン状の係合部材１３と、この係合部材１３をスピン
ドル３の軸方向に進退させる係合部材駆動機構１４とを
含んで構成されている。この係合部材駆動機構１４は、
前記係合部材１３が挿通されるスリット１５Ａがスピン
ドル３の軸方向に延びて形成されるとともに前記Ｕ型本
体フレーム４に一端が固定されたインナースリーブ１５
と、このインナースリーブ１５の外周に周方向回転自在
に被嵌されるとともに係合部材１３と係合する１条のス
パイラル溝１６Ａが内周部に形成されたアウタースリー
ブ１６と、このアウタースリーブ１６の外周面に回転自
在に被嵌されるシンブル１７と、このシンブル１７とア
ウタースリーブ１６との間に配置される２枚の板ばね１
８とから構成され、シンブル１７を一方向に回転させる
と、この回転力が板ばね１８、アウタースリーブ１６の
スパイラル溝１６Ａ及び係合部材１３を介してスピンド
ル３を前進させ、他方向に回転させると、スピンドル３
を後退させる構造である。前記スパイラル溝１６Ａは、
比較的大きなピッチ、具体的には、従来のマイクロメー
タのねじピッチより大きなピッチとされている。

【００１０】前記板ばね１８の取付構造が図４乃至図６
に示されている。図４及び図５において、前記アウター
スリブ１６の外周部には凹部１６Ｄが全周にわたって形
成されており、この凹部１６Ｄには板ばね１８の基端部
がねじ２４で取り付けられている。前記シンブル１７の
内周部には板ばね１８の先端部が当接するラチェト車１
７Ａが形成されている。このラチェト車１７Ａと板ばね
１８とから定圧装置２５が構成され、この定圧装置２５
は、前記シンブル１７が前記一方向に回転してアウター
スリーブ１６との間に一定以上の力が作用したときに板
ばね１８が折り曲げられてシンブル１８をアウタースリ
ーブ１６に対して空転させる構造となっている。前記板
ばね１８には、基端部近傍から先端にかけて複数本の切
り込み１８Ａが形成されている。この切り込み１８Ａ
は、板ばね１８の切断を容易にするもので、板ばね１８
の幅寸法を適宜設定することにより板ばね１８のばね
力、ひいては、定圧装置２５が作動する力を調整できる
ようになっている。図６において、前記アウタースリー
ブ１６の凹部１６Ｄには切欠部１６Ｂが形成され、この
切欠部１６Ｂのエッジ１６Ｃは、前記シンブル１７がア
ウタースリーブ１６に対し空転して板ばね１８が折り曲
がった際の折り曲げ支点とされている。

【００１１】図２に示される通り、前記スピンドル３と
Ｕ型本体フレーム４との間及び前記インナースリーブ１
５とアウタースリーブ１６との間には、それぞれシール
部材２６が設けられている。インナースリーブ１５の開
口端部にはエンドキャップ２７が螺合され、このエンド
キャップ２７には測定機本体２の内外を連通する開口部
２７Ａが形成されている。前記エンドキャップ２７の内
側には前記開口部２７Ａを閉塞する多孔質部材２８が取
り付けられ、この多孔質部材２８は、気体の透過を許容
するとともに液体及び固体の透過を許容しない合成樹脂
（商品名ゴアテックス）から形成されている。

【００１２】前記検出器６は、Ｕ型本体フレーム４の内
部に前記間隔規制手段７を介して設けられた第１検知体
であるインデックススケール２９と、前記スピンドル３
にスケール取付部材３０を介して設けられた第２検知体
であるメインスケール３１とを含んで構成された静電容
量型エンコーダである。前記メインスケール３１はスピ
ンドル３の軸方向に沿って一定ピッチで整列配列された
格子電極及びこの格子電極間に配設されたアース電極を
備えた構造である。前記インデックススケール２９は、
複数組の送信電極要素からなる送信電極及び受信電極を
備えた構造である。この静電容量型エンコーダの測定原
理は、特公昭64-11883号及びスウェーデン特許出願第77
14010-1 号等に詳述されているように、一般的な構造で
ある。前記検出器６はカウンタ及びＣＰＵ等の図示しな
い電装品等を介して図１に示される前記デジタル表示器
９と接続され、このデジタル表示器９では、前記操作ス
イッチ１０の操作によりスピンドル３の移動量がデジタ
ル表示されるようになっている。

【００１３】前記間隔規制手段７の構造は図７乃至図９
に詳細に示されている。図７及び図８において、間隔規
制手段７は、前記インデックススケール２９が接着され
た第１取付片３２と、この第１取付片３２がねじ３８で
取り付けられた第２取付片３３と、この第２取付片３３
がねじ３４Ａ及びＴ字型板材３５で取り付けられた第３
取付片３６とから構成され、この第３取付片３６は、ね
じ３４ＢでＵ型本体フレーム４の取付用突起４Ａに取り
付けられている。前記第１取付片３２にはインデックス
スケール２９と干渉しない位置に３個の突起３７が形成
され、これらの突起３７は、その先端が前記メインスケ
ール３１の電極と干渉しない位置に摺動可能に当接さ
れ、これにより、インデックススケール２９とメインス
ケール３１がスピンドル軸方向へ相対移動可能にされ、
かつ、所定の隙間を隔てて一定間隔に保持されるように
なっている。また、第１取付片３２の中央部には孔部３
２Ａが形成され、この孔部３２Ａを挟んで前記ねじ３８
を取り付けるための突部３２Ｂが２個形成されている。
図９において、前記第２取付片３３は、両側部３３Ａ及
び中央部３３Ｂの間にそれぞれ切り込みが形成された板
ばねである。両側部３３Ａは剛性を高めるため端部が折
り曲げられている。前記中央部３３Ｂは、その先端部３
３Ｃと中間部３３Ｄが第１取付片３２側に向かって折り
曲げられた形状であり、中間部３３Ｄが前記Ｔ字型板材
３５で第１取付片３２側に押されることにより中央部３
３Ｂが付勢手段として機能する。この中央部３３Ｂの付
勢中心は、先端部３５Ｃが第１取付片３２に当接する位
置であり、この位置は３個の突起３７を結んで形成され
る仮想の三角形の重心である（図２参照）。

【００１４】前記スケール取付部材３０とスピンドル３
との取り付け構造が図１０に示されている。図１０にお
いて、スピンドル３は段付き円柱状のスピンドル本体３
Ａと、このスピンドル本体３Ａの小径部に螺合されると
ともに前記係合部材１３が取り付けられた端部部材３Ｂ
とから構成されている。前記スケール取付部材３０には
前記メインスケール３１が接着されており、スケール取
付部材３０の両端部にはスピンドル本体３Ａの小径部が
挿入される孔部３０Ａが形成されている。前記スケール
取付部材３０は、その内部に重量を軽減するための空洞
部３０Ｂが形成され、かつ、その側部にはメインスケー
ル３１を接着する際に、スケール取付部材３０からはみ
出した余分な接着剤を収納する凹部３０Ｃが形成されて
いる。なお、スピンドル３の進退により発電させるタイ
プの測定機では、スケール取付部材３０の側部にラック
を形成するとともに、このラックに噛合するピニオンを
有する発電装置を測定機本体２内に配置する。この発電
装置を備えた測定機の発電原理は、特公平4-31527 号乃
至特公平4-31529 号等に詳述されているように、一般的
な構造である。

【００１５】次に、本実施例の作用について説明する。
アンビル１１とスピンドル３の一端との間に被測定物を
配置した状態で、スピンドル駆動機構５のシンブル１７
を一方向へ回転させる。すると、この回転力は、定圧装
置２５、アウタースリーブ１６のスパイラル溝１６Ａ及
び係合部材１３に伝達されるが、係合部材１３はインナ
ースリーブ１５のスリット１５Ａにより回転規制され、
そのスリット長手方向へのみ移動できる構造であるた
め、スピンドル３は回転しないで軸方向にのみ前進す
る。このスピンドル３の前進は、スパイラル溝１６Ａが
比較的に大きなピッチで形成されているので、従来より
高速となる。スピンドル３の前進により測定機本体２の
内部の圧力が減少するが、この圧力の減少分は、測定機
本体２の外部から気体が多孔質部材２８を透過して内部
へ送られることにより吸収される。従って、スピンドル
３はスムースに前進する。

【００１６】スピンドル３のアンビル１１からの移動量
をメインスケール３１とインデックススケール２９とを
有する検出器６で検出するとともに、デジタル表示器９
で表示する。スピンドル３の一端が被測定物に当接した
ら、そのときの移動量を読み取る。ここで、スピンドル
３が移動するとき、メインスケール３１とインデックス
スケール２９との位置は間隔規制手段７により一定間隔
に保持される。

【００１７】スピンドル３の一端が被測定物に当接した
状態で、シンブル１７をさらに回転させると、アウター
スリーブ１６に対してシンブル１７が回転しようとす
る。この回転力が一定以上になると、定圧装置２５が作
動してシンブル１７が空転する。即ち、定圧装置２５の
板ばね１８は、シンブル１７のラッチェト車１７Ａによ
りアウタースリーブ１６のエッジ１６Ｃを支点として折
り曲げられ、これにより、シンブル１８がアウタースリ
ーブ１６に対して回転する。

【００１８】従って、本実施例によれば、前記シンブル
１７が回転してアウタースリーブ１６との間に一定以上
の力が作用したときに板ばね１８が折り曲げられてシン
ブル１８をアウタースリーブ１６に対して空転させる定
圧装置２５をシンブル１７とアウタースリーブ１６との
間に設けたから、スピンドル３の測定圧を一定に保つこ
とができる。換言すれば、本実施例の定圧装置２５はシ
ンブル１７とアウタースリーブ１６との間に配置したか
ら、スピンドルの端部から突出して取り付けられた従来
例に比べて測定機の小型化が図れるとともに、それ自体
ばね力の弱い板ばね１８でも、その幅を大きくすること
により、定圧装置２５のトルクを大きくできる。また、
板ばね１８は、ばね力が弱いことから、定圧装置２５の
組立が容易である。さらに、板ばね１８を取り付けるた
めにアウタースリーブ１６に凹部１６Ｄを形成したか
ら、板ばね１８を配置してもシンブル１７の内周径をア
ウタースリーブ１６の外周径に近くさせることができ、
この点からも、測定機の小型化が図れる。

【００１９】また、本実施例では、前記板ばね１８の基
端部をアウタースリーブ１６の外周部に取り付け、板ば
ね１８の先端部をシンブル１７のラッチェット車１７Ａ
に当接し、前記アウタースリーブ１６の外周部に切欠部
１６Ｂを形成し、この切欠部１６Ｂのエッジ１６Ｃを、
前記シンブル１７がアウタースリーブ１６に対し空転し
て板ばね１８が折り曲がった際に板ばね１８の中間部分
が当接する折り曲げ支点としたから、板ばね１８の支点
が作用点に近くなり、この点からも、板ばね１８のばね
力を強くして定圧装置２５のトルクを大きくできる。さ
らに、板ばね１８の基端部近傍から先端にかけて複数本
の切り込み１８Ａを形成したから、板ばね１８のの幅寸
法の調整を容易に行える。

【００２０】さらに、本実施例では、スピンドル駆動機
構５はスパイラル溝１６Ａが形成されたアウタースリー
ブ１６を備えて構成され、このスパイラル溝１６Ａは比
較的大きなねじピッチとされたので、スピンドル３の高
速操作を行える。しかも、スピンドル５の移動量の検出
をインデックススケール２９とメインスケール３１との
直線的な相対移動量から求めるとともに間隔規制手段７
によりインデックススケール２９とメインスケール３１
とを一定間隔に保持したから、従来のマイクロメータに
比べて測定精度を低下させることがない。その上、スピ
ンドル３、Ｕ型本体フレーム４及びシンブル１７等マイ
クロメータとして操作するための必須構造は従来通り維
持したので、マイクロメータを使い慣れている作業者が
違和感なく使用できる。

【００２１】エンドキャップ２７の開口部２７Ａに気体
の透過を許容するとともに液体及び固体の透過を許容し
ない多孔質部材２８を取り付けて測定機本体２の内部圧
力変化に対応できるようにしたから、測定機の密封性を
低下させることなくスピンドル３の操作を軽くできる。

【００２２】なお、前記実施例では、定圧装置２５を板
ばね１８とシンブル１７の内周部に形成されたラッチェ
ット車１７Ａとを有する構成としたが、定圧装置の構成
は前記実施例に限定されるものではない。例えば、ラッ
チェット車１７Ａを省略してシンブル１７の円筒内周面
に板ばね１８の先端部が当接する構成でもよい。ラッチ
ェット車１７Ａが形成されたシンブル１７とラッチェッ
ト車１７Ａが形成されないシンブルとを選択して使用す
ることにより、定圧装置のトルクの大きさを変えること
ができる。さらに、前記アウタースリーブ１６の外周部
に切欠部１６Ｂを形成し、この切欠部１６Ｂのエッジ１
６Ｃを、前記シンブル１７がアウタースリーブ１６に対
し空転して板ばね１８が折り曲がった際に板ばね１８の
中間部分が当接する折り曲げ支点としたが、このエッジ
１６Ｃは必ずしも設けることを要しない。さらに、板ば
ね１８の切り込み１８Ａやアウタースリーブ１６の凹部
１６Ｄは必ずしも設けることを要しない。

【００２３】また、前記実施例では、アウタースリーブ
１６に形成されたスパイラル溝１６Ａは１条であった
が、その数は複数でもよい。スパイラル溝１６Ａを複数
とし、これと同じ数の係合部材１３を等間隔に配置すれ
ば、１本あたりの係合部材１３の負荷を減らすことがで
きるとともにスピンドル３の端部３Ｂにかかるモーメン
トを無くすことができ、測定機の耐久性向上が図れる。

【００２４】さらに、前記検出器６を第１検知体である
インデックススケール２９と第２検知体であるメインス
ケール３１とを備えた静電容量型エンコーダとしたが、
本発明では、光電式エンコーダや磁気式エンコーダをス
ピンドル３の移動量を検知する検出器として利用でき
る。また、本発明の測定機は、係合部材１３をスピンド
ル３の軸方向に進退させる係合部材駆動機構１４を有
し、前記スピンドル３の移動量によって被測定物の寸法
を計測する構造であれば、スピンドル３の移動量を目盛
で読み取る測定機でもよい。さらに、この測定機はダイ
ヤルゲージでもよい。本発明では間隔規制手段７及び多
孔質部材２８を必ずしも設けることを要しない。スピン
ドル３は、必ずしもスピンドル本体３Ａと端部部材３Ｂ
とに分けて構成することを要しない。

【００２５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、測定装置
をシンブルの内周部とアウタースリーブの外周部との間
に組み込み、かつ、ばね力を調整しやすい板ばねを用い
たから、測定機の小型化が図れるとともに定圧装置のト
ルクを大きくできるという効果がある。さらに、前記板
ばねの基端部をアウタースリーブの外周部に取り付け、
板ばねの先端部をシンブルのラッチェット車に当接し、
前記アウタースリーブの外周部に切欠部を形成し、この
切欠部のエッジを、前記シンブルがアウタースリーブに
対し空転して板ばねが折り曲がった際に板ばねが当接す
る折り曲げ支点としたから、板ばねの支点が作用点に近
くなり、この点からも、板ばねのばね力を強くして定圧
装置のトルクを大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例にかかる定圧型測定機
の正面図である。

【図２】図２はその断面図である。

【図３】図３は定圧型測定機の係合部材駆動機構を示す
拡大断面図である。

【図４】図４は図２中IV−IV線に沿う矢視断面図であ
る。

【図５】図５は前記係合部材駆動機構の分解斜視図であ
る。

【図６】図６は前記係合部材駆動機構のシンブルとアウ
タースリブとの取付状態を示す断面図である。

【図７】図７は図２中VII −VII 線に沿う矢視断面図で
ある。

【図８】図８は定圧型測定機の間隔規制手段を取り付け
る状態を示す分解斜視図である。

【図９】図９は前記間隔規制手段の分解斜視図である。

【図１０】図１０は定圧型測定機のスピンドルの分解斜
視図である。

【符号の説明】

１ 定圧型測定機 ３ スピンドル ４ 本体フレーム １３ 係合部材 １４ 係合部材駆動機構 １５ インナースリーブ １５Ａ スリット １６ アウタースリーブ １６Ａ スパイラル溝 １６Ｂ 切欠部 １６Ｃ エッジ １７ シンブル １７Ａ ラッチェット車 １８ 板ばね

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 3/00 - 3/56

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体フレームと、この本体フレームに対し
   て軸方向移動可能とされるスピンドルと、このスピンド
   ルの端部に設けられるとともにスピンドルの半径方向に
   突出した係合部材と、この係合部材をスピンドルの軸方
   向に進退させる係合部材駆動機構とを有し、前記スピン
   ドルの移動量によって被測定物の寸法を計測する定圧型
   測定機であって、 前記係合部材駆動機構は、前記係合部材が挿通されるス
   リットがスピンドルの軸方向に延びて形成されるととも
   に前記本体フレームに固定されるインナースリーブと、
   このインナースリーブの外周に周方向回転自在に被嵌さ
   れるとともに前記係合部材に係合されるスパイラル溝が
   内周部に形成されるアウタースリーブと、このアウター
   スリーブの外周に周方向回転自在に被嵌されるシンブル
   と、このシンブルの内周部とアウタースリーブの外周部
   との間に配置される板ばねを含み一定以上の力が作用し
   たときにシンブルをアウタースリーブに対して空転させ
   る定圧装置とを備えたことを特徴とする定圧型測定機。
2. 【請求項２】請求項１記載の定圧型測定機において、前
   記シンブルの内周部にはラッチェット車が形成され、前
   記板ばねは、その基端部がアウタースリーブの外周部に
   取り付けられ、かつ、その先端部が前記ラッチェット車
   に当接され、前記アウタースリーブの外周部には切欠部
   が形成され、この切欠部のエッジは、前記シンブルがア
   ウタースリーブに対し空転して板ばねが折り曲がった際
   に板ばねの中間部分が当接する折り曲げ支点であること
   を特徴とする定圧型測定機。