JP3620846B2 - 直線的な寸法を測定するゲージ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、長手方向に沿って配置された支持ケーシングと、支持ケーシングに結合され、前記長手方向に沿って可動な可動ロッドを有するトランスジューサユニットと、前記長手方向を横断する方向に沿って前記直線方向の偏向に依存して可動なほぼボール形状の部材と、前記長手方向に沿って配置され、第１の端部で前記ボール形状部材を支持し、前記可動ロッドに結合された第２の端部を有する細長い部材と、前記長手方向及び横断方向に関して傾斜した方向に沿って配置された表面部分を画定する当接部材と有し、前記ボール形状部材は、前記表面部分に接触し、前記傾斜方向に沿って前記表面部分上を可動である機械部品の直径寸法を測定するゲージに関する。
背景技術
米国特許第A4926559号は、工作物の位置を決定し、１つの接触フィーラによって同様の適用を行う測定装置を示す。その装置は、長手方向の軸線を規定するケーシングと、一端にボール部材を支持する細長い部材と、細長い部材の他端をトランスジューサユニットに結合するために所定の平面に沿って（休止状態に）配置された板ばねと、長手方向の軸線に傾斜した平坦な当接面を形成する部材とを有する。測定中に細長い部材及び工作物は相互に変位し、ボール部材は、直接的に、または他の部材を介して工作物の一点に接触することができる。ボール部材と傾斜面及び板ばねとの接触によって、名目寸法からの工作物の寸法の横方向の逸脱は、長手方向の軸線に沿ったトランスジューサユニットの可動部材の変位を生じる。
この装置において、平坦な当接面及び板ばねの使用は、欠点を有する。例えば、測定値の精度及び反復性は、板ばねに作用するねじり力によって低下する。
米国特許第A2842858号は、ケーシングと、互いに向かってまたは相互に離れるように相互運動を実行するように可撓性ステムを介してケーシングに結合された２つのフィーラボールとを有するゲージを示す。ボールは、長手方向の移動を行うことができるロッドに結合される中央の角柱部材の対称的な傾斜面に接触される。
このゲージは、同様の構造を有する他の従来のゲージ
のように２つの可動ボール及び中央の角柱部材の無視できない横方向の寸法によって小さくて深い穴を容易にはチェックすることができない。
さらに、角柱部材とボールとの間の動きが伝達されることによって、傾斜面の関連した摺動がゲージを不正確にし、反復性を低下することになる。また、ゲージを組み立てるとき、角柱部材とボールとの間の適当な協働を保証するためにボールの位置を十分に注意して固定する必要がある。可動なボールに必要な対称的な構成は、チェックする穴の軸線とゲージの軸線との間の正しいセンタリングを含む。
発明の開示
本発明の目的は特に簡単でコンパクトで廉価な構造を有する正確で信頼性を有するゲージを提供することである。
この目的または他の目的は、長手方向に沿って配置された支持ケーシングと、支持ケーシングに結合され、前記長手方向に沿って可動な可動ロッドを有するトランスジューサユニットと、前記長手方向を横断する方向に沿って前記直線方向の偏向に依存して可動なほぼボール形状の部材と、前記長手方向に沿って配置され、第１の端部で前記ボール形状部材を支持し、前記可動ロッドに結合された第２の端部を有する細長い部材と、前記長手方向及び横断方向に関して傾斜した方向に沿って配置された表面部分を画定する当接部材と有し、前記ボール形状部材は、前記表面部分に接触し、前記傾斜方向に沿って前記表面部分上を可動である機械部品の直径寸法を測定するゲージにおいて、前記表面部分は、前記ボール形状部材のシートを提供し前記シートを前記傾斜方向に沿って案内する凹形状のような形状を有する。
好ましくは、表面部分の特徴はＶ字形状の断面を特徴とする。
穴の内径を測定するために、ゲージはチェックする穴の内面に接触する少なくとも１つの可動フィーラを有する。可動フィーラは、前記ボール形状部材によって、または追加的な部材によってボール形状部材に変位を伝達することができる。さらにフィーラ、好ましくは、１つまたは２つの他のフィーラは、チェックする穴の表面に接触する。
好ましくは、フィーラは、チェックする穴に入るようになっている保護部材に固定される。
好ましくは、センタリング装置は、特に内径を自動的に測定するために前記保護部材の小さい変位を可能にし、または、特に相互にゲージングのために保護部材に関してフィーラを支持するアームセットの小さい変位を可能にする。
外形を測定するために、ゲージは、ほぼ弧状の支持体と、弧状の支持体の脚部に固定されたフィーラ及び前記ボール形状の部材によって提供することができる可動フィーラとを有する。弧状の支持体は、固定フィーラと可動フィーラとの双方を部品の正反対位置に接触することができるセンタリング装置によって支持される。
好ましくは、前記細長い部材、または細長い部材の一部は横断方向に沿って可撓性を有する。
伝達装置を除いて、前記ボール形状部材とトランスジューザユニットの間の直接結合及び傾斜方向に沿ってボール形状の変位を案内するガイドを設けることによって高精度と反復性及び以下に明らかになる他の利点を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
本発明を非制限的な例によって図面を参照して説明する。
第１図は、本発明による第１の実施例によるプラグゲージの長手方向の断面図である。
第２図は、第１図の線II−IIに沿った第１図のゲージの横断方向の断面図である。
第３図は、第１図の方向III−IIIに沿った側面図である。
第４図は、第１図の線IV−IVに沿った第１図のゲージの部分的な傾斜断面図である。
第５図は、本発明の異なる実施例によるプラグゲージの長手方向の断面図である。
第６図は、本発明の他の実施例による相互プラグゲージの長手方向断面図である。
第７図は、第６図の実施例の変形例を概略的に示した図面である。
第８図は、本発明の他の実施例による外形を測定する部分側断面図である。
第９図は、第８図のゲージ装置の正面図である。
第10図は、第８図及び第９図のゲージ装置の断面図である。
発明を実施する最良の態様
第１図に示すゲージは、支持体と、長手方向の軸線Ａ、熱接続部材３、及び外側環状ケーシング４を形成する中央本体２を有する保護装置１とを有する。中央本体２と環状ケーシング４によって形成された室６にトランスジューザユニットまたはゲージヘッド５が配置されており、軸線Ａに関して長手方向にずれたねじ７によって調整可能な方法で固定される。ヘッド５は公知のタイプ、例えば、軸線方向のカートリッジヘッドであり、例えば、その形状が第１の部材、すなわち静止ウイング８と、可動コア９の第２の部材とを示す差動トランスジューザのようなトランスジューザ装置を有する。参照符号10によって図面に概略的に示された処理及び表示ユニットがケーブル11によって差動装置に結合される。
コア９はヘッド５の可動部分またはロッド12に結合されている。可動部分12の端部は、環状フランジ13を有し、圧縮ばね14がフランジ13と中央本体２の端部停止面15との間に配置されている。
中央本体２は、円筒形のターミナル部分16を有し、このターミナル部分16は、管状ケーシング４から突出しており、軸線の周りで対称的に部分16で一部が延びている長手方向の通し開口部17を形成する。第２図で見ることができる２つの第１のフィーラ20及び21は軸線Ａの周りで120゜の角度相互距離で配置され本体２のターミナル部分16に固定される。
長手方向の開口部17に細長い部材または可動ステム22が包囲され、可動ステム22はネジ結合によってフランジ13に結合された第１の端部を有する。ボール23が可動フィーラを構成しており、ステム22の第２の端部に固定的に結合される。
長手方向の開口部17内に収容された当接部材25は、ターミナル部分の端部に近い場所に固定される。当接部材25は長手方向の軸線Ａに対して傾斜し、Ｖ字形状の断面（以下、Vee断面という）を有する案内面部分26を有する。ボール23はステム22のばね14の作用によってＶの側面に対応する表面部分の領域に対して付勢される。
ステム20は小径の円筒形部分30を有し、この円筒形部分30は、フィーラボール23を支持するステムの端部とフランジ13に結合されたステム22の端部との間で相互に変位することが可能になる。
表面部分26に続いて本体２のターミナル部分16に第３図にさらによく示すようなボール23の直径より小さい横方向の寸法を有する側方スロット33が設けられる。
ばね14によってステム22にまた表面部分26に適用されるスラストによってボール23はスロット33の内縁に接触する。
可動フィーラ23の休止位置は、ステム22上のばね14の作動によって及び表面部分に設けられた基準部によって、またスロット33の内縁によって形成される。この位置において、フィーラ23の球形面の一部は、ターミナル部分16の外面から突出しており、３つのフィーラ20,21,及び23は軸線Ａに平行な長手方向に直角な平面に配置された（測定すべき部分に接触する）接触領域を有し、ステム22の部分30はわずかに曲がっている。
互いに連通する他の開口部35及び36は、接続部材３及び本体に形成され、管状ケーシング４の内側に圧縮空気を吹き付けることができる。空気は室６及び開口部16を通過することができ、機械的な部分41のチェックすべき穴40の表面からチップまたは他の異物を除去するためにスルースロット33（及び部分16の図示しない他の可能な横断方向の穴を通って）通ることができる。ゲージは第１図には図示しない公知のセンタリング部材によって外部の支持体、例えば可動スライドに結合される。センタリング部材は、相対軸線が完全には整合しない場合、測定する穴40に円筒形部分16を適切に挿入することができるように、ゲージが点または軸線の周りで小さい振動を行うことができるようにする。
第１図乃至第４図のゲージの動作を説明する。
以下に説明すると同様な方法で公知の寸法を有するマスター部分でゲージを補正した後、それを、例えば上述したスライドによって部分41に向かって移動し、穴40に挿入する。可動フィーラ23は、穴40の表面に接触するように入ったとき、開口部17の内側に向かって半径方向に押され、フィーラ20の接触領域は、センタリング部材によって可能になる振動によって、測定すべき直径方向の断面に対応する穴の表面に接触するようにそれら自身を配置する。この状態において、本体２の部分16は、固定フィーラ20及び21と穴40との間の接触によって部分41に対して基準化される。ボール23の変位は、Vee面部分によって案内され、静止ウイング８に関して、ステム22、その結果、ヘッド５の可動部分12の軸線方向の変位を生じる。対応する電気信号がヘッド５によってユニット10に送られ、穴40の直径は、信号の処理によって測定される。
従って、ゲージの特に簡単な構造は、等しく簡単な動作を可能にする。特に、ステム22に固定されたボール23と可動ロッド12との間の直接的な結合、及び傾斜方向に沿ってボール23の変位を案内する表面部分26のような成形面の使用は安全な動作と反復動作を保証し、従って、従来のゲージの場合におけるフィーラ及びトランスジューサに沿った望ましくない変位によって、またはフィーラの変位を機械的に伝達するいくつかの追加的な部材の存在によって生じるエラーが回避される。小さい直径を有する円筒形部分30と、Vee面部分26設けることは、ゲージの高度な反復性を保証する他に、ロッド12の適当な軸線方向の変位に影響を与える、フィーラ23からヘッド５の可動なロッド12への著しい横断方向の伝達を防止する。この特徴は、例えば、ゲージとパート41との間の相互の軸線方向の回転を含むゲージの適用において重要である。
測定すべき理論的な直径の断面に関するボール23の軸線方向の成分は、ゲージの作動に余り影響を与えない。なぜならば、同じボール23と部品41のタイプの観点において、関連する接触断面の寸法の差は絶対的に無視できるからである。
分離した相互に可動な部材を含む中間の機械的な伝達装置がなく、コア９の変位がフィーラ23によって直接生じるゲージのコンパクトな構造は、上述したような熱部材３の圧縮空気のブローを使用することを可能にする。事実、空気は、異なる他の伝達部材の場合に生じる遊び、摩擦のように、ゲージの適当な作動に影響を与えず、圧縮空気の無視できない衝撃にさらされる。圧縮空気は、チェックすべき穴40の表面をきれいにしてチップ及び他の物質がゲージの内側に入ることを防止するために使用され適当な密封ガスケットが必要なくなる。
本発明のゲージは、一方で非常に小さい直径を有する円筒形部分16をつくることが可能な簡単な構造的な構造によって小さい直径の深い穴を測定するために適しており、他方でボール23、ステム22及びヘッド５に沿った直接的な接続の観点で、もし可動なフィーラ23及びヘッド５がかなり間隔を置いている場合にも優れた動作を保証する。
第５図は、小さい直径の深い穴を自動的にチェックするためにこのタイプのゲージを適用する第１図乃至第４図と同様のプラグゲージを示している。
第１の実施例との間の主な差異は、小径の円筒形部分30がないことであり、また、支持体及び保護装置１′に、例えば金属ベロー50を含む内側の中央装置が設けられていることである。この場合において、部分30の作用は、ステム22′の特定の可撓性の観点において得られる。本体２′は、ベロー２′を通る環状ケーシング４に接続されており、長手方向の軸線に関して本体２′とケーシング４′の間の相互振動の小さい変位を可能にする。これらの変位は、それらの軸線の間の非完全な整合の場合においても測定すべき穴40′にターミナル部分16′の適当な挿入が可能になる。
第５図のゲージの動作は、第１図乃至第４図に関して前述したと同様である。第１図乃至第５図に示す本発明の実施例は、特に、自動測定機械、伝送ラインに適用される自動ゲージ及び他の自動ゲージの適用における内径を測定するようになっている。しかしながら、本発明は、手動プラグゲージ、２つのフィーラによる外径の測定用のゲージヘッド及び１つのフィーラを有するゲージヘッドのような他に適用するゲージを製造するために使用することができる。
第６図に示す手動のプラグゲージは、操作者のハンドルを提供する中空ケーシング104を有する。保護及びセンタリングノーズピース116はケーシング104に結合される。
特にカートリッジ軸線ヘッドにおけるゲージングヘッド105は、ケーシング104に固定されており、同じケーシング104の内側の開口部に配置されている。
ステム122が一端でボール形状のフィーラ123を支持しており、ボール形成フィーラ123は、ノーズピース116の開口部を貫通して、ノーズピース116の外面から突出しており測定する穴の面の点に接触する。ボール形成フィーラ123は、当接部材125の案内面部分126に摺動接触している。当接部材125はロッド60の下端に固定されており、ロッド60の下端は、適当な空隙を有するステム122の通路の中央開口部を特徴とする結合部材61に固定されている上端を有する。
ケーシング104に固定され、ステム122の通路の中央開口部を特徴とし、適当な空隙を有するフランジ62が支点、例えば板ばね63によって結合部材61を可動的に支持している。板ばね63は、図面の平面に垂直な平面に沿って配置されている。ボール形状のフィーラ123の中央は、板ばね63によって形成された同じ平面に近い距離のところにある。
第２のフィーラ64が当接部材に、それ共に可動的に固定され、ノーズピース116の他の開口部を貫通してフィーラ123と接触する面と正反対の測定すべき穴の面の点に接触する。
カートリッジヘッド105の可動ロッド112はカートリッジヘッドのばね（見ることができず）によって軸線方向下方に付勢され、ステム122の小径の可撓性円筒形部分130に結合される。センタリング装置として作用する可撓性部分130及び板ばね63は、ステム122とロッド60の角度変位を行うことによって測定すべき穴の表面とフィーラ123及び64の双方の接触を保証する。
第７図は、第６図の実施例に対する変形例であり、手動のプラグゲージを概略的に示す。このプラグゲージは大きい直径をチェックするようになっている。第７図のプラグゲージは、第６図のものと概念的には同じであり、従って、第７図の構成の説明においては２つの実施例の間の差異のみを言う。小径を有する可撓性円筒形部分130′を通ってカートリッジヘッド105′の可動ロッド112′にステム122′が結合されている。
ノイズピース116′に関して固定されたフランジ62′及びステム122′の通路の中央開口部を有するフランジ62′は、支点63′を介してロッド60′を旋回可能に支持している。支点63′は、図面の平面に垂直な回転軸線を画定している。
ロッド60′の下端に固定されステム122′の通路の開口部を有するほぼ水平方向の接続部材70は、水平方向に配置された基準部材72を支持している垂直方向の部材71を支持している。基準部材72の端部にフィーラ73が固定され、ノイズピース116′に関して突出し、その開口部を通過する。
基準部材72の他端は、ステム122′の下端に固定されたボール75に接触している平坦な垂直方向の基準面を形成する。また、ボール75は水平方向に配置された当接部材77に接触する。表面部分76は、Vee断面のような凹形状の断面を有し、ゲージの長手方向の軸線に関して傾斜している。
フィーラ78が、当接部材77の端部に固定され、ノーズピース116′に関して突出しており、その開口部を貫通している。
当接部材77が他の垂直方向の部材の下端に固定され、垂直方向の部材79は、垂直方向部材79の上端に配置された支点80によって水平方向の接続部材70に結合されている。支点80は、図面の平面に対して垂直な回転軸を形成する。フィーラ73及び78の間の相互の接近は、ボール75を表面74及び76ですべらせステム122′と可撓性部分130′を通してゲージヘッド105′のロッド112′に長手方向の変位を伝達する。
第８図乃至第10図は、円筒形部品81の外径をチェックするゲージヘッドを示す。
可撓性スライド82が支柱83を支持しており、その支柱83は、結合装置84を介して、Ｃ形状の剛性部材85を支持している。結合装置84は一体的な支点86によって画定される軸線の周りで部材85の小さい回転変位を可能にする。支点86によって画定された回転軸線は、測定している部分81の全体軸線に平行で第８図の平面に垂直である。
固定フィーラ87は、部材85の下方の脚部88の内側に固定され、ガイド表面部分226を形成する当接部材89は部材85の上方脚部91の内側に固定されている。表面部分226は、水平方向及び水平方向に関して傾斜しており、Vee断面を有する。
ボール223によって構成され、表面部分226で摺動可能な可動フィーラは、固定フィーラ87と接触する部分と正反対に配置された部分81の点に接触することができる。双方のフィーラ87及び223が同時に接触することは、一体的な支点86によってまた支点83と部材85との間に配置されたばね93によって補償される。Vee表面部分226のボールの変位は、ボール223を支持するステム222の小径を有する可撓性円筒形部分230によってカートリッジヘッド205の可動部分またはロッド212の軸線方向の変位を生じる。カートリッジヘッド205は、部材85によって固定されそれと共に振動することができる。支点83の開口部96はヘッド205を通過することができる。
第５図及び第８図によるゲージは、第１図乃至第４図と関連して示すような方法と同様な方法で測定する部品の表面をきれいにするために圧縮空気用のダクトを備えている。
すでに説明したように、本発明は、米国特許第4926559号に参照したものと同様な適用において、１つのフィーラを有するゲージを製造するために使用することができる。この目的のために、第１図乃至第４図は、例えば、固定フィーラ20及び21をなくすことによって、またゲージの往復動を可能にする可動スライドを使用することによって変形することができる。

Claims (4)

1. 支持体と、
   前記支持体に堅く結合された固定部と、長手方向に沿って可動な部材と、前記長手方向に沿って前記部材を付勢する付勢手段とを有するトランスジューサユニットと、
   前記長手方向を横断する方向に沿った直線方向の寸法の変化に依存して、前記支持体に対して可動なほぼボール形状の部材と、
   前記支持体に結合されるとともに、前記長手方向に関して傾斜した第２の方向に沿って細長く配置された表面部分を画定する当接部材であって、前記ボール形状部材は前記表面部分に接触し前記傾斜方向に沿って前記表面部分上を可動である、当接部材と、
   前記長手方向に沿って配置され、第１の端部で前記ボール形状部材を支持し、前記可動部材に係合された第２の端部を有する細長い部材と、
   を備える機械部品の直径を測定するゲージにおいて、
   前記表面部分は、前記ボール形状部材のシートを提供するためとともに前記ボール形状部材を前記傾斜方向に沿って案内するための凹形状の断面を有し、
   前記当接部材は、支点装置を介して前記支持体に可動に結合されており、
   前記ゲージは、前記当接部材に固定されている少なくとも１のフィーラ及び少なくとも他のフィーラを有する
   ことを特徴とするゲージ。
2. 前記表面部分はＶ字形状の断面を有する請求項１に記載のゲージ。
3. 少なくとも前記他のフィーラは平坦な基準面を形成する可動な基準部材に固定され、前記ボール形状部材は前記基準面と前記表面部分との間で前記基準面に可動に接触するように配置される請求項１または２に記載の内径を測定するゲージ。
4. 前記可動な基準部材は、支点装置を介して前記支持体に可動に結合されている請求項３に記載のゲージ。

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