JP3633733B2 - 揺動量の倍率変換機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動量の倍率変換機構に係り、例えば、測定子の揺動量を指針の回転量として表示するてこ式ダイヤルゲージ等に利用することができる。
【０００２】
【背景技術】
従来より、測定子が設けられたアームの揺動量をてこの原理によって倍率変換して他のアームに伝達する揺動量の倍率変換機構が知られており、測定子の揺動量を拡大し指針の回転量として表示するダイヤルゲージ等に利用されている。
このようなダイヤルゲージによれば、微かな揺動量も倍率変換機構によって拡大され、指針の大きな変位量として検出することができる。
具体的には、特開平６−１０９４０１のようなてこ式ダイヤルゲージがあり、図９、図１０に示される構造となっている。
図９および図１０において、１はてこ式ダイヤルゲージの本体ケース、５１はそのカバー、１１は指針の回転量を表示するダイヤルユニット、４１は第１のアームであり、２６は第２のアームである。
【０００３】
前記本体ケース１には、片側表面に凹部２が開口形成されているとともに、この凹部２には、先端面側へ向かって開口する測定子挿入孔３と、図９中、上面側に向かって開口され、ダイヤルユニット１１が取り付けられる切り欠き部９が形成されている。
この測定子挿入孔３を挟んだ両側表面には一対の軸受部４Ａ，４Ｂが一体的に形成されている。
前記第１のアーム４１は、先端部分に設けられた測定子３１が露出した状態で測定子挿入孔３に挿入され、その中間部分に形成された第１の軸部５に軸受部材５Ａ，５Ｂによって前記軸受部４Ａ，４Ｂに揺動自在に取り付けられている。
一方、本体ケース１の凹部２には、第１のアーム４１の揺動量を拡大する第２のアーム２６と、この第２のアームの揺動を前記ダイヤルユニット１１に伝達するためのピニオンギア２３およびクラウンギア２４が設けられている。
第２のアーム２６は、測定子挿入孔３から挿入された第１のアーム３１に隣接して配置され、その中間部分に形成された第２の軸部２７で本体ケース１の底面１Ａに揺動自在に取り付けられている。また、ピニオンギア２３，クラウンギア２４は、一体化されて本体ケース１の底面１Ｂに回転自在に取り付けられている。
【０００４】
第１のアーム４１には、前述した測定子３１が設けられた先端部とは、前記第１の軸部５に対して反対側であり、かつ前記測定子挿入孔３に挿入される挿入側部分に第１のアーム４１の揺動に応じて移動する移動面４１Ａおよび移動面４１Ｂが形成されている。
第２のアーム２６には、前記第１のアーム４１に形成された移動面４１Ａ，４１Ｂの各々に対応して接触し、かつ第１のアーム４１の揺動を第２のアーム２６に伝達する伝達ピン２８Ａ，２８Ｂが設けられ、さらに、第２のアーム２６の端部には、ピニオンギア２３に噛合するセクタギア２５が設けられている。
尚、この第２のアーム２６は、凹部２内に設けられた線ばね２９によって、第２の軸部２７を中心として、図１０中、時計回り方向へ回動付勢されており、これにより、移動面４１Ａ，４１Ｂおよび伝達ピン２８Ａ，２８Ｂは、揺動量の測定時、未測定時によらず、常に接触した状態が維持される。
【０００５】
このような構造のてこ式ダイヤルゲージにおいて、測定子３１の揺動量を拡大して、ダイヤルユニット１１の指針の回転量に拡大する機構は図１０を参照して説明すると次のようになる。
測定子３１が図１０中、Ｕ方向に揺動すると、第１のアーム４１は、第１の軸部５を中心として、図１０中、反時計回りに回動し、これに伴い、移動面４１Ｂが図１０中、下方に移動する。この移動面４１Ｂの下方への移動によって、第２のアーム２６の伝達ピン２８Ｂも図１０中、下方に押し下げられ、これに伴い、第２のアーム２６は第２の軸部２７を中心として、反時計回りに回動する。
そして、第２のアーム２６の下方への移動に伴って、セクタギア２５を介して、ピニオンギア２３が時計回りに回転し、さらに、クラウンギア２４を介して、ダイヤルユニット１１に設けられたセンターピニオン１４にその回転が伝達され、回転軸１５を介して指針１６の回転量として揺動量が表示される。
【０００６】
次に、測定子３１がＤ方向に揺動すると、第１のアーム４１が第１の軸部５を中心として、図１０中、時計回りに回動し、今度は、移動面４１Ａが図１０中上方に移動する。これに伴い、第２のアーム２６の伝達ピン２８Ａは図１０中、上方に押し上げられ、第２のアーム２６は第２の軸部２７を中心として、測定子３１のＵ方向の揺動と同様に反時計回りに回動する。
すなわち、このような構造のてこ式ダイヤルゲージは、測定子３１の揺動方向によらず、常に指針１６の回転は同一方向となる。
【０００７】
ところで、このようなてこにより揺動量の倍率を変換する機構は、２つのてこの各々の支点、作用点間の距離によって拡大倍率が異なるものであり、具体的な倍率変換のメカニズムは、図１１（Ａ），（Ｂ）に示される模式図によって説明すれば、次のようになる。
図１１（Ａ）は、測定子３１が揺動していない中立状態における第１のアーム４１および第２のアーム２６の位置関係を示しており、第１のアーム４１、第２のアーム２６は、ともに第１の軸部５および第２の軸部２７を結ぶ中立軸Ｍ上に直線的に配列され、第２のアームに設けられた伝達ピン２８Ａ，２８Ｂもこの中立軸Ｍ上に沿って配列されている。
伝達ピン２８Ａは、第１の軸部５と第２の軸部２７とを結ぶ長さＬの線分を内分する位置に配置され、第１の軸部５からＲＡ１，第２の軸部２７からＲＡ２の距離に配置されている。同様に、伝達ピン２８Ｂは、当該長さＬの線分を外分する位置に配置され、第１の軸部５からＲＢ１，第２の軸部２７からＲＢ２の距離に配置されている。そして、これらＲＡ１〜ＲＢ２は、ＲＡ２＜ＲＡ１＜Ｌ、ＲＢ２＜Ｌ＜ＲＢ１という関係を満たしている。
【０００８】
図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）をさらに簡略化した模式図であり、測定子３１が角度ＳだけＤ方向に揺動した状態を表した図である。
測定子３１のＤ方向の揺動により、第１のアーム４１は、第１の軸部５を中心として時計回り方向に角度Ｓだけ揺動し、これに伴い、第１のアーム４１の移動面４１Ａによって、第２のアーム２６の伝達ピン２８Ａは、第２の軸部２７を中心として角度θだけ反時計回り方向に移動し、中立軸Ｍよりも上方に押し上げられる。
【０００９】
この状態において、第１のアーム４１の揺動量Ｓと第２のアームの揺動量θの間には、
ＬＡ１×ｓｉｎＳ＝ＲＡ２×ｓｉｎθ
の関係が成立し、Ｓおよびθの微小変化においてはｓｉｎθ≒θ，ｓｉｎＳ≒Ｓとすることができ、
ＬＡ１×Ｓ＝ＲＡ２×θ
θ＝Ｋ×Ｓ （Ｋ＝ＬＡ１／ＲＡ２）
となり、上述したように、ＬＡ１（≒ＲＡ１）＞ＲＡ２なので、
第１アーム４１の揺動量Ｓは、拡大係数Ｋの割合で第２アーム２６の揺動量θに変換される。
このような関係式は、図１１（Ｂ）では図示を略したが、Ｄ方向とは反対のＵ方向に測定子３１が揺動した場合に働く、伝達ピン２８Ｂについても成立する。
【００１０】
上述したようなＳとθの関係は、中立軸Ｍからの揺動量Ｓ，θが各々小さい場合には拡大係数Ｋの値が安定し、Ｓは一定の拡大係数Ｋによってθに変換されているが、Ｓ，θが大きくなるに従って、伝達ピン２８Ａの中立軸Ｍ方向の変位を無視できなくなり、拡大係数Ｋの値がθの増加に伴って大きくなっていく。
とりわけ、第１の軸部５と第２の軸部２７との間の内分点に配置される伝達ピン２８Ａの場合、ＲＡ２，ＬＡ１の絶対寸法が小さいので、その拡大係数の変化は、図１２に示すように、揺動量θの増加の影響を大きく受ける。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような拡大係数Ｋの大きな変化を防止するために、従来は、第１の軸部５と第２の軸部２７との間の距離Ｌを十分大きくとって、θの増加によるＬＡ１の変化率を低減することによって揺動量の倍率変換機構の高精度化を図っていた。しかしながら、軸間距離Ｌを大きくとるということは、第１のアームの長さ寸法を大きくする必要があり、ダイヤルゲージの製作工程において、測定子の揺動範囲に応じて複数のアームを予め準備しなければならず、製作時の部品管理の煩雑化、第１のアームの製作コストの上昇という問題がある。
また、第１のアームの長さ寸法を大きくすれば、上述したダイヤルゲージの本体ケース１やカバー５１等の部材もこれに応じて大きくしなければならず、ダイヤルゲージの大型化してしまうという問題があり、さらには、部品管理の煩雑化や製作コストの上昇という点でもより顕著な問題となる。
【００１２】
本発明の目的は、このような従来の欠点を解消し、複数のてこの組み合わせによる揺動量の倍率変換機構において、揺動範囲が大きくなっても、大幅な部材の変更を行うことなく、一定の拡大係数により揺動量を変換することのできる高精度の揺動量の倍率変換機構を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る揺動量の倍率変換機構は、回転軸を同一方向に揃えた第１の軸部および第２の軸部を有し、前記第１の軸部に揺動自在に取り付けられた第１のアームと、前記第２の軸部に揺動自在に取り付けられ、かつ前記第１のアームに隣接配置される第２のアームとを備え、前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか一方のアームには、当該アームの揺動に応じて移動する移動面が設けられ、前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか他方のアームには、この移動面に接触し、かつ前記一方のアームの揺動を前記他方のアームに伝達する伝達ピンが設けられ、前記第１のアームの揺動に伴って、前記伝達ピンを介して前記第２のアームが回転し、前記第１のアームの揺動量を倍率変換して前記第２のアームに伝達する揺動量の倍率変換機構であって、前記移動面は、前記第１の軸部と前記第２の軸部とを結ぶ中立軸に対し傾斜し、かつ前記中立軸との距離が前記第１の軸部から前記第２の軸部に向かって次第に遠ざかるような傾斜面であることを特徴とするものである。
【００１４】
すなわち、図１（Ａ）に示されるように、従来は、第１のアームに設けられた移動面４１Ａは中立軸Ｍと略平行に設定されており、中立軸Ｍに直交する方向の変位Ｈ１でＳおよびθの関係式を導き出していた。このため、第１のアームの揺動量Ｓが大きくなるに従って、伝達ピン２８Ａは、中立軸Ｍの方向で、かつ第１の軸部５から遠ざかるように移動してＳ，θ間の変換誤差を生じていた。
一方、本発明では、図１（Ｂ）に示されるように、第１のアームの移動面１４１Ａは、中立軸Ｍに対し傾斜し、かつ中立軸Ｍとの距離が第１の軸部５から第２の軸部２７に向かって次第に遠ざかるような傾斜面となっている。
そして、このように移動面１４１Ａを傾斜面とすれば、第１のアーム４１の揺動量Ｓは、第１の軸部５を中心に半径Ｒ０の円弧Ｃを設定し、伝達ピン２８Ａの初期位置および移動後の位置の各々から当該円弧Ｃに対して引いた接線Ｔ０および接線Ｔ１のなす角として把握される。
【００１５】
従って、この接線Ｔ０に直交する方向の変位Ｈ２でＳおよびθの関係式を導き出すことにより、図１（Ｂ）からわかるように、接線Ｔ０方向への伝達ピン２８Ａの移動が従来に比べ小さくなるので、揺動量Ｓは安定した拡大係数Ｋによってθに変換され、揺動量の倍率変換機構の高精度化が図られる。
そして、このように第１のアームの移動面に傾斜を設けるだけで揺動量の倍率変換機構の高精度化が図られるので、第２のアーム等他の部材を変更する必要がなく、ダイヤルゲージの部品管理の簡単化、製作コストの低減が図られる。
さらに、第１の軸部５と第２の軸部２７との軸間距離Ｌを大きくとる必要がないので、ダイヤルゲージの大型化が防止されるとともに、ダイヤルゲージの本体ケース、カバー等の部品の標準化が図られ、尚一層の部品管理の簡単化、製作コストの低減が図られる。
【００１６】
以上において、第１のアームの移動面は、上述した半径Ｒ０の円弧Ｃから伝達ピン２８Ａに引いた接線（Ｔ０、Ｔ１）に平行な傾斜面であり、かつ当該半径Ｒ０は、第１のアームの揺動範囲に応じて決定するのが好ましい。
すなわち、第１のアームの揺動範囲に応じて半径Ｒ０を予め決定しておけば、第１のアームの移動面の傾斜は、この半径Ｒ０によって一義的に定まるので、ダイヤルゲージの製作工程の工程管理の簡単化が図られる。
【００１７】
また、本発明に係る揺動量の倍率変換機構は、回転軸を同一方向に揃えた第１の軸部および第２の軸部を有し、前記第１の軸部に揺動自在に取り付けられた第１のアームと、前記第２の軸部に揺動自在に取り付けられ、かつ前記第１のアームに隣接配置される第２のアームとを備え、前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか一方のアームには、当該アームの揺動に応じて移動する移動面が設けられ、前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか他方のアームには、この移動面に接触し、かつ前記一方のアームの揺動を前記他方のアームに伝達する伝達ピンが設けられ、前記第１のアームの揺動に伴って、前記伝達ピンを介して前記第２のアームが回転し、前記第１のアームの揺動量を倍率変換して前記第２のアームに伝達する揺動量の倍率変換機構であって、前記第１のアームおよび前記第２のアームが前記第１の軸部と前記第２の軸部とを結ぶ中立軸上に位置しているとき、前記伝達ピンは、前記中立軸からずれた位置に配置され、前記第１のアームが揺動すると、前記伝達ピンは、前記中立軸をまたぐように移動することを特徴とするものである。
【００１８】
伝達ピンがこのような位置にあれば、中立軸Ｍに直交する近傍が第２のアームの揺動量θの範囲として設定されるので、伝達ピン２８Ａの中立軸Ｍ方向の移動が少なくなり、拡大係数Ｋに大きな変化が生じることがない。
従って、揺動量の倍率変換機構の高精度化が図られ、上述と同様に、第１のアームと第２のアームとの軸間距離を変更する必要もなく、ダイヤルゲージの大型化が防止されるとともに、本体ケースやケースカバー等、他の部品の標準化が可能となり、部品管理の簡単化、製作コストの低減が図られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。尚、既に説明した部材、部分と同一または類似の部材等については、同一符号を付し、その説明を簡略または省略する
図２（Ａ），（Ｂ）は、第１の実施形態に係る揺動量の倍率変換機構を示す、従来例における図１１（Ａ），（Ｂ）に相当する図である。
上述した従来例との違いは、従来例における第１のアーム４１の移動面４１Ａは、中立軸Ｍに対して略平行に形成されていたのに対して、第１の実施形態に係る第１のアーム１４１は、移動面１４１Ａが中立軸Ｍに対して傾斜し、かつその傾斜が第１の軸部５から第２の軸部２７に向かって次第に遠ざかるような傾斜面である点が相違する。
移動面１４１Ａは、第１のアーム１４１の中立状態において、伝達ピン２８Ａの中心から、第１の軸部５を中心として設定した半径Ｒ０の円弧Ｃに対して引いた接線Ｔ０と平行な勾配を有する傾斜面であり、半径Ｒ０は、第１のアーム１４１の揺動範囲に応じて一義的に定まるものである。
【００２０】
次に、第１実施形態における作用を説明する。
図２（Ａ）中、測定子３１がＤ方向に揺動すると、第１の軸部５を介して反対側にある移動面１４１Ａは、図２（Ａ）中、中立軸Ｍよりも上方に移動し、これに伴い、第２のアーム２６の伝達ピン２８Ａが上方に押し上げられる。
図２（Ｂ）における測定子３１がＤ方向に揺動した状態をより拡大すると、図３のようになる。
尚、第１のアーム１４１が角度Ｓだけ揺動した状態において、伝達ピン２６Ａの中心から半径Ｒ０の円弧Ｃに引いた接線Ｔ１と、第１の軸部５から伝達ピン２８Ａの中心に引いた線ＬＡ１とがなす角をα１，ＬＡ１と中立軸Ｍとのなす角度をα４とする。
また、第１のアーム１４１の中立状態において、中立軸Ｍ上にある伝達ピン２６Ａの中心から半径Ｒ０の円弧Ｃに引いた接線Ｔ０と、中立軸Ｍとがなす角をα０とする。
そして、α０，α１，α４，Ｓ，θ間には、次の式のような関係が成立する。
Ｓ＝α０＋α４−α１
ＲＡ２×ｃｏｓθ＋ＬＡ１×ｃｏｓα４＝Ｌ
ＲＡ２×ｓｉｎθ＝ＬＡ１×ｓｉｎα４
（Ｌ−ＲＡ２）×ｓｉｎα０＝Ｒ０
ＬＡ１×ｓｉｎα１＝Ｒ０
これらの式を解いて算出された拡大係数Ｋ（θ／Ｓ）の変化は、図４のようになる。
【００２１】
一方、図２（Ｂ）において、測定子３１がＵ方向に揺動した場合に、第２のアーム２６に第１のアーム４１の揺動を伝達する移動面４１Ｂは、従来例に示される第１のアーム４１と同様に、中立軸Ｍと略平行な面となっていて、上述したような傾斜面とはなっていない。
これは、伝達ピン２８Ｂは、軸間距離Ｌの第１の軸部５、第２の軸部２７間の線分をＲＢ１：ＲＢ２に外分する点に配置されているので、ＲＢ１，ＲＢ２に十分な距離を確保でき、中立軸Ｍ方向の変位の影響が少ないからである。
また、上述したＤ方向の揺動と違って、Ｕ方向の揺動では、第１のアーム１４１と第２のアーム２６とが同一方向に揺動しているため、Ｓ，θが大きくなっても中立軸Ｍの方向の相対的位置に差異が生じにくいためである。
【００２２】
このような第１実施形態によれば、次のような効果がある。
図４と従来例の図１２とに示される拡大係数の変化をみてもわかるように、第１のアーム１４１の移動面１４１Ａを傾斜面とするだけで、揺動量θが０からθＤという広い範囲で拡大係数Ｋの安定化を図ることができ、揺動範囲の大きい倍率変換機構であっても、高精度で安定した揺動量の拡大を行うことができる。
また、このような高精度の倍率変換機構を第１アーム４１の移動面１４１Ａを傾斜面とするだけで形成することができ、他の部材の仕様変更を行う必要がないので、てこ式ダイヤルゲージの製作に際して、他の部品の標準化を図ることができ、部品管理の簡単化と、製造コストの低減を図ることができる。
【００２３】
図５（Ａ），（Ｂ）には、本発明の第２実施形態に係る揺動量の倍率変換機構が示されており、従来例との相違は、中立状態における第２のアームに設けられた伝達ピンの位置にある。
すなわち、第１のアーム４１の中立状態において、従来例における第２のアーム２６の伝達ピン２８Ａの位置は、中立軸Ｍ上に配置されているが、第２実施形態における第２のアーム１２６の伝達ピン１２８Ａの位置は、中立軸Ｍからずれた位置であり、図５（Ａ）中、中立軸Ｍよりも下方の位置を初期位置としている点が相違する。
そして、第１のアーム４１の中立状態において、伝達ピン１２８Ａの位置がこのように中立軸Ｍからずれた位置を初期位置として配置されていれば、図５（Ｂ）中Ｄ方向に第１のアーム４１が揺動しても、伝達ピン１２８Ａは、中立軸Ｍをまたぐように移動して揺動量θへの拡大を行う。
【００２４】
従って、伝達ピン１２８Ｂの中立軸Ｍ方向の変位が大きくなることもないので、第２のアーム１２６の揺動量θが大きく変化しても、拡大係数Ｋ（θ／Ｓ）に大きな変化を生じることもなく（図６参照）、第１の実施形態の場合と同様に、てこ式ダイヤルゲージの揺動量の倍率変換機構の高精度化を図ることができる。また、てこ式ダイヤルゲージの製作に際しても、第２のアーム１２６の伝達ピン１２８Ａの位置を変更すれば、上述した高精度化を達成することができ、部品管理の簡単化と、製造コストの低減を図ることができる。
【００２５】
図７には、本発明の第３実施形態が示されており、第３実施形態に係る倍率変換機構は、前述した第１実施形態の特徴と、第２実施形態の特徴とを組み合わせたものである。
すなわち、第３実施形態に係る倍率変換機構においては、第１のアーム２４１の移動面２４１Ａは、第１のアーム２４１の中立状態において、伝達ピン２８Ａの中心から、第１の軸部５を中心として設定した半径Ｒ０の円弧Ｃに対して引いた接線Ｔ０と平行な勾配を有する傾斜面となっているとともに、第２のアーム２２６の伝達ピン２２８Ａは、中立軸Ｍからずれた位置に配置されている。
従って、第三実施形態に係る倍率変換機構では、前述した第１実施形態および第２実施形態の各々の効果を享受することができ、揺動量θの極めて広い範囲で拡大係数Ｋが安定し（図８参照）、揺動量の倍率変換機構のより一層の高精度化を図ることができる。
尚、第３実施形態においては、図７（Ｂ）中、第１のアームがＵ方向に揺動した場合に、第１のアーム２４１の移動面２４１Ｂは、中立軸Ｍに対して傾斜しており、また、第２のアーム２２６の伝達ピン２２８Ｂの位置は、図７（Ａ）中、中立軸Ｍに対して上方の位置を初期位置としている。
【００２６】
【実施例】
次に、従来例に示されるてこ式ダイヤルゲージに第１実施形態〜第３実施形態に係る第１のアーム、第２のアームを組み込んで行った誤差測定の結果について説明する。
表１には、第１実施例、第２実施例、第３実施例、従来例の測定条件が示されている。
表１中、従来例では、背景技術で説明した第１のアーム４１、第２のアーム２６が用いられ、第１実施例ではこれらのアームのうち、第１のアームを第１実施形態の第１のアーム１４１に変更し、第２実施例では第２のアームを第２実施形態の第２のアーム１２６に変更し、第３実施例では第１のアームを第３実施形態の第１のアーム２４１、第２のアームを第２のアーム２２６に変更し、測定を行っている。
誤差測定は、第１のアームの揺動範囲が１．５ｍｍ、２．０ｍｍの２水準について行っており、第１実施例および第３実施例では、これに対応するアームシフト半径に基づいて移動面の傾斜を定めている。
また、本体ケースやピニオンギヤ等の第１のアーム、第２のアーム以外の部材については、各アームの精度を公平に評価するために、部材仕様を変更していない。尚、表１中、測定子半径とは、第１のアームが固定される第１の軸部から測定子３１の先端までの距離を示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
誤差測定の結果を表２に示す。尚、表２中、Ｄ方向とは、図１０における測定子３１のＤ方向の揺動を示し、Ｕ方向とは、測定子３１のＵ方向の揺動を表す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
表２に示されるように、従来例と比較して第１実施例〜第３実施例では、倍率変換機構の高精度化が達成されており、とりわけ、Ｄ方向における高精度化が著しい。
尚、Ｕ方向測定において、第１実施例で測定精度が向上していないのは、図２における第１アーム１４１の移動面４１を変更していないためである。
【００３１】
尚、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形をも含むものである。
すなわち、前述の実施形態では、移動面１４１Ａ、伝達ピン２８Ａを変更して、Ｄ方向の倍率変換機構の高精度化を図っていたが、これに限らず、Ｕ方向に係る移動面４１Ｂ、伝達ピン２８Ｂを変更して、Ｕ方向の倍率変換機構の高精度化を図ってもよい。
例えば、上述した実施例において、第２実施例の伝達ピン１２８Ｂの位置は、図５（Ａ）に示されるように、中立軸Ｍよりも上方の位置を初期位置としており、これにより、表２のＵ方向測定において、従来例よりも高精度化が図られている。
また、第３実施例において、移動面２４１Ｂを傾斜面とし、かつ伝達ピン２２８Ｂの位置を中立軸Ｍから上方の位置を初期位置とした場合も、第２実施例の場合と同様に、従来例と比較して高精度化が図られている。
【００３２】
さらに、前述の実施形態では、図２（Ｂ）におけるＲＡ２とＲＡ１との関係をＲＡ２＜ＲＡ１＜Ｌと設定し、第１のアーム１４１の揺動量Ｓを第２のアーム２６の揺動量θに拡大する拡大手段として用いられていたが、これに限らず、ＲＡ２＜ＲＡ１＜Ｌと設定し、第１のアーム１４１の揺動量Ｓを第２のアーム２６の揺動量θに縮小変換する手段として使用することもでき、例えば、精密測定器校正用の微小変位生成機構等に利用することができる。
【００３３】
さらにまた、前述の実施形態では、被拡大側となる第１のアーム１４１に移動面１４１Ａ、１４１Ｂが設けられ、拡大側となる第２のアーム２６に伝達ピン２８Ａ、２８Ｂが設けられていたが、これに限らず、被拡大側の第１のアームに伝達ピンが設けられ、拡大側の第２のアームに移動面が設けられていてもよい。
また、前述の実施形態では、第１のアーム、第２のアームを組み合わせた２つのてこによって倍率変換機構を形成していたが、これに限らず、３つ以上のてこを組み合わせた倍率変換機構であってもよい。
【００３４】
さらに、前述の実施形態では、測定子３１は、揺動量を検出するものであったが、これに限らず、例えば、スピンドル等の摺動量を指針の回転量に変換するダイヤルゲージに本発明に係る倍率変換機構を利用してもよい。要するに、複数のてこを介して測定寸法を倍率変換する倍率変換機構であれば、本発明の効果を得ることができる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
前述のように、本発明の揺動量の倍率変換機構によれば、揺動範囲が大きくなっても、大幅な部材の変更を行うことなく、一定の拡大係数により揺動量を倍率変換することのできる高精度の揺動量の倍率変換機構が達成され、倍率変換機構の部品の標準化、製作コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作用を説明する倍率変換機構の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る倍率変換機構の第１のアームと第２のアームとの組み合わせを表す概略図である。
【図３】前述の実施形態における図２を簡略化した模式図である。
【図４】前述の実施形態における第２のアームの揺動量θと拡大係数Ｋとの関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る倍率変換機構の第１のアームと第２のアームとの組み合わせを表す概略図である。
【図６】前述の実施形態における第２のアームの揺動量θと拡大係数Ｋとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る倍率変換機構の第１のアームと第２のアームとの組み合わせを表す概略図である。
【図８】前述の実施形態における第２のアームの揺動量θと拡大係数Ｋとの関係を示す図である。
【図９】従来の揺動量の倍率変換機構を備えたてこ式ダイヤルゲージを示す分解斜視図である。
【図１０】従来の揺動量の倍率変換機構を備えたてこ式ダイヤルゲージの内部構造図である。
【図１１】従来方式による揺動量の倍率変換機構における第１のアームと第２のアームとの組み合わせを表す概略図である。
【図１２】従来方式による揺動量の倍率変換機構における第２のアームの揺動量θと拡大係数Ｋとの関係を示す図である。
【符号の説明】
５ 第１の軸部
２６ 第２のアーム
２７ 第２の軸部
２８Ａ、１２８Ａ、２２８Ａ、２８Ｂ、１２８Ｂ、２２８Ｂ 伝達ピン
４１ 第１のアーム
４１Ａ、１４１Ａ、２４１Ａ、４１Ｂ、１４１Ｂ、２４１Ｂ 移動面
Ｃ 半径Ｒ０の円弧
Ｍ 中立軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動量の倍率変換機構に係り、例えば、測定子の揺動量を指針の回転量として表示するてこ式ダイヤルゲージ等に利用することができる。
【０００２】
【背景技術】
従来より、測定子が設けられたアームの揺動量をてこの原理によって倍率変換して他のアームに伝達する揺動量の倍率変換機構が知られており、測定子の揺動量を拡大し指針の回転量として表示するダイヤルゲージ等に利用されている。
このようなダイヤルゲージによれば、微かな揺動量も倍率変換機構によって拡大され、指針の大きな変位量として検出することができる。
具体的には、特開平６−１０９４０１のようなてこ式ダイヤルゲージがあり、図９、図１０に示される構造となっている。
図９および図１０において、１はてこ式ダイヤルゲージの本体ケース、５１はそのカバー、１１は指針の回転量を表示するダイヤルユニット、４１は第１のアームであり、２６は第２のアームである。
【０００３】
前記本体ケース１には、片側表面に凹部２が開口形成されているとともに、この凹部２には、先端面側へ向かって開口する測定子挿入孔３と、図９中、上面側に向かって開口され、ダイヤルユニット１１が取り付けられる切り欠き部９が形成されている。
この測定子挿入孔３を挟んだ両側表面には一対の軸受部４Ａ，４Ｂが一体的に形成されている。
前記第１のアーム４１は、先端部分に設けられた測定子３１が露出した状態で測定子挿入孔３に挿入され、その中間部分に形成された第１の軸部５に軸受部材５Ａ，５Ｂによって前記軸受部４Ａ，４Ｂに揺動自在に取り付けられている。
一方、本体ケース１の凹部２には、第１のアーム４１の揺動量を拡大する第２のアーム２６と、この第２のアームの揺動を前記ダイヤルユニット１１に伝達するためのピニオンギア２３およびクラウンギア２４が設けられている。
第２のアーム２６は、測定子挿入孔３から挿入された第１のアーム３１に隣接して配置され、その中間部分に形成された第２の軸部２７で本体ケース１の底面１Ａに揺動自在に取り付けられている。また、ピニオンギア２３，クラウンギア２４は、一体化されて本体ケース１の底面１Ｂに回転自在に取り付けられている。
【０００４】
第１のアーム４１には、前述した測定子３１が設けられた先端部とは、前記第１の軸部５に対して反対側であり、かつ前記測定子挿入孔３に挿入される挿入側部分に第１のアーム４１の揺動に応じて移動する移動面４１Ａおよび移動面４１Ｂが形成されている。
第２のアーム２６には、前記第１のアーム４１に形成された移動面４１Ａ，４１Ｂの各々に対応して接触し、かつ第１のアーム４１の揺動を第２のアーム２６に伝達する伝達ピン２８Ａ，２８Ｂが設けられ、さらに、第２のアーム２６の端部には、ピニオンギア２３に噛合するセクタギア２５が設けられている。
尚、この第２のアーム２６は、凹部２内に設けられた線ばね２９によって、第２の軸部２７を中心として、図１０中、時計回り方向へ回動付勢されており、これにより、移動面４１Ａ，４１Ｂおよび伝達ピン２８Ａ，２８Ｂは、揺動量の測定時、未測定時によらず、常に接触した状態が維持される。
【０００５】
このような構造のてこ式ダイヤルゲージにおいて、測定子３１の揺動量を拡大して、ダイヤルユニット１１の指針の回転量に拡大する機構は図１０を参照して説明すると次のようになる。
測定子３１が図１０中、Ｕ方向に揺動すると、第１のアーム４１は、第１の軸部５を中心として、図１０中、反時計回りに回動し、これに伴い、移動面４１Ｂが図１０中、下方に移動する。この移動面４１Ｂの下方への移動によって、第２のアーム２６の伝達ピン２８Ｂも図１０中、下方に押し下げられ、これに伴い、第２のアーム２６は第２の軸部２７を中心として、反時計回りに回動する。
そして、第２のアーム２６の下方への移動に伴って、セクタギア２５を介して、ピニオンギア２３が時計回りに回転し、さらに、クラウンギア２４を介して、ダイヤルユニット１１に設けられたセンターピニオン１４にその回転が伝達され、回転軸１５を介して指針１６の回転量として揺動量が表示される。
【０００６】
次に、測定子３１がＤ方向に揺動すると、第１のアーム４１が第１の軸部５を中心として、図１０中、時計回りに回動し、今度は、移動面４１Ａが図１０中上方に移動する。これに伴い、第２のアーム２６の伝達ピン２８Ａは図１０中、上方に押し上げられ、第２のアーム２６は第２の軸部２７を中心として、測定子３１のＵ方向の揺動と同様に反時計回りに回動する。
すなわち、このような構造のてこ式ダイヤルゲージは、測定子３１の揺動方向によらず、常に指針１６の回転は同一方向となる。
【０００７】
ところで、このようなてこにより揺動量の倍率を変換する機構は、２つのてこの各々の支点、作用点間の距離によって拡大倍率が異なるものであり、具体的な倍率変換のメカニズムは、図１１（Ａ），（Ｂ）に示される模式図によって説明すれば、次のようになる。
図１１（Ａ）は、測定子３１が揺動していない中立状態における第１のアーム４１および第２のアーム２６の位置関係を示しており、第１のアーム４１、第２のアーム２６は、ともに第１の軸部５および第２の軸部２７を結ぶ中立軸Ｍ上に直線的に配列され、第２のアームに設けられた伝達ピン２８Ａ，２８Ｂもこの中立軸Ｍ上に沿って配列されている。
伝達ピン２８Ａは、第１の軸部５と第２の軸部２７とを結ぶ長さＬの線分を内分する位置に配置され、第１の軸部５からＲＡ１，第２の軸部２７からＲＡ２の距離に配置されている。同様に、伝達ピン２８Ｂは、当該長さＬの線分を外分する位置に配置され、第１の軸部５からＲＢ１，第２の軸部２７からＲＢ２の距離に配置されている。そして、これらＲＡ１〜ＲＢ２は、ＲＡ２＜ＲＡ１＜Ｌ、ＲＢ２＜Ｌ＜ＲＢ１という関係を満たしている。
【０００８】
図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）をさらに簡略化した模式図であり、測定子３１が角度ＳだけＤ方向に揺動した状態を表した図である。
測定子３１のＤ方向の揺動により、第１のアーム４１は、第１の軸部５を中心として時計回り方向に角度Ｓだけ揺動し、これに伴い、第１のアーム４１の移動面４１Ａによって、第２のアーム２６の伝達ピン２８Ａは、第２の軸部２７を中心として角度θだけ反時計回り方向に移動し、中立軸Ｍよりも上方に押し上げられる。
【０００９】
この状態において、第１のアーム４１の揺動量Ｓと第２のアームの揺動量θの間には、
ＬＡ１×ｓｉｎＳ＝ＲＡ２×ｓｉｎθ
の関係が成立し、Ｓおよびθの微小変化においてはｓｉｎθ≒θ，ｓｉｎＳ≒Ｓとすることができ、
ＬＡ１×Ｓ＝ＲＡ２×θ
θ＝Ｋ×Ｓ （Ｋ＝ＬＡ１／ＲＡ２）
となり、上述したように、ＬＡ１（≒ＲＡ１）＞ＲＡ２なので、
第１アーム４１の揺動量Ｓは、拡大係数Ｋの割合で第２アーム２６の揺動量θに変換される。
このような関係式は、図１１（Ｂ）では図示を略したが、Ｄ方向とは反対のＵ方向に測定子３１が揺動した場合に働く、伝達ピン２８Ｂについても成立する。
【００１０】
上述したようなＳとθの関係は、中立軸Ｍからの揺動量Ｓ，θが各々小さい場合には拡大係数Ｋの値が安定し、Ｓは一定の拡大係数Ｋによってθに変換されているが、Ｓ，θが大きくなるに従って、伝達ピン２８Ａの中立軸Ｍ方向の変位を無視できなくなり、拡大係数Ｋの値がθの増加に伴って大きくなっていく。
とりわけ、第１の軸部５と第２の軸部２７との間の内分点に配置される伝達ピン２８Ａの場合、ＲＡ２，ＬＡ１の絶対寸法が小さいので、その拡大係数の変化は、図１２に示すように、揺動量θの増加の影響を大きく受ける。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような拡大係数Ｋの大きな変化を防止するために、従来は、第１の軸部５と第２の軸部２７との間の距離Ｌを十分大きくとって、θの増加によるＬＡ１の変化率を低減することによって揺動量の倍率変換機構の高精度化を図っていた。しかしながら、軸間距離Ｌを大きくとるということは、第１のアームの長さ寸法を大きくする必要があり、ダイヤルゲージの製作工程において、測定子の揺動範囲に応じて複数のアームを予め準備しなければならず、製作時の部品管理の煩雑化、第１のアームの製作コストの上昇という問題がある。
また、第１のアームの長さ寸法を大きくすれば、上述したダイヤルゲージの本体ケース１やカバー５１等の部材もこれに応じて大きくしなければならず、ダイヤルゲージの大型化してしまうという問題があり、さらには、部品管理の煩雑化や製作コストの上昇という点でもより顕著な問題となる。
【００１２】
本発明の目的は、このような従来の欠点を解消し、複数のてこの組み合わせによる揺動量の倍率変換機構において、揺動範囲が大きくなっても、大幅な部材の変更を行うことなく、一定の拡大係数により揺動量を変換することのできる高精度の揺動量の倍率変換機構を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る揺動量の倍率変換機構は、回転軸を同一方向に揃えた第１の軸部および第２の軸部を有し、前記第１の軸部に揺動自在に取り付けられた第１のアームと、前記第２の軸部に揺動自在に取り付けられ、かつ前記第１のアームに隣接配置される第２のアームとを備え、前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか一方のアームには、当該アームの揺動に応じて移動する移動面が設けられ、前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか他方のアームには、この移動面に接触し、かつ前記一方のアームの揺動を前記他方のアームに伝達する伝達ピンが設けられ、前記第１のアームの揺動に伴って、前記伝達ピンを介して前記第２のアームが回転し、前記第１のアームの揺動量を倍率変換して前記第２のアームに伝達する揺動量の倍率変換機構であって、前記移動面は、前記第１の軸部と前記第２の軸部とを結ぶ中立軸に対し傾斜し、かつ前記中立軸との距離が前記第１の軸部から前記第２の軸部に向かって次第に遠ざかるような傾斜面であることを特徴とするものである。
【００１４】
すなわち、図１（Ａ）に示されるように、従来は、第１のアームに設けられた移動面４１Ａは中立軸Ｍと略平行に設定されており、中立軸Ｍに直交する方向の変位Ｈ１でＳおよびθの関係式を導き出していた。このため、第１のアームの揺動量Ｓが大きくなるに従って、伝達ピン２８Ａは、中立軸Ｍの方向で、かつ第１の軸部５から遠ざかるように移動してＳ，θ間の変換誤差を生じていた。
一方、本発明では、図１（Ｂ）に示されるように、第１のアームの移動面１４１Ａは、中立軸Ｍに対し傾斜し、かつ中立軸Ｍとの距離が第１の軸部５から第２の軸部２７に向かって次第に遠ざかるような傾斜面となっている。
そして、このように移動面１４１Ａを傾斜面とすれば、第１のアーム４１の揺動量Ｓは、第１の軸部５を中心に半径Ｒ０の円弧Ｃを設定し、伝達ピン２８Ａの初期位置および移動後の位置の各々から当該円弧Ｃに対して引いた接線Ｔ０および接線Ｔ１のなす角として把握される。
【００１５】
従って、この接線Ｔ０に直交する方向の変位Ｈ２でＳおよびθの関係式を導き出すことにより、図１（Ｂ）からわかるように、接線Ｔ０方向への伝達ピン２８Ａの移動が従来に比べ小さくなるので、揺動量Ｓは安定した拡大係数Ｋによってθに変換され、揺動量の倍率変換機構の高精度化が図られる。
そして、このように第１のアームの移動面に傾斜を設けるだけで揺動量の倍率変換機構の高精度化が図られるので、第２のアーム等他の部材を変更する必要がなく、ダイヤルゲージの部品管理の簡単化、製作コストの低減が図られる。
さらに、第１の軸部５と第２の軸部２７との軸間距離Ｌを大きくとる必要がないので、ダイヤルゲージの大型化が防止されるとともに、ダイヤルゲージの本体ケース、カバー等の部品の標準化が図られ、尚一層の部品管理の簡単化、製作コストの低減が図られる。
【００１６】
以上において、第１のアームの移動面は、上述した半径Ｒ０の円弧Ｃから伝達ピン２８Ａに引いた接線（Ｔ０、Ｔ１）に平行な傾斜面であり、かつ当該半径Ｒ０は、第１のアームの揺動範囲に応じて決定するのが好ましい。
すなわち、第１のアームの揺動範囲に応じて半径Ｒ０を予め決定しておけば、第１のアームの移動面の傾斜は、この半径Ｒ０によって一義的に定まるので、ダイヤルゲージの製作工程の工程管理の簡単化が図られる。
【００１７】
また、本発明に係る揺動量の倍率変換機構は、回転軸を同一方向に揃えた第１の軸部および第２の軸部を有し、前記第１の軸部に揺動自在に取り付けられた第１のアームと、前記第２の軸部に揺動自在に取り付けられ、かつ前記第１のアームに隣接配置される第２のアームとを備え、前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか一方のアームには、当該アームの揺動に応じて移動する移動面が設けられ、前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか他方のアームには、この移動面に接触し、かつ前記一方のアームの揺動を前記他方のアームに伝達する伝達ピンが設けられ、前記第１のアームの揺動に伴って、前記伝達ピンを介して前記第２のアームが回転し、前記第１のアームの揺動量を倍率変換して前記第２のアームに伝達する揺動量の倍率変換機構であって、前記第１のアームおよび前記第２のアームが前記第１の軸部と前記第２の軸部とを結ぶ中立軸上に位置しているとき、前記伝達ピンは、前記中立軸からずれた位置に配置され、前記第１のアームが揺動すると、前記伝達ピンは、前記中立軸をまたぐように移動することを特徴とするものである。
【００１８】
伝達ピンがこのような位置にあれば、中立軸Ｍに直交する近傍が第２のアームの揺動量θの範囲として設定されるので、伝達ピン２８Ａの中立軸Ｍ方向の移動が少なくなり、拡大係数Ｋに大きな変化が生じることがない。
従って、揺動量の倍率変換機構の高精度化が図られ、上述と同様に、第１のアームと第２のアームとの軸間距離を変更する必要もなく、ダイヤルゲージの大型化が防止されるとともに、本体ケースやケースカバー等、他の部品の標準化が可能となり、部品管理の簡単化、製作コストの低減が図られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。尚、既に説明した部材、部分と同一または類似の部材等については、同一符号を付し、その説明を簡略または省略する
図２（Ａ），（Ｂ）は、第１の実施形態に係る揺動量の倍率変換機構を示す、従来例における図１１（Ａ），（Ｂ）に相当する図である。
上述した従来例との違いは、従来例における第１のアーム４１の移動面４１Ａは、中立軸Ｍに対して略平行に形成されていたのに対して、第１の実施形態に係る第１のアーム１４１は、移動面１４１Ａが中立軸Ｍに対して傾斜し、かつその傾斜が第１の軸部５から第２の軸部２７に向かって次第に遠ざかるような傾斜面である点が相違する。
移動面１４１Ａは、第１のアーム１４１の中立状態において、伝達ピン２８Ａの中心から、第１の軸部５を中心として設定した半径Ｒ０の円弧Ｃに対して引いた接線Ｔ０と平行な勾配を有する傾斜面であり、半径Ｒ０は、第１のアーム１４１の揺動範囲に応じて一義的に定まるものである。
【００２０】
次に、第１実施形態における作用を説明する。
図２（Ａ）中、測定子３１がＤ方向に揺動すると、第１の軸部５を介して反対側にある移動面１４１Ａは、図２（Ａ）中、中立軸Ｍよりも上方に移動し、これに伴い、第２のアーム２６の伝達ピン２８Ａが上方に押し上げられる。
図２（Ｂ）における測定子３１がＤ方向に揺動した状態をより拡大すると、図３のようになる。
尚、第１のアーム１４１が角度Ｓだけ揺動した状態において、伝達ピン２６Ａの中心から半径Ｒ０の円弧Ｃに引いた接線Ｔ１と、第１の軸部５から伝達ピン２８Ａの中心に引いた線ＬＡ１とがなす角をα１，ＬＡ１と中立軸Ｍとのなす角度をα４とする。
また、第１のアーム１４１の中立状態において、中立軸Ｍ上にある伝達ピン２６Ａの中心から半径Ｒ０の円弧Ｃに引いた接線Ｔ０と、中立軸Ｍとがなす角をα０とする。
そして、α０，α１，α４，Ｓ，θ間には、次の式のような関係が成立する。
Ｓ＝α０＋α４−α１
ＲＡ２×ｃｏｓθ＋ＬＡ１×ｃｏｓα４＝Ｌ
ＲＡ２×ｓｉｎθ＝ＬＡ１×ｓｉｎα４
（Ｌ−ＲＡ２）×ｓｉｎα０＝Ｒ０
ＬＡ１×ｓｉｎα１＝Ｒ０
これらの式を解いて算出された拡大係数Ｋ（θ／Ｓ）の変化は、図４のようになる。
【００２１】
一方、図２（Ｂ）において、測定子３１がＵ方向に揺動した場合に、第２のアーム２６に第１のアーム４１の揺動を伝達する移動面４１Ｂは、従来例に示される第１のアーム４１と同様に、中立軸Ｍと略平行な面となっていて、上述したような傾斜面とはなっていない。
これは、伝達ピン２８Ｂは、軸間距離Ｌの第１の軸部５、第２の軸部２７間の線分をＲＢ１：ＲＢ２に外分する点に配置されているので、ＲＢ１，ＲＢ２に十分な距離を確保でき、中立軸Ｍ方向の変位の影響が少ないからである。
また、上述したＤ方向の揺動と違って、Ｕ方向の揺動では、第１のアーム１４１と第２のアーム２６とが同一方向に揺動しているため、Ｓ，θが大きくなっても中立軸Ｍの方向の相対的位置に差異が生じにくいためである。
【００２２】
このような第１実施形態によれば、次のような効果がある。
図４と従来例の図１２とに示される拡大係数の変化をみてもわかるように、第１のアーム１４１の移動面１４１Ａを傾斜面とするだけで、揺動量θが０からθＤという広い範囲で拡大係数Ｋの安定化を図ることができ、揺動範囲の大きい倍率変換機構であっても、高精度で安定した揺動量の拡大を行うことができる。
また、このような高精度の倍率変換機構を第１アーム４１の移動面１４１Ａを傾斜面とするだけで形成することができ、他の部材の仕様変更を行う必要がないので、てこ式ダイヤルゲージの製作に際して、他の部品の標準化を図ることができ、部品管理の簡単化と、製造コストの低減を図ることができる。
【００２３】
図５（Ａ），（Ｂ）には、本発明の第２実施形態に係る揺動量の倍率変換機構が示されており、従来例との相違は、中立状態における第２のアームに設けられた伝達ピンの位置にある。
すなわち、第１のアーム４１の中立状態において、従来例における第２のアーム２６の伝達ピン２８Ａの位置は、中立軸Ｍ上に配置されているが、第２実施形態における第２のアーム１２６の伝達ピン１２８Ａの位置は、中立軸Ｍからずれた位置であり、図５（Ａ）中、中立軸Ｍよりも下方の位置を初期位置としている点が相違する。
そして、第１のアーム４１の中立状態において、伝達ピン１２８Ａの位置がこのように中立軸Ｍからずれた位置を初期位置として配置されていれば、図５（Ｂ）中Ｄ方向に第１のアーム４１が揺動しても、伝達ピン１２８Ａは、中立軸Ｍをまたぐように移動して揺動量θへの拡大を行う。
【００２４】
従って、伝達ピン１２８Ｂの中立軸Ｍ方向の変位が大きくなることもないので、第２のアーム１２６の揺動量θが大きく変化しても、拡大係数Ｋ（θ／Ｓ）に大きな変化を生じることもなく（図６参照）、第１の実施形態の場合と同様に、てこ式ダイヤルゲージの揺動量の倍率変換機構の高精度化を図ることができる。また、てこ式ダイヤルゲージの製作に際しても、第２のアーム１２６の伝達ピン１２８Ａの位置を変更すれば、上述した高精度化を達成することができ、部品管理の簡単化と、製造コストの低減を図ることができる。
【００２５】
図７には、本発明の第３実施形態が示されており、第３実施形態に係る倍率変換機構は、前述した第１実施形態の特徴と、第２実施形態の特徴とを組み合わせたものである。
すなわち、第３実施形態に係る倍率変換機構においては、第１のアーム２４１の移動面２４１Ａは、第１のアーム２４１の中立状態において、伝達ピン２８Ａの中心から、第１の軸部５を中心として設定した半径Ｒ０の円弧Ｃに対して引いた接線Ｔ０と平行な勾配を有する傾斜面となっているとともに、第２のアーム２２６の伝達ピン２２８Ａは、中立軸Ｍからずれた位置に配置されている。
従って、第三実施形態に係る倍率変換機構では、前述した第１実施形態および第２実施形態の各々の効果を享受することができ、揺動量θの極めて広い範囲で拡大係数Ｋが安定し（図８参照）、揺動量の倍率変換機構のより一層の高精度化を図ることができる。
尚、第３実施形態においては、図７（Ｂ）中、第１のアームがＵ方向に揺動した場合に、第１のアーム２４１の移動面２４１Ｂは、中立軸Ｍに対して傾斜しており、また、第２のアーム２２６の伝達ピン２２８Ｂの位置は、図７（Ａ）中、中立軸Ｍに対して上方の位置を初期位置としている。
【００２６】
【実施例】
次に、従来例に示されるてこ式ダイヤルゲージに第１実施形態〜第３実施形態に係る第１のアーム、第２のアームを組み込んで行った誤差測定の結果について説明する。
表１には、第１実施例、第２実施例、第３実施例、従来例の測定条件が示されている。
表１中、従来例では、背景技術で説明した第１のアーム４１、第２のアーム２６が用いられ、第１実施例ではこれらのアームのうち、第１のアームを第１実施形態の第１のアーム１４１に変更し、第２実施例では第２のアームを第２実施形態の第２のアーム１２６に変更し、第３実施例では第１のアームを第３実施形態の第１のアーム２４１、第２のアームを第２のアーム２２６に変更し、測定を行っている。
誤差測定は、第１のアームの揺動範囲が１．５ｍｍ、２．０ｍｍの２水準について行っており、第１実施例および第３実施例では、これに対応するアームシフト半径に基づいて移動面の傾斜を定めている。
また、本体ケースやピニオンギヤ等の第１のアーム、第２のアーム以外の部材については、各アームの精度を公平に評価するために、部材仕様を変更していない。尚、表１中、測定子半径とは、第１のアームが固定される第１の軸部から測定子３１の先端までの距離を示す。
【００２７】
【表１】
誤差測定の結果を表２に示す。尚、表２中、Ｄ方向とは、図１０における測定子３１のＤ方向の揺動を示し、Ｕ方向とは、測定子３１のＵ方向の揺動を表す。
【００２９】
【表２】
表２に示されるように、従来例と比較して第１実施例〜第３実施例では、倍率変換機構の高精度化が達成されており、とりわけ、Ｄ方向における高精度化が著しい。
尚、Ｕ方向測定において、第１実施例で測定精度が向上していないのは、図２における第１アーム１４１の移動面４１を変更していないためである。
【００３１】
尚、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形をも含むものである。
すなわち、前述の実施形態では、移動面１４１Ａ、伝達ピン２８Ａを変更して、Ｄ方向の倍率変換機構の高精度化を図っていたが、これに限らず、Ｕ方向に係る移動面４１Ｂ、伝達ピン２８Ｂを変更して、Ｕ方向の倍率変換機構の高精度化を図ってもよい。
例えば、上述した実施例において、第２実施例の伝達ピン１２８Ｂの位置は、図５（Ａ）に示されるように、中立軸Ｍよりも上方の位置を初期位置としており、これにより、表２のＵ方向測定において、従来例よりも高精度化が図られている。
また、第３実施例において、移動面２４１Ｂを傾斜面とし、かつ伝達ピン２２８Ｂの位置を中立軸Ｍから上方の位置を初期位置とした場合も、第２実施例の場合と同様に、従来例と比較して高精度化が図られている。
【００３２】
さらに、前述の実施形態では、図２（Ｂ）におけるＲＡ２とＲＡ１との関係をＲＡ２＜ＲＡ１＜Ｌと設定し、第１のアーム１４１の揺動量Ｓを第２のアーム２６の揺動量θに拡大する拡大手段として用いられていたが、これに限らず、ＲＡ２＜ＲＡ１＜Ｌと設定し、第１のアーム１４１の揺動量Ｓを第２のアーム２６の揺動量θに縮小変換する手段として使用することもでき、例えば、精密測定器校正用の微小変位生成機構等に利用することができる。
【００３３】
さらにまた、前述の実施形態では、被拡大側となる第１のアーム１４１に移動面１４１Ａ、１４１Ｂが設けられ、拡大側となる第２のアーム２６に伝達ピン２８Ａ、２８Ｂが設けられていたが、これに限らず、被拡大側の第１のアームに伝達ピンが設けられ、拡大側の第２のアームに移動面が設けられていてもよい。
また、前述の実施形態では、第１のアーム、第２のアームを組み合わせた２つのてこによって倍率変換機構を形成していたが、これに限らず、３つ以上のてこを組み合わせた倍率変換機構であってもよい。
【００３４】
さらに、前述の実施形態では、測定子３１は、揺動量を検出するものであったが、これに限らず、例えば、スピンドル等の摺動量を指針の回転量に変換するダイヤルゲージに本発明に係る倍率変換機構を利用してもよい。要するに、複数のてこを介して測定寸法を倍率変換する倍率変換機構であれば、本発明の効果を得ることができる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
前述のように、本発明の揺動量の倍率変換機構によれば、揺動範囲が大きくなっても、大幅な部材の変更を行うことなく、一定の拡大係数により揺動量を倍率変換することのできる高精度の揺動量の倍率変換機構が達成され、倍率変換機構の部品の標準化、製作コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作用を説明する倍率変換機構の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る倍率変換機構の第１のアームと第２のアームとの組み合わせを表す概略図である。
【図３】前述の実施形態における図２を簡略化した模式図である。
【図４】前述の実施形態における第２のアームの揺動量θと拡大係数Ｋとの関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る倍率変換機構の第１のアームと第２のアームとの組み合わせを表す概略図である。
【図６】前述の実施形態における第２のアームの揺動量θと拡大係数Ｋとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る倍率変換機構の第１のアームと第２のアームとの組み合わせを表す概略図である。
【図８】前述の実施形態における第２のアームの揺動量θと拡大係数Ｋとの関係を示す図である。
【図９】従来の揺動量の倍率変換機構を備えたてこ式ダイヤルゲージを示す分解斜視図である。
【図１０】従来の揺動量の倍率変換機構を備えたてこ式ダイヤルゲージの内部構造図である。
【図１１】従来方式による揺動量の倍率変換機構における第１のアームと第２のアームとの組み合わせを表す概略図である。
【図１２】従来方式による揺動量の倍率変換機構における第２のアームの揺動量θと拡大係数Ｋとの関係を示す図である。
【符号の説明】
５ 第１の軸部
２６ 第２のアーム
２７ 第２の軸部
２８Ａ、１２８Ａ、２２８Ａ、２８Ｂ、１２８Ｂ、２２８Ｂ 伝達ピン
４１ 第１のアーム
４１Ａ、１４１Ａ、２４１Ａ、４１Ｂ、１４１Ｂ、２４１Ｂ 移動面
Ｃ 半径Ｒ０の円弧
Ｍ 中立軸
Claims (5)
- 回転軸を同一方向に揃えた第１の軸部および第２の軸部を有し、前記第１の軸部に揺動自在に取り付けられた第１のアームと、前記第２の軸部に揺動自在に取り付けられ、かつ前記第１のアームに隣接配置される第２のアームとを備え、
前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか一方のアームには、当該アームの揺動に応じて移動する移動面が設けられ、
前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか他方のアームには、この移動面に接触し、かつ前記一方のアームの揺動を前記他方のアームに伝達する伝達ピンが設けられ、
前記第１のアームの揺動に伴って、前記伝達ピンを介して前記第２のアームが回転し、
前記第１のアームの揺動量を倍率変換して前記第２のアームに伝達する揺動量の倍率変換機構であって、
前記移動面は、前記第１の軸部と前記第２の軸部とを結ぶ中立軸に対し傾斜し、かつ前記中立軸との距離が前記第１の軸部から前記第２の軸部に向かって次第に遠ざかるような傾斜面であることを特徴とする揺動量の倍率変換機構。 - 請求項１に記載の揺動量の倍率変換機構において、前記第１のアームの移動面の傾斜は、前記第１のアームの揺動範囲に応じて決定される半径の円弧を前記第１の軸部を中心として設定し、前記第２のアームの伝達ピンの中心から当該円弧に引いた接線と平行となっていることを特徴とする揺動量の倍率変換機構。
- 請求項１または請求項２に記載の揺動量の倍率変換機構において、前記第１のアームおよび前記第２のアームが前記中立軸上に位置しているとき、前記伝達ピンは、前記中立軸からずれた位置に配置されていることを特徴とする揺動量の倍率変換機構。
- 回転軸を同一方向に揃えた第１の軸部および第２の軸部を有し、前記第１の軸部に揺動自在に取り付けられた第１のアームと、前記第２の軸部に揺動自在に取り付けられ、かつ前記第１のアームに隣接配置される第２のアームとを備え、
前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか一方のアームには、当該アームの揺動に応じて移動する移動面が設けられ、
前記第１のアームおよび前記第２のアームのうち、何れか他方のアームには、この移動面に接触し、かつ前記一方のアームの揺動を前記他方のアームに伝達する伝達ピンが設けられ、
前記第１のアームの揺動に伴って、前記伝達ピンを介して前記第２のアームが回転し、
前記第１のアームの揺動量を倍率変換して前記第２のアームに伝達する揺動量の倍率変換機構であって、
前記第１のアームおよび前記第２のアームが前記第１の軸部と前記第２の軸部とを結ぶ中立軸上に位置しているとき、前記伝達ピンは、前記中立軸からずれた位置に配置され、 前記第１のアームが揺動すると、前記伝達ピンは、前記中立軸をまたぐように移動することを特徴とする揺動量の倍率変換機構。 - 請求項４に記載の揺動量の倍率変換機構において、前記移動面は、前記中立軸と略平行な面であることを特徴とする揺動量の倍率変換機構。
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