JP3766801B2 - 測定器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピンドルを螺合回転で進退させることにより被測定物の寸法等を測定する測定器、たとえば、マイクロメータやマイクロメータヘッド等に代表される測定器に関する。
【0002】
【背景技術】
雌ねじが設けられた本体と、雄ねじが設けられたスピンドルとを備え、スピンドルを螺合回転で進退させることにより被測定物の寸法等を測定する測定器、たとえば、マイクロメータやマイクロメータヘッド等に代表される測定器が知られている。
このような測定器においては、スピンドルに設けられた雄ねじのねじピッチによってスピンドルの一回転あたりの変位量が規定される。
従来のスピンドルに設けられる雄ねじのねじピッチは、0.5mmまたは0.635mmで設けられるのが一般的である。
また、スピンドルの一回転あたりの変位量を大きくするために、ねじピッチを大きくしたものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スピンドルに設けられる雄ねじのねじピッチが0.5mmまたは0.635mmであると、スピンドル一回転あたりの変位量が小さいため、測定対象が変わるたびに何回転もスピンドルを回転させなければならず、操作性に問題がある。
スピンドルのねじピッチを大きくした場合は、ねじの山と谷の差が大きくなるため、スピンドルに刻まれる加工しろが大きくなる。その結果、スピンドルの強度が減少されるため、加工時にスピンドルがたわむなどの影響からねじ部の加工悪化に繋がるという問題がある。
また、ねじピッチが大きくなると、本体の雌ねじとスピンドルの雄ねじとの
噛み合い数が少なくなるため、スピンドルの軸方向に沿った力に対するねじの強度や送りねじ部精度が悪化される。本体の雌ねじとスピンドルの雄ねじとの噛み合い長さを長くすることで、ねじの噛み合い数を確保することは可能であるが、測定器全体が大型化するという問題が残る。
【0004】
本発明の目的は、従来の問題点を解消し、高精度な測定精度とスピンドルの高速移動とを兼ね備えた測定器を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の測定器は、本体と、前記本体に螺合されその螺合回転に伴って軸方向に進退するスピンドルと、前記スピンドルの回転量から前記スピンドルの軸方向変位量を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段と、を備えた測定器において、前記スピンドルと前記本体とは多条ねじによって螺合され、前記検出手段は、前記本体に設けられたステータと、前記ステータに対向配置されたロータと、前記スピンドルに軸方向に沿って設けられた係合溝と、前記ロータに設けられ前記係合溝に係合する係合ピンと、前記係合ピンを前記係合溝に向かって予圧する予圧力付与手段と、を備えていることを特徴とする。
【0006】
このような構成によれば、スピンドルを回転させると、本体とスピンドルとの螺合回転によって、スピンドルが軸方向に進退される。このときのスピンドルの回転量を計数すると、スピンドル一回転あたりの移動ピッチから、スピンドルの変位量を知ることができるので、測定値を知ることができる。
スピンドルと本体とが多条ねじによって、螺合されているので、スピンドルの一回転あたりの移動ピッチを大きくすることができる。よって、スピンドルを高速移動させることが可能となり、測定器の操作性を向上させることができる。測定対象が変わるたびに、その測定対象に応じてスピンドルを変位させることが必要であるが、多条ねじによるスピンドルの高速移動により、測定に要する手間および時間を削減することができる。
また、多条ねじであれば、単にねじピッチを大きくした場合と違って、ねじの山と谷の差が大きくならないので、スピンドルの強度に影響を与えることはなく、また、ねじの噛み合い数も確保されるので、スピンドル軸方向に沿ったねじの強度や送りねじ精度が確保される。
また、このような構成によれば、スピンドルが回転されると、スピンドルの係合溝とロータの係合ピンとの係合により、スピンドルの回転がロータに伝達される。すると、ロータがスピンドルの回転角と同じだけ回転されるとともに、ロータの回転角がステータで読み取られる。よって、スピンドルの回転角を知ることができ、スピンドルの一回転あたりのピッチから、スピンドルの変位量を知ることができる。
予圧力付与手段によって、係合ピンが係合溝に向かって予圧されているので、係合ピンと係合溝とが確実に隙間なくかみ合わされ、スピンドルの回転がロータに正確に伝達される。よって、検出手段によるスピンドル回転角の読取誤差が低減され、測定精度を向上させることができる。
また、多条ねじなどを用いることによって、スピンドルの一回転あたりのピッチが大きくなると、検出手段の検出精度をその分引き上げる必要がある。すると、係合ピンと係合溝とのわずかな隙間でも測定に与える影響は大きくなる。しかし、予圧力付与手段により、係合ピンと係合溝とを隙間なくかみ合わせるので、係合ピンが係合溝との間の隙間で揺動することはなく、測定が安定される。
【0007】
本発明の測定器は、略U字状フレームの一端にアンビルを有する本体と、前記本体の他端に螺合されその螺合回転に伴って前記アンビルに向かって進退するスピンドルと、前記スピンドルの回転量から前記スピンドルの軸方向変位量を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段と、を備えた測定器において、前記スピンドルと前記本体とは多条ねじによって螺合され、前記検出手段は、前記本体に設けられたステータと、前記ステータに対向配置されたロータと、前記スピンドルに軸方向に沿って設けられた係合溝と、前記ロータに設けられ前記係合溝に係合する係合ピンと、前記係合ピンを前記係合溝に向かって予圧する予圧力付与手段と、を備えていることを特徴とする。
【0008】
このような構成によれば、アンビルとスピンドルが接した状態から、アンビルとスピンドルとの間に被測定物を挟持する際に、スピンドルと本体とが多条ねじで螺合されているので、請求項1に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。つまり、スピンドルの一回転あたりの移動ピッチが大きくなることにより、スピンドルを高速移動させることができ、測定に要する手間および時間を削減することができる。
【0011】
本発明では、前記係合ピンは前記ロータに対して前記スピンドルの軸方向に直交する方向へ摺動自在に設けられ、前記予圧力付与手段は、一端が前記ロータに固定されており、他端が前記係合ピンを前記係合溝に向かって押圧する板ばねを備えていることが好ましい。
【0012】
このような構成によれば、板ばねによる曲げ弾性によって、係合ピンが係合溝に向かって予圧されるので、係合ピンと係合溝との摺動が確保されつつ、係合ピンと係合溝が隙間なくかみ合わされる。よって、スピンドルの回転が正確にロータに伝達される。その結果、検出手段によるスピンドル回転角の読取誤差が低減され、測定精度を向上させることができる。
【0013】
本発明では、前記係合溝はV字状に形成され、前記係合ピンの前記係合溝に当接する先端は球状に形成されていることが好ましい。
【0014】
このような構成によれば、V字状の溝は、上辺が広く、下辺は狭いので、係合ピンの先端が、係合溝のV字の両辺に隙間なく当接される。このとき、係合ピンの先端が球状であるので、係合溝との接触面は点であり、摩擦力は小さい。よって、係合ピンと係合溝との摺動が確保されつつ、係合ピンと係合溝とが隙間なく噛み合わされる。その結果、測定器の測定精度を向上させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図1には、本発明にかかる測定器の第1実施形態として、マイクロメータが示されている。図2には、図1の断面図が示されている。
このマイクロメータ1は、略U字状フレーム222の一端にアンビル223を有する本体2と、本体2の他端に螺合されその螺合回転に伴って軸方向に、かつ、アンビル223に向かって進退するスピンドル3と、スピンドル3の回転量からスピンドル3の軸方向変位量を検出する検出手段4と、検出手段4からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段としてのデジタル表示部5とを備える。
本体2は、一端側から順に、前部筒22と、後部筒21と、スピンドル回動部23とを備えて構成されている。
【0016】
前部筒22は、一端側開口部に設けられたステム221と、外部に設けられたU字状フレーム222とを備える。U字状フレーム222は、一端側にスピンドル3に対向配置されたアンビル223が設けられ、他端が前部筒22に固定され、表面にはデジタル表示部5が設けられている。
後部筒21は、一端側が前部筒22に連結され、他端側内周にスピンドル3と螺合される雌ねじ211を有するとともに、他端側がすり割加工212され、外側からナット213でナット止めされている。
スピンドル回動部23は、後部筒21に対して順次積層された内ガイド筒231および外ガイド筒232と、この外ガイド筒232に対して回転可能に設けられたアウタースリーブ233と、アウタースリーブ233との間に摩擦ばね234を介して設けられたシンブル235と、アウタースリーブ233およびシンブル235の他端側に設けられたキャップ筒236とを備えて構成されている。キャップ筒236はねじの螺合によってアウタースリーブ233と連結されている。また、キャップ筒236の内側には、軸方向に沿ってガイド溝237が設けられている。
【0017】
スピンドル3は、ステム221を挿通して本体2の一端側から外部へ突出し、他端側外周に多条ねじとして三条ねじ31が設けられ、後部筒21の雌ねじ211と螺合されている。スピンドル3の他端側には、キャップ筒236のガイド溝237と係合するガイドピン32が設けられている。スピンドル3には軸方向に沿って係合溝40が設けられている。
【0018】
検出手段4は、本体2に設けられたステータ41と、このステータ41に対向配置されたロータ42と、スピンドル3に軸方向に沿って設けられた係合溝40と、ロータ42に設けられ係合溝40に係合する係合ピン422と、係合ピン422を係合溝40に向かって予圧する予圧力付与手段6とを備えて構成されている。
ステータ41は、前部筒22の内部であって後部筒21の一端側に設けられている。ステータ41と前部筒22とには回り止めピン441が介装され、ステータ41の回転が規制されている。ステータ41と前部筒22との間にはばね412が介装されていて、ステータ41は一端側に付勢されている。
ロータ42は、スピンドル3と独立回転可能に設けられたロータブッシュ421を備え、このロータブッシュ421の他端側でステータ41と対向配置されている。
ロータブッシュ421は、クランプカラー424を介して、ステム221に螺合された調整ねじ425によって他端側に付勢されている。
【0019】
ステータ41とロータ42は、図3に示されるように、ステータ41に設けられた受信電極413および送信電極414と、ロータ42に設けられた結合電極423との静電容量変化に基づいて相対回転角を検出するものである。本実施形態においては、スピンドル3の雄ねじが三条ねじ31であることに対応して、従来の送信電極414が例えば8枚で構成されていたものを、本実施形態の送信電極414はその3倍の24枚で構成されている。
【0020】
係合ピン422は、図4(A)に示されるように、ロータブッシュ421に対して軸方向摺動自在に設けられ、スピンドル3の係合溝40と係合されている。図4(B)に示されるように、係合ピン422は、その先端が球状に形成されている。係合溝40は、V字状に形成されている。
図4(C)に示されるように、予圧力付与手段6は、一端がロータブッシュ421に固定され、他端が係合ピン422を係合溝40に向かって押圧する板ばね61と、この板ばね61の一端をロータブッシュ421に固定する留めビス62とを備えて構成されている。
【0021】
このような構成からなるマイクロメータ1において、キャップ筒236もしくはシンブル235を回転させると、ガイド溝237とガイドピン32との係合によって、スピンドル3が回転される。すると、スピンドル3と後部筒21との螺合によってスピンドル3が軸方向に進退される。スピンドル3が回転されると、係合溝40と係合ピン422との係合によってロータ42が回転される。ロータ42の回転角がステータ41で読み取られることによって、スピンドル3の回転角が検出される。スピンドル3の回転角と、スピンドル3の一回転あたりの移動ピッチから、スピンドル3の変位量が算出され、デジタル表示部5にスピンドル3の変位量が測定値として表示される。
【0022】
従って、このような構成からなるマイクロメータ1によれば、スピンドル3の雄ねじが三条ねじ31で形成されているので、一条ねじである場合に比べて一回転あたりのスピンドル3の移動量を3倍にできる。よって、スピンドル3を高速移動させることができるので、操作性のよいマイクロメータ1とすることができる。
板ばね61が設けられ、係合ピン422がこの板ばね61によって係合溝40に予圧されているので、係合ピン422と係合溝40とを隙間なく当接させることができる。また、係合ピン422の先端が球状に形成され、係合溝40がV字状に形成されているので、V字の両辺に先端球が当接されることにより、係合ピン422と係合溝40との摺動が確保されつつ、係合ピン422と係合溝40とを隙間なく当接させることができる。よって、係合ピン422が係合溝40との隙間で揺動することがなくなるので、マイクロメータ1の測定精度を向上させることができる。
【0023】
ステータ41の送信電極414が従来の送信電極414の3倍である24枚設けられているので、スピンドル3の回転角を高精度に検出することができる。スピンドル3の雄ねじが三条ねじ31であるので、スピンドル3の単位回転角度あたりの移動ピッチは、スピンドル3の雄ねじが1条ねじである場合の3倍である。本実施形態では、ロータ42とステータ41の検出精度を向上させているので、スピンドル3の雄ねじが三条ねじ31であっても、測定精度が低減されることはない。
【0024】
尚、本発明の測定器は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、スピンドル3の雄ねじ31は多条ねじであれば、何条でもよい。このとき、スピンドル3の雄ねじ31が三条ねじであれば、ロータ42とステータ41の検出精度をスピンドル3の雄ねじ31が一条ねじである場合の3倍にし、スピンドル3の雄ねじ31が五条ねじであれば、ロータ42とステータ41の検出精度をスピンドル3の雄ねじ31が一条ねじである場合の5倍に向上させればよい。このような構成によれば、スピンドルの高速移動と高精度な測定精度を兼ね備えることができる。
例えば、予圧力付与手段6は、板ばね61に限らず、油圧など、予圧を加えられるものであればなんでも利用できる。
検出手段は、静電容量式に限られず、光電式など種々のものが利用できる。
測定器としては、マイクロメータに限らず、マイクロメータヘッドなど、スピンドルの回転で、スピンドルを進退させる測定器であればよい。
【0025】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の測定器によれば、高精度な測定精度とスピンドルの高速移動とを兼ね備えることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態としてのマイクロメータを示す図である。
【図2】前記実施形態の断面図である。
【図3】前記実施形態において、(A)ロータと(B)ステータとを示す図である。
【図4】前記実施形態において、係合ピンと係合溝との係合および予圧力付与手段を示す図である。
【符号の説明】
1 マイクロメータ(測定器)
2 本体
3 スピンドル
4 検出手段
5 デジタル表示部(表示手段)
6 予圧力付与手段
31 三条ねじ(多条ねじ)
40 係合溝
41 ステータ
42 ロータ
61 板ばね
222 U字状フレーム
223 アンビル
422 係合ピン
Claims (4)
- 本体と、前記本体に螺合されその螺合回転に伴って軸方向に進退するスピンドルと、前記スピンドルの回転量から前記スピンドルの軸方向変位量を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段と、を備えた測定器において、
前記スピンドルと前記本体とは多条ねじによって螺合され、
前記検出手段は、前記本体に設けられたステータと、前記ステータに対向配置されたロータと、前記スピンドルに軸方向に沿って設けられた係合溝と、前記ロータに設けられ前記係合溝に係合する係合ピンと、前記係合ピンを前記係合溝に向かって予圧する予圧力付与手段と、を備えている
ことを特徴とする測定器。 - 略U字状フレームの一端にアンビルを有する本体と、前記本体の他端に螺合されその螺合回転に伴って前記アンビルに向かって進退するスピンドルと、前記スピンドルの回転量から前記スピンドルの軸方向変位量を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段と、を備えた測定器において、
前記スピンドルと前記本体とは多条ねじによって螺合され、
前記検出手段は、前記本体に設けられたステータと、前記ステータに対向配置されたロータと、前記スピンドルに軸方向に沿って設けられた係合溝と、前記ロータに設けられ前記係合溝に係合する係合ピンと、前記係合ピンを前記係合溝に向かって予圧する予圧力付与手段と、を備えている
ことを特徴とする測定器。 - 請求項1または請求項2に記載の測定器において、
前記係合ピンは前記ロータに対して前記スピンドルの軸方向に直交する方向へ摺動自在に設けられ、
前記予圧力付与手段は、一端が前記ロータに固定されており、他端が前記係合ピンを前記係合溝に向かって押圧する板ばねを備えている
ことを特徴とする測定器。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の測定器において、
前記係合溝はV字状に形成され、前記係合ピンの前記係合溝に当接する先端は球状に形成されている
ことを特徴とする測定器。
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