JP4207808B2

JP4207808B2 - 揺動支点部材

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Publication number: JP4207808B2
Application number: JP2004058989A
Authority: JP
Inventors: 望高井
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2024-03-03
Also published as: US20050194504A1; JP2005249038A; US7370841B2; EP1571355A2; EP1571355A3

Description

本発明は、揺動支点部材に関するもので、特にてこ式検出器などに用いられる十字ばね式揺動支点部材に関する。

てこ式検出器等では、先端に接触子が取り付けられたフィンガーアームを揺動支点を中心にシーソー運動可能に支持し、接触子をワークに当接させた時のフィンガーアームの移動量を検出器で検出している。

揺動支点部材としては、図７（ｃ）に示す弾性支点、図７（ｂ）に示すＬ字ばね支点、図示しないベアリング、及び図７（ａ）に示すような十字ばね支点が用いられている。弾性支点は、高精度であるが僅かな旋回角度しかとれないので、測定範囲の狭い場合にしか使えない。

Ｌ字ばね支点は安価であり、一般的に広く用いられている支点である。しかし、旋回運動に伴い支点中心が移動するという欠点を有しており、高精度の支点部材には適しない。また、ベアリング支点は、旋回角度に制限がないが、摩耗により精度低下が生じるので定期的に交換する必要がある。

十字ばね支点は、図７（ａ）左側の図に示すような板ばねを２枚クロスして並べる構成もあるが、図７（ａ）右側の図に示すような、ワイヤカット加工による削り出しで一体化したものもあり、剛性があり繰返し精度も良いので、高精度の支点に適している。

図７（ａ）左側の図に示すような十字ばね支点は、２枚の板ばねの両端を部材に螺子止めして固定する。あるいは部材に両端を溶接して固定する。また、十字ばね基材をダイキャストで鋳造し、鋳造する際に２枚の板ばねの両端を十字ばね基材に鋳込む方法も用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

また、円筒形のハウジング内の溝に２枚の板ばねを溶接した十字ばね支点も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
国際公開９８／２０２９７号パンフレット米国特許第３，８０７，０２９号明細書

しかし、前述の２枚の板ばねの両端を部材に螺子止めして固定した十字ばね支点部材は、組立に時間が掛かるとともに、組付け誤差によるばね特性のバラツキが生じる。また、前述の特許文献１に記載されたようなダイキャストで十字ばね基材に鋳込んだ十字ばね支点部材や、前述の特許文献２に記載されたような２枚の板ばねを溶接で基材に固定した十字ばね支点部材は、加工に時間が掛かるとともに組み立てコストが高く、製造コストが高いという問題があった。更に、溶接やダイキャスト時に板ばねに高熱が加わり、ばね特性が低下するという問題もあった。

また、前述のワイヤカット放電加工による削り出しで一体化した十字ばね支点部材も、加工に多くの時間が掛かり、製造コストが高いという問題があり、また加工面のマイクロクラックのために時間の経過とともにばねとしての特性が劣化するという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、低コストでばね特性のバラツキが少なく、また組付けの容易な十字ばね支点を有する揺動支点部材を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、第１の板状弾性部分と第２の板状弾性部分とが互いに交差する面上に配置されて十字ばねを形成する揺動支点部材において、前記第１の板状弾性部分及び第２の板状弾性部分はその長手方向の一端及び他端に夫々延長部分を有しており、前記第１の板状弾性部分の一端の延長部分は第１の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられるとともに、前記第１の板状弾性部分の他端の延長部分は第１の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられており、前記第２の板状弾性部分の一端の延長部分は第２の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられるとともに、前記第２の板状弾性部分の他端の延長部分は第２の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられており、前記第１の板状弾性部分の一端の延長部分と前記第２の板状弾性部分の一端の延長部分とは同一面の連続体で形成され、前記第１の板状弾性部分の他端の延長部分と前記第２の板状弾性部分の他端の延長部分とは同一面の連続体で形成され、前記第１の板状弾性部分、第１の板状弾性部分の一端の延長部分、第１の板状弾性部分の他端の延長部分、第２の板状弾性部分、第２の板状弾性部分の一端の延長部分、及び第２の板状弾性部分の他端の延長部分は１枚の板状弾性体から成型加工された連続体であることを特徴としている。

また、本発明は、前記第１の板状弾性部分の幅と前記第２の板状弾性部分の幅とが同一寸法であることを付加的要件としている。

また、本発明は前記目的を達成するために、第１の板状弾性部分、第２の板状弾性部分、及び第３の板状弾性部分を有し、第１の板状弾性部分と第３の板状弾性部分とが同一面上で平行に配置され、第２の板状弾性部分は第１の板状弾性部分と第３の板状弾性部分との間に配置され、第１の板状弾性部分及び第３の板状弾性部分と第２の板状弾性部分とが互いに交差する面上に配置されて十字ばねを形成する揺動支点部材において、前記第１の板状弾性部分、第２の板状弾性部分、及び第３の板状弾性部分はその長手方向の一端及び他端に夫々延長部分を有しており、前記第１の板状弾性部分の一端の延長部分は第１の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられるとともに、前記第１の板状弾性部分の他端の延長部分は第１の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられており、前記第２の板状弾性部分の一端の延長部分は第２の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられるとともに、前記第２の板状弾性部分の他端の延長部分は第２の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられており、前記第３の板状弾性部分の一端の延長部分は第３の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられるとともに、前記第３の板状弾性部分の他端の延長部分は第３の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられており、前記第１の板状弾性部分の一端の延長部分、前記第２の板状弾性部分の一端の延長部分、及び前記第３の板状弾性部分の一端の延長部分は同一面の連続体で形成され、前記第１の板状弾性部分の他端の延長部分、前記第２の板状弾性部分の他端の延長部分、及び前記第３の板状弾性部分の他端の延長部分は同一面の連続体で形成され、前記第１の板状弾性部分、第１の板状弾性部分の一端の延長部分、第１の板状弾性部分の他端の延長部分、第２の板状弾性部分、第２の板状弾性部分の一端の延長部分、第２の板状弾性部分の他端の延長部分、第３の板状弾性部分、第３の板状弾性部分の一端の延長部分、及び第３の板状弾性部分の他端の延長部分は１枚の板状弾性体から成型加工された連続体であることを特徴としている。

また、本発明は、前記第１の板状弾性部分の幅の寸法と前記第３の板状弾性部分の幅の寸法との和が前記第２の板状弾性部分の幅の寸法と同一であることを付加的要件としている。

また、本発明は、前記夫々の板状弾性部分の一端の延長部分が形成された同一面の連続体、及び前記夫々の板状弾性部分の他端の延長部分が形成された同一面の連続体には夫々部材を取付ける取付け孔が形成されていることを付加的要件としている。

本発明によれば、十字ばね支点が１枚の板状弾性体から成型加工された連続体として形成されているので、低コストでばね特性のバラツキが少なく、また組付けの容易な高精度揺動支点部材を得ることができる。

更に、本発明は、前記１枚の板状弾性体から十字ばねに成型加工された後に熱処理が施されたことを付加的要件としている。これによれば、十字ばねに成型加工後に熱処理が施されるので、ばね特性が向上する。

以上説明したように本発明の揺動支点部材によれば、十字ばね支点が１枚の板状弾性体から連続体として成型加工されているので、低コストでばね特性のバラツキが少なく、また組付けが容易で高精度な揺動支点部材を得ることができる。

以下添付図面に従って本発明に係る揺動支点部材の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。

図１は、本発明の揺動支点部材の実施の形態を表わす斜視図である。また、図２はその側面図である。図１及び図２に示すように、揺動支点部材１０は、第１の板状弾性部分１０Ａと第２の板状弾性部分１０Ｂとを有し、第１の板状弾性部分１０Ａと第２の板状弾性部分１０Ｂとは互いの面が９０°交差して十字ばね１１を形成している。

第１の板状弾性部分の一端の延長部分１０Ｃは第１の板状弾性部分１０Ａに対して４５°に曲げられ、第１の板状弾性部分の他端の延長部分１０Ｄは第１の板状弾性部分１０Ａに対して１３５°に曲げられている。

また、第２の板状弾性部分の一端の延長部分１０Ｅは第２の板状弾性部分１０Ｂに対して１３５°に曲げられ、第２の板状弾性部分の他端の延長部分１０Ｆは第２の板状弾性部分１０Ｂに対して４５°に曲げられている。

また、第１の板状弾性部分の一端の延長部分１０Ｃと第２の板状弾性部分の一端の延長部分１０Ｅとは一体でＬ字状の平面板になっており、第１の板状弾性部分の他端の延長部分１０Ｄと第２の板状弾性部分の他端の延長部分１０Ｆとは同じく一体でＬ字状の平面板になっている。この夫々のＬ字状の平面板には部材を取り付ける取付け孔１０Ｇが３個づつ形成されている。

このような構造を有した揺動支点部材１０は、夫々のＬ字状の平面板部分が無負荷時は平行になっているが、互いに接近する方向又は互いに離間する方向に力を加えることにより、第１の板状弾性部分１０Ａと第２の板状弾性部分１０Ｂとで形成された十字ばね支点を中心に揺動する。

揺動支点部材１０は、図３に示す１枚の板状弾性体５０から一体成形で図１及び図２に示す状態に形成される。先ず、大判の弾性板材から板状弾性体５０、６個の取付け孔１０Ｇ、１０Ｇ、…、及び中央の細長開口部５０Ａをパンチプレスで打抜き、次いで図３の点線で示す部分で所定角度折れ曲がるようにプレス成形する。成形後は熱処理を行い、ばね特性を向上させる。

また、第１の板状弾性部分の幅Ｌ１と第２の板状弾性部分の幅Ｌ２とは同寸法になっており、ねじれがなく、高精度な十字ばね支点が形成される。

図４は、本発明の揺動支点部材の実施形態の変形例を表わす斜視図である。揺動支点部材２０は、図４に示すように、第１の板状弾性部分２０Ａと第２の板状弾性部分２０Ｂ及び第３の板状弾性部分２０Ｈとを有し、第１の板状弾性部分２０Ａと第３の板状弾性部分２０Ｈとは平行に間隔を有して配置され、第１の板状弾性部分２０Ａと第３の板状弾性部分２０Ｈとの間には第２の板状弾性部分２０Ｂが配置されている。

第１の板状弾性部分２０Ａ及び第３の板状弾性部分２０Ｈと第２の板状弾性部分２０Ｂとは互いの面が９０°交差して十字ばね２１を形成している。

第１の板状弾性部分の一端の延長部分２０Ｃは第１の板状弾性部分２０Ａに対して４５°に曲げられ、第１の板状弾性部分の他端の延長部分２０Ｄは第１の板状弾性部分２０Ａに対して１３５°に曲げられている。

また、第２の板状弾性部分の一端の延長部分２０Ｅは第２の板状弾性部分２０Ｂに対して１３５°に曲げられ、第２の板状弾性部分の他端の延長部分２０Ｆは第２の板状弾性部分２０Ｂに対して４５°に曲げられている。

更に、第３の板状弾性部分の一端の延長部分２０Ｊは第３の板状弾性部分２０Ｈに対して４５°に曲げられ、第３の板状弾性部分の他端の延長部分２０Ｋ（後出図５に記載）は第３の板状弾性部分２０Ｈに対して１３５°に曲げられている。

また、第１の板状弾性部分の一端の延長部分２０Ｃと第２の板状弾性部分の一端の延長部分２０Ｅ及び第３の板状弾性部分の一端の延長部分２０Ｊとは一体で凹形状の平面板になっており、第１の板状弾性部分の他端の延長部分２０Ｄと第２の板状弾性部分の他端の延長部分２０Ｆ及び第３の板状弾性部分の他端の延長部分２０Ｋとは一体で凸形状の平面板になっている。この凹形状の平面板には部材を取り付ける取付け孔２０Ｇが４個形成されている。また、凸形状の平面板にも部材を取り付ける取付け孔２０Ｇが３個形成されている。

このような構造を有した揺動支点部材２０も、前述の揺動支点部材１０同様、凹形状の平面板部分と凸形状の平面板部分とが無負荷時は平行になっているが、互いに接近する方向又は互いに離間する方向に力を加えることにより、第１の板状弾性部分２０Ａ及び第３の板状弾性部分２０Ｈと第２の板状弾性部分２０Ｂとで形成された十字ばね支点を中心に揺動する。

揺動支点部材２０は、前述の揺動支点部材１０同様、図５に示す１枚の板状弾性体６０から一体成形で図４に示す状態に形成される。先ず、大判の弾性板材から板状弾性体６０、７個の取付け孔２０Ｇ、２０Ｇ、…、及び２個の細長開口部６０Ａ、６０Ａをパンチプレスで打抜き、次いで図５の点線で示す部分で所定角度折れ曲がるようにプレス成形する。成形後は熱処理を行い、ばね特性を向上させる。

また、第１の板状弾性部分の幅Ｌ３と第３の板状弾性部分の幅Ｌ５とは同寸法になっており、更に、第１の板状弾性部分の幅Ｌ３と第３の板状弾性部分の幅Ｌ５との和が第２の板状弾性部分の幅Ｌ４と等しくなっており、ねじれがなく、高精度な十字ばね支点が形成される。

図６は、本発明に係る揺動支点部材１０を測定ヘッドの揺動支点に用いた応用例を表わしている。測定ヘッド８０は、図６に示すように、揺動支点部材１０が３個の取付け孔１０Ｇを利用して、３個の螺子孔を有する取付け板８２を用いてＬ字状の平面板部分で測定ヘッド本体８１にねじ止めされている。

揺動支点部材１０のもう一方のＬ字状の平面板部分には、取付け板８２を用いてアーム部材８３がねじ止めされ、アーム部材８３の先端にはフィンガー８４が取付けられており、フィンガー８４の先端には接触子８５が取り付けられている。アーム部材８３の後端には差動変圧器のコア８６が取付けられ、差動変圧器のコイル８７は測定ヘッド本体８１に取付けられている。

また、測定ヘッド本体８１とアーム部材８３との間には圧縮コイルばね８８が設けられ、接触子８５に測定圧力を付与するとともに、測定ヘッド本体８１に設けられたストッパねじでアーム部材８３の揺動下端を設定するようになっている。

このような構造を有する測定ヘッド８０は、アーム部材８３が揺動支点部材１０の十字ばね支点を支点としてシーソー運動を行うため、接触子８５をワークに接触させた時の接触子８５移動量を差動変圧器で検出し、高精度な測定を行うことができる。

揺動支点部材１０はこのように、プレス成形された一体型の十字ばね支点部材であるため、安価に製造できるとともに、取付けが容易で、取付け状態のバラツキによる十字ばね支点特性のバラツキがなく、高精度な揺動支点として好適である。

なお、前述の実施形態では、第１の板状弾性部分１０Ａと第２の板状弾性部分１０Ｂとが互いの面が９０°交差した十字ばねを形成するようにしたが、また、実施形態の変形例においては、第１の板状弾性部分２０Ａ及び第３の板状弾性部分２０Ｈと第２の板状弾性部分２０Ｂとが互いの面が９０°交差する十字ばねを形成したが、本発明はこれに限らず、９０°以外の交差角度であっても良い。

本発明の実施の形態に係る揺動支点部材を表わす斜視図本発明の実施の形態に係る揺動支点部材を表わす側面図成形前の揺動支点部材を表わす平面図実施形態の変形例を表わす斜視図変形例の成形前の揺動支点部材を表わす平面図本発明の揺動支点部材の応用例を表わす側断面図従来の揺動支点部材を説明する斜視図

符号の説明

１０…揺動支点部材、１０Ａ…第１の板状弾性部分、１０Ｂ…第２の板状弾性部分、１０Ｃ…第１の板状弾性部分の一端の延長部分、１０Ｄ…第１の板状弾性部分の他端の延長部分、１０Ｅ…第２の板状弾性部分の一端の延長部分、１０Ｆ…第２の板状弾性部分の他端の延長部分、１０Ｇ…取付け孔、１１…十字ばね、２０…揺動支点部材、２０Ａ…第１の板状弾性部分、２０Ｂ…第２の板状弾性部分、２０Ｃ…第１の板状弾性部分の一端の延長部分、２０Ｄ…第１の板状弾性部分の他端の延長部分、２０Ｅ…第２の板状弾性部分の一端の延長部分、２０Ｆ…第２の板状弾性部分の他端の延長部分、２０Ｈ…第３の板状弾性部分、２０Ｊ…第３の板状弾性部分の一端の延長部分、２０Ｋ…第３の板状弾性部分の他端の延長部分、２０Ｇ…取付け孔、２１…十字ばね、５０、６０…板状弾性体、Ｌ１、Ｌ３…第１の板状弾性部分の幅、Ｌ２、Ｌ４…第２の板状弾性部分の幅、Ｌ５…第３の板状弾性部分の幅

Claims

第１の板状弾性部分と第２の板状弾性部分とが互いに交差する面上に配置されて十字ばねを形成する揺動支点部材において、
前記第１の板状弾性部分及び第２の板状弾性部分はその長手方向の一端及び他端に夫々延長部分を有しており、
前記第１の板状弾性部分の一端の延長部分は第１の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられるとともに、前記第１の板状弾性部分の他端の延長部分は第１の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられており、
前記第２の板状弾性部分の一端の延長部分は第２の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられるとともに、前記第２の板状弾性部分の他端の延長部分は第２の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられており、
前記第１の板状弾性部分の一端の延長部分と前記第２の板状弾性部分の一端の延長部分とは同一面の連続体で形成され、
前記第１の板状弾性部分の他端の延長部分と前記第２の板状弾性部分の他端の延長部分とは同一面の連続体で形成され、
前記第１の板状弾性部分、第１の板状弾性部分の一端の延長部分、第１の板状弾性部分の他端の延長部分、第２の板状弾性部分、第２の板状弾性部分の一端の延長部分、及び第２の板状弾性部分の他端の延長部分は１枚の板状弾性体から成型加工された連続体であることを特徴とする揺動支点部材。
前記第１の板状弾性部分の幅と前記第２の板状弾性部分の幅とが同一寸法であることを特徴とする、請求項１に記載の揺動支点部材。
第１の板状弾性部分、第２の板状弾性部分、及び第３の板状弾性部分を有し、第１の板状弾性部分と第３の板状弾性部分とが同一面上で平行に配置され、第２の板状弾性部分は第１の板状弾性部分と第３の板状弾性部分との間に配置され、第１の板状弾性部分及び第３の板状弾性部分と第２の板状弾性部分とが互いに交差する面上に配置されて十字ばねを形成する揺動支点部材において、
前記第１の板状弾性部分、第２の板状弾性部分、及び第３の板状弾性部分はその長手方向の一端及び他端に夫々延長部分を有しており、
前記第１の板状弾性部分の一端の延長部分は第１の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられるとともに、前記第１の板状弾性部分の他端の延長部分は第１の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられており、
前記第２の板状弾性部分の一端の延長部分は第２の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられるとともに、前記第２の板状弾性部分の他端の延長部分は第２の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられており、
前記第３の板状弾性部分の一端の延長部分は第３の板状弾性部分に対して鋭角に曲げられるとともに、前記第３の板状弾性部分の他端の延長部分は第３の板状弾性部分に対して鈍角に曲げられており、
前記第１の板状弾性部分の一端の延長部分、前記第２の板状弾性部分の一端の延長部分、及び前記第３の板状弾性部分の一端の延長部分は同一面の連続体で形成され、
前記第１の板状弾性部分の他端の延長部分、前記第２の板状弾性部分の他端の延長部分、及び前記第３の板状弾性部分の他端の延長部分は同一面の連続体で形成され、
前記第１の板状弾性部分、第１の板状弾性部分の一端の延長部分、第１の板状弾性部分の他端の延長部分、第２の板状弾性部分、第２の板状弾性部分の一端の延長部分、第２の板状弾性部分の他端の延長部分、第３の板状弾性部分、第３の板状弾性部分の一端の延長部分、及び第３の板状弾性部分の他端の延長部分は１枚の板状弾性体から成型加工された連続体であることを特徴とする揺動支点部材。
前記第１の板状弾性部分の幅の寸法と前記第３の板状弾性部分の幅の寸法との和が前記第２の板状弾性部分の幅の寸法と同一であることを特徴とする、請求項３に記載の揺動支点部材。
前記夫々の板状弾性部分の一端の延長部分が形成された同一面の連続体、及び前記夫々の板状弾性部分の他端の延長部分が形成された同一面の連続体には夫々部材を取付ける取付け孔が形成されていることを特徴とする、請求項１、２、３、及び４のうちいずれか１項に記載の揺動支点部材。
前記１枚の板状弾性体から十字ばねに成型加工された後に熱処理が施されたことを特徴とする、請求項１、２、３、４、及び５のうちいずれか１項に記載の揺動支点部材。