JP4520722B2 - 回転運動変換機構および測定機 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の回転運動を可動体の直線運動に変換する回転運動変換機構、および、スピンドルの直線方向の変位を測定する測定機に関する。

従来から、被測定物にスピンドルの一端を当接させて、スピンドルの直線方向の変位を測定すること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（例えば特許文献１参照）等が知られている。

特許文献１に記載されているマイクロメータは、本体フレームに固定されたインナースリーブと、このインナースリーブの外周に設けられたアウタースリーブと、スピンドルと、このスピンドルに取り付けられた駒部材とを備えている。インナースリーブは支持体として機能するものであって、その一端が本体フレームに固定されており、その周面部にはスピンドルの移動方向に沿ってスリットが形成されている。スピンドルの端部には駒部材が取り付けられており、この駒部材には、アウタースリーブの半径方向に突出した係合部材が設けられている。この係合部材の先端部は、アウタースリーブに形成された螺旋溝に係合している。ここで、アウタースリーブは回転体として機能するものであって、その回転に伴い、可動体であるスピンドルが回転を規制されつつ直線運動する。

特開平７−１０３７４７号公報（図３）

このような特許文献１のマイクロメータでは、その組立作業に際して、アウタースリーブに形成された螺旋溝に係合部材の先端をスムースに係合させるため、両者には、クリアランスが必ず生じている。このため、スピンドルが被測定物に当接した状態で、スピンドルに負荷が加わった場合、そのクリアランスの分だけ駒部材が微動する。この駒部材の微動に伴い、スピンドルも動いてしまうので、測定誤差を生じるという課題がある。また、このクリアランスは係合部材の移動を円滑にする機能も有するので、クリアランスをなくすと、螺旋溝と係合部材との摩擦が強くなり、スピンドルの移動がしづらくなるという課題がある。

本発明の目的は、可動体の直線運動に負荷がかかった際に可動体の微動を抑えることのできる回転運動変換機構および測定機を提供することである。

本発明の回転運動変換機構は、回転体の回転運動を可動体の直線運動に変換する回転運動変換機構において、前記可動体を移動自在に支持する本体フレームと、この本体フレームに固定され前記回転体を回転可能に支持するとともに、前記回転体の軸方向に沿ってスリットが形成された略円筒状の支持体とを備え、前記回転体の内周には螺旋溝が形成され、前記可動体には駒部材が設けられ、この駒部材は、前記スリットを挿通して先端部が前記螺旋溝に係合する係合部材を有し、前記駒部材の内部には、前記可動体の移動方向と直交する方向に前記可動体に螺合された棒状の係止部材が設けられ、前記駒部材はこの係止部材の中心を軸として回動可能であり、前記可動体の直線運動に負荷がかかった際に、前記駒部材が、前記回転体の回転により前記係合部材を介して前記係止部材の中心を軸として回動し、この回動に伴って前記係止部材が前記支持体の内周面に向けて前進し、前記支持体の内周面に当接して、前記駒部材を介して前記可動体の直線運動が停止されることを特徴とする。

この発明によれば、駒部材に係止部材が設けられ、可動体の直線運動に負荷がかかった際に、係止部材により駒部材が固定されるので、駒部材および可動体の微動を抑えることができる。

また、係止部材が前進して可動体の直線運動を停止させるので、この停止に関して構造簡易な棒状部材が主な役割を担うので、回転運動変換機構の内部構造を簡素化することができる。

また、可動体の直線運動に負荷がかかった際に、駒部材が回動し、この駒部材に設けられた係止部材が、内部支持体の内壁面に前進し、駒部材および可動体の直線運動を停止させる。この機構では、係止部材を前進させるために駒部材の回動を利用したので、内部構成をより簡素化することができる。

本発明の回転運動変換機構は、回転体の回転運動を可動体の直線運動に変換する回転運動変換機構において、前記可動体を移動自在に支持する本体フレームと、この本体フレームに固定され前記回転体を回転可能に支持するとともに、前記回転体の軸方向に沿ってスリットが形成された略円筒状の支持体とを備え、前記回転体の内周には螺旋溝が形成され、前記可動体には駒部材が設けられ、この駒部材は、前記スリットを挿通して先端部が前記螺旋溝に係合する係合部材を有し、前記回転体の軸方向と交差する方向を軸として回動可能とされ、前記可動体と前記支持体との間に、一端側で前記駒部材と係合し、他端側に向かうにしたがって厚さ寸法が大きくなるテーパ状に形成されて前記可動体の端部が当接されるテーパ部を有する係止部材が設けられ、前記可動体の直線運動に負荷がかかった際に、前記駒部材の回動に伴って、前記テーパ部が前記可動体と前記支持体との間に入り込み、前記係止部材が、前記可動体の端部によって前記テーパ部を介して前記支持体の内周面に向かって押し付けられて、前記可動体の直線運動が停止されることを特徴とする。
これによれば、可動体の直線運動に負荷がかかった際の駒部材の回動に伴い、可動体に係合する係止部材が、支持体の内周面に向かって押し付けられるので、可動体の直線運動の抵抗を大きくすることができる。従って、可動体の直線運動を停止させ、可動体の位置を維持することができる。
また、駒部材の回動に伴って係止部材が押し付けられるので、駒部材の回動と連動させることができ、可動体の直線運動の停止を迅速に行うことができる。
さらに、駒部材の回動を、係止部材が支持体の内周面に押し付けられる動力として利用しているので、係止部材が支持体の内周面に圧力をかけて、可動体の直線運動を停止させるのに、他の動力を必要としない。従って、回転運動変換機構の構成を簡素化することができる。
また、テーパ部は、可動体と支持体との間に配置された係止部材の端部に形成され、このテーパ部には、可動体の端部が当接されるので、係止部材が可動体の移動方向とは逆方向に移動する際に、係止部材は、テーパ部の傾斜に沿って、可動体の移動方向の略直交方向に移動する。これによれば、係止部材の支持体の内周面への押し付けと、係止部材の可動体移動方向とは反対方向への移動による可動体の係止を、同時に行うことができる。従って、係止部材による可動体の係止を迅速に、かつ、確実に行うことができる。また、このような可動体の係止は、係止部材の端部にテーパ部を形成することによってなされるので、係止部材の構造を簡素化でき、ひいては、回転運動変換機構の構成を簡易化することができる。

本発明では、前記係止部材は、前記可動体の軸心を中心として前記係合部材が設けられた前記駒部材の反対側に配置され、かつ、前記駒部材の回動により、前記可動体の移動方向とは反対方向に移動することが好ましい。
これによれば、駒部材の回動に伴って、係合部材が設けられた駒部材の側とは反対側に配置された係止部材は、可動体の移動方向とは反対側に移動する。これによれば、可動体には、駒部材によって移動する方向への力と、これに対して反対方向の力が加わるので、回転体の回転によって可動体にかかる移動力を相殺することができる。したがった、直線運動に負荷がかかった場合の可動体の位置を、確実に維持することができる。

本発明は、前記可動体と前記駒部材との間には、前記駒部材の回動を阻止する方向に付勢されるばねが介装されていることが好ましい。
これによれば、可動体の直線運動に負荷がかかっていない場合に、回転体の回転により直線運動が停止してしまうことを防ぐことができる。従って、可動体の直線運動の停止および係止は、その直線運動に負荷がかかった場合に限定することができ、可動体の直線運動およびその係止を安定して行うことができる。

本発明の測定機は、前述の回転運動変換機構を備え、直線方向の変位を測定する測定機であって、前記可動体は前記本体フレームに進退自在に設けられたスピンドルであり、前記支持体は前記本体フレームに端部が固定されたインナースリーブであり、前記回転体はアウタースリーブであることを特徴とする。

本発明によれば、可動体であるスピンドルの端部が被測定物に当接した際に、測定機内部に設けられた駒部材の微動を防ぐことができる。また、これにより、スピンドルに負荷が掛かってもスピンドルが動くことを防ぐことができるので、測定機の測定安定性を向上できるという効果がある。

また、スピンドルの端部が被測定物に当接した際に、回転体を回転させても、係止部材が内側支持体の内壁により強く押し付けられるだけであり、スピンドルの位置は変化がないので、スピンドルがさらに移動しようとして被測定物への圧力を上昇させるようなことがない。このため、被測定物に加わるスピンドルの圧力を略一定にすることができる。従って、これらのような測定機では、定測定力機能も提供することができる。

〔１．第１実施形態〕
（１）外部構成
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係る測定機としてのデジタル表示式マイクロメータを示す正面図である。この図において、本体１は、内部が密閉構造とされており、この本体１に可動体であるスピンドル２が出没自在に取り付けられている。本体１には、断面略Ｕ字型の本体フレーム３と、スピンドル２をその軸方向に進退駆動する回転運動変換機構としてのスピンドル駆動機構４とがそれぞれ設けられている。

本体フレーム３の内部には、スピンドル２の移動量を検出する検出器（図示省略）が設けられており、また本体フレーム３の正面には蓋部材５が設けられている。検出器は静電容量型エンコーダである。その測定原理は、特公昭６４−１１８８３号およびスウェーデン特許出願第７７１４０１０−１号等に詳述されているように、一般的な構造である。検出器はデジタル表示器５１と電気的に接続され、スピンドルの移動量をデジタル表示器５１に表示するようになっている。

蓋部材５には、その正面にデジタル表示器５１と、複数のスイッチ５２１が設けられた操作パネル５２とを備えている。操作パネル５２に設けられたスイッチ５２１は、電源のオン・オフや、原点セット、測定値の保持等を行うものである。

本体フレーム３は、その開口一端部に被測定物を当接するアンビル３１が設けられ、その開口他端部には、一端面がアンビル３１に当接可能とされたスピンドル２が軸方向移動可能に軸支されている。

（２）内部構成
図２は、スピンドル２の直線運動に負荷がかかっていない状態のスピンドル駆動機構４を示す図であり、図３は、スピンドル２の直線運動に負荷がかかっている状態のスピンドル駆動機構４を示す図である。それぞれの図において、（Ａ）はスピンドル駆動機構４の要部を示す平面図であり、（Ｂ）はスピンドル駆動機構４を示す断面図である。これらの図において、スピンドル駆動機構４は、スピンドル２の軸芯上に設けられた駒部材４１と、この駒部材４１を中心として外側に向かってそれぞれ配置されるインナースリーブ４２、アウタースリーブ４３、および、シンブル４４とを備えている。

図２および図３に示すように、スピンドル２はスピンドル本体２１とスライド部材２２を備えている。スピンドル本体２１の一端部は、被測定物の測定部位と当接する面であり、他端部は、インナースリーブ４２内を摺動自在に設けられているスライド部材２２に、ねじ２３により固定されている。

スライド部材２２は、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示されるように、両側に突出部２２Ｂを備えた略Ｕ字型に形成されている。突出部２２Ｂの内部には、スピンドル２の移動方向に直交する向きにナット溝（図示省略）が形成されており、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、このナット溝には、クランプねじ４１Ｃが螺合している。このクランプねじ４１Ｃは、スピンドル２の直線運動を停止させる係止部材として機能する棒状部材であり、その前進によってインナースリーブ４２の内周面に当接する。なお、クランプねじ４１Ｃの中心部には、駒部材４１が止めねじ４１Ｄで固定されている。

また、スライド部材２２の内側には、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）に示すように、ばね２２Ａが植設されている。このばね２２Ａは、駒部材４１を図２（Ｂ）中時計方向に回動付勢するためのものである。

駒部材４１には、ピン状の係合部材４１Ａが、クランプねじ４１Ｃの軸と直交して設けられている。係合部材４１Ａは、止めねじ４１Ｂにより駒部材４１に取り付けられている。この係合部材４１Ａは、インナースリーブ４２の軸方向に沿って形成されたスリット４２Ａを挿通し、その先端がアウタースリーブ４３の内周面に形成された螺旋溝４３Ａに係合している。また駒部材４１には、ばね２２Ａにより付勢された駒部材４１の付勢位置を決定するための位置決め部材４１Ｅが設けられている。この位置決め部材４１Ｅは駒部材４１に設けられたねじであり、駒部材４１のスピンドル２側の面から突出する量（ねじ込み量）を調整することで駒部材４１の回動角が決定される。

（３）スピンドル駆動機構
(3-1) 構成
図４は、スピンドル駆動機構４の配置を示す概要斜視図である。
図２〜図４において、支持体であるインナースリーブ４２、回転体であるアウタースリーブ４３、およびシンブル４４は、スピンドル２と同軸上に配置されている。インナースリーブ４２は略円筒形状をしており、その一端は本体フレーム３に固定されている。なお、本体フレーム３に固定されているインナースリーブ４２端部とは反対側の端部には、エンドキャップ４５が取り付けられている。これは、アウタースリーブ４３およびシンブル４４が外れないようにするためのものである。

アウタースリーブ４３は略円筒状であり、インナースリーブ４２の外周に沿って、周方向回転自在に配置されている。このアウタースリーブ４３の内周面に形成された螺旋溝４３Ａ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おり、スピンドル２の高速操作が行えるようになっている。
また、アウタースリーブ４３の外周面には、板ばね４３Ｂ（図４では図示省略）が設けられており、シンブル４４の内周面と係合している。

シンブル４４は略円筒状であり、アウタースリーブ４３の外周に周方向回転自在に係合されている。シンブル４４の内周面には、アウタースリーブ４３に設けられたばね４３Ｂが係合するラチェット溝（図示省略）が形成されており、シンブル４４は、アウタースリーブ４３に設けられたばね４３Ｂを介してアウタースリーブ４３と係合している。そのため、シンブル４４は、スピンドル２前進方向には、その前進を所定圧力となるようにアウタースリーブを回転させ、その圧力が所定以上となったらシンブル４４は空回りする構成とされる。

(3-2) 作用機序
図２および図３において、スピンドル駆動機構４の作用機序を説明する。
シンブル４４を一方向に回転させると、この回転力は、ばね４３Ｂを介してシンブル４４に係合されたアウタースリーブ４３に伝達される。これにより、アウタースリーブ４３の内周面に形成された螺旋溝４３Ａが回転する。螺旋溝４３Ａの回転により、この螺旋溝４３Ａに係合した係合部材４１Ａを介して駒部材４１は、アウタースリーブ４３の回転と同方向に回転しようとする。しかしながら、係合部材４１Ａが挿通したスリット４２Ａが形成されたインナースリーブ４２は、その一端が本体フレーム３に固定されているので、駒部材４１のアウタースリーブ４３と同方向の回転は許容されない。従って、駒部材４１は、アウタースリーブ４３の軸方向に直線運動する。駒部材４１は、スライド部材２２に植設されたばね２２Ａによって付勢されているので、駒部材４１の直線運動はスライド部材２２に伝達され、スピンドル２を前進させる。
シンブル４４を逆方向に回転させると、逆に作用することとなり、スピンドル２は後退する。

スピンドル２の一端が被測定物の測定部位に達していない場合は、図２（Ｂ）または図３（Ｂ）で示すように、駒部材４１は、スピンドル２の軸方向に対して傾斜して配置されている。このとき、駒部材４１に設けられたクランプねじ４１Ｃは、図２（Ａ）に示すように、インナースリーブ４２の内壁面には接触していない。

スピンドル２の一端が被測定物の測定部位に当接した状態では、スピンドル２には、その前進に抗するように負荷がかかる。この状態で、さらにシンブル４４を回転させると、アウタースリーブ４３も同様に回転する。アウタースリーブ４３の回転は、係合部材４１Ａを介して、駒部材４１を、さらにはスピンドル２を前進させようとする。
しかしながら、スピンドル２は被測定物に当接しているため前進できない。このため、スピンドル２の軸方向に対して傾斜して設けられていた駒部材４１は、アウタースリーブ４３の回転により係合部材４１Ａを介して、クランプねじ４１Ｃの中心を軸として、ばね２２Ａの付勢力に抗して図２（Ｂ）中反時計方向に回動し、図３（Ｂ）に示すように、駒部材４１はスライド部材２２と対向する。
クランプねじ４１Ｃは、スライド部材２２のナット溝に螺合しているので、駒部材４１の回動に伴い、クランプねじ４１Ｃは、インナースリーブ４２の内周面に向かって突出部２２Ｂの側面から前進する。前進した駒部材４１のクランプねじ４１Ｃ先端は、図３（Ａ）に示すように、インナースリーブ４２の内周面に接触し、駒部材４１がインナースリーブ４２の内周面に固定される。また、駒部材４１の固定に従って、スピンドル２の移動が停止される。この際、係合部材４１Ａは螺旋溝４３Ａに嵌まり込む。
この駒部材４１の固定は、シンブル４４を逆回転すれば、解除される。すなわち、シンブル４４を逆回転させると、係合部材４１Ａはばね２２Ａの付勢力ならびにアウタースリーブ４３の逆方向の回転により傾斜した状態となる。さらにアウタースリーブ４３の回転により駒部材４１およびスピンドル２は、アンビル３１から離れる方向に移動する。

（４）第１実施形態の効果
従って、第１実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
スピンドル２の直線運動に負荷がかかった際に、スピンドル２の直線運動を停止させる係止部材であるクランプねじ４１Ｃが駒部材４１に設けられている。これにより、スピンドル２の微動を抑え、測定安定性を向上することができる。
また、スピンドル２の端部が被測定物に当接した際に、シンブルを更に回転させた時に生じるアウタースリーブの回転は、クランプねじ４１Ｃを突出部２２Ｂの側面から前進させる力に変換されるので、スピンドル２が更に前進しようとして被測定物への圧力を上昇させるようなことがない。従って、定測定圧機能を備えることができる。

クランプねじ４１Ｃは、スピンドル２の直線運動に負荷がかかった際に、インナースリーブ４２の内周面に前進して接触し、スピンドル２を停止させるので、構造簡易な棒状部材であるクランプねじ４１Ｃが主な役割を担うことになり、本体１の内部構造を簡素化することができる。

スピンドル２の直線運動に負荷がかかった際に、駒部材４１はクランプねじ４１Ｃの中心を軸として図２Ａ中反時計方向に回動し、その回動に伴ってスライド部材２２の突出部２２Ｂの側面から前進する。この構成では、クランプねじ４１Ｃの前進が駒部材４１の回動を利用するので、本体１内部の構造のさらなる簡素化を図ることができる。

スピンドル２端部のスライド部材２２と駒部材４１との間には、駒部材４１の回動を阻止する方向に付勢されるばね２２Ａが設けられているので、スピンドル２の直線運動に負荷がかからない限り、駒部材４１は回動しない。従って、スピンドル２の直線運動に負荷がかかっていない場合に、駒部材４１が回動して、クランプねじ４１Ｃが前進し、スピンドル２が固定されるといった誤動作を防ぐことができる。

駒部材４１には、位置決め部材４１Ｅが設けられているので、駒部材４１の回動角を調整することができ、また、クランプねじ４１Ｃの前進量を容易に調整することができる。すなわち、駒部材４１が回動するに従って前進したクランプねじ４１Ｃの先端が、インナースリーブ４２の内周面に接触するように、位置決め部材４１Ｅを駒部材４１のばね２２Ａとの係合面から突出させて駒部材４１の回動角を調整すれば、クランプねじ４１Ｃの前進量が調整できる。

〔２．第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る測定器としてのデジタル表示式マイクロメータについて説明する。第２実施形態のデジタル表示式マイクロメータは、第１実施形態で示したデジタル表示式マイクロメータと略同じ構成を備えているが、スピンドル駆動機構の構成および作用機序について、第１実施形態と相違点を有する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図５は、第２実施形態に係るデジタル表示式マイクロメータのスピンドル駆動機構８を示す図である。このうち、図５（Ａ）は、スピンドル駆動機構８を示す断面図であり、図５（Ｂ）は、スピンドル駆動機構８の要部を示す平面図である。なお、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）中の下方からスピンドル駆動機構８の要部を見た図である。
第２実施形態に係るデジタル表示式マイクロメータは、図示を略すが、マイクロメータ本体である本体１と、スピンドル２と、本体フレーム３と、スピンドル駆動機構８とを備えている。

図５に示すように、スピンドル駆動機構８は、スピンドル２の軸心上に設けられた駒部材８１と、駒部材８１およびスピンドル２に係合し、スピンドル２を係止する係止部材であるテーパキー８２と、これら駒部材８１およびテーパキー８２を中心として外側に向かってそれぞれ配置されるインナースリーブ４２、アウタースリーブ４３およびシンブル４４とを備えている。

駒部材８１は、前述の駒部材４１と同様に、シンブル４４の回転をスピンドル２の直線運動に変換するための平面視略矩形状部材であり、スピンドル２のスライド部材２２に形成された突出部２２Ｂと係合するとともに、スライド部材２２に植設されたばね２２Ａの先端部に、駒部材８１のスライド部材２２に対向する面が接触している。この駒部材８１には、係合部材８１Ａが止めねじ８１Ｅによって取り付けられ、延出部８１Ｂ、突出部８１Ｃおよび位置決め部８１Ｄが形成されている。

係合部材８１Ａは、ピン状部材であり、前述の係合部材４１Ａと同様に、その先端側がインナースリーブ４２に形成されたスリット４２Ａを挿通し、アウタースリーブ４３に形成された螺旋溝４３Ａに係合する。この係合部材８１Ａは、駒部材８１の中心軸に略直交する方向、すなわち、駒部材８１をスピンドル２のスライド部材２２に係合させた際のスピンドル２の中心軸に略直交する方向から、駒部材８１の中心軸に向かって挿入され、駒部材８１の一方の端面から挿入される止めねじ８１Ｅによって、駒部材８１に固定されている。
延出部８１Ｂは、前述のクランプねじ４１Ｃと同様に、スライド部材２２に係合して、駒部材８１の回動軸となる棒状部である。この延出部８１Ｂの外周面には、図示しないねじ山が形成され、このねじ山は、スライド部材２２の突出部２２Ｂに形成されたナット溝に係合する。
突出部８１Ｃは、係合部材８１Ａが形成された面とは反対側の面に、面外方向に突出して形成された部分である。また、この突出部８１Ｃは、テーパキー８２と係合し、駒部材８１の回動により、テーパキー８２を移動させる部分である。なお、駒部材８１の回動によるテーパキー８２の移動については、後に詳述する。
位置決め部８１Ｄは、スライド部材２２に対向する駒部材８１の面から面外方向に突設されている。この位置決め部８１Ｄは、スライド部材２２に当接され、スライド部材２２に設けられたばね２２Ａとともに、スライド部材２２に対する駒部材８１の位置決めをするためのものである。

テーパキー８２は、スライド部材２２とインナースリーブ４２との間に配置されるとともに、スライド部材２２と駒部材８１とに係合する板状部材である。このテーパキー８２には、長手方向略中央に、スライド部材２２の側面が当接される当接面８２Ａが形成され、基端側に溝８２Ｂが、先端側にテーパ部８２Ｃが形成されている。
溝８２Ｂは、テーパキー８２の長手方向に直交する方向に形成され、前述の駒部材８１に形成された突出部８１Ｃが係合する溝である。この溝８２Ｂは、テーパキー８２の長手方向における長さ寸法が、突出部８１Ｃの同方向の長さ寸法より大きく形成されている。
テーパ部８２Ｃは、テーパキー８２の先端に向かうにしたがって、テーパキー８２の厚さ寸法が大きくなるようにテーパ状に形成されている。このテーパ部８２Ｃの先端側端部は、当接面８２Ａに当接されるスライド部材２２の側面よりも、スピンドル２の軸心に近接するように突出している。このテーパ部８２Ｃにスライド部材２２先端が当接した場合では、スライド部材２２の先端側への移動は抑制され、スピンドル２の移動が規制される。

ここで、スピンドル駆動機構８の作用機序について説明する。
第１実施形態で示したスピンドル駆動機構４と同様に、シンブル４４を一方向に回転させると、この回転はアウタースリーブ４３に伝達され、アウタースリーブ４３が回転する。この回転により、図５（Ａ）の一点鎖線で示すように、駒部材８１は、アウタースリーブ４３の内周面に形成された螺旋溝４３Ａに係合しインナースリーブ４２のスリット４２Ａを挿通する係合部材８１Ａを介して、スリット４２Ａの形成方向に沿って移動する。駒部材８１が矢印Ａ１方向に移動すると、この駒部材８１にばね２２Ａを介して係合するスライド部材２２と、駒部材８１端部に形成された突出部８１Ｃを介して係合するテーパキー８２とが、駒部材８１に押しやられるように矢印Ａ１方向に移動する。

スピンドル２先端に設けられたアンビル３１が被測定物に当接すると、スピンドル２は直線運動が停止する。この状態で、シンブル４４をさらに回転させると、図５（Ａ）の実線で示すように、駒部材８１は、延出部８１Ｂを軸として矢印Ｂ１方向に回動する。この回動に合わせて、駒部材８１端部に形成された突出部８１Ｃは、矢印Ｂ２方向に移動するので、この突出部８１Ｃに係合するテーパキー８２は、矢印Ａ１方向に対する反対方向である矢印Ａ２方向に移動する。テーパキー８２の移動により、テーパキー８２のテーパ部８２Ｃには、テーパキー８２の当接面８２Ａと当接するスライド部材２２の先端部分が当接され、駒部材８１の回動によりスライド部材２２が矢印Ａ１方向に移動しようとしても、その移動が制限される。

さらにテーパキー８２がＡ２方向に移動しようとすると、テーパキー８２は、テーパ部８２Ｃの傾斜に沿って、インナースリーブ４２の内周面に押し付けられ、インナースリーブ４２の内側からインナースリーブ４２に対して圧力をかけることとなる。この圧力は、スライド部材２２の移動に対する抵抗を大きくし、ブレーキのように作用する。従って、スライド部材２２は、テーパキー８２により係止され、矢印Ａ１方向への移動が規制される。

スピンドル２が係止された状態で、シンブル４４を前述の方向とは逆方向に回転させると、駒部材８１が矢印Ｂ１，Ｂ２方向の逆方向に回動する。この回動に伴い、テーパキー８２は、駒部材８１に形成された突出部８１Ｃに押されるようにして矢印Ａ１方向に移動し、インナースリーブ４２の内周面への押し付けが解除される。さらにシンブル４４を回転させると、駒部材８１は矢印Ａ２方向に移動し、これに伴い、テーパキー８２についても矢印Ａ２方向に移動する。ここで、スピンドル２のスライド部材２２は、テーパキー８２に形成された当接面８２Ａおよびテーパ部８２Ｃに当接されているので、テーパキー８２の移動に伴い、矢印Ａ２方向に移動する。

従って、本発明の第２実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
スピンドル駆動機構８は、可動体であるスピンドル２のスライド部材２２と、スピンドル２を進退させる駒部材８１とに係合するテーパキー８２を備えている。このテーパキー８２は、スピンドル２の直線運動に負荷がかかった際に、駒部材８１の回動とともに、その直線運動の方向とは反対方向に移動して、スライド部材２２を係止するとともに、インナースリーブ４２の内周面に押し付けられる。これによれば、スライド部材２２に係合するテーパキー８２が、スピンドル２を係止するとともに、スピンドル２の移動の抵抗を大きくするので、スピンドル２の移動を一層抑えることができる。従って、スピンドル２の位置を維持することができる。

また、スピンドル２の直線運動の方向と反対方向のテーパキー８２の移動およびインナースリーブ４２内周面への押し付けは、駒部材８１の回動に伴って行われるので、スピンドル２の直線運動の抑制を、この直線運動に対して負荷がかかった際の駒部材８１の回動に伴って行うようにすることができる。従って、スピンドル２の位置固定を、その直線運動に対する負荷が発生した際に、迅速に行うことができる。
さらに、テーパキー８２によるスピンドル２の係止、すなわち、テーパキー８２のスピンドル２移動方向に対する反対方向（図５中矢印Ａ１）への移動およびインナースリーブ４２への押し付けは、駒部材８１の回動力を利用している。これによれば、テーパキー８２の移動および押し付けを、簡単な構成で実現できる。従って、スピンドル駆動機構８の構成を簡素化することができる。

テーパキー８２は、係合部材８１Ａが設けられた駒部材８１の端部とは反対側の端部に形成された突出部８１Ｃに係合する。これによれば、駒部材８１の回動によって発生し、スライド部材２２に植設されたばね２２Ａを介して伝達されるスピンドル２の直線運動方向の移動力を、駒部材８１の突出部８１Ｃにより、この方向とは反対側の方向に加わるテーパキー８２の移動力で相殺することができる。従って、スピンドル２の位置を変化させることがなく、確実にスピンドル２の位置を維持できる。

テーパキー８２のスライド部材２２先端と当接する部分は、テーパキー８２の先端側に向かうにしたがって面外方向に突出したテーパ状に形成されたテーパ部８２Ｃを有している。これによれば、駒部材８１の回動によりテーパキー８２の移動に伴って、テーパ部８２Ｃにスライド部材２２先端が当接されるので、テーパキー８２のインナースリーブ４２内周面への押し付けと、テーパキー８２の移動によるスライド部材２２の係止を、駒部材８１の回動時に同時に行うことができる。また、このようなテーパキー８２によるスライド部材２２の係止は、テーパ部８２Ｃによってなされるので、テーパキー８２の構造、ひいては、スピンドル駆動機構８の構成を簡易化することができる。従って、簡単な構成でスピンドル２を一層強固に係止できる。

シンブル４４の回転は、アウタースリーブ４３の螺旋溝４３Ａと、この螺旋溝４３Ａに係合しインナースリーブ４２のスリット４２Ａを挿通する係合部材８１Ａを介して、駒部材８１を直線運動させるとともに、スピンドル２を移動させる。ここで、このスピンドル２の直線運動に負荷がかかった場合、シンブル４４の回転は、延出部８１Ｂを回動軸として、駒部材８１を回動させる。この際、この回動は、スライド部材２２を、スピンドル２の移動方向（図５中矢印Ａ１方向）に移動させようとするが、逆方向（図５中矢印Ａ２方向）に移動するとともにインナースリーブ４２の内周面に押し付けられるテーパキー８２により、スライド部材２２の移動が抑えられる。これによれば、スピンドル２の直線運動に負荷がかかった際に、シンブル４４を回転させても、スピンドル２に設けられたスライド部材２２の移動が抑えられるので、アンビル３１に当接される被測定物への圧力は略変化がない。従って、測定の際の定測定圧機能を具備することができる。

駒部材８１は、スライド部材２２に植設されたばね２２Ａにより、回動が阻止される方向に付勢されている。これによれば、前述の第１実施形態の場合と同様に、スピンドル２の直線運動に負荷がかかっていない場合に、駒部材８１が回動し、テーパキー８２がスピンドル２の直線運動を停止させるのを防ぐことができる。従って、スピンドル２の直線運動を安定して行うことができる。

なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、デジタル表示式マイクロメータとしていたが、本発明ではこれに限らない。すなわち、デジタル表示式でないマイクロメータに本発明を採用してもよい。また、ホールテスト、デプスメータおよびマイクロメータヘッドなどの測定機に本発明を採用してもよい。また、測定機に限らず、柔らかな部材を位置決めする装置などに本発明を採用してもよい。

前記各実施形態では、ばね２２Ａが駒部材の回動を阻止する方向に付勢するとしていたが、本発明では、ゴムのような弾性体を利用しても構わない。

前記各実施形態では、係合部材４１Ａ，８１Ａはピン状であるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、螺旋溝４３Ａに係合部材４１Ａの先端部が係合し、スリット４２Ａを挿通できる形状であれば、その形状は問わない。ただし、このピン状とすれば、螺旋溝４３Ａとの係合が容易にでき、またスリット４２Ａの幅を大きく取る必要がない上、本体１の内部構造が簡素化できる。

前記各実施形態では、検出器は静電容量式エンコーダとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、光電式や磁気式のエンコーダであってもよい。

本発明では、図６に示されるように、検出された測定値をホールドするホールド機構を備えて構成するものでもよい。
図６は、前述の第１実施形態の図３（Ｂ）に対応する図である。この図において、ホールドスイッチ６１は、スライド部材２２に植設されたばね２２Ａの底部に設けられており、ホールド機構６に電気的に接続されている。このホールド機構６は、ホールドスイッチ６１がオンになると、スピンドル２の移動量を検出する検出器からの検出結果を被測定物の長さ寸法に演算する演算部７に、ホールド指令の電気信号を送るためのものである。この演算部７による演算結果はデジタル表示器５１に出力・表示される。なお、スピンドル２の直線運動に負荷がかかっていない場合、ホールドスイッチ６１はオフになっており、この場合は測定値のホールドは行われない。

すなわち、スピンドル２の直線運動に負荷がかかっていない場合は、ばね２２Ａには大きな負荷がかからないので、ホールドスイッチ６１はオフのままである。そのため、ホールドスイッチ６１はホールド機構６にホールド指令の電気信号を送らないので、演算部７は検出器による検出結果を演算する。ここで、スピンドル２端部が被測定物に当接するなどして、スピンドル２の直線運動に負荷がかかった場合にシンブル４４をさらに回転させると、駒部材４１が回動してばね２２Ａに大きな負荷がかかる。この負荷によりばね２２Ａ底部に設けられたホールドスイッチ６１がオンとなる。オンとなったホールドスイッチ６１は、ホールド機構６にホールド指令の電気信号を送り、この信号は演算部７に伝達され、測定値がホールドされる。ホールドされた測定値は、デジタル表示器５１のほかに外部機器が本体１に接続されている場合は、その外部機器にも出力される。

ここで、ホールドスイッチ６１は、ばね型のスイッチであってもよく、また、スイッチの代わりに圧力センサが設けられていてもよい。なお、後者の場合は、あらかじめ規定の圧力を設定しておき、駒部材４１の回動によりばね２２Ａの圧力が規定の圧力を越えた場合に、測定値をホールドするような構成である。
このような測定器であれば、測定値が自動的にホールドされるので、測定安定性がさらに向上する。
なお、第２実施形態で示したデジタル表示式マイクロメータに、ホールド機構６を採用しても、前述の効果と略同じ効果を奏することができる。

第１実施形態では、係止部材としてクランプねじ４１Ｃを採用し、第２実施形態では、テーパキー８２を採用したが、これらを合わせて用いてもよい。すなわち、１つのスピンドル駆動機構に、クランプねじおよびテーパキーを採用してもよい。この場合、一層強固にスピンドル２を係止することができる。また、この場合においても、前述の測定値をホールドするホールド機構を備えた構成としてもよい。

本発明は、マイクロメータに利用できる他、ホールテスト等の測定機にも利用することができる。

本発明の第１実施形態にかかるデジタル表示式マイクロメータを示す正面図。 （Ａ）は前記実施形態のスピンドル駆動機構の要部を示す平面図。 （Ｂ）は前記実施形態のスピンドル駆動機構を示す断面図。 （Ａ）は前記実施形態のスピンドル駆動機構の要部を示す平面図。 （Ｂ）は前記実施形態のスピンドル駆動機構を示す断面図。 前記実施形態のスピンドル駆動機構の配置を示す分解斜視図。 （Ａ）は本発明の第２実施形態にかかるスピンドル駆動機構を示す断面図。 （Ｂ）は前記実施形態のスピンドル駆動機構の要部を示す平面図。 本発明の実施形態の変形を示す図。

符号の説明

１…本体（測定機）
２…スピンドル（可動体）
３…本体フレーム
４，８…スピンドル駆動機構（回転運動変換機構）
４１，８１…駒部材
４２…インナースリーブ（支持体）
４３…アウタースリーブ（回転体）
８２…テーパキー（係止部材）
２２Ａ…ばね
４１Ａ…係合部材
４１Ｃ…クランプねじ（係止部材）
４２Ａ…スリット
４３Ａ…螺旋溝
８２Ｃ…テーパ部

Claims (5)

1. 回転体の回転運動を可動体の直線運動に変換する回転運動変換機構において、
   前記可動体を移動自在に支持する本体フレームと、この本体フレームに固定され前記回転体を回転可能に支持するとともに、前記回転体の軸方向に沿ってスリットが形成された略円筒状の支持体とを備え、
   前記回転体の内周には螺旋溝が形成され、前記可動体には駒部材が設けられ、
   この駒部材は、前記スリットを挿通して先端部が前記螺旋溝に係合する係合部材を有し、
   前記駒部材の内部には、前記可動体の移動方向と直交する方向に前記可動体に螺合された棒状の係止部材が設けられ、前記駒部材はこの係止部材の中心を軸として回動可能であり、
   前記可動体の直線運動に負荷がかかった際に、前記駒部材が、前記回転体の回転により前記係合部材を介して前記係止部材の中心を軸として回動し、この回動に伴って前記係止部材が前記支持体の内周面に向けて前進し、前記支持体の内周面に当接して、前記駒部材を介して前記可動体の直線運動が停止されることを特徴とする回転運動変換機構。
2. 回転体の回転運動を可動体の直線運動に変換する回転運動変換機構において、
   前記可動体を移動自在に支持する本体フレームと、この本体フレームに固定され前記回転体を回転可能に支持するとともに、前記回転体の軸方向に沿ってスリットが形成された略円筒状の支持体とを備え、
   前記回転体の内周には螺旋溝が形成され、前記可動体には駒部材が設けられ、
   この駒部材は、前記スリットを挿通して先端部が前記螺旋溝に係合する係合部材を有し、前記回転体の軸方向と交差する方向を軸として回動可能とされ、
   前記可動体と前記支持体との間に、一端側で前記駒部材と係合し、他端側に向かうにしたがって厚さ寸法が大きくなるテーパ状に形成されて前記可動体の端部が当接されるテーパ部を有する係止部材が設けられ、
   前記可動体の直線運動に負荷がかかった際に、前記駒部材の回動に伴って、前記テーパ部が前記可動体と前記支持体との間に入り込み、前記係止部材が、前記可動体の端部によって前記テーパ部を介して前記支持体の内周面に向かって押し付けられて、前記可動体の直線運動が停止されることを特徴とする回転運動変換機構。
3. 請求項２に記載の回転運動変換機構において、
   前記係止部材は、前記可動体の軸心を中心として前記係合部材が設けられた前記駒部材の反対側に配置され、かつ、前記駒部材の回動により、前記可動体の移動方向とは反対方向に移動することを特徴とする回転運動変換機構。
4. 請求項２または請求項３に記載の回転運動変換機構において、
   前記可動体と前記駒部材との間には、前記駒部材の回動を阻止する方向に付勢されるばねが介装されていることを特徴とする回転運動変換機構。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の回転運動変換機構を備え、直線方向の変位を測定する測定機であって、
   前記可動体は前記本体フレームに進退自在に設けられたスピンドルであり、前記支持体は前記本体フレームに端部が固定されたインナースリーブであり、前記回転体はアウタースリーブであることを特徴とする測定機。

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