JP4806545B2 - 測定器 - Google Patents

Description

本発明は、スピンドルを被測定物に当接させ、その時のスピンドルの移動位置から被測定物の寸法や形状を測定する測定器に関する。詳しくは、本体と、この本体に軸方向へ移動可能に設けられたスピンドルとを有し、スピンドルを軸方向へ移動させながら被測定物に当接させ、その時のスピンドルの移動位置から被測定物の寸法や形状を測定する測定器において、測定力が可変の測定器に関する。

本体に移動可能に設けられたスピンドルを被測定物に当接させ、その時のスピンドルの移動位置を検出して、被測定物の寸法や形状を測定する測定器、例えば、マイクロメータでは、本体の一端側に設けられたアンビルとスピンドルとの間に被測定物を挟持する際、被測定物の材質や形状に応じた最適な測定力でスピンドルを被測定物に当接させるための測定力可変機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
測定力可変機構は、略円筒状のスリーブと、シンブルと、略円柱状の調整ねじと、コイル形状の加圧ばねと、予圧力表示手段とを備えている。

スリーブは、本体に軸方向へ移動可能に、かつ、回転不能に設けられている。また、スリーブは、スピンドルの移動方向と同方向へスピンドルと相対移動が所定ストロークだけ可能に接続されている。
シンブルは、本体の定位置に回転可能に設けられ、スリーブを軸方向へ進退させるようにスリーブと螺合されている。
調整ねじは、基端部外周がスリーブの内周に螺合されており、他端部が本体より露出して設けられている。

加圧ばねは、スリーブ内部に収納され、スピンドルの他端部と調整ねじの基端部との間に加圧されて設けられており、スピンドルを被測定物の方向へ付勢している。
予圧力表示手段は、調整ねじの他端部外周軸方向に沿って設けられた目盛と、本体に設けられ調整ねじを覆うカバーとを備えている。目盛はカバーから露出され目視可能に設けられ、カバーには基準マークが設けられている。

予圧力の調整にあたっては、スリーブに螺合した調整ねじの螺合位置を変えて、調整ねじからスピンドルまでの距離を変化させ、その間に収納された加圧ばねの圧縮量、つまり加圧ばねの予圧力を変化させる。この時、調整ねじの他端部外周軸方向に沿って設けられた目盛とスリーブとの相対距離が変わり、カバーに固定された基準マークが指し示す目盛の位置から加圧ばねの予圧力を読み取る。この目盛を確認しながら、調整ねじの螺合位置を調整できるので、加圧ばねの予圧力を所定の大きさに調整することができる。

測定にあたっては、被測定物をアンビルとスピンドルとの間に位置させた後、シンブルを回すと、それに螺合されたスリーブは、本体に対してスピンドルの軸方向へ移動可能かつ回転不能に設けられているから、スリーブ、調整ねじ、加圧ばねおよびスピンドルが一体となって同方向へ移動される。スピンドルの先端が被測定物に当接したのち、さらに、シンブルを回してスリーブを同方向へ移動させると、スピンドルはこれ以上移動することができないので、加圧ばねが圧縮されていく。この際、加圧ばねの圧縮量に比例した力がスピンドルを介して被測定物に付勢されていく。

加圧ばねが圧縮され、スピンドルとスリーブの相対距離が一定量に達する、つまり、測定力が所定の大きさに達すると、スピンドルに設けられた検知スイッチが作動され、そのことが表示部に表示される。このように表示部の表示によって測定力が所定の大きさに達したことを読み取ることができるので、この時のスピンドルの移動位置を検出すれば、所定の測定力で被測定物の寸法や形状を測定することができる。

特開２００２−１０７１０１号公報（第８頁〜第９頁、図１１、図１２）

前述の特許文献１に記載された、測定力可変機構を有する測定器では、本体に対してスリーブを移動させた場合、スリーブと一体となって調整ねじに設けられた目盛も、本体に対して移動される。一方、基準マークは、カバーを介して本体に固定されたままである。つまり、スリーブを本体に対して移動させた場合、目盛と基準マークとの相対位置が変化してしまう。このため、加圧ばねの予圧力を正しく調整するには、必ずスリーブを所定位置、例えば、スリーブの移動範囲内でスピンドルが被測定物から最大に離れる位置に移動させてから予圧力を調整する必要があり、調整が煩雑となっていた。
また、前記測定力可変機構では、スリーブの位置には無関係に調整ねじの螺合位置を変えることができるため、スリーブを前記所定位置以外の位置に移動させたまま、予圧力を調整してしまうことがあり、正確に測定力を調整することができないことがあった。

本発明の目的は、予圧力を従来よりも簡単に調整できるとともに、予圧力の誤調整を防止でき、正しい測定力で測定できる測定器を提供することである。

本発明の測定器は、本体と、この本体に軸方向へ移動可能に設けられたスピンドルと、このスピンドルの移動方向と同方向へ所定ストロークでそのスピンドルと相対移動可能に接続され、かつ、任意の位置で前記本体に固定可能に設けられたスリーブと、このスリーブ内に収納され前記スピンドルを被測定物に当接する方向へ付勢する付勢手段と、前記スリーブに螺合して設けられ前記付勢手段の付勢力を可変する付勢力可変部材とを備え、前記スピンドルを軸方向へ移動させながら被測定物に当接させ、その時のスピンドルの移動位置から被測定物の寸法や形状を測定する測定器において、前記付勢力可変部材の外周に軸方向に沿って設けられ前記付勢手段の付勢力を表示する目盛と、前記スリーブに固定され前記目盛の基準マークを有する基点部材と、前記本体に固定され前記付勢力可変部材および前記基点部材を覆うカバーとを備え、前記カバーには、前記スリーブが所定位置より被測定物側にある時は、前記基準マークが覆われ、前記スリーブが所定位置より被測定物の反対側にある時は、前記目盛および前記基準マークを露出させる開孔部が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、スリーブが所定位置より被測定物の反対側にある時は、どの位置にスリーブがあっても目盛と基準マークがカバーから露出されるので、目盛と基準マークを確認しながら、予圧力を調整することができる。よって、従来のように予圧力を調整する度にスリーブを所定位置、例えば、スリーブの移動範囲内でスピンドルが被測定物から最大に離れる位置に移動させる必要がなく、従来よりも簡単に予圧力を調整することができる。

一方、スリーブを所定位置より被測定物側へ移動させると、目盛と基準マークはスリーブと一体となって同方向へ移動され、少なくとも基準マークがカバーで隠れて見えなくなるので、スリーブが所定位置より被測定物側にある時は、予圧力の調整を規制できる。つまり、スリーブが所定位置より被測定物側にある時は、予圧力の調整ができないという注意を測定者に喚起させることができる。よって、予圧力の誤調整を防止する効果がある。
また、付勢力可変部材と基点部材がカバーで覆われているから、測定中に付勢力可変部材に接触して付勢力可変部材の螺合位置が変動するのを防止できる。よって、測定力のばらつきも未然に防止できる。

本発明の測定器では、前記スリーブに、前記付勢力可変部材がそのスリーブから外れることを規制するストッパ部材が設けられていることが好ましい。
従来、付勢力可変部材を加圧ばねが緩む方向へ誤って調整範囲以上に移動させた場合に、付勢力可変部材がスリーブから外れてしまうことがあった。
この発明によれば、スリーブに付勢力可変部材を螺合した後、ストッパ部材を設置するので、スプリングが緩む方向へ付勢力可変部材を調整範囲以上に移動させたとしても、付勢力可変部材がストッパ部材と当接して脱落を防止することができる。よって、予圧力の調整時に誤って付勢力可変部材が脱落しないようにできる。

本発明の測定器では、前記ストッパ部材は、前記付勢力可変部材と螺合する前記スリーブのねじを使用して、そのスリーブに螺合されていることが好ましい。
この発明によれば、付勢力可変部材と螺合されたスリーブのねじを使用してストッパ部材をスリーブに螺合させる。同じねじを使うことで、スリーブおよびストッパ部材は、部品の複雑さが緩和され、容易に製造できる。

本発明の測定器では、前記カバーは、筒状で基端部が本体に接続され、他端部には前記付勢力可変部材の螺合位置を移動させるための第１の開孔部が形成され、筒部外周には前記目盛および前記基準マークを露出させるための第２の開孔部が形成されていることが好ましい。
この発明によれば、第２の開孔部から目盛と基準マークを目視しながら、第１の開孔部から付勢力可変部材の螺合位置を移動させることができるので、予圧力を容易に調整することができるとともに、カバーを簡便な形状とすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態のデジタル式マイクロメータの正面図である。図２は、本実施形態のデジタル式マイクロメータの本体他端部の断面図である。図３は、本実施形態のデジタル式マイクロメータの予圧力表示手段の平面図である。図４は、本実施形態のデジタル式マイクロメータのスリーブを移動させた場合の本体他端部の断面図である。図５は、本実施形態のデジタル式マイクロメータのスリーブを移動させた場合の予圧力表示手段の平面図である。

図１において、本実施形態のデジタル式マイクロメータには、Ｕ字形状に形成された本体１と、この本体１の一端側内端面に設けられたアンビル２と、本体１の他端に軸方向に移動可能に設けられアンビル２との間に被測定物を挟持するスピンドル３と、本体１の内部に設けられスピンドル３の移動位置を電気的信号として検出する図示しない位置検出手段と、本体１の中央部に設けられ検出されたスピンドル３の移動位置をデジタル表示するデジタル表示部４とを備えている。

本体１の内部には、図２に示すように、前記スピンドル３と、このスピンドル３の他端部に螺合された連結部材５と、この連結部材５によりスピンドル３と連結されたスリーブ６と、このスリーブ６の内部に収納された付勢手段としての加圧ばね７と、スリーブ６に螺合された付勢力可変部材としての調整ねじ８と、この調整ねじ８がスリーブ６から外れることを規制するストッパ部材としてのストップねじ９と、本体１の他端部外周に設けられスリーブ６を軸方向へ移動させるシンブル１０と、本体１の他端部に設けられ予圧力を表示する予圧力表示手段１１とが設けられている。

スピンドル３の他端部には、キーピン支持部材１２が嵌合されており、このキーピン支持部材１２の外周面にはキーピン１３が突設されている。このキーピン１３が摺動自在に嵌合するキー溝１４が、本体１の他端部に軸方向に沿って形成されている。これにより、スピンドル３は軸方向へは移動可能であるが、回転が規制された状態で本体１に保持されている。

連結部材５は、略円柱状であり、スピンドル３の他端面に螺合されるねじ部１５と、スリーブ６の基端部開孔部の鍔部内面に当接するフランジ部１６と、これらを連結する中間部１７とを備えている。つまり、スピンドル３とスリーブ６とが両者の移動方向に所定ストロークで相対移動できるように構成されている。

スリーブ６は、略円筒状で、本体１の内部に軸方向移動可能に収納され、外周面には本体１の他端部のキー溝１４に摺動するキーピン１８が突設されている。これにより、スリーブ６は軸方向へは移動可能であるが、回転が規制された状態で本体１に保持されている。
加圧ばね７は、コイル形状で、連結部材５のフランジ部１６と調整ねじ８の基端部の間に加圧されて設けられており、連結部材５を介してスピンドル３を被測定物に当接する方向へ付勢している。

調整ねじ８は、略円柱状で、基端部外周には雄ねじ５２が形成され、スリーブ６の内周面に形成された雌ねじ５３に螺合されている。調整ねじ８の基端内部には、加圧ばね７の他端部を受けるばね受け部材１９が設けられている。このばね受け部材１９は、加圧ばね７を受ける鍔部と、調整ねじ８の内底面に球面で接する球面部とを有する。
ストップねじ９は、円筒状で基端部の外周に雄ねじ５４が形成されスリーブ６の他端部内周の雌ねじ５３に螺合されている。調整ねじ８をスリーブ６から外れる方向に調整範囲以上に移動させた時に、ストップねじ９の基端部の調整ねじ８に対向する面に調整ねじ８が当接されるので、調整ねじ８がスリーブ６から外れるのを防止している。

シンブル１０は、略円筒状で、本体１の外周に回転可能に設けられた内筒２１と、この内筒２１の外周にコイルばね２２を介して回転可能に設けられた外筒２３とから構成されている。内筒２１の内周面には、螺旋溝２４が形成され、この螺旋溝２４にキーピン１８が摺動可能に係合されている。これにより、外筒２３を回転させると、その回転がコイルばね２２を介して内筒２１に伝達される結果、キーピン１８およびキー溝１４の作用によって、スリーブ６が軸方向へ移動されるようになっている。

本体１の内部には、スピンドル３とスリーブ６とが所定距離だけ接近したことを検知する検知スイッチ２５が設けられており、図１に示すように、デジタル表示部４の一部には、検知スイッチ２５が作動したことを表示する表示部２６が設けられている。
検知スイッチ２５は、図２に示すように、キーピン支持部材１２にねじ止めされている電極板ばね２７と、スリーブ６に嵌合されている絶縁駒２８とから構成されている。

電極板ばね２７は、絶縁駒２８に接しているが、測定力が所定値に達した時、つまり、加圧ばね７が所定量圧縮された時に絶縁駒２８から外れ、導電性部材からなるスリーブ６に接して、ホールド指令が出力されるように構成されている。ホールド指令の信号は、電線２９を介して図示しない位置検出手段に送られ、表示部２６に測定力が所定値に達したことが表示されるとともに、デジタル表示部４の表示値がホールドされるように構成されている。

予圧力表示手段１１は、図２および図３に示すように、調整ねじ８の外周に回転調整可能かつ軸方向へ位置調整可能に設けられた表示筒３１と、円筒状でストップねじ９を介してスリーブ６に設けられた基点部材３２と、本体１に固定され調整ねじ８、表示筒３１および基点部材３２を覆うカバー３４とを備えている。
表示筒３１には止めねじ３５が螺合され、その止めねじ３５が調整ねじ８の途中に形成された環状溝３６内に突出、当接されている。これにより、止めねじ３５の位置を変えることにより、表示筒３１が調整ねじ８の外周に回転調整可能かつ軸方向へ位置調整可能になっている。
基点部材３２の基端側は、ストップねじ９の外周に嵌合されている。他端部は、表示筒３１の基端部の一部を覆っている。

カバー３４は、本体１の後端部に螺合されたシンブル固定部材４３と、このシンブル固定部材４３に回動可能かつ止めねじ４５によって固定可能に設けられた筒状のカバー部材４４とから構成されている。
カバー部材４４の他端部には調整ねじ８の螺合位置を変えるための第１の開孔部３８が設けられ、外周には第２の開孔部３９が設けられ、さらに、外周には表示筒３１に螺合された止めねじ３５を調整するための孔４０が設けられている。
表示筒３１の外周には、図３に示すように、その軸方向に沿って目盛４１および数値４２が設けられている。目盛４１および数値４２とともに、基点部材３２の他端部およびその他端部に設けられた基準マーク３３が第２の開孔部３９から露出されており、基準マーク３３が指し示す目盛４１の数値を読み取ることができる。

予圧力の調整にあたっては、第１の開孔部３８よりドライバー等を挿入し、調整ねじ８の他端部に形成された溝５１にドライバー等の先端部を係合し、調整ねじ８を回転させる。すると、スリーブ６に螺合した調整ねじ８の螺合位置が変わり、調整ねじ８からスピンドル３までの距離が変わるので、その間に収納された加圧ばね７の圧縮量、つまり加圧ばね７の予圧力を変化させることができる。この時、表示筒３１の外周軸方向に沿って設けられた目盛４１と基点部材３２に設けられた基準マーク３３との相対距離が変わり、基準マーク３３が指し示す目盛４１から加圧ばね７の予圧力を読み取る。このように、目盛４１を確認しながら、調整ねじ８の螺合位置を調整して、加圧ばね７の予圧力を所定の大きさに調整する。

測定にあたって、シンブル１０を回転させてスリーブ６を被測定物の方向へ移動させると、スリーブ６、連結部材５およびスピンドル３が一体となって同じ方向へ移動される。スピンドル３の先端が被測定物に当接したのち、さらに、シンブル１０を同方向へ回転させると、スピンドル３はこれ以上移動することができないので、スリーブ６がスピンドル３に対し相対移動し加圧ばね７が圧縮されていく。この時、スピンドル３とスリーブ６とが所定距離だけ接近すると、検知スイッチ２５が作動され、そのことが表示部２６に表示される。

従って、加圧ばね７の圧縮量が一定値に達したこと、つまり、所定の測定力に達したことを表示部２６の表示によって読み取ることができるから、所定の測定力で測定を行うことができる。しかも、加圧ばね７の圧縮量が所定量に達した時、デジタル表示部４の表示値が自動的にホールドされるから、スリーブ６の送り過ぎに注意を払わなくてもよく、使い勝手に優れている。

また、測定にあたってスリーブ６を被測定物の方向へ移動させると、図４に示すように、表示筒３１と基点部材３２が一体となってスリーブ６と同じ方向へ移動される。すると、スリーブ６が所定位置より被測定物側に移動された時は、図５に示すように、基点部材３２に設けられた基準マーク３３は開孔部から露出されなくなり、表示筒３１に設けられた目盛４１を読み取れなくなる。つまり、スリーブ６が所定位置より被測定物の反対側にある時だけ、図３に示すように、基準マーク３３が第２の開孔部３９にて露出され、目盛４１を読み取ることができる。

従って、本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）スリーブ６が所定位置より被測定物の反対側にある時は、どの位置にスリーブ６があっても目盛４１と基準マーク３３がカバー３４から露出されるので、目盛４１と基準マーク３３を確認しながら、予圧力を調整することができる。よって、従来のように予圧力を調整する度にスリーブ６を所定位置、例えば、スリーブ６の移動範囲内でスピンドル３が被測定物から最大に離れる位置に移動させる必要がなく、従来よりも簡単に予圧力を調整することができる。

（２）スリーブ６を所定位置より被測定物側へ移動させると、目盛４１と基準マーク３３はスリーブ６と一体となって同方向へ移動され、少なくとも基準マーク３３がカバー３４で隠れて見えなくなるので、スリーブ６が所定位置より被測定物側にある時は、予圧力の調整を規制できる。つまり、スリーブ６が所定位置より被測定物側にある時は、予圧力の調整ができないという注意を測定者に喚起させることができる。よって、予圧力の誤調整を防止する効果がある。

（３）調整ねじ８がカバー３４で覆われているから、測定中に調整ねじ８に接触して調整ねじ８の螺合位置が変動するのを防止できる。よって、測定力のばらつきも未然に防止できる。

（４）カバー３４には、調整ねじ８の螺合位置を移動させるための第１の開孔部３８と、目盛４１と基準マーク３３を露出させるための第２の開孔部３９とが形成されている簡便な形状なので、カバー３４の製造が容易にできる。

（５）第２の開孔部３９から目盛４１と基準マーク３３を目視しながら、第１の開孔部３８から調整ねじ８の螺合位置を移動させることができるので、予圧力を容易に調整することができる。

（６）スリーブ６に調整ねじ８を螺合した後、ストップねじ９を設置するので、加圧ばね７が緩む方向へ調整ねじ８を調整範囲以上に移動させたとしても、調整ねじ８がストップねじ９と当接して脱落を防止することができる。よって、予圧力の調整時に誤って調整ねじ８が脱落しないようにできる。

（７）調整ねじ８の外周に形成された雄ねじ５２に螺合され、スリーブの内周に形成された雌ねじ５３を使用して、ストップねじ９をスリーブ６に螺合させている。同じ雌ねじ５３を使うことで、スリーブ６およびストップねじ９は、部品の複雑さが緩和され、容易に製造される。

（８）表示筒３１を、調整ねじ８の外周に対して回転調整、あるいは、軸方向へ位置調整することにより、基準となる位置に表示筒３１の目盛４１の基準を一致させることができる。従って、加圧ばね７の製作上のばらつき等があっても、特別な加工や新たな部材を追加することなく、基準となる位置に表示筒３１の目盛４１の基準を一致させることができる。

（９）基点部材３２や表示筒３１が簡単な形状で個別の部品であるので、加圧ばね７の長さや弾性特性等の仕様を変更する場合に生じる目盛４１や基準マーク３３の変更が、容易にできる。

なお、本発明は前述の実施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。
例えば、前記実施形態で予圧力表示手段１１の構成にあたっては、目盛４１等を有する表示筒３１は、調整ねじ８の外周に回転調整可能かつ軸方向へ位置調整可能に設けられていると説明を行ったが、予圧力表示手段１１は、調整ねじ８の外周に目盛４１等を設けることで表示筒３１を省略する構成としてもよい。
また、基準マーク３３を有する基点部材３２は、ストップねじ９を介してスリーブ６に設けられていると説明を行ったが、基点部材３２は、ストップねじ９を介さないで直接スリーブ６に設けてもよい。

本発明は、マイクロメータに利用できる他、ばねの調整機構を備えた測定器に利用することができる。

本発明の一実施形態にかかるデジタル式マイクロメータを示す正面図。 同上実施形態の本体他端部の断面図。 同上実施形態の予圧力表示手段の平面図。 同上実施形態のスリーブを移動させた時の本体他端部の断面図。 同上実施形態のスリーブを移動させた時の予圧力表示手段の平面図。

符号の説明

１…本体
３…スピンドル
６…スリーブ
７…加圧ばね（付勢手段）
８…調整ねじ（付勢力可変部材）
９…ストップねじ（ストッパ部材）
３２…基点部材
３３…基準マーク
３４…カバー
３８…第１の開孔部
３９…第２の開孔部
４１…目盛
５３…雌ねじ（ねじ）

Claims (4)

1. 本体と、この本体に軸方向へ移動可能に設けられたスピンドルと、このスピンドルの移動方向と同方向へ所定ストロークでそのスピンドルと相対移動可能に接続され、かつ、任意の位置で前記本体に固定可能に設けられたスリーブと、このスリーブ内に収納され前記スピンドルを被測定物に当接する方向へ付勢する付勢手段と、前記スリーブに螺合して設けられ前記付勢手段の付勢力を可変する付勢力可変部材とを備え、前記スピンドルを軸方向へ移動させながら被測定物に当接させ、その時のスピンドルの移動位置から被測定物の寸法や形状を測定する測定器において、
   前記付勢力可変部材の外周に軸方向に沿って設けられ前記付勢手段の付勢力を表示する目盛と、
   前記スリーブに固定され前記目盛の基準マークを有する基点部材と、
   前記本体に固定され前記付勢力可変部材および前記基点部材を覆うカバーとを備え、
   前記カバーには、前記スリーブが所定位置より被測定物側にある時は、前記基準マークが覆われ、前記スリーブが所定位置より被測定物の反対側にある時は、前記目盛および前記基準マークを露出させる開孔部が形成されていることを特徴とする測定器。
2. 請求項１に記載の測定器において、
   前記スリーブには、前記付勢力可変部材がそのスリーブから外れることを規制するストッパ部材が設けられていることを特徴とする測定器。
3. 請求項２に記載の測定器において、
   前記ストッパ部材は、前記付勢力可変部材と螺合する前記スリーブのねじを使用して、そのスリーブに螺合されていることを特徴とする測定器。
4. 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、
   前記カバーは、筒状で基端部が本体に接続され、他端部には前記付勢力可変部材の螺合位置を移動させるための第１の開孔部が形成され、筒部外周には前記目盛および前記基準マークを露出させるための第２の開孔部が形成されていることを特徴とする測定器。

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