JP5128187B2 - テストインジケータ - Google Patents

Description

本発明は、テストインジケータに関し、詳しくは、被測定物との接触部を有し、揺動自在に支持された測定子と、先端部に測定子が連結され、基端部にセクタギアが設けられたアームとを備えたテストインジケータに関する。

従来、測定子に連結されたアームの揺動量を、てこの原理によって拡大し、指針の回転量として表示するテストインジケータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなテストインジケータによれば、微かな測定子の揺動量も、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、特許文献１に記載のテストインジケータは、図５に示されるように、測定子３と、第１のアーム５と、第２のアーム６と、指針２３とを備えている。なお、図５ は、本体ケースやカバー等を省略し、主要部のみを表示する。

第１のアーム５には、先端部分に被測定物との接触部３１を有する測定子３が連結さ れ、その連結部分に第１の軸部５１が設けられ、図示しない本体ケースの軸受部に揺動自在に支持されている。また、図示しない本体ケースには、第１のアーム５の揺動量を拡大する第２のアーム６と、この第２のアーム６の揺動を指針２３に伝達するためのピニオン７１およびクラウンギア２１とが設けられている。
第２のアーム６は、第１のアーム５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６２で揺動自在に支持されている。また、ピニオン７１、クラウンギア２１は、一体化されて回転自在に取り付けられている。

また、第１のアーム５には、第１の軸部５１に対して測定子３とは反対側に、第１のアーム５の揺動に応じて移動する移動面５２および移動面５３が形成されている。
第２のアーム６には、第１のアーム５に形成された移動面５２，５３の各々に対応して接触し、かつ第１のアーム５の揺動を第２のアーム６に伝達する伝達ピン６３，６４が設けられている。さらに、第２のアーム６の端部には、ピニオン７１に噛合するセクタギア６１が設けられている。

このような構造において、測定子３の揺動量を指針２３の回転量に変換する機構を以下に説明する。
測定子３が、Ｕ方向に揺動すると、第１のアーム５は、第１の軸部５１を中心として、図５中、反時計回りに回動し、これに伴い、移動面５３が、下方に移動する。この移動面５３の下方への移動によって、第２のアーム６の伝達ピン６４も、下方に押し下げられ、これに伴い、第２のアーム６は第２の軸部６２を中心として、反時計回りに回動する。この際、測定子３のＵ方向への揺動量よりも、第２のアーム５の伝達ピン６４の移動量の方が大きく、さらに、この伝達ピン６４の移動量よりもセクタギア６１の移動量の方が大きいので、測定子３の揺動量が拡大してセクタギア６１の移動量に変換される。
そして、第２のアーム６の反時計回りの回動に伴って、セクタギア６１を介して、ピニオン７１が時計回りに回転される。さらに、クラウンギア２１を介して、指針２３と一体で設けられたセンターピニオン２２が回転され、回転軸２４を介して指針２３も回転される。このようにして、測定子３の揺動量が指針２３の回転量として表示される。

一方、測定子３がＤ方向に揺動すると、第１のアーム５が第１の軸部５１を中心とし て、図５中、時計回りに回動し、今度は、移動面５２が上方に移動する。これに伴い、第２のアーム６の伝達ピン６３は、上方に押し上げられ、第２のアーム６は第２の軸部６２を中心として、測定子３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、測定子３の揺動方向によらず、常に指針２３の回転は同一方向となるように構成されている。

特開平６−１０９４０１号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載のテストインジケータは、測定子の揺動量が指針の回転量に機械的に変換される機構を備えているため、表示手段を本体ケースに固定させなければならないという制約があった。通常、被測定物の大きさや形状に応じて、テストインジケータの位置や向きが制限され易く、表示手段が本体ケースに固定されていると、指針の表示が測定者から見えなくなる場合が起き得る。特に、測定者が指針の表示値を視認しながら測定を行う必要がある場合には、測定者が表示値の見える位置に移動しなければならない。
また、従来のテストインジケータでは、表示値にセンターピニオン、クラウンギアによる機械的な誤差が影響し、このような影響を排除して高精度化することも困難だった。

本発明の目的は、測定作業が容易にでき、しかも、測定精度の向上を図ることができるテストインジケータを提供することである。

本発明のテストインジケータは、本体ケースと、この本体ケースに揺動自在に支持され、被測定物との接触部を有する測定子と、先端部に前記測定子が連結され、基端部にセクタギアが設けられたアームと、前記セクタギアと噛合して前記測定子の揺動に伴って回転されるピニオンと、このピニオンの回転量を検出するロータリーエンコーダと、デジタル表示部を有する表示基板を有する表示手段と、前記ロータリーエンコーダによって検出される前記ピニオンの回転量を前記測定子の揺動量に変換して前記表示手段に表示する制御手段とを備え、前記ロータリーエンコーダは、前記ピニオンと同軸上に設けられたロータと、前記本体ケースに前記ロータと所定の隙間を介して対向配置されたステータとを含み、前記表示基板及び前記ステータは、一体として構成されており、前記ステータは、前記ロータの回転軸を中心に回転可能に構成され、前記表示手段は、前記ロータの回転軸と同軸の回転軸により前記本体ケースに回転可能に支持されることを特徴とする。

ここで、ロータリーエンコーダは、ロータの回転量を電気信号に変換して出力可能なものが好ましい。そして、表示手段としては、ロータリーエンコーダから出力された電気信号をデジタル表示可能なものが好ましい。
本発明によれば、測定子の揺動が、アームおよびアームの基端部に設けられたセクタギアを介して、ピニオンの回転に機械的に変換される。このピニオンの回転量をロータリーエンコーダが検出する。そして、制御手段が検出されたピニオンの回転量を測定子の揺動量に変換して、表示手段に表示する。従って、従来のようなピニオンの回転量がクラウンギアおよびセンターピニオンを介して指針の回転量に機械的に変換される機構を備えないので、表示手段を本体ケースに固定しなければならないという制約をなくすことができ る。これによって、表示手段を本体ケースに回転可能に支持させることができ、表示手段の表示方向を可変にすることができ、測定作業を容易化することができる。

また、従来のクラウンギアに相当する部分に、ロータが配置されているので、従来のようなクラウンギア、センターピニオンが不要となり、クラウンギア、センターピニオンの噛み合い誤差を排除でき、高精度化が可能となる。

本発明のテストインジケータでは、本体ケースには、表示手段用の軸受部が形成され、表示手段は、軸受部に向かって延設され、かつ当該軸受部に回転可能に支持された脚部を有することが好ましい。

本発明によれば、本体ケースに軸受部が形成され、この軸受部に表示用ケースの脚部が回転可能に支持されているので、測定の際、表示用ケースだけを回転させて、測定値を視認し易くすることができる。例えば、テストインジケータを被測定物に対してセットした後であっても、表示手段の表示方向を容易に調整することができる。

本発明のテストインジケータでは、表示手段の回転軸が、ロータの回転軸と同軸である。
ここで、表示手段は、本体ケースに対して９０度以上回転可能であることが好ましい。

従来、アームの長手方向に沿って測定子とは反対側を向くように指針の表示が取り付けられた垂直形の機種と、アームの長手方向に直交する方向でかつクラウンギアの回転軸にも直交する向きに指針の表示が取り付けられた縦形の機種（図５に示される機種）との２種類の機種が用いられていたが、測定状態に応じて適当な機種を選定しなければならず、また、そのために２種類の機種を揃えなければならなかった。
これに対して、本発明によれば、表示手段をロータの回転軸周りに回転させることできるので、例えば、表示手段を９０度回転させることで、従来の垂直形と縦形との機種の両機能を発揮させることが可能となる。また、１８０度回転可能に構成すれば、表示方向を反転させることもできる。このようにすれば、測定状態に応じて従来の２種類の機種を揃える必要がなくなり、テストインジケータの利便性が向上される。

本発明のテストインジケータでは、表示手段は、表示用ケースと、この表示用ケース内に収納され、かつデジタル表示部を有する表示基板とを備えて構成され、表示基板およびステータは、一体の基板として形成されている。

本発明によれば、表示手段の回転軸をロータの回転軸と同軸上に形成し、さらに、表示基板とステータとを一体の基板として形成するので、表示手段を回転させると、表示基板と一体形成されたステータが、ロータの回転軸を中心に回転する。従って、表示手段を回転させても、ステータを常にロータと対向した状態に維持することができ、ステータによってロータの回転量を取得することができる。
また、表示基板とステータとを一体の基板として形成することで、部品点数を削減できる。また、ステータを本体ケースに対して位置決めすれば、表示基板を別途位置決めする必要がなくなり、組み立て作業の効率化が図れる。さらに、ステータで取得されたロータの回転量の情報を、表示手段に伝達する伝達経路が必要となるが、この伝達経路を一体化された基板上に形成することによって、組立時に、伝達経路のための配線等の作業が省けて、組立作業が簡単になる。

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、本実施形態のテストインジケータの外観を示す斜視図である。図２および図３は、テストインジケータの使用形態を説明する側面図および平面図である。図４は、テストインジケータの内部構造を部分的に示す斜視図である。
図１に示すように、テストインジケータは、本体ケース１と、カバー２と、本体ケース１に揺動可能に支持される測定子３と、この測定子３の揺動量をデジタル表示する表示手段としての表示ユニット４とを備えている。

測定子３は、本体ケース１に形成された挿入穴１１から露出した状態で、本体ケース１の一対の軸受部１２，１３に形成された各軸受部材１４によって軸支されている。また、各軸受部材１４とは反対側の本体ケース１の端部およびカバー２には、他の一対の表示用軸受部１５が形成されている。この一対の表示用軸受部１５は、後述するロータ７の回転軸と同軸上に形成されている。
表示ユニット４は、扁平な円盤状に形成され、本体ケース１に回転自在に支持された表示用ケース４１と、この表示用ケース４１内に収納された表示基板４２とから構成され る。表示基板４２の基板上には、デジタル表示部４３が形成され、表示用ケース４１の上面に開口された表示窓４４から当該デジタル表示部４３が視認可能になっている。表示用ケース４１の上面には、デジタル表示部４３と並んで、２つのスイッチ５４，５５が配置されている。２つのスイッチ５４，５５のうちスイッチ５４は、電源オンオフスイッチ、スイッチ５５は、ピークホールドスイッチとして機能する。

表示用ケース４１は、本体ケース１を挟む位置に形成された一対の脚部４７を有する。これら一対の脚部４７は、本体ケース１およびカバー２にそれぞれ形成された一対の表示用軸受部１５に軸支されている。このような構成によって、表示ユニット４は、本体ケース１に対して、表示用軸受部１５回りに回転自在になっている。
具体的には、図２に示すように、本体ケース１およびカバー２の測定子３側とは反対側の端部に、それぞれ表示用軸受部１５を中心とする円弧状の曲面部１９，２０が形成されている。これら表示用軸受部１５は、本発明の表示手段用の軸受部を構成する。
そして、表示用ケース４１のデジタル表示部４３が、測定子３のＵ方向の揺動と同じ方向を向く状態（図中の実線で示す位置）から、本体ケース１に対して測定子３側とは反対方向を向く状態（図中の２点鎖線で示す位置）まで曲面部１９，２０に沿って移動でき、さらに、測定子３のＤ方向の揺動と同じ方向を向く状態（図中の２点鎖線で示す位置）まで移動でき、デジタル表示部４３の向きを変化させることができる。すなわち、表示用ケース４１が本体ケース１に対して、１８０度の範囲で回転可能に構成されている。

また、図３に示すように、本体ケース１には、曲面部１９に沿って細長い矩形状の開口１６が形成されている。この開口１６には、表示基板４２と一体で形成され、表示用ケース４１の裏面から本体ケース１に向かって突出して設けられた後述するステータ４５が挿通されている。開口１６は、当該開口１６の長手方向に沿って取り付けられた一対の可撓性の隙間部材１７，１８によって覆われている。これら隙間部材１７，１８は、ステータ４５の回転動作を阻害することなく、ステータ４５の挿通部分以外の開口１６の開口部分を覆って、本体ケース１の内部に異物が侵入することを防止している。

次に、テストインジケータの内部構造について、図４に基づいて説明する。
本体ケース１の内部には、測定子３を連結する第１のアーム５と、この第１のアーム５に対して測定子３とは反対側に隣接され端部にセクタギア６１を有する第２のアーム６ と、セクタギア６１と噛合するピニオン７１と、このピニオン７１の回転量を電気信号として検出可能なロータリーエンコーダ８とが収納されている。このうち、第１のアーム ５、第２のアーム６は、本発明のアームを構成する。なお、測定子３、第１のアーム５、第２のアーム６については、従来例と同様の構成であり、かつ、同様の動作をするものであり、これらの詳細な説明は省略する。

本実施形態における従来例との相違点は、従来例では、ピニオン７１と一体形成されたクラウンギアおよびセンターピニオンが配置されていたのに対して、本実施形態では、クラウンギアおよびセンターピニオンの代わりにロータリーエンコーダ８が配置されている点である。
このロータリーエンコーダ８は、一対のロータ７およびステータ４５を含んで構成されており、ロータ７の一回転以内の絶対角度を検出するＡＢＳ（アブソリュート）型ロータリーエンコーダである。

ロータ７は、ピニオン７１と一体化され、本体ケース１に軸支されている。また、ロータ７は、小円板状に形成され、第２のアーム６のセクタギア６１によってピニオン７１を介して回転可能に構成されている。
ステータ４５は、前述した表示ユニット４の表示基板４２と一体の基板として形成されている。すなわち、ステータ４５および表示基板４２は、互いに直交して形成され、全体略Ｔ字形の断面形状を有する。また、ステータ４５は、ロータ７と所定の隙間を有して当該ロータ７に対向する位置に配置されており、本体ケース１に対して表示基板４２とともにロータ７の回転軸を中心に回転自在に構成されている。

これらのロータ７およびステータ４５の互いに対向する各面には、ロータ７の回転位置を検出するための図示しないパターンがそれぞれ形成され、これらのパターンによって、ステータ４５は、ロータ７の一回転につき一周期の変化を示す位相信号を出力する。そして、ロータ７は測定子３の揺動に応じて回転するので、ステータ４５から出力される位相信号は、測定子３の一揺動によって一周期の変化を示すようになっている。なお、図４中では、見易いようにロータ７とステータ４５とのギャップを広くして描いている。

このような構成において、測定子３の接触部３１を被測定体に当接させて、測定子３が被測定体の表面形状に応じて揺動すると、測定子３の揺動が、第１，第２のアーム５，６およびセクタギア６１を介して、ピニオン７１の回転に機械的に変換される。そして、ピニオン７１回転量がロータリーエンコーダ８で検出され、検出された電気信号に基づいて測定子３の揺動量が、制御手段としての図示しない演算制御部によって、表示基板４２のデジタル表示部４３に表示される。

また、表示ユニット４を回転させると、表示基板４２と一体形成されたステータ４５ が、ロータ７の回転軸を中心に回転されるので、ステータ４５が常にロータ７と対向した状態を維持することができる。このようにして、表示ユニット４の表示方向に関らず、ロータリーエンコーダ８によって、ピニオン７１の回転量が検出され、表示ユニット４によって測定子３の揺動量が表示される。

従って、本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）測定子３の揺動量が、ピニオン７１の回転量に機械的に変換された後、このピニオン７１の回転量をロータリーエンコーダ８が検出するので、従来のようなピニオンの回転量がクラウンギアおよびセンターピニオンを介して指針の回転量に機械的に変換される機構を備えず、表示ユニット４を本体ケース１に固定しなければならないという制約をなくすことができる。従って、表示ユニット４の表示方向を可変にすることができ、測定作業を容易化することができる。
具体的には、本体ケース１に表示用軸受部１５が形成され、この表示用軸受部１５に表示用ケース４１の脚部４７が回転可能に支持されているので、測定の際、表示用ケース４１だけを回転させて、測定値を視認し易くすることができる。例えば、テストインジケータを被測定物に対してセットした後であっても、表示ユニット４の表示方向を容易に調整することができる。

（２）従来のクラウンギアに相当する部分に、ロータ７が配置されているので、従来のようなクラウンギア、センターピニオンが不要となり、クラウンギア、センターピニオンの噛み合い誤差の影響を排除でき、高精度化が可能となる。

（３）表示ユニット４をロータ７の回転軸周りに１８０度回転させることできるので、従来の縦形の機種と、垂直形の機種との両方の機能を備えることが可能となる。すなわち、表示ユニット４を９０度回転可能に構成すれば、縦形の状態から、垂直形の状態に変えることができ、さらに、９０度回転可能に構成すれば、表示方向を反転させることもでき る。このようにすれば、測定状態に応じて複数の機種を揃える必要がなくなり、テストインジケータの利便性を向上させることができる。

（４）表示基板４２とステータ４５とが、一体の基板として形成されているので、部品点数を削減することができる。また、ステータ４５を本体ケース１に対して位置決めすれ ば、表示基板４２を別途位置決めする必要がなくなり、組み立て作業の効率化が図れる。さらに、ステータ４５で検出された電気信号を表示基板４２まで伝達するための伝達経路を一体化された基板上に形成することができ、組立時に、伝達経路のための配線等の作業を省くことができ、組立作業が簡単になる。

なお、本発明は前述の各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、前記実施形態では、第１のアーム５および第２のアーム６から本発明のアームが構成されると説明したが、これに限らず、アームが単数で構成されていてもよく、本発明のアームとしては、少なくとも、先端部に測定子が連結され、基端部にセクタギアが設けられたものであればよい。
また、前記実施形態では、表示用ケース４１が本体ケース１に対して１８０度の範囲で回転可能に構成されていると説明したが、これに限らず、１８０度以上の範囲で回転可能でもよく、あるいは、１８０度以下の範囲で回転可能でもよい。
なお、表示ユニット４の支持方法としては、前記実施形態の支持方法に限るものではなく、例えば、従来の縦形の機種と横形の機種との両形態に表示ユニットを回転可能とするものでもよく、または、従来の横形の機種と垂直形の機種との両形態に表示ユニットを回転可能とするものでもよい。

本発明は、被測定物との接触部を有し、揺動自在に支持された測定子と、先端部に測定子が連結されたアームを備えた、てこ式ダイヤルゲージ等のテストインジケータに利用できる。

本発明の一実施形態に係るテストインジケータを示す斜視図。 前記テストインジケータの使用形態を説明する側面図。 前記テストインジケータの使用形態を説明する平面図。 前記テストインジケータの内部構成を示す斜視図。 従来例のテストインジケータを示す斜視図。

符号の説明

１…本体ケース
３…測定子
４…表示ユニット（表示手段）
５…第１のアーム
６…第２のアーム
７…ロータ
８…ロータリーエンコーダ
１５…表示用軸受部（軸受部）
３１…接触部
４１…表示用ケース
４２…表示基板
４３…デジタル表示部
４５…ステータ
４７…脚部
６１…セクタギア
７１…ピニオン。

Claims (2)

1. 本体ケースと、
   この本体ケースに揺動自在に支持され、被測定物との接触部を有する測定子と、
   先端部に前記測定子が連結され、基端部にセクタギアが設けられたアームと、
   前記セクタギアと噛合して前記測定子の揺動に伴って回転されるピニオンと、
   このピニオンの回転量を検出するロータリーエンコーダと、
   デジタル表示部を有する表示基板を有する表示手段と、
   前記ロータリーエンコーダによって検出される前記ピニオンの回転量を前記測定子の揺動量に変換して前記表示手段に表示する制御手段とを備え、
   前記ロータリーエンコーダは、前記ピニオンと同軸上に設けられたロータと、前記本体ケースに前記ロータと所定の隙間を介して対向配置されたステータとを含み、
   前記表示基板及び前記ステータは、一体として構成されており、
   前記ステータは、前記ロータの回転軸を中心に回転可能に構成され、
   前記表示手段は、前記ロータの回転軸と同軸の回転軸により前記本体ケースに回転可能に支持される
   ことを特徴とするテストインジケータ。
2. 請求項１に記載のテストインジケータにおいて、
   前記本体ケースには、前記表示手段用の軸受部が形成され、
   前記表示手段は、前記軸受部に向かって延設され、かつ当該軸受部に回転可能に支持された脚部を有することを特徴とするテストインジケータ。

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