JP5426459B2 - マイクロメータ - Google Patents

Description

本発明は、スピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法等を測定するマイクロメータに関する。

スピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法等を測定するマイクロメータにおいて、片手操作を容易にした定圧機構を備えたものが知られている（特許文献１参照）。
これは、本体と、この本体に固定された固定スリーブと、この固定スリーブに螺合され軸方向へ進退されるスピンドルと、固定スリーブの外周に回転可能に装着され外端部がスピンドルの外端部に連結されたシンブルと、このシンブルの外周からスピンドルの外端にかけて被嵌された操作スリーブと、この操作スリーブの外端とスピンドルの外端との間に配置され、スピンドルに一定以上の負荷がかかったときにスピンドルに対して操作スリーブを空転させる定圧機構とを備える構造である。

このような構成のマイクロメータにおいて、片手操作する場合、片手（中指、薬指、小指）で本体を持ちながら、その片手の親指と人差し指とで操作スリーブを回転させる。すると、操作スリーブの回転が定圧機構を介してスピンドルに伝達されるから、スピンドルが進出される。スピンドルの先端が被測定物に当接し、スピンドルに一定以上の負荷がかかると、定圧機構が作動し、操作スリーブが空転されるから、被測定物に対して略一定の測定力で測定を行える。

特開２００１−１４１４０２号公報

ところが、上述した構造のマイクロメータでは、片手操作を有利にするため、シンブルを軸として操作スリーブが面接触して回転する構造になっている。
このような構造のため、操作スリーブを回転させると、定圧機構で発生する測定力以外にも、操作スリーブとシンブルとの摩擦抵抗により発生する回転力がシンブルを介してスピンドルに伝達される。特に、片手操作により操作スリーブを回転させる際、操作スリーブの軸に対して斜めの力が加わりやすいため、操作スリーブとシンブルとの摩擦抵抗が増大し、これにより発生する回転力がシンブルを介してスピンドルに伝達されやすい。すると、測定力がばらつき、その結果、測定値がばらつく。

本発明の目的は、測定値のばらつきの要因を排除し、繰り返し精度を向上させることができるマイクロメータを提供することにある。

本発明のマイクロメータは、本体に固定された固定スリーブと、この固定スリーブに螺合され軸方向へ進退されるスピンドルと、前記固定スリーブの外周に回転可能に被嵌されるとともに外端が前記スピンドルに連結されたシンブルと、このシンブルの外周から前記スピンドルの外端にかけて被嵌され前記シンブルに対して回転可能な操作スリーブと、この操作スリーブと前記スピンドルとの間に配置され、前記操作スリーブの回転を前記スピンドルへ伝達するとともに、前記スピンドルに一定以上の負荷がかかったときに前記操作スリーブを前記スピンドルに対して空転させる定圧機構とを備えたマイクロメータにおいて、前記シンブルと前記操作スリーブとの間には、摩擦低減部材が配置されている、ことを特徴とする。

このような構成によれば、操作スリーブを回転させると、その操作スリーブの回転が定圧機構に伝達される。スピンドルにかかる負荷が一定未満の場合には、定圧機構を介して操作スリーブの回転がスピンドルに伝達される。すると、スピンドルは固定スリーブに螺合されているから、軸方向へ進退される。
スピンドルの進出によって、スピンドルが被測定物に当接すると、スピンドルに一定以上の負荷がかかる。すると、定圧機構によって操作スリーブの回転がスピンドルに伝達されない。つまり、操作スリーブが空転される。これにより、被測定物に対して測定力が一定の力で測定することができる。

本発明では、シンブルと操作スリーブとの間に、摩擦低減部材が配置されているから、操作スリーブとシンブルとの間の摩擦抵抗が低減されている。そのため、操作スリーブとシンブルとの摩擦抵抗によって発生する回転力も抑えることができるから、安定した測定力で測定できる。よって、測定値のばらつきの要因を排除でき、繰り返し精度を向上させることができる。

本発明のマイクロメータにおいて、前記操作スリーブは、前記シンブルの外周に被嵌された第１操作部と、この第１操作部の外端部に連結され前記シンブルの径より小さい径に形成された第２操作部とを有し、前記摩擦低減部材は、前記シンブルの外周面と前記第１操作部との間に配置されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、操作スリーブは、シンブルの外周に被嵌された第１操作部と、第１操作部の外端に連結されシンブルの径より小さい径に形成された第２操作部とを有しているから、本体を持った片手の親指と人差し指とで第１操作部を回転操作することができる。従って、片手操作で測定を行える。
しかも、第１操作部とシンブルとの間に摩擦低減部材が配置されているから、つまり、回転速度が遅くなる操作スリーブの大径部分に摩擦低減部材が配置されているから、操作スリーブの回転速度を安定化させることができる。そのため、回転速度のばらつきも抑えることができるから、安定した測定力で測定できる。

本発明のマイクロメータにおいて、前記摩擦低減部材は、転がり軸受によって構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、操作スリーブに斜めの力が加わっても、転がり軸受によって操作スリーブをシンブルに対して円滑に回転させることができる。

本発明のマイクロメータにおいて、前記転がり軸受は、前記スピンドルの軸方向に離れた少なくとも２箇所の位置に配置されたボールベアリングによって構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、スピンドルの軸方向に離れた少なくとも２箇所の位置にボールベアリングが配置されているから、操作スリーブが傾いて回転するのを防止でき、安定した測定力で測定できる。しかも、ボールベアリングによって構成できるから、比較的安価にかつ簡易に構成できる。

本発明の第１実施形態に係るデジタル表示式マイクロメータの正面図。 同上実施形態の部分断面図。 図２のIII−III線断面図。 本発明の第２実施形態に係るデジタル表示式マイクロメータの部分断面図。

＜第１実施形態＞
第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。ここでは、デジタル表示式マイクロメータの例を説明する。
デジタル表示式マイクロメータは、図１に示すように、略Ｕ字形の本体１と、この本体１に固定された固定スリーブ２０と、この固定スリーブ２０に螺合され軸方向へ進退されるスピンドル１０と、固定スリーブ２０の外周に回転可能に被嵌されるとともに外端（図１中右端）がスピンドル１０に連結されたシンブル３０と、このシンブル３０の外周からスピンドルの外端にかけて被嵌されシンブル３０に対して回転可能な操作スリーブ４０と、この操作スリーブ４０とスピンドル１０との間に配置され、操作スリーブ４０の回転をスピンドル１０へ伝達するとともに、スピンドル１０に一定以上の負荷がかかったときに操作スリーブ４０をスピンドル１０に対して空転させる定圧機構５０とを備える。

本体１の一端にはアンビル３が固定され、他端にはスピンドル１０を摺動自在に支持する軸受筒４が設けられている。また、本体１の他端内部にはスピンドル１０の変位量を検出するエンコーダ（図示省略）が設けられているとともに、このエンコーダによって検出されたスピンドル１０の変位量（測定値）を表示するデジタル表示器２が本体１の正面に設けられている。

スピンドル１０は、内端側が軸受筒４に挿通支持されているとともに、図２に示すように、外端側が固定スリーブ２０に螺合支持されている。スピンドル１０は、内端側に形成された丸棒状の軸部１１と、この軸部１１の外端に一体的に形成された雄ねじ部１２と、この雄ねじ部１２の外端側に形成されたテーパ部１３とを有する。これらは１本の円柱状部材から形成されていてもよく、また、それぞれ別部材で形成されていてもよい。

固定スリーブ２０は、図２に示すように、内端が本体１に固定されスピンドル１０の雄ねじ部１２の外周を覆う円筒状のインナースリーブ２１と、このインナースリーブ２１の外周面に固定された円筒状のアウタースリーブ２６とを含んで構成されている。
インナースリーブ２１には、内周面の外端側にスピンドル１０の雄ねじ部１２に螺合する雌ねじ部２２が所定距離に渡って形成されているとともに、外周面の外端側テーパ面に軸方向へ延びる複数本のスリット２３および雄ねじ部２４が形成されている。雄ねじ部２４には、スピンドル１０の雄ねじ部１２とインナースリーブ２１の雌ねじ部２２との螺合状態、つまり、クリアランスを調整するためのナット部材２５が螺合されている。
アウタースリーブ２６は、インナースリーブ２１の内端から雄ねじ部２４の位置までを覆う長さに形成されているとともに、外周面軸方向に沿って主尺目盛２７が１．０ｍｍピッチで形成されている（図１参照）。

シンブル３０は、図２に示すように、外端がスピンドル１０のテーパ部１３に螺合された軸部材１５および抑え板１６を介してスピンドル１０のテーパ部１３に一体的に結合されているとともに、外周面内端側に副尺目盛３２が円周方向に一定ピッチで形成されている（図１参照）。
副尺目盛３２は、例えば、シンブル３０の外周を１００等分する間隔で形成されている。

操作スリーブ４０は、図２に示すように、シンブル３０の外周に被嵌された前スリーブ４１と、この前スリーブ４１の外端部に螺合、連結され定圧機構５０の外周を覆う後スリーブ４２とを有し、これらにより、シンブル３０の外周を覆う第１操作部４３と、シンブル３０の外径よりも小さい径で定圧機構５０を覆う第２操作部４４とが形成されている。

定圧機構５０は、図２に示すように、軸部材１５にボルト５５を介して回転可能に装着され内端面外周に沿って鋸歯状歯を有する第１ラチェット車５１と、この第１ラチェット車５１と操作スリーブ４０の後スリーブ４２との間に設けられ操作スリーブ４０の回転を第１ラチェット車５１に伝達する伝達ピン５２（図３参照）と、軸部材１５に対して回転不能かつ軸方向へ移動可能に設けられ第１ラチェット車５１に噛み合う鋸歯状歯を有する第２ラチェット車５３と、この第２ラチェット車５３を第１ラチェット車５１に向かって付勢するコイルばね５４とを含んで構成されている。

本実施形態では、シンブル３０の外周面と操作スリーブ４０の後スリーブ４２の内周面との間に摩擦低減部材６０が配置されている。
摩擦低減部材６０は、シンブル３０の外周面と操作スリーブ４０の後スリーブ４２の内周面との間において、スピンドル１０の軸方向に離れた２箇所に配置された転がり軸受けとしての２個のボールベアリング６１と、この２個のボールベアリング６１を離れた状態に保持するベアリング保持具６２とを備えて構成されている。

このような構成において、操作スリーブ４０を回転させると、その操作スリーブ４０の回転が定圧機構５０に伝達される。スピンドル１０にかかる負荷が一定未満の場合には、定圧機構５０を介して操作スリーブ４０の回転がスピンドル１０に伝達される。すると、スピンドル１０はインナースリーブ２１の雌ねじ部２２に螺合されているから、軸方向へ進退される。

スピンドル１０の進出によって、スピンドル１０が被測定物に当接すると、スピンドル１０に一定以上の負荷がかかる。すると、定圧機構５０によって、操作スリーブ４０が空転される。つまり、スピンドル１０に一定以上の負荷がかかっている状態において、操作スリーブ４０を更に回転させようとすると、第２ラチェット車５３は回転しづらい状態にあるため、コイルばね５４に抗して第１ラチェット車５１から離れる方向へ逃げるため、第１ラチェット車５１の回転力が第２ラチェット車５３に伝達されず、操作スリーブ４０は空転し、定圧状態に維持される。

これにより、被測定物に対して測定力が一定の力で測定することができる。スピンドル１０の回転は図示省略のエンコーダにより検出されたのち、スピンドル１０の軸方向の変位量に変換されてデジタル表示器２に表示されるから、デジタル表示器２の表示値を読み取れば、被測定物の寸法を測定できる。あるいは、主尺目盛２７と副尺目盛３２とから読み取ることもできる。

第１実施形態では、操作スリーブ４０がシンブル３０の外周面にボールベアリング６１を介して回転可能に保持されているから、操作スリーブ４０とシンブル３０との間の摩擦抵抗が低減されている。そのため、操作スリーブ４０を回転させてスピンドル１０を進出させる際、操作スリーブ４０に対して斜めの力が加わっても、操作スリーブ４０とシンブル３０との摩擦抵抗によって発生する回転力も抑えることができるから、安定した測定力で測定できる。よって、測定値のばらつきの要因を排除でき、繰り返し精度を向上させることができる。

とくに、シンブル３０の外周面と操作スリーブ４０の後スリーブ４２の内周面との間において、スピンドル１０の軸方向に離れた２箇所に２個のボールベアリング６１が配置されているから、操作スリーブ４０がスピンドル１０の軸に対して傾くのを防止できる。そのため、操作スリーブ４０が傾いて回転するのを防止できるから、安定した測定力で測定できる。
しかも、２個のボールベアリング６１を離れた状態に保持するベアリング保持具６２とを備えているから、操作スリーブ４０の傾きをより効果的に抑制できる。

また、操作スリーブ４０は、シンブル３０の外周に被嵌された第１操作部４３と、シンブル３０の径より小さい径を有する第２操作部４４とを有しているから、本体１を持った片手の親指と人差し指とで第１操作部４３を回転操作することができる。従って、片手操作で測定を行える。
しかも、第１操作部４３とシンブル３０の外周面との間にボールベアリング６１が配置されているから、つまり、回転速度が遅くなる操作スリーブ４０の大径部分にボールベアリング６１が配置されているから、操作スリーブ４０の回転速度を安定化させることができる。このことからも、安定した測定力で測定できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態を図４に基づいて説明する。なお、図４の説明において、第１実施形態と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第２実施形態は、第１実施形態に対して、次の点が異なる。
（ａ）第１実施形態では操作スリーブ４０がシンブル３０および定圧機構５０を覆う形状であったが、第２実施形態では、操作スリーブ４０Ａがシンブル３０の部分を覆う長さ寸法に形成されている点。
（ｂ）第１実施形態では操作スリーブ４０の中間部分に摩擦低減部材６０が配置されていたが、第２実施形態では、操作スリーブ４０の両端側に摩擦低減部材６０Ａが配置されている点。
（ｃ）第１実施形態では、操作スリーブ４０とスピンドル１０との間に定圧機構５０が配置されていたが、第２実施形態では、操作スリーブ４０とシンブル３０との間に定圧機構５０Ａが配置されている点。

具体的に説明すると、操作スリーブ４０Ａは、シンブル３０の外周面を覆う筒状で、後端がスピンドル１０の後端に向かってテーパ筒状に縮径した形状に形成されている。そのため、スピンドル１０の外端は操作スリーブ４０Ａから露出され、その露出部にスピンドル１０の径よりも大きくかつアウタースリーブ２６の径より小さい操作つまみ１７が一体的に形成されている。操作つまみ１７は、径が小さいため、指で操作したとき、スピンドル１０を早く回転させることができる。
摩擦低減部材６０Ａは、シンブル３０の外周面と操作スリーブ４０Ａの後スリーブ４２の内周面との間において、スピンドル１０の軸方向に離れた２箇所、ここでは、操作スリーブ４０Ａの両端側に配置された転がり軸受けとしての２個のボールベアリング６１と、この２個のボールベアリング６１を離れた状態に保持するベアリング保持具６２とを備えて構成されている。
定圧機構５０Ａは、シンブル３０の後端にスピンドル１０の軸に対して直角にかつ軸方向へ摺動可能に設けられた摺動ピン５６と、この摺動ピン５６の先端をベアリング保持具６２の内面に向かって付勢する付勢手段としてのコイルばね５７とを含んで構成されている。

このような構成において、操作スリーブ４０Ａを回転させると、その操作スリーブ４０Ａの回転が定圧機構５０Ａに伝達される。スピンドル１０にかかる負荷が一定未満の場合には、定圧機構５０Ａを介して操作スリーブ４０Ａの回転がスピンドル１０に伝達される。すると、スピンドル１０はインナースリーブ２１の雌ねじ部２２に螺合されているから、軸方向へ進退される。
スピンドル１０の進出によって、スピンドル１０が被測定物に当接すると、スピンドル１０に一定以上の負荷がかかる。すると、定圧機構５０Ａによって、操作スリーブ４０Ａが空転される。つまり、スピンドル１０に一定以上の負荷がかかっている状態において、操作スリーブ４０Ａを更に回転させようとすると、ベアリング保持具６２が摺動ピン５６の先端に対して摺動しながら回転するため、操作スリーブ４０Ａの回転力がシンブル３０、スピンドル１０に伝達されず、操作スリーブ４０Ａは空転し、定圧状態に維持されるから、一定の測定圧で測定できる。

第２実施形態においても、操作スリーブ４０Ａはシンブル３０の外周面にボールベアリング６１を介して回転可能に保持されているから、操作スリーブ４０Ａとシンブル３０との摩擦抵抗が低減されている。そのため、操作スリーブ４０Ａとシンブル３０との摩擦抵抗によって発生する回転力も抑えることができるから、安定した測定力で測定できる。よって、測定値のばらつきの要因を排除でき、繰り返し精度を向上させることができる。

とくに、第２実施形態では、２つのボールベアリング６１がスピンドル１０の軸方向に離れて配置され、操作スリーブ４０Ａの両端側に位置しているから、操作スリーブ４０Ａの斜めの力が加わっても、操作スリーブ４０Ａを傾くことなく回転させることができる。そのため、安定した測定力で測定できる。

＜変形例＞
本発明は、上記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。
前記実施形態では、摩擦低減部材６０として、ボールベアリング６１を配置したが、これに限られない。例えば、ニードルベアリングなどであってもよく、あるいは、筒状の保持部材の外周部分に多数のボールを回転可能に埋め込んだ軸受部材でもよい。
定圧機構５０，５０Ａについては、前記実施形態で説明した構造に限られない。スピンドル１０に一定以上の負荷がかかったときに、操作スリーブがスピンドルに対して空転する構造であれば、他の構造であってもよい。

前記実施形態では、固定スリーブ２０を、インナースリーブ２１とアウタースリーブ２６との２部材から構成したが、これらを一体的に構成してもよい。
前記実施形態では、デジタル表示式マイクロメータを例示したが、これに限られない。例えば、エンコーダやデジタル表示器を備えないアナログ式マイクロメータであってもよい。

本発明は、スピンドルの軸方向の変位量から、被測定物の寸法等を測定するマイクロメータとして利用できる。

１…本体、
１０…スピンドル、
２０…固定スリーブ、
３０…シンブル、
４０，４０Ａ…操作スリーブ、
４３…第１操作部、
４４…第２操作部、
５０，５０Ａ…定圧機構、
６０，６０Ａ…摩擦低減部材、
６１…ボールベアリング（転がり軸受）。

Claims (4)

1. 本体に固定された固定スリーブと、この固定スリーブに螺合され軸方向へ進退されるスピンドルと、前記固定スリーブの外周に回転可能に被嵌されるとともに外端が前記スピンドルに連結されたシンブルと、このシンブルの外周から前記スピンドルの外端にかけて被嵌され前記シンブルに対して回転可能な操作スリーブと、この操作スリーブと前記スピンドルとの間に配置され、前記操作スリーブの回転を前記スピンドルへ伝達するとともに、前記スピンドルに一定以上の負荷がかかったときに前記操作スリーブを前記スピンドルに対して空転させる定圧機構とを備えたマイクロメータにおいて、
   前記シンブルと前記操作スリーブとの間には、摩擦低減部材が配置されている、ことを特徴とするマイクロメータ。
2. 請求項１に記載のマイクロメータにおいて、
   前記操作スリーブは、前記シンブルの外周に被嵌された第１操作部と、この第１操作部の外端部に連結され前記シンブルの径より小さい径に形成された第２操作部とを有し、
   前記摩擦低減部材は、前記シンブルの外周面と前記第１操作部との間に配置されている、ことを特徴とするマイクロメータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のマイクロメータにおいて、
   前記摩擦低減部材は、転がり軸受によって構成されている、ことを特徴とするマイクロメータ。
4. 請求項３に記載のマイクロメータにおいて、
   前記転がり軸受は、前記スピンドルの軸方向に離れた少なくとも２箇所の位置に配置されたボールベアリングによって構成されている、ことを特徴とするマイクロメータ。

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