JP6183484B2 - 内角度測定具 - Google Patents

Description

本発明は、生産工程の多種多様の作業の中で材料に形成される内角角度を測定する内角度測定具に関する。

生産工程における多種多様の加工の中には、素材の表面から深くなるに従って小径となるテーパ状の孔を形成することがある。また、予め形成されたテーパ状の孔の内角角度を測定することがある。このようなテーパ状の孔の内角角度を測定するときには、一般的に内角度測定ゲージが使用される。

この内角度測定ゲージとして、実用新案登録第３１９３０９６号公報（特許文献１）には、３枚の特殊鋼板を二等辺三角形に形成し、第二餘弦法則を用いて１辺の指示線板に示された数値により内角度を測定する内角度測定ゲージが示されている。また、特開２００６−１２５９１５号公報（特許文献２）には、１辺に分度器を形成した４枚の帯板を四角形に構成し、この４枚の帯板を平行四辺形にしたときの角度を分度器によって読み取るようにした内角度測定器が示されている。このように、分度器の機能を用いて内角度を測定する測定器は、特開２００６−１１２７９８号公報（特許文献３）、実用新案登録第３１７２１８７号公報（特許文献４）、実用新案登録第３１７２１８６号公報（特許文献５）及び、実用新案登録第３１７２１８５号公報（特許文献６）に開示されている。

実用新案登録第３１９３０９６号公報 特開２００６−１２５９１５号公報 特開２００６−１１２７９８号公報 実用新案登録第３１７２１８７号公報 実用新案登録第３１７２１８６号公報 実用新案登録第３１７２１８５号公報

上述した特許文献に示された内角度測定器は、三角形の一辺に形成された目盛や、分度器に形成された目盛を読み取ることにより内角度を測定していた。しかし、通常の場合、定規や分度器に付されている目盛りは１度乃至２度程度のため、正確な内角度を測定することができない。また、複数枚の帯板を三角形や四角形に回転可能に連結しているので、連結個所のガタが複数個所に及ぶことから、相乗して精度を悪化させる問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、マイクロメータのスピンドルによって進退する計測駒に開角度によって高精度な内角度を測定することができる内角度測定具を提供することにある。

そこで、本発明による内角度測定具は、ステム部を有し、シンブルの回転によってスピンドルを進退させるマイクロメータヘッドと、前記スピンドルを進退させるように前記ステムに基端側を固着され、先端側側面の両側に軸方向に延びる窓を形成した筒状の支持本体と、前記支持本体の内部の先端側に設けた支点部を支点として揺動させる複数の計測駒とを備え、前記計測駒は、前記窓から突出する外側面と、前記スピンドルの先端に当接する摺動面とを有し、前記窓から突出させた複数の前記計測駒の外側面による開角度を前記スピンドルの進退動作により可変調整することを要旨としている。

また、複数の計測駒の摺動面を曲面に形成することにより、マイクロメータヘッドのスピンドルの進退動作と複数の前記計測駒の開角度動作を比例させることが望ましい。

さらに、マイクロメータヘッドのスリーブの軸方向に付けた目盛と、シンブルの径方向に付けた目盛とを角度を表す目盛とすることが望ましい。

さらにまた、各種の大きさのテーパ孔に対応させるための拡張補助具を複数の計測駒の外側面に設けても良い。

本発明によれば、マイクロメータヘッドのスピンドルの先端を、複数の計測駒の摺動面に当接させて揺動させ、計測駒に開角度によって内角度を計測するようにしているので、マイクロメータヘッドの精度に従って、０．１度の精度で内角度を測定することができる。また、計測駒を支持本体の内部に設けた支点部を支点として揺動させることにより、ガタによる精度の悪化を未然に防止し、計測駒を高精度に揺動させることが可能となる。

また、複数の計測駒の摺動面を曲面に形成すると、マイクロメータヘッドのシンブルを等角度で回転させたとき、スピンドルの進退によって計測駒が等角度で開角度を変化させることができる。

マイクロメータヘッドのスリーブの軸方向に付けた目盛と、シンブルの径方向に付けた目盛とを角度を表す目盛とすると、シンブルの回転により計測駒の開角度を任意に設定することができる。

さらに、複数の計測駒の外側面に拡張補助具を設けることにより、測定対象となる素材に形成されたテーパ状の孔が大きい場合であっても、１種類の内角度測定具によって測定することが可能となる。

本発明による内角度測定具を示す斜視図である。 内角度測定具の一部断面正面図である。 内角度測定具の平面図である。 内角度測定具により２０°の角度を測定する状態を示す説明図である。 内角度測定具の計測駒の動作を示す説明図である。 内角度測定具の他の実施例を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）は、幅を変更した計測駒を示す平面図である。 （Ａ）（Ｂ）は、外側面の角度を変更した計測駒を示す平面図である。 幅と外側面の角度を変更した計測駒を示す平面図である。 内角度測定具の計測駒を３個にした実施例を示す断面図である。 図７に示す内角度測定具のＡ−Ａ断面図である。

本発明による内角度測定具は、ステム部を有し、シンブルの回転によってスピンドルを進退させるマイクロメータヘッドと、前記スピンドルを進退させるように前記ステムに基端側を固着され、先端側側面の両側に軸方向に延びる窓を形成した筒状の支持本体と、前記支持本体の内部の先端側に設けた支点部を支点として揺動させる複数の計測駒とを備え、前記計測駒は、前記窓から突出する外側面と、前記スピンドルの先端に当接する摺動面とを有し、前記窓から突出させた複数の前記計測駒の外側面による開角度を前記スピンドルの進退動作により可変調整するように構成されている。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。図１は、本発明による内角度測定具の実施例を示している。内角度測定具は、マイクロメータヘッド１と、筒状の支持本体２と、一対の計測駒３により構成している。

マイクロメータヘッド１は、図１及び図２に示すように、軸方向に目盛を付したスリーブ１ａと、このスリーブ１ａの外周を回転するように設け、周囲に目盛を付したシンブル１ｂと、スリーブ１ａの先端側に設けたステム部１ｃと、シンブル１ｂの回転操作によって進退するスピンドル１ｄによって構成されている。このマイクロメータヘッド１は、市販されているものを使用することができる。

マイクロメータヘッド１のステム部１ｃには、支持本体２の基端側が固着されている。支持本体２は円筒状に形成され、スピンドル１ｄの進退動作を許容する内径に形成されている。さらに、支持本体２の先端側から基端側に向けて、１８０°対向した位置に、軸方向に延びる左右一対の窓２ａが形成されている。また、支持本体２の先端は、略円錐台状に形成されている。また、スリーブ１ａの軸方向に付された目盛と、シンブル１ｂの周囲に付した目盛は、市販されているマイクロメータヘッドとは異なり、後述する一対の計測駒３の開角度を表示する目盛となっている。

支持本体２の左右一対の窓２ａからは、左右対称に揺動させる一対の計測駒３が突出させている。計測駒３は、図２に示すように、上端側が支持本体２の内部の先端側に設けた支点部４を支点として左右対称に揺動するようになっている。そして、計測駒３の窓２ａから突出する外側面３ａは、直線状に形成されている。一方、外側面３ａと反対側の摺動面３ｂは、曲面状に形成されていて、マイクロメータヘッド１のスピンドル１ｄの先端に当接させている。なお、一対の計測駒３には、バネ７の先端が掛けられ、このバネ７によって、一対の計測駒３がスピンドル１ｄの先端に常時当接させるように、軽く押圧させている。マイクロメータヘッド１のスピンドル１ｄに進退によって、図５に示すように、一対の計測駒３の開角度を、例えば２０°から１００°のように広角度で設定もしくは計測できるようになっている。このような広角度の範囲で計測しようとする場合、開角度を表示する目盛が小さくなるため、必要に応じて、０°から２５°、２５°から５０°、５０°から７５°７５°から１００°、或いは、０°から５０°、５０°から１００°といったように、計測可能な角度範囲を設定することにより、目盛が大きくなることから、正確な測定が可能になる。

一対の計測駒３の摺動面３ｂに形成した曲面は、マイクロメータヘッド１のスピンドル１ｄの移動距離と計測駒３の開角度が正比例して変化する曲線としている。なお、計測駒３の摺動面３ｂを直線状に形成しても良いが、この場合は、スリーブ１ａ或いはシンブル１ｂの目盛に一方または両方を対数目盛のようにする必要がある。

上述したように、計測駒３は支持本体２の内部に設けた支点部４を支点として左右対称に揺動させているが、図３に示すように、例えば支持本体２を軸方向に延びる左右一対の窓２ａに沿って２分割し、一方の支持本体２に支点部４の一端を固着し、一対の計測駒３を支点部４に挿入した後に他方の支持本体２を重合し、支点部４の他端を他方の支持本体２の孔に嵌合して支点部４を固定しても良い。また、円筒状に形成した支持本体２の支点部４を設ける位置に軸方向と直行する透孔を形成し、一対の計測駒３を定位置に設置した状態で、透孔に横方向から支点部４となる軸を挿入することにより、一対の計測駒３を設けても良い。

次に、本発明による内角度測定具を使用した角度測定方法について説明する。例えば、図２に示すように、素材５には表面から深くなるに従って小径となるテーパ状の孔５ａが形成されている。このとき、孔５ａのテーパ角が６０°とすると、一対の計測駒３の開角度が予め６０°になるようにシンブル１ｂを回転させてスリーブ１ａを進退させ、スリーブ１ａの軸方向に付した目盛と、シンブル１ｂの周囲に付した目盛によって合わせる。

その後、テーパ状の孔５ａの開口側から支持本体２の左右一対の窓２ａから左右対称に突出した一対の計測駒３を挿入する。孔５ａのテーパ角が６０°の場合は、図２に示すように、計測駒３の直線状に形成された外側面３ａが、孔５ａの内面に接合する。しかし、孔５ａのテーパ角が６０°と異なる場合には、外側面３ａと孔５ａの内面とが離間する。この場合は、シンブル１ｂを回転させることによりスリーブ１ａを進退させて一対の計測駒３の開角度を変え、計測駒３の外側面３ａが孔５ａの内面に接合するように調整する。この状態におけるシンブル１ｂとスリーブ１ａの目盛を読み取ることにより、孔５ａのテーパ角が正確に測定される。

一方、上述したテーパ状の孔を例えば２０°の角度に加工する場合には、図４に示すように、シンブル１ｂとスリーブ１ａの目盛を２０°に合わせることにより、一対の計測駒３が２０°の開角度に設定される。素材５に２０°のテーパ状の孔５ａを形成した後、２０°の開角度に設定された一対の計測駒３を挿入し、テーパ状の孔５ａの内面に計測駒３の外側面３ａが全て接合しているかを確認し、必要に応じて追加工を行うことにより、高精度のテーパ状の孔５ａを形成することができる。

図６は、本発明による内角度測定具の測定範囲を拡大するための他の実施例を示している。図２に示したような素材５に形成されたテーパ状の孔５ａは、大小各種の内径を測定することが必要となる。一対の計測駒３の直径よりも大きい大径の孔５ａの場合は、測定不能となる。この対策として、大小各種の複数の内角度測定具を予め取り揃えておくことも考えられるが、実態に合わない問題が生ずる。図６に示す実施例は、このような問題を未然に回避し、大径の孔５ａであっても測定可能にするためのものである。

一対の計測駒３には、図６に示すように、計測駒３の直線状に形成された外側面３ａに拡張補助具６が設けられている。この拡張補助具６としては、高い精度を必要とすることから、一般にシリンダーゲージに用いられるアンビルを使用することが望ましい。拡張補助具６は、ベースとなるマザーアンビル６ａの雄ねじ部６ｂが計測駒３の外側面３ａに形成された螺孔３ｃに螺着される。マザーアンビル６ａには、アンビル６ｃが着脱自在に装着される。このアンビル６ｃは、先端部が例えば超硬金属によって半球状に形成されている。そして、予め各種の長さのアンビル６ｃが用意され、素材５に形成されたテーパ状の孔５ａの内径に応じて適宜の長さのアンビル６ｃを装着することにより、大小各種の内径の孔５ａを測定することができる。なお、図６に示す実施例においては、拡張補助具６を一対の計測駒３の外側面３ａに各々２個設けるようにしているが、必要に応じて複数個の拡張補助具６を設けるようにしても良い。また、マザーアンビル６ａの雄ねじ部６ｂを計測駒３の外側面３ａに形成された螺孔３ｃに螺着するように構成することにより、拡張補助具６が着脱可能となり、これにより、大小各種の内径を有する素材５のテーパ状の孔５ａを１台の内角度測定具によって測定することができる。

図７は、大小各種のテーパ状の孔５ａの内径に応じて測定するための他の実施例を示している。図７（Ａ）は、計測駒３の幅Ｗ１を前述した計測駒３よりも大きく形成した例を示している。このように、計測駒３の幅Ｗ１を大きくすることにより、大きな内径のテーパ状の孔５ａの内角度を測定することができる。さらに大きな内径のテーパ状の孔５ａを測定する場合には、図７（Ｂ）に示すように、計測駒３の幅Ｗ２を前述した計測駒３の幅Ｗ１よりも大きくすることにより、精度良く内角度を測定することができる。

一方、素材５に形成されたテーパ状の孔５ａは、広範囲の内角度に形成されている。図８（Ａ）（Ｂ）は、所定の範囲の内角度を測定するための計測駒３を示している。すなわち、前述した計測駒３は、外側面３ａを軸方向と平行にしていたが、図８に（Ａ）に示す計測駒３は、窓２ａから突出する外側面３ａを予め所定の角度θ１に傾斜させている。このように外側面３ａを傾斜させ、初期角度を設定することにより、計測可能な角度範囲の最低角度が例えば３０°となり、目盛が大きくなることから正確な測定が可能になる。初期角度をさらに大きく設定する場合には、図８（Ｂ）に示すように、外側面３ａを予め所定の角度θ２にさらに大きくすることにより、大きな内角度のテーパ状の孔５ａを測定することが可能となる。

図９は、内径が大きく、しかも、大きな角度に形成されたテーパ状の孔５ａの内角度を測定する場合に好適な計測駒３を示している。この例は、図７に示したように計測駒３の幅を大きな幅Ｗ３に設定するとともに、外側面３ａ傾斜角度θ３を予め大きな角度に設定している。計測駒３を図７、図８、図９に示すように形成することにより、多種多様なテーパ状の孔５ａの内角度を測定することが可能となる。

図１０は、本発明による内角度測定具の第２の実施例を示し、３個の計測駒を設けている。なお、前述した実施例と同符号は同部品を示し、その詳細な説明は省略する。マイクロメータヘッド１のステム部１ｃに基端側が固着された円筒状の支持本体１０には、先端側から基端側に向けて１２０°の等角度の位置に軸方向に延びる３個の窓１０ａが形成されている。

支持本体１０の３個の窓１０ａからは、図１１に示すように、放射方向に揺動させる３個の計測駒１１を突出させている。計測駒１１は、図１０及び図１１に示すように、上端側が支持本体１０の内部の先端側に１２０°の等角度に設けた支点部１２を支点として揺動するようになっている。この支点部１２は、図１１に示すように、一部を開口させたリング１３に計測駒１１の一端に形成した透孔を挿入することにより構成されている。そして、円筒状の支持本体１０の開口した先端には、蓋１４が嵌合されている。この蓋１の内面には３個の突起が形成されていて、リング１３を離脱不能に押圧するとともに、３個の突起の間の隙間に３個の計測駒１１を配設することにより位置決めしている。

そして、３個の計測駒１１から各々突出する３個の計測駒１１の外側面１１ａは、前述した実施例を同様に直線状に形成されている。また、外側面１１ａと反対側の摺動面１１ｂも、前述した実施例を同様に曲面状に形成されていて、マイクロメータヘッド１のスピンドル１ｄの先端に当接させている。そして、マイクロメータヘッド１のスピンドル１ｄの進退によって、図１０の二点鎖線で示すように、３個の計測駒１１の開角度を、例えば０°から２５°、０°から５０°のような角度で設定もしくは計測できるようにいている。なお、円筒状の支持本体１０の開口した先端には、蓋１４が嵌合されている。この蓋１４の内面には突起が形成されていて、リング１３を離脱不能に押圧している。

次に、図７に示す第２の実施例による本発明の内角度測定具の角度測定方法について説明する。前述した実施例と同様に、例えば、図２に示すような、素材５に形成されたテーパ状の孔５ａのテーパ角を測定する。孔５ａのテーパ角が６０°とすると、３個の計測駒１１の開角度θが予め６０°になるようにシンブル１ｂを回転させてスリーブ１ａを進退させ、スリーブ１ａの軸方向に付した目盛と、シンブル１ｂの周囲に付した目盛によって合わせることが望ましい。

その後、テーパ状の孔５ａの開口側から支持本体２の周方向に１２０°の等角度に形成した３個の窓１０ａから突出した３個の計測駒１１を挿入する。孔５ａのテーパ角が６０°の場合は、計測駒１１の直線状に形成された外側面１１ａの全てが、孔５ａの内面に接合する。しかし、孔６ａのテーパ角が６０°と異なる場合には、外側面１１ａと孔５ａの内面とが離間する。この場合は、シンブル１ｂを回転させることによりスピンドル１ｄを進退させて３個の計測駒１１の開角度を変え、計測駒１１の外側面１１ａが孔５ａの内面に接合するように調整し、このときのシンブル１ｂとスリーブ１ａの目盛を読み取ることにより、孔５ａのテーパ角が正確に測定される。

なお、孔５ａのテーパ角が不明の場合には、３個の計測駒１１の開角度を小さくしておく。その状態で３個の計測駒１１を挿入したのち、シンブル１ｂを回転させてスピンドル１ｄを進行させて、３個の計測駒１１の開角度を大きくし、計測駒１１の外側面１１ａが孔５ａの内面に接合するように調整し、このときのシンブル１ｂとスリーブ１ａの目盛を読み取ることにより、孔５ａのテーパ角を測定するようにしても良い。

このように構成した第２の実施例による本発明の内角度測定具によれば、測定対象とする孔５ａに３個の計測駒１１を挿入したときに、３点支持の原理から３個の計測駒１１が均等に孔５ａの内面に接合させることができる。このため、孔５ａの内角を正確に測定することが可能となる。因みに、内角度測定具を孔５ａの軸心に対して傾斜した状態で挿入した場合でも、３個の計測駒１１が孔５ａの内面に沿って接合しながら挿入するので、この点で、前述した実施例と比較して内角度の測定が容易になる。

以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。前述した実施例において、計測駒の外側面を直線に形成したが、一部に突起を形成し、突起の頂点における開角度によって素材のテーパ孔の角度を計測するようにしても良い。また、支持本体の窓から、２個または３個の計測駒を突出させるようにしたが、４個や５個といった複数の計測駒を突出させるようにしても良い。

１ マイクロメータヘッド
１ａ スリーブ
１ｂ シンブル
１ｃ ステム部
１ｄ スピンドル
２ 支持本体
２ａ 窓
３ 計測駒
３ａ 外側面
３ｂ 摺動面
４ 支点部
６ 拡張補助具

Claims (4)

1. ステム部を有し、シンブルの回転によってスピンドルを進退させるマイクロメータヘッドと、
   前記スピンドルを進退させるように前記ステム部に基端側を固着され、先端側側面に軸方向に延びる複数の窓を形成した筒状の支持本体と、
   前記支持本体の内部の先端側に設けた支点部を支点として揺動させる複数の計測駒とを備え、
   前記計測駒は、前記窓から突出する外側面と、前記スピンドルの先端に当接する摺動面とを有し、
   前記窓から突出させた複数の前記計測駒の外側面による開角度を前記スピンドルの進退動作により可変調整することを特徴とする内角度測定具。
2. 複数の前記計測駒の摺動面を曲面に形成し、前記マイクロメータヘッドの前記スピンドルの進退動作と一対の前記計測駒の開角度動作を比例させた請求項１に記載の内角度測定具。
3. 前記マイクロメータヘッドのスリーブの軸方向に付けた目盛と、前記シンブルの径方向に付けた目盛とを角度を表す目盛とした請求項１及び２に記載の内角度測定具。
4. 前記計測駒の外側面に拡張補助具を設けた請求項１に記載の内角度測定具。

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