JP6242159B2

JP6242159B2 - 測長器

Info

Publication number: JP6242159B2
Application number: JP2013228513A
Authority: JP
Inventors: 哲也水越; 健司 ▲桑▼山
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2033-11-01
Also published as: JP2015087360A

Description

本発明は、測定対象物に当接するスピンドルを備えた接触式の測長器に関する。

測定部が設けられた軸線方向に移動可能なスピンドルを測定対象物に当接させ、スピンドルの軸線方向に生じた基準位置からの変位を前記測定部から読み取ることで測長する測長器が知られている。このような測長器は、変位測定器、変位検出器、ダイヤルゲージ、リニアゲージ、マイクロメータ（電気マイクロメータ）などとも称される。

例えば、測定対象物に先端側が当接し、該測定対象物に応じて軸線方向に摺動するスピンドルと、該スピンドルに一体的に設けられた測定部と、前記スピンドルを支持する本体ケースとを備え、前記スピンドルと前記本体ケースとの間に、前記スピンドルの摺動を案内する軸受を設け、前記スピンドル側と本体ケース側との間に、前記スピンドルの可動範囲を規制するストッパ部を設けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平６−１４７８０４号公報

特許文献１に記載された測長器の場合、スピンドルの先端とストッパ部との間に軸受が配置されているため、スピンドルのストロークエンドでの衝撃等によってスピンドル側に負荷がかかると、スピンドルのストッパより先端側で前記負荷を受け、軸受側に悪影響が発生する場合があり、測定精度が低下することがある他、測長器自体を破損する場合がある。

したがって本発明の目的は、上記問題に鑑み、スピンドルのストロークエンドでの衝撃に対して丈夫であり、高精度の測長が可能な測長器を提供することにある。

上記目的を実現するために、本発明によれば、測定対象物に先端側が当接し、測定対象物に応じて軸線方向に摺動するスピンドルと、スピンドルに一体的に設けられた測定部と、スピンドルを支持する本体ケースとを備え、スピンドルと本体ケースとの間に、スピンドルの摺動を案内する軸受が設けられ、スピンドル側と本体ケース側との間に、スピンドルの可動範囲を規制するストッパ部が設けられ、測定部によって前記スピンドルの軸線方向の変位を算出し、測定対象物の長さを計測する測長器において、スピンドルの軸受より先端側にストッパ部が配置され、軸受より基端側に測定部が配置される。

ここで、スピンドルが、一体的に形成された摺動軸と測定子軸とから構成され、測定子軸の先端に測定対象物に当接する測定子が設けられ、摺動軸と本体ケースとの間に軸受が配置され、測定部が摺動軸に取り付けられ、ストッパ部が測定子軸側に形成された構成とすることができる。

本発明によれば、ストッパ部が軸線方向において軸受より先端側に設けられ、測定部が軸受より基端側に設けられているので、スピンドルがストロークエンドで停止する際に発生する衝撃を、スピンドルの軸受より先端側で受け、軸受側への悪影響が防止され、測長器自体の破損等や、計測精度の低下等が防止される。この場合、スピンドルを、一体的に形成された摺動軸と測定子軸とから構成し、測定部を、軸受によって安定的に支持されている摺動軸に固定し、ストッパ部を測定子軸の先端に設けることができる。

本発明の実施例による測長器の軸線方向の断面図である。図１の領域Ａの拡大図である。本発明の実施例による測長器の半径方向の断面図である。本発明の実施例による測長器の側面図である。本発明の実施例による測長器の斜視図（その１）である。本発明の実施例による測長器の斜視図（その２）である。本発明の実施例におけるストッパ部の変形例を示す拡大図である。本発明の実施例におけるストッパ部の別の変形例を示す拡大図である。

図１は、本発明の実施例による測長器の軸線方向の断面図であり、図２は、図１の領域Ａの拡大図であり、図３は、本発明の実施例による測長器の半径方向の断面図であり、図４は、本発明の実施例による測長器の側面図であり、図５および図６は、本発明の実施例による測長器の斜視図である。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味する。

本発明の実施例による測長器１は、スピンドル１１と、軸受１２と、スケール部１３と、スケール読み取り部１４と、測定子１５と、バネ１６と、回転防止手段１７と、ストッパ部１８と、本体ケース３１と、を備える。

スピンドル１１は、摺動軸１１−１と測定子軸１１−２とからなり、摺動軸１１−１が、軸線方向に離間した２つの軸受１２によって本体ケース３１に軸線方向に摺動可能に支持されている。摺動軸１１−１および測定子軸１１−２は、半径方向に沿った断面は略円形状である。測定子軸１１−２は摺動軸１１−１より径が小さい。

本体ケース３１の先端側（図１において右向き）にはキャップ１８−２が設けられている。キャップ１８−２によって測定子軸１１−２の基端部側（図１において左向き）がおおわれている。キャップ１８−２は、先端側に蓋部１９を有する。蓋部１９は、キャップ１８−２の先端に螺合して取り付けられている。

摺動軸１１−１の両軸受１２の間には、摺動軸１１−１の外周面に対して半径方向に凹んだ凹部２２と、凹部２２の底面からスピンドル１１の半径方向に貫通した開口部２１とが形成される。凹部２２は、摺動軸１１−１の外周面の一部を平面状に切り欠き加工することによって形成される。

測定子１５は、測定子軸１１−２の先端に設けられ、測定対象物に当接する。

測定部となるスケール部１３は、スケールが形成された板状の光透過型スケールとして構成している。スケール部１３は、摺動軸１１−１の外周面から突出せず、かつ開口部２１を塞ぐように凹部２２内に設置される。したがって、スケール部１３は摺動軸１１−１の外周面から半径方向外側に突出しない。

スケール部１３は、スケールが形成された板状の光透過型スケールとして構成している。

スケール読み取り部１４は、スケール部１３に向けて光を照射するＬＥＤなどの発光素子１４−１と、スケール部１３を間に挟むように発光素子１４−１と対向し、スケール部１３を透過した光を受光する受光素子１４−２とを備え、発光素子１４−１と受光素子１４−２とは本体ケース３１側に固定されている。発光素子１４−１から発せられた光は、開口部２１を通ってスケール部１３を透過した後、受光素子１４−２に到達して受光素子１４−２により受光される。スケール読み取り部１４は、受光素子１４−２が受光した光を用いて、スケール部１３に描かれたスケールを読み取り、計算装置（図示せず）へ出力する。スピンドル１１が軸線方向に摺動すると、スケール部１３もスピンドル１１と一体に移動するので、スケール読み取り部１４が読み取るスケールが変化する。計算装置は、スケール読み取り部１４から得られたスケールの変化情報を用いて、スピンドル１１の軸線方向の変位を算出する。前記計算装置は、測長器１の内部、例えば本体ケース３１内に配置して設けたり、測長器１の外部に、測長器１とは別体に設けたりすることができる。

バネ１６は、摺動軸１１−１の基端部側（図１において左向き）と本体ケース３１との間に、スピンドル１１を先端側（図１において右向き）に摺動する方向に付勢するように設けられている。スピンドル１１の基端部側への摺動は、バネ１６の付勢力に抗して弾力的に行われる。

測定子軸１１−２のキャップ１８−２内の外周面に、軸線方向に所定距離離間して溝１８−１ｃが２つ形成される。リング形状のストッパリング１８−１ａが、それぞれの溝１８−１ｃに嵌め込まれる。ストッパリング１８−１ａと溝１８−１ｃの軸心方向に生じる隙間を埋めるように、溝１８−１ｃにリング状のストッパ受け１８−１ｂが嵌め込まれている。基端部側にある溝１８−１Ｃにおいては当該溝１８−１Ｃの基端部側の内壁にストッパリング１８−１ａが当接し、先端部側にある溝１８−１Ｃにおいては当該溝１８−１Ｃの先端側の内壁にストッパリング１８−１ａが当接する。ストッパリング１８−１ａの直径は溝１８−１ｃの深さよりも大きく、ストッパリング１８−１ａは、測定子軸１１−２の外周面よりも半径方向外側に突出する。ストッパリング１８−１ａは測定子軸１１−２の摺動に伴い移動するので、キャップ１８−２の内径は、ストッパリング１８−１ａの移動を許容するように設定されている。キャップ１８−２の基端側の内周面には測定子軸１１−２に摺接する突起部２０が突設されている。蓋部１９の先端側は測定子軸１１−２に摺接するように内径が設定されている。

スピンドル１１は、測定子１５側のストッパリング１８−１ａが、バネ１６の付勢力により蓋部１９の内壁１８−２ｂに押し当てられることによって、突出位置が位置決めされている。スピンドル１１は、軸受１２側のストッパリング１８−１ａが突起部２０の内壁１８−２ａに接するまで、軸線方向（図１において左向き）への摺動が許容される。このように、ストッパリング１８−１ａ、ストッパ受け１８−１ｂおよび溝１８−１ｃからなる測定子軸１１−２上の第１部材と、キャップ１８−２（突起部２０および蓋部１９）からなる本体ケース３１側の第２部材とからストッパ部１８が構成され、スピンドル１１の軸線方向の可動範囲を規制する。ストッパ部１８は、軸線方向において軸受１２と測定子１５との間に設けられる。

回転防止手段１７は、摺動軸１１−１上に設けられる回り止めピン１７−１と、本体ケース３１上に設けられる回り止めガイド１７−２とで構成される。回り止めピン１７−１は、摺動軸１１−１の半径方向外向きに、本体ケース３１から突出する。回り止めガイド１７−２は、回り止めピン１７−１が貫通できるよう設けられた本体ケース３１上の開口溝の両側に設けられ、回り止めピン１７−１が挿入されるスリットを形成し、回り止めピン１７−１の軸方向への移動を許容し、半径方向には動かないようガイドする。これにより、スピンドル１１は半径方向への回転が規制され、軸線方向への移動が許容される。

上述した構成を有する測長器１において、測定子１５に測定対象物が当接すると、スピンドル１１が測定対象物に追従して摺動し、スケール部１３がスピンドル１１と一体的に移動し、このときのスケールをスケール読み取り部１４で読み取る。スケール部１３もスピンドル１１と一体に移動するので、スケール読み取り部１４が読み取るスケールが変化する。スケール読み取り部１４から得られたスケールの変化情報を用いて、スピンドル１１の軸線方向の変位を算出し、測定対象物の長さを計測することができる。

以上説明したように、本発明によれば、スケール部１３が、軸受１２によって安定的に支持されている摺動軸１１−１に固定されているので、スピンドル１１がストロークエンドで停止する際に衝撃が発生しても、衝撃に起因する揺れや振動等が防止され、スケールの読み取り精度の低下等が防止され、正確な計測が可能になる。また、ストッパ部１８が軸線方向において軸受１２より先端側に設けられ、スケール部１３が軸受１２より基端側に設けられているので、スピンドル１１がストロークエンドで停止する際に発生する衝撃は、スピンドル１１の軸受１２より先端側に位置する測定子軸１１−２で受け、スピンドル１１のストッパ部１８より基端部側となる摺動軸１１−１側に直接かからないため、ストロークエンドでの衝撃による摺動軸１１−１側の湾曲等の悪影響や、スケール部１３側への過大な負荷が防止され、スピンドル１１の基端部側（摺動軸１１−１）や、軸受１２、スケール部１３の破損等が防止される。

なお図示した実施例では、２つの軸受１２によって摺動軸１１−１を支持するように構成しているが、軸線方向に延出する１つの軸受によって摺動軸１１−１を支持するように構成してもよい。また図示した実施例では、お互いに別体である摺動軸１１−１と測定子軸１１−２とを螺合や接着等によって一体的に形成しているが、摺動軸１１−１と測定子軸１１−２とを一体成形してもよく、また摺動軸１１−１と測定子軸１１−２とを同径とすることもできる。また、図示した実施例では、開口部２１を摺動軸１１−１の中間部分付近に設けたが、両軸受１２の間であれば中間部分よりもずれた位置にあってもよい。

また、図示した実施例では、スケール部１３を光透過型スケールとして構成したが、スケール部１３を光反射型スケールとして構成してもよい。この場合は例えば光を反射可能な金属板上に、立体的に彫られたスケールや、金属板とは異なる色に着色されたスケールなどを凹部２２内に設ければよい。ただし光を透過させる必要がないため、開口部２１は不要である。スケール部１３を光反射型スケールとして構成する場合、受光素子を、発光素子と同じ側に設置すればよい。

また、スケール部１３を電磁気的スケール、磁気的スケール、あるいは静電容量式スケールとして構成してもよい。この場合、スケール読み取り部１４は、スケール部１３の態様に合わせて公知の読み取り構成とすればよい。

また、図示した実施例では、回転防止手段１７における回り止めピン１７−１を摺動軸１１−１上に設け、回り止めガイド１７−２を本体ケース３１上に設けたが、回り止めピン１７−１を本体ケース３１の内壁面上に半径方向内向きに突出するように設け、回り止めガイド１７−２を摺動軸１７−２の外周面上に設けられる溝として実現してもよい。

また、図示した実施例では、ストッパ部１８として、ストッパリング１８−１ａと溝１８−１ｃの軸心方向に生じる隙間を埋めるためにストッパ受け１８−１ｂを設けたが、ストッパ受け１８−１ｂを省略してもよい。図７は、本発明の実施例におけるストッパ部の変形例を示す拡大図である。この例では、第１部材として、ストッパリング１８−１ａと、溝１８−１ｃと、ストッパ受け部１８−１ｄとを有する。溝１８−１ｃはスピンドル１１の測定子軸１１−２の外周面上に２つ形成されるが、これら２つの溝１８−１ｃの間における測定子軸１１−２の軸径を、２つの溝１８−１ｃの間以外の測定子軸１１−２の軸径よりも太くすることで、２つの溝１８−１ｃの間にストッパ受け部１８−１ｄを形成する。すなわち、ストッパ受け部１８−１ｄは、測定子軸１１−２と一体に形成されるものであるが、２つの溝１８−１ｃの間以外の測定子軸１１−２の外周面があるレベルよりも半径方向外側に突出した構造を有する。ストッパ受け部１８−１ｄは、溝１８−１ｃに嵌め込まれたストッパリング１８−１ａが軸心方向にずれないようにする。本変形例において、ストッパ受け部１８−１ｄ以外の構造および機能については上述した実施例と同じであるので説明は省略する。

またストッパ部１８の別の変形例として、ストッパリング１８−１ａを１つとしたものにしてもよい。図８は、本発明の実施例におけるストッパ部の別の変形例を示す拡大図である。この例では、第１部材として、ストッパリング１８−１ａと、溝１８−１ｃと有する。溝１８−１ｃは、測定子軸１１−２のキャップ１８−２内の外周面に１つ形成される。リング形状のストッパリング１８−１ａが溝１８−１ｃに嵌め込まれる。ストッパリング１８−１ａの直径は溝１８−１ｃの深さよりも大きく、ストッパリング１８−１ａは、測定子軸１１−２の外周面よりも半径方向外側に突出する。ストッパリング１８−１ａは測定子軸１１−２の摺動に伴い移動するので、キャップ１８−２の内径は、ストッパリング１８−１ａの移動を許容するように設定されている。スピンドル１１は、ストッパリング１８−１ａが、バネ１６の付勢力により蓋部１９の内壁１８−２ｂに押し当てられることによって、突出位置が位置決めされている。また、スピンドル１１は、ストッパリング１８−１ａが突起部２０の内壁１８−２ａに接するまで、軸線方向（図１において左向き）への摺動が許容される。これ以外の構造および機能については上述した実施例と同じであるので説明は省略する。

１測長器
１１スピンドル
１１−１摺動軸
１１−２測定子軸
１２軸受
１３スケール部
１４スケール読み取り部
１４−１発光素子
１４−２受光素子
１５測定子
１６バネ
１７回転防止手段
１７−１回り止めピン
１７−２回り止めガイド
１８ストッパ部
１８−１ａストッパリング
１８−１ｂストッパ受け
１８−１ｃ溝
１８−１ｄストッパ受け部
１８−２キャップ
１８−２ａ、１８−２ｂキャップ内壁
１９蓋部
２０突起部
２１開口部
３１本体ケース

Claims

測定対象物に先端側が当接し、該測定対象物に応じて軸線方向に摺動するスピンドルと、該スピンドルに一体的に設けられた測定部と、前記スピンドルを支持する本体ケースと、前記スピンドルを先端側に付勢する付勢手段とを備え、前記スピンドルと前記本体ケースとの間に、前記スピンドルの摺動を案内する軸受が設けられ、前記スピンドル側と本体ケース側との間に、前記スピンドルの可動範囲を規制するストッパ部が設けられ、前記測定部によって前記スピンドルの軸線方向の変位を算出し、測定対象物の長さを計測する測長器において、
前記スピンドルは、前記測定部から先端側に向かう方向に延伸する軸状の形状を有し、前記軸受によって支持される摺動部と、前記摺動部の先端側に位置する測定子部とを備え、
前記ストッパ部は、前記測定子部に配置された第１部材と、前記測定子部に沿って先端側に延伸し且つ前記測定子部の基端部側を覆うキャップ、前記キャップの基端側に配置され、前記第１部材と接することで測定対象物が当接されたときの可動範囲を規定する突起部、及び前記キャップの先端側に配置され、前記第１部材と接することで測定対象物が当接しないときの突出位置を規定する蓋部を備える第２部材とを備え、
前記スピンドルの前記軸受より先端側に前記第１部材が配置され、前記軸受より基端側に前記測定部が配置されたことを特徴とする測長器。
前記測定子部の先端に測定対象物に当接する測定子が設けられ、前記摺動部と本体ケースとの間に前記軸受が配置され、前記測定部が前記摺動部に取り付けられたことを特徴とする請求項１の測長器。
前記第１部材は、前記測定子部に形成された溝に配置されたリング形状のストッパリングと、前記ストッパリングと共に前記ストッパリングの先端側に接するように前記溝に配置されたストッパ受けとを有する、を特徴とする請求項１の測長器。