JP6416499B2 - デジタル式比較測定器 - Google Patents

Description

本発明はデジタル式比較測定器に関する。

マスタに対するワークの寸法差を測定する測定器として、比較測定器が知られている。例えば、特許文献１に記載の比較測定器は、フレームと、フレームに設けられたスピンドル及びアンビルと、付勢手段と、インジケータと、インジケータ駆動手段と、を備える。

スピンドルおよびアンビルは、フレームに支持され軸方向に進退することによって互いに離隔および近接する。付勢手段は、フレームに設けられアンビルをスピンドルに向けて付勢する。離隔手段は、付勢手段に抗してアンビルをスピンドルに対して後退させる。インジケータ駆動手段は、フレームに設けられアンビルの移動量をインジケータに伝達する。

このような構成において、マスタに対するワークの寸法差を測定するには、まず、離隔手段によってアンビルをスピンドルから離隔する方向に後退させる。そして、マスタをアンビルとスピンドルの間に挿入した後、離隔手段の離隔動作を解除すると、付勢手段によってアンビルがスピンドルに向かって前進される。

これによりマスタがアンビルとスピンドルとで挟まれる。この際、スピンドルを軸方向に移動させるか、または、インジケータの目盛盤を回転させて、指針の零調整を行う。その後、離隔手段によってアンビルを後退させてマスタを比較測定器から取り外す。そして、同様な操作によって、今度はワークをアンビルとスピンドルとで挟んで測定する。すると、このときのインジケータの表示は、マスタに対するワークの寸法差として求めることができる。

特開２００２−１３１００４号公報

近年、測定現場での人為的な数値の読み取り間違いの予防、読取誤差の排除、及び測定結果のデータとしてＰＣ等の計測システムへダイレクトに取り込むこと等を目的に、比較測定器のデジタル化の要望がある。

比較測定器のデジタル化に当たっては、手に持っての持ち運びや測定が煩わしくない電池式であり、かつ、デジタル表示が内蔵されている事（外付けでは無い事）、そして、メカ式のインジケータの目盛読取りと同様に、１目盛（１μｍ）未満の数値がデジタル化されることが求められている。

しかしながら、１目盛（１μｍ）未満の寸法差をデジタル表示する為には、１μｍ未満の分解能をもったセンサが必要である。しかし、電池式で１μｍ未満分解能のセンサが無いため、比較測定器をデジタル化することができなかった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、比較測定器をデジタル化することを目的とする。

本発明にかかる比較測定器は、略Ｕ字型のフレームと、フレームの一端側に進退可能に支持されたアンビルと、フレームの他端側に、アンビルと同軸上に、進退可能に支持されたスピンドルと、スピンドルの進退を測定する測定部と、測定部の測定結果を表示する表示部と、を備え、測定部は、支持軸を軸としてスピンドルの進退に伴って回動するアンビル当接部分と、アンビル当接部分の長さより長く形成され、支持軸を軸として回動可能に支持され、かつアンビル当接部分に連結された連動部分と、連動部分の回動の変位を検出する検出部と、を備えるものである。これにより、スピンドルの変位を連動部分により拡大して、検出部により検出することができる。

本発明により、デジタル化された比較測定器を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる、比較測定器の側面と、比較測定器の断面の一部を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる、比較測定器の側面と、比較測定器の断面の一部を示す図である。 本発明の別の実施の形態にかかる、比較測定器の側面と、比較測定器の断面の一部を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１、２は、比較測定器１の側方視における部分切断面を示す図である。

比較測定器１は、スピンドル２と、フレーム３と、アンビル４と、付勢力手段５と、離隔手段６と、測定部７と、フレームに設けられ被測定物を支持する支持台９と、検出部１０、及び図示しない表示部と、を備えている。

フレーム３は、Ｕ字状の形状である。フレーム３の一端側にはスピンドル２が設けられ、フレーム３の他端側にはアンビル４が設けられている。

フレーム３の一端には、アンビル４の軸方向と同軸上に位置する挿通孔２１と、この挿通孔２１の途中にこれと直交する凹部２０とが、それぞれ形成されている。挿通孔２１には、スピンドル２が軸方向に進退自在に挿入されているとともに、凹部２０には、スピンドル２を進退させるスピンドル進退リング２３が回転可能に設けられている。

スピンドル２は、フレーム３の一端に支持され軸方向に進退する。スピンドル２は、その内端（アンビル４側の端部）に硬質の接触子２４を備えており、スピンドル２の略中央から外端までの外周に雄ねじ２５が刻設され、かつ、この雄ねじ２５にはスピンドル２の軸方向に沿ってキー溝２６が形成されている。キー溝２６には、フレーム３に螺合されたボルト２８の先端が係合されるとともに、雄ねじ２５の中間部分には、凹部２０に配置されたスピンドル進退リング２３が、外端側部分にはクランプキャップ２２が、それぞれ螺合されている。

スピンドル進退リング２３は、凹部２０内にスピンドル２の軸方向への移動が規制された状態で回転可能に設けられている。したがって、スピンドル２の回転がボルト２８およびキー溝２６によって規制されているから、スピンドル進退リング２３を回転させることにより、スピンドル２がその軸方向に進退されるようになっている。

クランプキャップ２２は、スピンドル２の進退調整可能な長さ寸法より軸方向に長い円筒形であって、スピンドル２の外端側に螺合されている。したがって、スピンドル２がどの位置にあっても、クランプキャップ２２を回転させてその内端をフレーム３に当接させることにより、スピンドル２がフレーム３にクランプされるようになっている。

アンビル４は、スピンドル２と同軸上に、フレーム３の他端に支持されており、軸方向に進退することによってスピンドル２に対して離隔および接近する。図２に示すように、比較測定器１のアンビル４はスピンドル２に対して後退する。

フレーム３の他端（スピンドル２と反対側の端部）には、スピンドル２の軸方向と同軸上に挿通孔３０が形成され、この挿通孔３０にアンビル４が軸方向に進退自在に収納されている。

アンビル４は、その内端（スピンドル２側の端部）に硬質の接触子４６を備え、その略中央にはアンビル４の軸方向に対し直交する当接面４Ａおよび当接面４Ｂが切り欠き形成され、かつ、アンビル４の軸方向に沿ってキー溝３３が形成されている。

当接面４Ａはアンビル４の内端面とは反対向きに形成され、当接面４Ｂは当接面４Ａと対向して形成されている。キー溝３３には、フレーム３に螺合されたピン６８の先端が係合され、アンビル４の回転を規制している。

付勢力手段５は、挿通孔３０内においてアンビル４の外端側に収納された付勢手段としての挿通孔３０の外端側に螺合された圧縮ばね３２と、圧縮ばね３２の付勢力を受ける調整キャップ３６とから構成されている。

離隔手段６は、フレーム３の内部から外部へ突出され、かつ軸方向に進退自在な操作つまみ４２と、この操作つまみ４２とアンビル４との間に設けられ、操作つまみ４２の操作に連動して、アンビル４をスピンドル２に対して後退させるアンビル移動部材３５とを備えている。操作つまみ４２は、挿通筒４１を介してフレーム３に支持されている。

アンビル移動部材３５は中心軸３４を介してフレーム３に回転可能に支持され、その一端は当接面４Ｂに当接され、その他端は操作つまみ４２の内端に当接されている。アンビル移動部材３５の他端と中心軸３４との間には、突起部３５Ａが設けられている。

測定部７は、ピン４８を軸にして回動自在に支持されている拡大機構としての回動部材８を備える。回動部材８は、ピン４８よりアンビル４に対して近傍に設けられたアンビル当接部分４９と、ピン４８よりアンビル４に対して遠方に設けられた連動部分５０と、を備える。

連動部分５０は、端部とピン４８との間にピン５０Ａが設けられている。ピン５０Ａとフレーム３に固定されたピン５５との間にはばね５１が接続されている。ばね５１はアンビル４がスピンドル２と接触しているときに圧縮されており、図２のようにアンビル４がスピンドル２に対して後退した場合でも回動部材８を押すように付勢する。

検出部１０は、スケール５３と、センサ５４と、を備える。センサ５４は、スケール５３の移動を検出する。

スケール５３は、ピン５３Ａと、突起５３Ｂと、を備える。突起５３Ｂは、スケール５３の側面に設けられている。また、突起５３Ｂと、フレーム３に設けられたピン５６と、の間はばね５２で接続されている。図１、図２の例ではばね５２は伸長した状態で設けられ、常にスケール５３を引っ張る。ピン５３Ａは、スケール５３の面に対して垂直に設けられ、連動部分５０の先端と接触する。ここで、連動部分５０はばね５１により付勢され、スケール５３はばね５２により付勢されているため、連動部分５０の回動に合わせてスケール５３が移動する。

ここで、回動部材８の一端、すなわちアンビル当接部分４９の端部は、当接面４Ａに当接され、スピンドル２の進退に伴って揺動する。回動部材８は、アンビル当接部分４９の長さ（ピン４８の中心からアンビル当接部分４９の端部までの長さ）より、連動部分５０の長さ（ピン４８の中心から連動部分５０までの長さ）が長くなるように設けられている。これにより、アンビル当接部分４９の揺動を連動部分５０の揺動に拡大することができる。

ここで例えば、アンビル当接部分４９の長さが６．５ｍｍであるのに対し、連動部分５０の長さが３２．５ｍｍであるとする。アンビル当接部分４９の長さと連動部分５０の長さの比が１対５になるため、連動部分５０の端部の回動の変位は、アンビル当接部分４９の端部の回動の変位の５倍に拡大される。

よって、従来はセンサ５４で検出できなかったアンビル４の進退が、アンビル当接部分４９が回動することにより、連動部分５０の回動として拡大され、センサ５４で検出可能となる。従って、比較測定器１のデジタル化が可能になる。

なお、ばね５１、５２の付勢力の方向は互いに逆方向であって、連動部分５０とスケール５３のピン５３Ａとを常に接触させるようになっていればよい。また、ここではスケール５３を回動部材８に連動して移動させるようにしたが、スケール５３を固定し、センサ５４が回動部材８に連動して移動するように構成しても構わない。

また、例えば、上述の実施例では、回転部材を備えた拡大機構について説明したが、拡大機構の構成はこれに限定されない。例えば、複数の歯車を用いた拡大手段を用いても同様の効果が得られる。

図３は、本発明の別の実施の形態の比較測定器１Ａの断面を示す図である。比較測定器１Ａは、比較測定器１と比べて、拡大機構７０の構成と、検出部７２の構成と、が異なる。

拡大機構７０は、アンビル４の変位を拡大して検出部７２に伝達する。検出部７２は、拡大機構７０から伝達された変位を検出する。

アンビル４は、接触子４６の設けられた端部とは反対側の端の側面に、ラック４Ｃを備える。

拡大機構７０は、第１の歯車７０１と、第１の歯車７０１の回転を拡大するための第１組み合わせ歯車７０２と、第２組み合わせ歯車７０５と、を有する。第１の歯車７０１は、ラック４Ｃとかみ合うピニオンである。よって、第１の歯車７０１は、アンビル４の変位に伴い回転する。

第１組み合わせ歯車７０２は、第２の歯車７０３と第３の歯車７０４とで構成される。第２の歯車７０３は、第１の歯車７０１と連動して回転する。第３の歯車７０４は、第２の歯車７０３と同軸で、かつ連結されている。第３の歯車７０４の半径は、第２の歯車７０３の半径より大きい。これにより、第２の歯車７０３と第３の歯車７０４との間で変位が拡大される。

第２組み合わせ歯車７０５は、第４の歯車７０６と第５の歯車７０７とで構成される。
第４の歯車７０６は、第３の歯車７０４と連動して回転する。第５の歯車７０７は、第４の歯車７０６と同軸で、かつ連結されている。第５の歯車７０７の半径は、第４の歯車７０６の半径より大きい。これにより、第４の歯車７０６と第５の歯車７０７との間で変位が拡大される。

すなわち、拡大機構７０は、アンビル４の変位を、第１の歯車７０１、第１組み合わせ歯車７０２、第２組み合わせ歯車７０５を介して、検出部７２に伝達する。

検出部７２は、ラック７２１と、スケール５３と、センサ５４と、を備える。ラック７２１は、進退自在に設けられており、第５の歯車と連動する。スケール５３は、ラック７２１と連結される。

比較測定器１Ａは、第１の歯車７０１と、第１の歯車７０１の回転を拡大するための第１組み合わせ歯車７０２と、第２組み合わせ歯車７０５と、を有する拡大機構により、アンビル４の変位を拡大して、検出部７２で検出することにより、より精密な測定を行うことができる。

なお、比較測定器１及び１Ａは、外部のＰＣ等の測定装置に接続可能な外部接続手段としての接続口を設けるようにしてもよい。これにより、外部に測定データを出力することができ、データの管理がより容易になる。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上述の実施の形態では、アンビル当接部分及び連動部分を利用した拡大機構と、組み合わせ歯車を利用した拡大機構と、を記載した。しかし、拡大機構は、これに限定されない。

１ 比較測定器
１Ａ 比較測定器
２ スピンドル
３ フレーム
４ アンビル
４Ａ 当接面
４Ｂ 当接面
５ 付勢力手段
６ 離隔手段
７ 測定部
８ 回動部材
９ 支持台
１０ 検出部
２０ 凹部
２１ 挿通孔
２２ クランプキャップ
２３ スピンドル進退リング
２４ 接触子
２６ キー溝
２８ ボルト
３０ 挿通孔
３２ 圧縮ばね
３３ キー溝
３４ 中心軸
３５ アンビル移動部材
３５Ａ 突起部
３６ 調節キャップ
４１ 挿通筒
４２ 操作つまみ
４６ 接触子
４８ ピン
４９ アンビル当接部分
５０ 連動部分
５０Ａ ピン
５１ ばね
５２ ばね
５３ スケール
５３Ａ ピン
５３Ｂ 突起
５４ センサ
５５ ピン
５６ ピン
６５ ストッパ
６８ ピン
４Ｃ ラック
７０ 拡大機構
７０１ 第１の歯車
７０２ 第１組み合わせ歯車
７０３ 第２の歯車
７０４ 第３の歯車
７０５ 第２組み合わせ歯車
７０６ 第４の歯車
７０７ 第５の歯車
７２ 検出部
７２１ ラック

Claims (5)

1. 略Ｕ字型のフレームと、
   前記フレームの一端側に進退可能に支持されたアンビルと、
   前記フレームの他端側に、前記アンビルと同軸上に、進退可能に支持されたスピンドルと、
   前記アンビルの進退を測定する測定部と、
   前記測定部の測定結果を表示する表示部と、を備え、
   前記測定部は、
   前記アンビルの進退に連動して変位する連動部分を有すると共に、前記の進退量を拡大して前記連動部分に伝達する拡大機構と、
   スケールとセンサを備え、前記センサにより前記スケールの進退による移動を測定することにより、拡大されたアンビルの進退量を検出する検出部と、を備える、比較測定器。
2. 前記拡大機構は、
   支持軸を軸として前記アンビルの進退に伴って回動するアンビル当接部分と、
   前記アンビル当接部分の長さより長く形成され、前記支持軸を軸として回動可能に支持され、かつ前記アンビル当接部分に連結された連動部分と、を備える、請求項１記載の比較測定器。
3. 前記アンビル当接部分に替えて、前記アンビルの進退に伴って回動する第１の歯車と、
   前記連動部分に替えて、アンビルの変位を拡大するための第１組み合わせ歯車と、第２組み合せ歯車と、を有し、
   前記第１組み合わせ歯車は、前記第１の歯車と連動して回転する第２の歯車と、
   前記第２の歯車と同軸であり、かつ前記第２の歯車に連結され、前記第２の歯車より大きな径を有する第３の歯車と、を備え、
   前記第２組み合せ歯車は、前記第３の歯車と連動して回転する第４の歯車と、
   前記第４の歯車と同軸であり、かつ前記第４の歯車に連結され、前記第４の歯車より大きな径を有する第５の歯車と、
   進退自在に設けられており、第５の歯車と連動するラックと、を備え、
   前記検出部は、前記ラックの進退による移動を測定することにより、拡大されたアンビルの進退量を検出する、請求項２に記載の比較測定器。
4. 前記表示部は、前記測定部の測定結果をデジタル表示する、請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の比較測定器。
5. 外部の計測システムに接続するための外部接続手段を更に備える、請求項１乃至４項のうちいずれか１項記載の比較測定器。

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