JP7165601B2

JP7165601B2 - ゲージ検査治具及びゲージ検査機

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Publication number: JP7165601B2
Application number: JP2019036090A
Authority: JP
Inventors: 哲平大野; 真央菊池
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2022-11-04
Anticipated expiration: 2039-02-28
Also published as: JP2020139857A; US20200278188A1; US11268797B2; CN111623738A; DE102020105091A1

Description

本発明は、ゲージ検査治具及びゲージ検査機に関する。

国際標準化機構（ＩＳＯ：International Organization for Standardization）による国際規格や日本工業規格（ＪＩＳ：Japanese Industrial Standards）では、ダイヤルゲージなどのゲージの計測特性について、複数の異なる姿勢で保持した状態においてゲージの指示誤差や繰返し精密度を計測すべきことが定められている。

例えば、製造業者によって指定されない場合の計測特性は、測定範囲内のいかなる位置、いかなる姿勢でも最大許容誤差（ＭＰＥ）及び許容限界（ＭＰＬ）の値を満たさなければならないとされている。ここで、ゲージの最大許容誤差（ＭＰＥ）は、指示値に対して許容する指示誤差の最大値である。許容限界（ＭＰＬ）は、測定力に対して仕様で許容し得る測定力の限界値である。

典型的な例としては、例えば、測定子下向きの姿勢以外の姿勢でも測定できるようにしてほしいとユーザから要望してくる場面が想定される。したがって、製造業者としては、測定子下向きの姿勢以外の姿勢でもダイヤルゲージを検査できるようにする方策が必要となる。

例えば、ダイヤルゲージの上下を反転させた状態（逆姿勢）で測定誤差や繰返し精密度を計測するゲージ検査機が提案されている（特許文献１）。このゲージ検査機では、ゲージのキャップが装着される部分をソケットの一端に挿入し、ソケットの他端に設けられた雄ねじをゲージ検査機の測定スピンドルに螺入することで、ゲージを逆姿勢で保持している。

特開２０１５－１５２５８１号公報

しかし、ダイヤルゲージの種類によっては、そもそもキャップを有しないものが有る。そのため、特許文献１にかかるダイヤルゲージを逆姿勢で保持する構成は、キャップを有しないダイヤルゲージに適用することができない。

よって、キャップの有無によらずにダイヤルゲージを逆姿勢で保持し、ゲージ検査機によって逆姿勢での検査を行うことができる手法が求められる。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、ゲージを検査するにあたって、測定子上向きの逆姿勢において簡易にかつ精度よく検査することを目的とする。

本発明の第１の態様であるゲージ検査治具は、
一端が、ゲージ検査機に設けられた測定軸方向に移動可能な測定スピンドルの先端に結合可能に構成された連結部と、
ゲージの測定子が先端に設けられたスピンドルを摺動可能に保持する筒状形状を有するステムが挿通可能に構成され、挿通された前記ステムを保持するゲージ保持部材と、
一端が前記連結部の他端に結合され、他端に前記ゲージ保持部材を取り付け可能に構成される本体部材と、を有し、
前記ステムの軸が前記測定軸方向に沿うように、前記ゲージ保持部材が前記本体部材に保持されるものである。

本発明の第２の態様であるゲージ検査治具は、上記のゲージ検査治具であって、
前記本体部材は、
前記測定軸方向である第１の方向に直交する第２の方向に延在する第１のビームと、
一端が前記第１のビームの一端と接続され、前記第１の方向に沿って延在する第１のコラムと、
前記第１のコラムの他端から前記第２の方向に沿って延在する第２のビームと、を備え、
前記第１のコラムの延在方向を向いた前記第２のビームの面上に、前記ステムが前記第２のビームと干渉しないように、前記ゲージ保持部材が固定されることが望ましい。

本発明の第３の態様であるゲージ検査治具は、上記のゲージ検査治具であって、
前記本体部材は、
一端が前記第１のビームの他端と接続され、前記第１の方向に沿って延在する第２のコラムと、
前記第２のコラムの他端から前記第１のビームの前記延在方向とは反対の方向に延在する第３のビームと、を備え、
前記第２のコラムの延在方向を向いた前記第３のビームの面上に、前記ステムが前記第３のビームと干渉しないように、前記ゲージ保持部材が固定されることが望ましい。

本発明の第４の態様であるゲージ検査治具は、上記のゲージ検査治具であって、
前記ゲージ保持部材は、前記第２のビームと前記第３のビームとの間の間隙に前記ステムが挿通されるように保持されることが望ましい。

本発明の第５の態様であるゲージ検査治具は、上記のゲージ検査治具であって、
前記ゲージ保持部材は、
前記第１の方向に垂直な面を主面とする第１及び第２の板状部材を備え、
前記第１の板状部材には、前記ステムの前記筒状形状に沿った第１の切り欠き部が設けられ、
前記第２の板状部材には、前記ステムの前記筒状形状に沿った第２の切り欠き部が設けられ、
前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とがなす領域に挿通された前記ステムを、前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とで挟み込むことで、前記ステムを保持することが望ましい。

本発明の第６の態様であるゲージ検査治具は、上記のゲージ検査治具であって、
前記第１及び第２の板状部材には、前記第１の方向に垂直な面と平行な方向に延在する雌ねじが設けられ、前記第１及び第２の板状部材の前記雌ねじに跨がって螺入されることで、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材とを結合することが望ましい。

本発明の第７の態様であるゲージ検査機は、
測定軸方向に移動可能な測定スピンドルと、
ゲージ検査治具によって逆姿勢で保持されたゲージの測定子が接触する部材を固定可能に構成された固定部と、を備え、
前記ゲージ検査治具は、
一端が、前記測定スピンドルの先端に結合可能に構成された連結部と、
ゲージの測定子が先端に設けられたスピンドルを摺動可能に保持する筒状形状を有するステムが挿通可能に構成され、挿通された前記ステムを保持するゲージ保持部材と、
一端が前記連結部の他端に結合され、他端に前記ゲージ保持部材を取り付け可能に構成される本体部材と、を備え、
前記ステムの軸が前記測定軸方向に沿うように、前記ゲージ保持部材が前記本体部材に保持されるものである。

本発明によれば、ゲージを検査するにあたって、測定子上向きの逆姿勢において簡易にかつ精度よく検査することができる。

本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明及び付随する図面からより完全に理解されるだろう。付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。

ゲージ検査機の外観を示す図である。ゲージ検査機にゲージを通常姿勢でセットした状態を示す図である。ゲージの構成例を示す図である。測定子下向き（通常姿勢）のゲージを示す図である。測定子上向き（逆姿勢）のゲージを示す図である。測定子右向き（ただし目盛は上向き）のゲージを示す図である。測定子右向き（ただし目盛は下向き）のゲージを示す図である。測定子右向き（ただし目盛は手前向き）のゲージを示す図である。測定子右向き（ただし目盛は奥側向き）のゲージを示す図である。実施の形態１にかかるゲージ検査治具の構成を模式的に示す図である。実施の形態１にかかるゲージ検査治具にゲージを逆姿勢でセットした場合を模式的に示す図である。実施の形態１にかかるゲージ検査治具のゲージ保持部材を測定軸方向から見た場合の構成を模式的に示す図である。実施の形態１にかかるゲージ保持部材を測定軸方向から見た場合の構成を模式的に示す図である。実施の形態１にかかるゲージ検査治具の連結部を測定スピンドルに固定する方法を示す図である。

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。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

実施の形態１
ゲージ検査機について説明する。図１に、ゲージ検査機１０００の外観を示す。図２に、ゲージ検査機１０００にゲージＧを通常姿勢でセットした状態を示す。

ゲージ検査機１０００は、ゲージＧを固定的に保持するためのブラケット部１０１０を有する。ブラケット部１０１０は、ゲージＧのステムＳＴを挟み込むことでゲージＧを固定的に保持することができるように構成される。ゲージＧのサイズは様々であるため、ブラケット部１０１０は高さ方向（測定軸方向、すなわち、以下に示すＺ方向であり、第１の方向とも称する）の位置を変えられるように昇降自在に設けられる。

この例では、バックボード１０２０が筐体１０３０の上に立設されている。バックボード１０２０には、ブラケット部１０１０を案内するガイドレール１０２１が設けられている。これにより、ブラケット部１０１０は、ガイドレール１０２１に沿って昇降可能に、換言すれば上下方向に移動可能に保持される。また、ブラケット部１０１０の位置は、ハンドル１０１１を操作することで固定することができる。

ゲージ検査機１０００の動作は、コンピュータ１０７０によって制御される。コンピュータ１０７０は、ゲージ検査機１０００での計測結果を蓄積することも可能である。測定スピンドル１０４０の位置調整を行うなど、ゲージ検査機１０００をマニュアル操作する場合、例えば、操作部１０５０のスイッチ１０５１やジョグダイヤル１０５２をユーザが操作することで行うことが可能である。

ゲージＧの構成例について説明する。図３は、ゲージＧの正面図である。ゲージＧは、円筒形の筐体部Ｇ１、昇降可能に設けられたスピンドルＧ４、筐体部Ｇ１に突設されたステムＳＴを有する。筐体部Ｇ１の前面には文字盤（表示部）Ｇ２がある。筐体部Ｇ１の内部には、スピンドルＧ４の変位を拡大して指針Ｇ３に伝える歯車機構（不図示）がある。スピンドルＧ４の下端には測定子Ｇ５が設けられている。ステムＳＴは、スピンドルＧ４を摺動可能に支持するものである。スピンドルＧ４は筐体部Ｇ１を貫通しており、スピンドルＧ４の上端が筐体部Ｇ１から突き出る。そこで、スピンドルＧ４の上端部を保護するため、筐体部Ｇ１の側面にはキャップＧ６が設けられている。

また、ゲージＧには、文字盤Ｇ２が設けられた面（第１の面）と反対側に裏蓋Ｇ７が設けられ、裏蓋Ｇ７の表面（第２の面）からは、表面と垂直な方向（第２の方向）に耳金ＰＪが突出している。耳金ＰＪには、測定軸方向と裏蓋Ｇ７の表面と垂直な方向（第２の方向）とに直交する方向に、貫通する孔Ｈが設けられている。

次いで、ゲージの検査姿勢について説明する。例えばユーザなどの要望に応じて、図２に示したような通常姿勢（測定子下向き）以外の様々な姿勢においてゲージを検査する必要が考えられる。ゲージＧの内部構造等を考慮すると、ゲージの検査姿勢は以下の６パターンに分類することができると考えられる。以下、６パターンの検査姿勢について、図４～図９を参照して説明する。

（Ａ）測定子下向き（通常姿勢）
（Ｂ）測定子上向き（逆姿勢）
（Ｃ）測定子右向き（ただし目盛は上向き）
（Ｄ）測定子右向き（ただし目盛は下向き）
（Ｅ）測定子右向き（ただし目盛は手前向き）
（Ｆ）測定子右向き（ただし目盛は奥側向き）

なお、以下では、「手前」を「前」ということもあるし、「奥」を「後ろ」ということもある。

ユーザが用いている姿勢に応じて、これら６パターンのうちの１つ又は２つ以上の姿勢での検査が行われることとなる。なお、本実施の形態においては、「（Ａ）測定子下向き」の通常姿勢でゲージＧの検査は、ゲージ検査機が本来の検査方法で行うことができることは勿論であるので、通常姿勢での検査については、説明を省略する。

本実施の形態では、上記の「（Ｂ）測定子上向き」の（逆姿勢）における検査（以下、逆姿勢検査と称する）について説明する。本実施の形態では、ゲージ検査機１０００にゲージＧを逆姿勢でセットするための治具を用いて、逆姿勢検査を実現する。

ゲージ検査治具１００について説明する。図１０に、実施の形態１にかかるゲージ検査治具１００の構成を模式的に示す。図１１に、実施の形態１にかかるゲージ検査治具１００にゲージＧを逆姿勢でセットした場合を模式的に示す。ゲージ検査治具１００は、フレーム１、ゲージ保持部材２及び連結部３を有する。

フレーム１は、軸方向（Ｚ方向）に対して平行なＺ－Ｘ平面を主面とする平板状部材にＹ方向（第２の方向）に穿たれた中空部１０を有するフレーム状の本体部材として構成される。なお、フレーム１は、金属などの高い剛性を有する材料で構成されることが望ましい。

フレーム１の上側（Ｚ（＋）側）においてＸ方向に延在するビームの中央部は開口部１１Ａが設けられている。換言すれば、開口部１１Ａは、Ｘ（－）側からＸ（＋）側に延在するビーム１１（第２のビーム）の先端と、Ｘ（＋）側からＸ（－）側に延在するビーム１２（第３のビーム）の先端と、によって挟まれている。

フレーム１の底部には、Ｘ方向に延在するビーム１３（第１のビーム）が設けられる。ビーム１３の左側（Ｘ（－）側）端部の上面と、ビーム１１の左側（Ｘ（－）側）端部との間は、Ｚ方向に延在するコラム１４（第１のコラム）により連結されている。ビーム１３の右側（Ｘ（＋）側）端部の上面と、ビーム１２の右側（Ｘ（＋）側）端部との間は、Ｚ方向に延在するコラム１５（第２のコラム）により連結されている。

連結部３は、柱状部材３１及び雄ねじ３２を有する。柱状部材３１は、フレーム１のビーム１３の下面（Ｚ（－）側の面）から下側（Ｚ（－）側）に突出した部材である。柱状部材３１の下端（Ｚ（－）側の端部）からは、雄ねじ３２が下方（Ｚ（－）方向）に延在している。

フレーム１の開口部１１Ａの上には、ゲージ保持部材２が載置される。ゲージ保持部材２にはゲージＧのステムＳＴが挿通され、ステムＳＴを保持可能に構成される。ゲージ保持部材２は、例えば雄ねじＭＴなどの固定手段により、ビーム１１及び１２に固定される。

図１２に、ゲージ保持部材２を測定軸方向から見た場合の構成を模式的に示す。ゲージ保持部材２は、Ｘ－Ｙ平面を主面とする２つの板状部材２１及び２２（第１及び第２の板状部材）を有する。板状部材２１及び２２は、金属などの高い剛性を有する材料で構成されることが望ましい。板状部材は、ビーム１１及び１２が延在する方向であるＸ方向と直交するＹ方向に並んでいる。板状部材２１及び２２の対向する側面には、ステムＳＴが挿通される半円形の切り欠き２１Ａ及び２２Ａ（第１及び第２の切り欠き部）がそれぞれ設けられる。

板状部材２１及び２２には、例えば、切り欠き２１Ａ及び２２Ａを挟むように、Ｙ方向に延在する雌ねじ２３及び２５が設けられている。この雌ねじ２３及び２５に、それぞれ雄ねじ２４及び２６を螺入することで、板状部材２１及び２２を結合して、ステムＳＴを挟み込んで保持することができる。図１３に、ゲージ保持部材２によって保持されたステムＳＴを示す。

次に、「（Ｂ）測定子上向き」で検査する方法を説明する。図１４に、連結部３を測定スピンドル１０４０に固定する方法を示す。連結部３の雄ねじ３２は、フラット測定子１０４１の代わりとして、測定スピンドル１０４０に螺入される。これにより、柱状部材３１が測定スピンドル１０４０に固定される。

よって、ゲージ検査治具１００は、測定スピンドル１０４０の昇降に連動して昇降することが可能となる。すなわち、ゲージ保持部材２にゲージＧを逆姿勢でセットすることで、逆姿勢のゲージＧを測定軸（Ｚ方向）に昇降させることができる。なお、ブラケット部１０１０がゲージ検査治具１００及びゲージＧに干渉しないように、ブラケット部１０１０を十分上方に移動させておくことが望ましい。

ゲージ検査機１０００にゲージＧを逆姿勢でセットする場合、ゲージＧの測定子Ｇ５を接触させる部材をゲージ検査機１０００に設ける必要がある。本実施の形態では、ブラケット部１０１０に、測定子Ｇ５が接触する接触部材１０８０を取り付ける。接触部材１０８０は、測定台１０８１及び軸部材１０８２を有する。

軸部材１０８２は、Ｚ方向に延在する部材であり、下側（Ｚ（－）側）に突き出すようにブラケット部１０１０によって保持される。軸部材１０８２の下端（Ｚ（－）側の端部）には、測定台１０８１が取り付けられる。測定台１０８１の下側（Ｚ（－）側）の面は平坦な面（Ｘ－Ｙ平面）として構成され、平坦面が測定子Ｇ５と接触する。

以上説明したように、ゲージ検査治具１００にゲージＧを逆姿勢でセットして測定スピンドル１０４０を昇降させることで、測定子Ｇ５が測定台１０８１に接触し、スピンドルＧ４が押し込まれる。これにより、逆姿勢におけるゲージの指示精度や繰返し精密度を計測することができる。

その他の実施の形態
なお、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。例えば、上述の実施の形態では、フレーム１を１つの部材として説明したが、フレーム１は複数の部材を結合して構成されてもよい。なお、ゲージＧを逆姿勢で保持して高精度の検査を行うには、フレーム１は１つの部材として構成されることが望ましい。

フレーム１は、中空部１０を有する部材であるとして説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、ゲージ保持部材を保持できるならば、フレーム１のコラム１４及び１５の一方を除去した形状や、Ｌ字型などの他の形状の部材を用いてもよい。

１フレーム
２ゲージ保持部材
３連結部
１０中空部
１１～１３ビーム
１１Ａ開口部
１４、１５コラム
２１、４１、５１板状部材
３１柱状部材
２４、２６、３２雄ねじ
１００ゲージ検査治具
１０００ゲージ検査機
１０１０ブラケット部
１０１１ハンドル
１０２０バックボード
１０２１ガイドレール
１０３０筐体
１０４０測定スピンドル
１０４１フラット測定子
１０５０操作部
１０５１スイッチ
１０５２ジョグダイヤル
１０７０コンピュータ
１０８０接触部材
１０８１測定台
１０８２軸部材
Ｇゲージ
Ｇ１筐体部
Ｇ２文字盤
Ｇ３指針
Ｇ４スピンドル
Ｇ５測定子
Ｇ６キャップ
Ｇ７裏蓋
Ｈ孔
ＰＪ耳金
ＳＴステム

Claims

一端が、ゲージ検査機に設けられた測定軸方向に移動可能な測定スピンドルの先端に結合可能に構成された連結部と、
ゲージの測定子が先端に設けられたスピンドルを摺動可能に保持する筒状形状を有するステムが挿通可能に構成され、挿通された前記ステムを保持するゲージ保持部材と、
一端が前記連結部の他端に結合され、他端に前記ゲージ保持部材を取り付け可能に構成される本体部材と、を備え、
前記ステムの軸が前記測定軸方向に沿うように、前記ゲージ保持部材が前記本体部材に保持される、
ゲージ検査治具。
前記本体部材は、
前記測定軸方向である第１の方向に直交する第２の方向に延在する第１のビームと、
一端が前記第１のビームの一端と接続され、前記第１の方向に沿って延在する第１のコラムと、
前記第１のコラムの他端から前記第２の方向に沿って延在する第２のビームと、を備え、
前記第１のコラムの延在方向を向いた前記第２のビームの面上に、前記ステムが前記第２のビームと干渉しないように、前記ゲージ保持部材が固定される、
請求項１に記載のゲージ検査治具。
前記本体部材は、
一端が前記第１のビームの他端と接続され、前記第１の方向に沿って延在する第２のコラムと、
前記第２のコラムの他端から前記第１のビームの前記延在方向とは反対の方向に延在する第３のビームと、を備え、
前記第２のコラムの延在方向を向いた前記第３のビームの面上に、前記ステムが前記第３のビームと干渉しないように、前記ゲージ保持部材が固定される、
請求項２に記載のゲージ検査治具。
前記ゲージ保持部材は、前記第２のビームと前記第３のビームとの間の間隙に前記ステムが挿通されるように保持される、
請求項３に記載のゲージ検査治具。
前記ゲージ保持部材は、
前記第１の方向に垂直な面を主面とする第１及び第２の板状部材を備え、
前記第１の板状部材には、前記ステムの前記筒状形状に沿った第１の切り欠き部が設けられ、
前記第２の板状部材には、前記ステムの前記筒状形状に沿った第２の切り欠き部が設けられ、
前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とがなす領域に挿通された前記ステムを、前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とで挟み込むことで、前記ステムを保持する、
請求項３又は４に記載のゲージ検査治具。
前記第１及び第２の板状部材には、前記第１の方向に垂直な面と平行な方向に延在する雌ねじが設けられ、前記第１及び第２の板状部材の前記雌ねじに跨がって螺入されることで、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材とを結合する、
請求項５に記載のゲージ検査治具。
測定軸方向に移動可能な測定スピンドルと、
ゲージ検査治具によって逆姿勢で保持されたゲージの測定子が接触する部材を固定可能に構成された固定部と、を備え、
前記ゲージ検査治具は、
一端が、前記測定スピンドルの先端に結合可能に構成された連結部と、
ゲージの測定子が先端に設けられたスピンドルを摺動可能に保持する筒状形状を有するステムが挿通可能に構成され、挿通された前記ステムを保持するゲージ保持部材と、
一端が前記連結部の他端に結合され、他端に前記ゲージ保持部材を取り付け可能に構成される本体部材と、を備え、
前記ステムの軸が前記測定軸方向に沿うように、前記ゲージ保持部材が前記本体部材に保持される、
ゲージ検査機。