JP7260975B2

JP7260975B2 - 密閉構造に取り付けられるキャップを有する測定器

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Publication number: JP7260975B2
Application number: JP2018155813A
Authority: JP
Inventors: 政吏山地; 智三坂口
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2023-04-19
Anticipated expiration: 2038-08-22
Also published as: JP2020030109A

Description

本発明はマイクロメータに関する。具体的には、防水、防塵機能を有するマイクロメータに関する。

スピンドルの移動により測定対象物の寸法を測定する測定器としてマイクロメータが広く利用されている。マイクロメータは、加工現場等の苛酷な環境で使用されるものであるため、水、油、粉塵等から内部機構を保護するための防水、防塵機能（以後、まとめて防水機能と称することにする）を備えている。防水機能は、一般的には、測定器本体部をＯリング等で液密にシールを施すことによって成るものである。ただし、測定器本体部を完全な密閉構造にすると、スピンドルの進退に伴って内部容積が変化し、これにより、内圧が変化する。

内圧変化に耐えられるようにシール力を強化することも大切なことではあるが、内部圧力のために手動でのスピンドル操作が重くなって操作性が劣化することになる。そこで、本出願人は、測定器本体部の内外境界部分に気体の透過を許容するが液体および固体の透過は許容しない多孔質部材を配設することを既に提案している（特許３０１２７５９号）。具体的には、シンブル部のエンドキャップに貫通孔を穿設し、前記貫通孔に多孔質部材を取り付けることを提案している。

特許３０１２７５９号

しかしながら、例えば、シンブルの１回転当たりスピンドルを１０ｍｍ送るようなクイック操作タイプのマイクロメータの場合、スピンドルを前進させるときに測定器本体部の内部に急激に大きな負圧が発生することになる。
防水性能を高めるためにシール力を強化した場合には、前記貫通孔に外から内に向けて大きな圧（気圧または水圧）がかかり、多孔質部材が剥離してしまって、測定器本体部の内部に水や油が浸入してしまう恐れがあった。

本発明の目的は、堅固な防水機能を備え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、
内部が密閉構造とされた測定器本体部と、
軸方向進退可能に前記測定器本体に設けられたスピンドルと、を有するマイクロメータであって、
前記測定器本体部は、当該測定器本体部の端部に取り付けられ、かつ、おもて面側が当該測定器本体部の外部に露出したエンドキャップを有し、
前記エンドキャップは、
当該エンドキャップを貫通して前記測定器本体部の内部と外部とを繋ぐ通気孔部と、
前記エンドキャップの前記おもて面とは反対側の背面側に突設された円筒部と、を有し、前記円筒部の内側は前記通気孔部に連通しており、
前記エンドキャップには、
前記円筒部の内側に押し込まれ、前記通気孔部を塞ぐように配設された多孔質部材と、
前記円筒部の内側に押し込まれるリング体であって、一面で前記多孔質部材を前記エンドキャップの前記背面に押し付け、かつ、前記円筒部の内壁に固定的に係止される係止リングと、が設けられている
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
前記円筒部の外周には雄ネジが設けられ、前記雄ネジが前記エンドキャップを前記測定器本体部に取り付ける締結手段になっている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記係止リングは、前記円筒部の内壁に固定的に係止する係止手段として、径外方向に突出した爪部または外周部に設けられたローレットを有する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記通気孔部は、おもて面から背面に向けて段差をもって縮径する孔である
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記通気孔部は、
おもて面に設けられた第１孔部と、
前記第１孔部の底面において前記エンドキャップの背面側に貫通するように設けられた径小の第２孔部と、で構成されている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記エンドキャップは、
前記第１孔部の内側において前記第１孔部の直径に相当する位置に横架するように設けられた遮蔽バーを有し、
前記遮蔽バーの幅は、前記第２孔部の直径とほぼ同じか、または、前記第２孔部の直径よりも大きい
ことが好ましい。

第１実施形態にかかるマイクロメータの正面図である。シンブル部４００の内部構造を表わす部分断面図である。シンブル部４００の分解斜視図である。マイクロメータ１００を他端側から見た斜視図である。エンドキャップ６００、多孔質部材６６０および係止リング６７０の分解斜視図である。エンドキャップ６００のおもて面側からの斜視図である。エンドキャップ６００の分解図である。エンドキャップ６００の背面図（Ａ）、断面図（Ｂ）、正面図（Ｃ）である。係止リングの正面図（Ａ）および断面図（Ｂ）を示す図である。エンドキャップ６００に多孔質部材６６０と係止リング６７０とを装着した状態でのエンドキャップ６００の断面図である。係止リングの変形例１を例示する図である。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態にかかるマイクロメータの正面図である。

マイクロメータ１００は、本体フレーム２００と、スピンドル３００と、シンブル部４００と、を備える。
なお、本体フレーム２００とシンブル部４００とを合わせて測定器本体部と称することがある。

本体フレーム２００は、全体的にＵ字型であって、Ｕ字の一端の内側にはアンビル２１０が設けられている。本体フレーム２００の他端側にはスピンドル３００が進退可能に設けられている。
このとき、本体フレーム２００の他端側において、アンビル２１０に近い側にはガイドブッシュ２２０が取り付けられ、アンビル２１０から遠い側にはシンブル部４００が取り付けられている。また、本体フレーム２００の正面側には表示パネル２０１が配設されている。表示パネル２０１には、デジタル表示部２３０と複数の操作スイッチ２４０とが配設されている。

なお、本体フレーム２００には、スピンドル３００の移動量あるいは絶対位置を検出する検出器としてのエンコーダが内蔵されている。

スピンドル３００は、概略、長い棒状の円柱体であって、真直に製作されている。スピンドル３００の中間部はガイドブッシュ２２０で軸受けされ、スピンドル３００の他端側はシンブル部４００に挿入される。

図２は、シンブル部４００の内部構造を表わす部分断面図である。
スピンドル３００の他端には、係合駒部材３３０が連結されている。係合駒部材３３０は円環状の部材であって、スピンドル３００の他端に固定的に外嵌する。具体的には、スピンドル３００の他端に縮径するテーパー３２０が設けられ、係合駒部材３３０にスピンドル３００の他端を受け入れるテーパー孔３３１が設けられている。係合駒部材３３０には係合ピン３３２が圧入され、係合ピン３３２がスピンドル３００の軸方向に対して直角な方向に突出するように設けられる。

なお、本実施形態では、スピンドル３００に雄ネジが切られているわけではなく、スピンドル３００自体は回転しない。スピンドル３００は、無回転の状態で軸方向に進退するようになっている。

図３は、シンブル部４００の分解斜視図である。
シンブル部４００は、本体フレーム２００の他端側に設けられ、全体としては筒状のユニットである。
シンブル部４００の内側にスピンドル３００の他端側を受け入れるようになっている。ユーザーは、シンブル部４００の回転操作によってスピンドル３００を進退させる。
シンブル部４００は、インナースリーブ４１０と、アウタースリーブ４２０と、カバー部材４３０と、エンドキャップ６００と、を有する。

インナースリーブ４１０は、両端が開口した円筒状部材であって、軸線に沿った１本のスリット４１１を有する。
インナースリーブ４１０の一端側は、本体フレーム２００の他端側に固定的に取り付けられる。インナースリーブ４１０の一端側の開口からスピンドル３００の他端が挿入される。このとき、スピンドル３００の他端をインナースリーブ４１０に挿入し、スリット４１１を通して係合ピン３３２を係合駒部材３３０に圧入し、係合ピン３３２がスリット４１１から突出するようにする。インナースリーブ４１０の内径は、係合駒部材３３０の外径と同じになるように設計されている。
係合駒部材３３０がインナースリーブ４１０の内周面に軸受けされた状態でスピンドル３００とともに係合駒部材３３０がインナースリーブ４１０の内側を摺動する。このとき、係合ピン３３２がスリット４１１から突き出ているので、スピンドル３００は係合ピン３３２によって回り止めされた状態で進退することになる。

インナースリーブ４１０の他端側の開口にはエンドキャップ６００が螺入される。エンドキャップ６００には、多孔質部材６６０と係止リング６７０とが付設される。エンドキャップ６００、多孔質部材６６０および係止リング６７０については後述する。

アウタースリーブ４２０は、両端が開口した円筒状部材であって、アウタースリーブ４２０はインナースリーブ４１０の外側に外嵌するように設けられる。このとき、アウタースリーブ４２０は、インナースリーブ４１０に対して周方向に回転可能になっている。ここで、アウタースリーブ４２０の内周面には、１条のスパイラル溝４２１が形成されている。スパイラル溝４２１には係合ピン３３２が係合する。

カバー部材４３０は、アウタースリーブ４２０の外側に被せられたカバーであって、表面にローレット加工が施されている。カバー部材４３０とアウタースリーブ４２０との間には滑りがなく、カバー部材４３０とアウタースリーブ４２０とは一体的に回転するようになっている。

カバー部材４３０を周方向に回転操作すると、カバー部材４３０とともにアウタースリーブ４２０が周方向に回転する。ここで、アウタースリーブ４２０の内周のスパイラル溝４２１に係合ピン３３２が係合しており、しかも、係合ピン３３２はインナースリーブ４１０のスリット４１１によって回転規制されている。したがって、カバー部材４３０の回転操作により係合ピン３３２がスパイラル溝４２１に押されて進退する。係合ピン３３２、係合駒部材３３０およびスピンドル３００は一体的になっているので、係合ピン３３２の進退によってスピンドル３００も進退する。

エンドキャップ６００、多孔質部材６６０および係止リング６７０について説明する。
図４は、マイクロメータ１００を他端側から見た斜視図である。
図５は、エンドキャップ６００、多孔質部材６６０および係止リング６７０の分解斜視図である。
図６は、エンドキャップ６００のおもて面側からの斜視図である。
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を９０度回転させたときの別角度の図である。
図７は、エンドキャップ６００の分解図である。
図８は、エンドキャップ６００の背面図（Ａ）、断面図（Ｂ）、正面図（Ｃ）である。
図８において、背面図（Ａ）および正面図（Ｃ）のＢ－Ｂ線断面図が断面図（Ｂ）である。

エンドキャップ６００は、全体的には、樹脂性の円板状薄板である。
エンドキャップ６００は、円板状の薄板であるキャップ本体部６１０と、遮蔽バー６３０と、キャップ本体部６１０の背面側に突設された円筒雄ネジ部（円筒部）６４０と、を有する。

キャップ本体部６１０の中心部分には通気孔部６２０が設けられている。通気孔部６２０は、キャップ本体部６１０のおもて面から段差をもって縮径する構成をもった孔である。通気孔部６２０は、キャップ本体部６１０のおもて面の中心部に設けられた径大の第１孔部６２１と、第１孔部６２１の底面の中心部においてエンドキャップ６００の背面側に貫通するように設けられた径小の第２孔部６２２と、で構成されている。

遮蔽バー６３０は、第１孔部６２１の内側において、第１孔部６２１の直径に相当する位置に横架するように設けられている。遮蔽バー６３０の幅は、第２孔部６２２の直径とほぼ同じであって、エンドキャップ６００をおもて面側から見たとき、第２孔部６２２が遮蔽バー６３０によってちょうど隠れるようになっている。本実施形態では、遮蔽バー６３０の幅は第２孔部６２２の直径とほぼ同じであるが、遮蔽バー６３０の幅が第２孔部６２２の直径よりもやや大きめであってもよい。もちろん、第１孔部６２１の底面と遮蔽バー６３０との間にはギャップが確保されており、すなわち、第２孔部６２２の開口端と遮蔽バー６３０との間にはギャップが確保されている。
エンドキャップ６００は遮蔽バー６３０も含めて樹脂等で一体成形される。なお、例えば、図７に例示するように、キャップ本体部６１０の第１孔部６２１に遮蔽バー６３０を後付けしてもよい。
第１孔部６２１の縁部および遮蔽バー６３０のうちのどちらか一方に凸部を設け、どちらか他方に凹部を設けておいて凸部を凹部に嵌め込むようにしてもよい。

円筒雄ネジ部６４０は、キャップ本体部６１０の背面側に突設されている。
円筒雄ネジ部６４０は、円筒形であって、筒孔の内側が前記第２孔部６２２に連通している。また、円筒雄ネジ部６４０の外周に雄ネジが設けられていて、インナースリーブ４１０の他端側の内周に形成された雌ネジに螺合する。円筒雄ネジ部６４０の雄ネジがインナースリーブ４１０の雌ネジに螺合したとき、インナースリーブ４１０の他端側の開口端がキャップ本体部６１０の背面に隙間なく当接し、境界部分は密閉される。なお、インナースリーブ４１０の開口端とキャップ本体部６１０の背面との間にシール部材（例えば樹脂性のＯリング）を挟むようにしてもよい。

多孔質部材６６０は、防水性かつ通気性のある素材で形成されたシート体である。多孔質部材６６０としては、例えば商品名がゴアテックス（登録商標）で知られる防水透湿性素材を採用できる。多孔質部材６６０は、円筒雄ネジ部６４０の内側に挿入され、第２孔部６２２を閉じるように配設される。

係止リング６７０は、リング体６７１と、リング体６７１の外周において径外方向に突設された複数本の爪部６７２と、を有する。係止リング６７０は、例えば、金属の薄板で形成されている。爪部６７２は６本あり、ここでは、６０度間隔で６本の爪部６７２がリング体６７１の外周部に設けられている。また、６本の爪部６７２がリング体６７１に対して同じ側に折り曲げられている。
図９は、係止リングの正面図（Ａ）および断面図（Ｂ）を示す図である。
図９（Ａ）におけるＢ－Ｂ線断面図が図９（Ｂ）である。
図９（Ｂ）をみながら、図９（Ｂ）において右側を係止リング６７０のおもて面とし、図９（Ｂ）において左側を係止リング６７０のうら面とする。
６本の爪部６７２は、係止リング６７０のうら面側に向けて少し折り曲げられている。

図１０は、エンドキャップ６００に多孔質部材６６０と係止リング６７０とを装着した状態でのエンドキャップ６００の断面図である。
まず、エンドキャップ６００の円筒雄ネジ部６４０の内側に多孔質部材６６０を入れる。それから、係止リング６７０を円筒雄ネジ部６４０の内側に挿入する。係止リング６７０の爪部６７２は背面側に少し傾斜しているので、係止リング６７０のおもて面側から係止リング６７０を円筒雄ネジ部６４０に挿入すれば、軽い力で係止リング６７０を押し込むことができ、かつ、逆戻りがない。係止リング６７０を円筒雄ネジ部６４０に押し込むときに、爪部６７２の折れ曲がり角度が自然と調整されることで、エンドキャップ６００の寸法誤差（円筒雄ネジ部６４０の内径の寸法誤差）が吸収され、部品（エンドキャップ６００）の割れ等の破損が生じにくい。
このとき、係止リング６７０のおもて面側が多孔質部材６６０に当たり、円筒雄ネジ部６４０の奥側に多孔質部材６６０を押し込み、エンドキャップ６００の背面に多孔質部材６６０が押し付けられる。係止リング６７０が円筒雄ネジ部６４０の内側に挿入されたとき、爪部６７２が円筒雄ネジ部６４０の内壁に引っ掛かって係止リング６７０がほぼ固定的に係止されて動かなくなる。
なお、円筒雄ネジ部６４０の内壁には、前記爪部６７２が堅固に引っ掛かるように、凸部あるいは凹部が設けられていてもよい。
この状態で、多孔質部材６６０が通気孔部６２０をエンドキャップ６００の背面側から閉塞する。ただし、多孔質部材６６０の性質により、気体は通気孔部６２０を通過するが、液体（水、油）や固体（粉塵）は通気孔部６２０を通過できない。

このように多孔質部材６６０を係止リング６７０でエンドキャップ６００に取り付けた後、エンドキャップ６００をインナースリーブ４１０の他端に螺入する。すると、図４のようになる。

このような構成を有する第１実施形態によれば次の作用効果を奏する。
シンブル部４００を回転させてスピンドル３００を前進させたとき、シンブル部４００の内部の容積が急激に大きくなる。
内部の容積が増加した分だけエンドキャップ６００の通気孔部６２０から外気をシンブル部４００の内部に引き込むことになる。このとき、まず、遮蔽バー６３０が通気孔部６２０の前で邪魔をするので、通気孔部６２０に向けて突入してくる気体や液体の流速が一気に減速する。さらに、遮蔽バー６３０を避けた気体や流体は一旦第１孔部６２１の底面で受け止められてから第２孔部６２２に流入する。したがって、外から多孔質部材６６０に掛かる圧が十分に小さくなり、多孔質部材６６０が剥がれにくくなる。
また、係止リング６７０が爪部６７２で円筒雄ネジ部６４０に堅固に固定されており、この係止リング６７０で多孔質部材６６０はエンドキャップ６００の背面に押し付けられている。したがって、多孔質部材６６０が剥がれて外れることはない。
また、多孔質部材６６０および係止リング６７０はエンドキャップ６００の背面側に配設されているので、マイクロメータ１００の美観に影響することは全くない。

なお、係止リング６７０に代えて、多孔質部材６６０を接着剤で固定することもできるのであるが、接着剤が多すぎると接着剤が通気孔部６２０を部分的にあるいは完全に塞いでしまう恐れがある。こうなると、組み立て工程での手間（工数）が増えるので、本実施形態の係止リング６７０で多孔質部材６６０を押し止めるようにする方が作業効率の点でも品質管理の点でも効果的である。

（変形例１）
図１１に係止リングの変形例１を例示する。
図１１において、係止リング６８０は、リングの一部を切り欠いたＣ形のリングである。
一部が切りかかれたＣ形のリングであれば、径が少し小さい方に変形可能であるから、エンドキャップ６００の寸法誤差を吸収できる。また、係止リング６８０は少し厚みがあり、その側面にはローレット（凹凸）６８１が設けられている。このローレット（凹凸）６８１により、係止リングが円筒雄ネジ部から抜けにくくなる。

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。

１００…マイクロメータ、
２００…本体フレーム、２０１…表示パネル、２１０…アンビル、２２０…ガイドブッシュ、２３０…デジタル表示部、２４０…操作スイッチ、
３００…スピンドル、３２０…テーパー、３３０…係合駒部材、３３１…テーパー孔、３３２…係合ピン、
４００…シンブル部、
４１０…インナースリーブ、４１１…スリット、４２０…アウタースリーブ、４２１…スパイラル溝、４３０…カバー部材、
６００…エンドキャップ、
６１０…キャップ本体部、６２０…通気孔部、６２１…第１孔部、６２２…第２孔部、６３０…遮蔽バー、６４０…円筒雄ネジ部、
６６０…多孔質部材、
６７０…係止リング、
６７１…リング体、６７２…爪部、
６８０…係止リング、６８１…ローレット。

Claims

内部が密閉構造とされた測定器の本体部と、
前記本体部に進退可能に設けられた移動体と、
前記移動体の移動量または絶対位置を検出する検出器と、
前記本体部に取り付けられるキャップと、を備え、
前記移動体の移動によって前記本体部の内部に内圧の変化が生じる測定器であって、
前記キャップは、そのおもて面側が前記本体部の外部に露出した状態に取り付けられるものであり、
前記キャップは、前記キャップを貫通して前記本体部の内部と外部とを繋ぐ通気孔部を有し、
前記通気孔部は、
おもて面に設けられた第１孔部と、
前記第１孔部より径小であって前記キャップの背面側に貫通するように設けられた第２孔部と、を有し、
前記キャップは、さらに、前記第１孔部の内側において前記第１孔部に架け渡すように設けられた遮蔽バーを有し、
前記キャップのおもて面から見たとき、前記遮蔽バーは、前記第１孔部の中心を通り、かつ、前記第１孔部の中心軸に直交し、さらに、前記遮蔽バーの短手方向で当該遮蔽バーの両側に当該遮蔽バーと前記第１孔部の内壁との間に間隔が空いており、
前記キャップは、さらに、当該キャップの背面側において前記第２孔部を塞ぐように配設された多孔質部材と、前記多孔質部材を前記キャップの背面に押し付けた状態で当該キャップの背面に固定的に設けられる係止リングと、を有する
ことを特徴とする測定器。
請求項１に記載の測定器において、
前記遮蔽バーの幅は、前記第２孔部の直径とほぼ同じか、または、前記第２孔部の直径よりも大きい
ことを特徴とする測定器。
請求項１または請求項２に記載の測定器において、
前記キャップは、当該キャップの背面側に突設された円筒部を有し、前記円筒部の内側に前記多孔質部材を配設できるようになっており、
前記係止リングは、前記円筒部の内側に押し込まれ、一面で前記多孔質部材を前記キャップの前記背面に押し付け、かつ、前記円筒部の内壁に固定的に係止される
ことを特徴とする測定器。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の測定器において、
前記第２孔部は前記第１孔部に対して段差をもって縮径する孔であり、前記第１孔部と前記第２孔部とは、中心軸線が一致する同軸の孔である
ことを特徴とする測定器。