JP7481195B2

JP7481195B2 - 測定器

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Publication number: JP7481195B2
Application number: JP2020132843A
Authority: JP
Inventors: 雄一市川; 修齋藤
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2024-05-10
Anticipated expiration: 2040-08-05
Also published as: US11892362B2; JP2022029534A; CN114061392A; US20220042863A1; DE102021003943A1

Description

本発明は測定器、例えば、ダイヤルゲージに関する。

比較測長器の一種としてダイヤルゲージが知られている。ダイヤルゲージは、軸方向進退可能なスピンドルの先端に測定子を有するとともに、バネ等でスピンドルを先端側に付勢するという構成を有する。

実登３００２４１８特開２００１－２５５１０２

ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｓｏ．ｏｒｇ／ｓｔａｎｄａｒｄ／４２８０２．ｈｔｍｌｈｔｔｐ：／／ｋｉｋａｋｕｒｕｉ．ｃｏｍ／ｂ７／Ｂ７５０３－２０１１－０１．ｈｔｍｌ

ＩＳＯ４６３は２００６年に改訂され、ＪＩＳＢ７５０３は２０１１年に改訂された。
改訂後のＩＳＯおよびＪＩＳにおいては、ダイヤルゲージの計測特性として、
「製造業者によって指定されない場合の計測特性は、…いかなる姿勢でもＭＰＥ及びＭＰＬの値を満たさなければならない」
と規定されている。
したがって、ダイヤルゲージは正姿勢（測定子下向き）以外でも使用される場合が増えており、正姿勢（測定子下向き）以外の姿勢でも正姿勢（測定子下向き）と同じ測定精度を保つことが望まれる。

ただし、ダイヤルゲージは、バネ等でスピンドルを一方側（先端側）に付勢するという構成上、正姿勢（測定子下向き）、逆姿勢（測定子上向き）、横姿勢（測定子水平）など姿勢が変われば測定力が変化するという問題がある。また、バネ等でスピンドルを一方側（先端側）に付勢するという構成上、測定範囲（スピンドルのストローク）のなかで測定力が変化するという問題もある。

そこで、本発明の目的は、測定器の姿勢によらず、所望の（あるいは規定の）測定力で測定を行なうことができる測定器を提供することにある。

本発明の測定器は、
長手の棒状体であって、その先端に測定対象物に当接する測定子を有するスピンドルと、
前記スピンドルを軸方向進退可能に支持する本体ケースと、
前記本体ケースに設けられ、前記スピンドルの移動方向とほぼ平行な方向に移動可能かつ位置固定可能である測定力調整部と、
一端が直接または間接的に前記スピンドルに係止されるとともに他端が前記測定力調整部に直接または間接的に係止されており、前記スピンドルを前記先端側に向けて付勢する付勢手段と、を備えている
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
前記測定力調整部は、
雄ネジ部と、
一端が前記雄ネジ部に螺合するとともに、他端が前記付勢手段に連結される連結支持部材と、を有し、
前記本体ケースは、前記スピンドルの移動方向とほぼ平行に設けられた貫通孔を有し、前記測定力調整部は前記貫通孔に配置され、
前記雄ネジ部の回転操作によって前記連結支持部材をネジ送りして前記連結支持部材の位置を変更でき、かつ、位置固定できるようになっている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記本体ケースは、
前記スピンドルの移動方向とほぼ平行に設けられたスライド溝を有し、
前記スライド溝は、さらに、その軸線方向と直交する方向に形成された係止溝を有し、
前記測定力調整部は、前記スライド溝を摺動可能に設けられ、さらに、前記測定力調整部は、前記係止溝に係脱するキー突起を有し、前記係止溝と前記キー突起との係合によって位置固定される
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記本体ケースの外側面または前記測定力調整部の外側面において、前記測定力調整部が位置固定できる箇所には、前記測定力調整部がその位置固定の箇所にあるときに前記付勢手段から前記スピンドルに作用する測定力がわかる指標値が付されている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記指標値は、
当該測定器の姿勢パターンに応じた複数の系列で付されている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記指標値は、
当該測定器の姿勢が正姿勢の場合と、逆姿勢の場合と、横姿勢の場合、とに応じたそれぞれの系列で付されている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記本体ケースの外側面または前記測定力調整部の外側面において、前記測定力調整部が位置固定できる箇所には、目盛間距離が設けられている
ことが好ましい。

第１実施形態に係るダイヤルゲージの正面図である。第１実施形態に係るダイヤルゲージの内部構造を示す図である。ダイヤルゲージの側面図である。スリット周辺の拡大図である。変形例を例示する図である。測定対象物を多方向から多点測定する様子を例示する図である。段差がある測定対象物を多点同時測定する様子を例示する図である。変形例を例示する図である。変形例を例示する図である。変形例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、第１実施形態に係るダイヤルゲージの正面図である。
図２は、第１実施形態に係るダイヤルゲージの内部構造を示す図である。

実施形態の説明としては、ダイヤルゲージとして、デジタル表示式のダイヤルゲージを例に説明する。
デジタル表示式ダイヤルゲージは、デジタルダイヤルゲージや、インジケータ、デジタルインジケータ、テストインジケータ、リニアゲージ、などと呼称されることもある。また、本実施形態では、デジタルダイヤルゲージを例に説明するが、本発明は、スピンドルの変位を歯車輪列で拡大して指針と文字盤とで表示するアナログ表示式ダイヤルゲージ（アナログダイヤルゲージ）にも適用できる。

ダイヤルゲージ１００は、本体ケース２００と、本体ケース２００に軸方向進退可能に設けられたスピンドル１１０と、スピンドル１１０を先端側に向けて付勢する付勢手段（１２１）と、測定力調整部３００と、を備えている。

本体ケース２００は、全体的に円筒形状の外枠体２１０と、裏蓋体２２０と、正面蓋体２３０と、を有し、内部に収納空間を画成する。
ダイヤルゲージ１００を正姿勢に置いて、本体ケース２００を正面視したとき、本体ケース２００は、上側に大きな円形部（２６０）を有し、さらに、この円形部（２６０）の下方にやや小ぶりな矩形あるいは台形の付加体（２７０）を付設したような形状となっている。いま、上側の大きな円形部を第１収容部２６０とし、付加体を第２収容部２７０とする。

正面視したとき、正面蓋体２３０の中央領域には表示部２４０（デジタル表示部）が配置され、表示部２４０の下方には複数のスイッチ２５０（例えばボタンスイッチ２５０）が配置されている。

図２に表われるように、第１収容部２６０と第２収容部２７０とは分離しているわけではなく、内部の空間は連続している。
第１収容部２６０の上側側面に貫通孔２６１（上貫通孔２６１と称する）があり、この上貫通孔２６１に上側ステムブッシュ２６２が取り付けられ、上側ステムブッシュ２６２を閉塞するようにキャップ２６３が設けられている。第２収容部２７０の下側側面に貫通孔２７１（下貫通孔２７１と称する）があり、この下貫通孔２７１には下側ステムブッシュ２７２が取り付けられている。

スピンドル１１０は、本体ケース２００を貫通し、軸方向進退可能に設けられている。
スピンドル１１０の基端側（上端側）は上貫通孔２６１を抜けて、上側ステムブッシュ２６２に軸受けされている。スピンドル１１０の先端側（下端側）は、その途中が下側ステムブッシュ２７２に軸受けされ、スピンドル１１０の先端（下端）に測定子１１２が設けられている。

スピンドル１１０の途中には、スピンドル１１０の軸線に直交する向きに突き出るように回り止めピン１１３が取り付け固定されている。本体ケース２００の内部には、スピンドル１１０の軸線と平行な溝が設けられていて、回り止めピン１１３の先端が前記溝に入ることにより、スピンドル１１０は回り止めされた状態で軸方向摺動可能となっている。

さらに、スピンドル１１０の途中には、スピンドル１１０の軸線に直交する向きに突き出るように力受けピン１１４が取り付け固定されている。

付勢手段は、本実施形態ではバネ１２１（コイルバネ１２１）である。なお、付勢手段としては、ゴム（合成樹脂）などの弾性体を利用してもよい。
バネ１２１は、本体ケース２００の内部において、スピンドル１１０と平行に配置されている。バネ１２１の基端が力受けピン１１４に固定されている。そして、バネ１２１の先端は、測定力調整部３００に固定されている。

測定力調整部３００は、連結支持部材３１０と、雄ネジ部３２０と、を有する。
連結支持部材３１０は、全体的に細長い円柱状の部材である。連結支持部材３１０の一端には雌ネジ３１１が設けられていて、前記雄ネジ部３２０と螺合する。また、連結支持部材３１０の他端にはフック３１２が設けられていて、このフック３１２にはバネ１２１の先端が掛け止めされる。

いま、第２収容部２７０の下側側面において、スピンドル１１０を通す下貫通孔２７１のすぐ横に貫通孔が設けられている。この貫通孔を操作貫通孔２７３と称することにする。
操作貫通孔２７３の下端側出口は、雄ネジ部３２０のねじ頭が通らない程度の径であるか、または、操作貫通孔２７３の下端側出口付近に雄ネジ部３２０のねじ頭が通らない程度に径を絞る段差がある。
また、連結支持部材３１０を回り止めするため、操作貫通孔２７３の内周面と連結支持部材３１０の外周面とで何らかの係合手段を設けておく。例えば、操作貫通孔２７３の内周面に貫通孔に沿ったスリット２７４（溝条）を設けておき、連結支持部材３１０の外周面にはスリット２７４に嵌まるピン（突起）を設けておく。
これにより連結支持部材３１０は回り止めされた状態で操作貫通孔２７３内に配設される。そして、雄ネジ部３２０を回すと、連結支持部材３１０はスピンドル１１０の移動方向と平行な方向に沿ってネジ送りによって進退する。

図２に表われるように、バネ１２１の基端が力受けピン１１４に固定され、バネ１２１の先端は連結支持部材３１０のフック３１２に掛止されている。
このとき、バネ１２１は自然長より引き伸ばされた状態であって、バネ１２１は、力受けピン１１４を介して、スピンドル１１０を先端側（下端側）へ付勢する（引き寄せる）向きに力を作用させている。そして、測定力調整部３００の雄ネジ部３２０を回転操作して連結支持部材３１０の位置を上げたり下げたりすることにより、バネ１２１の伸び量が変化するので、スピンドル１１０を先端側（下端側）へ付勢する（引き寄せる）力の大きさが変化する。言い換えると、バネ（付勢手段）１２１の先端側（固定側）の位置を変更調整することで、測定力を変更調整できるようになっている。すなわち、ダイヤルゲージ１００の測定力が可変調整できるようになっている。

内部構造の説明として、詳細は省略するが、本体ケース２００の収容部には、スピンドル１１０の変位を検出するエンコーダ（リニヤエンコーダ）や各種電気回路部が設けられている。
電気回路部としては、デジタル表示部２４０の表示制御を行なう表示制御部、エンコーダからの検出信号を信号処理してスピンドル１１０（測定子１１２）の位置を求める演算処理回路、各種設定（原点設定）を記憶するＲＯＭ／ＲＡＭなどがある。

次に、図３は、ダイヤルゲージ１００の側面図である。
本体ケース２００の第２収容部２７０に相当する箇所においてスリット２７４が設けられており、このスリット２７４を通して連結支持部材３１０が外から見えるようになっている。
透視できればよいので、スリット２７４には透明の樹脂を埋めたり貼ったりして、外から油（液滴）やゴミ（塵埃）が侵入しないようにすることが望ましい。
また、本実施形態では、スリット２７４はダイヤルゲージ１００の側面にあるが、スリット２７４が正面側にあってもよいし、裏面側にあってもよい。

図４は、このスリット２７４周辺の拡大図である。
連結支持部材３１０の外側面には、連結支持部材３１０の位置を示すマーク３１３が設けられている。
ここでは、ラインマーク３１３であるが、これはドット（点）やその他の図形であってもよい。

ここで、本体ケース２００が大円の第１収容部２６０に加えて付加体的な第２収容部２７０を有するのは、スリット２７４を通して連結支持部材３１０が見えるようにするための形状の工夫である。
第２収容部２７０においてスリット２７４が設けられる面と操作貫通孔２７３との距離（肉厚）はやや薄目にするのがよいだろう。
また、スリット２７４を設ける面は、例えば図５に例示のように、スピンドル１１０の移動方向となるべく平行な面であった方がよいだろう。

そして、第２収容部２７０の外側面には、スリット２７４に沿って、測定力目盛が設けられている。
図４の例では、測定力目盛には３つの系列がある。
つまり、
ダイヤルゲージ１００が正姿勢の場合の測定力目盛（正姿勢測定力目盛３３１）と、
ダイヤルゲージ１００が逆姿勢の場合の測定力目盛（逆姿勢測定力目盛３３２）と、
ダイヤルゲージ１００が横姿勢の場合の測定力目盛（横姿勢測定力目盛３３３）と、がある。

なお、ダイヤルゲージ１００の配置としては、６パターン考えられる。
（Ａ）測定子１１２下向き
（Ｂ）測定子１１２上向き
（Ｃ）測定子１１２右向き（ただし表示面は上向き）
（Ｄ）測定子１１２右向き（ただし表示面は下向き）
（Ｅ）測定子１１２右向き（ただし表示面は手前向き）
（Ｆ）測定子１１２右向き（ただし表示面は奥側向き）
ここでは、「（Ａ）測定子１１２下向き」をダイヤルゲージ１００の正姿勢とする。
「（Ｂ）測定子１１２上向き」をダイヤルゲージ１００の逆姿勢とする。
そして、表示面の向きにかかわらず、測定子１１２が水平で左右のどちらかを向いている（Ｃ）～（Ｆ）をダイヤルゲージ１００の横姿勢とする。

いま、ダイヤルゲージ１００を正姿勢に置いたとき、測定子１１２が測定対象物に当接するときの力（測定力）は、バネ１２１の引っ張り力とスピンドル１１０の自重と合力ということになる。
一方、ダイヤルゲージ１００を逆姿勢に置いたとき、測定力は、バネ１２１の引っ張り力からスピンドル１１０の自重を引いた差分ということになる。
このように、ダイヤルゲージ１００の姿勢が異なれば測定力は違ってくる。このことを考慮して、ダイヤルゲージ１００が正姿勢にあるときに連結支持部材３１０の位置に応じた測定力を示すのが正姿勢測定力目盛３３１である。ダイヤルゲージ１００が逆姿勢にあるときに連結支持部材３１０の位置に応じた測定力を示すのが逆姿勢測定力目盛３３２である。ダイヤルゲージ１００が横姿勢にあるときに連結支持部材３１０の位置に応じた測定力を示すのが横姿勢測定力目盛３３３である。

例えば、図６に例示するように、測定対象物を多方向から同時に多点測定する必要がある場合、正姿勢、逆姿勢、横姿勢のダイヤルゲージ１００の測定力を同じに調整しておくことで測定対象物の形状検査をより正確に行なうことができる。

これら測定力目盛の指標値は、製品出荷時に実測で測定された値を刻設するか、あるいは、本体ケース２００の側面にシールを貼るようにしてもよい。また、バネ１２１の経年変化に対応すべく、年に一回程度、測定力を実測して、測定力目盛の指標値を校正するようにするとよい。

なお、スピンドル１１０をバネ１２１で引っ張るという構造上、測定範囲（スピンドル１１０のストローク）のなかで測定力が変化する。したがって、測定力目盛の指標値が、スピンドル１１０がどの位置にあるときの測定力を示すものか決めておく必要がある。例えば、測定力目盛の指標値は、スピンドル１１０が最も突き出た状態のときの測定力を示すものと決めておいてもよい。

さらには、単に連結支持部材３１０の位置を示すための目盛間距離３３４を示す系列もあるとよい。（つまり、直線定規に設けられる長さ目盛のようなもの。）スピンドル１１０をバネ１２１で引っ張るという構造上、測定範囲（スピンドル１１０のストローク）のなかで測定力が変化する。したがって、測定対象物の大きさや形状によって、測定範囲（スピンドル１１０のストローク）のどこで測定子１１２が測定対象物に当接するかによって測定力は変化する。例えば、図７に例示のように、段差がある測定対象物を多点同時測定しようとすると、測定点によって測定力のバラつきが発生する。そこで、例えば、図７の２つのダイヤルゲージ１００の場合、段差の分だけ連結支持部材３１０の位置を互いにずらしておけば、２つのダイヤルゲージ１００の測定力をほぼ同じに調整できる。

このように本実施形態のダイヤルゲージ１００によれば、測定器の姿勢やワークの大きさや形状によらず、所望の（あるいは規定の）測定力で測定を行なうことができるようになる。

（変形例１）
測定力調整部３００の構成としては、例えば図８の構成にすることもできる。
本体ケース２００（第２収容部２７０）に、スピンドル１１０の移動方向とほぼ平行にスライド溝３５１を設けておく。さらに、スライド溝３５１には、その軸線方向と直交する方向に係止溝３５２を複数設けておく。測定力調整部３００は、スライド溝３５１を摺動可能なスライダ３５３とする。もちろん、スライダ３５３の一端にバネ１２１が掛止される。スライダ３５３には、キー突起３５４を設けておき、係止溝３５２とキー突起３５４とを係脱することによって、スライダ３５３の位置が変更可能かつ固定可能である。

（変形例２）
また、測定力調整部３００の構成としては、例えば図９の構成にすることもできる。
本体ケース２００（第２収容部２７０）に、スピンドル１１０の移動方向とほぼ平行にスライド溝３６１を設けておく。さらに、スライド溝３６１には、その軸線方向と直交する方向に係止溝３６２を複数設けておく。ここでは、係止溝３６２は、スライド溝３６１の一対の対向壁に設けられた波状の凹凸（山谷）である。（例えば、波状の凹凸（山谷）の凹部（谷部）を係止溝３６２と解釈されたい。）
測定力調整部３００は、スライド溝３６１を摺動可能なスライダ３６３とし、スライダ３６３には、両側にキー突起を設けておき、係止溝３６２とキー突起３６４とを係脱することによって、スライドの位置が変更可能かつ固定可能である。

（変形例３）
上記実施形態では、スリット２７４を本体ケース２００の側面に設けた例を示したが、例えば図１０に例示のように、本体ケース２００の正面側にスリット２７４を設けてもよい。
また、図１０の例では、目盛（正姿勢測定力目盛３３１、逆姿勢測定力目盛３３２、横姿勢測定力目盛３３３）を、本体ケースの表面ではなく、連結支持部材３１０に設けている。

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。
上記実施形態では、測定力調整部３００は、ダイヤルゲージ１００の本体ケース２００において下側に設けられていたが、測定力調整部３００をダイヤルゲージ１００の本体ケース２００の上側に設けるようにしてもよい。
この場合、上貫通孔２６１の脇に操作貫通孔を設け、付勢手段としては圧縮コイルバネのように、スピンドルを先端側（下方側）に押す力を使えばよい。

１００ダイヤルゲージ
１１０スピンドル
１１２測定子
１１３回り止めピン
１１４力受けピン
１２１バネ
２００本体ケース
２１０外枠体
２２０裏蓋体
２３０正面蓋体
２４０表示部
２５０スイッチ
２６０第１収容部
２６１上貫通孔
２６２上側ステムブッシュ
２６３キャップ
２７０第２収容部
２７１下貫通孔
２７２下側ステムブッシュ
２７３操作貫通孔
２７４スリット
３００測定力調整部
３１０連結支持部材
３１１雌ネジ
３１２フック
３１３マーク
３２０雄ネジ部
３３１正姿勢測定力目盛
３３２逆姿勢測定力目盛
３３３横姿勢測定力目盛
３３４目盛間距離
３５１スライド溝
３５２係止溝
３５３スライダ
３５４キー突起
３６１スライド溝
３６２係止溝
３６３スライダ

Claims

長手の棒状体であって、その先端に測定対象物に当接する測定子を有するスピンドルと、
前記スピンドルを軸方向進退可能に支持する本体ケースと、
前記本体ケースに設けられ、前記スピンドルの移動方向とほぼ平行な方向に移動可能かつその位置を変更調整可能である測定力調整部と、
一端が直接または間接的に前記スピンドルに係止されるとともに他端が前記測定力調整部に直接または間接的に係止されており、前記スピンドルを前記先端側に向けて付勢する付勢手段と、を備える測定器であって、
前記本体ケースの外側面または前記測定力調整部の外側面において、前記測定力調整部の位置に応じて前記付勢手段から前記スピンドルに作用する測定力がわかる指標値が付され、
前記指標値は、当該測定器の姿勢パターンに応じた複数の系列で付されている
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、
前記測定力調整部は、
雄ネジ部と、
一端が前記雄ネジ部に螺合するとともに、他端が前記付勢手段に連結される連結支持部材と、を有し、
前記本体ケースは、前記スピンドルの移動方向とほぼ平行に設けられた貫通孔を有し、前記測定力調整部は前記貫通孔に配置され、
前記雄ネジ部の回転操作によって前記連結支持部材をネジ送りして前記連結支持部材の位置を変更調整できるようになっている
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、
前記本体ケースは、
前記スピンドルの移動方向とほぼ平行に設けられたスライド溝を有し、
前記スライド溝は、さらに、その軸線方向と直交する方向に形成された係止溝を有し、
前記測定力調整部は、前記スライド溝を摺動可能に設けられ、さらに、前記測定力調整部は、前記係止溝に係脱するキー突起を有し、前記係止溝と前記キー突起との係合によって位置固定される
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、
前記指標値は、
当該測定器の姿勢が正姿勢の場合と、逆姿勢の場合と、横姿勢の場合、とに応じたそれぞれの系列で付されている
ことを特徴とする測定器。
請求項1から請求項4のいずれかに記載の測定器において、
前記本体ケースの外側面または前記測定力調整部の外側面において、前記測定力調整部の位置を示す長さ目盛が設けられている
ことを特徴とする測定器。