JPH0712890Y2 - 溝幅測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は溝幅測定装置、特にその測定子形状の改良に関
するものである。

［従来の技術］ 被測定物に形成された溝の幅を正確に形成ないし検査す
るため精密な溝幅測定が要求される。

しかしながら、従来、専用の溝幅測定装置はほとんど用
いられておらず、例えば内側マイクロメーター（実開昭
62−55101）、あるいはシリンダーゲージ（実開昭58−6
3506）などの、同一軸線上を移動する一対の測定子を有
する内側用測定器により代用されてきた。

すなわち、内側マイクロメーターとしてはパイプ型、あ
るいはキャリパ型などの種類があり、パイプ型マイクロ
メーターではそれ自体を溝内に挿入し、両側端の測定子
を溝内壁に当接させて溝幅を測定する。

また、キャリパ型マイクロメーターを用いた場合にはそ
の対向する測定子の先端を溝内壁に当接させて溝幅を測
定する。

このような内側マイクロメーターは、一般に測定器本体
に一対の測定子の一方を固定し、測定器本体に進退可能
に支持されたスピンドルに他方の測定子が設けられてい
る。

そして、測定器本体に螺合されたシンブルの回動操作に
基づいて前記スピンドルを進退させ、スピンドルの軸方
向変位を検出することとしている。

従って、スピンドルがネジ送り方式のため高精度に溝幅
測定することができるという利点を有する。

一方、シリンダーゲージは、測定器本体にスピンドルを
軸方向に移動自在に内挿し、かつ測定子をスピンドルと
協働してスピンドル軸方向と直交方向に移動するよう支
持し、スピンドルを常時測定子側にばねにより付勢して
おくことにより測定子を本体から突出状態としている。

そして、測定子が溝内壁に当接して本体内に退行したと
きの前記スピンドルの付勢力に抗して移動される変位量
をダイヤルゲージにより検出している。

従って、溝幅測定に際して測定器本体が溝深さ方向に配
置されるので、深溝測定が可能であるという利点を有す
る。

［考案が解決しようとする課題］ 従来技術の問題点 ところが、シリンダーゲージでは、前述したように深溝
測定は可能であるが、ばねにより付勢されたスピンドル
の変位量をより正確に検出する手段がなく、測定精度に
は劣るものであった。

また、一般にシリンダーゲージは、本体が溝幅方向に対
して直角に支持されるため該本体の若干の回転位置変化
により溝幅方向と測定子突出方向がずれてしまい、しか
も穴径をも測定可能とするため、その測定子先端が球ま
たは円弧状に形成されているため溝幅測定時には該測定
子先端と溝内壁面との垂直に当接させることが困難であ
る。

このため、測定子を溝壁面に沿って揺動操作させ、最小
値を読み取る必要があり、測定時間がかかり操作がやっ
かいであると共に測定誤差が生じ易く、より簡易に溝幅
測定を行うことができる装置の開発が要望されていた。

一方、前述した従来の内側マイクロメーターを用いた場
合には、溝幅測定に際して測定器本体が溝幅方向に配置
されるので深溝の測定は不可能であった。

すなわち、キャリパ型マイクロメーターでは、その構造
上「被測定物と標準尺は測定軸方向に一直線上に配置す
る」というアッベの原理に反するため、高精度を保証し
た上での測定可能な溝深さには限界がある。

また、パイプ型マイクロメーターでは、その構造上アッ
ベの原理には従うが、測定器本体の握持、シンブル回動
などの操作を溝内で行わなければならず、やはり測定可
能な溝深さには限界があった。

特に内側マイクロメーターなどネジ送り方式によるもの
は、シンブルの回しすぎによる誤差に注意する必要があ
り、より慎重な操作が要求されていた。

考案の目的 本考案は前記従来技術の問題点に鑑みなされたものであ
り、その目的は深溝測定が可能で、しかも操作性のよい
高精度な溝幅測定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本考案にかかる溝幅測定装
置は、スピンドルと、測定子と、方向変換器と、を含
み、スピンドルの変位量より溝幅を測定するものであ
る。

そして、前記スピンドルは、装置本体に対し軸方向に変
位可能に形成されている。

また、測定子は、前記軸に対し直交する線上に配置さ
れ、且つその線上を径方向に突出可能に２個設けられて
いる。

方向変換器は、前記スピンドルの軸方向への変位を測定
子の溝幅方向への突出量に変換する。

そして、前記測定子の一方は、その突出方向に対し直角
となるように先端が平面に形成されている。

また、他方の測定子は、その先端が狭頭面に形成されて
いる。

［作用］ 本考案にかかる溝幅測定装置は、前述した構成を有する
ので、まず測定者は、先端が平面に形成された測定子の
先端平面を溝の一内壁面にぴったりと当接させる。

そして、前記スピンドルを操作し、方向変換器を介して
両方の測定子を溝幅方向に突出させ、他方の測定子先端
を対向する溝内壁面に当接させる。

この間、両測定子の進退量は例えばエンコーダにより検
出されており、両測定子が対向する溝内壁面に当接した
時点で表示器の表示値を読み取ることにより、溝幅を測
定することができる。

このように、本考案にかかる溝幅測定装置によれば、従
来の三点式マイクロメーターと近似した構造を有するの
で深溝測定が可能である。

しかも、単に三点式マイクロメーターの測定子を対向方
向に突出する二個より構成した場合には、溝内で測定子
を溝幅方向に位置させるのが困難であるが、本考案によ
れば一の測定子先端が平面に形成されているので、溝内
壁面と面接触が可能となり、容易に測定子を溝内壁面に
対し垂直に位置させることができる。

このため、溝内で測定装置の揺動操作を行わなくても、
正確な溝幅測定を行うことができる。

一方、他方の測定子はその先端が狭頭面に形成されてい
るので、たとえ溝の両側面が完全な平行でない場合にも
ガタつくことがなく、しかも正確な測定を行うことがで
きる。

すなわち、例えば測定子が両者とも狭頭状である場合、
溝内壁面に対して測定子の突出方向が斜めに配置されて
しまえば、溝幅測定に大きな誤差を生じてしまう。

また、両測定子の先端を壁面に合せて平面としたなら
ば、溝の両内壁が完全に平行であればともかく、多少で
も傾いていると正確な溝幅測定は行いえない。つまり、
一方の測定子先端面を溝内壁に合せることで他方の測定
子の壁内壁との接触状態が不良となり正確な溝幅測定を
行うことはできないのである。

そこで、本考案では一方の測定子先端のみを平面として
測定子の突出方向が斜めに配置されることを防止し、さ
らに他方の測定子先端を狭頭状とすることで安定した溝
幅測定を可能としたのである。

また、表示器及びスピンドルの操作を溝外部から行うこ
とができ、深溝であっても操作性よく溝幅測定を行うこ
とができる。

さらに、測定子を突出させるスピンドルの変位量を直接
測定できるので、測定精度も非常に高い。

［実施例］ 以下、図面に基づいて、本考案の好適な実施例を説明す
る。

第１図には本考案の一実施例にかかる溝幅測定装置の外
観斜視図が、第２図にはその縦断面図が示されている。

同図において、溝幅測定装置は、本体10と、該本体10に
選択的に着脱自在に取り付けられる溝幅測定ヘッド12及
び孔径測定ヘッド14と、から構成される。

そして、本体10に溝幅測定ヘッド12が取り付けられたと
きには溝幅測定装置として、また孔径測定ヘッド14が取
り付けられたときには孔径測定装置（特開昭60−41811
参照）として機能する。

ここで、本体10は、ケース16と、該ケース16の両端面に
互いに同一軸心上に取り付けられた円筒状のインナース
リーブ18a,18bと、を含む。

ここで、同図中右側のインナースリーブ18aには、その
先端外周面に前記各測定ヘッド12,14を選択的に螺合す
る雄ネジ20が形成されている。

また、前記他方のインナースリーブ18bには、その外周
面にアウタースリーブ22が回動及び軸方向へ摺動自在
に、かつ止めネジ24によって固定可能にはめ込まれてい
る。また、インナースリーブ18bの先端部外周面には、
テーパ状の雄ネジ26が、先端部内周面には雌ネジ28がそ
れぞれ形成されている。

前記アウタースリーブ22の外周面には、目盛り30が軸方
向に沿って刻まれている。また、前記雄ネジ26には、テ
ーパナット32が螺合されている。

さらに、雌ネジ28には、先端が前記インナースリーブ18
aの先端内周面に回動自在かつ軸方向へ変位可能に保持
されたスピンドル34の基端部が螺合されている。

前記スピンドル34には、その長手方向の略中央部にキー
溝36が軸方向に沿って形成されていると共に、基端側に
前記インナースリーブ18bの雌ネジ28に螺合する雄ネジ3
8、基端側へ向かうに従って次第に縮径するテープ軸部4
0及び雄ネジ42がそれぞれ形成されている。

前記テーパ軸部40には、シンブル44が嵌合されかつ前記
スピンドル34の雄ネジ42に螺合されたナット46によって
一体的に固定されている。

従って、シンブル44を回動させると、スピンドル34はイ
ンナースリーブ18bの雌ネジ28との螺合により軸方向へ
変位される。前記シンブル44の外周面には、その周方向
に沿って前記アウタースリーブ22の目盛り30との関係か
らスピンドル34の変位量を表示する目盛り48が刻まれて
いる。

また、シンブル44とナット46との間には、シンブル44側
にラチェット機構50が設けられていると共に、これにス
プリング52を介して離隔する方向へ付勢されたラチェッ
トスリーブ54が回動自在に設けられている。

従って、ラチェットスリーブ54を回動させると、ラチェ
ット機構50の係合を介してシンブル44が同時に回動する
が、スピンドル34に一定以上の負荷がかかると、ラチェ
ット機構28の係合がはずれ、ラチェットスリーブ54がシ
ンブル44に対して空転するようになっている。

また、前記ケース16には、デジタル表示器及び設定ボタ
ン58,インチ／ミリ切り替えボタン60,ゼロクリアボタン
62,ホールドボタン64がそれぞれ配置されている。

ここで、設定ボタン58はその操作により、デジタル表示
器56の表示値を順次更新していき、再度設定ボタン58が
操作された際、以後のスピンドル34の移動量を設定ボタ
ン58が２回目に操作された時点の表示値に加算した値と
して表示するプリセット機能を備える。

また、インチ／ミリ切り替えボタン60は、その操作によ
り以後スピンドルの移動量をインチ単位で表示器上に表
示する。

ゼロクリアボタン62は、その操作によりスピンドル34の
位置にかかわらずデジタル表示器56の表示値を強制的に
ゼロ値にクリアーする。

ホールドボタン64は、操作された際表示器56に表示され
ている値をホールドする。

また、前記ケース16内には前記スピンドル34の変位量を
検出するロータリーエンコーダ66が設けられている。

該ロータリーエンコーダ66は、前記ケース16にステータ
保持部材68を介して固定された円盤状のステータ70と、
前記ステータ保持部材70にベアリング72を介して回動自
在に支持されかつスピンドル34のキー溝36に摺動自在に
係合するキー74を有するロータ保持環76と、このロータ
保持環76に前記ステータ70に対向して取り付けられたロ
ータ78と、を含み、ステータ70に対するロータ78の回転
数、つまりスピンドル34の変位量をパルス数として出力
する。

ここで、検出されたスピンドル34の変位量に基づくパル
ス数は、図示を省略した表示回路に入力され、表示器56
にデジタル表示される。

一方、前記溝幅測定ヘッド12は、前記本体10のインナー
スリーブ18aの先端に螺合されるヘッド本体100と、この
ヘッド本体100の先端部に同一直径線上に径方向へ進退
自在に設けられた測定子102,104と、前記ヘッド本体100
の内部に前記スピンドル34の移動方向と同方向へ移動自
在に設けられスピンドル34の変位量を一定の変換率によ
り前記測定子102,104の径方向への突出量に変換する方
向変換器としてのコーン106と、前記各測定子102,104を
前記コーン106へ向かって付勢する板バネ108と、を含
む。

前記ヘッド本体100には、その中心軸方向に沿って前記
コーン106を移動自在に収納するコーン収納孔110が形成
され、また、先端部には各測定子102,104を径方向に向
かって進退自在に収納する測定子ガイド溝112,114及び
前記板バネ108,109を収納する板バネ収納部116,118がそ
れぞれ設けられている。

また、前記コーン106は、基端が前記スピンドル34の先
端に当接され、その先端が円錐形に形成されている。

前記各測定子102,104は、略中央に前記板バネ108,109の
先端が係合する板バネ係止部120,122を備え、内側端に
は前記コーン106の円錐部の傾斜角と一致する傾斜面102
a,104aを有する。

また、前記孔径測定ヘッド14は、ヘッド本体150に測定
子152,154,156が120度間隔毎に配置されているほかは前
記溝幅測定ヘッド12と同様に構成されている。

このように、コーン106と測定子102,104内端が接触する
構造としたので、方向変換器の構造が比較的簡単とな
り、堅牢性が向上すると共に、加工精度も良好に維持す
ることができる。

本実施例にかかる溝幅測定装置は概略以上のように構成
され、次にその作用について説明する。

まず、溝幅測定を行う場合には、溝幅測定ヘッド12を選
択し、本体10の雄ネジ20に溝幅測定ヘッド12を螺合させ
る。

そして、第３図（Ａ）に示すように測定対象とする溝幅
の基準となる基準ブロック162内に測定ヘッド12を挿入
し、その測定子104の先端をブロックの一内壁162aに当
接させる。

ここで、測定子104の先端は平面に形成されているの
で、測定子102,104を結ぶ軸線164と、ブロック内壁162a
は垂直に位置し、しっかりした姿勢規制が行われ、ぶれ
ることがない。

この状態でシンブル44を回動させると、スピンドル34は
雌ネジ28に螺合されているため、シンブル44と共に回動
しながら軸方向に変位する。

そして、スピンドル34の先端に当接されたコーン106を
介して各測定子102,104が径方向に突出する。

そして、同図（Ｂ）に示すように先端が測定子102の円
弧状先端がブロック162の内壁162aに当接した状態で、
ゼロクリアボタン62を押し、デジタル表示器56の表示値
をゼロにクリアする。

なお、前記軸線164とブロック内壁面は垂直に位置して
いるため該軸線164は常に最小値すなわち溝幅を検出
し、従来のように最小値を得るため測定装置を溝内で回
動させる必要がない。

また、実際の測定に当たっても前記同様に操作され、ス
ピンドルの変位量すなわち測定子102,104の突出量はロ
ータリーエンコーダ66により検出され、その値は基準ブ
ロック162に対する溝幅差異として表示器56上に示され
る。

ここで、ゼロクリアボタン操作時にアウタースリーブ22
を回動及び軸方向へ摺動させ、その目盛り30のゼロ位置
をシンブル44のゼロ位置に一致させておけば、従来と同
様にアウタースリーブ22の目盛り30とシンブル44の目盛
り48との読み取り値から溝幅の誤差量を読み取ることも
できる。

また、基準ブロック測定時に該基準ブロックの基準寸法
を設定ボタン58により設定しておけば、ワークの溝幅の
実寸法を表示器56上に表示させることができる。

さらに、測定対象とする溝が深く、その深溝内にデジタ
ル表示機56までが挿入されてしまう場合には、ホールド
ボタン64を操作してデジタル表示器56に表示されている
値をホールドした後、本体10を溝から抜き出し表示値を
読み取れば、深溝の測定も容易に行うことができる。

なお、本実施例にかかる溝幅測定装置によれば、ヘッド
を孔径測定ヘッド14に交換することにより、三点接触型
の孔径測定装置としても用いることができる。

この場合にも、同様の目盛り読み取り操作により孔径測
定を行うことができる。

また、本実施例において、本体10と各ヘッド12,14とを
着脱自在に結合する手段としてはネジを用いたが、例え
ばチャックなどによってもよい。

また、本体10に対して設けられたスピンドル34の変位量
を検出する手段としては、上記実施例のようにロータリ
ーエンコーダ66に限定されるものではなく、スピンドル
34の変位量を高精度に検出できる、例えば差動トランス
を用いた検出器などであってもよい。

また、本実施例によれば、一の測定子先端を円弧状とし
たが、これに限られるものではなく、例えば鋭先として
もよい。

さらに、各測定ヘッド12,14に設けられる方向転換器
は、前記実施例のコーンに限定されるものではなく、例
えばカムあるいはリンク機構などであってもよい。

以上のように本実施例にかかる溝幅測定装置によれば、
溝内での測定装置の姿勢変動による測定誤差を解消する
ことができ、従来の２点式内側マイクロメーターに比較
し、大幅な分解能向上を図ることができる。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案にかかる溝幅測定装置によ
れば、同一軸上を径方向に突出可能な２個の測定子を備
え、その一方の測定子は、その突出方向に対し直角とな
るように先端が平面に形成されているので、溝内におい
て測定子の突出方向が斜めに配置されることを防止し、
他方の測定子は、その先端が狭頭面に形成されているの
で、たとえ溝の両壁面が完全に平行でない場合にも、測
定子と壁面との良好な接触状態を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例にかかる溝幅測定装置の分
解斜視図、 第２図は、第１図に示した溝幅測定装置の縦断面図、 第３図は、第１図に示した溝幅測定装置による測定状態
の説明図である。 10…本体 12…溝幅測定ヘッド 34…スピンドル 106…コーン（方向変換器） 102,104…測定子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】装置本体に対し軸方向に変位可能なスピン
   ドルと、 前記軸に対し直交する一線上に配置され、且つその線上
   を径方向に突出可能な２個の測定子と、 前記スピンドルの軸方向への変位を測定子の溝幅方向へ
   の突出量に変換する方向変換器と、 を備え、前記スピンドルの変位量より両測定子の接触す
   る溝の幅を測定する溝幅測定装置において、 前記一方の測定子は、その突出方向に対し直角となるよ
   うに先端が平面に形成され、 前記他方の測定子は、その先端が狭頭面に形成されてい
   ることを特徴とする溝幅測定装置。