JPH10246608A - 接触型寸法測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板バネで弾性支点を形成する機構で、十分な
ねじれ強度を維持した上で、測定ヘッドの小型化を実現
する。 【解決手段】 固定台81と、被測定物100 に接触する第
１の測子84と第２の測子94をそれぞれ有する第１と第２
の変位部材83,93 と、第１及び第２の変位部材83,93 を
固定台81に対して姿勢を保持しながら移動可能に支持す
る複数の平行な第１と第２の板バネ82a,82b;92a,92b
と、第１及び第２の変位部材83,93 の変位を検出するた
めの第１及び第２の変位検出機構85,95 とを備える接触
型寸法測定器において、第１の板バネ82,82bと第２の板
バネ92a,92b は交互に配置され、第１及び第２の板バネ
の板面に垂直な方向からみた時に、第１の板バネ82a,82
b と第２の板バネ92a,92b の面が重なっており、第１及
び第２の変位部材は幅の広いバネ固定部分と幅の狭い連
結部分で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２個の測子が被測
定物（ワーク）の測定する寸法部分の両側の表面に接触
し、寸法に応じて変化する２個の測子の変位を検出する
ことによりワークの表面位置を測定する電気マイクロメ
ータなどを使用した接触型寸法測定器に関し、特に測子
を有する変位部材が測定器の筐体（ベース）に平行な複
数の板バネで変位可能に保持される接触型寸法測定器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークの表面位置を測定する装置として
電気マイクロメータなどの装置が広く使用されている
が、このような電気マイクロメータを２個組み合わせる
ことによりワークの寸法を測定することができる。この
ようなワークの寸法を測定する装置を使用して、加工中
のワークの寸法を測定し、その検出値に応じて加工動作
を制御することにより、高精度の加工を行うことが行わ
れており、このような目的で使用される寸法測定装置を
自動定寸装置と呼んでいる。

【０００３】電気マイクロメータなどで表面位置又は寸
法を測定する場合、測子を所定の圧力でワークの表面に
接触させる必要がある。この圧力を測定圧と呼んでい
る。一般に、非常に精密な測定を行う場合には、測定圧
を小さくしてワークを移動させる速度を小さくして測定
を行うが、上記のような加工中のワークの寸法を測定す
る自動定寸装置などでは、ワークが加工のために高速で
回転している上、切削油が供給されるため、ある程度の
測定圧が必要である。

【０００４】電気マイクロメータなどの接触型変位測定
器では、ワークの表面に接触する測子が設けられる変位
部材が、接触位置に応じて変位するようになっており、
その変位部材の位置を検出するようにしている。例えば
電気マイクロメータでは、一端に測子が設けられ、他端
に鉄心が設けられたアームを、支点の回りに回転自在に
支持し、測子の位置に応じてアームが回転して鉄心の位
置が変化し、その位置変化を差動トランスで検出するの
が一般的である。このようなアームが支点の回りを回転
できる機構では、使用に従って支点部が磨耗するという
問題がある。このような問題を防止するため、板バネで
弾性支点を形成する機構が使用されている。

【０００５】図１は、板バネで弾性支点を形成した接触
型変位測定装置の測定ヘッドの基本構成を示す図であ
り、図２は、図１に示した機構で測子１４が変位した時
の様子を示す図であり、（１）はワーク１０１の径が小
さく、測子１４が変位範囲の一方の端（下限）付近にあ
る場合を示し、（２）はワーク１０２の径が大きく、測
子１４が上側大きく変位した場合を示す。図１に示すよ
うに、ベース１０に固定される固定台１１に２枚の板バ
ネ１２ａと１２ｂが平行に取り付けられている。板バネ
１２ａと１２ｂの他の端は、変位部材１３に取り付けら
れている。このような機構により、変位部材１３は固定
台１１に対する姿勢を維持したまま変位できる。変位部
材１３にはワーク１００の表面に接触する測子１４と鉄
心１５が設けられており、ワーク１００の表面位置に応
じて測子１３が変位し、それに応じて変位部材１３と鉄
心１５が変位する。鉄心１５の回りには、差動トランス
のボビン２１が設けられており、鉄心１５の変位が検出
できるようになっている。差動トランスについては広く
知られているので、ここでは差動トランスについての説
明は省略する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】定寸装置は、加工ライ
ンで加工中のワークの寸法を測定するもので、２個の測
子がワークの寸法を測定する部分に接触し、その接触位
置の差から寸法を測定するので、２個の測子の変位をそ
れぞれ独立に測定できる２個の検出機構が１つの筐体内
に設けられる。定寸装置の測定ヘッドは、加工中のワー
クの近くに配置されるため、大きさが制限されるのが一
般的である。そこで考えられるのが、図３（１）に示す
ような、定寸装置の１個の測定ヘッドにこのような機構
を２個収容した構成である。図３の（１）に示す構成で
は、図１の機構を上下に２個配置している。しかし、こ
の配置では、上下に２つの機構が配置されるため、測定
ヘッドの高さが大きくなって、測定ヘッドが大型化する
という問題が生じる。

【０００７】そこで、板バネの間隔を狭くして小型化す
ることが考えられるが、板バネで弾性支点を形成する図
１に示すような機構では、板バネの間隔が狭いと、ねじ
れ強度が弱くなってしまう。そのため、２個の機構を図
３に示すように配置する場合、十分なねじれ強度を得る
ためには、各板バネの組３２ａと３２ｂ及び５２ａと５
２ｂの間隔を広くする必要があり、測定ヘッドを小型化
できない。

【０００８】一方、測定ヘッドを小型化するために、２
つの機構を図３の（２）に示すように、並行に配置する
ことが考えられる。しかし、上記のように、測定ヘッド
の大きさが制限され、特に、厚さが制限されるため、板
バネ３８ａと３８ｂ及び５８ａと５８ｂの幅を十分に広
くすることはできない。また、ワークによっては、測定
する寸法部分の長さが短く、寸法部分の両側に別の部材
が存在するものもあり、そのような場合にも測定ヘッド
の厚さが制限され、板バネの幅を狭くせざるをえない。
しかし、板バネの幅を狭くすると、やはりねじれ強度が
弱くなるという問題が生じる。

【０００９】以上のような理由で、板バネで弾性支点を
形成する機構では、十分なねじれ強度を維持した上で、
測定ヘッドを小型化することができないという問題があ
った。本発明はこのような問題を解決するためのもの
で、十分なねじれ強度を有する小型の接触型寸法測定器
を実現することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図４は、本発明の接触型
寸法測定器の測定ヘッドにおける２つの変位部材の基本
構成を説明する図である。図４に示すように、本発明の
接触型寸法測定器の測定ヘッドでは、上記目的を実現す
るため、２組の板バネ７２ａと７２ｂ及び７４ａと７４
ｂを互い違いに配置することで、幅の広い板バネを広い
間隔で配置できるようにする。変位部材の板バネが固定
される部分以外は幅を狭くし、そこでは並行して２つの
変位部材が配置できるようにする。

【００１１】すなわち、本発明の接触型寸法測定器は、
固定台と、被測定物の寸法部分の一方の表面に接触する
第１の測子を有する第１の変位部材７３と、固定台と第
１の変位部材７３に固定され、第１の変位部材７３を固
定台に対して姿勢を保持しながら移動可能に支持し、第
１の変位部材７３の移動方向に略垂直な平面が板面であ
る複数枚の平行な第１の板バネ７２ａ、７２ｂと、第１
の変位部材７３の変位を検出するための第１の変位検出
機構と、被測定物の寸法部分の他方の表面に接触する第
２の測子を有する第２の変位部材７５と、固定台と第２
の変位部材７５に固定され、第２の変位部材７５を固定
台に対して姿勢を保持しながら移動可能に支持し、第２
の変位部材７５の移動方向に略垂直な平面が板面である
複数枚の平行な第２の板バネ７４ａ、７４ｂと、第２の
変位部材７５の変位を検出するための第２の変位検出機
構とを備え、第１と第２の測子の接触する部分の被測定
物の寸法を測定する接触型寸法測定器において、第１の
板バネ７２ａ、７２ｂと第２の板バネ７４ａ、７４ｂは
交互に配置され、第１及び第２の板バネの板面に垂直な
方向からみた時に、第１の板バネ７２ａ、７２ｂと第２
の板バネ７４ａ、７４ｂの面が重なっており、第１の変
位部材７３は、第１の板バネ７２ａ、７２ｂが固定され
る複数の第１のバネ固定部分７３１、７３２と、複数の
第１のバネ固定部分を連結する第１のバネ固定部分より
幅の狭い第１の連結部分で構成され、第２の変位部材７
５は、第１の板バネ７４ａ、７４ｂが固定される複数の
第２のバネ固定部分７５１、７５２と、複数の第２のバ
ネ固定部分７５１、７５２を連結する第２のバネ固定部
分より幅の狭い第２の連結部分で構成され、複数の第１
のバネ固定部分７３１、７３２と複数の第２のバネ固定
部分７５１、７５２は、板バネの板面に垂直な方向から
みた時に重なっていることを特徴とする。

【００１２】本発明の構成により、測定ヘッドの外形形
状が同じであるとした場合、板バネの幅と各板バネの組
の間隔は、図３の（１）や（２）の構造に比べて大きく
することが可能であり、ねじれ強度を高くすることがで
きる。逆に、同じねじれ強度であれば、測定ヘッドの外
形形状を小さくできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図５は、本発明の実施例の測定ヘ
ッドの構造を示す図である。本実施例の定寸装置は、加
工ラインで加工中のワークの寸法を測定するもので、２
個の測子がワークの寸法を測定する部分に接触し、その
接触位置の差から寸法を測定するもので、２個の測子の
変位をそれぞれ独立に測定できる２個の検出機構が１つ
の筐体内に設けられる。この定寸装置は、測定する寸法
部分の長さが短く、寸法部分の両側に別の部材が存在す
るため、厚み方向が非常に狭いことが要求される。参照
番号８１は筐体に取り付けられる固定台である。ワーク
の上側に接触する測子８４を有する変位部材８３は、固
定台８１に取り付けられた板バネ８２ａと８２ｂに取り
付けられている。２枚の離れた板バネ８２ａと８２ｂに
取り付けられているため、変位部材８３は図２の（２）
に示すように紙面内でのみ変位可能であり、ワークに対
する姿勢を保持したまま上下に変位する。このような機
構のため、摺動部分はなく、磨耗の問題は生じない。変
位部材８３には、筐体に固定された差動トランス内を変
位する鉄心８５が設けられており、鉄心８５の上下方向
の変位、すなわち測子８４の上下方向の変位が検出でき
るようになっている。

【００１４】同様に、ワークの下側に接触する測子９４
を有する変位部材９３は、固定台８１に取り付けられた
板バネ９２ａと９２ｂに取り付けられており、紙面内を
ワークに対する姿勢を保持したまま上下に変位する。変
位部材９３には、筐体に固定された差動トランス内を変
位する鉄心９５が設けられており、鉄心９５の上下方向
の変位、すなわち測子９４の上下方向の変位が検出でき
るようになっている。また、参照番号９６は、鉄心８５
と８５が収容される図示していない２個の差動トランス
間で磁界が相互に影響するのを防止するための磁界遮蔽
板である。

【００１５】上記のように、この定寸装置は厚み方向が
非常に狭いことが必要である。一方、板バネはねじれな
どが生じないためには、板バネの幅ができるだけ広く２
枚の板バネは相互に離れていることが望ましい。そこ
で、図４で説明したように、２組の板バネ８２ａと８２
ｂ及び９２ａと９２ｂを互い違いに配置し、幅の広い板
バネを広い間隔で配置できるようにする。そして、変位
部材８３と９３は、変位部材の板バネが固定される部分
の幅は広くして上記の広い板バネを取り付けられるよう
にし、板バネが固定される部分を連結する連結部分の幅
は狭くして、２つの変位部材８３と９３が並行に配置で
きるようにする。

【００１６】すなわち、変位部材８３は、板バネ８２ａ
と８２ｂが固定される幅の広い部分８３１と８３２、及
びそれらを連結する幅の狭い連結部分８３３で構成され
ており、更に連結部分８３３には測子８４と鉄心８５が
取り付けられる幅の広い部分８３４が設けられている。
同様に、変位部材９３は、板バネ９２ａと９２ｂが固定
される幅の広い部分９３１と９３２、及びそれらを連結
する幅の狭い連結部分９３３で構成されており、更に連
結部分９３３には測子９４が取り付けられる幅の広い部
分９３５と、鉄心８５が取り付けられる幅の広い部分９
３４が設けられている。このような構造により、幅の広
い板バネを広い間隔で取り付けることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
板バネで弾性支点を形成する機構で、十分なねじれ強度
を維持した上で、測定ヘッドを小型化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】板バネで弾性支点を形成した従来の接触型変位
測定装置の基本構成を示す図である。

【図２】図１に示した機構で測子が変位した時の様子を
示す図である。

【図３】測定ヘッド内に板バネで弾性支点を形成する機
構を２つ収容するための従来の配置例を示す図である。

【図４】本発明の接触型寸法測定器の測定ヘッドにおけ
る２つの変位部材の基本構成を説明する図である。

【図５】本発明の実施例の定寸装置の測定ヘッドの構造
を示す図である。

【符号の説明】

８１…固定台 ８２ａ、８２ｂ、９２ａ、９２ｂ…板バネ ８３、９３…変位部材 ８４、９４…測子 ８５、９５…鉄心

フロントページの続き (72)発明者 鬼崎 廣一 東京都三鷹市下連雀九丁目７番１号 株式 会社東京精密内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定台（８１）と、 被測定物（１００）の寸法部分の一方の表面に接触する
   第１の測子（８４）を有する第１の変位部材（８３）
   と、 前記固定台（８１）と前記第１の変位部材（８３）に固
   定され、前記第１の変位部材（８３）を前記固定台（８
   １）に対して姿勢を保持しながら移動可能に支持し、前
   記第１の変位部材（８３）の移動方向に略垂直な平面が
   板面である複数枚の平行な第１の板バネ（８２ａ、８２
   ｂ）と、 前記第１の変位部材（８３）の変位を検出するための第
   １の変位検出機構（８５）と、 被測定物（１００）の寸法部分の他方の表面に接触する
   第２の測子（９４）を有する第２の変位部材（９３）
   と、 前記固定台（８１）と前記第２の変位部材（９３）に固
   定され、前記第２の変位部材（９３）を前記固定台（８
   １）に対して姿勢を保持しながら移動可能に支持し、前
   記第２の変位部材（９３）の移動方向に略垂直な平面が
   板面である複数枚の平行な第２の板バネ（９２ａ、９２
   ｂ）と、 前記第２の変位部材（９３）の変位を検出するための第
   ２の変位検出機構（９５）とを備え、前記第１と第２の
   測子（８４、９４）の接触する部分の前記被測定物（１
   ００）の寸法を測定する接触型寸法測定器において、 前記第１の板バネ（８２ａ、８２ｂ）と前記第２の板バ
   ネ（９２ａ、９２ｂ）は交互に配置され、前記第１及び
   第２の板バネの板面に垂直な方向からみた時に、前記第
   １の板バネ（８２ａ、８２ｂ）と前記第２の板バネ（９
   ２ａ、９２ｂ）の面が重なっており、 前記第１の変位部材（８３）は、前記第１の板バネ（８
   ２ａ、８２ｂ）が固定される複数の第１のバネ固定部分
   と、該複数の第１のバネ固定部分を連結する前記第１の
   バネ固定部分より幅の狭い第１の連結部分で構成され、 前記第２の変位部材（９３）は、前記第１の板バネ（９
   ２ａ、９２ｂ）が固定される複数の第２のバネ固定部分
   と、該複数の第２のバネ固定部分を連結する前記第２の
   バネ固定部分より幅の狭い第２の連結部分で構成され、 前記複数の第１のバネ固定部分と前記複数の第２のバネ
   固定部分は、前記板バネの板面に垂直な方向からみた時
   に重なっていることを特徴とする接触型寸法測定器。