JPS6042321Y2 - 内径測定器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、リングゲージなどの被測定物の内径を基準ブ
ロックと比較して測定する内径測定器に関する。

従来、リングゲージの内径を自動的に測定できる適切な
測定器はなく、手動により１つ１つ測定しており、非能
率的であるばかりでなく、測定も正確でなかった。

このため、本願考案者は、リングゲージなどの被測定物
の内径を正確かつ能率よく測定できる内径測定器を特願
昭５４−５４４２１（特開昭５５−１４６００３号）と
して既に提案している。

第１図ないし第３図は、前記特許出願に係る発明の概略
を示す図で、第１図は一部切欠いた装置全体正面図、第
２図は第１図に用いられる測定ヘッドの概略構成を示す
断面図、第３図は測定動作説明図である。

第１図において、ベッド１上にはテーブル２がガイド３
に沿って所定方向に摺動可能に設けられ、このテーブル
２には長さ寸法調整可能な腕部材４及びスライダ５を介
してベッド１に回転自在な回転体６が接続され、この回
転体６は歯車連動機構７を介してモータ８に連結されて
おり、これらの腕部材４、スライダ５、回転体６、歯車
連動機構７及びモータ８によってテーブル駆動機構９が
樹皮されている。

このテーブル駆動機構９には、図示しない割出し機構が
設けられ、回転体６が所定角度、例えば１８０度回転し
た位置毎に正確に停止できるようにされている。

また、前記腕部材４とテーブル２との連結部及び腕部材
４とスライダ５との連結部とはそれぞれ回転自在に連結
されるとともに、スライダ５は回転体６の偏心位置に取
付けられ、これにより回転体６の回転によって腕部材４
はクランク運動をし、テ−プル２が第１図中矢印方向に
摺動されるようになっている。

さらに、スライダ５は、回転体６の直径方向溝１０内に
摺動可能に設けられるとともに、送りねじ軸１１に螺合
され、この送りねじ軸１１を回転させることによりスラ
イダ５の回転体６の中心からの位置が調整可能にされ、
これによりテーブル２の摺動ストロークが調整可能とさ
れている。

前記テーブル２上には、被測定物載置台１２及び基準ブ
ロック載置台１３が所定間隔を離して設けられ、これら
の載置台１２，１３はそれぞれテーブル２上を該テーブ
ル２の摺動方向と直交する方向すなわち第１図紙面直交
方向に摺動可能とされている。

被測定物載置台１２は、テーブル２に設けられた送りね
じ軸１４に螺合され、この送りねじ軸１４の回転により
摺動されるようになっている。

この送りねじ軸１４は、プーリ１５、ベルト１６及びプ
ーリ１７を介してモータ１８に連結され、モータ１８の
駆動により回転されるようになっている。

また、被測定物載置台１２上には、被測定物としてのリ
ングゲージ１９が図示しない固定治具により所定位置で
固定されている。

前記基準ブロック載置台１３は、基台２０、中間移動台
２１及びブロック固定台２２から構成され、この基台２
０とテーブル２との間にはつまみ付き送りねじ軸２３が
設けられ、この送りねじ軸２３をつまみを介して回転さ
せることにより基台２０並びにこの基台２０上に設けら
れた中間移動台２１及びブロック固定台２２が第１図紙
面直交方向に摺動できるようにされている。

基台２０上に設けられた中間移動台２１は、基台２０上
を矢印方向すなわちテーブル２の摺動力向と同一の方向
に摺動可能にされるとともに、この中間移動台２１と基
台２０との間にもつまみ付き送りねじ軸２４が設けられ
、この送りねじ軸２４をつまみを介して回転させること
により基台２０上で中間移動台２１が矢印方向に移動す
るようになっている。

また、中間移動台２１上に設けられたブロック固定台２
２上には一対の挾持部材２５が挾持間隔調整可能に設け
られ、この一対の挟持部材２５間には、一対の挾みブロ
ックゲージ２６を介して基準ブロックゲージ２７が挟持
固定されている。

前記ベッド１の背面にはコラム２８が立設され、このコ
ラム２８にはスピンドル２９が上下動自在に支持されて
いる。

このスピンドル２９は図示しないチェノを介してバラン
サウェイト（図示せず）に連結され、小さな力で円滑に
移動するようにされている。

また、スピンドル２９はバンドル３０を回転させること
により、図示しない歯車連動機構及び送りねじ機構を介
して上下動できるようにされるとともに、この歯車連動
機構には図示しないクラッチを介して測定ヘッド駆動機
構としてのモータ３１が連結され、クラッチの作動時モ
ータ３１によってスピンドル２９を自動的に上下動でき
るようにされている。

前詰スピンドル２９の下端部には測定ヘッド３２が固着
され、この測定ヘッド３２は一対の接触針３３を有して
いる。

また、測定ヘッド３２の内部の概略構造は、第２図に示
されている。

第２図において、一対の接触針３３は、測定ヘッド３２
の筐体部分を構成するヘッド本体３４の両端近傍にそれ
ぞれ回動自在に支持された接触針支持部材３５にそれぞ
れ各別に固着されている。

これらの支持部材３５にはそれぞれ取付部材３６を介し
てコア３７が取付けられ、このコア３７は前記ヘッド本
体３４に取付けられたコイル３８内に挿入されている。

これらのコア３７及びコイル３８により差動トランス３
９が構成され、この差動トランス３９により各接触針保
持部材３５の傾き量ひいては接触針３３の傾き量を計測
できるようになっている。

また、ヘッド本体３４の中央部には、傾動部材４０の下
部が軸４１により回動自在に支持され、この傾動部材４
０に上部に設けられた角形切欠部４２の両側壁面には偏
心カム４３の外面が当接され、この偏心カム４３が図示
しないモータにより回転された際、傾動部材４０は軸４
１を中心として左または右に傾動するようになっている
。

さらに、この傾動部材４０の下部には、所定間隔を離し
て一対の板ばね４４が固定され、この一対の板ばね４４
の両端部は傾動部材４０から突出して延長されている。

この板ばね４４の両延長端部間には、前記各接触針保持
部材３５にそれぞれ一端を固定された作動体４５の他端
が挿入され、この作動体４５の他端に固定された太鼓状
の当接体４６が、傾動部材４０の傾斜時に、一対の板ば
ね４４のいずれかに当接するようにされている。

このような構成の内径測定器の作用につき、第３図をも
参照して説明する。

測定開始前に、腕部材４の長さを調整してテーブル２の
摺動位置を設定するとともに、スライダ５の位置を調整
してテーブル２の摺動のストロークを設定し、さらにつ
まみ付き送りねじ軸２４を操作して中間移動台２１を動
かし、被測定部材としてのりングゲージ１９と基準ブロ
ックゲージ２７との中心位間距離が測定ヘッド３２の一
対の接触針３３間距離にほぼ等しくなるように設定して
おく。

ついで、バンドル３０またはモータ３１を駆動して測定
ヘッド３２を降下させ、接触針３３をリングゲージ１９
内及び一対の挾みブロックゲージ２６間に位置させる。

この際、リングゲージ１９内における接触針３３の位置
は、第３図中記号０で示される位置である。

この後、電源を入れてテーブル駆動機構９のモータ８を
駆動し、回転体６を駆動してテーブル２を第１図中左方
向に移動させると、やがて接触針３３がリングゲージ１
９の右内壁及び右方の挾みゲージ２６の左側壁に当接し
、さらにテーブル２をストロークエンドに達するまで移
動させると、接触針３３が当接時よりも左方に傾かされ
、この傾きによる接触針３３の移動量が差動トランス３
９で測定される。

この際、接触針３３には所定の測定圧が加わるように、
測定ヘッド３２に設けられたモータ（図示せず）がテー
ブル２の移動を検知して自動的に駆動され、偏心カム４
３が所定角度回転されて傾動部材４０が右方に傾けられ
、これにより一対の板ばね４４、当接体４６、作動体４
５及び支持部材３５を介して接触針３３の下端は右方に
傾けられている。

従って、接触針３３がリングゲージ１９あるいは挾みブ
ロックゲージ２６に当接して左方に傾けられると、接触
針３３には一対の板ばね４４による付勢力が測定圧とし
て加わることとなる。

この状態は、第３図の記号１で示されている。

テーブル２が左方向ストロークエンドに達すると、回転
体６の駆動は停止され、一方、被測定物載置台駆動用の
モータ１８が自動的に駆動されて被測定物載置台１２が
第１図中紙面前面側に向って移動され、接触針３３は測
定圧の作用と相俟ってリングゲージ１９の右内壁に沿っ
て移動することとなる。

この移動により接触針３３がリングゲージ１９の右内壁
の最奥部すなわち第３図中記号２の位置を通過する際、
測定ヘッド３２の差動トランス３９による測定値の変化
量が（＋）から（−）に変化することを検知してピーク
値が測定される。

一方、右方の挾みブロックゲージ２６に当接されている
接触針３３も、当接による傾き量が測定されているため
、両方の接触針３３の傾き量の差が検知記録される。

このようにしてピーク値が記録された後、載置台１２が
さらに第１図中紙面前面に所定量移動されると、モータ
１８の駆動が自動的に停止されて載置台１２の送りが停
止され、接触針３３の位置は第３図中記号３の位置とな
る。

次に、回転体６が再び駆動され、スライダ５と腕部材４
とのクランク運動により前述とは逆方向すなわちリング
ゲージ１９を第１図中右方に移動させるようにテーブル
２を駆動する。

これにより、テーブル２が右方のストロークエンド近傍
になると、接触針３３はリングゲージ１９の左側の内壁
に当接し、所定量前述とは逆方向に傾けられる。

この際、接触針３３には前述とは逆方向の測定圧が加っ
ていなければならないため、測定ヘッド３２に設けられ
たモータ（図示せず）が再度駆動されて偏心カム４３に
より傾動部材４０の傾き方向が変えられ、板ばね４４に
よる付勢方向が逆にされる。

テーブル２がストロークエンドになると、回転体６の駆
動が停止され、接触針３３の位置は第３図中記号４で示
される位置となる。

ついで、被測定物載置台駆動用のモータ１８が前述とは
逆方向に回転され、被測定物載置台１２も逆方向に移動
される。

この移動により接触針３３はリングゲージ１９の左方の
内壁に沿って移動し、第３図中記号５の位置にくるピー
ク値が測定記憶され、かつ、この状態におけるリングゲ
ージ１９に接した接触針３３の変位量及び左方の挾みブ
ロックゲージ２６に当接した接触針３３の変位量の差が
測定記憶される。

このピーク値の通過後、載置台１２は、リングゲージ１
９の内壁と接触針３３との当接位置が第３図中記号６の
位置まで移動されて停止され、ついで回転体６が再び駆
動されて測定初期位置の状態にされ、停止される。

上述の一連の動作により、一対の接触針３３の右側ピー
ク値での測定値の差及び左側ピーク値での測定値の差が
測定できるから、これらの差を加えた値にさらに基準ブ
ロックゲージ２７の寸法を加えればリングゲージ１９の
内直径の測定ができることとなる。

しかし、上述のような既特許出願に係る内径測定器にお
ける測定値の検出は、左右一対の接触針３３ごとにそれ
ぞれ別個の差動トランス３９により測定された変位量を
もとにして行なわれているため、テーブル２の停止位置
が少しでも異なると、同一のリングゲージ１９を測定し
ても測定値が異なってくるという不都合がある。

すなわち、停止位置が異なると、リングゲージ１９及び
挾みゲージ２６によって傾けられる接触針３３傾き状態
が異なることとなる。

このため、コア３７のコイル３８に対する相対位置が異
なることになるが、２つの差動トランス３９における特
性の直線性、中心位置からの対称性、キャリブレーショ
ン（校正）の度合、極性切換時のノイズの影響の受は方
、ドリフト状態等は微妙に異なるため、これらの影響を
受けた測定値には比較的大きな誤差が生じてくることと
なり、測定値をばらつかせる欠点となる。

本考案の目的は、テーブルの停止位置などが多少異って
も測定値に誤差の入り込むことの少ない内径測定器を提
供するにある。

本考案は、各接触針が取付けられる接触針支持部材をヘ
ッド本体に対してそれぞれ別個に揺動可能に支持すると
ともに、これらの支持部材間に跨って両支持部材の相対
変位を検出する検出機構を設け、両支持部材の変位を別
個にではなく、同時に相対変位として検出するようにし
て前記目的を達成しようとするものである。

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

ここにおいて、本実施例の全体外観構造は、前記第１図
の構造と全く同一であるから、説明を省略し、内部構造
の異なる測定ヘッドの部分についてのみ説明する。

また、前記第１図及び第２図の形状測定器と同一もしく
は相当構成部分には同一符号を用い説明を省略または簡
略にする。

第４図ないし第６図には、測定ヘッド３２の詳細が示さ
れている。

これらの図において、筐体部分を構成するヘッド本体３
４の天井内側面には、４箇所においてボルト５１及びナ
ツト５２により取付は位置を調整可能にされた支持天板
５３が固定されている。

この支持天板５３の長手方向両端面には、所定間隔を隔
てて各々２枚の板ばね５４の上端が固定されて吊下され
ている。

これらの板ばね５４のうち、互いに向き合った板ばね５
４の下端部間にはそれぞれ支持天板５３の長手力向長さ
と等しい長さを有する揺動体５５が固定され、これらの
各揺動体５５は各一対の板ばね５４の作用により、あた
かも遊動内水のように長手方向に平行に揺動できるよう
にされている。

これらの揺動体５５の互に反対側の一端部下面にはそれ
ぞれ接触針支持部材３５が固着され、これらの接触針支
持部材３５にはそれぞれ接触針３３の上端がねじ止め固
定されている。

この際、接触針３３のねじ止め方向は、接触針３３の当
接方向と直交する方向とされ、接触針３３が通常の測定
圧より異常に大きい当接力で何かに当接された際、前記
ねじ止め部で接触針３３が回動し、接触針３３の破損が
防止されるようになっている。

また、接触針支持部材３５上にはそれぞれ取付部材３６
を介してコア３７が取付けられ、このコア３７はコイル
３８中に挿入され、これらのコア３７とコイル３８とに
より差動トランス３９が構成されている。

この際、この差動トランス３９は、前述のように被測定
物の内径寸法を測るために使用されるものではなく、後
述するように、被測定物であるリングゲージ１９と基準
ブロックゲージ２７との中心間の距離を設定するための
ものである。

前記一対の揺動体５５のうち一方、例えば第５図中左方
の揺動体５５上にはブラケット５６を介してコア５７が
取付けられ、他方すなわち第５図中右方の揺動体５５上
にはブラケット５８を介してコイル５９が取付けられ、
このコイル５９内に前記コア５７が挿入されて検知手段
としての差動トランス６０が構成されている。

なお、符号６１はヘッド本体３４に螺合され、接触針支
持部材３５の揺動を規制するストッパであり、符号６２
はヘッド本体３４に取付けられるカバーである。

次に本実施例の作用につき第７図Ａ−Ｃをも参照して説
明する。

第７図Ａ−Ｃは、ベース１に摺動自在なテーブル２に設
けられた被測定物載置台１２上に載置されたりングゲー
ジ１９と、基準ブロック載置台１３上に載置された基準
ゲージブロック２７との中心間距離を適正に設定するた
めの動作の説明図である。

第７図Ａにおいて、基準ブロック載置台１３の基台２０
上に設けられた中間移動台２１を、つまみ付き送りねじ
軸２４を操作して矢印方向すなわち図中右方に移動させ
、リングゲージ１９と基準ブロックゲージ２７との間隔
を比較的離しておく、この状態でスピンドル２９を降下
させ、測定ヘッド３２の両方の接触針３３をリングゲー
ジ１９内あるいは一対の挾みブロックゲージ２６間に位
置させる。

この際、回転体６とテーブル２とを連結する腕部材４の
長さは比較的短かい寸法１１とされている。

また、リングゲージ１９の図中右側の内壁面と左方の接
触針３３との距離は、図中右方の挾みブロックゲージ２
６の左側壁面と右方の接触針３３との距離よりも小さく
されている。

ついで、第７図Ｂに示されるように、腕部材４の長さを
前記寸法１□より大きい寸法１□にすると、テーブル２
が矢印方向すなわち図中左方に移動し、リングゲージ１
９の右側の内壁面と左方の接触針３３とが接触し、所定
量だけ接触針３３が傾けられる。

この接触針３３の傾き量を、前記測定ヘッド３２の左方
に設けられた差動トランス３９を介してメータ６３で測
定し、メータ６３の指針の移動角度θを記憶しておく。

ついで、このメータ６３の回路を右方の接触針３３に連
動する差動トランス３９の回路に切換え、こののち、第
７図Ｃに示されるように、再びつまみ付き送りねじ軸２
４を操作して中間移動台２１を前述とは逆方向すなわち
図中左方向に移動させ、右方の挾みブロックゲージ２６
の左側壁面に右方の接触針３３を当接させ、メータ６３
の指針の移動角度が丁度θになるまで移動させて停止さ
せる。

このようにすれば、リングゲージ１９と基準ブロックゲ
ージ２７との中心間距離を適正に設定でき、両方の接触
針３３にほぼ同じ測定予圧を与えることができる。

また、このようにして中心間距離を設定したのち、前記
第１図の場合と同様にしてリングゲージ１９の内直径を
測定する。

この内直径の測定時には、一対の揺動体５５間に設けら
れた差動トランス６０を用いてリングゲージ１９と基準
ブロックゲージ２７との寸法の比較を行ない測定するこ
ととなる。

上述のような本実施例によれば、テーブル２の停止位置
にばらつきがあっても、１つの差動トランス６０により
測定しているから、そのばらつきによる測定誤差への影
響を少なくできる。

また、各一対の揺動体５５を板ばね５４により吊下する
だけで接触子３３に測定圧を与えることができ、モータ
等の高価な部品を省略でき、安価に製造できる。

さらに、支持天板５３は４箇所で取付は状態調整可能に
されているから、揺動体５５の吊下状態を容易に最適状
態にできる。

なお、実施にあたり、一対の揺動体５５間に設けられる
検出手段としては、差動トランス６０に限らず、他の手
段例えばリニアエンコーダなどを用いてもよく、要する
に一対の揺動体５５の相対移動を検出できる手段であれ
ばよい。

また、揺動体５５と接触針支持部材３５とは前記実施例
のように別体にしたものに限らず、一体にしてもよく、
従って揺動体５５は接触針支持部材３５の一部と考えて
もよくその名称は問題としない。

さらに、揺動体５５の吊下機構は、板ばね５４によるも
のに限らず、例えば、単なる棒状部材で各連結部を回動
自在にして吊下げ、この棒状部材と支持天板５５との間
に棒状部材の回動時に当接して棒状部材に付勢力を与え
るコイルばねなどの付勢手段を設けたものでよい。

上述のように、本考案によれば、テーブルの停止位置の
ばらつきなどによっても測定誤差を発生することの少な
い内径測定器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は現在出願中の内径測定器の全体構造を示す一部
を切欠いた正面図、第２図は第１図の内径測定器に用い
られる測定ヘッドの概略の内部構造を示す拡大断面図、
第３図は第１図の内径測定器の動作説明図、第４図は本
考案に係る内径測定器に用いられる測定ヘッドのカバー
を取除いた状態の正面図、第５図は第４図の略■−■線
に沿う断面矢視図、第６図は第４図のＶＩ−ＶＩ線に沿
う矢視図、第７図Ａ−Ｃは本考案の動作説明図である。 １・・・・・・ベッド、２・・・・・・テーブル、９・
・・・・・テーブル駆動機構、１２・・・・・・被測定
物載置台、１３・・・・・・基準ブロック載置台、１９
・・・・・・被測定物としてのリングゲージ、２６・・
・・・・挾みブロックゲージ、２７・・・・・・基準ブ
ロックゲージ、２８・・・・・・コラム、３２・・・・
・・測定ヘッド、３３・・・・・・接触針、３４・・・
・・・ヘッド本体、３５・・・・・・接触針支持部材、
５４・・・・・・板ばね、５５・・・・・・揺動体、５
７・・・・・・コア、５９・・・・・・コイル、

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）ベッドと、このベッド上を所定方向に摺動可能に
   設けられるとともに被測定物及び基準ブロックを取付は
   可能なテーブルと、前記ベッドに設けられテーブルを所
   定方向に駆動するテーブル駆動機構と、前記テーブル上
   に取付けられた被測定物及び基準ブロックに接触して被
   測定物の内径を計測する一対の接触針を有するとともに
   前記ベッド上に立設されたコラムに上下動可能に設けら
   れた測定ヘッドとを備え、前記測定ヘッドは、ヘッド本
   体を有するとともに、このヘッド本体にそれぞれ別個に
   揺動可能に支持されかつ少なくとも測定時には測定圧を
   生ずる方向に付勢される一対の接触針支持部材を設け、
   この一対の接触針支持部材にはそれぞれ接触針を取付け
   るとともに、一対の接触針支持部材間には両支持部材間
   の相対変位を検出する検出手段を設けたことを特徴とす
   る内径測定器。
2. （２）前記実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記一対の接触針支持部材は、それぞれ一対の平行板ばね
   によりヘッド本体に吊下され、これらの各一対の平行板
   ばねによって各接触針支持部材はヘッド本体に揺動可能
   かつ測定時の測定圧を付与可能にされたことを特徴とす
   る内径測定器。