JPS6191504A - 当接型測長器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、測長結果をデジタル表示する測長器に係り、
特に、スピンドル（測定子、ジョー、スクライバ等をも
含むものであって被測定物に当接するもの）の移動機構
に形状記憶合金を使用した当接型測長器に関し、スピン
ドルの移動によって測長する測長器に利用できる。

［背景技術とその問題点］ スピンドルを被測定物に当接せしめて測長するいわゆる
当接型測長器にエンコーダを内蔵せしめ、測長結果を一
体型または別置型のデジタル表示器に表示するようにし
たデジタル表示型測長器が知られ、高精度、読取容易等
の利便によって広く普及している。

従来、かかる測長器では、本体に対し移動自在なスピン
ドル、を被測定物に当接せしめ且つ一定の測定力を付与
するため、スピンドルをばねで一方向へ付勢している。

スピンドルの移動操作は、オペレータがスピンドルを把
持して直接移動させるか、或いは測長器に付設したレリ
ーズ装置の操作により行われる。前者によると、スピン
ドルにオペレータの指が触れるため測定値に温度上昇に
よる誤差が生じるおそれがあり、またスピンドル移動速
度が一定でなく、この移動速度が大きいと測定精度不安
定の問題が生じ、更にスピンドルに錆が生じる問題があ
る。後者によると、測長器本体の内部機構が複雑化する
ことや、シール手段が必要になる等のためコスト上の問
題が生じ、更にスピンドルの大きな移動ストロークを確
保できない問題も生じる。

以上のほか、スピンドルの移動を電動駆動によって行う
ものも見受けられるが、これによると測長器が大型化す
るとともに、測定力を一定にする機構が難しくなる問題
があり、従ってこの種のスピンドル電動駆動式は一般的
ではなく、限られた測長器機種のみに採用されているに
すぎない。

Ｃ発明の目的コ 本発明は前記従来の問題点に鑑み、これを解決すべくな
されたものである０本発明は、従来のスピンドル移動機
構が機械的構成に基づいているため、スピンドル移動速
度等が一義的に制限されてその自動調整が至難でありま
たスピンドルの遠隔操作が困難であ□るのに対し、形状
記憶合金は加熱用電気回路による温度調整によって形状
変化速度等を任意に変えることが可能で且つ遠隔操作も
可能であること、また、近年の電子技術の進歩により電
気回路が小型化されコスト的にも負担が軽減されており
、更にデジタル表示型測長器ではエンコーダ用電気回路
が使用されているので、前記形状記憶合金の加熱用電気
回路をこのデジタル表示型副長器に付設することは容易
に行えることに着目してなされたものである。

本発明の目的は、スピンドルの移動速度、移動ストロー
クが調整可能でこれらの適正値を自由に選択でき、また
スピンドルを遠隔操作で移動させることができ、更に測
長器本体の大型化や製作の困難性を伴うことなく実現で
きる等の諸特長を有し、実用価値の高い当接型測長器を
提供するところにある。

［問題点を解決するための手段および作用］このため本
発明の構成は、本体に対し移動自在で被測定物に当接す
るスピンドルと、本体及びスピンドルのそれぞれに対応
して設けられたスケール部材と、スピンドルの移動によ
るこの両スケール部材の相対移動変位量を電気信号に変
換するエンコーダとを有する当接型測長器において、形
状記憶合金材料から形成された駆動部材と、この駆動部
材に温度変化を与える電気回路とを含んでスピンドル移
動機構を構成し、スピンドルに連結された前記駆動部材
を前記電気回路により温度変化させて形状変化させるこ
とにより、スピンドルを移動させるようにしたところに
特徴を有する。

［実施例］ 第１図において、測長器本体１の′底部ＩＡには案内筒
部材２に案内されて上下に摺動するスピンドル３が貫通
し、スピンドル３の上部が本体１の内部に突出する。こ
のスピンドル３は棒状であってそれ自身の軸線を移動軸
線として直線往復動するため、本実施例に係るスピンド
ルはダイヤルゲージに使用されるスピンドルと同じタイ
プである。

スピンドル３の頂部には板状の支持部材７が水平に固定
され、また本体１の底部ＩＡには別の支持部材８が柱状
に設置される。支持部材７と１．支持部材８の上部に水
平に設けられたアーム部８Ａとにエンコーダを構成する
スケール部材９．ｌＯが互いに対面して取付支持される
０本実施例に使用されるエンコーダは光電式リニヤエン
コーダであるため、スケール部材９．１０は光透過部と
光非透過部とが交互に格子縞状に形成されたメインスケ
ールとインデックススケールである。本体１に対しスピ
ンドル３が移動すると、本体１とスピンドル３のそれぞ
れに対応して設けられたこれらのメインスケール９とイ
ンデックススケールｌＯには相対移動変位が生じ、この
相対移動変位量が光源から両スケール９，１０を透過し
て受光素子に受光される光量の変化となって表われる。

光量変化はエンコーダ用電気回路によって電気信号に変
換され、これによりスピンドル３の移動量がデジタル表
示器に表示される。デジタル表示器は本体１と一体に設
けられるか、或いは、本体１と電気配線で接続された別
置型として設けられる。

本体１の底部ＩＡには支柱１１がスピンドル３及びスケ
ール部材９と平行に植設固定される。前記支持部材７に
はこの支柱１１が遊嵌する孔７Ａが形成されており、従
って支持部材７の支柱１１に対する上下動は保障されて
いる。支゛柱１１の頂部の係止部１１Ａと支持部材７と
の間に圧縮ばね１２が介在せしめられ、この圧縮ばね１
２のためにスピンドル３は本体１から突出する方向、換
言すると本体１から前進する方向へ常時付勢されている
。

本体１の内部にはローラ１４，１５が回転自在に設けら
れ、これらのローラ１４，１５に紐部材１３が架は渡さ
れる。この紐部材１３の一方の端部は支持部材７に結合
され、他方の端部は駆動部材１６の上端に結合される。

この駆動部材１６は形状記憶合金材料から形成されたも
ので縦型のコイル状になっており、駆°動部材１６の下
端は本体１の底部ＩＡに結合される。駆動部材１６は高
温下で密巻コイル状に形成されており、従って、温度上
昇すると原型の密巻コイル状に戻り、温度低下すると粗
巻コイル状になる。

以上により本実施例では、前記スピンドル３に形状記憶
合金製駆動部材１６が支持部材７及び紐部材１３を介し
て連結されている。

本体１の内部には加熱用電気回路１７が配置され、この
電気回路１７に導電性材料からなるケーブル部材１８を
介して駆動部材１６が接続される。これにより駆動部材
１６への通電がなされて駆動部材１６自身の電気抵抗に
よる温度上昇が生じ、この結果、駆動部材１６が形状変
化するとともに、この形状変化の大きさ、速度は駆動部
材１６に与える電圧（または電流）を制御することによ
り調整される。尚、駆動部材１６の上端に接続される前
記ケーブル部材１８の上部１８Ａは駆動部材１６の形状
変化に追従できるようにコイル状に形成されている。

前記加熱用電気回路１７の操作スイッチは本体１に設置
してもよいが、本体ｌとは別であって本体ｌに電気配線
で接続された操作盤に設けてよく、このように操作盤に
設ければ駆動部材１６の形状変化及びこれによるスピン
ドル３の移動操作を遠隔操作によって行えるようになる
。デジタル表示型であるこの測長器には前記エンコーダ
用電気回路が内蔵されているため、加熱用電気回路１７
はこのエンコーダ用電気回路を利用して本体１に容易に
設けられる。

次に測長操作について述べる。この測長操作は被測定物
１９の下段面１９Ａと上段面１９Ｂとの段差を測定する
ものとする。

スピンドル３を前記圧縮ばね１２の弾発力により本体１
から突出させ、先端を下段面１９Ａに当接させてデジタ
ル表示器の表示を零セットする。

このとき加熱用電気回路１７の操作スイッチはオフに・
されている、従って駆動部材１６は加熱されておらず粗
巻コイル状に伸張しているため、圧縮ばね１２によりス
ピンドル３は下段面１９Ａに当接せしめられ、且つスピ
ンドル３には圧縮ばね１２のばね力による一定の測定力
が付加されている。前記零セットした後、加熱用電気回
路１７の操作スイッチをオンにし、駆動部材１６への通
電によって駆動部材１６を温度上昇させる。これにより
駆動部材１６は密巻コイル状に収縮変形し始め、この変
形が前記紐部材１３を介して支持部材７に伝達され、支
持部材７が圧縮ばね１２の弾発力に抗して上昇すること
によりスピンドル１３は本体ｌに引き入れられる方向換
言すると本体ｌに対し後退する方向に移動する。スピン
ドル３のこの移動量が下段面１９Ａと上段面１９Ｂとの
段差以上に達したときに、本体ｌまたは被測定物１９を
水平移動させてスピンドル３と上段面１９Ｂとを上下に
対向させる０次いで加熱用電気回路１７の操作スイッチ
をオフにし、駆動部材１６を温度低下させる。これによ
り駆動部材１６は粗巻コイル状に伸張するため、スピン
ドル３は圧縮ばね１２の弾発力で本体１から突出する方
向に移動して上段面１９Ｂに当接する。この当接が行わ
れたとき、以上のスピンドル３の移動による前記スケー
ル部材９．１０の相対移動変位量によりデジタル表示器
には下段面１９Ａと上段面１９Ｂとの段差が表示されて
いる。

尚、駆動部材１６への通電によって生じる駆動部材１６
の温度上昇は僅かであり、従って本体１の内部はほとん
ど温度上昇しないため前記スケール部材９．１０等への
温度影響によって測定誤差が生じるおそれはない、また
、駆動部材１６の形状変化速度及び形状変化量は加熱用
電気回路１７による電流、電圧や通電時間を操作スイッ
チで調整することにより自由に設定できるため、スピン
ドル３の移動速度及び移動ストロークを例えば被測定物
１９の種類等に応じた適正値に定めることができ、スピ
ンドル３の移動速度が大きすぎるために測長結果に誤差
が生じるような事態は防止される。更に前述した通り遠
隔操作が可能であるため、人間では作業ができない劣悪
作業環境での測定作業を実施できるようになるとともに
、人間の手やレリーズ装置では操作ができない例えば超
精密の１ＩＩ１１ストロークが要求される型に測長器を
納めて、これの測長作業ができるようになる。更にまた
、例えば被測定物の切削加工作業に測長器を連動させる
ような自動制御も前記加熱用電気回路１７に工作機械の
制御回路等を接続することにより可能になり、更に加え
て複数の測長器を用いて測長作業を行う場合にこれらの
測長器を集中制御することもできるようになる。また、
前述の通り加熱用電気回路１７はエンコーダ用電気回路
の利用によって得られ且つ形状記憶合金製駆動部材１６
は小型であるため、形状記憶合金を利用したこのスピン
ドル移動機構をコンパクトにまとめることができ、この
ためこのスピンドル移動機構を携帯型測長器にも適用で
きる。

尚、形状記憶合金製駆動部材１６を温度変化させる方法
は前記方法に限定されず、前記加熱用電気回路１７に電
熱線を接続し、この電熱線により駆動部材１６を外部か
ら加熱して温度上昇をさせてもよい、この方法を採用す
る場合には、第１図の通り断熱壁４で本体１の内部を左
右室５，６に区画し、スケール部材９．１０等を収納し
た左室５が駆動部材１６、電熱線等を収納した右室６の
温度変化の影響を受けないようにする。

形状記憶合金製駆動部材の形状変化によりスピンドルを
移動させるためスピンドルに駆動部材をいかに連結する
か、及び駆動部材を温度上昇させたときに駆動部材を伸
張変形させるか或いは収縮変形させるか等は、測長器の
用途や測長器に要求される取扱い性等を考慮して自由に
決定できる事項がある。即ち、第２図〜第５図に示す通
りスピンドル２１，３１．４１．５１と駆動部材２３゜
３３．４３．５３との間に第１図の実施例と異なり何ら
部材などを介在させず、スピンドル２１゜３１．４１．
５１に駆動部材２３　、３３　、４３　。

５３を直接連結してもよく、また、第２図、第３図の通
り駆動部材２３．３３が温度上昇すると駆動部材２３．
３３が収縮変形するものでも、第４図、第５図の通り駆
動部材４３．５３が温度上昇すると駆動部材４３．５３
が伸張変形するものでもよい。

以下に第２図〜第５図の各実施例の構造、作用を具体的
に説明する。第２図ではスピンドル２１の係止部２１Ａ
と測長器本体２２の上部２２Ａとの間に駆動部材２３と
圧縮ばね２４とが配置され、通常時は第２図Ａの通りス
ピンドル２１は圧縮ばね２４の弾発力により本体２２に
対し前進しているが、駆動部材２３が温度上昇すると、
駆動部材２３の収縮変形のため第２図Ｂの通りスピンド
ル２１は本体２２に対し後退する。第３図ではスピンド
ル３１の係止部３１Ａと本体３２の上部３２Ａとの間に
駆動部材３３が配置されるとともに、係止部３１Ａと本
体３２の下部３２Ｂとの間に引っ張りばね３４が配置さ
れる０通常時は第３図Ａの通りスピンドル３１は引っ張
りばね３４の引張力により本体３２に対し前進している
が、駆動部材３３が温度上昇すると、駆動部材３３の収
縮変形のため第３図Ｂの通りスピンドル３１は本体３２
に対し後退する。第４図ではスピンドル４１の係止部４
１Ａと本体４２の上部４２Ａとの間に駆動部材４３が配
置されるとともに、係止部４１Ａと本体４２の下部４２
Ｂとの間に圧縮ばね４４が配置される０通常時はＮ４４
図Ａの通りスピンドル４１は圧縮ばね４４の弾発力によ
り本体４２に対し後退しているが、駆動部材４３が温度
上昇すると、駆動部材４３の伸張変形のため第４図Ｂの
通りスピンドル４１は本体４２に対し前進する。第５図
ではスピンドル５１の係止部５１Ａと本体５２の上部５
２Ａとの間に駆動部材５３と引っ張りばね５４とが配置
され、通常時は第５図Ａの通りスピンドル５１は引っ張
りばね５４の引張力により本体５２に対し後退している
が、駆動部材５３が温度上昇すると、駆動部材５３の伸
張変形のため第５図Ｂの通りスピンドル５１は本体５２
に対し前進する。

以上の各実施例では形状記憶合金製駆動部材とばねとを
組合せてスピンドルの往復移動力を生じさせていたが、
２個の形状記憶合金製駆動部材を組合せることによりス
ピンドルの往復移動力を生じさせることも可能であり、
第６図にその一実施例を示す。

スピンドル６１の係止部６１Ａと測長器本体６２の上部
６２Ａとの間及び係止部６１Ａと本体６２の下部６２Ｂ
との間に駆動部材６３．６４が配置される。両方の駆動
部材８３．６４は高温下で粗巻コイル状に形成されてい
る。第６図Ａでは駆動部材６４のみが加熱されて温度上
昇しており、従って駆動部材６３は収縮変形し、駆動部
材６４は伸張変形しているため、スピンドル６１は本体
６２に対し後退している。加熱する駆動部材を逆にして
駆動部材６３を温度上昇させ、駆動部材６４を温度低下
させると、第６図Ｂの通り駆動部材６３は伸張変形し、
駆動部材６４は収縮変形するため、スピンドル６１は本
体６２に対し前進する。

本発明に係るスピンドル移動機構は以上述べたタイプ以
外のスピンドルにも適用可能であり、スピンドルが例え
ばノギスに使用されるジョーやハイドゲージに使用され
るスクライバ、更には梃子式ダイヤルゲージに使用゛さ
れる梃子式測定子等であってもよく、要すれば測長器本
体に対し移動自在であって被測定物に当接するものであ
れば、いかなるタイプのスピンドルであってもよい、ま
た第１図の実施例ではエンコーダは光電式リニヤエンコ
ーダであったが、本発明に使用されるエンコータの種類
はこれに限定されず、静電容量式、磁気式、差動トラン
ス式等の任意のものでよく、要すれば測長器本体に対す
るスピンドルの移動により２個のスケール部材に相対移
動変位量が生じ、これが電気信号に変換されてデジタル
表示器に測長結果が表示されるものであればよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、スピンドル移動機構を形状記憶合金材
料による駆動部材を用いて構成したため、この駆動部材
の形状変化速度、形状変形量を変えることによりスピン
ドルの移動速度、移動ストロークを調整できるようにな
り、スピンドルを指で直接把持して移動させる従来技術
のようにスピンドル移動速度が大きいために測長精度不
安定になる問題等や、レリーズ装置によりスピンドルを
移動させる従来技術のように大きなスピンドル移動スト
ロークを確保できない問題等を解決でき、更に駆動部材
に温度変化を与える電気回路はデジタル型測長器に内蔵
されているエンコーダ用電気回路を利用することによっ
て得られ、その製作が容易であるとともに、この電気回
路の制御は操作スイッチで行われるためスピンドル移動
を遠隔操作によって行うことが可能となり、更にまたス
ピンドル移動の自動制御も可能となる等の効果を奏し、
実用価値の高い当接型測長器を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は測長器の内部構造を示す縦断面図、第２図Ａ、
Ｂ、第３図Ａ、Ｂ、第４図Ａ、Ｂ、第５図Ａ、Ｂはスピ
ンドル、駆動部材及びばねの各種組合せ実施例を示す図
であってスピンドルの移動前、後を示す図、第６図Ａ、
Ｂは２個の駆動部材を使用した実施例を示す図であって
、スピンドルの移動前、後を示す図である。 １．２２，３２，４２，５２．６２・・・本体、３．２
１，３１，４１，５１．６１・・・スピンドル、９．ｌ
Ｏ・・・スケール部材、１６，２３，３３．４３，５３
，６３．６４・・・駆動部材、１７・・・電気回路、１
９・・・被測定物。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体に対し移動自在で被測定物に当接するスピン
   ドルと、前記本体及び前記スピンドルのそれぞれに対応
   して設けられたスケール部材と、前記スピンドルの移動
   によるこの両スケール部材の相対移動変位量を電気信号
   に変換するエンコーダとを有する当接型測長器において
   、形状記憶合金材料から形成され且つ前記スピンドルに
   連結されてこのスピンドルを前記本体に対し移動させる
   駆動部材と、この駆動部材に温度変化を与える電気回路
   とを含んで構成されたスピンドル移動機構を備えている
   ことを特徴とする当接型測長器。
2. （２）前記特許請求の範囲第１項において、前記駆動部
   材は温度上昇により形状変化して前記スピンドルを前記
   本体に対し後退させることを特徴とする当接型測長器。
3. （３）前記特許請求の範囲第１項において、前記駆動部
   材は温度上昇により形状変化して前記スピンドルを前記
   本体に対し前進させることを特徴とする当接型測長器。
4. （４）前記特許請求の範囲第１項、第２項、第３項の何
   れかにおいて、前記スピンドルは前記駆動部材の形状変
   化による移動方向とは反対方向へばねで付勢されている
   ことを特徴とする当接型測長器。