JP3623038B2 - マイクロメータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル表示型のマイクロメータに関する。詳しくは、スピンドルが回転しながら軸方向へ変位する形式のマイクロメータにおいて、コスト低減、操作性向上を図ったマイクロメータに関する。
【0002】
【背景技術】
機械式目盛表示型測定器に比べ、電子式デジタル表示型測定器は、高精度かつ読み取り容易などの優位性から測定器全般に普及しつつある。
マイクロメータにあっても、シンブルの回転に伴ってスピンドルが回転しながら軸方向へ変位する形式のものについては、ロータリエンコーダを組み込んだデジタル表示化が進んでいる。
【0003】
そこで、従来のデジタル表示型マイクロメータの構造を図7を参照しながら説明する。
図7において、略U字形状に形成された本体としてのフレーム1には、その一端部内面にアンビル2が固定されているとともに、他端部に軸方向へ変位しながら前記アンビル2に対して進退するスピンドル21が設けられている。なお、4はスピンドル21の変位量をデジタル表示するデジタル表示器、5は電源オン・オフスイッチ、6はゼロセットスイッチである。
【0004】
また、前記スピンドル21が設けられたフレーム1の他端部には、その内面側に軸受筒11が固定されているとともに、外面側に保持環12が螺合されている。保持環12の中心部には、内外で二重筒構造に嵌合するインナースリーブ13とアウタースリーブ14との一端がそれぞれ保持されている。インナースリーブ13は、一端側に小径筒部13Aを有し、かつ、他端側13Bが軸方向に沿って形成された複数本のスリット15により径方向に拡縮できる円筒形状に形成されている。他端側13Bには、その内周面にめねじ部16が軸方向に沿って形成されているとともに、外周面にテーパナット17が螺合するおねじ部18が形成されている。めねじ部16には、前記スピンドル21が螺合されている。
【0005】
前記スピントル21は、前記軸受筒11に摺動自在に支持された軸部21Aと、この軸部21Aより僅か径大に形成されかつ外周面におねじを形成したねじ部21Bと、このねじ部21Bの他端部に一体形成されたテーパ部21Cとを有する。軸部21Aの外周軸方向に沿って断面V字状の溝22が形成されている。ねじ部21Bは、前記めねじ部16に螺合されている。テーパ部31Cには、前記アウタースリーブ14の外周面に対して回動可能に被嵌されたシンブル23の他端部が嵌合固定されている。シンブル23の他端には、スピンドル21に一定以上の負荷がかかったときに空転するラチェットつまみ24が設けられている。これにより、シンブル23またはラチェットつまみ24を回転させると、スピンドル21が回転しながら軸方向へ変位する。このとき、スピンドル21の変位量は、アウタースリーブ14の外周面軸方向に沿って一定間隔毎に形成された主尺目盛25と、シンブル23の外周に沿って形成された副尺目盛27とから読み取ることができる。
【0006】
前記インナースリーブ13の小径筒部13Aの端面と前記軸受筒11との間のスピントル21外周には、回転筒体31、第1スペーサ32、第2スペーサ33が順次軸方向へ変位可能に被嵌されているとともに、第2スペーサ33と軸受筒11との間にこれら第2スペーサ33、第1スペーサ32、回転筒体31を図7中右方向へ付勢するばね34が挿入されている。回転筒体31には、前記溝22に摺動自在に係合する突起35Aを有するねじ35が螺合されている。これにより、回転筒体31とスピンドル21とは同期回転され、かつ、スピンドル21の軸方向への変位が許容されている。
【0007】
前記インナースリーブ13の小径筒部13Aと前記回転筒体31との間には、前記スピンドル21の回転量からスピンドル21の軸方向変位量を検出するエンコーダ41が設けられている。エンコーダ41は、前記保持環12に固定されたプレート42に接着固定されかつ図示しない送信電極および出力電極を有する固定板43と、前記回転筒体31に固定板43と一定のギャップをもって対向した状態で接着固定されかつ図示しない受信電極および結合電極を有する回転板44とを含み、送信電極に位相の異なる信号を与えたとき、出力電極から固定板43と回転板44との相対回転角に対応する信号が得られるようになっている。なお、エンコーダ41で検出された固定板43と回転板44との相対回転角に対応する信号は、図示しない電気回路によって処理された後、デジタル表示器4にデジタル表示される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のデジタル表示型マイクロメータは、デジタル表示器4、エンコーダ41、電気回路などを駆動させる電源(電池)の寿命がなくなっても使用できるように、機械式目盛表示機構を全て備えた構造である。つまり、フレーム1側にアウタースリーブ14を、スピンドル21側にシンブル23を設け、アウタースリーブ14の外周面軸方向に沿って主尺目盛25を、シンブル23の外周に沿って副尺目盛27をそれぞれ形成した構造を備えている。そのため、組立も複雑であるうえ、コスト的にも高くつくという欠点があった。
【0009】
また、従来の構造では、測定にあたって、たとえば、左手で被測定物を持ち、右手でフレーム1を握り、その右手の親指と人指し指とでラチェットつまみ24を回しながらスピンドル21をアンビル2から離れる方向へ変位させていくと、ラチェットつまみ24がフレーム1から次第に離れていくため、スピンドル21を大きく変位させたときに操作しずらくなるという欠点があった。
【0010】
本発明の目的は、このような従来の欠点を解消し、コストダウンが図れるとともに、操作性も向上させることができるマイクロメータを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクロメータは、一端にアンビルを有する本体と、この本体の他端に螺合されその螺合回転に伴って軸方向へ変位するスピンドルと、このスピンドルの回転量からスピンドルの軸方向変位量を検出するエンコーダと、このエンコーダの出力信号に基づく測定値をデジタル表示するデジタル表示器とを備えたマイクロメータにおいて、前記本体の他端側にシンブルを前記スピンドルの軸方向定位置でかつそのスピンドルの軸を中心として回転自在に設けるとともに、このシンブルと前記スピンドルとの間にシンブルの回転をスピンドルに伝達しかつスピンドルの軸方向変位を許容する回転伝達手段を備え、前記回転伝達手段は、前記シンブルの回転を前記スピンドルに伝達するとともに、スピンドルに一定以上の負荷が作用したときスピンドルに対してシンブルを空転させるラチェット機構とされ、前記ラチェット機構は、前記シンブル内に固定されかつ内周面に鋸歯状突起を有するラチェットリングと、このラチェットリングと前記スピンドルの外周面との間に挿入され、一端が前記スピンドルの軸方向に沿って形成された溝に係止され、他端が前記ラチェットリングの鋸歯状突起に押圧付勢された板ばねとを含んで構成されていることを特徴とする。
【0012】
このような構成によれば、従来のマイクロメータが備えていた主尺目盛や副尺目盛などを省略してあるから、それらの加工に伴うコストを低減することができる。しかも、主尺目盛を形成するためのアウタースリーブも不要にできるから、部品点数、組立工数の削減が図れる。よって、コストダウンが図れる。
また、測定にあたって、シンブルを回転させると、そのシンブルの回転が回転伝達手段を介してスピンドルに伝達される。スピンドルは、本体に螺合されているから、回転に伴って軸方向へ変位される。すると、スピンドルの変位量がエンコーダによって検出されたのち、デジタル表示器にデジタル表示される。このとき、スピンドルをアンビルから離れる方向へ変位させても、シンブルは本体の定位置で回転自在に設けられているから、つまり、シンブルがスピンドルとともに変位することがないから、スピンドルを大きく変位させても操作性が低下するような不具合も解消できる。
【0013】
また、前記回転伝達手段は、前記シンブルの回転を前記スピンドルに伝達するとともに、スピンドルに一定以上の負荷が作用したときスピンドルに対してシンブルを空転させるラチェット機構とされているから、スピンドルとアンビルとで被測定物を挟持し、スピンドルに一定以上の負荷が作用すると、スピンドルに対してシンブルが空転するから、常に一定の測定圧で測定を行うことができる。よって、高精度の測定を保障することができる。
【0014】
また、前記ラチェット機構は、前記シンブル内に固定されかつ内周面に鋸歯状突起を有するラチェットリングと、このラチェットリングと前記スピンドルの外周面との間に挿入され、一端が前記スピンドルの軸方向に沿って形成された溝に係止され、他端が前記ラチェットリングの鋸歯状突起に押圧付勢された板ばねとから構成されているから、シンブルとスピンドルとの間にラチェット機構が設けられているから、コンパクトに構成することができる。しかも、ラチェット機構は、ラチェットリングと板ばねの2部品によって構成されているから、部品点数が少なく、組立も有利で、コストダウンが可能である。
【0015】
また、上記ラチェットリングおよび板ばねを有するラチェット機構を備えた構造のマイクロメータにおいて、前記シンブルは、前記本体の他端側に前記スピンドルの軸を中心として回転自在に支持されかつ前記ラチェットリングを収納する筒体と、この筒体の他端に螺合され前記スピンドルの他端側を覆うキャップとから構成されていることを特徴とする。
このような構造によれば、ラチェット機構の板ばねの一端をスピンドルの軸方向に沿って形成された溝に係止する際、筒体の孔から覗きながら作業できるから、板ばねの一端をスピンドルの溝に簡単に係止させることができる。
【0016】
また、上記シンブルを筒体とキャップとから構成した構造のマイクロメータにおいて、前記キャップは、スピンドルの外径に対して僅か大きな内径に形成され、筒体の他端に螺合されたとき前記板ばねの端面に当接するストッパを兼ねていることを特徴とする。
このような構造によれば、スピンドルが軸方向へ変位するとき、板ばねも軸方向へ移動しようとするが、その移動がキャップによって阻止されるから、簡単な構成で板ばねを定位置に保持できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明にあたって、前述した図7と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
本実施形態のマイクロメータでは、図1および図2に示すように、前記アウタースリーブ14が省略されているとともに、前記インナースリーブ13よりも短寸のスリーブ51が前記保持環12に保持されている。スリーブ51の他端部内には、内周面にめねじを形成したナット部材52が圧入固定されている。ナット部材52には、スピンドル61が螺合されている。
【0018】
前記スピンドル61は、前記軸受筒11に摺動自在に支持された軸部61Aと、この軸部61Aと同径に形成されかつ外周面に前記ナット部材52に螺合するおねじを形成したねじ部61Bとを備える。軸部61Aの途中からねじ部61Bの全長に亘って、前記ねじ35の突起35Aが係合するV字状の溝62が軸方向に沿って形成されている。
【0019】
前記スリーブ53の外周には、一端に鍔部71Aを有する筒状のシンブル71が前記スピンドル61の軸を中心として回転自在に設けられているとともに、前記鍔部71Aを外側から被嵌しシンブル71を軸方向の定位置に保持する袋ナット72が螺合されている。シンブル71は、前記スリーブ51の外周に前記スピンドル61の軸を中心として回転自在に支持された筒体73と、この筒体73の他端に螺合され前記スピンドル61の他端側を覆うキャップ74とから構成されている。キャップ74の内径は、スピンドル61の外径に対して僅か大きな内径に形成され、筒体73の他端に螺合されたとき後述する板ばね85の端面に当接するストッパを兼ねている。
【0020】
前記シンブル71と前記スピンドル61との間には、シンブル71の回転をスピンドル61に伝達しかつスピンドル61の軸方向変位を許容する回転伝達手段81が設けられている。ここでは、回転伝達手段81として、前記シンブル71の回転を前記スピンドル61に伝達するとともに、スピンドル61に一定以上の負荷が作用したときスピンドル61に対してシンブル71を空転させるラチェット機構82が用いられている。
【0021】
前記ラチェット機構82は、図3および図4に示すように、前記シンブル71内に固定されかつ内周面に鋸歯状突起83を有するラチェットリング84と、このラチェットリング84と前記スピンドル61の外周面との間に巻回された状態で挿入され、一端85Aが前記スピンドル61の軸方向に沿って形成された溝62に係止され、他端85Bが前記ラチェットリング84の鋸歯状突起83に押圧付勢された板ばね85とから構成されている。
【0022】
以上の構成において、組立にあたっては、シンブル71の筒体73からキャップ74を外し、その筒体73内にラチェット機構82を組み込む。つまり、ラチェットリング84を圧入固定したのち、そのラチェットリング84内に沿って板ばね85を挿入する。
この状態の筒体73をスリーブ51の外周に被嵌し、外側から袋ナット72を螺合して筒体73を回転自在に保持する。このとき、筒体73の他端部の孔から覗きながら、板ばね85の一端85Aがスピンドル61の溝62に合うように、筒体73を回動調整しながら回転自在に保持する。この後、筒体73にキャップ74を螺合する。
【0023】
測定にあたっては、たとえば、左手で被測定物(図示省略)を持ち、右手でフレーム1を握り、その右手の親指と人指し指とでシンブル71を回転させると、そのシンブル71の回転がラチェット機構82を介してスピンドル61に伝達される。すると、スピンドル61は、フレーム1側に設けられたナット部材52に螺合されているから、回転に伴って軸方向へ変位される。すると、スピンドル61の変位量がエンコーダ41によって検出されたのち、デジタル表示器4にデジタル表示される。
【0024】
いま、スピンドル61を変位させながら、アンビル2とスピンドル61とで被測定物を挟持すると、スピンドル61はそれ以上アンビル2に接近する方向へ変位することができないから、つまり、同方向へ回転することができないから、ラチェット機構82の板ばね85に対してラチェットリング84が空転する。従って、このときのデジタル表示器4の表示値を読み取れば、一定測定圧の状態で測定が行うことができる。
【0025】
本実施形態によれば、従来のマイクロメータが備えていた主尺目盛や副尺目盛などを省略したので、主尺目盛を形成するためのアウタースリーブも不要にできる。従って、これらの加工に伴うコストを低減することができるとともに、部品点数、組立工数の削減が図れるから、コストダウンが図れる。
【0026】
また、フレーム1の他端側にスリーブ51を介してシンブル71を回転自在に設けるとともに、このシンブル71とスピンドル61との間に回転伝達手段81を設けたので、測定にあたって、シンブル71を回転させると、そのシンブル71の回転が回転伝達手段81を介してスピンドル61に伝達されるため、スピンドル61は軸方向へ変位される。すると、そのスピンドル61の変位量がエンコーダ41で検出されたのち、デジタル表示器4にデジタル表示される。このとき、スピンドル61をアンビル2から離れる方向へ変位させても、シンブル71はフレーム1の定位置で回転自在に設けられているから、つまり、シンブル71がスピンドル61とともに変位することがないから、スピンドル61を大きく変位させても操作性が低下するような不具合も解消できる。
【0027】
また、回転伝達手段81を、ラチェット機構82によって構成したので、スピンドル61とアンビル2とで被測定物を挟持し、スピンドル61に一定以上の負荷が作用すると、スピンドル61に対してシンブル71が空転するから、常に一定の測定圧で測定を行うことができる。よって、高精度の測定を保障することができる。
また、ラチェット機構82を、シンブル71内に固定されかつ内周面に鋸歯状突起83を有するラチェットリング84と、このラチェットリング84とスピンドル61の外周面との間に挿入された板ばね85とから構成したので、部品点数が少なくコンパクトに構成することができ、組立も有利で、コストダウンが可能である。しかも、板ばね85は外側に開く方向に付勢されているから、スピンドル61のねじ部61Bを傷めることも少ない。
【0028】
また、シンブル71を、フレーム1の他端側に回転自在に支持された筒体73と、この筒体73の他端に螺合されたキャップ74とから構成したので、ラチェット機構82の板ばね85の一端85Aをスピンドル61の溝62に係止する際、筒体73の孔から覗きながら作業できるから、板ばね85の一端85Aをスピンドル61の溝62に簡単に係止させることができる。なお、溝62Aは、回転筒体31をスピンドル61と同期回転させつつ、スピンドル61を軸方向へ変位可能とする溝を兼ねているから、板ばね85の一端85Aを係止するための溝を特別に加工する必要がない。
しかも、キャップ74の内径を、スピンドル61の外径に対して僅か大きく形成したので、スピンドル61が軸方向へ変位するとき、板ばね85も軸方向へ移動しようとするが、その移動がキャップ74によって阻止されるから、板ばね85を定位置に保持できる。
【0029】
以上述べた実施の形態では、回転伝達手段81として、ラチェット機構82を用いたが、シンブル71の回転をスピンドル61に伝達しかつスピンドル61の軸方向変位を許容できる構造であれば、他の構造でもよい。
たとえば、図5および図6に示すように、スピンドル61の軸方向に沿って断面矩形の溝62Aを設け、この溝62Aに摺動自在に係合するピン91を前記シンブル71の内面に突設した構造でもよい。このような構造でも、シンブル71の回転がピン91および溝62Aを介してスピンドル61に伝達されるとともに、スピンドル61の軸方向変位をピン91に係合する溝62Aで許容することができる。
【0030】
また、エンコーダ41の形式としては、上記実施形態で述べた固定板43と回転板44とからなるロータリエンコータに限らず、同軸の円筒体構造の円筒型エンコーダ(たとえば、特願平6−330689号参照)などでもよい。さらに、静電容量式のエンコーダに限らず、光電式、磁気式などでもよい。
【0031】
【発明の効果】
本発明のマイクロメータによれば、コストダウンが図れるとともに、操作性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるマイクロメータの一実施形態を示す一部を切り欠いた正面図である。
【図2】同上実施形態の要部を示す拡大図である。
【図3】図2の III−III 線断面図である。
【図4】同上実施形態のラチェット機構を示す分解斜視図である。
【図5】本発明にかかるマイクロメータの他の実施形態の要部を示す拡大図である。
【図6】図5のVI−VI線断面図である。
【図7】従来のデジタル表示型マイクロメータを示す一部を切り欠いた正面図である。
【符号の説明】
1 フレーム(本体)
2 アンビル
4 デジタル表示器
41 エンコーダ
61 スピンドル
62 溝
71 シンブル
73 筒体
74 キャップ
81 回転伝達手段
82 ラチェット機構
83 鋸歯状突起
84 ラチェットリング
85 板ばね
85A 板ばねの一端
85B 板ばねの他端
Claims (3)
- 一端にアンビルを有する本体と、この本体の他端に螺合されその螺合回転に伴って軸方向へ変位するスピンドルと、このスピンドルの回転量からスピンドルの軸方向変位量を検出するエンコーダと、このエンコーダの出力信号に基づく測定値をデジタル表示するデジタル表示器とを備えたマイクロメータにおいて、
前記本体の他端側にシンブルを前記スピンドルの軸方向定位置でかつそのスピンドルの軸を中心として回転自在に設けるとともに、このシンブルと前記スピンドルとの間にシンブルの回転をスピンドルに伝達しかつスピンドルの軸方向変位を許容する回転伝達手段を備え、
前記回転伝達手段は、前記シンブルの回転を前記スピンドルに伝達するとともに、スピンドルに一定以上の負荷が作用したときスピンドルに対してシンブルを空転させるラチェット機構とされ、前記ラチェット機構は、前記シンブル内に固定されかつ内周面に鋸歯状突起を有するラチェットリングと、このラチェットリングと前記スピンドルの外周面との間に挿入され、一端が前記スピンドルの軸方向に沿って形成された溝に係止され、他端が前記ラチェットリングの鋸歯状突起に押圧付勢された板ばねとから構成されていることを特徴とするマイクロメータ。 - 請求項1に記載のマイクロメータにおいて、前記シンブルは、前記本体の他端側に前記スピンドルの軸を中心として回転自在に支持されかつ前記ラチェットリングを収納する筒体と、この筒体の他端に螺合され前記スピンドルの他端側を覆うキャップとから構成されていることを特徴とするマイクロメータ。
- 請求項2に記載のマイクロメータにおいて、前記キャップは、スピンドルの外径に対して僅か大きな内径に形成され、筒体の他端に螺合されたとき前記板ばねの端面に当接するストッパを兼ねていることを特徴とするマイクロメータ。
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