JP5462061B2 - 測定器 - Google Patents

Description

本発明は、被測定物の寸法などを測定する測定器に関する。

従来、被測定物の寸法などを測定する測定器としてマイクロメータが知られている（例えば特許文献１参照）。
このマイクロメータは、本体と、本体に回転可能かつ軸方向へ移動可能に設けられたスピンドルと、このスピンドルに一体的に設けられて回転させることによってスピンドルを軸方向へ進退移動させるシンブルと、本体に設けられてスピンドルの回転量を検出するエンコーダと、本体に設けられてエンコーダの検出値に基づくスピンドルの軸方向の移動量をデジタル表示するデジタル表示器とを備える。

このようなマイクロメータでは、スピンドルに、複数のねじ山からなる雄ねじ部が形成され、本体には、スピンドルの雄ねじ部に対向する位置に、複数のねじ山からなる雌ねじ部が形成されている。そして、雄ねじ部のねじ山と雌ねじ部のねじ山が、互いにねじ山の側面を接触させた状態で噛み合っている。従って、シンブルを回転させると、スピンドルも同時に回転し、雄ねじ部が雌ねじ部に沿って進退移動されてスピンドルが被測定物に対して進退移動される。スピンドルの移動量は、エンコーダによる検出結果に基づいてデジタル表示器に表示されるため、その表示値を読み取れば、被測定物の寸法を測定できる。

実開昭４７−２７８５７号公報

しかし、特許文献１に記載のような従来の測定器では、スピンドルの移動量は、雄ねじ部と雌ねじ部のねじ山の構造によって決定される。雄ねじ部と雌ねじ部とはそれぞれ、ピッチ誤差や酔歩誤差などを有しているため、雄ねじ部のねじ山と雌ねじ部のねじ山どうしの噛み合い位置が変化し、雄ねじ部のねじ山と雌ねじ部のねじ山の全ての山どうしが均一には接触せず、その結果、スピンドルの移動量は、雄ねじ部と雌ねじ部のピッチ誤差などに影響される。このため、デジタル表示器に表示されるスピンドルの移動量と、実際のスピンドルの移動量との間に測定誤差が生じる。

本発明の目的は、実際のスピンドルの移動量との間に生じる測定誤差を少なくすることができ、高精度な測定を行うことができる測定器を提供することである。

本発明の測定器は、本体と、雄ねじが形成された雄ねじ部を有し、前記本体に回転可能かつ軸方向へ移動可能に設けられたスピンドルとを備え、前記スピンドルの移動量から被測定物の寸法を測定する測定器であって、前記本体の前記雄ねじ部に対向する位置に、前記雄ねじ部の１つのねじ山に接触する突起部材が設けられ、前記突起部材は、前記スピンドルの軸に対して直交する軸を中心とする半円柱形状の突出部を有し、前記突出部が前記雄ねじ部の１つのねじ山に接触しながら、前記スピンドルが回転しかつ軸方向へ移動することを特徴とする。

このような構成によれば、突起部材が個々のねじ山に接触しながら、スピンドルが回転しかつ軸方向へ移動するため、スピンドルの移動量誤差は雄ねじ部のピッチ誤差などのみによって決定され、噛み合い位置が変化することがない。従って、測定器から読み取られ
るスピンドルの移動量と、実際のスピンドルの移動量との間に生じる測定誤差を少なくすることができ、高精度な測定を行うことができる。
また、このような構成によれば、半円柱形状の突出部が雄ねじ部の１つのねじ山に適切に接触する。このため、スピンドルの先端側は本体で支持され、かつスピンドルの後端側の雄ねじ部が突出部を介して突起部材で支持される。つまり、スピンドルがその移動方向における両端側から支持される構造であるため、スピンドルの回転軸がぶれず、スピンドルが常にその中心軸回りに回転できる。

本発明の測定器において、前記突起部材は前記スピンドルに対して直交する方向に移動可能であり、前記突起部材はその移動方向と交差する方向から固定部材によって前記本体に固定されていることが好ましい。
このような構成によれば、突起部材を任意の位置に固定でき、突起部材と雄ねじ部のねじ山との接触位置を容易に調整することができる。そのため、突起部材と雄ねじ部のねじ山とが連続して接触することによる突起部材の磨耗があっても、最適な接触状態に調整できる。

本発明の実施形態に係る測定器を示す一部切り欠き正面図。 図１の部分拡大図。 本発明の実施形態に係る突起部材を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すマイクロメータ１は、略Ｕ字形状に形成されたフレーム２を備える。
フレーム２には、その一端部内面にアンビル２１が固定されているとともに、他端部に、回転しながら軸方向へ移動してアンビル２１に対して進退するスピンドル３が設けられている。

スピンドル３が設けられたフレーム２の他端部には、その内面側にスピンドル３を支持する軸受筒２２が固定され、外面側にインナースリーブ４が嵌合されている。インナースリーブ４の外周にはアウタースリーブ５が嵌合されている。フレーム２とインナースリーブ４とアウタースリーブ５で本体が構成される。

フレーム２の正面部には、スピンドル３の移動量をデジタル表示するデジタル表示器６０が配置され、軸受筒２２とインナースリーブ４との間には、スピンドル３の回転量からスピンドル３の軸方向移動量を検出するエンコーダ６１が設けられている。
エンコーダ６１は、プレート６２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６３と、固定板６３と一定のギャップをもって対向した状態で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６４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６３と回転板６４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６１で検出された固定板６３と回転板６４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６０にデジタル表示される。

スピンドル３は、円柱形状の軸部３１Ａと、軸部３１Ａより僅か径大に形成されかつ外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部３１Ｂと、雄ねじ部３１Ｂよりもスピンドル３の退行方向側の端部に雄ねじ部３１Ｂと一体形成されたテーパ部３１Ｃとを有している。図２に示すように、雄ねじ部３１Ｂにはねじ山Ｎ１，Ｎ２・・・が形成されている。

インナースリーブ４は略円筒状に形成され、内部に貫通部４ａが形成されている。貫通部４ａ内に、スピンドル３が図１の左右方向に進退移動自在に収納されている。
図２に示すように、インナースリーブ４には、スピンドル３の進退移動方向と交差する方向に貫通した取り付け穴４ｂが形成されている。取り付け穴４ｂには、突起部材７０が雄ねじ部３１Ｂに対向して、スピンドル３に対して直交した、雄ねじ部３１Ｂに近づく方向と雄ねじ部３１Ｂから離れる方向とに移動可能に螺着されている。

図３にも示すように、突起部材７０は、円柱形状の胴部７０ａと、胴部７０ａよりも雄ねじ部３１Ｂ側に胴部７０ａと一体に設けられ、雄ねじ部３１Ｂ方向に向かうにしたがって幅狭となる略台形の断面を有する四角柱状の支持部７０ｂと、支持部７０ｂよりも雄ねじ部３１Ｂ側に支持部７０ｂと一体に設けられ、スピンドル３の軸に対して直交する軸を中心として雄ねじ部３１Ｂ側に突出した曲面を有する略半円柱状の突出部７０ｃとから構成される。

突起部材７０は取り付け穴４ｂに挿入され、突起部材７０の側方から、固定部材としての固定ねじ８０が、突起部材７０の移動可能方向と交差するスピンドル３の進行方向に螺着される。これによって、固定ねじ８０が胴部７０ａに当接し、突起部材７０は、固定ねじ８０により取り付け穴４ｂ内で固定される。このとき、突出部７０ｃが雄ねじ部３１Ｂの１つのねじ山Ｎ１に向けて突出し、突出部７０ｃとねじ山Ｎ１とが接触部分Ｓで接触する。

アウタースリーブ５は略円筒状に形成され、インナースリーブ４の外側にインナースリーブ４の外周を覆って取り付けられている。
アウタースリーブ５の外周面には、シンブル５０が回動可能に被嵌されている。また、アウタースリーブ５の外周面には、主尺目盛５１がアウタースリーブ５の軸方向に沿って一定間隔毎に形成され、副尺目盛５２がシンブル５０の外周に沿って形成されている。
スピンドル３の移動量は、主尺目盛５１と副尺目盛５２とから読み取ることができるとともに、エンコーダ６１によって検出された後にデジタル表示器６０にデジタル表示される。

シンブル５０の端部がスピンドル３のテーパ部３１Ｃに嵌合固定されており、シンブル５０を回転させると、スピンドル３が、シンブル５０の回転と同期して回転しながらアンビル２１に対して進退移動する。シンブル５０の他端には、スピンドル３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５３が設けられている。

次に、被測定物の寸法を測定するときのマイクロメータ１の動作について説明する。
まず、アンビル２１とスピンドル３の先端との間に被測定物を位置させる。このときには、図２に示すように、突出部７０ｃとねじ山Ｎ１とが接触部分Ｓで接触している。

そして、シンブル２５を回転させると、スピンドル３が被測定物に向けて進行移動される。すると、スピンドル３が回転しながら図２の左方向に移動し、突出部７０ｃと、ねじ山Ｎ２、Ｎ３・・・とが接触していく。このとき、突出部７０ｃが半円柱形状で、曲面からなる半円柱の側面がねじ山Ｎ２、Ｎ３・・・と適切に接触するため、スピンドル３の先端側が軸受筒２２で支持され、かつスピンドル３の雄ねじ部３１Ｂが突出部７０ｃを介して突起部材７０で支持される。よって、スピンドル３がその移動方向における両側から支持されてスピンドル３の回転軸がぶれず、スピンドル３が常にその中心軸回りに回転できる。

スピンドル３の先端が被測定物に当接するまでシンブル５０を回転させ、スピンドル３の先端が被測定物に当接したときにシンブル５０の回転を停止させる。このとき、ラチェットつまみ５３を回転させて測定圧を一定に保つ。ここで、主尺目盛５１と副尺目盛５２とから、あるいはデジタル表示器６０からスピンドル３の移動量を読み取り、それによって被測定物の寸法を測定する。

本実施形態のマイクロメータ１では、インナースリーブ４に突起部材７０が設けられ、突出部７０ｃが雄ねじ部３１Ｂのねじ山に向けて突出されている。本実施形態のマイクロメータ１では、従来のように、インナースリーブ４には雌ねじ部が設けられていないため、スピンドル３の移動量は、その雌ねじ部におけるピッチ誤差などには影響されず、スピンドル３の移動量誤差は雄ねじ部３１Ｂのピッチ誤差などのみによって決定されるため、スピンドル３の移動量に対して、ねじ部のピッチ誤差などによる影響が少なくなる。よって、シンブル５０の回転量に基づいた主尺目盛５１と副尺目盛５２から読み取られるスピンドル３の移動量またはエンコーダ６１によって検出されてデジタル表示器６０にデジタル表示されたスピンドル３の移動量と、実際のスピンドル３の移動量との間に生じる測定誤差を少なくすることができ、高精度な測定を行うことができる。
また、従来のように、インナースリーブ４に雌ねじ部を設けることが不要となり、マイクロメータ１の製造工数を低減できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、測定器としてマイクロメータ１について説明したが、回転しながら進退移動するスピンドルの移動量から被測定物の寸法を測定する測定器であれば、本発明が適用可能である。例えば、フレーム２のアンビル２１側を切除した、いわゆるマイクロメータヘッドでもよい。

前記実施形態では、突起部材７０の胴部７０ａは単なる円柱形状として説明したが、胴部７０ａにねじが切られていてもよい。また、前記実施形態では、突出部７０ｃは半円柱形状であったが、三角柱形状であってもよい。この場合には、三角柱の一方の傾斜面がねじ山の傾斜面に当接して、突出部とねじ山とが接触する。

本発明は、例えばマイクロメータなどの、被測定物の寸法などを測定する測定器に利用できる。

１…マイクロメータ（測定器）、
２…フレーム
３…スピンドル、
４…インナースリーブ
５…アウタースリーブ
３１Ｂ…雄ねじ部、
７０…突起部材、
７０ｃ…突出部、
８０…固定ねじ（固定部材）
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３…ねじ山

Claims (2)

1. 本体と、雄ねじが形成された雄ねじ部を有し、前記本体に回転可能かつ軸方向へ移動可能に設けられたスピンドルとを備え、前記スピンドルの移動量から被測定物の寸法を測定する測定器であって、
   前記本体の前記雄ねじ部に対向する位置に、前記雄ねじ部の１つのねじ山に接触する突起部材が設けられ、
   前記突起部材は、前記スピンドルの軸に対して直交する軸を中心とする半円柱形状の突出部を有し、前記突出部が前記雄ねじ部の１つのねじ山に接触しながら、前記スピンドルが回転しかつ軸方向へ移動することを特徴とする測定器。
2. 請求項１に記載の測定器において、
   前記突起部材は前記スピンドルに対して直交する方向に移動可能であり、
   前記突起部材はその移動方向と交差する方向から固定部材によって前記本体に固定されていることを特徴とする測定器。

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