JPH0921437A

JPH0921437A - 板状スプリング

Info

Publication number: JPH0921437A
Application number: JP19601395A
Authority: JP
Inventors: Satoru Edo; 識江戸
Original assignee: Tosok Corp
Current assignee: Nidec Tosok Corp
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】耐久性の高い板状スプリングを提供する。【構成】板状スプリング１の貫通穴２の外側に、Ｘ軸
３に交差する第１及び第２の円弧状スリット５，６を設
け、小円９を形成する。小円９の外側に、Ｙ軸４に交差
する第３及び第４の円弧状スリット１０，１１を設け、
小円９と同心円の中円１４を形成する。中円１４の外側
に、Ｘ軸３に交差する第５及び第６の円弧状スリット１
５，１６を設け、中円１４と同心円の大円１９を形成す
る。第１の円弧状スリット５と第５の円弧状スリット１
５の間に第１の連結スリット２０を、第２の円弧状スリ
ット６と第６円弧状スリット１６の間に第２の連結スリ
ット２１を形成する。第３の円弧状スリット１０に第１
の交差スリット２６を、第４の円弧状スリット１１に第
２の交差スリット２７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板状部材に複数の
スリットが設けられ、対象物を支持する板状スプリング
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気マイクロメータは、図６に示
すように、検出器本体８１と、該検出器本体８１より突
出する測定子８２とにより構成されており、該測定子８
２のスピンドル８３中央には、コア８４が設けられてい
る。前記検出器本体８１には、前記コア８４を包囲する
１次コイル８５及び２次コイル８６，８６からなる差動
変圧器８７が設けられており、前記測定子８２をワーク
に当接させた際の前記コア８４の変位量を、前記差動変
圧器８７によって電気信号に変換するように構成されて
いる。

【０００３】前記スピンドル８３には、前記測定子８２
側の先端部にストッパー８８が、また基端部にナット８
９が設けられており、前記スピンドル８３は、前記ナッ
ト８９を付勢するスプリング９０によって先端側へ向け
て付勢されるとともに、前記ストッパー８８によって、
その移動範囲が規制されている。前記ストッパー８８に
は、縁部が検出器本体８１に固定された先端側板状スプ
リング９１が設けられており、該先端側板状スプリング
９１は、前記ストッパー８８と前記コア８４側に設けら
れた第１のカラー９２とによって挾持固定されている。
また、前記ナット８９には、第２のカラー９３が設けら
れており、該第２カラー９３には、縁部が検出器本体８
１に固定された基端側板状スプリング９４が、前記第２
カラー９３と前記コア８４側に設けられた第３のカラー
９５とによって挾持固定されている。

【０００４】前記先端側及び、基端側板状スプリング９
１，９４は、同一形状であり、図７に示すように、薄肉
円板状の部材によって形成されている（先端側板状スプ
リングのみ図示）。前記先端側板状スプリング９１に
は、前記スピンドル８３が貫通する円形の貫通穴９６が
中央に開設されており、該貫通穴９６より外周縁部に向
けて等間隔に、互いに向き合う第１及び第２のスリット
９７，９８、第３及び第４のスリット９９，１００、第
５及び第６のスリット１０１，１０２が互い違いに順次
形成されている。前記第１及び第２のスリット９７，９
８と、前記第５及び第６のスリット１０１，１０２は、
前記先端側板状スプリング９１を中央より上下及び左右
に分けるＸ軸１０３及びＹ軸１０４を想定した際に、Ｙ
軸１０４を挟み対称に形成されており、前記第３及び第
４のスリット９９，１００は、前記Ｘ軸１０３を挟み対
称に形成されている。これによって、前記スピンドル８
３は、図８に示すように、前記両板状スプリング９１，
９４によって図上の左右方向へのずれが防止されている
とともに、図上の上下方向に各々所定量α移動できるよ
うに構成されている。

【０００５】すなわち、前記スピンドル８３が上下方向
に移動した際、前記先端側板状スプリング９１には、図
９に示すように、前記検出器本体８１に固定された先端
側板状スプリング９１の外周縁部と、スピンドル８３に
固定された貫通穴９６の周縁部とを結ぶ各部位が変形し
て板ばねとして作用するように構成されており、このと
き、その変形量は、先端側板状スプリング９１の各部、
詳しくは、図中一点鎖線で示す分散ライン１０５にて分
散されるように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先端側
板状スプリング９１における前記分散ライン１０５上に
は、第３、第５及び第６のスリット９９，１０１，１０
２に包囲された領域Ｐと、第３及び第５のスリット９
９，１０１に挟まれた領域Ｎと、第１、第３、第４、及
び第５のスリット９７，９９，１００，１０１に包囲さ
れた領域Ｒと、第１及び第３のスリット９７，９９に挟
まれた領域Ｍと、第１、第２及び第３のスリット９７，
９８，９９に包囲された領域Ｑとが形成されており、前
記領域Ｐ及び領域ＱはＹ軸１０４に対称であり、前記領
域ＲはＸ軸１０３に対称である。

【０００７】このため、前記先端側板状スプリング９１
の外周縁部に対して中心部を変位させた際には、前記領
域Ｐ及び領域Ｑの夫々の円周方向の断面は、”へ”の字
形に変位しようとするが、図中Ｙ軸１０４の左側と右側
の相互作用により変位し難くなる。同様に、前記領域Ｒ
の円周方向の断面も”へ”の字形に変形しようとする
が、図中Ｘ軸１０３の上側と下側の相互作用により変位
し難くなる。これらの要因から、前記領域Ｐ、領域Ｒ及
び領域Ｒにおいては板ばねとしての作用がほとんど生じ
ないと考えられる。

【０００８】したがって、前記分散ライン１０５を直線
的に展開した場合、図１０に示すように、前記検出器本
体８１に固定された前記領域Ｐと、前記領域Ｒ及び、ス
ピンドル８３に固定された領域Ｑにおける変形はごくわ
ずかであり、前記領域Ｐと前記領域Ｎとの間、前記領域
Ｎと領域Ｒとの間、領域Ｒと領域Ｍとの間、及び前記領
域Ｍと領域Ｑとの間には、大きな力が集中して加わる。

【０００９】このため、検出器にて繰り返し測定を行う
と、前記スピンドル８３を支持する各板状スプリング９
１，９４が劣化し、場合によっては前記各板状スプリン
グ９１，９４が疲労破壊を起こすこともあった。

【００１０】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、耐久性の高い板状スプリングを提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明にあっては、半径が異なる各々の同心円上に、
複数本の円弧状スリットが間隔を置いて設けられた板状
部材からなり、半径方向に隣合う前記各同心円上に設け
られた各々の円弧状スリット同士が、前記半径方向にて
互い違いに配置された板状スプリングにおいて、前記各
円弧状スリットに、当該円弧状スリットが設けられた一
方の同心円と隣合う他方の同心円上に達する縦スリット
を、前記他方の同心円上に設けられた各円弧状スリット
間の中央に延設した。

【００１２】前記構成において、各同心円上に設けられ
た各円弧状スリットの間には、半径方向に延在する縦ス
リットが設けられているので、この部位における変形が
容易となり、板状スプリングには、板ばねとして作用す
る領域が連続的に形成される。また、従来の板状スプリ
ングと比較して板ばねとして作用する領域が増加する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にしたがって説明する。図１に示すように本発明の実施
の形態にかかる板状スプリング１は、従来例で示したも
のと同様に、電気マイクロメータに使用されており、電
気マイクロメータの検出器本体より延出する測定子のス
ピンドルを支持するものである。

【００１４】この板状スプリング１は、板厚ｈを有する
薄肉円板状のステンレス鋼によって形成されており、中
央には、前記検出器のスピンドルが貫通する円形の貫通
穴２が設けられている。前記板状スプリング１を、中心
にて上下に分けるＸ軸３、及び左右に分けるＹ軸４を想
定した際に、前記貫通穴２の外側には、当該貫通穴２よ
り間隔をおいて、互いに向き合うとともに、各々がその
中央部にて前記Ｘ軸３に交差する第１及び第２の円弧状
スリット５，６が離間して配置形成されており、前記板
状スプリング１には、両円弧状スリット５，６と、各円
弧状スリット５，６間に形成された第１及び第２の離間
部７，８とにより、当該板状スプリング１と同心円の小
円９が形成されている。

【００１５】該小円９の外側には、当該小円９より幅寸
法ｂの間隔をおいて、互いに向き合うとともに、各々が
その中央部にて前記Ｙ軸４に交差する第３及び第４の円
弧状スリット１０，１１が離間して配置形成されてお
り、前記板状スプリング１には、これらの円弧状スリッ
ト１０，１１と、各円弧状スリット１０，１１間に形成
された第３及び第４の離間部１２，１３とにより、前記
小円９と同心円の中円１４が形成されている。

【００１６】また、該中円１４の外側には、当該中円１
４より前記幅寸法ｂの間隔をおいて、互いに向き合うと
ともに、各々がその中央部にて前記Ｘ軸３に交差する第
５及び第６の円弧状スリット１５，１６が離間して配置
形成されており、前記板状スプリング１には、これらの
円弧状スリット１５，１６と、各円弧状スリット１５，
１６間に形成された第５及び第６の離間部１７，１８と
により、前記中円１４と同心円の大円１９が形成されて
いる。すなわち、小円９上の第１及び第２の円弧状スリ
ット５，６と、中円１４上の第３及び第４の円弧状スリ
ット１０，１１と、大円１９上の第５及び第６の円弧状
スリット１５，１６とは、半径方向にて互い違いに配置
されている。

【００１７】前記小円９上に形成された第１の円弧状ス
リット５と、前記大円１９上に形成された第５の円弧状
スリット１５との間における前記Ｘ軸３上の部位には、
第１の連結スリット２０が形成されおり、この第１の連
結スリット２０における前記中円１４上の部位から前記
第３の円弧状スリット１０までの間隔及び、第１の連結
スリット２０から前記第４の円弧状スリット１１までの
間隔が、前記幅寸法ｂとほぼ一致するように構成されて
いる。また、前記小円９上に形成された第２の円弧状ス
リット６と、前記大円１９上に形成された第６円弧状ス
リット１６との間における前記Ｘ軸３上の部位には、第
２の連結スリット２１が形成されており、この第２の連
結スリット２１における前記中円１４上の部位から前記
第３の円弧状スリット１０までの間隔及び、第２の連結
スリット２１から前記第４の円弧状スリット１１までの
間隔が、前記幅寸法ｂとほぼ一致するように構成されて
いる。

【００１８】つまり、前記第１の連結スリット２０は、
前記小円９上に形成された第１の円弧状スリット５から
前記中円１４上の前記第３の離間部１２中央へ向けて形
成された第１の縦スリット２２と、前記大円１９上に形
成された第５の円弧状スリット１５から前記中円１４上
の前記第３の離間部１２中央へ向けて形成された第２の
縦スリット２３とにより形成されている。そして、前記
第２の連結スリット２１は、前記小円９上に形成された
第２の円弧状スリット６から前記中円１４上の前記第４
の離間部１３中央へ向けて形成された第３の縦スリット
２４と、前記大円１９上に形成された第６の円弧状スリ
ット１６から前記中円１４上の前記第４の離間部１３中
央へ向けて形成された第４の縦スリット２５とにより形
成されている。

【００１９】また、前記第３の円弧状スリット１０に
は、当該第３の円弧状スリット１０の中央部にて交差す
る第１の交差スリット２６が、前記Ｙ軸４上に形成され
ており、前記第４の円弧状スリット１１には、当該第４
の円弧状スリット１１の中央部に交差する第２の交差ス
リット２７が、前記Ｙ軸４上に形成されている。すなわ
ち、前記第１の交差スリット２６は、前記中円１４上に
形成された第３の円弧状スリット１０より、前記小円９
上に形成された第１の離間部７中央へ向けて形成された
第５の縦スリット２８と、前記第３の円弧状スリット１
０より、前記大円１９上に形成された第５の離間部１７
中央へ向けて形成された第６の縦スリット２９とにより
形成されている。また、前記第２の交差スリット２７
は、前記中円１４上に形成された第４の円弧状スリット
１１より、前記小円９上に形成された第２の離間部８中
央へ向けて形成された第７の縦スリット３０と、前記第
４の円弧状スリット１１より、前記大円１９上に形成さ
れた第６の離間部１８中央へ向けて形成された第８の縦
スリット３１とにより形成されている。

【００２０】以上に述べたように、板状スプリング１の
スリットパターンは、完全にＸ軸３及びＹ軸４に対称で
ある。これは、使用する際板状スプリング１が撓んでも
ラジアル方向の変位や、回転方向のねじれが生じないの
で、検出器の測定精度と耐久性が向上される。

【００２１】以上の構成からなる本発明の実施の形態に
おいて、板状スプリング１を使用する際には、従来例と
同様に、電気マイクロメータの検出器本体に、前記板状
スプリング１の周縁部を固定するとともに、板状スプリ
ング１の貫通穴２に測定子のスピンドルを貫通固定さ
せ、該スピンドルを支持する。

【００２２】このとき、前記スピンドルが上下方向に移
動した際、前記板状スプリング１には、図２に示すよう
に、検出器本体に固定された板状スプリング１の外周縁
部と、前記スピンドルに固定された貫通穴２の周縁部と
を結ぶ各部位、つまり図中一点鎖線で示す変形ライン４
０が板ばねとして作用する。詳しくは、板状スプリング
１における前記変形ライン４０上には、前記検出器本体
に固定された板状スプリング１の外周縁部上の領域ｐ
と、第３及び第５の円弧状スリット１０，１５及び、第
２及び第６の縦スリット２３，２９に包囲された領域ｎ
と、第３の円弧状スリット１０及び第１の連結スリット
２０に挟まれた領域ｒと、第１及び第３の円弧状スリッ
ト５，１０と、第１及び第５の縦スリット２２，２８に
包囲された領域ｍと、前記スピンドルに固定された貫通
穴２の周縁部を形成する領域ｑとが形成されている。こ
のため、前記板状スプリング１においては、検出器本体
に固定された領域ｐ及び、スピンドルに固定された領域
ｑを除く、全ての領域ｎ，ｒ，ｍが一体の板ばねとして
の作用を生じる。

【００２３】図３は、前記変形ライン４０を直線的に展
開した断面図を示すものであり、前記スピンドルが下方
にδ変位した状態を示している。このとき、領域ｎ，
ｒ，ｍ間での長さがＬであり、領域ｎにおける変位がδ
ｎ、領域ｒにおける変位がδｒ、領域ｍにおける変位が
δｍの場合、領域ｎ，ｒ，ｍに加わる応力は、Ｅ＝板状
スプリング１の材質の縦弾性係数（ヤング率）、υ＝ポ
アソン比（約１／４）とすると、たわみδ＝ＷＬ³／（１２ＥＩ）（δ＜０．２Ｌとす
る）曲げモーメントＭ＝ＷＬ／２断面２次モーメントＩ＝ｂｈ³／１２（１−υ²）（板厚ｈが板幅寸法ｂより極く薄いとする）応力σmax＝Ｍｈ／２Ｉとなり、以上の４つの式から応力σmax＝（３ｈ／Ｌ²）Ｅδ となる。

【００２４】すなわち、板状スプリング１の板厚ｈ及
び、材質によって決定される前記縦弾性係数Ｅが定めら
れている場合においては、たわみδが一定であれば、板
状スプリング１に生じる応力σmaxは、板状スプリング
１における板ばねとして作用する領域ｎ，ｒ，ｍの長さ
Ｌの２乗に反比例することがわかる。

【００２５】つまり、図９に示した従来の板状スプリン
グ９１は、板ばねとして作用する領域Ｎと領域Ｍとが領
域Ｒによって分割されており、領域Ｎ，Ｒは、個々の板
ばねとして働いているので長さが短い。しかし、本発明
の実施の形態における板状スプリング１は、板ばねとし
て作用する領域ｎ，ｒ，ｍが１つの板ばねとして働くの
で、前述した従来のものと比較して板ばねとして作用す
る領域ｎ，ｒ，ｍの長さＬが長くなる。これにより、前
記板状スプリング１に加わる応力が低下する。また、図
４のウエラー曲線に示すように、従来の板状スプリング
１と比較して応力が低下するので、前記板状スプリング
１が破壊を起こすまでの繰り返し作動回数が著しく増加
する。

【００２６】そして、板ばねとして作用する領域ｎ，
ｒ，ｍが連続的に形成されるので、従来のように、板ば
ねとして作用する領域と板ばねとして作用しない領域と
の間に、変形の際の力が集中することもない。さらに、
板状スプリング１には、第１及び第２の交差スリット２
６，２７及び、第１及び第２の連結スリット２０，２１
が形成されているので、捩れが生じ易い領域ｎ，ｒ，ｍ
における捩れを逃がすことができる。したがって、繰り
返し作動による板状スプリング１の劣化が押えられ、板
状スプリング１の疲労破壊を防止することができる。

【００２７】なお、本発明の実施の形態における板状ス
プリング１においては、小円９、中円１４及び大円１９
上に、各円弧状スリット５，６，１０，１１，１５，１
６を設け、これらに、縦スリット２２〜２５，２８〜３
１を形成したものを示したが、図５に示すように、複数
の円弧状スリット４１〜４８によって、４つの同心円４
９〜５２を形成し、これらに縦スリット５３〜６４を形
成しても良く、さらに多重の同心円を形成し、これらに
縦スリットを形成しても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の板状スプ
リングにあっては、板ばねとして作用する領域が連続的
に形成されるので、従来のように、板ばねとして作用す
る領域と板ばねとして作用しない領域との間に、変形の
際の力が集中することはない。また、従来の板状スプリ
ングと比較して板ばねとして作用する領域が増加するの
で、変形に伴う応力が広い範囲に分散する。

【００２９】したがって、繰り返し使用しても板状スプ
リングの劣化が押えられ、板状スプリングの疲労破壊を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す平面図である。

【図２】図１の要部を示す図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図４】ウエラー曲線を示す図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す図である。

【図６】従来の電気マイクロメータの検出器本体を示す
要部の断面図である。

【図７】図６における先端側板状スプリングを示す平面
図である。

【図８】同従来例の電気マイクロメータの検出器本体の
作動状態を示す断面図である。

【図９】図７の要部を示す図である。

【図１０】図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１板状スプリング５第１の円弧状スリット６第２の円弧状スリット９小円（同心円）１０第３の円弧状スリット１１第４の円弧状スリット１４中円（同心円）１５第５の円弧状スリット１６第６の円弧状スリット１９大円（同心円）２２〜２５第１〜第４の縦スリット２８〜２９第５〜第８の縦スリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半径が異なる各々の同心円上に、複数本
の円弧状スリットが間隔を置いて設けられた板状部材か
らなり、半径方向に隣合う前記各同心円上に設けられた
各々の円弧状スリット同士が、前記半径方向にて互い違
いに配置された板状スプリングにおいて、前記各円弧状スリットに、当該円弧状スリットが設けら
れた一方の同心円と隣合う他方の同心円上に達する縦ス
リットを、前記他方の同心円上に設けられた各円弧状ス
リット間の中央に延設したことを特徴とする板状スプリ
ング。