(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に固定された固定スリーブと、この固定スリーブに螺合される雄ねじ部を有し、軸方向へ進退されるスピンドルと、前記固定スリーブの外周に回転可能に被嵌されたシンブルと、このシンブルの外周から前記スピンドルの外端にかけて被嵌され前記シンブルに対して回転可能な操作スリーブと、この操作スリーブと前記スピンドルとの間に配置され、前記操作スリーブの回転を前記スピンドルへ伝達するとともに、前記スピンドルに一定以上の負荷がかかったときに前記操作スリーブを前記スピンドルに対して空転させる定圧機構とを備えた変位測定器において、
前記定圧機構は、前記操作スリーブと一体的に回転する回転駆動素子と、この回転駆動素子に対して一体的に回転可能でかつ前記スピンドルに一定以上の負荷がかかったときに回転不能に連結されるとともに前記シンブルに結合された回転被駆動素子と、この回転被駆動素子からの回転を前記スピンドルに伝達する回転伝達機構とを含んで構成され、
前記固定スリーブの外周面には前記スピンドルの雄ねじ部と同じピッチの雄ねじ部が形成され、
前記シンブルの内周面には前記固定スリーブの雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が形成されている、ことを特徴とする変位測定器。
【請求項２】
請求項１に記載の変位測定器において、
前記回転伝達機構は、前記スピンドルの外端部にスピンドルの軸方向に沿って形成された長穴と、この長穴に前記スピンドルの軸方向へ移動可能に係合されるとともに前記回転被駆動素子に固定された伝達ピンとを含んで構成されている、ことを特徴とする変位測定器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の変位測定器において、
前記操作スリーブは、前記シンブルの外周に被嵌された第１操作部と、この第１操作部の外端部に連結され前記定圧機構の外周を覆うとともに前記定圧機構の回転駆動素子を一緒に回転させる第２操作部とを有し、
前記第１操作部と第２操作部との連結部には、前記第１操作部に対して前記第２操作部を差込可能に連結し、かつ、連結された状態において前記第２操作部の回転を前記第１操作部に伝達する差込連結機構が設けられている、ことを特徴とする変位測定器。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変位測定器において、
前記第２操作部は前記固定スリーブの径より小さい径に形成されている、ことを特徴とする変位測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法等を測定する変位測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法等を測定するマイクロメータの中には、被測定物に対して略一定の測定力で測定を行える定圧機構を備えたものが知られている（特許文献１参照）。
これは、本体に固定された固定スリーブと、この固定スリーブに螺合され軸方向へ進退されるスピンドルと、固定スリーブの外周に回転可能に装着され外端部がスピンドルの外端部に連結されたシンブルと、このシンブルの外周からスピンドルの外端に掛けて被嵌された操作スリーブと、この操作スリーブの外端とスピンドルの外端との間に配置され、スピンドルに一定以上の負荷がかかったときにスピンドルに対して空転する定圧機構とを備える構造である。
【０００３】
このような構成のマイクロメータにおいて、測定時、操作スリーブを回転させながらスピンドルを進出させる。スピンドルの先端が被測定物に当接し、スピンドルに一定以上の負荷がかかると、定圧機構が作動し、操作スリーブが空転されるから、被測定物に対して略一定の測定力で測定を行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３２３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、測定者によっては、操作スリーブに対して回転力以外の力、例えば、ねじれ力やラジアル方向の力を操作スリーブに加えてしまう場合がある。すると、操作スリーブに加えられたねじれ力やラジアル方向の力が、そのままシンブルを介してスピンドルに伝わるため、スピンドルのねじ部（雄ねじ部）において摩擦力が増大し、スピドルが廻しにくくなる。そのため、測定力がばらつき、その結果、測定値がばらつく。
【０００６】
本発明の目的は、測定値のばらつきの要因を排除し、繰り返し精度を向上させることができる変位測定器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の変位測定器は、本体に固定された固定スリーブと、この固定スリーブに螺合される雄ねじ部を有し、軸方向へ進退されるスピンドルと、前記固定スリーブの外周に回転可能に被嵌されたシンブルと、このシンブルの外周から前記スピンドルの外端にかけて被嵌され前記シンブルに対して回転可能な操作スリーブと、この操作スリーブと前記スピンドルとの間に配置され、前記操作スリーブの回転を前記スピンドルへ伝達するとともに、前記スピンドルに一定以上の負荷がかかったときに前記操作スリーブを前記スピンドルに対して空転させる定圧機構とを備えた変位測定器において、前記定圧機構は、前記操作スリーブと一体的に回転する回転駆動素子と、この回転駆動素子に対して一体的に回転可能でかつ前記スピンドルに一定以上の負荷がかかったときに回転不能に連結されるとともに前記シンブルに結合された回転被駆動素子と、この回転被駆動素子からの回転を前記スピンドルに伝達する回転伝達機構とを含んで構成され、前記固定スリーブの外周面には前記スピンドルの雄ねじ部と同じピッチの雄ねじ部が形成され、前記シンブルの内周面には前記固定スリーブの雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が形成されている、ことを特徴とする。
【０００８】
このような構成において、操作スリーブを回転させると、その操作スリーブと定圧機構の回転駆動素子とが一体的に回転される。スピンドルにかかる負荷が一定未満の場合には、回転駆動素子の回転が回転被駆動素子に伝達される。回転被駆動素子が回転されると、その回転がシンブルに伝達されるとともに、回転伝達機構を介してスピンドルに伝達される。
すると、シンブルは固定スリーブの雄ねじ部に、スピンドル（スピンドルの雄ねじ部）は固定スリーブの雌ねじ部に螺合されているから、これらが一緒に回転しながら軸方向へ進退される。
スピンドルの進出によって、スピンドルが被測定物に当接すると、スピンドルに一定以上の負荷がかかる。すると、定圧機構の回転被駆動素子に対して回転駆動素子が空転、つまり、操作スリーブが空転される。これにより、被測定物に対して測定力が一定の力で測定することができる。
【０００９】
このとき、操作スリーブに対して回転力以外の力、例えば、ねじれ力やラジアル方向の力が操作スリーブに加わると、その力はシンブルに伝達される。シンブルの内周面には固定スリーブの雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が形成されているから、シンブルに伝達された力は固定スリーブで受けられる。従って、ねじれ力やラジアル方向の力がスピンドルに加わることがないから、測定力のばらつきにより、測定値がばらつくという要因を排除できる。その結、繰り返し精度を向上させることができる。
【００１０】
本発明の変位測定器において、前記回転伝達機構は、前記スピンドルの外端部にスピンドルの軸方向に沿って形成された長穴と、この長穴に前記スピンドルの軸方向へ移動可能に係合されるとともに前記回転被駆動素子に固定された伝達ピンとを含んで構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、スピンドルの外端部に形成された長穴に対して、回転被駆動素子に固定された伝達ピンが長穴に沿ってスピンドルの軸方向へ移動可能に係合されているから、回転被駆動素子の回転のみをスピンドルに伝達することができる。従って、操作スリーブに対して回転力以外のねじれ力やラジアル方向の力が操作スリーブに加わっても、スピンドルには回転力のみが伝達されるだけであるから、高精度な測定を保障できる。
【００１１】
本発明の変位測定器において、前記操作スリーブは、前記シンブルの外周に被嵌された第１操作部と、この第１操作部の外端部に連結され前記定圧機構の外周を覆うとともに前記定圧機構の回転駆動素子を一緒に回転させる第２操作部とを有し、前記第１操作部と第２操作部との連結部には、前記第１操作部に対して前記第２操作部を差込可能に連結し、かつ、連結された状態において前記第２操作部の回転を前記第１操作部に伝達する差込連結機構が設けられている、ことが好ましい。
このような構成によれば、組立にあたって、固定スリーブの雄ねじ部にシンブルの雌ねじ部を螺合してシンブルを固定スリーブの所定位置に組み付けたのち、シンブルの外周に第１操作部を差し込むとともに、シンブルの外端に定圧機構を取り付けて回転被駆動素子をシンブルに結合し、こののち、第１操作部に対して第２操作部を差込連結すれば、組み立てることができる。従って、組立が容易にできる利点がある。
【００１２】
本発明の変位測定器において、前記第２操作部は前記固定スリーブの径より小さい径に形成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、シンブルの外周に被嵌された第１操作部と、第１操作部の外端部に連結され定圧機構の外周を覆うとともに固定スリーブの径より小さい径を有する第２操作部を有しているから、例えば、左手で本体を持ち、右手で第２操作部を回転操作する両手操作、あるいは、片手で本体を持ちながら第１操作部を回転操作する片手操作の両操作が可能である。しかも、それぞれの測定において、従来の操作と同じ操作性を保障できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタル式マイクロメータの正面図。
【図２】同上実施形態の部分断面図。
【図３】図２に示す部分の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、変位測定器としてデジタル式マイクロメータの例について説明する。
【００１５】
＜デジタル式マイクロメータの構成＞
図１に示すように、デジタル式マイクロメータは、略Ｕ字形の本体１と、この本体１に摺動自在に設けられたスピンドル１０と、本体１の内部においてスピンドル１０の変位量を検出するエンコーダ（図示省略）と、このエンコーダによって検出されたスピンドル１０の変位量（測定値）を表示するデジタル表示器２とを備える。
本体１の一端にはアンビル３が固定され、他端にスピンドル１０を摺動自在に支持する軸受筒４が設けられている。
スピンドル１０は、内端側が軸受筒４に挿通支持され、外端側が本体１に固定スリーブ２０を介して回転可能かつ軸方向進退可能に支持されている。
【００１６】
図２および図３に示すように、スピンドル１０は、内端側に形成された丸棒状の軸部１１と、この軸部１１の外端に一体的に形成された雄ねじ部１２と、この雄ねじ部１２の外端に一体的に形成された連結部１３とを有する。これらは１本の円柱状部材から形成されていてもよく、また、それぞれ別部材で形成されていてもよい。
【００１７】
固定スリーブ２０は、内端が本体１に固定されスピンドル１０の雄ねじ部１２の外周を覆う円筒状のインナースリーブ２１と、このインナースリーブ２１の外周面に固定された円筒状のアウタースリーブ２４とを含んで構成されている。
インナースリーブ２１には、内周面の中間位置にスピンドル１０の雄ねじ部１２に螺合する雌ねじ部２２が所定距離に渡って形成されているとともに、外周面の外端側には雄ねじ部２３が形成されている。雌ねじ部２２と雄ねじ部２３とは、スピンドル１０の雄ねじ部１２と同じモジュール、つまり、同じ形状のねじ山でかつ同じピッチで形成されている。
アウタースリーブ２４は、インナースリーブ２１の内端から雄ねじ部２３の手前位置までを覆う長さに形成されているとともに、外周面軸方向に沿って主尺目盛２５が１．０ｍｍピッチで形成されている（図１参照）。
【００１８】
アウタースリーブ２４の外周には、円筒状のシンブル３０が回転可能に被嵌されているとともに、このシンブル３０の外周には、同じく円筒状の操作スリーブ４０が回転可能に被嵌されている。
また、操作スリーブ４０の外端とスピンドル１０の外端との間には、操作スリーブ４０の回転をスピンドル１０およびシンブル３０へ伝達するとともに、スピンドル１０に一定以上の負荷がかかったときに操作スリーブ４０をスピンドル１０およびシンブル３０に対して空転させる定圧機構５０が配置されている。
【００１９】
シンブル３０には、内周面中間位置にインナースリーブ２１の雄ねじ部２３に螺合する雌ねじ部３１が形成されているとともに、外周面内端側に副尺目盛３２が円周方向に一定ピッチで形成されている（図１参照）。副尺目盛３２は、例えば、シンブル３０の外周を１００等分する間隔で形成されている。
【００２０】
操作スリーブ４０は、シンブル３０の外周に回転可能に被嵌された第１操作部４１と、この第１操作部４１の外端部に連結され定圧機構５０の外周を覆う第２操作部４２とを有する。
第１操作部４１はシンブル３０の外径よりも大きい径に形成されているが、第２操作部４２は固定スリーブ２０の外径よりも小さい径に形成されている。
第１操作部４１と第２操作部４２との連結部には、第１操作部４１に対して第２操作部４２を差込可能に連結し、かつ、連結された状態において、第２操作部４２の回転を第１操作部４１に伝達する差込連結機構４３が設けられている。差込連結機構４３は、第１操作部４１の外端部外周面に形成された溝部４４と、第２操作部４２の内端側内周面に形成され溝部４４に差込係合される凸部４５とから構成されている。
【００２１】
定圧機構５０は、操作スリーブ４０の第２操作部４２と一体的に回転される回転駆動素子５１と、この回転駆動素子５１に対して一体的に回転可能でかつスピンドル１０に一定以上の負荷がかかったときに回転不能に連結されるとともにシンブル３０に結合された回転被駆動素子５２と、この回転被駆動素子５２とスピンドル１０の外端との間に設けられ回転被駆動素子５２からの回転をスピンドル１０に伝達する回転伝達機構５３とを含んで構成されている。
【００２２】
回転駆動素子５１は、操作スリーブ４０の第２操作部４２内に収納、係合される係合部５１Ａと、この係合部５１Ａの内端面に一体的に形成された内端面外周に沿って鋸歯状歯を有する第１ラチェット車５１Ｂとから構成されている。
回転被駆動素子５２は、基部５２Ａと、この基部５２Ａの外端面側に軸方向へ変位可能に設けられ回転駆動素子５１の第１ラチェット車５１Ｂに噛み合う鋸歯状歯を有する第２ラチェット車５２Ｂと、この第２ラチェット車５２Ｂを第１ラチェット車５１Ｂに向かって付勢するコイルばね５２Ｃと、基部５２Ａとシンブル３０の外端とを連結する連結板５２Ｄとから構成されている。
回転伝達機構５３は、スピンドル１０の連結部１３にスピンドル１０の軸方向に沿って形成された長穴５３Ａと、この長穴５３Ａにスピンドル１０の軸方向へ移動可能に係合されるとともに回転被駆動素子５２に固定された伝達ピン５３Ｂとを含んで構成されている。
【００２３】
＜デジタル式マイクロメータの組立方法＞
組立にあたっては、まず、インナースリーブ２１の雄ねじ部２３にシンブル３０の雌ねじ部３１を螺合してシンブル３０をアウタースリーブ２４の外周所定位置に組み付ける。
こののち、シンブル３０の外周に第１操作部４１を差し込むとともに、シンブル３０の外端に定圧機構５０の連結板５２Ｄを止めねじなどで固定して、回転被駆動素子５２をシンブル３０に結合する。この状態では、連結板５２Ｄが第１操作部４１の蓋、つまり、第１操作部４１が外れるのを防ぐ蓋を兼ねているため、第１操作部４１はスピンドル１０の軸方向への移動が規制された状態で組み込まれる。
続いて、第１操作部４１に対して第２操作部４２を差し込んで、両者を連結する。これにより、組み立てることができる。従って、組立が容易にできる。
【００２４】
＜デジタル式マイクロメータの使用方法＞
操作スリーブ４０を回転させると、その操作スリーブ４０と定圧機構５０の回転駆動素子５１とが一体的に回転される。回転駆動素子５１の第１ラチェット車５１Ｂと回転被駆動素子５２の第２ラチェット車５２Ｂとが噛み合っているため、回転被駆動素子５２（第２ラチェット車５２Ｂ）も回転される。回転被駆動素子５２が回転すると、その回転が連結板５２Ｄを介してシンブル３０に伝達されるとともに、回転伝達機構５３を介してスピンドル１０に伝達される。すると、シンブル３０はインナースリーブ２１の雄ねじ部２３に、スピンドル１０（スピンドル１０の雄ねじ部１２）はインナースリーブ２１の雌ねじ部２２に螺合されているから、これら（シンブル３０およびスピンドル１０）が一緒に回転しながら軸方向へ進退される。
【００２５】
スピンドル１０の進出によって、スピンドル１０が被測定物に当接すると、スピンドル１０に一定以上の負荷がかかる。すると、定圧機構５０の回転被駆動素子５２に対して回転駆動素子５１が空転される。つまり、スピンドル１０に一定以上の負荷がかかっている状態において、操作スリーブ４０を更に回転させて回転駆動素子５１（第１ラチェット車５１Ｂ）を回転させようとすると、回転被駆動素子５２（第２ラチェット車５２Ｂ）は回転しづらい状態にあるため、コイルばね５２Ｃに抗して第２ラチェット車５２Ｂがコイルばね５２Ｃ側に逃げるため、第１ラチェット車５１Ｂの回転力が第２ラチェット車５２Ｂに伝達されず、操作スリーブ４０は空転し、定圧状態が維持される。
【００２６】
これにより、被測定物に対して測定力が一定の力で測定することができる。スピンドル１０の回転はエンコーダにより検出されたのち、スピンドル１０の軸方向の変位量に変換されてデジタル表示器２に表示されるから、デジタル表示器２の表示値を読み取れば、被測定物の寸法を測定できる。
【００２７】
このとき、操作スリーブ４０に対して回転力以外の力、例えば、ねじれ力やラジアル方向の力が操作スリーブ４０に加わると、その力はシンブル３０に伝達される。シンブル３０の内周面にはインナースリーブ２１の雄ねじ部２３に螺合する雌ねじ部３１が形成されているから、シンブル３０に伝達された力はインナースリーブ２１で受けられる。従って、ねじれ力やラジアル方向の力がスピンドル１０に加わることがないから、測定力のばらつきにより、測定値がばらつくという要因を排除できる。その結、繰り返し精度を向上させることができる。
【００２８】
また、回転伝達機構５３は、スピンドル１０の外端部に形成された長穴５３Ａに対して、回転被駆動素子５２に固定された伝達ピン５３Ｂが長穴５３Ａに沿ってスピンドル１０の軸方向へ移動可能に係合されているから、回転被駆動素子５２の回転のみをスピンドル１０に伝達することができる。従って、操作スリーブ４０に対して回転力以外の、ねじれ力やラジアル方向の力が操作スリーブに加わっても、スピンドル１０には回転力のみが伝達されるだけであるから、高精度な測定を保障できる。
【００２９】
また、シンブル３０の外周に被嵌された第１操作部４１と、第１操作部４１の外端部に連結され定圧機構５０の外周を覆うとともにアウタースリーブ２４の径より小さい径を有する第２操作部４２とを有しているから、例えば、左手で本体１を持ち、右手で第２操作部４２を回転操作する両手操作、あるいは、片手で本体１を持ちながら第１操作部４１を回転操作する片手操作の両操作が可能である。しかも、それぞれの測定において、従来の操作と同じ操作性を保障できる。
【００３０】
＜変形例＞
本発明は、上記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。
前記実施形態では、固定スリーブ２０を、インナースリーブ２１とアウタースリーブ２４との２部材から構成したが、これらを一体的に構成してもよい。
前記実施形態では、デジタル式変位測定器としてデジタル式マイクロメータを例示したが、これに限られない。例えば、デジタル式マイクロメータヘッド等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、スピンドルの軸方向の変位量から、被測定物の寸法等を測定するデジタル式変位測定器として利用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１…本体、
１０…スピンドル、
１２…雄ねじ部、
２０…固定スリーブ、
２３…雄ねじ部、
３０…シンブル、
３１…雌ねじ部、
４０…操作スリーブ、
４１…第１操作部、
４２…第２操作部、
４３…差込連結機構、
５０…定圧機構、
５１…回転駆動素子、
５２…回転被駆動素子、
５３…回転伝達機構、
５３Ａ…長穴、
５３Ｂ…伝達ピン。
【図１】
0005426464.tif 000002
【図２】
0005426464.tif 000003
【図３】
0005426464.tif 000004