(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0003623038.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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