(57)【要約】【課題】  測定爪のガタの発生を少なくできるキャリパー形マイクロメータを提供する。【解決手段】  直線案内機構は、進退ロッド１０の外周面に軸方向に沿って形成され外周面から内部に向かうに従って溝幅が次第に狭くなった断面台形形状のキー溝７１と、本体（軸受筒３）に設けられキー溝７１に摺動自在に係合する円錐台形状のキー７４Ｂとを含んで構成されている。キー溝７１は、両側側壁がなす角度が７°〜３０°の範囲に形成されている。キー溝の最大溝幅およびこの位置でのキー７４Ｂの直径寸法が、１．２〜２．４ｍｍに形成されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、この本体に直線案内機構を介して回動不能かつ軸方向へ進退可能に設けられた進退ロッドと、この進退ロッドの先端および前記本体に互いに対向してかつ前記進退ロッドの軸に対して直角に設けられた一対の測定爪と、前記本体に螺合されたスピンドルおよびスピンドルと一体に設けられたシンブルを含み、スピンドルの螺合回転に伴って前記進退ロッドを軸方向へ進退させる進退機構とを備えたキャリパー形マイクロメータにおいて、
前記直線案内機構は、前記進退ロッドの外周面に軸方向に沿って形成され外周面から内部に向かうに従って溝幅が次第に狭くなった断面台形形状のキー溝と、前記本体に設けられ前記キー溝に摺動自在に係合する円錐台形状のキーとを含んで構成されていることを特徴とするキャリパー形マイクロメータ。
【請求項２】
請求項１に記載のキャリパー形マイクロメータにおいて、前記キー溝の両側側壁がなす角度が７°〜３０°の範囲に形成されていることを特徴とするキャリパー形マイクロメータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のキャリパー形マイクロメータにおいて、前記キー溝の最大溝幅およびその最大溝幅位置における前記キーの直径寸法が、１．２〜２．４ｍｍに形成されていることを特徴とするキャリパー形マイクロメータ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のキャリパー形マイクロメータにおいて、前記本体には、前記進退ロッドの軸方向に対して直交するねじ孔が形成され、このねじ孔に前記キーを先端に有する第１ビスが螺合されていることを特徴とするキャリパー形マイクロメータ。
【請求項５】
請求項４に記載のキャリパー形マイクロメータにおいて、前記ねじ孔には、前記第１ビスの後端に当接して第２ビスが螺合されていることを特徴とするキャリパー形マイクロメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリパー形マイクロメータに関する。詳しくは、一般的マイクロメータにおいて、本体と、この本体に対して進退する進退ロッドの先端とに一対の測定爪を互いに対向してかつ進退ロッドの軸に対して直角に取り付け、これらの測定爪を被測定物の測定部位に当接させて被測定物の内側寸法や外側寸法などを測定するキャリパー形マイクロメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロメータの機構を利用して、被測定物の内側寸法を測定したり、あるいは、狭い空間内で被測定物を測定できるようにしたキャリパー形マイクロメータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
キャリパー形マイクロメータは、図５に示すように、一般的なマイクロメータにおいて、Ｕ字状の本体フレーム１の一端側（アンビル側）と、本体フレーム１の他端に進退可能に設けられた進退ロッド１０の先端とに、一対の測定爪２，１３が互いに対向してかつ進退ロッド１０の軸に対して直角に取り付けられるとともに、シンブル４３の回転によって、進退ロッド１０が回転することなく軸方向へ進退するように構成されている。
【０００３】
従来、進退ロッド１０が回転することなく軸方向へ進退するための機構として、図６に示す構造や図７に示す構造が採られている。
図６に示す構造は、進退ロッド１０の外周面にＶ溝１０１が軸方向に沿って形成され、本体フレーム１（具体的には本体フレーム１に設けられた軸受筒３）に進退ロッド１０の軸に対して直交するねじ孔１０２が形成され、このねじ孔１０２に先端に円錐形状のキー１０３Ａを有する第１ビス１０３と通常の第２ビス１０４とが螺合された構造である。
図７に示す構造は、進退ロッド１０の外周面にＶ溝１０１が軸方向に沿って形成され、本体フレーム１（具体的には本体フレーム１に設けられた軸受筒３）に進退ロッド１０の軸に対して直交するねじ孔１０２が形成され、このねじ孔１０２に先端に断面台形形状の突条１０５Ａを有する係合駒１０５を内部に有する筒体１０６が螺合され、この筒体１０６の外端部にキャップ１０７が螺合された構造である。
【０００４】
【特許文献１】実公昭３９−２２２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したいずれの構造も、外部から衝撃が与えられると、その衝撃によってビス１０３，１０４や筒体１０６の螺合が緩み、円錐形状のキー１０３Ａや台形形状の突条１０５ＡがＶ溝１０１から浮いた状態になる場合がある。このような状態になると、Ｖ溝１０１とキー１０３Ａや突条１０５Ａとの間にクリアランスができるため、進退ロッド１０がそのクリアランス分回動される。すると、進退ロッド１０側の測定爪１３が進退ロッド１０の軸を中心として回動する、いわゆる、測定爪ガタが生じる結果、測定爪２に対して測定爪１３の位置がずれ、測定に支障が生じる。
【０００６】
このことは、外部から衝撃が与えられる場合だけでなく、測定使用時に、進退ロッド１０が軸方向へ進退を繰り返すことから、常時、円錐形状のキー１０３Ａや台形形状の突条１０５Ａには、Ｖ溝１０１を介して、Ｖ溝１０１から浮かす力が働くため、使用によっても生じる問題でもある。とくに、従来のＶ溝１０１は、Ｖ溝角度が６０°に形成されているため、円錐形状のキー１０３Ａや台形形状の突条１０５ＡをＶ溝１０１から浮かす方向の分力も大きいため、使用によっても起こりうる問題である。
【０００７】
本発明の目的は、このような従来の欠点を解消し、測定爪のガタの発生を少なくできるキャリパー形マイクロメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のキャリパー形マイクロメータは、本体と、この本体に直線案内機構を介して回動不能かつ軸方向へ進退可能に設けられた進退ロッドと、この進退ロッドの先端および前記本体に互いに対向してかつ前記進退ロッドの軸に対して直角に設けられた一対の測定爪と、前記本体に螺合されたスピンドルおよびスピンドルと一体に設けられたシンブルを含み、スピンドルの螺合回転に伴って前記進退ロッドを軸方向へ進退させる進退機構とを備えたキャリパー形マイクロメータにおいて、前記直線案内機構は、前記進退ロッドの外周面に軸方向に沿って形成され外周面から内部に向かうに従って溝幅が次第に狭くなった断面台形形状のキー溝と、前記本体に設けられ前記キー溝に摺動自在に係合する円錐台形状のキーとを含んで構成されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、キー溝は、両側側壁がなす角度が７°〜３０°の範囲、好ましくは１０°〜２０°の範囲、より好ましくは１３°〜１７°の範囲に形成されているのがよい。
また、キー溝の最大溝幅およびその最大溝幅位置におけるキーの直径寸法が、１．２ｍｍ〜２．４ｍｍの範囲、好ましくは１．４ｍｍ〜２．２ｍｍの範囲、より好ましくは１．６ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に形成されているのがよい。
【００１０】
この構成によれば、進退機構のシンブルを回すと、シンブルと一体となったスピンドルが回転しながら軸方向へ変位される。すると、進退ロッドは、直線案内機構によって回動規制され、軸方向へのみ移動可能であるから、スピンドルと一緒に軸方向へ変位される。進退ロッドの軸方向への変位によって、一対の測定爪を被測定物の測定部位に当接させたのち、進退ロッドの変位量を表示する手段（たとえば、デジタル表示器や目盛）の値を読み取れば、被測定物の寸法を測定することができる。
【００１１】
本発明では、直線案内機構が、進退ロッドの外周面に軸方向に沿って形成された断面台形形状のキー溝と、このキー溝に摺動自在に係合する円錐台形状のキーとを含んで構成されているから、従来の構造に比べ、測定爪のガタの発生を少なくできる。
特に、キー溝の両側側壁がなす角度が７°〜３０°の範囲に形成されているから、従来のV溝（Ｖ溝角度が６０°）に比べ、キーをキー溝から浮かす方向の分力も小さいため、測定爪のガタの発生を少なくできる。
しかも、キー溝の両側側壁がなす角度が７°〜３０°の範囲であるから、キー溝の加工にあたって、キー溝の深さ寸法許容公差を従来のＶ溝加工に比べ大きくとれる。つまり、溝幅を規定寸法内に管理しようとすると、従来のＶ溝の角度（６０°）に対して、台形形状のキー溝の側壁がなす角度が小さい（７°〜３０°）ので、キー溝の深さ寸法許容公差を大きくできる。
また、キー溝の最大溝幅寸法、および、その最大溝幅位置におけるキーの直径寸法が、１．２ｍｍ〜２．４ｍｍに形成されているから、従来のV溝（Ｖ溝角度が６０°）や円錐状キーに比べ、断面積を大きくでき、そのため、強度も高くできる。
【００１２】
本発明のキャリパー形マイクロメータにおいて、前記本体には、前記進退ロッドの軸方向に対して直交するねじ孔が形成され、このねじ孔に前記キーを先端に有する第１ビスが螺合されていることが好ましい。
さらに、ねじ孔には、第１ビスの後端に当接して第２ビスが螺合されていることが好ましい。
この構成によれば、第１ビスを螺合していくことにより、その先端のキーがキー溝に嵌合する度合いを調整することができるから、適正な摺動抵抗を確保できる。つまり、進退ロッドが回転することなく、軸方向へスムーズに移動することができる嵌合状態を確保できる。さらに、第１ビスおよび第２ビスを直列に螺合した構造とすれば、これらのビスの緩みも少なくできるから、適正な嵌合状態を長期間に渡って維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
＜図１の説明＞
図１は、本実施形態のキャリパー形マイクロメータの要部を示している。
キャリパー形マイクロメータは、図１では一部しか表されていないが、図５のフレーム１と同様な略Ｕ字形状に形成された本体としてのフレーム１を備えている。フレーム１の一端には、図示していないが、図５に示す測定爪２が固定されているとともに、他端には軸受筒３が固定され、この軸受筒３に直線案内機構７０を介して進退ロッド１０が軸方向へかつ測定爪２に向かって進退可能に設けられている。
【００１４】
進退ロッド１０は、軸受筒３に移動可能に支持された円柱状の第１ロッド部１１と、この第１ロッド部１１の後端に一体的に連結され第１ロッド部１１よりも細い円柱状の第２ロッド部１２とを備えている。第１ロッド部１１の先端には、図５に示す測定爪１３が測定爪２に対向してかつ進退ロッド１０の軸に対して直角に設けられている。第２ロッド部１２の端部にはテーパ受駒１４が螺合されている。
【００１５】
軸受筒３の外端部分には、表示器取付プレート２０が螺合されている。表示器取付プレート２０には、進退ロッド１０の変位量をデジタル表示するデジタル表示器２１や各種スイッチ、たとえば、電源オン・オフスイッチ２２、ゼロセットスイッチ２３、インチ／ミリ切替スイッチ２４等が配置されているとともに、外面側に保持環２５が螺合されている。保持環２５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３０およびアウタースリーブ３５の一端がそれぞれ保持されている。
【００１６】
インナースリーブ３０の他端側３０Ｂは、軸方向に沿って形成された複数本のスリット（図示省略）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３０Ｂには、その内周面にめねじ部３２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３３が螺合するおねじ部３４が形成されている。めねじ部３２には、スピンドル４０が螺合されている。
アウタースリーブ３５の外周面には、主尺目盛（図示省略）が軸方向に沿って一定ピッチで刻設されている。
【００１７】
スピンドル４０は、進退ロッド１０の第２ロッド部１２に相当する長さ（詳細には、第１ロッド部１１と第２ロッド部１２の境界位置からテーパ受駒１４までの長さ）を有する円筒状に形成され、第２ロッド部１２の外周に回動可能に挿入されている。スピンドル４０には、長手方向中間位置より一端側の外周面にＶ溝４１が軸方向に沿って形成され、中間位置より他端側手前の外周面におねじ４２が形成され、他端側の外周面にアウタースリーブ３５の外周面に対して回動可能に被嵌されたシンブル４３の他端部がテーパブッシュ４４を介して嵌合固定されている。テーパブッシュ４４にはシンブル４３をテーパブッシュ４４に固定する締付ナット４５が螺合され、この締付ナット４５には進退ロッド１０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４６が設けられている。
【００１８】
これにより、シンブル４３またはラチェットつまみ４６を回転させると、スピンドル４０が回転しながら軸方向へ変位する。すると、このスピンドル４０と一緒に進退ロッド１０が軸方向へ進退される。このとき、進退ロッド１０の変位量は、アウタースリーブ３５の外周面に形成された主尺目盛と、シンブル４３の外周に沿って形成された副尺目盛４７とから読み取ることができる。ここで、インナースリーブ３０に螺合されたスピンドル４０およびスピンドル４０と一体に設けられたシンブル４３などを含み、スピンドル４０の螺合回転に伴って進退ロッド１０を軸方向へ進退させる進退機構４８が構成されている。
【００１９】
インナースリーブ３０の一端面と軸受筒３との間のスピンドル４０外周には、回転筒体５１、第１スペーサ５２、第２スペーサ５３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５３と軸受筒３との間にこれら第２スペーサ５３、第１スペーサ５２、回転筒体５１を図１中右方向へ付勢するばね５４が挿入されている。回転筒体５１には、Ｖ溝４１に摺動自在に係合する突起５５Ａを有するねじ５５が螺合されている。これにより、回転筒体５１とスピンドル４０とは同期回転され、かつ、スピンドル４０の軸方向への変位が許容されている。
【００２０】
インナースリーブ３０の一端と回転筒体５１との間には、スピンドル４０の回転量からスピンドル４０の軸方向変位量を検出するエンコーダ６０が設けられている。エンコーダ６０は、保持環２５に固定されたプレート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、回転筒体５１に固定板６３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６０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２１にデジタル表示される。
【００２１】
＜図２および図３の説明＞
図２は、直線案内機構７０の拡大図、図３は、図２のIII−III線断面図である。
直線案内機構７０は、進退ロッド１０の第１ロッド部１１の外周面に軸方向に沿って形成されたキー溝７１と、軸受筒３に設けられ進退ロッド１０の軸方向に対して直交して形成されたねじ孔７３と、このねじ孔７３に螺合された第１ビス７４および第２ビス７５とを含んで構成されている。
【００２２】
キー溝７１は、外周面から内部に向かうに従って溝幅が次第に狭くなった断面台形形状に形成され、溝幅（開口部位置での最大溝幅）が１．８ｍｍ、両側側壁がなす角度が１５°に形成されている。
第１ビス７４は、ねじ孔７３に螺合されるねじ部７４Ａと、このねじ部７４Ａの先端に一体的に形成されキー溝７１に摺動自在に係合するキー７４Ｂとを有する。キー７４Ｂは、円錐台形状に形成され、キー溝７１の外周面位置（キー溝７１の最大溝幅位置）における直径寸法が、１．８ｍｍに形成されている。
第２ビス７５は、ねじ孔７３に螺合されるねじ部７５Ａを備える。
【００２３】
＜作用＞
測定にあたっては、たとえば、シンブル４３またはラチェットつまみ４６を回転させると、スピンドル４０が回転しながら軸方向へ変位される。すると、このスピンドル４０の回転および軸方向への移動が進退ロッド１０に伝達される。このとき、進退ロッド１０は、直線案内機構７０によって回動規制され、軸方向への移動のみが許容されているから、スピンドル４０と一緒に軸方向へ移動される。
進退ロッド１０を軸方向へ移動させながら、測定爪２，１３で被測定物を挟み、このときのデジタル表示器２１の表示値を読み取る。あるいは、アウタースリーブ３５の外周面に形成された主尺目盛と、シンブル４３の外周に沿って形成された副尺目盛４７とから、進退ロッド１０の変位量を読み取れば、被測定物の寸法などを測定することができる。
【００２４】
＜実施形態の効果＞
（１）直線案内機構７０が、進退ロッド１０の外周面に軸方向に沿って形成された断面台形状のキー溝７１と、このキー溝７１に摺動自在に係合する円錐台形状のキー７４Ｂとを含んで構成されているから、従来の構造に比べ、測定爪のガタの発生を少なくできる。
（２）特に、キー溝７１の両側側壁がなす角度が１５°に形成されているから、従来のV溝（Ｖ溝角度が６０°）に比べ、キー７４ＢをＶ溝７１から浮かす方向の分力も小さいため、測定爪のガタの発生を少なくできる。
【００２５】
（３）キー溝７１の両側側壁がなす角度が１５°であるから、キー溝７１の加工にあたって、キー溝７１の深さ寸法許容公差を従来のＶ溝加工に比べ大きくとれる。
従来のＶ溝１０１の場合、図４（Ａ）に示すように、Ｖ溝角度が６０°、最大溝幅が０．８ｍｍであるから、Ｖ溝１０１の深さ寸法がＢ変化すると、Ｖ溝１０１の片側幅がＡ変化する。ここで、Ａ＝Ｂ×tan３０°であるから、たとえば、B=０．０１ｍｍのときＡ＝０．００６ｍｍ変化することになる。
本実施形態の場合、図４（Ｂ）に示すように、キー溝７１の両側側壁がなす角度が１５°、最大溝幅が１．８ｍｍである。ここで、キー溝７１の片側幅変化量を、図４（Ａ）と同じ０．００６ｍｍとすると、Ｂ＝Ａ／tan７．５°＝０．０４５ｍｍとなる。従って、
本実施形態では、キー溝７１の深さ寸法許容公差を従来のＶ溝の加工公差に比べ４．５倍（片側幅の変化量が同じ条件下において、従来のＶ溝はＢ＝０．０１ｍｍ、本実施形態のキー溝はＢ＝０．０４５ｍｍ）に向上させることができる。
【００２６】
（４）キー溝７１の最大溝幅寸法、および、その最大溝幅位置におけるキー７４Ｂの直径寸法が、１．８ｍｍに形成されているから、従来のV溝（Ｖ溝角度が６０°）に比べ、断面積を大きくでき、そのため、強度も高くできる。
（５）軸受筒３には、進退ロッド１０の軸方向に対して直交するねじ孔７３が形成され、このねじ孔７３にキー７４Ｂを先端に有する第１ビス７４が螺合されているから、第１ビス７４を螺合していくことにより、キー７４Ｂがキー溝７１に嵌合する度合いを調整することができ、適正な摺動抵抗で嵌合させることができる。
さらに、ねじ孔７３には、第１ビス７４の後端に当接して第２ビス７５が螺合されているから、つまり、ビスを２本直列に螺合した構造であるから、ビスの緩みも少なくできる。
【００２７】
＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態の構成に限られるものでなく、次のような例も含まれる。
上記実施形態では、外側測定用のキャリパー形マイクロメータに適用した例について説明したが、孔径や溝幅などの内側測定用のキャリパー形マイクロメータにも適用することができる。この場合、測定爪２，１３の外側に被測定物に接触する接触子を設ければよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、スピンドル４０、スピンドル４０と一体に設けられたシンブル４３などを含み、スピンドル４０の螺合回転に伴って進退ロッド１０を軸方向へ進退させる進退機構４８が構成されていたが、進退機構４８はこの構造に限られるものではない。要は、進退ロッド１０を微量ずつ軸方向へ進退できる構造であれば、他の構造であってもよい。
【００２９】
また、エンコーダ６０の形式としては、上記実施形態で述べた固定板６３と回転板６４とからなるロータリエンコーダに限らず、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。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、外側寸法測定用および内側寸法測定用のキャリパー形マイクロメータに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかるキャリパー形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。
【図２】同上実施形態の要部を示す拡大図。
【図３】図２の III−III 線断面図。
【図４】同上実施形態における台形形状のキー溝が、Ｖ溝に対して加工上有利な点を説明するための図。
【図５】一般的なキャリパー形マイクロメータを示す斜視図。
【図６】従来の直線案内機構を示す図。
【図７】従来の直線案内機構を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１…本体フレーム（本体）
２，１３…測定爪
１０…進退ロッド
４０…スピンドル
４３…シンブル
４８…進退機構
７０…直線案内機構
７１…キー溝
７３…ねじ孔
７４…第１ビス
７４Ｂ…キー
７５…第２ビス
【図１】
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【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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