(57)【要約】【課題】本尺に対する測定スライドの滑らかなスライド動作の実現とガタつき防止とを両立できて、しかも、このような良好な摺動特性を使用開始から長期間に亘って維持できるノギスを提供すること。【解決手段】ノギス１は、本尺２および該本尺２の長手方向へ摺動自在に設けられた測定スライダ３を備えて構成される。測定スライダ３は、  本尺２の長手に対して直交する方向の該本尺２の両端面を挟持する一対の挟持部３１Ａ，３１Ｂと、この挟持部３１Ａ，３１Ｂのいずれか一方と本尺２との隙間に配置されて該一方の挟持部３１Ａから該本尺２への付勢力を与え、かつ、該本尺２に対する摩擦摺動部３４Ａを形成する板バネ３４と、を備え、  この板バネ３４は炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）を用いて成形されている。【選択図】      図１
2019045371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本尺と、前記本尺の長手方向へ摺動自在に設けられた測定スライダと、を備え、前記本尺に設けられた固定側の測定ジョウと前記測定スライダに設けられた可動側の測定ジョウとがともに測定対象物に当接可能に構成されたノギスであって、
前記測定スライダは、
前記本尺の長手に対して直交する方向の該本尺の両端面を挟持する一対の挟持部と、
前記挟持部のいずれか一方と前記本尺との隙間に配置されて該一方の挟持部から該本尺への付勢力を与え、かつ、該本尺に対する摩擦摺動部を形成する摺動用弾性部材と、
を備え、
前記摺動用弾性部材は繊維強化樹脂を用いて成形されている、
ことを特徴とするノギス。
【請求項２】
請求項１記載のノギスにおいて、
前記摺動用弾性部材の形状は、前記測定スライダの摺動方向に長く、
該摺動用弾性部材の両端部は、前記隙間において前記測定スライダ側に反っていて、
前記摩擦摺動部は、少なくとも前記摺動用弾性部材の中間部に形成されている、
ことを特徴とするノギス。
【請求項３】
請求項２記載のノギスにおいて、
前記摺動用弾性部材は、波形であり、
前記摩擦摺動部は、前記摺動用弾性部材の中間部における少なくとも２箇所に形成されている、ことを特徴とするノギス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノギスに関し、その摺動用バネの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノギスにおいては、本尺に対する測定スライダの摩擦抵抗を下げて滑らかなスライド動作を得るために、また、スライド動作時や測定値の読取り時に本尺に対する測定スライダのガタつきを防止するために、金属製の板バネが使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１のノギスの本尺には、該本尺の長手方向に直交する短手方向の両端に、該本尺の長手方向に沿ってそれぞれ滑路が形成されている。また、測定スライダには、上記の２本の滑路に対向する位置に溝部がそれぞれ形成されている。上記の２本の溝部には、それぞれ案内シャフトが設けられ、長手方向への案内シャフトの移動が規制された状態になっている。そして、測定スライダの片方の溝部には、そこに設けられた案内シャフトを本尺の滑路に向けて付勢する金属製の板バネが設けられている。
【０００４】
この金属製の板バネの撓みによる付勢力が、測定スライダの案内シャフトと本尺の滑路とを接触した状態に維持する。また、測定スライダに螺合されたネジのネジ込み量を変えることによって、金属製の板バネによる付勢力が調整されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８‐２３３５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、一般に金属のバネ定数は他の材質に比べて大きいため、ノギスの滑らかなスライド動作とガタつき防止とを両立できる理想の摩擦抵抗を得るには、金属製の板バネの撓み量を厳密に管理しなければならない。
【０００７】
しかも、測定スライダの溝部における金属製の板バネの姿勢が安定しない場合、つまり、金属製の板バネの姿勢安定性が悪い場合には、ノギスの使用頻度に応じた金属製の板バネの磨滅（ヘタリとも呼ぶ。）が進みやすく、摩擦抵抗が低下しやすい。このような場合にも、理想の摩擦抵抗を維持するには、撓み量の厳密な管理だけではなく、ネジによる板バネの付勢力の厳密な調整を何度も実施する必要がある。
【０００８】
以上のように、ノギスの滑らかなスライド動作とガタつき防止とを両立できる理想の摩擦抵抗を得て、その理想の摩擦抵抗を長期間に亘って維持するには、金属製の板バネの撓み量の管理や、金属製の板バネの磨滅に対応するためのネジによる付勢力の調整といった、厳密性を強く求められる管理・調整が必要になる。一般の作業者にとって、これらの管理・調整の実施は困難であり、ノギスの性能維持に関するコストの上昇や、ノギスを用いた測定効率の低下などの原因になってきた。
【０００９】
本発明の目的は、本尺に対する測定スライドの滑らかなスライド動作の実現とガタつき防止とを両立でき、しかも、このような良好な摺動特性を使用開始から長期間に亘って維持できるようなノギスを提供することにある。具体的には、ノギスに用いる板バネなどの弾性部材の撓み量の管理が容易で、かつ、本尺に対する測定スライドの摩擦抵抗が変化した場合でも、弾性部材による付勢力の調整が容易であるノギスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係るノギスは、
本尺と、前記本尺の長手方向へ摺動自在に設けられた測定スライダと、を備え、前記本尺に設けられた固定側の測定ジョウと前記測定スライダに設けられた可動側の測定ジョウとがともに測定対象物に当接可能に構成される。
前記測定スライダは、
前記本尺の長手に対して直交する方向の該本尺の両端面を挟持する一対の挟持部と、
前記挟持部のいずれか一方と前記本尺との隙間に配置されて該一方の挟持部から該本尺への付勢力を与え、かつ、該本尺に対する摩擦摺動部を形成する摺動用弾性部材と、
を備え、
前記摺動用弾性部材は繊維強化樹脂を用いて成形されている、ことを特徴とする。
【００１１】
この構成では、摺動用弾性部材が繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を用いて成形されている。繊維強化樹脂としては、例えば、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）を用いるのが好適である。繊維強化樹脂製の弾性部材を用いれば、金属製の弾性部材に比べて、バネ定数を低減でき、同じ付勢力を得るのに必要な撓み量が大きくなる。例えば、従来の金属製の板バネの約２〜３倍の撓み量が得られる。従って、摺動用弾性部材による付勢力を僅かに変化させたい場合に、その撓み量の調整代が実質的に広がるので、摺動用弾性部材による付勢力の調整が容易になる。
【００１２】
また、繊維強化樹脂は金属よりも耐摩耗性に優れているから、本尺と測定スライダとの隙間における摺動用弾性部材の姿勢が安定しない場合であっても、摺動用弾性部材の磨滅が進みにくく、摺動用弾性部材による付勢力の調整頻度が大幅に少なくなる。
【００１３】
以上のように、摺動用弾性部材による付勢力の調整回数が少なくなり、付勢力の調整自体も容易になるので、摺動用弾性部材の撓み量の管理が容易になる。しかも、繊維強化樹脂は金属よりも摩擦係数が小さいので、僅かなスライド力を加えるだけで測定スライダがスムーズに移動する。同時に、繊維強化樹脂製の摺動用弾性部材によって必要な付勢力が確保されているから、測定スライダの摺動特性が大幅に改善される。さらに、繊維強化樹脂製の摺動用弾性部材は、金属よりも振動減衰特性に優れているから、摺動時の振動を極小のレベルまで抑えることが可能になる。
加えて、繊維強化樹脂製の摺動用弾性部材は、金属製よりも疲労特性に優れている。摺動用弾性部材を本尺と測定スライダとの隙間に組み込む際、摺動用弾性部材は初期状態から僅かに弾性変形した状態で組み込まれる。この状態でユーザーが測定スライダを本尺に対してスライドさせるので、スライド動作の都度、本尺および測定スライダから摺動用弾性部材に作用する力が変化し、微小な弾性変形が生じる。摺動用弾性部材は、繰り返しの荷重に晒されると言える。従って、摺動用弾性部材を疲労強度の高い繊維強化樹脂製とすることで、このような繰り返し荷重下であっても、損傷や亀裂・破壊が起きにくくなり、良好な摺動特性が長期にわたって維持される。
これらの効果が同時に実現されることで、ノギスの操作感に今までに無い高級感が増し加わる。
【００１４】
また、前記摺動用弾性部材の形状は、前記測定スライダの摺動方向に長く、該摺動用弾性部材の両端部は、前記隙間において前記測定スライダ側に反っていて、前記摩擦摺動部は、少なくとも前記摺動用弾性部材の中間部に形成されている、ことが好ましい。
この構成によれば、摺動用弾性部材が例えば円弧形状に形成され、所望の撓み量が容易に得られるようになる。また、本尺に対する測定スライダの良好な摺動特性が、長尺状の摺動用弾性部材の中間部分に形成されるので、本尺と測定スライダとの隙間における摺動用弾性部材の姿勢安定性が改善される。
【００１５】
また、前記摺動用弾性部材は、波形であり、前記摩擦摺動部は、前記摺動用弾性部材の中間部における少なくとも２箇所に形成されている、ことが好ましい。
この構成によれば、摺動用弾性部材が例えばＷ字状に形成され、摩擦摺動部が摺動用弾性部材の中間部において複数の箇所に分かれることにより、摩擦摺動部にて発生する摩擦熱の影響を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のノギスを上記のように構成すれば、摺動用弾性部材が繊維強化樹脂を用いて成形されることで、摺動用弾性部材による付勢力の調整回数が少なくなるとともに、付勢力の調整自体も容易になって、摺動用弾性部材の撓み量の管理が容易になった。その結果、本尺に対する測定スライドの滑らかなスライド動作の実現とガタつき防止とを両立することができ、しかも、このような良好な摺動特性を使用開始から長期間に亘って維持することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施形態に係るノギスの外観正面図であり、（Ｂ）は測定スライダの内部構造を示す部分的な縦断面図である。
【図２】（Ａ）は前記ノギスの測定スライダに使われる板バネを示す正面図であり、（Ｂ）は変形例に係る板バネを示す正面図である。
【図３】本実施形態の板バネについての荷重‐撓み量の特性を、金属製の板バネの場合と比較して示したグラフである。
【図４】ＣＦＲＰを含め幾つかの材料の疲労強度を比較して表わすグラフである。
【図５】金属製の板バネを用いた従来の測定スライダの摺動時の振動のＦＦＴ解析結果を表わすグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図１（Ａ）に、本実施形態のノギスを正面から見た外観図を示す。また、図１（Ｂ）には、このノギスの測定スライダの内部構造を部分的な縦断面図として示す。
【００１９】
図１（Ａ）、（Ｂ）のノギス１は、本尺２と、本尺２の長手方向へ摺動自在に設けられた測定スライダ３と、を備えて構成されている。
本尺２は、その長手部分である本尺本体２１と、本尺本体２１の長手方向の一端側に設けられた外側用測定ジョウ２２および内側用測定ジョウ２３とを備える。外側用測定ジョウ２２および内側用測定ジョウ２３は、本尺本体２１においてその長手方向に直交する短手方向へそれぞれ逆方向に突き出ており、いずれも固定側の測定ジョウを構成している。
また、外側用および内側用の測定ジョウ２２，２３よりも本尺本体２１の長手方向の他端に向けて、本尺本体２１には滑路（レールまたは溝）２４，２５が設けられている。
【００２０】
なお、本明細書では、図１のノギス１の長手方向について、そのジョウ側２２，２３を一端側と呼び、ジョウとは反対側を他端側と呼ぶ。
【００２１】
測定スライダ３は、スライダ本体３１と、このスライダ本体３１の一端側に設けられた外側用測定ジョウ３２および内側用測定ジョウ３３と、スライダ本体３１と本尺本体２１との間で本尺本体２１を付勢する板バネ３４と、を備える。外側用測定ジョウ３２および内側用測定ジョウ３３は、スライダ本体３１においてその長手方向に直交する短手方向へそれぞれ逆方向に突き出ており、いずれも可動側の測定ジョウを構成している。
【００２２】
ここで、本尺２および測定スライダ３のそれぞれの外側用測定ジョー２２，３２は、ともに測定対象物に対して外側から当接可能に構成され、また、本尺２および測定スライダ３のそれぞれの内側用測定ジョー２３，３３は、ともに測定対象物に対して内側から当接可能に構成されている。そして、本尺２および測定スライダ３の各測定ジョーが測定対象物に当接した状態で、本尺２に対する測定スライダ３の摺動位置が読み取られ、測定対象物の長さ情報としてスライダ本体３１の正面に設けられた表示部３５に表示されるようになっている。
【００２３】
図１（Ｂ）は、測定スライダ３を摺動方向に沿って縦に断面した図である。スライダ本体３１は、本尺本体２１を摺動方向に対して直交する方向から挟み込む一対の挟持部３１Ａ，３１Ｂを備えている。一方の挟持部３１Ａには、摺動用弾性部材としての板バネ３４を本尺本体２１との間に収納するための隙間が形成されている。この隙間は、摺動方向に沿って細長い空間であり、その摺動方向の両端には板バネ３４用の位置規制片３１Ｃ，３１Ｄが形成されている。
【００２４】
板バネ３４は、弾性変形して摺動方向と略平行な状態で、上記の隙間に組み込まれている。すなわち、板バネ３４は、炭素繊維強化樹脂によって予め略円弧形に反った状態に成形されている。板バネ３４の両端部は、隙間に嵌め込まれた状態で、測定スライダの一方の挟持部３１Ａ側に反っている。この略円弧形の反りが小さくなるように弾性変形した状態で隙間に組み込まれている。この板バネ３４は、一方の挟持部３１Ａから本尺本体２１への付勢力を与え、かつ、本尺本体２１に対する摩擦摺動部３４Ａを中間部に形成している。板バネ３４の摩擦摺動部３４Ａとは、上記の隙間にて僅かに湾曲した状態の板バネ３４において、本尺本体２１のレール２４と直接的に当接し、スライド動作の際は摺動面になって摩擦を生じる部分を指す。この板バネ３４の付勢力によって、他方の挟持部３１Ｂが本尺本体２１に密接する構成になる。
【００２５】
なお、板バネ３４に起因する付勢力は、測定スライダ３に設けられた一対の調整ネジ３７，３８によって微調整される。つまり、挟持部３１Ａの一端側および他端側には調整ネジ３７，３８が設けられ、その中間位置にはクランプネジ３９が設けられ、いずれも測定スライダ３の外側から内部の本尺２に向けて螺合されている。
一対の調整ネジ３７，３８は、ちょうど、板バネ３４の両端付近にネジ先端がそれぞれ当接する位置にあり、常時、板バネ３４を本尺２側に付勢した状態になっている。調整ネジ３７，３８のねじ込み量に応じて、板バネ３４の撓み量が変わり、板バネ３４に起因する付勢力が微調整される。この調整ネジ３７，３８は、製造段階または保守点検の段階で微調整されるのが好ましい。
これに対して、クランプネジ３９は、ユーザーが日常的に使用するものとして設けられている。測定スライダ３の摺動操作中は、クランプネジ３９を緩めた状態にする。そして、ユーザーが、測定スライダ３のスライド位置を一時的に維持したい場合や、測定スライダ３を本尺２に固定したい場合などに、このクランプネジ３９を締めて、板バネ３４と本尺２との摩擦力を強制的に増大させて、スライド位置を本尺２に固定できるようになっている。
【００２６】
図２（Ａ）は、本実施形態の炭素繊維強化樹脂製の板バネ３４の正面図であり、外力を受けていない自然状態の形状を表わし、撓み量がゼロの状態である。少なくとも本尺本体側の表層（図１（Ａ）の摩擦摺動部３４Ａを形成する範囲）における炭素繊維の配向方向については、摺動方向に平行に炭素繊維が配向されている方が、摺動方向に直角の方向に配向されている場合よりも、摩耗しにくいので好ましい。あるいは、摩耗の抑制と良好な摺動特性との両立を考慮して、摺動方向に対して例えば４５度の方向に炭素繊維を配向してもよい。
【００２７】
また、板バネ３４の形状は、長尺状であればよく、断面が矩形である必要はない。例えば、断面が円形であるものでも、断面がドーナツ形であるものでも構わない。板バネ３４をＣＦＲＰで形成することで、従来の金属製の板バネよりも厚さを薄くすることができる。
【００２８】
板バネ３４を円弧形状にする利点として、所望の撓み量が容易に得られることである。また、本尺２に対する測定スライダ３の良好な摺動特性が、板バネ３４の中間部分（摩擦摺動部３４Ａ）に形成されるので、本尺本体２１と挟持部３１Ａとの隙間における板バネ３４の姿勢安定性が改善される。
【００２９】
図２（Ｂ）に、本実施形態の炭素繊維強化樹脂製の板バネの変形例を示す。炭素繊維強化樹脂製の板バネとしては、円弧状に限らず、波形でも構わない。波形の場合、摩擦摺動部は、板バネの中間部の複数の箇所に分かれて形成される。例えば、図２（Ｂ）のように、Ｗ字状に形成された板バネ３６を用いてもよい。摩擦摺動部３６Ａが板バネ３６の中間部の２箇所に分かれるから、摩擦摺動部３６Ａにて発生する摩擦熱の影響が低減される。
【００３０】
図３に、本実施形態の炭素繊維強化樹脂製の板バネに作用する荷重Ｐ（Ｎ）と撓み量δ（ｍｍ）の関係をグラフで示す。荷重Ｐは、本実施形態における付勢力を表わす。比較のため、従来の金属製の板バネの代表例であるリン青銅製の板バネの荷重Ｐ‐撓み量δの特性を併記した。ノギスの許容荷重の範囲が１〜２Ｎであるとすると、図３の各グラフより、リン青銅製の板バネの撓み量の範囲が概ね０．２〜０．４５ｍｍであるのに対し、炭素繊維強化樹脂製の板バネの撓み量の範囲が概ね０．４〜０．８５ｍｍであった。
【００３１】
このような構成によれば、次の効果を奏することができる。
（１）炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）で形成された板バネ３４を用いれば、従来の金属製の板バネに比べて、バネ定数が大幅に低減され、同じ付勢力Ｐを得るのに必要な撓み量δが大きくなり、従来の金属製の板バネの約２〜３倍の撓み量δが得られる。従来の金属製の板バネにおいて最も適すると考えられているリン青銅バネの場合と比較すると、図３のように、少なくとも約２倍程度の撓み量δが得られるようになった。従って、ＣＦＲＰ製の板バネ３４による付勢力Ｐを僅かに変化させたい場合に、その撓み量δの調整代が実質的に広がるので、板バネ３４による付勢力Ｐの調整が容易になる。
【００３２】
（２）ＣＦＲＰは金属よりも耐摩耗性に優れているから、本尺本体２１と挟持部３１Ａとの隙間における板バネ３４の姿勢が安定しない場合であっても、ＣＦＲＰ製の板バネ３４の磨滅が進みにくく、経年変化に伴った板バネ３４による付勢力Ｐの調整頻度を大幅に減らすことができる。上記の板バネ３４による付勢力Ｐの調整回数が少なくなるとともに、付勢力Ｐの調整自体も容易になるので、板バネ３４の撓み量δの管理が容易になる。
【００３３】
（３）しかも、ＣＦＲＰは金属よりも摩擦係数が小さいので、僅かなスライド力を加えるだけで測定スライダ３がスムーズに移動できる。同時に、ＣＦＲＰ製の板バネ３４によって必要な付勢力Ｐが確保されているから、測定スライダ３の摺動特性が大幅に改善される。従って、測定スライダ３の低摩擦化を実現し、摩擦力の増減による摺動感や作動ムラなどが低減される。さらに、ＣＦＲＰ製の板バネ３４は、金属よりも振動減衰特性に優れているから、摺動時の振動を極小のレベルまで抑えることが可能になる。
【００３４】
（４）加えて、ＣＦＲＰ製の板バネ３４は、金属製よりも疲労特性に優れている。疲労特性とは、材料試験片に繰り返し応力を与えた場合の耐力を表わすもので、疲労破壊までの繰り返し回数が同じならば、与える応力が大きいものほど疲労特性に優れ、または、与える応力が同じならば、繰り返し回数が多いものほど疲労特性に優れている。参考として図４にアルミニウム、鉄鋼およびＣＦＲＰの各材料の疲労強度を比較したグラフを示す。ＣＦＲＰの疲労強度は、アルミニウムや鉄鋼と比較しても１．５倍程度の強度を示す。従来の板バネの材料の代表例であるリン青銅については、図４のアルミニウムに近い疲労強度を有する。
【００３５】
このような優れた疲労特性を有するＣＦＲＰを板バネ３４に採用したことで、以下のような具体的な効果が得られる。すなわち、板バネ３４を本尺２と測定スライダ３との隙間に組み込む際には、板バネ３４を初期状態から僅かに弾性変形させた状態で組み込む。そうすると、スライド動作の都度、本尺２および測定スライダ３から板バネ３４に作用する力が変化し、板バネ３４の微小な弾性変形が生じることになる。従って、板バネ３４を疲労強度の高いＣＦＲＰ製とすることで、このような繰り返し荷重が作用する状態であっても、板バネ３４に損傷や亀裂・破壊が起きにくく、良好な摺動特性を長期にわたって維持することができる。
【００３６】
（５）板バネ３４が炭素繊維強化樹脂を用いて成形されていることで、板バネ３４による付勢力Ｐの調整回数が少なくなるとともに、付勢力Ｐの調整自体も容易になることから、板バネ３４の撓み量δの管理が容易になる。その結果、本尺２に対する測定スライド３の滑らかなスライド動作の実現とガタつき防止とを両立することができ、しかも、このような良好な摺動特性を使用開始から長期間に亘って維持することが可能になる。
これらの効果が同時に実現されることで、ノギス１の操作感に今までに無い高級感が増し加わる。つまり、スライド動作の際、測定スライダが滑らかに移動すること、および、適度な摩擦力を安定的に得られることで測定スライダが所望の摺動位置でしっかりと停止すること、が本実施形態のノギス１で実現される。
【００３７】
＜操作感の向上について＞
金属製の板バネを用いたノギス（従来品）について、「測定スライダの操作感」を次のように評価したデータがある。従来品のノギスの測定スライダに加速度センサを取付けて、測定スライダを摺動させた。図５は、加速度センサによるスライダの摺動時の振動データをＦＦＴ解析した結果である。
【００３８】
このような解析結果は、ユーザーが実感するであろう、スライダ操作中のザラツキ感の指標になり得る。横軸の周波数について、低周波領域の振動は、ゴリゴリとしたザラツキ感の指標になり、高周波領域の振動は、シャリシャリとしたザラツキ感の指標になる。そして、縦軸の加速度の強弱を、各周波数領域の操作感の強弱として評価している。
【００３９】
本実施形態のノギス（実施品）では、従来品よりも優れた操作感が得られることから、図５に示すように、測定周波領域のほぼ全般において加速度が従来品よりも低減することが推定される。
実施品によれば、ユーザーは、実施品において、測定スライダを摺動させる際にほとんど作動のザラツキ感を感じることがなくなる。そして、ノギスの操作感に今までに無い高級感が増し加わったと感じることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１                ノギス
２                本尺
３                測定スライダ
２２              固定側の外径測定ジョウ
２３              固定側の内径測定ジョウ
３１Ａ、３１Ｂ    一対の挟持部
３２              可動側の外径測定ジョウ
３３              可動側の内径測定ジョウ
３４、３６        板バネ（摺動用弾性部材）
３４Ａ、３６Ａ    摩擦摺動部
【図１】
2019045371.tif 000003
【図２】
2019045371.tif 000004
【図３】
2019045371.tif 000005
【図４】
2019045371.tif 000006
【図５】
2019045371.tif 000007