(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の筐体と、
外側面にエアー噴出し口をそれぞれ有する少なくとも１組のヘッド部材と、
前記筐体に取り付けられ、前記少なくとも１組のヘッド部材を、前記中心軸に対して対称に保持する少なくとも１組のヘッド保持機構と、
前記少なくとも１組のヘッド部材の前記中心軸に対する位置を変化させるヘッド位置変化機構と、
前記少なくとも１組のヘッド部材の前記エアー噴出し口にエアーを供給するエアー供給機構と、を備え、
前記少なくとも１組のヘッド保持機構のそれぞれは、
前記筐体に取り付けられる基材と、
前記基材と前記ヘッド部材を連結する平行な２枚の板バネと、を備え、前記ヘッド部材を前記筐体の中心軸に垂直な方向にのみ移動可能に保持し、
前記ヘッド位置変化機構は、
前記中心軸と同軸で、一部にテーパ面を有し、前記筐体に対して摺動可能に保持されたテーパ軸と、
各ヘッド部材に設けられ、前記テーパ面に押し当てられるローラと、
前記テーパ軸を前記筐体に対して移動するテーパ軸移動機構と、を備え、
前記テーパ軸は、前記テーパ面の間に設けられた前記中心軸と平行な少なくとも１つの円筒面を有することを特徴とするエアーマイクロメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアー（空気）マイクロメータに関し、特に複数の内径に対応可能なエアーマイクロメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダ等の内径を測定装置として、エアーマイクロメータが広く利用されている。一般的なエアーマイクロメータは、円筒面の軸に平行な方向に伸びる帯状の複数のガイド部と、複数のガイド部の間に設けられた少なくとも１組の測定子（エアーセンサ）と、を有する。複数のガイド部は、その表面が、被測定物である穴の内径より微小量小さな直径の円筒面の一部をなす。したがって、エアーマイクロメータを穴に挿入すると、穴の中心軸とエアーマイクロメータの中心軸はほぼ一致する。各エアーセンサは、エアーの噴出し口を有する。噴出し口の表面は、複数のガイド部の表面がなす円筒面付近に位置する。１組のエアーセンサは、噴出し口が円筒の中心軸を挟んだ対角位置に位置するように配置される。エアーセンサは、２個設けられる場合と、９０度ずつずれた回転位置に４個設けられる場合もある。以下、２個のエアーセンサが設けられる場合を例として説明する。
【０００３】
エアーマイクロメータにはエアー供給口が設けられ、外部から定圧装置でエアーが供給される。エアー供給口に供給されたエアーは、エアーマイクロメータ内部で分岐され、分岐されたエアーがエアー経路を介して各噴出し口に供給される。外部でエアー供給の圧力、流量または流速の変化を、液柱計やダイヤルゲージで拡大して検出する。
【０００４】
噴出し口から噴出されるエアーは、噴出し口と被測定物の円筒内面との間の距離（ギャップ）に応じて抵抗が変化するので、圧力、流量または流速の変化として検出する。検出値は、ギャップと一義的に対応関係を有する。通常は、内径が既知のマスタ穴を測定した時の検出値を基準として、被測定物の穴の内径のギャップ、すなわち直径を判定する。
【０００５】
エアーマイクロメータで測定を行う場合、エアーセンサの位置や傾きが被測定物の穴の面に対して所定の状態であることが測定精度に影響する。そこで、エアーセンサの位置ずれや傾きずれを抑制する目的でガイドが使用される。
明確に一義的に対応関係を有するギャップの範囲は限られている。そのため、エアーマイクロメータは、内径ごとに専用のエアーマイクロメータが用意されて使用されている。ガイドが使用される場合も、内径ごとに専用のガイドを有するエアーマイクロメータを用意していた。言い換えれば、エアーマイクロメータは、１種の内径専用の測定装置であった。
【０００６】
一方、差動トランス等を利用した接触式内径測定装置では、特許文献１および２などで、放射方向に回転自在な複数のガイドを設け、被測定物の穴の内径に応じてガイドの広がり角度を調整して、各種の穴の内径を測定可能にしたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２０１７０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−０１９７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
各種の内径に対応可能なエアーマイクロメータが要望されている。
そこで、上記の放射方向に回転自在な複数のガイドを設ける接触式内径測定装置の構成を、エアーマイクロメータに適用することが考えられる。しかし、放射方向に回転自在なガイドにエアーセンサを設けた場合、回転に伴って、エアーセンサの穴の面に対する傾きが変化することが避けられない。上記のように、良好な測定精度で測定を行うためには、エアーセンサの位置や傾きが被測定物の穴の面に対して所定の状態であること必要であり、傾きずれが発生したのでは、良好な測定精度で測定を行うことができないという問題を生じる。
【０００９】
本発明は、各種の内径を高精度に測定可能なエアーマイクロメータの実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明のエアーマイクロメータは、エアーセンサを有するヘッド部材を平行な２枚の板バネで筐体と連結する。
【００１１】
すなわち、本発明のエアーマイクロメータは、円筒状の筐体と、外側面にエアー噴出し口をそれぞれ有する少なくとも１組のヘッド部材と、筐体に取り付けられ、少なくとも１組のヘッド部材を、中心軸に対して対称に保持する少なくとも１組のヘッド保持機構と、少なくとも１組のヘッド部材の中心軸に対する位置を変化させるヘッド位置変化機構と、少なくとも１組のヘッド部材のエアー噴出し口にエアーを供給するエアー供給機構と、を備え、少なくとも１組のヘッド保持機構のそれぞれは、筐体に取り付けられる基材と、基材とヘッド部材を連結する平行な２枚の板バネと、を備え、ヘッド部材を筐体の中心軸に垂直な方向にのみ移動可能に保持することを特徴とする。
【００１２】
ヘッド部材を平行な２枚の板バネで筐体と連結することにより、ヘッド部材をエアーマイクロメータの中心軸に対して放射方向に平行移動可能に支持することが可能である。したがって、測定する穴の内径に応じてヘッド部材をエアーマイクロメータの中心軸に対して放射方向に移動しても、ヘッド部材の中心軸に対する傾き、すなわち穴の面に対する傾きは変化しない。これにより、内径を高精度に測定可能である。
【００１３】
ヘッド位置変化機構は、中心軸と同軸で、一部にテーパ面を有し、筐体に対して摺動可能に保持されたテーパ軸と、各ヘッド部材に設けられ、テーパ面に押し当てられるローラと、テーパ軸を筐体に対して移動するテーパ軸移動機構と、を備えるように構成できる。
【００１４】
ヘッド部材を平行な２枚の板バネで筐体と連結することにより、ヘッド部材は、テーパ軸に常時付勢した状態にできる。テーパ軸を移動すると、ローラのテーパ面との接触位置が変化し、ヘッド部材の放射方向の位置が変化する。各ヘッド部材に設けられたローラがテーパ面に押し当てられるので、移動時のガタおよび抵抗が小さく、高精度の移動が可能である。
【００１５】
テーパ軸は、テーパ面の間に設けられた中心軸と平行な少なくとも１つの円筒面を有することが望ましい。ローラがこの部分に接触している状態を測定状態とし、テーパ面の間の中心軸と平行な円筒面の部分を複数設ければ、測定する内径を段階的に設定できる。テーパ軸の所定の移動範囲であれば、ローラのテーパ面との接触点の放射方向の位置は変化しないので、ヘッド部材の放射方向の位置を高精度に設定できる。
【００１６】
テーパ軸移動機構は、例えば、エアーシリンダ機構により移動される。
エアー供給機構は、筐体に設けられたエアー経路から分岐した少なくとも１組の分岐経路と、少なくとも１組のヘッド部材のエアー噴出し口を、少なくとも１組の可撓性のチューブで接続することにより構成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のエアーマイクロメータは、測定する内径に応じて、エアーセンサを有するヘッド部材の中心軸からの放射方向の位置を変化させても、ヘッド部材の中心軸に対する傾きは変化しないので、各種の内径を高精度に測定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施形態のエアーマイクロメータの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態のエアーマイクロメータの内部構造を示す図である。
【図３】図３は、板バネによるヘッド部材の平行移動機構を説明する図である。
【図４】図４は、テーパ軸の移動に伴うヘッド部材の移動を説明する図である。
【図５】図５は、テーパ軸のテーパ部のテーパ面の形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、実施形態のエアーマイクロメータの外観を示す斜視図である。また、図２は、実施形態のエアーマイクロメータの内部構造を示す図である。
【００２０】
実施形態のエアーマイクロメータ１０は、円筒状の筐体３１と、２個のヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂと、筐体３１に取り付けられたヘッド保持基材３２Ａおよび３２Ｂと、ヘッド保持基材３２Ａおよび３２Ｂとヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂを連結する平行な２枚の板バネ３３ＡＡおよび３３ＡＢ；３３ＢＡおよび３３ＢＢと、筐体３１に取り付けられたシリンダ部材３４と、軸受け部材３５と、テーパ軸４１と、カバー１１と、上部部材１２と、を有する。
【００２１】
上部部材１２には、エアーセンサに供給するエアーを外部から供給するための測定エアー供給口１３と、テーパ軸４１を移動するエアーシリンダ機構のための２個のシリンダーエアー供給口１４が設けられている。
【００２２】
テーパ軸４１は、筐体３１に設けられたブッシュ４７と、軸受け部材３５に設けられたブッシュ４８により、軸方向に移動可能に支持されている。テーパ軸４１は、一方の端部に、シリンダーヘッド４２を有する。シリンダーヘッド４２は、シリンダ部材３４内を摺動可能に保持され、シリンダーヘッド４２により隔てられたシリンダ部材３４内の一方の室３６内にシリンダーエアーを供給することにより、右方向に移動し、他方の室３７内にシリンダーエアーを供給することにより、左方向に移動する。図２では、室３６内にシリンダーエアーを供給する経路を参照符号Ｑで示す一点差線の経路で、室３７内にシリンダーエアーを供給する経路を参照符号Ｒで示す一点差線の経路で、それぞれ示している。実際には、可撓性のチューブなどで経路を形成する。
【００２３】
テーパ軸４１の他方の端部側には、直径が変化するテーパ部４３を有する。テーパ部４３のテーパ表面４４には、ヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂに設けられたローラ２４Ａおよび２４Ｂが押し当てられ、テーパ軸４１の移動に伴って、ローラ２４Ａおよび２４Ｂが接触するテーパ表面４４の直径が変化し、ローラ２４Ａおよび２４Ｂの中心軸から放射方向の位置、すなわちヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂの放射方向の位置が変化する。
【００２４】
ヘッド部材２１は、凹部２４を有し、凹部２４内にエアーセンサ２２が取り付けられる。エアーセンサ２２は、ギャップを測定するためのエアーの噴出し口２３を有する。測定エアー供給口１３に供給されたエアーは、上部部材１２、シリンダ部材３４および筐体３１内に設けられた経路を介して、エアーセンサ２２の噴出し口２３に供給される。図２では、エアーセンサ２２に測定用のエアーを供給する経路を参照符号Ｐで示している。実際には、可撓性のチューブなどで経路を形成する。この経路は、途中で２つの経路に分岐され、ヘッド保持基材３２Ａおよび３２Ｂを経て、ヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂに設けられたエアーセンサ２２につながる。ヘッド保持基材とヘッド部材の間は、少なくとも可撓性のチューブで接続する必要がある。
【００２５】
ヘッド保持基材３２Ａおよび３２Ｂ、ヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂ、および板バネ３３ＡＡおよび３３ＡＢ；３３ＢＡおよび３３ＢＢは、それぞれ同じ構成を有する。以下、ヘッド保持基材３２Ａおよび３２Ｂをヘッド保持基材３２として、ヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂをヘッド部材２１として、板バネ３３ＡＡおよび３３ＡＢ；３３ＢＡおよび３３ＢＢを板バネ３３Ａおよび３３Ｂとして説明する。
【００２６】
図３は、板バネ３３Ａおよび３３Ｂによるヘッド部材２１の平行移動機構を説明する図である。
【００２７】
ヘッド保持基材３２は、筐体３１に固定される。図３の（Ａ）に示すように、ヘッド保持基材３２とヘッド部材２１は、平行な２枚の板バネ３３Ａおよび３３Ｂにより連結される。板バネ３３Ａおよび３３Ｂは、ヘッド保持基材３２とヘッド部材２１に平行になるように固定されており、図示のＺ方向を含む板バネ３３Ａおよび３３Ｂに垂直な方向のみで屈曲可能である。
【００２８】
また、板バネ３３Ａおよび３３Ｂは、両端がそれぞれヘッド保持基材３２およびヘッド部材２１に固定されており、さらに、板バネ３３Ａおよび３３Ｂの中央部分には、板バネ押え３８が設けられており、平行な板バネの屈曲位置を制限する。そのため、平行な板バネ３３Ａおよび３３Ｂは、図３の（Ｂ）に示すように屈曲し、ヘッド部材２１は傾きを維持しながら平行移動する。図３の（Ｂ）において、参照符号３９は、ヘッド保持基材３１のエアー経路とヘッド部材２１に設けられたエアーセンサ２２を接続する可撓性のチューブを示す。
【００２９】
図４は、テーパ軸４１の移動に伴うヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂの移動を説明する図であり、（Ａ）は第１の内径を測定する場合を、（Ｂ）は第１の内径より小さい第２のネ畏敬を測定する場合を示す。また、図５は、テーパ軸４１のテーパ部４３のテーパ面４４の形状を説明する図であり、（Ａ）はテーパ部４３全体を、（Ｂ）はテーパ面４４の中間の円筒面部４５の拡大図である。
【００３０】
図５の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、テーパ部４３は、２箇所の円筒面部４５を有し、円筒面部４５の両側は、直径がリニアに変化するテーパ面４４になっている。
図４の（Ａ）は、図２において、室３６にシリンダーエアーを供給してテーパ軸４１を右側に移動し、ヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂに設けられたローラ２４Ａおよび２４Ｂが、一方の円筒面部４５上に接触した状態を示す。ヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂは、板バネ３３ＡＡおよび３３ＡＢ；３３ＢＡおよび３３ＢＢにより、エアーマイクロメータ１０の中心軸４６に向かう方向に付勢されており、ローラ２４Ａおよび２４Ｂが、円筒面部４５に押し当てられる。円筒面部４５は、ある幅を有しており、この幅の範囲であれば、テーパ軸４１の移動位置がずれても、ローラ２４Ａおよび２４Ｂの放射方向の位置は同じである。したがって、テーパ軸４１の移動精度はこの範囲程度の誤差が許容される。
【００３１】
この状態で、ヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂに固定されたエアーセンサ２２の外側面の位置、すなわちヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂにそれぞれ固定された２個のエアーセンサの噴出し口２３Ａおよび２３Ｂの表面間の距離が所定の第１の値になる。この第１の値を、第１種の被測定物の穴の直径に対応させる。
【００３２】
次に、第１種の直径より少し小さい第２種の被測定物の穴の直径を測定する場合には、図４の（Ｂ）に示すように、図２において、室３７にシリンダーエアーを供給してテーパ軸４１を左側に移動し、ヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂに設けられたローラ２４Ａおよび２４Ｂが、他方の円筒面部４５上に接触した状態にする。この状態でも、ローラ２４Ａおよび２４Ｂが、円筒面部４５に押し当てられる。
【００３３】
この状態で、ヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂに固定されたエアーセンサ２２の外側面の位置、すなわちヘッド部材２１Ａおよび２１Ｂにそれぞれ固定された２個のエアーセンサの噴出し口２３Ａおよび２３Ｂの表面間の距離は、第１の値より小さい所定の第２の値になる。この第２の値が、第２種の被測定物の穴の直径に対応している。
【００３４】
図４の（Ａ）と（Ｂ）で、噴出し口２３Ａおよび２３Ｂの位置は、放射方向に変位するだけでなく、中心軸４６の方向（Ｚ方向）にも若干変化するが、非常に小さな量であり、問題にならない。
【００３５】
以上説明したように、第１種の被測定物の穴の直径を測定する場合には、テーパ軸４１を右側に移動して図４の（Ａ）に示す状態にした後、第１種の基準となるマスタワークを測定してキャリブレーションを行い、その後実施形態のエアーマイクロメータの先端を被測定物の穴に挿入し、噴出し口２３Ａおよび２３Ｂを穴の直径を測定する深さに位置させて測定を行う。第２種の被測定物の穴の直径を測定する場合には、テーパ軸４１を左側に移動して図４の（Ｂ）に示す状態にした後、第２種の基準となるマスタワークを測定してキャリブレーションを行い、その後実施形態のエアーマイクロメータの先端を被測定物の穴に挿入し、噴出し口２３Ａおよび２３Ｂを穴の直径を測定する深さに位置させて測定を行う。
【００３６】
以上説明したように、実施形態のエアーマイクロメータは、測定する穴の直径に応じて、エアーセンサの傾きを維持しながら放射方向に移動させて最適なギャップで内径を測定することが可能である。実施形態では平行な板バネを使用しているため、エアーセンサの傾きを高精度に維持でき、構造も簡単にできる。
【００３７】
以上本発明の実施形態を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、実施形態では、２個のヘッド部材を設ける例を説明したが、４個のヘッド部材を設けることも可能である。
【００３８】
さらに、実施形態では、テーパ軸をエアーシリンダで移動したが、ネジを設けたテーパ軸をモータ等で回転して中心軸方向に移動することも可能である。
【００３９】
さらに、実施形態では、２個の円筒面部を有する例を説明したが、３個以上とすることも可能である。この場合、ネジを設けたテーパ軸をモータ等で回転して中心軸方向に移動する移動機構を使用することが望ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１０    エアーマイクロメータ
２１、２１Ａ、２１Ｂ    ヘッド部材
２２    エアーセンサ
２３    噴出し口
２４Ａ、２４Ｂ    ローラ
３１    筐体
３２Ａ、３２Ｂ    ヘッド保持基材
３３ＡＡ、３３ＡＢ、３３ＢＡ、３３ＢＢ    板バネ
３４    シリンダ部材３４
４１    テーパ軸
４２    シリンダヘッド
４３    テーパ部
４４    テーパ面
４５    円筒面部
【図１】
0005713759.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005713759.tif 000004
【図４】
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【図５】
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