(57)【要約】【課題】開口部が狭く、もしくは奥行きのあるワークの寸法等の測定を正確に行うことが可能である変位量測定治具及び変位量測定装置を提供する。【解決手段】軸方向に移動自在なスピンドル３を有するとともに、該スピンドル３の移動変位量を測定するダイヤルゲージ２と、前記スピンドル３に片持ち支持され、該スピンドル３の軸方向と直交する方向へ延出するアーム７と、前記アーム７のスピンドル３から所定寸法離間した位置に設けられ、かつ被測定物に当接する測定子４と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に移動自在なスピンドルを有するとともに、該スピンドルの移動変位量を測定する変位量測定手段と、
前記スピンドルに片持ち支持され、該スピンドルの軸方向と直交する方向へ延出するアームと、
前記アームのスピンドルから所定寸法離間した位置に設けられ、かつ被測定物に当接する測定子と、を備えたことを特徴とする変位量測定治具。
【請求項２】
前記変位量測定手段は、ダイヤルゲージであることを特徴とする請求項１に記載の変位量測定治具。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の変位量測定治具と、
前記被測定物を固定する固定手段と、
前記変位量測定治具が載置固定される載置台と、
前記載置台を前記被測定物に近接離間する方向へ移動可能に構成し、前記載置台を被測定物側にスライドさせることで前記測定子を前記被測定物の測定部位に案内する測定子案内手段と、
前記載置台に当接して該載置台を被測定物側に駆動させるとともに、前記測定子のスライド方向の位置を計測する位置計測手段と、を備えたことを特徴とする変位量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定子を被測定物に当接させて寸法等を測定する変位量測定治具及び変位量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の形状の被測定物（以下、ワークという）に対して、その形状に応じた測定子の形状、もしくは形状を工夫した測定子を用いて摩擦係数を考慮した測定方法などの検討が行われている。このような例として、特許文献１や特許文献２に記載された技術が公知となっている。
【０００３】
特許文献１においては、ワークのエッジ部にナイフ・エッジ状の測定子を当接させ、このとき測定子にて発生した力に基づいて、エッジ部の異常検出を行う旨が記載されている。
【０００４】
特許文献２においては、ワークに当接される部分がワークに類似した形状、材質にて形成されている測定子をワーク表面に接触させて、所定の加圧状態で水平方向に移動して、ワーク表面の摩擦係数を採取する旨が記載されている。
【特許文献１】特開平８−５３６４号公報
【特許文献２】特開平１１−３１７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１または特許文献２に記載されている特徴的な測定子を有した装置等においては、図１１（ａ）（ｂ）や図１２（ａ）（ｂ）に示すような円筒状部材等が有する狭い貫通孔内の内部形状の寸法を測定するものではない。
【０００６】
そのため、図１１や図１２に示すような円筒状部材等の内部形状の寸法測定に際しては、図１４に示すように、テストインジケータ（てこ式ダイヤルゲージ）やダイヤルゲージ等の市販品を改造したものを用いて測定することが考えられる。このような検討を行う前に、テストインジケータの場合は上述した貫通孔のような開口部の狭い内部形状の測定に用いることは可能である。ただ、一般的に良く知られていることであるが、テストインジケータは、ワークの測定面に対して当接させる測定子の角度を取りすぎる（測定面に対して高角度すぎる）と誤差が大きくなってしまうという問題がある（図１４（ａ）の四角枠内に示すＮＧ例参照）。すなわち、図１４（ａ）に示すテストインジケータの測定子（スライタス）のワークに対する傾き角度θが大きくなると誤差が発生する。ここで、角度θ［ｄｅｇ］に応じて発生する誤差を誤差（θ）と略記する。角度θの関数である誤差（θ）はテストインジケータの指示値に対して小さい側にでるので指示値が１ｍｍである場合は１−誤差（θ）となる。また、１−誤差（θ）の値は、θが１度である場合は１−誤差（θ＝１）＝０.９９９７であり、θが１０度では０.９８１、θが３０度で０.８６３と高角度になるほど誤差が大きくなる。図１２（ｂ）に示す円筒状部材の貫通孔内の段差ｂ１を測定する場合、段差ｂ１が３ｍｍの時は、３×０.９９９７〜３×０.８６３と誤差が拡大する。さらには、図１２（ｂ）に示す円筒状部材の貫通孔内の奥行きｂ３を有する内部形状（ワークの内径等）を計測する場合、貫通孔のより奥側に測定子を当接するためにテストインジケータのアームを図１４（ｂ）のように伸ばすと誤差がさらに大きくなってしまうという問題がある。このような悪影響が懸念されてアームを市販品（従来品）よりも伸ばした図１４（ｂ）の対策品は使用されていない。
【０００７】
一方、一般的に図１４（ｃ）に示すような市販品として流通しているダイヤルゲージはテストインジケータと比べて誤差が少なく精度は良いと言われているが、ダイヤルゲージの長手方向の大きさに比べて、図１２（ｂ）の円筒状部材の開口部ｂ２が小さい場合はダイヤルゲージ本体を傾斜させて測定子をワークの内壁に当接することになり（図１４（ｃ）の四角枠内に示すＮＧ例参照）、ワークの測定部位に測定子を正しくセットできない。すなわち、従来から使用されているダイヤルゲージにおいても、市販品そのままでは、開口部の狭い円筒状部材等の内壁に対して正確な測定を行うことが困難であり、正確な測定が実施できるようにダイヤルゲージに改良を施す必要がある。
【０００８】
つまり、従来品であるテストインジケータもしくはダイヤルゲージにおいては、奥行きのある形状を有したワークの測定に際して、測定部位に対する測定子の当接状態が図１４（ａ）、図１４（ｃ）に示すようなＮＧ例の如くなるのを避けて、正確に寸法等を測定できるように狙いの測定位置に測定子を正しくセットする為の治具や装置の構成が求められている。
【０００９】
そこで、本発明は、開口部が狭く、もしくは奥行きのあるワークの寸法等の測定を正確に行うことが可能である変位量測定治具及び変位量測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、
軸方向に移動自在なスピンドルを有するとともに、該スピンドルの移動変位量を測定する変位量測定手段と、
前記スピンドルに片持ち支持され、該スピンドルの軸方向と直交する方向へ延出するアームと、
前記アームのスピンドルから所定寸法離間した位置に設けられ、かつ被測定物に当接する測定子と、を備えたものである。
【００１２】
請求項２においては、
前記変位量測定手段は、ダイヤルゲージであるものである。
【００１３】
請求項３においては、
請求項１または請求項２に記載の変位量測定治具と、
前記被測定物を固定する固定手段と、
前記変位量測定治具が載置固定される載置台と、
前記載置台を前記被測定物に近接離間する方向へ移動可能に構成し、前記載置台を被測定物側にスライドさせることで前記測定子を前記被測定物の測定部位に案内する測定子案内手段と、
前記載置台に当接して該載置台を被測定物側に駆動させるとともに、前記測定子のスライド方向の位置を計測する位置計測手段と、を備えたものである。
【００１４】
また、より具体的に本発明の特徴について図１３を用いて説明する。
慣例的に行われているダイヤルゲージによる測定例として、ダイヤルゲージによりワークの凸凹面の測定を行っている状態を、図１３（ａ）（ｂ）に示す。
図１３（ａ）（ｂ）中のそれぞれの矢印は略球形状に形成されるダイヤルゲージの測定子とワークの凸凹面との接点の位置を示すものである。例えば、前記接点が測定子の最下点に位置しているときは前記矢印は直上方に向いており、前記接点が測定子の最下点から側方へ移動するにつれて前記矢印の傾斜角度は増大していく。
そして、この矢印が極端に傾くと、接点の滑りが生じてダイヤルゲージを測定点から移動させたり、破損させる場合がある。つまり、ダイヤルゲージに横から力を掛けることは定性的に良くないとされているが、通常、ワークの凸凹面の測定時は横からの力が掛かっている。つまり、種々の測定の影響により上記矢印の向きが変化している分、横力が変わることが容易に類推できる。このことからダイヤルゲージを用いた測定において所定範囲のモーメントも同様に許されると考えられる。
このように、ダイヤルゲージにおいて許容されるモーメントの範囲を積極的に活用するとともに、スピンドルに許容範囲内のモーメントを意図的に加える点が本発明の特徴である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１６】
請求項１においては、片持ち梁状に形成されたアームの端部に設けられ、かつ前記スピンドルから所定寸法離間した測定子を用いて測定を行うことで、測定子を当接させることが困難であるような開口部が狭く、もしくは奥行きのある部材の寸法等の測定を正確に行うことが可能となる。また、測定時に発生するアームの曲げ力を利用して、特定方向にクリアランスを除去し、スピンドルのガタツキを減少させて測定精度を向上させることができる。
【００１７】
請求項２においては、片持ち梁状に形成されたアームの端部に設けられ、かつ前記スピンドルから所定寸法離間した測定子を用いて測定を行うことで、測定子を当接させることが困難であるような開口部が狭く、もしくは奥行きのある部材の寸法等の測定を正確に行うことが可能となる。また、測定時に発生するアームの曲げ力を利用して、特定方向にクリアランスを除去し、スピンドルのガタツキを減少させて測定精度を向上させることができる。
【００１８】
請求項３においては、開口部が狭く、もしくは奥行きのある部材の測定の際に、誤差を生じないように変位量測定治具の姿勢状態を保持して、測定子を容易に狙いの測定部位に当接させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る変位量測定治具の全体構成を示す側面図、図２は同じく斜視図、図３は同じく一部破断面図であり（ａ）は一部破断正面図（ｂ）は一部破断側面図である。図４は曲げ力が生じたスピンドルの状態を示す説明図、図５は加重位置に対する予想軸受部反力の関係を示す図、図６は別実施例に係るダイヤルゲージの要部を示す断面図、図７は同じく断面図、図８は実施形態に係る基台を示す斜視図、図９は実施形態に係る変位量測定装置を示す斜視図、図１０は同じく斜視図、図１１はワークを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。図１２はワークを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。図１３は従来のダイヤルゲージによる測定状態を示す説明図であり（ａ）は側面図（ｂ）は正面図である。図１４は従来品であるテストインジケータとダイヤルゲージを示す図である。
なお、同様の用途及び機能を有する部材には同符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
本実施形態に係る変位量測定治具１（以下、測定治具１という）は、図１、図２及び図３に示すように、軸方向に移動自在なスピンドル３を有するとともに、該スピンドル３の移動変位量を測定する変位量測定手段であるダイヤルゲージ２と、前記スピンドル３から片持ち梁状に形成されたアーム７と、前記スピンドル３から所定寸法離間して前記アーム７の一端に設けられ、かつワーク６に当接する第一測定子４と、から主に構成されている。また、後述する変位量測定装置３０は、前記測定治具１を変位量測定装置３０内の所定位置に載置固定することで構成される。以下に、上記測定治具１の各構成について具体的に説明する。
【００２１】
ダイヤルゲージ２は、回転針表示式のダイヤルゲージであり、ダイヤルゲージ２本体のケースとなる円筒形状の筐体２ａと、先端に第二測定子８を有し軸方向に移動自在に支持されるスピンドル３と、該スピンドル３を軸方向に案内するステム１０と、スピンドル３を移動自在に支持する軸受部２１、２２（図３）と、スピンドル３の軸方向の移動変位量を後述する表示手段５に伝達する変位量伝達手段１７と、スピンドル３を第二測定子８側に付勢する付勢手段であるバネ１８と、前記変位量伝達手段１７により伝達されたスピンドル３の軸方向の移動変位量を表示する表示手段５と、から主に構成されている。
【００２２】
スピンドル３は棒状の部材であって、その一端には第二測定子８が設けられおり、スピンドル３の他端は、筐体２ａをステム１０を介して貫通している。また、スピンドル３は、後述する軸受部２１、２２に挿通支持されるとともに、軸方向に移動自在となっている。また、ステム１０から突出しているスピンドル３の中途部には、後述するアーム７の一端が一体的に連結されている。
【００２３】
ステム１０は、筐体２ａに連通して接続される円筒状部材であり、前記スピンドル３を保護するとともに、スピンドル３を軸方向に案内する。
【００２４】
軸受部２１、２２は、摺動性の良い金属製もしくはプラスチック製からなる円筒状部材であり、図３に示すように、筐体２ａ及びステム１０のそれぞれにおいてスピンドル３の移動方向（軸方向）に対して対向配置されている。軸受部２１は、ステム１０内壁の先端側に固設されている。また、軸受部２２は、スピンドル３の他端（図３（ａ）中の上端）が貫通している筐体２ａの貫通孔周囲に固設されている。スピンドル３は、ステム１０内壁及び筐体２ａにそれぞれ固設された軸受部２１、２２のそれぞれに挿通することにより軸方向に移動自在に支持されている。
また、摺動性を保持するため、かつ摩擦による磨耗等を防止するために、スピンドル３の外周部と軸受部２１、２２の内周部との間には、僅かなクリアランスが設けられている。
【００２５】
変位量伝達手段１７は、図３（ａ）に示すように、スピンドル３の軸方向の移動変位量をラックとピニオンの拡大機構によって拡大して表示手段５に伝達する機械式の伝達手段であり、ラック１１と、第一ピニオン１２と、大歯車１３と、第二ピニオン１４と、から構成されている。
【００２６】
ラック１１は、図３に示すように、スピンドル３の長手方向の略中央部の側部に固設されており、該ラック１１には筐体２ａ内壁に回動自在に支持される第一ピニオン１２が噛合している。該第一ピニオン１２はその外周に一体化された大歯車１３を具備しており、該大歯車１３の外周部に有する歯部１３ａ（図３（ｂ））と、第一ピニオン１２の上方に配置されている第二ピニオン１４とが噛合している。これにより、変位量伝達手段１７は、スピンドル３の移動変位量を指針１６である長針１６ａ及び短針１６ｂの回転量（回転角）に拡大して表示手段５に伝達することが可能である。
なお、変位量伝達手段１７は、上述したラックとピニオンによる機械式の伝達手段に特に限定するものではなく、デジタル式ダイヤルゲージで用いられる電子式の伝達手段等であってもかまわない。
【００２７】
付勢手段は、スピンドル３を筐体２ａ外方に向けて付勢する弾性体であるバネ１８であり、バネ１８の一端は、筐体２ａの内壁に係止されており、バネ１８の他端は、スピンドル３の中途部に連結されている係止棒に係止されている。このバネ１８の作用により、スピンドル３はスピンドル３の一端側（第二測定子８側）に常時付勢した状態となっており、第一測定子４をワーク６の形状に追従して当接させることができる。
【００２８】
表示手段５は、前記変位量伝達手段１７により伝達されるスピンドル３の軸方向の移動変位量を表示する手段であり、ダイヤルゲージ２の筐体２ａ正面に設けられている。表示手段５は、所定の目盛が表示されている目盛板１５と、スピンドル３の移動変位量を指し示す指針１６である長針１６ａと短針１６ｂとで構成されている。長針１６ａは前記第二ピニオン１４と一体的に連結されており、短針１６ｂは前記第一ピニオン１２と一体的に連結されている。これにより、表示手段５は、スピンドル３の軸方向の移動変位量に応じて長針１６ａ及び短針１６ｂが回転可能となり、長針１６ａと短針１６ｂが目盛板１５上において指し示す値が、作業者により測定値として読み取られる。つまり、表示手段５は、前記変位量伝達手段１７によりスピンドル３の軸方向の移動変位量をラックとピニオンの拡大機構によって拡大された変位量を、指針１６の回転量（回転角）として指し示して表示する手段である。
なお、本実施形態においては、表示手段５として長針１６ａ及び短針１６ｂの回転量（回転角）によって測定値を示すアナログ表示式のダイヤルゲージを用いたが、特に限定するものではなく、スピンドル３の移動変位量をデジタル表示するデジタル表示式のダイヤルゲージを用いることも可能である。
【００２９】
アーム７は、その一端が前記スピンドル３の中途部に一体的に連結され、スピンドル３に片持ち支持されている。また、アーム７は前記スピンドル３の中途部から垂直方向（スピンドル３の軸方向と直交する方向）に延出されている。
前記アーム７の他端には、前記スピンドル３の一端に同軸状に設けられた前記第二測定子８と所定寸法離間するとともに、前記第二測定子８と同方向及び同形状にて突出する第一測定子４が設けられている。すなわち、アーム７は、前記スピンドル３の中途部にアーム７の一端が連結支持されることで、前記スピンドル３から片持ち梁状となるように形成されており、前記第一測定子４の軸Ａ３は、アーム７のスピンドル３の軸Ａ２から所定寸法Ｍ離間した位置に設けられている。このように、前記スピンドル３の軸Ａ２とアーム７の他端に設けられた第一測定子４の軸Ａ３とは所定寸法Ｍ離間している。
測定治具１によりワーク６を測定する際には、第一測定子４をワーク６の測定部位に当接して、第一測定子４の変位量をアーム７を介してスピンドル３へ伝達することで、ワーク６の寸法測定を行うことができる。
なお、アーム７は前述した構成に限定するものでなく、スピンドル３に後述する微小の曲げ力が働くようにスピンドル３に対してアーム７が片持ち梁状となるように形成されていればよく、例えば、スピンドル３とアーム７とを一体成形にて作製してアーム７を片持ち梁状に形成することも可能である。また、第二測定子８については、スピンドル３の先端部に設けるかどうかを必要に応じて適宜選択すればよい。
【００３０】
次に、前記アーム７を介して所定寸法離間される第一測定子４と第二測定子８において、その離間距離Ｍの設定方法について説明する。
図１に示すように、第二測定子８（スピンドル３）に対して離間距離Ｍ離れた位置に設けた第一測定子４を有する測定治具１において、第一測定子４と第二測定子８のそれぞれにおいて、同一形状のワーク６の測定を実施した場合に、第一測定子４と第二測定子８の測定結果に僅かに差が発生することが想定される。
このように測定結果に差が発生する要因としては、ダイヤルゲージ２の正規の測定子、すなわち、本来、被測定物に当接するために設けられた測定子である第二測定子８の位置（スピンドル３の軸Ａ２）から離間距離Ｍ離れた第一測定子４による測定はダイヤルゲージ２にとって予定外の諸元域での測定となるために、離間距離Ｍと第一測定子４をワーク６に当接した際に受ける圧力である測定圧Ｐｍとの積（Ｍ×Ｐｍ）が曲げ力としてアーム７の一端にある点Ａ１に作用するためである。
【００３１】
すなわち、測定圧Ｐｍの作用点とこの曲げ力を受ける軸Ａ２を含む面を面Ｂとすると面Ｂ内の点Ａ１に曲げ力が発生する。この曲げ力により、長さが離間距離Ｍ分ある片持ち梁状のアーム７の撓み分となるＹ軸方向の移動量が大きくなる。つまり、測定圧Ｐｍを受けた第一測定子４の移動量が第二測定子８の移動量より大きくなることに起因する。
【００３２】
スピンドル３とその先端に有する第二測定子８とが一体で動くように予め設計されたダイヤルゲージ２において、スピンドル３にアーム７を介して設けた第一測定子４による測定は、離間距離Ｍの設定次第によっては誤差を含んだ状態となり得る。すなわち、離間距離Ｍを大きくすると点Ａ１に発生する曲げ力も大きくなり誤差もそれに応じて大きくなる。
【００３３】
しかしながら、従来のスピンドルによる測定においても、図１３を用いて前述したように、ある特定の曲げ力の範囲においては測定が問題なく実施できることからも、上記誤差を含んだ状態でも、曲げ力範囲を限定することで実用化が十分に可能になると考えられる。
つまり、本発明においては、この曲げ力の範囲を限定し、誤差の発生を許容内に収め、Ｍ×Ｐｍの曲げ力（モーメント）を、予圧（プレロード）的に加えて、測定系のクリアランス（スピンドル３外周部と軸受部２１、２２との内壁とのクリアランス）を特定方向に除去し、クリアランスに由来するスピンドル３のガタツキを意図的に減らすようにして測定精度を向上させることが可能である。
【００３４】
具体的には、前記曲げ力の範囲を限定するにあたり、曲げ力によりスピンドル３のガタツキを減らす原理を前述した測定治具１の構成に基づきながら図４を用いて説明を行う。
図４は、スピンドル３に対して曲げ力の掛かり方を説明するために、スピンドル３と、該スピンドル３に連結されたアーム７とを一体の片持ち梁として想定した状態を模式的に示した説明図である。本実施形態におけるダイヤルゲージ２の内部には、前述したようにスピンドル３の移動方向（軸方向）に対して軸受部２１、２２が対向配置されており、図４においては、図１の面Ｂにおけるスピンドル３、アーム７及び軸受部２１、２２を一部断面視した状態を表している。
【００３５】
図４に示すように、アーム７端部（第一測定子４が位置する部分）にゼロ→微小→通常加重付加の順となるように測定圧Ｐｍをかけた場合、スピンドル３とアーム７とにより片持ち梁をなす形状は、それぞれの加重付加の度合に応じて、形状ｅ１→形状ｅ２→形状ｅ７のように変化する。ここで、片持ち梁的に撓んだ状態がｅ７である。形状ｅ２、ｅ７においては、スピンドル３の外周部と、軸受部２１のｅ３、軸受部２２のｅ４とのクリアランスが小さくなる。
すなわち、上記通常加重を付加した形状ｅ７は、アーム７の他端が上方に持ち上がり、それに応じてアーム７の一端がアーム７他端側に引き寄せられる。その引き寄せられた影響により、スピンドル３が屈曲して軸受部２１、２２のそれぞれの内周の一部に当接した状態（図４において軸受部２１のｅ３と、軸受部２２のｅ４に接触した状態）となり、これが、軸受部２１、２２に対してスピンドル３がいわゆる一定方向に予圧（プレロード）をかけた状態となる。このような一定方向の予圧をダイヤルゲージ２の許容範囲内において意図的に軸受部２１、２２に与えることで、摩擦の影響を受けないようにもともと設けている微小なクリアランスに起因するスピンドル３のガタツキの原因を除去し、スピンドル３のガタツキを抑えて、精度良く測定を行うことが可能となるのである。また、このような一定方向の予圧は用いるダイヤルゲージ２毎に異なるものであるため、用いるダイヤルゲージ２に応じて適宜設定することが必要となる。
なお、図４において示した片持ち梁をモデルとした説明図においては、本発明の理解に供するために片持ち梁の曲げ状態を大きくして分かり易く図示しているが、実際の測定に際しては、このような大きな曲げ状態となることはなく、目に見えないレベルの微小な曲げ状態となる。
【００３６】
つまり、図１４（ｄ）に示した従来品に対策を施した対策品となる本発明の構成においては、前述した如く、曲げ力が必要以上に増加するとｙ軸方向のスピンドル３の動きが止まり測定が不可能となるが、必要以上の曲げ力が発生する要因を予め取り除いておけば、すなわち、曲げ力の制御要因となるアーム７の長さを適切に設定にすることで、前述したクリアランスを除去して、測定精度を良好にするという効果が得られるのである。
【００３７】
次に、前述した離間距離Ｍを具体的に設定した測定治具の実施例について図５を用いて説明する。
図１に示す測定治具１の第一測定子４と第二測定子８との離間距離Ｍを所定長さ以上（本実施例では１０５ｍｍ以上）にした場合においては、第一測定子４に所定の加重がかかるとダイヤルゲージ２のスピンドル３が、矢印Ｙ方向に動かなくなることを確認した（このときを離間距離Ｍの極限値とする）。すなわち、この極限値においてはスピンドル３と軸受部２１、２２との間において摩擦抵抗の増大によりスピンドル３がロック状態となってしまうのである。そのため、０〜１０５ｍｍ（極限値）内で、実用可能な離間距離Ｍを決定する必要がある。本実施例においては安全率を考慮して離間距離Ｍが極限値よりも十分小さい範囲内であれば加重を掛けることが許容され得ると判断し、離間距離Ｍを２９ｍｍに設定した。
【００３８】
ここで、測定圧Ｐｍに応じた曲げ力（モーメント）をＭ×Ｐｍ＝２９［ｍｍ］×Ｐｍ［Ｎ］と設定した場合について、以下に具体的に説明する。
なお、本実施例のダイヤルゲージ２と異なる仕様のダイヤルゲージを用いる場合においては、上述したように適宜その極限値を求める必要があり、そこから実用可能な離間距離Ｍの範囲を予め導いて、離間距離Ｍを設定する必要がある。つまり、ダイヤルゲージの仕様によっては、例えば、スピンドル３外周部と軸受部２１、２２内壁との間のクリアランスも異なるため一概に最適な離間距離Ｍを決定することができないからである。
【００３９】
図５に示すグラフは、横軸を加重位置Ｍ［ｍｍ］、縦軸を予想軸受部反力Ｆ１［Ｎ］であり、加重位置Ｍと、その加重位置に対する予想軸受部反力Ｆ１［Ｎ］を示したものである。例えば、プロットｅ８は、離間距離Ｍの値を１０５ｍｍにした状態を示しており、軸受部反力Ｆ１は約２０Ｎとなっている。この図５が示すように、離間距離Ｍの値が９０ｍｍ付近を超えたあたりから、軸受部反力Ｆ１が急激に上昇しており、スピンドル３外周と軸受部２１、２２の内壁との摩擦抵抗が増大して、スピンドル３が引っかかる状態やロック状態に至ることが十分に予想され得る。
【００４０】
そこで、安全マージンを十分に確保して、離間距離Ｍを２９ｍｍ（１０５ｍｍより十分小）に設定することで、図４に示した軸受部２１のｅ３、軸受部２２のｅ４におけるスピンドル３への過負荷を防止しながら、クリアランスを図４に示す軸受部２１のｅ５、軸受部２２のｅ６のような状態とすることが可能である。
なお、測定圧Ｐｍが微小加重であることから、アーム７及び第一測定子４の自重によるモーメント（自重モーメントと呼ぶ）も無視できないレベルとなるため、離間距離Ｍの設定においては、自重モーメントも予め考慮する必要がある。
【００４１】
また、ある程度、自重モーメントが大きい状態である場合では、自重以下の測定圧Ｐｍを許容することも可能でなる。すなわち、自重モーメントによりアーム７の端部が僅かに下方に撓む状態であるとすると、その自重モーメントと均等になる程度の反力まで（撓む状態を解消するレベルの反力まで）測定圧Ｐｍが許容され得るということである。
なお、アーム７突出側の反対側に所定のバランスウェート（図示せず）を付加し、自重モーメントの影響をキャンセルするように構成することもできる。
【００４２】
このように構成された測定治具１は、通常用いられるダイヤルゲージ固定用の支持用スタンド等に固定して、アーム７の他端に設けられた第一測定子４を被測定物であるワーク６の測定部位に当接させるとともに、ダイヤルゲージ２によりワーク６の測定部位の変位量を前記アーム７を介して測定することができる。ここで、ワーク６の変位量の測定に際して、第一測定子４が測定圧Ｐｍを受け、スピンドル３に対してアーム７が片持ち梁状に形成されたことにより、スピンドル３と軸受部２１、２２との間において、図４を用いて説明したような一定方向の予圧（プレロード）を与えることが可能となる。それにより、許容範囲内でクリアランスが除去されて、スピンドル３のガタツキをなくしつつ、ワーク６の測定部位の変位量を精度良く測定することできるのである。
なお、上記測定治具１を用いる場合の支持用スタンドについては、特に限定するものではなく、市販のダイヤルゲージを把持するクランプ等を有した支持用スタンドを用いることが可能であり、後述する基台２０に載置固定して変位量測定装置を構成して測定を行うことも可能である。
【００４３】
次に、本発明に係る変位量測定治具の別実施例について、図６、図７を用いて説明する。
前述した実施例においては、スピンドル３を軸方向に挿通支持する手段として軸受部２１、２２を備えた構成について説明したが、特に軸受部の構造を限定するものではない。そこで、別実施例として前述した実施例とは異なる軸受部を備えた変位量測定治具の構成について説明する。
【００４４】
図６及び図７に示すように、略円筒状のステムブッシュ４０を備えたダイヤルゲージ１Ａが、特開２００１−２６４００３の図１において示されているが、このダイヤルゲージ１Ａは、図６の５Ａを支持クランプ等でクランプしてクランプ力を与えても、ステムブッシュ４０の先端部にはそのクランプ力による悪影響を与えないという構造となっている。しかしながら、このような構造であっても図７で示す５Ａ−１、５Ａ−２を強くクランプした際には、クランプした部分のクリアランスがなくなり、ステム１０内壁とスピンドル３の外周部とが接触して摩擦抵抗が増加する場合がある。
本発明では、このようにクリアランスを維持する構成でなく、前述したように、意図的にクリアランスを除去することで測定精度向上を図ることを特徴とするものであり、これをダイヤルゲージ１Ａに対して適用する。すなわち、上記ダイヤルゲージ１Ａにおいてもステムブッシュ４０の先端部において、スピンドル３外周部とステムブッシュ４０の内壁との間には僅かにクリアランスが設けられおり、この部分を、前述した実施例における軸受部２１のｅ３、ｅ５（図４参照）と同様とみなすことができる。つまり、ダイヤルゲージ１Ａのステム１０内壁に固設されるステムブッシュ４０を、前述した測定治具１の軸受部２１と同様とみなして、本発明を適用することが可能である。そこで、ダイヤルゲージ１Ａに本発明を適用するために、ダイヤルゲージ１Ａのスピンドル３の中途部にアームの一端を連結支持して、該アームを前記スピンドル３から片持ち梁状となるように形成し、前記スピンドル３の軸心とアームの他端に設けられた第一測定子の軸心とを所定寸法Ｍ離間するように測定治具を構成する。さらに、このダイヤルゲージ１Ａに応じた離間距離Ｍを、前述した離間距離Ｍの設定方法に従って適切な曲げ力が得られるように離間距離Ｍを決定する。
【００４５】
こうして、片持ち梁状のアームを具備したダイヤルゲージ１Ａにおいては、ワーク６を測定する際に、第一測定子をワーク６の測定部位に当接して、第一測定子の変位量をアームを介してスピンドル３の軸方向の移動変位量として伝達することで、ワーク６の寸法測定を行うことができる。
ここで、前述したように、アームの端部には測定圧Ｐｍがかかるが、前述した実施例と同様に、この測定圧Ｐｍによるアームの曲げ力を利用して、特定方向にクリアランスを除去し、スピンドルのガタツキを減少させて測定精度を向上させることができる。
【００４６】
また、図６のようにステム１０及びスピンドル３が長い場合は、曲げ力によるスピンドル３の撓みによる摩擦抵抗増加の影響も緩和されるので、曲げ力に寄与する離間距離Ｍを大きく設定できるが、ネジ結合等でアームをスピンドル３に連結している場合、連結部に曲げ力が掛かり、変形やスライド抵抗が増加することも想定される。このような場合を想定して、クリアランスを予め増加させるようにダイヤルゲージ１Ａを構成することも可能である。
【００４７】
このように、軸方向に移動自在なスピンドル３を有するとともに、該スピンドル３の移動変位量を測定するダイヤルゲージ２と、前記スピンドル３から片持ち梁状に形成されたアーム７と、前記スピンドル３から所定寸法離間して前記アーム７の端部に設けられ、かつワーク６に当接する第一測定子４と、を備えた測定治具１を構成したことにより、従来のダイヤルゲージにとって当接させることが困難であるような開口部が狭く、もしくは奥行きのある部材の寸法等の測定を正確に行うことが可能となる。また、測定時に発生するアームの曲げ力を利用して、特定方向にクリアランスを除去し、スピンドルのガタツキを減少させて測定精度を向上させることができる。
【００４８】
次に、前述した測定治具１を載置固定して測定を行う変位量測定装置３０について図８、図９及び図１０を用いて説明する。
【００４９】
変位量測定装置３０は、図９に示すように、前述した測定治具１と、基台２０と、から主に構成される。
【００５０】
前記基台２０は、前記ワーク６を固定するワーク固定手段と、前記測定治具１が載置固定される載置台２６と、前記載置台２６を前記ワーク６に近接離間する方向へ移動可能に構成し、前記載置台２６をワーク６側にスライドさせることで第一測定子４を前記ワーク６の測定部位に案内する測定子案内手段２３と、前記載置台２６に当接して該載置台２６を前記ワーク側に駆動させるとともに、第一測定子４のスライド方向の位置を計測する位置計測手段であるマイクロメータ２７と、から主に構成されている。
【００５１】
測定子案内手段２３は、図８に示すように、レール溝２５・２５（本実施形態では、２本）が上面の長手方向に設けられた板状のスライド台２４と、測定治具１を載置固定する載置台２６とから構成されている。
【００５２】
載置台２６は、図８に示すように、測定治具１を載置固定する板状の台であり、載置台２６下面に設けた凸部がレール溝２５・２５に係合しており、レール溝２５に沿ってスライド自在に取り付けられている。また、マイクロメータ２７のスピンドル２７ａの一端を載置台２６の一端に当接して載置台２６を移動させることにより正確にスライド方向の位置決めをすることが可能である。また、載置台２６は、その上部に図９に示す固定治具３１を介することで測定治具１を立設し、かつ測定治具１のアーム７をスライド方向と平行となるように測定治具１を固定支持することが可能である。また、前記固定治具３１は、固定支持した測定治具１の上下方向（スピンドル３の軸方向）の位置調整、すなわち、第一測定子４の上下方向の位置調整を行い、所望の測定位置にて固定することが可能である。
【００５３】
マイクロメータ２７は、前記スライド台２４の一端を形成する壁部２４ａの外壁に固設されており、該マイクロメータ２７のスピンドル２７ａが壁部２４ａを挿通してレール溝２５と平行に進退可能となっている。
また、マイクロメータ２７は、該マイクロメータ２７の操作部であるシンブル２８またはラチェット２９を回転操作してスピンドル２７ａを軸方向に移動することが可能であり、該スピンドル２７ａの先端を載置台２６の一端に当接させて、載置台２６をスライドさせて所定位置まで駆動させることが可能である。
【００５４】
ワーク固定手段３２は、前記スライド台２４の他端部側上面に固定された支柱状のワークを固定する手段であり、載置台２６上に固定支持される測定治具１と対向するワーク固定手段３２側部に円筒状のワーク６を固定支持することが可能となっている。また、ワーク固定手段３２に固定されるワーク６の形状としては、図１１、図１２に示すような筒状のワーク６に限定するものではなく、凹部や貫通孔等を有するワーク６を固定支持することが可能である。
【００５５】
変位量測定装置３０を構成するにあたっては、生じる誤差は測定治具１と基台２０とを含む測定系全体で決まることから、ワーク固定手段３２へのワーク６の固定状態や、第一測定子４を有する測定治具１の固定状態など、各部で誤差が少ないことが必要である。
【００５６】
また、マイクロメータ２７を操作して、スピンドル２７ａを載置台２６側へと伸長させて載置台２６の端部とスピンドル２７ａ先端との間隔ｄ１がゼロとなると、スライド台２４上において載置台２６をスライドさせる際に生じるスライド抵抗がマイクロメータ２７にかかってくる。従って、載置台２６のスライド台２４上の位置を決める際の抵抗と、上記測定治具１の第一測定子４をワーク６に当接した状態のままで駆動する際の抵抗の和がマイクロメータ２７のラチェット２９回動時の抵抗となる。そのため、ラチェット２９の機能が働くように、より滑らかに動くように測定子案内手段２３を構成することが、円滑な測定が実施できる条件となる。
【００５７】
このように変位量測定装置３０を構成することで、図１１もしくは図１２に示すような円筒状ワーク６をスライド台２４上に固定したワーク固定手段３２の側面に固定し、スライド台２４上の載置台２６上に固定治具３１を介して測定治具１を直立した状態で取り付けて、測定を行う場合はマイクロメータ２７のシンブル２８またはラチェット２９を回転操作してスピンドル２７ａを間隔ｄ１（図８参照）がゼロとなるまで押し付ける。そうして、さらなるスピンドル２７ａの伸長により載置台２６をレール溝２５に沿って駆動させることが可能となる。従って、測定治具１を直立させた状態で水平方向（図９の矢印方向）にスムーズに移動させることが可能であり、図１０に示すように、アーム７の他端をワーク６の貫通孔内に挿入し、ワーク６の測定部位に対して前記アーム７の端部に設けた第一測定子４を当接させることで、例えば、所定位置におけるワーク６の内径測定等の変位量の測定（寸法測定）を行うことが可能となる。
このように、前述した測定治具１を用いて、より円滑な測定を行う為には、測定治具１を載置固定する基台２０と組み合わせて変位量測定装置３０を構成すれば良く、そうすることで、ワーク６形状に応じた最適状態の測定が可能となる。
【００５８】
つまり、前述した測定治具１と、ワーク６を固定するワーク固定手段３２と、前記測定治具１を載置台２６に載置固定して、該載置台２６をワーク６側にスライドさせることで第一測定子４を前記ワーク６の測定部位に案内する測定子案内手段２３と、前記載置台２６に当接してワーク６側に駆動させるとともに、前記第一測定子４のスライド方向の位置を計測するマイクロメータ２７と、を備えた変位量測定装置３０を構成したことにより、開口部の狭い部材等の測定の際に、誤差を生じないように測定治具１の姿勢状態を保持して、第一測定子４を容易に狙いの測定位置に当接させることができる。すなわち、図１４（ｃ）に示すＮＧ例ようにダイヤルゲージ２を傾斜させることなく、狙いの測定位置に第一測定子４をセットして正確な測定を行うことができる。
【００５９】
本発明は、ステム内や筐体等にスピンドルの軸受部（スピンドル摺動手段）を備えた既存のダイヤルゲージにおいても適用可能である。すなわち、上述した離間距離Ｍの設定方法に基づいてダイヤルゲージ固有の離間距離Ｍを決定し、許容範囲の離間距離Ｍとなるように測定子を設けたアームをスピンドルに付加する加工を施すことによっても、本発明の効果を得ることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係る変位量測定治具の全体構成を示す側面図。
【図２】同じく斜視図。
【図３】同じく一部破断面図であり（ａ）は一部破断正面図（ｂ）は一部破断側面図。
【図４】曲げ力が生じたスピンドルの状態を示す説明図。
【図５】加重位置に対する予想軸受部反力の関係を示す図。
【図６】別実施例に係るダイヤルゲージの要部を示す断面図。
【図７】同じく断面図。
【図８】実施形態に係る基台を示す斜視図。
【図９】実施形態に係る変位量測定装置を示す斜視図。
【図１０】同じく斜視図
【図１１】ワークを示す図であり、（ａ）は斜視図（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図。
【図１２】ワークを示す図であり、（ａ）は斜視図（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図。
【図１３】従来のダイヤルゲージによる測定状態を示す説明図であり（ａ）は側面図（ｂ）は正面図。
【図１４】従来品であるテストインジケータとダイヤルゲージを示す図。
【符号の説明】
【００６１】
１    変位量測定治具
２    ダイヤルゲージ
３    スピンドル
４    第一測定子
６    ワーク
７    アーム
２３  測定子案内手段
２６  載置台
２７  マイクロメータ
３０  変位量測定装置
３２  ワーク固定手段
【図１】
2009300301.tif 000003
【図２】
2009300301.tif 000004
【図３】
2009300301.tif 000005
【図４】
2009300301.tif 000006
【図５】
2009300301.tif 000007
【図６】
2009300301.tif 000008
【図７】
2009300301.tif 000009
【図８】
2009300301.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009300301.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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