(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、前記本体に螺合されその螺合回転に伴って軸方向に進退するスピンドルと、前記スピンドルの回転量から前記スピンドルの軸方向変位量を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段と、を備えた測定器において、
前記スピンドルと前記本体とは多条ねじによって螺合され、
前記検出手段は、前記本体に設けられたステータと、前記ステータに対向配置されたロータと、前記スピンドルに軸方向に沿って設けられた係合溝と、前記ロータに設けられ前記係合溝に係合する係合ピンと、前記係合ピンを前記係合溝に向かって予圧する予圧力付与手段と、を備えている
ことを特徴とする測定器。
【請求項２】
略Ｕ字状フレームの一端にアンビルを有する本体と、前記本体の他端に螺合されその螺合回転に伴って前記アンビルに向かって進退するスピンドルと、前記スピンドルの回転量から前記スピンドルの軸方向変位量を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段と、を備えた測定器において、
前記スピンドルと前記本体とは多条ねじによって螺合され、
前記検出手段は、前記本体に設けられたステータと、前記ステータに対向配置されたロータと、前記スピンドルに軸方向に沿って設けられた係合溝と、前記ロータに設けられ前記係合溝に係合する係合ピンと、前記係合ピンを前記係合溝に向かって予圧する予圧力付与手段と、を備えている
ことを特徴とする測定器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の測定器において、
前記係合ピンは前記ロータに対して前記スピンドルの軸方向に直交する方向へ摺動自在に設けられ、
前記予圧力付与手段は、一端が前記ロータに固定されており、他端が前記係合ピンを前記係合溝に向かって押圧する板ばねを備えている
ことを特徴とする測定器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の測定器において、
前記係合溝はＶ字状に形成され、前記係合ピンの前記係合溝に当接する先端は球状に形成されている
ことを特徴とする測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピンドルを螺合回転で進退させることにより被測定物の寸法等を測定する測定器、たとえば、マイクロメータやマイクロメータヘッド等に代表される測定器に関する。
【０００２】
【背景技術】
雌ねじが設けられた本体と、雄ねじが設けられたスピンドルとを備え、スピンドルを螺合回転で進退させることにより被測定物の寸法等を測定する測定器、たとえば、マイクロメータやマイクロメータヘッド等に代表される測定器が知られている。
このような測定器においては、スピンドルに設けられた雄ねじのねじピッチによってスピンドルの一回転あたりの変位量が規定される。
従来のスピンドルに設けられる雄ねじのねじピッチは、０．５ｍｍまたは０．６３５ｍｍで設けられるのが一般的である。
また、スピンドルの一回転あたりの変位量を大きくするために、ねじピッチを大きくしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スピンドルに設けられる雄ねじのねじピッチが０．５ｍｍまたは０．６３５ｍｍであると、スピンドル一回転あたりの変位量が小さいため、測定対象が変わるたびに何回転もスピンドルを回転させなければならず、操作性に問題がある。
スピンドルのねじピッチを大きくした場合は、ねじの山と谷の差が大きくなるため、スピンドルに刻まれる加工しろが大きくなる。その結果、スピンドルの強度が減少されるため、加工時にスピンドルがたわむなどの影響からねじ部の加工悪化に繋がるという問題がある。
また、ねじピッチが大きくなると、本体の雌ねじとスピンドルの雄ねじとの
噛み合い数が少なくなるため、スピンドルの軸方向に沿った力に対するねじの強度や送りねじ部精度が悪化される。本体の雌ねじとスピンドルの雄ねじとの噛み合い長さを長くすることで、ねじの噛み合い数を確保することは可能であるが、測定器全体が大型化するという問題が残る。
【０００４】
本発明の目的は、従来の問題点を解消し、高精度な測定精度とスピンドルの高速移動とを兼ね備えた測定器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の測定器は、本体と、前記本体に螺合されその螺合回転に伴って軸方向に進退するスピンドルと、前記スピンドルの回転量から前記スピンドルの軸方向変位量を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段と、を備えた測定器において、前記スピンドルと前記本体とは多条ねじによって螺合され、前記検出手段は、前記本体に設けられたステータと、前記ステータに対向配置されたロータと、前記スピンドルに軸方向に沿って設けられた係合溝と、前記ロータに設けられ前記係合溝に係合する係合ピンと、前記係合ピンを前記係合溝に向かって予圧する予圧力付与手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、スピンドルを回転させると、本体とスピンドルとの螺合回転によって、スピンドルが軸方向に進退される。このときのスピンドルの回転量を計数すると、スピンドル一回転あたりの移動ピッチから、スピンドルの変位量を知ることができるので、測定値を知ることができる。
スピンドルと本体とが多条ねじによって、螺合されているので、スピンドルの一回転あたりの移動ピッチを大きくすることができる。よって、スピンドルを高速移動させることが可能となり、測定器の操作性を向上させることができる。測定対象が変わるたびに、その測定対象に応じてスピンドルを変位させることが必要であるが、多条ねじによるスピンドルの高速移動により、測定に要する手間および時間を削減することができる。
また、多条ねじであれば、単にねじピッチを大きくした場合と違って、ねじの山と谷の差が大きくならないので、スピンドルの強度に影響を与えることはなく、また、ねじの噛み合い数も確保されるので、スピンドル軸方向に沿ったねじの強度や送りねじ精度が確保される。
また、このような構成によれば、スピンドルが回転されると、スピンドルの係合溝とロータの係合ピンとの係合により、スピンドルの回転がロータに伝達される。すると、ロータがスピンドルの回転角と同じだけ回転されるとともに、ロータの回転角がステータで読み取られる。よって、スピンドルの回転角を知ることができ、スピンドルの一回転あたりのピッチから、スピンドルの変位量を知ることができる。
予圧力付与手段によって、係合ピンが係合溝に向かって予圧されているので、係合ピンと係合溝とが確実に隙間なくかみ合わされ、スピンドルの回転がロータに正確に伝達される。よって、検出手段によるスピンドル回転角の読取誤差が低減され、測定精度を向上させることができる。
また、多条ねじなどを用いることによって、スピンドルの一回転あたりのピッチが大きくなると、検出手段の検出精度をその分引き上げる必要がある。すると、係合ピンと係合溝とのわずかな隙間でも測定に与える影響は大きくなる。しかし、予圧力付与手段により、係合ピンと係合溝とを隙間なくかみ合わせるので、係合ピンが係合溝との間の隙間で揺動することはなく、測定が安定される。
【０００７】
本発明の測定器は、略Ｕ字状フレームの一端にアンビルを有する本体と、前記本体の他端に螺合されその螺合回転に伴って前記アンビルに向かって進退するスピンドルと、前記スピンドルの回転量から前記スピンドルの軸方向変位量を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段と、を備えた測定器において、前記スピンドルと前記本体とは多条ねじによって螺合され、前記検出手段は、前記本体に設けられたステータと、前記ステータに対向配置されたロータと、前記スピンドルに軸方向に沿って設けられた係合溝と、前記ロータに設けられ前記係合溝に係合する係合ピンと、前記係合ピンを前記係合溝に向かって予圧する予圧力付与手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、アンビルとスピンドルが接した状態から、アンビルとスピンドルとの間に被測定物を挟持する際に、スピンドルと本体とが多条ねじで螺合されているので、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。つまり、スピンドルの一回転あたりの移動ピッチが大きくなることにより、スピンドルを高速移動させることができ、測定に要する手間および時間を削減することができる。
【００１１】
本発明では、前記係合ピンは前記ロータに対して前記スピンドルの軸方向に直交する方向へ摺動自在に設けられ、前記予圧力付与手段は、一端が前記ロータに固定されており、他端が前記係合ピンを前記係合溝に向かって押圧する板ばねを備えていることが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、板ばねによる曲げ弾性によって、係合ピンが係合溝に向かって予圧されるので、係合ピンと係合溝との摺動が確保されつつ、係合ピンと係合溝が隙間なくかみ合わされる。よって、スピンドルの回転が正確にロータに伝達される。その結果、検出手段によるスピンドル回転角の読取誤差が低減され、測定精度を向上させることができる。
【００１３】
本発明では、前記係合溝はＶ字状に形成され、前記係合ピンの前記係合溝に当接する先端は球状に形成されていることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、Ｖ字状の溝は、上辺が広く、下辺は狭いので、係合ピンの先端が、係合溝のＶ字の両辺に隙間なく当接される。このとき、係合ピンの先端が球状であるので、係合溝との接触面は点であり、摩擦力は小さい。よって、係合ピンと係合溝との摺動が確保されつつ、係合ピンと係合溝とが隙間なく噛み合わされる。その結果、測定器の測定精度を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１には、本発明にかかる測定器の第１実施形態として、マイクロメータが示されている。図２には、図１の断面図が示されている。
このマイクロメータ１は、略Ｕ字状フレーム２２２の一端にアンビル２２３を有する本体２と、本体２の他端に螺合されその螺合回転に伴って軸方向に、かつ、アンビル２２３に向かって進退するスピンドル３と、スピンドル３の回転量からスピンドル３の軸方向変位量を検出する検出手段４と、検出手段４からの検出信号に基づく測定量を表示する表示手段としてのデジタル表示部５とを備える。
本体２は、一端側から順に、前部筒２２と、後部筒２１と、スピンドル回動部２３とを備えて構成されている。
【００１６】
前部筒２２は、一端側開口部に設けられたステム２２１と、外部に設けられたＵ字状フレーム２２２とを備える。Ｕ字状フレーム２２２は、一端側にスピンドル３に対向配置されたアンビル２２３が設けられ、他端が前部筒２２に固定され、表面にはデジタル表示部５が設けられている。
後部筒２１は、一端側が前部筒２２に連結され、他端側内周にスピンドル３と螺合される雌ねじ２１１を有するとともに、他端側がすり割加工２１２され、外側からナット２１３でナット止めされている。
スピンドル回動部２３は、後部筒２１に対して順次積層された内ガイド筒２３１および外ガイド筒２３２と、この外ガイド筒２３２に対して回転可能に設けられたアウタースリーブ２３３と、アウタースリーブ２３３との間に摩擦ばね２３４を介して設けられたシンブル２３５と、アウタースリーブ２３３およびシンブル２３５の他端側に設けられたキャップ筒２３６とを備えて構成されている。キャップ筒２３６はねじの螺合によってアウタースリーブ２３３と連結されている。また、キャップ筒２３６の内側には、軸方向に沿ってガイド溝２３７が設けられている。
【００１７】
スピンドル３は、ステム２２１を挿通して本体２の一端側から外部へ突出し、他端側外周に多条ねじとして三条ねじ３１が設けられ、後部筒２１の雌ねじ２１１と螺合されている。スピンドル３の他端側には、キャップ筒２３６のガイド溝２３７と係合するガイドピン３２が設けられている。スピンドル３には軸方向に沿って係合溝４０が設けられている。
【００１８】
検出手段４は、本体２に設けられたステータ４１と、このステータ４１に対向配置されたロータ４２と、スピンドル３に軸方向に沿って設けられた係合溝４０と、ロータ４２に設けられ係合溝４０に係合する係合ピン４２２と、係合ピン４２２を係合溝４０に向かって予圧する予圧力付与手段６とを備えて構成されている。
ステータ４１は、前部筒２２の内部であって後部筒２１の一端側に設けられている。ステータ４１と前部筒２２とには回り止めピン４４１が介装され、ステータ４１の回転が規制されている。ステータ４１と前部筒２２との間にはばね４１２が介装されていて、ステータ４１は一端側に付勢されている。
ロータ４２は、スピンドル３と独立回転可能に設けられたロータブッシュ４２１を備え、このロータブッシュ４２１の他端側でステータ４１と対向配置されている。
ロータブッシュ４２１は、クランプカラー４２４を介して、ステム２２１に螺合された調整ねじ４２５によって他端側に付勢されている。
【００１９】
ステータ４１とロータ４２は、図３に示されるように、ステータ４１に設けられた受信電極４１３および送信電極４１４と、ロータ４２に設けられた結合電極４２３との静電容量変化に基づいて相対回転角を検出するものである。本実施形態においては、スピンドル３の雄ねじが三条ねじ３１であることに対応して、従来の送信電極４１４が例えば８枚で構成されていたものを、本実施形態の送信電極４１４はその３倍の２４枚で構成されている。
【００２０】
係合ピン４２２は、図４（Ａ)に示されるように、ロータブッシュ４２１に対して軸方向摺動自在に設けられ、スピンドル３の係合溝４０と係合されている。図４（Ｂ)に示されるように、係合ピン４２２は、その先端が球状に形成されている。係合溝４０は、Ｖ字状に形成されている。
図４（Ｃ)に示されるように、予圧力付与手段６は、一端がロータブッシュ４２１に固定され、他端が係合ピン４２２を係合溝４０に向かって押圧する板ばね６１と、この板ばね６１の一端をロータブッシュ４２１に固定する留めビス６２とを備えて構成されている。
【００２１】
このような構成からなるマイクロメータ１において、キャップ筒２３６もしくはシンブル２３５を回転させると、ガイド溝２３７とガイドピン３２との係合によって、スピンドル３が回転される。すると、スピンドル３と後部筒２１との螺合によってスピンドル３が軸方向に進退される。スピンドル３が回転されると、係合溝４０と係合ピン４２２との係合によってロータ４２が回転される。ロータ４２の回転角がステータ４１で読み取られることによって、スピンドル３の回転角が検出される。スピンドル３の回転角と、スピンドル３の一回転あたりの移動ピッチから、スピンドル３の変位量が算出され、デジタル表示部５にスピンドル３の変位量が測定値として表示される。
【００２２】
従って、このような構成からなるマイクロメータ１によれば、スピンドル３の雄ねじが三条ねじ３１で形成されているので、一条ねじである場合に比べて一回転あたりのスピンドル３の移動量を３倍にできる。よって、スピンドル３を高速移動させることができるので、操作性のよいマイクロメータ１とすることができる。
板ばね６１が設けられ、係合ピン４２２がこの板ばね６１によって係合溝４０に予圧されているので、係合ピン４２２と係合溝４０とを隙間なく当接させることができる。また、係合ピン４２２の先端が球状に形成され、係合溝４０がＶ字状に形成されているので、Ｖ字の両辺に先端球が当接されることにより、係合ピン４２２と係合溝４０との摺動が確保されつつ、係合ピン４２２と係合溝４０とを隙間なく当接させることができる。よって、係合ピン４２２が係合溝４０との隙間で揺動することがなくなるので、マイクロメータ１の測定精度を向上させることができる。
【００２３】
ステータ４１の送信電極４１４が従来の送信電極４１４の３倍である２４枚設けられているので、スピンドル３の回転角を高精度に検出することができる。スピンドル３の雄ねじが三条ねじ３１であるので、スピンドル３の単位回転角度あたりの移動ピッチは、スピンドル３の雄ねじが１条ねじである場合の３倍である。本実施形態では、ロータ４２とステータ４１の検出精度を向上させているので、スピンドル３の雄ねじが三条ねじ３１であっても、測定精度が低減されることはない。
【００２４】
尚、本発明の測定器は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、スピンドル３の雄ねじ３１は多条ねじであれば、何条でもよい。このとき、スピンドル３の雄ねじ３１が三条ねじであれば、ロータ４２とステータ４１の検出精度をスピンドル３の雄ねじ３１が一条ねじである場合の3倍にし、スピンドル３の雄ねじ３１が五条ねじであれば、ロータ４２とステータ４１の検出精度をスピンドル３の雄ねじ３１が一条ねじである場合の５倍に向上させればよい。このような構成によれば、スピンドルの高速移動と高精度な測定精度を兼ね備えることができる。
例えば、予圧力付与手段６は、板ばね６１に限らず、油圧など、予圧を加えられるものであればなんでも利用できる。
検出手段は、静電容量式に限られず、光電式など種々のものが利用できる。
測定器としては、マイクロメータに限らず、マイクロメータヘッドなど、スピンドルの回転で、スピンドルを進退させる測定器であればよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の測定器によれば、高精度な測定精度とスピンドルの高速移動とを兼ね備えることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのマイクロメータを示す図である。
【図２】前記実施形態の断面図である。
【図３】前記実施形態において、（Ａ）ロータと（Ｂ）ステータとを示す図である。
【図４】前記実施形態において、係合ピンと係合溝との係合および予圧力付与手段を示す図である。
【符号の説明】
１      マイクロメータ（測定器）
２      本体
３      スピンドル
４      検出手段
５      デジタル表示部（表示手段）
６      予圧力付与手段
３１      三条ねじ（多条ねじ）
４０      係合溝
４１      ステータ
４２      ロータ
６１      板ばね
２２２      Ｕ字状フレーム
２２３      アンビル
４２２      係合ピン
【図１】
0003766801.tif 000002
【図２】
0003766801.tif 000003
【図３】
0003766801.tif 000004
【図４】
0003766801.tif 000005