| 【発明の名称】 |
マイクロメータ |
| 【発明者】 |
【氏名】西沖 暢久
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| 【要約】 |
【課題】フレームの変形に基づく測定誤差を低減できるとともに、コストダウンまたは軽量化をも達成できるマイクロメータを提供すること。
【解決手段】測定の際にフレーム１１に測定圧が加わると、フレーム１１にたわみ変形が生じる。このとき、フレーム１１を略Ｓ字状に形成したので、中心点１１Ｃを境にフレーム１１の両側でほぼ同量の外側方向へのたわみ変形が生じ、フレーム１１のアンビル保持部位とスピンドル保持部位とが平行に保たれる。従って、アンビル保持部位及びスピンドル保持部位にそれぞれ保持されたアンビル１２及びスピンドル１５の姿勢も互いに平行が維持され、アンビル面１２Ａ及びスピンドル面１５Ａ間には相対的な傾きが生じない。これにより、被測定物を常に同じ姿勢でアンビル１２及びスピンドル１５間に挟むことができ、フレーム１１の変形に基づく測定誤差を低減できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 フレームと、このフレームの一端側に設けられたアンビルと、フレームの他端側に前記アンビルに対して進退可能に設けられたスピンドルとを備えたマイクロメータにおいて、前記フレームは、一端と他端との中間に中心点を有するとともに一端と中心点との間及び他端と中心点との間の部分が略同一形状かつスピンドルを挟んで両側に位置する形状に形成され、前記フレームの中心点には前記スピンドルの基点からの進退方向への変位量を検出する第１変位検出器が、前記フレームの中心点を挟んでアンビルの被測定物当接面の中心と対称な位置には前記スピンドルの基点からの進退方向への変位量を検出する第２変位検出器がそれぞれ設けられていることを特徴とするマイクロメータ。
【請求項２】 請求項１に記載のマイクロメータにおいて、前記第１変位検出器及び第２変位検出器からそれぞれ検出された変位量Ｌ１，Ｌ２を用いて、被測定物の寸法値Ｘを求める演算手段を備えていることを特徴とするマイクロメータ。
【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のマイクロメータにおいて、前記フレームは、前記中心点を通る軸を対称軸とした回転対称な略Ｓ字状に形成されていることを特徴とするマイクロメータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロメータに係り、詳しくは、被測定物の長さや厚み等の寸法を測るマイクロメータに関する。
【０００２】
【背景技術】図３（ａ）に従来のマイクロメータ１００を示す。マイクロメータ１００は、略Ｕ字状のフレーム１０１と、このフレーム１０１の一端に設けられたアンビル１０２と、前記フレーム１０１の他端に送り機構１０３（通常、送りねじ等）を介して前記アンビル１０２に対して進退可能に設けられたスピンドル１０４とを含んで構成されている。測定に際しては、被測定物をアンビル１０２とスピンドル１０４の間に挟み、このときのスピンドル１０４の進退方向への変位量を読み取れば、被測定物の寸法値を求めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなマイクロメータ１００による測定において、フレーム１０１には、被測定物を挟むアンビル１０２及びスピンドル１０４を介して、測定圧がかかる。すると、図３（ｂ）に示すように、フレーム１０１の一端（アンビル１０２側）と他端とが互いに離れる方向へたわむ結果、測定値に誤差が生じる。このような測定誤差を低減させるために、種々の定圧機構（たとえば、ラチェット式定圧機構やフリクション式定圧機構等）をマイクロメータ１００に設けることで、フレーム１０１にかかる測定圧の低減とその一定管理が行われてきた。しかしながら、このような定圧機構を用いて測定誤差を低減させることができても、従来のマイクロメータ１００の形態では、フレーム１０１にかかる測定圧の値をゼロにしない限り、測定誤差を無くすことはできず、より高精度な測定を求められる領域においては、マイクロメータ１００の使用が制限される。
【０００４】また、フレーム１０１にたわみ変形が生じると、必然的に、フレーム１０１の両端にそれぞれ固定されたアンビル１０２及びスピンドル１０４の姿勢も変化してしまい、被測定物を挟むアンビル面１０２Ａ及びスピンドル１０４Ａ面間に相対的な傾きが生じる。これにより、図４に示すように、アンビル１０２とスピンドル１０４とで挟まれた被測定物の姿勢が不安定となるため、繰り返し測定を行っても測定値にばらつきが生じ、測定値の再現性が低下するという問題がある。
【０００５】本発明の目的は、フレームの変形に基づく測定誤差を低減できるとともに、コストダウンまたは軽量化をも達成できるマイクロメータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロメータは、上記目的を達成するため、次の構成を採用する。請求項１に記載のマイクロメータは、フレームと、このフレームの一端側に設けられたアンビルと、フレームの他端側に前記アンビルに対して進退可能に設けられたスピンドルとを備えたマイクロメータにおいて、前記フレームは、一端と他端との中間に中心点を有するとともに一端と中心点との間及び他端と中心点との間の部分が略同一形状かつスピンドルを挟んで位置する形状に形成され、前記フレームの中心点には前記スピンドルの基点からの進退方向への変位量を検出する第１変位検出器が、前記フレームの中心点を挟んでアンビルの被測定物当接面の中心と対称な位置には前記スピンドルの基点からの進退方向への変位量を検出する第２変位検出器がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】このような発明によれば、測定の際にフレームに測定圧が加わると、フレームにたわみ変形が生じる。このとき、フレームは、一端と他端との中間に中心点を有するとともに一端と中心点との間及び他端と中心点との間の部分が略同一形状かつスピンドルを挟んで両側に位置する形状に形成されているので、中心点を境にフレームの両側でほぼ同量の外側方向へのたわみ変形が生じ、フレームのアンビル保持部位とスピンドル保持部位とが平行に保たれる。このため、アンビル保持部位及びスピンドル保持部位にそれぞれ保持されたアンビル及びスピンドルの姿勢も互いに平行が維持され、アンビル面及びスピンドル面間には相対的な傾きが生じない。これにより、被測定物を常に同じ姿勢でアンビル及びスピンドル間に挟むことができ、この状態において、第１及び第２変位検出器からそれぞれ検出されたスピンドルの各変位量を用いて被測定物の寸法値を求めることで、フレームの変形に基づく測定誤差を低減できる。また、フレームのたわみ変形の大きさに関わらず、フレームの一端側と他端側とは常に平行に保たれているので、フレームへの高剛性の要求が低減され、これにより、フレームの材質や製造方法の制限が緩和され、マイクロメータのコストダウンまたは軽量化（たとえば、フレームをプラスチック樹脂で形成）を達成できる。
【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロメータにおいて、前記第１変位検出器及び第２変位検出器からそれぞれ検出された変位量Ｌ１，Ｌ２を用いて、被測定物の寸法値Ｘを求める演算手段を備えていることを特徴とするものである。この発明によれば、第１変位検出器及び第２変位検出器からそれぞれ検出された変位量Ｌ１，Ｌ２を用いて、被測定物の寸法値Ｘを求める演算手段、具体的には、Ｘ＝２×Ｌ１−Ｌ２を演算することで寸法値Ｘを求める演算手段を備えているから、フレームにたわみ変形が生じても、その影響を受けることなく、被測定物の寸法値Ｘを求めることができる。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のマイクロメータにおいて、前記フレームは、前記中心点を通る軸を対称軸とした回転対称な略Ｓ字状に形成されていることを特徴とするものである。このような場合、フレームは略Ｓ字状に形成されているから、フレームの形成を容易にできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、マイクロメータ１は、略Ｓ字状のフレーム１１と、このフレームの一端１１Ａ側に固定されたアンビル１２と、フレーム１１の他端１１Ｂ側に案内機構１３（ベアリング等）及び送り機構１４（送りねじ等）を介してアンビル１２に対して進退可能に設けられたスピンドル１５とを含んで構成されており、送り機構１４を回転させることで、スピンドル１５は、アンビル１２に対して進退する。
【００１１】フレーム１１は、その一端１１Ａと他端１１Ｂとの中間に中心点１１Ｃを有するとともに、一端１１Ａと中心点１１Ｃとの間及び他端１１Ｂと中心点１１Ｃとの間の部分が略同一形状に形成されている。また、スピンドル１５を挟んで位置する形状に形成されており、具体的には、フレーム１１の中心部位に形成された適宜な寸法の孔１１Ｄにスピンドルが貫通されている。つまり、測定の際には、フレーム１１の一端１１Ａと中心点１１Ｃとの間で、被測定物は、アンビル面１２Ａ及びこのアンビル面１２Ａに対して平行なスピンドル面１５Ａに挟まれる。
【００１２】さらに、フレーム１１の中心点１１Ｃにはスピンドル１５の基点からの進退方向への変位量Ｌ１を検出する第１変位検出器１１１が、フレーム１１の中心点１１Ｃを挟んでアンビル１２の被測定物当接面（以下、アンビル面）１２Ａの中心と対称な位置にはスピンドル１５の基点からの進退方向への変位量Ｌ２を検出する第２変位検出器１１２がそれぞれ設けられている。
【００１３】第１及び第２変位検出器１１１，１１２には、検出された変位量Ｌ１，Ｌ２を用いて、Ｘ＝２×Ｌ１−Ｌ２を演算することで被測定物の寸法値Ｘを求める演算手段１６が設けられており、この演算手段１６は、図示は省略するが、上記演算を行う演算部と、この演算部での演算結果を表示する表示部とを含んで構成されている。なお、演算手段１６は、マイクロメータ１と一体的に設けられていてもよいし、別個に設けられていてもよい。
【００１４】次に、本実施形態の作用を説明する。たとえば、寸法値Ｘの被測定物を測定する場合、まず、何も挟まない状態で、アンビル面１２Ａとスピンドル面１５Ａとを互いに当接させる。これにより、第１及び第２変位検出器１１１，１１２におけるスピンドル１５の基点をそれぞれ設定する。次に、図２（ｂ）に示すように、被測定物をアンビル１２とスピンドル１５とで挟むが、この際、アンビル１２とスピンドル１５を介して、フレーム１１には、測定圧がかかりたわみ変形が生じる。フレーム１１は、中心点１１Ｃを境にフレーム１１の両側で、同量の外側方向へのたわみ変形が生じる。すなわち、フレーム１１の変形前（図２（ａ）参照）と比べて、一端１１Ａ及び他端１１Ｂは、スピンドル１５の軸方向において、中心点１１Ｃから距離ΔＬだけそれぞれ離れる。このとき、フレーム１１の上述した形状から、フレーム１１のアンビル保持部位及びスピンドル保持部位は平行に保たれるため、アンビル保持部位及びスピンドル保持部位にそれぞれ保持されたアンビル１２及びスピンドル１５の姿勢も互いに平行が維持され、アンビル面１２Ａ及びスピンドル面１５Ａ間には相対的な傾きが生じず、被測定物の姿勢が安定した状態で測定が行われる。
【００１５】この状態では、フレーム１１の一端１１Ａ側において、フレーム１１の一端１１Ａが中心点１１Ｃから距離ΔＬ移動するので、フレーム１１の一端１１Ａ側に固定されたアンビル１２も中心点１１Ｃから距離ΔＬ移動する。アンビル１２及びスピンドル１５間には、被測定物が挟持されているので、中心点１１Ｃに設けられた第１変位検出器１１１からみると、スピンドル１５は中心点１１Ｃから距離ΔＬだけ外側に移動しており、第１変位検出器１１１により検出される変位量Ｌ１は、Ｌ１＝Ｘ−ΔＬとなる。
【００１６】また、フレーム１１の他端１１Ｂ側において、スピンドル１５がアンビル１２側に距離ΔＬ移動しているうえに、フレーム１１の他端１１Ｂが中心点１１Ｃから距離ΔＬ移動しているので、第２変位検出器１１２からみると、スピンドル１５はさらに中心点１１Ｃ側に距離ΔＬ移動している。従って、第２変位検出器１１２により検出される変位量Ｌ２は、Ｌ２＝Ｘ−２×ΔＬとなる。
【００１７】これらの計算式Ｌ１＝Ｘ−ΔＬ及びＬ２＝Ｘ−２×ΔＬを演算すると、Ｘ＝２×Ｌ１−Ｌ２となる。従って、演算手段１６では、第１及び第２変位検出器１１１，１１２からそれぞれ検出された変位量Ｌ１，Ｌ２を用いて、Ｘ＝２×Ｌ１−Ｌ２を演算することで被測定物の寸法値Ｘを求め、これを表示する。
【００１８】上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。すなわち、本実施形態において、測定の際にフレーム１１に測定圧が加わると、フレーム１１にたわみ変形が生じる。このとき、フレーム１１は、略Ｓ字状に形成されているので、中心点１１Ｃを境にフレーム１１の両側でほぼ同量の外側方向へのたわみ変形が生じ、フレーム１１のアンビル保持部位とスピンドル保持部位とが平行に保たれる。このため、アンビル保持部位及びスピンドル保持部位にそれぞれ保持されたアンビル１２及びスピンドル１５の姿勢も互いに平行が維持され、アンビル面１２Ａ及びスピンドル面１５Ａ間には相対的な傾きが生じない。これにより、被測定物を常に同じ姿勢でアンビル１２及びスピンドル１５間に挟むことができ、フレーム１１の変形に基づく測定誤差を低減できる。このため、フレーム１１は高剛性を要求されないうえ、略Ｓ字状の単純な形状でよいので、フレーム１１の材質や製造方法の制限が緩和され、マイクロメータ１のコストダウンまたは軽量化を達成できる。また、フレーム１１は、一端１１Ａと中心点１１Ｃとの間及び他端１１Ｂと中心点１１Ｃとの間が同一形状で連結されているから、測定圧によるフレーム１１の変形だけでなく、手の熱によるフレーム１１の変形の影響をも排除することができる。
【００１９】第１変位検出器１１１及び第２変位検出器１１２からそれぞれ検出された変位量Ｌ１，Ｌ２を用いて、Ｘ＝２×Ｌ１−Ｌ２を演算することで被測定物の寸法値Ｘを求める演算手段１６を備えているから、フレーム１１にたわみ変形が生じても、その影響を受けることなく、被測定物の寸法値Ｘを容易に求めることができる。
【００２０】なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。たとえば、前記実施形態では、第１及び第２変位検出器１１１，１１２からそれぞれ検出された変位量Ｌ１，Ｌ２を用いて、Ｘ＝２×Ｌ１−Ｌ２を演算することで、測定値（寸法値）Ｘを求めているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の適宜な演算式により測定値Ｘを求めてもよい。
【００２１】また、前記実施形態では、フレーム１１は略Ｓ字状に形成されているが、本発明に係るフレームはこれに限定されるものではなく、たとえば、略∞字状に形成されてもよく、要するに、一端と他端との中間に中心点を有するとともに一端と中心点との間及び他端と中心点との間の部分が略同一形状かつスピンドルを挟んで位置する形状に形成されてればよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、フレームの変形に基づく測定誤差を低減できるとともに、コストダウンまたは軽量化をも達成できるマイクロメータを提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３７６９４
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月１０日（１９９９．１１．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９０８３
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 實三 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１４１４０３（Ｐ２００１−１４１４０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１９６４１ |
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