JPH04106401A - 限界ゲージの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、軸部材や穴形状の寸法検査などを行う限界ゲ
ージの改良、およびその製造方法に関するものである。

従来の技術 はめあい精度が要求される軸部材および係合穴や、雄ね
じおよび雌ねじ等の量産部品の互換性を確保するなどの
ために、それらが上限寸法および下限寸法の範囲内にあ
るか否かを検査するための器具の１つに限界ゲージがあ
り、比較的簡単に検査を行えることなどから広く利用さ
れている。かかる限界ゲージは、一般に、合金工具鋼あ
るいは超硬合金などが素材として用いられ、研削および
ラッピングがゲージ面に施されることによって製作され
ている。上記素材としての合金工具鋼は切削加工性が比
較的良く、また、超硬合金は優れた耐摩耗性を有、して
いる特徴がある。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記合金工具鋼製の限界ゲージは、製作
が容易である反面、その使用に伴い早期に摩耗し易く、
耐久性に問題があった。また、超硬合金製の限界ゲージ
は、それ自体の仕上げ加工性が悪く、特に、ねし用限界
ゲージ等の複雑なゲージ面形状を有するフオームゲージ
では仕上げ精度を得ることが困難であるなどの問題があ
った。

これに対し、合金工具鋼により形成した基材の表面に硬
質皮膜をコーティングしたものもあるが、コーティング
したままのものでは精度が低く、精度を得るためにはや
はり研削およびラッピングによる仕上げ加工を施す必要
があり、耐久性と精度の両方を満足する限界ゲージを容
易に製作することができなかった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
第１の目的とするところは、充分な耐摩耗性を備えた限
界ゲージを提供することにある。

また、第２の目的とするところは、かかる限界ゲージを
比較的容易に製造できるようにすることにある。

課題を解決するための第１の手段 上記第１の目的を達成するため、本発明の要旨とすると
ころは、耐摩耗性を有する多数の硬質粒子をその一部が
露出した状態で埋設した硬質粒子層をゲージ面に備える
ことにある。

作用および発明の効果 上記限界ゲージにおいては、そのゲージ面に硬質粒子層
が備えられており、その硬質粒子層には耐摩耗性を有す
る多数の硬質粒子がその一部が露出した状態で埋設させ
られている。このため、検査時においては、その硬質粒
子の露出部分が被検査部材と接触させられるようになっ
ているため、ゲージ面においては充分な耐摩耗性が確保
され、ゲージ寿命の長い限界ゲージが提供される。

また、ゲージ面には、露出している硬質粒子間に凹所が
存在しており、この凹所内に被検査部材の接触表面から
離脱したパリや汚れ等による細かい夾雑物を取り込み得
るため、それらの夾雑物の噛込みが良好に回避される利
点がある。

課題を解決するための第２の手段 また、かかる限界ゲージを好適に製造するための、すな
わち前記第２の目的を達成するための方法発明の要旨と
するところは、（ａ）耐摩耗性を有する多数の硬質粒子
を電着することにより、その硬質粒子がその一部が露出
する状態で埋設された硬質粒子層を基材の前記ゲージ面
に対応する表面に形成する粒子固定工程と、（ｂ）前記
硬質粒子層において前記多数の硬質粒子の先端が前記ゲ
ージ面と一致するようにその硬質粒子に転圧を加える転
圧工程とを含むことを特徴とする。

作用および発明の効果 上記限界ゲージの製造方法によれば、粒子固定工程にお
いて、耐摩耗性を有する多数の硬質粒子が電着させられ
ることにより、その硬質粒子がその一部が露出する状態
で埋設された硬質粒子層が基材のゲージ面に対応する表
面に形成される一方、転圧工程において、上記多数の硬
質粒子に転圧が加えられることによりそれぞれの硬質粒
子の先端がゲージ面と一致させられる。このような比較
的簡単な加工工程にしたがって限界ゲージを製造するこ
とにより、超硬合金を仕上げ研削などする場合に比べ、
前記第１の手段による充分な耐摩耗性を備えた限界ゲー
ジが極めて容易且つ安価に製造され得る。特に、同一形
状のものを大量に製作する場合には経済的な効果が顕著
である。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の限界ゲージの一つであるプラグゲー
ジ１０を示す斜視図である。このプラグゲージ１０は、
円筒状のゲージ面１２を有する検査部１４と、作業者等
によって把持されるグリップ部１６とから構成されてい
る。ゲージ面１２の外径は、検査しようとする穴形状の
正規寸法に対してはめあい公差の上限あるいは下限を加
えた最大寸法あるいは最小寸法、すなわち穴の限界寸法
に仕上げられており、最小寸法に形成されたものは通り
側ゲージとして用いられ、最大寸法に形成されたものは
止り側ゲージとして用いられる。

第２図中（Ｃ）に示すゲージ面１２付近の部分断面図か
ら判るように、検査部１４の基本的な形状に切削加工性
の良好な合金工具鋼から構成された基材１８のゲージ面
１２に対応する表面１９上には、ダイヤモンド或いは立
方晶窒化ボロン等の硬質物質から構成された耐摩耗性を
有する多数の硬質粒子２０がそれぞれ一部が外周側に露
出する状態で埋設された硬質粒子層２２が設けられてい
る。

この硬質粒子層２２は、基材工８の表面１９が多数の硬
質粒子２０に高密度に一様に覆われた状態でニッケルや
クロム等の電着金属２４による電着が行われるなどして
、その層厚が硬質粒子２０の１個分の高さに略等しい１
粒子層となるように硬質粒子２０が基材１８に固着させ
られ、且つ各硬質粒子２０の表面１２からの高さが均一
に揃えられている。すなわち、この硬質粒子層２２にお
ける硬質粒子２０の露出部分の先端が前記ゲージ面１２
と一致させられて、検査部１４における最大径Ｄ０がゲ
ージ寸法となるように仕上げられている。これにより、
限界ゲージとして寸法検査を行う際には、各硬質粒子２
０の先端が被検査部材に接触させられるようになってお
り、ゲージ面１２の高い耐摩耗性が確保されている。

上記硬質粒子２０の粒径は、プラグゲージとしての使用
が許容される通常の摩耗代（一般には数μｍ）の２〜４
倍の大きさであり、このような大きな粒径の硬質粒子２
０による一様に高密度な１粒子層とするのは、上記摩耗
代以上の耐摩耗層が不要であるとともに、硬質粒子２０
の基材１８からの脱落を生じにくくするためである。ま
た、硬質粒子２０としては、鋭い尖りや角張りによって
検査される穴の内周面に傷がついたり初期摩耗が顕著と
なったりすることを避けるため、形状的に丸みを有する
球状粒子が用いられている。

上記のように構成されたプラグゲージ１０は、以下に説
明する本発明の製造方法により好適に製作される。第２
図（ａ）、　（ｂ）、および（Ｃ）は、前記検査部１４
におけるゲージ面１２付近の断面構造を製造工程順に示
す図であって、それぞれ本実施例の基材形成工程、粒子
固定工程、および転圧工程に対応している。

まず、第２図（ａ）の基材形成工程においては、切削加
工性がよく且つ導電性を備えた合金工具鋼などの鋼材か
ら基材１８がプラグゲージ１０の基本的な形状に形成さ
れるとともに、ゲージ面１２に対応するその表面１９に
おける外径寸法が、限界ゲージとして寸法検査を行うた
めのゲージ寸法Ｄ０から予め定められた硬質粒子層２２
の厚みｔを差し引いた寸法Ｄ１に仕上げられる。次いで
、必要に応じて経年変化を防止する熱処理等が施された
後、続く粒子固定工程が行われる。

第２図（ｂ）の粒子固定工程では、基材１８の表面１９
全体が耐摩耗性を有する多数の硬質粒子２０に覆われた
状態で、ニッケル或いはクロム等の電着金属２４を用い
て電着処理（電気鍍金処理）が施される。これにより、
突出率が２０〜６０％となるように最下層の硬質粒子２
０間の隙間に電着金属２４が充填されて、硬質粒子２０
が高密度な１粒子層となる状態で基材１８上に固着され
ることにより硬質粒子層２２が形成される。なお、この
際の電着温度は、常温〜４０°の範囲内が望ましい。

上記多数の硬質粒子２０は、個々の粒径が完全に均一で
はないため、単に基材１８の表面１９に固着させられた
だけの状態においては、それぞれの先端における表面１
９からの高さが一様とならず、しかも、前記硬質粒子層
２２の所定の厚みｔよりも大きいため、外周側からそれ
ら硬質粒子２０を押圧するなどしてその高さを所定の厚
みｔに揃え、露出した部分の先端をゲージ面１２に一致
させる必要がある。このための工程が次の転圧工程であ
る。

第２図（Ｃ）の転圧工程においては、ゲージ面１２に対
応した転圧作用面を備えた転圧用ダイス（図示せず）の
転勤により硬質粒子２０が外周側から押圧され、前記し
たように２０〜６０％の突出率で突出していた硬質粒子
２０が基材１８へ没入するように食い込まされて、その
高さが所定の厚みｔに揃えられ、硬質粒子２０の先端が
ゲージ面１２に一致させられる。加えて、頂部および稜
部が外周側に突き出ていた硬質粒子２０の向きが変えら
れて、外周面における凹凸が滑らかとされる。

また、硬質粒子２０と共に電着金属２４も押圧されるた
め、電着金属２４の組織が緻密になりそれ自体の強度も
高くなる。

このようにして、硬質粒子層２２の露出部分の先端がゲ
ージ面１２に一致させられて、検査部１４における径寸
法が前記ゲージ寸法Ｄ０に調整され、プラグゲージ１０
が製造される。なお、上記転圧加工は比較的高い加工精
度で行われることが望ましく、軸方向の遊動可能なセン
タ台等に基材１８を軸まわりの回転可能に支持し、２乃
至３個の転圧用丸型ダイス間にて挟圧する加工方法が好
適に用いられる。

このようにして製作された本実施例のプラグゲージ１０
においては、耐摩耗性を有する多数の硬質粒子２０がそ
れぞれの一部が露出した状態に埋設して固着させられて
いる硬質粒子層２２が検査部１４におけるゲージ面１２
に設けられており、検査時には各硬質粒子２０の露出部
分が被検査部材に接触させられるようになっているため
、ゲージ面１２の充分な耐摩耗性および長いゲージ寿命
が得られるのである。

また、ゲージ１２には、硬質粒子２０の一部が露出して
いるのに対応してその周囲に凹所が存在しており、被検
査部材の表面に付着していたパリや汚れ等による細かい
夾雑物が検査時において上記凹所内に入り込んで一時的
に収容されるため、摺動時にそれらの夾雑物が噛み込ま
れて被検査部材に傷をつけたり、検査精度が低下したり
することが良好に回避される。

また、本実施例のプラグゲージ１０は、基材１８に切削
加工性のよい合金工具鋼を用い、比較的高価な硬質粒子
２０を基材１８の外周側に１粒子層分設けるだけでよい
ので材料コストが低く抑えられる利点がある。

また、上述した本実施例の製造方法によれば、良好に切
削加工された基材１８に対して前記粒子固定工程により
硬質粒子２０を電着により固着させ、前記転圧工程によ
りその寸法調整を行うという比較的簡単な処理を施すだ
けで、従来のように硬質物質層を研削およびラッピング
により再仕上げすることなく、高耐摩耗性を備えたプラ
グゲージ１０を容易且つ安価に製造することが可能とな
るのである。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、前述の実
施例と共通する部分については、同し符号を付して説明
を省略する。

第３図は、本発明の限界ゲージの一つである雌ねじ用プ
ラグゲージ３０を示す斜視図である。この雌ねじ用プラ
グゲージ３０は、ねじ山が連続したねしゲージ面３２が
形成された検査ねじ部３４と、作業者等によって把持さ
れるシャンク部３６とから構成されている。ねじゲージ
面３２の外形形状は、検査しようとする雌ねじの正規寸
法に対してはめあい公差の上限あるいは下限を加えた最
大寸法あるいは最小寸法、すなわち上記雌ねじの限界寸
法に仕上げられており、最小寸法に形成されたものは通
り側ねじゲージとして用いられ、先端からの規定の山数
以降を最大寸法以上の寸法に形成されたものは止り側ね
じゲージとして用いられる。

この雌ねじ用プラグゲージ３０についても、検査ねじ部
３４におけるねじゲージ面３２付近の断面構造は、前述
の実施例と同様に構成されており、雌ねじ用プラグゲー
ジ３０の基本形状を有する基材３８のねしゲージ面３４
に対応するねし山表面３９上には、耐摩耗性を有する多
数の硬質粒子２０がそれぞれ一部が露出した状態に埋設
させられた硬質粒子層２２が設けられている。なお、硬
質粒子２０の基材３８への固着および寸法調整は、第２
図に示す前述の工程と同様に行われるが、転圧工程にお
いては、ねじゲージ面３２に対する反転作用面を備えた
転圧用ダイスが用いられる。また、硬質粒子層２２にお
ける硬質粒子２０の露出部分の先端は検査ねじ部３４に
おけるねし山形状に規定されており、寸法検査を行う際
には、各硬質粒子２０の先端が雌ねじの表面に接触させ
られるようになっている。

本実施例の雌ねじ用プラグゲージ３０においては、検査
時において被検査物に対して摩擦摺動させられることか
ら、従来のものに比較して高い耐久性が得られる。また
、ねじ切削に適した素材を用いて基材３８を加工するこ
とができるとともに、硬質粒子層２２をねし研削により
再仕上げするという比較的困難な加工を行う必要がない
ので、高い精度にて比較的容易に製造され得る。

第４図は、本発明の限界ゲージの一つであるテーパ入用
プラグゲージ４０の要部を示す斜視図である。このテー
バ入用プラグゲージ４０は、テーパ状のゲージ面４２を
有する検査部４４を備えており、そのゲージ面４２のテ
ーパ形状が、検査しようとするテーパ穴の限界寸法に仕
上げられてＩ、ｚる。このテーバ入用プラグゲージ４０
の検査部４４におけるゲージ面４２付近の断面構造は、
前述した２つの実施例と同様に構成されており、テーパ
入用プラグゲージ４０の基本形状を有する基材４８のゲ
ージ面４２に対応する表面４９上には、それぞれの一部
が外部に露出した状態に埋設させられた多数の硬質粒子
２０からなる硬質粒子層２２が設けられている。

本実施例のテーバ入用プラグゲージ４０においても、前
記プラグゲージ１０の場合と同様に、ゲージ面４２に硬
質粒子層２２による充分な耐摩耗性が確保されている。

次に、本発明の製造方法の他の実施例を説明する。なお
、前述の実施例と共通する部分および共通する工程につ
いては、同じ符号および名称を用いて説明を省略する。

第５図（ａ）乃至（ｅ）に示す製造方法は、第２図に示
す製造方法に対して、粒子固定工程の前処理である下地
電着工程と、転圧工程の後処理である外表面電着工程と
を追加したものである。

第５図（ａ）の基材形成工程に続いて第５図（ｂ）に示
す下地電着工程においては、硬質粒子２０が転圧によっ
て食い込み易くなるように、基材１８の表面にニッケル
や銅などの軟質金属による下地電着層２６が電気鍍金処
理によって形成される。なお、この場合の硬質粒子層２
２の厚みｔｏは、上記下地電着層２６の厚みを含めたも
のであり、前記基材形成工程においては、ゲージ寸法Ｄ
０からこの厚みｔ’だけ差し引いた寸法Ｄ！に基材１８
が予め形成されている。

続く第５図（Ｃ）の粒子固定工程では、前述の実施例と
同様に、耐摩耗性を有する多数の硬質粒子２０に下地電
着ｔｉ２６の表面が覆われた状態で二・ンケルやクロム
等による電着処理が行われることにより、高密度な１粒
子層となるように硬質粒子２０が基材１８上に均一に固
着される。

さらに第５図（ｄ）の転圧工程では、前述の実施例と同
様に、転圧用ダイスに押圧されることにより硬質粒子２
０が下地電着層２６に食い込まされ、その高さが上記厚
みｔ９に揃えられて先端がゲージ面１２に一致させられ
る。

そして、第５図（ｅ）に示す外表面電着工程においては
、寸法調整された後の硬質粒子２０の上から電気鍍金処
理によって外表面電着Ｎ２８が形成され、各硬質粒子２
０が外表面電着層２８の外周表面より僅かに露出した状
態となるまで硬質粒子２０間に外表面電着層２８が充填
される。この外表面電着層２８により、硬質粒子２０の
固定がさらに強固とされる。

なお、上記合計３段の電着（電気鍍金）処理に用いられ
る電着金属は、互いに同一金属であってもよいし、ニッ
ケル、銅、クロムなどの異種金属の組み合わせでもよい
。

このように、本実施例の製造方法によれば、軟質の金属
で構成された下地電着層２６が形成されているので硬質
粒子２０を容易に没入させることができ、限界ゲージを
一層簡単に製造することができる。また、転圧工程の後
の外表面電着工程において外表面電着層２８が形成され
るため、転圧が加えられることに起因して硬質粒子２０
０表面に隙間が生じても、外表面電着層２Ｂに埋められ
ることにより充分な固着力が得られ、確実に硬質粒子２
０の脱落が防止される。

以上、本発明の実施例およびその製造方法例を詳細に説
明したが、本発明は他の態様で実施することもできる。

たとえば、前述の各実施例においては、入用限界ゲージ
であるプラグゲージ１０、雌ねじ用プラグゲージ３０、
およびテーパ入用プラグゲージ４０の場合であったが、
これら以外にも、たとえば、軸の外径を検査する軸用限
界ゲージであるリングゲージや挟みゲージ、或いは雄ね
じを検査する雄ねじ用限界ゲージなどについても同様に
本発明を適用することが可能である。

また、前述した第２図および第５図の実施例においては
、硬質粒子層２２内に埋設された硬質粒子２０の露出部
分に対してなんら仕上げ加工が行われていないが、精度
をさらに高めるなどの目的で、研削加工やラッピング加
工が追加して施されても差支えない。

また、前述の実施例においては、粒径の異なる硬質粒子
２０が用いられていたが、粒径の比較的均一な硬質粒子
が用いられてもよく、この場合、粒径が均一であるほど
転圧処理が軽度で済むことになる。

また、前述した第２図および第５図の実施例においては
、粒子固定工程および転圧工程の他に基材形成工程や下
地電着工程および外表面電着工程が含まれていたが、こ
れらの工程は、ゲージの加工に要求される条件によって
適宜材は加えられ得るものであり、必ずしも不可欠なも
のではない。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において当業者の
知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の限界ゲージの一実施例であるプラグ
ゲージを示す斜視図である。第２図（ａ）乃至（Ｃ）は
、第１図のプラグゲージが好適に製造される本発明方法
の一実施例を説明する図であり、ゲージ面付近における
断面構造を工程順に示す図である。第３図は、本発明の
他の実施例である雌ねじ用プラグゲージの斜視図である
。第４図は、本発明の他の実施例であるテーパ入用プラ
グゲージの斜視図である。第５図（ａ）乃至（ｅ）は、
本発明方法の他の実施例を説明する第２図に相当する図
である。 １０ニブラグゲージ（限界ゲージ） １２：ゲージ面　　　　　１８：基材 １９：表面　　　　　　　２０：硬質粒子２２：硬質粒
子層 ３０：雌ねじ用プラグゲージ（限界ゲージ）３２：ねじ
ゲージ面（ゲージ面） ３８二基材　　　　　　　３９：ねじ中表面４０：テー
パ穴用プラグゲージ（限界ゲージ）４２：ゲージ面　　
　　　４８：基材 ４９：表面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐摩耗性を有する多数の硬質粒子をその一部が露
   出した状態で埋設した硬質粒子層をゲージ面に備えてい
   ることを特徴とする限界ゲージ。
2. （２）請求項（１）に記載の限界ゲージを製造する製造
   方法であって、 耐摩耗性を有する多数の硬質粒子を電着することにより
   、該硬質粒子がその一部が露出する状態で埋設された硬
   質粒子層を基材の前記ゲージ面に対応する表面に形成す
   る粒子固定工程と、 前記硬質粒子層において前記多数の硬質粒子の先端が前
   記ゲージ面と一致するように該硬質粒子に転圧を加える
   転圧工程と を含むことを特徴とする限界ゲージの製造方法。