JPH0537205Y2

JPH0537205Y2 -

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Publication number: JPH0537205Y2
Application number: JP1988057700U
Authority: JP
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 2003-04-28
Also published as: JPH01162607U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、例えば、電子式ノギス、電子式ハイ
トゲージ等の電子式寸法測定器に係り、特に支持
部材に付設されたメインスケールに対し、滑動体
に付設されたインデツクススケールを含む検出器
が摺動しうる形式の電子式寸法測定器に関する。

〔従来の技術〕

従来の電子式寸法測定器は、メインスケールを
支持する支持部材、例えば、ノギスにおける本
尺、ハイトゲージにおける支柱に対し、スライダ
と言われる滑動体が摺動可能に支持され、この滑
動体の支持部材に対する移動量を支持部材に付設
されたメインスケールと滑動体に付設されたイン
デツクススケールとにより検出して被測定物の寸
法を測定している。

従つて、この種寸法測定器において高精度な測
定を確保するためには、メインスケールに撓み等
の変形が生じてはならず、メインスケールが付設
される支持部材は剛性が高く、かつ、強靱な材質
で形成しなければならない。このため、従来の電
子式寸法測定器においては、支持部材が例えばマ
ルテンサイト系のステンレス鋼（SUS420J2）と
いつた金属で形成され、このステンレス製支持部
材にメインスケールが接着等により強固に固定さ
れていた。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、このような金属製の支持部材からなる
寸法測定器においては、寸法測定器の大型化に伴
いその重量が増大する。そのため、測定作業、運
搬作業及び組み立て作業において作業性が悪く、
特に大型のものにおいてはその測定作業等に数人
の作業者を必要とし、作業が非常に煩雑であると
いう問題点がある。

そこで、支持部材を、金属よりも比重が小さ
く、かつ、金属と同等若しくはそれ以上の特性を
有する材質、例えば繊維強化プラスチツク
（FRP）で形成することが考えられる。この際、
FRP製の支持部材で金属製のものと同様な剛性
等を確保するためには、プラスチツク中に充填す
る繊維の充填率を高めなければならない。このよ
うに形成された繊維の充填率を高めたFRPは、
極めて低い線膨張係数を有している。従つて、こ
のFRP製支持部材に強固に固定されるメインス
ケールもこのFRP製支持部材と同等な熱膨張特
性を有することとなる。

しかし、このFRP製の支持部材の線膨張係数
と金属製の支持部材の線膨張係数とは大きく相違
するため、所定の温度変化に対する伸縮率が異な
る。従つて、寸法測定器の使用される種々の温度
環境下において、FRP製支持部材を有する寸法
測定器と金属製のものは同等の測定精度が得られ
ないという問題点がある。また、被測定物の大半
は金属製であるため、このような金属製の被測定
物の寸法測定に際しては、両者の材質の相違に基
づく温度環境に対応した測定誤差が生じるという
問題点もある。

本考案の目的は、軽量で、かつ、操作性、運搬
性、組み立て性等の取り扱い性に優れ、しかも
種々の温度環境下において、所定の素材からなる
被測定物を正確に測定しうる電子式寸法測定器を
提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、支持部材を繊維強化プラスチツクに
より形成すると共に、この支持部材に形成された
連続した溝形状の案内部に沿つて支持部材の長手
方向に伸縮可能に金属製等のスケールベースを支
持し、このスケールベースにスケールを固定して
スケールベースと共に伸縮可能にし、かつ、前記
支持部材の長手方向に沿つて摺動可能に滑動体を
支持し、この滑動体にはメインスケールに対向さ
れるインデツクススケールを有しメインスケール
との相対位置関係を検出しうる検出器を付設して
構成されている。

〔作用〕

このような構成において、被測定物の寸法測定
は、一般の電子式寸法測定器と同様に行う。即
ち、被測定物の寸法に対応して支持部材及び滑動
体を相対移動させ、この時の検出器の信号から被
測定物の寸法を測定する。

このような測定において、温度環境が変化する
と、支持部材はFRPの線膨張係数に基づき伸縮
する。一方、スケールベースに固定されたメイン
スケールは、スケールベースが支持部材に伸縮可
能に支持されていることから、支持部材の伸縮と
は関わりなく、スケールベースの伸縮に追従して
伸縮する。従つて、スケールベースの材質を金
属、その他適宜な材質とし、この材質を被測定物
の線膨張係数と近似した線膨張係数を有する材質
とすれば、メインスケールの伸縮は被測定物と同
等の伸縮率となる。また、支持部材は比重が小さ
いFRP製であり、金属製の支持部材よりも軽く、
たとえ大型の寸法測定器であつてもその取り扱い
性は極めてよい。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図〜第３図には、本考案を大型、例えば測
定長が1mである長尺用の電子式ノギスに適応し
た第一実施例が示されている。全体構成を示す第
１図において、細長に形成された支持部材として
の本尺１０には、箱形の滑動体としてもスライダ
２０が本尺１０の長手方向に沿つて摺動可能に支
持されている。これらの本尺１０及びスライダ２
０には、互いに測定面１１Ａ，２１Ａが対向され
た第１のジヨー１１と第２のジヨー２１とがそれ
ぞれ接着固定され、これらの第１、第２のジヨー
１１，２１は、それぞれステンレス鋼から形成さ
れている。

前記本尺１０の一側面には、その長手方向全長
にわたつて連続する案内部材としての蟻溝（鳩尾
形溝）１２が形成され、この蟻溝１２内にはステ
ンレス鋼からなるスケールベース１３が本尺１０
の長手方向に伸縮可能に支持されている。このス
ケールベール１３の本尺１０への伸縮可能な構造
は、スケールベース１３の一端部即ち第１のジヨ
ー１１側の端部が本尺１０の他側面からねじこま
れる止めねじ１４により固定され、かつ、このス
ケールベース１３の他端面は、固定されることな
く単に蟻溝１２内に支持されることによりなされ
ている。また、スケールベース１３は、比較的薄
い断面略台形形状を有する長尺部材とされ、本尺
１０の蟻溝１２に丁度嵌合する形状とされてい
る。従つて、スケールベース１３は、軽量であつ
てそれ自身では比較的剛性が低くされており、そ
の線膨張係数はステンレス鋼の線膨張係数と同じ
であつて、約10.9×10^-6／℃とされている。

スケールベース１３の外側面には、第２図及び
第３図にも示されるように、薄板状のメインスケ
ール１５がエポキシ樹脂等適宜な接着剤により、
その全面でスケールベース１３に固着されてい
る。このメインスケール１５は、いわゆる静電容
量型のスケールであつて、絶縁性のガラスエポキ
シからなる基板上に後述するインデツクススケー
ル２６の送信電極２８の８相を１単位とする金属
製の受信電極１６が、所定ピツチで長手方向に沿
つて配列された構成とされている。このメインス
ケール１５はかなり薄いものであり、かつ、剛性
が低いものであるため、温度環境の変化に伴う伸
縮は、メインスケール１５が固着されるスケール
ベース１３の伸縮に従つて行われる。

前記本尺１０は、エポキシ樹脂を母材とし、こ
の母材に複数の炭素繊維が充填されてなる炭素繊
維強化プラスチツク（CFRP）で形成されてい
る。炭素繊維（CF）は、ピツチ系、PAN系のい
ずれでもよく、かつ、紡糸状であり、更に、その
96重量％が本尺１０の長手方向と同等の長さで本
実施例においては略1mの長繊維状に形成され、
残りの４重量％の炭素繊維が本尺１０の幅方向と
同等の長さの短繊維状に形成されている。また、
炭素繊維は、平織りにより長繊維と短繊維とが互
いに直交配置されたシートを積層した構成とされ
ている。このような積層された炭素繊維を用いて
前記CFRPを形成するには、炭素繊維を型内に配
設し、圧力及び温度をかけながら熱硬化性樹脂で
あるエポキシ樹脂を射出して成形する。従つて、
CFRP製の本尺１０は、その長手方向に沿つて長
繊維状炭素繊維が平行に配置され、かつ、その全
重量の約60重量％の割合で炭素繊維が充填されて
いる。このため、このCFRP製本尺１０は、従来
の金属製本尺に対し、約５分の１の重量であり、
一方、曲げ方向弾性係数は12000Kg／cm²であり、
極めて自重の撓みが少なく、かつ、高い剛性を示
し、高い弾性率を示す構成とされている。また、
CFRP製本尺１０の線膨張係数は、約3.2X10^-6／
℃である。なお、本尺１０には、実用上破損等の
問題が生じないだけの靱性が確保されている。

スライダ２０は、略中空四角形状の炭素繊維強
化プラスチツク製（CFRP）とされ、このスライ
ダ２０の前面には、液晶表示等のデジタル表示器
２２が設けられると共に、その下面にはこのデジ
タル表示器２２の表示を０にするゼロセツトスイ
ツチ２３が設けられ、更に、その内部には第２図
に示されるように、スライダ２０と本尺１０との
相対移動量を検出するための検出器２５が設けら
れている。

検出器２５は、前記メインスケール１５に対向
されたインデツクススケール２６と、通常の測定
用回路２７とから構成され、インデツクススケー
ル２６は、メインスケール１５と同様に静電容量
型のスケールであり、絶縁製のガラスエポキシか
らなる基板上に金属製の送信電極２８及び出力電
極２９を蒸着して構成され、これらの送信電極２
８及び出力電極２９がメインスケール１５の受信
電極１６と所定間隙をもつて対向配置されてい
る。この際、送信電極２８は、スライダ２０の摺
動方向に沿つて所定の微細ピツチで配設されてお
り、また、出力電極２９は帯状であつて、送信電
極２８と平行に、かつ、スライダ２０の摺動方向
に沿つて配設されている。更に、測定用回路２７
は、送信電極２８に所定位相をずらせた交流電圧
を印加すると共に、この印加電圧に対応して出力
電極２９に誘起される静電容量信号を計測して本
尺１０とスライダ２０との相対移動量に対応した
出力を送出するものである。この測定用回路２７
からの送出信号は、前記デジタル表示器２２に測
定値としてデジタル表示される。

次に、本実施例の作用を説明する。

被測定物、例えば鋼製の被測定物を測定するに
あたり、まず、第１、第２のジヨー１１，２１の
測定面１１Ａ，２１Ａを互いに当接させ、この時
のデジタル表示器２２の表示値をゼロセツトスイ
ツチ２３により０にする。

次いで、スライダ２０を移動させ、被測定物を
第１、第２のジヨー１１，２１の測定面１１Ａ，
２１Ａに挟持する。このスライダ２０の移動に伴
い、スライダ２０の移動量がメインスケール１５
とインデツクススケール２６との相対移動量とし
て検出器２５で検出され、その値がデジタル表示
器２２に表示され、被測定物の寸法が把握され
る。

ところで、この測定は、季節、天候等の影響に
より、温度環境が異なる条件下で行われる。従つ
て、この温度環境の変化に伴い、各部材は伸縮す
るが、メインスケール１５は、前述のようにメイ
ンスケール１５が貼着されるスケールベース１３
と一体になつて伸縮する。即ち、スケールベース
１３の伸縮は鋼の線膨張係数（約10.9×10^-6／
℃）に基づいて伸縮するので、金属製の被測定物
の測定に際しては、従来の金属製寸法測定器と同
様に、ほぼ等しい伸縮率で変位し、常に安定した
高精度の測定が行われる。この際、メインスケー
ル１５とスケールベース１３との素材の相違に基
づく伸縮率の相違によつて、スケールベース１３
とメインスケール１５とは湾曲する方向に熱応力
が働くが、スケールベース１３は本尺１０の蟻溝
１２に案内されているため、湾曲することが阻止
され、長手方向にのみ伸縮し、測定誤差が生じる
ことはない。

また、長尺用電子式ノギスにおいては、一対の
ジヨー１１，２１により寸法基準器としてのブロ
ツクゲージを挟持し、そのときのデジタル表示器
２２の表示値を０とし、被測定物の寸法をこのブ
ロツクゲージに対する差寸法として相対測定する
場合がある。この場合も、前述のように本尺１０
は、堅牢かつ軽量な構成であつて撓むことがな
く、しかも温度環境の異なる条件下でも常に正確
にゼロセツトできて安定した高精度の測定を行え
る。

前述のような本実施例によれば、次のような効
果がある。

即ち、本尺１０は、炭素繊維強化プラスチツク
（CFRP）で形成されているため、非常に軽量化
でき、取り扱い性を向上させることができる。特
に、本実施例で示される１ｍの測定長を有する長
尺の電子式のノギスにあつては、その重量が従来
の金属製のものと比べ約５分の１にでき、従来、
重量が大きいための一人で操作できなかつたもの
が容易に一人で操作できる。また、本尺１０の充
填材とされる炭素繊維は極めて弾性率が高く、撓
みを生じることもない。更に、本尺１０及びスラ
イダ２０は、炭素繊維の充填率を高めたプラスチ
ツクにより形成されているため、本尺１０及びス
ライダ２０の線膨張係数は極めて低く押さえら
れ、かつ、そのプラスチツクは優れた自己潤滑性
を備えているから、本尺１０に対しスライダ２０
を円滑かつ高精度に摺動させることができる。特
に、本尺１０は前述のように十分な剛性を備える
と共に、対摩耗性を確保されているため、本尺１
０が長尺であつても自重による撓みやスライダ２
０の重量による撓み等が発生することがなく、測
定精度の低下も生じない。

また、スケールベース１３は、薄肉とされてい
るため、剛性の低い構造とされているが、このス
ケールベース１３は、十分な剛性を有する本尺１
０の蟻溝１２内に支持されているため、見かけ上
十分な剛性を確保でき、一方薄肉であることから
極めて軽量化することができる。更に、スケール
ベース１３は、断面略台形状であり、本尺１０に
形成された蟻溝１２に嵌合して熱膨張に基づく伸
縮を自由にされているため、スケールベース１３
は、温度環境の変化により本尺１０の長手方向に
沿つてのみ伸縮される。従つて、種々の姿勢で使
用した場合であつても、スケールベース１３に貼
着されるメインスケール１５は、インデツクスス
ケール２６との間隙（ギヤツプ）を常に所定の値
に保持された状態で伸縮され、温度環境の変化が
あつても、スケール間のギヤツプ変動に伴う検出
誤差が生ずることなく測定できる。

また、本尺１０及びスライダ２０は、CFRP製
とされているため、プラスチツクの素材を適宜に
選択することにより任意の色彩に形成でき、外観
を良好にできるばかりでなく、スライダ２０の外
形形状を操作し易い任意の形状に形成することも
できる。

第４図には、本考案の第二実施例が示されてい
る。この実施例は、本尺１０に形成される案内部
として、前記実施例の蟻溝１２に代えてＴ溝１７
を形成すると共に、このＴ溝１７内に断面略偏平
四角形状のスケールベース１８を嵌合したもの
で、他の構成は前記第一実施例と同様である。

このように形成しても、前記第１実施例と同様
な効果があり、かつ、スケールベース１８をＴ溝
１７に沿つて本尺１０の長手方向に伸縮させるこ
とができる。

第５図及び第６図には、本考案の第三実施例が
示されている。この第三実施例も、本尺とスケー
ルベースとの取付け構造に関するものである。

第５図及び第６図に示されるものは、本尺１０
の一側面に凹字状に形成され本尺１０の長手方向
に沿つて延長された凹溝３１内に、同じく断面凹
字状のスケールベース３２を配置し、このスケー
ルベース３２の凹面内にメインスケール１５を接
着固定したものである。この際、スケールベース
３２と本尺１０との取付けは、本尺１０の長手方
向の所定ピツチ毎に設けられる止めねじ３３によ
り行われる。この止めねじ３３は、スケールベー
ス３２に設けられたねじ孔３２Ａに螺合されるね
じ部３３Ａと、つば部３３Ｂとの間にねじ部３３
Ａよりは太く、つば部３３Ｂよりは細い段部３３
Ｃを備えて構成されている。この止めねじ３３
は、本尺１０の底面に前記ピツチ毎に形成される
丸孔１０Ａ内に挿入され、ねじ部３３Ａをこの丸
孔１０Ａを貫通してスケールベース３２のねじ孔
３２Ａに螺合されると共に、つば部３３Ｂが、本
尺１０の丸孔１０Ａ内に固定されたブツシユ３４
に当接されてスケールベース３２と本尺１０との
固定がされるようになつている。この際、複数の
止めねじ３３のうち、前記第１図に示される第１
のジヨー１１側に位置する一つの止めねじ３３の
みは、本尺１０とスケールベース３２とを固定
し、残りの止めねじ３３は、つば部３３Ｂとブツ
シユ３４との間に微小なクリアランス、例えば
100分の１mm以下の隙間を有するようにされ、ス
ケールベース３２が本尺１０の一端側で固定さ
れ、他の部分は、凹溝３１内で離脱を制御されつ
つ本尺１０の長手方向に伸縮可能となるようにさ
れている。

この際、ブツシユ３４とつば部３３Ｂとの間の
クリアランスを適宜に設定するには、前記段部３
３Ｃの長さとブツシユ３４との長さを適宜に調整
し、段部３３Ｃの長さがブツシユ３４より僅かに
長いように設定しておけば、止めねじ３３を十分
にスケールベース３２に固定しても適宜なクリア
ランスが確保される。一方、第１のジヨー１１側
において本尺１０とスケールベース３２とを確固
に固定する止めねじ３３にあつては、段部３３Ｃ
の寸法をブツシユ３４の寸法より短く形成し、止
めねじ３３をスケールベース３２に十分ねじこん
だ場合には、つば部３３Ｂがブツシユ３４に当接
してロツクされるようにする。

このように構成された本実施例においても、前
記各実施例と同様な効果を奏することができる。
また、前記効果に加えて、本尺１０に形成する案
内部としての凹溝３１の形成が容易であり、極め
て実用的な構造とできる効果を付加できる。

なお、本考案の実施にあたり、本考案は前記各
実施例の構造に限定されるものはなく、本考案の
目的を達成し得る範囲での変形は、本考案に含ま
れるものである。

即ち、本尺１０は、エポキシ樹脂を母材として
炭素繊維を充填した炭素繊維強化プラスチツクで
構成したが、母材となる樹脂及び充填材となる繊
維は、それぞれエポキシ樹脂、炭素繊維に限定さ
れるものではなく、他の樹脂及び繊維を利用する
ことができる。また、本尺１０に対するスケール
ベース１３，１８，３２の案内部としては、前記
各実施例のように溝状に形成されるものに限ら
ず、第７図に示されるように、凸状の案内部とし
ての凸部３６としてもよく、この凸部３６に沿つ
てスケールベース３７の背面を凹字形に形成し、
このスケールベース３７を前記第三実施例と同様
に止めねじ３８で一端を固定、かつ、本尺１０の
長手方向に移動可能に支持するものであつてもよ
い。要するに、本尺１０に対しスケールベース１
３，１８，３２，３７が本尺１０の長手方向に沿
つて伸縮でき、かつ、本尺１０から離れることが
ない構造であればよい。更に、本考案は長尺用の
電子ノギスに適用されるものと限らず、短尺用の
ノギスにも適用でき、更に、ノギスに限らず電子
式ハイトゲージ、測長ユニツト等、他の電子式測
定器にも適用できるものである。

また、本考案に用いられるスケールベース１
３，１８，３２，３７は、前記実施例のように金
属製のものに限らず、セラミツク、その他の材質
とすることもできる。特に、被測定物が金属以外
のものである場合には、その被測定物の線膨張係
数と近似した線膨張係数を有する素材でスケール
ベース１３，１８，３２，３７を形成することが
でき、このようにすれば温度変化があつても、ス
ケールベース１３，１８，３２，３７に固定され
たメインスケール１５の伸縮が被測定物の伸縮と
同様に行われるため、温度変化に基づく測定誤差
を生じさせることがない。

しかし、温度変化の必ずしも多くない環境で使
用する場合にあつては、スケールベース１３，１
８，３２，３７の材質を必ずしも被測定物の線膨
張係数と近似した材質に設定する必要はない。

〔考案の効果〕

前述のような本考案によれば、軽量で取り扱い
性に優れ、かつ、温度環境の変化にも対応できる
電子式寸法測定器を提供できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案の第一実施例を示すも
ので、第１図は一部を切り欠いた全体構成を示す
斜視図、第２図は第１図の−線に沿う拡大断
面図、第３図はメインスケールを一部剥がした状
態の要部を示す拡大斜視図、第４図は本考案の第
二実施例を示す要部の拡大斜視図、第５図は本考
案の第三実施例を示す要部の拡大斜視図、第６図
は第５図の−線に沿う断面図、第７図は変形
例を示す断面図である。１０……支持部材としての本尺、１２，１７，
３１，３６……案内部としての蟻溝、Ｔ溝、凹
溝、凸部、１３，１８，３２，３７……スケール
ベース、１５……メインスケール、２０……滑動
体としてもスライダ、２５……検出器、２６……
インデツクススケール。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

繊維強化プラスチツクにより細長に形成される
と共にその長手方向に沿つて連続した溝形状の案
内部が形成された支持部材と、この支持部材の前
記案内部に案内されて支持部材の長手方向に伸縮
可能に支持されたスケールベースと、このスケー
ルベースに固定されてスケールベースと共に伸縮
するメインスケールと、前記支持部材にその長手
方向に沿つて摺動可能に支持されると共に前記メ
インスケールに対向されるインデツクススケール
を有しメインスケールとの相対位置関係を検出し
得る検出器が付設された滑動体とを具備したこと
を特徴とする電子式寸法測定器。