JPS6221925Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は枠体に固定された固定スケールとス
ピンドルに固着された移動スケールと、この一対
のスケールを挾んで対向した発光素子と、受光素
子を含み、スピンドルの移動量を緩和するための
エアダンパ機構をそなえ、スピンドルの移動量を
電気的に検出する様にしたデジタルダイヤルゲー
ジに関し、工作機械や自動選別機等に測定子と枠
体とが水平あるいは測定子が枠体より上方に例え
ば上下さかさまの状態に取付けられたとき、エア
ダンパー機構の作用を除去し、スピンドルの突出
速度を増加し、ワークに対する追従性を向上させ
るような制御弁を備えたデジタルダイヤルゲージ
に関する。

従来のデジタルダイヤルゲージについて、以下
図面を参照して説明する。

第１図は従来のデジタルダイヤルゲージの要部
説明図であり、第２図は第１図の−線断面図
である。

第１図、第２図において、１はアルミ、真ちゆ
うなどの金属材料よりなる枠体で、この枠体１の
対向位置にアツパーブツシユ２、ステム３よりな
る一対の軸受を備えている。４はアツパーブツシ
ユ２及びステム３に支持され、枠体１に対してそ
の軸方向（図面において上下方向）に摺動自在な
スピンドルで、下端には測定子５がネジ止めされ
ている。６はコイルバネで一端をスピンドル４の
バネ掛けピン７に、他端を枠体１に設けられたも
うひとつのバネ掛けピン８にそれぞれ取付けら
れ、スピンドル４を常時下方すなわち測定子５方
向に付勢している。９はガイド棒でその一端はス
ピンドル４に固定され、他端は枠体１に形成され
たガイド溝１ａ内にのぞみ、スピンドル４の移動
行程における回転を規制している。１０はスピン
ドル４にネジあるいは接着剤等により固定された
移動スケール取付板で、公知の格子状パターンを
備えたガラス材よりなる移動スケール１１が接着
固定されている。１２は移動スケール１１同様格
子状パターンを備えた固定スケールで、移動スケ
ール１１に対接して平行配置で取付部材１３を介
して枠体１に固定されている。１４は固定板１５
を介して枠体１に固定された一対の発光素子、１
６は前記一対のスケール１１，１２を挾んで発光
素子１４の対向位置に固定板１７を介して取付部
材１３に固定された一対の受光素子（第２図では
そのうちの１つが図示されている）である。１８
はスピンドル４の上端面にネジ止めされ、スピン
ドル４の下限位置での衝撃を緩和するためのＯリ
ング１９を備えたストツパーネジであり、２０は
アツパーブツシユ２とスピンドル４との微少すき
まにゴミなどが入り込まないようにアツパーブツ
シユ２にネジ止めされたキヤツプである。

このような構成において、いまスピンドル４を
上下に移動させると、スケール１１も同様に移動
するため、発光素子１４からの光量は、移動スケ
ール１１及び固定スケール１２によつて周期的に
変化した状態で対向する受光素子１６に伝達され
る。受光素子１６での光量のアナログ的な周期的
変化は、図示はしていないが公知の増幅器、アナ
ログコンパレータ、加減算方向弁別回路、カウン
タ、演算回路などの電気回路を介して、デジタル
量に変換され、表示素子上で最終的にスピンドル
の移動量がデジタル値で表示されることになる。

このようにデジタルダイヤルゲージは従来の所
謂メカ式のダイヤルゲージに比べて、スピンドル
の移動量が直接デジタル値として表示されるため
測定時における読みまちがいがなく、従つて測定
者間の慣れ、不慣れから生じる個人差がなく、ま
た、ラツクピニオンなどの機械的な伝達機構を必
要としないため、長期間の使用に対しても安定し
た高精度が得られ、さらに遠隔測定が可能である
とともに、測定データの自動記録、演算などのデ
ータ処理が可能であるなど種々の利点があるた
め、近年急速に普及してきている。

本考案者らは、先に、このようなデジタルダイ
ヤルゲージに関して、高精度を維持したまま、ス
ピンドルの移動速度を緩和し、カウントミスを防
止するとともに、スピンドルへの衝撃力を減少さ
せるために第３図に示すエアーダンパ機構を提案
した。

次に、本考案者らによるすでに提案されたとこ
ろのエアーダンパ機構Ｍについて第３図を参照し
て説明する。尚、第１図、第２図と同一の部分は
同一の符号を付して説明を省略する。第３図にお
いて、アツパーブツシユ２側に支持されたスピン
ドル４の上端面４ａのネジ穴４ｂには、胴２１ａ
を備えた受けネジ２１がネジ止めされている。符
号２２は受けネジ２１の胴２１ａに、その内周面
２２ａが支持されたピストンで受けネジ２１に対
して軸方向、径方向を含む全ての方向に遊動自在
となるようにピストン２２の内周面２２ａと胴２
１ａの外周面２１ｂおよびピストン２２の上面２
２ｂと受けネジ２１の頭部下面２１ｃとにそれぞ
れすき間ｅ１，ｅ２が設けられている。尚、第３
図はこのすき間ｅ１，ｅ２は誇張して示されてい
る。さらにピストン２２の上面２２ｂから受けネ
ジ２１の頭部外周を囲い、この頭部の丈ｌより長
く上方に突き出したリング状の立上部２３がピス
トン本体２２と一体的に形成されている。２４は
ピストン２２の立上部２３上端開口部に圧入、接
着などの手段により、水密的に固定された封口板
である。２５はアツパーブツシユ２にネジ止めさ
れたシリンダで、形状的には第１図に図示したキ
ヤツプ２０と何ら変わりはないが、ピストン外周
面２２ｃとこのシリンダ２５の内周面２５ａとに
数ミクロンから十数ミクロンのすき間ｅ３が得ら
れるような寸法形状に仕上げられている。そして
受けネジ２１の軸心とシリンダ２５との軸心がず
れて組立てられたとしても、予め設定されたすき
間ｅ３が組立て後必ず得られるようにするため
に、すなわちピストン２２が径方向に移動できる
ようにピストン２２の内周面２２ａと受けネジの
胴２１ａの外周面２１ｂとの間に前述した数百ミ
クロンのすき間ｅ１を設けてある。

以下、第３図において便宜上シリンダ２５内の
ピストン２２より上方を空気室Ａ、下方を空気室
Ｂとおき説明する。

このような構造において、スピンドル４を上方
に移動させると、ピストン２２上方の空気室Ａの
空気はシリンダ２５の内周面２５ａとピストン２
２の外周面２２ｃとのすき間ｅ３を通過し、ピス
トン２２の下方の空気室Ｂへ排出されることにな
る。したがつてピストン２２に流体抵抗によるエ
アーダンパ作用が生じてスピンドル４の上方への
移動速度が緩和されることになる。よつて、スピ
ンドル４を手動又はレリーズなどにより上方に持
ち上げる際、ダンパー機構Ｍを備えないものと比
べて、同一の押上げ力が作用しても、押上げ力を
緩和して、スピンドル４への衝撃力を緩和するこ
とができる。

つぎに、スピンドル４への押上げ力を解除する
と、スピンドル４は前述の第１図に図示したコイ
ルバネ６により下方に引き下げられスピンドル４
は枠体１より突出する。このとき、ピストン２２
下方の空気室Ｂの空気はシリンダ２５の内周面２
５ａとピストン２２の外周面２２ｃとのすき間ｅ
３を通過することによつて、ピストン２２の上方
の空気室Ａへ排出されることになり、ピストン２
２に流体抵抗によるエアーダンパ作用が生じて、
スピンドル４の下方への移動速度が緩和されるこ
とになる。したがつて、スピンドル４を常時下方
へ付勢するコイルバネ６のバネ定数、シリンダ内
周面２５ａとピストン外周面２２ｃとのすき間ｅ
３によるエアーダンパ作用の緩衝力との関係を予
め発光・受光素子よりなる電気的な応答速度を越
えないように設定しておけば、カウントミスを生
じることなく、スピンドル４の移動量を正確に検
出することができ、同時にスピンドル４の測定子
５が被測定物と当接する場合においても、スピン
ドル４は、その突出スピードを緩和されつつ突出
するためスピンドル４への衝撃力が弱まり、スピ
ンドル４に一体的に固定されている移動スケール
１１への衝撃の影響も結果的に緩和され安定した
高精度が得られることになる。

しかし、第３図に示したエアーダンパー機構Ｍ
を用いて実験を行なつた所、エアーダンパ機構Ｍ
を含むスピンドル４の耐久は、非常によい結果が
得られたが、工作機械や自動選別機などに測定子
と枠体とが水平の状態あるいは測定子が枠体より
上方例えば上下さかさまの状態に取り付けたと
き、スピンドルのワークに対する追従性が悪いと
いう問題が発生した。

そこで本考案者らは、上記問題を解決するため
に原因を調査した所、スピンドルの枠体からの突
出速度は、通常の測定子やステムが枠体よりも下
方にある状態よりも水平あるいは上下さかさまの
状態の方が非常に小さいためであることがわかつ
た。

これは、通常の状態においてはスピンドルの突
出方向には、コイルバネによる付勢力とスピンド
ルや移動スケールなどの移動する物体の重力が作
用し、反体方向にダンパーによる緩衝力が作用す
る。ところが水平の状態では、スピンドルの突出
方向にはコイルバネによる付勢力のみが作用し、
反体方向にダンパーによる緩衝力が作用する。ま
た上下さかさまの状態では、スピンドルの突出方
向には、コイルバネによる付勢力のみが作用し、
反体方向にはダンパーによる緩衝力が作用するの
みならず、スピンドルや移動スケールなどの移動
する物体の重力が作用するためであることがわか
つた。

そこで、スピンドル４の先端に設けられた測定
子５が下側（第１図の状態）の状態で、下降する
場合にはダンパー作用が生じ、測定子５が水平状
態あるいは上側の状態（第１図の逆の状態）にお
いてダンパーによる緩衝作用が生じないような構
造を検討した結果、第４図に図示した本考案を得
ることができた。

以下第４図に示した本考案の実施例について説
明する。尚、第１図乃至第３図と同一の部分に
は、同一の符号を付して説明を省略する。

第４図は、上端に第３図で示したものと同一の
エアーダンパ機構Ｍを備えたスピンドル４が、測
定子５を下側の状態において、上死点まで持ち上
げられた状態を図示してあり、シリンダ２５の上
端部には本考案の要部である制御弁１００が、被
冠されている。

第４図において、符号３０はシリンダ２５の上
端にネジ結合した弁体で、平板部３１の中心部分
には、球弁４０を常に中心位置に載置できるよう
に逆円錐状の受部３２とこの受部３２と連通した
通孔３３が設けられている。したがつて、球弁４
０が載置されていない状態では、平板部３１で仕
切られた上室Ｅと下室Ｆは通孔３３によつて連通
されている。５０は、弁体３０の上室Ｅの開口端
に設けられた封止板で、上室Ｅを塞閉している。
中央部に突出した部分に設けられた円錐状部分５
１は、前述の球弁４０の移動を規制するように設
けられている。符号３４は、大気と上室Ｅとを連
通するために弁体３０に設けられた通気孔であ
る。また下室Ｆは弁体３０をシリンダ２５にネジ
止めすることにより、シリンダ２５と連通され
る。

このように、シリンダ２５の上端部に制御弁１
００を備えるようにしたため、 (1) 測定子５が下側（第１図）の状態で、 (イ) 測定子５が上昇する場合；最初制御弁１０
０の球弁４０はその自重によつて弁体３０の
受部３２に載置されて、上室Ｅと下室Ｆとの
通気をしや断しているが、測定子５が上昇す
ると、ピストン２２によりシリンダ２５内の
下室Ｆが圧縮されるため、球弁４０が圧縮空
気により上方に移動され、下室Ｆ内の空気は
通孔３３上室Ｅ及び通気孔３４を通つて外部
に流出される。したがつて、ダンパー作用は
生じない。

(ロ) 測定子５が下降する場合；第４図の状態から
スピンドル４が下降する場合は、下室Ｆは、
球弁４０によつて外気の流入がしや断される
ため、下室Ｆ内に流入する空気は、ピストン
２２の外周面２２ｃとシリンダ２５の内周面
２５ａ間のすき間ｅ３を通過する空気のみと
なるため、このピストン２２とシリンダ２５
とによりエアーダンパ作用が生じ、測定子５
（スピンドル４）の下降速度が緩和されるこ
とになる。

(2) 測定子５が上側（第１図で天地逆）の状態
で、 (イ) 測定子５が下降する場合；この状態では、
球弁４０はその自重により封止板５０の円錐
状部分５１に支持されるため、下室Ｆは常に
通孔３３、上室Ｅ及び通気孔３４を介して外
気と連通されている。したがつて、測定子５
の下降にともなつて下室Ｆ内の空気は外気に
排出されるためピストン２２にはエアーダン
パ作用は生じない。

(ロ) 測定子５が上昇する場合；この状態の場合
にも球弁４０はその自重により封止板５０の
円錐状部分５１に支持されるため、下室Ｆは
常に外気と連通されている。

したがつて、測定子５の上昇にともなつて下
室Ｆ内に外気が流入されるため、ピストン２２
にはエアーダンパ作用は生じない。

(3) 測定子が水平状態の場合 この場合においては、球弁４０は弁体３０の
受部３２と封止板５０の円錐状部分５１の両方
に支持される形（第４図中破線で示す）となる
ため、通孔３３は、球弁４０から解放され、下
室Ｆは外気と連通される。したがつて、上記(2)
の測定子５が上側の状態と同様、測定子５の上
昇・下降行程においては、ピストン２２にはエ
アーダンパ作用が働らかなくなる。

以上詳細に説明したように、本考案は、エアー
ダンパ機構に制御弁機構を付加したため、測定子
５が下側の状態で、この測定子５すなわちスピン
ドル４が下降する場合にのみエアーダンパー作用
が生じ、測定子５が水平あるいは上側の状態で測
定子５（（スピンドル４）が上昇及び下降する場
合においては、エアーダンパー作用が生じないよ
うにしたため、工作機械や自動選別機などに測定
子を水平あるいは上側の状態で取り付けて使用し
た場合においても、測定子のワークに対する追従
性が極めて良好であり、デジタルダイヤルゲージ
の利用性の拡大が計られ、その実用的効果は極め
て大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のデジタルダイヤルゲージの要
部説明図、第２図は、第１図の−線断面図、
第３図は、従来のデジタルダイヤルゲージのエア
ーダンパ機構の詳細断面図、第４図は、制御弁機
構を備えた本考案のデジタルダイヤルゲージの要
部断面図である。 １……枠体、２……アツパーブツシユ、３……
ステム、４……スピンドル、１１……移動スケー
ル、１２……固定スケール、１４……発光素子、
１６……受光素子、６……コイルバネ、Ｍ……エ
アーダンパ機構、２１……受けネジ、２２……ピ
ストン、２４……封口板、２５……シリンダ、１
００……制御弁、３０……弁体、３１……平板
部、３２……受部、３３……通孔、３４……通気
孔、４０……球弁、５０……封止板、５１……円
錐状部分、Ｅ……上室、Ｆ……下室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 枠体に固定された一対の軸受に、一端側に測定
   子を備え軸方向に摺動自在に支持されたスピンド
   ルと、このスピンドルに固着された移動スケール
   と、該移動スケールの対向位置で前記枠体に設け
   られた固定スケールと、前記移動スケールと固定
   スケールよりなる一対のスケールを挾んで対向し
   た発光素子と受光素子と、前記スピンドルを常時
   前記測定子側に付勢するコイルバネとを含み、前
   記スピンドルの測定子との対向端面上に設けられ
   た受けネジと、この受けネジに遊動自在に支承さ
   れた本体とこの本体より一対的に上方にのびた立
   上部とを有したピストンと、このピストンの立上
   部上端開口部に水密的に固定された封口板と、シ
   リンダとからなるエアーダンパ機構を有したデジ
   タルダイヤルゲージにおいて、上下室に仕切る平
   板部を有した弁体と、該上室を密閉し前記平板部
   中央に設けられた受部に載置された球弁の移動を
   規制する円錐状部分を有した封止板と、前記平板
   部の受部と下室とを連通した通孔と、外気と前記
   上室とを連通するため前記弁体に設けられた通気
   孔とを備えた制御弁を、前記シリンダの上端に、
   前記下室をシリンダと連通して被冠させたことを
   特徴とするデジタルダイヤルゲージ。