寸法測定装置
【課題】初心者であっても容易かつ高精度にワークの凹部間の寸法を測定することができる寸法測定装置を提供すること。
【解決手段】マイクロメータ１１の可動部１２及び固定部１５に設けられた各測定子１３，１６を、ワーク５の両側に形成された各凹部５ａ，５ｂに当接させてワーク５を挟み込み、各測定子１３，１６間の距離から各凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定する寸法測定装置１０であって、ワーク５を保持し基台６に対して揺動可能に設けられたクランプ２０と、可動部１２の測定子１３を、可動部１２に対して微動可能に保持するスプリング１４とを備え、ワーク５を各測定子１３，１６によって挟み込んだ状態で、マイクロメータ１１を揺動させることにより、クランプ２０がワーク５とともに揺動し、スプリング１４が測定子１３を微動させて、各測定子１３，１６の先端を各凹部５ａ，５ｂの底に当接させる。
【解決手段】マイクロメータ１１の可動部１２及び固定部１５に設けられた各測定子１３，１６を、ワーク５の両側に形成された各凹部５ａ，５ｂに当接させてワーク５を挟み込み、各測定子１３，１６間の距離から各凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定する寸法測定装置１０であって、ワーク５を保持し基台６に対して揺動可能に設けられたクランプ２０と、可動部１２の測定子１３を、可動部１２に対して微動可能に保持するスプリング１４とを備え、ワーク５を各測定子１３，１６によって挟み込んだ状態で、マイクロメータ１１を揺動させることにより、クランプ２０がワーク５とともに揺動し、スプリング１４が測定子１３を微動させて、各測定子１３，１６の先端を各凹部５ａ，５ｂの底に当接させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両側に凹部を有するワークにおける凹部間の寸法を測定する寸法測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、両側に凹部を有するワークにおける凹部間の寸法を測定する技術として、様々なものが提案されている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、オーバーボール径測と呼ばれる簡易測定法が開示されている。この方法では、歯車（ワーク）において対称位置に設けられた凹部に、マイクロメータの先端に設けられたボール状の測定子が挿入される。そして、このボール状の測定子により歯車を両側から挟み込み、両測定子間の距離を測定して歯車のピッチ円径が測定される。また、ボール状の測定子の代わりに、ピン状の測定子を用いたものも知られている（特許文献３）。
【０００３】
こうした技術では、各測定子を凹部に挿入した状態で回転させるなどして、各測定子の先端を各凹部の底に当接させることができる。これにより、ワークの凹部間の寸法を安定した精度で測定することができる。
【特許文献１】実開平３−１１４００３号公報
【特許文献２】実開昭６０−５１４０４号公報
【特許文献３】特開昭６４−４３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１〜３に記載の技術によると、ワークの凹部が対称位置からずれていた場合や、ワークが傾いていた場合には、各凹部の位置のずれ具合やワークの傾き具合に応じて、測定子の先端が凹部の底からずれた位置に当接してしまうという問題があった。こうした場合にも、熟練した測定技能を身に付けた高技能者であれば、音、光、手に伝わる振動等を警告としながら測定子の位置をずらして調節し、各測定子の先端を各凹部の底に当接させることが可能であった。これに対して、熟練した測定技能を身に付けていない初心者が測定した場合には、各測定子の先端を各凹部の底に確実には当接させることができず、測定精度にばらつきが生じていた。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、初心者であっても容易かつ高精度にワークの凹部間の寸法を測定することができる寸法測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記課題を解決するためになされた本発明に係る寸法測定装置は、マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させて前記ワークを挟み込み、前記各測定子間の距離から前記各凹部間の寸法を測定する寸法測定装置において、前記ワークを保持し、基台に対して揺動可能に設けられた第１のワーク保持手段と、前記各測定子の少なくとも一方を、その測定子を備える前記可動部又は前記固定部に対して微動可能に保持する測定子保持手段とを備え、前記ワークを前記各測定子によって挟み込んだ状態で、前記マイクロメータを揺動させることにより、前記第１のワーク保持手段が前記ワークとともに揺動し、前記測定子保持手段が前記保持する測定子を微動させて、前記各測定子の先端を前記各凹部の底に当接させることを特徴とする。
【０００７】
この寸法測定装置では、マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させてワークを挟み込み、各測定子間の距離から各凹部間の寸法が測定される。ここで、この装置では、基台に対して揺動可能に設けられた第１のワーク保持手段により、ワークが保持されている。また、測定子保持手段により、各測定子の少なくとも一方が、その測定子を備える可動部又は固定部に対して微動可能に保持されている。そして、ワークを各測定子によって挟み込んだ状態で、マイクロメータを揺動させることにより、第１のワーク保持手段がワークとともに揺動し、測定子保持手段が測定子保持手段により保持された測定子を微動させて、各測定子の先端を各凹部の底に当接させるようになっている。このように、この寸法測定装置では、マイクロメータを揺動させるという単純な操作により、測定子と凹部との当接位置を調節することができる。これにより、熟練した測定技能を身に付けていない初心者であっても、各測定子の先端を各凹部の底に容易に当接させることができる。その結果、初心者であっても容易かつ高精度にワークの凹部間の寸法を測定することができる。
【０００８】
（２）上記課題を解決するためになされた本発明に係る寸法測定装置は、マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させて前記ワークを挟み込み、前記各測定子間の距離から前記各凹部間の寸法を測定する寸法測定装置において、前記各測定子が上下に配置されるように前記マイクロメータを固定するスタンドと、前記スタンドにより下側に配置された測定子の略鉛直線上に重心を有し、自重により前記下側に配置された測定子上に前記ワークを略水平に保持する第２のワーク保持手段と、前記各測定子の少なくとも一方を、その測定子を備える前記可動部又は前記固定部に対して微動可能に保持する測定子保持手段とを備え、前記ワークを前記各測定子によって挟み込んだ状態で、前記第２のワーク保持手段を前記下側の測定子を中心として前記ワークとともに揺動させることにより、前記測定子保持手段が前記保持する測定子を微動させて、前記各測定子の先端を前記各凹部の底に当接させることを特徴とする。
【０００９】
この寸法測定装置でも、マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させてワークを挟み込み、各測定子間の距離から各凹部間の寸法が測定される。ここで、この装置では、各測定子が上下に配置されるようにマイクロメータがスタンドによって固定されている。また、下側に配置された測定子の略鉛直線上に重心を有する第２のワーク保持手段により、その自重を利用して下側に配置された測定子上にワークが略水平に保持されている。そして、ワークを各測定子によって挟み込んだ状態で、第２のワーク保持手段を下側の測定子を中心としてワークとともに揺動させることにより、測定子保持手段が測定子保持手段により保持された測定子を微動させて、各測定子の先端を各凹部の底に当接させるようになっている。このように、この寸法測定装置では、第２のワーク保持手段を揺動させるという単純な操作により、測定子と凹部との当接位置を調節することができる。これにより、熟練した測定技能を身に付けていない初心者であっても、各測定子の先端を各凹部の底に容易に当接させることができる。その結果、初心者であっても容易かつ高精度にワークの凹部間の寸法を測定することができる。
【００１０】
上記（１），（２）に記載する寸法測定装置において、前記測定子保持手段としては、特に限定されないが、前記測定子とその測定子を備える前記可動部又は前記固定部との間に回転可能に配置された複数の球体と、前記測定子をその測定子を備える前記可動部又は前記固定部へ付勢する弾性部材とを備えている態様を例示できる。
【００１１】
この態様によれば、測定子とその測定子を備える可動部又は固定部との間に配置された複数の球体の回転を利用して、測定子を可動部又は固定部に対し容易に微動させることができる。また、測定子が弾性部材により可動部又は固定部へ付勢されているため、不注意等により測定子が紛失するなどして測定作業が中断されるおそれもない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る寸法測定装置によれば、上記した通り、初心者であっても容易かつ高精度にワークの凹部間の寸法を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る寸法測定装置を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。以下に示す寸法測定装置は、両側に凹部を有するワークの凹部間の寸法を測定するものである。
【００１４】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る寸法測定装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る寸法測定装置の概略構成を示す上面図である。図２は、同装置の一部を示す部分拡大図である。図３は、同装置を示す側面図である。
【００１５】
本実施形態に係る寸法測定装置１０は、図１に示すように、ワーク５の寸法を測定するためのマイクロメータ１１と、ワーク５を挟持するクランプ２０と、クランプ２０を保持する回転止め２２とを備えている。
【００１６】
ワーク５は、図２に示すように、二枚の板状部材を中央で溶接したものである。ワーク５の一方面（図２において上側の面）には、球状に凹んだ凹部５ａが形成されている。また、ワーク５の他方面（図２において下側の面）には、球状に凹んだ凹部５ｂが形成されている。そして、ワーク５の厚さ方向における各凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔが、本装置１０の測定対象となる。
【００１７】
マイクロメータ１１は、可動部１２と固定部１５とを備えている。そして、可動部１２の先端には、測定子１３がスプリング１４により微動可能に取り付けられている。このスプリング１４が、本発明の「測定子保持手段」の一例である。本実施形態では、測定子１３に中空開口部１３ｂが形成されており、この中空開口部１３ｂに可動部１２の先端が挿入されている。また、測定子１３の先端（可動部１２とは逆側）には、ワーク５の凹部５ｂより小径の球状部１３ａが形成されている。この球状部１３ａが、ワーク５の凹部５ｂに当接させる部位である。
一方、固定部１５の先端には、測定子１６が固定されている。この測定子１６の先端（固定部１５とは逆側）には、ワーク５の凹部５ａより小径の球状部１６ａが形成されている。この球状部１６ａが、ワーク５の凹部５ａに当接させる部位である。
【００１８】
クランプ２０は、図１及び図２に示すように、略棒状をなしている。このクランプ２０の先端には、ワーク５を挟持するために二股に枝分かれした挟持部２０ｂが形成されている。そして、ワーク５の一部を挟持部２０ｂで挟持したままボルト２１によって固定することにより、ワーク５がクランプ２０に保持されるようになっている。クランプ２０の基端２０ａは、後述する回転止め２２により揺動可能に保持されている。なお、本実施形態のクランプ２０が、本発明の「第１のワーク保持手段」の一例である。
【００１９】
回転止め２２は、図１及び図３に示すように、略棒状をなしており、基台６に固定されている。そして、回転止め２２の長さ方向における中間部には、クランプ２０の基端２０ｂが、クランプ２０と回転止め２２とを直交させるように、ボルト２３で固定されている。こうした構成により、クランプ２０が、基台６に固定された回転止め２２を中心ＯとしてＳ方向に揺動できるように保持されている。また、本実施形態では、マイクロメータ１１がＳ方向へ揺動すると、マイクロメータ１１には、図３に示すＲ方向への回動も微小発生するようになっている。
【００２０】
続いて、上記構成を有する寸法測定装置１０の作用について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、寸法測定時における主な当接点の様子を模式的に示した説明図である。図５は、各当接点の移動の様子を模式的に示した説明図である。
【００２１】
まず、寸法測定装置１０を用いて測定を行う際、ワーク５を鉛直平面と平行になるようにクランプ２０により保持する（図１参照）。その後、マイクロメータ１１の可動部１２及び固定部１５に設けられた各測定子１３，１６の先端（球状部１３ａ，１６ａ）を、ワーク５の両側に形成された各凹部５ａ，５ｂに当接させてワーク５を挟み込む。
【００２２】
ここで、寸法測定装置１０において、寸法の測定精度に寄与する主な当接点は、図４に示すように、ワーク５の凹部５ａと固定部１５に設けられた測定子１６の球状部１６ａとの当接点Ｕ、ワーク５の凹部５ｂと可動部１２に設けられた測定子１３の球状部１３ａとの当接点Ｌ及び可動部１２の先端と測定子１３の中空開口部１３ｂの内面との当接点Ｌａの３点である。なお、当接点Ｌａは、荷重がゼロに近い時点では１点となっているが、荷重の増加や測定子１３の微動などに応じて、２点、３点と増加する。その後、弾性変形も加わると、可動部１２の先端と測定子１３の中空部開口部１３ｂの内面とが面接触して安定状態となる。このとき、当接点Ｌａは、完全に固定される。
【００２３】
ところで、図４に示すようにワーク５の凹部５ａと凹部５ｂとが対称位置にない場合には、各凹部５ａ，５ｂの位置のずれ具合に応じて、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａが凹部５ａ，５ｂの底からずれた位置に当接してしまうおそれがある。これにより、寸法の測定精度にばらつきが生じるおそれがある。
【００２４】
これに対して、この寸法測定装置１０では、ワーク５が、基台６に対して揺動可能に設けられたクランプ２０により挟持されている。このため、ワーク５を各測定子１３，１６によって挟み込んだ状態で、測定者が、図５に示すように、マイクロメータ１１をＳ方向に揺動させると、各測定子１３，１６を介して、ワーク５及びワーク５を挟持したクランプ２０も揺動する。また、マイクロメータ１１には、Ｓ方向への揺動に伴ってＲ方向への回動も微小発生するため、ワーク５及びワーク５を挟持したクランプ２０も回動する。ここで、寸法測定装置１０では、測定子１３が、スプリング１４により、可動部１２に対して微動可能に保持されている。このため、マイクロメータ１１のＳ方向への揺動やＲ方向への回動に伴ってワーク５及びクランプ２０が揺動及び回動する際、測定子１３を可動部１２に対して微動させることができる。
【００２５】
ここで、測定子１３が微動すると、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａと、ワーク５の凹部５ａ，５ｂとの相対位置がずれる。このため、各当接点Ｕ，Ｌが移動する。このとき、測定子１３は、可動部１２の先端によって凹部５ｂ側から離れる側への移動を規制されている。また、各球状部１３ａ，１６ａは、凹部５ａ，５ｂの球状面によって相対移動を規制されている。したがって、現在の当接点Ｕ及び当接点Ｌは、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａをさらに各凹部５ａ，５ｂの底へと近づけた当接点Ｕ１及び当接点Ｌ１に移動する。その後、マイクロメータ１１の可動部１２を前進させて荷重を増加させる。そして、数回この動作を繰り返して各当接点Ｕ，Ｌ，Ｌａを順次移動させていくと、荷重の増加による弾性変形によって、可動部１２の先端と測定子１３の中空部開口部１３ｂの内面とが面接触して安定状態となる。こうして、当接点Ｌａが完全に固定されると、マイクロメータ１１を揺動させても測定子１３は微動しなくなる。そして、この状態で、各測定子１３，１６間の距離を検出することにより、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａを各凹部５ａ，５ｂの底に当接させた状態で各凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定することができる。このとき、固定部１５と可動部１２の間の距離から寸法Ｔを測定してもよい。
【００２６】
以上、詳細に説明したように本実施形態に係る寸法測定装置１０によれば、マイクロメータ１１をＳ方向に揺動させるという単純な操作により、寸法の測定精度に寄与する主な当接点Ｕ，Ｌ，Ｌａの位置を容易に調節して、各測定子１３，１６の先端（球状部１３ａ，１６ａ）を各凹部５ａ，５ｂの底に容易に当接させることができる。これにより、熟練した測定技能を身に付けていない初心者であっても、容易かつ高精度にワーク５の凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定することができる。
【００２７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る寸法測定装置について、図６を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る寸法測定装置の概略構成を示す側面図である。
本実施形態に係る寸法測定装置５０は、図６に示すように、ワーク５の寸法を測定するためのマイクロメータ１１と、マイクロメータ１１を固定するスタンド５１と、ワーク５を挟持して保持するクランプ６０とを備えている。なお、ワーク５及びマイクロメータ１１については、上記第１実施形態のものと同一であるため、以下では同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
スタンド５１の下部は、基台６に固定されている。スタンド５１の上部は、マイクロメータ１１の各測定子１３，１６が上下に配置されるように、マイクロメータ１１を固定している。本実施形態では、可動部１２に設けられた測定子１３が上側に配置され、固定部１５に設けられた測定子１６が下側に配置されている。
【００２９】
クランプ６０は、マイクロメータ１１の可動部１２又は固定部１５との干渉を避けられるように、略コ字状に形成されている。このクランプ６０の一端（図６において上方先端）には、ワーク５を挟持するために二股に枝分かれした挟持部６１が形成されている。そして、ワーク５の一部を挟持部６１で挟持したままボルト６２によって固定することにより、ワーク５がクランプ６０に保持されるようになっている。他方、このクランプ６０の他端（図６において下方先端）には、球状に形成された重心調節用の重り６３が設けられている。この重り６３は、クランプ６０の重心が、スタンド５１により下側に配置された測定子１６の略鉛直線上に位置するように設計されている。そして、この重り６３を備えたクランプ６０が、自重により下側に配置された測定子１６上にワーク５を略水平に保持するようになっている。また、このクランプ６０は、下側に配置された測定子１６を中心として、ワーク５とともにＳ２方向に揺動するようになっている。なお、本実施形態のクランプ６０が、本発明の「第２のワーク保持手段」の一例である。
【００３０】
続いて、上記構成を有する寸法測定装置５０の作用について、図４及び図５を参照しながら説明する。
まず、寸法測定装置５０を用いて測定を行う際、スタンド５１によってマイクロメータ１１を、可動部１２に設けられた測定子１３が上側に配置され、固定部１５に設けられた測定子１６が下側に配置されるように保持する。その後、ワーク５を、水平平面と平行になるようにクランプ６０により保持する（図６参照）。そして、マイクロメータ１１の可動部１２及び固定部１５に設けられた各測定子１３，１６の先端（球状部１３ａ，１６ａ）を、ワーク５の両側に形成された各凹部５ａ，５ｂに当接させてワーク５を挟み込む（図２参照）。
【００３１】
ここで、寸法測定装置６０においても、寸法の測定精度に寄与する主な当接点は、図４に示すように、ワーク５の凹部５ａと固定部１５に設けられた測定子１６の球状部１６ａとの当接点Ｕ、ワーク５の凹部５ｂと可動部１２に設けられた測定子１３の球状部１３ａとの当接点Ｌ及び可動部１２の先端と測定子１３の中空開口部１３ｂ内面との当接点Ｌａの３点である。なお、当接点Ｌａは、荷重がゼロに近い時点では１点となっているが、荷重の増加や測定子１３の微動などに応じて、２点、３点と増加する。その後、弾性変形も加わると、可動部１２の先端と測定子１３の中空部開口部１３ｂの内面とが面接触して安定状態となる。このとき、当接点Ｌａは、完全に固定される。
【００３２】
ところで、図４に示すようにワーク５の凹部５ａと凹部５ｂとが対称位置にない場合には、各凹部５ａ，５ｂの位置のずれ具合に応じて、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａが凹部５ａ，５ｂの底からずれた位置に当接してしまうおそれがある。これにより、寸法の測定精度にばらつきが生じるおそれがある。
【００３３】
これに対して、この寸法測定装置６０では、マイクロメータ１１の各測定子１３，１６が上下に配置されるように、マイクロメータ１１がスタンド５１によって固定されている。また、下側に配置された測定子１３の略鉛直線上に重心を有するクランプ６０により、その自重を利用して下側に配置された測定子１３上にワーク５が略水平に保持されている。このため、ワーク５を各測定子１３，１６によって挟み込んだ状態で、測定者が、クランプ６０をＳ２方向に揺動させると、クランプ６０とともにワーク５も揺動する。ここで、寸法測定装置５０では、ワーク５を挟持する一方の測定子１３が、スプリング１４により、可動部１２に対して微動可能に保持されている。このため、マイクロメータ１１及びワーク５をＳ２方向へ揺動させる際、測定子１３を可動部１２に対して微動させることができる。
【００３４】
ここで、測定子１３が微動すると、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａと、ワーク５の凹部５ａ，５ｂとの相対位置がずれる。このため、各当接点Ｕ，Ｌが移動する。このとき、測定子１３は、可動部１２の先端によって凹部５ｂ側から離れる側への移動を規制されている。また、各球状部１３ａ，１６ａは、凹部５ａ，５ｂの球状面によって相対移動を規制されている。したがって、現在の当接点Ｕ及び当接点Ｌは、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａをさらに各凹部５ａ，５ｂの底へと近づけた当接点Ｕ１及び当接点Ｌ１に移動する。その後、マイクロメータ１１の可動部１２を前進させて荷重を増加させる。そして、数回この動作を繰り返して各当接点Ｕ，Ｌ，Ｌａを順次移動させていくと、荷重の増加による弾性変形によって、可動部１２の先端と測定子１３の中空部開口部１３ｂの内面とが面接触して安定状態となる。こうして、当接点Ｌａが完全に固定されると、マイクロメータ１１を揺動させても測定子１３は微動しなくなる。そして、この状態で、各測定子１３，１６間の距離を検出することにより、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａを各凹部５ａ，５ｂの底に当接させた状態で各凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定することができる。このとき、固定部１５と可動部１２の間の距離から寸法Ｔを測定してもよい。
【００３５】
以上、詳細に説明したように本実施形態に係る寸法測定装置５０によれば、クランプ６０をＳ２方向に揺動させるという単純な操作により、寸法の測定精度に寄与する主な当接点Ｕ，Ｌ，Ｌａの位置を容易に調節して、各測定子１３，１６の先端（球状部１３ａ，１６ａ）を各凹部５ａ，５ｂの底に容易に当接させることができる。これにより、熟練した測定技能を身に付けていない初心者であっても、容易かつ高精度にワーク５の凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定することができる。
【００３６】
［変更例］
ここで、上記したマイクロメータ１１の変更例について、図７を参照しながら説明する。図７は、変更例に係るマイクロメータの一部を示す部分拡大図である。なお、上記実施形態と同一の構成部品については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
変更例に係るマイクロメータは、測定子を保持する構成において、上記実施形態のものと相違する。この変更例に係るマイクロメータは、可動部１２及び固定部１５と、可動部１２の先端に設けられた測定子７２と、測定子７２と可動部１２との間に回転可能に配置された複数のボール７１と、測定子７２を可動部１２へ付勢するスプリング７３とを備えている。なお、この変更例に係るボール７１が、本発明の「球体」の一例であり、この変更例に係るスプリング７３が、本発明の「弾性部材」の一例である。
【００３８】
可動部１２の先端には、フランジ７０ａを有する先端部７０が固定して取り付けられている。測定子７２は、中空開口形状をなしており、その内部に先端部７０の一部が挿入されている。そして、スプリング７３の一端は、先端部７０のフランジ７０ａに取り付けられ、スプリング７３の他端は、測定子７２の開口端７２ａに取り付けられている。また、各ボール７１は、同一の大きさ及び形状に形成され、測定子７２の開口内面と先端部７０との間に一段に配置されている。
【００３９】
この変更例に係るマイクロメータによれば、各ボール７１の回転を利用して、測定子７２を可動部１２に対し容易に微動させることができる。また、測定子７２がスプリング７１により可動部１２の先端部７０へ付勢されているため、不注意等により測定子７２が紛失するなどして測定作業が中断されるおそれもない。
【００４０】
［測定判別例］
次に、上記した寸法測定装置１０，５０や市販のマイクロメータ（市販品）のいずれを用いて測定を行うべきかについての判別例について、図８〜図１０を参照しながら説明する。図８は、測定方法の判別の様子を示すフローチャートである。図９は、測定対称となるワークの一例を示す図である。図１０は、板厚、許容誤差及び逆算角度の一例を示す表である。
【００４１】
図８に示すように、ステップＳ１において、測定者は、測定対象となるワーク８０の形状を演算装置に入力する。例えば、図９に示すワーク８０において、測定者は、ワーク８０の左右方向における寸法ｔ０と、上下方向における凹部８０ａ，８０ｂ間の位置ずれΔｙとを測定して、演算装置に入力する。なお、ワーク８０における凹部８０ａ，８０ｂ間の寸法（板厚）ｔが測定対象である。
そして、ステップＳ２において、測定者は、所望の測定精度を演算装置に入力する。具体的には、測定者は、寸法ｔに許容可能な許容誤差Δを入力する。
【００４２】
ステップＳ３において、測定者は、ステップＳ１で入力したワーク形状とステップＳ２で入力した測定精度を利用して演算装置により逆算角度θを算出する。このとき、逆算角度θの角度誤差θｅも、算出される。ここで、逆算角度θを求める式の一例として、次の式（Ａ）を示す。
θ＝ＣＯＳ−１（１−Δ／１０００／ｔ）×１８０／π・・・（Ａ）
さらに、参考までに、式（Ａ）から実際に算出した逆算角度θと許容誤差Δの関係を図９（ａ），（ｂ）に示す。なお、板厚ｔが大きくなるにつれて、相対的に誤差の許容範囲が大きくなるため、図９（ａ）に示された表では、所定の許容誤差Δに対する逆算角度θの値が、板厚ｔに伴って小さくなることがわかる。一方、図９（ｂ）に示された表によれば、所定の逆算角度θに対する許容誤差Δが、板厚ｔに伴って大きくなることがわかる。
【００４３】
続いて、ステップＳ４において、測定者は、角度誤差θｅ≒０とみなせるか否かを判断する。そして、角度誤差θｅ≒０とみなせる場合には、測定者の測定技能が低くても所望の測定精度を満たした測定が可能であるため、測定者は、ステップＳ７において、市販のマイクロメータを使用してワーク８０の寸法ｔを測定する。一方、角度誤差θｅ≒０とみなせない場合に、測定者は、次のステップＳ５を行う。
【００４４】
ステップＳ５において、測定者は、自身が高技能者であるか否かの判断を行う。そして、測定者が高技能者である場合に、市販品のマイクロメータによりワークの寸法を測定する。これは、測定者が高技能者であれば、音、光、手に伝わる振動等を警告としながら測定子８１ａ，８１ｂの位置をずらして調節し、各測定子８１ａ，８１ｂの先端を各凹部８０ａ，８０ｂの底に当接させることが可能なためである。一方、測定者が高技能者でない場合に、測定者は、次のステップＳ６を行う。
【００４５】
ステップＳ６において、測定者は、ワーク８０が量産測定の対象であるか否かを判断する。そして、ワーク８０が量産測定の対象である場合に、測定者は、寸法測定装置５０を用いてワーク８０の寸法ｔを測定する。一方、ワーク８０が量産測定の対象でない場合に、測定者は、次のステップＳ７を行う。なお、このステップ８０において、測定者は、寸法測定装置５０のクランプ６０（図６参照）を、測定対象となるワーク８０に適したものに交換する。これは、ワーク８０の形状に応じて、ワーク８０を保持した状態でのクランプ６０の重心の位置が変化するからである。
【００４６】
ステップＳ７において、測定者は、寸法測定装置１０を用いてワークの寸法を測定する。このステップ７では、角度誤差θｅが測定精度に大きく影響しかつ測定者が高技能者でない場合であっても、寸法測定装置１０のマイクロメータ１１をＳ方向に揺動させるだけで容易かつ高精度に寸法ｔの測定を行うことができる。
【００４７】
以上のように、測定精度に大きく影響する要素であるワーク８０の寸法ｔ０、位置ずれΔｙ、許容誤差Δ、逆算角度θ、角度誤差θｅ、測定者の技量に応じて、適切な測定方法を選択することにより、所望のコスト、手間、時間、測定精度でワーク８０における凹部８０ａ，８０ｂ間の寸法ｔの測定を行うことができる。
【００４８】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、上記実施形態では、マイクロメータ１１における可動部１２の測定子１３が可動部１２に対して微動可能に保持されるとともにマイクロメータ１１における固定部１５の測定子１６が固定部１５に対して固定される場合について説明したが、可動部１２の測定子１３を可動部１２に固定して固定部１５の測定子１６を固定部１５に微動可能に保持する構成としてもよいし、可動部１２及び固定部１５の双方の測定１３，１６を可動部１２又は固定部１５に対して微動可能に保持する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態に係る寸法測定装置の概略構成を示す上面図である。
【図２】同装置の一部を示す部分拡大図である。
【図３】同装置を示す側面図である。
【図４】寸法測定時における主な当接点の様子を模式的に示した説明図である。
【図５】各当接点の移動の様子を模式的に示した説明図である。
【図６】第２実施形態に係る寸法測定装置の概略構成を示す側面図である。
【図７】変更例に係るマイクロメータの一部を示す部分拡大図である。
【図８】測定方法の判別の様子を示すフローチャートである。
【図９】測定対称となるワークの一例を示す図である。
【図１０】板厚、許容誤差及び逆算角度の一例を示す表である。
【符号の説明】
【００５０】
５ ワーク
５ａ 凹部（上面側）
５ｂ 凹部（下面側）
６ 基台
１０ 寸法測定装置（第１実施形態）
１１ マイクロメータ
１２ 固定部
１３ 測定子
１３ａ 球状部
１３ｂ 中空開口部
１４ スプリング（測定子保持手段）
１５ 可動部
１６ 測定子
１６ａ 球状部
２０ クランプ（第１のワーク保持手段）
２２ 回転止め
５０ 寸法測定装置（第２実施形態）
５１ スタンド
６０ クランプ（第２のワーク保持手段）
７１ ボール（球体）
７２ 測定子
７３ スプリング（弾性部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両側に凹部を有するワークにおける凹部間の寸法を測定する寸法測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、両側に凹部を有するワークにおける凹部間の寸法を測定する技術として、様々なものが提案されている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、オーバーボール径測と呼ばれる簡易測定法が開示されている。この方法では、歯車（ワーク）において対称位置に設けられた凹部に、マイクロメータの先端に設けられたボール状の測定子が挿入される。そして、このボール状の測定子により歯車を両側から挟み込み、両測定子間の距離を測定して歯車のピッチ円径が測定される。また、ボール状の測定子の代わりに、ピン状の測定子を用いたものも知られている（特許文献３）。
【０００３】
こうした技術では、各測定子を凹部に挿入した状態で回転させるなどして、各測定子の先端を各凹部の底に当接させることができる。これにより、ワークの凹部間の寸法を安定した精度で測定することができる。
【特許文献１】実開平３−１１４００３号公報
【特許文献２】実開昭６０−５１４０４号公報
【特許文献３】特開昭６４−４３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１〜３に記載の技術によると、ワークの凹部が対称位置からずれていた場合や、ワークが傾いていた場合には、各凹部の位置のずれ具合やワークの傾き具合に応じて、測定子の先端が凹部の底からずれた位置に当接してしまうという問題があった。こうした場合にも、熟練した測定技能を身に付けた高技能者であれば、音、光、手に伝わる振動等を警告としながら測定子の位置をずらして調節し、各測定子の先端を各凹部の底に当接させることが可能であった。これに対して、熟練した測定技能を身に付けていない初心者が測定した場合には、各測定子の先端を各凹部の底に確実には当接させることができず、測定精度にばらつきが生じていた。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、初心者であっても容易かつ高精度にワークの凹部間の寸法を測定することができる寸法測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記課題を解決するためになされた本発明に係る寸法測定装置は、マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させて前記ワークを挟み込み、前記各測定子間の距離から前記各凹部間の寸法を測定する寸法測定装置において、前記ワークを保持し、基台に対して揺動可能に設けられた第１のワーク保持手段と、前記各測定子の少なくとも一方を、その測定子を備える前記可動部又は前記固定部に対して微動可能に保持する測定子保持手段とを備え、前記ワークを前記各測定子によって挟み込んだ状態で、前記マイクロメータを揺動させることにより、前記第１のワーク保持手段が前記ワークとともに揺動し、前記測定子保持手段が前記保持する測定子を微動させて、前記各測定子の先端を前記各凹部の底に当接させることを特徴とする。
【０００７】
この寸法測定装置では、マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させてワークを挟み込み、各測定子間の距離から各凹部間の寸法が測定される。ここで、この装置では、基台に対して揺動可能に設けられた第１のワーク保持手段により、ワークが保持されている。また、測定子保持手段により、各測定子の少なくとも一方が、その測定子を備える可動部又は固定部に対して微動可能に保持されている。そして、ワークを各測定子によって挟み込んだ状態で、マイクロメータを揺動させることにより、第１のワーク保持手段がワークとともに揺動し、測定子保持手段が測定子保持手段により保持された測定子を微動させて、各測定子の先端を各凹部の底に当接させるようになっている。このように、この寸法測定装置では、マイクロメータを揺動させるという単純な操作により、測定子と凹部との当接位置を調節することができる。これにより、熟練した測定技能を身に付けていない初心者であっても、各測定子の先端を各凹部の底に容易に当接させることができる。その結果、初心者であっても容易かつ高精度にワークの凹部間の寸法を測定することができる。
【０００８】
（２）上記課題を解決するためになされた本発明に係る寸法測定装置は、マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させて前記ワークを挟み込み、前記各測定子間の距離から前記各凹部間の寸法を測定する寸法測定装置において、前記各測定子が上下に配置されるように前記マイクロメータを固定するスタンドと、前記スタンドにより下側に配置された測定子の略鉛直線上に重心を有し、自重により前記下側に配置された測定子上に前記ワークを略水平に保持する第２のワーク保持手段と、前記各測定子の少なくとも一方を、その測定子を備える前記可動部又は前記固定部に対して微動可能に保持する測定子保持手段とを備え、前記ワークを前記各測定子によって挟み込んだ状態で、前記第２のワーク保持手段を前記下側の測定子を中心として前記ワークとともに揺動させることにより、前記測定子保持手段が前記保持する測定子を微動させて、前記各測定子の先端を前記各凹部の底に当接させることを特徴とする。
【０００９】
この寸法測定装置でも、マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させてワークを挟み込み、各測定子間の距離から各凹部間の寸法が測定される。ここで、この装置では、各測定子が上下に配置されるようにマイクロメータがスタンドによって固定されている。また、下側に配置された測定子の略鉛直線上に重心を有する第２のワーク保持手段により、その自重を利用して下側に配置された測定子上にワークが略水平に保持されている。そして、ワークを各測定子によって挟み込んだ状態で、第２のワーク保持手段を下側の測定子を中心としてワークとともに揺動させることにより、測定子保持手段が測定子保持手段により保持された測定子を微動させて、各測定子の先端を各凹部の底に当接させるようになっている。このように、この寸法測定装置では、第２のワーク保持手段を揺動させるという単純な操作により、測定子と凹部との当接位置を調節することができる。これにより、熟練した測定技能を身に付けていない初心者であっても、各測定子の先端を各凹部の底に容易に当接させることができる。その結果、初心者であっても容易かつ高精度にワークの凹部間の寸法を測定することができる。
【００１０】
上記（１），（２）に記載する寸法測定装置において、前記測定子保持手段としては、特に限定されないが、前記測定子とその測定子を備える前記可動部又は前記固定部との間に回転可能に配置された複数の球体と、前記測定子をその測定子を備える前記可動部又は前記固定部へ付勢する弾性部材とを備えている態様を例示できる。
【００１１】
この態様によれば、測定子とその測定子を備える可動部又は固定部との間に配置された複数の球体の回転を利用して、測定子を可動部又は固定部に対し容易に微動させることができる。また、測定子が弾性部材により可動部又は固定部へ付勢されているため、不注意等により測定子が紛失するなどして測定作業が中断されるおそれもない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る寸法測定装置によれば、上記した通り、初心者であっても容易かつ高精度にワークの凹部間の寸法を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る寸法測定装置を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。以下に示す寸法測定装置は、両側に凹部を有するワークの凹部間の寸法を測定するものである。
【００１４】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る寸法測定装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る寸法測定装置の概略構成を示す上面図である。図２は、同装置の一部を示す部分拡大図である。図３は、同装置を示す側面図である。
【００１５】
本実施形態に係る寸法測定装置１０は、図１に示すように、ワーク５の寸法を測定するためのマイクロメータ１１と、ワーク５を挟持するクランプ２０と、クランプ２０を保持する回転止め２２とを備えている。
【００１６】
ワーク５は、図２に示すように、二枚の板状部材を中央で溶接したものである。ワーク５の一方面（図２において上側の面）には、球状に凹んだ凹部５ａが形成されている。また、ワーク５の他方面（図２において下側の面）には、球状に凹んだ凹部５ｂが形成されている。そして、ワーク５の厚さ方向における各凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔが、本装置１０の測定対象となる。
【００１７】
マイクロメータ１１は、可動部１２と固定部１５とを備えている。そして、可動部１２の先端には、測定子１３がスプリング１４により微動可能に取り付けられている。このスプリング１４が、本発明の「測定子保持手段」の一例である。本実施形態では、測定子１３に中空開口部１３ｂが形成されており、この中空開口部１３ｂに可動部１２の先端が挿入されている。また、測定子１３の先端（可動部１２とは逆側）には、ワーク５の凹部５ｂより小径の球状部１３ａが形成されている。この球状部１３ａが、ワーク５の凹部５ｂに当接させる部位である。
一方、固定部１５の先端には、測定子１６が固定されている。この測定子１６の先端（固定部１５とは逆側）には、ワーク５の凹部５ａより小径の球状部１６ａが形成されている。この球状部１６ａが、ワーク５の凹部５ａに当接させる部位である。
【００１８】
クランプ２０は、図１及び図２に示すように、略棒状をなしている。このクランプ２０の先端には、ワーク５を挟持するために二股に枝分かれした挟持部２０ｂが形成されている。そして、ワーク５の一部を挟持部２０ｂで挟持したままボルト２１によって固定することにより、ワーク５がクランプ２０に保持されるようになっている。クランプ２０の基端２０ａは、後述する回転止め２２により揺動可能に保持されている。なお、本実施形態のクランプ２０が、本発明の「第１のワーク保持手段」の一例である。
【００１９】
回転止め２２は、図１及び図３に示すように、略棒状をなしており、基台６に固定されている。そして、回転止め２２の長さ方向における中間部には、クランプ２０の基端２０ｂが、クランプ２０と回転止め２２とを直交させるように、ボルト２３で固定されている。こうした構成により、クランプ２０が、基台６に固定された回転止め２２を中心ＯとしてＳ方向に揺動できるように保持されている。また、本実施形態では、マイクロメータ１１がＳ方向へ揺動すると、マイクロメータ１１には、図３に示すＲ方向への回動も微小発生するようになっている。
【００２０】
続いて、上記構成を有する寸法測定装置１０の作用について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、寸法測定時における主な当接点の様子を模式的に示した説明図である。図５は、各当接点の移動の様子を模式的に示した説明図である。
【００２１】
まず、寸法測定装置１０を用いて測定を行う際、ワーク５を鉛直平面と平行になるようにクランプ２０により保持する（図１参照）。その後、マイクロメータ１１の可動部１２及び固定部１５に設けられた各測定子１３，１６の先端（球状部１３ａ，１６ａ）を、ワーク５の両側に形成された各凹部５ａ，５ｂに当接させてワーク５を挟み込む。
【００２２】
ここで、寸法測定装置１０において、寸法の測定精度に寄与する主な当接点は、図４に示すように、ワーク５の凹部５ａと固定部１５に設けられた測定子１６の球状部１６ａとの当接点Ｕ、ワーク５の凹部５ｂと可動部１２に設けられた測定子１３の球状部１３ａとの当接点Ｌ及び可動部１２の先端と測定子１３の中空開口部１３ｂの内面との当接点Ｌａの３点である。なお、当接点Ｌａは、荷重がゼロに近い時点では１点となっているが、荷重の増加や測定子１３の微動などに応じて、２点、３点と増加する。その後、弾性変形も加わると、可動部１２の先端と測定子１３の中空部開口部１３ｂの内面とが面接触して安定状態となる。このとき、当接点Ｌａは、完全に固定される。
【００２３】
ところで、図４に示すようにワーク５の凹部５ａと凹部５ｂとが対称位置にない場合には、各凹部５ａ，５ｂの位置のずれ具合に応じて、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａが凹部５ａ，５ｂの底からずれた位置に当接してしまうおそれがある。これにより、寸法の測定精度にばらつきが生じるおそれがある。
【００２４】
これに対して、この寸法測定装置１０では、ワーク５が、基台６に対して揺動可能に設けられたクランプ２０により挟持されている。このため、ワーク５を各測定子１３，１６によって挟み込んだ状態で、測定者が、図５に示すように、マイクロメータ１１をＳ方向に揺動させると、各測定子１３，１６を介して、ワーク５及びワーク５を挟持したクランプ２０も揺動する。また、マイクロメータ１１には、Ｓ方向への揺動に伴ってＲ方向への回動も微小発生するため、ワーク５及びワーク５を挟持したクランプ２０も回動する。ここで、寸法測定装置１０では、測定子１３が、スプリング１４により、可動部１２に対して微動可能に保持されている。このため、マイクロメータ１１のＳ方向への揺動やＲ方向への回動に伴ってワーク５及びクランプ２０が揺動及び回動する際、測定子１３を可動部１２に対して微動させることができる。
【００２５】
ここで、測定子１３が微動すると、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａと、ワーク５の凹部５ａ，５ｂとの相対位置がずれる。このため、各当接点Ｕ，Ｌが移動する。このとき、測定子１３は、可動部１２の先端によって凹部５ｂ側から離れる側への移動を規制されている。また、各球状部１３ａ，１６ａは、凹部５ａ，５ｂの球状面によって相対移動を規制されている。したがって、現在の当接点Ｕ及び当接点Ｌは、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａをさらに各凹部５ａ，５ｂの底へと近づけた当接点Ｕ１及び当接点Ｌ１に移動する。その後、マイクロメータ１１の可動部１２を前進させて荷重を増加させる。そして、数回この動作を繰り返して各当接点Ｕ，Ｌ，Ｌａを順次移動させていくと、荷重の増加による弾性変形によって、可動部１２の先端と測定子１３の中空部開口部１３ｂの内面とが面接触して安定状態となる。こうして、当接点Ｌａが完全に固定されると、マイクロメータ１１を揺動させても測定子１３は微動しなくなる。そして、この状態で、各測定子１３，１６間の距離を検出することにより、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａを各凹部５ａ，５ｂの底に当接させた状態で各凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定することができる。このとき、固定部１５と可動部１２の間の距離から寸法Ｔを測定してもよい。
【００２６】
以上、詳細に説明したように本実施形態に係る寸法測定装置１０によれば、マイクロメータ１１をＳ方向に揺動させるという単純な操作により、寸法の測定精度に寄与する主な当接点Ｕ，Ｌ，Ｌａの位置を容易に調節して、各測定子１３，１６の先端（球状部１３ａ，１６ａ）を各凹部５ａ，５ｂの底に容易に当接させることができる。これにより、熟練した測定技能を身に付けていない初心者であっても、容易かつ高精度にワーク５の凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定することができる。
【００２７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る寸法測定装置について、図６を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る寸法測定装置の概略構成を示す側面図である。
本実施形態に係る寸法測定装置５０は、図６に示すように、ワーク５の寸法を測定するためのマイクロメータ１１と、マイクロメータ１１を固定するスタンド５１と、ワーク５を挟持して保持するクランプ６０とを備えている。なお、ワーク５及びマイクロメータ１１については、上記第１実施形態のものと同一であるため、以下では同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
スタンド５１の下部は、基台６に固定されている。スタンド５１の上部は、マイクロメータ１１の各測定子１３，１６が上下に配置されるように、マイクロメータ１１を固定している。本実施形態では、可動部１２に設けられた測定子１３が上側に配置され、固定部１５に設けられた測定子１６が下側に配置されている。
【００２９】
クランプ６０は、マイクロメータ１１の可動部１２又は固定部１５との干渉を避けられるように、略コ字状に形成されている。このクランプ６０の一端（図６において上方先端）には、ワーク５を挟持するために二股に枝分かれした挟持部６１が形成されている。そして、ワーク５の一部を挟持部６１で挟持したままボルト６２によって固定することにより、ワーク５がクランプ６０に保持されるようになっている。他方、このクランプ６０の他端（図６において下方先端）には、球状に形成された重心調節用の重り６３が設けられている。この重り６３は、クランプ６０の重心が、スタンド５１により下側に配置された測定子１６の略鉛直線上に位置するように設計されている。そして、この重り６３を備えたクランプ６０が、自重により下側に配置された測定子１６上にワーク５を略水平に保持するようになっている。また、このクランプ６０は、下側に配置された測定子１６を中心として、ワーク５とともにＳ２方向に揺動するようになっている。なお、本実施形態のクランプ６０が、本発明の「第２のワーク保持手段」の一例である。
【００３０】
続いて、上記構成を有する寸法測定装置５０の作用について、図４及び図５を参照しながら説明する。
まず、寸法測定装置５０を用いて測定を行う際、スタンド５１によってマイクロメータ１１を、可動部１２に設けられた測定子１３が上側に配置され、固定部１５に設けられた測定子１６が下側に配置されるように保持する。その後、ワーク５を、水平平面と平行になるようにクランプ６０により保持する（図６参照）。そして、マイクロメータ１１の可動部１２及び固定部１５に設けられた各測定子１３，１６の先端（球状部１３ａ，１６ａ）を、ワーク５の両側に形成された各凹部５ａ，５ｂに当接させてワーク５を挟み込む（図２参照）。
【００３１】
ここで、寸法測定装置６０においても、寸法の測定精度に寄与する主な当接点は、図４に示すように、ワーク５の凹部５ａと固定部１５に設けられた測定子１６の球状部１６ａとの当接点Ｕ、ワーク５の凹部５ｂと可動部１２に設けられた測定子１３の球状部１３ａとの当接点Ｌ及び可動部１２の先端と測定子１３の中空開口部１３ｂ内面との当接点Ｌａの３点である。なお、当接点Ｌａは、荷重がゼロに近い時点では１点となっているが、荷重の増加や測定子１３の微動などに応じて、２点、３点と増加する。その後、弾性変形も加わると、可動部１２の先端と測定子１３の中空部開口部１３ｂの内面とが面接触して安定状態となる。このとき、当接点Ｌａは、完全に固定される。
【００３２】
ところで、図４に示すようにワーク５の凹部５ａと凹部５ｂとが対称位置にない場合には、各凹部５ａ，５ｂの位置のずれ具合に応じて、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａが凹部５ａ，５ｂの底からずれた位置に当接してしまうおそれがある。これにより、寸法の測定精度にばらつきが生じるおそれがある。
【００３３】
これに対して、この寸法測定装置６０では、マイクロメータ１１の各測定子１３，１６が上下に配置されるように、マイクロメータ１１がスタンド５１によって固定されている。また、下側に配置された測定子１３の略鉛直線上に重心を有するクランプ６０により、その自重を利用して下側に配置された測定子１３上にワーク５が略水平に保持されている。このため、ワーク５を各測定子１３，１６によって挟み込んだ状態で、測定者が、クランプ６０をＳ２方向に揺動させると、クランプ６０とともにワーク５も揺動する。ここで、寸法測定装置５０では、ワーク５を挟持する一方の測定子１３が、スプリング１４により、可動部１２に対して微動可能に保持されている。このため、マイクロメータ１１及びワーク５をＳ２方向へ揺動させる際、測定子１３を可動部１２に対して微動させることができる。
【００３４】
ここで、測定子１３が微動すると、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａと、ワーク５の凹部５ａ，５ｂとの相対位置がずれる。このため、各当接点Ｕ，Ｌが移動する。このとき、測定子１３は、可動部１２の先端によって凹部５ｂ側から離れる側への移動を規制されている。また、各球状部１３ａ，１６ａは、凹部５ａ，５ｂの球状面によって相対移動を規制されている。したがって、現在の当接点Ｕ及び当接点Ｌは、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａをさらに各凹部５ａ，５ｂの底へと近づけた当接点Ｕ１及び当接点Ｌ１に移動する。その後、マイクロメータ１１の可動部１２を前進させて荷重を増加させる。そして、数回この動作を繰り返して各当接点Ｕ，Ｌ，Ｌａを順次移動させていくと、荷重の増加による弾性変形によって、可動部１２の先端と測定子１３の中空部開口部１３ｂの内面とが面接触して安定状態となる。こうして、当接点Ｌａが完全に固定されると、マイクロメータ１１を揺動させても測定子１３は微動しなくなる。そして、この状態で、各測定子１３，１６間の距離を検出することにより、各測定子１３，１６の球状部１３ａ，１６ａを各凹部５ａ，５ｂの底に当接させた状態で各凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定することができる。このとき、固定部１５と可動部１２の間の距離から寸法Ｔを測定してもよい。
【００３５】
以上、詳細に説明したように本実施形態に係る寸法測定装置５０によれば、クランプ６０をＳ２方向に揺動させるという単純な操作により、寸法の測定精度に寄与する主な当接点Ｕ，Ｌ，Ｌａの位置を容易に調節して、各測定子１３，１６の先端（球状部１３ａ，１６ａ）を各凹部５ａ，５ｂの底に容易に当接させることができる。これにより、熟練した測定技能を身に付けていない初心者であっても、容易かつ高精度にワーク５の凹部５ａ，５ｂ間の寸法Ｔを測定することができる。
【００３６】
［変更例］
ここで、上記したマイクロメータ１１の変更例について、図７を参照しながら説明する。図７は、変更例に係るマイクロメータの一部を示す部分拡大図である。なお、上記実施形態と同一の構成部品については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
変更例に係るマイクロメータは、測定子を保持する構成において、上記実施形態のものと相違する。この変更例に係るマイクロメータは、可動部１２及び固定部１５と、可動部１２の先端に設けられた測定子７２と、測定子７２と可動部１２との間に回転可能に配置された複数のボール７１と、測定子７２を可動部１２へ付勢するスプリング７３とを備えている。なお、この変更例に係るボール７１が、本発明の「球体」の一例であり、この変更例に係るスプリング７３が、本発明の「弾性部材」の一例である。
【００３８】
可動部１２の先端には、フランジ７０ａを有する先端部７０が固定して取り付けられている。測定子７２は、中空開口形状をなしており、その内部に先端部７０の一部が挿入されている。そして、スプリング７３の一端は、先端部７０のフランジ７０ａに取り付けられ、スプリング７３の他端は、測定子７２の開口端７２ａに取り付けられている。また、各ボール７１は、同一の大きさ及び形状に形成され、測定子７２の開口内面と先端部７０との間に一段に配置されている。
【００３９】
この変更例に係るマイクロメータによれば、各ボール７１の回転を利用して、測定子７２を可動部１２に対し容易に微動させることができる。また、測定子７２がスプリング７１により可動部１２の先端部７０へ付勢されているため、不注意等により測定子７２が紛失するなどして測定作業が中断されるおそれもない。
【００４０】
［測定判別例］
次に、上記した寸法測定装置１０，５０や市販のマイクロメータ（市販品）のいずれを用いて測定を行うべきかについての判別例について、図８〜図１０を参照しながら説明する。図８は、測定方法の判別の様子を示すフローチャートである。図９は、測定対称となるワークの一例を示す図である。図１０は、板厚、許容誤差及び逆算角度の一例を示す表である。
【００４１】
図８に示すように、ステップＳ１において、測定者は、測定対象となるワーク８０の形状を演算装置に入力する。例えば、図９に示すワーク８０において、測定者は、ワーク８０の左右方向における寸法ｔ０と、上下方向における凹部８０ａ，８０ｂ間の位置ずれΔｙとを測定して、演算装置に入力する。なお、ワーク８０における凹部８０ａ，８０ｂ間の寸法（板厚）ｔが測定対象である。
そして、ステップＳ２において、測定者は、所望の測定精度を演算装置に入力する。具体的には、測定者は、寸法ｔに許容可能な許容誤差Δを入力する。
【００４２】
ステップＳ３において、測定者は、ステップＳ１で入力したワーク形状とステップＳ２で入力した測定精度を利用して演算装置により逆算角度θを算出する。このとき、逆算角度θの角度誤差θｅも、算出される。ここで、逆算角度θを求める式の一例として、次の式（Ａ）を示す。
θ＝ＣＯＳ−１（１−Δ／１０００／ｔ）×１８０／π・・・（Ａ）
さらに、参考までに、式（Ａ）から実際に算出した逆算角度θと許容誤差Δの関係を図９（ａ），（ｂ）に示す。なお、板厚ｔが大きくなるにつれて、相対的に誤差の許容範囲が大きくなるため、図９（ａ）に示された表では、所定の許容誤差Δに対する逆算角度θの値が、板厚ｔに伴って小さくなることがわかる。一方、図９（ｂ）に示された表によれば、所定の逆算角度θに対する許容誤差Δが、板厚ｔに伴って大きくなることがわかる。
【００４３】
続いて、ステップＳ４において、測定者は、角度誤差θｅ≒０とみなせるか否かを判断する。そして、角度誤差θｅ≒０とみなせる場合には、測定者の測定技能が低くても所望の測定精度を満たした測定が可能であるため、測定者は、ステップＳ７において、市販のマイクロメータを使用してワーク８０の寸法ｔを測定する。一方、角度誤差θｅ≒０とみなせない場合に、測定者は、次のステップＳ５を行う。
【００４４】
ステップＳ５において、測定者は、自身が高技能者であるか否かの判断を行う。そして、測定者が高技能者である場合に、市販品のマイクロメータによりワークの寸法を測定する。これは、測定者が高技能者であれば、音、光、手に伝わる振動等を警告としながら測定子８１ａ，８１ｂの位置をずらして調節し、各測定子８１ａ，８１ｂの先端を各凹部８０ａ，８０ｂの底に当接させることが可能なためである。一方、測定者が高技能者でない場合に、測定者は、次のステップＳ６を行う。
【００４５】
ステップＳ６において、測定者は、ワーク８０が量産測定の対象であるか否かを判断する。そして、ワーク８０が量産測定の対象である場合に、測定者は、寸法測定装置５０を用いてワーク８０の寸法ｔを測定する。一方、ワーク８０が量産測定の対象でない場合に、測定者は、次のステップＳ７を行う。なお、このステップ８０において、測定者は、寸法測定装置５０のクランプ６０（図６参照）を、測定対象となるワーク８０に適したものに交換する。これは、ワーク８０の形状に応じて、ワーク８０を保持した状態でのクランプ６０の重心の位置が変化するからである。
【００４６】
ステップＳ７において、測定者は、寸法測定装置１０を用いてワークの寸法を測定する。このステップ７では、角度誤差θｅが測定精度に大きく影響しかつ測定者が高技能者でない場合であっても、寸法測定装置１０のマイクロメータ１１をＳ方向に揺動させるだけで容易かつ高精度に寸法ｔの測定を行うことができる。
【００４７】
以上のように、測定精度に大きく影響する要素であるワーク８０の寸法ｔ０、位置ずれΔｙ、許容誤差Δ、逆算角度θ、角度誤差θｅ、測定者の技量に応じて、適切な測定方法を選択することにより、所望のコスト、手間、時間、測定精度でワーク８０における凹部８０ａ，８０ｂ間の寸法ｔの測定を行うことができる。
【００４８】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、上記実施形態では、マイクロメータ１１における可動部１２の測定子１３が可動部１２に対して微動可能に保持されるとともにマイクロメータ１１における固定部１５の測定子１６が固定部１５に対して固定される場合について説明したが、可動部１２の測定子１３を可動部１２に固定して固定部１５の測定子１６を固定部１５に微動可能に保持する構成としてもよいし、可動部１２及び固定部１５の双方の測定１３，１６を可動部１２又は固定部１５に対して微動可能に保持する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態に係る寸法測定装置の概略構成を示す上面図である。
【図２】同装置の一部を示す部分拡大図である。
【図３】同装置を示す側面図である。
【図４】寸法測定時における主な当接点の様子を模式的に示した説明図である。
【図５】各当接点の移動の様子を模式的に示した説明図である。
【図６】第２実施形態に係る寸法測定装置の概略構成を示す側面図である。
【図７】変更例に係るマイクロメータの一部を示す部分拡大図である。
【図８】測定方法の判別の様子を示すフローチャートである。
【図９】測定対称となるワークの一例を示す図である。
【図１０】板厚、許容誤差及び逆算角度の一例を示す表である。
【符号の説明】
【００５０】
５ ワーク
５ａ 凹部（上面側）
５ｂ 凹部（下面側）
６ 基台
１０ 寸法測定装置（第１実施形態）
１１ マイクロメータ
１２ 固定部
１３ 測定子
１３ａ 球状部
１３ｂ 中空開口部
１４ スプリング（測定子保持手段）
１５ 可動部
１６ 測定子
１６ａ 球状部
２０ クランプ（第１のワーク保持手段）
２２ 回転止め
５０ 寸法測定装置（第２実施形態）
５１ スタンド
６０ クランプ（第２のワーク保持手段）
７１ ボール（球体）
７２ 測定子
７３ スプリング（弾性部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させて前記ワークを挟み込み、前記各測定子間の距離から前記各凹部間の寸法を測定する寸法測定装置において、
前記ワークを保持し、基台に対して揺動可能に設けられた第１のワーク保持手段と、
前記各測定子の少なくとも一方を、その測定子を備える前記可動部又は前記固定部に対して微動可能に保持する測定子保持手段とを備え、
前記ワークを前記各測定子によって挟み込んだ状態で、前記マイクロメータを揺動させることにより、前記第１のワーク保持手段が前記ワークとともに揺動し、前記測定子保持手段が前記測定子保持手段に保持された測定子を微動させて、前記各測定子の先端を前記各凹部の底に当接させる
ことを特徴とする寸法測定装置。
【請求項２】
マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させて前記ワークを挟み込み、前記各測定子間の距離から前記各凹部間の寸法を測定する寸法測定装置において、
前記各測定子が上下に配置されるように前記マイクロメータを固定するスタンドと、
前記スタンドにより下側に配置された測定子の略鉛直線上に重心を有し、自重により前記下側に配置された測定子上に前記ワークを略水平に保持する第２のワーク保持手段と、
前記各測定子の少なくとも一方を、その測定子を備える前記可動部又は前記固定部に対して微動可能に保持する測定子保持手段とを備え、
前記ワークを前記各測定子によって挟み込んだ状態で、前記第２のワーク保持手段を前記下側の測定子を中心として前記ワークとともに揺動させることにより、前記測定子保持手段が前記測定子保持手段に保持された測定子を微動させて、前記各測定子の先端を前記各凹部の底に当接させる
ことを特徴とする寸法測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する寸法測定装置において、
前記測定子保持手段は、前記測定子とその測定子を備える前記可動部又は前記固定部との間に回転可能に配置された複数の球体と、前記測定子をその測定子を備える前記可動部又は前記固定部へ付勢する弾性部材とを備えている
ことを特徴とする寸法測定装置。
【請求項１】
マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させて前記ワークを挟み込み、前記各測定子間の距離から前記各凹部間の寸法を測定する寸法測定装置において、
前記ワークを保持し、基台に対して揺動可能に設けられた第１のワーク保持手段と、
前記各測定子の少なくとも一方を、その測定子を備える前記可動部又は前記固定部に対して微動可能に保持する測定子保持手段とを備え、
前記ワークを前記各測定子によって挟み込んだ状態で、前記マイクロメータを揺動させることにより、前記第１のワーク保持手段が前記ワークとともに揺動し、前記測定子保持手段が前記測定子保持手段に保持された測定子を微動させて、前記各測定子の先端を前記各凹部の底に当接させる
ことを特徴とする寸法測定装置。
【請求項２】
マイクロメータの可動部及び固定部に設けられた各測定子を、ワークの両側に形成された各凹部に当接させて前記ワークを挟み込み、前記各測定子間の距離から前記各凹部間の寸法を測定する寸法測定装置において、
前記各測定子が上下に配置されるように前記マイクロメータを固定するスタンドと、
前記スタンドにより下側に配置された測定子の略鉛直線上に重心を有し、自重により前記下側に配置された測定子上に前記ワークを略水平に保持する第２のワーク保持手段と、
前記各測定子の少なくとも一方を、その測定子を備える前記可動部又は前記固定部に対して微動可能に保持する測定子保持手段とを備え、
前記ワークを前記各測定子によって挟み込んだ状態で、前記第２のワーク保持手段を前記下側の測定子を中心として前記ワークとともに揺動させることにより、前記測定子保持手段が前記測定子保持手段に保持された測定子を微動させて、前記各測定子の先端を前記各凹部の底に当接させる
ことを特徴とする寸法測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する寸法測定装置において、
前記測定子保持手段は、前記測定子とその測定子を備える前記可動部又は前記固定部との間に回転可能に配置された複数の球体と、前記測定子をその測定子を備える前記可動部又は前記固定部へ付勢する弾性部材とを備えている
ことを特徴とする寸法測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１４５１１０（Ｐ２０１０−１４５１１０Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９５１３（Ｐ２００８−３１９５１３）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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