栓ゲージ
【課題】 摩耗を抑えて測定精度を維持できる栓ゲージを提供する。
【解決手段】 測定する穴に挿入されるゲージ部１１、１２を有する栓ゲージ１０において、ゲージ部１１、１２の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２０を形成した。
【解決手段】 測定する穴に挿入されるゲージ部１１、１２を有する栓ゲージ１０において、ゲージ部１１、１２の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２０を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばワークに加工した穴等の測定に使用する栓ゲージの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ワークに加工した穴の内径等の測定する場合、加工した穴に挿入する栓ゲージが用いられる。
【０００３】
この栓ゲージは、取っ手部とゲージ部を同軸上に有し、作業者が取っ手部を持ち、ゲージ部を加工した穴に挿入するようになっている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献２には、ゲージ部に空気抜き穴を形成し、ゲージ部のスムーズな挿入ができるようにした栓ゲージが開示されている。
【特許文献１】実開平２−６０１号公報
【特許文献２】実開昭５８−１０３３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の栓ゲージにあっては、栓ゲージの摺接部が摩耗すると、測定精度が悪化するという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、摩耗を抑えて測定精度を維持できる栓ゲージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、測定する穴に挿入されるゲージ部を有する栓ゲージに適用する。
【０００８】
そして、ゲージ部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、栓ゲージは測定する穴に挿入されるゲージ部の表面に高硬度のＤＬＣコーティング膜を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜によって栓ゲージの摺接部に働く摩擦力を低減し、ゲージ部を繰り返して測定する穴に挿入しても、ゲージ部が摩耗することが抑えられ、測定精度を維持できる。さらに、ゲージ部１１、１２を円滑に測定する穴に挿入することができるとともに、測定される相手側の部材を損傷することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示すように、円柱状の栓ゲージ１０は、その両端部にゲージ部１１、１２を有し、各ゲージ部１１、１２が取っ手部１３によって同軸上に連結されている。
【００１２】
栓ゲージ１０を用いてワークに加工した穴の内径等の測定する場合、作業者が取っ手部１３を持ち、ゲージ部１１、１２を穴に挿入し、ゲージ部１１、１２と穴の間にできる隙間の大きさを確認するようになっている。
【００１３】
そして本発明の要旨とするところであるが、ゲージ部１１、１２の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２０を形成する。ＤＬＣコーティング膜２０の厚さは、例えば数μ程度以下の寸法である。
【００１４】
ＤＬＣコーティング膜２０は、アンバランスマグネトロンスパッタ法（以下、「ＵＢＭスパッタ法」と称する）によって形成される。
【００１５】
スパッタの原理は、図３に示すように、アルゴン等の不活性ガスを導入した真空中でターゲット４１を陰極として陽極の間でグロー放電させてプラズマを形成し、このプラズマ中のイオンをターゲット４１に衝突させてターゲット４１の原子を弾き飛ばし、この原子をターゲット４１と対向して配置されたワーク（ケース１１）２１上に堆積させて皮膜を形成するようになっている。
【００１６】
ＵＢＭスパッタ法は、スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄにターゲット４１の中心部と周辺部で異なる磁気特性を有する磁場４２，４３が配置されて、プラズマを形成しつつ強力な磁場４２により発生する磁力線の一部がワーク２１の近傍に達し、ワーク２１にバイアス電圧を印加することによって、ターゲット材４１を構成する物質がワーク２１上に堆積される。
【００１７】
図４は、ＵＢＭスパッタ装置５０の基本構成を示す。真空チャンバ５１に４つのスパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄが設けられ、その中央に配置された自公転式ワークテーブル５６上にワーク２１が置かれ、ワーク２１にコーティングが行われる。スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄには皮膜材料となる平板状ターゲットが取り付けられる。真空チャンバ５１にはアルゴン等の不活性ガスとメタンガス等の炭化水素ガスが所定量充填される。
【００１８】
スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃにはターゲットとしてグラファイトを使用し、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄにはターゲットとして金属を使用する。
【００１９】
ＤＬＣコーティング膜２０は、図２に示すように、ステンレス製ワーク２１の表面にニッケルメッキ層６１を形成し、このニッケルメッキ層６１の表面にボンド層６２、中間層６３、トップ層６４が順に積層して形成される。
【００２０】
図５は、上記ＤＬＣコーティング膜２０を形成するのにあたって、ターゲット出力が変化する様子を示している。
【００２１】
ボンド層６２は、金属ターゲット４０ｂ，４０ｄのみをスパッタして、金属膜として形成される。このボンド層６２を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。
【００２２】
中間層６３は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を次第に変化させて金属と炭素の傾斜組成膜として形成される。この中間層６３を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％から一次的に減少させる一方、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％から一次的に増加させて、所定時間だけスパッタが行われる。
【００２３】
トップ層６４は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を略一定にしてスパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットのスパッタ率を所定範囲に保って、所定時間だけスパッタが行われる。
【００２４】
このトップ層６４を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１０％程度とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を９０％程度と一定にして、トップ層６４に含まれる金属の比率は３〜１８％の範囲に設定する。さらに望ましくは、トップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定する。
【００２５】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００２６】
ステンレス製のワーク２１の表面にニッケルメッキ層６１を形成した後、金属の比率を１００％にしたボンド層６２を設けることにより、母材に対するＤＬＣコーティング膜２０の結合強度を高められる。
【００２７】
金属の比率を１００％にしたボンド層６２上に金属の比率を次第に減らす金属と炭素の傾斜組成膜からなる中間層６３を設け、中間層６３の上に炭素を主成分とするトップ層６４を設けることにより、ＤＬＣコーティング膜２０におけるトップ層６４の結合強度を高められる。
【００２８】
トップ層６４の金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の密着性や靱性を高められ、高荷重によってワーク２１が変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止できる。そして、トップ層６４の硬度の低下を抑えられ、耐摩耗性を確保できる。
【００２９】
図６にトップ層６４に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示すように、金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を高められる。さらにトップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を著しく高められる。
【００３０】
これに対して従来は、トップ層に含まれる金属の比率が０％になっていたため、密着性や靱性が不足し、トップ層に割れや剥離が生じやすいという問題点があった。
【００３１】
この結果、ワーク２１の表面にＤＬＣコーティング膜２０を形成しても、ＤＬＣコーティング膜２０の割れや剥離が生じることを回避し、実用化が可能となる。
【００３２】
栓ゲージ１０は、ゲージ部１１、１２の表面に高硬度のＤＬＣコーティング膜２０を形成する構造のため、ゲージ部１１、１２を繰り返して測定する穴に挿入しても、ゲージ部１１、１２が摩耗することが抑えられ、測定精度を維持できる。
【００３３】
ＤＬＣコーティング膜２０は摩擦係数が低い平滑な面を形成するため、ゲージ部１１、１２を円滑に測定する穴に挿入することができ、作業性を高められる。さらに、ＤＬＣコーティング膜２０が測定される相手側の部材を損傷することを防止できる。
【００３４】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、穴の径や他の寸法を測定に使用する栓ゲージに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態を示し、栓ゲージの側面図。
【図２】同じくＤＬＣコーティング膜の断面図。
【図３】同じくスパッタ法の原理を示す説明図。
【図４】同じくＵＢＭスパッタ装置の構成図。
【図５】同じくターゲット出力が変化する様子を示す特性図。
【図６】同じくトップ層に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 栓ゲージ
１１ ゲージ部
１２ ゲージ部
２０ ＤＬＣコーティング膜
２１ ワーク
４０ａ〜４０ｄ スパッタ蒸発源
５０ ＵＢＭスパッタ装置
６１ メッキ層
６２ ボンド層
６３ 中間層
６４ トップ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばワークに加工した穴等の測定に使用する栓ゲージの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ワークに加工した穴の内径等の測定する場合、加工した穴に挿入する栓ゲージが用いられる。
【０００３】
この栓ゲージは、取っ手部とゲージ部を同軸上に有し、作業者が取っ手部を持ち、ゲージ部を加工した穴に挿入するようになっている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献２には、ゲージ部に空気抜き穴を形成し、ゲージ部のスムーズな挿入ができるようにした栓ゲージが開示されている。
【特許文献１】実開平２−６０１号公報
【特許文献２】実開昭５８−１０３３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の栓ゲージにあっては、栓ゲージの摺接部が摩耗すると、測定精度が悪化するという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、摩耗を抑えて測定精度を維持できる栓ゲージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、測定する穴に挿入されるゲージ部を有する栓ゲージに適用する。
【０００８】
そして、ゲージ部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、栓ゲージは測定する穴に挿入されるゲージ部の表面に高硬度のＤＬＣコーティング膜を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜によって栓ゲージの摺接部に働く摩擦力を低減し、ゲージ部を繰り返して測定する穴に挿入しても、ゲージ部が摩耗することが抑えられ、測定精度を維持できる。さらに、ゲージ部１１、１２を円滑に測定する穴に挿入することができるとともに、測定される相手側の部材を損傷することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示すように、円柱状の栓ゲージ１０は、その両端部にゲージ部１１、１２を有し、各ゲージ部１１、１２が取っ手部１３によって同軸上に連結されている。
【００１２】
栓ゲージ１０を用いてワークに加工した穴の内径等の測定する場合、作業者が取っ手部１３を持ち、ゲージ部１１、１２を穴に挿入し、ゲージ部１１、１２と穴の間にできる隙間の大きさを確認するようになっている。
【００１３】
そして本発明の要旨とするところであるが、ゲージ部１１、１２の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２０を形成する。ＤＬＣコーティング膜２０の厚さは、例えば数μ程度以下の寸法である。
【００１４】
ＤＬＣコーティング膜２０は、アンバランスマグネトロンスパッタ法（以下、「ＵＢＭスパッタ法」と称する）によって形成される。
【００１５】
スパッタの原理は、図３に示すように、アルゴン等の不活性ガスを導入した真空中でターゲット４１を陰極として陽極の間でグロー放電させてプラズマを形成し、このプラズマ中のイオンをターゲット４１に衝突させてターゲット４１の原子を弾き飛ばし、この原子をターゲット４１と対向して配置されたワーク（ケース１１）２１上に堆積させて皮膜を形成するようになっている。
【００１６】
ＵＢＭスパッタ法は、スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄにターゲット４１の中心部と周辺部で異なる磁気特性を有する磁場４２，４３が配置されて、プラズマを形成しつつ強力な磁場４２により発生する磁力線の一部がワーク２１の近傍に達し、ワーク２１にバイアス電圧を印加することによって、ターゲット材４１を構成する物質がワーク２１上に堆積される。
【００１７】
図４は、ＵＢＭスパッタ装置５０の基本構成を示す。真空チャンバ５１に４つのスパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄが設けられ、その中央に配置された自公転式ワークテーブル５６上にワーク２１が置かれ、ワーク２１にコーティングが行われる。スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄには皮膜材料となる平板状ターゲットが取り付けられる。真空チャンバ５１にはアルゴン等の不活性ガスとメタンガス等の炭化水素ガスが所定量充填される。
【００１８】
スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃにはターゲットとしてグラファイトを使用し、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄにはターゲットとして金属を使用する。
【００１９】
ＤＬＣコーティング膜２０は、図２に示すように、ステンレス製ワーク２１の表面にニッケルメッキ層６１を形成し、このニッケルメッキ層６１の表面にボンド層６２、中間層６３、トップ層６４が順に積層して形成される。
【００２０】
図５は、上記ＤＬＣコーティング膜２０を形成するのにあたって、ターゲット出力が変化する様子を示している。
【００２１】
ボンド層６２は、金属ターゲット４０ｂ，４０ｄのみをスパッタして、金属膜として形成される。このボンド層６２を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。
【００２２】
中間層６３は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を次第に変化させて金属と炭素の傾斜組成膜として形成される。この中間層６３を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％から一次的に減少させる一方、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％から一次的に増加させて、所定時間だけスパッタが行われる。
【００２３】
トップ層６４は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を略一定にしてスパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットのスパッタ率を所定範囲に保って、所定時間だけスパッタが行われる。
【００２４】
このトップ層６４を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１０％程度とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を９０％程度と一定にして、トップ層６４に含まれる金属の比率は３〜１８％の範囲に設定する。さらに望ましくは、トップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定する。
【００２５】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００２６】
ステンレス製のワーク２１の表面にニッケルメッキ層６１を形成した後、金属の比率を１００％にしたボンド層６２を設けることにより、母材に対するＤＬＣコーティング膜２０の結合強度を高められる。
【００２７】
金属の比率を１００％にしたボンド層６２上に金属の比率を次第に減らす金属と炭素の傾斜組成膜からなる中間層６３を設け、中間層６３の上に炭素を主成分とするトップ層６４を設けることにより、ＤＬＣコーティング膜２０におけるトップ層６４の結合強度を高められる。
【００２８】
トップ層６４の金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の密着性や靱性を高められ、高荷重によってワーク２１が変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止できる。そして、トップ層６４の硬度の低下を抑えられ、耐摩耗性を確保できる。
【００２９】
図６にトップ層６４に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示すように、金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を高められる。さらにトップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を著しく高められる。
【００３０】
これに対して従来は、トップ層に含まれる金属の比率が０％になっていたため、密着性や靱性が不足し、トップ層に割れや剥離が生じやすいという問題点があった。
【００３１】
この結果、ワーク２１の表面にＤＬＣコーティング膜２０を形成しても、ＤＬＣコーティング膜２０の割れや剥離が生じることを回避し、実用化が可能となる。
【００３２】
栓ゲージ１０は、ゲージ部１１、１２の表面に高硬度のＤＬＣコーティング膜２０を形成する構造のため、ゲージ部１１、１２を繰り返して測定する穴に挿入しても、ゲージ部１１、１２が摩耗することが抑えられ、測定精度を維持できる。
【００３３】
ＤＬＣコーティング膜２０は摩擦係数が低い平滑な面を形成するため、ゲージ部１１、１２を円滑に測定する穴に挿入することができ、作業性を高められる。さらに、ＤＬＣコーティング膜２０が測定される相手側の部材を損傷することを防止できる。
【００３４】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、穴の径や他の寸法を測定に使用する栓ゲージに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態を示し、栓ゲージの側面図。
【図２】同じくＤＬＣコーティング膜の断面図。
【図３】同じくスパッタ法の原理を示す説明図。
【図４】同じくＵＢＭスパッタ装置の構成図。
【図５】同じくターゲット出力が変化する様子を示す特性図。
【図６】同じくトップ層に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 栓ゲージ
１１ ゲージ部
１２ ゲージ部
２０ ＤＬＣコーティング膜
２１ ワーク
４０ａ〜４０ｄ スパッタ蒸発源
５０ ＵＢＭスパッタ装置
６１ メッキ層
６２ ボンド層
６３ 中間層
６４ トップ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定する穴に挿入されるゲージ部を有する栓ゲージにおいて、
前記ゲージ部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする栓ゲージ。
【請求項２】
前記表面にニッケルメッキ層を形成し、このニッケルメッキ層の表面に前記ＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載の栓ゲージ。
【請求項３】
前記ＤＬＣコーティング膜は、前記表面に金属ターゲットのみをスパッタしてボンド層を形成し、このボンド層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を次第に変化させることにより中間層を形成し、この中間層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を略一定にすることにより金属の比率を３〜１８％の範囲にしたトップ層を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の栓ゲージ。
【請求項１】
測定する穴に挿入されるゲージ部を有する栓ゲージにおいて、
前記ゲージ部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする栓ゲージ。
【請求項２】
前記表面にニッケルメッキ層を形成し、このニッケルメッキ層の表面に前記ＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載の栓ゲージ。
【請求項３】
前記ＤＬＣコーティング膜は、前記表面に金属ターゲットのみをスパッタしてボンド層を形成し、このボンド層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を次第に変化させることにより中間層を形成し、この中間層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を略一定にすることにより金属の比率を３〜１８％の範囲にしたトップ層を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の栓ゲージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１７７９０８（Ｐ２００６−１７７９０８Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７４２３１（Ｐ２００４−３７４２３１）
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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