JP3276331B2

JP3276331B2 - 定圧力機構及び定トルク機構

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Publication number: JP3276331B2
Application number: JP08278898A
Authority: JP
Inventors: 信吾仁科
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2002-04-22
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: EP0942258A2; DE69912499T2; JPH11257904A; DE69912499D1; EP0942258B1; EP0942258A3; CN1231437A; CN1127005C; US6128968A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば接触型測定器
等に用いる定圧力機構及び定トルク機構に関する。

【０００２】

【背景技術】周知のように、例えばダイヤルゲージ等の
ような測定器においては、コイルスプリングの力により
被測定面に接触子（測定子）を押し当てて測定を行う
が、単に接触子をコイルスプリングで押すだけの構成で
は、撓み状態によりコイルスプリングの付勢力が変化す
るので、接触子の移動状態ごとに接触圧が変化する問題
がある。

【０００３】即ち、接触子の移動量に伴ってコイルスプ
リングの付勢力が変化すると、被測定面に対する接触子
の接触圧力がその都度変化してしまうから、これに応じ
た反力で被測定面自体が変形したり被測定物の支持状態
が変化してしまい、正しい測定結果や再現性のある測定
結果が得られない。

【０００４】このため、従来では、例えば特開昭５４−
１６０２６６号公報に示すように、移動量に拘りなく、
接触子を略一定の力で付勢する定圧力機構が提案されて
いる。つまり、この定圧力機構では、変位量により弾性
力が変化するコイルスプリングの使用をやめ、接触子を
空気圧ピストンに固定して、一定空気圧が作用される空
気室の圧力により同接触子を付勢する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の定圧力機構によると、接触子の移動量に拘り
なく、接触子の測定圧力を略一定に保つことは可能であ
るけれども、接触子の基部を空気圧が一定に保たれる空
気室内に位置しなければならないから、接触子の支持構
造が大型化し、取扱に不便を来たしたり、狭い空間での
測定の障害となる。また、従来では、実公平５−２１３
２４号公報により一定トルクを得るための機構が提案さ
れているけれども、この定トルク機構は、スクリュ・ド
ライバに企画されたものであるから、機構が複雑で、例
えばキャリパゲージのような簡易な測定器に適用するこ
とはできなかった。

【０００６】本発明の目的は、以上に述べたような従来
の定圧力機構及び定トルク機構の問題に鑑み、接触型測
定機等に適した構造が簡単で、小型の定圧力機構及び定
トルク機構を得るにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、一定方向に案内される従動部材をコイル
スプリングの弾性力によりひとつの向きに付勢する定圧
力機構において、前記コイルスプリングにより付勢され
た状態で直線的な移動方向に案内される圧力伝達部材
と、この圧力伝達部材の移動方向に対して略直角な方向
に案内支持される従動部材とを備え、前記圧力伝達部材
と従動部材との間には圧力伝達部材の移動量を２次函数
的な従動部材の移動量に変換する変位変換カム機構が介
装された定圧力機構を提案するものである。

【０００８】後述する本発明の好ましい実施例の説明に
おいては、1)一定方向に案内される従動部材をコイルス
プリングの弾性力によりひとつの向きに付勢する定圧力
機構において、前記コイルスプリングにより付勢された
状態で直線的な移動方向に案内される圧力伝達部材と、
この圧力伝達部材の移動方向に対して平行な方向に案内
支持される従動部材とを備え、前記圧力伝達部材と従動
部材との間には変位変換カム機構が介装され、同変位変
換カム機構は、前記圧力伝達部材の移動量を圧力伝達部
材に対して直角な方向の２次函数的な中間部材の移動量
に変換する移動量変換カム部と同中間部材の移動量を前
記従動部材の移動方向の移動量に変換する運動変換カム
部とを備える構造、2)前記圧力伝達部材は回転運動を阻
止されて筒状ケースの内部に摺動可能に収容された圧力
伝達スリーブで構成され、前記従動部材は同圧力伝達ス
リーブの延長上に位置された状態で回転運動を阻止され
て前記筒状ケースの内部に摺動可能に収容された従動ス
リーブで構成され、前記圧力伝達スリーブと前記従動ス
リーブとの間には自由に回転できる中間軸が収容され、
前記圧力伝達スリーブ及び従動スリーブと同中間軸の対
応部との間には、圧力伝達スリーブまたは従動スリーブ
の移動量と前記中間軸の回転角との間の２次函数的な関
係を定める前記移動量変換カム部と、前記中間軸の回転
運動を圧力伝達スリーブまたは従動スリーブの直線的な
移動量に変換する前記運動変換カム部とを備える構造、
3)前記従動部材に対して接触型測定機の接触子が固定さ
れるか、または、従動部材の一部が接触子とされる構
造、4)一定方向に案内される従動部材をコイルスプリン
グの弾性力によりひとつの向きに付勢する定圧力機構に
おいて、前記コイルスプリングにより付勢された状態で
直線的な移動方向に案内される圧力伝達部材と、この圧
力伝達部材が収容されるケースの中心軸を中心として回
動できる回動部材と、直線的に移動可能に前記ケースに
支持される従動部材を備え、前記圧力伝達部材、回動部
材、従動部材との相互間には変位変換カム機構が介装さ
れ、同変位変換カム機構は、圧力伝達部材の移動量を２
次函数的な従動部材の移動量に変換する構造、5)回転可
能に支持される回転ディスクに対してコイルスプリング
の弾性力によりトルクを与える定トルク機構において、
前記コイルスプリングで付勢された状態として回転運動
を阻止されて筒状ケースの内部に摺動可能に収容された
圧力伝達スリーブと、この圧力伝達スリーブの内部には
自由に回転できかつ前記回転ディスクの支持軸となる中
間軸が収容され、前記圧力伝達スリーブと同中間軸との
間には、圧力伝達スリーブの移動量を２次函数的な前記
中間軸の回転角に変更する変位変換カム機構が介装され
る構造が説明される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
例の詳細を説明する。図１及び図２は本発明の第１実施
例による定圧力機構を示し、コイルスプリング１Ａを収
容するケース２Ａの内部には同コイルスプリング１Ａに
より押された圧力伝達部材３Ａが一方向に摺動可能に配
置してある。

【００１０】そして、同ケース２Ａの内部には前記圧力
伝達部材３Ａの移動方向に対して直角な方向に摺動でき
る従動部材４Ａが位置され、この従動部材４Ａの一端に
は被測定面Ｘに先端を接触できる接触子５Ａが固定さ
れ、同従動部材４Ａの他端には２点鎖線で示すラック部
材６Ａが固定されて、同ラック部材６Ａにより接触子５
Ａの移動量が測定される。前記圧力伝達部材３Ａの直線
摺動運動に従動部材４Ａを従動させるため、前記圧力伝
達部材３Ａに植えた付勢ピン７Ａ及び従動部材４Ａの端
面のカム面８Ａで構成される変位変換カム機構が圧力伝
達部材３Ａと従動部材４Ａとの間に設けられ、同変位変
換カム機構により被測定面Ｘに対する従動部材４Ａの付
勢力Ｆc の値が一定値に維持される。

【００１１】図３は前述した変位変換カム機構の原理図
であって、圧力伝達部材３Ａの摺動方向をｘ軸、従動部
材４Ａの摺動方向をｙ軸とした場合、付勢ピン７Ａが接
触する位置でのカム面８Ａのｘ軸に対する傾き角を”
θ”とすると、圧力伝達部材３Ａに対するコイルスプリ
ング１Ａの付勢力を”Ｆs ”で表せば、ｙ軸方向の従動
部材４Ａの付勢力Ｆc は、ここで、カム面８の形状を、それに接触して移動する付
勢ピン７Ａの中心の軌跡の描く曲線ｆ(x) がｙ＝ａｘ²
となるように与えれば、となる。また、コイルスプリング１Ａの付勢力Ｆs は、
コイルスプリング１Ａのバネ定数を”ｋ”とすれば、Ｆs ＝ｋｘとなるようにコイルスプリング１Ａの位置を定めること
が可能である。これらの条件の場合、第１式は、として変形される。つまり、第２式の内容は、カム面８
Ａが２次曲線またはこれに近似したものであれば、圧力
伝達部材３Ａや従動部材４Ａの位置に拘りなく、従動部
材４Ａの付勢力Ｆc は一定であることを示している。

【００１２】図４は本発明の第２実施例による定圧力機
構を示し、同図において図１及び図２について述べた第
１実施例と同様の部分については、同一符号に添え字”
Ｂ”を付して示してある。第２実施例の特徴は、前述し
たカム面８Ａが２次曲線カム溝８Ｂとして変形されてい
る点にあり、コイルスプリング１Ｂの弾性力が付勢ピン
７Ｂ及び同２次曲線カム溝８Ｂで構成される変位変換カ
ム機構を介して従動部材４Ｂに伝達されることになる。
したがって、改めて指摘するまでもなく、第２実施例の
定圧力機構によれば、第１実施例の場合と同様の作用効
果を得ることができる。

【００１３】なお、前述した第１実施例及び第２実施例
においては、圧力伝達部材３Ａ，３Ｂに付勢ピン７Ａ，
７Ｂを、従動部材４Ａ，４Ｂにカム面８Ａまたは２次曲
線カム溝８Ｂを形成するものを述べたが、圧力伝達部材
３Ａ，３Ｂにカム面８Ａまたは２次曲線カム溝８Ｂを設
け、これらのカム面８Ａまたは２次曲線カム溝８Ｂに従
動する従動ピンを従動部材４Ａ，４Ｂに設けてもよい。

【００１４】図５は本発明の第３実施例による定圧力機
構を示し、この定圧力機構においては、コイルスプリン
グ１Ｃで付勢される圧力伝達部材３Ｃの移動方向に対し
て平行な移動方向に摺動できる従動部材４Ｃを備えてい
る。即ち、ケース２Ｃを貫通する同従動部材４Ｃの下端
部は被接触面に先端を接触される接触子５Ｃを構成し、
同従動部材４Ｃの上端部には接触子５Ｃの軸方向の移動
量を測定部に伝えるラック部材６Ｃが固定される。そし
て、前記ケース２Ｃの内部には前記圧力伝達部材３Ｃと
従動部材４Ｃとの間を横断する水平方向に可動な中間部
材９Ｃが位置され、この中間部材９Ｃ、圧力伝達部材３
Ｃ、従動部材４Ｃの相互間には変位変換カム機構が設け
られ、同変位変換カム機構で変換された圧力伝達部材３
Ｃの移動方向及び移動量が従動部材４Ｃに伝達される。

【００１５】第３実施例の場合、同変位変換カム機構
は、前記圧力伝達部材３Ｃに植えた付勢ピン７Ｃ及び同
付勢ピン７Ｃが位置される中間部材９Ｃの２次曲線カム
溝８Ｃ、並びに、従動部材４Ｃに面して中間部材９Ｃに
形成され、例えば４５度に傾いた直線的な方向変換カム
溝１０Ｃ及びこの方向変換カム溝１０Ｃ内に位置した状
態で前記従動部材４Ｃに植えられた従動ピン１１Ｃから
構成される。言い換えると、第３実施例の定圧力機構で
は、変位変換カム機構の存在により圧力伝達部材３Ｃの
移動量が中間部材９Ｃの２次函数移動量に変換され、同
中間部材９Ｃの水平な移動方向が方向変換カム溝１０Ｃ
及び従動ピン１１Ｃにより従動部材４Ｃの上下方向の移
動に変換されることになる。

【００１６】図６及び図７は本発明の第４実施例による
定圧力機構を示し、この定圧力機構は”コ”字状ブラケ
ット１２Ｄに固定される支持板１３Ｄに沿って水平方向
に移動できる可動ケース４Ｄが従動部材となる。即ち、
この可動ケース４Ｄの内部にはコイルスプリング１Ｄで
付勢された上下方向に動ける圧力伝達部材３Ｄが収容さ
れ、同可動ケース４Ｄの側面に突出された付勢ピン７Ｄ
は前記支持板１３Ｄに形成する２次曲線カム溝８Ｄ内に
位置される。なお、前記可動ケース４Ｄの右端部には被
測定面Ｘに先端を接触される接触子５Ｄが、同可動ケー
ス４Ｄの左端部には移動量測定部に結合されるラック部
材６Ｄがそれぞれ固定される。

【００１７】第４実施例による定圧力機構は、以上のよ
うな構造であるから、コイルスプリング１Ｄの弾性力に
より可動ケース４Ｄが矢印方向に一定の力で付勢された
構造となる。したがって、この構造によっても、接触子
５Ｄ強いては可動ケース４Ｄの移動に拘らず、常に一定
の力で接触子５Ｄの先端を被測定面Ｘに付勢できる第１
から第３実施例と同様の作用効果を得ることができる。

【００１８】図８は本発明の第５実施例による定圧力機
構を示し、筒状ケース２Ｅの内部には、同筒状ケース２
Ｅに対する回転運動をそれぞれ阻止されて軸線方向にそ
れぞれ摺動できる圧力伝達スリーブ３Ｅ（圧力伝達部
材）及び従動スリーブ４Ｅ（追従部材）が筒状ケース２
Ｅの長さ方向に隣り合って収容してある。即ち、コイル
スプリング１Ｅで下方向に付勢された圧力伝達スリーブ
３Ｅは筒状ケース２Ｅから突起させた第１案内ピン１４
Ｅが挿入される第１長孔１５Ｅに沿って上下方向に摺動
でき、また、下端に接触子５Ｅを固定された前記従動ス
リーブ４Ｅは、同様に筒状ケース２Ｅから突起させた第
２案内ピン１６Ｅが挿入される第２長孔１７Ｅに沿って
上下方向に摺動できる。

【００１９】また、前記圧力伝達スリーブ３Ｅと前記従
動スリーブ４Ｅとの間には、これらに対して自由に回転
できるが軸方向にはリング２３Ｅによって移動が阻止さ
れた中間軸１８Ｅが配置され、圧力伝達スリーブ３Ｅ、
従動スリーブ４Ｅ、中間軸１８Ｅの間に変位変換カム機
構が介在される。つまり、前記圧力伝達スリーブ３Ｅ中
に位置した同中間軸１８Ｅの上端部には圧力伝達スリー
ブ３Ｅの付勢ピン７Ｅが挿入された２次曲線周面溝８Ｅ
が形成され、また、前記従動スリーブ４Ｅ中に位置した
中間軸１８Ｅの下端部には従動スリーブ４Ｅの従動ピン
１１Ｅが挿入される運動変換周面溝１０Ｅが形成され
る。

【００２０】したがって、このような構造においては、
圧力伝達スリーブ３Ｅの直線的な移動量が中間軸１８Ｅ
の２時函数的な回転角に変換され、同中間軸１８Ｅの回
転角変位が再び従動スリーブ４Ｅの直線的な移動量に変
換されるため、接触子５Ｅの移動に拘りなく、コイルス
プリング１Ｅにより一定圧力で接触子５Ｅを被測定面Ｘ
に付勢できる。なお、図示は省略するけれども、第５実
施例においては、筒状ケース２Ｅを貫いて外部へ導出さ
れた接触子５Ｅと一体のラック部材が用いられ、このラ
ック部材が変位測定部に結合されることになる。

【００２１】図９は本発明の第６実施例による定圧力機
構を示し、同図において図８について述べた第５実施例
と同一構造部分については同一符号に添え字”Ｆ”を付
して示してある。第６実施例の特徴は、中間軸１８Ｆの
長さ方向に対して直角な面に対して例えば４５度だけ傾
けられた運動変換周面溝１０Ｆは、図８の運動変換周面
溝１０Ｅの傾きとは正逆を反対にしてある。

【００２２】したがって、図９の第６実施例において
は、コイルスプリング１Ｆの弾性力により従動スリーブ
４Ｆが一定の力で常に上方に付勢された状態が得られる
から、同従動スリーブ４Ｆに測定部材１９Ｆを固定し
て、同測定部材１９Ｆに被測定物をフックすることによ
り、変位測定を行うことができる。

【００２３】図１０及び図１１は本発明の第７実施例に
よる定圧力機構を示し、この定圧力機構はケース２Ｇ中
に収容されたコイルスプリング１Ｇで直線的に移動され
る圧力伝達部材３Ｇの移動に応動される回動部材４Ｇを
用いることを特徴としている。即ち、この回動部材４Ｇ
はケース２Ｇの外面の圧力伝達部材３Ｇの軸上に位置し
た中心軸３０Ｇを中心として自由に回動できるもので、
同回動部材４Ｇの第１カム曲線溝３１Ｇには前記ケース
２Ｇに開けた長孔３２Ｇから突出される前記圧力伝達部
材３Ｇの付勢ピン７Ｇが係合される。また、前記ケース
２Ｇの内部には前記圧力伝達部材３Ｇの延長上に位置し
た摺動部材３３Ｇが位置され、前記圧力伝達部材３Ｇと
同じ方向に移動可能な同摺動部材３３Ｇには長孔３４Ｇ
を通って外部に突出された従動ピン３５Ｇが固定され、
この従動ピン３５Ｇは回動部材４Ｇの表面の第２カム曲
線溝３６Ｇに係合されると共に、同従動ピン３５Ｇに接
触子５Ｇが固定される。

【００２４】第７実施例においては、前記第１カム曲線
溝３１Ｇと前記第２カム曲線溝３６Ｇとの関係は次のよ
うに定められている。即ち、図１２に示すように、回動
部材４Ｇ上に中心軸３０Ｇを中心とした極座標をとり、
コイルスプリング１Ｇの力を”Ｆ_S ”、接触子５Ｇに伝
えられる軸方向の力を”Ｆm ”、中心軸３０Ｇを中心と
した回動部材４Ｇの回動角度を”θ”、前記中心軸３０
Ｇからの第１カム曲線溝３１Ｇ及び第２カム曲線溝３６
Ｇの中心線までの距離をそれぞれ”ｒ”及び”ｓ”とす
れば、付勢ピン７Ｇ及び従動ピン３５Ｇの回動部材４Ｇ
上での軌跡は”θ”の関数であるｒ＝ｆ（θ）及びｓ＝
ｇ（θ）としてそれぞれ表わされる。また、付勢ピン７
Ｇが接する点での第１カム曲線溝３１Ｇが圧力伝達部材
３Ｇの軸と直角の方向となす角を”α”、従動ピン３５
Ｇが接する点での第２カム曲線溝３６Ｇの接線が摺動部
材３３Ｇの軸と直角の方向となす角を”β”とする。

【００２５】ここに、コイルスプリング１Ｇの力Ｆ_ｓが
寄与する回動部材４Ｇの回転方向の力は、Ｆ_ｓ・ｔａｎ
α、並びに、接触子５Ｇに伝えられる力Ｆｍを生じる回
転力はＦｍ・ｔａｎβであり、両回転力によるトルクは
百じであることより、次の式が成立する。ｒ・Ｆ_ｓ・ｔａｎα＝ｓ・Ｆｍ・ｔａｎβ

【００２６】また、”ｋ”をばね定数とすると、コイル
スプリング１Ｇの自然長からの撓みは”ｒ”の一次式Ｈ
（ｒ）で表せるので、Ｆs ＝ｋ・ｈ（ｒ）・・・・（第４式）で表せる。さらに、角度を「ラジアン」とすれば、であるので、第３式は、ａ，ｍを定数としてｆ’（θ）＝ｍしたがってｒ＝ｆ（θ）＝ｍ・θ＋ａ・・・・（第６式）ｇ’（θ）＝±ｈ（ｒ）よって、ｓ＝ｇ（θ）＝±∫ｈ（ｍ・θ＋ａ）ｄθ ・・・・（第７式）となるように、ｆ（θ），ｇ（θ）を選べば、第５式は
次のように変形される。Ｆm ＝ ±ｍ・ｋ・・・・（第８式）

【００２７】つまり、第８式は、”θ”の値即ち、回動
部材４Ｇの回動角度によらず、測定力Ｆm が一定である
ことを示している。ここに、具体例を挙げると、値ｂ，
ｃを定数として、例えば、Ｆs ＝ｋ・（ｃ＋ｒ）となるように、コイルスプリング１Ｇを配置すれば、第
７式は、第６式を使って、次のように変形される。ｇ’（θ）＝±（ｃ＋ｒ）＝±（ｍ・θ＋ｃ＋ａ）したがって、ｓ＝ｇ（θ）＝±｛1/2 ・ｍ・θ² ＋（ｃ＋ａ）・θ｝
＋ｂなる関係が得られる。

【００２８】図１３及び図１４は本発明の第８実施例を
示し、この実施例による定圧力機構においては、前述し
た第７実施例と同一構造部分については同一符号を付し
て示してある。即ち、この定圧力機構はケース２Ｇ中に
収容されたコイルスプリング１Ｇで直線的に移動される
圧力伝達部材３Ｇを備え、この圧力伝達部材３Ｇにはケ
ース２Ｇの外面の圧力伝達部材３Ｇの軸上に位置した中
心軸３０Ｇを中心として自由に回動できる回動部材４Ｇ
が従動される。つまり、同回動部材４Ｇの第１カム曲線
溝３１Ｇには前記ケース２Ｇに開けた長孔３２Ｇから突
出される前記圧力伝達部材３Ｇの付勢ピン７Ｇが係合さ
れ、前記ケース２Ｇの内部には前記圧力伝達部材３Ｇの
延長上に位置した摺動部材３３Ｇが位置される。

【００２９】第７実施例の場合と同様に、第８実施例に
おいても、前記圧力伝達部材３Ｇと同じ方向に移動可能
な同摺動部材３３Ｇには長孔３４Ｇを貫通する従動ピン
３５Ｇが固定され、この従動ピン３５Ｇは回動部材４Ｇ
の表面の第２カム曲線溝３６Ｇに係合される。また、前
記従動ピン３５Ｇに対しては後部ケース４０Ｇ中に位置
した接触子５Ｇが固定され、同接触子５Ｇの内端部には
接触子の長さ方向に伸びる基準スケール４１Ｇが固定さ
れる。この基準スケール４１Ｇの表面に対しては、計数
・演算部４２Ｇに搭載された検出スケール４３Ｇが臨ま
される。

【００３０】第８実施例による定圧力機構は、以上のよ
うな構成であるから、接触子５Ｇの変位に拘らず、接触
子は略一定の力で付勢されることになるが、同接触子５
Ｇの移動量は検出スケール４３Ｇで監視され、計数・演
算部４２Ｇで算定された移動量が表示器４４Ｇに表示さ
れることになる。

【００３１】図１５及び図１６は本発明の第９実施例を
示し、この実施例の特徴は圧力伝達部材と摺動部材とを
交差関係においた点にある。即ち、この定圧力機構はケ
ース２Ｈ中に収容されたコイルスプリング１Ｈで直線的
に移動される圧力伝達部材３Ｈを備えるが、この圧力伝
達部材３Ｈにはケース２Ｈの外面の圧力伝達部材３Ｈの
軸上に位置した中心軸３０Ｈを中心として自由に回動で
きる回動部材４Ｈが従動される。つまり、同回動部材４
Ｈの第１カム曲線溝３１Ｈには前記ケース２Ｈに開けた
長孔３２Ｈから突出される前記圧力伝達部材３Ｈの付勢
ピン７Ｈが係合され、前記ケース２Ｈの内部には前記圧
力伝達部材３Ｈに対して中心軸３０Ｈを中心にして例え
ば約９０度の角度関係におかれた摺動部材３３Ｈが位置
される。

【００３２】そして、長さ方向に移動可能な同摺動部材
３３Ｈには長孔３４Ｈを貫通する従動ピン３５Ｈが固定
され、この従動ピン３５Ｈは回動部材４Ｈの表面の第２
カム曲線溝３６Ｈに係合されている。また、前述した第
８実施例の場合と同様に、前記従動ピン３５Ｈに対して
は後部ケース４０Ｈ中に位置した接触子５Ｈが固定さ
れ、同接触子５Ｈの内端部には接触子の長さ方向に伸び
る基準スケール４１Ｈが固定される。この基準スケール
４１Ｈの表面に対しては、計数・演算部４２Ｈに搭載さ
れた検出スケール４３Ｈが臨まされ、この検出スケール
４３Ｈで検出された接触子５Ｈの変位が表示器４４Ｈに
表示される。

【００３３】第９実施例は、以上のような構成であるか
ら、第８実施例の場合と同様に、接触子５Ｈの変位に拘
らず、接触子は略一定の力で付勢され、同接触子５Ｈの
移動量は検出スケール４３Ｈで監視され、計数・演算部
４２Ｈで算定された移動量が表示器４４Ｈに表示される
ことになる。

【００３４】図１７及び図１８は本発明の第１０実施例
による定圧力機構を示し、この実施例においては、圧縮
コイルスプリングの代わりに引っ張りコイルスプリング
１Ｉを用い、第１カム曲線溝３１Ｉの傾きに対して第２
カム曲線溝３６Ｉの傾きを逆にしてある。即ち、この定
圧力機構はケース２Ｉ中に収容された圧力伝達部材３Ｉ
は引っ張りコイルスプリング１Ｉで付勢され、この圧力
伝達部材３Ｉにはケース２Ｉの外面の圧力伝達部材３Ｉ
の軸上に位置した中心軸３０Ｉを中心として自由に回動
できる回動部材４Ｉが従動される。つまり、同回動部材
４Ｉの第１カム曲線溝３１Ｉには前記ケース２Ｉに開け
た長孔３２Ｉから突出される前記圧力伝達部材３Ｉの付
勢ピン７Ｉが係合されるけれども、この付勢ピン７Ｉに
は、基端部をケース２Ｉの表面の支持ピン４５に係止し
た引っ張りコイルスプリング１Ｉの自由端部が引っ掛け
られる。

【００３５】また、前記ケース２Ｉの内部には前記圧力
伝達部材３Ｉの延長上に位置した摺動部材３３Ｉが位置
され、前記圧力伝達部材３Ｉと同じ方向に移動可能な同
摺動部材３３Ｉには長孔３４Ｉを貫通する従動ピン３５
Ｉが固定され、この従動ピン３５Ｉは回動部材４Ｉの表
面の第２カム曲線溝３６Ｉに係合される。そして、前記
従動ピン３５Ｉに対しては後部ケース４０Ｉ中に位置し
た接触子５Ｉが固定され、同接触子５Ｉの内端部には接
触子の長さ方向に伸びる基準スケール４１Ｉが固定され
る。この基準スケール４１Ｉの表面に対しては、計数・
演算部４２Ｉに搭載された検出スケール４３Ｉが臨まさ
れる。

【００３６】第１０実施例は、以上のような構成である
から、第８実施例及び第９実施例の場合と同様に、接触
子５Ｉの変位に拘らず、接触子は略一定の力で付勢さ
れ、同接触子５Ｉの移動量は検出スケール４３Ｉで監視
され、計数・演算部４２Ｉで算定された移動量が表示器
４４Ｉに表示されることになる。

【００３７】また、第１０実施例の場合、第７実施例に
ついて述べたコイルスプリング１Ｉの力Ｆs が、Ｆs ＝ｋ・（ｃ−ｒ）となるようにコイルスプリング１Ｉを配置すれば、第７
式は、第５式を使って、次のように変形されることにな
る。ｇ’（θ）＝±（ｃ−ｒ）＝±（−ｍ・θ＋ｃ−ａ）したがって、ｓ＝ｇ（θ）＝±｛−1/2 ・ｍ・θ² ＋（ｃ−ａ）・
θ｝＋ｂなる結果が得られる。

【００３８】図１９は本発明の第１１実施例である定ト
ルク機構を示し、筒状ケース２Ｊの内部にはコイルスプ
リング１Ｊで下向きに付勢された圧力伝達スリーブ３Ｊ
が回転止めピン２０Ｊが挿入された案内溝２１Ｊに沿っ
て摺動可能に収容してある。そして、前記圧力伝達スリ
ーブ３Ｊの内部には、圧力伝達スリーブ３Ｊに対して自
由に回転できるが軸方向にはフランジ２４Ｊにより移動
が阻止された中間軸１８Ｊが位置され、この中間軸１８
Ｊの外端部には外部の被測定物（図示せず）にトルクを
付加できる回転ディスク２２Ｊが固定される。

【００３９】また、前述した中間軸１８Ｊの周面には前
記圧力伝達スリーブ３Ｊから突起させた付勢ピン７Ｊが
位置される２次曲線周面溝８Ｊが形成されるから、コイ
ルスプリング１Ｊの弾性力により圧力伝達スリーブ３Ｊ
が移動しようとすると、同圧力伝達スリーブ３Ｊの移動
量が２次函数的な中間軸１８Ｊ及び回転ディスク２２Ｊ
の回転角変位に変換されることになる。したがって、第
１１実施例の定トルク機構は、簡単な構造で、回転ディ
スク２２Ｊに一定トルクを与えることができるので、例
えばキャリパゲージのような測定器に適用することがで
きる。

【００４０】なお、本発明においては、前述した各実施
例ばかりでなく、次のような変形実施も可能である。1)
前記各実施例の付勢ピン、従動ピン、案内ピン、回転止
めピンはローラ形式のものであれば、摩擦抵抗を低減で
きる。2)第３，５，６実施例においては、２次曲線カム
溝（２次曲線周面溝）と方向変換カム溝（運動変換周面
溝）とを置換してもよい。3)第５，６，１１実施例にお
ける圧力伝達スリーブ及び従動スリーブと中間軸との関
係は、雌雄を逆にして実施することもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜５記載の定圧力機構によれば、構造が小型かつ簡単
で、従動部材の移動量に拘りなく、常に一定の力で同従
動部材を付勢することができるから、接触型測定器の検
出ヘッド部に適した構造を得ることができる。また、請
求項６記載の定トルク機構によれば、キャリパゲージの
検出ヘッド部に適した構造を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による定圧力機構の断面図
である。

【図２】同定圧力機構の図１の２−２線に沿う断面図で
ある。

【図３】同定圧力機構の原理説明図である。

【図４】本発明の第２実施例による定圧力機構の断面図
である。

【図５】本発明の第３実施例による定圧力機構の断面図
である。

【図６】本発明の第４実施例による定圧力機構の一部切
欠き正面図である。

【図７】同定圧力機構の図６の７−７線に沿う断面図で
ある。

【図８】本発明の第５実施例による定圧力機構の断面図
である。

【図９】本発明の第６実施例による定圧力機構の断面図
である。

【図１０】本発明の第７実施例による定圧力機構の正面
図である。

【図１１】図１０の１１−１１線に沿う断面図である。

【図１２】第７実施例による定圧力機構の原理説明図で
ある。

【図１３】本発明の第８実施例による定圧力機構の正面
図である。

【図１４】図１３の１４−１４線に沿う断面図である。

【図１５】本発明の第９実施例による定圧力機構の正面
図である。

【図１６】図１５の１６−１６線に沿う断面図である。

【図１７】本発明の第１０実施例による定圧力機構の正
面図である。

【図１８】図１７の１８−１８線に沿う断面図である。

【図１９】本発明の第１１実施例による低トルク機構の
断面図である。

【符号の説明】

１コイルスプリング２ケース（筒状ケース）３圧力伝達部材（圧力伝達スリーブ）４従動部材（従動スリーブ）５接触子７付勢ピン（変位変換カム機構）８カム面（変位変換カム機構）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一定方向に案内される従動部材をコイル
スプリングの弾性力によりひとつの向きに付勢する定圧
力機構において、前記コイルスプリングにより付勢され
た状態で直線的な移動方向に案内される圧力伝達部材
と、この圧力伝達部材の移動方向に対して略直角な方向
に案内支持される従動部材とを備え、前記圧力伝達部材
と従動部材との間には圧力伝達部材の移動量を２次函数
的な従動部材の移動量に変換する変位変換カム機構が介
装されたことを特徴とする定圧力機構。
【請求項２】一定方向に案内される従動部材をコイル
スプリングの弾性力によりひとつの向きに付勢する定圧
力機構において、前記コイルスプリングにより付勢され
た状態で直線的な移動方向に案内される圧力伝達部材
と、この圧力伝達部材の移動方向に対して平行な方向に
案内支持される従動部材とを備え、前記圧力伝達部材と
従動部材との間には変位変換カム機構が介装され、同変
位変換カム機構は、前記圧力伝達部材の移動量を圧力伝
達部材に対して直角な方向の２次函数的な中間部材の移
動量に変換する移動量変換カム部と同中間部材の移動量
を前記従動部材の移動方向の移動量に変換する運動変換
カム部とを備えることを特徴とする定圧力機構。
【請求項３】前記圧力伝達部材は回転運動を阻止され
て筒状ケースの内部に摺動可能に収容された圧力伝達ス
リーブで構成され、前記従動部材は同圧力伝達スリーブ
の延長上に位置された状態で回転運動を阻止されて前記
筒状ケースの内部に摺動可能に収容された従動スリーブ
で構成され、前記圧力伝達スリーブと前記従動スリーブ
との間には自由に回転できる中間軸が収容され、前記圧
力伝達スリーブ及び従動スリーブと同中間軸の対応部と
の間には、圧力伝達スリーブまたは従動スリーブの移動
量と前記中間軸の回転角との間の２次函数的な関係を定
める前記移動量変換カム部と、前記中間軸の回転運動を
圧力伝達スリーブまたは従動スリーブの直線的な移動量
に変換する前記運動変換カム部とを備えることを特徴と
する請求項２記載の定圧力機構。
【請求項４】前記従動部材に対して接触型測定機の接
触子が固定されるか、または、従動部材の一部が接触子
とされることを特徴とする請求項１から請求項３に記載
された定圧力機構。
【請求項５】一定方向に案内される従動部材をコイル
スプリングの弾性力によりひとつの向きに付勢する定圧
力機構において、前記コイルスプリングにより付勢され
た状態で直線的な移動方向に案内される圧力伝達部材
と、この圧力伝達部材が収容されるケースの中心軸を中
心として回動できる回動部材と、直線的に移動可能に前
記ケースに支持される従動部材を備え、前記圧力伝達部
材、回動部材、従動部材との相互間には変位変換カム機
構が介装され、同変位変換カム機構は、圧力伝達部材の
移動量を２次函数的な従動部材の移動量に変換すること
を特徴とする定圧力機構。
【請求項６】回転可能に支持される回転ディスクに対
してコイルスプリングの弾性力によりトルクを与える定
トルク機構において、前記コイルスプリングで付勢され
た状態として回転運動を阻止されて筒状ケースの内部に
摺動可能に収容された圧力伝達スリーブと、この圧力伝
達スリーブの内部には自由に回転できかつ前記回転ディ
スクの支持軸となる中間軸が収容され、前記圧力伝達ス
リーブと同中間軸との間には、圧力伝達スリーブの移動
量を２次函数的な前記中間軸の回転角に変更する変位変
換カム機構が介装されることを特徴とする定トルク機
構。