ボールねじ用雌ねじ測定装置

【課題】
一度の計測操作によって、ねじ溝の内径のほか、ピッチ誤差やねじ溝の円筒度などを短時間で測定することのできる装置を得ようとする。
【解決手段】
被検査物たる雌ねじ部材を水平方向の軸線の回りを回転させる駆動部材と、測定子を支持して前記軸線に沿って移動可能な第１案内部材と、軸線と直交する方向へ移動可能な第２案内部材との２対の案内部材とを有し、前記第２案内部材に前記軸線と直交する方向へ付勢する付勢手段と、その付勢手段に抗して移動させる逆行手段とを付設するとともに、前記第１案内部材と第２案内部材とにそれらが移動する距離を計測可能な計測手段を設けたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雌ねじとこれに螺合される雄ねじとの間に転球を介在させる、いわゆるボールねじに使用する略半円形をしたねじ溝の測定装置に関するもので、とくに、雌ねじの内径とねじの複数リードとを効率よく、かつ、精密に測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじの雌ねじは図４で示すように、ねじ溝ｚの形が略半円形をなし、かつ、その軸方向の中心付近が平坦に近い形をしているので、ねじ溝ｚの軸方向の中心ｙを求めることが難しく、ねじ溝ｚの有効径を測定するのに多くの時間を要した。
【０００３】
さらに近年はボールねじの用途が、自動車の舵取り装置のような比較的軽量小型のものから、工作機械の送り装置のような大型の機械設備に採用されるようになり、ねじ径やねじ長さが大型化しているので、雌ねじの内径だけでなくねじ孔の捩れや円筒度に高い精度が求められるに至っている。
【０００４】
しかしながら、ボールねじのねじ孔は有効径を測定するだけでも難しいのに、それの捩れや円筒度を計測するには、その測定に際してねじ溝の軸方向の数カ所において、ねじ溝の中心を確定した後にその有効径を測定する必要があり、測定の工数を大幅に増す困難があった。
【０００５】
従来、ボールねじの雌ねじ径を測定する手段として、先端を半球形にした細い測定子の先端を雌ねじの溝に係合させ、その先端位置をブロックゲージのような基準面と比較して計測する計測装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、この装置は専らねじ溝の内径を計測することを目的としているため、前記測定子がねじ溝の一ピッチ分しか軸方向に移動することができず、かつ、その移動量を計測するための手段を備えていなかったため、ねじ孔の捩れや円筒度を計測することができなかった。
【特許文献１】特開２００２−１８１５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、断面形状が半円形をしたねじ溝の軸方向の位置を確定して内径を計測すると共に、さらに、その計測を軸方向に距離を隔てて数カ所で可能にすることのできる装置を、従来の装置に大きな変更を加えることなく実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るボールねじ用雌ねじ測定装置は、被検査物たる雌ねじ部材を水平方向の軸線の回りを回転可能に支持する部材と、測定子を支持して前記軸線に沿って移動可能な第１案内部材と、軸線と直交する方向へ移動可能な第２案内部材との２対の案内部材とを有し、前記第２案内部材に前記軸線と直交する方向へ付勢する付勢手段と、その付勢手段に抗して移動させる逆行手段とを付設するとともに、前記第１案内部材と第２案内部材とにそれらが移動する距離を計測可能な計測手段を付設したことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のボールねじ用雌ねじ測定装置は、従来のねじ孔の計測装置に使用されている基本構造に、測定子を軸方向に所定距離だけ移動できる移動手段を付設する簡単な構造を付加するだけで、きわめて容易に円筒度とねじの捩れとを計測し、あるいは算出することができる利点がある。
【実施例１】
【００１０】
以下、図示した本願発明の一実施例を説明する。図１〜図３中、１０はボールねじ用の雌ねじ測定装置である。雌ねじ測定装置１０は、卓上に設置される台枠１２の上に、被検査物たる雌ねじ部材Ｗを回転可能に支持するための軸枠１４と、測定子１６を支持する支持バー１７を移動可能に支持するための基板１８とが取り付けられている。
【００１１】
前記測定子１６は図５で示すように、前記支持バー１７の先端部に設けたねじ孔に着脱可能に螺着されている。測定子１６は先端部がねじ溝ｚの幅よりやゝ小径の半球状に研磨されており、ねじ溝ｚの両側のねじ面に当接するようになっている。よって、測定子１６は先端部が両側のねじ面に当接したとき、先端部の中心がねじ溝の中心ｙと一致する。
【００１２】
前記軸枠１４には被検査物たる雌ねじ部材Ｗを回転させるための駆動部材たる周知のスクロールチャック２２、いわゆる三つ爪チャックが取り付けられている。スクロールチャック２２は交流サーボ付きの電動機２０によって駆動され、その回転角は電動機２０に付設された計測手段であるエンコーダＥによって読み取り可能となっている。図７参照。
【００１３】
前記基板１８の上にはスクロールチャック２２の軸線方向へ移動可能な第１案内部材３０と、それに直交する方向へ移動可能な第２案内部材４０とが順次に積み重ねて配置されている。
【００１４】
すなわち、第１案内部材３０は測定子１６をスクロールチャック２２の軸線方向に移動させるものであり、前記基板１８の上に対向して設けられた２個一対の支持枠３２、３２と、それによって支持された２本で一対の金属管からなるガイド棒３４、３４と筒状の外筒３５、３５によって構成された、いわゆるバーガイドによって支持された板材からなっている。なお、この例では従来と同様に前記外筒３５、３５に設けた案内孔とこれに挿通される前記ガイド棒３４、３４との間には圧縮空気が送られて、いわゆる空気軸受けが構成され、第１案内部材３０は非常に僅かな力で摺動できるようになっている。
【００１５】
３６はリニアモータであって第１案内部材３０と基板１８との間に介装されており、測定子１６を雌ねじ部材Ｗのねじ孔内へ所定距離だけ自動的に進出させ、あるいは退去させることを主たる用途とされる。３８は計測手段たるリニアスケールであり、第１案内部材３０の前記ガイド棒３４、３４に沿った移動距離を計測するため付設されている。
【００１６】
前記第２案内部材４０は測定子１６をスクロールチャック２２の軸線方向と直交する方向、すなわち、ねじ溝ｚへ向けて進退する方向へ移動させるべく設けられている。第２案内部材４０は第１案内部材３０の上に取り付けられた２個一対の支持枠４２、４２と、それによって支持された２本で一対の金属管からなるガイド棒４４、４４で構成され、前記第１案内部材３０の場合と同様に空気軸受けされて円滑に移動できるようになっている。
【００１７】
ここで前記ガイド棒４４、４４は、従来と同様に支持枠４２、４２によって、水平線に対して２度前後傾斜して保持されており、測定子１６が重力によって、常時、雌ねじ部材Ｗのねじ溝ｚへ向けて移動し、あるいは押し付けられるよう構成してある。
【００１８】
４５はねじ溝ｚを計測している測定子１６をねじ溝から退避させるための逃がし手段たるエアシリンダ、４６は第２案内部材４０の移動量を計測するための計測手段たる変位センサであり、第２案内部材４０の上面に固定された平面視が鉤形の測定子ホルダ４８の側面に対向して設けられている。
【００１９】
次に、図７によって上記雌ねじ測定装置１０の動作を説明する。雌ねじの内径を測定するには、まず、コンピュータＣＰＵからの信号によって測定子１６を図示してないブロックゲージに移動させ、ねじ溝ｚの深さの基準値（例えば、ねじ底の半径）を読み取っておく。
【００２０】
その後、スクロールチャック２２に被検査物たる雌ねじ部材Ｗを固定し、エアシリンダ４５を動作させて測定子１６をねじ溝ｚから退避した位置まで後退させ、リニアモータ３６によって第１案内部材３０に支持された測定子１６を雌ねじ部材Ｗのねじ孔へ進入させる。
【００２１】
この状態から前記エアシリンダ４５を退去させ、前記第２案内部材４０の測定子１６を重力によってねじ溝ｚへ向けて進出させ、雌ねじ部材Ｗの内面に当接させる。その後、リニアモータ３６を開放させる。ここで電動機２０によって雌ねじ部材Ｗを回転させると、測定子１６が重力でねじ溝ｚに落ち、測定子１６の先端が図６で示すように、両側のねじ面に接した状態となる。この状態において変位センサ４６によって読み取られた値と、事前に測定してあった基準値との差によってねじ溝ｚの径方向と軸線方向との位置がコンピュータＣＰＵにより算出される。
【００２２】
ねじ溝ｚへ測定子１６を当接させたままの状態から、さらに、雌ねじ部材Ｗを回転させると、測定子１６はねじ溝ｚのリードに従動して軸方向へ移動し、その間、雌ねじ部材Ｗの回転角度がエンコーダＥによって読み取られ、各回転位置におけるねじ溝ｚの内径が変位センサ４６により、また、リニアスケール３８によって軸方向の移動が読み込まれる。すなわち、ねじ面の真円度、円筒度、およびリードの大きさを算出する情報が得られる。
【００２３】
測定が終わったら、エアシリンダ４５によって測定子１６をねじ溝ｚから退避させ、リニアモータ３６を動作させて初期位置へ復帰させて一連の作業が終了する。測定の結果は、別途にコンピュータで処理され出力されるが、その計算方法は当業者にとって周知の事項に属するので詳細な説明は省略する。
【００２４】
この実施例によれば、ねじ溝の内径とリードとを測定するのに、被検査物たる雌ねじを回転させつつ、ねじ溝に係合した測定子をねじ溝に従動させ、その変位を測定することによって変位を読み込み、それをコンピュータで演算して計測する装置であるから、ねじ溝の寸法を連続的に測定することができ、ねじ孔の内径のみならず、ねじの円筒度やピッチ誤差を同時に検査できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願発明の一実施例である雌ねじ測定装置の平面図である。
【図２】その正面図である。
【図３】その側面図である。
【図４】被検査物たる雌ねじ部材の部分断面図である。
【図５】図２中のＶ−Ｖ部分断面図である。
【図６】雌ねじ部材の検査の様子を示す部分断面図である。
【図７】制御回路の構成を示す作動原理図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０雌ねじ測定装置
１２台枠
１４軸枠
１６測定子
１７支持バー
１８基板
２０電動機
２２スクロールチャック（三つ爪チャック）
３０第１案内部材
３２支持枠
３４ガイド棒
３５外筒
３６リニアモータ
３８計測手段（リニアスケール）
４０第２案内部材
４２支持枠
４４ガイド棒
４５逃がし手段（エアシリンダ）
４６計測手段（変位センサ）
４８測定子ホルダ
Ｐねじ溝のリード（１条ならピッチに相当）
Ｗ雌ねじ部材（被測定物：ワーク）
ｙねじ溝の中央（最大径）
ｚねじ溝
Ｅ計測手段（エンコーダ）
Ｄ複数のねじ溝のリード

【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物たる雌ねじ部材を水平方向の軸線の回りを回転させる駆動部材と、測定子を支持して前記軸線に沿って移動可能な第１案内部材と、軸線と直交する方向へ移動可能な第２案内部材との２対の案内部材とを有し、前記第２案内部材に前記軸線と直交する方向へ付勢する付勢手段と、その付勢手段に抗して移動させる逆行手段とを付設するとともに、前記第１案内部材と第２案内部材とにそれらが移動する距離を計測可能な計測手段を付設してなるボールねじ用雌ねじ測定装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１案内部材には前記軸線に沿って移動させるためのリニアモータが付設され、そのリニアモータは第１案内部材の移動を拘束しないように開放する開放手段が付設されているボールねじ用雌ねじ測定装置。
【請求項３】
請求項１において、雌ねじ部材を水平方向の軸線の回りを回転可能に支持する部材が、回転角度を制御可能な交流サーボモータによって駆動されるボールねじ用雌ねじ測定装置。

【図１】