(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、該ねじ軸にボールを介して螺合されたナットと、該ナットと前記ねじ軸との間で前記ボールを循環させる循環機構とを備えたボールねじ装置の前記ねじ軸又は前記ナットのねじ溝形状を測定する方法であって、前記ねじ溝の軸方向断面形状の測定データ及びねじのリード角に基づいて前記ねじ溝の粗−溝直角断面形状を作成し、次いで、該粗−溝直角断面形状を用いて前記軸方向断面形状の補正中心座標を求め、更に、前記軸方向断面形状の測定データ、前記補正中心座標、前記ねじのリード値及び該ねじのボールの中心円径に基づいて前記ねじ溝の高精度−溝直角断面形状を求めることを特徴とするねじ溝の形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ装置を構成するねじ軸又はナットのねじ溝直角断面形状を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８はボールねじ装置を構成するナットａのねじ溝の溝直角断面形状を測定する方法を示したものであり、この形状測定方法では、図１１に示すように、ｄｍ（ねじの鋼球又はボールの中心円径：以下、単に鋼球又はボールの中心円径と記す。）の溝直角断面形状を測定するため、Ｖブロック（図示せず。）にナットａをセットした後、該Ｖブロックをナットａと一体にリード角分だけ傾けてねじの溝底で芯だしを行い、次いで、測定機の測定子（図示せず。）を用いてナットａのねじ溝を直角に横切り且つ該ナットａの軸線を通る方向に測定して該ねじ溝の形状を求めるようにしている。
【０００３】
しかしながら、かかる形状測定方法においては、ナットａがセットされたＶブロックを該ナットａとともにリード角分だけ傾け、この状態でねじの溝底で芯だしを行ってから測定子によるねじ溝の溝直角断面形状の測定を開始するようにしているので、ナットａをＶブロックにセットしてから測定を開始するまでの時間に長時間を要し、しかも、ナットａをリード角分傾けた状態で測定を行うようにしているので、一回のセットで複数のねじ溝を測定することができず、更には、ナットａに代えてねじ軸のねじ溝を測定する場合には長尺なねじ軸をＶブロックと一体に精度良くリード角分だけ傾けることが非常に難しく、実際には測定が困難であるという不都合がある。
【０００４】
そこで、かかる不都合を回避するものとして、ねじ軸（又はナット）のねじ溝を軸線方向に測定して軸方向断面形状を求め、該測定データにリード角を設定して、図９及び図１０に示すように、データ変換を行うことにより、リード直角で測定した測定データを想定して該測定データの投影を行い、これにより、ねじ溝の溝直角断面形状を求める方法等が提案されている。
【０００５】
これらの形状測定方法によれば、ねじ溝をねじ軸（又はナット）の軸方向に沿って測定すれば足りるため、Ｖブロックにねじ軸（又はナット）をセットした後に該Ｖブロックをねじ軸（又はナット）と一体に傾ける必要がなくなり、これにより、ねじ軸（又はナット）をＶブロックにセットしてから測定子によるねじ溝の測定を開始するまでの時間の短縮化を図るとともに、一回のセットで複数のねじ溝の測定を可能にし、更には、長尺なねじ軸でもねじ溝の形状を容易に測定できるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来のねじ溝の形状測定方法においては、図２を参照して、ねじ溝の軸方向座標値にリード角の余弦（ｃｏｓθｂ  ）を乗じて溝直角断面形状を求めるようにしているだけであるため、測定誤差が大きく、特にリードの大きいねじ軸（又はナット）に対しては精度的に問題が生じて実用に適さないという不都合がある。
【０００７】
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、ねじ軸（又はナット）をセットしてから測定を開始するまでの時間の短縮化を図ることができると共に、一回のセットで複数のねじ溝を測定することができ、しかも、長尺なねじ軸でも容易にねじ溝の形状を測定することができるのは勿論のこと、ねじ溝の形状を高精度で測定することができるねじ溝の形状測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明に係るねじ溝の形状測定方法は、ねじ軸と、該ねじ軸にボールを介して螺合されたナットと、該ナットと前記ねじ軸との間で前記ボールを循環させる循環機構とを備えたボールねじ装置の前記ねじ軸又は前記ナットのねじ溝形状を測定する方法であって、前記ねじ溝の軸方向断面形状の測定データ及びねじのリード角に基づいて前記ねじ溝の粗−溝直角断面形状を作成し、次いで、該粗−溝直角断面形状を用いて前記軸方向断面形状の補正中心座標を求め、更に、前記軸方向断面形状の測定データ、前記補正中心座標、前記ねじのリード値及び該ねじのボールの中心円径に基づいて前記ねじ溝の高精度−溝直角断面形状を求めることを特徴とする。
【０００９】
ここで、粗−溝直角断面形状を用いて軸方向断面形状の補正中心座標を求める方法としては、例えば、粗−溝直角断面形状に仮想ボールを接触させてボール中心座標を求め、該ボール中心座標に対応する軸方向断面形状での座標を求めてこれを補正中心座標とすることが考えられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例であるねじ溝の形状測定方法に使用する形状測定装置を説明するための説明図、図２はねじ軸のねじ溝の粗−溝直角断面形状を作成する方法を説明するための説明図、図３はねじ軸のねじ溝の粗−溝直角断面形状のボール中心座標を求める方法を説明するための説明図、図４はねじ軸のねじ溝の軸方向断面形状での補正中心座標を求める方法を説明するための説明図、図５はねじ軸のねじ溝の高精度−溝直角断面形状を求める方法を説明するための説明図、図６は演算装置の作動を説明するためのフローチャート図、図７はナットのねじ溝の高精度−溝直角断面形状を求める方法を説明するための説明図である。なお、この実施の形態では、ねじ溝の形状としてゴシックアーチ形状を例に採るが、これに限定されるものではなく、単一Ｒ形状のねじ溝にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００１１】
図１はボールねじ装置を構成するねじ軸又はナットのねじ溝形状を測定する装置であり、この装置は、予め芯出しがなされたＶブロック１にその軸線を水平方向に向けてセットされたねじ軸２（又はナット）のねじ溝形状を軸方向に沿って測定する測定子３を備えた測定機４と、測定機アンプ５を介して読み込まれた軸方向断面形状の測定データ等に基づいて演算によりねじ溝の高精度−溝直角断面形状を作成する演算装置６とを具備する。
【００１２】
演算装置６は例えばパソコン等の演算部によって構成されており、測定子３によって得られた軸方向断面形状での集合ポイントである測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）の軸方向データＸＳ  にリード角θｂ  の余弦（ｃｏｓθｂ  ）を乗じることにより、ねじ溝の粗−溝直角断面形状（図２参照）を作成する粗−溝直角断面形状演算手段７と、この粗−溝直角断面形状を用いて軸方向断面形状における補正中心座標（ＸＣ  ，ＹＣ  ）を算出する補正中心演算手段８と、測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）、補正中心座標（ＸＣ  ，ＹＣ  ）、ねじのリード値Ｌ及び鋼球の中心円径ｄｍに基づいてねじ溝の高精度−溝直角断面形状の座標（Ｘｎｅｗ  ，  Ｙｎｅｗ  ）を算出する高精度−溝直角断面形状演算手段９とを備える。
【００１３】
ここで、この実施の形態では、補正中心演算手段８をボール中心演算手段１１及び軸方向断面変換手段１２によって構成しており、ボール中心演算手段１１は粗−溝直角断面形状に仮想ボール１０を接触させてボール中心座標を算出し（図３参照）、軸方向断面変換手段１２は粗−溝直角断面形状におけるボール中心座標を軸方向断面に対応する座標に変換して軸方向断面形状での補正中心座標（ＸＣ  ，ＹＣ  ）を算出するようになっている（図４参照）。
【００１４】
高精度−溝直角断面形状演算手段９は、図５を参照して、測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）、補正中心座標（ＸＣ  ，ＹＣ  ）及び鋼球の中心円径ｄｍ入力値（測定値又は設計値）に基づいて軸方向断面の鋼球の中心円における中心から測定ポイント〔Ａ〕までの寸法Ｒ１を算出すると共に、補正中心から測定ポイント〔Ａ〕までの寸法Ｘ１を算出する。
【００１５】
次いで、求める溝直角断面上のポイント〔Ｂ〕が鋼球の中心円径ｄｍのリード角θｂ  における直角断面上にあることから、下記の（１）式を満たすθを求める。
【００１６】
ｔａｎ（θｂ  ）＝Ｌ／π・ｄｍ＝Ｒ１ｓｉｎ（θ）／（Ｘ１−Ｌθ／２π）…（１）
θｂ  ：鋼球の中心円径ｄｍにおけるリード角＝ｔａｎ−１（Ｌ／ｄｍ・π）
θ：測定ポイント〔Ａ〕をねじ方向に移動したときのねじれ角
Ｌ：リード値（測定値又は設計値）
（１）式を満たすθを求めた後、溝直角断面座標系における座標（Ｘｎｅｗ  ，  Ｙｎｅｗ  ）を下記の（２）及び（３）式を用いて算出する。
【００１７】
Ｘｎｅｗ  ＝ＸＣ  −（Ｘ１−Ｌθ／２π）／ｃｏｓ（θｂ）    …（２）
Ｙｎｅｗ  ＝ＹＳ  −Ｒ１（１−ｃｏｓ（θ））                …（３）
次に、本発明の実施の形態の一例であるねじ溝の形状測定方法を説明する。
【００１８】
まず、予め芯出しがなされたＶブロック１に軸線を水平方向に向けてねじ軸２をセットし、次いで、測定子３によってねじ軸２のねじ溝形状を軸方向に沿って測定する。測定子３によって測定されたねじ溝の軸方向断面での測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）は測定機アンプ５を介して演算装置６に出力され、演算装置６は該測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）等に基づいてねじ溝の高精度−溝直角断面形状を作成する。
【００１９】
図１及び図６を参照して、演算装置６の作動を説明する。ここで、ステップＳ１〜Ｓ３は粗−溝直角断面形状演算手段７に対応し、ステップＳ４はボール中心演算手段１１に対応し、ステップＳ５は軸方向断面変換手段１２に対応し、ステップＳ６〜Ｓ１０は高精度−溝直角断面形状演算手段９に対応する。
【００２０】
ステップＳ１で測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）が読み込まれると、該測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）及びステップＳ２で入力されたリード角値に基づいて測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）の軸方向データＸＳ  にリード角θｂ  の余弦（ｃｏｓθｂ  ）を乗じたねじ溝の粗−溝直角断面形状を作成する（ステップＳ３：図２参照）。
【００２１】
次いで、ステップＳ４で粗−溝直角断面形状に仮想ボール１０を接触させて溝直角断面でのボール中心座標を算出し、ステップＳ５では粗−溝直角断面におけるボール中心座標を軸方向断面に対応する座標に変換して軸方向断面での補正中心座標（ＸＣ  ，ＹＣ  ）を算出する。
【００２２】
次いで、ステップＳ６で入力された鋼球の中心円径ｄｍ入力値（測定値又は設計値）、測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）及び補正中心座標（ＸＣ  ，ＹＣ  ）に基づいて軸方向断面の鋼球の中心円の中心から測定ポイント〔Ａ〕までの寸法Ｒ１を算出すると共に、補正中心から測定ポイント〔Ａ〕までの寸法Ｘ１を算出する（ステップＳ７）。
【００２３】
次いで、ステップＳ８で入力されたリード値を用いてステップＳ９で測定ポイント〔Ａ〕をねじ方向に移動したときのねじれ角θと鋼球の中心円径ｄｍにおけるリード角θｂ  との関係が上記（１）式を満たす溝直角断面上のポイント〔Ｂ〕を見つけ出し、ステップＳ１０で溝直角断面座標系における座標（Ｘｎｅｗ  ，  Ｙｎｅｗ  ）を上記（２）及び（３）式を用いて算出する。
【００２４】
なお、上述した演算プログラムは、ＲＯＭ、フレキシブルディスク、コンパクトディスク或いはハードディスク等の記憶媒体に電子的に格納されており、演算装置６はその記憶媒体から演算プログラムを読み出してこれを実行するようになっている。
【００２５】
このようにこの実施の形態では、ねじ溝の軸方向断面形状の軸方向データにリード角の余弦を乗じて作成した粗−溝直角断面形状を用いて軸方向断面での補正中心座標（ＸＣ  ，ＹＣ  ）を求めるとともに、該補正中心座標（ＸＣ  ，ＹＣ  ）、軸方向断面での測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）、溝直角断面形状に影響を与えるリード値Ｌ及び鋼球の中心円径ｄｍに基づいてねじ溝の溝直角断面形状を求めるようにしているので、ねじ溝形状を高精度に測定することができ、特にリードの大きいねじ軸（又はナット）に好適なものとすることができる。
【００２６】
この場合、補正中心演算手段８及び高精度−溝直角断面形状演算手段９による演算（図６においてステップＳ４〜Ｓ１０）を所定回数繰り返すことにより、より高精度な測定を行うことができる。なお、ステップＳ４〜Ｓ１０を繰り返す場合には、ステップＳ４での仮想ボールの接触はステップＳ１０で作成された溝直角断面形状に対して行われる。
【００２７】
また、予め芯だしされたＶブロック１にねじ軸２（又はナット）をセットした後に、直ちに測定子３によるねじ溝形状の測定を行うことができるので、ねじ軸２（又はナット）をＶブロックにセットしてから測定を開始するまでの時間を大幅に短縮することができる。
【００２８】
更に、軸線を水平方向に向けてセットされたねじ軸２（又はナット）のねじ溝形状を測定子３によって軸線方向に沿って測定するようにしているので、一回のセットで複数のねじ溝を測定することができ、しかも、複数のねじ溝において溝直角断面でのボール中心座標を比較することにより、ねじ溝のピッチを容易に測定することができる。
【００２９】
更に、ねじ軸２をＶブロック１と一体に傾ける必要がないので、長尺なねじ軸２のねじ溝形状も容易に測定することができる。
なお、上記実施の形態での高精度−溝直角断面形状演算手段９による演算はねじ軸３に対応したものであり、ナットの場合には鋼球の中心円径ｄｍを用いている関係上、図７におけるＲ１がねじ軸のそれと相違するため、演算方法を変える必要がある。以下、ナットに対応する高精度−溝直角断面形状演算手段９の演算方法を示す。
【００３０】
図７を参照して、測定データ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）、補正中心座標（ＸＣ  ，ＹＣ  ）及び鋼球の中心円径ｄｍ入力値（測定値又は設計値）に基づいて軸方向断面の鋼球の中心円における中心から測定ポイント〔Ａ〕までの寸法Ｒ１を算出すると共に、補正中心から測定ポイント〔Ａ〕までの寸法Ｘ１を算出する。
【００３１】
次いで、求める溝直角断面上のポイント〔Ｂ〕が鋼球の中心円径ｄｍのリード角θｂ  における直角断面上にあることから、下記の（１）式を満たすθを求める。
【００３２】
ｔａｎ（θｂ  ）＝Ｌ／π・ｄｍ＝Ｒ１ｓｉｎ（θ）／（Ｘ１−Ｌθ／２π）…（１）
θｂ  ：ｄｍにおけるリード角＝ｔａｎ−１（Ｌ／ｄｍ・π）
θ：測定ポイント〔Ａ〕をねじ方向に移動したときのねじれ角
Ｌ：リード値（測定値又は設計値）
（１）式を満たすθを求めた後、溝直角断面座標系における座標（Ｘｎｅｗ  ，  Ｙｎｅｗ  ）を下記の（２）及び（４）式を用いて算出する。
【００３３】
Ｘｎｅｗ  ＝ＸＣ  −（Ｘ１−Ｌθ／２π）／ｃｏｓ（θｂ）    …（２）
Ｙｎｅｗ  ＝ＹＳ  ＋Ｒ１（１−ｃｏｓ（θ））                …（４）
なお、上記の測定方法は、ボールねじだけでなく、台形ねじ、凸ねじ等一般的なねじ形状の測定にも応用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、ねじ溝形状を高精度に測定することができ、特にリードの大きいねじ軸（又はナット）に好適なものとすることができるという効果が得られる。
【００３５】
また、ねじ軸（又はナット）をセットした後に、直ちにねじ溝形状の測定を行うことができるので、ねじ軸（又はナット）をセットしてから測定を開始するまでの時間を大幅に短縮することができるという効果が得られる。
【００３６】
更に、軸方向断面形状を測定するようにしているので、一回のセットで複数のねじ溝を測定することができ、しかも、複数のねじ溝において溝直角断面でのボール中心座標を比較することにより、ねじ溝のピッチを容易に測定することができるという効果が得られる。
【００３７】
更に、ねじ軸を傾ける必要がないので、長尺なねじ軸のねじ溝形状も容易に測定することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例であるねじ溝の形状測定方法に使用する形状測定装置を説明するための説明図である。
【図２】ねじ軸のねじ溝の粗−溝直角断面形状を作成する方法を説明するための説明図である。
【図３】ねじ軸のねじ溝の粗−溝直角断面形状のボール中心座標を求める方法を説明するための説明図である。
【図４】ねじ軸のねじ溝の軸方向断面形状での補正中心座標を求める方法を説明するための説明図である。
【図５】ねじ軸のねじ溝の高精度−溝直角断面形状を求める方法を説明するための説明図である。
【図６】演算装置の作動を説明するためのフローチャート図である。
【図７】ナットのねじ溝の高精度−溝直角断面形状を求める方法を説明するための説明図である。
【図８】従来のねじ溝の形状測定方法を説明するための説明的断面図である。
【図９】従来の他のねじ溝の形状測定方法を説明するための説明図である。
【図１０】図９のねじ溝の形状測定方法を用いて溝直角断面形状を作成する方法を説明するための説明図である。
【図１１】ねじの鋼球又はボールの中心円径を説明する図である。
【符号の説明】
１…Ｖブロック
２…ねじ軸
３…測定子
４…測定機
５…測定機アンプ
６…演算装置
７…粗−溝直角断面形状演算手段
８…補正中心演算手段
９…高精度−溝直角断面形状演算手段
１０…仮想ボール
１１…ボール中心演算手段
１２…軸方向断面変換手段
ＸＳ  ，ＹＳ  …ねじ溝の軸方向断面形状の測定データ
θｂ  …リード角
ＸＣ  ，ＹＣ  …補正中心座標
Ｌ…リード値
ｄｍ…ねじの鋼球又はボールの中心円径
【図１】
0003577928.tif 000002
【図２】
0003577928.tif 000003
【図３】
0003577928.tif 000004
【図４】
0003577928.tif 000005
【図５】
0003577928.tif 000006
【図６】
0003577928.tif 000007
【図７】
0003577928.tif 000008
【図８】
0003577928.tif 000009
【図９】
0003577928.tif 000010
【図１０】
0003577928.tif 000011
【図１１】
0003577928.tif 000012