(57)【要約】      （修正有）【課題】ボールねじ軸の有効径を、加工中に連続して自動的に、また、ねじ軸全長にわたり均一に測定する有効径測定装置を提供する。【解決手段】装置本体１２と、装置本体から伸長するフローティング測定子１４と、フローティング測定子の先端部に取り付けられたプローブ１６とを有し、フローティング測定子が１次方向以外の方向で浮遊運動することにより、先端部に取り付けられたプローブが３次元方向における１次方向に移動可能であり、１次方向の動きにより加工対象であるボールねじ軸２０に加工されたねじ溝４の溝底に接触した時に検出信号を出力し、プローブの１次方向以外の動きによるねじ溝内への接触による検出信号はフローティング測定子の浮遊運動によりキャンセルする。【選択図】図２
2018163032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象であるボールねじ軸に加工されたねじ溝の有効径を測定するボールねじの有効径測定装置において、装置本体と、該装置本体から伸長するフローティング測定子と、該フローティング測定子の先端部に取り付けられたプローブとを有し、前記フローティング測定子が１次方向以外の方向で浮遊運動することにより、その先端部に取り付けられたプローブが３次元方向における１次方向に移動可能であり、該１次方向の動きにより加工対象であるボールねじ軸に加工されたねじ溝の溝底に接触した時に検出信号を出力し、前記プローブの前記１次方向以外の動きによる前記ねじ溝内への接触による検出信号は前記フローティング測定子の浮遊運動によりキャンセルするように構成されていることを特徴とするボールねじの有効径測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の有効径測定装置を前記加工対象であるボールねじ軸を挟んだ両側に相対向するように対称様に配置し、前記各プローブが前記ボールねじ軸の前記ねじ溝の溝底に接触することにより検出信号を出力することで、前記ボールねじの直径を測定可能に構成されていることを特徴とするボールねじの有効径測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじを構成するねじ軸の有効径を測定する装置及びシステムに関し、特に、ねじ研削盤等を用いてボールねじ軸を生産する現場においてボールねじ軸の有効径の変動を加工中に自動的に測定する装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、産業機械やロボットなどに用いられる機械要素であり、外周面にねじ溝を有するねじ軸と、内周面にねじ溝を有するナットと、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝とからなる転動路に収容された多数のボール（通常は鋼球）とを備え、高い動力伝達効率と位置精度とをもって回転運動の直線運動への変換（あるいは、直線運動の回転運動への変換）を行う。即ち、ボールねじは、外周面に所定のリードで螺旋状のボール転動溝が形成されたねじ軸と、内周面にねじ軸側のボール転動溝と対向する螺旋状のボール転動溝を有し、ボールを介してねじ軸に螺合するナット部材とから構成されており、ねじ軸の回転に応じてナット部材がねじ軸の軸方向へ移動するように構成されている。かかるボールねじは、例えば、工作機械の送りテーブル等をミクロン単位で移動させるために用いられるが、その送り精度を確保するために、その製作時には、ボールねじ軸の有効径を測定する必要があり、このための測定方法として、従来、三針法や斜径法等の測定方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−１３５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝の有効径の変動を軸全長に亘り厳密に管理する必要がある。仮に、ねじ軸側のボール転動溝の有効径が公差を加味した最小許容寸法よりも小さい場合には、ねじ軸のボール転動溝とこれを転動するボールとの間に隙間が生じ、ナット部材がねじ軸に対してガタついてしまう虞がある。反対に、ねじ軸側のボール転動溝の有効径が公差を加味した最大許容寸法よりも大きい場合には、ボールがボール転動溝の間で過度に押し潰される結果となり、ナット部材に対するねじ軸の回転に過大なトルクが必要となる。こうなると、ねじ使用時に本来同一負荷で静粛に運転できるはずのものが、運転中に過負荷になったり、隙間による振動を発生させるので、ねじの寿命低下や騒音等の不具合を生じる。従って、ねじ軸のボール転動溝の有効径の寸法管理を厳密に行うために、その製造工程において、ボールねじ軸の有効径を連続して正確に測定することができる必要がある。しかしながら、上述した三針法や斜径法等は、ボールねじ軸の有効径をその都度、測定者が把持可能な測定器を用いて手動にて測定するものであり、正確性と連続性の面で十分な測定方法とは言えなかった。即ち、かかる三針法や斜径法による測定作業は、人手（手動）によるため熟練した技能を必要とし、ボールねじ軸の有効径の測定工程を自動化することにより生産性の向上を図ることは困難であった。
【０００５】
本発明は、以上のような事情から為されたものであり、その目的は、ボールねじ軸を生産する現場においてボールねじ軸の有効径の変動を加工中に連続して自動的に測定することができる測定装置を提供することにある。また、ねじ軸全長にわたる均一な測定が可能な測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明者は、種々検討を重ねた結果、装置本体から伸長するフローティング測定子が１次方向以外の方向で浮遊運動することにより、その先端部に取り付けられたプローブが３次元方向における１次方向に移動可能であり、該１次方向の動きにより加工対象であるボールねじ軸に加工されたねじ溝の溝底に接触した時に検出信号を出力し、前記プローブの前記１次方向以外の動きによる前記ねじ溝内への接触による検出信号は前記フローティング測定子の浮遊運動によりキャンセルすることで、上述したように、ボールねじ軸の有効径の変動を加工中に連続して自動的に測定することができる上に、ねじ軸全長にわたる均一な測定が可能となることを見出した。
【０００７】
即ち、本発明の第１の様相に係るボールねじの有効径測定装置は、加工対象であるボールねじ軸に加工されたねじ溝の有効径を測定するボールねじの有効径測定装置において、装置本体と、該装置本体から伸長するフローティング測定子と、該フローティング測定子の先端部に取り付けられたプローブとを有し、前記フローティング測定子が１次方向以外の方向で浮遊運動することにより、その先端部に取り付けられたプローブが３次元方向における１次方向に移動可能であり、該１次方向の動きにより加工対象であるボールねじ軸に加工されたねじ溝の溝底に接触した時に検出信号を出力し、前記プローブの前記１次方向以外の動きによる前記ねじ溝内への接触による検出信号は前記フローティング測定子の浮遊運動によりキャンセルするように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２の様相に係るボールねじの有効径測定システムは、上記の有効径測定装置を前記加工対象であるボールねじ軸を挟んだ両側に相対向するように対称様に配置し、前記各プローブが前記ボールねじ軸の前記ねじ溝の溝底に接触することにより検出信号を出力することで、前記ボールねじの直径を測定可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ボールねじ軸を生産する現場においてボールねじ軸の有効径の変動を加工中に連続して自動的に測定することができる測定装置及びシステムを提供することができる。また、ねじ軸全長にわたる均一な測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ボールねじ軸の有効径に関する従来の測定方法の問題点を説明するための図であり、（ａ）は、その測定端子（プローブ）が溝形状に適合する場合、（ｂ）は、その測定端子（プローブ）が溝形状に適合しない場合を示す。
【図２】（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るボールねじの有効径測定装置の基本原理と動作原理を示す第１の図であり、（ａ）は、その有効径測定装置とボールねじ軸を正面側から見た図、（ｂ）は、その有効径測定装置とボールねじ軸を上面側から見た図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るボールねじの有効径測定装置の基本原理と動作原理を示す第２の図であり、（ａ）は、その有効径測定装置とボールねじ軸を上面側から見た図、（ｂ）は、その測定時における有効径測定装置のプロ−ブと溝との位置関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ軸の有効径測定装置をボールねじ軸を加工する研削盤に適用した例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ軸の有効径測定装置を用いた測定方法を示すフロー図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るボールねじの有効径測定システムの基本原理と動作原理を示す図であり、その有効径測定システムとボールねじ軸を正面側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、本発明の理解を容易にするため、ボールねじ軸の有効径に関する従来の測定方法の問題点について説明しておく。図１は、その問題点を説明するための図であり、（ａ）は、従来の三針法等に用いる球形の測定端子（プローブ）が溝形状に適合する場合、（ｂ）は、その測定端子（プローブ）が溝形状に適合しない場合を示す。
例えば、上述した特許文献１記載の従来例では、三針法の針（円筒形直径寸法）に替えて３６０°で感度を有する球形プローブ（球形直径寸法）を用いてボールねじ軸の有効径を測定者が手動にて測定するものである。この場合、図１（ａ）に示すように、球形の測定端子（プローブ）２が溝４の形状に適合する場合には、その溝４の最深部にプローブが接触した時に検出信号が出力されるので、正確な測定が為される。しかしながら、図１（ｂ）に示すように、球形の測定端子（プローブ）２が溝４の形状に適合しない場合には、その溝４の最深部にプローブ２が接触した時ではなく、より浅い位置で溝の側面にプローブ２が接触した時に検出信号が出力されることになるので、結果として正確な測定が為されない。従って、溝４の形状如何とその都度の測定者の手動作業の精度により測定結果が左右されることになり、ボールねじ軸の全長に亘る均一な測定は極めて困難である。
【００１２】
本発明は、以上に述べた従来例の問題点の解決手段を提供するものであり、その解決手段は、具体的には以下に述べる実施形態として具現化される。そこで、まず本発明の第１の実施形態に係るボールねじの有効径測定装置について述べる。図２（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るボールねじの有効径測定装置の基本原理と動作原理を示す第１の図であり、（ａ）は、その有効径測定装置とボールねじ軸を正面側から見た図、（ｂ）は、その有効径測定装置とボールねじ軸を上面側から見た図である。図３（ａ）（ｂ）は、その基本原理と動作原理を示す第２の図であり、（ａ）は、その有効径測定装置とボールねじ軸を上面側から見た図であい、図２（ｂ）を左に９０度回転させた状態に相当する。（ｂ）は、図３（ａ）の状態において、その測定時における有効径測定装置のプロ−ブと溝との位置関係を示す図である。図２（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の第１の実施形態に係るボールねじの有効径測定装置１０は、装置本体１２から伸長するフローティング（浮遊）測定子１４と、そのフローティング（浮遊）測定子１４の先端部に取り付けられた測定球（プローブ）１６とを有している。
【００１３】
この有効径測定装置１０において重要な点は、フローティング（浮遊）測定子１４が１次方向以外の方向で浮遊運動することにより、その先端部に取り付けられた測定球（プローブ）１６が３次元方向における１次方向に移動可能であり、該１次方向の動きにより加工対象であるボールねじ軸に加工されたねじ溝４の溝底に接触した時に検出信号を出力し、前記測定球（プローブ）１６の前記１次方向以外の動きによる前記ねじ溝４内への接触による検出信号は前記フローティング（浮遊）測定子１４の浮遊運動によりキャンセルすることである。換言すれば、測定球（プローブ）１６の前記１次方向以外の動きに対しては不感帯が設けられている。ここで、図２（ａ）において、３次元方向を図示のとおり定義した場合、ボールねじの有効径測定装置１０では、装置本体１２から伸長するフローティング（浮遊）測定子１４は、矢印ＳＷで示すように、参照符号１４ａで示す部分を起点に１次の方向（Ｘ方向とする）のみにスイングするように形成されており、このスイングに応じて起点の反対（根本）側が動いた量に対応した検出信号を出力する。
【００１４】
図３（ａ）（ｂ）を参照してより詳しく説明する。図３（ａ）において、３次元方向は図示のとおりである。即ち、ボールねじの有効径測定装置１０は、装置本体１２から伸長するフローティング（浮遊）測定子１４は、同図に示すように平行ばね１４ｂ部分を有しており、この平行ばね１４ｂの先端部は、矢印ＺＦで示すように、Ｚ方向にフローティングする。尚、Ｙ方向の変位もＺ方向のフローティングで吸収するようになっている。また、図３（ｂ）において、３次元方向は図示のとおりである。即ち、ボールねじの有効径測定装置１０は、装置本体１２の設定された測定圧により、同図に示すように、溝４内を溝底に向って（Ｘ方向、図では下方向）押し付ける力が働いており、それに加えて上述した平行ばね１４ｂによるＺ方向（図では水平方向）のフローティングがあるので、矢印Ｐで示すように、測定球（プローブ）１６が溝４の底（奥）まで入る（溝にはまる）ようになっている。
【００１５】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るボールねじの有効径測定装置をボールねじ軸を加工する研削盤に適用した例を示す図である。図４に示すように、本発明の第１の実施形態に係るボールねじ軸の有効径測定装置１０は、ワークとしての加工対象であるボールねじ軸２０を加工する研削盤３０と共に用いられる。図４において、ボールねじ軸２０は、前後方向（図４の紙面と直交する方向）に伸長するように把持装置（チャック）３２により保持された状態で、研削盤３０の工具により研削されてボールねじに加工される。そのボールねじ軸２０を所定長さ研削した時点で、図４に示すように、有効径測定装置１０の、装置本体１２が上方から降りてきて、そのフローティング（浮遊）測定子１４と、そのフローティング（浮遊）測定子１４の先端部に取り付けられた測定球（プローブ）１６により、ねじ溝４（図１参照）の最深部にタッチした時点で検出信号を出力し、溝４にならうように計測される。このような測定タイミング等の設定は、研削盤３０の表示画面３８によりオペレータが行うことが可能である。
【００１６】
図５は、本発明の第１の実施形態に係るボールねじの有効径測定装置１０を用いた測定方法を示すフロー図である。まず、ねじ研削の対象である工作物（ワークとしてのボールねじ軸）２０がセットされた（Ｓ４０１）状態で、測定子１４により（Ｓ４０２）リ−ド方向の位置を決め（Ｓ４０３）、径方向測定機１０により径方向を測定する（Ｓ４０４）。ここで、図２（ａ）（ｂ）を参照しつつ上述したように、径方向のみ測定する機構になっている。測定値を表示し（Ｓ４０５）、測定値をねじ研削盤（工作機械）３０の図示しないＮＣ制御部にセットする（Ｓ４０６）。上述した補正値からねじ研削のための切込み量等の補正値を算出し（Ｓ４０７）、この補正値に相当する補正動作を行う（Ｓ４０８）。
【００１７】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るボールねじの有効径測定システムの基本原理と動作原理を示す図であり、その有効径測定システムとボールねじ軸を正面側から見た図である。図６に示すように、本発明の第２の実施形態に係るボールねじ軸の有効径測定システム２００は、第１の有効径測定部２０１と、第２の有効径測定部２０２とを有しており、測定対象であるボールねじ軸２０を挟んで対称に設けられている。第１の有効径測定部２０１、第２の有効径測定部２０２は、それぞれが上述した第１の実施形態の有効径測定装置１０と同様の構成を有しており、それぞれ測定部本体２１２と、測定部本体２１２から伸長するフローティング（浮遊）測定子２１４と、そのフローティング（浮遊）測定子２１４の先端部に取り付けられた測定球（プローブ）２１６とを有している。この第２の実施形態の有効径測定システム２００において重要な点は、ボールねじ軸２０を挟んでその直径の両側からそれぞれのフローティング（浮遊）測定子１４が１次方向以外の方向で浮遊運動することにより、その先端部に取り付けられた測定球（プローブ）１６が３次元方向における１次方向に移動可能であり、該１次方向の動きにより加工対象であるボールねじ軸に加工されたねじ溝４の溝底に接触した時に検出信号を出力し、前記測定球（プローブ）１６の前記１次方向以外の動きによる前記ねじ溝４内への接触による検出信号は前記フローティング（浮遊）測定子１４の浮遊運動によりキャンセルすることである。換言すれば、測定球（プローブ）１６の前記１次方向以外の動きに対しては不感帯が設けられている。
【００１８】
本発明によれば、ボールねじ軸を生産する現場においてボールねじ軸の有効径の変動を加工中に連続して自動的に測定することができる測定装置及びシステムを提供することができる。また、ねじ軸全長にわたる均一な測定が可能である。
【符号の説明】
【００１９】
２  球形の測定端子（プローブ）、  ４  溝、１０  ボールねじの有効径測定装置、
１２  装置本体、１４  フローティング（浮遊）測定子、  １６  測定球（プローブ）、
２０  ボールねじ軸、  ３０  研削盤、３２  把持装置（チャック）、３８  表示画面、
２００  ボールねじ軸の有効径測定システム、２０１  第１の有効径測定部、
２０２  第２の有効径測定部、２１２  測定部本体、
２１４  フローティング（浮遊）測定子、  ２１６  測定球（プローブ）
【図１】
2018163032.tif 000003
【図２】
2018163032.tif 000004
【図３】
2018163032.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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