(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物である雌ねじ部材を支持し、かつ軸を略鉛直方向にして回動する筒状の検査主軸と、その検査主軸の軸孔を通して雌ねじ部材のねじ孔内へ進出する支持杆とを有し、その支持杆に雌ねじの谷へ当接する略半球状の頭部を有する計測子と、その計測子の進退量を計測する計測手段とを支持するとともに、前記支持杆の下部に支持杆の重量を負担して支承する空圧手段を設けてなる雌ねじ径の測定装置。
【請求項２】
前記支持杆及び前記空圧手段は、傾斜したガイドバーによって支持されており、前記計測子前記頭部は、前期ガイドバーの傾斜による水平分力によって雌ねじの谷へ当接される請求項１記載の雌ねじ径の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は半円形のねじ溝を持つ雌ねじ、殊にボールねじの内径を精度よく計測するための測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボールねじは図７で示すように、雌ねじ部材１６と雄ねじ部材１８とを鋼球１９を介して螺合させたもので、その雌ねじ部材１６は図８で示すように半円状の谷１６ａを持っており、その内径φｄを工場で加工しながら計測することが大変難しいとされていた。
一般に、雌ねじのピッチ径計測は雄ねじのように加工途中で簡便に使用する測定器がなく、そのためプラグゲージを螺合させることにより良否を判定したり、雌ねじを断面して顕微鏡測定器によって計測することが行われている。
他方、円筒孔径の測定手段としては図９で示すように、検査台９０に対して回転可能に支持した計測主軸９１を設け、その計測主軸９１へチャック９２によって被検査物９３を取付けた上、その被検査物９３の内面に向けて進退する計測子９４を設け、その計測子９４を内径面へ当接させた状態で電動機９５によって被検査物９３を回転させ、計測子９４が進退した量を計測することによって内径と偏芯量とを測定するものが広く知られている。
【０００３】
ところが、この形式の測定器を応用して雌ねじの内径を計測しようとすると、前記計測子９４をねじ溝のリードに従って雌ねじの軸方向へ移動させることが求められる。そこで従来はその移動のため被検査物と等ピッチの親ねじを付設し、その親ねじによって前記計測子９４を雌ねじの軸方向へ移動することが考えられた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような手段を附加しても親ねじと異なるリードを有する雌ねじは検査することができない上、測定装置の構造が複雑になる他、さらに、被検査物たる雌ねじのリードと親ねじのリードとの間にピッチ誤差があると、新たな測定誤差を生じる原因となった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、被検査物である雌ねじ部材を支持し、かつ軸を略鉛直方向にして回動する筒状の検査主軸と、その検査主軸の軸孔を通して雌ねじ部材のねじ孔内へ進出する支持杆とを有し、その支持杆に雌ねじの谷へ当接する略半球状の頭部を有する計測子と、その計測子の進退量を計測する計測手段とを支持するとともに、前記支持杆の下部に支持杆の重量を負担して支承する空圧手段を設けることによって解決される。
【０００６】
そこでは、前記支持杆及び前記空圧手段は、傾斜したガイドバーによって支持されており、前記計測子前記頭部は、前期ガイドバーの傾斜による水平分力によって雌ねじの谷へ当接されるのが好ましい。
【０００７】
【作用】
計測子の頭部は雌ねじの谷よりやゝ小さく作られた半球状をなし、ボールねじにあっては称呼ボール径とし、かつ、その外面には環状の突部が形成されているから、その頭部は突部において雌ねじの谷部へ接触する。また、計測子は雌ねじの内面へ向けて下方へ下がるガイドバーの傾斜に従って移動するので、自重によって被検査物の内面に当接し、その接触状態が保持される。さらに、計測子は空圧手段によって上方へ向けて付勢され、その重量を相殺する。そこで、検査主軸が回転すると雌ねじの谷へ当接させた計測子の頭部が進退し、その進退した量が信号として出力されると同時に、雌ねじのリードに従って上または下へ移動する。
【０００８】
【発明の実施の態様】
以下、本願発明の実施の一形態を説明する。図１〜３中、１０はこの発明に係る雌ねじ径の測定装置である。雌ねじ径の測定装置１０は４本の支脚１１により支持された筐体１２によって支持される支持体１３を有する。支持体１３は上部のフランジ１４によって筐体１２により支持されるとともに、軸受１５を介して被検査物たる雌ねじ部材１６を支持する検査主軸２０を回転可能に支持している。１７はクランプ手段であり、雌ねじ部材１６を検査主軸２０上へ着脱可能に固定するものである。
【０００９】
検査主軸２０は軸孔２１を同軸に有する略筒状をなしており、その上端部を閉じる支持板２２の中央部には小径の透孔２３が設けられている。また、下端部の外周には歯車２４が刻設してあり、歯車２４は支持体１３によって支持された減速機付きの電動機２５へ連結されている。かくて、検査主軸２０は電動機２５によって緩速で一方向へ一定角度回転しては停止して測定を行う。
【００１０】
３０は検査主軸２０の軸孔２１内に位置して支持体１３に支持した計測子である。計測子３０は上下方向に伸びる支持杆３１の上端部に取り付けられており、支持杆３１は保持筒３２内で上下摺動が可能で、回転しないように支持されている。また、計測子３０は支持板２２と平行に配置された棒状をなし、前記支持杆３１の上端部に軸方向へ摺動可能に支持されている。計測子３０の端部には焼入れされた鋼や超硬金属などの硬質材料によって作られ、平滑に研磨された半球状の頭部３０ａが設けられている。頭部３０ａは図４で示すように、軸線の上側３０ｂと下側３０ｃとにおいて、雌ねじ部材１６の略半円状をした谷１６ａへ当接している。よって、雌ねじ部材１６が検査主軸２０によって回動すると、谷１６ａへ当接している計測子３０の頭部３０ａが前記支持杆３１とともに、谷１６ａのリードに従って上昇、あるいは下降する。
【００１１】
また、前記保持筒３２は下端部が往復台３３に固着されており、往復台３３は前記支持体１３に並設された２本のガイドバー３４、３４によって摺動自在に支持されている。すなわち、ガイドバー３４、３４は水平線より２度前後傾斜して設けられており、往復台３３に設けられた案内孔３５がこれに緩く嵌合している。
【００１２】
図５に示すように、３６は往復台３３に設けた圧気の給送孔であり、給送孔３６は一端が前記ガイドバー３４、３４とこれに嵌合する案内孔３５との間の狭い隙間３７へ通じ、他端が図示してない空気ポンプヘ通じている。よって、給送孔３６を介して空気ポンプから加圧された空気が供給されると、空気は前記狭い隙間３７を通して外気中へ流出しようとして、往復台３３をガイドバー３４、３４上から浮上させる。図５ではクリアランスを誇張してあるが、実用クリアランスは数ミクロン程度である。
【００１３】
このようにしてガイドバー３４と前記案内孔３５との間が直接に接触しない状態、すなわち摩擦抵抗が最小になる状態で保持されると、往復台３３はガイドバー３４の傾斜に従い自重の水平方向分力に相当する力によってガイドバー３４上を低い側へ移動し、往復台３３に支持した前記保持筒３２を計測子３０が雌ねじ部材１６の内面へ当接する位置まで移動させ、その接触面に対して計測子３０がその自重の水平方向分力に相当する測定圧で接触する。３８は往復台３３の側面部に設けられた計測手段（リニアスケール）であり、計測手段３８は計測子３０の軸方向の移動量を電気的に計測するもので、特に、この構成自体に目新しい点はない。なお、リニアスケールの分解能は１万分の１ミリメートルを用いている。
【００１４】
４０は支持杆３１を支承する空圧手段であり、空圧手段４０は前記保持筒３２へ摺動可能に支持した空気作動式のプランジャ４１を有する。プランジャ４１は上端面において前記支持杆３１を支承するとともに、下端面には外部の圧力源（図示してない）から加圧室へ導入される空気圧の作用を受け、支持杆３１が上昇するのに追従して上下動し、支持杆３１の重量を負担する。
【００１５】
次に、上記雌ねじ径の測定装置１０を使って行う雌ねじ部材１６の谷１６ａの測定方法を説明する。計測子３０は測定を始める前、検査主軸２０に設けた透孔２３の中へ下降し、支持杆３１は往復台３３によって前記透孔２３と同軸の位置に復帰している。また、往復台３３には給送孔３６を通して圧気が送られ、ガイドバー３４上から浮上して支えられる。上記のように計測子３０が支持板２２の上から退去した状態で、支持板２２の上へ被検査物である雌ねじ部材１６を透孔２３と略同軸に置き、クランプ手段１７によって固定する。
【００１６】
この状態から計測子３０を上昇させ往復台３３の空圧シリンダ４２のロッドを縮めると、往復台３３はガイドバー３４の傾斜に従って移動し、計測子３０を雌ねじ部材１６の内面へ向けて前進させる。計測子３０の頭部３０ａがねじ溝である谷１６ａに接触すると、その傾斜に従って昇降し、上下方向に位置を修正しつつ図４で示すような、谷１６ａの軸線と計測子３０の軸線とが一致する位置に到達し、停止する。
【００１７】
こゝで、電動機２５によりピニオン２６と歯車２４を介して検査主軸２０を回転させると、図６で示すように、被検査物たる雌ねじ部材１６も検査主軸２０の軸線Ｒの周りを回転し計測子３０は検査主軸２０の軸芯を通る自らの軸線上を進退しつゝ雌ねじのリードに従って昇降することは前述の通りである。よって、検査主軸２０を回転させて各角度位置における変位Ｓを測定すれば、雌ねじ部材１６の中心Ｃは検査主軸２０の軸線Ｒの周りを回るので、その測定値から偏芯量Ｐを算出することができる。とくにボールねじにあっては、ねじ面に穴があり全周測定できない場合があるが、三角形の複数平均法を用い、２７０度程度の測定ができれば足りることになる。
また、計測子３０の初期位置を検査ゲージ（図示してない）によって矯正しておけば、それを基準として内径φｄを絶対値として算出することができる。なお、この計算過程が予めプログラムされたアルゴリズムに従って電子的に処理されることはいうまでもない。なお、図中Ｒｐは計測子３０に設けた鋼球の半径、Ｑは測定数値のリセット点である。
【００１８】
なお、検査主軸２０が回転し、計測子３０が雌ねじのリードに従って昇降する際、計測子３０は支持杆３１を介して空圧手段４０によって絶えず下方から重量に相当する力を受けており、谷１６ａの面に作用する可動部分の重量が少なくなっている。この測定装置により繰り返し測定精度は１０００分の１ミリになり、ボールねじにあっては組み込まれるボール径の数値選択が可能になった。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１によれば、計測子が浮動することにより雌ねじの内径へ向けて進退するだけでなく、軸方向へも移動できるので、雌ねじの測定を容易に、かつ、高精度で行うことができる。請求項２によれば、計測子は自重の分力による一定の力で被測定面に当接するから、測定圧が安定し測定誤差が少ない。などの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る雌ねじ径の測定装置を示す図３中のＩ−Ｉ断面図である。
【図２】同じく図３中のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本願発明に係る雌ねじ径の測定装置の平面図である。
【図４】雌ねじの谷を示す拡大断面図である。
【図５】図２中のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】測定原理を示す原理図である。
【図７】従来のボールねじ機構の要部を破断して示す一部破断外観図である。
【図８】雌ねじ部材の要部断面図である。
【図９】従来の雌ねじ径の測定装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０・・・・雌ねじ径の測定装置
１１・・・・支脚
１２・・・・筐体
１３・・・・支持体
１４・・・・フランジ
１５・・・・軸受
１６・・・・雌ねじ部材（被検査物）
１６ａ・・・半円状の谷
１７・・・・クランプ手段
１８・・・・雄ねじ部材
１９・・・・鋼球
２０・・・・検査主軸
２１・・・・軸孔
２２・・・・支持板
２３・・・・透孔
２４・・・・歯車
２５・・・・電動機
２６・・・・ピニオン
３０・・・・計測子
３０ａ・・・頭部
３１・・・・支持杆
３２・・・・保持筒
３３・・・・往復台
３４・・・・ガイドバー
３５・・・・案内孔
３６・・・・圧気の給送孔
３７・・・・隙間
３８・・・・計測手段
４０・・・・空圧手段
４１・・・・プランジャ
４２・・・・空圧シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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