(57)【要約】【課題】  ボールねじを高速で回転させた場合でも駆動トルクを正確に測定できるボールねじのトルク測定装置を提供する。【解決手段】  このトルク測定装置では、ボールねじ１０のねじ軸１８がスピンドル１２とテールストックユニット１４とで回転可能に支持される。ボールねじ１０のナット１８に取り付けられたトルク伝達部材５０をロードセル５４に接続し、ねじ軸の回転に伴うナットのねじ軸方向の移動の際のトルクを、トルク伝達部材２０からロードセルに与えられる荷重値に基づいて求めるように構成される。ナット１８をねじ軸１６の径方向に移動しないように装置本体の設置面に対して支持する支持装置２２を設け、この支持装置２２で支持されたナット１８を支持装置２２とともに、ねじ軸方向に移動可能にする。なお、トルク伝達部材２０を設けないで、ナット１８に掛かる回転荷重をロードセルで直接に検知するようにしてもよい。【選択図】  図２
2005010155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と当該ねじ軸に螺合するナットとを備えるボールねじに対して、前記ねじ軸の回転に伴って前記ナットが当該ねじ軸の軸方向に沿って移動するときに発生するトルクを測定するボールねじのトルク測定装置において、
前記ボールねじのねじ軸の一端部に結合され且つ当該ねじ軸を回転させる回転ユニットと、
前記ねじ軸の他端部に結合され且つ当該ねじ軸を回転可能に支持するテールストックユニットと、
前記軸方向へ移動可能な状態で、前記ナットの前記ねじ軸の径方向への移動を禁止するように当該ナットを装置本体の設置面に対して支持する支持装置と、
前記トルクの発生に応じて生じる荷重を当該トルクを示す情報として検出する荷重検出手段とを備えたことを特徴とするボールねじのトルク測定装置。
【請求項２】
前記ナットに取り付けられ且つ当該ナットに伝わる前記トルクを前記荷重検出手段に伝達するトルク伝達部材を備えた請求項１に記載のボールねじのトルク測定装置。
【請求項３】
前記支持装置は、前記ねじ軸に当接しつつ当該ねじ軸を回動可能に軸支するリング体を有し、
前記リング体に、前記ねじ軸に当接するように前記荷重検出手段を配設した請求項１に記載のボールねじのトルク測定装置。
【請求項４】
前記支持装置は、前記ナットを転がり軸受を介して受ける機構と、この機構を前記軸方向に沿って設けられたガイドレール上を移動させるスライダとを備えて構成される請求項１〜３の何れか一項に記載のボールねじのトルク測定装置。
【請求項５】
前記テールストックユニットは、前記ねじ軸の軸長の増大を吸収可能なダンパ機構を備えて構成される請求項１〜４の何れか一項に記載のボールねじのトルク測定装置。
【請求項６】
前記トルク伝達部材に、当該トルク伝達部材と前記荷重検出手段との干渉に基づく残留振動を吸収可能な弾性部材を設けた請求項２，４、又は５に記載のボールねじのトルク測定装置。
【請求項７】
前記荷重検出手段の固有振動周波数を、前記ボールねじのトルク測定波形における球通過振動周波数を上回るように設定した請求項１〜７の何れか一項に記載のボールねじのトルク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボールねじのトルク測定装置（ボールねじ試験装置）に関し、特に高速回転されるボールねじのトルク測定に適したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、ねじ軸とナットの間に隙間規格に適した鋼球が入れて組み立てられている。シングルナットタイプでは、円滑に作動するか否かの作動性の確認と組み立て隙間とが検査されて組み立てが完了とされる。
【０００３】
ダブルナットタイプは、適正な隙間でボールが組み込まれた２個のナットの隙間寸法を研削加工によって調整することにより予圧が掛けられ、キーでナットが固定されて完成とされる。あるタイプのボールねじは、測定隙間より大きい径の鋼球が組み込まれて予圧が掛けられる。
【０００４】
予圧タイプのボールねじは、連続トルク測定装置により作動（駆動）トルクが測定、記録される。駆動トルクの測定結果により、ボールねじの製作精度や、予圧の大きさの適否が分かり、製作精度が芳しくないボールねじを発見することができるし、さらに、予圧を適正値に調整することが可能となる。
【０００５】
組み立て・トルク測定が完了したボールねじは、外観、寸法、フレ精度などが最終的に検査される。全工程が終了したボールねじには、グリースが充填されて、検査合格票等が付されてボールねじの完成品として出荷される。
【０００６】
現行の連続トルク測定装置においては、ボールねじ軸を回転させるスピンドルをねじ軸の一端と係合あるいは連結させ、ねじ軸の他端をテールストックに係合、或いは連結させる。ナットの周りにリング状のブラケットを固定し、このブラケットからねじ軸の半径方向に突出するスタイラスの荷重（ナットの回転を阻止しておくための力）をロードセルにて検出・計測することにより、ボールねじを１００回転／分程度させた時のボールねじの駆動トルクを求めている。
【０００７】
駆動トルクとは、所定の予圧を与えたボールねじに荷重を掛けない状態において、ねじ軸又はナットを回転し続けるのに必要なトルクである。このトルクは、上記力の作用線とねじ軸との距離を掛けて演算によって求めている。トルク測定装置は、前記荷重をロードセルにおいて検出し、これを電気信号に変換して必要な演算を行ってトルク測定波形を得、これをモニタなどの周辺機器に出力している。
【０００８】
なお、本願発明に関連するボールねじトルク自動測定装置として、実用新案登録公報第２５６８４７８号に記載されたものがある（特許文献１）。
【特許文献１】実用新案登録第２５６８４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高速回転用ボールねじの場合は、トルク測定もボールねじを高速回転させて行う必要がある。高速回転としては、例えば、３０００回転／分程度が要求される。ところで、ボールねじを高速回転させると、ナットのアンバランス等によってボールねじのねじ軸が撓み、ボールねじがその径方向に振れ回りをするという問題がある。
【００１０】
これは、ボールねじを高速回転させると、発熱によってねじが軸方向に膨張してスピンドルとテールストックの間で拘束されたボールねじ軸に曲がりが発生することも原因の一つであり、発熱が進むと撓みがより大きくなる。この結果、ボールねじの駆動トルクを正確に測定できないという問題がある。
【００１１】
従来のトルク測定装置では、ガイドレール上又は案内溝加工等ガイド上を移動するスライドベースにロードセルを固定し、ねじ軸の回転に合わせて移動するナットとスライドベースとを同速度で移動させて、ボールねじのトルクを連続的に測定できるようにしていたが、ボールねじのナットをねじ軸の径方向に対して支持する構成ではないために、既述の問題が解決できないでいた。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決することにより、ボールねじを高速で回転させても高速回転用ボールねじの駆動トルクを正確に測定できる装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的を達成するために、本発明に係るボールねじのトルク測定装置は、ねじ軸と当該ねじ軸に螺合するナットとを備えるボールねじに対して、前記ねじ軸の回転に伴って前記ナットが当該ねじ軸の軸方向に沿って移動するときに発生するトルクを測定する装置であり、前記ボールねじのねじ軸の一端部に結合され且つ当該ねじ軸を回転させる回転ユニットと、前記ねじ軸の他端部に結合され且つ当該ねじ軸を回転可能に支持するテールストックユニットと、前記軸方向へ移動可能な状態で、前記ナットの前記ねじ軸の径方向への移動を禁止するように当該ナットを装置本体の設置面に対して支持する支持装置と、前記トルクの発生に応じて生じる荷重を、当該トルクを示す情報として検出する荷重検出手段とを備えたことを基本的な構成とする。
【００１４】
好適な一態様によれば、この基本構成において、前記ナットに取り付けられ且つ当該ナットに伝わる前記トルクを前記荷重検出手段に伝達するトルク伝達部材をさらに備える。
【００１５】
また別の好適な態様によれば、上述した基本構成において、前記支持装置は、前記ねじ軸に当接しつつ当該ねじ軸を回動可能に軸支するリング体を有し、前記リング体に、前記ねじ軸に当接するように前記荷重検出手段を配設する。
【００１６】
さらに、好適には、上述した各構成において、前記支持装置は、前記ナットを転がり軸受を介して受ける機構と、この機構を前記軸方向に沿って設けられたガイドレール上を移動させるスライダとを備えて構成される。
【００１７】
さらに、好適には、上述した各構成において、前記テールストックユニットは、前記ねじ軸の軸長の増大を吸収可能なダンパ機構を備えていてもよい。
【００１８】
さらに、前記トルク伝達部材を備える場合には、前記トルク伝達部材に、当該トルク伝達部材と前記荷重検出手段との干渉に基づく残留振動を吸収可能な弾性部材を設けてもよい。
【００１９】
上述の各構成において、前記荷重検出手段の固有振動周波数を、前記ボールねじのトルク測定波形における球通過振動周波数を上回るように設定することも望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明に係るボールねじのトルク測定装置によれば、ボールねじのねじ軸径方向への触れ回りを抑制してトルク変動を防ぎ、以って正確なトルク測定を可能とする。このため、ボールねじを高速で回転させても高速回転用ボールねじの駆動トルクを正確に測定できる装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るボールねじのトルク測定装置の実施の形態を添付図面とともに説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１〜８を参照して、本発明に係るボールねじのトルク測定装置の第１の実施形態を説明する。この第１の実施形態は、請求項１及び２に相当する実施形態である。
【００２３】
図１は、第１の実施形態に係わるボールねじのトルク測定装置の概略構成図である。
【００２４】
ボールねじ１０の図示左側にはボールねじの回転ユニットとしてのスピンドル１２が設けられるとともに、その他端側には、ボールねじ１０を回転可能に保持するテールストックユニット１４が設けられている。ボールねじは、予圧タイプのダブルナットタイプのボールねじで構成されている。１６はねじ軸であり、１８はナットであり、２０はトルク伝達部材、２２はナット支持装置である。さらに、２３は潤滑剤をねじ軸に噴射するノズルであり、２３Ａは潤滑剤である。
【００２５】
図２は、ナット１８の支持装置２２を示し、同図（１）はその側面図を、同図（２）はその正面図をそれぞれ示す。この図示に際し、支持装置２２の構成を理解し易くするために、一部を断面で示している。
【００２６】
この支持装置２２はボールねじ１０のナット１８を転がり軸受とリニアガイドによって支持する構造のものである。ボールねじ１０はナット１８の部分でねじ軸径方向に振れないようにトルク測定装置の設置面に支持されるために、トルク測定外乱を低減してトルク測定が精度良く行われる。
【００２７】
支持装置はナット回りの転がり軸受を介して、ナットを支持するリング体２４と、リング体と一体に形成された二股状の脚体２６と、転がり軸受２８と、リニアガイド３０とから構成されている。
【００２８】
転がり軸受はねじ軸１６方向に沿って一対（２８Ａ，２８Ｂ）が設けられている。それぞれ、外輪、内輪、外輪と内輪間で転動可能に配置された球から構成されている。前記脚体２６の床面側（トルク測定装置の設置面側）にはリニアガイドの一対のガイドレール３２が設けられている。ガイドレールはねじ軸１６と平行にかつねじ軸に沿ってねじ軸下に設けられている。
【００２９】
各ガイドレール３２上にはリニアガイドのスライダ３４がガイドレールに沿って一対、合計４基が設けられている。スライダはリング体の各脚体２６のガイドレール３２に面する端部にあり、ガイドレール上を支持体２４及びナット１８とともに転がり可能である。
【００３０】
支持装置の説明を続けると、ナット１８の図示左側端部（スピンドル側）の外周面から非ねじ軸方向に向かってフランジ３６が突設されている。フランジ３６に対して図示右側からリング状の軸受支持部材３８がフランジ３６に接しながらナット１８の回りに介装されている。転がり軸受２８Ａの内輪とねじ軸１６との間に部材３８が介装されることにより、転がり軸受２８Ａを、リング体２４と部材３８との間で支持している。
【００３１】
支持装置のスピンドル側端部には、間座を介してボルトがフランジに螺着され、ボルト先端は第１軸受支持部材内のボルト穴に挿入されている。転がり軸受２８Ａは、リング体２４と軸受支持部材３８との間に設けられてナットをリング体２４に対して支持するようにしている。
【００３２】
符号４０はリング体２４のスピンドル側端部を支持する転がり軸受２８Ｂに対するスリーブであり、符号４２は前記間座である。符号４４は、間座４２及び軸受支持部材３８と螺着される前記ボルトである。
【００３３】
転がり軸受２８Ｂはスリーブ４０とリング体２４との間に設けられ、ナット１８のスピンドル側端部をリング体２４に対して支持している。図示するように各部材を組み付け、ボルト４４によって各部材を固定すると、二つの転がり軸受がナット・ねじ軸周りにリング体内に収容された構造が完成される。
【００３４】
今、ねじ軸１６が回転してナット１８がねじ軸方向に移動すると、リング体２４と間座４２との間は空間４６となっており、かつナット１８とリング体２４とは固定されていることから、リング体２４はナットのねじ軸に沿った移動に合わせて、ガイドレール３２に沿ってナット１８とともに移動する。
【００３５】
以上の構成によりナット１８は転がり軸受２８Ａ，２８Ｂによってリング体２４に支持され、このリング体２４はスライダ３４を介してガイドレール３２に支持されている。スライダはガードレールに対してねじ軸の軸方向に対して離間しないように支持されている。したがって、ねじ軸１６が高速回転してもナットがガイドレールに支持されているので、ナットがねじ軸の径方向に振れ回りすることが抑制される。なお、この効果は、後述のようにテールストックユニット１４（図１参照）がねじ軸の軸長の膨張を緩衝／吸収することによってさらに向上される。
【００３６】
次にトルク伝達装置２０（図１参照）について説明する。ナット１８のテールストックユニット側にはリング状の治具４８がナット１８の周りに固定されている。リング状の治具からガイドレール３２側でかつ重力方向に向かって棒状のスタイラス５０が突出されている。
【００３７】
支持装置の二股の脚２６の間にはフレーム５２が設けられ、これに荷重検出装置５４が固定されている。この荷重検出装置５４はロードセルタイプのものであり、スタイラス５０はロードセル検知部５６に臨む様にロードセル内を貫通している。この治具は、ナットに対して相対回転できないようにボルト５８によってナット１８外からその径方向に向かってナットに対して締結されている。
【００３８】
次に、図１に示すテールストックユニット１４について、図面を利用して説明する。このテールストックは、図１においてねじ軸１６の右側端部を、ねじ軸１６を回転可能に支持するものである。なお、図２において７００は設置面相当領域である。
【００３９】
図３に示すように、テールストックユニットのセンタ保持フレーム体６０から先端がテーパ状に形成されたセンタ６１がねじ軸側に向かって突設されている。ねじ軸１６の端部はセンタ６１が挿入されるテーパ状に形成されたセンタ受６２を備えている。
【００４０】
センタはセンタ本体６４に接続されており、センタ本体のその反対側はテーパ状に形成されたシャンク６６が設けられている。本体フレーム内にはシャンクのテーパ面を受けるテーパ面を持ったホルダ６８が設けられている。ホルダ６８はスリーブ７０内に収容され、クランプ７２を締め付けることによってスリーブ７０をフレーム本体６０に対してねじ軸方向に動かないように固定させる。ホルダ６８はシャンク６６を高速回転可能に保持している。
【００４１】
ホルダ６８の図示右側面は連結治具７４によって空気シリンダ装置７６（ダンパ機構）のピストン７８と結合されている。スリーブ７０のセンタ６１とは他端側には空気シリンダ装置７６を固定するホルダ８０があり、このホルダ８０はセンタ６１側に空気シリンダ７６を固定しているとともに、スリーブ７０にねじによって固定されている。このホルダ８０のハンドル８２側の別部材８１にはねじ溝が形成されており、このねじ溝にはハンドル８２によって回転されるねじ軸８４が螺合されている。
【００４２】
ハンドル８２を回転させるとねじ軸８４が回転して、ホルダ８０をねじ軸１６方向に往復動させる。ホルダ８０の往復動によって空気シリンダ装置７６、ホルダ６８、センタ本体６４、そしてセンタ６１がねじ軸方向に往復動される。
【００４３】
テールストックユニットにねじ軸１６を固定する場合には、ねじ軸端部のテーパ穴であるセンタ受６２とセンタ６１との位置決めを行い、ハンドルを時計又は反時計方向に回転させてセンタ６１を、センタ受６２内をねじ軸方向にスライドさせ、センタ６１がセンタ受６２内に嵌め込まれるようにする。センタとセンタ受の接合面は潤滑され相対回転可能に処理されている。センタ６１とセンタ受６２内に完全に挿入された状態でクランプ７２をスリーブ７０に対して締結してセンタのねじ軸１６に対する位置決めを完成させる。
【００４４】
ホルダ６８はスリーブ７０内をねじ軸１６の軸方向に沿って動くことができる。ホルダのこの動きは空気シリンダ装置７６によって緩衝／吸収される。今、ねじ軸が高速回転してねじ軸長が長くなると、センタ６１はハンドル８２の方向に押される。すると、シャンク６６、ホルダ６８、連結治具７４を介してピストン７８がハンドル８２の方向に押されることになるが、このピストンの変位は空気シリンダ装置によって吸収される。
【００４５】
空気シリンダ装置の圧力によって、センタ６１をねじ軸１６側に押圧している。したがって、テールストックユニットはねじ軸長の増加を吸収或いは緩衝しつつ、センタ６１によってねじ軸を回転可能に支持している。空気シリンダ装置の設定圧は、これらの効果を達成できる範囲に調整されるべきである。すなわち、ダンパーの推力は、強すぎると試料（ボールねじ）を撓ませてしまい振動発生要因なるなど好ましくない影響がでるために、試料を保持するのに適切な数値を図示しない制御手段（パソコン）に入力して、電気信号を空気圧に変化させる精密レギュレータで空気シリンダの圧力を変化させ、一定に保持するようにしている。これによって、ねじ軸の膨張を吸収しつつねじ軸を軸方向に適正圧でダンパとテールストックユニット間に保持することが可能となる。
【００４６】
また、センタ６１とセンタ受６２とはテーパ面によって接合されるものであるから、センタ６１の回転中心をねじ軸１６の回転軸方向に一致させることが可能である。
【００４７】
ボールねじのテールストックユニットの他端側のねじ軸端部には、ねじ軸を回転させスピンドル１２（図１参照）が設けられている。スピンドルは、ボールねじのねじ軸１６をフランジ締結方式によって回転可能に固定している。図４にスピンドルの詳細を示している。スピンドルのセンタ８６は、スピンドルと同軸になっている。センタ８６はスピンドルに対して、センタ抜け止めボルト８８によって固定されている。
【００４８】
スピンドルのねじ軸１６側端部には、ねじ軸の挿入のための凹状のデッドセンタ９０が形成されたフランジ９２が形成されている。このデッドセンタ内にはねじ軸１６を固定するためのブッシュ９４が設けられている。デッドセンタ９０にボールねじのねじ軸１６の端部を挿入して締結ボルト９４を締め上げるとねじ軸端部のテーパ穴９６がセンタ８６のテーパ状突起９８に圧入され、スピンドル１２の回転中心とねじ軸の回転中心とを一致させる芯出しが完了する。スピンドルを回転させるとねじ軸１６はスピンドルの回転軸と一体になって高速回転する。
【００４９】
次に、荷重検出装置（荷重測定装置）について、図５を用いてさらに説明する。荷重検出装置はロードセル１００を備えている。このロードセルは歪タイプのものであり、スタイラス５０からロードセルに加えられる荷重が、荷重の大きさに応じた電気信号でロードセルの検知部１０２において変換される。ボールねじのナット１８と固定されたスタイラス５０が回転しようとしてもそれはロードセル１００によって抑制される。この時の荷重がロードセルによって検出或いは測定され、ボールねじの駆動トルクが求められる。
【００５０】
リングセンタＴとロードセル検知部までの距離がトルク測定値のモーメント（腕の長さ）になり、ねじ軸が撓んで縄跳び運動や振動すると腕の長さが変化して測定値の信頼性が低下する。既述の支持装置はボールねじの測定中にリングセンタの高さを高精度に維持するために、測定値の信頼性を維持することが可能となる。
【００５１】
さらに、ボールねじ軸が回転しようとする際、スタイラス５０がロードセル検知部１０２に干渉（衝突）して振動が発生し、検出データの信頼性が損なわれる。これを無くすために、その第１として、スタイラス５０と検知部１０２との間の隙間を微少（０．１〜０．２ｍｍ程度）にしており、その第２として、この隙間に代えて、スタイラス５０に弾性体からなるスリーブ１０４をライニング、圧入、締結、接合、接着、又は溶着によって固定している。
【００５２】
弾性体の利点は、スタイラス５０が検知部１０２に衝突した際にスリーブ１０４は弾性変形して、スタイラスが回転しようとしてロードセル検知部１０２を押圧し始めたときのスタイラスとロードセル間の衝撃による残留振動を吸収できることにある。これによって、荷重測定中に発生する振動要因を取り除くことが可能となる。弾性体の材質としてはエンジニアリングプラスチック、硬質ゴム、又はウレタンなどが適しており、エンジニアリングプラスチックの誘導体でも良い。
【００５３】
すなわち、スタイラス５０がロードセル検知部１０２に当たる際の衝撃を吸収し、弾性体のロードセル１００への密着性を向上させて振動減衰時間を短縮させることができるのである。また、定速回転動作時においても、かかる弾性体を設けない場合に比べて（或いは、スリーブの弾性度が上記に列挙した弾性材料よりも低い場合に比べて）、良好な密着保持性に拠り、振動の影響を確実に低下させる。このため、測定データの信頼性を高めるとともに、多様な測定データをサンプリングすることができる。
【００５４】
図６及び図７に、従来方式（すなわち、上述したスリーブ１０４（弾性体））がスタイラス５０に取り付けられていない方式）と、本実施形態に係る弾性体方式（すなわち、上述したスリーブ１０４（弾性体））がスタイラス５０に取り付けられている方式）により収集されたサンプリングデータを比較して示す。このサンプリングデータは、ねじ軸１６を一定時間後に正転から逆転させて測定したときの回転トルクの測定結果の例を示している。縦軸は回転トルクを示し、横軸は時間軸を示している。
【００５５】
図６に示すように、従来方式に基づくスタイラスの場合、スタイラスがロードセル検知部に当たるときの衝撃が迅速には吸収されずに、衝撃により発生した振動が減衰せずに残っていることがわかる。
【００５６】
これに対して、図７（ａ）は弾性体としてＮＲＢ（acrylonitrile-butadiene rubber）を用い、同図（ｂ）は弾性体としてウレタン材を用いたときの測定結果を示す。このように、弾性体方式のスタイラス５の場合、スタイラス５０がロードセル検知部１０２に当たるときには、スリーブ１０４（弾性体）が常に介在することから、その衝撃に因る振動が確実に且つ迅速に吸収されていることが分る。このため、本実施形態に係る弾性体方式のスタイラス５０は、従来方式のスタイラスよりも、遥かに振動吸収性に優れていることが判明した。なお、振動吸収性を必要以上に重視し過ぎると、逆に検出感度が低くなり過ぎて、微小なトルク変化に鈍感になるので、材質、厚さ、形状などを調整して適度は弾性係数に設定することが重要である。
【００５７】
前述した検知部１０２によって得られた荷重測定値は電気信号に変換される。この電気信号は増幅後、デジタル変換されて処理システムの入力インターフェースに入力される。処理システムは、検知部の電気信号を処理してトルク測定波形を求め、これを表示装置に出力する。
【００５８】
図８は、トルク測定波形の一つとして、球通過振動によるトルク値変化波形を示す。
【００５９】
上述した荷重検出装置荷重におけるセンサ（ロードセル）の固有振動周波数は、ボール通過周波数振動を上回るようにすることが好ましい。このようにすることによって、荷重センサの固有振動数が高くなり、ボール通過振動によるトルク変動をセンサ特性の影響を受けることなく正しく測定できる。ボール通過振動は最大１．５ＫＨｚ程度が見込まれる。ボール通過によるトルク変動波形を再現するのにはこの2倍以上の広い帯域（フラット）を持つ荷重センサであることが望ましい。
【００６０】
今、ボールねじ１０をスピンドル１２とテールストックユニット１４間に保持して、スピンドル１２を、例えば３０００回転／分以上の高速で回転させるものとする。このとき既述のねじ軸の振れ回りが発生し易くなる。ねじ軸のナット１８は図２に示す支持装置によって支持されていること、さらに、ねじ軸が軸方向に膨張してもその膨張分をテールストックユニット１４のダンパで吸収できることにより、ねじ軸の振れ回りの発生を抑えることができる。
【００６１】
ボールねじのトルク測定に際して、ナット支持装置の転がり軸受及びリニアガイドの影響について次のように対応している。転がり軸受は殆ど回転しないために、ボールベアリングの回転トルクは無視できる。
【００６２】
一方、既述の支持装置（ナットの振れ止めユニット）はリニアガイドに載せられた構造で、測定対象であるボールねじの推力によって引っ張られる。したがって、リニアガイドはスライド抵抗として作用してこの分ボールねじの駆動トルクが大きくなる。そこで、トルク測定値からトルク増加分である触れ止めユニットからの負荷増加分を補正することとした。
【００６３】
ボールねじが動き出すときには大きな摩擦トルクが発生するが、ボールねじが高速回転に達し一定速度運転になった際のボールねじの作動トルクは摩擦トルクに比べて半分以下に小さくなる。よって、ボールねじトルク量に影響を及ぼす触れ止めユニットの外乱要因はねじ軸方向荷重値を考慮すれば良い。
【００６４】
測定される対象ボールねじは例えば高速工作機械用ボールねじで予圧軸方向荷重も大きく、振れ止めユニットの軸方向荷重はリニアガイドの転がり摩擦係数も小さく無視できる量ではあるが、測定値の精度を向上させるために次の計算式により補正するこができる。
【００６５】
支持装置によるトルク補正値（Ｎ・ｃｍ）＝
（軸方向負荷荷重（Ｎ）・リード（ｃｍ））／（２π・η(0.9〜0.95)）
【００６６】
（第２の実施形態）
図９，１０を参照して、本発明に係るボールねじのトルク測定装置の第２の実施形態を説明する。この第１の実施形態は、請求項１及び３に相当する実施形態である。この第２の実施形態においては、第１の実施形態に係るトルク測定装置の構成要素と同一又は同等の構成要素には同一符号を用いて説明を省略又は簡略する。
【００６７】
この第２の実施形態に係るボールねじのトルク測定装置は、ボールねじ１０（すなわち、ねじ軸１６）の回転に伴って発生するトルクを直接に荷重検出手段としてのロードセルに伝えることを特徴とする。換言すれば、簡単には、前述したトルク伝達部材５０（図２参照）を使用しない構成とも言える。
【００６８】
具体的には、図９，１０に示すように、支持装置２２は、後述するロードセルを一体に組み込んだリング状の軸受１５０を備える。この軸受１５０は、リング構造を有する外輪部１５１と内輪部１５２とを有し、外輪部１５１が固定される。内輪部１５２はナット１８に直結されたナットフランジ１５３を有する。外輪部１５１と内輪部１５２との間における軸方向の一端部には複数のボール１５４が回動可能に介挿されているとともに、もう一端部のボール配置位置には、複数（例えば４つ）の歪ゲージから成るリング式ロードセル１５５が配設されている。
【００６９】
また、ナット１８、すなわち支持装置２２がねじ軸１６に沿って移動するときの直進方向の負荷は、支持装置２２内のボール１５４による軸受１５０の部分が受ける構造であり、リング式ロードセル１５５が検知する荷重は、ナット１８に加わる回転荷重だけとなるように構成されている。
【００７０】
ねじ軸１６の径方向における回転振動は、リング式ロードセル１５５の、ナットフランジを挟んで反対側に取り付けた軸受１５０により抑制される。同時に、ねじ軸１６の回転に伴うナット１８から発生するトルクは直接にリング式ロードセル１５５により検知される。このため、第１の実施形態に係る測定装置と比べて、トルク伝達部材を通さない分、トルクが迅速にロードセルに伝わる。したがって、検出のリアルタイム性が向上するとともに、外部ノイズなどの外的要因に因ってトルク荷重の測定が乱されることも少なくなる。加えて、第１の実施形態と同様に、支持装置２２も前述と同様に機能していることから、測定結果の信頼性を益々向上させることができる。
【００７１】
このため、製品（ボールねじ）の低速から高速までの広範囲の回転仕様にも対応して、精度良く且つ信頼性高くトルク測定を行なうことができる。すなわち、かかるトルク測定装置の汎用性（フレキシビリティ）も一段と高められる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に第１の実施形態に係わるボールねじのトルク測定装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態で用いる支持装置を示すものであり、（１）はその側面図であり、（２）はその正面図である。
【図３】テールストックユニットの側面図である
【図４】スピンドルの側面図である。
【図５】荷重検出手段（ロードセンサ）の正面図である。
【図６】従来方式のスタイラス（弾性体を用いないスタイラス）で収集したサンプリングデータを例示するグラフである。
【図７】本実施形態に係る弾性体方式のスタイラス（弾性体を用いたスタイラス）で収集したサンプリングデータを例示するグラフである。
【図８】トルク測定波形である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るボールねじのトルク測定装置の支持装置の概略を示す側面図である。
【図１０】第２の実施形態に係るボールねじのトルク測定装置の支持装置の概略を示す、図９中のＸ線に沿った正面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０：ボールねじ、１２：スピンドル（回転ユニット）、１４：テールストックユニット、１６：ねじ軸、１８：ナット、２０：トルク伝達部材、２２：ナット支持装置、３０：リニアガイド、５０：スタイラス、５４：荷重検出装置（ロードセル）、７６：空気シリンダ装置（ダンパ機構）、１０４：スタイラスのスリーブ（弾性体）、１５０：軸受、１５１：外輪部、１５２：内輪部、１５５：リング式ロードセル１５５
【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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【図１０】
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