(57)【要約】      （修正有）【課題】ボールねじナットの内周面の溝形状の検査を容易且つ短時間で行う。【解決手段】ボールねじナットを回転テーブル２２により回転自在に支持するとともに、その回転角度をロータリエンコーダ２３で測定し、測定子３をＸＹＺテーブル１２により、ＸＹＺ方向に移動自在に支持するとともに、測定子３がボールねじナットの方向に移動するＸ軸方向の変位をリニアゲージ１３により測定し、測定子３が上下に移動するＺ軸方向の変位をダイヤルゲージ１４により測定する。これらセンサの検出信号をもとに、ボールねじナットにおける測定子３の位置座標を演算し、位置座標をもとにボールねじナットの各部の測定を行う。【選択図】図１
2012159499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじを構成するボールねじ軸またはボールねじナットに形成された溝に沿って測定子を移動させて前記ボールねじの測定を行うボールねじの測定装置であって、
前記ボールねじ軸またはボールねじナットを測定対象として支持する第１の支持手段と、
前記測定子を支持する第２の支持手段と、を有し、
前記第１の支持手段および前記第２の支持手段は、前記測定対象と前記測定子とを、前記測定対象の軸に沿って相対移動可能に支持するとともに、前記測定対象の径方向に相対移動可能に支持し、且つ前記測定対象の軸を中心として周方向に相対移動可能に支持し、
さらに、前記測定対象と前記測定子との、前記測定対象の軸に沿った方向の相対変位を検出する軸方向変位検出手段と、
前記径方向の相対変位を検出する径方向変位検出手段と、
前記周方向の相対変位を検出する周方向変位検出手段と、を備えることを特徴とするボールねじの測定装置。
【請求項２】
前記測定子は、前記溝を転動する転動球体と同一径を有する１つの球体であることを特徴とする請求項１記載のボールねじの測定装置。
【請求項３】
前記溝は、前記ボールねじ軸またはボールねじナットと一体に形成された、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝であって、
前記測定子は、前記循環溝の凹部に嵌合して前記循環溝に位置決めされる嵌合部材であることを特徴とする請求項１記載のボールねじの測定装置。
【請求項４】
前記測定子は、前記循環溝の凹部と同一形状を有し且つ前記循環溝と嵌合する循環溝凸形状を有することを特徴とする請求項３記載のボールねじの測定装置。
【請求項５】
前記測定子は、２つの球体であり且つ当該２つの球体は前記循環溝の長手方向両端と対向した状態で前記循環溝と嵌合することを特徴とする請求項３記載のボールねじの測定装置。
【請求項６】
前記測定子は、前記溝を転動する転動球体の径よりも大きな径の円弧部を有し、
前記測定子の前記円弧部と前記溝とが接触するようになっていることを特徴とする請求項１記載のボールねじの測定装置。
【請求項７】
前記測定子は、前記転動球体の径よりも大きな径を有する球体であることを特徴とする請求項６記載のボールねじの測定装置。
【請求項８】
前記測定子の直径は、前記溝の開口幅よりも小さいことを特徴とする請求項７記載のボールねじの測定装置。
【請求項９】
前記測定子は、前記転動球体の径よりも大きな径を有する円柱または柱状部材であって当該柱状部材の断面は、隣接する２つの角が円弧からなる矩形状であることを特徴とする請求項６または請求項７記載のボールねじの測定装置。
【請求項１０】
前記第１の支持手段は前記測定対象を前記周方向に回転自在に支持し、
前記第２の支持手段は前記測定子を前記測定対象の軸に沿った方向および前記径方向に移動自在に支持することを特徴とする請求項１から請求項９の何れか１項に記載のボールねじの測定装置。
【請求項１１】
ボールねじを構成するボールねじ軸またはボールねじナットに形成された溝に沿って測定子を移動させて前記ボールねじの測定を行う測定方法であって、
前記ボールねじ軸またはボールねじナットを測定対象として、前記測定子を前記測定対象の溝に沿って移動させ、このときの前記測定対象と前記測定子との間の前記測定対象の軸に沿った方向の相対変位と、前記測定対象の径方向の相対変位と、前記測定対象の軸を中心とした周方向の相対変位とを測定し、
これら測定値に基づき、前記測定対象の測定を行うことを特徴とするボールねじの測定方法。
【請求項１２】
前記溝は、前記ボールねじ軸またはボールねじナットと一体に形成された、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝であって、前記測定子は１つの球体で構成され、
当該測定子を用いて前記循環溝の長手方向両端部の位置座標を測定し、前記両端部の位置座標から前記循環部の中心部の位置座標を演算し、演算した中心部の位置座標を前記循環溝の位置座標とすることを特徴とする請求項１１記載のボールねじの測定方法。
【請求項１３】
前記溝は、前記ボールねじ軸またはボールねじナットと一体に形成された、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝であって、前記測定子は前記循環溝の凹部と嵌合して前記循環溝に位置決めされる嵌合部材で構成され、
前記測定子が前記循環溝と嵌合するときの前記測定子の位置座標を、前記循環溝の位置座標とすることを特徴とする請求項１１記載のボールねじの測定方法。
【請求項１４】
前記循環溝の位置座標を検出し、
当該循環溝の位置座標と予め設定した前記循環溝の位置基準とに基づき、前記循環溝の位置基準と前記循環溝の位置との位相差から前記循環溝の位相を測定することを特徴とする請求項１１から請求項１３の何れか１項に記載のボールねじの測定方法。
【請求項１５】
前記循環溝の位置座標を検出し、
前記循環溝の深さとして、前記循環溝の位置座標における前記循環溝の深さを測定することを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載のボールねじの測定方法。
【請求項１６】
前記測定子は１つの球体で構成され、
前記測定子が前記測定対象の溝に接触した状態を維持したまま、前記測定対象を、当該測定対象の軸を中心とした周方向に回転させ、
前記測定対象の回転に伴い前記測定対象の溝に沿って移動する前記測定子の前記各相対変位を測定し、
これら測定値に基づき、前記測定対象の溝の溝中心の軌跡を測定することを特徴とする請求項１１記載のボールねじの測定方法。
【請求項１７】
前記溝は、前記ボールねじ軸またはボールねじナットと一体に形成された、ボール戻し経路をなす凹部からなる略Ｓ字状の循環溝であって、
前記測定対象の回転に伴い前記循環溝に沿って当該循環溝の一端から他端まで移動する前記測定子の前記各相対変位を測定し、
これら測定値に基づき、前記循環溝の溝中心の軌跡を測定することを特徴とする請求項１６記載のボールねじの測定方法。
【請求項１８】
前記溝は螺旋状に形成された螺旋溝および前記循環溝であって、前記螺旋溝と前記循環溝との接続部における前記螺旋溝の幅方向中心位置の位置座標と前記接続部における前記循環溝の幅方向中心位置の位置座標とを測定し、測定した位置座標に基づき前記螺旋溝の幅方向中心位置と前記循環溝の幅方向中心位置とを結ぶ直線をリード角相当値として検出し、当該リード角相当値に基づき、前記螺旋溝と前記循環溝との接続ずれ状態を測定することを特徴とする請求項１１に記載のボールねじの測定方法。
【請求項１９】
前記螺旋溝はその断面において溝底が非単一円弧となる溝であり且つ前記循環溝はその断面において溝底が単一円弧となる溝であって、
前記螺旋溝の幅方向中心位置の位置座標を測定するときには、前記測定子として前記溝を転動する転動球体と同一径の球体からなる第１の測定子を用い、前記循環溝の幅方向中心位置の位置座標を測定するときには、前記測定子として前記転動球体の径よりも大きな径の球体からなる第２の測定子を用いることを特徴とする請求項１８記載のボールねじの測定方法。
【請求項２０】
前記溝を転動する転動球体の径よりも大きな径の球体であり且つ径の異なる第３の測定子と第４の測定子とを用いて前記溝の任意の測定位置の位置座標を測定し、
測定した位置座標に基づき前記第３の測定子を構成する前記球体の中心位置と前記第４の測定子を構成する前記球体の中心位置とを結ぶ直線を検出して当該直線と前記測定対象の径方向に沿った直線とがなす角度を検出し、当該角度に基づき、前記溝の溝形状が左右対称であるかを測定することを特徴とする請求項１１から請求項１９の何れか１項に記載のボールねじの測定方法。
【請求項２１】
前記溝は、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝であって、
前記循環溝の、ピッチ、位置、位相、深さ、および前記循環溝の溝形状が左右対称であるか、のうちのいずれかを測定することを特徴とする請求項１１記載のボールねじの測定方法。
【請求項２２】
前記溝は、螺旋状に形成された螺旋溝であって、
前記螺旋溝の、ピッチ、位置、真円度、および前記螺旋溝の溝形状が左右対称であるか、のうちのいずれかを測定することを特徴とする請求項１１または請求項２１記載のボールねじの測定方法。
【請求項２３】
前記溝は、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝および螺旋状に形成された螺旋溝であって、
前記循環溝と前記螺旋溝との接続部の段差および位置ずれのいずれかを測定することを特徴とする請求項１１、請求項２１および請求項２２のいずれか１項に記載のボールねじの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじの各部の形状や位置など各種の測定を行うためのボールねじの測定装置および測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝とで形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ボールを軌道の終点から視点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。
このようなボールねじは、一般的な産業用機械の位置決め装置等だけでなく、自動車、二輪車、船舶等の乗り物に搭載される電動アクチュエータにも使用されている。
【０００３】
ボールねじのボール戻し経路には循環チューブ方式やコマ方式などがあり、コマ方式の場合は、ボール戻し経路をなす凹部が形成されたコマをナットの貫通穴に嵌めている。これに対して、ボール戻し経路をなす凹部（循環溝）を、ナット素材の内周面に塑性加工で直接形成する方法も提案されている。
ところで、前述のように、前記ボールが転動する螺旋溝の内面などの凹凸を測定して検査する方法として、例えば、下記の特許文献１には、軌道の間に配置されたボールと同径の球体の測定子を用い、螺旋溝上においてこの測定子の位置決めを行い、螺旋溝に沿って測定子を移動させつつ測定子の変位を測定することによって螺旋溝の形状を検査する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５７２９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、軌道の間に配置されたボールと同径の球体の測定子を用いて螺旋溝の形状を測定して、これに基づきボールねじの検査を行う場合、螺旋溝に沿って測定子を移動させることで螺旋溝の検査を行っているため、例えばナット素材の螺旋溝上における測定子の軸方向位置を測定する分には問題ないが、循環溝をナット素材の内周面に鍛造などで直接形成するようにした循環溝一体型のナットにおいて、その循環溝のピッチを測定することは困難である。
【０００６】
つまり、多くの場合、循環溝は、例えばナット素材の内周面に所定のピッチで且つ位相を違えて設けられている。そのため、循環溝のピッチを測定するためには、ナット素材と測定子とを相対回転させ、その移動量を測定する必要があるが、上記従来の検査方法にあっては、相対回転における移動量を検出する構成を有しておらず、循環溝のピッチの測定などボールねじ各部の測定を容易に行うことができるとともに、高精度に測定することの可能な測定装置および測定方法が望まれていた。
そこで、この発明は、ボールねじの各部の形状や位置測定を容易且つ高精度に行うことの可能なボールねじの測定装置および測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１にかかるボールねじの測定装置は、ボールねじを構成するボールねじ軸またはボールねじナットに形成された溝に沿って測定子を移動させて前記ボールねじの測定を行うボールねじの測定装置であって、前記ボールねじ軸またはボールねじナットを測定対象として支持する第１の支持手段と、前記測定子を支持する第２の支持手段と、を有し、前記第１の支持手段および前記第２の支持手段は、前記測定対象と前記測定子とを、前記測定対象の軸に沿って相対移動可能に支持するとともに、前記測定対象の径方向に相対移動可能に支持し、且つ前記測定対象の軸を中心として周方向に相対移動可能に支持し、さらに、前記測定対象と前記測定子との、前記測定対象の軸に沿った方向の相対変位を検出する軸方向変位検出手段と、前記径方向の相対変位を検出する径方向変位検出手段と、前記周方向の相対変位を検出する周方向変位検出手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項２にかかるボールねじの測定装置は、前記測定子は、前記溝を転動する転動球体と同一径を有する１つの球体であることを特徴としている。
請求項３にかかるボールねじの測定装置は、前記溝は、前記ボールねじ軸またはボールねじナットと一体に形成された、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝であって、前記測定子は、前記循環溝の凹部に嵌合して前記循環溝に位置決めされる嵌合部材であることを特徴としている。
【０００９】
請求項４にかかるボールねじの測定装置は、前記測定子は、前記循環溝の凹部と同一形状を有し且つ前記循環溝と嵌合する循環溝凸形状を有することを特徴としている。
請求項５にかかるボールねじの測定装置は、前記測定子は、２つの球体であり且つ当該２つの球体は前記循環溝の長手方向両端と対向した状態で前記循環溝と嵌合することを特徴としている。
【００１０】
請求項６にかかるボールねじの測定装置は、前記測定子は、前記溝を転動する転動球体の径よりも大きな径の円弧部を有し、前記測定子の前記円弧部と前記溝とが接触するようになっていることを特徴としている。
請求項７にかかるボールねじの測定装置は、前記測定子は、前記転動球体の径よりも大きな径を有する球体であることを特徴としている。
【００１１】
請求項８にかかるボールねじの測定装置は、前記測定子の直径は、前記溝の開口幅よりも小さいことを特徴としている。
請求項９にかかるボールねじの測定装置は、前記測定子は、前記転動球体の径よりも大きな径を有する円柱または柱状部材であって当該柱状部材の断面は、隣接する２つの角が円弧からなる矩形状であることを特徴としている。
請求項１０にかかるボールねじの測定装置は、前記第１の支持手段は前記測定対象を前記周方向に回転自在に支持し、前記第２の支持手段は前記測定子を前記測定対象の軸に沿った方向および前記径方向に移動自在に支持することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項１１にかかるボールねじの測定方法は、ボールねじを構成するボールねじ軸またはボールねじナットに形成された溝に沿って測定子を移動させて前記ボールねじの測定を行う測定方法であって、前記ボールねじ軸またはボールねじナットを測定対象として、前記測定子を前記測定対象の溝に沿って移動させ、このときの前記測定対象と前記測定子との間の前記測定対象の軸に沿った方向の相対変位と、前記測定対象の径方向の相対変位と、前記測定対象の軸を中心とした周方向の相対変位とを測定し、これら測定値に基づき、前記測定対象の測定を行うことを特徴としている。
【００１３】
請求項１２にかかるボールねじの測定方法は、前記溝は、前記ボールねじ軸またはボールねじナットと一体に形成された、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝であって、前記測定子は１つの球体で構成され、当該測定子を用いて前記循環溝の長手方向両端部の位置座標を測定し、前記両端部の位置座標から前記循環部の中心部の位置座標を演算し、演算した中心部の位置座標を前記循環溝の位置座標とすることを特徴としている。
【００１４】
請求項１３にかかるボールねじの測定方法は、前記溝は、前記ボールねじ軸またはボールねじナットと一体に形成された、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝であって、前記測定子は前記循環溝の凹部と嵌合して前記循環溝に位置決めされる嵌合部材で構成され、前記測定子が前記循環溝と嵌合するときの前記測定子の位置座標を、前記循環溝の位置座標とすることを特徴としている。
【００１５】
請求項１４にかかるボールねじの測定方法は、前記循環溝の位置座標を検出し、当該循環溝の位置座標と予め設定した前記循環溝の位置基準とに基づき、前記循環溝の位置基準と前記循環溝の位置との位相差から前記循環溝の位相を測定することを特徴としている。
請求項１５にかかるボールねじの測定方法は、前記循環溝の位置座標を検出し、前記循環溝の深さとして、前記循環溝の位置座標における前記循環溝の深さを測定することを特徴としている。
【００１６】
請求項１６にかかるボールねじの測定方法は、前記測定子は１つの球体で構成され、前記測定子が前記測定対象の溝に接触した状態を維持したまま、前記測定対象を、当該測定対象の軸を中心とした周方向に回転させ、前記測定対象の回転に伴い前記測定対象の溝に沿って移動する前記測定子の前記各相対変位を測定し、これら測定値に基づき、前記測定対象の溝の溝中心の軌跡を測定することを特徴としている。
【００１７】
請求項１７にかかるボールねじの測定方法は、前記溝は、前記ボールねじ軸またはボールねじナットと一体に形成された、ボール戻し経路をなす凹部からなる略Ｓ字状の循環溝であって、前記測定対象の回転に伴い前記循環溝に沿って当該循環溝の一端から他端まで移動する前記測定子の前記各相対変位を測定し、これら測定値に基づき、前記循環溝の溝中心の軌跡を測定することを特徴としている。
【００１８】
請求項１８にかかるボールねじの測定方法は、前記溝は螺旋状に形成された螺旋溝および前記循環溝であって、前記螺旋溝と前記循環溝との接続部における前記螺旋溝の幅方向中心位置の位置座標と前記接続部における前記循環溝の幅方向中心位置の位置座標とを測定し、測定した位置座標に基づき前記螺旋溝の幅方向中心位置と前記循環溝の幅方向中心位置とを結ぶ直線をリード角相当値として検出し、当該リード角相当値に基づき、前記螺旋溝と前記循環溝との接続ずれ状態を測定することを特徴としている。
【００１９】
請求項１９にかかるボールねじの測定方法は、前記螺旋溝はその断面において溝底が非単一円弧となる溝であり且つ前記循環溝はその断面において溝底が単一円弧となる溝であって、前記螺旋溝の幅方向中心位置の位置座標を測定するときには、前記測定子として前記溝を転動する転動球体と同一径の球体からなる第１の測定子を用い、前記循環溝の幅方向中心位置の位置座標を測定するときには、前記測定子として前記転動球体の径よりも大きな径の球体からなる第２の測定子を用いることを特徴としている。
【００２０】
請求項２０にかかるボールねじの測定方法は、前記溝を転動する転動球体の径よりも大きな径の球体であり且つ径の異なる第３の測定子と第４の測定子とを用いて前記溝の任意の測定位置の位置座標を測定し、測定した位置座標に基づき前記第３の測定子を構成する前記球体の中心位置と前記第４の測定子を構成する前記球体の中心位置とを結ぶ直線を検出して当該直線と前記測定対象の径方向に沿った直線とがなす角度を検出し、当該角度に基づき、前記溝の溝形状が左右対称であるかを測定することを特徴としている。
【００２１】
請求項２１にかかるボールねじの測定方法は、前記溝は、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝であって、前記循環溝の、ピッチ、位置、位相、深さ、および前記循環溝の溝形状が左右対称であるか、のうちのいずれかを測定することを特徴としている。
請求項２２にかかるボールねじの測定方法は、前記溝は、螺旋状に形成された螺旋溝であって、前記螺旋溝の、ピッチ、位置、真円度、および前記螺旋溝の溝形状が左右対称であるか、のうちのいずれかを測定することを特徴としている。
請求項２３にかかるボールねじの測定方法は、前記溝は、ボール戻し経路をなす凹部からなる循環溝および螺旋状に形成された螺旋溝であって、前記循環溝と前記螺旋溝との接続部の段差および位置ずれのいずれかを測定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ボールねじ軸またはボールねじナットを測定対象として支持する第１の支持手段と、測定子を支持する第２の支持手段とにより、前記測定対象と前記測定子とを、前記測定対象の軸に沿って相対移動可能に支持するとともに、前記測定対象の径方向に相対移動可能に支持し、且つ前記測定対象の軸を中心として周方向に相対移動可能に支持し、さらに、前記測定対象と前記測定子との、前記測定対象の軸に沿った方向の相対変位と、前記径方向の相対変位と、前記周方向の相対変位とを検出するようにしたため、ボールねじ軸またはボールねじナットに形成された溝に沿って測定子を移動させることにより、測定対象と測定子との、前記測定対象の軸に沿った方向の相対変位と、前記径方向の相対変位と、前記周方向の相対変位とを容易に検出することができ、これら相対変位を用いることによって、測定対象の各部の形状や位置などを容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態における測定装置の一例を示す構成図である。
【図２】ナット支持機構にボールねじナットを装着した状態を示す図である。
【図３】測定治具のその他の例を示す構成図である。
【図４】Ｙ方向中心の検出方法の説明図である。
【図５】循環溝の中間位置を説明するための図である。
【図６】第２の実施の形態における測定子の概略構成図である。
【図７】測定子のその他の例を示す概略構成図である。
【図８】第３の実施の形態における測定子の形状を説明するための図である。
【図９】第４の実施の形態における測定方法を説明するための図である。
【図１０】第５の実施の形態における測定子の形状を説明するための図である。
【図１１】第６の実施の形態における測定子の形状を説明するための図である。
【図１２】第７の実施の形態における測定子の形状を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したボールねじの測定装置の一実施形態を示す斜視図である。
この測定装置１は、ベース２上に、測定子３を有する測定器４を支持する測定器支持機構５と、測定対象であるボールねじナットを支持するナット支持機構７と、を備える。
前記測定子３は、図示しない螺旋溝を転動するボールと同径の１つの鋼球で形成されている。なお、測定子３は鋼製でなくてもよい。
【００２５】
測定器支持機構５は、測定器４を保持する測定器保持部材１１と、この測定器保持部材１１を、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能に支持するＸＹＺテーブル１２とを備える。なお、図１において、測定子３をナット支持機構７側に水平移動させる方向をＸ軸方向、測定子３をＸ軸と直交する水平方向に移動させる方向をＹ軸方向、測定子３を上下（鉛直方向）に移動させる方向をＺ軸方向とする。
【００２６】
前記ＸＹＺテーブル１２は、例えば、ベース２上に配置された案内レール１２ａに沿って可動部材１２ｂが移動するように構成され、この案内レール１２ａと平行に、可動部材１２ｂのＸ軸方向の位置を検出するためのリニアゲージ１３が設けられている。また、ＸＹＺテーブル１２の適所には、ＸＹＺテーブル１２のＺ軸方向の変位を検出するためのダイヤルゲージ１４が設けられている。
【００２７】
一方、ナット支持機構７は、測定対象のボールねじナットを保持する保持部材２１と、この保持部材２１を回転自在に支持する回転テーブル２２と、回転テーブル２２の回転角度を検出するロータリエンコーダ２３と、を備え、このロータリエンコーダ２３には、そのエンコーダ出力をもとに回転角度を検出する信号処理装置２３ａが接続されている。
図２は、前記ナット支持機構７において、ボールねじナット６を保持部材２１に装着した状態を示したものである。図２において測定治具３１は、ボールねじナット６を保持するものであって、保持部材２１には、前記測定治具３１を着脱自在に掴んで保持するチャック機構２１ａが形成され、ボールねじナット６を測定治具３１に固定し、この測定治具３１をチャック機構２１ａで保持することにより、ボールねじナット６の軸（中心軸）と回転テーブル２２の回転軸とを一致させた状態で、ボールねじナット６を、保持部材２１に固定するようになっている。
【００２８】
測定治具３１は、図２に示すように、ボールねじナット６を収納可能な、ボールねじナット６の外径と同等程度の内径を有する肉厚の筒状を有し、且つ、筒状の測定治具３１の軸方向の長さは、ボールねじナット６のフランジ部６ａまで収納する長さであって、筒状の測定治具３１の非開口側の面には、ボールねじナット６の内径ｄ１と同一寸法の内径ｄ２（＝ｄ１）を有する円形の開口部３１ａが形成されている。測定治具３１の開口側の縁部内周の適所には、ボールねじナット６のフランジ部６ａの肉厚と同等程度の段差３１ｂが形成されている。そして、測定治具３１にボールねじナット６を収納し且つフランジ部６ａを段差３１ｂに当接させることにより、フランジ部６ａが測定治具３１の縁部に嵌め込まれ、この状態で、段差３１ｂ部分のフランジ部６ａを抑えるようにしてクランプ３１ｃを設け、このクランプ３１ｃを介して、測定治具３１に形成されたねじ穴３１ｄにボルト３１ｅを固定することによって、ボールねじナット６の軸と測定治具３１の軸とを一致させた状態で、ボールねじナット６を測定治具３１に固定するようになっている。
【００２９】
なお、ボールねじナット６のフランジ部６ａに取付け用の穴が形成されている場合には、図３（ａ）に簡略して示すように、測定治具３１を、ボールねじナット６のフランジ部６ａを除く円筒部６ｂを収納可能に形成する。つまり、測定治具３１の内径をボールねじナット６の円筒部６ｂの外径と同等程度に形成することにより、測定治具３１におけるボールねじナット６の円筒部６ｂの移動を制限し、且つボールねじナット６のフランジ部６ａと測定治具３１の開口側縁部上面３１ｆが当接することにより、測定治具３１におけるボールねじナット６の軸方向への移動を制限し、フランジ部６ａに形成された取付け用の穴６ｃを介してフランジ部６ａを測定治具３１の縁部にボルト３１ｅで固定することによって、ボールねじナット６の軸（中心軸）と測定治具３１の軸（中心軸）とを一致させて、ボールねじナット６を、測定治具３１に固定するようにしてもよい。
【００３０】
また、フランジ部がないボールねじナット６の場合には、図３（ｂ）に簡略して示すように、図３（ａ）の測定治具３１において、測定治具３１の軸方向の長さを、ボールねじナット６の軸方向の長さよりも多少短くなる長さとし、ボールねじナット６を測定治具３１に収納し、ボールねじナット６の一方の縁部の端面をクランプ３１ｃで抑えるようにした状態で、クランプ３１ｃを介してボルト３１ｅを測定治具３１のねじ穴３１ｄに固定することによって、ボールねじナット６と測定治具３１とを固定するようにしてもよい。
【００３１】
なお、ここでは、測定治具３１を介してボールねじナット６をチャック機構２１ａに装着する場合について説明したが、測定治具３１を用いずに、ボールねじナット６をチャック機構２１ａに直接固定することも可能である。しかしながら、より正確な測定を行うためには、測定治具３１を介して固定することが好ましい。
このように、測定治具３１を介してボールねじナット６をチャック機構２１ａに装着する構成とすることによって、ボールねじナット６の形状に応じて測定治具３１を交換することにより、ボールねじナット６の形状に関わらず、ボールねじナット６をチャック機構２１ａに装着することができる。
【００３２】
そして、測定器支持機構５とナット支持機構７とは、測定治具３１を介してチャック機構２１ａに装着したボールねじナット６と、測定子３とが対向するように配置され、チャック機構２１ａにボールねじナット６を装着した状態で、ＸＹＺテーブル１２を操作して、測定子３をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させると共に、回転テーブル２２を操作してボールねじナット６を回転させることによって、ボールねじナット６の内周の全領域に対して、測定子３を走査させることができるようになっている。
【００３３】
次に、図１の測定装置を用いた測定手順を説明する。
まず、測定対象のボールねじナット６を図２に示すように、測定治具３１を介してチャック機構２１ａに装着する。前記測定対象のボールねじナット６には、内周面にボール戻し経路をなす凹部（以下、循環溝という。）６Ａが、内周面に鍛造などの塑性加工または切削などの除去加工などにより直接形成され、さらに、図示しない螺旋溝が形成されている。螺旋溝は、ボールが転走する溝であり、循環溝６Ａは螺旋溝の始点と終点とをつなぎ、ボールを循環させるための溝である。ここでは、螺旋溝と循環溝６Ａとで３６０°の閉回路を形成するボールねじナットを対象として測定する場合について説明する。
なお、ボールねじナット６としては、螺旋溝および循環溝が形成された状態のボールねじナット６であっても適用することができ、また、循環溝のみが形成された製造途中のボールねじナット６であっても適用することができ、さらに、循環溝を持たない螺旋溝が形成されたボールねじナット６であっても適用することができる。
【００３４】
前記ボールねじナット６をチャック機構２１ａに装着する場合には、回転テーブル２２およびボールねじナット６に測定基準を予め設定しておき、回転テーブル２２の測定基準とボールねじナット６の測定基準とが一致するように、ボールねじナット６をチャック機構２１ａに装着する。例えば、測定治具３１やボールねじナット６に切欠きを設けておき、これら切欠きが一致するように装着したり、或いは、ボールねじナット６の切欠きに合わせて測定治具３１にキーを設け、ボールねじナット６の切欠きと測定治具３１のキーとが係合するように測定治具３１にボールねじナット６を装着する。そして、回転テーブル２２の測定基準とボールねじナット６の測定基準とが一致する、測定治具３１とチャック機構２１ａとの相対関係を予め設定しておき、この相対関係となるように、測定治具３１をチャック機構２１ａに装着する。
【００３５】
次に、ＸＹＺテーブル１２を操作して、まず、測定子３がボールねじナット６の内周と接する位置に移動させ、図４に示すように、測定子３がボールねじナット６の最下点にくるように調整する。すなわち、ボールねじナット６を軸方向からみたときに、ボールねじナット６と接する測定子３の位置が最下となる最下点を探す。そして、このボールねじナット６の最下点を、Ｙ方向中心とする。そして、ＸＹＺテーブル１２においてＹ軸方向を固定する。
【００３６】
次に、測定子３をＸ軸方向に移動させ、図２に示すように、測定子３が測定治具３１の開口部３１ａの内周と対向する位置に移動する。そして、測定子３が開口部３１ａの内周に接するようにＺ軸方向を調整し、このときのＺ軸方向の位置をＺ軸方向の初期位置とする。そして、測定子３がＺ軸方向の初期値にある状態で、ダイヤルゲージ１４の零合わせを行う。これにより、図２に示すように、測定子３が循環溝６Ａの溝底に接触しているときのダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ出力は、測定治具３１の開口部３１ａの内周を基準とする溝底の深さｅを表すことになる。ここで、ボールねじナット６は、循環溝６Ａや図示しない螺旋溝を鍛造などにより形成しており、その際にボールねじナット６が変形している可能性がある。そのため、ボールねじナット６ではなく、測定治具３１を用いてダイヤルゲージ１４の零合わせを行う。なお、前述のＹ方向中心の設定も、測定治具を用いて行ってもよい。
【００３７】
次に、測定子３をＸ軸方向に移動させ、測定器４の先端が、ボールねじナット６の、測定器支持機構５側の端面と突き当たる位置に移動させる。そして、このときのＸ軸方向の位置を、Ｘ軸方向の初期位置とする。
以上により、測定が可能な状態となる。
上記測定装置では、循環溝６Ａについて、そのピッチ、位置、位相、深さなどを測定することができる。また、螺旋溝については、そのピッチ、位置、真円度、深さなどを測定することができる。また循環溝と螺旋溝との段差および位置ずれを測定することができる。
【００３８】
まず、循環溝６Ａの測定方法を説明する。
なお、循環溝６Ａは、図５に示すように略ローマ字のＳ字状に形成されている。
まず、ＸＹＺテーブル１２を操作してＸ軸方向を調整すると共に、回転テーブル２２を操作することにより、測定子３を、Ｓ字状の循環溝６Ａの端部Ａ，Ｂのうち一方、例えば端部Ａと対向する位置近傍に移動させて、測定子３が循環溝６Ａの溝底に接触するように調整する。この状態で、ボールねじナット６を回転させると、循環溝６Ａの端部Ａの位置において測定子３が循環溝６Ａの段差に突き当たり移動が制限される。この移動が制限されるときの位置を、循環溝６Ａの端部Ａの位置とし、この時点におけるロータリエンコーダ２３のロータリ信号出力、リニアゲージ１３のリニア信号出力、ダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ信号出力を端部Ａの位置情報として獲得する。
【００３９】
同様の手順で、端部Ｂについてもロータリエンコーダ２３のロータリ信号出力、リニアゲージ１３のリニア信号出力、ダイヤルゲージ１４のＺ軸変位信号出力を位置情報として獲得する。そして、これら端部Ａ、Ｂの位置情報から循環溝６Ａの中間位置Ｃを求める。循環溝６Ａは、図５に示すように、中間位置Ｃを中心として点対称となる形状を有しているため、端部Ａ、Ｂの位置情報から、中間位置Ｃの位置情報を演算することができる。例えば端部Ａ、Ｂの位置情報から、ボールねじナット６に設定した測定基準を基準とする端部Ａ、Ｂの、ＸＹＺ座標における位置座標を獲得し、これに基づき中間位置Ｃの位置座標を演算する。
同様の手順で、他の循環溝６Ａについても、端部Ａ、Ｂの位置座標を獲得し、それぞれについて中間位置Ｃの位置座標を獲得する。
【００４０】
また、各循環溝６Ａの中間位置Ｃの位置座標において、隣り合う循環溝６Ａの中間位置Ｃの位置座標の差をとることによって、循環溝６Ａのピッチを求めることができる。このように、循環溝６Ａの中間位置Ｃの位置座標を演算し、これを循環溝６Ａの位置座標とすることによって、測定子３の形状や、種類、大きさに影響されることなく、循環溝６Ａの位置座標を容易に検出することができる。
【００４１】
また、各循環溝６Ａの中間位置Ｃの位置座標と、ボールねじナット６の測定基準との位相差を求めることにより、循環溝６Ａの位相を検出することができる。
また、このようにして演算した各循環溝６Ａの中間位置Ｃの位置座標の位置に測定子３を移動させ、この状態で測定子３を溝底に接触させ、このときのダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ信号出力を得ることにより、循環溝６Ａの中間位置Ｃにおける溝の深さを検出することができる。
【００４２】
一方、図示しない螺旋溝の循環溝６Ａに対する位置（螺旋溝と循環溝６Ａとの位置ずれ）の測定を行う場合には、まず循環溝６Ａの中間位置Ｃの位置座標の位置に測定子３を移動させる。そして、この状態で、回転テーブル２２を１８０度回転させ、この位置において測定子３をボールねじナット６の内周と接触させる。
ここで、循環溝６Ａの中間位置Ｃの位置と螺旋溝とは点対称の位置関係にあることが理想的である。そのため、回転テーブル２２を１８０度回転させた位置が、螺旋溝の溝底となるはずである。したがって、回転テーブル２２を１８０度回転させ、この位置で測定子３をＸ軸方向に微動させて螺旋溝の最深部を探索する。そして、この螺旋溝が最深部となる位置と、中間位置Ｃから回転テーブル２２を１８０度回転させたときの位置との変位量を、螺旋溝と循環溝６Ａとの位置ずれ量として測定する。
【００４３】
また、測定子３を、螺旋溝の溝底に接触させて螺旋溝の深さを測定することができる。さらに、この状態で、螺旋溝に沿って回転テーブル２２を３６０度回転させる毎に、ダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ信号出力、リニアゲージ１３のリニア信号出力およびロータリエンコーダ２３のロータリ信号出力を、位置情報として獲得する。この位置情報に基づき、ボールねじナット６を３６０度回転させる毎の位置座標から、隣接する螺旋溝間のＸ軸方向の差をとることにより螺旋溝間のピッチを演算することができる。
さらに、測定子３を、螺旋溝の溝底に接触させた状態で、螺旋溝に沿って移動させて、このときのダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ信号出力を検出する。そして、ダイヤルゲージ信号出力に基づき、最大外径および最小内径を獲得することにより、これらから真円度を演算することができる。
【００４４】
また、循環溝６Ａと螺旋溝との段差を測定する場合には、上述の手順で獲得した循環溝６Ａの端部、例えば、図５の端部Ａの位置座標をもとに、この位置に測定子３を移動させ、循環溝６Ａの溝底に測定子３を接触させる。この状態で、測定子３を循環溝６Ａに沿って移動させて螺旋溝側に移動させる。そして、測定子３が循環溝６Ａから螺旋溝に移行するときの、ダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ信号出力を検出し、これに基づき測定子３が循環溝６Ａから螺旋溝に移行するときの変位量を検出し、これを循環溝６Ａと螺旋溝との段差の溝深さ方向のずれ量とする。
【００４５】
また、回転テーブル２２を操作してボールねじナット６を回転させて、測定子３を循環溝６Ａから螺旋溝に移動させたときの、リニアゲージ１３のリニア信号出力を獲得し、測定子３が循環溝６Ａから螺旋溝に移行するときの、リニアゲージ１３のリニア信号出力の変位を検出することにより、循環溝６Ａと螺旋溝との段差の溝幅方向のずれ量を得ることができる。
【００４６】
このように、ボールねじナット６を回転支持する回転テーブル２２および回転テーブル２２の回転角度を検出するロータリエンコーダ２３を設けるとともに、ＸＹＺテーブル１２およびＸＹＺテーブル１２のＸ軸およびＺ軸方向の変位量を検出するリニアゲージ１３およびダイヤルゲージ１４を設け、ボールねじナット６の内周を測定子３により走査したときの、Ｘ軸方向の位置やＺ軸方向の変位量またボールねじナット６の回転角度を得るようにしたため、これら検出信号に基づき、ボールねじナット６の各部の形状の測定を容易に行うことができる。
【００４７】
なお、上記第１の実施の形態において、さらに、入力される指令信号に応じた移動量だけＸＹＺテーブル１２および回転テーブル２２を移動させる駆動制御手段を設け、測定子３やボールねじナット６の目標とする移動量に応じた指令信号を入力することにより、自動的にＸＹＺテーブル１２をＸＹＺの各軸方向に移動させるとともに、回転テーブル２２を回転駆動させて、測定子３をボールねじナット６の測定対象位置に自動的に移動させるように構成することも可能である。
【００４８】
また、測定子３に付加される圧力を検出する圧力検出手段を設け、この圧力検出手段の出力信号に基づき、ボールねじナット６と測定子３との接触を検知するように構成してもよい。さらに、入力される指令信号に応じて、リニアゲージ１３、ダイヤルゲージ１４、ロータリエンコーダ２３など各種センサの検出信号を記憶手段に格納するデータ記憶手段を設け、例えば、測定子３が目標とする位置に移動したときの各種センサの出力信号を記憶手段に格納することによって、各測定位置におけるセンサの出力信号を記憶するように構成し、例えば全ての測定が終了した後、この記憶手段に記憶した出力信号に基づいて各種演算を行うように構成することも可能である。
【００４９】
さらに、所定の演算処理を行う演算手段を設け、測定子３が目標とする位置に移動したとき、各種センサの出力信号を取り込み、このセンサの出力信号に基づいて例えば、循環溝６Ａの中心位置座標の演算或いは、ピッチの演算など、各種の演算処理を自動的に行うように構成することも可能である。
また、上記実施の形態においては、ボールねじナット６をナット支持機構７により回転自在に支持する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、ナット支持機構７を回転不可に構成し、測定器支持機構５側において、測定子３をさらに回転可能に支持するように構成することも可能である。
【００５０】
また、上記実施の形態においては、Ｙ軸方向を固定としてＸ軸方向およびＺ軸方向の変位を検出する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えばＺ軸方向を固定してＸ軸方向およびＹ軸方向の変位を検出するように構成することも可能である。この場合には、ボールねじナット６のＹ軸方向の端部となる位置をＺ軸中心として探索し、Ｚ軸中心の位置にＺ軸方向を固定し、Ｙ軸方向の位置を調整することにより溝の深さを測定する構成とすることも可能である。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、測定子３の形状が異なること以外は同様であるので同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
この第２の実施の形態における測定子３ａは、図６に示すように、ボールねじナット６の内周にボール戻し経路をなす凹部として形成される循環溝６Ａと嵌合する、循環溝凸形状を有している。図６（ａ）は、測定子３ａを備えた測定器４の上面図、図６（ｂ）はその斜視図である。
【００５２】
次に、図６（ａ）、図６（ｂ）の測定子３ａを備えた、測定装置１を用いた測定手順を説明する。
まず、測定対象のボールねじナット６を上記第１の実施の形態と同様の手順で測定治具３１を介してチャック機構２１ａに装着し、第１の実施の形態と同様の手順によりＹ方向中心を検出し、ＸＹＺテーブル１２においてＹ軸方向を固定する。
次に、測定子３ａをＸ軸方向に移動させ、測定子３ａを、図２に示すように、測定治具３１の開口部３１ａの内周に接触させ、このときのＺ軸方向の位置をＺ軸方向の初期位置とする。そして、測定子３ａがＺ軸方向の初期値にある状態で、ダイヤルゲージ１４の零合わせを行う。
【００５３】
次に、測定子３ａをＸ軸方向に移動させ、測定器４の先端が、ボールねじナット６の、測定器支持機構５側の端面と突き当たる位置に移動させる。そして、このときのＸ軸方向の位置を、Ｘ軸方向の初期位置とする。
以上により、測定が可能な状態となる。
ここで、循環溝凸形状からなる測定子３ａを備えた第２の実施における測定装置１では、循環溝６Ａの、ピッチ、位置、位相、深さを測定することができる。
【００５４】
まず、ＸＹＺテーブル１２および回転テーブル２２を操作することにより、測定子３ａを、Ｓ字状の循環溝６Ａと対向する位置に移動させるとともに、測定子３ａと循環溝６Ａとを位置合わせし、測定子３ａを循環溝６Ａに嵌まる位置に移動させる。そして、測定子３ａが循環溝６Ａに嵌まるときの位置を、循環溝６Ａの位置とし、この時点におけるロータリエンコーダ２３のロータリ信号出力、リニアゲージ１３のリニア信号出力およびダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ出力とを循環溝６Ａの位置情報として獲得する。そして、この位置情報から、ボールねじナット６に設定した測定基準を基準とする循環溝６Ａの位置座標を獲得する。
【００５５】
同様の手順で、他の循環溝６Ａについても測定子３ａが循環溝６Ａと嵌まる位置を探索し、この時点におけるロータリエンコーダ２３のロータリ信号出力、リニアゲージ１３のリニア信号出力およびダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ出力とを循環溝６Ａの位置情報として獲得し、これをもとに、ボールねじナット６に設定した測定基準を基準とする位置座標を獲得する。
【００５６】
また、隣り合う循環溝６Ａの位置座標の差をとることによって、循環溝６Ａのピッチを求めることができる。また、各循環溝６Ａの位置座標と、ボールねじナット６の測定基準との位相差を求めることにより、循環溝６Ａの位相を検出することができる。
また、測定子３ａが循環溝６Ａに嵌まったときのダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ出力を得ることにより、循環溝６Ａの深さを検出することができる。
ここで、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、測定子３ａは、循環溝６Ａと嵌合する循環溝凸形状を有している。このため、ボールねじナット６において、測定子３ａが嵌合する凹部を探索し、嵌合するときの測定子３ａの位置座標を獲得することによって、循環溝６Ａの位置座標を得ることができる。
【００５７】
前述のように、上記第１の実施の形態のように測定子３が１つの球体で形成されている場合、循環溝６Ａの両端の位置座標から中間位置Ｃの位置座標を演算する必要がある。これに対し、測定子３ａを、循環溝凸形状とすることによって、一度の測定により循環溝６Ａの位置座標を容易に獲得することができる。
したがって、循環溝６Ａの測定に要する所要時間の短縮を図ることができる。
【００５８】
なお、この第２の実施の形態においては、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、測定子３ａを、循環溝６Ａと嵌合する循環溝凸形状とした場合について説明したが、例えば、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、ボールねじナット６の内周にボール戻し経路をなす凹部として形成される循環溝６Ａの長手方向端部に対応する位置にそれぞれ鋼球などの球体を設け、これら２つの球体からなる測定子３ｂを形成するようにしてもよい。この場合も、２つの球体が循環溝６Ａに嵌合することにより測定子３ｂを、循環溝６Ａに対して一意に位置決めすることができるため、上記と同等の作用効果を得ることができる。なお、図７（ａ）は、測定子３ｂを有する測定器４の上面図、図７（ｂ）はその斜視図である。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
この第３の実施の形態は、測定子３ｃとして、図示しない螺旋溝を転動するボールよりも大きい径を有する、例えば鋼球などの１つの体で形成されている。なお、測定子３ｃは鋼製でなくてもよい。
ここで、上記第１の実施の形態のように、転動体と同径の１つの球体を測定子として用いた場合、循環溝６Ａの溝形状が、例えば単一円弧のＵ字型断面を有する場合には位置決めが難しい。すなわち、Ｕ字型断面の場合、測定子と循環溝とが１点で接触するため、実際に転動体が通過する溝最深部と測定子とが接触する位置を探る必要がある。つまり、測定子を溝に挿入しただけでなく、測定子が最深の位置となる点を探索する必要がある。
【００６０】
そこで、この第３の実施の形態では、１つの球体からなる測定子３ｃを、転動体より大きい径を有する球体とし、循環溝６Ａにおいて測定子３ｃが２点で接触するように構成することで、循環溝６Ａに測定子３ｃを挿入するだけで位置決めができるようにしている。
つまり、図８（ａ）に示すように、第３の実施の形態における測定子３ｃは、１つの球体で形成され、且つその球体の半径をＲ１としたとき、半径Ｒ１を、循環溝６Ａの溝底の曲率半径Ｒ２よりも大きくしている（Ｒ１＞Ｒ２）。
【００６１】
また、図８（ａ）に示すように、循環溝側面部６１の延長線と循環溝ランド部６２の延長線との交点間の距離ｄよりも測定子３ｃの直径“２×Ｒ１”が大きい場合（Ｒ１＞ｄ／２）には、図８（ｂ）に示すように、循環溝６Ａの溝肩部６３がＲ形状となるダレが左右非対称に生じると、測定子３ｃとダレとが接触し、測定子３ｃ中心と循環溝中心とが一致しなくなる可能性がある。
このため、Ｒ１＜ｄ／２とすることが好ましい。
【００６２】
このような構成の測定子３ｃを用いることによって、測定子３ｃは、循環溝６Ａと点で接触することになる。そのため、循環溝６Ａ内における測定子３ｃの位置決めが容易となる。したがって、その分、測定に要する所要時間の短縮を図ることができるとともに、循環溝において位置決めを行う必要がないため、位置決め誤差に起因する測定精度の低下を抑制することができ、すなわち、測定精度の向上を図ることができる。
【００６３】
なお、この第３の実施の形態の場合、上記第１の実施の形態と同様の手順で、循環溝６Ａのピッチおよび位置、位相の測定を行うことができる。また、同様に図示しない螺旋溝のピッチ、および位置の測定を行うことができる。
また、ここでは、第１の実施の形態における１つの球体からなる測定子３に適用した場合について説明したが、図７に示すように、２つの球体から測定子３ｂを構成する場合であっても適用することができる。
【００６４】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
この第４の実施の形態は、循環溝６Ａと螺旋溝との接続部の接続精度を測定するものである。なお、循環溝６ＡはＵ字形状溝など、断面において溝底が単一円弧となる溝であり、螺旋溝はゴシックアーチ状溝など、断面において溝底が非単一円弧となる溝である。
この第４の実施の形態における測定装置１は、第１の実施の形態における、転動体と同径の球体からなる測定子３を有する測定器４と、図８に示す、第３の実施の形態における、転動体よりも直径の大きい球体からなる測定子３ｃを有する測定器４とが取り替え可能に構成されている。
【００６５】
そして、測定を行う場合には、まず、測定子３を用いて循環溝６Ａと螺旋溝との接続部Ｍ近傍に測定子３を移動させる。そして、測定子３を螺旋溝の底に接触させて測定子３の位置座標を獲得する。このとき、螺旋溝は、断面において溝底が非単一円弧となるゴシックアーチ状溝などであって、測定子３は螺旋溝内において２点で接触する。そのため、測定子３の位置決めを容易に行うことができる。このようにして獲得した位置座標を、接続部Ｍにおける螺旋溝の中心位置座標とする。
【００６６】
次に、測定器４を付け替え、測定子３ｃを用いて前記と同一の循環溝６Ａと螺旋溝との接続部Ｍ近傍に測定子３ｃを移動させる。そして、測定子３ｃを循環溝６Ａの溝内に挿入しこの時点における位置座標を獲得する。これを接続部Ｍにおける循環溝６Ａの中心位置座標とする。ここで、循環溝６Ａは、断面において溝底が単一円弧となるＵ字形状溝などであるため、転動体と同径の球体からなる測定子３を用いた場合、循環溝６Ａと測定子３とは１点で接触することになり、位置決めに手間がかかる。しかしながら、循環溝６Ａの測定は、測定子３ｃを用いて行っているため、循環溝６Ａと測定子３ｃとは２点で接触する。よって、測定子３ｃの位置決めを容易に行うことができる。
【００６７】
つぎに、接続部Ｍにおける螺旋溝の中心位置座標と循環溝６Ａの中心位置座標とから、これら２点を通る直線と、ボールねじナット６の軸と垂直な面とがなす角度をリード角相当値として演算する。
つまり、螺旋溝と循環溝６Ａとは図９に示すように、螺旋溝中心線と循環路中心線とがずれることなくつながることが望ましいため、螺旋溝と循環溝６Ａとの接続部Ｍ近傍の螺旋溝と循環溝６Ａとを通る直線と、ボールねじナット６の軸と垂直な面とがなす角度はリード角と同等程度になるはずである。
【００６８】
したがって、螺旋溝の中心位置座標と循環溝６Ａの中心位置座標とから、これら２点を通る直線と、ボールねじナット６の軸と垂直な面とがなす角度を演算し、これをリード角相当値とし、このリード角相当値とリード角の設計値とを比較することによって、接続部Ｍにおける循環溝６Ａと螺旋溝との接続ずれの有無を検出することができ、これらの差をとることによって、ずれの度合を測定することができる。
【００６９】
この操作を全ての循環溝６Ａについて行うことにより、各循環溝６Ａについてその接続部における循環溝６Ａと螺旋溝との接続部のずれを測定することができる。
なお、ここでは、螺旋溝の中心位置座標を測定した後、循環溝６Ａの中心位置座標を測定する場合について説明したが、循環溝６Ａの中心位置座標を測定した後、螺旋溝の中心位置座標を測定することも可能であり、測定順番は任意に設定することができる。
【００７０】
また、上記実施の形態においては、螺旋溝は測定子３を用いて測定し、循環溝６Ａは測定子３ｃを用いて測定しているが、螺旋溝が、その断面において溝底が単一円弧となるＵ字形状溝などである場合には、測定子３ｃを用いて螺旋溝の測定を行えば、同様に測定子の位置決めに要する所要時間の短縮を図ることができる。また、螺旋溝の溝形状に関係なく、測定子３ｃのみを用いて、螺旋溝と循環溝６Ａとの接続部のずれを測定することも可能である。
【００７１】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
この第５の実施の形態は、循環溝６Ａの形状の崩れを測定するものである。
この第５の実施の形態における測定装置１は、１つの球体の測定子３ｄを有する測定器４と、この測定子３ｄとは直径の異なる球体の測定子３ｅを有する測定器４とを、付け替えて測定を行うようになっている。
【００７２】
前記測定子３ｄおよび３ｅは、上記第３の実施の形態と同様の特性を有して形成される。すなわち、測定子３ｄ、３ｅの半径は、それぞれ循環溝底の曲率半径よりも大きく、且つ、測定子３ｄ、３ｅの半径は、循環溝側面延長線と循環溝ランド部の延長線との交点間の距離の１／２の値よりも小さくなるように設定される。
このように形成された測定子３ｄおよび３ｅを用いて、循環溝６Ａの形状の崩れを測定する場合、まず、一方の測定子例えば３ｄを用い、循環溝６Ａの任意に設定した測定位置に移動させ、測定子３ｄを循環溝６Ａに挿入して位置決めする。そして、この位置におけるリニアゲージ１３のリニア信号出力、ロータリエンコーダ２３のロータリ信号出力、およびダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ出力を、測定子３ｄの位置座標として獲得する。
【００７３】
次いで、測定子３ｅに切り替え、測定子３ｅを前記測定位置と同一位置に移動させ、この位置において測定子３ｅを循環溝６Ａに挿入して位置決めする。そして、この位置におけるリニアゲージ１３のリニア信号出力、ロータリエンコーダ２３のロータリ信号出力、およびダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ出力を、測定子３ｅの位置座標として獲得する。
【００７４】
ここで、測定子３ｄと３ｅとは直径の異なる球体ではあるが、循環溝６Ａの同一位置において位置座標を測定している。循環溝６Ａが左右対称であれば、図１０に示すように、測定子を同一位置に移動させ測定を行った場合、球体からなる測定子３ｄ、３ｅの中心位置を結ぶ直線は、Ｌ１のように、ボールねじナット６の軸の径に沿う方向となる。これに対し、循環溝６Ａが左右非対称である場合には、測定子を同一位置に移動させて測定を行ったとしても、循環溝６Ａに対して測定子を位置決めした際に、図１０に示すように、傾いて位置決めされるため、球体からなる測定子３ｄ、３ｅの中心位置を結ぶ直線Ｌ２は、ボールねじナット６の径に沿った方向とはならず傾きが生じる。
したがって、循環溝６Ａの同一位置における、測定子３ｄおよび３ｅの中心位置を結ぶ直線を検出することによって、循環溝６Ａが左右対称であるかを測定することができる。
【００７５】
前記測定子３ｄおよび３ｅの中心位置を結ぶ直線の傾きは、前記循環溝６Ａの同一位置において測定した測定子３ｄの位置座標と測定子３ｅの位置座標から求めることができる。そして、測定子３ｄ、３ｅの中心位置の座標に基づいて、これらの中心位置をとおる直線を演算し、この直線が、設計上におけるボールねじナット６の径に沿った方向であるか否か、すなわち、ボールねじナット６の軸と直交する直線とがなす角度を演算することによって、循環溝６Ａが左右対称であるか否か、すなわち形状の崩れなどが生じていないかを容易に測定することができる。
また、このとき、各測定子の中心位置を通る直線とボールねじナット６の軸と直交する直線とがなす角度と、各測定子の中心位置の位置座標および直径とから、これら測定子の共通接線を演算することで、ボールねじナット６の軸に対する共通接線の傾きを、循環溝側面の傾きとして測定することもできる。
【００７６】
つぎに、本発明の第６の実施の形態を説明する。
この第６の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、測定子３の形状が異なること以外は同様であるので同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
この第６の実施の形態における測定子３ｆは、円筒または、図１１に示すように、直方体であり且つ隣接する２つの角を円弧とした曲面を有する筒形状を有する。以後、ここでは、円筒およびこの一部が曲面を有する直方体形状を含めて略円筒形状という。
【００７７】
そして、この測定子３は、略円筒形状の軸方向と螺旋溝および循環溝６Ａの長手方向とが一致するように走査される。また、略円筒形状の軸方向の長さは、Ｓ字状の循環溝６Ａの溝底部に測定子３ｆを接触させた状態で走査させることの可能な長さに設定される。また、測定子３ｆは、螺旋溝において転動体が接触する位置、すなわち、図１１に示すように、ボールねじナット６の最下部を基準とした転動体が接触する位置の角度（以後、接触角ともいう）近傍で、螺旋溝と接触するようになっている。すなわち、図１１に示すように、螺旋溝の曲率半径をｒ１、略円筒形状の測定子３ｆの曲面の曲率半径をｒ２としたとき、ｒ２＜ｒ１を満足するように設定される。また、図１１に示すように、略円筒形状の測定子３ｆの幅をＤとしたとき、Ｄ＜２×ｒ１を満足するように設定される。
【００７８】
また、前述のように、転動体は螺旋溝内において、ある接触角をもって螺旋溝と接触しながら移動する。また、螺旋溝と循環溝６Ａとは、前記第４の実施の形態で説明したように、螺旋溝中心線と循環溝中心線とがずれることなく接続されることが望まれる。したがって、測定子３ｆは、循環溝６Ａ内においても、螺旋溝との接触位置に相当する位置で、接触することが望ましい。そのため、測定子３ｆの接触角を前述の条件を満足するように設定する。
このように、測定子３ｆを、略円筒形状とすることによって、螺旋溝或いは循環溝において測定子３ｆは２点で接触することになる。このため、螺旋溝或いは循環溝内における測定子３ｆの位置決めを一意に行うことができる。そのため、測定精度を向上させることができる。
【００７９】
なお、この第６の実施の形態における測定装置１では、上記の実施の形態における測定装置１と同様に、循環溝６Ａについて、そのピッチ、位置、位相、深さを測定することができる。また、螺旋溝については、そのピッチ、位置、真円度、を測定することができる。また循環溝と螺旋溝との段差および位置ずれを測定することができる。その測定方法は、上記第１の実施の形態における測定方法と同様である。
また、上記第６の実施の形態においては、循環溝および螺旋溝において測定子の接触位置が同等の位置となるようにしているが、上記第１の実施の形態、第３、第５に実施の形態においても、循環溝と螺旋溝の測定子の接触位置が同等程度の位置となるように測定子の形状を決定することが望ましい。
【００８０】
つぎに、本発明の第７の実施の形態を説明する。
この第７の実施の形態は、略Ｓ字状の循環溝６Ａの溝中心の軌跡を測定するものである。
この第７の実施の形態における測定装置１は、第１の実施の形態における測定装置１と同一である。なお、第１の実施の形態では測定子３は、図示しない螺旋溝を転動する転動体と同径の１つの鋼球で形成されているが、第７の実施の形態における測定装置１では、第３の実施の形態で示したように、転動体よりも大きい径を有する１つの鋼球で形成された測定子３ｃであっても適用することができ、転動体よりも大径の球体を用いることが好ましい。
なお、測定子３、３ｃは、測定子の磨耗による測定精度の低下を防止するため、超硬合金であることが好ましい。
【００８１】
次に、測定装置１を用いた、図１２（ａ）に示す循環溝６Ａの溝中心の軌跡の測定方法を説明する。
まず、測定対象のボールねじナット６を上記第１の実施の形態と同様の手順で測定治具３１を介してチャック機構２１ａに装着し、初期位置に位置調整した後、ＸＹＺテーブル１２においてＹ軸方向を固定し、測定が可能な状態とする。
この状態から、ＸＹＺテーブル１２を操作してＸ軸方向を調整すると共に、回転テーブル２２を操作することにより、測定子３を、Ｓ字状の循環溝６Ａの端部Ａ，Ｂのうちいずれか一方、例えば端部Ａと対向する位置近傍に移動させて、測定子３が循環溝６Ａの溝底に接触するように調整する。そして、上記第１の実施形態と同様の手順で、循環溝６Ａの端部Ａの位置を検索する。すなわち、ボールねじナット６を回転させ、測定子３の移動が制限されるときの位置を検索し、この位置を循環溝６Ａの端部Ａの位置情報として獲得する。
【００８２】
このように測定子３を端部Ａに移動させ、測定子３を循環溝６Ａの溝底に接触させた状態で、測定子３を循環溝６Ａの溝底に接触させた状態を維持したまま回転テーブル２２を回転させると、ボールねじナット６の回転に伴い、測定子３は循環溝６Ａに案内されて移動する。
この循環溝６Ａに案内されて移動する測定子３の、各地点における、ロータリエンコーダ２３のロータリ信号出力、リニアゲージ１３のリニア信号出力およびダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ信号出力を獲得する。
【００８３】
そして、測定子３が循環溝６Ａの端部Ｂに到達したとき、すなわち、測定子３の移動が制限されるときに端部Ｂに到達したとし、この時点でボールねじナット６の回転を停止し、測定を終了する。
そして、測定子３が循環溝６Ａの端部Ａから端部Ｂまで移動したときの測定子３の各地点における位置情報から、例えば、ボールねじナット６に設定した測定基準を基準とする測定子３のＸＹＺ座標における各地点での位置座標を獲得し、これに基づき循環溝６Ａの溝中心の軌跡を演算する。すなわち、回転テーブル２２の回転角度をθとすると、ロータリエンコーダ２３のロータリ信号出力、リニアゲージ１３のリニア信号出力およびダイヤルゲージ１４のダイヤルゲージ信号出力から得られる、回転テーブルの回転角度θ、測定子３のＸ軸およびＺ軸方向の変位から、位置座標（θ、Ｘ、Ｚ）を得ることができ、この位置座標から、測定子３の移動軌跡を演算することができ、すなわち循環溝６Ａの溝中心の軌跡を演算することができる。
【００８４】
このように、回転テーブル２２を操作してボールねじナット６を回転させて、測定子３を循環溝６Ａに沿って移動させたときの、ロータリエンコーダ２３、リニアゲージ１３およびダイヤルゲージ１４の検出信号を獲得することにより、これら検出信号に基づき、循環溝６Ａの溝中心の軌跡の測定を容易に行うことができる。
なお、循環溝６Ａの溝中心の軌跡を測定する場合には、測定精度を維持するために例えば、ウェイト（おもり）、空気圧等、付勢力（測定圧）が一定となる方法で付勢することなどにより、測定子３が循環溝６Ａの溝底に接した状態で測定子３が移動するように、測定子３に、この測定子３を循環溝６Ａの溝底に押し付ける付勢力を与えるようにしてもよい。
【００８５】
また、測定子として、転動体よりも大径の測定子３ｃを用いた場合には、測定子３ｃが循環溝６Ａ内の２点において接触した状態で移動するようにすればよい。
測定子として、転動体よりも大径の測定子３ｃを用いた場合には、測定子３ｃが循環溝６Ａ内の２点において接触した状態で移動するため、循環溝６Ａと測定子３ｃとは点で接触する。そのため、循環溝６Ａ内における測定子３ｃの位置決めが容易となる。その結果、測定に要する所要時間の短縮を図ることができるとともに、位置決め誤差に起因する測定精度の低下を抑制することができる。
【００８６】
また、測定子３ｃは、循環溝６Ａと２点で接触するため、循環溝６Ａにおいて、転動体の進行方向に垂直な断面において左右非対象となる断面形状の崩れが生じたとしても、転動体の通過が予測される位置、すなわち溝中心を検出することができる。
なお、上記第７の実施の形態においては、循環溝６Ａの溝中心を測定する場合について説明したがこれに限るものではなく、同様の手順で、例えば、図示しない螺旋溝の溝中心を測定することも可能である。
【００８７】
また、上記各実施の形態においては、ボールねじナット６の測定を行う場合について説明したが、循環溝および螺旋溝のうちの何れか一方の溝のみが設けられている場合であっても適用することができる。また、ボールねじナットに限らずボールねじ軸の測定を行うことも可能であって、また、ボールねじ軸に循環溝および螺旋溝が形成されている場合であっても適用することができる。なお、ボールねじ軸の測定を行う場合には、ボールねじ軸の外周に沿って、測定子を走査させるように構成し、且つ、ナット支持機構において、ボールねじナットに替えて、ボールねじ軸を回転自在に支持するように構成すればよい。上記各実施の形態は、特に、循環溝がボールねじナットに形成されている場合にはボールねじナットの測定に適しており、循環溝がボールねじ軸に形成されている場合には、ボールねじ軸の測定に適している。
【００８８】
なお、上記第２から第７の実施形態においても、入力される指令信号に応じた移動量だけＸＹＺテーブル１２および回転テーブル２２を移動させる駆動制御手段を設け、各種測定子やボールねじナット６の目標とする移動量に応じた指令信号を入力することにより、自動的にＸＹＺテーブル１２をＸＹＺの各軸方向に移動させるとともに、回転テーブル２２を回転駆動させて、測定子をボールねじナット６の測定対象位置に自動的に移動させるように構成することも可能である。すなわち、上記各実施形態において、測定対象のボールねじナット６をチャック機構２１ａに装着するとき、また、測定子が測定対象のボールねじナット６の内周と接触するように位置決めを行うときを除いて自動で行う構成とし、ボールねじナットの各部の形状などの測定を全自動で行うことができるように構成することも可能である。
【００８９】
また、その際に、各工程において、手動で微調整を行うことも可能である。各工程の途中で微調整を行う場合には位置座標の基準点などがずれるため、自動測定により取得した位置情報において手動による微調整に伴う変位分を調整するように構成すればよい。
また、上記各実施の形態において、循環溝は、例えば鍛造により形成すればよく、また、ボールねじナットの螺旋溝は、例えば、特開２００８−２８１０６３号公報に記載されているように、螺旋溝に対応する形状の刃物を有する工具を、自転させつつ公転させて切削加工すればよい。また、前記ボールねじナット６のボール素材は、螺旋溝、循環溝の形成後の熱処理が浸炭処理の場合には、日本工業規格ＪＩＳ  Ｇ４０５２に規定された鋼材ＳＣＭ４２０Ｈ、高周波焼き入れの場合には中炭素鋼（Ｓ５３Ｃ等）またはＳＡＥ４１５０などであることが好ましい。
【００９０】
また、本発明は、上記各実施の形態を組み合わせることも可能である。すなわち、測定目的に応じて一または複数を組み合わせることが可能である。上述のように、各実施形態における測定装置は、測定子が異なるだけであるので、測定子を保持する測定器４を共通の形状とし、測定目的に応じてこれに適した測定子を保持する測定器４に付け替えることによって容易に実現することができる。
【００９１】
なお、上記実施の形態において、ナット支持機構７が第１の支持手段に対応し、測定器支持機構５が第２の支持手段に対応し、リニアゲージ１３が軸方向変位検出手段に対応し、ダイヤルゲージ１４が径方向変位検出手段に対応し、ロータリエンコーダ２３が周方向変位検出手段に対応している。また、測定子３が第１の測定子に対応し、測定子３ｃが第２の測定子に対応し、測定子３ｄおよび３ｅが、第３の測定子および第４の測定子に対応している。
【符号の説明】
【００９２】
１  測定装置
３  測定子
４  測定器
５  測定器支持機構
７  ナット支持機構
１２  ＸＹＺテーブル
１３  リニアゲージ
１４  ダイヤルゲージ
２１ａ  チャック機構
２２  回転テーブル
２３  ロータリエンコーダ
【図１】
2012159499.tif 000003
【図２】
2012159499.tif 000004
【図３】
2012159499.tif 000005
【図４】
2012159499.tif 000006
【図５】
2012159499.tif 000007
【図６】
2012159499.tif 000008
【図７】
2012159499.tif 000009
【図８】
2012159499.tif 000010
【図９】
2012159499.tif 000011
【図１０】
2012159499.tif 000012
【図１１】
2012159499.tif 000013
【図１２】
2012159499.tif 000014