JP4478278B2 - Ball screw inspection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ検査装置に関する。詳しくは、固定部に対して可動部を移動させるためなどに用いられるボールねじの精度を検査するボールねじ検査装置に関する。
【0002】
【背景技術】
ボールねじは、外周面にねじ溝を形成したねじ軸と、このねじ軸のねじ溝にボールを介してねじ軸の外周に移動可能に設けられたナットとを備えた構造で、工作機械などにおいて、固定部に対して可動部を円滑に移動させる機構として広く利用されている。
ボールねじの精度検査については、JISやISOによって各種の精度検査項目が規定されている。JISでは、たとえば、「実移動量」「変動」「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準端面またはフランジ取付面の直角度」「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット外周面の半径方向の円周振れ」などの検査項目について規定されている。
【0003】
従来、「実移動量」の精度検査は、たとえば、JISによれば、任意のねじ軸回転角に対するナットの実際の軸方向移動量を連続測定によって求めなければならないため、ナットをねじ軸軸線と平行に摺動可能な測定キャリッジに取り付け、ねじ軸回転角に対する測定キャリッジの移動量を測定して実移動量としていた。
なお、「変動」の精度検査は、たとえば、JISによれば、代表移動量線に平行な2本の直線で挟んだ実移動量曲線の最大幅で、▲1▼ナットの有効移動距離またはねじ軸のねじ部有効長さに対応するもの、▲2▼ねじ軸のねじ部有効長さの間にとった任意の300mmに対応するもの、▲3▼ねじ軸のねじ部有効長さの間にとった任意の1回転(2πrad)に対応するもの、の3項目について規定されている。
【0004】
一方、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準端面またはフランジ取付面の直角度」や「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット外周面の半径方向の円周振れ」の精度検査は、治具を使用しての人手によって行っていた。
即ち、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準端面またはフランジ取付面の直角度」の精度検査は、ねじ軸をナット両端面からねじ軸呼び径の2倍(2do)の位置でVブロックなどで固定し、ナット基準端面またはフランジ取付面に測定子をあて、ナットを1回転させたときの振れTの最大値を測定し、これをねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準端面またはフランジ取付面の直角度として求めていた。
また、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット外周面の半径方向の円周振れ」の精度検査は、ねじ軸をナット両端面からねじ軸呼び径の2倍(2do)の位置で固定し、ナット外周面に測定子をあて、ナットを1回転させたときの振れUの最大値を測定し、これをねじ軸のねじ部軸線に対するナット外周面の半径方向の円周振れとして求めていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボールねじの精度検査方法では、次のような課題があった。
「実移動量」「変動」の精度検査では、ねじ軸の曲がり(ねじれ)、ねじ軸軸線の振れ、ナット基準面またはフランジ面の直角度、ナット外周面の半径方向の円周振れなどの測定誤差要因があるうえ、ナットの移動は真直度において許容差をもち、しかも、ねじ軸軸線に対しピッチング・ヨーイングが複合した動きをする。このため、アッペの原理、メカ的ヒステリシス、弾性変形などにより誤差を生じ、正確な測定結果が得られなかった。
【0006】
また、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準端面またはフランジ取付面の直角度」「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット外周面の半径方向の円周振れ」の精度検査では、治具を使用しての人手によって行っていたため、専任の作業者が必要となるうえ、作業者によって測定位置のばらつき、測定器の読み取り誤差、個人誤差が生じ、検査の信頼性が低いなどの問題があった。
【0007】
本発明の目的は、このような従来の検査方法の課題を解消し、「実移動量」「変動」測定において、ねじ軸の曲がり(ねじれ)、ねじ軸軸線の振れ、ナット基準面またはフランジ面の直角度、ナット外周面の半径方向の円周振れなどによる影響をなくし、正確な測定結果が得られ、測定、検査の信頼性を大幅に向上させることができるボールねじ検査装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準面またはフランジ取付面の直角度」の精度検査および「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット外周面の半径方向の円周振れ」の精度検査を、自動で行えるようにすることにより、作業者による測定位置のばらつき、測定器の読み取り誤差、個人誤差がなくなり、検査の信頼性を大幅に向上させることができるボールねじ検査装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のボールねじ検査装置は、次の構成を採用する。
本発明のボールねじ検査装置は、ねじ軸と、このねじ軸にボールを介して結合されるナットとを有するボールねじの精度を検査するボールねじ検査装置であって、前記ねじ軸を回転させる回転駆動手段と、測定キャリッジを有し、その測定キャリッジを前記ねじ軸軸線と平行な方向へ移動可能に保持した直線移動機構と、一端が前記ナットに調心手段を介して連結されかつ他端が前記測定キャリッジに連結された連結部材と、前記ねじ軸の回転角を検出する角度検出手段と、前記測定キャリッジの移動距離を測長する測長手段とを備え、前記調心手段は、前記ナットが結合される第1の部材と、この第1の部材に対して前記ねじ軸軸線に直交する第1軸線を中心として回動可能かつ第1軸線方向へ移動可能に設けられた第2の部材と、この第2の部材に対して前記ねじ軸軸線および第1軸線にそれぞれ直交する第2軸線を中心として回動可能かつ第2軸線方向へ移動可能に設けられ前記連結部材を介して前記測定キャリッジに結合された第3の部材と、この第3の部材に連結されるとともに前記連結部材を介して前記測定キャリッジに結合された第4の部材とを含んで構成され、前記第1の部材は前記ねじ軸軸線と直交する端面を備え、前記第4の部材には、前記第1の部材の端面の前記ねじ軸軸線方向における位置から、ねじ軸軸線に対する前記端面の直角度を検出する直角度検出器が取り付けられている、ことを特徴とする。
【0009】
この構成によれば、ボールねじの精度検査にあたって、回転駆動手段によってねじ軸を回転させると、ナットがねじ軸の軸線方向へ移動されていく。すると、連結部材を介して直線移動機構の測定キャリッジも移動されるから、この測定キャリッジの移動距離を測長手段によって測定し、その測長データと角度検出手段で検出されたねじ軸の回転角データとから「実移動量」を求める。更に、その「実移動量」から「変動」の各項目(前述した(1)(2)よび(3))を求めることができる。
このとき、ナットは、ねじ軸軸線に直交する第1軸線を中心として回動可能かつ第1軸線方向へ移動可能に設けられた第2の部材と、ねじ軸軸線および第1軸線にそれぞれ直交する第2軸線を中心として回動可能かつ第2軸線方向へ移動可能に設けられた第3の部材を有する調心手段、および連結部材を介して、測定キャリッジに連結されているから、ねじ軸の曲がり(ねじれ)、ねじ軸軸線の振れ、ナット基準面またはフランジ面の直角度、ナット外周面の半径方向の円周振れなどによる影響を受けることなく、正確な測定結果が得られる。よって、測定、検査の信頼性を大幅に向上させることができる。
また、第1の部材の端面の前記ねじ軸軸線方向における位置から、ねじ軸軸線に対する前記端面の直角度を検出する直角度検出器を備えているから、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準端面またはフランジ取付面の直角度」の精度検査も同時に行うことができる。よって、作業者による測定位置のばらつき、測定器の読み取り誤差、個人誤差をなくすことができ、検査の信頼性を大幅に向上させることができる。
【0010】
本発明のボールねじ検査装置において、前記第2の部材の第1軸線方向への移動量および第3の部材の第2軸線方向への移動量をそれぞれ検出する変位検出器と、前記第2の部材の第1軸線を中心とする回動角および第3の部材の第2軸線を中心とする回動角をそれぞれ検出する回動角検出器とを備えていることが好ましい。
この構成によれば、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット外周面の半径方向の円周振れ」の精度検査を自動で行うことができるから、作業者による測定位置のばらつき、測定器の読み取り誤差、個人誤差をなくすことができ、検査の信頼性を大幅に向上させることができる。
【0012】
本発明のボールねじ検査装置において、前記第3の部材と前記第4の部材との間には、前記第3の部材を前記ねじ軸軸線を中心として回動させる回動手段が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第3の部材を前記ねじ軸軸線を中心として回動させる回動手段を備えているから、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準面またはフランジ取付面の直角度」の精度検査を自動で行うことができる。
【0013】
本発明のボールねじ検査装置において、前記直線移動機構は、前記ねじ軸軸線と平行に設けられたレールと、このレールに対してエアーベアリングを介して移動可能に設けられた測定キャリッジとを含んで構成されていることが好ましい。
この構成によれば、測定キャリッジがレール上をエアーベアリングを介して移動していくから、摩擦抵抗が小さく、ナットの移動時の抵抗となることが少ないから、より高精度な測定が期待できる。
【0014】
本発明のボールねじ検査装置において、前記測長手段は、前記測定キャリッジに設けられたリフレクタと、前記ねじ軸軸線方向から前記リフレクタに対してレーザ光を出射し、リフレクタからの反射光を受光してリフレクタまでの距離を求めるレーザ測長器とを含んで構成されていることが好ましい。
この構成によれば、測定キャリッジの位置をレーザ測長器によって検出するようにしたので、測定キャリッジの位置を高精度に測定することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
(全体構成)
図1は、本実施形態のボールねじ検査装置の全体構成を示している。同ボールねじ検査装置は、ねじ軸1と、このねじ軸1にボール(図示省略)を介して結合されるナット2とを有するボールねじ3の精度を検査するボールねじ検査装置であって、前記ねじ軸1を回転させる回転駆動手段10と、測定キャリッジ22を有しその測定キャリッジ22をねじ軸軸線(Z-Z'軸線)と平行な方向へ移動可能に保持した直線移動機構20と、一端が前記ナット2に調心手段60を介して連結されかつ他端が前記測定キャリッジ22に連結された連結部材23と、前記ねじ軸1の回転角を検出する角度検出手段30と、前記測定キャリッジ22の移動距離を測長する測長手段40と、演算手段としてのコンピュータ50とを備えている。
【0016】
(各構成要素の説明)
前記回転駆動手段10は、前記ねじ軸1の両端を回転可能に支持したヘッドストック11およびテールストック12と、前記ヘッドストック11にベルトなどの動力伝達帯13を介して連結され前記ねじ軸1を回転させる駆動モータ14とを含んで構成されている。
前記直線移動機構20は、前記ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)と平行に設けられたレール21と、このレール21に対してエアーベアリング(図示省略)を介して移動可能に設けられた測定キャリッジ22とを含んで構成されている。
【0017】
前記角度検出手段30は、前記ヘッドストック11と同軸上に取り付けられたロータリエンコーダ31と、このエンコーダ31からのパルスをカウントするカウンタ32とを含んで構成されている。
前記測長手段40は、前記測定キャリッジ22上に設けられたリフレクタ41と、前記ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)方向から前記リフレクタ41に対してレーザ光を出射し、リフレクタ41からの反射光を受光してリフレクタ41までの距離を求めるレーザ測長器42と、このレーザ測長器42からのパルスをカウントするカウンタ43とを含んで構成されている。
前記コンピュータ50は、前記角度検出手段30からの回転角データおよび前記測長手段40からの測長データを基に各種の精度検査測定を行う。
前記調心手段60は、以下のように構成されている。
【0018】
(調心手段の詳細構造)
図2〜図5は、前記調心手段60の詳細構造を示している。図2は全体の斜視図、図3は図2のIII−III線断面図、図4は図2のIV−IV線断面図、図5は図2のV−V線断面図である。
前記調心手段60は、前記ナット2がナット取付プレート61を介して取り付けられる第1の部材71と、この第1の部材71に対して前記ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)に直交する第1軸線(X-X'軸線)を中心として回動可能かつ第1軸線方向へ移動可能に設けられた第2の部材81と、この第2の部材81に対して前記ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)および第1軸線(X-X'軸線)にそれぞれ直交する第2軸線(Y-Y'軸線)を中心として回動可能かつ第2軸線(Y-Y'軸線)方向へ移動可能に設けられた第3の部材91と、この第3の部材91にベアリング98および回動手段としてのステッピングモータ99を介して連結され前記連結部材23を介して前記測定キャリッジ22に結合された第4の部材101とを含んで構成されている。
【0019】
前記ナット取付プレート61は、矩形板状で、中心に前記ナット2の本体部2Aが挿通される貫通孔62が、その貫通孔62の外周4箇所に4つのねじ孔63が、更に、その外側2箇所に固定ねじ64が挿通される2つのねじ挿通孔65がそれぞれ形成されている。
前記第1の部材71は、前記ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)と直交する端面72Aを有するフランジ部72と、このフランジ部72の中心に一体的に形成された筒部73と、これらの中心を貫通する貫通孔74とを備える。フランジ部72には、前記ナット取付プレート61のねじ挿通孔65を挿通した前記固定ねじ64の先端が螺合されるねじ孔76が形成されている。これにより、ナット2のフランジ部2Bがボルト66によりナット取付プレート61に固定され、このナット取付プレート61が固定ねじ64により第1の部材71に固定されることにより、ナット2が第1の部材71に固定されるようになっている。筒部73には、前記ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)に直交する第1軸線(X-X'軸線)方向に貫通する貫通孔78が形成されているとともに、これらねじ軸軸線(Z-Z'軸線)および第1軸線(X-X'軸線)と直交する第2軸線(Y-Y'軸線)方向に貫通する貫通孔79が形成されている。
【0020】
前記第2の部材81は、前記第1の部材71の筒部73を外側から被嵌する筒状に形成され、その中心を通る第1軸線(X-X'軸線)方向に一対の支軸82A,82Bが突設されているとともに、これらねじ軸軸線(Z-Z'軸線)および第1軸線(X-X'軸線)と直交する第2軸線(Y-Y'軸線)方向に貫通する貫通孔83が形成されている。各支軸82A,82Bの内端部は、リニアボールガイド84を介して前記第1の部材71の貫通孔78に挿入されている。これにより、第2の部材81は、第1軸線(X-X'軸線)を中心として回動可能かつ第1軸線(X-X'軸線)方向へ移動可能に設けられている。一方の支軸82Aと第1の部材71との間には、第2の部材81の第1軸線(X-X'軸線)方向への移動を検出する変位検出器85が設けられているとともに、他方の支軸82Bと第1の部材71との間には、第2部材81の第1軸線(X-X'軸線)を中心とする回動角を検出する回動角検出器86が設けられている。
【0021】
前記第3の部材91は、前記第2の部材81を外側から被嵌する筒状に形成され、その中心を通る第2軸線(Y-Y'軸線)方向に一対の支軸92A,92Bが突設されている。各支軸92A,92Bの内端部は、リニアボールガイド94を介して前記第2の部材81の貫通孔83に挿入されている。これにより、第3の部材91は、第2軸線(Y-Y'軸線)を中心として回動可能かつ第2軸線(Y-Y'軸線)方向へ移動可能に設けられている。一方の支軸92Aと第2の部材81との間には、第3の部材91の第2軸線(Y-Y'軸線)方向への移動を検出する変位検出器95が設けられているとともに、他方の支軸92Bと第1の部材71との間には、第2部材81の第2軸線(Y-Y'軸線)を中心とする回動角を検出する回動角検出器96が設けられている。なお、第2の部材81と第3の部材91との間には、第2の部材81を上方へ付勢するばね97が介装されている。ばね97の付勢力は、第2の部材81、第1の部材71、ナット取付プレート61およびナット2の重量と釣り合うように設定されている。
【0022】
前記第4の部材101は、前記第3の部材91を外側から被嵌する筒状に形成され、その上部に前記第1の部材71の端面72Aの前記ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)方向における位置を検出する直角度検出器102が取り付けられている。直角度検出器102は、第1の部材71の端面72Aの前記ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)方向における位置から、ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)に対する端面72Aの角度を検出する。なお、第4の部材101の背面側に、前記連結部材23の一端がボルトなどによって固定されている。
【0023】
(作用)
「実移動量」の測定にあたって、回転駆動手段10によってねじ軸1を回転させると、ナット2がねじ軸1の軸線方向へ移動されていく。すると、連結部材23を介して直線移動機構20の測定キャリッジ22も移動されるから、この測定キャリッジ22の移動距離を測長手段40によって測定し、その測長データと角度検出手段30で検出されたねじ軸1の回転角データとから「実移動量」を求める。
たとえば、この「実移動量」によって、図6に示す結果が得られたとすると、この実移動量曲線から「変動」の3項目、つまり、▲1▼ナットの有効移動距離またはねじ軸のねじ部有効長さに対応するもの、▲2▼ねじ軸のねじ部有効長さの間にとった任意の300mmに対応するもの、▲3▼ねじ軸のねじ部有効長さの間にとった任意の1回転(2πrad)に対応するもの、をそれぞれ求めることができる。
【0024】
ナット2は、ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)に直交する第1軸線(X-X'軸線)を中心として回動可能かつ第1軸線(X-X'軸線)方向へ移動可能に設けられた第2の部材81と、ねじ軸軸線(Z-Z'軸線)および第1軸線(X-X'軸線)にそれぞれ直交する第2軸線(Y-Y'軸線)を中心として回動可能かつ第2軸線(Y-Y'軸線)方向へ移動可能に設けられた第3の部材91を有する調心手段60、および、連結部材23を介して、測定キャリッジ22に連結されているから、ねじ軸1の曲がり(ねじれ)、ねじ軸軸線の振れ、ナット基準面またはフランジ面の直角度、ナット外周面の半径方向の円周振れなどによる影響を受けることなく、正確な測定結果が得られ、測定、検査の信頼性を大幅に向上させることができる。
【0025】
このとき、第2の部材81の第1軸線(X-X'軸線)方向への移動量および第3の部材91の第2軸線(Y-Y'軸線)方向への移動量をそれぞれ変位検出器85,95で検出することにより、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット外周面の半径方向の円周振れ」の精度検査を自動で行うことができる。
また、ステッピングモータ99の駆動によって、第3の部材91、第2の部材81および第1の部材71を回転させながら、第4の部材101に設けられた直角度検出器102により、第1の部材71に形成された端面72Aのねじ軸軸線(Z-Z'軸線)方向における位置を検出すれば、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準面またはフランジ取付面の直角度」の精度検査を自動で行うことができる。
従って、作業者による測定位置のばらつき、測定器の読み取り誤差、個人誤差をなくすことができ、検査の信頼性を大幅に向上させることができる。
【0026】
(実施形態の効果)
以上の実施形態によれば、前述した「課題を解決するための手段」で述べた効果に加え、次の効果も期待できる。
第2の部材81と第3の部材91との間に、第2の部材81を上方へ付勢するばね97を介装し、このばね97の付勢力を、第2の部材81、第1の部材71、ナット取付プレート61およびナット2の重量と釣り合うように設定したので、これら第2の部材81、第1の部材71、ナット取付プレート61およびナット2の重量の影響を受けることなく測定することができ、より高精度に測定できる。
【0027】
また、支軸82A,82Bの内端部を、リニアボールガイド84を介して第1の部材71の貫通孔78に挿入したので、第2の部材81を第1軸線(X-X'軸線)を中心として円滑に回動させることができるとともに、第1軸線(X-X'軸線)方向へ抵抗少なく移動させることができる。同様に、支軸92A,92Bの内端部を、リニアボールガイド94を介して第2の部材81の貫通孔83に挿入したので、第3の部材91を第2軸線(Y-Y'軸線)を中心として円滑に回動させることができるとともに、第2軸線(Y-Y'軸線)方向へ抵抗少なく移動させることができる。これによっても高精度な測定を保証できる。
【0028】
なお、本発明は、上記実施形態で述べた構成に限らず、本発明の要旨の範囲内での変更は可能である。
たとえば、測長手段40については、レーザ測長器42に限らず、静電容量式測長器、磁気式測長器、光電式測長器などでもよい。
また、調心手段60については、第1〜第4の部材71,81,91,101を備えているが、第1〜第3の部材71,81,91であってもよく、それぞれの部材形状についても、上記実施形態の形状に限られるものでなく、適宜変更可能である。
【0029】
【発明の効果】
本発明のボールねじ検査装置によれば、「実移動量」「変動」測定において、ねじ軸の曲がり(ねじれ)、ねじ軸軸線の振れ、ナット基準面またはフランジ面の直角度、ナット外周面の半径方向の円周振れなどによる影響をなくし、正確な測定結果が得られ、測定、検査の信頼性を大幅に向上させることができる。
しかも、「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット基準面またはフランジ取付面の直角度」の精度検査および「ねじ軸のねじ部軸線に対するナット外周面の半径方向の円周振れ」の精度検査を、自動で行えるようにすることにより、作業者による測定位置のばらつき、測定器の読み取り誤差、個人誤差がなくなり、検査の信頼性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のボールねじ検査装置の一実施形態を示す図である。
【図2】同上実施形態の調心手段の詳細構造を示す分解斜視図である。
【図3】図2のIII−III線断面図である。
【図4】図2のIV−IV線断面図である。
【図5】図2のV−V線断面図である。
【図6】本実施形態の装置によって得られた測定結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 ねじ軸
2 ナット
3 ボールねじ
10 回転駆動手段
20 直線移動機構
21 レール
22 測定キャリッジ
23 連結部材
30 角度検出器
40 測長手段
41 リフレクタ
42 レーザ測長器
60 調心手段
71 第1の部材
72A 端面
81 第2の部材
85 変位検出器
86 回動角検出器
91 第3の部材
95 変位検出器
96 回動角検出器
99 ステッピングモータ(回動手段)
102 検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ball screw inspection apparatus. More specifically, the present invention relates to a ball screw inspection device that inspects the accuracy of a ball screw used for moving a movable portion relative to a fixed portion.
[0002]
[Background]
A ball screw has a structure including a screw shaft having a thread groove formed on an outer peripheral surface thereof, and a nut provided on the screw groove of the screw shaft so as to be movable on the outer periphery of the screw shaft via a ball. It is widely used as a mechanism for smoothly moving the movable part relative to the fixed part.
Regarding the accuracy inspection of the ball screw, various accuracy inspection items are defined by JIS and ISO. In JIS, for example, “actual travel” “variation” “perpendicular angle of nut reference end face or flange mounting surface with respect to screw axis of screw shaft” “radial circumferential runout of nut outer surface with respect to screw shaft axis of screw shaft” "And other inspection items are specified.
[0003]
Conventionally, the accuracy check of the “actual movement amount” is, for example, according to JIS, because the actual axial movement amount of the nut with respect to an arbitrary screw shaft rotation angle must be obtained by continuous measurement. It was attached to a measurement carriage slidable in parallel, and the movement amount of the measurement carriage relative to the screw shaft rotation angle was measured to obtain the actual movement amount.
For example, according to JIS, the accuracy check for “variation” is the maximum width of the actual travel curve sandwiched between two straight lines parallel to the representative travel distance line. Corresponding to the effective length of the screw portion of the shaft, (2) Corresponding to any 300 mm between the effective length of the screw portion of the screw shaft, (3) Between the effective length of the screw portion of the screw shaft Three items are defined: one corresponding to one arbitrary rotation (2πrad) taken.
[0004]
On the other hand, use a jig to check the accuracy of the "straight angle of the nut reference end face or flange mounting surface with respect to the screw shaft axis of the screw shaft" or "the radial runout of the nut outer peripheral surface with respect to the screw shaft axis of the screw shaft". It was done manually.
That is, the accuracy inspection of “the perpendicularity of the nut reference end face or flange mounting surface with respect to the screw shaft axis of the screw shaft” is performed with a V-block or the like at a position twice the screw shaft nominal diameter (2 do) from the nut end faces. Fix the nut reference end face or flange mounting surface, measure the maximum value of runout T when the nut is rotated once, and measure this value on the nut reference end face or flange mounting face with respect to the thread axis of the screw shaft. It was calculated as a squareness.
In addition, the accuracy test of “radial circumferential runout of the nut outer surface relative to the screw axis of the screw shaft” is performed by fixing the screw shaft from the both end surfaces of the nut at a position twice the nominal diameter of the screw shaft (2 do). The maximum value of the runout U when the nut is rotated once by placing a probe on the outer circumferential surface was measured and obtained as the circumferential runout in the radial direction of the nut outer circumferential surface with respect to the screw portion axis of the screw shaft.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional ball screw accuracy inspection method has the following problems.
In the accuracy inspection of "actual travel" and "variation", measurement of the bending (twisting) of the screw shaft, runout of the screw shaft axis, perpendicularity of the nut reference surface or flange surface, radial runout of the nut outer peripheral surface, etc. In addition to error factors, the movement of the nut has a tolerance in straightness, and also has a combined movement of pitching and yawing with respect to the screw shaft axis. For this reason, an error is caused by the principle of Appe, mechanical hysteresis, elastic deformation, etc., and an accurate measurement result cannot be obtained.
[0006]
In addition, a jig is used in the accuracy inspection of “the perpendicularity of the nut reference end surface or flange mounting surface with respect to the screw shaft axis of the screw shaft” and “the radial runout of the nut outer peripheral surface with respect to the screw shaft axis of the screw shaft”. Since it was performed manually, a dedicated worker was required, and there were problems such as variations in measurement positions, reading errors of measuring instruments, and individual errors depending on the worker, resulting in low inspection reliability.
[0007]
The object of the present invention is to eliminate the problems of the conventional inspection method, and in the “actual movement amount” and “variation” measurement, the screw shaft is bent (twisted), the screw shaft is shaken, the nut reference surface or the flange surface. To provide a ball screw inspection device that eliminates the effects of the perpendicularity of the nut and the circumferential runout of the nut outer peripheral surface, and provides accurate measurement results, which can greatly improve the reliability of measurement and inspection. It is in.
Another object of the present invention is to check the accuracy of “perpendicularity of nut reference surface or flange mounting surface with respect to screw axis of screw shaft” and “circumferential circumference of nut outer surface with respect to screw shaft axis of screw shaft”. Ball screw inspection that can greatly improve the reliability of inspection by eliminating the variation of measurement position, measuring instrument reading error, and personal error by enabling automatic inspection of the accuracy of “runout”. To provide an apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the ball screw inspection apparatus of the present invention employs the following configuration.
A ball screw inspection apparatus according to the present invention is a ball screw inspection apparatus for inspecting the accuracy of a ball screw having a screw shaft and a nut coupled to the screw shaft via a ball, the rotation rotating the screw shaft. A linear movement mechanism having a driving means and a measurement carriage, and holding the measurement carriage so as to be movable in a direction parallel to the screw shaft axis; one end connected to the nut via an alignment means; and the other end A connecting member connected to the measuring carriage; angle detecting means for detecting a rotation angle of the screw shaft; and length measuring means for measuring a moving distance of the measuring carriage; and the aligning means includes the nut And a second member provided so as to be rotatable about the first axis perpendicular to the screw shaft axis and movable in the first axis direction with respect to the first member. And this second The member is pivotable about a second axis perpendicular to the screw axis and the first axis, and is movable in the second axis direction, and is coupled to the measurement carriage via the connecting member. A third member; and a fourth member coupled to the third member and coupled to the measurement carriage via the coupling member. The first member is the screw shaft. A perpendicularity detector for detecting a perpendicularity of the end face with respect to the screw axis from the position of the end face of the first member in the screw axis direction; It is attached, It is characterized by the above-mentioned.
[0009]
According to this configuration, when the accuracy of the ball screw is checked, when the screw shaft is rotated by the rotation driving means, the nut is moved in the axial direction of the screw shaft. Then, since the measuring carriage of the linear movement mechanism is also moved through the connecting member, the moving distance of the measuring carriage is measured by the length measuring means, and the rotation angle of the screw shaft detected by the length measuring data and the angle detecting means. The “actual movement amount” is obtained from the data. Furthermore, each item of “variation” ((1) (2) and (3) described above) can be obtained from the “actual movement amount”.
At this time, the nut is orthogonal to the screw shaft axis and the first axis, respectively, the second member provided so as to be rotatable about the first axis perpendicular to the screw axis and movable in the first axis direction. Since it is connected to the measurement carriage via the aligning means having the third member provided so as to be rotatable about the second axis and movable in the second axis direction, and the connecting member, the screw shaft Accurate measurement results can be obtained without being affected by bending (twisting), runout of the screw shaft axis, perpendicularity of the nut reference surface or flange surface, radial runout of the nut outer peripheral surface, and the like. Therefore, the reliability of measurement and inspection can be greatly improved.
In addition, since a squareness detector that detects the squareness of the end face with respect to the screw axis axis from the position of the end face of the first member in the screw axis axis direction is provided, The accuracy inspection of the “perpendicularity of the end surface or the flange mounting surface” can be performed at the same time. Therefore, it is possible to eliminate variations in measurement positions by the operator, reading errors of measuring instruments, and individual errors, and the reliability of inspection can be greatly improved.
[0010]
In the ball screw inspection apparatus of the present invention, a displacement detector that detects a movement amount of the second member in the first axis direction and a movement amount of the third member in the second axis direction, respectively, and the second detector it is preferable that a rotation angle detector for detecting rotational angle about the second axis of rotation angle and the third member about the first axis of the member, respectively.
According to this configuration, it is possible to automatically inspect the accuracy of “circular runout of the nut outer peripheral surface relative to the screw shaft axis of the screw shaft”. Personal errors can be eliminated, and the reliability of inspection can be greatly improved.
[0012]
In the ball screw inspection apparatus of the present invention, a rotating means for rotating the third member about the screw axis is provided between the third member and the fourth member . It is preferable .
According to this configuration, since the rotation member that rotates the third member about the screw shaft axis is provided, “the perpendicularity of the nut reference surface or the flange mounting surface with respect to the screw portion axis of the screw shaft” Accuracy inspection can be performed automatically.
[0013]
In the ball screw inspection apparatus of the present invention , the linear movement mechanism includes a rail provided in parallel with the screw shaft axis, and a measurement carriage provided to be movable with respect to the rail via an air bearing. It is preferable to be configured.
According to this configuration, since the measurement carriage moves on the rail via the air bearing, the frictional resistance is small, and the resistance during movement of the nut is small. Therefore, more accurate measurement can be expected.
[0014]
In the ball screw inspection apparatus of the present invention , the length measuring means emits laser light to the reflector from the reflector provided on the measurement carriage and the screw shaft axis direction, and receives reflected light from the reflector. which is preferably configured to include a laser measurement device determining the distance to the reflector Te.
According to this configuration, since the position of the measurement carriage is detected by the laser length measuring device, the position of the measurement carriage can be measured with high accuracy.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(overall structure)
FIG. 1 shows the overall configuration of the ball screw inspection apparatus of the present embodiment. The ball screw inspection apparatus is a ball screw inspection apparatus for inspecting the accuracy of a ball screw 3 having a screw shaft 1 and a
[0016]
(Description of each component)
The rotation driving means 10 is connected to a
The
[0017]
The angle detection means 30 includes a
The length measuring means 40 emits laser light to the
The
The aligning means 60 is configured as follows.
[0018]
(Detailed structure of alignment means)
2 to 5 show the detailed structure of the aligning
The aligning means 60 includes a
[0019]
The
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
(Function)
In measuring the “actual movement amount”, when the screw shaft 1 is rotated by the rotation driving means 10, the
For example, if the result shown in FIG. 6 is obtained by this “actual movement amount”, three items of “variation” from the actual movement amount curve, that is, (1) effective movement distance of the nut or screw portion of the screw shaft Corresponding to the effective length, (2) Corresponding to any 300mm taken between the effective length of the screw shaft, (3) Arbitrary taking between the effective length of the screw shaft One corresponding to one rotation (2π rad) can be obtained.
[0024]
The
[0025]
At this time, displacement detection is performed for the amount of movement of the
Further, the
Accordingly, it is possible to eliminate variations in measurement positions by the operator, reading errors of the measuring instrument, and individual errors, and the reliability of inspection can be greatly improved.
[0026]
(Effect of embodiment)
According to the above embodiment, the following effects can be expected in addition to the effects described in the “means for solving the problems” described above.
A spring 97 that biases the
[0027]
Further, since the inner end portions of the
[0028]
Note that the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and can be modified within the scope of the gist of the present invention.
For example, the length measuring means 40 is not limited to the laser
Further, the aligning
[0029]
【The invention's effect】
According to the ball screw inspection device of the present invention, in the “actual movement amount” and “variation” measurement, the screw shaft is bent (twisted), the shaft shaft is shaken, the perpendicularity of the nut reference surface or the flange surface, and the nut outer peripheral surface. It is possible to eliminate the influence of the circumferential runout in the radial direction, obtain an accurate measurement result, and greatly improve the reliability of measurement and inspection.
In addition, the accuracy inspection of the "perpendicular angle of the nut reference surface or flange mounting surface with respect to the screw shaft axis of the screw shaft" and the accuracy inspection of "radial circumferential runout of the nut outer surface with respect to the screw shaft axis of the screw shaft" are automatically performed. In this way, it is possible to eliminate variations in measurement positions by the operator, reading errors of the measuring instrument, and individual errors, and greatly improve the reliability of the inspection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a ball screw inspection apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a detailed structure of the alignment means of the embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an example of measurement results obtained by the apparatus of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
102 detector
Claims (5)
前記ねじ軸を回転させる回転駆動手段と、
測定キャリッジを有し、その測定キャリッジを前記ねじ軸軸線と平行な方向へ移動可能に保持した直線移動機構と、
一端が前記ナットに調心手段を介して連結されかつ他端が前記測定キャリッジに連結された連結部材と、
前記ねじ軸の回転角を検出する角度検出手段と、
前記測定キャリッジの移動距離を測長する測長手段とを備え、
前記調心手段は、前記ナットが結合される第1の部材と、この第1の部材に対して前記ねじ軸軸線に直交する第1軸線を中心として回動可能かつ第1軸線方向へ移動可能に設けられた第2の部材と、この第2の部材に対して前記ねじ軸軸線および第1軸線にそれぞれ直交する第2軸線を中心として回動可能かつ第2軸線方向へ移動可能に設けられた第3の部材と、この第3の部材に連結されるとともに前記連結部材を介して前記測定キャリッジに結合された第4の部材とを含んで構成され、
前記第1の部材は前記ねじ軸軸線と直交する端面を備え、前記第4の部材には、前記第1の部材の端面の前記ねじ軸軸線方向における位置から、ねじ軸軸線に対する前記端面の直角度を検出する直角度検出器が取り付けられている、ことを特徴とするボールねじ検査装置。A ball screw inspection device for inspecting the accuracy of a ball screw having a screw shaft and a nut coupled to the screw shaft via a ball,
Rotation drive means for rotating the screw shaft;
A linear movement mechanism having a measurement carriage and holding the measurement carriage movably in a direction parallel to the screw shaft axis;
A connecting member having one end connected to the nut via alignment means and the other end connected to the measurement carriage;
Angle detection means for detecting the rotation angle of the screw shaft;
A length measuring means for measuring the moving distance of the measurement carriage;
The aligning means is rotatable about a first member to which the nut is coupled and a first axis perpendicular to the screw shaft axis with respect to the first member, and is movable in the first axis direction. And a second member provided on the second member and rotatable relative to the second member about a second axis perpendicular to the screw axis and the first axis, and movable in the second axis direction. a third member, is configured to include a fourth member coupled to the measuring carriage via the coupling member while being connected to the third member,
The first member includes an end surface orthogonal to the screw shaft axis, and the fourth member includes a position of the end surface of the first member in a direction of the screw shaft axis from the position of the end surface directly to the screw shaft axis. A ball screw inspection device, wherein a squareness detector for detecting an angle is attached .
前記第2の部材の第1軸線方向への移動量および第3の部材の第2軸線方向への移動量をそれぞれ検出する変位検出器と、
前記第2の部材の第1軸線を中心とする回動角および第3の部材の第2軸線を中心とする回動角をそれぞれ検出する回動角検出器とを備えていることを特徴とするボールねじ検査装置。The ball screw inspection apparatus according to claim 1,
A displacement detector for detecting the amount of movement of the second member in the first axis direction and the amount of movement of the third member in the second axis direction;
And a rotation angle detector for detecting a rotation angle around the first axis of the second member and a rotation angle around the second axis of the third member. Ball screw inspection device.
前記第3の部材と前記第4の部材との間には、前記第3の部材を前記ねじ軸軸線を中心として回動させる回動手段が設けられていることを特徴とするボールねじ検査装置。In the ball screw inspection device according to claim 1 or 2 ,
A ball screw inspection device characterized in that a rotating means for rotating the third member about the screw shaft axis is provided between the third member and the fourth member. .
前記直線移動機構は、前記ねじ軸軸線と平行に設けられたレールと、このレールに対してエアーベアリングを介して移動可能に設けられた測定キャリッジとを含んで構成されていることを特徴とするボールねじ検査装置。In the ball screw inspection device according to any one of claims 1 to 3 ,
The linear movement mechanism includes a rail provided in parallel with the screw shaft axis, and a measurement carriage provided to be movable with respect to the rail via an air bearing. Ball screw inspection device.
前記測長手段は、前記測定キャリッジに設けられたリフレクタと、前記ねじ軸軸線方向から前記リフレクタに対してレーザ光を出射し、リフレクタからの反射光を受光してリフレクタまでの距離を求めるレーザ測長器とを含んで構成されていることを特徴とするボールねじ検査装置。In the ball screw inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
The length measuring means and a reflector provided on the measuring carriage and a laser measuring device for emitting a laser beam to the reflector from the axial direction of the screw shaft and receiving a reflected light from the reflector to obtain a distance to the reflector. A ball screw inspection apparatus comprising a length device.
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