JP4651183B2

JP4651183B2 - 雌ねじ位相測定装置

Info

Publication number: JP4651183B2
Application number: JP2000366903A
Authority: JP
Inventors: 武樹白井; 勝広園田; シャルマ・チャンドラ・シェカル; 鉄夫大村; 克人井出
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: JP2002168602A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナット部材の内周面に形成された螺旋状の雌ねじ、例えば、ボールねじにおけるナット部材の内周面に形成された螺旋状のボール転動溝のような雌ねじについて、上記ナット部材の内周面の所定の位置に対して該雌ねじが形成されているか否かを検査する際に使用される雌ねじ位相測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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負荷転動溝を有し、ボールを介して上記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該ねじ軸の軸方向へ移動するように構成されている。このように構成されるボールねじでは、ナット部材とねじ軸とが相対的に回転すると、上記ボールはねじ軸のボール転動溝及びナット部材の負荷転動溝の間で荷重を負荷しながら転動するが、ナット部材がねじ軸の軸方向の全長にわたって移動し得るよう、かかるナット部材にはボールの無限循環路が形成されており、ねじ軸の回転に伴ってナット部材の負荷転動溝の終端に到達したボールはリターンパイプ等の無負荷通路を経て負荷転動溝の始端に戻されるようになっている。
【０００３】
ボールの無限循環路をナット部材に形成するための具体的構成としては、ナット部材の周壁を貫通する略Ｕ字状のリターンパイプを用い、ねじ軸のボール転動溝を転動するボールをこのリターンパイプを通してホール転動溝の数巻分だけ元に戻すように構成したものや、デフレクタと呼ばれる駒状部材をナット部材の内周面に嵌合させ、このデフレクタを通してボールがねじ軸のボール転動溝を一巻分だけ乗り越えて元に戻るように構成したものが知られている。また、ナット部材に対しその軸方向の全長にわたって負荷転動溝を形成すると共に軸方向に沿って直線状のボール戻し孔を形成しておき、ナット部材の一方の端面に装着したエンドキャップを用いて負荷転動溝から転がり出たボールを上記ボール戻し孔に送り込み、このボール戻し孔から転がり出たボールを反対側の端面に装着したエンドキャップで負荷転動溝の始端に戻すように構成したものも知られている。
【０００４】
いずれの構成で無限循環路を形成する場合であっても、ナット部材の内周面に形成される負荷転動溝は該ナット部材の周方向に関して所定の位相で、すなわち周方向の所定の位置を始端として螺旋状に形成されている必要がある。たとえ、かかる負荷転動溝が所定のリードで螺旋状に形成されているとしても、位相がずれている場合には、負荷転動溝の始端及び終端をリターンパイプ、デフレクタ又はエンドキャップに形成された無負荷通路の入り口と精度良く合致させることが困難となり、ボールの無限循環に大きな抵抗が作用したり、循環そのものが困難になるといった不具合が生じてしまう。
【０００５】
従来、ボールねじのナット部材の加工にはマシニングセンタが用いられており、加工基準面となる軸方向の端面加工や、孔開け加工、負荷転動溝の加工等を１台の加工機によって行っていた。すなわち、ナット部材として加工されるワークを該加工機に対して一回取り付ければ、負荷転動溝の加工も含めた種々の加工が総てなされるようになっていたのである。しかし、近年では生産効率を高めることを目的として、負荷転動溝の加工をブローチ加工機によって行うことが行われている。この場合、ワークをマシニングセンタに取り付けて端面加工や孔開け加工を施した後、かかるワークをマシニングセンタからブローチ加工機に取付直すことが必要となり、ワークを取付直す際の誤差等に起因して負荷転動溝の位相ずれが発生してしまう恐れがある。仮に位相ずれが発見された場合には、その原因を究明するため長期にわたって生産ラインを停止させなければならないことから、かかる事態が発生するのを防止するため、各生産ラインではブローチ加工後の負荷転動溝に関し、比較的頻繁に負荷転動溝の位相ずれの測定を行う必要が生じている。
【０００６】
しかし、従来は負荷転動溝の位相ずれを簡易に測定する装置が存在せず、かかる測定は熟練者のみが手間をかけて行い得るものであった。このため、位相ずれ測定の度毎に生産ラインを長時間停止させる必要が生じ、生産効率を低下させる大きな問題点となっていた。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、熟練者でなくともナット部材の内周面に形成されたねじ溝の位相ずれを簡便に測定することが可能な雌ねじ位相測定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に、本発明の雌ねじ位相測定装置は、ナット部材の内周面に螺旋状に形成されたねじ溝の位相を測定する装置であって、上記ナット部材の軸方向端面に当接する基準面を備えた位置決めパレットと、この位置決めパレット上で上記ナット部材を周方向及び半径方向へ位置決めする位置規制手段と、上記位置決めパレット上に固定されたナット部材の内部に挿入されると共にナット部材の軸方向に沿って進退自在な測定ロッドと、この測定ロッドに装着されると共にナット部材の内周面に形成されたねじ溝の断面形状に適合する測定子と、この測定子を上記ねじ溝内に圧接させ又は該ねじ溝から離間させる操作機構と、上記測定子とねじ溝との係合によって生じた測定ロッドの進退量を計測する計測器とから構成されることを特徴とするものである。
【０００９】
尚、このように構成される本願の測定装置は、前述したボールねじのナット部材の内周面に形成された負荷転動溝の位相ずれ測定にのみ利用し得るものではなく、ねじ軸とナット部材とが滑り接触するタイプのねじ案内機構における雌ねじの位相ずれの測定等、種々の雌ねじの位相ずれの測定に利用し得るものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の雌ねじ位相測定装置を詳細に説明する。
図１は本発明の測定装置によって位相ずれが測定されるボールねじを示すものである。このボールねじ１は、外周に螺旋状のボール転動溝２が形成されたねじ軸３と、内周に上記ボール転動溝２と対応する螺旋状の負荷転動溝４が形成されたナット部材５とから構成され、互いに対向するこれらボール転動溝２及び負荷転動溝４によって多数のボール６が転動自在に介装される螺旋状の負荷ボール通路が構成されている。
【００１１】
ナット部材５はフランジ８を有する略円筒形状に形成されており、中実部９には軸方向に貫通するボール戻し通路１０が設けられる一方、かかるナット部材５の両端面には一対のエンドキャップ１１が取り付けられるようになっている。このエンドキャップ１１には前記負荷ボール通路の端部とボール戻し通路１０の端部とを連通する方向転換路が設けられており、一対のエンドキャップ１１，１１をナット部材５に固定することでボール６の無限循環路が形成されるようになっている。
【００１２】
すなわち、ナット部材５とねじ軸３との相対回転によって上記負荷ボール通路７から転がり出たボール６は、一方のエンドキャップ１１に形成された方向転換路を通じて上記ボール戻し通路１０に送り込まれ、かかるボール戻し通路１０を転動した後に他方のエンドキャップ１１の方向転換路１２を通じて再度負荷ボール通路に送りこまれる。この実施例のボールねじ装置装置は循環するボール列６０，６０が２条組み込まれており、各ボール列は別個の無限循環路を循環するようになっている。
【００１３】
図２は本発明を適用した雌ねじ位相測定装置１０の一実施例を示すものであり、この測定装置は図１に示したボールねじ１のナット部材５について、その内周面に形成された負荷転動溝４の位相ずれを測定し得るようになっている。この測定装置１０は、ナット部材５の固定及び位置決め機能を備えたトップテーブル１１と、このトップテーブル１１上に固定されたナット部材５の位相ずれを測定するための測定機構が搭載されたアンダーテーブル１２とから構成されており、アンターテーブル１２の四隅に立設された支柱１３によってトップテーブル１１が支えられている。尚、図１中の符号１４はアンダーテーブル１２の下面側の四隅に設けられた脚部である。
【００１４】
先ず、上記トップテーブル１１上にはナット部材５を載置するための位置決めパレット２０が固定されている。この位置決めパレット２０はフランジ部２１を備えた中空円筒状に形成されており、かかる円筒部をトップテーブル１１に嵌合させると共に図示外のボルトでフランジ部２１をトップテーブル１１に締結するようにして固定されている。また、ナット部材５の軸方向の端面と接触する位置決めパレット２０の上面２２は、かかるナット部材５の軸方向の位置決め基準面となっている。この基準面２２にはナット部材５に開設されたボール戻し通路１０に嵌合する位置決めピン２６が立設されており、ナット部材５を位置決めパレット２０にセットする際に、そのボール戻し通路１０を上記位置決めピン２６に嵌合させることにより、かかるナット部材５が周方向及び半径方向について位置決めされるようになっている。すなわち、この位置決めピン２６が本発明の位置規制手段に相当する。更に、上記トップテーブル１１上にはナット部材５を位置決めパレット２０の基準面２２に押圧するクランプ手段２３が設けられており、このクランプ手段２３に備えられた規制板２４をナット部材５の端面に当接させると共に、やはりクランプ手段２３に備えられた調整ねじ２５を回すことで、ナット部材５が位置決めパレット２０の基準面２２に向けて押しつけられ、かかるナット部材５の軸方向の位置決めを確実に行い得るようになっている。
【００１５】
一方、上記アンダーテーブル１２上には直線案内装置３０を介して可動テーブル３１が取り付けられている。この直線案内装置３０は、アンダーテーブル１２に固定された軌道レール３０ａと、この軌道レール３０ａに沿って移動自在なスライダ３０ｂとから構成されており、上記可動テーブル３１を図２の紙面左右方向に沿って自在に案内し得るようになっている。また、アンダーテーブル１２上の可動テーブル３１の一側にはスタッド３２が立設されており、このスタッド３２と可動テーブル３１の間には該可動テーブル３２を常に紙面左方向へ付勢するスプリング３３が張設されている。
【００１６】
また、上記可動テーブル３１上には前述の位置決めパレット２０の中空部に対応して略Ｌ字状のホルダー３４が立設されている。このホルダー３４はナット部材５の中空部内に挿入される測定ロッド４０を鉛直方向に関して移動自在に支承している。この測定ロッド４０は直線案内装置の軌道レールをそのまま利用したものであり、この軌道レール４０に対して移動自在に係合するスライダ４０ａが上記ホルダー３４に固定されている。これにより、測定ロッド４０としての軌道レールがホルダー３４に対して鉛直方向に移動自在に支承されている。また、この測定ロッド４０は位置決めパレット２０の中空部内を貫通して、かかる位置決めパレット２０の基準面２２から上方へ突出しており、ナット部材５を位置決めパレット２０に対して装着した際には、測定ロッド４０の先端がナット部材５の中空部内に挿入されるようになっている。
【００１７】
上記測定ロッド４０の先端近傍には球状の測定子４１が装着されており、この測定装置では、かかる測定子４１をナット部材の５内周面に形成された負荷転動溝４内に圧接させることによって、かかる負荷転動溝４の位相ずれを測定し得るように構成されている。測定子４１は負荷転動溝４を転動するボール６と同一直径の球状に形成されると共に、上記測定ロッド４０の側面に固定されており、上記位置決めパレット２０上に固定されたナット部材５の負荷転動溝４に対して、上記スプリング３３の付勢力を利用して圧接するようになっている。
【００１８】
また、上記測定ロッド４０の下端は可動テーブル３１上に揺動自在に設けられた伝達リンク４２の一端に上方から乗っかっている。この伝達リンク４２は可動テーブル３１上に設けられた支持壁４３に対して支軸４４を介して支えられており、かかる支軸４４は伝達リンク４２の長手方向の略中央に設けられている。また、伝達リンク４２の他端には上方からスライドピン４５が乗っかっており、上記伝達リンク４２の揺動に合わせてスライドピン４５が上下動するようになっている。スライドピン４５は可動テーブル３１上に立設された円筒状のガイド部材４６に収容されて、かかるガイド部材４６の中空部内を上下動するように構成されている。更に、このガイド部材４６はトップテーブル１１を貫通して上方へ突出しており、その上端には計測器としてのインジゲータ４７が装着されている。インジゲータ４７から突出するプルーブ４８はガイド部材４６の中空部に対して上端側の開口から挿入されており、かかる中空部内で上記スライドピン４５の上端面と接触している。
【００１９】
図３は測定ロッド４０、伝達リンク４２及びスライドピン４５の関係を示すものであり、分図ｂは分図ａの状態から測定ロッド４０が僅かに下降した状態を示している。このように、上記測定ロッド４０が僅かに下降して伝達リンク４２の一端を上方から押圧すると、かかる伝達リンク４２が支軸４４を中心として揺動し、該伝達リンク４２の他端に乗っかっているスライドピン４５が僅かに押し上げられる。これにより、スライドピン４５の上端面に接しているインジゲータ４７のプルーブ４８も押し上げられ、インジゲータ４７がスライドピン４５の移動量を指示するようになっている。すなわち、測定ロッド４０の移動量に応じた値がインジゲータ４７によって指示されることになる。
【００２０】
一方、図２の背面側には、スプリング３３の付勢力に抗して可動テーブル３１を一定の位置に係止するための操作ハンドル５０が設けられている。かかる操作ハンドル５０はアンダーテーブル１２又はトップテーブル１１に対して回転自在に設けられており、図４に示すように、操作ハンドル５０の回転軸５１には偏心カム５２が取り付けられている。また、可動テーブルに立設された支持壁にはカムフォロワ５３が取り付けられており、上記スプリング３３の付勢力によってこのカムフォロワ５３が偏心カム５２のカム面に対して常に当接するように構成されている。このため、図４の分図ｂに示すように操作ハンドル５０を回転させると、偏心カム５２のカム面に接するカムフォロワ５３が可動テーブル３１の移動方向に沿って押圧され、スプリング３３の付勢力に抗して可動テーブル３１を図２の紙面右方向（図４の紙面左方向）へ移動させ、測定準備位置に設定することができるようになっている。また、操作ハンドル５０を図４の分図ｂの状態から分図ａの状態に設定すると、可動テーブル３１はスプリング３３の付勢力によって図２の紙面左方向（図４の紙面右方向）へ移動することになる。
【００２１】
このように構成された本実施例の位相測定装置は、先ず、操作ハンドル５０を図４（ｂ）に示す位置に操作して可動テーブル３１を測定準備位置に設定した後、この状態でナット部材５を位置決めパレット２０に固定する。このとき、ナット部材５の中空部内に挿入される測定ロッド４０の測定子４１はナット部材５の負荷転動溝４からは離間した状態にあり、ナット部材５と測定ロッド４０との干渉を気にすることなく、かかるナット部材５を位置決めパレット２０上に固定することができる。このようにしてナット部材５の固定が終了したならば、操作ハンドル５０を図４（ａ）に示す位置に操作し、可動テーブル３１をスプリング３３の付勢力によって測定準備位置から移動させる。これにより、測定ロッド４０に保持された球状の測定子４１はナット部材５の内周面に押しつけられ、かかるナット部材５の内周面に形成された螺旋状の負荷転動溝４内に入り込む。測定子４１はボール６と同じ直径の球状に形成されていることから、ボール６と同じように負荷転動溝４に入り込み、上記スプリング３３の付勢力によって負荷転動溝４と係合する。
【００２２】
このとき、図５の分図ａに示すように、ナット部材５の内周面に形成された負荷転動溝４と測定ロッド４０の測定子４１とが正対しておらず、僅かにずれている場合には、測定子４１が負荷転動溝４に完全に収まらず、かかる負荷転動溝４の淵に接触することになる。しかし、測定ロッド４０はスプリング３３の付勢力によってナット部材５の内周面へ押し付けられており、しかも測定ロッド４０は鉛直方向へ移動自在に保持されていることから、分図ｂに示すように、測定子４１は上記付勢力によって自ずから負荷転動溝４の内部に収まり、これに伴って測定ロッド４０が上下動することになる。つまり、ナット部材５の負荷転動溝４が測定子４１に対してずれている分だけ、測定ロッド４０が上下動し、この測定ロッド４０の上下への移動量が前述したインジゲータ４７によって表示されることになる。
【００２３】
実際にナット部材５の負荷転動溝４の位相ずれを測定する際には、図６の分図ａに示すように、先ずは負荷転動溝４が位相ずれなく高精度に形成されたマスターナット６０を位置決めパレット２０上に固定し、この状態でマスターナット６０の負荷転動溝に対して測定作業を行い、インジゲータ４７の表示の零点調整を行う。次に、マスターナット６０を位置決めパレット２０から取り外して、今度は位相ずれを測定するナット部材５を該位置決めパレット２０上に固定し、同じように測定作業を行う。このとき、マスターナット６０の負荷転動溝に対して測定対象であるナット部材５の負荷転動溝４の位相がずれていれば、分図ｂに示すように、インジゲータ４７の表示が位相ずれの量に応じて変化することになる。そして、この位相ずれ量が予め定められた誤差の範囲内に収まっているのであれば、測定したナット部材５は製品として合格であり、同一の生産ラインによって製造されたナット部材５についても負荷転動溝４の位相ずれが許容範囲内であると判断することができる。
【００２４】
このような測定作業は上記操作ハンドル５０を操作するのみで行えるので、熟練した作業者でなくとも短時間で簡単に実施することができ、ある程度の頻度で実施したとしても、ナット部材５の生産効率を損なうことがない。従って、このような測定作業を各生産ラインについて定期的に行うことにより、許容範囲を超えて負荷転動溝４の位相ずれが生じたナット部材５が製造されるのを未然に防ぐことが可能となる。
【００２５】
尚、インジゲータ４７の零点調整を行う際には、前述したマスターナット６０ではなく、図７に示すような円筒状のゲージ７０を用い、かかるゲージ７０の上面に測定子４１を乗せるようにして零点調整を行っても良い。測定子４１はボール６と同一の直径Ｄａに形成されていることから、ゲージ７０の高さをｈとすれば、これに測定子（ボール）の半径Ｄａ／２を加算した数値が位相ずれなく形成された負荷転動溝４の基準面２２に対する距離ということになる。このため、ナット部材５を位置決めパレット２０に固定して測定を行えば、インジゲータ４７に示された量だけ、負荷転動溝４がナット部材５の軸方向へずれて形成されていることを把握することができる。
【００２６】
また、図３、図６及び図７では上記実施例に用いるではインジゲータ４７としてアナログ式のものを示したが、これをデジタル式のインジゲータとしても良いことは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の雌ねじの位相測定装置によれば、雌ねじのねじ溝に対して測定子を圧接させた際に生じる測定ロッドの上下動を計測器から読み取ることにより、熟練者でなくとも簡便な操作で短時間に雌ねじの位相ずれを測定することができ、ある程度の頻度でこのような測定作業を実施したとしても、ナット部材の生産効率を損なうことがなく、この装置を用いて定期的に位相ずれの測定作業を行うことにより、許容範囲を超えて雌ねじの位相ずれが生じたナット部材が製造されるのを未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定装置によって雌ねじの位相ずれを測定可能なボールねじの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用した測定装置の実施例を示す正面断面図である。
【図３】実施例に係る測定ロッドの動きとインジゲータの表示との関係を説明する図である。
【図４】実施例に係る操作ハンドルと可動テーブルの動きとの関係を説明する図である。
【図５】実施例に係る測定子がナット部材の負荷転動溝に圧接した際の測定ロッドの動きを説明する図である。
【図６】マスターナットを用いてナット部材の負荷転動溝の位相ずれを測定する手順を説明する図である。
【図７】ゲージを用いてナット部材の負荷転動溝の位相ずれを測定する手順を説明する図である。
【符号の説明】
４…負荷転動溝（ねじ溝）、５…ナット部材、２０…位置決めパレット、２２…基準面、４０…測定ロッド、４１…測定子、４７…インジゲータ（計測器）

Claims

ねじ案内機構のねじ軸に螺合するナット部材の内周面に螺旋状に形成されたねじ溝の位相を測定する装置であって、
上記ナット部材の軸方向端面に当接する基準面を備えた位置決めパレットと、この位置決めパレットに載置された上記ナット部材に嵌合して当該位置決めパレット上で上記ナット部材を周方向及び半径方向へ位置決めする位置規制手段と、上記位置決めパレット上に固定されたナット部材の内部に挿入されると共にナット部材の軸方向に沿って進退自在な測定ロッドと、この測定ロッドに装着されると共にナット部材の内周面に形成されたねじ溝の断面形状に適合する測定子と、この測定子を上記ねじ溝内に圧接させ又は該ねじ溝から離間させる操作機構と、上記測定子とねじ溝との係合によって生じた測定ロッドの移動量が伝達されて当該移動量に応じた値を指示する計測器とから構成されることを特徴とする雌ねじ位相測定装置。
上記操作機構は測定者によって操作されるハンドレバーを備え、このハンドレバーの設定位置に応じて上記測定子がナット部材のねじ溝と係合又は離間することを特徴とする請求項１記載の雌ねじ位相測定装置。
上記ナット部材の内周面には螺旋状のボール転動溝が形成されており、上記測定子はこのボール転動溝を転動するボールと同じ直径の球状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の雌ねじ位相測定装置。