JP5674149B2 - ボールねじ軸の累積リード誤差測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Description
図2は、本発明の第1実施形態にかかわるボールねじ軸の累積リード誤差測定装置を示した説明平面図である。図3は、図1のA−A矢印から見た被測定ボールねじ軸と固定支持部を示した説明図である。図4はB−B矢視を示した拡大説明図である。図5は、図1のC−C矢視を示した拡大説明図である。
まお、図2から5及び後述する図6において、X軸、Y軸、Z軸は直交しており、Z軸は被測定ボールねじ軸の軸心と同一の方向を示し、X軸はZ軸に対して直交する水平方向を示し、Y軸はZ軸に対して直行する鉛直方向を示す。
なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
姿勢精度とは、移動テーブル22が走行中に姿勢変化するピッチング、ヨーイング、ローリングの精度のことで、傾き(度)で表される。また、走行精度とは、移動テーブル22が被測定ボールねじ軸Wの軸心Lzに対し平行方向に走行する真直度と姿勢精度を総合した精度をいう。真直度は、移動距離の変位の最大値をいう。
また、位置決め往復スライド手段2には、位置検出スライド手段3が載置されている(図5)。
さらにまた、位置検出スライド手段3には、ボール接触子スライド手段4が載置されている。
なお、本実施形態においては、押し込み力調整弾性体43としてスプリングが、伸縮手段44としてエアシリンダが用いられている。ただし、押し込み力調整弾性体43や伸縮手段44は前記のものに限られるものでない。
そして、リード位置測定手段6により測定された測定値を演算処理する演算手段7及びそれらの結果を記録する記録計8が接続されている。
また、レーザー干渉測長器を用いた距離の測定においては、直角反射鏡62、63を省き、位置検出スライド手段3の受け台32へコーナーキューブ64を設けてもよい。
なお、本実施形態の空気静圧軸受40の軸受剛性は、6N/μmである。
本発明においては、ボール接触子5の球体50の中心が被測定ボールねじ軸Wの軸心Lzに直交するようにボール接触子5を被測定ボールねじ軸のねじ溝に当接させる必要がある。そのため、前記の高さ調節機構で調節して石定盤100表面から被測定ボールねじ軸Wの軸心Lzの高さHy1をボール接触子5の球体50の中心高さHy2に合わせ、位置決め往復スライド手段2の空気静圧軸受20の走行精度の真直度以内となるように被測定ボールねじWを固定する。
第1実施形態においては被測定ボールねじ軸の自重によるたわみを考慮して3点支持にて固定しているが、ボールねじ軸Wの軸心Lzが位置決め往復スライド手段2に備えられた空気静圧軸受20の走行精度の真直度以内となれば、何点で支持してもよい。
続いて、ボール接触子スライド手段4の伸縮手段44を伸長させて移動軸42及びボール接触子5を被測定ボールねじ軸Wの軸心Lzに対して直交するX軸方向から所定の押し込み力で被測定ボールねじ軸Wのねじ溝になじませながら当接させる。
その後また、伸縮手段44を伸長させてボール接触子5を被測定ボールねじ軸Wのねじ溝に当接させ、当接したボール接触子5の位置をリード位置測定手段6にて測定する。そして、ボール接触子5を退避させ、また、ボール接触子を所定の間隔で移動させる。以上のことを繰り返し行うことによって、実移動量が測定され、実移動量から代表移動量が求められる。
次に、本発明のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置の第2実施形態について説明する。図6は第2実施形態を示した側面説明図である。基本的構成及び測定方法は、第1実施形態と同様のため省略する。
また、第1実施形態では、被測定ボールねじ軸Wの径を変更する度に、被測定ボールねじ軸Wの固定する高さをボール接触子5の中心高さと同一となるように固定支持台の高さと支持間隔を厳密に調節しなければならないが、第2実施形態であれば、その必要がなくなるという利点もある。
そして、移動体61及び固定体62はセラミックスにより形成されている。
さらに、層流を安定して維持することができるため、加圧気体の給気圧力を上げることができるので、高剛性の空気静圧軸受となっている。
以下に、第1実施形態のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置の測定した例を示す。
軸径が40mm、リードピッチが10mm、全長が1400mmのJIS規格でC3級に相当する規格に合格したボールねじ軸(THK製)を、室温が20℃±0.5℃に空調されたで室内で該ボールねじ軸の累積リード誤差を測定した。
まず、被測定ボールねじ軸を位置決めスライド往復手段2に備えられた空気静圧軸受のガイド軸に平行となるように3台の固定支持台に静置した。さらに、ボール接触子5の球体50の中心高さに合わせて、被測定ボールねじ軸の軸心Lzの高さが±1μm以内となるように固定支持台1を調節した。そして、被測定ボールねじ軸Wの先端から200mmの位置から10mmピッチの間隔で、ボール接触子5を被測定ボールねじ軸Wの軸心Lzに対して直交するX軸方向より押し込んだ。1リードピッチは5秒/ポイント間隔で、全長測定時間は500秒/100ポイントで測定した。なお、位置検出スライド手段2に備えられる中立位置保持弾性体35のスプリングには、ばね定数0.3N/mmのものを用いた。また、ボール接触子スライド手段4に備えられた押し込み力調整弾性体43のスプリングには、ばね定数2.4N/mmのものを用い、伸縮手段で押し込み力調整弾性体43を1mm押し込むように設定した。
以上により測定した結果を図10に示す。図10より4回測定した累積リード誤差のバラツキは代表移動量誤差で19〜20μm、再現性が最大0.7μm以内で、高精度に再現性よく測定できることが見て取れる。
1 固定支持台
2 位置決め往復スライド手段
3 位置検出スライド手段
4 ボール接触子スライド手段
5 ボール接触子
6 リード位置測定手段
20 空気静圧軸受
21 ガイド軸
22 移動テーブル
25 位置決め走行手段
30 空気静圧軸受
31 固定軸
32 受け台
35 中立位置保持弾性体
40 空気静圧軸受
41 固定支持体
42 移動軸
43 押し込み力調整弾性体
44 伸縮手段
50 球体
Claims (13)
- 被測定ボールねじ軸の軸心方向におけるねじ溝の位置を検出することによって累積リード誤差を測定するボールねじ軸の累積リード誤差測定装置であって、
前記被測定ボールねじ軸を回転不動に固定する固定支持台と、
前記固定支持台に固定された前記被測定ボールねじ軸のねじ溝に当接させる球体を備えたボール接触子と、
前記ボール接触子を前記軸心に対して直交方向に往復移動させるとともに前記ボール接触子を所定の押し込み力で前記ねじ溝に当接させるボール接触子スライド手段と、
前記ボール接触子スライド手段を載置し、該ボール接触子スライド手段を前記軸心と平行に水平往復移動する位置検出スライド手段と、
前記位置検出スライド手段を載置し、前記位置検出スライド手段を前記被測定ボールねじ軸のねじ部間で往復移動させる位置決め往復スライド手段と、
前記ボール接触子の前記軸心方向における位置を検出するリード位置測定手段と、を備え、
前記位置検出スライド手段が、前記軸心と平行に設けられた固定軸と、該固定軸に沿って移動可能で前記ボール接触子スライド手段が載置される受け台とからなる空気静圧軸受である
ことを特徴とするボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。 - 前記ボール接触子スライド手段が、前記ボール接触子を前記軸心に対して鉛直または水平の直交方向に往復移動させることを特徴とする請求項1記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記ボール接触子スライド手段が、前記被測定ボールねじ軸側の一端に前記ボール接触子が連結された移動軸と、該移動軸を支持する固定支持体とからなる空気静圧軸受であることを特徴とする請求項1または2記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記ボール接触子スライド手段が、前記移動軸の他端に前記ボール接触子の押し込み力を調整するための押し込み力調整弾性体を介して伸縮手段をさらに具備していることを特徴とする請求項1、2または3に記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記ボール接触子スライド手段が、前記ボール接触子を前記ねじ溝に0.5〜5Nの押し込み力で押し込むことを特徴とする請求項4に記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記ボール接触子スライド手段が、前記ボール接触子を前記ねじ溝に1〜3Nの押し込み力で押し込むことを特徴とする請求項4に記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記位置検出スライド手段は、前記受け台と固定軸の両端との間に前記受け台を前記ボール接触子が前記ねじ溝に当接していない状態の前記軸心方向と平行な中立位置に戻す復元力を有する中立位置保持弾性体を、さらに備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載に記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記中立位置保持弾性体が、0.1〜3N/mmのばね定数を有するスプリングであることを特徴とする請求項7に記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記中立位置保持弾性体が、0.3〜1N/mmのばね定数を有するスプリングであることを特徴とする請求項7に記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記位置決め往復スライド手段が、前記軸心に平行に設けられたガイド軸と、該ガイド軸に沿って移動する移動テーブルとからなり、真直度が2μm/m以下、姿勢精度が2秒以下の走行精度を有する空気静圧軸受であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記位置決め往復スライド手段が、前記移動テーブルを前記ガイド軸に沿って所定の位置へ移動させる位置決め走行手段をさらに備えていることを特徴とする請求項10に記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記リード位置測定手段が、レーザー干渉測長器を備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のボールねじ軸の累積リード誤差測定装置。
- 前記被測定ボールねじ軸を回転不動に静置して固定する固定支持台と、
前記固定支持台に固定された前記被測定ボールねじ軸のねじ溝に当接させる球体を備えたボール接触子と、
前記ボール接触子を前記軸心に対して直交方向に往復移動させるとともに前記ボール接触子を所定の押し込み力で前記ねじ溝に当接させるボール接触子スライド手段と、
前記ボール接触子スライド手段を載置し、該ボール接触子スライド手段を前記軸心と平行に水平往復移動する位置検出スライド手段と、
前記位置検出スライド手段を載置し、前記位置検出スライド手段を前記被測定ボールねじ軸のねじ部間で往復移動させる位置決め往復スライド手段と、
前記ボール接触子の前記軸心方向における位置を検出するリード位置測定手段と、を備え、
前記位置検出スライド手段が、前記軸心と平行に設けられた固定軸と、該固定軸に沿って移動可能で前記ボール接触子スライド手段が載置される受け台とからなる空気静圧軸受であるボールねじ軸の累積リード誤差測定装置を用いて前記被測定ボールねじ軸の累積リード誤差を測定するボールねじ軸の累積リード誤差測定方法であって、
前記固定支持台に前記ボール接触子を前記被測定ボールねじ軸の前記軸心に対して直交方向に往復移動させた時の前記球体の中心が前記軸心に直交する位置へ前記被測定ボールねじ軸を固定する固定支持工程と、
前記ボール接触子を前記被測定ボールねじ軸の軸心方向に対して直交方向から所定の押し込み力でねじ溝に当接させるボール接触子押し込み工程と、
前記ねじ溝に当接された前記ボール接触子の前記軸心方向における位置を前記リード位置測定手段で測定する測定工程と、
前記ねじ溝に当接された前記ボール接触子を前記軸心方向に対して直交方向に退避させるボール接触子退避工程と、
前記ボール接触子を前記軸心方向と平行に所定間隔に水平移動させるボール接触子移動工程と、
を備えたことを特徴とするねじリード誤差測定方法。
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