JP7433591B2 - Surface texture measurement method and surface texture measurement device for ball screw thread grooves - Google Patents
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Description
本発明は、ボールネジのネジ軸およびナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定する方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring the surface properties of a thread groove formed in a spiral shape on a ball screw shaft and nut.
主に円柱状又は円筒状の部材の外周面や内周面の真円度や表面粗さなどの表面性状を測定するようにした表面性状測定装置が知られている(特許文献1)。このような表面性状測定装置は真円度測定装置とも呼ばれる。表面性状測定装置を使用してボールネジのネジ軸およびナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定しようとする試みがなされている。 BACKGROUND ART A surface texture measuring device is known that mainly measures surface properties such as roundness and surface roughness of the outer circumferential surface and inner circumferential surface of a columnar or cylindrical member (Patent Document 1). Such a surface texture measuring device is also called a roundness measuring device. Attempts have been made to use surface texture measuring devices to measure the surface texture of thread grooves spirally formed in the screw shaft and nut of a ball screw.
ネジ溝は、その中を転がるボールがネジ溝に対して所定の角度位置で接触するように形状付けられており、例えばゴシックアーチ形状と呼ばれるような、溝底がやや尖った形状になっていることが多い。また、溝底に小さな溝がさらに形成されていることもある。このようなネジ溝の表面性状を測定する場合には、ボールが接触する位置で測定をすることが要求される。 The thread groove is shaped so that the ball rolling inside it comes into contact with the thread groove at a predetermined angular position; for example, the groove bottom has a slightly pointed shape, such as a Gothic arch shape. There are many things. In addition, a small groove may be further formed at the bottom of the groove. When measuring the surface quality of such thread grooves, it is required to measure at the position where the ball makes contact.
ボールが接触するネジ溝内での位置は、通常、ネジ溝の溝底の中心位置を基準とした位置として設定されている。そのため、表面性状測定装置のスタイラスをボールが接触する位置に正確に接触させるためには、ネジ溝の溝底の中心位置をまず正確に特定する必要がある。しかしながら、上述のようにネジ溝は溝底がやや尖った形状であったり小さな溝がさらに形成された複雑な形状であったりする場合があり、そのような場合にはスタイラスが溝底の最深部にまで適切に届かず、正確に溝底の中心位置を特定できないことがある。レーザー等を利用した非接触式の測定装置を利用すればそのような問題が解決される場合もあるが、一般に非接触式の測定装置は値段が高いという問題がある。 The position within the thread groove where the ball comes into contact is usually set with respect to the center position of the groove bottom of the thread groove. Therefore, in order to accurately bring the stylus of the surface texture measuring device into contact with the position where the ball contacts, it is first necessary to accurately specify the center position of the groove bottom of the thread groove. However, as mentioned above, the thread groove may have a slightly pointed shape at the bottom or a complicated shape with additional small grooves, and in such cases, the stylus may not be able to reach the deepest part of the groove bottom. It may not be possible to accurately identify the center position of the groove bottom. Although such problems may be solved by using a non-contact measuring device that uses a laser or the like, the problem with non-contact measuring devices is that they are generally expensive.
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、ネジ溝の溝底にスタイラスを直接接触させることなく溝底の中心位置を特定して、その中心位置を基準とした所望の位置での溝底の表面性状の測定を行うことができるようにした表面性状測定方法、およびそのような測定を可能とする接触式の表面性状測定装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art as described above, the present invention identifies the center position of the groove bottom of a thread groove without directly contacting the stylus with the groove bottom, and locates a desired position based on the center position. It is an object of the present invention to provide a surface texture measuring method that makes it possible to measure the surface texture of a groove bottom, and a contact type surface texture measuring device that makes such a measurement possible.
すなわち本発明は、
スタイラスと、ボールネジのネジ軸またはナットを保持するようにされた保持部と、前記スタイラスと前記保持部とを相対的に移動させるようにされた移動機構部と、を備える表面性状測定装置によって前記ネジ軸またはナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定する方法であって、
前記保持部に保持されたネジ軸またはナットの中心長手軸線に沿った縦断面上での前記ネジ溝の溝底に対する前記中心長手軸線の方向での一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第1長手接触位置として取得するステップと、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線に垂直な方向での位置と同じ垂直位置で、前記溝底に対して前記一方の側とは反対の他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
前記他方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第2長手接触位置として取得するステップと、
前記第1長手接触位置と前記第2長手接触位置との中点位置を求めるステップと、
前記中点位置を基準として、前記スタイラスによって表面性状を測定する前記ネジ溝の前記縦断面上での測定位置を決定するステップと、
を含む、方法を提供する。
That is, the present invention
A surface texture measuring device comprising a stylus, a holding part configured to hold a screw shaft or a nut of a ball screw, and a moving mechanism part configured to relatively move the stylus and the holding part. A method for measuring the surface quality of a thread groove formed in a spiral shape on a screw shaft or nut, the method comprising:
The stylus is brought into contact with the thread groove on one side in the direction of the center longitudinal axis with respect to the groove bottom of the thread groove on a longitudinal section along the center longitudinal axis of the threaded shaft or nut held by the holding part. the step of
obtaining the position of the stylus in the direction of the central longitudinal axis with respect to the holding part when the stylus contacts the thread groove on the one side as a first longitudinal contact position;
said one side with respect to said groove bottom at the same vertical position as the position of said stylus relative to said holding part in a direction perpendicular to said central longitudinal axis when said stylus contacts said thread groove on said one side; contacting the stylus with the thread on the other side opposite to;
obtaining the position of the stylus in the direction of the central longitudinal axis with respect to the holding part when the stylus contacts the thread groove on the other side as a second longitudinal contact position;
determining a midpoint position between the first longitudinal contact position and the second longitudinal contact position;
determining a measurement position on the longitudinal section of the thread groove at which the surface texture is to be measured using the stylus, with reference to the midpoint position;
Provide a method, including.
当該方法においては、同一な垂直位置におけるネジ溝の溝底に対する一方の側と他方の側での位置(第1長手接触位置と第2長手接触位置)を取得してその中点位置を求めるようにしている。この中点位置はネジ溝の溝底の中心位置に対応する位置となるため、当該方法においてはネジ溝の溝底をスタイラスで直接接触することなく、溝底の中心位置を特定することが可能となる。 In this method, the positions of the thread groove on one side and the other side (the first longitudinal contact position and the second longitudinal contact position) with respect to the groove bottom at the same vertical position are obtained and the midpoint position thereof is determined. I have to. This midpoint position corresponds to the center position of the groove bottom of the thread groove, so in this method, it is possible to specify the center position of the groove bottom without directly touching the groove bottom of the thread groove with the stylus. becomes.
また、前記測定位置を決定するステップが、前記中点位置から前記一方の側または前記他方の側に所定のオフセット距離だけ離れたオフセット長手位置において前記スタイラスを前記中心長手軸線に垂直な方向で前記ネジ溝に向かって移動させたときに前記スタイラスが前記ネジ溝に接触する位置を測定開始位置とするステップを含むようにすることができる。 The step of determining the measurement position may include moving the stylus in a direction perpendicular to the central longitudinal axis at an offset longitudinal position that is a predetermined offset distance away from the midpoint position to the one side or the other side. The method may include the step of setting a position where the stylus contacts the thread groove when the stylus moves toward the thread groove as a measurement start position.
オフセット距離をボールがネジ溝に接触する設計上での位置に対応するものとすることにより、ボールが接触する位置での表面性状測定を行うことが可能となる。 By setting the offset distance to correspond to the designed position where the ball contacts the screw groove, it becomes possible to measure the surface texture at the position where the ball makes contact.
また、前記測定開始位置で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させた状態で、前記保持部を前記中心長手軸線の周りで回転させながら前記スタイラスを前記中心長手軸線の方向に移動させることにより前記スタイラスを前記ネジ溝に沿って移動させて、前記ネジ溝の表面性状を前記ネジ溝に沿って測定するステップをさらに含むようにすることができる。 Further, while the stylus is in contact with the thread groove at the measurement start position, the stylus is moved in the direction of the central longitudinal axis while rotating the holding part around the central longitudinal axis. The method may further include the step of moving the thread groove along the thread groove and measuring the surface texture of the thread groove along the thread groove.
さらに、
前記一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、
前記ネジ溝の前記一方の側で前記ネジ軸の外周面または前記ナットの内周面に前記スタイラスを接触させるステップと、
前記外周面または前記内周面に前記スタイラスを接触させた状態で前記スタイラスを前記他方の側に向かって移動させて、前記ネジ溝の前記一方の側での第1エッジにおいて前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
を含み、
前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、
前記ネジ溝の前記他方の側で前記ネジ軸の外周面または前記ナットの内周面に前記スタイラスを接触させるステップと、
前記外周面または前記内周面に前記スタイラスを接触させた状態で前記スタイラスを前記一方の側に向かって移動させて、前記ネジ溝の前記他方の側での第2エッジにおいて前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
を含み、
前記第1長手接触位置は前記スタイラスが前記第1エッジに接触したときの位置であり、前記第2長手接触位置は前記スタイラスが前記第2エッジに接触したときの位置であるようにすることができる。
moreover,
contacting the stylus with the thread groove on the one side;
bringing the stylus into contact with the outer peripheral surface of the threaded shaft or the inner peripheral surface of the nut on the one side of the thread groove;
The stylus is moved toward the other side while the stylus is in contact with the outer circumferential surface or the inner circumferential surface, and the stylus is moved toward the screw thread at the first edge on the one side of the thread groove. contacting the groove;
including;
contacting the stylus with the thread groove on the other side;
bringing the stylus into contact with the outer peripheral surface of the threaded shaft or the inner peripheral surface of the nut on the other side of the thread groove;
The stylus is moved toward the one side while the stylus is in contact with the outer peripheral surface or the inner peripheral surface, and the stylus is moved toward the second edge of the thread groove on the other side. contacting the groove;
including;
The first longitudinal contact position may be a position when the stylus contacts the first edge, and the second longitudinal contact position may be a position when the stylus contacts the second edge. can.
または、
前記一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、前記ネジ溝の前記溝底と前記ネジ溝の前記一方の側での第1エッジとの間の任意の中間位置において、前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップを含み、
前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、前記スタイラスを前記中間位置に接触した状態から前記中心長手軸線と平行に前記他方の側に向かって移動させて、前記溝底よりも前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップを含むようにすることができる。
or
The step of contacting the stylus with the thread groove on the one side includes contacting the stylus with the thread groove at any intermediate position between the groove bottom of the thread groove and a first edge of the thread groove on the one side. contacting the thread groove,
The step of bringing the stylus into contact with the thread groove on the other side includes moving the stylus from the state in contact with the intermediate position toward the other side in parallel with the central longitudinal axis, and from the bottom of the groove. The method may also include the step of bringing the stylus into contact with the thread groove on the other side.
本発明はさらに、
ボールネジのネジ軸またはナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定するようにされた表面性状測定装置であって、
スタイラスと、
ボールネジのネジ軸またはナットを保持するようにされた保持部と、
前記スタイラスと前記保持部とを相対的に移動させるようにされた移動機構部と、
前記移動機構部を制御して前記スタイラスを前記保持部に保持された前記ネジ軸またはナットのネジ溝に沿って移動させながら、前記スタイラスの変位を検出して前記ネジ溝の表面性状の測定を行うようにする制御部と、
を備え、
前記制御部が、
前記ネジ軸またはナットの中心長手軸線に沿った縦断面上での前記ネジ溝の溝底に対する前記中心長手軸線の方向での一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるように前記移動機構部を制御し、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第1長手接触位置として取得し、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線に垂直な方向での位置と同じ垂直位置で、前記溝底に対して前記一方の側とは反対の他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるように前記移動機構部を制御し、
前記他方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第2長手接触位置として取得し、
前記第1長手接触位置と前記第2長手接触位置との中点位置を求めて、前記中点位置を基準として前記スタイラスによって表面性状を測定する前記ネジ溝の前記縦断面上での測定位置を決定する、
ようにされた、表面性状測定装置を提供する。
The present invention further includes:
A surface texture measuring device adapted to measure the surface texture of a thread groove spirally formed in a ball screw shaft or nut, the device comprising:
A stylus and
a holding part configured to hold a screw shaft or nut of a ball screw;
a moving mechanism portion configured to relatively move the stylus and the holding portion;
While controlling the moving mechanism section to move the stylus along the thread groove of the screw shaft or nut held by the holding section, the displacement of the stylus is detected and the surface quality of the thread groove is measured. a control unit configured to perform the operations;
Equipped with
The control section,
the moving mechanism so as to bring the stylus into contact with the thread groove on one side in the direction of the center longitudinal axis with respect to the groove bottom of the thread groove on a longitudinal section along the center longitudinal axis of the screw shaft or nut; control the department;
obtaining the position of the stylus in the direction of the central longitudinal axis with respect to the holding part when the stylus contacts the thread groove on the one side as a first longitudinal contact position;
said one side with respect to said groove bottom at the same vertical position as the position of said stylus relative to said holding part in a direction perpendicular to said central longitudinal axis when said stylus contacts said thread groove on said one side; controlling the moving mechanism unit to bring the stylus into contact with the thread groove on the other side opposite to;
obtaining the position of the stylus in the direction of the central longitudinal axis with respect to the holding part when the stylus contacts the thread groove on the other side as a second longitudinal contact position;
A midpoint position between the first longitudinal contact position and the second longitudinal contact position is determined, and a measurement position on the longitudinal section of the thread groove at which the surface texture is to be measured with the stylus is determined using the midpoint position as a reference. decide,
To provide a surface texture measuring device which is configured as follows.
この表面性状測定装置においては、
前記移動機構部が、前記保持部に保持された前記ネジ軸またはナットが前記中心長手軸線の周りで回転するように前記保持部を回転駆動する回転機構部と、前記スタイラスを少なくとも前記中心長手軸線の方向と前記中心長手軸線に垂直な方向とに移動させるようにされたスタイラス移動機構部と、を備え、
前記制御部が、
前記中点位置から前記一方の側または前記他方の側に所定のオフセット距離だけ離れたオフセット長手位置において前記スタイラスを前記中心長手軸線に垂直な方向で移動させて前記ネジ溝に接触させるように前記スタイラス移動機構部を制御し、
前記保持部を回転駆動しながら前記スタイラスを前記中心長手軸線に沿って移動させて前記スタイラスを前記ネジ溝に沿って移動させるように前記回転機構部と前記スタイラス移動機構部とを制御して、前記ネジ溝の表面性状を前記ネジ溝に沿って測定する、
ようにすることができる。
In this surface texture measuring device,
The moving mechanism section includes a rotation mechanism section that rotationally drives the holding section so that the screw shaft or nut held by the holding section rotates around the central longitudinal axis, and a rotation mechanism section that rotates the stylus at least around the central longitudinal axis. and a stylus moving mechanism configured to move the stylus in the direction of and in the direction perpendicular to the central longitudinal axis,
The control section,
The stylus is moved in a direction perpendicular to the central longitudinal axis to contact the thread groove at an offset longitudinal position that is a predetermined offset distance away from the midpoint position to the one side or the other side. controls the stylus movement mechanism;
controlling the rotation mechanism section and the stylus movement mechanism section so as to move the stylus along the central longitudinal axis while rotationally driving the holding section to move the stylus along the thread groove; measuring the surface quality of the thread groove along the thread groove;
You can do it like this.
また、前記スタイラスの先端部分が、前記ネジ溝の前記測定位置に接触したときに前記ネジ溝の前記測定位置の表面に対して略垂直な方向となるように延びるようにすることができる。 Further, the tip portion of the stylus may extend in a direction substantially perpendicular to the surface of the thread groove at the measurement position when it comes into contact with the measurement position of the thread groove.
以下、本発明に係る表面性状測定装置、および該表面性状測定装置を使用したボールネジのネジ軸およびナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状測定方法の実施形態を添付図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of a surface texture measuring device according to the present invention and a method of measuring the surface texture of a screw groove formed in a spiral shape on a screw shaft and a nut of a ball screw using the surface texture measuring device will be described based on the accompanying drawings. .
本発明の一実施形態に係る表面性状測定装置1は、図1に示すように、装置本体部2と、被測定物となるボールネジのネジ軸10またはナット20(図6)を保持する回転ステージ(保持部)3と、スタイラス4を備えた測定ユニット5と、を備える。図示の例では、回転ステージ3にはネジ軸10が保持されているが、ナット20を保持することもできる。表面性状測定装置1は、測定ユニット5のスタイラス4と回転ステージ3とを相対的に移動させるための移動機構部として、回転ステージ3を回転させる回転機構部6と、スタイラス4を3軸方向に直線移動させる直動機構部(スタイラス移動機構部)7とをさらに備える。装置本体部2内には、測定ユニット5、回転機構部6、および直動機構部7を含む当該表面性状測定装置1が備える各種機器を制御するための制御部8が配置されている。
As shown in FIG. 1, a surface
当該実施形態において回転ステージ3上に保持されているネジ軸10は、中心長手軸線Lに沿って延びていて、その外周面12に螺旋状に形成されたネジ溝14を有する。ネジ溝14は、図2に示すように、そこに配置されるボール16よりも大きな曲率半径を有する下側の面14aおよび上側の面14bと、溝底14cに形成された小さな溝14dを有する。このネジ溝14は、溝底14cに対する中心角が40°の位置でボール16がネジ溝14に接触するように設計されている。
In this embodiment, the
当該表面性状測定装置1によって、ネジ軸10の外周面12に形成されたネジ溝14の表面性状を測定する際には、図3A-図3Dに示すようにして、まずはネジ溝14の溝底14cの中心位置Cを特定する。
When measuring the surface texture of the
具体的には、中心長手軸線Lの方向DYでネジ溝14よりも下側(一方の側)で、スタイラス4をネジ軸10の外周面12に接触させる(図3A)。制御部8は、直動機構部7を制御して、外周面12にスタイラス4を接触させた状態で、スタイラス4を中心長手軸線Lの方向DYでの上側(他方の側)に向かって移動させる。スタイラス4がネジ溝14の下側の第1エッジ14eに至るとスタイラス4が変位し、それを測定ユニット5が検知する(図3B)。制御部8は、スタイラス4の変位を検出したとき、すなわちスタイラス4がネジ溝14の第1エッジ14eにおいてネジ溝14に接触したときのスタイラス4の中心長手軸線Lの方向DYでの位置を第1長手接触位置P1として取得し記憶する。次に制御部8は、直動機構部7を制御して、スタイラス4を一旦ネジ軸10から離し、ネジ溝14よりも上側でネジ軸10の外周面12に接触させる(図3C)。そして、外周面12にスタイラス4を接触させた状態で、スタイラス4を下側に向かって移動させる。スタイラス4がネジ溝14の上側の第2エッジ14fに至るとスタイラス4が変位し、それを測定ユニット5が検知する(図3D)。制御部8は、スタイラス4の変位を検出したとき、すなわちスタイラス4がネジ溝14の第2エッジ14fにおいてネジ溝14に接触したときのスタイラス4の中心長手軸線Lの方向DYでの位置を第2長手接触位置P2として取得して記憶する。制御部8はさらに、第1長手接触位置P1と第2長手接触位置P2との中点位置Mを求め、この中点位置Mが中心長手軸線Lの方向DYでのネジ溝14の溝底14cの中心位置Cであると判断する。当該表面性状測定装置1は、このようにして、スタイラス4をネジ溝14の溝底14cに直接接触させることなく、ネジ溝14の中心位置Cを特定する。
Specifically, the
制御部8はさらに、求めた中点位置M(中心位置C)を基準として、スタイラス4によって表面性状を測定するネジ溝14の縦断面上での測定位置を決定する。具体的には、中点位置Mから下側に所定のオフセット距離Oだけ離れたオフセット長手位置Q1にまでスタイラス4を移動させ(図3E)、スタイラス4を中心長手軸線Lに垂直な方向DXでネジ溝14に向かって移動させてネジ溝14に接触させる(図3F)。このときにスタイラス4が接触した位置をネジ溝14の縦断面上での測定開始位置に決定する。なお、上述の所定のオフセット距離Oは、ネジ溝14の中心位置Cからボール16がネジ溝14に接触する設計上の位置までの中心長手軸線Lの方向DYでの距離である。よって測定開始位置はボール16が接触する位置となる。
The
次に制御部8は、回転機構部6と直動機構部7とを同時に制御して、回転ステージ3を回転させてネジ軸10を中心長手軸線Lの周りで回転させながらスタイラス4を中心長手軸線Lに沿って移動させて、スタイラス4が螺旋状のネジ溝14に沿って移動するようにする。このときスタイラス4は、縦断面上でのネジ溝14の溝底14cに対する相対的位置を維持しながら、ボール16が接触する軌道上を移動していく。これにより、スタイラス4によってボール16が接触する軌道上の表面性状を測定することができる。表面性状測定は、所定の長さ、例えばネジ軸10の一周分の長さ、に亘って行われる。測定が完了すると、制御部8は測定したデータに基づいてネジ溝14の表面粗さ、真円度、うねりの周期性などの様々な表面性状を演算して求める。なお、溝底14cの下側での表面性状測定に続いて、中点位置Mから上側に所定のオフセット距離Oだけ離れた上側のオフセット長手位置Q2(図3F)におけるネジ溝14の表面性状測定を同様に行うようにしてもよい。
Next, the
別の実施形態においては、ネジ溝14の溝底14cの中心位置Cを特定するために、まずネジ溝14の溝底14cとネジ溝14の第1エッジ14eとの間の適当な任意の中間位置でスタイラス4をネジ溝14に接触させる(図4A)。制御部8は、このときのスタイラス4の中心長手軸線Lの方向DYでの位置を第1長手接触位置P1として取得し記憶する。次に制御部8は、スタイラス4を第1長手接触位置P1においてネジ溝に接触している状態から中心長手軸線Lと平行に上側に向かって移動させて、第1長手接触位置P1と同じ垂直位置において溝底14cよりも上側でスタイラス4をネジ溝14に接触させる(図4B)。制御部8は、このときのスタイラス4の中心長手軸線Lの方向DYでの位置を第2長手接触位置P2として取得し記憶する。制御部8はさらに、第1長手接触位置P1と第2長手接触位置P2との中点位置Mを求め、この中点位置Mが中心長手軸線Lの方向DYでのネジ溝14の溝底14cの中心位置Cであると判断する。この後の表面性状を測定する方法および制御は、上記実施形態において図3E-3Fに基づいて説明したものと同様である。
In another embodiment, in order to identify the center position C of the
別の実施形態に係る表面性状測定装置においては、図5に示すように、スタイラス104の先端部分が中心長手軸線Lに対して傾いている。この傾きは、スタイラス104がネジ溝14の測定位置R1に接触したときにその表面に対して略垂直となるように設定されている。スタイラス104が測定する表面に対して垂直な方向で接触することにより、より正確な表面性状測定が可能となる。このような傾いたスタイラス104を用いる場合には、ネジ溝14の上側の測定位置R2における表面性状測定を行う際に、スタイラス104の向きを変えるか又は別のスタイラスに交換する必要がある。
In a surface texture measuring device according to another embodiment, the tip portion of the
上記実施形態においてはボールネジのネジ溝14の外周面12に形成されたネジ溝14の表面性状測定について説明をしたが、図6に示すように、ボールネジのナット20の内周面22に形成されたネジ溝24の表面性状測定も同様に行うことができる。ナット20のネジ溝24の表面性状測定は、スタイラス4をナット20の内側に挿入した状態で行う。ネジ溝24の表面性状の測定方法は上記実施形態と同様である。
In the above embodiment, the surface quality measurement of the
以上に本発明の実施形態について説明をしたが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例えば、スタイラス移動機構部は、中心長手軸線の方向とそれに直交する方向の2方向にだけ移動するものとしてもよい。また、スタイラスとネジ軸またはナットを保持する保持部とを相対的に移動させるための移動機構部は、一方を固定して他方のみを3次元的に移動させるようなものとしてもよい。そのようなものとしては、例えば、三次元空間上を自在に動くロボットアームが考えられる。なお、上記実施形態の説明における「上」「下」などの方向を示す用語は、実施形態での説明を明確にするために用いたものであり、本発明の構成はこれらの方向に限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the stylus moving mechanism may move only in two directions: the direction of the central longitudinal axis and the direction perpendicular thereto. Further, the moving mechanism section for relatively moving the stylus and the holding section that holds the screw shaft or nut may be such that one is fixed and only the other is moved three-dimensionally. An example of such a device is a robot arm that moves freely in three-dimensional space. Note that terms indicating directions such as "up" and "down" in the description of the embodiments above are used to clarify the description of the embodiments, and the configuration of the present invention is not limited to these directions. It's not something you can do.
1 表面性状測定装置
2 装置本体部
3 回転ステージ(保持部)
4 スタイラス
5 測定ユニット
6 回転機構部
7 直動機構部(スタイラス移動機構部)
8 制御部
10 ネジ軸
12 外周面
14 ネジ溝
14a 下側の面
14b 上側の面
14c 溝底
14d 溝
14e 第1エッジ
14f 第2エッジ
16 ボール
20 ナット
22 内周面
24 ネジ溝
104 スタイラス
C 中心位置
DX 中心長手軸線Lに垂直な方向
DY 中心長手軸線Lの方向
L 中心長手軸線
M 中点位置
O オフセット距離
P1 第1長手接触位置
P2 第2長手接触位置
Q1 オフセット長手位置
Q2 オフセット長手位置
R1 測定位置
R2 測定位置
1 Surface
4
8
Claims (8)
前記保持部に保持されたネジ軸またはナットの中心長手軸線に沿った縦断面上での前記ネジ溝の溝底に対する前記中心長手軸線の方向での一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第1長手接触位置として取得するステップと、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線に垂直な方向での位置と同じ垂直位置で、前記溝底に対して前記一方の側とは反対の他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
前記他方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第2長手接触位置として取得するステップと、
前記第1長手接触位置と前記第2長手接触位置との中点位置を求めるステップと、
前記中点位置を基準として、前記スタイラスによって表面性状を測定する前記ネジ溝の前記縦断面上での測定位置を決定するステップと、
を含む、方法。 A surface texture measuring device comprising a stylus, a holding part configured to hold a screw shaft or a nut of a ball screw, and a moving mechanism part configured to relatively move the stylus and the holding part. A method for measuring the surface quality of a thread groove formed in a spiral shape on a screw shaft or nut, the method comprising:
The stylus is brought into contact with the thread groove on one side in the direction of the center longitudinal axis with respect to the groove bottom of the thread groove on a longitudinal section along the center longitudinal axis of the threaded shaft or nut held by the holding part. the step of
obtaining the position of the stylus in the direction of the central longitudinal axis with respect to the holding part when the stylus contacts the thread groove on the one side as a first longitudinal contact position;
said one side with respect to said groove bottom at the same vertical position as the position of said stylus relative to said holding part in a direction perpendicular to said central longitudinal axis when said stylus contacts said thread groove on said one side; contacting the stylus with the thread on the other side opposite to;
obtaining the position of the stylus in the direction of the central longitudinal axis with respect to the holding part when the stylus contacts the thread groove on the other side as a second longitudinal contact position;
determining a midpoint position between the first longitudinal contact position and the second longitudinal contact position;
determining a measurement position on the longitudinal section of the thread groove at which the surface texture is to be measured using the stylus, with reference to the midpoint position;
including methods.
前記ネジ溝の前記一方の側で前記ネジ軸の外周面または前記ナットの内周面に前記スタイラスを接触させるステップと、
前記外周面または前記内周面に前記スタイラスを接触させた状態で前記スタイラスを前記他方の側に向かって移動させて、前記ネジ溝の前記一方の側での第1エッジにおいて前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
を含み、
前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、
前記ネジ溝の前記他方の側で前記ネジ軸の外周面または前記ナットの内周面に前記スタイラスを接触させるステップと、
前記外周面または前記内周面に前記スタイラスを接触させた状態で前記スタイラスを前記一方の側に向かって移動させて、前記ネジ溝の前記他方の側での第2エッジにおいて前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
を含み、
前記第1長手接触位置は前記スタイラスが前記第1エッジに接触したときの位置であり、前記第2長手接触位置は前記スタイラスが前記第2エッジに接触したときの位置である、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。 contacting the stylus with the thread groove on the one side;
bringing the stylus into contact with the outer peripheral surface of the threaded shaft or the inner peripheral surface of the nut on the one side of the thread groove;
The stylus is moved toward the other side while the stylus is in contact with the outer circumferential surface or the inner circumferential surface, and the stylus is moved toward the screw thread at the first edge on the one side of the thread groove. contacting the groove;
including;
contacting the stylus with the thread groove on the other side;
bringing the stylus into contact with the outer peripheral surface of the threaded shaft or the inner peripheral surface of the nut on the other side of the thread groove;
The stylus is moved toward the one side while the stylus is in contact with the outer peripheral surface or the inner peripheral surface, and the stylus is moved toward the second edge of the thread groove on the other side. contacting the groove;
including;
The first longitudinal contact position is a position when the stylus contacts the first edge, and the second longitudinal contact position is a position when the stylus contacts the second edge.
A method according to any one of claims 1 to 3.
前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、前記スタイラスを前記中間位置に接触した状態から前記中心長手軸線と平行に前記他方の側に向かって移動させて、前記溝底よりも前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップを含む、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。 The step of contacting the stylus with the thread groove on the one side includes contacting the stylus with the thread groove at any intermediate position between the groove bottom of the thread groove and a first edge of the thread groove on the one side. contacting the thread groove,
The step of bringing the stylus into contact with the thread groove on the other side includes moving the stylus from the state in contact with the intermediate position toward the other side in parallel with the central longitudinal axis, and from the bottom of the groove. contacting the stylus with the thread on the other side;
A method according to any one of claims 1 to 3.
スタイラスと、
ボールネジのネジ軸またはナットを保持するようにされた保持部と、
前記スタイラスと前記保持部とを相対的に移動させるようにされた移動機構部と、
前記移動機構部を制御して前記スタイラスを前記保持部に保持された前記ネジ軸またはナットのネジ溝に沿って移動させながら、前記スタイラスの変位を検出して前記ネジ溝の表面性状の測定を行うようにする制御部と、
を備え、
前記制御部が、
前記ネジ軸またはナットの中心長手軸線に沿った縦断面上での前記ネジ溝の溝底に対する前記中心長手軸線の方向での一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるように前記移動機構部を制御し、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第1長手接触位置として取得し、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線に垂直な方向での位置と同じ垂直位置で、前記溝底に対して前記一方の側とは反対の他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるように前記移動機構部を制御し、
前記他方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第2長手接触位置として取得し、
前記第1長手接触位置と前記第2長手接触位置との中点位置を求めて、前記中点位置を基準として前記スタイラスによって表面性状を測定する前記ネジ溝の前記縦断面上での測定位置を決定する、
ようにされた、表面性状測定装置。 A surface texture measuring device adapted to measure the surface texture of a thread groove spirally formed in a ball screw shaft or nut, the device comprising:
A stylus and
a holding part configured to hold a screw shaft or nut of a ball screw;
a moving mechanism portion configured to relatively move the stylus and the holding portion;
While controlling the moving mechanism section to move the stylus along the thread groove of the screw shaft or nut held by the holding section, the displacement of the stylus is detected and the surface quality of the thread groove is measured. a control unit configured to perform the operations;
Equipped with
The control section,
the moving mechanism so as to bring the stylus into contact with the thread groove on one side in the direction of the center longitudinal axis with respect to the groove bottom of the thread groove on a longitudinal section along the center longitudinal axis of the screw shaft or nut; control the department;
obtaining the position of the stylus in the direction of the central longitudinal axis with respect to the holding part when the stylus contacts the thread groove on the one side as a first longitudinal contact position;
said one side with respect to said groove bottom at the same vertical position as the position of said stylus relative to said holding part in a direction perpendicular to said central longitudinal axis when said stylus contacts said thread groove on said one side; controlling the moving mechanism unit to bring the stylus into contact with the thread groove on the other side opposite to;
obtaining the position of the stylus in the direction of the central longitudinal axis with respect to the holding part when the stylus contacts the thread groove on the other side as a second longitudinal contact position;
A midpoint position between the first longitudinal contact position and the second longitudinal contact position is determined, and a measurement position on the longitudinal section of the thread groove at which the surface texture is to be measured with the stylus is determined using the midpoint position as a reference. decide,
This is a surface texture measuring device.
前記制御部が、
前記中点位置から前記一方の側または前記他方の側に所定のオフセット距離だけ離れたオフセット長手位置において前記スタイラスを前記中心長手軸線に垂直な方向で移動させて前記ネジ溝に接触させるように前記スタイラス移動機構部を制御し、
前記保持部を回転駆動しながら前記スタイラスを前記中心長手軸線に沿って移動させて前記スタイラスを前記ネジ溝に沿って移動させるように前記回転機構部と前記スタイラス移動機構部とを制御して、前記ネジ溝の表面性状を前記ネジ溝に沿って測定する、
ようにされた、請求項6に記載の表面性状測定装置。 The moving mechanism section includes a rotation mechanism section that rotationally drives the holding section so that the screw shaft or nut held by the holding section rotates around the central longitudinal axis, and a rotation mechanism section that rotates the stylus at least around the central longitudinal axis. and a stylus moving mechanism configured to move the stylus in the direction of and in the direction perpendicular to the central longitudinal axis,
The control section,
The stylus is moved in a direction perpendicular to the central longitudinal axis to contact the thread groove at an offset longitudinal position that is a predetermined offset distance away from the midpoint position to the one side or the other side. controls the stylus movement mechanism;
controlling the rotation mechanism section and the stylus movement mechanism section so as to move the stylus along the central longitudinal axis while rotationally driving the holding section to move the stylus along the thread groove; measuring the surface quality of the thread groove along the thread groove;
The surface texture measuring device according to claim 6, wherein the surface texture measuring device is configured as follows.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020205701A JP7433591B2 (en) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Surface texture measurement method and surface texture measurement device for ball screw thread grooves |
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Citations (2)
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JP3152402B2 (en) | 1991-07-02 | 2001-04-03 | 日本製紙株式会社 | Antitumor agent and method for producing the same |
JP5242756B2 (en) | 2011-11-09 | 2013-07-24 | オリンパスイメージング株式会社 | Image processing apparatus, image processing method, and camera |
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- 2020-12-11 JP JP2020205701A patent/JP7433591B2/en active Active
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