JPH11211454A - ねじ溝の形状測定方法 - Google Patents

ねじ溝の形状測定方法

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JPH11211454A
JPH11211454A JP1917298A JP1917298A JPH11211454A JP H11211454 A JPH11211454 A JP H11211454A JP 1917298 A JP1917298 A JP 1917298A JP 1917298 A JP1917298 A JP 1917298A JP H11211454 A JPH11211454 A JP H11211454A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールねじのねじ軸又はナットのねじ溝形状
を高精度で測定する。 【解決手段】 軸方向断面の測定データ(XS ,YS
を読み込んで、(XS ,YS )及びリード角値に基づい
て粗−溝直角断面形状を作成し、粗−溝直角断面形状に
仮想ボールを接触させて溝直角断面でのボール中心座標
を算出し、粗−溝直角断面でのボール中心座標を軸方向
断面に対応する座標に変換して補正中心座標(XC ,Y
C )を算出し、鋼球中心円径dm入力値、リード値、
(XS ,YS)及び(XC ,YC )に基づいて軸方向断
面での鋼球中心円における中心から測定ポイントまでの
寸法及び補正中心から測定ポイントまでの寸法を算出
し、測定ポイントをねじ方向に移動したときのねじれ角
θとdmにおけるθb との関係がtan(θb )=R1
sin(θ)/(X1−Lθ/2π)を満たす溝直角断
面上のポイントを見つけ出し、溝直角断面座標系におけ
る座標(Xnew , Ynew )を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじ装置を
構成するねじ軸又はナットのねじ溝直角断面形状を測定
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図8はボールねじ装置を構成するナット
aのねじ溝の溝直角断面形状を測定する方法を示したも
のであり、この形状測定方法では、図11に示すよう
に、dm(ねじの鋼球又はボールの中心円径:以下、単
に鋼球又はボールの中心円径と記す。)の溝直角断面形
状を測定するため、Vブロック(図示せず。)にナット
aをセットした後、該Vブロックをナットaと一体にリ
ード角分だけ傾けてねじの溝底で芯だしを行い、次い
で、測定機の測定子(図示せず。)を用いてナットaの
ねじ溝を直角に横切り且つ該ナットaの軸線を通る方向
に測定して該ねじ溝の形状を求めるようにしている。
【0003】しかしながら、かかる形状測定方法におい
ては、ナットaがセットされたVブロックを該ナットa
とともにリード角分だけ傾け、この状態でねじの溝底で
芯だしを行ってから測定子によるねじ溝の溝直角断面形
状の測定を開始するようにしているので、ナットaをV
ブロックにセットしてから測定を開始するまでの時間に
長時間を要し、しかも、ナットaをリード角分傾けた状
態で測定を行うようにしているので、一回のセットで複
数のねじ溝を測定することができず、更には、ナットa
に代えてねじ軸のねじ溝を測定する場合には長尺なねじ
軸をVブロックと一体に精度良くリード角分だけ傾ける
ことが非常に難しく、実際には測定が困難であるという
不都合がある。
【0004】そこで、かかる不都合を回避するものとし
て、ねじ軸(又はナット)のねじ溝を軸線方向に測定し
て軸方向断面形状を求め、該測定データにリード角を設
定して、図9及び図10に示すように、データ変換を行
うことにより、リード直角で測定した測定データを想定
して該測定データの投影を行い、これにより、ねじ溝の
溝直角断面形状を求める方法等が提案されている。
【0005】これらの形状測定方法によれば、ねじ溝を
ねじ軸(又はナット)の軸方向に沿って測定すれば足り
るため、Vブロックにねじ軸(又はナット)をセットし
た後に該Vブロックをねじ軸(又はナット)と一体に傾
ける必要がなくなり、これにより、ねじ軸(又はナッ
ト)をVブロックにセットしてから測定子によるねじ溝
の測定を開始するまでの時間の短縮化を図るとともに、
一回のセットで複数のねじ溝の測定を可能にし、更に
は、長尺なねじ軸でもねじ溝の形状を容易に測定できる
ようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のねじ溝の形状測定方法においては、図2を参照し
て、ねじ溝の軸方向座標値にリード角の余弦(cosθ
b )を乗じて溝直角断面形状を求めるようにしているだ
けであるため、測定誤差が大きく、特にリードの大きい
ねじ軸(又はナット)に対しては精度的に問題が生じて
実用に適さないという不都合がある。
【0007】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、ねじ軸(又はナット)をセットして
から測定を開始するまでの時間の短縮化を図ることがで
きると共に、一回のセットで複数のねじ溝を測定するこ
とができ、しかも、長尺なねじ軸でも容易にねじ溝の形
状を測定することができるのは勿論のこと、ねじ溝の形
状を高精度で測定することができるねじ溝の形状測定方
法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明に係るねじ溝の形状測定方法は、ねじ軸
と、該ねじ軸にボールを介して螺合されたナットと、該
ナットと前記ねじ軸との間で前記ボールを循環させる循
環機構とを備えたボールねじ装置の前記ねじ軸又は前記
ナットのねじ溝形状を測定する方法であって、前記ねじ
溝の軸方向断面形状の測定データ及びねじのリード角に
基づいて前記ねじ溝の粗−溝直角断面形状を作成し、次
いで、該粗−溝直角断面形状を用いて前記軸方向断面形
状の補正中心座標を求め、更に、前記軸方向断面形状の
測定データ、前記補正中心座標、前記ねじのリード値及
び該ねじのボールの中心円径に基づいて前記ねじ溝の高
精度−溝直角断面形状を求めることを特徴とする。
【0009】ここで、粗−溝直角断面形状を用いて軸方
向断面形状の補正中心座標を求める方法としては、例え
ば、粗−溝直角断面形状に仮想ボールを接触させてボー
ル中心座標を求め、該ボール中心座標に対応する軸方向
断面形状での座標を求めてこれを補正中心座標とするこ
とが考えられる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の
一例であるねじ溝の形状測定方法に使用する形状測定装
置を説明するための説明図、図2はねじ軸のねじ溝の粗
−溝直角断面形状を作成する方法を説明するための説明
図、図3はねじ軸のねじ溝の粗−溝直角断面形状のボー
ル中心座標を求める方法を説明するための説明図、図4
はねじ軸のねじ溝の軸方向断面形状での補正中心座標を
求める方法を説明するための説明図、図5はねじ軸のね
じ溝の高精度−溝直角断面形状を求める方法を説明する
ための説明図、図6は演算装置の作動を説明するための
フローチャート図、図7はナットのねじ溝の高精度−溝
直角断面形状を求める方法を説明するための説明図であ
る。なお、この実施の形態では、ねじ溝の形状としてゴ
シックアーチ形状を例に採るが、これに限定されるもの
ではなく、単一R形状のねじ溝にも本発明を適用できる
のは勿論である。
【0011】図1はボールねじ装置を構成するねじ軸又
はナットのねじ溝形状を測定する装置であり、この装置
は、予め芯出しがなされたVブロック1にその軸線を水
平方向に向けてセットされたねじ軸2(又はナット)の
ねじ溝形状を軸方向に沿って測定する測定子3を備えた
測定機4と、測定機アンプ5を介して読み込まれた軸方
向断面形状の測定データ等に基づいて演算によりねじ溝
の高精度−溝直角断面形状を作成する演算装置6とを具
備する。
【0012】演算装置6は例えばパソコン等の演算部に
よって構成されており、測定子3によって得られた軸方
向断面形状での集合ポイントである測定データ(XS
S)の軸方向データXS にリード角θb の余弦(co
sθb )を乗じることにより、ねじ溝の粗−溝直角断面
形状(図2参照)を作成する粗−溝直角断面形状演算手
段7と、この粗−溝直角断面形状を用いて軸方向断面形
状における補正中心座標(XC ,YC )を算出する補正
中心演算手段8と、測定データ(XS ,YS )、補正中
心座標(XC ,YC )、ねじのリード値L及び鋼球の中
心円径dmに基づいてねじ溝の高精度−溝直角断面形状
の座標(Xnew , Ynew )を算出する高精度−溝直角断
面形状演算手段9とを備える。
【0013】ここで、この実施の形態では、補正中心演
算手段8をボール中心演算手段11及び軸方向断面変換
手段12によって構成しており、ボール中心演算手段1
1は粗−溝直角断面形状に仮想ボール10を接触させて
ボール中心座標を算出し(図3参照)、軸方向断面変換
手段12は粗−溝直角断面形状におけるボール中心座標
を軸方向断面に対応する座標に変換して軸方向断面形状
での補正中心座標(X C ,YC )を算出するようになっ
ている(図4参照)。
【0014】高精度−溝直角断面形状演算手段9は、図
5を参照して、測定データ(XS ,YS )、補正中心座
標(XC ,YC )及び鋼球の中心円径dm入力値(測定
値又は設計値)に基づいて軸方向断面の鋼球の中心円に
おける中心から測定ポイント〔A〕までの寸法R1を算
出すると共に、補正中心から測定ポイント〔A〕までの
寸法X1を算出する。
【0015】次いで、求める溝直角断面上のポイント
〔B〕が鋼球の中心円径dmのリード角θb における直
角断面上にあることから、下記の(1)式を満たすθを
求める。
【0016】 tan(θb )=L/π・dm=R1sin(θ)/(X1−Lθ/2π) …(1) θb :鋼球の中心円径dmにおけるリード角=tan-1
(L/dm・π) θ:測定ポイント〔A〕をねじ方向に移動したときのね
じれ角 L:リード値(測定値又は設計値) (1)式を満たすθを求めた後、溝直角断面座標系にお
ける座標(Xnew , Y new )を下記の(2)及び(3)
式を用いて算出する。
【0017】 Xnew =XC −(X1−Lθ/2π)/cos(θb) …(2) Ynew =YS −R1(1−cos(θ)) …(3) 次に、本発明の実施の形態の一例であるねじ溝の形状測
定方法を説明する。
【0018】まず、予め芯出しがなされたVブロック1
に軸線を水平方向に向けてねじ軸2をセットし、次い
で、測定子3によってねじ軸2のねじ溝形状を軸方向に
沿って測定する。測定子3によって測定されたねじ溝の
軸方向断面での測定データ(X S ,YS )は測定機アン
プ5を介して演算装置6に出力され、演算装置6は該測
定データ(XS ,YS )等に基づいてねじ溝の高精度−
溝直角断面形状を作成する。
【0019】図1及び図6を参照して、演算装置6の作
動を説明する。ここで、ステップS1〜S3は粗−溝直
角断面形状演算手段7に対応し、ステップS4はボール
中心演算手段11に対応し、ステップS5は軸方向断面
変換手段12に対応し、ステップS6〜S10は高精度
−溝直角断面形状演算手段9に対応する。
【0020】ステップS1で測定データ(XS ,YS
が読み込まれると、該測定データ(XS ,YS )及びス
テップS2で入力されたリード角値に基づいて測定デー
タ(XS ,YS )の軸方向データXS にリード角θb
余弦(cosθb )を乗じたねじ溝の粗−溝直角断面形
状を作成する(ステップS3:図2参照)。
【0021】次いで、ステップS4で粗−溝直角断面形
状に仮想ボール10を接触させて溝直角断面でのボール
中心座標を算出し、ステップS5では粗−溝直角断面に
おけるボール中心座標を軸方向断面に対応する座標に変
換して軸方向断面での補正中心座標(XC ,YC )を算
出する。
【0022】次いで、ステップS6で入力された鋼球の
中心円径dm入力値(測定値又は設計値)、測定データ
(XS ,YS )及び補正中心座標(XC ,YC )に基づ
いて軸方向断面の鋼球の中心円の中心から測定ポイント
〔A〕までの寸法R1を算出すると共に、補正中心から
測定ポイント〔A〕までの寸法X1を算出する(ステッ
プS7)。
【0023】次いで、ステップS8で入力されたリード
値を用いてステップS9で測定ポイント〔A〕をねじ方
向に移動したときのねじれ角θと鋼球の中心円径dmに
おけるリード角θb との関係が上記(1)式を満たす溝
直角断面上のポイント〔B〕を見つけ出し、ステップS
10で溝直角断面座標系における座標(Xnew ,
ne w )を上記(2)及び(3)式を用いて算出する。
【0024】なお、上述した演算プログラムは、RO
M、フレキシブルディスク、コンパクトディスク或いは
ハードディスク等の記憶媒体に電子的に格納されてお
り、演算装置6はその記憶媒体から演算プログラムを読
み出してこれを実行するようになっている。
【0025】このようにこの実施の形態では、ねじ溝の
軸方向断面形状の軸方向データにリード角の余弦を乗じ
て作成した粗−溝直角断面形状を用いて軸方向断面での
補正中心座標(XC ,YC )を求めるとともに、該補正
中心座標(XC ,YC )、軸方向断面での測定データ
(XS ,YS )、溝直角断面形状に影響を与えるリード
値L及び鋼球の中心円径dmに基づいてねじ溝の溝直角
断面形状を求めるようにしているので、ねじ溝形状を高
精度に測定することができ、特にリードの大きいねじ軸
(又はナット)に好適なものとすることができる。
【0026】この場合、補正中心演算手段8及び高精度
−溝直角断面形状演算手段9による演算(図6において
ステップS4〜S10)を所定回数繰り返すことによ
り、より高精度な測定を行うことができる。なお、ステ
ップS4〜S10を繰り返す場合には、ステップS4で
の仮想ボールの接触はステップS10で作成された溝直
角断面形状に対して行われる。
【0027】また、予め芯だしされたVブロック1にね
じ軸2(又はナット)をセットした後に、直ちに測定子
3によるねじ溝形状の測定を行うことができるので、ね
じ軸2(又はナット)をVブロックにセットしてから測
定を開始するまでの時間を大幅に短縮することができ
る。
【0028】更に、軸線を水平方向に向けてセットされ
たねじ軸2(又はナット)のねじ溝形状を測定子3によ
って軸線方向に沿って測定するようにしているので、一
回のセットで複数のねじ溝を測定することができ、しか
も、複数のねじ溝において溝直角断面でのボール中心座
標を比較することにより、ねじ溝のピッチを容易に測定
することができる。
【0029】更に、ねじ軸2をVブロック1と一体に傾
ける必要がないので、長尺なねじ軸2のねじ溝形状も容
易に測定することができる。なお、上記実施の形態での
高精度−溝直角断面形状演算手段9による演算はねじ軸
3に対応したものであり、ナットの場合には鋼球の中心
円径dmを用いている関係上、図7におけるR1がねじ
軸のそれと相違するため、演算方法を変える必要があ
る。以下、ナットに対応する高精度−溝直角断面形状演
算手段9の演算方法を示す。
【0030】図7を参照して、測定データ(XS
S )、補正中心座標(XC ,YC )及び鋼球の中心円
径dm入力値(測定値又は設計値)に基づいて軸方向断
面の鋼球の中心円における中心から測定ポイント〔A〕
までの寸法R1を算出すると共に、補正中心から測定ポ
イント〔A〕までの寸法X1を算出する。
【0031】次いで、求める溝直角断面上のポイント
〔B〕が鋼球の中心円径dmのリード角θb における直
角断面上にあることから、下記の(1)式を満たすθを
求める。
【0032】 tan(θb )=L/π・dm=R1sin(θ)/(X1−Lθ/2π) …(1) θb :dmにおけるリード角=tan-1(L/dm・
π) θ:測定ポイント〔A〕をねじ方向に移動したときのね
じれ角 L:リード値(測定値又は設計値) (1)式を満たすθを求めた後、溝直角断面座標系にお
ける座標(Xnew , Y new )を下記の(2)及び(4)
式を用いて算出する。
【0033】 Xnew =XC −(X1−Lθ/2π)/cos(θb) …(2) Ynew =YS +R1(1−cos(θ)) …(4) なお、上記の測定方法は、ボールねじだけでなく、台形
ねじ、凸ねじ等一般的なねじ形状の測定にも応用するこ
とができる。
【0034】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、ねじ溝形状を高精度に測定することができ、
特にリードの大きいねじ軸(又はナット)に好適なもの
とすることができるという効果が得られる。
【0035】また、ねじ軸(又はナット)をセットした
後に、直ちにねじ溝形状の測定を行うことができるの
で、ねじ軸(又はナット)をセットしてから測定を開始
するまでの時間を大幅に短縮することができるという効
果が得られる。
【0036】更に、軸方向断面形状を測定するようにし
ているので、一回のセットで複数のねじ溝を測定するこ
とができ、しかも、複数のねじ溝において溝直角断面で
のボール中心座標を比較することにより、ねじ溝のピッ
チを容易に測定することができるという効果が得られ
る。
【0037】更に、ねじ軸を傾ける必要がないので、長
尺なねじ軸のねじ溝形状も容易に測定することができる
という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例であるねじ溝の形状
測定方法に使用する形状測定装置を説明するための説明
図である。
【図2】ねじ軸のねじ溝の粗−溝直角断面形状を作成す
る方法を説明するための説明図である。
【図3】ねじ軸のねじ溝の粗−溝直角断面形状のボール
中心座標を求める方法を説明するための説明図である。
【図4】ねじ軸のねじ溝の軸方向断面形状での補正中心
座標を求める方法を説明するための説明図である。
【図5】ねじ軸のねじ溝の高精度−溝直角断面形状を求
める方法を説明するための説明図である。
【図6】演算装置の作動を説明するためのフローチャー
ト図である。
【図7】ナットのねじ溝の高精度−溝直角断面形状を求
める方法を説明するための説明図である。
【図8】従来のねじ溝の形状測定方法を説明するための
説明的断面図である。
【図9】従来の他のねじ溝の形状測定方法を説明するた
めの説明図である。
【図10】図9のねじ溝の形状測定方法を用いて溝直角
断面形状を作成する方法を説明するための説明図であ
る。
【図11】ねじの鋼球又はボールの中心円径を説明する
図である。
【符号の説明】
1…Vブロック 2…ねじ軸 3…測定子 4…測定機 5…測定機アンプ 6…演算装置 7…粗−溝直角断面形状演算手段 8…補正中心演算手段 9…高精度−溝直角断面形状演算手段 10…仮想ボール 11…ボール中心演算手段 12…軸方向断面変換手段 XS ,YS …ねじ溝の軸方向断面形状の測定データ θb …リード角 XC ,YC …補正中心座標 L…リード値 dm…ねじの鋼球又はボールの中心円径

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ねじ軸と、該ねじ軸にボールを介して螺
    合されたナットと、該ナットと前記ねじ軸との間で前記
    ボールを循環させる循環機構とを備えたボールねじ装置
    の前記ねじ軸又は前記ナットのねじ溝形状を測定する方
    法であって、前記ねじ溝の軸方向断面形状の測定データ
    及びねじのリード角に基づいて前記ねじ溝の粗−溝直角
    断面形状を作成し、次いで、該粗−溝直角断面形状を用
    いて前記軸方向断面形状の補正中心座標を求め、更に、
    前記軸方向断面形状の測定データ、前記補正中心座標、
    前記ねじのリード値及び該ねじのボールの中心円径に基
    づいて前記ねじ溝の高精度−溝直角断面形状を求めるこ
    とを特徴とするねじ溝の形状測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101080312B1 (ko) 2009-12-21 2011-11-04 주식회사부원비엠에스 미성형 나사 검사게이지
JP2016061631A (ja) * 2014-09-17 2016-04-25 Dmg森精機株式会社 ねじ溝形状測定装置とそれを用いた工作機械

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KR101080312B1 (ko) 2009-12-21 2011-11-04 주식회사부원비엠에스 미성형 나사 검사게이지
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