TWI499757B - Accumulated lead error measurement device and determination method of ball screw shaft - Google Patents

Description

滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置及測定方法

本發明係關於一種測定滾珠螺桿軸之累積導程誤差之裝置以及使用該裝置之測定方法。

自先前以來，作為測定滾珠螺桿軸之導程誤差之裝置，眾所周知有例如專利文獻1所示之測定裝置。於該測定裝置中，將與被測定滾珠螺桿軸所使用之滾珠相同之大小之球體接著於滾珠接觸件前端，並將兩個該滾珠接觸件以被測定滾珠螺桿軸之軸為中心而在錯開180度相位之位置夾入於被測定滾珠螺桿軸之螺紋槽。而且，向朝向螺桿軸之徑向之方向施加測定壓力，並於與螺紋槽之兩側齒面接觸之狀態下，一邊使被測定滾珠螺桿軸旋轉一邊利用雷射干涉測距器來測定滾珠接觸件之移動距離，利用被測定滾珠螺桿軸之螺紋之理論上之旋轉移動距離與該測定移動距離之間之累積移動誤差來測定被測定滾珠螺桿軸之導程誤差。

另一方面，專利文獻2中有一種螺紋槽檢測裝置，該螺紋槽檢測裝置藉由直接檢測螺紋槽之中心位置，能夠以更高精度且在短時間內測定螺紋槽之中心位置。於專利文獻2之螺紋槽檢測裝置中，如圖1所示將滾珠接觸件以與被測定螺桿軸交叉之方式推壓至被測定螺桿軸，使用徑側位置檢測機構來檢測滾珠接觸件進入到螺紋槽中之情況，使用導程側位置檢測機構來檢測滾珠接觸件中之導程方向之位 置，並檢測螺紋槽之位置。

[專利文獻1]日本專利特開昭56-26203號公報

[專利文獻2]日本專利特開2010-36332號公報

然而，根據專利文獻1之測定裝置，雖能夠把握在三維方向上之螺桿導程誤差，但由於需要旋轉被測定滾珠螺桿軸而進行測定，故於例如被測定滾珠螺桿軸因構成大型之工作機械而形成為1m以上之長條之進給螺桿之情形時，在旋轉軸之間因產生自身重量彎曲而產生旋轉中心振擺。於旋轉中心振擺時因滾珠接觸件形成不穩定之接觸而導致振動，從而難以進行在導程誤差之管理最小單位亦即1 μm以下之精度測定，需要使滾珠螺桿軸緩慢地旋轉而進行測定，而導致一次測定需要十多分鐘。

又，專利文獻2之測定裝置亦需要旋轉被測定螺桿軸而進行測定，於檢測導程側之位置之前，首先需要使被測定螺桿軸沿導程方向進行往復運動並使滾珠接觸件進入到螺紋槽中，因將被測定螺桿軸正反旋轉而導致之齒隙之影響會產生測定誤差。

另外，滾珠接觸件之支持機構於被測定螺桿軸之軸心方向以及與上述軸心方向垂直之方向移動自如且旋轉自如，雖然使用線性導引軸承等，但進行滑動之軸承會產生數μm等級之間隙，於無約束力之自由狀態下使用之情形時難以避免產生數十μm之齒隙(backlash)，於自動測定中， 於測定之再現性上偏差較大，於資料之可靠性上存在課題。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種能夠在短時間內進行再現性高之高精度之測定、且生產性優異之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置及測定方法。

為了實現上述目的，本發明中之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置之特徵在於：其係藉由檢測被測定滾珠螺桿軸之軸心方向上之螺紋槽之位置而測定累積導程誤差者，且包括：固定支持台，其將上述被測定滾珠螺桿軸固定成旋轉不動；滾珠接觸件，其包括與固定於上述固定支持台之上述被測定滾珠螺桿軸之螺紋槽抵接之球體；滾珠接觸件滑動機構，其使上述滾珠接觸件在相對於上述被測定滾珠螺桿軸之軸心正交之方向上往復移動，並且以特定之壓入力使上述滾珠接觸件與上述螺紋槽抵接；位置檢測滑動機構，其載置上述滾珠接觸件滑動機構，並使該滾珠接觸件滑動機構與上述軸心平行地進行水平往復移動；定位往復滑動機構，其載置上述位置檢測滑動機構，並使上述位置檢測滑動機構於上述被測定滾珠螺桿軸之螺紋部之間往復移動；及導程位置測定機構，其檢測上述滾珠接觸件在上述軸心方向上之位置。

另外，為了實現上述目的，本發明中之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定方法之特徵在於：其係使用滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置測定上述被測定滾珠螺桿軸之累積 導程誤差者，上述滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置包括：固定支持台，其將被測定滾珠螺桿軸靜置並固定成旋轉不動；滾珠接觸件，其包含與固定於上述固定支持台之上述被測定滾珠螺桿軸之螺紋槽抵接之球體；滾珠接觸件滑動機構，其使上述滾珠接觸件在相對於上述被測定滾珠螺桿軸之軸心正交之方向上往復移動，並且以特定之壓入力使上述滾珠接觸件與上述螺紋槽抵接；位置檢測滑動機構，其載置上述滾珠接觸件滑動機構，並使該滾珠接觸件滑動機構與上述軸心平行地進行水平往復移動；定位往復滑動機構，其載置上述位置檢測滑動機構，並使上述位置檢測滑動機構於上述被測定滾珠螺桿軸之螺紋部之間往復移動；及導程位置測定機構，其檢測上述滾珠接觸件在上述被測定滾珠螺桿軸之軸心方向上之位置；且上述滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定方法包括：固定支持步驟，其於上述固定支持台上將上述被測定滾珠螺桿軸固定至使上述滾珠接觸件在相對於上述軸心正交之方向上往復移動時之上述球體之中心與上述軸心正交之位置；滾珠接觸件壓入步驟，其自相對於上述軸心方向正交之方向以特定之壓入力使上述滾珠接觸件與螺紋槽抵接；測定步驟，其利用上述導程位置測定機構測定與上述螺紋槽抵接之上述滾珠接觸件之上述軸心方向上之位置；滾珠接觸件退避步驟，其使與上述螺紋槽抵接之上述滾珠接觸件在相對於上述軸心方向正交之方向上退避；以及滾珠接觸件移動步驟，其使上述滾珠接觸件與上述軸心方向平行且以特定間隔而水平 移動。

根據本發明，藉由螺紋槽之檢測中使用與螺紋之側齒面直接接觸之滾珠接觸件，能夠以更高精度求得螺紋槽之中心位置。而且，對於被測定滾珠螺桿軸之軸心方向上之螺紋槽之位置，於定位往復滑動機構載置能夠沿軸心方向往復移動之位置檢測滑動機構，進而於位置檢測滑動機構組入以特定之壓入力將滾珠接觸件壓入至螺紋槽之滾珠接觸件滑動機構，由此滾珠接觸件易於進入到被固定成旋轉不動之滾珠螺桿軸之螺紋槽，從而能夠利用導程位置測定機構以再現性高之精度在短時間內進行測定。

(第一實施形態)

以下，參照附圖對本發明第一實施形態之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置以及使用該裝置之測定方法進行說明。圖2係表示本發明第一實施形態之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置之說明俯視圖。圖3係表示自圖2之A-A箭頭觀察之被測定滾珠螺桿軸與固定支持台之說明圖。圖4係表示圖2之B-B箭視之放大說明圖。圖5係表示圖2之C-C箭視之放大說明圖。此外，於圖2至5以及後述之圖6中，X軸、Y軸、Z軸正交，Z軸表示與被測定滾珠螺桿軸之軸心相同之方向，X軸表示相對於Z軸正交之水平方向，Y軸表示相對於Z軸正交之鉛直方向。此外，本發明並不侷限於以下之實施形態。

本實施形態之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置(以 下，簡稱為「測定裝置」)S1具備設置於其下部之平板狀之石平台100。於石平台100上配設有用於將被測定滾珠螺桿軸W靜置固定成旋轉不動之固定支持台1。於本實施形態中，固定支持台1如圖3所示般設置成以被測定滾珠螺桿軸W之兩端與其大致中間之三點支持。

另外，於石平台100上配設有定位往復滑動機構2，該定位往復滑動機構2能夠在相對於固定在固定支持台1之被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz平行之方向上往復移動。該定位往復滑動機構2包括：空氣靜壓軸承20，該空氣靜壓軸承20具有設置為與被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz平行之導引軸21、及沿該導引軸21往復移動之移動台22。而且，該空氣靜壓軸承20具有直線度為2 μm/m以下、姿勢精度為2秒以下之行進精度。所謂姿勢精度係指移動台22在行進過程中發生姿勢變化之縱搖、偏擺、橫搖之精度，以傾斜(度)表示。又，行進精度係指綜合了移動台22沿相對於被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz平行之方向行進之直線度與姿勢精度之精度。直線度係指移動距離之變位之最大值。

本發明中之空氣靜壓軸承係指如下述般構成之軸承：於固定體與移動體之滑動面之間設置軸承間隙，藉由向該軸承間隙供給加壓氣體而將上述移動體浮在上述固定體之上從而能夠移動。

另外，定位往復滑動機構2包括使移動台22沿著導引軸21往復移動至特定之測定位置之定位行進機構25。定位行進機構25具有與移動台22連結之帶27、以及經由帶27使移 動台22移動之伺服馬達26。

另外，於定位往復滑動機構2載置有位置檢測滑動機構3(參照圖5)。

位置檢測滑動機構3包括空氣靜壓軸承30，該空氣靜壓軸承30具有固定軸31、及能夠沿著該固定軸31移動之承受台32。而且，固定軸31以與被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz平行之方式固定設置於定位往復滑動機構2中所具備之空氣靜壓軸承20之移動台22。

又，空氣靜壓軸承30於固定軸31之兩端與承受台32之間分別具備中立位置保持彈性體35、35(參照圖5)。當滾珠接觸件5不與滾珠螺桿軸W之螺紋槽抵接時，即當Z軸方向之力不作用於承受台32時，承受台32被保持於固定軸31之Z軸方向之中立位置。另外，當滾珠接觸件5與滾珠螺桿軸W之螺紋槽抵接時，即Z軸方向之力作用於承受台32時，中立位置保持彈性體35、35伸縮，承受台32沿著固定軸31往復移動。此外，於第一實施形態中，作為中立位置保持彈性體35、35而使用彈簧。

另外，於位置檢測滑動機構3載置有滾珠接觸件滑動機構4。

滾珠接觸件滑動機構4包括空氣靜壓軸承40，該空氣靜壓軸承40具有能夠沿著相對於被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz正交之X軸方向往復移動之移動軸42、及支持該移動軸42之固定支持體41。而且，固定支持體41向位置檢測滑動機構3之空氣靜壓軸承30之承受台32固定設置。

又，於移動軸42之被測定滾珠螺桿軸W側之前端連接有與被測定滾珠螺桿軸W之螺紋槽抵接之滾珠接觸件5。而且，於與螺紋槽抵接之滾珠接觸件5之前端接著有直徑與被測定滾珠螺桿軸W中所使用之滾珠相同之球體50。另外，滾珠接觸件5藉由定位往復滑動機構2而能夠在被測定滾珠螺桿軸W之螺桿部之間移動。

另一方面，於移動軸42之供滾珠接觸件5連接之一端之相反一側之端部，經由壓入力調整彈性體43而連接有伸縮機構44。藉由該伸縮機構44而使移動軸42以及滾珠接觸件5往復直線移動。另外，壓入力調整彈性體43吸收滾珠接觸件5與螺紋槽抵接時之碰撞能量，並且以特定之壓入力將滾珠接觸件5按壓至螺紋槽並保持滾珠接觸件5。此外，於本實施形態中，作為壓入力調整彈性體43而使用彈簧，作為伸縮機構44而使用氣缸。但是，壓入力調整彈性體43、伸縮機構44並不侷限於上述情況。

另外，空氣靜壓軸承40具有能夠克制使滾珠接觸件5與螺紋槽抵接時之朝Z軸方向之變形之軸承剛性。

另外，本實施形態之測定裝置S1包括導程位置測定機構6。該導程位置測定機構6用於測量與被測定滾珠螺桿軸W之螺紋槽抵接之滾珠接觸件5之軸心Lz方向之位置。另外，作為本實施形態中之導程位置測定機構6，使用出售之雷射干涉測距器。導程位置測定機構6只要是μm單位之測量即可，並沒有特別之限定。

基於圖2對本實施形態之針對導程位置測定機構6所使用 之雷射干涉測距器之構成進行說明。於位置檢測滑動機構3之承受台32設置有用於射入、反射雷射光線之直角反射鏡62、63。該直角反射鏡62、63配置在與被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz呈直角之線上，且相對於位置檢測滑動機構3之固定軸31之Z軸方向之中心軸呈左右對稱之位置。此外，直角反射鏡62、63亦可與上述之配置關係相同地設置於滾珠接觸件滑動機構4之固定支持體41。另外，於直角反射鏡63之Z軸線上配置有用於射入、反射由直角反射鏡63反射之雷射光線之角隅稜鏡64。而且，於直角反射鏡62之Z軸線上配置有雷射干涉頭61。該雷射干涉頭61將來自雷射光源之雷射光線分割，使分割而成之一方之雷射光線射入直角反射鏡62、63、角隅稜鏡64而得到之反射光、與使另一方之雷射光線射入參照反射鏡而得到之反射光干涉，並且生成與伴隨著反射鏡之移動之干涉條紋之變化而變化之電信號。另外，於雷射干涉頭61連接有根據自雷射干涉頭61輸出之電信號之週期數計算移動距離之主體部60。

而且，於導程位置測定機構6連接有對由該導程位置測定機構6測定出之測定值進行運算處理之運算機構7及記錄該等結果之記錄計8。另外，亦可於使用雷射干涉測距器之距離測定中，省略直角反射鏡62、63，而向位置檢測滑動機構3之承受台32設置角隅稜鏡64。

此外，於本實施形態中，中立位置保持彈性體35中使用之彈簧之彈簧常數為0.1 N/mm~3 N/mm，較佳為0.3 N/mm~1 N/mm。當中立位置保持彈性體35之彈簧之彈簧常數不足0.1 N/mm時，復原力可能過小，承受台32復原不足而不能回到中立位置。另一方面，當中立位置保持彈性體35之彈簧之彈簧常數為3 N/mm以上時，滾珠接觸件滑動機構4中使用之空氣靜壓軸承40之軸承剛性將不能承受將滾珠接觸件5壓入螺紋槽時之變形。只要為0.3 N/mm~1 N/mm，便能夠進行再現性高之測定。

此外，本實施形態之空氣靜壓軸承40之軸承剛性為6 N/μm。

又，滾珠接觸件5之向被測定滾珠螺桿軸W之螺紋槽之壓入力為0.5 N~5 N，較佳為1 N~3 N。當將滾珠接觸件5壓入於螺紋槽之壓入力不足0.5 N時，擔心成為壓入不測，當壓入力為5 N以上時，因壓入而使被測定滾珠螺桿軸W變形進而導致測定誤差。只要為1 N~3 N，便能夠進行再現性高之測定。

以下，對使用本實施形態之測定裝置S1之螺桿導程誤差測定方法進行說明。

首先，將被測定滾珠螺桿軸W向三台固定支持台1靜置並固定成不能旋轉。於固定支持台1具備未圖示之高度調整機構。

本實施形態中，需要以使得滾珠接觸件5之球體50之中心與被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz正交之方式使滾珠接觸件5與被測定滾珠螺桿軸之螺紋槽抵接。因此，如圖4所示，利用上述高度調節機構進行調節而使被測定滾珠螺桿 軸W之軸心Lz距離石平台100表面之高度Hy1與滾珠接觸件5之球體50之中心高度Hy2吻合，並以成為定位往復滑動機構2之空氣靜壓軸承20之行進精度之直線度以內之方式固定被測定滾珠螺桿軸W。

第一實施形態中，雖然考慮被測定滾珠螺桿軸W之自身重量所導致之彎曲而利用三點支持來固定，但只要滾珠螺桿軸W之軸心Lz成為定位往復滑動機構2之空氣靜壓軸承20之行進精度之直線度以內，則亦可利用任意點來支持被測定滾珠螺桿軸W。

而且，使用定位滑動機構2之定位行進機構25使滾珠接觸件5移動到特定之測定開始位置。

繼而，藉由使滾珠接觸件滑動機構4之伸縮機構44伸長，以特定之壓入力自相對於被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz正交之X軸方向使移動軸42以及滾珠接觸件5與被測定滾珠螺桿軸W之螺紋槽嵌合且抵接。

繼而，藉由導程位置測定機構6測定滾珠接觸件5相對於被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz方向之位置。

之後，藉由使伸縮機構44收縮，而使滾珠接觸件5自被測定滾珠螺桿軸W退避。繼而，藉由定位往復滑動機構2之定位行進機構25使滾珠接觸件5移動特定之距離。

其後，再藉由使伸縮機構44伸長，而使滾珠接觸件5與被測定滾珠螺桿軸W之螺紋槽抵接，利用導程位置測定機構6來測定已抵接之滾珠接觸件5之位置。然後，於使滾珠接觸件5退避之後，再使滾珠接觸件5以特定之間隔移動。 藉由反覆進行以上之操作，測定實際移動量，並根據實際移動量求得代表移動量。

(第二實施形態)

其次，對本發明之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置之第二實施形態進行說明。圖6係表示第二實施形態之側視說明圖。由於基本之構成及測定方法與第一實施形態相同，故省略說明。

本實施形態與第一實施形態不同之點在於：於第一實施形態中使滾珠接觸件5自相對於被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz正交之X軸方向抵接，但於第二實施形態中，使滾珠接觸件5自相對於滾珠螺桿軸W之軸心Lz正交之Y軸方向抵接。因此，第二實施形態之測定裝置S2如圖6所示構成為，將滾珠接觸件滑動機構4經由L型托架80而載置於位置檢測滑動機構3。

在本實施形態中，使滾珠接觸件5自相對於滾珠螺桿軸W之軸心Lz正交之Y軸方向抵接，由此能夠不受被測定滾珠螺桿軸W之自身重量所導致之彎曲變形之影響而進行測定。特別是，於測定長條之滾珠螺桿軸之情形時，由於基於自身重量之彎曲變形大，固定支持方法可能導致測定誤差，因此作業變得複雜。如果不能使軸心Lz之高度之容許差設在螺桿全長為±1 μm以內，則不能確保1 μm以內之測定之再現性。

另外，於第一實施形態中，每次變更被測定滾珠螺桿軸W之軸徑，必需嚴格地調節固定支持台1之高度與支持間 隔，以使被測定滾珠螺桿軸W之固定之高度形成為與滾珠接觸件5之中心高度相同，但於第二實施形態中，具有不需要上述操作之優點。

此外，對本發明中使用之空氣靜壓軸承進行詳細之說明。如圖7所示，本發明中使用之空氣靜壓軸承包括供給加壓氣體之主配管74、對加壓氣體進行整流之小孔75、以及靜壓墊73。小孔75設置於在滑動面76開口之主配管74之排出口74a。於靜壓墊73形成有與小孔75連通之通氣槽78。通氣槽78構成為，將自小孔75排出之加壓氣體分配並供給到移動體71與固定體72之間之軸承間隙77。如圖8所示，通氣槽78包括包圍小孔75且形成為環狀之環狀槽78b、及以小孔75為中心而朝環狀槽78b放射狀地延伸配置之多個分配槽78a。此外，分配槽78a將環狀槽78b與小孔75分別連通(參照圖8)。並且，通氣槽78形成為相對於移動體71之移動方向對稱。另外，通氣槽78之寬度方向之剖面形狀形成為向自滑動面76分離之方向凸出之曲線(參照圖9)。

另外，分配槽78a之寬度方向之剖面積之總和為小孔75之剖面積以上，通氣槽78之表面粗糙度形成為比移動體71之滑動面76之表面粗糙度小。

另外，於移動體71設置有排氣槽79(參照圖8)，該排氣槽79包圍環狀槽78b且將自通氣槽78向軸承間隙77供給之加壓氣體向軸承間隙77之外側導引而進行排氣。排氣槽79形成為相對於移動體71之移動方向對稱。另外，排氣槽79 之寬度方向之剖面形狀形成向自滑動面分離之方向凸出之凸曲線，並且剖面積為環狀槽78b之剖面積以上(參照圖9)。而且，移動體71以及固定體72由陶瓷形成。

由於如以上般構成之空氣靜壓軸承能夠將自靜壓墊73向軸承間隙77排出之加壓氣體形成為壓力分佈均勻之層流，因此形成為能夠防止振動產生之高精度之空氣靜壓軸承。

另外，由於能夠穩定地維持層流，因此能夠提高加壓氣體之給氣壓力，因此形成為高剛性之空氣靜壓軸承。

此外，圖7、8、9所示之空氣靜壓軸承為本發明使用之空氣靜壓軸承之一個實施形態，並不侷限於此。

(實施例)

以下，示出第一實施形態之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置進行測定之例。於溫度調節為室溫為20℃±0.5℃之室內，對軸徑為40 mm、導程間距為10 mm、全長為1400 mm之在JIS(日本工業規格)中相當於C3級之規格合格之滾珠螺桿軸(THK製)測定該滾珠螺桿軸之累積導程誤差。

首先，將被測定滾珠螺桿軸W靜置於三台固定支持台1，以使得被測定滾珠螺桿軸W與定位往復滑動機構2之空氣靜壓軸承20之導引軸21平行。進而調節固定支持台1，以使得被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz之高度與滾珠接觸件5之球體50之中心高度吻合而在±1 μm以內。而且，自距離被測定滾珠螺桿軸W之前端200 mm之位置開始以10 mm間距之間隔，將滾珠接觸件5自相對於被測定滾珠螺桿軸W 之軸心Lz正交之X軸方向壓入。1導程間距為5秒/點間隔，全長測定時間以500秒/100點進行測定。此外，對於位置檢測滑動機構3之中立位置保持彈性體35之彈簧使用彈簧常數為0.3 N/mm之彈簧。另外，滾珠接觸件滑動機構4之壓入力調整彈性體43之彈簧使用彈簧常數2.4 N/mm之彈簧，並設定為利用伸縮機構將壓入力調整彈性體43壓入1 mm。

圖10示出以上測定之結果。自圖10可看出：測定四次之累積導程誤差之偏差之代表移動量誤差為19 μm~20 μm，再現性最大為0.7 μm以內，能夠高精度且再現性好地進行測定。

另外，表1示出本發明之實施例與先前之一般例之比較。本發明之測定之再現性為1 μm以下，能夠實現高精度之測定，並且，測定時間與先前方法相比能夠以1/3之時間實現，能夠極大地縮短滾珠螺桿軸之檢查時間。

如根據以上情況可知，如果使用本發明之螺桿導程誤差測定裝置，藉由於螺紋槽之檢測中使用與螺桿之側齒面直接接觸之滾珠接觸件5，能夠以更高精度求得螺紋槽之中 心位置。而且，於定位往復滑動機構2載置與滾珠螺桿軸W之軸心Lz平行地水平往復移動之位置檢測滑動機構3，進而於位置檢測滑動機構3中組入以特定之壓入力向螺紋槽壓入滾珠接觸件5之滾珠接觸件滑動機構4，由此滾珠接觸件5易於進入螺紋槽，而且藉由使用導程位置測定機構6，能夠正確地檢測被測定滾珠螺桿軸W之軸心Lz方向上之螺紋槽之位置。

另外，於本發明之螺桿導程誤差測定裝置中，由於定位往復滑動機構2包括陶瓷製之空氣靜壓軸承20，該陶瓷製之空氣靜壓軸承20具有直線度為2 μm/m以下、姿勢精度為2秒以下之行進精度，因此滾珠接觸件5易於進入滾珠螺桿軸W之螺紋槽，能夠緊湊地構成能以高精度測定再現性之裝置。

另外，於本發明之螺桿導程誤差測定裝置中，位置檢測滑動機構3包括滑動阻力極小之陶瓷製之空氣靜壓軸承30。此外，由於在該空氣靜壓軸承30之承受台32與固定軸31之間具備中立位置保持彈性體35，該中立位置保持彈性體35具有根據相對於Z軸方向之偏離量而使承受台32返回到固定軸31之中立位置之復原力，因此能夠減小螺紋槽位置之檢測誤差。

另外，由於滾珠接觸件滑動機構4包括陶瓷製之空氣靜壓軸承40，該陶瓷製之空氣靜壓軸承40具有能夠在將滾珠接觸件5壓入於螺紋槽時克制Z軸方向之變形量之軸剛性，因此能夠進行緊湊且再現性高之測定。

另外，於滾珠接觸件滑動機構4中，使壓入力調整彈性體43與用於將滾珠接觸件5壓入螺桿軸之伸縮機構44連接。因此，吸收將滾珠接觸件5壓入於螺紋槽時之碰撞能量，並將檢測螺紋槽之中心位置之前之滾珠接觸件5之壓入力保持為固定，由此能夠適當地將滾珠接觸件5收納於螺紋槽之中心位置，因此能夠進一步減小螺紋槽位置之檢測誤差。

1‧‧‧固定支持台

2‧‧‧定位往復滑動機構

3‧‧‧位置檢測滑動機構

4‧‧‧滾珠接觸件滑動機構

5‧‧‧滾珠接觸件

6‧‧‧導程位置測定機構

7‧‧‧運算機構

8‧‧‧記錄計

20‧‧‧空氣靜壓軸承

21‧‧‧導引軸

22‧‧‧移動台

25‧‧‧定位行進機構

26‧‧‧伺服馬達

27‧‧‧帶

30‧‧‧空氣靜壓軸承

31‧‧‧固定軸

32‧‧‧承受台

35‧‧‧中立位置保持彈性體

40‧‧‧空氣靜壓軸承

41‧‧‧固定支持體

42‧‧‧移動軸

43‧‧‧壓入力調整彈性體

44‧‧‧伸縮機構

50‧‧‧球體

60‧‧‧主體部

61‧‧‧雷射干涉頭

62、63‧‧‧直角反射鏡

64‧‧‧角隅稜鏡

71‧‧‧移動體

72‧‧‧固定體

73‧‧‧靜壓墊

74‧‧‧主配管

74a‧‧‧排出口

75‧‧‧小孔

76‧‧‧滑動面

77‧‧‧軸承間隙

78‧‧‧通氣槽

78a‧‧‧分配槽

78b‧‧‧環狀槽

79‧‧‧排氣槽

80‧‧‧L型托架

100‧‧‧石平台

Hy1、Hy2‧‧‧高度

Lz‧‧‧軸心

S1、S2‧‧‧滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置

W‧‧‧滾珠螺桿軸

圖1(A)、(B)係表示先前之測定螺紋槽之中心之位置之方法之說明圖。

圖2係表示本發明第一實施形態之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置之說明俯視圖。

圖3係表示自圖2之A-A箭視觀察之被測定滾珠螺桿軸與固定支持台之說明圖。

圖4係表示圖2之B-B箭視之放大說明圖。

圖5係表示圖2之C-C箭視之放大說明圖。

圖6係表示本發明第二實施形態之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置之側視說明圖。

圖7(A)、(B)係本發明中使用之空氣靜壓軸承之一實施形態之剖視說明圖。其中圖7(B)係小孔之放大說明圖。

圖8係表示圖7之靜壓墊結構之俯視說明圖。

圖9係圖8之D-D剖面、並且係表示通氣槽以及排氣槽之寬度方向之剖視形狀之剖視說明圖。

圖10係表示使用本發明第一實施形態之滾珠螺桿軸之累 積導程誤差測定裝置而測定之測定結果之圖表。

1‧‧‧固定支持台

2‧‧‧定位往復滑動機構

5‧‧‧滾珠接觸件

6‧‧‧導程位置測定機構

7‧‧‧運算機構

8‧‧‧記錄計

20‧‧‧空氣靜壓軸承

21‧‧‧導引軸

22‧‧‧移動台

25‧‧‧定位行進機構

26‧‧‧伺服馬達

27‧‧‧帶

30‧‧‧空氣靜壓軸承

31‧‧‧固定軸

32‧‧‧承受台

40‧‧‧空氣靜壓軸承

41‧‧‧固定支持體

42‧‧‧移動軸

43‧‧‧壓入力調整彈性體

44‧‧‧伸縮機構

60‧‧‧主體部

61‧‧‧雷射干涉頭

62、63‧‧‧直角反射鏡

64‧‧‧角隅稜鏡

100‧‧‧石平台

Lz‧‧‧軸心

S1‧‧‧滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置

W‧‧‧滾珠螺桿軸

Claims (13)

1. 一種滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其特徵在於：其係藉由檢測被測定滾珠螺桿軸之軸心方向上之螺紋槽之位置而測定累積導程誤差者，且包括：固定支持台，其將上述被測定滾珠螺桿軸固定成旋轉不動；滾珠接觸件，其包括與固定於上述固定支持台之上述被測定滾珠螺桿軸之螺紋槽抵接之球體；滾珠接觸件滑動機構，其使上述滾珠接觸件在相對於上述軸心正交之方向上往復移動，並且以特定之壓入力使上述滾珠接觸件與上述螺紋槽抵接；位置檢測滑動機構，其載置上述滾珠接觸件滑動機構，並使該滾珠接觸件滑動機構與上述軸心平行地進行水平往復移動；定位往復滑動機構，其載置上述位置檢測滑動機構，並使上述位置檢測滑動機構於上述被測定滾珠螺桿軸之螺紋部之間往復移動；及導程位置測定機構，其檢測上述滾珠接觸件在上述軸心方向上之位置；且上述位置檢測滑動機構為空氣靜壓軸承，該空氣靜壓軸承包含與上述軸心平行設置之固定軸、及可沿該固定軸移動且載置上述滾珠接觸件滑動機構之承受台。
2. 如請求項1之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述滾珠接觸件滑動機構使上述滾珠接觸件在相對於 上述軸心鉛垂或者水平之正交方向上往復移動。
3. 如請求項1或2之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述滾珠接觸件滑動機構為空氣靜壓軸承，該空氣靜壓軸承包含：於上述被測定滾珠螺桿軸側之一端連結有上述滾珠接觸件之移動軸、及支持該移動軸之固定支持體。
4. 如請求項3之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述滾珠接觸件滑動機構於上述移動軸之另一端經由用於調整上述滾珠接觸件之壓入力之壓入力調整彈性體而更包含伸縮機構。
5. 如請求項4之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述滾珠接觸件滑動機構以0.5N~5N之壓入力將上述滾珠接觸件壓入至上述螺紋槽。
6. 如請求項4之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述滾珠接觸件滑動機構以1N~3N之壓入力將上述滾珠接觸件壓入至上述螺紋槽。
7. 如請求項1或2之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述位置檢測滑動機構於上述承受台與上述固定軸之兩端之間更包括中立位置保持彈性體，該中立位置保持彈性體具有使上述承受台返回到與上述滾珠接觸件不抵接上述螺紋槽之狀態之上述軸心方向平行之中立位置之回復力。
8. 如請求項7之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述中立位置保持彈性體為具有0.1N/mm~3N/mm之 彈簧常數之彈簧。
9. 如請求項7之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述中立位置保持彈性體為具有0.3N/mm~1N/mm之彈簧常數之彈簧。
10. 如請求項1或2之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述定位往復滑動機構為空氣靜壓軸承，該空氣靜壓軸承包含與上述軸心平行設置之導引軸、及沿該導引軸移動之移動台，且具有直線度為2μm/m以下、姿勢精度為2秒以下之行進精度。
11. 如請求項10之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述定位往復滑動機構更包括使上述移動台沿著上述導引軸向特定位置移動之定位行進機構。
12. 如請求項1或2之滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置，其中上述導程位置測定機構包含雷射干涉測距器。
13. 一種滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定方法，其特徵在於：其係使用滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置測定上述被測定滾珠螺桿軸之累積導程誤差者，上述滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定裝置包括：固定支持台，其將被測定滾珠螺桿軸靜置並固定成旋轉不動；滾珠接觸件，其包含與固定於上述固定支持台之上述被測定滾珠螺桿軸之螺紋槽抵接之球體；滾珠接觸件滑動機構，其使上述滾珠接觸件在相對於上述被測定滾珠螺桿軸之軸心正交之方向上往復移動， 並且以特定之壓入力使上述滾珠接觸件與上述螺紋槽抵接；位置檢測滑動機構，其載置上述滾珠接觸件滑動機構，並使該滾珠接觸件滑動機構與上述軸心平行地進行水平往復移動；定位往復滑動機構，其載置上述位置檢測滑動機構，並使上述位置檢測滑動機構於上述被測定滾珠螺桿軸之螺紋部之間往復移動；及導程位置測定機構，其檢測上述滾珠接觸件在上述軸心方向上之位置；且上述位置檢測滑動機構為空氣靜壓軸承，該空氣靜壓軸承包含與上述軸心平行設置之固定軸、及可沿該固定軸移動且載置上述滾珠接觸件滑動機構之承受台；上述滾珠螺桿軸之累積導程誤差測定方法包括：固定支持步驟，其於上述固定支持台上將上述被測定滾珠螺桿軸固定至使上述滾珠接觸件在相對於上述被測定滾珠螺桿軸之上述軸心正交之方向上往復移動時之上述球體之中心與上述軸心正交之位置；滾珠接觸件壓入步驟，其自相對於上述被測定滾珠螺桿軸之軸心方向正交之方向以特定之壓入力使上述滾珠接觸件與螺紋槽抵接；測定步驟，其利用上述導程位置測定機構測定與上述螺紋槽抵接之上述滾珠接觸件之上述軸心方向上之位置； 滾珠接觸件退避步驟，其使與上述螺紋槽抵接之上述滾珠接觸件在相對於上述軸心方向正交之方向上退避；及滾珠接觸件移動步驟，其使上述滾珠接觸件與上述軸心方向平行且以特定間隔而水平移動。