WO2016060016A1 - ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法および測定装置 - Google Patents

ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法および測定装置 Download PDF

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WO2016060016A1
WO2016060016A1 PCT/JP2015/078353 JP2015078353W WO2016060016A1 WO 2016060016 A1 WO2016060016 A1 WO 2016060016A1 JP 2015078353 W JP2015078353 W JP 2015078353W WO 2016060016 A1 WO2016060016 A1 WO 2016060016A1
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WO
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workpiece
groove
effective diameter
work
screw shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/078353
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English (en)
French (fr)
Inventor
池田　裕之
裕章 藤代
桑野　孝史
慎吾 松尾
Original Assignee
日本精工株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
    • B23G1/00—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor
    • B23G1/36—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor by grinding
    • B23G1/40—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor by grinding with grinding discs guided radially to the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/72—Auxiliary arrangements; Interconnections between auxiliary tables and movable machine elements
    • B23Q1/76—Steadies; Rests
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/20—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring workpiece characteristics, e.g. contour, dimension, hardness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/08—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters

Definitions

  • the present invention relates to an in-process measurement method and a measurement apparatus for a workpiece when grinding a workpiece to be a screw shaft of a ball screw device.
  • the ball screw device is used as a machine element such as a machine tool, a semiconductor manufacturing device, a compression molding machine, an injection molding machine, or a general conveying device.
  • High accuracy is required for a ball screw device used in such a machine.
  • the screw shaft which is the main component of the ball screw device, is formed into a thread groove by multiple grinding operations. Therefore, it is difficult to finish the cylindrical shape of the thread groove after forming to 1 ⁇ m or less. Therefore, in order to increase the dimensional accuracy of the threaded shaft after forming, the diameter of the workpiece being ground is measured and controlled in-process. In other words, the effective diameter of the workpiece formed with the thread groove is measured in-process.
  • the target value of finishing accuracy is set to a small value to improve the grinding accuracy.
  • the measuring element is connected to a grinding wheel support base that is a workpiece grinding tool for the workpiece, and the measuring head and the grinding wheel support base are integrated.
  • the probe is brought into contact with the thread groove on the side opposite to the machining point of the workpiece, the workpiece is sandwiched between the grinding wheel and the probe, and the workpiece is moved in the axial direction along with the axis rotation operation.
  • An in-process measurement method and a measurement apparatus are described in which a radial displacement is detected by a probe and the amount of cutting of the grinding wheel is controlled by this displacement signal.
  • the structure is simple because the structure is such that the contact is brought into contact with the position of the workpiece 180 ° opposite to the machining tool. Restrictions can be reduced.
  • a workpiece and a dummy workpiece are fixed to a magnet chuck on a table of a surface grinding machine, and after the dummy workpiece is slightly ground by a grinding wheel, a measuring head unit attached to a grinding wheel cover is provided.
  • the step between the dummy workpiece and the workpiece is obtained by measuring the upper surface position of the dummy workpiece and the upper surface position of the unground workpiece with an air micrometer having an air nozzle as a component, and the step is confirmed while checking the display of the air micrometer.
  • a grinding amount control method and a measuring instrument are described in which a grinding wheel is fed by an amount corresponding to the necessary machining allowance, and the grinding wheel is fixed at that position to grind the workpiece. According to the grinding amount control method and measuring instrument described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-315129, it is possible to accurately grind even if the necessary machining allowance is 1 ⁇ m.
  • Japanese Patent No. 2905531 does not describe a method for supporting a workpiece when the grinding pressure from the grinding wheel is large. That is, in Japanese Patent No. 2905531, when the grinding pressure from the grinding wheel is large, the workpiece may be shaken by being pushed by the grinding wheel. If it does so, the precision of the shape
  • Japanese Patent Laid-Open No. 10-315129 describes a method for supporting a workpiece that is surface ground, but does not describe a method for supporting a workpiece in which a thread groove is ground.
  • An object of the present invention is to provide an effective diameter in-process measurement method and an effective diameter in-process measurement apparatus for a workpiece that becomes a screw shaft capable of improving dimensional accuracy.
  • an effective diameter in-process measuring apparatus for a workpiece to be a screw shaft includes a machining tool for machining a thread groove in a workpiece to be a screw shaft and a table for supporting the workpiece.
  • a measuring element that is disposed so as to be able to contact the thread groove on the side opposite to a processing point for the workpiece by the processing tool, and a position at which the measuring element contacts the screw groove.
  • a positioning device that switches to a position that is not in contact with the thread groove and connects the probe to a support base of the processing tool, and a diameter that is perpendicular to the axial direction and the axial direction of the workpiece.
  • a support mechanism coupled to the positioning device so as to be elastically displaceable in a direction, and an arithmetic processing device for calculating a correction amount of the cutting amount of the machining tool relative to the workpiece based on the displacement of the probe.
  • a plurality of anti-vibration devices arranged on the table below the work and attracting and supporting the work in a groove having a V-shaped cross section by a magnetic attraction force. It is characterized by having.
  • the effective diameter in-process measuring device for a workpiece to be a screw shaft is characterized in that the steadying device is fixed to the table and generates a magnetic attraction force, and the upper surface side has the magnetic block.
  • a groove having a V-shaped cross section is formed, and the support block is detachably attached to the upper surface of the magnet block.
  • the groove having a V-shaped cross section is formed on a groove surface opposite to a machining point for the workpiece by the machining tool. Has a tilt angle closer to the vertical than the groove surface on the machining point side.
  • the steadying device can change the magnitude of the magnetic attraction force.
  • the steadying device has a V-shaped groove having a different size from the V-shaped groove. It is characterized in that it can be replaced with another supporting block provided.
  • the effective diameter in-process measurement method for a work serving as a screw shaft includes a working tool for working a thread groove on a work serving as a screw shaft and a table for supporting the work.
  • An effective diameter in-process measurement method for a workpiece serving as a screw shaft wherein the measuring element is arranged so as to be in contact with the screw groove, and a cutting amount of the machining tool with respect to the workpiece is corrected based on a displacement of the measuring element.
  • the anti-sway device is arranged below the work on the table and attracts and supports the work in a groove having a V-shaped cross section by a magnetic attraction force. Wherein the chromatography click is supported.
  • a screw shaft that can stably support a workpiece that becomes a screw shaft even if the grinding pressure from the grindstone is large, prevent the workpiece from shaking, and improve the dimensional accuracy of the screw shaft after molding.
  • An effective diameter in-process measurement method and an effective diameter in-process measurement apparatus can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic side view of an effective diameter in-process measurement apparatus according to an embodiment, showing a state during measurement and grinding operations.
  • FIG. 2 is an enlarged side view of part A in FIG.
  • FIG. 3 is a front view taken along arrow 3-3 in FIG. 4 is a side view taken along arrow 4-4 of FIG.
  • 5A is an enlarged plan view of the magnet block
  • FIG. 5B is a bb arrow view of FIG. 5A
  • FIG. 5C is a cc arrow view of FIG. 5B.
  • 6A is an enlarged plan view of the support block
  • FIG. 6B is a view taken along the line bb of FIG. 6A. 7A, FIG. 7B, and FIG.
  • FIG. 7C are side views of the effective diameter in-process measurement device, FIG. 7A shows a state in which the probe is in the non-measurement position, and FIG. 7B shows a state in which the probe is in the measurement preparation position. FIG. 7C shows a state in which the probe is in the measurement position.
  • an embodiment of an effective diameter in-process measuring device (hereinafter, abbreviated as “effective diameter in-process measuring device”) and an effective diameter in-process measuring method of a workpiece serving as a screw shaft according to the present invention will be described with reference to the drawings. I will explain. In the present embodiment, the present invention is applied to a screw grinding machine. First, terms and directions in this specification will be defined.
  • “workpiece” refers to a threaded shaft to be processed, which is a cylindrical member that is molded and serves as the threaded shaft of a ball screw device before the thread groove is ground on the outer peripheral surface side. This means a state in which the thread groove is being ground.
  • the front side and the back side of the screw grinder that grinds the workpiece are the front side and the rear side, respectively, and the left and right directions and the up and down directions are the left and right directions when the screw grinder is viewed from the front side.
  • the vertical direction is the same applies to the vertical direction.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a screw grinder equipped with an effective diameter in-process measuring apparatus according to this embodiment, and shows a state during measurement and grinding operations.
  • the left side of the paper is the front side or front side of the screw grinding machine
  • the right side of the paper is the rear side or back side.
  • the back side of the paper is the left side of the screw grinding machine
  • the front side of the paper is the right side.
  • the upper side of the paper is the upper side of the screw grinder
  • the lower side of the paper is the lower side of the screw grinder.
  • a screw grinding machine 1 that is a processing device for a screw shaft includes a bed 3 that is a main body, and a table 5 that extends in the left-right direction and is movable in the left-right direction on the bed 3; A grinding wheel base 9 that is provided on the bed 3 and supports the grinding wheel 7 via a shaft member (not shown), and an effective diameter in-process measuring device 12 for measuring the effective diameter of the workpiece 11 being processed supported by the table 5. And.
  • the work 11 extends in the left-right direction and is supported by the table 5.
  • the table 5 is provided with a headstock (not shown) on one side in the left-right direction, and a tailstock (not shown) on the other side in the left-right direction.
  • the headstock supports one end of the work 11 to rotate the work 11, and the core pusher supports the work 11 so as to be rotatable at the center of the other end face of the work 11. Accordingly, the work 11 is supported by the table 5 so as to be rotatable via the spindle stock and the core push stand in a state where both ends are supported by the spindle stock and the core push stand.
  • the processing point for the workpiece 11 by the grinding wheel 7 is a portion located on the back side of the screw grinding machine 1 on the outer peripheral surface of the workpiece 11.
  • the workpiece 11 being processed is rotated by a headstock (not shown) and moved in the axial direction, that is, one side in the left-right direction as the table 5 moves.
  • the thread groove of the workpiece 11 is ground by the grinding wheel 7.
  • the effective diameter in-process measuring device 12 measures the effective diameter of the workpiece 11 by the displacement of the probe 13 in contact with the workpiece 11 being processed.
  • the measuring element 13 in the measurement state, the measuring element 13 is disposed on the front side of the screw grinding machine 1 that is on the opposite side of the grinding wheel 7 and the central axis of the work 11 with respect to the center axis of the work wheel 11.
  • the measuring element 13 is in contact with a portion of the outer peripheral surface of the work 11 located on the front side of the screw grinding machine 1. Therefore, the effective diameter is measured and ground in the state in which the workpiece 11 is sandwiched between the measuring element 13 and the grinding wheel 7 so as to face each other in the front-rear direction with respect to the central axis of the workpiece 11.
  • the tracing stylus 13 is fixed to the lower surface of the swirling plate 15 and the swiveling plate 15 that extends across the workpiece 11 near the upper portion of the side surface of the grinding wheel 7 and extends horizontally in the front-rear direction.
  • the tracing stylus 13 is connected to the grinding wheel base 9 via the uniaxial table 17 for positioning the tracing stylus.
  • the swivel plate 15 is connected to a shaft member 19 provided on the grindstone table 9 at the rear end, which is the side of the grindstone table 9, and the front end of the swivel plate 15 can be rotated in the upward direction around the shaft member 19.
  • An air cylinder device 21 is provided at the upper part of the grindstone table 9, and the tip of the piston rod 23 of the air cylinder device 21 is connected to the upper surface of the revolving plate 15. As shown in FIG. 1, when the air cylinder device 21 is driven and the piston rod 23 is moved, the revolving plate 15 is rotated from the horizontal state in the direction in which the front end is directed upward, or the front end is in the upward direction. Rotate in a downward direction from, and become horizontal.
  • the grindstone base 9 is provided with a positioning stopper 25 for prohibiting the turning of the turning plate 15 in a state where the turning plate 15 is in a horizontal state, that is, in a measurement state of the probe 13.
  • the uniaxial table 17 for measuring element positioning has a movable portion 29 moved in the axial direction of the feed screw shaft via a feed screw shaft (not shown) that is rotated by a pulse motor 27 provided at the end of the uniaxial table 17.
  • This is a linear motion guide device that is possible.
  • the uniaxial table 17 is fixed to the turning plate 15 along the extending direction of the turning plate 15, and rotates with the turning of the turning plate 15.
  • the uniaxial table 17 is arranged such that the movable portion 29 moves in the front-rear direction of the screw grinding machine 1.
  • the movable portion 29 is located on the lower surface side of the single-axis table 17, and a slide block assembly composed of a plurality of slide blocks described later is attached so as to penetrate the movable portion 29 in the vertical direction.
  • the measuring element 13 is attached to the slide block assembly in an elastically supported state.
  • FIG. 2 is an enlarged side view of part A in FIG. 1
  • FIG. 3 is a front view as seen from the direction of arrow 3-3 in FIG. 2
  • FIG. 4 is a side view as seen from the direction of arrow 4-4 in FIG.
  • the uniaxial table 17 is provided with an upper and lower slide block 31 that penetrates the movable portion 29 and is movable in the vertical direction with respect to the uniaxial table 17.
  • a front / rear slide block 33 that can move horizontally in the extending direction of the uniaxial table 17, that is, the front / rear direction of the screw grinding machine 1, is provided below the upper / lower slide block 31.
  • a left / right slide block 35 that can move horizontally in the extending direction of the work 11 supported by the table 5, that is, the left / right direction of the screw grinding machine 1, is provided below the front / rear slide block 33.
  • These slide blocks 31, 33, and 35 can be moved in the above-described directions by a known manual screw feeding mechanism, and can be clamped by tightening bolts at predetermined positions.
  • Reference numeral 37 denotes a vertical feed screw
  • 39 denotes a vertical movement clamp bolt
  • 41 denotes a front / rear direction feed screw
  • 43 denotes a front / rear movement clamp bolt
  • 45 denotes a left / right direction feed screw
  • 47 denotes a left / right movement clamp bolt.
  • a bracket 49 is attached to the lower surface of the movable portion 29 of the uniaxial table 17 so as to extend downward adjacent to the slide blocks 31, 33, and 35.
  • the bracket 49 is configured by connecting three members 49a, 49b, and 49c, and the position of the bracket 49 can be adjusted up and down, left and right, and front and rear.
  • a proximity switch 51 for positioning a probe is attached to the lower end of the bracket 49.
  • the proximity switch 51 is disposed adjacent to the height position substantially the same as that of the measuring element 13, and the position of the proximity switch 51 can be adjusted in the front-rear direction with respect to the bracket 49.
  • a pair of parallel leaf springs 55, 55 for supporting a stylus floating, with the plate surface facing the left-right direction of the panel 1, are attached to extend downward.
  • a floating block 57 is attached to the lower ends of the pair of leaf springs 55, 55.
  • the floating block 57 has a pair of parallel leaf springs 59, 59 for displacement in the measuring direction, with the plate surface facing the radial direction of the workpiece 11 that is horizontally orthogonal to the axial direction of the workpiece 11, that is, the front-rear direction of the screw grinding machine 1. Is attached to extend downward.
  • the measuring element 13 is horizontally mounted through the pair of plate springs 59, 59 under the pair of plate springs 59, 59 for displacement in the measurement direction.
  • a contact piece 61 is provided at the tip of the measuring element 13, and the contact piece 61 comes into contact with the thread groove flank of the workpiece 11 to be measured with an appropriate measurement pressure by the spring force of the plate spring 59 for displacement in the measurement direction. It is formed in such a size and shape.
  • the contact piece 61 is composed of a carbide ball having the same size as the ball incorporated in the ball screw device.
  • the end of the probe 13 opposite to the contact piece 61 is in contact with the electric micrometer 63.
  • the electric micrometer 63 is held by a bracket 65 attached to a pair of leaf springs 55 and 55 for supporting a probe.
  • the electric micrometer 63 detects the displacement of the contact piece 61 of the probe 13 in the front-rear direction, that is, the radial displacement of the workpiece 11.
  • the contact piece 61 of the measuring element 13 is in contact with the thread groove of the workpiece 11 at a position that is approximately 180 ° from the grinding point of the workpiece 11 by the grinding wheel 7 with respect to the central axis of the workpiece 11, that is, at a position delayed by a half lead.
  • the probe springs 55 and 55 for supporting the probe head are in a vertical relationship with the plate springs 59 and 59 for displacement in the measurement direction that give the measurement pressure of the contact piece 61 to the workpiece 11, and the workpiece spring 11 is being ground.
  • the probe 13 is supported in a floating manner so that the random walk, that is, the wobbling does not affect the measurement.
  • the probe 13 is floatingly supported in this manner, the displacement of the contact piece 61 in the left-right direction, that is, the axial direction of the workpiece 11 is absorbed by the leaf springs 55 and 55 for supporting the probe. Only the displacement in the radial direction of the workpiece 11 that is orthogonal to the horizontal direction is measured by the probe 13.
  • the effective diameter in-process measuring device 12 sets the intermediate position of the workpiece 11.
  • a plurality of steady rest devices 67 are provided for support.
  • Each steadying device 67 includes a magnet block 69 that is fixed to the upper surface of the table 5, and a support block 71 that is mounted on the magnet block 69 and contacts the workpiece 11 to support the workpiece 11.
  • the plurality of steady rest devices 67 are arranged on the table 5 at predetermined intervals along the axial direction of the workpiece 11.
  • FIG. 5A is an enlarged plan view of the magnet block 69
  • FIG. 5B is a bb arrow view of FIG. 5A
  • FIG. 5C is a cc arrow view of FIG. 5B.
  • the up and down direction on the paper surface is the left and right direction of the screw grinding machine 1
  • the left side of the paper surface is the front side of the screw grinding machine 1
  • the right side of the paper surface is the rear side of the screw grinding machine 1.
  • 6A is an enlarged plan view of the support block 71
  • FIG. 6B is a bb arrow view of FIG. 6A.
  • the vertical direction of the paper surface is the left-right direction of the screw grinder 1
  • the left direction of the paper surface is the front side of the screw grinder 1
  • the right side of the paper surface is the rear side of the screw grinder 1.
  • the magnet block 69 has a rectangular parallelepiped shape, and four projecting portions 73 projecting in the horizontal direction are formed in the lower part. As shown in FIG. 5A, each protrusion 73 is provided with a bolt hole 75 penetrating in the vertical direction, and a bolt (not shown) is screwed into the bolt hole 75 so that the magnet block 69 is placed on the upper surface of the table 5. Fixed to. As shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the magnet block 69 has a stepped portion 77 with the front edge of the upper surface protruding upward.
  • the front end surface of the support block 71 attached to the upper surface of the magnet block 69 abuts on the stepped portion 77, whereby the support block 71 is positioned in the front-rear direction. Further, the magnet block 69 is provided with bolt holes 79 in the vicinity of each vertex on the upper surface.
  • the support block 71 is made of a magnetic material and has a rectangular parallelepiped shape as shown in FIGS. 6A and 6B.
  • the support block 71 is formed with a first ridge 81 extending in the left-right direction of the thread grinding machine 1 at the rear side edge of the upper surface, and adjacent to the front side of the first ridge 81.
  • a second protrusion 83 having a triangular cross section and extending in the left-right direction of the thread grinding machine 1 is formed.
  • a groove 89 having a substantially V-shaped cross section (hereinafter, the groove is abbreviated as “V-shaped groove 89”) is formed by the front-side slope 85 of the first protrusion 81 and the rear-side slope 87 of the second protrusion 83.
  • the rear slope 87 of the second protrusion 83 constitutes the front groove face of the V-shaped groove 89
  • the front slope 85 of the first protrusion 81 constitutes the rear groove face of the V-shaped groove 89.
  • the rear-side inclined surface 87 of the second protrusion 83 is referred to as “the front-side groove surface 87 of the V-shaped groove 89”
  • the front-side inclined surface 85 of the first protrusion 81 is referred to as “the rear-side groove surface 85 of the V-shaped groove 89.
  • the front groove surface 87 of the V-shaped groove 89 is formed at an inclination angle closer to the vertical than the rear groove surface 85 of the V-shaped groove 89.
  • the top of the second ridge 83 is located above the top of the first ridge 81. Therefore, the V-shaped groove 89 has a front-side groove surface 87 having a steeper slope than the rear-side groove surface 85 and extends upward.
  • the rear groove surface 85 of the V-shaped groove 89 has an inclination angle of about 30 ° with respect to the horizontal
  • the front groove surface 87 has an inclination angle of 45 ° or more with respect to the horizontal. Has an inclination angle of about 60 ° with respect to the horizontal.
  • the support block 71 is provided with bolt holes 91 corresponding to the bolt holes 79 on the upper surface of the magnet block 69 in the vertical direction, and bolts (not shown) are screwed into the bolt holes 91 so that the upper surface of the magnet block 69 is secured. Fixed to.
  • the support block 71 is also referred to as a “V block 71”.
  • the magnetic attraction force of the magnet block 69 acts on the workpiece 11 via the V block 71, and the workpiece 11 is supported at two points in the V-shaped groove 89. It is adsorbed by.
  • an on / off operation of magnetic attraction of the magnet block 69 and an operation handle 93 for adjusting the magnitude of the magnetic attraction force are provided on the side surface of the magnet block 69.
  • the operation handle 93 is operated to turn off the magnetic attraction of the magnet block 69, the magnetic attraction force disappears and the workpiece 11 can be easily detached from the V block 71.
  • FIG. 7A, 7B, and 7C are side views of the effective diameter in-process measurement device 12, and FIG. 7A shows a state in which the probe 13 is in a non-measurement position. Specifically, the swivel plate 15 and the front end of the uniaxial table 17 are rotated upward, and the measuring element 13 is far away from the workpiece 11.
  • FIG. 7B shows a state in which the probe 13 is in the measurement preparation position. Specifically, the swivel plate 15 and the single-axis table 17 are in a horizontal state, and the measuring element 13 is positioned in the vicinity of the work 11 while being separated from the work 11.
  • FIG. 7C shows a state in which the probe 13 is at the measurement position. Specifically, the movable part 29 of the single-axis table 17 is moved from the state shown in FIG. 7B and the measuring element 13 is brought into contact with the workpiece 11.
  • the work 11 is placed on the table 5 in a predetermined state. That is, the operator turns off the operation handle 93 of each magnet block 69 and arranges the work 11 so that the work 11 is supported at two points in the V-shaped groove 89 of the V block 71 of each steadying device 67. Each end is attached to a headstock (not shown) and a core pusher (not shown) of the table 5.
  • the operation handle 93 of each magnet block 69 is turned on, and the work 11 is attracted to each V block 71 by a magnetic attraction force.
  • the operator operates the air cylinder device 21 and the pulse motor 27 of the uniaxial table 17 to move the probe 13 to a position close to the measurement position shown in FIG. 7C.
  • the operator uses the slide blocks 31, 33, and 35 (see FIGS. 2 to 4) to adjust the position of the measuring element 13 in the vertical direction, the front-rear direction, and the left-right direction, and measure it in the thread groove of the workpiece 11.
  • the positional relationship between the proximity switch 51 (see FIG. 4) for positioning the probe and the probe 13 is set so that the contact piece 61 of the probe 13 makes a light contact.
  • the operator operates the air cylinder device 21 and the pulse motor 27 of the single-axis table 17 to return the measuring element 13 to the measurement preparation position shown in FIG. 7B and further to the non-measurement position shown in FIG. 7A.
  • the table 5 is moved so that the grinding wheel 7 and the tracing stylus 13 are located at the grinding start point of the workpiece 11.
  • the air cylinder device 21 and the pulse motor 27 of the single-axis table 17 are driven by the control of the control system of the screw grinder 1, and the probe 13 is measured from the non-measurement position in FIG. 7A to the measurement shown in FIG. 7B. It is moved to the preparation position and further moved to the measurement position of FIG. 7C.
  • the contact piece 61 of the probe 13 comes into contact with the thread groove of the workpiece 11 and the measurement of the effective diameter of the workpiece 11 is started.
  • the probe 13 Even if there is a slight fluctuation in the cutting feed amount of the grinding wheel 7, a fluctuation in the lead of the thread groove of the workpiece 11, or a fluctuation in the grinding amount due to the bending of the workpiece 11, the probe 13 has two sets of parallel leaf springs 55 and 59.
  • the contact piece 61 is not separated from the thread groove of the work 11 because it is pressed against the work 11 by (see FIGS. 2 to 4).
  • the radial displacement of the measuring element 13 due to the contact of the contact piece 61 with the thread groove is taken out by the electric micrometer 63, passed through the amplifier 95 (see FIG. 1), the A / D converter 97, and the arithmetic processing unit 99.
  • the difference in the effective diameter, that is, the variation is calculated, and a cutting amount correction command for the grinding wheel base 9 is output.
  • the measurement result is displayed on the CRT display unit 101 and the plotter 103.
  • the correction amount of the cutting amount of the grinding wheel base 9 is calculated by storing the data immediately after the start of measurement in the arithmetic processing unit 99 as a reference, and comparing the stored reference data with the measured values sequentially taken in. Calculated by the processing device 99. Based on the calculated correction amount, the arithmetic processing unit 99 outputs a correction command to a grindstone table cutting servo motor (not shown) so that the effective diameter of the workpiece 11 is always the same as the reference value immediately after the start of measurement. Controls the table cutting servo motor.
  • the movable portion 29 of the uniaxial table 17 holding the probe 13 is driven, and the probe 13 moves to the measurement preparation position (see FIG. 7B).
  • the uniaxial table 17 is rotated and retracted together with the swivel plate 15, and the probe 13 is moved to the non-measurement position (see FIG. 7A).
  • the operations shown in FIG. 7B and FIG. 7C are performed again from the state shown in FIG. 7A to start grinding and measurement.
  • the effective diameter in-process measurement of the workpiece 11 is performed in the screw grinder 1, feedback control of the grinding wheel cutting position for correcting the difference in effective diameter based on the measured data, and the grinding of the workpiece 11. Processing is done.
  • the workpiece 11 is stably supported in the V-shaped groove 89 of each V block 71 by the magnetic attractive force of the plurality of magnet blocks 69 during the above-described grinding process. Therefore, it is possible to prevent the workpiece 11 from swinging during the grinding of the workpiece 11.
  • the V-shaped groove 89 of each V block 71 has a front side groove surface 87, that is, a groove surface opposite to the processing point of the grinding wheel 7 across the workpiece 11 has a steeper slope than the rear side groove surface 85.
  • the workpiece 11 extends upward, the workpiece 11 is prevented from moving forward by the front groove surface 87 even if the grinding pressure by the grinding wheel 7 is large. Therefore, the workpiece 11 is stably held in the V-shaped groove 89 without shaking during grinding. As a result, the dimensional accuracy of the screw shaft after molding can be improved.
  • the effective diameter in-process measuring device 12 facilitates the V block 71 by releasing the screwing of the bolt that fixes the V block 71 to the magnet block 69 and removing the bolt from the bolt hole.
  • the magnet block 69 can be removed. That is, the V block 71 is detachably attached to the magnet block 69. Therefore, if a plurality of types of V blocks 71 having V-shaped grooves 89 having various depth dimensions are prepared, the workpiece 11 having a plurality of diameters can be handled by replacing the V block 71. That is, even when the diameter of the workpiece 11 is changed, if the V block 71 having the V-shaped groove 89 having a size suitable for the changed diameter of the workpiece 11 is replaced, the screw shaft after forming is changed. Dimensional accuracy can be improved.
  • the effective diameter in-process measurement apparatus 12 operates the operation handle 93 (see FIG. 5C) to change the magnitude of the magnetic attractive force of the magnet block 69 to the size of the workpiece 11, that is, the outer diameter dimension
  • the length can be adjusted to a size suitable for weight or weight. Accordingly, it is possible to prevent the magnetic attracting force from being too large with respect to the size of the work 11 to hinder the rotation of the work 11, or the magnetic attracting force from being too small to shake the work 11 during grinding. can do.
  • the magnitude of the magnetic attractive force may be adjusted according to the size of the workpiece 11 after the change.
  • the work 11 is stably held in the V-shaped groove 89 of the V block 71 regardless of the outer diameter of the work 11 and even if the grinding pressure by the grinding wheel 7 is large. , Can prevent shake. As a result, the dimensional accuracy of the screw shaft after molding can be improved.

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Abstract

　ワークの有効径インプロセス測定装置１２は、ワーク１１に対する加工点とは反対側のねじ溝に接触可能に配置された測定子１３と、測定子１３を位置決めし、かつ砥石台９に連結している１軸テーブル１７と、測定子１３をワーク１１の軸方向および径方向に弾性変位可能に１軸テーブル１７に連結している２組の平行板ばね５５、５９と、測定子１３の変位に基づいてワーク１１に対する砥石車７の切込量の補正量を演算する演算処理装置９９とを備えた有効径インプロセス測定装置において、ワーク１１を支持するテーブル５上でワーク１１の下方に配置され、磁気吸引力によって断面Ｖ字状の溝８９にワーク１１を吸着支持する振れ止め装置６７を複数備えたことを特徴とする。

Description

ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法および測定装置
　本発明は、ボールねじ装置のねじ軸となるワークを研削加工する際の、該ワークのインプロセス測定方法および測定装置に関する。
　ボールねじ装置は、工作機械、半導体製造装置、圧縮成形機、射出成形機、一般搬送装置等の機械要素として用いられる。このような機械に用いられるボールねじ装置には高い精度が求められる。ボールねじ装置の主要構成部品であるねじ軸は、複数回の研削加工によってねじ溝が成形されるが、ねじ軸となるワークのねじ溝の研削加工においては、砥石摩耗、熱変位、機械振動などの多くの外乱が影響するため、成形後のねじ溝の円筒度を１μｍ以下に仕上げることは困難である。そこで、成形後のねじ軸の寸法精度を上げるために、研削加工中のワークの径寸法をインプロセスで計測制御している。すなわちねじ溝が成形されたワークの有効径をインプロセスで計測している。精密ボールねじではねじ溝の円筒度が不十分であると、ボールねじの予圧動トルクに影響を及ぼすことがある。このため、仕上げ精度の目標値を小さな値で設定し、研削精度の向上を図っている。
　特許第２５９０５３１号公報には、測定子を、被加工ねじ軸であるワークの研削加工工具である砥石車の支持台に連結して測定子と砥石車の支持台とを一体化し、該ワークの研削加工中に該ワークの加工点とは反対側のねじ溝に測定子を接触させてワークを砥石車と測定子とで挟み付け、かつワークを軸回転動作とともに軸方向に移動させつつワークの径方向変位を測定子で検出し、この変位信号によって砥石車の切り込み量を制御するインプロセス測定方法および測定装置が記載されている。
　特許第２５９０５３１号公報に記載のインプロセス測定方法または測定装置によれば、加工工具とは１８０°反対側のワークの位置に接触子を当接させるだけの構成なので、構造が簡略でスペース上の制約を少なくすることができる。
　特開平１０－３１５１２９号公報には、平面研削盤のテーブル上のマグネットチャックにワークとダミーワークとを固定し、砥石車によりダミーワークを僅かに研削した後、砥石カバーに取り付けた測定ヘッド部内のエアノズルを構成要素とするエアマイクロメータによりこのダミーワークの上面位置と未研削のワークの上面位置とを測定してダミーワークとワークとの段差を求め、エアマイクロメータの表示を確認しながら当該段差に必要取り代を加えた分だけ砥石車を送り、その位置で砥石車を固定してワークを研削する研削量制御方法および測定器が記載されている。
　特開平１０－３１５１２９号公報に記載の研削量制御方法および測定器によれば、ワークの必要取り代が１μｍ単位であっても精確に研削できる。
特許第２５９０５３１号公報 特開平１０－３１５１２９号公報
　しかしながら、特許第２５９０５３１号公報には、砥石車からの研削加工圧が大きい場合のワークの支持方法については記載されていない。すなわち特許第２５９０５３１号公報にあっては、砥石車からの研削加工圧が大きい場合には、砥石車に押されてワークが振れてしまうおそれがある。そうすると成形されたねじ軸の精度が低下してしまう。また、特開平１０－３１５１２９号公報には平面研削されるワークの支持方法は記載されているが、ねじ溝が研削加工されるワークの支持方法については記載されていない。
　本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、砥石からの研削加工圧が大きくてもねじ軸となるワークを安定して支持してワークの振れを防ぎ、成形後のねじ軸の寸法精度を向上させることができるねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法および有効径インプロセス測定装置を提供することを目的とする。
　上記課題を達成するために、本発明に係るねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置は、ねじ軸となるワークにねじ溝を加工するための加工工具と前記ワークを支持するためのテーブルとを備えた加工装置に設けられ、前記加工工具による前記ワークに対する加工点とは反対側の前記ねじ溝に接触可能に配置された測定子と、前記測定子を前記ねじ溝に接触する位置と前記ねじ溝に非接触の位置とに切り替え、かつ前記測定子を前記加工工具の支持台に連結している位置決め装置と、前記測定子を前記ワークの軸方向および軸方向と水平に直交する径方向に弾性変位可能に前記位置決め装置に連結している支持機構と、前記測定子の変位に基づいて前記ワークに対する前記加工工具の切込量の補正量を演算する演算処理装置とを備えた、ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置において、前記テーブル上で前記ワークの下方に配置され、磁気吸引力によって断面Ｖ字状の溝に前記ワークを吸着支持する振れ止め装置を複数備えたことを特徴とする。
　また、好適には、本発明に係るねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置は、前記振れ止め装置は、前記テーブルに固定され前記磁気吸引力を発生するマグネットブロックと、上面側に前記断面Ｖ字状の溝が形成され、前記マグネットブロックの上面に取り外し可能に取り付けられた支持ブロックとからなることを特徴とする。
　また、好適には、本発明に係るねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置は、前記断面Ｖ字状の溝は、前記加工工具による前記ワークに対する加工点とは反対側の溝面のほうが前記加工点側の溝面よりも垂直に近い傾斜角を有していることを特徴とする。
　また、好適には、本発明に係るねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置は、前記振れ止め装置は、前記磁気吸引力の大きさを変更可能であることを特徴とする。
　また、好適には、本発明に係るねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置は、前記振れ止め装置は、前記断面Ｖ字状の溝とは異なる大きさの断面Ｖ字状の溝を備えた他の支持ブロックに交換可能であることを特徴とする。
　また、本発明に係るねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法は、ねじ軸となるワークにねじ溝を加工するための加工工具と前記ワークを支持するためのテーブルとを備えた加工装置における前記ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法であって、測定子と前記加工工具の支持台とを連結している位置決め装置によって、前記加工工具による前記ワークに対する加工点とは反対側の前記ねじ溝に接触するように前記測定子を配置し、前記測定子の変位に基づいて前記ワークに対する前記加工工具の切込量を補正する、ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法において、前記テーブル上で前記ワークの下方に配置され、磁気吸引力によって断面Ｖ字状の溝に前記ワークを吸着支持する振れ止め装置によって前記ワークが支持されていることを特徴とする。
　本発明によれば、砥石からの研削加工圧が大きくてもねじ軸となるワークを安定して支持してワークの振れを防ぎ、成形後のねじ軸の寸法精度を向上させることができるねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法および有効径インプロセス測定装置を提供することができる。
図１は実施形態に係る有効径インプロセス測定装置の概略的側面図であり、測定および研削動作中の状態を示している。 図２は図１中のＡ部の拡大側面図である。 図３は図２の３－３矢視正面図である。 図４は図３の４－４矢視側面図である。 図５Ａはマグネットブロックの拡大平面図であり、図５Ｂは図５Ａのｂ－ｂ矢視図であり、図５Ｃは図５Ｂのｃ－ｃ矢視図である。 図６Ａは支持ブロックの拡大平面図であり、図６Ｂは図６Ａのｂ－ｂ矢視図である。 図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃは有効径インプロセス測定装置の側面図であり、図７Ａは測定子が非測定位置にある状態を示し、図７Ｂは測定子が測定準備位置にある状態を示し、図７Ｃは測定子が測定位置にある状態を示している。
　以下、本発明に係る、ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置（以下、「有効径インプロセス測定装置」と略記する。）および有効径インプロセス測定方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、本発明をねじ研削盤に適用したものである。
　まず、本明細書中における用語および方向について定義する。本明細書中において「ワーク」とは被加工ねじ軸のことであり、成形されてボールねじ装置のねじ軸となる円柱状の部材であって外周面側にねじ溝が研削加工される前の状態のもの、またはねじ溝を研削加工中の状態のものをいう。
　また、本明細書においては、ワークを研削加工するねじ研削盤の正面側および背面側をそれぞれ前方側および後方側とし、左右方向および上下方向はねじ研削盤を前方側から見た状態における左右方向および上下方向と同様とする。
　図１は本実施形態に係る有効径インプロセス測定装置を備えたねじ研削盤の概略的側面図であり、測定および研削動作中の状態を示している。図１において、紙面左方側がねじ研削盤の前方側すなわち正面側であり、紙面右方側が後方側すなわち背面側である。また、紙面奥側がねじ研削盤の左方側であり紙面手前側が右方側である。また、紙面上方側がねじ研削盤の上方側であり紙面下方側がねじ研削盤の下方側である。
　図１に示すように、ねじ軸の加工装置であるねじ研削盤１は、本体であるベッド３と、左右方向に延在しベッド３上を左右方向に移動可能に設けられたテーブル５と、ベッド３に設けられ、図示しない軸部材を介して砥石車７を支持する砥石台９と、テーブル５に支持された加工中のワーク１１の有効径を測定するための有効径インプロセス測定装置１２とを備えている。ワーク１１は、左右方向に延在してテーブル５に支持されている。
　テーブル５は、左右方向一方側に図示しない主軸台が設けられ、左右方向他方側に図示しない芯押し台が設けられている。主軸台はワーク１１の一方端を支持してワーク１１を回動させ、芯押し台はワーク１１の他方側端面の中心でワーク１１を回動可能に支持している。したがってワーク１１は、主軸台と芯押し台とによって両端部を支持された状態で、主軸台と芯押し台とを介して回動可能にテーブル５に支持されている。
　ワーク１１は上述のようにテーブル５に支持されているので、テーブル５の左右方向への移動とともに移動する。砥石車７によるワーク１１に対する加工点は、図１に示すように、ワーク１１の外周面のうちねじ研削盤１の背面側に位置する部分である。加工中のワーク１１は図示しない主軸台によって回動するとともに、テーブル５の移動とともに軸方向すなわち左右方向一方側に移動する。ワーク１１が当該回動および左右方向一方側へ移動することにより、砥石車７によってワーク１１のねじ溝が研削加工されてゆく。
　本実施形態に係る有効径インプロセス測定装置１２は、加工中のワーク１１に接触している測定子１３の変位によってワーク１１の有効径を測定している。図１に示すように、測定状態において、測定子１３はワーク１１を挟んで砥石車７とワーク１１の中心軸に関してほぼ１８０°反対側となるねじ研削盤１の前方側に配置されている。測定子１３はワーク１１の外周面のうちねじ研削盤１の前方側に位置する部分に接触している。したがってワーク１１は、測定子１３と砥石車７とによって前後方向にワーク１１の中心軸に関してほぼ１８０°対向して挟まれた状態で有効径の測定および研削加工が行われる。
　次に、測定子１３をねじ研削盤１の前方側に配置するための支持構成について説明する。測定子１３が図１に示す測定状態において、砥石車７の側面上部近傍でワーク１１を跨ぎ、前後方向に水平に延在して配置される旋回板１５と、旋回板１５の下面に固定された測定子位置決め用の１軸テーブル１７とを介して、測定子１３は砥石台９に連結されている。旋回板１５は、砥石台９側である後方側端部が砥石台９に設けられた軸部材１９に連結されており、該軸部材１９を中心に前方端が上方へ向かう方向に回動可能となっている。砥石台９の上部にはエアシリンダ装置２１が設けられており、エアシリンダ装置２１のピストンロッド２３の先端が旋回板１５の上面に連結されている。図１に示すように、エアシリンダ装置２１が駆動してピストンロッド２３が移動することにより旋回板１５は水平状態から前方端が上方へ向かう方向に回動し、あるいは前方端が上方にある状態から下方へ向かう方向に回動し、水平状態となる。砥石台９には、旋回板１５が水平な状態、すなわち測定子１３の測定状態において、旋回板１５の回動を禁止するための位置決め用ストッパ２５が設けられている。
　測定子位置決め用の１軸テーブル１７は、１軸テーブル１７の端部に設けられたパルスモータ２７によって回動する図示しない送りねじ軸を介して可動部２９が該送りねじ軸の軸方向に移動可能となっている直動案内装置である。１軸テーブル１７は旋回板１５の延在方向に沿って旋回板１５に固定され、旋回板１５の回動とともに回動する。本実施形態においては、１軸テーブル１７は、可動部２９がねじ研削盤１の前後方向に移動するように配置されている。可動部２９は１軸テーブル１７の下面側に位置しており、後述する複数のスライドブロックからなるスライドブロック組み立て体が可動部２９を上下方向に貫通して取り付けられている。スライドブロック組み立て体には、後述するように測定子１３が弾性支持の状態で取り付けられている。
　図２は図１中のＡ部の拡大側面図であり、図３は図２の３－３矢視正面図であり、図４は図３の４－４矢視側面図である。図２～図４に示すように、１軸テーブル１７には、可動部２９を貫通し、１軸テーブル１７に対して垂直方向に移動可能な上下スライドブロック３１が設けられている。上下スライドブロック３１の下部に１軸テーブル１７の伸長方向、すなわちねじ研削盤１の前後方向に水平に移動可能な前後スライドブロック３３が設けられている。さらに、前後スライドブロック３３の下部に、テーブル５に支持されたワーク１１の伸長方向、すなわちねじ研削盤１の左右方向に水平に移動可能な左右スライドブロック３５が設けられている。これらのスライドブロック３１、３３、３５は公知の手動ねじ送りの機構によって上述したそれぞれの方向に移動可能であり、またそれぞれ所定の位置にボルト締め込みによるクランプが可能である。３７はその場合の上下方向送りねじ、３９は上下方向運動クランプボルト、４１は前後方向送りねじ、４３は前後方向運動クランプボルト、４５は左右方向送りねじ、４７は左右方向運動クランプボルトである。
　図３、図４に示すように、１軸テーブル１７の可動部２９の下面には、スライドブロック３１、３３、３５に隣接して下方に延在するブラケット４９が取り付けられている。ブラケット４９は３つの部材４９ａ、４９ｂ、および４９ｃが連結されて構成されており、上下、左右および前後に位置調節が可能となっている。ブラケット４９の下端部には測定子位置決め用の近接スイッチ５１が装着されている。近接スイッチ５１は測定子１３と略同じ高さ位置に隣接して配置され、ブラケット４９に対して前後方向に位置調節が可能である。
　左右スライドブロック３５の下部は、左右スライドブロック３５のスライドガイド５３から部分的に露出しており、この露出した部分に、図２、図３に示すように、それぞれワーク１１の軸方向すなわちねじ研削盤１の左右方向に板面を向けた、測定子フローティング支持用の一対の平行板ばね５５、５５が下方に延在して取り付けられている。一対の板ばね５５、５５の下端にはフローティングブロック５７が取り付けられている。フローティングブロック５７には、それぞれワーク１１の軸方向と水平に直交するワーク１１の径方向すなわちねじ研削盤１の前後方向に板面を向けた、測定方向変位用の一対の平行板ばね５９、５９が下方に延在して取り付けられている。
　図２に示すように、測定方向変位用の一対の板ばね５９、５９の下部には、一対の板ばね５９、５９を貫通して測定子１３が水平に装着されている。測定子１３の先端には接触片６１が備えられており、接触片６１は測定方向変位用の板ばね５９のばね力によって測定対象であるワーク１１のねじ溝フランクに適切な測定圧で接触するような大きさおよび形状に形成されている。例えば、本実施形態のようにボールねじ装置のねじ軸として成形されるワーク１１の場合には、接触片６１はこのボールねじ装置に組み込まれるボールと同じサイズの超硬ボールで構成される。
　接触片６１とは反対側の測定子１３の端部は電気マイクロメータ６３に当接している。電気マイクロメータ６３は、測定子フローティング支持用の一対の板ばね５５、５５に取り付けられたブラケット６５に保持されている。電気マイクロメータ６３によって、測定子１３の接触片６１の前後方向の変位、すなわちワーク１１の径方向の変位が検出される。なお、測定子１３の接触片６１は砥石車７によるワーク１１の研削加工点からワーク１１の中心軸に関して略１８０°すなわち半リード遅れた位置でワーク１１のねじ溝に接触している。そして測定子フローティング支持用の板ばね５５、５５は、ワーク１１に対する接触片６１の測定圧を与える測定方向変位用の板ばね５９、５９と垂直な位置関係にあり、研削加工中のワーク１１の酔歩すなわちふらつきが測定に影響を与えないように測定子１３をフローティング支持するものである。測定子１３がこのようにフローティング支持されることによって接触片６１の左右方向すなわちワーク１１の軸方向への変位は測定子フローティング支持用の板ばね５５、５５によって吸収され、したがってワーク１１の軸方向と水平に直交するワーク１１の径方向の変位のみが測定子１３によって測定される。
　次に、テーブル５へのワーク１１の支持状態について説明する。本実施形態においては、上述したように、ワーク１１は図示しない主軸台と図示しない芯押し台とに両端部を支持された状態で、主軸台と芯押し台とを介してテーブル５に支持されている。このようにテーブル５に支持されたワーク１１の加工中の振れを防止し、精確な有効径を測定するために、本実施形態に係る有効径インプロセス測定装置１２は、ワーク１１の中間位置を支持するための複数の振れ止め装置６７（図１参照）を備えている。各振れ止め装置６７は、テーブル５の上面に固定されるマグネットブロック６９と、マグネットブロック６９上に取り付けられワーク１１に接触してワーク１１を支持する支持ブロック７１とからなる。これら複数の振れ止め装置６７は、ワーク１１の軸方向に沿ってテーブル５上に所定間隔で配置されている。
　図５Ａはマグネットブロック６９の拡大平面図であり、図５Ｂは図５Ａのｂ－ｂ矢視図であり、図５Ｃは図５Ｂのｃ－ｃ矢視図である。なお、図５Ａにおいて、紙面上下方向がねじ研削盤１の左右方向であり、紙面左方向がねじ研削盤１の前方側で紙面右方向がねじ研削盤１の後方側である。
　図６Ａは支持ブロック７１の拡大平面図であり、図６Ｂは図６Ａのｂ－ｂ矢視図である。なお、図６Ａにおいて、紙面上下方向がねじ研削盤１の左右方向であり、紙面左方向がねじ研削盤１の前方側で紙面右方向がねじ研削盤１の後方側である。
　図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃの各図に示すように、マグネットブロック６９は直方体状の形状であり、下部には水平方向に突出する４つの突出部７３が形成されている。図５Ａに示すように、各突出部７３には上下方向に貫通するボルト孔７５が設けられ、これらのボルト孔７５に図示しないボルトが螺合されることにより、マグネットブロック６９はテーブル５の上面に固定される。マグネットブロック６９は、図５Ａ、図５Ｂに示すように、上面の前方側縁部が上方に突出して段部７７が形成されている。段部７７にはマグネットブロック６９の上面に取り付けられた支持ブロック７１の前方側端面が当接し、これにより支持ブロック７１の前後方向の位置決めがなされる。また、マグネットブロック６９は、上面の各頂点近傍にボルト孔７９が設けられている。
　支持ブロック７１は磁性材で構成され、図６Ａ、図６Ｂの各図に示すように、直方体状の形状である。支持ブロック７１は、上面の後方側縁部に断面形状が三角形でねじ研削盤１の左右方向に延在する第１の突条８１が形成され、さらに第１の突条８１の前方側に隣接して断面形状が三角形でねじ研削盤１の左右方向に延在する第２の突条８３が形成されている。第１の突条８１の前方側斜面８５と第２の突条８３の後方側斜面８７とで断面略Ｖ字状の溝８９（以下、当該溝を「Ｖ字溝８９」と略記する）が形成されている。したがって、第２の突条８３の後方側斜面８７はＶ字溝８９の前方側溝面を構成し、第１の突条８１の前方側斜面８５はＶ字溝８９の後方側溝面を構成している。以下、第２の突条８３の後方側斜面８７を「Ｖ字溝８９の前方側溝面８７」といい、第１の突条８１の前方側斜面８５を「Ｖ字溝８９の後方側溝面８５」という。
　Ｖ字溝８９の前方側溝面８７はＶ字溝８９の後方側溝面８５よりも垂直に近い傾斜角度で形成されている。また、図６Ｂに示すように、第２の突条８３の頂部は第１の突条８１の頂部よりも上方に位置している。したがってＶ字溝８９は、前方側溝面８７が後方側溝面８５よりも急な傾斜を有し、かつ上方まで延在している。本実施形態においては、Ｖ字溝８９の後方側溝面８５は水平に対して約３０°の傾斜角であるのに対し、前方側溝面８７は水平に対して４５°以上の傾斜角、具体的には水平に対して約６０°の傾斜角を有している。ワーク１１は、図６Ｂに示すように、このようなＶ字溝８９に２点支持される。支持ブロック７１は、マグネットブロック６９の上面のボルト孔７９に対応するボルト孔９１が上下方向に貫通して設けられ、これらボルト孔９１に図示しないボルトが螺合されることによりマグネットブロック６９の上面に固定される。なお、以下の説明において支持ブロック７１を「Ｖブロック７１」ともいう。
　振れ止め装置６７のマグネットブロック６９およびＶブロック７１はこのような構成なので、マグネットブロック６９の磁気吸引力がＶブロック７１を介してワーク１１に作用し、ワーク１１がＶ字溝８９に２点支持で吸着される。図５Ｃに示すように、マグネットブロック６９の側面には、マグネットブロック６９の磁気吸引のオン・オフ操作、および磁気吸引力の大きさを調節するための操作ハンドル９３が設けられている。操作ハンドル９３を操作してマグネットブロック６９の磁気吸引をオフにすれば、磁気吸引力は消滅し、Ｖブロック７１から容易にワーク１１を取り外すことができる。
　次に、本実施形態に係る有効径インプロセス測定装置１２の測定動作について説明する。
　図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃの各図は有効径インプロセス測定装置１２の側面図であり、図７Ａは測定子１３が非測定位置にある状態を示している。詳細には、旋回板１５および１軸テーブル１７の前方端が上方に向かって回動した状態であり、測定子１３はワーク１１とは大きく離れている。図７Ｂは測定子１３が測定準備位置にある状態を示している。詳細には、旋回板１５および１軸テーブル１７は水平状態であり、測定子１３はワーク１１とは離間した状態でワーク１１の近傍に位置している。図７Ｃは測定子１３が測定位置にある状態を示している。詳細には、図７Ｂに示す状態から１軸テーブル１７の可動部２９を移動させ、測定子１３をワーク１１に接触させた状態である。
　まず、ワーク１１を所定の状態でテーブル５に配置する。すなわち、操作者は各マグネットブロック６９の操作ハンドル９３をオフの状態とし、ワーク１１を各振れ止め装置６７のＶブロック７１のＶ字溝８９に２点支持されるように配置し、ワーク１１の各端部をそれぞれテーブル５の図示しない主軸台と図示しない芯押し台とに取り付ける。ワーク１１のテーブル５への配置が完了したら、各マグネットブロック６９の操作ハンドル９３をオンにして、ワーク１１を磁気吸引力によって各Ｖブロック７１に吸着させる。操作者がエアシリンダ装置２１および１軸テーブル１７のパルスモータ２７を操作して、測定子１３を図７Ｃに示す測定位置に近い位置に移動させる。操作者は、この状態でスライドブロック３１、３３、３５（図２～図４参照）を用いて測定子１３の位置を上下方向、前後方向、左右方向に調整し、ワーク１１のねじ溝に測定子１３の接触片６１が軽く接触するように測定子位置決め用の近接スイッチ５１（図４参照）と測定子１３との位置関係を設定する。この後、操作者はエアシリンダ装置２１および１軸テーブル１７のパルスモータ２７を操作して、測定子１３を図７Ｂに示す測定準備位置へ戻し、さらに図７Ａの非測定位置へと戻す。そして砥石車７と測定子１３とがワーク１１の研削加工開始点へ位置するようにテーブル５を移動する。
　その後研削加工を開始すると、ねじ研削盤１の制御系統の制御によってエアシリンダ装置２１および１軸テーブル１７のパルスモータ２７が駆動され、測定子１３は図７Ａの非測定位置から図７Ｂに示す測定準備位置へ移動され、さらに図７Ｃの測定位置へと移動される。測定子１３の接触片６１はワーク１１のねじ溝に接触し、ワーク１１の有効径の測定が開始される。
　砥石車７の切込送り量のわずかな変動やワーク１１のねじ溝のリード変動、或いはワーク１１の曲がりによる研削量の変動があっても、測定子１３は２組の平行板ばね５５、５９（図２～図４参照）によってワーク１１に対して押し付けられているので、接触片６１がワーク１１のねじ溝から離間することはない。接触片６１のねじ溝への接触による測定子１３の径方向変位は電気マイクロメータ６３によって取り出され、増幅器９５（図１参照）、Ａ／Ｄ変換器９７を経て演算処理装置９９によりワーク１１の有効径の不同すなわちバラつきが算出され、砥石台９の切込量の補正命令が出力される。また、測定結果がＣＲＴ表示部１０１およびプロッタ１０３に表示される。この場合の砥石台９の切込量の補正量は、演算処理装置９９に測定開始直後のデータが基準として記憶され、この記憶された基準データと順次取り込まれる測定値とを比較することにより演算処理装置９９によって算出される。演算処理装置９９は算出された補正量に基づいて、ワーク１１の有効径が常に測定開始直後の基準値と同寸法になるように図示しない砥石台切込サーボモータに補正命令を出力し、砥石台切込サーボモータを制御する。
　砥石台９の切込量の修正および１ストロークの研削が終了すると、測定子１３を保持した１軸テーブル１７の可動部２９が駆動して測定子１３は測定準備位置（図７Ｂ参照）に移動し、同時に旋回板１５とともに１軸テーブル１７が上方へ回動、退避し、測定子１３は非測定位置（図７Ａ参照）に移動する。そして再び図７Ａに示す状態から図７Ｂ、さらに図７Ｃの動作を行い、研削加工および測定を開始する。このようにしてねじ研削盤１においてワーク１１の有効径インプロセス測定がなされ、測定されたデータを基に有効径の不同を修正するための砥石車切込位置のフィードバック制御、およびワーク１１の研削加工がなされる。
　本実施形態においては、上述した研削加工中、ワーク１１は複数のマグネットブロック６９の磁気吸引力により各Ｖブロック７１のＶ字溝８９に安定して支持されている。したがってワーク１１の研削加工中のワーク１１の振れを防止することができる。また、各Ｖブロック７１のＶ字溝８９は、前方側溝面８７すなわちワーク１１を挟んで砥石車７の加工点とは反対側の溝面が後方側溝面８５よりも急な傾斜を有し、かつ上方まで延在しているので、砥石車７による研削加工圧が大きくてもワーク１１は前方側溝面８７によって前方への振れが抑制される。したがって研削加工中ワーク１１は振れることなく安定してＶ字溝８９に保持される。その結果、成形後のねじ軸の寸法精度を向上させることができる。
　また、本実施形態に係る有効径インプロセス測定装置１２は、Ｖブロック７１をマグネットブロック６９に固定しているボルトの螺合を解除してボルトをボルト孔から抜くことにより、Ｖブロック７１を容易にマグネットブロック６９から取り外すことができる。つまり、Ｖブロック７１はマグネットブロック６９に対して取り外し可能に取り付けられている。したがって、さまざまな深さ寸法のＶ字溝８９を備えた複数種類のＶブロック７１を用意しておけば、Ｖブロック７１を交換することにより複数の径寸法のワーク１１に対応することができる。すなわちワーク１１の径寸法が変更された場合であっても、変更後のワーク１１の径寸法に適した大きさのＶ字溝８９を備えたＶブロック７１に交換すれば、成形後のねじ軸の寸法精度を向上させることができる。
　さらに、本実施形態に係る有効径インプロセス測定装置１２は、操作ハンドル９３（図５Ｃ参照）を操作してマグネットブロック６９の磁気吸引力の大きさをワーク１１の大きさ、すなわち外径寸法、長さ寸法、或いは重量に適した大きさに調節することができる。したがって、ワーク１１の大きさに対して磁気吸引力が大きすぎてワーク１１の回動を阻害したり、或いは磁気吸引力が小さすぎて研削加工中にワーク１１が振れてしまったりすることを防止することができる。ワーク１１の外径寸法が変更された場合には、変更後のワーク１１の大きさに合わせて磁気吸引力の大きさを調節すれば良い。このように本実施形態によれば、ワーク１１の外径寸法にかかわらず、また砥石車７による研削加工圧が大きくても、ワーク１１は安定してＶブロック７１のＶ字溝８９に保持され、振れを防止することができる。その結果、成形後のねじ軸の寸法精度を向上させることができる。
１　ねじ研削盤
３　ベッド
５　テーブル
７　砥石車
９　砥石台
１１　ワーク
１２　有効径インプロセス測定装置
１３　測定子
１５　旋回板
１７　１軸テーブル
１９　軸部材
２１　エアシリンダ装置
２３　ピストンロッド
２５　位置決め用ストッパ
２７　パルスモータ
２９　可動部
３１　上下スライドブロック
３３　前後スライドブロック
３５　左右スライドブロック
３７　上下方向送りねじ
３９　上下方向クランプボルト
４１　前後方向送りねじ
４３　前後方向クランプボルト
４５　左右方向送りねじ
４７　左右方向クランプボルト
４９　ブラケット
５１　近接スイッチ
５３　スライドガイド
５５　測定子フローティング用平行板ばね
５７　フローティングブロック
５９　測定方向変位用平行板ばね
６１　接触片
６３　電気マイクロメータ
６５　ブラケット
６７　振れ止め装置
６９　マグネットブロック
７１　支持ブロック
７３　突出部
７５　ボルト孔
７７　段部
７９　ボルト孔
８１　第１の突条
８３　第２の突条
８５　第１の突条の斜面
８７　第２の突条の斜面
８９　Ｖ字溝
９１　ボルト孔
９３　操作ハンドル
９５　増幅器
９７　Ａ／Ｄ変換器
９９　演算処理装置
１０１　ＣＲＴ表示部
１０３　プロッタ

Claims (6)

  1. 　ねじ軸となるワークにねじ溝を加工するための加工工具と前記ワークを支持するためのテーブルとを備えた加工装置に設けられ、
    　前記加工工具による前記ワークに対する加工点とは反対側の前記ねじ溝に接触可能に配置された測定子と、
    　前記測定子を前記ねじ溝に接触する位置と前記ねじ溝に非接触の位置とに切り替え、かつ前記測定子を前記加工工具の支持台に連結している位置決め装置と、
    　前記測定子を前記ワークの軸方向および軸方向と水平に直交する径方向に弾性変位可能に前記位置決め装置に連結している支持機構と、
    　前記測定子の変位に基づいて前記ワークに対する前記加工工具の切込量の補正量を演算する演算処理装置とを備えた、ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置において、
    　前記テーブル上で前記ワークの下方に配置され、磁気吸引力によって断面Ｖ字状の溝に前記ワークを吸着支持する振れ止め装置を複数備えたことを特徴とする、ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置。
  2. 　前記振れ止め装置は、前記テーブルに固定され前記磁気吸引力を発生するマグネットブロックと、上面側に前記断面Ｖ字状の溝が形成され、前記マグネットブロックの上面に取り外し可能に取り付けられた支持ブロックとからなることを特徴とする請求項１に記載のねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置。
  3. 　前記断面Ｖ字状の溝は、前記加工工具による前記ワークに対する加工点とは反対側の溝面のほうが前記加工点側の溝面よりも垂直に近い傾斜角を有していることを特徴とする請求項１に記載のねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置。
  4. 　前記振れ止め装置は、前記磁気吸引力の大きさを変更可能であることを特徴とする請求項１に記載のねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置。
  5. 　前記振れ止め装置は、前記断面Ｖ字状の溝とは異なる大きさの断面Ｖ字状の溝を備えた他の支持ブロックに交換可能であることを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載のねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定装置。
  6. 　ねじ軸となるワークにねじ溝を加工するための加工工具と前記ワークを支持するためのテーブルとを備えた加工装置における前記ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法であって、
    　測定子と前記加工工具の支持台とを連結している位置決め装置によって、前記加工工具による前記ワークに対する加工点とは反対側の前記ねじ溝に接触するように前記測定子を配置し、
    　前記測定子の変位に基づいて前記ワークに対する前記加工工具の切込量を補正する、ねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法において、
    　前記テーブル上で前記ワークの下方に配置され、磁気吸引力によって断面Ｖ字状の溝に前記ワークを吸着支持する振れ止め装置によって前記ワークが支持されていることを特徴とするねじ軸となるワークの有効径インプロセス測定方法。
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