JP2653422B2 - めねじ有効径測定器 - Google Patents

めねじ有効径測定器

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JP2653422B2
JP2653422B2 JP6313073A JP31307394A JP2653422B2 JP 2653422 B2 JP2653422 B2 JP 2653422B2 JP 6313073 A JP6313073 A JP 6313073A JP 31307394 A JP31307394 A JP 31307394A JP 2653422 B2 JP2653422 B2 JP 2653422B2
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diameter
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feeler
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二郎 大塚
茂生 深田
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TOKYO KOGYO DAIGAKUCHO
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TOKYO KOGYO DAIGAKUCHO
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ナット等のめねじの有
効径を測定する方法および測定器、特に、ねじ送り機構
のねじ軸と螺合するナット等のめねじを機械工場でねじ
切りする際に適用されるめねじ有効径測定器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、おねじの有効径の測定方法として
は、一般に三針法が用いられており、三針法は簡便で、
しかも、最も信頼できる測定原理であり、その理論的考
察も進んでいる。
【0003】これに対し、ナット等のめねじの有効径の
測定方法としては (1)キャリパによる2点測定方法、
(2) 鋼球とマイクロメータによるナットの外径基準測定
方法、(3)ねじ山総形フィーラを有する内径マイクロメ
ータによる測定方法および (4)測定室内で行なわれてい
る万能測定顕微鏡を用いる測定方法が既知である。これ
らの既知の測定方法のうち、 (1)のキャリパによる2点
測定方法と (3)のねじ山総形フィーラを有する内径マイ
クロメータによる方法が工作現場でのめねじ有効径の測
定に用いることが可能であるとされている。
【0004】しかし、キャリパによる方法は、厳密なマ
スタを必要とし、2点測定となるため測定が不安定で、
最大直径部分を正確にひろうためには触感に頼った熟練
が必要であり、個人差が生じるとともに測定結果のバラ
ツキが大きいという問題がある。また、ねじ山総形フィ
ーラを用いる方法は、断面形状が各ねじ規格に一致する
ような特殊なフィーラと較正のためのねじ状マスタを必
要とし、用途が限られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のめねじの有効径測定方法は、おねじの三針法に匹敵す
るような簡便さや正確さがなく、確立した測定原理がな
いままに今日に至っている。
【0006】めねじの正確な寸法管理の必要性は、台形
ねじ、ボールねじ等の精密送りねじの工作において特に
高く、工作機械や種々の精密位置決め機構にはねじによ
る送り機構が最も多く用いられるが、これらのねじ送り
機構の性能はねじ軸単体の工作精度とともにねじ軸とナ
ットとのはめあいに大きく依存する。例えば台形ねじで
は、ねじ軸のおねじの有効径に対してナットのめねじの
有効径が必要以上に大きいとバックラッシュが大きくな
り、逆に、すきまが小さすぎると駆動トルクが増大す
る。ねじ送り機構のこれらの動的性能を適正に保つため
には、ねじ軸とナットのはめあいを数μm 単位で調整す
る必要がある。しかし、現在のところはめねじの有効径
の正確な測定方法が無いために、前加工されたナットの
めねじと所定の寸法に仕上げられたねじ軸のおねじと
を、実際に螺合させ、工作者の触感に頼りながらラッピ
ングにより最終的に調整している。このような方法で
は、ねじ軸とナットとを1対1で対応させなければなら
ず、互換性のある生産は不可能である。またボールねじ
では、2個のナットに予圧を与えた状態で使用するた
め、ナットの有効径のばらつきを、間座やボール径を調
整することで解消しており、これもまた厳密な意味で互
換性のある生産が行なわれていない。
【0007】本発明の目的は、操作が簡便で、めねじの
有効径を高い精度で確実に測定でき、めねじを高精度で
加工する製造工程に取り入れ得るめねじ有効径測定方法
を提供しようとするものである。
【0008】また、本発明の他の目的は、上述した測定
方法に用いるための測定器を提供しようとするものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は目盛付シンブル
を一端に嵌着したステムと、このステムと螺合してシン
ブルにより回転されることによりステム内に軸線方向に
動かされる中心スピンドルと、ステムの他端に設けられ
て中心スピンドルの推力により拡径される拡径部材と、
拡径部材上に円周方向に等間隔で離間した位置で設けら
れたフィーラとを具え、シンブルの回転角度に応じてフ
ィーラが半径方向に移動するように構成された3点式マ
イクロメータの前記フィーラを球状としためねじ有効径
測定器を特徴とす。
【0010】
【作用】図3は本発明による測定原理を示す。図3
(a)に示すように、正三角形ABCの各頂点がピッチ
Pのつる巻線上にある場合を考える。点A,B,Cの上
投影図(図3(b))における位置をA1,1,1 で表
し、同様に右投影面(図3(c))における位置をA2,
2,2 で、前投影図( 図3(d))における位置をA
3,3,3 で表す。△ABCは図3(e)に示すように
正三角形であるからAB=ACであり、つる巻線と弦と
の関係より、前投影図においては、点A3 からC3 の軸
方向距離と、点A3 からB3の軸方向距離は等しく、前
投影面においては点A3,B3,C3 は一直線上にある。従
って、△ABCの法線はねじの軸線に対して、点Aから
辺BCにおろした中線を回転軸として角φ゜だけ傾くこ
とになる。よって、上投影面においては、△A1 1
1 は二等辺三角形となる。
【0011】ここで、つる巻線の直径をdS , 正三角形
ABCの外接円の直径をd1 とし、ねじの軸方向投影面
(上投影面)において頂点Cの方向、すなわちつる巻線
の中心Oと頂点Cを結ぶ線と垂直線Vとのなす角をθで
表すと、ねじの各投影面での幾何学的関係より次の連立
方程式が成立する。
【数1】
【数2】
【数3】 で与えられる。ここで式 (2)において、ピッチPを既知
とすると未知数はθ, d i , dS の3個となり、di ,
S のいずれかを定めれば残りの2個の未知数が求ま
る。A,B,Cを3点内径マイクロメータの3個の球状
フィーラの中心とすると、di は内径マイクロメータの
リングゲージによる較正結果を参照することにより、内
径マイクロメータの読み取り値とフィーラ直径Wより知
ることができる(di =d0 −W)。
【0012】3個の球状フィーラを実際のナットのねじ
溝にはめ、ラチエットにより所定の測定圧を加えてdi
を求める。次に連立方程式 (2)を解いてdS を求める。
Sが求まれば、ナットの有効径dP は、おねじの三針
法において有効径を求める式と同様の次式
【数4】 で与えられる。連立方程式(2)の厳密解を解析的に求め
ることは難しいが、θをパラメータとして数値的に解く
ことができる。一例としてdS =50mmの場合についてe
=di −ds θおよびφの計算結果を図4に示す。この
計算はプログラムコンピュータにより簡単に行なえる
が、下記の近似計算式を用いることもできる。すなわ
ち、式 (2)よりθを消去すると
【数5】
【数6】 とおいて式 (5)を無次元化すると
【数7】 が得られる。g( ε) =0の解を求めるために、g(0)
の点よりニュートン近似をとり、γが十分に大きいとい
う条件のもとに微小項を無視するとεは次のようにな
る。
【数8】 実際に計算を行うとaは1.4622に収束する。式 (6),
(8)より次の近似計算式が得られる。
【数9】 近似計算式 (9)による計算結果の一例を図4の破線で示
す。(P/d S ) <0.2の範囲内で実用上十分な近似精度
を持つと言える。台形ねじの場合、フィーラ直径とねじ
溝の関係はおねじの三針法と全く同様に次のようにな
る。適用しうるフィーラの最大直径をdmax , 最小直径
をdmin ,最適直径をdopt , とすると
【数10】
【数11】
【数12】 またボールねじの場合は、フィーラ直径は測定対象に実
際に組み込まれる転動体球径と等しくする。
【0013】
【実施例】図1および図2は本発明によるめねじ有効径
測定器の1実施例を示し、図示の例は(株)三豊製作所
「ホールテスト」として市販の3点内径マイクロメータ
1に球状フィーラ2を取付けたものである。図示の3点
内径マイクロメータ1はステム3の一端に目盛4をつけ
たシンブル5が取付けられ、ステム3内に軸線方向に延
在するスピンドール6の一端6aがシンブル5に一体に
回転するよう取付けられ、スピンドル6に設けたピッチ
0.5mmのおねじ7がステム3の一端3aに設けられため
ねじ8と螺合し、ステム3の他端3bの内部に設けられ
た円筒孔9内にピストン10が軸線方向に摺動自在に挿入
され、このピストン10に頂角が 53.13 ゜の円錐形前
端11が形成され、この円錐形前端11と協働し得る斜切面
12を内側端に有する3個の拡径部材13がステム先端ヘッ
ド14内に半径方向に摺動自在に取付けられ、拡径部材13
を板ばね15によってピストン10に押しつけるよう構成さ
れている。16はスピンドル6の一端6aに既知のように
取付けられたラチエットを示す。
【0014】上述の構成により、シンブル5を回転する
ことによりスピンドル6がピストン10を軸線方向に押し
動かし、ピストン10の軸線方向移動量の半分だけ、拡径
部材13上の球状フィーラ2を半径方向外方に押し出す。
したがって、フィーラの外接円の直径d0 の増加量とス
ピンドル6の移動量とは等しくなる。このスピンドル6
の移動量はシンブル5の円周上に刻まれている目盛4に
よって読み取ることができる。測定に際し、ラチエット
16を用いることにより、被測定面に球状フィーラ2を一
定の圧力で接触させることができる。さらに、リングゲ
ージにより予め較正しておくことによってフィーラの外
接円の直径を正確に知ることができる。
【0015】上述したように、本発明によるめねじ有効
径測定器は従来の3点内径マイクロメータとは、フィー
ラの形状が相違する。従来の3点内径マイクロメータは
フィーラが円筒形状であって、単純な円筒体の内径を測
定するものであり、めねじの有効径を測定し得るもので
はない。
【0016】次に、本発明により上述した測定器を用い
てめねじの有効径を測定した実施例につき説明する。JI
S 30度台形ねじTr50×8(外径50mm, ピッチP=8m
m, ねじ山の半角α=15゜) を、直径W=11/64インチ
(=4.366mm)の球状フィーラを用いて測定し、内径マイ
クロメータの読みd0 が48.854mmであった。これからd
i =d0 −W=44.288mmをプログラム電卓に入力して式
(2)により数値的に解くことによりdS=44.072 mm が
得られ、さらに式 (4)により有効径dP =46.013mmが得
られた。また、近似式 (9)を用いると、dS =44.074mm
が得られ、さらに式 (4)により有効径dP =46.014mmが
得られた。
【0017】上述したように、本発明による測定方法は
比較的単純な球状フィーラを用いており、較正も通常の
円筒リングゲージだけで行うことができるため、三角ね
じ、台形ねじ、ボールねじ等の種々のねじに適用するこ
とができる。
【0018】
【発明の効果】本発明は、ナット等のめねじの有効径を
工作現場において容易に正確に測定することを可能と
し、高精度に要求されるナットの製造工程を大きく改善
し、製造能率を向上させることができ、互換性のある高
精度の安定した品質のめねじ付製品を大量に安価に生産
することを可能とするものである。また、特公昭40−21
033 号に示される内側測微計が出願前公知のものとして
知られているが、この内側測微計は、3個の測定探り針
を有する内側測微計であって、3個の探り針の外向きの
作動が、かさ歯車およびねじ付スリーブ内のねじ付棒な
らびにねじ付棒の回転が測微計スピンドルの回転と同期
的に行われるような方法で、常に、目盛胴およびキャッ
プに連結される測微計スピンドルによって遂行されるも
のであるが、このねじ測定用フィーラの形状は、被測定
ねじの断面形状と同一とする必要があり、被測定ねじに
よって種々の複雑な形状のフィーラを用意する必要があ
るが、本発明では単純な球形状のフィーラを用いてこれ
を円周方向に拡開又は縮小して、測定するもので、機構
が簡素化される。また上記刊行物では、被測定ねじのピ
ッチに応じて、3個のフィーラの相対的な軸方向の高度
を調整するために、ありみぞを用いた複雑な機構を有し
ている。これに対して本発明による測定器装置は、3個
のフィーラは同一平面内に存在すればよく、上記刊行物
のような複雑な機構は必要が無いため、極めて単純な構
成とすることができる格別の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の1実施例による測定器の側面図
である。
【図2】図2は図1に示す測定器の概略縦断面図であ
る。
【図3】図3は本発明の測定方法の原理説明図である。
【図4】図4はdS =50mmの場合のe,θ,φの変化を
示すグラフである。
【符号の説明】
1 3点内径マイクロメータ 2 球状フィーラ 3 ステム 4 目盛 5 シンブル 6 スピンドル 7 おねじ 8 めねじ 9 円筒孔 10 ピストン 11 円錐形前端 12 斜切面 13 拡径部材 14 ステム先端ヘッド 15 板ばね 16 ラチエット

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目盛付シンブルを一端に嵌着したステム
    と、このステムと螺合してシンブルにより回転されるこ
    とによりステム内に軸線方向に動かされる中心スピンド
    ルと、ステムの他端に設けられて中心スピンドルの推力
    により中心スピンドルの軸線に垂直な1平面内に拡径さ
    れる拡径部材と、拡径部材上に円周方向に等間隔で離間
    した位置で設けられた3個の球形フィーラとを具えるこ
    とを特徴とするめねじ有効径測定器。
JP6313073A 1994-12-16 1994-12-16 めねじ有効径測定器 Expired - Lifetime JP2653422B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6216432B1 (ja) * 2016-09-27 2017-10-18 星和電機株式会社 めねじ有効径測定器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6216432B1 (ja) * 2016-09-27 2017-10-18 星和電機株式会社 めねじ有効径測定器

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