JP3823905B2

JP3823905B2 - Method and apparatus for measuring screw lead

Info

Publication number: JP3823905B2
Application number: JP2002280444A
Authority: JP
Inventors: 克哉山内; 浩大関; 到松野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004085514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メートルねじ、ユニファイねじ、台形ねじ、ボールねじ等の平行おねじおよびめねじのねじリードの誤差を測定するねじリードの測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ねじリードの測定は、以下のような方法で行われている。
Ａおねじの測定
ａ）測定顕微鏡または投影器を用い、影のピッチを測定する方法。
ｂ）ねじリングゲージの通り、止まりにより判断する方法。
ｃ）ナット（めねじ）と組み合わせて、ナットの変位を専用測定器により測定する方法（ボールねじの場合）。
Ｂめねじの測定
ｄ）ねじプラグゲージの通り、止まりにより判断する方法。
ｅ）おねじと組み合わせて、ナット（めねじ）の変位を専用測定器により測定する方法（ボールねじの場合）。
【０００３】
このようなねじリードの測定方法のうち、ａ）の方法は、投影された角度、即ち、おねじの径方向で対向する２箇所のねじリードしか測定できず、全体的な三次元の形状把握は不可能な方法であった。また、ｂ）およびｄ）の方法は、合否の判定しかできず、ねじリードの数値化はできない方法であった。更に、ｃ）およびｅ）の方法は、おねじとめねじを組み合わせた状態の精度である為、おねじまたはめねじ単体のねじリードの測定はできない方法であった。また、測定装置は非常に高価なものでもあった。
【０００４】
そこで、めねじ単体のねじリードを三次元で測定できるようにした、ねじ寸法測定方法および装置が特許文献１で開示されるに至っている。この開示された方法と装置では、めねじをねじ軸の回りで回転させると共に、回転するねじ溝に対して、ねじ軸方向で移動可能に設置した測定端子（スタイラス）を摺接させて、めねじの回転角と測定端子の直線変位量を計測して、ねじリードの三次元測定およびリード誤差の検出を可能としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５６５３号公報（第２頁等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１で開示された方法と装置によれば、ねじ溝に摺接させた測定端子を、めねじの１回転に対して１リード分の進みになるように移動制御するようにしており、誤差が無く移動制御することが難しいと共に、制御機構を高精度に構成しなければならない為に装置のコストアップが避けられない問題点があった。
また、測定に当たって、めねじを回転させる必要があるが、測定対象のめねじが、例えば自動車エンジンを構成するシリンダブロックやコンロッドのような大型で重量が嵩む部材に形成されている場合には、これを回転させることは困難であり、したがって測定は容易でないという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記の諸事情を背景としてなされたものであり、ねじの形状を問わず、おねじおよびめねじ単体のねじリードの誤差を三次元で簡単かつ高精度に測定できるようにしたねじリードの測定方法および装置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】
上記の目的を達成する本発明のねじリードの測定方法のうち請求項１記載の発明は、被測定ねじのねじ溝にスタイラスを当接させ、ねじ溝とスタイラスの当接位置をねじ溝に沿って移動させてねじリードを測定する方法において、前記スタイラスにバランスウエイトを連結し、前記スタイラスをねじ溝に当接させた状態で、スタイラスを回転駆動によって前記被測定ねじの軸の回りで回転させ、かつ、前記バランスウエイトの自重によって被測定ねじの軸方向に移動させることで、前記スタイラスを前記被測定ねじのねじ溝に従って移動させ、スタイラスの回転方向の移動量と軸方向の移動量を計測して、これらの移動量に基づいてねじのリード誤差を測定することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載のねじリードの測定方法は、請求項１記載の発明において、前記被測定ねじは、めねじおよびおねじの何れか一方であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載のねじリードの測定方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記スタイラスが、非接触支持部を備える移動機構により回転方向の移動および軸方向の移動が可能とされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載のねじリードの測定装置は、被測定ねじのねじ溝にスタイラスを当接させ、ねじ溝とスタイラスの当接位置をねじ溝に沿って移動させてねじリードを測定する装置において、バランスウエイトと連結され、該バランスウェイトの自重によって前記被測定ねじの軸方向に沿って移動自在とされた軸方向移動部と、該軸方向移動部に保持され、かつ前記被測定ねじの軸方向を中心に回転自在としたスタイラス取付部と、該スタイラス取付部に取付けられたスタイラスとを備え、該スタイラス取付部に該スタイラス取付部を前記軸方向移動部に対し回転させる回転駆動系が連結されているとともに、該スタイラス取付部の回転角度および軸方向移動量を測定する回転角度測定手段と直線変位測定手段とが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載のねじリードの測定装置は、請求項４記載の発明において、回転駆動系とスタイラス取付部とは磁性材料によって構成される磁気部を有し、該回転駆動系と該スタイラス取付部は磁気部を介して磁力による非接触で連結されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載のねじリードの測定装置は、請求項４記載の発明において、前記スタイラス取付部は、先端にめねじのねじ溝に当接可能としたスタイラスが取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載のねじリードの測定装置は、請求項４記載の発明において、前記スタイラス取付部は、先端におねじのねじ溝に当接可能としたスタイラスが取り付けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載のねじリードの測定装置は、請求項７記載の発明において、前記スタイラス取付部には、スタイラスが取り付けられた筒状の接続具が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載のねじリードの測定装置は、請求項４〜８のいずれかに記載の発明において、前記スタイラス取付部は、軸方向移動部に非接触軸受を介して回転自在に保持されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載のねじリードの測定装置は、請求項４〜９のいずれかに記載の発明において、前記軸方向移動部は、軸方向に沿って設置したガイドとスライダとによって構成される非接触スライド部を介して軸方向に移動可能に保持されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載のねじリードの測定装置は、請求項４〜１０のいずれかに記載の発明において、前記バランスウェイトは、軸方向に沿って設置したバランスウェイトガイドと非接触バランスウェイト部を構成していることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載のねじリードの測定装置は、請求項４〜１１のいずれかに記載の発明において、前記軸方向移動部は、ＸＹテーブルによってスタイラス取付部の位置を調整可能にされていることを特徴とする。
【００２２】
【作用】
上記のように構成される本発明のねじリードの測定方法によれば、スタイラスをねじの軸の回りで回転させ、かつ、スタイラスに直接または間接的にバランスウエイトを連結し、バランスウエイトの自重でスタイラスを軸方向に移動させて、スタイラスの回転方向の移動量と軸方向の移動量を計測するので、ねじリードを三次元で測定することができる。また、スタイラスをねじ溝に正確に追従するように移動させることができ、この点においても測定の精度を向上することができる。さらに、バランスウェイトの重量によってスタイラスがねじ溝に接触する接触圧を調整できるので、バランスウェイトの重量を適切に設定することによりねじ溝にスタイラスの当接による圧痕を残さないようにすることができる。
特に、スタイラスをねじの軸の回りで回転させるので、シリンダブロックやコンロッドのような大型で重量が嵩む部材に形成されているねじであっても、これら大型の部材を回転させる必要がなく、簡単にねじリードを測定することができる。また、スタイラスは、ねじ溝に当接させた状態で回転させて、ねじ溝に従って軸方向に移動させるので、スタイラスの軸方向の移動制御機構を設けることなく、ねじリードの測定を行うことができる。
【００２３】
なお、ねじリードの測定は、めねじでもおねじでも適用可能であり、めねじではねじ孔内にスタイラスを設置し外向きにしてねじ溝に当接させることができる。また、おねじではねじの外周側にスタイラスを設置し内向きにしてねじ溝に当接させることができる。したがってスタイラスを取り替え可能としておくことにより、１台の装置でめねじ、おねじのいずれの測定も可能になる。また、サイズの異なるねじの測定に際してもスタイラスを取り替えることによって容易に対応することができる。
【００２４】
また、請求項３のように、スタイラスの回転方向の移動と軸方向の移動を、非接触支持部を備える移動機構により行うものとすれば、支持部で生じる摩擦をなくして回転方向および軸方向の移動量の計測の誤差を小さくし、測定の精度を向上させることができる。
【００２６】
さらに、請求項４〜１２記載の本発明のねじリードの測定装置によれば、上記の如くの優れた本発明のねじリードの測定方法を実施することができる。
スタイラスは、スタイラス取付部に対し脱着可能としたり、スタイラス取付部毎、取り替え可能とすることにより、異なる形状のスタイラスを用いて異なるサイズのねじの測定を容易に行うことができる。スタイラス取付部は、通常はシャフト形状からなり、めねじの測定に際しては、ねじ穴内への挿入が可能なものとする。また、おねじの測定に際しては、筒状の形状として、おねじが筒穴内に位置してその周囲にスタイラス取付部が位置するものとすることができる。ただし、本発明としては、スタイラス取付部の形状が上記に限定されるものではなく、要は回転をスタイラスに伝えて該スタイラスがねじ溝に沿って移動できるものであればよい。
【００２７】
なお、スタイラス取付部を筒状とする場合、スタイラスをスタイラス取付部内面において内側に向けて設けることができる。該構成により、スタイラスの全方向の剛性を向上させることができる。本発明において、ボルト（雄ねじ）を測定する場合，リード測定用スタイラスをボルトの外周に沿って回転させて測定する。このとき，ボルトの長さが長いと必然的にスタイラスの移動距離も長くなり，スタイラス先端のねじ山と接触する部分の摺動抵抗でスタイラスにモーメント荷重が働く。この為，スタイラスは常に測定方向の力を受けながらねじ山をトレースすることになる。ボルトが長い場合，スタイラス固定部分とねじ山との接触部分（測定部分）の距離が長くなり，摺動抵抗によるスタイラスの弾性変形が測定誤差に直結する。このような問題点は、上記のように筒状のスタイラス取付具を用いることにより解消することができる。上記により測定精度が向上する。
特にスタイラス自身が壊れる変形については断面二次モーメントが著しく向上しているので、測定誤差におよぼす影響は激減する。
【００２８】
また、スタイラスを回転駆動させる駆動力を請求項５に記載するように磁気カップリングで伝達するものとすれば、非接触で駆動力を伝達することができ、駆動手段からの振動等がスタイラスに伝達して測定精度を低下させるのを防止し、結果として測定精度を一層向上させる。
【００２９】
さらに、バランスウェイトを請求項１１に記載するように非接触のガイドで上下に移動可能とすれば、バランスウェイトの横揺れ等による測定精度の低下を防止し、結果として測定精度を一層向上させる。なお、上記ガイドに非接触でガイドされる非接触バランスウェイト部は、例えば非接触空気軸受を有するものが挙げられる。
【００３０】
さらに本発明の装置では、請求項１２のように、軸方向移動部をＸＹテーブルによってスタイラスシャフトの位置を調整可能にすると、ねじの軸とスタイラスシャフトの中心軸を一致させる調整が簡単にでき、測定の容易な装置にすることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を添付の図に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、この発明のねじリードの測定方法の原理図を表している。図において、１は測定対象物で２に形成されためねじである。このめねじ１のねじ溝１ａに、回転自在のスタイラスシャフト１０に取り付けたスタイラス１１を当接させる。スタイラス１１とねじ溝１ａの当接圧は、バランスウエイト２０の重量で調整する。この状態でスタイラス１１をめねじ１の中心軸１ｂの回りで矢示３のように回転させるとともに、スタイラス１１をバランスウェイト２０の自重を利用して、ねじ溝１ａに従って中心軸１ｂの方向に矢示４のように移動させる。このときのスタイラス１１の回転量と軸方向移動量を計測し、これらの移動量からリードの誤差を測定するというものである。
【００３３】
このような方法を実施するねじリードの測定装置の一例を図２〜６に示す。
該装置は、スタイラス取付部であるスタイラスシャフト１０が中心軸１ｂの回りで矢示３のように回転でき、かつ、中心軸１ｂに沿って矢示４のように移動（昇降）できるように構成されている。該スタイラスシャフト１０の先端にスタイラス１１が取り付けられている。
【００３４】
上記スタイラスシャフト１０を回転可能とする為に、スタイラスシャフト１０は、非接触支持部（非接触軸受）である空気軸受（ラジアル方向、スラスト方向）３０のセンターシャフト３１と連結されている。なお、スタイラスシャフト１０とセンターシャフト３１とが一体のものであってもよい。そして、空気軸受３０を保持している筒状のサポート３２の一側に取り付けた垂直ベース板３３がスライダ５２に連結されている。昇降ガイド５１とスライダ５２は、空気圧を利用した非接触支持部である非接触スライド部５０を構成しており、該非接触スライド部５０によって、スタイラスシャフト１０が図の垂直方向、即ち、中心軸１ｂに平行な方向で移動できるようにされている。
【００３５】
なお、空気軸受３０では、図４に示すように、センターシャフト３１の間に小隙間３０ａが設けられており、該小隙間３０ａに高圧空気を供給することによりセンターシャフト３１を摩擦なく保持して回転可能としている。
また、非接触スライド部５０では、図５に示すように昇降ガイド５１を囲むようにスライダ５２を配置し、昇降ガイド５１とスライダ５２との間に小隙間５０ａが設けられている。該小隙間５０ａに高圧空気を供給することによりスライダ５２を摩擦なく保持して上下方向への移動を可能としている。
【００３６】
上記スタイラスシャフト１０は、図６に示されているように、サポート３２に設けたサポートベアリング３４で回転自在とされたベルトプーリ３５の中心孔３５ａに遊挿され、ベルトプーリ３５の筒状部３５ｂを横に貫通するように設けた動力伝達ピン３６によってベルトプーリ３５と連結されている。また、ベルトプーリ３５のプーリ部３５ｃには、サポート３２の一側に設置したモータ３７の軸に固着したプーリ３８の間でベルト３９が掛け渡されて、モータ３７の駆動力でスタイラスシャフト１０を回転できるようにされている。スタイラスシャフト１０に対する回転駆動系をこのように構成することによって、モータ３７でスタイラスシャフト１０を回転させる時に、モータ３７側の軸振れなどの振動が直接スタイラスシャフト１０に伝達されないように配慮されている。
【００３７】
また、上記センタシャフト３１の上端側に円盤４０が設けられ、この円盤４０に対向するようにロータリーエンコーダ４１で構成される回転角度センサ４２が設置されている。上記のようにモータ３７によって矢示３の回転方向に移動するスタイラス１１の移動量は、回転角度測定手段である上記回転角度センサ４２で計測される。
【００３８】
前記スライダ５２と垂直ベース板３３並びにこの垂直ベース板３３に搭載された状態のサポート３２、空気軸受３０、モータ３７等は、前記中心軸１ｂの方向に沿って、スタイラスシャフト１０およびスタイラス１１と共に一体となって移動する軸方向移動部を構成している。これらの軸方向移動部の総重量を考慮してバランスウエイト２０がスチールベルト２１を介して前記垂直ベース板３３に連結されている。スチールベルト２１は、フレーム２２に設置した滑車２３、２４によって移動自在となっており、バランスウエイト２０が鎖線図示のように自重によって降下すると、スチールベルト２１を介して軸方向移動部を構成しているスライダ５２が鎖線図示のように上昇する。
【００３９】
また、センタシャフト３１の延長方向上方に、該センタシャフトに接して上下動自在な計測用シャフト５３が配置されている。該計測用シャフト５３の一端は変位センサ５４内に伸張しており、該計測用シャフト５３と変位センサ５４で構成される、直線変位測定手段である直線変位センサ５５によってスタイラスシャフト１０の移動量が計測できるようにされている。
【００４０】
さらに、前記昇降ガイド５１およびフレーム２２は、水平ベース板２５に設置されており、この水平ベース板２５は定置盤６０に設置したＸＹテーブル６１に搭載されている。ＸＹテーブル６１によってスタイラスシャフト１０の位置を二次元で調整する。これにより、スタイラスシャフト１０の下方に設置するめねじ１と、スタイラスシャフト１０の中心軸１ｂとを正確に一致させることができるようにされている。定置盤６０には、図３に表れているようにハンドル６２が設けられており、この装置を持ち運びできるようにされている。
【００４１】
上記のように構成されたねじリードの測定装置で、めねじ１のリードを測定するには、スタイラスシャフト１０とめねじ１の中心軸１ｂを合致させた状態で、スタイラスシャフト１０の先端部およびスタイラス１１をめねじ１のねじ穴内に位置させて該スタイラス１１をねじ溝１ａに当接させる。この際には、バランスウェイト２０は図示しないストッパで下降しないように固定しておく。次いで、モータ３７を駆動してスタイラスシャフト１０を回転させる。また、これと併せて図示しないストッパを外してバランスウェイト２０を下降可能にして、バランスウェイト２０の自重が垂直ベース板３３に加わるようにする。
【００４２】
そうすると、スタイラス１１はねじ溝１ａに摺接しながらねじ溝１ａに沿って中心軸１ｂの回りを回転しつつ矢示４方向に移動する。このときのスタイラス１１の回転方向の移動量を回転角度センサ４２で計測し、中心軸１ｂの方向の移動量を直線変位センサ５５で計測することができる。またスタイラス１１の直線方向の移動量が計測用シャフト５３を介して直線変位センサ５５によって計測することができる。
これらの計測した移動量からリードの三次元的な形状が求められる。
ねじリードの誤差は、幾何学上のリード（回転角度と呼びピッチから算出）と計測結果によるリードとの差によって演算によって求められる。
【００４３】
このように、スタイラス１１をモータ３７によって回転させるので、めねじ１が形成された被測定ねじ２は回転させる必要はない。したがって、被測定ねじ２の重量や形状を問うことなく測定を行うことができる。また、スタイラス１１の中心軸１ｂの方向の移動は、バランスウェイト２０の自重を利用してねじ溝１ａを介して行われるので、スタイラス１１に対する軸方向の駆動系を不要とし、装置を簡素にすることができる。装置を簡素にできるので、持ち運びを可能にし、測定場所が限定されない。
【００４４】
まためねじ１の孔径に応じてスタイラス１１の長さを設定することが可能であるので、広範囲の径のめねじのリードを測定することができる。また、定置盤６０より下方にめねじ１がある場合（例えば、シリンダブロックに形成されるめねじ）でも、定置盤６０より上方にめねじ１がある場合（例えば、ナットのめねじ）でも測定が可能である。
【００４５】
スタイラス１１の回転方向の移動機構は、空気軸受３０を介して非接触構造で構成され、また、スタイラス１１の軸方向の移動機構は、非接触スライド部５０を介して非接触構造で構成されている。したがって、測定系における接触部分は主として、スタイラス１１とねじ溝１ａの当接部分のみとなっている。この結果、スタイラス１１とねじ溝１ａの当接圧を一定に保ち、かつ、回転角度センサ４２および直線変位センサ５５によってスタイラス１１の移動量を、摩擦による誤差を混入させることなく正確に計測することができ、高い精度でねじリードの測定をすることができる。なお、実施形態においては、非接触構造を構成する為に、空気軸受３０、非接触スライド部５０を用いているが、磁気軸受などの他の非接触支持構造を用いることも可能である。
【００４６】
図７は他の実施形態を示すものであり、おねじ７０のリードを測定する場合のスタイラス取付部７１とスタイラス７２の部分の構成例が示されている。スタイラス取付部７１の先端には円筒形の接続具７３が設けられており、該接続具７３の下端部に設けた支持板７４にスタイラス７２が内向きに取り付けられている。接続具７３はおねじ７０の外周側に遊嵌可能である。おねじ７０は、傾斜補正テーブル７５にボルト保持具７６によって固定され、傾斜補正テーブル７５でおねじ７０の傾きを補正し、スタイラス取付部７１の中心軸と一致できるようにされている。
【００４７】
この装置では、接続具７３の中央におねじ７０を挿入し、スタイラス７２をおねじ７０のねじ溝７０ａに当接させた状態で、スタイラス７２を中心軸１ｂの回りで回転させて、前記のようにリードを正確に測定することが可能である。なお、長尺おねじを測定する場合には接続具７３だけでなくスタイラス取付部７１及びセンターシャフトも筒状にすることにより測定が可能になる
【００４８】
また、前記傾斜補正テーブル７５は、互いに直交する２方向で傾きを調整できるものであるが、直交する２方向の平面内での位置も調整できる構造（即ち、ＸＹテーブル）を含ませても良い。また、ねじリードの測定装置側に設置したＸＹテーブル６１に、傾斜補正構造を含ませることもできる。そうすると、測定対象物２に斜めに形成されためねじやおねじの測定を可能とすることができる。
【００４９】
なお、この実施形態では、接続具７３の先端に支持板７４を設け、この支持板７４にスタイラス７２を設けたが、図８に示すように円筒形の接続具７３の内周面に、内側に向かってスタイラス７２を設けたものとすることができる。スタイラス７２は、接続具７３の端面近傍の内面に設けるのが望ましい。この形態においても、おねじ７０を接続具７３の中心穴に挿入する形で測定を行うことができる。この形態では、接続具７３の全方向の剛性を向上させることができ、リード測定に際しねじりと曲げ変形に強く、スタイラス７２の姿勢が安定して測定精度が向上する。なお、スタイラス接続具７３を筒状とすることによる重量増加を軽減させるために，セラミックスやアルミ材などの軽量素材をスタイラス取付具の材料として使用することも可能である．
また、図８の接続具は、円筒形を有するものについて説明したが、該接続具７３ａは、図９に示すように、筒形状の一部からなるものであってもよい。この接続具７３ａの内面に同じくスタイラス７２を内向きに設けてリード測定を行うことができる。この形状の接続具７３ａにおいても、剛性の向上効果が得られる。なお、本明細書では、完全筒形を含めてこれら形状を筒状の形状と称する。一部筒形の接続具７３ａは、大径のねじ７０やロータリダイスのリードを測定するのに好適である。
【００５０】
さらに、上記の実施の形態では、図６に示すように、サポート３２に設けたサポートベアリング３４で回転自在とされたベルトプーリ３５の中心孔３５ａにスタイラスシャフト１０を遊挿して、モータ３７の振動が直接スタイラスシャフト１０に伝達されず、また結合時に発生する芯ずれあるいは、芯ずれに起因する回転振動を防止している。
上記構成では、ベルト張力は伝わらないものの動力伝達ピン３６が接触していることから，微弱な回転振動の発生は防止しきれていない。今後、測定精度が高精度化されるに従い，振動のない非接触の駆動が必要になることが考えられる。図１０は、このような要請に応えるための実施の形態例である。なお、この実施の形態において、前記実施の形態と同様の構成について同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００５１】
すなわち、スタイラスシャフト１０の外周部（通常外周面）に磁性材料として永久磁石を用いた磁気部８０が設けられており、該磁気部８０では、Ｎ極とＳ極とが周方向において交互に配置されている。一方、また、ベルトプーリ３５のプーリ部３５ｃの内面には、上記磁気部８０と対向できるように、磁性材料として永久磁石を用いた磁気部８１が設けられている。該磁気部８１においても、Ｎ極とＳ極とが周方向において交互に配置されている。
なお、この実施の形態では、上記実施形態で用いられた動力伝達ピン３６は用いられておらず、スタイラスシャフト１０とベルトプーリ３５とは非接触で磁気カップリングが構成されている。なお永久磁石の材質は、フェライトなどの一般的なものを用いることができる。特に構造上、スタイラスシャフト１０の外周部に設ける磁気部とプーリ部３５ｃの内周部に設ける磁気部の間隔が大きくなる場合などは、保磁力の大きなネオジウム等の希土類磁石を用いることができる。
【００５２】
上記の実施形態では、モータ３７を動作させると、ベルト３９を介してベルトプーリ３５が回転し、該ベルトプーリ３５の回転に伴ってプーリ部３５ｃの内面に設けた磁気部８１が回転する。該磁気部８１とスタイラスシャフト１０の磁気部との間には磁力が作用しており、磁気部８１の回転に連れて磁気部８０に同方向の回転力が発生する。この回転力により、ベルトプーリ３５とともにスタイラスシャフト１０が回転する。この時、スタイラスシャフト１０には全周から磁力が働いているとともに、ベルトプーリ３５とは非接触であるので、スタイラスシャフトは円滑に回転し、スタイラスに振動等が伝達することがなく、高精度の測定が可能となる．
【００５３】
なお、この実施形態では、スタイラスシャフトに設けた磁気部に対向して、回転駆動されるプーリー部の内面に磁気部を設けたが、スタイラスシャフトでの磁気部の設置箇所によっては、該磁気部に対向する磁気部は、プーリー部以外に設けることも可能である。要は、駆動モータ等の駆動手段に動作に連れて回転するものであれば設置箇所は限定されない。
【００５４】
次に、前記実施の形態では、スタイラスが上下に移動しながら測定を行っており、この時、スタイラスを含めた部材の重量が測定誤差に影響しないようにローラを介してバランスウエイト２０にて重量バランスを取っている。このバランスウエイト２０は、図２に示すように、ヘッドの微少な運動にも追従するように特に横方向のガイドは行っていない。つまり、バランスウェイトはスタイラス等が結ばれたベルト２１のみでつり下げられている
【００５５】
リード測定は高精度測定であるため，高速の軸移動は行わないので，測定時間は1分以上と比較的長い。したがって，測定中にバランスウエイトが揺れてしまうと測定誤差に直結する問題点がある。
このようなバランスウェイトの横方向の動きは、バランスウェイトをガイドで支持しつつスライドさせることにより規制することができる。しかし、この方法では、摺動抵抗が存在するため，ウェイトに振動が発生してスタイラスに伝達する可能性があり、微少送りを必要とするリード測定機にはふさわしくない。
【００５６】
図１１は、バランスウェイトの支持を非接触で行うことを可能にした実施の形態を示すものである。なお、この実施の形態において、前記実施の形態と同様の構成について同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００５７】
すなわち、バランスウェイト９０は、下部側の中心部にガイド穴９１が形成されており、該ガイド穴９１の内面を研削加工しておく。一方、定置盤６０には、上記ガイド穴９１に小隙間９３ａを有して挿入可能に、上方に向けて精密ガイド軸（バランスウェイトガイド）９２が立設されている。上記ガイド穴９１と精密ガイド軸９２の間の小隙間９３ａには、圧縮空気が供給されるように構成されており、バランスウェイト９０と精密ガイド軸９２は、空気圧を利用した非接触バランスウェイト部９３を構成している。なお、圧縮空気は、バランスウェイト９０側、精密ガイド軸９２側のいずれからも供給可能であるが、バランスウェイト９０側で供給するものとすると、圧縮空気の供給チューブの弾性力等がバランスウェイトの移動に影響を与えるため、精密ガイド軸９２側から小隙間９３ａに圧縮空気を供給するように構成するのが望ましい。この場合、精密ガイド軸９２を多孔質としたり、空気供給穴を設けたりすることにより外部からの圧縮空気の供給が可能になる。
【００５８】
上記非接触バランスウェイト部９３でバランスウェイト９０を非接触で支持しつつバランスウェイト９０を移動させれば、バランスウェイト９０は、円滑に上下方向に移動するとともに、横方向の動きが摺動抵抗を増加させることなく規制される。これによりリードの測定精度がさらに向上する。
【００５９】
なお、上記の説明では、ガイド軸をバランスウェイトのガイド穴に挿入する場合について説明したが、ガイド側にガイド穴を設け、このガイド穴にバランスウェイトの一部を挿入するようにして非接触でのガイドを行うことも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ねじ溝に当接させたスタイラスを前記被測定ねじの軸の回りで回転させるとともに、バランスウエイトの自重によってねじ溝に従って軸方向に移動させて、スタイラスの回転方向の移動量と軸方向の移動量を計測するものとしたので、おねじでもめねじでも、ねじリードの誤差を簡単に、しかも高精度で測定することができる。また、スタイラスはねじ溝に従って軸方向に移動するようにしたので、スタイラスには回転駆動系だけを設ければ良く、測定装置を簡素に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の原理図である。
【図２】この発明の実施形態のねじリードの測定装置の側面図である。
【図３】同じく、ねじリードの測定装置の正面図である。
【図４】同じく、スタイラス取付部を回転自在に支持する非接触支持部を示す断面図である。
【図５】同じく、軸方向移動部をねじ軸方向に移動自在に支持する非接触支持部を示す断面図である。
【図６】同じく、ねじリードの測定装置のスタイラスの回転駆動系の部分の拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態における、おねじのねじリードを測定する場合の、スタイラスシャフトとスタイラスの部分を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態における、スタイラスシャフトとスタイラスの部分を示す正面断面図、正面での一部拡大図、底面図である。
【図９】同じくスタイラス取付具の変更例を示す底面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態における、同じく、ねじリードの測定装置のスタイラスの回転駆動系の部分の拡大断面図である。
【図１１】さらに本発明の他の実施形態における、バランスウェイトのガイド構造を示す図である。
【符号の説明】
１めねじ
１ａねじ溝
２測定対象物
５おねじ
５ａねじ溝
６傾斜補正テーブル
７ボルト補治具
１０スタイラスシャフト
１１スタイラス
１２スタイラス
１３接続具
１４支持板
２０バランスウエイト
２１スチールベルト
２２フレーム
２３滑車
２４滑車
２５水平ベース板
３０空気軸受
３１センターシャフト
３２サポート
３３垂直ベース板
３４サポートベアリング
３５ベルトプーリ
３５ａ中心孔
３５ｂ筒状部
３５ｃプーリ部
３６動力伝達ピン
３７モータ
３８プーリ
３９ベルト
４０円盤
４１ロータリーエンコーダ
４２回転角度センサ
５０非接触スライド部
５１昇降ガイド
５２スライダ
５３シャフト
５４変位センサ
５５直線変位センサ
６０定置盤
６１ＸＹテーブル
６２ハンドル
７０おねじ
７０ａおねじ溝
７１スタイラス取付部
７２スタイラス
７３接続具
７３ａ接続具
８０磁気部
８１磁気部
９０バランスウェイト
９１ガイド穴
９２精密ガイド軸
９３非接触バランスウェイト部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a screw lead measuring method and apparatus for measuring an error of a screw lead of a parallel male screw and a female screw such as a metric screw, a unified screw, a trapezoidal screw, and a ball screw.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, screw leads are measured by the following method.
A Measurement of male thread
a) A method of measuring a shadow pitch using a measuring microscope or a projector.
b) A method of judging by stopping as per the thread ring gauge.
c) A method of measuring the displacement of the nut using a dedicated measuring instrument in combination with a nut (female thread) (in the case of a ball screw).
B Measurement of female thread
d) A method of judging by stopping as per thread plug gauge.
e) A method of measuring the displacement of a nut (female screw) in combination with a male screw with a dedicated measuring instrument (in the case of a ball screw).
[0003]
Among such screw lead measurement methods, the method a) can measure only two screw leads that face each other in the projected angle, that is, the radial direction of the external thread, and grasps the overall three-dimensional shape. Was impossible. Further, the methods b) and d) are methods that can only determine pass / fail and cannot quantify screw leads. Furthermore, since the methods c) and e) are accurate in a state where the male screw and the female screw are combined, the screw lead of the male screw or the female screw alone cannot be measured. Moreover, the measuring apparatus was very expensive.
[0004]
Therefore, Patent Document 1 has disclosed a screw dimension measuring method and apparatus that can measure a screw lead of a single female screw in three dimensions. In the disclosed method and apparatus, the female screw is rotated around the screw shaft, and a measuring terminal (stylus) that is movably installed in the screw shaft direction is slidably contacted with the rotating screw groove, thereby bringing the female screw into contact. The screw rotation angle and the amount of linear displacement of the measurement terminal are measured to enable three-dimensional measurement of the screw lead and detection of lead errors.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-5653 A (2nd page, etc.)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the method and apparatus disclosed in Patent Document 1, the movement of the measurement terminal slidably contacted with the thread groove is controlled so as to advance one lead with respect to one rotation of the female screw. In addition, there is no error and it is difficult to control the movement, and the control mechanism must be constructed with high accuracy, so that the cost of the apparatus cannot be avoided.
Further, in the measurement, it is necessary to rotate the female screw, but when the female screw to be measured is formed on a large and heavy member such as a cylinder block or a connecting rod constituting an automobile engine, for example, There is also a problem that it is difficult to rotate this, and therefore measurement is not easy.
[0007]
The present invention has been made against the background of the above-mentioned circumstances, and is a screw that can easily and accurately measure the error of a screw lead of a male screw and a female screw alone in three dimensions regardless of the shape of the screw. It is an object of the present invention to provide a lead measuring method and apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In the screw lead measuring method of the present invention that achieves the above object, the invention according to claim 1 is that the stylus is brought into contact with the screw groove of the screw to be measured, and the contact position between the screw groove and the stylus is along the screw groove. In the method of measuring the screw lead by moving the stylus, the balance weight is connected to the stylus, and the stylus is in contact with the screw groove.By rotational driveRotate around the axis of the screw to be measured, and by the weight of the balance weightBy moving in the axial direction of the measured screw, the stylus is moved according to the groove of the measured screw.Measure the amount of movement of the stylus in the rotational direction and the amount of movement in the axial direction, and measure the lead error of the screw based on these amounts of movement.
[0009]
The screw lead measuring method according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the screw to be measured is one of a female screw and a male screw.
[0010]
The screw lead measuring method according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the stylus is capable of moving in the rotational direction and moving in the axial direction by a moving mechanism having a non-contact support portion. It is characterized by being.
[0012]
  The screw lead measuring device according to claim 4, wherein the stylus is brought into contact with the screw groove of the screw to be measured, and the screw lead is measured by moving the contact position between the screw groove and the stylus along the screw groove. An axially moving part that is connected to the balance weight and is movable along the axial direction of the measured screw by its own weight, and held in the axially moving part, and the axial direction of the measured screw A stylus mounting portion that is rotatable around the stylus, and a stylus mounted on the stylus mounting portion.The stylus mounting portion is rotated with respect to the axial movement portion.A rotation drive system is connected, and a rotation angle measuring means and a linear displacement measuring means for measuring the rotation angle and the axial movement amount of the stylus mounting portion are provided.
[0013]
  Claim5The screw lead measuring device according to claim4In the described invention, the rotation drive system and the stylus attachment portion have a magnetic part made of a magnetic material, and the rotation drive system and the stylus attachment part are connected in a non-contact manner by magnetic force through the magnetic part. It is characterized by that.
[0014]
  Claim6The screw lead measuring device according to claim4In the described invention, the stylus mounting portion is characterized in that a stylus capable of coming into contact with a thread groove of a female screw is attached to the tip.
[0015]
  Claim7The screw lead measuring device according to claim4In the described invention, the stylus mounting portion is characterized in that a stylus capable of coming into contact with a thread groove of a screw is attached to the tip.
[0016]
  Claim8The screw lead measuring device according to claim7In the described invention, the stylus attachment portion is provided with a cylindrical connector to which a stylus is attached.
[0017]
  Claim9The screw lead measuring device according to claim4-8In any one of the inventions, the stylus mounting portion is rotatably held by the axially moving portion via a non-contact bearing.
[0018]
  Claim10The screw lead measuring device according to claim4-9In the invention according to any one of the above, the axial movement portion is held so as to be movable in the axial direction via a non-contact slide portion constituted by a guide and a slider installed along the axial direction. Features.
[0020]
  Claim11The screw lead measuring device according to claim4 to 10In the described invention, the balance weight constitutes a balance weight guide and a non-contact balance weight portion installed along the axial direction.
[0021]
  Claim12The screw lead measuring device according to claim4-11In the invention according to any one of the above, the axial movement portion is characterized in that the position of the stylus mounting portion can be adjusted by an XY table.
[0022]
[Action]
  According to the measurement method of the screw lead of the present invention configured as described above, the stylus is rotated around the axis of the screw, andConnect the balance weight directly or indirectly to the stylus and move the stylus in the axial direction by the weight of the balance weight.Since the amount of movement of the stylus in the rotational direction and the amount of movement in the axial direction are measured, the screw lead can be measured in three dimensions.Further, the stylus can be moved so as to accurately follow the thread groove, and the measurement accuracy can be improved also in this respect. Furthermore, since the contact pressure with which the stylus comes into contact with the screw groove can be adjusted by the weight of the balance weight, it is possible to prevent the impression of the stylus from coming into contact with the screw groove by appropriately setting the weight of the balance weight. .
  In particular, since the stylus is rotated around the axis of the screw, it is not necessary to rotate these large members even if they are formed on large and heavy members such as cylinder blocks and connecting rods. The screw lead can be measured. Further, since the stylus is rotated while being in contact with the screw groove and moved in the axial direction according to the screw groove, the screw lead can be measured without providing a movement control mechanism in the axial direction of the stylus. .
[0023]
Note that the measurement of the screw lead can be applied to either a female screw or a male screw, and in the female screw, a stylus can be installed in the screw hole and can be made to contact the screw groove. Further, in the external thread, a stylus can be installed on the outer peripheral side of the screw and can be inwardly brought into contact with the thread groove. Therefore, by making the stylus replaceable, it is possible to measure both female and male threads with a single device. Further, it is possible to easily cope with measurement of screws of different sizes by replacing the stylus.
[0024]
Further, if the movement of the stylus in the rotational direction and the movement in the axial direction are performed by a moving mechanism having a non-contact support portion as in claim 3, the friction direction generated in the support portion is eliminated and the rotational direction and the axial direction are eliminated. It is possible to reduce the measurement error of the movement amount and improve the measurement accuracy.
[0026]
  And claims4-12According to the screw lead measuring device of the present invention described above, the excellent method for measuring a screw lead of the present invention as described above can be carried out.
  By making the stylus attachable / detachable to / from the stylus mounting portion or replacing each stylus mounting portion, it is possible to easily measure screws of different sizes using styluses having different shapes. The stylus mounting portion is usually formed in a shaft shape, and can be inserted into a screw hole when measuring a female screw. Further, when measuring the external thread, it is possible to assume that the external thread is positioned in the cylindrical hole and the stylus mounting portion is positioned in the periphery of the cylindrical shape. However, according to the present invention, the shape of the stylus mounting portion is not limited to the above, and it suffices if the stylus can move along the thread groove by transmitting the rotation to the stylus.
[0027]
In addition, when making a stylus attachment part cylindrical, a stylus can be provided toward the inner side in a stylus attachment part inner surface. With this configuration, the rigidity of the stylus in all directions can be improved. In the present invention, when measuring a bolt (male thread), the lead measuring stylus is rotated along the outer periphery of the bolt. At this time, if the length of the bolt is long, the moving distance of the stylus inevitably increases, and a moment load acts on the stylus due to the sliding resistance of the portion in contact with the thread at the tip of the stylus. For this reason, the stylus always traces the thread while receiving the force in the measuring direction. When the bolt is long, the distance between the stylus fixing part and the contact part (measurement part) of the screw thread becomes long, and the elastic deformation of the stylus due to sliding resistance directly leads to the measurement error. Such a problem can be solved by using a cylindrical stylus fitting as described above. Measurement accuracy is improved by the above.
In particular, for the deformation that breaks the stylus itself, the moment of inertia of the cross section is remarkably improved, so the effect on the measurement error is drastically reduced.
[0028]
  Further, the driving force for rotating the stylus is claimed.5If it is assumed to be transmitted by magnetic coupling as described in, it is possible to transmit the driving force in a non-contact manner, preventing vibrations from the driving means from being transmitted to the stylus and reducing the measurement accuracy, As a result, the measurement accuracy is further improved.
[0029]
  Further claim the balance weight11If it is possible to move up and down with a non-contact guide as described in 1), it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy due to rolling of the balance weight and the like, and as a result, the measurement accuracy is further improved. In addition, the non-contact balance weight part guided non-contactingly by the said guide has what has a non-contact air bearing, for example.
[0030]
  Furthermore, in the device of the present invention, the claim12As described above, when the position of the stylus shaft can be adjusted by the XY table in the axial direction moving part, the adjustment for matching the screw axis and the central axis of the stylus shaft can be easily performed, and the device can be easily measured. .
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0032]
FIG. 1 shows a principle diagram of a method for measuring a screw lead according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a measurement object, which is formed as 2 and is a screw. A stylus 11 attached to a rotatable stylus shaft 10 is brought into contact with the thread groove 1 a of the female screw 1. The contact pressure between the stylus 11 and the thread groove 1 a is adjusted by the weight of the balance weight 20. In this state, the stylus 11 is rotated around the central axis 1b of the female screw 1 as indicated by an arrow 3, and the stylus 11 is moved in the direction of the central axis 1b according to the screw groove 1a by utilizing the weight of the balance weight 20. Move as shown. At this time, the rotation amount and the axial movement amount of the stylus 11 are measured, and the lead error is measured from these movement amounts.
[0033]
An example of a screw lead measuring apparatus for carrying out such a method is shown in FIGS.
The apparatus is configured such that a stylus shaft 10 which is a stylus mounting portion can rotate around a central axis 1b as indicated by an arrow 3 and can move (elevate) as indicated by an arrow 4 along the central axis 1b. Has been. A stylus 11 is attached to the tip of the stylus shaft 10.
[0034]
In order to make the stylus shaft 10 rotatable, the stylus shaft 10 is connected to a center shaft 31 of an air bearing (radial direction, thrust direction) 30 which is a non-contact support portion (non-contact bearing). The stylus shaft 10 and the center shaft 31 may be integrated. A vertical base plate 33 attached to one side of the cylindrical support 32 holding the air bearing 30 is connected to the slider 52. The raising / lowering guide 51 and the slider 52 constitute a non-contact slide portion 50 which is a non-contact support portion using air pressure, and the non-contact slide portion 50 causes the stylus shaft 10 to move in the vertical direction of the drawing, that is, the central axis 1b. It can be moved in a direction parallel to.
[0035]
In the air bearing 30, as shown in FIG. 4, a small gap 30a is provided between the center shafts 31. By supplying high-pressure air to the small gap 30a, the center shaft 31 is held without friction. It can be rotated.
In the non-contact slide portion 50, as shown in FIG. 5, a slider 52 is disposed so as to surround the lifting guide 51, and a small gap 50 a is provided between the lifting guide 51 and the slider 52. By supplying high-pressure air to the small gap 50a, the slider 52 is held without friction and can be moved in the vertical direction.
[0036]
As shown in FIG. 6, the stylus shaft 10 is loosely inserted into a center hole 35 a of a belt pulley 35 that is rotatable by a support bearing 34 provided in the support 32, and a cylindrical portion 35 b of the belt pulley 35. Is connected to the belt pulley 35 by a power transmission pin 36 provided so as to penetrate the belt horizontally. A belt 39 is stretched around a pulley 38 fixed to the shaft of a motor 37 installed on one side of the support 32 on the pulley portion 35 c of the belt pulley 35, and the stylus shaft 10 is driven by the driving force of the motor 37. It can be rotated. By configuring the rotational drive system for the stylus shaft 10 in this way, when the stylus shaft 10 is rotated by the motor 37, it is considered that vibrations such as shaft runout on the motor 37 side are not directly transmitted to the stylus shaft 10. .
[0037]
In addition, a disk 40 is provided on the upper end side of the center shaft 31, and a rotation angle sensor 42 including a rotary encoder 41 is installed so as to face the disk 40. As described above, the movement amount of the stylus 11 moved in the rotation direction indicated by the arrow 3 by the motor 37 is measured by the rotation angle sensor 42 which is a rotation angle measuring means.
[0038]
The slider 52, the vertical base plate 33, the support 32 mounted on the vertical base plate 33, the air bearing 30, the motor 37, and the like are integrated with the stylus shaft 10 and the stylus 11 along the direction of the central axis 1b. This constitutes an axially moving part that moves. The balance weight 20 is connected to the vertical base plate 33 via the steel belt 21 in consideration of the total weight of these axially moving parts. The steel belt 21 is movable by pulleys 23 and 24 installed on the frame 22. When the balance weight 20 is lowered by its own weight as shown by a chain line, an axial movement unit is formed via the steel belt 21. The slider 52 is raised as shown by the chain line.
[0039]
In addition, a measuring shaft 53 that is movable up and down in contact with the center shaft is disposed above the center shaft 31 in the extending direction. One end of the measurement shaft 53 extends into the displacement sensor 54, and the amount of movement of the stylus shaft 10 is controlled by the linear displacement sensor 55, which is a linear displacement measuring means composed of the measurement shaft 53 and the displacement sensor 54. It can be measured.
[0040]
Further, the elevating guide 51 and the frame 22 are installed on a horizontal base plate 25, and the horizontal base plate 25 is mounted on an XY table 61 installed on a stationary board 60. The position of the stylus shaft 10 is adjusted in two dimensions by the XY table 61. Thereby, the internal thread 1 installed below the stylus shaft 10 and the central axis 1b of the stylus shaft 10 can be made to exactly match. The stationary platen 60 is provided with a handle 62 as shown in FIG. 3 so that the device can be carried.
[0041]
In order to measure the lead of the female screw 1 with the screw lead measuring device configured as described above, the tip of the stylus shaft 10 and the stylus are aligned with the stylus shaft 10 and the central axis 1b of the female screw 1 matched. 11 is positioned in the screw hole of the female screw 1, and the stylus 11 is brought into contact with the screw groove 1a. At this time, the balance weight 20 is fixed so as not to be lowered by a stopper (not shown). Next, the motor 37 is driven to rotate the stylus shaft 10. At the same time, a stopper (not shown) is removed so that the balance weight 20 can be lowered so that the weight of the balance weight 20 is applied to the vertical base plate 33.
[0042]
Then, the stylus 11 moves in the direction indicated by the arrow 4 while rotating around the central axis 1b along the screw groove 1a while slidingly contacting the screw groove 1a. At this time, the movement amount of the stylus 11 in the rotation direction can be measured by the rotation angle sensor 42, and the movement amount in the direction of the central axis 1 b can be measured by the linear displacement sensor 55. Further, the amount of movement of the stylus 11 in the linear direction can be measured by the linear displacement sensor 55 via the measurement shaft 53.
The three-dimensional shape of the lead is obtained from these measured movement amounts.
The error of the screw lead is obtained by calculation based on the difference between the geometric lead (calculated from the rotation angle and the nominal pitch) and the lead based on the measurement result.
[0043]
Thus, since the stylus 11 is rotated by the motor 37, it is not necessary to rotate the measured screw 2 on which the female screw 1 is formed. Therefore, measurement can be performed without questioning the weight or shape of the screw 2 to be measured. Further, since the movement of the stylus 11 in the direction of the central axis 1b is performed through the screw groove 1a using the weight of the balance weight 20, an axial drive system for the stylus 11 is not required, and the apparatus is simplified. be able to. Since the device can be simplified, it can be carried and the measurement location is not limited.
[0044]
Further, since the length of the stylus 11 can be set according to the hole diameter of the female screw 1, the lead of the female screw having a wide range of diameters can be measured. Further, even when the female screw 1 is below the stationary platen 60 (for example, a female screw formed on the cylinder block), the measurement is performed even when the female screw 1 is above the stationary platen 60 (for example, a female screw of a nut). Is possible.
[0045]
The moving mechanism in the rotational direction of the stylus 11 is configured with a non-contact structure through the air bearing 30, and the moving mechanism in the axial direction of the stylus 11 is configured with a non-contact structure through the non-contact slide portion 50. Yes. Therefore, the contact portion in the measurement system is mainly only the contact portion between the stylus 11 and the thread groove 1a. As a result, the contact pressure between the stylus 11 and the thread groove 1a is kept constant, and the movement amount of the stylus 11 is accurately measured by the rotation angle sensor 42 and the linear displacement sensor 55 without introducing errors due to friction. The screw lead can be measured with high accuracy. In the embodiment, the air bearing 30 and the non-contact slide portion 50 are used to configure the non-contact structure, but other non-contact support structures such as a magnetic bearing can also be used.
[0046]
FIG. 7 shows another embodiment, and shows a configuration example of the stylus mounting portion 71 and the stylus 72 when the lead of the male screw 70 is measured. A cylindrical connecting tool 73 is provided at the tip of the stylus mounting portion 71, and the stylus 72 is mounted inward on a support plate 74 provided at the lower end of the connecting tool 73. The connection tool 73 can be loosely fitted on the outer peripheral side of the male screw 70. The male screw 70 is fixed to the inclination correction table 75 by a bolt holder 76, and the inclination correction table 75 corrects the inclination of the male screw 70 so that it can coincide with the central axis of the stylus mounting portion 71.
[0047]
In this device, the screw 70 is inserted into the center of the connection tool 73, and the stylus 72 is rotated around the central axis 1b in a state where the stylus 72 is in contact with the screw groove 70a of the male screw 70, and the above-mentioned Thus, it is possible to accurately measure the lead. When measuring a long male screw, not only the connector 73 but also the stylus mounting portion 71 and the center shaft can be measured by making them cylindrical.
[0048]
The tilt correction table 75 can adjust the tilt in two directions orthogonal to each other, but may include a structure (that is, an XY table) that can also adjust the position in a plane in two orthogonal directions. . Further, the XY table 61 installed on the measuring device side of the screw lead can include an inclination correction structure. Then, since the measurement object 2 is formed obliquely, it is possible to measure a screw or a male screw.
[0049]
In this embodiment, the support plate 74 is provided at the tip of the connection tool 73, and the stylus 72 is provided on the support plate 74. However, as shown in FIG. A stylus 72 may be provided toward the side. The stylus 72 is desirably provided on the inner surface near the end surface of the connection tool 73. Also in this form, the measurement can be performed by inserting the male screw 70 into the center hole of the connector 73. In this embodiment, the rigidity of the connector 73 in all directions can be improved, and the lead stylus 72 is stable in posture and stable in measurement, and is highly resistant to torsion and bending deformation. In order to reduce the increase in weight caused by making the stylus connector 73 cylindrical, it is also possible to use a lightweight material such as ceramics or aluminum as the material of the stylus fixture.
Moreover, although the connection tool of FIG. 8 has been described as having a cylindrical shape, the connection tool 73a may be a part of a cylindrical shape as shown in FIG. Similarly, the stylus 72 can be provided inward on the inner surface of the connector 73a to perform lead measurement. Even in this shape of the connection tool 73a, the effect of improving the rigidity can be obtained. In the present specification, these shapes including a complete cylindrical shape are referred to as a cylindrical shape. The partially cylindrical connector 73a is suitable for measuring a large-diameter screw 70 or a rotary die lead.
[0050]
Furthermore, in the above embodiment, as shown in FIG. 6, the stylus shaft 10 is loosely inserted into the center hole 35 a of the belt pulley 35 that is rotatable by the support bearing 34 provided in the support 32, and the vibration of the motor 37 is Is not transmitted directly to the stylus shaft 10, and misalignment occurring at the time of coupling or rotational vibration caused by misalignment is prevented.
In the above configuration, although the belt tension is not transmitted, the power transmission pin 36 is in contact with each other, and therefore, the occurrence of weak rotational vibration cannot be prevented. In the future, non-contact drive without vibration may be required as measurement accuracy increases. FIG. 10 shows an embodiment for responding to such a request. In this embodiment, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
[0051]
That is, a magnetic part 80 using a permanent magnet as a magnetic material is provided on the outer peripheral part (usually the outer peripheral surface) of the stylus shaft 10, and in the magnetic part 80, the N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction. Has been. On the other hand, a magnetic part 81 using a permanent magnet as a magnetic material is provided on the inner surface of the pulley part 35c of the belt pulley 35 so as to face the magnetic part 80. Also in the magnetic part 81, N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction.
In this embodiment, the power transmission pin 36 used in the above embodiment is not used, and the stylus shaft 10 and the belt pulley 35 are configured in a non-contact manner as a magnetic coupling. The material of the permanent magnet can be a general material such as ferrite. In particular, when the distance between the magnetic part provided on the outer peripheral part of the stylus shaft 10 and the magnetic part provided on the inner peripheral part of the pulley part 35c is increased, a rare earth magnet such as neodymium having a large coercive force can be used.
[0052]
In the above embodiment, when the motor 37 is operated, the belt pulley 35 rotates through the belt 39, and the magnetic unit 81 provided on the inner surface of the pulley unit 35c rotates with the rotation of the belt pulley 35. A magnetic force acts between the magnetic part 81 and the magnetic part of the stylus shaft 10, and a rotational force in the same direction is generated in the magnetic part 80 as the magnetic part 81 rotates. Due to this rotational force, the stylus shaft 10 rotates together with the belt pulley 35. At this time, a magnetic force is applied to the stylus shaft 10 from the entire circumference and is not in contact with the belt pulley 35. Therefore, the stylus shaft rotates smoothly and vibrations and the like are not transmitted to the stylus, so that high accuracy is achieved. Can be measured.
[0053]
In this embodiment, the magnetic portion is provided on the inner surface of the pulley portion that is rotationally driven so as to face the magnetic portion provided on the stylus shaft. However, depending on the installation location of the magnetic portion on the stylus shaft, the magnetic portion It is also possible to provide a magnetic part opposite to the pulley part other than the pulley part. In short, the installation location is not limited as long as it is rotated by the drive means such as a drive motor.
[0054]
Next, in the above-described embodiment, measurement is performed while the stylus moves up and down. At this time, the weight of the member including the stylus is weighted by the balance weight 20 via a roller so that the measurement error is not affected. Balanced. As shown in FIG. 2, the balance weight 20 is not guided in the lateral direction so as to follow the slight movement of the head. In other words, the balance weight is suspended only by the belt 21 to which a stylus or the like is tied.
[0055]
Since lead measurement is high-precision measurement, high-speed axis movement is not performed, so the measurement time is relatively long, at least 1 minute. Therefore, if the balance weight fluctuates during measurement, there is a problem that directly leads to measurement error.
Such lateral movement of the balance weight can be restricted by sliding the balance weight while supporting it with a guide. However, in this method, since there is a sliding resistance, there is a possibility that vibration is generated in the weight and transmitted to the stylus, which is not suitable for a lead measuring machine that requires fine feed.
[0056]
FIG. 11 shows an embodiment in which the balance weight can be supported in a non-contact manner. In this embodiment, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
[0057]
That is, the balance weight 90 has a guide hole 91 formed in the central portion on the lower side, and the inner surface of the guide hole 91 is ground. On the other hand, on the stationary board 60, a precision guide shaft (balance weight guide) 92 is erected upward so that the guide hole 91 can be inserted with a small gap 93a. The small gap 93a between the guide hole 91 and the precision guide shaft 92 is configured to be supplied with compressed air. The balance weight 90 and the precision guide shaft 92 are non-contact balance weight portions using air pressure. 93. Compressed air can be supplied from either the balance weight 90 side or the precision guide shaft 92 side. However, when the compressed air is supplied from the balance weight 90 side, the elastic force of the compressed air supply tube is applied to the balance weight. In order to affect the movement, it is desirable to supply compressed air from the precision guide shaft 92 side to the small gap 93a. In this case, compressed air from the outside can be supplied by making the precision guide shaft 92 porous or providing an air supply hole.
[0058]
If the balance weight 90 is moved while the balance weight 90 is supported by the non-contact balance weight portion 93 in a non-contact manner, the balance weight 90 moves smoothly in the vertical direction, and the lateral movement reduces the sliding resistance. Regulated without increasing. This further improves the lead measurement accuracy.
[0059]
In the above description, the case where the guide shaft is inserted into the guide hole of the balance weight has been described. However, a guide hole is provided on the guide side, and a part of the balance weight is inserted into the guide hole without contact. It is also possible to perform a guide.
[0060]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the stylus brought into contact with the thread groove isRotate around the axis of the screw to be measured and move in the axial direction according to the screw groove by the weight of the balance weight, and measure the amount of movement of the stylus in the rotational direction and the amount of movement in the axial directionAs a result, it is possible to easily and accurately measure screw lead errors with both male and female threads. Further, since the stylus is moved in the axial direction according to the thread groove, it is only necessary to provide the stylus with a rotational drive system, and the measuring apparatus can be configured simply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle diagram of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the screw lead measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view of the screw lead measuring device.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a non-contact support portion that rotatably supports a stylus mounting portion.
FIG. 5 is also a cross-sectional view showing a non-contact support portion that supports the axial movement portion so as to be movable in the screw shaft direction.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a part of the rotational drive system of the stylus of the screw lead measuring device.
FIG. 7 is a diagram showing a stylus shaft and a portion of a stylus when measuring a screw lead of a male screw in another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front sectional view showing a stylus shaft and a portion of a stylus, a partially enlarged view on the front, and a bottom view in another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a bottom view showing a modified example of the stylus fixture.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a rotational drive system portion of a stylus of a screw lead measuring device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a balance weight guide structure according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Female thread
1a Thread groove
2 Measurement object
5 Male thread
5a Thread groove
6 Tilt correction table
7 Bolt auxiliary jig
10 Stylus shaft
11 Stylus
12 Stylus
13 Connecting tools
14 Support plate
20 Balance weight
21 Steel belt
22 frames
23 pulley
24 pulley
25 Horizontal base plate
30 Air bearing
31 Center shaft
32 Support
33 Vertical base plate
34 Support bearing
35 Belt pulley
35a Center hole
35b Tubular part
35c Pulley part
36 Power transmission pin
37 motor
38 pulley
39 belt
40 discs
41 Rotary encoder
42 Rotation angle sensor
50 Non-contact slide part
51 Lifting guide
52 Slider
53 Shaft
54 Displacement sensor
55 Linear displacement sensor
60 Stationary panel
61 XY table
62 Handle
70 Male thread
70a Male thread groove
71 Stylus attachment
72 Stylus
73 Connecting tool
73a connector
80 Magnetic part
81 Magnetic part
90 Balance weight
91 Guide hole
92 Precision guide shaft
93 Non-contact balance weight

Claims

被測定ねじのねじ溝にスタイラスを当接させ、ねじ溝とスタイラスの当接位置をねじ溝に沿って移動させてねじリードを測定する方法において、前記スタイラスにバランスウエイトを連結し、前記スタイラスをねじ溝に当接させた状態で、スタイラスを回転駆動によって前記被測定ねじの軸の回りで回転させ、かつ、前記バランスウエイトの自重によって被測定ねじの軸方向に移動させることで、前記スタイラスを前記被測定ねじのねじ溝に従って移動させ、スタイラスの回転方向の移動量と軸方向の移動量を計測して、これらの移動量に基づいてねじのリード誤差を測定することを特徴とするねじリードの測定方法。In a method of measuring a screw lead by bringing a stylus into contact with a screw groove of a screw to be measured and moving the contact position between the screw groove and the stylus along the screw groove, a balance weight is connected to the stylus, and the stylus is The stylus is rotated around the axis of the screw to be measured by a rotational drive while being in contact with the thread groove, and is moved in the axial direction of the screw to be measured by the weight of the balance weight. A screw lead that is moved according to the thread groove of the screw to be measured, measures the amount of movement of the stylus in the rotational direction and the amount of movement in the axial direction, and measures the lead error of the screw based on these amounts of movement. Measuring method.

前記被測定ねじは、めねじおよびおねじの何れか一方であることを特徴とする請求項１に記載のねじリードの測定方法。 The screw lead measuring method according to claim 1, wherein the measured screw is one of a female screw and a male screw.

前記スタイラスは、非接触支持部を備える移動機構により回転方向の移動および軸方向の移動が可能とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のねじリードの測定方法。 The screw stylus measurement method according to claim 1, wherein the stylus is capable of moving in a rotational direction and moving in an axial direction by a moving mechanism including a non-contact support portion.

被測定ねじのねじ溝にスタイラスを当接させ、ねじ溝とスタイラスの当接位置をねじ溝に沿って移動させてねじリードを測定する装置において、バランスウエイトと連結され、該バランスウェイトの自重によって前記被測定ねじの軸方向に沿って移動自在とされた軸方向移動部と、該軸方向移動部に保持され、かつ前記被測定ねじの軸方向を中心に回転自在としたスタイラス取付部と、該スタイラス取付部に取付けられたスタイラスとを備え、該スタイラス取付部に、該スタイラス取付部を前記軸方向移動部に対し回転させる回転駆動系が連結されているとともに、該スタイラス取付部の回転角度および軸方向移動量を測定する回転角度測定手段と直線変位測定手段とが設けられていることを特徴とするねじリードの測定装置。In a device that measures a screw lead by bringing the stylus into contact with the thread groove of the screw to be measured and moving the contact position between the screw groove and the stylus along the screw groove, the balance weight is connected by its own weight. An axially moving part that is movable along the axial direction of the measured screw; a stylus mounting part that is held by the axially moving part and is rotatable about the axial direction of the measured screw; A stylus attached to the stylus attachment portion , and a rotation drive system for rotating the stylus attachment portion relative to the axial movement portion is coupled to the stylus attachment portion, and a rotation angle of the stylus attachment portion And a screw lead measuring device comprising a rotation angle measuring means for measuring an axial movement amount and a linear displacement measuring means.

回転駆動系とスタイラス取付部とは磁性材料によって構成される磁気部を有し、該回転駆動系と該スタイラス取付部は磁気部を介して磁力による非接触で連結されている、ことを特徴とする請求項４に記載のねじリードの測定装置。 The rotational drive system and the stylus mounting part have a magnetic part made of a magnetic material, and the rotational drive system and the stylus mounting part are connected in a non-contact manner by magnetic force through the magnetic part. The screw lead measuring device according to claim 4.

前記スタイラス取付部は、先端にめねじのねじ溝に当接可能としたスタイラスが取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のねじリードの測定装置。 5. The screw lead measuring device according to claim 4, wherein the stylus attaching portion is attached with a stylus capable of coming into contact with a thread groove of a female screw at a tip.

前記スタイラス取付部は、先端におねじのねじ溝に当接可能としたスタイラスが取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のねじリードの測定装置。 5. The screw lead measuring device according to claim 4, wherein the stylus attaching portion is attached with a stylus capable of coming into contact with a screw groove of a screw at a tip.

前記スタイラス取付部には、スタイラスが取り付けられた筒状の接続具が設けられていることを特徴とする請求項７に記載のねじリードの測定装置。 The screw lead measuring device according to claim 7, wherein the stylus attaching portion is provided with a cylindrical connecting tool to which a stylus is attached.

前記スタイラス取付部は、軸方向移動部に非接触軸受を介して回転自在に保持されていることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載のねじリードの測定装置。 The screw lead measuring device according to any one of claims 4 to 8, wherein the stylus mounting portion is rotatably held by the axially moving portion via a non-contact bearing.

前記軸方向移動部は、軸方向に沿って設置したガイドとスライダとによって構成される非接触スライド部を介して軸方向に移動可能に保持されていることを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載のねじリードの測定装置。 The said axial direction movement part is hold | maintained so that the movement to an axial direction is possible via the non-contact slide part comprised by the guide and slider which were installed along the axial direction. The screw lead measuring device according to any one of the above.

前記バランスウェイトは、軸方向に沿って設置したバランスウェイトガイドと非接触バランスウェイト部を構成している、ことを特徴とする請求項４〜１０のいずれかに記載のねじリードの測定装置。 11. The screw lead measuring device according to claim 4, wherein the balance weight constitutes a balance weight guide and a non-contact balance weight portion installed along the axial direction.

前記軸方向移動部は、ＸＹテーブルによってスタイラス取付部の位置を調整可能にされていることを特徴とする請求項４〜１１のいずれかに記載のねじリードの測定装置。 The screw lead measuring device according to any one of claims 4 to 11, wherein the axially moving portion is capable of adjusting a position of a stylus mounting portion by an XY table.