JP3823905B2 - ねじリードの測定方法および装置 - Google Patents

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
６１ ＸＹ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

Claims (12)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。

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