JPH01257235A - ボールネジの軸方向ガタ・剛性検出方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ボールネジのスクリューボルトとナツトとを
螺合状態で、一方を固定し、他方に負荷を作用させて両
者間の軸方向のガタに基づく変位及び螺合部の剛性に基
づく変位を測定してボールネジのガタ・剛性検出方法及
び装置に関する。

（従来の技術） 従来、ボールネジはその性質上ネジ効率が非常に良い。

このため、スクリューボルト又はナツトのいずれか一方
を支持し他方に負荷を作用させ両者間のガタに基づく変
位及び螺合部の剛性に基づく変位を測定する際に、軸方
向に負荷を作用させると該両者の一方の支持側が回転さ
せられて他方の負荷側が前進又は後退してしまうので両
者間のガタに基づく変位及び螺合部の剛性に基づく変位
を正確に測定することができなかった。

このためにナツトを固定してこれに螺合するスクリュー
ボルトの一端部においてこれの軸回りの回動を規制して
、負荷を作用させることが考えられるが、ナツトを固定
してスクリューボルトに負荷を作用させるとき、ナツト
の固定の仕方によっては偏荷重が生じて精度の高い検出
ができないことがある。

更に、検出時において、検査対象のボールふジによって
ナツトとスクリューボルトとの螺合状態が異なるために
単に変位量を測定するだけでは検出されたガタ・剛性を
統一して評価することが困難である。

（本発明が解決しようとする課題） 本発明は、かかる従来の不都合を解消し、ボールネジの
螺合状態における軸方向のガタ・剛性を正確に検出する
ことができ、検出されたデータを評価可能とするボール
ネジのガタ・剛性検出方法及び装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の検出方法は、かかる目的を達成するために、ボ
ールネジのスクリューボルトと、これにに螺合するナツ
トとの軸方向のガタ・剛性を検出する方法において、該
ナツトを固定し、該ナツトと螺合するスクリューボルト
の一端部において、その軸回りの回動を規制し且つ上下
及び左右方向に揺動自在にフローティング支持し、該端
部において軸方向に圧縮荷重と引張荷重の負荷をそれぞ
れ最大となるまで荷重を検出しつつ交互に作用させ、該
スクリューボルトの他端部において生ずる変位を測定し
前記ボールネジのガタ・剛性を検出することを特徴とす
る。

また、該方法は前記圧縮荷重と引張荷重とをそれぞれ最
大になるまで負荷を付与した後、各最大負荷状態から無
負荷状態として前記スクリューボルトの他端部に生ずる
変位を測定することを特徴とする。

更に本発明の前記方法を実施可能とする装置は、ボール
ネジのスクリューボルトと、これにに螺合するナツトと
の軸方向のガタ・剛性を検出する装置において、ベッド
上に固設され該ナツトを固定するナツト固定治具と、該
ナツトと螺合するスクリューボルトの一端部を回動不能
にクランプするクランプ手段と、該クランプ手段をスク
リューボルトの軸方向に移動自在なスライドテーブルに
上下及び左右方向に揺動自在に固定する固定手段と、該
クランプ手段に装着されて該クランプ手段と独立してス
クリューボルトの軸方向に適宜の距離だけ移動自在の荷
重検出器と、該荷重検出器及びクランプ手段を介して該
スクリューボルトに圧縮及び引張荷重の負荷を選択的に
作用させる荷重負荷装置と、該スクリューボルトの他端
部で該スクリューボルトの移動変位を測定する変位計と
からなることを特徴とする。

（作　用） 本発明の方法は、かかる工程によれば、前記ボールネジ
のナツトを固定し、該ナツトと螺合するスクリューボル
トの一端部において、その軸回りの回動を規制し且つ上
下及び左右方向に揺動自在にフローティング支持して負
荷を作用させるので、ナツトの固定の仕方の如何にかか
わらず偏荷重をか生じない。この状態で圧縮または引張
荷重の一方の負荷が最大となるまで作用させて、そのと
きに生じる該スクリューボルトと該ナツトとの螺合部と
の間の変位を該スクリューボルトの他端部で測定する。

次いで、圧縮または引張荷重の他方の負荷が最大になる
まで作用させて同様にスクリューボルトの他端部で測定
する。このときの圧縮荷重の最大負荷時の変位位置と引
張荷重の最大負荷時の変位位置との間の変位量が、両者
の軸方向のガタ及び剛性に基づくものとなる。

更に、圧縮荷重または引張荷重の最大負荷状態時の変位
位置から無負荷状態時の変位位置を検出することによっ
て、負荷時に生じる変位量、即ち、ナツトとスクリュー
ボルトとの螺合部の剛性に基づく変位量が測定される。

前記ガタ・剛性に基づく変位量から該剛性に基づく変位
量を差し引いた変位量がガタに基づく変位量となる。

また、本発明の装置は、かかる構成によれば、ベッド上
に固設された前記ナツト固定治具が前記ナツトを固定し
、前記クランプ手段がスクリューボルトの一端部を回動
不能にクランプし、前記固定手段が該クランプ手段を上
下及び左右方向にのみ揺動自在にスライドテーブルに固
定し、該端部が回動を規制され且つ上下及び左右方向に
フローティングされて支持される。

前記荷重負荷装置がクランプ手段に装着された荷重検出
器およびクランプ手段を介して圧縮または引張荷重の負
荷をさせると、荷重検出器およびクランプ手段がスライ
ドテーブルとともに移動して該荷重を前記端部に作用さ
せる。

前記変位計がスクリューボルトの他端部の変位を測定す
る。

このとき、ナツトの固定によってスクリューボルトに掛
かる偏荷重は固定手段の上下および左右方向の揺動によ
り排除される。

また、荷重負荷装置により荷重検出器が該クランプ手段
と独立してスクリューボルトの軸方向に適宜の距離だけ
圧縮または引張方向に移動してクランプ手段を介して圧
縮または引張荷重を測定するので、無負荷状態から圧縮
状態、該圧縮状態から無負荷状態、無負荷状態から引張
状態、該引張状態から無負荷状態と連続して負荷荷重を
測定することが可能となる。

（実施例） 本発明の一実施装置を第１図乃至第３図を用いて以下詳
細に説明する。

第１図は平面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第
３図は部分拡大斜視図である。

本実施装置はベッド１上に固設される治具台２とこれに
ボールネジのスクリューボルトＹと螺合するナツトＸを
固定する治具金物３とからなるナツト固定治具４を設け
、ナツト固定治具４の前方側のベッド１上に設けたレー
ル５上をスクリューボルトＹの軸方向に移動自在な摺動
部６ａを備えたスライドテーブル６を設けた。

該テーブル６上にスクリューポルｌ−Ｙの一端部部Ｙ”
を挿入して締着するクランプ手段７を設け、該クランプ
手段７を上下および左右方向にのみ揺動可能にフローテ
ィング支持する固定手段８である一対の自在接手を介し
て該テーブル６に連接した。

該クランプ手段７は一体に中空枠部９を備え、該中空枠
部９に荷重検出器であるロードセル１０をスクリューボ
ルトＹの軸方向に沿って該中空枠部９と独立して移動可
能に装着した。

該荷重検出器１０に連接してクランプ手段７を介してス
クリューボルトＹにその軸方向に沿って圧縮または引張
に荷重を作用させる荷重負荷装置１１を設けた。

また、スクリューボルトＹの他端部側のベッドｌ上にス
クリューポルｌ−Ｙの軸方向の移動変位量を測定する変
位計１２を設けた。

更に詳細には、前記クランプ手段７はスクリューボルト
Ｙの一端部Ｙ°を挿入可能とする軸孔１３とこれを欠切
するスリット１４とを備え、ボルト１５によって締着す
るようにした。

また、前記固定手段８は第１図乃至第３図示のように、
スライドテーブル６に固設した固定台８ａとクランプ手
段７とに設けたコ字型部材８ｂ、８ｂとの間に側面視で
Ｈ字型部材８ｃを嵌挿し、両部材間を十字状に配設した
ピン８ｄ、８ｄで互いに回動自在に連結し、連接した一
対の自在接手とした。

更に、前記中空枠部９内に装着した荷重検出器１゜はス
クリューボルトＹの軸方向に移動したときの該中空枠部
９内面に当接する一対の半球状の当接端子１６を備える
。

荷重負荷装置１１においてはスライドテーブル６の前後
部に一対のブラケット１７．１７を設け、両ブラケッ１
−１７．１７間に差し渡され、両ブラケット１７．１７
に対して摺動自在とした平行する一対のロッド１８．１
８を設け、両ロッド１８゜１８間に差し渡され、更に両
ロッド１８．１８に対して摺動自在なナツト装置１９を
設けた。両ロンド１８．１８間に該両ロッド１８．１８
に沿って配設されると共に、ナツト装置１９と螺合して
これを前後に移動させるスピンドルロッド２０を設け、
該スピンドルロッド２０を一方のブラケット１７に回動
自在に挿通して設け、更に該スピンドルロッド２０をベ
ッド１上に設けた取付台２１に挿通して回動臼、在に設
け、該取付台２１側のスピンドルロッド２０の端部にハ
ンドル車２２を設けた。該ナツト装置１９の前後のロッ
ド１８．１８間を連結する平行な一対の取付板２３．２
３を設け、再取付板２３．２３とナツト装置１９との間
の両ロッド１８．１８の外周部に同等の性質を備え所定
の付勢力を有するコイルバネ２４，２４を設けた。一方
の取付板２３にはスピンドルロッド２０を移動自在とす
る孔２５を設けて該スピンドルロッド２０を貫通させて
いる。そして、該取付板２３の一端部を前記荷重検出器
１０に連接した前記変位計１２はスクリューボルトＹの
後方に設けたガイド２５により支持し、該ガイド２５は
ベッド１上に設けた一対のガイドロッド２６．２６によ
りスクリューボルトＹの軸方向に移動自在に設けた。ガ
イド２５はナツト固定治具４の治具金物３と連結ピン２
７で連結した。

次に前記実施装置の作動を同じく第１図及び第２図に従
って説明する。

まず、スクリューボルトＹにナツトＸを螺合させ、一端
部Ｙ°をクランプ手段７の軸孔１３に挿入しボルト１５
により締着する。このスクリューボルトＹに螺合するナ
ツトＸをナツト固定治具４の治具金物３により治具台２
に固定する。その後に、変位計１２のガイド２５を前進
させスクリューボルトＹの他端部に変位計１２の測定子
を当接させると共に治具金物３とガイド２５とを連結ピ
ン２７により連結する。

この状態から圧縮荷重側の負荷を作用させるべくベッド
ｌに設けた荷重負荷装置１１のハンドル車２２を反時計
回り矢印六方向に回転させナツト装置１９を矢印Ｂ方向
に移動させる。このとき、荷重負荷装置１１のコイルバ
ネ２４，２４がナツト装置１９の前方及び後方の取付板
２３．２３の間で付勢されているので無負荷状態では抵
抗がないためコイルバネ２４，２４を介してロッド１８
゜１８と共に取付板２３．２３を移動し、クランプ手段
７の中空枠部９内に装着した荷重検出器１０の当接端子
１６を中空枠部９の内面に当接させて変位計１２の零点
調整を行う。この状態ではスライドテーブル６が移動せ
ずスクリューボルトＹに負荷が発生しないので変位も生
じない。

次に、軸方向のガタ及び剛性に基づく変位量を検出する
際には、更にハンドル車２２を回転してナツト装置１９
をロッド１８．１８に案内させて移動し、その移動に伴
ってコイルバネ２４，２４が徐々に圧縮されその弾性に
よりスクリューボルトＹ側の取付板２３が付勢されてロ
ッド１Ｂ、１Ｂと共に移動する。該取付板２３が連接し
ている荷重検出器１０を介してクランプ手段７の中空枠
部９内で該クランプ手段７を移動させようとするとき、
この力は該クランプ手段７、固定手段８を介してスライ
ドテーブル６に伝達されて、該スライドテーブル６を移
動し、クランプ手段７がスクリューボルトＹ側に移動し
てスクリューポルＩ−Ｙに負荷を作用させる。

このとき、ナツトＸの固定位置が適切でなく、スクリュ
ーボルトＹの軸線がクランプ手段７のクランプ位置と一
致していないときにも、連接された一対の自在接手を備
えた固定手段８によりクランプ手段７の位置が上下及び
左右方向に移動されてナツトＸとスクリューボルトＹの
螺合部分に偏荷重が生じない。

この状態でスクリューポルｌ−Ｙに負荷が最大になるま
で荷重負荷装置１１により負荷を作用させて、スクリュ
ーボルトＹの変位量を変位計１２により測定する。

このときの負荷荷重と変位量との関係は、第４図の線ａ
で示され、最大変位量Ｘ、となる。

次いで、最大負荷の状態から荷重負荷装置１１による負
荷をハンドル車２２を回転させて無負荷状態に戻す。こ
のときの負荷荷重と変位量との関係は第４図の線すで示
され、そのときの変位量はｘ２となる。更に再度、荷重
負荷装置１１のハンドル車２２を回転させて最大負荷状
態にしたときの負荷荷重と変位量との関係は第４図の線
Ｃで示される。

再度、無負荷状態に戻して、今度は逆にハンドル車２２
を時計方向に回転して引張荷重側の負荷を作用させ、こ
れが最大負荷状態になるまで負荷を作用させる。このと
きの負荷荷重と変位量との関係は第４図の線ｄで示され
、最大変位ｍＸ３となる。

次いで、最大負荷の状態から荷重負荷装置１１による負
荷をハンドル車２２を反時計方向に回転させて無負荷状
態に戻す。このときの負荷荷重と変位量との関係は第４
図の線ｅで示され、その変位量はＸ４となる。更に再度
、荷重負荷装置１１のハンドル車２２を時計方向に回転
させて最大負荷状態にしたときの負荷荷重と変位量との
関係は第４図の線ｆで示される。

このときの、変位量Ｘ２と変位ＩＸ４との間Ｌ１がガタ
による変位量であり、変位ＩＸ＋　と変位量ｘ２との間
Ｌ２または変位量ｘ３と変位ｆｆ１Ｘｆｆとの間Ｌ２°
が螺合部の剛性に基づく変位量である。

このようにスクリューボルトＹに作用させる圧縮または
引張荷重の負荷を作用させることによりガタによる変位
量と剛性に基づく変位量とが測定することができる。

（効　果） 本発明の方法は、前記の説明から明らかなように、ボー
ルネジのスクリューボルトに螺合するナツトを固定した
状態で偏荷重が作用することなく該スクリューボルトと
該ナツトの軸方向のガタと剛性とを正確に検出すること
ができる。

また、圧縮荷重と引張荷重との最大負荷を作用させ、該
両最大負荷時の変位量によりボールネジのガタ・剛性を
検出するので、検出対象のボールネジの螺合状態の如何
にかかわらず評価可能なデータとして検出するとかでき
る。

更６ご、最大負荷状態から無負荷状態にして検出するこ
とによって、ボールネジの螺合部の剛性に基づく変位量
を検出することができる。

本発明の装置は、ナツトを固定したスクリューボルトを
回動不能にクランプする手段を上下及び左右方向に揺動
可能にフローティング支持する固定手段に設けたので、
負荷を作用させた際にナツトとスクリューボルトとの螺
合部に偏荷重を生じさせることなく該スクリューボルト
と該ナツトの軸方向のガタと剛性とを正確に検出するこ
とができる。

また、前記クランプ手段に対して独立してスクリューボ
ルトの軸方向に適宜な距離だけ移動自在に荷重検出器を
設け、該荷重検出器を介してスクリューボルトに負荷を
かけるので、スクリューボルトに圧縮及び引張荷重を選
択的に無負荷状態から最大負荷状態に作用させることが
でき、該負荷に応じたボールネジの軸方向にガタ・剛性
を連続して検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施装置の平面図、第２図は第１図
の■−■線断面図、第３図は部分拡大斜視図、第４図は
負荷荷重と軸方向の変位量との関係を示す線図である。 １・・ベッド　　　　　４・・ナツト固定治具６・・ス
ライドテーブル７・・クランプ手段８・・固定手段　　
　　１０・・荷重検出器１１・・荷重負荷装置　　１２
・・変位計Ｘ・・ボールネジのナツト Ｙ・・ボールネジのスクリューボルト 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボールネジのスクリューボルトと、これにに螺合す
   るナットとの軸方向のガタ・剛性を検出する方法におい
   て、該ナットを固定し、該ナットと螺合するスクリュー
   ボルトの一端部において、その軸回りの回動を規制し且
   つ上下及び左右方向に揺動自在にフローティング支持し
   、該端部において軸方向に圧縮荷重と引張荷重の負荷を
   それぞれ最大となるまで該荷重を検出しつつ交互に作用
   させ、該スクリューボルトの他端部において生ずる変位
   を測定し前記ボールネジのガタ・剛性を検出することを
   特徴とするボールネジの軸方向ガタ・剛性検出方法 ２、前記圧縮荷重と引張荷重とをそれぞれ最大になるま
   で負荷を付与した後、各最大負荷状態から無負荷状態と
   して前記スクリューボルトの他端部に生ずる変位を測定
   することを特徴とする請求項１記載のボールネジの軸方
   向ガタ・剛性検出方法 ３、ボールネジのスクリューボルトと、これにに螺合す
   るナットとの軸方向のガタ・剛性を検出する装置におい
   て、ベッド上に固設され該ナットを固定するナット固定
   治具と、該ナットと螺合するスクリューボルトの一端部
   を回動不能にクランプするクランプ手段と、該クランプ
   手段をスクリューボルトの軸方向に移動自在なスライド
   テーブルに上下及び左右方向に揺動自在に固定する固定
   手段と、該クランプ手段に装着されて該クランプ手段と
   独立してスクリューボルトの軸方向に適宜の距離だけ移
   動自在の荷重検出器と、該荷重検出器及びクランプ手段
   を介して該スクリューボルトに圧縮及び引張荷重の負荷
   を選択的に作用させる荷重負荷装置と、該スクリューボ
   ルトの他端部で該スクリューボルトの移動変位を測定す
   る変位計とからなることを特徴とするボールネジのガタ
   ・剛性検出装置