專利名稱：滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置以及測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)定滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差的裝置以及使用該裝置的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)以往，作為測(cè)定滾珠絲杠軸的導(dǎo)程誤差的裝置，眾所周知有例如專利文獻(xiàn)I所示的測(cè)定裝置。在該測(cè)定裝置中，將與被測(cè)定滾珠絲杠軸所使用的滾珠相同的大小的球體粘合于滾珠觸頭前端，并將兩個(gè)該滾珠觸頭以被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸為中心而在錯(cuò)開180度相位的位置夾入于被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋槽。而且，向朝向絲杠軸的徑向的方向施加測(cè)定壓力，并在與螺紋槽的兩側(cè)齒面接觸的狀態(tài)下，一邊使被測(cè)定滾珠絲杠軸旋轉(zhuǎn)ー邊利用激光干涉測(cè)長(zhǎng)器來測(cè)定滾珠觸頭的移動(dòng)距離，利用被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋的理論上的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)距離與該測(cè)定移動(dòng)距離之間的累積移動(dòng)誤差來測(cè)定被測(cè)定滾珠絲杠軸的導(dǎo)程誤差。 另ー方面，專利文獻(xiàn)2所述有ー種螺紋槽檢測(cè)裝置，該螺紋槽檢測(cè)裝置通過直接檢測(cè)螺紋槽的中心位置，能夠以更高精度且在短時(shí)間內(nèi)測(cè)定螺紋槽的中心位置。在專利文獻(xiàn)2的螺紋槽檢測(cè)裝置中，如圖I所示將滾珠觸頭以與被測(cè)定絲杠軸交叉的方式推壓于被測(cè)定絲杠軸，使用徑側(cè)位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)來檢測(cè)滾珠觸頭進(jìn)入到螺紋槽的情況，使用導(dǎo)程側(cè)位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)來檢測(cè)滾珠觸頭中的導(dǎo)程方向的位置，并檢測(cè)螺紋槽的位置。專利文獻(xiàn)I :日本特開昭56 — 26203號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2010 - 36332號(hào)公報(bào)但是，根據(jù)專利文獻(xiàn)I的測(cè)定裝置，雖然能夠把握在三維方向上的絲杠導(dǎo)程誤差，但由于需要旋轉(zhuǎn)被測(cè)定滾珠絲杠軸而進(jìn)行測(cè)定，例如被測(cè)定滾珠絲杠軸由于構(gòu)成大型的エ作機(jī)械而形成為Im以上的長(zhǎng)條的進(jìn)給絲杠的情況，因此在旋轉(zhuǎn)軸之間因產(chǎn)生自重彎曲而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)中心振擺。當(dāng)旋轉(zhuǎn)中心振擺時(shí)因滾珠觸頭形成不穩(wěn)定的接觸而導(dǎo)致振動(dòng)，從而難以進(jìn)行在導(dǎo)程誤差的管理最小単位亦即I U m以下的精度測(cè)定，需要使?jié)L珠絲杠軸緩慢地旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行測(cè)定，而導(dǎo)致一次測(cè)定需要十多分鐘。另外，專利文獻(xiàn)2的測(cè)定裝置也需要旋轉(zhuǎn)被測(cè)定絲杠軸而進(jìn)行測(cè)定，在檢測(cè)導(dǎo)程側(cè)的位置之前，首先需要使被測(cè)定絲杠軸沿導(dǎo)程方向進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)并使?jié)L珠觸頭進(jìn)入到螺紋槽，由于因?qū)⒈粶y(cè)定絲杠軸正反旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的松動(dòng)的影響會(huì)產(chǎn)生測(cè)定誤差。另外，滾珠觸頭的支承機(jī)構(gòu)在被測(cè)定絲杠軸的軸心方向以及與上述軸心方向垂直的方向移動(dòng)自如且旋轉(zhuǎn)自如，雖然使用線性引引導(dǎo)軸承等，但進(jìn)行滑動(dòng)的軸承會(huì)產(chǎn)生幾Pm等級(jí)的間隙，在無約束力的自由狀態(tài)下使用的情況中難以避免產(chǎn)生數(shù)十U m的松動(dòng)(バックラッシュ)，自動(dòng)測(cè)定時(shí)，在測(cè)定的再現(xiàn)性上偏差較大，在數(shù)據(jù)的可靠性上存在課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行再現(xiàn)性高的高精度的測(cè)定、并且生產(chǎn)性優(yōu)異的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置以及測(cè)定方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置通過檢測(cè)被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心方向上的螺紋槽的位置來測(cè)定累積導(dǎo)程誤差，上述滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置的特征在于具備固定支承臺(tái)，該固定支承臺(tái)將上述被測(cè)定滾珠絲杠軸固定成無法旋轉(zhuǎn)；滾珠觸頭，該滾珠觸頭具備與被上述固定支承臺(tái)固定的上述被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋槽抵接的球體；滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使上述滾珠觸頭沿著與上述被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心正交的方向往復(fù)移動(dòng)，并且以規(guī)定的壓入力將上述滾珠觸頭與上述螺紋槽抵接；位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)載置上述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使該滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與上述軸心平行地進(jìn)行水平往復(fù)移動(dòng)；定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)載置上述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使上述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)在上述被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋部之間往復(fù)移動(dòng)；以及導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)檢測(cè)上述滾珠觸頭在上述軸心方向上的位置。另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定方法使用 滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置測(cè)定上述被測(cè)定滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差，其特征 在干，該滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置具備固定支承臺(tái)，該固定支承臺(tái)將被測(cè)定滾珠絲杠軸靜置并固定成無法旋轉(zhuǎn)；滾珠觸頭，該滾珠觸頭具備與被上述固定支承臺(tái)固定的上述被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋槽抵接的球體；滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使上述滾珠觸頭沿著與上述被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心正交的方向往復(fù)移動(dòng)，并且以規(guī)定的壓入力使上述滾珠觸頭與上述螺紋槽抵接；位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)載置上述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使該滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與上述軸心平行地進(jìn)行水平往復(fù)移動(dòng)；定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)載置上述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使上述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)在上述被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋部之間往復(fù)移動(dòng)；以及導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)檢測(cè)上述滾珠觸頭在上述被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心方向上的位置；上述滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定方法包括固定支承エ序，在該固定支承エ序中，在上述固定支承臺(tái)向使上述滾珠觸頭沿與上述軸心正交的方向往復(fù)移動(dòng)時(shí)的上述球體的中心與上述軸心正交的位置固定上述被測(cè)定滾珠絲杠軸；滾珠觸頭壓入エ序，在該滾珠觸頭壓人工序中，從與上述軸心方向正交的方向以規(guī)定的壓入力使上述滾珠觸頭與螺紋槽抵接；測(cè)定エ序，在該測(cè)定エ序中，利用上述導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)來測(cè)定與上述螺紋槽抵接的上述滾珠觸頭在上述軸心方向上的位置；滾珠觸頭退避エ序，在該滾珠觸頭退避エ序中，使與上述螺紋槽抵接的上述滾珠觸頭沿與上述軸心方向正交的方向退避；以及滾珠觸頭移動(dòng)エ序，在該滾珠觸頭移動(dòng)エ序中，使上述滾珠觸頭與上述軸心方向平行且以規(guī)定間隔地水平移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，通過對(duì)螺紋槽的檢測(cè)使用與螺紋的側(cè)齒面直接接觸的滾珠觸頭，能夠以更高精度求得螺紋槽的中心位置。而且，對(duì)于被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心方向上的螺紋槽的位置，在定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)載置能夠沿軸心方向往復(fù)移動(dòng)的位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且在位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)組入以規(guī)定的壓入力將滾珠觸頭壓入螺紋槽的滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，由此滾珠觸頭易于進(jìn)入到被固定成無法旋轉(zhuǎn)的滾珠絲杠軸的螺紋槽，從而能夠利用導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)以再現(xiàn)性高的精度在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。


圖I是示出測(cè)定現(xiàn)有的螺紋槽的中心的位置的方法的說明圖。圖2是示出本發(fā)明第一實(shí)施方式的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置的說明俯視圖。圖3是示出從圖2的A — A向視觀察的被測(cè)定滾珠絲杠軸與固定支承臺(tái)的說明圖。圖4是示出圖2的B — B向視的放大說明圖。圖5是示出圖2的C 一 C向視的放大說明圖。圖6是示出本發(fā)明第二實(shí)施方式的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置的側(cè)視說明圖。圖7是在本發(fā)明中使用的空氣靜壓軸承的一個(gè)實(shí)施方式的剖視說明圖。圖7 (B)是小孔的放大說明圖。 圖8是示出圖7的靜壓墊結(jié)構(gòu)的俯視說明圖。圖9是圖8的D — D剖面、并且是示出通氣槽以及排氣槽的寬度方向的剖視形狀的剖視說明圖。圖10是示出使用本發(fā)明第一實(shí)施方式的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置而測(cè)定的測(cè)定結(jié)果的圖表。附圖標(biāo)記的說明如下SI…滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置；W…滾珠絲杠軸；1…固定支承臺(tái)；2…定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；3…位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；4…滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；5…滾珠觸頭；6…導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)；20…空氣靜壓軸承；21…引導(dǎo)軸；22…移動(dòng)臺(tái)；25…定位行駛機(jī)構(gòu)；30…空氣靜壓軸承；31固定軸；32…承受臺(tái)；35 中立位置保持弾性體；40…空氣靜壓軸承；4ト 固定支承體；42 移動(dòng)軸；43…壓入力調(diào)整彈性體；44…伸縮機(jī)構(gòu)；50 球體。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施方式的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置以及使用該裝置的測(cè)定方法進(jìn)行說明。圖2是示出本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置的說明俯視圖。圖3是示出從圖2的A — A箭頭觀察的被測(cè)定滾珠絲杠軸與固定支承臺(tái)的說明圖。圖4是示出圖2的B — B向視的放大說明圖。圖5是示出圖2的C — C向視的放大說明圖。此外，在圖2至5以及后述的圖6中，X軸、Y軸、Z軸正交，Z軸表示與被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心相同的方向，X軸表示與Z軸正交的水平方向，Y軸表不與Z軸正交的鉛直方向。此外，本發(fā)明并不局限于以下的實(shí)施方式。本實(shí)施方式涉及的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置(以下，省略為“測(cè)定裝置”)SI具備在其下部設(shè)置的平板狀的石臺(tái)100。在石臺(tái)100上配設(shè)有用于將被測(cè)定滾珠絲杠軸W靜置固定成旋轉(zhuǎn)不動(dòng)的固定支承臺(tái)I。在本實(shí)施方式中，固定支承臺(tái)I如圖3所示那樣設(shè)置在被測(cè)定滾珠絲杠軸W的兩端與其大致中間三點(diǎn)進(jìn)行支承。另外，在石臺(tái)100上配設(shè)有定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2，該定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2能夠在與固定支承臺(tái)I固定的被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz平行的方向往復(fù)移動(dòng)。該定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2具備空氣靜壓軸承20，該空氣靜壓軸承20具有設(shè)置為與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz平行的引導(dǎo)軸21、以及沿該引導(dǎo)軸21往復(fù)移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)22。而且，該空氣靜壓軸承20具有直線度在2 u m/m以下、并且姿勢(shì)精度在2秒以下的行駛精度。所謂的姿勢(shì)精度是移動(dòng)臺(tái)22在行駛過程中發(fā)生姿勢(shì)變化的起伏、偏擺、橫擺的精度，利用傾斜(度)表示。另外，行駛精度是指綜合了移動(dòng)臺(tái)22沿與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz平行的方向行駛的直線度與姿勢(shì)精度的精度。直線度是指移動(dòng)距離的位移的最大值。本發(fā)明中的空氣靜壓軸承是如下述那樣構(gòu)成的軸承在固定體與移動(dòng)體的滑動(dòng)面之間設(shè)置軸承間隙，通過向該軸承間隙供給加壓氣體來將上述移動(dòng)體浮在上述固定體之上而能夠移動(dòng)。另外，定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2具備使移動(dòng)臺(tái)22沿著引導(dǎo)軸21往復(fù)移動(dòng)至規(guī)定的測(cè)定位置的定位行駛機(jī)構(gòu)25。定位行駛機(jī)構(gòu)25具有與移動(dòng)臺(tái)22連結(jié)的帶27、以及經(jīng)由帶27使移動(dòng)臺(tái)22移動(dòng)的伺服馬達(dá)26。另外，在定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2載置有位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3 (參照?qǐng)D5)。
位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3具備空氣靜壓軸承30，該空氣靜壓軸承30具有固定軸31、以及能夠沿著該固定軸31移動(dòng)的承受臺(tái)32。而且，固定軸31以與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz平行的方式固定設(shè)置于定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2具備的空氣靜壓軸承20的移動(dòng)臺(tái)22。另外，空氣靜壓軸承30在固定軸31的兩端與承受臺(tái)32之間分別具備中立位置保持弾性體35、35 (參照?qǐng)D5)。當(dāng)滾珠觸頭5不與滾珠絲杠軸W的螺紋槽抵接吋，即當(dāng)Z軸方向的力不作用于承受臺(tái)32時(shí)，承受臺(tái)32被保持于固定軸31的Z軸方向的中立位置。另夕卜，當(dāng)滾珠觸頭5與滾珠絲杠軸W的螺紋槽抵接時(shí)，即Z軸方向的力作用于承受臺(tái)32時(shí)，中立位置保持弾性體35、35伸縮，承受臺(tái)32沿著固定軸31往復(fù)移動(dòng)。此外，在第一實(shí)施方式中，作為中立位置保持弾性體35、35而使用彈簧。另外，在位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3載置有滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)4。滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)4具備空氣靜壓軸承40，該空氣靜壓軸承40具有能夠沿著與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz正交的X軸方向往復(fù)移動(dòng)的移動(dòng)軸42、以及支承該移動(dòng)軸42的固定支承體41。而且，固定支承體41向位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3的空氣靜壓軸承30的承受臺(tái)32固定設(shè)置。另外，在移動(dòng)軸42的被測(cè)定滾珠絲杠軸W側(cè)的前端連接有與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的螺紋槽抵接的滾珠觸頭5。而且，在與螺紋槽抵接的滾珠觸頭5的前端粘合有直徑與使用于被測(cè)定滾珠絲杠軸W的滾珠相同的球體50。另外，滾珠觸頭5利用定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2而能夠在被測(cè)定滾珠絲杠軸W的絲杠部之間移動(dòng)。另ー方面，在供移動(dòng)軸42的滾珠觸頭5連接的一端的相反一側(cè)的端部，經(jīng)由壓入カ調(diào)整弾性體43而連接有伸縮機(jī)構(gòu)44。利用該伸縮機(jī)構(gòu)44而使移動(dòng)軸42以及滾珠觸頭5往復(fù)直線移動(dòng)。另外，壓入力調(diào)整弾性體43吸收滾珠觸頭5與螺紋槽抵接時(shí)的碰撞能量，并且以規(guī)定的壓入力將滾珠觸頭5按壓于螺紋槽并保持滾珠觸頭5。此外，在本實(shí)施方式中，作為壓入力調(diào)整弾性體43而使用彈簧，作為伸縮機(jī)構(gòu)44而使用氣缸。但是，壓入力調(diào)整弾性體43、伸縮機(jī)構(gòu)44并不局限于上述情況。另外，空氣靜壓軸承40具有能夠克制使?jié)L珠觸頭5與螺紋槽抵接時(shí)的朝Z軸方向的變形的軸承剛性。另外，本實(shí)施方式涉及的測(cè)定裝置SI具備導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)6。該導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)6用于測(cè)量與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的螺紋槽抵接的滾珠觸頭5的軸心Lz方向的位置。另外，作為本實(shí)施方式中的導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)6，使用出售的激光干涉測(cè)長(zhǎng)器。導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)6只要是y m単位的測(cè)量即可，并沒有特別的限定?；趫D2對(duì)本實(shí)施方式的針對(duì)導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)6所使用的激光干涉測(cè)長(zhǎng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3的承受臺(tái)32設(shè)置有用于射入、反射激光光線的直角反射鏡62、63。該直角反射鏡62、63配置在與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz呈直角的線上，且是相對(duì)于位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3的固定軸31的Z軸方向的中心軸呈左右対稱的位置。此外，直角反射鏡62、63也可以與上述的配置關(guān)系相同地設(shè)置于滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)4的固定支承體41。另外，在直角反射鏡63的Z軸線上配置有用于射入、反射由直角反射鏡63反射的激光光線的角形反射器64。而且，在直角反射鏡62的Z軸線上配置有激光干涉頭61。該激光干涉頭61將來自激光光源的激光光線分割，使分割而成的一方的激光光線射入直角反射鏡62、63、角形反射器64而得到的反射光、與使另一方的激光光線射入?yún)⒄辗瓷溏R而得到的反射光干渉，并且生成與伴隨著反射鏡的移動(dòng)的干涉條紋的變化而變化的電信號(hào)。另夕卜，在激光干涉頭61連接有根據(jù)從激光干涉頭61輸出的電信號(hào)的周期數(shù)計(jì)算移動(dòng)距離的主體部60。
而且，在導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)6連接有對(duì)由該導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)6測(cè)定出的測(cè)定值進(jìn)行運(yùn)算處理的運(yùn)算機(jī)構(gòu)7以及記錄這些結(jié)果的記錄計(jì)8。另外，也可以在使用激光干涉測(cè)長(zhǎng)器的距離測(cè)定中，省略直角反射鏡62、63，而向位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3的承受臺(tái)32設(shè)置角形反射器64。此外，在本實(shí)施方式中，使用于中立位置保持弾性體35的彈簧的彈簧常數(shù)為
0.lN/mm 3N/mm,優(yōu)選為0. 3N/mm lN/mm。當(dāng)中立位置保持弾性體35的彈簧的彈簧常數(shù)不足0. lN/mm時(shí)，復(fù)原力可能過小，承受臺(tái)32復(fù)原不足而不能回到中立位置。另ー方面，當(dāng)中立位置保持弾性體35的彈簧的彈簧常數(shù)在3N/mm以上吋，使用于滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)4的空氣靜壓軸承40的軸承剛性將不能承受將滾珠觸頭5壓入螺紋槽時(shí)的變形。只要是0. 3N/mm lN/mm,便能夠進(jìn)行再現(xiàn)性高的測(cè)定。此外，本實(shí)施方式的空氣靜壓軸承40的軸承剛性為6N/ii m。另外，滾珠觸頭5的向被測(cè)定滾珠絲杠軸W的螺紋槽的壓入力為0. 5N 5N，優(yōu)選為IN 3N。當(dāng)將滾珠觸頭5壓入螺紋槽的壓入力不足0. 5N時(shí)，擔(dān)心形成為壓入不測(cè)，當(dāng)壓入力在5N以上吋，因壓入而導(dǎo)致被測(cè)定滾珠絲杠軸W變形進(jìn)而牽涉測(cè)定誤差。只要是IN 3N，便能夠進(jìn)行再現(xiàn)性高的測(cè)定。以下，對(duì)使用本實(shí)施方式的測(cè)定裝置SI的絲杠導(dǎo)程誤差測(cè)定方法進(jìn)行說明。首先，將被測(cè)定滾珠絲杠軸W向三臺(tái)固定支承臺(tái)I靜置并固定成不能旋轉(zhuǎn)。在固定支承臺(tái)I具備未圖示的高度調(diào)整機(jī)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，需要以使得滾珠觸頭5的球體50的中心與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz正交的方式使?jié)L珠觸頭5與被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋槽抵接。因此，如圖4所示，利用上述的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)而使被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz距離石臺(tái)100表面的高度Hyl與滾珠觸頭5的球體50的中心高度Hy2吻合，并以形成在定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2的空氣靜壓軸承20的行駛精度的直線度以內(nèi)的方式固定被測(cè)定滾珠絲杠軸W。在第一實(shí)施方式中，雖然考慮被測(cè)定滾珠絲杠軸W的自重所導(dǎo)致的彎曲而通過三點(diǎn)支承固定，但只要是滾珠絲杠軸W的軸心Lz形成在定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2的空氣靜壓軸承20的行駛精度的直線度以內(nèi)，也可以通過任意點(diǎn)來支承被測(cè)定滾珠絲杠軸W。而且，使用定位滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2的定位行駛機(jī)構(gòu)25使?jié)L珠觸頭5移動(dòng)到規(guī)定的測(cè)定開始位置。接著，通過使?jié)L珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)4的伸縮機(jī)構(gòu)44伸長(zhǎng)，以規(guī)定的壓入力從與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz正交的X軸方向使移動(dòng)軸42以及滾珠觸頭5與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的螺紋槽嵌合且抵接。接著，利用導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)6測(cè)定滾珠觸頭5相對(duì)于被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz方向的位置。之后，通過使伸縮機(jī)構(gòu)44收縮，從被測(cè)定滾珠絲杠軸W使?jié)L珠觸頭5退避。接著，利用定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2的定位行駛機(jī)構(gòu)25使?jié)L珠觸頭5移動(dòng)規(guī)定的距離。然后，另外，通過使伸縮機(jī)構(gòu)44伸長(zhǎng)，使?jié)L珠觸頭5與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的螺紋槽抵接，利用導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)6來測(cè)定已抵接的滾珠觸頭5的位置。然后，在使?jié)L珠觸頭5退避之后，另外，使?jié)L珠觸頭5移動(dòng)規(guī)定的間隔。通過反復(fù)進(jìn)行以上的操作，能測(cè)定實(shí)際移動(dòng)量并根據(jù)實(shí)際移動(dòng)量求得代表移動(dòng)量。(第二實(shí)施方式)接著，對(duì)本發(fā)明的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖6是示出第二實(shí)施方式的側(cè)視說明圖。由于基本的結(jié)構(gòu)以及測(cè)定方法與第一實(shí)施方式相同，故省略說明。本實(shí)施方式與第一實(shí)施方式不同的點(diǎn)在于，在第一實(shí)施方式中使?jié)L珠觸頭5從與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz正交的X軸方向抵接，但在第二實(shí)施方式中，使?jié)L珠觸頭5從與滾珠絲杠軸W的軸心Lz正交的Y軸方向抵接。因此，第二實(shí)施方式的測(cè)定裝置S2如圖6所示構(gòu)成為，將滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)4經(jīng)由L型托架80而載置于位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3。在本實(shí)施方式中，使?jié)L珠觸頭5從與滾珠絲杠軸W的軸心Lz正交的Y軸方向抵接，由此能夠不受被測(cè)定滾珠絲杠軸W的自重所導(dǎo)致的彎曲變形的影響而進(jìn)行測(cè)定。特別是，在測(cè)定長(zhǎng)條的滾珠絲杠軸的情況下，由于基于自重的彎曲變形大，固定支承方法與測(cè)定誤差相關(guān)，因此作業(yè)變得復(fù)雜。如果不能使軸心Lz的高度的允許差在絲杠全長(zhǎng)范圍內(nèi)為± I y m以內(nèi)，則不能確保I y m以內(nèi)的測(cè)定的再現(xiàn)性。另外，在第一實(shí)施方式中，每次變更被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸徑，必須嚴(yán)格地調(diào)節(jié)固定支承臺(tái)I的高度與支承間隔，以使被測(cè)定滾珠絲杠軸W的固定的高度形成為與滾珠觸頭5的中心高度相同，但在第二實(shí)施方式中，具有不需要上述操作的優(yōu)點(diǎn)。此外，對(duì)在本發(fā)明中使用的空氣靜壓軸承進(jìn)行詳細(xì)的說明。如圖7所示，在本發(fā)明中使用的空氣靜壓軸承具備供給加壓氣體的主配管74、對(duì)加壓氣體進(jìn)行整流的小孔75、以及靜壓墊73。小孔75設(shè)置于在滑動(dòng)面76開ロ的主配管74的排出ロ 74a。在靜壓墊73形成有與小孔75連通的通氣槽78。通氣槽78構(gòu)成為，將從小孔75排出的加壓氣體分配并供給到移動(dòng)體71與固定體72之間的軸承間隙77。如圖8所示，通氣槽78包括包圍小孔75且形成為環(huán)狀的環(huán)狀槽78b、以及以小孔75為中心而朝環(huán)狀槽78b放射狀地延伸配置的多個(gè)分配槽78a。此外，分配槽78a將環(huán)狀槽78b與小孔75分別連通(參照?qǐng)D8)。并且，通氣槽78形成為相對(duì)于移動(dòng)體71的移動(dòng)方向?qū)澐Q。另外，通氣槽78的寬度方向的截面形狀在與滑動(dòng)面76分離的方向形成凸的曲線(參照?qǐng)D9)。
另外，分配槽78a的寬度方向的截面積的總和在小孔75的截面積以上，通氣槽78的表面粗糙度形成為比移動(dòng)體71的滑動(dòng)面76的表面粗糙度小。另外，在移動(dòng)體71設(shè)置有排氣槽79(參照?qǐng)D8)，該排氣槽79包圍環(huán)狀槽78b且將從通氣槽78向軸承間隙77供給的加壓氣體向軸承間隙77的外側(cè)引導(dǎo)而進(jìn)行排氣。排氣槽79形成為相對(duì)于移動(dòng)體71的移動(dòng)方向?qū)ΨQ。另外，排氣槽79的寬度方向的截面形狀形成向與滑動(dòng)面分離的方向凸出的凸曲線，并且截面積在環(huán)狀槽78b的截面積以上(參照?qǐng)D9)。而且，移動(dòng)體71以及固定體72由陶瓷形成。由于如以上那樣構(gòu)成的空氣靜壓軸承能夠?qū)撵o壓墊73向軸承間隙77排出的加壓氣體形成為壓カ分布均勻的層流，因此形成為能夠防止振動(dòng)產(chǎn)生的高精度的空氣靜壓軸承。另外，由于能夠穩(wěn)定地維持層流，因此能夠提高加壓氣體的給氣壓力，因此形成為高剛性的空氣靜壓軸承。 此外，圖7、8、9所示的空氣靜壓軸承是本發(fā)明使用的空氣靜壓軸承的一個(gè)實(shí)施方式，并不局限于此。(實(shí)施例)以下，示出第一實(shí)施方式的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置進(jìn)行測(cè)定的例子。在溫度調(diào)節(jié)為室溫在20°C ±0. 5°C的室內(nèi)，對(duì)軸徑為40mm、導(dǎo)程間距為10mm、全長(zhǎng)為1400mm的在JIS (日本エ業(yè)規(guī)格)中相當(dāng)于C3級(jí)的規(guī)格合格的滾珠絲杠軸(THK制)測(cè)定該滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差。首先，將被測(cè)定滾珠絲杠軸W靜置于三個(gè)固定支承臺(tái)1，以使得被測(cè)定滾珠絲杠軸W與定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)2的空氣靜壓軸承20的引導(dǎo)軸21平行。并且調(diào)節(jié)固定支承臺(tái)1，以使得被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz的高度與滾珠觸頭5的球體50的中心高度吻合而在± I y m以內(nèi)。而且，從距離被測(cè)定滾珠絲杠軸W的前端200mm的位置開始以IOmm間距的間隔，將滾珠觸頭5從與被測(cè)定滾珠絲杠軸W的軸心Lz正交的X軸方向壓入。I導(dǎo)程間距為5秒/點(diǎn)間隔，全長(zhǎng)測(cè)定時(shí)間以500秒/100點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。此外，對(duì)于位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3的中立位置保持弾性體35的彈簧使用彈簧常數(shù)為0. 3N/mm的彈簧。另外，滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)4的壓入力調(diào)整弾性體43的彈簧使用彈簧常數(shù)2. 4N/mm的彈簧，并設(shè)定為利用伸縮機(jī)構(gòu)將壓入力調(diào)整彈性體43壓入1mm。圖10示出以上測(cè)定的結(jié)果。從圖10可以看出測(cè)定四次的累積導(dǎo)程誤差的偏差的代表移動(dòng)量誤差為19 ii m 20 ii m，再現(xiàn)性最大在0. 7 y m以內(nèi)，能夠高精度且再現(xiàn)性好地進(jìn)行測(cè)定。另外，表I示出本發(fā)明的實(shí)施例與現(xiàn)有的一般例的比較。本發(fā)明的測(cè)定的再現(xiàn)性在I U m以下，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測(cè)定，并且，測(cè)定時(shí)間與現(xiàn)有方法相比能夠以1/3的時(shí)間實(shí)現(xiàn)，能夠極大地縮短滾珠絲杠軸的檢查時(shí)間。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，該滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置通過檢測(cè)被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心方向上的螺紋槽的位置來測(cè)定累積導(dǎo)程誤差，所述滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置的特征在于，具備 固定支承臺(tái)，該固定支承臺(tái)將所述被測(cè)定滾珠絲杠軸固定成無法旋轉(zhuǎn)； 滾珠觸頭，該滾珠觸頭具備與被所述固定支承臺(tái)固定的所述被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋槽抵接的球體； 滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使所述滾珠觸頭沿著與所述被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心正交的方向往復(fù)移動(dòng)，并且以規(guī)定的壓入力將所述滾珠觸頭與所述螺紋槽抵接；位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)載置所述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使該滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述軸心平行地進(jìn)行水平往復(fù)移動(dòng)； 定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)載置所述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使所述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋部之間往復(fù)移動(dòng)；以及 導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)檢測(cè)所述滾珠觸頭在所述軸心方向上的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使所述滾珠觸頭沿著與所述軸心鉛垂或者水平的正交方向往復(fù)移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)是空氣靜壓軸承，該空氣靜壓軸承具有在所述被測(cè)定滾珠絲杠軸側(cè)的一端連結(jié)有所述滾珠觸頭的移動(dòng)軸、以及支承該移動(dòng)軸的固定支承體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述移動(dòng)軸的另一端經(jīng)由用于調(diào)整所述滾珠觸頭的壓入力的壓入力調(diào)整彈性體而具備伸縮機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)以0. 5N 5N的壓入力將所述滾珠觸頭壓入所述螺紋槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)以IN 3N的壓入力將所述滾珠觸頭壓入所述螺紋槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)是空氣靜壓軸承，該空氣靜壓軸承具有設(shè)置為與所述軸心平行的固定軸、以及能夠沿該固定軸移動(dòng)且載置所述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的承受臺(tái)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述承受臺(tái)與所述固定軸的兩端之間還具備中立位置保持彈性體，該中立位置保持彈性體具有使所述承受臺(tái)返回到所述滾珠觸頭不與所述螺紋槽抵接的狀態(tài)的與所述軸心方向平行的中立位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述中立位置保持彈性體是具有0. lN/mm 3N/_的彈簧常數(shù)的彈簧。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述中立位置保持彈性體是具有0. 3N/mm lN/_的彈簧常數(shù)的彈簧。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)具有設(shè)置為與所述軸心平行的引導(dǎo)軸、以及沿該引導(dǎo)軸移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)，是具有直線度在2 i! m/m以下、姿勢(shì)精度在2秒以下的行駛精度的空氣靜壓軸承。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)還具備使所述移動(dòng)臺(tái)沿著所述引導(dǎo)軸向規(guī)定的位置移動(dòng)的定位行駛機(jī)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)所述的滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)具備激光干涉測(cè)長(zhǎng)器。
14.一種絲杠導(dǎo)程誤差測(cè)定方法，該絲杠導(dǎo)程誤差測(cè)定方法使用滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置測(cè)定所述被測(cè)定滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差，其特征在于， 所述滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置具備 固定支承臺(tái)，該固定支承臺(tái)將被測(cè)定滾珠絲杠軸靜置并固定成無法旋轉(zhuǎn)； 滾珠觸頭，該滾珠觸頭具備與被所述固定支承臺(tái)固定的所述被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋槽抵接的球體； 滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使所述滾珠觸頭沿著與所述被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心正交的方向往復(fù)移動(dòng)，并且以規(guī)定的壓入力使所述滾珠觸頭與所述螺紋槽抵接；位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)載置所述滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使該滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述軸心平行地進(jìn)行水平往復(fù)移動(dòng)； 定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，該定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)載置所述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使所述位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋部之間往復(fù)移動(dòng)；以及 導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)檢測(cè)所述滾珠觸頭在所述被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心方向上的位置； 所述絲杠導(dǎo)程誤差測(cè)定方法包括 所述滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定方法具備 固定支承工序，在該固定支承工序中，在所述固定支承臺(tái)向使所述滾珠觸頭沿著與所述軸心正交的方向往復(fù)移動(dòng)時(shí)的所述球體的中心與所述軸心正交的位置固定所述被測(cè)定滾珠絲杠軸; 滾珠觸頭壓入工序，在該滾珠觸頭壓入工序中，從與所述軸心方向正交的方向以規(guī)定的壓入力使所述滾珠觸頭與螺紋槽抵接； 測(cè)定工序，在該測(cè)定工序中，利用所述導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)來測(cè)定與所述螺紋槽抵接的所述滾珠觸頭在所述軸心方向上的位置； 滾珠觸頭退避工序，在該滾珠觸頭退避工序中，使與所述螺紋槽抵接的所述滾珠觸頭沿與所述軸心方向正交的方向退避；以及 滾珠觸頭移動(dòng)工序，在該滾珠觸頭移動(dòng)工序中，使所述滾珠觸頭與所述軸心方向平行且以規(guī)定間隔地水平移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置以及測(cè)定方法。滾珠絲杠軸的累積導(dǎo)程誤差測(cè)定裝置(S1)具備將被測(cè)定滾珠絲杠軸(W)固定成無法旋轉(zhuǎn)的固定支承臺(tái)(1)；與被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋槽抵接的滾珠觸頭(5)；使?jié)L珠觸頭沿著與被測(cè)定滾珠絲杠軸的軸心(Lz)正交的方向往復(fù)移動(dòng)，并且以規(guī)定的壓入力使?jié)L珠觸頭與螺紋槽抵接的滾珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)；使?jié)L珠觸頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與軸心平行地水平往復(fù)移動(dòng)的位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)；使位置檢測(cè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)在被測(cè)定滾珠絲杠軸的螺紋部之間往復(fù)移動(dòng)的定位往復(fù)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；以及檢測(cè)滾珠觸頭在軸心方向的位置的導(dǎo)程位置測(cè)定機(jī)構(gòu)(6)。
文檔編號(hào)G01B11/02GK102809350SQ20121017522
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者高木茂之, 內(nèi)村勝次, 伊藤守 申請(qǐng)人:新東工業(yè)株式會(huì)社