特許 7433591 ボールネジのネジ溝の表面性状測定方法および表面性状測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-09

(45)【発行日】2024-02-20

(54)【発明の名称】ボールネジのネジ溝の表面性状測定方法および表面性状測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/28 20060101AFI20240213BHJP

   G01B 5/20 20060101ALI20240213BHJP

【ＦＩ】

G01B5/28 102

G01B5/20 R

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020205701

(22)【出願日】2020-12-11

(65)【公開番号】P2022092789

(43)【公開日】2022-06-23

【審査請求日】2023-06-14

(73)【特許権者】

【識別番号】501292142

【氏名又は名称】株式会社小坂研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100175983

【弁理士】

【氏名又は名称】海老 裕介

(72)【発明者】

【氏名】松島 秀信

(72)【発明者】

【氏名】伊東 隼人

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】特開平３－１５２４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－６１６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－４２７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－４２９５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００ － ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スタイラスと、ボールネジのネジ軸またはナットを保持するようにされた保持部と、前記スタイラスと前記保持部とを相対的に移動させるようにされた移動機構部と、を備える表面性状測定装置によって前記ネジ軸またはナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定する方法であって、
前記保持部に保持されたネジ軸またはナットの中心長手軸線に沿った縦断面上での前記ネジ溝の溝底に対する前記中心長手軸線の方向での一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第１長手接触位置として取得するステップと、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線に垂直な方向での位置と同じ垂直位置で、前記溝底に対して前記一方の側とは反対の他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
前記他方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第２長手接触位置として取得するステップと、
前記第１長手接触位置と前記第２長手接触位置との中点位置を求めるステップと、
前記中点位置を基準として、前記スタイラスによって表面性状を測定する前記ネジ溝の前記縦断面上での測定位置を決定するステップと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記測定位置を決定するステップが、前記中点位置から前記一方の側または前記他方の側に所定のオフセット距離だけ離れたオフセット長手位置において前記スタイラスを前記中心長手軸線に垂直な方向で前記ネジ溝に向かって移動させたときに前記スタイラスが前記ネジ溝に接触する位置を測定開始位置とするステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記測定開始位置で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させた状態で、前記保持部を前記中心長手軸線の周りで回転させながら前記スタイラスを前記中心長手軸線の方向に移動させることにより前記スタイラスを前記ネジ溝に沿って移動させて、前記ネジ溝の表面性状を前記ネジ溝に沿って測定するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、
前記ネジ溝の前記一方の側で前記ネジ軸の外周面または前記ナットの内周面に前記スタイラスを接触させるステップと、
前記外周面または前記内周面に前記スタイラスを接触させた状態で前記スタイラスを前記他方の側に向かって移動させて、前記ネジ溝の前記一方の側での第１エッジにおいて前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
を含み、
前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、
前記ネジ溝の前記他方の側で前記ネジ軸の外周面または前記ナットの内周面に前記スタイラスを接触させるステップと、
前記外周面または前記内周面に前記スタイラスを接触させた状態で前記スタイラスを前記一方の側に向かって移動させて、前記ネジ溝の前記他方の側での第２エッジにおいて前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
を含み、
前記第１長手接触位置は前記スタイラスが前記第１エッジに接触したときの位置であり、前記第２長手接触位置は前記スタイラスが前記第２エッジに接触したときの位置である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、前記ネジ溝の前記溝底と前記ネジ溝の前記一方の側での第１エッジとの間の任意の中間位置において、前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップを含み、
前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、前記スタイラスを前記中間位置に接触した状態から前記中心長手軸線と平行に前記他方の側に向かって移動させて、前記溝底よりも前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップを含む、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

ボールネジのネジ軸またはナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定するようにされた表面性状測定装置であって、
スタイラスと、
ボールネジのネジ軸またはナットを保持するようにされた保持部と、
前記スタイラスと前記保持部とを相対的に移動させるようにされた移動機構部と、
前記移動機構部を制御して前記スタイラスを前記保持部に保持された前記ネジ軸またはナットのネジ溝に沿って移動させながら、前記スタイラスの変位を検出して前記ネジ溝の表面性状の測定を行うようにする制御部と、
を備え、
前記制御部が、
前記ネジ軸またはナットの中心長手軸線に沿った縦断面上での前記ネジ溝の溝底に対する前記中心長手軸線の方向での一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるように前記移動機構部を制御し、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第１長手接触位置として取得し、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線に垂直な方向での位置と同じ垂直位置で、前記溝底に対して前記一方の側とは反対の他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるように前記移動機構部を制御し、
前記他方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第２長手接触位置として取得し、
前記第１長手接触位置と前記第２長手接触位置との中点位置を求めて、前記中点位置を基準として前記スタイラスによって表面性状を測定する前記ネジ溝の前記縦断面上での測定位置を決定する、
ようにされた、表面性状測定装置。

【請求項7】

前記移動機構部が、前記保持部に保持された前記ネジ軸またはナットが前記中心長手軸線の周りで回転するように前記保持部を回転駆動する回転機構部と、前記スタイラスを少なくとも前記中心長手軸線の方向と前記中心長手軸線に垂直な方向とに移動させるようにされたスタイラス移動機構部と、を備え、
前記制御部が、
前記中点位置から前記一方の側または前記他方の側に所定のオフセット距離だけ離れたオフセット長手位置において前記スタイラスを前記中心長手軸線に垂直な方向で移動させて前記ネジ溝に接触させるように前記スタイラス移動機構部を制御し、
前記保持部を回転駆動しながら前記スタイラスを前記中心長手軸線に沿って移動させて前記スタイラスを前記ネジ溝に沿って移動させるように前記回転機構部と前記スタイラス移動機構部とを制御して、前記ネジ溝の表面性状を前記ネジ溝に沿って測定する、
ようにされた、請求項６に記載の表面性状測定装置。

【請求項8】

前記スタイラスの先端部分が、前記ネジ溝の前記測定位置に接触したときに前記ネジ溝の前記測定位置の表面に対して略垂直な方向となるように延びるようにされた、請求項６または７に記載の表面性状測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールネジのネジ軸およびナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定する方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

主に円柱状又は円筒状の部材の外周面や内周面の真円度や表面粗さなどの表面性状を測定するようにした表面性状測定装置が知られている（特許文献１）。このような表面性状測定装置は真円度測定装置とも呼ばれる。表面性状測定装置を使用してボールネジのネジ軸およびナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定しようとする試みがなされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－４５３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ネジ溝は、その中を転がるボールがネジ溝に対して所定の角度位置で接触するように形状付けられており、例えばゴシックアーチ形状と呼ばれるような、溝底がやや尖った形状になっていることが多い。また、溝底に小さな溝がさらに形成されていることもある。このようなネジ溝の表面性状を測定する場合には、ボールが接触する位置で測定をすることが要求される。

【0005】

ボールが接触するネジ溝内での位置は、通常、ネジ溝の溝底の中心位置を基準とした位置として設定されている。そのため、表面性状測定装置のスタイラスをボールが接触する位置に正確に接触させるためには、ネジ溝の溝底の中心位置をまず正確に特定する必要がある。しかしながら、上述のようにネジ溝は溝底がやや尖った形状であったり小さな溝がさらに形成された複雑な形状であったりする場合があり、そのような場合にはスタイラスが溝底の最深部にまで適切に届かず、正確に溝底の中心位置を特定できないことがある。レーザー等を利用した非接触式の測定装置を利用すればそのような問題が解決される場合もあるが、一般に非接触式の測定装置は値段が高いという問題がある。

【0006】

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、ネジ溝の溝底にスタイラスを直接接触させることなく溝底の中心位置を特定して、その中心位置を基準とした所望の位置での溝底の表面性状の測定を行うことができるようにした表面性状測定方法、およびそのような測定を可能とする接触式の表面性状測定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】

【0007】

すなわち本発明は、
スタイラスと、ボールネジのネジ軸またはナットを保持するようにされた保持部と、前記スタイラスと前記保持部とを相対的に移動させるようにされた移動機構部と、を備える表面性状測定装置によって前記ネジ軸またはナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定する方法であって、
前記保持部に保持されたネジ軸またはナットの中心長手軸線に沿った縦断面上での前記ネジ溝の溝底に対する前記中心長手軸線の方向での一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第１長手接触位置として取得するステップと、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線に垂直な方向での位置と同じ垂直位置で、前記溝底に対して前記一方の側とは反対の他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
前記他方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第２長手接触位置として取得するステップと、
前記第１長手接触位置と前記第２長手接触位置との中点位置を求めるステップと、
前記中点位置を基準として、前記スタイラスによって表面性状を測定する前記ネジ溝の前記縦断面上での測定位置を決定するステップと、
を含む、方法を提供する。

【0008】

当該方法においては、同一な垂直位置におけるネジ溝の溝底に対する一方の側と他方の側での位置（第１長手接触位置と第２長手接触位置）を取得してその中点位置を求めるようにしている。この中点位置はネジ溝の溝底の中心位置に対応する位置となるため、当該方法においてはネジ溝の溝底をスタイラスで直接接触することなく、溝底の中心位置を特定することが可能となる。

【0009】

また、前記測定位置を決定するステップが、前記中点位置から前記一方の側または前記他方の側に所定のオフセット距離だけ離れたオフセット長手位置において前記スタイラスを前記中心長手軸線に垂直な方向で前記ネジ溝に向かって移動させたときに前記スタイラスが前記ネジ溝に接触する位置を測定開始位置とするステップを含むようにすることができる。

【0010】

オフセット距離をボールがネジ溝に接触する設計上での位置に対応するものとすることにより、ボールが接触する位置での表面性状測定を行うことが可能となる。

【0011】

また、前記測定開始位置で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させた状態で、前記保持部を前記中心長手軸線の周りで回転させながら前記スタイラスを前記中心長手軸線の方向に移動させることにより前記スタイラスを前記ネジ溝に沿って移動させて、前記ネジ溝の表面性状を前記ネジ溝に沿って測定するステップをさらに含むようにすることができる。

【0012】

さらに、
前記一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、
前記ネジ溝の前記一方の側で前記ネジ軸の外周面または前記ナットの内周面に前記スタイラスを接触させるステップと、
前記外周面または前記内周面に前記スタイラスを接触させた状態で前記スタイラスを前記他方の側に向かって移動させて、前記ネジ溝の前記一方の側での第１エッジにおいて前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
を含み、
前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、
前記ネジ溝の前記他方の側で前記ネジ軸の外周面または前記ナットの内周面に前記スタイラスを接触させるステップと、
前記外周面または前記内周面に前記スタイラスを接触させた状態で前記スタイラスを前記一方の側に向かって移動させて、前記ネジ溝の前記他方の側での第２エッジにおいて前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップと、
を含み、
前記第１長手接触位置は前記スタイラスが前記第１エッジに接触したときの位置であり、前記第２長手接触位置は前記スタイラスが前記第２エッジに接触したときの位置であるようにすることができる。

【0013】

または、
前記一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、前記ネジ溝の前記溝底と前記ネジ溝の前記一方の側での第１エッジとの間の任意の中間位置において、前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップを含み、
前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップが、前記スタイラスを前記中間位置に接触した状態から前記中心長手軸線と平行に前記他方の側に向かって移動させて、前記溝底よりも前記他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるステップを含むようにすることができる。

【0014】

本発明はさらに、
ボールネジのネジ軸またはナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状を測定するようにされた表面性状測定装置であって、
スタイラスと、
ボールネジのネジ軸またはナットを保持するようにされた保持部と、
前記スタイラスと前記保持部とを相対的に移動させるようにされた移動機構部と、
前記移動機構部を制御して前記スタイラスを前記保持部に保持された前記ネジ軸またはナットのネジ溝に沿って移動させながら、前記スタイラスの変位を検出して前記ネジ溝の表面性状の測定を行うようにする制御部と、
を備え、
前記制御部が、
前記ネジ軸またはナットの中心長手軸線に沿った縦断面上での前記ネジ溝の溝底に対する前記中心長手軸線の方向での一方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるように前記移動機構部を制御し、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第１長手接触位置として取得し、
前記一方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線に垂直な方向での位置と同じ垂直位置で、前記溝底に対して前記一方の側とは反対の他方の側で前記スタイラスを前記ネジ溝に接触させるように前記移動機構部を制御し、
前記他方の側で前記スタイラスが前記ネジ溝に接触したときの前記保持部に対する前記スタイラスの前記中心長手軸線の方向での位置を第２長手接触位置として取得し、
前記第１長手接触位置と前記第２長手接触位置との中点位置を求めて、前記中点位置を基準として前記スタイラスによって表面性状を測定する前記ネジ溝の前記縦断面上での測定位置を決定する、
ようにされた、表面性状測定装置を提供する。

【0015】

この表面性状測定装置においては、
前記移動機構部が、前記保持部に保持された前記ネジ軸またはナットが前記中心長手軸線の周りで回転するように前記保持部を回転駆動する回転機構部と、前記スタイラスを少なくとも前記中心長手軸線の方向と前記中心長手軸線に垂直な方向とに移動させるようにされたスタイラス移動機構部と、を備え、
前記制御部が、
前記中点位置から前記一方の側または前記他方の側に所定のオフセット距離だけ離れたオフセット長手位置において前記スタイラスを前記中心長手軸線に垂直な方向で移動させて前記ネジ溝に接触させるように前記スタイラス移動機構部を制御し、
前記保持部を回転駆動しながら前記スタイラスを前記中心長手軸線に沿って移動させて前記スタイラスを前記ネジ溝に沿って移動させるように前記回転機構部と前記スタイラス移動機構部とを制御して、前記ネジ溝の表面性状を前記ネジ溝に沿って測定する、
ようにすることができる。

【0016】

また、前記スタイラスの先端部分が、前記ネジ溝の前記測定位置に接触したときに前記ネジ溝の前記測定位置の表面に対して略垂直な方向となるように延びるようにすることができる。

【0017】

以下、本発明に係る表面性状測定装置、および該表面性状測定装置を使用したボールネジのネジ軸およびナットに螺旋状に形成されたネジ溝の表面性状測定方法の実施形態を添付図面に基づき説明する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る表面性状測定装置の外観図である。

【図2】ボールネジのネジ軸の縦断面における、ネジ溝の拡大図である。

【図3A】本発明の一実施形態に係る表面性状測定方法を示す第１の図である。

【図3B】本発明の一実施形態に係る表面性状測定方法を示す第２の図である。

【図3C】本発明の一実施形態に係る表面性状測定方法を示す第３の図である。

【図3D】本発明の一実施形態に係る表面性状測定方法を示す第４の図である。

【図3E】本発明の一実施形態に係る表面性状測定方法を示す第５の図である。

【図3F】本発明の一実施形態に係る表面性状測定方法を示す第６の図である。

【図4A】本発明の別の実施形態に係る表面性状測定方法を示す第１の図である。

【図4B】本発明の別の実施形態に係る表面性状測定方法を示す第２の図である。

【図5】本発明の別の実施形態に係る表面性状測定装置のスタイラスを示す図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る表面性状測定装置によってボールネジのナットを測定している状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の一実施形態に係る表面性状測定装置１は、図１に示すように、装置本体部２と、被測定物となるボールネジのネジ軸１０またはナット２０（図６）を保持する回転ステージ（保持部）３と、スタイラス４を備えた測定ユニット５と、を備える。図示の例では、回転ステージ３にはネジ軸１０が保持されているが、ナット２０を保持することもできる。表面性状測定装置１は、測定ユニット５のスタイラス４と回転ステージ３とを相対的に移動させるための移動機構部として、回転ステージ３を回転させる回転機構部６と、スタイラス４を３軸方向に直線移動させる直動機構部（スタイラス移動機構部）７とをさらに備える。装置本体部２内には、測定ユニット５、回転機構部６、および直動機構部７を含む当該表面性状測定装置１が備える各種機器を制御するための制御部８が配置されている。

【0020】

当該実施形態において回転ステージ３上に保持されているネジ軸１０は、中心長手軸線Ｌに沿って延びていて、その外周面１２に螺旋状に形成されたネジ溝１４を有する。ネジ溝１４は、図２に示すように、そこに配置されるボール１６よりも大きな曲率半径を有する下側の面１４ａおよび上側の面１４ｂと、溝底１４ｃに形成された小さな溝１４ｄを有する。このネジ溝１４は、溝底１４ｃに対する中心角が４０°の位置でボール１６がネジ溝１４に接触するように設計されている。

【0021】

当該表面性状測定装置１によって、ネジ軸１０の外周面１２に形成されたネジ溝１４の表面性状を測定する際には、図３Ａ－図３Ｄに示すようにして、まずはネジ溝１４の溝底１４ｃの中心位置Ｃを特定する。

【0022】

具体的には、中心長手軸線Ｌの方向Ｄ_Ｙでネジ溝１４よりも下側（一方の側）で、スタイラス４をネジ軸１０の外周面１２に接触させる（図３Ａ）。制御部８は、直動機構部７を制御して、外周面１２にスタイラス４を接触させた状態で、スタイラス４を中心長手軸線Ｌの方向Ｄ_Ｙでの上側（他方の側）に向かって移動させる。スタイラス４がネジ溝１４の下側の第１エッジ１４ｅに至るとスタイラス４が変位し、それを測定ユニット５が検知する（図３Ｂ）。制御部８は、スタイラス４の変位を検出したとき、すなわちスタイラス４がネジ溝１４の第１エッジ１４ｅにおいてネジ溝１４に接触したときのスタイラス４の中心長手軸線Ｌの方向Ｄ_Ｙでの位置を第１長手接触位置Ｐ_１として取得し記憶する。次に制御部８は、直動機構部７を制御して、スタイラス４を一旦ネジ軸１０から離し、ネジ溝１４よりも上側でネジ軸１０の外周面１２に接触させる（図３Ｃ）。そして、外周面１２にスタイラス４を接触させた状態で、スタイラス４を下側に向かって移動させる。スタイラス４がネジ溝１４の上側の第２エッジ１４ｆに至るとスタイラス４が変位し、それを測定ユニット５が検知する（図３Ｄ）。制御部８は、スタイラス４の変位を検出したとき、すなわちスタイラス４がネジ溝１４の第２エッジ１４ｆにおいてネジ溝１４に接触したときのスタイラス４の中心長手軸線Ｌの方向Ｄ_Ｙでの位置を第２長手接触位置Ｐ_２として取得して記憶する。制御部８はさらに、第１長手接触位置Ｐ_１と第２長手接触位置Ｐ_２との中点位置Ｍを求め、この中点位置Ｍが中心長手軸線Ｌの方向Ｄ_Ｙでのネジ溝１４の溝底１４ｃの中心位置Ｃであると判断する。当該表面性状測定装置１は、このようにして、スタイラス４をネジ溝１４の溝底１４ｃに直接接触させることなく、ネジ溝１４の中心位置Ｃを特定する。

【0023】

制御部８はさらに、求めた中点位置Ｍ（中心位置Ｃ）を基準として、スタイラス４によって表面性状を測定するネジ溝１４の縦断面上での測定位置を決定する。具体的には、中点位置Ｍから下側に所定のオフセット距離Ｏだけ離れたオフセット長手位置Ｑ_１にまでスタイラス４を移動させ（図３Ｅ）、スタイラス４を中心長手軸線Ｌに垂直な方向Ｄ_Ｘでネジ溝１４に向かって移動させてネジ溝１４に接触させる（図３Ｆ）。このときにスタイラス４が接触した位置をネジ溝１４の縦断面上での測定開始位置に決定する。なお、上述の所定のオフセット距離Ｏは、ネジ溝１４の中心位置Ｃからボール１６がネジ溝１４に接触する設計上の位置までの中心長手軸線Ｌの方向Ｄ_Ｙでの距離である。よって測定開始位置はボール１６が接触する位置となる。

【0024】

次に制御部８は、回転機構部６と直動機構部７とを同時に制御して、回転ステージ３を回転させてネジ軸１０を中心長手軸線Ｌの周りで回転させながらスタイラス４を中心長手軸線Ｌに沿って移動させて、スタイラス４が螺旋状のネジ溝１４に沿って移動するようにする。このときスタイラス４は、縦断面上でのネジ溝１４の溝底１４ｃに対する相対的位置を維持しながら、ボール１６が接触する軌道上を移動していく。これにより、スタイラス４によってボール１６が接触する軌道上の表面性状を測定することができる。表面性状測定は、所定の長さ、例えばネジ軸１０の一周分の長さ、に亘って行われる。測定が完了すると、制御部８は測定したデータに基づいてネジ溝１４の表面粗さ、真円度、うねりの周期性などの様々な表面性状を演算して求める。なお、溝底１４ｃの下側での表面性状測定に続いて、中点位置Ｍから上側に所定のオフセット距離Ｏだけ離れた上側のオフセット長手位置Ｑ_２（図３Ｆ）におけるネジ溝１４の表面性状測定を同様に行うようにしてもよい。

【0025】

別の実施形態においては、ネジ溝１４の溝底１４ｃの中心位置Ｃを特定するために、まずネジ溝１４の溝底１４ｃとネジ溝１４の第１エッジ１４ｅとの間の適当な任意の中間位置でスタイラス４をネジ溝１４に接触させる（図４Ａ）。制御部８は、このときのスタイラス４の中心長手軸線Ｌの方向Ｄ_Ｙでの位置を第１長手接触位置Ｐ_１として取得し記憶する。次に制御部８は、スタイラス４を第１長手接触位置Ｐ_１においてネジ溝に接触している状態から中心長手軸線Ｌと平行に上側に向かって移動させて、第１長手接触位置Ｐ_１と同じ垂直位置において溝底１４ｃよりも上側でスタイラス４をネジ溝１４に接触させる（図４Ｂ）。制御部８は、このときのスタイラス４の中心長手軸線Ｌの方向Ｄ_Ｙでの位置を第２長手接触位置Ｐ_２として取得し記憶する。制御部８はさらに、第１長手接触位置Ｐ_１と第２長手接触位置Ｐ_２との中点位置Ｍを求め、この中点位置Ｍが中心長手軸線Ｌの方向Ｄ_Ｙでのネジ溝１４の溝底１４ｃの中心位置Ｃであると判断する。この後の表面性状を測定する方法および制御は、上記実施形態において図３Ｅ－３Ｆに基づいて説明したものと同様である。

【0026】

別の実施形態に係る表面性状測定装置においては、図５に示すように、スタイラス１０４の先端部分が中心長手軸線Ｌに対して傾いている。この傾きは、スタイラス１０４がネジ溝１４の測定位置Ｒ_１に接触したときにその表面に対して略垂直となるように設定されている。スタイラス１０４が測定する表面に対して垂直な方向で接触することにより、より正確な表面性状測定が可能となる。このような傾いたスタイラス１０４を用いる場合には、ネジ溝１４の上側の測定位置Ｒ_２における表面性状測定を行う際に、スタイラス１０４の向きを変えるか又は別のスタイラスに交換する必要がある。

【0027】

上記実施形態においてはボールネジのネジ溝１４の外周面１２に形成されたネジ溝１４の表面性状測定について説明をしたが、図６に示すように、ボールネジのナット２０の内周面２２に形成されたネジ溝２４の表面性状測定も同様に行うことができる。ナット２０のネジ溝２４の表面性状測定は、スタイラス４をナット２０の内側に挿入した状態で行う。ネジ溝２４の表面性状の測定方法は上記実施形態と同様である。

【0028】

以上に本発明の実施形態について説明をしたが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例えば、スタイラス移動機構部は、中心長手軸線の方向とそれに直交する方向の２方向にだけ移動するものとしてもよい。また、スタイラスとネジ軸またはナットを保持する保持部とを相対的に移動させるための移動機構部は、一方を固定して他方のみを３次元的に移動させるようなものとしてもよい。そのようなものとしては、例えば、三次元空間上を自在に動くロボットアームが考えられる。なお、上記実施形態の説明における「上」「下」などの方向を示す用語は、実施形態での説明を明確にするために用いたものであり、本発明の構成はこれらの方向に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0029】

１ 表面性状測定装置
２ 装置本体部
３ 回転ステージ（保持部）
４ スタイラス
５ 測定ユニット
６ 回転機構部
７ 直動機構部（スタイラス移動機構部）
８ 制御部
１０ ネジ軸
１２ 外周面
１４ ネジ溝
１４ａ 下側の面
１４ｂ 上側の面
１４ｃ 溝底
１４ｄ 溝
１４ｅ 第１エッジ
１４ｆ 第２エッジ
１６ ボール
２０ ナット
２２ 内周面
２４ ネジ溝
１０４ スタイラス
Ｃ 中心位置
Ｄ_Ｘ 中心長手軸線Ｌに垂直な方向
Ｄ_Ｙ 中心長手軸線Ｌの方向
Ｌ 中心長手軸線
Ｍ 中点位置
Ｏ オフセット距離
Ｐ_１ 第１長手接触位置
Ｐ_２ 第２長手接触位置
Ｑ_１ オフセット長手位置
Ｑ_２ オフセット長手位置
Ｒ_１ 測定位置
Ｒ_２ 測定位置

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】