JPH049702A - ネジ穴検査測定装置 - Google Patents

ネジ穴検査測定装置

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JPH049702A
JPH049702A JP11420690A JP11420690A JPH049702A JP H049702 A JPH049702 A JP H049702A JP 11420690 A JP11420690 A JP 11420690A JP 11420690 A JP11420690 A JP 11420690A JP H049702 A JPH049702 A JP H049702A
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measuring head
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Toshimasa Miyata
宮田 敏正
Yoshio Fukaya
深谷 良男
Yuji Takahashi
雄二 高橋
Kiyotaka Kinoshita
清隆 木下
Tetsuhiko Nomura
野村 哲彦
Takamitsu Shibata
柴田 隆光
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Toyoda Koki KK
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Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
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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、ネジ品質を考慮してネジ穴の有効ネジ部のネ
ジ深さ等を自動的に検査することができるネジ穴検査測
定装置に関する。
【従来技術】
従来、ネジ穴の手動式測定法としては、第6図に示した
ように、作業者等が手動測定用ゲージを工作物の予め加
工されたネジ穴に挿入し、そのネジ穴のネジ山を感覚的
にその先端部で検出し、その時のネジ穴の入口における
手動測定用ゲージの目盛りを読み取りネジ深さを測定す
る方法がある。 ネジ穴の自動式測定法としては、第7図に示したように
、マスクネジを工作物のネジ穴に所定のトルクにてねじ
込み、その時のマスクネジのねじ込み量である移動量を
測定する方法がある。 又、静電容量の相対比較を利用したタップミス検出器を
用い、ネジ下穴だけとネジ加工済とのネジ穴の静電容量
の違いからタップミスを検出する程度のものが知られて
いる。
【発明が解決しようとする課題】
機械加工部品に、ネジ穴は必ずと言ってよい程付随して
存在している。そして、機械加工部品にあって、そのネ
ジ穴は機能上重要な役割を占めるにも拘わらず、自動加
工する場合の自動検査・測定方法において有用な手段の
確率が成されていない。 上述のネジ穴の手動式測定法における手動測定用ゲージ
を用いた測定では、下火不良やタップ不良も発見し離く
、ネジ穴の奥に必ず存在する不完全ネジ部の把握ができ
なかった。 又、ネジ穴の自動式測定法において、マスクネジを加工
されたネジ穴に機械的にねじ込むことにより測定でき−
るのは、有効ネジ部のネジ深さのみであり、下穴不良や
タップ不良によるネジ不良まで判定する必要があるよう
なネジ品質に関して検査することはできなかった。 更に、ネジ穴におけるネジそのものは正常であってもネ
ジ加工された時の切粉の残留等があったりすると、有効
ネジ部のネジ深さにおいても誤判定をする可能性が多か
った。 又、タップミス検出器においては、ネジ穴のネジ加工の
有無を平均値的に捉えるため、有効ネジ部のネジ深さの
測定やネジ品質の確認は不可能であった0 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、ゴミや切粉等異物の付
着による測定誤差を無くし、下穴不良やタップ不良によ
るネジ不良を判定できると共にネジ穴の奥の不完全ネジ
部を除いた有効ネジ部のネジ深さ等の測定を正確に自動
的に行うことができるネジ穴検査測定装置を提供するこ
とである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための発明の構成は、予め加工され
たネジ穴のネジ山の形状に沿って先端に配設された接触
子が変位することにより前記ネジ穴のネジ山の形状に対
応してその半径方向の変位量を検出し信号を出力する測
定ヘッドと、前記測定ヘッドの接触子の前記ネジ穴の深
さ方向の移動量を検出し信号を出力する測長部と、前記
測定ヘッドの接触子を前記ネジ穴に挿入し、前記測定ヘ
ッドを前記ネジ穴の深さ方向に駆動させるヘッド駆動部
と、前記測定ヘッドと前記測長部とから出力された信号
を入力し、前記ネジ穴の有効ネジ部のネジ深さ等を算出
する信号演算処理部とを備えたことを特徴とする。
【作用】
予め加工されたネジ穴のネジ山の形状に沿って先端に配
設された接触子が変位する測定ヘッドによりネジ穴のネ
ジ山の形状に対応してその半径方向の変位量が検出され
、その信号が出力される。 又、測長部により上記測定ヘッドの接触子のネジ穴の深
さ方向の移動量が検出され、その信号が出力される。 ヘッド駆動部により測定ヘッドの接触子をネジ穴に挿入
した後、測定ヘッドがネジ穴の深さ方向に駆動される。 そして、信号演算処理部には測定ヘッドと測長部とから
出力された信号が入力され、ネジ穴の有効ネジ部のネジ
深さ等が算出される。
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第1図は本発明のネジ穴検査測定装置の構成を示した構
成図である。 10は測定ヘッドであり、測定ヘッド10の先端には接
触子11が配設されている。又、測定ヘッド10には測
長部を構成する測長ゲージ20が一体的に配設されてい
る。 測長ゲージ20の先端部21は工作物Wのネジ穴深さ等
を測定するために、そのネジ穴の入口近傍に当接させる
必要があるが、本実施例においては、中間部材22を介
して間接的に測長ゲージ20の先端部21を工作物Wの
ネジ穴の入口近傍に当接させている。そして、ネジ穴検
査測定時には、中間部材22は測長ゲージ20の先端部
21と常に接触状態を保たれている。この中間部材22
は測長ゲージ20の先端部21が工作物Wに当接してそ
の表面を傷つけたりしないよう又、ネジ穴検査測定準備
段階等において、測定ヘッド10の接触子11の周囲を
覆っており、その接触子11の保護等を兼ねている。 ヘッド駆動部30は、主として、基台31にその両端を
軸支されたボールネジ32、そのボールネジ32を回転
駆動させるモータ33及び測定ヘッド10及び測長ゲー
ジ20をボールネジ32に取り付ける取付台34とから
構成されている。そして、測定ヘッド10及び測長ゲー
ジ20はヘッド駆動部30によりネジ穴深さ方向(図中
X矢印方向)に駆動される。 測定ヘッド10及び測長ゲージ20からの出力信号は信
号演算処理部40に入力される。信号演算処理部40は
、主として、測定ヘッド10及び測長ゲージ20からの
各入力信号を増幅する増幅器41,43、増幅器41.
43からの各アナログ信号をディジタル信号に変換する
A/D変換器42.44、A/D変換器42.44から
の各ディジタル信号をインタフェース(IF)45を介
して入力し、ネジ穴の有効ネジ部のネジ深さ等を算出す
るCPU46及び制御プログラム及び各種データを記憶
したメモリ47とから構成されている。 又、各種データを入力、ネジ穴検査測定開始等を指示す
る操作盤51とネジ穴検査測定結果等を表示する表示器
52とがインタフェース(IF)48を介してCPU4
6に接続されている。 次に、測定ヘッド10及び測長ゲージ20のより詳細な
構成について、第2図及び第3図を参照して説明する。 測定ヘッド10の接触子11は板バネ13.14等にて
支持されており、それら板バネ13.14等に対して接
触子11と反対側には高透磁率の金属体15が取り付け
られている。そして、その金属体15の外周を囲むよう
に差動トランス16が測定ヘッド10の台板12に固設
されている。 従って、接触子11の変位は金属体15の差動トランス
16に対するネジ穴のネジ山の形状の半径方向の相対変
位量として検出される。 測長ゲージ20の先端部210反対側には磁気目盛りで
あるマグネスケール23が一体的に配設されている。そ
して、マグネスケール23の移動量は測長ゲージ20の
本体側に配設された磁気ヘッドを有する検出部24によ
り読み取られる。 次に、信号演算処理部40で使用されているCP U 
46の処理手順を示した第4図のフローチャートに基づ
き、ネジ穴検査測定開始直後の測定ヘッド10の接触子
11及び測長ゲージ20の先端部21と工作物Wのネジ
穴との関係を示した第5図(a)、測定ヘッド10及び
測長ゲージ20からの各出力信号を示した第5図(b)
を参照して説明する。 先ず、ステップ100で測定ヘッド10からの出力信号
S、を読み込む。 次にステップ102に移行して、ステップ100で読み
込まれた測定ヘッド10の出力信号Slが有効ネジ部の
変位量の下限値として予め設定された設定値j以上であ
るか否かが判定される。 ここで、第5図(a)で示されたネジ穴検査測定開始直
後においては、ネジ下穴部に測定ヘッド10の接触子1
1は接触しており、変位をしないので測定ヘッド10の
出力信号S1は設定値j以下であり、ステップ1.02
の判定はNOであり、ステップ100に戻り、上述の処
理を繰り返す。 測定ヘッド10の接触子11はヘッド駆動部30により
ネジ穴の入口方向へ移動されるに従って、ネジ穴のネジ
下穴部から不完全ネジ部へ、更に、不完全ネジ部から有
効ネジ部へと移動される。 すると、測定ヘッドエ0の出力信号S1は不完全ネジ部
から有効ネジ部へと移行する位置で設定値j以上となり
、ステップ102の判定はYESとなり、ステップ10
4に移行する。 ステップ104では測定ヘッド10の出力信号Sにより
ネジ穴の不完全ネジ部から有効ネジ部へと移行する位置
として測長ゲージ20からの出力信号S2を読み込む。 そして、ステップ106に移行し、ステップ104で読
み込んだ測長ゲージ20からの出力信号S2をl、とし
て記憶する。 次にステップ108に移行して、再度、測定ヘッド10
からの出力信号Slを読み込む。 次にステップ110に移行して、ステップ108で読み
込まれた測定ヘッド10の8力信号S、が有効ネジ部の
変位量の上限値として予め設定された設定値に以上であ
るか否かが判定される。 ここで、第5図(a)で示された有効ネジ部に沿って測
定ヘッド10の接触子11が接触している間は設定値に
以下であり、ステップ110の判定はNOであり、ステ
ップ108に戻り、上述の処理を繰り返す。 測定ヘッド10の接触子11はヘッド駆動部30により
更に、ネジ穴の入口方向へ移動される。 すると、測定ヘッド10の出力信号Slはネジ穴の有効
ネジ部から入口部へと移行する位置で測定ヘッド10の
接触子11がネジ穴から外れて大きく変位するため設定
値に以上となり、ステップ110の判定はYESとなり
、ステップ112に移行する。 ステップ]、 12では測定ヘッド】0の出力信号S。 によりネジ穴の有効ネジ部から入口部へと移行する位置
として測長ゲージ20からの出力信号S2を読み込む。 そして、ステップ114に移行し、ステップ112で読
み込んだ測長ゲージ20からの出力信号S2を12とし
て記憶する。 次にステップ116に移行して、ステップ106で記憶
された!、とステップ114で記憶されたl。 とから有効ネジ部のネジ深さlを次式にて求める。 A=  A、−#。 次にステップ118に移行して、ステップ116で算出
された工作物Wのネジ穴の有効ネジ部のネジ深さlがネ
ジ深さの許容値として予め設定された設定値り以上であ
るか否かが判定される。 ステップ11gの判定は、工作物Wのネジ穴の有効ネジ
部のネジ深さlが設定値り以上であるとYESであり、
ステップ120に移行し、OK表示を表示器52に出力
し、設定値り未満であるとNOであり、ステップ122
に移行し、NG表示を表示器52に出力して、本プログ
ラムを終了する。 尚、上述のプログラムでは、工作物Wのネジ穴の有効ネ
ジ部のネジ深さlのみを判定し、その結果を表示するよ
うにしているが、予め適当な設定値を設定し、その設定
値と測定ヘッド10又は測長ゲージ20からの出力信号
とを比較することによりネジ下穴部の深さの測定及びネ
ジ下穴部の不良判定や不完全ネジ部の深さの測定も実行
可能であることは明らかである。 又、信号演算処理部40のメモリ47に判定したいネジ
穴に対応したネジ穴のモデルパターンの変位量を予め記
憶しておき、ヘッド駆動部30と同期させてそのモデル
パターンと測定ヘット10から読み込んだ出力信号とを
比較することによりネジ穴の形状判定を行うことも可能
となる。 この場合、ネジ穴のモデルパターンに対して、その判定
境界パターンを適当に設定することにより、下穴不良に
よるネジ不良やタップ摩耗等のタップ不良によるネジ不
良の判別、更に、ゴミや切粉等異物の付着の発見が容易
となり、ネジ品質に関する検査測定まで行うことが可能
となる。 更に、上述の実施例ではネジ穴の深さ方向の移動量の検
出に測長ゲージを使用しているが、これに限られるもの
でなく、ヘッド駆動部30のモータ33に取り付けられ
るエンコーダの信号によってその移動量を検出するよう
にしても良い。
【発明の効果】
本発明は、先端に配設された接触子が変位することによ
りネジ穴のネジ山の形状に対応してその半径方向の変位
量を検出する測定ヘッドと、その測定ヘッドの接触子の
ネジ穴の深さ方向の移動量を検出する測長部と、測定ヘ
ッドをネジ穴の深さ方向に駆動させるヘッド駆動部と、
測定ヘッドと測長部とから信号を入力し、ネジ穴の有効
ネジ部のネジ深さ等を算出する信号演算処理部とを備え
ており、測定開始点の認識をネジの周期的変化を捉えて
行うため、ゴミや切粉等異物の付着による信号変化や工
作物の測定面状態の異常による測定誤差が無くなり、ネ
ジ穴の奥の不完全ネジ部を除いた有効ネジ部のネジ深さ
等の測定を正確に自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の具体的な一実施例に係るネジ穴検査測
定装置の構成を示した構成図。第2図は同実施例装置の
測定ヘッド及び測長ゲージ部分の第1図■矢視方向から
の内部構成を示した部分縦断面図。第3図は第2図■矢
視図。第4図は同実施例装置で使用されているCPUの
処理手順を示したフローチャート。第5図(a)は同実
施例装置に係る測定ヘッドの接触子及び測長ゲージの先
端部と工作物のネジ穴との関係を示した説明図。第5図
(b)は第5図(a)に対応した測定ヘッド及び測長ゲ
ージの出力信号を示した説明図。第6図は従来の手動測
定用ゲージを用いたネジ穴の測定を示した説明図。第7
図は従来のマスクネジを用いたネジ穴の測定を示した説
明図である。 10 測定ヘッド 11 接触子

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 予め加工されたネジ穴のネジ山の形状に沿って先端に配
    設された接触子が変位することにより前記ネジ穴のネジ
    山の形状に対応してその半径方向の変位量を検出し信号
    を出力する測定ヘッドと、前記測定ヘッドの接触子の前
    記ネジ穴の深さ方向の移動量を検出し信号を出力する測
    長部と、前記測定ヘッドの接触子を前記ネジ穴に挿入し
    、前記測定ヘッドを前記ネジ穴の深さ方向に駆動させる
    ヘッド駆動部と、 前記測定ヘッドと前記測長部とから出力された信号を入
    力し、前記ネジ穴の有効ネジ部のネジ深さ等を算出する
    信号演算処理部と を備えたことを特徴とするネジ穴検査測定装置。
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