JP2001314936A - ねじ転造検査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ねじ転造開始から転造終了まで変位センサの
検出信号を得て、ねじ転造時に発生するねじ転造異常を
正確に検出するとともに、転造異常の要因を正確に特定
するねじ転造検査システムを提供する。 【解決手段】 ねじ転造開始から転造終了までの間固定
側ダイプレート３ａの変位を検出する変位センサ６の出
力信号から良品判定を行っているため、ねじ転造時の転
造情報を多く入手でき、ねじ転造異常を正確に検出でき
るばかりか、ねじ転造中に発生する転造異常をも検出す
ることができる。また、前記検出波形の特徴を表す少な
くとも２個の指標を転造指標として算出し、これら転造
指標が良品範囲内にあるか否かを判定しているため、こ
れら転造指標の判定結果からねじ転造の正確な良否判定
はもとより不良判定時の不良要因をも正確に特定ができ
る。さらに、転造指標として検出波形の分散とパワース
ペクトル包絡線推定係数とを使用しているため、ねじ部
長さの長短、ねじ部軸径の大小を正確に区別でき、不良
要因を正確に特定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相対に移動する一
対のダイプレートによりねじブランクを挟持してねじ山
を転造する際に、固定側ダイプレートの変位量を検出し
てこの変位量からねじ転造不良を正確に検出するととも
に不良検出時の不良要因を正確に特定することができる
ねじ転造検査システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ねじを製造する際には、相対に平
行移動する一対のダイプレートを備えたねじ転造機が使
用されているが、ねじブランクが適正なタイミングでダ
イプレート間に供給されなかったり、ダイプレートに摩
耗があったり、またねじ転造機に供給されるねじブラン
クに異種類のねじブランクが混入していたりして、規格
外の不良品のねじが製造されている。これを防止するた
め、ねじ転造機でねじを転造する際には、ダイプレート
に加わる圧力の変動を検出して、この検出信号からねじ
転造異常を検出し、不良品のねじを排除するように構成
した米国特許第4,615,197号に記載のねじ転造検査シス
テムが開発されている。このねじ転造検査システム１
は、図５に示すように移動側のダイプレート４ａが移動
してねじブランク５を転造する際に固定側のダイプレー
ト３ａが受ける圧力を検出するストレンゲージ２１，２
２を転造開始位置と転造終了位置とに備えており、この
ストレンゲージ２１，２２の出力信号が信号処理装置１
１に出力され、この信号処理装置１１でねじ転造状態が
監視可能に構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このねじ転造検査シス
テム１では、ストレンゲージ２１，２２の出力信号から
その値と歪み方向とを検出してこれらからダイプレート
３ａ，４ａの摩耗、ねじブランク５の異種混入によるね
じ長さ不良、ねじの沈み込み、浮き上がり等のねじ転造
異常を検出して、不良品のねじを排除することが可能と
なっている。しかしながら、これら異常検出の際のスト
レンゲージ２１，２２の出力信号はねじブランク５の転
造開始時点および転造終了時点の瞬時の値に過ぎず、前
述のねじ転造異常を正確に検出するには十分な変化量が
得られず、ノイズの影響を大きく受けるばかりか、転造
途中での異常検出ができない等の欠点が生じている。

【０００４】本発明は、上記欠点の除去を目的とするも
ので、ねじ転造開始から転造終了まで変位センサの検出
信号を得て、ねじ転造時に発生するねじ転造異常を正確
に検出するとともに、ねじ転造開始から転造終了までの
間に発生する転造異常の要因を正確に特定することがで
きるねじ転造検査システムを提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】ねじブランクが挟持され
る間隔を隔てて相対移動自在な一対のダイプレートを設
けるとともに、固定側ダイプレートの変位量を検出する
変位センサを設け、変位センサの出力信号からねじブラ
ンクに成形されるねじ部の転造異常を検出するねじ転造
検査システムにおいて、変位センサの出力信号をねじブ
ランクの転造開始時点から転造終了時点まで取出してこ
れを検出波形とするように構成されている。

【０００６】また、前記検出波形からその特徴を示す少
なくとも２個の指標を転造指標として算出し、これらを
あらかじめ設定された良品範囲の値と比較して、その比
較結果からねじ転造の良否判定をするとともに不良判定
時の不良要因を特定するように構成してもよい。さら
に、前記転造指標は検出波形の分散と、検出波形のパワ
ースペクトル包絡線推定係数列とであってもよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図１において、１はねじ転造検査シ
ステムであり、機台（図示せず）に固定された固定側ダ
イホルダ３と機台に直線往復移動自在に配置された移動
側ダイホルダ（図示せず）とを備えたねじ転造機２を有
している。前記固定側ダイホルダ３、移動側ダイホルダ
には、それぞれ固定側ダイプレート３ａ、移動側ダイプ
レート４ａが背面の両端を押圧する調整ボルト（図示せ
ず）とその中間を引っ張る調整ボルト（図示せず）とに
より所定間隔隔てて固定されており、しかもこれらダイ
プレート３ａ、３ｂはねじブランク５が挟持される間隔
を隔てて平行に相対移動自在に構成されている。また、
前記ダイホルダ３には、固定側ダイプレート３ａの背面
側の変位量を検出する変位センサ６が取付けられてお
り、ねじブランク５の転造時に固定側ダイプレート３ａ
の背面側の変位量を取出せるように構成されている。前
記変位センサ６は、図２に示すようにレーザ光源６ａと
固定側ダイプレート３ａの背面に反射したレーザ光を受
けるラインセンサ部６ｂとからなり、ラインセンサ部６
ｂを構成する画素（図示せず）がレーザ光を受けるとそ
の濃淡値が変化し、濃淡量が最大となる画素の位置から
基準画素までの距離がアナログ検出信号として検出され
るように構成されている。

【０００８】さらに、前記ねじ転造機２にはねじブラン
ク５の転造開始位置、転造終了位置をそれぞれ検出する
第１位置検出部７、第２位置検出部８が設けられてお
り、これら位置検出部７，８の位置検出信号が後記する
制御部９に出力されるように構成されている。なお、位
置検出部は１個でもよく、これにより移動側ダイプレー
ト４ａの通過を検出して転造開始位置あるいは転造終了
位置を移動側ダイプレート４ａの通過時点からの時間で
算出してもよい。

【０００９】前記変位センサ６の検出信号は、所定サン
プリング時間毎に信号処理装置１１内のＡＤ変換部１０
に送られ、さらに較正部（図示せず）で所定のレンジに
較正された後、信号処理装置１１でねじ転造異常の有無
が検出されるように構成されている。この信号処理装置
１１は、第１位置検出部７から転造開始位置検出信号が
出力されて第２位置検出部８から転造終了位置検出信号
が出力されるまでの間ＡＤ変換部１０のディジタル信号
を取出す信号切出し部１２と、信号切出し部１２からの
ディジタル信号を処理するとともに、これらディジタル
信号からねじ転造の良否を判定する制御部９と、良品範
囲および不良要因特定条件等ねじの良否判定に必要な各
種条件を設定するとともに各種操作指令信号を出力する
操作部１３と、各種情報を記憶する記憶部１４と、判定
結果および各種データを数値、あるいはグラフで表示す
る表示部１５とからなっている。

【００１０】前記操作部１３は、設定モード、サンプリ
ングモード、検査モードの何れかを選択できるように構
成されており、設定モード時には良品範囲および不良要
因特定条件等ねじの良否判定に必要な情報を設定、変更
できるように構成されている。また、この操作部１３は
サンプリングモード時にはサンプリング開始信号および
サンプリング終了信号を出力可能に構成され、検査モー
ド時には検査開始指令信号および検査終了指令信号を出
力可能に構成されている。

【００１１】前記制御部９は、設定モード時操作部１３
で設定される各種の値を記憶部１４に記憶するととも
に、これらを表示部１５で表示するように構成されてい
る。また、この制御部９は、検査モード時、図３および
図４に示すように、 １）検査開始指令信号を待つ。 ２）検査終了指令信号の有無を判断し、これが出力され
ている時、１５）にジャンプする。 ３）信号切出し部のディジタル信号を読込む。 ４）信号切出し部のディジタル信号が転造開始時のディ
ジタル信号か否かを判定し、これが転造開始時のディジ
タル信号である時、これを記憶部に記憶するとともに
（アドレス番号を＋１）、読込み開始フラグをセットし
て、２）に戻る。 ５）読込み開始フラグがセットされているか否かを判断
し、これがセットされてない時、 ２）に戻る。 ６）信号切出し部のディジタル信号が転造終了時のディ
ジタル信号であるか否かを判定し、これが転造終了時の
ディジタル信号である時、これを記憶部に記憶して、
８）にジャンプする。 ７）信号切出し部のディジタル信号を記憶部に記憶して
（アドレス番号を＋１）、２）に戻る。 ８）記憶部に読込まれた値でなる検出波形からその平均
値と自己相関関数値列（ディジタル信号の位相遅れの補
正）とを算出してこれらを記憶部で記憶する。 ９）検出波形とその平均値とから検出波形の分散を算出
して、これを第１転造指標として記憶部に記憶する。 １０）自己相関関数値列からＡＲ（Auto Regressive）
モデルに基づくパワースペクトル包絡線推定係数列αを
算出してその１つα_１を選択するとともに、このパワー
スペクトル包絡線推定係数α_１を第２転造指標として記
憶部に記憶する。 １１）第１転造指標および第２転造指標をあらかじめ設
定された良品範囲の各値と比較して、これらが良品範囲
内にあるか、良品範囲に達してないか、または良品範囲
を超えているかを判定して、これらの結果を各転造指標
毎に一時記憶する １２）前記判定結果から第１転造指標および第２転造指
標が良品範囲にあるか否かを判定して、これらが良品範
囲にない時、１４）にジャンプする。 １３）良判定を転造指標に対応して記憶部に記憶（指標
アドレス番号＋１）するとともに、表示部に良判定表示
指令信号を出力して、２）に戻る（読込みフラグをリセ
ット）。 １４）前記判定結果が次の４個の不良要因特定条件に該
当するかを判断し、該当する不良要因条件に対応する不
良要因コードを読込み、これを転造指標に対応して記憶
部に記憶するとともに（指標アドレス番号＋１）、不良
排除指令信号を不良排除装置に出力して、 ２）に戻
る（読込みフラグをリセット。駆動源停止の必要ある時
には、検査終了指令信号および駆動源異常停止指令信号
を出力）。 第１転造指標が良品範囲に達せず、第２転造指標が良
品範囲を超える場合：ねじ部長さ不足あるいはねじ浮き 第１転造指標が良品範囲を超え、第２転造指標が良品
範囲に達しない場合：ねじ部長さ過多あるいはねじ沈み
込み 第１転造指標および第２転造指標が良品範囲を超える
場合：ねじ部軸径過多 前記不良要因特定条件，，以外の場合：その他
の不良 １５）アドレス番号および指標アドレス番号ならびに読
込みフラグをリセット。 １６）エンド。 となるように構成されている。

【００１２】なお、実施例ではパワースペクトル包絡線
推定係数列αのうち、α_１を第２転造指標としている
が、他のパワースペクトル包絡線推定係数を選択しても
よい。また、転造指標は検出波形の分散およびそのパワ
ースペクトル包絡線推定係数の２種類に限定されている
が、検出波形の波高値等その他検出波形の特徴を表す指
標を加えて判定条件を増やしてもよい。さらに、前記不
良要因特定条件は上記４条件に限定されるものではな
く、任意に変更されてもよい。

【００１３】また、前記制御部９はサンプリングモード
時には、検査モード時と同様に、信号切出し部１２から
のディジタル信号をサンプリング開始信号が出力されて
サンプリング終了信号が出力されるまで読込み、これら
から２個の転造指標を算出して、記憶部１４に記憶する
ように構成されている。さらに、この制御部９はサンプ
リング終了信号が出力されると同時に、前記転造指標の
平均値および分散ならびに良品範囲を算出し、これらを
記憶部１４に記憶するように構成されている。

【００１４】前記表示部１５は良否判定信号および不良
要因コードに基づき良否判定結果および不良判定時の不
良要因を表示するとともに、２個の転造指標をグラフと
しても表示するように構成されている。

【００１５】上記ねじ転造検査システムにおいて、ねじ
転造機作動状態で、操作部１３からサンプリングモード
が選択されて、操作部１３からサンプリング開始指令信
号が出力されると、ねじ転造開始後に固定側ダイプレー
ト３ａの変位量が変位センサ６の検出信号として検出さ
れ、さらにこれがディジタル信号に変換されて制御部９
側に出力される。このディジタル信号は制御部９で検出
波形として読込まれ、この検出波形からその平均値、自
己相関関数値列が算出される。この平均値と検出波形と
から検出波形の分散が算出され、この分散が検出波形の
特徴を表す第１転造指標として記憶される。さらに、前
記自己相関関数値列からＡＲモデルに基づくパワースペ
クトル包絡線推定係数列αが算出されて、その１つα_１
が第２転造指標として記憶部１４に記憶される。上記動
作が操作部１３からサンプリング終了信号が出力される
まで繰り返し行われ、各検出波形について２個の転造指
標が収集される。操作部１３から、サンプリング終了信
号が出力されると同時に、これら転造指標の平均値およ
び分散ならびに所定精度に収まる良品範囲が算出されて
これらが記憶部１４に記憶されるとともに、表示部１５
で表示される。続いて、操作部１３から設定モードが選
択され、各転造指標の良品範囲の値その他の良否判定条
件が必要に応じて設定、変更される。

【００１６】この状態で、操作部１３で検査モードが選
択され、操作部１３から検査開始指令信号が出力される
と、サンプリングモードの場合と同様に、ねじ転造時の
各検出波形について２個の転造指標が算出される。これ
ら転造指標は算出される度に、それぞれ良品範囲内にあ
るか否かが判定され、その判定結果が各転造指標毎に一
時記憶される。これら判定で、いずれの転造指標も良品
範囲内にある時には、良判定信号が制御部９に出力さ
れ、この良判定が転造指標に対応して記憶部１４に記憶
される。同時に、表示部１５で良判定が表示され、さら
に次のねじ転造検査が行われる。

【００１７】一方、前記転造指標のいずれかが良品範囲
外にある時には、前記判定結果から、不良要因特定条件
が検出され、その不良要因特定条件に対応する不良要因
コードが不良判定信号とともに制御部９に出力され、制
御部９からねじ排除指令信号が不良排除装置に出力され
る。また、この不良要因コードが転造指標に対応して記
憶部１４に記憶されるとともに、表示部１５で不良判定
および不良要因が表示される。

【００１８】前記動作が繰り返され、操作部１３からあ
るいは不良要因によって出力される検査終了指令信号に
よってねじ転造検査が終了する。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はねじ転造
開始から転造終了までの間固定側ダイプレートの変位量
を変位センサにより検出してねじ転造異常を検出するよ
うに構成しているため、ねじ転造時の転造情報を多く入
手でき、ノイズの影響が少なくなってねじ転造異常を正
確に検出することができるばかりか、ねじ転造中に発生
する転造異常をも検出することができる等の利点があ
る。また、本発明はねじ転造開始から転造終了までの間
の変位センサから得られる検出波形の特徴を表す少なく
とも２個の指標を転造指標として算出し、これら転造指
標が良品範囲内にあるか否かを判定するように構成して
いるため、これら転造指標の判定結果からねじ転造の正
確な良否判定ができるとともに、不良判定時の不良要因
を正確に特定することができる等の利点がある。さら
に、本発明は検出波形の特徴を表す転造指標として検出
波形の分散とパワースペクトル包絡線推定係数とを使用
しているため、ねじ部長さの長短、ねじ部軸径の大小を
正確に区別でき、不良要因を正確に特定することができ
る等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るねじ転造検査システムの概略構成
図である。

【図２】本発明に係る固定側ダイプレートの変位量を検
出する変位センサを説明する説明図である。

【図３】本発明に係る制御部の前半部分の動作を説明す
るフローチャートである。

【図４】本発明に係る制御部の後半部分の動作を説明す
るフローチャートである。

【図５】従来例を説明する概略説明図である。

【符号の説明】

１ ねじ検査システム ２ ねじ転造機 ３ 固定側ダイホルダ ３ａ 固定側ダイプレート ４ａ 移動側ダイプレート ５ ねじブランク ６ 変位センサ ７ 第１位置検出部 ８ 第２位置検出部 ９ 制御部 １０ ＡＤ変換部 １１ 信号処理装置 １２ 信号切出し部 １３ 操作部 １４ 記憶部 １５ 表示部 ２１，２２ ストレンゲージ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじブランクが挟持される間隔を隔てて
   相対移動自在な一対のダイプレートを設けるとともに、
   固定側ダイプレートの変位量を検出する変位センサを設
   け、変位センサの検出信号からねじブランクに成形され
   るねじ部の異常を検出するねじ転造検査システムにおい
   て、 変位センサの検出信号をねじブランクの転造開始時点か
   ら転造終了時点まで取出してこれを検出波形としたこと
   を特徴とするねじ転造検査システム。
2. 【請求項２】 検出波形の特徴を示す少なくとも２個の
   指標を転造指標として算出し、これらをあらかじめ設定
   された良品範囲の値と比較して、その比較結果からねじ
   転造の良否判定をするとともに不良判定時の不良要因を
   特定することを特徴とする請求項１に記載のねじ転造検
   査システム。
3. 【請求項３】 転造指標は、変位センサから得られる検
   出波形の分散と、検出波形のパワースペクトル包絡線推
   定係数列とからなることを特徴とする請求項２に記載の
   ねじ転造検査システム。