JP2016027320A - Automatic screw dimensions measuring system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable, in measuring screws, various dimensions regarding screws to be automatically measured by only setting each screw one time.SOLUTION: An automatic screw dimensions measuring system 10, comprises a gripping part 68, whose object work of measurement is screws and that grips one end of the male screw in the axial direction of each work; a grip rotating part 62 that drives 360-degree rotation of the gripping part 68 around its axial direction; an optical measuring device 32 that optically measures in a non-contact way the dimensions of the work one end of whose male screw in the axial direction is gripped by the gripping part 68; a Y stage 26 that shifts the optical measuring device 32 in the axial direction relative to the gripping part 68; and an arithmetic sequence unit 100 that calculates and outputs the dimensions of the work in the axial direction and around the axis. The arithmetic sequence unit 100 further comprises a screw diameter calculating subunit 110 that calculates dimensions regarding the screw ridge and the screw root of the work and an overall calculating subunit 112 that calculates the overall length in the axial direction of the work.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ねじ寸法自動測定システムに係り、特に、ねじに関する各種寸法を自動的に測定できるねじ寸法自動測定システムに関する。   The present invention relates to an automatic thread dimension measurement system, and more particularly to an automatic thread dimension measurement system capable of automatically measuring various dimensions related to a screw.

ねじ製造メーカでは、製造されたねじを予め定めた規格を満たす製品として出荷するためにねじの各種寸法測定を行う。ねじの各種寸法にはそれぞれ規格があり、これらの規格に対する計測のために、マイクロメータ、ノギス、ねじゲージ等の多種多様の計測機器を使い分けながら、計測のほとんどにおいて検査員の手作業によるねじ寸法検査が行われる。ねじ1本には10以上の管理すべき寸法があり、これらの寸法の測定にはそれぞれ異なる計測機器が用いられ、その検査結果は検査表に作業員の手書きによって記録される。   A screw manufacturer measures various dimensions of a screw in order to ship the manufactured screw as a product that satisfies a predetermined standard. There are standards for various screw dimensions, and in order to measure to these standards, various types of measuring instruments such as micrometers, vernier calipers, screw gauges, etc. are used properly. Inspection is performed. Each screw has 10 or more dimensions to be managed, and different measuring devices are used for measuring these dimensions, and the inspection results are recorded on the inspection table by the handwriting of the operator.

このようなねじ寸法測定には多大の手間と時間を要するので、いくつかの自動測定方法が提案されている。例えば、特許文献1には、ねじ検査装置として、ねじの頭部をチャックユニットで固定し、ねじ部に発光器から平行光線を照射し、ねじ部に対し発光器と逆の側に設けた受光器によってねじ部の明暗映像を取得し、ねじ部の取得映像に対してコンピュータにより計算を行ってねじの長さ、径幅、ねじ山等の測定情報を表示することが開示されている。発光器と受光器はねじ部の軸方向に沿って移動でき、ねじの頭部を回転してねじ部の向きを変えることでねじの外周を360度に亘って検査できると述べられている。   Since such screw dimension measurement requires a great deal of labor and time, several automatic measurement methods have been proposed. For example, in Patent Document 1, as a screw inspection device, a screw head is fixed by a chuck unit, a parallel light beam is emitted from a light emitter to the screw portion, and a light reception provided on the side opposite to the light emitter with respect to the screw portion. It is disclosed that a bright and dark image of a screw portion is acquired by a device, and measurement information such as a screw length, a diameter width, and a screw thread is displayed by performing calculation on the acquired image of the screw portion by a computer. It is stated that the light emitter and the light receiver can move along the axial direction of the screw portion, and the outer periphery of the screw can be inspected over 360 degrees by rotating the screw head and changing the direction of the screw portion.

特許文献2には、ねじ形状測定装置として、光をねじの螺旋に平行に照射する光源と、光源と同一の受光光軸を有し光軸に平行な成分のみを結像させるテレセントリックレンズを用い、ねじの軸に直交する方向の1次元画像を取得するラインセンサを有する撮像装置を有するものが開示されている。ここでは、走査によってねじ溝について複数の1次元画像を取得し、これらを合成してねじの形状を測定する。   In Patent Document 2, as a screw shape measuring device, a light source that irradiates light parallel to a screw helix and a telecentric lens that has the same light receiving optical axis as that of the light source and forms an image of only a component parallel to the optical axis are used. An apparatus having an imaging device having a line sensor that acquires a one-dimensional image in a direction orthogonal to the axis of the screw is disclosed. Here, a plurality of one-dimensional images of the thread groove are acquired by scanning, and these are combined to measure the shape of the screw.

特開2012−112929号公報JP 2012-112929 A 特開2010−210292号公報JP 2010-210292 A

従来技術では、ねじ部の寸法関係の自動測定が提案されているが、ねじ部以外のねじの各種寸法の測定については述べられていない。例えば、頭部付ねじの場合、頭部の形状寸法、頭部とねじ部の間の首下部における曲率半径、頭部に設けられる頭部穴の深さ等について述べられていない。また、ねじの軸周りの寸法測定では、ねじを軸周りに回転させる必要があり、この回転と測定を連続的に行うことが難しい。特許文献1では、ねじの外周を360度に亘って検査するために、チャックユニットによる頭部の固定を一旦外し、頭部を回転させて再びチャックユニットによって頭部を固定し直すので、回転と測定を連続的に行うものではない。   In the prior art, automatic measurement of the dimensional relationship of the threaded portion has been proposed, but measurement of various dimensions of screws other than the threaded portion is not described. For example, in the case of a screw with a head, the shape and dimensions of the head, the radius of curvature at the lower part of the neck between the head and the screw part, the depth of the head hole provided in the head, etc. are not described. Further, in the dimension measurement around the axis of the screw, it is necessary to rotate the screw around the axis, and it is difficult to perform this rotation and measurement continuously. In Patent Document 1, in order to inspect the outer periphery of the screw over 360 degrees, the head is fixed by the chuck unit once, the head is rotated, and the head is fixed again by the chuck unit. The measurement is not performed continuously.

本発明の目的は、測定対象ワークであるねじを一度セットするだけで、ねじに関する各種寸法を自動的に測定できるねじ寸法自動測定システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a screw dimension automatic measurement system capable of automatically measuring various dimensions related to a screw by once setting a screw as a workpiece to be measured.

本発明に係るねじ寸法自動測定システムは、ねじを測定対象ワークとして、ワークのおねじの軸方向の一方端を把持する把持部と、把持部を軸方向周りに360度回転駆動する把持回転部と、把持部によっておねじの軸方向の一方端が把持されたワークの寸法を光学的に非接触的に計測する光学的計測装置と、光学的計測装置を把持部に対し相対的に軸方向に沿って移動する軸方向移動部と、ワークの軸方向及び軸周りの寸法を算出して出力する演算制御装置と、を備え、演算制御装置は、ワークのねじ山に関する寸法及びねじ谷に関する寸法を算出するねじ径算出部と、ワークの軸方向に沿った全長を算出する全長算出部と、を含むことを特徴とする。   An automatic thread dimension measurement system according to the present invention includes a gripping part that grips one end of a work screw in the axial direction, and a gripping rotating part that rotates the gripping part 360 degrees around the axial direction. An optical measuring device for optically non-contactingly measuring the dimension of the workpiece whose one end in the axial direction of the male screw is gripped by the gripping portion, and the optical measuring device relative to the gripping portion in the axial direction. And an arithmetic control device that calculates and outputs the dimensions of the workpiece in the axial direction and around the axis, and the arithmetic control device has dimensions related to the thread of the workpiece and dimensions related to the thread valley. A screw diameter calculation unit that calculates the total length, and a total length calculation unit that calculates the total length along the axial direction of the workpiece.

本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、把持部は、円板状の外形を有するアダプタであって、ワークのおねじの先端部をねじ込んだときに、ワークの軸方向がぶれないように固定できる所定の噛み合わせ長さのめねじを一方端面の中心に有するアダプタと、アダプタの外周側面を少なくとも3点で挟持して固定する締付チャックと、を含むことが好ましい。   In the screw dimension automatic measurement system according to the present invention, the gripping portion is an adapter having a disk-shaped outer shape, and is fixed so that the axial direction of the workpiece is not shaken when the tip portion of the male screw of the workpiece is screwed. It is preferable to include an adapter having a female screw having a predetermined meshing length at the center of one end surface, and a clamping chuck that clamps and fixes the outer peripheral side surface of the adapter at at least three points.

本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、アダプタは、ワークのおねじのねじ寸法に対応し予め定めた噛み合い精度を有する基準めねじが刻まれたリングゲージと、リングゲージの基準めねじに噛み合うおねじが突き出る一方端面を有する円板状のホルダと、を有し、ホルダの円板形状は、ワークのねじ寸法に関わらず共通の形状であることが好ましい。   In the screw dimension automatic measuring system according to the present invention, the adapter meshes with a ring gauge in which a reference female thread having a predetermined meshing accuracy corresponding to the thread dimension of the male thread of the workpiece is engraved, and a reference female thread of the ring gauge. It is preferable that the disk shape of the holder is a common shape regardless of the thread size of the workpiece.

本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、軸方向をY方向とし、Y方向に垂直な面をXZ平面として、XZ平面に平行な上面を有する基台を備え、把持部は、基台の上面に軸方向周りに回転可能に設けられ、軸方向移動部は、光学的計測装置が搭載される移動テーブルであって基台に対しY方向に沿って任意のY位置に移動可能な移動テーブルを含み、光学的計測装置は、ワークの軸方向及び軸周りの寸法を測定する画像投影部を含むことが好ましい。   The automatic thread dimension measurement system according to the present invention includes a base having an upper surface parallel to the XZ plane, wherein the axial direction is the Y direction, the surface perpendicular to the Y direction is the XZ plane, and the gripping portion is the upper surface of the base The axial movement unit is a movement table on which an optical measuring device is mounted, and a movement table that can move to an arbitrary Y position along the Y direction with respect to the base. The optical measurement device preferably includes an image projection unit that measures the axial direction of the workpiece and a dimension around the axis.

また、本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、画像投影部は、ワークのY方向中心線に対しZ方向の一方側に配置され平行光線を出力する光源と、ワークのY方向中心線に対しZ方向の他方側に配置され、光源からの平行光線を受けてワークの影となる投影形状について光源と同一の受光光軸を有し光軸に平行な成分のみをXY平面に平行な撮像面上に結像させて撮像するテレセントリック光学系の投影撮像カメラと、を有することが好ましい。   In the screw dimension automatic measurement system according to the present invention, the image projection unit is disposed on one side in the Z direction with respect to the Y-direction center line of the workpiece, and outputs a parallel light beam, and the Y-direction center line of the workpiece. An imaging surface that is arranged on the other side in the Z direction and has a light receiving optical axis that is the same as the light source for the projection shape that receives a parallel light beam from the light source and is a shadow of the work, and is parallel to the XY plane. It is preferable to have a projection imaging camera of a telecentric optical system that forms an image on and picks up an image.

また、本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、演算制御装置は、投影撮像カメラによって撮像されたワークの投影形状データを任意の位置分解能を有するビットマップの2次元データに変換し、ビットマップの2次元データの各データを所定の閾値を用いて白黒に2値化する輪郭データ算出部を含むことが好ましい。   Further, in the screw dimension automatic measurement system according to the present invention, the arithmetic and control unit converts the projection shape data of the workpiece imaged by the projection imaging camera into two-dimensional bitmap data having an arbitrary position resolution. It is preferable to include a contour data calculation unit that binarizes each data of the two-dimensional data into black and white using a predetermined threshold.

また、本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、輪郭データ算出部は、予め定めたノイズ判断基準に基づき、白黒の2値化の境界におけるデータについてワークの断面図形から見て異常となるデータをノイズとして除去するスムージング化処理を行ってねじ輪郭プロファイルを示す輪郭データを求めるものであり、ワークをY軸周りに360度回転させたときの所定の角度間隔毎についての輪郭データに基づいてワークの軸方向及び軸周りの寸法を算出して出力することが好ましい。   Further, in the screw dimension automatic measurement system according to the present invention, the contour data calculation unit generates data that becomes abnormal when viewed from the cross-sectional figure of the workpiece with respect to data at the boundary of black and white binarization based on a predetermined noise criterion. A smoothing process is performed to remove the noise, and contour data indicating a screw contour profile is obtained. Based on the contour data for each predetermined angular interval when the workpiece is rotated 360 degrees around the Y axis. It is preferable to calculate and output dimensions in the axial direction and around the axis.

また、本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、Z方向に沿って投影撮像カメラを移動する合焦移動部を含み、演算制御装置は、ビットマップに変換する前処理として、投影撮像カメラによって撮像されたねじの投影形状データが白データから黒データに遷移するエッジ領域において、投影形状データの白黒境界において最大値を取るように予め定めた評価関数を用い、合焦移動部によって投影撮像カメラをZ方向に移動させながら各Z位置における評価関数の値を求め、評価関数の値が最大値となるZ位置を合焦位置として投影撮像カメラのZ方向位置を固定する合焦位置算出部を含むことが好ましい。   Further, the screw dimension automatic measurement system according to the present invention includes a focus moving unit that moves the projection imaging camera along the Z direction, and the arithmetic and control unit performs imaging with the projection imaging camera as preprocessing for conversion into a bitmap. In the edge region where the projected shape data of the screw is changed from white data to black data, a projection imaging camera is controlled by a focusing moving unit using a predetermined evaluation function so as to take a maximum value at the black-and-white boundary of the projected shape data. An in-focus position calculation unit that obtains the value of the evaluation function at each Z position while moving in the Z direction, and fixes the Z direction position of the projection imaging camera with the Z position at which the value of the evaluation function is the maximum value as the in-focus position; It is preferable.

また、本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、演算制御装置は、ワークの所定の角度間隔毎における輪郭データについてワークのY軸周りの寸法の測定データの群を求め、予め設定した下限閾値から予め設定した上限閾値までの範囲から外れる前記寸法の測定データを除外して、前記寸法の測定データの残りの群に基づいてY軸周りの寸法についての値を算出し出力装置に出力させることが好ましい。   Further, in the screw dimension automatic measurement system according to the present invention, the arithmetic and control unit obtains a group of measurement data of the dimension around the Y axis of the work for the contour data at every predetermined angular interval of the work, and from a preset lower threshold value Excluding the measurement data of the dimension outside the range up to the preset upper limit threshold, calculating a value about the dimension around the Y axis based on the remaining group of the measurement data of the dimension, and causing the output device to output the value. preferable.

また、本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、演算制御装置は、白黒の2値化の境界におけるデータについて、ワークをY軸周りに回転させたときに得られる所定の角度間隔毎の輪郭データにおいて、ワークのY方向に沿って連続した測定データの軌跡に予め設定した所定周波数についてのローパスフィルタを行うことによりスムージング化処理を行うことが好ましい。   Further, in the screw dimension automatic measurement system according to the present invention, the arithmetic and control unit provides contour data for each predetermined angular interval obtained when the workpiece is rotated about the Y axis with respect to the data at the boundary of black and white binarization. In the above, it is preferable to perform the smoothing process by performing a low-pass filter for a predetermined frequency set in advance on the locus of the measurement data continuous along the Y direction of the workpiece.

また、本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、演算制御装置は、白黒の2値化の境界におけるデータについて、ワークをY軸周りに回転させたときに得られる所定の角度間隔毎の輪郭データについて、ワークが所定角度ずつずれることに基づくY方向のずれを予測し、ワークのY軸周りの角度に対応して予測したずれで補正した複数の点から予測される点のX方向位置の軌跡にローパスフィルタを行い、フィルタ処理後の輪郭データを生成し、フィルタ処理後の輪郭データに基づいて前記ワークのY軸周りの寸法についての値を算出して出力装置に出力させることが好ましい。   Further, in the screw dimension automatic measurement system according to the present invention, the arithmetic and control unit provides contour data for each predetermined angular interval obtained when the workpiece is rotated about the Y axis with respect to the data at the boundary of black and white binarization. The X-direction position trajectory of a point predicted from a plurality of points corrected with the predicted deviation corresponding to the angle around the Y-axis of the work is predicted based on the work being displaced by a predetermined angle. It is preferable to perform a low pass filter to generate filtered contour data, calculate a value about the dimension of the workpiece around the Y axis based on the filtered contour data, and output the calculated value to the output device.

本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、ワークが頭部とねじ軸部とを有し、頭部に締付工具用の回し溝または回し穴を有する頭部付ねじであり、光学的計測装置は、ワークの頭部穴の深さを測定する頭部計測部を含むことが好ましい。   In the screw dimension automatic measurement system according to the present invention, the workpiece is a head-attached screw having a head and a screw shaft portion, and having a turning groove or a turning hole for a tightening tool on the head, and an optical measuring device Preferably includes a head measuring unit that measures the depth of the head hole of the workpiece.

本発明に係るねじ寸法自動測定システムにおいて、頭部計測部は、ワークの頭部穴の形状をXZ平面に平行な撮像面上で撮像する頭部撮像カメラと、ワークのY方向に対し所定の傾斜角度で、XZ平面上で直線状に延びるビームをワークの頭部の上面と頭部穴の底面とに跨って照射するレーザ光源と、を有し、演算制御装置は、頭部撮像カメラの撮像データに基づいてワークの頭部寸法を算出する頭部寸法算出部と、レーザ光源から照射される直線状のビームが頭部上面と頭部穴の底面とに投影される投影位置をそれぞれ頭部撮像カメラによって検出し、検出されたそれぞれの投影位置のXZ平面上における食い違い量と所定の傾斜角度とに基づいて頭部穴の深さを算出する頭部穴深さ算出部を含むことが好ましい。   In the screw dimension automatic measurement system according to the present invention, the head measurement unit includes a head imaging camera that images the shape of the head hole of the workpiece on an imaging plane parallel to the XZ plane, and a predetermined amount with respect to the Y direction of the workpiece. A laser light source that irradiates a beam extending linearly on the XZ plane at an inclination angle across the top surface of the head of the workpiece and the bottom surface of the head hole. The head dimension calculation unit that calculates the head dimension of the workpiece based on the imaging data, and the projection positions at which the linear beam emitted from the laser light source is projected on the top surface of the head and the bottom surface of the head hole And a head hole depth calculation unit that calculates the depth of the head hole based on the amount of discrepancy on the XZ plane of each detected projection position and a predetermined inclination angle. preferable.

上記構成によれば、ねじ寸法自動測定システムは、測定対象ワークであるおねじの軸方向の一方端を把持する把持部を有し、把持部を軸方向周りに360度回転駆動させ、ワークの寸法を光学的に非接触的に計測する光学的計測装置を把持部に対し相対的に軸方向に沿って移動する。これによって、測定対象ワークであるねじを把持部に一度セットするだけで、ワークの軸方向及び軸周りの各種寸法を自動的に測定できる。   According to the above configuration, the screw dimension automatic measurement system has the grip portion that grips one end in the axial direction of the male screw that is the workpiece to be measured, and rotates the grip portion by 360 degrees around the axial direction. An optical measuring device that measures the dimensions optically in a non-contact manner is moved along the axial direction relative to the grip portion. As a result, the axial direction of the workpiece and various dimensions around the axis can be automatically measured only by once setting the screw as the workpiece to be measured on the gripping portion.

また、ねじ寸法自動測定システムにおいて、把持部は、円板状の外形を有するアダプタであって、ワークのおねじの先端部をねじ込んだときに、ワークの軸方向がぶれないように固定できる所定の噛み合わせ長さのめねじを一方端面の中心に有するアダプタを有する。これによって、ワークを軸周りに回転させても安定した測定を行うことが出来る。   In the automatic thread dimension measurement system, the gripping part is an adapter having a disk-shaped outer shape, and can be fixed so that the axial direction of the work is not shaken when the tip part of the male thread of the work is screwed. And an adapter having a female screw having a length of meshing at the center of one end face. As a result, stable measurement can be performed even when the workpiece is rotated around the axis.

また、ねじ寸法自動測定システムにおいて、アダプタは、ワークのおねじのねじ寸法に対応し予め定めた噛み合い精度を有する基準めねじが刻まれたリングゲージを有する。リングゲージの基準めねじは正確なめねじ形状を有するので、ワークが良品であればその完全ねじ部を基準めねじに1ピッチ程度噛み合わせることで、ワークの軸方向がぶれないようにしっかりと固定できる。また、リングゲージの基準めねじに噛み合うおねじが一方端面側から突き出す円板状のホルダを有し、ホルダの円板形状は、ワークのねじ寸法に関わらず共通の形状であるので、この共通の形状を締付チャックで挟持することで、各種呼び寸法のねじの測定に容易に対応できる。   In the automatic thread dimension measurement system, the adapter has a ring gauge in which a reference female thread having a predetermined meshing accuracy corresponding to the thread dimension of the male thread of the workpiece is engraved. The standard internal thread of the ring gauge has an accurate internal thread shape, so if the workpiece is a good product, it can be firmly fixed so that the axial direction of the workpiece does not shake by engaging the complete thread part with the standard internal thread about 1 pitch. it can. In addition, since the male screw that meshes with the reference female thread of the ring gauge has a disk-shaped holder that protrudes from one end face side, the disk shape of the holder is the same regardless of the thread size of the workpiece. Can be easily accommodated for measuring screws with various nominal dimensions.

また、ねじ寸法自動測定システムは、XZ平面に平行な上面を有する基台の上面に把持部が軸方向周りに回転可能に設けられ、基台に対しY方向に沿って任意のY位置に移動可能なYテーブル上にワークの軸方向及び軸周りの寸法を測定する画像投影部を含む光学的計測装置が搭載される。このように、把持部を軸周りに回転させ、YテーブルをY方向に沿って移動させることで、画像投影部を用いてワークの軸方向及び軸周りの寸法を自動的に測定できる。   In addition, the screw dimension automatic measurement system is provided with a gripping portion that is rotatable about the axial direction on the upper surface of the base having an upper surface parallel to the XZ plane, and moves to an arbitrary Y position along the Y direction with respect to the base. An optical measuring device including an image projection unit that measures the axial direction of the workpiece and the dimension around the axis is mounted on a possible Y table. Thus, by rotating the gripping part around the axis and moving the Y table along the Y direction, the axial direction of the workpiece and the dimension around the axis can be automatically measured using the image projection part.

また、ねじ寸法自動測定システムにおいて、画像投影部は、ワークのY方向中心線に対しZ方向の一方側に配置される平行光線光源と、ワークのY方向中心線に対しZ方向の他方側に配置されるテレセントリック光学系の投影撮像カメラを有する。これによって、ワークの外形データを正確に取得できる。   Further, in the screw dimension automatic measurement system, the image projection unit has a parallel light source arranged on one side in the Z direction with respect to the center line in the Y direction of the workpiece, and on the other side in the Z direction with respect to the center line in the Y direction of the workpiece. It has a telecentric optical projection imaging camera arranged. Thereby, the outline data of the workpiece can be obtained accurately.

また、ねじ寸法自動測定システムにおいて、演算制御装置は、投影撮像カメラによって撮像されたねじの投影形状データを任意の位置分解能を有するビットマップの2次元データについて、白黒の2値化の境界におけるデータについてねじの断面図形から見て異常となるデータをノイズとして除去したねじ輪郭プロファイルを示す輪郭データを求める。これによって、ワークに付着したゴミ等によるノイズをソフトウェア処理によって除去できるので、ワークの軸方向及び軸周りの寸法を正確に算出して出力することが出来る。   Further, in the screw dimension automatic measurement system, the arithmetic and control unit uses the projection shape data of the screw imaged by the projection imaging camera for the two-dimensional bitmap data having an arbitrary position resolution and the data at the boundary of black and white binarization. Contour data indicating a screw contour profile obtained by removing, as noise, data that is abnormal when viewed from the cross-sectional shape of the screw is obtained. As a result, noise due to dust or the like adhering to the workpiece can be removed by software processing, so that the axial direction of the workpiece and the dimension around the axis can be accurately calculated and output.

また、ねじ寸法自動測定システムにおいて、投影撮像カメラによって撮像されたねじの投影形状データが白データから黒データに遷移するエッジ領域において合焦位置を算出する。一般的なオートフォーカスは、対象物の表面に合焦することが出来るが、ねじの輪郭プロファイルは、軸状の直径のエッジのプロファイルであるので、合焦位置がきわめて狭い。上記構成では、投影形状データの白黒境界において最大値を取るように予め定めた評価関数を用いるので、合焦位置を正確に求めることが出来る。   Further, in the screw dimension automatic measurement system, the in-focus position is calculated in an edge region where the projected shape data of the screw imaged by the projection imaging camera changes from white data to black data. The general autofocus can focus on the surface of the object, but since the screw profile profile is an edge profile of an axial diameter, the focus position is very narrow. In the above configuration, since the evaluation function that is predetermined so as to take the maximum value at the black and white boundary of the projection shape data is used, the in-focus position can be accurately obtained.

また、ねじ寸法自動測定システムにおいて、ワークの所定の角度間隔毎における輪郭データについてワークのY軸周りの寸法の測定データの群を求め、予め設定した下限閾値から予め設定した上限閾値までの範囲から外れる軸周りの寸法の測定データを除外して、Y軸周りの寸法の測定データの残りの群に基づいてY軸周りの寸法についての値を算出する。これにより、ねじに異物が付着した場合でもより精度よくY軸周りの寸法についての値を算出できる。   Further, in the screw dimension automatic measurement system, a group of measurement data of the dimension around the Y axis of the workpiece is obtained for the contour data at every predetermined angular interval of the workpiece, and from a range from a preset lower limit threshold to a preset upper limit threshold A value for the dimension around the Y-axis is calculated based on the remaining group of dimension measurement data around the Y-axis, excluding the measurement data around the off-axis dimension. Thereby, even when a foreign substance adheres to the screw, the value about the dimension around the Y axis can be calculated more accurately.

また、ねじ寸法自動測定システムにおいて、ワークが頭部付ねじの場合には、投影形状データでは頭部穴の測定ができないので、光学的計測装置は、画像投影部とは別に、ワークの頭部穴の深さを測定する頭部計測部を含む。これによって、頭部穴の測定についても非接触の光学的計測を行うことが出来る。   In the screw dimension automatic measurement system, when the workpiece is a screw with a head, since the head hole cannot be measured with the projection shape data, the optical measuring device is separated from the image projection unit. Includes a head measurement unit that measures the depth of the hole. Thereby, non-contact optical measurement can be performed for the measurement of the head hole.

また、ねじ寸法自動測定システムにおいて、穴深さの計測は、ワークのY方向に対し所定の傾斜角度で、XZ平面上で直線状に延びるレーザビームをワークの頭部の上面と頭部穴の底面に跨って照射すると、この直線状に延びるビームは、頭部の上面と頭部穴の底面とで投影位置が穴深さに応じてずれて食い違うことを利用する。これによって、頭部穴の深さについてゲージ等を用いずに非接触の光学的計測によって行うことが出来る。   In the automatic thread dimension measurement system, the hole depth is measured by applying a laser beam extending linearly on the XZ plane at a predetermined inclination angle with respect to the Y direction of the workpiece and When irradiated across the bottom surface, this linearly extending beam utilizes the fact that the projection position shifts in accordance with the hole depth between the top surface of the head and the bottom surface of the head hole. Thus, the depth of the head hole can be measured by non-contact optical measurement without using a gauge or the like.

本発明に係る実施の形態のねじ寸法自動測定システムの構成図で、ねじ寸法自動測定装置の正面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram of the screw dimension automatic measuring system of embodiment which concerns on this invention, and is a front view of a screw dimension automatic measuring apparatus. 図1のねじ寸法自動測定装置について、図2(a)は左側面図であり、(b)は上面図である。FIG. 2A is a left side view and FIG. 2B is a top view of the screw dimension automatic measuring device of FIG. 本発明に係る実施の形態のねじ寸法自動測定システムの把持部と把持される測定対象ワークであるねじを示す図である。図3(a)は、締付チャックの側面図であり、(b)は、アダプタの側面図であり、(c)は、測定対象ワークのねじを示す図である。(d)はアダプタの分解図である。(e)から(g)は、(a)から(c)に対応する上面図である。It is a figure which shows the screw which is the measurement object workpiece | work hold | gripped with the holding part of the screw dimension automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention. FIG. 3A is a side view of the fastening chuck, FIG. 3B is a side view of the adapter, and FIG. 3C is a view showing a screw of the workpiece to be measured. (D) is an exploded view of the adapter. (E) to (g) are top views corresponding to (a) to (c). 呼び寸法が異なる測定対象ワークごとのアダプタを示す図で、図4(a)は、M12のねじ用のアダプタを示す図で、(b)は、M6のねじ用のアダプタを示す図で、(c)は、M3のねじ用のアダプタである。FIG. 4A is a diagram illustrating an adapter for a M12 screw, and FIG. 4B is a diagram illustrating an adapter for a M6 screw. c) is an adapter for an M3 screw. 本発明に係る実施の形態のねじ寸法自動測定システムにおける測定の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the measurement in the screw dimension automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention. 図5の測定手順に対応する測定箇所を示す図である。図6(a)は、側面図における測定箇所を示し、(b)は、上面図における測定箇所を示す図である。It is a figure which shows the measurement location corresponding to the measurement procedure of FIG. FIG. 6A is a diagram illustrating measurement points in the side view, and FIG. 6B is a diagram illustrating measurement points in the top view. 図5における頭部穴深さの測定を示す図である。図7(a)は、測定対象ワークにおいて任意の把持状態にある図であり、(b)は、(a)の状態から測定対象ワークを軸周りに回転させた状態を示す図であり、(c)は、レーザ光源を測定対象ワークに対してY方向に位置を移動させて頭部穴深さを測定する状態を示す図である。It is a figure which shows the measurement of the head hole depth in FIG. FIG. 7A is a diagram in an arbitrary gripping state of the measurement target workpiece, and FIG. 7B is a diagram illustrating a state in which the measurement target workpiece is rotated around the axis from the state of FIG. c) is a diagram illustrating a state in which the position of the head hole is measured by moving the position of the laser light source in the Y direction with respect to the workpiece to be measured. 本発明に係る実施の形態のねじ寸法自動測定システムにおいて、合焦位置の算出方法を示す図である。図8(a)は、ねじの輪郭の投影状態を示す図で、(b)は、投影撮像カメラの焦点位置がAからEのときの撮像された白黒状態を示す図で、(c)は、白黒状態の変化を階調値Iの変化で示す図で、(d)は、階調値IのZ位置に対する微分波形を示す図で、(e)は、(d)の波形の半値幅のZ位置に対する関係を示す図である。It is a figure which shows the calculation method of a focus position in the screw dimension automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention. FIG. 8A is a diagram showing a projected state of a screw outline, FIG. 8B is a diagram showing a captured monochrome state when the focal position of the projection imaging camera is A to E, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing a change in the monochrome state by a change in the gradation value I, (d) is a diagram showing a differential waveform with respect to the Z position of the gradation value I, and (e) is a half width of the waveform in (d). It is a figure which shows the relationship with respect to Z position. 本発明に係る実施の形態のねじ寸法自動測定システムにおいて、輪郭プロファイルのノイズ除去方法を示す図である。図9(a)は、輪郭追跡処理のルールを示す図であり、(b)は、測定対象ワークについて輪郭追跡処理を行って得られたねじ輪郭プロファイルであり、(c)は、(b)からノイズを除去した輪郭データを示す図である。It is a figure which shows the noise removal method of an outline profile in the screw dimension automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention. FIG. 9A is a diagram showing rules for the contour tracking process, FIG. 9B is a screw contour profile obtained by performing the contour tracking process on the workpiece to be measured, and FIG. It is a figure which shows the contour data which removed the noise from. 図5において、首下Rの測定を示す図である。図10(a)は、測定対象ワークの首下部の輪郭データを示す図で、(b)は、首下Rの測定方法を示す図である。In FIG. 5, it is a figure which shows the measurement of lower neck R. FIG. FIG. 10A is a diagram showing contour data of the lower neck of the workpiece to be measured, and FIG. 10B is a diagram showing a measurement method of the neck R. 図5における山径の測定を示す図である。図11(a)は、測定対象ワークの軸方向に沿った輪郭データを示す図で、(b)は、(a)の山部の輪郭データの回帰線を求める図で、(c)は、山径の算出方法を示す図である。It is a figure which shows the measurement of the crest diameter in FIG. FIG. 11 (a) is a diagram showing contour data along the axial direction of the workpiece to be measured, (b) is a diagram for finding a regression line of the contour data of the peak portion of (a), and (c) is It is a figure which shows the calculation method of a mountain diameter. 図5における谷径の測定を示す図である。図11(a)は、測定対象ワークの軸方向に沿った輪郭データを示す図で、(b)は、(a)の谷部の輪郭データの回帰線を求める図で、(c)は、谷径の算出方法を示す図である。It is a figure which shows the measurement of the valley diameter in FIG. FIG. 11A is a diagram showing the contour data along the axial direction of the workpiece to be measured, FIG. 11B is a diagram for obtaining a regression line of the contour data of the valley portion in FIG. 11A, and FIG. It is a figure which shows the calculation method of a valley diameter. 頭部穴深さの別の測定方法を示す図である。図13(a)は、頭部穴に所定の頭部穴用基準ビットを挿入した状態を示す側面図で、(b)は、(a)に対応する上面図である。It is a figure which shows another measuring method of head hole depth. FIG. 13A is a side view showing a state in which a predetermined head hole reference bit is inserted into the head hole, and FIG. 13B is a top view corresponding to FIG. 呼び寸法が異なる測定対象ワークごとの頭部穴用ビットを示す図で、図14(a)は、M12のねじ用の頭部穴用ビットを示す図で、(b)は、M6のねじ用の頭部穴用ビットを示す図で、(c)は、M3のねじ用の頭部穴用ビットを示す図である。FIG. 14A is a diagram showing a head hole bit for a M12 screw, and FIG. 14B is a diagram for a M6 screw. (C) is a figure which shows the head hole bit for M3 screws. 本発明に係る実施形態の別例のねじ寸法自動測定システムを構成するねじ寸法自動測定装置の主要部の正面図である。It is a front view of the principal part of the screw dimension automatic measurement apparatus which comprises the screw dimension automatic measurement system of another example of embodiment which concerns on this invention. 図15のねじ寸法自動測定装置の右側面図である。It is a right view of the screw dimension automatic measuring apparatus of FIG. 図15のねじ寸法自動測定装置について、図17(a)は上面図で頭部撮像カメラを右側に退避させた状態を示す図であり、(b)は頭部撮像カメラを撮像位置に移動させた状態を示す上面図である。FIG. 17A is a top view showing a state in which the head imaging camera is retracted to the right side, and FIG. 17B is a diagram illustrating a state where the head imaging camera is moved to the imaging position. It is a top view which shows the state. 図15のねじ寸法自動測定装置の上面図で頭部撮像カメラを省略した図である。It is the figure which abbreviate | omitted the head imaging camera in the top view of the screw dimension automatic measuring apparatus of FIG. 図15の左側面図において、ビット掴みユニットを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a bit gripping unit in the left side view of FIG. 15. 本発明に係る実施形態の別例のねじ寸法自動測定システムにおいて、輪郭データを算出した後、所定角度において山径及び谷径を算出する方法を示す図で、図12(c)の拡大図である。In the screw dimension automatic measurement system of another example of an embodiment concerning the present invention, it is a figure showing a method of calculating a crest diameter and a trough diameter at a predetermined angle after calculating contour data, and is an enlarged view of FIG. is there. 図21(a)は、所定角度における山径dmax及び谷径dminの測定データを曲線で結んで、角度θとの関係で示す図であり、(b)はねじであるワークの軸方向一部の断面図である。FIG. 21A is a diagram showing measurement data of the crest diameter dmax and the trough diameter dmin at a predetermined angle by a curve and showing the relationship with the angle θ, and FIG. 21B is a part in the axial direction of the workpiece which is a screw. FIG. 所定角度における山径dmaxの測定データと測定データの個数との関係において、理想モデルの場合(a)と、1例において所定範囲から外れた測定データを除外する場合(b)とを示す図である。In the relationship between the measurement data of the crest diameter dmax and the number of measurement data at a predetermined angle, a diagram showing the case of an ideal model (a) and a case of excluding measurement data out of a predetermined range in one example (b). is there. ワークの所定角度における輪郭データにローパスフィルタを行う場合において、ワークの1次的なねじ輪郭プロファイル(a)と、フィルタ処理後の2次的なねじ輪郭プロファイル(b)とを示す図である。It is a figure which shows the primary screw | thread outline profile (a) of a workpiece | work, and the secondary screw | thread outline profile (b) after a filter process, when performing a low-pass filter to the contour data in the predetermined angle of a workpiece | work. ワークの所定角度における輪郭データを求める際にローパスフィルタによりX方向についての異常部分の除去を行う場合において、ワークを所定角度ずつ回転させた場合における1次的なねじ輪郭プロファイルの変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a change in a primary screw contour profile when a workpiece is rotated by a predetermined angle when an abnormal portion in the X direction is removed by a low-pass filter when obtaining contour data at a predetermined angle of the workpiece. is there. (a)は、ワークの輪郭プロファイルの一部の点において、所定角度におけるX方向位置についての軌跡にローパスフィルタにより異常部分の除去を行う場合において、フィルタ処理前の軌跡(a)と、フィルタ処理後の軌跡(b)とを示す図である。(A) shows the locus (a) before the filtering process and the filtering process when the abnormal part is removed by the low-pass filter in the locus about the X direction position at a predetermined angle at a part of the contour profile of the workpiece. It is a figure which shows the following locus | trajectory (b). ワークを固定するためのアダプタの別例を示している図4に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 4 which shows the other example of the adapter for fixing a workpiece | work.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、測定対象ワークとして、ねじの呼びがM3で呼び長さが30mmの六角穴付きボルトを主として述べるが、これは説明のための例示である。ねじの種類としてはメートル並目ねじの他に、メートル細目ねじ、管用テーパねじ、管用平行ねじ、ウイットウォース並目ねじ、ユニファイ並目ねじ、ユニファイ細目ねじ、ミニチュアねじ、メートル台形ねじであってもよい。また、呼び長さは30mm以外のものであってもよい。頭部穴は頭部に設けられる締付工具用の回し溝または回し穴で、六角穴の他に、すりわり(マイナス溝)、十字穴、プラスマイナス穴、四角穴、トルクス(登録商標)やその改良版であるトルクス・プラス(登録商標)等の六角星形の穴であるヘクスローブ穴、三角穴であってもよい。また、頭部を有しなくてもよく、頭部を有しても頭部穴を有しないものでもよい。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, a hexagon socket head cap screw having a nominal thread size of M3 and a nominal length of 30 mm will be mainly described as a workpiece to be measured. This is an illustrative example. In addition to metric coarse threads, the types of screws are metric fine threads, pipe taper screws, pipe parallel threads, Whitworth coarse threads, unified coarse threads, unified fine threads, miniature screws, metric trapezoidal screws. Also good. The nominal length may be other than 30 mm. The head hole is a turning groove or turning hole for a tightening tool provided in the head. In addition to a hexagonal hole, a slot (minus groove), cross hole, plus / minus hole, square hole, Torx (registered trademark), It may be a hexagonal star-shaped hex lobe hole or triangular hole such as Torx Plus (registered trademark) which is an improved version thereof. Moreover, it does not need to have a head, and may have a head or no head hole.

以下で述べる形状、寸法、材質、測定箇所等は、説明のための例示であって、ねじ寸法自動測定システムの仕様等に合わせ、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   The shapes, dimensions, materials, measurement locations, and the like described below are examples for explanation, and can be appropriately changed in accordance with the specifications of the screw dimension automatic measurement system. In the following description, the same elements are denoted by the same reference symbols in all the drawings, and redundant description is omitted.

図1は、実施の形態のねじ寸法自動測定システム10の構成図である。ねじ寸法自動測定システム10は、ねじ寸法自動測定装置12と、演算制御装置100と、空圧制御装置102を含んで構成される。ねじ寸法自動測定装置12は、防振台14と、防振台14の上に設けられる筐体15の内部に配置される基台16を含んで構成される。図1には、ねじ寸法自動測定装置12の正面図が示される。図2には、ねじ寸法自動測定装置12の筐体15の内部の部分についての左側面図と上面図が示される。図2の(a)は左側面図、(b)は上面図である。図1,2に、直交するX方向とY方向とZ方向を示した。XZ平面は基台16の上面に平行な面で、基台16の上面に垂直な方向が重力方向に平行なY方向である。X方向は、左側面図における左右方向で、Z方向は正面図における左右方向である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a screw dimension automatic measurement system 10 according to an embodiment. The automatic screw dimension measuring system 10 includes an automatic screw dimension measuring device 12, an arithmetic control device 100, and a pneumatic control device 102. The screw dimension automatic measuring device 12 is configured to include a vibration isolation table 14 and a base 16 disposed inside a housing 15 provided on the vibration isolation table 14. FIG. 1 shows a front view of the screw dimension automatic measuring device 12. FIG. 2 shows a left side view and a top view of the internal part of the housing 15 of the screw dimension automatic measuring device 12. 2A is a left side view, and FIG. 2B is a top view. 1 and 2 show the X direction, the Y direction, and the Z direction which are orthogonal to each other. The XZ plane is a plane parallel to the upper surface of the base 16, and the direction perpendicular to the upper surface of the base 16 is the Y direction parallel to the direction of gravity. The X direction is the left-right direction in the left side view, and the Z direction is the left-right direction in the front view.

ねじ寸法自動測定装置12の構成要素ではないが、測定対象のワーク8を示した。ワーク8は、ねじの呼びがM12で呼び長さが30mmの六角穴付ボルトである。ワーク8の軸方向はY方向に平行な方向である。換言すればY方向はワーク8の軸方向である。   Although it is not a component of the screw dimension automatic measuring device 12, the workpiece 8 to be measured is shown. The workpiece 8 is a hexagon socket head cap screw having a nominal thread size of M12 and a nominal length of 30 mm. The axial direction of the workpiece 8 is a direction parallel to the Y direction. In other words, the Y direction is the axial direction of the workpiece 8.

基台16の上面からY方向に平行に立設される柱部18,19と、2つの柱部18,19の上端部を接続する天板部20とは、基台16とともに枠空間を形成する。柱部18,19の互いに向かい合う面にはそれぞれガイドレール22,23が設けられ、ガイドレール22,23で挟まれる内側には、ねじ柱24,25が基台16の上面からY方向に平行に立設される。ねじ柱24,25は、外周面に軸方向に沿っておねじが刻まれ、基台16に回転自在に支持される回転可能な軸柱である。ねじ柱24,25の−Y方向の端部は、基台16の上面板から下方に突出し、プーリがそれぞれ設けられる。   The column portions 18 and 19 erected in parallel with the Y direction from the upper surface of the base 16 and the top plate portion 20 connecting the upper ends of the two column portions 18 and 19 form a frame space together with the base 16. To do. Guide rails 22 and 23 are provided on the mutually facing surfaces of the column portions 18 and 19, and screw columns 24 and 25 are parallel to the Y direction from the upper surface of the base 16 on the inner side between the guide rails 22 and 23. Established. The screw columns 24 and 25 are rotatable shaft columns that are threaded along the axial direction on the outer peripheral surface and are rotatably supported by the base 16. The ends of the screw columns 24 and 25 in the −Y direction protrude downward from the top plate of the base 16 and are provided with pulleys.

Yステージ26は、図2(b)に示されるようにZ方向の両端にガイドレール22,23に摺動可能なスライド部を有し、2組の軸受部27,28が設けられて上面が平坦なテーブル台である。2組の軸受部27,28のうち、一方の軸受部27は、ガイドレール22の+Z側に設けられ、他方の軸受け部28は、ガイドレール23の−Z側に設けられる。2組の軸受部27,28は、ねじ柱24,25の外周に刻まれたねじと噛み合うボールナットで構成される。外周におねじが刻まれたねじ柱24,25とボールナットを含む軸受部27,28は、ボールねじ機構を構成し、ねじ柱24,25は、ボールねじ機構用のボールねじに相当する。Yステージ26は、このボールねじ機構の作用により、ねじ柱24,25が回転駆動されることでガイドレール22,23に案内されてY方向に移動する移動テーブルである。   As shown in FIG. 2 (b), the Y stage 26 has slide portions that can slide on the guide rails 22 and 23 at both ends in the Z direction. It is a flat table base. Of the two sets of bearing portions 27, 28, one bearing portion 27 is provided on the + Z side of the guide rail 22, and the other bearing portion 28 is provided on the −Z side of the guide rail 23. The two sets of bearing portions 27 and 28 are constituted by ball nuts that mesh with screws engraved on the outer periphery of the screw columns 24 and 25. The screw columns 24 and 25 having threads on the outer periphery and the bearing portions 27 and 28 including ball nuts constitute a ball screw mechanism, and the screw columns 24 and 25 correspond to a ball screw for the ball screw mechanism. The Y stage 26 is a moving table that is guided by the guide rails 22 and 23 and moves in the Y direction when the screw columns 24 and 25 are rotationally driven by the action of the ball screw mechanism.

基台16には、ねじ柱24,25を回転駆動するサーボモータであるYモータ29が取り付けられる。Yモータ29の出力軸は基台16の上面板から下方に突出し、プーリが設けられる。ベルト31は、Yモータ29の出力軸に設けられるプーリと、ねじ柱24,25の−Y方向の端部に設けられるプーリとの間に架設される動力伝達部材である。かかる3つのプーリとしては、周方向に沿って凹凸が設けられるタイミングプーリを用いることができ、ベルト31としては、表面に凹凸を有するタイミングベルトを用いることができる。Yモータ29としてはACサーボモータを用いることができる。   A Y motor 29 that is a servo motor that rotationally drives the screw columns 24 and 25 is attached to the base 16. The output shaft of the Y motor 29 protrudes downward from the top plate of the base 16 and is provided with a pulley. The belt 31 is a power transmission member installed between a pulley provided on the output shaft of the Y motor 29 and a pulley provided on the ends of the screw columns 24 and 25 in the −Y direction. As such three pulleys, a timing pulley provided with irregularities along the circumferential direction can be used, and as the belt 31, a timing belt having irregularities on the surface can be used. An AC servo motor can be used as the Y motor 29.

Yモータ29は、演算制御装置100の制御の下で駆動され、ねじ柱24,25を回転させてYステージ26をY方向に昇降させる昇降用モータである。Yモータ29にはその出力軸の回転状態を検出するセンサ30が設けられる。ねじ柱24,25のそれぞれの回転状態を検出するセンサを設けることもできる。かかるセンサ30としては、エンコーダを用いることができる。センサ30によって検出された検出データは適当な信号線を用いて演算制御装置100に伝送される。演算制御装置100は、伝送されたデータに基づき、Yステージ26のY方向位置を算出する。このように、Yモータ29またはねじ柱24,25に設けられるセンサ30は、Yステージ26のY方向位置を検出するYセンサである。Yセンサとしてのセンサ30としては、Yモータ29の回転状態を検出するセンサに代えて、Yステージ26のY方向位置を直接的に検出する位置センサを用いてもよい。位置センサとしては、リニアスケール方式の光学センサ、磁性体の変位を検出する差動トランス式の変位センサ、容量式の変位センサ等を用いることができる。   The Y motor 29 is a lift motor that is driven under the control of the arithmetic and control unit 100 and rotates the screw columns 24 and 25 to move the Y stage 26 up and down in the Y direction. The Y motor 29 is provided with a sensor 30 for detecting the rotation state of the output shaft. Sensors that detect the rotational states of the screw pillars 24 and 25 may be provided. An encoder can be used as the sensor 30. The detection data detected by the sensor 30 is transmitted to the arithmetic and control unit 100 using an appropriate signal line. The arithmetic and control unit 100 calculates the Y direction position of the Y stage 26 based on the transmitted data. As described above, the sensor 30 provided in the Y motor 29 or the screw pillars 24 and 25 is a Y sensor that detects the position of the Y stage 26 in the Y direction. As the sensor 30 as the Y sensor, a position sensor that directly detects the Y-direction position of the Y stage 26 may be used instead of the sensor that detects the rotational state of the Y motor 29. As the position sensor, a linear scale type optical sensor, a differential transformer type displacement sensor for detecting displacement of a magnetic material, a capacitance type displacement sensor, or the like can be used.

Yモータ29、ベルト31、ねじ柱24,25、Yステージ26に設けられる軸受部27,28は、Yステージ26を基台16に対しY方向に移動する軸方向移動部を構成する。   The Y motor 29, the belt 31, the screw columns 24 and 25, and the bearing portions 27 and 28 provided on the Y stage 26 constitute an axial movement unit that moves the Y stage 26 with respect to the base 16 in the Y direction.

Yステージ26の上面に搭載される光学的計測装置32は、ワーク8の寸法、形状を光学的に非接触的に測定する測定装置である。光学的計測装置32は、ワーク8の軸方向及び軸周りの寸法を測定する画像投影部34と、ワーク8の頭部の寸法形状及び頭部穴の深さを測定する頭部計測部40とを含んで構成される。   The optical measuring device 32 mounted on the upper surface of the Y stage 26 is a measuring device that measures the size and shape of the workpiece 8 optically in a non-contact manner. The optical measuring device 32 includes an image projecting unit 34 that measures the axial direction of the workpiece 8 and dimensions around the axis, and a head measuring unit 40 that measures the size and shape of the head of the workpiece 8 and the depth of the head hole. It is comprised including.

画像投影部34は、ワーク8のY方向中心線に対しZ方向の一方側に配置され平行光線を出力する光源36と、ワーク8のY方向中心線に対しZ方向の他方側に配置され、光源36からの平行光線を受けてワーク8の影となる投影形状について光源36と同一の受光光軸を有し光軸に平行な成分のみをXY平面に平行な撮像面上に結像させて撮像するテレセントリック光学系の投影撮像カメラ38とを有する。かかる光源36としては、コリメータ等の適当な光線平行化手段を有する光源や、テレセントリック光学系を含む光源を用いることができる。かかる投影撮像カメラ38としては、CCDイメージセンサを用いたCCDカメラやCMOSイメージセンサを用いたカメラ装置を用いることができる。例えば、1画素が約8μmで、撮像面の大きさが約20mm角であるCCDカメラを用いることができる。   The image projection unit 34 is disposed on one side in the Z direction with respect to the Y-direction center line of the work 8 and is disposed on the other side in the Z direction with respect to the Y-direction center line of the work 8. Only a component having the same light receiving optical axis as that of the light source 36 and parallel to the optical axis is projected on an imaging surface parallel to the XY plane with respect to a projection shape that receives a parallel light beam from the light source 36 and becomes a shadow of the work 8. A projection imaging camera 38 of a telecentric optical system for imaging. As the light source 36, a light source having an appropriate light collimating means such as a collimator or a light source including a telecentric optical system can be used. As the projection imaging camera 38, a CCD camera using a CCD image sensor or a camera device using a CMOS image sensor can be used. For example, a CCD camera in which one pixel is about 8 μm and the size of the imaging surface is about 20 mm square can be used.

画像投影部34の光源36の配置位置は、Yステージ26の中心から+Z側に設けられ、Yステージ26に対し固定される。投影撮像カメラ38は、Yステージ26の中心から−Z側に設けられるが、Yステージ26上に設けられる合焦移動部50の上に搭載され、Z方向に移動可能である。投影撮像カメラ38と合焦移動部50を合わせたものが投影撮像部である。   The arrangement position of the light source 36 of the image projection unit 34 is provided on the + Z side from the center of the Y stage 26 and is fixed to the Y stage 26. The projection imaging camera 38 is provided on the −Z side from the center of the Y stage 26, but is mounted on a focusing moving unit 50 provided on the Y stage 26 and is movable in the Z direction. A combination of the projection imaging camera 38 and the focusing movement unit 50 is a projection imaging unit.

合焦移動部50は、Yステージ26に対しZ方向に移動可能なZステージ52と、Zステージ52をZ方向に沿って移動駆動するZモータ54とを含んで構成される。Zモータ54の動作は、演算制御装置100によって制御される。合焦移動部50の機能については、図8を用いて後述する。かかるZモータ54としては、ACサーボモータまたはDCサーボモータを用いることができる。   The in-focus moving unit 50 includes a Z stage 52 that can move in the Z direction with respect to the Y stage 26, and a Z motor 54 that moves and drives the Z stage 52 along the Z direction. The operation of the Z motor 54 is controlled by the arithmetic and control unit 100. The function of the focusing moving unit 50 will be described later with reference to FIG. As the Z motor 54, an AC servo motor or a DC servo motor can be used.

頭部計測部40は、ワーク8の頭部穴の形状をXZ平面に平行な撮像面上で撮像する頭部撮像カメラ42と、ワーク8のY方向に対し所定の傾斜角度で、XZ平面上で直線状に延びるビームをワーク8の頭部の上面と頭部穴の底面とに跨って照射するレーザ光源44を含んで構成される。レーザ光源44のビームは、Z方向に平行に直線状に延びる。アクチュエータ45はレーザ光源44をY方向に沿って移動させる駆動手段である。アクチュエータ45としては、小形のモータを用いることができる。かかる直線状に延びるレーザビームを用いる頭部穴深さ測定方法については、図7を用いて後述する。   The head measurement unit 40 includes a head imaging camera 42 that images the shape of the head hole of the workpiece 8 on an imaging plane parallel to the XZ plane, and a predetermined inclination angle with respect to the Y direction of the workpiece 8 on the XZ plane. And a laser light source 44 that irradiates the beam extending linearly across the top surface of the head of the workpiece 8 and the bottom surface of the head hole. The beam of the laser light source 44 extends linearly in parallel with the Z direction. The actuator 45 is a driving unit that moves the laser light source 44 along the Y direction. As the actuator 45, a small motor can be used. A head hole depth measurement method using such a linearly extending laser beam will be described later with reference to FIG.

頭部撮像カメラ42は、ワーク8の頭部の上面に向かい合い撮像面がXZ平面に平行な撮像カメラである。かかる頭部撮像カメラ42としては、CCDイメージセンサを用いたCCDカメラまたはCMOSイメージセンサを用いたカメラ装置を用いることができる。リング照明部46は、頭部撮像カメラ42の−Y方向側に設けられ、ワーク8の上面を照明する環状ランプである。頭部撮像カメラ42とレーザ光源44とリング照明部46は、相対的な配置関係の位置決めを行って、いずれも取付板48に固定して取り付けられる。   The head imaging camera 42 is an imaging camera that faces the upper surface of the head of the work 8 and whose imaging surface is parallel to the XZ plane. As the head imaging camera 42, a CCD camera using a CCD image sensor or a camera device using a CMOS image sensor can be used. The ring illumination unit 46 is an annular lamp that is provided on the −Y direction side of the head imaging camera 42 and illuminates the upper surface of the workpiece 8. The head imaging camera 42, the laser light source 44, and the ring illumination unit 46 are fixedly attached to the attachment plate 48 by positioning relative positional relationships.

退避移動部56は、取付板48をX方向に移動可能とする機構で、X方向に沿って移動可能なXステージ58と、Xステージ58を所定の移動距離Lで±X方向に移動させるピストン・シリンダ機構60を含んで構成される。ピストン・シリンダ機構60は、演算制御装置100の制御の下で動作し、空圧制御装置102から供給される空気圧によってピストンを±Lの距離で往復移動させることができる。   The retreat movement unit 56 is a mechanism that allows the mounting plate 48 to move in the X direction, and an X stage 58 that can move along the X direction, and a piston that moves the X stage 58 in the ± X direction by a predetermined movement distance L. -It is comprised including the cylinder mechanism 60. The piston / cylinder mechanism 60 operates under the control of the arithmetic and control unit 100, and can reciprocate the piston by a distance of ± L by the air pressure supplied from the pneumatic control unit 102.

ピストンが+L移動すると、取付板48に取り付けられた頭部撮像カメラ42とレーザ光源44とリング照明部46が一体となって+X方向に移動して、ちょうど頭部撮像カメラ42の光軸がワーク8の頭部の中心に来る。この状態が、頭部形状の測定と穴深さの測定を行うことができる測定状態である。ピストンが−L移動すると、取付板48に取り付けられた頭部撮像カメラ42とレーザ光源44とリング照明部46が一体となって−X方向に退避移動する。この状態は、Yステージ26が−Y方向に下降しても、ワーク8に頭部撮像カメラ42等が干渉しない退避状態である。   When the piston moves + L, the head imaging camera 42 attached to the mounting plate 48, the laser light source 44, and the ring illumination unit 46 move together in the + X direction, and the optical axis of the head imaging camera 42 is exactly the workpiece. Come to the center of 8 heads. This state is a measurement state in which head shape measurement and hole depth measurement can be performed. When the piston moves -L, the head imaging camera 42, the laser light source 44, and the ring illumination unit 46 attached to the attachment plate 48 move together in the -X direction. This state is a retracted state in which the head imaging camera 42 or the like does not interfere with the work 8 even when the Y stage 26 is lowered in the −Y direction.

把持部68は、把持回転部62を介して基台16上に配置され、ワーク8のおねじの軸方向の一方端を把持する装置である。把持部68は、円板状の外形を有するアダプタ80とアダプタ80の外周側面を少なくとも3点で挟持して固定する締付チャック70とを含んで構成される。把持回転部62は、締付チャック70を軸方向周りに360度回転させるθモータ64と、θモータ64と締付チャック70との間に設けられるロータリジョイント部66を含んで構成される。   The gripping portion 68 is a device that is disposed on the base 16 via the gripping rotation portion 62 and grips one end in the axial direction of the male screw of the workpiece 8. The gripping portion 68 includes an adapter 80 having a disk-like outer shape and a fastening chuck 70 that clamps and fixes the outer peripheral side surface of the adapter 80 at at least three points. The gripping rotation unit 62 includes a θ motor 64 that rotates the fastening chuck 70 360 degrees in the axial direction, and a rotary joint portion 66 provided between the θ motor 64 and the fastening chuck 70.

ロータリジョイント部66は、空圧制御装置102からの空気圧を締付チャック70に供給する際の空気圧中継部である。ロータリジョイント部66は、空気圧を供給するための供給チューブが締付チャック70の軸方向回転によって絡まないように中継する機能を有する。θモータ64の回転動作は、演算制御装置100によって制御される。かかるθモータ64としては、ACサーボモータまたはDCサーボモータを用いることができる。   The rotary joint unit 66 is a pneumatic relay unit for supplying the pneumatic pressure from the pneumatic control device 102 to the fastening chuck 70. The rotary joint portion 66 has a function of relaying a supply tube for supplying air pressure so that the supply tube is not entangled by the axial rotation of the fastening chuck 70. The rotation operation of the θ motor 64 is controlled by the arithmetic and control unit 100. As the θ motor 64, an AC servo motor or a DC servo motor can be used.

図3は、把持部68の詳細を示す分解図である。ここでは、把持部68を構成する締付チャック70と、締付チャック70によって固定されるアダプタ80と、アダプタ80に把持されるワーク8のそれぞれの詳細構成が示される。図3の(a)から(c)は、締付チャック70とアダプタ80とワーク8のそれぞれの断面図を示し、(d)はアダプタ80の分解図を示し、(e)から(g)は、締付チャック70とアダプタ80とワーク8のそれぞれの上面図を示す。   FIG. 3 is an exploded view showing details of the grip portion 68. Here, detailed configurations of the clamping chuck 70 constituting the gripping portion 68, the adapter 80 fixed by the clamping chuck 70, and the workpiece 8 gripped by the adapter 80 are shown. FIGS. 3A to 3C are sectional views of the fastening chuck 70, the adapter 80, and the workpiece 8, FIG. 3D is an exploded view of the adapter 80, and FIGS. The top view of each of the fastening chuck 70, the adapter 80, and the workpiece 8 is shown.

ワーク8は、おねじ部2と、頭部4と、おねじ部2と頭部4の間の首下部3とを含んで構成され、頭部4には六角形の頭部穴6が設けられる。ワーク8は、M12のねじ呼びで、呼び長さが30mmのメートル並目ねじである。日本工業規格値によれば、おねじ部2においてねじが固定できる長さは約30mm、おねじ部2の最大径は約13.7mm、ねじのピッチは1.75mm、頭部4の基準外形寸法は18mm、頭部4の基準高さ寸法は12mm、頭部穴6は六角形穴で、二面幅の呼び寸法は10mm、穴深さの最小寸法は6mm、首下部3の丸みの最大状態の半径である首下Rは最小で0.6mmである。二面幅とは、六角形の向かい合う辺の間の寸法である。頭部穴6の底面は平坦ではなく、開き角度120度を有する円錐形である。おねじ部2の不完全ねじ部は、最大で2ピッチで、今の場合、2ピッチ=3.50mmである。   The workpiece 8 includes a male screw portion 2, a head portion 4, and a neck lower portion 3 between the male screw portion 2 and the head portion 4. The head portion 4 is provided with a hexagonal head hole 6. It is done. The workpiece 8 is an M12 screw nominal and a metric coarse screw having a nominal length of 30 mm. According to Japanese Industrial Standard values, the length of the external thread 2 where the screw can be fixed is about 30 mm, the maximum diameter of the external thread 2 is about 13.7 mm, the pitch of the screw is 1.75 mm, and the reference outline of the head 4 The dimension is 18mm, the reference height dimension of the head 4 is 12mm, the head hole 6 is a hexagonal hole, the nominal dimension of the width across flats is 10mm, the minimum dimension of the hole depth is 6mm, and the maximum roundness of the lower neck 3 The neck radius R, which is the state radius, is a minimum of 0.6 mm. The width across flats is the dimension between opposite sides of the hexagon. The bottom surface of the head hole 6 is not flat but has a conical shape with an opening angle of 120 degrees. The incomplete threaded portion of the male threaded portion 2 has a maximum of 2 pitches, and in this case, 2 pitch = 3.50 mm.

締付チャック70は、支持台72の上に互いに先端部が向かい合う3つのスライド台74a,74b,74cが配置される。初期状態では、3つのスライド台74a,74b,74cが支持台72の外周側に退避した状態である。空圧制御装置102から供給される空気圧で動作するピストン・シリンダ機構のピストン78a,78bによって、スライド台74a,74b,74cの3つが同期して、支持台72の外周側と中心軸側との間で移動駆動される。   In the clamping chuck 70, three slide bases 74a, 74b, and 74c are arranged on the support base 72 with their tip portions facing each other. In the initial state, the three slide bases 74 a, 74 b and 74 c are retracted to the outer peripheral side of the support base 72. By the pistons 78a and 78b of the piston / cylinder mechanism operated by the air pressure supplied from the pneumatic controller 102, the three slide bases 74a, 74b and 74c are synchronized with each other between the outer peripheral side of the support base 72 and the central axis side. Driven between.

3つのスライド台74a,74b,74cにはそれぞれ挟持爪部76a,76b,76cが取り付けられる。3つの挟持爪部76a,76b,76cの先端部はそれぞれ支持台72の中心軸の方向を向くように配置される。初期状態では挟持爪部76a,76b,76cも支持台72の外周側に退避した状態である。3つのスライド台74a,74b,74cが同期して支持台72の中心軸の方向に移動駆動されることで、挟持爪部76a,76b,76cの先端部は同期して支持台72の中心軸の方向に集まるように移動し、支持台72の中心に配置されるアダプタ80を中心軸の位置に合うようにセンタリングしながらアダプタ80の外周側面を挟持して固定する締付状態となる。このように、締付チャック70は、退避状態と締付状態との間で空気圧によって移動駆動される三つ割チャック機構である。   Clamping claw portions 76a, 76b, and 76c are attached to the three slide bases 74a, 74b, and 74c, respectively. The tip portions of the three clamping claws 76a, 76b, and 76c are arranged so as to face the direction of the central axis of the support base 72, respectively. In the initial state, the clamping claws 76 a, 76 b and 76 c are also retracted to the outer peripheral side of the support base 72. The three slide bases 74a, 74b, and 74c are synchronously moved in the direction of the central axis of the support base 72, so that the tip portions of the clamping claws 76a, 76b, and 76c are synchronously centered on the central axis of the support base 72. The adapter 80 is moved so as to be gathered in the direction, and the adapter 80 disposed at the center of the support base 72 is centered so as to match the position of the central axis, and the outer peripheral side surface of the adapter 80 is clamped and fixed. Thus, the clamping chuck 70 is a three-part chuck mechanism that is driven to move by air pressure between the retracted state and the tightening state.

締付チャック70のセンタリング挟持動作は、演算制御装置100の制御の下で行われる。締付チャック70によるアダプタ80の挟持は、3つの挟持爪部76a,76b,76cの先端部で行われる。3つの挟持爪部76a,76b,76cの先端部はそれぞれ平坦面であるので、アダプタ80の外形が円板状であるときには、その外周側面が3点、正確には、軸方向に沿った3本の接線で挟持される。アダプタ80の外周側面の挟持は少なくとも3点で行えばよい。例えば、挟持爪部の先端部の形状をV字形として、互いに向かい合う2つの挟持爪部でアダプタ80の外周側面を挟持する構造としてもよい。この場合には、4点でアダプタ80の外周側面が挟持される。   The centering clamping operation of the clamping chuck 70 is performed under the control of the arithmetic and control unit 100. The adapter 80 is clamped by the clamping chuck 70 at the tip portions of the three clamping claws 76a, 76b, and 76c. Since the tip portions of the three clamping claws 76a, 76b, and 76c are flat surfaces, respectively, when the outer shape of the adapter 80 is disk-shaped, its outer peripheral side surface has three points, more precisely, 3 along the axial direction. It is pinched by the tangent of the book. The holding of the outer peripheral side surface of the adapter 80 may be performed at least at three points. For example, it is good also as a structure which clamps the outer peripheral side surface of the adapter 80 by the shape of the front-end | tip part of a clamping nail | claw part with two clamping claw parts which mutually face. In this case, the outer peripheral side surface of the adapter 80 is clamped at four points.

アダプタ80は、締付チャック70に挟持される円板状の外形部を有し、ワーク8のおねじ部2の先端部をねじ込んだときに、ワーク8の軸方向がぶれないように固定できる所定の噛み合わせ長さのめねじを一方端面の中心に有するワーク固定治具である。   The adapter 80 has a disk-shaped outer shape sandwiched between the fastening chucks 70 and can be fixed so that the axial direction of the workpiece 8 is not shaken when the distal end portion of the male screw portion 2 of the workpiece 8 is screwed. A workpiece fixing jig having a female screw having a predetermined meshing length at the center of one end face.

アダプタ80は、ワーク8のおねじ部2の先端部が所定の噛み合わせ長さでねじ込まれるリングゲージ82aと、締付チャック70によって挟持される円板状の外形部を有するホルダ86と、リングゲージ82aとホルダ86の間に配置されるスペーサ84aとが一体化して構成される。   The adapter 80 includes a ring gauge 82a into which the distal end portion of the external thread portion 2 of the work 8 is screwed with a predetermined engagement length, a holder 86 having a disk-shaped outer portion sandwiched by the fastening chuck 70, a ring A spacer 84 a disposed between the gauge 82 a and the holder 86 is configured integrally.

リングゲージ82aは、円板状の形状を有し、その中心軸に沿って基準めねじ83aが刻まれた部材である。基準めねじ83aは、ワーク8のおねじ部2のねじ寸法に対応し予め定めた噛み合い精度を有するめねじである。かかるリングゲージ82aは、ねじ検査に用いられるねじ外径ゲージをそのまま用いることができる。標準的なねじ外径ゲージは、M12の場合、8ピッチの基準めねじ83aが刻まれる。1ピッチ=1.75mmであるので、リングゲージ82aの厚さは、8ピッチ=14.00mmに正確に管理されている。基準めねじ83aは、不完全ねじ部を有しない。   The ring gauge 82a is a member having a disk shape and having a reference female screw 83a cut along its central axis. The reference female screw 83a is a female screw having a predetermined meshing accuracy corresponding to the thread size of the male thread portion 2 of the workpiece 8. As the ring gauge 82a, a screw outer diameter gauge used for screw inspection can be used as it is. When the standard thread outer diameter gauge is M12, an 8-pitch reference female thread 83a is engraved. Since 1 pitch = 1.75 mm, the thickness of the ring gauge 82a is accurately controlled to 8 pitch = 14.00 mm. The reference female screw 83a does not have an incomplete screw portion.

ワーク8のおねじ部2の先端部は、リングゲージ82aの一方端面側である上面側から所定の噛み合わせ長さでねじ込まれる。所定の噛み合わせ長さは、ワーク8のおねじ部2の先端部をリングゲージ82aの基準めねじ83aにねじ込んで噛み合わせたときに、ワーク8の軸方向にぶれない程度に設定される。ワーク8の軸方向のぶれ量はゼロであることが好ましいが、ワーク8の各種寸法の測定精度に影響がない範囲であれば許容される。ワーク8が良品であれば、ワーク8のおねじ部2の有効ねじ部を約1ピッチ分、リングゲージ82aの基準めねじ83aに噛み合わせれば、ほぼワーク8の軸方向のぶれが許容範囲に収まる。ワーク8のおねじ部2は最大で2ピッチ分の不完全ねじ部を有するので、ワーク8のねじ込み量である所定の噛み合わせ長さは、(不完全ねじ部のピッチ数分の長さ+完全ねじ部の1ピッチ分の長さ)よりもできるだけ長く設定することが好ましい。   The distal end portion of the male thread portion 2 of the workpiece 8 is screwed with a predetermined engagement length from the upper surface side which is one end surface side of the ring gauge 82a. The predetermined meshing length is set to such an extent that when the tip of the male thread portion 2 of the work 8 is screwed into the reference female thread 83a of the ring gauge 82a and meshed, the workpiece 8 does not shake in the axial direction. The amount of axial deflection of the workpiece 8 is preferably zero, but is acceptable as long as the measurement accuracy of various dimensions of the workpiece 8 is not affected. If the workpiece 8 is a non-defective product, if the effective thread portion of the male thread portion 2 of the workpiece 8 is engaged with the reference female screw 83a of the ring gauge 82a by about one pitch, the axial deflection of the workpiece 8 is almost within the allowable range. It will fit. Since the male thread portion 2 of the workpiece 8 has incomplete thread portions corresponding to two pitches at the maximum, the predetermined meshing length as the screwing amount of the workpiece 8 is (the length corresponding to the number of pitches of the incomplete thread portion + It is preferable to set the length as long as possible as compared to the length of one pitch of the complete thread portion.

リングゲージ82aは、ワーク8のねじ検査に用いることができる高精度を有するので、ワーク8が所定の噛み合わせ長さでリングゲージ82aにねじ込むことができないときは、そのワーク8は不良品とされる。したがって、ワーク8のリングゲージ82aの基準めねじ83aにねじ込まれた先端部については、良品部分であると判定される。しかしながら、その部分は、ねじ寸法自動測定システム10による定量的な測定が行われないので、所定の噛み合わせ長さはできるだけ短く設定することが好ましいことになる。このように、ワーク8の軸方向のぶれを少なくしたい観点と、ねじ寸法自動測定システム10による定量的な測定が行える範囲を広くしたい観点とは相反する。   Since the ring gauge 82a has high accuracy that can be used for the thread inspection of the workpiece 8, when the workpiece 8 cannot be screwed into the ring gauge 82a with a predetermined engagement length, the workpiece 8 is regarded as a defective product. The Therefore, the tip portion screwed into the reference female screw 83a of the ring gauge 82a of the workpiece 8 is determined to be a non-defective part. However, since the portion is not quantitatively measured by the automatic screw dimension measurement system 10, it is preferable to set the predetermined engagement length as short as possible. Thus, there is a conflict between the viewpoint of reducing the axial deflection of the workpiece 8 and the viewpoint of increasing the range in which quantitative measurement by the screw dimension automatic measurement system 10 can be performed.

そこで、以下では、所定の噛み合わせ長さ=ワーク8のおねじ部2の3ピッチ分の長さ=5.25mmとする。所定の噛み合わせ長さを1ピッチの長さの整数倍である3ピッチ分の長さとするのは、ワーク8のおねじ部2の先端部のリングゲージ82aへのねじ込み深さを1ピッチの整数倍の正確な値とするためである。ワーク8がM12のねじ呼びで呼び長さが30mmのメートル並目ねじであり、日本工業規格値によればおねじ部2の不完全ねじ部は最大で2ピッチである。そこで、この最大の2ピッチに1ピッチを加算して、少なくとも1ピッチは完全ねじ部で噛み合わせられるように、所定の噛み合わせ長さを3ピッチ分の長さとした。   Therefore, in the following, a predetermined meshing length = a length corresponding to three pitches of the male thread portion 2 of the workpiece 8 = 5.25 mm. The predetermined meshing length is set to a length corresponding to 3 pitches, which is an integral multiple of the length of 1 pitch, because the screwing depth of the tip of the male threaded portion 2 of the workpiece 8 into the ring gauge 82a is 1 pitch. This is to obtain an accurate value that is an integer multiple. The work 8 is a metric coarse screw having a nominal length of M12 and a nominal length of 30 mm. According to Japanese Industrial Standard values, the incomplete threaded portion of the male threaded portion 2 has a maximum of 2 pitches. Therefore, one pitch is added to the maximum two pitches, and the predetermined meshing length is set to a length corresponding to three pitches so that at least one pitch can be meshed with the complete thread portion.

なお、品質レベルの低いワーク8の場合は、不完全ねじ部が2ピッチ以上あることもあり、噛み合わせ長さが3ピッチ分の長さとしてもワーク8が軸方向にぶれることがある。そのような場合には、所定の噛み合わせ長さを3ピッチ分の長さから1ピッチ分の長さを単位として長くする。例えば、所定の噛み合わせ長さを4ピッチ分の長さ、あるいは5ピッチ分の長さとする。逆に、高精度用に加工されたねじ等の場合で不完全ねじ部が1ピッチ以下で収まる場合には、所定の噛み合わせ長さを3ピッチ分の長さから1ピッチ分の長さ単位で短くしてもよい。例えば、所定の噛み合わせ長さを2ピッチ分の長さとしてもよい。所定の噛み合わせ長さの1ピッチ単位の調整は、後述するように、スペーサ84aの枚数を増減することによって行われる。   In the case of the work 8 with a low quality level, the incomplete thread portion may be 2 pitches or more, and even if the meshing length is 3 pitches, the work 8 may sway in the axial direction. In such a case, the predetermined meshing length is increased from the length of 3 pitches to the length of 1 pitch as a unit. For example, the predetermined meshing length is 4 pitches or 5 pitches. On the contrary, in the case of a screw processed for high accuracy and the incomplete thread portion can be accommodated in 1 pitch or less, the predetermined meshing length is changed from a length of 3 pitches to a length unit of 1 pitch. It can be shortened. For example, the predetermined meshing length may be a length corresponding to two pitches. Adjustment of the predetermined meshing length in increments of 1 pitch is performed by increasing or decreasing the number of spacers 84a, as will be described later.

ホルダ86は、リングゲージ82aの基準めねじ83aに噛み合うおねじ92aが突き出る一方端面である上面を有する円板状の部材である。リングゲージ82aにワーク8のおねじ部2がねじ込まれる側をリングゲージ82aの上面側とすると、ホルダ86のおねじ92aは、リングゲージ82aの下面側からねじ込まれる。ホルダ86の円板状の部分は、締付チャック70によって挟持されたときにY方向の位置決めが正確に行われるように、挟持リング部88と、これより外径の大きなストッパ鍔部90を有する。挟持リング部88は、ワーク8の呼び寸法が異なっても同じ外径を有することが締付チャック70を標準化できるので好ましい。ここでは、挟持リング部88の外径を20mm、ストッパ鍔部90の外径を35mmとした。ストッパ鍔部90の−Y方向側の端面である下面が締付チャック70の3つの挟持爪部76a,76b,76cの上面に当接することで、ホルダ86が締付チャック70によって挟持されるときのY方向位置決めが正確に行われる。なお、ストッパ鍔部90の外周を一部切り欠くことで、ホルダ86を作業台等に置いたときにホルダ86が転がることを防ぐことができる。   The holder 86 is a disk-shaped member having an upper surface that is one end surface from which the external thread 92a that meshes with the reference female thread 83a of the ring gauge 82a protrudes. If the side on which the male thread portion 2 of the workpiece 8 is screwed into the ring gauge 82a is the upper surface side of the ring gauge 82a, the male screw 92a of the holder 86 is screwed from the lower surface side of the ring gauge 82a. The disc-shaped portion of the holder 86 has a holding ring portion 88 and a stopper flange portion 90 having a larger outer diameter so that the positioning in the Y direction is accurately performed when the disk 86 is held by the fastening chuck 70. . Even if the nominal dimensions of the workpiece 8 are different, it is preferable that the clamping ring portion 88 has the same outer diameter because the clamping chuck 70 can be standardized. Here, the outer diameter of the sandwiching ring portion 88 is 20 mm, and the outer diameter of the stopper flange 90 is 35 mm. When the holder 86 is clamped by the clamping chuck 70 by the lower surface, which is the end surface on the −Y direction side, of the stopper collar 90 abutting against the upper surfaces of the three clamping claws 76 a, 76 b, 76 c of the clamping chuck 70. Is accurately positioned in the Y direction. Note that, by partially cutting off the outer periphery of the stopper flange 90, the holder 86 can be prevented from rolling when the holder 86 is placed on a work table or the like.

おねじ92aは、ホルダ86のストッパ鍔部90の一方側端面である上面から予め設定された突出し量で突き出す。おねじ92aは、不完全ねじ部を有していても構わない。   The male screw 92a protrudes from the upper surface, which is one end surface of the stopper flange 90 of the holder 86, with a preset protrusion amount. The male screw 92a may have an incomplete screw portion.

おねじ92aがリングゲージ82aの基準めねじ83aにねじ込まれる長さは、{(リングゲージ82aの厚さ)−(リングゲージ82aにワーク8のおねじ部2が噛み合う所定の噛み合わせ長さ)}に正確に設定される。上記の場合、{(リングゲージ82aの厚さ)−(リングゲージ82aにワーク8のおねじ部2が噛み合う所定の噛み合わせ長さ)}={(8ピッチの長さ)−(3ピッチの長さ)}=(5ピッチの長さ)=(14.00mm−5.25mm)=8.75mmに設定される。   The length by which the male thread 92a is screwed into the reference female thread 83a of the ring gauge 82a is {(the thickness of the ring gauge 82a) − (the predetermined meshing length with which the male thread portion 2 of the workpiece 8 meshes with the ring gauge 82a). } Is set accurately. In the above case, {(thickness of the ring gauge 82a) − (predetermined engagement length with which the male thread portion 2 of the work 8 is engaged with the ring gauge 82a)} = {(8 pitch length) − (3 pitch length) Length)} = (Length of 5 pitches) = (14.00 mm−5.25 mm) = 8.75 mm.

おねじ92aのストッパ鍔部90からの所定の突出し量は、この(5ピッチの長さ)=8.75mmとすることも可能ではあるが、おねじ92aに首下部ができることを考慮して、(5ピッチの長さ)=8.75mmよりも長く設定することがよい。長く設定するときは、ピッチの整数倍の長さ分を長くする。これにより、おねじ92aの突出し量が正確にピッチの整数倍となり、ワーク8のおねじ部2の先端部のリングゲージ82aへのねじ込み深さを1ピッチの整数倍の正確な値とすることができる。ここでは、おねじ92aの突出し量=(7ピッチの長さ)=12.25mmとする。   The predetermined protruding amount of the male screw 92a from the stopper flange 90 can be (the length of 5 pitches) = 8.75 mm, but in consideration of the fact that a lower neck is formed on the male screw 92a, (Length of 5 pitches) = It is preferable to set longer than 8.75 mm. When setting a longer value, the length corresponding to an integral multiple of the pitch is increased. As a result, the protruding amount of the male screw 92a is accurately an integral multiple of the pitch, and the screwing depth of the tip of the male thread portion 2 of the workpiece 8 into the ring gauge 82a is an accurate value of an integral multiple of one pitch. Can do. Here, the protruding amount of the external thread 92a = (7 pitch length) = 12.25 mm.

リングゲージ82aの下面側からホルダ86のおねじ92aをリングゲージ82aの基準めねじ83aに噛み合わせ、リングゲージ82aの上面側からワーク8のおねじ部2の先端をリングゲージ82aの基準めねじ83aにねじ込むと、ワーク8のおねじ部2の先端部はホルダ86のおねじ92aの先端のところで止まる。ワーク8のおねじ部2の先端部のリングゲージ82aへのねじ込み深さは、(リングゲージ82aにワーク8のおねじ部2が噛み合う所定の噛み合わせ長さ)で、{(リングゲージ82aの厚さ)−(リングゲージ82aにホルダ86のおねじ92aがねじ込まれる長さ)}である。   The male screw 92a of the holder 86 is engaged with the reference female screw 83a of the ring gauge 82a from the lower surface side of the ring gauge 82a, and the tip of the female screw portion 2 of the workpiece 8 is connected to the reference female screw of the ring gauge 82a from the upper surface side of the ring gauge 82a. When screwed into 83a, the distal end portion of the male thread portion 2 of the workpiece 8 stops at the distal end of the male thread 92a of the holder 86. The screwing depth of the tip of the male thread portion 2 of the workpiece 8 into the ring gauge 82a is (a predetermined meshing length with which the male thread portion 2 of the workpiece 8 meshes with the ring gauge 82a), {(of the ring gauge 82a (Thickness) − (length in which the male screw 92a of the holder 86 is screwed into the ring gauge 82a)}.

上記のように、ホルダ86のおねじ92aの突出し量が1ピッチ分の長さ単位で変更されることがあり、また、既に述べたように、リングゲージ82aにワーク8のおねじ部2が噛み合う所定の噛み合わせ長さも1ピッチ分の長さ単位で調整されることがある。このような場合でも、ワーク8のおねじ部2の先端部のリングゲージ82aへのねじ込み深さは、1ピッチの整数倍の正確な値とする。このようにすることで、リングゲージ82aの上面のY位置の測定値から、ワーク8のおねじ部2の先端部のY位置を正確に求めることができる。スペーサ84aは、この1ピッチ長さ単位の調整のために用いられる。   As described above, the protruding amount of the male screw 92a of the holder 86 may be changed by a unit of length corresponding to one pitch, and as already described, the male screw portion 2 of the work 8 is attached to the ring gauge 82a. The predetermined meshing length for meshing may be adjusted in units of length for one pitch. Even in such a case, the screwing depth of the tip of the threaded portion 2 of the workpiece 8 into the ring gauge 82a is an accurate value that is an integral multiple of one pitch. By doing in this way, the Y position of the front-end | tip part of the external thread part 2 of the workpiece | work 8 can be calculated | required correctly from the measured value of the Y position of the upper surface of the ring gauge 82a. The spacer 84a is used for adjusting this one pitch length unit.

スペーサ84aは、おねじ92aが通り抜けられる貫通穴を中心に有する環状薄板である。1枚のスペーサ84aは、正確にワーク8の1ピッチに対応する厚さを有する。図3では、スペーサ84aの枚数を2枚として示したが、以下のいくつかの例に述べるように、枚数は2枚に限られず、1枚の場合もあり、3枚の場合もある。上記の例で、リングゲージ82aの厚さ=8ピッチ分の長さで、ホルダ86のおねじ92aの突出し量が7ピッチに相当する長さの場合は、ホルダ86のストッパ鍔部90とリングゲージ82aとの間に1ピッチ分の厚さを有するスペーサ84aを2枚挿入する。これによって、ワーク8のおねじ部2の先端部とリングゲージ82aとの所定の噛み合わせ長さ=[(リングゲージ82aの厚さ)−{(おねじ92aの突出し量)−(スペーサ84aの厚さ)}]=[(8ピッチ分の長さ)−{(7ピッチ分の長さ)−(2ピッチ分の長さ)}]=3ピッチ分の長さとなる。このようにすることで、リングゲージ82aの上面のY位置の測定値から、3ピッチ分だけ−Y方向に下がった位置を、ワーク8のおねじ部2の先端部のY位置として正確に求めることができる。   The spacer 84a is an annular thin plate having a through hole through which the male screw 92a can pass. One spacer 84 a has a thickness corresponding to exactly one pitch of the workpiece 8. In FIG. 3, the number of the spacers 84a is shown as two. However, as described in some examples below, the number of spacers is not limited to two, and may be one or three. In the above example, when the thickness of the ring gauge 82a = 8 pitches and the protruding amount of the male screw 92a of the holder 86 is a length corresponding to 7 pitches, the stopper flange 90 of the holder 86 and the ring Two spacers 84a having a thickness of one pitch are inserted between the gauges 82a. Accordingly, a predetermined meshing length between the tip end portion of the male thread portion 2 of the workpiece 8 and the ring gauge 82a = [(thickness of the ring gauge 82a) − {(protruding amount of the external thread 92a) − (of the spacer 84a). Thickness)}] = [(length for 8 pitches) − {(length for 7 pitches) − (length for 2 pitches)}] = length for 3 pitches. By doing in this way, from the measured value of the Y position on the upper surface of the ring gauge 82a, the position lowered in the -Y direction by 3 pitches is accurately obtained as the Y position of the tip of the threaded portion 2 of the workpiece 8. be able to.

ワーク8のおねじ部2の先端部とリングゲージ82aとの所定の噛み合わせ長さを3ピッチ分の長さから変更する必要があるときは、スペーサ84aの挿入枚数を増減すればよい。例えば、ワーク8のおねじ部2の不完全ねじ部の長さ等の理由によって所定の噛み合わせ長さを3ピッチ分から4ピッチ分へ長くしたいときは、上記の例で、スペーサ84aの挿入枚数を1枚増やす。これによって、リングゲージ82aの上面のY位置の測定値から、4ピッチ分だけ−Y方向に下がった位置をワーク8のおねじ部2の先端部のY位置として正確に求めることができる。所定の噛み合わせ長さが2ピッチ分で足りるときは、上記の例で、スペーサ84aの挿入枚数を1枚減らす。これによって、リングゲージ82aの上面のY位置の測定値から、2ピッチ分だけ−Y方向に下がった位置を、ワーク8のおねじ部2の先端部のY位置として正確に求めることができる。   When it is necessary to change the predetermined meshing length between the tip of the male thread 2 of the workpiece 8 and the ring gauge 82a from the length corresponding to three pitches, the number of inserted spacers 84a may be increased or decreased. For example, when it is desired to increase the predetermined meshing length from 3 pitches to 4 pitches for reasons such as the length of the incomplete threaded portion of the male threaded portion 2 of the work 8, in the above example, the number of inserted spacers 84a Increase by one. As a result, the position lowered in the −Y direction by 4 pitches from the measured value of the Y position on the upper surface of the ring gauge 82a can be accurately obtained as the Y position of the tip of the male thread 2 of the workpiece 8. When the predetermined meshing length is sufficient for two pitches, the number of inserted spacers 84a is reduced by one in the above example. As a result, the position lowered in the −Y direction by two pitches from the measured value of the Y position on the upper surface of the ring gauge 82a can be accurately obtained as the Y position of the tip of the threaded portion 2 of the workpiece 8.

ホルダ86のおねじ92aの突出し量を7ピッチ分の長さから変更する必要がある場合も、スペーサ84aの挿入枚数を増減すればよい。例えば、ホルダ86のおねじ92aの首下部の長さ等の理由からおねじ92aの突出し量を7ピッチ分から8ピッチ分の長さとしたいときは、スペーサ84aの挿入枚数を1枚増やす。おねじ92aの突出し量が6ピッチ分で済むときは挿入枚数を1枚減らす。これによって、いずれの場合も、リングゲージ82aの上面のY位置の測定値から、3ピッチ分だけ−Y方向に下がった位置をワーク8のおねじ部2の先端部のY位置として正確に求めることができる。   When it is necessary to change the protruding amount of the male screw 92a of the holder 86 from the length corresponding to 7 pitches, the number of inserted spacers 84a may be increased or decreased. For example, when it is desired to set the protruding amount of the male screw 92a from 7 pitches to 8 pitches for reasons such as the length of the neck portion of the male screw 92a of the holder 86, the number of inserted spacers 84a is increased by one. When the protruding amount of the male screw 92a is sufficient for 6 pitches, the number of inserted sheets is reduced by one. Thereby, in any case, the position lowered in the −Y direction by 3 pitches is accurately obtained as the Y position of the tip of the threaded portion 2 of the workpiece 8 from the measured value of the Y position on the upper surface of the ring gauge 82a. be able to.

このように、スペーサ84aの枚数の増減のみで、ワーク8のおねじ部2の不完全ねじ部の長さやホルダ86のおねじ92aの首下部の長さ等のばらつきに広範囲に対応して、ワーク8のおねじ部2の先端部の位置を、アダプタ80のリングゲージ82aの上面から正確に1ピッチの長さの整数倍の長さだけ−Y方向に下がった位置とすることができる。これによって、ワーク8のおねじ部2の先端部がアダプタ80によって把持されても、アダプタ80のリングゲージ82aの上面のY位置を測定することで、ワーク8の全長を計算で算出することができる。   In this way, only by increasing / decreasing the number of spacers 84a, a wide range of variations such as the length of the incomplete screw portion of the male screw portion 2 of the work 8 and the length of the neck portion of the male screw 92a of the holder 86 can be handled over a wide range. The position of the distal end portion of the male thread portion 2 of the workpiece 8 can be set to a position that is accurately lowered from the upper surface of the ring gauge 82a of the adapter 80 in the −Y direction by an integral multiple of the length of one pitch. As a result, even if the tip of the male thread portion 2 of the workpiece 8 is gripped by the adapter 80, the total length of the workpiece 8 can be calculated by measuring the Y position of the upper surface of the ring gauge 82a of the adapter 80. it can.

ここで、アダプタ80を構成するリングゲージ82aとスペーサ84aとホルダ86のおねじ92aは、ワーク8の種類によってそれぞれ異なる厚さやねじ部を有するが、挟持リング部88とストッパ鍔部90は、ワーク8の種類によらず共通の形状と寸法を有する。   Here, the ring gauge 82a, the spacer 84a, and the male screw 92a of the holder 86 constituting the adapter 80 have different thicknesses and threaded portions depending on the type of the workpiece 8, but the clamping ring portion 88 and the stopper flange 90 are It has a common shape and dimensions regardless of the eight types.

図4は、ワーク8の種類によって異なるアダプタの例を示す図である。ここでは、3つのワーク8の種類に対応するアダプタを示すが、これ以外の異なる種類のワーク8のアダプタも同様の構造とすることができる。図4(a)は、ワーク8のねじの呼びがM12の場合で、図3で説明したアダプタ80と同じである。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an adapter that varies depending on the type of the workpiece 8. Here, adapters corresponding to three types of workpieces 8 are shown, but adapters of different types of workpieces 8 other than this can also have the same structure. FIG. 4A shows the case where the thread of the workpiece 8 is called M12, and is the same as the adapter 80 described in FIG.

図4(b)は、ワーク8のねじの呼びがM6の場合のアダプタ80bを示す図である。挟持リング部88とストッパ鍔部90は、(a)と同じである。ここで、M6のピッチは1.00mmであるので、リングゲージ82bの厚さは8ピッチ=8.00mm、1枚のスペーサ84bの厚さは1ピッチ=1.00mm、ストッパ鍔部90からのおねじ92bの突出し量は7ピッチ=7.00mmである。   FIG. 4B is a diagram illustrating the adapter 80b when the thread name of the workpiece 8 is M6. The clamping ring part 88 and the stopper collar part 90 are the same as (a). Here, since the pitch of M6 is 1.00 mm, the thickness of the ring gauge 82b is 8 pitch = 8.00mm, the thickness of one spacer 84b is 1 pitch = 1.00mm, The protruding amount of the external thread 92b is 7 pitch = 7.00 mm.

図4(c)は、ワーク8のねじの呼びがM3の場合のアダプタ80cを示す図である。挟持リング部88とストッパ鍔部90は、(a)と同じである。ここで、M3のピッチは0.50mmであるので、リングゲージ82cの厚さは8ピッチ=4.00mm、1枚のスペーサ84cの厚さは1ピッチ=0.50mm、ストッパ鍔部90からのおねじ92cの突出し量は7ピッチ=3.50mmである。   FIG. 4C is a diagram showing the adapter 80c when the nominal thread name of the workpiece 8 is M3. The clamping ring part 88 and the stopper collar part 90 are the same as (a). Here, since the pitch of M3 is 0.50 mm, the thickness of the ring gauge 82c is 8 pitch = 4.00 mm, the thickness of one spacer 84c is 1 pitch = 0.50 mm, and the distance from the stopper flange 90 is The protruding amount of the external thread 92c is 7 pitch = 3.50 mm.

再び図1に戻り、演算制御装置100は、ねじ寸法自動測定装置12を構成する各要素と空圧制御装置102の動作を全体として制御し、ワーク8の軸方向及び軸周りの寸法を算出し、算出した結果をプリンタ等の出力装置104に伝送し、出力装置104に検査表106としてプリントアウトさせる機能を有する。かかる演算制御装置100は、適当なコンピュータで構成することができる。   Returning to FIG. 1 again, the arithmetic and control unit 100 controls each element constituting the screw size automatic measuring device 12 and the operation of the pneumatic control device 102 as a whole, and calculates the axial direction of the workpiece 8 and the dimensions around the axis. The calculated result is transmitted to the output device 104 such as a printer, and the output device 104 has a function of printing it out as the inspection table 106. The arithmetic and control unit 100 can be configured with an appropriate computer.

演算制御装置100は、ねじ径算出部110、全長算出部112、合焦位置算出部114、輪郭データ算出部116、首下R算出部118、頭部寸法算出部120、頭部穴深さ算出部122、測定データ出力部124を含んで構成される。これらの機能は、演算制御装置100が実行するソフトウェアによって実現でき、具体的には、ねじ自動測定プログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。   The arithmetic and control unit 100 includes a screw diameter calculation unit 110, a total length calculation unit 112, a focusing position calculation unit 114, a contour data calculation unit 116, a neck R calculation unit 118, a head dimension calculation unit 120, and a head hole depth calculation. Unit 122 and measurement data output unit 124. These functions can be realized by software executed by the arithmetic and control unit 100. Specifically, the functions can be realized by executing a screw automatic measurement program. Some of these functions may be realized by hardware.

上記構成のねじ寸法自動測定システム10の作用、特に演算制御装置100の各機能について、図5から図11を用いてさらに詳細に説明する。図5は、ねじ寸法自動測定システム10における測定の手順を示すフローチャートである。図6は、図5の各手順が行われるワーク8の測定箇所を示す図である。図6(a)は、側面図における測定箇所を示し、(b)は、上面図における測定箇所を示す図である。   The operation of the screw dimension automatic measurement system 10 having the above-described configuration, particularly each function of the arithmetic and control unit 100, will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing a measurement procedure in the screw dimension automatic measurement system 10. FIG. 6 is a diagram illustrating measurement points of the workpiece 8 in which each procedure of FIG. 5 is performed. FIG. 6A is a diagram illustrating measurement points in the side view, and FIG. 6B is a diagram illustrating measurement points in the top view.

ワーク8の測定を行うには、ねじ寸法自動測定システム10の初期化がまず行われる。初期化は、電源をオン状態とし、空圧制御装置102を始動させ、演算制御装置100を初期状態とする。これによって、Yステージ26は所定の初期Y位置に戻る。初期Y位置は、把持部68の先端位置よりもY方向に沿って十分高い位置に設定される。また、Zステージ52は所定の初期Z位置に戻り、Xステージ58は退避状態に戻る。把持部68は所定の初期θ位置に戻る。締付チャック70の3つの挟持爪部76a,76b,76cは退避状態に戻る。   In order to measure the workpiece 8, the screw dimension automatic measurement system 10 is first initialized. In the initialization, the power is turned on, the pneumatic control device 102 is started, and the arithmetic control device 100 is set to the initial state. As a result, the Y stage 26 returns to a predetermined initial Y position. The initial Y position is set to a position sufficiently higher along the Y direction than the tip position of the grip portion 68. Further, the Z stage 52 returns to a predetermined initial Z position, and the X stage 58 returns to the retracted state. The gripper 68 returns to the predetermined initial θ position. The three clamping claws 76a, 76b, 76c of the fastening chuck 70 return to the retracted state.

初期化が終わると、把持部68にワーク8をセットする(S10)。図4で説明したように、ワーク8は、おねじ部2の先端部の3ピッチ分が把持部68に把持されて固定される。この処理は、前もってM12用のアダプタ80を準備し、アダプタ80のリングゲージ82aにワーク8のおねじ部2の先端部をねじ込む。M12用のアダプタ80は、所定の噛み合わせ長さがM12のねじの3ピッチ=5.25mmに設定されているので、ワーク8は5.25mmだけねじ込んだところで止まる。次に、ワーク8を把持したアダプタ80を、締付チャック70の退避状態にある3つの挟持爪部76a,76b,76cの間の空間にセットする。ここまでの処理は、作業者の手作業で行われる。   When the initialization is completed, the workpiece 8 is set on the grip portion 68 (S10). As described with reference to FIG. 4, the workpiece 8 is held and fixed by the holding portion 68 for three pitches at the tip of the male screw portion 2. In this processing, the adapter 80 for M12 is prepared in advance, and the distal end portion of the male thread portion 2 of the workpiece 8 is screwed into the ring gauge 82a of the adapter 80. Since the predetermined meshing length of the adapter 80 for M12 is set to 3 pitch of the screw of M12 = 5.25 mm, the work 8 stops when it is screwed in by 5.25 mm. Next, the adapter 80 that grips the workpiece 8 is set in a space between the three clamping claws 76 a, 76 b, 76 c in the retracted state of the fastening chuck 70. The processing so far is performed manually by the operator.

把持部68にワーク8がセットされると、作業者が締付固定ボタン等を押すことで、演算制御装置100が空圧制御装置102に指令を出して、把持部68の締付チャック70のピストン・シリンダ機構に所定の締付用空気圧を供給させる。これによって3つの挟持爪部76a,76b,76cが同期して支持台72の中心軸側に移動し、ワーク8をしっかりと締付固定する。この状態からワーク8の形状寸法の測定が開始する。   When the workpiece 8 is set on the gripping portion 68, the operator presses a tightening fixing button or the like, so that the arithmetic control device 100 issues a command to the pneumatic control device 102, and the tightening chuck 70 of the gripping portion 68 is pressed. A predetermined tightening air pressure is supplied to the piston / cylinder mechanism. As a result, the three clamping claws 76a, 76b, and 76c move synchronously to the central axis side of the support base 72, and the workpiece 8 is firmly tightened and fixed. From this state, measurement of the shape and dimension of the workpiece 8 starts.

S10の後は、頭部寸法測定が行われる(S12)。この処理は、演算制御装置100の頭部寸法算出部120の機能によって実行される。具体的には、Yステージ26を下降させ、頭部撮像カメラ42の焦点位置がちょうどワーク8の頭部4の上面の位置になるようにする。そして、頭部撮像カメラ42でワーク8の頭部4の形状の撮像データを取得し、撮像データを2値化し、エッジ検出法等を用いて、頭部4の直径寸法、頭部穴6の二面幅寸法等を算出する。図6において頭部4の上面図をS12としてこのことを示した。   After S10, head dimension measurement is performed (S12). This process is executed by the function of the head dimension calculator 120 of the arithmetic and control unit 100. Specifically, the Y stage 26 is lowered so that the focal position of the head imaging camera 42 is exactly the position of the upper surface of the head 4 of the workpiece 8. Then, the imaging data of the shape of the head 4 of the work 8 is acquired by the head imaging camera 42, the imaging data is binarized, and the diameter dimension of the head 4 and the head hole 6 are detected using an edge detection method or the like. Calculate the width across flats. In FIG. 6, this is shown as a top view of the head 4 as S12.

頭部4の外形は円形であるので、ワーク8を軸周りに1度間隔で360度回転させて、各角度において頭部4の直径寸法の測定を繰り返す。これらの測定結果の最大値と最小値と平均値を、頭部4の直径寸法の測定値とする。頭部穴6の二面幅は六角形の向かい合う辺の間の間隔であり、六角形の向かい合う辺は3組あるので、ワーク8を軸周りに120度間隔で360度回転させて、3組の二面幅の測定を行う。これらの測定結果の最大値と最小値と平均値を、頭部穴6の二面幅の測定値とする。   Since the outer shape of the head 4 is circular, the workpiece 8 is rotated 360 degrees around the axis at intervals of 1 degree, and the measurement of the diameter of the head 4 is repeated at each angle. The maximum value, the minimum value, and the average value of these measurement results are taken as the measurement values of the diameter dimension of the head 4. The two-sided width of the head hole 6 is the interval between the opposite sides of the hexagon, and there are three pairs of opposite sides of the hexagon. Therefore, the workpiece 8 is rotated 360 degrees around the axis at an interval of 120 degrees. Measure the width across flats. The maximum value, the minimum value, and the average value of these measurement results are taken as the measurement values of the two-surface width of the head hole 6.

次に、頭部穴深さ測定が行われる(S14)。頭部穴6はワーク8の頭部に設けられる締結工具用の回し溝または回し穴で、いまの場合六角形穴である。この処理は、演算制御装置100の頭部穴深さ算出部122の機能によって実行される。具体的には、レーザ光源44からワーク8のY方向に対し所定の傾斜角度で、XZ平面上で直線状に延びるビームをワーク8の頭部4の上面と頭部穴6の底面に跨って照射する。そして照射した直線状に延びるビームが頭部4の上面に投影される投影位置と頭部穴6の底面に投影される投影位置のXZ平面上における食い違い量が頭部穴6の深さに応じて異なることを利用する。   Next, head hole depth measurement is performed (S14). The head hole 6 is a turning groove or turning hole for a fastening tool provided in the head of the workpiece 8, and is a hexagonal hole in this case. This process is executed by the function of the head hole depth calculation unit 122 of the arithmetic and control unit 100. Specifically, a beam extending linearly on the XZ plane from the laser light source 44 at a predetermined inclination angle with respect to the Y direction of the workpiece 8 is straddled across the top surface of the head 4 of the workpiece 8 and the bottom surface of the head hole 6. Irradiate. The amount of discrepancy on the XZ plane between the projection position at which the irradiated linearly extending beam is projected on the upper surface of the head 4 and the projection position projected on the bottom surface of the head hole 6 depends on the depth of the head hole 6. Use different things.

図7は、頭部穴6の深さを測定する手順を示す図である。図7(a)は、ワーク8が任意の把持状態にある図であり、(b)は、(a)の状態からワーク8を軸周りにΔθ回転させた状態を示す図であり、(c)は、レーザ光源44をワーク8に対してY方向の位置をΔY移動させて頭部穴深さを測定する状態を示す図である。これらの図において、上段側の図は、頭部4の上面図、下段側の図は、ワーク8の断面図である。   FIG. 7 is a diagram showing a procedure for measuring the depth of the head hole 6. FIG. 7A is a diagram in which the workpiece 8 is in an arbitrary gripping state, and FIG. 7B is a diagram illustrating a state in which the workpiece 8 is rotated by Δθ around the axis from the state of FIG. ) Is a diagram illustrating a state in which the head hole depth is measured by moving the position of the laser light source 44 in the Y direction with respect to the workpiece 8 by ΔY. In these drawings, the upper diagram is a top view of the head 4, and the lower diagram is a cross-sectional view of the workpiece 8.

図7(a)は、頭部穴6の六角形の向かい合う辺がZ方向に平行な状態で、レーザ光源44からY方向に対し所定の傾斜角度ψで、直線状に延びるビーム130を頭部の上面5と頭部穴6の底面7に照射した図である。ビーム130は、Z方向に平行に直線状に延びるラインビームである。例えばレーザ光源44が赤色発光型であると、赤色ラインが頭部4の上面5と頭部穴6の底面7に投影される。図7(a)では、頭部4の上面5に投影される赤色ライン132と、頭部穴6の底面7に投影される赤色ライン133を示した。頭部穴6の底面は平坦ではなく、開き角度120度を有する円錐形であるので、底面7に投影される赤色ライン133は、円弧状となる。   FIG. 7A shows a beam 130 extending linearly from the laser light source 44 at a predetermined inclination angle ψ with respect to the Y direction with the hexagonal opposite sides of the head hole 6 parallel to the Z direction. It is the figure irradiated to the bottom surface 7 of the top surface 5 and the head hole 6. The beam 130 is a line beam extending linearly in parallel with the Z direction. For example, when the laser light source 44 is a red light emitting type, the red line is projected onto the upper surface 5 of the head 4 and the bottom surface 7 of the head hole 6. FIG. 7A shows a red line 132 projected on the upper surface 5 of the head 4 and a red line 133 projected on the bottom surface 7 of the head hole 6. Since the bottom surface of the head hole 6 is not flat but has a conical shape having an opening angle of 120 degrees, the red line 133 projected on the bottom surface 7 has an arc shape.

頭部穴6の深さを深さゲージで検査するとき、深さゲージは、頭部穴6の六角形の角部の底面9で突き当たる。頭部穴6の六角形の角部の底面9は、開き角度120度を有する円錐形の円錐面である底面7とは異なる。したがって、頭部穴6の深さを光学的に測定するには、頭部穴6の底面に投影される赤色ラインが頭部穴6の六角形の角部の底面9で突き当たるように、ビーム130を照射することが好ましい。図7(a)では赤色ライン133は円錐面である底面7に突き当たり、頭部穴6の六角形の角部の底面9に突き当たっていず、しかも頭部4の上面5の影によって、赤色ライン133は端部が頭部穴6の六角形の辺のところまで延びていない。   When inspecting the depth of the head hole 6 with the depth gauge, the depth gauge abuts on the bottom surface 9 of the hexagonal corner of the head hole 6. The bottom surface 9 of the hexagonal corner of the head hole 6 is different from the bottom surface 7 which is a conical conical surface having an opening angle of 120 degrees. Therefore, in order to optically measure the depth of the head hole 6, the beam is so arranged that the red line projected on the bottom surface of the head hole 6 hits the bottom surface 9 of the hexagonal corner of the head hole 6. It is preferable to irradiate 130. In FIG. 7A, the red line 133 hits the bottom surface 7 that is a conical surface, does not hit the bottom surface 9 of the hexagonal corner of the head hole 6, and the red line 133 is shaded by the shadow of the top surface 5 of the head 4. The end of 133 does not extend to the hexagonal side of the head hole 6.

図7(b)は、ワーク8を軸周りにΔθ回転させて、六角形の辺がX方向に対し平行とした状態を示す図である。ここでは、頭部4の上面5に投影される赤色ライン134と、頭部穴6の円錐面である底面7に投影される赤色ライン135が示されるが、赤色ライン135の端部が頭部穴6の六角形の辺まで延びている。しかし、赤色ライン135は、頭部穴6の六角形の角部の底面9に突き当たっていない。   FIG. 7B is a diagram illustrating a state in which the work 8 is rotated by Δθ around the axis so that the hexagonal sides are parallel to the X direction. Here, a red line 134 projected onto the top surface 5 of the head 4 and a red line 135 projected onto the bottom surface 7 which is the conical surface of the head hole 6 are shown, but the end of the red line 135 is the head It extends to the hexagonal side of the hole 6. However, the red line 135 does not hit the bottom surface 9 of the hexagonal corner of the head hole 6.

図7(c)は、(b)の状態に対し、レーザ光源44のY方向の位置をワーク8に対し+Y方向にΔYずらした状態を示す図である。ΔYの大きさに応じて、ビームが+X方向に移動する。図7(c)では、頭部4の上面5に投影される赤色ライン136と、頭部穴6の底面に投影される赤色ライン137が示される。赤色ライン136,137のX方向位置は、ビーム131のY方向移動量ΔYに応じて移動する。ここでは、頭部穴6の底面に投影される赤色ライン137が頭部穴6の六角形の角部の底面9に突き当たった状態のΔYが示されている。赤色ライン137が頭部穴6の六角形の角部の底面9に突き当たった状態か否かは、頭部撮像カメラ42が取得する頭部4の撮像データに基づいて判断することができる   FIG. 7C is a diagram illustrating a state in which the position of the laser light source 44 in the Y direction is shifted by ΔY in the + Y direction with respect to the workpiece 8 with respect to the state of FIG. The beam moves in the + X direction according to the magnitude of ΔY. In FIG. 7C, a red line 136 projected on the upper surface 5 of the head 4 and a red line 137 projected on the bottom surface of the head hole 6 are shown. The X direction positions of the red lines 136 and 137 move according to the Y direction movement amount ΔY of the beam 131. Here, ΔY in a state where the red line 137 projected on the bottom surface of the head hole 6 hits the bottom surface 9 of the hexagonal corner of the head hole 6 is shown. Whether or not the red line 137 is in contact with the bottom surface 9 of the hexagonal corner of the head hole 6 can be determined based on the imaging data of the head 4 acquired by the head imaging camera 42.

ΔYは、レーザ光源44をY方向に移動駆動するアクチュエータ45の制御によって任意に設定できる。頭部撮像カメラ42の焦点深度が十分深い場合は、アクチュエータ45を省略し、レーザ光源44の位置をYステージ26に対し固定位置とし、Yステージ26を−ΔYだけ移動させてもよい。   ΔY can be arbitrarily set by controlling an actuator 45 that moves and drives the laser light source 44 in the Y direction. When the focal depth of the head imaging camera 42 is sufficiently deep, the actuator 45 may be omitted, the position of the laser light source 44 may be fixed with respect to the Y stage 26, and the Y stage 26 may be moved by -ΔY.

図7(c)において、頭部穴6の深さDは、ビーム131のY方向に対する所定の傾斜角度ψと、赤色ライン136と赤色ライン137のXZ平面上のX位置の食い違い量Lに基づいて、D=Lcotψで算出できる。食い違い量Lは、頭部4の六角形と赤色ライン136の交点のX位置と、頭部4の六角形と赤色ライン137の交点のX位置の差である。このようにして、光学的に非接触で、頭部穴6の深さDの測定が行われる。   In FIG. 7C, the depth D of the head hole 6 is based on a predetermined inclination angle ψ with respect to the Y direction of the beam 131, and the amount of discrepancy L at the X position on the XZ plane between the red line 136 and the red line 137. Thus, D = Lcotψ can be calculated. The discrepancy amount L is a difference between the X position of the intersection of the hexagon of the head 4 and the red line 136 and the X position of the intersection of the hexagon of the head 4 and the red line 137. In this manner, the depth D of the head hole 6 is measured optically in a non-contact manner.

頭部穴6が六角形の場合は、ワーク8を軸周りに120度間隔で360度回転させて、上記の測定を繰り返す。これらの測定結果の最大値と最小値と平均値を、頭部穴6の深さ測定値とする。   When the head hole 6 is hexagonal, the workpiece 8 is rotated 360 degrees around the axis at intervals of 120 degrees, and the above measurement is repeated. The maximum value, the minimum value, and the average value of these measurement results are used as the depth measurement value of the head hole 6.

再び図5に戻り、S14の処理が終わると、頭部撮像カメラ42を用いる測定は終了するので、ピストン・シリンダ機構60を動作させ、Xステージ58を退避状態に戻す。これ以後は、投影撮像カメラ38によって取得されたワーク8の撮像データに基づいて、ワーク8の軸方向及び軸周りの寸法の算出が行われる。   Returning to FIG. 5 again, when the process of S14 is completed, the measurement using the head imaging camera 42 is completed, so the piston / cylinder mechanism 60 is operated and the X stage 58 is returned to the retracted state. Thereafter, the axial direction of the workpiece 8 and the dimensions around the axis are calculated based on the imaging data of the workpiece 8 acquired by the projection imaging camera 38.

投影撮像カメラ38によって撮像されたワーク8の投影形状データで必要なのは、白データから黒データに遷移する位置のデータである。ワーク8はおねじ部2も頭部4もXZ平面上で円筒状またはこれに螺旋ねじが刻まれたものである。したがって、投影形状で白データから黒データに遷移する位置は、円筒状の縁部で円弧状の曲面の頂点位置となる。このことから、投影撮像カメラ38の焦点位置をこの曲面の頂点位置に合わせる必要がある。また、曲面の表面にごみ等が付着すると、投影形状データにノイズとなる。   What is necessary for the projection shape data of the workpiece 8 imaged by the projection imaging camera 38 is data at a position where the white data changes to the black data. The workpiece 8 has a cylindrical shape on the XZ plane and a screw threaded on the male screw portion 2 and the head portion 4. Therefore, the position of transition from white data to black data in the projected shape is the apex position of the arcuate curved surface at the cylindrical edge. For this reason, it is necessary to adjust the focal position of the projection imaging camera 38 to the vertex position of the curved surface. Further, if dust or the like adheres to the curved surface, noise is generated in the projection shape data.

図5のS16の合焦位置の算出と、S18の輪郭データの算出は、投影撮像カメラ38によって取得したワーク8の投影形状データから各種寸法の算出を行うに当って前もって行われる処理である。   The calculation of the in-focus position in S16 in FIG. 5 and the calculation of the contour data in S18 are processes performed in advance when various dimensions are calculated from the projection shape data of the workpiece 8 acquired by the projection imaging camera 38.

合焦位置算出(S16)は、演算制御装置100の合焦位置算出部114の機能によって実行される。具体的には、合焦移動部50のZステージ52を移動させ、投影撮像カメラ38の焦点位置をZ方向に移動させ、そのときの白データから黒データへの遷移が最も急峻となるZ位置を求め、これを合焦位置とする。合焦位置算出処理は、いわゆるオートフォーカス処理であるが、一般的なオートフォーカスは、対象物の表面に合焦するものであり、S16の合焦位置算出は、投影形状データが白データから黒データに遷移するエッジ領域において、ワーク8の曲面上に合焦させるときの位置を算出するものである。   The focus position calculation (S16) is executed by the function of the focus position calculation unit 114 of the arithmetic and control unit 100. Specifically, the Z stage 52 of the in-focus moving unit 50 is moved, the focal position of the projection imaging camera 38 is moved in the Z direction, and the Z position at which the transition from white data to black data is the steepest at that time. Is determined as the in-focus position. The in-focus position calculation process is a so-called auto-focus process, but the general auto-focus is in-focus on the surface of the object. In the in-focus position calculation in S16, the projection shape data is converted from white data to black. In the edge region where the data transitions, the position for focusing on the curved surface of the workpiece 8 is calculated.

図8は、合焦位置の算出方法を示す図である。図8(a)は、ワーク8の輪郭の投影状態を示す図で、(b)は、投影撮像カメラ38の焦点位置がAからEのときの撮像された白黒状態を示す図で、(c)は、白黒状態の変化を階調値Iの変化で示す図で、(d)は、階調値IのZ位置に対する微分波形を示す図で、(e)は、(d)の波形の半値幅ΔZ0.5のZ位置に対する関係を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a method for calculating the in-focus position. FIG. 8A is a diagram showing a projected state of the contour of the workpiece 8, and FIG. 8B is a diagram showing a captured monochrome state when the focal position of the projection imaging camera 38 is A to E. ) Is a diagram showing a change in the black and white state by a change of the gradation value I, (d) is a diagram showing a differential waveform with respect to the Z position of the gradation value I, and (e) is a waveform of the waveform of (d). it is a diagram showing a relationship Z position of the half-width [Delta] Z 0.5.

図8(a)は、XZ平面に平行な面における光源36と投影撮像カメラ38とワーク8の関係を示す図である。光源36からの平行光線はワーク8によってさえぎられて、ワーク8の下流側に影領域140が生じる。この影領域を投影撮像カメラ38で撮像すると黒データとなる。白データから黒データに遷移する白黒境界142はワーク8の曲面に接する線で示される。投影撮像カメラ38をワーク8に対し±Z方向に移動させると、その移動距離に相当して投影撮像カメラ38の焦点位置が±Z方向に移動する。図8(a)では、投影撮像カメラ38のZ方向移動量を5通りに変え、そのときのワーク8の曲面上における焦点位置A,B,C,D,Eを示した。   FIG. 8A is a diagram showing a relationship among the light source 36, the projection imaging camera 38, and the workpiece 8 in a plane parallel to the XZ plane. The parallel rays from the light source 36 are blocked by the work 8, and a shadow area 140 is generated on the downstream side of the work 8. When this shadow area is imaged by the projection imaging camera 38, black data is obtained. A black and white boundary 142 transitioning from white data to black data is indicated by a line in contact with the curved surface of the workpiece 8. When the projection imaging camera 38 is moved in the ± Z direction with respect to the workpiece 8, the focal position of the projection imaging camera 38 moves in the ± Z direction corresponding to the movement distance. FIG. 8A shows the focal positions A, B, C, D, and E on the curved surface of the workpiece 8 when the amount of movement in the Z direction of the projection imaging camera 38 is changed to five.

図8(b)は、投影撮像カメラ38の焦点位置がAからEのときに投影撮像カメラ38によって撮像された撮像面における白黒状態を示す図である。白黒状態の程度は、斜線で示した状態が完全黒の状態、細かい点の集合で示した状態が完全黒でもなく完全白でもない状態、斜線も細かい点の集合もない状態が完全白の状態である。光源から見てワーク8の下流側に焦点位置があるときは、白黒境界142付近では完全白でもなく完全黒でもない状態であることが示される。ワーク8の上流側に焦点位置があるときは、ワーク8に対して焦点が合っていないので、全体が完全白でもなく完全黒でもない状態となる。   FIG. 8B is a diagram illustrating a black and white state on the imaging surface captured by the projection imaging camera 38 when the focal position of the projection imaging camera 38 is A to E. The black and white state is a state where the shaded state is completely black, a state represented by a set of fine dots is neither completely black nor completely white, or a state where there is neither a shaded line nor a set of fine dots is a completely white state It is. When the focal position is on the downstream side of the work 8 when viewed from the light source, it is indicated that the black and white boundary 142 is not completely white or completely black. When the focal position is on the upstream side of the workpiece 8, since the focal point is not focused on the workpiece 8, the whole is neither completely white nor completely black.

図8(c)は、(b)の白黒状態の変化を階調値Iの変化で示す図である。横軸はZ位置、縦軸は階調値Iである。焦点位置がCのときにZ位置の変化に対し階調値Iが急激に変化するが、それ以外の焦点位置ではZ位置の変化に対する階調値Iの変化が緩やかになる。   FIG. 8C is a diagram showing the change in the monochrome state of FIG. The horizontal axis is the Z position, and the vertical axis is the gradation value I. When the focus position is C, the gradation value I changes rapidly with respect to the change in the Z position, but at other focus positions, the change in the gradation value I with respect to the change in the Z position becomes gradual.

図8(d)は、Z位置の変化に対する階調値Iの変化の程度を明確化するため、階調値IのZ位置に対する微分波形を示す図である。横軸はZ位置、縦軸はdI/dZである。階調値Iの変化はパルス状の波形で示され、そのパルス状の波形のピーク値が大きいほど、またパルス状の波形の半値幅ΔZ0.5が小さいほど、階調値Iの変化が大きい。 FIG. 8D is a diagram showing a differential waveform of the gradation value I with respect to the Z position in order to clarify the degree of change of the gradation value I with respect to the change of the Z position. The horizontal axis is the Z position, and the vertical axis is dI / dZ. The change in the gradation value I is indicated by a pulse waveform. The larger the peak value of the pulse waveform and the smaller the half-value width ΔZ 0.5 of the pulse waveform, the greater the change in the gradation value I.

図8(e)は、(d)の波形の半値幅ΔZ0.5のZ位置に対する関係を示す図である。横軸はZ位置で、投影撮像カメラ38の焦点位置A,B,C,D,Eも参考に付した。縦軸はΔZ0.5である。ここでは、焦点位置CでΔZ0.5が最小値となる。ΔZ0.5の逆数、または(d)におけるパルス状の波形のピーク値を合焦の評価関数とすれば、評価関数の値が最大値をとるZ位置Z0を算出することで、投影撮像カメラ38の合焦位置を算出することができる。図8(e)の場合、焦点位置がCのときのZ位置がZ0である。投影撮像カメラ38のZ位置がこのZ位置Z0となる状態でZステージ52の位置が固定される。 FIG. 8E is a diagram showing the relationship of the half-value width ΔZ 0.5 of the waveform of FIG. The horizontal axis is the Z position, and the focal positions A, B, C, D, and E of the projection imaging camera 38 are also provided for reference. The vertical axis is ΔZ 0.5 . Here, ΔZ 0.5 is the minimum value at the focal position C. If the reciprocal of ΔZ 0.5 or the peak value of the pulse-like waveform in (d) is used as the evaluation function for focusing, the Z position Z 0 at which the value of the evaluation function takes the maximum value is calculated, whereby the projection imaging camera 38 is obtained. The in-focus position can be calculated. In the case of FIG. 8E, the Z position when the focal position is C is Z 0 . The position of the Z stage 52 is fixed in a state where the Z position of the projection imaging camera 38 is the Z position Z 0 .

再び図5に戻り、輪郭データ算出(S18)の処理は、演算制御装置100の輪郭データ算出部116の機能によって実行される。具体的には、ワーク8の投影形状データの白黒境界をワーク8の投影形状の輪郭として輪郭追跡処理を行って1次的なねじ輪郭プロファイルのデータを算出する。そして、この1次的なねじ輪郭プロファイルのデータについて、ワーク8の断面図形から見て異常となるデータをノイズとして除去するスムージング化処理を行って2次的なねじ輪郭プロファイルを算出する。このノイズ除去されたねじ輪郭プロファイルを以後の各種寸法の算出のための輪郭データとする。   Returning to FIG. 5 again, the contour data calculation (S18) process is executed by the function of the contour data calculation unit 116 of the arithmetic and control unit 100. Specifically, the contour tracking process is performed using the black-and-white boundary of the projection shape data of the workpiece 8 as the contour of the projection shape of the workpiece 8 to calculate primary screw contour profile data. Then, a secondary screw contour profile is calculated by performing a smoothing process for removing data that becomes abnormal when viewed from the cross-sectional pattern of the workpiece 8 as noise. The noise-removed screw contour profile is used as contour data for subsequent calculation of various dimensions.

図9は、輪郭プロファイルのノイズ除去方法を示す図である。図9(a)は、輪郭追跡処理のルールを示す図である。(b)は、ワーク8について輪郭追跡処理を行って得られた1次的なねじ輪郭プロファイルのデータであり、(c)は、(b)からノイズを除去した輪郭データを示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating a noise removal method for a contour profile. FIG. 9A is a diagram illustrating a rule of the contour tracking process. (B) is the data of the primary screw contour profile obtained by performing the contour tracking process on the workpiece 8, and (c) is a diagram showing the contour data obtained by removing noise from (b).

輪郭データ算出では、輪郭データの分解能を上げるために、投影撮像カメラ38によって撮像されたワーク8の投影形状データを任意の位置分解能を有するビットマップの2次元データに変換する。例えば、投影撮像カメラ38の撮像面における画素分解能が約8μmであれば、1画素を8×8のサブ画素に分割して位置分解能が1μmの2次元ビットマップに変換される。このようにして、十分な位置分解能を有する2次元ビットマップを得ることができ、以下では、2次元ビットマップのデータを用いて輪郭追跡処理と、ノイズ除去処理が行われる。   In the contour data calculation, in order to increase the resolution of the contour data, the projection shape data of the workpiece 8 imaged by the projection imaging camera 38 is converted into bitmap two-dimensional data having an arbitrary position resolution. For example, if the pixel resolution on the imaging surface of the projection imaging camera 38 is about 8 μm, one pixel is divided into 8 × 8 sub-pixels and converted into a two-dimensional bitmap with a position resolution of 1 μm. In this way, a two-dimensional bitmap having a sufficient position resolution can be obtained. In the following, contour tracking processing and noise removal processing are performed using data of the two-dimensional bitmap.

図9(a)は、輪郭追跡処理のルールを示す図である。輪郭追跡処理は、2次元ビットマップにおける白黒境界を追跡する処理で、輪郭追跡処理のルールは、1つの黒データの位置から次に黒データがある位置を探すときの順番を決めるルールである。黒データと白データを区別する2値化処理は、データの階調値に対する所定の閾値を用いて行われる。   FIG. 9A is a diagram illustrating a rule of the contour tracking process. The contour tracking process is a process for tracking a black-and-white boundary in a two-dimensional bitmap. The rule for the contour tracking process is a rule for determining the order in which the next black data is searched from one black data position. The binarization process for distinguishing between black data and white data is performed using a predetermined threshold for the gradation value of the data.

図9(a)は、輪郭追跡処理についての公知のルールを示す図である。このルールは、1つの黒データの位置の周囲の8つのデータ位置について反時計回りで黒データであるかどうかを順次判断し、最初に黒データとなったデータ位置を次の黒データの位置とするものである。図9(a)の数字1から8は、最初の黒データの位置から次の黒データを探す追跡順番を示すもので、数字1の位置から数字8の位置へ向かって順次追跡が行われる。   FIG. 9A is a diagram showing a known rule for the contour tracking process. This rule sequentially determines whether or not the black data is counterclockwise for the eight data positions around the position of one black data, and the first black data position is determined as the next black data position. To do. Numbers 1 to 8 in FIG. 9A indicate a tracking order for searching for the next black data from the position of the first black data, and the tracking is sequentially performed from the position of the number 1 to the position of the number 8.

図9(b)は、ワーク8の投影形状データを2次元ビットマップデータに変換したものについて、(a)の輪郭追跡処理のルールを適用し、白黒境界の黒データの位置をつないだものである。折れ曲がり線144は、追跡処理の軌跡を示す。斜線を引いたデータ位置が白黒境界の黒データ位置で、これをつないだものが1次的なねじ輪郭プロファイルである。   FIG. 9B is a diagram in which the projection shape data of the work 8 is converted into two-dimensional bitmap data and the position of the black data at the black and white boundary is connected by applying the contour tracking processing rule of FIG. is there. A bent line 144 shows the trace of the tracking process. The shaded data position is the black data position of the black-and-white boundary, and the result of connecting this is the primary screw profile.

最初に、2次元ビットマップの左上の位置から右方向に黒データの有無を探す走査を行う。ここでは、上から2行目の走査で、最初の黒データが検出された。これを最初の黒データの位置145とする。この黒データの位置145の周囲の8つのデータ位置を(a)のルールに従って次に黒データとなる位置を探す。(b)の例では、黒データの位置145から見て斜め下のデータ位置、(a)で示される追跡の順番では4番目のデータ位置が次の黒データの位置である。これを繰り返して、2次元ビットマップの端部に到達したときに輪郭追跡が終了する。   First, scanning is performed to search for the presence or absence of black data in the right direction from the upper left position of the two-dimensional bitmap. Here, the first black data is detected by the scanning of the second row from the top. This is the position 145 of the first black data. The eight data positions around the black data position 145 are searched for the next black data position according to the rule (a). In the example of (b), the data position obliquely below the black data position 145, and the fourth data position in the tracking order shown in (a) is the position of the next black data. This is repeated, and contour tracking ends when the end of the two-dimensional bitmap is reached.

図9(b)では、黒データの位置146,148,150において追跡処理の軌跡である折れ曲がり線144が後戻りしている。ワーク8の輪郭形状はおねじ部2であっても滑らかな変化をするので、この3つの黒データの位置146,148,150は、ごみ等の存在によるノイズの可能性が高く、ねじの断面形状から見て異常と判断される。   In FIG. 9B, the bent line 144, which is the locus of the tracking process, returns backward at the black data positions 146, 148, 150. Since the contour shape of the workpiece 8 changes smoothly even in the external thread portion 2, these three black data positions 146, 148, and 150 have a high possibility of noise due to the presence of dust and the like, and the cross-sectional shape of the screw. It is judged abnormal from

図9(c)は、ねじの断面形状から見て異常と判断される3つの黒データの位置146,148,150を除去するスムージング化処理を行って、ワーク8の輪郭形状として正常とみられる2次的なねじ輪郭プロファイルを生成した図である。折れ曲がり線152は、後戻りがなく単調変化の追跡軌跡となっている。ここでは、ノイズ判断基準として、輪郭追跡の軌跡を示す折れ曲がり線144における後戻りの有無を用いた。後戻りの有無に代えて、折れ曲がり線144の方向の変化の程度をノイズ判断基準としてもよい。また、ワーク8の正常とみられる輪郭形状の追跡軌跡で実際の追跡軌跡を規格化して、正常とみられる輪郭形状の追跡軌跡と実際の輪郭形状の追跡軌跡の差分が所定の閾値範囲を超えるときをノイズとするノイズ判断基準を用いてもよい。   FIG. 9C shows that the contour shape of the workpiece 8 is considered to be normal by performing a smoothing process for removing the three black data positions 146, 148, and 150 that are judged to be abnormal when viewed from the cross-sectional shape of the screw. It is the figure which produced | generated the next screw profile profile. The bent line 152 is a tracking track of a monotonous change with no backtracking. Here, the presence / absence of backtracking in the bent line 144 indicating the locus of contour tracking is used as a noise judgment criterion. Instead of the presence or absence of backtracking, the degree of change in the direction of the bent line 144 may be used as a noise determination criterion. In addition, when the actual tracking trajectory is normalized with the tracking trajectory of the contour shape considered normal, the difference between the tracking trajectory of the contour shape considered normal and the tracking trajectory of the actual contour shape exceeds a predetermined threshold range. A noise judgment criterion for noise may be used.

このようにして、公知の輪郭追跡処理で得られる輪郭プロファイルデータに予め定めたノイズ判断基準を適用してノイズを除去するスムージング化処理を行い、ワーク8のねじ輪郭プロファイルを示す輪郭データを算出することができる。   In this way, smoothing processing for removing noise is performed by applying a predetermined noise judgment criterion to contour profile data obtained by known contour tracking processing, and contour data indicating the thread contour profile of the workpiece 8 is calculated. be able to.

S16,S18の処理が終わると、投影撮像カメラ38が取得するワーク8の投影形状データを用いて、各種の寸法測定が行われる。ワーク8はY方向に延びる形状を有するので、ワーク8の寸法測定は、投影撮像カメラ38を初期Y位置から−Y方向に下降させながら順次行うのが効率的である。そこで、頭部寸法測定(S12)と頭部穴深さ測定(S14)に続いて、頭部4の高さ寸法を投影撮像カメラ38が取得した投影形状データに基づいて行う。この測定は、後述する全長算出(S26)の一部として行われる。具体的には、図6に示すように、頭部4の上面のY位置Y10と、下面のY位置Y9を測定する。 When the processes of S16 and S18 are completed, various dimension measurements are performed using the projection shape data of the workpiece 8 acquired by the projection imaging camera 38. Since the workpiece 8 has a shape extending in the Y direction, it is efficient to sequentially measure the size of the workpiece 8 while lowering the projection imaging camera 38 in the −Y direction from the initial Y position. Therefore, following the head dimension measurement (S12) and the head hole depth measurement (S14), the height dimension of the head 4 is performed based on the projection shape data acquired by the projection imaging camera 38. This measurement is performed as part of the total length calculation (S26) described later. Specifically, as shown in FIG. 6, the Y position Y 10 on the upper surface of the head 4 and the Y position Y 9 on the lower surface are measured.

ここでは、投影撮像カメラ38の撮像面に頭部4の上面を示す輪郭データが入るように、Yモータ29の動作を制御し、センサ30によって、Y10のデータ値を取得する。次いで、ワーク8を軸周りに1度間隔で360度回転させながら、各角度について投影撮像カメラ38が取得した頭部4の上面の輪郭データのY方向の位置を2次元ビットマップ上で求め、例えば、1μm単位でY10の精密な値を算出する。各角度ごとに、算出したY10の精密な値について、最大値と最小値と平均値を求め、これにセンサ30からのデータ値を加算して、Y10の最大値、最小値、平均値とする。 Here, the operation of the Y motor 29 is controlled so that the contour data indicating the upper surface of the head 4 enters the imaging surface of the projection imaging camera 38, and the data value of Y 10 is acquired by the sensor 30. Next, the position of the contour data of the upper surface of the head 4 acquired by the projection imaging camera 38 for each angle in the Y direction is obtained on the two-dimensional bitmap while rotating the work 8 360 degrees around the axis at intervals of 1 degree. For example, a precise value of Y 10 is calculated in units of 1 μm. For each angle, the precise value of the calculated Y 10, the maximum value and the minimum value and the average value, this adds the data values from the sensor 30, the maximum value of Y 10, the minimum value, the average value And

同様に、頭部4の下面についても、センサ30からのデータを取得し、次いでワーク8を軸周りに1度間隔で回転させながら、投影撮像カメラ38が取得した頭部4の下面の輪郭データのY方向の位置を2次元ビットマップ上で求め、例えば、1μm単位でY9の精密な値を算出する。各角度ごとに、算出されたY9の精密な値について、最大値と最小値と平均値を求め、これにセンサ30からのデータ値を加算して、Y9の最大値、最小値、平均値とする。 Similarly, with respect to the lower surface of the head 4, data from the sensor 30 is acquired, and then the contour data of the lower surface of the head 4 acquired by the projection imaging camera 38 while rotating the work 8 around the axis at intervals of 1 degree. Is obtained on a two-dimensional bitmap, and for example, a precise value of Y 9 is calculated in units of 1 μm. For each angle, the maximum value, minimum value, and average value of the calculated precise value of Y 9 are obtained, and the data value from the sensor 30 is added to this value to obtain the maximum value, minimum value, and average value of Y 9. Value.

頭部4の高さ寸法測定が終わると、Yステージ26をY方向にさらに下降させ、首下R測定(S20)が行われる。首下Rは、頭部4とおねじ部2との間の首下部における曲率半径である。この処理は、演算制御装置100の首下R算出部118の機能によって実行される。具体的には、投影撮像カメラ38が取得したワーク8の首下部3の輪郭データを図9で説明した方法を用いて2次元ビットマップ上で求める。このことを図6において、ワーク8の首下部3についてS20として示した。この輪郭データのR部分の両側の2本の直線のなす角度を2等分する角度分割線を求め、この線から先ほどの2本の直線に下ろした垂線の長さを首下Rとして算出する。   When the measurement of the height dimension of the head 4 is completed, the Y stage 26 is further lowered in the Y direction, and the lower neck R measurement (S20) is performed. The lower neck R is a radius of curvature at the lower neck between the head 4 and the external thread 2. This process is executed by the function of the lower head R calculation unit 118 of the arithmetic and control unit 100. Specifically, the contour data of the lower neck 3 of the workpiece 8 acquired by the projection imaging camera 38 is obtained on the two-dimensional bitmap using the method described with reference to FIG. This is shown as S20 for the lower neck portion 3 of the workpiece 8 in FIG. An angle dividing line that bisects the angle formed by the two straight lines on both sides of the R portion of the contour data is obtained, and the length of the perpendicular line drawn from the two lines to the previous two straight lines is calculated as the lower neck R. .

図10は、首下Rの算出方法を示す図である。図10(a)はワーク8の首下部3の2次元ビットマップ上の輪郭データ160を示す図である。図10(b)は、(a)の輪郭データ160を構成する2本の直線162,163を求め、この2本の直線162,163のなす角度を2等分する角度分割線164を求め、この角度分割線164から直線162,163にそれぞれに下ろした垂線166,167を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating a method of calculating the lower neck R. FIG. 10A is a diagram showing the contour data 160 on the two-dimensional bitmap of the neck 3 of the work 8. In FIG. 10B, two straight lines 162 and 163 constituting the contour data 160 of FIG. 10A are obtained, and an angle dividing line 164 that bisects the angle formed by the two straight lines 162 and 163 is obtained. It is a figure which shows the perpendicular lines 166 and 167 which respectively dropped from this angle division line 164 to the straight lines 162 and 163. FIG.

この垂線166,167の長さに基づいて首下Rの値が算出される。すなわち、ワーク8を軸周りに1度間隔で360度回転させ、各角度についてそれぞれ垂線166,167の長さを求める。360度について1度間隔で求めるので、垂線の長さの値は合計720個求まる。求められた値についてその最大値、最小値、平均値を首下Rの値とする。   Based on the lengths of the perpendicular lines 166 and 167, the value of the neck R is calculated. That is, the workpiece 8 is rotated 360 degrees around the axis at intervals of 1 degree, and the lengths of the perpendicular lines 166 and 167 are obtained for each angle. Since 360 degrees are obtained at intervals of 1 degree, a total of 720 vertical length values are obtained. The maximum value, the minimum value, and the average value of the obtained values are set as the value of the lower neck R.

再び図5に戻り、S20の次は、山径測定(S22)、谷径測定(S24)が行われる。山径はねじ山の外径寸法であり、谷径はねじ谷の内径寸法である。この処理は、演算制御装置100のねじ径算出部110の機能によって実行される。山径測定(S22)と谷径測定(S24)は、ワーク8のおねじ部2の軸方向に沿って複数箇所について行われる。図6では、山径測定(S22)と谷径測定(S24)が行われる3箇所のY位置Y8,Y7,Y6をS22,S24として、そのことを示した。測定箇所の数は、ワーク8のおねじ部2の長さによって適宜定めることができる。 Returning to FIG. 5 again, next to S20, peak diameter measurement (S22) and valley diameter measurement (S24) are performed. The thread diameter is the outer diameter dimension of the thread, and the valley diameter is the inner diameter dimension of the thread valley. This process is executed by the function of the screw diameter calculation unit 110 of the arithmetic and control unit 100. The mountain diameter measurement (S22) and the valley diameter measurement (S24) are performed at a plurality of locations along the axial direction of the external thread portion 2 of the workpiece 8. In FIG. 6, the three Y positions Y 8 , Y 7 and Y 6 where the peak diameter measurement (S22) and the valley diameter measurement (S24) are performed are shown as S22 and S24. The number of measurement locations can be determined as appropriate depending on the length of the external thread 2 of the workpiece 8.

図11は、山径測定の方法を示す図である。図11(a),(c)は、2次元ビットマップ上におけるワーク8のおねじ部2の輪郭データを示す図で、(b)は(a)の一部の拡大図である。   FIG. 11 is a diagram showing a method for measuring a mountain diameter. FIGS. 11A and 11C are diagrams showing contour data of the male thread portion 2 of the workpiece 8 on the two-dimensional bitmap, and FIG. 11B is an enlarged view of a part of FIG.

図11(a)には、ワーク8のおねじ部2の2つの輪郭データ170,171が示される。2つの輪郭データ170,171は、ワーク8のおねじ部2の左右両側の輪郭形状を示すデータである。(b)は、(a)の部分拡大図で、これを用いて輪郭データ170の山部の回帰直線172を求める方法が示される。山部の回帰直線172は、おねじ部2の複数の山部頂点における平均位置を通る直線である。   FIG. 11A shows two contour data 170 and 171 of the male thread portion 2 of the workpiece 8. The two contour data 170 and 171 are data indicating contour shapes on both the left and right sides of the male thread portion 2 of the workpiece 8. (B) is a partially enlarged view of (a), and shows a method of obtaining a regression line 172 of the peak portion of the contour data 170 using this. The peak regression line 172 is a straight line that passes through the average position of the plurality of peak vertices of the male thread 2.

回帰直線172が求められると、輪郭データ170の全体について回帰直線172よりも外径側にある山部頂点を求める。これは、回帰直線172に垂直な線173を求め、垂直な線173の延びる方向に沿って回帰直線172の位置を移動させる。そして輪郭データ170における少なくとも1つの山部頂点に引っかかる回帰直線172の移動量の最大値aを求める。移動量は、回帰直線172に垂直な線173に沿って測定される。aは、回帰直線172から見て輪郭データ170において最も外径側にある山部頂点の位置を示す値である。   When the regression line 172 is obtained, peak vertices on the outer diameter side of the regression line 172 are obtained for the entire contour data 170. This obtains a line 173 perpendicular to the regression line 172 and moves the position of the regression line 172 along the direction in which the vertical line 173 extends. Then, the maximum value a of the movement amount of the regression line 172 caught on at least one peak of the contour data 170 is obtained. The amount of movement is measured along a line 173 perpendicular to the regression line 172. “a” is a value indicating the position of the peak portion on the outermost diameter side in the contour data 170 when viewed from the regression line 172.

次に、図11(c)に示すように、回帰直線172をこれに垂直な線173に沿って輪郭データ171の側に移動させ、輪郭データ171における複数の山部頂点に引っかかる回帰直線172の移動量の最大値bを求める。bは、回帰直線172から見て輪郭データ171において最も外径側にある山部頂点の位置を示す値である。山径はワーク8のおねじ部2における山部の外径であるので、(a+b)は、ワーク8のおねじ部2の2つの輪郭データ170,171についての山径の値に相当する。   Next, as shown in FIG. 11C, the regression line 172 is moved to the contour data 171 side along the line 173 perpendicular to the regression line 172, and the regression lines 172 caught on a plurality of peak vertices in the contour data 171 are obtained. The maximum value b of the movement amount is obtained. “b” is a value indicating the position of the peak portion on the outermost diameter side in the contour data 171 when viewed from the regression line 172. Since the ridge diameter is the outer diameter of the ridge portion of the male thread portion 2 of the work 8, (a + b) corresponds to the value of the ridge diameter for the two contour data 170 and 171 of the male thread portion 2 of the work 8.

ここでワーク8を軸周りに1度間隔で360度回転させ、各角度における2つの輪郭データの(a+b)をそれぞれ求める。360個の(a+b)の値が求まると、その最大値、最小値、平均値をその測定箇所における山径の測定値とする。山径の算出は図6に示すように、3つの測定箇所のそれぞれについて行われる。3つの測定箇所の位置は、ワーク8のおねじ部2の全長の全域をほぼカバーするように設定される。測定箇所の数は3つ以外であってもよい。例えば、4以上でもよく、2以下でもよい。   Here, the workpiece 8 is rotated 360 degrees around the axis at intervals of 1 degree, and (a + b) of two contour data at each angle is obtained. When 360 (a + b) values are obtained, the maximum value, the minimum value, and the average value are taken as the measured values of the peak diameter at the measurement location. The ridge diameter is calculated for each of the three measurement points as shown in FIG. The positions of the three measurement points are set so as to substantially cover the entire length of the male thread portion 2 of the workpiece 8. The number of measurement points may be other than three. For example, it may be 4 or more, or 2 or less.

図12は、谷径測定の方法を示す図である。図11と同様に、図12(a),(c)は、2次元ビットマップ上におけるワーク8のおねじ部2の輪郭データを示す図で、(b)は(a)の一部の拡大図である。図12(a)には図11と同じ2つの輪郭データ170,171が示される。谷部測定は、山部測定に似ていて、図12(b)に示す回帰直線176がおねじ部2の複数の谷部底点における平均位置を通る直線であることが相違する。   FIG. 12 is a diagram illustrating a method for measuring a valley diameter. Similarly to FIG. 11, FIGS. 12A and 12C are diagrams showing the contour data of the male thread portion 2 of the workpiece 8 on the two-dimensional bitmap, and FIG. 12B is an enlarged view of a part of FIG. FIG. FIG. 12A shows the same two contour data 170 and 171 as FIG. The trough measurement is similar to the crest measurement, and the regression line 176 shown in FIG. 12B is a straight line passing through the average position at a plurality of trough bottom points of the external thread portion 2.

谷部について回帰直線176が求まると、図12(b)に示すように、輪郭データ170の全体について回帰直線176よりも内径側にある谷部底点の位置を求める。これは、回帰直線176に垂直な線177を求め、垂直な線177の延びる方向に沿って回帰直線176の位置を移動させる。そして輪郭データ170における少なくとも1つの谷部底点に引っかかる回帰直線176の移動量の最大値cを求める。移動量は、回帰直線176に垂直な線177に沿って測定される。cは、回帰直線176から見て輪郭データ170において最も内径側にある谷部底点の位置を示す値である。   When the regression line 176 is obtained for the valley, as shown in FIG. 12B, the position of the valley bottom point located on the inner diameter side of the regression line 176 is obtained for the entire contour data 170. This obtains a line 177 perpendicular to the regression line 176 and moves the position of the regression line 176 along the direction in which the vertical line 177 extends. Then, the maximum value c of the amount of movement of the regression line 176 caught on at least one valley bottom point in the contour data 170 is obtained. The amount of movement is measured along a line 177 perpendicular to the regression line 176. c is a value indicating the position of the bottom of the valley that is closest to the inner diameter side in the contour data 170 when viewed from the regression line 176.

次に図12(c)に示すように、回帰直線176をこれに垂直な線177に沿って輪郭データ171の側に移動させ、輪郭データ171における少なくとも1つの谷部底点に引っかかる回帰直線176の移動量の最大値dを求める。dは、回帰直線176から見て輪郭データ171において最も内径側にある谷部底点の位置を示す値である。谷径はワーク8の谷部における最小内径であるので、(d−c)は、ワーク8のおねじ部2の2つの輪郭データ170,171についての谷径の値に相当する。   Next, as shown in FIG. 12C, the regression line 176 is moved to the contour data 171 side along the line 177 perpendicular to the regression line 176, and the regression line 176 is caught on at least one valley bottom point in the contour data 171. The maximum value d of the movement amount is obtained. d is a value indicating the position of the valley bottom point that is closest to the inner diameter side in the contour data 171 when viewed from the regression line 176. Since the valley diameter is the minimum inner diameter at the valley portion of the workpiece 8, (dc) corresponds to the valley diameter value for the two contour data 170, 171 of the male thread portion 2 of the workpiece 8.

ここでワーク8を軸周りに1度間隔で360度回転させ、各角度における2つの輪郭データの(d−c)をそれぞれ求める。360個の(d−c)の値が求まると、その最大値、最小値、平均値をその測定箇所における谷径の測定値とする。谷径測定は山径測定と対として行われ、谷径の測定箇所は山径の測定箇所と同じである。   Here, the workpiece 8 is rotated 360 degrees around the axis at intervals of 1 degree, and (dc) of two contour data at each angle is obtained. When 360 (d−c) values are obtained, the maximum value, the minimum value, and the average value are taken as the measured values of the valley diameter at the measurement location. The valley diameter measurement is performed as a pair with the mountain diameter measurement, and the measurement location of the valley diameter is the same as the measurement location of the mountain diameter.

山径の測定値と谷径の測定値が算出されると、有効径=(山径+谷径)/2を算出する。有効径についても最大値と最小値と平均値を算出する。最大値は、山径の最大値と谷径の最小値から算出し、最小値は、山径の最小値と谷径の最大値から算出し、平均値は、山径の平均値と谷径の平均値から算出する。これ以外の算出法を用いて有効径に関する各種の算出を行ってもよい。   When the measured value of the peak diameter and the measured value of the valley diameter are calculated, the effective diameter = (peak diameter + valley diameter) / 2 is calculated. For the effective diameter, the maximum value, minimum value, and average value are calculated. The maximum value is calculated from the maximum value of the peak diameter and the minimum value of the valley diameter, the minimum value is calculated from the minimum value of the peak diameter and the maximum value of the valley diameter, and the average value is the average value of the peak diameter and the valley diameter. Calculated from the average value of Various calculations related to the effective diameter may be performed using other calculation methods.

S22、S24の測定が終わると、Yステージ26をさらに下降させ、ワーク8のおねじ部2の先端部を把持するアダプタ80のリングゲージ82aの上面のY位置Y1の測定が行われる。具体的には、既に説明した頭部4の上面のY位置Y10と下面のY位置Y9の測定と同様の手順で行うことができる。すなわち、投影撮像カメラ38の撮像面にリングゲージ82aの上面を示す輪郭データが入るように、Yモータ29の動作を制御し、センサ30によって、Y1のデータ値を取得する。次いで、ワーク8を軸周りに1度間隔で360度回転させながら、投影撮像カメラ38が取得したリングゲージ82aの上面の輪郭データのY方向の位置を2次元ビットマップ上で求め、例えば、1μm単位でY1の精密な値を算出する。算出した1度ごとのY1の精密な値について、最大値と最小値と平均値を求め、これにセンサ30からのデータ値を加算して、Y1の最大値、最小値、平均値とする。 S22, the S24 measurements is completed, further lowers the Y stage 26, the measurement of the Y-position Y 1 of the upper surface of the ring gauge 82a of the adapter 80 for gripping the leading end portion of the male screw portion 2 of the workpiece 8 is carried out. Specifically, it can be performed in the same procedure as the measurement of the Y position Y 10 on the upper surface of the head 4 and the Y position Y 9 on the lower surface which has already been described. That is, the operation of the Y motor 29 is controlled so that the contour data indicating the upper surface of the ring gauge 82 a enters the imaging surface of the projection imaging camera 38, and the data value of Y 1 is acquired by the sensor 30. Next, the position in the Y direction of the contour data of the upper surface of the ring gauge 82a acquired by the projection imaging camera 38 is obtained on the two-dimensional bitmap while rotating the work 8 around the axis by 360 degrees at intervals of 1 degree, for example, 1 μm Calculate the precise value of Y 1 in units. The maximum value, the minimum value, and the average value are obtained for the calculated precise value of Y 1 for each degree, and the data value from the sensor 30 is added to this, and the maximum value, minimum value, and average value of Y 1 are calculated. To do.

再び図5に戻り、次に全長算出(S26)が行われる。この処理は、演算制御装置100の全長算出部112の機能によって実行される。具体的には、既に測定されたY位置Y10,Y9,Y1の値と、リングゲージ82aの基準めねじ83aとワーク8のおねじ部2の先端部との所定の噛み合わせ長さである3ピッチの長さ=5.25mmに基づいて、ワーク8の全長が算出される。おねじ部2の全長は、{(Y9−Y1)+5.25mm}として算出される。頭部4も含むワーク8の全長は、{(Y10−Y1)+5.25mm}として算出される。全長算出は、Y10,Y9,Y1のそれぞれの最大値、最小値、平均値に基づいて、全長の最大値、最小値、平均値を算出する。例えば、おねじ部2の全長の最大値は、Y9の最大値とY1の最小値から算出し、おねじ部2の全長の平均値は、Y9の平均値とY1の平均値から算出する。これ以外の算出法を用いて全長に関する各種の算出を行ってもよい。 Returning again to FIG. 5, next, the total length calculation (S26) is performed. This process is executed by the function of the total length calculation unit 112 of the arithmetic and control unit 100. Specifically, the predetermined measured lengths of the Y positions Y 10 , Y 9 , Y 1 and the predetermined internal engagement length between the reference female thread 83a of the ring gauge 82a and the tip of the male thread 2 of the work 8 are measured. The total length of the workpiece 8 is calculated based on the length of 3 pitches = 5.25 mm. The total length of the male thread portion 2 is calculated as {(Y 9 −Y 1 ) +5.25 mm}. The total length of the workpiece 8 including the head 4 is calculated as {(Y 10 −Y 1 ) +5.25 mm}. In the total length calculation, the maximum value, minimum value, and average value of the total length are calculated based on the maximum value, minimum value, and average value of Y 10 , Y 9 , and Y 1 . For example, the maximum value of the total length of the external thread portion 2 is calculated from the maximum value of Y 9 and the minimum value of Y 1. The average value of the total length of the external thread portion 2 is the average value of Y 9 and the average value of Y 1 . Calculate from Various calculations relating to the total length may be performed using other calculation methods.

全長算出(S26)が終わると、ワーク8の各種寸法の測定データ出力(S28)が行われる。この処理は、演算制御装置100の測定データ出力部124の機能によって実行される。具体的には、S12の頭部寸法測定、S14の頭部穴深さ測定、S20の首下R測定、S22の山径測定、S24の谷径測定、S26の全長算出によって得られた各種寸法の最大値、最小値、平均値等が所定の検査表のフォーマットに従って所定の記入箇所に記入され、出力装置104から検査表106として印刷されて出力される。   When the total length calculation (S26) ends, measurement data output (S28) of various dimensions of the workpiece 8 is performed. This process is executed by the function of the measurement data output unit 124 of the arithmetic and control unit 100. Specifically, various dimensions obtained by S12 head dimension measurement, S14 head hole depth measurement, S20 neck R measurement, S22 peak diameter measurement, S24 valley diameter measurement, and S26 total length calculation. The maximum value, minimum value, average value, etc. are entered in a predetermined entry location according to a predetermined inspection table format, printed out as an inspection table 106 from the output device 104, and output.

このように、ねじ寸法自動測定システム10によれば、ねじに関する各種寸法を自動的に測定でき、その測定結果を所定のフォーマットの検査表として自動的に出力できる。   Thus, according to the screw dimension automatic measurement system 10, various dimensions relating to the screw can be automatically measured, and the measurement result can be automatically output as an inspection table in a predetermined format.

上記では、頭部穴深さの測定を光学的に非接触で行うものとした。これに代えて、接触式であるが、ねじ検査用の頭部穴ビットを用いて、頭部穴深さの測定を行うことができる。図13は、ワーク8に頭部穴ビット180をワーク8の頭部穴6に挿入し、その状態を投影撮像カメラ38で撮像し、取得された投影形状データに基づいて頭部穴深さDを算出する方法を示す図である。図13(a)は断面図、(b)は上面図である。   In the above description, the head hole depth is measured optically in a non-contact manner. Instead, although it is a contact type, the head hole depth can be measured using a head hole bit for screw inspection. In FIG. 13, a head hole bit 180 is inserted into the workpiece 8 in the head hole 6 of the workpiece 8, the state is imaged by the projection imaging camera 38, and the head hole depth D is acquired based on the acquired projection shape data. It is a figure which shows the method of calculating. FIG. 13A is a cross-sectional view, and FIG. 13B is a top view.

ねじ検査用の頭部穴ビット180は、頭部穴嵌め合い部182と、外形が円板状の鍔部184と、把持用円筒部186と、円錐頂部188を含んで構成される。頭部穴ビット180をワーク8の頭部穴6に挿入するには、鍔部184と把持用円筒部186を2つ割チャック等で把持し、頭部穴6の上方に搬送し、そこで2つ割チャック等の把持を解除して頭部穴ビット180を落とすことで行うことができる。頭部穴ビット180をワーク8の頭部穴6へ落とすときに、円錐頂部188の上方側から下方側に押し込むようにすることが好ましい。2つ割チャックの頭部穴ビット180の把持とその解除、円錐頂部188の押し込みは、空圧制御装置102から供給される空気圧で動作するピストン・シリンダ機構等を用いて自動的に行うことも可能である。   The head hole bit 180 for screw inspection includes a head hole fitting portion 182, a disk-shaped flange portion 184, a gripping cylindrical portion 186, and a conical top portion 188. In order to insert the head hole bit 180 into the head hole 6 of the work 8, the collar 184 and the gripping cylindrical part 186 are gripped by a split chuck or the like and conveyed above the head hole 6. This can be done by releasing the split chuck or the like and dropping the head hole bit 180. When the head hole bit 180 is dropped into the head hole 6 of the work 8, it is preferable to push the head hole bit 180 from the upper side to the lower side. The gripping and releasing of the head hole bit 180 of the split chuck and the pushing of the cone top portion 188 may be automatically performed by using a piston / cylinder mechanism operated by air pressure supplied from the pneumatic control device 102. Is possible.

頭部穴ビット180の頭部穴嵌め合い部182の高さ寸法Gや形状は、ワーク8の種類によって変更される。その他の鍔部184と、把持用円筒部186と、円錐頂部188の寸法と形状は、ワーク8の種類によらず同じとすることができる。   The height G and the shape of the head hole fitting portion 182 of the head hole bit 180 are changed depending on the type of the workpiece 8. The dimensions and shapes of the other flange portion 184, the gripping cylindrical portion 186, and the conical top portion 188 can be the same regardless of the type of the workpiece 8.

ワーク8の頭部穴6に頭部穴ビット180が挿入された状態は、投影撮像カメラ38によって撮像され、その輪郭データに基づいて、ワーク8の頭部の上面と頭部穴ビット180の鍔部184の下面との間のY方向に沿った間隔寸法Y2を算出できる。算出された間隔寸法Y2と頭部穴ビット180の頭部穴嵌め合い部182の高さ寸法Gに基づき、頭部穴深さ寸法D=(G−Y2)として算出できる。 The state in which the head hole bit 180 is inserted into the head hole 6 of the workpiece 8 is imaged by the projection imaging camera 38, and the upper surface of the head of the workpiece 8 and the wrinkles of the head hole bit 180 are based on the contour data. The distance dimension Y 2 along the Y direction between the lower surface of the portion 184 can be calculated. Based on the calculated distance dimension Y 2 and the height dimension G of the head hole fitting portion 182 of the head hole bit 180, the head hole depth dimension D = (G−Y 2 ) can be calculated.

図14は、ワーク8の種類によって異なる頭部穴ビットを示す図である。ここでは、3つのワーク8の種類に対応する頭部穴ビットを示すが、これ以外の異なる種類のワーク8の頭部穴ビットも同様の構造とすることができる。図14(a)は、ワーク8のねじの呼びがM12の場合で、図13で説明した頭部穴ビット180と同じである。   FIG. 14 is a diagram showing different head hole bits depending on the type of the workpiece 8. Here, the head hole bits corresponding to the types of the three workpieces 8 are shown, but the head hole bits of other types of workpieces 8 other than this can also have the same structure. FIG. 14A shows the case where the thread of the workpiece 8 is called M12, which is the same as the head hole bit 180 described in FIG.

図14(b)は、ワーク8のねじの呼びがM6の場合の頭部穴ビット180bを示す図である。鍔部184と、把持用円筒部186と、円錐頂部188は、(a)と同じである。(a)と異なるのは、頭部穴嵌め合い部182bの形状と寸法である。図4(c)は、ワーク8のねじの呼びがM3の場合の頭部穴ビット180cを示す図である。鍔部184と、把持用円筒部186と、円錐頂部188は、(a),(b)と同じである。(a),(b)と異なるのは、頭部穴嵌め合い部182cの形状と寸法である。   FIG. 14B is a diagram showing the head hole bit 180b when the nominal thread name of the workpiece 8 is M6. The flange portion 184, the gripping cylindrical portion 186, and the conical top portion 188 are the same as (a). What is different from (a) is the shape and dimensions of the head hole fitting portion 182b. FIG. 4C is a view showing the head hole bit 180c when the nominal thread of the workpiece 8 is M3. The flange portion 184, the gripping cylindrical portion 186, and the conical top portion 188 are the same as (a) and (b). The difference from (a) and (b) is the shape and dimensions of the head hole fitting portion 182c.

このように、頭部穴嵌め合い部182以外の要素の形状と寸法を共通化することで、頭部穴ビット180,180b,180cを把持する2つ割チャック等を、ワーク8の種類に関わらず、共通に用いることができる。   In this way, by sharing the shape and dimensions of the elements other than the head hole fitting portion 182, the split chuck or the like that grips the head hole bits 180, 180 b, 180 c can be used regardless of the type of the workpiece 8. It can be used in common.

図15は、実施形態の別例のねじ寸法自動測定システムを構成するねじ寸法自動測定装置12aの主要部の正面図である。図16は、図15のねじ寸法自動測定装置12aの右側面図である。図17(a)はねじ寸法自動測定装置12aの上面図で、頭部撮像カメラ42を右側に退避させた状態を示す図であり、図17(b)は頭部撮像カメラ42を撮像位置に移動させた状態を示す上面図である。図18は、ねじ寸法自動測定装置12aの上面図で頭部撮像カメラ42を省略した図である。   FIG. 15 is a front view of a main part of an automatic screw size measuring device 12a constituting an automatic screw size measuring system of another example of the embodiment. FIG. 16 is a right side view of the screw dimension automatic measuring device 12a of FIG. FIG. 17A is a top view of the screw dimension automatic measuring device 12a, showing a state in which the head imaging camera 42 is retracted to the right side, and FIG. 17B is a diagram illustrating the head imaging camera 42 at the imaging position. It is a top view which shows the state moved. FIG. 18 is a top view of the screw dimension automatic measuring device 12a, in which the head imaging camera 42 is omitted.

別例のねじ寸法自動測定システムにおいて、防振台14、筐体15、基台16、演算制御装置100、空圧制御装置102、及び出力装置104(図1参照)の基本的な構成は、図1から図12に示した構成と同様である。別例のねじ寸法自動測定システムを構成するねじ寸法自動測定装置12aは、ガントリ型である。具体的には、ねじ寸法自動測定装置12aの基台16の上面を形成する上面板16aには、外形が四角柱の柱部材190が立設して固定される。柱部材190は、図17に示すようにY方向から見た場合の形状が略矩形である。柱部材190の正面(図15の手前側面、図16の左側面、図17(a)の下側面)には、昇降アクチュエータ192が取り付けられる。   In another example of the automatic thread dimension measurement system, the basic configurations of the vibration isolator 14, the casing 15, the base 16, the arithmetic control device 100, the pneumatic control device 102, and the output device 104 (see FIG. 1) are as follows: The configuration is the same as that shown in FIGS. A screw dimension automatic measuring device 12a constituting a screw dimension automatic measuring system of another example is a gantry type. Specifically, a pillar member 190 having a quadrangular prism is erected and fixed to the upper surface plate 16a that forms the upper surface of the base 16 of the screw dimension automatic measuring device 12a. As shown in FIG. 17, the pillar member 190 has a substantially rectangular shape when viewed from the Y direction. A lift actuator 192 is attached to the front surface of the column member 190 (the front side surface in FIG. 15, the left side surface in FIG. 16, the lower side surface in FIG. 17A).

昇降アクチュエータ192は、柱部材190の正面(+X方向側)に固定されたアクチュエータケース194と、ねじ軸(図示せず)と、Yモータ29aと、ナット部材(図示せず)とを含む。アクチュエータケース194は、上下方向であるY方向に沿って長い長尺状である。アクチュエータケース194の上面には、Yモータ29aのケースが固定され、Yモータ29aから下方(−Y方向)に伸びる出力軸には、ねじ軸がアクチュエータケース194内に−Y方向に沿って伸びて配置され、アクチュエータケース194に回転可能に支持される。これによりYモータ29aの回転によりねじ軸が回転する。Yモータ29aの駆動は演算制御装置100(図1)により制御される。柱部材190の−X側(図15の裏側、図16の左側、図17(a)の上側)には、後述するビット掴みユニット210を形成する昇降部材212がY方向に移動可能に支持される。   The lift actuator 192 includes an actuator case 194 fixed to the front surface (+ X direction side) of the column member 190, a screw shaft (not shown), a Y motor 29a, and a nut member (not shown). The actuator case 194 has a long shape along the Y direction which is the vertical direction. The case of the Y motor 29a is fixed to the upper surface of the actuator case 194, and the screw shaft extends in the actuator case 194 along the -Y direction to the output shaft extending downward (-Y direction) from the Y motor 29a. The actuator case 194 is rotatably supported. Thereby, the screw shaft is rotated by the rotation of the Y motor 29a. The driving of the Y motor 29a is controlled by the arithmetic and control unit 100 (FIG. 1). On the −X side (the back side in FIG. 15, the left side in FIG. 16, the upper side in FIG. 17A) of the column member 190, an elevating member 212 that forms a bit gripping unit 210 described later is supported to be movable in the Y direction. The

アクチュエータケース194の正面側(+X側)のZ方向両端部には、Y方向に沿ってほぼ全長にわたって平行な2つのガイド孔195が形成される。そして、アクチュエータケース194にはYテーブル196がY方向に移動可能に支持される。Yテーブル196は、YZ平面に沿う略平板状の移動テーブルである。図15では分かりやすくするために、Yテーブル196を砂地で示している。   Two guide holes 195 that are substantially parallel to the entire length along the Y direction are formed at both ends in the Z direction on the front side (+ X side) of the actuator case 194. A Y table 196 is supported by the actuator case 194 so as to be movable in the Y direction. The Y table 196 is a substantially flat moving table along the YZ plane. In FIG. 15, the Y table 196 is shown in sand for easy understanding.

アクチュエータケース194内のナット部材は、ねじ軸のねじ部に複数のボールを介して噛合して、ボールねじ機構を構成する。ナット部材のZ方向両端部には平行な2つのスライド脚部198(図17(a))が形成される。各スライド脚部198はガイド孔195を通じてアクチュエータケース194から外側に突出する。そして各スライド脚部198の先端部にはYテーブル196が固定される。これによりYモータ29aの回転によりYテーブル196がY方向に沿って移動される。昇降アクチュエータ192は、Yテーブル196を基台16に対しY方向に移動する軸方向移動部を構成する。   The nut member in the actuator case 194 meshes with the threaded portion of the screw shaft via a plurality of balls to constitute a ball screw mechanism. Two parallel slide legs 198 (FIG. 17A) are formed at both ends of the nut member in the Z direction. Each slide leg 198 protrudes outward from the actuator case 194 through the guide hole 195. A Y table 196 is fixed to the tip of each slide leg 198. Thus, the Y table 196 is moved along the Y direction by the rotation of the Y motor 29a. The lift actuator 192 constitutes an axial movement unit that moves the Y table 196 in the Y direction with respect to the base 16.

さらに、図16に示すように、アクチュエータケース194の+Z側端部にはリニアスケール方式の位置センサ200が取り付けられている。すなわち、Yテーブル196のY方向位置を位置センサ200が検出する。位置センサ200は、例えばYテーブル196に取り付けられた移動部材202のY方向位置を光学的または磁気的に高精度に検出すればよい。例えば磁気的な位置センサ200は、移動部材202において、電流を流す励磁コイルと検出コイルとが取り付けられ、アクチュエータケース194に固定された固定側部材204のY方向複数位置に固定側コイル(図示しない)が配置される。移動部材202がY方向に移動した場合には、移動部材202の励磁コイル及び検出コイルが複数の固定側コイルの1つに近接対向し、検出コイルの両端の電圧変化から移動部材202の位置が検出される。移動部材202の検出位置を示す信号は、演算制御装置100(図1)に送信される。   Further, as shown in FIG. 16, a linear scale type position sensor 200 is attached to the + Z side end of the actuator case 194. That is, the position sensor 200 detects the position of the Y table 196 in the Y direction. The position sensor 200 may detect the position of the moving member 202 attached to the Y table 196 in the Y direction with high accuracy, either optically or magnetically. For example, in the magnetic position sensor 200, an excitation coil for passing current and a detection coil are attached to the moving member 202, and fixed coils (not shown) are arranged at a plurality of positions in the Y direction of the fixed member 204 fixed to the actuator case 194. ) Is arranged. When the moving member 202 moves in the Y direction, the excitation coil and the detection coil of the moving member 202 are in close proximity to one of the plurality of fixed coils, and the position of the moving member 202 is determined from the voltage change at both ends of the detection coil. Detected. A signal indicating the detection position of the moving member 202 is transmitted to the arithmetic and control unit 100 (FIG. 1).

Yテーブル196の正面(+X方向)側には、光学的計測装置32aが支持される。光学的計測装置32aは、画像投影部34aと、頭部計測部40aとを含んで構成される。画像投影部34aは、Yテーブル196の正面側に固定されてZ方向に長い下側固定テーブル230と、下側固定テーブル230の−Z側端部に固定された光源36と、下側固定テーブル230の+Z側端部に支持された投影撮像カメラ38とを有する。   An optical measuring device 32a is supported on the front (+ X direction) side of the Y table 196. The optical measurement device 32a includes an image projection unit 34a and a head measurement unit 40a. The image projection unit 34a is fixed to the front side of the Y table 196 and is long in the Z direction, the light source 36 fixed to the −Z side end of the lower fixing table 230, and the lower fixing table. 230 and a projection imaging camera 38 supported by the + Z side end portion.

下側固定テーブル230には、Z移動テーブル232がZ方向に移動可能に支持される。Z移動テーブル232は、リニアアクチュエータ234によって、下側固定テーブル230に対しZ方向に移動させる。リニアアクチュエータ234は、電動モータと、ボールねじ機構とを含み、電動モータの回転でボールねじ機構のねじ軸にボールを介して噛合するナット部材をZ方向に移動させる。Z移動テーブル232は、ナット部材に固定されてナット部材のZ方向の移動によりZ移動テーブルもZ方向に移動する。電動モータは、演算制御装置100により制御される。これにより、電動モータの回転により投影撮像カメラ38が+Z方向または−Z方向に移動する。リニアアクチュエータ234とZ移動テーブル232とにより合焦移動部50が構成される。投影撮像カメラ38と光源36とは、撮像対象のねじであるワーク8を挟んで、Z方向に対向する。リニアアクチュエータを構成する電動モータとして、ACサーボモータまたはステッピングモータを用いることができる。   A Z movement table 232 is supported on the lower fixed table 230 so as to be movable in the Z direction. The Z movement table 232 is moved in the Z direction with respect to the lower fixed table 230 by the linear actuator 234. The linear actuator 234 includes an electric motor and a ball screw mechanism, and moves a nut member engaged with the screw shaft of the ball screw mechanism via the ball in the Z direction by the rotation of the electric motor. The Z movement table 232 is fixed to the nut member, and the Z movement table also moves in the Z direction when the nut member moves in the Z direction. The electric motor is controlled by the arithmetic and control unit 100. Thereby, the projection imaging camera 38 moves in the + Z direction or the −Z direction by the rotation of the electric motor. The linear actuator 234 and the Z movement table 232 constitute the focusing movement unit 50. The projection imaging camera 38 and the light source 36 oppose each other in the Z direction with a workpiece 8 that is an imaging target screw interposed therebetween. An AC servo motor or a stepping motor can be used as the electric motor constituting the linear actuator.

ワーク8は、図1から図13の構成と同様に、アダプタ80のリングゲージ82cにねじ込まれ、アダプタ80は締付チャック70で保持される。締付チャック70の支持台72は、基台16に対し上下方向に伸びる回転部材236の上側に固定される。   The workpiece 8 is screwed into the ring gauge 82 c of the adapter 80 in the same manner as the configuration of FIGS. 1 to 13, and the adapter 80 is held by the tightening chuck 70. The support base 72 of the clamping chuck 70 is fixed to the upper side of the rotating member 236 that extends in the vertical direction with respect to the base 16.

回転部材236は、その下端が基台16に固定されたロータリジョイント238に、Y軸の周りに回転可能に支持される。回転部材236のY方向中間部に固定されたプーリ240と、基台16の上面板16aの下側で+Z方向(図15における右側)にずれて固定されたθモータ64の出力軸に固定されたプーリ242とには、ベルト244が掛け渡される。これにより、θモータ64の回転によって、ベルト244を介して回転部材236が回転されて、締付チャック70がワーク8とともにY軸周りに回転する。支持台72を回転できれば、どのような構成でも構わない。   The rotary member 236 is supported by a rotary joint 238 having a lower end fixed to the base 16 so as to be rotatable around the Y axis. The pulley 240 fixed to the intermediate portion in the Y direction of the rotating member 236 and the output shaft of the θ motor 64 fixed to the lower side of the upper surface plate 16a of the base 16 in the + Z direction (right side in FIG. 15) are fixed. A belt 244 is wound around the pulley 242. Accordingly, the rotation member 236 is rotated through the belt 244 by the rotation of the θ motor 64, and the fastening chuck 70 rotates around the Y axis together with the workpiece 8. Any configuration may be used as long as the support base 72 can be rotated.

投影撮像カメラ38は、光源36からの平行光線を受けてワーク8の影となる投影形状についてXY平面に平行な撮像面上に結像させて撮像する。   The projection imaging camera 38 receives the parallel rays from the light source 36 and forms an image on the imaging plane parallel to the XY plane for imaging the projection shape that is a shadow of the work 8.

ワーク8の上方に配置される、頭部計測部40aは、Yテーブル196の正面側(+X側)において下側固定テーブル230の上側に固定された上側固定テーブル250と、上側固定テーブル250の正面側に取り付けられた頭部カメラ移動部252と、頭部撮像カメラ42とを有する。頭部カメラ移動部252は、先端部に頭部撮像カメラ42が固定されたロッド部254と、ロッド部254をZ方向に伸縮させるピストン・シリンダ機構256とを有する。ピストン・シリンダ機構256は演算制御装置100(図1)により制御され、空圧制御装置102(図1)から供給される空気圧によってピストンをZ方向について往復移動させることができる。ピストンにロッド部254が固定されており、ピストンが−Z方向に移動することにより頭部撮像カメラ42も−Z方向に移動し、ピストンが+Z方向に移動することにより頭部撮像カメラ42も+Z方向に移動する。これにより、頭部撮像カメラ42は、少なくとも図17(a)に示すようにXZ平面におけるワーク8の位置Pから+Z方向に退避した位置と、図17(b)に示すようにワークの位置Pの真上位置との2つの位置の間で移動可能である。   The head measuring unit 40a disposed above the workpiece 8 includes an upper fixed table 250 fixed to the upper side of the lower fixed table 230 on the front side (+ X side) of the Y table 196, and the front surface of the upper fixed table 250. A head camera moving unit 252 attached to the side and a head imaging camera 42 are provided. The head camera moving unit 252 includes a rod part 254 with the head imaging camera 42 fixed to the tip part, and a piston / cylinder mechanism 256 that expands and contracts the rod part 254 in the Z direction. The piston / cylinder mechanism 256 is controlled by the arithmetic and control unit 100 (FIG. 1), and can reciprocate the piston in the Z direction by the air pressure supplied from the pneumatic control unit 102 (FIG. 1). The rod portion 254 is fixed to the piston. When the piston moves in the -Z direction, the head imaging camera 42 also moves in the -Z direction. When the piston moves in the + Z direction, the head imaging camera 42 also + Z. Move in the direction. As a result, the head imaging camera 42 has at least a position retracted in the + Z direction from the position P of the work 8 on the XZ plane as shown in FIG. 17A and a position P of the work as shown in FIG. It is possible to move between two positions with the position directly above.

頭部撮像カメラ42は、図1から図12に示した構成と同様に、ワーク8の頭部の形状の撮像データを取得し、頭部の直径寸法、頭部穴6(図3参照)の二面幅寸法などを算出する。頭部計測部40aは、図1から図12の構成と異なり、ワーク8の頭部穴深さを測定するためのレーザ光源も、レーザ光源を移動させるアクチュエータも含んでいない。その代わりに、ねじ寸法自動測定装置12aは、頭部穴ビット180(図19)を掴んで移動させるビット掴みユニット210を含んでいる。   The head imaging camera 42 acquires the imaging data of the shape of the head of the workpiece 8 in the same manner as the configuration shown in FIGS. 1 to 12, and the diameter dimension of the head and the head hole 6 (see FIG. 3). Calculate the width across flats. Unlike the configuration shown in FIGS. 1 to 12, the head measurement unit 40 a does not include a laser light source for measuring the head hole depth of the workpiece 8 or an actuator for moving the laser light source. Instead, the automatic screw dimension measuring device 12a includes a bit gripping unit 210 that grips and moves the head hole bit 180 (FIG. 19).

図19は、図15の左側面図においてビット掴みユニット210を示す図である。図15、図17、図19に示すように、ビット掴みユニット210は、柱部材190の−Z側(図15、図17(a)の左側、図19の手前側)に取り付けられてY方向に長いガイド部材214と、昇降部材212とを有する。図19では柱部材190及び昇降アクチュエータ192の図示を省略している。   FIG. 19 is a diagram showing the bit gripping unit 210 in the left side view of FIG. As shown in FIGS. 15, 17, and 19, the bit gripping unit 210 is attached to the −Z side of the column member 190 (the left side of FIGS. 15 and 17A, the front side of FIG. 19) and is in the Y direction. A long guide member 214 and an elevating member 212. In FIG. 19, the column member 190 and the elevating actuator 192 are not shown.

昇降部材212は、ガイド部材214の−Z側において、Y方向について移動可能に支持される。昇降部材212には、X方向に伸縮可能な伸縮アーム216が取り付けられている。伸縮アーム216は、ピストン・シリンダ機構218によって伸縮される。ピストン・シリンダ機構218への空気圧は空圧制御装置102(図1)によって制御される。伸縮アーム216の先端部には、ワーク8の上面に対向可能にビット把持部220が取り付けられている。ビット把持部220は下端部に2つの爪部221を有する2つ割りチャックである。2つの爪部221は、空圧制御装置102から供給される空気圧により作動され、ビット把持部220の半径方向に移動する。2つの爪部221は、ワーク8の頭部穴深さ測定用の頭部穴ビット180(図19)を把持する機能と、ワーク8の上方で頭部穴ビット180の把持を解除することで、頭部穴6(図3参照)に向けて頭部穴ビット180を落とす機能とを有する。   The elevating member 212 is supported so as to be movable in the Y direction on the −Z side of the guide member 214. A telescopic arm 216 that can expand and contract in the X direction is attached to the elevating member 212. The telescopic arm 216 is expanded and contracted by a piston / cylinder mechanism 218. Air pressure to the piston / cylinder mechanism 218 is controlled by the pneumatic control device 102 (FIG. 1). A bit gripping portion 220 is attached to the distal end portion of the telescopic arm 216 so as to face the upper surface of the work 8. The bit gripping part 220 is a two-part chuck having two claw parts 221 at the lower end part. The two claw portions 221 are operated by the air pressure supplied from the pneumatic control device 102 and move in the radial direction of the bit gripping portion 220. The two claw portions 221 have a function of gripping the head hole bit 180 (FIG. 19) for measuring the head hole depth of the work 8 and releasing the grip of the head hole bit 180 above the work 8. The head hole bit 180 is dropped toward the head hole 6 (see FIG. 3).

図19に示すように昇降部材212は、基台16に支持された上下ロッド222の先端部に固定される。上下ロッド222はY方向に沿って設けられ、ピストン・シリンダ機構224によってY方向に変位する。ピストン・シリンダ機構224は空圧制御装置102によって制御される。これにより、空圧制御装置102がビット掴みユニット210の各ピストン・シリンダ機構218,224及びビット把持部220への空気圧を制御することによって、ビット把持部220が所定の位置で頭部穴ビット180を掴んで、X方向及びY方向における所定位置に移動して、ワーク8の上方で頭部穴ビット180を離して頭部穴6に落とすことができる。   As shown in FIG. 19, the elevating member 212 is fixed to the distal end portion of the upper and lower rods 222 supported by the base 16. The upper and lower rods 222 are provided along the Y direction and are displaced in the Y direction by the piston / cylinder mechanism 224. The piston / cylinder mechanism 224 is controlled by the pneumatic control device 102. As a result, the pneumatic control device 102 controls the air pressure applied to the piston / cylinder mechanisms 218, 224 and the bit gripping part 220 of the bit gripping unit 210, so that the bit gripping part 220 is in a predetermined position at the head hole bit 180. Can be moved to a predetermined position in the X and Y directions, and the head hole bit 180 can be released above the workpiece 8 and dropped into the head hole 6.

ビット掴みユニット210において、伸縮アーム216の先端部にレーザ光源を取り付けてレーザ照射ユニットとし、レーザ光源から、ワーク8の頭部の斜め上側からこの頭部に向けてレーザ光を照射させる構成としてもよい。このために、ビット掴みユニット210のビット把持部220は、レーザ光源を含むレーザ照射部材と交換可能な構成とすることが好ましい。   In the bit gripping unit 210, a laser light source is attached to the tip of the telescopic arm 216 to form a laser irradiation unit, and the laser light is irradiated from the laser light source toward the head from an oblique upper side of the head of the work 8. Good. For this purpose, the bit gripping part 220 of the bit gripping unit 210 is preferably configured to be exchangeable with a laser irradiation member including a laser light source.

上記の構成によれば、投影撮像カメラ38をY方向及びZ方向の所望位置に移動でき、頭部撮像カメラ42もY方向及びZ方向の所望位置に移動できる。また、アダプタ80と締付チャック70とを含む把持部68に、ねじであるワーク8をセットするだけで、ワーク8の軸方向及び軸周りの各種寸法を自動で測定できる。また、上記の図5のS18の処理と同様に、演算制御装置100の輪郭データ算出部116によって輪郭データを算出した後、ワーク8の高さ方向寸法を測定する際に、投影撮像カメラ38の輪郭データから算出したY方向位置、例えばY10の最大値と最小値と平均値とに、位置センサ200の高精度の検出データを加算できる。これにより、ワーク8の高さ方向寸法を、より高精度に測定できる。その他の構成及び作用は、上記の図1から図12に示した構成と同様である。 According to said structure, the projection imaging camera 38 can be moved to the desired position of a Y direction and a Z direction, and the head imaging camera 42 can also be moved to the desired position of a Y direction and a Z direction. Further, the axial direction of the workpiece 8 and various dimensions around the axis can be automatically measured only by setting the workpiece 8 as a screw on the gripping portion 68 including the adapter 80 and the fastening chuck 70. Similarly to the processing of S18 of FIG. 5 described above, after the contour data is calculated by the contour data calculation unit 116 of the arithmetic and control unit 100, the height of the workpiece 8 is measured when the projection imaging camera 38 is measured. Y-direction position calculated from the contour data, for example, the maximum and minimum values of the Y 10 and the average value, it adds the detected data of the high accuracy of the position sensor 200. Thereby, the dimension of the workpiece 8 in the height direction can be measured with higher accuracy. Other configurations and operations are the same as those shown in FIGS.

一方、図1から図12の構成または図15から図19の構成において、ワーク8のY軸周りの寸法、例えば山径及び谷径の測定を行う際に、次に説明するように異物の付着を考慮して、より高精度に測定を行うこともできる。図20は、本発明に係る実施形態の別例のねじ寸法自動測定システムにおいて、輪郭データを算出した後、所定角度において山径を算出する方法を示す図で、図12(c)の拡大図である。図21(a)は、所定角度における山径dmax及び谷径dminの測定データを曲線で結んで、角度θとの関係で示す図であり、図21(b)はねじであるワーク8の軸方向一部の断面図である。図22は、所定角度における山径dmaxの測定データと測定データの個数との関係において、理想モデルの場合(a)と、1例において所定範囲から外れた測定データを除外する場合(b)とを示す図である。   On the other hand, in the configuration of FIGS. 1 to 12 or the configuration of FIGS. 15 to 19, when measuring a dimension around the Y axis of the workpiece 8, for example, a peak diameter and a valley diameter, foreign matter adheres as described below. In consideration of this, measurement can be performed with higher accuracy. FIG. 20 is a diagram showing a method for calculating a crest diameter at a predetermined angle after calculating contour data in a screw dimension automatic measurement system according to another example of the embodiment of the present invention, and is an enlarged view of FIG. It is. FIG. 21A is a diagram showing the measurement data of the crest diameter dmax and the trough diameter dmin at a predetermined angle by a curve, and shows the relationship with the angle θ, and FIG. 21B is the axis of the workpiece 8 that is a screw. It is sectional drawing of the one part direction. FIG. 22 shows the relationship between the measurement data of the peak diameter dmax and the number of measurement data at a predetermined angle in the case of an ideal model (a), and in the case of excluding measurement data outside a predetermined range in one example (b). FIG.

図20に示すようにワーク8の山径dmax及び谷径dminを求めるときには、ワーク8のY軸周りのある角度において、ワーク8の2つの輪郭データ170,171を算出した後、上記の図1から図12の構成で説明したように、ワーク8のおねじ部2の軸方向であるY方向の複数位置でワーク8の山径dmax及び谷径dminを算出する。このとき、上記のように2つの輪郭データ170,171の山部の頂点に引っかかる回帰直線172,174から、輪郭データ170,171の山径dmax(=a+b)が求められる。また、ワーク8のY軸周りの所定の角度間隔毎、例えば1度間隔毎において、山径dmaxの測定値が求められる。同様に、輪郭データ170,171の谷部の底点に引っかかる回帰直線から谷径dminの測定値が求められる。   As shown in FIG. 20, when calculating the crest diameter dmax and the trough diameter dmin of the work 8, after calculating the two contour data 170, 171 of the work 8 at a certain angle around the Y axis of the work 8, the above-mentioned FIG. 12, the crest diameter dmax and the trough diameter dmin of the work 8 are calculated at a plurality of positions in the Y direction that is the axial direction of the male thread portion 2 of the work 8. At this time, the peak diameter dmax (= a + b) of the contour data 170 and 171 is obtained from the regression lines 172 and 174 caught on the apexes of the peak portions of the two contour data 170 and 171 as described above. Further, a measured value of the peak diameter dmax is obtained at predetermined angular intervals around the Y axis of the workpiece 8, for example, at intervals of 1 degree. Similarly, a measured value of the valley diameter dmin is obtained from a regression line that catches the bottom of the valley of the contour data 170, 171.

このとき、山径dmax及び谷径dminについて、所定の角度間隔毎の各角度の測定データの群の全体からそれぞれの最大値、最小値及び平均値を求めると、ワーク8に異物が付着している場合に大きい誤差が発生する可能性がある。具体的には、図21(b)に示すように、ワーク8のおねじ部2には塵、ほこりなどの異物11が付着する可能性がある。図21(a)では、山径dmax、谷径dminを縦軸で示し、横軸で測定時のワーク8のY軸周りの回転角度θを示している。このとき、上記の異物11の付着に基づいて一点鎖線Q1,Q2で囲んで示す部分のように、山径dmax及び谷径dminのそれぞれの全測定データの平均値da、dbから大きく外れて誤差が発生する。また、同じ演算処理を複数回重ねて山径dmax及び谷径dminを求める場合において、一部の角度θにおける測定データの誤差が増幅されて最終的に求められる計算値が真の値から大きく外れる可能性がある。このような事情から、山径dmax及び谷径dminについて、所定の角度間隔毎の測定データの群の全体から山径dmax及び谷径dminの最大値、最小値及び平均値を求める代わりに、次のフィルタリング処理を行う。フィルタリング処理は、測定データの群から一部のデータを除外して山径dmax、谷径dminのそれぞれの最大値、最小値及び平均値を算出する。   At this time, regarding the peak diameter dmax and the valley diameter dmin, when the maximum value, the minimum value, and the average value are obtained from the entire measurement data group for each angle at a predetermined angle interval, foreign matter adheres to the workpiece 8. A large error may occur. Specifically, as shown in FIG. 21B, there is a possibility that foreign matters 11 such as dust and dust may adhere to the male thread portion 2 of the work 8. In FIG. 21 (a), the peak diameter dmax and the valley diameter dmin are shown on the vertical axis, and the rotation angle θ around the Y axis of the workpiece 8 at the time of measurement is shown on the horizontal axis. At this time, an error greatly deviating from the average values da and db of all the measurement data of the peak diameter dmax and the valley diameter dmin as shown by the portions surrounded by the alternate long and short dash lines Q1 and Q2 based on the adhesion of the foreign matter 11 described above. Will occur. Further, in the case where the same calculation process is repeated a plurality of times to obtain the peak diameter dmax and the valley diameter dmin, the error of the measurement data at some angles θ is amplified and the finally calculated value greatly deviates from the true value. there is a possibility. For this reason, instead of obtaining the maximum value, the minimum value, and the average value of the peak diameter dmax and the valley diameter dmin from the entire group of measurement data for each predetermined angular interval for the peak diameter dmax and the valley diameter dmin, Perform the filtering process. The filtering process calculates a maximum value, a minimum value, and an average value of the peak diameter dmax and the valley diameter dmin by excluding some data from the group of measurement data.

このフィルタリング処理では、まずワーク8のおねじ部2への異物11の付着がない理想モデルの測定データの分布を考える。このとき、図22(a)に示すように山径dmaxを横軸で示し、縦軸で測定データの個数を示した場合に、山径dmaxの測定データは正規分布となる。「理想モデル」は、測定対象のねじの設計寸法に応じて予め設定することができる。一方、ワーク8のおねじ部2に異物の付着がある1例では、図22(b)に示すように測定データが分布する。具体的には、図22(b)では、異物の存在によって、実線αで示すように平均値da1及び最頻値db1が、破線βで示す理想モデルの平均値daから正の側にずれる。理想モデルの最頻値は平均値daと同一である。   In this filtering process, first, a distribution of measurement data of an ideal model in which the foreign matter 11 does not adhere to the male thread portion 2 of the workpiece 8 is considered. At this time, as shown in FIG. 22A, when the peak diameter dmax is indicated on the horizontal axis and the number of measurement data is indicated on the vertical axis, the measurement data of the peak diameter dmax is a normal distribution. The “ideal model” can be set in advance according to the design dimension of the screw to be measured. On the other hand, in one example in which foreign matter adheres to the male thread portion 2 of the workpiece 8, the measurement data is distributed as shown in FIG. Specifically, in FIG. 22B, due to the presence of foreign matter, the average value da1 and the mode value db1 are shifted to the positive side from the average value da of the ideal model indicated by the broken line β as indicated by the solid line α. The mode value of the ideal model is the same as the average value da.

そして、演算制御装置100は、フィルタリング処理として、ワーク8の所定の角度間隔毎の輪郭データについてのワーク8の山径dmaxの測定データの群から、予め設定した理想モデルの測定データの平均値daを基準として、山径dmaxの測定データの一部を除外する。そして、山径dmaxの測定データの残りの群に基づいて山径dmaxについての値、例えば最大値を算出する。   Then, the arithmetic and control unit 100 performs, as a filtering process, an average value da of measurement data of the ideal model set in advance from a group of measurement data of the crest diameter dmax of the workpiece 8 for the contour data for each predetermined angular interval of the workpiece 8. As a reference, a part of the measurement data of the mountain diameter dmax is excluded. Then, based on the remaining group of the measurement data of the mountain diameter dmax, a value, for example, a maximum value for the mountain diameter dmax is calculated.

具体的には、フィルタリング処理では、一部のデータを除外するための下限閾値である下限カット値と、上限閾値である上限カット値とを、それぞれ理想モデルの平均値daを基準として、標準偏差σに比例した範囲として設定する。このとき、Kを変更可能な任意の比例定数として、理想モデルの平均値daから下側と上側とにKσだけ離れた値をそれぞれ下限カット値(da−Kσ)、上限カット値(da+Kσ)とする。例えばKは1.0または1.2または0.7等の任意の数とする。そして、図22(b)に示すように、実線αで示す山径dmaxの測定データの曲線において、下限カット値(da−Kσ)から上限カット値(da+Kσ)までの範囲から外れる測定データ(図22(b)の斜線部)を除外する。そして、測定データの残りの群に基づいて、山径dmaxについての値、例えば山径dmaxの最大値と最小値と平均値とを算出する。谷径dminについても山径dmaxと同様に上限カット値、下限カット値を設定して、下限カット値から上限カット値までの範囲から外れる測定データを除外して、谷径dminについての値、例えば谷径の最大値と最小値と平均値とを算出する。そして、演算制御装置100は、山径dmax、谷径dminについて算出した値を、出力装置104(図1参照)に印刷させて出力させる。   Specifically, in the filtering process, the lower limit cut value, which is a lower limit threshold value for excluding some data, and the upper limit cut value, which is an upper limit threshold value, are each set based on the average value da of the ideal model as a standard deviation. Set as a range proportional to σ. At this time, as arbitrary proportional constants capable of changing K, values separated by Kσ from the average value da of the ideal model to the lower side and the upper side are the lower limit cut value (da−Kσ) and the upper limit cut value (da + Kσ), respectively. To do. For example, K is an arbitrary number such as 1.0, 1.2, or 0.7. Then, as shown in FIG. 22B, in the measurement data curve of the crest diameter dmax indicated by the solid line α, the measurement data deviating from the range from the lower limit cut value (da−Kσ) to the upper limit cut value (da + Kσ) (FIG. 22). 22 (b) is excluded. Then, based on the remaining group of measurement data, a value for the mountain diameter dmax, for example, a maximum value, a minimum value, and an average value of the mountain diameter dmax are calculated. For the valley diameter dmin, similarly to the mountain diameter dmax, an upper limit cut value and a lower limit cut value are set, and measurement data deviating from the range from the lower limit cut value to the upper limit cut value is excluded. The maximum value, minimum value, and average value of the valley diameter are calculated. Then, the arithmetic and control unit 100 causes the output device 104 (see FIG. 1) to print and output the values calculated for the peak diameter dmax and the valley diameter dmin.

上記の構成によれば、ワーク8のY軸周りの寸法についての値を、より精度よく算出することができる。例えば、図22(b)に斜線部で示すように、山径dmaxについて下限カット値未満の測定データ、及び上限カット値を超える測定データが除外されるので、異物11の影響を少なくして、山径dmaxの真の値により近い最大値、最小値及び平均値を得ることができる。なお、上記では、平均値daから下限カット値までの大きさと、平均値daから上限カット値までの大きさとを、同じ値Kσとしているが、それぞれの大きさを異ならせてもよい。例えば比例定数を2つの異なる値K1,K2として、下限カット値を(da−K1σ)とし、上限カット値を(da+K2σ)としてもよい。このとき、上限カット値についての比例定数K2を、下限カット値についての比例定数K1σより小さくしてもよい。また、上限カット値及び下限カット値の設定に標準偏差σを用いずに、上限カット値及び下限カット値をそれぞれワーク8の設計寸法に応じて予め設定した任意の値に設定してもよい。   According to said structure, the value about the dimension around the Y-axis of the workpiece | work 8 can be calculated more accurately. For example, as indicated by the hatched portion in FIG. 22 (b), measurement data less than the lower limit cut value and measurement data exceeding the upper limit cut value for the peak diameter dmax are excluded. Maximum values, minimum values, and average values closer to the true value of the peak diameter dmax can be obtained. In the above description, the magnitude from the average value da to the lower limit cut value and the magnitude from the average value da to the upper limit cut value are set to the same value Kσ. However, the magnitudes may be different from each other. For example, the proportional constant may be two different values K1 and K2, the lower limit cut value may be (da−K1σ), and the upper limit cut value may be (da + K2σ). At this time, the proportionality constant K2 for the upper limit cut value may be smaller than the proportionality constant K1σ for the lower limit cut value. Further, the upper limit cut value and the lower limit cut value may be set to arbitrary values set in advance according to the design dimensions of the workpiece 8 without using the standard deviation σ for setting the upper limit cut value and the lower limit cut value.

また、上記の図9に示した例では、ワーク8についての輪郭追跡処理を行って2次元ビットマップのデータにおいて、異常と判断されるデータを除去しスムージング化処理を行ってねじ輪郭プロファイルを生成する場合を説明した。一方、次のように、2次元ビットマップの1次的なねじ輪郭プロファイルにおいて、ローパスフィルタを行うことによりスムージング化処理を行って、2次的なねじ輪郭プロファイルを生成してもよい。   Further, in the example shown in FIG. 9 described above, the contour tracking process for the workpiece 8 is performed, the data judged to be abnormal is removed from the data of the two-dimensional bitmap, and the smoothing process is performed to generate the screw contour profile. Explained when to do. On the other hand, as described below, a secondary thread contour profile may be generated by performing a smoothing process by performing a low-pass filter on a primary thread contour profile of a two-dimensional bitmap.

図23は、ワーク8の所定角度における輪郭データにローパスフィルタを行う場合において、ワーク8の1次的なねじ輪郭プロファイル(a)と、フィルタ処理後の2次的なねじ輪郭プロファイル(b)とを示す図である。1次的なねじ輪郭プロファイルは、ワーク8の軸方向に沿って連続した測定データの軌跡である。   FIG. 23 shows the primary screw contour profile (a) of the workpiece 8 and the secondary screw contour profile (b) after the filtering process when the low-pass filter is applied to the contour data of the workpiece 8 at a predetermined angle. FIG. The primary screw profile is a locus of measurement data continuous along the axial direction of the workpiece 8.

図23では、1次的なねじ輪郭プロファイルにおいて、ローパスフィルタにより異物の付着による異常部分及びノイズの除去を行っている。具体的には、演算制御装置100は、図9で示した白黒の2値化の境界における黒データから輪郭データを求める。演算制御装置100は、ワーク8をY軸周りに回転させたときに得られる所定の角度間隔毎の輪郭データにおいて、ワーク8のY方向に沿って連続した測定データの軌跡を1次的なねじ輪郭プロファイルと設定する。さらに、1次的なねじ輪郭プロファイルに予め設定した所定周波数についてのローパスフィルタを行うことによりスムージング化処理を行って、ワーク8の所定の角度間隔毎における輪郭データである2次的なねじ輪郭プロファイルを求める。これによって、演算制御装置100は、ねじ輪郭プロファイルにおける異常部分及びノイズの除去を行う。   In FIG. 23, in the primary screw profile, the abnormal portion and noise due to the adhesion of foreign matter are removed by a low-pass filter. Specifically, the arithmetic and control unit 100 obtains the contour data from the black data at the black and white binarization boundary shown in FIG. In the contour data at predetermined angular intervals obtained when the work 8 is rotated around the Y axis, the arithmetic and control unit 100 uses the primary screw to convert the measurement data trajectory continuous along the Y direction of the work 8. Set as contour profile. Further, a smoothing process is performed by performing a low-pass filter for a predetermined frequency set in advance on the primary screw contour profile, so that a secondary screw contour profile which is contour data for each predetermined angular interval of the workpiece 8 is obtained. Ask for. Thereby, the arithmetic and control unit 100 removes abnormal portions and noise from the screw profile.

例えば、1次的なねじ輪郭プロファイルとして、図23(a)の実線γで示す曲線が得られる場合がある。この曲線γでは、ねじ輪郭に沿う低周波の波形の曲線に対して、ノイズに基づく高周波の波形の曲線が重畳している。また、曲線γでは、一点鎖線Q3で囲んだ部分でおねじに異物が付着し、その異物が付着した部分でも高周波の波形となっている。演算制御装置100は、曲線γについて軸方向であるY方向に沿って、予め設定した所定周波数fA以下の周波数の波形を残し、所定周波数fAを上回る周波数の波形を除去するように、ローパスフィルタを行う。所定周波数fAは、測定対象のねじの設計寸法に基づく理想モデルのねじのピッチからある程度高くなるように予め設定される。これにより、曲線γの1次的な輪郭プロファイルから、ノイズ及び異物に基づく高周波の波形が除去されて、図23(b)の実線δで示す曲線のように、低周波のスムーズな波形の2次的な輪郭プロファイルが得られる。   For example, a curve indicated by a solid line γ in FIG. 23A may be obtained as a primary screw profile. In this curve γ, a high-frequency waveform curve based on noise is superimposed on a low-frequency waveform curve along the screw contour. In the curve γ, foreign matter adheres to the male screw at the portion surrounded by the alternate long and short dash line Q3, and the portion where the foreign matter adheres also has a high-frequency waveform. The arithmetic and control unit 100 leaves a waveform having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency fA set in advance along the Y direction that is the axial direction with respect to the curve γ, and removes a waveform having a frequency exceeding the predetermined frequency fA. Do. The predetermined frequency fA is set in advance so as to be somewhat higher than the pitch of the ideal model screw based on the design dimension of the screw to be measured. As a result, a high-frequency waveform based on noise and foreign matter is removed from the primary contour profile of the curve γ, and a low-frequency smooth waveform 2 is obtained as shown by a solid line δ in FIG. The following contour profile is obtained.

この2次的な輪郭プロファイルは、各角度に応じて求められる。そして、上記の図11、図12、または図21,22で示した構成のように、各角度の輪郭プロファイルに基づいて、ワーク8のY軸周りの寸法、例えば山径、谷径、それぞれの最大値、最小値及び平均値が算出される。そして、演算制御装置100は、山径、谷径について算出した値を、出力装置104(図1参照)に印刷させて出力させる。   This secondary contour profile is determined according to each angle. Then, as in the configuration shown in FIG. 11, FIG. 12, or FIGS. 21 and 22, the dimensions around the Y axis of the work 8, for example, the peak diameter, the valley diameter, Maximum, minimum and average values are calculated. Then, the arithmetic and control unit 100 causes the output device 104 (see FIG. 1) to print and output the values calculated for the peak diameter and the valley diameter.

なお、上記の図23に示したローパスフィルタによる処理は、1次的な輪郭プロファイルをフーリエ変換し、所定周波数fAを上回る高周波成分を除去した後、逆フーリエ変換することにより図23(b)の曲線δのような曲線を得る処理としてもよい。例えばフーリエ変換は高速フーリエ変換(FFT)とし、逆フーリエ変換は逆高速フーリエ変換(IFFT)とすることができる。また、上記ではワーク8のおねじ部2の輪郭プロファイルにローパスフィルタを行う場合を説明した。一方、ワーク8のおねじ部2以外の部分、例えば図10の首下Rの輪郭データ160において高周波のノイズまたは異物による異常部分がある場合にローパスフィルタを行ってノイズ及び異物の影響を小さくする、またはなくすこともできる。   Note that the processing by the low-pass filter shown in FIG. 23 described above performs Fourier transform on the primary contour profile, removes high frequency components exceeding the predetermined frequency fA, and then performs inverse Fourier transform to perform the process shown in FIG. Processing for obtaining a curve such as the curve δ may be used. For example, the Fourier transform can be a fast Fourier transform (FFT), and the inverse Fourier transform can be an inverse fast Fourier transform (IFFT). In the above description, the case where the low-pass filter is applied to the contour profile of the male thread portion 2 of the workpiece 8 has been described. On the other hand, when there is a part other than the male thread part 2 of the workpiece 8, for example, the contour data 160 of the lower neck R in FIG. Or can be eliminated.

図23では、ワーク8の輪郭プロファイルにおいて、Y方向についてローパスフィルタを行う場合を説明した。一方、図23(a)の1次的な輪郭プロファイルまたは図23(b)の2次的な輪郭プロファイルにおいて、Y軸周りの角度θのずれによるY方向位置のずれを予測することもできる。そして、その予測したずれで補正した点に基づき、X方向位置についての軌跡にローパスフィルタを行うこともできる。具体的には、演算制御装置100は、上記のように図9の白黒の2値化の境界における黒データについて、ワーク8をY軸周りに回転させたときに、得られる所定の角度間隔毎の輪郭データを、1次的なねじ輪郭プロファイルと設定する。そして、演算制御装置100は、ワーク8の所定の角度間隔毎における輪郭プロファイルについて、ワーク8が所定角度ずつずれることに基づくY方向のずれを予測する。そして、演算制御装置100は、ワーク8のY軸周りの角度に対応して、予測したずれで補正した点から予測される点のX方向位置についての軌跡にローパスフィルタを行う。そして、1次的な輪郭プロファイルの複数の点でこれを繰り返すことにより、フィルタ処理後の2次的なねじ輪郭プロファイルを生成する。さらに、演算制御装置100は、フィルタ処理後の輪郭プロファイルに基づいてワーク8のY軸周りの寸法についての値を算出する。そして、演算制御装置100は、Y軸周りの寸法について算出した値を、出力装置104(図1参照)に印刷させて出力させる。   In FIG. 23, the case where the low-pass filter is performed in the Y direction in the contour profile of the workpiece 8 has been described. On the other hand, in the primary contour profile of FIG. 23 (a) or the secondary contour profile of FIG. 23 (b), a shift in the Y direction position due to a shift in the angle θ around the Y axis can be predicted. Then, a low-pass filter can be applied to the locus about the position in the X direction based on the point corrected by the predicted deviation. Specifically, the arithmetic and control unit 100, for the black data at the boundary of black and white binarization in FIG. 9 as described above, for each predetermined angular interval obtained when the work 8 is rotated around the Y axis. Are set as a primary screw profile. Then, the arithmetic and control unit 100 predicts a deviation in the Y direction based on the deviation of the workpiece 8 by a predetermined angle with respect to the contour profile at every predetermined angular interval of the workpiece 8. Then, the arithmetic and control unit 100 performs a low pass filter on the trajectory of the position in the X direction of the point predicted from the point corrected by the predicted deviation corresponding to the angle of the workpiece 8 around the Y axis. Then, by repeating this at a plurality of points of the primary contour profile, a secondary thread contour profile after filtering is generated. Furthermore, the arithmetic and control unit 100 calculates a value for the dimension around the Y axis of the workpiece 8 based on the contour profile after the filtering process. Then, the arithmetic control device 100 causes the output device 104 (see FIG. 1) to print and output the value calculated for the dimension around the Y axis.

図24は、ワーク8の所定角度における輪郭データを求める際にローパスフィルタによりX方向についての異常部分の除去を行う場合において、ワーク8を所定角度ずつ回転させた場合における1次的なねじ輪郭プロファイルの変化を示す図である。図25(a)は、ワーク8の輪郭プロファイルの一部の点において、所定角度におけるX方向位置についての軌跡にローパスフィルタを行う場合において、フィルタ処理前の軌跡(a)と、フィルタ処理後の軌跡(b)とを示す図である。   FIG. 24 shows a primary screw profile when the workpiece 8 is rotated by a predetermined angle when the abnormal portion in the X direction is removed by a low-pass filter when calculating the contour data of the workpiece 8 at a predetermined angle. It is a figure which shows the change of. FIG. 25A shows the locus (a) before the filter processing and the post-filter processing when the low pass filter is applied to the locus about the X direction position at a predetermined angle at some points of the contour profile of the workpiece 8. It is a figure which shows a locus | trajectory (b).

図24(a)(b)(c)で示すように、ワーク8を所定角度ずつ同方向に回転させて角度θ1、θ2、θ3になった場合を考える。この場合には、ワーク8のおねじ部2が螺旋形状であるので、1次的なねじ輪郭プロファイルがY方向に沿って徐々にずれる。また、各所定角度毎の輪郭プロファイルは、X方向及びY方向のいずれにもずれる場合がある。例えば、山部の複数の頂点G1,G3、G5・・・及び谷部の底点G2,G4・・・のうち、1つの山部の頂点G3に着目する。このとき、頂点G3のY方向へのずれは、測定対象のねじのピッチに基づいて予めL1,L2のように予測される。これにより、このずれL1、L2で補正しX方向位置を点G3と同一とした点G3a、G3bから所定距離内に存在する頂点を各角度θ1、θ2での点G3と予測する。図24では、各角度θ1、θ2での点G3は、点G3a、G3bからX方向にD1,D2分、ずれている。そして、その予測した頂点G3のX方向位置についての軌跡が角度θについて図25(a)のη1で示される。図25(a)の横軸は、ワーク8のY軸周りの回転角度θを示しており、縦軸は頂点G3のX方向位置である。   As shown in FIGS. 24A, 24B, and 24C, consider a case where the workpiece 8 is rotated in the same direction by a predetermined angle to become angles θ1, θ2, and θ3. In this case, since the male thread portion 2 of the workpiece 8 has a spiral shape, the primary screw contour profile gradually shifts along the Y direction. In addition, the contour profile for each predetermined angle may deviate in either the X direction or the Y direction. For example, attention is paid to the vertex G3 of one mountain portion among the plurality of vertices G1, G3, G5... And the bottom points G2, G4. At this time, the deviation of the vertex G3 in the Y direction is predicted in advance as L1 and L2 based on the pitch of the screw to be measured. As a result, a vertex existing within a predetermined distance from the points G3a and G3b whose X-direction position is the same as the point G3 by correcting with the deviations L1 and L2 is predicted as the point G3 at each angle θ1 and θ2. In FIG. 24, the point G3 at each angle θ1, θ2 is shifted from the points G3a, G3b by D1, D2 in the X direction. And the locus | trajectory about the X direction position of the estimated vertex G3 is shown by (eta) 1 of FIG. The horizontal axis of Fig.25 (a) has shown rotation angle (theta) around the Y-axis of the workpiece | work 8, and a vertical axis | shaft is the X direction position of the vertex G3.

図25(a)から明らかなように、頂点G3のX方向位置の軌跡である曲線η1は、低周波の波形の曲線に対して、ノイズに基づく高周波の波形の曲線が重畳している。また、曲線η1において、一点鎖線Q4で囲んだ部分では、ワーク8のおねじ部への異物の付着によって高周波の波形となっている。   As is clear from FIG. 25 (a), the curve η1 that is the locus of the position of the vertex G3 in the X direction has a high-frequency waveform curve based on noise superimposed on a low-frequency waveform curve. In the curve η1, the portion surrounded by the alternate long and short dash line Q4 has a high-frequency waveform due to the adhesion of foreign matter to the male thread of the workpiece 8.

演算制御装置100は、曲線η1についてY方向に沿って、予め設定した所定周波数fB以下の周波数の波形を残し、所定周波数fBを上回る周波数の波形を除去するように、ローパスフィルタを行う。所定周波数fBは、測定対象のねじのピッチ、リード等の所定設計寸法から予め設定される。これにより、曲線η1から、ノイズ及び異物に基づく高周波の波形が除去されて、図25(b)の曲線η2のように、異物の影響が除去されスムージング化される。なお、頂点G3のX方向位置の軌跡は理想的にはX方向位置が一定の直線であるが、ワーク8の締め付けチャック70(図1または図15)による保持状態でワーク8が上下方向(Y方向)に対しわずかに傾斜する可能性がある。このようにワーク8が傾斜した場合には、図25(b)に示すようにX方向位置が曲線となりやすい。上記の図24、図25で示した構成は、このようにワーク8が傾斜した場合において、ノイズ及び異物の影響を小さくできる点で有効である。   The arithmetic and control unit 100 performs a low-pass filter so as to leave a waveform having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency fB set in advance along the Y direction with respect to the curve η1 and to remove a waveform having a frequency exceeding the predetermined frequency fB. The predetermined frequency fB is set in advance from predetermined design dimensions such as a pitch of a screw to be measured and a lead. As a result, the high-frequency waveform based on the noise and the foreign matter is removed from the curve η1, and the influence of the foreign matter is removed and smoothed as shown by the curve η2 in FIG. The locus of the position of the vertex G3 in the X direction is ideally a straight line with the X direction position being constant, but the workpiece 8 is in the vertical direction (Y) while being held by the clamping chuck 70 (FIG. 1 or FIG. 15). Direction). When the workpiece 8 is inclined as described above, the position in the X direction tends to be a curve as shown in FIG. The configuration shown in FIGS. 24 and 25 is effective in that the influence of noise and foreign matter can be reduced when the workpiece 8 is inclined as described above.

そして、演算制御装置100は、図24の頂点G3以外の山部の頂点G1,G5・・・及び谷部の底点G2,G4・・・を含んで輪郭プロファイルの複数の位置のX方向位置についても、頂点G3と同様にローパスフィルタを行う。そして、演算制御装置100は、各頂点及び各底点に基づいて各角度θにおけるフィルタ処理後の2次的なねじ輪郭プロファイルを生成する。これにより、2次的なねじ輪郭プロファイルでは、異物の付着による異常部分及びノイズの除去が行われる。そして、演算制御装置100は、フィルタ処理後の各角度θの2次的な輪郭プロファイルに基づいて、図11、図12、または図21,22で示した構成のように、ワーク8のY軸周りの寸法、例えば山径、谷径、それぞれの最大値、最小値及び平均値を算出する。   Then, the arithmetic and control unit 100 includes X-direction positions of a plurality of positions of the contour profile including the vertexes G1, G5... Of the peaks other than the vertex G3 in FIG. Also for, a low pass filter is performed in the same manner as the vertex G3. Then, the arithmetic and control unit 100 generates a secondary screw contour profile after filtering at each angle θ based on each vertex and each bottom point. As a result, in the secondary screw profile, abnormal portions and noise due to the adhesion of foreign matter are removed. Then, the arithmetic and control unit 100 determines the Y axis of the workpiece 8 based on the secondary contour profile of each angle θ after the filtering process as in the configuration shown in FIG. 11, FIG. 12, or FIG. Surrounding dimensions such as peak diameter and valley diameter, and the maximum value, minimum value, and average value of each are calculated.

なお、上記の図25に示したローパスフィルタによる処理を行う場合にも、フーリエ変換及び逆フーリエ変化を用いてもよい。具体的には、図25(a)に示す輪郭プロファイルのX方向位置の軌跡についてフーリエ変換を行い、所定周波数fAを上回る高周波成分を除去した後、逆フーリエ変換を行うことにより図25(b)のような曲線を得る処理を行ってもよい。このとき、フーリエ変換としてFFTを用い、逆フーリエ変換としてIFFTを用いてもよい。   Note that Fourier transform and inverse Fourier change may also be used when performing the processing by the low-pass filter shown in FIG. Specifically, Fourier transform is performed on the locus of the position in the X direction of the contour profile shown in FIG. 25A, high frequency components exceeding a predetermined frequency fA are removed, and then inverse Fourier transform is performed to perform FIG. 25B. A process for obtaining a curve such as At this time, FFT may be used as Fourier transform and IFFT may be used as inverse Fourier transform.

図26は、ワークを固定するためのアダプタの別例を示している図4に対応する図である。図3、図4で説明した構成では、ワーク8を固定するアダプタ80において、ワーク8のおねじ部2のリングゲージ82aへのねじ込み深さを1ピッチ長さ単位で正確に調整するために、スペーサ84a、84b、84cを用いている。一方、図1から図25に示した構成のいずれか1つの構成において、図26に示すようにアダプタ80dがスペーサを持たない構成としてもよい。   FIG. 26 is a view corresponding to FIG. 4 showing another example of an adapter for fixing a workpiece. 3 and 4, in the adapter 80 for fixing the workpiece 8, in order to accurately adjust the screwing depth of the male thread 2 of the workpiece 8 into the ring gauge 82a in units of one pitch length, Spacers 84a, 84b and 84c are used. On the other hand, in any one of the configurations shown in FIGS. 1 to 25, the adapter 80d may have no spacer as shown in FIG.

図26に示すアダプタ80dでは、リングゲージ82aの他方端面である下面が、ホルダ86のストッパ鍔部90の上面に突き当てられる。   In the adapter 80 d shown in FIG. 26, the lower surface that is the other end surface of the ring gauge 82 a is abutted against the upper surface of the stopper flange 90 of the holder 86.

このとき、ホルダ86のおねじ92aがリングゲージ82aの基準めねじ83aに対し下からねじ込まれる。この場合には、リングゲージ82aの下端から、おねじ92aの上端までの長さは、ストッパ鍔部90の上面からのおねじ92aの突出高さHSと同じである。そしてアダプタ80dでは、基準めねじ83aの上側から、ワーク8のおねじ部2(図3、図4参照)をねじ込みできる長さである、ねじ込み長さLwは、{(リングゲージ82aの厚さDR)−(ホルダ86のおねじ92aの突出高さHS)}である。このねじ込み長さLwは、基準めねじ83aのピッチPcの整数倍(=N×Pc)に設定される。ここで、Nは任意の整数である。   At this time, the male screw 92a of the holder 86 is screwed into the reference female screw 83a of the ring gauge 82a from below. In this case, the length from the lower end of the ring gauge 82a to the upper end of the male screw 92a is the same as the protrusion height HS of the male screw 92a from the upper surface of the stopper flange 90. In the adapter 80d, the screwing length Lw, which is the length that allows the male thread 2 (see FIGS. 3 and 4) of the workpiece 8 to be screwed from the upper side of the reference female screw 83a, is {(the thickness of the ring gauge 82a). DR)-(projection height HS of the male screw 92a of the holder 86)}. This screwing length Lw is set to an integral multiple (= N × Pc) of the pitch Pc of the reference female screw 83a. Here, N is an arbitrary integer.

また、N1,N2を任意の整数として、リングゲージ82aの厚さDRを、基準めねじ83aのピッチPcの整数倍(=N1×Pc)と設定し、かつ、ホルダ86のおねじ92aの突出高さHsもピッチPcの整数倍(=N2×Pc)と設定してもよい。   Further, with N1 and N2 being arbitrary integers, the thickness DR of the ring gauge 82a is set to an integral multiple (= N1 × Pc) of the pitch Pc of the reference female screw 83a, and the projection of the male screw 92a of the holder 86 is made. The height Hs may also be set to an integral multiple of the pitch Pc (= N2 × Pc).

リングゲージ82aにホルダ86を結合する場合には、リングゲージ82aの下面側からホルダ86のおねじ92aをリングゲージ82aの基準めねじ83aにねじ込む。また、リングゲージ82aの上面側から、図3に示すワーク8のおねじ部2の先端部をリングゲージ82aの基準めねじ83aにねじ込んで、ワーク8のおねじ部2の先端を、ホルダ86のおねじ92aの先端に突き当てる。これによって、リングゲージ82aにワーク8が固定される。このときに、上記のように、リングゲージ82aの上側のねじ込み長さLwを基準めねじ83aのピッチPcの整数倍としている。このねじ込み長さLwは、リングゲージ82aにワーク8のおねじ部2が噛み合う噛み合い長さLwであり、1ピッチ分の長さ単位で正確に調整できる。例えば、(リングゲージ82aの厚さDR)を8ピッチの長さとし、ホルダ86のおねじ92aの突出高さHsを5ピッチとした場合に、ワーク8のおねじ部2の噛み合い長さLwは3ピッチの長さに調整できる。したがって、リングゲージ82aの上面のY位置の測定値から、ワーク8のおねじ部2の先端部のY位置を正確に求めることができる。   When the holder 86 is coupled to the ring gauge 82a, the male thread 92a of the holder 86 is screwed into the reference female thread 83a of the ring gauge 82a from the lower surface side of the ring gauge 82a. Further, from the upper surface side of the ring gauge 82a, the tip end portion of the male thread portion 2 of the workpiece 8 shown in FIG. 3 is screwed into the reference female screw 83a of the ring gauge 82a, and the tip end of the male thread portion 2 of the workpiece 8 is inserted into the holder 86. It abuts against the tip of the male screw 92a. Thereby, the work 8 is fixed to the ring gauge 82a. At this time, as described above, the screwing length Lw on the upper side of the ring gauge 82a is set to an integral multiple of the pitch Pc of the reference female screw 83a. This screwing length Lw is a meshing length Lw in which the male thread portion 2 of the workpiece 8 meshes with the ring gauge 82a, and can be accurately adjusted in units of length corresponding to one pitch. For example, when the length DR of the ring gauge 82a is 8 pitches and the protrusion height Hs of the male thread 92a of the holder 86 is 5 pitches, the meshing length Lw of the male thread portion 2 of the workpiece 8 is The length can be adjusted to 3 pitches. Therefore, the Y position of the tip of the male thread 2 of the workpiece 8 can be accurately obtained from the measured value of the Y position on the upper surface of the ring gauge 82a.

また、ワーク8として同じ規格のねじを用いる場合でも、先端部に不完全ねじ部があるなどの原因により、おねじ部2の先端部が基準めねじ83aに十分に噛まない場合がある。このことを考慮して、アダプタ80dにおいて、上側のねじ込み長さLwがピッチPcの異なる整数倍である複数種類のアダプタを用意することが好ましい。   Even when screws of the same standard are used as the workpiece 8, the tip of the male screw portion 2 may not fully engage the reference female screw 83a due to an incomplete screw portion at the tip. In consideration of this, it is preferable to prepare a plurality of types of adapters in which the upper screwing length Lw is an integer multiple of the pitch Pc in the adapter 80d.

また、図3、図4に示した構成のように、リングゲージ82aとホルダ86との間にスペーサ84a、84b、84cを配置してねじの噛み合い長さを調整する構成では、スペーサの寸法精度を高くすることが重要である。一方、スペーサの寸法精度を高くすることは、厚さの大きいリングゲージ82aの寸法精度を高くする場合に比べて難しい。これにより、スペーサを用いる構成では図26の構成に比べて測定精度が低くなる可能性がある。また、スペーサはリングゲージ82aに比べて変形しやすい。図26の構成によれば、スペーサを用いる構成の場合に比べて測定精度を高くできる。特に、ピッチPcが小さい小ねじではより高精度な形状で噛み合う部材を用いることが好ましく、その点で図26の構成は有利である。また、スペーサを省略できるので、コスト低減を図れる。例えば、スペーサのない高精度のアダプタの製造コストは、高精度のスペーサの製造コストとほぼ同程度になる場合がある。   3 and 4, the spacer 84a, 84b, 84c is arranged between the ring gauge 82a and the holder 86 to adjust the screw engagement length, so that the dimensional accuracy of the spacer Is important. On the other hand, increasing the dimensional accuracy of the spacer is difficult compared to increasing the dimensional accuracy of the ring gauge 82a having a large thickness. As a result, the measurement accuracy may be lower in the configuration using the spacer than in the configuration in FIG. Further, the spacer is more easily deformed than the ring gauge 82a. According to the configuration of FIG. 26, the measurement accuracy can be increased compared to the configuration using spacers. In particular, in the case of a small screw having a small pitch Pc, it is preferable to use a member that meshes with a more accurate shape, and the configuration of FIG. 26 is advantageous in that respect. Further, since the spacer can be omitted, the cost can be reduced. For example, the manufacturing cost of a high-precision adapter without a spacer may be approximately the same as the manufacturing cost of a high-precision spacer.

2 おねじ部、3 首下部、4 頭部、5 上面、6 頭部穴、7,9 底面、8 ワーク、10 ねじ寸法自動測定システム、11 異物、12,12a ねじ寸法自動測定装置、14 防振台、15 筐体、16 基台、16a 上面板、18,19 柱部、20 天板部、22,23 ガイドレール、24,25 ねじ柱、26 Yステージ、27,28 軸受部、29 ,29a Yモータ、30 センサ、31 ベルト、32,32a 光学的計測装置、34,34a 画像投影部、36 光源、38 投影撮像カメラ、40,40a 頭部計測部、42 頭部撮像カメラ、44 レーザ光源、45 アクチュエータ、46 リング照明部、48 取付板、50 合焦移動部、52 Zステージ、54 Zモータ、58 Xステージ、60 ピストン・シリンダ機構、62 把持回転部、64 θモータ、66 ロータリジョイント部、68 把持部、70 締付チャック、72 支持台、74a,74b,74c スライド台、76a,76b,76c 挟持爪部、78a,78b ピストン、80,80b,80c,80d アダプタ、82a,82b,82c リングゲージ、84a,84b,84c スペーサ、86 ホルダ、88 挟持リング部、90 ストッパ鍔部、100 演算制御装置、102 空圧制御装置、104 出力装置、106 検査表、110 ねじ径算出部、112 全長算出部、114 合焦位置算出部、116 輪郭データ算出部、118 首下R算出部、120 頭部寸法算出部、122 頭部穴深さ算出部、124 測定データ出力部、130,131 ビーム、132,133,134,135,136,137 赤色ライン、140 影領域、142 白黒境界、144,152 折れ曲がり線、145,146,148,150 位置、160,170,171 輪郭データ、162,163 直線、164 角度分割線、166,167 垂線、172,174,176 回帰直線、173,177 垂直な線、180,180b,180c 頭部穴ビット、182,182b,182c 頭部穴嵌め合い部、184 鍔部、186 把持用円筒部、188 円錐頂部、190 柱部材、192 昇降アクチュエータ、194 アクチュエータケース、195 ガイド穴、196 Yテーブル、198 スライド脚部、200 位置センサ、202 移動部材、204 固定側部材、210 ビット掴みユニット、212 昇降部材、214 ガイド部材、216 伸縮アーム、218 ピストン・シリンダ機構、220 ビット把持部、221 爪部、222 上下ロッド、224 ピストン・シリンダ機構、230 下側固定テーブル、232 Z移動テーブル、234 リニアアクチュエータ、236 回転部材、238 ロータリジョイント、240,242 プーリ、244 ベルト、250 上側固定テーブル、252 頭部カメラ移動部、254 ロッド部、256 ピストン・シリンダ機構。   2 Male thread part, 3 neck lower part, 4 head part, 5 upper face, 6 head hole, 7, 9 bottom face, 8 workpiece, 10 thread dimension automatic measuring system, 11 foreign object, 12, 12a thread dimension automatic measuring apparatus, 14 prevention Shaking table, 15 housing, 16 base, 16a top plate, 18, 19 column, 20 top plate, 22, 23 guide rail, 24, 25 screw column, 26 Y stage, 27, 28 bearing unit, 29, 29a Y motor, 30 sensor, 31 belt, 32, 32a optical measuring device, 34, 34a image projection unit, 36 light source, 38 projection imaging camera, 40, 40a head measurement unit, 42 head imaging camera, 44 laser light source , 45 Actuator, 46 Ring illumination part, 48 Mounting plate, 50 Focusing movement part, 52 Z stage, 54 Z motor, 58 X stage, 60 Piston sillin Mechanism, 62 gripping rotation part, 64 θ motor, 66 rotary joint part, 68 gripping part, 70 clamping chuck, 72 support base, 74a, 74b, 74c slide base, 76a, 76b, 76c clamping claw part, 78a, 78b piston , 80, 80b, 80c, 80d Adapter, 82a, 82b, 82c Ring gauge, 84a, 84b, 84c Spacer, 86 Holder, 88 Holding ring part, 90 Stopper collar part, 100 Arithmetic controller, 102 Pneumatic controller, 104 Output device 106 Inspection table 110 Screw diameter calculation unit 112 Total length calculation unit 114 In-focus position calculation unit 116 Contour data calculation unit 118 Neck R calculation unit 120 Head dimension calculation unit 122 Head hole depth Calculation unit, 124 measurement data output unit, 130, 131 beam, 132, 133 134, 135, 136, 137 Red line, 140 Shadow area, 142 Black / white border, 144, 152 Bend line, 145, 146, 148, 150 Position, 160, 170, 171 Outline data, 162, 163 Line, 164 Angle division line , 166, 167 perpendicular, 172, 174, 176 regression line, 173, 177 vertical line, 180, 180b, 180c head hole bit, 182, 182b, 182c head hole fitting part, 184 collar, 186 Cylindrical part, 188 Conical top part, 190 Column member, 192 Lifting actuator, 194 Actuator case, 195 Guide hole, 196 Y table, 198 Slide leg part, 200 Position sensor, 202 Moving member, 204 Fixed side member, 210 Bit gripping unit, 212 Elevator , 214 guide member, 216 telescopic arm, 218 piston / cylinder mechanism, 220 bit gripping part, 221 claw part, 222 vertical rod, 224 piston / cylinder mechanism, 230 lower fixed table, 232 Z moving table, 234 linear actuator, 236 Rotating member, 238 rotary joint, 240, 242 pulley, 244 belt, 250 upper fixed table, 252 head camera moving part, 254 rod part, 256 piston / cylinder mechanism.

Claims (13)

ねじを測定対象ワークとして、前記ワークのおねじの軸方向の一方端を把持する把持部と、
前記把持部を軸方向周りに360度回転駆動する把持回転部と、
前記把持部によって前記おねじの軸方向の一方端が把持された前記ワークの寸法を光学的に非接触的に計測する光学的計測装置と、
前記光学的計測装置を把持部に対し相対的に軸方向に沿って移動する軸方向移動部と、
前記ワークの軸方向及び軸周りの寸法を算出して出力する演算制御装置と、
を備え、
前記演算制御装置は、
前記ワークのねじ山に関する寸法及びねじ谷に関する寸法を算出するねじ径算出部と、
前記ワークの軸方向に沿った全長を算出する全長算出部と、
を含むことを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
With a screw as a workpiece to be measured, a gripping part that grips one end of the male screw in the axial direction;
A gripping rotation unit that rotates the gripping unit 360 degrees around the axial direction;
An optical measuring device for optically non-contactingly measuring the dimensions of the workpiece gripped at one end in the axial direction of the male screw by the gripping portion;
An axial movement unit that moves the optical measuring device along the axial direction relative to the gripping unit; and
An arithmetic and control unit that calculates and outputs dimensions of the workpiece in the axial direction and around the axis;
With
The arithmetic and control unit is
A screw diameter calculation unit for calculating a dimension related to the thread of the workpiece and a dimension related to the thread valley;
A total length calculation unit that calculates the total length along the axial direction of the workpiece;
A screw dimension automatic measuring system comprising:
請求項1に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記把持部は、
円板状の外形を有するアダプタであって、前記ワークの前記おねじの先端部をねじ込んだときに、前記ワークの軸方向がぶれないように固定できる所定の噛み合わせ長さのめねじを一方端面の中心に有するアダプタと、
前記アダプタの外周側面を少なくとも3点で挟持して固定する締付チャックと、
を含むことを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The automatic thread dimension measurement system according to claim 1,
The gripping part is
An adapter having a disk-like outer shape, and having a female screw having a predetermined meshing length that can be fixed so that the axial direction of the workpiece does not shake when the tip of the male screw of the workpiece is screwed An adapter at the center of the end face;
A clamping chuck that clamps and fixes the outer peripheral side surface of the adapter at at least three points;
A screw dimension automatic measuring system comprising:
請求項2に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記アダプタは、
前記ワークの前記おねじのねじ寸法に対応し予め定めた噛み合い精度を有する基準めねじが刻まれたリングゲージと、
前記リングゲージの基準めねじに噛み合う前記おねじが突き出る一方端面を有する円板状のホルダと、
を有し、
前記ホルダの円板形状は、前記ワークのねじ寸法に関わらず共通の形状であることを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The screw dimension automatic measuring system according to claim 2,
The adapter is
A ring gauge engraved with a reference female thread having a predetermined meshing accuracy corresponding to the thread size of the external thread of the workpiece;
A disk-shaped holder having one end face from which the male thread that meshes with a reference female thread of the ring gauge;
Have
The screw size automatic measuring system according to claim 1, wherein the disk shape of the holder is a common shape regardless of the screw size of the workpiece.
請求項1に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
軸方向をY方向とし、Y方向に垂直な面をXZ平面として、
XZ平面に平行な上面を有する基台を備え、
前記把持部は、前記基台の上面に軸方向周りに回転可能に設けられ、
前記軸方向移動部は、
前記光学的計測装置が搭載される移動テーブルであって基台に対しY方向に沿って任意のY位置に移動可能な移動テーブルを含み、
前記光学的計測装置は、
前記ワークの軸方向及び軸周りの寸法を測定する画像投影部を含むことを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The automatic thread dimension measurement system according to claim 1,
The axial direction is the Y direction, and the plane perpendicular to the Y direction is the XZ plane.
A base having an upper surface parallel to the XZ plane;
The grip portion is provided on the upper surface of the base so as to be rotatable around the axial direction,
The axial movement unit is
A moving table on which the optical measuring device is mounted, including a moving table movable to an arbitrary Y position along the Y direction with respect to a base;
The optical measuring device is
An automatic thread dimension measurement system comprising an image projection unit for measuring an axial direction of the workpiece and a dimension around the axis.
請求項4に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記画像投影部は、
前記ワークのY方向中心線に対しZ方向の一方側に配置され平行光線を出力する光源と、
前記ワークのY方向中心線に対しZ方向の他方側に配置され、前記光源からの前記平行光線を受けて前記ワークの影となる投影形状について前記光源と同一の受光光軸を有し光軸に平行な成分のみをXY平面に平行な撮像面上に結像させて撮像するテレセントリック光学系の投影撮像カメラと、
を有することを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The screw dimension automatic measurement system according to claim 4,
The image projection unit
A light source arranged on one side in the Z direction with respect to the center line in the Y direction of the workpiece, and outputs a parallel light beam;
An optical axis that is disposed on the other side in the Z direction with respect to the center line in the Y direction of the workpiece and has the same light receiving optical axis as the light source with respect to a projection shape that receives the parallel rays from the light source and becomes a shadow of the workpiece A projection imaging camera of a telecentric optical system that forms an image on an imaging plane parallel to the XY plane and images only the component parallel to the XY plane;
A screw size automatic measuring system characterized by comprising:
請求項5に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記演算制御装置は、
前記投影撮像カメラによって撮像された前記ワークの投影形状データを任意の位置分解能を有するビットマップの2次元データに変換し、
前記ビットマップの前記2次元データの各データを所定の閾値を用いて白黒に2値化する輪郭データ算出部を含むことを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
In the screw dimension automatic measurement system according to claim 5,
The arithmetic and control unit is
Converting the projection shape data of the workpiece imaged by the projection imaging camera into two-dimensional bitmap data having an arbitrary position resolution;
An automatic screw size measurement system comprising: a contour data calculation unit that binarizes each data of the two-dimensional data of the bitmap into black and white using a predetermined threshold value.
請求項6に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記輪郭データ算出部は、
予め定めたノイズ判断基準に基づき、前記白黒の2値化の境界におけるデータについて前記ワークの断面図形から見て異常となるデータをノイズとして除去するスムージング化処理を行ってねじ輪郭プロファイルを示す輪郭データを求めるものであり、
前記ワークをY軸周りに360度回転させたときの所定の角度間隔毎についての輪郭データに基づいて前記ワークの軸方向及び軸周りの寸法を算出して出力することを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The screw dimension automatic measurement system according to claim 6,
The contour data calculation unit
Contour data showing a screw contour profile by performing a smoothing process for removing data that becomes abnormal when viewed from the cross-sectional figure of the workpiece as noise with respect to data at the boundary of the black and white binarization based on a predetermined noise judgment standard Is what
A screw size automatic characterized in that the axial direction of the workpiece and the dimension around the axis are calculated and output based on the contour data for every predetermined angular interval when the workpiece is rotated 360 degrees around the Y axis. Measuring system.
請求項7に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
Z方向に沿って前記投影撮像カメラを移動する合焦移動部を含み、
前記演算制御装置は、
前記ビットマップに変換する前処理として、
前記投影撮像カメラによって撮像されたねじの投影形状データが白データから黒データに遷移するエッジ領域において、前記投影形状データの白黒境界において最大値を取るように予め定めた評価関数を用い、前記合焦移動部によって前記投影撮像カメラをZ方向に移動させながら各Z位置における前記評価関数の値を求め、前記評価関数の値が最大値となるZ位置を合焦位置として前記投影撮像カメラのZ方向位置を固定する合焦位置算出部を含むことを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The screw dimension automatic measurement system according to claim 7,
A focusing movement unit that moves the projection imaging camera along the Z direction;
The arithmetic and control unit is
As preprocessing for converting to the bitmap,
In the edge region where the projected shape data of the screw imaged by the projection imaging camera transitions from white data to black data, a predetermined evaluation function is used so as to take a maximum value at the black-and-white boundary of the projected shape data. The value of the evaluation function at each Z position is obtained while moving the projection imaging camera in the Z direction by a focus moving unit, and the Z position at which the value of the evaluation function is the maximum value is set as the in-focus position. An automatic thread dimension measurement system including an in-focus position calculator for fixing a direction position.
請求項7または請求項8に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記演算制御装置は、
前記ワークの前記所定の角度間隔毎における輪郭データについて前記ワークのY軸周りの寸法の測定データの群を求め、
予め設定した下限閾値から予め設定した上限閾値までの範囲から外れる前記寸法の測定データを除外して、前記寸法の測定データの残りの群に基づいて前記Y軸周りの寸法についての値を算出して出力装置に出力させることを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
In the screw dimension automatic measurement system according to claim 7 or 8,
The arithmetic and control unit is
A group of measurement data of dimensions around the Y axis of the workpiece is obtained for the contour data at each predetermined angular interval of the workpiece,
Excluding the measurement data of the dimension that falls outside the range from the preset lower limit threshold to the preset upper limit threshold, a value for the dimension around the Y axis is calculated based on the remaining group of the measurement data of the dimension. Screw size automatic measurement system, characterized in that the output is output to an output device.
請求項6から請求項9のいずれか1に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記演算制御装置は、
前記白黒の2値化の境界におけるデータについて、前記ワークをY軸周りに回転させたときに得られる所定の角度間隔毎の輪郭データにおいて、前記ワークのY方向に沿って連続した測定データの軌跡に予め設定した所定周波数についてのローパスフィルタを行うことによりスムージング化処理を行うことを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The screw dimension automatic measuring system according to any one of claims 6 to 9,
The arithmetic and control unit is
Concerning the data at the boundary between the binarization of black and white, in the contour data for each predetermined angular interval obtained when the work is rotated around the Y axis, the locus of measurement data continuous along the Y direction of the work An automatic thread size measurement system that performs smoothing processing by performing a low-pass filter for a predetermined frequency set in advance.
請求項6から請求項9のいずれか1に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記演算制御装置は、
前記白黒の2値化の境界におけるデータについて、前記ワークをY軸周りに回転させたときに得られる所定の角度間隔毎の輪郭データについて、前記ワークが所定角度ずつずれることに基づくY方向のずれを予測し、前記ワークのY軸周りの角度に対応して予測したずれで補正した複数の点から予測される点のX方向位置の軌跡にローパスフィルタを行い、フィルタ処理後の輪郭データを生成し、フィルタ処理後の輪郭データに基づいて前記ワークのY軸周りの寸法についての値を算出して出力装置に出力させることを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The screw dimension automatic measuring system according to any one of claims 6 to 9,
The arithmetic and control unit is
Regarding the data at the boundary of the binarization of black and white, the deviation in the Y direction based on the deviation of the workpiece by a predetermined angle with respect to the contour data for each predetermined angular interval obtained when the workpiece is rotated around the Y axis. A low-pass filter is applied to the locus of the position in the X direction of a point predicted from a plurality of points corrected by the predicted deviation corresponding to the angle around the Y axis of the workpiece, and contour data after filtering is generated. Then, a screw dimension automatic measurement system characterized in that a value about a dimension around the Y axis of the workpiece is calculated based on the filtered contour data and output to an output device.
請求項1に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記ワークが頭部とねじ軸部とを有し、前記頭部に締付工具用の回し溝または回し穴を有する頭部付ねじであり、
前記光学的計測装置は、
前記ワークの頭部穴の深さを測定する頭部計測部を含むことを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The automatic thread dimension measurement system according to claim 1,
The workpiece has a head and a screw shaft, and is a head-attached screw having a turning groove or a turning hole for a tightening tool in the head.
The optical measuring device is
A screw dimension automatic measuring system comprising a head measuring unit for measuring a depth of a head hole of the workpiece.
請求項12に記載のねじ寸法自動測定システムにおいて、
前記頭部計測部は、
前記ワークの前記頭部穴の形状をXZ平面に平行な撮像面上で撮像する頭部撮像カメラと、
前記ワークのY方向に対し所定の傾斜角度で、XZ平面上で直線状に延びるビームを前記ワークの前記頭部の上面と前記頭部穴の底面とに跨って照射するレーザ光源と、
を有し、
前記演算制御装置は、
前記頭部撮像カメラの撮像データに基づいて前記ワークの頭部寸法を算出する頭部寸法算出部と、
前記レーザ光源から照射される直線状のビームが前記頭部の上面と前記頭部穴の底面とに投影される投影位置をそれぞれ前記頭部撮像カメラによって検出し、検出されたそれぞれの投影位置のXZ平面上における食い違い量と所定の傾斜角度とに基づいて前記頭部穴の深さを算出する頭部穴深さ算出部を含むことを特徴とするねじ寸法自動測定システム。
The screw dimension automatic measurement system according to claim 12,
The head measurement unit is
A head imaging camera that images the shape of the head hole of the workpiece on an imaging surface parallel to the XZ plane;
A laser light source that irradiates a beam extending linearly on the XZ plane at a predetermined inclination angle with respect to the Y direction of the workpiece across the top surface of the head of the workpiece and the bottom surface of the head hole;
Have
The arithmetic and control unit is
A head dimension calculator that calculates a head dimension of the workpiece based on imaging data of the head imaging camera;
The projection positions at which the linear beams emitted from the laser light source are projected onto the top surface of the head and the bottom surface of the head hole are detected by the head imaging camera, and the detected projection positions are detected. An automatic screw size measurement system including a head hole depth calculation unit that calculates the depth of the head hole based on a discrepancy amount on the XZ plane and a predetermined inclination angle.
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