JP2018036183A - System for automatically measuring screw shape - Google Patents

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八三一 北尾
Yasakazu Kitao
八三一 北尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system for automatically measuring a screw shape, which is capable of automatically and accurately measuring an angle of a seating surface of a screw being a measurement object workpiece.SOLUTION: A system 10 for automatically measuring a screw shape includes: a grip rotating unit 60 which takes a screw 8 as a measurement object workpiece and rotationally drives a grip 62 holding the workpiece, at 360 degrees around an axial direction; a displacement meter 50 which includes an irradiation unit for emitting a laser beam to an outer peripheral surface of a screw shaft of the workpiece and a seating surface of a head of the workpiece and a photodetector for receiving reflected light of the laser beam, in a part in a circumferential direction of the workpiece and measures a displacement of a generatrix of the outer peripheral surface of the screw shaft and a generatrix of the seating surface; and an arithmetic and control unit 100 which calculates a first seating surface angle being an angle of the seating surface to a normal seating surface line orthogonal to a virtual axial line corresponding to an axial direction of the screw shaft, from data which indicates a two-dimensional shape based on displacement measured by the displacement meter in at least a first position among a plurality of peripheral positions around the axial direction of the workpiece, and a reference line indicating an axial direction of irradiation of the displacement meter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ねじ形状自動計測システムに係り、特に、ねじを計測対象ワークとして、ワークの仮想軸方向線に対し直交する正規座面線に対する座面の角度を算出して出力するねじ形状自動計測システムに関する。   The present invention relates to a screw shape automatic measurement system, and in particular, a screw shape automatic measurement that calculates and outputs the angle of a seating surface with respect to a normal bearing surface line orthogonal to a virtual axis direction line of the workpiece, using a screw as a measurement target workpiece. About the system.

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。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. The inspection result is recorded on the inspection table by the handwriting of the worker.

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。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、ねじ部を含む部分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。   Such a screw dimension measurement requires a lot 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 with a chuck unit, a parallel light beam is irradiated from a light emitter to a portion including the screw portion, and the screw portion is opposite to the light emitter. It is disclosed that a light-and-dark image of a screw portion is acquired by a provided light receiver, and that measurement information such as a screw length, a diameter width, and a screw thread is displayed by calculating with a computer the acquired image of the screw portion. Yes. 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。   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.

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、ねじの頭部の座面角度を計測する面からは改良の余地がある。例えば、ねじの座面と軸方向とのなす角度(座面角度)は90度になるように設計されるが、製造上の誤差等によりその角度が90度からずれる可能性がある。このとき、特にこの角度が90度より小さくなるときには、頭部の外周側部分が中心側部分に被さることにより、頭部の座面のねじ軸との連結部が外側から見えなくなる。これにより、特許文献1、2に記載された構成のように、発光器からねじに向けて平行光線を照射し、受光器でねじ部の明暗映像を取得した場合でも、その映像から座面角度を計測することが困難である。   In the prior art, automatic measurement of the dimensional relationship of the screw portion has been proposed, but there is room for improvement in terms of measuring the bearing surface angle of the screw head. For example, the angle between the seat surface of the screw and the axial direction (seat surface angle) is designed to be 90 degrees, but the angle may deviate from 90 degrees due to manufacturing errors or the like. At this time, particularly when this angle is smaller than 90 degrees, the outer peripheral portion of the head covers the central portion, so that the connecting portion with the screw shaft of the seating surface of the head cannot be seen from the outside. Thus, as in the configurations described in Patent Documents 1 and 2, even when a parallel light beam is irradiated from the light emitter toward the screw and a light / dark image of the screw portion is acquired by the light receiver, the seating surface angle is obtained from the image. Is difficult to measure.

本発明の目的は、計測対象ワークであるねじの座面の角度を自動的に精度よく計測できるねじ形状自動計測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 shape automatic measurement system that can automatically and accurately measure the angle of the seating surface of a screw that is a workpiece to be measured.

本発明に係るねじ形状自動計測システムは、ねじを計測対象ワークとして、前記ワークのおねじ側の軸方向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一方端が把持された前記ワークの周方向一部において、前記ワークのねじ軸の外周面と前記ワークの頭部の座面とにレーザ光を照射する照射部、及び前記レーザ光の反射光を受光する受光部を含み、前記ねじ軸の外周面の母線と前記座面の母線との変位を計測する変位計と、前記ワークの軸方向回りの周方向複数位置のうち、少なくとも第1位置において前記変位計で計測された変位に基づく2次元形状を示すデータと、前記変位計の照射軸方向を示す基準線とから、前記ねじ軸の軸方向に対応する仮想軸方向線に対し直交する正規座面線に対する前記座面の角度である第1座面角度を算出する演算制御装置とを備える。   The screw shape automatic measurement system according to the present invention uses a screw as a measurement target workpiece, a gripping portion that grips one end of the workpiece on the screw side in the axial direction, and gripping that rotates the gripping portion 360 degrees around the axial direction. Laser light is applied to the outer peripheral surface of the screw shaft of the workpiece and the seating surface of the head of the workpiece in a part in the circumferential direction of the workpiece in which one end in the axial direction of the male screw is held by the rotating portion and the holding portion. A displacement meter for measuring the displacement between the generatrix of the outer peripheral surface of the screw shaft and the generatrix of the seat surface, and an axial direction of the workpiece Of the plurality of positions in the circumferential direction, at least the first position, the data indicating the two-dimensional shape based on the displacement measured by the displacement meter, and the reference line indicating the irradiation axis direction of the displacement meter, the screw shaft Temporary corresponding to the axial direction And a calculation control unit for calculating a first seat cushion angle is the angle of the seat surface relative to normal seat line perpendicular to the axial direction line.

上記構成によれば、レーザ光を用いた変位計によりワークのねじ軸の外周面の母線と座面の母線との変位が計測され、その変位に基づく2次元形状を示すデータと、変位計の照射軸方向を示す基準線とから座面角度が算出されるので、座面の角度を自動的に精度よく計測できる。   According to the above configuration, the displacement between the generatrix of the outer peripheral surface of the screw shaft of the workpiece and the generatrix of the seat surface is measured by the displacement meter using laser light, the data indicating the two-dimensional shape based on the displacement, Since the seating surface angle is calculated from the reference line indicating the irradiation axis direction, the seating surface angle can be automatically and accurately measured.

また、本発明に係る構成において、好ましくは、前記演算制御装置は、前記第1位置における前記第1座面角度の算出値を出力する。   In the configuration according to the present invention, preferably, the arithmetic and control unit outputs a calculated value of the first seating surface angle at the first position.

上記の好ましい構成によれば、座面の角度の算出値が出力されるので、座面の角度をユーザが確認できる。   According to the above preferred configuration, since the calculated value of the seating surface angle is output, the user can check the seating surface angle.

また、本発明に係る構成において、好ましくは、前記演算制御装置は、前記第1位置とは前記ワークの軸方向周りで180度異なる第2位置において前記変位計で計測された変位に基づく2次元形状を示すデータと、前記基準線とから、前記正規座面線に対する前記座面の角度である第2座面角度を算出し、前記正規座面線に対する前記座面の傾き方向を正負で分けた場合において、前記第1座面角度及び前記第2座面角度の和の正負の符号から前記座面の傾き方向を判定する。   In the configuration according to the present invention, it is preferable that the arithmetic control device is a two-dimensional device based on a displacement measured by the displacement meter at a second position that is 180 degrees different from the first position around the axial direction of the workpiece. A second seating surface angle that is an angle of the seating surface with respect to the normal seating surface line is calculated from data indicating a shape and the reference line, and the inclination direction of the seating surface with respect to the normal seating surface line is divided into positive and negative. In this case, the inclination direction of the seating surface is determined from the sign of the sum of the first seating surface angle and the second seating surface angle.

上記の好ましい構成によれば、座面の傾き方向を精度よく判定できる。   According to said preferable structure, the inclination direction of a seat surface can be determined accurately.

また、本発明に係る構成において、好ましくは、前記第1座面角度の絶対値と前記第2座面角度の絶対値とから前記座面の平均傾き量を算出する。   In the configuration according to the present invention, preferably, the average inclination amount of the seating surface is calculated from the absolute value of the first seating surface angle and the absolute value of the second seating surface angle.

上記の好ましい構成によれば、座面の平均傾き量を判定できる。また、座面の傾き状態をより精度よく判断できる。   According to said preferable structure, the average inclination amount of a seat surface can be determined. Moreover, the inclination state of the seating surface can be determined with higher accuracy.

また、本発明に係る構成において、好ましくは、前記演算制御装置は、前記第1位置及び前記第2位置において、前記座面の外周端が前記ワークの一端側に向かうように前記座面が傾斜する場合を逆V型とし、前記座面の外周端が前記ワークの他端側に向かうように前記座面が傾斜する場合をV型とし、前記座面の傾き方向が0の場合を直線型とした場合において、前記座面が逆V型に傾斜するかまたは直線型である場合に合格判定を行い、前記座面がV型に傾斜する場合に不合格判定を行う。   In the configuration according to the present invention, preferably, the arithmetic control device is configured such that the seating surface is inclined so that an outer peripheral end of the seating surface is directed to one end side of the workpiece at the first position and the second position. The case where the seating surface is inclined so that the outer peripheral end of the seating surface is directed toward the other end side of the workpiece is the V-type, and the case where the inclination direction of the seating surface is 0 is the linear type. In this case, a pass determination is made when the seat surface is inclined to an inverted V shape or a linear shape, and a failure determination is made when the seat surface is inclined to a V shape.

上記の好ましい構成によれば、使用可能なワークか否かを適切に判断できる。   According to said preferable structure, it can be determined appropriately whether it is a work which can be used.

また、本発明に係る構成において、好ましくは、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、前記基台の上側に軸方向周りに回転可能に設けられ、前記頭部、または前記頭部の頭部穴に係合された頭部係合アダプタを撮像する画像投影部を備え、前記演算制御装置は、前記画像投影部で撮像された前記頭部または前記頭部係合アダプタの軸周りの寸法の変化に応じて、前記正規座面線に対する前記座面の角度を算出する。   In the configuration according to the present invention, it is preferable that the base has an upper surface parallel to the XZ plane, with the axial direction being the Y direction, the plane perpendicular to the Y direction being the XZ plane, and the gripping portion being the base An image projection unit that images the head or a head engaging adapter that is engaged with the head hole or the head hole of the head is provided on the upper side of the table so as to be rotatable about the axial direction. The angle of the seating surface with respect to the normal seating surface line is calculated according to a change in the dimension around the axis of the head or the head engaging adapter captured by the image projection unit.

上記の好ましい構成によれば、ワークの頭部または頭部穴の形状で定まるワークの周方向位置に応じて、座面の角度を自動的に計測できる。   According to said preferable structure, the angle of a seat surface can be automatically measured according to the circumferential direction position of the workpiece | work determined by the shape of the head of a workpiece | work or a head hole.

また、本発明に係る構成において、好ましくは、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。   In the configuration according to the present invention, preferably, 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. The projection shape which is arranged on the other side in the Z direction and receives the parallel rays from the light source and becomes a shadow of the workpiece has only the light receiving optical axis identical to that of the light source and parallel to the optical axis. A projection imaging camera of a telecentric optical system that forms an image on an imaging surface parallel to a plane and images the image.

上記の好ましい構成によれば、ワークの外形をより高精度に取得できる。   According to said preferable structure, the external shape of a workpiece | work can be acquired more accurately.

前記演算制御装置は、前記投影撮像カメラで撮像された投影形状から前記頭部または前記頭部係合アダプタのX方向の幅が最大または最小となる前記ワークの軸方向回りの周方向複数位置における前記2次元形状を示す前記データを作成し、前記データから前記正規座面線に対する前記座面の角度を算出する。   The arithmetic and control unit is provided at a plurality of circumferential positions around the axial direction of the workpiece at which the width in the X direction of the head or the head engaging adapter is maximum or minimum from the projection shape captured by the projection imaging camera. The data indicating the two-dimensional shape is created, and the angle of the seating surface with respect to the normal seating surface line is calculated from the data.

上記の好ましい構成によれば、ワークの頭部または頭部穴の形状で定まるワークの周方向位置に応じて、座面の角度を自動的に計測できる。   According to said preferable structure, the angle of a seat surface can be automatically measured according to the circumferential direction position of the workpiece | work determined by the shape of the head of a workpiece | work or a head hole.

本発明に係るねじ形状自動計測システムによれば、計測対象ワークであるねじの座面の角度を自動的に精度よく計測できる。   According to the screw shape automatic measuring system according to the present invention, the angle of the bearing surface of the screw that is the workpiece to be measured can be automatically and accurately measured.

本発明に係る実施の形態のねじ形状自動計測システムの構成図であり、ねじ形状自動計測装置の正面図である。It is a lineblock diagram of the screw shape automatic measurement system of an embodiment concerning the present invention, and is a front view of a screw shape automatic measuring device. 図1に示すねじ形状自動計測装置の右側面図である。It is a right view of the screw shape automatic measuring device shown in FIG. 図1のねじ形状自動計測装置の一部の上面図である。FIG. 2 is a top view of a part of the screw shape automatic measuring device of FIG. 1. 本発明に係る実施の形態のねじ形状自動計測システムの把持部と把持される計測対象ワークであるねじを示す図である。(a)は、締付チャックの断面図であり、(b)は、アダプタの断面図であり、(c)は、計測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 holding part of the screw shape automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention, and the measurement object workpiece | work hold | gripped. (A) is sectional drawing of a fastening chuck | zipper, (b) is sectional drawing of an adapter, (c) is a figure which shows the screw | thread of a workpiece | work to be measured. (D) is an exploded view of the adapter. (E) to (g) are top views corresponding to (a) to (c). 図4(b)に示すアダプタの拡大図である。It is an enlarged view of the adapter shown in FIG.4 (b). 本発明に係る実施の形態のねじ形状自動計測システムにおける計測手順の1例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the measurement procedure in the screw shape automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のねじ形状自動計測システムにおける計測箇所を示す図である。(a)は、側面図における計測箇所を示し、(b)は、上面図における計測箇所を示す図である。It is a figure which shows the measurement location in the screw shape automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention. (A) is a figure which shows the measurement location in a side view, (b) is a figure which shows the measurement location in a top view. 本発明に係る実施形態のねじ形状自動計測システムにおける山径の計測を示す図である。(a)は、計測対象ワークの軸方向に沿った輪郭データを示す図であり、(b)は、(a)の山部の輪郭データの回帰線を求める図であり、(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 the screw shape automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention. (A) is a figure which shows the outline data along the axial direction of a workpiece to be measured, (b) is a figure which calculates | requires the regression line of the outline data of the peak part of (a), (c), It is a figure which shows the calculation method of a mountain diameter. 本発明に係る実施形態のねじ形状自動計測システムにおける谷径の計測を示す図である。(a)は、計測対象ワークの軸方向に沿った輪郭データを示す図であり、(b)は、(a)の谷部の輪郭データの回帰線を求める図であり、(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 trough diameter in the screw shape automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention. (A) is a figure which shows the contour data along the axial direction of a workpiece to be measured, (b) is a figure which calculates | requires the regression line of the contour data of the trough part of (a), (c), It is a figure which shows the calculation method of a valley diameter. 首下長さの計測方法の1例を示す図であり、(a)はアダプタに固定したワークと第1カメラ及び光源との位置関係の2例を示す図であり、(b)は第1カメラが(a)のPa1位置にあるときに取得された画像データを示す図であり、(c)は第1カメラが(a)のPa2位置にあるときに取得された画像データを示す図である。It is a figure which shows one example of the measuring method of neck length, (a) is a figure which shows two examples of the positional relationship of the workpiece | work fixed to the adapter, a 1st camera, and a light source, (b) is 1st. It is a figure which shows the image data acquired when the camera exists in the Pa1 position of (a), (c) is a figure which shows the image data acquired when the 1st camera is in the Pa2 position of (a). is there. 第1例のワークの座面の傾き角度の算出時に用いる座面及びねじ軸の母線の計測範囲を示す図である。It is a figure which shows the measurement range of the bus surface of a bearing surface and a screw shaft used at the time of calculation of the inclination angle of the bearing surface of the workpiece | work of a 1st example. (a)は、ワークの頭部の座面角度を計測する場合において、締付チャックでワークを固定した後、座面角度を計測する周方向位置を設定する状態を示す図である。(b)は、(a)に示すワークのA−A断面において、座面傾きの検出位置及び検出幅を示す図である。(c)は、ワークが六角ボルトである場合において、ワークの投影画像から頭部の対角位置を判定する状態を示す図であり、(d)は、ワークが六角穴付ボルトである場合において、ワークの投影画像から頭部の対角位置を判定する状態を示す図である。(A) is a figure which shows the state which sets the circumferential direction position which measures a seat surface angle, after fixing a workpiece | work with a clamping chuck, when measuring the seat surface angle of the head of a workpiece | work. (B) is a figure which shows the detection position and detection width of a seat surface inclination in the AA cross section of the workpiece | work shown to (a). (C) is a figure which shows the state which determines the diagonal position of a head from the projection image of a workpiece | work when a workpiece | work is a hexagon bolt, (d) is a case where a workpiece | work is a hexagon socket head bolt. It is a figure which shows the state which determines the diagonal position of a head from the projection image of a workpiece | work. 本発明に係る実施形態のねじ形状自動計測システムにおいて、ワークが把持部によって把持された状態で座面及びねじ軸の外周面の変位を計測する状態を示す図である。(a)は、ワークの側面図においてレーザ変位計による照射位置を示し、(b)は、ワークの上面図である。It is a figure which shows the state which measures the displacement of the outer peripheral surface of a seat surface and a screw shaft in the state in which the workpiece | work was hold | gripped by the holding part in the screw shape automatic measurement system of embodiment which concerns on this invention. (A) shows the irradiation position by a laser displacement meter in the side view of a workpiece | work, (b) is a top view of a workpiece | work. 第1例のワークの軸方向回りの角度位置が0度である場合におけるワークの座面の傾き角度を計測する状態を示す図である。(a)は、ワークと基準角度θc、第1基礎角度θC0、座角θ0Z、第1座面角度α及び座面平均傾き量γを示す図であり、(b)(c)は、(a)から取り出した一部の角度の関係を示す図である。It is a figure which shows the state which measures the inclination angle of the seat surface of a workpiece | work in case the angular position of the workpiece | work of the 1st example around the axial direction is 0 degree | times. (A) is a view showing a workpiece and a reference angle θc, a first basic angle θ C0 , a seating angle θ 0Z , a first seating surface angle α, and a seating surface average inclination amount γ, and (b) and (c) are It is a figure which shows the relationship of the one part angle taken out from (a). 第1例のワークの軸方向回りの角度位置が180度である場合におけるワークの座面の傾き角度を計測する状態を示す図である。(a)は、ワークと基準角度θc、第2基礎角度θC180、座角θ180Z、第2座面角度β及び座面平均傾き量γを示す図であり、(b)(c)は、(a)から取り出した一部の角度の関係を示す図である。It is a figure which shows the state which measures the inclination angle of the seating surface of a workpiece | work in case the angle position around the axial direction of the workpiece | work of a 1st example is 180 degree | times. (A) is a view showing a workpiece and a reference angle θc, a second basic angle θ C180 , a seating angle θ180Z , a second seating surface angle β, and a seating surface average inclination amount γ, and (b) and (c) are It is a figure which shows the relationship of the one part angle taken out from (a). 第2例のワークにおいて、軸方向回りの角度位置が0度である場合におけるワークの座面の傾き角度を計測する状態を示している、図13(a)に対応する図(a)と、軸方向回りの角度位置が180度である場合におけるワークの座面の傾き角度を計測する状態を示している、図14(a)に対応する図(b)である。FIG. 13 (a) corresponding to FIG. 13 (a) showing a state of measuring the tilt angle of the seating surface of the workpiece when the angular position around the axial direction is 0 degree in the workpiece of the second example; FIG. 15B is a diagram corresponding to FIG. 14A and showing a state in which the tilt angle of the seating surface of the workpiece is measured when the angular position around the axial direction is 180 degrees. 第3例のワークにおいて、軸方向回りの角度位置が0度である場合におけるワークの座面の傾き角度を計測する状態を示している、図13(a)に対応する図(a)と、軸方向回りの角度位置が180度である場合におけるワークの座面の傾き角度を計測する状態を示している、図14(a)に対応する図(b)である。FIG. 13 (a) corresponding to FIG. 13 (a) showing a state of measuring the tilt angle of the seating surface of the workpiece when the angular position around the axial direction is 0 degree in the workpiece of the third example; FIG. 15B is a diagram corresponding to FIG. 14A and showing a state in which the tilt angle of the seating surface of the workpiece is measured when the angular position around the axial direction is 180 degrees.

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、ねじを計測対象ワークとして、ねじの呼びがM12で呼び長さが30mmの頭部が六角形である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。頭部には頭部穴が形成されてもよい。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ある。頭部穴は、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。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, a screw is mainly used as a workpiece to be measured, and a bolt having a nominal size of M12 and a nominal length of 30 mm and having a hexagonal head is described for illustrative purposes. 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. A head hole may be formed in the head. The head hole is a turning groove or turning hole for a tightening tool provided in the head. The head hole is a hexagonal star such as a slot (minus groove), cross hole, plus / minus hole, square hole, Torx (registered trademark) or its improved version Torx Plus (registered trademark) in addition to a hexagonal hole. It may be a hex lobe hole or a triangular hole which is a shape hole.

以下で述べる形状、寸法、材質、計測箇所等は、説明のための例示であって、ねじ形状自動計測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もしくは簡略化する。   The shapes, dimensions, materials, measurement locations and the like described below are examples for explanation, and can be appropriately changed according to the specifications of the screw shape automatic measurement system. Also, in the following, the same reference numerals are given to the same elements in all the drawings, and overlapping descriptions are omitted or simplified.

図1は、実施の形態のねじ形状自動計測システム10の構成図である。図2は、図1に示すねじ形状自動計測装置12の右側面図である。図3は、ねじ形状自動計測装置12の一部の上面図である。ねじ形状自動計測システム10は、ねじ形状自動計測装置12と、演算制御装置100と、空圧制御装置102とを含んで構成される。なお、以下では、空圧制御される把持部62を構成する締付チャック70が空圧制御装置102から供給される空気圧で動作する場合を説明するが、締付チャックを電動制御装置によって制御される電動型とすることもできる。ねじ形状自動計測装置12は、架台(図示せず)の上に固定された基台16を含んで構成される。基台16は、架台の上に設けられるケース(図示せず)の内部に配置される。架台の代わりに防振台が用いられてもよい。図1は、ねじ形状自動計測装置12の正面図を示している。図2は、ねじ形状自動計測装置12において、ケースの内側部分についての右側面図である。図3は、図1のねじ形状自動計測装置12の一部の上面図である。図1〜3では、直交するX方向、Y方向、及びZ方向が示される。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であるY方向である。Z方向は、図1の正面図における左右方向で、X方向は図2の右側面図における左右方向である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a screw shape automatic measurement system 10 according to an embodiment. FIG. 2 is a right side view of the screw shape automatic measuring device 12 shown in FIG. FIG. 3 is a top view of a part of the screw shape automatic measuring device 12. The screw shape automatic measurement system 10 includes a screw shape automatic measurement device 12, an arithmetic control device 100, and a pneumatic control device 102. In the following description, the case where the clamping chuck 70 constituting the gripping portion 62 that is pneumatically controlled operates with the air pressure supplied from the pneumatic control device 102 will be described. However, the clamping chuck is controlled by the electric control device. It can also be an electric type. The screw shape automatic measuring device 12 includes a base 16 fixed on a gantry (not shown). The base 16 is disposed inside a case (not shown) provided on the gantry. An anti-vibration table may be used instead of the gantry. FIG. 1 is a front view of the screw shape automatic measuring device 12. FIG. 2 is a right side view of the inner portion of the case in the screw shape automatic measuring device 12. FIG. 3 is a top view of a part of the screw shape automatic measuring device 12 of FIG. 1-3, the orthogonal | vertical X direction, Y direction, and Z direction are shown. The XZ plane is a plane parallel to the top surface of the base 16 and the direction perpendicular to the top surface of the base 16 is the Y direction, which is the direction of gravity. The Z direction is the left-right direction in the front view of FIG. 1, and the X direction is the left-right direction in the right side view of FIG.

図1では、ねじ形状自動計測装置12の構成要素ではないが、計測対象のワーク8を示している。ワーク8は、ねじの呼びがM12で呼び長さが30mmの頭部が六角形であるボルトである。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。   In FIG. 1, although it is not a component of the screw shape automatic measuring device 12, the workpiece 8 to be measured is shown. The workpiece 8 is a bolt whose head is hexagonal with 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.

ねじ形状自動計測装置12は、ガントリ型である。具体的には、ねじ形状自動計測装置12の基台16の上面を形成する上面板には柱部材18が立設して固定される。柱部材18は、図3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18の正面(図1の手前側面、図2の左側面、図3の下側面)には、昇降アクチュエータ20が取り付けられる。   The screw shape automatic measuring device 12 is a gantry type. Specifically, a pillar member 18 is erected and fixed to an upper surface plate that forms the upper surface of the base 16 of the screw shape automatic measuring device 12. As shown in FIG. 3, the pillar member 18 has a substantially rectangular shape when viewed from the Y direction. A lift actuator 20 is attached to the front surface of the column member 18 (the front side surface in FIG. 1, the left side surface in FIG. 2, and the lower side surface in FIG. 3).

昇降アクチュエータ20は、柱部材18の正面(+X方向側)に固定されたアクチュエータケース20aと、Yモータ20bと、ねじ軸(図示せず)及びナット部材(図示せず)とを含む。アクチュエータケース20a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20aの上面には、Yモータ20bのケースが固定される。Yモータ20b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20a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20aに回転可能に支持される。これによりYモータ20bの回転によりねじ軸が回転する。Yモータ20bの駆動は演算制御装置100によって制御される。   The elevating actuator 20 includes an actuator case 20a fixed to the front surface (+ X direction side) of the column member 18, a Y motor 20b, a screw shaft (not shown), and a nut member (not shown). The actuator case 20a has a long shape along the Y direction which is the vertical direction. The case of the Y motor 20b is fixed to the upper surface of the actuator case 20a. A screw shaft extends along the −Y direction in the actuator case 20a and is rotatably supported by the actuator case 20a on the output shaft extending downward (−Y direction) from the Y motor 20b. Accordingly, the screw shaft is rotated by the rotation of the Y motor 20b. The driving of the Y motor 20b is controlled by the arithmetic and control unit 100.

アクチュエータケース20aの正面側(+X側)にはYテーブル22がY方向に移動可能に支持される。Yテーブル22は、YZ平面に沿う略平板状のテーブル本体22aと、テーブル本体22aの−Y側端部の下端部に+X方向に伸びるように固定された光源テーブル22bとを含む。光源テーブル22bの下側には後述する光源36が固定される。図1では分かりやすくするために、Yテーブル22のテーブル本体22aを砂地で示している。   A Y table 22 is supported on the front side (+ X side) of the actuator case 20a so as to be movable in the Y direction. The Y table 22 includes a substantially flat table main body 22a along the YZ plane, and a light source table 22b fixed to the lower end of the −Y side end of the table main body 22a so as to extend in the + X direction. A light source 36 to be described later is fixed below the light source table 22b. In FIG. 1, the table body 22a of the Y table 22 is shown in sand for easy understanding.

アクチュエータケース20a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。ナット部材の一部は、アクチュエータケース20aにY方向に形成されたガイド孔を通じて+X方向側に突出してYテーブル22に固定される。これによりYモータ20bの回転に伴って、Yテーブル22がY方向に沿って移動される。   The nut member in the actuator case 20a meshes with the threaded portion of the screw shaft via a plurality of balls to constitute a ball screw mechanism. A part of the nut member protrudes toward the + X direction through a guide hole formed in the Y direction in the actuator case 20a and is fixed to the Y table 22. Thereby, the Y table 22 is moved along the Y direction with the rotation of the Y motor 20b.

さらに、図2に示すように、アクチュエータケース20aの+Z側端部にはリニアスケール方式の位置センサ24が取り付けられる。すなわち、Yテーブル22のY方向位置を位置センサ24が検出する。位置センサ24は、例えばYテーブル22に取り付けられた移動部材のY方向位置を光学的または磁気的に高精度に検出する。例えば磁気的な位置センサ24は、移動部材において、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20aに固定された固定側部材の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。移動部材がY方向に移動した場合には、移動部材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の位置が検出される。移動部材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. 2, a linear scale type position sensor 24 is attached to the + Z side end of the actuator case 20a. That is, the position sensor 24 detects the position of the Y table 22 in the Y direction. The position sensor 24 optically or magnetically detects the position in the Y direction of the moving member attached to the Y table 22, for example. For example, in the magnetic position sensor 24, an exciting coil and a detection coil for passing current are attached to a moving member, and fixed side coils (not shown) are provided at a plurality of positions in the Y direction of the fixed side member fixed to the actuator case 20a. Be placed. When the moving member moves in the Y direction, the excitation coil and the detection coil of the moving member are in close proximity to one of the plurality of fixed coils, and the position of the moving member is detected from the voltage change at both ends of the detection coil. . A signal indicating the detection position of the moving member is transmitted to the arithmetic and control unit 100 (FIG. 1).

Yテーブル22の正面(+X方向)側には、光学的計測装置32が支持される。光学的計測装置32は、ワーク8の寸法及び形状を光学的に非接触的に計測する。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計測するための画像投影部34と、ワーク8の頭部の寸法及び形状を画像投影によって計測するための頭部計測部40と、レーザ変位計50とを含んで形成される。頭部計測部40は、ワーク8の頭部の上面に頭部穴が形成される場合に頭部穴の深さを計測する機能を有してもよい。   An optical measuring device 32 is supported on the front (+ X direction) side of the Y table 22. The optical measuring device 32 optically measures the size and shape of the workpiece 8 in a non-contact manner. The optical measuring device 32 includes an image projection unit 34 for measuring the axial direction and the dimension around the axis of the work 8, and a head measurement unit 40 for measuring the size and shape of the head of the work 8 by image projection. And a laser displacement meter 50. The head measuring unit 40 may have a function of measuring the depth of the head hole when a head hole is formed on the upper surface of the head of the workpiece 8.

画像投影部34は、ワーク8のY方向の中心線に対しZ方向の一方側(図1の左側)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(図1の右側)に配置された第1カメラ群38とを含む。光源36は、Yテーブル22の正面側にX方向に突出するように固定された光源テーブル22bの下側に固定される。光源36として、コリメータ等の適当な光線平行化手段を有する光源、または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。Yテーブル22の正面側において、+Z側端部(図1の右端部)には、第1カメラZ移動テーブル35がZ方向に移動可能に支持される。第1カメラ群38は、第1カメラZ移動テーブル35の正面側に、第1カメラY移動テーブル25を介してY方向に移動可能に取り付けられる。また、光源テーブル22bの下側において、光源36からX方向において異なる部分には、ブラケット23が固定される。   The image projection unit 34 is disposed on one side in the Z direction (left side in FIG. 1) with respect to the center line of the workpiece 8 in the Y direction, and outputs a parallel light beam. And the first camera group 38 disposed on the other side (the right side in FIG. 1). The light source 36 is fixed to the lower side of the light source table 22b that is fixed to the front side of the Y table 22 so as to protrude in the X direction. 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. On the front side of the Y table 22, a first camera Z moving table 35 is supported at the + Z side end (the right end in FIG. 1) so as to be movable in the Z direction. The first camera group 38 is attached to the front side of the first camera Z movement table 35 so as to be movable in the Y direction via the first camera Y movement table 25. In addition, the bracket 23 is fixed to a portion different from the light source 36 in the X direction on the lower side of the light source table 22b.

そして、ブラケット23の先端部(下端部)において、XY平面に対して傾斜する板部23aにはレーザ変位計50が固定される。レーザ変位計50は、レーザ光をワーク8に照射し、その反射光の受光に基づいて、ワーク8のねじ軸の外周面の母線と頭部の座面(図1の下側面)の母線とを含む2次元形状を示すデータを作成する。このデータは、演算制御装置100において、頭部の座面の基準線に対する角度を計測するために用いられる。レーザ変位計50の構成は後で詳しく説明する。   And the laser displacement meter 50 is fixed to the board part 23a which inclines with respect to XY plane in the front-end | tip part (lower end part) of the bracket 23. FIG. The laser displacement meter 50 irradiates the workpiece 8 with laser light, and based on reception of the reflected light, a busbar on the outer peripheral surface of the screw shaft of the workpiece 8 and a busbar on the seating surface of the head (lower side in FIG. 1) Data indicating a two-dimensional shape including is created. This data is used in the arithmetic and control unit 100 to measure the angle of the head seat with respect to the reference line. The configuration of the laser displacement meter 50 will be described in detail later.

第1カメラZ移動テーブル35の正面側には、第1カメラY移動テーブル25がY方向に移動可能に支持される。第1カメラY移動テーブル25の正面側には3つの第1カメラ39a、39b、39cがY方向に並んで−Z方向にそれぞれのレンズが向くように取り付けられている。以下では、第1カメラ39a、39b、39cが3つである場合を説明するが、3つに限定するものではなく1つまたは2つまたは4つ以上としてもよい。3つの第1カメラ39a、39b、39cは、第1カメラ群38を構成する。3つの第1カメラ39a、39b、39cは異なる倍率のレンズを有する。以下では第1カメラ39a、39b、39cを総称して第1カメラ39と記載する場合がある。   A first camera Y movement table 25 is supported on the front side of the first camera Z movement table 35 so as to be movable in the Y direction. On the front side of the first camera Y moving table 25, three first cameras 39a, 39b, and 39c are mounted side by side in the Y direction so that the respective lenses face the -Z direction. Hereinafter, a case where there are three first cameras 39a, 39b, and 39c will be described, but the number is not limited to three, and may be one, two, or four or more. The three first cameras 39a, 39b, and 39c constitute a first camera group 38. The three first cameras 39a, 39b, and 39c have lenses with different magnifications. Hereinafter, the first cameras 39a, 39b, and 39c may be collectively referred to as the first camera 39 in some cases.

第1カメラZ移動テーブル35は、第1カメラ移動アクチュエータ37によって、Yテーブル22に対しZ方向に移動される。第1カメラ移動アクチュエータ37は、電動モータと、ボールねじ機構(図示せず)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(図示せず)をZ方向に移動させる。第1カメラZ移動テーブル35は、ナット部材に固定されており、ナット部材のZ方向の移動により第1カメラZ移動テーブル35もZ方向に移動する。そして、第1カメラY移動テーブル25がY方向に移動することによって、ワーク8に面するカメラを、3つの第1カメラ39の中から切換可能に構成される。具体的には、第1カメラY移動テーブル25は、カメラ切換アクチュエータ45によって、第1カメラZ移動テーブル35に対しY方向に移動される。カメラ切換アクチュエータ45は、電動モータ45aと、ボールねじ機構(図示せず)とを含み、電動モータ45a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(図示せず)をY方向に移動させる。第1カメラY移動テーブル25は、ナット部材に固定されており、ナット部材のY方向の移動により第1カメラY移動テーブル25もY方向に移動する。作業者が図示しない第1切替操作部を操作することによって、演算制御装置100は電動モータ45aの作動を制御する。これによって、電動モータ45aが回転して、ワーク8に−Z方向に面する第1カメラが3つの第1カメラ39の中から切り替えられる。そして、3つの第1カメラ39のうちの1つと光源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。3つの第1カメラ39は、テレセントリック光学系の投影撮像カメラである。3つの第1カメラ39は、その中の1つが、ワーク8に−Z方向に面した場合に、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。上記の構成によって、ワーク8に面する第1カメラ39が自動で切り替えられるので、ワーク8の大きさに対応する適切な倍率のレンズを有するカメラに容易に切り替えられる。これにより、ねじ形状自動計測システムにおいて第1カメラとして1つのみを有する構成の場合と異なり、ワーク8の大きさに応じて1つの第1カメラでレンズを作業者が手作業で交換する手間が生じない。このため、1つの第1カメラでレンズを交換する際に生じる問題、例えばレンズを外した状態で第1カメラの内部に異物が入り込むことが生じない。各第1カメラ39として、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。カメラ切換アクチュエータ45を構成する電動モータ45a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。   The first camera Z movement table 35 is moved in the Z direction with respect to the Y table 22 by a first camera movement actuator 37. The first camera movement actuator 37 includes an electric motor and a ball screw mechanism (not shown), and a nut member (not shown) that meshes with the screw shaft of the ball screw mechanism through the ball by the rotation of the electric motor. Move in the Z direction. The first camera Z movement table 35 is fixed to the nut member, and the first camera Z movement table 35 is also moved in the Z direction by the movement of the nut member in the Z direction. The first camera Y moving table 25 moves in the Y direction so that the camera facing the workpiece 8 can be switched from among the three first cameras 39. Specifically, the first camera Y movement table 25 is moved in the Y direction with respect to the first camera Z movement table 35 by the camera switching actuator 45. The camera switching actuator 45 includes an electric motor 45a and a ball screw mechanism (not shown), and a nut member (not shown) that meshes with a screw shaft of the ball screw mechanism through a ball by the rotation of the electric motor 45a. Move in Y direction. The first camera Y movement table 25 is fixed to the nut member, and the first camera Y movement table 25 also moves in the Y direction by the movement of the nut member in the Y direction. When the operator operates a first switching operation unit (not shown), the arithmetic control device 100 controls the operation of the electric motor 45a. As a result, the electric motor 45a rotates, and the first camera facing the workpiece 8 in the −Z direction is switched from among the three first cameras 39. Then, one of the three first cameras 39 and the light source 36 face each other in the Z direction with a workpiece 8 that is a screw to be imaged interposed therebetween. The three first cameras 39 are telecentric optical projection imaging cameras. When one of the three first cameras 39 faces the workpiece 8 in the −Z direction, the same light reception as that of the light source 36 is received with respect to the projection shape that receives a parallel light beam from the light source 36 and becomes a shadow of the workpiece 8. Only a component having an optical axis and parallel to the optical axis is imaged on an imaging surface parallel to the XY plane. With the above configuration, the first camera 39 facing the workpiece 8 is automatically switched, so that it can be easily switched to a camera having a lens with an appropriate magnification corresponding to the size of the workpiece 8. Thereby, unlike the case of the configuration having only one first camera in the screw shape automatic measurement system, the operator has to manually replace the lens with one first camera in accordance with the size of the workpiece 8. Does not occur. For this reason, the problem which arises when exchanging a lens with one 1st camera, for example, a foreign material does not enter the inside of the 1st camera in the state where a lens was removed. As each first camera 39, a CCD camera using a CCD image sensor or a camera device using a CMOS image sensor can be used. As the electric motor 45a constituting the camera switching actuator 45, an AC servo motor or a stepping motor can be used.

頭部計測部40は、Yテーブル22の正面側にZ方向に移動可能に取り付けられた第2カメラ群42を含む。具体的には、Yテーブル22の+Y側端部(上端部)には、第2カメラ移動テーブル44がZ方向に移動可能に支持される。第2カメラ移動テーブル44の正面側には3つの第2カメラ43a、43b、43cがZ方向に並んでレンズが下を向くように取り付けられる。以下では、第2カメラ43a、43b、43cが3つである場合を説明するが、3つに限定するものではなく1つまたは2つまたは4つ以上としてもよい。3つの第2カメラ43a、43b、43cは第2カメラ群42を構成する。3つの第2カメラ43a、43b、43cは異なる倍率のレンズを有する。以下では第2カメラ43a、43b、43cを総称して第2カメラ43と記載する場合がある。   The head measurement unit 40 includes a second camera group 42 attached to the front side of the Y table 22 so as to be movable in the Z direction. Specifically, the second camera movement table 44 is supported at the + Y side end (upper end) of the Y table 22 so as to be movable in the Z direction. Three second cameras 43a, 43b, and 43c are mounted on the front side of the second camera moving table 44 so that the lenses are aligned downward in the Z direction. Below, the case where there are three second cameras 43a, 43b, and 43c will be described, but the number is not limited to three, and may be one, two, or four or more. The three second cameras 43a, 43b, and 43c constitute a second camera group 42. The three second cameras 43a, 43b, and 43c have lenses with different magnifications. Hereinafter, the second cameras 43a, 43b, and 43c may be collectively referred to as the second camera 43.

そして、第2カメラ移動テーブル44がZ方向に移動することによって、ワーク8の頭部に面するカメラを、3つの第2カメラ43の中から切換可能に構成される。また、3つの第2カメラ43は、ワーク8の頭部の真上から−Z側に退避可能に構成される。具体的には、第2カメラ移動テーブル44は、第2カメラ移動アクチュエータ46によって、Yテーブル22に対しZ方向に移動される。第2カメラ移動アクチュエータ46は、電動モータ46aと、ボールねじ機構(図示せず)とを含み、電動モータ46a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(図示せず)をZ方向に移動させる。第2カメラ移動テーブル44は、ナット部材に固定されており、ナット部材のZ方向の移動により第2カメラ移動テーブル44もZ方向に移動する。作業者が図示しない第2切替操作部を操作することによって、演算制御装置100は電動モータ46aの作動を制御する。これによって、電動モータ46aが回転して、ワーク8の頭部に−Y方向に面する第2カメラが3つの第2カメラ43の中から切り替えられる。3つの第2カメラ43のそれぞれは、頭部撮像カメラであり、後述のようにワーク8の頭部をXZ平面に平行な撮像面上で撮像する。第2カメラ43で撮像した撮像データは、演算制御装置100に送信され、演算制御装置100は、頭部の直径寸法、頭部穴の二面幅寸法等の頭部の寸法を算出することができる。第2カメラ43として、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。第2カメラ移動アクチュエータ46を構成する電動モータ46a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。各第2カメラ43の−Y方向側にはリング状の照明部190が設けられ、ワーク8の上面を照明する。照明部190は、Yテーブル22の−Z側端部(図1の左端部)の正面側に、照明移動機構192によってZ方向に移動可能に支持される。照明移動機構192は、照明移動アクチュエータ(図示せず)によって照明部190をZ方向に移動させる。照明移動機構192は、照明部190をワーク8の上側を囲んで照射する照射位置と、この照射位置から−Z側に退避させた位置とに移動可能に構成される。照明移動機構192は、上記の各移動アクチュエータ37,46と同様に、電動モータ、ボールねじ機構を含んで構成することができる。   Then, the second camera moving table 44 moves in the Z direction so that the camera facing the head of the workpiece 8 can be switched from among the three second cameras 43. Further, the three second cameras 43 are configured to be retractable from directly above the head of the workpiece 8 to the −Z side. Specifically, the second camera movement table 44 is moved in the Z direction with respect to the Y table 22 by the second camera movement actuator 46. The second camera movement actuator 46 includes an electric motor 46a and a ball screw mechanism (not shown), and a nut member (not shown) that meshes with the screw shaft of the ball screw mechanism via the ball by the rotation of the electric motor 46a. ) In the Z direction. The second camera movement table 44 is fixed to the nut member, and the second camera movement table 44 also moves in the Z direction by the movement of the nut member in the Z direction. When the operator operates a second switching operation unit (not shown), the arithmetic control device 100 controls the operation of the electric motor 46a. As a result, the electric motor 46 a rotates and the second camera that faces the head of the workpiece 8 in the −Y direction is switched from among the three second cameras 43. Each of the three second cameras 43 is a head imaging camera, and images the head of the workpiece 8 on an imaging surface parallel to the XZ plane as will be described later. The imaging data captured by the second camera 43 is transmitted to the arithmetic and control unit 100, and the arithmetic and control unit 100 can calculate head dimensions such as the diameter of the head and the width across flats of the head hole. it can. As the second camera 43, a CCD camera using a CCD image sensor or a camera device using a CMOS image sensor can be used. As the electric motor 46a constituting the second camera movement actuator 46, an AC servo motor or a stepping motor can be used. A ring-shaped illumination unit 190 is provided on the −Y direction side of each second camera 43 to illuminate the upper surface of the workpiece 8. The illumination unit 190 is supported on the front side of the −Z side end portion (left end portion in FIG. 1) of the Y table 22 so as to be movable in the Z direction by the illumination moving mechanism 192. The illumination movement mechanism 192 moves the illumination unit 190 in the Z direction by an illumination movement actuator (not shown). The illumination moving mechanism 192 is configured to be movable between an irradiation position that irradiates the illumination unit 190 around the upper side of the workpiece 8 and a position that is retracted from the irradiation position to the −Z side. The illumination moving mechanism 192 can be configured to include an electric motor and a ball screw mechanism, similarly to the moving actuators 37 and 46 described above.

また、ねじ形状自動計測装置12は、ワーク8を把持する把持部62を備える。把持部62は、把持回転部60を介して基台16の上側に軸方向回りに回転可能に設けられ、ワーク8のおねじ側の軸方向一方端を把持する。把持部62は、図4に示すように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60は、締付チャック70を軸方向周りに360度回転駆動するθモータ(図示せず)を含んで構成される。   Further, the screw shape automatic measuring device 12 includes a gripping portion 62 that grips the workpiece 8. The gripping part 62 is provided on the upper side of the base 16 via the gripping rotation part 60 so as to be rotatable about the axial direction, and grips one axial end of the work 8 on the screw side. As shown in FIG. 4, the gripping part 62 includes an adapter 80 having a disk-shaped 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 60 includes a θ motor (not shown) that drives the fastening chuck 70 to rotate 360 degrees around the axial direction.

θモータの回転動作は、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。また、θモータの回転は、把持回転部60の回転と同期する。このθモータの回転角度は、図示しないロータリエンコーダにより検出される。ロータリエンコーダの検出信号は、演算制御装置100に入力される。   The rotation operation of the θ motor is controlled by the arithmetic and control unit 100. As such a θ motor, an AC servo motor or a DC servo motor can be used. Further, the rotation of the θ motor is synchronized with the rotation of the gripping rotation unit 60. The rotation angle of the θ motor is detected by a rotary encoder (not shown). The detection signal of the rotary encoder is input to the arithmetic and control unit 100.

図4は、把持部62の詳細を示す分解図である。ここでは、把持部62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とのそれぞれの詳細構成が示される。図4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. 4 is an exploded view showing details of the gripping part 62. Here, detailed configurations of the clamping chuck 70 constituting the gripping part 62, the adapter 80 fixed by the clamping chuck 70, and the workpiece 8 gripped by the adapter 80 are shown. 4A to 4C are cross-sectional views of the fastening chuck 70, the adapter 80, and the workpiece 8, FIG. 4D 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る。   The workpiece 8 includes a male screw part 2, a head part 4, and a neck lower part 3 between the male screw part 2 and the head part 4.

締付チャック70は、支持台72の上に移動可能に配置された3つのスライド台74を含む。初期状態では、3つのスライド台74が支持台72の外周側に退避している。空圧制御装置102(図1)から供給される空気圧でピストン・シリンダ機構のピストン78a、78bが動作することによって、3つのスライド台74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。   The clamping chuck 70 includes three slide bases 74 that are movably disposed on the support base 72. In the initial state, the three slide bases 74 are retracted to the outer peripheral side of the support base 72. By operating the pistons 78a and 78b of the piston / cylinder mechanism with the air pressure supplied from the pneumatic control device 102 (FIG. 1), the three slide bases 74 are synchronized, and the outer peripheral side and the central axis side of the support base 72 It is driven to move between.

3つのスライド台74にはそれぞれ爪部76a、76b、76cが取り付けられる。3つの爪部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。初期状態では爪部76a、76b、76cも支持台72の外周側に退避している。3つのスライド台74が同期して支持台72の中心軸側に移動されることで、爪部76a、76b、76cの先端部は同期して支持台72の中心軸側に集まるように移動する。そして、3つのスライド台74は、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して締め付け状態とする。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。   Claw portions 76a, 76b, and 76c are attached to the three slide bases 74, respectively. The tip portions of the three claw portions 76a, 76b, and 76c are disposed so as to face the direction of the central axis of the support base 72, respectively. In the initial state, the claw portions 76 a, 76 b and 76 c are also retracted to the outer peripheral side of the support base 72. By moving the three slide bases 74 to the central axis side of the support base 72 in synchronization, the tip portions of the claw portions 76a, 76b, and 76c are synchronously moved to gather on the central axis side of the support base 72. . The three slide bases 74 are clamped by sandwiching and fixing the outer peripheral side surface of the adapter 80 while centering the adapter 80 arranged at the center of the support base 72 so as to match the position of the central axis. 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つの爪部76a、76b、76cの先端部で行われる。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、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 claw portions 76a, 76b, and 76c. 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 two claw parts which mutually make the shape of the front-end | tip part of a nail | claw part mutually opposing. In this case, the outer peripheral side surface of the adapter 80 is clamped at four points.

図5は、図4(b)に示すアダプタ80の拡大図である。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。   FIG. 5 is an enlarged view of the adapter 80 shown in FIG. 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、リングゲージ82及びホルダ86が一体化して構成される。リングゲージ82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。ホルダ86は、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。   The adapter 80 is configured by integrating a ring gauge 82 and a holder 86. In the ring gauge 82, the tip end portion of the male thread portion 2 of the workpiece 8 is screwed with a predetermined engagement length. The holder 86 has a disk-shaped outer shape that is clamped by the fastening chuck 70.

リングゲージ82は、円板状の形状を有し、その中心軸に沿って基準めねじ83が刻まれた部材である。基準めねじ83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82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82は、例えば設計値としての厚さが8ピッチ=14.00mmになるように製作される。基準めねじ83は、不完全ねじ部を有しない。   The ring gauge 82 is a member having a disc shape and having a reference female screw 83 cut along its central axis. The reference female screw 83 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 82, 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 ring gauge 82 is manufactured so that, for example, the thickness as a design value is 8 pitch = 14.00 mm. The reference female screw 83 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82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82の基準めねじ83にねじ込んで噛み合わせたときに、ワーク8が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の各種寸法の計測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82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 82. The predetermined meshing length is set to such an extent that the workpiece 8 does not shake in the axial direction when the tip of the male thread portion 2 of the workpiece 8 is screwed into the reference female screw 83 of the ring gauge 82 and meshed. Although it is preferable that the amount of shake of the workpiece 8 in the axial direction is zero, it is permissible 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 thread 83a of the ring gauge 82 by about one pitch, the axial deflection of the workpiece 8 is substantially 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.

以下では、設計値としての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ピッチの整数倍と略同一とするためである。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。   In the following, a predetermined meshing length as a design value = 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 make it approximately the same as an integer multiple. The workpiece 8 is a metric coarse screw with 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、スペーサ84aの枚数を増減することによって行われる。また、上記で説明した所定の噛み合わせ長さは、設計上の長さである。実際には、設計上の長さに基づいてワーク8の首下長さ等の軸方向の長さの算出を行うのではなく、ホルダ86のおねじ92に、リングゲージ82の基準めねじ83を、リングゲージ82がホルダ86の上面に突き当たるまでねじ込んだ状態で、基準めねじ83において、ワーク8のねじ部をねじ込み可能な軸方向の隙間長さを、ダイヤルゲージ等を用いて実測する。そして、設計上の目標隙間長さに対して実測で得られた隙間長さの増減量をオフセット値として、演算制御装置100にプリセットとして事前登録する。一方、ワーク8の大きさに応じて所定の形状及び大きさのリングゲージ82及びホルダ86が用意される。そして、ワーク8の実際の計測時には、予めワーク8の大きさに応じてリングゲージ82及びホルダ86の組み合わせを選択し、演算制御装置100にはその組み合わせを表す情報が入力される。これにより、演算制御装置100は、事前登録されたオフセット値と目標隙間長さとを用いて、ワーク8の首下長さ等の軸方向長さの算出を行う。   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. The predetermined meshing length described above is a design length. Actually, the axial length such as the neck length of the workpiece 8 is not calculated based on the design length, but the internal thread 92 of the ring gauge 82 is connected to the male thread 92 of the holder 86. In a state where the ring gauge 82 is screwed in until it comes into contact with the upper surface of the holder 86, the axial gap length in which the threaded portion of the workpiece 8 can be screwed in the reference female screw 83 is measured using a dial gauge or the like. Then, the increase / decrease amount of the gap length obtained by actual measurement with respect to the designed target gap length is pre-registered as a preset in the arithmetic and control unit 100 as an offset value. On the other hand, a ring gauge 82 and a holder 86 having a predetermined shape and size are prepared according to the size of the workpiece 8. When the workpiece 8 is actually measured, a combination of the ring gauge 82 and the holder 86 is selected in advance according to the size of the workpiece 8, and information representing the combination is input to the arithmetic control device 100. Thereby, the arithmetic and control unit 100 calculates the axial length such as the neck length of the workpiece 8 using the offset value and the target gap length registered in advance.

ホルダ86は、リングゲージ82の基準めねじ83に噛み合うおねじ92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82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82の上面側とすると、ホルダ86のおねじ92は、リングゲージ82の下面側からねじ込まれる。ホルダ86は、挟持リング部88と、挟持リング部88より外径が大きいストッパ鍔部90とを有する。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。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。   The holder 86 is a disk-shaped member having an upper surface that is one end surface from which the external thread 92 that engages with the reference female thread 83 of the ring gauge 82 protrudes. If the side on which the male thread portion 2 of the workpiece 8 is screwed into the ring gauge 82 is the upper surface side of the ring gauge 82, the male thread 92 of the holder 86 is screwed from the lower surface side of the ring gauge 82. The holder 86 includes a sandwiching ring portion 88 and a stopper flange 90 having an outer diameter larger than that of the sandwiching ring portion 88. 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. When the lower surface, which is the end surface on the −Y direction side, of the stopper flange 90 abuts against the upper surfaces of the three claws 76 a, 76 b, 76 c of the clamping chuck 70, the holder 86 is clamped by the clamping chuck 70. Positioning in the Y direction is performed accurately.

おねじ92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量で突き出す。   The male screw 92 protrudes from the upper surface, which is one end surface of the stopper flange 90 of the holder 86, with a preset protrusion amount.

おねじ92がリングゲージ82の基準めねじ83にねじ込まれる長さは、{(リングゲージ82の厚さ)−(リングゲージ82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。おねじ92の突出量は、設計上は、ピッチの整数倍となることを狙いに設定される。例えば、リングゲージ82aの基準めねじ83aにおいて、上側のワーク8(図4)をねじ込み可能な部分の設計上の軸方向の隙間長さが、ワーク8のおねじ部2の2ピッチ、3ピッチ等のnピッチ分(nは正の整数である。)の長さになるように、ホルダ86が製作される。   The length of the male screw 92 screwed into the reference female screw 83 of the ring gauge 82 is {(thickness of the ring gauge 82)-(predetermined meshing length with which the male thread portion 2 of the workpiece 8 meshes with the ring gauge 82). } Is set accurately. The protruding amount of the external thread 92 is set with the aim of being an integral multiple of the pitch in design. For example, in the reference female thread 83a of the ring gauge 82a, the design axial gap length of the part into which the upper work 8 (FIG. 4) can be screwed is 2 pitches or 3 pitches of the male thread part 2 of the work 8. The holder 86 is manufactured so as to have a length corresponding to n pitches such as n (n is a positive integer).

リングゲージ82にワーク8のおねじ部2をねじ込む場合には、リングゲージ82の下面側からホルダ86のおねじ92をリングゲージ82の基準めねじ83に噛み合わせる。そして、リングゲージ82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82の基準めねじ83にねじ込む。これにより、ワーク8のおねじ部2の先端部はホルダ86のおねじ92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82へのねじ込み深さは、{(リングゲージ82の厚さ)−(リングゲージ82にホルダ86のおねじ92がねじ込まれる長さ)}である。   When screwing the male thread portion 2 of the workpiece 8 into the ring gauge 82, the male thread 92 of the holder 86 is engaged with the reference female thread 83 of the ring gauge 82 from the lower surface side of the ring gauge 82. Then, the tip of the male thread portion 2 of the workpiece 8 is screwed into the reference female screw 83 of the ring gauge 82 from the upper surface side of the ring gauge 82. As a result, the distal end portion of the male screw portion 2 of the workpiece 8 stops at the distal end of the male screw 92 of the holder 86. The threading depth of the tip of the male thread 2 of the workpiece 8 into the ring gauge 82 is {(the thickness of the ring gauge 82) − (the length by which the male thread 92 of the holder 86 is screwed into the ring gauge 82)}. is there.

ここで、アダプタ80を構成するリングゲージ82とホルダ86のおねじ92とは、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ものを採用できる。一方、挟持リング部88とストッパ鍔部90とは、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 82 and the male thread 92 of the holder 86 constituting the adapter 80 may have different thicknesses and thread portions depending on the type of the workpiece 8. On the other hand, the sandwiching ring portion 88 and the stopper flange 90 have a common shape and dimensions regardless of the type of the workpiece 8.

図1に戻って、演算制御装置100は、ねじ形状自動計測装置12を構成するアクチュエータ、モータ等の各要素と、空圧制御装置102と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に伝送する。出力装置104は検査書を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。出力装置は、画面に検査書の内容を表示するディスプレイ、または検査書の内容を記録媒体に記録させる記録装置であってもよい。また、出力装置は、検査書の内容が記録されたファイルを外部に出力または送信するものであってもよい。   Returning to FIG. 1, the arithmetic and control unit 100 controls the operation of each element such as an actuator and a motor constituting the screw shape automatic measuring device 12 and the pneumatic control device 102 as a whole, and the axial direction of the workpiece 8 and The dimension around the axis is calculated, and the calculated result is transmitted to the output device 104 such as a printer. The output device 104 has a function of printing out an inspection document. The arithmetic and control unit 100 can be configured with an appropriate computer. The output device may be a display that displays the contents of the inspection document on a screen, or a recording device that records the contents of the inspection document on a recording medium. The output device may output or transmit a file in which the contents of the inspection document are recorded.

演算制御装置100は、頭部寸法計測、首下丸み部半径計測、円筒部径計測、ねじ径計測、円筒部長さ計測、首下長さ算出、曲がり計測及び計測結果出力の各機能を有する。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、ねじ自動計測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。さらに、演算制御装置100は、ワーク8の頭部4の座面7(図6B参照)の角度を算出するために後述する2次元形状作成部110及び座面角度算出部112を有する。   The arithmetic and control unit 100 has functions of head dimension measurement, neck round radius measurement, cylinder diameter measurement, screw diameter measurement, cylinder length measurement, neck length calculation, bending measurement, and measurement result output. 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. Furthermore, the arithmetic and control unit 100 includes a two-dimensional shape creation unit 110 and a seating surface angle calculation unit 112, which will be described later, in order to calculate the angle of the seating surface 7 (see FIG. 6B) of the head 4 of the workpiece 8.

上記のねじ形状自動計測システム10の作用、特に演算制御装置100の各機能について、図6Aから図9Bを用いて詳細に説明する。図6Aは実施形態のねじ形状自動計測システム10における計測手順の1例を示すフローチャートである。図6Bは、ねじ形状自動計測システム10におけるワーク8の計測箇所を示す図である。図6B(a)は、側面図における計測箇所を示し、図6B(b)は、上面図における計測箇所を示す図である。   The operation of the automatic thread shape measurement system 10 described above, particularly each function of the arithmetic and control unit 100, will be described in detail with reference to FIGS. 6A to 9B. FIG. 6A is a flowchart illustrating an example of a measurement procedure in the screw shape automatic measurement system 10 of the embodiment. FIG. 6B is a diagram illustrating measurement points of the workpiece 8 in the screw shape automatic measurement system 10. FIG. 6B (a) shows the measurement points in the side view, and FIG. 6B (b) shows the measurement points in the top view.

ワーク8の計測を行うときには、ねじ形状自動計測システム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テーブル22は所定の初期Y位置に戻る。初期Y位置は、把持部62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。把持部62は所定の初期角度位置に戻る。締付チャック70の3つの爪部76a、76b、76cは退避状態に戻る。   When the workpiece 8 is measured, the screw shape 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 table 22 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 62. The gripping part 62 returns to a predetermined initial angular position. The three claw portions 76a, 76b, and 76c of the fastening chuck 70 return to the retracted state.

初期化が終わると、アダプタ80にワーク8をセットする(S10)。次いで、把持部62の締付チャック70にアダプタ80をセットする。図4、図5で説明したように、ワーク8は、おねじ部2の先端部が把持部62に把持されて固定される。このときおねじ部2の先端は、アダプタ80にねじ込まれたホルダ86のおねじ92の先端に突き当たって止まる。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つの爪部76a、76b、76cの間の空間にセットする(S11)。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 work 8 is set in the adapter 80 (S10). Next, the adapter 80 is set on the fastening chuck 70 of the grip portion 62. As described with reference to FIGS. 4 and 5, the workpiece 8 is fixed with the distal end portion of the external thread portion 2 held by the holding portion 62. At this time, the distal end of the male screw portion 2 comes into contact with the distal end of the male screw 92 of the holder 86 screwed into the adapter 80 and stops. Next, the adapter 80 that grips the workpiece 8 is set in a space between the three claw portions 76a, 76b, and 76c in the retracted state of the tightening chuck 70 (S11). The processing so far is performed manually by the operator.

把持部62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62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の形状寸法の計測が開始される。   When the workpiece 8 is set on the gripping portion 62, the operator presses a fastening fixing button or the like, whereby the arithmetic control device 100 issues a command to the pneumatic control device 102, and the clamping chuck 70 of the gripping portion 62 A predetermined tightening air pressure is supplied to the piston / cylinder mechanism. As a result, the three claw portions 76a, 76b, and 76c are synchronously moved to the central axis side of the support base 72, and the work 8 is firmly tightened and fixed. From this state, measurement of the shape dimension of the workpiece 8 is started.

その後、頭部寸法計測、首下丸み部半径計測、円筒部径計測、ねじ径計測、円筒部長さ計測、首下長さ算出、曲がり計測が順に行われる。これらの処理は、演算制御装置100によって実行される。具体的には、演算制御装置100は、第1カメラ移動アクチュエータ37、カメラ切換アクチュエータ45、昇降アクチュエータ20、第2カメラ移動アクチュエータ46等の各アクチュエータ、及びθモータを制御する。なお、昇降アクチュエータ20、第1カメラ移動アクチュエータ37、カメラ切換アクチュエータ45、及び第2カメラ移動アクチュエータ46のいずれか1つ以上のアクチュエータとして、ロボシリンダが用いられてもよい。例えば、ロボシリンダは、ボールねじ、モータ、リニアガイド機構が組み込まれた一体型の製品であり、位置決めと位置読み出しとが可能に構成される。   Thereafter, head dimension measurement, neck round radius measurement, cylinder diameter measurement, screw diameter measurement, cylinder length measurement, neck length calculation, and bending measurement are sequentially performed. These processes are executed by the arithmetic and control unit 100. Specifically, the arithmetic control device 100 controls each actuator such as the first camera movement actuator 37, the camera switching actuator 45, the lift actuator 20, the second camera movement actuator 46, and the θ motor. A robo cylinder may be used as one or more of the lift actuator 20, the first camera movement actuator 37, the camera switching actuator 45, and the second camera movement actuator 46. For example, the ROBO Cylinder is an integrated product incorporating a ball screw, a motor, and a linear guide mechanism, and is configured to be capable of positioning and position reading.

図6Aにおいて、一点鎖線G1で囲んだ部分で示すように、S12からS21の計測処理は、第1カメラ39を用いて行われる。一方、図6Aで、一点鎖線G2で囲んだ部分で示すS22の計測処理は、第2カメラ43を用いて行われる。   In FIG. 6A, the measurement process from S <b> 12 to S <b> 21 is performed using the first camera 39, as indicated by the portion surrounded by the alternate long and short dash line G <b> 1. On the other hand, in FIG. 6A, the measurement process of S <b> 22 indicated by the portion surrounded by the alternate long and short dash line G <b> 2 is performed using the second camera 43.

まず、演算制御装置100では予めワーク8の軸方向長さに対応する種類またはパラメータが設定されるので、第1カメラ39は、予めその軸方向長さに応じて、計測しやすい位置に待機する。そして、第1カメラ39でワーク8を上側から下側等へ移動させることで各部位の計測を行う。まず、頭部寸法計測(S12、S13)が行われる。このとき、まず、カメラ切換アクチュエータ45の作動によって第1カメラ39を選択し、選択された第1カメラ39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。また、第1カメラ39は、計測前の状態で、第1カメラ移動アクチュエータ37によって、図1の右側に退避しており、計測直前に図1の左側に移動される。   First, since the type or parameter corresponding to the axial length of the workpiece 8 is set in advance in the arithmetic and control unit 100, the first camera 39 stands by at a position where it can be easily measured according to the axial length. . Then, each part is measured by moving the workpiece 8 from the upper side to the lower side by the first camera 39. First, head dimension measurement (S12, S13) is performed. At this time, first, the first camera 39 is selected by the operation of the camera switching actuator 45, and based on the imaging data of the workpiece 8 acquired by the selected first camera 39, the dimensions of the workpiece 8 in the axial direction and around the axis. Is calculated. Further, the first camera 39 is retracted to the right side of FIG. 1 by the first camera moving actuator 37 in a state before the measurement, and is moved to the left side of FIG. 1 immediately before the measurement.

第1カメラ39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XY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。   What is necessary for the projection shape data of the work 8 imaged by the first camera 39 is data at a position where the white data is changed to the black data. The workpiece 8 has a cylindrical shape on the XY plane or a spiral screw engraved on the male screw portion 2 and the head portion 4.

そして、演算制御装置100は、輪郭データ算出を行う。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。   Then, the arithmetic and control unit 100 performs contour data calculation. 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.

例えば、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、第1カメラ39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、第1カメラ39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、その後、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。   For example, in the contour data calculation, in order to increase the resolution of the contour data, the projection shape data of the work 8 imaged by the first camera 39 is converted into two-dimensional bitmap data having an arbitrary position resolution. For example, if the pixel resolution on the imaging surface of the first camera 39 is about 8 μm, one pixel is divided into 8 × 8 sub-pixels and converted into a two-dimensional bitmap having a position resolution of 1 μm. In this way, a two-dimensional bitmap having a sufficient position resolution can be obtained, and thereafter, contour tracking processing and noise removal processing are performed using the data of the two-dimensional bitmap.

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あり、予め定めたルールにしたがって1つの黒データ位置から次に連続する黒データの位置を探して連続線を形成する。   The contour tracking process is a process for tracking a black-and-white boundary in a two-dimensional bitmap, and searches for the position of the next continuous black data from one black data position according to a predetermined rule to form a continuous line.

そして、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。   Then, smoothing processing for removing noise is performed by applying a predetermined noise judgment standard to the contour profile data obtained by the contour tracking processing, and contour data indicating the screw contour profile of the workpiece 8 can be calculated.

輪郭データ算出の処理が終わると、第1カメラ39が取得するワーク8の投影形状データを用いて、各種の寸法計測が行われる。   When the contour data calculation process is completed, various dimension measurements are performed using the projection shape data of the workpiece 8 acquired by the first camera 39.

具体的には、図6Bに示すように、ワーク8の頭部4の投影形状データを用いて、頭部4の直径dkを計測する。ここでは、頭部4のX方向長さの全体が入るように、Yモータ20bの動作を制御する。そして、θモータを駆動し、ワーク8を軸周りに360度回転させ、1回転当たりに対応する360度について360の逓倍で、例えば360個のサンプリングした投影形状データを用いて、直径dkの最大値を求める。直径dkの最大値が、頭部4の六角形の頂点位置を結ぶ対角線について計測した頭部直径として計測される(S12)。   Specifically, as shown in FIG. 6B, the diameter dk of the head 4 is measured using the projection shape data of the head 4 of the work 8. Here, the operation of the Y motor 20b is controlled so that the entire length of the head 4 in the X direction is included. Then, the θ motor is driven, the workpiece 8 is rotated 360 degrees around the axis, 360 degrees corresponding to one rotation is multiplied by 360, and, for example, 360 sampled projection shape data is used to obtain the maximum diameter dk. Find the value. The maximum value of the diameter dk is measured as the head diameter measured for the diagonal line connecting the hexagonal vertex positions of the head 4 (S12).

次に、頭部4の上面のY位置Y10と、下面のY位置Y9とを計測する。ここでは、ワーク8を軸周りに360度回転させながら、第1カメラ39が取得した頭部4の上面について、360の逓倍でサンプリングした輪郭データのY方向の位置を2次元ビットマップ上で求める。例えば、1μm単位でY10の精密な値の変位を算出する。このとき、輪郭データは、θモータの回転角度を検出するロータリエンコーダの出力信号のパルスに同期した画像データをサンプリングする。各輪郭データで、算出したY10の精密な変位について、最大値と最小値と平均値とを求め、これに位置センサ24の高精度なデータ値を加算して、Y10の最大値、最小値、平均値とする。 Next, 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. Here, the position in the Y direction of the contour data sampled by multiplication by 360 is obtained on the two-dimensional bitmap with respect to the upper surface of the head 4 acquired by the first camera 39 while rotating the workpiece 8 around the axis 360 degrees. . For example, a precise displacement of Y 10 is calculated in units of 1 μm. At this time, the contour data samples image data synchronized with the pulse of the output signal of the rotary encoder that detects the rotation angle of the θ motor. In each contour data, for precise displacement of the calculated Y 10, the maximum value and the minimum value and the average value, by adding the high-precision data value of the position sensor 24 to the maximum value of Y 10, the minimum Value and average value.

同様に、頭部4の下面についても、位置センサ24からのデータを取得する。次いでワーク8を軸周りに回転させながら、第1カメラ39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の基準値からの精密な値の変位を算出する。また、サンプリングデータごとに、算出されたY9の精密な変位について、最大値と最小値と平均値とを求め、これに位置センサ24からの基準値に対応するデータ値を加算して、Y9の最大値、最小値、平均値とする。そして、Y10、Y9の最大値、最小値、平均値から頭部高さk(図6B)の最大値、最小値、平均値が算出されて計測される(S13)。このとき、Y10、Y9の平均値から頭部高さkの平均値だけが算出されてもよい。 Similarly, data from the position sensor 24 is acquired for the lower surface of the head 4. Next, while the workpiece 8 is rotated around the axis, the position in the Y direction of the contour data of the lower surface of the head 4 acquired by the first camera 39 is obtained on a two-dimensional bitmap, for example, a reference value of Y 9 in 1 μm units Calculate the precise displacement from. Further, for each sampling data, the maximum value, the minimum value, and the average value are obtained for the calculated precise displacement of Y 9 , and the data value corresponding to the reference value from the position sensor 24 is added to this, and Y The maximum value, minimum value, and average value of 9 . Then, the maximum value, the minimum value, and the average value of the head height k (FIG. 6B) are calculated from the maximum value, the minimum value, and the average value of Y 10 and Y 9 and measured (S13). At this time, only the average value of the head height k may be calculated from the average value of Y 10 and Y 9 .

頭部4の高さ寸法計測が終わると、Yテーブル22をY方向に下降させ、首下丸み部の半径計測(S14)が行われる。首下丸み部半径は、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。具体的には、第1カメラ39が取得したワーク8の首下部3の輪郭データを、上記のねじ輪郭プロファイルの算出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。   When the measurement of the height dimension of the head 4 is completed, the Y table 22 is lowered in the Y direction, and the radius measurement of the rounded part under the neck (S14) is performed. The neck round radius is the radius of curvature at the lower neck between the head 4 and the external thread 2. Specifically, the contour data of the neck lower part 3 of the workpiece 8 acquired by the first camera 39 is obtained on the two-dimensional bitmap using the method described in the calculation of the screw contour profile.

このとき、ワーク8を軸周りに360度回転させる。そして、それぞれのサンプリングした輪郭データで、首下丸み部の両側の2直線を回帰直線で求め、2直線のなす角度を2等分する角度分割線に向かって、2直線と首下丸み部の円弧との2つの接点からそれぞれ垂線を引く。そして、それぞれの垂線の長さの平均値を算出し、各データで算出された垂線の長さの平均値を首下丸み部半径の値として算出する。このとき、各輪郭データから、首下丸み部半径の最大値、最小値、平均値が算出されてもよい。   At this time, the work 8 is rotated 360 degrees around the axis. Then, with each sampled contour data, two straight lines on both sides of the neck rounded part are obtained by a regression line, and toward the angle division line that bisects the angle formed by the two straight lines, the two straight lines and the neck rounded part are obtained. A perpendicular line is drawn from each of the two contact points with the arc. And the average value of the length of each perpendicular is calculated, and the average value of the length of the perpendicular calculated by each data is calculated as the value of the neck radius part. At this time, the maximum value, the minimum value, and the average value of the neck radius may be calculated from each contour data.

次いで頭部4の丸み移行円の直径daについて、それぞれのサンプリングした頭部4の輪郭データから平均値が算出される。座面7は輪郭データで直線状であり、頭部4の下面におけるX方向両側の2つの直線部と首下丸み部との2つの交点のX方向距離から、丸み移行円の直径daが計測される(S15)。このとき、各輪郭データから、直径daの最大値、最小値、平均値が算出されてもよい。   Next, for the diameter da of the round transition circle of the head 4, an average value is calculated from the contour data of the sampled head 4. The seating surface 7 is linear in the contour data, and the diameter da of the rounding transition circle is measured from the X-direction distance between the two straight portions on both sides in the X direction on the lower surface of the head 4 and the rounded portion under the neck. (S15). At this time, the maximum value, the minimum value, and the average value of the diameter da may be calculated from each contour data.

次に、円筒部9の直径dsが計測される(S16)。円筒部9は、ワーク8において、頭部4とおねじ部2との間でねじ部が形成されない軸部である。このとき、それぞれのサンプリングした円筒部9の輪郭データから円筒部直径dsの平均値が算出される。この場合に、各輪郭データから、円筒部9の直径dsの最大値、最小値、平均値が算出されてもよい。   Next, the diameter ds of the cylindrical portion 9 is measured (S16). The cylindrical portion 9 is a shaft portion in which no thread portion is formed between the head 4 and the external thread portion 2 in the work 8. At this time, the average value of the cylindrical portion diameters ds is calculated from the sampled contour data of the cylindrical portion 9. In this case, the maximum value, the minimum value, and the average value of the diameter ds of the cylindrical portion 9 may be calculated from each contour data.

次に、ねじ径計測として、山径計測及び谷径計測が行われる(S17)。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。山径計測と谷径計測とは、ワーク8のおねじ部2の軸方向に沿って1箇所または複数箇所について行われる。図6Bでは、山径計測及び谷径計測が行われる1箇所のY位置Y8を示している。計測箇所の数は、Y方向にワーク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。 Next, as a screw diameter measurement, a crest diameter measurement and a trough diameter measurement are performed (S17). The thread diameter is the outer diameter dimension of the thread, and the valley diameter is the inner diameter dimension of the thread valley. The crest diameter measurement and the trough diameter measurement are performed at one place or a plurality of places along the axial direction of the external thread portion 2 of the workpiece 8. FIG. 6B shows one Y position Y 8 where the peak diameter measurement and the valley diameter measurement are performed. The number of measurement points can be determined as appropriate depending on the length of the external thread 2 of the workpiece 8 in the Y direction.

図7は、山径計測の方法を示す図である。図7(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. 7 is a diagram showing a method for measuring a mountain diameter. FIGS. 7A and 7C are diagrams showing the contour data of the male thread 2 of the workpiece 8 on the two-dimensional bitmap, and FIG. 7B is an enlarged view of a part of FIG.

山径計測の計測アルゴリズムは、次の(1)〜(5)の処理によって行われる。
(1)ワーク8の軸方向回りの所定角度毎に、ロータリエンコーダの出力信号のパルスに同期した画像データをサンプリングする。例えば、360度に対して360の逓倍でサンプリングが行われる。例えば、画像データは、ワークの1回転当たりで360個がサンプリングされる。
(2)サンプリングしたデータを上記のように二値化してフィルタ処理を行う。このような処理は、図6BにY8で示すように、予めティーチングでおねじ部2の一部に設定された矩形範囲に対して行うことができる。図7(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。
(3)2つの輪郭データのうち、左右方向一方側(例えば図7(a)の左側)の輪郭データが表わすおねじ部2の外形に回帰直線172を引く。図7(b)は、図7(a)の部分拡大図で、これを用いて輪郭データ170の回帰直線172を求める方法が示される。回帰直線172は、おねじ部2の複数の山部頂点及び谷部底点である複数のエッヂにおける平均位置を通る直線である。
The measurement algorithm of the mountain diameter measurement is performed by the following processes (1) to (5).
(1) The image data synchronized with the pulse of the output signal of the rotary encoder is sampled at every predetermined angle around the workpiece 8 in the axial direction. For example, sampling is performed by multiplying 360 degrees by 360. For example, 360 pieces of image data are sampled per one rotation of the work.
(2) The sampled data is binarized as described above, and filtering is performed. Such process, as shown by Y 8 in Figure 6B, may be made to set the rectangular area in a portion of the male screw portion 2 in advance teaching. FIG. 7A 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.
(3) A regression line 172 is drawn on the outer shape of the external thread 2 represented by the contour data on one side in the left-right direction (for example, the left side in FIG. 7A) of the two contour data. FIG. 7B is a partially enlarged view of FIG. 7A, and shows a method for obtaining the regression line 172 of the contour data 170 using this. The regression line 172 is a straight line that passes through the average position at a plurality of edges that are a plurality of peak portions and a valley bottom point of the male thread portion 2.

(4)回帰直線172を求めた後、輪郭データ170の全体について回帰直線172よりも外径側(図7(b)の左側)にある輪郭データ170に垂線173を引く。垂線173と外径側の輪郭データ170との交点との距離aを求める。このような垂線173をY軸方向にピクセル単位で走査して、矩形範囲等の設定された範囲での距離aの最大値Aを求める。距離aの最大値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。   (4) After obtaining the regression line 172, a perpendicular line 173 is drawn on the contour data 170 on the outer diameter side (left side in FIG. 7B) of the entire contour data 170 with respect to the regression line 172. A distance a between the perpendicular line 173 and the intersection of the outer diameter side contour data 170 is obtained. Such a perpendicular 173 is scanned in units of pixels in the Y-axis direction to obtain the maximum value A of the distance a in a set range such as a rectangular range. The maximum value A of the distance 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.

(5)次に、図7(c)に示すように、回帰直線172から、左右方向他方側(例えば図7(c)の右側)の輪郭データ171に向かって垂線173を引く。そして、垂線173が山部または谷部のエッヂに接触するときの回帰直線からエッヂまでの距離bを求める。このような垂線173をY軸方向にピクセル単位で走査して、設定された範囲での距離bの最大値Bを求める。図7(c)では、走査される垂線173のうち、一部の垂線173のみを示している。距離bの最大値Bは、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、距離aの最大値Aと、距離bの最大値Bの和(A+B)として算出される。   (5) Next, as shown in FIG. 7C, a perpendicular line 173 is drawn from the regression line 172 toward the contour data 171 on the other side in the left-right direction (for example, the right side in FIG. 7C). Then, the distance b from the regression line to the edge when the perpendicular line 173 contacts the edge of the peak or valley is obtained. Such a perpendicular 173 is scanned in units of pixels in the Y-axis direction, and the maximum value B of the distance b in the set range is obtained. FIG. 7C shows only a part of the vertical lines 173 to be scanned. The maximum value B of the distance b is a value indicating the position of the peak portion on the outermost diameter side in the contour data 171. Since the mountain diameter is the outer diameter of the mountain portion of the external thread portion 2 of the work 8, it is calculated as the sum (A + B) of the maximum value A of the distance a and the maximum value B of the distance b.

上記のようにロータリエンコーダのパルスに同期した複数の画像データに基づいて、(A+B)が求められる。各画像データの(A+B)の値が求まると、その最大値、最小値、平均値をその計測箇所における山径の計測値とする。山径の計測値として平均値のみが算出されてもよい。   As described above, (A + B) is obtained based on a plurality of image data synchronized with the pulses of the rotary encoder. When the value of (A + B) of each image data is obtained, the maximum value, the minimum value, and the average value are set as the measured values of the mountain diameter at the measurement location. Only the average value may be calculated as the measured value of the mountain diameter.

図8は、谷径計測の方法を示す図である。図7と同様に、図8(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8(a)には図7と同じ2つの輪郭データ170,171が示される。谷径計測は、山径計測に似ていて、山径計測で説明した(1)〜(5)の処理のうち、(1)〜(3)は同じである。(1)〜(3)の処理の後、(4a)〜(5a)の処理を行う。   FIG. 8 is a diagram illustrating a valley diameter measurement method. Similarly to FIG. 7, FIGS. 8A and 8C are diagrams showing the contour data of the male thread portion 2 of the workpiece 8 on the two-dimensional bitmap, and FIG. 8B is a partially enlarged view of FIG. FIG. FIG. 8A shows the same two contour data 170 and 171 as in FIG. The valley diameter measurement is similar to the mountain diameter measurement, and (1) to (3) are the same among the processes (1) to (5) described in the mountain diameter measurement. After the processes (1) to (3), the processes (4a) to (5a) are performed.

(4a)回帰直線172を求めた後、輪郭データ170の全体について回帰直線172よりも内径側(図8(b)の右側)にある輪郭データ170に垂線177を引く。垂線177と内径側の輪郭データ170との交点との距離cを求める。このような垂線177をY軸方向にピクセル単位で走査して、設定された範囲での距離cの最大値Cを求める。距離cの最大値Cは、回帰直線172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。   (4a) After obtaining the regression line 172, a perpendicular line 177 is drawn on the contour data 170 on the inner diameter side (right side in FIG. 8B) of the entire contour data 170 with respect to the regression line 172. The distance c between the perpendicular line 177 and the intersection of the inner diameter side contour data 170 is obtained. Such a perpendicular line 177 is scanned in units of pixels in the Y-axis direction, and the maximum value C of the distance c in the set range is obtained. The maximum value C of the distance c is a value indicating the position of the valley bottom point located closest to the inner diameter side in the contour data 170 when viewed from the regression line 172.

(5a)次に、図8(c)に示すように、回帰直線172から、左右方向他方側(例えば図7(c)の右側)の輪郭データ171に向かって垂線177を引く。そして、垂線177が山部または谷部のエッヂに接触するときの回帰直線からエッヂまでの距離dを求める。このような垂線177をY軸方向にピクセル単位で走査して、設定された範囲での距離dの最小値Dを求める。図8(c)では、走査される垂線177のうち、一部の垂線177のみを示している。距離dの最小値Dは、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のおねじ部2における谷部の最小外径であるので、距離cの最大値Cと、距離dの最小値Dとの差である(D−C)として算出される。   (5a) Next, as shown in FIG. 8C, a perpendicular line 177 is drawn from the regression line 172 toward the contour data 171 on the other side in the left-right direction (for example, the right side in FIG. 7C). Then, a distance d from the regression line to the edge when the perpendicular 177 contacts the edge of the peak or valley is obtained. Such a perpendicular line 177 is scanned in units of pixels in the Y-axis direction, and the minimum value D of the distance d in the set range is obtained. FIG. 8C shows only a part of the vertical lines 177 to be scanned. The minimum value D of the distance 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. Since the valley diameter is the minimum outer diameter of the valley portion of the male thread portion 2 of the workpiece 8, it is calculated as (D−C), which is the difference between the maximum value C of the distance c and the minimum value D of the distance d. .

上記のようにロータリエンコーダのパルスに同期した複数の画像データに基づいて、(D−C)が求められる。各画像データの(D−C)の値が求まると、その最大値、最小値、平均値をその計測箇所における谷径の計測値とする。谷径の計測値として平均値のみが算出されてもよい。   As described above, (DC) is obtained based on a plurality of image data synchronized with the pulses of the rotary encoder. When the (DC) value of each image data is obtained, the maximum value, the minimum value, and the average value are used as the measured values of the valley diameter at the measurement location. Only the average value may be calculated as the measured value of the valley diameter.

また、山径の計測値と谷径の計測値とが算出されると、有効径が算出される。有効径は、例えばJISB0205の規格に基づいて、次の(1)式で算出される。
(有効径)=(谷径)+((山径)−(谷径))×2/5・・・(1)
Further, when the measured value of the peak diameter and the measured value of the valley diameter are calculated, the effective diameter is calculated. The effective diameter is calculated by the following equation (1) based on the standard of JISB0205, for example.
(Effective diameter) = (valley diameter) + ((crest diameter) − (valley diameter)) × 2/5 (1)

有効径についても最大値と最小値と平均値とを算出する。有効径として平均値のみが算出されてもよい。なお、有効径として、(有効径)=(山径+谷径)/2等の他の算出式で算出する場合もあり、その場合には、その算出式に基づいて有効径が算出される。このように本システムによれば、三針法で有効径を計測する場合と異なり、有効径を簡易に計測できる。   For the effective diameter, the maximum value, the minimum value, and the average value are calculated. Only an average value may be calculated as the effective diameter. The effective diameter may be calculated by another calculation formula such as (effective diameter) = (mountain diameter + valley diameter) / 2. In this case, the effective diameter is calculated based on the calculation formula. . Thus, according to the present system, the effective diameter can be easily measured, unlike the case where the effective diameter is measured by the three-needle method.

次に、ねじがない円筒部の長さLsの計測(S18)と、円筒部の長さLgの計測(S19)とが行われる。ねじがない円筒部の長さLsは、円筒部9とねじ部からつながるテーパ部との交点から頭部4の座面7までの距離であり、頭部高さkの計測処理と同様に、座面7と円筒部9の下端とのY方向位置を求めることにより計測される。また、円筒部の長さLgは、座面7とおねじ部2の完全ねじ部の開始位置との距離であり、長さLgも、座面7及びおねじ部2の完全ねじ部の上端位置とのY方向位置を求めることにより計測される。なお、長さLs,Lgの計測には、ワーク8のねじ軸の上側に上側リングゲージを装着しないで画像を用いて計測する、いわゆる裸ワーク画像処理で計測する方法と、ねじ軸の上側にねじリングゲージを装着して計測する方法とがある。ねじリングゲージは、リング状で中心部にネジ孔が軸方向に貫通して形成される。ねじ軸にねじリングゲージを装着して計測する方法では、ワーク8をアダプタ80から取り外した状態で、ねじ軸の先端(図6Bの下端)から図6Bの上側に向かってねじリングゲージ(図示せず)をねじ込む。これにより、ねじリングゲージは、おねじ部2の完全ねじの開始位置(図6の上端位置)で止まる。そして、例えば、ねじリングゲージがワーク8に嵌め込まれて止まった位置と、頭部4の座面7とのY方向位置を画像撮影で取得し、それら2つのY方向位置の距離を計測することにより、長さLgが計測される。例えば、計測時において、1回目、2回目・・・というサイクルでワークをアダプタから取り外し、そのサイクルの中でねじリングゲージを装着させて計測することができる。予め設定されたサイクルを完了した後に、総合的に長さLgの最終計測値を決定することができる。   Next, measurement of the length Ls of the cylindrical part without a screw (S18) and measurement of the length Lg of the cylindrical part (S19) are performed. The length Ls of the cylindrical portion without the screw is the distance from the intersection of the cylindrical portion 9 and the tapered portion connected from the screw portion to the seating surface 7 of the head 4, and similarly to the measurement processing of the head height k, It is measured by obtaining the Y-direction position between the seat surface 7 and the lower end of the cylindrical portion 9. The length Lg of the cylindrical portion is the distance between the seat surface 7 and the start position of the complete thread portion of the external thread portion 2, and the length Lg is also the upper end position of the complete thread portion of the seat surface 7 and the external thread portion 2. It is measured by calculating | requiring the Y direction position. Note that the lengths Ls and Lg are measured using a so-called bare workpiece image processing method in which an image is used without attaching an upper ring gauge to the upper side of the screw shaft of the workpiece 8, and on the upper side of the screw shaft. There is a method of measuring by attaching a thread ring gauge. The thread ring gauge has a ring shape and is formed with a threaded hole extending in the axial direction at the center. In the method of measuring by attaching a screw ring gauge to the screw shaft, the screw ring gauge (not shown) is directed from the tip of the screw shaft (lower end of FIG. 6B) to the upper side of FIG. 6B with the workpiece 8 removed from the adapter 80. Screw). As a result, the thread ring gauge stops at the start position of the complete thread of the external thread portion 2 (the upper end position in FIG. 6). Then, for example, the Y-direction position between the position where the screw ring gauge is fitted into the workpiece 8 and stopped and the seat surface 7 of the head 4 is acquired by image capturing, and the distance between these two Y-direction positions is measured. Thus, the length Lg is measured. For example, at the time of measurement, the workpiece can be removed from the adapter in the first, second,... Cycle, and a thread ring gauge can be attached in the cycle for measurement. After completing the preset cycle, the final measurement value of the length Lg can be determined comprehensively.

次に首下長さ計測が行われる(S20)。首下長さLは、ワーク8の座面7からおねじ部2の先端までの距離である。この計測では、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82の上面のY位置Y1の計測が行われる。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の計測と同様の手順で行うことができる。すなわち、第1カメラ39の撮像面にリングゲージ82の上面を示す輪郭データが入るように、Yモータ20bの動作を制御し、位置センサによって、Y1のデータ値を取得する。次いで、ワーク8を軸周りに360度回転させながら、第1カメラ39が取得したリングゲージ82の上面の360の逓倍でサンプリングした輪郭データのY方向位置を2次元ビットマップ上で求める。例えば、1μm単位でY1の精密な値の変位を算出する。各輪郭データで、算出したY1の精密な値について、最大値と最小値と平均値とを求め、これに位置センサ24のデータ値を加算して、Y1の最大値、最小値、平均値とする。 Next, the length under the neck is measured (S20). The neck length L is a distance from the seat surface 7 of the workpiece 8 to the tip of the external thread portion 2. In this measurement, the Y position Y 1 on the upper surface of the ring gauge 82 of the adapter 80 that holds the tip of the external thread 2 is measured. 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 already described. That is, the operation of the Y motor 20b is controlled so that the contour data indicating the upper surface of the ring gauge 82 enters the imaging surface of the first camera 39, and the Y 1 data value is acquired by the position sensor. Next, the Y-direction position of the contour data sampled by multiplication of 360 on the upper surface of the ring gauge 82 acquired by the first camera 39 is obtained on the two-dimensional bitmap while rotating the work 8 around the axis 360 degrees. For example, the displacement of a precise value of Y 1 is calculated in units of 1 μm. For each contour data, the maximum value, the minimum value, and the average value are calculated for the calculated precise value of Y 1 , and the data value of the position sensor 24 is added to this value to obtain the maximum value, minimum value, and average of Y 1. Value.

次に既に計測されたY位置Y9,Y1の値と、リングゲージ82の基準めねじ83aとワーク8のおねじ部2の先端部との噛み合わせ長さについて、実測に基づくオフセット値で修正された値L1とに基づいて、ワーク8の首下長さLが算出される。首下長さLの算出は、Y9,Y1のそれぞれの最大値、最小値、平均値に基づいて、首下長さLの最大値、最小値、平均値が算出される。このとき、Y9,Y1の平均値から首下長さLの平均値が算出されてもよい。 Next, the values of the Y positions Y 9 and Y 1 that have already been measured and the meshing length between the reference female thread 83a of the ring gauge 82 and the tip of the external thread 2 of the work 8 are offset values based on actual measurements. Based on the corrected value L1, the neck length L of the workpiece 8 is calculated. In calculating the neck length L, the maximum value, the minimum value, and the average value of the neck length L are calculated based on the maximum value, the minimum value, and the average value of Y 9 and Y 1 , respectively. At this time, the average value of the neck length L may be calculated from the average value of Y 9 and Y 1 .

また、首下長さの計測は、Y位置Y9,1を直接に求めずに次のようにして行うこともできる。図9は、首下長さの計測方法の1例を示す図である。図9(a)はアダプタ80に固定したワーク8と第1カメラ39及び光源36との位置関係の2例を示す図であり、(b)は第1カメラ39が(a)のPa1位置にあるときに取得された画像データを示す図である。図9(c)は第1カメラ39が(a)のPa2位置にあるときに取得された画像データを示す図である。 Further, the measurement of the length under the neck can be performed as follows without directly obtaining the Y positions Y 9 and Y 1 . FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a method for measuring the length under the neck. FIG. 9A is a diagram showing two examples of the positional relationship between the workpiece 8 fixed to the adapter 80, the first camera 39, and the light source 36, and FIG. 9B is a diagram illustrating the first camera 39 at the Pa1 position in FIG. It is a figure which shows the image data acquired at a certain time. FIG. 9C is a diagram illustrating image data acquired when the first camera 39 is at the Pa2 position in FIG.

図9に示す例では、位置センサ24の検出信号からYテーブル22に固定され選択された第1カメラ39のY位置が検出される。そして、第1カメラ39のY位置が図9のPa1であるときに、下側に設定される原点からPa1位置までの距離がE1である。このとき、第1カメラ39では、図9(b)で示す白黒の画像データが取得される。また、第1カメラ39のY位置が図9のPa2であるときに、原点OからPa2位置までの距離がE2である。このとき、第1カメラ39では、図9(c)で示す白黒の画像データが取得される。図9(c)では、おねじ部2の山部及び谷部の形状は示さずに直線状で示している。   In the example shown in FIG. 9, the Y position of the first camera 39 fixed to the Y table 22 and selected from the detection signal of the position sensor 24 is detected. When the Y position of the first camera 39 is Pa1 in FIG. 9, the distance from the origin set on the lower side to the Pa1 position is E1. At this time, the first camera 39 acquires monochrome image data shown in FIG. 9B. Further, when the Y position of the first camera 39 is Pa2 in FIG. 9, the distance from the origin O to the Pa2 position is E2. At this time, the first camera 39 acquires monochrome image data shown in FIG. In FIG.9 (c), the shape of the peak part and trough part of the external thread part 2 is not shown, but is shown in linear form.

そして、演算制御装置100が、第1カメラ39がPa1位置にあるときの画像データから頭部首下位置である座面7のY位置について、画像データの下端から座面7までの距離H1を求める。また、演算制御装置100は、第1カメラ39がPa2位置にあるときの画像データからアダプタ80とワーク8との結合位置の上端のY位置について、画像データの下端から結合位置上端までの距離H2を求める。   Then, the arithmetic and control unit 100 determines the distance H1 from the lower end of the image data to the seat surface 7 for the Y position of the seat surface 7 that is the head neck position from the image data when the first camera 39 is at the Pa1 position. Ask. Further, the arithmetic and control unit 100 determines the distance H2 from the lower end of the image data to the upper end of the coupling position with respect to the Y position at the upper end of the coupling position between the adapter 80 and the workpiece 8 from the image data when the first camera 39 is at the Pa2 position. Ask for.

そして、首下長さLは次の(2)式で求められる。このとき、第1カメラ39がPa1位置にあるときのワーク8の回転角度と、第1カメラ39がPa2位置にあるときのワーク8の回転角度とについて、1回転中での同列のサンプリングパルスでの距離H1,H2の計測値が用いられる。
L=E1−E2+(H1−H2)+L1・・・(2)
And the neck length L is calculated | required by following (2) Formula. At this time, the rotation angle of the workpiece 8 when the first camera 39 is at the Pa1 position and the rotation angle of the workpiece 8 when the first camera 39 is at the Pa2 position are the sampling pulses in the same row during one rotation. The measured values of the distances H1 and H2 are used.
L = E1-E2 + (H1-H2) + L1 (2)

また、(2)式では、リングゲージ82の基準めねじ83とワーク8のおねじ部2の先端部との噛み合わせ長さについて、実測に基づくオフセット値で修正された値L1が用いられる。これにより、首下長さLを計測することができる。S13の頭部高さk、S18の円筒部長さLs、S19の円筒部長さLgについても、図9の首下長さLの計測方法と同様に、異なるY位置に配置された第1カメラ39の取得画像から計測することができる。   Further, in the expression (2), a value L1 corrected with an offset value based on actual measurement is used for the meshing length between the reference female thread 83 of the ring gauge 82 and the tip of the male thread 2 of the workpiece 8. Thereby, the neck length L can be measured. For the head height k in S13, the cylindrical portion length Ls in S18, and the cylindrical portion length Lg in S19, the first camera 39 arranged at a different Y position is the same as the measurement method of the neck length L in FIG. It can measure from the acquired image.

続いてワーク8の曲がりの計測が行われる(S21)。曲がりは、例えば第1カメラ39によりねじ軸の軸方向複数位置、例えば上、中間、下の3個所位置で撮影した画像のうち、上、下の画像でねじ軸の径方向の中心を結び、中間の画像において、ねじ軸の径方向の中心のずれを最大振れ幅と設定する。そして、曲がりは、最大振れ幅と、最大振れ幅位置でのねじ径との和として算出される。最大振れ幅は、ねじ軸の画像からねじ軸の中心線を求めて、その中心線の横方向への振れ幅の最大値として算出してもよい。   Subsequently, the bending of the workpiece 8 is measured (S21). For example, bending is performed by connecting the radial center of the screw shaft in the upper and lower images among the images photographed at the plurality of positions in the axial direction of the screw shaft by the first camera 39, for example, the upper, middle, and lower three positions. In the intermediate image, the deviation of the center of the screw shaft in the radial direction is set as the maximum deflection width. Then, the bending is calculated as the sum of the maximum deflection width and the screw diameter at the maximum deflection width position. The maximum runout width may be calculated as the maximum value of the runout width in the lateral direction of the center line by obtaining the centerline of the screw shaft from the screw shaft image.

次に、頭部4の二面幅計測が行われる(S22)。このとき、第1カメラ移動アクチュエータ37の駆動によって、第1カメラ39が図1の右側に退避される。そして、第2カメラ移動アクチュエータ46の駆動により、第2カメラ移動テーブル44が移動することによって、選択された第2カメラ43をZ軸方向に沿ってワーク8の頭部4の真上に移動させる。これとともに、またはこれと前後して、照明移動機構192によって照明部190を、ワーク8の上側を照射する照射位置に移動させる。そして、Yテーブル22を下降させ、第2カメラ43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、第2カメラ43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の二面幅寸法Sa(図6B)を算出する。二面幅寸法Saは、ワーク8の頭部4において、六角形の向かい合う2つの辺の間の寸法である。このときは、第1カメラ39で取得される白黒の投影画像と異なり、光の反射で得られた画像が取得されることになる。二面幅計測が終了した後では、第2カメラ移動テーブル44を移動させ、第2カメラ43を待機位置に戻す。そして、第1カメラ39も待機位置に戻す。なお、二面幅寸法Saは、頭部4の最小外径であるので、頭部直径dkを第1カメラ39で計測するときに、合わせて、頭部4のX方向寸法が最小値となるときのX方向寸法を二面幅寸法Saとして算出することにより計測してもよい。また、ワーク8が頭部の上面に頭部穴として六角穴を有する場合において、六角穴の二面幅寸法及び対角位置の直径である対角寸法を算出してもよい。なお、第2カメラ43で頭部4を計測するときに、第2カメラ43がワーク8の真上に移動したときに第1カメラ39と干渉しないように、カメラ切換アクチュエータ45の駆動により、第1カメラ39が上方向に移動される構成としてもよい。この構成を採用した場合には、第1カメラ39をZ軸方向に移動させる機構を省略してもよい。   Next, the two-sided width measurement of the head 4 is performed (S22). At this time, the first camera 39 is retracted to the right side of FIG. Then, the second camera moving table 44 is moved by driving the second camera moving actuator 46, thereby moving the selected second camera 43 directly above the head 4 of the work 8 along the Z-axis direction. . At the same time, or before and after this, the illumination movement mechanism 192 moves the illumination unit 190 to the irradiation position where the upper side of the workpiece 8 is irradiated. Then, the Y table 22 is lowered so that the focal position of the second camera 43 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 second camera 43, the imaging data is binarized, and the two-surface width dimension Sa (FIG. 6B) of the head 4 using an edge detection method or the like. Is calculated. The dihedral width dimension Sa is a dimension between two opposite sides of the hexagon in the head 4 of the workpiece 8. At this time, unlike a black and white projection image acquired by the first camera 39, an image obtained by reflection of light is acquired. After the two-surface width measurement is completed, the second camera movement table 44 is moved, and the second camera 43 is returned to the standby position. Then, the first camera 39 is also returned to the standby position. Since the dihedral width dimension Sa is the minimum outer diameter of the head 4, when the head diameter dk is measured by the first camera 39, the X-direction dimension of the head 4 is the minimum value. You may measure by calculating the X direction dimension at that time as the dihedral width dimension Sa. When the work 8 has a hexagonal hole as a head hole on the upper surface of the head, the two-sided width dimension of the hexagonal hole and the diagonal dimension that is the diameter of the diagonal position may be calculated. When the head 4 is measured by the second camera 43, the second camera 43 is driven by the camera switching actuator 45 so as not to interfere with the first camera 39 when the second camera 43 moves directly above the workpiece 8. One camera 39 may be configured to move upward. When this configuration is adopted, a mechanism for moving the first camera 39 in the Z-axis direction may be omitted.

このようなワーク8の各種寸法の計測データの算出が終了すると、計測結果の出力が行われる(S23)。具体的には、頭部の直径、頭部高さ、首下丸み部半径、丸み移行円の直径、円筒部の直径、ねじ径、円筒部長さLs、円筒部の長さLg、首下長さ、及び曲がりの計測値等が所定の検査書に印刷されて出力される。このとき、検査書では、予め設定された所定のフォーマットに従って所定の記入箇所に各種の計測値が記入される。このとき、検査書は、各計測項目のヘッダと計測値をカンマで区切ったテキストファイルであるCSVファイルで出力されてもよい。また、検査書は、表計算ソフトウェア等の任意のフォーマットに計測結果が割り付けられて出力されてもよい。   When calculation of measurement data of various dimensions of the workpiece 8 is completed, measurement results are output (S23). Specifically, head diameter, head height, neck round radius, round transition circle diameter, cylindrical diameter, screw diameter, cylindrical length Ls, cylindrical length Lg, neck length Then, the measured value of the bend and the like are printed on a predetermined inspection document and output. At this time, in the inspection document, various measurement values are entered at predetermined entry locations in accordance with a predetermined format set in advance. At this time, the inspection document may be output as a CSV file that is a text file in which the header of each measurement item and the measurement value are separated by a comma. The inspection document may be output with the measurement result assigned to an arbitrary format such as spreadsheet software.

このように、ねじ形状自動計測システム10によれば、ねじに関する各種寸法を自動的に計測でき、その計測結果を所定または任意のフォーマットの検査書として自動的に出力できる。   Thus, according to the screw shape 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 document of a predetermined or arbitrary format.

また、上記の計測シーケンスは1例であり、ねじ形状自動計測システム10では、計測項目と計測順とを、作業者が演算制御装置100の操作部を用いて入力または選択する等により、ティーチングと呼ばれる処理で設定することもできる。例えば、コンピュータのディスプレイにおいて、アダプタ80の上側に直立するように一体化したワーク8の模式的な図形を表示させる。そして、その図形に対して、ユーザがキーボードまたはマウス等の操作部を用いて矩形の枠部を描いて単純な操作で計測個所を指示することができる。例えばねじ部の軸方向中間部を囲うように枠部を描き、所定のキーボタンの押し下げ等の所定の単純な操作を行うことで、ねじの枠部で囲んだ部分の山径、谷径、有効径の少なくともいずれかを計測させる指示を行うこともできる。また、ねじの頭部からアダプタ80にわたるように枠部を描き、所定の操作を行うことでねじの首下長さを計測させる指示を行うこともできる。ねじ形状自動計測システムは、それらの指示に応じて自動的に計測個所の計測を行う。また、計測個所、計測方法及び計測手順は、作業者が予め対応するパラメータを設定して演算制御装置100に設定することもできる。また、計測ロジックは、種々の補助計測ロジックが、幾何学的な関係で求められる計算式である幾何計算式の組み合わせを用いられ、計測項目に割り当てられることで実行される。例えば、補助計測ロジックは、水平距離計測、垂直距離計測、角度計測、曲率半径計測、計算、ピッチの計測または既知の値の代入等である。白黒画像は二値化して、例えばXY座標系でプロットし、幾何計算式を用いて、補助計測ロジックを実行することができる。幾何計算式では、二値化画像のデータが白黒−黒白、白黒−黒白・・・のように抽象化されて計算されてもよい。   The above-described measurement sequence is an example. In the screw shape automatic measurement system 10, teaching is performed by an operator inputting or selecting a measurement item and a measurement order using the operation unit of the arithmetic control device 100. It can also be set by a process called. For example, a schematic figure of the workpiece 8 integrated so as to stand upright on the upper side of the adapter 80 is displayed on the display of the computer. The user can instruct a measurement location by a simple operation by drawing a rectangular frame using an operation unit such as a keyboard or a mouse. For example, by drawing a frame so as to surround the axial middle part of the screw part, and performing a predetermined simple operation such as pressing a predetermined key button, the diameter of the part surrounded by the frame of the screw, the valley diameter, An instruction to measure at least one of the effective diameters can also be given. It is also possible to give an instruction to measure the screw neck length by drawing a frame portion extending from the screw head to the adapter 80 and performing a predetermined operation. The screw shape automatic measurement system automatically measures the measurement location in accordance with these instructions. In addition, the measurement location, the measurement method, and the measurement procedure can be set in the arithmetic and control unit 100 by the operator setting corresponding parameters in advance. The measurement logic is executed by assigning various auxiliary measurement logics to measurement items using a combination of geometric calculation formulas, which are calculation formulas obtained by geometric relationships. For example, the auxiliary measurement logic includes horizontal distance measurement, vertical distance measurement, angle measurement, curvature radius measurement, calculation, pitch measurement, or substitution of a known value. The black and white image can be binarized and plotted in, for example, an XY coordinate system, and the auxiliary measurement logic can be executed using a geometric calculation formula. In the geometric calculation formula, the binarized image data may be abstracted and calculated as black and white-black and white, black and white-black and white, and so on.

上記の各種寸法計測を行うときにおいて、ワーク8の頭部に六角穴である頭部穴が形成されている場合に、頭部穴深さの計測を行うこともできる。例えば、図6Aで説明した手順において、S12の頭部直径計測の前に頭部穴深さの計測を行うこともできる。このとき、ねじ検査用の頭部穴ビットを用いて、頭部穴深さの計測を行うことができる。頭部穴ビットは、頭部係合アダプタに相当する。このとき、頭部穴ビット180がワーク8の頭部穴6に挿入された状態をねじ軸に直交する方向から第1カメラ39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tを算出する。   When performing the above various dimension measurements, the head hole depth can also be measured when a head hole that is a hexagonal hole is formed in the head of the workpiece 8. For example, in the procedure described in FIG. 6A, the head hole depth can be measured before the head diameter measurement in S12. At this time, the head hole depth can be measured using the head hole bit for screw inspection. The head hole bit corresponds to a head engaging adapter. At this time, the state in which the head hole bit 180 is inserted into the head hole 6 of the workpiece 8 is imaged by the first camera 39 from the direction orthogonal to the screw axis, and the head hole depth is based on the acquired projection shape data. T is calculated.

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、第1カメラ39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を算出できる。算出された間隔寸法と頭部穴ビットの頭部穴嵌め合い部182の高さ寸法とに基づき、頭部穴深さ寸法、幾何学的な関係式から算出できる。   The state in which the head hole bit 180 is inserted into the head hole 6 of the work 8 is imaged by the first camera 39, and based on the contour data, the upper surface of the head of the work 8 and the wrinkles of the head hole bit 180 are displayed. A distance dimension along the Y direction between the lower surface of the portion 184 can be calculated. Based on the calculated interval dimension and the height dimension of the head hole fitting portion 182 of the head hole bit, it can be calculated from the head hole depth dimension and a geometrical relational expression.

また、図1から図3に示した構成では、Yテーブル22に対し第1カメラY移動テーブル25をZ方向に移動可能な構成とし、第1カメラ移動アクチュエータ37の作動によって第1カメラY移動テーブル25をZ方向に移動させる構成としている。これにより、第1カメラ39のZ方向位置を調整し、第1カメラによって撮像されたワーク8の投影形状を用いて、白データから黒データへの遷移が最も急峻となるZ位置に第1カメラが位置するように第1カメラY移動テーブル25を移動させることができる。そのときのZ位置を合焦位置として、第1カメラY移動テーブル25のZ方向の位置が固定される。   1 to 3, the first camera Y moving table 25 is movable in the Z direction with respect to the Y table 22, and the first camera Y moving table 37 is operated by the operation of the first camera moving actuator 37. 25 is configured to move in the Z direction. Thereby, the Z direction position of the first camera 39 is adjusted, and using the projection shape of the workpiece 8 imaged by the first camera, the first camera is set to the Z position where the transition from white data to black data is the steepest. The first camera Y movement table 25 can be moved so that is positioned. The position in the Z direction of the first camera Y movement table 25 is fixed with the Z position at that time as the in-focus position.

次に、図10から図16を用いて、レーザ変位計50(図1、図3)と、ワーク8の頭部4の座面7の角度を計測する構成とを説明する。具体的には、図1、図3を参照して、上記のように、ねじ形状自動計測システム10は、Yテーブル22の下側にブラケット23が固定され、そのブラケット23にレーザ変位計50が固定されている。レーザ変位計50は、ブラケット23の先端部の上面に、レーザ光の照射軸が斜め上方向に向くように固定される。   Next, with reference to FIGS. 10 to 16, a laser displacement meter 50 (FIGS. 1 and 3) and a configuration for measuring the angle of the seating surface 7 of the head 4 of the workpiece 8 will be described. Specifically, referring to FIG. 1 and FIG. 3, as described above, the screw shape automatic measurement system 10 has the bracket 23 fixed to the lower side of the Y table 22, and the laser displacement meter 50 is attached to the bracket 23. It is fixed. The laser displacement meter 50 is fixed to the upper surface of the tip portion of the bracket 23 so that the irradiation axis of the laser light is directed obliquely upward.

レーザ変位計50は、計測対象物に対してaZ軸方向の変位とaX軸方向に並んだ受光素子の間隔とで、計測対象物の変位を計測するものであり、レーザ光の発光素子を有する照射部51(図3)と、受光部52(図3)とを有する。照射部51は、把持部62によって把持されたワーク8の周方向一部において、ワーク8のねじ軸の外周面とワーク8の頭部の座面と、その外周面及び座面の連続部分とに向けてレーザ光を照射する。受光部52は、照射部51から照射されたレーザ光の反射光を受光する。ワーク8で反射された反射光は、受光部52のレンズに入射され、入射された光は、そのレンズによって光センサチップ(図示せず)に集光される。光センサチップは、半導体基板上に多数の受光素子が一列に配置されたラインセンサとしての半導体デバイスである。光センサチップ上での反射光の受光位置は、ワーク8までの距離に応じて変化する。これにより、レーザ変位計50は、光センサチップ上での受光位置に基づいて、ワーク8の周方向一部におけるねじ軸の外周面の母線と座面の母線との変位を計測する。そして、レーザ変位計50から、ねじ軸の外周面の母線と座面の母線との変位を表す信号が演算制御装置100(図1)に送信される。 The laser displacement meter 50 is a an interval of a Z-axis direction displacement and a light receiving element arranged in a X-axis direction with respect to the measurement object, which measures the displacement of the measurement object, the laser beam emitting element It has the irradiation part 51 (FIG. 3) which has, and the light-receiving part 52 (FIG. 3). The irradiation unit 51 includes an outer peripheral surface of the screw shaft of the work 8, a seating surface of the head of the work 8, and a continuous portion of the outer peripheral surface and the seating surface in a part in the circumferential direction of the work 8 gripped by the gripping unit 62. Irradiate with laser light. The light receiving unit 52 receives the reflected light of the laser light emitted from the irradiation unit 51. The reflected light reflected by the workpiece 8 is incident on the lens of the light receiving unit 52, and the incident light is condensed on an optical sensor chip (not shown) by the lens. An optical sensor chip is a semiconductor device as a line sensor in which a large number of light receiving elements are arranged in a row on a semiconductor substrate. The light receiving position of the reflected light on the optical sensor chip changes according to the distance to the workpiece 8. Thereby, the laser displacement meter 50 measures the displacement between the generatrix of the outer peripheral surface of the screw shaft and the generatrix of the seat surface in a part of the workpiece 8 in the circumferential direction based on the light receiving position on the optical sensor chip. Then, a signal representing the displacement between the bus bar on the outer peripheral surface of the screw shaft and the bus bar on the seat surface is transmitted from the laser displacement meter 50 to the arithmetic and control unit 100 (FIG. 1).

演算制御装置100は、ワーク8の軸方向回りの周方向複数位置のうち、少なくとも所定の第1位置においてレーザ変位計50で計測された変位に基づく2次元形状を示すデータと、レーザ変位計50の照射軸方向を示す基準線CL(図10)とから、正規座面線CLT(図10)に対する座面7の角度を算出して出力する。正規座面線CLTは、ワーク8のねじ軸5を、直線状の中心軸を含む断面で見た場合において、ねじ軸5の軸方向に対応する仮想軸方向線CLAに対し直交する線である。具体的には、演算制御装置100は、2次元形状作成部110及び座面角度算出部112(図1)を有する。2次元形状作成部110は、レーザ光の反射光の受光に基づいて、レーザ変位計50で計測された変位から、2次元形状を示すデータを作成する。   The arithmetic and control unit 100 includes data indicating a two-dimensional shape based on the displacement measured by the laser displacement meter 50 at least at a predetermined first position among a plurality of circumferential positions around the axial direction of the workpiece 8, and the laser displacement meter 50. The angle of the seat surface 7 with respect to the normal seat surface line CLT (FIG. 10) is calculated and output from the reference line CL (FIG. 10) indicating the irradiation axis direction. The normal bearing surface line CLT is a line orthogonal to the virtual axis direction line CLA corresponding to the axial direction of the screw shaft 5 when the screw shaft 5 of the workpiece 8 is viewed in a cross section including a linear center axis. . Specifically, the arithmetic and control unit 100 includes a two-dimensional shape creation unit 110 and a seating surface angle calculation unit 112 (FIG. 1). The two-dimensional shape creation unit 110 creates data indicating a two-dimensional shape from the displacement measured by the laser displacement meter 50 based on the reception of the reflected light of the laser light.

図10は、第1例のワーク8の座面7の傾き角度の算出時に用いる座面7及びねじ軸5の母線の計測範囲を示す図である。2次元形状は、ねじ軸5の外周面の母線の直線部である軸直線部と、座面7の母線の直線部である座面直線部とを含む山形形状である。このとき、例えばねじ軸5の軸方向周りの所定の0度位置では、2次元形状のうち、ねじ軸5の外周面の母線と座面7の母線との連続部(交点)から外れた範囲の直線部分(例えば図10の太線δ1、η1で示す部分)の形状が計測されていればよい。そして、2つの直線部分δ1、η1を互いに交わる側に延長して山形に連続する2次元形状としてもよい。この理由は、レーザ光の反射光の受光によって得られる2つの母線の形状精度は、2つの母線の交点付近では低下する可能性があるので、その交点付近の計測結果を除くためである。直線部分δ1は、ねじ軸5の軸直線部に相当し、直線部分η1は、座面7の座面直線部に相当する。図10では、ねじ軸5の軸方向周りの180度位置における座面7の母線の計測範囲の直線部分も太線η2で示している。上記の軸直線部と座面直線部とは、それぞれ複数の計測点から回帰直線を引いて求めることができる。また、ねじ軸5の外周面の母線を求める部分には、ねじ部が形成されていてもよい。ねじ部がある部分で母線を求める場合には、ねじ部の計測した複数の山部頂点を抽出し、その抽出した複数の頂点から回帰直線を求めるか、またはねじ部の計測した複数の谷部底点を抽出し、その抽出した複数の底点から回帰直線を求める。このとき、複数の山部頂点のみ、または複数の谷部底点のみから求めた回帰直線を軸直線部とすることもできる。   FIG. 10 is a diagram illustrating a measurement range of the bus surface of the seat surface 7 and the screw shaft 5 used when calculating the inclination angle of the seat surface 7 of the workpiece 8 of the first example. The two-dimensional shape is a mountain shape including an axial straight line portion that is a straight line portion of the bus bar on the outer peripheral surface of the screw shaft 5 and a bearing surface straight line portion that is a straight line portion of the bus bar of the seat surface 7. At this time, for example, at a predetermined 0-degree position around the axial direction of the screw shaft 5, a range that is out of the continuous portion (intersection) between the generatrix of the outer peripheral surface of the screw shaft 5 and the generatrix of the seat surface 7 in the two-dimensional shape. The shape of the straight line portion (for example, portions indicated by thick lines δ1 and η1 in FIG. 10) may be measured. The two straight portions δ1 and η1 may be extended to the side where they intersect with each other to form a two-dimensional shape that is continuous in a mountain shape. This is because the shape accuracy of the two busbars obtained by receiving the reflected light of the laser beam may be reduced near the intersection of the two busbars, and the measurement results near the intersection are excluded. The straight portion δ1 corresponds to the axial straight portion of the screw shaft 5, and the straight portion η1 corresponds to the seating surface straight portion of the seating surface 7. In FIG. 10, the straight line portion of the measurement range of the generatrix of the seating surface 7 at the position of 180 degrees around the axial direction of the screw shaft 5 is also indicated by a thick line η2. The axial straight portion and the bearing straight portion can be obtained by drawing regression lines from a plurality of measurement points. In addition, a thread portion may be formed in a portion for obtaining the generatrix of the outer peripheral surface of the screw shaft 5. When calculating the bus in the part where the screw part is, extract the multiple peak vertices measured by the screw part and obtain the regression line from the extracted multiple vertices, or multiple valleys measured by the screw part A base point is extracted, and a regression line is obtained from the extracted base points. At this time, a regression line obtained from only a plurality of peak portions or only a plurality of valley bottom points can be used as the axial straight line portion.

ねじ軸の軸直線部δ1の計測範囲を示すためのパラメータとして、S1,S2を設定してもよい。S1,S2は、それぞれねじ軸5の母線に沿って、首下から下がって、計測開始位置と計測終了位置とを示す。ねじ軸5の母線は、計測範囲におけるサンプリングデータの回帰直線から求める。また、座面7の座面直線部η1の計測範囲を示すためのパラメータとして、Z1,Z2を設定してもよい。Z1,Z2は、それぞれ座面7の母線に沿って、外周端から内周側にZ1,Z2で移動して、計測開始位置と計測終了位置とを示す。座面7の母線は、計測範囲におけるサンプリングデータの回帰直線から求める。   S1 and S2 may be set as parameters for indicating the measurement range of the axial linear portion δ1 of the screw shaft. S <b> 1 and S <b> 2 indicate a measurement start position and a measurement end position, respectively, descending from below the neck along the generatrix of the screw shaft 5. The generatrix of the screw shaft 5 is obtained from a regression line of sampling data in the measurement range. Further, Z1 and Z2 may be set as parameters for indicating the measurement range of the seating surface straight line portion η1 of the seating surface 7. Z1 and Z2 respectively move along the generatrix of the seating surface 7 from the outer peripheral end to the inner peripheral side with Z1 and Z2, and indicate a measurement start position and a measurement end position. The generatrix of the seating surface 7 is obtained from a regression line of sampling data in the measurement range.

なお、0度位置、180度位置において、レーザ変位計50の基準線CLに対し直交する、後述の基準直交線CLRと座面7とのなす角度を、座角θ0Z、座角θ180Z(図10、図14)としてそれぞれ求めてもよい。 Note that, at the 0 degree position and the 180 degree position, an angle formed by a later-described reference orthogonal line CLR and a seating surface 7 orthogonal to the reference line CL of the laser displacement meter 50 is a seating angle θ 0Z and a seating angle θ 180Z ( You may obtain | require as FIG. 10, FIG. 14), respectively.

また、レーザ変位計50は、照射部51及び受光部52を有するヘッドユニットと、ヘッドユニットから送られたデータによって変位を算出する演算制御装置とが、物理的に離れて、互いにケーブルで接続される構成としてもよい。   In the laser displacement meter 50, a head unit having an irradiation unit 51 and a light receiving unit 52 and an arithmetic control device that calculates displacement based on data sent from the head unit are physically separated and connected to each other by a cable. It is good also as composition to be.

2次元形状作成部110で作成された2次元形状を示すデータは、座面角度算出部112で取得される。以下では、2次元形状を示すデータを、2次元形状データと記載する。そして、後述するように、座面角度算出部112が、2次元形状データ及びレーザ変位計50の照射軸方向を示す基準線CLとから、第1座面角度α及び第2座面角度βのそれぞれを算出する。第1座面角度αは、0度位置において、ねじ軸5の軸方向に対応する仮想軸方向線CLAに対し直交する正規座面線CLTに対する座面7の角度である。仮想軸方向線CLAの算出方法は後述する。第2座面角度βは、180度位置において、ねじ軸5の軸方向に対応する仮想軸方向線CLAに対し直交する正規座面線CLTに対する座面7の角度である。このとき、各座面角度α、βは、正規座面線CLTに対する座面7の傾き方向を正負で分けて表す。例えば、図10において、正規座面線CLTより頭部4の先端側(図10の上側)に座面7が傾斜した場合の傾斜角度を正とし、ねじ軸5の先端側(図10の下側)に座面7が傾斜した場合の傾斜角度を負とする。そして、座面角度算出部112は、正規座面線CLTに対する座面7の傾き方向を正負で分けた場合において、第1座面角度α及び第2座面角度βの和(α+β)の正負の符号から座面の傾き方向を判定する。このとき、2次元形状データは、2次元形状作成部110において、ワーク8の周方向複数位置に対応する複数個が作成されるので、座面角度算出部112も、座面7の角度をワーク8の周方向複数位置に対応して算出して出力してもよい。   Data indicating the two-dimensional shape created by the two-dimensional shape creation unit 110 is acquired by the seating surface angle calculation unit 112. Hereinafter, data indicating a two-dimensional shape is referred to as two-dimensional shape data. Then, as will be described later, the seating surface angle calculation unit 112 calculates the first seating surface angle α and the second seating surface angle β from the two-dimensional shape data and the reference line CL indicating the irradiation axis direction of the laser displacement meter 50. Calculate each. The first seating surface angle α is an angle of the seating surface 7 with respect to the normal seating surface line CLT orthogonal to the virtual axis direction line CLA corresponding to the axial direction of the screw shaft 5 at the 0 degree position. A method of calculating the virtual axis direction line CLA will be described later. The second seating surface angle β is an angle of the seating surface 7 with respect to the normal seating surface line CLT orthogonal to the virtual axis direction line CLA corresponding to the axial direction of the screw shaft 5 at the 180 degree position. At this time, the seating surface angles α and β are expressed by dividing the inclination direction of the seating surface 7 with respect to the normal seating surface line CLT by positive and negative. For example, in FIG. 10, the inclination angle when the seat surface 7 is inclined to the front end side of the head 4 (upper side in FIG. 10) from the normal bearing surface line CLT is positive, and the front end side of the screw shaft 5 (lower side in FIG. 10). The inclination angle when the seat surface 7 is inclined to the side) is negative. Then, the seat surface angle calculation unit 112, when dividing the inclination direction of the seat surface 7 with respect to the normal seat surface line CLT by positive and negative, is positive or negative of the sum (α + β) of the first seat surface angle α and the second seat surface angle β. The inclination direction of the seating surface is determined from the sign of. At this time, a plurality of two-dimensional shape data corresponding to a plurality of positions in the circumferential direction of the workpiece 8 are created in the two-dimensional shape creation unit 110, so that the seating surface angle calculation unit 112 also determines the angle of the seating surface 7 as the workpiece. It may be calculated and output corresponding to a plurality of positions in the circumferential direction.

図11(a)は、ワーク8の頭部4の座面角度を計測する場合において、締付チャック70でワーク8を固定した後、座面角度を計測する周方向位置を設定する状態を示す図である。(b)は、(a)に示すワーク8のA−A断面において、座面傾きの検出位置及び検出幅を示す図である。(c)は、ワーク8が六角ボルトである場合において、ワーク8の投影画像から頭部4の対角位置を判定する状態を示す図である。(d)は、ワーク8が六角穴付ボルトである場合において、ワーク8の投影画像から頭部4の対角位置を判定する状態を示す図である。図12は、ねじ形状自動計測システム10において、ワーク8が把持部62(図11)によって把持された状態で座面7及びねじ軸5の外周面の変位を計測する状態を示す図である。図12(a)は、ワーク8の側面図においてレーザ変位計50による照射位置を示し、(b)は、ワーク8の上面図である。   FIG. 11A shows a state in which, when the seating surface angle of the head 4 of the workpiece 8 is measured, the circumferential position for measuring the seating surface angle is set after the workpiece 8 is fixed by the fastening chuck 70. FIG. (B) is a figure which shows the detection position and detection width of a seat surface inclination in the AA cross section of the workpiece | work 8 shown to (a). (C) is a figure which shows the state which determines the diagonal position of the head 4 from the projection image of the workpiece | work 8 when the workpiece | work 8 is a hexagon bolt. (D) is a figure which shows the state which determines the diagonal position of the head 4 from the projection image of the workpiece | work 8, when the workpiece | work 8 is a hexagon socket head bolt. FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which the displacement of the seating surface 7 and the outer peripheral surface of the screw shaft 5 is measured in a state where the workpiece 8 is gripped by the gripping portion 62 (FIG. 11) in the screw shape automatic measurement system 10. FIG. 12A shows an irradiation position by the laser displacement meter 50 in the side view of the workpiece 8, and FIG. 12B is a top view of the workpiece 8.

図12では、レーザ変位計50の照射軸方向をaZ方向で示し、aZ方向に対し直交し、YZ平面に平行な方向をaX方向で示している。レーザ変位計50の受光素子は、光センサチップ上で、aX方向に1列に複数個が並んで配置される。 In Figure 12, it illustrates the irradiation direction of the laser displacement meter 50 in a Z direction, orthogonal to a Z direction indicates a direction parallel with a X-direction to the YZ plane. Light-receiving element of the laser displacement meter 50 is on the light-sensing chip are arranged side by side a plurality in a row in a X direction.

図11に戻って、ワーク8の2次元形状データを作成する条件として、ワーク8の軸方向回りの周方向複数位置の位置決めを行う方法を説明する。2次元形状データは、把持部にワーク8が把持された状態でθモータを回転させ、ワーク8の所定の周方向位置でレーザ光の照射及び反射に基づいて作成される。このため、ワーク8において、2次元形状データを作成する所定の周方向位置の位置決めを行うことが必要である。まず、ワーク8の周方向位置を手動で設定する場合を説明する。このとき、図11(b)で示すようにワーク8の頭部4を下方から上方に見た状態で、T1、T2・・・T6で示す6つの対角位置で、2次元形状データを作成する。   Returning to FIG. 11, as a condition for creating the two-dimensional shape data of the workpiece 8, a method of positioning a plurality of circumferential positions around the axial direction of the workpiece 8 will be described. The two-dimensional shape data is created based on the irradiation and reflection of laser light at a predetermined circumferential position of the work 8 by rotating the θ motor while the work 8 is held by the holding portion. For this reason, it is necessary to position the workpiece 8 at a predetermined circumferential position for creating the two-dimensional shape data. First, a case where the circumferential position of the workpiece 8 is set manually will be described. At this time, as shown in FIG. 11B, two-dimensional shape data is created at six diagonal positions indicated by T1, T2,... To do.

ここで対角位置とは、ワーク8の六角形の頭部4における外周面の6つの頂部と周方向に一致する位置である。この場合、2つの対角位置T1,T4は、頭部4の第1対角線La1上に位置し、2つの対角位置T2,T5は、頭部4の第2対角線La2上に位置する。また、2つの対角位置T3,T6は、頭部4の第3対角線La3上に位置する。そして、ワーク8の座面7の角度を計測する周方向位置を手動で設定する場合には、例えば図11(a)に示すように、予め締付チャック70の1つの爪部76aの上面の周方向の所定位置に、ワーク8の半径方向の折れ線状のマーク54等でマーキングする。この周方向の所定位置は、θモータの回転角度検出用に設けられるエンコーダ(図示せず)の原点位置に対応する。そして、作業者が締付チャック70のマーキング位置と、ワーク8の1つの対角位置T1とが周方向において一致するように、把持部62にワーク8のおねじ側の一端部を把持させる。そして、ワーク8の周方向に原点位置から60度ずつ360度まで回転させて設定される6つの位置を対角位置として設定する。   Here, the diagonal position is a position that coincides with the six apexes of the outer peripheral surface of the hexagonal head 4 of the workpiece 8 in the circumferential direction. In this case, the two diagonal positions T1 and T4 are located on the first diagonal line La1 of the head 4, and the two diagonal positions T2 and T5 are located on the second diagonal line La2 of the head 4. Further, the two diagonal positions T3 and T6 are located on the third diagonal La3 of the head 4. And when setting the circumferential position which measures the angle of the seating surface 7 of the workpiece | work 8 manually, as shown, for example to Fig.11 (a), the upper surface of one nail | claw part 76a of the clamping chuck | zipper 70 is previously carried out. Marking is performed at a predetermined position in the circumferential direction with a broken line-shaped mark 54 in the radial direction of the workpiece 8 or the like. The predetermined position in the circumferential direction corresponds to the origin position of an encoder (not shown) provided for detecting the rotation angle of the θ motor. Then, the operator causes the gripping portion 62 to grip one end portion of the workpiece 8 on the screw side so that the marking position of the tightening chuck 70 and one diagonal position T1 of the workpiece 8 coincide with each other in the circumferential direction. Then, six positions set by rotating 60 degrees from the origin position to 360 degrees in the circumferential direction of the workpiece 8 are set as diagonal positions.

なお、図11(b)では、対角位置T3の太い実線Uにより、座面7において、2次元形状データ作成のために形状を計測する計測範囲を示している。図11(b)に示すように、計測範囲では座面7の径方向内端付近及び径方向外端付近が除かれる。これにより、この2次元形状のデータに基づいて算出される座面角度の検出精度を高くできる。座面7の検出幅は、ワーク8の種類によって異なるので、座面角度の算出を行う前には、予め演算制御装置100に操作部を用いて作業者が検出幅を示す数値等を入力して指示する構成としてもよい。演算制御装置100は、その指示にしたがって、座面角度の算出で用いる検出幅を設定する。   In FIG. 11B, the measurement range in which the shape is measured for creating two-dimensional shape data on the seating surface 7 is indicated by the thick solid line U at the diagonal position T3. As shown in FIG. 11B, the vicinity of the radially inner end and the radially outer end of the seating surface 7 is excluded in the measurement range. Thereby, the detection accuracy of the bearing surface angle calculated based on the data of the two-dimensional shape can be increased. Since the detection width of the seating surface 7 varies depending on the type of the workpiece 8, before calculating the seating surface angle, the operator inputs a numerical value or the like indicating the detection width to the arithmetic control device 100 using the operation unit in advance. May be configured to instruct. The arithmetic and control unit 100 sets a detection width used for calculating the seating surface angle in accordance with the instruction.

次に、ワーク8の座面7の角度を計測する周方向位置を自動で検出して位置決めする場合を説明する。このとき、演算制御装置100には、第1カメラ39で撮像された投影形状を示すデータを表す信号が入力される。演算制御装置100は、その投影形状を示すデータから、ワーク8の対角位置に対応する適切なタイミングでワーク8に自動的にレーザ光を照射させ、そのレーザ光の受光に基づいて座面7の傾きを算出して出力する。   Next, the case where the circumferential position for measuring the angle of the seating surface 7 of the workpiece 8 is automatically detected and positioned will be described. At this time, a signal representing data indicating the projection shape captured by the first camera 39 is input to the arithmetic control device 100. The arithmetic and control unit 100 automatically irradiates the workpiece 8 with laser light at an appropriate timing corresponding to the diagonal position of the workpiece 8 from the data indicating the projected shape, and the seating surface 7 based on reception of the laser beam. Calculate and output the slope of.

図11(c)を用いて、ワーク8の投影形状から対角位置を求める方法を説明する。図11(c)では、ワーク8の頭部4付近を第1カメラ39(図1)で撮像した投影画像を斜格子部で示している。実際には、この斜格子部が黒くなった画像が撮像される。画像投影部34(図1)は、ワーク8の頭部4を撮像する。そして、座面角度算出部112は、第1カメラ39を用いて計測された頭部4の軸周りの寸法の変化に応じて、座面7の角度を算出して出力する。具体的には、θモータによるワーク8の回転に伴って六角形の頭部4の投影形状におけるX方向の幅が拡縮する。例えば、頭部4のX方向幅が最小であるE1となるときに、X方向中央が対角位置、例えばT3またはT6の位置となる。このときに2次元形状作成部110は、ワーク8のX方向中央にレーザ光を照射させ、そのレーザ光の受光に基づいて2次元形状データを作成する。座面角度算出部112は、2次元形状データに基づいて、180度角度が異なる2つの位置の座面角度である第1座面角度α(図13、図15、図16)及び第2座面角度β(図14、図15、図16)を算出して出力する。   A method for obtaining the diagonal position from the projected shape of the workpiece 8 will be described with reference to FIG. In FIG. 11C, a projected image obtained by capturing the vicinity of the head 4 of the work 8 with the first camera 39 (FIG. 1) is indicated by an oblique lattice portion. Actually, an image in which the oblique lattice portion is black is captured. The image projection unit 34 (FIG. 1) images the head 4 of the work 8. Then, the seating surface angle calculation unit 112 calculates and outputs the angle of the seating surface 7 according to a change in the dimension around the axis of the head 4 measured using the first camera 39. Specifically, as the workpiece 8 is rotated by the θ motor, the width in the X direction in the projected shape of the hexagonal head 4 is enlarged or reduced. For example, when the width of the head 4 in the X direction is the smallest E1, the center in the X direction is a diagonal position, for example, the position of T3 or T6. At this time, the two-dimensional shape creating unit 110 irradiates the center of the workpiece 8 with the laser beam and creates two-dimensional shape data based on the reception of the laser beam. Based on the two-dimensional shape data, the seat surface angle calculation unit 112 includes a first seat surface angle α (FIGS. 13, 15, and 16) that is a seat surface angle at two positions that are different by 180 degrees, and a second seat. The surface angle β (FIGS. 14, 15, and 16) is calculated and output.

一方、図11(c)で示すように頭部4の投影形状が二点鎖線Vとなったときには、頭部4のX方向幅が最大であるE2となる。このときには、X方向中央は二面幅の基準となり、対面位置と呼ばれる頭部4の外周面の平面部が位置する。演算制御装置100は、このときにワーク8のX方向中央にレーザ光を照射させ、それに基づいて座面7の傾きを算出してもよい。   On the other hand, when the projected shape of the head 4 becomes a two-dot chain line V as shown in FIG. 11C, the width of the head 4 in the X direction is E2, which is the maximum. At this time, the center in the X direction serves as a reference for the width of the two surfaces, and a flat portion of the outer peripheral surface of the head 4 called a facing position is located. At this time, the arithmetic and control unit 100 may irradiate the center of the workpiece 8 with the laser beam and calculate the inclination of the seating surface 7 based thereon.

なお、ワーク8が六角穴付きボルトである場合もあり、この場合には、頭部4の外周面は円筒面となるので、頭部4の外形の投影形状を用いて対角位置、または対面位置を求めることはできない。このときには、六角形等の非円形の頭部穴6に図11(d)に示すような頭部穴ビット180を嵌め込んで係合し、第1カメラ39は、頭部穴6に係合された頭部穴ビット180の軸周りの寸法を画像投影によって計測する。具体的には、演算制御装置100は、頭部穴ビット180において、断面六角形の頭部穴嵌め合い部182の投影形状から、頭部穴6の対角位置または対面位置を設定する。そして設定された対角位置または対面位置に応じて、2次元形状作成部110は、ワーク8のX方向中央にレーザ光を照射させ、それに基づいて2次元形状データを作成する。このとき、2次元形状作成部110は、第1カメラ39で撮像された投影形状から頭部4に係合された頭部穴ビット180のX方向の幅が最大または最小となるワーク8の軸方向回りの周方向複数位置における2次元形状データを作成する。座面角度算出部112は、第1カメラ39を用いて計測された頭部穴ビット180の寸法の変化に応じて、座面7の角度を算出して出力する。なお、頭部穴が六角穴以外の場合には、例えばワーク8の座面7の角度を計測する周方向位置を手動で設定することができる。ねじ形状自動計測システム10において、ワークにおいて座面角度を計測する周方向位置を手動で設定するか、または自動で設定するかは予め設定される。   In some cases, the work 8 is a hexagon socket head cap screw. In this case, the outer peripheral surface of the head 4 is a cylindrical surface. The position cannot be determined. At this time, a head hole bit 180 as shown in FIG. 11D is fitted into and engaged with a non-circular head hole 6 such as a hexagon, and the first camera 39 engages with the head hole 6. The dimension of the head hole bit 180 around the axis is measured by image projection. Specifically, the arithmetic and control unit 100 sets the diagonal position or the facing position of the head hole 6 from the projected shape of the head hole fitting portion 182 having a hexagonal cross section in the head hole bit 180. Then, according to the set diagonal position or facing position, the two-dimensional shape creating unit 110 irradiates the center of the workpiece 8 with the laser beam and creates two-dimensional shape data based on the laser beam. At this time, the two-dimensional shape creation unit 110 determines the axis of the workpiece 8 from which the width in the X direction of the head hole bit 180 engaged with the head 4 is maximized or minimized from the projected shape imaged by the first camera 39. Two-dimensional shape data at a plurality of circumferential positions around the direction is created. The seating surface angle calculation unit 112 calculates and outputs the angle of the seating surface 7 according to a change in the dimension of the head hole bit 180 measured using the first camera 39. When the head hole is other than a hexagonal hole, for example, the circumferential position for measuring the angle of the seating surface 7 of the workpiece 8 can be set manually. In the screw shape automatic measurement system 10, it is set in advance whether the circumferential position for measuring the seating surface angle in the workpiece is set manually or automatically.

図12〜14を用いて、ワーク8の座面7の計測アルゴリズムを説明する。図13は、第1例のワーク8の軸方向回りの角度位置が0度である場合におけるワークの座面の傾き角度を計測する状態を示す図である。(a)は、ワーク8と基準角度θc、第1基礎角度θC0、座角θ0Z、第1座面角度α及び座面平均傾き量γを示す図であり、(b)(c)は、(a)から取り出した一部の角度の関係を示す図である。図14は、第1例のワークの軸方向回りの角度位置が180度である場合におけるワークの座面の傾き角度を計測する状態を示す図である。(a)は、ワークと基準角度θc、第2基礎角度θC180、座角θ180Z、第2座面角度β及び座面平均傾き量γを示す図であり、(b)(c)は、(a)から取り出した一部の角度の関係を示す図である。 A measurement algorithm for the seating surface 7 of the workpiece 8 will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the tilt angle of the seating surface of the workpiece is measured when the angular position around the axial direction of the workpiece 8 of the first example is 0 degrees. (A) is a figure which shows the workpiece | work 8, reference angle (theta) c, 1st basic angle (theta) C0 , seating angle (theta) 0Z , 1st seating surface angle (alpha), and seating surface average inclination amount (gamma), (b) (c). It is a figure which shows the relationship of the one part angle taken out from (a). FIG. 14 is a diagram illustrating a state in which the tilt angle of the seating surface of the workpiece is measured when the angular position around the axial direction of the workpiece of the first example is 180 degrees. (A) is a view showing a workpiece and a reference angle θc, a second basic angle θ C180 , a seating angle θ180Z , a second seating surface angle β, and a seating surface average inclination amount γ, and (b) and (c) are It is a figure which shows the relationship of the one part angle taken out from (a).

以下では、ワーク8において、ねじ軸5の軸方向周りにおける0度位置及び180度位置の第1座面角度α、第2座面角度β及び合否判定値γaを算出する方法を中心に説明する。残りの角度位置における算出方法もワーク8の軸方向回りの角度位置が異なるだけで同様である。0度位置及び180度位置のように180度角度が異なる2つの位置の座面傾きを算出するのは、座面7が傾く側を精度よく求めるためである。   In the following, the method for calculating the first seating surface angle α, the second seating surface angle β, and the pass / fail judgment value γa at the 0 degree position and the 180 degree position around the axial direction of the screw shaft 5 in the workpiece 8 will be mainly described. . The calculation method for the remaining angular positions is the same except that the angular position of the workpiece 8 around the axial direction is different. The reason for calculating the seat surface inclination at two positions having different 180-degree angles such as the 0-degree position and the 180-degree position is to accurately obtain the side on which the seat surface 7 is inclined.

まず、図12に示すように、アダプタ80のリングゲージ82にワーク8をねじ込んで取り付ける。そしてこの状態で、ワーク8の2つの対角位置として、軸方向回りの0度位置と180度位置とにおける座面7の角度の計測を行う。   First, as shown in FIG. 12, the work 8 is screwed and attached to the ring gauge 82 of the adapter 80. In this state, as the two diagonal positions of the workpiece 8, the angle of the seat surface 7 at the 0 degree position and the 180 degree position around the axial direction is measured.

具体的には、ワーク8の軸周りの0度位置と180度位置とにおいて、2次元形状作成部110が、2直線が山形に交わる2次元形状データを作成する。例えば0度位置及び180度位置における基準角度θCを求めるために、まず2次元形状作成部110によって、座面7の母線P1とねじ軸5の外周面の母線Q1とから形成される2次元形状を作成する。具体的には、図13に示すように、0度位置において、2次元形状は、受光部の入力値のaX方向位置及びaZ方向変位について、2つの母線P1、Q1を用いて作成される。このとき、上記で説明したように、2つの母線は一部の直線部分だけがそれぞれ計測されていればよく、残りの部分は直線状に延長して求められてもよい。また、ねじ軸5の母線にはおねじ部がかかる場合もあり、この場合には、首下付近で計測された直線状の母線を延長して用いることもできる。なお、ねじ軸5のほぼ全体におねじ部が形成される場合において、ねじ軸5の母線として、おねじ部の山部の頂部を結んだ直線状の母線を作成してもよい。また、図14に示すように、180度位置において、座面7の母線P2とねじ軸5の外周面の母線Q2とから、2次元形状が0度位置の場合と同様に作成される。このとき、0度の角度位置で母線P1,Q1が計測された後、θモータによってワーク8を180度回転させることにより、180度の角度位置で母線P2,Q2を計測する。 Specifically, the two-dimensional shape creation unit 110 creates two-dimensional shape data in which two straight lines intersect with each other at a 0 degree position and a 180 degree position around the axis of the workpiece 8. For example, in order to obtain the reference angle θ C at the 0-degree position and the 180-degree position, the two-dimensional shape creation unit 110 first forms a two-dimensional shape formed from the bus P1 of the seating surface 7 and the busbar Q1 of the outer peripheral surface of the screw shaft 5. Create a shape. Specifically, as shown in FIG. 13, at the 0 degree position, a two-dimensional shape is created using two buses P1 and Q1 for the a X direction position and the a Z direction displacement of the input value of the light receiving unit. The At this time, as described above, it is sufficient that only two partial straight lines are measured for the two buses, and the remaining part may be obtained by extending linearly. Moreover, a male thread part may be applied to the bus bar of the screw shaft 5, and in this case, a linear bus bar measured near the neck can be extended and used. In addition, when a thread part is formed in the substantially whole screw shaft 5, you may create the linear bus line which tied the top part of the peak part of a male thread part as a bus line of the screw shaft 5. FIG. Further, as shown in FIG. 14, at the 180 degree position, the two-dimensional shape is created in the same manner as in the case where the two-dimensional shape is at the 0 degree position from the generatrix P2 of the seating surface 7 and the generatrix Q2 of the outer peripheral surface of the screw shaft 5. At this time, the buses P1 and Q1 are measured at an angular position of 0 degrees, and then the workpieces P2 and Q2 are measured at an angular position of 180 degrees by rotating the work 8 by 180 degrees with a θ motor.

そして、ワーク8のねじ軸中心線に相当する仮想軸方向線CLAを求めるために、0度位置及び180度位置におけるねじ軸5の母線の計測データを用いる。このとき、レーザ変位計50の照射軸方向aZを示す基準線CL(図10、図13)に対し直交する基準直交線CLRを求める。また、0度位置及び180度位置における基準直交線CLRとねじ軸の母線P1,P2(図13、図14)とのなす角度である第1基礎角度θC0及び第2基礎角度θC180を求める。そして、次の(3)式のように、第1基礎角度θC0及び第2基礎角度θC180のそれぞれの絶対値の平均値を、基準角度θCとして求める。
θC=(│θC0│+│θC180│)/2 ・・・(3)
Then, in order to obtain the virtual axis direction line CLA corresponding to the screw shaft center line of the workpiece 8, measurement data of the bus bar of the screw shaft 5 at the 0 degree position and the 180 degree position is used. At this time, a reference orthogonal line CLR orthogonal to the reference line CL (FIGS. 10 and 13) indicating the irradiation axis direction a Z of the laser displacement meter 50 is obtained. Further, a first basic angle θ C0 and a second basic angle θ C180 that are angles formed between the reference orthogonal line CLR and the screw shaft buses P1 and P2 (FIGS. 13 and 14) at the 0-degree position and the 180-degree position are obtained. . Then, as in the following equation (3), the average value of the absolute values of the first basic angle θ C0 and the second basic angle θ C180 is obtained as the reference angle θ C.
θ C = (| θ C0 | + | θ C180 |) / 2 (3)

そして、0度位置及び180度位置における座面7の母線の交点O1を通るように基準直交線CLRを平行移動して修正基準直交線CLR2を求める。修正基準直交線CLR2からねじ軸中心側に基準角度θC分傾けた直線が、仮想軸方向線CLAとなる。正規座面線CLTは、仮想軸方向線CLAに対し直交するので、仮想軸方向線CLAに対し90度傾けて求める。そして、正規座面線CLTに対する座面7の角度である第1座面角度α及び第2座面角度βのそれぞれを算出する。例えば、図13に示す0度位置において、座面7の母線Q1がねじ軸5の先端側((−)側)に傾斜しているので、母線Q1と正規座面線CLTとがなす角度である第1座面角度αは負の値となる。また、図14に示す180度位置でも、座面の母線Q2がねじ軸の先端側((−)側)に傾斜しているので、母線Q1と正規座面線CLTとがなす角度である第2座面角度βも負の値となる。 Then, the reference orthogonal line CLR is translated so as to pass through the intersection point O1 of the generating line of the seating surface 7 at the 0 degree position and the 180 degree position to obtain the corrected reference orthogonal line CLR2. A straight line inclined by the reference angle θ C from the corrected reference orthogonal line CLR2 toward the screw shaft center side becomes the virtual axis direction line CLA. Since the normal bearing surface line CLT is orthogonal to the virtual axis direction line CLA, it is obtained by tilting it by 90 degrees with respect to the virtual axis direction line CLA. Then, the first seating surface angle α and the second seating surface angle β, which are the angles of the seating surface 7 with respect to the normal seating surface line CLT, are calculated. For example, at the 0 degree position shown in FIG. 13, the bus line Q1 of the seat surface 7 is inclined toward the tip side ((−) side) of the screw shaft 5, so that the angle formed by the bus line Q1 and the normal seat surface line CLT is A certain first bearing surface angle α is a negative value. In addition, even at the 180-degree position shown in FIG. 14, since the generatrix Q2 of the seating surface is inclined toward the tip side ((−) side) of the screw shaft, the angle formed by the generatrix Q1 and the normal seating surface line CLT is the first angle. The two-seat surface angle β is also a negative value.

そして、座面角度算出部112は、正規座面線CLTに対する座面7の傾き方向を正負で分けた場合において、第1座面角度α及び第2座面角度βの和の正負の符号から座面7の傾き方向を判定する。具体的には、第1座面角度α及び第2座面角度βの和が正の場合(α+β>0)には、座面傾き方向を正と判定する。このとき、座面7は、外周端がワーク8の他端側(図13(a)の上端側)に向かうように座面7が傾斜して、頭部4の先端側に向くように傾く。この場合、頭部4を上とした場合に座面7の傾きは上に開くのでV型である。また、第1座面角度α及び第2座面角度βの和が負の場合(α+β<0)には、座面傾き方向を負と判定する。このとき、座面7は、外周端がワーク8の一端側(図13(a)の下側)に向かうように座面7が傾斜して、ねじ軸5の先端側に向くように傾く。この場合、頭部4を上とした場合に座面7の傾きは下に開くので逆V型である。さらに、第1座面角度α及び第2座面角度βの和が0の場合(α+β=0)には座面傾き方向は0であり、座面7の傾きは直線型である。   Then, the seating surface angle calculation unit 112 calculates the sign of the sum of the first seating surface angle α and the second seating surface angle β when the inclination direction of the seating surface 7 with respect to the normal seating surface line CLT is divided into positive and negative. The inclination direction of the seating surface 7 is determined. Specifically, when the sum of the first seating surface angle α and the second seating surface angle β is positive (α + β> 0), the seating surface tilt direction is determined to be positive. At this time, the seat surface 7 is inclined so that the outer peripheral end is inclined toward the other end side of the workpiece 8 (the upper end side in FIG. 13A) and toward the distal end side of the head 4. . In this case, when the head 4 is set to the top, the inclination of the seat surface 7 opens upward, and is V-shaped. When the sum of the first seating surface angle α and the second seating surface angle β is negative (α + β <0), the seating surface tilt direction is determined to be negative. At this time, the seat surface 7 is inclined so that the outer peripheral end is inclined toward the one end side (the lower side of FIG. 13A) of the workpiece 8 and toward the tip end side of the screw shaft 5. In this case, since the inclination of the seat surface 7 opens downward when the head 4 is set to the top, it is an inverted V type. Further, when the sum of the first seating surface angle α and the second seating surface angle β is 0 (α + β = 0), the seating surface tilt direction is 0, and the seating surface 7 has a linear tilt.

また、座面角度算出部112は、第1座面角度αの絶対値と第2座面角度βの絶対値とから、座面7の平均傾き量γを算出する。具体的には、平均傾き量γは、次の(4)式のように、第1座面角度αの絶対値と第2座面角度βの絶対値との平均値により求められる。
γ=(│α│+│β│)/2 ・・・(4)
Further, the seating surface angle calculation unit 112 calculates an average inclination amount γ of the seating surface 7 from the absolute value of the first seating surface angle α and the absolute value of the second seating surface angle β. Specifically, the average inclination amount γ is obtained by the average value of the absolute value of the first seating surface angle α and the absolute value of the second seating surface angle β as in the following equation (4).
γ = (│α│ + │β│) / 2 (4)

さらに、座面角度算出部112は、算出された平均傾き量γと、座面7の傾き判定方向の判定結果とから、座面傾きの合否判定を行う。例えば、座面7が逆V型に傾斜する場合、及び座面7が直線型である場合には、次の(5)式のように、平均傾き量γが合否判定値γaと一致する。
γa=γ ・・・(5)
Furthermore, the seating surface angle calculation unit 112 performs a pass / fail determination of the seating surface tilt from the calculated average tilt amount γ and the determination result of the tilting determination direction of the seating surface 7. For example, when the seating surface 7 is tilted in an inverted V shape and when the seating surface 7 is a linear type, the average tilt amount γ matches the pass / fail judgment value γa as in the following equation (5).
γa = γ (5)

また、座面7がV型に傾斜する場合には、次の(6)式のように、平均傾き量γに(−1)を乗じたものが合否判定値γaとなる。
γa=(−1)×γ ・・・(6)
Further, when the seating surface 7 is inclined in a V shape, a value obtained by multiplying the average inclination amount γ by (−1) as the following equation (6) becomes the pass / fail judgment value γa.
γa = (− 1) × γ (6)

そして、座面角度算出部112は、合否判定値γaが0以上である場合、すなわち、座面7が逆V型に傾斜するか、または直線型である場合には合格判定を行う。また、座面角度算出部112は、合否判定値γaが0未満である場合、すなわち、座面がV型に傾斜する場合には不合格判定を行う。これにより、使用可能なワーク8か否かを判定できる。このとき、座面7が逆V型である場合には、ねじをねじ孔にねじ込む場合に座面7がねじ孔の開口周辺部の側面に押し付けられる。これにより、座面7が平面に近づくように変形して側面との接触面積が大きくなる。これにより、ねじの頭部4とねじ孔との間に皿ばねが配置される場合と同様に抜け止めが行われながら、ねじがねじ孔に強く結合される。一方、座面7がV型である場合には、ねじをねじ孔にねじ込んでも座面7とねじ孔開口周辺部の側面との接触面積は小さいままであり、ねじのねじ孔に対する結合強度は小さい。このため、上記の合格判定を行う方法によれば、使用可能なワーク8か否かを適切に判定できる。   And the seat surface angle calculation part 112 performs a pass determination, when the pass / fail judgment value (gamma) a is 0 or more, ie, when the seat surface 7 inclines to a reverse V type or is a linear type. In addition, the seating surface angle calculation unit 112 performs a failure determination when the acceptance / rejection determination value γa is less than 0, that is, when the seating surface is inclined in a V shape. Thereby, it can be determined whether or not the workpiece 8 is usable. At this time, when the seat surface 7 is an inverted V type, when the screw is screwed into the screw hole, the seat surface 7 is pressed against the side surface of the periphery of the opening of the screw hole. Thereby, the seat surface 7 is deformed so as to approach a flat surface, and the contact area with the side surface is increased. As a result, the screw is strongly coupled to the screw hole while retaining the same as when the disc spring is disposed between the screw head 4 and the screw hole. On the other hand, when the seat surface 7 is V-shaped, even if the screw is screwed into the screw hole, the contact area between the seat surface 7 and the side surface around the screw hole opening remains small, and the coupling strength of the screw to the screw hole is small. For this reason, according to the method of performing the above pass determination, it is possible to appropriately determine whether or not the work 8 is usable.

そして、座面角度算出部112は、算出された第1座面角度α、第2座面角度β、座面傾き方向、平均傾き量γ、及び合否判定値γaの計算結果を出力装置104(図1)によって出力する。このとき、計算結果を示す情報、例えば数値を含む検査書が出力装置104によって出力される。出力装置104は、第1座面角度α、第2座面角度β、座面傾き方向、平均傾き量γ、及び合否判定値γaの1つ、または一部のみを出力するものであってもよい。このとき、座面角度算出部112は、第1座面角度αのみを算出するものであってもよい。出力装置104は、ディスプレイまたは記録装置または検査書の内容が記録されたファイルを外部に出力または送信するものであってもよい。   Then, the seat surface angle calculation unit 112 outputs the calculation results of the calculated first seat surface angle α, second seat surface angle β, seat surface tilt direction, average tilt amount γ, and pass / fail judgment value γa to the output device 104 ( 1). At this time, information indicating the calculation result, for example, an inspection document including a numerical value is output by the output device 104. The output device 104 may output only one or a part of the first seat surface angle α, the second seat surface angle β, the seat surface tilt direction, the average tilt amount γ, and the pass / fail judgment value γa. Good. At this time, the seat surface angle calculation unit 112 may calculate only the first seat surface angle α. The output device 104 may output or transmit a display, a recording device, or a file in which the contents of the inspection document are recorded to the outside.

次に、図13、図14を用いて、合否判定値γaを算出する方法をより具体的に説明する。例えば図13に示す0度位置で第1座面角度αが−15度として算出され、図14に示す180度位置で第2座面角度βが−5度として算出された場合を考える。この場合、傾き方向を判定するためにα+βが算出される。α+β=−20(度)であるので、座面は逆V型に傾いていると判定される。さらに、平均傾き量γは、(4)式からγ=10(度)として算出される。このとき、座面が逆V型であるので、(5)式から合否判定値γa=10(度)と算出され、γaが0以上であるので合格と判定される。   Next, a method for calculating the pass / fail determination value γa will be described in more detail with reference to FIGS. 13 and 14. For example, let us consider a case where the first seating surface angle α is calculated as −15 degrees at the 0 degree position shown in FIG. 13 and the second seating surface angle β is calculated as −5 degrees at the 180 degree position shown in FIG. In this case, α + β is calculated to determine the tilt direction. Since α + β = −20 (degrees), it is determined that the seating surface is inclined in an inverted V shape. Further, the average inclination amount γ is calculated from the equation (4) as γ = 10 (degrees). At this time, since the seating surface is an inverted V type, the pass / fail judgment value γa = 10 (degrees) is calculated from the equation (5), and since γa is 0 or more, it is determined to be acceptable.

図15(a)は、第2例のワーク8において、軸方向回りの角度位置が0度である場合におけるワークの座面7の傾き角度を計測する状態を示している、図13(a)に対応する図である。図15(b)は、第2例のワーク8において、軸方向回りの角度位置が180度である場合におけるワークの座面の傾き角度を計測する状態を示している、図14(a)に対応する図である。   FIG. 15A shows a state in which the inclination angle of the seating surface 7 of the workpiece is measured when the angular position around the axial direction is 0 degree in the workpiece 8 of the second example. It is a figure corresponding to. FIG. 15B shows a state in which the tilt angle of the seating surface of the workpiece is measured when the angular position about the axial direction is 180 degrees in the workpiece 8 of the second example. It is a corresponding figure.

図15に示す第2例のワーク8の場合、座面はV型に傾いている。このとき、図15(a)に示す0度位置で第1座面角度αが15度として算出され、図15(b)に示す180度位置で第2座面角度βが5度として算出される。この場合、傾き方向を判定するためにα+βが算出され、α+β=20(度)であるので、座面7はV型に傾いていると判定される。さらに、平均傾き量γは、(4)式からγ=10(度)として算出される。このとき、座面がV型であるので、(6)式から合否判定値γa=−10(度)と算出され、γaが0未満であるので不合格と判定される。   In the case of the workpiece 8 of the second example shown in FIG. 15, the seating surface is inclined in a V shape. At this time, the first seating surface angle α is calculated as 15 ° at the 0 ° position shown in FIG. 15A, and the second seating surface angle β is calculated as 5 ° at the 180 ° position shown in FIG. 15B. The In this case, α + β is calculated in order to determine the tilt direction, and α + β = 20 (degrees), so it is determined that the seat surface 7 is tilted in a V shape. Further, the average inclination amount γ is calculated from the equation (4) as γ = 10 (degrees). At this time, since the seating surface is V-shaped, the pass / fail judgment value γa = −10 (degrees) is calculated from the equation (6), and since γa is less than 0, it is determined to be unacceptable.

図16(a)は、第3例のワーク8において、軸方向回りの角度位置が0度である場合におけるワークの座面7の傾き角度を計測する状態を示している、図13(a)に対応する図である。図16(b)は、第3例のワーク8において、軸方向回りの角度位置が180度である場合におけるワークの座面7の傾き角度を計測する状態を示している、図14(a)に対応する図である。   FIG. 16A shows a state in which the tilt angle of the seating surface 7 of the workpiece is measured when the angular position around the axial direction is 0 degrees in the workpiece 8 of the third example. It is a figure corresponding to. FIG. 16B shows a state in which the inclination angle of the seating surface 7 of the workpiece is measured when the angular position around the axial direction is 180 degrees in the workpiece 8 of the third example. It is a figure corresponding to.

図16に示す第3例のワークの場合、座面7は直線型であるが、正規座面線CLTに対し傾いている。このとき、図16(a)に示す0度位置で第1座面角度αが15度として算出され、図16(b)に示す180度位置で第2座面角度βが−15度として算出される。この場合、傾き方向を判定するためにα+βが算出され、α+β=0(度)であるので、座面7は直線型であると判定される。一方、平均傾き量γは、(4)式からγ=15(度)として算出される。このとき、座面7が直線型であるので、(5)式から合否判定値γa=15(度)と算出され、γaが0以上であるので合格と判定される。図16に示す直線型の場合には、ねじをねじ孔にねじ込む場合に座面7の一方側(図16(a)の左側、図16(b)の右側)がねじ孔の開口周辺部の側面に押し付けられるので、座面7が平面に近づくように変形して側面との接触面積が大きくなる。この場合も、逆V型と同様にねじがねじ孔に強く結合される。   In the case of the work of the third example shown in FIG. 16, the seating surface 7 is linear, but is inclined with respect to the normal seating surface line CLT. At this time, the first seating surface angle α is calculated as 15 ° at the 0 ° position shown in FIG. 16A, and the second seating surface angle β is calculated as −15 ° at the 180 ° position shown in FIG. 16B. Is done. In this case, α + β is calculated in order to determine the tilt direction, and α + β = 0 (degrees), so the seating surface 7 is determined to be linear. On the other hand, the average inclination amount γ is calculated from the equation (4) as γ = 15 (degrees). At this time, since the seat surface 7 is a linear type, the pass / fail judgment value γa = 15 (degrees) is calculated from the equation (5), and since γa is 0 or more, it is determined to be acceptable. In the case of the straight type shown in FIG. 16, when the screw is screwed into the screw hole, one side of the seat surface 7 (left side of FIG. 16 (a), right side of FIG. 16 (b)) is the periphery of the opening of the screw hole. Since it is pressed against the side surface, the seating surface 7 is deformed so as to approach a flat surface, and the contact area with the side surface increases. Also in this case, the screw is strongly coupled to the screw hole as in the inverted V type.

また、図16の計算結果のように、合否判定値γaが正であり、かつ、直線型であることが計算結果から分かる場合には、座面7が直線型であり、かつ、正規座面線CLTに対し座面7が傾いているということも判断できる。これにより、第1座面角度αと第2座面角度βとの差だけを用いて座面傾きを判断する判断方法の場合とは異なり、座面7の傾き状態をより精度よく判断できる。 In addition, as shown in the calculation result of FIG. 16, when the pass / fail judgment value γa is positive and the calculation result indicates that the value is linear, the seating surface 7 is linear and the normal seating surface. It can also be determined that the seat surface 7 is inclined with respect to the line CLT. This makes it possible to determine the inclination state of the seating surface 7 with higher accuracy, unlike the determination method that determines the seating surface inclination using only the difference between the first seating surface angle α and the second seating surface angle β.

なお、上記では、ワーク8の座面傾き以外の寸法を、カメラを用いて計測する場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の構造に適用できる。 In the above description, the case in which dimensions other than the seat surface inclination of the workpiece 8 are measured using a camera has been described. However, the present invention is not limited to this, and various types can be used without departing from the spirit of the present invention. Applicable to structure.

2 おねじ部、3 首下部、4 頭部、5 ねじ軸、6 頭部穴、7 座面、8 ワーク、9 円筒部、10 ねじ形状自動計測システム、12 ねじ形状自動計測装置、16 基台、18 柱部材、20 昇降アクチュエータ、20a アクチュエータケース、20b Yモータ、22 Yテーブル、22a テーブル本体、22b 光源テーブル、23 ブラケット、23a 板部、24 位置センサ、25 第1カメラY移動テーブル、32 光学的計測装置、34 画像投影部、35 第1カメラZ移動テーブル、36 光源、37 第1カメラ移動アクチュエータ、38 第1カメラ群、39a,39b,39c 第1カメラ、40 頭部計測部、42 第2カメラ群、43a,43b,43c 第2カメラ、44 第2カメラ移動テーブル、45 カメラ切換アクチュエータ、45a 電動モータ、46 第2カメラ移動アクチュエータ、46a 電動モータ、50 レーザ変位計、51 照射部、52 受光部、54 マーク、60 把持回転部、62 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 爪部、78a,78b ピストン、80 アダプタ、82 リングゲージ、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、110 2次元形状作成部、112 座面角度算出部、170,171 輪郭データ、172,174,176 回帰直線、173,177 垂線、180 頭部穴ビット、182 頭部穴嵌め合い部、184 鍔部、186 把持用円筒部、190 照明部、192 照明移動機構。   2 Male thread part, 3 neck lower part, 4 head part, 5 screw shaft, 6 head hole, 7 seating surface, 8 workpiece, 9 cylindrical part, 10 thread shape automatic measuring system, 12 thread shape automatic measuring device, 16 base 18 pillar member, 20 lift actuator, 20a actuator case, 20b Y motor, 22 Y table, 22a table body, 22b light source table, 23 bracket, 23a plate part, 24 position sensor, 25 first camera Y moving table, 32 optical Measurement device, 34 image projection unit, 35 first camera Z movement table, 36 light source, 37 first camera movement actuator, 38 first camera group, 39a, 39b, 39c first camera, 40 head measurement unit, 42 2 camera group, 43a, 43b, 43c 2nd camera, 44 2nd camera movement table, 45 turtles Switching actuator, 45a Electric motor, 46 Second camera movement actuator, 46a Electric motor, 50 Laser displacement meter, 51 Irradiation unit, 52 Light receiving unit, 54 mark, 60 Grip rotating unit, 62 Gripping unit, 70 Tightening chuck, 72 Support Base, 74a, 74b, 74c slide base, 76a, 76b, 76c claw part, 78a, 78b piston, 80 adapter, 82 ring gauge, 86 holder, 88 clamping ring part, 90 stopper collar part, 100 arithmetic control unit, 102 empty Pressure control device, 104 output device, 110 two-dimensional shape creation unit, 112 seating surface angle calculation unit, 170, 171 contour data, 172, 174, 176 regression line, 173, 177 perpendicular, 180 head hole bit, 182 head Hole fitting part, 184 collar part, 186 cylindrical part for gripping, 90 illumination unit, 192 lighting moving mechanism.

Claims (8)

ねじを計測対象ワークとして、前記ワークのおねじ側の軸方向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一方端が把持された前記ワークの周方向一部において、前記ワークのねじ軸の外周面と前記ワークの頭部の座面とにレーザ光を照射する照射部、及び前記レーザ光の反射光を受光する受光部を含み、前記ねじ軸の外周面の母線と前記座面の母線との変位を計測する変位計と、
前記ワークの軸方向回りの周方向複数位置のうち、少なくとも第1位置において前記変位計で計測された変位に基づく2次元形状を示すデータと、前記変位計の照射軸方向を示す基準線とから、前記ねじ軸の軸方向に対応する仮想軸方向線に対し直交する正規座面線に対する前記座面の角度である第1座面角度を算出する演算制御装置とを備える、ねじ形状自動計測システム。
With a screw as a measurement target workpiece, a gripping portion that grips one axial end of the workpiece on the screw side,
A gripping rotation unit that rotates the gripping unit 360 degrees around the axial direction;
Irradiation that irradiates laser light to the outer peripheral surface of the screw shaft of the workpiece and the seating surface of the head of the workpiece in a part of the workpiece in the circumferential direction, where one end in the axial direction of the male screw is held by the holding portion A displacement meter for measuring the displacement between the generatrix of the outer peripheral surface of the screw shaft and the generatrix of the seat surface, and a light receiving portion that receives the reflected light of the laser beam,
From data indicating a two-dimensional shape based on a displacement measured by the displacement meter at least at a first position among a plurality of circumferential positions around the axial direction of the workpiece, and a reference line indicating an irradiation axis direction of the displacement meter A screw shape automatic measurement system comprising: an arithmetic control device that calculates a first seating surface angle that is an angle of the seating surface with respect to a normal seating surface line orthogonal to a virtual axis direction line corresponding to the axial direction of the screw shaft. .
請求項1に記載のねじ形状自動計測システムにおいて、
前記演算制御装置は、前記第1位置における前記第1座面角度の算出値を出力する、ねじ形状自動計測システム。
In the screw shape automatic measurement system according to claim 1,
The calculation control device is a screw shape automatic measurement system that outputs a calculated value of the first seating surface angle at the first position.
請求項1に記載のねじ形状自動計測システムにおいて、
前記演算制御装置は、前記第1位置とは前記ワークの軸方向周りで180度異なる第2位置において前記変位計で計測された変位に基づく2次元形状を示すデータと、前記基準線とから、前記正規座面線に対する前記座面の角度である第2座面角度を算出し、前記正規座面線に対する前記座面の傾き方向を正負で分けた場合において、前記第1座面角度及び前記第2座面角度の和の正負の符号から前記座面の傾き方向を判定する、ねじ形状自動計測システム。
In the screw shape automatic measurement system according to claim 1,
The arithmetic and control unit, based on data indicating a two-dimensional shape based on a displacement measured by the displacement meter at a second position different from the first position by 180 degrees around the workpiece in the axial direction, and the reference line, When the second seating surface angle that is the angle of the seating surface with respect to the normal seating surface line is calculated, and the inclination direction of the seating surface with respect to the regular seating surface line is divided by positive and negative, the first seating surface angle and the A screw shape automatic measurement system that determines the inclination direction of the seating surface from the sign of the sum of the second seating surface angles.
請求項3に記載のねじ形状自動計測システムにおいて、
前記第1座面角度の絶対値と前記第2座面角度の絶対値とから前記座面の平均傾き量を算出する、ねじ形状自動計測システム。
In the screw shape automatic measurement system according to claim 3,
An automatic screw shape measurement system that calculates an average inclination amount of the seating surface from an absolute value of the first seating surface angle and an absolute value of the second seating surface angle.
請求項4に記載のねじ形状自動計測システムにおいて、
前記演算制御装置は、前記第1位置及び前記第2位置において、前記座面の外周端が前記ワークの一端側に向かうように前記座面が傾斜する場合を逆V型とし、前記座面の外周端が前記ワークの他端側に向かうように前記座面が傾斜する場合をV型とし、前記座面の傾き方向が0の場合を直線型とした場合において、前記座面が逆V型に傾斜するかまたは直線型である場合に合格判定を行い、前記座面がV型に傾斜する場合に不合格判定を行う、ねじ形状自動計測システム。
In the screw shape automatic measurement system according to claim 4,
In the first position and the second position, the arithmetic and control unit uses a case where the seat surface is inclined so that an outer peripheral end of the seat surface is directed to one end side of the workpiece, In the case where the seat surface is inclined so that the outer peripheral end is directed to the other end side of the workpiece, the seat surface is an inverted V type in the case where the seat surface is inclined when the tilt direction is zero. A screw shape automatic measurement system that performs a pass determination when the bearing surface is inclined to a straight line type or performs a failure determination when the seat surface is inclined to a V type.
請求項1から請求項5のいずれか1に記載のねじ形状自動計測システムにおいて、
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、前記基台の上側に軸方向周りに回転可能に設けられ、
前記頭部、または前記頭部の頭部穴に係合された頭部係合アダプタを撮像する画像投影部を備え、
前記演算制御装置は、
前記画像投影部で撮像された前記頭部または前記頭部係合アダプタの軸周りの寸法の変化に応じて、前記正規座面線に対する前記座面の角度を算出する、ねじ形状自動計測システム。
In the screw shape automatic measurement system according to any one of claims 1 to 5,
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 side of the base so as to be rotatable around the axial direction,
An image projection unit that images the head or a head engaging adapter engaged with a head hole of the head;
The arithmetic and control unit is
The screw shape automatic measurement system which calculates the angle of the said seat surface with respect to the said normal seat surface line according to the change of the dimension around the axis of the said head or the said head engagement adapter imaged by the said image projection part.
請求項6に記載のねじ形状自動計測システムにおいて、
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、ねじ形状自動計測システム。
In the screw shape automatic measurement system according to claim 6,
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 shape automatic measuring system.
請求項7に記載のねじ形状自動計測システムにおいて、
前記演算制御装置は、前記投影撮像カメラで撮像された投影形状から前記頭部または前記頭部係合アダプタのX方向の幅が最大または最小となる前記ワークの軸方向回りの周方向複数位置における前記2次元形状を示す前記データを作成し、前記データから前記正規座面線に対する前記座面の角度を算出する、ねじ形状自動計測システム。
In the screw shape automatic measurement system according to claim 7,
The arithmetic and control unit is provided at a plurality of circumferential positions around the axial direction of the workpiece at which the width in the X direction of the head or the head engaging adapter is maximum or minimum from the projection shape captured by the projection imaging camera. A screw shape automatic measurement system that creates the data indicating the two-dimensional shape and calculates an angle of the seating surface with respect to the regular seating surface line from the data.
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