JP2995955B2 - タップ深さ測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ねじ穴のタップ深さを
測定するタップ深さ測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークに形成されたねじ穴のタッ
プ深さを検出する際には、図７に示されるような測定具
１０が用いられていた。この測定具１０は、ばね材等か
らなる検出子１１を有し、この検出子１１の先端部には
ねじ山に接触する突起１２が形成されている。また、検
出子１１の先端部からねじ穴の基準とするタップ深ｄさ
に対応した位置には、刻み線１３が設けられている。

【０００３】このような測定具１０を用いてねじ穴１４
のタップ深さを検出するには、図８に示されるように、
測定者は、検出子１１をねじ穴１４に挿入して、ねじ穴
１４の最下端に位置するねじ山１５に前記突起１２が接
触したことを知覚する。この状態のままで、検出子１１
の刻み線１３と、ねじ穴１４の上端面１４ａとの間の相
対的な位置関係を目視で判断することにより、測定者
は、ねじ穴１４のタップ深さが基準内か否かを判断す
る。すなわち、図８に示されるように検出子１１の刻み
線１３が目視で認識できなかった場合は、タップ深さが
基準とする深さ以上あることを意味し、測定者はねじ穴
１４のタップ深さが基準内であると判断する。逆に、刻
み線１３を目視で認識できた場合は、タップ深さが基準
とする深さよりも浅いことを意味し、測定者はねじ穴１
４のタップ深さが基準外であると判断する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記測
定具１０を用いてねじ穴１４のタップ深さを検出する場
合、検出子１１の突起１２と、ねじ穴１４の最下端に位
置するねじ山１５との接触状態を、測定者が検出子１１
をねじ穴１４に挿入して行うものであるため、前記接触
状態にはばらつきが生じやすくなる。更に、検出子１１
の刻み線１３と、ねじ穴１４の上端面１４ａとの間の相
対的な位置関係を目視で判断するため、目の位置によっ
て、タップ深さが基準内にあるか否かの判定が変わって
しまうことになる。このように上述した測定方法では測
定者の知覚が介在する以上、測定者の個人差ないし熟練
度によって生じる測定誤差や繰り返し測定した際の誤
差、あるいは誤判断を無くすことができないという問題
があった。

【０００５】更に、刻み線１３と、ねじ穴１４の上端面
１４ａとの比較によって、ねじ穴１４のタップ深さが基
準とする深さよりも深いか浅いかが判断できるだけであ
り、タップ深さを定量的に把握することができないとい
う問題もある。

【０００６】しかも、ねじ穴１４の径が同じでも、基準
とするタップ深さの数に応じて検出子１１を用意しなけ
ればならず、ねじ穴１４の径が異なれば、ねじ穴１４に
おける径とタップ深さとの組み合わせの数だけ検出子１
１が必要となる。このため、測定具１０を選択する作業
が繁雑で、測定作業を迅速に行うことができなくなると
いう欠点もある。

【０００７】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、ねじ穴のタップ深さを
正確に、かつ、定量的に測定し得るタップ深さ測定装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ワークに形成されたねじ穴のねじ山に接触
する接触部を備えた検出子が取り付けられた測定工具
と、前記測定工具が着脱自在に取り付けられるヘッド
と、 前記ヘッドを前記ワークに対して相対的に移動して
前記測定工具を測定開始位置まで移動させると共に、前
記ねじ山に前記接触部を接触させつつ前記ヘッドを前記
ワークに対して相対的に移動させる検出子駆動手段と、
前記検出子の振動を検出する振動検出手段と、前記振動
検出手段で検出した前記検出子の振動から前記ねじ山の
数をカウントすると共にこのカウント数と予め入力され
た前記ねじ山のピッチとから前記ねじ穴のタップ深さを
演算する処理部とを有するタップ深さ測定装置である。

【０００９】

【作用】検出子駆動手段により、ねじ山に検出子の接触
部を接触させつつこの検出子をねじ穴に対して相対的に
移動させると、検出子がねじ山を乗り越えるように移動
するときに、検出子に振動が発生する。この振動は振動
検出手段により検出される。そして、処理部において、
検出子の振動からねじ山の数をカウントすると共にこの
カウント数と予め入力されたねじ山のピッチとを積算す
ることによって、ねじ穴のタップ深さが定量的に測定さ
れる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るタップ深さ測
定装置について、図面に基づいて詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施例に係るタップ深さ測定装置を示す
外観図である。図示するように、ＮＣ制御母機２０は、
ワークＷを支持するワーク支持台２１と、３軸制御で移
動自在となったヘッド２２とを有する。前記ワークＷに
はねじ穴１４が形成されており、このねじ穴１４のタッ
プ深さを検出する測定工具２３が前記ヘッド２２に対し
て着脱自在に取り付けられている。測定工具２３はねじ
穴１４の有効穴径に対応して複数の種類が用意されてお
り、図示しないマガジンに保持されている。また、図示
しない自動工具交換装置（ＡＴＣ）によって、ねじ穴１
４の有効穴径に応じて、ヘッド２２に取り付けられた測
定工具２３は、マガジンに保持された測定工具２３と交
換されるようになっている。

【００１１】測定工具２３は、図２に拡大して示すよう
に、本体部２４と、ヘッド２２の内部に取り付けられる
基端部２５とを有している。本体部２４にはステム状の
検出子２６が軸２７を中心にして回動自在に取り付けら
れ、この検出子２６の下方先端部には、ねじ穴１４に形
成されたねじ部２８に接触する接触部２９が設けられて
いる。検出子２６と本体部２４に設けたリブ３０との間
には、接触部２９が径方向外方に向けて回動する方向の
弾発力を検出子２６に対して付勢する弾性体３１が設け
られている。図示する弾性体３１は圧縮コイルバネであ
り、このバネ３１の弾発力による検出子２６の回動位置
を規制するために、検出子２６に当接するストッパ３２
が本体部２４に設けられている。尚、弾性体３１として
のコイルバネは取り付ける位置によっては引張りコイル
バネとなり、また、弾性体３１はコイルバネに限られ
ず、板バネやゴム材料等のように弾発力を検出子に対し
て付勢し得るものであればいかなるものでも良い。

【００１２】測定工具２３が取り付けられたヘッド２２
を図２に示すＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に沿って移動させ
るために、ＮＣ制御母機２０には直進精度の良好な送り
機構（図示省略）が設けられている。タップ深さの測定
を行うときには、ヘッド２２は、図示しないＮＣ制御装
置からの制御信号によって、測定工具２３の軸線がねじ
穴１４の中心位置と一致する測定開始位置（Ｘ方向、Ｙ
方向）に移動されるようになっている。各測定工具２３
の検出子２６はねじ穴１４の有効穴径Ｄに対応して製作
されており、穴径Ｄに対応した測定工具２３が取り付け
られたヘッド２２を前記測定開始位置に移動した場合に
は、検出子２６の接触部２９はねじ穴１４のねじ部２８
の上方（Ｚ方向）に位置し、測定開始位置からヘッド２
２を下方（Ｚ方向）に移動すると、検出子２６の接触部
２９がねじ山３３に接触するようになっている。従っ
て、ヘッドをＺ方向に沿って移動させる送り機構が、ね
じ山３３に接触部２９を接触させつつ検出子２６を移動
させる検出子駆動手段として機能している。

【００１３】ヘッド２２を下方（Ｚ方向）に移動する
と、検出子２６はねじ山３３を乗り越えるようにして移
動するが、この移動に伴って検出子２６には振動が発生
することになる。この振動を検出するために、検出子２
６の上方先端部には、振動検出手段としての振動センサ
３４が取り付けられている。そして、タップ深さ測定装
置には、図１に示されるように、振動センサ３４で検出
した検出子２６の振動からねじ山３３の数をカウントす
ると共にこのカウント数と予め入力されたねじ山３３の
ピッチとからタップ深さを演算する処理部３５と、演算
結果を表示する表示部３６とが設けられている。

【００１４】これら処理部３５及び表示部３６の概略構
成を示すと図３の通りである。図示するように、振動セ
ンサ３４はアンプ４０を介してカウンタ４１に接続され
ており、振動センサ３４で検知した振幅信号をアンプ４
０でアナログ電圧に変換したのち、カウンタ４１に振幅
電圧を出力している。アンプ４０から出力されるパルス
波には、図４に示すように、ねじ山３３を検知したこと
による波形のみならず、測定環境下における外部からの
微小な振動に伴う波形や、大きな振動や衝撃等による波
形も表れる。そのため、ねじ山３３を検知したときに出
力される振幅電圧を識別するために、前記カウンタ４１
には、予めＨｉ電圧とＬｏ電圧とが設定されている。つ
まり、Ｈｉ電圧とＬｏ電圧との範囲にパルス波のピーク
があるもの（ｐ１〜ｐ５）が、ねじ山３３を検知したと
きに出力される振幅電圧であり、カウンタ４１はこれら
をカウントする。また、Ｌｏ電圧よりも低いエリアにパ
ルス波のピークがあるもの（ｐ６、ｐ７）は、外部から
の微小な振動に伴う振幅電圧であり、Ｈｉ電圧よりも高
いエリアにパルス波のピークがあるもの（ｐ８）は、外
部からの大きな振動や衝撃等に伴う振幅電圧であるた
め、カウンタ４１はこれらをカウントしないようになっ
ている。Ｈｉ電圧とＬｏ電圧は、測定環境下で、ねじ山
数が既知のマスタータップを用いて決定されるものであ
り、例えば、Ｈｉ電圧に７Ｖが設定され、Ｌｏ電圧に５
Ｖが設定されている。カウント数の信号と、ねじ山３３
のピッチとを積算してタップ深さを演算する演算装置４
２がカウンタ４１に接続されている。ねじ山３３のピッ
チは、演算装置４２に予め設定されている。そして、演
算結果を測定者に表示するディスプレイ等の表示部３６
が演算装置４２に接続されている。尚、アンプ４０にペ
ンレコーダやオシロスコープを接続し、アンプ４０で変
換された振幅電圧を目視確認できるようにしても良い。

【００１５】次ぎに、本実施例の作用を説明する。

【００１６】ねじ穴１４が形成されたワークＷが支持台
２１に支持されると、図示しない自動工具交換装置（Ａ
ＴＣ）によって、ねじ穴１４の有効穴径に対応した測定
工具２３がＮＣ制御母機２０のヘッド２２に装着され
る。また、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、ロケート穴
や基準面等のワークの基準位置Ｓからタップ深さを測定
するねじ穴１４までの寸法ａ、ｂ、ｃが図示しないＮＣ
制御装置に記憶されている。

【００１７】タップ深さの測定を開始する指令がなされ
ると、ＮＣ制御装置からの制御信号によって、ヘッド２
２は、ワークＷの基準位置Ｓからねじ穴１４までの上記
寸法ａ、ｂ、ｃに従い、測定工具２３の軸線がねじ穴１
４の中心位置と一致する測定開始位置まで移動する。ヘ
ッド２２に取り付けられた測定工具２３が測定開始位置
に移動すると、図２に示すように、検出子２６の接触部
２９はねじ部２８の上方（Ｚ方向）に位置している。こ
の状態から、ヘッド２２をＺ方向に沿って移動させる送
り機構（検出子駆動手段）によって、ヘッド２２及びこ
れに取り付けられた測定工具２３は下方（Ｚ方向）に向
けて移動を開始する。

【００１８】測定工具２３の下方への移動に伴って、検
出子２６の接触部２９は、図６（Ａ）に示すように、ね
じ穴１４の最上端に位置するねじ山３３に接触し、次い
で、同図（Ｂ）に示すように、このねじ山３３の頂点に
至り、次いで、同図（Ｃ）に示すように、このねじ山３
３を乗り越える。このとき、検出子２６は軸２７を中心
に回動するが、圧縮コイルバネ３１の弾発力が作用して
いるために、検出子２６の接触部２９は、２番目のねじ
山３３に接触し得る位置まで確実に復帰している。以上
を繰り返して、同図（Ｄ）に示すように、所定の下方位
置まで測定工具２３を移動する。

【００１９】検出子２６の接触部２９がねじ山３３を乗
り越えるように移動するのに伴って、検出子２６には振
動が発生する。振動センサ３４はこの振動を検知して処
理部３５のアンプ４０に振幅信号を入力し、このアンプ
４０は入力された振幅信号をアナログ電圧に変換した
後、カウンタ４１に振幅電圧を出力する。このカウンタ
４１では、図４に示すように、アンプ４０から出力され
るパルス波のうち、ねじ山３３を検知したときに出力さ
れる振幅電圧のみ、つまり予め設定されたＨｉ電圧（例
えば７Ｖ）とＬｏ電圧（例えば５Ｖ）との範囲にパルス
波のピークがあるもの（ｐ１〜ｐ５）のみをカウントす
る。このようにＨｉ電圧とＬｏ電圧とを適切な値に設定
することによって、測定環境下における外部からの微小
な振動によって表れるピーク（ｐ６、ｐ７）や、大きな
振動や衝撃等によって表れるピーク（ｐ８）をカウント
することがないため、ねじ山３３の総数を正確にカウン
トできることになる。

【００２０】カウントしたねじ山３３の総数は演算装置
４２に入力され、この演算装置４２で予め設定されたね
じ山３３のピッチとの積算がなされて、タップ深さが演
算される。そして、演算結果はディスプレイ等の表示部
３６に入力され、測定者にねじ穴１４のタップ深さが表
示される。

【００２１】このように本実施例のタップ深さ測定装置
では、検出子２６の接触部２９は圧縮コイルバネ３１の
弾発力によってねじ山３３に接触し得る位置まで確実に
復帰するため、それぞれのねじ山３３との接触が確実と
なり、ねじ山３３の総数を正確にカウントすることがで
きる。

【００２２】また、人間の知覚が入ることなくタップ深
さを測定できるため、測定者の個人差ないし熟練度の違
いによる測定誤差が生じることはなく、また、繰り返し
測定した際の誤差や誤判断を無くすことができ、タップ
深さの正確な測定が可能となる。

【００２３】更に、ねじ山３３の総数とねじ山３３のピ
ッチとからタップ深さを定量的に把握することができ
る。

【００２４】しかも、ねじ穴１４における径の種類の数
だけ検出子２６を用意すれば良いため、測定作業を迅速
に行うことも可能となる。

【００２５】尚、上述した実施例では弾性体３１を設け
た場合を図示したが、検出子自身がばね材等から構成さ
れる場合には、弾性体３１は必ずしも必要ではない。ま
た、ワークＷのねじ穴１４に対して検出子２６が移動す
る場合を図示したが、本発明はこの場合に限定されるも
のではなく、検出子はねじ穴に対して相対的に移動すれ
ば良い。例えば、検出子２６に対してワークＷを移動す
るようにしても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ねじ穴
に形成されたねじ山に接触する接触部を備えた検出子
と、前記ねじ山に前記接触部を接触させつつ、前記検出
子を前記ねじ穴に対して相対的に移動させる検出子駆動
手段と、検出子の振動を検出する振動検出手段と、この
振動検出手段で検出した前記検出子の振動から前記ねじ
山の数をカウントすると共にこのカウント数と予め入力
された前記ねじ山のピッチとから前記ねじ穴のタップ深
さを演算する処理部とを有するタップ深さ測定装置であ
るので、人間の知覚が入ることなくタップ深さを測定で
きるため、測定者の熟練度の違い等に起因する測定誤差
や、繰り返し測定した際の誤差や、誤った判断を無くす
ことができ、タップ深さの正確な測定が可能となる。更
に、検出子の振動に基づいてカウントされたねじ山の総
数とねじのピッチとからタップ深さを定量的に把握する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るタップ深さ測定装置を
示す外観図

【図２】図１に示された測定工具を示す一部断面図

【図３】図１に示された処理部及び表示部の構成を示す
概略ブロック図

【図４】処理部のアンプから出力される振幅電圧の波形
を示す図

【図５】（Ａ）（Ｂ）は、ワークの基準位置からタップ
深さを測定するねじ穴まで測定工具を移動させる寸法を
示す図

【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、同実施例の作用の説明に供
する一部断面図

【図７】従来の測定具を示す外観図

【図８】図７に示される測定具の使用状態を示す一部断
面図

【符号の説明】

１４…ねじ穴 ２３…測定工具 ２６…検出
子 ２８…ねじ部 ２９…接触部、 ３１…弾性
体（コイルバネ） ３３…ねじ山 ３４…振動センサ（振動検出手段） ３５…処理部 ４０…アンプ ４１…カウ
ンタ ４２…演算装置 Ｗ…ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 7/00 - 7/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークに形成されたねじ穴のねじ山に接
   触する接触部を備えた検出子が取り付けられた測定工具
   と、前記測定工具が着脱自在に取り付けられるヘッドと、 前記ヘッドを前記ワークに対して相対的に移動して前記
   測定工具を測定開始位置まで移動させると共に、 前記ね
   じ山に前記接触部を接触させつつ前記ヘッドを前記ワー
   クに対して相対的に移動させる検出子駆動手段と、前記 検出子の振動を検出する振動検出手段と、前記 振動検出手段で検出した前記検出子の振動から前記
   ねじ山の数をカウントすると共にこのカウント数と予め
   入力された前記ねじ山のピッチとから前記ねじ穴のタッ
   プ深さを演算する処理部とを有するタップ深さ測定装
   置。