JP4677603B2 - Screw shaft diameter measuring device - Google Patents
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Description
この発明は、ねじの軸径を光学系の検出手段により高精度で連続して速く測定できるねじ軸径測定装置に関する。 The present invention relates to a screw shaft diameter measuring apparatus capable of continuously measuring a screw shaft diameter with high accuracy by means of an optical system.
ねじの長さ、形状、ねじの有無等を測定する手段として、ノギスあるいはマイクロメータのような接触式の測定手段により手作業で寸法を測定する方法は、多数のねじを測定するには多くの人手と時間が掛るため、高精度で連続して速く測定する手段として、光学系の検出手段が種々提案されている。特許文献1の「ねじ山の検出装置」は、移送手段で送られているねじのねじ山に光源から光を照射し、ねじ山の表面の反射光を受光体で受光し、ねじ山が正常かどうかを検出している。この装置では光源のビームはねじの軸線に対して30度傾斜してねじの表面に細い線状のビームを照射し、その反射光を受光するとねじ山は正常、受光しなければねじ山が不良と判別する。 As a means of measuring the length, shape, presence or absence of screws, etc., the method of measuring dimensions manually by contact-type measuring means such as calipers or micrometers is often used to measure a large number of screws. Since it takes time and manpower, various detection means for optical systems have been proposed as means for performing high-speed measurement continuously with high accuracy. Patent Document 1 “Screw Thread Detection Device” irradiates light from a light source onto a thread of a screw sent by a transfer means, and receives light reflected from the surface of the thread with a photoreceptor, so that the thread is normal. Whether it is detected. In this device, the light source beam is inclined 30 degrees with respect to the screw axis, and the surface of the screw is irradiated with a thin linear beam. When the reflected light is received, the screw thread is normal. Is determined.
特許文献2の「ねじ検査装置」では、移送手段で送られているねじの首下長さ、ねじの頭径、ねじ部の有無をそれぞれの検査ステージで測定し、ねじの良否を判別するようにしている。ねじの首下長さ、ねじの頭径は投光手段からの光を受光する複数のダイオードから成る固体式撮像手段により測定される。ねじ部の有無は、ねじ部にレーザ光を照射し、ねじ部によって生じる回折レーザ光を受信する受光素子により、仮想スクリーン上で斜線状回折パターンを検出すればねじ部有り、横線状回折パターンが生じると受光素子は信号を出力しないことによりねじ部無しと判定する。
In the “screw inspection apparatus” of
上記特許文献1、2以外にもねじの検査装置について種々の提案がされているが、殆どがねじ山の長さや、ねじ山の形状の良否についての検査装置である。しかし、ねじの良否を判断する際にねじ軸径が正確な寸法に製作されているかは、検査の重要な項目の1つであるにも拘らず、上記特許文献1、2等の従来の検査装置ではねじ軸径を測定することができない。ねじ軸径を測定する方法とは全く異なる技術であるが、線条体の径を測定する技術に関連する技術として、特許文献3の「レーザ線径測定装置」が知られている。
In addition to the above-mentioned
この測定装置は、レーザ発光部からのレーザビームをミラー、レンズにより平行ビームとして発光部から出射させ、集光レンズで集光して受光素子で受光し、2つのレンズ間に置かれた測定物である鋼線条片により遮られたレーザ光の強弱の変化を受光素子で出力電圧の変化として出力し、計測部により感知するというものである。測定物は平行な同一径の線条片であるから、平行ビームを線条片の長さ方向の一箇所で線条片と直交する方向に照射することにより線径を測ることができる。 This measuring apparatus emits a laser beam from a laser light emitting part as a parallel beam by a mirror and a lens, condenses it by a condensing lens, receives it by a light receiving element, and places a measuring object placed between the two lenses. The change in the intensity of the laser beam blocked by the steel wire strip is output as a change in the output voltage by the light receiving element and sensed by the measuring unit. Since the object to be measured is a parallel strip of the same diameter, the wire diameter can be measured by irradiating a parallel beam in one direction in the length direction of the strip in a direction perpendicular to the strip.
この装置では、線条片の径を全周で測るため、線条片の両端を回転プレートに固定し、ハンドルで回転プレートと共に線条片を回転させ、平行ビームを線条片の全周に照射するようにしている。しかし、ねじのように長さ方向の位置で山、谷を有する対象物に平行ビームを照射しても、その長さ方向の位置によって測定値が大きく変動し、かつ長さ方向に沿って径を測定するには時間がかかり、従ってねじのような対象物の径を測定する手段としては適さない。 In this device, in order to measure the diameter of the wire strip on the entire circumference, both ends of the wire strip are fixed to the rotating plate, the wire strip is rotated together with the rotating plate by the handle, and the parallel beam is applied to the entire circumference of the wire strip. I try to irradiate. However, even if a parallel beam is irradiated to an object having peaks and valleys at a position in the length direction such as a screw, the measured value greatly varies depending on the position in the length direction, and the diameter along the length direction varies. It takes a long time to measure, and therefore is not suitable as a means for measuring the diameter of an object such as a screw.
一方、ねじの検査において、ねじの軸径を正確に測定する必要がある場合、現状では光源からの照明光でねじの軸心と直交する方向にねじを照射し、CCDカメラのような撮像手段でねじの画像情報を取り込み、画像処理プログラムを内蔵する画像処理装置でねじピッチの先のエッジを両側方で検出し、そのエッジ信号から演算によりねじ軸径を算出してねじ軸径を測定する手段が採用されている。しかし、このような測定手段は撮像手段への画像光はねじの背後の照射光(バックライト)がねじ軸心と直交方向から照射されるため、バックライトのねじへの散乱光が画像光に干渉して鮮明な画像光が得られない場合があり、特にねじ径がM2、M3級の小さいねじではその影響が大きくなり、照射光の照射方向をそのままでは高精度で小さいねじのねじ軸径を測定するのに適さないという問題がある。
この発明は、上記の問題に留意して、検査対象のねじの外径を測定する手段として、測定を連続的に高精度で確実に行なうことができ、かつ操作が簡単で、コストが安いねじ軸径測定装置を提供することを課題とする。
又、画像光によりねじ軸径の測定を連続的に正確、確実に行なうことができるねじ軸径測定装置を提供することをもう1つの課題とする。
In consideration of the above-mentioned problems, the present invention is a means for measuring the outer diameter of a screw to be inspected, a screw that can be measured continuously and accurately with high accuracy, is easy to operate, and is inexpensive. It is an object to provide a shaft diameter measuring device.
Another object of the present invention is to provide a screw shaft diameter measuring device capable of continuously and accurately measuring the screw shaft diameter with image light.
この発明は、上記の課題を解決する手段として、外周の切欠きに検査対象のねじを頭部を支えて吊り下げ、垂直な軸を支点に回転駆動されて前記ねじを回転方向に搬送する検査テーブルを設け、さらに、検査対象のねじに対しねじ径より広幅の平行ビームとしてレーザ光を射出するレーザ照射部と、レーザ照射部からの平行ビームを受光する受光素子を有する受光部とをねじを挟んで対向配置した光学手段を傾斜及び昇降可能に設け、その光学手段を傾斜させることによりねじへの平行ビームの照射方向を所定角度以上に傾斜させ、この状態で光学手段をねじの長さ方向に昇降させることにより平行ビームの通過領域をねじの所定長さ範囲について受光部により検出し、この検出信号に基づいてねじ軸径を演算する演算手段を設けたねじ軸径測定装置としたのである。 As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides an inspection in which a screw to be inspected is suspended from a notch on the outer periphery with the head supported, and the screw is driven to rotate around a vertical axis to convey the screw in the rotation direction. A table is provided, and a laser irradiation unit for emitting laser light as a parallel beam wider than the screw diameter with respect to the screw to be inspected, and a light receiving unit having a light receiving element for receiving the parallel beam from the laser irradiation unit are screwed. The optical means arranged opposite to each other are provided so as to be able to tilt and ascend and descend, and by tilting the optical means, the irradiation direction of the parallel beam to the screw is tilted to a predetermined angle or more, and in this state, the optical means is moved in the length direction of the screw. the passage area of the parallel beam by elevating detected by the light receiving unit for a predetermined length range of the screw, the screw shaft diameter having a calculating means for calculating the screw shaft diameter based on the detection signal It was a constant device.
上記の構成としたこの発明のねじ軸径測定装置によれば、照射部と受光部による光学手段をねじ軸に対し所定の傾斜状に設定し、かつこの光学手段を昇降させることによりねじ軸径を簡単に、短時間に素速く正確、確実に測定することができる。光学手段のレーザは少なくともねじ軸径より広い所定幅の平行ビームとしてねじ軸に照射される。所定の傾斜角はねじ軸の種類によって異なるが、それぞれのねじ軸径を測定するのに適合する角度に設定される。ねじ軸径の測定は、所定の傾斜状態でレーザ光の平行ビームを照射し、平行ビームの通過領域の透過光とねじで遮光された遮光部両端との境界を表わす検出信号が平行ビームの昇降に伴ってねじの最外径を連ねた信号となるようにレーザ光の平行ビームをねじに対し傾斜状に照射して行なわれる。 According to the screw shaft diameter measuring apparatus of the present invention configured as described above, the optical means by the irradiating unit and the light receiving unit is set in a predetermined inclination with respect to the screw shaft, and the screw shaft diameter is raised and lowered by moving the optical means up and down. Can be measured easily, quickly, accurately and reliably. The laser of the optical means is irradiated onto the screw shaft as a parallel beam having a predetermined width wider than at least the screw shaft diameter. The predetermined inclination angle differs depending on the type of the screw shaft, but is set to an angle suitable for measuring each screw shaft diameter. The screw shaft diameter is measured by irradiating a parallel beam of laser light in a predetermined tilt state, and the detection signal indicating the boundary between the transmitted light in the passage region of the parallel beam and both ends of the light shielding portion shielded by the screw Accordingly, a parallel beam of laser light is applied to the screw in an inclined manner so as to obtain a signal in which the outermost diameter of the screw is connected.
なお、レーザ光の平行ビームは直線性が高く、m単位の距離に照射部と受光部を設置した場合に平行ビームの広がりは無視できる程の直線性を有するため、透過光と遮光部両端の境界は、極めて高精度でその境界域を表わす。従って、大きいねじは勿論、小さい径のねじ、例えばM2、M3程度のものでも、μmオーダの測定誤差範囲内で測定が可能である。 The parallel beam of laser light has high linearity, and when the irradiation unit and the light receiving unit are installed at a distance of m units, the spread of the parallel beam is negligible. The boundary represents the boundary area with extremely high accuracy. Therefore, it is possible to measure not only large screws but also small diameter screws such as M2 and M3 within a measurement error range of the order of μm.
この場合、上記境界線がねじのねじ軸径を表わすが、この境界線は光学手段を全体に昇降することによって得られ、又上記傾斜角度が所定以下であればその境界線はジクザグの折線状となりねじ軸径を測定することができない。ねじ山の谷の影響で照射光がねじ軸径内を通過するからである。従って、この影響を回避するため傾斜角度はねじ山の谷の影響を受けない角度以上に設定する必要がある。このように設定して照射されたレーザ光の平行ビームは、ねじ軸径外を通過するビームと遮光された領域では光強度が大きく異なる。 In this case, represents a screw shaft diameter of the boundary line screw, line of this border is obtained by lifting the entire optical means, and the boundary line if the inclination angle is given below di Kuzagu The screw shaft diameter cannot be measured. This is because the irradiation light passes through the screw shaft diameter due to the influence of the thread valley. Therefore, in order to avoid this influence, it is necessary to set the inclination angle to an angle that is not affected by the thread valley. The parallel beam of the laser beam irradiated with the setting as described above has a light intensity greatly different between the beam passing outside the screw shaft diameter and the shielded region.
受光部は、上記レーザ光の平行ビームの透過光領域と遮光領域で受光量が異なり、このような受光信号を電気信号に変換して演算手段へ送り、遮光領域の幅からねじ軸径が演算により算出される。このねじ軸径の演算では、設計値を基準値として予め記憶部に記憶しておき、基準値と上記演算によって算出されたねじ軸径の測定値を比較し、所定の誤差範囲内であればねじ軸径の製作は正常として処理し、その旨の信号を出力すると共に測定値を表示するのが好ましい。 The light receiving unit has different light receiving amounts in the light transmission region and the light shielding region of the parallel beam of the laser beam. The light receiving signal is converted into an electric signal and sent to the calculation means, and the screw shaft diameter is calculated from the width of the light shielding region. Is calculated by In the calculation of the screw shaft diameter, the design value is stored in advance in the storage unit as a reference value, the measured value of the screw shaft diameter calculated by the above calculation is compared, and if it is within a predetermined error range It is preferable to process the production of the screw shaft diameter as normal, output a signal to that effect, and display the measured value.
第二の発明は、上記もう1つの課題を解決する手段として、外周の切欠きに検査対象のねじを頭部を支えて吊り下げ、垂直な軸を支点に回転駆動されて前記ねじを回転方向に搬送する検査テーブルを設け、さらに、検査対象のねじ全長を照射する可視光ビームの照射部11’と、照射されたねじの画像光を受光する撮像手段12’とをねじを挟んで対向配置した画像検出手段を傾斜可能に設け、画像検出手段を傾斜させることによりねじへの照射光の照射方向を、画像光中のねじによる遮光部とねじ最外径の非遮光部の境界線が直線に近くなる角度に傾斜させ、上記画像光と透過光の境界線の所定範囲長さに亘る領域を画像処理により検出し、その検出データからねじ軸径を演算して画像処理によりねじ軸径を算出するねじ軸径演算手段を設けたねじ軸径測定装置としたのである。
According to a second aspect of the present invention, as a means for solving the above-mentioned another problem, a screw to be inspected is suspended from a notch on the outer periphery while supporting the head, and the screw is rotated about a vertical axis to rotate the screw. In addition, a visible light
この第二の発明のねじ軸径測定装置によれば、可視光(白色光)ビームを照射してねじの画像光を撮像手段で撮像し、その画像信号を画像処理してねじ軸の両端エッジの境界線を検出し、両端エッジの境界線の検出信号からねじ軸径を演算するプログラムにより算出してねじ軸径を得る。この画像光を撮像する場合、可視光ビームは所定角度以上の傾斜状にねじに対し照射され、このため画像光はねじ全体の画像を含むと同時にねじ最外径の通過領域の透過光と遮光部両端との境界の状態も含む。 According to the screw shaft diameter measuring apparatus of the second invention, a visible light (white light) beam is irradiated, the image light of the screw is picked up by the image pickup means, the image signal is image-processed, and both edges of the screw shaft are processed. of detecting the boundary line to obtain the screw shaft diameter is calculated by the program for calculating the screw shaft diameter from the detection signal of the boundary line of the end edges. When this image light is picked up, the visible light beam is applied to the screw at an inclination of a predetermined angle or more, so that the image light includes an image of the entire screw and at the same time, the transmitted light from the passing region of the outermost diameter of the screw and the light shielding. Including the state of boundaries with both ends.
上記境界状態は、照射光が傾斜状であるためねじ軸の両端エッジであるねじ最外径を連ねたねじ軸径を表わす境界線を形成し、この境界線の画像光の検出信号からねじ軸径を算出する。このように画像処理によりねじ軸径を算出する方式であっても、ねじ最外径に対応する境界線からねじ軸径を算出するから、照射光をねじに対し直交する方向から照射し、ねじの全画像データからねじ最外径のエッジを検出して算出するよりもプログラムは簡易となり、従って処理速度が速くなる。 In the boundary state, since the irradiation light is inclined, a boundary line representing the screw shaft diameter connecting the outermost diameters of the screws, which are both ends of the screw shaft, is formed, and the screw shaft is detected from the detection signal of the image light of the boundary line. Calculate the diameter. Even if the screw shaft diameter is calculated by image processing in this way, the screw shaft diameter is calculated from the boundary line corresponding to the outermost diameter of the screw. Therefore, the program is simpler than detecting and calculating the edge of the outermost diameter of the screw from all the image data, and thus the processing speed is increased.
上記第一の発明のねじ軸径測定装置は、レーザ照射部からレーザ光の平行ビームを所定の傾斜状態でねじに対し照射し、受光部で受光した信号を電気信号に変換し、その信号に基づいてねじ軸径を演算により算出するようにしたから、小径のねじに対してもねじ軸径を高精度で得られ、かつ簡単な操作で迅速に、正確、確実に、しかも安価に測定装置を得ることができる。 The screw shaft diameter measuring apparatus according to the first aspect of the invention irradiates a screw with a parallel beam of laser light from a laser irradiation unit in a predetermined inclination state, converts a signal received by the light receiving unit into an electric signal, and converts the signal into an electric signal. Since the screw shaft diameter is calculated based on the calculation, the screw shaft diameter can be obtained with high accuracy even for small-diameter screws, and the measuring device can be obtained quickly, accurately, reliably and inexpensively with simple operation. Can be obtained.
第二の発明のねじ軸径測定装置は、ねじを照射した可視光ビームによる画像光を撮像手段で撮像し、その画像光からねじ軸外径と遮光部との境界線を検出してねじ軸外径を得るようにしたから、画像処理の技術を簡略化することによってねじ軸径を算出でき、迅速に正確、かつ確実にねじ軸径を得ることができる。 A screw shaft diameter measuring apparatus according to a second aspect of the present invention is to image image light by a visible light beam irradiated on a screw with an image pickup means, detect a boundary line between the screw shaft outer diameter and a light shielding portion from the image light, and Since the outer diameter is obtained, the screw shaft diameter can be calculated by simplifying the image processing technique, and the screw shaft diameter can be obtained quickly and accurately.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は第1実施形態のねじ検査装置の(a)全体概略構成の平面図、(b)(a)図の矢視Ib−Ibから見た部分側面図である。この実施形態のねじ検査装置Aは、検査台1上に立設された支柱1R上に回転自在に駆動(モータは図示省略)される検査テーブル2を備え、この検査テーブル2の外周に所定角度ピッチで複数箇所形成した切欠き3に検査対象のねじボルトTBを所定位置でテーブルの半径方向に供給して嵌合させるねじ供給手段4が設けられている。4aは切欠き3にねじボルトを嵌合するための案内手段である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a plan view of an overall schematic configuration of a screw inspection apparatus according to a first embodiment, and FIG. 1B is a partial side view of the screw inspection apparatus viewed from an arrow Ib-Ib in FIGS. The screw inspection apparatus A of this embodiment includes an inspection table 2 that is rotatably driven (a motor is not shown) on a support column 1 R that is erected on an inspection table 1, and has a predetermined outer periphery of the inspection table 2. screw feed means 4 for the inspected threaded bolt T B in a plurality of locations forming the notch 3 in angular pitch fitted to supply the radial direction of the table at a predetermined position is provided. 4a is a guide means for fitting a screw bolt into the notch 3.
切欠き3は半円状又は半円部分を含む長穴状に形成され、この切欠き3に嵌合されたねじボルトTBは、検査テーブル2の外周とわずかな隙間を置いて固定された保持板5の内周面に沿って案内され、検査テーブル2の図中((a)図参照)の矢印方向への回転により送られて、保持板5の始端寄りの位置に設けたねじ軸径測定装置10によりねじ軸径が測定される。検査テーブル2は、例えばステッピングモータを用いて所定角度ピッチ毎回転されて停止するように間欠駆動され、所定ピッチ分移動するとねじボルトの供給とねじ軸径測定装置10によるねじ軸径の測定が並行して行なわれる。
Notch 3 is formed in a long hole shape, including semicircular or semi-circular portion, mated threaded bolt T B to the cutout 3, which is fixed at a slight clearance and the outer circumference of the examination table 2 A screw shaft that is guided along the inner peripheral surface of the holding
ねじ軸径測定装置10は、レーザ光を平行ビームとして出射するレーザ照射部11と、その平行ビームPBを受光する受光部12とを検査テーブル2上のねじボルトTBを挟んで支持手段として設けた支持アーム13の両端に対向配置して備えている。支持アーム13は側面視コ字状に形成され、支持アーム13の基部13aは支持アーム13の略中間位置に一端が連結され、他端は長孔13bの範囲で昇降動可能に昇降板14にピン15を介して接続されている。ピン15には締結ナット16が設けられ、この締結ナット16を回転させてピン15を締付けることにより支持アーム13を所定角度の傾斜状に固定し、必要に応じて締結ナット16を緩めて傾斜角度を調整できるようにしている。
A screw shaft
昇降板14は、ガイド部材17内にスライド自在に設けられ、図示しないラックピニオン機構を昇降板に接続し、モータによりピニオンを回転駆動して昇降自在とされている。ラックピニオン以外にも、液圧シリンダ内のピストンに連結されたピストンロッドの突出端に昇降板14を接続し、液圧により昇降板14を昇降させるようにしてもよく、昇降板14を昇降駆動できれば他の種々の昇降手段を用いることができる。又、支持アーム13の基部13aの昇降板14に対する傾斜角度を調整自在に締結する締結手段として、上記手動の締結ナット16に代えて、電動モータをピン15の端に連結し、自動締結できるようにしてもよい。
The elevating
ねじ供給手段4は、平行に配置された一対のレールを備え、レール間の隙間がねじボルトTBのねじ部N(図4の(b)、(c)図参照)の直径DNよりもやや広く、かつねじボルトTBの頭部Hよりも狭く設けられているため、レールにはねじボルトTBの頭部Hが引っかかり、レール間にねじ部Nが垂れ下がり、この状態で多数のねじボルトTBが順次検査テーブルの周縁へと送り込まれる。4aはガイド部である。又、保持板5は検査テーブル2の外周の略1/4円弧状に沿って設けられており、図示していないが、ねじ検査装置の他の項目、例えば、ねじ長さ、ねじ頭部等について個別にそれぞれ検査する手段がこの保持板5の下に順番に設けられている。
Screw feed means 4 is provided with a pair of rails arranged in parallel, the gap between the rails threaded bolt T B of the threaded portion N (in FIG. 4 (b), (c) see figure) than the diameter D N of rather broadly, and because it is provided narrower than the head portion H of the threaded bolt T B, catching the head H of the threaded bolt T B is the rail, the screw portion N sag between the rails, a number of screws in this state bolt T B is fed to the periphery of the sequential examination table. 4a is a guide part. The holding
図2にねじ軸径測定装置10の光学部材の概略構成の(a)平面図、(b)斜視図を示す。レーザ照射部11は、半導体レーザを用いたレーザ光発生部11a、そのレーザ光を反射する反射ミラー11b、反射されたレーザ光を平行ビームに変換するプリズム11cとから成る。11dは透過窓である。図示の例の半導体レーザは、波長650nmの可視光のレーザ光を連続光(cw)として発生する。受光部12は、透過窓12cを透過した平行ビームを集光する集光レンズ12a、その集光された光を受光して電気信号に変換する面状のマトリックス状の光電変換素子12bとから成る。Laは電源ライン、Lbは光電変換信号及び電源を含む出力ラインである。
2A is a plan view of the schematic configuration of the optical member of the screw shaft
図3にねじ軸径測定装置10の光学部材のレーザ照射部11、受光部12による信号の処理回路である演算手段20のブロック図を示す。受光部12で受光された信号は、光電変換素子により電気信号に変換され、この電気信号は信号検出部21で二値化信号に変換されて平行ビームの変化の状態が検出され、この検出信号を演算部(マイクロコンピュータ、CPU)22へ送り、演算部22での演算によりねじ軸径が算出され、表示部23に数値が表示される。又、入力部EXからの操作信号に基づいて光学部材(11、12)を昇降させ、又検査対象のねじボルトTBを装着した検査テーブル2を所定ピッチずつ移動させるため、駆動部24へ制御信号を送り、昇降板14のガイド部材17に連結されたラックピニオン機構の駆動モータ17M、テーブル2のモータをそれぞれ駆動する。
FIG. 3 shows a block diagram of the computing means 20 which is a signal processing circuit by the
上記の構成とした実施形態のねじ検査装置Aのねじ軸径測定装置10によれば、次のように検査対象の大径から2〜3mm程の小径までのねじボルトTBのねじ軸径を高精度で正確、確実に、かつ迅速、容易に測定することができる。ねじボルトTBが検査テーブル2に供給され、テーブル2が所定ピッチ分回転してねじ軸径測定装置10の位置へ進むとねじ軸径の測定が行なわれる。この測定では、レーザ照射部11からレーザ光の平行ビームPBを出射し、ねじボルトTBを横切るように当てその平行ビームPBを受光部12で受光する。平行ビームPBは、幅が少なくとも検査対象のねじボルトTBの径より広く、厚みはmm単位であり、検査光として照射されるため、ねじボルトTBに損傷を与える程の強力なエネルギレベルの光ではない。図示の例では、平行ビームPBは(図2の(a)図)例えば幅Bが10mm、又は30mmのものが用いられている。
According to the screw shaft
上記平行ビームPBをねじボルトTBに照射する際に、予め支持アーム13は、図4の(b)図に示すように、ねじボルトTBの水平支持面に対して少なくとも45°〜60°の所定角度に傾斜した方向となるように設定される。又、支持アーム13は上記所定の傾斜状態でねじボルトTBの長さ方向に沿って上下に昇降され、従って平行ビームPBはねじボルトTBの下端から略中間長さ位置まで少しずつ照射位置が移動する。このような昇降動作中に連続して平行ビームPBは照射され、それぞれの位置での光信号が受光部12で受光され、ねじボルトTBの直径を測定する信号として電気信号に変換される。
When irradiating the collimated beam P B into threaded bolt T B, previously supporting
上記平行ビームPBをねじボルトTBに照射すると、ねじボルトTBの直径部に当るレーザ光は遮光され(遮光部PBO)、遮光されない部分のレーザ光はそのまま通過して受光部12で受光される。この場合、平行ビームPBは所定の傾斜状にねじボルトTBに照射されるため、ねじ山の谷の斜面が形成する凹部をレーザ光が通過することはなくなり(遮光され)、ねじ山の頂部より外側を通るレーザ光のみが通過する。これは、ねじ山の斜面の傾斜がねじの種類によって異なるが、ねじの種類が異なっても平行ビームの照射角度が45°〜60°程度であれば殆ど遮光され、ねじ山頂部より外側しかレーザ光が通過できなくなるからである。
When irradiating the collimated beam P B into threaded bolt T B, the laser beam striking the diameter of the screw bolt T B is shielded (shielding portion P BO), the laser beam of light is shielded not part pass intact to the
ちなみに、平行ビームPBのねじボルトTBに対する照射角度を45°以下とし水平方向に近づけると、ねじ山の谷の斜面による凹部をレーザ光が通過し、遮光される幅がねじボルトTBの長さ方向の位置により全て異なり直径を表わす信号を検出する処理が難しくなる。又、照射角度によっては上記凹部がレーザ光の回折格子となり、弱い回折光が遮光領域へ屈折して進み、受光部12の受光素子が受光するため、益々ねじボルトの山の軸径を表わす信号を検出する処理が難しくなる。このため、平行ビームPBは上記所定以上の傾斜状態に設定することとしたのである。
Incidentally, the closer the irradiation angle in the horizontal direction and 45 ° or less with respect to the screw bolt T B parallel beam P B, the recess by the slope of the valley of the thread passes through the laser beam, the width being blocked is threaded bolt T B It becomes difficult to detect a signal representing a diameter that varies depending on the position in the length direction. Depending on the irradiation angle, the concave portion becomes a diffraction grating for laser light, and weak diffracted light is refracted and proceeds to the light shielding region, so that the light receiving element of the
上記のように、ねじ山の頂部の外側を通過するレーザ光を受光部12で受光し、かつ平行ビームPBをねじボルトTBの長さ方向に沿って昇降させると、各高さ位置ごとのねじ軸径を表わすレーザ光のみが受光部12で受光され、従って各高さ位置ごとのねじ軸径を表わす信号は、図4の(c)に示すようにねじボルトTBの外側LDL、LDRを連ねた直線として表わす位置信号となる。このような位置信号は、高さ位置ごとの受光信号の受光領域での光量(光強度)を電気信号に変換し、演算手段20の信号検出部21で検出して得られる。そして、演算部22における位置信号の差を算出する演算によって図4の(c)図に示す直径DNが得られることとなる。なお、図4の(c)図は、ねじボルトTBを平行ビームPBと同じく傾斜方向から目視した状態を示し、図中のLDL、LDRの値、即ち直径DNが計算によって得られる。
As described above, receives the laser beam that passes outside of the top portion of the thread in the
又、上記測定されたねじボルトTBの直径DNは、ねじボルトTBの製作が正確であれば設計値の値に一致するはずである。しかし、実際にはねじ軸の成形には製作誤差が通例含まれるから、測定された直径DNの値を演算部22内の比較部で設計値を基準値として比較し、所定の誤差内であればねじボルトTBの製作は正常として取り扱うものとする。但し、所定の誤差は、各高さ位置での直径の値が基準値の数%(大又は小)以内であればよい。なお、この実施形態ではレーザ照射部11の光源に小型で安価な半導体レーザを用いたが、例えばHe−Neレーザ、YAGレーザその他の形式のレーザ光を用いてもよい。
Further, the diameter D N of the measured threaded bolt T B should fabrication of the threaded bolt T B is equal to the value of the design value if accurate. However, since actually the fabrication error in the molding of the screw shaft is contained usually the value of the measured diameter D N compared as a reference value design value comparison unit in the
なお、上記実施形態ではレーザ光の平行ビームPBの傾斜角度の設定は、ねじ軸径を測定し得る所定角度以上としたが、この平行ビームの設定角度をねじ軸径を測定する少し手前で、ねじ山が判断できる程度に設定するとねじピッチの違いが判断できる。ねじ山が判断できる程度とは受光部12からねじボルトTBを見たとき、左右の側辺が前述した垂直な直線状となる少し手前の傾斜角度では、その方向で見えるそれぞれのねじ山から少しねじの谷に入り、その斜面による凹状部に対応する測定値が得られる。
The setting of the inclination angle of the parallel beam P B of the laser beam in the above embodiment, although the predetermined angle or more that can measure the screw shaft diameter, the setting angle of the collimated beam slightly before measuring the screw shaft diameter If the screw thread is set to such an extent that it can be determined, the difference in screw pitch can be determined. When viewed threaded bolt T B from the
従って、1つのねじ山を最大径とし、かつそのねじ山を中心としてその軸径よりねじ軸の長さ方向の前後に小径部となる位置で、最大径となる位置と、隣接する最大径となる位置との長さ方向の位置の差を算出するように演算手段20に演算プログラムを設けておけば、上記最大径の位置の差によって測定対象のねじピッチを測定することもできる。そして、このねじピッチの測定データを各ねじ毎に比較することにより各ねじ毎のねじピッチの違いが判断でき、例えばタッピングねじと通常のマニファイねじのピッチの違いを判断できることとなる。即ち、このような機能を備えることによりねじ種類の異なるねじが混入していないかの異品混入検査も可能である。 Accordingly, a position where the maximum diameter is set at the maximum diameter at one screw thread and a position where the diameter is smaller in the longitudinal direction of the screw shaft than the shaft diameter around the screw thread, and the adjacent maximum diameter If a calculation program is provided in the calculation means 20 so as to calculate the position difference in the length direction with respect to the position, the screw pitch of the measurement object can be measured based on the position difference of the maximum diameter. Then, by comparing the measurement data of the screw pitch for each screw, the difference in the screw pitch for each screw can be determined. For example, the difference in the pitch between the tapping screw and the normal manifold screw can be determined. That is, by providing such a function, it is possible to inspect for mixing of different products as to whether screws of different screw types are mixed.
図5に第2実施形態のねじ軸径測定装置10’の(a)部分斜視図、(b)概略系統図を示す。この第2実施形態では、前記第1実施形態とは異なり一般の可視光を光源としてねじを照射し、その画像光を撮像手段12’によって受光し、その画像光を処理する画像処理装置22’によってねじ軸径を測定するねじ軸径測定装置10’としている。但し、照射部11’からの光は第1実施形態と同様に所定の傾斜状に設定するものとする。この場合、照射部11’からの光はレーザ光の平行ビームではなく、ねじのねじ部を含む径又は幅の光束から成る一般の可視光ビーム(白色光)である。光源には、白色光ランプ、Xeランプ、LED発光素子等が用いられる。又、受光部は、例えばCCDカメラのような撮像手段12’を用いる。
FIG. 5 shows (a) a partial perspective view and (b) a schematic system diagram of a screw shaft
撮像手段12’で撮像された画像信号は、信号検出部21’へ送られ、ここで2値化信号に変換されて、小型コンピュータ(パソコン)による画像処理装置22’へ送られる。23’は表示部、Exは入力手段である。この画像処理装置22’では送り込まれた画像信号にはねじによる遮光部と透過光との陰影による境界線の信号が含まれ、ねじの長さ方向の所定範囲長さに亘ってその境界線の信号を他の画像光の信号から取り出す画像処理が行われる。そして、得られたねじの最外径の両端位置の境界線の信号からねじ軸径を算出するプログラムによりねじ軸径が演算により算出される。なお、照射部11’、撮像手段12’は、適宜位置に傾斜状に固定して設けられており(但し、傾斜角度は調整可能に設けられている)、昇降手段は設けられていない。
The image signal picked up by the image pickup means 12 ′ is sent to the
上記構成のねじ軸径測定装置10’によれば、ねじの画像信号からねじ軸径を表わすねじ最外径の境界部の信号を検出することにより、ねじ全体の画像信号のうちのエッジ信号からねじ軸径を画像処理によって得るのではなく、直接的にねじ軸径を表わす信号からねじ軸径が算出される。このため、画像処理プログラムは一般の画像処理プログラムより簡易で、かつ高精度でねじ軸径を検出できることとなる。従って、一般の画像処理によるねじ軸径の測定より直接的にねじ軸径が算出されるため、測定を迅速かつ高精度で行うことができる。なお、この場合もねじ径の設計値を基準値とし、その基準値と比較して測定値が所定誤差範囲内であるかについて判定し、製品の測定値と共に製品の良否の判定を表示部23’に表示する。
According to the screw shaft
この発明のねじ軸径測定装置は、光学系を傾斜状としてねじ軸径を直接、迅速に測定するものであり、ねじ検査装置の重要な検査項目の測定手段として利用される。 The screw shaft diameter measuring apparatus according to the present invention measures the screw shaft diameter directly and quickly with the optical system inclined, and is used as a measuring means for important inspection items of the screw inspection apparatus.
1 検査台
2 検査テーブル
3 切欠き
4 ねじ供給手段
5 保持板
10、10’ ねじ軸径測定装置
11 レーザ照射部
12 受光部
13 支持アーム
14 昇降板
17 ガイド部材
20 演算手段
21 信号検出部
22 演算部
A ねじ検査装置
TB ねじボルト
PB 平行ビーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection table 2 Inspection table 3 Notch 4 Screw supply means 5
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