JP4697565B2 - ねじ寸法測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はねじ寸法測定装置に係り、特に種類の異なる複数のねじの寸法を測定するねじ寸法測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のねじ寸法測定装置は、装置本体に揺動自在に支持された一対のアームと、該一対のアームにそれぞれ取り付けられたフィンガーと、該フィンガーの先端に固着されたコンタクトと、前記アームの揺動量を検出する差動トランスとから構成される。このねじ寸法測定装置は、ワークの種類に応じてゼロセットやキャリブレーション等の初期設定を行った後、一対のコンタクトをねじに両側から当接させ、その際のアームの揺動量を差動トランスで検出することにより、ねじの寸法を測定する。
【0003】
ねじの有効径を測定する場合には、前記一対のコンタクトをねじの軸方向に半ピッチ分だけずらして配置する必要がある。従来、コンタクトの位置調節は、フィンガーの向きを変えることにより行っていた。
【0004】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、従来のねじ寸法測定装置は、フィンガーの向きを変えてコンタクトの位置を調節するため、ねじの種類を変更するたびに初期設定を再度行わねばならない欠点があった。
【0005】
また、従来のねじ寸法測定装置は、コンタクトがフィンガーに固着されているため、コンタクトを交換する際にフィンガーも同時に取り替えねばならず、そのたびに初期設定を行わねばならなかった。
【0006】
本発明はこのような事情を鑑みて成されてもので、ねじの種類の変更に伴う段取り替えの少ないねじ寸法測定装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は前記目的を達成するために、揺動自在に支持された一対のアームと、該一対のアームに取り付けられた一対のフィンガーと、該一対のフィンガーの先端に取り付けられた一対のコンタクトと、前記一対のアームの揺動量を検出する検出手段とを備え、前記一対のコンタクトの間にねじを挿入し、該一対のコンタクトを前記ねじに当接させて、前記一対のアームの揺動量を前記検出手段で検出することにより、ねじの寸法を測定するねじ寸法測定装置において、前記一対のフィンガーは、それぞれ前記コンタクトを前記ねじの軸方向に移動させる移動機構と、前記コンタクトを前記ねじの軸方向に従動自在に支持する従動支持機構とを個別に備え、前記従動支持機構は、前記移動機構によって前記ねじの軸方向に移動される基端部と、前記コンタクトが取り付けられる先端部と、並列して配置され、前記基端部と前記先端部とを連結して、前記先端部を前記基端部に対して前記ねじの軸方向に移動可能に支持する一対の板ばねと、を備え、前記一対の板ばねは、それぞれ中央部分の両側面に中抑え部材が取り付けられ、該中抑え部材と前記基端部との連結部の間、及び、前記中抑え部材と前記先端部との連結部との間で弾性変形して、前記コンタクトを前記ねじの軸方向に従動自在に支持することを特徴としている。
【0008】
請求項1記載の発明によれば、フィンガーに設けた移動機構によってコンタクトを測定方向と直交方向に移動させるので、コンタクトの位置を調節した際に検出手段の初期設定を再度行う必要がなく、段取り替えを簡単に行うことができる。
【0009】
また、請求項1記載の発明によれば、コンタクトをねじの形状に従動するので、複数の種類のねじの寸法を同じ段取り設定で測定することができる。
【0010】
請求項2記載の発明によれば、コンタクトのみを交換することができるとともに、コンタクトを測定方向に位置決めして取り付けることができるので、コンタクトの交換の際に検出手段の初期設定を行う必要がなく、段取り替えを簡単に行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るねじ寸法測定装置の実施の形態について説明する。
【0012】
図1は、本実施の形態のねじ寸法測定装置10を示す側面図である。同図に示すように、ねじ寸法測定装置10は主として、測定ヘッド12に揺動自在に支持された一対のアーム14、14と、該アーム14、14に連結された一対のフィンガー18、18と、該一対のフィンガー18、18の先端に着脱自在に取り付けられたコンタクト20、20と、から構成されている。
【0013】
一対のアーム14、14は、上下方向に対向して配置され、測定ヘッド12内部の揺動支点Aを中心に、測定ヘッド12に揺動自在に支持されている。測定ヘッド12の内部には差動トランス(不図示)が設けられ、この差動トランスによってアーム14の揺動量が検出される。
【0014】
アーム14の先端には、レバー32が取り付けられ、このレバー32にエアシリンダ34のヘッド38が当接する。エアシリンダ34は、供給口34A、排出口34Bを介して圧縮空気を供給、排出することによりロッド36を伸縮する。ロッド36の先端には、ヘッド38が取り付けられており、ロッドを縮めることによりヘッド38がレバー32に当接してアーム14が揺動し、コンタクト20が外側に退避移動する。
【0015】
フィンガー18は、レバー32とともにアーム14に連結されており、横方向調節機構(移動機構に相当)22と、フローティング機構(従動支持機構に相当)44とを備えている。
【0016】
横方向調節機構22は、アーム14に連結されたアリ板部材24と、該アリ板部材24に係合されるアリ溝部材26とから構成されている。図2に示すように、アリ板部材24には、アリ24Aが横方向(即ち、測定方向と直交方向)に形成され、アリ溝部材26には、アリ24Aに係合されるアリ溝26Aが形成されている。アリ溝26Aの中央部にはスリット26Bが形成され、このスリット26Bを貫通する貫通孔28が図2の上下方向(即ち、測定方向)に形成される。貫通孔28は、スリット26Bを介して一方側が雌ねじ28A、他方側が通し孔28Bになっており、クランプレバー30のねじ棒30Aが螺入されている。クランプレバー30のねじ棒30Aは、通し孔28Bに挿通され、雌ねじ28Aに螺合される。このクランプレバー30を回転させて締め込むと、スリット26Bの間隔が狭まり、アリ溝部材26がアリ板部材24のアリ24Aを両側から締め付ける。これにより、アリ溝部材26をアリ板部材24に固定することができる。逆に、クランプレバー30を回転させて緩めると、アリ溝部材26がアリ板部材24に対してスライド自在になる。
【0017】
アリ板部材24のアリ24Aの天面には、半円筒状に形成された半円溝24Bがアリ24Aに沿って形成されている。半円溝24Bには、ねじ棒40が回動自在に支持されており、このねじ棒40の端部に横方向調節つまみ42が取り付けられている。また、アリ溝部材26には、半円筒溝26Cが、半円溝24Bに対向するように形成されている。この半円筒溝26Cには、雌ねじが形成されており、前記ねじ棒40に螺合する。これにより、横方向調節つまみ42を回してねじ棒40を回動させると、アリ溝部材26がアリ板部材24に沿ってスライドする。
【0018】
図3に示すように、フィンガー18のフローティング機構44は、アリ溝部材26に連結される基端部46と、コンタクト20が取り付けられる先端部48と、該先端部48と基端部46とを連結する板ばね50、50とから構成される。板ばね50は、例えば金属板によって形成され、基端部46の側面と先端部48の側面とに端抑え部材52、52を介してビス54、54…によって取り付けられる。また、板ばね50の中央部分には、板ばね50の両側面に中抑え部材56、56がビス54、54…によって取り付けられている。これにより、板ばね50は、中抑え部材56と端抑え部材52との間で弾性変形し、先端部48は基端部46に対して揺動する。
【0019】
基端部46には、先端部48側の面に規制部46Aが突出して形成されている。規制部46Aは、先端部48に対して若干の隙間をもって配設されている。これにより、先端部48が大きく揺動又は変位すると、先端部48が規制部46Aに当接し、先端部48の揺動が規制される。
【0020】
図4に示すように、フィンガー18の先端部48には、コンタクト20を取り付けるための取付孔49が形成されている。取付孔49は、内側(即ち、もう一方のフィンガー18に対向する側)の大径部49Aと、外側の小径部49Bとからなり、大径部49Aにコンタクト20が挿入される。コンタクト20は、小径部49Bの端面に当接して位置決めされ、小径部49Bから挿入した蝶ねじ58に螺合される。これにより、コンタクト20がフィンガー18の先端部48に位置決めされて取り付けられる。このコンタクト20は、蝶ねじ58を回動させることにより、簡単に取り付け、又は取り外すことができる。
【0021】
コンタクト20の先端には、所定の大きさの測定球20Aが設けられている。コンタクト20は、測定するねじの大きさによって測定球20の大きさを選択し、例えば、M3〜M6のねじには、測定球20Aの直径が0.4mmのコンタクト20を、M8〜M20のねじには、測定球20Aの直径が1.1mmのコンタクト20を、M24〜M36のねじには、測定球20Aの直径が2.5mmのコンタクト20を選択する。これらのコンタクト20はそれぞれ、M4、M12、M30のねじを基準として高い測定精度が得られるように設計され、長さLも基準のねじ径に合わせて設計されている。
【0022】
図5は、上記の如く構成されたねじ寸法測定装置10を適用した自動検測装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、ねじ寸法測定装置10は、演算装置60を備えており、この演算装置60によって、測定ヘッド12から電気信号で出力された測定データを演算処理する。
【0023】
演算装置60は主として、表示手段の機能を備えたタッチパネル62と、演算手段であるCPU64と、各種情報を記憶するメモリ66と、検出した交流電気信号を直流信号に変換する整流回路68と、アナログ電気信号をデジタルデータに変換するADコンバータ70と、外部インターフェースである入出力回路72とから構成されている。前記測定ヘッド12から出力されたフィンガー18の変位量を示す電気信号は、整流回路68で整流されたのち、ADコンバータ70に取り込まれてデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号に変換された測定データに基づいてCPU64がねじ16の寸法を算出する。CPU64は、ねじ16の種類を判別する判別回路を有し、この判別回路によってねじ16の種類、例えば、M4のねじとM3のねじとを判別する。また、CPU64は、サイズシフト機能を有しており、複数の異なる種類のねじ16を測定する場合、基準寸法の差をADコンバータ70の出力に対して増減する。これにより、測定ヘッド12の初期設定を変えることなく、複数の異なる種類のねじ16の寸法を算出することができる。CPU64は、算出したねじ16の寸法を入出力回路72を介してねじ加工制御装置74に出力する。ねじ加工制御装置74は、この測定寸法に基づいて図示しないねじ加工装置の刃先位置やワーク位置等の修正を行う。
【0024】
次に上記の如く構成されたねじ寸法測定装置10の作用について説明する。
【0025】
M3〜M6程度のねじ16を測定する場合には、M4のねじ16を基づいてねじ寸法測定装置10を設定する。即ち、まず、測定球20Aの直径が0.4mmであるコンタクト20をフィンガー18の先端に取り付ける。そして、横方向調節つまみ42を回動してフィンガー18を横方向(即ち、測定方向と直交方向)にスライドさせる。これにより、図6に示すように、測定球20A、20Aの間隔を、ねじ16のピッチPの半分(0.35mm)に合わせる。そして、図1のクランプレバー30を回動して、フィンガー18をアーム14に固定した後、ゼロセットとキャリブレーション等の初期設定を行う。
【0026】
次に、エアシリンダ34を駆動してコンタクト20、20の間隔を広げ、ねじ16をコンタクト20、20間に挿入する。そして、エアシリンダ34を駆動してコンタクト20、20の間隔を縮めて測定球20Aをねじ16の谷に入り込ませて当接させる。このときのフィンガー18の変位量を差動トランスによって検出し、そのデータをCPU64において初期設定時のマスターの基準値と比較して、ねじ16の寸法を演算する。なお、マスターの基準値とは、測定に先立って、測定時と同じ条件でマスターを測定した値である。
【0027】
このようにしてM4のねじ16の寸法が測定されるが、ねじ寸法測定装置10は、フィンガー18の一部が板ばね50、50で構成されているため、同じ設定のまま、種類の異なるねじ16の寸法を測定することができる。例えば、M3×0.5のねじ16をコンタクト20、20間に挿入すると、コンタクト20がねじ16の形状に追従してねじ16の軸方向にスライドし、測定球20Aがねじの谷に落ち込んで適切な測定ポイントに配置される。さらに、CPU64が、フィンガー18の変位量を示す信号に基づいて、ねじ16の種類を判別するとともに、基準寸法の差を測定ヘッド12の出力から増減する。これにより、M4のねじ16を測定する設定で、M3のねじ16を高精度で測定することができる。したがって、コンタクト20の位置の調節や初期設定値の変更をしなくても、M3のねじ16の有効径Dを測定することができる。同様に、フィンガー18やコンタクト20の調節を行わなくても、M5×0.8、M6×1.0のねじ16の有効径Dも測定することができる。このように、M4のねじ16に基づいて設定することにより、M3〜M6程度のねじ16を同じ段取り設定で精度良く測定することができる。
【0028】
M8〜M20程度のねじ16を測定する場合には、段取り設定の基準となるねじ16をM12に変更する。まず、コンタクト20を交換し、測定球20Aの直径が2.5mmのコンタクト20をフィンガー18に取り付ける。このとき、コンタクト20がフィンガー18に着脱自在に取り付けられているので、フィンガー18をアーム14から取り外すことなくコンタクト20を交換することができる。また、交換したコンタクト20は、測定方向に位置決めされた状態で取り付けられる。したがって、コンタクト20を交換する際に測定ヘッド12の初期設定(ゼロセットやキャリブレーション等)を再度行う必要がない。
【0029】
次に、フィンガー18の横方向調節機構22によって、コンタクト20の位置をM12のねじ16に合わせて調節する。即ち、横方向調節つまみ42を回動してコンタクト20を横方向にスライドさせ、測定球20A、20Aの間隔をM12のねじ16のピッチの半分に合わせる。このとき、コンタクト20は横方向(即ち、ねじ16の軸方向)にのみ移動し、測定方向には移動しないので、測定ヘッド12の初期設定を再度行う必要がない。
【0030】
このようにM12のねじ16に基づいて設定すると、M12のねじ16の寸法を精度良く測定することができるとともに、M12の前後の大きさのねじ16、例えば、M8、M10、M16、M20のねじ16の寸法も、M12のねじ16の段取り設定のまま、精度良く測定することができる。
【0031】
同様に、M24〜M36程度のねじ16を測定する場合には、M30のねじ16に基づいて設定し、測定球20Aの直径が2.5mmのコンタクト20に交換するとともに、測定球20A、20Aの間隔をM30のピッチ3.5の半分(1.75mm)に合わせる。これにより、M30のねじ16に基づいて設定されるので、M30のねじ16の寸法を精度良く測定することができるとともに、同じ段取り設定でM24、M36のねじ16の寸法を精度良く測定することができる。
【0032】
このように本実施の形態のねじ寸法測定装置10によれば、フィンガー18の一部が板ばね50で構成されているので、段取り設定を変えることなく、複数の種類のねじ16を精度良く測定することができる。
【0033】
また、ねじ寸法測定装置10は、横方向調節機構22によってコンタクト20を測定方向と直交方向に移動するので、コンタクト20の位置を調節した際に、測定ヘッド12の初期設定を変える必要がない。
【0034】
また、ねじ寸法測定装置10は、コンタクト20がフィンガー18に着脱自在であるとともに、位置決めされて取り付けられるので、コンタクト20の交換の際に測定ヘッド12の初期設定を変える必要がなく、段取り替えを簡単に行うことができる。
【0035】
なお、上述した実施の形態では、段取り設定の基準となるねじ16の種類を変えた際に横方向調節機構22によってコンタクト20の位置を調節したが、これに限定するものではない。例えば、ねじ16の種類を変更するたびに、コンタクト20の位置を横方向調節機構22によって調節してもよい。
【0036】
また、上述した実施の形態は、M4、M12、M30のねじ16を基準としたが、これ以外の種類のねじ16を基準としてもよい。また、基準とするねじ16の数は、3種類に限定するものではなく、2種類以下でも、4種類以上でもよい。
【0037】
また、上述した実施の形態では、支点として金属製の板ばね50を使用したが、プラスチックやゴム等の弾性体であってもよく、コンタクト20が、測定方向と直交方向に移動するのであればよい。
【0038】
また、上述した実施の形態のねじ寸法測定装置10は、タップの寸法を測定することもできる。例えば、3つの溝が120°間隔で形成されたタップの場合、まず、一方のコンタクト20をタップに当接させて測定した後、タップを例えば180度回転させて、他方のコンタクト20をタップに当接させて測定する。そして、2つの測定値をマスターの基準値と比較することにより、タップのねじ部の有効径を測定することができる。
【0039】
また、上述した実施の形態では、加工後にねじの寸法を測定するポストプロセス測定の例を挙げたが、加工中のねじの寸法を測定してリアルタイムで工作機械を制御するインプロセス測定に用いていもよい。以下に、インプロセスでタップを加工するタップ加工装置に適用した例を説明する。タップ加工装置は、複数の溝が軸方向に形成されたワークを回転させ、該回転させたワークに切削刃(又は砥石)を当接させるとともに、切削刃をワークに対してワークの軸方向に相対移動させることによりねじ溝を加工する。そして、所定の範囲を加工した後、切削刃を逃がして元の位置に戻し、ワークを繰り返し加工する。ねじ寸法測定装置10は、切削刃が切削した後のワークの寸法を測定し、このワーク寸法が予め設定した寸法に達した際に、例えば、粗研から精研、精研からスパークアウト等の切り替え、あるいは加工終了信号の出力等を行う。これにより、所定の寸法のタップを精度良く測定することができる。
【0040】
さらに、上述した実施の形態では、雄ねじやタップの寸法を測定したが、コンタクト20、20を外側に向けて取り付け、雌ねじやダイスの寸法を測定してもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のねじ寸法測定装置によれば、コンタクトを測定方向と直交方向に移動させる移動機構をフィンガーに設けたので、検出手段の初期設定を変えることなくコンタクトの位置を調節することができ、ねじの種類の変更に伴う段取り替えを簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るねじ寸法測定装置の実施の形態を示す側面図
【図2】図1に示したフィンガーの横方向調節機構を示す分解図
【図3】図1に示したフィンガーのフローティング機構を示す分解図
【図4】図1に示したコンタクトの取付構造を示す説明図
【図5】図1のねじ寸法測定装置を適用した自動検測装置の構成を示すブロック図
【図6】図1のねじ寸法測定装置の作用を説明する説明図
【符号の説明】
10…ねじ寸法測定装置、14…アーム、16…ねじ、18…フィンガー、20…コンタクト、22…横方向調節機構、24…アリ板部材、26…アリ溝部材、44…フローティング機構、50…板ばね
Claims (2)
- 揺動自在に支持された一対のアームと、該一対のアームに取り付けられた一対のフィンガーと、該一対のフィンガーの先端に取り付けられた一対のコンタクトと、前記一対のアームの揺動量を検出する検出手段とを備え、前記一対のコンタクトの間にねじを挿入し、該一対のコンタクトを前記ねじに当接させて、前記一対のアームの揺動量を前記検出手段で検出することにより、ねじの寸法を測定するねじ寸法測定装置において、
前記一対のフィンガーは、それぞれ前記コンタクトを前記ねじの軸方向に移動させる移動機構と、前記コンタクトを前記ねじの軸方向に従動自在に支持する従動支持機構とを個別に備え、
前記従動支持機構は、
前記移動機構によって前記ねじの軸方向に移動される基端部と、
前記コンタクトが取り付けられる先端部と、
並列して配置され、前記基端部と前記先端部とを連結して、前記先端部を前記基端部に対して前記ねじの軸方向に移動可能に支持する一対の板ばねと、
を備え、前記一対の板ばねは、それぞれ中央部分の両側面に中抑え部材が取り付けられ、該中抑え部材と前記基端部との連結部の間、及び、前記中抑え部材と前記先端部との連結部との間で弾性変形して、前記コンタクトを前記ねじの軸方向に従動自在に支持することを特徴とするねじ寸法測定装置。 - 前記一対のコンタクトは、前記一対のフィンガーにそれぞれ着脱自在であるとともに、それぞれ個別に前記測定方向に位置決めされて、前記一対のフィンガーに取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のねじ寸法測定装置。
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