JP7369058B2

JP7369058B2 - ねじ山検査機

Info

Publication number: JP7369058B2
Application number: JP2020023050A
Authority: JP
Inventors: 芳樹今川; 権一郎坪井
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2023-10-25
Anticipated expiration: 2040-02-14
Also published as: JP2021128070A

Description

本発明は、ねじ山成形の良否を検査するねじ山検査機に関する。

従来のねじ山検査機としては特許文献１に示されたものが知られている。このねじ山検査機は、被検査対象のねじ山と螺合する検査ゲージと、この検査ゲージを回転駆動させるツールユニットと、このツールユニットを往復移動させる移動手段と、検査ゲージの総回転量を検出する制御部とを備えており、被検査対象のねじ山と検査ゲージとを螺合させ、所定の回転負荷トルクに達するまでの総回転量が所定の範囲内か否かに応じて、被検査対象のねじ山成形の良否を判定していた。しかし、この特許文献１に記載のねじ山検査機は、検査ゲージにツールユニット等の自重が作用していた。このため、検査ゲージとねじ山との摩擦抵抗が上昇し、正常にねじ山が成形された被検査対象であっても、当該摩擦抵抗により回転負荷トルクが上昇して不良と判定されることがあり、検査精度に問題があった。

そこで上記問題に鑑み、特許文献２に示されたねじ山検査機が創成されている。これは、被検査対象のねじ山に螺合する検査ゲージと、この検査ゲージを回転駆動させるツールユニットと、このツールユニットを往復移動させる移動手段と、検査ゲージの総回転量を検出する制御部とを備えており、この制御部は、移動手段を停止させて、ツールユニットを所定の位置に固定後、前記検査ゲージを回転駆動させ、検査ゲージと被検査対象とを螺合させるよう構成されている。これにより、ねじ山の接触面には、被検査対象の自重だけが摩擦抵抗として作用する。このため、正確な回転負荷トルクの検出が可能となり、検査精度が向上するといった利点があった。

特許第３４４２５１５号公報特許第５３７４２７６号公報

しかしながら、特許文献２に記載のねじ山検査機は、ツールユニット等の自重が被検査対象にかからないため被検査対象を押さえる力が特許文献１に記載のねじ山検査機により減少している。そのため、検査時に被検査対象が安定せず、検査ゲージの回転を受けて振動してしまうことがあった。この結果、被検査対象が治具から外れる、被検査対象が検査ゲージに対して傾き、滑らかに外れない、被検査対象と治具の間から音が発生する等の問題が生じていた。

本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、検査ゲージの回転による被検査対象の振動を防止するねじ山検査機の提供を目的とする。この目的を達成するために本発明は、被検査対象に形成されたねじ山と螺合可能な検査ゲージを回転駆動源により回転駆動するよう構成されたツールユニットと、ツールユニットまたは被検査対象のどちらか一方を他方に向けて直進駆動させる移動手段と、被検査対象を保持する治具と、前記ツールユニットおよび移動手段の駆動を制御可能に構成された制御部とを備えるねじ山検査機において、被検査対象を治具に向けて押圧する押圧部を備えた固定手段を有することを特徴とする。このように構成されているため、ねじ山検査時、被検査対象は治具と固定手段の押圧部に挟持された状態となり、被検査対象の振動が低減される。また、前記制御部は、前記移動手段の停止後に前記回転駆動源が回転駆動を開始するように構成されていることが好ましい。さらに、前記押圧部は、弾性部材で構成されていることが好ましい。また、前記検査ゲージは、前記回転駆動源に対して相対移動可能に構成されており、前記固定手段は、検査ゲージに従動可能に構成されていることが好ましい。これにより、固定手段が検査ゲージに対して移動することが防止される。さらに、前記制御部は、検査ゲージと被検査対象のねじ山が２山以上螺合している所定のタイミングで前記固定手段に駆動信号を出力するように構成されていることが好ましい。これにより被検査対象と押圧部の接触時に被検査対象が傾くこと等が防止される。

本発明のねじ山検査機によれば、ねじ山検査時、被検査対象の振動が低減されるため、振動により被検査対象が治具から外れることを防止できる等の利点がある。また、移動手段の停止後に前記回転駆動源が回転駆動することにより、検査時、ねじ山にツールユニットの自重が作用せず、検査精度を向上できる等の利点がある。また、押圧部が弾性部材であり、防振効果を有するため、被検査対象の振動をより低減させることができる等の利点がある。さらに、検査ゲージに対する固定手段の移動が防止されることにより、固定手段は、常時一定の力で被検査対象を押圧可能となり、被検査対象が治具から外れることを防止できる等の利点がある。しかも、被検査対象と押圧部との接触時に被検査対象が傾かないため、より正確なねじ山検査が可能となる等の利点がある。

本発明に係るねじ山検査機の要部拡大一部切欠き断面図。本発明に係るねじ山検査機の平面図。図１の状態から次の状態へ以降する動作を示す要部拡大一部切欠き側面図である。図３の状態から次の状態へ以降する動作を示す要部拡大一部切欠き側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１ないし図４において１は被検査対象であるワークＷに形成されためねじＷ１を検査するねじ山検査機である。このねじ山検査機１は、ワークＷと螺合可能な検査ゲージ２４と、この検査ゲージ２４を回転駆動させるツールユニット２と、このツールユニット２の下方に前記ワークＷを搬送する搬送機構３と、この搬送機構３に搬送されたワークＷをツールユニット２に向け上昇させる移動手段４と、各駆動部の駆動を制御する制御部６（図示せず）とから構成される。なお、ワークＷは、一例として、外形が略六角柱状に構成された六角ナットとする。

前記搬送機構３は、図２に示すようにねじ山検査機１のフレーム（図示せず）に支持された支軸３２を中心に回転駆動するターンテーブル３１を備えており、このターンテーブル３１の上面には、ワークＷを保持可能な治具３４が９０度毎に設置されている。この治具３４には、ワークＷのめねじＷ１の谷径より大径に構成された保持孔３５が貫通しており、この保持孔３５の上側開口部には、ワークＷと係合可能な係合部３５ａが形成されている。これにより、治具３４にワークＷを設置可能かつ、ワークＷの下端から検査ゲージ２４が突出可能となる。また、前記ターンテーブル３１には、その上面から下面まで貫通する一対の貫通孔３３，３３が形成されており、前記治具３４の下面には、この貫通孔３３，３３を摺動自在に貫通する脚部３６，３６が一体に連結している。この脚部３６の長さは、ターンテーブル３１の厚さより十分長く、治具３４をターンテーブル３１に設置した際、治具３４の脚部３６がターンテーブル３１より下方に突出するよう構成されている。さらに、ターンテーブル３１には、前記治具３４上にワークＷが供給される供給位置、上方に前記ツールユニット２、下方に突き上げ手段４が配置された検査位置、治具３４上からワークＷが排出される排出位置が予め設定されており、これら位置に一旦停止可能に構成されている。なお、前記検査位置には、ターンテーブル３１の上方および下方に上方固定部材５１、下方固定部材５２が設けられており、この上方固定部材５１、下方固定部材５２は、図示されないフレームにより所定の高さに固定されている。

前記ツールユニット２は、ＡＣサーボモータＭ（以下、モータＭという）を備えており、このモータＭは、出力軸Ｍ１が前記ターンテーブル３１に向くよう前記上方固定部材５１に固定されている。このモータＭの出力軸Ｍ１には、接続部材２１を介して連結軸２２が連結されており、連結軸２２は、その軸方向（以下、鉛直方向という）に若干移動可能に構成されている。この連結軸２２の下端には、フローティング機構２３を介して前記検査ゲージ２４が連結されている。この検査ゲージ２４は、フローティング機構２３に連結される軸部２４ａと、この軸部２４ａより大径のゲージ部２４ｂとで構成されており、ゲージ部２４ｂの外周には、前記ワークＷのめねじＷ１と螺合可能なおねじが形成されている。また、前記上方固定部材５１には、鉛直方向に延びるガイド軸２５が昇降自在に吊り下げ支持されており、このガイド軸２５の下端には、従動部材２６が一体に連結されている。この従動部材２６には、前記連結軸２２が回転自在に貫通しており、この従動部材２６は、連結軸２２の鉛直方向の移動に従動可能に構成されている。このように構成された従動部材２６および連結軸２２は、従動部材２６と前記上方固定部材５１との間に介在する圧縮ばね２６ａにより、常時ワークＷに向けて付勢されている。さらに、前記従動部材２６の下面には、近接センサ２７（以下、センサ２７という）が検出面２７ａをターンテーブル３１および治具３４に向けて固定されている。このセンサ２７は、ワークＷと検査ゲージ２４が完全に螺合し、ワークＷの下端から検査ゲージ２４が突出した時、治具３４またはワークＷを検知可能に構成されており、その検出範囲は、検査ゲージ２４の下端からワークＷの厚さ寸法以上、上方に位置設定されている。

なお、前記フローティング機構２３は、上面に連結される連結軸２２および下面に連結される検査ゲージ２４との連結部分に鉛直方向と直交する方向（以下、水平方向という）に往復摺動可能なローラガイド２３ａ，２３ｂを備えており、このローラガイド２３ａ，２３ｂは、互いに直交するよう固定されている。このため、検査ゲージ２４は連結軸２２に対して、水平方向に所定量移動可能となり、ねじ山検査時、検査ゲージ２４がめねじＷ１とずれていても、検査ゲージ２４をめねじＷ１の中心に整合可能となる。

前記従動部材２６には、ねじ山検査時にワークＷを固定する固定手段の一例として押圧シリンダ２８が一体に連結されており、この押圧シリンダ２８は、ワークＷに向けてロッドを伸長させるよう配されている。この押圧シリンダ２８のロッド下端には、ワークＷの上面に当接可能な押圧部２９を備えており、この押圧部２９は、ゴム等の弾性部材で構成されている。また、押圧シリンダ２８のストロークは、図４に示すようにロッドを伸長させた際、前記押圧部２９の下端が前記検査ゲージ２４の下端より下方に位置するよう設定されており、押圧シリンダ２８がワークＷを押さえる力は、ワークＷと検査ゲージ２４との螺合によりワークＷが上昇する力より弱く設定されている。さらに、押圧シリンダ２８は、従動部材２６および連結軸２２を介して検査ゲージ２４に従動可能に構成されている。

一方、前記移動手段４は、前記下方固定部材５２に固定された直動シリンダ４１であり、この直動シリンダ４１は、ロッドをターンテーブル３１に向けて配されている。この直動シリンダ４１のロッド上端には、シリンダ台４２が設けられており、このシリンダ台４２上には、ロッドを上方に向けた突き上げシリンダ４３が固定されている。この突き上げシリンダのロッド上端には、ロッドの上端に治具３４の脚部３６，３６と当接可能な突き上げ板４４を備えており、直動シリンダ４１より低速、低トルクに設定されている。また、上記直動シリンダ４１のストロークは、前記突き上げ板４４が治具３４を突き上げ可能かつ、治具３４に支持されるワークＷと、ワークＷの上方に待機する検査ゲージ２４と接触しない範囲に設定されており、突き上げシリンダ４３は、後述するねじ山検査において、治具３４に支持されるワークＷの下端から検査ゲージ２４が突出するまで、治具３４を突き上げ可能に構成されている。

前記制御部６には、モータＭと、押圧シリンダ２８と、センサ２７と、直動シリンダ４１と、突上げシリンダ４３と、排出装置（図示せず）等別途設けられる外部装置とが接続されており、各種入力信号に基づきこれらの駆動を制御する駆動制御部（図示せず）と、ねじ山検査機１の動作に不可欠な制御データを記憶する記憶部（図示せず）とを備えている。また、制御部６は、タイマ（図示せず）を備えており、突き上げシリンダ４３の起動後、図３に示すようにワークＷと検査ゲージ２４とが約２山螺合している所定のタイミングで前記押圧シリンダ２８がロッドを伸長させるよう構成されている。

次に上記のように構成されたねじ山検査機１の作用を説明する。
ターンテーブル３１の回転駆動により、ワークＷおよび治具３４が検査位置に到達すると、前記直動シリンダ４１がロッドを伸長させ、突き上げシリンダ４３および治具３４を高速で上昇させる。このように治具３４が予め設定された高さまで上昇すると、制御部６は、直動シリンダ４１を停止するとともに、前記モータＭを検査ゲージ２４とワークＷとが螺合する方向へ回転駆動（以下、正転駆動という）させる。このモータＭの回転後、制御部６は、突き上げシリンダ４３を駆動させ、治具３４およびワークＷを低速かつ低トルクで上昇させて、検査ゲージ２４とワークＷとを接触させる。この時、連結軸２２をワークＷ側に付勢する圧縮ばね２６ａが撓むため、検査ゲージ２４とワークＷとの接触時の衝撃が低減し、この衝撃により検査ゲージ２４およびワークＷが破損すること、ワークＷが傾くこと等を防止する。また、従来の様に検査ゲージ２４がワークＷに向かって下降する場合、検査ゲージ２４とワークＷとが接触するとターンテーブル３１にも鉛直方向の力が付与されるため、ターンテーブル３１がゆがむ可能性がある。しかし、本ねじ山検査機１は、突き上げシリンダ４３により、治具３４およびワークＷが検査ゲージ２４に向かって上昇する構成であるため、検査ゲージ２４とワークＷの接触時、ターンテーブル３１には、鉛直方向の力が一切かからず、ターンテーブル３１のゆがみを防止するという利点がある。このように検査ゲージ２４とワークＷとが接触した後、ワークＷは、検査ゲージ２４に螺合しながら上昇する。この時、治具３４が突き上げシリンダ４３に付勢されているため、ワークＷが治具３４から外れない。

また、制御部６が前述のように設定されたタイマを有することにより、ワークＷと検査ゲージ２４とが２山程度螺合した時に前記押圧シリンダ２８が起動する。この時、ワークＷと検査ゲージ２４とが約２山螺合しているため、押圧部２９がワークＷを押圧しても、ワークＷが検査ゲージ２４から脱落することがない。また、螺合しているのが２山程度で検査ゲージ２４とワークＷと間の摩擦が比較的小さく、ワークＷが振動しないため、押圧シリンダ２８の起動前にワークＷが治具３４から脱落するといったことも防止される。このように、ワークＷが治具３４と押圧シリンダ２８の押圧部２９に挟持されていること、および押圧部２９が弾性部材で構成され、防振効果を有することによりワークＷの振動が低減する。この結果、ワークＷの振動により、治具３４からワークＷが外れること等が防止され、円滑なねじ山検査が可能となる。このような効果は、薄板状で治具３４から外れ易いワークＷや、表面にめっき処理が施される等、検査ゲージ２４との摩擦が大きく、振動しやすいワークＷのねじ山検査時において特に有効である。また、押圧シリンダ２８のワークＷを押さえる力は、検査ゲージ２４とワークＷの螺合によりワークＷが上昇する力より弱く設定されているため、押圧シリンダ２８は、押圧部２９がワークＷと当接後、ワークＷの上昇に従い徐々にロッドが収縮し、ねじ山検査を阻害しない。さらに、押圧シリンダ２８が検査ゲージ２４に従動し、検査ゲージ２４に対して相対移動しないため、万一、ツールユニット２が揺れても、常時一定の力でワークＷを押さえることが可能となる。

上述の様なようなねじ山検査時、ワークＷのめねじＷ１が良品である場合、ワークＷは、下端から検査ゲージ２４が突出するまで上昇する。この時、ワークＷまたは治具３４は、前記センサ２７の検出範囲内に位置するため、センサ２７は、制御部６に検出信号を出力する。一方、ワークＷのめねじＷ１が不良である場合、ワークＷまたは治具３４がセンサ検出範囲に達する前に検査ゲージ２４とワークＷとが噛み合うことで、前記モータＭの回転負荷トルクが所定の値に達する。つまり、制御部６は、センサ２７からの検出信号が入力されれば良品と判定し、この検出信号が入力される前にモータＭの回転負荷トルクが所定の値に達すれば不良と判定している。この時、突き上げシリンダ４３が比較的低トルクに設定されているため、特許文献１のように検査ゲージ２４とワークＷとの間に生じる摩擦が増大しない。また、ワークＷを下方から押圧する突上げシリンダ４３の押圧トルクと、ワークＷを上方から押圧する押圧シリンダ２８の押圧トルクとが互いに相殺しあうため、ワークＷと検査ゲージ２４との間で生じる摩擦が減少する。これらにより、良品であるにもかかわらず、当該摩擦によりモータＭの回転負荷トルクが所定の値に達し、不良判定されるということがない。この良否判定後、制御部６は、モータＭを逆転駆動させて、ワークＷと検査ゲージ２４との螺合を解く。この時、押圧部２９は、逆転駆動によるワークＷの降下に合わせてロッドを伸長させる。このため、モータＭの正転駆動時と同様、治具３４と押圧部２９により、ワークＷの振動が防止されるため、ワークＷは、検査ゲージ２４に対して傾くこと等がなく円滑に検査ゲージ２４から外れる。さらに、押圧シリンダ２８のストロークが押圧部２９の下端が前記検査ゲージ２４の下端より下方に位置するよう設定されているため、ワークＷが検査ゲージ２４から離れるまで確実に押さえることが可能となる。このようにワークＷが検査ゲージ２４から外れた後、制御部６は、突き上げシリンダ４３と、直動シリンダ４１のロッドを収縮させる。その後、制御部６は、ターンテーブル３１を回転駆動させ、ワークＷを排出位置に移動させる。ワークＷが排出位置に到達すると、図示しない排出機構が治具３４上から前述の判定結果に対応した排出場所（図示せず）へワークＷを排出する。ワークＷの排出後、制御部６は、再度ターンテーブル３１を供給位置まで回転駆動し、治具３４上に次のワークＷを設置する。

なお、本発明に係るねじ山検査機１は、前述したものに限定するものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本実施形態のねじ山検査機１は、ツールユニット２を１個しか備えていなかったが、これに限定されず複数のツールユニット２を備え、同時に多数のワークＷを検査可能に構成してもよい。この際、突き上げシリンダ４３は、ツールユニット２毎に設けられていることが好ましい。これにより、ワークＷ毎の微妙な上昇速度の差で治具３４とワークＷとの間に隙間が空き、ワークＷが治具３４から外れることを防止可能となる。また、移動手段４は、治具３４およびワークＷを検査ゲージ２４に向けて上昇させる直動シリンダ４１に限らず、検査ゲージ２４をワークＷ付近まで下降させるボールねじ機構等であってもなんら何ら問題はない。さらに、ワークＷにおねじが形成されており、めねじが形成された検査ゲージ２４を用いてねじ山検査するねじ山検査機であってもよい。しかも、搬送機構３は、ターンテーブル３１以外、例えば、水平方向に直動するスライドテーブル等であっても良く、もちろん、ターンテーブル３１の回転駆動および、治具３４の設置角度は、実施形態に記載にされた９０度に限定されず、１２０度等他の角度であっても何ら問題はない。

１ … ねじ山検査機
２ … ツールユニット
２４ … 検査ゲージ
２８ … 固定手段
２９ … 押圧部材
３ … 搬送機構
３１ … ターンテーブル
３４ … 治具
４ … 移動手段
５１ … 上方固定部材
５２ … 下方固定部材
Ｍ … モータ

Claims

被検査対象に形成されたねじ部と螺合可能な検査ゲージを回転駆動源により回転駆動するよう構成されたツールユニットと、ツールユニットまたは被検査対象のどちらか一方を他方に向けて直進駆動させる移動手段と、被検査対象を保持する治具と、前記ツールユニットおよび移動手段の駆動を制御可能に構成された制御部とを備えるねじ山検査装置において、
被検査対象を治具に向けて押圧する押圧部を備えた固定手段を有し、
前記検査ゲージは、前記回転駆動源に対して相対移動可能に構成されており、
前記固定手段は、検査ゲージに従動可能に構成されていることを特徴とするねじ山検査機。
被検査対象に形成されたねじ部と螺合可能な検査ゲージを回転駆動源により回転駆動するよう構成されたツールユニットと、ツールユニットまたは被検査対象のどちらか一方を他方に向けて直進駆動させる移動手段と、被検査対象を保持する治具と、前記ツールユニットおよび移動手段の駆動を制御可能に構成された制御部とを備えるねじ山検査装置において、
被検査対象を治具に向けて押圧する押圧部を備えた固定手段を有し、
前記制御部は、検査ゲージと被検査対象のねじ部が２山以上螺合している所定のタイミングで前記固定手段に駆動信号を出力するように構成されていることを特徴とするねじ山検査機。
前記制御部は、前記移動手段の停止後に前記回転駆動源が回転駆動を開始するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ山検査機。
前記押圧部は、弾性部材で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のねじ山検査機。