JPH04225108A - ねじ孔の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ねじ孔の深さ測定、ね
じ下孔の深さ測定等に使用される測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加工ラインの中でねじ孔の深さ測定、ね
じ下孔等の深さ測定が行われる。従来、このようなねじ
孔の深さ等の測定は、被測定物を加工ラインの外に取り
出し、ねじゲージ、専用治具による測定、又は三次元座
標測定機を用いて測定を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ねじ孔の深さ等の測定方法は、■被測定物をライン外へ
取り出し人手作業を必要とする為に品質管理の自動化、
省力化の障害となる。■専用治具によるチェックは個人
差や作業ミスの可能性が大きく品質管理の信頼性を維持
、向上するのが難しい。

【０００４】■３次元測定機による計測は、検査室等の
環境と専用オペレーターが必要であり、測定時間も長く
加工機へのフィードバックが遅れる等の欠点がある。本
発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、人手
作業によらず、自動化に適したねじ孔の測定装置を提案
することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する為に、ねじ孔の内周面に該ねじ孔のねじ山表面に
対して略直交する角度で光を投光し、該内周面からの反
射光を受光してその受光光量に対応した電気信号を出力
する光ファイバセンサと、前記光ファイバセンサを前記
ねじ孔の深さ方向に移動させる駆動手段と、前記ねじ孔
の各所定位置から得られる受光光量に対応した電気信号
を予め閾値として設定する閾値設定手段と、前記駆動手
段による光ファイバセンサの移動中に、該光ファイバセ
ンサから出力される電気信号と前記閾値設定手段によっ
て設定された閾値とを比較することにより光ファイバセ
ンサが前記ねじ孔の各所定位置に達したことを検出する
検出手段と、前記検出手段の検出出力時における前記光
ファイバセンサの移動位置に基づいてねじ孔の深さ、ね
じ下孔の深さ等の寸法を算出する手段と、を備えたこと
を特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明に係るねじ孔の深さ等の測定装置によれ
ば、光ファイバセンサの先端部からねじ孔のねじ面に対
して略直交する角度で光を投光することにより、ねじ孔
の形状（ねじの有無等）に応じた反射光が得られる。こ
の反射光の受光光量を示す電気信号と予め設定した閾値
とを比較することにより、光ファイバセンサの先端部の
到達位置が検知でき、これにより、ねじ孔、ねじ下孔の
深さを測定することが出来る。

【０００７】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るねじ孔の
測定装置の好ましい実施例を詳説する。図１に示す光フ
ァイバセンサ１０は、着脱自在な測定ユニット本体１２
を介して移動テーブル１４に取付けられ、この移動テー
ブル１４の下部１５はボールねじ１６と螺合している。

【０００８】ボールねじ１６がサーボモータ１８により
回転駆動されると、光ファイバセンサ１０はワーク２０
のねじ孔２２に挿入される。光ファイバセンサ１０は図
２（Ｂ）で詳細に示され、その先端部はねじ山の傾斜角
度を考慮して例えば３０°に曲げられている。これによ
り光ファイバセンサ１０の出射光はねじ山表面（角度６
０°）に対して垂直に当り、反射光を効率よく取入れる
ことが出来、ＳＮ比を上げることが出来る。光ファイバ
センサ１０の傾斜角度はねじ山角度に応じて適宜選択さ
れる。光ファイバセンサ１０は、公知のものが使用され
、光出射端から赤外線ＬＥＤ光が出射され、光入射端か
らその反射光が入射する。光入射端から取込まれた反射
光は、光一電変換された後、図示しないセンサアンプに
より増幅され、後述するトリガポイントセレクト部２４
に送られる。光センサファイバ１０は、図２（Ｂ）に示
すように傾斜した形態で保護ケース２６内に収納され、
この状態で測定ユニット１２に取付けられる。

【０００９】さて、トリガーポイントセレクト部２４に
入力するセンサアンプ出力波形は、図２（Ｂ）に示すよ
うに同一寸法のねじ孔２２であってもワーク２０の材質
等による反射率の違いにより、図１（Ａ）の波形Ｄ１　
、Ｄ２　のように変化する。そこで、シーケンスコント
ローラ２８には、品種データ（ねじ孔又はねじ下孔、孔
径、材質等）が予め登録されており、シーケンスコント
ローラ２８は計測しようとするねじ孔の品種データを計
測開始前にトリガーポイントセレクト部２４及びＣＰＵ
３０に出力する。また、シーケンスコントローラ２８は
所定の計測シーケンスに従って適宜サーボコントローラ
３２に前進、停止、後退等の信号を出力する。

【００１０】トリガーポイントセレクト部２４は、光フ
ァイバセンサ１０のねじ孔２２への挿入時に、ねじ山始
点（位置ｌ１　）、ねじ山終点（位置ｌ２　）、及びね
じ孔底部（位置ｌ３　）を判断するもので、シーケンス
コントローラ２８から加えられる品種データによって上
記各点の判断基準となる閾値 ｛（ａ１　、ｂ１　、ｃ１　）、（ａ２　、ｂ２　、ｃ
２　）、…｝が選択される。例えば、センサアンプ出力
波形Ｄ１　を有するねじ孔の計測時には閾値（ａ１　、
ｂ１　、ｃ１　）が選択され、光ファイバセンサ１０の
前進中に、センサアンプ出力が最初に閾値ａ１を上回っ
た時点でねじ山始点を示すトリガー信号をサーボコント
ローラ３２に出力し、同様にしてセンサアンプ出力が閾
値ａ１　を上回ったのち最初に閾値ａ２　を下回った時
点でねじ山終点を示すトリガー信号をサーボコントロー
ラ３２に出力し、更にセンサアンプ出力が閾値ａ２　を
下回ったのち最初に閾値ａ３　を上回った時点でねじ孔
底部を示すトリガー信号をサーボコントローラ３２に出
力する。

【００１１】サーボコントローラ３２は、シーケンスコ
ントローラ２８からの指令信号によってサーボモータ１
８を適宜サーボコントロールするもので、サーボ用検出
器（位置検出器）によって光ファイバセンサ１０の先端
位置を検出する機能を有している。そして、上記トリガ
ーポイントセレクト部２４からトリガー信号を入力する
と、その入力時点における光ファイバセンサ先端位置を
示す位置データ（ｌ１　ｌ２　、ｌ３　）をシーケンス
コントローラ２８及びＣＰＵ３０に出力する。シーケン
スコントローラ２８は位置データｌ１　、ｌ２　を入力
すると、前記トリガーポイントセレクト部２４での閾値
を順次、ｂ、ｃに変化させる指令を出力し、また位置デ
ータｌ３　を入力すると、サーボコントローラ３２に光
ファイバセンサ１０を停止し、後退させる信号を出力す
る。

【００１２】一方、ＣＰＵ３０はサーボコントローラ３
２から入力する位置データ（ｌ１　、ｌ２　、ｌ３　）
に基づいてねじ深さ（ｌ２　−ｌ１　）、ねじ下深さ（
ｌ３　−ｌ１　）を演算し、これらをねじ孔の品種とと
もにモニタ３４に表示させる。前記の如く構成された本
発明に係る一実施例を生産ラインでのインライン計測機
として用いた場合を例として説明する。

【００１３】■先ず、図１に於いてシーケンスコントロ
ーラ２８から品種データ（ねじ孔又はねじ下孔、孔径、
材質等）がトリガポイントセレクト部２４及びＣＰＵ３
０に送られる。■次にシーケンスコントローラ２８から
サーボコントローラ３２に駆動指令信号が出力され、サ
ーボモータ１８はサーボコントローラ３２にコントロー
ルされて駆動される。これにより光ファイバセンサ１０
は第２図に示すようにワーク２０のねじ孔２２内に挿入
される。

【００１４】■図２（Ａ）に於いてセンサアンプ出力波
形がＤ１　の場合には、センサアンプ出力が閾値ａ１　
を上回ると、ねじ山始点を示すトリガー信号がトリガー
ポイントセレクト部２４からサーボコントローラ３２に
送られ、サーボコントローラ３２はねじ山始点の位置デ
ータｌ１　をＣＰＵ３０に送る。■ＣＰＵ３０はねじ山
始点の位置データｌ１　を記憶する。

【００１５】■ねじ山終点は■と同様の操作でＣＰＵ３
０に位置データｌ２として記憶される。■ねじ孔底部は
■と同様の操作でＣＰＵ３０に位置データｌ３　として
記憶される。■ねじ孔底部の位置検出後、シーケンスコ
ントローラ２８からサーボコントローラ３２に停止、後
退信号が出力され、これにより光ファイバセンサ１０は
ねじ孔２２から退出する。

【００１６】■ＣＰＵ３０は、ねじ深さ（ｌ２　−ｌ１
　）、下孔深さ（ｌ３　−ｌ１　）を演算し、モニタ３
４に表示させる。第３図は本発明に係るねじ孔の測定装
置の他の実施例を示すブロック図である。尚、図１と共
通する部分には同符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。図３の実施例は、第１図の実施例と比べて主にサー
ボコントーラ３６に指令信号を出力する指令系統、及び
スケールカウンタ３８が設けられた点で異なる。

【００１７】即ち、シーケンスコントローラ２８からＣ
ＰＵ３０を介してサーボコントローラ３６に駆動指令が
出力され、また光ファイバセンサ先端位置はスケールカ
ウンタ３８によって測定され、その位置データはＣＰＵ
３０に加えられるようになっている。更に、トリガーポ
イントセレクト部２４からのトリガー信号は直接ＣＰＵ
３０に加えられるようになている。そして、ＣＰＵ３０
はトリガー信号を入力すると、その入力時点にスケール
カウンタ３８からの位置データをラッチして記憶し、各
位置データ（ｌ１　、ｌ２　、ｌ３　）の記憶終了後、
ねじ深さ、ねじ下孔深さを演算し、これらをモニタ３４
に表示させる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るねじ孔
の測定装置によれば、光ファイバセンサの採用により非
接触測定が可能であり、また光ファイバセンサの駆動手
段は少なくともねじ孔の深さ方向に光ファイバセンサを
移動制御できればよく、加工ラインの中で自動計測が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るねじ孔の測定装置の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】図２（Ａ）は図１の光ファイバセンサの移動に
伴うセンサアンプ出力波形及びこれに対応する閾値を示
す図、図２（Ｂ）は図１の光ファイバセンサ及びワーク
の詳細を示す拡大図である。

【図３】本発明に係るねじ孔の測定装置の他の実施例を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１０…光ファイバセンサ １２…測定ユニット本体 １４…移動テーブル １８…サーボモータ ２０…ワーク ２２…ねじ孔 ２４…トリガーポイントセレクト部 ２８…シーケンスコントローラ ３０…ＣＰＵ ３２、３６…サーボコントローラ ３８…スケールカウンタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ねじ孔の内周面に該ねじ孔のねじ山表
   面に対して略直交する角度で光を投光し、該内周面から
   の反射光を受光してその受光光量に対応した電気信号を
   出力する光ファイバセンサと、前記光ファイバセンサを
   前記ねじ孔の深さ方向に移動させる駆動手段と、前記ね
   じ孔の各所定位置から得られる受光光量に対応した電気
   信号を予め閾値として設定する閾値設定手段と、前記駆
   動手段による光ファイバセンサの移動中に、該光ファイ
   バセンサから出力される電気信号と前記閾値設定手段に
   よって設定された閾値とを比較することにより光ファイ
   バセンサが前記ねじ孔の各所定位置に達したことを検出
   する検出手段と、前記検出手段の検出出力時における前
   記光ファイバセンサの移動位置に基づいてねじ孔の深さ
   、ねじ下孔の深さ等の寸法を算出する手段と、を備えた
   ことを特徴とするねじ孔の測定装置。