JPH09264719A - ねじ要素の測定方法および装置 - Google Patents
ねじ要素の測定方法および装置Info
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- JPH09264719A JPH09264719A JP1075097A JP1075097A JPH09264719A JP H09264719 A JPH09264719 A JP H09264719A JP 1075097 A JP1075097 A JP 1075097A JP 1075097 A JP1075097 A JP 1075097A JP H09264719 A JPH09264719 A JP H09264719A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 油井管の両端に加工された大口径のねじの形
状やピッチ、ねじ高さ、テーパ等のねじ要素を測定する
方法および装置を提供する。 【解決手段】 光学式センサ10と、光学式センサ10で測
定されたねじ形状の線図を演算・記憶する演算処理装置
20と、前記ねじ形状の線図を入力して、このねじ形状の
線図に予め記憶された接触式センサのゲージに用いられ
るコンタクトチップのイメージを仮想的に内接するよう
に重ね合わせて、その接点の座標データを所定の間隔ご
とに求め、それらの座標データからねじ要素を演算する
計算機30とで構成する。
状やピッチ、ねじ高さ、テーパ等のねじ要素を測定する
方法および装置を提供する。 【解決手段】 光学式センサ10と、光学式センサ10で測
定されたねじ形状の線図を演算・記憶する演算処理装置
20と、前記ねじ形状の線図を入力して、このねじ形状の
線図に予め記憶された接触式センサのゲージに用いられ
るコンタクトチップのイメージを仮想的に内接するよう
に重ね合わせて、その接点の座標データを所定の間隔ご
とに求め、それらの座標データからねじ要素を演算する
計算機30とで構成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油井管の両
端に加工された大口径のねじの形状やピッチ、ねじ高
さ、テーパ等のねじ要素を測定する方法および装置に関
する。
端に加工された大口径のねじの形状やピッチ、ねじ高
さ、テーパ等のねじ要素を測定する方法および装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、油井管等のパイプの管端に接続の
ために刻み込まれるねじの検査方法として、測定子をね
じ溝に沿って移動させながら形状の判別を行う接触式ね
じ要素検査装置（以下、接触式センサと略称する）を用
いた測定方法が採用されている。
ために刻み込まれるねじの検査方法として、測定子をね
じ溝に沿って移動させながら形状の判別を行う接触式ね
じ要素検査装置（以下、接触式センサと略称する）を用
いた測定方法が採用されている。
【０００３】図８は、ＡＰＩ（アメリカ石油協会）規格
に定められている油井管のバットレスねじ、ラウンドね
じのねじ部でのリード測定とテーパ測定の原理を示した
ものである。リード測定の場合は図８(a) に示すよう
に、最初のねじ谷１ａに所定の半径ｒのリードゲージの
コンタクトチップ２を嵌め込んで、その接点Ｐ1 ，Ｐ1
への垂直線Ｓ，Ｓと接点Ｐ1 ，Ｐ1 間の弦３ａとのなす
角度がいずれもθ（例えばねじの角度が60°の場合はθ
＝30°）となるような中心線４ａの位置を求めておき、
このねじ谷１ａから管軸方向に１インチ離れた位置にお
けるねじ谷１ｂにおける接点Ｐ2 ，Ｐ2 での弦３ｂと中
心線４ｂを求め、この中心線４ａ−４ｂ間の距離Ｌをリ
ードとする。
に定められている油井管のバットレスねじ、ラウンドね
じのねじ部でのリード測定とテーパ測定の原理を示した
ものである。リード測定の場合は図８(a) に示すよう
に、最初のねじ谷１ａに所定の半径ｒのリードゲージの
コンタクトチップ２を嵌め込んで、その接点Ｐ1 ，Ｐ1
への垂直線Ｓ，Ｓと接点Ｐ1 ，Ｐ1 間の弦３ａとのなす
角度がいずれもθ（例えばねじの角度が60°の場合はθ
＝30°）となるような中心線４ａの位置を求めておき、
このねじ谷１ａから管軸方向に１インチ離れた位置にお
けるねじ谷１ｂにおける接点Ｐ2 ，Ｐ2 での弦３ｂと中
心線４ｂを求め、この中心線４ａ−４ｂ間の距離Ｌをリ
ードとする。
【０００４】そして、油井管のねじ部のリードＬを測定
する場合は、図９に示すように、ねじ部５でのＡ−Ｂ間
の全ねじ長さＬ1 に対して完全なねじ谷を有するＡ−Ｃ
間の長さ（Ｌ1 −ｇ）（ｇ；不完全ねじ長さ）において
１インチごとに測定することにより、ねじ谷のピッチを
検査するのである。また、テーパ測定の場合は図８(b)
に示すように、同様にして中心線４ａ−４ｂ間が１イン
チ離れた位置のねじ谷１ａ，１ｂの弦３ａ，３ｂの高さ
の差ΔＨ1を求め、同様にねじの反対側でΔＨ2 を求
め、下記(1) 式でテーパＴを得る。
する場合は、図９に示すように、ねじ部５でのＡ−Ｂ間
の全ねじ長さＬ1 に対して完全なねじ谷を有するＡ−Ｃ
間の長さ（Ｌ1 −ｇ）（ｇ；不完全ねじ長さ）において
１インチごとに測定することにより、ねじ谷のピッチを
検査するのである。また、テーパ測定の場合は図８(b)
に示すように、同様にして中心線４ａ−４ｂ間が１イン
チ離れた位置のねじ谷１ａ，１ｂの弦３ａ，３ｂの高さ
の差ΔＨ1を求め、同様にねじの反対側でΔＨ2 を求
め、下記(1) 式でテーパＴを得る。
【０００５】 Ｔ＝ΔＨ1 ／Ｌ1 ＋ΔＨ2 ／Ｌ2 ………………(1) しかし、上記のような接触式センサの場合は、管の外径
およびねじの種類によって、あるいはセンサを保持する
治具によってその位置を変更する必要があるなど、測定
するのにかなりの工数がかかるという欠点がある。ま
た、接触式の機械的な手段による測定面の限界やオペレ
ータの個人差による誤差も大きいことから、精度の点で
好ましくない結果を招くことも避けられない。
およびねじの種類によって、あるいはセンサを保持する
治具によってその位置を変更する必要があるなど、測定
するのにかなりの工数がかかるという欠点がある。ま
た、接触式の機械的な手段による測定面の限界やオペレ
ータの個人差による誤差も大きいことから、精度の点で
好ましくない結果を招くことも避けられない。
【０００６】ところで、接触式センサに代えて、例えば
光学式ねじ形状検査装置（以下、光学式センサと略称す
る）を用いてねじ要素を測定する方法が最近注目されつ
つある。この光学式センサの場合は、被測定物に光束を
照射した後にこれを撮像装置によって映像信号としてこ
れを計算機に入力することにより、被測定物の形状を測
定しようとするものである。いま、例えばねじのテーパ
を測定する場合は、ねじ谷の径に相当する区間を取り出
し、この間の径の測定値の平均値を求め、ねじ谷の径と
して算出するのである。
光学式ねじ形状検査装置（以下、光学式センサと略称す
る）を用いてねじ要素を測定する方法が最近注目されつ
つある。この光学式センサの場合は、被測定物に光束を
照射した後にこれを撮像装置によって映像信号としてこ
れを計算機に入力することにより、被測定物の形状を測
定しようとするものである。いま、例えばねじのテーパ
を測定する場合は、ねじ谷の径に相当する区間を取り出
し、この間の径の測定値の平均値を求め、ねじ谷の径と
して算出するのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
光学式センサでねじ要素を測定する方法では、前記した
接触式センサでのコンタクトチップとねじ表面の接触状
態の検出とは異なることから、光学式センサと接触式セ
ンサの測定値の間には差を生じることがままあり、その
ため光学式センサの測定値を接触式センサの測定値に代
えて使用することは、ねじ要素の品質管理を統一して実
施するうえで問題であった。
光学式センサでねじ要素を測定する方法では、前記した
接触式センサでのコンタクトチップとねじ表面の接触状
態の検出とは異なることから、光学式センサと接触式セ
ンサの測定値の間には差を生じることがままあり、その
ため光学式センサの測定値を接触式センサの測定値に代
えて使用することは、ねじ要素の品質管理を統一して実
施するうえで問題であった。
【０００８】なお、例えば特開昭63−212808号公報には
光学式センサを用いたネジ形状測定装置が提案されてい
る。その内容は、外周にネジが形成された円柱状の測定
対象のネジ形状測定装置において、測定対象の軸長方向
に相対移動可能な架台と、該架台に装着された測定ヘッ
ドと、前記架台と測定対象との相対位置を測定する位置
検出センサと、前記測定ヘッドに装着され、測定対象の
軸長方向に沿ってその外径を検出する光学式センサとを
備え、前記架台と測定対象とを相対移動させることによ
り前記測定ヘッドを測定対象の軸長方向に沿って移動さ
せつつ前記光学式センサにて測定対象の外径を検出し、
また前記位置検出センサにて前記架台と測定対象との相
対位置を検出し、両検出結果を関連付けることにより測
定対象のネジ形状を測定すべくなしたことを特徴とする
ものであるが、ネジ形状の認識がたとえ正確にできたと
しても、ＡＰＩゲージ等による測定を再現することがで
きないため、ＡＰＩゲージ等による測定値との間に差が
生じてしまうという問題が潜在していたのである。
光学式センサを用いたネジ形状測定装置が提案されてい
る。その内容は、外周にネジが形成された円柱状の測定
対象のネジ形状測定装置において、測定対象の軸長方向
に相対移動可能な架台と、該架台に装着された測定ヘッ
ドと、前記架台と測定対象との相対位置を測定する位置
検出センサと、前記測定ヘッドに装着され、測定対象の
軸長方向に沿ってその外径を検出する光学式センサとを
備え、前記架台と測定対象とを相対移動させることによ
り前記測定ヘッドを測定対象の軸長方向に沿って移動さ
せつつ前記光学式センサにて測定対象の外径を検出し、
また前記位置検出センサにて前記架台と測定対象との相
対位置を検出し、両検出結果を関連付けることにより測
定対象のネジ形状を測定すべくなしたことを特徴とする
ものであるが、ネジ形状の認識がたとえ正確にできたと
しても、ＡＰＩゲージ等による測定を再現することがで
きないため、ＡＰＩゲージ等による測定値との間に差が
生じてしまうという問題が潜在していたのである。
【０００９】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決すべくしてなされたもので、光学式センサと
接触式センサとの測定値間の差が生じる原因を取り除
き、光学式センサの測定値を接触式センサの測定値の代
替として使用可能なねじ要素の測定方法および装置を提
供することを目的とする。
課題を解決すべくしてなされたもので、光学式センサと
接触式センサとの測定値間の差が生じる原因を取り除
き、光学式センサの測定値を接触式センサの測定値の代
替として使用可能なねじ要素の測定方法および装置を提
供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源ランプか
ら光をねじ溝に平行に照射してねじ面を通過する光を検
出してねじ形状を測定する光学式センサを用いてねじ要
素を測定する方法であって、前記光学式センサで測定さ
れたねじ形状の線図に接触式センサのゲージに用いられ
るコンタクトチップのイメージを仮想的に内接するよう
に重ね合わせてその接点の２次元座標データを所定の間
隔ごとに求め、それらの２次元座標データからねじ要素
を演算することを特徴とするねじ要素の測定方法であ
る。なお、所定の間隔ごとに得られる測定値から外径変
化量を演算・比較してシール部付近の異物付着の有無を
判定することができる。
ら光をねじ溝に平行に照射してねじ面を通過する光を検
出してねじ形状を測定する光学式センサを用いてねじ要
素を測定する方法であって、前記光学式センサで測定さ
れたねじ形状の線図に接触式センサのゲージに用いられ
るコンタクトチップのイメージを仮想的に内接するよう
に重ね合わせてその接点の２次元座標データを所定の間
隔ごとに求め、それらの２次元座標データからねじ要素
を演算することを特徴とするねじ要素の測定方法であ
る。なお、所定の間隔ごとに得られる測定値から外径変
化量を演算・比較してシール部付近の異物付着の有無を
判定することができる。
【００１１】また、本発明は、光をねじ溝に平行に照射
する光源ランプと、この光源ランプに対向した位置に設
けられてねじ面を通過する光を検出する受光素子とから
なる光学式センサを用いてねじ要素を測定する装置であ
って、前記光学式センサで測定されたねじ形状の線図を
演算・記憶する演算処理装置と、前記ねじ形状の線図を
入力して、このねじ形状の線図に予め記憶された接触式
センサのゲージに用いられるコンタクトチップのイメー
ジを仮想的に内接するように重ね合わせて、その接点の
２次元座標データを所定の位置ごとに求め、それらの２
次元座標データからねじ要素を演算する計算機と、から
なることを特徴とするねじ要素の測定装置である。
する光源ランプと、この光源ランプに対向した位置に設
けられてねじ面を通過する光を検出する受光素子とから
なる光学式センサを用いてねじ要素を測定する装置であ
って、前記光学式センサで測定されたねじ形状の線図を
演算・記憶する演算処理装置と、前記ねじ形状の線図を
入力して、このねじ形状の線図に予め記憶された接触式
センサのゲージに用いられるコンタクトチップのイメー
ジを仮想的に内接するように重ね合わせて、その接点の
２次元座標データを所定の位置ごとに求め、それらの２
次元座標データからねじ要素を演算する計算機と、から
なることを特徴とするねじ要素の測定装置である。
【００１２】なお、前記光源ランプにハロゲンランプ
を、また前記受光素子にＣＣＤカメラを用いるのがよ
い。また、管端部にねじの長手方向座標の基準となる管
端位置を検出する管端位置検出器を取り付けるのがよ
い。
を、また前記受光素子にＣＣＤカメラを用いるのがよ
い。また、管端部にねじの長手方向座標の基準となる管
端位置を検出する管端位置検出器を取り付けるのがよ
い。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態について、図面を参照して詳しく説明する。図１は本
発明に係わるねじ要素測定装置の全体構成を示す概要図
であり、図２はそのＡ−Ａ矢視正面図である。まず、図
１において、10は光学式センサ、20は演算処理装置、30
は計算機、40はＣＲＴなどのディスプレイ装置、50はプ
リンタ、61は上下方向の昇降装置、62は管長手方向の駆
動装置である。
態について、図面を参照して詳しく説明する。図１は本
発明に係わるねじ要素測定装置の全体構成を示す概要図
であり、図２はそのＡ−Ａ矢視正面図である。まず、図
１において、10は光学式センサ、20は演算処理装置、30
は計算機、40はＣＲＴなどのディスプレイ装置、50はプ
リンタ、61は上下方向の昇降装置、62は管長手方向の駆
動装置である。
【００１４】光学式センサ10は、図２に示すように、ね
じ部５の周囲に４個のハロゲンランプなどの光源ランプ
11ａ，11ｂ，11ｃ，11ｄと、それらに対向した位置にそ
れぞれ４個のＣＣＤカメラなどの受光素子12ａ，12ｂ，
12ｃ，12ｄとが配置される。光源ランプ11ａ，11ｂ，11
ｃ，11ｄからの光線は第１のレンズ13ａ，13ｂ，13ｃ，
13ｄで平行光とされてねじ溝に平行に照射され、ねじ面
を通過した光線は第２のレンズ14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄ
によって集光されて受光素子12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄで
それぞれ受光される。15ａ，15ｂは光学式センサ10の左
右方向の移動位置を検出するマグネスケールなどの位置
検出器である。
じ部５の周囲に４個のハロゲンランプなどの光源ランプ
11ａ，11ｂ，11ｃ，11ｄと、それらに対向した位置にそ
れぞれ４個のＣＣＤカメラなどの受光素子12ａ，12ｂ，
12ｃ，12ｄとが配置される。光源ランプ11ａ，11ｂ，11
ｃ，11ｄからの光線は第１のレンズ13ａ，13ｂ，13ｃ，
13ｄで平行光とされてねじ溝に平行に照射され、ねじ面
を通過した光線は第２のレンズ14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄ
によって集光されて受光素子12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄで
それぞれ受光される。15ａ，15ｂは光学式センサ10の左
右方向の移動位置を検出するマグネスケールなどの位置
検出器である。
【００１５】16は管端部に取り付けられる管端位置検出
器で、ねじの長手方向座標の基準となる管端位置Ｐ0 を
検出するものである。この管端位置検出器16は図３に示
すように、管端に形状が例えば円柱状のピース17を押し
当てて、その端面座標をＣＣＤカメラなどの光学装置18
によって読み取って、管端位置Ｐ0 とする。なお、端面
座標を検出する際、光学装置18を管長手方向軸に対して
垂直とならないでやや斜めになるように取り付けるのが
望ましい。また、ピース17と光学装置18の数は管端円周
方向に90°配置とした４個が望ましいが、120 °配置の
３個あるいは60°配置の６個など複数配置でもかまわな
い。
器で、ねじの長手方向座標の基準となる管端位置Ｐ0 を
検出するものである。この管端位置検出器16は図３に示
すように、管端に形状が例えば円柱状のピース17を押し
当てて、その端面座標をＣＣＤカメラなどの光学装置18
によって読み取って、管端位置Ｐ0 とする。なお、端面
座標を検出する際、光学装置18を管長手方向軸に対して
垂直とならないでやや斜めになるように取り付けるのが
望ましい。また、ピース17と光学装置18の数は管端円周
方向に90°配置とした４個が望ましいが、120 °配置の
３個あるいは60°配置の６個など複数配置でもかまわな
い。
【００１６】演算処理装置20は、受光素子12ａ，12ｂ，
12ｃ，12ｄからの受光信号と位置検出器15ａ，15ｂから
の位置検出信号を入力して、ねじ部５の４箇所における
ねじ形状を例えば図４に示すように、位置検出器15ａ，
15ｂによるねじ軸方向位置ｘと受光素子12ａ〜12ｄによ
るねじ径方向の値ｙとして演算して、連続した線図を描
いて記憶する。
12ｃ，12ｄからの受光信号と位置検出器15ａ，15ｂから
の位置検出信号を入力して、ねじ部５の４箇所における
ねじ形状を例えば図４に示すように、位置検出器15ａ，
15ｂによるねじ軸方向位置ｘと受光素子12ａ〜12ｄによ
るねじ径方向の値ｙとして演算して、連続した線図を描
いて記憶する。
【００１７】計算機30は、演算処理装置20で認識された
ねじ形状の線図に例えばリードゲージのコンタクトチッ
プのイメージを仮想的に内接するように重ね合わせた状
態をソフトウェア内でつくり出し、その接点座標からね
じ要素であるリードやテーパを求め、その結果をディス
プレイ装置40に表示させるとともにプリンタ50に出力す
る。また、この計算機30は、昇降装置61および駆動装置
62を操作して光学式センサ10の位置決めをする機能も有
する。
ねじ形状の線図に例えばリードゲージのコンタクトチッ
プのイメージを仮想的に内接するように重ね合わせた状
態をソフトウェア内でつくり出し、その接点座標からね
じ要素であるリードやテーパを求め、その結果をディス
プレイ装置40に表示させるとともにプリンタ50に出力す
る。また、この計算機30は、昇降装置61および駆動装置
62を操作して光学式センサ10の位置決めをする機能も有
する。
【００１８】以下に、計算機30での処理手順を説明す
る。 予めＡＰＩ規格ねじおよびプレミアムジョイントねじ
の測定に用いられる接触式センサのコンタクトチップの
径（例えば表１参照）を、イメージとしてプログラム内
定数テーブルに登録しておく。
る。 予めＡＰＩ規格ねじおよびプレミアムジョイントねじ
の測定に用いられる接触式センサのコンタクトチップの
径（例えば表１参照）を、イメージとしてプログラム内
定数テーブルに登録しておく。
【００１９】
【表１】
【００２０】昇降装置61および駆動装置62を操作して
光学式センサ10がねじ軸のほぼ延長線上になるように位
置決めして、管端位置検出器16で管端位置Ｐ0 を検出し
た後最初の完全なねじ形状を測定し、その位置における
演算処理装置20で演算・記憶された線図を順次２次元座
標データ（ｘi ，ｙi ）として入力し、図５に示すよう
に、径ｒなるコンタクトチップのイメージ２Ａがねじ谷
１ａに仮想的に内接するように重ね合わせて、その接点
の管端側の位置Ｐ1 （ｘ1 ，ｙ1 ）を求める。 つぎに、駆動装置62を操作して光学式センサ10をほぼ
１インチ移動させ、その位置におけるねじ谷１ｂのねじ
形状を測定し、同様にしてコンタクトチップのイメージ
２Ａがねじ谷１ｂに仮想的に内接する接点の管端側位置
Ｐ2 （ｘ2 ，ｙ2）を求める。 ねじの反対側において前記Ｐ1 に対応する点Ｐ3 （ｘ
3 ，ｙ3 ）と、Ｐ2 に対応する点Ｐ4 （ｘ4 ，ｙ4 ）を
求める。 そして、ねじ要素であるリードＬおよびテーパＴを下
記式(2) , (3) 式によってそれぞれ求める。
光学式センサ10がねじ軸のほぼ延長線上になるように位
置決めして、管端位置検出器16で管端位置Ｐ0 を検出し
た後最初の完全なねじ形状を測定し、その位置における
演算処理装置20で演算・記憶された線図を順次２次元座
標データ（ｘi ，ｙi ）として入力し、図５に示すよう
に、径ｒなるコンタクトチップのイメージ２Ａがねじ谷
１ａに仮想的に内接するように重ね合わせて、その接点
の管端側の位置Ｐ1 （ｘ1 ，ｙ1 ）を求める。 つぎに、駆動装置62を操作して光学式センサ10をほぼ
１インチ移動させ、その位置におけるねじ谷１ｂのねじ
形状を測定し、同様にしてコンタクトチップのイメージ
２Ａがねじ谷１ｂに仮想的に内接する接点の管端側位置
Ｐ2 （ｘ2 ，ｙ2）を求める。 ねじの反対側において前記Ｐ1 に対応する点Ｐ3 （ｘ
3 ，ｙ3 ）と、Ｐ2 に対応する点Ｐ4 （ｘ4 ，ｙ4 ）を
求める。 そして、ねじ要素であるリードＬおよびテーパＴを下
記式(2) , (3) 式によってそれぞれ求める。
【００２１】 Ｌ＝｜ｘ2 −ｘ1 ｜ ………………(2) Ｔ＝（ｙ2 −ｙ1 ）／（ｘ2 −ｘ1 ）＋（ｙ4 −ｙ3 ）／（ｘ4 −ｘ3 ） ………………(3) また、必要に応じてねじ山高さを求めることもできる。
ここで、ねじ軸方向位置ｘを測定する際に、位置検出器
15ａ，15ｂに異物付着や摩耗、曲がりなどの異常事態に
よって測定誤差が発生する場合があるので、これを防止
するためには以下のような処置を講ずるのがよい。 イ．２個の位置検出器15ａ，15ｂの測定値Ｌai，Ｌ
bi（ｉ＝１，２…ｎ）を例えば１msec毎に逐次比較し
て、両者の差Δｓを算出する。
ここで、ねじ軸方向位置ｘを測定する際に、位置検出器
15ａ，15ｂに異物付着や摩耗、曲がりなどの異常事態に
よって測定誤差が発生する場合があるので、これを防止
するためには以下のような処置を講ずるのがよい。 イ．２個の位置検出器15ａ，15ｂの測定値Ｌai，Ｌ
bi（ｉ＝１，２…ｎ）を例えば１msec毎に逐次比較し
て、両者の差Δｓを算出する。
【００２２】この差Δｓは、下記(4) 式で表される。 Δｓ＝｜Ｃe −Ｓe ｜ ………………(4) ここで、Ｃe ；光学系移動時の蛇行により生じる位置検
出器15ａ，15ｂの移動量の差、Ｓe ；位置検出器15ａ，
15ｂの測定異常により生じる両者の読みの差である。 ロ．その差Δｓが例えば40μm の許容値を超えたらどち
らか一方に異常が発生したとみなして測定値を無効にす
るとともに、警報を出力させる。 ハ．また、位置検出器15ａ，15ｂの測定異常によって生
じる両者の差Ｓe の検出能を高めるために、移動量が例
えば５mm毎に(4) 式のΔｓをリセットする。これによっ
て、Ｃe の影響を小さくすることができる。
出器15ａ，15ｂの移動量の差、Ｓe ；位置検出器15ａ，
15ｂの測定異常により生じる両者の読みの差である。 ロ．その差Δｓが例えば40μm の許容値を超えたらどち
らか一方に異常が発生したとみなして測定値を無効にす
るとともに、警報を出力させる。 ハ．また、位置検出器15ａ，15ｂの測定異常によって生
じる両者の差Ｓe の検出能を高めるために、移動量が例
えば５mm毎に(4) 式のΔｓをリセットする。これによっ
て、Ｃe の影響を小さくすることができる。
【００２３】また、管端位置検出器16で管端位置を検出
するピース17に摩耗が生じたり異物が付着したりして誤
検出を行う場合がある。そこで、そのようなときの誤検
出を防ぐためには、図６に示すように、管端位置検出器
16で採取したデータＤから最小自乗法により算出したベ
ストフィットラインBFL と個々のねじ長手方向座標の距
離Ｘ，Ｙ，Ｚを測定毎にチェックし、その値が別に定め
られた許容値を超えた場合はエラーが発生したとして無
効にするのである。
するピース17に摩耗が生じたり異物が付着したりして誤
検出を行う場合がある。そこで、そのようなときの誤検
出を防ぐためには、図６に示すように、管端位置検出器
16で採取したデータＤから最小自乗法により算出したベ
ストフィットラインBFL と個々のねじ長手方向座標の距
離Ｘ，Ｙ，Ｚを測定毎にチェックし、その値が別に定め
られた許容値を超えた場合はエラーが発生したとして無
効にするのである。
【００２４】ここで、ＸはデータＤのMAX 点とMIN 点の
管軸方向の距離（μm)で平面度を表し、Ｙはベストフィ
ットラインBFL とMIN 点の距離の管軸方向の距離（μm)
で摩耗度合いを表し、ＺはベストフィットラインBFL と
MAX 点の距離の管軸方向の距離（μm)で異物付着を表す
指標である。また、図７に示すようなプレミアムジョイ
ントのシール部付近に異物が付着して測定精度を損なう
おそれがある。すなわち、シール部に異物付着があると
シール径ＤS が実際よりも大きく測定されて外径変化量
ｒが小さくなり、一方管端基準径ＤB の付近に異物付着
があると外径変化量ｒが大きくなる傾向があることが知
られている。そこで、異物付着のチェックを行うため
に、前出図７に示したように、各測定毎に４つの測定方
向の外径変化量ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 を比較し、その
最大値ｒMAX と最小値ｒMIN の差Ｗを下記(5) 式で演算
する。
管軸方向の距離（μm)で平面度を表し、Ｙはベストフィ
ットラインBFL とMIN 点の距離の管軸方向の距離（μm)
で摩耗度合いを表し、ＺはベストフィットラインBFL と
MAX 点の距離の管軸方向の距離（μm)で異物付着を表す
指標である。また、図７に示すようなプレミアムジョイ
ントのシール部付近に異物が付着して測定精度を損なう
おそれがある。すなわち、シール部に異物付着があると
シール径ＤS が実際よりも大きく測定されて外径変化量
ｒが小さくなり、一方管端基準径ＤB の付近に異物付着
があると外径変化量ｒが大きくなる傾向があることが知
られている。そこで、異物付着のチェックを行うため
に、前出図７に示したように、各測定毎に４つの測定方
向の外径変化量ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 を比較し、その
最大値ｒMAX と最小値ｒMIN の差Ｗを下記(5) 式で演算
する。
【００２５】 Ｗ＝｜ｒMAX −ｒMIN ｜ ………………(5) そして、この差Ｗが許容値（例えば0.10μm)を超えた場
合、シール部付近に異物が付着したとみなして、警報を
発するようにするのである。なお、上記の説明におい
て、光源ランプと受光素子を組み合わせたものを４組用
いるとして説明したが、本発明はこれに限るものではな
く、少なくとも１組を用いることによって実現すること
が可能である。
合、シール部付近に異物が付着したとみなして、警報を
発するようにするのである。なお、上記の説明におい
て、光源ランプと受光素子を組み合わせたものを４組用
いるとして説明したが、本発明はこれに限るものではな
く、少なくとも１組を用いることによって実現すること
が可能である。
【００２６】
【実施例】本発明法を用いてラウンドねじのリードＬを
測定したときの測定値の接触式センサでの測定値（基準
値）との差の平均およびその標準偏差を表２に示した。
このとき、光源ランプ11ａ〜11ｄにはハロゲンランプを
用い、受光素子12ａ〜12ｄにはＣＣＤカメラを用いた。
なお、比較のために、従来の光学式センサでのそれぞれ
のデータも併せて示した。
測定したときの測定値の接触式センサでの測定値（基準
値）との差の平均およびその標準偏差を表２に示した。
このとき、光源ランプ11ａ〜11ｄにはハロゲンランプを
用い、受光素子12ａ〜12ｄにはＣＣＤカメラを用いた。
なお、比較のために、従来の光学式センサでのそれぞれ
のデータも併せて示した。
【００２７】
【表２】
【００２８】この表からわかるように、測定値の差の平
均が従来法に比較して１／３と大きく減少しており、測
定誤差の軽減に寄与することは明らかである。なお、上
記の実施例ではラウンドねじのリード測定について述べ
たが、本発明はそれに限るものではなく、バットレスね
じやその他のプレミアムジョイントねじなどのテーパや
ねじ山高さ、シール部外径などの測定にも用いることが
できることはいうまでもない。
均が従来法に比較して１／３と大きく減少しており、測
定誤差の軽減に寄与することは明らかである。なお、上
記の実施例ではラウンドねじのリード測定について述べ
たが、本発明はそれに限るものではなく、バットレスね
じやその他のプレミアムジョイントねじなどのテーパや
ねじ山高さ、シール部外径などの測定にも用いることが
できることはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の接触式センサで実施されているねじ要素測定方法
を光学式センサに取り入れて、ねじ形状に例えばリード
ゲージのコンタクトチップを仮想的に内接させた状態を
ソフトウェア内でつくり出してリードやテーパ等のねじ
要素を求めるようにしたので、光学式センサを用いても
誤差の少ない測定を行うことができる。また、ＡＰＩ規
格ねじばかりでなく、特殊なプレミアムジョイントねじ
等のねじ要素を測定することができるから、検査作業の
効率化や省力化を実現することが可能である。
従来の接触式センサで実施されているねじ要素測定方法
を光学式センサに取り入れて、ねじ形状に例えばリード
ゲージのコンタクトチップを仮想的に内接させた状態を
ソフトウェア内でつくり出してリードやテーパ等のねじ
要素を求めるようにしたので、光学式センサを用いても
誤差の少ない測定を行うことができる。また、ＡＰＩ規
格ねじばかりでなく、特殊なプレミアムジョイントねじ
等のねじ要素を測定することができるから、検査作業の
効率化や省力化を実現することが可能である。
【図１】本発明の全体構成を示す概要図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視正面図である。
【図３】本発明に用いられる管端位置検出器の概要図で
ある。
ある。
【図４】本発明によるねじ要素の測定例の説明図であ
る。
る。
【図５】本発明によるねじ形状の測定例の説明図であ
る。
る。
【図６】本発明での管端位置の測定誤差の説明図であ
る。
る。
【図７】本発明での外径変化量の説明図である。
【図８】従来法によるねじ要素での(a) リード、(b) テ
ーパの測定原理の説明図である。
ーパの測定原理の説明図である。
【図９】従来法によるラウンドねじのねじ部のリード測
定の説明図である。
定の説明図である。
１ａ，１ｂ ねじ谷 ２ コンタクトチップ ２Ａ コンタクトチップのイメージ ３ａ，３ｂ 弦 ４ａ，４ｂ 中心線 ５ ねじ部 10 光学式センサ（光学式ねじ形状検査装置） 11ａ，11ｂ，11ｃ，11ｄ 光源ランプ 12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ 受光素子 13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄ 第１のレンズ 14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄ 第２のレンズ 15ａ，15ｂ 位置検出器 16 管端位置検出器 17 ピース 18 光学装置 20 演算処理装置 30 計算機 40 ディスプレイ装置 50 プリンタ 61 昇降装置 62 駆動装置 Ｌ リード Ｔ テーパ
Claims (5)
- 【請求項１】 光源ランプから光をねじ溝に平行に照射
してねじ面を通過する光を検出してねじ形状を測定する
光学式センサを用いてねじ要素を測定する方法であっ
て、 前記光学式センサで測定されたねじ形状の線図に接触式
センサのゲージに用いられるコンタクトチップのイメー
ジを仮想的に内接するように重ね合わせてその接点の２
次元座標データを所定の間隔ごとに求め、それらの２次
元座標データからねじ要素を演算することを特徴とする
ねじ要素の測定方法。 - 【請求項２】 所定の間隔ごとに得られる測定値から外
径変化量を演算・比較してシール部付近の異物付着の有
無を判定することを特徴とする請求項１記載のねじ要素
の測定方法。 - 【請求項３】 光をねじ溝に平行に照射する光源ランプ
と、この光源ランプに対向した位置に設けられてねじ面
を通過する光を検出する受光素子とからなる光学式セン
サを用いてねじ要素を測定する装置であって、 前記光学式センサで測定されたねじ形状の線図を演算・
記憶する演算処理装置と、前記ねじ形状の線図を入力し
て、このねじ形状の線図に予め記憶された接触式センサ
のゲージに用いられるコンタクトチップのイメージを仮
想的に内接するように重ね合わせて、その接点の２次元
座標データを所定の位置ごとに求め、それらの２次元座
標データからねじ要素を演算する計算機と、からなるこ
とを特徴とするねじ要素の測定装置。 - 【請求項４】 前記光源ランプにハロゲンランプを、ま
た前記受光素子にＣＣＤカメラを用いることを特徴とす
る請求項３記載のねじ要素の測定装置。 - 【請求項５】 管端部にねじの長手方向座標の基準とな
る管端位置を検出する管端位置検出器を取り付けたこと
を特徴とする請求項３または４記載のねじ要素の測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01075097A JP3552440B2 (ja) | 1996-01-25 | 1997-01-24 | ねじ要素の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-11201 | 1996-01-25 | ||
| JP1120196 | 1996-01-25 | ||
| JP01075097A JP3552440B2 (ja) | 1996-01-25 | 1997-01-24 | ねじ要素の測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09264719A true JPH09264719A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3552440B2 JP3552440B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=26346072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01075097A Expired - Fee Related JP3552440B2 (ja) | 1996-01-25 | 1997-01-24 | ねじ要素の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3552440B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006317469A (ja) * | 2006-08-30 | 2006-11-24 | Mitsutoyo Corp | ねじ形状測定方法、および、そのプログラムを記録した記録媒体 |
| JP2008209246A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Ntn Corp | ボールねじ測定装置およびその測定方法 |
| JP2009020118A (ja) * | 2008-09-19 | 2009-01-29 | Mitsutoyo Corp | ねじ形状測定方法 |
| JP2010523988A (ja) * | 2007-04-12 | 2010-07-15 | ファウ・ウント・エム・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 雄ねじを光学計測するための方法および装置 |
| JP2013167642A (ja) * | 2013-04-30 | 2013-08-29 | Ntn Corp | ボールねじ測定装置およびその測定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AR071076A1 (es) | 2008-03-27 | 2010-05-26 | Sumitomo Metal Ind | Aparato, disposicion y metodo para medir caracteristicas de una rosca en un extremo de cano o tuberia |
| WO2013038485A1 (ja) | 2011-09-13 | 2013-03-21 | 新日鐵住金株式会社 | 管端部のねじ要素測定方法 |
| JP5288297B2 (ja) | 2011-12-27 | 2013-09-11 | 新日鐵住金株式会社 | ねじ付き管の端部形状測定方法 |
| JP6604258B2 (ja) * | 2016-04-12 | 2019-11-13 | 日本製鉄株式会社 | ねじ付き管のねじ形状測定装置 |
| EP3789728B1 (en) | 2018-05-02 | 2023-10-18 | Nippon Steel Corporation | Thread shape measuring apparatus and measuring method |
-
1997
- 1997-01-24 JP JP01075097A patent/JP3552440B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006317469A (ja) * | 2006-08-30 | 2006-11-24 | Mitsutoyo Corp | ねじ形状測定方法、および、そのプログラムを記録した記録媒体 |
| JP2008209246A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Ntn Corp | ボールねじ測定装置およびその測定方法 |
| JP2010523988A (ja) * | 2007-04-12 | 2010-07-15 | ファウ・ウント・エム・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 雄ねじを光学計測するための方法および装置 |
| JP2009020118A (ja) * | 2008-09-19 | 2009-01-29 | Mitsutoyo Corp | ねじ形状測定方法 |
| JP4641555B2 (ja) * | 2008-09-19 | 2011-03-02 | 株式会社ミツトヨ | ねじ穴形状測定方法 |
| JP2013167642A (ja) * | 2013-04-30 | 2013-08-29 | Ntn Corp | ボールねじ測定装置およびその測定方法 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3552440B2 (ja) | 2004-08-11 |
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