(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１座標軸線（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を有する第１空間基準システムを規定する、管状ねじ付き物体のねじパラメーターを測定する測定装置であって、該ねじ付き物体は第２座標軸線（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）を有する第２空間基準システムを規定し、かつ下式で記述される２次式が付随し得る形状を有しており
【数１】
0005952270.tif 000006
ここで
【数２】
0005952270.tif 000007
は３次元空間内の２次式面上の点を表し、Ａは該２次式に付随する対称マトリックスであり、そして
【数３】
0005952270.tif 000008
は該２次の変位ベクトルである場合に於いて、
・該ねじ付き物体の形状を回復する少なくとも１つのコンピュータ制御レーザーセンサー（５’、５”、１６）と、
・前記少なくとも１つのセンサー（５’、５”、１６）が上に設置され、スキャン操作時、予め規定されたスキャンパターン又は軌道に従って、該少なくとも１つのセンサー（５’、５”、１６）をガイドすることが出来るコンピュータ制御機械的移動システムであって、測定点が該スキャンパターン又は軌道に沿って選択され、該選択は、２次形式係数、すなわちＡ及び
【数４】
0005952270.tif 000009
に適合するパラメーターのユニークな決定を可能にするために、該２次形式を記述するマトリックスが、該測定点に対応する空間座標の値が該マトリックス内に挿入された時、最大階数を持つように行われるコンピュータ制御機械的移動システムと、
・該少なくとも１つのセンサー（５’、５”、１６）の出力信号を該機械的移動システムの空間位置と同期させる手段と、
・該スキャン操作中該少なくとも１つのセンサー（５’、５”、１６）を制御し、該被スキャン物体のねじ形状のコンピュータ画像を作り、該画像を記憶し、ねじ特性、特にテーパー、シール直径及び楕円率、ランイン、ランアウト、ねじ直径、管の多数の母線に沿うピッチ、及びステップ高さについて定量的情報を得るために該コンピュータ画像を解析し、そして該２次形式を記述する前記マトリックスＡを計算し、それにより該ねじ付き物体を該第１空間基準システム内で表し、かくして該第１空間基準システムと第２空間基準システムの間の関係を提供するコンピュータ（３０）と、
・該コンピュータ（３０）を該機械的移動システム及び該少なくとも１つのレーザーセンサーに接続する電子回路と、を具備し、
ここで、上記予め規定されたスキャンパターン又は軌道が螺旋状形態を含む、
測定装置。
【請求項２】
デジタル接続により該コンピュータ（３０）に接続されたエンコーダー（３２）及び取得カード（３１）を具備しており、該エンコーダー（３２）及び取得カード（３１）は相互に接続されており、該取得カード（３１）は又該エンコーダー（３２）から来る信号を得る請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
該エンコーダー（３２）は該少なくとも１つのレーザーセンサー（５’、５”、１６）の角度位置を検出するよう適合されており、そしてその空間位置を通して、予め決められた時刻の該少なくとも１つのレーザーセンサー（５’、５”、１６）の精確な空間位置を得ており、それにより該少なくとも１つのレーザーセンサー（５’、５”、１６）とその位置の間の空間的同期化が行われる請求項２記載の測定装置。
【請求項４】
温度の被測定ねじ付き物体への影響を補償するよう適合された温度補償システムを具備する請求項２記載の測定装置。
【請求項５】
該機械的移動システムがヘッド（４１）を有しており、該ヘッド上で、前記少なくとも１つのセンサー（５’、５”、１６）が、Ｚ軸線に平行な軸方向ついて半径方向にあり、結果的にＸ軸線及びＹ軸線に平行に動くことが出来る２つのステージと、Ｚ軸線に平行な軸方向に動くことが出来る第３線形ステージと、の上に設置され、Ｙ軸線はヘッドの上下動方向であり、Ｚ軸線はヘッドの前後方向であり、Ｘ軸線はＹ軸線、Ｚ軸線と共に直交軸線を形成する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項６】
該ヘッド（４１）の該回転ステージ（１０）上に管の雌ねじ上の測定を行うよう適合されたセンサー（１６）が共同的に、中央に設置される請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
２つのセンサー（５’、５”）が該ヘッド（４１）の回転ステージ（４０）に固体的な要素上に設置され、ねじ付き物体の雄ねじ上で測定を行うよう適合される請求項５乃至６の何れか１項に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はねじ接合、特に石油産業で使われる管用のねじ接合の幾何学的パラメーターの非破壊測定用測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ、ボルト又はねじ付き管用の様なねじ製造過程では、その品物の幾何学的寸法が製品用許容差セットに適合することを検証する必要である。加えて、これらの許容差からの偏差の性質に関する情報は製造過程へのフィードバックとして使われ、かくしてその後過程内の不良品を防止する。
【０００３】
コートティング無しねじの品質管理用の測定作業の実施で遭遇する主な問題は測定の精度と繰り返し精度である。過去に、測定作業の精度と繰り返し精度を改善し、石油産業で使われる管の様な機械的物体の複雑なねじ形状を測定出来る測定システムを作る企てが行われて来た。この特定の技術分野では、ピンとボックスのテーパー、ねじピッチ、ねじ高さ、ピン又はボックスの直径、管楕円率、ランイン及びランアウトの様な幾つかのパラメーターを測定する必要が感じられる。
【０００４】
管用ねじが、例えば乾式潤滑剤でコートされる場合、追加の問題が浮かび上がる。コート無し管の場合に於ける様に、最終物体用の許容差セットに適合するために、コーティング過程が終了した後、仕上がり品の幾何学的寸法を保証し、検証することは非常に重要である。
【０００５】
この場合、測定の精度と繰り返し精度を保証する問題は最高の侭であるが、コート無しねじの場合に於ける様に、特に接合がコートされている時、測定動作の実施でもう１つの重要問題は、従来技術の測定デバイスはコーティング材料が測定手順中、例えば、該管の取扱い及び接触型測定デバイスの使用のために、該コーティング材料が損傷しないことを保証出来ない事実である。従来公知の技術では、その表面に付けられたコーティングを有する又は有しない管状製品を測定するため提案された幾つかの測定システムがある。しかしながら、これらのどれも、この技術分野でねじ接合の測定用には特に適合しておらず、もし管の接合のねじ部分がコートされている場合、一層適合度は低い。
【０００６】
超音波を使う測定装置が公知であるが、この様な技術は、石油産業用のねじ接合に適用される様な薄い厚さを有するコーティングを備えるねじには適用出来ない欠点を有し、何故ならば、超音波の波長が被測定厚さより遙かに大きいからである。
【０００７】
他の測定装置は渦電流を使うが、この技術は、測定装置が加工品に接触して、又は非常に近く置かれねばならない欠点を有する。この技術を接合のねじ部分に使うのは難しく、それはこれらの部品の複雑な形状のためであり、渦電流がそれらの面上に発生する時の境界効果の発生のためである。形状により引き起こされる電流場線の変型と、センサーがねじ面に非常に近くあらねばならぬ事実と、はこれらの測定装置を管用ねじの測定に好適でなくする２つの重要な制限である。
【０００８】
他の公知の測定装置はＸ線蛍光法又は後方散乱に基づき、その場合、該コーティングは照射されるとハイライトになり、該蛍光はコーティングにより再吸収される。かくして、測定される蛍光量は厚さに比例する。その結果は幾つかの要因に影響される。それは一般的に適用可能な技術ではなく、複雑な場合、結果はＸ線の入射角に左右される。これらの測定装置のもう１つの重要な欠点はＸ線の使用が操作者に有害な事実である。
【０００９】
同様な測定装置は赤外線（ＩＲ）吸収に基づくが、その場合、該コーティングの励起が可視光により行われる。その適用は、該コーティングが、光により励起可能で、ＩＲ吸収の程度に励起可能な材料製である場合に限定される。
【００１０】
特許文献１は、ねじプロフアイルをスキャンし、ねじのコンピュータ画像のセットを作る精密機械的システムによりガイドされる非接触レーザーベースセンサーを開示している。次いで該コンピュータ画像は、ピッチ、リード、谷底半径、逃げ面角、面粗さ、螺旋角変動及びピッチ直径、の様なねじ特性に関する定量的情報を得るために解析される。しかしながら、この文献に開示されるデバイスは、該デバイスが品物の誤整合の重要な問題に明示的には取り組まず、それ故、被測定品物を機械的システム座標に整合させる時、操作の絶対的精度を要する欠点を有する。この整合は、該品物がねじ切り機械にある時、達成されるのみである。ねじ切り機械での測定は幾つかの欠点、すなわち、該測定は検査及び製造過程を並列実施から妨げることによりねじ製造にコストの掛かる時間を付加すること、該測定は切削油と強い振動のある逆環境内に微妙な光学機器と精密機械部品の配置を要し、そして検証されねばならない同じ機械的動きを或る程度使うこと、等の欠点を有する。一旦、該管が旋盤から外されると、この整合は手動で達成することは非常に難しく、その結果、この文献に開示されるシステムは相対的又は局所的大きさ、すなわち隣り合う頂と谷底の比較によるねじ高さの測定のみを可能にするが、品物誤整合による導入される誤差は、その解では“知られ”ず、これらの場合、該システムは不充分に精密な測定をもたらす。該測定は又テーパー、ランイン、ランアウト、ブラッククレスト、完全ねじ長さの様な重要なねじパラメーター、或いは、幾つか挙げれば、テーパープロフアイル、ピッチ直線性、楕円率のフーリエモード分解、旋盤プレート誤整合、フックエンド角の厳密性の様な特定プロセスパラメーターの測定に取り組んでない。
【００１１】
非特許文献１の技術欄“レーザーゲージピッチ”はねじサイズを測定するレーザーゲージシステムを開示している。
【００１２】
特許文献２は雌ねじ部品のねじ面を測定する検査システムを開示している。該文献は又機械内でねじ部品を中心合わせする方法を開示しているが、該方法は限られた精度を有し、油田関連産業用の接合の分野で測定されるべき許容差と両立せず、何故ならば被測定ねじ部品の重さのために、この様なシステムを使うことは不可能だからである。特に、中心合わせ過程、すなわち、カラー上へのカップリングの降下は、ミクロンの桁である測定される許容差と両立しない誤整合を引き起こすであろう。両文献はセンサーが被測定要素の軸線と平行な軸線に沿って移動可能であるが、直線形及び螺旋の軌道の様な任意の軌道に沿って測定を行うことは出来ないデバイスを開示している。
【００１３】
特許文献３はねじ形の高速精密測定用のレーザースキャナーシステムを開示している。このシステムは被測定ねじ品の回転運動中に該品の周りの直線軌道運動を行うセンサーを開示しているが、該システムは望ましくなく、何故ならばこの様な回転により、該機械と被測定ねじ品の間の完全な中心合わせを保つことは不可能だからである。
【００１４】
もう１つの欠点は、これらの３つの文献の何れもが品物の誤整合の重要問題に明示的に取り組まず、それ故、該３システムは被測定品を機械システム座標に整合させる時、操作の絶対精度を要することである。
【００１５】
更に、これらのシステムで得られる測定値は被測定要素とそのデバイス自身との間の整合に強く左右される。もし該要素の整合が完全でないなら、誤差が測定値に導入される。
【００１６】
加えて、特許文献２及び３のシステムは測定値と測定位置を対にすることだけが出来る
ことは述べるに値する。
【００１７】
それ故、測定が、繰り返し可能で、満足出来て充分に精密な仕方で行える、ねじ接合の一般的に有用な測定デバイスと方法を提供するニーヅが感じられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第５７１２７０６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０１１０４４８Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許第５５２１７０７号明細書
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｅｓｉｇｎ、４０頁、１９９５年６７巻、１９号、Ｐｅｎｔｏｎ  Ｍｅｄｉａ、米国
【発明の概要】
【００２０】
それ故に、本発明の目的は、前記の欠点と限界を克服する測定方法を提供することである。
【００２１】
本発明の主な目的は、ねじ付き物体、特に送油管用ねじの、特にピンとボックスの精密で、自動的に行う、非接触検査の方法を提供することである。
【００２２】
下記説明を見ると明らかになる上記で述べた目的の他は、本発明に従って、第１座標軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を有する第１空間基準システムを規定する、ねじ付き物体のねじパラメーター測定用測定装置であって、
・第２座標軸（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）を有する第２空間基準システムを規定するねじ付き物体の形状を回復する少なくとも１つのコンピュータ制御レーザーセンサー（５’、５”、１６）と、
・前記少なくとも１つのセンサー（５’、５”、１６）が上に設置され、スキャン操作時、予め規定されたスキャンパターン又は軌道に従って、該少なくとも１つのセンサー（５’，５”、１６）をガイドすることが出来るコンピュータ制御機械的移動システムであって、測定点が該スキャンパターン又は軌道に沿って選択され、該選択は、２次形式を記述するマトリックスが、該測定点に対応するする値が該マトリックス内に挿入された時、最大階数を持つように行われるコンピュータ制御機械的移動システムと、
・該少なくとも１つのセンサー（５’、５”、１６）の出力信号を該機械的移動システムの空間位置と同期させる手段と、
・該スキャン操作中該少なくとも１つのセンサー（５’、５”、１６）を制御し、該被スキャン物体のねじ形状のコンピュータ画像を作り、該画像を記憶し、ねじ特性、特に、テーパー、シール直径及び楕円率、ランイン、アンアウト、ねじ直径、管の多数の生成元に沿うピッチ、及びステップ高さについて定量的情報を得るために該コンピュータ画像を解析し、そして該２次形式を記述する前記マトリックスを計算し、それにより該ねじ付き物体を該第１空間基準システム内で表し、かくして該第１空間基準システムと第２空間基準システムの間の関係を提供するコンピュータ（３０）と、
・該コンピュータを該機械的移動システム及び該少なくとも１つのレーザーセンサーに接続する電子回路と、を具備する測定装置により達成される。
【００２３】
下記説明では、我々は軌道を、空間を通してレーザーセンサーにより追従され、該レーザーセンサーに関連して表面位置の値のシーケンスを記述する経路として呼ぶ。
【００２４】
本発明の測定装置は幾つかの利点を達成するものであり、
・該測定装置がねじ接合上で使われると、該測定装置は精密で自動的に行われる測定を提供する。これは、該面と該測定器具との間の接触が無いので、非破壊測定法を行う利点と組み合わされ、それにより表面がコートされている時の測定操作時のコーティング層を破壊する事態が劇的に最小化されるが、それはレーザー又は他の同様な光学的センサーの様な非接触センサーの該デバイスの使用のためである。
・該測定装置はねじ特性、例えば、テーパー、シール直径及び楕円率、ランイン、ランアウト、ねじ直径及び楕円率、管の複数の生成元に沿うピッチ、及びステップ高さ、について定量的情報の取得を可能にする。
・該測定装置は、ねじ付き管と測定装置の間の何等かの誤整合に関係なく、幾つかのねじパラメーターと管の特徴に関する絶対測定が行われることを可能にする。
・該測定装置に対するその位置及び整合に関係なく、行われるスキャン及び適合過程のシリースのお陰で、被測定管又は物体はその空間内に精密に置かれる。
【００２５】
この測定装置の重要な特徴が、測定操作中、基準のねじフレームが該ねじ付き物体が該測定装置に対して有する位置から独立して、そして該面がコートされる又はコートされない事実から独立して、検出される事実であることは評価される。この特徴は、コーティング操作の前及び後に測定過程を行う時、同じ軌道に従うことを可能にする。
【００２６】
それ故、コーティングを有する又は有しないねじ付き物体の幾何学的パラメーターが測定され得るのみならず、コーティング堆積過程の質も検証され、アセスされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明が、非限定的例により与えられる本発明の好ましい実施例に従って、付随図面により、今説明される。
【図１】本発明の測定装置の１部分の不等角投影の略図を示す。
【図１ａ】本発明の測定装置の斜視図を示す。
【図２】本発明の測定装置により行われる測定方法のスキームを示すフローチャートである。
【図３】データ取得手順のステップの結果を示すグラフ線図である。
【図３ａ】本発明の測定装置により測定され得るねじ付き物体の詳細を示す。
【図４】データ検出手順の更に進んだステップを示すグラフ線図である。
【図５】本発明の測定装置により測定が行われるねじ縦断面のスキームを示す。
【図６】データ取得手順の更に進んだステップの結果を示すグラフ線図である。
【図７】荷重逃げ面の仮説的割り当てを示すグラフ線図である。
【図８】螺旋スキャンの結果を示すグラフ線図である。
【図９】シールスキャンの結果を示すグラフ線図である。
【図１０】本発明の測定装置が使われるねじ切りのスキームを示す。
【図１１】ねじ谷底スキャンの結果を示すグラフ線図である。
【図１２】ねじ頂部スキャンの結果を示すグラフ線図である。
【図１３】本発明の測定装置が使われるねじのスキームを示す。
【図１４】ねじランインスキャンの結果を示すグラフ線図である。
【図１５】本発明の測定装置により提供される結果を示すグラフ線図である。
【図１６】頂部及び谷底の線形適合を使うねじ上のステップ高さ計算を示す。
【図１７】もう１つのねじスキャンの結果を有するグラフ線図を示す。
【図１８】本発明の測定装置のレイアウト略図を示す。
【図１９】本発明の測定装置の詳細の横方向拡大図を示す。
【図２０】図１９の詳細の不等角投影図を示す。
【実施例１】
【００２８】
図１及び１ａを特に参照すると、本発明の測定装置を構成する電子的及びコンピュータハードウエアを組み込む第２部分と共に、本発明の測定装置の第１部分が略図で示される。レーザー変位センサー及び管サポート部を含む該第１部分は、従来該部分を電子ハードウエアと区別するために、本発明の測定装置の測定ハードウエア１として従来規定されている。この測定ハードウエアは直交軸線Ｘ、Ｙ、Ｚにより規定されるそれ自身のカーテシアン基準システム２を有する。被測定ピン３のねじ部分は、該図の左に示される。このピンは直交軸線Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’により規定されるピン自身のカーテシアン基準システム４を有する。図１で該ピンはベンチ６上の休止位置の測定デバイスから遠く位置付けられている。
【００２９】
本発明の下記説明では、簡単のために、被測定物体として、送油管又はガス管のピン３が参照されるが、しかしながら、本発明がねじ、又は同様の物体の様な、何等か他の同様のねじ付き物体用にも応用を有することは評価される。該測定装置は又被測定物体上にコーティングが存在する場合でも特に有利な応用を有する。
【００３０】
該測定ハードウエアの最初の設置後、測定操作を行うためにピン３は測定装置１上に設置され、それぞれピン３及び測定装置の基準システムは、該測定装置により提供される水平及び垂直の角度及び横方向変位運動を使って、相互に技術的に出来るだけ近く置かれる（図１参照）。それにも拘わらず、全ての出来るだけの注意をしても、該２つのカーテシアン基準システムは精確には一致せず、そして該測定装置に対する、該管の基準システム２の角度及び横方向位置の両面での、小さな誤整合がなお存在する。更にその上、もう１つのピン３が次に該測定ハードウエア１上に位置付けられると、その角度及び横方向位置は、配置誤差及び品物間の幾何学的差（例えばフック端部）のために前のピンとは異なる。これらの理由により、操作条件下では、該測定装置に対するピンの、もっと一般的には管のねじ部分の誤整合は、線形変位でミリメートルの桁、角度変位で１度の桁、になり得る。各ピンの位置を調整することによるのみで、小さな誤整合値は修正され得るが、しかしながら、そのシナリオは真実には実際的ではない。本発明は最初の設置後に、図１及び１ａに示すノブ７の何等の横方向及び垂直の調整無しに該測定装置作動の目的を達成する。
【００３１】
測定ハードウエア１は、機械的移動を最小化するために１つのアルミニウム片から有利に機械加工されたヨークピース４０上に設置された２つのレーザー変位センサー５’及び５”を有する。このヨークピース４０は、Ｕ軸線の周りにピボット運動することが出来る回転ステージ上に設置され、レーザーセンサー５’及び５”と共に、該測定装置のヘッド４１に属する。各センサー５’、５”はＸステージ上に設置されるが、該Ｘステージは、示されてない線形ロータリーモーターにより、半径方向、すなわちＸ軸線方向に動くことが出来る。角度と、Ｙ軸線に平行で、Ｘ軸に直交する該ステージの線形移動は、各ステージが同じ線に沿って整合されることを可能にする。両レーザーセンサー５’及び５”は、ヘッド４１の回転中心に対してレーザービームの中心を整合させるよう、横方向及び角度変位により調整されることが出来る。
【００３２】
Ｘステージはモーター駆動されるので、該ステージは、センサー５’及び５”を常にそれらの範囲内に保持しながら、管３の直径の自動変更用に使われてもよい。この好ましい実施例で、ヘッド４１は雄ねじを有するピン上の測定操作用に特に好適である。
【００３３】
最後に、該ヘッドを該測定装置のＺ軸線に平行に変位させることを可能にする（Ｚ軸線に沿って動く）、第３の線形ステージが提供される。Ｚ軸線に沿って移動可能な、該第３線形ステージは、ベース上に設置されるが、該ステージは、該測定装置が初めてセットアップされる時、図１ａに示す様に該ベースに対するスムーズな変位を可能にするために、その底部をハードコートされている。例えば、各コーナーに１つ置かれた、４つのノブ７は平面内の水平の角度及び横方向の変位を許容する。一旦初期整合が達成されると、該ヘッド４１の動きを避けるよう測定ハードウエア１を固定するために、ねじ９、又は等価の手段、が提供される。高さと平面外の角度的整合を調整するために、４つの脚部の各々上に楔型パッド８が提供されるのが有利である。
【００３４】
全てのこれらの調整の可能性は、管製造工場内の該測定装置の容易な初期設置を提供し、レベリング許容度、コンベヤー整合そして工場床レベリングでの不完全さ、への小さな修正を許容する。
【００３５】
特に図１９及び２０を参照すると、ヘッド４１のもう１つの有利な実施例は、ボックス内の雌ねじの測定操作を可能にする解決策をも提供する。
【００３６】
ヨーク４０の中央部分に、例えば管状要素製の、サポート部１３用のベースを形成する固定プレート１１と中間プレート１２を有するレーザーセンサーサポート部が設置される。該中間プレート１２へサポート部１３を固定するために好ましくは円形フランジ１７が提供されるのがよい。この円形フランジ１７は、ミル内での該測定装置の設置時、角度調整を可能にするために、２つの周方向スライド型固定手段を有する。
【００３７】
固定プレート１１に対するサポートバー１３の遠位の端部で、サポートプレート１４がサポートバー１３上に堅く設置される。前記サポートプレート１４は機械的バックラッシュを最小化するために１つのアルミニウム片から機械加工されるのが有利である。
【００３８】
レーザーソース１５を有するレーザーセンサー１６は３つのロック用ねじによりサポートプレート１４に固定される。該サポートプレート１４は、一旦該レーザーセンサー１６が該プレートに固定して取り付けられると、該レーザーソース１５により放射されるレーザービームの方向はサポートバー１３の回転軸線を通過するので、レーザービームは常に管内面に直角であるよう設計される。
【００３９】
レーザーセンサー１６と共に、プレート１１，１２、サポート部１３及びプレート１４を有するこの構造は回転ステージ１０上に共同式に設置され、該測定装置のヘッド４１の
Ｕ軸線の周りにピボット運動することが出来る。
【００４０】
ヨーク４０の回転により引きずられるレーザーセンサー１６とレーザーソース１５の外側包絡線は、該包絡線が内面に干渉したり、接触することなく、ボックスの内側に適合する仕方で決定される。
【００４１】
管直径変更の必要性のためには、中間プレート１２、サポートバー１３及びサポートプレート１４の完全な組み合わせが取り外されるか、又は代わりにレーザーセンサー１６を有するサポートプレート１４のみが取り外されるか、何れかである。
【００４２】
今まで説明した実施例は雌ねじを有するボックスの測定用のみに使われてもよい。この場合、該測定装置のヘッド４０は、雄ねじ用のセンサー５’及び５”の存在無しに、図１９及び２０に示す様にセンサー１６及び付随サポート構造体のみを装備してもよい。
【００４３】
もう１つの実施例（図では分離して示されてない）では、図１及び１ａに示す雄ねじ用レーザーセンサー５’及び５”と、図１９及び２０に示す、付随サポート構造体を有するレーザーセンサー１６の両者を、ヘッド４０の回転ステージ上に同時に設置することが予想される。この第３実施例の測定装置を使う時、該センサーの１つ、例えば雌ねじ測定用のセンサーが測定位置に自動的に配置される。その仕方で、ねじ加工機械と並んだ、唯１つの機械上に２種類のヘッドを有して、ピンとボックスの両端が、ボックスをピンと取り換えることにより、次の操作で、代わるがわるに測定される。
【００４４】
説明された測定ハードウエア１の他に、本発明の測定装置は又、行われる測定操作を制御するために、ＰＣが好ましい、コンピュータ３０を有する電子部品をも備える。該ＰＣ３０は、スキャンされた物体のねじ形状のコンピュータ画像を作り、該画像を記憶し、そして下記で示すねじ特性の定量的情報を得るために該コンピュータ画像を解析することが出来る。
【００４５】
該測定装置内に含まれる全部品を相互接続する回路のレイアウトの略図は図１８で示される。該ＰＣ３０はデジタル接続によりエンコーダー／モトコントローラー３２に、そして取得カード３１にも、接続される。翻ってエンコーダー３２は、一つの側では取得カード３１に、もう１つの側では測定ハードウエア３３に接続され、かくしてＰＣ３０と測定ハードウエア３３の間の中間接続を創る。ＰＣＩバスを通して該ＰＣと通信する該取得カード３１を越えて該ＰＣ３０にセンサー出力と信号を送信するために、図１及び１ａの参照１で示されるハードウエアを実質的に略図で表す測定ハードウエア３３は、データコネクターにより該取得カード３１に接続される。これらの出力は指定速度で集められ、デジタル接続を通して該取得カード３１へ送られる。該取得カード３１は又モトコントローラー／エンコーダー３２から来る信号及びイネーブル用信号を取得する。該ＰＣ３０は、パラメーターを設定し、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御）プログラムに負荷し、該ＣＮＣを運転するために、デジタルリンクを通してモトコントローラー／エンコーダー３２と通信する。ヘッド４０の３つのステージのエンコーダー信号とサーボ制御信号はケーブル及びコネクターを使って該制御器へ配線される。
【００４６】
測定ハードウエア３３の他に、図１８のレイアウト内に含まれる他の部品はＰＣ３０に付随する電子基板内に集積化され、該基板は、操作者の必要性に依り、該測定ハードウエア３３の近くに又は遠くに置かれてもよい。
【００４７】
非接触センサーとそれらの特殊位置との間の空間的同期化は、エンコーダー３２が該特殊位置に対し該センサーの角度位置を検出する時、行われ、その空間位置を通して、全測定手順中、各瞬間に該センサーの精確な空間位置を得る。
【００４８】
本発明の測定装置のもう１つの有利な実施例は温度補償システムを提供し、該システムにより、温度の影響は減じられ、測定値は測定が行われた温度ではなく“基準温度”に基準化される。温度測定は、管、キャビン及び温度測定装置上で行われ、予め校正された修正値のルックアップテーブルを使って、望ましくない温度影響を修正することを可能にする。
【００４９】
ねじ付き物体上で測定を行うためこの測定装置が使われる仕方を以下で説明する。上記説明の様に初期設置が行われた後、典型的測定操作は２つの主な部分、すなわちデータ取得とデータ解析、を有する。測定手順はピン上の雄ねじ用で説明されるが、同じ手順は、適当な適合過程を行い、特にセンサー５’及び５”の機能をセンサー１６のそれと取り換えることにより、ボックス上の雌ねじに適用可能である。
【００５０】
データ取得手順が今説明される。この手順中、レーザーセンサー出力信号とサーボの位置は、ウインドウ及びカウンターをイネーブルにするハードウエア信号の使用により保証された同期した仕方で記憶される。下記では、使用される信号の説明が与えられる。
【００５１】
図２は、一旦初期校正とプラント設置が行われた後に、測定過程全体を支配するデータ取得手順の総合作業スキームを、フローチャートで示す。該スキームは、管が測定装置に整合された位置にあることの検証でスタートし、次いで測定装置は、該測定装置の基準フレームに対する管ノーズの相対位置を見出すために、管のねじ部分に沿う第１縦スキャン操作を行う。該ノーズの相対位置が検出された後、測定中報告される全距離はその点を基準にされる。もしねじ付き管の測定操作が唯１つのスキャン操作のみを提供するなら、そのデータはセンサー５’及び５”により追従される経路に属する点に対応してのみ集められる。これが一般的に行われるのは、集められるデータがユーザーのニーヅに十分であると考えられるからである。
【００５２】
もしねじ付き物体上の測定手順が、ねじ部分のコートされた又はコートされない面上の幾つかの軌道に沿う幾つかのスキャン操作を提供するなら、データも又これらの軌道に沿う予め規定された点上で集められる。データが集められる測定点の選択は、２次形式を記述するマトリックスが、これらの点に対応する値が該マトリックスの中に挿入された時、最大階数を有する様な仕方で行われる。
【００５３】
本発明の方法の好ましい実施例では、複数の、例えば、６つの、縦プロフアイルが等しく隔てられた角度ステップでスキャンされる。これらのスキャンにより集められたデータは、偽のピークを除去し、エンコーダーカウントを物理的ユニットへ送るよう処理され、次いで測定装置基準フレームに対するねじ角度誤整合の第１見積を計算し、６つのスキャンに対応する６つノーズ位置を平均化することによりノーズ位置を再割り当てするため使われる。
【００５４】
これらのスキャン操作は又、ねじの頂部及び谷底の位置を検出し、そしてねじの頂部又は谷底の中央上の連続的スキャン操作を可能にするために、この情報を内挿することにより、螺旋軌道表を規定するために使われる。これらの螺旋スキャン操作により取得したデータは又調整され、ねじ基準フレームに対する誤整合を精密に測定するため使われる。この操作及びねじの配向を検出した後、シール又は複数シール用表、ランインとランアウト軌道が、品物基準フレーム（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）内で作られ、測定装置座標システムに変換され、そして実行される。
【００５５】
スキャン操作の終了後、測定装置のヘッドはその休止位置に戻り、テスト下のねじの全パラメーターを得るためにデータ解析が始まる。
【００５６】
被測定物体がコートされたピンである時の特定の測定操作は今説明した手順に従う。該ピン３は次いで測定装置１から外され、間に合う次の瞬間に、該ねじ付き物体のコーティング操作が適当な場所で行われる。コーティング材料の１つ以上の層が該ピンねじ及び／又は表面の少なくとも部分上に付けられる。該コーティングは又何等かの公知の技術により、ねじ頂部、逃げ面又は谷底の様な、ねじの特定面上に付けられてもよい。
【００５７】
コーティング操作が行われると、ピン３は又測定装置１又は同様な測定装置上に設置され、上記説明の測定ステップが、該ねじ部分の表面上の同じ予め規定された軌道上で再生され、そしてデータはコーティング操作の前に選択された、これらの軌道に沿う同じ予め規定された点上で又集められ、そして既に説明した同じ計算が再び行われる。結果として、コーティング前及びコーティング後に得られたデータの比較が行われ、この仕方で、該ピンの全測定点のコーティングの厚さが計算される。
【００５８】
前に広い用語で説明された測定手順は、該手順を幾つかのステップに分けて、ねじの一連の特定パラメーターを計算するための本発明の測定方法の種々の実施例を示すことにより、この後に詳細に説明される。この手順は、ピンがコートされる前と、ピンがその表面に置かれたコーティングを有した後、の両段階に適用され、そして本発明の測定方法が、中間層と、種々の層の重なりから生じる最終層の品質を測定するために、コーティングが連続する個別層で作られる場合に有利に適用され得ることは評価される。
【００５９】
データ取得の第１ステップはノーズ検出であり、該検出はノーズが配置されると見積もられる２つの基準距離間のＺ軸線に沿う線形スキャンの実行にある。この線形スキャンは該測定方法で予め規定された単なるスキャン操作であるか、又は該スキャンは又複数の連続スキャン操作の最初のスキャン操作であり得ることは評価されるであろう。レーザーセンサー５により提供される信号は範囲外（ＯＯＲ）値の存在又は不在のチェックを行うことにより更に解析される。オーオーアール（範囲外）値は、物体がセンサーの測定範囲内に見出されない時、センサーにより送られる非有効点（すなわち、センサーの物理的範囲外の）から成る。これらの信号は、例えば５０データ点のサンプルウインドウを規定し、全てのサンプルが範囲外でないことを検証することにより処理される。データ点の数は、ピン表面の形状、ねじの種類、接合の種類他の様な幾つかの要因に依り、勿論５０の上か下か何れかであってもよい。サンプリングウインドウは１ステップ更に先へ動かされ、送られる信号の値は、そのウインドウ内の全サンプルが処理後、有効データ点として認識されるまで、又チェックされる。そのブロックの最初のサンプルがピンのノーズ位置として規定される。図３のグラフ線図はノーズ検出中のスキャンにより作られた結果を示す。それはレーザーセンサーの管ノーズとの邂逅の前の範囲外値を示し、ドット２０は、Ｚ軸線に関する、ノーズが検出された位置を示す。この点が検出された後、スキャンは停止され、データ取得手順の次のステップがスタートされる。
【００６０】
管及びシールの直径の測定が必要な時を除けば、相対距離測定に基づく大抵の関心のあるねじパラメーターの測定用にはノーズ位置の精密な決定は必要でない。これらのパラメーターはノーズ位置に対し精密な距離で測定されるが、それは他の場所で測定されるならば、ねじテーパーがその値を変えるからである。
【００６１】
ノーズ位置が決められた後、この検出が必要な場合には、幾つか、例えば３回（しかし、より多い数又はより少ない数であってもよい）、の縦スキャン操作が、両レーザーセンサー５’、５”から同じ時刻に出力を得ることにより、Ｚ軸方向に沿って行われる。スキャン範囲ウインドウの限界の規定は図３ａで一般的に表される。測定装置のヘッドは、その休止位置から、Ｗｍ１で示され、ノーズマージンの端部にあるノーズ位置に対応する、測定ウインドウの第１位置へ戻るよう駆動される。
【００６２】
センサーが位置Ｗｍ１に置かれると、安全点Ｚ０への動きが示され、エンコーダーカウントをリセットするウインドウ信号が可能にされる。レーザーセンサーにより得られるべきエンコーダーカウントの数は、測定ウインドウ長さ内に適合するようプリセットされる。このプリセットされた数に達すると、測定デバイスのヘッドはＷｍ２で示された点で停止するよう命じられる。この仕方でエンコーダーカウントと相俟ってレーザーセンサー５’、５”からの測定値は測定ウインドウセグメント内で得られる。縦スキャンは次に逆方向に実施される。レーザーセンサーにより得られるべきエンコーダーカウント用の同様な限界が反対方向でのこれらの動き用にもセットされる。休止位置への逆方向のこの動きは、点Ｗｍ２からスタートし、点Ｗｍ１で終わるが、そこでは該センサーは該測定ウインドウに適合するよう予め決められたエンコーダーカウントに達した後、停止する。
【００６３】
図６は典型的縦スキャンを示すが、そこでは１８０度離れた角度間隔に置かれた両レーザーセンサー５’、５”により発生された信号が得られる。この例では、該３つのスキャンが６つのプロフアイル、すなわち３つのプロフアイルの２グループに帰着するが、各々はテスト下のねじのレーザーセンサー５’、５”の１つに対応し、ねじ誤整合の第１見積を与えるために有用である。必要ならば、測定装置１は、１つのレーザービームにより発せられる信号を検出する２つのレーザーセンサー５’、５”の１つのみで運転されてもよい。
【００６４】
例によりここで与えられるスキャンの量は、被測定物体により、そして被探索パラメーターにより、３つより多くても、少なくてもよい。これらの特定の場合、６つの生成元に沿うピッチ及びステップ高さが被探索パラメーターである。
【００６５】
本測定方法のもう１つの変種は、Ｚ軸線に平行な多数の縦スキャンを行うことにより作られるねじ頂部及び谷底の上の選択点の検出から成るデータ取得操作を提供する。これらのスキャンから集められたデータも又、点が、１つはねじ頂部に沿い、もう１つはねじ谷底に沿う、２つの連続する螺旋スキャン操作が沿う、軌道の規定に使われるように、ねじ谷底及び頂部上に決められることを可能にする。この仕方で前に発生されることにより、該軌道は、物体がＸ’、Ｙ’、Ｚ’座標システムに関し誤整合されている時にも、スキャン時に頂部から落下したり、谷底の外を登ったりすることを避ける。
【００６６】
この測定操作の最初のステップは、各縦プロフアイルの荷重逃げ面の検出から成るねじ荷重逃げ面の検出でスタートする。これは全データベクトルの微分と、プリセットされたしきい値を乗り越える値の評価により行われる。全部ゼロ値を有するベクトルが発生され、荷重逃げ面の存在を示す候補である検出点を排除する。
【００６７】
もう１つのベクトルが発生されるが、該ベクトルは特定の検出幅の歯で、該歯間に名目ピッチ間隔を有する歯を備える理論的櫛を表す。これらの２つのベクトルが相互相関を取られるが、それは該櫛と、該相互相関を最大化する荷重逃げ面２１候補ベクトルと、の間の相対位置を見出すためである（図５参照）。該相互相関を取る過程は該２つのベクトルのスカラー掛け算を行うことと、それらの相対ベクトルインデックスを変えながら最終ベクトルの和を見出すこと、から成る。
【００６８】
次に、荷重逃げ面２１が、下記基準により、各櫛歯用の候補として見出された点に対応して割り当てられる。
・もし１つの候補逃げ面があれば（タイプ０として規定される）、この逃げ面は真の荷重逃げ面である。
・もし候補逃げ面が無ければ（タイプ１）、螺旋軌道を作る目的で該ねじ櫛インターバルの丁度中央に逃げ面が創られる。
・１つより多い候補滑り面が存在すれば（タイプ２）、ねじ櫛内に偽逃げ面があるので、該ねじ櫛インターバルの中央点の最も近い所が真の荷重逃げ面として決定される。残りのものは立ち去らせる。
・もし該インターバル内で範囲外が見出されたら（タイプ３）、逃げ面は見放され、螺旋軌道を作る目的で仮想逃げ面が創られる。
【００６９】
図７は荷重逃げ面を割り当てるために可能な３つの既述の場合の仮説荷重逃げ面候補と櫛ベクトルとを示す。
【００７０】
該測定方法のもう１つの変種は頂部及び谷底に沿う点の割り当てを提供するが、そこでは該頂部及び谷底セグメントは、図５に示すパラメーターＲｃ、Ｒｃ２、Ｒｖ及びＲｖ２を有するねじの機械的図面に従って規定される。
【００７１】
各セグメントは、該セグメントが線であるべきことを考慮して、範囲外と起こり得るピークを濾し去ることにより調整される。次いで、谷底か頂部か何れかに対応する点が中間セグメント点として計算される。
【００７２】
図７は縦スキャンを示すが、そこでは谷底及び頂部点であるとして検出された点が示される。グラフ（ａ）は荷重逃げ面用の候補を示し、グラフ（ｂ）は理論的櫛を示し、グラフ（ｃ）は相互相関を示し、グラフ（ｄ）は荷重逃げ面用候補を示し、グラフ（ｅ）は変位された理論的櫛を示し、グラフ（ｆ）は割り当てられた荷重逃げ面を示す。この図から見られる様に、ノーズ位置の前へ、そして管の非加工部分がスタートするねじの端部の後へ配置するために、ねじ部分内の決められた点を外挿することにより各点が発生される。これは、螺旋スキャンの実行時にねじ部分にスムーズに入り、そして出るために、該測定装置の基準フレームに対するねじの位相を得るために、ブラッククレストの位置を見積もるために、旋盤偏心軸線を計算するために、そして管フック端部を測定するために、行われる。
【００７３】
各縦スキャン操作で決められた全谷底点は又、測定装置基準フレームに対するねじ角度誤整合の第１見積を集めるように、解析されるべきねじの円錐を表す２次面を適合させるため使われる。頂部点は好ましくはこの計算に使われない方がよいが、それは下記の２つの主な理由、すなわち
ａ）これらの点の決定は谷底点のそれよりも不精密であること（すなわち谷底の決定が行われるピンの部分がより長い）、
ｂ）製造過程で発生する“ブラックねじ”の存在の故に、ねじ面円錐上の谷底点の数が頂部点のそれよりも多いこと、
に依っている。
【００７４】
２次面の一般的マトリックス形式は式［１］で記述され、
【００７５】
【数１】
0005952270.tif 000002
【００７６】
ここで
【００７７】
【数２】
0005952270.tif 000003
【００７８】
は３次元空間内の２次面の点であり、Ａは該２次式に関連する対称マトリックス（標準形フレームで表すと、それは９つのパラメーターすなわち、並進用の３つ、配向用の３つ及び２次形式用の３つにより形成される）であり、そして
【００７９】
【数３】
0005952270.tif 000004
【００８０】
は２次変位ベクトルである。
【００８１】
選択されたデータは、最小二乗近似法を使って［１］に示す表現に適合され、該表現から該２次式のパラメーター（例えば、Ａ及び
【００８２】
【数４】
0005952270.tif 000005
【００８３】
に適合するパラメーター）が得られる。
【００８４】
これらのデータは測定装置とねじの基準フレーム間の線形変換及びその逆変換の適合に有用である。
【００８５】
次の操作はねじの谷底及び頂部の両者に沿う螺旋スキャンから成る。各縦スキャン用に谷底及び頂部の中間点位置に関連して前に得た情報が、内挿され、２つの螺旋スキャン表を作るために、内挿され、使われる。全部の谷底中間点がねじ座標フレームに変換される。後で、ｔ対Ｚ配備から生じるデータ上で線形適合が行われる。次ぎに、該適合された線を規則的ステップで分割する新しい点のセットが発生される。これらの点は測定装置基準フレームに戻るよう変換され、サーボ基準の計算用に制御器へ送られる。同じ手順は、頂部スキャン表を発生するために頂部中間点にも適用される。
【００８６】
好ましくは、Ｚ軸線を考えて、谷底スキャンはノーズからスタートして実行され、一方、頂部スキャンは反対方向に実行されるのがよい。図５は測定装置基準フレームに関して表された典型的谷底及び頂部スキャンを示す。谷底螺旋スキャンから得られたデータは、ねじ誤整合に対する測定装置のより良い見積を計算するために使われるが、又該データはデータ解析で応用される基準フレーム間変換を再計算するためも使われる。
【００８７】
図８は測定装置基準フレームについてのｔ対Ｚグラフを示しており、得られたデータとしてそしてねじ基準フレームについてのグラフ（ａ）と、該螺旋スキャンから計算された誤整合見積を使って変換されたグラフ（ｂ）とを示す。図８のグラフ（ａ）は左で誤整合が取得手順にどんな影響があるかを示す。
【００８８】
測定法の特定の実施例では、データ取得手順はねじのシールのスキャンを提供する。この場合、ノーズから予め決められた距離でねじ基準フレームに関して理想的円軌道が発生され、次いで該スキャン実行用の測定装置基準フレームに変換される。図９は典型的シールスキャンの結果を含む２つのグラフを示し、そこではグラフ（ａ）は測定装置基準フレームで表された該スキャンを、グラフ（ｂ）はねじ基準フレームでの該スキャンを示す。
【００８９】
このスキャン軌道はピンノーズから予め規定された距離でスタートし、ねじ付き物体と整合して実行されねばならず、何故ならばノーズプロフアイルは複雑で、測定される半径
は精確な測定位置に非常に左右されるからである。ノーズ位置の良い見積は複数の、例えば６回の、スキャンが行われた時、計算される。この例では、６つの縦スキャンの各々で検出されたノーズ位置が回収される。これらのデータは次いでねじ基準フレームに変換され、１つの、より精密なノーズ基準を得るために平均化される。
【００９０】
該測定方法のもう１つの実施例では、測定装置基準フレームに関するねじの位相が該螺旋谷底スキャンから回収され、縦軌道は、該軌道がランインの測定用の検査レポートで決められた測定点を通過するよう、ねじ基準フレーム内に、セットされる。同様に、軌道はランアウトの測定用に規定された点用にセットされる。
【００９１】
データ取得操作が完了した後、得られたデータに関し、データ解析が行われるが、本発明の測定法の最終部分として、ねじ基準フレームに変換される。異なって示されない限り、下記では、全データはねじ付き物体基準フレーム上で表される。
【００９２】
大抵のパラメーターはねじ上に取られた種々の長さ基準に関して示され、そしてノーズ位置を基準にされる。図１０は下記で言及するデータ解析で使われる３つの主な基準を示す。
Ｌ５はねじの始まりまでの長さ；
Ｌ２はねじ直径及び楕円率計算用の基準長さ；
Ｌｃはねじパラメーターが許容差を充たさねばならない最小長さ；
Ｌ４は谷底及び頂部の終わりまでの長さであり、該長さはランアウトが測られるプルアウト長さより短い。
テーパーの決定はデータ解析の１つの演算である。円錐ねじの外面を記述する方程式は下記である。
ｔｔｈｒｅａｄ＝（Ｒ０−Ａ・Ｚｔｈｒｅａｄ）
ここでｔｔｈｒｅａｄ及びＺｔｈｒｅａｄはねじ基準フレーム内の半径方向及び方位角座標である。
Ｒ０は原初半径，Ａはピンねじのテーパーである。
【００９３】
該テーパーを計算するために、ねじの谷底スキャンからｔ対Ｚ関係が使われる。曲線のセグメント２３に対応してＬ５とＬｃの間で前に得られたデータが図１１で示すように解析される。テーパー及びＡの値を含む傾斜を計算するために、これらのデータ２３上で線形適合が行われる。その線形適合に関するデータの偏差が計算される。それらの偏差は、例えば、ねじ物体に沿う管剛性の変化による未補償の力と、旋盤上での管の過剰締め付けの様な、機械加工過程に関する情報を含む。この情報はねじ位置の関数としてのフーリエモデル解析を使って引き出されてもよい。例えば、大きな３モードは旋盤上の管の過剰締め付けを意味し、一方、基本モードの放物線動作は工具がＬｃの端部の前で取られたことを意味する。
【００９４】
図１２の曲線のセグメント２５に対応するねじ全長は頂部スキャンから集められたデータを考慮して解析される。最初に、セグメント２４に対応するＬ５とＬｃの間の、取得され、フィルターされたデータを使って線形適合が行われる。該線形適合に関するデータの偏差が計算される。次ぎに、図１２の曲線のセグメント２６に対応し、この線形適合より０，１ｍｍより多く大きくなっているＬ５上の値が識別される。これらの値を用い、新しい線形適合（Ｚ位置及び誤差を使って）が行われ、ゼロに対応する横座標が計算される。この値は図１２に示す様にねじ全長の上限として規定される。図１２に示す管の未加工部分を使って更に進んだ解析が行われる。これらの値は“バージン”表面を有する管に対応し、該部分を加工する瞬間の該管に対するねじの位置の情報を提供する。例えば、もし旋盤がその誤整合したプレートを有するなら、該ねじは該管に対し軸線離れをしており、又
該管がフックエンドを有するなら、該管とねじ軸線は平行でない。それらの変数は、管とねじ座標システムの間の変換を見出すことにより、容易に計算される。
【００９５】
もう１つのデータ解析演算はねじ直径と楕円率の計算に関係する。ねじ直径と楕円率は谷底螺旋スキャンを使って２つの方法で評価される。解析されるデータはＬ２±２ねじピッチに対応するゾーン内に含まれるデータである。このゾーン内で規定され、ねじ横断面図を示す図１３（ａ）が参照される谷底点が、線形適合され、該適合後この適合された線形関数は該半径を得るため評価される。
【００９６】
代わりに、各半径用の谷底点の決定は、有利な３度の角度間隔２７で等しく隔てられた母線上で行われる。ねじ平面図を示す図１３（ｂ）を参照すると、各母線上で各谷底用データは、典型的に、しかし必ずしも必要でないが、５度の母線幅２９を考慮して、平均化される。この実施例はＭＲＰゲージで使われるミル手順と同様である。
【００９７】
図１３（ｂ）の円２８を参照すると、ねじ正面図を図解する図１３（ｃ）に示す直径計算用の反対の母線と共に、３度のステップで０から１８０度に及ぶ母線について、規定された点の半径が計算される。続いて、ねじ直径と楕円率が下記関係により計算されるが
直径＝（Ｄｍａｘ＋Ｄｍｉｎ）／２                              ［３］
楕円率＝（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／２                            ［４］
ここでＤｍａｘ及びＤｍｉｎはそれぞれこの過程を通して計算された最大及び最小直径である。結果は図１３（ｄ）で示される。
【００９８】
データ解析手順のもう１つの演算はランイン評価であり、これはねじ基準フレームに関して行われる縦スキャンから得られる。図１４はこれらのスキャンの１つを示し、該スキャンはランインが計算される領域の詳細を示す。
【００９９】
最初に、Ｌ５＋ピッチとＬｃとの間のフィルターされない谷底データ点を用いて線形適合が行われる。この適合された線が、図５に示されるＲｖ及びＲｖ２により規定され、Ｌ５と呼ばれるセグメント内に含まれる谷底データと比較される。線形適合はその比較から生じる誤差配列上で行われる。次いで、谷底中間セグメント値で評価されるこの適合と、前の適合との間の差がランイン値として規定される。
【０１００】
次ぎに、ランアウト解析は該ランイン用に行われた演算と同様な仕方で行われる。
【０１０１】
なおもう１つの演算はピッチ決定であり、縦スキャンから発生した荷重逃げ面が解析される。
【０１０２】
各縦スキャンについての荷重逃げ面値を有するベクトルは、Ｌ５＋ピッチとＬｃの間に逃げ面を保つよう切り捨てられる。これらの逃げ面の中で、タイプ０の逃げ面だけが受け入れられる。残りのタイプは捨てられ、真の荷重逃げ面確認として信頼されないと考えられる。
【０１０３】
図１５は仮説縦スキャンと、確認された荷重逃げ面の位置を示す。曲線Ｃ１はもし測定デバイス基準フレームで表された場合、これが如何になるかであり、そこでは誤整合の影響は、ねじ生成元の悪化の故に、逃げ面位置の傾向の曲率（２次形式）で気付かされる。この影響は又Ｚスキャン位置が延びるにつれて、逃げ面位置間の増加する間隔でも視認出来る。
【０１０４】
ねじピッチを計算するために、データは図でＣ２により示される、ねじ基準フレームに変換されねばならない。そのフレームで表されるデータは直線傾向を有し、そこでは逃げ
面位置は等しく隔てられてないが、該線形適合の傾斜がねじピッチである。
【０１０５】
計算され、ソフトウエアにより得られる２種類のピッチがある。
【０１０６】
第１のピッチは、検出される全逃げ面についての線形適合の傾斜から計算される。
【０１０７】
第２のピッチは、その間隔が解析されるねじに左右される２つの逃げ面により形成される線の傾斜から計算される｛この測定は約２．５４ｃｍ（インチ）当たりねじ数に関連して行われねばならない｝。
【０１０８】
得られたデータが各縦スキャンについてのピッチに関する情報を与えることは評価されよう。
【０１０９】
本発明の測定方法は楔形プロフアイル、すなわち、歯幅の漸進的増加を有するプロフアイル、を有するねじの測定に特に有利であり、特に楔形プロフアイルが軸方向断面でダブテイル形歯プロフアイルと組み合わされた時、有利である。
【０１１０】
ダブテイル歯プロフアイルを有する楔形ねじの場合、頂部と谷底の測定は上記説明の螺旋スキャンを提供し、該螺旋軌道は荷重及びスタビング逃げ面間の中間距離に沿いセットされた中間位置に対応する線か、又は前記中間位置に平行な何等かの他の螺旋軌道、に従う。
【０１１１】
従来技術の方法では、楔形ねじの測定及び管理は全ての測定値が従来ボルト点と呼ばれた基準点から取られた。該ボルト点はボール、すなわち予め決められた直径の小さな転がりボールを有する測定要素を、谷底に沿って送り、歯幅がねじに沿って可変なので、該ボールが谷底で付いた侭になる点を設定することにより規定される。該ボルト点が管の正面に対し配置される距離と母線が、楔形ねじの全パラメーターを測定する基準点を決める。
【０１１２】
本発明の測定方法によれば、ボルト点を設定するこの操作は行われる必要がなく、それはねじパラメーターが該管の端部に位置する基準点から測定されるからである。
【０１１３】
この点の決定は、測定装置の空間基準システム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）内の全ての荷重及びスタビング逃げ面を検出し、次いでそれらを、上記で説明した様に、回復された全データを、１つの空間基準システムからもう１つの空間基準システムへ変換する軸変換マトリックスを使って、該ピンの空間基準システム（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）内で表すことに基づいている。
【０１１４】
一旦、逃げ面位置が該ピンの空間基準システム（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）で表されると、Ｚｒが逃げ面の軸方向位置であり、Ｕｒが逃げ面母線である“Ｚｒ−Ｕｒ”面上で線形適合が行われる。この線形適合はねじの全部の荷重及びスタビング逃げ面について別々に行われる。
【０１１５】
最後に、前のパラグラフで説明された様に、調整された２つの線の間で引き算が行われ、ねじ全体について“谷底幅”を得て、楔効果用に該谷底内に該ボルトが付けられる“谷底谷”の値（Ｚｒ−Ｕｒ）を見出す。
【０１１６】
楔形プロフアイル用の本発明の測定方法は又“ヒグビー”測定も有する。ヒグビーは従来、ピンのノーズに作られたベベルに隣接する最初の不完全ねじのカットと規定され、そのねじ荷重逃げ面との交叉は鋭いエッジを作る。ヒグビーは約１２．７ｃｍ（５インチ）以上の外径を有する管端の不完全なスタートするねじ（楔形のみならず、多くの種類のね
じの）の除去と対応する。ヒグビーは、ねじ高さがゼロのところから、ねじ頂部がスタートする、すなわちねじ高さが受け入れ値に達するところまで、のねじスタート部を除去し、そして該ヒグビーとねじの頂部の間の交叉がテーパーに平行な線を規定する。ヒグビーの弧長さは約１８０度である。
【０１１７】
ヒグビーの長さ及び高さは組立許容差を充たさねばならず、接続の外径及び種類に左右される。ヒグビー高さは０であってもよく、これは言うならば加工刃具がねじの谷底に達することである。
【０１１８】
ヒグビー点検出は、ねじの頂部で行われる螺旋スキャンから回収されたデータを調整し、該データを線に適合させ、次いで適合された線とデータとの間の誤差が或るしきい値より大きい時、前記線から該ヒグビーに近い範囲にある全ての点を取り除くことにより行われる。この点が図１７のグラフで示される。
【０１１９】
上記説明の操作が行われる順序のみならず操作の数も、必要性と測定されるパラメーターとに依って変わってもよい。測定操作の完全性は又、セットアップ後に、システムの操作をスタートする前に測定装置の校正を備えさせる。
【０１２０】
縦スキャンで得られるデータはステップ高さの値を得るために更に解析され得る。図１６を参照すると、エッジに近いデータは捨てられ、連続する頂部間の線形適合が行われる。該適合は谷底の線形適合と比較され、その深さは該谷底の中央での線ｙ２間の距離の計算により評価される。同様な手順はｙ１を該頂部の中央として取り上げて頂部の高さを計算するためにも行われる。谷底及び頂部の深さ及び高さから、平均値と標準偏差が計算され、不完全なステップが識別され、ねじ長さが見積もられる。
【０１２１】
大局的な仕方での、この場合のステップ高さを計算するなおもう１つの方法は、頂部及び谷底螺旋軌道から、得られた線形適合を引き算することである。これはステップ高さの値を表す内側及び外側円錐間の差を与える。上記説明の測定方法の全ての変種は本発明の測定装置により行われ得て、コーティング操作後のピン及びコーティング前のピンにも適用され得る。
【０１２２】
従来技術に優る本発明の測定装置の明らかな利点は、センサーが何等かの予め規定された任意の軌道を記述することが出来ることである。該説明で述べられた様に、これは回収されたデータを該測定装置の１つの空間基準システムから該測定要素のもう１つの空間基準システムへ変換するマトリックスを作るために使われる線形及び螺旋スキャナーにより達成される。
【０１２３】
この特徴のお陰で、該測定装置はねじ付き管と該測定装置の間に存在するどんな誤整合にも関係なく絶対測定を行うことが出来る。
【図１】
0005952270.tif 000010
【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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