(57)【要約】【課題】螺旋形状の解析精度を向上させることができる螺旋形状解析方法および螺旋形状解析装置を提供する。【解決手段】谷と山を有する螺旋形状を螺旋軸方向に測定した測定データを解析する螺旋形状解析方法において、測定データの実測データを整形する波形整形部４７と、波形整形部４７で整形された整形データから螺旋形状の谷底部分に該当する谷底データを抽出する谷底データ抽出部５３と、谷底データを２以上の近似直線で直線近似する谷底線算出部５４と、近似直線の交点を求める境界点算出部５７とを備え、境界点算出部５７で算出された境界点を基準として当該螺旋形状を解析する。【選択図】　図３
2004037348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
谷と山を有する螺旋形状を螺旋軸方向に測定した測定データを解析する螺旋形状解析方法において、
前記測定データの実測データを整形するデータ整形工程と、
前記データ整形工程で整形された整形データから前記螺旋形状の谷底部分に該当する谷底データを抽出する谷底データ抽出工程と、
前記谷底データを２以上の近似直線で直線近似する直線近似工程と、
前記近似直線の交点を求める交点算出工程とを備え、
前記交点算出工程で算出された前記交点を基準として当該螺旋形状を解析することを特徴とする螺旋形状解析方法。
【請求項２】
請求項１に記載の螺旋形状解析方法において、
前記データ整形工程は、隣接する測定データとの距離が所定値以上である特異点を除去する特異点除去工程と、
ローパスフィルタで測定データを処理するローパスフィルタ処理工程とを備えていることを特徴とする螺旋形状解析方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の螺旋形状解析方法において、
前記谷底データ抽出工程の前に、測定データの平均値を通り前記螺旋形状の軸方向に平行である中腹線を算出する中腹線算出工程と、
前記中腹線を閾値として谷の部分に該当する谷データを谷ごとに抽出する谷データ抽出工程とが設けられ、
前記谷底データ抽出工程は、谷毎に前記谷データのうち前記中腹線から最も離れたデータを抽出することを特徴とする螺旋形状解析方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の螺旋形状解析方法において、
前記直線近似工程は、谷ごとに抽出された谷底データを当該螺旋形状の一端側から谷ごとに１番、２番、３番・・・ｋ番・・・とし、１番からｋ番の谷底データの最小自乗法によって求められた近似直線を延長したとき、この近似直線とｋ＋１番の谷底データとの直交距離が所定値以内である場合にこの近似直線を延長して第１谷底線とする第１谷底線算出工程と、
前記第１谷底線との直交距離が所定値以上となった前記谷底データについて最小自乗法により近似直線を算出して第２谷底線とする第２谷底線算出工程とを備えていることを特徴とする螺旋形状解析方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の螺旋形状解析方法において、
前記データ整形工程で整形された整形データから前記螺旋形状の山頂部分に該当する山頂データを抽出する山頂データ抽出工程と、
前記山頂データの近似直線である山頂線を算出する山頂線算出工程とを備え、前記第１谷底線および前記第２谷底線のいずれかと前記山頂線とがなす角を基準として当該螺旋形状を解析することを特徴とする螺旋形状解析方法。
【請求項６】
谷と山を有する螺旋形状を測定した測定データを解析する螺旋形状解析装置において、
前記測定データの実測データを整形するデータ整形手段と、
前記データ整形手段で整形された整形データから前記螺旋形状の谷底部分に該当する谷底データを抽出する谷底データ抽出手段と、
前記谷底データを２以上の近似直線で直線近似する直線近似手段と、
前記近似直線の交点を求める交点算出手段とを備え、
前記交点算出工程で算出された前記交点を基準として当該螺旋形状を解析することを特徴とする螺旋形状解析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、山と谷を有する螺旋形状を測定した測定データから螺旋形状を解析する螺旋形状解析方法に関する。例えば、雄ねじ、雌ねじ、ドリルなど山と谷を有する螺旋形状を解析する螺旋形状解析方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、雌ねじや雄ねじなどの螺旋形状を有する被測定物を測定する方法が知られている。例えば、螺旋形状の螺旋軸心に平行な面を顕微鏡、投影機、画像測定機、三次元測定機、形状測定機など測定装置によって測定する方法が知られている。
このような測定装置の一例として、図１４に特願２００１−１２６２９１に提示される形状測定機１を示す。
この形状測定機１は、被測定物１００であるねじ形状に接触して倣い移動される倣いプローブ２と、この倣いプローブ２を駆動させる装置本体３と、装置本体３を制御するコンピュータ回路４とを備えて構成されている。
装置本体３は、被測定物を載置するテーブル３１と、テーブル３１に立設され略水平な横梁部３３を有する門型フレーム３２と、横梁部３３の長手方向に摺動自在に設けられた第１スライダ３４と、第１スライダ３４に昇降自在に設けられた第２スライダ３６とを備え、第２スライダ３６の下端に倣いプローブ２が設けられている。第１スライダ３４の駆動量を検出する第１リニアエンコーダと、第２スライダ３６の駆動量を検出する第２リニアエンコーダが設けられている。第１スライダ３４および第２スライダ３６はコンピュータ回路からの制御指令により駆動制御される。
【０００３】
倣いプローブ２は、一端側に設けられ装置本体３に取り付けられる本体取付部２１と、他端側に設けられスタイラス２５が取り付けられるスタイラス取付部２２と、本体取付部２１とスタイラス取付部２２とを連結するとともに弾性変形可能な連結部２３とを備えて構成されている。
スタイラス２５の先端がＬ字に屈曲され、Ｌ字の先端には接触部２６が設けられている。
連結部２３には、弾性変形量を検出する検出手段として歪みゲージが設けられている。
【０００４】
このような構成において、接触部２６をねじ形状表面に当接させ、連結部２３の歪み量が一定となるように第１スライダ３４および第２スライダ３６を駆動制御して接触部２６をねじ形状表面に沿ってねじ軸線１００Ａと略平行に倣い移動させる。このとき、第１スライダ３４、第２スライダ３６の駆動量および歪みゲージの歪み量を検出して座標上にプロットすれば、ねじ形状の測定データを得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにしてねじ形状を測定して得られるデータの一例を図２に示す。これは、ねじ軸方向を横軸に、ねじ軸に直角方向を縦軸に取って測定データをプロットしたものである。この測定データを解析することにより、例えば、有効ねじ部長さや、ねじ下穴とねじ切り軸の傾きなどねじ形状パラメータを求める。
しかしながら、図２のデータのままでは、ノイズ等の混入のため正確に有効ねじ部長さなどねじ形状パラメータを求めることができないという問題が生じる。
【０００６】
このような問題は、接触式の倣いプローブによる形状測定によって取得された測定データのみならず、非接触式の倣いプローブや、その他投影機、画像測定機による測定によって得られた測定データについても同様にノイズ等の混入による問題が生じる。
螺旋形状は、雌ねじ、雄ねじなどのねじ形状に限らず、ドリルなどの螺旋形状である場合も同様に、ノイズ等のために正確に螺旋形状を解析できないという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、従来の問題を解消し、螺旋形状の解析精度を向上させることができる螺旋形状解析方法および螺旋形状解析装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の螺旋形状解析方法は、谷と山を有する螺旋形状を螺旋軸方向に測定した測定データを解析する螺旋形状解析方法において、前記測定データの実測データを整形するデータ整形工程と、前記データ整形工程で整形された整形データから前記螺旋形状の谷底部分に該当する谷底データを抽出する谷底データ抽出工程と、前記谷底データを２以上の近似直線で直線近似する直線近似工程と、前記近似直線の交点を求める交点算出工程とを備え、前記交点算出工程で算出された前記交点を基準として当該螺旋形状を解析することを特徴とする。
【０００９】
このような構成において、データ整形工程で実測データを整形する。データを整形する場合には、例えば、相隣接するデータから大きく外れたデータを削除するなどにより実測データに混入するノイズなどの影響を削除する。谷底データ抽出工程により、整形されたデータから螺旋形状の谷底に該当する谷底データを抽出する。
直線近似工程において、抽出された谷底データを２以上の近似直線で直線近似する。
【００１０】
ここで、近似直線（回帰直線）を求める場合には、螺旋軸方向を独立変数とし、螺旋軸直交方向をこの独立変数の従属変数とする。近似直線としてすべての測定データに対する近似直線を一本求めるのではなく、２本以上の近似直線を求めることを前提とする。例えば、谷底データを直線近似した場合に、近似直線と谷底データとの直交距離が予め設定された所定値内に収まる谷底データについてまず近似直線（第１の近似直線）を求める。次に、先の近似直線から所定値以上外れた谷底データにつき直交距離が所定値以内に収まる次の近似直線（第２の近似直線）を求める。場合によっては、第３、第４の近似直線を求めてもよい。すると、螺旋形状が例えばねじ形状である場合には、完全ねじ部の谷底データについての近似直線と、不完全ねじ部の谷底データについての近似直線を求めることができる。近似直線を求める場合には、最小自乗法（最小自乗回帰）などによって求めればよい。
【００１１】
交点算出工程において、直線近似工程で算出された近似直線（第１の近似直線、第２の近似直線）の交点を算出する。すると、螺旋形状を解析する際に基準となる点を求めることができる、例えば、螺旋形状がねじ形状の場合には、完全ねじ部と不完全ねじ部の境界を求めることができる。よって、この交点を基準とし、ねじ形状の一端側から交点までの距離を求めると完全ねじ部の長さ（有効ねじ部長さ）を求めることができる。
【００１２】
このような構成によれば、データ整形工程により、実測データに混入したノイズを取り除くことができる。整形されたデータに基づいてデータ解析を行うので、螺旋形状を正確に反映した主要データのみを利用して螺旋形状の解析を行うことができる。その結果、螺旋形状の解析精度を向上させることができる。
直線近似工程により測定データを２以上の近似直線で直線近似し、交点算出工程でこの近似直線の交点を算出するので、螺旋形状を解析する際の基準点を容易に求めることができる。
【００１３】
請求項２に記載の螺旋形状解析方法は、請求項１に記載の螺旋形状解析方法において、前記データ整形工程は、隣接する測定データとの距離が所定値以上である特異点を除去する特異点除去工程と、ローパスフィルタで測定データを処理するローパスフィルタ処理工程とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
このような構成において、特異点除去工程により、相隣接する測定データとの距離が所定値以上である点は、被測定物形状（螺旋形状）を反映しないノイズであるとして除去する。さらに、ローパスフィルタ処理工程において、測定データから高周波ノイズを除去する。すると、整形されたデータは、被測定物である螺旋形状を正確に反映した主要データのみで構成される。ノイズが混入しないので、この後のデータ処理において扱いやすくなる。また、螺旋形状を反映した主要データについてデータ処理解析を行えば、ノイズによるデータ処理のミスが起こらないので、螺旋形状解析の解析精度を向上させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の螺旋形状解析方法は、請求項１または２に記載の螺旋形状解析方法において、前記谷底データ抽出工程の前に、測定データの平均値を通り前記螺旋形状の軸方向に平行である中腹線を算出する中腹線算出工程と、前記中腹線を閾値として谷の部分に該当する谷データを谷ごとに抽出する谷データ抽出工程とが設けられ、前記谷底データ抽出工程は、谷ごとに前記谷データのうち前記中腹線から最も離れたデータを抽出することを特徴とする。
【００１６】
このような構成において、中腹線算出工程によりすべての測定データの平均値を通り螺旋軸方向に平行な直線（中腹線）を求める。ここで、測定データの平均値とは、螺旋軸直交方向のデータの平均値である。すると、中腹線は螺旋形状の斜面を横切って、山の部分に該当するデータと、谷の部分に該当するデータとを分ける線となる。さらに、中腹線と螺旋形状の測定データの交点を求めれば、この交点の間に山または谷が存在していることが分かる。例えば、雌ねじの場合、螺旋軸線からみてこの中腹線よりも遠い位置にあるデータは、ねじの谷に該当するデータであることが判断できる。そこで、この中腹線を閾値として、谷データ抽出工程により谷に該当するデータを谷ごとに抽出する。谷底データ抽出工程においては、抽出された谷データの内、中腹線から最も遠い測定データを抽出する。
中腹線算出工程により中腹線を算出してこの中腹線を閾値とすれば測定データを山の部分のデータと谷の部分のデータとに簡便に分けることができる。また、中腹線から最も遠いデータを抽出することにより谷底データを抽出することができる。
【００１７】
請求項４に記載の螺旋形状解析方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の螺旋形状解析方法において、前記直線近似工程は、谷ごとに抽出された谷底データを当該螺旋形状の一端側から谷ごとに１番、２番、３番・・・ｋ番・・・とし、１番からｋ番の谷底データの最小自乗法によって求められた近似直線を延長したとき、この近似直線とｋ＋１番の谷底データとの直交距離が所定値以内である場合にこの近似直線を延長して第１谷底線とする第１谷底線算出工程と、前記第１谷底線との直交距離が所定値以上となった前記谷底データについて最小自乗法により近似直線を算出して第２谷底線とする第２谷底線算出工程とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
第１谷底線算出工程は、１番からｋ番までの谷底データについて算出された近似直線とｋ＋１番目の測定データとの直交距離とが所定値以内である場合に、近似直線を延長できると判断して、１番からｋ＋１番までの谷底データについての近似直線を算出する。
例えば、１番と２番の谷底データを結ぶ直線を求め、この直線と３番目の谷底データとの直行距離が所定値以内である場合には、この近似直線を延長できるものと判断できる。そこで次は、１番から３番の谷底データについての近似直線と４番目の近似直線との直交距離を求めて、所定値以内であれば、この近似直線を延長できるものと判断し、以後同様の操作で近似直線を延長していく。
１番からｋ番目までの谷底データについての近似直線とｋ＋１番目の谷底データとの直行距離が所定値を超えたときは、ｋ＋１番目の谷底データまで近似直線を延長できないものと判断し、１番からｋ番までの谷底データについての近似直線を第１谷底線とする。
その後、第２谷底線算出工程は、ｋ＋１番目以降の谷底データについて第１谷底線を算出したのと同様の操作により近似直線を算出し、これを第２谷底線とする。
【００１９】
このような操作により、１番からｋ番の谷底データについて第１谷底線が算出されたとしたならば、１番からｋ番までは所定値内で深さのそろった谷であると判断できる。ｋ＋１番目以降の谷底データは、第１谷底線からは外れた、すなわち、１番からｋ番の谷とは異なる深さの谷であることが判断される。
例えば、螺旋形状がねじ形状である場合、第１谷底線とは、完全ねじ部に該当する谷底データについての近似直線であり、第２谷底線とは、不完全ねじ部の谷底データについての近似直線であると考えられる。
そこで、第１谷底線と第２谷底線との交点を求めることにより、完全ねじ部と不完全ねじ部との境界点を求めることができる。
【００２０】
請求項５に記載の螺旋形状解析方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の螺旋形状解析方法において、前記データ整形工程で整形された整形データから前記螺旋形状の山頂部分に該当する山頂データを抽出する山頂データ抽出工程と、前記山頂データの近似直線である山頂線を算出する山頂線算出工程とを備え、前記第１谷底線および前記第２谷底線のいずれかと前記山頂線とがなす角を基準として当該螺旋形状を解析することを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、山頂データ抽出工程によって螺旋形状の山頂に該当する山頂データを抽出する。山頂線算出工程により山頂データを直線近似する山頂線を算出する。山頂データの抽出および山頂線の算出は、谷底データの抽出および谷底線算出と同様の思想によって行えばよい。つまり、中腹線から山データを求め、山データのうち中腹線から最も遠い測定データを山頂データとして山ごとに抽出すればよい。さらに、山頂データについて最小自乗法などにより近似直線を求め、山頂線とすればよい。
例えば、螺旋形状が雌ねじである場合、この山頂線は、ねじ下穴の軸線方向を表すことになる。一方、第１谷底線は、ねじ切り穴の軸線方向を表すことになる。そこで、山頂線と第１谷底線とがなす角を求めることにより、ねじ下穴とねじ切り穴との軸のずれを求めることができる。
【００２２】
請求項６に記載の螺旋形状解析装置は、谷と山を有する螺旋形状を螺旋軸方向に測定した測定データを解析する螺旋形状解析装置において、前記測定データの実測データを整形するデータ整形手段と、前記データ整形手段で整形された整形データから前記螺旋形状の谷底部分に該当する谷底データを抽出する谷底データ抽出手段と、前記谷底データを２以上の近似直線で直線近似する直線近似手段と、前記近似直線の交点を求める交点算出手段とを備え、前記交点算出手段で算出された前記交点を基準として当該螺旋形状を解析することを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、データ整形手段により、実測データに混入したノイズを取り除くことができる。この整形されたデータによりデータ解析を行うので、螺旋形状の形状を正確に反映した主要データのみを利用して螺旋形状の解析を行うことができる。その結果、螺旋形状の解析精度を向上させることができる。
また、直線近似工程により測定データを２以上の近似直線で直線近似し、交点算出工程でこの近似直線の交点を算出する。よって、螺旋形状を解析する際の基準点を容易に求めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる螺旋形状解析方法および螺旋形状解析装置の実施形態を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の螺旋形状解析装置としては、例えば、背景技術（図１４）で説明した形状測定機１などを用いることができる。説明のために、本実施形態では、被測定対象である山と谷を有する螺旋形状は雌ねじとする。
【００２５】
図１は、螺旋形状解析装置の装置本体３の主要要素およびコンピュータ回路４の構成を示すブロック図である。
装置本体３の主要要素は、第１スライダ３４と、第１スライダ３４の駆動量を検出する第１リニアエンコーダ３５と、第２スライダ３６と、第２スライダ３６の駆動量を検出する第２リニアエンコーダ３７と、連結部２３の歪み量を検出する歪みゲージ２４とを備える。
コンピュータ回路４は、第１スライダ３４および第２スライダ３６を駆動制御する駆動制御回路４１と、第１リニアエンコーダ３５、第２リニアエンコーダ３７および歪みゲージ２４の検出値の計測を行う計測部４２と、計測部４２から出力されるデータを一時記憶するデータ記憶回路４５と、データ記憶回路４５に記憶されたデータから被測定物（螺旋形状）の形状解析を行う解析回路４６とを備えている。
【００２６】
計測部４２は、第１リニアエンコーダ３５および第２リニアエンコーダ３７の検出値の計数を行うカウンタ４３と、歪みゲージ２４からの検出信号より連結部２３の歪み量を計測するブリッジ回路４４とを備える。
計測部４２で計測された測定データは、順次座標上にプロットされる。測定データのプロットは、例えば、図２に示すように、ねじ軸方向を横軸とし、ねじ軸直交方向を縦軸として行われる。ねじ軸方向に付された数字は、開口端からの深さを表す。また、ねじ軸直交方向に付された数字は、中心をねじ軸線１００Ａとした場合のねじ穴壁面までの距離である。
【００２７】
解析回路４６は、図２の測定データから螺旋形状の解析を行うものである。解析回路の構成を図３に示す。
解析回路４６は、データ記憶回路４５からの測定データを整形するデータ整形手段としての波形整形部４７と、測定データの平均線を算出する中腹線算出部５０と、ねじ形状の谷に該当するデータを処理する谷データ処理部５１とを備えて構成される。
【００２８】
波形整形部４７は、相隣接する測定データから所定値以上離れているデータ（特異点）を除去する特異点除去部４８と、特異点が除去されたデータから高周波ノイズを除去するローパスフィルタ４９とを備えて構成されている。
特異点除去部４８には、特異点Ｐｓを峻別するための値が所定値として設定されている。特異点除去部４８はこの所定値を参照し、測定データをねじ軸方向に沿って順にみていったときに、ねじ軸直交方向への変動幅が相隣接するデータと比べて所定値以上となるデータを特異点Ｐｓとする。特異点Ｐｓと判断されたデータは除去される。
特異点Ｐｓが除去されたデータからローパスフィルタ４９によって高周波ノイズが除去される。
波形整形部４７による整形によって、実測データに混入したノイズが除去され、例えば、図４に示される整形データが得られる。
中腹線算出部５０は、ねじ軸直交方向の値について平均値を算出し、この平均値を通り、ねじ軸方向に平行な直線（中腹線Ｌｔ）を算出する。中腹線Ｌｔの例を図５に示す。
【００２９】
谷データ処理部５１は、測定データのうちねじ形状の谷部分に該当するデータ（谷データ）を谷ごとに抽出する谷データ抽出部５２と、谷データのうちねじの谷底部分に該当するデータ（谷底データ）を抽出する谷底データ抽出手段としての谷底データ抽出部５３と、谷底データの近似直線を求める直線近似手段としての谷底線算出部５４と、完全ねじ部と不完全ねじ部の境界点Ｐｃを算出する交点算出手段としての境界点算出部５７と、完全ねじ部の長さを算出する完全ねじ部長さ算出部５８とを備えて構成されている。
【００３０】
谷データ抽出部５２は、谷部分に該当するデータを抽出する。谷データ抽出部５２は、まず、中腹線算出部５０で算出された中腹線Ｌｔと測定データとの交点Ｐｔを算出する。例えば、図５のように、開口面から順に中腹線Ｌｔと測定データの交点Ｐｔ１、Ｐｔ２・・・Ｐｔｋ・・・を求める。この交点ＰｔｋとＰｔｋ＋１との間において、中腹線Ｌｔよりもねじ軸線１００Ａから遠い位置にあるデータが谷部分に該当する谷データであると判断できる。谷データ抽出部５２は、交点ＰｔｋとＰｔｋ＋１との間にある谷データを開口面Ｓｏからｋ番目の谷に該当する谷データとして抽出する。
【００３１】
谷底データ抽出部５３は、各谷ごとの谷データのうち中腹線Ｌｔから最も遠い位置のデータを谷底に該当する谷底データと判断する。開口面Ｓｏからｋ番目の谷の谷底データを谷底データＷｖｋとする。
谷底線算出部５４は、谷底データの近似直線を算出する。谷底線算出部５４は、完全ねじ部の谷底データについての近似直線Ｌｖを算出する第１谷底線算出手段としての完全ねじ部谷底線算出部５５と、不完全ねじ部の谷底データについての近似直線Ｌｕを算出する第２谷底線算出手段としての不完全ねじ部谷底線算出部５６とを備えて構成されている。完全ねじ部谷底線算出部５５および不完全ねじ部谷底線算出部５６の動作については、図９および図１０を参照して後述する。
【００３２】
境界点算出部５７は、谷底線算出部５４で算出された完全ねじ部谷底線Ｌｖと不完全ねじ部谷底線Ｌｕとの交点Ｐｃを算出する。
完全ねじ部長さ算出部５８は、境界点算出部５７で算出された交点Ｐｃとねじの開口端Ｓｏとの距離を算出することにより、完全ねじ部長さＳＬ（有効ねじ部長さ）を算出する。
算出された完全ねじ部長さＳＬは、表示手段７に出力されて表示される。
【００３３】
このような構成からなる螺旋形状解析装置による螺旋形状解析方法について図６、７、８、９、１０のフローチャートを参照して説明する。
螺旋形状解析方法は、図６に示されるように、まず、装置本体３の倣いプローブ２（背景技術参照）による倣い測定によって被測定物の測定データを取得する（ＳＴ１）。倣い測定により第１スライダ３４、第２スライダ３６の駆動量および歪みゲージ２４の歪み量が計測部４２に出力され、図２に示される測定の実測データが得られる。この実測データが解析回路４６によりデータ解析される（ＳＴ２）。解析結果は表示手段７に出力される（ＳＴ３）。
【００３４】
データ解析（ＳＴ２）について、図７を参照して説明する。まず、倣い測定により得られた実測データ（図２）を波形整形部４７により整形するデータ整形工程が行われる（ＳＴ１１）。波形整形においては、特異点除去部４８により実測データから特異点Ｐｓを除去し（特異点除去工程）、さらに、ローパスフィルタ４９により高周波のノイズを除去する（ローパスフィルタ処理工程）。すると、図４に示される整形された整形データを得る。
次に、中腹線算出部５０により、整形データの平均値を通りねじ軸線１００Ａに平行な中腹線Ｌｔを算出する中腹線算出工程が行われる（ＳＴ１２）。この中腹線Ｌｔを閾値として谷データ処理部５１により谷データが処理される（ＳＴ１３）。
【００３５】
谷データの処理（ＳＴ１３）について、図８を参照して説明する。まず、中腹線算出部５０で算出された中腹線Ｌｔを閾値として、谷データ抽出部５２により、谷ごとにねじ形状の谷に該当する谷データを抽出する谷データ抽出工程が行われる（ＳＴ２１）。次に、谷底データ抽出部５３により、谷データのうち、中腹線Ｌｔから最も遠いデータをねじ形状の谷底に該当する谷底データとして各谷ごとに抽出する（ＳＴ２２）。このときねじ形状の開口端Ｓｏからｋ番目の谷の谷底データをＷｖｋとする。
谷底線算出部５４において、谷底データ抽出部５３で抽出された谷底データＷｖｋの近似直線を算出する直線近似工程が行われる。具体的には、完全ねじ部の谷底データを直線近似する完全ねじ部谷底線Ｌｖと、不完全ねじ部の谷底データを直線近似する不完全ねじ部谷底線Ｌｕとが算出される（ＳＴ２３）。
境界点算出部５７により、この完全ねじ部谷底線Ｌｖと不完全ねじ部谷底線Ｌｕとの交点Ｐｃを算出する交点算出工程が行われる（ＳＴ２４）。この交点Ｐｃを完全ねじ部と不完全ねじ部との境界として、完全ねじ部長さ算出部５８においてこの交点Ｐｃとねじ形状の開口端Ｓｏとの距離を求める。すると、この距離が完全ねじ部長さＳＬとして算出される（ＳＴ２５）。
【００３６】
完全ねじ部谷底線Ｌｖを算出する第１谷底線算出工程および不完全ねじ部谷底線Ｌｕを算出する第２谷底線算出工程（ＳＴ２３）について、図９、１０を参照して説明する。
図９を参照して、完全ねじ部谷底線Ｌｖを算出する工程について説明する。この完全ねじ部谷底線Ｌｖを算出する工程は、谷底データＷｖ１からＷｖｋについて算出された近似直線と谷底データＷｖｋ＋１との直交距離Δｄｋ＋１が予め設定された所定値ΔＬｖよりも小さい場合に、この近似直線を延長していくという工程をｋ＝２から順に繰り返していくものである。
谷底データ抽出部５３により抽出された谷底データは谷底線算出部５４の完全ねじ部谷底線算出部５５に出力される。
【００３７】
完全ねじ部谷底線算出部５５において、まず、ＳＴ３１およびＳＴ３２により、Ｗｖ１からＷｖ３の谷底データが読み出される。すなわち、ＳＴ３１によりｋ＝２とした場合、ＳＴ３２で読み出す谷底データは、Ｗｖ１、Ｗｖ２、Ｗｖ３である。次に、ＳＴ３３において、Ｗｖ１とＷｖ２とを結ぶ谷底線Ｌｖ１−２が算出される。ＳＴ３４において、この谷底線Ｌｖ１−２の延長線と谷底データＷｖ３との直交距離Δｄ３を算出する。ＳＴ３５において、Δｄ３と予め設定された所定値ΔＬｖとを比較して、直交距離Δｄ３が所定値ΔＬｖよりも小さい場合（ＳＴ３５：ＹＥＳ）、谷底線Ｌｖ１−２を谷底データＷｖ３まで延長できると判断し、次に、ｋ＝２＋１として（ＳＴ３６）、谷底データＷｖ４まで谷底線が延長できるか検討する。すなわち、ＳＴ３３において、Ｗｖ１からＷｖ３までの谷底データについて最小自乗法により近似直線（谷底線Ｌｖ１−３）を算出し、この延長線とＷｖ４との距離Δｄ４を所定値ΔＬｖと比較する。
【００３８】
上記工程を繰り返し、ＳＴ３５において、谷底データＷｖｋ＋１について谷底線Ｌｖｋとの直交距離Δｄｋ＋１が所定値ΔＬｖよりも大きくなった場合（ＳＴ３５：ＮＯ）、ＳＴ３７において、Ｗｖ１からＷｖｋまでの谷底線を完全ねじ部谷底線Ｌｖとして境界点算出部５７に出力する。続いて、不完全ねじ部谷底線Ｌｕを算出する工程（ＳＴ３８）に移行する。
【００３９】
不完全ねじ部谷底線を算出する工程（ＳＴ３８）について、図１０を参照して説明する。不完全ねじ部谷底線Ｌｕを算出する工程は、基本的には、完全ねじ部谷底線Ｌｖを算出する工程と同様である。
不完全ねじ部谷底線算出部５６により、完全ねじ部谷底線Ｌｖの延長が終了した地点の次の谷底データ、すなわち、完全ねじ部谷底線Ｌｖが谷底データＷｖｋで終了した場合には谷底データＷｖｋ＋１から不完全ねじ部谷底線の算出が開始される。そこで、ｍ＝ｋ＋１、ｎ＝ｋ＋２として（ＳＴ４１）、Ｗｖｍ、Ｗｖｎ、Ｗｖｎ＋１の谷底データを読み出す（ＳＴ４２）。以後、ＳＴ４２〜ＳＴ４７の工程は、図９のＳＴ３２〜ＳＴ３６と基本的には同様である。すなわち、ＷｖｍからＷｖｎまでの谷底データについて最小自乗法により算出された谷底線Ｌｕの延長と谷底データＷｖｎ＋１との直行距離Δｄｎ＋１とを所定値ΔＬｕと比較する（ＳＴ４５）。直交距離Δｄｎ＋１が所定値ΔＬｕよりも小さいときは（ＳＴ４５：ＹＥＳ）、ＳＴ４６において、終了条件を満たすか判断する。ここで、終了条件を満たすとは、例えば、すべての測定データについて処理が終了した場合などを意味する。
終了条件を満たさない場合には、ＳＴ４７でｎ＝ｎ＋１としてＳＴ４２以降の工程を繰り返し、谷底線Ｌｕを延長していく。
【００４０】
ＳＴ４５で直交距離Δｄｎ＋１が所定値ΔＬｕよりも大きい場合、または、ＳＴ４６で終了条件を満たした場合には、ＷｖｍからＷｖｎまでの谷底線Ｌｕを不完全ねじ部谷底線Ｌｕとして境界点算出部５７に出力する（ＳＴ４８）。
【００４１】
完全ねじ部谷底線算出部５５で算出された完全ねじ部谷底線Ｌｖおよび不完全ねじ部谷底線算出部５６で算出された不完全ねじ部谷底線Ｌｕは、境界点算出部５７に出力される（ＳＴ３７、ＳＴ４８）。境界点算出部５７において、完全ねじ部谷底線Ｌｖと不完全ねじ部谷底線Ｌｕの交点が算出される（図８中ＳＴ２４）。この交点Ｐｃの座標が完全ねじ部と不完全ねじ部との境界点となる。境界点の座標は、完全ねじ部長さ算出部５８に出力され、ねじ形状の開口端Ｓｏと境界点Ｐｃとの距離が完全ねじ部長さＳＬとして算出される（ＳＴ２５）。算出された完全ねじ部長さＳＬは、解析結果として表示手段７に表示される（図６中ＳＴ３）。
【００４２】
このような構成によれば、次の効果を奏することができる。
（１）波形整形部４７が設けられ、特異点Ｐｓや高周波ノイズを除去した整形データに基づいてデータ解析を行うので、被測定物形状の形状を正確に反映した主要データのみを解析することができる。よって、螺旋形状の解析精度を向上させることができる。
（２）中腹線算出部５０が設けられ、測定データの平均値を通り螺旋軸に平行な直線（中腹線Ｌｔ）を求めることができる。この中腹線Ｌｔを閾値とすることによって螺旋形状の谷部分のデータを容易に識別し、谷データ抽出部５２で容易で谷データを抽出することができる。また、この中腹線から最も遠いデータを谷ごとに抽出することで、容易に谷底データを抽出することができる。
（３）完全ねじ部谷底線算出部５５および不完全ねじ部谷底線算出部５６において、測定データからの直交距離が所定値以内となる近似直線として完全ねじ部谷底線Ｌｖおよび不完全ねじ部谷底線Ｌｕを算出することができる。この完全ねじ部谷底線Ｌｖと不完全ねじ部谷底線Ｌｕとの交点を求めることにより完全ねじ部と不完全ねじ部との境界点Ｐｃを求めることができる。この境界点Ｐｃとねじ形状の開口端Ｓｏとの距離を算出すれば、完全ねじ部長さＳＬを求めることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明の螺旋形状解析装置および螺旋形状解析方法の第２実施形態を図１１に示す。第２実施形態の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、第２実施形態の特徴とするところは、螺旋形状の山部分に該当する山データを処理する山データ処理部５９と、斜面部分に該当する斜面データを処理する斜面データ処理部６３と、算出された各近似直線が相互になす角を算出する傾斜角算出部６６とが設けられている点にある。
【００４４】
山データ処理部５９は、螺旋形状の山部分に該当する山データを抽出する山データ抽出部６０と、山データのうち山頂部分に該当する山頂データを山ごとに抽出する山頂データ抽出部６１と、山頂データの近似直線を算出する山頂線算出部６２とを備えて構成されている。
【００４５】
山データ抽出部６０は、中腹線算出部５０で算出された中腹線Ｌｔを閾値として、山データを抽出する。基本的には、谷データ抽出部５２と同様に、中腹線Ｌｔと測定データとの交点ＰｔｋとＰｔｋ＋１との間で中腹線よりもねじ軸線に近い位置にあるデータをｋ番目の山に該当する山データとして抽出する。
【００４６】
山頂データ抽出部６１は、基本的には谷底データ抽出部５３と同様に、各山ごとに中腹線Ｌｔから最も遠い位置にあるデータを山頂に該当する山頂データと判断し、山ごとに山頂データを抽出する山頂データ抽出工程を行う。開口端からｋ番目の山の山頂データをＷｐｋとする。
山頂線算出部６２は、山頂データを直線近似する山頂線Ｌｐを算出する。基本的には、谷底線算出部５４と同様に、Ｗｐ１からＷｐｋまでの山頂データについての近似直線と山頂データＷｐｋ＋１との直交距離Δｄｋ＋１が予め設定された所定値以内である場合にこの近似直線を延長して山頂線Ｌｐを算出する（図１２参照）。算出された山頂線Ｌｐは、傾斜角算出部６６に出力される。
【００４７】
斜面データ処理部６３は、斜面データを抽出する斜面データ抽出部６４と、斜面データを直線近似する斜面線Ｓａ、Ｓｂを算出する斜面線算出部６５とを備えて構成されている。
斜面データ抽出部６４は、谷底線算出部５４で算出された谷底線Ｌｖ、Ｌｕと山頂線算出部６２で算出された山頂線との間にあるデータを斜面に該当する斜面データとして、各斜面ごとに抽出する。
斜面線算出部６５は、抽出された斜面データを斜面ごとに直線近似する斜面線Ｓａ、Ｓｂを算出する（図１２参照）。算出された斜面線Ｓａ、Ｓｂは、傾斜角算出部６６へ出力される。
また、完全ねじ部谷底線算出部５５で算出された完全ねじ部谷底線Ｌｖは傾斜角算出部６６へ出力される。
【００４８】
傾斜角算出部６６は、算出された各近似直線、すなわち、完全ねじ部谷底線Ｌｖ、山頂線Ｌｐ、斜面線Ｓａ、Ｓｂなどが相互になす角を算出する。
螺旋形状が雌ねじである場合、山頂線Ｌｐは、雌ねじを形成する際のねじ下穴の壁面を表す。一方、完全ねじ部谷底線Ｌｖは、ねじ切りの軸線を表す。そこで、傾斜角算出部６６において、山頂線Ｌｐと完全ねじ部谷底線Ｌｖとのなす角を求めれば、ねじ下穴とねじ切りの軸線のずれを求めることができる。
また、完全ねじ部谷底線Ｌｖに対する斜面線Ｓａ、Ｓｂの傾きや、山頂線Ｌｐに対する斜面線Ｓａ、Ｓｂの傾きを算出することにより、ねじ精度を求めることができる。
【００４９】
このような構成からなる第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）、（２）、（３）に加えて次の効果を奏することができる。
（４）山頂線算出部６２により山頂線Ｌｐ算出し、斜面線算出部６５により斜面線Ｓａ、Ｓｂを算出する。これに、完全ねじ部谷底線Ｌｖを加え、傾斜角算出部６６で各近似直線のなす角を算出することができる。すると、ねじ下穴とねじ切りとのなす角や、斜面線Ｓａ、Ｓｂと山頂線Ｌｐまたは斜面線Ｓａ、Ｓｂと完全ねじ部谷底線Ｌｖとのなす角からねじ精度を求めることができる。この際、整形された整形データに基づいて算出された近似直線による解析であるので、精度の高い解析を行うことができる。
【００５０】
尚、本発明の螺旋形状解析装置および螺旋形状解析方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
上記実施形態では、谷底データ抽出部５３において谷底データを抽出する場合、谷データのうち中腹線Ｌｔから最も遠い位置にあるデータを谷底データＷｖとして抽出したが、さらに、谷底データからねじ軸線直交方向へ所定値以内に位置するデータも谷底データとともに抽出して谷底データ群としてもよい。例えば、図１３（Ａ）において、中腹線Ｌｔから最も遠いデータＰｖ１に対して、所定値以内にあるＰｖ２も谷底データとして抽出してもよい。
同様に、山頂データ抽出部６１において、図１３（Ｂ）に示すように、山データのうち中腹線Ｌｔから最も遠い位置にある山頂データＰｐ１から所定値以内にあるデータＰｐ２も抽出して山頂データ群としてもよい。
【００５１】
被測定物が雌ねじであって、雌ねじのねじ部が開口端から一定距離をおいて開始する場合には、開口端から最も近い斜面線Ｓａと完全ねじ部谷底線との交点をもとめ、この交点と境界点算出部５７で算出される境界点Ｐｃとの距離を求めて、完全ねじ部長さＳＬとしてもよい。
【００５２】
斜面線Ｓａ、Ｓｂ同士の交点、すなわち、山頂側交点または谷底側交点を求めて、この交点のねじ軸方向ピッチからねじピッチを求めてもよい。このとき、ねじピッチが所定長さまたは所定比率以上に変化する位置を完全ねじ部と不完全ねじ部の境界点としてもよい。また、斜面が直線形状以外の場合には、円弧近似、自由曲線近似などを行ってもよい。
【００５３】
第１実施形態において、不完全ねじ部谷底線算出部５６では、完全ねじ部谷底線算出部５５と同様の手順（図１０）により直線近似する例を示したが、これに限らず、完全ねじ部谷底線Ｌｖから外れた谷底データを用いて曲線近似あるいは自由曲線近似を行って不完全ねじ部谷底線Ｌｕとしてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、実測データを図１４に示される形状測定機の倣い測定によって取得したが、これに限らず、被測定物の螺旋形状を測定できる装置であれば特に限定されるものではない。被測定物としては、雌ねじの場合について説明したが、雄ねじやドリルなど螺旋形状であれば本発明の螺旋形状解析方法を適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の螺旋形状解析方法および螺旋形状解析装置によれば、螺旋形状の解析精度を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の螺旋形状解析装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】前記第１実施形態において、螺旋形状の倣い測定によって得られた実測データの例を示す図である。
【図３】前記第１実施形態において、解析回路の構成を示す図である。
【図４】前記第１実施形態において、実測データを整形した整形データの例を示す図である。
【図５】前記第１実施形態において、中腹線、完全ねじ部谷底線および不完全ねじ部谷底線の例を示す図である。
【図６】前記第１実施形態において、螺旋形状解析方法の工程を示すフローチャートである。
【図７】前記第１実施形態において、データ解析の工程を示すフローチャートである。
【図８】前記第１実施形態において、谷データの処理の工程を示すフローチャートである。
【図９】前記第１実施形態において、完全ねじ部谷底線を算出する工程を示すフローチャートである。
【図１０】前記第１実施形態において、不完全ねじ部谷底線を算出する工程を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の螺旋形状解析装置の第２実施形態を示す図である。
【図１２】前記第２実施形態において、中腹線、山頂線、斜面線の例を示す図である。
【図１３】谷底データおよび山頂データを抽出する場合の変形例を示す図である。
【図１４】被測定物である螺旋形状の測定データを得るための形状測定機を示す図である。
【符号の説明】
４７　　波形整形部（データ整形手段）
５３　　谷底データ抽出部（谷底データ抽出手段）
５４　　谷底線算出部（直線近似手段）
５５　　完全ねじ部谷底線算出部（第１谷底線算出手段）
５６　　不完全ねじ部谷底線算出部（第２谷底線算出手段）
５７　　境界点算出部（交点算出手段）
Ｌｔ　　中腹線
Ｌｕ　　不完全ねじ部谷底線（第２谷底線）
Ｌｖ　　完全ねじ部谷底線（第１谷底線）
Ｐｃ　　境界点
Ｐｃ　　交点
Ｐｓ　　特異点
Ｗｐ　　山頂データ
Ｗｖ　　谷底データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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】
2004037348.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2004037348.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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