(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動自在に支持された一対のアームと、該一対のアームに取り付けられた一対のフィンガーと、該一対のフィンガーの先端に取り付けられた一対のコンタクトと、前記一対のアームの揺動量を検出する検出手段とを備え、前記一対のコンタクトの間にねじを挿入し、該一対のコンタクトを前記ねじに当接させて、前記一対のアームの揺動量を前記検出手段で検出することにより、ねじの寸法を測定するねじ寸法測定装置において、
前記一対のフィンガーは、それぞれ前記コンタクトを前記ねじの軸方向に移動させる移動機構と、前記コンタクトを前記ねじの軸方向に従動自在に支持する従動支持機構とを個別に備え、
前記従動支持機構は、
前記移動機構によって前記ねじの軸方向に移動される基端部と、
前記コンタクトが取り付けられる先端部と、
並列して配置され、前記基端部と前記先端部とを連結して、前記先端部を前記基端部に対して前記ねじの軸方向に移動可能に支持する一対の板ばねと、
を備え、前記一対の板ばねは、それぞれ中央部分の両側面に中抑え部材が取り付けられ、該中抑え部材と前記基端部との連結部の間、及び、前記中抑え部材と前記先端部との連結部との間で弾性変形して、前記コンタクトを前記ねじの軸方向に従動自在に支持することを特徴とするねじ寸法測定装置。
【請求項２】
前記一対のコンタクトは、前記一対のフィンガーにそれぞれ着脱自在であるとともに、それぞれ個別に前記測定方向に位置決めされて、前記一対のフィンガーに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のねじ寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はねじ寸法測定装置に係り、特に種類の異なる複数のねじの寸法を測定するねじ寸法測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のねじ寸法測定装置は、装置本体に揺動自在に支持された一対のアームと、該一対のアームにそれぞれ取り付けられたフィンガーと、該フィンガーの先端に固着されたコンタクトと、前記アームの揺動量を検出する差動トランスとから構成される。このねじ寸法測定装置は、ワークの種類に応じてゼロセットやキャリブレーション等の初期設定を行った後、一対のコンタクトをねじに両側から当接させ、その際のアームの揺動量を差動トランスで検出することにより、ねじの寸法を測定する。
【０００３】
ねじの有効径を測定する場合には、前記一対のコンタクトをねじの軸方向に半ピッチ分だけずらして配置する必要がある。従来、コンタクトの位置調節は、フィンガーの向きを変えることにより行っていた。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、従来のねじ寸法測定装置は、フィンガーの向きを変えてコンタクトの位置を調節するため、ねじの種類を変更するたびに初期設定を再度行わねばならない欠点があった。
【０００５】
また、従来のねじ寸法測定装置は、コンタクトがフィンガーに固着されているため、コンタクトを交換する際にフィンガーも同時に取り替えねばならず、そのたびに初期設定を行わねばならなかった。
【０００６】
本発明はこのような事情を鑑みて成されてもので、ねじの種類の変更に伴う段取り替えの少ないねじ寸法測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は前記目的を達成するために、揺動自在に支持された一対のアームと、該一対のアームに取り付けられた一対のフィンガーと、該一対のフィンガーの先端に取り付けられた一対のコンタクトと、前記一対のアームの揺動量を検出する検出手段とを備え、前記一対のコンタクトの間にねじを挿入し、該一対のコンタクトを前記ねじに当接させて、前記一対のアームの揺動量を前記検出手段で検出することにより、ねじの寸法を測定するねじ寸法測定装置において、前記一対のフィンガーは、それぞれ前記コンタクトを前記ねじの軸方向に移動させる移動機構と、前記コンタクトを前記ねじの軸方向に従動自在に支持する従動支持機構とを個別に備え、前記従動支持機構は、前記移動機構によって前記ねじの軸方向に移動される基端部と、前記コンタクトが取り付けられる先端部と、並列して配置され、前記基端部と前記先端部とを連結して、前記先端部を前記基端部に対して前記ねじの軸方向に移動可能に支持する一対の板ばねと、を備え、前記一対の板ばねは、それぞれ中央部分の両側面に中抑え部材が取り付けられ、該中抑え部材と前記基端部との連結部の間、及び、前記中抑え部材と前記先端部との連結部との間で弾性変形して、前記コンタクトを前記ねじの軸方向に従動自在に支持することを特徴としている。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、フィンガーに設けた移動機構によってコンタクトを測定方向と直交方向に移動させるので、コンタクトの位置を調節した際に検出手段の初期設定を再度行う必要がなく、段取り替えを簡単に行うことができる。
【０００９】
また、請求項１記載の発明によれば、コンタクトをねじの形状に従動するので、複数の種類のねじの寸法を同じ段取り設定で測定することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、コンタクトのみを交換することができるとともに、コンタクトを測定方向に位置決めして取り付けることができるので、コンタクトの交換の際に検出手段の初期設定を行う必要がなく、段取り替えを簡単に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るねじ寸法測定装置の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態のねじ寸法測定装置１０を示す側面図である。同図に示すように、ねじ寸法測定装置１０は主として、測定ヘッド１２に揺動自在に支持された一対のアーム１４、１４と、該アーム１４、１４に連結された一対のフィンガー１８、１８と、該一対のフィンガー１８、１８の先端に着脱自在に取り付けられたコンタクト２０、２０と、から構成されている。
【００１３】
一対のアーム１４、１４は、上下方向に対向して配置され、測定ヘッド１２内部の揺動支点Ａを中心に、測定ヘッド１２に揺動自在に支持されている。測定ヘッド１２の内部には差動トランス（不図示）が設けられ、この差動トランスによってアーム１４の揺動量が検出される。
【００１４】
アーム１４の先端には、レバー３２が取り付けられ、このレバー３２にエアシリンダ３４のヘッド３８が当接する。エアシリンダ３４は、供給口３４Ａ、排出口３４Ｂを介して圧縮空気を供給、排出することによりロッド３６を伸縮する。ロッド３６の先端には、ヘッド３８が取り付けられており、ロッドを縮めることによりヘッド３８がレバー３２に当接してアーム１４が揺動し、コンタクト２０が外側に退避移動する。
【００１５】
フィンガー１８は、レバー３２とともにアーム１４に連結されており、横方向調節機構（移動機構に相当）２２と、フローティング機構（従動支持機構に相当）４４とを備えている。
【００１６】
横方向調節機構２２は、アーム１４に連結されたアリ板部材２４と、該アリ板部材２４に係合されるアリ溝部材２６とから構成されている。図２に示すように、アリ板部材２４には、アリ２４Ａが横方向（即ち、測定方向と直交方向）に形成され、アリ溝部材２６には、アリ２４Ａに係合されるアリ溝２６Ａが形成されている。アリ溝２６Ａの中央部にはスリット２６Ｂが形成され、このスリット２６Ｂを貫通する貫通孔２８が図２の上下方向（即ち、測定方向）に形成される。貫通孔２８は、スリット２６Ｂを介して一方側が雌ねじ２８Ａ、他方側が通し孔２８Ｂになっており、クランプレバー３０のねじ棒３０Ａが螺入されている。クランプレバー３０のねじ棒３０Ａは、通し孔２８Ｂに挿通され、雌ねじ２８Ａに螺合される。このクランプレバー３０を回転させて締め込むと、スリット２６Ｂの間隔が狭まり、アリ溝部材２６がアリ板部材２４のアリ２４Ａを両側から締め付ける。これにより、アリ溝部材２６をアリ板部材２４に固定することができる。逆に、クランプレバー３０を回転させて緩めると、アリ溝部材２６がアリ板部材２４に対してスライド自在になる。
【００１７】
アリ板部材２４のアリ２４Ａの天面には、半円筒状に形成された半円溝２４Ｂがアリ２４Ａに沿って形成されている。半円溝２４Ｂには、ねじ棒４０が回動自在に支持されており、このねじ棒４０の端部に横方向調節つまみ４２が取り付けられている。また、アリ溝部材２６には、半円筒溝２６Ｃが、半円溝２４Ｂに対向するように形成されている。この半円筒溝２６Ｃには、雌ねじが形成されており、前記ねじ棒４０に螺合する。これにより、横方向調節つまみ４２を回してねじ棒４０を回動させると、アリ溝部材２６がアリ板部材２４に沿ってスライドする。
【００１８】
図３に示すように、フィンガー１８のフローティング機構４４は、アリ溝部材２６に連結される基端部４６と、コンタクト２０が取り付けられる先端部４８と、該先端部４８と基端部４６とを連結する板ばね５０、５０とから構成される。板ばね５０は、例えば金属板によって形成され、基端部４６の側面と先端部４８の側面とに端抑え部材５２、５２を介してビス５４、５４…によって取り付けられる。また、板ばね５０の中央部分には、板ばね５０の両側面に中抑え部材５６、５６がビス５４、５４…によって取り付けられている。これにより、板ばね５０は、中抑え部材５６と端抑え部材５２との間で弾性変形し、先端部４８は基端部４６に対して揺動する。
【００１９】
基端部４６には、先端部４８側の面に規制部４６Ａが突出して形成されている。規制部４６Ａは、先端部４８に対して若干の隙間をもって配設されている。これにより、先端部４８が大きく揺動又は変位すると、先端部４８が規制部４６Ａに当接し、先端部４８の揺動が規制される。
【００２０】
図４に示すように、フィンガー１８の先端部４８には、コンタクト２０を取り付けるための取付孔４９が形成されている。取付孔４９は、内側（即ち、もう一方のフィンガー１８に対向する側）の大径部４９Ａと、外側の小径部４９Ｂとからなり、大径部４９Ａにコンタクト２０が挿入される。コンタクト２０は、小径部４９Ｂの端面に当接して位置決めされ、小径部４９Ｂから挿入した蝶ねじ５８に螺合される。これにより、コンタクト２０がフィンガー１８の先端部４８に位置決めされて取り付けられる。このコンタクト２０は、蝶ねじ５８を回動させることにより、簡単に取り付け、又は取り外すことができる。
【００２１】
コンタクト２０の先端には、所定の大きさの測定球２０Ａが設けられている。コンタクト２０は、測定するねじの大きさによって測定球２０の大きさを選択し、例えば、Ｍ３〜Ｍ６のねじには、測定球２０Ａの直径が０．４ｍｍのコンタクト２０を、Ｍ８〜Ｍ２０のねじには、測定球２０Ａの直径が１．１ｍｍのコンタクト２０を、Ｍ２４〜Ｍ３６のねじには、測定球２０Ａの直径が２．５ｍｍのコンタクト２０を選択する。これらのコンタクト２０はそれぞれ、Ｍ４、Ｍ１２、Ｍ３０のねじを基準として高い測定精度が得られるように設計され、長さＬも基準のねじ径に合わせて設計されている。
【００２２】
図５は、上記の如く構成されたねじ寸法測定装置１０を適用した自動検測装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、ねじ寸法測定装置１０は、演算装置６０を備えており、この演算装置６０によって、測定ヘッド１２から電気信号で出力された測定データを演算処理する。
【００２３】
演算装置６０は主として、表示手段の機能を備えたタッチパネル６２と、演算手段であるＣＰＵ６４と、各種情報を記憶するメモリ６６と、検出した交流電気信号を直流信号に変換する整流回路６８と、アナログ電気信号をデジタルデータに変換するＡＤコンバータ７０と、外部インターフェースである入出力回路７２とから構成されている。前記測定ヘッド１２から出力されたフィンガー１８の変位量を示す電気信号は、整流回路６８で整流されたのち、ＡＤコンバータ７０に取り込まれてデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号に変換された測定データに基づいてＣＰＵ６４がねじ１６の寸法を算出する。ＣＰＵ６４は、ねじ１６の種類を判別する判別回路を有し、この判別回路によってねじ１６の種類、例えば、Ｍ４のねじとＭ３のねじとを判別する。また、ＣＰＵ６４は、サイズシフト機能を有しており、複数の異なる種類のねじ１６を測定する場合、基準寸法の差をＡＤコンバータ７０の出力に対して増減する。これにより、測定ヘッド１２の初期設定を変えることなく、複数の異なる種類のねじ１６の寸法を算出することができる。ＣＰＵ６４は、算出したねじ１６の寸法を入出力回路７２を介してねじ加工制御装置７４に出力する。ねじ加工制御装置７４は、この測定寸法に基づいて図示しないねじ加工装置の刃先位置やワーク位置等の修正を行う。
【００２４】
次に上記の如く構成されたねじ寸法測定装置１０の作用について説明する。
【００２５】
Ｍ３〜Ｍ６程度のねじ１６を測定する場合には、Ｍ４のねじ１６を基づいてねじ寸法測定装置１０を設定する。即ち、まず、測定球２０Ａの直径が０．４ｍｍであるコンタクト２０をフィンガー１８の先端に取り付ける。そして、横方向調節つまみ４２を回動してフィンガー１８を横方向（即ち、測定方向と直交方向）にスライドさせる。これにより、図６に示すように、測定球２０Ａ、２０Ａの間隔を、ねじ１６のピッチＰの半分（０．３５ｍｍ）に合わせる。そして、図１のクランプレバー３０を回動して、フィンガー１８をアーム１４に固定した後、ゼロセットとキャリブレーション等の初期設定を行う。
【００２６】
次に、エアシリンダ３４を駆動してコンタクト２０、２０の間隔を広げ、ねじ１６をコンタクト２０、２０間に挿入する。そして、エアシリンダ３４を駆動してコンタクト２０、２０の間隔を縮めて測定球２０Ａをねじ１６の谷に入り込ませて当接させる。このときのフィンガー１８の変位量を差動トランスによって検出し、そのデータをＣＰＵ６４において初期設定時のマスターの基準値と比較して、ねじ１６の寸法を演算する。なお、マスターの基準値とは、測定に先立って、測定時と同じ条件でマスターを測定した値である。
【００２７】
このようにしてＭ４のねじ１６の寸法が測定されるが、ねじ寸法測定装置１０は、フィンガー１８の一部が板ばね５０、５０で構成されているため、同じ設定のまま、種類の異なるねじ１６の寸法を測定することができる。例えば、Ｍ３×０．５のねじ１６をコンタクト２０、２０間に挿入すると、コンタクト２０がねじ１６の形状に追従してねじ１６の軸方向にスライドし、測定球２０Ａがねじの谷に落ち込んで適切な測定ポイントに配置される。さらに、ＣＰＵ６４が、フィンガー１８の変位量を示す信号に基づいて、ねじ１６の種類を判別するとともに、基準寸法の差を測定ヘッド１２の出力から増減する。これにより、Ｍ４のねじ１６を測定する設定で、Ｍ３のねじ１６を高精度で測定することができる。したがって、コンタクト２０の位置の調節や初期設定値の変更をしなくても、Ｍ３のねじ１６の有効径Ｄを測定することができる。同様に、フィンガー１８やコンタクト２０の調節を行わなくても、Ｍ５×０．８、Ｍ６×１．０のねじ１６の有効径Ｄも測定することができる。このように、Ｍ４のねじ１６に基づいて設定することにより、Ｍ３〜Ｍ６程度のねじ１６を同じ段取り設定で精度良く測定することができる。
【００２８】
Ｍ８〜Ｍ２０程度のねじ１６を測定する場合には、段取り設定の基準となるねじ１６をＭ１２に変更する。まず、コンタクト２０を交換し、測定球２０Ａの直径が２．５ｍｍのコンタクト２０をフィンガー１８に取り付ける。このとき、コンタクト２０がフィンガー１８に着脱自在に取り付けられているので、フィンガー１８をアーム１４から取り外すことなくコンタクト２０を交換することができる。また、交換したコンタクト２０は、測定方向に位置決めされた状態で取り付けられる。したがって、コンタクト２０を交換する際に測定ヘッド１２の初期設定（ゼロセットやキャリブレーション等）を再度行う必要がない。
【００２９】
次に、フィンガー１８の横方向調節機構２２によって、コンタクト２０の位置をＭ１２のねじ１６に合わせて調節する。即ち、横方向調節つまみ４２を回動してコンタクト２０を横方向にスライドさせ、測定球２０Ａ、２０Ａの間隔をＭ１２のねじ１６のピッチの半分に合わせる。このとき、コンタクト２０は横方向（即ち、ねじ１６の軸方向）にのみ移動し、測定方向には移動しないので、測定ヘッド１２の初期設定を再度行う必要がない。
【００３０】
このようにＭ１２のねじ１６に基づいて設定すると、Ｍ１２のねじ１６の寸法を精度良く測定することができるとともに、Ｍ１２の前後の大きさのねじ１６、例えば、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１６、Ｍ２０のねじ１６の寸法も、Ｍ１２のねじ１６の段取り設定のまま、精度良く測定することができる。
【００３１】
同様に、Ｍ２４〜Ｍ３６程度のねじ１６を測定する場合には、Ｍ３０のねじ１６に基づいて設定し、測定球２０Ａの直径が２．５ｍｍのコンタクト２０に交換するとともに、測定球２０Ａ、２０Ａの間隔をＭ３０のピッチ３．５の半分（１．７５ｍｍ）に合わせる。これにより、Ｍ３０のねじ１６に基づいて設定されるので、Ｍ３０のねじ１６の寸法を精度良く測定することができるとともに、同じ段取り設定でＭ２４、Ｍ３６のねじ１６の寸法を精度良く測定することができる。
【００３２】
このように本実施の形態のねじ寸法測定装置１０によれば、フィンガー１８の一部が板ばね５０で構成されているので、段取り設定を変えることなく、複数の種類のねじ１６を精度良く測定することができる。
【００３３】
また、ねじ寸法測定装置１０は、横方向調節機構２２によってコンタクト２０を測定方向と直交方向に移動するので、コンタクト２０の位置を調節した際に、測定ヘッド１２の初期設定を変える必要がない。
【００３４】
また、ねじ寸法測定装置１０は、コンタクト２０がフィンガー１８に着脱自在であるとともに、位置決めされて取り付けられるので、コンタクト２０の交換の際に測定ヘッド１２の初期設定を変える必要がなく、段取り替えを簡単に行うことができる。
【００３５】
なお、上述した実施の形態では、段取り設定の基準となるねじ１６の種類を変えた際に横方向調節機構２２によってコンタクト２０の位置を調節したが、これに限定するものではない。例えば、ねじ１６の種類を変更するたびに、コンタクト２０の位置を横方向調節機構２２によって調節してもよい。
【００３６】
また、上述した実施の形態は、Ｍ４、Ｍ１２、Ｍ３０のねじ１６を基準としたが、これ以外の種類のねじ１６を基準としてもよい。また、基準とするねじ１６の数は、３種類に限定するものではなく、２種類以下でも、４種類以上でもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態では、支点として金属製の板ばね５０を使用したが、プラスチックやゴム等の弾性体であってもよく、コンタクト２０が、測定方向と直交方向に移動するのであればよい。
【００３８】
また、上述した実施の形態のねじ寸法測定装置１０は、タップの寸法を測定することもできる。例えば、３つの溝が１２０°間隔で形成されたタップの場合、まず、一方のコンタクト２０をタップに当接させて測定した後、タップを例えば１８０度回転させて、他方のコンタクト２０をタップに当接させて測定する。そして、２つの測定値をマスターの基準値と比較することにより、タップのねじ部の有効径を測定することができる。
【００３９】
また、上述した実施の形態では、加工後にねじの寸法を測定するポストプロセス測定の例を挙げたが、加工中のねじの寸法を測定してリアルタイムで工作機械を制御するインプロセス測定に用いていもよい。以下に、インプロセスでタップを加工するタップ加工装置に適用した例を説明する。タップ加工装置は、複数の溝が軸方向に形成されたワークを回転させ、該回転させたワークに切削刃（又は砥石）を当接させるとともに、切削刃をワークに対してワークの軸方向に相対移動させることによりねじ溝を加工する。そして、所定の範囲を加工した後、切削刃を逃がして元の位置に戻し、ワークを繰り返し加工する。ねじ寸法測定装置１０は、切削刃が切削した後のワークの寸法を測定し、このワーク寸法が予め設定した寸法に達した際に、例えば、粗研から精研、精研からスパークアウト等の切り替え、あるいは加工終了信号の出力等を行う。これにより、所定の寸法のタップを精度良く測定することができる。
【００４０】
さらに、上述した実施の形態では、雄ねじやタップの寸法を測定したが、コンタクト２０、２０を外側に向けて取り付け、雌ねじやダイスの寸法を測定してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のねじ寸法測定装置によれば、コンタクトを測定方向と直交方向に移動させる移動機構をフィンガーに設けたので、検出手段の初期設定を変えることなくコンタクトの位置を調節することができ、ねじの種類の変更に伴う段取り替えを簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るねじ寸法測定装置の実施の形態を示す側面図
【図２】図１に示したフィンガーの横方向調節機構を示す分解図
【図３】図１に示したフィンガーのフローティング機構を示す分解図
【図４】図１に示したコンタクトの取付構造を示す説明図
【図５】図１のねじ寸法測定装置を適用した自動検測装置の構成を示すブロック図
【図６】図１のねじ寸法測定装置の作用を説明する説明図
【符号の説明】
１０…ねじ寸法測定装置、１４…アーム、１６…ねじ、１８…フィンガー、２０…コンタクト、２２…横方向調節機構、２４…アリ板部材、２６…アリ溝部材、４４…フローティング機構、５０…板ばね
【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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