(57)【要約】      （修正有）【課題】従来技術では、光軸角度のヘリックス角度への精密合わせが困難で、ねじ部の正確な投影画像を得難い場合がある。【解決手段】ねじ軸11との直交平面に対して光学式センサSの光軸Laxがなす角度である光軸角度αを変えながら光源灯SAからの照射光によるねじ部５の投影像をカメラSBで撮影し、撮影した投影像のフランク面のエッジ境界部をなす明暗の遷移領域の幅が最小となるように光軸角度αを調整することにより、光軸角度αをねじのヘリックス角度θに合わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光をねじ谷に略平行に照射する光源灯と、該光源灯からの照射光によるねじ部の投影像を撮影するカメラとからなる光学式センサを用いてねじ要素を測定する光学式ねじ要素測定装置における光軸調整方法であって、
ねじ軸との直交平面に対して前記光学式センサの光軸がなす角度である光軸角度を変えながら前記光源灯からの照射光によるねじ部の投影像を前記カメラで撮影し、該撮影した投影像のフランク面のエッジ境界部をなす明暗の遷移領域の幅が最小となるように前記光軸角度を調整することにより、前記光軸角度をねじのヘリックス角度に合わせることを特徴とする、光学式ねじ要素測定装置における光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式ねじ要素測定装置における光軸調整方法に関する。前記ねじ要素を測定されるねじは、油井管等のパイプの管端の外周部に加工された大口径のねじである。前記ねじ要素には、ねじの形状やピッチ、ねじ高さ、テーパ等が属する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光学式ねじ要素測定装置として、光をねじ溝（ねじ谷と同義）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（装置Ａという）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５５２４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記装置Ａのような、光学式センサを用いてねじ要素を測定する装置では、前記光源ランプから光をねじ谷に平行に照射するために、前記光学式センサの光軸がねじ軸（即ちパイプ中心軸）との直交平面に対してなす角度である光軸角度を、ねじのヘリックス角度（らせん角度）に合わせる光軸調整が行われる。この光軸調整において、従来は、光軸角度の設定目標値＝ヘリックス角度のノミナル値＋パイプ傾き角度補正、とし、この設定目標値に光軸角度を合わせるという方法が採られていた。然し、斯かる従来方法では、パイプ傾き角度補正の真値の正確な決定が困難であるため、光軸角度のヘリックス角度への精密合わせが困難で、ねじ部の正確な投影画像を得難い場合があるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者らは前記課題を解決する為に鋭意検討し、その結果、パイプ傾き角度が多少変動しても、光軸角度がヘリックス角度と不一致である場合は、一致の場合と比べて、特に、ねじ部の投影像のフランク面のエッジ境界部をなす明暗の遷移領域（ぼけ部）の幅がより広がったものとなるという知見を得て本発明をなした。即ち本発明は以下の通りである。
（請求項１）
光をねじ谷に略平行に照射する光源灯と、該光源灯からの照射光によるねじ部の投影像を撮影するカメラとからなる光学式センサを用いてねじ要素を測定する光学式ねじ要素測定装置における光軸調整方法であって、
ねじ軸との直交平面に対して前記光学式センサの光軸がなす角度である光軸角度を変えながら前記光源灯からの照射光によるねじ部の投影像を前記カメラで撮影し、該撮影した投影像のフランク面のエッジ境界部をなす明暗の遷移領域の幅が最小となるように前記光軸角度を調整することにより、前記光軸角度をねじのヘリックス角度に合わせることを特徴とする、光学式ねじ要素測定装置における光軸調整方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、接触式センサである接触式ねじ要素検査装置（特許文献１[0002]参照）に比べ格段に測定時間が短い光学式ねじ要素測定装置（例えば特許文献１[特許請求の範囲]参照）において、パイプ傾き角度の多少の変動にかかわらず、光軸角度を正確にねじのヘリックス角度に一致するよう調整できて、ねじ部の正確な投影画像が得られ、ねじ要素（リード等）の測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態の１例を示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】ねじ部の投影像を示す模式図である。
【図４】本発明によるねじのヘリックス角度θへの光軸角度αの合わせ方を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の実施形態の１例を示す概略図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。パイプ１０の管端部は、其の外周部に所定のねじのヘリックス角度（らせん角度）θでねじ切削加工された処の、ねじ山５Ａとねじ谷５Ｂとが隣り合ってらせん状に延在するねじ部５を有する。尚、ねじのヘリックス角度θは、ねじ軸１１（即ちパイプ軸）との直交平面１２に対し、前記ねじ部５におけるらせんの延在方向１３がなす角度である。
【０００９】
光学式センサＳは、本例ではS1,S2,S3,S4の計４つをねじ部５を取り囲む円周上の異なる位置に配置し使用するが、光学式センサＳの使用数は４つに限定されない。
各光学式センサＳは、光をねじ谷５Ｂに略平行に照射する光源灯ＳＡと、該光源灯ＳＡからの照射光によるねじ部の投影像を撮影するカメラＳＢとからなる。尚、各光学式センサＳは夫々の光源灯ＳＡから光をねじ谷５Ｂに略平行に照射するが、此処に云う“略平行に照射する”とは、光源灯ＳＡが投光用レンズ（図示せず）にて平行光束（この平行光束の中心軸（即ち前記投光用レンズの光軸）が光源灯ＳＡの光軸である）を照射するものである事及び該照射した平行光束がねじ谷５Ｂ（ねじ山５Ａとその隣のねじ山５Ａとの間の空間）を透過する状態とされた事を意味する。一方、カメラＳＢも其の光軸として受光用レンズ（図示せず）の光軸を有する。各光学式センサＳにおいて光源灯ＳＡとカメラＳＢとの光軸同士を一致させたものが其光学式センサＳの光軸Ｌａｘとされる。
【００１０】
本発明では、ねじ軸１１との直交平面１２に対して各光学式センサＳの光軸Ｌａｘがなす角度である光軸角度αを変えながら前記光源灯ＳＡからの照射光によるねじ部５の投影像を前記カメラＳＢで撮影する。詳しくは、該撮影により前記投影像を得る。得られた投影像は、図３に模式図で示すように、照射光がねじ山５Aで遮蔽された部分は暗く（図３中では黒の部分）、遮蔽されなかった部分（照射光がねじ谷５Ｂを透過した部分）は明るく（図３中では白の部分）なるが、ねじのフランク面のエッジ境界部には明暗の遷移領域、すなわち白から黒への遷移領域１が生じる。この遷移領域１は、光軸角度αとヘリックス角度θとのずれ量が大きい場合にカメラSBの焦点が合わなくなることにより生ずるものである。
【００１１】
そして、フランク面の遷移領域１の幅Ｗを光軸角度αの関数曲線として描くと、図４に線図で示す様に幅Ｗは下に凸の曲線形状となり、ねじのヘリックス角度θと一致する光軸角度α＝αCの処で最小値を示す。この様な、フランク面の遷移領域１の幅Ｗと光軸角度αの関係特性は、パイプ傾き角度が多少変化しても不変である。
従って、光軸角度αを変えて撮影したねじ部の投影像から測定したフランク面のエッジ境界部をなす明暗の遷移領域の幅Ｗが最小となるように光軸角度αを調整することで、光軸角度αを正確にねじのヘリックス角度θに合わせる事ができる。
【００１２】
前記カメラSBでの撮影により得た投影像から前記明暗の遷移領域の幅を測定するための画像処理手段及び前記測定により得た幅のデータを処理して前記幅が最小となる光軸角度αを求めるための演算手段を含む装置構成としては、例えば特許文献１に記載された形態のもの（特許文献１の図１参照）が好ましく適用できる。
なお、上述の遷移領域１は、フランク面のフランク角（ねじ軸との直交平面に対してフランク面のなす角β）（図３参照）が正の値で小さいほうが明瞭となる。したがって、フランク角βが正の値で小さい側のフランク面について遷移領域の幅を最小とすることが好ましい。例えば、油井管用の特殊ねじにおいてよく用いられる。図３に示したようなロードフランク面のフランク角がスタビングフランク面のフランク角よりも小さいねじの場合には、ロードフランク面について遷移領域の幅を最小とするように光軸角度αを調整することが好ましい。
【実施例】
【００１３】
油井管用ねじ継手のピン側（雄側）のねじ部のねじ要素測定工程に、本発明を上述の実施形態にて実施した。前記測定工程においては、従来、光軸角度の設定目標値＝ヘリックス角度のノミナル値＋パイプ傾き角度補正、とし、この設定目標値に光軸角度を合わせる方法が採られていて、パイプ傾き角度のバラツキによってはねじ部の正確な投影画像が得難い場合が生じていた。これに対し、本発明実施後は、パイプ傾き角度に多少バラツキがあっても、光軸角度を正確にヘリックス角度に合わせることができて、ねじ部の正確な投影画像が得られるようになり、リード等のねじ要素の測定精度が大幅に改善され、該測定の信頼性が格段に向上した。
【符号の説明】
【００１４】
１  遷移領域
５  ねじ部
５Ａ  ねじ山
５Ｂ  ねじ谷
１０  パイプ
１１  ねじ軸
１２  ねじ軸との直交平面
１３  らせんの延在方向
S  光学式センサS1,S2,S3,S4の何れか１つ
ＳＡ  光源灯
ＳＢ  カメラ
Ｌａｘ  光学式センサの光軸
Ｗ  明暗の遷移領域の幅
α  光軸角度
θ  ねじのヘリックス角度                                                                                                  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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