ねじ山検査装置
【課題】同軸上に通りゲージと止まりゲージとを連続的に備えた限界ゲージによる検査を合理的に行うことができるねじ山検査装置の提供。
【解決手段】
本発明は、同軸上に先端側から通りゲージと止まりゲージを順に形成して成る限界ゲージ１３を往復移動手段２０の作動で軸方向に移動させるとともにゲージ回転用モータ１１の駆動により回転させて被検査ねじ部にねじ込み、その過程で限界ゲージ１３に作用する回転負荷トルクが予め設定された限界トルクを超えた時のねじ込み位置が通り検査合否判定の境界位置と止まり検査合否判定の境界位置とによって規定される範囲に収まっているか否かに応じて通り検査の合否または止まり検査の合否を判断することを特徴とする。
【解決手段】
本発明は、同軸上に先端側から通りゲージと止まりゲージを順に形成して成る限界ゲージ１３を往復移動手段２０の作動で軸方向に移動させるとともにゲージ回転用モータ１１の駆動により回転させて被検査ねじ部にねじ込み、その過程で限界ゲージ１３に作用する回転負荷トルクが予め設定された限界トルクを超えた時のねじ込み位置が通り検査合否判定の境界位置と止まり検査合否判定の境界位置とによって規定される範囲に収まっているか否かに応じて通り検査の合否または止まり検査の合否を判断することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めねじあるいは雄ねじにおいて、これらのねじ山の精度を検査するためのねじ山検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ねじ山の精度を検査するものとしては、特許文献１に示す精度検査装置が知られている。この精度検査装置は、通りねじゲージ（以下、通りゲージという）と止まりねじゲージ（以下、止まりゲージという）とを先端から順に同軸上に形成した限界ゲージをナットネジ等のめねじに螺合させて、その精度を検査するものである。具体的には、まず、通りゲージが所定のトルク範囲内で所定位置までめねじに螺合されるかどうかを検査し、これでＯＫであれば、続いて止まりゲージをめねじに螺合し、これがＮＧ位置に到達するまでに所定の上限トルクに達するかどうかを検査するものである。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４９１８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の精度検査装置においては、通りゲージによる検査（以下、必要に応じて通り検査ともいう）においては、螺入時のトルクの上限値と下限値および通り検査をパスするための螺入位置を判定パラメータとし、続く止まりゲージによる検査（以下、必要に応じて止まり検査ともいう）では、トルクの上限値と止まり検査の合否の境界となる螺入位置とを判定パラメータとして設定して検査を行うように構成されている。このため、検査を行うためにはこれらの各判定パラメータを予め設定しておく必要があるが、判定パラメータが多く、通り検査と止まり検査でパラメータを混同して設定値を間違える等の問題や、判定パラメータの設定に時間がかかる等の問題が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、同軸上に通りゲージと止まりゲージとを連続的に備えた限界ゲージによるねじ山検査を合理的に行うねじ山検査装置の提供を目的とする。この目的を達成するために本発明は、同軸上に先端側から通りゲージと止まりゲージを順に形成して成る限界ゲージを回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成したゲージツールと、このゲージツールを往復移動操作する往復移動手段とを有するねじ山検査装置であって、通り検査合否判定の境界位置と止まり検査合否判定の境界位置と通り検査および止まり検査に共通の限界トルクとを予め設定し、前記往復移動手段によりゲージツールを移動させながら限界ゲージを回転させて被検査部品のねじ部にねじ込み、その過程で限界ゲージに作用する回転負荷トルクを検出し、この回転負荷トルクが予め定められた限界トルクを超えた時の限界ゲージのねじ込み位置が前記各境界位置によって規定される範囲内に収まっているか否かに応じて通り検査の合否または止まり検査の合否を判断する制御手段を備えていることを特徴とする。
【０００６】
なお、前記制御手段は、往復移動手段を制御してゲージツールを被検査部品に押圧する推力を調節するものであることが好ましい。また、前記ゲージツールには、限界ゲージをその往復移動方向に直交する方向に所定量移動可能に支持するフローティング機構を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のねじ山検査装置は、止まり検査合否判定の境界位置を目標位置として限界ゲージを被検査部品のねじ部にねじ込み、回転負荷トルクが通り検査と止まり検査に共通の限界トルクを超えた時の限界ゲージのねじ込み位置が通り検査合否判定の境界位置と止まり検査合否判定の境界位置とによって規定される範囲に収まっているか否かに応じて通り検査の合否または止まり検査の合否を判断するものである。このため、ねじ部の成形合否を判定するためのパラメータとして通り検査と止まり検査の各合否判定境界位置と限界トルクとだけを設定しておけばよく、パラメータの設定ミスによる検査ミスの防止、パラメータの設定時間短縮等の効果が得られる。また、通り検査と止まり検査とで共通の限界トルクによって検査を行うため、同軸上に通りゲージと止まりゲージとが一体に形成された限界ゲージを用いる検査を極めて合理的に行うことが可能になる等の利点がある。さらに、パラメータが少なくなる結果、装置の制御自体も簡素化でき、制御手段におけるハードウェア資源やソフトウェア資源の節減を果たすことができる等の利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１はねじ山検査装置であり、回転駆動用モータ１１（以下、回転用モータ１１という）の出力軸１１ａにフローティング機構１２を連結し、このフローティング機構１２に限界ゲージ１３（以下、単にゲージ１３という）を連結して成るゲージツール１０と、このゲージツール１０を前記ゲージ１３の軸方向に往復移動させるとともに、これによりゲージ１３が被検査部品のねじ部に螺合した時には当該ねじ部にゲージ１３から所定の押圧力（以下、これを推力と称する）を作用させ得る往復移動手段２０と、これらの制御手段３０とを備えている。
【０００９】
前記ゲージツール１０においては、回転用モータ１１の出力軸１１ａないしゲージ１３が直結されている。このため、ゲージ１３は回転用モータ１１やフローティング機構１２に対して軸方向に移動できず、往復移動手段２０による推力がゲージ１３から被検査部品にダイレクトに作用するように構成されている。また、フローティング機構１２は、エアの吸排によってゲージ１３の保持具合を調整可能に構成されており、フローティング機構１２内にエアが吸引された場合（ロック時）にはゲージ１３が拘持され、エアが排出された場合（ロック解除時）には、ゲージ１３がその往復移動方向に直交する方向に所定量移動自在になるように構成されている。このフローティング機構１２は後述の早送り時および早戻り時にはゲージ１３を拘持し、ゲージ１３を所定の位置に保つ。また、後述の検査時および検査穴抜け時にはゲージ１３のロックを解除し、万一、芯がずれた状態でゲージ１３の先端が被検査部品のねじ部との螺合位置まで下降したとしても、ゲージ１３をねじ部に位置合わせし、正確に螺合させることができる。
【００１０】
前記ゲージ１３は、背景技術で説明したのと同様、同軸上に先端から通りゲージ１３ａ、止まりゲージ１３ｂを順に形成し、これにより被検査部品に形成されためねじ（ねじ部）の通り検査と止まり検査とを連続的に検査できるものである。なお、本発明のねじ山検査装置１においては、前記めねじ検査用のゲージ１３（プラグゲージ）に換えて、雄ねじ検査用のリングゲージ（図示せず）であって、前記ゲージ１３同様に通りゲージと止まりゲージが同軸上に連続的に形成された限界ゲージにより雄ねじの検査を行うことも可能である。
【００１１】
前記往復移動手段２０は、サーボモータである移動用モータ２１と、この移動用モータ２１の出力軸２１ａの回転量を検出可能なロータリエンコーダ２２（以下、エンコーダ２２という）と、前記移動用モータ２１の駆動を受けて作動するボールねじ機構２３と、このボールねじ機構２３の軸受け部２３ｂに連結されたテーブル２４とを有して成る。この往復移動手段２０におけるボールねじ機構２３は、ボールねじ軸２３ａに軸受け部２３ｂを螺合させて成る一般的なものであり、移動用モータ２１の駆動を受けてボールねじ軸２３ａが回転することにより、軸受部２３ｂと前記テーブル２４とをボールねじ軸２３ａの延びる方向に一体に移動させるように構成されている。前記ゲージツール１０は、テーブル２４に一体に取り付けられており、これにより往復移動手段２０の作動によりゲージ１３の軸線方向に移動可能に構成されている。
【００１２】
前記制御手段３０は、前記回転用モータ１１の駆動を制御するツールコントローラ４０と、前記移動用モータ２１の駆動を制御するサーボコントローラ５０と、これらコントローラ４０，５０からの信号に基づいて演算処理を行う制御部６０とを備えている。
【００１３】
前記ツールコントローラ４０は、回転用モータ１１に接続されており、この回転用モータ１１の負荷電流値に応じて制御部６０から送られる指令に対応して、回転用モータ１１の正転駆動／逆転駆動／停止を切り換えるように構成されている。つまり、制御部６０には判定パラメータの一つである限界トルク値が予め設定されており、この限界トルクを超えるトルクに相当する負荷電流が回転用モータ１１に流れた場合、回転用モータ１１の駆動が停止するように構成されている。
【００１４】
前記サーボコントローラ５０は、往復移動手段２０における移動用モータ２１およびエンコーダ２２と接続されており、エンコーダ２２の出力するパルス信号（移動用モータの回転角度）とボールねじ軸２３ａのリードとから軸受け部２３ｂの移動量、すなわち、ゲージツール１０の移動位置を検出し、これを制御部６０に送るようになっている。そして、ゲージツール１０の移動位置に応じて制御部６０から送られる指令に対応して、移動用モータ２１の回転速度または駆動トルクを制御し、これによってゲージ１３から被検査部品に負荷される推力を調節するように構成されている。
【００１５】
前述の推力を調整するためのゲージツール１０の移動位置（以下、推力切換ポイントという）には、図２に示すように、ゲージ１３の先端を基準として、
Ａ点：ゲージ１３先端が被検査部材から離れて待機する位置
Ｂ点：ゲージ１３の通りゲージ１３ａ先端がめねじに螺合する手前の位置
Ｃ点：ゲージ１３の止まりゲージ１３ｂが正しく螺入された場合にその先端が到達すべき限界位置＝止まり検査合否の境界となるゲージ１３の螺入位置
Ｄ点：めねじに螺合したゲージ１３をねじ戻し、該ゲージ１３の通りゲージ１３ａがめねじから外れて少し離れた位置。前記Ｂ点と同位置。
Ｅ点：ゲージ１３が最終的に待機位置に復帰した位置。前記Ａ点と同位置。
の５つの位置がある。これら推力切換ポイントおよびゲージ１３の寸法に応じて必要な制御パラメータを設定してめねじ検査を行う。なお、以下の説明では、Ａ点（待機位置）にあるゲージ１３がＢ点まで下降する段階を「早送り時」、ゲージ１３がめねじに螺入する段階を「検査時」、めねじに螺合したゲージ１３がＤ点までねじ戻されて復帰させる段階を「検査穴抜け時」、ゲージ１３がＤ点からＥ点まで復帰（上昇）する段階を「早戻り時」として、めねじ精度検査の説明を行う。
【００１６】
前記制御パラメータは、制御部６０における例えばハードディスク装置、メモリ装置等の記憶部（図示せず）に備えられたゲージ１３のサイズ毎の設定テーブルに設定される。この設定テーブルは、図３に示すようにメインテーブルと推力テーブルと速度テーブルとから構成される。メインテーブルには、ポイント、限界トルク、通りＮＧ距離、止まりＮＧ距離、推力ＣＯＤＥ、速度ＣＯＤＥを設定するためのフィールドが設けられている。また推力テーブルには、推力ＣＯＤＥ、早送り、検査、検査穴抜け、早戻りの各フィールドが設けられており、推力ＣＯＤＥ毎に早送り時、検査時、検査穴抜け時、早戻り時の各推力パラメータを複数設定できるように構成されている。さらに速度テーブルには、速度ＣＯＤＥ、早送り、検査、検査穴抜け、早戻りの各フィールドが設けられており、速度ＣＯＤＥ毎に早送り時、検査時、検査穴抜け時、早戻り時の各速度パラメータを複数設定できるように構成されている。これらのテーブルは、メインテーブルの推力ＣＯＤＥと推力テーブルの推力ＣＯＤＥ、メインテーブルの速度ＣＯＤＥと速度テーブルの速度ＣＯＤＥがそれぞれリレーションシップで関連付けられている。これにより、メインテーブルの推力ＣＯＤＥに設定された値と同じ値を持つ推力テーブルの推力ＣＯＤＥのレコードの設定値が参照され、またメインテーブルの速度ＣＯＤＥの設定値と同じ値を持つ速度テーブルの速度ＣＯＤＥのレコードの設定値が参照されるように構成されている。
【００１７】
前記限界トルクは、通り検査および止まり検査において回転用モータ１１のトルクアップの判定基準とするトルク値を示す。めねじについての通り検査は、めねじの有効径の最小限界を検査するものである。また、同じく止まり検査は、めねじの有効径の最大限界を検査するものである。通り検査では有効径が最小公差以下（異常）であれば、通りゲージ１３ａがねじ山に干渉してトルクアップし、止まり検査では有効径が最大公差以内（正常）であれば、止まりゲージ１３ｂがねじ山と干渉してトルクアップする。よって、基本的に両検査を通じて限界トルクは同じ値を使用することができる。より具体的には、通り検査において不良と判断する基準となる回転負荷トルク値が限界トルクとして設定される。
【００１８】
前記ＮＧ距離は、通り検査および止まり検査に用いる各々の不良検出距離を示す。通りＮＧ距離は、めねじに螺入される通りゲージ１３ａの回転負荷トルクが限界トルクを超えることなく通りゲージ１３ａが達しなければならない螺入位置（通り検査合否判定の境界位置）を示す。具体的には、図４に示すように止まりゲージ１３ｂがめねじの入口に螺合する直前の位置とするのが最も効果的である。また、止まりＮＧ距離は、めねじに螺入される止まりゲージ１３ｂの回転負荷トルクが限界トルクに達した時に止まりゲージ１３ｂが超えていてはならない螺入位置（止まり検査合否判定の境界位置）を示す。この止まりＮＧ距離は、前記Ｂ点からＣ点までの距離を示し、後述のＣ点到達の判定基準値としても用いられるものである。なお、Ａ点からＢ点の間の距離（＝Ｄ点からＥ点の間の距離）は、別途制御部６０に設定される。制御部６０は、ゲージ１３螺入時の回転負荷トルクが限界トルクに達した時のゲージ１３のＢ点からのねじ込み位置が、通りＮＧ距離以上で、かつ止まりＮＧ距離以下になっているか否かを確認する。
【００１９】
前記推力パラメータは、早送り時、検査時、検査穴抜け時、早戻り時における移動用モータ２１の駆動トルクを示す。これらの推力パラメータ（駆動トルク）を切り換えて移動用モータ２１を駆動制御することにより、ゲージツール１０に付与される推力（めねじへの螺入中にあっては、ゲージ１３をめねじに押圧する力）を適正に加減することができる。また、前記速度パラメータは、早送り時、検査時、検査穴抜け時、早戻り時における移動用モータ２１の回転駆動速度を表すものである。この速度パラメータで移動用モータ２１の回転速度が制御されることにより、ゲージツール１０の移動速度が変更される。
【００２０】
前記制御部６０は、図５に示すように、
Ｓ００１：検査スタート信号を待つ。
Ｓ００２：スタート信号に応じた制御パラメータを読み込み、その内の限界トルクをツールコントローラ４０のメモリ領域に書き込むとともに、他のパラメータをサーボコントローラ５０のメモリ領域に書き込む。
Ｓ００３：ツールコントローラ４０、サーボコントローラ５０へそれぞれスタート信号を出力する。
Ｓ００４：ツールコントローラ４０からトルクアップ信号が入力されたか否か確認する。入力されていない場合は、Ｓ０２０にジャンプする。
Ｓ００５：サーボコントローラ５０へ割込停止信号を出力する。（これにより移動用モータ２１が停止）
Ｓ００６：ゲージツール１０の移動位置（ゲージ１３先端の移動位置）が通り検査用のＮＧ検出位置以上、止まり検査用のＮＧ検出位置以下であるか確認する。この範囲から外れている場合はＳ００８にジャンプする。
Ｓ００７：表示部に検査合格表示指令信号を出力しＳ０１１へジャンプする。
Ｓ００８：ゲージツール１０の移動位置（ゲージ１３先端の移動位置）が通り検査用のＮＧ検出位置以下である場合は、Ｓ０１０へジャンプする。
Ｓ００９：表示部に止まり検査不合格表示指令信号を出力し、Ｓ０１１へジャンプする。
Ｓ０１０：表示部に通り検査不合格表示指令信号を出力する。
Ｓ０１１：ツールコントローラ４０とサーボコントローラ５０に復帰信号を出力する。
Ｓ０１２：サーボコントローラ５０から復帰完了信号が入力されるのを待つ。
Ｓ０１３：エンド。
Ｓ０２０：サーボコントローラ５０からＣ点到達信号（止まりＮＧ距離に到達したことを示す信号）が入力されたか否か確認する。入力されていない場合はＳ００４にジャンプする。
Ｓ０２１：ツールコントローラ４０へ割込停止信号を出力し（これにより回転用モータ１１が停止）、Ｓ００９へジャンプする。
の各ステップで成るメイン制御処理を実行する。
【００２１】
また、ツールコントローラ４０は、図６に示すように、
Ｓ１０１：制御部６０からスタート信号が入力されるのを待つ。
Ｓ１０２：メモリ領域に書き込まれた限界トルクを読み込む。
Ｓ１０３：回転用モータ１１に正駆動信号を出力する。（回転用モータ１１がゲージ１３を螺入する方向に回転駆動）
Ｓ１０４：回転用モータ１１の負荷電流値を取得し、これが限界トルクに相当する電流値に達したか（トルクアップしたか）否かを確認する。トルクアップしていない場合は、Ｓ１１２へジャンプする。
Ｓ１０５：制御部６０にトルクアップ信号を出力する。
Ｓ１０６：回転用モータ１１に停止信号を出力する。（回転用モータ１１が駆動停止）
Ｓ１０７：制御部６０から復帰信号が入力されるのを待つ。
Ｓ１０８：回転用モータ１１に逆駆動信号を出力する。（回転用モータ１１がゲージ１３をめねじから抜き取る方向に回転駆動）
Ｓ１０９：サーボコントローラ５０からＤ点復帰信号が入力されるのを待つ。
Ｓ１１０：回転用モータ１１に停止信号を出力する。
Ｓ１１１：エンド
Ｓ１１２：制御部６０から割込停止信号が入力されたか否かを確認し、入力された場合はＳ１０６にジャンプし、入力されていない場合はＳ１０４にジャンプする。
の各ステップで成るツールコントローラ制御処理を実行する。
【００２２】
また、サーボコントローラ５０は、図７に示すように、
Ｓ２０１：制御部６０からスタート信号が入力されるのを待つ。
Ｓ２０２：メモリ領域に書き込まれた制御パラメータを読み込む。
Ｓ２０３：「早送り」の推力パラメータおよび速度パラメータで移動用モータ２１を駆動する。
Ｓ２０４：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＢ点に到達するのを待つ。
Ｓ２０５：「検査」の推力パラメータおよび速度パラメータで移動用モータ２１を駆動する。
Ｓ２０６：エンコーダ２２からのパルス信号によりＣ点に到達したか否かを確認する。到達していない場合はＳ２１８にジャンプする。
Ｓ２０７：制御部６０にＣ点到達信号を出力する。
Ｓ２０８：移動用モータ２１に停止信号を出力する。
Ｓ２０９：制御部６０から復帰信号が入力されるのを待つ。
Ｓ２１０：「検査穴抜け」の推力パラメータおよび速度パラメータで移動用モータ２１を駆動する。
Ｓ２１１：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＤ点に到達するのを待つ。
Ｓ２１２：ツールコントローラ４０にＤ点到達信号を出力する。（回転用モータ１１の逆転駆動が停止する）
Ｓ２１３：「早戻り」の推力パラメータおよび速度パラメータで移動用モータ２１を駆動する。
Ｓ２１４：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＥ点に到達するのを待つ。
Ｓ２１５：移動用モータ２１に停止信号を出力する。
Ｓ２１６：制御部６０に復帰完了信号を出力する。
Ｓ２１７：エンド
Ｓ２１８：制御部６０から割込停止信号が入力されたか否かを確認し、入力された場合はＳ２０８へジャンプし、入力されていない場合はＳ２０６へジャンプする。
の各ステップで成るサーボコントローラ制御処理を実行する。
【００２３】
次に、本ねじ山検査装置１によるめねじ検査作業を説明する。本ねじ山検査装置１により被検査部品に形成されためねじの検査を行う場合、予め制御部６０の設定テーブルに必要な制御パラメータを設定する。この制御パラメータの入力設定は、制御手段３０に備えられたテンキー等の操作部（図示せず）から行う。
【００２４】
締め付けるゲージ１３のサイズに対応した制御パラメータを設定した後、制御手段３０の検査スタートスイッチ（図示せず）が押され、これにより制御部６０に検査スタート信号が入力される。これに応じてツールコントローラ４０には限界トルク、サーボコントローラ５０には制御パラメータの設定値がそれぞれ指定されるとともに、ツールコントローラ４０、サーボコントローラ５０にそれぞれスタート信号が出力される。
【００２５】
前述のように各コントローラ４０，５０にスタート信号が入力されると、まず移動用モータ２１が早送り時における推力パラメータと速度パラメータで回転駆動される。これによりボールねじ機構２３が作動し、ゲージ１３の先端前方方向へテーブル２４およびゲージツール１０を高速で前進移動させる。この時、前記フローティング機構１２はロックされており、前記ゲージ１３を安定して下降させることができる。また、移動用モータ２１の駆動開始とほぼ同時に回転用モータ１１も駆動を開始し、これによりゲージ１３がめねじに螺入する方向に回転を始める。
【００２６】
ゲージツール１０が前進してゲージ１３の先端がＢ点に到達すると、これを受けて移動用モータ２１が検査時の推力パラメータおよび速度パラメータで駆動する。これによりゲージツール１０は、ゲージ１３の回転数とめねじのリードとで決まるゲージ１３のめねじへのねじ込み速度と同じ速度に速度を制限されて下降する。また、これによってゲージ１３に付与される推力は、ゲージツール１０の自重のみによってかかる推力よりも低い所定の推力に制限される。さらに、この時フローティング機構１２のロックは解除される。これらの相乗効果により、ゲージ１３をめねじ入口に緩やかに到達させつつ芯合わせをして確実に螺合させることができ、しかも、めねじと過剰な摩擦を生じない適度な推力でもってめねじにねじ込むことが可能になる。
【００２７】
前述の検査時の推力パラメータによる推力の制限は、ゲージ１３をめねじに押圧する上で極めて重要な要素である。つまり、ゲージ１３をめねじにねじ込んで検査を行う場合には、精度のよい検査を行うためのみならず、ゲージ１３の損耗を抑えるためにも、できるだけ推力は小さくしてゲージ１３とめねじとの摩擦を減らした方がよい。そこで、検査時の推力パラメータは、ゲージツール１０の自重による推力をさらに減らすべく設定される。この推力パラメータにより、移動用モータ２１は、ゲージツール１０が下降する方向にボールねじ軸２３ａを回転させるよう駆動するのではなく、それとは逆方向に、かつゲージツール１０の自重による下降を適度の抑制しつつ、これを妨げない程度の回転トルクでボールねじ軸２３ａを回転させるよう駆動する。換言すれば、移動用モータ２１は、ゲージツール１０を上昇させる方向であって、かつこれを上昇させられない弱い回転トルクでボールねじ軸２３ａが回転するよう駆動する。つまり、ゲージツール１０が自重で下降するにともなって回転するボールねじ軸２３ａを適度に制動する訳である。この結果、ゲージツール１０は、その自重が移動用モータ２１の駆動による力に打ち勝つことで下降するため、ゲージ１３をめねじに押圧する推力がゲージツール１０の自重による推力より低く制限される。実際には、ゲージツール１０がゲージ１３のねじ込み速度で下降していくことになるため、ゲージ１３はほとんどめねじに押圧されない。これによりゲージ１３とめねじとの摩擦を極力減じて、ゲージ１３の損耗を抑えることができるとともに、精度のよい検査を行うことが可能になる。
【００２８】
なお、前記検査時の推力パラメータは、前述以外にもゲージツール１０を積極的に下降させるように、すなわちゲージ１３をめねじ押圧する推力がゲージツール１０の自重による推力より大きくなるように移動用モータ２１を駆動制御する設定値とすることもできる。このように推力パラメータの設定値に応じてゲージ１３をめねじに螺入する時の推力を自在に変更することができ、様々な条件での検査が可能となる。
【００２９】
ゲージ１３は、先端側から軸方向に通りゲージ１３ａ、止まりゲージ１３ｂが順に形成されたものである。よって、まずはめねじに通りゲージ１３ａが螺入され、通り検査が行われ、続いて止まりゲージ１３ｂがめねじに螺入されて止まり検査が行われる。この一連の検査において制御部６０は、通り検査と止まり検査を区別することはない。つまり、制御部６０はゲージ１３に作用する回転負荷トルクが両検査で共通の限界トルクに達した時点で、Ｂ点からのゲージ１３の軸方向の移動量（螺入量）が、通りＮＧ距離以上で、かつ止まりＮＧ距離以下であるかどうかを判定する。これにより通りゲージ１３ａと止まりゲージ１３ｂが同軸上に形成されたゲージ１３による検査を合理的な制御で行えるとともに、制御に必要なパラメータの設定も必要最小限とすることができる。
【００３０】
ゲージ１３の回転負荷トルクが限界トルクに達した時、Ｂ点からのゲージ１３の移動位置が通りＮＧ距離以上で、かつ止まりＮＧ距離以下なら、そのめねじを検査合格とし、表示部には検査合格表示がなされる。また、通りＮＧ距離に達していない時には、、そのめねじを通り検査不合格とし、表示部には通り検査不合格表示がなされる。また、限界トルクが発生せずにゲージ１３の移動位置が止まりＮＧ距離＝Ｃ点に達してこれを超えた時は、そのめねじを止まり検査不合格とし、表示部には止まり検査不合格表示がなされる。
【００３１】
回転用モータ１１と移動用モータ２１とは、ゲージツール１０がＣ点を超えるか、限界トルクが発生するかすると共に駆動を一旦停止し、制御部６０による検査合否判定が終了した後にそれぞれ再駆動される。これら各モータ１１，２１の再駆動により、ゲージ１３がめねじから抜け出る方向に回転するとともに、ゲージツール１０がＤ点に向かって上昇するようボールねじ軸２３ａが回転する。この時、移動用モータ２１は検査穴抜け時の推力パラメータと速度パラメータで駆動される。この結果、ボールねじ軸２３ａの回転トルクは、ゲージツール１０の自重によってボールねじ軸２３ａにかかる回転トルクよりも若干大きいものとなる。よって、ゲージ１３の上昇方向の推力は、めねじにゲージ１３が僅かに押圧される程度の力に制限される。また、ゲージツール１０の上昇速度は、ゲージ１３の回転数とめねじのリードで決まるゲージ１３のねじ戻し速度と同じ速度に制御される。この結果、実際にはゲージ１３はめねじにほとんど押圧されることなく、Ｄ点まで上昇し、めねじから抜け出ることができる。
【００３２】
前記検査穴抜けが完了してゲージ１３がＤ点まで上昇復帰すると、回転用モータ１１の逆転駆動は停止される。また、移動用モータ２１は早戻り時における推力パラメータと速度パラメータによって駆動制御され、これによってゲージツール１０は待機位置まで高速で上昇復帰する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るねじ山検査装置の概略構成図である。
【図２】移動用モータの駆動切換の関係を示す説明図である。
【図３】制御パラメータの設定テーブルの一例を示す説明図である。
【図４】限界ゲージのねじ込み位置の説明図である。
【図５】制御部のメイン制御処理を示すフローチャートである。
【図６】ツールコントローラの制御処理を示すフローチャートである。
【図７】サーボコントローラの制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１ ねじ山検査装置
１０ ゲージツール
１１ ゲージ回転用モータ
１１ａ ゲージ回転用モータ出力軸
１２ フローティング機構
１３ 限界ゲージ
２０ 往復移動手段
２１ 移動用モータ
２２ エンコーダ
２３ ボールねじ機構
２３ａ ボールねじ軸
２３ｂ 軸受け部
２４ テーブル
３０ 制御手段
４０ ツールコントローラ
５０ サーボコントローラ
６０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めねじあるいは雄ねじにおいて、これらのねじ山の精度を検査するためのねじ山検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ねじ山の精度を検査するものとしては、特許文献１に示す精度検査装置が知られている。この精度検査装置は、通りねじゲージ（以下、通りゲージという）と止まりねじゲージ（以下、止まりゲージという）とを先端から順に同軸上に形成した限界ゲージをナットネジ等のめねじに螺合させて、その精度を検査するものである。具体的には、まず、通りゲージが所定のトルク範囲内で所定位置までめねじに螺合されるかどうかを検査し、これでＯＫであれば、続いて止まりゲージをめねじに螺合し、これがＮＧ位置に到達するまでに所定の上限トルクに達するかどうかを検査するものである。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４９１８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の精度検査装置においては、通りゲージによる検査（以下、必要に応じて通り検査ともいう）においては、螺入時のトルクの上限値と下限値および通り検査をパスするための螺入位置を判定パラメータとし、続く止まりゲージによる検査（以下、必要に応じて止まり検査ともいう）では、トルクの上限値と止まり検査の合否の境界となる螺入位置とを判定パラメータとして設定して検査を行うように構成されている。このため、検査を行うためにはこれらの各判定パラメータを予め設定しておく必要があるが、判定パラメータが多く、通り検査と止まり検査でパラメータを混同して設定値を間違える等の問題や、判定パラメータの設定に時間がかかる等の問題が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、同軸上に通りゲージと止まりゲージとを連続的に備えた限界ゲージによるねじ山検査を合理的に行うねじ山検査装置の提供を目的とする。この目的を達成するために本発明は、同軸上に先端側から通りゲージと止まりゲージを順に形成して成る限界ゲージを回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成したゲージツールと、このゲージツールを往復移動操作する往復移動手段とを有するねじ山検査装置であって、通り検査合否判定の境界位置と止まり検査合否判定の境界位置と通り検査および止まり検査に共通の限界トルクとを予め設定し、前記往復移動手段によりゲージツールを移動させながら限界ゲージを回転させて被検査部品のねじ部にねじ込み、その過程で限界ゲージに作用する回転負荷トルクを検出し、この回転負荷トルクが予め定められた限界トルクを超えた時の限界ゲージのねじ込み位置が前記各境界位置によって規定される範囲内に収まっているか否かに応じて通り検査の合否または止まり検査の合否を判断する制御手段を備えていることを特徴とする。
【０００６】
なお、前記制御手段は、往復移動手段を制御してゲージツールを被検査部品に押圧する推力を調節するものであることが好ましい。また、前記ゲージツールには、限界ゲージをその往復移動方向に直交する方向に所定量移動可能に支持するフローティング機構を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のねじ山検査装置は、止まり検査合否判定の境界位置を目標位置として限界ゲージを被検査部品のねじ部にねじ込み、回転負荷トルクが通り検査と止まり検査に共通の限界トルクを超えた時の限界ゲージのねじ込み位置が通り検査合否判定の境界位置と止まり検査合否判定の境界位置とによって規定される範囲に収まっているか否かに応じて通り検査の合否または止まり検査の合否を判断するものである。このため、ねじ部の成形合否を判定するためのパラメータとして通り検査と止まり検査の各合否判定境界位置と限界トルクとだけを設定しておけばよく、パラメータの設定ミスによる検査ミスの防止、パラメータの設定時間短縮等の効果が得られる。また、通り検査と止まり検査とで共通の限界トルクによって検査を行うため、同軸上に通りゲージと止まりゲージとが一体に形成された限界ゲージを用いる検査を極めて合理的に行うことが可能になる等の利点がある。さらに、パラメータが少なくなる結果、装置の制御自体も簡素化でき、制御手段におけるハードウェア資源やソフトウェア資源の節減を果たすことができる等の利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１はねじ山検査装置であり、回転駆動用モータ１１（以下、回転用モータ１１という）の出力軸１１ａにフローティング機構１２を連結し、このフローティング機構１２に限界ゲージ１３（以下、単にゲージ１３という）を連結して成るゲージツール１０と、このゲージツール１０を前記ゲージ１３の軸方向に往復移動させるとともに、これによりゲージ１３が被検査部品のねじ部に螺合した時には当該ねじ部にゲージ１３から所定の押圧力（以下、これを推力と称する）を作用させ得る往復移動手段２０と、これらの制御手段３０とを備えている。
【０００９】
前記ゲージツール１０においては、回転用モータ１１の出力軸１１ａないしゲージ１３が直結されている。このため、ゲージ１３は回転用モータ１１やフローティング機構１２に対して軸方向に移動できず、往復移動手段２０による推力がゲージ１３から被検査部品にダイレクトに作用するように構成されている。また、フローティング機構１２は、エアの吸排によってゲージ１３の保持具合を調整可能に構成されており、フローティング機構１２内にエアが吸引された場合（ロック時）にはゲージ１３が拘持され、エアが排出された場合（ロック解除時）には、ゲージ１３がその往復移動方向に直交する方向に所定量移動自在になるように構成されている。このフローティング機構１２は後述の早送り時および早戻り時にはゲージ１３を拘持し、ゲージ１３を所定の位置に保つ。また、後述の検査時および検査穴抜け時にはゲージ１３のロックを解除し、万一、芯がずれた状態でゲージ１３の先端が被検査部品のねじ部との螺合位置まで下降したとしても、ゲージ１３をねじ部に位置合わせし、正確に螺合させることができる。
【００１０】
前記ゲージ１３は、背景技術で説明したのと同様、同軸上に先端から通りゲージ１３ａ、止まりゲージ１３ｂを順に形成し、これにより被検査部品に形成されためねじ（ねじ部）の通り検査と止まり検査とを連続的に検査できるものである。なお、本発明のねじ山検査装置１においては、前記めねじ検査用のゲージ１３（プラグゲージ）に換えて、雄ねじ検査用のリングゲージ（図示せず）であって、前記ゲージ１３同様に通りゲージと止まりゲージが同軸上に連続的に形成された限界ゲージにより雄ねじの検査を行うことも可能である。
【００１１】
前記往復移動手段２０は、サーボモータである移動用モータ２１と、この移動用モータ２１の出力軸２１ａの回転量を検出可能なロータリエンコーダ２２（以下、エンコーダ２２という）と、前記移動用モータ２１の駆動を受けて作動するボールねじ機構２３と、このボールねじ機構２３の軸受け部２３ｂに連結されたテーブル２４とを有して成る。この往復移動手段２０におけるボールねじ機構２３は、ボールねじ軸２３ａに軸受け部２３ｂを螺合させて成る一般的なものであり、移動用モータ２１の駆動を受けてボールねじ軸２３ａが回転することにより、軸受部２３ｂと前記テーブル２４とをボールねじ軸２３ａの延びる方向に一体に移動させるように構成されている。前記ゲージツール１０は、テーブル２４に一体に取り付けられており、これにより往復移動手段２０の作動によりゲージ１３の軸線方向に移動可能に構成されている。
【００１２】
前記制御手段３０は、前記回転用モータ１１の駆動を制御するツールコントローラ４０と、前記移動用モータ２１の駆動を制御するサーボコントローラ５０と、これらコントローラ４０，５０からの信号に基づいて演算処理を行う制御部６０とを備えている。
【００１３】
前記ツールコントローラ４０は、回転用モータ１１に接続されており、この回転用モータ１１の負荷電流値に応じて制御部６０から送られる指令に対応して、回転用モータ１１の正転駆動／逆転駆動／停止を切り換えるように構成されている。つまり、制御部６０には判定パラメータの一つである限界トルク値が予め設定されており、この限界トルクを超えるトルクに相当する負荷電流が回転用モータ１１に流れた場合、回転用モータ１１の駆動が停止するように構成されている。
【００１４】
前記サーボコントローラ５０は、往復移動手段２０における移動用モータ２１およびエンコーダ２２と接続されており、エンコーダ２２の出力するパルス信号（移動用モータの回転角度）とボールねじ軸２３ａのリードとから軸受け部２３ｂの移動量、すなわち、ゲージツール１０の移動位置を検出し、これを制御部６０に送るようになっている。そして、ゲージツール１０の移動位置に応じて制御部６０から送られる指令に対応して、移動用モータ２１の回転速度または駆動トルクを制御し、これによってゲージ１３から被検査部品に負荷される推力を調節するように構成されている。
【００１５】
前述の推力を調整するためのゲージツール１０の移動位置（以下、推力切換ポイントという）には、図２に示すように、ゲージ１３の先端を基準として、
Ａ点：ゲージ１３先端が被検査部材から離れて待機する位置
Ｂ点：ゲージ１３の通りゲージ１３ａ先端がめねじに螺合する手前の位置
Ｃ点：ゲージ１３の止まりゲージ１３ｂが正しく螺入された場合にその先端が到達すべき限界位置＝止まり検査合否の境界となるゲージ１３の螺入位置
Ｄ点：めねじに螺合したゲージ１３をねじ戻し、該ゲージ１３の通りゲージ１３ａがめねじから外れて少し離れた位置。前記Ｂ点と同位置。
Ｅ点：ゲージ１３が最終的に待機位置に復帰した位置。前記Ａ点と同位置。
の５つの位置がある。これら推力切換ポイントおよびゲージ１３の寸法に応じて必要な制御パラメータを設定してめねじ検査を行う。なお、以下の説明では、Ａ点（待機位置）にあるゲージ１３がＢ点まで下降する段階を「早送り時」、ゲージ１３がめねじに螺入する段階を「検査時」、めねじに螺合したゲージ１３がＤ点までねじ戻されて復帰させる段階を「検査穴抜け時」、ゲージ１３がＤ点からＥ点まで復帰（上昇）する段階を「早戻り時」として、めねじ精度検査の説明を行う。
【００１６】
前記制御パラメータは、制御部６０における例えばハードディスク装置、メモリ装置等の記憶部（図示せず）に備えられたゲージ１３のサイズ毎の設定テーブルに設定される。この設定テーブルは、図３に示すようにメインテーブルと推力テーブルと速度テーブルとから構成される。メインテーブルには、ポイント、限界トルク、通りＮＧ距離、止まりＮＧ距離、推力ＣＯＤＥ、速度ＣＯＤＥを設定するためのフィールドが設けられている。また推力テーブルには、推力ＣＯＤＥ、早送り、検査、検査穴抜け、早戻りの各フィールドが設けられており、推力ＣＯＤＥ毎に早送り時、検査時、検査穴抜け時、早戻り時の各推力パラメータを複数設定できるように構成されている。さらに速度テーブルには、速度ＣＯＤＥ、早送り、検査、検査穴抜け、早戻りの各フィールドが設けられており、速度ＣＯＤＥ毎に早送り時、検査時、検査穴抜け時、早戻り時の各速度パラメータを複数設定できるように構成されている。これらのテーブルは、メインテーブルの推力ＣＯＤＥと推力テーブルの推力ＣＯＤＥ、メインテーブルの速度ＣＯＤＥと速度テーブルの速度ＣＯＤＥがそれぞれリレーションシップで関連付けられている。これにより、メインテーブルの推力ＣＯＤＥに設定された値と同じ値を持つ推力テーブルの推力ＣＯＤＥのレコードの設定値が参照され、またメインテーブルの速度ＣＯＤＥの設定値と同じ値を持つ速度テーブルの速度ＣＯＤＥのレコードの設定値が参照されるように構成されている。
【００１７】
前記限界トルクは、通り検査および止まり検査において回転用モータ１１のトルクアップの判定基準とするトルク値を示す。めねじについての通り検査は、めねじの有効径の最小限界を検査するものである。また、同じく止まり検査は、めねじの有効径の最大限界を検査するものである。通り検査では有効径が最小公差以下（異常）であれば、通りゲージ１３ａがねじ山に干渉してトルクアップし、止まり検査では有効径が最大公差以内（正常）であれば、止まりゲージ１３ｂがねじ山と干渉してトルクアップする。よって、基本的に両検査を通じて限界トルクは同じ値を使用することができる。より具体的には、通り検査において不良と判断する基準となる回転負荷トルク値が限界トルクとして設定される。
【００１８】
前記ＮＧ距離は、通り検査および止まり検査に用いる各々の不良検出距離を示す。通りＮＧ距離は、めねじに螺入される通りゲージ１３ａの回転負荷トルクが限界トルクを超えることなく通りゲージ１３ａが達しなければならない螺入位置（通り検査合否判定の境界位置）を示す。具体的には、図４に示すように止まりゲージ１３ｂがめねじの入口に螺合する直前の位置とするのが最も効果的である。また、止まりＮＧ距離は、めねじに螺入される止まりゲージ１３ｂの回転負荷トルクが限界トルクに達した時に止まりゲージ１３ｂが超えていてはならない螺入位置（止まり検査合否判定の境界位置）を示す。この止まりＮＧ距離は、前記Ｂ点からＣ点までの距離を示し、後述のＣ点到達の判定基準値としても用いられるものである。なお、Ａ点からＢ点の間の距離（＝Ｄ点からＥ点の間の距離）は、別途制御部６０に設定される。制御部６０は、ゲージ１３螺入時の回転負荷トルクが限界トルクに達した時のゲージ１３のＢ点からのねじ込み位置が、通りＮＧ距離以上で、かつ止まりＮＧ距離以下になっているか否かを確認する。
【００１９】
前記推力パラメータは、早送り時、検査時、検査穴抜け時、早戻り時における移動用モータ２１の駆動トルクを示す。これらの推力パラメータ（駆動トルク）を切り換えて移動用モータ２１を駆動制御することにより、ゲージツール１０に付与される推力（めねじへの螺入中にあっては、ゲージ１３をめねじに押圧する力）を適正に加減することができる。また、前記速度パラメータは、早送り時、検査時、検査穴抜け時、早戻り時における移動用モータ２１の回転駆動速度を表すものである。この速度パラメータで移動用モータ２１の回転速度が制御されることにより、ゲージツール１０の移動速度が変更される。
【００２０】
前記制御部６０は、図５に示すように、
Ｓ００１：検査スタート信号を待つ。
Ｓ００２：スタート信号に応じた制御パラメータを読み込み、その内の限界トルクをツールコントローラ４０のメモリ領域に書き込むとともに、他のパラメータをサーボコントローラ５０のメモリ領域に書き込む。
Ｓ００３：ツールコントローラ４０、サーボコントローラ５０へそれぞれスタート信号を出力する。
Ｓ００４：ツールコントローラ４０からトルクアップ信号が入力されたか否か確認する。入力されていない場合は、Ｓ０２０にジャンプする。
Ｓ００５：サーボコントローラ５０へ割込停止信号を出力する。（これにより移動用モータ２１が停止）
Ｓ００６：ゲージツール１０の移動位置（ゲージ１３先端の移動位置）が通り検査用のＮＧ検出位置以上、止まり検査用のＮＧ検出位置以下であるか確認する。この範囲から外れている場合はＳ００８にジャンプする。
Ｓ００７：表示部に検査合格表示指令信号を出力しＳ０１１へジャンプする。
Ｓ００８：ゲージツール１０の移動位置（ゲージ１３先端の移動位置）が通り検査用のＮＧ検出位置以下である場合は、Ｓ０１０へジャンプする。
Ｓ００９：表示部に止まり検査不合格表示指令信号を出力し、Ｓ０１１へジャンプする。
Ｓ０１０：表示部に通り検査不合格表示指令信号を出力する。
Ｓ０１１：ツールコントローラ４０とサーボコントローラ５０に復帰信号を出力する。
Ｓ０１２：サーボコントローラ５０から復帰完了信号が入力されるのを待つ。
Ｓ０１３：エンド。
Ｓ０２０：サーボコントローラ５０からＣ点到達信号（止まりＮＧ距離に到達したことを示す信号）が入力されたか否か確認する。入力されていない場合はＳ００４にジャンプする。
Ｓ０２１：ツールコントローラ４０へ割込停止信号を出力し（これにより回転用モータ１１が停止）、Ｓ００９へジャンプする。
の各ステップで成るメイン制御処理を実行する。
【００２１】
また、ツールコントローラ４０は、図６に示すように、
Ｓ１０１：制御部６０からスタート信号が入力されるのを待つ。
Ｓ１０２：メモリ領域に書き込まれた限界トルクを読み込む。
Ｓ１０３：回転用モータ１１に正駆動信号を出力する。（回転用モータ１１がゲージ１３を螺入する方向に回転駆動）
Ｓ１０４：回転用モータ１１の負荷電流値を取得し、これが限界トルクに相当する電流値に達したか（トルクアップしたか）否かを確認する。トルクアップしていない場合は、Ｓ１１２へジャンプする。
Ｓ１０５：制御部６０にトルクアップ信号を出力する。
Ｓ１０６：回転用モータ１１に停止信号を出力する。（回転用モータ１１が駆動停止）
Ｓ１０７：制御部６０から復帰信号が入力されるのを待つ。
Ｓ１０８：回転用モータ１１に逆駆動信号を出力する。（回転用モータ１１がゲージ１３をめねじから抜き取る方向に回転駆動）
Ｓ１０９：サーボコントローラ５０からＤ点復帰信号が入力されるのを待つ。
Ｓ１１０：回転用モータ１１に停止信号を出力する。
Ｓ１１１：エンド
Ｓ１１２：制御部６０から割込停止信号が入力されたか否かを確認し、入力された場合はＳ１０６にジャンプし、入力されていない場合はＳ１０４にジャンプする。
の各ステップで成るツールコントローラ制御処理を実行する。
【００２２】
また、サーボコントローラ５０は、図７に示すように、
Ｓ２０１：制御部６０からスタート信号が入力されるのを待つ。
Ｓ２０２：メモリ領域に書き込まれた制御パラメータを読み込む。
Ｓ２０３：「早送り」の推力パラメータおよび速度パラメータで移動用モータ２１を駆動する。
Ｓ２０４：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＢ点に到達するのを待つ。
Ｓ２０５：「検査」の推力パラメータおよび速度パラメータで移動用モータ２１を駆動する。
Ｓ２０６：エンコーダ２２からのパルス信号によりＣ点に到達したか否かを確認する。到達していない場合はＳ２１８にジャンプする。
Ｓ２０７：制御部６０にＣ点到達信号を出力する。
Ｓ２０８：移動用モータ２１に停止信号を出力する。
Ｓ２０９：制御部６０から復帰信号が入力されるのを待つ。
Ｓ２１０：「検査穴抜け」の推力パラメータおよび速度パラメータで移動用モータ２１を駆動する。
Ｓ２１１：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＤ点に到達するのを待つ。
Ｓ２１２：ツールコントローラ４０にＤ点到達信号を出力する。（回転用モータ１１の逆転駆動が停止する）
Ｓ２１３：「早戻り」の推力パラメータおよび速度パラメータで移動用モータ２１を駆動する。
Ｓ２１４：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＥ点に到達するのを待つ。
Ｓ２１５：移動用モータ２１に停止信号を出力する。
Ｓ２１６：制御部６０に復帰完了信号を出力する。
Ｓ２１７：エンド
Ｓ２１８：制御部６０から割込停止信号が入力されたか否かを確認し、入力された場合はＳ２０８へジャンプし、入力されていない場合はＳ２０６へジャンプする。
の各ステップで成るサーボコントローラ制御処理を実行する。
【００２３】
次に、本ねじ山検査装置１によるめねじ検査作業を説明する。本ねじ山検査装置１により被検査部品に形成されためねじの検査を行う場合、予め制御部６０の設定テーブルに必要な制御パラメータを設定する。この制御パラメータの入力設定は、制御手段３０に備えられたテンキー等の操作部（図示せず）から行う。
【００２４】
締め付けるゲージ１３のサイズに対応した制御パラメータを設定した後、制御手段３０の検査スタートスイッチ（図示せず）が押され、これにより制御部６０に検査スタート信号が入力される。これに応じてツールコントローラ４０には限界トルク、サーボコントローラ５０には制御パラメータの設定値がそれぞれ指定されるとともに、ツールコントローラ４０、サーボコントローラ５０にそれぞれスタート信号が出力される。
【００２５】
前述のように各コントローラ４０，５０にスタート信号が入力されると、まず移動用モータ２１が早送り時における推力パラメータと速度パラメータで回転駆動される。これによりボールねじ機構２３が作動し、ゲージ１３の先端前方方向へテーブル２４およびゲージツール１０を高速で前進移動させる。この時、前記フローティング機構１２はロックされており、前記ゲージ１３を安定して下降させることができる。また、移動用モータ２１の駆動開始とほぼ同時に回転用モータ１１も駆動を開始し、これによりゲージ１３がめねじに螺入する方向に回転を始める。
【００２６】
ゲージツール１０が前進してゲージ１３の先端がＢ点に到達すると、これを受けて移動用モータ２１が検査時の推力パラメータおよび速度パラメータで駆動する。これによりゲージツール１０は、ゲージ１３の回転数とめねじのリードとで決まるゲージ１３のめねじへのねじ込み速度と同じ速度に速度を制限されて下降する。また、これによってゲージ１３に付与される推力は、ゲージツール１０の自重のみによってかかる推力よりも低い所定の推力に制限される。さらに、この時フローティング機構１２のロックは解除される。これらの相乗効果により、ゲージ１３をめねじ入口に緩やかに到達させつつ芯合わせをして確実に螺合させることができ、しかも、めねじと過剰な摩擦を生じない適度な推力でもってめねじにねじ込むことが可能になる。
【００２７】
前述の検査時の推力パラメータによる推力の制限は、ゲージ１３をめねじに押圧する上で極めて重要な要素である。つまり、ゲージ１３をめねじにねじ込んで検査を行う場合には、精度のよい検査を行うためのみならず、ゲージ１３の損耗を抑えるためにも、できるだけ推力は小さくしてゲージ１３とめねじとの摩擦を減らした方がよい。そこで、検査時の推力パラメータは、ゲージツール１０の自重による推力をさらに減らすべく設定される。この推力パラメータにより、移動用モータ２１は、ゲージツール１０が下降する方向にボールねじ軸２３ａを回転させるよう駆動するのではなく、それとは逆方向に、かつゲージツール１０の自重による下降を適度の抑制しつつ、これを妨げない程度の回転トルクでボールねじ軸２３ａを回転させるよう駆動する。換言すれば、移動用モータ２１は、ゲージツール１０を上昇させる方向であって、かつこれを上昇させられない弱い回転トルクでボールねじ軸２３ａが回転するよう駆動する。つまり、ゲージツール１０が自重で下降するにともなって回転するボールねじ軸２３ａを適度に制動する訳である。この結果、ゲージツール１０は、その自重が移動用モータ２１の駆動による力に打ち勝つことで下降するため、ゲージ１３をめねじに押圧する推力がゲージツール１０の自重による推力より低く制限される。実際には、ゲージツール１０がゲージ１３のねじ込み速度で下降していくことになるため、ゲージ１３はほとんどめねじに押圧されない。これによりゲージ１３とめねじとの摩擦を極力減じて、ゲージ１３の損耗を抑えることができるとともに、精度のよい検査を行うことが可能になる。
【００２８】
なお、前記検査時の推力パラメータは、前述以外にもゲージツール１０を積極的に下降させるように、すなわちゲージ１３をめねじ押圧する推力がゲージツール１０の自重による推力より大きくなるように移動用モータ２１を駆動制御する設定値とすることもできる。このように推力パラメータの設定値に応じてゲージ１３をめねじに螺入する時の推力を自在に変更することができ、様々な条件での検査が可能となる。
【００２９】
ゲージ１３は、先端側から軸方向に通りゲージ１３ａ、止まりゲージ１３ｂが順に形成されたものである。よって、まずはめねじに通りゲージ１３ａが螺入され、通り検査が行われ、続いて止まりゲージ１３ｂがめねじに螺入されて止まり検査が行われる。この一連の検査において制御部６０は、通り検査と止まり検査を区別することはない。つまり、制御部６０はゲージ１３に作用する回転負荷トルクが両検査で共通の限界トルクに達した時点で、Ｂ点からのゲージ１３の軸方向の移動量（螺入量）が、通りＮＧ距離以上で、かつ止まりＮＧ距離以下であるかどうかを判定する。これにより通りゲージ１３ａと止まりゲージ１３ｂが同軸上に形成されたゲージ１３による検査を合理的な制御で行えるとともに、制御に必要なパラメータの設定も必要最小限とすることができる。
【００３０】
ゲージ１３の回転負荷トルクが限界トルクに達した時、Ｂ点からのゲージ１３の移動位置が通りＮＧ距離以上で、かつ止まりＮＧ距離以下なら、そのめねじを検査合格とし、表示部には検査合格表示がなされる。また、通りＮＧ距離に達していない時には、、そのめねじを通り検査不合格とし、表示部には通り検査不合格表示がなされる。また、限界トルクが発生せずにゲージ１３の移動位置が止まりＮＧ距離＝Ｃ点に達してこれを超えた時は、そのめねじを止まり検査不合格とし、表示部には止まり検査不合格表示がなされる。
【００３１】
回転用モータ１１と移動用モータ２１とは、ゲージツール１０がＣ点を超えるか、限界トルクが発生するかすると共に駆動を一旦停止し、制御部６０による検査合否判定が終了した後にそれぞれ再駆動される。これら各モータ１１，２１の再駆動により、ゲージ１３がめねじから抜け出る方向に回転するとともに、ゲージツール１０がＤ点に向かって上昇するようボールねじ軸２３ａが回転する。この時、移動用モータ２１は検査穴抜け時の推力パラメータと速度パラメータで駆動される。この結果、ボールねじ軸２３ａの回転トルクは、ゲージツール１０の自重によってボールねじ軸２３ａにかかる回転トルクよりも若干大きいものとなる。よって、ゲージ１３の上昇方向の推力は、めねじにゲージ１３が僅かに押圧される程度の力に制限される。また、ゲージツール１０の上昇速度は、ゲージ１３の回転数とめねじのリードで決まるゲージ１３のねじ戻し速度と同じ速度に制御される。この結果、実際にはゲージ１３はめねじにほとんど押圧されることなく、Ｄ点まで上昇し、めねじから抜け出ることができる。
【００３２】
前記検査穴抜けが完了してゲージ１３がＤ点まで上昇復帰すると、回転用モータ１１の逆転駆動は停止される。また、移動用モータ２１は早戻り時における推力パラメータと速度パラメータによって駆動制御され、これによってゲージツール１０は待機位置まで高速で上昇復帰する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るねじ山検査装置の概略構成図である。
【図２】移動用モータの駆動切換の関係を示す説明図である。
【図３】制御パラメータの設定テーブルの一例を示す説明図である。
【図４】限界ゲージのねじ込み位置の説明図である。
【図５】制御部のメイン制御処理を示すフローチャートである。
【図６】ツールコントローラの制御処理を示すフローチャートである。
【図７】サーボコントローラの制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１ ねじ山検査装置
１０ ゲージツール
１１ ゲージ回転用モータ
１１ａ ゲージ回転用モータ出力軸
１２ フローティング機構
１３ 限界ゲージ
２０ 往復移動手段
２１ 移動用モータ
２２ エンコーダ
２３ ボールねじ機構
２３ａ ボールねじ軸
２３ｂ 軸受け部
２４ テーブル
３０ 制御手段
４０ ツールコントローラ
５０ サーボコントローラ
６０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸上に先端側から通りゲージと止まりゲージを順に形成して成る限界ゲージを回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成したゲージツールと、このゲージツールを往復移動操作する往復移動手段とを有するねじ山検査装置であって、
通り検査合否判定の境界位置と止まり検査合否判定の境界位置と通り検査および止まり検査に共通の限界トルクとを予め設定し、前記往復移動手段によりゲージツールを移動させながら限界ゲージを回転させて被検査部品のねじ部にねじ込み、その過程で限界ゲージに作用する回転負荷トルクを検出し、この回転負荷トルクが予め定められた限界トルクを超えた時の限界ゲージのねじ込み位置が前記各境界位置によって規定される範囲内に収まっているか否かに応じて通り検査の合否または止まり検査の合否を判断する制御手段を備えていることを特徴とするねじ山検査装置。
【請求項２】
制御手段は、往復移動手段を制御してゲージツールを被検査部品に押圧する推力を調節することを特徴とする請求項１に記載のねじ山検査装置。
【請求項３】
ゲージツールには、限界ゲージをその往復移動方向に直交する方向に所定量移動可能に支持するフローティング機構を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ山検査装置。
【請求項１】
同軸上に先端側から通りゲージと止まりゲージを順に形成して成る限界ゲージを回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成したゲージツールと、このゲージツールを往復移動操作する往復移動手段とを有するねじ山検査装置であって、
通り検査合否判定の境界位置と止まり検査合否判定の境界位置と通り検査および止まり検査に共通の限界トルクとを予め設定し、前記往復移動手段によりゲージツールを移動させながら限界ゲージを回転させて被検査部品のねじ部にねじ込み、その過程で限界ゲージに作用する回転負荷トルクを検出し、この回転負荷トルクが予め定められた限界トルクを超えた時の限界ゲージのねじ込み位置が前記各境界位置によって規定される範囲内に収まっているか否かに応じて通り検査の合否または止まり検査の合否を判断する制御手段を備えていることを特徴とするねじ山検査装置。
【請求項２】
制御手段は、往復移動手段を制御してゲージツールを被検査部品に押圧する推力を調節することを特徴とする請求項１に記載のねじ山検査装置。
【請求項３】
ゲージツールには、限界ゲージをその往復移動方向に直交する方向に所定量移動可能に支持するフローティング機構を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ山検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２６１８０１（Ｐ２００８−２６１８０１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０６２８５（Ｐ２００７−１０６２８５）
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【出願人】（０００２２７４６７）日東精工株式会社 (263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【出願人】（０００２２７４６７）日東精工株式会社 (263)
【Ｆターム（参考）】
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