專(zhuān)利名稱(chēng)：螺紋測(cè)定方法、螺紋測(cè)定用探針及使用它的螺紋測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺紋測(cè)定方法、螺紋測(cè)定用探針及使用它的螺紋測(cè)定裝置，特別涉及陰螺紋中徑測(cè)定的自動(dòng)化方法(機(jī)構(gòu))的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
以往，為了聯(lián)接各種各樣的部件，使用螺紋。
由于螺紋在很大程度上左右著產(chǎn)品整體的質(zhì)量、壽命，在高精度加工螺紋的制造工序中，進(jìn)行用于保證質(zhì)量的螺紋檢查非常重要。
在螺紋檢查中，測(cè)定螺紋形狀的特性值。例如，測(cè)定有效深度、螺距、中徑、螺紋牙型角度、螺紋長(zhǎng)度。
例如，為了測(cè)定陽(yáng)螺紋的中徑，公知有三針?lè)āＴ谌樂(lè)ㄖ?，在?yáng)螺紋的螺紋槽上放上三針規(guī)，由千分尺測(cè)定其外側(cè)尺寸。進(jìn)而，根據(jù)所得的外側(cè)尺寸等求得陽(yáng)螺紋的中徑。
但是，由于三針?lè)槭謩?dòng)檢測(cè)，需要能夠熟練操作三針規(guī)。另外，在三針?lè)ㄖ?，由于千分尺的?shù)值讀取因人而異，因此，難以確保測(cè)定作業(yè)的效率及測(cè)定精度。
因此，在螺紋測(cè)定的領(lǐng)域中，要求測(cè)定的簡(jiǎn)單化。為了對(duì)應(yīng)這樣的期望，為了測(cè)定螺紋形狀的各種尺寸，考慮使用三維測(cè)定機(jī)(例如，參照特開(kāi)2001-82952號(hào)公報(bào))。
所述特開(kāi)2001-82952號(hào)公報(bào)所記載的，是通過(guò)對(duì)由三維測(cè)定機(jī)的探針?lè)滦螠y(cè)定螺紋而得到的仿形測(cè)定結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而測(cè)定螺紋形狀的各種尺寸。
特別對(duì)于陰螺紋中徑，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，用假想圓適合由仿形測(cè)定結(jié)果而求得的形狀數(shù)據(jù)，通過(guò)三針?lè)ㄇ蟮弥袕健?br> 但是，即使對(duì)于特開(kāi)2001-82952號(hào)公報(bào)所記載的內(nèi)容，也謀求進(jìn)一步提高中徑的自動(dòng)測(cè)定的準(zhǔn)確性。特別是陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定非常困難。
但是，目前沒(méi)有能夠解決該問(wèn)題的適當(dāng)技術(shù)，三維測(cè)定機(jī)僅限于測(cè)定陰螺紋中徑，沒(méi)有開(kāi)發(fā)陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定的適當(dāng)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于所述現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，其目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確進(jìn)行陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定的螺紋測(cè)定方法、及螺紋測(cè)定用探針及使用它的螺紋測(cè)定裝置。
本發(fā)明的發(fā)明者對(duì)陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定進(jìn)行研究的結(jié)果，通過(guò)以下幾點(diǎn)的組合，能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度提高陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定的準(zhǔn)確性而完成本發(fā)明。即，將使用具有對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距的最適當(dāng)?shù)闹睆降臏y(cè)頭前端球而實(shí)際進(jìn)行的內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定、及根據(jù)所述中徑運(yùn)算式進(jìn)行的中徑計(jì)算組合而使用。
為了達(dá)成前述目的，本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定方法的特征在于，具有內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序和中徑計(jì)算工序。
在此，所述內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序使用具有螺紋測(cè)定用探針的坐標(biāo)測(cè)定機(jī)，根據(jù)將測(cè)頭前端球抵接于陰螺紋的螺紋槽所測(cè)定的坐標(biāo)值信息，測(cè)定內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw。該螺紋測(cè)定用探針具有測(cè)頭前端球。測(cè)頭前端球具有對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距所選擇的直徑。該內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw與圓筒的直徑相等。該圓筒具有與該陰螺紋的軸線一致的中心軸線，且通過(guò)將該測(cè)頭前端球抵接于該陰螺紋的螺紋槽時(shí)的測(cè)頭前端球中心。
另外，所述中徑計(jì)算工序根據(jù)在所述內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序中測(cè)定的內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw、所述測(cè)頭前端球的直徑信息2r、陰螺紋的螺紋牙型角信息α及螺距信息P，求得該陰螺紋中徑信息De。該中徑信息De通過(guò)De＝Dw+2r·cosec(α/2)-(P/2)·cot(α/2)的中徑運(yùn)算式而求得。
另外，本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定方法中，優(yōu)選內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序具有螺紋槽檢出工序及內(nèi)側(cè)尺寸計(jì)算工序。
在此，所述螺紋槽檢出工序在該陰螺紋的壁面上、沿周向偏離規(guī)定角度的兩個(gè)以上的測(cè)定位置進(jìn)行螺紋槽檢出。該螺紋槽檢出為在該測(cè)頭前端球完全進(jìn)入該陰螺紋的螺紋槽時(shí)、檢出使所述測(cè)頭前端球在所述陰螺紋的壁面上移動(dòng)時(shí)該測(cè)頭前端球的朝向陰螺紋徑向外側(cè)的最大位移點(diǎn)。
所述內(nèi)側(cè)尺寸計(jì)算工序根據(jù)所述螺紋槽檢出工序檢出的各螺紋槽的坐標(biāo)值信息，求得所述內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw。
另外，為達(dá)成所述目的，本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定用探針設(shè)于坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體，用于陰螺紋中徑的測(cè)定，其特征在于，具有探針本體、測(cè)頭及檢出器。在此，所述探針本體相對(duì)于所述坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體上的陰螺紋，相對(duì)自由移動(dòng)而設(shè)置。
所述測(cè)頭設(shè)于所述測(cè)頭本體上的所設(shè)的測(cè)頭軸及該測(cè)頭軸的前端。所述測(cè)頭包含具有對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距而選擇的直徑的球狀的測(cè)頭前端球。
所述檢出器設(shè)于所述探針本體至所述測(cè)頭上。所述檢出器檢出關(guān)于陰螺紋的坐標(biāo)值信息。
本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定用探針，優(yōu)選所述測(cè)頭前端球其直徑2r由2r＝P/(2cosα/2)的數(shù)學(xué)式表示。
即，本發(fā)明者們明白在實(shí)際的通過(guò)測(cè)頭進(jìn)行的陰螺紋中徑測(cè)定中，測(cè)頭前端球向螺紋牙型的螺紋升角的方向傾斜，在螺紋的軸剖面中，不與螺紋牙型的斜面接觸，在從該螺紋的剖面上偏離的位置相接觸。另外，由于測(cè)頭前端球與螺紋牙型及測(cè)定面間產(chǎn)生彈性變形，因此，可以確認(rèn)實(shí)際上使測(cè)頭前端球接觸而得的測(cè)定結(jié)果會(huì)產(chǎn)生誤差。另外，還能夠確認(rèn)在陰螺紋中徑的運(yùn)算式中所包含的參數(shù)也會(huì)產(chǎn)生誤差。進(jìn)而，本發(fā)明者們明白為了大幅度提高陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定的準(zhǔn)確性，盡量減小可能對(duì)所述陰螺紋中徑的測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生惡劣影響的誤差的影響非常重要。進(jìn)而，通過(guò)選擇最合適的測(cè)頭前端球直徑，特別是通過(guò)使用直徑2r由2r＝P/(2cosα/2)的數(shù)學(xué)式表示的測(cè)頭前端球，實(shí)際上對(duì)陰螺紋上接觸測(cè)頭前端球所得的測(cè)定結(jié)果的所述誤差的影響能夠大幅度降低。
在本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定用探針中，優(yōu)選所述測(cè)頭包括本體側(cè)測(cè)頭軸部及前端側(cè)測(cè)頭軸部。
在此，所述本體側(cè)測(cè)頭軸部具有所述測(cè)頭軸與陰螺紋的軸線一致的測(cè)頭軸線。
另外，所述前端側(cè)測(cè)頭軸部具有與所述本體側(cè)測(cè)頭軸部相垂直、且與所述坐標(biāo)值信息的檢出方向平行的測(cè)頭軸線。所述前端側(cè)測(cè)頭軸部在前端具有所述測(cè)頭前端球。
在本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定用探針中，優(yōu)選所述檢出器包括應(yīng)變規(guī)或標(biāo)尺。
在此，所述應(yīng)變規(guī)或標(biāo)尺設(shè)于所述探針本體至所述測(cè)頭軸上。該應(yīng)變規(guī)或標(biāo)尺檢出有關(guān)陰螺紋的坐標(biāo)值信息。
另外，為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定裝置的特征在于，具有所述螺紋測(cè)定用探針、坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體、內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器及中徑運(yùn)算器。
在此，所述坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體，設(shè)置陰螺紋，使在該陰螺紋與該螺紋測(cè)定用探針之間相對(duì)自由移動(dòng)。
另外，所述內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器根據(jù)將具有對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距而選擇的直徑的測(cè)頭前端球抵接于陰螺紋的螺紋槽而測(cè)定的坐標(biāo)值信息、測(cè)定內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw。內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw與圓筒直徑相等。該圓筒具有與該陰螺紋的軸線一致的中心軸線、且該測(cè)頭前端球抵接于該陰螺紋的螺紋槽時(shí)、通過(guò)該測(cè)頭前端球中心。
所述中徑運(yùn)算器根據(jù)由所述內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器測(cè)定的內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw、所述測(cè)頭前端球的直徑信息2r、該陰螺紋的螺紋牙型角信息α及螺距信息P，求得該陰螺紋中徑信息De。該中徑信息De通過(guò)De＝Dw+2r·cosec(α/2)-(P/2)·cot(α/2)的中徑運(yùn)算式而求得。
在此所說(shuō)的陰螺紋中徑為陽(yáng)螺紋與陰螺紋接觸的部分的平均直徑。即通過(guò)陰螺紋的牙型寬與溝槽寬相等的點(diǎn)的圓筒的直徑。
本發(fā)明中，也可以使用螺紋牙型數(shù)目來(lái)代替螺距P。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定方法，具有通過(guò)將具有對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距的直徑的測(cè)頭前端球?qū)嶋H抵接于陰螺紋的螺紋槽而測(cè)定內(nèi)側(cè)尺寸的內(nèi)側(cè)尺寸法測(cè)定工序，以及通過(guò)所述中徑運(yùn)算式而求得陰螺紋的中徑的中徑計(jì)算工序。其結(jié)果，能夠準(zhǔn)確進(jìn)行陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定。
本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定用探針具有直徑為對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距的測(cè)頭前端球。其結(jié)果，能夠準(zhǔn)確進(jìn)行陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定。
另外，本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定用探針，通過(guò)使用所述測(cè)頭前端球的直徑2r由2r＝P/(2cosα/2)的數(shù)學(xué)式表示，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定。
另外，本發(fā)明所涉及的螺紋測(cè)定用探針，通過(guò)使用L型測(cè)頭或十字測(cè)頭，能夠更容易地進(jìn)行所述陰螺紋的自動(dòng)測(cè)定。
本發(fā)明所涉及的測(cè)定裝置具有本發(fā)明所涉及的測(cè)定用探針、坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體、將該螺紋測(cè)定用探針實(shí)際抵接于陰螺紋的螺紋槽而測(cè)定內(nèi)側(cè)尺寸的內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器、根據(jù)所述中徑運(yùn)算式求得陰螺紋的中徑的中徑運(yùn)算器。其結(jié)果，能夠準(zhǔn)確進(jìn)行陰螺紋的中徑的自動(dòng)測(cè)定。


圖1是本實(shí)施方式所涉及的螺紋測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖；圖2是本實(shí)施方式的內(nèi)側(cè)尺寸、中徑的說(shuō)明圖；圖3(A)～(D)是表示本實(shí)施方式所涉及的螺紋測(cè)定方法的處理順序的流程圖；圖4(A)～(C)是使用本實(shí)施方式所涉及的L型測(cè)頭的螺紋測(cè)定用探針的說(shuō)明圖；圖5(A)～(C)是使用本實(shí)施方式所涉及的十字測(cè)頭的螺紋測(cè)定用探針的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
第一實(shí)施方式圖1表示用于實(shí)施本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的螺紋測(cè)定方法的螺紋測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)。
圖1所示的螺紋測(cè)定裝置10具有坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12及螺紋測(cè)定用探針14。
在此，坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12由CNC式三維測(cè)定機(jī)本體等構(gòu)成。坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12設(shè)置陰螺紋16，使陰螺紋16與螺紋測(cè)定用探針14之間相對(duì)自由移動(dòng)。
另外，螺紋測(cè)定用探針14設(shè)于坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12上。螺紋測(cè)定用探針14具有探針本體18和測(cè)頭20。
探針本體18相對(duì)于設(shè)置于坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12上的陰螺紋16相對(duì)自由移動(dòng)而設(shè)置。探針本體18檢出與陰螺紋16相關(guān)的坐標(biāo)值信息。
測(cè)頭20設(shè)于探針本體18上。測(cè)頭20在測(cè)頭20的前端包含有測(cè)頭前端球22。測(cè)頭前端球22具有對(duì)應(yīng)于陰螺紋16的螺距而選擇的最合適的直徑。
在實(shí)施方式中，螺紋測(cè)定用探針為包含測(cè)頭20的仿形探針。通過(guò)在陰螺紋的壁面上，一邊使探針的測(cè)頭前端球22仿形而在軸向移動(dòng)，一邊獲取一定時(shí)間間隔內(nèi)的坐標(biāo)值信息，從而測(cè)定陰螺紋壁面的坐標(biāo)值信息(陰螺紋形狀信息)。
螺紋測(cè)定裝置10具有內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器30和中徑運(yùn)算器32。
在此，所示內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器30進(jìn)行內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序。即，內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器30根據(jù)將具有對(duì)應(yīng)于陰螺紋16的螺距而選擇的直徑的測(cè)頭前端球22抵接于陰螺紋16的螺紋槽而測(cè)定的坐標(biāo)值信息、測(cè)定內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw。內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw與圓筒直徑相等。該圓筒具有與該陰螺紋16的軸線一致的中心軸線、且通過(guò)該測(cè)頭前端球22抵接于該陰螺紋16的螺紋槽時(shí)的測(cè)頭前端球22的中心。
所述中徑運(yùn)算器32進(jìn)行中徑計(jì)算工序。即，中徑運(yùn)算器32根據(jù)由所述內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器30測(cè)定的內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw、所述測(cè)頭前端球22的直徑信息2r、該陰螺紋16的螺紋牙型角信息α及螺距信息P，求得該陰螺紋16的中徑信息De。該中徑信息De通過(guò)De＝Dw+2r·cosec(α/2)-(P/2)·cot(α/2)的中徑運(yùn)算式而求得。
本實(shí)施方式中，內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器30具有測(cè)定控制裝置34、螺紋槽檢出裝置36及內(nèi)側(cè)尺寸運(yùn)算器38。
在此，測(cè)定控制裝置34進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12的各軸的移動(dòng)及測(cè)定的操作。在本實(shí)施方式中，測(cè)定控制裝置34控制坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12的動(dòng)作，以使測(cè)頭前端球22沿螺紋軸方向在陰螺紋16的壁面上移動(dòng)、而檢出朝向測(cè)頭前端球22的陰螺紋徑向外側(cè)的最大位移點(diǎn)。
螺紋槽檢出裝置36進(jìn)行螺紋槽檢出工序。即，螺紋槽檢出裝置36在陰螺紋的壁面上在周向偏離規(guī)定角度的兩個(gè)以上的測(cè)定位置(例如三個(gè)測(cè)定位置)上，進(jìn)行螺紋槽檢出。該螺紋槽檢出根據(jù)使測(cè)頭前端球22沿螺紋軸方向在陰螺紋16的壁面上移動(dòng)而測(cè)定的坐標(biāo)值信息、檢出測(cè)頭前端球22的朝向陰螺紋徑向外側(cè)的最大位移點(diǎn)。該最大位移點(diǎn)為測(cè)頭前端球22完全進(jìn)入陰螺紋16的螺紋槽中時(shí)的最大位移點(diǎn)。
內(nèi)側(cè)尺寸運(yùn)算器38進(jìn)行內(nèi)側(cè)尺寸計(jì)算工序。即，內(nèi)側(cè)尺寸運(yùn)算器38根據(jù)螺紋槽檢出裝置36檢出的各螺紋槽的坐標(biāo)值信息而求得內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw。內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw與所述圓筒的直徑相等。
另外，在本實(shí)施方式中，由于螺紋測(cè)定用探針14與陰螺紋16的相對(duì)移動(dòng)在陰螺紋16的軸向(Z方向)、與陰螺紋16的軸線垂直的方向(XY方向)進(jìn)行，因此，螺紋測(cè)定用探針14設(shè)于坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12的Z軸主軸40上。螺紋測(cè)定用探針14相對(duì)于坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12在XYZ軸方向相對(duì)自由移動(dòng)。另外，陰螺紋16設(shè)置于坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12的工作臺(tái)42上，而使坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12的Z軸方向與陰螺紋16的軸向平行。
本實(shí)施方式中，為使所述各工序在螺紋測(cè)定裝置10自動(dòng)實(shí)施，而具有計(jì)算機(jī)44、控制器46。
在此，計(jì)算機(jī)44用于進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12的動(dòng)作控制及數(shù)據(jù)處理。
控制器46設(shè)于計(jì)算機(jī)44與坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12之間?？刂破?6根據(jù)計(jì)算機(jī)44發(fā)出的指示而使坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體12進(jìn)行動(dòng)作。
本實(shí)施方式所涉及的螺紋測(cè)定裝置10如以上概述而構(gòu)成，下面對(duì)其作用進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式中使用在測(cè)頭軸的前端、具有直徑為對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距所選擇的直徑的測(cè)頭前端球22的螺紋測(cè)定用探針，測(cè)定如圖2所示的內(nèi)側(cè)尺寸Dw。在圖2中記載了包含陰螺紋16的軸線的剖面圖。進(jìn)而，根據(jù)所述中徑運(yùn)算式求得陰螺紋16的中徑De。
在此，陰螺紋16的內(nèi)側(cè)尺寸Dw與圓筒54的直徑相等，該圓筒具有與陰螺紋16的軸線50一致的中心軸線52、且通過(guò)當(dāng)直徑為2r的測(cè)頭前端球22抵接于該陰螺紋16的螺紋槽時(shí)的該測(cè)頭前端球22的中心。
另外，陰螺紋16的中徑De是指通過(guò)陰螺紋16的牙型寬與溝槽寬相等的點(diǎn)的圓筒56的直徑。
為此，在本實(shí)施方式中，具有如圖3所示的內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序(S10)及中徑計(jì)算工序(S12)。
在此，內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序(S10)根據(jù)測(cè)頭前端球22抵接于陰螺紋16所測(cè)定的坐標(biāo)值信息，測(cè)定內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw。內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw與圓筒的直徑相等，該圓筒具有與陰螺紋的軸線一致的中心軸線、且通過(guò)當(dāng)測(cè)頭前端球22抵接于陰螺紋16的螺紋槽時(shí)的測(cè)頭前端球22的中心。
中徑計(jì)算工序(S12)根據(jù)由內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序(S10)測(cè)定的內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw、測(cè)頭前端球22的直徑信息2r、陰螺紋16的螺紋牙型角信息α及陰螺紋16的螺距信息P，求得陰螺紋16的中徑信息De。中徑信息De通過(guò)De＝Dw+2r·cosec(α/2)-(P/2)·cot(α/2)的中徑運(yùn)算式而求得。
在本實(shí)施方式中，內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序(S10)具有螺紋槽檢出工序(S14)、及內(nèi)側(cè)尺寸計(jì)算工序(S16)。
在此，內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序(S10)在使測(cè)頭前端球22接觸陰螺紋16的螺紋孔的壁面的狀態(tài)下、使測(cè)頭前端球22在陰螺紋16的軸向移動(dòng)、檢出測(cè)頭前端球22的朝向陰螺紋徑向外側(cè)(X方向或Y方向)的最大位移點(diǎn)。這是在測(cè)頭前端球22完全進(jìn)入陰螺紋16的螺紋槽時(shí)進(jìn)行檢出。
即，在本實(shí)施方式中，螺紋槽檢出工序(S14)中測(cè)頭20插入陰螺紋16的螺紋孔(圖3(A))。
將測(cè)頭前端球22壓入陰螺紋16的完全螺紋部、例如螺紋孔的上部至第四溝槽處(圖3(B))。
由測(cè)頭前端球22進(jìn)行螺紋孔壁面的跟蹤(圖3(C))。即，使測(cè)頭前端球22一邊壓著螺紋孔壁面，一邊沿陰螺紋的軸向(Z軸方向)移動(dòng)。此時(shí)，在朝向螺紋孔的半徑方向外側(cè)的最大位移點(diǎn)，推測(cè)測(cè)頭前端球22完全進(jìn)入陰螺紋的螺紋槽(溝槽)中。
這是在螺紋孔的壁面上于周向上具有間隔的三個(gè)位置以上、即如圖3(D)從上方看螺紋孔的圖所示，在螺紋槽的周向上具有間隔的三個(gè)測(cè)定位置60、62、64上進(jìn)行。
內(nèi)側(cè)尺寸計(jì)算工序(S16)通過(guò)根據(jù)螺紋槽檢出工序(S14)中檢出的各測(cè)定位置60、62、64的螺紋槽66、68、70的坐標(biāo)值信息求出圓筒的直徑，而求得內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw。
這樣，在本實(shí)施方式中，根據(jù)由實(shí)際使測(cè)頭前端球22抵接于陰螺紋16所測(cè)定的內(nèi)側(cè)尺寸Dw、所述中徑運(yùn)算式等，求得中徑De。
其結(jié)果，在本實(shí)施方式中，與不考慮這些組合的情況相比，能夠更加準(zhǔn)確地進(jìn)行陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定。
例如，在本實(shí)施方式中，在CNC式三維測(cè)定機(jī)上能夠準(zhǔn)確測(cè)定陰螺紋的中徑。
另外，在本實(shí)施方式中，由于自動(dòng)測(cè)定，比使用陰螺紋規(guī)的手動(dòng)測(cè)定的測(cè)定效率高。
在本實(shí)施方式中，通過(guò)將此融入高精度加工陰螺紋的制造工序中，能夠準(zhǔn)確而容易地進(jìn)行陰螺紋中徑的定量管理。
測(cè)定的準(zhǔn)確性但是，為了更加準(zhǔn)確地進(jìn)行陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定，螺紋測(cè)定用探針14優(yōu)選使用測(cè)頭前端球22的直徑2r由2r＝P/(2cosα/2)的數(shù)學(xué)式表示。
以下，對(duì)本實(shí)施方式中優(yōu)選的測(cè)頭前端球22的直徑2r與陰螺紋16的米制螺距P(統(tǒng)一螺紋牙型數(shù))之間的關(guān)系，以具體例子表示。




這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠根據(jù)陰螺紋16的形狀使測(cè)頭前端球22的直徑2r最佳化，另外，通過(guò)采用與所述中徑運(yùn)算式的中徑計(jì)算的組合，在自動(dòng)測(cè)定陰螺紋16的中徑時(shí)，能夠大幅度提高準(zhǔn)確性。即，與不考慮測(cè)頭前端球22的直徑2r的情況相比，能夠大幅度提高準(zhǔn)確性。
即，即使在目前，也會(huì)考慮如特開(kāi)2001-82952號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的利用三維測(cè)定機(jī)的螺紋形狀測(cè)定。但是，即使在這樣的三維測(cè)定機(jī)中，特別在陰螺紋的中徑測(cè)定的準(zhǔn)確性這一點(diǎn)上，還留有改進(jìn)的余地。目前還不存在能夠解決該問(wèn)題的合適的技術(shù)。
對(duì)此，本發(fā)明的發(fā)明者對(duì)陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定的研究結(jié)果，注意到了以下幾點(diǎn)。
即，在由以往的三維測(cè)定機(jī)的螺紋形狀測(cè)定中，基本上不過(guò)是進(jìn)行圖像處理上的測(cè)定。即，根據(jù)由仿形測(cè)定結(jié)果而求得的螺紋形狀做成假想的螺紋形狀。在圖像處理上，將假想的三針規(guī)抵接于假想的螺紋形狀上而求得中徑的處理仍然為技術(shù)常識(shí)。
在此可知，從實(shí)際的螺紋測(cè)定向圖像處理上的假想上的螺紋測(cè)定變換時(shí)，潛伏著產(chǎn)生測(cè)定誤差的重要因素。
具體地講，從實(shí)際的陰螺紋形狀向假想上的陰螺紋形狀變換(進(jìn)行近似)時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差。另外，從實(shí)際的測(cè)頭前端球形狀向假想上的測(cè)頭前端球形狀進(jìn)行近似時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差。為此，實(shí)際的陰螺紋上的由測(cè)頭前端球的接觸的實(shí)測(cè)不同于對(duì)假想上的陰螺紋形狀的通過(guò)與假想上的測(cè)頭前端球形狀的接觸而進(jìn)行的模擬。
即使在這樣的實(shí)際螺紋測(cè)定與假想上的螺紋測(cè)定之間存在誤差，以往，也并不考慮它們之間的修正。另外，它們的修正也非常困難?？芍@樣的誤差在利用三維測(cè)定機(jī)進(jìn)行陰螺紋中徑測(cè)定時(shí)，成為妨礙提高準(zhǔn)確性的原因。
對(duì)此，本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在利用三維測(cè)定機(jī)進(jìn)行陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定中，為了提高準(zhǔn)確性，將以下點(diǎn)組合是非常有效的。即，不是在假想上進(jìn)行螺紋測(cè)定，而是實(shí)際上將三維測(cè)定機(jī)的陰螺紋測(cè)定用探針抵接于陰螺紋而進(jìn)行內(nèi)側(cè)尺寸的測(cè)定、與由所述中徑運(yùn)算式的進(jìn)行中徑計(jì)算進(jìn)行組合。
而且，發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)，如果僅直接測(cè)定內(nèi)側(cè)尺寸，則難以謀求令人滿意的準(zhǔn)確性的提高。另外，還發(fā)現(xiàn)特別是使用具有下面所述的最合適的測(cè)頭前端球直徑的測(cè)定用探針是非常有效的，所述最合適的測(cè)頭前端球直徑選擇為為了使可能對(duì)所述陰螺紋中徑的測(cè)定結(jié)果起到不好作用的誤差的影響減少到最小而的。這些結(jié)果使本發(fā)明得以完成。
對(duì)該機(jī)能還存在不明之處，但可以認(rèn)為是由于通過(guò)使用具有使可能對(duì)所述陰螺紋中徑的測(cè)定結(jié)果起到不好作用的誤差的影響減少到最小而選擇的最合適的測(cè)頭前端球直徑的陰螺紋測(cè)定用探針而進(jìn)行實(shí)際內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定，特別是由于提高了測(cè)頭前端球?qū)﹃幝菁y的螺紋槽(溝槽)的適當(dāng)接觸位置的再現(xiàn)性(準(zhǔn)確性)等。
測(cè)定的容易化為了更容易地進(jìn)行陰螺紋中徑的測(cè)定，在測(cè)頭形狀上所作的工作也非常重要。
即，在陰螺紋中徑測(cè)定中，為了使測(cè)頭軸前端的測(cè)頭前端球與陰螺紋的螺紋槽(溝槽)接觸，因此，使測(cè)頭軸不與螺紋牙型干涉所作的工作非常重要。
L型測(cè)頭為此，在本實(shí)施方式中，采用如圖4所示的L型測(cè)頭也非常重要。
圖4(A)為L(zhǎng)型測(cè)頭的整體圖，圖4(B)為L(zhǎng)型測(cè)頭的擴(kuò)大圖，圖4(C)為以該L型測(cè)頭進(jìn)行測(cè)定的順序的說(shuō)明圖。
在圖4中，測(cè)頭20優(yōu)選L形狀。該L型測(cè)頭20包含本體側(cè)測(cè)頭軸部70及前端側(cè)測(cè)頭軸部72。在此，本體側(cè)測(cè)頭軸部70具有與螺紋軸一致的測(cè)頭軸線。另外，前端側(cè)測(cè)頭軸部72與本體側(cè)測(cè)頭軸部70a相垂直，在前端具有測(cè)頭前端球22。
另外，在同一圖中，為了更恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定，檢出器優(yōu)選包含應(yīng)變規(guī)74a、74b。
在此，應(yīng)變規(guī)74a、74b設(shè)于本體側(cè)測(cè)頭軸部70處。為了得到陰螺紋的坐標(biāo)值信息，應(yīng)變規(guī)74a、74b檢出前端側(cè)測(cè)頭軸部72方向的變形信息(方向、位移量)。
本實(shí)施方式中，根據(jù)應(yīng)變規(guī)74a、74b所檢出的變形信息，檢出測(cè)頭前端球22的陰螺紋徑向(X軸方向或Y軸方向)的坐標(biāo)值信息(例如位置信息或位移信息)。
其結(jié)果，在本實(shí)施方式中使用如圖4所示的L型測(cè)頭，每當(dāng)各測(cè)定位置的測(cè)定結(jié)束時(shí)，通過(guò)使螺紋測(cè)定用探針旋轉(zhuǎn)，能夠容易地在三個(gè)以上的位置上進(jìn)行相同測(cè)定。
通過(guò)進(jìn)行例如如圖4(C)所示的三個(gè)測(cè)定位置60、62、64的測(cè)定，能夠容易地進(jìn)行極其準(zhǔn)確的內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定。這樣，能夠更容易地進(jìn)行極其準(zhǔn)確的中徑測(cè)定。
十字測(cè)頭在本實(shí)施方式中，采用如圖5所示的十字測(cè)頭來(lái)代替L型測(cè)頭也是非常重要的。
圖5(A)為十字測(cè)頭的整體圖，圖5(B)為十字測(cè)頭的擴(kuò)大圖，圖5(C)為以該十字測(cè)頭進(jìn)行測(cè)定的順序的說(shuō)明圖。
在圖5中，在測(cè)頭前端球接觸陰螺紋的螺紋槽(溝槽)而進(jìn)行測(cè)定時(shí)，為使測(cè)頭前端球不與螺紋牙型干涉，而優(yōu)選使測(cè)頭軸為十字形狀。該十字狀測(cè)頭軸包含本體側(cè)測(cè)頭軸部70及四個(gè)前端側(cè)測(cè)頭軸部72a、72b、72c、72d。在此，本體側(cè)測(cè)頭軸部70向陰螺紋的軸線方向延伸。另外，前端側(cè)測(cè)頭軸部72a、72b、72c、72d分別與本體側(cè)測(cè)頭軸部70垂直，而且在與陰螺紋軸線垂直的方向，相互錯(cuò)開(kāi)90度。
在具有如圖5所示的十字測(cè)頭的螺紋測(cè)定用探針中，為了更恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定，優(yōu)選包含應(yīng)變規(guī)作為檢出器。
在圖5中，應(yīng)變規(guī)包含檢出例如X軸方向的變形信息的應(yīng)變規(guī)74a、74b，及檢出Y軸方向的變形信息的應(yīng)變規(guī)74c、74d。
本實(shí)施方式中，通過(guò)使用如圖5所示的十字測(cè)頭，不需使螺紋測(cè)定用探針旋轉(zhuǎn)而能夠容易地進(jìn)行四個(gè)測(cè)定位置的測(cè)定。
例如，如圖5(C)所示，能夠不使螺紋測(cè)定用探針旋轉(zhuǎn)，而按順序進(jìn)行由測(cè)頭前端球22a進(jìn)行的對(duì)測(cè)定位置60的測(cè)定、由測(cè)頭前端球22b進(jìn)行的測(cè)定位置62的測(cè)定、及由測(cè)頭前端球22c進(jìn)行的對(duì)測(cè)定位置64的測(cè)定。
如圖5所示的十字測(cè)頭由于與所述L型測(cè)頭相同，能夠容易地進(jìn)行極其準(zhǔn)確的內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定，因此，能夠更加容易地進(jìn)行準(zhǔn)確的中徑測(cè)定。
進(jìn)而，由于十字測(cè)頭并不進(jìn)行測(cè)頭的旋轉(zhuǎn)，而能夠迅速進(jìn)行更多的測(cè)定位置的測(cè)定，與所述L型測(cè)頭相比，能夠更高效地進(jìn)行測(cè)定。
在此，優(yōu)選以標(biāo)尺代替所述應(yīng)變規(guī)作為所述檢出器。
另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)使用由仿形探針進(jìn)行的仿形測(cè)定工序的例子進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不局限于此，也可以優(yōu)選由觸針進(jìn)行的點(diǎn)測(cè)定。
另外，在所述結(jié)構(gòu)中，根據(jù)有關(guān)陰螺紋的坐標(biāo)值信息求得假想上的圓筒、而從其直徑求得內(nèi)側(cè)尺寸的例子進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不局限于此，也可優(yōu)選直接求得內(nèi)側(cè)尺寸。即，通過(guò)求得在以陰螺紋的軸線為中心偏離180度的、陰螺紋的相對(duì)方向的螺紋槽(溝槽)上的兩個(gè)測(cè)定點(diǎn)上、按順序抵接測(cè)頭前端球時(shí)的測(cè)頭前端球中心位置的隔離距離，能夠直接求得內(nèi)側(cè)尺寸。
其結(jié)果，本實(shí)施方式通過(guò)由選擇對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距的最合適的測(cè)頭前端球直徑的螺紋測(cè)定用探針進(jìn)行直接測(cè)定，能夠無(wú)須取得大量的形狀數(shù)據(jù)而直接計(jì)算出陰螺紋中徑。因此，本實(shí)施方式能夠更大幅度地提高采用由三維測(cè)定機(jī)進(jìn)行的陰螺紋中徑的自動(dòng)測(cè)定時(shí)的測(cè)定的準(zhǔn)確性。
本實(shí)施方式所涉及的包含對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距所選擇直徑的測(cè)頭前端球的螺紋測(cè)定用探針及根據(jù)所述中徑運(yùn)算式進(jìn)行的中徑計(jì)算，適用于特開(kāi)2001-82952號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)，還能夠用于陰螺紋中徑以外的螺紋形狀特性值，例如陽(yáng)螺紋的中徑、有效深度等的測(cè)定。
本發(fā)明主張2006年3月16日提出的日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2006-72862號(hào)的優(yōu)先權(quán)，在此編入。
權(quán)利要求
1.一種螺紋測(cè)定方法，其特征在于，具有內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序及中徑計(jì)算工序，所述內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序?yàn)槭褂镁邆渚哂袑?duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距而選擇的測(cè)頭前端球直徑的螺紋測(cè)定用探針的坐標(biāo)測(cè)定機(jī)，根據(jù)將該測(cè)頭前端球抵接于該陰螺紋的螺紋槽而測(cè)定的坐標(biāo)值信息，測(cè)定內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw，該內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw，其與圓筒的直徑相等，該圓筒具有與該陰螺紋的軸線一致的中心軸線、且通過(guò)該測(cè)頭前端球抵接于該陰螺紋的螺紋槽時(shí)的該前端球中心；所述中徑計(jì)算工序?yàn)楦鶕?jù)由該內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序測(cè)定的內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw、該測(cè)頭前端球的直徑信息2r、該陰螺紋的螺紋牙型角信息α及螺距信息P，通過(guò)De＝Dw+2r·cosec(α/2)-(P/2)·cot(α/2)的中徑運(yùn)算式計(jì)算該陰螺紋中徑信息De。
2.如權(quán)利要求1所述的螺紋測(cè)定方法，其特征在于，具有螺紋槽檢出工序和內(nèi)側(cè)尺寸計(jì)算工序，所述螺紋槽檢出工序?yàn)樗鰞?nèi)側(cè)尺寸測(cè)定工序在陰螺紋的壁面且在周向上偏離規(guī)定角度的兩個(gè)以上的測(cè)定位置上進(jìn)行螺紋槽檢出，該螺紋槽檢出為在使所述測(cè)頭前端球接觸所述陰螺紋的壁面的狀態(tài)下、在該測(cè)頭前端球完全進(jìn)入該陰螺紋的螺紋槽時(shí)、檢出在使該測(cè)頭前端球在該螺紋軸向移動(dòng)時(shí)的該測(cè)頭前端球的朝向該陰螺紋徑向外側(cè)的最大位移點(diǎn)；所述內(nèi)側(cè)尺寸計(jì)算工序?yàn)楦鶕?jù)在所述螺紋槽檢出工序檢出的各螺紋槽的坐標(biāo)值信息，計(jì)算所述內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw。
3.一種螺紋測(cè)定用探針，其設(shè)于坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體上，用于陰螺紋中徑的測(cè)定，其特征在于，具有對(duì)所述坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體上的陰螺紋相對(duì)自由移動(dòng)地設(shè)置的探針本體；包含設(shè)于所述探針本體上的測(cè)頭軸、及設(shè)于該測(cè)頭軸的前端且具有對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距而選擇的直徑的測(cè)頭前端球的測(cè)頭；設(shè)于所述探針本體至所述測(cè)頭、用于檢出有關(guān)陰螺紋的坐標(biāo)值信息的檢出器；所述測(cè)頭前端球具有對(duì)應(yīng)于陰螺紋的螺距所選擇的直徑。
4.如權(quán)利要求3所述的螺紋測(cè)定用探針，其特征在于，所述測(cè)頭前端球，其直徑2r由2r＝P/(2cosα/2)的數(shù)學(xué)式表示。
5.如權(quán)利要求3所述的螺紋測(cè)定用探針，其特征在于，所述測(cè)頭的所述測(cè)頭軸包含具有與陰螺紋的軸線一致的測(cè)頭軸線的本體側(cè)測(cè)頭軸部；和具有與所述本體側(cè)測(cè)頭軸部相垂直、且與所述坐標(biāo)值信息的檢出方向平行的測(cè)頭軸線、在前端具有所述測(cè)頭前端球的前端側(cè)測(cè)頭軸部。
6.如權(quán)利要求3所述的螺紋測(cè)定用探針，其特征在于，所述檢出器設(shè)于所述探針本體至所述測(cè)頭軸上，包含用于檢出有關(guān)陰螺紋的坐標(biāo)值信息的應(yīng)變規(guī)或標(biāo)尺。
7.一種螺紋測(cè)定裝置，其具有如權(quán)利要求3所述的螺紋測(cè)定用探針，及設(shè)置陰螺紋、使該陰螺紋與所述螺紋測(cè)定用探針之間相對(duì)自由移動(dòng)的坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體，其測(cè)定所述陰螺紋中徑，其特征在于，具有內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器及中徑運(yùn)算器，所述內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器為根據(jù)將所述測(cè)頭前端球抵接于陰螺紋的螺紋槽而測(cè)定的坐標(biāo)值信息，測(cè)定內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw，該內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw與圓筒的直徑相等，該圓筒具有與該陰螺紋的軸線一致的中心軸線、且通過(guò)該測(cè)頭前端球抵接于該陰螺紋的螺紋槽時(shí)的該測(cè)頭前端球中心；所述中徑運(yùn)算器為根據(jù)由所述內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器測(cè)定的內(nèi)側(cè)尺寸信息Dw、所述測(cè)頭前端球的直徑信息2r、該陰螺紋的螺紋牙型角信息α及螺距信息P，通過(guò)De＝Dw+2r·cosec(α/2)-(P/2)·cot(α/2)的中徑運(yùn)算式求出該陰螺紋中徑信息De。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺紋測(cè)定裝置，其特征在于，具有內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器和中徑運(yùn)算器，所述內(nèi)側(cè)尺寸測(cè)定器將具有對(duì)應(yīng)于設(shè)置于坐標(biāo)測(cè)定機(jī)本體的陰螺紋的螺距而選擇的直徑的測(cè)頭前端球抵接于該陰螺紋的螺紋槽，測(cè)定該陰螺紋的內(nèi)側(cè)尺寸信息D
文檔編號(hào)G01B3/46GK101038148SQ20071008855
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者松宮貞行, 新井雅典 申請(qǐng)人:三豐株式會(huì)社