JP2018179888A - ねじ先端部位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良くねじの先端部位置を検出する技術を提供する。
【解決手段】先端側がテーパー形状を有するねじ１の先端部１１の位置を、ピース２の平面部２１を用いて検出する方法であり、ねじ１の先端部１１および該先端部１１に非接触の平面部２１にレーザを照射するレーザ照射工程と、レーザ照射により得られるピース２と先端部１１との距離に基づいて、先端部１１の位置を検出する先端部位置検出工程と、を含むようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ先端部位置検出方法に関し、例えば、油井管の寸法測定分野に関する管端検出方法に関する。

従来、油井管の管端位置測定を行い、先端部から基準距離の位置の寸法を測定し、油井管とそのカップリングの締結のシール性の保証を行っている。この油井管の管端位置測定の技術としては、例えば、特許文献１では、円柱状のピースを管端（ねじ先端部）に押し当てて、その端面座標をＣＣＤカメラ等の光学装置によって読み取る技術が開示されている。

特開平９−２６４７１９号公報

しかしながら、上記の技術では、ねじ先端部と円柱状のピースとの隙間の空間が光の回折により影となり、管端の位置を正確には捉えられないという問題がある。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、精度良くねじの先端部位置を検出する技術を提供することを目的とする。

本発明の要旨は以下の通りである。
［１］先端側がテーパー形状を有するねじの先端部の位置を検出する方法であり、
前記ねじの先端部および該先端部に非接触の前記平面部にレーザを照射するレーザ照射工程と、
レーザ照射により得られる前記ピースと前記先端部との距離情報に基づいて、前記先端部の位置を検出する先端部位置検出工程と、
を含む、ねじ先端部位置検出方法。

本発明によれば、精度良くねじの先端部位置を検出することができる。

本発明のねじ先端部位置検出方法を説明するためのねじ、ピース、レーザ距離計の模式図である。 本発明のねじ先端部位置検出方法を説明するためのフロー図である。 関連技術のねじ先端部位置検出方法で用いるねじとピースを説明するための図である。 関連技術のねじ先端部位置検出方法を説明するためのシルエット画像の図である。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

まず、本発明のねじ先端部位置検出方法を説明する前に、関連技術のねじ先端部位置検出方法について、図３および図４を参照しながら説明する。

図３は、関連技術のねじ先端部位置検出方法で用いるねじとピースを説明するための図である。図４は、関連技術のねじ先端部位置検出方法を説明するためのシルエット画像の図である。図３に示すように、関連技術のねじ先端部位置検出方法では、ピース２の基準面となる平面部２１にねじ１の先端部１１を接触させて、先端部１１の位置を検出する。ねじ１は、先端部１１から軸方向に順にテーパー部１２と平坦部１３とが形成されている。

この関連技術のねじ先端部位置検出方法では、先端部１１の位置をＣＣＤカメラ等の光学装置によって読み取って判定する。しかしながら、関連技術の方法で測定する先端部１１の位置の精度は十分ではない。この点について図４を参照しながら説明すると、光学装置を用いて検出されるねじ１およびピース２のシルエット（図中（ａ）参照）と、正確なシルエット（図中（ｂ）参照）とにはずれがある。これは、先端部１１とピース２とで形成される隙間に、光の回折現象により影となる部分（図中（ｃ）参照）が発生するためである。これにより、関連技術では、上記の影に由来する窪みを先端部の位置（図中（ｄ）参照）として検出し、実際の先端部１１の位置（図中（ｅ）参照）に対して誤差を発生させる（図中（ｆ）参照）。そして、先端部位置から基準距離（図中（ｇ）参照）離れた位置におけるねじ寸法測定値に誤差を発生させるという問題が生じる。

例えば、管端円弧部分の径測定においては、従来技術の接触式のハンドゲージを用いた場合に対して、誤差が〜２００μｍとなり、油井管の寸法許容誤差：数百μｍに対して無視できないほどの大きさとなる場合がある。このとき、管端方向の位置の誤差は〜２００μｍ程度となっている。

これに対し、本発明は、ライン型のレーザ距離計等を用いて、光学系との基準合わせに必要なピース２（基準ピース）をライン型のレーザ距離計の視野内に配置し、ねじ１の先端部１１位置を算出する。

すなわち、本発明のねじ先端部位置検出方法は、先端側がテーパー形状を有するねじ１の先端部１１の位置を、ピース２の平面部２１（基準面）を用いて検出する方法であり、ねじ１の先端部１１および該先端部１１に非接触の平面部２１にレーザを照射するレーザ照射工程と、レーザ照射により得られるピース２と先端部１１との距離情報に基づいて、先端部１１の位置を検出する先端部位置検出工程と、を含む。

これにより、光の回折現象により、円柱状ピースと管にできる隙間の窪み付近の空間、正確な形状を捉えることができなくても、精度良くねじ１の先端部１１の位置を検出することができる。また、レーザ照射によって、光切断法を用いることにより得られた位置情報から、ねじ（管）１内部の形状を取得することもできる。

なお、本発明のねじ先端部位置検出方法は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有するコンピュータ等の情報処理装置と、シルエット画像を取得するための光学系と、レーザ距離計と、を備える制御装置（図示せず）により自動で実行することができる。

以下、図１および図２を参照しながら、本発明のねじ先端部位置検出方法の詳細を説明する。図１は、本発明のねじ先端部位置検出方法を説明するためのねじ、ピース、レーザ距離計の模式図である。図２は、本発明のねじ先端部位置検出方法を説明するためのフロー図である。

＜レーザ照射工程＞
本発明では、レーザ照射工程で、ねじ１の先端部１１および該先端部１１に非接触の平面部２１にレーザを照射する（ステップＳ１）。本工程の前に、ピース２の平面部２１を先端部１１に非接触にしつつ、用いるレーザ距離計３のレーザＸの照射範囲に位置するようにピース２を配置する（図１（Ａ）参照）。より精度良く先端部１１の位置を検出するためにも、ピース２の平面部２１とねじ１の軸方向は直交していることが好ましい。

また、レーザＸを照射するレーザ距離計３としては、ねじ１の先端部１１とピース２の平面部２１にレーザＸを照射することができれば、特に限定されず、例えば、ライン型のレーザ距離計を用いることができる。ここで、ライン型のレーザ距離計とは、ライン状のレーザ光を被測定対象物（ねじ１）に照射し、その反射光を受光素子により取得し、受光した受光素子の配列から三角測量に基づいて被測定対象物（ねじ１）との距離を算出する、光切断法を用いたレーザ距離計のことを指す。

また、より精度良く先端部１１の位置を検出するためにも、照射するレーザの軸方向は、ねじ１の軸方向と同じであることが好ましい。

レーザの強度は１０〜５０ｍＷ／ｍｍ^２とし、レーザ照射時間は１〜１０ｍｓｅｃとし、レーザ幅方向測定間隔は１０〜３０μｍとし、レーザ種類は青色半導体レーザ（波長４００ｎｍ程度）とすることが好ましい。

＜先端部位置検出工程＞
次いで、本発明では、先端部位置検出工程で、レーザ照射により得られるピース２と先端部１１との距離情報に基づいて、先端部１１の位置を検出する（ステップＳ２）。距離情報は、例えば、図１（Ｂ）に示すようなグラフ情報として得ることができる。そして、図１（Ｂ）中、ねじ１の先端部１１とピース２の平面部２１との距離Ｌから、先端部１１の位置を検出することができる。平面部２１の位置については、制御装置が予め把握しておいてもよいし、図１（Ｃ）に示すように、上記のレーザ照射工程と先端部位置検出工程と並行して、光学系を用いてシルエット画像等を得て把握してもよい。

これにより、実際の先端部１１の位置からのずれを低減したねじ１の先端部１１位置の検出を行うことができる（図１の（Ｃ）参照）。

以上、本発明によれば、精度良くねじの先端部位置を検出することができる。また、本発明によれば、また、ねじ（管）１内部の形状を取得することができる。

本発明のねじ先端部位置検出方法を用いれば、従来の方法に比べて誤差率を小さくすることができる。本発明の方法を基にした管端円弧部分の径測定においては接触式のハンドゲージを用いた場合に対して、２００μｍ程度であった誤差を、５μｍ程度まで減少させることができる。なお、本実施例で用いたねじは、ねじ先端部の形状として曲率が約１であり、寸法測定のためのねじ先端部位置からの基準距離が０．３〜０．８ｍｍである。

１ ねじ
１１ 先端部
１２ テーパー部
１３ 平坦部
２ ピース
２１ 平面部
３ レーザ距離計
Ｘ レーザ

Claims (1)

1. 先端側がテーパー形状を有するねじの先端部の位置を、ピースの平面部を用いて検出する方法であり、
   前記ねじの先端部および該先端部に非接触の前記平面部にレーザを照射するレーザ照射工程と、
   レーザ照射により得られる前記ピースと前記先端部との距離情報に基づいて、前記先端部の位置を検出する先端部位置検出工程と、
   を含む、ねじ先端部位置検出方法。

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