专利名称：一种测量螺帽内平行螺纹的牙规的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种专用以测量螺帽内平行螺纹的牙规，详而言之，系指一种可相当方便快速地测量螺纹有效径(或称节圆直径)尺寸，并以此得知螺帽在制造时攻牙过程中螺纹有效径尺寸误差趋向的牙规。
一般在螺纹的划分上，除所谓的三角螺纹、梯形螺纹、惠氏螺纹……，或公制螺纹、美制螺纹外，也有所谓平行螺纹和锥形螺纹的划分，其中锥形螺纹常用于管件上，而一般螺帽则通常为平行螺纹，本申请即是针对用以测量螺帽上平行螺纹所作的设计；首先对于已知本类螺纹的测量方式作一介绍，请参阅图1所示，是ISO国际标准所规定螺纹测试的表示方式，其中，D 为阴螺牙螺谷径的基准尺寸；d 为阳螺牙外径的基准尺寸；D2 为阴螺牙有效径的基准尺寸；d2 为阳螺牙有效径的基准尺寸；D1 为阴螺牙内径的基准尺寸；d1 为阳螺牙螺谷径的基准尺寸；H 为螺牙的高度；n 为每25.4毫米(1英寸)中螺牙的数目；P 为螺牙的宽度；其计算公式如下D2＝D－2×3／8 H＝D－0.6495 Pd2＝d－2×3／8 H＝d－0.6495 P
D1＝D－2×5／8 H＝D－1.0825 Pd1＝d－2×5／8 H＝d－1.0825 P对于螺纹尺寸的测量通常即以上述各公式作为测量的依据；然而对于一特定尺寸的螺帽而言，在攻制螺纹时，通常较重要的是螺纹有效径(节圆直径)的测量，并且在测量时允许一适当的误差，即允许在以公称尺寸为基准下有一下限及一上限，而列为品管合格的有效径位于该上限与下限之间，倘若螺纹的有效径小于上述下限，则螺帽便无法螺入该公称尺寸的螺丝中；又若螺纹的有效径大于上述上限，则螺帽螺入该公称尺寸的螺线时则会产生松动，故将螺帽内螺纹的有效径维持于公称尺寸上下限间，螺帽方可与螺丝作适当的螺合；但事实上螺帽内螺纹的有效径维持于公称尺寸的上下限间，如果距离公称尺寸很远，亦即距上、下限较近时，它与螺丝螺合的效果亦未尽理想，虽属合格产品，但亦仅能称其“刚刚能使用”。
螺帽的螺纹是以攻牙机攻制加工，所以在攻牙的同时必须随机抽样，以牙规测量在一固定时间内所攻制螺纹的有效径，作为品质管制的依据，若有超出公称尺寸上下限的现象，则表示攻牙机的工作产生问题，或用以攻牙的牙攻已发生磨损，必须予以调整或更换，才能继续加工攻制出符合品管要求的螺帽内螺纹。
请参阅图2，它显示了一般用于测示螺纹有效径的牙规，大致为一杆形体，而于两端分别各设有一截形成螺纹的测试部94、95，其中测试部94的螺纹有效径小于测试部95螺纹的有效径，这二个不同的有效径亦即为螺纹在某一公称尺寸下的上、下限，将内螺纹攻制完成的螺帽分别试着螺入于这二个测试部，若该螺帽可螺入有效径较小的测试部94，而不可螺入有效径较大的测试部95，则该螺帽的内螺纹即属符合品管标准，亦即该螺纹的有效径位于公称尺寸的上下限间；一般而言，在攻牙机启动进行攻牙作业后，须每间隔一适当时间，从所攻制的螺帽中随机取样，以上述牙规测量其有效径，例如，在启动两分钟时，从该前两分钟内所攻制的螺帽中随机取样以牙规测量内螺纹的有效径，再于其后两分钟亦以相同的方法进行检验；倘若取样的螺帽内螺纹有效径用上述牙规测量后，发现尺寸不符，即可能攻牙机的工作出现问题或牙攻已磨损，必须调整机器或更换牙攻后再行启动。但以上述仅具上、下限的牙规作测量，仅可知到攻制出来螺帽内螺纹有效径是否位于公称尺寸的上下限间，而不可得知螺帽内螺纹有效径的正确尺寸及在攻制过种中螺纹有效径的的递变情况，故品管的方式仅式仅在于获得良品与不良品的确认，而无法防止劣品产生或了解其劣品造成的原因，使品管作业的实效无法完全发挥。
从上所述，螺帽内螺纹的有效径维持于公称尺寸的上、下限间，若距公称尺寸甚远，亦即距上、下限较近时，它与螺丝螺合的效果也未尽理想，虽属合格良品，但亦仅能称其“刚刚能使用”；再者，随机取样仅为取出该段时间内极少数攻制完成的螺帽，倘若取出的螺帽内螺纹恰巧均为良品，而在攻牙时无法得知螺帽内螺纹有效径的变化趋向，因此即使该批攻制完成的螺帽内螺纹有效径已逐渐趋于不良品，或者其中有很多皆在不良品边缘；我们也无法得知，这样螺帽攻牙的品质将无法确认。一般也有螺帽生产厂商为使“刚刚能使用”的内螺纹趋向最佳品质，而将螺纹有效径公称尺寸的上、下限在作品管时主动予以缩小，使得在此严格要求下，即使是接近螺纹有效径上、下限的“刚刚能使用”的螺帽，其实仍属相当良好品质的产品；此举似乎可行，但相对地在生产线上将形成加工上的困难，且也只是提高品管中良品的要求层次而增加淘汰不良品比率，对于了解不良品发生原因而以品管分析辅助生产品质并无实质上的助益。
鉴于上述牙规的缺点，有人研制出一种ITC比较测定机(ITC COMPARATOR)，它主要包括二个成半圆形的牙规96、97，该二牙规96、97的间距可调整，使用时将随机取样的螺帽98套于该牙规上，并调整二者间距，便可测得该取样螺帽98内螺纹有效径尺寸并显示于一显示装置99上，这样可在螺帽内螺纹攻制过程中得知螺纹有效径变化情形，而及时采取对攻牙机的校正措施或更换已磨损的牙攻，这样，便可在生产中控制将螺帽内螺纹的有效径尺寸尽量维持在精确尺寸上，而大幅度提高螺帽整体品质。
然而，上述比较测定机因甚为精密，故呈现相当复杂的构造，操作也相当不便(须手动调整二牙规恰在适当的间距，方可测得较正确的螺纹有效径值)，且其造价亦因其内部的精密与复杂而相当昂贵，凡此种种均限制了该比较测定机的实用性。
因此，本实用新型发明人乃积极从事于牙规的改良及相关技术的研究，本着精益求精的态度，经多年的苦心思索，方完成本实用新型。
本实用新型的主要目的，是提供一种可精确测得取样螺帽的平行内螺纹有效径值，以得知内螺纹在攻制过程中有效径值变化的趋势，使能辅以品管的分析做适当的校正作业，以得到较佳精度的螺帽内螺纹品质的牙规改良构造。
本实用新型的另一主要目的是提供一种构造简单、使用方便的牙规改良构造。
本实用新型的再一目的是提供一种造价低廉的牙规改良构造。
为此，本实用新型设计了一种专门用于测量螺帽内平行螺纹的牙规，大体上呈一杆状体，而设有截径大小不同的两端部，于二端部之间自截径较小的端部向截径较大的端部均匀逐渐变大，而形成近似锥状的本体，且于该本体的周边设有供螺帽内螺纹螺设的螺纹；在测量时，将螺帽自截径较小的一端部旋入本体上，到螺帽无法再前进时，测出螺帽在本体上的位置，进而由一计算公式可得知攻牙时螺帽内螺纹有效径值的异变情形，从而可采取相对的应变措施，提高螺帽内螺纹攻制的品质；此外，可配合一旋帽装置及个人电脑一起使用，而更加简化本实用新型的操作，且可更迅速、更正确地得知攻牙过程中螺帽内螺纹有效径的异变。
有关本实用新型为达到上述目的、特征，所采用的技术手段及其功效，这里例举一较佳实施例并配合
如下，以更清楚了解本实用新型。
图1 是螺帽的剖视图；图2 是一般使用牙规的立体图；图3 是ITC比较测定机的立体图；图4 是本实用新型实施例的立体图；图5 是本实用新型实施例的剖视图；图6 是本实用新型实施例配合旋帽装置使用的立体图；图7 是本实用新型实施例配合旋帽装置使用的侧视图；图8 是本实用新型实施例配合旋帽装置及个人电脑使用时所绘制出来的有效径平均值及全距的曲线图。
图9 是柱状图形式表示图8中测量结果的分布图。
请参阅图4，它是本实用新型实施例的立体图，它大体上略呈一杆状体，具有不同大小截径的端部10、11，其中端部10的截面较小，而另一端部11截面较大，该二端部10、11截面的直径分别为一螺帽内螺纹公称尺寸所允许的下限及上限；在该二端部10、11间的本体12，其截面自端部10至端部11逐渐连续扩大，而形成一近似锥状，且于该本体12的周边设有螺纹13。
随机取样的螺帽可自端部10旋入于本体12周边的螺纹13上，由于该二端部10、11的截径分别为一螺纹公称尺寸所允许的上、下限，故当随机取样的螺帽螺于本体上时，若该螺帽为良品，则必然前进一段长度后便无法再前进；请参阅图5，假设端部10的直径系为Dm，端部
11直径为Dx，二端10、11的垂直距离为L，则(Dx－Dm)／L即为本体12自端部10起算每增加单位长度截面所增加的径向长度(设为Ld，这样，Ld× ((Dx-Dm))/(L) ＋Dm 即为取样螺帽内螺纹有效径的大小；故依照上述操作及计算方式，即可获得取样螺帽内螺纹有效径的正确值；为方便计算更可于本体12的周边刻上刻度，则取样螺帽前进的长度便可从刻度看出。
为使本实用新型的使用更为便利，本发明人还利用一套旋帽装置配合上述的牙规一起使用，请一并参阅图6及图7，该旋帽装置2系包括二转盘20、21，在该二转盘20、21的间留有一适当间距，且该二转盘依靠一转轴22相连，该转轴22的两端分别固定于二转盘20、21中央处，使二转盘20、21可一起转动；此外，该二转盘20、21及转轴22的整体可做上下适当的移动。
在上述二转盘20、21之间设置有一滚轮23，该滚轮23与上述二转盘20、21相互垂直，且其轮缘并未与该二转盘20、21的盘面接触；该滚轮23通过一转轴24与马达25连接，受马达25的控制而转动。
在转盘21相对于固置转轴22的盘面中央处固置一抵推杆26，该抵推杆26可随转盘21的转动而转动；在抵推杆26相对于固置转盘21的一端固定有一接合座27，该接合座27可接固上述本实用新型的牙规；在接固时，将本实用新型牙规的端部11接固于接合座27上，本体12向下延伸。
在使用上述的旋帽装置2时，首先启动马达25的开关使其运转，则滚轮23便开始转动；此时，在攻牙机攻制螺帽内螺纹的过程中便可在一段适当的间隔时间中随机取样将完成内螺纹攻制的螺帽置于本实用新型牙规的端部10上，并施加一向上抵推力，则抵推杆26便会向上抵推，而使二转盘20、21及转轴22向上移动，当转盘21向上移动一适当距离后，便会触及上述转动的滚轮23，在触及滚轮23的同时，滚轮23便会带动转盘21一起转动，转盘21转动也带动牙规本体12转动，而使取样的螺帽螺入本体12上，当螺进一适当长度后，螺帽便不能再前进，此时，松开螺帽，而二转盘20、21不再受抵推而恢复原位，牙规本体12也不再转动，这样，测出螺帽前进的长度，代入上述之公式，即可求出螺帽内螺纹有效径之值。
当欲从牙规本体上取下螺帽时，则手持螺帽施加一向下力，则二转盘20、21便会向下移动，待向下移动一适当距离后，上转盘20的盘面便会触及转动滚轮23的轮缘，在触及的同时，转盘20便随之转动，此时，牙规本体12便会以与上述螺入螺帽时相反的方向转动，螺帽便可随之螺出，在螺出的同时，由于上述向下之力消失，二转盘20、21随即恢复至原位。
据此，本实用新型的牙规配合上述的旋帽装置2即可相当方便及快速地将取样的螺帽螺合于牙规上，并测得取样螺帽螺牙尺寸的大小，进而得知螺帽在攻牙时尺寸异变的趋势，以做必要的校正，得到更精确的规格。
此外，在本实用新型配合旋帽装置2使用时，也可在测量螺帽螺入牙规本体长度时以一电子式游标卡尺作量具，而自游标卡尺上接设一感应接线连于个人电脑上，并使用适当的软件，将感应输入的数据计算出螺纹有效径之值并绘制表格，由表格中清晰可见螺帽内螺纹有效径值的异变情形，经发明人研制出软件而作的测示，请参阅附表1及图8、图9，表1为对应于图8及图9中的测量值，它是本发明人作螺帽内螺纹取样，以本实用新型的牙规在旋帽装置2并配合该套软件所绘制出的图表，由图8中的XCONTROL CHART中可见，在其纵座标上所标出的5.500及5.380即为该特定尺寸所允许为上下限，而其上每一点即为每隔两分钟随机取样三个螺帽以本实用新型及旋帽装置所测得的内螺纹有效径平均值，由该图表各点之间的连线容易看出螺帽攻制螺纹时其有效径尺寸异动趋势，倘若此一异动愈来愈接近其上限(USL)或下限(LSL)时，则必须对加工设备做适当的校正，以使其尺寸远离上下限，这样，则可确保攻制成的螺帽内螺纹有效径尺寸维持于一精确规格，从而提高螺帽的品质。
表1X－R CONTROL CHART (平均数一全距管制图)
平均值标准差最大值最小值 UCLXLCLX5.433 0.010 5.449 5.406 5.4415.409
UCLR LCLRRCpk值 Cpk等级5.425 0.041 0.000 0.016 1.79 ACp值 Cp值 CA值 CA值 Cf值 Cf等级2.03 A 11.83%A 5.47不在管制状态另外，由于利用本实用新型可测得螺帽内螺纹的有效径确实数值，故可由统计的图表中清楚地作判断，例如，若由各点所形成的曲线以相当缓和的趋向上限线或下限线，则显示出攻制内螺纹的牙攻磨损的成份最有可能；若各点所形成的曲线有突然急剧趋向上限线或下限线时，则明显地可判断为攻牙机本身的异常故障，应停机检修。
本实用新型在实施上也可将牙规的长度作适当的加长，使内螺纹有效径的公称尺寸上、下限并不位于本体两端侧，而位于本体两端间各距端部适当的距离，使在测量时，一旦内螺纹有效径完全超出上、下限所允许的尺寸时，同样可以测量出有效径值，从而可作必要的改善或校正。
由上述可知，本实用新型牙规的构造仅为一杆形体，构造相当简单，且造价低廉；在使用时只须将螺帽自其径向长度较小的一端部旋入，至螺帽不得再前进时，便可依照前述测量方式及公式计算出螺帽内螺纹有效径的尺寸，从而在攻牙过程中得知螺纹有效径异变的趋向；此外，本实用新型若装置于一旋帽装置上，并配合个人电脑使用，还可精确、快速且方便地得知攻制螺帽内螺纹有效径尺寸的异变，以对螺帽攻牙机做适当的校正，提高螺帽的品质。
综上所述，本实用新型牙规的改良构造，确能按其所揭示的构造装置，达到预期的目的、功效；且申请前未见于刊物或公开使用；或有一种专门用以测量锥形内螺纹的塞规和本申请有类似的构造，但因一般锥形螺纹的锥度通常系1／16的锥度，故用以作量测通过或不通过的塞规亦必须皆为1／16的锥度才能进行螺设并量测，和本申请有极大不同，因为若为锥度如此大的牙规根本不适用来作平行内螺纹的有效径测试，锥度1／16等于在16毫米长的杆体上，大小端截径差为1毫米，而平行螺纹的公称尺寸所允许的上下限间不过才零点几毫米，而且若本实用新型的牙规长度仅16毫米，其在测量作业上亦相当困难，一般经本发明人测试结果，本实用新型的牙规其形成的锥度约在1／150至1／200最为合适，即其精确性最佳，故本实用新型乃专门针对测量平行螺纹所作的设计，而不可与该测量锥形螺纹的塞规相提并论；以其在测量平行螺纹有效径上有不同于一般已知量具的前所未有的创新，而能符合实用新型专利申请的新颖、实用、进行等条件，才依法提出专利申请。
但以上所述仅为本实用新型的一较佳可行实施例而已，并非因此而局限本实用新型的专利范围，故凡是运用本实用新型说明书及权利要求书所为的等效结构变化，理应也包含于本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种专门用于测量螺帽内平行螺纹的牙规；包括大体上成一杆体状而具有两端部的本体，其中一端部的截径小于另一端部的截径，且本体的截面自截径较小的一端逐渐均匀地向截径较大的一端扩大；其特征在于该本体的外周面上设有供螺帽内螺纹螺设其上的螺纹，通过测量其螺入的长度可计算螺帽内螺纹有效径的尺寸。
2.如权利要求1所述的一种专门用于测量螺帽内平行螺纹的牙规，其特征在于，测量时的螺纹公称尺寸所允许的上、下限值，恰各为牙规本体两端部的截径。
3.如权利要求1所述的一种专门用于测量螺帽内平行螺纹的牙规，其特征在于，测量时的螺纹公称尺寸所允许的上、下限值，设在牙规本体上距两端部适当位置的本体截径上。
专利摘要本实用新型提供一种测量螺帽内螺纹的牙规的构造，尤指一种用来测量平行螺纹的牙规，它不仅使用方便且更可在螺帽攻牙过程中得知其螺纹尺寸异变趋向的牙规改良构造；它大体上为一杆状体，且杆体两端各呈不同大小的截径。自截面直径较小的端部向截面直径较大的端部形成均匀地逐渐扩大的锥体状，而于锥状体的外周面设有一可供螺帽螺设的螺纹；依靠以上构造，可用作螺帽内平行螺纹的测试，将螺帽自截径较小的一端旋入，测量它在杆体两端间的位置，便可计算出所测试螺帽的内螺纹有效径尺寸。
文档编号G01B3/48GK2061271SQ9020167
公开日1990年8月29日 申请日期1990年2月14日 优先权日1990年2月14日
发明者李国安 申请人:三星五金工厂股份有限公司