JP2009258018A - Position measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置測定装置に関し、詳しくは、測定基準面から被測定面に延びる線状部材の角度と距離とを測定することにより、簡単かつ正確に被測定面の位置を測定できる位置測定装置に関する。 The present invention relates to a position measuring device, and more particularly, a position measuring device that can easily and accurately measure the position of a surface to be measured by measuring the angle and distance of a linear member extending from a measurement reference surface to the surface to be measured. About.
例えば、製鉄所や船舶内に引き回されている配管は、フランジ同士をボルトで連結して継ぎ足されて行く。
ところで、配管の途中には、所定角度に屈曲された部分もあり、この部分の接続は、通常、両側の直線部分の配管がなされた後に行われている。
For example, pipes routed in steelworks and ships are added by connecting flanges with bolts.
By the way, there is a portion bent at a predetermined angle in the middle of the piping, and the connection of this portion is usually performed after the piping of the straight portions on both sides is made.
具体的には、角度計測器や巻尺を用いて、作業者が一方の配管のフランジから他方の配管のフランジまでの角度と距離とを粗測定し、これらの測定データに基づいて、工場において任意角度に湾曲した配管を仮止め状態で特別に製造し、それを現場に運び込んで修正した後、再び工場において本溶接を行ってから、再度現場に持ち込んで本来の据え付け作業を行っていた。
しかも、本溶接時に、若干の溶接誤差が生じる場合があり、これにより現場と工場との往復をさらに何回か強いられる場合もあった。
Specifically, using an angle measuring instrument and a tape measure, the operator roughly measures the angle and distance from the flange of one pipe to the flange of the other pipe, and based on these measurement data, it is arbitrarily selected at the factory. A pipe that was bent at an angle was specially manufactured in a temporarily fixed state, brought to the site, corrected, and then welded again at the factory, and then brought back to the site to perform the original installation work.
In addition, a slight welding error may occur during the main welding, and this may force several reciprocations between the site and the factory.
図８、図９は、従来例に係る任意角度に湾曲した配管の製造工程の説明図である。図８に示すように、フランジＡ、及びフランジＢをボルトで固定し、その間を鋼材で溶接して固定し、現場型取り管（金型管）を作製する。次に、図９の（ａ）に示すように、金型管を取り外し、陸揚げして管工場へ持ち込む。図９の（ｂ）に示すように、金型管にフランジを取り付け、補強材で溶接して固定し、金型管を取り外し、その間を計測して製作図面を作成する。図９の（ｃ）に示すように、手書き図面を作成し、加工寸法を算出する。図９の（ｄ）に示すように、図面寸法で管を組み立てて、溶接する。図９の（ｅ）に示すように、金型にフランジを取り付け、管を差し込んで溶接し、フランジを溶接した短管が完成する。 8 and 9 are explanatory diagrams of a manufacturing process of a pipe curved at an arbitrary angle according to a conventional example. As shown in FIG. 8, the flange A and the flange B are fixed with bolts, and the space between them is fixed by welding with a steel material to produce an in-situ type pipe (die pipe). Next, as shown in FIG. 9A, the mold pipe is removed, landed and brought into the pipe factory. As shown in FIG. 9 (b), a flange is attached to the mold tube, welded and fixed with a reinforcing material, the mold tube is removed, and the manufacturing space is measured to create a production drawing. As shown in (c) of FIG. 9, a handwritten drawing is created and a processing dimension is calculated. As shown in FIG. 9 (d), the pipe is assembled with the dimensions shown in the drawing and welded. As shown in FIG. 9 (e), a flange is attached to the mold, the pipe is inserted and welded, and the short pipe with the flange welded is completed.
また、測定基準面に架台を取り付け、首振りアームから線状部材を引っ張って測定点まで一直線に導出させたときの旋回台の旋回角度と、首振りアームの首振り角度と、線状部材の導出長さとを測定し、得られた線状部材の距離データと角度データとに基づいて、測定点の位置を算出し、簡単かつ正確に被測定面の位置を測定できる位置測定装置が開示されている（特許文献１参照）。 In addition, a pedestal is attached to the measurement reference plane, the swivel angle of the swivel when the linear member is drawn from the swing arm to the measurement point, and the swing angle of the swing arm, and the linear member Disclosed is a position measuring device that measures the derived length, calculates the position of the measurement point based on the obtained distance data and angle data of the linear member, and can easily and accurately measure the position of the surface to be measured. (See Patent Document 1).
しかしながら、このような再三にわたる現場−工場間の往復を解消したり、被測定面の位置を測定できる位置測定装置が開示されているが、さらに、熟練の技を必要とすることなく、簡単に短時間に精度を向上させなければならないという課題があった。 However, although a position measuring device capable of eliminating such repeated round trips between the site and the factory and measuring the position of the surface to be measured has been disclosed, it can be easily performed without the need for skilled skills. There was a problem that the accuracy had to be improved in a short time.
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、簡単かつ正確に被測定面の位置を測定できる位置測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a position measuring apparatus that can easily and accurately measure the position of a surface to be measured.
請求項１に係る発明の位置測定装置は、測定基準面に取り付け可能な架台と、この架台に取り付けられた旋回台と、この旋回台の旋回角度測定手段と、前記旋回台に取り付けられた首振りアームと、この首振りアームの首振り角度測定手段と、前記首振りアームから導出される可撓性の線状部材と、この線状部材の導出長さ測定手段と、前記旋回角度測定手段、前記首振り角度測定手段および前記導出長さ測定手段の出力値を入力とする制御部と、この制御部に、前記被測定面上の三点にそれぞれ導出された前記線状部材の距離データと角度データとに基づいて、前記被測定面の位置を算出する位置算出手段とを有する位置測定装置において、
前記首振りアームの基部と、この基部を左右から支持する左右の軸支板と、
前記基部と前記左右の軸支板とを各々接触させることによって電気的に導通した位置を前記旋回角度測定手段によって計測して、前記首振りアームのセンター値を割り出すことを特徴とする。
A position measuring device according to a first aspect of the present invention includes a pedestal that can be attached to a measurement reference plane, a swivel that is attached to the cradle, a swivel angle measuring means for the swivel, and a neck that is attached to the swivel. Swing arm, swing angle measuring means of the swing arm, flexible linear member derived from the swing arm, derived length measuring means of the linear member, and swing angle measuring means A control unit that receives the output values of the swing angle measuring unit and the derived length measuring unit, and distance data of the linear member respectively derived at three points on the surface to be measured. In a position measuring device having position calculating means for calculating the position of the surface to be measured based on the angle data and
A base part of the swing arm, and left and right shaft support plates that support the base part from the left and right;
The center value of the swing arm is determined by measuring the electrically conductive position by bringing the base portion and the left and right shaft support plates into contact with each other and measuring the turning angle measuring means.
請求項１に係る発明によれば、首振りアームの基部と、この基部を左右から支持する左右の軸支板と、基部と左右の軸支板とを各々接触させることによって電気的に導通した位置を旋回角度測定手段によって計測して、首振りアームのセンター値を割り出すことによって、熟練の技を必要とすることなく簡単かつ短時間に精度良くセンター値を割り出すことができる。 According to the first aspect of the present invention, the base portion of the swing arm, the left and right shaft support plates that support the base portion from the left and right, and the base portion and the left and right shaft support plates are brought into electrical contact with each other. By measuring the position by the turning angle measuring means and determining the center value of the swing arm, the center value can be determined easily and accurately in a short time without the need for skilled techniques.
以下、本発明に係る位置測定装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る位置測定装置の概略図を示し、図１の（ａ）は斜視図、（ｂ）（ｃ）は（ａ）のＡ矢視方向から見たアームの基部とその基部を左右から支持する左右の軸支板との関係を示し、センター値を割り出す原理を説明する説明図である。
Hereinafter, embodiments of a position measuring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A and 1B are schematic views of a position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a perspective view, and FIGS. 1B and 1C are arms viewed from the direction of arrow A in FIG. It is explanatory drawing which shows the relationship between the base part of this and the right and left shaft support plates which support the base part from right and left, and explains the principle which calculates | requires a center value.
図１の（ａ）に示すように、位置測定装置１０は、測定基準面１２ａに取り付け可能な架台１と、この架台１に取り付けられた旋回台２と、この旋回台２の旋回角度測定手段２ａと、旋回台２に取り付けられた首振りアーム３と、この首振りアーム３の首振り角度測定手段３ａと、首振りアーム３から導出される可撓性の線状部材３ｂと、この線状部材３ｂの導出長さ測定手段３ｃと、旋回角度測定手段２ａ、首振り角度測定手段３ａおよび導出長さ測定手段３ｃの出力値を入力とする制御部４と、この制御部４に、被測定面５上の三点にそれぞれ導出された線状部材３ｂの距離データと角度データとに基づいて、被測定面（フランジ面）５の位置を算出する位置算出手段５ａとを備えている。 As shown in FIG. 1A, the position measuring device 10 includes a gantry 1 that can be attached to a measurement reference plane 12a, a swivel 2 that is attached to the gantry 1, and a swivel angle measuring means for the swivel 2. 2a, a swing arm 3 attached to the swivel base 2, a swing angle measuring means 3a of the swing arm 3, a flexible linear member 3b derived from the swing arm 3, and this line The control unit 4 receives the output values of the derived length measuring means 3c of the cylindrical member 3b, the turning angle measuring means 2a, the swing angle measuring means 3a and the derived length measuring means 3c, and the control unit 4 Position calculating means 5a for calculating the position of the surface to be measured (flange surface) 5 based on the distance data and the angle data of the linear member 3b respectively derived at three points on the measurement surface 5 is provided.
図１の（ｂ）に示すように、首振りアーム３の基部３ｄと、この基部３ｄを左右から支持する左右の軸支板６ａ、６ｂと、基部３ｄと左右の軸支板６ａ、６ｂとを各々接触させることによって電気的に導通した位置を旋回角度測定手段２ａによって計測して、首振りアーム３のセンター値を割り出す。 As shown in FIG. 1B, the base 3d of the swing arm 3, the left and right shaft support plates 6a and 6b that support the base 3d from the left and right, the base 3d and the left and right shaft support plates 6a and 6b, The position at which they are electrically connected by contacting each of them is measured by the turning angle measuring means 2a, and the center value of the swing arm 3 is determined.
本実施の形態においては、ワイヤ３ｂの先端がフランジ面５に固定された状態で位置測定装置１０の旋回台２を左右に振ることによって、基部３ｄが左軸支板６ａ、および右軸支板６ｂに接触して、電気的に導通が図られるため、接点Ａ、接点Ｂの位置データが得られる。通常、手で５回ほど振ることによって、多くのデータが蓄積されることにより、より精度を高めることができる。この場合、接点Ａが１５００パルスの値を示し、接点Ｂが１５１０パルスの値を示している。したがって、センター値は１５０５パルスとなり、正確にセンター値を割り出すことができる。これまでは、図１の（ｂ）に示すように、基部３ｄと左右の軸支板６ａ、６ｂとの間のクリアランスを目測して、センター値としていたが、熟練を要する可能性もあった。 In the present embodiment, the base 3d is moved to the left and right support plates 6a and 6b by swinging the swivel 2 of the position measuring device 10 to the left and right with the tip of the wire 3b fixed to the flange surface 5. 6b is contacted and electrical conduction is achieved, so that position data of contact A and contact B can be obtained. Usually, by shaking about 5 times by hand, a lot of data is accumulated, so that the accuracy can be further improved. In this case, the contact A shows a value of 1500 pulses, and the contact B shows a value of 1510 pulses. Therefore, the center value is 1505 pulses, and the center value can be accurately determined. Until now, as shown in FIG. 1 (b), the clearance between the base 3d and the left and right shaft support plates 6a and 6b was measured and used as a center value. However, there is a possibility that skill is required. .
図２は、位置測定装置１０を説明するための概略図であり、図２の（ａ）は、ブロックＡ、及びブロックＢ間のつなぎや機器をつなぐために製作されるパイプ７ａを備えた短管７を示し、図２の（ｂ）は、被測定面５上の三点に対する線状部材３ｂの距離と角度を測定する様子を示している。測定されたデータは、パソコンなどの測定データ保存手段８に格納される。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the position measuring apparatus 10. FIG. 2A is a short view including a pipe 7 a manufactured to connect a block A and a connection between the blocks B and a device. FIG. 2B shows a state in which the distance and angle of the linear member 3b with respect to three points on the surface to be measured 5 are measured. The measured data is stored in measurement data storage means 8 such as a personal computer.
図３の（ａ）（ｂ）は、次の工程を説明する図である。図３の（ａ）に示すように、パソコンなどによって管加工データに変換し、加工データとする。ここで、加工データとして、（１）曲げ数の設定（直管〜２曲げ）、（２）曲げ位置の設定、（３）ベンダー又はエルボの選定、（４）フランジの抜きしろ設定、（５）パッキン代の設定などである。
図３の（ｂ）に示すように、製作仕様書が作成され、それに基づいて図面寸法で管を組み立てて、溶接される。
図４の（ａ）（ｂ）は、次の工程を説明する図である。図４の（ａ）に示すように、再現装置９で形状を復元し、管（パイプ）７ａにフランジ７ｂを差し込んで溶接する。
図４の（ｂ）に示すように、フランジ７ｂが差し込まれて、溶接されたパイプ７ａは、短管７として完成する。符号９ａは再現装置の本体であり、符号９ｂはデータ処理装置である。
FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the next step. As shown in FIG. 3 (a), it is converted into pipe machining data by a personal computer or the like to obtain machining data. Here, as processing data, (1) setting of the number of bends (straight pipe to 2 bends), (2) setting of the bending position, (3) selection of a bender or elbow, (4) setting of margin for flange removal, (5 ) Setting of packing fee.
As shown in FIG. 3 (b), a production specification is created, and based on this, a pipe is assembled with the drawing dimensions and welded.
4A and 4B are diagrams for explaining the next step. As shown in FIG. 4A, the shape is restored by the reproduction device 9, and the flange 7b is inserted into the pipe (pipe) 7a and welded.
As shown in FIG. 4 (b), the flange 7 b is inserted and the welded pipe 7 a is completed as a short pipe 7. Reference numeral 9a is a main body of the reproduction apparatus, and reference numeral 9b is a data processing apparatus.
＜実施例＞
ここで、位置測定装置１０の詳細な実施例を説明する。
図５は、位置測定装置１０の正面図、図６は同側面図、図７は同使用状態の全体正面図を示している。
先ず、図７に示すように、位置測定装置１０は、一方の配管１１のフランジ１２から、所定距離だけ離れた他方の配管１３のフランジ１４の中心位置と、空間上の平面位置とを測定するものである。
<Example>
Here, the detailed Example of the position measuring apparatus 10 is described.
5 is a front view of the position measuring device 10, FIG. 6 is a side view thereof, and FIG. 7 is an overall front view of the same use state.
First, as shown in FIG. 7, the position measuring device 10 measures the center position of the flange 14 of the other pipe 13 that is a predetermined distance away from the flange 12 of one pipe 11 and the planar position in space. Is.
位置測定装置１０は、フランジ１２の測定基準面の一例であるフランジ面１２ａに、固定手段１５を介して着脱可能に取り付けられる架台１６を有している。
架台１６の一側部上には、背面側にケーシング１７が固着された垂直台１８が取り付けられており、垂直台１８に摺動可能に旋回台１９が取り付けられている。
旋回台１９には、先細り状で中空の首振りアーム２０が首振り可能に取り付けられており、首振りアーム２０の先端から線状部材の一例であるワイヤ２１が出し入れできるようになっている。
ワイヤ２１は、配管１３のフランジ面１４ａの位置を測定するのに使用され、ワイヤ２１の先端は、フランジ１４のボルト孔１４ｂに嵌着されたリングピン２２に掛止可能な小さなフック２３が固着されている。
なお、リングピン２２は、フランジ１４に抜け止めピン２４を介して抜け落ちないようになっている。
The position measuring device 10 includes a mount 16 that is detachably attached to a flange surface 12 a that is an example of a measurement reference surface of the flange 12 via a fixing means 15.
On one side of the gantry 16, a vertical base 18 having a casing 17 fixed on the back side is attached. A swivel base 19 is slidably attached to the vertical base 18.
A tapered and hollow swing arm 20 is attached to the swivel base 19 so as to be able to swing, and a wire 21 as an example of a linear member can be taken in and out from the tip of the swing arm 20.
The wire 21 is used to measure the position of the flange surface 14 a of the pipe 13, and a small hook 23 that can be hooked on the ring pin 22 fitted in the bolt hole 14 b of the flange 14 is fixed to the tip of the wire 21. Has been.
The ring pin 22 is prevented from falling off the flange 14 via a retaining pin 24.
図５、６に示すように、取り付けケーシング３７の底板の中央部には、ワイヤ２１の導入口３８が形成されている。
旋回台１９の摺動距離は、ケーシング１７内において垂直台１８の元部に取り付けられたバネ式の巻き取りリール３９に巻回されたワイヤ４０の導出長さを、摺動距離測定手段の一例である第１のロータリーエンコーダ４１により測定することにより計られている。
従って、図５の図面上において、リールケース３９ａの開口部から下方に導出されたワイヤ４０は、架台１６に設けられた一対の小径な滑車４２を介して、上方に引き上げられて取り付けケーシング３７の底板に固着されている。
また、取り付けケーシング３７の一側面には、旋回台１９を所定位置に固定する固定レバー３７ａが取り付けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, an introduction port 38 for the wire 21 is formed at the center of the bottom plate of the mounting casing 37.
The sliding distance of the swivel base 19 is the lead length of the wire 40 wound around the spring-type take-up reel 39 attached to the base of the vertical base 18 in the casing 17 and is an example of the sliding distance measuring means. It is measured by measuring with the first rotary encoder 41.
Accordingly, in the drawing of FIG. 5, the wire 40 led downward from the opening of the reel case 39 a is pulled upward via a pair of small-diameter pulleys 42 provided on the gantry 16 and It is fixed to the bottom plate.
A fixing lever 37 a for fixing the swivel base 19 to a predetermined position is attached to one side surface of the attachment casing 37.
取り付けケーシング３７の大きな開口部には、中心部にベアリング４３を介して管シャフト４４が回動可能に取り付けられた蓋板３７ｂが固着されており、管シャフト４４の外部露出された先端に旋回台１９が固着されている。
また、管シャフト４４には、旋回台１９を旋回させる大ギヤ４５が固着されており、また取り付けケーシング３７の底板には、旋回角度を測定する旋回角度測定手段の一例である第２のロータリーエンコーダ（旋回角度測定手段）４６が取り付けられている。
図６に示すように、大ギヤ４５には、取り付けケーシング３７の底板から突出するシャフト４７の一端部に固着された小ギヤ４８が噛合されており、シャフト４７の他端部に固着されたノブ４９を回転させることにより、小ギヤ４８、大ギヤ４５、管シャフト４４が回転することにより、旋回台１９が所定角度まで旋回する。
旋回台１９を所定角度位置に固定する場合には、取り付けケーシング３７に取り付けられた固定ノブ５０を回すことにより、短尺な固定シャフト５１が、旋回用のシャフト４７の外周面に圧接されて固定される。
A cover plate 37b, to which the tube shaft 44 is rotatably attached via a bearing 43, is fixed to a large opening of the mounting casing 37, and a swivel base is attached to the tip of the tube shaft 44 exposed to the outside. 19 is fixed.
A large gear 45 for rotating the swivel base 19 is fixed to the tube shaft 44, and a second rotary encoder which is an example of a swivel angle measuring means for measuring a swivel angle is attached to the bottom plate of the mounting casing 37. (Turning angle measuring means) 46 is attached.
As shown in FIG. 6, the large gear 45 is engaged with a small gear 48 fixed to one end of a shaft 47 protruding from the bottom plate of the mounting casing 37, and a knob fixed to the other end of the shaft 47. By rotating 49, the small gear 48, the large gear 45, and the tube shaft 44 rotate, whereby the swivel base 19 rotates to a predetermined angle.
When the swivel base 19 is fixed at a predetermined angular position, by rotating a fixing knob 50 attached to the attachment casing 37, the short fixed shaft 51 is pressed and fixed to the outer peripheral surface of the turning shaft 47. The
旋回台１９の両端部上には、一対の軸支板５２が固着されており、両軸支板５２間に、首振りアーム２０が固着された回転軸５３が架けわたされている。
一方の軸支板５２の外面には、首振りアーム２０の首振り角度測定手段の一例である第３のロータリーエンコーダ（首振り角度測定手段）５４が取り付けられており、回転軸５３の回動角度を測定することにより、首振りアーム２０の首振り角度が検出できるようになっている。
A pair of shaft support plates 52 are fixed on both ends of the swivel base 19, and a rotation shaft 53 to which the swing arm 20 is fixed is bridged between the shaft support plates 52.
A third rotary encoder (swing angle measuring means) 54, which is an example of a swing angle measuring means of the swing arm 20, is attached to the outer surface of one pivot support plate 52. By measuring the angle, the swing angle of the swing arm 20 can be detected.
また、他方の軸支板５２の外面には、一対の小径な滑車５５ａを内部に配置した肉厚な板部材５５が取り付けられている。
ワイヤ２１は、管シャフト４４の中空部、旋回台１９の中心部に配置されたワイヤ横引き用の小径な滑車５６、滑車５５ａ、回転軸５３の中心部に形成された図外の中空部を経て、首振りアーム２０内に導入される。
首振りアーム２０の他端部には、重りであるバランサ５７が固着されている。
Further, a thick plate member 55 having a pair of small-diameter pulleys 55 a disposed therein is attached to the outer surface of the other shaft support plate 52.
The wire 21 includes a hollow portion of the tube shaft 44, a small-diameter pulley 56 for pulling a wire disposed at the center of the swivel 19, a pulley 55 a, and a hollow portion outside the figure formed at the center of the rotating shaft 53. Then, it is introduced into the swing arm 20.
A balancer 57 as a weight is fixed to the other end of the swing arm 20.
図５に示すように、前記ワイヤ２１は、ケーシング１７の先端側に収納されたバネ式の巻き取りリール５８から導出されている。
巻き取りリール５８は、垂直台１８の先部に取り付けられたリールケース５９内に収納されており、ワイヤ２１の導出長さ測定手段の一例である第４のロータリーエンコーダ（導出長さ測定手段）６０により、ワイヤ２１の導出長さを測定できるようになっている。
図５の図面上において、リールケース５９の開口部から引き出されたワイヤ２１は、架台１６に取り付けられた小径な４個の滑車６１を介して、真下から管シャフト４４内に導入されることにより、前述の経路を経て、首振りアーム２０の先端から外方に導出される。
As shown in FIG. 5, the wire 21 is led out from a spring type take-up reel 58 housed on the distal end side of the casing 17.
The take-up reel 58 is housed in a reel case 59 attached to the front portion of the vertical base 18 and is a fourth rotary encoder (derived length measuring means) which is an example of a derived length measuring means for the wire 21. 60, the lead-out length of the wire 21 can be measured.
In the drawing of FIG. 5, the wire 21 drawn out from the opening of the reel case 59 is introduced into the tube shaft 44 from directly below through four small-diameter pulleys 61 attached to the gantry 16. Then, it is led out from the tip of the swing arm 20 through the aforementioned path.
また、図５に示すように、位置測定装置１０には制御部６２を有している。
制御部６２は、第１〜４のロータリーエンコーダ４１、４６、５４、６０の出力値を入力とする制御部であり、他方の配管１３のフランジ面１４ａ上の任意の三点（具体的には、フランジ１４に嵌着された３個のリングピン２２）まで導出されたワイヤ２１の距離データと角度データとに基づいて、フランジ面１４ａの中心位置と、空間上の平面位置とを三点測量の原理に基づいて算出する位置算出手段が配備されている。
Further, as shown in FIG. 5, the position measuring device 10 has a control unit 62.
The control unit 62 is a control unit that receives the output values of the first to fourth rotary encoders 41, 46, 54, and 60, and can be set at any three points (specifically, on the flange surface 14 a of the other pipe 13. Based on the distance data and the angle data of the wire 21 led to the three ring pins 22) fitted to the flange 14, the center position of the flange surface 14a and the plane position in space are measured in three points. Position calculating means for calculating based on the principle of is provided.
続いて、本発明の位置測定装置１０の使用方法を説明する。
図７に示すように、固定手段１５を介して、位置測定装置１０を一方の配管１１のフランジ面１２ａに固定し、次いで首振りアーム２０の先端からワイヤ２１を引き出し、先端のフック２３を他方の配管１３のフランジ１４のリングピン２２に掛止する。
ワイヤ２１の導出長さは、巻き取りリール５８からのワイヤ２１の導出長さを、第４のロータリーエンコーダ６０が検出することにより求められる。
Then, the usage method of the position measuring apparatus 10 of this invention is demonstrated.
As shown in FIG. 7, the position measuring device 10 is fixed to the flange surface 12a of one pipe 11 through the fixing means 15, and then the wire 21 is pulled out from the tip of the swing arm 20, and the hook 23 at the tip is connected to the other. It hooks on the ring pin 22 of the flange 14 of the pipe 13.
The lead-out length of the wire 21 is obtained by the fourth rotary encoder 60 detecting the lead-out length of the wire 21 from the take-up reel 58.
この際、ワイヤ２１が首振りアーム２０の首振り中心から真っ直ぐに延びるように、ノブ４９を回して旋回台１９を所定方向に所定角度だけ旋回させる。
旋回台１９の旋回角度は、第２のロータリーエンコーダ４６により測定される。
首振りアーム２０はフリーに軸着されているので、ワイヤ２１の引き出し方向に自ずと首振りする。
旋回台１９の旋回角度が定まったら、固定ノブ５０を回して固定する。
首振りアーム２０の傾斜角度（ワイヤ２１の傾斜角度）は、第３のロータリーエンコーダ５４により測定される。
At this time, the knob 49 is turned to turn the swivel base 19 in a predetermined direction by a predetermined angle so that the wire 21 extends straight from the swing center of the swing arm 20.
The turning angle of the turntable 19 is measured by the second rotary encoder 46.
Since the swing arm 20 is pivotally attached to the head, the head swings naturally in the pulling direction of the wire 21.
When the turning angle of the turntable 19 is determined, the fixing knob 50 is turned and fixed.
The inclination angle of the swing arm 20 (inclination angle of the wire 21) is measured by the third rotary encoder 54.
旋回台１９の摺動距離は、第１のロータリーエンコーダ４１が検出した巻き取りリール３９からのワイヤ４０の導出長さとして求められる。
こうして、得られたワイヤ２１の距離データや角度データは、首振りアームの首振り中心位置を原点Ｏ、測定点をＰ（ｘ、ｙ、ｚ）、ｒを原点Ｏと点Ｐとを結ぶ直線（線状部材）、θをＺ軸と直線ｒとの角度、φをＸ−Ｙ平面上における原点Ｏ−測定点Ｐを結ぶ直線とＸ軸との角度であるとした場合、測定点Ｐの位置は、次の極座標の式に代入することにより求められる。
ｘ＝ｒｓｉｎθ・ｃｏｓφ ・・・・・・・・・（１）
ｙ＝ｒｓｉｎθ・ｓｉｎφ ・・・・・・・・・（２）
ｚ＝ｒｃｏｓθ ・・・・・・・・・（３）
このように、制御部６２の位置算出手段の数式（１）〜（３）に代入されて、フランジ面１４ａの第１の測定点Ｐ１が求められる。
なお、この際、旋回台１９の移動距離分がワイヤ２１の導出長さに加算される。
同様にして、ワイヤ２１のフック２３を他の２個のリングピン２２に各々掛止し、フランジ面１４ａの他の二点である第２、３の測定点Ｐ２、Ｐ３を求める。
これらの第１〜３の測定点Ｐ１〜Ｐ３を含む面位置が、フランジ面１４ａの面位置である。
The sliding distance of the swivel base 19 is obtained as the lead-out length of the wire 40 from the take-up reel 39 detected by the first rotary encoder 41.
Thus, the obtained distance data and angle data of the wire 21 are the straight line connecting the origin O and the measurement point P (x, y, z) and r to the origin O and the point P, respectively. (Linear member) When θ is the angle between the Z axis and the straight line r and φ is the angle between the straight line connecting the origin O and the measurement point P on the XY plane and the X axis, the measurement point P The position is obtained by substituting into the following polar coordinate formula.
x = rsinθ · cosφ (1)
y = rsinθ · sinφ (2)
z = r cos θ (3)
In this way, the first measurement point P1 of the flange surface 14a is obtained by substituting into the formulas (1) to (3) of the position calculation means of the control unit 62.
At this time, the moving distance of the turntable 19 is added to the lead-out length of the wire 21.
Similarly, the hooks 23 of the wire 21 are respectively hooked on the other two ring pins 22, and the second and third measurement points P2 and P3, which are the other two points of the flange surface 14a, are obtained.
The surface position including these first to third measurement points P1 to P3 is the surface position of the flange surface 14a.
次いで、これらのＰ１〜Ｐ３の位置データに基づき、制御部６２の位置算出手段では、フランジ面１４ａの中心位置を求める演算が行われる。
すなわち、各点Ｐ１〜Ｐ３を結ぶ三本の直線Ｐ１−Ｐ２、Ｐ２−Ｐ３、Ｐ３−Ｐ１の中間点から三本の垂線Ａ〜Ｃを延ばし、これらの垂線Ａ〜Ｃの交点を、フランジ面１４ａの中心位置とする。
Next, based on the position data of P1 to P3, the position calculation unit of the control unit 62 performs an operation for obtaining the center position of the flange surface 14a.
That is, three perpendicular lines A to C are extended from an intermediate point between three straight lines P1-P2, P2-P3, and P3-P1 connecting the points P1 to P3, and the intersections of these perpendicular lines A to C are defined as flange surfaces. It is set as the center position of 14a.
位置測定装置１０にあっては、測定基準面１２に架台を取り付け、首振りアームから線状部材を引っ張って測定点まで導出させると共に、旋回台を旋回させると、首振りアームが首を振って、線状部材の導出方向に首振りアームの先端方向が向く。 In the position measuring apparatus 10, a base is attached to the measurement reference plane 12, and the linear member is pulled out from the swing arm to be led to the measurement point, and when the swing base is swung, the swing arm swings the head. The tip direction of the swing arm is directed in the direction in which the linear member is led out.
このときの旋回台の旋回角度を旋回角度測定手段により測定し、首振りアームの首振り角度を首振り角度測定手段により測定し、線状部材の導出長さを導出長さ測定手段により測定し、得られた線状部材の距離データと角度データとに基づいて、測定点の位置を算出する。 The turning angle of the swivel base at this time is measured by the turning angle measuring means, the swinging angle of the swing arm is measured by the swinging angle measuring means, and the derived length of the linear member is measured by the derived length measuring means. Based on the obtained distance data and angle data of the linear member, the position of the measurement point is calculated.
特に、位置測定装置１０は、首振りアームから被測定面上の三点にそれぞれ線状部材を導出させ、得られた各三つの線状部材の距離データと角度データとに基づき、位置演算手段により例えば三点測量の原理に当てはめて被測定面の位置を算出する。 In particular, the position measuring device 10 allows the linear members to be derived from the swing arm at three points on the surface to be measured, and based on the obtained distance data and angle data of the three linear members. For example, the position of the surface to be measured is calculated by applying the principle of three-point surveying.
また、位置測定装置１０は、固定手段により、一方の配管のフランジ面に架台を取り付け、首振りアームから他方の配管のフランジ面の三点にそれぞれ線状部材を導出させて、得られた三つの距離データと角度データとに基づいて、位置演算手段により他方のフランジの中心位置および空間上の平面位置を算出する。 In addition, the position measuring device 10 attaches a base to the flange surface of one pipe by a fixing means, and leads out the linear members from the swing arm to three points on the flange surface of the other pipe, respectively. Based on the two distance data and the angle data, the position calculation means calculates the center position of the other flange and the plane position in space.
すなわち、まず前記数式（１）〜（３）により他方の配管のフランジ面における三つの点ａ〜ｃの位置を求め、これらの三点を含む平面が他方の配管のフランジ面になる。
また、各点ａ〜ｃを結ぶ三本の直線ａ−ｂ、ｂ−ｃ、ｃ−ａの中間点から直角に三本の垂線ｄ〜ｆを延ばし、これらの垂線ｄ〜ｆが交差する点が、他方のフランジ面の中心位置になる。
それから、求められたフランジ面１４ａの面位置データと、中心位置データとに基づき、例えば設計者がモニター画面を見ながら、一方の配管１１と他方の配管１３とを接続する正確な湾曲部分の設計ができるので、再三にわたる現場−工場間の往復が不要になり、工場において仮止めされた配管を造ることなく、直ちに正確な寸法の本溶接された配管が製造できて、配管施工の工期を短縮できたり、配管の施工コストを低減できる。
That is, first, the positions of the three points a to c on the flange surface of the other pipe are obtained by the mathematical formulas (1) to (3), and the plane including these three points becomes the flange surface of the other pipe.
Further, three perpendicular lines d to f are extended at right angles from an intermediate point of three straight lines ab, bc, and c a connecting the points a to c, and the perpendicular lines d to f intersect with each other. Is the center position of the other flange surface.
Then, based on the obtained surface position data of the flange surface 14a and the center position data, for example, the designer can design an accurate curved portion that connects the one pipe 11 and the other pipe 13 while looking at the monitor screen. This eliminates the need for repeated round trips between the site and the factory, making it possible to produce pipes that have been accurately welded in real time, without shortening the time required for plumbing, without having to make temporarily fixed pipes in the factory. Or the construction cost of piping can be reduced.
以上、本発明を図面に基づいて説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲での設計変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、実施例では、配管のフランジ面の位置を測定するものを示したが、これに限定しなくても、離れた場所にあるその他どのようなものの位置でも測定できる。
The present invention has been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment, and design changes and the like within a scope not departing from the gist are also included in the present invention.
For example, in the embodiment, the measurement of the position of the flange surface of the pipe is shown. However, the present invention is not limited to this, and any other position at a remote location can be measured.
また、実施例では、旋回台の旋回角度測定手段、首振りアームの首振り角度測定手段、線状部材の導出長さ測定手段としてロータリーエンコーダを示したが、これに限定しなくても、それぞれその他の測定手段であってもよい。
また、実施例では、首振りアームから導出される線状部材として、ワイヤを示したが、これに限定しなくても、例えば紐などの可撓性の線状物であればどのような部材を採用してもよい。
In the embodiment, the rotary encoder is shown as the turning angle measuring means of the swivel base, the swing angle measuring means of the swing arm, and the derived length measuring means of the linear member. Other measuring means may be used.
In the embodiment, the wire is shown as the linear member derived from the swing arm. However, the member is not limited to this, and any member may be used as long as it is a flexible linear object such as a string. May be adopted.
さらに、実施例では、被測定面の位置を算出する位置算出手段として、三点測量の原理に沿って他方のフランジの中心位置および空間上の平面位置を算出するものを示したが、これに限定しなくても、例えば空間上における任意の測定点の位置だけを算出するものであってもよい。
さらにまた、実施例では、測定基準面となる一方の配管のフランジ面に着脱可能に取り付けられる固定手段は、実施例のものに限定されなくても、その他どのような構造のものであってもよい。
また、実施例では、旋回台を摺動可能なものとしたが、これに限定しなくても、固定式の旋回台であってもよい。
Furthermore, in the embodiment, as the position calculation means for calculating the position of the surface to be measured, the one that calculates the center position of the other flange and the plane position in space according to the principle of three-point surveying is shown. Even if it does not limit, for example, only the position of the arbitrary measurement point in space may be calculated.
Furthermore, in the embodiment, the fixing means that can be detachably attached to the flange surface of one of the pipes serving as the measurement reference surface is not limited to that of the embodiment but may be of any other structure. Good.
In the embodiment, the swivel base is slidable. However, the present invention is not limited to this and may be a fixed swivel base.
１ 架台
２ 旋回台
２ａ 旋回角度測定手段
３ 首振りアーム
３ａ 首振り角度測定手段
３ｂ 線状部材（ワイヤ）
３ｃ 導出長さ測定手段
３ｄ アーム基部
４ 制御部
５ 被測定面（フランジ面）
５ａ 位置算出手段
６ 軸支板
６ａ 左軸支板
６ｂ 右軸支板
７ 短管（パイプ）
７ａ パイプ
７ｂ フランジ
８ 測定データ保存手段
９ 再現装置
９ａ 再現装置本体
９ｂ データ処理装置
１０ 位置測定装置
１１ 配管
１１′ 口径が異なる配管
１２ フランジ
１２′ フランジ
１２ａ フランジ面（測定基準面）
１２ｂ ボルト孔
１２ｂ′ ボルト孔
１３ 他方の配管
１４ フランジ
１４ａ フランジ面
１４ｂ ボルト孔
１５ 固定手段
１５ａ ボルトナット構造
１６ 架台
１７ ケーシング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stand 2 Swing base 2a Swing angle measuring means 3 Swing arm 3a Swing angle measuring means 3b Linear member (wire)
3c Derived length measuring means 3d Arm base 4 Control unit 5 Surface to be measured (flange surface)
5a Position calculation means 6 Shaft support plate 6a Left shaft support plate 6b Right shaft support plate 7 Short pipe (pipe)
7a Pipe 7b Flange 8 Measurement data storage means 9 Reproduction device 9a Reproduction device body 9b Data processing device 10 Position measurement device 11 Pipe 11 'Pipe having different diameter 12 Flange 12' Flange 12a Flange surface (measurement reference surface)
12b Bolt hole 12b 'Bolt hole 13 Other piping 14 Flange 14a Flange surface 14b Bolt hole 15 Fixing means 15a Bolt nut structure 16 Mounting base 17 Casing
Claims (1)
前記首振りアームの基部と、この基部を左右から支持する左右の軸支板と、
前記基部と前記左右の軸支板とを各々接触させることによって電気的に導通した位置を前記旋回角度測定手段によって計測して、前記首振りアームのセンター値を割り出すことを特徴とする位置測定装置。 A mount that can be attached to the measurement reference plane, a swivel mounted on the mount, a swivel angle measuring means for the swivel, a swing arm mounted on the swivel, and a swing angle of the swing arm Measuring means, a flexible linear member derived from the swing arm, a derived length measuring means for the linear member, the turning angle measuring means, the swing angle measuring means, and the derived length Based on the distance data and angle data of the linear member respectively derived at three points on the surface to be measured, the control surface having the output value of the measuring means as input. In a position measuring device having position calculating means for calculating the position of
A base part of the swing arm, and left and right shaft support plates that support the base part from the left and right;
A position measuring device characterized by measuring a position electrically connected by bringing the base and the left and right shaft support plates into contact with each other by the turning angle measuring means and determining a center value of the swing arm. .
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