JP2868382B2 - 外径測定装置 - Google Patents

外径測定装置

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JP2868382B2
JP2868382B2 JP4357383A JP35738392A JP2868382B2 JP 2868382 B2 JP2868382 B2 JP 2868382B2 JP 4357383 A JP4357383 A JP 4357383A JP 35738392 A JP35738392 A JP 35738392A JP 2868382 B2 JP2868382 B2 JP 2868382B2
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雅司 平光
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば鋼管や線材等
のように円形断面を備えた被測定物の外径測定装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】鋼管の製造ラインにおいては、製品たる
鋼管の外径を所定値に納めることが、品質保証上極めて
重要である。従来、鋼管の外径を測定するには、作業者
が大型ノギスや巻尺等を鋼管に直接当てて実施してい
た。
【0003】また、特開昭 58-108406号公報に記載の外
径測定装置が提案されている。この外径測定装置は、投
光器及び光検出器間に被測定鋼管を配置し、ボールスク
リュー機構によって、被測定鋼管の外径に応じ光検出器
を移動させるようにして、被測定鋼管の外径を測定する
ものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ノギスや巻
尺を用いて、鋼管の外径を直接測定する場合には、測定
状態や作業者の個人差によって測定値にばらつきが生
じ、測定精度が低い。また、鋼管の製造工程において
は、鋼管はその軸方向に移動しているが、鋼管の外径を
作業者が直接測定するためには、鋼管の移動を停止させ
る必要がある。このため、鋼管の生産性が低下する虞れ
がある。
【0005】また、上記公報記載の外径測定装置では、
光検出器がボールスクリュー機構によって支持されてい
るため、このボールスクリュー機構にがたつきがある
と、光検出器が不安定になり、外径の検出精度が低下し
てしまう。
【0006】この発明は、上述の事情を考慮してなされ
たものであり、連続的に製造される被測定物たる製品の
製造工程に影響を与えることなく、被測定物の外径を高
精度に測定できる外径測定装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、円形断面を
備えた被測定物へ向けて光を投光する投光器と、上記被
測定物に関し上記投光器と反対位置に設置され上記投光
器からの光を受光する受光器と、上記被測定物及び上記
受光器間の距離を計測する距離計と、上記投光器から投
光され上記被測定物の外周面に接して上記受光器に受光
された光の位置と上記距離計にて測定された距離とから
上記被測定物の外径を算出する演算器と、を有する外径
測定装置であって、前記投光器が、レーザ発振器からの
レーザ光を回転ミラーに照射し、この回転ミラーの回転
により、レーザ光を被測定物へ向けて反射し、且つ被測
定物の中心軸に直交する水平方向に走査させるものであ
り、前記受光器が、多数の受光素子を一定ピッチで被測
定物の中心軸と直交する水平方向に配列した受光面を、
前記回転ミラーによるレーザ光の反射点と被測定物の中
心軸とを結ぶ直線に対し直交するように配置してなり、
回転ミラーの反射点と被測定物の中心軸を結ぶ直線と受
光器の受光面との交点をX−Y座標の原点O(0,0)
とするとき、上記回転ミラーの反射点の位置(0,
)、上記受光器による受光位置(X ,0)、上記
距離計による測定距離Y 得て、 Y=Y −Y X=(Y/Y )X の計算式により、被測定物の外径Dを算出するようにし
たものである。
【0008】
【作用】被測定物を投光器及び受光器間に配置し、
光器から投光された光によって被測定物の外径を非接触
に測定するので、被測定物の製造中に被測定物が移動中
であっても、この被測定物の外径を測定できる。このよ
うに、外径の測定中に被測定物の移動を止める必要がな
いので、連続的に製造される被測定物の製造工程に悪影
響を及ぼすことがない。
【0009】外径測定装置は、受光器の受光素子が、
回転ミラーから投光されて被測定物の外周面に接したレ
ーザー光の受光位置を検出し、距離計が受光器の受光面
と被測定物との距離を計測し、これらの計測値に基づき
演算器が被測定物の外径Dを測定するものであり、複雑
な機械的機構が存在しない。このため、機械的機構のが
たつきに伴い測定精度が低下することがなく、被測定物
の外径を高精度に測定できる。 投光器が、レーザ発振
器からのレーザ光を回転ミラーに照射し、この回転ミラ
ーの回転により、レーザ光を被測定物へ向けて反射し、
且つ被測定物の中心軸に直交する水平方向に走査させる
ものであるから、コンパクトな構成の投光器により、外
径の多様に異なる各種被測定物によく対応できる。
転ミラーの反射点の位置(0,Y )、受光器による受
光位置(X ,0)、距離計による測定距離Y を用い
て、前記計算式により、被測定物の外径Dを算出するの
で、被測定物の外径Dを高精度に測定できる。
【0010】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1はこの発明に係る外径測定装置の一実施例
を示す斜視図であり、図2は、図1の II-II線に沿う断
面図である。
【0011】図1に示すように、この実施例では、円形
断面を備えた被測定物は例えばスパイラル鋼管10であ
る。このスパイラル鋼管10は、コイル状に巻かれた帯
鋼11を素材とし、この巻き戻された帯鋼11を、図示
しない成形ロールによってスパイラル状に成形し、継目
を溶接することによって製造される。このスパイラル鋼
管10の製造工程において、スパイラル鋼管10は、中
心軸F回りに回転しながら矢印S方向へ移動している。
【0012】このスパイラル鋼管10の外径を測定する
外径測定装置12は、図2に示すよに、投光器13、受
光器14、距離計(例えばレーザ距離計)15及び演算
器16を有して構成される。
【0013】投光器13は、レーザ発振器17からのレ
ーザ光18を回転ミラー19に照射し、この回転ミラー
19の回転により、レーザ光18をスパイラル鋼管10
へ向け、且つこのスパイラル鋼10の中心軸Fに直交す
る水平方向に走査させるものである。レーザ光18は、
例えばヘリウムネオンレーザ光である。回転ミラー19
は、レーザ光18が回転ミラー19にて反射される反射
点をAとすると、この反射点Aがスパイラル鋼管10の
中心軸Fの真上に位置するよう設置される。
【0014】受光器14は、スパイラル鋼管10に関し
投光器13の回転ミラー19と反対位置に設置されて、
回転ミラー19から投光されたレーザ光18を受光す
る。この受光器14は、多数の受光素子(CCD;char
ge couple device)20を約0.1 〜 0.125mmのピッチで
配列して受光面21を構成したアレイ式光学的検出器で
ある。
【0015】この受光器14は、受光素子20の配列方
向がスパイラル鋼管10の中心軸Fと直交する水平方
向、つまり回転ミラー19にて反射され投光されたレー
ザ光18が走査する方向と一致するように設置される。
この受光器14の長さは、例えば2500mmである。更に、
受光器14は、受光面21が回転ミラー19の反射点A
及びスパイラル鋼管10の中心軸Fを結ぶ直線22に対
し直交するよう配置される。
【0016】また、受光器14の受光面21と投光器1
3の反射ミラー19との距離Lは、この外径測定装置1
2が測定対象とする外径の異なる数種類のスパイラル鋼
管のうち、最大の外径を有するスパイラル鋼管10の外
径の 1.5倍以上となるよう設定されている。測定対象の
スパイラル鋼管10の外径が 150mmから1500mmである場
合には、受光器14の受光面21と投光器13の回転ミ
ラー19との距離Lは、この1500mmの 1.5倍以上、この
実施例では3500mmに設定されている。
【0017】レーザ距離計15は、回転ミラー19の反
射点Aとスパイラル鋼管10の中心軸Fとを結ぶ直線2
2上に配置され、この直線22上においてレーザ光23
を照射し、スパイラル鋼管10の最下点Eと受光器14
の受光面21との距離Mを計測する。
【0018】演算器16は、受光器14及びレーザ距離
計15に電気的に接続され、回転ミラー19にて反射さ
れ、スパイラル鋼管10へ向かって投光されたレーザ光
18のうち、スパイラル鋼管10の外周面に接し(接点
C)、受光器14にて受光されたレーザ光18Aの受光
位置Bと、レーザ距離計15にて計測されたスパイラル
鋼管10の最下点E及び受光器14の受光面21間の距
離Mとから、スパイラル鋼管10の外径を算出する。
【0019】つまり、図3に示すように、回転ミラー1
9の反射点A及びスパイラル鋼管10の中心軸Fを結ぶ
直線22と受光器14の受光面21との交点をX−Y座
標の原点O(0,0) とすると、回転ミラー19の反射点A
は(0,Y0)となり、スパイラル鋼管10の最下点Eは(0,Y
1)となり、更にレーザ光18Aの受光位置Bは(X0,0)と
なる。ここで、反射点A及びスパイラル鋼管10の最下
点E間距離を
【0020】
【数1】 となる。また、スパイラル鋼管10の最下点EからX軸
に平行な平行線を引き、レーザ光18Aとの交点をB’
とし、
【0021】
【数2】 となる。また、レーザ光18Aとスパイラル鋼管10と
の接点Cと回転ミラー19の反射点Aとの距離
【0022】
【数3】 は、スパイラル鋼管10の半径をRとすると、
【0023】
【数4】 となる。
【0024】さて、スパイラル鋼管10の直径(外径)
をD(D=2R)とすると、△AEB’と△ACFとが
相似三角形であるため、
【数5】 となる。
【0025】上記式、式及び式から、X0 及びY
1 を受光器14及びレーザ距離計15にてそれぞれ測定
することにより、スパイラル鋼管10の外径Dを算出で
きる。
【0026】上記実施例によれば、スパイラル鋼管10
を投光器13及び受光器14間に配置し、投光器13の
回転ミラー19から投光されたレーザ光18によってス
パイラル鋼管10の外径Dを非接触にて測定するので、
スパイラル鋼管10の製造中にスパイラル鋼管10が中
心軸Fに沿って移動中であっても、このスパイラル鋼管
10の外径Dを測定できる。このように、外径の測定中
にスパイラル鋼管10の移動を止める必要がないので、
連続的に製造されるスパイラル鋼管10の製造工程に悪
影響を及ぼすことがない。
【0027】また、外径測定装置12は、受光器14の
受光素子20が、回転ミラー19から投光されてスパイ
ラル鋼管10の外周面に接したレーザー光18Aの受光
位置Bを検出し、レーザー距離計15が受光器14の受
光面21とスパイラル鋼管10の最下点Eとの距離Mを
計測し、これらの計測値に基づき演算器16がスパイラ
ル鋼管10の外径Dを測定するものであり、複雑な機械
的機構が存在しない。このため、機械的機構のがたつき
に伴い測定精度が低下することがなく、スパイラル鋼管
10の外径Dを高精度にて測定できる。この実施例の外
径測定装置12を用いた実際の測定結果を図4に示す。
外径の実測値が1500mmのスパイラル鋼管10を多
数回測定したとき、これらの測定値と上記実測値との誤
差は±1mmの範囲にあり、外径測定装置12が高精度
にてスパイラル鋼管10の外径を測定していることがわ
かる。また、投光器13が、レーザ発振器17からのレ
ーザ光18を回転ミラー19に照射し、この回転ミラー
19の回転により、レーザ光18をスパイラル鋼管10
へ向けて反射し、且つスパイラル鋼管10の中心軸に直
交する水平方向に走査させるものであるから、コンパク
トな構成の投光器13により、外径の多様に異なる各種
スパイラル鋼管10によく対応できる。 また、回転ミラ
ー19の反射点の位置(0,Y )、受光器14による
受光位置(X ,0)、距離計15による測定距離Y
を用いて、前記計算式により、スパイラル鋼管10の外
径Dを算出するので、スパイラル鋼管10の外径Dを高
精度に測定できる。
【0028】更に、受光器14の受光面21と投光器1
3の回転ミラー19との距離Lが、測定対象となる多種
類のスパイラル鋼管10のうち最大径のスパイラル鋼管
10における外径の 1.5倍以上に設定されたので、小径
のスパイラル鋼管24であっても、大径のスパイラル鋼
管10であっても、投光器13及び受光器14の一部を
変更することなく、外径の異なった多種類のスパイラル
鋼管10、23に対し、その外径を好適に測定できる。
【0029】
【0030】また、上記実施例では、被測定物がスパイ
ラル鋼管10、24の場合を述べたが、シームレス鋼管
等の他の鋼管であってもよく、円柱形状の線材であって
もよい。
【0031】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る外径測定
装置によれば、連続的に製造される被測定物たる製品の
製造工程に影響を与えることなく、被測定物の外径を高
精度にて測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る外径測定装置の一実施例を示す
斜視図。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図。
【図3】スパイラル鋼管の外径を算出するための説明
図。
【図4】図2の外径測定装置を用いた測定結果を示す棒
グラフ。
【符号の説明】
10 スパイラル鋼管 12 外径測定装置 13 投光器 14 受光器 15 レーザー距離計 16 演算器 18、18A レーザー光 B 受光位置 D スパイラル鋼管の外径 M スパイラル鋼管の最下点と受光器の受光面との距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円形断面を備えた被測定物へ向けて光を
    投光する投光器と、上記被測定物に関し上記投光器と反
    対位置に設置され上記投光器からの光を受光する受光器
    と、上記被測定物及び上記受光器間の距離を計測する距
    離計と、上記投光器から投光され上記被測定物の外周面
    に接して上記受光器に受光された光の位置と上記距離計
    にて測定された距離とから上記被測定物の外径を算出す
    る演算器と、を有する外径測定装置であって、 前記投光器が、レーザ発振器からのレーザ光を回転ミラ
    ーに照射し、この回転ミラーの回転により、レーザ光を
    被測定物へ向けて反射し、且つ被測定物の中心軸に直交
    する水平方向に走査させるものであり、 前記受光器が、多数の受光素子を一定ピッチで被測定物
    の中心軸と直交する水平方向に配列した受光面を、前記
    回転ミラーによるレーザ光の反射点と被測定物の中心軸
    とを結ぶ直線に対し直交するように配置してなり、 回転ミラーの反射点と被測定物の中心軸を結ぶ直線と受
    光器の受光面との交点をX−Y座槓の原点O(0,0)
    とするとき、上記回転ミラーの反射点の位置(0,
    )、上記受光器による受光位置(X ,0)、上記
    距離計による測定距離Y を得て、 Y=Y −Y X=(Y/Y )X の計算式により、被測定物の外径Dを算出することを特
    徴とする外径測定装置。
JP4357383A 1992-12-24 1992-12-24 外径測定装置 Expired - Lifetime JP2868382B2 (ja)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10331000B3 (de) * 2003-07-03 2004-10-14 Mannesmannröhren-Werke Ag Verfahren und Einrichtung zur Herstellung geschweißter Großrohre in Form von Schraubennahtrohren
DE102007017747B4 (de) * 2007-04-12 2009-05-07 V & M Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur optischen Vermessung von Außengewinden

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63122907A (ja) * 1986-11-13 1988-05-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 外径計測装置
JPH03296605A (ja) * 1990-04-17 1991-12-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 帯状物の幅計測装置

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