JP4457370B2 - 長尺材の寸法測定装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る寸法測定装置の概略構成を示す側面図である。図2は、図1に示す寸法測定装置が備える端面倣い機構、寸法測定機構及び押動機構の一部を詳細に示す図であり、図2(a)は部分的に断面で表した側面図を、図2(b)は正面図(図1に示すZ軸方向から見た図)を示す。
図1に示すように、本実施形態に係る寸法測定装置100は、チャック部材Cで拘束された管Pの長手方向端面Eに当接する端面倣い機構1と、端面倣い機構1に接続され、管Pの寸法(本実施形態では、シール径及びネジ径)を測定する寸法測定機構2と、端面倣い機構1を管Pの長手方向端面Eに向けて押動する押動機構3とを備えている。また、寸法測定装置100は、端面倣い機構1、寸法測定機構2及び押動機構3をそれぞれ駆動制御するための制御装置4を備えている。さらに、寸法測定装置100は、好ましい構成として、加速度計等の振動センサ5を備えている。なお、図1及び図2(a)において、寸法測定機構2には斜線のハッチングを施し、押動機構3には灰色のハッチングを施している。また、実際には、制御装置4と、各機構1〜3及び振動センサ5との間に電気配線等が接続されているが、便宜上、ここでは電気配線等の図示を省略している。
図1又は図2に示すように、端面倣い機構1は、一の平面114Sに沿ってそれぞれ配置され(管Pの端面Eとの接触面が平面114S上に存在するように配置され)接触状態を検知する3つ以上の複数(本実施形態では4つ)の接触センサ114a、114b、114c、114dを管Pの長手方向端面Eに当接する側に具備すると共に、平面114Sの法線方向(Z軸方向)に直交し且つ互いに直交する2軸(X軸及びY軸)周りに回動可能とされている。以下、本実施形態に係る端面倣い機構1のより具体的な構成について説明する。
端面倣い部11は、平板部材111と、平板部材111のX軸方向両端部からZ軸方向に突設された一対の突設部材112と、一対の突設部材112をそれぞれ筒状部12に連結する一対の軸部材113とを具備する。端面倣い部11は、一対の軸部材113により、筒状部12に対してX軸周りに回動可能に連結されている。具体的には、一対の突設部材112が、一対の軸部材113を介して、筒状部12に対してそれぞれX軸周りに回動可能に連結されている。また、端面倣い部11は、平板部材111の管Pの端面Eに当接する側の面上に放射状に配置された4つの接触センサ114a、114b、114c、114dを具備する。さらに、端面倣い部11は、平板部材111の接触センサ114a〜114dが配置された側とは反対側の面に接続され、Z軸方向に延びる複数の棒状部材115を具備する。
筒状部12(図2(a)では断面で図示)は、端面倣い部11及び後述する押動機構3の支持部31の一部を囲繞するように、端面倣い部11及び支持部31の外方に配置されている。筒状部12は、前述のように、一対の軸部材113によって、端面倣い部11をX軸周りに回動可能に連結している。また、筒状部12は、一対の軸部材313によって、支持部31に対してY軸周りに回動可能に連結されている。
第1平板部14は、棒状部材115に固定接続されている。具体的には、第1平板部14には、棒状部材115が貫通する部位に貫通孔が設けられている。この貫通孔の寸法は、棒状部材115の断面寸法と略同等とされており、棒状部材115がこの貫通孔に密接嵌合している。このように、第1平板部14は、棒状部材115に固定接続されているため、端面倣い部11がX軸周り及びY軸周りに回動する際に、第1平板部14も端面倣い部11と一体的に回動する。また、端面倣い部11が水平方向に押動されることにより、第1平板部14も端面倣い部11と一体的に押動される。なお、第1平板部14には、後述する押動機構3の軸部32が貫通する部位にも貫通孔が設けられている。上記のように、端面倣い部11がX軸周り及びY軸周りに回動する際に、第1平板部14も端面倣い部11と一体的に回動する。このため、前記貫通孔(軸部32が貫通する部位に設けられた貫通孔)は、第1平板部14の回動が干渉されないように、第1平板部14の回動範囲に応じた寸法とされている。
図1又は図2に示すように、寸法測定機構2は、端面倣い機構1と一体的に押動され且つ一体的に回動可能であると共に、4つの接触センサ114a〜114dのうち、少なくとも3つの接触センサによって端面倣い機構1が管Pの長手方向端面Eに当接していることが検知されている場合に、管Pの寸法(シール径及びネジ径)を測定するように構成されている。具体的には、4つの接触センサ114a〜114dによる接触状態の検知結果がそれぞれ制御装置4に送信され、制御装置4は、少なくとも3つの接触センサによって端面倣い機構1が管Pの端面Eに当接していることが検知されている場合にのみ、寸法測定機構2を駆動制御するように構成されている。また、好ましい構成として、寸法測定機構2は、振動センサ5によって検知された振動が所定の大きさ以下である場合に、管Pの寸法を測定するように構成されている。具体的には、振動センサ5による振動の検知結果が制御装置4に送信され、制御装置4は、検知された振動が所定の大きさ以下である場合にのみ、寸法測定機構2を駆動制御するように構成されている。以下、本実施形態に係る寸法測定機構2のより具体的な構成について説明する。
基部21は、端面倣い機構1の第3平板部16に固定接続されている。前述のように、第3平板部16は、第1平板部14に対してα軸方向及びβ軸方向にそれぞれ移動可能であるため、第3平板部16に固定接続された基部21も、第1平板部14に対してα軸方向及びβ軸方向にそれぞれ移動可能である。また、前述のように、第3平板部16は、端面倣い部11と一体的にX軸周り及びY軸周りに回動するため、基部21も端面倣い部11と一体的に回動する。さらに、前述のように、第3平板部16は、端面倣い部11と一体的に押動されるため、基部21も端面倣い部11と一体的に押動される。
シール径測定用接触子22a〜22dは、その先端部が、接触センサ114a〜114dの接触面114Sに対して垂直な方向に予め決められた距離SL(図6参照)だけ離れた位置となるように基部21に取り付けられている。シール径測定用接触子22a、22cは、制御装置4からの制御信号によって駆動されるエアシリンダやリニアステージ等の一軸駆動機構に取り付けられ、基部21に対してα軸方向に進退動可能に構成されている。同様に、シール径測定用接触子22b、22dは、制御装置4からの制御信号によって駆動されるエアシリンダやリニアステージ等の一軸駆動機構に取り付けられ、基部21に対してβ軸方向に進退動可能に構成されている。シール径測定用接触子22a、22cのα軸方向の変位量及びシール径測定用接触子22b、22dのβ軸方向の変位量は、それぞれ一軸駆動機構に取り付けられたマグネスケール等の変位量測定器によって測定可能とされている。
以下、図3を適宜参照しつつ、上記の構成を有する寸法測定機構2による寸法測定動作について説明する。なお、シール径測定用接触子22a〜22dによるシール径測定動作と、ネジ径測定用接触子23a〜23dによるネジ径測定動作とは、同様の動作であるため、ここでは、ネジ径測定用接触子23a〜23dによるネジ径測定動作についてのみ説明する。
SDC=D−(DP1+DP2) ・・(1)
図1又は図2に示すように、押動機構3は、4つの接触センサ114a〜114dのうち、少なくとも3つの接触センサによって端面倣い機構1が管Pの長手方向端面Eに当接していることが検知される状態となるように、端面倣い機構1を水平方向(図1に示す状態ではZ軸方向)に押動する。具体的には、4つの接触センサ114a〜114dによる接触状態の検知結果がそれぞれ制御装置4に送信され、制御装置4は、少なくとも3つの接触センサによって端面倣い機構1が管Pの端面Eに当接していることが検知される状態となるように、押動機構3を駆動制御して、端面倣い機構1を水平方向に押動させる。以下、本実施形態に係る押動機構3のより具体的な構成について説明する。
支持部31は、平板部材311と、平板部材311のY軸方向両端部からZ軸方向に突設された一対の突設部材312と、一対の突設部材312をそれぞれ筒状部12に連結する一対の軸部材313とを具備する。支持部31は、前述のように、一対の軸部材313によって、筒状部12をY軸周りに回動可能に連結している。具体的には、一対の突設部材312が、一対の軸部材313を介して、筒状部12をY軸周りに回動可能に連結している。
軸部32は、台車部33に固定接続されるか、或いは、必要に応じてエアシリンダやリニアステージ等の一軸駆動機構を介して台車部33に連結されている。上記の一軸駆動機構は、台車部33に対して、軸部32及び支持部31を鉛直方向に昇降させる必要がある場合に設けられる。
図1及び図2に概略構成を示す寸法測定装置100を用いて、管Pの端部に形成されたピン継手のシール径及びネジ径を測定した。測定対象とした管Pは、外径73.0mm、肉厚5.51mm、長さ9500mmであり、管Pの端面から約500mmの位置をチャック部材Cで拘束し、管Pの当該拘束した部位の軸方向が端面倣い部11の押動方向とほぼ平行となるようにした。管Pの端部の曲がり量(=管Pの断面中心のズレ量/ズレ量測定部位の長さ)は、β軸方向に最大で1.2mm/1000mmであった。シール径の測定位置(距離SL、図6参照)は、基準面から1.9mm、ネジ径の測定位置(距離TL、図6参照)は、基準面から19.0mmとした。また、上記と同じ管Pについて、専用の測定器具を用いて人手によりシール径及びネジ径を測定した。そして、寸法測定装置100を用いて測定したシール径及びネジ径と、専用の測定器具を用いて人手により測定したシール径及びネジ径との差を評価結果とした。
以下の条件が異なる点を除き、実施例1と同様の条件で、管Pの端部に形成されたピン継手のシール径及びネジ径を測定し、専用の測定器具を用いて人手により測定したシール径及びネジ径との差を評価結果とした。すなわち、実施例1と同じ寸法測定装置100において、端面倣い部11の平面114Sの法線方向が端面倣い部11の押動方向とほぼ平行となるようにした状態(図1に示す状態)で、端面倣い機構1が回動しないように固定した。この端面倣い機構1が回動しない寸法測定装置100を用いて、管Pの端部に形成されたピン継手のシール径及びネジ径を測定した。そして、端面倣い機構1が回動しない寸法測定装置100を用いて測定したシール径及びネジ径と、専用の測定器具を用いて人手により測定したシール径及びネジ径との差を評価結果とした。
測定対象とした管Pの端部の曲がり量が、α軸方向に最大で2.1mm/1000mmである点を除き、実施例1と同様の条件で、管Pの端部に形成されたピン継手のシール径及びネジ径を測定し、専用の測定器具を用いて人手により測定したシール径及びネジ径との差を評価結果とした。
測定対象とした管Pの端部の曲がり量が、α軸方向に最大で2.1mm/1000mmである点を除き、比較例1と同様の条件で、管Pの端部に形成されたピン継手のシール径及びネジ径を測定し、専用の測定器具を用いて人手により測定したシール径及びネジ径との差を評価結果とした。
測定対象とした管Pの端部の曲がり量が、β軸方向に最大で2.8mm/1000mmである点を除き、実施例1と同様の条件で、管Pの端部に形成されたピン継手のシール径及びネジ径を測定し、専用の測定器具を用いて人手により測定したシール径及びネジ径との差を評価結果とした。
測定対象とした管Pの端部の曲がり量が、β軸方向に最大で2.8mm/1000mmである点を除き、比較例1と同様の条件で、管Pの端部に形成されたピン継手のシール径及びネジ径を測定し、専用の測定器具を用いて人手により測定したシール径及びネジ径との差を評価結果とした。
以上に説明した実施例1〜3及び比較例1〜3の評価結果を表1に示す。なお、表1に示す数値の単位はμmである。
Claims (4)
- 長尺材の長手方向端面に当接する端面倣い機構と、
前記端面倣い機構に接続され、長尺材の寸法を測定する寸法測定機構と、
前記端面倣い機構を長尺材の長手方向端面に向けて押動する押動機構とを備え、
前記端面倣い機構は、一の平面に沿ってそれぞれ配置され接触状態を検知する3つ以上の複数の接触センサを長尺材の長手方向端面に当接する側に具備すると共に、前記平面の法線方向に直交し且つ互いに直交する2軸周りに少なくとも回動可能とされ、
前記押動機構は、前記複数の接触センサのうち、少なくとも3つの接触センサによって前記端面倣い機構が長尺材の長手方向端面に当接していることが検知される状態となるように、前記端面倣い機構を押動し、
前記寸法測定機構は、前記端面倣い機構と一体的に押動され且つ一体的に回動可能であると共に、前記複数の接触センサのうち、少なくとも3つの接触センサによって前記端面倣い機構が長尺材の長手方向端面に当接していることが検知されている場合に、長尺材の寸法を測定することを特徴とする長尺材の寸法測定装置。 - 前記接触センサは、一対の電極を具備し、該一対の電極間の通電の有無によって接触状態を検知することを特徴とする請求項1に記載の長尺材の寸法測定装置。
- 前記押動機構は、前記端面倣い機構を押動する押動力を調整可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の長尺材の寸法測定装置。
- 前記端面倣い機構、前記寸法測定機構及び前記押動機構のうち、少なくとも一つの機構は、振動状態を検知する振動センサを備え、
前記寸法測定機構は、前記振動センサによって検知された振動が所定の大きさ以下である場合に、長尺材の寸法を測定することを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の長尺材の寸法測定装置。
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