JP6834735B2 - 距離測定装置および距離測定方法 - Google Patents
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Description
このように互いに平行に対向する平面を有する平行柱間の距離を測定することは、一方の柱の平面内の任意の点から、他方の柱の平面(測定対象となる平面)までの距離を測定することと同じである。
(a)ダイヤルゲージなどの測定では、接触具合を作業者が判断しなければならないため、作業者の官能に頼ることになる。これを排除するため、測定自体を非接触測定で行うことを発想した。非接触測定とは、例えば、超音波やレーザーを照射し、測定対象物からの反射波を捉え、測定対象物(以下、単に対象物と呼ぶ場合がある。)との間の距離を測定することができるものである(以下、本明細書において、非接触で距離を測定することができる装置を単に測長器と呼ぶ。)。本発明において、距離の測定に直接的に関わる部分は、非接触で距離を測定する測長部とそれを支える支持部材である。測長部の態様は特に限定しないが、一般にレーザーなどをスキャンし、非接触で測長する測長用機器である場合が多い(以下、測長部として、単に測長器という場合がある。)。
測長器を支持部材の一端に配置した場合(片端にのみ配置した場合)は、その測長器による距離測定の基準点が支持部材の他端(図3中の測定基準点5)になる。測定基準点から対象面までの距離は、測長器で測定した距離とその時の基本軸からの角度、および支持部材の長さから逐次演算し、得られた値の最小値を当該距離とすることができる。測定は、測長器が配置されていない他端(測定基準点)を一方の対象物に接触させればよい。単に接触するだけでよいので、従来のインサイドマイクロメータのように、作業者の官能により接触具合を判断する必要はない。そのため、作業員の個人差が生じることはなくなるので、測定の再現性が高まり、測定のバラツキが発生しにくくなり、客観性を得ることができる。
測定精度については、必要に応じて、測定精度の高い機器を用いればよい。一般的に、スキャン範囲が広い場合には測定精度が低くなり、スキャン範囲が狭い場合には測定精度が高くなるので、必要とする測定精度を得ることができるように、測長器を選択し、且つ、支持部材の長さを伸縮自在に調整することができるようにして、測定範囲を選定することが出来るようにするとよい。
また、支持部材の長さは測定時の温度により変化しないように、不変鋼(例えば、Fe−Ni36%鋼(インバー合金))を用いるとよい。
(1)
測定対象となる平面までの距離を測定する距離測定装置であって、直線状の基準軸上に両端を有する支持部材と、前記支持部材の少なくとも一端に配置され、少なくとも前記基準軸を含む平面内をスキャンしつつ、測定対象平面との間の距離を非接触で測定する測長部と、前記測長部が測定している方向と前記基準軸とがなす角度を測定する測長角測定部と、前記測定対象平面までの距離を演算する演算部と、前記演算部で演算した結果を表示する表示部とを有し、
前記測長部がスキャンした平面と前記測定対象平面が垂直に交わるときに、
前記演算部が、前記測長部により測定した距離と前記測長角測定部で測定した角度と前記支持部材の両端間の長さから、前記測定対象平面までの距離を演算することを特徴とする距離測定装置。
(2)
前記測長部が前記支持部材の一端に配置され、前記演算部が、前記支持部材の両端のうち前記測長部が配置された端とは反対側の端である測定基準点と、前記測定対象平面との距離を演算することを特徴とする(1)に記載の距離測定装置。
(3)
前記測長部が前記支持部材の両端に配置され、前記演算部が、前記測定対象平面の間の距離を演算することを特徴とする(1)に記載の距離測定装置。
(4)
前記演算部が、前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記測長角測定部で得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、前記支持部材の両端間の長さLと、下記式1から、
前記測定基準点と前記測定対象平面との間の距離Diを求め、前記測長部が前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDiの最小値を、前記測定基準点と前記測定対象平面との距離とすることを特徴とする(2)に記載の距離測定装置。
Di=di+L・cos(θi) ・・・・・・(式1)
(5)
前記演算部が、前記支持部材の一方の端に備えられた前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記一方の端の前記測長角測定部で得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、
前記支持部材の前記基準軸上の1点を固定して、前記測長部が測定するときの、前記支持部材の前記基準軸上の固定した点から前記支持部材の一方の端までの距離Liと、
前記支持部材の他方の端に備えられた前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値djと、前記他方の端の前記測長角測定部で得られる、当該最小値djをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θjと、
前記支持部材の前記基準軸上の固定した点から前記支持部材の他方の端までの距離Ljと、下記式2、式3から、前記支持部材の前記基準軸上の固定した点と前記測定対象平面との距離Di、Djを求め、前記測長部が前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDiの最小値とDjの最小値を合計したものを、
前記測定対象平面の間の距離とすることを特徴とする(3)に記載の距離測定装置。
Di=di+Li・cos(θi) ・・・・・・(式2)
Dj=dj+Lj・cos(θj) ・・・・・・(式3)
(6)
前記演算部が、前記支持部材の一方の端に備えられた前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記一方の端の前記測長角測定部で得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、前記支持部材の他方の端に備えられた前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値djと、前記他方の端の前記測長角測定部で得られる、当該最小値djをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θjと、さらに前記支持部材の両端間の長さLと、下記式4から、
前記測定対象平面の間の距離Dkを求め、両端に配置された前記測長部がスキャンする平面が同一平面内にあるときに、前記測長部が前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDkの最小値を前記測定対象平面の間の距離とすることを特徴とする(3)に記載の距離測定装置。
Dk=di+dj+(L・cos(θi)+ L・cos(θj))/2 ・・・・・・(式4)
(7)
前記測定基準点を中心に、前記支持部材が同一平面内を回転できるようにするガイド装置を備えることを特徴とする(2)または(4)に記載の距離測定装置。
(8)
前記支持部材の前記基準軸上の1点を中心に、前記支持部材が同一平面内を回転できるようにするガイド装置を備えることを特徴とする(3)または(5)に記載の距離測定装置。
(9)
前記支持部材が同一平面内を傾動できるようにするガイド装置を備えることを特徴とする(3)または(6)に記載の距離測定装置。
(10)
前記支持部材が回転または傾動したときの前記同一平面と、前記測長部がスキャンする平面とが垂直であることを特徴とする(7)〜(9)のいずれか1項に記載の距離測定装置。
(11)
前記測定基準点が、圧延機のハウジングに設置され圧延方向に相互に対向した一対のライナー面の内、一方のライナー面内上にあり、前記測定対象平面が、他方のライナー面であることを特徴とする(2)、(4)、(7)のいずれか1項に記載の距離測定装置。
(12)
前記測定対象平面の一方が、圧延機のハウジングに設置され圧延方向に相互に対向した一対のライナー面の内、一方のライナー面であり、前記測定対象平面の他方が、他方のライナー面であることを特徴とする(3)、(5)、(6)、(8)、(9)のいずれか1項に記載の距離測定装置。
(13)
水平器が、前記基準軸に平行に前記支持部材に配置されていることを特徴とする(1)〜(12)のいずれか1項に記載の距離測定装置。
(14)
前記測長部が、超音波またはレーザーを用いて測定することを特徴とする(1)〜(13)のいずれか1項に記載の距離測定装置。
(15)
前記演算部により得られた距離を記憶する記憶部と、記憶した距離のうち最小値を判断する最小値判断部とを有し、得られた最小値を前記表示部に表示することを特徴とする(1)〜(14)のいずれか1項に記載の距離測定装置。
(16)
前記支持部材が、不変鋼からなることを特徴とする(1)〜(15)のいずれか1項に記載の距離測定装置。
(17)
前記支持部材が、前記基準軸方向に伸縮調整可能であることを特徴とする(1)〜(16)のいずれか1項に記載の距離測定装置。
(18)
前記測長部のスキャン周期が0.001秒以下であることを特徴とする(1)〜(17)のいずれか1項に記載の距離測定装置。
(19)
測定対象となる平面までの距離を測定する距離測定方法であって、直線状の基準軸上に両端を有する支持部材の少なくとも一端において、少なくとも前記基準軸を含む平面内をスキャンしつつ、測定対象平面との間の距離を非接触で測定する測長ステップと、前記測長ステップで測定している方向と前記基準軸とがなす角度を測定する測長角測定ステップと、前記測定対象平面までの距離を演算する演算ステップと、前記演算ステップで演算した結果を表示する表示ステップとを有し、
前記測長ステップでスキャンした平面と前記測定対象平面とが垂直に交わる時に、前記演算ステップが、前記測長ステップにより測定した距離と前記測長角測定ステップで測定した角度と前記支持部材の両端間の長さから、前記測定対象平面までの距離を演算することを特徴とする距離測定方法。
(20)
前記測長ステップが、前記支持部材の一端において、前記測定対象平面との間の距離を非接触で測定し、
前記演算ステップが、前記支持部材の他端である測定基準点と前記測定対象平面との距離を演算することを特徴とする(19)に記載の距離測定方法。
(21)
前記測長ステップが、前記支持部材の両端のそれぞれにおいて、前記測定対象平面との間の距離を非接触で測定し、
前記演算ステップが、前記測定対象平面の間の距離を算出することを特徴とする(19)に記載の距離測定方法。
(22)
前記演算ステップが、前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記測長角測定ステップで得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、前記支持部材の両端間の長さLと、下記式1から、
前記測定基準点と前記測定対象平面との間の距離Diを求め、前記測長ステップにより前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDiの最小値を、前記測定基準点と前記測定対象平面との距離とすることを特徴とする(20)に記載の距離測定方法。
Di=di+L・cos(θi) ・・・・・・(式1)
(23)
前記演算ステップが、前記支持部材の一方の端での前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記一方の端での前記測長角測定ステップで得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、
前記支持部材の前記基準軸上の1点を固定して、前記測長ステップで測定するときの、前記支持部材の前記基準軸上の固定した点から前記支持部材の一方の端までの距離Liと、
前記支持部材の他方の端での前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値djと、前記他方の端での測長角測定ステップで得られる、当該最小値djをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θjと、
前記支持部材の前記基準軸上の固定した点から前記支持部材の他方の端までの距離Ljと、下記式2、式3から、前記支持部材の前記基準軸上の固定した点と前記測定対象平面との距離Di、Djを求め、前記測長ステップにより前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDiの最小値とDjの最小値を合計したものを、
前記測定対象平面の間の距離とすることを特徴とする(21)に記載の距離測定方法。
Di=di+Li・cos(θi) ・・・・・・(式2)
Dj=dj+Lj・cos(θj) ・・・・・・(式3)
(24)
前記演算ステップが、前記支持部材の一方の端での前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記一方の端での前記測長角測定ステップで得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、前記支持部材の他方の端での前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値djと、前記他方の端での前記測長角測定ステップで得られる、当該最小値djをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θjと、さらに前記支持部材の両端間の長さLと、下記式4から、
前記測定対象平面の間の距離Dkを求め、両端での測長ステップにおいてスキャンする平面が同一平面内にあるときに、前記測長ステップにより前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDkの最小値を前記測定対象平面の間の距離とすることを特徴とする(21)に記載の距離測定方法。
Dk=di+dj+(L・cos(θi)+ L・cos(θj))/2 ・・・・・・(式4)
(25)
前記測定基準点を中心に、前記支持部材が同一平面内を回転できるようにするガイド装置により、前記支持部材が、前記測定基準点を中心に同一平面内を回転することを特徴とする(20)または(22)に記載の距離測定方法。
(26)
前記支持部材の前記基準軸上の1点を中心に、前記支持部材が同一平面内を回転できるようにするガイド装置により、前記支持部材が、前記支持部材の前記基準軸上の1点を中心に同一平面内を回転することを特徴とする(21)または(23)に記載の距離測定方法。
(27)
前記支持部材が同一平面内を傾動できるようにするガイド装置により、前記支持部材が、同一平面内を傾動することを特徴とする(21)または(24)に記載の距離測定方法。
(28)
前記支持部材が回転または傾動したときの前記同一平面と、前記測長ステップにおいてスキャンする平面とが垂直であることを特徴とする(25)〜(27)のいずれか1項に記載の距離測定方法。
(29)
前記測定基準点が、圧延機のハウジングに設置され圧延方向に相互に対向した一対のライナー面の内、一方のライナー面内上にあり、前記測定対象平面が、他方のライナー面であることを特徴とする(20)、(22)、(25)のいずれか1項に記載の距離測定方法。
(30)
前記測定対象平面の一方が、圧延機のハウジングに設置され圧延方向に相互に対向した一対のライナー面の内、一方のライナー面であり、前記測定対象平面の他方が、他方のライナー面であることを特徴とする(21)、(23)、(24)、(26)、(27)のいずれか1項に記載の距離測定方法。
(31)
前記基準軸に平行に前記支持部材に配置された水平器により、一方の端が、他方の端に対し、少なくとも鉛直方向上方から下方もしくは鉛直方向下方から上方になるように、前記支持部材を動かすことを特徴とする(19)〜(30)のいずれか1項に記載の距離測定方法。
(32)
前記測長ステップが、超音波またはレーザーを用いて測定することを特徴とする(19)〜(31)のいずれか1項に記載の距離測定方法。
(33)
前記演算ステップにより得られた距離を記憶する記憶ステップと、記憶した距離のうち最小値を判断する最小値判断ステップとを有し、前記表示ステップが得られた最小値を表示することを特徴とする(19)〜(32)のいずれか1項に記載の距離測定方法。
(34)
前記支持部材が、不変鋼からなることを特徴とする(19)〜(33)のいずれか1項に記載の距離測定方法。
(35)
前記支持部材が、前記基準軸方向に伸縮調整可能であることを特徴とする(19)〜(34)のいずれか1項に記載の距離測定方法。
(36)
前記測長ステップでのスキャン周期が0.001秒以下であることを特徴とする(19)〜(35)のいずれか1項に記載の距離測定方法。
本発明が測定対象とするのは、任意の点から平面までの間の距離および平行する平面間の距離であり、測定対象物が平面を有していれば、対象物の形状は特に限定しない(以下、測定対象とする平面を測定対象平面という場合がある。)。平面を有する測定対象物の断面形状が四角形や6角形のような多角形でもよく、また対象物の一部に平面があってもよい。すなわち、任意の点が平面上にあり、当該平面と対象物の平面とが平行であれば、両平面間の距離を測定することができる。
前述したように、本発明において、距離の測定に直接的に関わる部分は、非接触で距離を測定する測長部とそれを支える支持部材である。測長部の態様は特に限定しないが、一般にレーザーなどをスキャンし、非接触で測長する測長用機器である場合が多い(前述したように、測長部として、単に測長器という場合がある。)。測長器がスキャンする際の基本軸と、支持部材の片端と片端とを通る基準軸とが同一直線上に配置されることが重要である。以下、本発明において、支持部材が棒状であり、その基準軸(例えば図1の基準軸2)が、基本軸(例えば図1の基本軸9)と同一直線上になるように配置している場合を例に説明する。支持部材の基準軸と測長器の基本軸を同一線上に配置できない場合は、両軸の成す角度を予め測定し、幾何学的関係から、演算により補正することで対応することができる。
また、支持部材の形状が三又や四又のように、3以上の端部を有する形状であっても構わない。そのうちの2端が直線状の基準軸上にあればよい。3以上の端部を有する形状であっても、本発明においては、この基準軸上にある2つの端部を対象とするものであり、その他の端部は本発明においては無視する。
本発明の中核をなす装置およびステップである。
測長部3(測長ステップ)は、支持部材の少なくとも一端に配置された測長器を含むものであり、測長器から対象物までの距離を測定する機能を有する。言いかえれば、測長部3(測長ステップ)は、支持部材4の一端から測定対象平面10までの距離を測定する機能を有する。測長部は、支持部材の一方の端のみに配置されていてもよく、また両端に配置されていてもよい。測長部が両端に配置されている場合も、それぞれの測長部の機能は同じである。
測長器は、レーザーを一方向に発振(照射ともいう。)し、その反射波を捉え距離を求めている。このレーザーの発振方向を変化させて測定していくのだが、そのときの発振方向と基準軸とのなす角を、本明細書において「測長角」と定義する。測長角測定部(測長角測定ステップ)は、この測長角を測定する機能を有する。測長角を測定する具体的手段(方法)は特に限定されない。スキャン中のレーザー発振方向と基準軸の角度が把握できれば、どのような手段でもよい。その観点から、2次元測定であるスキャン平面の場合は、三角形状のスキャン平面の中心角を2等分する直線を、対象物を測定する方向を変化させて測定する測長器の基本軸とし、この測長器の基本軸(例えば図1の基本軸9)と支持部材の基準軸(例えば図1の基準軸2)とを一致させるとよい。3次元測定であるスキャン空間の場合は、円錐形のスキャン空間の頂点を通り、当該円錐形を回転対称とする回転軸に相当する直線を、対象物を測定する方向を変化させて測定する測長器の基本軸とし、この測長器の基本軸と支持部材の基準軸とを一致させるとよい。なお、測長部は、この測長角測定部を含んでもよい。
対象物間の距離は、測長器により測定した距離の最小値と、最小値を測定したときに測長角測定部により測定した測長角、および支持部材の両端部間の長さ(以下、支持部材長さと呼ぶ。)から演算できる。例えば、図1のように、支持部材4の一端に測長器3を配置し、他端(距離を測定した測長器が配置された端とは反対側の端(測定基準点5))を一方の対象物に接触させて、対象物間距離を測定する場合、測長器により測定した距離の最小値di、当該最小値diをスキャンした時の測定方向(測長器3から測定対象平面10に下した垂線31’)と、測長部の基本軸9(すなわち、支持部材の基準軸2)とがなす測長角θi、支持部材長さLから、対象物間の最短距離Diを以下の式1で求めることができる。
Di=di+L・cos(θi) ・・・(式1)
なお、図1中には、測定基準点5から測定対象平面10に下した垂線31を記載し、対象物間の最短距離Diを説明している。
そして、支持部材の基準軸が、測定対象平面に垂直になった時や、スキャン平面6と測定対象平面10が垂直に交わる時に、Diの値が最小値になり、それが測定基準点と測定対象平面との距離となる。すなわち、逐次演算されるDiの値のうち、それらの最小値を求め、それを測定基準点と測定対象平面との距離とすることができる。
例えば、図9に示すように、基準軸上の任意の一点を測定基準点とし、その測定基準点から各測長部ごとに測定対象平面までの距離を演算し、それを加算することにより測定対象平面間の距離を求めることができる。図9では、支持部材が直線状の例を示す。したがって、支持部材上の任意の一点45を測定基準点としている。このとき、一方の端に備えられた前記測長部3が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、その一方の端の測長角測定部で得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiとする。また、支持部材の基準軸上の1点45から支持部材の一方の端(測長部3が配置されている端)までの距離Liとする。
Di=di+Li・cos(θi) ・・・・・・(式2)
Dj=dj+Lj・cos(θj) ・・・・・・(式3)
Dk=di+dj+(L・cos(θi)+ L・cos(θj))/2 ・・・・・・(式4)
表示部(表示ステップ)(表示部は図示せず。)は、演算部で演算した結果を、作業者が認識できるように表示する機能を有する。具体的な表示手段(表示方法)は、作業者が認識できれば特に限定されない。例えば、液晶表示装置により演算結果を表示することができる。
作業者は、表示部に表示される最短距離を確認しつつ、作業することができる。
対象平面までの距離は、基準軸が測定対象平面に垂直になるように配置されたときに測定される。現実の測定作業では、基準軸を対象平面に厳密に垂直に配置させることは難しい。しかし、図5に測定作業の概念図を示すように、測長器によるスキャン平面6に対して、略垂直となるように、作業者が支持部材を動かすことにより(図5(b))、支持部材4の一端(測定基準点5)から、対象平面の測定される面(測定対象平面10)内の任意の範囲を、測長器が走査(スィープ)して測定することができる。このとき走査して測定した範囲を測定対象平面上のスィープ面32と呼ぶ。この時、測長器によるスキャン平面6が、対象物に垂直に配置されれば、対象物間の最短距離が求められる。すなわち、この時に対象物間の距離が求められる。
そのため、支持部材4の一端に測定部がある場合は、他方の一端(測定基準点5)を一方の対象物に固定し、支持部材4と測長部3を、例えば図5(b)の探索方向33のように、測長部3のスキャン平面6と略垂直になるように動かすことで、逐次変化する得られた距離の最小値をもって、効率的に対象物間の最短距離を判断することができる。
Di=di+L・cos(θi) ・・・(式1)
ここで、図8に示すように、両端の測長部がスキャンする平面が同一平面内にあるときや、図9に示すように、支持部材の基準軸上の1点を固定して、測長部が測定するときについて説明する。つまり、図8、図9に示すように、スキャン平面6、6’と測定対象平面10、10’が垂直になったときは、各測長器3、3’の測定基準点(図8の場合は、それぞれの他方の端、すなわち、それぞれ測長器3’、3になる。また図9の場合は、基準軸上の1点45になる。)から測定対象平面10、10’に下した垂線31、31’、31’’と基準軸2を含む平面と、スキャン平面6、6’とが重なる場合である。このときに、それぞれの測長器により測定した距離が、それぞれの最小値になることは容易に分かる。この時の状況を真上から見た図(スキャン平面6、6’に対して、略垂直な方向から見たときの概念図)が図8、図9である。それぞれの測長部による距離の求め方は、前述したとおりである。
作業者が、作業をしながら表示部を確認し、最小値を確認することは容易ではない。そこで、作業者の確認作業に代わり、得られた距離の測定データを逐次記憶し、それらの中から最小値を求めるとよい。
記憶部(記憶ステップ)(記憶部は図示せず。)は、演算部にて得られた測定データを記憶する機能を有する。具体的な記憶手段(記憶方法)は特に限定されない。例えば、フラッシュメモリーなどに逐次記憶させることができる。
こうして求められた測定データの最小値を対象物間の距離と判断することができる。
直線状の支持部材を有し、その一端に、測長角測定機能付きレーザー式測長器を配置した本発明に係る距離測定装置にて、圧延機のハウジングにおける補助ロール・チョック支持面間の距離を測定した。
測長部:キーエンス社のLJ−V7080型(レーザー式平面スキャン型測長器)
距離の測定範囲が80±23mm
スキャン幅は32±7mm
スキャン周期は0.001秒
測定頻度は10000回/スキャン
支持部材:不変鋼(Fe−36Ni鋼(インバー合金))製
L1620mm×φ30mm
被測定対象:圧延機ハウジングの補助ロール・チョック支持板間距離(約1700mm)
測定方法:補助ロール・チョック支持面内の任意の9点での測定を1回とし、チョック支持面間距離を測定した。この測定を、5基の圧延機において行い、測定精度と、平均測定時間を求めた。
表1にその結果を示すように、本発明に係る距離測定装置は、従来のダイヤルゲージによる測定に比較し、測定精度で10倍向上し、測定時間は従来の20%(5分の1)になった。
直線状の支持部材の両端に、実施例1で用いたレーザー式測長器を配置した本発明に係る距離測定装置にて、圧延機のハウジングにおける補助ロール・チョック支持面間の距離を測定した。支持部材、被測定対象は、実施例1と同じである。測定方法も、実施例1と同様にして行った。
表2にその結果を示す。支持部材の両端に測長部を配置した本発明に係る距離測定装置は、従来のダイヤルゲージによる測定に比較し、測定精度で10倍以上向上し、測定時間は従来の20%以下になった。
2 基準軸
3、3’ 測長部(測長器)
4 支持部材
5 測定基準点(測長部が配置されたとは反対側の端)
6、6’ スキャン平面
6’’ スキャン空間
7、7’ 平行柱(平行対向する面)
8 スキャン平面の中心角
9、9’ 基本軸
10、10’ 測定対象平面
21 圧延機ハウジング
22 補助ロール・チョック
23 補助ロール
24 作業ロール
25 作業ロール・チョック
26、26’ 作業ロール・チョック支持面
27、27’ 補助ロール・チョック支持面
31、31’、31’’ 測定対象平面の垂線
32 測定対象平面上のスィープ面
33 探索方向
41 ガイド装置(片端に測長部を配置した場合)
42 ガイド装置(両端に測長部を配置した場合)
43 ガイド装置(両端に測長部を配置した場合)
45 基準軸上の1点
Claims (36)
- 測定対象となる平面までの距離を測定する距離測定装置であって、直線状の基準軸上に両端を有する支持部材と、前記支持部材の少なくとも一端に配置され、少なくとも前記基準軸を含む平面内をスキャンしつつ、測定対象平面との間の距離を非接触で測定する測長部と、前記測長部が測定している方向と前記基準軸とがなす角度を測定する測長角測定部と、前記測定対象平面までの距離を演算する演算部と、前記演算部で演算した結果を表示する表示部とを有し、
前記測長部がスキャンした平面と前記測定対象平面が垂直に交わる時に、
前記演算部が、前記測長部により測定した距離と前記測長角測定部で測定した角度と前記支持部材の両端間の長さから、前記測定対象平面までの距離を演算することを特徴とする距離測定装置。
- 前記測長部が前記支持部材の一端に配置され、前記演算部が、前記支持部材の両端のうち前記測長部が配置された端とは反対側の端である測定基準点と、前記測定対象平面との距離を演算することを特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。
- 前記測長部が前記支持部材の両端に配置され、前記演算部が、前記測定対象平面の間の距離を演算することを特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。
- 前記演算部が、前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記測長角測定部で得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、前記支持部材の両端間の長さLと、下記式1から、前記測定基準点と前記測定対象平面との間の距離Diを求め、前記測長部が前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDiの最小値を、前記測定基準点と前記測定対象平面との距離とすることを特徴とする請求項2に記載の距離測定装置。
Di=di+L・cos(θi) ・・・・・・(式1)
- 前記演算部が、前記支持部材の一方の端に備えられた前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記一方の端の前記測長角測定部で得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、
前記支持部材の前記基準軸上の1点を固定して、前記測長部が測定するときの、前記支持部材の前記基準軸上の固定した点から前記支持部材の一方の端までの距離Liと、
前記支持部材の他方の端に備えられた前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値djと、前記他方の端の前記測長角測定部で得られる、当該最小値djをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θjと、
前記支持部材の前記基準軸上の固定した点から前記支持部材の他方の端までの距離Ljと、下記式2、式3から、前記支持部材の前記基準軸上の固定した点と前記測定対象平面との距離Di、Djを求め、前記測長部が前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDiの最小値とDjの最小値を合計したものを、
前記測定対象平面の間の距離とすることを特徴とする請求項3に記載の距離測定装置。
Di=di+Li・cos(θi) ・・・・・・(式2)
Dj=dj+Lj・cos(θj) ・・・・・・(式3)
- 前記演算部が、前記支持部材の一方の端に備えられた前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記一方の端の前記測長角測定部で得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、前記支持部材の他方の端に備えられた前記測長部が1スキャンする間に得られた距離のうち最小値djと、前記他方の端の前記測長角測定部で得られる、当該最小値djをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θjと、さらに前記支持部材の両端間の長さLと、下記式4から、
前記測定対象平面の間の距離Dkを求め、両端に配置された前記測長部がスキャンする平面が同一平面内にあるときに、前記測長部が前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDkの最小値を前記測定対象平面の間の距離とすることを特徴とする請求項3に記載の距離測定装置。
Dk=di+dj+(L・cos(θi)+ L・cos(θj))/2 ・・・・・・(式4)
- 前記測定基準点を中心に、前記支持部材が同一平面内を回転できるようにするガイド装置を備えることを特徴とする請求項2または4に記載の距離測定装置。
- 前記支持部材の前記基準軸上の1点を中心に、前記支持部材が同一平面内を回転できるようにするガイド装置を備えることを特徴とする請求項3または5に記載の距離測定装置。
- 前記支持部材が同一平面内を傾動できるようにするガイド装置を備えることを特徴とする請求項3または6に記載の距離測定装置。
- 前記支持部材が回転または傾動したときの前記同一平面と、前記測長部がスキャンする平面とが垂直であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の距離測定装置。
- 前記測定基準点が、圧延機のハウジングに設置され圧延方向に相互に対向した一対のライナー面の内、一方のライナー面内上にあり、前記測定対象平面が、他方のライナー面であることを特徴とする請求項2、4、7のいずれか1項に記載の距離測定装置。
- 前記測定対象平面の一方が、圧延機のハウジングに設置され圧延方向に相互に対向した一対のライナー面の内、一方のライナー面であり、前記測定対象平面の他方が、他方のライナー面であることを特徴とする請求項3、5、6、8、9のいずれか1項に記載の距離測定装置。
- 水平器が、前記基準軸に平行に前記支持部材に配置されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の距離測定装置。
- 前記測長部が、超音波またはレーザーを用いて測定することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の距離測定装置。
- 前記演算部により得られた距離を記憶する記憶部と、記憶した距離のうち最小値を判断する最小値判断部とを有し、得られた最小値を前記表示部に表示することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の距離測定装置。
- 前記支持部材が、不変鋼からなることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の距離測定装置。
- 前記支持部材が、前記基準軸方向に伸縮調整可能であることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の距離測定装置。
- 前記測長部のスキャン周期が0.001秒以下であることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の距離測定装置。
- 測定対象となる平面までの距離を測定する距離測定方法であって、直線状の基準軸上に両端を有する支持部材の少なくとも一端において、少なくとも前記基準軸を含む平面内をスキャンしつつ、測定対象平面との間の距離を非接触で測定する測長ステップと、前記測長ステップで測定している方向と前記基準軸とがなす角度を測定する測長角測定ステップと、前記測定対象平面までの距離を演算する演算ステップと、前記演算ステップで演算した結果を表示する表示ステップとを有し、
前記測長ステップでスキャンした平面と前記測定対象平面とが垂直に交わる時に、前記演算ステップが、前記測長ステップにより測定した距離と前記測長角測定ステップで測定した角度と前記支持部材の両端間の長さから、前記測定対象平面までの距離を演算することを特徴とする距離測定方法。
- 前記測長ステップが、前記支持部材の一端において、前記測定対象平面との間の距離を非接触で測定し、
前記演算ステップが、前記支持部材の他端である測定基準点と前記測定対象平面との距離を演算することを特徴とする請求項19に記載の距離測定方法。
- 前記測長ステップが、前記支持部材の両端のそれぞれにおいて、前記測定対象平面との間の距離を非接触で測定し、
前記演算ステップが、前記測定対象平面の間の距離を算出することを特徴とする請求項19に記載の距離測定方法。
- 前記演算ステップが、前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記測長角測定ステップで得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、前記支持部材の両端間の長さLと、下記式1から、
前記測定基準点と前記測定対象平面との間の距離Diを求め、前記測長ステップにより前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDiの最小値を、前記測定基準点と前記測定対象平面との距離とすることを特徴とする請求項20に記載の距離測定方法。
Di=di+L・cos(θi) ・・・・・・(式1)
- 前記演算ステップが、前記支持部材の一方の端での前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記一方の端での前記測長角測定ステップで得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、
前記支持部材の前記基準軸上の1点を固定して、前記測長ステップで測定するときの、前記支持部材の前記基準軸上の固定した点から前記支持部材の一方の端までの距離Liと、
前記支持部材の他方の端での前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値djと、前記他方の端での測長角測定ステップで得られる、当該最小値djをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θjと、
前記支持部材の前記基準軸上の固定した点から前記支持部材の他方の端までの距離Ljと、下記式2、式3から、前記支持部材の前記基準軸上の固定した点と前記測定対象平面との距離Di、Djを求め、前記測長ステップにより前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDiの最小値とDjの最小値を合計したものを、
前記測定対象平面の間の距離とすることを特徴とする請求項21に記載の距離測定方法。
Di=di+Li・cos(θi) ・・・・・・(式2)
Dj=dj+Lj・cos(θj) ・・・・・・(式3)
- 前記演算ステップが、前記支持部材の一方の端での前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値diと、前記一方の端での前記測長角測定ステップで得られる、当該最小値diをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θiと、前記支持部材の他方の端での前記測長ステップにおいて1スキャンする間に得られた距離のうち最小値djと、前記他方の端での前記測長角測定ステップで得られる、当該最小値djをスキャンした時の測定方向と基準軸とがなす測長角θjと、さらに前記支持部材の両端間の長さLと、下記式4から、
前記測定対象平面の間の距離Dkを求め、両端での測長ステップにおいてスキャンする平面が同一平面内にあるときに、前記測長ステップにより前記測定対象平面の任意の範囲を走査して測定中に得られたDkの最小値を前記測定対象平面の間の距離とすることを特徴とする請求項21に記載の距離測定方法。
Dk=di+dj+(L・cos(θi)+ L・cos(θj))/2 ・・・・・・(式4)
- 前記測定基準点を中心に、前記支持部材が同一平面内を回転できるようにするガイド装置により、前記支持部材が、前記測定基準点を中心に同一平面内を回転することを特徴とする請求項20または22に記載の距離測定方法。
- 前記支持部材の前記基準軸上の1点を中心に、前記支持部材が同一平面内を回転できるようにするガイド装置により、前記支持部材が、前記支持部材の前記基準軸上の1点を中心に同一平面内を回転することを特徴とする請求項21または23に記載の距離測定方法。
- 前記支持部材が同一平面内を傾動できるようにするガイド装置により、前記支持部材が、同一平面内を傾動することを特徴とする請求項21または24に記載の距離測定方法。
- 前記支持部材が回転または傾動したときの前記同一平面と、前記測長ステップにおいてスキャンする平面とが垂直であることを特徴とする請求項25〜27のいずれか1項に記載の距離測定方法。
- 前記測定基準点が、圧延機のハウジングに設置され圧延方向に相互に対向した一対のライナー面の内、一方のライナー面内上にあり、前記測定対象平面が、他方のライナー面であることを特徴とする請求項20、22、25のいずれか1項に記載の距離測定方法。
- 前記測定対象平面の一方が、圧延機のハウジングに設置され圧延方向に相互に対向した一対のライナー面の内、一方のライナー面であり、前記測定対象平面の他方が、他方のライナー面であることを特徴とする請求項21、23、24、26、27のいずれか1項に記載の距離測定方法。
- 前記基準軸に平行に前記支持部材に配置された水平器により、一方の端が、他方の端に対し、少なくとも鉛直方向上方から下方もしくは鉛直方向下方から上方になるように、前記支持部材を動かすことを特徴とする請求項19〜30のいずれか1項に記載の距離測定方法。
- 前記測長ステップが、超音波またはレーザーを用いて測定することを特徴とする請求項19〜31のいずれか1項に記載の距離測定方法。
- 前記演算ステップにより得られた距離を記憶する記憶ステップと、記憶した距離のうち最小値を判断する最小値判断ステップとを有し、前記表示ステップが得られた最小値を表示することを特徴とする請求項19〜32のいずれか1項に記載の距離測定方法。
- 前記支持部材が、不変鋼からなることを特徴とする請求項19〜33のいずれか1項に記載の距離測定方法。
- 前記支持部材が、前記基準軸方向に伸縮調整可能であることを特徴とする請求項19〜34のいずれか1項に記載の距離測定方法。
- 前記測長ステップでのスキャン周期が0.001秒以下であることを特徴とする請求項19〜35のいずれか1項に記載の距離測定方法。
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