JP2000005875A

JP2000005875A - 再現装置におけるフランジ取付面の姿勢決定方法及び再現装置用記録媒体

Info

Publication number: JP2000005875A
Application number: JP10195055A
Authority: JP
Inventors: Jokichi Harada; 穣吉原田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】再現装置におけるフランジ取付面を姿勢制御
して、工場でフランジ付きの接続管を容易に製造できる
再現装置におけるフランジ取付面の姿勢決定方法及び再
現装置用記録媒体を提供する。【解決手段】接続管８８の両端に連設した一対のフラ
ンジＦ₁、Ｆ₂が取付けられる再現装置１０の一対のフ
ランジ取付面の姿勢を決定する再現装置におけるフラン
ジ取付面の姿勢決定方法であって、接続管８８の製作図
８９から取り出した寸法・角度データに基づいてフラン
ジ姿勢制御信号を作成し、フランジ姿勢制御信号をフラ
ンジ取付面を三次元的に制御する姿勢制御装置１０ａに
送り、フランジ取付面の姿勢を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接続管の両端にフ
ランジを溶接固定する場合等に使用する再現装置におい
て、フランジ取付面の姿勢を決定する方法、及び、再現
装置用記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス、水道等の流体の搬送においては両
端に接続用のフランジを備えた多数の管（パイプ）が使
用されているが、この管は直管の他に、屈曲部分に使用
する曲がり管がある。屈曲部分に使用する曲がり管は取
付け工事の容易さから一般に接続管が使用されている。
この接続管の取付けは、予め適当長さ及び適当曲がりの
接続管を両端にフランジＡ、Ｂを取付けない状態で用意
し、フランジＡ、Ｂを、取付けようとする管のフランジ
Ｃ、Ｄにそれぞれねじ固定した状態で、用意した接続管
を現場合わせでその端部にフランジＡ、Ｂが取付けられ
るように加工し、次にその端部にフランジＡ、Ｂを仮付
けした後、フランジ仮付けした接続管を一旦外して接続
管の両端にフランジＡ、Ｂを溶接するという作業を行っ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配管し
ようとする接続管の直径が大きい場合や接続管の長さが
比較的長い場合には、接続管の重量が大きくなり施工性
が著しく悪くなるという問題があった。また、従来の方
法では現場に接続管を搬送して、現場合わせで接続管を
修正加工し、更に、フランジの取付け角度を決める必要
があり、極めて手間がかかるという問題があった。

【０００４】そこで、接合しようとする管の両端の位置
を特開平９−５００６号公報に記載されているような位
置測定装置を用いて測定し、工場でモデルを作って同じ
位置に接続しようとするフランジを配置し、連結するフ
ランジ付きの接続管を製造することも行われているが、
接続しようとするパイプのモデルを製造する必要があ
り、更に配管場所によってこれらのモデルは異なるの
で、極めて無駄な設備となるという問題があった。

【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、接続管の製作図から接続管の両端に連接されるフラ
ンジを載置支持する取付フランジ面の姿勢、即ち、位置
と角度を決定でき、工場でフランジ付きの接続管を容易
に製造できるようにした再現装置におけるフランジ取付
面の姿勢決定方法及び再現装置用記録媒体を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の再現装置におけるフランジ取付面の姿勢決定方法
は、接続管の両端に連設した第１及び第２のフランジが
それぞれ面接状態に取付けられる一対のフランジ取付面
の姿勢を決定する再現装置におけるフランジ取付面の姿
勢決定方法であって、前記接続管の製作図から取り出し
た寸法・角度データに基づいてフランジ姿勢制御信号を
作成し、該フランジ姿勢制御信号を前記フランジ取付面
を三次元的に制御する姿勢制御装置に送り、前記フラン
ジ取付面の姿勢を決定するようにしている。ここで、接
続管は、少なくとも中途に１つの屈曲部分を有する接続
管のほか、屈曲部分を有しない直管からなる接続管も含
む。

【０００７】請求項２記載の再現装置用記録媒体は、コ
ンピュータに読み取り可能な再現装置用記録媒体であっ
て、両端にそれぞれ第１及び第２のフランジＦ₁、Ｆ₂
を取付けかつ少なくとも中途に１つの屈曲部分を有する
接続管の製作図から取り出して入力された直管部分長さ
Ｌ₁、Ｌ₂・・・Ｌ_n、前記直管部分間の角度θ₁、θ
₂・・・θ_n等からなる寸法・角度データを記憶する処
理と、前記寸法・角度データを読み出し、該寸法・角度
データに基づいて、前記第１のフランジＦ₁の中心点Ｐ
₁、前記第２のフランジＦ₂の中心点Ｐ_nと、前記直管
部分間の接続部の点Ｐ₂〜Ｐ_n-1の座標データを座標変
換によって求める処理と、前記座標データを、前記第１
及び第２のフランジＦ₁、Ｆ₂がそれぞれ面接状態に取
付けられる再現装置の一対のフランジ取付面の姿勢を決
定するためのエンコーダ目標値に変換する処理をコンピ
ュータに実行させるためのプログラムを記録している。

【０００８】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。なお、本実施の形態は、再現装置に
おけるフランジ取付面の姿勢決定方法を、２つの屈曲部
分を有する接続管に適用した場合である。

【０００９】まず、図１を参照して、本発明の一実施の
形態に係る再現装置におけるフランジ取付面の姿勢決定
方法に用いるシステムの全体構成について説明する。図
示するように、後述する姿勢制御装置を内蔵する再現装
置１０には、コンピュータの一例である数値制御装置１
０ａが接続されている。一方、数値制御装置１０ａに
は、後述する接続管８８の製作図８９（図６参照）から
取り出した必要な寸法・角度データを入力するための入
力装置１０ｂが接続されている。

【００１０】上記した構成において、操作者は、入力装
置１０ｂを用いて、接続管８８の製作図８９から取り出
した寸法・角度データを数値制御装置１０ａに入力する
ことができる。また、数値制御装置１０ａは、この寸法
・角度データを数値制御信号である姿勢制御信号に変換
した後、再現装置１０の姿勢制御装置にフランジ姿勢制
御信号を送出することができる。

【００１１】次に、図２〜図５を参照して、再現装置１
０の構成について説明する。図示するように、再現装置
１０は、下部に複数本（この実施の形態では８本）のア
ジャストパット１１が取付けられた基台１２と、基台１
２の一方に固定状態で載置された第１の取付けフレーム
１３と、基台１２の他方側に移動可能に取付けられた第
２の取付けフレーム１４と、第１及び第２の取付けフレ
ーム１３、１４にそれぞれ設けられた第１及び第２の旋
回架台１５、１６を回転駆動する第１及び第２の旋回機
構１７、１８と、第１及び第２の旋回架台１５、１６上
にそれぞれ傾動可能に取付けられた第１及び第２の傾動
架台１９、２０を傾ける第１及び第２の傾動機構２１、
２２と、第１及び第２の傾動架台１９、２０にそれぞれ
回転可能に取付けられたターンテーブル機構２３、２４
と、ターンテーブル機構２３、２４にそれぞれ設けられ
たフランジ取付け機構２５、２６を有している。以下、
これらの具体的な構成について説明する。

【００１２】図４に示すように前記基台１２は前後対と
なる角パイプ２８、２９とこれらを連結する部材によっ
て構成され、その下部にはアジャストボルト３０とその
下端に固着されたパット３１からなる８個のアジャスト
パット１１が設けられている。

【００１３】基台１２の一方側には第１の取付けフレー
ム１３が固定状態で設けられているが、他方側には、第
２の取付けフレーム１４が基台１２の上部に平行に設け
られている２本のリニアガイド３２に摺動移動可能に設
けられている。そして、図４に示すように、第２の取付
けフレーム１４には、その出力軸にピニオン３３を備え
た駆動用モータ３４が設けられている。ピニオン３３は
リニアガイド３２の側部に平行に取付けられたラック３
５と噛合し、駆動用モータ３４を回転駆動することによ
って、第２の取付けフレーム１４が基台１２に固定状態
で配置された第１の取付けフレーム１３に対して近接又
は離反して移動することができるようになっている。な
お、第２の取付けフレーム１４には、前記ラック３５に
噛合するピニオン３３をその駆動軸に備えた距離エンコ
ーダ３４ａ及び図示しないブレーキ手段が設けられて、
非走行時は第２の取付けフレーム１４を所定位置に保持
すると共に、その水平方向位置、即ち第１の取付けフレ
ーム１３との距離が電気的に検知できるようになってい
る。なお、前記ピニオン３３、駆動用モータ３４及びラ
ック３５を有して、進退駆動装置３５ａが形成されてい
る。

【００１４】図３及び図４に示すように第１及び第２の
取付けフレーム１３、１４にはそれぞれ環状の水平軸受
３６、３７を介して第１及び第２の旋回架台１５、１６
が設けられている。また、第１及び第２の旋回架台１
５、１６の周囲には大ギア３８が設けられ、これに噛合
する小ギア３９を備えた駆動用モータ４０がそれぞれ設
けられている。そして、第１及び第２の旋回架台１５、
１６の中央にはそれぞれ旋回ブレーキ手段４１と旋回エ
ンコーダ４０ａ、４０ｂが設けられて、駆動用モータ４
０によって回転し、止まった状態ではブレーキを掛け
て、その旋回角度を電気的に検知できるようになってい
る。以上の大ギア３８、小ギア３９及び駆動用モータ４
０を有してそれぞれ第１及び第２の旋回機構１７、１８
が構成されている。

【００１５】図３及び図４に示すように、第１及び第２
の旋回架台１５、１６には、左右対となる載置架台４
２、４３がそれぞれ設けられている。それぞれの載置架
台４２、４３の上には軸受４４、４５及びこれらに回動
自由に取付けられたシャフト４６を介して第１及び第２
の傾動架台１９、２０が設けられている。そして、それ
ぞれ前記シャフト４６には約１２０度の歯角度を有する
部分大歯車４７、４８が設けられ、第１及び第２の旋回
架台１５、１６には部分大歯車４７、４８に噛合する小
歯車４９、５０を備えた駆動用モータ５１、５２が設け
られ、この駆動用モータ５１、５２を回転することによ
って、第１及び第２の傾動架台１９、２０の傾動角度が
変わるようになっている。

【００１６】それぞれの前記シャフト４６の端部には第
１及び第２の傾動架台１９、２０を所定の角度で保持す
るブレーキ手段５３と回転エンコーダ５１ａ、５２ａが
設けられ、第１及び第２の傾動架台１９、２０の傾動角
度を電気的に検知できるようになっている。なお、回転
可能に取付けられたシャフト４６、部分大歯車４７、小
歯車４９及び駆動用モータ５１を有して第１の傾動機構
２１が構成され、同じくシャフト４６、部分大歯車４
８、小歯車５０及び駆動用モータ５２を有して第２の傾
動機構２２が構成されている。

【００１７】前記第１及び第２の傾動架台１９、２０に
は、ターンテーブル機構２３、２４が設けられている
が、このターンテーブル機構２３、２４はそれぞれ、図
３及び図４に示すように環状の水平軸受５５と、これに
載っている回転台５６と、回転台５６の側部に取付けら
れている大ギア５７、５８と、大ギア５７、５８に噛合
する小ギア５９、６０を備えた駆動用モータ６１、６２
とを有する。駆動用モータ６１、６２には回転エンコー
ダ６１ａ、６２ａが取付けられ、駆動用モータ６１、６
２によって回転駆動される回転台の角度を電気的に計測
できるようになっている。また、第１及び第２の傾動架
台１９、２０の中央に、回転台５６の中心軸にブレーキ
をかけるブレーキ手段６３ａが取付けられている。な
お、前記フランジ取付け機構２５、２６及びこれらを回
転駆動するターンテーブル機構２３、２４とで、第１及
び第２のフランジ回転取付け台６３、６４が構成されて
いる。

【００１８】第１のフランジ回転取付け台６３のフラン
ジ取付け機構２５は（第２のフランジ回転取付け台６４
においても同様）、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、
それぞれの回転台５６に取付けられるベース板６５と、
ベース板６５に取付けるられる十字状のガイドブロック
６６と、ガイドブロック６６内を摺動移動する取付け座
６７〜７０と、取付け座６７〜７０に設けられ雌ねじに
それぞれ螺合し、両側を軸受によって回転自由に支持さ
れた雄ねじ７１〜７４と、雄ねじ７１〜７４の先端に取
付けられてそれぞれ噛合する傘歯車７５〜７８と、雄ね
じ７１の基端側に設けられている操作ハンドル７９とを
有している。

【００１９】そして、雄ねじ７１、７３は右ねじ、雄ね
じ７２、７４は左ねじとなって、操作ハンドル７９を回
転すると、傘歯車７５〜７８を介して回転動力が伝達さ
れて、取付け座６７〜７０が中心位置８０に向かって、
又は中心位置８０から外側方向に同一半径を保持しなが
ら移動するようになっている。そして、フランジ取付け
機構２５の取付け座６７〜７０のねじ穴（取付け孔の一
例）６７ａ〜７０ａに、図２に示すように、複数のフラ
ンジ取付け用ねじ孔が設けられたフランジ取付け板８１
（第２のフランジ回転取付け台６４においては８２）が
取付けられ、このフランジ取付け板８１、８２のフラン
ジ取付面に溶接しようとする第１及び第２のフランジＦ
₁、Ｆ₂が面接状態に固定できるようになっている。な
お、図２、図３において、８５はスライドカバーを、８
６は横移動する装置に電気を供給するためのケーブルベ
ア（商標名）を、８７は床面を示す。

【００２０】また、図６に第１及び第２のフランジ
Ｆ₁、Ｆ₂を両端に有する接続管８８の製作図８９を示
しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。そ
して、製作図８９には、接続管８８の各直管部分Ｓ₁、
Ｓ₂、Ｓ₃の軸線方向の投影長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃と、
各直管部分Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃間のなす投影角度θ₁、θ
₂、θ₃が記載されており、これらは接続管８８の寸法
・角度データを形成する。

【００２１】次に、上記した構成を有するシステムを用
いた再現装置におけるフランジ取付面の姿勢決定方法に
ついて説明する。まず、製作図８９から得た接続管８８
の寸法・角度データを入力装置１０ｂに入力すると、入
力装置１０ｂは寸法・角度データを数値制御装置１０ａ
に出力し、数値制御装置１０ａは寸法・角度データをメ
モリに記憶する。

【００２２】数値制御装置１０ａには、上記したメモリ
に加えて、入力装置１０ｂからの寸法・角度データ（Ｌ
₁、Ｌ₂、Ｌ₃、θ₁、θ₂、θ₃）を、上記した駆動
用モータ３４、駆動用モータ４０（左右２台）、駆動用
モータ５１、５２及び駆動用モータ６１、６２を駆動さ
せる姿勢制御信号に変換する以下のプログラムが記録さ
れたコンピュータに読み取り可能な再現装置用記録媒体
が組み込まれている。これによって、第１及び第２の取
付けフレーム１３、１４間の距離、第１及び第２の旋回
架台１５、１６の旋回角度、第１及び第２の傾動架台１
９、２０の傾動角度及び回転台５６の角度を決定するこ
とができる。

【００２３】このように、本実施の形態では、接続管８
８の製作図８９のみがあれば、その寸法・角度データ
（Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃、θ₁、θ₂、θ₃等）のみに基づ
いてフランジ取付け板８１、８２のフランジ取付面の位
置、角度を、容易、迅速かつ正確に決めることができ
る。その後、実際に取付けようとする第１及び第２のフ
ランジＦ₁、Ｆ₂をフランジ取付け板８１、８２にそれ
ぞれ取付け、接続管８８の屈曲部を所定の曲がり度合い
に製造して、第１及び第２のフランジＦ₁、Ｆ₂を仮付
けした後、本溶接を行えば、工場でフランジ付きの接続
管を製造できる。

【００２４】以下、寸法・角度データ（Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ
₃、θ₁、θ₂、θ₃等）を、以上の駆動用モータ３
４、駆動用モータ４０（左右２台）、駆動用モータ５
１、５２、及び、駆動用モータ６１、６２を駆動させる
姿勢制御信号に変換するプログラムについて説明する。
図６に示すように、３次元空間における一対のフランジ
を接続する接続管８８は、第１及び第２のフランジ
Ｆ₁、Ｆ₂と、３本の直管部分Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃から構
成される。この接続管８８の第１のフランジＦ₁には直
管部分Ｓ₁が垂直に接続されており、第２のフランジＦ
₂には直管部分Ｓ₃が垂直に接続されている。なお、以
下の説明において、フランジＦ₁、Ｆ₂は円、直線部分
Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃は線分と考え、太さ、屈曲部における
曲率半径等は無視する。

【００２５】図６、図７に示すように、第１のフランジ
Ｆ₁の中心点をＰ₁、直管部分Ｓ₁、Ｓ₂の接続部の点
をＰ₂とし、直管部分Ｓ₂、Ｓ₃の接続部の点をＰ₃と
し、第２のフランジＦ₂の中心点をＰ₄とし、第１のフ
ランジＦ₁の任意の取付穴をＰ₅、Ｐ₆とする。点Ｏを
原点とするｘｙｚ座標において、Ｐ₁を原点、Ｐ₂をｚ
軸上、Ｐ₃をｙｚ平面上におくと、図７のように表すこ
とができる。ここでユーザ入力による既知情報は、上記
したように、下記のとおりである。

【００２６】１）Ｌ₁：直管部分Ｓ₁の長さ。２）Ｌ₂：直管部分Ｓ₂の長さ。３）Ｌ₃：直管部分Ｓ₃の長さ。４）θ₁：ベクトルＰ₂Ｐ₃とＺ軸のなす角。５）θ₂：ベクトルＰ₃Ｐ₄のｚｘ成分とＺ軸のなす
角。６）θ₃：ベクトルＰ₃Ｐ₄のｙｚ成分とＺ軸のなす
角。７）α₁：点Ｐ₃から第１のフランジＦ₁を含む平面
（ｘｙ平面）に下ろした垂線の足をＰ^' ₃とするときの
∠Ｐ^' ₃Ｐ₁Ｐ₅、すなわち、第１のフランジＦ₁の取
付穴Ｐ₅の回転角。８）α₂：回転角α₁と同様に、点Ｐ₂から第２のフラ
ンジＦ₂を含む平面に下ろした垂線の足をＰ^' ₂とする
ときの∠Ｐ^' ₂Ｐ₄Ｐ₆、すなわち、第２のフランジＦ
₂の取付穴Ｐ₆の回転角。以上、８個のデータを基に、まず、点Ｐ₁、Ｐ₂、
Ｐ₃、Ｐ₄、Ｐ₅、Ｐ₆の座標を求める。ただし、Ｐ₁
Ｐ₅間の距離、つまり取付穴の直径／２は、再現には不
要な情報であるので、その大きさは１とする。Ｐ₄Ｐ₆
間の距離も同様に１とする。なお、回転角α₁、α
₂は、設計者が任意に設定することができる値である。

【００２７】点Ｐ₁〜Ｐ₆の座標を求める前に、今回用
いた座標変換の手法を説明する。イ）３次元空間における点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）は、一般に
次式により点Ｐ' （ｘ^'，ｙ^'，ｚ^'）に変換すること
ができる。

【００２８】

【数１】

【００２９】これを用いて、具体的な座標変換の例を下
に示す。ｉ）ｘ方向にｐ、ｙ方向にｑ、ｚ方向にｒ移動する。

【００３０】

【数２】

【００３１】ii) ｘ軸まわりに角度θだけ回転移動す
る。

【００３２】

【数３】

【００３３】iii) ｙ軸まわりの回転、ｚ軸まわりの回
転も同様にマトリックス表現できる。ロ）２つのベクトルのなす角は、回転移動の角度を求め
る時も必要であり、ベクトルａ＝（ａ₁，ａ₂，
ａ₃）、ベクトルｂ＝（ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃）とすると
き、ベクトルの内積の表現式より求めることができる。

【００３４】

【数４】

【００３５】ハ）ｘｙｚ空間における２点間の距離は、
ベクトルａ＝（ａ₁，ａ₂，ａ₃）、ベクトルｂ＝（ｂ
₁，ｂ₂，ｂ₃）のとき求められる。

【００３６】

【数５】

【００３７】（手順１）これより、点Ｐ₁〜Ｐ₆の座標
を以下のようにして求めることができる。即ち、（点Ｐ₁の座標）Ｐ₁（ｚ，ｙ，ｚ）＝（０，０，０）（点Ｐ₂の座標）Ｐ₂（ｚ，ｙ，ｚ）＝（０，０，
Ｌ₁）（点Ｐ₃の座標）Ｐ₃（ｚ，ｙ，ｚ）＝（０，Ｌ₂ｓｉ
ｎθ₁，Ｌ₁＋Ｌ₂ｃｏｓθ₁）

【００３８】（点Ｐ₄の座標）点Ｐ₃を座標変換により
原点に移動し、この変換をｆとし、変換後の点をＰ₇と
すると、点Ｐ₇をさらにｘ軸まわりにθ₃回転し、次に
ｙ軸まわりにθ₂回転し、最後に逆変換ｆ^-1を行うこと
で点Ｐ₄の座標が得られる。ここでは、実際の計算は記
述せず、手法の説明のみとする。以後の点Ｐ₅、Ｐ₆に
ついても同様である。

【００３９】（点Ｐ₅の座標）ｙ成分のみ１の単位ベク
トルをベクトルａ＝（０，１，０）とすると、これをｚ
軸まわりにα₁回転し、Ｐ₅の座標を得る。

【００４０】（点Ｐ₆の座標）点Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ₄を点
Ｐ₄が原点Ｏに移動するように移動変換ｆ₁を行ない、
点Ｐ'₂、Ｐ'₃、Ｐ'₄を得る。次に点Ｐ'₃のｘ、ｙ座標値
が０になるように（座標Ｐ'₃がｚ軸上に移動）ｘ軸、ｙ
軸まわりの回転移動ｆ₂、ｆ₃を行ない、点Ｐ"_{2 ,}Ｐ"
_{3 ,}Ｐ"₄を得る。このとき、点Ｐ"₃（ｘ，ｙ，ｚ）＝
（０，０，Ｌ₃）となり、点Ｐ"₄（ｘ，ｙ，ｚ）＝
（０，０，０）である。点Ｐ"₂からｘｙ平面に下ろした
垂線の足を点Ｐ₈とする。ベクトルＯＰ₈をｚ軸まわり
にα₂回転し、単位ベクトル化し、さらにｆ^-1 _{3 ,}ｆ^-1
_{2 ,}ｆ^-1 ₁の変換を行ない点Ｐ₆を得る（図８（Ａ）、
（Ｂ）参照）。

【００４１】（手順２）次に、座標Ｐ₁〜Ｐ₆の座標デ
ータを再現装置１０のエンコーダ目標値へ変換する手順
を説明する。再現装置１０には固定側と移動側にそれぞ
れフランジ取付け板８１、８２があり、それぞれ水平方
向（首振り）、上下方向（仰角）に、フランジ面の回転
ができ、各々エンコーダ４０ａ、４０ｂ、５１ａ、５２
ａ、６１ａ、６２ａにより回転角を検出できるようにな
っている。ここで、それぞれのブロックを、固定側の姿
勢制御装置及び移動側の姿勢制御装置と呼ぶと、固定側
の姿勢制御装置及び移動側の姿勢制御装置との間の距離
は、移動側の姿勢制御装置を移動することにより可変
で、これも距離エンコーダ３４ａで検出できるようにな
っている。固定側の姿勢制御装置及び移動側の姿勢制御
装置は、共に、３つの回転軸が直交するものとし、その
交点間を姿勢制御装置の距離とする。

【００４２】ここでは、図２に示すように、距離エンコ
ーダ３４ａによるエンコーダ値をＥ₁、固定側の姿勢制
御装置の水平方向の旋回エンコーダ４０ａによるエンコ
ーダ値をＥ₂、仰角方向の回転エンコーダ５１ａによる
エンコーダ値をＥ₄、フランジ面の回転エンコーダ６１
ａによるエンコーダ値をＥ₆とし、移動側の姿勢制御装
置の水平方向の旋回エンコーダ４０ｂによるエンコーダ
値をＥ₃、仰角方向の回転エンコーダ５２ａによるエン
コーダ値をＥ₅、フランジ面の回転エンンコーダ６２ａ
によるエンコーダ値をＥ₇とする。

【００４３】まず、図７の各点を再現装置１０の座標系
に置きかえる。即ち、図９に示すように、点Ｐ₁は原点
のままで、点Ｐ₂〜Ｐ₆を点Ｐ₄がｚ軸上に移動するよ
うに移動を行なう、そのためには、まず、図７におい
て、点Ｐ₄のｙｚ成分とｚ軸とのなす角度分だけｘ軸中
心に反対方向に点Ｐ₂〜Ｐ₆を回転し、次に、点Ｐ₄の
ｚｘ成分とｚ軸とのなす角分だけ、ｙ軸中心に反対方向
に回転移動する。これらの変換により、各点は次のよう
に移動する。即ち、点Ｐ₁→点Ｐ₁、点Ｐ₂→点Ｐ₁₂、
点Ｐ₃→点Ｐ₁₃、点Ｐ₄→点Ｐ₁₄、点Ｐ₅→点Ｐ₁₅、点
Ｐ₆→点Ｐ₁₆に移動する。

【００４４】図９において、点Ｐ₁は固定側の姿勢制御
装置３つの回転軸の交点（以後、姿勢制御装置の中心と
呼ぶ）、点Ｐ₁₄は移動側の姿勢制御装置の中心、各姿勢
制御装置の旋回面はｙｚ平面とする。

【００４５】これより、各エンコーダ値Ｅ₁〜Ｅ₇は、
以下のように求めることができる。ｉ）エンコーダ値Ｅ₁はＰ₁とＰ₁₄間の距離であり、Ｐ
₁₄のｚ座標値となる。 ii) エンコーダ値Ｅ₂はＰ₁₂とｚｘ平面とのなす角であ
り、Ｐ₁₂のｙｚ成分とｚ軸のなす角として求める。 iii)エンコーダ値Ｅ₄はＰ₁₂とｙｚ平面とのなす角であ
り、Ｐ₁₂のｚｘ成分とｚ軸のなす角として求める。 iv) エンコーダ値Ｅ₆は、点Ｐ₁₅を上記 ii)で求めた旋
回角分ｘ軸中心に回転移動し、さらに上記iii)で求めた
仰角分ｙ軸中心に回転移動した点をＰ₁₇とすると、点Ｐ
₁₇はｘｙ平面上にある。このとき、ベクトルＯＰ₁₇とｘ
軸のなす角がフランジ面の回転角、つまりエンコーダ値
Ｅ₆となる。 v)エンコーダ値Ｅ₃は、エンコーダ値Ｅ₂と同様に、点
Ｐ₁₃のｙｚ成分とｚ軸なす角として求まる。 vi) エンコーダ値Ｅ₅は、同様に点Ｐ₁₃のｚｘ成分とｚ
軸のなす角として求まる。 vii) エンコーダ値Ｅ₇は、エンコーダ値Ｅ₆と同様
に、点Ｐ₁₆を移動し点Ｐ₁₈とすると、ベクトルＰ₁₄Ｐ₁₈
とｘ軸のなす角がエンコーダ値Ｅ₇となる。上記したエ
ンコーダ値Ｅ₁〜Ｅ₇において、実際のエンコーダ値
は、それぞれ、分解能による定数を乗じる必要があるの
はもちろんである。

【００４６】ところで、実際の再現装置１０では、それ
ぞれのポジションにおいて、３つの回転中心はフランジ
面にはない。この回転中心とフランジ面間の距離をオフ
セットとすると、実際には、長さＬ₁、Ｌ₃それぞれ
に、このオフセットを加算して、みかけ上、長さＬ₁、
Ｌ₃を伸ばしたパイプを再現するように演算する。フラ
ンジのパッキン代を考慮する場合も、同様の手法で、長
さＬ₁、Ｌ₃を調整する。

【００４７】また、図９においてＰ₁、Ｐ₁₂〜Ｐ₁₆をｚ
軸中心に回転移動することにより、エンコーダ値Ｅ₁〜
Ｅ₇の自由な組合せが選択できる。つまり、再現時に作
業性の良い組合せを選択できるということであり、例え
ば、パイプの重心が再現装置１０の移動軸の真上になる
ように再現することもできる。本実施の形態では、再現
装置１０は自動タイプの再現装置として記載されてい
る。しかし、手動タイプの再現装置を用いて、エンコー
ダ値Ｅ₁〜Ｅ₇の現在値をカウンタボードでカウント
し、目標値と共にコンピュータのモニタに表示し、差が
０になるようにオペレータが各軸を手動で操作して姿勢
制御を行うこともできる。

【００４８】接続管８８の形状のデータ入力は、座標系
の位置の決め方や、位置情報の表現のしかたにより、他
にも多くの方法が考えられる。どのようなデータの組合
せにしても最終的にフランジ間の距離と各フランジの向
き、そして取付穴の向きがわかれば、この再現装置１０
で再現することができる。

【００４９】また、図１０に接続管９０の他の製作図９
１を示しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、
（Ｃ）は側面図である。そして、製作図９１には、接続
管９０の各部位（直管部分）の実測長さＬ₄、Ｌ₅、Ｌ
₆と、各部位間のなす実測角度θ₄、θ₅、θ₆が記載
されており、これらは接続管９０の寸法・角度データを
形成する。このような製作図９１を用いることによって
も、数値制御装置１０ａを用いることによって、再現装
置１０におけるフランジ取付面の姿勢を正確に決定する
ことができる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１記載の再現装置におけるフラン
ジ取付面の姿勢決定方法においては、接続管の製作図か
ら取り出した寸法・角度データに基づいてフランジ姿勢
制御信号を作成し、フランジ姿勢制御信号をフランジ取
付面を三次元的に制御する姿勢制御装置に送り、フラン
ジ取付面の姿勢を決定するようにしている。このよう
に、接続管の製作図のみがあれば、その寸法・角度デー
タのみに基づいて再現装置におけるフランジ取付面の位
置、角度を、容易、迅速かつ正確に決定することがで
き、工場等で再現装置を用いたフランジ付き接続管の製
作を容易に行うことができる。

【００５１】請求項２記載の再現装置用記録媒体におい
ては、両端にそれぞれ第１及び第２のフランジを取付け
かつ少なくとも中途に１つの屈曲部分を有する接続管の
製作図から取り出して入力された寸法・角度データを記
憶する処理と、寸法・角度データを読み出し、この寸法
・角度データに基づいて、第１のフランジの中心点、第
２のフランジの中心点と、直管部分間の接続部の点の座
標データを座標変換によって求める処理と、座標データ
を、第１及び第２のフランジがそれぞれ面接状態に取付
けられる再現装置の一対のフランジ取付面の姿勢を決定
するためのエンコーダ目標値に変換する処理をコンピュ
ータに実行させるためのプログラムを記録している。従
って、この再現装置用記録媒体を用いることによって、
容易、迅速、かつ確実に、第１及び第２のフランジがそ
れぞれ面接状態に取付けられる再現装置の一対のフラン
ジ取付面の姿勢を決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る再現装置における
フランジ取付面の姿勢決定方法に用いるシステムの全体
構成説明図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る再現装置における
フランジ取付面の姿勢決定方法に用いる再現装置の正面
図である。

【図３】同一部切欠詳細正面図である。

【図４】同側面図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）はフランジ取付け機構の平面図
及び側面図である。

【図６】本発明の一実施の形態に係る再現装置における
フランジ取付面の姿勢決定方法に用いる接続管の製作図
である。

【図７】本発明の一実施の形態に係る再現装置用記録媒
体の処理内容を説明するために用いる説明図である。

【図８】本発明の一実施の形態に係る再現装置用記録媒
体の処理内容を説明するために用いる説明図である。

【図９】本発明のコンピュータに読み取り可能な再現装
置用記録媒体による処理内容を説明するために用いる説
明図である。

【図１０】本発明の一実施の形態に係る再現装置におけ
るフランジ取付面の姿勢決定方法に用いる他の接続管の
製作図である。

【符号の説明】

Ｅ₁ エンコーダ値Ｅ₂ エンコー
ダ値Ｅ₃ エンコーダ値Ｅ₄ エンコー
ダ値Ｅ₅ エンコーダ値Ｅ₆ エンコー
ダ値Ｅ₇ エンコーダ値Ｆ₁ 第１のフ
ランジＦ₂ 第２のフランジＳ₁ 直線部分Ｓ₂ 直線部分Ｓ₃ 直線部分Ｐ₁ 点Ｐ₂ 点Ｐ₃ 点Ｐ₄ 点Ｐ₅ 点Ｐ₆ 点Ｐ₇ 点Ｐ₈ 点Ｐ₁₂ 点Ｐ₁₃ 点Ｐ₁₄ 点Ｐ₁₅ 点Ｐ₁₆ 点Ｐ₁₇ 点Ｐ₁₈ 点Ｐ"₁ 点Ｐ"₂ 点Ｐ"₃ 点Ｐ"₄ 点Ｐ"₅ 点Ｌ₁ 直線部分の投影長さＬ₂ 直線部分
の投影長さＬ₃ 直線部分の投影長さＬ₄ 直線部分
の実測長さＬ₅ 直線部分の実測長さＬ₆ 直線部分
の実測長さ α₁ 第１のフランジの取付穴の回転角 α₂ 第２のフランジの取付穴の回転角 θ₁ 直線部分間の投影角度 θ₂ 直線部分
間の投影角度 θ₃ 直線部分間の投影角度 θ₄ 直線部分
間の実測角度 θ₅ 直線部分間の実測角度 θ₆ 直線部分
間の実測角度１０再現装置１０ａ数値制
御装置１０ｂ入力装置１１アジャス
トパット１２基台１３第１の取
付けフレーム１４第２の取付けフレーム１５第１の旋
回架台１６第２の旋回架台１７第１の旋
回機構１８第２の旋回機構１９第１の傾
動架台２０第２の傾動架台２１第１の傾
動機構２２第２の傾動機構２３ターンテ
ーブル機構２４ターンテーブル機構２５フランジ
取付け機構２６フランジ取付け機構２８角パイプ２９角パイプ３０アジャス
トボルト３１パット３２リニアガ
イド３３ピニオン３４駆動用モ
ータ３４ａ距離エンコーダ３５ラック３５ａ進退駆動装置３６水平軸受３７水平軸受３８大ギア３９小ギア４０駆動用モ
ータ４０ａ旋回エンコーダ４０ｂ旋回エ
ンコーダ４１旋回ブレーキ手段４２載置架台４３載置架台４４軸受４５軸受４６シャフト４７部分大歯車４８部分大歯
車４９小歯車５０小歯車５１駆動用モータ５１ａ回転エ
ンコーダ５２駆動用モータ５２ａ回転エ
ンコーダ５３ブレーキ手段５５水平軸受５６回転台５７大ギア５８大ギア５９小ギア６０小ギア６１駆動用モ
ータ６１ａ回転エンコーダ６２駆動用モ
ータ６２ａ回転エンコーダ６３ａブレー
キ手段６３第１のフランジ回転取付け台６４第２のフ
ランジ回転取付け台６５ベース板６６ガイドブ
ロック６７〜７０取付け座６７ａ〜７０ａ
ねじ穴７１〜７４雄ねじ７５〜７８傘
歯車７９操作ハンドル８０中心位置８１フランジ取付け板８２フランジ
取付け板８５スライドカバー８６ケーブル
ベア（商標名）８７床面８８接続管８９製作図９０接続管９１製作図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接続管の両端に連設した第１及び第２の
フランジがそれぞれ面接状態に取付けられる一対のフラ
ンジ取付面の姿勢を決定する再現装置におけるフランジ
取付面の姿勢決定方法であって、前記接続管の製作図から取り出した寸法・角度データに
基づいてフランジ姿勢制御信号を作成し、該フランジ姿
勢制御信号を前記フランジ取付面を三次元的に制御する
姿勢制御装置に送り、前記フランジ取付面の姿勢を決定
するようにしたことを特徴とする再現装置におけるフラ
ンジ取付面の姿勢決定方法。
【請求項２】両端にそれぞれ第１及び第２のフランジ
Ｆ₁、Ｆ₂を取付けかつ少なくとも中途に１つの屈曲部
分を有する接続管の製作図から取り出して入力された直
管部分長さＬ₁、Ｌ₂・・・Ｌ_n、前記直管部分間の角
度θ₁、θ₂・・・θ_n等からなる寸法・角度データを
記憶する処理と、前記寸法・角度データを読み出し、該寸法・角度データ
に基づいて、前記第１のフランジＦ₁の中心点Ｐ₁、前
記第２のフランジＦ₂の中心点Ｐ_nと、前記直管部分間
の接続部の点Ｐ₂〜Ｐ_n-1の座標データを座標変換によ
って求める処理と、前記座標データを、前記第１及び第２のフランジＦ₁、
Ｆ₂がそれぞれ面接状態に取付けられる再現装置の一対
のフランジ取付面の姿勢を決定するためのエンコーダ目
標値に変換する処理をコンピュータに実行させるための
プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な再
現装置用記録媒体。