JP2000111335A - Groove form measuring apparatus for piping/method - Google Patents

Groove form measuring apparatus for piping/method

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JP2000111335A
JP2000111335A JP10285576A JP28557698A JP2000111335A JP 2000111335 A JP2000111335 A JP 2000111335A JP 10285576 A JP10285576 A JP 10285576A JP 28557698 A JP28557698 A JP 28557698A JP 2000111335 A JP2000111335 A JP 2000111335A
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JP
Japan
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pipe
displacement sensor
groove shape
displacement
rotation
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JP10285576A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Yokoyama
大 横山
Hideyuki Suwa
秀行 諏訪
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Hitachi Plant Technologies Ltd
Original Assignee
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily measure three-dimensionally a groove form of a piping end surface. SOLUTION: This measuring apparatus is equipped with a two-dimensional displacement sensor 14 for measuring at least one of the axial direction displacement and the radial direction displacement of the end surface of a piping 10, a rotating means for rotating the sensor 14 along the end surface of the piping, an angle detecting means 36 for detecting the rotation angle of the rotating means, and a fixing jig for fixing the rotating means to the end portion of the piping. The fixing jig retains rotatably the rotating means, and has a guide part member performing positioning wherein the rotating surface of the rotating means intersects perpendicularly the center axis of the piping 10. Thereby measurement of a groove form is possible on the ground, individually about each piping, and the amount of additional work of the groove also can be known, so that edge preparation is facilitated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は中空配管の端面形状
計測装置に係り、特に建設現場で配管を突き合わせて溶
接する場合に、お互いの配管端面の接合部の立体形状を
計測して比較する配管用開先形状計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the shape of the end face of a hollow pipe, and more particularly to a pipe for measuring and comparing the three-dimensional shape of a joint at the end face of the pipe when butt welding the pipe at a construction site. The present invention relates to a groove shape measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図17に配管10、10どうしの突き合
わせ状態を示す。発電所やプラント等の建設現場に於い
て、気体または流体が流れる配管10、10を溶接する
場合配管10、10の溶接を行う前に、配管10、10
の端面に溶接を確実にするための開先加工を行う。本発
明の対象となる配管径である200(mm)以上の配管
では配管10、10の切断に溶断を用い、開先の加工は
グラインダを用いることが多い。配管10、10の接合
部における開先形状は、一般に図18に示す形状をして
おり、配管接合部の溶接に要求される開先形状の寸法許
容値は、ギャップGが±0.5(mm)、開先半径の差
Δr1n、Δr2nが±0.3(mm)ほどであるため、接
合する配管10、10どうしを実際に突き合わせてみて
肉眼で突き合わせた配管開先形状どうしに段差がないか
を、また接合する部分のギャップが均一になっているか
をギャップゲージで計測していた。
2. Description of the Related Art FIG. 17 shows a state in which pipes 10 and 10 are joined to each other. When welding pipes 10 and 10 through which gas or fluid flows at a construction site such as a power plant or a plant, the pipes 10 and 10 are welded before welding the pipes 10 and 10.
Beveling is performed on the end face of the to ensure welding. In the case of a pipe having a diameter of 200 (mm) or more, which is a target of the present invention, fusing is used for cutting the pipes 10 and 10, and a grinder is often used for forming a groove. The groove shape at the joint of the pipes 10 and 10 is generally the shape shown in FIG. 18, and the dimension tolerance of the groove shape required for welding the pipe joint is that the gap G is ± 0.5 ( mm), and the differences Δr1n and Δr2n of the groove radii are about ± 0.3 (mm). Therefore, when the pipes 10 and 10 to be joined are actually butted with each other, there is no step between the pipe groove shapes which are visually butted. And a gap gauge was used to determine whether the gap at the junction was uniform.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、実際に接合する配管どうしを所定の角度に回転
させて突き合わせて計測してみないと、開先形状のどこ
を加工すればよいのか判定できなかった。またそれに加
え加工の削り代も数値で把握することができなかったの
で、加工した後に再び突き合わせて計測し加工するとい
った効率の悪い作業を行う必要があった。更に、発電所
やプラントの配管は図17に示すように高所に設置され
る場合も多々あり、加工と計測の繰り返しは、配管の吊
り上げ、固定、高所での計測、吊り下げ、加工という、
危険な作業を繰り返して行わなければならなかった。
However, in the conventional method, it is necessary to rotate the pipes to be actually joined to each other at a predetermined angle and measure them by abutting each other. could not. In addition, since the machining allowance could not be grasped numerically, it was necessary to perform inefficient work, such as performing the machining again after the machining and then measuring and machining. Further, there are many cases where the piping of a power plant or a plant is installed at a high place as shown in FIG. 17, and the repetition of the processing and the measurement is called lifting and fixing the pipe, measuring at a high place, hanging, and processing. ,
Dangerous work had to be repeated.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、配管どうしを突き合わせて溶接する際に接
合部分の開先形状の計測を行うための開先形状計測装置
であって、配管端面の軸方向の変位及び半径方向の変位
のうち少なくとも一方を計測するための変位センサと、
前記変位センサを配管端面に沿って回転させるための回
転手段と、前記回転手段の回転角度を検出するための角
度検出手段と、前記回転手段を配管の端部に取り付ける
ための取付治具であって、該回転手段を回転自在に支持
するとともに、回転手段の回転面が配管の中心軸と直交
するように位置決めするガイド部材を有する取付治具
と、を備えたことを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a groove shape measuring device for measuring a groove shape of a joint portion when butt-welding pipes, A displacement sensor for measuring at least one of axial displacement and radial displacement of the pipe end face,
A rotation unit for rotating the displacement sensor along a pipe end face; an angle detection unit for detecting a rotation angle of the rotation unit; and a mounting jig for mounting the rotation unit to an end of the pipe. And a mounting jig having a guide member for rotatably supporting the rotating means and positioning the rotating surface of the rotating means so as to be orthogonal to the center axis of the pipe.

【0005】本発明によれば、配管端面の軸方向の変位
及び半径方向の変位のうち少なくとも一方を計測するた
めの変位センサと、前記変位センサを配管端面に沿って
回転させるための回転手段と、前記回転手段の回転角度
を検出するための角度検出手段と、前記回転手段を配管
の端部に取り付けるための取付治具であって、該回転手
段を回転自在に支持するとともに、回転手段の回転面が
配管の中心軸と直交するように位置決めするガイド部材
を有する取付治具とを備えたので、開先形状の計測を地
上で配管どうし別々に行えるとともに、開先の追加工量
も知ることが可能なので開先の加工が容易となる。
According to the present invention, there is provided a displacement sensor for measuring at least one of an axial displacement and a radial displacement of a pipe end face, and a rotating means for rotating the displacement sensor along the pipe end face. An angle detecting means for detecting a rotation angle of the rotating means, and a mounting jig for mounting the rotating means to an end of a pipe, wherein the rotating means is rotatably supported, and A mounting jig with a guide member that positions the rotating surface so as to be perpendicular to the center axis of the pipe is provided, so that the groove shape can be measured separately on the ground and the additional work of the groove is known. The groove can be easily machined.

【0006】また前記目的を達成するために請求項2に
記載の発明は、前記変位センサの回転中心位置から変位
センサの原点までの距離を求める手段と、前記変位セン
サの回転中心位置から変位センサの原点までの距離と、
前記変位センサによって計測した配管端面の軸方向の変
位及び半径方向の変位と、前記変位センサを配管端面に
沿って回転したときの回転角度とから複数の回転角度に
おける配管端面の高さ、外径及び開先の内径を演算する
手段と、前記演算結果を表示する表示手段とを備えたこ
とを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 2 provides a means for obtaining a distance from a rotation center position of the displacement sensor to an origin of the displacement sensor, and a displacement sensor based on the rotation center position of the displacement sensor. Distance to the origin of the
The height and outer diameter of the pipe end face at a plurality of rotation angles from the axial displacement and the radial displacement of the pipe end face measured by the displacement sensor, and the rotation angle when the displacement sensor is rotated along the pipe end face. And means for calculating the inner diameter of the groove, and display means for displaying the result of the calculation.

【0007】本発明によれば、前記変位センサの回転中
心位置から変位センサの原点までの距離を求める手段
と、前記変位センサの回転中心位置から変位センサの原
点までの距離と、前記変位センサによって計測した配管
端面の軸方向の変位及び半径方向の変位と、前記変位セ
ンサを配管端面に沿って回転したときの回転角度とから
複数の回転角度における配管端面の高さ、外径及び開先
の内径を演算する手段と、前記演算結果を表示する表示
手段とを備えたことによって配管端面の開先形状、外径
及び配管端面の軸方向の変位を容易に正確に知ることが
できる。
According to the present invention, means for determining a distance from the rotation center position of the displacement sensor to the origin of the displacement sensor, a distance from the rotation center position of the displacement sensor to the origin of the displacement sensor, From the measured axial displacement and radial displacement of the pipe end face, and the rotation angle when the displacement sensor is rotated along the pipe end face, the height, outer diameter and groove of the pipe end face at a plurality of rotation angles are determined. The provision of the means for calculating the inner diameter and the display means for displaying the calculation result makes it possible to easily and accurately know the groove shape, outer diameter, and axial displacement of the pipe end face of the pipe end face.

【0008】また前記目的を達成するために請求項3に
記載の発明は、配管どうしを突き合わせて溶接する際に
接合部分の開先形状の計測を行うための開先形状計測方
法であって、請求項1の開先形状計測装置を第1の配管
に取り付け、前記変位センサを複数の回転位置に回転さ
せるとともに、各回転位置において前記変位センサから
第1の配管の端面の軸方向の変位及び半径方向の変位の
うちの少なくとも一方を取り込み、請求項1の開先形状
計測装置を前記第1の配管と突き合わされる第2の配管
に取り付け、前記変位センサを複数の回転位置に回転さ
せるとともに、各回転位置において前記変位センサから
第2の配管の端面の軸方向の変位及び半径方向の変位の
うちの少なくとも一方を取り込み各回転位置ごとに取り
込んだ第1及び第2の配管の端面の軸方向の変位及び半
径方向の変位の少なくとも一方に基づいて第1及び第2
の配管の突き合わせ時の開先ギャップ、外径段差及び内
径段差を求めることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a groove shape measuring method for measuring a groove shape of a joint portion when butt-welding pipes. The groove shape measuring device according to claim 1 is attached to a first pipe, and the displacement sensor is rotated to a plurality of rotation positions. At each rotation position, an axial displacement of the end face of the first pipe from the displacement sensor is determined. At least one of radial displacements is taken in, the groove shape measuring device of claim 1 is attached to a second pipe abutted with the first pipe, and the displacement sensor is rotated to a plurality of rotational positions. First and second fetching of at least one of the axial displacement and the radial displacement of the end face of the second pipe from the displacement sensor at each rotational position at each rotational position. Axial displacement of the end face of the pipe and first and second on the basis of at least one of radial displacement
The groove gap, the outer diameter step and the inner diameter step at the time when the pipes are butted are obtained.

【0009】本発明によれば請求項1の開先形状計測装
置を第1の配管に取り付け、前記変位センサを複数の回
転位置に回転させるとともに、各回転位置において前記
変位センサから第1の配管の端面の軸方向の変位及び半
径方向の変位のうちの少なくとも一方を取り込み、請求
項1の開先形状計測装置を前記第1の配管と突き合わさ
れる第2の配管に取り付け、前記変位センサを複数の回
転位置に回転させるとともに、各回転位置において前記
変位センサから第2の配管の端面の軸方向の変位及び半
径方向の変位のうちの少なくとも一方を取り込み各回転
位置ごとに取り込んだ第1及び第2の配管の端面の軸方
向の変位及び半径方向の変位の少なくとも一方に基づい
て第1及び第2の配管の突き合わせ時の開先ギャップ、
外径段差及び内径段差を求めるようにしたので、開先形
状の計測を地上で配管どうし別々に行えるとともに、開
先の追加工量も知ることが可能なので開先の加工が容易
となる。
According to the present invention, the groove shape measuring device according to claim 1 is attached to a first pipe, the displacement sensor is rotated to a plurality of rotation positions, and the displacement sensor is connected to the first pipe at each rotation position. Capturing at least one of an axial displacement and a radial displacement of the end face of the end face, attaching the groove shape measuring device according to claim 1 to a second pipe abutted with the first pipe, and mounting the displacement sensor. While rotating to a plurality of rotation positions, at each rotation position, at least one of the axial displacement and the radial displacement of the end face of the second pipe is taken in from the displacement sensor at each rotation position. A groove gap at the time of abutment of the first and second pipes based on at least one of an axial displacement and a radial displacement of an end face of the second pipe;
Since the outer diameter step and the inner diameter step are determined, the groove shape can be measured separately between the pipes on the ground, and the additional processing time of the groove can be known, so that the groove processing is facilitated.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る配管用開先形状計測装置及びその方法の好ましい形態
について説明する。図1は、計測対象である配管端面の
切断加工面に本発明に係る計測装置機構部を取り付けた
測定状態を示す斜視図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a pipe groove shape measuring apparatus and method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a measurement state in which a measuring device mechanism according to the present invention is attached to a cut surface of a pipe end surface to be measured.

【0011】配管10の端面接合部には、配管を確実に
溶接接合するための溶接用の開先が加工してある。開先
形状計測装置12の2次元変位センサ14は、配管10
の開口部の淵にレーザービームスポット16を走査しな
がら照射し、配管10の開口部の開先形状を2次元形状
計測する。2次元変位センサ14は、開先形状計測装置
12に於ける回転手段の回転軸であるセンサ回転軸Aに
対して放射方向(図1のB方向)に伸長可能なアーム1
8の先端に設置されていて、配管10の直径に応じて2
次元変位センサ14の測定位置を調節可能としている。
20は回転ブロックで、アーム18の摺動部を保持する
とともに、センサの回転軸Aを中心に回転する。クラン
プレバー22は、測定時にアーム18の伸長摺動を固定
するための把手である。測定時にセンサ回転軸Aを回転
方向に固定する方法は、位置決め穴24にプランジャ2
6の先端部を落とし込むことによって達成される。位置
決め穴24は、センサ回転軸Aの回りに測定点の数だけ
あいている。通常の状態ではプランジャ26は、図示し
ないバネの力で位置決め穴の方向に押す構造になってい
るため、センサ回転軸Aの回転は規制される。測定終了
後にセンサ回転軸Aまわりにセンサ14の位置を回転す
る場合には、プランジャ26のノブを引いて位置決め穴
24からプランジャ26の先端部を抜き、回転ブロック
20は回転自在となる。
At the end face joint portion of the pipe 10, a welding groove is formed for securely welding the pipe. The two-dimensional displacement sensor 14 of the groove shape measuring device 12
The laser beam spot 16 is irradiated while scanning the edge of the opening of the pipe 10 to measure the two-dimensional shape of the groove of the opening of the pipe 10. The two-dimensional displacement sensor 14 is an arm 1 that can be extended in a radial direction (a direction B in FIG. 1) with respect to a sensor rotation axis A that is a rotation axis of a rotation unit in the groove shape measuring device 12.
8 according to the diameter of the pipe 10.
The measurement position of the dimensional displacement sensor 14 can be adjusted.
Reference numeral 20 denotes a rotating block which holds a sliding portion of the arm 18 and rotates about a rotation axis A of the sensor. The clamp lever 22 is a handle for fixing the extension slide of the arm 18 during measurement. The method of fixing the sensor rotation axis A in the rotation direction at the time of measurement is as follows.
6 is achieved by dropping the tip. The positioning holes 24 are provided around the sensor rotation axis A by the number of measurement points. In a normal state, the plunger 26 is configured to be pushed in the direction of the positioning hole by the force of a spring (not shown), so that the rotation of the sensor rotation axis A is restricted. When the position of the sensor 14 is rotated around the sensor rotation axis A after the measurement is completed, the tip of the plunger 26 is pulled out from the positioning hole 24 by pulling the knob of the plunger 26, and the rotary block 20 becomes rotatable.

【0012】スライドベース30はV形保持台32に対
して配管10と直角に、配管10のほぼ中心方向に向か
って摺動可能に固定される。スライドベース30とV形
保持台32の位置関係は、スライドベース30のセンサ
回転軸Aがほぼ配管10の中心に来るように、測定対象
である配管10の直径に応じて決定する。クランプレバ
ー34は、スライドベース30の摺動を固定するための
把手である。
The slide base 30 is slidably fixed to the V-shaped holder 32 at right angles to the pipe 10 and substantially toward the center of the pipe 10. The positional relationship between the slide base 30 and the V-shaped holding table 32 is determined according to the diameter of the pipe 10 to be measured such that the sensor rotation axis A of the slide base 30 is substantially at the center of the pipe 10. The clamp lever 34 is a handle for fixing the slide of the slide base 30.

【0013】スライドベース30にはセンサ回転軸Aの
回転用に図示しないベアリングが内設されており、回転
ブロック20に固定された図示しないシャフトを保持し
ている。前記シャフトの後端には図示しないカップリン
グを介して角度検出手段36のシャフトが連結されてい
る。本実施例における角度検出手段は、一般に市販され
ている光学式のロータリーエンコーダを用いているが、
本発明はこれに限定されるものではなく、角度を読み取
れるものであれば単なる目盛り程度の角度検出手段であ
っても目的は達成される。角度検出手段36のステータ
(ケース)は、スライドベース30に固定されていて、
角度検出手段36はスライドベースと回転ブロック20
との角度差を検出する。
A bearing (not shown) is provided inside the slide base 30 for rotating the sensor rotation shaft A, and holds a shaft (not shown) fixed to the rotation block 20. The shaft of the angle detecting means 36 is connected to the rear end of the shaft via a coupling (not shown). The angle detection means in the present embodiment uses an optical rotary encoder which is generally commercially available,
The present invention is not limited to this, and the object can be achieved even if the angle detecting means is merely a scale as long as the angle can be read. The stator (case) of the angle detecting means 36 is fixed to the slide base 30,
The angle detecting means 36 includes the slide base and the rotating block 20.
And the angle difference between them is detected.

【0014】V形保持台32は、固定ベルト38によっ
て配管10と平行に固定される。このとき回転軸A回り
の原点と配管10に記入されている原点マーク40(配
管どうしの突き合わせ用注目点)が一致するように開先
形状計測装置を固定する。図2に、本発明に係る配管の
開先形状計測装置の情報処理部の構成図を示す。2次元
変位センサ14で得られた2次元形状情報はセンサコン
トロールユニット50で処理される。2次元変位センサ
14は、三角測量式のレーザビームセンサで図2の紙面
上下方向(Z方向)の高さの変位を測定するとともに、
レーザビームを配管10の径方向(r方向)に走査する
ことによって径方向の位置に於けるZ方向の高さを計測
可能な2次元変位センサである。センサコントロールユ
ニット50は2次元変位センサ14の制御を行うととも
に、2次元変位センサ14からの信号を処理する機能
や、表示する機能、ホストコンピュータ52と通信する
機能を備えている。
The V-shaped holding table 32 is fixed by a fixing belt 38 in parallel with the pipe 10. At this time, the groove shape measuring device is fixed so that the origin mark 40 around the rotation axis A and the origin mark 40 (the point of interest for matching between the pipes) written on the pipe 10 coincide. FIG. 2 shows a configuration diagram of an information processing unit of the pipe groove shape measuring device according to the present invention. The two-dimensional shape information obtained by the two-dimensional displacement sensor 14 is processed by the sensor control unit 50. The two-dimensional displacement sensor 14 uses a triangulation type laser beam sensor to measure the displacement in the vertical direction (Z direction) in FIG.
This is a two-dimensional displacement sensor that can measure the height in the Z direction at a radial position by scanning a laser beam in the radial direction (r direction) of the pipe 10. The sensor control unit 50 controls the two-dimensional displacement sensor 14 and has a function of processing a signal from the two-dimensional displacement sensor 14, a function of displaying the signal, and a function of communicating with the host computer 52.

【0015】角度検出手段36からの位置パルスは、カ
ウンタカード54に送られて位置データに変換される。
カウンタカード54はホストコンピュータ52からの指
令で、カウンタの設定や、リセット、データの読み出し
が行えるようになっている。上記の装置により配管端面
接合部の立体形状を把握できる。また、計測対象である
配管の直径に応じてアーム18の長さや、センサ回転軸
Aの位置を容易に調節可能となっている。
The position pulse from the angle detecting means 36 is sent to a counter card 54 and converted into position data.
The counter card 54 can perform setting, resetting, and data reading of the counter in response to a command from the host computer 52. The three-dimensional shape of the pipe end face joint can be grasped by the above-mentioned device. Further, the length of the arm 18 and the position of the sensor rotation axis A can be easily adjusted according to the diameter of the pipe to be measured.

【0016】上記の例ではアーム18の長さや、センサ
回転軸Aの位置調節の機構にスライド式の調整機構を設
けた例で説明したが、取り付け穴を複数開けて段階的に
調節可能な機構とすることも考えられる。また上記の例
ではV形保持台32を一つだけ備えた例で説明したが、
より開先形状計測装置12の保持を確実にする目的で、
配管を挟んで前記V形保持台32の反対側にスライドベ
ース30を介して合計2つV形保持台を備えることも考
えられる。
In the above example, a description has been given of an example in which a slide-type adjusting mechanism is provided for the mechanism for adjusting the length of the arm 18 and the position of the sensor rotation axis A. It is also conceivable. In the above example, an example in which only one V-shaped holding table 32 is provided has been described.
In order to more securely hold the groove shape measuring device 12,
It is also conceivable to provide a total of two V-shaped holders on the opposite side of the V-shaped holder 32 with the slide base 30 interposed therebetween.

【0017】以下に、図に従って本発明に係る開先形状
計測装置を用いた実施の形態を説明する。図3は、計測
全体の流れを示した流れ図である。図3に示す実施例で
はステップ131でマスタ管60の端面を計測して配管
用開先形状計測装置12の校正を行う。次にステップ1
34で第1の配管の端面を測定し、次にステップ137
で第1の配管と溶接する相手である第2の配管の端面を
測定する。計測が終了したら、ステップ139で第1第
2の配管計測結果を表示して、作業者は表示結果にもと
ずいて配管接続部の開先形状を修正する。計測の前後に
行うのは配管用開先形状計測装置12の取り付け調整及
び取り外しである。
An embodiment using a groove shape measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart showing a flow of the entire measurement. In the embodiment shown in FIG. 3, in step 131, the end face of the master pipe 60 is measured to calibrate the pipe groove shape measuring device 12. Then step 1
The end face of the first pipe is measured at 34 and then at step 137
Then, the end face of the second pipe to be welded to the first pipe is measured. When the measurement is completed, the first and second pipe measurement results are displayed in step 139, and the operator corrects the groove shape of the pipe connection based on the display results. Before and after the measurement, mounting adjustment and removal of the pipe groove shape measuring device 12 are performed.

【0018】まず、図2に示すアーム18の長さに相当
する寸法LAを求めるために測定対象の配管とほぼ直径
が等しくて、予め外径が測定されていて、真円度が規定
の範囲内であるマスタ管60(図5(A)参照)を測定
するためにマスタ管60へ開先形状計測装置を取り付け
る作業(図3のステップ130)を行う。図5(A)に
示すようにマスタ管の開口部に開先形状計測装置12を
置いた後、固定ベルト38で固定する。次にセンサ回転
中心がマスタ管60のほぼ中心に来るようにV形保持台
32とスライドベース30との位置関係を調節する。次
に2次元変位センサ14のレーザービームスポット16
の走査範囲内にマスタ管60の端面が全周において入る
ようにアーム18と回転ブロック20との位置関係を調
節する。
First, in order to obtain a dimension LA corresponding to the length of the arm 18 shown in FIG. 2, the diameter is substantially equal to the pipe to be measured, the outer diameter is measured in advance, and the roundness is within a specified range. In order to measure the inside of the master tube 60 (see FIG. 5A), an operation of attaching the groove shape measuring device to the master tube 60 (step 130 in FIG. 3) is performed. After the groove shape measuring device 12 is placed at the opening of the master tube as shown in FIG. Next, the positional relationship between the V-shaped holding table 32 and the slide base 30 is adjusted so that the rotation center of the sensor is substantially at the center of the master tube 60. Next, the laser beam spot 16 of the two-dimensional displacement sensor 14
The positional relationship between the arm 18 and the rotating block 20 is adjusted so that the end face of the master tube 60 falls within the entire scanning range.

【0019】次に図3のステップ131に示すマスタ管
60の計測を行う。図3のステップ131の詳細は図4
に示してある。マスタ管60へ開先形状計測装置12の
設定が終了したら、ホストコンピュータ52にマスタ管
60の測定を指示し、ステップ140にてマスタ管60
の外径を入力する。その後に、ステップ141、142
にてマスタ管の外径部位LMn(添え字 nは測定点の番
号)をなるべく広い範囲で3点以上測定する。角度検出
手段36により測定するアーム角度と、2次元変位セン
サ14により測定するデータはステップ143と144
で独立して処理される。2次元変位センサ14から受け
たデータをセンサコントロールユニット50でステップ
145にてスムージング等の処理を行うと図5(A)の
センサコントロールユニット50の表示部に示されてい
るグラフに示す2次元形状が得られる。図5(A)のグ
ラフの横軸は2次元変位センサ14の原点からの距離を
示しており、縦軸はマスタ管60の端面の高さを表して
いる。更にマスタ管60の外径部分の位置LMnを判定し
やすくするためにデータをホストコンピュータ52に送
り、そこでステップ146にてセンサコントロールユニ
ット50で得られた前記2次元形状を2回LMで微分す
ると、図5(B)になる。ステップ147のエッジ判定
は図5(B)で高さの微分値Z”が負から正に立ち上が
った点をLMnと定める。このようにして各角度において
繰り返し計測して求めたマスタ管60の外径位置の点の
配置を図6に示す。図6において、アームの長さLA
と、センサ回転中心Aとマスタ管60の中心位置OMと
の位置差aM及びbMは未知数であるが、測定点3点以上
のLMnの値と、予め記憶されているマスタ管60の外径
DMによって未知数を決定することができる(ステップ
150)。ここで求めたアームの長さLAを記憶手段で
記憶する(ステップ151)。このアームの長さLAは
後の測定後の演算で使用するので、アーム18の回転ブ
ロック20に対する伸長量を第1の配管及び第2の配管
の端面計測が終了するまで変更してはならない。もしア
ーム18のブロック20に対する伸長量を変更した場合
は再びマスタ管を測定して新たなアームの長さLAを求
める。
Next, the measurement of the master tube 60 shown in step 131 of FIG. 3 is performed. Details of step 131 in FIG.
It is shown in When the setting of the groove shape measuring device 12 to the master pipe 60 is completed, the host computer 52 is instructed to measure the master pipe 60, and at step 140, the master pipe 60 is measured.
Enter the outside diameter of. Thereafter, steps 141 and 142
The outer diameter portion LMn (subscript n is the number of the measurement point) of the master tube is measured at three or more points in a wide range as possible. The arm angle measured by the angle detecting means 36 and the data measured by the two-dimensional displacement sensor 14 are stored in steps 143 and 144.
Is processed independently. When the data received from the two-dimensional displacement sensor 14 is subjected to processing such as smoothing in the sensor control unit 50 in step 145, the two-dimensional shape shown in the graph shown on the display unit of the sensor control unit 50 in FIG. Is obtained. The horizontal axis of the graph in FIG. 5A indicates the distance from the origin of the two-dimensional displacement sensor 14, and the vertical axis indicates the height of the end face of the master tube 60. Further, data is sent to the host computer 52 in order to make it easier to determine the position LMn of the outer diameter portion of the master tube 60, where the two-dimensional shape obtained by the sensor control unit 50 is differentiated twice by LM in step 146. 5 (B). In the edge determination in step 147, the point at which the height differential value Z ″ rises from negative to positive in FIG. 5B is defined as LMn. The outside of the master tube 60 obtained by repeatedly measuring at each angle in this manner. The arrangement of points at the radial position is shown in Fig. 6. In Fig. 6, the length LA of the arm is shown.
And the position differences aM and bM between the sensor rotation center A and the center position OM of the master tube 60 are unknown, but the values of LMn at three or more measurement points and the outer diameter DM of the master tube 60 stored in advance are Can determine an unknown (step 150). The length LA of the arm obtained here is stored in the storage means (step 151). Since the length LA of the arm is used in the calculation after the measurement, the amount of extension of the arm 18 with respect to the rotary block 20 must not be changed until the end face measurement of the first pipe and the second pipe is completed. If the extension amount of the arm 18 with respect to the block 20 is changed, the master tube is measured again to obtain a new arm length LA.

【0020】なお、アームの長さLAが予め既知である
場合には、既知のアームの長さLAを記憶装置に入力し
て記憶するのみで、上記校正は行わなくともよい。次に
図3のステップ133以降に記載されている第1の配管
10の端面計測を行う。ステップ133では、第1の配
管10の原点マーク40と開先形状計測装置の原点を合
わせた後に、マスタ管60の開口部端面を計測した時と
同様に開先形状計測装置12を第1の配管開口部に取り
付ける。設定が終了したら、センサ回転軸A回りに2次
元変位センサ141を回転させて、測定点を配管10の
原点マーク40のある位置に合わせる。
When the length LA of the arm is known in advance, the calibration may be omitted only by inputting and storing the known length LA of the arm in the storage device. Next, the end face measurement of the first pipe 10 described in step 133 and subsequent steps in FIG. 3 is performed. In step 133, after the origin mark 40 of the first pipe 10 is aligned with the origin of the groove shape measuring device, the groove shape measuring device 12 is moved to the first position in the same manner as when the opening end face of the master tube 60 is measured. Attach to the pipe opening. When the setting is completed, the two-dimensional displacement sensor 141 is rotated around the sensor rotation axis A, and the measurement point is adjusted to the position where the origin mark 40 of the pipe 10 exists.

【0021】設定が終了したら、ステップ134に進
む。ステップ134の第1の配管計測と、ステップ13
7の第2の配管計測方法の内容は同じであり、共に詳細
を図7に示す。配管端面計測を行う場合はホストコンピ
ュータ52に第1の配管10の測定を指示する。その後
に図7のステップ181、182に示される第1の配管
のLd1mn(添え字 mは配管10の半径方向の測定点を示
し、添え字 nは円周上の測定点を示す)を円周上の決め
られた角度における8点に於いて測定する。本説明例で
は8点測定しているが、測定点は同一円周上に3点以上
あればデータの解析は可能である。角度検出手段36に
より測定するアーム角度と、2次元変位センサ14によ
り測定するデータはステップ183と184で独立して
処理される。ステップ185に於いて、2次元変位セン
サ14から受けたデータにセンサコントロールユニット
50でスムージング等の処理を行うと図8(A)のセン
サコントロールユニット50の表示部に示されているグ
ラフに示す2次元形状が得られる。図8(A)の横軸は
2次元変位センサ14の原点からの距離を示しており、
縦軸は第1の配管10の端面高さを表している。更にス
テップ186で第1の配管10の外径部分Ld11n及び開
先内径エッジの位置Ld12nを判定しやすくするために、
センサコントロールユニット50で得られた前記2次元
形状データをホストコンピュータ52に送信し、Ldで
微分すると、図8(B)になる。また更に微分すると図
8(C)に示されるデータが得られる。ステップ187
のエッジ判定では図8(C)の配管10の端面の高さデ
ータの微分値Z”P が負から正に立ち上がった点の原点
方向から2つ点目をLd12nとしている。ステップ188
では他の測定点の測定を判定し、各角度におけるデータ
を求める。ステップ189ではこのようにして求めた第
1の配管10の外径位置の点Ld12nと角度検出手段36
によって求めたθn との配置を統合計算する。図9
(A)に、任意の測定点l,m,n(l は配管番号、m は配
管10の半径方向の測定点を示し、n は配管10の円周
上の測定点を示す。)に於けるX,Y座標値を図9
(B)に示す。図9(A)において、センサ回転中心A
と第1の配管10の中心位置Owとの位置差aW及びbW
は未知数であるが、測定点3点以上の外径Ld12nの値
と、予め記憶されているアームの長さLAによって未知
数を決定することができる(ステップ190)。測定点
が3点の場合は測定点3点を通る円で計算し、4点以上
の場合は最小自乗法等の手段を用いて最適な円を計算す
る。ここで求めたaWと、bWを用いて測定点の座標原点
をAからOWへずらす。座標原点をOWに変換した場合の
測定点 l,m,nに於けるX,Y座標値を図9(C)に示
す。更に、測定点をr,θ座標系に変換すると測定点の
座標は図9(D)に示す値となる。本発明による開先形
状測定装置12では計測装置の設定を容易にしているた
めにセンサ回転中心と第1の配管の中心には前記aW、
bWのずれがあるので、原点マーク40の位置に於ける
測定点1も図9(A)に示すようにθ1の角度を持って
いる。そこで、測定点全てのθnからθ1を減算して、測
定点1を角度0の原点とした相対角で他の測定点の角度
θを表す。
When the setting is completed, the routine proceeds to step 134. Step 134: first piping measurement;
7 is the same as the second piping measurement method, and details are shown in FIG. When performing the pipe end face measurement, the host computer 52 is instructed to measure the first pipe 10. Thereafter, Ld1mn (subscript m indicates a measurement point in the radial direction of the pipe 10 and subscript n indicates a measurement point on the circumference) of the first pipe shown in Steps 181 and 182 of FIG. Measure at 8 points at the above determined angle. In this example, eight points are measured, but data analysis is possible if there are three or more measurement points on the same circumference. The arm angle measured by the angle detecting means 36 and the data measured by the two-dimensional displacement sensor 14 are processed independently in steps 183 and 184. In step 185, when the data received from the two-dimensional displacement sensor 14 is subjected to processing such as smoothing by the sensor control unit 50, the data shown in the graph shown in the display section of the sensor control unit 50 in FIG. A dimensional shape is obtained. The horizontal axis of FIG. 8A indicates the distance from the origin of the two-dimensional displacement sensor 14,
The vertical axis represents the height of the end face of the first pipe 10. Further, in step 186, in order to easily determine the outer diameter portion Ld11n of the first pipe 10 and the position Ld12n of the groove inner diameter edge,
When the two-dimensional shape data obtained by the sensor control unit 50 is transmitted to the host computer 52 and differentiated by Ld, the result is as shown in FIG. Further, by further differentiating, data shown in FIG. 8C is obtained. Step 187
In the edge judgment of (2), the second point from the origin direction of the point where the differential value Z ″ P of the height data of the end face of the pipe 10 in FIG.
Then, measurements at other measurement points are determined, and data at each angle is obtained. In step 189, the point Ld12n of the outer diameter position of the first pipe 10 obtained in this way and the angle detecting means 36
The calculation of the arrangement with θn obtained by the above is integrated. FIG.
(A), at arbitrary measurement points l, m, n (l is a pipe number, m is a measurement point in the radial direction of the pipe 10, and n is a measurement point on the circumference of the pipe 10). X and Y coordinate values obtained
It is shown in (B). In FIG. 9A, the sensor rotation center A
Aw and bW between the center position Ow of the first pipe 10 and the center position Ow.
Is an unknown, but the unknown can be determined from the values of the outer diameter Ld12n at three or more measurement points and the length LA of the arm stored in advance (step 190). If the number of measurement points is three, calculation is performed using a circle passing through the three measurement points. If the number of measurement points is four or more, an optimal circle is calculated using a method such as the least square method. The coordinate origin of the measurement point is shifted from A to OW using the obtained aW and bW. FIG. 9C shows the X, Y coordinate values at the measurement points l, m, n when the coordinate origin is converted to OW. Further, when the measurement point is converted into the r, θ coordinate system, the coordinates of the measurement point have the values shown in FIG. In the groove shape measuring device 12 according to the present invention, since the setting of the measuring device is facilitated, the aW,
Since there is a shift of bW, the measurement point 1 at the position of the origin mark 40 also has an angle of θ1 as shown in FIG. Therefore, θ1 is subtracted from θn of all the measurement points, and the angle θ of the other measurement points is represented by a relative angle with the measurement point 1 as the origin of the angle 0.

【0022】次に高さ方向のデータ処理について説明す
る。高さ方向のデータZpln のうちで最大の値(2次元
変位センサ14に一番近い位置)のデータZpmaxとし、
この値を高さ=0(mm)として全ての高さデータをZ
ln=Zpmax−Zpln と演算してデータをシフトする。こ
のようにして求めた各測定点のr1mn 、θn と、各測定
点における高さZlnを、ホストコンピュータ52内の記
憶装置に記憶する。図10は前記記憶したr,θの値を
ホストコンピュータ画面に表示した例を示す。図10の
例ではrl11 ,rl21 の値を示した円に、各角度に於け
る測定点のデータrl1n ,rl2n の誤差を拡大して示し
ている。また、図11は、横軸を各測定点の角度θ
(°)にとり、縦軸をrl1,rl2,Zl として、やはり
図10と同様に誤差を拡大して示した図である。図10
及び図11において、各測定点のデータを直線で結んで
いるが、二次以上の曲線で結ぶことも考えられる。
Next, data processing in the height direction will be described. Data Zpmax of the maximum value (the position closest to the two-dimensional displacement sensor 14) among the data Zpln in the height direction is defined as:
With this value as height = 0 (mm), all height data are Z
The data is shifted by calculating ln = Zpmax-Zpln. The thus obtained r1mn and θn of each measurement point and the height Zln at each measurement point are stored in a storage device in the host computer 52. FIG. 10 shows an example in which the stored values of r and θ are displayed on a host computer screen. In the example of FIG. 10, the error of the data rl1n and rl2n of the measurement point at each angle is enlarged and shown in a circle indicating the values of rl11 and rl21. In FIG. 11, the horizontal axis represents the angle θ of each measurement point.
FIG. 11 is a diagram in which the vertical axis is set to rl1, rl2, and Zl for (°), and the error is also enlarged similarly to FIG. FIG.
In FIG. 11 and FIG. 11, the data at each measurement point is connected by a straight line, but may be connected by a quadratic or higher-order curve.

【0023】上記第1の配管の端面計測と同様にして、
図3のステップ137に示す第2の配管の端面計測を行
う。同様にして求めた各測定点のr2mn ,θn と、各測
定点における高さZ2nを、ホストコンピュータ52内の
記憶装置に記憶し、表示を行う。次に第1及び第2の配
管を接合すると仮定した場合の寸法差の演算及び表示に
ついて図3のステップ139の詳細図である図12にも
とずいて説明する。まず図12のステップ221に於い
て、角度θ1 °に於ける半径差Δr1を求めるために、
第1の配管の外周半径r111 から第2の配管の外周半径
r211 を引く。次に、高さ方向のデータからギャップに
相当するΔZ1 を算出する。ΔZ1 はZ11+Z21で表す
ことができる。演算が終了したら、ステップ223で次
の角度n+1で計算を行うか判断したのち、n+1で演
算を行う場合はステップ224でnにn+1を代入した
後に再びステップ221に於いて演算を行う。全演算を
終了した場合にはステップ225へ進み、測定、演算結
果を表示する。図13、図14、図15は、演算結果の
表示例を示している。図13は、第1の配管の半径デー
タ71と、第2の配管の半径データ72の各角度におけ
る誤差を拡大して重ね合わせて作図し、各方向に於ける
誤差の最大値を数値で表示してある。特に図13に示す
様に双方の配管端面の開口部形状が楕円であって、第1
の配管と第2の配管を相対的に約90°回転すると接合
時の誤差が減少すると考えられる場合には表示画面上で
データを任意の角度だけ回転して調べる機能を持つ。図
12のステップ226に於いて表示角度をシフトさせる
と指示した場合には、ステップ227へ進み、シフトさ
せる角度を入力する。再びステップ221、223、2
24で全てのΔrmn、ΔZn を演算したのちに、ステッ
プ225で表示する。本説明では作業者が表示画面を見
ながらシフトする角度を判断し入力していたが、各角度
に於ける半径差Δrmnの絶対値の総和が最小になるよう
に収束演算して自動でシフトするべく最適角度を求める
ことも可能である。
In the same manner as the end face measurement of the first pipe,
The end face measurement of the second pipe shown in step 137 of FIG. 3 is performed. The r2mn, .theta.n of each measurement point and the height Z2n at each measurement point obtained in the same manner are stored in a storage device in the host computer 52 and displayed. Next, the calculation and display of the dimensional difference when the first and second pipes are assumed to be joined will be described with reference to FIG. 12 which is a detailed view of step 139 in FIG. First, in step 221 in FIG. 12, in order to obtain a radius difference Δr1 at an angle θ1 °,
The outer radius r211 of the second pipe is subtracted from the outer radius r111 of the first pipe. Next, ΔZ1 corresponding to the gap is calculated from the data in the height direction. ΔZ1 can be represented by Z11 + Z21. When the calculation is completed, it is determined in step 223 whether the calculation is to be performed at the next angle n + 1. If the calculation is to be performed in n + 1, n + 1 is substituted for n in step 224, and then the calculation is performed again in step 221. When all calculations have been completed, the process proceeds to step 225, where the measurement and calculation results are displayed. FIGS. 13, 14, and 15 show display examples of calculation results. FIG. 13 is a diagram in which the error at each angle between the radius data 71 of the first pipe and the radius data 72 of the second pipe is enlarged and superimposed, and the maximum value of the error in each direction is numerically displayed. I have. In particular, as shown in FIG.
If it is considered that the error at the time of joining is considered to decrease when the pipe and the second pipe are rotated by about 90 ° relative to each other, the apparatus has a function of rotating and examining the data by an arbitrary angle on the display screen. When it is instructed to shift the display angle in step 226 in FIG. 12, the process proceeds to step 227, and the angle to be shifted is input. Steps 221, 223, and 2 again
After calculating all Δrmn and ΔZn in 24, they are displayed in step 225. In this description, the operator determines and inputs the shift angle while looking at the display screen. However, the convergence calculation is performed so that the sum of the absolute values of the radius differences Δrmn at each angle is minimized, and the shift is automatically performed. It is also possible to find the optimum angle as much as possible.

【0024】図14は、第1の配管の高さデータZ1n
と、第2の配管の半径データZ2nの各角度における誤差
を拡大して作図し、最大値を数値で表示している。図1
5は、算出したΔr1 、Δr2 、ΔZを横軸を角度θの
グラフで表した例を示している。以上のようにして計測
して求めた接合する第1の配管と第2の配管の端面の開
先形状をもとに、開先の加工を行い、それぞれの配管を
溶接する。
FIG. 14 shows the height data Z1n of the first pipe.
And the error at each angle of the radius data Z2n of the second pipe is enlarged and plotted, and the maximum value is displayed numerically. FIG.
FIG. 5 shows an example in which the calculated Δr1, Δr2, and ΔZ are represented by a graph of the angle θ on the horizontal axis. The groove is machined based on the groove shapes of the end faces of the first and second pipes to be joined measured and obtained as described above, and the respective pipes are welded.

【0025】また、他の発明の形態によれば、図16に
示すように配管の外周を走行する配管用開先形状計測装
置を構成することも考えられる。図16に示されている
外周走行式配管用開先形状計測装置80は、各部品を保
持しているベース82と、配管端面の形状を測定する2
次元変位センサ14と、配管の外周を走行するガイドロ
ーラ84と、前記ガイドローラ84の回転角度を検出す
る角度検出手段36と、ガイドローラ84を常に配管1
0の外周に接触させるためにベース82に対して配管1
0の管内壁を押さえつけるための回転力を発生するトレ
ーリングアーム85と、前記トレーリングアーム85に
取り付けられて配管10の内壁を押しているプッシュロ
ーラ86とから構成されている。上記外周走行式配管用
開先形状計測装置80を配管10に取り付け、原点マー
ク40からスタートさせて配管10の外周を一周して再
び原点マーク40まで達したところで停止すると、予め
測定されているガイドローラ84の外径と測定した角度
検出手段36の回転角度から配管10の外周長と直径を
求めることができる。次に再び外周走行式配管用開先形
状計測装置80を原点マーク40の位置に合わせて配管
の開先形状を2次元変位センサ14により計測する。も
し配管10の開先形状を8ヵ所計測する場合には上記で
求めた配管10の外径を8等分した位置をホストコンピ
ュータ52が指示し、作業者はその位置に外周走行式配
管用開先形状計測装置80を設定して開先形状を計測す
る。複数の計測点で計測した後、前述したように計測結
果を演算、表示する。
Further, according to another embodiment of the present invention, it is conceivable to configure a pipe groove shape measuring device that runs on the outer periphery of the pipe as shown in FIG. An outer periphery traveling pipe groove shape measuring device 80 shown in FIG. 16 measures a base 82 holding each component and a shape of a pipe end face.
The dimensional displacement sensor 14, a guide roller 84 running around the outer circumference of the pipe, the angle detecting means 36 for detecting the rotation angle of the guide roller 84, and the guide roller 84 always connecting the pipe 1
0 to the base 82 to make contact with the outer circumference of
The trailing arm 85 generates a rotational force for pressing down the inner wall of the pipe 0, and a push roller 86 attached to the trailing arm 85 and pushing the inner wall of the pipe 10. When the above-described outer periphery traveling pipe groove shape measuring device 80 is attached to the pipe 10 and is started from the origin mark 40 and goes around the outer periphery of the pipe 10 and stops again when reaching the origin mark 40, a guide which is measured in advance The outer peripheral length and diameter of the pipe 10 can be obtained from the outer diameter of the roller 84 and the measured rotation angle of the angle detecting means 36. Next, the groove shape measuring device 80 for the outer peripheral traveling type pipe is again adjusted to the position of the origin mark 40, and the groove shape of the pipe is measured by the two-dimensional displacement sensor 14. If the groove shape of the pipe 10 is measured at eight places, the host computer 52 indicates a position obtained by dividing the outer diameter of the pipe 10 obtained above into eight equal parts, and the operator places an opening for the outer peripheral traveling type pipe at that position. The groove shape is measured by setting the groove shape measuring device 80. After measurement at a plurality of measurement points, the measurement result is calculated and displayed as described above.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る配管
用開先形状計測装置によれば、配管端面の軸方向の変位
及び半径方向の変位のうち少なくとも一方を計測するた
めの変位センサと、前記変位センサを配管端面に沿って
回転させるための回転手段と、前記回転手段の回転角度
を検出するための角度検出手段と、前記回転手段を配管
の端部に取り付けるための取付治具であって、該回転手
段を回転自在に支持するとともに、回転手段の回転面が
配管の中心軸と直交するように位置決めするガイド部材
を有する取付治具とを備えたので、開先形状の計測を地
上で配管どうし別々に行えるとともに、開先の追加工量
も知ることが可能なので開先の加工が容易となる。
As described above, according to the pipe groove shape measuring apparatus of the present invention, a displacement sensor for measuring at least one of an axial displacement and a radial displacement of a pipe end face is provided. A rotating means for rotating the displacement sensor along the pipe end face, an angle detecting means for detecting a rotation angle of the rotating means, and a mounting jig for mounting the rotating means to an end of the pipe. There is provided a mounting jig having a guide member for rotatably supporting the rotating means and positioning the rotating surface of the rotating means so as to be orthogonal to the center axis of the pipe, so that the groove shape can be measured. Pipes can be formed separately on the ground, and the amount of additional work for the groove can be known, so that groove processing is facilitated.

【0027】また前記配管用開先形状計測装置は、前記
変位センサの回転中心位置から変位センサの原点までの
距離を求める手段と、前記変位センサの回転中心位置か
ら変位センサの原点までの距離と、前記変位センサによ
って計測した配管端面の軸方向の変位及び半径方向の変
位と、前記変位センサを配管端面に沿って回転したとき
の回転角度とから複数の回転角度における配管端面の高
さ、外径及び開先の内径を演算する手段と、前記演算結
果を表示する表示手段とを備えたことによって配管端面
の開先形状、外径及び配管端面の軸方向の変位を容易に
正確に知ることができる。
The apparatus for measuring the shape of a groove for piping includes means for calculating a distance from the center of rotation of the displacement sensor to the origin of the displacement sensor, and a distance from the center of rotation of the displacement sensor to the origin of the displacement sensor. The height of the pipe end face at a plurality of rotation angles from the axial displacement and the radial displacement of the pipe end face measured by the displacement sensor, and the rotation angle when the displacement sensor is rotated along the pipe end face. By providing a means for calculating the diameter and the inner diameter of the groove and a display means for displaying the calculation result, it is possible to easily and accurately know the groove shape of the pipe end face, the outer diameter and the axial displacement of the pipe end face. Can be.

【0028】また前記配管用開先形状計測装置は、配管
どうしを突き合わせて溶接する際に接合部分の開先形状
の計測を行うための開先形状計測方法であって、請求項
1の開先形状計測装置を第1の配管に取り付け、前記変
位センサを複数の回転位置に回転させるとともに、各回
転位置において前記変位センサから第1の配管の端面の
軸方向の変位及び半径方向の変位のうちの少なくとも一
方を取り込み、請求項1の開先形状計測装置を前記第1
の配管と突き合わされる第2の配管に取り付け、前記変
位センサを複数の回転位置に回転させるとともに、各回
転位置において前記変位センサから第2の配管の端面の
軸方向の変位及び半径方向の変位のうちの少なくとも一
方を取り込み各回転位置ごとに取り込んだ第1及び第2
の配管の端面の軸方向の変位及び半径方向の変位の少な
くとも一方に基づいて第1及び第2の配管の突き合わせ
時の開先ギャップ、外径段差及び内径段差を求めるよう
にしたので、開先形状の計測を地上で配管どうし別々に
行えるとともに、開先の追加工量も知ることが可能なの
で開先の加工が容易となる。
The groove shape measuring apparatus for a pipe is a groove shape measuring method for measuring a groove shape of a joint portion when butt-welding pipes. Attach the shape measuring device to the first pipe, rotate the displacement sensor to a plurality of rotation positions, and, at each rotation position, the axial displacement and the radial displacement of the end face of the first pipe from the displacement sensor. The groove shape measuring device according to claim 1, wherein at least one of
Attached to a second pipe abutted with the pipe, the displacement sensor is rotated to a plurality of rotation positions, and at each rotation position, the axial displacement and the radial displacement of the end face of the second pipe from the displacement sensor And at least one of the first and second rotation positions.
The groove gap, the outer diameter step and the inner diameter step when the first and second pipes are butted are determined based on at least one of the axial displacement and the radial displacement of the end face of the pipe. The shape can be measured separately from each other on the ground, and the additional work of the groove can be known, so that the groove can be easily machined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】計測対象である配管に、本発明に係る開先形状
計測装置機構部を取り付けた測定状態を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a measurement state in which a groove shape measuring device mechanism according to the present invention is attached to a pipe to be measured.

【図2】計測対象である配管に、本発明に係る開先形状
計測装置機構部を取り付けてある状態と情報処理部の構
成図。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which a groove shape measuring device mechanism according to the present invention is attached to a pipe to be measured and a configuration of an information processing unit.

【図3】本発明に係る開先形状計測装置の計測方法全体
を示す流れ図。
FIG. 3 is a flowchart showing an entire measuring method of the groove shape measuring apparatus according to the present invention.

【図4】本発明に係る開先形状計測装置のマスタ管端面
計測の方法を示す流れ図。
FIG. 4 is a flowchart showing a method of measuring a master pipe end surface of the groove shape measuring apparatus according to the present invention.

【図5】(A)は本発明に係る開先形状計測装置のマス
タ管端面計測の方法を示す斜視図とセンサコントロール
ユニットの表示例を示す図。(B)は本発明に係る開先
形状計測装置のマスタ管端面の2次元データを2回微分
した結果例を示す図。
FIG. 5A is a perspective view showing a master pipe end face measuring method of the groove shape measuring apparatus according to the present invention and a display example of a sensor control unit. (B) is a diagram showing an example of the result obtained by differentiating the two-dimensional data of the master tube end face twice in the groove shape measuring apparatus according to the present invention.

【図6】本発明に係る開先形状計測装置のマスタ管端面
の測定点を示す図。
FIG. 6 is a view showing measurement points on a master pipe end face of the groove shape measuring apparatus according to the present invention.

【図7】本発明に係る開先形状計測装置の配管端面計測
の方法を示す流れ図。
FIG. 7 is a flowchart showing a method of measuring a pipe end surface of the groove shape measuring apparatus according to the present invention.

【図8】(A)は本発明に係る開先形状計測装置の配管
端面計測の方法を示す斜視図とセンサコントロールユニ
ットの表示例を示す図。(B)は本発明に係る開先形状
計測装置のマスタ管端面の2次元データを1回微分した
結果例を示す図。(C)は本発明に係る開先形状計測装
置のマスタ管端面の2次元データを2回微分した結果例
を示す図。
FIG. 8A is a perspective view showing a method of measuring a pipe end surface of the groove shape measuring apparatus according to the present invention, and a view showing a display example of a sensor control unit. (B) is a diagram showing an example of the result of one-time differentiation of the two-dimensional data of the master tube end face of the groove shape measuring apparatus according to the present invention. (C) is a diagram showing an example of a result obtained by differentiating two-dimensional data of the master tube end face twice in the groove shape measuring apparatus according to the present invention.

【図9】(A)は本発明に係る開先形状計測装置の配管
端面の測定点を示す図。(B)は本発明に係る測定点lm
n のAを原点としたX、Y座標値。(C)は本発明に係
る測定点lmn のOW を原点としたX、Y座標値。(D)
は本発明に係る測定点lmn のOW を原点としたr、θ座
標値。
FIG. 9A is a diagram showing measurement points on a pipe end surface of the groove shape measuring device according to the present invention. (B) is a measurement point lm according to the present invention.
X and Y coordinate values with A as the origin. (C) X and Y coordinate values with the origin of OW of the measurement point lmn according to the present invention. (D)
Is the r, θ coordinate value with the origin of the OW of the measurement point lmn according to the present invention.

【図10】本発明に係る開先形状計測装置の配管形状計
測結果の表示例を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a display example of a pipe shape measurement result of the groove shape measuring device according to the present invention.

【図11】本発明に係る開先形状計測装置の配管形状計
測結果の表示例を示す図。
FIG. 11 is a view showing a display example of a pipe shape measurement result of the groove shape measuring device according to the present invention.

【図12】本発明に係る開先形状計測装置の第1、第2
の配管計測結果表示の方法を示す流れ図。
FIG. 12 shows first and second embodiments of the groove shape measuring apparatus according to the present invention.
5 is a flowchart showing a method of displaying a pipe measurement result.

【図13】本発明に係る開先形状計測装置の配管形状計
測結果の表示例を示す図。
FIG. 13 is a view showing a display example of a pipe shape measurement result of the groove shape measuring device according to the present invention.

【図14】本発明に係る開先形状計測装置の配管形状計
測結果の表示例を示す図。
FIG. 14 is a view showing a display example of a pipe shape measurement result of the groove shape measuring device according to the present invention.

【図15】本発明に係る開先形状計測装置の配管形状計
測結果の表示例を示す図。
FIG. 15 is a view showing a display example of a pipe shape measurement result of the groove shape measuring device according to the present invention.

【図16】配管の外周を走行する配管用開先形状計測装
置を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing a pipe groove shape measuring device traveling on the outer periphery of the pipe.

【図17】配管の突き合わせ状態を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a butt state of pipes.

【図18】配管の突き合わせ状態及び開先形状を示す断
面図。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a butt state and a groove shape of a pipe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…配管 12…開先形状計測装置 14…2次元変位センサ 16…レーザービームスポット 18…アーム 20…回転ブロック 22…クランプレバー 24…位置決め穴 36…角度検出手段 52…ホストコンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Piping 12 ... Groove shape measuring device 14 ... Two-dimensional displacement sensor 16 ... Laser beam spot 18 ... Arm 20 ... Rotating block 22 ... Clamp lever 24 ... Positioning hole 36 ... Angle detecting means 52 ... Host computer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配管どうしを突き合わせて溶接する際に
接合部分の開先形状の計測を行うための開先形状計測装
置であって、 配管端面の軸方向の変位及び半径方向の変位のうち少な
くとも一方を計測するための変位センサと、 前記変位センサを配管端面に沿って回転させるための回
転手段と、 前記回転手段の回転角度を検出するための角度検出手段
と、 前記回転手段を配管の端部に取り付けるための取付治具
であって、該回転手段を回転自在に支持するとともに、
回転手段の回転面が配管の中心軸と直交するように位置
決めするガイド部材を有する取付治具と、 を備えたことを特徴とする開先形状計測装置。
1. A groove shape measuring device for measuring a groove shape of a joint portion when butting and welding pipes, wherein at least one of an axial displacement and a radial displacement of a pipe end face is measured. A displacement sensor for measuring one of the ends, a rotation unit for rotating the displacement sensor along a pipe end surface, an angle detection unit for detecting a rotation angle of the rotation unit, and an end of the pipe for the rotation unit. A mounting jig for mounting to the part, rotatably supporting the rotating means,
And a mounting jig having a guide member for positioning the rotating surface of the rotating means so as to be orthogonal to the center axis of the pipe.
【請求項2】 前記変位センサの回転中心位置から変位
センサの原点までの距離を求める手段と、 前記変位センサの回転中心位置から変位センサの原点ま
での距離と、前記変位センサによって計測した配管端面
の軸方向の変位及び半径方向の変位と、前記変位センサ
を配管端面に沿って回転したときの回転角度とから複数
の回転角度における配管端面の高さ、外径及び開先の内
径を演算する手段と、 前記演算結果を表示する表示手段と、 を備えたことを特徴とする請求項1の開先形状計測装
置。
2. A means for determining a distance from the rotation center position of the displacement sensor to the origin of the displacement sensor; a distance from the rotation center position of the displacement sensor to the origin of the displacement sensor; and a pipe end surface measured by the displacement sensor. The height, outer diameter and inner diameter of the groove at a plurality of rotation angles are calculated from the axial displacement and the radial displacement of the pipe and the rotation angle when the displacement sensor is rotated along the pipe end face. 2. A groove shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising: means; and display means for displaying the calculation result.
【請求項3】 配管どうしを突き合わせて溶接する際に
接合部分の開先形状の計測を行うための開先形状計測方
法であって、 請求項1の開先形状計測装置を第1の配管に取り付け、
前記変位センサを複数の回転位置に回転させるととも
に、各回転位置において前記変位センサから第1の配管
の端面の軸方向の変位及び半径方向の変位のうちの少な
くとも一方を取り込み、 請求項1の開先形状計測装置を前記第1の配管と突き合
わされる第2の配管に取り付け、前記変位センサを複数
の回転位置に回転させるとともに、各回転位置において
前記変位センサから第2の配管の端面の軸方向の変位及
び半径方向の変位のうちの少なくとも一方を取り込み、 各回転位置ごとに取り込んだ第1及び第2の配管の端面
の軸方向の変位及び半径方向の変位の少なくとも一方に
基づいて第1及び第2の配管の突き合わせ時の開先ギャ
ップ、外径段差及び内径段差を求めることを特徴とする
開先形状計測方法。
3. A groove shape measuring method for measuring a groove shape of a joint portion when butt-welding pipes, wherein the groove shape measuring device according to claim 1 is used as a first pipe. attachment,
Rotating the displacement sensor to a plurality of rotational positions, and taking in at least one of an axial displacement and a radial displacement of an end face of the first pipe from the displacement sensor at each rotational position; A tip shape measuring device is attached to a second pipe that is brought into contact with the first pipe, and the displacement sensor is rotated to a plurality of rotation positions. At each rotation position, the axis of the end face of the second pipe is detected from the displacement sensor. And at least one of a radial displacement and a radial displacement. The first and second pipes are captured at each of the rotation positions based on at least one of the axial displacement and the radial displacement of the end faces of the first and second pipes. And a groove shape, an outer diameter step and an inner diameter step at the time of butting of the second pipe.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006119106A (en) * 2004-10-25 2006-05-11 Nec Electronics Corp Planarity measuring instrument

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