JP2009539071A - 複数のパイプ部材の測定装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、本質的に同じ長さに整えられた、少なくとも2つの棒形プロファイル材の長さを同時に検査するための測定装置および方法に関するものである。その際、2つの互いに向かい合う測定脚（30、40）の間に、少なくとも2つの部材（20）が長手方向（L）に隣り合い、規定の方法で積み重ねられた束の状態で、保持部（10）の上に位置決めされており、両方の測定脚（30、40）の少なくともひとつに取り付けられている移動装置（90）によって、両方の測定脚間の距離が縮小される。また、両方の測定脚（30、40）の少なくともひとつは、長手方向（L）に取り付けられた、ひとつの測定脚（30、40）に対して可動な、少なくともひとつの測定ピストン（60）を有し、両方の測定脚（30、40）の距離が縮小した後で、ひとつの部材（20）の端部が厳密にひとつの測定ピストン（60）と接触し、もう一方の端部が他方の測定脚（40）と接触することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、本質的に同じ長さに切り揃えられた少なくとも2つの棒形プロファイル材の長さを同時に検査するための測定装置および方法に関する。

棒形プロファイル材の部材を測定するための測定装置および方法は、とくに一体型切断機の構成部品として用いられる。現在の一体型切断機では、数多くの加工段階を次々に実施することによるパイプ加工が可能である。棒形のプロファイル材、とくにパイプでは、まず長さを揃え、その後、面取り、洗浄、ばり取りによって引き続き加工処理することが周知である。

周知の一体型切断機における問題点は、時間単位の測定部材の数量が多い場合でも、長さを揃えたパイプ部材に高い精度が要求されることである。パイプ（とりわけ金属パイプ）の場合、0.1mmの精度で長さを揃え、99.99％の確率でこの精度を維持する必要がある。その際、一体型切断機は、1時間に数千の部材の長さを切り揃えなければならない。長さを切り揃えた切断部材は、測定装置によって測定される。この検査でも、上述の精度と数量を達成しなければならない。

発明の課題は、棒形プロファイル材の切断部材の長さを検査することのできる測定装置と、棒形プロファイル材の部材の長さ検査を可能にする方法とを提供することである。

この装置に関して、この課題は、請求項1の特徴をもつ測定装置によって達成される。

本発明は、十分な測定速度を達成するため、とくにパイプにおいて、1回の測定サイクルで、少なくとも2つの切断部材、好ましくはそれより多くの、正確には4個の切断部材を同時に測定することのできる測定装置を使用する。

互いに向かい合う2つの測定脚の間に、少なくとも2つの部材を、長手方向に、規定の方法で束の状態に積み重ね、保持部の上に位置決めすることができる。その際、保持部は、それぞれの部材を積載していく過程で、一定数の部材が重力の作用によって同じ配置をもつ束になるように形成されている。

測定脚の内側の互いに向かい合う面には、少なくともひとつの測定ピストンが配置されている。それぞれの部材に、厳密にひとつの測定ピストンを割り当てることができるため、ひとつの束の全部材を同時に測定することが可能となる。

発明に従って、両方の測定脚の相対的距離は、例えば、移動装置などによって変更することができる。好ましくは、測定脚の一方が移動可能であり、場合によっては両方の測定脚が相互に移動可能である。少なくとも2つの部材を実際に検査する前は、両方の測定脚の距離は互いに離されており、検査の間に両方の脚が互いの方向へ移動し、好ましくは、両方の内側の間隔が、束の中でもっとも長い検査部材の長さになる。測定後、両方の測定脚は再び離される。これによって、束の形で保持部に積載することが容易になる。

少なくとも両方の測定脚の一方が、長手方向に取り付けられた、少なくともひとつの測定ピストンを有し、この測定ピストンは、移動プロセス後、厳密にひとつの部材の端部とコンタクトするように測定脚の内側に配置されており、これにより、厳密にひとつの部材がひとつの測定ピストンによって検査可能となる。この測定ピストンを用いることによって、部材の長さの僅かな誤差を0.01mmの範囲まで測定することができる。この場合、コンタクトとは、接触だけを意味しているのではなく、接触のない測定、例えば、走査ビームによる測定も意味している。

有利なことは、測定ピストンの数が、検査する束の中にある切断部材の数と一致していることである。それによって、保持部に位置決めされたそれぞれの部材の長さを、厳密に、各部材にひとつ割り当てられた測定ピストンによって検査することが可能となる。その際、測定ピストンの相対的配置は、常時および構造的に、束になっている部材の配置によって決定されている。

測定ピストン、好ましくは、すべての測定ピストンが、追加的に移動可能な一方の測定脚の内側に準備されている。これにより、有利な方法で配線を短くできる。移動装置もまた、一方の測定脚に準備することができるので、追加的な配線は短くて済む。移動距離を決定するために、本発明のこの実施形態では、一方の測定脚に測定システムが準備されている。

測定している間、部材のそれぞれの端部は、厳密にひとつの測定ピストンの方へ押し付けられるため、同時に複数の部材を個々に測定することができる。

測定ピストンはそれぞれひとつの測定ヘッドを有しており、この測定ヘッドが、部材とのコンタクトのために働き、測定ヘッドが配置されている測定脚に対して動くように形成されている。この測定ヘッドは、測定ピストンの中で長手方向へ前後に柔軟に動く。この動きは、測定ピストン内部の誘導型距離測定システムによって正確に測定される。説明した測定ピストンは十分なテストが行われており、耐久性に優れている。

説明した測定ヘッドとの組み合わせで好ましいのは、他方の測定脚の内側が、保持部の上方部分において、完全にまっすぐな面として形成されていることである。この面は、切断部材のもう一方の端部のストッパとして働く。他方の測定脚は固定されているのが好ましい。他方の測定脚が固定されており、単純に形成されていることによって、測定をとりわけ正確に行うことができる。

本発明の好ましい発展形態では、測定している間、それぞれの部材が両方の測定脚の間で締め付けられている。なぜなら、部材の片方の端部はまっすぐな面に当てられ、もう一方の端部が、軽く圧力を受けつつ、柔軟に動く、厳密にひとつの測定ヘッドと接触するからである。これによって、例えば、衝撃など、外部の障害が測定に影響しないことは有利である。

両方の測定脚の距離が縮小された後、各部材の片方の端部は平坦な面に当たり、もう一方の端部はそれぞれ割り当てられた厳密にひとつの測定ピストンと接触するように、複数の測定ピストンがひとつの測定脚の内側に配置されているのが好ましい。その際、ひとつの部材の端部が2つまたはそれ以上の測定ピストンとコンタクトすることによって、個々の測定が阻害されることはない。好ましくは、この安定した1対1の配置は、切断部材の長手方向に対する横の規定直径との関係で角柱に形成された保持部によって達成される。角柱に形成された保持部は、長手方向に対して垂直な断面が、本質的に漏斗形に形成されており、それによって、複数の、しかも主として任意に保持部の中に入れられた部材でも、常に同じように自然と菱形に積み重なる。4つの測定ピストンは、ずらして配置された菱形のコーナーに配置されるのが好ましい。これら4つの測定ピストンは、角柱の受け台の上に規定の角度で位置決めされた4つのパイプ部材を個々に測定することができる。

とくに好ましい発明の実施形態においては、それぞれの測定ピストンが、測定システムとして評価装置と接続されており、この評価装置には、部材の長さの規定値および長さの許容範囲が保存されている。この評価装置は、制御可能な仕分け装置と接続されており、この装置を用いて、測定された部材がひとつでも許容範囲を超過していた場合にはその束ごと排除され、すべて許容範囲にあった場合には束ごと選択することができる。評価装置の中では、長さの規定値と実際値との従来的な比較が行われる。本発明により、とりわけ時間の節約となるのは、パイプ部材を束ごと同時に測定することばかりでなく、測定値が許容範囲外にあった場合には、その束ごと排除されるという点にある。このように排除されるケースはごく稀にしか生じない。ここで言及している切断方法の場合、切断部材の約99.994％が許容範囲内にある。束はまとめて排除されるため、さらにその他の処理を行う必要もない。このため、場合によっては適正な長さをもつパイプ部材も排除されるが、欠陥のある束からそれらを抜き出す作業の方が、すべての束を完全に処分するよりも、多くの時間と経費を生じることは明らかである。また、追加の装置または制御が必要になるであろう。前述したような僅かな欠陥部品のために、これらを使用する意味はない。

方法に関しては、請求項11の特徴によって、本課題が解決される。

発明に従って、互いに向かい合う2つの測定脚の間にある保持部には、少なくとも2つの棒形プロファイル材の部材、とくに金属製パイプ部材が、長手方向に、前述の方法で束に積み重ねられた状態で位置決めされる。その際、それらの部材は、重力の作用により、相対的に常に同じ場所に並んでいる。

束を位置決めした後、両方の測定脚の少なくとも一方が、移動装置を使ってもう片方の測定脚の方へ移動し、その移動距離が測定システムによって測定される。この少なくとも一方の測定脚は、測定脚の一方の内側に取り付けられた長手方向を向く測定ピストンが正確にひとつの部材とコンタクトするまで、好ましくは測定ピストンが部材と接触するまで移動する。

それぞれの測定ピストンが部材端部のひとつとコンタクトを行った後（その際、それぞれの部材に対して厳密にひとつの測定ピストンが割り当てられる）、実際の長さ測定が行われる。すなわち、測定ピストンと測定システムの測定値が、測定データの形式で評価装置に送られる。評価装置には、部材の長さの規定値データおよび長さの許容範囲データが保存されており、これらのデータが測定データと比較される。そのために、移動可能な測定脚が測定システムと接続されており、このシステムが、位置を固定された測定脚に対する移動可能な測定脚の移動距離を測り、これにより、個々の測定ピストンの測定値との差が割り出され、それぞれの部材の長さを測定することができる。測定値のひとつが許容範囲を超過している場合、その束はまとめて排除される。全部の部材が許容範囲を維持している場合、その束は選択される。評価装置は、制御装置を介して仕分け装置（とくにグリッパ・アームの形態で）と接続されており、この仕分け装置が付属のコンテナに束を選択または排除する。

本発明を2つの実施例の図を用いて説明する。

金属パイプのパイプ部材20の長さを切り揃えるため、一体型のパイプ切断機が準備されている。切断されたパイプ部材20は、面取り、ばり取り、洗浄によって後処理が行われる。パイプ部材の長さの精度に対する顧客の要求は高い。例えば、0.5mの長さをもつパイプ部材20では、許容範囲0.1mmの場合で、C_pk=1.33の工程能力を満たさなければならない。つまり、全部材の99.994%以上が許容範囲内にあるということである。

パイプ部材20は、切断後、本質的に同じ長さを有している。それぞれの切断作業で欠陥品が生じることはほとんどないが、切断した後に部材の長さを点検し、上述の基準を確実なものにしなければならない。

点検は、図1に示されている発明による測定装置によって実施される。測定装置は、パイプ切断機の加工区画の最後に配置されている。（図に示されていない）グリッパ・アームを用いて、測定装置はパイプ部材20のローディングおよびアンローディングが可能である。時間を短縮するために、パイプ部材20は、4本組の束としてもローディングおよびアンローディングが可能である。

測定装置は、本質的に同じ長さの4本のパイプ部材20の入る角柱の保持部10を有している。図1に示された測定装置は、切断されたパイプ部材20の長さを検査するために働く。そのために、本質的に同じ長さのパイプ部材20の4本の束は、図1に示された面に対し垂直な断面において角柱に形成された保持部10の上に、グリッパ・アームによって位置決めされる。4本のパイプ部材20は、長手方向Lに、保持部10の上に束として積み重ねられる。4本以内の束に積み重ねられたパイプ部材20は、各測定サイクルで同様に配置される。なぜなら、角柱の支持部の角度およびパイプ部材の直径は互いに揃っているので、パイプ部材の保持部10へのローディングがそれほど正確に行われなくても、束の中のパイプ部材20は常に同じ場所に位置決めされることになる。

測定装置は、床50またはパイプ切断機に対して固定された、すなわち、定まった位置にある測定脚30と床50に対して移動可能な測定脚40とを有している。角柱の保持部10の上部で、4つの測定ピストン60が移動可能な測定脚40に準備されている。それぞれの測定ピストン60は、長手方向Lに柔軟に動く測定ヘッド61を有する。測定ヘッド61が測定ピストン60の中に押し込まれる深さは、誘導型距離測定システム62によって、測定ピストン60内で0.001mmの精度で正確に測定される。それぞれの測定ピストン60は、電気ケーブルによって評価装置70と接続されている。

パイプ部材20の束が保持部10に載せられる前に、移動可能な測定脚40は、位置を固定された測定脚30から遠ざかり、固定された測定脚と移動可能な測定脚との間隔が、ローディングのために大きくなる。次に、角柱の保持部10の上に束が載せられ、続いて、移動可能な測定脚50が再び固定された測定脚30の方へ移動する。両方の測定脚30、40の距離が短くなることによって、4つのパイプ部材20は、面が揃った状態に整列する。移動可能な測定脚40は、4つの測定ヘッド61全部がパイプ部材20のそれぞれの端部とコンタクトし、それぞれのパイプ部材20のもう一方の端部が固定された測定脚30の平坦なストッパ31に接触して、片方の端部の面が互いに揃うまで、固定された測定脚30の方へ移動する。

移動可能な測定脚50は、ニューマチック・シリンダ80式のドライブと接続されている。このニューマチック・シリンダ80は、ガイドの上で移動可能な測定ピストン40を動かす。移動した距離は、移動可能な測定脚40に配置されている測定システム100によって測定することができる。測定システム100は、同様に電気的に評価装置70と接続されている。測定システム100の測定値と4つの測定ピストン60の測定値とを組み合わせることによって、保持部10の中にあるそれぞれのパイプ部材20の正確な長さが算出される。

評価装置70には、パイプ部材20の長さの規定値ならびに既定の長さを上回ることのできる範囲、あるいは下回ることのできる範囲を示す許容範囲が保存されている。評価装置70では、4つの測定されたパイプの長さが、保存されている規定値と比較される。測定された4つの長さのひとつがパイプ部材20の許容範囲を上回っているか、または下回っていた場合、その束はまとめて排除される。測定された4つ長さがすべて許容範囲内にある場合は、その束は選別され、次の加工へ送られる。

図2は、移動可能な測定脚40の内側における、4つの測定ピストン60の形状的構成を断面図に示したものである。4つの測定ピストン60は固定されている測定脚30のストッパ31と対面している。移動可能な測定脚40が固定された測定脚30の方へ移動した際に、角柱の保持部10の上に積み重ねられた4本のパイプ部材20が、それぞれ正確にひとつの測定ピストン60とコンタクトするように、4つの測定ピストン60が配置されている。これによって、特定のパイプ部材20の長さを、そのパイプ部材20に割り当てられている測定ピストン60によって検査することが可能となる。本発明による測定システムは、1時間に2500回の測定サイクルを実行することができる。つまり、1時間に10,000本の切断されたパイプ部材の測定が可能であるということである。これによって、検査が迅速かつ極めて信頼性のあるものになることは明らかである。

発明による測定装置の側面図。 図1の線II−IIに沿って切断した場合の断面図。

符号の説明

10 保持部
11 請求項
20 パイプ部材
30 測定脚
31 平坦なストッパ
40 測定脚
50 床
60 測定ピストン
61 測定ヘッド
62 誘導型距離測定システム
70 評価装置
80 ニューマチック・シリンダ
90 移動装置
100 測定システム

Claims (13)

1. 2つの互いに向かい合う測定脚（30、40）の間に、少なくとも2本の部材（20）が、長手方向（L）に隣り合って、規定の形に積み重ねられた束の状態で保持部（10）の上に位置決めされており、両方の前記測定脚（30、40）の少なくともひとつに取り付けられている移動装置（90）によって、両方の前記測定脚の間の距離が小さくなることを特徴とする、本質的に同じ長さに切り揃えられた棒状のプロファイル材の少なくとも2本の前記部材（20）の長さを同時検査するための測定装置であって、前記測定脚（30、40）が、長手方向（L）に取り付けられている少なくともひとつの測定ピストン（60）を有し、少なくとも2本の前記部材（20）のそれぞれの端部が、両方の前記測定脚（30、40）間の距離が小さくなった後で、厳密にひとつの前記測定ピストン（60）とコンタクトすることを特徴とする、本質的に同じ長さに切り揃えられた棒状のプロファイル材の少なくとも2本の前記部材（20）の長さを同時検査するための測定装置。
2. 少なくともひとつの前記測定ピストン（60）が、ひとつの前記測定脚（30、40）に対して相対的に動くことを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記測定ピストン（60）の数が束の中にある前記部材（20）の数と厳密に一致することを特徴とする、請求項１または２に記載の測定装置。
4. 少なくとも2つの前記部材（20）のそれぞれが、厳密にひとつの前記測定ピストン（60）に割り当てられており、それぞれの前記部材（20）が、両方の前記測定脚（30、40）間の距離が小さくなった後で、厳密にひとつの前記測定ピストン（60）と接触することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。
5. 両方の前記測定脚のひとつ（30）が厳密に固定されており、少なくともひとつの前記測定ピストン（60）が移動可能な前記測定脚（40）に配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の測定装置。
6. 測定している間、前記部材（20）のそれぞれの端部が、厳密にひとつの前記測定ピストン（60）か、前記測定脚（30、40）の一方の内側か、どちらかに接触していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の測定装置。
7. 積み重ねられた束の管壁の正面が、測定の間、厳密にひとつの測定ピストン（60）に接触するように、前記測定ピストン（60）が前記測定脚（30、40）の一方の内壁に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の測定装置。
8. 前記保持部（10）が角柱に形成され、4本の前記部材（20）を同時に保持するために準備されており、4本の前記部材（20）は、断面において、菱形で長手方向に対し垂直に配置されており、前記測定脚（30、40）のひとつは、本質的に菱形のコーナーに配置されている4つの前記測定ピストン（60）を有し、両方の菱形が互いにずれていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の測定装置。
9. 移動可能な前記測定脚（40）に、移動した距離を検出する測定システムが準備されており、前記測定ピストン（60）のそれぞれに、前記測定ピストン（60）とそれに割り当てられている前記測定脚（30、40）との間の相対運動を検知する距離測定システムが準備されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の測定装置。
10. 前記測定ピストン（60）の前記距離測定システムと前記測定システム（100）のそれぞれが、前記評価装置（70）と接続されており、前記部材（20）の長さの規定値および長さの許容範囲が前記評価システム（70）の中に保存されていることを特徴とし、制御可能な仕分け装置によって、許容範囲を超えている場合は束ごと排除され、許容範囲内にある場合は選択することができることを特徴とする、請求項９に記載の測定装置。
11. 少なくとも2つの部材（20）が、長手方向（L）に隣り合って、向かい合う測定脚（30、40）との間にある保持部（10）の上に規定の方法で束の形に積み重ねられ、両方の前記測定脚（30、40）の少なくともひとつに取り付けられている移動装置（90）によって、少なくとも2本の前記部材（20）のそれぞれ一方の端部が、長手方向（L）に取り付けられた、ひとつの前記測定脚（30、40）に対して可動な、前記測定脚に配置されている厳密にひとつの測定ピストン（60）とコンタクトし、もう一方の端部が、もう一方の前記測定脚（40）とコンタクトするまで、両方の前記測定脚（30、40）間の距離が縮小され、少なくとも2つの前記部材（20）のための少なくとも2つの測定ピストン（30、40）による測定データが同時に評価されることによって、本質的に同じ長さに切り揃えられた棒状のプロファイル材の、少なくとも2本の前記部材（20）の長さを同時検査するための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記測定脚（30、40）の移動距離を測る測定システム（100）の測定データが算出され、測定データが少なくとも2つの前記測定ピストン（60）の距離測定システムによって算出されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 測定データが評価装置（70）に送信され、前記評価装置（70）に保存された部材（20）の長さの規定値と許容範囲のデータがそれぞれの測定データと比較され、仕分け装置が制御され、前記部材（20）の許容範囲を超過した場合は、その束がまとめて排除され、すべてが許容範囲内にある場合は、その束が選択されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。

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