JP2013164272A - 内径測定装置及び内径測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定管の軸心と内径測定器の被測定管に対する移動方向とを簡易に合致させ得る様にし、軸長全体に亘って内径の測定を可能とする。
【解決手段】直進移動する測定台車２と、該測定台車の進行方向に対して前後に設けられ、被測定管７が載置される被測定敷設載置架台３，４と、前記測定台車２の進行方向と平行に延出する支持部材９の先端に支持された測定ヘッド１１と、前記測定台車の移動行程の途中に設けられ、直交する２方向の測距を行う第１レーザ測距器１２と、第２レーザ測距器１３とを具備し、前記被測定管７には少なくとも前後２箇所に基準外周面が形成され、第１レーザ測距器１２及び第２レーザ測距器１３は、基準外周面を測距し、被測定敷設載置架台３，４により、前記２箇所での測距結果が最小となる様に被測定管７の支持位置を調整し、前記測定ヘッド１１は前記被測定管に芯のあった状態で挿入され、該被測定管７の内径を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は中空の被測定管、特に長尺の被測定管の内径を測定する内径測定装置及び内径測定方法に関するものである。

中空部材、中空シャフトの内径を測定する装置として、例えば特許文献１に示されるものがある。

特許文献１に示される内径測定装置は、検査対象管を管回転支持装置によって回転可能に支持し、上下一対の内径測定器が近接離反可能に設けられた走行台車装置を具備し、該走行台車装置の走行で前記内径測定器を検査対象管の内部に挿入し、前記内径測定器を上下に離反させて検査対象管の内面に接触させ、更に管回転支持装置によって検査対象管を回転させ、該検査対象管の内径を測定している。

上記内径測定装置では管回転支持装置が管を回転させる為の駆動部を有し、又走行台車装置が走行すると共に一対の内径測定器が昇降する構造となっており、複雑な構造となっている。更に、前記内径測定器が挿入できる範囲での内径測定となる為、長軸の検査対象管の内径は測定できないという問題がある。

従って、長尺の被測定管の内径を、軸長全体に亘って測定する場合、内径測定器を被測定管内部に基端から先端迄挿入し得る構造を備える必要があり、更に内径測定器が被測定管内部に基端から先端迄移動する際の、移動方向が被測定管の軸心に合致していることが重要となる。

特開２０００−１３６９２３号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、被測定管の軸心と内径測定器の被測定管に対する移動方向とを簡易に合致させ得る様にし、又被測定管の軸長全体に亘って内径の測定を可能とするものである。

本発明は、直進移動する測定台車と、該測定台車の進行方向に対して前後に設けられ、被測定管が載置される被測定敷設載置架台と、前記測定台車の進行方向と平行に延出する支持部材の先端に支持された測定ヘッドと、前記測定台車の移動行程の途中に設けられ、直交する２方向の測距を行う第１レーザ測距器と、第２レーザ測距器とを具備し、前記被測定敷設載置架台は載置された前記被測定管の支持位置を水平方向及び鉛直方向に調整可能であり、前記測定ヘッドは前記被測定管に挿入された状態で、該被測定管の内径を測定し、前記被測定管には少なくとも前後２箇所に基準外周面が形成され、前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器は、前記２箇所の基準外周面を測距し、前記被測定敷設載置架台により、前記２箇所での前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器の測距結果が最小となる様に前記被測定管の支持位置を調整する様にした内径測定装置に係るものである。

又本発明は、前記測定台車に少なくとも１つの基準リングが設けられ、該基準リングは既知の外径と既知の内径を有し、該基準リングの軸心上に前記測定ヘッドが位置する様に、前記基準リングと前記測定ヘッドとの位置関係が設定され、前記第１レーザ測距器と、前記第２レーザ測距器は前記基準リングの外周面を測定し、前記第１レーザ測距器と、前記第２レーザ測距器の測距結果がそれぞれ最小となる様に前記第１レーザ測距器と、前記第２レーザ測距器の位置が設定された内径測定装置に係るものである。

又本発明は、前記測定ヘッドにより予め前記基準リングの内径が測定され、前記測定ヘッドにより測定された前記被測定管の内径は、測定された前記基準リングの内径に基づき補正される内径測定装置に係るものである。

又本発明は、直進移動する測定台車と、該測定台車の進行方向に対して前後に設けられ、被測定管が載置される被測定敷設載置架台と、前記測定台車の進行方向と平行に延出する支持部材の先端に支持され、前記被測定管の内径を測定する測定ヘッドと、前記測定台車の移動行程の途中に設けられ、直交する２方向の測距を行う第１レーザ測距器と、第２レーザ測距器とを具備する内径測定装置に於いて、少なくとも前後２箇所に基準外周面が形成された前記被測定管が前記被測定敷設載置架台に載置される工程と、前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器により、前記２箇所の基準外周面を測距する工程と、前記２箇所での前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器の測距結果が最小となる様に、前記被測定敷設載置架台により、前記被測定管の支持位置を調整する工程を有する内径測定方法に係るものである。

本発明によれば、直進移動する測定台車と、該測定台車の進行方向に対して前後に設けられ、被測定管が載置される被測定敷設載置架台と、前記測定台車の進行方向と平行に延出する支持部材の先端に支持された測定ヘッドと、前記測定台車の移動行程の途中に設けられ、直交する２方向の測距を行う第１レーザ測距器と、第２レーザ測距器とを具備し、前記被測定敷設載置架台は載置された前記被測定管の支持位置を水平方向及び鉛直方向に調整可能であり、前記測定ヘッドは前記被測定管に挿入された状態で、該被測定管の内径を測定し、前記被測定管には少なくとも前後２箇所に基準外周面が形成され、前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器は、前記２箇所の基準外周面を測距し、前記被測定敷設載置架台により、前記２箇所での前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器の測距結果が最小となる様に前記被測定管の支持位置を調整する様にしたので、簡単に前記被測定管の芯合せが行え、前記支持部材の長さを選定することで前記被測定管の全長に亘る内径測定が可能となる。

又本発明は、直進移動する測定台車と、該測定台車の進行方向に対して前後に設けられ、被測定管が載置される被測定敷設載置架台と、前記測定台車の進行方向と平行に延出する支持部材の先端に支持され、前記被測定管の内径を測定する測定ヘッドと、前記測定台車の移動行程の途中に設けられ、直交する２方向の測距を行う第１レーザ測距器と、第２レーザ測距器とを具備する内径測定装置に於いて、少なくとも前後２箇所に基準外周面が形成された前記被測定管が前記被測定敷設載置架台に載置される工程と、前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器により、前記２箇所の基準外周面を測距する工程と、前記２箇所での前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器の測距結果が最小となる様に、前記被測定敷設載置架台により、前記被測定管の支持位置を調整する工程を有するので、簡単に前記被測定管の芯合せが行えるという優れた効果を発揮する。

本発明に係る実施例の概略を示す構成図であり、（Ａ）はレーザ測距器により、第１基準外周面を測定し、（Ｂ）は第２基準外周面を測定している状態を示している。 本発明の作用を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に於いて、本発明の実施例について説明する。

該実施例に於ける内径測定装置について以下説明する。

測定方向に延びるレール１上に測定台車２が移動可能に設けられ、該測定台車２には進行方向の前後にそれぞれ被測定敷設載置架台３，４が設けられている。該被測定敷設載置架台３，４は、被測定管７を載置した状態で水平方向、上下方向の２方向に被測定管７の支持位置を調整可能な機構を具備している。

前記被測定敷設載置架台３に第１基準リング５、前記被測定敷設載置架台４に第２基準リング６がそれぞれ設けられ、前記第１基準リング５、前記第２基準リング６はそれぞれ高精度に仕上げられた外周面、内周面を有し、外径、内径共に既知の値となっている。

前記被測定敷設載置架台３，４に掛渡って被測定管７が載置され、該被測定管７が位置決めされた状態では、該被測定管７の軸心と前記第１基準リング５、前記第２基準リング６の軸心とは合致する様に構成されている。前記被測定管７の軸心方向に所定距離離れた位置の少なくとも２箇所には、基準外周面（第１基準外周面及び第２基準外周面）が形成される。該基準外周面は高精度に仕上げられ、基準外周面の外径は既知となっている。

前記測定台車２の前方には、測定装置本体８が設置され、該測定装置本体８から後方に（前記測定台車２に向って）中空管の支持部材９が前記レール１と平行に延出し、該支持部材９の先端に測定ヘッド１１が支持されている。該測定ヘッド１１は、前記被測定管７に挿入された状態で、該被測定管７の内径を測定する測定器（図示せず）を有している。該測定器は、例えば測定子を半径方向に移動させ、被測定管７の内面に接触させ、測定子の変位により内径を測定する接触式測定ヘッドであり、或はレーザ光線を全周に照射し、前記被測定管７の内面に光リングを形成し、該光リングを撮像し、画像上の光リングの形状から内径を測定する非接触式測定ヘッドがある。

前記測定ヘッド１１、前記支持部材９は共に断面外形が円となっており、前記被測定管７の内径より小さくなっている。

前記被測定管７の移動行程の途中、所要位置にレーザ測距器１２，１３が設けられる。該レーザ測距器１２，１３はレーザ光線を照射し、被測定面からの反射光を受光して被測定面の位置を検出するものであり、前記レーザ測距器１２，１３の光軸が前記被測定管７の軸心と直交する平面内に位置し、更に直交する様に前記レーザ測距器１２，１３が配設される。例えば、前記レーザ測距器１２の光軸が水平であり、前記レーザ測距器１３の光軸が鉛直である様に設置される。尚、図示では分り易くする為、レーザ測距器１２をレーザ測距器１３に対向した位置に示している。

前記被測定管７の内径の測定は、前記測定台車２を前進（前記測定装置本体８に向って移動）させ、前記測定ヘッド１１が前記被測定管７の内部に挿入されることで、前記被測定管７の内径が測定され、更に前記測定台車２を所定間隔で間欠前進させ、停止位置毎に内径を測定することで、前記被測定管７の全長に亘る内径の測定が行われる。

前記測定ヘッド１１が前記被測定管７の内部に挿入され、該被測定管７の全長を測定する場合、前記レール１の方向と前記被測定管７の軸心、前記支持部材９の軸心及び前記測定ヘッド１１の軸心の芯合せが必要となる。尚、前記レール１に対する前記測定台車２の走行の直進性が保証されている場合は、前記第１基準リング５、第２基準リング６のいずれか一方を省略してもよい。

前記測定ヘッド１１の測定結果は、前記測定装置本体８に送信され、又前記レーザ測距器１２，１３の測定結果も前記測定装置本体８に送信される。該測定装置本体８は、前記測定ヘッド１１の結果に基づき、前記被測定管７の内径の絶対値を演算し、又前記レーザ測距器１２，１３の測定結果を基に前記被測定管７の軸心の状態、即ち芯出しが行われたかどうかを演算する。

以下、前記レール１の方向と前記被測定管７の軸心、前記支持部材９の軸心及び前記測定ヘッド１１の軸心の芯合せ及び内径測定について、図２を参照して説明する。

先ず、前記測定台車２が前記レール１上を直進する様に、前記測定台車２の走行状態を調整し、該測定台車２に前記第１基準リング５、前記第２基準リング６を垂直に設定する。又、前記第１基準リング５の軸心と前記第２基準リング６の軸心とが合致する様に設定すると共に、この軸心と前記測定台車２の走行方向が平行となる様に設定する（ＳＴＥＰ：０１）。

次に、前記測定ヘッド１１を前記第１基準リング５に挿入し、該第１基準リング５の内径を測定する。該第１基準リング５の内径は既知であるので、該第１基準リング５の内径を基準として前記測定ヘッド１１と前記第１基準リング５との芯合せを行う。該第１基準リング５との芯合せを行うことで、前記測定ヘッド１１の芯合せが完了する（ＳＴＥＰ：０２）。尚、前記測定ヘッド１１の位置は固定であり、測定位置も固定となるので、前記支持部材９自体の軸心の芯合せは、精度を要求されない。

前記測定ヘッド１１の芯合せが完了すると、該測定ヘッド１１により前記第１基準リング５、前記第２基準リング６の内径を測定しておき、測定結果を保存する（ＳＴＥＰ：０３）。

次に、前記第１基準リング５、前記第２基準リング６を利用して、前記レーザ測距器１２，１３の校正を行う（ＳＴＥＰ：０４）。

先ず、前記レーザ測距器１２からのレーザ光線を前記第１基準リング５の外周面に照射して、距離測定を行いつつ、レーザ光線の水平方向の照射状態を維持して、前記レーザ測距器１２を上下方向に変位させる。前記外周面は円筒面であるので、前記レーザ測距器１２を上下に変位させることで、測距の極小値が得られる。この極小値が得られる前記レーザ測距器１２の位置が該レーザ測距器１２の光軸と前記第１基準リング５の水平な半径が合致した状態となり、当該位置に前記レーザ測距器１２を設置する。

同様に、前記レーザ測距器１３からのレーザ光線を前記第１基準リング５の外周面に照射し、測距の極小値が得られる位置に前記レーザ測距器１３を設置する。この状態では、前記レーザ測距器１３の光軸は前記第１基準リング５の鉛直な半径と合致する。従って、前記レーザ測距器１３の光軸と前記レーザ測距器１２の光軸とは、前記第１基準リング５の軸心上で交差することになる。尚、第２基準リング６を用いて前記レーザ測距器１２，１３の校正を行ってもよい。

前記レーザ測距器１２，１３の設置が完了することで、内径測定装置側のセッティングが完了する。

次に、前記被測定管７の芯合せが行われる（ＳＴＥＰ：０５）。

前記被測定管７を前記被測定敷設載置架台３，４に設置する。好ましくは、スケール等により載置位置の予備調整を行い、概略前記被測定管７の芯合せを行う。

前記測定台車２を移動させ、前記被測定管７の第１基準外周面を前記レーザ測距器１２，１３の測定位置に位置決めする。該レーザ測距器１２，１３で測距を行いつつ、前記被測定敷設載置架台３により前記被測定管７を上下、水平に変位させ、前記レーザ測距器１２，１３それぞれで最小測距値が得られる位置に調整し、位置決めする。最小測距値が得られる位置が、前記被測定管７の第１基準外周面の水平な直径と、鉛直な直径とが前記レーザ測距器１２，１３の光軸とそれぞれ合致した位置であり、前記被測定管７の第１基準外周面位置での軸心は前記第１基準リング５の軸心と合致したことになる。

前記測定台車２を移動させ、前記被測定管７の第２基準外周面を前記レーザ測距器１２，１３の測定位置に位置決めする。同様にして該第２基準外周面を前記レーザ測距器１２，１３で測距しつつ、前記被測定敷設載置架台４で前記被測定管７を上下、水平に変位させ、前記被測定管７の第２基準外周面位置での軸心と前記第１基準リング５の軸心とを合致させる。

前記被測定管７の第１基準外周面と第２基準外周面の位置で、それぞれの軸心を前記第１基準リング５に合わせることで、前記被測定管７の軸心は前記第１基準リング５、前記第２基準リング６を結ぶ軸心と合致したこととなる。又、前記被測定管７の軸心は、前記レール１と平行となる。前記被測定管７の芯合せが完了する。

該被測定管７の芯合せが完了すると、前記被測定管７の内径測定が開始される（ＳＴＥＰ：０６）。

前記測定ヘッド１１は前記第１基準リング５の中心に設定されているので、前記測定ヘッド１１は前記被測定管７の中心に位置することになり、更に該測定ヘッド１１は固定であるので、前記被測定管７を移動させた場合も、前記測定ヘッド１１が前記被測定管７の中心に位置する状態は変らない。

前記測定台車２を移動させ、前記測定ヘッド１１を前記被測定管７に挿入し、前記被測定管７の内径を測定する。又前記測定台車２を移動させ、測定位置を変更し、前記被測定管７の軸心方向に沿って内径測定が順次実施される。

又、測定時に、前記測定ヘッド１１は前記測定装置本体８に支持され固定であり、又前記測定台車２の移動によって発生する振動は、前記測定ヘッド１１に伝わらず、静止状態が維持され、安定した測定が保証される。

又、該測定ヘッド１１による測定結果が、該測定ヘッド１１が持つ基準位置からの相対値である場合は、相対測定値は予め前記測定ヘッド１１で測定した前記第１基準リング５の内径の既知の値と比較され、絶対値に補正される（ＳＴＥＰ：０７）。

次に、別の被測定管を測定する場合は、測定済の被測定管７と未測定の被測定管７とを交換する（ＳＴＥＰ：０８）。

この場合、内径測定装置側のセッティングは既に完了しているので、被測定管７の芯合せだけでよい。従って、上記ＳＴＥＰ：０１〜ＳＴＥＰ：０４迄の内径測定を実施する為の準備作業が省略され、作業は著しく簡略化される。

１ レール
２ 測定台車
３ 被測定敷設載置架台
４ 被測定敷設載置架台
５ 第１基準リング
６ 第２基準リング
７ 被測定管
８ 測定装置本体
９ 支持部材
１１ 測定ヘッド
１２ レーザ測距器
１３ レーザ測距器

Claims (4)

1. 直進移動する測定台車と、該測定台車の進行方向に対して前後に設けられ、被測定管が載置される被測定敷設載置架台と、前記測定台車の進行方向と平行に延出する支持部材の先端に支持された測定ヘッドと、前記測定台車の移動行程の途中に設けられ、直交する２方向の測距を行う第１レーザ測距器と、第２レーザ測距器とを具備し、前記被測定敷設載置架台は載置された前記被測定管の支持位置を水平方向及び鉛直方向に調整可能であり、前記測定ヘッドは前記被測定管に挿入された状態で、該被測定管の内径を測定し、前記被測定管には少なくとも前後２箇所に基準外周面が形成され、前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器は、前記２箇所の基準外周面を測距し、前記被測定敷設載置架台により、前記２箇所での前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器の測距結果が最小となる様に前記被測定管の支持位置を調整する様にしたことを特徴とする内径測定装置。
2. 前記測定台車に少なくとも１つの基準リングが設けられ、該基準リングは既知の外径と既知の内径を有し、該基準リングの軸心上に前記測定ヘッドが位置する様に、前記基準リングと前記測定ヘッドとの位置関係が設定され、前記第１レーザ測距器と、前記第２レーザ測距器は前記基準リングの外周面を測定し、前記第１レーザ測距器と、前記第２レーザ測距器の測距結果がそれぞれ最小となる様に前記第１レーザ測距器と、前記第２レーザ測距器の位置が設定された請求項１の内径測定装置。
3. 前記測定ヘッドにより予め前記基準リングの内径が測定され、前記測定ヘッドにより測定された前記被測定管の内径は、測定された前記基準リングの内径に基づき補正される請求項１又は請求項２の内径測定装置。
4. 直進移動する測定台車と、該測定台車の進行方向に対して前後に設けられ、被測定管が載置される被測定敷設載置架台と、前記測定台車の進行方向と平行に延出する支持部材の先端に支持され、前記被測定管の内径を測定する測定ヘッドと、前記測定台車の移動行程の途中に設けられ、直交する２方向の測距を行う第１レーザ測距器と、第２レーザ測距器とを具備する内径測定装置に於いて、少なくとも前後２箇所に基準外周面が形成された前記被測定管が前記被測定敷設載置架台に載置される工程と、前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器により、前記２箇所の基準外周面を測距する工程と、前記２箇所での前記第１レーザ測距器及び前記第２レーザ測距器の測距結果が最小となる様に、前記被測定敷設載置架台により、前記被測定管の支持位置を調整する工程を有することを特徴とする内径測定方法。

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