JP2016130657A - レーザ計測用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】罫書き線等の目印の位置をレーザ計測により正確に計測可能とする。
【解決手段】レーザ計測用治具１であって、突起２ｂと当該突起２ｂの先端２ｂ１を中心とする球面の一部からなる反射面２ａとを有するリフレクタ２と、当該リフレクタ２を支持すると共に当該リフレクタ２を被測定面Ｓ上に固定する固定ユニット３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ計測用治具に関するものである。

従来から、被測定物までの距離や被測定物の形状等を正確に計測するため、レーザ計測が用いられている（特許文献１参照）。例えば、原子力発電所の蒸気発生器等の大型かつ高い組立精度が要求される構造物では、部品に設けられた罫書き線等の目印の位置をレーザ計測によって計測しながら組立作業が進められている。

特開２０１０−１１７２１１号公報

ところで、罫書き線等の目印は、一般的に非常に小さく、また測定用のレーザ光の反射に適した箇所に設けられているとは限らない。このため、例えばレーザ光を反射する球状のリフレクタを被測定面に取り付けて計測を行っている。このような球状のリフレクタには、突起が取り付けられており、この突起の先端を罫書き線等の目印に当接させて行う。レーザ計測器等には予めリフレクタから突起の先端までの距離が記憶されており、レーザ計測によって求められたリフレクタの位置情報と予め記憶した上記距離とに基づいて罫書き線等の目印の位置情報が算出される。

しかしながら、リフレクタに取り付けられる突起は、リフレクタとは別体である。このため、取付誤差等によって、レーザ計測器等で予め記憶された上記距離と実際のリフレクタから突起の先端までの距離が異なる場合があり、計測精度の悪化につながる。また、レーザ計測器側では、球状のリフレクタのどの位置に突起が接続されているかを把握することができない。このため、突起の姿勢によっては誤差が生じることになる。このように、従来の球状のリフレクタを用いてレーザ計測においては、リフレクタを備える治具に影響して、誤差が生じる場合があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、罫書き線等の目印の位置をレーザ計測により正確に計測可能とすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、レーザ計測用治具であって、突起と当該突起の先端を中心とする球面の一部からなる反射面とを有するリフレクタと、当該リフレクタを支持すると共に当該リフレクタを被測定面上に固定する固定ユニットとを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記固定ユニットが、上記リフレクタを支持する基部と、当該基部に対して固定される磁石とを備えるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記固定ユニットが、上記リフレクタが固定される接続プレートと、上記接続プレートを上記基部に対して移動可能に取り付ける取付部とを備えるという構成を採用する。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記取付部が、上記接続プレートを貫通して上記基部に螺合されるボルトと、当該ボルトの頭部と上記接続プレートとの間に介挿される圧縮バネとを備えるという構成を採用する。

第５の発明は、上記第２〜第４いずれかの発明において、上記基部に螺合されると共に先端部が上記磁石側に位置するように上記基部を貫通する着脱用ボルトを備えるという構成を採用する。

本発明によれば、リフレクタが球面の一部からなる反射面を有している。このような、リフレクタの中心に計測用のレーザ光が向けられている場合には、レーザ計測器における戻り光の強度が高くなる。このような戻り光を検出することによって、レーザ計測器ではリフレクタの中心が存在する方向と反射面までの距離を正確に得ることができる。このため、既知の値としてリフレクタの半径を用いれば、リフレクタの中心位置を正確に算出することができる。また、本発明によれば、上述のように正確に位置が算出可能なリフレクタの中心に合わせて先端が配置された突起を有している。したがって、本発明によれば、突起の先端を罫書き線等の目印に合わせることで、レーザ計測によって罫書き線等の目印の位置を正確に求めることが可能となる。

本発明の一実施形態におけるレーザ計測用治具を斜め上方から見た斜視図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ計測用治具の縦断面図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ計測用治具の下面図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ計測用治具が備えるリフレクタを含む部分拡大斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るレーザ計測用治具の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態のレーザ計測用治具１を斜め上方から見た斜視図である。また、図２は、本実施形態のレーザ計測用治具１の縦断面図である。また、図３は、本実施形態のレーザ計測用治具１の下面図である。

本実施形態のレーザ計測用治具１は、磁性体からなる部材の表面（被測定面Ｓ）に設けられた罫書き線等の目印の位置をレーザ計測により測定するときに用いる治具であり、図２に示すように、リフレクタ２と、固定ユニット３とを備えている。リフレクタ２は、金属製の単一のブロック材等から削り出しによって形成された内部に接合部を有していない部材であり、球体の一部を切り出した形状を有している。リフレクタ２の形状についてより詳しく説明すると、リフレクタ２は、球体を中心の上方に位置する水平面にて切断して得られる上部を、さらに球体の中心を通る斜面にて切断することで部分的に切欠き（図２に示す切欠部２ｃ）を設けた形状に対して、球体の中心に先端が合わされた突起（図２に示す突起２ｂ）が取り付けられた形状とされている。

このようなリフレクタ２は、反射面２ａと突起２ｂと切欠部２ｃとを備えている。反射面２ａは、リフレクタ２の形状のベースとなった上記球体（以下、ベース球体と称する）の表面（すなわち球面）に合わせて形成されており、鏡面処理が施されている。このような反射面２ａは、計測用のレーザ光を反射する。

突起２ｂは、反射面２ａ側から下方に向けて突出する突起状の部位であり、先端２ｂ１がベース球体の中心に配置されている。つまり、本実施形態のレーザ計測用治具１においては、突起２ｂと、当該突起２ｂの先端２ｂ１を中心とする球面の一部からなる反射面２ａとを有している。このような突起２ｂの先端２ｂ１は、測定対象となる罫書き線等の目印に当接される。

切欠部２ｃは、リフレクタ２の固定ユニット３側に設けられており、本実施形態のレーザ計測用治具１を扱う作業者が固定ユニット３側から突起２ｂの先端２ｂ１を視認可能となるよう、リフレクタ２の一部を切り欠くことによって形成されている。この切欠部２ｃによって、突起２ｂの先端２ｂ１が罫書き線等の目印に当接している状態を目視することができ、確実に突起２ｂの先端２ｂ１を罫書き線等の目印に合わせて配置することが可能となる。

固定ユニット３は、ベースプレート３ａ（基部）と、磁石ホルダ３ｂと、磁石３ｃと、磁石固定ボルト３ｄと、接続プレート３ｅと、固定ネジ３ｆと、取付部３ｇと、着脱用ボルト３ｈとを備えている。ベースプレート３ａは、矩形状の金属板であり、磁石固定ボルト３ｄが螺合されるネジ孔３ａ１と、取付部３ｇの後述するボルト３ｇ１が螺合されるネジ孔３ａ２と、着脱用ボルト３ｈが螺合されるネジ孔３ａ３とが各々貫通して設けられている。このベースプレート３ａは、接続プレート３ｅ及び取付部３ｇを通じてリフレクタ２を支持している。

磁石ホルダ３ｂは、矩形状の平板の両端部を下方に向けて折り曲げた形状を有する略コの字状の部材であり、折り曲げられた両端部３ｂ１の間に磁石３ｃを収容する。なお、両端部３ｂ１は、下端面が磁石３ｃの底面３ｃ１と面一となるように高さが設定されている。また、磁石ホルダ３ｂには、２か所に磁石固定ボルト３ｄが挿通される貫通孔３ｂ２が設けられている。磁石３ｃは、リフレクタ２の突起２ｂの先端２ｂ１と同一方向を向く底面３ｃ１を有するブロック状に形成されており、２か所に磁石固定ボルト３ｄが挿通される貫通孔３ｃ２が磁石ホルダ３ｂの貫通孔３ｂ２と連通するように設けられている。

磁石固定ボルト３ｄは、磁石３ｃの底面３ｃ１側から磁石３ｃの貫通孔３ｃ２及び磁石ホルダ３ｂの貫通孔３ｂ２に挿入され、先端部がベースプレート３ａのネジ孔３ａ１に螺合されている。このような磁石固定ボルト３ｄは、リフレクタ２の径方向に離間して２本設けられている。これらの磁石固定ボルト３ｄによって磁石３ｃ及び磁石ホルダ３ｂがベースプレート３ａに固定されている。

接続プレート３ｅは、ベースプレート３ａの上方に配置されるベース部３ｅ１と、リフレクタ２が固定される先端部３ｅ２と、ベース部３ｅ１と先端部３ｅ２とを接続する傾斜部３ｅ３とを有する部材である。ベース部３ｅ１は、取付部３ｇのボルト３ｇ１が挿通される貫通孔３ｅ４と、磁石固定ボルト３ｄの先端部が挿通する貫通孔３ｅ５とが設けられている。先端部３ｅ２は、図４の拡大斜視図に示すように、リフレクタ２を下方から支持すると共に、突起２ｂが挿通される開口３ｅ６を有する部位である。この先端部３ｅ２は、突起２ｂの先端２ｂ１が先端部３ｅ２の下面よりも下方に突出する厚さとされている。

取付部３ｇは、ボルト３ｇ１と、圧縮バネ３ｇ２とを備えている。ボルト３ｇ１は、接続プレート３ｅのベース部３ｅ１の上面側から、ベース部３ｅ１に設けられた貫通孔３ｅ４に挿入され、先端部がベースプレート３ａのネジ孔３ａ２に螺合されている。圧縮バネ３ｇ２は、ボルト３ｇ１の頭部と接続プレート３ｅのベース部３ｅ１との間に介挿されており、接続プレート３ｅをベースプレート３ａ側に向けて付勢する。また、本実施形態においては、図１に示すように、ボルト３ｇ１と圧縮バネ３ｇ２との対が、リフレクタ２に近い側に２つ、リフレクタ２から遠い側に１つ設けられている。このため、接続プレート３ｅは、３か所において、圧縮バネ３ｇ２によってベースプレート３ａに向けて付勢されている。なお、このような圧縮バネ３ｇ２によって接続プレート３ｅが付勢されることによって、リフレクタ２は、突起２ｂの先端２ｂ１が被測定面Ｓに当接していない場合には、当該先端２ｂ１が磁石３ｃの底面３ｃ１よりも下方に突出した位置に保持される。

このような取付部３ｇによってベースプレート３ａに取り付けられた接続プレート３ｅは、接続プレート３ｅがベースプレート３ａから離間する方向に力を受け、この力によって圧縮バネ３ｇ２が縮むことによって、ベースプレート３ａから離間することができる。また、２つの圧縮バネ３ｇ２の圧縮量が異なる場合には、接続プレート３ｅがベースプレート３ａに対して傾くことが可能とされている。つまり、取付部３ｇは、接続プレート３ｅをベースプレート３ａに対して移動可能に取り付けている。

着脱用ボルト３ｈは、ベースプレート３ａのリフレクタ２と反対側の端部に設けられたネジ孔３ａ３に磁石３ｃと反対側から螺合されることによって支持されている。このような着脱用ボルト３ｈは、先端が磁石３ｃ側に配置されるようにしてベースプレート３ａを貫通している。また、着脱用ボルト３ｈは、後端側が着脱用ボルト３ｈを回転させるためのハンドル３ｈ１とされており、ハンドル３ｈ１を把持して回転させることによって先端位置が軸芯方向に移動される。このような着脱用ボルト３ｈは、罫書き線等の目印が形成された被測定面Ｓに磁石３ｃによって固着されたレーザ計測用治具１を当該被測定面Ｓから脱離させる場合に、先端を被測定面Ｓに押し付けるようにハンドル３ｈ１の回転させることによって、磁石３ｃを被測定面Ｓから離間させる。

このような固定ユニット３は、磁石３ｃが被測定面Ｓに吸着することで、接続プレート３ｅ等によって支持したリフレクタ２を被測定面Ｓに対して固定している。つまり、このような固定ユニット３は、リフレクタ２を支持すると共に当該リフレクタ２を被測定面Ｓ上に固定する。

このように構成された本実施形態のレーザ計測用治具１を被測定面Ｓに対して取り付ける場合には、まずリフレクタ２を突起２ｂの先端２ｂ１が罫書き線等の目印に当接するように配置する。続いて、リフレクタ２を押さえたまま、固定ユニット３の磁石３ｃを被測定面Ｓに取り付ける。これによって、リフレクタ２が被測定面Ｓに対して固定される。このとき、被測定面Ｓが平面であるとは限らないが、取付部３ｇによってリフレクタ２が、磁石３ｃが固定されたベースプレート３ａに対して傾動可能となっているため、例えば被測定面Ｓが曲面であってもリフレクタ２を固定することができる。

このように本実施形態のレーザ計測用治具１が被測定面Ｓに対して取り付けられた状態において、レーザ計測器を用いてリフレクタ２の中心位置（すなわち突起２ｂの先端２ｂ１の位置）を求めることによって、罫書き線等の目印の位置を正確に求めることができる。

一方、被測定面Ｓに対して取り付けられたレーザ計測用治具１を取り外す場合には、着脱用ボルト３ｈを先端が被測定面Ｓに押し付けられるようにハンドル３ｈ１を把持して回転させる。これによって、着脱用ボルト３ｈが螺合されているベースプレート３ａが持ち上がり、磁石３ｃが被測定面Ｓから離間され、レーザ計測用治具１を取り外すことが可能となる。

以上のような本実施形態のレーザ計測用治具１によれば、リフレクタ２が球面の一部からなる反射面２ａを有している。このような、リフレクタ２に計測用のレーザ光を照射し、その戻り光を検出することによって、リフレクタ２の中心位置を正確に算出することができる。また、本実施形態においては、上述のように正確に位置が算出可能なリフレクタ２の中心に合わせて先端２ｂ１が配置された突起２ｂを有している。したがって、突起２ｂの先端２ｂ１を罫書き線等の目印に合わせることで、レーザ計測によって罫書き線等の目印の位置を正確に求めることが可能となる。

また、本実施形態のレーザ計測用治具１においては、固定ユニット３が、リフレクタ２を支持するベースプレート３ａと、当該ベースプレート３ａに対して固定される磁石３ｃとを備えている。このため、被測定面Ｓが磁性体からなる部材の表面である場合には、当該表面に対して磁石３ｃを取り付けることによって、容易にリフレクタ２を固定することが可能となる。

また、本実施形態のレーザ計測用治具１においては、固定ユニット３が、リフレクタ２が固定される接続プレート３ｅと、接続プレート３ｅをベースプレート３ａに対して移動可能に取り付ける取付部３ｇとを備える。このため、磁石３ｃが固定されるベースプレート３ａに対してリフレクタ２を傾動させることも可能となり、被測定面Ｓが平面でない場合であっても、確実にリフレクタ２を固定することが可能となる。

また、本実施形態のレーザ計測用治具１においては、取付部が、接続プレート３ｅを貫通してベースプレート３ａに螺合されるボルト３ｇ１と、ボルト３ｇ１の頭部と接続プレート３ｅとの間に介挿される圧縮バネ３ｇ２とを備えている。このため、圧縮バネ３ｇ２によって接続プレート３ｅを被測定面Ｓ側に付勢し、リフレクタ２を被測定面Ｓに対して押圧することができる。このため、リフレクタ２を安定的に被測定面Ｓに対して固定することができる。

また、本実施形態のレーザ計測用治具１においては、ベースプレート３ａに螺合されると共に先端部が磁石３ｃ側に位置するようにベースプレート３ａを貫通する着脱用ボルト３ｈを備えている。このため、着脱用ボルト３ｈを回転させてその先端を被測定面Ｓに押し当てることによって、磁石３ｃを被測定面Ｓから容易に離間させることができ、レーザ計測用治具１の取り外しを容易に行うことが可能となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、磁石３ｃによってリフレクタ２を被測定面Ｓに固定する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の機構によってリフレクタ２を固定するようにしても良い。例えば、被測定面Ｓが平滑面である場合には、吸着パッドによってリフレクタ２を被測定面Ｓに固定しても良い。また、被測定面Ｓが水平面である場合には、錘によってリフレクタ２を被測定面Ｓに固定しても良い。

また、上記実施形態においては、ボルト３ｇ１と圧縮バネ３ｇ２とからなる取付部３ｇによってリフレクタ２をベースプレート３ａに対して移動可能に取り付ける構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ゴムからなる取付部によってベースプレートと接続プレート３ｅとを接続するようにしても良い。このような場合であっても、ゴムからなる取付部の弾性変形によってリフレクタ２をベースプレート３ａに対して傾動等させることが可能となる。

１……レーザ計測用治具、２……リフレクタ、２ａ……反射面、２ｂ……突起、２ｂ１……先端、２ｃ……切欠部、３……固定ユニット、３ａ……ベースプレート（基部）、３ａ１……ネジ孔、３ａ２……ネジ孔、３ａ３……ネジ孔、３ｂ……磁石ホルダ、３ｂ１……両端部、３ｂ２……貫通孔、３ｃ……磁石、３ｃ１……底面、３ｃ２……貫通孔、３ｄ……磁石固定ボルト、３ｅ……接続プレート、３ｅ１……ベース部、３ｅ２……先端部、３ｅ３……傾斜部、３ｅ４……貫通孔、３ｅ５……貫通孔、３ｅ６……開口、３ｆ……固定ネジ、３ｇ……取付部、３ｇ１……ボルト、３ｇ２……圧縮バネ、３ｈ……着脱用ボルト、３ｈ１……ハンドル、Ｓ……被測定面

Claims (5)

1. 突起と当該突起の先端を中心とする球面の一部からなる反射面とを有するリフレクタと、
   当該リフレクタを支持すると共に当該リフレクタを被測定面上に固定する固定ユニットと
   を備えることを特徴とするレーザ計測用治具。
2. 前記固定ユニットは、前記リフレクタを支持する基部と、当該基部に対して固定される磁石とを備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ計測用治具。
3. 前記固定ユニットは、
   前記リフレクタが固定される接続プレートと、
   前記接続プレートを前記基部に対して移動可能に取り付ける取付部と
   を備えることを特徴とする請求項２記載のレーザ計測用治具。
4. 前記取付部は、
   前記接続プレートを貫通して前記基部に螺合されるボルトと、
   当該ボルトの頭部と前記接続プレートとの間に介挿される圧縮バネと
   を備えることを特徴とする請求項３記載のレーザ計測用治具。
5. 前記基部に螺合されると共に先端部が前記磁石側に位置するように前記基部を貫通する着脱用ボルトを備えることを特徴とする請求項２〜４いずれか一項に記載のレーザ計測用治具。

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