JP2019028010A - パイプ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パイプを高精度に測定できるパイプ測定装置を提供する。【解決手段】パイプ測定装置１は、被測定物であるパイプを非接触で測定する測定プローブ４０と、互いに直交する３軸方向に、パイプに対して測定プローブ４０を相対移動させる移動機構２０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、パイプを非接触プローブで測定するパイプ測定装置に関する。

従来、短時間にラフな測定精度で被測定物であるパイプを測定したいというニーズに応えるために、非接触プローブが、多関節アーム形測定機の多関節機構の先端に取り付けられていた。

特開２０１５−２２７８１６号公報

しかし、上記の多関節アーム形測定機による測定は、測定者がマニュアルで行うため、測定者の作業に起因する測定誤差が大きい。また、多関節アーム形測定機自体の測定精度が悪いため、パイプを高精度に測定できない。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、パイプを高精度に測定できるパイプ測定装置を提供することを目的とする。

本発明の一の態様においては、被測定物であるパイプを非接触で測定するパイプ測定プローブと、互いに直交する３軸方向に、前記パイプに対して前記パイプ測定プローブを相対移動させる移動機構と、を備える、パイプ測定装置を提供する。

また、前記パイプ測定装置は、一のパイプを測定した際の前記移動機構の動作に関するパートプログラムを記憶する記憶部と、前記一のパイプと同一形状のパイプを測定する際には、前記記憶部に記憶された前記パートプログラムに従って測定させる制御部と、を更に備えることとしてもよい。

また、前記パイプ測定プローブは、２つのレーザ光を前記パイプに対して交差するように照射して、前記パイプを非接触で測定することとしてもよい。

また、前記パイプ測定装置は、前記２つのレーザ光が前記パイプの端面に接するように、前記移動機構によって前記パイプ測定プローブを移動させる制御部を更に備えることとしてもよい。

また、前記パイプ測定プローブは、二又状に分かれた２つの先端部を有し、前記２つの先端部の間で、前記２つのレーザ光が照射されることとしてもよい。

本発明によれば、パイプを高精度に測定できるパイプ測定装置を提供できるという効果を奏する。

本発明の一の実施形態に係るパイプ測定装置１の外観構成を説明するための図である。 パイプ測定装置１の機能構成の一部を示すブロック図である。 測定プローブ４０の構成を説明するための模式図である。 測定プローブ４０が発するレーザ光Ｌ１、Ｌ２を説明するための模式図である。 同一形状の複数のパイプを測定する際の処理を説明するためのフローチャートである。

＜パイプ測定装置の構成＞
図１及び図２を参照しながら、本発明の一の実施形態に係るパイプ測定装置１の構成について説明する。
図１は、一の実施形態に係るパイプ測定装置１の外観構成を説明するための図である。図２は、パイプ測定装置１の機能構成の一部を示すブロック図である。

パイプ測定装置１は、パイプを非接触で測定する測定装置である。また、パイプ測定装置１は、例えば互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に移動可能な三次元測定装置である。パイプ測定装置１は、図１に示すように、ベース１０と、移動機構２０と、測定プローブ４０と、制御装置７０とを有する。

ベース１０は、図１に示すように、矩形板状に形成されている。ベース１０は、被測定物であるワークが載置される載置面１１を有する。本実施形態では、ワークの一例であるパイプが、ベース１０に載置可能である。

ベース１０のＸ軸方向の一端側には、Ｙ軸方向に沿ってガイド部１２が設けられている。ガイド部１２は、移動機構２０（具体的には、移動機構２０のコラム２２）のＹ軸方向への移動をガイドする。

移動機構２０は、ラム２５の先端に取り付けられた測定プローブ４０を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動させる。移動機構２０は、コラム２２と、ビーム２３と、スライダ２４と、ラム２５と、駆動部３０を有する。

コラム２２は、ガイド部１２上に立設されている。コラム２２は、駆動部３０（図２）によって、ガイド部１２上をＹ軸方向に沿って移動可能である。

ビーム２３は、Ｘ軸方向に延びるように設けられている。ビーム２３の長手方向の一端側は、コラム２２に支持されており、ビーム２３の長手方向の他端側は、支柱２６に支持されている。ビーム２３は、コラム２２と共にＹ軸方向に移動する。

スライダ２４は、ビーム２３に支持されており、Ｚ軸方向に沿って筒状に形成されている。スライダ２４は、駆動部３０によって、ビーム２３上をＸ軸方向に沿って移動可能である。

ラム２５は、スライダ２４の内部に挿通されており、スライダ２４と共にＸ軸方向に移動する。また、ラム２５は、駆動部３０によって、スライダ２４内をＺ軸方向に沿って移動可能である。

駆動部３０は、コラム２２、スライダ２４及びラム２５を移動させる駆動源である。駆動部３０は、図２に示すように、Ｘ軸駆動部３２と、Ｙ軸駆動部３４と、Ｚ軸駆動部３６とを有する。Ｘ軸駆動部３２、Ｙ軸駆動部３４及びＺ軸駆動部３６は、それぞれ駆動モータを含む。Ｘ軸駆動部３２は、スライダ２４をＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸駆動部３４は、コラム２２をＹ軸方向に移動させ、Ｚ軸駆動部３６は、ラム２５をＺ軸方向に移動させる。

測定プローブ４０は、パイプを非接触で測定するパイプ測定プローブである。具体的には、測定プローブ４０は、パイプにレーザ光を照射することで測定を行う。測定プローブ４０は、ラム２５に着脱可能に装着されている。なお、ラム２５には、測定プローブ４０として、パイプ測定プローブ以外のプローブも装着可能である。

図３は、測定プローブ４０の構成を説明するための模式図である。図４は、測定プローブ４０が発するレーザ光Ｌ１、Ｌ２を説明するための模式図である。なお、図３では、測定プローブ４０が縦向きのパイプＷを測定しているが、測定プローブ４０は横向きのパイプＷを測定可能である。

測定プローブ４０は、図３に示すように、アタッチメント２９を介してラム２５に装着されている。これにより、上述したＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の移動に加えて、測定プローブ４０を回転させることができるので、様々な形状のパイプＷの測定が可能となる。

また、測定プローブ４０は、図３に示すように、二又状に分かれた２つの先端部４１ａ、４１ｂを含む測定部４１と、アタッチメント２９に連結される連結部４２を有する。測定部４１には、レーザ光を発する発光部４３ａ、４３ｂ（図２）と、発光部４３ａ、４３ｂが発した光を受光する受光部４４ａ、４４ｂ（図２）とが設けられている。例えば、発光部４３ａ、４３ｂは先端部４１ａに設けられ、受光部４４ａ、４４ｂは先端部４１ｂに設けられている。

測定プローブ４０は、図４に示すように、先端部４１ａ、４１ｂの間で２つのレーザ光Ｌ１、Ｌ２を互いに交差するように照射して、測定する。具体的には、先端部４１ａに設けられた発光部４３ａが発したレーザ光Ｌ１が受光部４４ａによって受光され、先端部４１ｂに設けられた発光部４３ｂが発したレーザ光Ｌ２が受光部４４ｂによって受光される。測定プローブ４０は、図３に示すように先端部４１ａ、４１ｂの間にパイプＷが存在することで、発光部４３ａ、４３ｂが発したレーザ光がパイプＷによって遮断された場合に、パイプＷを検出する。

図２に戻り、制御装置７０は、パイプ測定装置１の動作全体を制御する。制御装置７０は、記憶部７２と制御部７４を有する。
記憶部７２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部７２は、制御部７４が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部７２は、測定プローブ４０による測定結果を記憶する。

また、記憶部７２は、一のパイプを測定した際の移動機構２０の動作に関するパートプログラムを記憶する。例えば、記憶部７２は、一のパイプを測定する際の駆動部３０による測定プローブ４０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向における移動方向、移動量、移動の経路に関する情報を含むパートプログラムを記憶する。パートプログラムは、一のパイプの測定した直後、又は一のパイプの測定の際に、制御装置７０によって作成される。

制御部７４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部７４は、記憶部７２に記憶されたプログラムを実行することにより、パイプ測定装置１の動作を制御する。制御部７４は、測定プローブ４０によるパイプの測定結果に基づいて、パイプの三次元形状を解析する。

制御部７４は、記憶部７２に記憶されたパートプログラムの作成時に測定されたパイプと同一形状のパイプを測定する際には、記憶部７２に記憶されたパートプログラムに従って自動でパイプの測定を行う。これにより、同一形状のパイプの測定を迅速かつ高精度に行うことが可能となり、量産品であるパイプを測定する際に有効である。

また、制御部７４は、パートプログラムを利用して、２つのレーザ光Ｌ１、Ｌ２がパイプの端面（例えば、図３に示す端面Ｗ１）に接するように、測定プローブ４０を移動させる。通常、多関節アーム形測定機を用いて手動でパイプの端面で測定する際には、レーザ光が見えないため、端面にレーザ光を当たるように測定プローブ４０の位置を調整することが困難である。これに対して、本実施形態のようにパイプ測定装置１がパートプログラムを利用することでパイプＷの端面Ｗ１の位置を特定しやすくなり、測定プローブ４０の２つのレーザ光Ｌ１、Ｌ２の交点の座標を端面Ｗ１にセットすることで、パイプＷの端面Ｗ１を迅速かつ高精度に測定できる。

＜同一形状の複数のパイプの測定する際の処理＞
図５を参照しながら、同一形状の複数のパイプを測定する際の処理の流れを説明する。本処理は、制御装置７０の制御部７４が記憶部７２に記憶されたプログラムを実行することで実現される。

図５は、同一形状の複数のパイプを測定する際の処理を説明するためのフローチャートである。図５に示す処理では、まず、ベース１０に載置された一本目のパイプを、測定プローブ４０によって測定する（ステップＳ１０２）。この際、測定者は、移動機構２０を動作させて測定プローブ４０をパイプに対して適宜移動させることで、パイプの測定を行う。測定者は、測定が終わったパイプをベース１０から取り除く。

次に、制御装置７０は、一本目のパイプを測定する際の移動機構２０の動作に関するパートプログラムを作成する（ステップＳ１０４）。制御装置７０は、一本目のパイプの測定直後、又は一本目のパイプの測定中に、パートプログラムを作成する。

その後、測定者は、一本目と同一形状の他のパイプ（２本目のパイプ）をベース１０に載置した後に、パイプ測定装置１が測定を開始するように操作を行う。すると、制御装置７０は、記憶部７２に記憶されたパートプログラムに従って、二本目のパイプの測定を行う（ステップＳ１０６）。この際、ステップＳ１０２の測定とは異なり、移動機構２０がパートプログラムに従って自動で移動しながら測定することで、一本目のパイプの測定時間よりも短時間で二本目のパイプを高精度に測定できる。

他に測定するパイプがある場合には（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、上述したステップＳ１０６の処理を繰り返す。すなわち、３本目以降のパイプについても、２本目のパイプの測定の際に利用したパートプログラムに従って、移動機構２０を自動で動作させて測定が行われる。これにより、測定するパイプの数が多いほど、測定に要する総測定時間を短縮できる。
一方で、他に測定するパイプがない場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、本処理が完了する。

＜本実施形態における効果＞
上述した本実施形態のパイプ測定装置１は、パイプを非接触で接触する測定プローブ４０と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にベース１０に対して測定プローブ４０を移動させる移動機構２０とを有する。すなわち、パイプ測定装置１は、パイプ測定プローブが装着された三次元測定装置である。
上記の構成により、従来の多関節アーム形測定機によるパイプの測定に比べて、測定精度が高い三次元測定装置の移動機構２０によって測定プローブ４０を移動できるので、測定誤差を抑制でき、この結果パイプを高精度に測定できる。特に、複数のパイプを測定する際には、一本目のパイプの測定時に作成したパートプログラムを利用することで、２本目以降のパイプを短時間に高精度に測定できる。

なお、上記では、パイプが載置されたベース１０に対して、測定プローブ４０をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることとしたが、これに限定されない。例えば、パイプが載置されたベース１０を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のいずれかの方向に移動させてもよい。

また、上記では、測定プローブ４０は、２つのレーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射して、パイプを測定することとしたが、これに限定されない。例えば、測定プローブ４０は、一つのレーザ光を照射して、パイプを測定してもよい。

また、上記では、パイプ測定装置１が、パイプが載置されるベース１０を有する測定装置であることとしたが、これに限定されない。例えば、パイプ測定装置１は、ベース１０を有さないガントリータイプ（門型）の測定装置であってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１ パイプ測定装置
１０ ベース
２０ 移動機構
４０ 測定プローブ
４１ａ、４１ｂ 先端部
４３ａ、４３ｂ 発光部
４４ａ、４４ｂ 受光部
７２ 記憶部
７４ 制御部
Ｌ１、Ｌ２ レーザ光

Claims (5)

1. 被測定物であるパイプを非接触で測定するパイプ測定プローブと、
   互いに直交する３軸方向に、前記パイプに対して前記パイプ測定プローブを相対移動させる移動機構と、
   を備える、パイプ測定装置。
2. 一のパイプを測定した際の前記移動機構の動作に関するパートプログラムを記憶する記憶部と、
   前記一のパイプと同一形状のパイプを測定する際には、前記記憶部に記憶された前記パートプログラムに従って測定させる制御部と、を更に備える、
   請求項１に記載のパイプ測定装置。
3. 前記パイプ測定プローブは、２つのレーザ光を前記パイプに対して交差するように照射して、前記パイプを非接触で測定する、
   請求項１又は２に記載のパイプ測定装置。
4. 前記２つのレーザ光が前記パイプの端面に接するように、前記移動機構によって前記パイプ測定プローブを移動させる制御部を更に備える、
   請求項３に記載のパイプ測定装置。
5. 前記パイプ測定プローブは、二又状に分かれた２つの先端部を有し、
   前記２つの先端部の間で、前記２つのレーザ光が照射される、
   請求項３又は４に記載のパイプ測定装置。
   

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