JP2887892B2 - 反射板保持治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射板保持治具に係
り、特に３次元位置計測器を用いてフランジ設置状況を
計測する際に、フランジの外周に設置される反射板の反
射板保持治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】設備における配管施工では、機器やタン
ク等とそれらに接続する配管との間には、一般的に設置
誤差や製作誤差があることが多く、配管施工する前に機
器やタンク等の設置状況を計測する必要がある。しか
し、設置状況の計測を金尺や下げ降り等の手回り工具を
用いて行うのは困難なため配管の現場合わせにて対処す
るのが実情である。

【０００３】このような背景から、機器やタンク等の設
置状況や製作誤差を明確にするために配管施工に必要な
フランジの姿勢を３次元位置計測器を用いて計測する試
みがなされている。図１１にはその計測状況が示されて
いる。同図に示されるように、フランジ２の外周部に
は、３次元位置計測器１のターゲットである反射プリズ
ム３、３、…が設置されており、３次元位置計測器１
は、反射プリズム３、３、…の測定点Ｐに赤外線Ｌを照
射して、各反射プリズム３、３、…の測定点Ｐの座標を
計測し、その測定値からフランジ中心、フランジ面角
度、ボルト穴中心等を求める。図１２には、反射板の設
置状況が示され、反射板は６ヵ所に設置されている。図
中３Ａ〜３Ｃは、フランジ中心ＦＯ及びフランジ面角度
を算出するために設置したものであり、３Ｄ〜３Ｆは、
フランジ締結用ボルト穴４のボルト穴振り角度を算出す
るためのボルト穴中心ＢＯを算出するために設置したも
のである。この際、反射板３Ａ〜３Ｆは、フランジ２に
マグネットで取り付けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マグネ
ットでフランジ２に反射板３、３、…を取り付ける方式
は、フランジの計測位置に正確に位置合わせすることが
大変難しいために、正確に取り付けるには、大変手間が
かかるという欠点があった。また、非磁性のフランジに
は取り付けられないので、３次元位置計測器を用いてフ
ランジを計測することはできないという欠点があった。

【０００５】これらの欠点により、３次元位置計測器に
よるフランジ計測は、充分に実用化されていないという
問題がある。本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、簡単且つ正確に反射板を計測位置に設置する
ことができる反射板保持治具を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、タンク等の機器に取り付けられるフランジ
の位置と姿勢を３次元位置計測器を用いて計測するため
に、計測点が明示された反射板を前記フランジの外周位
置に取り付ける反射板保持治具において、前記フランジ
のフランジ面に当接する基準面が形成された治具本体
と、前記治具本体に回動自在に支持されるとともに、そ
の回転軸が所定間隔を開けて前記基準面上に対して垂直
に配設された一対の固定ローラと、前記治具本体に支持
されるとともに、前記固定ローラ同士を結ぶ直線に対す
る垂直二等分線上をスライド移動可能なガイド部材と、
前記ガイド部材に回動自在に支持されるとともに、その
回転軸が前記治具本体の基準面に対して垂直になるよう
に配設された可動ローラと、前記治具本体と前記ガイド
部材とが互いに接近する方向に付勢する付勢手段と、前
記治具本体又は前記ガイド部材に設けられ、反射板面が
前記基準面に平行で且つ前記計測点が前記垂直二等分線
上に位置するように別設の前記反射板を支持する支持手
段と、から成り、前記一対の固定ローラを前記フランジ
の外周面に当接させるとともに、前記可動ローラを前記
フランジに形成された締結用ボルト穴の周面に当接させ
て、前記付勢手段により前記フランジの外周面と前記締
結用ボルト穴の周面との間を前記一対の固定ローラと前
記可動ローラとで挟持することにより、前記反射板を前
記フランジの外周位置に取り付けることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、治具本体の基準面をフランジ
のフランジ面に当接させながら固定ローラをフランジの
外周面に当接させるとともに、可動ローラをボルト穴の
周面に当接させると、付勢手段により固定ローラと可動
ローラはフランジの外周面とボルト穴との間を挟持す
る。これにより、反射板を保持する反射板保持治具がフ
ランジに取り付けられる。この取付け操作において、治
具本体は、その基準面がフランジ面に当接されているの
で、基準面と平行に設置された反射板はフランジ面に対
して平行に保持される。また、可動ローラは一対の固定
ローラ同士を結ぶ直線に対する垂直二等分線上をスライ
ドする。これにより、反射板保持治具をフランジに取り
付ける時には、可動ローラと固定ローラは、常に可動ロ
ーラを頂点とした二等辺三角形を形成し、その二等辺三
角形の高さが、常に最小となるとともに、前記垂直二等
分線は、締結用ボルト穴中心とフランジ中心を通る。こ
の結果、前記垂直二等分線上に設けられた反射板の計測
点は、ボルト穴中心とフランジ中心を通る直線上に自動
的に位置決めされる。従って、反射板をフランジ外周に
容易且つ迅速に取り付けることができるとともに、３次
元位置計測器で測定する反射板の計測点を適切な位置に
正確に位置決めすることができる。

【０００８】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る反射板保
持治具の好ましい実施例について詳説する。図１には、
本発明に係る反射板保持治具の第１実施例の構成図が示
されている。同図に示されるように、前記反射板保持治
具１０の治具本体１２は、門型状に形成され、その脚部
正面側にはフランジ面と接する基準面１２Ａ（図中斜線
部）が形成されている。

【０００９】この治具本体１２の基準面１２Ａ上には、
一対の固定ローラ１４、１４が左右対称に配設されてお
り、該固定ローラ１４、１４は、基準面１２Ａに垂直に
設けられた回転軸１４Ａ、１４Ａにベアリング（図示せ
ず）を介して回動自在に支持されている。また、この治
具本体１２の梁部状面側１２Ｂには、前記固定ローラ１
４、１４の中間位置にネジ穴１６が穿設されている。こ
のネジ穴１６には、反射板１８が支持された支持部材２
０のネジ部２０Ａが螺合され、これにより、前記反射板
１８は治具本体１２に取り付けられる。ここで、前記反
射板１８は、その中心に形成された計測点１８Ｐが前記
治具本体１２の基準面１２Ａと同一平面上に含まれるよ
うに、且つ固定ローラ１４、１４から等距離の点に位置
するように設置される。この場合、反射板１８が治具本
体１２の基準面１２Ａに対して同一平面ではなく平行な
関係にある場合は、反射板１８と基準面１２Ａとの距離
を予め正確に計測して計算上で平行移動ができるように
しておく。また、反射板１８は、前記支持部材２０を回
転させることにより、その設置角度を変えられることが
できる。

【００１０】一方、治具本体１２の門型状の内側には、
治具本体１２の基準面１２Ａと平行にスライド移動する
凹状のガイド部材２２が設けられている。このガイド部
材２２は、治具本体１２の梁部１２Ｂを鉛直に貫通する
ガイド穴２６と、ガイド部材２２の水平部２２Ｂを鉛直
に貫通するガイド穴２８にガイドシャフト２４を挿入す
ることにより治具本体１２に連結される。そして、ガイ
ド部材２２は、このガイドシャフト２４にガイドされて
治具本体１２の基準面１２Ａと平行にスライド移動す
る。また、治具本体１２に形成されたガイド穴２６のガ
イドシャフト入り口側と、ガイド部材２２に形成された
ガイド穴２８のガイドシャフト出口側には、ガイドブッ
シュ３０、３１が嵌め込まれている。そして、ガイド穴
２６から挿入され、ガイド穴２８から突出したガイドシ
ャフト２４の先端部側には、ナット３６が螺合されると
ともに、ガイド穴２８とナット３６との間のガイドシャ
フト２４には、ワッシャ３４、スプリング３２、ワッシ
ャ３４が設けられる。このスプリング３２の付勢力Ｆよ
り、ガイド部材２２には治具本体１２方向側への力Ｆが
作用するので、治具本体１２とガイド部材２２に挟持さ
れたものを締めつけることができる。

【００１１】また、このガイド部材２２は、前記治具本
体１２と同様にその正面部にフランジ面との当接面であ
る基準面２２Ａ（図中斜線部）が形成されている。この
基準面２２Ａは前記治具本体１２の基準面１２Ａと同一
平面上に形成されており、その基準面２２Ａ上の前記固
定ローラ１４、１４から等距離の位置に可動ローラ３８
が設けられている。この可動ローラ３８は、前記基準面
２２Ａに垂直に設けられた回転軸３８にベアリング（図
示せず）を介して回動自在に支持されており、ガイド部
材２２をガイドシャフト２４に沿ってスライドさせる
と、前記固定ローラ１４、１４の垂直二等分線上をスラ
イド移動する。

【００１２】前記の如く構成される本発明に係る反射板
保持治具の第１実施例の作用は次のようになる。図２に
は、反射板保持治具１０のフランジ４０への取り付け状
況が示されている。先ず、治具本体１２の基準面１２Ａ
をフランジ４０のフランジ面４０Ａに当接させながら、
固定ローラ１４、１４をフランジの外周面１４Ｂに当接
させる。一方、可動ローラ３８をボルト穴４２に挿入す
るとともに、スプリング３２の付勢力によりボルト穴４
２の内周面４２Ａに当接させる。

【００１３】これにより、固定ローラ１４、１４と可動
ローラ３８は、フランジ４０の外周面４０Ｂとボルト穴
４２周面との間を挟持するので、反射板１８を支持する
反射板保持治具１０がフランジ４０に取り付けられる。
ここで、反射板１８は、その中心に形成された計測点１
８Ｐが治具本体１２の基準面１２Ａに含まれるように設
置されているので、治具本体１２の基準面１２Ａをフラ
ンジ面４０Ａに当接させることにより、その計測点１８
Ｐがフランジ面４０Ａと同一平面上に設置される。

【００１４】また、図３及び図４に示されるように、固
定ローラ１４、１４と可動ローラ３８は、ベアリングを
介してそれぞれの回転軸１４Ａ、１４Ａ、３８Ａに回動
自在に支持されているため、当接部の摩擦抵抗が減少す
る。これにより、治具本体１２はフランジ４０の外周面
４０Ｂ上に沿って、ある可動範囲内で位置を変えること
ができる。一方、可動ローラ３８は、スプリング３８に
付勢されているため、固定ローラ１４、１４と可動ロー
ラ３８は、互いに引き合うように作用する。この結果、
可動ローラ３８のボルト穴４２との接点Ｃから固定ロー
ラ１４、１４のフランジ外周面４０Ｂとの接点Ｂ、Ｂを
結ぶ直線Ｌへ下ろした垂線の長さが、前記治具本体１２
の可動範囲内において最短となるように、治具本体１２
及びガイド部材２２が最適な位置で自動的に固定され
る。これにより、前記固定ローラ１４、１４の垂直二等
分線（直線Ａ）は、フランジ４０の中心及びボルト穴４
２の中心を通る。従って、その垂直二等分線上に計測点
１８Ｐが形成された反射板１８は、計測点１８Ｐがフラ
ンジ４０の中心及びボルト穴４２の中心を通るように位
置決めされる。

【００１５】このように、本実施例の反射板保持治具１
０をフランジ４０に取り付けることにより、反射板１８
は、その中心に形成された計測点１８Ｐがフランジ４０
の中心ＦＯ及びボルト穴４２の中心ＢＯを通る直線上
で、且つフランジ４０のフランジ面４０Ａと同一平面上
に含まれるように自動的に位置決めされる。そして、３
次元位置計測器で計測する場合は、図２に示されるよう
に、前記のようにして反射板保持治具１０で反射板１８
をフランジ４０の外周部４０Ｂの３箇所に取り付け、３
次元位置計測器でその３箇所の座標を測定する。

【００１６】このように、第１実施例の反射板保持治具
によれば、反射板１８は、その中心に形成された計測点
１８Ｐがフランジ４０のフランジ面と同一平面内に設置
されるとともに、フランジ４０の中心ＦＯと、ボルト穴
４２ＢＯの中心を通る直線上に自動的に位置決めされて
設置される。そして、この反射板１８をフランジ４０の
外周面４０Ｂの３箇所に設置することにより、３次元位
置計測器で計測した結果からスプール図を修正するのに
必要なデータ（フランジ中心ＦＯ、フランジ面角度及び
ボルト穴振り角度）を一度に算出することができる。

【００１７】また、本実施例の反射板保持治具１０は、
治具本体１２とガイド２２のストローク距離よりもフラ
ンジ外周とボルト穴内周との距離が小さな径のフランジ
ならば、いかなる材質のものにも適用することができ、
しかも簡便且つ迅速にその取り付け作業を行うことがで
きる。更に、本実施例の反射板保持治具１０は、反射板
１８の測定点１８Ｐが、フランジ中心ＦＯと、ボルト穴
中心ＢＯを通る直線上に設置されるために、その直線の
基準となる直線と成す角が、ボルト穴振り角度として算
出できる。従って、従来のフランジ中心ＦＯを求めるた
めに設置した反射板とは別に、ボルト穴中心を求めるた
めに、ボルト穴４２の周辺に３点設置する反射板を省略
することができる。

【００１８】図５には、本発明に係る反射板保持治具の
第２実施例の説明図が示されている。尚、前記第１実施
例と同一部材に付いては同一符号を付してその説明は省
略する。第２実施例では、前記第１実施例の反射板保持
治具１０の反射板１８の上方に、中心に形成された計測
点４４Ｐが、前記反射板１８と同一平面且つ同一軸（固
定ローラ１４、１４の垂直二等分線）上に含まれる第２
の反射板４４を設けた構成にする（２点ターゲット）。

【００１９】この第２実施例の反射板保持治具１０をフ
ランジ４０の外周面４０の２箇所に設置し、３次元位置
計測器を用いて反射板１８、１８又は第２の反射板４
４、４４の座標を測定することにより、フランジ中心Ｆ
Ｏ、フランジ面角度及びボルト穴振り角度を算出するこ
とが可能になる。この第２実施例の反射板保持治具１０
は、フランジ４０が柱や備え付け機器に阻まれてフラン
ジ４０の全体を見ることができない等、見通しの悪い状
況での測定に有効に利用することができる。

【００２０】図６には、本発明に係る反射板保持治具の
第３実施例の説明図が示されている。尚、前記第１実施
例と同一部材に付いては同一符号を付してその説明は省
略する。第３実施例の反射板保持治具は、前記第１実施
例の反射板保持治具１０のガイド部材２２及び治具本体
１２の両端部に吸盤４８、４８、４８を設ける。

【００２１】これにより、フランジ等に取り付けた反射
板１８は、吸盤４８、４８、４８を取り付け面に吸着さ
せることにより、反射板保持治具１０が取付面にたいし
て安定した形で固定され、より高い精度でフランジ面と
同一平面に反射板を設置することができる。図７には、
本発明に係る反射板保持治具の第４実施例の説明図が示
されている。尚、前記第１実施例と同一部材に付いては
同一符号を付してその説明は省略する。

【００２２】第４実施例の反射板保持治具１０では、反
射板１８をガイド部材２２に支持させて、可動ローラ３
８に連動して、固定ローラ１４、１４の垂直二等分線上
をスライド移動自在の構成にした。この時、反射板１８
は、その中心に形成された計測点１８Ｐが治具本体１２
の基準面１２Ａと同一平面内に含まれるようにガイド部
材２２に取り付けられるとともに、固定ローラ１４、１
４の垂直二等分線上をスライド移動するようにガイド部
材２２に取り付ける。また、可動ローラ３８の中心３８
Ａと反射板１８の計測点１８Ｐとの距離は一定保持され
るようにガイド部材２２に取り付ける。

【００２３】前記の如く構成される第４実施例の反射板
保持治具１０は、フランジの中心が既に計測されたフラ
ンジにおいて、フランジ中心とボルト穴中心との距離を
計測する際に使用される。ボルト穴の周面に当接される
可動ローラ３８の中心３８Ａと反射板１８の中心１８Ａ
との距離は一定に保持されているので、反射板１８の中
心１８Ａの座標を測定することにより、可動ローラ３８
の中心３８Ａの座標が算出でき、これにより、フランジ
中心とボルト穴中心との距離が計測可能になる。

【００２４】図８及び図９には、本発明に係る反射板保
持治具の第５実施例の説明図が示されている。尚、前記
第１実施例と同一部材に付いては同一符号を付してその
説明は省略する。図８に示されるように、第５実施例の
反射板保持治具１０は、１つの治具本体１２に３つの反
射板５０、５２、５４を保持できるようになっている。

【００２５】中央に設置された反射板５３は、前記第１
実施例と同様の方法で治具本体１２に設置される。一
方、前記中央に設置された反射板５２の両端に設置され
た反射板５０、５４は、各々の中心に形成された計測点
５０Ｐ、５４Ｐからフランジ４０の外周面４０Ｂまでの
距離が一定になるように支持されている。この構造は、
治具本体１２の中央部からその両側に揺動可能なアーム
５６、５６を配設するとともに、そのアーム５６、５６
の先端部に揺動ローラ５８、５８を設ける。そして、各
々のアーム５６、５６の中央部に図示しないスプリング
で可動ローラ３８側に付勢したシャフト６０、６０をア
ーム５６、５６に対してスライド移動自在に設け、その
シャフト６０、６０の先端部に反射板５０、５４を支持
させる。

【００２６】この構造により、フランジ４０の中心と同
じ中心を持つ円が、フランジ４０の外周部に反射板５
０、５２、５４の可動範囲として形成される。この反射
板保持治具１０を用いてフランジ４０の設置状況を計測
する際は、各々のアーム５６、５６の設置角度をフラン
ジ４０の外周に沿うように調節した後、フランジ４０に
取り付ける。

【００２７】このように、第５実施例の反射板保持治具
１０を用いることにより、３つの反射板５０、５２、５
４を一度に取り付けることができるため、時間の短縮が
可能になる。また、反射板５０、５２、５４をフランジ
４０の周面の３箇所に（１２０°間隔が理想）設置でき
ないような場合でも、この反射板保持治具１０を用いる
ことにより計測が可能になる。

【００２８】尚、前記第１実施例乃至第５実施例では、
本発明に係る反射板保持治具を、反射板の保持治具とし
て適用した例を説明したが、図１０に示すように、反射
板の代わりに公知の可視レーザ発射装置４６を装着し、
芯出し等の作業に適用することもできる。即ち、治具本
体１２に反射板１８の代わりに、公知の可視レーザ発射
装置４６を装着する。この可視レーザ発射装置４６は、
そのレーザ発射点４６Ｐが、治具本体１２の基準面１２
Ａと同一平面上に含まれるように装着するとともに、固
定ローラ１４、１４の垂直二等分線上含まれるように装
着する。

【００２９】図１０に示されるように、この公知の可視
レーザ発射装置４６を装着が装着された反射板保持治具
１０を配管４８の外周部４８Ａの少なくとも２箇所に取
り付けることにより、それぞれのレーザ発射装置４６、
４６から発射されるレーザＬが配管４６の中心Ｏを通る
ので、その交点を見ることにより、配管４８の中心を目
視することが可能になる。従って、２重配管のそれぞれ
の芯を一致させる場合や、タンク等の機器の製作時にお
ける芯出し等の作業に適用することにより、その作業性
が向上する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の反射板保
持治具によれば、反射板が支持された反射板保持治具を
フランジに取り付けるだけで、反射板の計測点が正しい
位置に自動的に位置決めされるので、取り付け位置の調
整を必要としない。このため、取付作業が迅速に行える
とともに、３次元位置計測器による正確な計測を行うこ
とができる。また、フランジの材質に関係なく取り付け
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射板保持治具の第１実施例の構
成図

【図２】第１実施例の反射板保持治具のフランジへの設
置状況図

【図３】第１実施例の反射板保持治具の機構図

【図４】図３の側面図

【図５】本発明に係る反射板保持治具の第２実施例の説
明図

【図６】本発明に係る反射板保持治具の第３実施例の説
明図

【図７】本発明に係る反射板保持治具の第４実施例の説
明図

【図８】本発明に係る反射板保持治具の第５実施例の説
明図

【図９】図８の要部拡大図

【図１０】本発明に係る反射板保持治具の他の実施例の
説明図

【図１１】従来技術の説明図

【図１２】従来技術の説明図

【符号の説明】

１０…反射板保持治具 １２…治具本体 １４…固定ローラ １８…反射板 １８Ｐ…計測点 ２２…ガイド部材 ２４…ガイドシャフト ３２…スプリング ３８…可動ローラ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク等の機器に取り付けられるフラン
   ジの位置と姿勢を３次元位置計測器を用いて計測するた
   めに、計測点が明示された反射板を前記フランジの外周
   位置に取り付ける反射板保持治具において、 前記フランジのフランジ面に当接する基準面が形成され
   た治具本体と、 前記治具本体に回動自在に支持されるとともに、その回
   転軸が所定間隔を開けて前記基準面上に対して垂直に配
   設された一対の固定ローラと、 前記治具本体に支持されるとともに、前記固定ローラ同
   士を結ぶ直線に対する垂直二等分線上をスライド移動可
   能なガイド部材と、 前記ガイド部材に回動自在に支持されるとともに、その
   回転軸が前記治具本体の基準面に対して垂直になるよう
   に配設された可動ローラと、 前記治具本体と前記ガイド部材とが互いに接近する方向
   に付勢する付勢手段と、 前記治具本体又は前記ガイド部材に設けられ、反射板面
   が前記基準面に平行で且つ前記計測点が前記垂直二等分
   線上に位置するように別設の前記反射板を支持する支持
   手段と、 から成り、前記一対の固定ローラを前記フランジの外周
   面に当接させるとともに、前記可動ローラを前記フラン
   ジに形成された締結用ボルト穴の周面に当接させて、前
   記付勢手段により前記フランジの外周面と前記締結用ボ
   ルト穴の周面との間を前記一対の固定ローラと前記可動
   ローラとで挟持することにより、前記反射板を前記フラ
   ンジの外周位置に取り付けることを特徴とする反射板保
   持治具。
2. 【請求項２】 前記反射板の反射板面が、前記フランジ
   のフランジ面と同一面上になるように支持することを特
   徴とする請求項１記載の反射板保持治具。