JP3102199B2 - 連続導体の形状測定方法及び装置 - Google Patents

連続導体の形状測定方法及び装置

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JP3102199B2
JP3102199B2 JP05088382A JP8838293A JP3102199B2 JP 3102199 B2 JP3102199 B2 JP 3102199B2 JP 05088382 A JP05088382 A JP 05088382A JP 8838293 A JP8838293 A JP 8838293A JP 3102199 B2 JP3102199 B2 JP 3102199B2
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誠 舘村
恵尉 上野
直純 畑田
鈴木  茂
勝章 内田
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/20Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B5/213Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合装置に使用され
る超伝導ヘリカルコイルの導体の成形後の形状を測定す
る形状測定方法及び装置に関する。前記導体は連続的に
3次元カーブを描きながら成形される為、曲げと捩りの
形状を成形に追従しながら測定することが必要である。
本発明はこのような導体の測定時間を大幅に短縮するの
に好適な測定方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、3次元形状を測定するものとし
て、測定体の前後方向に並設する基準治具と一対の撮像
手段を設け、前後方向への移動による測定体と治具の各
照射点の正確な位置を連続的に導出して、形状を測定す
る装置(例えば、特開昭61−29709号公報)が提
案されている。該装置は、導体の形状を部分的に測定す
ることはできるが、核融合装置に使用される超伝導ヘリ
カルコイルのように1Kmの長さを連続して成形する導
体の形状を測定するには測定する導体に並設して基準治
具を設けなければならず、実際上規模が大きくなりすぎ
て得策ではない。
【0003】また、前記導体の曲げと捩りを含めた形状
を随時測定するものは機能上提案されていないのが実情
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑み、連続成形される超伝導コイルの導体
の曲率及び捩り角を効率よく測定する方法及び装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の3次元形状測定方法は、連続的に順次成形
された導体の曲率あるいは捩り角の測定方法であって、
前記導体の長手方向の2ヵ所に測定冶具を取付け、前記
導体を前記測定冶具の中に通すことにより前記2ヵ所の
測定冶具の相対交角あるいは回転角を検出することを特
徴とする。また、連続導体の形状測定方法であって、前
導体の1つの面を2点で、他の面を1点で挟むことに
より、前記測定冶具の位置決めをすることを特徴とす
る。
【0006】
【0007】
【0008】また、上記目的を達成するため、本発明の
連続導体の形状測定装置は、連続的に順次成形された導
を挟む支持具を有する2つの測定冶具と、前記測定冶
具を連結する連結冶具と、前記2つの測定冶具の相対交
角あるいは回転角を検出する検出器とを有し、前記導体
を前記測定冶具の中を通すことにより連続的に3次元
状測定することを可能とする。また、上記目的を達成す
るため、前記連続導体の形状測定装置において、前記支
持具が回転可能なロール形状で成形されてなる構成とす
る。また、本発明の目的を達成するために、前記連続導
の形状測定装置において、前記検出器によって検出さ
れた相対交角あるいは回転角に基づき、前記連続導体
曲率あるいは捩り角を算出する構成とする。
【0009】
【作用】上記構成とし、まず、2つの測定治具の間に長
尺材を挿入する。その長尺材を通すことによって、長尺
材の相対する側面は測定治具の支持部で挾まれる。同時
に、その2つの測定治具の連結治具であるユニバーサル
ジョイントと長手方向に垂直な面内に回転可能な機構が
回転する。それぞれの回転角を検出することにより、2
つの測定治具の間の長尺材の曲率と捩り角が算出でき
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図11を参
照して説明する。図1は本発明の長尺材の形状測定器の
全体図を示す。図2は図1に示す測定治具の位置決め方
法の説明図を示す。図3は曲率の算出方法の説明図を示
す。図4は捩り角の算出方法の説明図を示す。図5はロ
ールで構成している支持部の概略図を示す。図6はボー
ルで構成している支持部の概略図を示す。図7は長尺材
を2点で挾む支持部の構成の概略図を示す。図8は断面
形状が楕円の長尺材を支持している支持部の構成の概略
図である。図9はバネで構成している連結治具の概略図
を示す。図10は長尺材の一方の側面で形状を測定する
方法の概略図を示す。図11は曲面の形状測定の方法の
概略図を示す。本実施例においては長尺材が長方形断面
を有するものとする。
【0011】図1において、2つの測定治具1の間に長
尺材5を挿入する。その長尺材5の側面は測定治具1に
ある3つの支持部で挾まれる。支持部4が側面を挾むこ
とによって測定治具は長尺材5の垂直断面内に位置決め
される。
【0012】図2に測定治具の位置決め方法を示す。2
つの支持部4aの垂直2等分線上を別の支持部4bが移
動するようにし、長尺材5との接点がそれぞれa,b,
cとなるように挾む。ここで線bcとの中点をeとする
とaeとbcは垂直となる。
【0013】故に、線aeに含まれる長尺材5の断面は
長手方向に対し垂直となり、従って、上記の方法で挾む
ことにより、測定治具1は長尺材5に対し垂直となる。
【0014】図1で測定治具2つはユニバーサルジョイ
ント3と長手方向に垂直な面内に回転するリング6で連
結しており、2つの測定治具1が垂直断面内に位置決め
されると同時に、ユニバーサルジョイント3の軸11あ
るいはリング6が回転する。ユニバーサルジョイント3
の軸11の回転角を検出器7によって検出することによ
り、図3に示す方法で曲率を算出する。図3において、
測定治具1は長尺材に対し垂直断面内に位置する。2つ
の測定治具の長さをlは既知、2つの測定治具のなす相
対交角はユニバーサルジョイントの回転角から検出され
るため、曲率1/ρは次式で得られる。
【0015】
【数1】
【0016】リング6の回転角を検出器8で検出するこ
とにより、図4で示す方法で捩り角を算出する。図4に
おいて、測定治具1は長尺材に対し垂直断面内に位置す
る。2つの測定治具の長さをlは既知、2つの測定治具
のなす捩り角はリング6から検出できるため、長尺材の
単位当たりの比捩り角γは次式で得られる。
【0017】
【数2】
【0018】つぎに長尺材の形状測定装置について説明
する。図1において長尺材は3個の支持部4で成る支持
ユニット2つで構成される測定治具で挾まれる。前記支
持部4の一つはバネによって導体5の側面を押さえる働
きをする。長尺材を挾むことにより、長尺材の垂直断面
内に測定治具が位置決めされる。同時に2つの測定治具
1を連結するユニバーサルジョイント3とベアリング
(図示せず)により長手方向に垂直な面内に回転可能な
リング6が設けられており、支持部4が長尺材を挾むこ
とにより捩り角に合わせて回転する。ユニバーサルジョ
イント3の2つの軸11に軸の回転角を検出する検出器
7が取り付けられている。検出器7によって、2つの測
定治具1の相対交角を検出し、導体5の2つの測定治具
の間の曲率が算出できる。検出器8はリング6の回転角
を検出する検出器である。検出器8により、2つの測定
治具1の間の捩り角を検出し、よく捩り角が算出できる
装置の構成としている。
【0019】また本実施例では測定治具の支持部を2方
向から挾み垂直断面内に位置決めしているが、1方向か
ら挾んで、測定治具1を垂直断面内に位置決めしてもよ
い。
【0020】図5はロールで構成している支持部の概略
図を示す。図5に示すように、本実施例の支持部をロー
ルで構成してもよい。上記の方法により長尺材5を滑ら
せながら連続して挾むことが可能となり、前記支持部を
含む測定治具は長尺材に対して連続的に垂直断面内に位
置決めを行うことが可能となる。
【0021】図6はボールで構成している支持部の概略
図を示す。図6に示すように、本実施例の支持部をボー
ルで構成してもよい。この構成により、長尺材5を滑ら
せながら連続して挾むことが可能となり、前記支持部を
含む測定治具は長尺材に対して連続的に垂直断面内に位
置決めを行うことが可能となる。また、ボールにするこ
とで長尺材と支持部の接点が小さくなり、うねりのある
形状に対して対処しやすく、測定精度を高めることが可
能となる。
【0022】図7は2点の支持部で構成している概略図
を示す。図7に示すように、本実施例の支持部を2点で
挾む構成にしてもよい。2点で挾むことにより測定治具
の構成が簡略化でき、開発費を低くすることが可能であ
る。
【0023】図8は断面が楕円の長尺材を支持している
構成の概略図である。図8に示すように、本実施例の長
尺材の断面が楕円についての支持部の構成である。断面
が楕円の場合についても同様に測定治具を垂直断面内に
位置決めすることが可能である。
【0024】図9はバネで構成している連結治具の概略
図を示す。図9に示すように2つの測定治具1を連結す
る連結部を弾性変形するバネ部12としても良い。バネ
部12には歪ゲージ13が1つ以上付いている。測定治
具1が長尺材に対し垂直に位置決めをするとそれに合わ
せてバネ部が伸縮し、歪ゲージがその伸び縮みに合わ
せ、検出器14が歪ゲージの伸縮度を検出し、その検出
結果から2つの測定治具1の相対交角あるいは捩り角を
算出する。
【0025】図10は長尺材を挾まないで測定する方法
の概略図を示す。図10に示すように、測定治具1の支
持部を2つを長尺材の同一の側面に支持するようにし、
外力fにより長尺材の側面を支持部で押さえるようにす
る。このとき2つの測定治具1は長尺材の側面に対し平
行となる。2つの測定治具1はユニバーサルジョイント
3と長手方向の面内に垂直に回転するリング6で構成さ
れる。2つの測定治具1が長尺材の側面に平行に位置決
めされると同時に、前記ユニバーサルジョイント3の軸
11および前記リング6が回転する。ユニバーサルジョ
イント3の軸11の回転角を検出器7によって検出する
ことにより長尺材の側面に平行に位置決めされた2つの
測定治具間の長尺材の曲率を算出し、リング6の回転角
を検出器8によって検出することにより、長尺材の側面
に平行に位置決めされた2つの間の長尺材の捩り角を算
出する。
【0026】図11は曲面の形状を測定する方法の概略
図を示す。図11に示すように、曲面で構成する板15
に対して測定治具1の支持部4を図のように3点で支え
ることによって測定治具1が板15に平行に位置決めさ
れる。2つの測定治具1はユニバーサルジョイント3と
長手方向の面内に垂直に回転するリング6で構成され
る。2つの測定治具1が板15の側面に平行に位置決め
されると同時に、前記ユニバーサルジョイント3の軸1
1あるいは前記リング6が回転する。ユニバーサルジョ
イント3の軸11の回転角を検出器7によって検出する
ことにより板15の側面に平行に位置決めされた2つの
間の板15の曲率を算出し、リング6の回転角を検出器
8によって検出することにより、板の側面に平行に位置
決めされた2つの間の板15の捩り角を算出する。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、3次元カ
ーブを描く導体の連続成形に追従しながらその形状を測
定し、曲率と捩り角を算出することができるとともに装
置の構成が単純なためコストを低く押さえることができ
る効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の長尺材の形状測定器の全体図である。
【図2】図1に示す測定治具の位置決め方法の説明図で
ある。
【図3】曲率の算出方法の説明図である。
【図4】捩り角の算出方法の説明図である。
【図5】ロールで構成している支持部の概略図である。
【図6】ボールで構成している支持部の概略図である。
【図7】長尺材を2点で挾む支持部の構成の概略図であ
る。
【図8】断面形状が楕円の長尺材を支持している支持部
の構成の概略図である。
【図9】バネで構成している連結治具の概略図である。
【図10】長尺材の一方の側面で形状を測定する方法の
概略図である。
【図11】曲面の形状測定の方法の概略図である。
【符号の説明】
1…測定治具、3…ユニバーサルジョイント、4(4
a,4b)…支持部、5…長尺材、6…リング、7…ユ
ニバーサルジョイントの検出器、8…リングの検出器、
9…バネ、11…ユニバ−サルジョイントの軸、12…
バネ部、13…歪ゲ−ジ、14…歪ゲ−ジの検出器、1
5…曲面板、a…長尺材と支持部の接点、b…長尺材と
支持部の接点、c…長尺材と支持部の接点、e…線bc
の中点、l…2つの測定治具間の長さ、ρ…曲率半径、
θ…2つの測定治具の相対交角、γ…比捩り角(単位長
さ当たりの捩り角)、Θ…2つの測定治具の捩り角。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 茂 茨城県日立市幸町三丁目1番1号株式会 社 日立製作所日立工場内 (72)発明者 内田 勝章 茨城県日立市幸町三丁目1番1号株式会 社 日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭59−641(JP,A) 特開 昭60−73301(JP,A) 実開 昭63−35903(JP,U) 特公 昭46−10106(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 5/00 - 5/30

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続的に順次成形された導体の曲率あるい
    は捩り角の測定方法であって前記導体の長手方向の2
    ヵ所に測定冶具を取付け、前記導体を前記測定冶具の中
    に通すことにより前記2ヵ所の測定冶具の相対交角ある
    いは回転角を検出することを特徴とする連続導体の形状
    測定方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の導体の形状測定方法に
    いて、前記導体の1つの面を2点で、他の面を1点で挟
    むことにより、前記測定冶具の位置決めをすることを特
    徴とする連続導体の形状測定方法。
  3. 【請求項3】連続的に順次成形された導体 を挟む支持具
    を有する2つの測定冶具と、前記測定冶具を連結する連
    結冶具と、前記2つの測定冶具の相対交角あるいは回転
    角を検出する検出器とを有し、前記導体を前記測定冶具
    の中を通すことにより連続的に3次元形状測定すること
    を特徴とする連続導体の形状測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項に記載の連続導体の形状測定装置
    において、前記支持具が回転可能なロール形状で成形さ
    れてなることを特徴とする連続導体の形状測定装置。
  5. 【請求項5】 請求項に記載の連続導体の形状測定装置
    において、前記検出器によって検出された相対交角ある
    いは回転角に基づき、前記連続導体の曲率あるいは捩り
    角を算出することを特徴とする連続導体の形状測定装
    置。
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EP3315221A1 (de) * 2016-10-31 2018-05-02 Technische Universität Dortmund Vorrichtung zur taktilen erfassung und analyse der geometrie von gebogenen profilen oder rohren

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CN105674938B (zh) * 2014-11-20 2018-05-22 风神轮胎股份有限公司 轮胎部件接头角度分布优化方法及其制成的实验装置

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