JP3397311B2 - Tube section center position measuring method and tube processing guide device - Google Patents

Tube section center position measuring method and tube processing guide device

Info

Publication number
JP3397311B2
JP3397311B2 JP2000178795A JP2000178795A JP3397311B2 JP 3397311 B2 JP3397311 B2 JP 3397311B2 JP 2000178795 A JP2000178795 A JP 2000178795A JP 2000178795 A JP2000178795 A JP 2000178795A JP 3397311 B2 JP3397311 B2 JP 3397311B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pipe
radial direction
distance
tubular body
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000178795A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001353642A (en
Inventor
雅司 小池
泰博 公門
忠雄 島田
泰之 春田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP2000178795A priority Critical patent/JP3397311B2/en
Publication of JP2001353642A publication Critical patent/JP2001353642A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3397311B2 publication Critical patent/JP3397311B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、大型管の自動加工
機に適用するための加工案内装置に関し、特に管の軸に
沿った加工を行う場合に適正な位置を指定するために用
いる断面中心位置計測装置および加工案内装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing guide device for application to an automatic processing machine for large pipes, and particularly to a cross-section center used for designating an appropriate position when performing processing along the axis of a pipe. The present invention relates to a position measuring device and a machining guide device.

【0002】[0002]

【従来の技術】管体をベッドに載置して回転させながら
加工を行う大型管加工装置では、従来、管体の中心軸と
管体の回転軸が一致するものとして、与えられた管の半
径値に基づいて加工を行っていた。しかし、加工装置に
搭載する際の位置決め精度や被加工管の製作精度が低い
ときには、軸心が一致しなかったり、管の真円度や半径
寸法に誤差が含まれたりして、管の回転角度により中心
軸位置がずれる場合がある。このような場合に、加工装
置に固定した座標系に基づいて加工するのでは製作誤差
が大きくなる問題があった。例えば図11に示すよう
に、回転ポジショナの回転軸を基準として、他の部材と
接続するための端面の加工をしたり管同士を繋ぐガセッ
ト板を受け入れるスリットを形成すると、適正な組立加
工ができない場合がある。
2. Description of the Related Art In a large-sized pipe processing apparatus for processing a pipe by placing the pipe on a bed and rotating the pipe, conventionally, it is assumed that the center axis of the pipe and the rotation axis of the pipe are the same. Processing was performed based on the radius value. However, when the positioning accuracy when mounting on the processing equipment and the manufacturing accuracy of the pipe to be processed are low, the axes do not match, and the circularity and radius of the pipe include errors, which may cause the rotation of the pipe. The central axis position may shift depending on the angle. In such a case, there is a problem that the manufacturing error becomes large if the processing is performed based on the coordinate system fixed to the processing device. For example, as shown in FIG. 11, if the end face for connecting to another member is processed or a slit for receiving a gusset plate that connects the pipes is formed on the basis of the rotation axis of the rotation positioner, proper assembly processing cannot be performed. There are cases.

【0003】なお、特開平10−156540には、管
体を回転したときの振れを検出し溶接トーチの位置を修
正して管外周にリングを溶接するようにしたリング溶接
方法が開示されている。開示された方法は、予め管体を
回転させたときの管中心位置の軌跡を測定しておいて、
位置センサで検知された被溶接位置が溶接トーチの位置
に到達するときに管中心位置の軌跡に基づいて溶接トー
チの位置を修正するようにしたものである。管中心位置
は、管表面を異なる2箇所で測定し、予め与えられた管
半径に基づいて決定する。
Japanese Patent Laid-Open No. 10-156540 discloses a ring welding method in which a runout of a tubular body is detected and the position of a welding torch is corrected to weld a ring to the outer circumference of the tubular body. . The disclosed method measures the trajectory of the tube center position when the tube is rotated in advance,
When the position to be welded detected by the position sensor reaches the position of the welding torch, the position of the welding torch is corrected based on the locus of the pipe center position. The tube center position is determined based on the tube radius given in advance by measuring the tube surface at two different points.

【0004】管体の軸心方向に加工を行うときにも、こ
の開示方法を適用することが考えられる。しかし、この
方法を適用した場合は、加工位置を含む管断面毎に中心
位置を測定して加工の基準とするため、例えば、図12
に示すように、管体が曲がっているときには加工位置も
中心線に沿って曲がることになり、特に管端同士の位置
関係が重要になる場合や他の管と合わせて組み立てる際
の組み付け誤差が重要になる場合などに問題となる。な
お、開示方法により測定した管中心位置の軌跡は、管半
径が一定であることを前提とするものであって、管断面
が真円でないときには誤差を含むことになる。
It is conceivable to apply the disclosed method also when machining in the axial direction of the tubular body. However, when this method is applied, the center position is measured for each pipe cross-section including the processing position and used as the processing reference, and therefore, for example, as shown in FIG.
As shown in Fig. 6, when the pipe is bent, the processing position also bends along the center line, and there are some errors in the assembly when the positional relationship between the pipe ends is important or when assembling with other pipes. It becomes a problem when it becomes important. It should be noted that the trajectory of the pipe center position measured by the disclosed method is premised on that the pipe radius is constant, and will include an error when the pipe cross section is not a perfect circle.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、大型管の自動加工機において、特
に他の部材と合わせて組立てるための加工を行う場合に
適正な位置を指定することができるような加工案内装置
を提供することであり、また、管体の製作精度の如何に
かかわらず管の中心位置を計測する方法を提供すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The problem to be solved by the present invention is to specify an appropriate position in an automatic processing machine for large pipes, particularly when processing for assembling together with other members. And a method for measuring the center position of the pipe regardless of the manufacturing accuracy of the pipe body.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、管体の加工装置に軸心周りに回転可能に載置された
管体の断面における中心点を測定する本発明の管体断面
中心位置計測方法は、任意に定められた基準径方向が管
体の直径の両端で計測できる直径測定方向に一致するよ
うに管体を載置し、測定断面において直径測定方向に最
も突出している最凸点同士の測定方向の距離D1を測定
する。
In order to solve the above-mentioned problems, the cross-section center of the pipe body of the present invention for measuring the center point in the cross-section of the pipe body rotatably mounted on the pipe processing device so as to be rotatable about its axis. The position measurement method is that the pipe is placed so that the arbitrarily set reference radial direction matches the diameter measurement direction that can be measured at both ends of the diameter of the pipe, and the most protruding in the diameter measurement direction in the measurement cross section. The distance D1 between the convex points in the measurement direction is measured.

【0007】次に、基準径方向が直径測定方向に垂直に
なるように管体を回転させて、測定断面において基準径
方向に最も突出している最凸点を検出し、この最凸点か
ら先に測定した最凸点間距離D1の半分L1の距離にあ
って基準径方向に垂直な線と管体表面と交わる点を見出
す。この交点の内一方を天芯、他方を地芯と呼ぶ。天芯
と地芯を結ぶ長さD2の線分の中点を求める。この中点
を測定断面の中心点と見なす。
Next, the tubular body is rotated so that the reference radial direction is perpendicular to the diameter measuring direction, and the most convex point protruding most in the reference radial direction in the measurement cross section is detected. The point which intersects the line perpendicular to the reference radial direction and the tubular body surface at a distance L1 which is half the distance D1 between the most convex points measured in step 1 above. One of these intersections is called the heaven core and the other is called the earth core. The midpoint of a line segment of length D2 connecting the heaven and earth cores is obtained. This midpoint is regarded as the center point of the measurement cross section.

【0008】さらに、基準径方向が直径測定方向に合う
ところを基準として目的とする回転角θだけ管体を軸心
周りに回転させ、この回転角θと同じ角度だけ傾いた傾
斜線にそって計測器を移動させてその線と垂直な方向す
なわち基準径方向に最も突出している最凸点を検出す
る。そして、その最凸点から上記の半分の距離L1だけ
離れ上記基準径方向と垂直な線と管体の表面との交点か
ら天芯点または地芯点を決定する。上記基準径方向と垂
直な線に沿ってこの天芯点もしくは地芯点から上記の天
芯点と地芯点間の距離D2の半分の距離L2だけ離れた
位置をもって中心点の位置とすることを特徴とする。
Further, the tubular body is rotated around the axis by the intended rotation angle θ with reference to the point where the reference radial direction matches the diameter measurement direction, and along the inclined line inclined by the same angle as the rotation angle θ. The measuring instrument is moved to detect the most convex point that is most protruding in the direction perpendicular to the line, that is, the reference radial direction. Then, the heaven center point or the earth center point is determined from the intersection of the line perpendicular to the reference radial direction and the surface of the tubular body, which is separated from the most convex point by the half distance L1. A position along the line perpendicular to the reference radial direction, or a position apart from the celestial center point or the terrestrial center point by a distance L2 which is half the distance D2 between the celestial center point and the terrestrial center point is set as the center point position. Is characterized by.

【0009】本発明の管体断面中心位置計測方法によれ
ば、断面がほぼ点対称になった管体であれば、管体の半
周分を測定できるようにした計器であっても管断面の中
心位置を求めることができる。また、一旦中心位置と管
体表面との関係が求まると、管体を回転させてはその回
転角における中心位置を測定することにより、管体の回
転に伴って形成される中心位置の移動軌跡を求めること
ができる。
According to the pipe cross-section center position measuring method of the present invention, as long as the cross-section has a substantially point-symmetrical cross-section, even an instrument capable of measuring a half circumference of the pipe can measure the cross-section of the pipe. The center position can be calculated. Also, once the relationship between the center position and the surface of the pipe is obtained, the pipe is rotated and the center position at the rotation angle is measured, so that the movement locus of the center position formed as the pipe rotates. Can be asked.

【0010】次に、管体を回転させて加工する加工装置
に適用する本発明の管体加工案内方法は、被加工管体の
2つの端面基準位置における管体断面の中心位置が回転
角にしたがって変化する中心点軌跡を求め、被加工管体
を回転させた状態における端面基準位置における2つの
中心位置を結ぶ直線を被加工管体の軸と見なして加工位
置を定めることを特徴とする。なお、本発明の管体加工
案内方法において、上に記載した本発明の管体断面中心
位置計測方法を利用し、管体の回転角を変化させては中
心位置を算出することにより上記中心点軌跡を求めるよ
うにしてもよい。
Next, according to the pipe body machining guide method of the present invention applied to a machining device for rotating a pipe body, the center position of the pipe body cross section at the two end face reference positions of the pipe body to be processed is the rotation angle. Therefore, the changing center point locus is obtained, and the machining position is determined by regarding the straight line connecting the two center positions at the end face reference position in the rotated state of the pipe to be processed as the axis of the pipe to be processed. In the pipe processing guide method of the present invention, the center point is calculated by using the pipe cross-section center position measuring method of the present invention described above and changing the rotation angle of the pipe to calculate the center position. The locus may be obtained.

【0011】本発明の管体加工案内方法によれば、たと
えば管体を回転させて加工位置を頂点付近に持って来た
上で加工具を当てて加工する場合に、切り出す管体の両
断面における中心点を基準として加工寸法を指示するこ
とができるため、被加工管体で組み立てた構造物が適正
な形状になるようにすることができる。特に、複数の管
体を繋ぎ合わせて構造体を形成するための管体を加工す
るときに、接続する管体同士の軸芯線がずれにくく、ま
た継ぎ手としてガセット板を使用する場合にもガセット
溝を適正に形成することができる。
According to the tubular body machining guide method of the present invention, for example, when the tubular body is rotated to bring the machining position to the vicinity of the apex and then a machining tool is applied to the machining, both cross sections of the tubular body to be cut out are cut. Since the processing size can be designated with reference to the center point of the, the structure assembled with the pipe to be processed can have an appropriate shape. Especially when processing pipes for connecting multiple pipes to form a structure, the axes of the pipes to be connected are less likely to shift, and the gusset groove is used even when a gusset plate is used as a joint. Can be properly formed.

【0012】さらに、上記課題を解決するため、被加工
管体を載置するベッドと被加工管体を周方向に回転させ
る回転ポジショナを備えた管体加工装置に並置して使用
する本発明の管体加工案内装置は、被加工管体の表面ま
での距離を測定する測距装置と、この測距装置を被加工
管体の外周の少なくとも半周以上に亘って移動させる回
転装置と、この回転装置を少なくとも被加工管体の軸方
向に2つの端面基準位置まで相対的に並進させる並進装
置と、演算処理装置を備える。
Further, in order to solve the above problems, according to the present invention, which is used by being juxtaposed with a pipe processing apparatus equipped with a bed on which a pipe to be processed is placed and a rotary positioner for rotating the pipe to be processed in a circumferential direction. The pipe processing guide device includes a distance measuring device that measures a distance to the surface of the pipe to be processed, a rotating device that moves the distance measuring device over at least half of the outer periphery of the pipe to be processed, and a rotation device that rotates the rotary device. A translation device that translates the device at least in the axial direction of the pipe to be processed into two end face reference positions, and an arithmetic processing device.

【0013】並進装置は回転装置を2つの端面基準位置
に順次相対的に移動させ、回転装置は回転ポジショナが
被加工管体を回転させる回転角に対応して測距装置を移
動させて回転角毎に端面基準位置における被加工管体表
面位置を測定し、演算処理装置は測定された被加工管体
表面位置に基づいて基準端面の管体断面の中心位置を求
め、2つの端面の断面における中心位置を結ぶ直線を被
加工管体の軸と見なして加工位置の指定をすることを特
徴とする。
The translation device sequentially moves the rotating device relative to the two end face reference positions, and the rotating device moves the distance measuring device in correspondence with the rotation angle at which the rotary positioner rotates the pipe to be processed. The processing target pipe surface position is measured at each end face reference position, and the arithmetic processing unit obtains the center position of the reference end face pipe cross section based on the measured processing target pipe surface position. The feature is that the straight line connecting the central positions is regarded as the axis of the pipe to be processed and the processing position is designated.

【0014】なお、多関節型ロボットアームを上記の移
転装置として利用することが好ましい。また、移転装置
は測距装置と加工具を持ち替えて使用するようにするこ
とができる。さらに、並進装置は回転装置を搭載して、
管体加工装置のベッドの軸方向に平行に走行するように
した走行架台であることが好ましい。
It is preferable to use an articulated robot arm as the transfer device. Further, the transfer device can be used while holding the distance measuring device and the processing tool. Furthermore, the translation device is equipped with a rotation device,
It is preferable that the traveling stand is configured to travel parallel to the axial direction of the bed of the tubular body processing apparatus.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の
管体断面中心位置計測方法、管体加工案内方法、および
管体加工案内装置を管の自動加工機に適用した例につい
て説明する図面である。自動加工機は、被加工管体を芯
軸の周りに回転させる管体回転機構1と、作業ツールを
交換取り付けできる多軸式ロボットアーム2と、ロボッ
トアームを管体の軸方向に走行させる走行機構3を備え
ている。管体回転機構1は、被加工管体4を回転可能に
載置する管体受台11と、チャックで管体の端部を掴ん
で軸心を中心に回転させる回転ポジショナ12と、管体
受台11の位置を調整するため受台を載せるレール13
から構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below in detail based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining an example in which the pipe body cross-section center position measuring method, the pipe body processing guide method, and the pipe body processing guide device of the present invention are applied to an automatic pipe processing machine. The automatic processing machine includes a pipe rotating mechanism 1 for rotating a pipe to be processed around a core axis, a multi-axis robot arm 2 to which work tools can be exchangeably attached, and traveling for causing the robot arm to travel in the axial direction of the pipe. The mechanism 3 is provided. The tubular body rotating mechanism 1 includes a tubular body pedestal 11 on which a tubular body 4 to be processed is rotatably mounted, a rotary positioner 12 for gripping an end portion of the tubular body with a chuck and rotating it about an axis, and a tubular body. A rail 13 on which the pedestal 11 is placed to adjust the position of the pedestal 11.
Composed of.

【0016】多軸式ロボットアーム2は、作業ツール2
1の作業位置を調整する3軸と姿勢を調整する3軸の合
計6軸の駆動機構を備えた公知の装置である。端末の軸
にはボルト、アダプタなどにより作業ツール21の交換
が可能になっている。作業ツール21は、管体を切断す
る切断ツールや、管体の表面に情報印を記入する罫書き
ツールなど、管体の加工を行うツールであるが、さらに
管体を計測するセンサツールが含まれる。なお、ロボッ
トアーム1は、これらツール21を自動的に持ち替える
ことができる。
The multi-axis robot arm 2 is a work tool 2
It is a known device provided with a total of 6-axis drive mechanism including three axes for adjusting the work position and three axes for adjusting the posture. The work tool 21 can be replaced with a bolt, an adapter or the like on the shaft of the terminal. The work tool 21 is a tool for processing the tubular body, such as a cutting tool for cutting the tubular body or a scoring tool for writing information marks on the surface of the tubular body, but further includes a sensor tool for measuring the tubular body. Be done. Note that the robot arm 1 can automatically change over the tools 21.

【0017】走行機構3は、走行台車31と台車を走行
させる走行レール32から構成される。走行台車31
は、ロボットアーム2を支持する支持台33と、作業ツ
ールに接続される駆動源部、測定信号処理部、制御盤な
どを含む機器類34を搭載している。走行レール32
は、被加工管体4の軸に平行になるように敷設されてお
り、走行台車31は図外の台車駆動モータ等により走行
レール32上を被加工管体4と平行に走行することがで
きる。
The traveling mechanism 3 comprises a traveling carriage 31 and a traveling rail 32 on which the carriage travels. Traveling trolley 31
Is equipped with a support base 33 that supports the robot arm 2, and devices 34 including a drive source unit connected to a work tool, a measurement signal processing unit, a control panel, and the like. Running rail 32
Are laid so as to be parallel to the axis of the pipe 4 to be processed, and the traveling carriage 31 can travel on the traveling rail 32 in parallel with the pipe 4 to be processed by a carriage drive motor or the like (not shown). .

【0018】ロボットアーム2は把持したツール21を
上側稜線から両側にそれぞれほぼ90度の範囲で管体4
表面に当てることができるように構成されている。レー
ザ加工ツールを使用する場合は、下方向に照射する方が
周辺に人間がいるときにも安全である。また、切断の場
合にも、施工性の点から頂点付近で工具を下向きにして
加工することが好ましい。しかし、機械的加工ツールを
用いた加工や溶融物などが問題にならない罫書き16の
加工などでは必ずしも作業ツールを上方から作用させる
必要はない。一方、センサツールを把持して管体寸法の
測定をするためには、管の周囲をできるだけ広い範囲で
適用できるようになっていることが好ましい。
The robot arm 2 holds the gripped tool 21 from the upper ridge line to both sides within a range of approximately 90 degrees.
It is configured so that it can be applied to the surface. When using a laser processing tool, it is safer to irradiate downwards even when there are people around. Also in the case of cutting, it is preferable to work with the tool facing downward near the apex in terms of workability. However, it is not always necessary to operate the work tool from above in the processing using the mechanical processing tool or the processing of the scribe 16 in which the melt or the like does not matter. On the other hand, in order to grasp the sensor tool and measure the tube size, it is preferable that the circumference of the tube can be applied in as wide a range as possible.

【0019】図2と図3は、本発明の管体中心位置測定
方法の1実施例をロボットアームを用いて実施する様子
を示す説明図である。本実施例におけるロボットアーム
2は、図2の正面図に示すような姿勢で支持台33に対
して固定される根元側の軸をほぼ管体4の芯軸の直上に
配置し、図3の側面図に実線で示す位置から点線で示す
位置までの範囲で、ロボットハンドの姿勢を巧妙に調整
して、芯軸とほぼ垂直な測定面41内で先端軸に把持し
たツール21を管体4の表面に対してほぼ垂直な姿勢を
維持しながら、一方の側壁から他方の側壁まで管体の外
周をほぼ半周に亘って移動させることができるようにし
てある。
FIG. 2 and FIG. 3 are explanatory views showing how one embodiment of the tube body center position measuring method of the present invention is carried out using a robot arm. In the robot arm 2 in this embodiment, the shaft on the base side fixed to the support base 33 in a posture as shown in the front view of FIG. 2 is arranged almost directly above the core axis of the tubular body 4, and the robot arm 2 of FIG. In the range from the position shown by the solid line to the position shown by the dotted line in the side view, the posture of the robot hand is skillfully adjusted, and the tool 21 gripped by the tip axis within the measurement surface 41 substantially perpendicular to the core axis is inserted into the tubular body 4. It is possible to move the outer circumference of the pipe body from one side wall to the other side wall over a substantially half circumference while maintaining a posture substantially vertical to the surface of the.

【0020】次に、本自動加工機による作業の例とし
て、切断加工する場合について説明する。ロボットアー
ム2に切断ツール21を取り付けた後、走行台車31を
並進させて切断位置まで移動すると共に、回転ポジショ
ナ12により管体4を回転させて切断加工位置が頂点付
近に来るようにして、管体4を切断する。切断加工位置
が管体の周方向に移動するときは回転ポジショナ12が
回転して軌跡に追従し、軸方向に移動するときにはロボ
ットアーム2が伸縮して軌跡に追従する。このように、
回転ポジショナ12の回転とロボットアーム2の伸縮を
制御することにより、予め決められた切断加工軌跡15
に沿って切断することができる。
Next, as an example of the work by the automatic processing machine, a case of cutting will be described. After the cutting tool 21 is attached to the robot arm 2, the traveling carriage 31 is translated and moved to the cutting position, and the rotary positioner 12 rotates the pipe body 4 so that the cutting position is near the apex. Cut body 4. When the cutting position moves in the circumferential direction of the tubular body, the rotary positioner 12 rotates to follow the locus, and when it moves in the axial direction, the robot arm 2 expands and contracts to follow the locus. in this way,
By controlling the rotation of the rotary positioner 12 and the expansion and contraction of the robot arm 2, a predetermined cutting processing locus 15 can be obtained.
Can be cut along.

【0021】本実施例の管体加工案内装置は、管体の自
動加工機において、加工する管部材4の両端部断面につ
いてそれぞれの中心位置を求めた上で、求めた中心位置
同士を結ぶ直線の位置を求める。さらに、この直線47
を芯軸とし所定の半径を持つ仮想的な直管50を想定
し、設計データに基づいてこの仮想直管上に画定した加
工位置に従って作業ツール21を案内して実際の管体4
を加工する。このような仮想直管に基づいて加工した実
際の管体は、管体が不測の曲率を有する場合や、自動加
工機の回転ポジショナの回転軸と管体の軸心とがずれて
いる場合でも、他の部材と組み合わせたときの形体異常
や組合せ誤差が小さくなる。
The tubular body machining guide device of the present embodiment is such that, in an automatic tubular machine, the central positions of the respective cross sections of both ends of the tubular member 4 to be machined are determined, and then the straight lines connecting the determined central positions are connected. Find the position of. Furthermore, this straight line 47
Assuming a virtual straight pipe 50 having a predetermined radius with the core axis as a core axis, the working tool 21 is guided according to the machining position defined on the virtual straight pipe based on the design data, and the actual tubular body 4 is guided.
To process. An actual tubular body processed based on such a virtual straight pipe can be used even when the tubular body has an unexpected curvature or when the rotary axis of the rotary positioner of the automatic processing machine and the axial center of the tubular body are misaligned. , Shape abnormality and combination error when combined with other members are reduced.

【0022】図4と図5は、管体の加工案内方法の概念
を説明する図面で、図4は加工案内方法の原理を説明す
る概念図、図5は管の切断やスリット形成、罫書きなど
を行った管体の例を表す平面図である。被加工管体4
は、管体受台11の上に載置され、回転ポジショナ12
に端部を把持される。管体4が厳密な寸法を有する直管
40であれば、管軸と回転ポジショナ12の回転軸14
とは一致するが、たとえば図示するように管体4の管軸
42が曲っている場合には、切断位置43,44におけ
る端面の中心点45,46は回転ポジショナの回転軸1
4とずれを生じる。そして、回転ポジショナ12により
管体4を回転させると、中心点45,46はそれぞれ回
転ポジショナ12の回転軸14に対し回転角に従って位
置が変わるような軌跡を描く。
4 and 5 are drawings for explaining the concept of the processing guide method for the pipe body, FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the principle of the processing guide method, and FIG. 5 is for cutting the tube, forming slits, and marking lines. It is a top view showing the example of the pipe body which performed. Pipe to be processed 4
Is placed on the tube support 11 and the rotary positioner 12
Is gripped at the end. If the tubular body 4 is a straight pipe 40 having a strict dimension, the tubular shaft and the rotary shaft 14 of the rotary positioner 12
However, when the tube axis 42 of the tube body 4 is bent as shown in the drawing, the center points 45 and 46 of the end faces at the cutting positions 43 and 44 are the same as the rotation axis 1 of the rotary positioner.
There is a deviation from 4. Then, when the tubular body 4 is rotated by the rotary positioner 12, the center points 45 and 46 draw loci such that their positions change according to the rotation angle with respect to the rotation axis 14 of the rotary positioner 12.

【0023】そこで、被加工管体4の基準姿勢を適当に
決め、これを回転角決定の基準として回転ポジショナ1
2によって被加工管体4を僅かずつ回転させては、被加
工管体4の切り出し部分の端面位置43もしくは44に
おける中心位置45もしくは46を測定し、回転角θを
パラメータとしてそれぞれの端面の中心点軌跡を空間座
標として求める。そして、管体4を加工するときは、上
記のようにして求めた中心点軌跡中の回転角θに対応す
る点同士を結んだ直線47を芯軸とする仮想直管50を
基準として、管体4の加工位置を決定して加工ツール2
1を案内する。自動加工機は回転ポジショナ12の回転
軸14を基準として作業ツール21の位置決定を行う
が、本実施例では、仮想直管50の芯軸47の回転軸1
4との偏差を補正値として加工位置データに加えて、補
正加工位置とする。
Therefore, the reference position of the pipe 4 to be processed is appropriately determined, and this is used as a reference for determining the rotation angle.
By rotating the pipe 4 to be processed little by little by 2, the center position 45 or 46 at the end face position 43 or 44 of the cut-out portion of the pipe 4 to be processed is measured, and the rotation angle θ is used as a parameter to measure the center of each end face. Obtain the point locus as spatial coordinates. Then, when the pipe body 4 is processed, the pipe is made with reference to the virtual straight pipe 50 having the straight line 47 connecting the points corresponding to the rotation angle θ in the center point locus obtained as described above as the core axis. The machining position of the body 4 is determined and the machining tool 2
Guide 1 The automatic processing machine determines the position of the work tool 21 with reference to the rotary shaft 14 of the rotary positioner 12, but in the present embodiment, the rotary shaft 1 of the core shaft 47 of the virtual straight pipe 50.
The deviation from 4 is added as a correction value to the processing position data to obtain a corrected processing position.

【0024】本実施例の方法により管体4を切断すれ
ば、切り出された管体の端面48,49は仮想管体50
の芯軸47に対して垂直で芯軸を中心にした円形面にな
るので、同様の方法で形成された切り出し管体と接続し
たときには芯軸同士が直線的に繋がり、組み立て後の構
造体にゆがみは生じない。また、管体同士をガセット板
で繋ぐ場合にも、ガセット板を挿入するスリット52,
53を芯軸47を含む平面中に形成するため、端面4
8,49に垂直で中心点位置45,46に対して対称に
配置されるので、2つの管体の接合面は密着して構造体
にゆがみが生じないようにすることができる。
When the tube body 4 is cut by the method of this embodiment, the end surfaces 48 and 49 of the cut tube body are imaginary tubes 50.
Since it is a circular surface that is perpendicular to the core shaft 47 and centered on the core shaft, the core shafts are linearly connected to each other when connected to the cut-out pipe body formed by the same method, and the structure after assembly is No distortion will occur. In addition, when the pipes are connected to each other by the gusset plate, the slits 52 for inserting the gusset plate,
Since 53 is formed in a plane including the core shaft 47, the end surface 4
Since they are arranged perpendicularly to 8, 49 and symmetrically with respect to the center point positions 45, 46, the joint surfaces of the two pipes can be in close contact with each other to prevent the structure from being distorted.

【0025】また、たとえば管体4の中心軸と交わるよ
うに組み立てる目的で罫書きを入れる場合などでも、罫
書き位置51は仮想管体50の芯軸47を基準として定
める。芯軸47を基準として位置決定をすることによ
り、構造体として組み上げたときの構造力学的対応がよ
り正確になり、設計性能をより忠実に具現することが可
能となる。さらに、接合部における誤差や加工位置の補
正結果を記録しておいて、これに接合される相手側部材
の加工を行うときに記録されたデータを加味して加工位
置の補正を行えば、組み付け誤差をさらに減縮すること
が可能である。
Further, for example, even when a scoring is made for the purpose of assembling so as to intersect the central axis of the tubular body 4, the scoring position 51 is determined with the core axis 47 of the virtual tubular body 50 as a reference. By determining the position based on the core shaft 47, the structural mechanical correspondence when assembled as a structure becomes more accurate, and the design performance can be more faithfully realized. Furthermore, if the error in the joint and the correction result of the processing position are recorded, and the processing position is corrected in consideration of the data recorded when processing the mating member to be joined to this, the assembly It is possible to further reduce the error.

【0026】図6、図7および図8は、管体4の端部切
断位置における端面の中心位置を計測する方法を説明す
る図面である。図6は管体の外形寸法測定値と断面の中
心位置の関係を説明する図面、図7は中心位置軌跡の測
定手順を説明するフロー図、図8は測定手順の工程を追
って測定状態を表す工程図である。この方法では、図6
で原理を示すように、管体4に対して固定された基準径
方向61を任意に決めて、基準径方向61の両側で基準
径方向に最も突出した最凸点62,63を検出して、最
凸点間の水平方向の幅D1を求める。このような最凸点
62,63は管体4の表面状態に基づいて決められる定
点となる。
FIGS. 6, 7 and 8 are drawings for explaining a method of measuring the center position of the end face of the tubular body 4 at the end cutting position. FIG. 6 is a drawing for explaining the relationship between the external dimension measurement value of the tubular body and the center position of the cross section, FIG. 7 is a flow chart for explaining the measuring procedure of the center position locus, and FIG. 8 shows the measuring state following the steps of the measuring procedure. It is a process drawing. In this method, as shown in FIG.
As will be shown in principle, the reference radial direction 61 fixed with respect to the tubular body 4 is arbitrarily determined, and the most protruding points 62 and 63 most protruding in the reference radial direction on both sides of the reference radial direction 61 are detected. , The horizontal width D1 between the most convex points is determined. The most convex points 62 and 63 are fixed points determined based on the surface state of the tubular body 4.

【0027】2つの最凸点62,63の中点を通り基準
径方向に垂直な線が管体の表面と交わる点の一方を天芯
65、他方を地芯66と呼ぶ。天芯65と地芯66を結
ぶ線分64の中点67を対象断面の中心点とする。天芯
65もしくは地芯66は最凸点62,63と基準径方向
61の方向に基づいて決めることができるので、天芯6
5と地芯66の距離D2の半分の長さL2を知れば、中
心位置67が求められる。
One of the points where a line passing through the midpoint of the two most convex points 62 and 63 and perpendicular to the reference radial direction intersects the surface of the tube is called the heaven core 65, and the other is called the earth core 66. The midpoint 67 of the line segment 64 connecting the heaven core 65 and the earth core 66 is the center point of the target cross section. The heaven core 65 or the earth core 66 can be determined based on the directions of the most convex points 62 and 63 and the reference radial direction 61.
If the length L2, which is half the distance D2 between 5 and the earth core 66, is known, the center position 67 can be obtained.

【0028】この中心位置計測方法により、ほぼ半周し
か測定できない装置を用いて、軸心周りに回転可能な管
体について、任意の角度θで回転させたときの対象断面
における中心位置を知ることができる。対象断面の中心
点としては、本実施例では算定の容易性に鑑みて天芯と
地芯を結ぶ線分の中点としているが、断面の重心や適当
な2本の直径の交点などを用いてもよいことはいうまで
もない。
With this center position measuring method, it is possible to know the center position of the target cross section when the tube body rotatable about the axis is rotated at an arbitrary angle θ by using a device that can measure only about half circumference. it can. In the present embodiment, the center point of the target cross section is the midpoint of the line segment connecting the top core and the ground core in view of ease of calculation, but the center of gravity of the cross section or the intersection of two appropriate diameters is used. It goes without saying that it is okay.

【0029】図7のフローチャートと図8の工程図を用
いて、本実施例の中心位置計測方法をより具体的に説明
する。まず準備工程として、管体に固定する基準径方向
を任意に定める(S1)。基準径方向の位置を決めると
きには、たとえば溶接線など特異な部分が基準径方向部
分や天芯、地芯の付近に来ないようにすることが好まし
い。そして、対象断面が測定可能位置に来るようにロボ
ットアームを移動させ、回転ポジショナで回転軸14の
周りに管体4を回転させて、管体4の基準径方向61が
径の両端を測定できるような位置に来るようにする。本
実施例の管体加工案内装置ではロボットアームが管体の
上方半周に亘って移動できるようになっているので、図
8(a)に示すように、基準径方向61が水平方向に来
るようにすれば、センサツール21により直径を測定す
ることができる。
The center position measuring method of this embodiment will be described more specifically with reference to the flowchart of FIG. 7 and the process chart of FIG. First, as a preparation step, the reference radial direction to be fixed to the pipe body is arbitrarily determined (S1). When determining the position in the reference radial direction, it is preferable that a peculiar portion such as a welding line does not come near the reference radial direction portion, the top core, and the earth core. Then, the robot arm is moved so that the target cross section comes to the measurable position, and the tubular body 4 is rotated around the rotary shaft 14 by the rotary positioner, and both ends of the diameter in the reference radial direction 61 of the tubular body 4 can be measured. To come to a position like this. Since the robot arm can move over the upper half circumference of the tubular body in the tubular body machining guide apparatus of this embodiment, the reference radial direction 61 is set to be horizontal as shown in FIG. 8A. With this, the diameter can be measured by the sensor tool 21.

【0030】ロボットアームはセンサツール21を端面
内において基準径方向61の向きに対して垂直に走査さ
せて、管体4の表面が最も突出している最凸点62,6
3を検出し、それぞれの最凸点とセンサツール21の距
離を測定する。センサツール21の位置はロボットアー
ムの位置から知ることができるので、上記の方法により
最凸点62,63の水平位置を計測することができる。
センサツール21はたとえば光学式の非接触1次元測距
センサである。勿論2次元以上の測距センサを用いるこ
ともでき、その場合は、走査しなくても最凸部の検出と
距離測定が可能である。この方法を基準径方向61の両
側で実施して、最凸点62,63の水平位置と両側の最
凸点間の水平方向の幅D1、およびその半分の距離L1
(第1距離と呼ぶ)を求める(S2)。なお第1距離L
1は必ずしも最凸点間幅の半分でなくてもよく、適当な
配分率を選択してもよい。
The robot arm scans the sensor tool 21 in the end face perpendicularly to the direction of the reference radial direction 61, and the most convex points 62, 6 at which the surface of the tubular body 4 projects most.
3 is detected, and the distance between the most convex point and the sensor tool 21 is measured. Since the position of the sensor tool 21 can be known from the position of the robot arm, the horizontal positions of the most convex points 62 and 63 can be measured by the above method.
The sensor tool 21 is, for example, an optical non-contact one-dimensional distance measuring sensor. Of course, it is also possible to use a distance measuring sensor having two or more dimensions. In that case, the most convex portion can be detected and the distance can be measured without scanning. By performing this method on both sides of the reference radial direction 61, the horizontal positions of the most convex points 62 and 63 and the horizontal width D1 between the most convex points on both sides, and the half distance L1 thereof.
(Called the first distance) is obtained (S2). The first distance L
1 does not necessarily have to be half the width between the most convex points, and an appropriate distribution rate may be selected.

【0031】次に、図8(b)に示すように、回転ポジ
ショナにより回転軸14の周りに管体4を回転させて基
準径方向61に対する垂直線64が径の両端を測定でき
るような位置に来るようにする。本実施例では、回転ポ
ジショナを90度回転させて基準径方向61が鉛直にな
るようにすればよい。そして、センサツール21を管体
4の直上に移動させて、基準径方向61に対して垂直な
方向に走査して基準径方向61付近における最凸点を探
索する(S3)。検出された最凸点は先に検出された最
凸点62(または63)と同じ点である。最凸点62か
ら先に測定された第1距離L1だけ離れた位置において
基準径方向に立てた垂線64の上にセンサツール21を
移動させる。センサツール21は管体4の側壁に位置す
るようになる。垂線64と管体4表面の交点が天芯65
(または地芯66)である。この交点とセンサツール2
1の距離を測定すれば、天芯65(または地芯66)の
位置がセンサツール21の位置を基準として与えられ
る。
Next, as shown in FIG. 8B, the tubular body 4 is rotated around the rotary shaft 14 by the rotary positioner so that the vertical line 64 with respect to the reference radial direction 61 can measure both ends of the diameter. To come to. In this embodiment, the rotary positioner may be rotated by 90 degrees so that the reference radial direction 61 is vertical. Then, the sensor tool 21 is moved directly above the tubular body 4 and is scanned in a direction perpendicular to the reference radial direction 61 to search for the most convex point near the reference radial direction 61 (S3). The detected highest convex point is the same point as the previously detected highest convex point 62 (or 63). The sensor tool 21 is moved onto a perpendicular line 64 standing in the reference radial direction at a position distant from the most convex point 62 by the first distance L1 previously measured. The sensor tool 21 is located on the side wall of the tube body 4. The intersection of the vertical line 64 and the surface of the tube 4 is the heaven core 65.
(Or the earth core 66). This intersection and sensor tool 2
When the distance of 1 is measured, the position of the heaven core 65 (or the earth core 66) is given with the position of the sensor tool 21 as a reference.

【0032】センサツールを管体の反対側に移動し、同
じように上記垂直線と管体表面との交点とセンサツール
の距離を測定して、両交点間の距離D2およびその半分
の距離L2(第2距離と呼ぶ)を算出する(S4)。断
面の中心位置は天芯65と地芯66の中点67にある。
したがって、天芯または地芯の位置を検出すれば、その
点から基準軸に垂直な方向に第2距離L2だけ離れた位
置が断面の中心位置になる(S5)。この方法によれ
ば、センサツールを管体の上半分で移動させることがで
きれば第2距離L2を求めることができ、天芯65また
は地芯66の位置から断面の中心位置を検知することが
できる。なお、第2距離L2は必ずしも天芯地芯間距離
の半分でなくてもよく、適当な分割係数を選択してもよ
い。
The sensor tool is moved to the opposite side of the pipe body, and the distance between the intersection point of the vertical line and the surface of the pipe body and the sensor tool is measured in the same manner. (Called the second distance) is calculated (S4). The center position of the cross section is at the midpoint 67 of the heaven core 65 and the earth core 66.
Therefore, if the position of the top core or the bottom core is detected, the position separated from the point by the second distance L2 in the direction perpendicular to the reference axis becomes the center position of the cross section (S5). According to this method, the second distance L2 can be obtained if the sensor tool can be moved in the upper half of the tubular body, and the center position of the cross section can be detected from the position of the heaven core 65 or the earth core 66. . The second distance L2 does not necessarily have to be half the distance between the core and the core, and an appropriate division coefficient may be selected.

【0033】次に、基準径方向61の位置を初めの位置
に戻して、図8(c)に示すように、さらに回転ポジシ
ョナで回転軸14の周りに所定の回転角θ回転させる。
このとき、基準径方向61が同じ角度θの傾きを持つよ
うになる(S6)。センサツール21を角度θの傾きを
持つ線上で走査し、すなわち基準径方向61に対して垂
直な方向に走査して、基準径方向付近における最凸点を
探索する(S7)。こうして検出された最凸点は最初に
検出された最凸点62と同じ点である。
Next, the position in the reference radial direction 61 is returned to the initial position, and as shown in FIG. 8 (c), the rotation positioner further rotates about the rotation shaft 14 by a predetermined rotation angle θ.
At this time, the reference radial direction 61 has the same inclination of the angle θ (S6). The sensor tool 21 is scanned on a line having an inclination of an angle θ, that is, in a direction perpendicular to the reference radial direction 61 to search for the most convex point near the reference radial direction (S7). The highest convex point thus detected is the same as the first highest convex point 62 detected.

【0034】さらに、最凸点62から第1距離L1だけ
離れた位置として確定できる基準径方向61に対する垂
直線64の上にセンサツール21を移動して、その垂直
線64に沿って管体表面の交点までの距離を測定する。
この交点は天芯65または地芯66であるから、図8
(d)に示すように、その交点から基準軸61に垂直な
方向に第2距離L2だけ離れた位置として断面の中心位
置67を求めることができる(S8)。この方法によれ
ば、センサツールが管体の上半周部分で移動可能であれ
ば、断面中心位置を正確に求めることができる。また、
天芯と地芯のうち1個と、基準径方向の一方の端部位置
にある最凸点を測定すれば足りる。
Further, the sensor tool 21 is moved onto a vertical line 64 with respect to the reference radial direction 61 which can be determined as a position separated from the most convex point 62 by the first distance L1, and the surface of the tubular body is moved along the vertical line 64. Measure the distance to the intersection of.
Since this intersection is the heaven core 65 or the earth core 66, FIG.
As shown in (d), the center position 67 of the cross section can be obtained as a position separated from the intersection by the second distance L2 in the direction perpendicular to the reference axis 61 (S8). According to this method, if the sensor tool can move in the upper half of the tubular body, the center position of the cross section can be accurately obtained. Also,
It suffices to measure one of the top core and the bottom core, and the most convex point at one end position in the reference radial direction.

【0035】管体が1回転するまで、回転ポジショナの
回転角θを変化させては同様の測定を行って中心位置6
7の空間座標を求めると、管体の回転角θをパラメータ
とする中心位置軌跡が得られる(S9)。同じ測定を、
被加工管体4のもう一方の対象断面について行って、管
体の回転角θをパラメータとする中心位置軌跡を得る
(S10)。このようにして任意の回転位置における両
端面の中心位置が得られるので、仮想管体の芯軸47を
求めることができる。
The same measurement is performed by changing the rotation angle θ of the rotary positioner until the tubular body makes one rotation, and the center position 6
When the spatial coordinates of 7 are obtained, a center position locus with the rotation angle θ of the tubular body as a parameter is obtained (S9). Same measurement
The process is performed on the other target cross section of the pipe body 4 to be processed to obtain a center position locus with the rotation angle θ of the pipe body as a parameter (S10). In this way, the center positions of both end faces at any rotation position are obtained, so that the core axis 47 of the virtual tubular body can be obtained.

【0036】作業ツールで加工するときには、回転ポジ
ショナの回転角度θに従って変化する芯軸47の位置を
求めて、回転ポジショナ12の回転軸14との偏差を算
出し、その位置における設計上の加工位置を仮想直管5
0上の位置に修正する。さらに、被加工管体4の表面位
置を測定し、仮想直管50の表面位置との差異を補償し
た最終加工位置を求めて、実際の管体4の自動加工を行
う。
When machining with the work tool, the position of the core shaft 47 that changes according to the rotation angle θ of the rotary positioner is obtained, the deviation from the rotary shaft 14 of the rotary positioner 12 is calculated, and the designed machining position at that position is calculated. Virtual straight pipe 5
Correct to the position 0 above. Further, the surface position of the pipe body 4 to be processed is measured, the final machining position that compensates for the difference from the surface position of the virtual straight pipe 50 is obtained, and the actual pipe body 4 is automatically machined.

【0037】図9は、実際の管体において外表面位置の
誤差に基づく補正が必要となる例を示した概念図であ
る。被加工管体4の表面位置が径方向にずれている場合
は、たとえば端部切断位置を図中に矢印71で示すよう
に加工位置を含む管断面内で径方向に修正しなければな
らない。また、部材名を銘記するために行う罫書きは管
の表面位置に同じ深さで書き込むため矢印72で示すよ
うに径方向に修正する必要がある。また、部材や枝管の
取付位置を示す罫書きの位置は単に径方向にずらすだけ
では足らず、矢印73,74に示すように、部材や枝管
等の取付向きに平行に補正する。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing an example in which correction is required based on an error in the outer surface position in an actual pipe body. When the surface position of the pipe body 4 to be processed is displaced in the radial direction, for example, the end cutting position must be corrected in the radial direction within the pipe cross section including the processing position as indicated by arrow 71 in the figure. In addition, since the scoring for marking the member name is performed at the same depth on the surface position of the pipe, it is necessary to correct it in the radial direction as shown by the arrow 72. Further, the positions of the markings indicating the mounting positions of the members and the branch pipes are not merely shifted in the radial direction, but are corrected in parallel to the mounting directions of the members and the branch pipes as shown by arrows 73 and 74.

【0038】また、実際の被加工管体の径に誤差がある
ときは、加工位置に取り付ける部材の形状や取付方向を
考慮して補正方向を決めて、この補正方向に沿って被加
工管体の外表面位置に投影した位置に修正する必要があ
る。図10は管体に半径誤差があるときに部材の切断面
を修正する例を説明する図面である。たとえば、図に示
すように管体4が仮想直管50と比較して縦につぶれて
いた場合は、単に予め決められた接合位置のまま接合面
を小さくすると、組立の際に接合する部材75のルート
ギャップなど開先の誤差を大幅に修正する必要が生じ
る。したがって、接合部材75の形状と管軸方向の相貫
を考慮し、接合表面の接線方向76に補正の方向を決め
て、その補正方向に沿って被加工管体4の切断面位置を
ずらすようにする。このとき切断面の傾きφは変えなく
てもよい。このような切断面修正方法を用いることによ
り、組立時に開先修正のためのグラインダ作業が少なく
なり、溶接作業の悪影響を抑えることができる。
When there is an error in the actual diameter of the pipe to be processed, the correction direction is determined in consideration of the shape and the attachment direction of the member to be attached at the processing position, and the pipe to be processed is along this correction direction. It is necessary to correct it to the position projected on the outer surface position of. FIG. 10 is a view for explaining an example of correcting the cut surface of the member when the pipe has a radius error. For example, when the pipe body 4 is crushed vertically as compared with the virtual straight pipe 50 as shown in the figure, if the joint surface is simply reduced at the predetermined joint position, the member 75 to be joined during assembly is formed. It is necessary to largely correct the groove error such as the root gap. Therefore, in consideration of the shape of the joining member 75 and the penetration in the tube axis direction, the correction direction is determined in the tangential direction 76 of the joining surface, and the cut surface position of the pipe body 4 is shifted along the correction direction. To At this time, the inclination φ of the cut surface may not be changed. By using such a cut surface correction method, the grinder work for the groove correction at the time of assembly can be reduced, and the adverse effect of the welding work can be suppressed.

【0039】なお、本実施例は、ロボットアームが加工
用工具とセンサツールを持ち替えて作業するものである
が、汎用のロボットアームに変えて測定専用アームを備
えるようにしてもよい。計測専用アームを使用する場合
は、測定作業と加工作業を分離することができるので作
業能率が向上する。また、測定専用アームは軽量かつケ
ーブルの取り回しを容易にすることができるので、計測
領域を管体の全周に広げてより精度の高い加工位置案内
を行うことが可能になる。
In the present embodiment, the robot arm carries out the work while the machining tool and the sensor tool are exchanged, but the measuring arm may be provided instead of the general-purpose robot arm. When the dedicated measurement arm is used, the work efficiency can be improved because the measurement work and the processing work can be separated. In addition, since the dedicated measurement arm is lightweight and can facilitate the handling of the cable, it is possible to extend the measurement region over the entire circumference of the pipe body and perform more accurate machining position guidance.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明により、切り
出す管の両端部の断面の中心位置を結ぶ線を基準として
加工位置を決定するので、管の真円度や半径寸法の工作
精度が低い場合でも、他の部材との取り合いに合わせて
接合部の位置形状を適正に形成することができる。した
がって、他の部材と組合せる際の組み付け誤差が小さ
い。また、自動加工機が工具をほぼ頂点付近に据えたま
ま管を軸心周りに回転させながら加工するタイプのもの
であるときに、加工対象部分における端面の中心位置の
軌跡を管の1回転に亘って高精度に求めて利用するの
で、複数箇所を加工する場合にも相対的な位置誤差が小
さく、精度のよい構造体を構築することができる。な
お、本発明は、管体を回転させながら加工する自動加工
機において、ロボットアームが把持する加工ツールを測
定用ツールに持ち替えて実施することができるので、既
存の自動加工機などにそのまま適用することができる。
As described above, according to the present invention, the machining position is determined with reference to the line connecting the center positions of the cross sections of both ends of the pipe to be cut, so that the machining accuracy of the circularity and the radial dimension of the pipe is low. Even in such a case, the position and shape of the joint can be appropriately formed in accordance with the engagement with other members. Therefore, the assembling error when combining with other members is small. Also, when the automatic processing machine is of a type that performs processing while rotating the pipe around the axis with the tool placed near the apex, the path of the center position of the end face in the processing target part is converted into one rotation of the pipe. Since it is obtained and used with high accuracy over a plurality of locations, a relative positional error is small even when processing a plurality of locations, and a highly accurate structure can be constructed. Note that the present invention can be applied to an existing automatic processing machine or the like as it is because the processing tool held by the robot arm can be carried over to the measurement tool in an automatic processing machine for processing while rotating the pipe body. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の管体加工案内装置の1実施例を管体加
工装置に適用した例を説明する斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an example in which an embodiment of a tubular body processing guide device of the present invention is applied to a tubular body processing apparatus.

【図2】本発明の管体中心位置測定方法の1実施例をロ
ボットアームを用いて実施する様子を示す説明する正面
図である。
FIG. 2 is a front view for explaining how one embodiment of the pipe body center position measuring method of the present invention is carried out using a robot arm.

【図3】図2に対応する側面図である。FIG. 3 is a side view corresponding to FIG.

【図4】本発明の管体加工案内方法の原理を説明する概
念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the principle of the tubular body processing guide method of the present invention.

【図5】本発明方法により管体の切断やスリットの形成
を行った管体の例を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing an example of a tubular body in which the tubular body is cut and slits are formed by the method of the present invention.

【図6】本発明の管体中心位置測定方法における管体の
外形寸法測定値と断面の中心位置の関係を説明する図面
である。
FIG. 6 is a drawing for explaining the relationship between the measured value of the outer dimension of the tubular body and the center position of the cross section in the tubular body center position measuring method of the present invention.

【図7】本発明方法における中心位置軌跡の測定手順を
説明するフロー図である。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure for measuring a center position locus in the method of the present invention.

【図8】本発明方法における測定手順の工程を追って測
定状態を表す工程図である。
FIG. 8 is a process diagram showing a measurement state following the steps of the measurement procedure in the method of the present invention.

【図9】本発明の管体加工案内方法により実際の管体に
おいて外表面位置の誤差に基づく補正を行う例を示した
概念図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing an example of performing correction based on an outer surface position error in an actual pipe body by the pipe body processing guide method of the present invention.

【図10】本発明方法により管体に半径誤差があるとき
に部材の取付位置を修正する例を説明する図面である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of correcting the mounting position of a member when the pipe body has a radius error according to the method of the present invention.

【図11】従来方法により加工した管体の例を示す平面
図である。
FIG. 11 is a plan view showing an example of a tubular body processed by a conventional method.

【図12】別の従来方法により加工した管体の例を示す
平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing an example of a tubular body processed by another conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 管体回転機構 2 多軸式ロボットアーム 3 走行機構 4 被加工管体 11 管体受台 12 回転ポジショナ 13 レール 14 回転軸 15 切断加工軌跡 16 罫書き 21 作業ツール 31 走行台車 32 走行レール 33 支持台 34 機器類 40 厳密な直管 41 測定面 42 管軸 43,44 切断端面位置 45,46 端面の中心点 47 中心位置を結ぶ直線(仮想直管50の芯軸) 48,49 管体の端面 50 仮想直管 51 罫書き 52,53 ガセット板用スリット 61 基準径方向 62,63 最凸点 64 基準径方向の垂線(天芯と地芯を結ぶ線分) 65 天芯 66 地芯 67 中心位置 75 接合部材 76 接合表面の接線 1 Tube rotation mechanism 2 Multi-axis robot arm 3 traveling mechanism 4 Pipe to be processed 11 tube support 12-turn positioner 13 rails 14 rotation axis 15 Cutting process locus 16 scoring 21 work tools 31 traveling trolley 32 running rails 33 Support 34 Equipment 40 Strict straight pipe 41 Measuring surface 42 tube axis 43,44 Cutting end face position 45,46 Center point of end face 47 Straight line connecting center positions (core axis of virtual straight pipe 50) 48,49 End face of tube 50 virtual straight pipe 51 scribe 52,53 Slit for gusset plate 61 Reference radial direction 62,63 Most convex point 64 Perpendicular in the radial direction (the line connecting the heaven and earth cores) 65 Tenshin 66 earth core 67 Center position 75 Joining member 76 Tangential line of joint surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春田 泰之 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工 業株式会社 野田工場内 (56)参考文献 特開 昭61−61745(JP,A) 特開 昭54−36682(JP,A) 特開 平8−141643(JP,A) 特開 昭63−71613(JP,A) 特開 平2−128113(JP,A) 特開 昭61−71307(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 17/22 B23K 37/047 B23K 37/053 G01B 21/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yasuyuki Haruta 118 Futatsuka, Noda City, Chiba Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Noda factory (56) References JP 61-61745 (JP, A) JP 54- 36682 (JP, A) JP-A-8-141643 (JP, A) JP-A 63-71613 (JP, A) JP-A 2-128113 (JP, A) JP-A 61-71307 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B23Q 17/22 B23K 37/047 B23K 37/053 G01B 21/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 管体の加工装置に軸心周りに回転可能に
載置された管体において基準径方向を任意に定め、所定
の測定断面において前記基準径方向に最も突出している
最凸点同士の前記基準径方向の距離D1を測定する工程
と、該最凸点から前記測定距離D1の半分の第1の距離
L1にあって前記基準径方向に垂直な線と該管体の表面
と交わる2点を結ぶ線分の半分の第2の距離L2を測定
する工程と、前記基準径方向を軸心周りに所定の回転角
θ回転させたときに、該基準径方向に対し垂直方向に検
出器を走査して該基準径方向に最も突出している最凸点
を検出する工程と、該最凸点から前記第1距離L1だけ
離れ前記基準径方向に垂直な垂線と管体の表面との交点
を検出する工程と、該交点から前記垂線に沿って前記第
2距離L2だけ離れた位置を中心点の位置として求める
工程とを備える管体断面中心位置計測方法。
1. A reference radial direction is arbitrarily set in a pipe mounted rotatably around an axis in a pipe processing device, and the most convex point that is most protruded in the reference radial direction in a predetermined measurement section. A step of measuring a distance D1 between them in the reference radial direction, and a line perpendicular to the reference radial direction at a first distance L1 which is half the measurement distance D1 from the most convex point and the surface of the tubular body. A step of measuring a second distance L2 which is a half of a line segment connecting two intersecting points; and, when the reference radial direction is rotated by a predetermined rotation angle θ around the axis, the second radial direction is perpendicular to the reference radial direction. A step of scanning a detector to detect the most convex point that is most protruding in the reference radial direction; and a vertical line perpendicular to the reference radial direction and the surface of the tubular body, which is separated from the most convex point by the first distance L1. Detecting the intersection point of, and separating from the intersection point by the second distance L2 along the perpendicular line. Tube the cross-sectional center position measuring method comprising a step of determining a position of the center point position.
【請求項2】 管体の加工装置に軸心周りに回転可能に
載置された管体において基準径方向を任意に定め、該基
準径方向が該管体の直径の両端で計測できる直径測定方
向にほぼ一致するように該管体を載置する工程と、該測
定を行う測定断面において前記直径測定方向に最も突出
している最凸点同士の前記直径測定方向の距離D1を測
定する工程と、該基準径方向が前記直径測定方向に垂直
になるように該管体を回転させて、該測定断面において
前記直径測定方向に垂直の方向に最も突出している最凸
点を検出する工程と、該最凸点から前記測定距離D1の
半分L1の距離にあって前記基準径方向に垂直な線と該
管体の表面と交わる点を天芯点および地芯点とし両点を
結ぶ長さD2の線分の中点を検出して該測定断面の中心
点と見なす工程と、該管体を前記基準径方向が前記直径
測定方向に合うところを基準として軸心周りに所定の回
転角θ回転させたときに、該基準径方向に最も突出して
いる最凸点を検出する工程と、該最凸点から前記半分の
距離L1離れ前記基準径方向と垂直な垂線と管体の表面
との交点から前記天芯点または地芯点を検出する工程
と、該天芯点もしくは地芯点から前記垂線に沿って前記
天芯点と地芯点間の距離D2の半分の距離L2だけ離れ
た位置から中心点の位置を求める工程とを備える管体断
面中心位置計測方法。
2. A diameter measurement in which a reference radial direction is arbitrarily set in a pipe body rotatably mounted on a pipe processing apparatus about an axis and the reference radial direction can be measured at both ends of the diameter of the pipe body. Placing the tube body so as to substantially coincide with the direction, and measuring the distance D1 in the diameter measurement direction between the most convex points most protruding in the diameter measurement direction in the measurement cross section for performing the measurement. A step of rotating the tubular body so that the reference radial direction is perpendicular to the diameter measuring direction, and detecting the most convex point most protruding in the direction perpendicular to the diameter measuring direction in the measurement cross section, A point which is half the distance L1 of the measurement distance D1 from the most convex point and intersects a line perpendicular to the reference radial direction and the surface of the tubular body as a heaven center point and a ground center point, and a length D2 connecting both points. A step of detecting the midpoint of the line segment and regard it as the center point of the measurement cross section, A step of detecting the most projecting point that is most protruding in the reference radial direction when the tubular body is rotated by a predetermined rotation angle θ around the axial center with reference to where the reference radial direction matches the diameter measuring direction. And a step of detecting the celestial point or the eccentric point from an intersection of a surface perpendicular to the reference radial direction and a vertical line which is half the distance L1 from the most convex point, and the eccentric point or the eccentric point A method for measuring the center position of a cross section of a tubular body, comprising the step of determining the position of the center point from a position separated from the center point by a distance L2 which is half the distance D2 between the heaven center point and the earth center point along the perpendicular line.
【請求項3】 管体を回転させて加工する加工装置にお
いて、回転角θを順次 変化させて請求項1または2記載
の管体断面中心位置計測方法を実施することにより、
加工管体の2つの端面基準位置における管体断面の中心
位置の回転角に対応する軌跡を求め、前記被加工管体を
回転させた状態における前記2つの中心位置を結ぶ直線
を前記管体の軸と見なして加工位置を定めることを特徴
とする管体加工案内方法。
3. A processing apparatus for rotating and processing a tubular body, wherein the rotation angle θ is sequentially changed.
By carrying out the method for measuring the center position of the cross section of the pipe body, the locus corresponding to the rotation angle of the center position of the cross section of the pipe body at the two end face reference positions of the pipe body to be processed is obtained, and the pipe body to be processed is rotated. A pipe body machining guide method, wherein a machining position is determined by regarding a straight line connecting the two center positions in a state as an axis of the pipe body.
【請求項4】 被加工管体を載置するベッドと該被加工
管体を周方向に回転させる回転ポジショナを備えた管体
加工装置に並置して使用する管体加工案内装置であっ
て、前記被加工管体の表面までの距離を測定する測距装
置と、該測距装置を前記被加工管体の外周の少なくとも
半周以上に亘って移動させる回転装置と、該回転装置を
少なくとも前記被加工管体の軸方向に該被加工管体の2
つの端面基準位置まで相対的に並進させる並進装置と、
演算処理装置を備えて、前記並進装置が前記回転装置を
2つの端面基準位置に順次相対的に移動させ、前記回転
ポジショナが前記被加工管体を回転させる回転角に対応
して前記回転装置が前記測距装置を移動させて前記被加
工管体の回転角毎に前記端面基準位置における前記被加
工管体表面位置を測定し、前記演算処理装置が該被加工
管体表面位置に基づいて該基準端面の管体断面の中心位
置を求め、該2つの端面の断面における中心位置を結ぶ
直線を該被加工管体の軸と見なして加工位置の指定をす
る管体加工案内装置。
4. A tubular body machining guide device, which is used in juxtaposition with a tubular body machining apparatus comprising a bed on which a tubular body to be machined is placed and a rotary positioner for rotating the tubular body to be machined in a circumferential direction, A distance measuring device that measures the distance to the surface of the pipe to be processed, a rotating device that moves the distance measuring device over at least a half circumference of the outer periphery of the pipe to be processed, and at least the rotating device. 2 of the pipe to be processed in the axial direction of the pipe to be processed
A translation device that relatively translates to one end face reference position,
An arithmetic processing device is provided, and the translation device sequentially moves the rotation device relatively to two end face reference positions, and the rotation device corresponds to a rotation angle at which the rotation positioner rotates the pipe to be processed. The distance measuring device is moved to measure the surface position of the pipe body to be processed at the end face reference position for each rotation angle of the pipe body to be processed, and the arithmetic processing unit calculates the surface position of the pipe body based on the surface position of the pipe body to be processed. A pipe body machining guide device for determining a center position of a pipe cross section of a reference end face, and regarding a straight line connecting the center positions of the cross sections of the two end faces as an axis of the pipe body to be processed to specify a machining position.
【請求項5】 前記回転装置が多関節型ロボットアーム
であることを特徴とする請求項記載の管体加工案内装
置。
5. The pipe processing guide device according to claim 4, wherein the rotating device is an articulated robot arm.
【請求項6】 前記回転装置が前記測距装置と管体加工
工具を持ち替えて操作することができることを特徴とす
る請求項4または5記載の管体加工案内装置。
6. The tubular body machining guide apparatus according to claim 4, wherein the rotating device can be operated while holding the distance measuring device and the tubular body machining tool.
【請求項7】 前記並進装置が前記ベッドの軸方向に平
行に走行軸を有し前記回転装置を搭載して走行する走行
架台であることとを特徴とする請求項4から6のいずれ
かに記載の管体加工案内装置。
7. The traveling gantry according to claim 4, wherein the translation device has a traveling axis parallel to the axial direction of the bed, and is equipped with the rotating device to travel. The pipe processing guide device described.
JP2000178795A 2000-06-14 2000-06-14 Tube section center position measuring method and tube processing guide device Expired - Fee Related JP3397311B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000178795A JP3397311B2 (en) 2000-06-14 2000-06-14 Tube section center position measuring method and tube processing guide device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000178795A JP3397311B2 (en) 2000-06-14 2000-06-14 Tube section center position measuring method and tube processing guide device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001353642A JP2001353642A (en) 2001-12-25
JP3397311B2 true JP3397311B2 (en) 2003-04-14

Family

ID=18680166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000178795A Expired - Fee Related JP3397311B2 (en) 2000-06-14 2000-06-14 Tube section center position measuring method and tube processing guide device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3397311B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104308658A (en) * 2014-10-29 2015-01-28 西安航空动力股份有限公司 Tube shape measuring machine based pipe class part machining method
CN107843557A (en) * 2017-10-26 2018-03-27 清华大学 A kind of round steel pipe outer wall geometry initial imperfection measuring method

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5074315B2 (en) * 2008-07-09 2012-11-14 川崎重工業株式会社 Welding apparatus and welding method
ES2388123T3 (en) * 2009-02-13 2012-10-09 Carel Johannes Wilhelm Theodoor van Sorgen Method for machining tubes
DE102013018654A1 (en) * 2013-10-30 2015-04-30 Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh Method and device for detecting and correcting a spatial position of a workpiece held in a positioning device
CN103551769B (en) * 2013-11-13 2015-05-20 上海工业自动化仪表研究院 Drum body measurement, pairing and centering system during welding process of boiler drum
CN104913751B (en) * 2015-06-19 2017-06-27 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 A kind of bend pipe school plumber's assembling platform and school pipe method
NL2028116B1 (en) * 2021-04-30 2022-11-09 Voortman Steel Machinery Holding B V Method of machining an elongate workpiece, machining system and intermediate product assembly

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104308658A (en) * 2014-10-29 2015-01-28 西安航空动力股份有限公司 Tube shape measuring machine based pipe class part machining method
CN104308658B (en) * 2014-10-29 2016-08-17 西安航空动力股份有限公司 Conduit class method of processing parts based on tubular measuring machine
CN107843557A (en) * 2017-10-26 2018-03-27 清华大学 A kind of round steel pipe outer wall geometry initial imperfection measuring method
CN107843557B (en) * 2017-10-26 2020-08-21 清华大学 Method for measuring geometric initial defects of outer wall of circular steel tube

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001353642A (en) 2001-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009255828B2 (en) Measurement system, pipe handling system and method of joining pipe sections
JP3840271B2 (en) Tool center point calibration method
JP3397311B2 (en) Tube section center position measuring method and tube processing guide device
CN110248759A (en) Electric arc point adjusting rod mounting structure, multi-joint welding robot and welder
JPH1094874A (en) Automatic welding method for tube joint
JP3586021B2 (en) Positioning jig for welding steel segments and welding equipment
JP2838628B2 (en) Automatic welding equipment for steel connections
JPH08122050A (en) Contour shape-measuring method and tool for measurement
JPH1158074A (en) Piping welding method and piping welding jig, and piping shape testing method and piping shape testing jig
JPS649116B2 (en)
JP2008190994A (en) Auxiliary implement and probe for coordinate measurement and coordinate measuring machine
JP3603073B2 (en) Pipe straightening device and groove forming device
JP5573315B2 (en) Automatic welding method and apparatus
JPH0813433B2 (en) Automatic processing equipment
JP2006334731A (en) Product transport carriage, robot position measuring system and its measuring method
JP5640479B2 (en) Welding torch positioning method in automatic welding equipment
JP2523932B2 (en) Correcting method of normal direction of cutting work tool of robot
JP2005103720A (en) Measuring device and measuring method
CN219665500U (en) Welding is track regulation correcting unit for robotic arm
WO2024034615A1 (en) Beveling method, method for manufacturing connection pipe, beveling device, and automatic welding system equipped with same
JPH04135186A (en) Reference-position determining method and apparatus for industrial travel robot
JPS625708B2 (en)
JPS5814006A (en) Apparatus for measuring position of assembled piping
JPH0749953B2 (en) U-tube size measuring method and device
CN113970293A (en) Accurate on-machine measuring method and system of point laser

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090214

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100214

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110214

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees