JP3687316B2 - 芯出治具及びそれを用いた測定装置 - Google Patents
芯出治具及びそれを用いた測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3687316B2 JP3687316B2 JP33792797A JP33792797A JP3687316B2 JP 3687316 B2 JP3687316 B2 JP 3687316B2 JP 33792797 A JP33792797 A JP 33792797A JP 33792797 A JP33792797 A JP 33792797A JP 3687316 B2 JP3687316 B2 JP 3687316B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flange
- reference surface
- jig
- target
- measurement 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
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 79
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 14
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円孔の芯出治具及びそれを用いた測定装置に係り、特にフランジのフランジ孔及びボルト孔の芯出治具及びそれを用いた測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
設備における配管施工では、機器やタンク等の設置とそれらに接続する配管との間に、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正確に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振り等の手回り工具を用いて正確に行うのは困難なため、配管の現場に合わせて対処するのが現状である。即ち、機器やタンク等の設置状況に合わせた配管を製作するのではなく、設置現場で既成の配管を設置状況に合わせて切断し溶接することによって配管施工を行っている。しかし、このような方法では、現場での作業が多くなるだけでなく、溶接部からのもれ等の問題が生じ、特に原子力発電所等では、重大な事故を発生する要因になる。
【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正確に計測し、その計測値に基づいて工場で配管を製作して、現場では、その配管の組付けのみを行う、所謂プレハブ施工を行うことが望まれる。そこで、配管施工に必要なフランジの位置と姿勢を求めるために、フランジ孔中心、フランジ面角度、ボルト孔振り角度を、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。同図に示されているように、フランジ２の外周部には、３次元位置計測器のターゲット３である反射プリズムが配置されており、３次元位置計測器１は、ターゲット３の計測点Ｐに赤外線Ｌを照射して、ターゲット３の計測点Ｐの座標を計測し、その計測点Ｐからフランジ中心ＦＯ、フランジ面角度、ボルト孔中心ＢＯ等を求める。図１２には、ターゲット３の設置状況が示され、ターゲット３は６ヶ所に設置されている。図中ターゲット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、ターゲット３Ｄ〜３Ｆは、フランジ締結用ボルト孔のボルト孔振り角度を算出するためのボルト孔中心ＢＯを算出するために設置したものである。この際、ターゲット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にターゲット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く、更に、フランジ孔中心とボルト孔中心をそれぞれ求めるために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】
また、従来の方法では、フランジ面上にターゲットを配置するので、フランジ面全体が目視できる位置に３次元位置計測器を設置しなければならないという欠点もある。
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のが実情である。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、計測点を有するターゲットをフランジに簡単且つ正確に取り付けることができ、３次元位置計測器でフランジの位置や姿勢を精度良く測定することができると共に、フランジと３次元位置計測器との間に障害物がある場合でも対応することのできる芯出治具及びそれを用いた測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を解決するために、表面と裏面とが互いに平行な両面を垂直に貫通する円孔の芯を出すための芯出治具であって、前記両面の一方面側に当接して該一方の面と平行な面を形成する基準面設定部材と、前記基準面設定部材に装着されるとともに、回転自在なベアリングが先端に設けられ、該ベアリングが前記一方の面に当接される当接補助部材と、前記基準面設定部材に、該基準面に対して垂直に支持され、前記円孔の一方面側から他方面側に挿通される棒状部材と、独楽形状をした独楽型本体を前記円孔の両面の他方面側に配置し、前記独楽型本体の円錐状面を前記基準面設定部材の基準面に対向配置した状態で前記独楽型本体の中心線と前記棒状部材の中心線とが一致するように前記棒状部材にスライド自在に嵌通する独楽型部材と、前記基準面設定部材に支持され、前記棒状部材の中心線上に計測点が位置するターゲット部材と、前記基準面設定部材と前記独楽型部材とで前記円孔の両面を挟み付ける挟み付け手段と、から成ることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は前記目的を解決するために、タンク等の機器に取り付けられたフランジの位置と姿勢を測定する測定装置において、表面と裏面とが互いに平行な両面を垂直に貫通する円孔の芯を出すための芯出治具であって前記両面の一方面側に当接して該一方の面と平行な面を形成する基準面設定部材と、前記基準面設定部材に、該基準面に対して垂直に支持され、前記円孔の一方面側から他方面側に挿通される棒状部材と、独楽形状をした独楽型本体を前記円孔の両面の他方面側に配置し、前記独楽型本体の円錐状面を前記基準面設定部材の基準面に対向配置した状態で前記独楽型本体の中心線と前記棒状部材の中心線とが一致するように前記棒状部材にスライド自在に嵌通する独楽型部材と、前記基準面設定部材に支持され、前記棒状部材の中心線上に計測点が位置するターゲット部材と、前記基準面設定部材と前記独楽型部材とで前記円孔の両面を挟み付ける挟み付け手段と、から成り、前記フランジの３つのボルト孔にそれぞれ取り付ける芯出治具と、前記各芯出治具に設けられたターゲットの各計測点の３次元座標を計測する３次元位置計測手段と、前記３次元位置計測手段で計測された各計測点の３次元座標に基づいて前記フランジの位置と姿勢を演算する演算手段と、から成ることを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明は前記目的を解決するために、タンク等の機器に取り付けられたフランジの位置と姿勢を測定するために前記フランジに取り付けられる芯出治具において、前記フランジのフランジ面に当接して基準面を形成する基準面部と該基準面部に支持されて前記フランジ面に平行な軸部とから成る治具本体と、前記フランジのフランジ面に当接して基準面を形成する基準面部と該基準面部に垂直な鉛直柱とから成り、前記治具本体の軸部にスライド自在に支持されるスライド部材と、前記治具本体と前記スライド部材の各基準面側にそれぞれ支持されると共に、その回転軸が各基準面に対して垂直な一対のローラ部材と、前記治具本体と前記スライド部材にそれぞれ１つ設けられ、その計測点と前記一対のローラ部材との位置関係が予め設定された一対のターゲットと、前記治具本体と前記スライド部材の何れか一方に設けられ、その計測点が前記一対のターゲットの計測点と共に空間上に平面を形成するターゲットと、前記治具本体の軸部に沿って前記スライド部材をスライドさせるスライド手段と、から成り、前記フランジのフランジ孔中心を挟んで対向するフランジの一対のボルト孔に前記一対のローラを挿入すると共に、前記スライド手段で前記治具本体に前記スライド部材を近接させる方向にスライドさせて前記一対のローラで前記一対のボルト孔の間を挟持して前記フランジに取り付けることを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明は前記目的を解決するために、タンク等の機器に取り付けられたフランジの位置と姿勢を測定する測定装置において、前記フランジに取り付ける請求項３記載の芯出治具と、前記各芯出治具に設けられたターゲットの各測定点の３次元座標を計測する３次元位置計測手段と、前記３次元位置計測手段で計測された各計測点の座標に基づいて前記フランジの位置と姿勢を演算する演算手段と、から成ることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項１の芯出治具によれば、円孔の一方側面に配設した基準面設定部材の棒状部材を円孔に挿通すると共に、該棒状部材に円孔の他方側面に配設した独楽型部材の独楽型本体を嵌入し、基準面設定部材と独楽型部材とで円孔の両面を挟み付けるだけで、ターゲットの計測点は円孔の芯上に位置決めされる。本発明の請求項２の芯出装置によれば、フランジの３つのボルト孔にそれぞれ芯出治具を設置し、該芯出治具の各ターゲットの計測点の３次元座標を３次元位置計測手段により計測し、各ターゲットの３次元座標から演算手段によりフランジの位置と姿勢を算出する。
【００１２】
本発明の請求項３の芯出治具によれば、フランジのフランジ孔中心を通って対向するフランジの一対のボルト孔に、治具本体とスライド部材の一対のローラ部材を挿入すると共に、スライド手段で治具本体にスライド部材を近接させる方向にスライドさせて一対のローラで一対のボルト孔の間を挟持して芯出治具をフランジに取り付けるだけで、３つのターゲットの計測点は、フランジの位置と姿勢を計測するのに適切な位置に位置決めされる。
【００１３】
本発明の請求項４の芯出装置によれば、フランジに請求項３記載の芯出治具を取り付け、該芯出治具の各ターゲットの計測点の３次元座標を３次元位置計測手段により計測し、各ターゲットの３次元座標から演算手段によりフランジの位置と姿勢を算出する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る芯出治具及びそれを用いた測定装置の好ましい実施の形態を詳説する。
図１は、本発明に係る測定装置の第１の実施の形態の全体構成を説明する説明図である。
【００１５】
同図に示すように、測定装置１０は、主として、フランジ１２にターゲット２４を設置する３個の芯出治具２２と、前記ターゲット２４の各計測点２４Ｐの３次元座標を計測する３次元位置計測器１８と、計測された各計測点２４Ｐの３次元座標からフランジの位置と姿勢を算出する演算器２０と、から構成される。
３次元位置計測器１８は、反射プリズムであるターゲット２４に光線Ｌを発射して、ターゲット２４により反射した光線の波長を測定することによりターゲット２４までの距離を求めると共に、発射した光線の水平角度及び垂直角度を求めることによりターゲット２４の３次元座標を計測する公知の装置である。
【００１６】
図２は、芯出治具２２の構造を説明する説明図である。
同図に示すように、芯出治具２２は、基準面設定部材２６と独楽型部材４０とから構成され、基準面設定部材２６の面受け板２８には、フランジ面１２ａと当接する基準面２８ａが円形状に形成される。基準面２８ａは、滑らかな面になっており、フランジ面１２ａの面粗度が小さい場合には、当接したまま基準面設定部材２６を動かすことができる。また、この基準面２８ａ上には、回転自在なベアリングが先端に設けられた当接補助部材３２が、着脱可能となっている。即ち、フランジ面１２ａの面粗度が大きい場合には、３つの当接補助部材３２を基準面１２ａに取り付け、ベアリングをフランジ面１２ａに当接する。これにより、基準面２８ａはフランジ面１２ａと平行に設定されると共に、フランジ面１２ａとの摩擦力が小さいのでフランジ面１２ａに対して基準面設定部材２６を滑らかに平行移動することができる。
【００１７】
また、面受け板２８の基準面２８ａの中心には、円柱状の棒状部材３８が基準面２８ａと垂直方向に設置され、周面には雄ねじが設けられている。
面受け板２８の基準面２８ａの反対側には、ターゲット２４が支持部材３０を介して設置され、計測点２４Ｐが棒状部材３８の中心線３６の延長上に形成される。ターゲット２４は、軸受３０ｃにより軸支されると共に、軸受３０ｃを設置した土台３０ｂが支持柱３０ａにより軸支される。これにより、ターゲット２４は、あらゆる方向に向けることができ、即ち、３次元位置計測器１８の光線を確実に該３次元位置計測器１８に反射することができる。また、支持柱３０ａは、伸縮自在であり、基準面２８ａからターゲット２４の計測点２４Ｐまでの距離Ｌ（図３参照）を状況に合わせて設定することができる。即ち、障害物等により直接３次元位置計測器１８から計測点２４Ｐを目視できない場合には、目視できる位置まで支持柱３０ａを伸長する。
【００１８】
一方、独楽型部材４０は、円筒状の軸部材４２の外周面側に形成された雄ねじ４２ａを、独楽型本体４４と円錐コロ軸受４６を介して、ナット部材４８の内側の雌ねじと螺合することにより形成される。軸部材４２の内周面側には、前記基準面設定部材２６の棒状部材３８の雄ねじと螺合する雌ねじが設けられている。独楽型本体４４は、その一部が円錐台の形状をしており、円錐コロ軸受４６によって、軸部材４２及びナット部材４８に対し回転自在に支持される。また、円錐コロ軸受４６の作用によって、独楽型本体４４、軸部材４２、円錐コロ軸受４６及びナット部材４８の中心線は確実に一致するように形成される。これにより、棒状部材３８と軸部材４２を螺合した際、即ち、基準面設定部材２６を独楽型部材４０で固定した際に、独楽型本体４４の中心線が棒状部材３８の中心線３６と一致する。
【００１９】
次に上記の如く構成された本発明に係る測定装置の第１の実施の形態の作用について説明する。
図３は、本発明に係る測定装置の第１の実施の形態の作用を説明する説明図であり、芯出治具２２をフランジ１２のボルト孔１６に設置した様子を示している。同図は、フランジ面１２ａの面粗度が大きい場合であり、当接補助部材３２を用いてフランジ面１２ａに当接している。
【００２０】
先ず、基準面設定部材２６の棒状部材３８をフランジ面１２ａ側からボルト孔１６に挿通し、当接補助部材３２のベアリングをフランジ面１２ａに当接させる。これにより、基準面２８ａはフランジ面１２ａと平行に設定されると共に、棒状部材３８の中心線３６は、フランジ面１２ａと垂直に形成される。
次に、基準面設定部材２６を、フランジ１２の裏面１２ｂ側から独楽型部材４０によって固定する。即ち、ボルト孔１６を挿通した棒状部材３８の雄ねじを、独楽型部材４０の軸受４２の雌ねじに螺入する。螺入することにより、基準面設定部材２６がフランジ面１２ａに対し滑らかに平行移動し、独楽型本体４４の円錐台部分の周面４４ａが、裏面１２ｂ上にボルト孔１６が形成する円とその円周全体において当接する。独楽型本体４４は軸受４２及びナット部材４８に回転自在に支持されているので、周面４４ａが当接した後も更に螺入して、基準面設定部材２６と独楽型部材４０とでボルト孔１６の両面を挟み付けることができる。この挟み付けにおいて、独楽型本体４４の円錐台部分の作用により、棒状部材３８の中心線３６とボルト孔１６の芯は確実に一致し、ターゲット２４の計測点２４Ｐはボルト孔１６の芯上に配置される。
【００２１】
同様にして、３つのボルト孔１６にそれぞれ芯出治具２２を設置することにより、３つのボルト孔１６の芯上にそれぞれターゲット２４の計測点２４Ｐを配置する。
このようにして配置した各ターゲット２４の計測点２４Ｐの３次元座標を３次元位置計測器１８を用いて計測する。計測されたデータは演算器２０に送られ、配管施工に必要なフランジ１２の位置と姿勢が算出される。即ち、計測点２４Ｐは、ボルト孔１６の芯上の点であるので、３つの計測点２４Ｐを通る平面を算出することにより、計測点２４ＰからＬ（図３参照）だけ離れたボルト孔中心１６ａを求めることができる。更に、３つのボルト孔中心１６ａの位置から、フランジ孔中心を簡単に算出される。
【００２２】
このように、本発明に係る第１の実施の形態によれば、芯出治具２２をボルト孔１６に設置するだけで、自動的にターゲット２４の計測点２４Ｐをボルト孔１６の芯上に位置決めできる。このため、ターゲット２４の取り付け作業を簡単に行えると共に、ターゲット２４の計測点２４Ｐを確実に計測位置に設置することができる。従って、３次元位置計測器１８によってターゲット２４の計測点２４Ｐの３次元座標を計測することにより、配管等の設置状況を正確に測定することができる。また、３次元位置計測器１８からフランジ面１２ａ全体が確認できない場合には、支持柱３０ａを計測点２４Ｐが確認できる位置まで伸長することにより、フランジの位置と姿勢を計測することができる。
【００２３】
尚、上述した実施の形態では、ターゲット２４を棒状部材３８の中心線３６上に１個配置したがこれに限定するものではなく、ボルト孔中心１６ａとの位置関係が分かるものならば、面受け板２８に対し何処に配置してもよく、また、何個配置してもよい。更に、ターゲット２４を棒状部材３８の中心線上の２点、若しくは、ターゲット２４を１個の治具に３個配置することにより、芯出治具を１個設置するだけで、設置した円孔の芯を求めることができる。
【００２４】
また、上記の第１の実施の形態では、測定装置及び芯出治具を、配管のフランジの設置状況を測定するために用いたが、円孔の芯を求める様々な状況において用いることができる。例えば、図４は、第１の実施の形態の変形例を説明する説明図である。同図では、配管５２を通すためのスリーブ５０が、コンクリート等の壁材を流す前の壁枠５６に支持部材５４により仮設されている様子を示している。尚、スリーブ５０の芯出に用いる芯出治具は、第一の実施の形態で用いた芯出治具２２と同様であるので、芯出治具２２の説明は省略する。
【００２５】
スリーブ５０は、配管５２が通るような円筒状に形成され、各スリーブ５０、５０、…の芯が同一方向を向くように仮設されている。スリーブ５０の中空部に当接補助部材３２を取り外した芯出治具２２を第１の実施の形態と同様に設置する。これにより、各ターゲット２４の計測点２４Ｐは、各スリーブ５０の芯上に設置される。この計測点２４Ｐを３次元位置計測器１８により計測して、各計測点２４Ｐの位置を演算器２０で算出することにより、各計測点２４Ｐが直線上に並んでいるかを判断する。全ての計測点２４Ｐを直線上に配置することにより、各スリーブ５０を正確に直線上に仮設することができる。
【００２６】
図５は、本発明にかかる測定装置の第２の実施の形態の全体構成を説明する説明図である。
同図で示すように、第２の実施の形態を示す測定装置６０は、３個のターゲット６４をフランジ１２の外側に配置する芯出治具６２と、各ターゲット６４の計測点７０の３次元座標を計測する３次元位置計測器１８と、計測された計測点７０の３次元座標からフランジ１２の位置と姿勢を算出する演算器２０とから構成される。
【００２７】
図６は、芯出治具６２の構成を説明する説明図である。尚、図５では、計測点７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃをフランジ面１２ａと平行な平面上に配置した例で説明したが、図６では、各計測点７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃを基準面６６ａと垂直な平面上に配置した例で説明する。
図６で示すように、芯出治具６２の治具本体６６は、フランジ１２のフランジ面１２ａに当接して基準面６７ａを形成する基準面部６７と、該基準面部６７に基準面６７ａと平行に支持された軸部６８とで形成される。軸部６８には、スライド部材７６が軸部６８の中心線８０方向にスライド自在となるように支持され、軸部６８のネジ部６８ａに螺合したナット部材６９と係合する。これにより、ナット部材６９を締め込むことによって、スライド部材７６をスライドさせることができる。スライド部材７６は、基準面７７ａを形成する基準面部７７と、該基準面部７７に基準面７７ａと垂直に支持された鉛直柱７８とで形成される。スライド部材７６の基準面７７ａは、治具本体６６の基準面６７ａと同一平面上にあり、基準面６７ａと共にフランジ面１２ａに当接する。
【００２８】
また、治具本体６６の基準面６７ａ及びスライド部材７６の基準面７７ａには、軸部６８の中心線８０上に、一対のローラ７４Ａ、７４Ｂが回転自在に支持される。
軸部６８の先端及び鉛直柱７８下端部には、それぞれターゲット６４Ａ、６４Ｂが設けられ、各ターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂを通る直線は中心線８０と平行な直線を形成する。これにより、スライド部材７６をスライドさせた際の各ターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂ間の距離の変化量は、一対のローラ７４Ａ、７４Ｂ間の距離の変化量に比例する。従って、ローラ７４Ａ、７４Ｂの回転軸がそれぞれ基準面６６Ａ、６６Ｂに交差する点８４Ａ、８４Ｂの中点８４Ｐ（図８参照）と、計測点７０Ａ、７０Ｂの中点７０Ｐ（図８参照）との位置関係は常に等しくなる。また、ターゲット６４Ｃは、スライド部材７６の鉛直柱７８上端部に設けられ、ターゲット６４Ｃの計測点７０Ｃとターゲット６４Ｂの計測点７０Ｂを通る直線は基準面６７ａ、７７ａの法線を形成する。尚、各ターゲットは、第１の実施の形態と同様にあらゆる方向に向けることができるように設置される。
【００２９】
次に上記のように構成された芯出治具を用いた測定装置の作用について説明する。
図７及び図８は、芯出装置の第２の実施の形態の作用を説明する説明図である。図７は、上面図であり、図８は、フランジのみを断面図で示した側面図である。
【００３０】
先ず、ローラ７４Ａ、７４Ｂを、フランジ中心１４Ｐを挟んで対向するボルト孔１６Ａ、１６Ｂにフランジ面１２ａ側から挿入して、治具本体６６の基準面６７ａ及びスライド部材７６の基準面７７ａをフランジ面１２ａに当接する。ナット部材６９を回してスライド部材７６をスライドさせ、ローラ７４Ａ、７４Ｂで各ボルト穴の周面８２Ａ、８２Ｂを挟持する。これにより、芯出治具６２は、フランジ１２に取り付けられる。この取り付けにおいて、ローラ７４Ａ、７４Ｂは回転自在に支持されているので、ローラ７４Ａ、７４Ｂと周面８２Ａ、８２Ｂとの摩擦抵抗は減少し、確実にローラ７４Ａ、７４Ｂと接する周面８２Ａ、８２Ｂの距離が最も小さくなるようにフランジ１２を挟持する。従って、芯出治具６２は、軸部の中心線８０がボルト孔１６Ａ、１６Ｂの芯及びフランジ孔１４の芯を通るように設置され、８４Ａ、８４Ｂの中点８４Ｐとフランジ孔中心１４Ｐが一致する。
【００３１】
次に、フランジ１２に配置された各ターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃの位置を３次元位置計測器１８を用いて計測する。計測されたデータは演算器２０に送られ、フランジ１２の位置と姿勢を算出する。即ち、計測点７０Ａ、７０Ｂから中点７０Ｐの位置を求め、計測点７０Ｂ、７０Ｃを通る直線方向にＬ１移動し、計測点７０Ａ、７０Ｂを通る直線方向にＬ２移動した点が中点８４Ｐ、即ちフランジ穴中心１４Ｐとなる。また、計測点７０Ｂ、７０Ｃを通る直線は、フランジ面１２ａの法線であるので、フランジ１２の面角度を求めることができる。
【００３２】
このように、本発明に係る第２の実施の形態によれば、芯出治具６２をフランジ１２に取り付けるだけで、各ターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃがフランジ１２の位置と姿勢を求めるのに適した位置に自動的に位置決めされる。また、フランジ面１２ａの外側に集中してターゲットを配置できるので、３次元位置計測器１８からフランジ面１２ａ全体が確認できない狭所においても、フランジ１２の位置と姿勢を計測することができる。
【００３３】
尚、上述した実施の形態において、ターゲット６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃの設置位置は、変更することも可能である。例えば、ターゲット６４Ａ、６４Ｂの設置位置に関しては、そのターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂの変化量が、一対のローラ７４Ａ、７４Ｂ間の距離の変化量に対応するように設置するならば何処でもよい。また、ターゲット６４Ｃは、ターゲット６４Ａ、６４Ｂと共に、基準面６７ａ、７７ａと関係が明らかな平面を形成するならば何処に設置してもよい。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、一対のローラ７４でボルト穴１６を挟持することにより、芯出治具６２をフランジ１２に設置したが、これに限定するものではなく、軸部６８の中心線８０がボルト穴１６Ａ、１６Ｂの芯を通るように確実に設置できるのならば、どのような方法で設置してもよい。
また、上述した実施の形態では、測定装置６０を、配管のフランジ１２の設置状況を測定するために用いたが、３次元位置計測器１８から計測点が目視できない様々な状況において利用することができる。例えば、図９は、第２の実施の形態の変形例を説明する説明図であり、タンク等の障害物８８で計測点が３次元位置計測器１８から目視できない場合の様子を示している。また、図１０は、図９の変形例で使用する計測治具の構造概略図である。
【００３５】
図１０に示すように、計測治具９０は、治具本体９２とスライド部材９４とで構成され、治具本体９２の一方端にはターゲット９６Ａが設置され、他方端には支持針９８Ａが設けられている。スライド部材９４も同様に、ターゲット９６Ａ側の先端にターゲット９６Ｂが設置され、他端に支持針９８Ｂが設けられている。また、各ターゲットの計測点９７Ａ、９７Ｂは、支持針９８Ａ、９８Ｂの先端９９Ａ、９９Ｂを結ぶ直線上に配置される。これにより、スライド部材９４をスライドさせた際の計測点９７Ａ、９７Ｂの距離の変化量は、指示針９８Ａ、９８Ｂの先端の距離の変化量に比例する。従って、計測したい２点にそれぞれ支持針９９Ａ、９９Ｂの先端を当て、計測点９７Ａ、９７Ｂの位置を３次元位置計測器で測定することにより、演算器２０で障害物に隠れている２点の位置、及び２点間の距離を算出することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る芯出治具及びそれを用いた測定装置によれば、ターゲットが支持された芯出治具を、フランジに取り付けるだけで、ターゲットの計測点が計測に適した位置に自動的に位置決めされる。これにより、ターゲットの取り付け作業が迅速に行えると共に、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芯出治具を取り付けることができる。更に、３次元位置計測器からフランジ面全体が確認できないような狭所の計測作業も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明に係る測定装置の第１の実施の形態の全体構成図
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の芯出治具の構成図
【図３】本発明に係る測定装置の第１の実施の形態の作用を説明する説明図
【図４】本発明に係る第１の実施の形態の変形例を説明する説明図
【図５】本発明に係る測定装置の第２の実施の形態の全体構成図
【図６】本発明に係る第２の実施の形態の芯出治具の構成図
【図７】本発明に係る測定装置の第２の実施の形態の作用を説明する説明図（上面図）
【図８】本発明に係る測定装置の第２の実施の形態の作用を説明する説明図（側面図）
【図９】本発明に係る第２の実施の形態の変形例を示す全体構成図
【図１０】図９における芯出治具の全体構成図
【図１１】従来技術の測定装置の説明図
【図１２】従来技術の測定装置の説明図
【符号の説明】
１２…フランジ
１２ａ…フランジ面
１４…フランジ孔
１６…ボルト孔
１８…３次元位置計測器
２０…演算器
２２…芯出治具（第１の実施の形態）
２４…ターゲット（第１の実施の形態）
２４Ｐ…計測点（第１の実施の形態）
２６…基準面設定部材
２８ａ…基準面（第１の実施の形態）
３８…棒状部材
４０…独楽型部材
４４ａ…円錐の周面
６２…芯出治具（第２の実施の形態）
６４…ターゲット（第２の実施の形態）
６６…治具本体
６７…基準面部
６７ａ…基準面（第２の実施の形態）
６８…軸部
７０…計測点
７４…ローラ
７６…スライド部材
７７…基準面部
７７ａ…基準面（第２の実施の形態）
７８…鉛直柱
【発明の属する技術分野】
本発明は、円孔の芯出治具及びそれを用いた測定装置に係り、特にフランジのフランジ孔及びボルト孔の芯出治具及びそれを用いた測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
設備における配管施工では、機器やタンク等の設置とそれらに接続する配管との間に、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正確に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振り等の手回り工具を用いて正確に行うのは困難なため、配管の現場に合わせて対処するのが現状である。即ち、機器やタンク等の設置状況に合わせた配管を製作するのではなく、設置現場で既成の配管を設置状況に合わせて切断し溶接することによって配管施工を行っている。しかし、このような方法では、現場での作業が多くなるだけでなく、溶接部からのもれ等の問題が生じ、特に原子力発電所等では、重大な事故を発生する要因になる。
【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正確に計測し、その計測値に基づいて工場で配管を製作して、現場では、その配管の組付けのみを行う、所謂プレハブ施工を行うことが望まれる。そこで、配管施工に必要なフランジの位置と姿勢を求めるために、フランジ孔中心、フランジ面角度、ボルト孔振り角度を、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。同図に示されているように、フランジ２の外周部には、３次元位置計測器のターゲット３である反射プリズムが配置されており、３次元位置計測器１は、ターゲット３の計測点Ｐに赤外線Ｌを照射して、ターゲット３の計測点Ｐの座標を計測し、その計測点Ｐからフランジ中心ＦＯ、フランジ面角度、ボルト孔中心ＢＯ等を求める。図１２には、ターゲット３の設置状況が示され、ターゲット３は６ヶ所に設置されている。図中ターゲット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、ターゲット３Ｄ〜３Ｆは、フランジ締結用ボルト孔のボルト孔振り角度を算出するためのボルト孔中心ＢＯを算出するために設置したものである。この際、ターゲット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にターゲット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く、更に、フランジ孔中心とボルト孔中心をそれぞれ求めるために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】
また、従来の方法では、フランジ面上にターゲットを配置するので、フランジ面全体が目視できる位置に３次元位置計測器を設置しなければならないという欠点もある。
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のが実情である。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、計測点を有するターゲットをフランジに簡単且つ正確に取り付けることができ、３次元位置計測器でフランジの位置や姿勢を精度良く測定することができると共に、フランジと３次元位置計測器との間に障害物がある場合でも対応することのできる芯出治具及びそれを用いた測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を解決するために、表面と裏面とが互いに平行な両面を垂直に貫通する円孔の芯を出すための芯出治具であって、前記両面の一方面側に当接して該一方の面と平行な面を形成する基準面設定部材と、前記基準面設定部材に装着されるとともに、回転自在なベアリングが先端に設けられ、該ベアリングが前記一方の面に当接される当接補助部材と、前記基準面設定部材に、該基準面に対して垂直に支持され、前記円孔の一方面側から他方面側に挿通される棒状部材と、独楽形状をした独楽型本体を前記円孔の両面の他方面側に配置し、前記独楽型本体の円錐状面を前記基準面設定部材の基準面に対向配置した状態で前記独楽型本体の中心線と前記棒状部材の中心線とが一致するように前記棒状部材にスライド自在に嵌通する独楽型部材と、前記基準面設定部材に支持され、前記棒状部材の中心線上に計測点が位置するターゲット部材と、前記基準面設定部材と前記独楽型部材とで前記円孔の両面を挟み付ける挟み付け手段と、から成ることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は前記目的を解決するために、タンク等の機器に取り付けられたフランジの位置と姿勢を測定する測定装置において、表面と裏面とが互いに平行な両面を垂直に貫通する円孔の芯を出すための芯出治具であって前記両面の一方面側に当接して該一方の面と平行な面を形成する基準面設定部材と、前記基準面設定部材に、該基準面に対して垂直に支持され、前記円孔の一方面側から他方面側に挿通される棒状部材と、独楽形状をした独楽型本体を前記円孔の両面の他方面側に配置し、前記独楽型本体の円錐状面を前記基準面設定部材の基準面に対向配置した状態で前記独楽型本体の中心線と前記棒状部材の中心線とが一致するように前記棒状部材にスライド自在に嵌通する独楽型部材と、前記基準面設定部材に支持され、前記棒状部材の中心線上に計測点が位置するターゲット部材と、前記基準面設定部材と前記独楽型部材とで前記円孔の両面を挟み付ける挟み付け手段と、から成り、前記フランジの３つのボルト孔にそれぞれ取り付ける芯出治具と、前記各芯出治具に設けられたターゲットの各計測点の３次元座標を計測する３次元位置計測手段と、前記３次元位置計測手段で計測された各計測点の３次元座標に基づいて前記フランジの位置と姿勢を演算する演算手段と、から成ることを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明は前記目的を解決するために、タンク等の機器に取り付けられたフランジの位置と姿勢を測定するために前記フランジに取り付けられる芯出治具において、前記フランジのフランジ面に当接して基準面を形成する基準面部と該基準面部に支持されて前記フランジ面に平行な軸部とから成る治具本体と、前記フランジのフランジ面に当接して基準面を形成する基準面部と該基準面部に垂直な鉛直柱とから成り、前記治具本体の軸部にスライド自在に支持されるスライド部材と、前記治具本体と前記スライド部材の各基準面側にそれぞれ支持されると共に、その回転軸が各基準面に対して垂直な一対のローラ部材と、前記治具本体と前記スライド部材にそれぞれ１つ設けられ、その計測点と前記一対のローラ部材との位置関係が予め設定された一対のターゲットと、前記治具本体と前記スライド部材の何れか一方に設けられ、その計測点が前記一対のターゲットの計測点と共に空間上に平面を形成するターゲットと、前記治具本体の軸部に沿って前記スライド部材をスライドさせるスライド手段と、から成り、前記フランジのフランジ孔中心を挟んで対向するフランジの一対のボルト孔に前記一対のローラを挿入すると共に、前記スライド手段で前記治具本体に前記スライド部材を近接させる方向にスライドさせて前記一対のローラで前記一対のボルト孔の間を挟持して前記フランジに取り付けることを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明は前記目的を解決するために、タンク等の機器に取り付けられたフランジの位置と姿勢を測定する測定装置において、前記フランジに取り付ける請求項３記載の芯出治具と、前記各芯出治具に設けられたターゲットの各測定点の３次元座標を計測する３次元位置計測手段と、前記３次元位置計測手段で計測された各計測点の座標に基づいて前記フランジの位置と姿勢を演算する演算手段と、から成ることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項１の芯出治具によれば、円孔の一方側面に配設した基準面設定部材の棒状部材を円孔に挿通すると共に、該棒状部材に円孔の他方側面に配設した独楽型部材の独楽型本体を嵌入し、基準面設定部材と独楽型部材とで円孔の両面を挟み付けるだけで、ターゲットの計測点は円孔の芯上に位置決めされる。本発明の請求項２の芯出装置によれば、フランジの３つのボルト孔にそれぞれ芯出治具を設置し、該芯出治具の各ターゲットの計測点の３次元座標を３次元位置計測手段により計測し、各ターゲットの３次元座標から演算手段によりフランジの位置と姿勢を算出する。
【００１２】
本発明の請求項３の芯出治具によれば、フランジのフランジ孔中心を通って対向するフランジの一対のボルト孔に、治具本体とスライド部材の一対のローラ部材を挿入すると共に、スライド手段で治具本体にスライド部材を近接させる方向にスライドさせて一対のローラで一対のボルト孔の間を挟持して芯出治具をフランジに取り付けるだけで、３つのターゲットの計測点は、フランジの位置と姿勢を計測するのに適切な位置に位置決めされる。
【００１３】
本発明の請求項４の芯出装置によれば、フランジに請求項３記載の芯出治具を取り付け、該芯出治具の各ターゲットの計測点の３次元座標を３次元位置計測手段により計測し、各ターゲットの３次元座標から演算手段によりフランジの位置と姿勢を算出する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る芯出治具及びそれを用いた測定装置の好ましい実施の形態を詳説する。
図１は、本発明に係る測定装置の第１の実施の形態の全体構成を説明する説明図である。
【００１５】
同図に示すように、測定装置１０は、主として、フランジ１２にターゲット２４を設置する３個の芯出治具２２と、前記ターゲット２４の各計測点２４Ｐの３次元座標を計測する３次元位置計測器１８と、計測された各計測点２４Ｐの３次元座標からフランジの位置と姿勢を算出する演算器２０と、から構成される。
３次元位置計測器１８は、反射プリズムであるターゲット２４に光線Ｌを発射して、ターゲット２４により反射した光線の波長を測定することによりターゲット２４までの距離を求めると共に、発射した光線の水平角度及び垂直角度を求めることによりターゲット２４の３次元座標を計測する公知の装置である。
【００１６】
図２は、芯出治具２２の構造を説明する説明図である。
同図に示すように、芯出治具２２は、基準面設定部材２６と独楽型部材４０とから構成され、基準面設定部材２６の面受け板２８には、フランジ面１２ａと当接する基準面２８ａが円形状に形成される。基準面２８ａは、滑らかな面になっており、フランジ面１２ａの面粗度が小さい場合には、当接したまま基準面設定部材２６を動かすことができる。また、この基準面２８ａ上には、回転自在なベアリングが先端に設けられた当接補助部材３２が、着脱可能となっている。即ち、フランジ面１２ａの面粗度が大きい場合には、３つの当接補助部材３２を基準面１２ａに取り付け、ベアリングをフランジ面１２ａに当接する。これにより、基準面２８ａはフランジ面１２ａと平行に設定されると共に、フランジ面１２ａとの摩擦力が小さいのでフランジ面１２ａに対して基準面設定部材２６を滑らかに平行移動することができる。
【００１７】
また、面受け板２８の基準面２８ａの中心には、円柱状の棒状部材３８が基準面２８ａと垂直方向に設置され、周面には雄ねじが設けられている。
面受け板２８の基準面２８ａの反対側には、ターゲット２４が支持部材３０を介して設置され、計測点２４Ｐが棒状部材３８の中心線３６の延長上に形成される。ターゲット２４は、軸受３０ｃにより軸支されると共に、軸受３０ｃを設置した土台３０ｂが支持柱３０ａにより軸支される。これにより、ターゲット２４は、あらゆる方向に向けることができ、即ち、３次元位置計測器１８の光線を確実に該３次元位置計測器１８に反射することができる。また、支持柱３０ａは、伸縮自在であり、基準面２８ａからターゲット２４の計測点２４Ｐまでの距離Ｌ（図３参照）を状況に合わせて設定することができる。即ち、障害物等により直接３次元位置計測器１８から計測点２４Ｐを目視できない場合には、目視できる位置まで支持柱３０ａを伸長する。
【００１８】
一方、独楽型部材４０は、円筒状の軸部材４２の外周面側に形成された雄ねじ４２ａを、独楽型本体４４と円錐コロ軸受４６を介して、ナット部材４８の内側の雌ねじと螺合することにより形成される。軸部材４２の内周面側には、前記基準面設定部材２６の棒状部材３８の雄ねじと螺合する雌ねじが設けられている。独楽型本体４４は、その一部が円錐台の形状をしており、円錐コロ軸受４６によって、軸部材４２及びナット部材４８に対し回転自在に支持される。また、円錐コロ軸受４６の作用によって、独楽型本体４４、軸部材４２、円錐コロ軸受４６及びナット部材４８の中心線は確実に一致するように形成される。これにより、棒状部材３８と軸部材４２を螺合した際、即ち、基準面設定部材２６を独楽型部材４０で固定した際に、独楽型本体４４の中心線が棒状部材３８の中心線３６と一致する。
【００１９】
次に上記の如く構成された本発明に係る測定装置の第１の実施の形態の作用について説明する。
図３は、本発明に係る測定装置の第１の実施の形態の作用を説明する説明図であり、芯出治具２２をフランジ１２のボルト孔１６に設置した様子を示している。同図は、フランジ面１２ａの面粗度が大きい場合であり、当接補助部材３２を用いてフランジ面１２ａに当接している。
【００２０】
先ず、基準面設定部材２６の棒状部材３８をフランジ面１２ａ側からボルト孔１６に挿通し、当接補助部材３２のベアリングをフランジ面１２ａに当接させる。これにより、基準面２８ａはフランジ面１２ａと平行に設定されると共に、棒状部材３８の中心線３６は、フランジ面１２ａと垂直に形成される。
次に、基準面設定部材２６を、フランジ１２の裏面１２ｂ側から独楽型部材４０によって固定する。即ち、ボルト孔１６を挿通した棒状部材３８の雄ねじを、独楽型部材４０の軸受４２の雌ねじに螺入する。螺入することにより、基準面設定部材２６がフランジ面１２ａに対し滑らかに平行移動し、独楽型本体４４の円錐台部分の周面４４ａが、裏面１２ｂ上にボルト孔１６が形成する円とその円周全体において当接する。独楽型本体４４は軸受４２及びナット部材４８に回転自在に支持されているので、周面４４ａが当接した後も更に螺入して、基準面設定部材２６と独楽型部材４０とでボルト孔１６の両面を挟み付けることができる。この挟み付けにおいて、独楽型本体４４の円錐台部分の作用により、棒状部材３８の中心線３６とボルト孔１６の芯は確実に一致し、ターゲット２４の計測点２４Ｐはボルト孔１６の芯上に配置される。
【００２１】
同様にして、３つのボルト孔１６にそれぞれ芯出治具２２を設置することにより、３つのボルト孔１６の芯上にそれぞれターゲット２４の計測点２４Ｐを配置する。
このようにして配置した各ターゲット２４の計測点２４Ｐの３次元座標を３次元位置計測器１８を用いて計測する。計測されたデータは演算器２０に送られ、配管施工に必要なフランジ１２の位置と姿勢が算出される。即ち、計測点２４Ｐは、ボルト孔１６の芯上の点であるので、３つの計測点２４Ｐを通る平面を算出することにより、計測点２４ＰからＬ（図３参照）だけ離れたボルト孔中心１６ａを求めることができる。更に、３つのボルト孔中心１６ａの位置から、フランジ孔中心を簡単に算出される。
【００２２】
このように、本発明に係る第１の実施の形態によれば、芯出治具２２をボルト孔１６に設置するだけで、自動的にターゲット２４の計測点２４Ｐをボルト孔１６の芯上に位置決めできる。このため、ターゲット２４の取り付け作業を簡単に行えると共に、ターゲット２４の計測点２４Ｐを確実に計測位置に設置することができる。従って、３次元位置計測器１８によってターゲット２４の計測点２４Ｐの３次元座標を計測することにより、配管等の設置状況を正確に測定することができる。また、３次元位置計測器１８からフランジ面１２ａ全体が確認できない場合には、支持柱３０ａを計測点２４Ｐが確認できる位置まで伸長することにより、フランジの位置と姿勢を計測することができる。
【００２３】
尚、上述した実施の形態では、ターゲット２４を棒状部材３８の中心線３６上に１個配置したがこれに限定するものではなく、ボルト孔中心１６ａとの位置関係が分かるものならば、面受け板２８に対し何処に配置してもよく、また、何個配置してもよい。更に、ターゲット２４を棒状部材３８の中心線上の２点、若しくは、ターゲット２４を１個の治具に３個配置することにより、芯出治具を１個設置するだけで、設置した円孔の芯を求めることができる。
【００２４】
また、上記の第１の実施の形態では、測定装置及び芯出治具を、配管のフランジの設置状況を測定するために用いたが、円孔の芯を求める様々な状況において用いることができる。例えば、図４は、第１の実施の形態の変形例を説明する説明図である。同図では、配管５２を通すためのスリーブ５０が、コンクリート等の壁材を流す前の壁枠５６に支持部材５４により仮設されている様子を示している。尚、スリーブ５０の芯出に用いる芯出治具は、第一の実施の形態で用いた芯出治具２２と同様であるので、芯出治具２２の説明は省略する。
【００２５】
スリーブ５０は、配管５２が通るような円筒状に形成され、各スリーブ５０、５０、…の芯が同一方向を向くように仮設されている。スリーブ５０の中空部に当接補助部材３２を取り外した芯出治具２２を第１の実施の形態と同様に設置する。これにより、各ターゲット２４の計測点２４Ｐは、各スリーブ５０の芯上に設置される。この計測点２４Ｐを３次元位置計測器１８により計測して、各計測点２４Ｐの位置を演算器２０で算出することにより、各計測点２４Ｐが直線上に並んでいるかを判断する。全ての計測点２４Ｐを直線上に配置することにより、各スリーブ５０を正確に直線上に仮設することができる。
【００２６】
図５は、本発明にかかる測定装置の第２の実施の形態の全体構成を説明する説明図である。
同図で示すように、第２の実施の形態を示す測定装置６０は、３個のターゲット６４をフランジ１２の外側に配置する芯出治具６２と、各ターゲット６４の計測点７０の３次元座標を計測する３次元位置計測器１８と、計測された計測点７０の３次元座標からフランジ１２の位置と姿勢を算出する演算器２０とから構成される。
【００２７】
図６は、芯出治具６２の構成を説明する説明図である。尚、図５では、計測点７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃをフランジ面１２ａと平行な平面上に配置した例で説明したが、図６では、各計測点７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃを基準面６６ａと垂直な平面上に配置した例で説明する。
図６で示すように、芯出治具６２の治具本体６６は、フランジ１２のフランジ面１２ａに当接して基準面６７ａを形成する基準面部６７と、該基準面部６７に基準面６７ａと平行に支持された軸部６８とで形成される。軸部６８には、スライド部材７６が軸部６８の中心線８０方向にスライド自在となるように支持され、軸部６８のネジ部６８ａに螺合したナット部材６９と係合する。これにより、ナット部材６９を締め込むことによって、スライド部材７６をスライドさせることができる。スライド部材７６は、基準面７７ａを形成する基準面部７７と、該基準面部７７に基準面７７ａと垂直に支持された鉛直柱７８とで形成される。スライド部材７６の基準面７７ａは、治具本体６６の基準面６７ａと同一平面上にあり、基準面６７ａと共にフランジ面１２ａに当接する。
【００２８】
また、治具本体６６の基準面６７ａ及びスライド部材７６の基準面７７ａには、軸部６８の中心線８０上に、一対のローラ７４Ａ、７４Ｂが回転自在に支持される。
軸部６８の先端及び鉛直柱７８下端部には、それぞれターゲット６４Ａ、６４Ｂが設けられ、各ターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂを通る直線は中心線８０と平行な直線を形成する。これにより、スライド部材７６をスライドさせた際の各ターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂ間の距離の変化量は、一対のローラ７４Ａ、７４Ｂ間の距離の変化量に比例する。従って、ローラ７４Ａ、７４Ｂの回転軸がそれぞれ基準面６６Ａ、６６Ｂに交差する点８４Ａ、８４Ｂの中点８４Ｐ（図８参照）と、計測点７０Ａ、７０Ｂの中点７０Ｐ（図８参照）との位置関係は常に等しくなる。また、ターゲット６４Ｃは、スライド部材７６の鉛直柱７８上端部に設けられ、ターゲット６４Ｃの計測点７０Ｃとターゲット６４Ｂの計測点７０Ｂを通る直線は基準面６７ａ、７７ａの法線を形成する。尚、各ターゲットは、第１の実施の形態と同様にあらゆる方向に向けることができるように設置される。
【００２９】
次に上記のように構成された芯出治具を用いた測定装置の作用について説明する。
図７及び図８は、芯出装置の第２の実施の形態の作用を説明する説明図である。図７は、上面図であり、図８は、フランジのみを断面図で示した側面図である。
【００３０】
先ず、ローラ７４Ａ、７４Ｂを、フランジ中心１４Ｐを挟んで対向するボルト孔１６Ａ、１６Ｂにフランジ面１２ａ側から挿入して、治具本体６６の基準面６７ａ及びスライド部材７６の基準面７７ａをフランジ面１２ａに当接する。ナット部材６９を回してスライド部材７６をスライドさせ、ローラ７４Ａ、７４Ｂで各ボルト穴の周面８２Ａ、８２Ｂを挟持する。これにより、芯出治具６２は、フランジ１２に取り付けられる。この取り付けにおいて、ローラ７４Ａ、７４Ｂは回転自在に支持されているので、ローラ７４Ａ、７４Ｂと周面８２Ａ、８２Ｂとの摩擦抵抗は減少し、確実にローラ７４Ａ、７４Ｂと接する周面８２Ａ、８２Ｂの距離が最も小さくなるようにフランジ１２を挟持する。従って、芯出治具６２は、軸部の中心線８０がボルト孔１６Ａ、１６Ｂの芯及びフランジ孔１４の芯を通るように設置され、８４Ａ、８４Ｂの中点８４Ｐとフランジ孔中心１４Ｐが一致する。
【００３１】
次に、フランジ１２に配置された各ターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃの位置を３次元位置計測器１８を用いて計測する。計測されたデータは演算器２０に送られ、フランジ１２の位置と姿勢を算出する。即ち、計測点７０Ａ、７０Ｂから中点７０Ｐの位置を求め、計測点７０Ｂ、７０Ｃを通る直線方向にＬ１移動し、計測点７０Ａ、７０Ｂを通る直線方向にＬ２移動した点が中点８４Ｐ、即ちフランジ穴中心１４Ｐとなる。また、計測点７０Ｂ、７０Ｃを通る直線は、フランジ面１２ａの法線であるので、フランジ１２の面角度を求めることができる。
【００３２】
このように、本発明に係る第２の実施の形態によれば、芯出治具６２をフランジ１２に取り付けるだけで、各ターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃがフランジ１２の位置と姿勢を求めるのに適した位置に自動的に位置決めされる。また、フランジ面１２ａの外側に集中してターゲットを配置できるので、３次元位置計測器１８からフランジ面１２ａ全体が確認できない狭所においても、フランジ１２の位置と姿勢を計測することができる。
【００３３】
尚、上述した実施の形態において、ターゲット６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃの設置位置は、変更することも可能である。例えば、ターゲット６４Ａ、６４Ｂの設置位置に関しては、そのターゲットの計測点７０Ａ、７０Ｂの変化量が、一対のローラ７４Ａ、７４Ｂ間の距離の変化量に対応するように設置するならば何処でもよい。また、ターゲット６４Ｃは、ターゲット６４Ａ、６４Ｂと共に、基準面６７ａ、７７ａと関係が明らかな平面を形成するならば何処に設置してもよい。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、一対のローラ７４でボルト穴１６を挟持することにより、芯出治具６２をフランジ１２に設置したが、これに限定するものではなく、軸部６８の中心線８０がボルト穴１６Ａ、１６Ｂの芯を通るように確実に設置できるのならば、どのような方法で設置してもよい。
また、上述した実施の形態では、測定装置６０を、配管のフランジ１２の設置状況を測定するために用いたが、３次元位置計測器１８から計測点が目視できない様々な状況において利用することができる。例えば、図９は、第２の実施の形態の変形例を説明する説明図であり、タンク等の障害物８８で計測点が３次元位置計測器１８から目視できない場合の様子を示している。また、図１０は、図９の変形例で使用する計測治具の構造概略図である。
【００３５】
図１０に示すように、計測治具９０は、治具本体９２とスライド部材９４とで構成され、治具本体９２の一方端にはターゲット９６Ａが設置され、他方端には支持針９８Ａが設けられている。スライド部材９４も同様に、ターゲット９６Ａ側の先端にターゲット９６Ｂが設置され、他端に支持針９８Ｂが設けられている。また、各ターゲットの計測点９７Ａ、９７Ｂは、支持針９８Ａ、９８Ｂの先端９９Ａ、９９Ｂを結ぶ直線上に配置される。これにより、スライド部材９４をスライドさせた際の計測点９７Ａ、９７Ｂの距離の変化量は、指示針９８Ａ、９８Ｂの先端の距離の変化量に比例する。従って、計測したい２点にそれぞれ支持針９９Ａ、９９Ｂの先端を当て、計測点９７Ａ、９７Ｂの位置を３次元位置計測器で測定することにより、演算器２０で障害物に隠れている２点の位置、及び２点間の距離を算出することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る芯出治具及びそれを用いた測定装置によれば、ターゲットが支持された芯出治具を、フランジに取り付けるだけで、ターゲットの計測点が計測に適した位置に自動的に位置決めされる。これにより、ターゲットの取り付け作業が迅速に行えると共に、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芯出治具を取り付けることができる。更に、３次元位置計測器からフランジ面全体が確認できないような狭所の計測作業も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明に係る測定装置の第１の実施の形態の全体構成図
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の芯出治具の構成図
【図３】本発明に係る測定装置の第１の実施の形態の作用を説明する説明図
【図４】本発明に係る第１の実施の形態の変形例を説明する説明図
【図５】本発明に係る測定装置の第２の実施の形態の全体構成図
【図６】本発明に係る第２の実施の形態の芯出治具の構成図
【図７】本発明に係る測定装置の第２の実施の形態の作用を説明する説明図（上面図）
【図８】本発明に係る測定装置の第２の実施の形態の作用を説明する説明図（側面図）
【図９】本発明に係る第２の実施の形態の変形例を示す全体構成図
【図１０】図９における芯出治具の全体構成図
【図１１】従来技術の測定装置の説明図
【図１２】従来技術の測定装置の説明図
【符号の説明】
１２…フランジ
１２ａ…フランジ面
１４…フランジ孔
１６…ボルト孔
１８…３次元位置計測器
２０…演算器
２２…芯出治具（第１の実施の形態）
２４…ターゲット（第１の実施の形態）
２４Ｐ…計測点（第１の実施の形態）
２６…基準面設定部材
２８ａ…基準面（第１の実施の形態）
３８…棒状部材
４０…独楽型部材
４４ａ…円錐の周面
６２…芯出治具（第２の実施の形態）
６４…ターゲット（第２の実施の形態）
６６…治具本体
６７…基準面部
６７ａ…基準面（第２の実施の形態）
６８…軸部
７０…計測点
７４…ローラ
７６…スライド部材
７７…基準面部
７７ａ…基準面（第２の実施の形態）
７８…鉛直柱
Claims (4)
- 表面と裏面とが互いに平行な両面を垂直に貫通する円孔の芯を出すための芯出治具であって、
前記両面の一方面側に当接して該一方の面と平行な面を形成する基準面設定部材と、
前記基準面設定部材に装着されるとともに、回転自在なベアリングが先端に設けられ、該ベアリングが前記一方の面に当接される当接補助部材と、
前記基準面設定部材に、該基準面に対して垂直に支持され、前記円孔の一方面側から他方面側に挿通される棒状部材と、
独楽形状をした独楽型本体を前記円孔の両面の他方面側に配置し、前記独楽型本体の円錐状面を前記基準面設定部材の基準面に対向配置した状態で前記独楽型本体の中心線と前記棒状部材の中心線とが一致するように前記棒状部材にスライド自在に嵌通する独楽型部材と、
前記基準面設定部材に支持され、前記棒状部材の中心線上に計測点が位置するターゲット部材と、
前記基準面設定部材と前記独楽型部材とで前記円孔の両面を挟み付ける挟み付け手段と、から成ることを特徴とする芯出治具。 - タンク等の機器に取り付けられたフランジの位置と姿勢を測定する測定装置において、 表面と裏面とが互いに平行な両面を垂直に貫通する円孔の芯を出すための芯出治具であって前記両面の一方面側に当接して該一方の面と平行な面を形成する基準面設定部材と、前記基準面設定部材に、該基準面に対して垂直に支持され、前記円孔の一方面側から他方面側に挿通される棒状部材と、独楽形状をした独楽型本体を前記円孔の両面の他方面側に配置し、前記独楽型本体の円錐状面を前記基準面設定部材の基準面に対向配置した状態で前記独楽型本体の中心線と前記棒状部材の中心線とが一致するように前記棒状部材にスライド自在に嵌通する独楽型部材と、前記基準面設定部材に支持され、前記棒状部材の中心線上に計測点が位置するターゲット部材と、前記基準面設定部材と前記独楽型部材とで前記円孔の両面を挟み付ける挟み付け手段と、から成り、前記フランジの３つのボルト孔にそれぞれ取り付ける芯出治具と、
前記各芯出治具に設けられたターゲットの各計測点の３次元座標を計測する３次元位置計測手段と、
前記３次元位置計測手段で計測された各計測点の３次元座標に基づいて前記フランジの位置と姿勢を演算する演算手段と、
から成ることを特徴とする測定装置。 - タンク等の機器に取り付けられたフランジの位置と姿勢を測定するために前記フランジに取り付けられる芯出治具において、
前記フランジのフランジ面に当接して基準面を形成する基準面部と該基準面部に支持されて前記フランジ面に平行な軸部とから成る治具本体と、
前記フランジのフランジ面に当接して基準面を形成する基準面部と該基準面部に垂直な鉛直柱とから成り、前記治具本体の軸部にスライド自在に支持されるスライド部材と、
前記治具本体と前記スライド部材の各基準面側にそれぞれ支持されると共に、その回転軸が各基準面に対して垂直な一対のローラ部材と、
前記治具本体と前記スライド部材にそれぞれ１つ設けられ、その計測点と前記一対のローラ部材との位置関係が予め設定された一対のターゲットと、
前記治具本体と前記スライド部材の何れか一方に設けられ、その計測点が前記一対のターゲットの計測点と共に空間上に平面を形成するターゲットと、
前記治具本体の軸部に沿って前記スライド部材をスライドさせるスライド手段と、
から成り、前記フランジのフランジ孔中心を挟んで対向するフランジの一対のボルト孔に前記一対のローラを挿入すると共に、前記スライド手段で前記治具本体に前記スライド部材を近接させる方向にスライドさせて前記一対のローラで前記一対のボルト孔の間を挟持して前記フランジに取り付けることを特徴とする芯出治具。 - タンク等の機器に取り付けられたフランジの位置と姿勢を測定する測定装置において、前記フランジに取り付ける請求項３記載の芯出治具と前記各芯出治具に設けられたターゲットの各測定点の３次元座標を計測する３次元位置計測手段と、前記３次元位置計測手段で計測された各計測点の座標に基づいて前記フランジの位置と姿勢を演算する演算手段と、から成ることを特徴とする測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33792797A JP3687316B2 (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 芯出治具及びそれを用いた測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33792797A JP3687316B2 (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 芯出治具及びそれを用いた測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11153438A JPH11153438A (ja) | 1999-06-08 |
| JP3687316B2 true JP3687316B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=18313319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33792797A Expired - Fee Related JP3687316B2 (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 芯出治具及びそれを用いた測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3687316B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101556197B1 (ko) | 2014-06-10 | 2015-09-30 | 삼성중공업 주식회사 | 홀 중점 계측장치 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5513443B2 (ja) * | 2011-05-27 | 2014-06-04 | ジャパンマリンユナイテッド株式会社 | レーザ計測システム |
| JP5627719B2 (ja) * | 2013-01-16 | 2014-11-19 | 三菱重工業株式会社 | ターゲット保持冶具及び測定装置 |
| JP6416011B2 (ja) * | 2015-02-17 | 2018-10-31 | 株式会社東芝 | センタリング用治具、および構造物の据え付け方法 |
| KR200484658Y1 (ko) * | 2015-09-24 | 2017-10-12 | 삼성중공업 주식회사 | 타겟 지그 및 이를 이용한 조정관 제조 방법 |
| US10816320B2 (en) | 2016-10-05 | 2020-10-27 | Sumitomo Mitsui Construction Co., Ltd. | Sleeve position inspecting device and sleeve position inspecting method |
| US11810315B2 (en) * | 2019-05-30 | 2023-11-07 | Jgc Corporation | Alignment method for use in plant |
| CN110514183B (zh) * | 2019-07-18 | 2022-06-10 | 舟山中远海运重工有限公司 | 一种螺栓孔的快速测量工装 |
| JP7610050B1 (ja) * | 2024-02-19 | 2025-01-07 | 三菱重工業株式会社 | 位置計測方法 |
-
1997
- 1997-11-21 JP JP33792797A patent/JP3687316B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101556197B1 (ko) | 2014-06-10 | 2015-09-30 | 삼성중공업 주식회사 | 홀 중점 계측장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11153438A (ja) | 1999-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6249985B1 (en) | Positioning process and system | |
| US20050147477A1 (en) | Laser-guided coordination hole drilling | |
| JP3687316B2 (ja) | 芯出治具及びそれを用いた測定装置 | |
| JP2009090320A (ja) | 三次元配管組立装置 | |
| CN103706673A (zh) | 一种圆管构件的节点部件径向定位方法 | |
| CN107726973B (zh) | 一种用于大型齿轮的旁置式测量机的测量坐标系建立方法 | |
| CN101251377A (zh) | 坐标测量用辅助用具、坐标测量用探测器以及坐标测量仪 | |
| CN110966910B (zh) | 一种管道弯头角度高精度测量工具及测量方法 | |
| JPH08122050A (ja) | 輪郭形状測定方法及び測定用治具 | |
| JPH1158074A (ja) | 配管溶接方法及び配管溶接治具並びに配管形状検査方法及び配管形状検査治具 | |
| CN114739264B (zh) | 一种轴套类零件集成式检测装置 | |
| JP2000171211A (ja) | パイプ長さ測定装置 | |
| JP2000009449A (ja) | レーザ光を用いた三次元配管組立装置 | |
| JP3692755B2 (ja) | 鉄骨柱の芯出治具 | |
| CN106052627B (zh) | 一种用于测量s形试件的装卡工作台 | |
| CN211042094U (zh) | 一种合拢管高精度双目视觉测量系统 | |
| CN210264758U (zh) | 钻爆法隧道初支钢架辅助定位装置 | |
| JPH08219790A (ja) | 反射板保持治具 | |
| CN203629838U (zh) | 分体便携式四轮定位仪检定装置 | |
| JPH09101103A (ja) | 測定治具 | |
| CN217155195U (zh) | 一种车辆零部件测量定位装置 | |
| CN215766759U (zh) | 一种测圆心工具 | |
| CN223122142U (zh) | 一种管道旋转角度测量装置 | |
| CN219695456U (zh) | 一种适用于管道类中心定位的装置 | |
| CN119245524A (zh) | 一种预制管道的测量工具及其测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041104 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050301 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050418 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050517 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050530 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080617 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090617 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090617 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100617 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100617 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110617 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120617 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130617 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130617 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140617 Year of fee payment: 9 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |