JP6668986B2 - 面間距離測定方法、面間距離演算装置及び距離測定装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、棒形の距離測定装置を用いた測定作業では、ハウジングウィンドウ幅を正確に測定するために、棒形の距離測定装置を測定面に対して垂直に配置する必要がある。従来、測定面に対する棒形の距離測定装置の傾きの度合いは、作業者の視覚や手の感触により判断、調整しているため、ヒューマンエラーによる測定誤差が発生しやすい問題がある。
例えば特許文献1に、治具を用いてハウジングの基準面からの測定を行う圧延機の芯出し方法において、インサイドマイクロメータを用いてハウジングの基準面と治具表面との距離を測定することが開示されているが、上述したヒューマンエラーによる測定誤差が発生しやすいという問題を解決するものではない。
[1] 伸縮可能な棒形の距離測定装置を用いて、対向する二面間の面間距離を測定する面間距離測定方法であって、
前記距離測定装置の一端を前記二面のうちの一方の面に接触させた状態で、前記一端の位置を動かさずに、前記距離測定装置の他端を他方の面上の3点以上の点に順次接触させて、前記各点での前記一端からの距離を測定し、
前記他方の面上の前記点で定められる図形を底面、前記一方の面上の前記一端を頂点として定義される錐体の高さを求め、それを前記二面間の面間距離とすることを特徴とする面間距離測定方法。
[2] 前記錐体は、前記他方の面上の前記点で定められる多角形を底面とする多角錐であり、
前記他方の面上で前記点が予め定められており、前記多角形の各辺の長さが既知の値として与えられることを特徴とする[1]に記載の面間距離測定方法。
[3] 前記錐体は、前記他方の面上の前記点で定められる多角形を底面とする多角錐であり、
前記他方の面上での前記距離測定装置の他端の位置関係を検出する検出手段を備え、
前記検出手段で検出した前記距離測定装置の他端の位置の関係に基づいて、前記多角形の各辺の長さを求めることを特徴とする[1]に記載の面間距離測定方法。
[4] 伸縮可能な棒形の距離測定装置を用いて、対向する二面間の面間距離を測定するときに面間距離を演算する面間距離演算装置であって、
前記距離測定装置の一端を前記二面のうちの一方の面に接触させた状態で、前記一端の位置を動かさずに、前記距離測定装置の他端を他方の面上の3点以上の点に順次接触させて測定される、前記各点での前記一端からの距離を取得する手段と、
前記他方の面上の前記点で定められる多角形の各辺の長さを取得する手段と、
前記多角形の各辺の長さと、前記各点での前記一端からの距離とを用いて、前記他方の面上の前記多角形を底面、前記一方の面上の前記一端を頂点として定義される多角錐の高さを求め、それを前記二面間の面間距離とする手段とを備えたことを特徴とする面間距離演算装置。
[5] 伸縮可能な棒形の距離測定装置であって、
[4]に記載の面間距離演算装置が設けられていることを特徴とする距離測定装置。
(第1の実施形態)
図1に、第1の実施形態に係る面間距離測定方法の概要を示す。
本実施形態に係る面間距離測定方法では、棒形インサイドマイクロメータとも呼ばれる、伸縮可能な棒形の距離測定装置1を用いて、対向する二面WA,WB間の面間距離(例えば圧延機ハウジングのハウジングウィンドウ幅)を測定する。
次に、ヘッド3を変位させて面WBからいったん離間させ、端部4の位置を動かさずに棒体2を傾けてヘッド3を点b上に移動させる。そして、ヘッド3を変位させて点bに接触させて、点bでの端部4からの距離Lbを測定する。
次に、ヘッド3を変位させて面WBからいったん離間させ、端部4の位置を動かさずに棒体2を傾けてヘッド3を点c上に移動させる。そして、ヘッド3を変位させて点cに接触させて、点cでの端部4からの距離Lcを測定する。
Δabc=Δabe+Δbce+Δace ・・・(1)
Δabc=Δabe+Δace−Δbce ・・・(2)
測定面WA,WBについて、機械加工面のように面精度の保証があれば、1回の測定での面間距離の測定値をそのまま使用してもよい。一方、圧延機ハウジングのハウジングウィンドウの面のように、疵等の凹凸の影響による測定誤差が含まれる可能性がある場合、下記のような手順で誤差の確認を行うのが好ましい。
まず、上述したように、面WB上の三角形abcを底面、面WA上の端部4を頂点dとする三角錐を定義して、その高さ(面間距離)を測定する(第1の面間距離と呼ぶ)。
より好ましくは、点aを予め定められた点a´に変更するパターン、点bを予め定められたb´に変更するパターン、点cを予め定められた点c´に変更するパターンの3パターン共に実施するのがよい。
ハウジング構造や測定面をなすライナの摩耗状況によって二面WA,WBが平行でないことがある。そこで、例えば上述した第2の手順と同様、面WA上で端部4の位置、すなわち頂点dの位置を変更して三角錐を定義して、高さ(面間距離)を測定する。頂点dの位置を変更することを2回以上行うことにより、3つ以上の高さ(面間距離)が測定されるので、二面WA,WBの平行度を算出することができる。
図5に示すように、距離測定装置1の端面Sが円形断面(円形の平坦面)であるとした場合に、その測定精度を満足する径を算出する。
距離測定装置1の最大傾斜角θ、一辺(面WB上の点での端部4からの距離)の測定精度Δ(要求値)、端面Sの直径Lの関係は次のように表わすことができる。すなわち、片側誤差Δ/2は、Δ/2=(L/2)×tanθとなるので、端面Sの直径LはΔ/tanθとなる。したがって、端面Sの直径LがΔ/tanθ以下であれば、測定精度を満足する。
距離測定装置1の最大傾斜角θ、一辺(面WB上の点での端部4からの距離)の測定精度Δ(要求値)、端面Sの曲率半径Rの関係は次のように表わすことができる。すなわち、片側誤差Δ/2は、Δ/2=(R/cosθ)−Rとなるので、端面Sの曲率半径RはΔcosθ/2(1−cosθ)となる。したがって、端面Sの曲率半径RがΔcosθ/2(1−cosθ)以下であれば、測定精度を満足する。
(2)エッジ62で接触する場合(θ>asin(L/2R))、図5での説明と同様、片側誤差Δ/2=(L/2)×tanθとなるので、tanθ=Δ/Lとなる。これより、θ≦atan(Δ/L)となる。
以上より、θ≦asin(L/2R)であれば、(1)を限界値として使用し、θ>asin(L/2R)であれば、(2)を限界値として使用する。
また、ジャイロセンサ等により距離測定装置1の傾きが分かる場合、距離測定装置1の端面の形状から発生誤差を予測して、測定値を補正することにより測定精度の向上に寄与する。
次に、第2の実施形態について説明する。以下では、第1の実施形態との相違点を中心に説明し、第1の実施形態との共通点の説明は省略する。
第1の実施形態では、面WB上で点a,b,cが予め定められている例を説明したが、第2の実施形態では、面WB上でのヘッド3の位置関係を検出できるようにして、面WB上で作業者が任意に点A,B,Cを決められるようにする例を説明する。
本実施形態では、距離測定装置1の棒体2の適所に二軸ジャイロセンサ5が設けられている。
本実施形態では、図7に示すように、距離測定装置1の一端となる棒体2の端部4を面WAに接触させた状態で、ヘッド3を変位させて面WB上の任意の点Aに接触させて、点Aでの端部4(頂点d)からの距離LAを測定する。
上記実施形態では、三角形を底面とする三角錐を例にして説明したが、四角形以上の多角形を底面とする多角錐を取り扱うようにしてもよい。この場合、多角錐の高さ、すなわち頂点から多角形を含む平面に下ろした垂線の長さを求め、それを二面間の面間距離としてもよい。或いは、多角錐に含まれる複数の三角錐それぞれの高さを求め、例えばその平均値を二面間の距離としてもよい。
1:距離測定装置
2:棒体
3:ヘッド
4:端部
5:二軸ジャイロセンサ
100:面間距離演算装置
101:第1の取得部
102:第2の取得部
103:演算部
104:表示部
Claims (5)
- 伸縮可能な棒形の距離測定装置を用いて、対向する二面間の面間距離を測定する面間距離測定方法であって、
前記距離測定装置の一端を前記二面のうちの一方の面に接触させた状態で、前記一端の位置を動かさずに、前記距離測定装置の他端を他方の面上の3点以上の点に順次接触させて、前記各点での前記一端からの距離を測定し、
前記他方の面上の前記点で定められる図形を底面、前記一方の面上の前記一端を頂点として定義される錐体の高さを求め、それを前記二面間の面間距離とすることを特徴とする面間距離測定方法。 - 前記錐体は、前記他方の面上の前記点で定められる多角形を底面とする多角錐であり、
前記他方の面上で前記点が予め定められており、前記多角形の各辺の長さが既知の値として与えられることを特徴とする請求項1に記載の面間距離測定方法。 - 前記錐体は、前記他方の面上の前記点で定められる多角形を底面とする多角錐であり、
前記他方の面上での前記距離測定装置の他端の位置関係を検出する検出手段を備え、
前記検出手段で検出した前記距離測定装置の他端の位置の関係に基づいて、前記多角形の各辺の長さを求めることを特徴とする請求項1に記載の面間距離測定方法。 - 伸縮可能な棒形の距離測定装置を用いて、対向する二面間の面間距離を測定するときに面間距離を演算する面間距離演算装置であって、
前記距離測定装置の一端を前記二面のうちの一方の面に接触させた状態で、前記一端の位置を動かさずに、前記距離測定装置の他端を他方の面上の3点以上の点に順次接触させて測定される、前記各点での前記一端からの距離を取得する手段と、
前記他方の面上の前記点で定められる多角形の各辺の長さを取得する手段と、
前記多角形の各辺の長さと、前記各点での前記一端からの距離とを用いて、前記他方の面上の前記多角形を底面、前記一方の面上の前記一端を頂点として定義される多角錐の高さを求め、それを前記二面間の面間距離とする手段とを備えたことを特徴とする面間距離演算装置。 - 伸縮可能な棒形の距離測定装置であって、
請求項4に記載の面間距離演算装置が設けられていることを特徴とする距離測定装置。
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