JPH0214645B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は長尺の物品の長さを迅速かつ正確に測
定する方法に関する。 長尺の物品、例えば棒鋼もしくは型鋼又は織物
等の長さを測定したり、又は一定の長さ毎に加工
（例えば、切断、穿孔、溝切り、溶接など）した
りする必要は工業上屡々発生することであるが、
これらの測長作業を、能率的かつ精度よく実施す
るのは非常に困難である。勿論、アツベの原理に
基づく「測長機」は古くから実用化されており、
これによれば、１ｍ程度の測長長対象物を±10μ
ｍ程度の精度で測長することも可能であるが、高
価であり、かつ繁雑な手数を必要とするから、こ
れを現場に持ちこんで測長に利用するようなこと
は不可能である。より近年になつてアイバースコ
ープ、レーザー光、ホログラフイーなどのオプト
エレクトロニクスを駆使した測長機も開発されて
いるが、いづれも高価である上、振動や温度に敏
感であるから、これもまた現場用に適したものと
は云えない。このため一般には、巻尺、一定長の
標準スケールなどが繁用されているが、スケール
自身の低精度に加え、操作に熟練を必要とすると
ころから、測長結果のバラツキが非常に大きく、
延いては不良品発生率の増大、コストアツプ等の
原因となつていた。本発明は、長尺の物品を迅速
かつ高精度に測長する手段を提供することによつ
て、上述の課題を解決しようとするものである。 本発明者は上述の課題の解決を目的として鋭意
研究を進める過程で、被測長物を一定長の標尺に
沿つて移動させながら該被測長物に対し、その前
端部から後端部にかけて一定の長さ毎にマークを
附し、最後に標尺の長さに満たない残部の長さを
正確に測長したとき、標尺の長さＬにマークの総
数ｎを乗じた積に残余長ｌを加えた長さ（nL＋
ｌ）が被測定物の絶対長を意味することに着目し
た。 これは一見自明のことのようであるが、一般に
測定回数が増加する程誤差が累増しやすいという
経験則を併せ考えると、軽々には結論できないこ
とである。 しかるに、発明者が一定距離間に設置された光
電管式センサを利用して行つた多数回の実験の結
果、意外なことに誤差の累増は殆ど認められず、
誤差長を横軸に、回数を縦軸として画いたヒスト
グラムは、勾配の急峻な正規分布を示すことが示
された。この原因は、各単位測定時毎の誤差が互
いに相殺されることによるものと思われる。そし
てこの結果に基づき更に研究を進めた結果、セン
サの位置とマークの位置が充分正確であるなら
ば、多数回に及ぶ単位長の測定を反復してもエラ
ーの累計はせいぜい±0.1mm又はそれ以下である
ことが見出された。本発明はこの発見に基づくも
のである。 本発明の骨子は、被測長物の全長を一定長毎に
分割すると共に、当該一定長Ｌ毎にマークを附し
てこのマークの総数ｎを数えること及び若し最後
のマークと物品との後端との間に当該一定長に充
たない残余長があるときは、この残余長ｌを正確
に計り、総長nL＋ｌを求めること、更に詳しく
は、被測長物と、前方及び後方に夫々第１及び第
２位置検出センサを備えた間隔Ｌの標尺とを相対
的に平行移動させること；被測長物の前端が該標
尺の前方の第１センサ位置に達したとき、上記相
対的平行移動を一時的に停止させ、該標尺後方の
第２センサ位置において該被測長物にカウント用
のマークを施し、以後、前段のマーク部分が第１
センサ位置に達する都度、第２センサの位置でマ
ークを施す操作を反復し、施したマークの総数ｎ
を集計すること；及び最後のマーク部分が第１セ
ンサの位置に達したとき、上記相対的移動を最終
的に停止させると共に、被測長物の後端部分から
該最後のマーク部分までの残余長ｌを前記標尺又
は別途に設けた遊尺の移動量により電気的に出力
し、先の積算値nLとの総計（nL＋ｌ）を電気的
に集計することを特徴とする長尺物の測長方法を
要旨とする。 この方式によれば、基準となる一定長（標尺
長）を比較的小さく選ぶことができるので、正確
な標尺を安価に製作できる他、仮に長大な測長台
を設備したとしても、その精度は測定精度に影響
しないので製作費が低廉であるという利点があ
る。 さて、上の構想は下記いづれかの手段により実
現される。 (A) 標尺を固定し、被測長物を該標尺に対し平行
移動させる方法。 (B) 被測長物を固定し、標尺を該測長物に対し平
行移動させる方法。 (C) 標尺と被測長物を平行に反対方向に移動させ
る方法。 以上いづれの場合にせよ、標尺は原則として被
測長物の両端部を検出する機能及び被測長物に対
しその一端部（計測開始端）から標尺間隔に順次
位置記録用マークを付与する機能を有すべきであ
る。かつ、手段は全体として残余長ｌを求める機
能を併せ有しなければならない。このｌを求める
手段は下記いづれかの方法により達成される。 (1) 標尺全体又はその少なくとも一方の端部（標
点）を可動的とし、これらの標尺又は標点に最
後のマーク点から被測長物の後端又は被測長物
の後端かつ最後のマーク点までの長さｌを求め
させる方法。 (2) 固定（長さ不変）の標尺以外に別個の遊尺を
設け、これにより(1)と同様にｌを測長させる方
法。なお、この遊尺は標点間を移動してもよい
し又は標尺に沿つて平行移動してもよい。 標尺は両端に２個の標点を有し、この両標点間
の距離は基準となる単位長Ｌと一致するように精
密に定められる。この長さは目的に応じ任意に決
定されるが、実用上は例えば１ｍ又はその整数倍
長又は整数分の１長とするのが好適である。 さらに標尺は少なくともその前端−正確には両
標点を一辺とする方形平面又は該平面と平行する
方形平面の夫々相対向する辺の一端にセンサを具
備すべきである。このセンサは後述するカウント
マークを読み取り、かつ被測長物の端部を検出す
るためのものであるが、その具備すべき機能は上
の型(1)又は(2)の相違により若干異なつている。な
お、以下の説明では標尺の前端（標尺の相対的進
行方向に向つて後方）に存在するセンサをS₁、標
尺の後端（標尺の相対的進行方向に向つて前方）
に存在するセンサをS₂と仮称する。 (1) 標尺自体がｌ測長機能を有する場合 (1‐a) 被測長物の後端がセンサの後端で停止する
場合。 S₁：被測長物の前端（以下、「前端」と略
す）検出、マーク検出。 S₂：被測長物の後端（以下単に「後端」と
略す）検出。 (1‐a′) １−ａと同じ S₁：前端検出、マーク検出。 S₂：マーク検出、後端検出。 (1‐b) 被測長物の最後のマーク部分が標尺の前端
位置で停止する場合。 S₁：前端検出、マーク検出。 S₂：後端検出。 (1‐b′) １−ｂと同じ。 S₁：前端検出、マーク検出、後端検出。 S₂：後端検出。 (2) 標尺がｌ測長機能を持たない場合 (2‐a) 被測長物が標尺の後端位置で停止する場
合。 S₁：前端検出、マーク検出。 S₂：後端検出、Ｖ（遊尺）：マーク検出。 (2‐b) 被測長物の最後のマーク部分が標尺の前端
位置で停止する場合。 S₁：前端検出、マーク検出。 S₂：後端検出、Ｖ：後端検出。 (2‐b′) ２−ｂと同じ。 S₁：前端検出、マーク検出。 S₂：後端検出、Ｖ：後端検出。 以上のように、標尺に対する被測長物の停止位
置に従つて種々のタイプが存在しうるが、いづれ
にしても第１センサS₁が被測長物の前端及びマー
クを検出する機能を有しなければならない点は共
通である。第２センサS₂は一般には後端検出能を
有すべきで、この情報が直接に、又はS₁と協同し
て被測長物の相対的移動を停止させる要因とな
る。 第１図及び第２図は以上述べた各タイプの構成
及び動作を模型的に示す。型(1)を示す第１図にお
いて、Ｌの長さを有する標尺１に対して被測長物
２は矢印方向へ動く。型(1)に属するどの亜型（ａ
〜b′）においても、第１段階では被測長物２の前
端２ａは標尺１の前端１ａと同一直線上に在る。 標尺の前端位置には第１センサS₁が、また１の
後端位置にはマーカーＭ及び第２センサS₂が在
る。第１センサS₁が被測長物２の前端キヤチする
と同時にマーカーＭが動作し最初のマークが附
される。次いで２が矢印方向へ進行し、がS₁に
達すると同時にS₂点で次のマークが附され、以
後最後のマーク〇が附されるまで同様の動作が繰
り返される。この後の動作（第段階）は型の相
違により以下のとおりに分かれる。 亜型（１−ａ）及び（１−a′）では、第２セン
サS₂が被測長物２の後端２ｂをキヤチすると同時
に２の移動が停止する。亜型（１−ｂ）及び（１
−b′）では、第１センサS₁が最後のマーク〇を捉
えたとき２の移動が停止する。以上いづれにして
も最終マーク〇までの長さはnLである。 第段階は被測長物が停止した儘標尺１が移動
して残余長ｌを求める動作である。この標尺の移
動は数値制御機構NCによつて、移動距離が直接
数量として外部のカウンターへ入力される。NC
機構は公知の多数の機構中から任意に選択され、
その代表的なものは、例えばパルスモータと精密
な送りネジ機構とから成り、標尺点の移動距離に
相当するパルス数を積算する機構を含む。 さて、本段階において、亜型（１−ａ）では標
尺１はその後端１ｂが最終マーク〇の位置に達す
るまで動く。この１の移動距離は図示の如く残余
長ｌと同じであるから、先に測長記憶されたnL
にこのｌの値を加えたnL＋ｌの値が求むる測長
値となる。 亜型（１−a′）では１の前端１ａが最後のマー
ク点〇と同一線上に達するまで動く。この際の１
の移動距離はＬ−ｌであるから型１−a′と同様に
nL＋ｌの値が求められる。 亜型（１−ｂ）では、標尺１はその後端１ｂが
被測長物の後端２ｂと同一線上に並ぶまで動く。
この移動距離もＬ−ｌである。亜型（１−b′）で
は、反対に標尺の前端１ａが２の後端２ｂと同一
線上に来るまで動く。この移動距離は当然ｌとな
る。 もちろん１の後端１−ｂのセンサS₂で検出させ
ることも不可能ではないが、標尺の移動距離が大
きくなるので改悪と云える。なお、このことは、
前述した亜型（1a〜1b′）のどれについてでも、
標尺の移動距離を故ら大きくするようなセンサの
配置及びプログラムについて云えることである。 以上いづれの方法においても、第段階が終了
した後は、移動していた標尺は直ちに原位置に復
帰し次の測長に備えるようプログラムされるべき
である。 型(2)においては標尺１以外にNC機構付遊尺３
を備えるが、その代わり１はNC機構を持つてい
ない。このタイプの測長手段においても、第段
階までの被測長物の動きは型(1)の各型と同じであ
る。第段階において、亜型（２−ａ）では標尺
１の後端１ａと対応する位置に在る遊尺３は被測
長物の最終マーク〇の位置まで、即ち距離ｌだけ
前進する。亜型（２−ｂ）でも、３は２−ａと同
様の位置に在り、測長時２の後端を検出するまで
Ｌ−ｌの距離を前進する。亜型（２−b′）では、
３は標尺１の前端１ａと対応する位置に存し、測
長時に同じく２の後端を検出するまで距離ｌだけ
後退する。 本発明方法で重要な働きをするのはセンサであ
る。このセンサは被測長物の端部を検出すると共
にマークを検出するためのものであるが、これに
は、測長対象物の材質、形状等に応じて適当なも
のを選ぶのがよい。センサとしては、光、磁気、
電波、放射線、流体圧等の物理力を感受する素子
が使われる。例えば被測長物の端部の検出には光
学的センサ（例えばCdSダイオード、光電管な
ど）空気圧センサなどの利用が最も一般的である
が、精密なリミツトスイツチや電磁誘動センサも
目的上便利に利用されうる。一方マークの検出に
も施されたマークの種類に応じて種々のセンサが
使われる。磁気センサ（例えば磁気近接スイツ
チ）はマークが磁気である場合最も簡便な方法で
ある。もつとも、この磁気検出法は非帯磁性の被
測長物に対しては直接利用できないので、その場
合は磁性インクを用いてマークしたり、又は被測
長物中に強磁性体の粉末又は線を埋めこんだり、
あるいは被測長物上に強磁性体の箔を貼りつけた
りする必要がある。 マーカーは第２標点位置（標尺の後端の位置）
において、被測長物に任意の標識を附すために設
けられる。マーキングの方法は被測長物の種類に
応じ種々の物理化学的手段の中から適当なものが
選択されるが、勿論、被測長物を損傷したり又は
その商品価値を減じるものであつてはならない。
適当と考えられるのは強磁性体に対しては磁気コ
ードの印加であり、また非磁性体に対しては、塗
料、インク、磁性インク等によるスタンプ、噴射
等の方法である。但し、測長誤差を防ぐ意味か
ら、マークはできるだけ小面積に対して行われる
べきである。かつ、被測長物と標尺との相対運動
速度を考慮して、マーキングは極力瞬間的に行わ
れるのがよい。この点、磁気による電気的なマー
キングは最良の方法であり、このため、場合によ
り非帯磁性の被測長物に対し磁性塗料を塗布した
り、又は被測長物自体の内部に強磁性粉末又は鉄
又はニツケル等の線を埋めこんだりすることも考
慮される。もつとも、マーカーの動作遅れによる
誤差は、被測長物の移動速度が遅く、かつマーカ
ーの動作速度が充分に速ければ、実際上それ程大
きな値とはならない。従つて、この誤差は標尺と
品物との相対速度をマーク予定地点の前後で零又
は零に近くまで低下させることにより事実上無視
できる程度まで減少する。本発明の測長方法は、
被測長物の等速運動を前提としていないので、理
論上品物の速度変化が精度に影響を与えることは
なく、このため任意に不等速運動を導入できるこ
とはその大きな特色である。因に、かかる不等速
運動は、例えば被測長物駆動軸への楕円ギヤの導
入により簡単に実現できるが、精度を高めるため
必要があれば、該運動を標尺又は標点或は遊尺に
与えてもよい。以下、マークと対応するセンサと
の関係について代表的な例を掲げる。

【表】 プ
本発明に係る測長方法は、型鋼、棒鋼、木材、
プラスチツク、ゴムその他全ゆる長尺物の測長に
利用できるが、被測長物が柔軟な素材である場合
には、被測長物に一定の張力を与えて曲がりによ
り誤差を最小にする工夫が好ましい。なお第１図
及び第２図の説明から明らかなように、本測長法
は長尺物を一定の長さ毎に切断したり、孔あけし
たり又は溝切りしたりする加工に対して応用でき
る。即ち、予定間隔（nL＋ｌ）毎に加工したい
場合、例えばセンサS₁又はS₂が標点〇又はｎ−１
を検出したとき被測長物の相対運動を停止させ
て、標尺又は遊尺を移動させてnL＋ｌに相当す
る点に加工マークを附し、次いで被測長物を運動
させて該加工マークが加工位置に来たとき加工す
るようにすればよい。云い換えると、この場合は
測長時の端部検出にマーク付加動作が加わること
になる。 以下本発明方法を長尺の型鋼の測長に利用する
場合について説明する。 第３図は本発明方法を型鋼の測長に利用した装
置の概略側面図である。被測長型鋼２，２′……
はローラコンベヤ１０上に載せられ、連続的に矢
印方向へ移動する。標尺１はコンベヤ１０と平行
のスクリユー軸４により支えられ、該軸の両端の
モーター５及び軸承６により、１０に沿つて前後
に微動しうる。 測長対象物２の前端が第１センサS₁の位置に達
するとリミツトスイツチ７が動作して１内部の計
算機構を始動させると共に、第２センサS₂の位置
に在る磁気ヘツド９にパルス電流を送り、対象物
２に第１カウントマークを磁気的に付加する。
リミツトスイツチ７の動作と磁気ヘツドへの通電
は同時的かつ瞬間的に行われるから、対象物２の
移送を止めたり又は速度を遅らせたりする必要は
全くない。 次いで最初のカウントマークがS₁点に達する
と、該点に在る磁気近接スイツチ８が動作すると
同時に再び磁気ヘツドへのパルス通電が起こる。
このように前方のマーク点がS₁点に達すると同時
に後方のS₂点でマークが附され、この動作はS₂点
がリミツトスイツチ７′により２の端部を検出す
るまで続く。このスイツチ７′の動作は１内部の
回路に伝えられ、最終マーク〇がS₁点に達した際
コンベヤ１０の送り動作を中止させる。この停止
と同時に１は２の後端に向かつて動き、スイツチ
７′が再動作したとき１の運動が停止する。この
停止までの１の移動距離は最後のマーク点から品
物の後端までの距離、即ちｌである。従つて、カ
ウントされた回数ｎに標尺の基準長Ｌを乗じた積
nLにｌを加えた合計値（nL＋ｌ）が品物の全長
に相当し、この値は電気的にデイジタル表示管
（図示せず）に表示され及び／又は記録紙（図示
せず）に印字される。 第１回の測長が終わると同時にモータ５は逆転
して正規位置に戻り、それと同時にコンベヤ１０
が運転を再開して次の対象物２′の測長を行い、
以下全対象物の測長が完了するまで同様の操作が
反復される。 以上、発明に係るある測長例を例示したが、要
するに本発明は同種の多数の被測長物を連続的か
つ迅速に測長したい場合特に威力を発揮する。か
つ基準となる標尺の長さ、延いてはNC装置の構
成を小型かつ簡単にすることができるので、工業
計測上多大の価値を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明測長方法における型
(1)及び型(2)の原理を示す模型図、第３図は本発明
方法を型鋼の測長に応用した例を示す概略説明図
である。 図中の主要な符号の意味は以下の通り：−、
S₁：第１センサ、S₂：第２センサ、Ｌ：標尺長、
ｌ：残余長、１：標尺、２，２′……：被測長物、
３：遊尺、４：NC軸、５：パルスモータ、６：
軸承、７，７′：リミツトスイツチ、８：磁気近
接スイツチ、９：磁気ヘツド、１０：ローラコン
ベヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測長物と、前方及び後方に夫々第１及び第
   ２位置検出センサを備えた間隔Ｌの標尺とを相対
   的に平行移動させること；被測長物の前端が該標
   尺の前方の第１センサ位置に達したとき、上記相
   対的平行移動を一時的に停止させ、該標尺後方の
   第２センサ位置において該被測長物にカウント用
   のマークを施し、以後、前段のマーク部分が第１
   センサ位置に達する都度、第２センサの位置でマ
   ークを施す操作を反復し、施したマークの総数ｎ
   を集計すること；及び最後のマーク部分が第１セ
   ンサの位置に達したとき、上記相対的移動を最終
   的に停止させると共に、被測長物の後端部分から
   該最後のマーク部分までの残余長ｌを前記標尺又
   は別途に設けた遊尺の移動量により電気的に出力
   し、先の積算値nLとの総計（nL＋ｌ）を電気的
   に集計することを特徴とする長尺物の測長方法。 ２ 被測長物が、固定した標尺に対して平行移動
   する特許請求の範囲第１項記載の測長方法。 ３ 標尺が、固定した被測長物に対して平行移動
   する特許請求の範囲第１項記載の測長方法。 ４ 標尺と被測長物との双方が、互いに逆方向に
   向かつて平行移動する特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ５ 被測長物の後端部の検出が、第１及び第２セ
   ンサ間を独立に移動可能な、数値的に移動距離を
   指示する機能を備えた第３の位置検出センサによ
   り行われる特許請求の範囲第１項記載の測長方
   法。 ６ 被測長物の後端部の検出が、第１及び／又は
   第２センサ自身の移動により行われ、かつ当該セ
   ンサの移動距離が数値的に指示される特許請求の
   範囲第１項記載の測長方法。