JPH044521B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パイプの内径寸法を自動的に計測す
るようにした、パイプの自動計測装置に関する。

掃除機等に用いられる延長管や曲り管などの接
続部は、差込み式になつている。

この差込み部は、機器性能を保持すると共に取
換えなどの取扱いを容易にするために適正な公差
でもつて嵌合する必要がある。

その結果として、差込み部におけるパイプの内
外径の厳密なる計測が必要となる。

とくにパイプの内径の計測は、パイプに限界ゲ
ージを挿入して行なうために、パイプの内径と限
界ゲージの外径との差が少ないので、パイプ内へ
の限界ゲージの挿入がむつかしく、人力に頼らざ
るを得ないのが実情である。

又この種のパイプ製造ラインにおいて、パイプ
の内径の計測は、パイプ製造ラインの自動化の障
害となつており、パイプ内径の自動計測技術の開
発が望まれているのが実情である。

本発明の詳細を説明するに当つて、先ず、現在
行なわれているパイプ内径の計測について説明す
る。

第１図において、計測者は、通常左手１ａに計
測すべきパイプ２を持ち、右手１ｂに限界ゲージ
３を持つ。この限界ゲージ３は、計測すべきパイ
プ内径部２ａを基準に、このパイプ内径部２ａよ
りも小さめの通し側部３ａと、大きめの止り側部
３ｂを具備している。

パイプ２の内径計測は、限界ゲージ３の通し側
部３ａを、パイプ内径部２ａに所定の力（通常５
Kgｆ）で所定の深さまで挿入する。次に限界ゲー
ジ３を持ちかえて、今度は止り側部３ｂを同様に
挿入する。

この計測操作において、通し側部３ａが所定の
力で所定の深さまで挿入され且つ止り側部３ｂが
挿入されなければ、パイプ２の内径寸法は、所定
の製作公差に仕上つていることになる。

又通し側部３ａが所定の深さまで挿入できなか
つたり、或は、止り側部３ｂが挿入されるような
場合は、所定の公差に仕上つていないことにな
る。

この計測操作において、パイプ２内に通し側部
３ａ乃至は、止り側部３ｂを挿入する動作を分析
すると以下のようになる。

すなわち、パイプ２を固定していると仮定して
考えた場合、先ず限界ゲージ３の軸方向中心の延
長線を座標系の原点Ｏに合わせる。この場合の合
せ動作は、XY平面内を限界ゲージ３が移動する
ことにより行なわれ、１平面多自由度を必要とす
る。

次に、パイプ２の軸方向中心と、限界ゲージ３
の軸方向中心を合致させるために、Ｚ軸と限界ゲ
ージ３の軸方向中心を合わせなければならない。
この動作は、限界ゲージ３の軸方向中心の延長線
と、Ｚ軸とでなす角度だけ、座標系の原点Ｏを中
心に限界ゲージ３をＺ軸方向に回転させることに
なる。

この回転角度は、一般的には原点Ｏを頂点とす
るＺ軸方向への広がりを持つた円錐形状を設定し
た場合の円錐角となり、多自由度系が必要とな
る。以上の動作により、パイプ２と限界ゲージ３
の軸方向中心が完全に合致したことになるから、
この状態で、限界ゲージ３をパイプ２の方向に前
進させて挿入を行なう。この場合の自由度は、Ｚ
軸方向のみの１自由度である。

つまり人間の手で行なう場合は、限界ゲージ３
をパイプ２に当てがう動作（一平面多自由度系）
と、次に限界ゲージ３を旋回させながらパイプ２
内にある程度差し込む動作（多自由度系）と、こ
のようにしてある程度差込まれて、パイプ２と限
界ゲージ３の中心軸を一致させて押し込む動作
（Ｚ軸方向のみの一自由度系）とに分析すること
ができる。

本発明は、前記実情を鑑みなされたものであつ
て、パイプの内径の計測を自動的に行なえるよう
にし、パイプの製造ラインを完全自動化すること
を目的とする。

すなわち本発明は、従来行なわれていた人間に
よる計測動作を分析して、その分析結果を機械に
適用し、人間が行なう動作に近い動作でもつて、
機械的に計測するようにしたものであつて、シヤ
フトにピボツト部を設け、このピボツト部を原点
として旋回可能に支持することによつて多自由度
系を構成し、このように支持したシヤフトの一端
に限界ゲージを取付けると共に、他端には摺動可
能にバランサを嵌入し、このバランサを摺動調節
しながらピボツトを支点に限界ゲージとの間に重
量バランスを保つてシヤフトを水平に保持した状
態で、ピボツトの支持部を上下に調節することに
よつて一平面多自由度系を構成し、シヤフトの軸
方向に推力を与えて（Ｚ軸方向のみの一自由度
系）パイプ内に限界ゲージを挿入し、パイプの内
径を自動的に計測できるようにしたことを特徴と
するものである。

このように構成することにより、従来技術の諸
問題点を解決できる。つまり従来の作業者による
計測技術においてはパイプへの限界ゲージ挿入力
の変動等によつてパイプの寸法管理に不安定さが
生じ、パイプの品質が不安定になりやすかつた
が、本発明ではこの問題を解決できる。かつ、パ
イプの寸法管理に作業者を配置しなくてはなら
ず、作業者の人件費がパイプ製造原価に上乗せさ
れて、製造原価がアツプしてしまうという従来の
問題も、これにより解決される。

以下、図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。

第２図ａ，ｂにおいて、本実施例の全体を説明
する。図において、パイプ自動計測装置は、架体
となるベース４の上に、摺動部５を介して、フロ
ーテイングヘツド６を載置し、シリンダ７によつ
て、フローテイングヘツド６がベース４上を移動
できるようになつている。３ａは、通し側部、及
び３ｂは、止り側部であつて、フローテイングヘ
ツド６内に支持されたシヤフト９の一端に取付け
られている。なお２はパイプであつて、通し部３
ａに対向した位置に固定されている。第２図ａ，
ｂは、作動状態を示し、ａは、シリンダ７のロツ
ド８が縮まつた状態で、通し側部３ａが、パイプ
内径部２ａに挿入されていない状態を示し、ｂ図
は、ロツト８が伸びてフローテイングヘツド６が
押し出され、通り側部３ａと止り側部３ｂが共に
パイプ内径部２ａ内に挿入されている。

次に第３図において本実施例の基本構成を説明
する。第３図ａ，ｂ，ｃにおいて、シヤフト９に
は、ピボツト１０が設けられ、このピボツト１０
を原点としてシヤフト９は旋回可能に支持されて
いる。このように支持されたシヤフト９の一端に
は、限界ゲージ３が取付けられ、一方ピボツト１
０を挾んだ他の側には、摺動可能にバランサ１１
が嵌入されている。このバランサ１１の摺動調整
によつて、ピボツト１０を支点に限界ゲージ３と
の間の重量バランスを取り、シヤフト９を水平に
保持するようにしている。

ますａ図において多自由度系を説明する。すな
わちシヤフト９がピボツト１０を原点に旋回した
場合、限界ゲージ３は、ピボツト１０を頂点とす
る円錐角θの仮想円錐を描くように旋回し、多自
由度系を構成する。ｂ図は、一平面（XY平面）
多自由度系を構成するものであり、ピボツト１０
部をバネ１２で支持し、ピボツト１０部のＸ，Ｙ
方向の動きを自由にし、一平面多自由度系を構成
するものである。ｃは、Ｚ軸方向のみの一自由度
系をもたせる構成を示すものであり、限界ゲージ
３がパイプ内径部２ａに挿入される力Ｆに抗して
反力を発生させるために、ストツパ１３をピボツ
ト１０の支持部に設けたものであり、Ｚ軸方向の
みに自由度系を構成したものである。

このように、シヤフト９と共に限界ゲージ３
は、人間の操作と同じように、多自由度系、一平
面多自由度系及びＺ軸方向のみの一自由度系を有
するようになつている。

次に第４図及び第５図によつてフローテイング
ヘツド６の内部構成を説明する。シヤフト９と、
ピボツト１０とは、スリーブ１４によつて固定さ
れている。勿論ピボツト１０は、シヤフト９と一
体的に成形したものでもよくこれに限定されるも
のではない。このピボツト１０は、第５図に示す
ように、デイスク１６に嵌め込まれたメタル３０
によつて支持されている。このデイスク１６に
は、バネ座２０が上下に設けられ、このバネ座２
０に装嵌されたバネ１２を介してフローテイング
ヘツド６に支持され、シヤフト９は、フローテイ
ングヘツド６に対してフローテイング構造として
支持されている。このバネ１２は、ネジ２１によ
つて圧縮力が調整され、シヤフト９のフローテイ
ング状態（一平面多自由度系）を調整できるよう
になつている。２２はフラツトベアリングであつ
て、ストツパ１３とデイスク１６及び、ヘツド１
９とデイスク１６との間に介在し、シヤフト９の
スラスト力（挿入力）がかかつても、シヤフト９
の上下移動を容易にしフローテイング状態が保持
されるようになつている。なお１８は、メタル３
０を押えるためのリングであつて、ネジ１７によ
つて、デイスク１６に固定される。バネ２３及び
２４は、ピボツト１０の両側に設けられ、バネ２
３は、シヤフト９の上下に設けられたバネ座２９
にまたバネ２４は、バランサ１１の上下に設けら
れたバネ座にそれぞれ嵌装され、ピボツト１０を
支点としたシヤフト９の水平釣合を保持するため
の補助部品である。またこれらバネ２３と２４
は、ネジ２５と２６によつて、圧縮強さが調整で
きるようになつている。２７は、円筒状のデイス
タンサであつて、上記バネ２４が、バランサ１１
と共に移動できるように、上下にスリツト状の孔
が設けられ、フイクサ２８によつて、デイスタン
サ２７上の任意の位置に固定できるようになつて
いる。ボルト１５は、ピボツト１０を支点に限界
ゲージ３の重量とバランサ１１の重量とが均合つ
てシヤフト９が水平になる位置に、バランサ１１
を固定するためのボルトである。

以上のように構成した本実施例の作用を次に説
明する。第２図において、ａは、パイプ２がタク
ト送りされて通り側部３ａに対向した所定の位置
に停止した状態を示す。パイプ自動計測装置は、
このパイプ２の停止信号を受取り、シリンダ７の
作動装置に入力され、ロツド８が伸長される。こ
のロツド８の伸長によつて、フローテイングヘツ
ド６は前進する。このフローテイングヘツド６の
前進によつて、通し側部３ａが、パイプ内径部２
ａに挿入される。この時の挿入力の調整は、シリ
ンダ７の調整弁（図示省略）によつて任意に行な
うことが可能である。パイプ内径部２ａが、製作
公差内で製作されている場合には、通し側部３ａ
がパイプ内径部２ａに挿入され、次いで止り側部
３ｂによつてそれ以上の挿入が阻止され、一定深
さの所で限界ゲージ３の挿入が停止する。この限
界ゲージ３の挿入深さを測定することによつて、
パイプ内径寸法の管理が自動的に行なわれる。

この限界ゲージ３の挿入深さの自動測定は、ベ
ース４と摺動部５との間に変位センサを配設し、
コンパレータによつてこれを監視することによつ
て行なう。

このようにしてパイプ内径の自動計測を行うに
際して、パイプ内径部２ａに限界ゲージ３を挿入
する時の動作は、次の通りである。

予め、パイプ内径部２ａの寸法に合つた限界ゲ
ージ３の重さに合せてバランサ１１の位置は調整
され、シヤフト９はピボツト１０を支点に水平に
なるように調整され、ネジ２５，２６の調整によ
つてシヤフト９の水平は、フローテイング状態で
保持される。この調整は、パイプ内径部２ａが変
らなければ一回の調整でよい。次にシリンダ７の
挿入力を例えば５Kgｆに定め限界ゲージを前進さ
せる。又パイプ２と限界ゲージ３乃至はシヤフト
９との軸心が必ずしも一致していない場合は、先
ずパイプ２の先端拡管部に限界ゲージ３の通し側
部３ａが案内されて挿入される。この時、通し側
部３ａは、一平面多自由度系の運動をしながら挿
入パイプ内径部２ａに到達する。さらに挿入力に
よつて通し側部３ａを押し進め、通し側部３ａが
パイプ内径部２ａに挿入される瞬間は、通し側部
３ａが多自由度系の動きをしながら、パイプ内径
部２ａに案内されて挿入される。このようにして
一担挿入された状態では、パイプ２と、限界ゲー
ジ３との軸心は一致しており、ストツパ１３の反
力に抗して、挿入力が限界ゲージ３の軸方向にか
かり、通し側部３ａを所定の深さまで挿入する。

以上詳述した通り、本発明によれば、シヤフト
を旋回可能にピボツトで支持し、このピボツトを
支持点として、限界ゲージの重さに合せてバラン
サの位置を調整してシヤフトを水平にするように
したので、限界ゲージを多自由度系に動かすこと
ができ、又ピボツト支持部を弾性体を介して支持
することにより、一平面多自由度系とすることが
でき、機械によつて完全にパイプ内径部の計測自
動化を可能にすることによつて、パイプ製造ライ
ンの完全自動化が実現できた。

又自動化することによつて、挿入力が一定とな
り、これまで計測者によつて挿入力が必ずしも一
定しておらず、品質管理面で、不安定であつたも
のが解消され、さらに計測者の人件費削減によつ
て原価低減を計ることができ、品質管理面及び価
格の点でも大巾に改善されるなど、その効果は多
大なものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来より行なわれている人手による
計測の仕方を斜視図で示した説明用図、第２図乃
至第５図は、本願実施例であつて、第２図ａ，ｂ
は、パイプ自動計測装置の外観を側面より見た図
である。第３図ａ〜ｃは、フローテイングヘツド
の基本構成を示す説明図、第４図は、フローテイ
ングヘツドを断面しその内部構造を示した図、第
５図はピボツト支持部の拡大図である。 ３……限界ゲージ、９……シヤフト、１０……
ピボツト、１１……バランサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ () 先端部にパイプ内径計測用の限界ゲー
   ジを取付け、後端側に前記限界ゲージと重量バ
   ランスをとるバランサを移動可能に嵌装すると
   ともに、中間部に多自由度系を有する支点とな
   るピボツトを形成したシヤフトと、 () 該シヤフトのピボツト部をXY平面内で多
   自由度系動作可能にフローテイング状態に支持
   する弾性体と、該フローテイング支持状態で前
   記ピボツト部を前記シヤフト軸線方向に移動不
   能に支持するストツパと、前記ピボツトを挾む
   シヤフトの前後に、該シヤフトの水平状態を保
   持する機構とを設けたフローテイングヘツド
   と、 () 該フローテイングヘツドに支持されたシヤ
   フト先端部の限界ゲージを、フローテイングヘ
   ツドとともに移動して該限界ゲージに相対する
   被計測パイプ内に挿入させ、かつ計測後パイプ
   内より離脱させる挿入力調整可能な挿脱機構
   と、 () 前記限界ゲージの被計測パイプ内挿入深さ
   を自動計測する測定手段と、 を備えたことを特徴とするパイプ自動計測装
   置。