JPH06288703A - 円筒物の軸中心位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡便な検出器で正確に、軸径が未知の円筒物
の中心軸位置を検出する方法を提供すること。 【構成】 勾配が等しい２辺（１ａ，１ｂ）を有する昇
降駆動されるＶ字型受台（１）上に、前記２辺に外接す
るように円筒物（６）を設置し、前記Ｖ字型受台内の２
辺交叉部の下位に設置した距離センサ（５）で該距離セ
ンサと前記円筒物までの距離Ｘを測定し、この測定した
距離Ｘと前記Ｖ字型受台（１）の２辺の開き角度θ、前
記距離センサ（５）の基準面よりの高さｈ、および距離
センサの設置位置ｇとに基づいて前記円筒物（６）の軸
中心位置を検出する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間での軸の組立や補
修の際等に必要な、軸径が未知の円筒物の中心軸位置を
検出する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】減速機やポンプ等の大径の円筒状軸をベ
アリングやカップリングに結合する場合は、その作業を
機械的に行うときは基準面からの軸の中心位置のデータ
が必要な場合がある。

【０００３】従来の計測方法では軸の円筒面上の複数の
位置から軸の直径を計測して軸心位置を算術的に求めた
り、軸の軸心方向から軸の断面形状画像を得て画像処理
で中心位置（画像の重心など）を求めるなどの方法が行
われている。

【０００４】例えば、特開昭５６−１６８１０３号公報
には、大直径の円筒状物の内径計測装置が記載されてい
る。これは、内径を測定すべき円筒状物の内面に長さを
調節できる３本の支持脚で固定シャフトを円筒状物の中
心に位置するように３点支持し、この固定シャフトに回
転自在に取り付けたアームの先端に探触子を取付け、押
圧装置により探触子の探触棒を円筒状物の内面に常に接
触するように押付け、駆動装置でアームを回転し、この
ときの探触棒の半径方向変位を検出器で検出し記録する
ものである。

【０００５】また、特開昭５８−６８６０７号公報に
は、配管の端面の空間的座標を検出するのに、各腕の相
対位置関係を検出できるマニピュレータの先端の腕に垂
直にＶ形プローブの頂点部分とＶ形プローブの２つの辺
上を摺動する２つの矢形金具の先端をそれぞれ配管端部
の内面に当接させ、そのときの頂点と矢形金具までの距
離を求める手段を設けたＶ形プローブを設け、それによ
り求めた距離とマニピュレータの腕の相対位置関係より
配管端面の空間情報を求める配管端面計測方法が記載さ
れている。

【０００６】特開昭６２−２３８４０９号公報には、円
筒構造物の水平外方位置にジャイロコンパスと距離計と
を設置しておき、その設置位置を極座標の原点として円
筒構造物外周面上の任意の３個所についての方位角と距
離とを計測し、これらの計測値に基づき算出した曲率中
心位置と外径とから比較的簡単な演算により被測定位置
を割り出すことができ、かつその位置をジャイロコンパ
スと距離計とにより実際に計測して円筒構造物にマーキ
ング等を行うようにした円筒構造物の位置測定方法が開
示されている。

【０００７】さらに、特開平１−２０２６０５号公報に
は、被計測円筒の中心軸に平行に複数の色マーカを塗装
し、円筒上の色マーカを直線移動するカメラにより複数
位置において撮影し、撮影像に基づいて、線分の三次元
方位計測手段および線分の距離計測手段を使用して色マ
ーカの三次元方位および距離を測定し、計測された色マ
ーカの位置から、カメラから円筒中心軸までの距離と、
円筒半径とを計測する円筒計測方法が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法では、円
筒状物の内側に３本の支持脚で固定シャフトを固定した
り、先端にプローブを設けたマニピュレータを設けたり
する必要があり、計測装置が大掛かりとなり大きな設置
スペースが必要となったり、多額の設置コストがかか
る。また、複雑な演算を行う必要があるという問題があ
る。

【０００９】本発明が解決すべき課題は、簡便な検出器
で正確に、軸径が未知の円筒物の中心軸位置を検出する
方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の円筒物の軸中心位置検出方法は、勾配が等
しい２辺を有する昇降駆動されるＶ字型受台上に、前記
２辺に外接するように円筒物を設置し、前記Ｖ字型受台
内の２辺交叉部の下位に設置した距離センサで該距離セ
ンサと前記円筒物までの距離を測定し、この測定した距
離と前記Ｖ字型受台の２辺の開き角度、前記距離センサ
の基準面よりの高さ、および距離センサの設置位置とに
基づいて前記円筒物の軸中心位置を検出するようにした
ものである。

【００１１】

【作用】図２に示すように、勾配が等しく開き角がθの
２辺１ａ，１ｂ上に半径ｒの値が未知の円筒物６を設置
する。円筒物６の中心をＯ、２辺１ａ，１ｂの交点を
Ａ、円筒物６が辺１ａと接する点をＢとすると、∠ＯＡ
Ｂ＝θ／２となる。△ＯＡＢにおいて、ＯＢ＝ＯＡ・ｓ
ｉｎ（θ／２）であり、ＯＢ＝ｒ、ＯＡ＝ｒ＋Ｄ（Ｄは
円筒物６の下端と点Ａとの距離）であるから、

【００１２】 ｒ＝（ｒ＋Ｄ）ｓｉｎ（θ／２） ・・・・・・・・（１） となる。距離センサ５の検出面と点Ａとの距離ｇは既知
である。距離センサ５が計測した円筒物６までの距離Ｘ
が求まると、Ｄ＝Ｘ−ｇでＤが求まる。（１）式に代入
して、

【００１３】 ｒ＝（ｒ＋Ｘ−ｇ）ｓｉｎ（θ／２） ・・・・・・・・（２） これを変形してｒを求めると、

【００１４】

【数１】 となる。したがって、センサ面からの円筒物６の中心ま
での高さＨは、

【００１５】

【数２】 となる。θ／２＝９０°−αと置き換えると、ｓｉｎ
（θ／２）＝ｃｏｓαとなるから、（４）式は次のよう
に表せる。

【００１６】

【数３】

【００１７】このようにして、距離センサから円筒物６
までの距離Ｘを測定することにより、センサ面から円筒
物６の中心までの距離Ｈが求まる。さらに、基準面から
距離センサ５のセンサ面までの距離ｈを測定すれば、基
準面から円筒物６の中心までの距離Ｈ＋ｈが求まる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。図１は本発明の実施例を示すブロック図であ
る。図中１はＶ字型受台であり、勾配が等しく開き角が
θの２辺１ａ，１ｂを有している。Ｖ字型受台１は、垂
直な支持柱２を有しており、基準面に設置した電動機３
により昇降駆動される。電動機３には、同電動機３の回
転量に基づいてＶ字型受台１の高さを検出するパルス発
信器４が設けられている。またＶ字型受台１の２辺１
ａ，１ｂの交点である谷部の下位には距離センサ５が設
置されている。

【００１９】Ｖ字型受台１の２辺１ａ，１ｂ上に未知の
軸径を有する円筒物６が設置されると、距離センサ５に
より、円筒物６の下部までの距離Ｘが検出される。距離
センサ５の出力ＸはＡ／Ｄ変換器７に入力され、ディジ
タル信号に変換されて演算装置８に入力される。演算装
置には、距離センサ５の取付け位置ｇと、２辺１ａ，１
ｂの開き角θがあらかじめ設定されており、前記（５）
式に基づいて、センサ面から円筒物６の中心までの高さ
Ｈを演算する。

【００２０】ついで、距離センサ５のセンサ面の高さｈ
をパルス発信器４から入力し、加算器９で加算して、円
筒物６の中心の、基準面からの高さＨ＋ｈを算出、出力
する。

【００２１】本発明は、大型減速機の組立において、減
速機軸にベアリングをロボット等を用いて自動挿入する
際に、２台のＶ字型受台上に減速機の歯面または軸面を
設置するとき、受台の高さ方向位置の粗位置決めを行っ
て設置した後、本機構を用いて減速機軸心がある基準面
に対し、一定の傾きを持つように位置決めを行う作業に
用いることができる。

【００２２】また、ロール形状の物体の円筒面の研削等
の処理を行う際に、円筒物の高さ方向の位置を検出し、
高さ方向の位置決めを行う作業に使用することができ
る。

【００２３】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、軸径
が未知の円筒物の軸心位置を、簡便な装置を用いただけ
で正確に求めることができ、従来のような大掛かりな装
置を要せず、コストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】 本発明の作用を示す説明図である。

【符号の説明】

１ Ｖ字型受台、１ａ，１ｂ ２辺、２ 支持柱、３
電動機、４ パルス発信器、５ 距離センサ、６ 円筒
物、７ Ａ／Ｄ変換器、８ 演算装置、９ 加算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 勾配が等しい２辺を有する昇降駆動され
   るＶ字型受台上に、前記２辺に外接するように円筒物を
   設置し、前記Ｖ字型受台内の２辺交叉部の下位に設置し
   た距離センサで該距離センサと前記円筒物までの距離を
   測定し、この測定した距離と前記Ｖ字型受台の２辺の開
   き角度、前記距離センサの基準面よりの高さ、および距
   離センサの設置位置とに基づいて前記円筒物の軸中心位
   置を検出することを特徴とする円筒物の軸中心位置検出
   方法。