JPH09311034A - 鋼管の内径・内周長測定方法及び装置 - Google Patents
鋼管の内径・内周長測定方法及び装置Info
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- JPH09311034A JPH09311034A JP12841696A JP12841696A JPH09311034A JP H09311034 A JPH09311034 A JP H09311034A JP 12841696 A JP12841696 A JP 12841696A JP 12841696 A JP12841696 A JP 12841696A JP H09311034 A JPH09311034 A JP H09311034A
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- inner diameter
- center
- measuring
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンパクトな構成で、迅速かつ正確に鋼管の
内径、及び内周長を測定する。 【解決手段】 基準プレート11と、基準プレート11
の延出部11a〜11cに設けたガイド孔11dに案内
される固定可能な爪12,13と、基準プレート11の
中心にこれと直交すべく回転自在に枢着された回転体1
9と、この回転体19を伝達機構22を介して回転させ
ると共に回転体19の回転角度を測定するパルスモータ
21と、回転体19の先端にこれと直交すべく取り付け
られたアーム23a,23bと、このアーム23a,2
3bに取り付けられたリニアゲージセンサー24,レー
ザ距離計25と、このリニアゲージセンサー24,レー
ザ距離計25を1回転させ一定角度毎に測定したリニア
ゲージセンサー24,レーザ距離計25の回転中心から
鋼管Pの内周面までの距離とその回転角度に基づいて各
角度における内径、及び内周長を求める演算器35を備
えた構成である。
内径、及び内周長を測定する。 【解決手段】 基準プレート11と、基準プレート11
の延出部11a〜11cに設けたガイド孔11dに案内
される固定可能な爪12,13と、基準プレート11の
中心にこれと直交すべく回転自在に枢着された回転体1
9と、この回転体19を伝達機構22を介して回転させ
ると共に回転体19の回転角度を測定するパルスモータ
21と、回転体19の先端にこれと直交すべく取り付け
られたアーム23a,23bと、このアーム23a,2
3bに取り付けられたリニアゲージセンサー24,レー
ザ距離計25と、このリニアゲージセンサー24,レー
ザ距離計25を1回転させ一定角度毎に測定したリニア
ゲージセンサー24,レーザ距離計25の回転中心から
鋼管Pの内周面までの距離とその回転角度に基づいて各
角度における内径、及び内周長を求める演算器35を備
えた構成である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鋼管の製造
ラインにおいて、効率的かつ高精度に鋼管における端部
の内径や内周長を測定する方法及びこの方法を実施する
際に使用する装置に関するものである。
ラインにおいて、効率的かつ高精度に鋼管における端部
の内径や内周長を測定する方法及びこの方法を実施する
際に使用する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】パイプラインは、流体の移送効率悪化や
腐食等を防止するために、管内径の寸法を基準にして接
続される。従って、管体の端部寸法を高精度に測定する
ことは、品質保証上必要不可欠である。ところで、管内
面の寸法は、一般に管の内径又は内周長によって管理さ
れているが、これら管体の内径や内周長の測定は、従来
は作業者が内径マイクロメータや周長テープ等の測定器
具を用いて行っていた。
腐食等を防止するために、管内径の寸法を基準にして接
続される。従って、管体の端部寸法を高精度に測定する
ことは、品質保証上必要不可欠である。ところで、管内
面の寸法は、一般に管の内径又は内周長によって管理さ
れているが、これら管体の内径や内周長の測定は、従来
は作業者が内径マイクロメータや周長テープ等の測定器
具を用いて行っていた。
【0003】しかしながら、前記したような、作業者が
測定器具を用いて測定する方法では、作業能率が悪く、
かつ、測定ミス等も生じ易く、測定精度や信頼性の向上
に限界があった。加えて、このような方法では、最大内
径又は最小内径を求めようとすると、多数回測定する必
要があるから、即時に判定することができなかった。
測定器具を用いて測定する方法では、作業能率が悪く、
かつ、測定ミス等も生じ易く、測定精度や信頼性の向上
に限界があった。加えて、このような方法では、最大内
径又は最小内径を求めようとすると、多数回測定する必
要があるから、即時に判定することができなかった。
【0004】そこで、特開平4−160303号や特開
平4−283611号で内径を測定する装置が提案され
ている。このうち特開平4−160303号で提案され
た内径測定装置は、図10に示すように、管体1内に挿
入可能なように軸心方向に相対移動可能でかつ径方向に
移動可能な測定アーム2a,2bを設け、管体1の軸心
方向に距離測定を行えるように前記測定アーム2a,2
bにそれぞれ距離センサー3を配置し、かつ測定アーム
2a,2bの先端部に距離センサー3の光路を管体1の
径方向に曲げるプリズム4を設けた構成で、測定アーム
2a,2bの径方向位置と、2個の距離センサー3によ
る180°対称な位置の計測値とから、管体1の内径を
求めるものである。
平4−283611号で内径を測定する装置が提案され
ている。このうち特開平4−160303号で提案され
た内径測定装置は、図10に示すように、管体1内に挿
入可能なように軸心方向に相対移動可能でかつ径方向に
移動可能な測定アーム2a,2bを設け、管体1の軸心
方向に距離測定を行えるように前記測定アーム2a,2
bにそれぞれ距離センサー3を配置し、かつ測定アーム
2a,2bの先端部に距離センサー3の光路を管体1の
径方向に曲げるプリズム4を設けた構成で、測定アーム
2a,2bの径方向位置と、2個の距離センサー3によ
る180°対称な位置の計測値とから、管体1の内径を
求めるものである。
【0005】また、特開平4−283611号で提案さ
れた内径測定装置は、図11に示すように、管体1の内
周面に沿って回転移動可能な距離センサー3と、この距
離センサー3が管体1の内周面に沿って回転移動する際
の回転角を検出するロータリーエンコーダ5と、このロ
ータリーエンコーダ5が検出した回転角が前記距離セン
サー3の回転中心で多等分した所定の中心角に一致する
毎に距離センサー3による測定距離を取り込んで記憶す
る記憶部6と、この記憶部6に蓄積したデータを用いて
所定の演算を行い内径を求めるCPU7を備えた構成
で、ある一定角度毎に前記距離センサー3にて管体1ま
での距離を測定し、得られた多数のデータを用いてCP
U7にて演算を行い、管体1の内径を求めるものであ
る。
れた内径測定装置は、図11に示すように、管体1の内
周面に沿って回転移動可能な距離センサー3と、この距
離センサー3が管体1の内周面に沿って回転移動する際
の回転角を検出するロータリーエンコーダ5と、このロ
ータリーエンコーダ5が検出した回転角が前記距離セン
サー3の回転中心で多等分した所定の中心角に一致する
毎に距離センサー3による測定距離を取り込んで記憶す
る記憶部6と、この記憶部6に蓄積したデータを用いて
所定の演算を行い内径を求めるCPU7を備えた構成
で、ある一定角度毎に前記距離センサー3にて管体1ま
での距離を測定し、得られた多数のデータを用いてCP
U7にて演算を行い、管体1の内径を求めるものであ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−160303号で提案された内径測定装置では、正
確な測定を行うためには管体の中心に検出部を挿入する
必要があるが、鋼管の断面形状は詳しく見れば真円では
ないので、この中心を目視で見つけることは困難であ
る。従って、特開平4−160303号で提案された内
径測定装置を用いて測定した内径の測定精度は良好とは
言えない。
4−160303号で提案された内径測定装置では、正
確な測定を行うためには管体の中心に検出部を挿入する
必要があるが、鋼管の断面形状は詳しく見れば真円では
ないので、この中心を目視で見つけることは困難であ
る。従って、特開平4−160303号で提案された内
径測定装置を用いて測定した内径の測定精度は良好とは
言えない。
【0007】また、特開平4−283611号で提案さ
れた内径測定装置では、距離センサーの回転軸と管体の
中心が一致していない場合にも、その偏差を求めて補正
することで精度良く内径を求めることができるとしてい
るが、この偏差は多数の測定データの中から単純に取り
出した最大値と最小値の2つのデータから求めているの
で、この2つの値の内の1つでも何らかの外乱の影響を
受けて値を乱すようなことがあれば、偏差も大きくずれ
るので、測定した内径に影響を及ぼすことになる。
れた内径測定装置では、距離センサーの回転軸と管体の
中心が一致していない場合にも、その偏差を求めて補正
することで精度良く内径を求めることができるとしてい
るが、この偏差は多数の測定データの中から単純に取り
出した最大値と最小値の2つのデータから求めているの
で、この2つの値の内の1つでも何らかの外乱の影響を
受けて値を乱すようなことがあれば、偏差も大きくずれ
るので、測定した内径に影響を及ぼすことになる。
【0008】加えて、これらの内径測定装置では、装置
本体が大掛かりなものとなっているので、測定結果の判
定までに時間がかかり、また、設置スペースの制限があ
る製造ライン等への組み込みは困難である。また、これ
らの内径測定装置では内周長の測定については考慮され
ていない。
本体が大掛かりなものとなっているので、測定結果の判
定までに時間がかかり、また、設置スペースの制限があ
る製造ライン等への組み込みは困難である。また、これ
らの内径測定装置では内周長の測定については考慮され
ていない。
【0009】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、設置スペースの制限がある製造ラ
インにも組み込みが可能なようにコンパクトな構成で、
迅速かつ正確に鋼管の内径及び内周長を測定できる装
置、及びこの装置を用いて鋼管の内径及び内周長を測定
する方法を提供することを目的としている。
なされたものであり、設置スペースの制限がある製造ラ
インにも組み込みが可能なようにコンパクトな構成で、
迅速かつ正確に鋼管の内径及び内周長を測定できる装
置、及びこの装置を用いて鋼管の内径及び内周長を測定
する方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、中心より少なくとも3方向に放射状
に延出する基準プレートを、その延出部に設けた爪によ
って鋼管の端部に取り付け、この基準プレートの中心に
枢着した回転体の先端にアームを取り付け、このアーム
に変位センサーを設置することとしている。そして、こ
の変位センサーにより、一定角度毎に変位センサーの回
転中心より鋼管の内周面までの距離を測定し、得られた
回転角度と距離から測定点の中心点を求め、各測定点を
この中心点を原点とする座標に置き換えた後、各角度に
おける内径及び内周長を求める。
ために、本発明は、中心より少なくとも3方向に放射状
に延出する基準プレートを、その延出部に設けた爪によ
って鋼管の端部に取り付け、この基準プレートの中心に
枢着した回転体の先端にアームを取り付け、このアーム
に変位センサーを設置することとしている。そして、こ
の変位センサーにより、一定角度毎に変位センサーの回
転中心より鋼管の内周面までの距離を測定し、得られた
回転角度と距離から測定点の中心点を求め、各測定点を
この中心点を原点とする座標に置き換えた後、各角度に
おける内径及び内周長を求める。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の鋼管の内径・内周長測定
装置は、中心より少なくとも3方向に放射状に延出する
基準プレートと、基準プレートの延出部に設けたガイド
孔に案内されて移動及び所定位置での固定可能な爪と、
前記基準プレートの中心にこれと直交すべく回転自在に
取り付けられた回転体と、この回転体を伝達機構を介し
て回転させる回転駆動源と、前記回転体の回転角度を測
定する測定機構と、前記回転体の先端にこれと直交すべ
く取り付けられたアームと、このアームに取り付けられ
た変位センサーと、この変位センサーを1回転させ一定
角度毎に測定した変位センサーの回転中心から鋼管の内
周面までの距離とその回転角度に基づいて各角度におけ
る内径、及び内周長を求める演算器を備えた構成であ
る。
装置は、中心より少なくとも3方向に放射状に延出する
基準プレートと、基準プレートの延出部に設けたガイド
孔に案内されて移動及び所定位置での固定可能な爪と、
前記基準プレートの中心にこれと直交すべく回転自在に
取り付けられた回転体と、この回転体を伝達機構を介し
て回転させる回転駆動源と、前記回転体の回転角度を測
定する測定機構と、前記回転体の先端にこれと直交すべ
く取り付けられたアームと、このアームに取り付けられ
た変位センサーと、この変位センサーを1回転させ一定
角度毎に測定した変位センサーの回転中心から鋼管の内
周面までの距離とその回転角度に基づいて各角度におけ
る内径、及び内周長を求める演算器を備えた構成であ
る。
【0012】また、本発明の鋼管の内径・内周長測定方
法は、上記した鋼管の内径・内周長測定装置を用いて実
施するもので、基準プレートを、その延出部に設けた爪
によって鋼管の端部に、可及的にその中心を合致させた
状態で取り付けた後、回転駆動源を駆動させて鋼管端部
の内周面に沿って変位センサーを1周させ、その間、一
定角度毎に変位センサーの回転中心より鋼管の内周面ま
での距離を測定する。そして、これらの値を基に、演算
器では得られた回転角度と距離から180°位相の異な
る2か所の測定点の中点を全測定点について求め、その
後、これら中点の平均点の座標の2倍を測定点の中心点
となし、前記各測定点をこの中心点を原点とする座標に
置き換えた後、各角度における内径、及び内周長を求め
る。
法は、上記した鋼管の内径・内周長測定装置を用いて実
施するもので、基準プレートを、その延出部に設けた爪
によって鋼管の端部に、可及的にその中心を合致させた
状態で取り付けた後、回転駆動源を駆動させて鋼管端部
の内周面に沿って変位センサーを1周させ、その間、一
定角度毎に変位センサーの回転中心より鋼管の内周面ま
での距離を測定する。そして、これらの値を基に、演算
器では得られた回転角度と距離から180°位相の異な
る2か所の測定点の中点を全測定点について求め、その
後、これら中点の平均点の座標の2倍を測定点の中心点
となし、前記各測定点をこの中心点を原点とする座標に
置き換えた後、各角度における内径、及び内周長を求め
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の鋼管の内径・内周長測定装置
を図1〜図3に示す一実施例に基づいて説明するととも
に、この内径・内周長測定装置を用いて鋼管の内径・内
周長を測定する本発明方法を図4〜図9を用いて説明す
る。図1は本発明の鋼管の内径・内周長測定装置の全体
概略説明図で、(a)は断面して示す正面図、(b)は
右側面図、図2は図1(a)の要部拡大図、図3は図2
の左側面図、図4〜図7は本発明により鋼管の内径を求
める方法を順を追って説明する図、図8は本発明によっ
て求めた内径の出力例を示す図、図9は本発明の鋼管の
内径・内周長測定装置を鋼管製造ラインに適用した様子
を示す全体概略図である。
を図1〜図3に示す一実施例に基づいて説明するととも
に、この内径・内周長測定装置を用いて鋼管の内径・内
周長を測定する本発明方法を図4〜図9を用いて説明す
る。図1は本発明の鋼管の内径・内周長測定装置の全体
概略説明図で、(a)は断面して示す正面図、(b)は
右側面図、図2は図1(a)の要部拡大図、図3は図2
の左側面図、図4〜図7は本発明により鋼管の内径を求
める方法を順を追って説明する図、図8は本発明によっ
て求めた内径の出力例を示す図、図9は本発明の鋼管の
内径・内周長測定装置を鋼管製造ラインに適用した様子
を示す全体概略図である。
【0014】図1〜図3において、11は中心より例え
ば等角度の3方向に、放射状に延びた延出部11a〜1
1cを有する基準プレートであり、そのうちの2つの延
出部11b,11cにはスタンド11eが設置されてい
る。また、これら延出部11a〜11cにはそれぞれガ
イド孔11dが設けられ、このうちの延出部11b,1
1cに設けたガイド孔11dには固定爪12が、また延
出部11aに設けたガイド孔11dにはリンク爪13が
取り付けられている。
ば等角度の3方向に、放射状に延びた延出部11a〜1
1cを有する基準プレートであり、そのうちの2つの延
出部11b,11cにはスタンド11eが設置されてい
る。また、これら延出部11a〜11cにはそれぞれガ
イド孔11dが設けられ、このうちの延出部11b,1
1cに設けたガイド孔11dには固定爪12が、また延
出部11aに設けたガイド孔11dにはリンク爪13が
取り付けられている。
【0015】これら固定爪12及びリンク爪13は、そ
れぞれ前記ガイド孔11a,11b,11cに案内され
て移動でき、このうち固定爪12は、延出部11b,1
1cを挟んで配置する固定プレート14と固定爪12を
ねじ締めすることで所定位置に固定できるようになされ
ている。また、リンク爪13はリンク爪ホルダー15に
その中央屈曲部を回転自在に枢支され、延出部11aを
挟んで配置するプレート16とリンク爪ホルダー15を
ねじ締めすることで所定位置に固定配置できるようにな
されている。
れぞれ前記ガイド孔11a,11b,11cに案内され
て移動でき、このうち固定爪12は、延出部11b,1
1cを挟んで配置する固定プレート14と固定爪12を
ねじ締めすることで所定位置に固定できるようになされ
ている。また、リンク爪13はリンク爪ホルダー15に
その中央屈曲部を回転自在に枢支され、延出部11aを
挟んで配置するプレート16とリンク爪ホルダー15を
ねじ締めすることで所定位置に固定配置できるようにな
されている。
【0016】このリンク爪13は、プレート16との間
に張架したスプリング17によって、常時は先端側の爪
部13aが基準プレート11の中心方向に向くように付
勢され、ジグシリンダ18のロッドの出動作によってリ
ンク爪13の基端部13bを反付勢方向に押した時の
み、先端側の爪部13aが反中心方向に揺動して前記固
定爪12とで鋼管Pの端部内周面を拡径するように作用
し、鋼管Pの端部に可及的にその中心を合致させた状態
で基準プレート11を固定できるようになっている。な
お、ジグシリンダ18のロッドを退入動作させれば、リ
ンク爪13はスプリング17の付勢力で先端側の爪部1
3aが中心方向に揺動し、固定を解除できる。
に張架したスプリング17によって、常時は先端側の爪
部13aが基準プレート11の中心方向に向くように付
勢され、ジグシリンダ18のロッドの出動作によってリ
ンク爪13の基端部13bを反付勢方向に押した時の
み、先端側の爪部13aが反中心方向に揺動して前記固
定爪12とで鋼管Pの端部内周面を拡径するように作用
し、鋼管Pの端部に可及的にその中心を合致させた状態
で基準プレート11を固定できるようになっている。な
お、ジグシリンダ18のロッドを退入動作させれば、リ
ンク爪13はスプリング17の付勢力で先端側の爪部1
3aが中心方向に揺動し、固定を解除できる。
【0017】19は前記基準プレート11の中心にこれ
と直交すべくベアリング20を介して回転自在に取り付
けられた回転体であり、パルスモータ21の出力軸の回
転を伝達機構22を介して伝えるようになっている。ま
た、この回転体19の回転角度はパルスモータ21から
発生されるパルスをカウントすることで測定できるよう
になっている。なお、本実施例では伝達機構22とし
て、タイミングプーリ22aとタイミングベルト22b
を開示しているが、ギア等の周知の伝達機構を採用して
もよい。
と直交すべくベアリング20を介して回転自在に取り付
けられた回転体であり、パルスモータ21の出力軸の回
転を伝達機構22を介して伝えるようになっている。ま
た、この回転体19の回転角度はパルスモータ21から
発生されるパルスをカウントすることで測定できるよう
になっている。なお、本実施例では伝達機構22とし
て、タイミングプーリ22aとタイミングベルト22b
を開示しているが、ギア等の周知の伝達機構を採用して
もよい。
【0018】23a,23bは前記回転体19の先端に
これと直交すべく、すなわち基準プレート11と平行状
に、センサーベース26を介してそれぞれ取り付けられ
たアームであり、本実施例では図3に示すように、90
°の角度を存して2本設置している。そして、このうち
のアーム23aに接触式変位センサーであるリニアゲー
ジセンサー24を、また、アーム23bに非接触式変位
センサーであるレーザ距離計25を設置し、鋼管Pの端
部内周面までの距離を比較測定できるものを開示してい
る。
これと直交すべく、すなわち基準プレート11と平行状
に、センサーベース26を介してそれぞれ取り付けられ
たアームであり、本実施例では図3に示すように、90
°の角度を存して2本設置している。そして、このうち
のアーム23aに接触式変位センサーであるリニアゲー
ジセンサー24を、また、アーム23bに非接触式変位
センサーであるレーザ距離計25を設置し、鋼管Pの端
部内周面までの距離を比較測定できるものを開示してい
る。
【0019】すなわち、センサーベース26は回転体1
9の先端に固定され、その先端にアーム23aを図3に
おける垂直方向に、また、その中央部にアーム23bを
図3における水平方向に設置している〔図3参照〕。そ
して、このうちのアーム23aには、例えばあり嵌合に
よってゲージベース27を図3における上下方向に昇降
可能に取り付け、このゲージベース27にリニアゲージ
センサー24を設置している。
9の先端に固定され、その先端にアーム23aを図3に
おける垂直方向に、また、その中央部にアーム23bを
図3における水平方向に設置している〔図3参照〕。そ
して、このうちのアーム23aには、例えばあり嵌合に
よってゲージベース27を図3における上下方向に昇降
可能に取り付け、このゲージベース27にリニアゲージ
センサー24を設置している。
【0020】このリニアゲージセンサー24のスピンド
ルはゲージプロテクター28に当接しており、このゲー
ジプロテクター28は、これに垂下状に取り付けたプロ
テクタベース30を介しリニアガイド31によって案内
され、スプリング29によって鋼管Pの内周面に押し付
けられている。なお、ゲージベース27の上部はゲージ
プロテクター28に嵌入されている。
ルはゲージプロテクター28に当接しており、このゲー
ジプロテクター28は、これに垂下状に取り付けたプロ
テクタベース30を介しリニアガイド31によって案内
され、スプリング29によって鋼管Pの内周面に押し付
けられている。なお、ゲージベース27の上部はゲージ
プロテクター28に嵌入されている。
【0021】また、アーム23bには、距離計ベース3
2を介してレーザ距離計25が取り付けられている。こ
のアーム23bに対する距離計ベース32の取り付け
も、例えばあり嵌合によって、図3における左右方向に
移動できるようになっている。
2を介してレーザ距離計25が取り付けられている。こ
のアーム23bに対する距離計ベース32の取り付け
も、例えばあり嵌合によって、図3における左右方向に
移動できるようになっている。
【0022】ところで、前記したリニアゲージセンサー
24やレーザ距離計25等の変位センサーは、その測定
範囲が限られているので、鋼管Pのサイズを変更した場
合でも、それぞれの測定範囲の中心付近で測定ができる
ように、それぞれのアーム23a,23bには、目安と
なる目盛りが設けられており、この目盛りによってリニ
アゲージセンサー24やレーザ距離計25等の変位セン
サーの設置位置を調整する。
24やレーザ距離計25等の変位センサーは、その測定
範囲が限られているので、鋼管Pのサイズを変更した場
合でも、それぞれの測定範囲の中心付近で測定ができる
ように、それぞれのアーム23a,23bには、目安と
なる目盛りが設けられており、この目盛りによってリニ
アゲージセンサー24やレーザ距離計25等の変位セン
サーの設置位置を調整する。
【0023】なお、図3中における33はゲージプロテ
クター28と図示しないチェーンを介して連結されたジ
グシリンダーであり、前記回転体19の先端に取り付け
たアーム23a,23b、リニアゲージセンサー24、
レーザー距離計25等からなる測定ヘッドを鋼管Pの管
端内周部に挿入する際に、挿入し易くするためにゲージ
プロテクター28を引き下げておくためのものである。
クター28と図示しないチェーンを介して連結されたジ
グシリンダーであり、前記回転体19の先端に取り付け
たアーム23a,23b、リニアゲージセンサー24、
レーザー距離計25等からなる測定ヘッドを鋼管Pの管
端内周部に挿入する際に、挿入し易くするためにゲージ
プロテクター28を引き下げておくためのものである。
【0024】上記したような基準プレート11,回転体
19,測定ヘッドは、例えば図9に示すように、エアー
バランサー34を介して作業者が容易に移動できるよう
になされ、また、前記したリニアゲージセンサー24や
レーザー距離計25が検出した測定値及びその測定ごと
の回転角度は演算器35に取り込まれ、各角度における
内径及び内周長が演算される。
19,測定ヘッドは、例えば図9に示すように、エアー
バランサー34を介して作業者が容易に移動できるよう
になされ、また、前記したリニアゲージセンサー24や
レーザー距離計25が検出した測定値及びその測定ごと
の回転角度は演算器35に取り込まれ、各角度における
内径及び内周長が演算される。
【0025】本発明の鋼管の内径・内周長測定装置は上
記したような構成であり、次にこの内径・内周長測定装
置を用いて鋼管Pにおける端部の内径及び内周長を測定
する方法を図4〜図7に基づいて説明する。
記したような構成であり、次にこの内径・内周長測定装
置を用いて鋼管Pにおける端部の内径及び内周長を測定
する方法を図4〜図7に基づいて説明する。
【0026】先ず、作業者が測定しようとする鋼管Pの
端部内周に測定ヘッドを挿入する。その後、ジグシリン
ダ18のロッドを突出動作させてリンク爪13の基端部
13bをスプリング17の付勢力に抗して押し、リンク
爪13の爪部13aを反中心方向に揺動させることで、
予め鋼管Pの内径に応じて所定位置に配置してある固定
爪12及びリンク爪13で測定ヘッドを鋼管Pの端部
に、その中心を鋼管Pの中心に可及的に合致させた状態
で固定する。なお、測定ヘッドの鋼管Pの端部内周への
挿入は、エアーバランサー34の作用により容易に行う
ことができる。
端部内周に測定ヘッドを挿入する。その後、ジグシリン
ダ18のロッドを突出動作させてリンク爪13の基端部
13bをスプリング17の付勢力に抗して押し、リンク
爪13の爪部13aを反中心方向に揺動させることで、
予め鋼管Pの内径に応じて所定位置に配置してある固定
爪12及びリンク爪13で測定ヘッドを鋼管Pの端部
に、その中心を鋼管Pの中心に可及的に合致させた状態
で固定する。なお、測定ヘッドの鋼管Pの端部内周への
挿入は、エアーバランサー34の作用により容易に行う
ことができる。
【0027】次に、演算器35からの測定開始信号によ
って、パルスモータ21が駆動して回転体19を1回転
させ、リニアゲージセンサー24,レーザ距離計25を
鋼管Pの端部内周面に沿って1周させる。その間、パル
スモータ21が回転角を検出し、アーム23a,23b
が一定角度回転する毎にリニアゲージセンサー24,レ
ーザ距離計25によって、鋼管Pの内周面との距離が測
定され、その測定値が演算器35に出力される。なお、
リニアゲージセンサー24やレーザ距離計25の設置位
置は、それぞれのアーム23a,23bに設けた目安と
なる目盛りにより、測定しようとする鋼管Pのサイズに
応じて予めそれぞれの測定範囲の中心付近で測定ができ
るように調整されている。
って、パルスモータ21が駆動して回転体19を1回転
させ、リニアゲージセンサー24,レーザ距離計25を
鋼管Pの端部内周面に沿って1周させる。その間、パル
スモータ21が回転角を検出し、アーム23a,23b
が一定角度回転する毎にリニアゲージセンサー24,レ
ーザ距離計25によって、鋼管Pの内周面との距離が測
定され、その測定値が演算器35に出力される。なお、
リニアゲージセンサー24やレーザ距離計25の設置位
置は、それぞれのアーム23a,23bに設けた目安と
なる目盛りにより、測定しようとする鋼管Pのサイズに
応じて予めそれぞれの測定範囲の中心付近で測定ができ
るように調整されている。
【0028】演算器35では入力された検出値を基に、
以下の〔手順1〕〜〔手順4〕で鋼管Pの端部内径を、
また、〔手順5〕によって鋼管Pの内周長を演算する。
例として、図4に示すように、ある角度θにおける径
(アーム23a又は23bの長さ+リニアゲージセンサ
ー24又はレーザ距離計25が検出した距離)をr、回
転中心をO(0,0)とし、P0 から時計回りに測定を
開始し、1°ピッチで360点測定する場合について説
明する。
以下の〔手順1〕〜〔手順4〕で鋼管Pの端部内径を、
また、〔手順5〕によって鋼管Pの内周長を演算する。
例として、図4に示すように、ある角度θにおける径
(アーム23a又は23bの長さ+リニアゲージセンサ
ー24又はレーザ距離計25が検出した距離)をr、回
転中心をO(0,0)とし、P0 から時計回りに測定を
開始し、1°ピッチで360点測定する場合について説
明する。
【0029】〔手順1〕測定値を(x,y)座標に変換
する(図4参照)。測定円は回転中心をO(0,0)と
した、角度θ、距離rの集合であるから、これを(x,
y)座標に変換する。 x=r× sinθ y=r× cosθ
する(図4参照)。測定円は回転中心をO(0,0)と
した、角度θ、距離rの集合であるから、これを(x,
y)座標に変換する。 x=r× sinθ y=r× cosθ
【0030】〔手順2〕測定円の中心(重心)点を求め
る(図5参照)。鋼管Pの断面形状は厳密には真円でな
いので、リニアゲージセンサー24やレーザ距離計25
等の変位センサーの回転中心Oと、この変位センサーに
よって測定した測定円の中心(重心)は一致しないこと
が予想される。そこで、この測定円の中心(重心)を求
める。 先ず、0°での測定点P0 (x0 ,y0 )と、18
0°での測定点P180(x180 ,y180 )の中点N
0 (a0 ,b0 )を求める。 次に、1°での測定点P1 (x1 ,y1 )と、18
1°での測定点P181(x181 ,y181 )の中点N
1 (a1 ,b1 )を求める。
る(図5参照)。鋼管Pの断面形状は厳密には真円でな
いので、リニアゲージセンサー24やレーザ距離計25
等の変位センサーの回転中心Oと、この変位センサーに
よって測定した測定円の中心(重心)は一致しないこと
が予想される。そこで、この測定円の中心(重心)を求
める。 先ず、0°での測定点P0 (x0 ,y0 )と、18
0°での測定点P180(x180 ,y180 )の中点N
0 (a0 ,b0 )を求める。 次に、1°での測定点P1 (x1 ,y1 )と、18
1°での測定点P181(x181 ,y181 )の中点N
1 (a1 ,b1 )を求める。
【0031】 上記した,の作業を2°〜179
°についても同様に行い、中点N2〜N179 を求める。 こうして求めた中点N0 〜N179 の平均点O’を求
める。すなわち、 O’(s,t) =((a0+a1+…+a179)/180,(b0 +b1+…+
b179)/180) で求めたO’を2倍することによって、測定円の
中心(重心)点の座標O”が求められる。 O”(s',t') =O’(2s,2t)
°についても同様に行い、中点N2〜N179 を求める。 こうして求めた中点N0 〜N179 の平均点O’を求
める。すなわち、 O’(s,t) =((a0+a1+…+a179)/180,(b0 +b1+…+
b179)/180) で求めたO’を2倍することによって、測定円の
中心(重心)点の座標O”が求められる。 O”(s',t') =O’(2s,2t)
【0032】〔手順3〕各測定点をO”を原点とする座
標に置き換える(図6参照)。これによって、各測定点
の座標は新たに Pn ’(xn ’,yn ’)=(xn −s’,yn −t’) となる。
標に置き換える(図6参照)。これによって、各測定点
の座標は新たに Pn ’(xn ’,yn ’)=(xn −s’,yn −t’) となる。
【0033】〔手順4〕各角度における内径を演算する
(図7参照)。 Y軸より角度θだけ回転した直線の方程式は、 x× cosθ+y× sinθ=0 で表される。 上記した直線と、ある点(a,b)との距離dは、 d=a× cosθ+b× sinθ で求められる。 θ=0°のときの上記直線の方程式x=0に最も近
い測定座標(x,y)をさがす。つまり、y>0とy<
0の2つの場合において、各Pn ' (xn’,yn ’)
と直線x=0との距離dが最小となるPn ' をさがす。
(図7参照)。 Y軸より角度θだけ回転した直線の方程式は、 x× cosθ+y× sinθ=0 で表される。 上記した直線と、ある点(a,b)との距離dは、 d=a× cosθ+b× sinθ で求められる。 θ=0°のときの上記直線の方程式x=0に最も近
い測定座標(x,y)をさがす。つまり、y>0とy<
0の2つの場合において、各Pn ' (xn’,yn ’)
と直線x=0との距離dが最小となるPn ' をさがす。
【0034】 y>0のときをP0'(x0',y0')、
y<0のときをP180'(x180',y180')とする。 P0'とP180'との距離をθ=0°の内径D0 とす
る。すなわち、 D0 =〔(x0'−x180')2 +(y0'−y180')2 〕1/2 θ=1°のときは、θ=0°のときに求めた点であ
るP0'と、次の2点P1'とP2'の3点での距離dを比較
し、最小となる点をP1'とする。また、P181'について
も同様に求める。
y<0のときをP180'(x180',y180')とする。 P0'とP180'との距離をθ=0°の内径D0 とす
る。すなわち、 D0 =〔(x0'−x180')2 +(y0'−y180')2 〕1/2 θ=1°のときは、θ=0°のときに求めた点であ
るP0'と、次の2点P1'とP2'の3点での距離dを比較
し、最小となる点をP1'とする。また、P181'について
も同様に求める。
【0035】 θ=1°の内径D1 は、 D1 =〔(x1'−x181')2 +(y1'−y181')2 〕1/2 となる。 以後、θ=2〜179°についても同様に求め、内
径D2 〜D179 を計算する。 以上のような手順で180個の内径を求める。
径D2 〜D179 を計算する。 以上のような手順で180個の内径を求める。
【0036】〔手順5〕求めた内径から円周長を演算す
る。〔手順1〕〜〔手順4〕によって得た内径値の平均
を求め、これに円周率πを乗じ、これを内周長とする。
る。〔手順1〕〜〔手順4〕によって得た内径値の平均
を求め、これに円周率πを乗じ、これを内周長とする。
【0037】上記したような手順によって鋼管Pの端部
内周面における内径と内周長を求めるが、その測定結果
を例えば図8に示すようにCRTまたはプリンターに出
力する。なお、図8中の41は基準円、42は基準円4
1から±1mmだけ離れた円、43は測定プロフィー
ル、44は最大内径、45は最小内径を示す。図8にお
いて、測定プロフィール43は拡大表示されており、鋼
管Pの凹凸の様子が詳しくわかる。また、基準円41は
公称内径を基準とする円であるので、内径が公差内であ
るかどうかも一目で判る。また、本発明では最大内径、
最小内径の位置も一目で判る。
内周面における内径と内周長を求めるが、その測定結果
を例えば図8に示すようにCRTまたはプリンターに出
力する。なお、図8中の41は基準円、42は基準円4
1から±1mmだけ離れた円、43は測定プロフィー
ル、44は最大内径、45は最小内径を示す。図8にお
いて、測定プロフィール43は拡大表示されており、鋼
管Pの凹凸の様子が詳しくわかる。また、基準円41は
公称内径を基準とする円であるので、内径が公差内であ
るかどうかも一目で判る。また、本発明では最大内径、
最小内径の位置も一目で判る。
【0038】なお、本実施例では、90°の角度を有し
てアームを2本取り付け、これらアームにリニアゲージ
センサーとレーザ距離計を配置し、測定結果を比較でき
るものを開示したが、アームを1本にし、どちらか一方
の変位センサーを設置してもよい。また、変位センサー
は上記したものに限らないことは言うまでもない。さら
に、本発明によって測定した値を記憶装置に保存し、統
計処理等を行うようにしてもよい。
てアームを2本取り付け、これらアームにリニアゲージ
センサーとレーザ距離計を配置し、測定結果を比較でき
るものを開示したが、アームを1本にし、どちらか一方
の変位センサーを設置してもよい。また、変位センサー
は上記したものに限らないことは言うまでもない。さら
に、本発明によって測定した値を記憶装置に保存し、統
計処理等を行うようにしてもよい。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の測定装置
は基準プレートに回転可能な測定ヘッドを設けただけの
コンパクトな構成であるので、設置スペースの制限があ
る製造ラインにも組み込みが可能であり、また、この測
定装置を用いた本発明方法によれば、少なくとも3方向
に放射状に延出する基準プレートに配置された爪によっ
て鋼管の中心と測定ヘッドの中心を可及的に一致させた
状態で設置でき、かつ、この測定ヘッドを1回転させる
間に検出した鋼管の内周面までの距離と、その回転角度
に基づいて、迅速かつ正確に鋼管の内径及び内周長を測
定することができる。
は基準プレートに回転可能な測定ヘッドを設けただけの
コンパクトな構成であるので、設置スペースの制限があ
る製造ラインにも組み込みが可能であり、また、この測
定装置を用いた本発明方法によれば、少なくとも3方向
に放射状に延出する基準プレートに配置された爪によっ
て鋼管の中心と測定ヘッドの中心を可及的に一致させた
状態で設置でき、かつ、この測定ヘッドを1回転させる
間に検出した鋼管の内周面までの距離と、その回転角度
に基づいて、迅速かつ正確に鋼管の内径及び内周長を測
定することができる。
【図1】本発明の鋼管の内径・内周長測定装置の全体概
略説明図で、(a)は断面して示す正面図、(b)は右
側面図である。
略説明図で、(a)は断面して示す正面図、(b)は右
側面図である。
【図2】図1(a)の要部拡大図である。
【図3】図2の左側面図である。
【図4】本発明により鋼管の内径を求める方法の説明図
で、測定値を(x,y)座標に変換する場合の説明図で
ある。
で、測定値を(x,y)座標に変換する場合の説明図で
ある。
【図5】本発明により鋼管の内径を求める方法の説明図
で、測定円の中心(重心)点を求める場合の説明図であ
る。
で、測定円の中心(重心)点を求める場合の説明図であ
る。
【図6】本発明により鋼管の内径を求める方法の説明図
で、各測定点をO”を原点とする座標に置き換える場合
の説明図である。
で、各測定点をO”を原点とする座標に置き換える場合
の説明図である。
【図7】本発明により鋼管の内径を求める方法の説明図
で、各角度における内径を演算する場合の説明図であ
る。
で、各角度における内径を演算する場合の説明図であ
る。
【図8】本発明によって求めた内径の出力例を示す図で
ある。
ある。
【図9】本発明の鋼管の内径・内周長測定装置を鋼管製
造ラインに適用した様子を示す全体概略図である。
造ラインに適用した様子を示す全体概略図である。
【図10】特開平4−160303号で提案された内径
測定装置の説明図である。
測定装置の説明図である。
【図11】特開平4−283611号で提案された内径
測定装置の説明図である。
測定装置の説明図である。
P 鋼管 11 基準プレート 11a 延出部 11b 延出部 11c 延出部 11d ガイド孔 12 固定爪 13 リンク爪 19 回転体 21 パルスモータ 22 伝達機構 23a アーム 23b アーム 24 リニアゲージセンサー 25 レーザ距離計
Claims (2)
- 【請求項1】 鋼管端部の内周面に沿って変位センサー
を1周させ、その間、一定角度毎に変位センサーの回転
中心より鋼管の内周面までの距離を測定し、得られた回
転角度と距離から180°位相の異なる2か所の測定点
の中点を全測定点について求めた後、これら中点の平均
点の座標の2倍を測定点の中心点となし、前記各測定点
をこの中心点を原点とする座標に置き換えた後、各角度
における内径、及び内周長を求めることを特徴とする鋼
管の内径・内周長測定方法。 - 【請求項2】 中心より少なくとも3方向に放射状に延
出する基準プレートと、前記基準プレートの延出部に設
けたガイド孔に案内されて移動及び所定位置での固定可
能な爪と、前記基準プレートの中心にこれと直交すべく
回転自在に取り付けられた回転体と、この回転体を伝達
機構を介して回転させる回転駆動源と、前記回転体の回
転角度を測定する測定機構と、前記回転体の先端にこれ
と直交すべく取り付けられたアームと、このアームに取
り付けられた変位センサーと、この変位センサーを1回
転させ一定角度毎に測定した変位センサーの回転中心か
ら鋼管の内周面までの距離とその回転角度に基づいて各
角度における内径、及び内周長を求める演算器を備えた
ことを特徴とする鋼管の内径・内周長測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12841696A JPH09311034A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 鋼管の内径・内周長測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12841696A JPH09311034A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 鋼管の内径・内周長測定方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09311034A true JPH09311034A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=14984230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12841696A Pending JPH09311034A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 鋼管の内径・内周長測定方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09311034A (ja) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-05-23 JP JP12841696A patent/JPH09311034A/ja active Pending
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