JPH05215503A - 管断面形状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサ部が測定対象管の管端に追突すること
を防止する対策を、システムの複雑さを招いたり、測定
動作に支障を与えることなく、簡単に実現する。 【構成】 移動台座９に突設されている管端検知センサ
用ブラケット２３に、センサ部１２，１３の先端と同じ
ように位置させて光電スイッチ２５をセンサ部１２，１
３の前方に向けて取り付け、この光電スイッチ２５によ
り、センサ部１２，１３の先端が測定対象管２の管端に
対し許容限度位置に接近したことを検知させて、回転ア
ーム部６の前進移動を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパイラル管等の管の
断面形状を測定する管断面形状検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、スパイラル管は溶接箇所が螺
旋状に存在し、真円性にばらつきがあるために、楕円形
状を測定して製品規格の合否を判定している。このた
め、一般に、スパラル管の外周に測定媒体の索体を巻回
して管の外周長を測定し、この外周長を円周率で除算す
ることにより管外径を算出しているが、この場合は、測
定が人的作業によって行なわれるために、測定値の精度
にばらつきがある。

【０００３】このため、本出願人は、測定作業を機械的
に行なって常に一定の精度で管の断面形状を検出するこ
とができる管断面形状検出装置を既に提案している。す
なわち、これは、スパイラル管のような測定対象管の開
口に対向配設された回転アーム部に上記測定対象管の管
半径方向に往復移動可能な移動台座を設け、上記測定対
象管の周側面に対して当接離間可能なセンサ部を上記移
動台座に取り付け、上記回転アーム部を測定対象管の管
端に対して前進移動させて回転アーム側の管端検知セン
サで測定対象管の管端が検知された際に、上記センサ部
を測定対象管の周側面に当接させ、上記回転アーム部を
回転させながらセンサ部の回転アーム部に対する変位値
と回転アーム部の回転角度における測定対象管の円径お
よび外径とから測定対象管の楕円度等を算出するように
したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な管断面形状検出装置では、図６に示すように、回転ア
ーム部１０１側から測定対象管１０２側に向って延びる
突起物のようなセンサ部１０３が設けられており、回転
アーム部１０１の回転軸心が測定対象管１０２の軸心に
ほぼ一致する正常位置にセットされたときは、図６のよ
うに、上記センサ部１０３が測定対象管１０２の管端か
ら外れて所定の測定を行なえるが、回転アーム部１０１
の回転軸心が測定対象管１０２の軸心からずれた異常位
置にセットされた場合は、図７に示すように、上記セン
サ部１０３の先端が上記管端に追突するおそれがある。

【０００５】上記異常位置でセンサ部１０３が管端に追
突するのを防ぐために、従来、ＣＣＤカメラ等で管端側
を撮影し、画像処理によって位置を検出するようにした
ものもあるが、この場合は取付けスペースが大となるば
かりか、システムの複雑化を招いてしまう。一方、上記
センサ部１０３の先端にリミットスイッチやタイムスイ
ッチを取り付けた場合には、検査動作を妨げたり、測定
対象管１０２の管端を傷めるおそれがある。

【０００６】本発明は上記のような従来の問題点を解消
するためになされてもので、簡単な構成により、回転ア
ーム部から突出したセンサ部が測定対象管の管端に追突
するのを防止でき、しかも適正な測定動作を確保して、
管端の損傷等も回避することができる管断面形状検出装
置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、測定対象管の開口に対向して測定対象管の
管半径方向に配置され、測定対象管の周方向に沿って回
転する回転アームと、測定対象管の管端に対して少なく
とも回転アーム部を軸心に沿って前進および後退移動さ
せる手段と、回転アーム部の回転角度を検出する回転角
度検出装置と、回転アーム部上を測定対象管の管半径方
向に往復移動する移動台座と、移動台座にブラケットを
介して取り付けられて測定対象管の管端を検出する管端
検知センサと、移動台座上に測定対象管の周側面に対し
て当接離間自在に設けられたセンサ部と、センサ部を測
定対象管の周側面に向けて付勢するセンサ駆動装置と、
センサ部の回転アーム部に対する変位を検出する変位検
出装置と、変位検出装置および回転角度検出装置に接続
して設けられた制御装置とを備えた管断面形状検出装置
において、上記測定対象管側に向って前記センサ部の前
方側を指向して、測定対象管に向って回転アーム部を前
進移動させる際に、測定対象管の管端に対するセンサ部
の先端面の接近を許容位置で検出する光電スイッチを上
記ブラケットに取り付けたものである。

【０００８】

【作用】上記した構成により、測定対象管の周側面にセ
ンサ部を当接した状態で回転アーム部を測定対象管の周
方向に回転させる。このとき、センサ部は回転アーム部
の回転軸心から測定対象管の周側面までの距離の変動に
応じて、移動台座上を測定対象管の管半径方向センサ駆
動装置の付勢力に抗して移動する。そして、回転角度検
出装置で回転アーム部の回転角度を検出しながら変位検
出装置でセンサ部の変位値を検出し、回転アーム部の回
転軸心からセンサ部までの距離の変位値を各回転角度ご
とに制御装置に記憶する。そして、制御装置において、
変位値と各回転角度に基づいて各回転角度における測定
対象管の直径を算出するとともに、測定対象管の楕円度
を算出する。ところで、上記のような測定時において、
上記回転アーム部が測定対象管側へ移動する際にセンサ
部の先端面が管端に対向したまま許容位置まで接近する
と、これが光電スイッチで検出されて回転アーム部の移
動を停止するので、センサ部の測定対象管に対する追突
が防止され、測定動作を順調に行なわせることができる
とともに、各部の損傷のおそれも解消される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図１〜図５において、基台１は測定対象管２の
開口に対向して配置されるとともに、後述する固定台に
対して測定対象管２の軸心に沿って前後移動可能に設定
されており、この基台１には上下方向に昇降ガイド３が
設けられている。また、基台１には昇降ガイド３に案内
される昇降台座４が設けられており、基台１と昇降台座
４の間には昇降台座４を昇降駆動するネジジャッキ装置
５が介装されている。そして、昇降台座４には回転アー
ム部６が測定対象管２の周方向に沿って回転自在に軸支
されており、回転アーム部６は測定対象管２の管半径方
向に配置されている。また、回転アーム部６を回転駆動
する駆動モータ７が昇降台座４に設けられており、駆動
モータ７には回転角度を検出する装置としてのエンコー
ダ８が設けられている。

【００１０】そして、上記回転アーム部６には、移動台
座９が回転アーム部６の軸心方向に設けられたボールネ
ジ１０に螺合して測定対象管２の管半径方向に移動可能
に設けられている。また、回転アーム部６にはボールネ
ジ１０を回転駆動するボール駆動装置１１が設けられて
いる。そして、移動台座９には一対のセンサ部１２，１
３が測定対象管２の管半径方向に移動自在に、かつ測定
対象管２の管壁を挟持可能に設けられている。また、移
動台座９とセンサ部１２，１３の間にはセンサ部１２，
１３をそれぞれ測定対象管２の管半径方向に付勢するセ
ンサ駆動装置としてロッドレス式のエアーシリンダ１
４，１５が介装されている。

【００１１】そして、センサ部１２，１３には、変位検
出装置としてリニアエンコーダヘッド１６，１７が設け
られており、回転アーム部６にはリニアエンコーダ１８
が設けられている。そして、エンコーダ８とリニアエン
コーダヘッド１６，１７およびリニアエンコーダ１８は
信号線を介して制御装置１９に接続されている。

【００１２】２０は上記基台１を測定対象管２の軸心に
沿って前後移動可能に支持する固定台であり、この固定
台２０には、基台１を介して回転アーム部６を前後方向
へ移動させるための駆動装置２１が据え付けられてい
る。上記基台１側と固定台２０との間には、電気配線用
のケーブルペア２２が接続されている。２３は測定対象
管２に向って移動台座９に突設されたブラケットであ
り、上記回転アーム部６が測定対象管２側へ向って前進
した際に該測定対象管２の管端を検知する管端検知セン
サ２４が取り付けられている。

【００１３】上記ブラケット２３には、センサ部１２，
１３と同じような位置に光電スイッチ２５が取り付けら
れている。この光電スイッチ２５は上記センサ部１２，
１３の前方側を指向しており、回転アーム部６が測定対
象管２の軸心に対してずれたままで前進移動した際にセ
ンサ部１２，１３の先端面が測定対象管の管端に対して
許容限度位置まで接近すると、これを検出して回転アー
ム部６の移動を停止させるようになっている。

【００１４】以下、上記構成の作用について説明する。
測定対象管２の管断面形状を測定するときには、ネジジ
ャッキ装置５によって昇降台座４を上昇させて回転アー
ム部６の回転軸心を測定対象管２の軸心にほぼ一致させ
る。そして、ボール駆動装置１１を駆動してボールネジ
１０を回転させ、ボールネジ１０との螺合により移動台
座９を測定対象管２の周縁に対応する位置に移動させて
各センサ部１２，１３の測定対象管２の周縁に対する位
置決めを粗調整する。このとき、移動台座９の移動距離
は回転アーム部６に設けたリニアエンコーダ１８と各セ
ンサ部１２，１３に設けたリニアエンコーダヘッド１
６，１７とにより計測される。

【００１５】そして、エアーシリンダ１４，１５によっ
てセンサ部１２，１３を相互に離間する方向に移動させ
た状態で、シリンダ装置２１を作動させて基台１を介し
て回転アーム部６を測定対象管２に向けて前進させる。
このとき、光電スイッチ２５からの光Ｌは図５のように
センサ部１２，１３の前方に向って広がりをもつので、
このセンサ部１２，１３の先端面が測定対象管２の管端
に対して最大許容位置まで近づいても光の広がり範囲ｄ
内に管端がなければ、上記回転アーム部６は管端検知セ
ンサ２４が上記管端を検知する位置まで前進し、測定対
象管２の管壁にセンサ部１２，１３の間を位置させる。
この状態で、エアーシリンダ１４，１５によって測定対
象管２の管壁を挟持するように両センサ部１２，１３を
測定対象管２の周側面に当接させる。このとき、両セン
サ部１２，１３の移動距離は回転アーム部６に設けたリ
ニアエンコーダ１８と各センサ部１２，１３に設けたリ
ニアエンコーダヘッド１６，１７とにより計測される。

【００１６】そして、測定対象管２の内周面および外周
面にセンサ部１２，１３を当接させた状態で回転アーム
部６を駆動モータ７で測定対象管の周方向に回転させ
る。このとき、センサ部１２，１３は回転アーム部６の
回転軸心から測定対象管２の内周面および外周面までの
距離の変動に応じて、移動台座９の上を測定対象管２の
管半径方向にエアーシリンダ１４，１５の付勢力に抗し
て移動する。これは、エアーシリンダ１４，１５が作動
流体として空気を用いているために可能なことである。
そして、エンコーダ８で回転アーム部６の回転角度を検
出しながらリニアエンコーダヘッド１６，１７とリニア
エンコーダ１８によってセンサ部１２，１３の変位値を
検出し、回転アーム部６の回転軸心からセンサ部１２，
１３までの距離の変位値を各回転角度ごとに制御装置１
９に記憶する。そして、その制御装置１９において変位
値と各回転角度に基づいて各回転角度における測定対象
管２の内径および外径を算出するとともに、測定対象管
２の楕円度を算出する。さらに、測定対象管２の管肉厚
の変動も検出される。また、センサ部１２，１３の支軸
を長くすれば、測定対象管２の端部のみならず測定対象
管２の中間位置における管断面形状を検出することもで
きる。

【００１７】上記回転アーム部６が測定対象管２の軸心
からずれた状態のままで回転アーム部６が測定対象管２
に向って前進すると、上記センサ部１２，１３の先端面
が測定対象管２の管端に追突するおそれがある。ところ
が、上記センサ部１２，１３の先端面が管端に対して許
容限度位置まで接近すると、上記光電スイッチ２５から
の光の広がり範囲ｄ内に上記管端が存在した時点で上記
光電スイッチ２５がこれを検出し、制御装置１９を介し
て回転アーム部６の前進を停止させるので、上記追突事
故のおそれを確実に防止することができる。この場合、
光電スイッチ２５を管端検知センサ２４のブラケット２
３に取り付けるので、ＣＣＤカメラのような特別の取付
スペースを確保する必要もなく、システムの簡素化が達
成される。また、上記光電スイッチ２５をセンサ部１
２，１３の先端と同じように位置させてあるので、動作
に悪影響を及ぼすこともないばかりか、非接触方式で追
突を防止できるので、測定対象管２等を傷めるおそれも
解消される。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、管端検知
センサ用ブラケットにセンサ部の先端と同じように位置
してセンサ部の前方側を指向する光電スイッチを取り付
けるだけの簡単な構成により、回転アーム部が測定対象
管に向って位置ずれしたまま前進した際のセンサ部の管
端に対する追突を確実に防止でき、しかもシステムの煩
雑さが回避されるとともに、適正な動作を保証でき、さ
らに測定対象管の管端等の損傷のおそれも解消すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す管断面形状検出装置の
全体構成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視平面図である。

【図３】同装置におけるセンサ部の拡大側面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ矢視平面図である。

【図５】同装置における光電スイッチの取付部分の説明
図である。

【図６】従来の管断面形状検出装置における回転アーム
部が正常位置で移動する状態の説明図である。

【図７】従来の管断面形状検出装置における回転アーム
部が位置ずれして移動する状態の説明図である。

【符号の説明】

２ 測定対象管 ６ 回転アーム部 ８ 回転角度検出装置 ９ 移動台座 １２，１３ センサ部 １４，１５ センサ駆動装置 １６，１７，１８ 変位検出装置 １９ 制御装置 ２１ 駆動装置 ２３ ブラケット ２４ 管端検知センサ ２５ 光電スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象管の開口に対向して測定対象管
   の管半径方向に配置され、測定対象管の周方向に沿って
   回転する回転アームと、測定対象管の管端に対して少な
   くとも回転アーム部を軸心に沿って前進および後退移動
   させる手段と、回転アーム部の回転角度を検出する回転
   角度検出装置と、回転アーム部上を測定対象管の管半径
   方向に往復移動する移動台座と、移動台座にブラケット
   を介して取り付けられて測定対象管の管端を検出する管
   端検知センサと、移動台座上に測定対象管の周側面に対
   して当接離間自在に設けられたセンサ部と、センサ部を
   測定対象管の周側面に向けて付勢するセンサ駆動装置
   と、センサ部の回転アーム部に対する変位を検出する変
   位検出装置と、変位検出装置および回転角度検出装置に
   接続して設けられた制御装置とを備えた管断面形状検出
   装置において、上記測定対象管側に向って前記センサ部
   の前方側を指向して、測定対象管に向って回転アーム部
   を前進移動させる際に、測定対象管の管端に対するセン
   サ部の先端面の接近を許容位置で検出する光電スイッチ
   を上記ブラケットに取り付けたことを特徴とする管断面
   形状検出装置。