JPH0540028A - 幅または厚みの測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直接定規を当てて測定することができない物
体の幅、厚み等を測定するに当たって、測定誤差の値を
減少させて出来るだけ正確な値を得ることができる幅ま
たは厚みの測定装置を提供する。 【構成】 測定対象物２３の両側に設けられ該測定対象
物２３までの距離を無接触で測定する超音波または光を
利用した無接触型距離測定手段２１、２２と、該無接触
型距離測定手段２１、２２をそれぞれ保持する支持手段
１９、２０と、前記測定対象物２３の種類及び前記無接
触型距離測定手段２１、２２の種類に応じて前記無接触
型距離測定手段２１、２２の少なくとも一方を前記測定
対象物に所定の位置まで近づける送り装置１１とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定装置に関し、超音
波あるいは光（レーザー光も含む）を利用して対象物の
幅、厚みを測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】直接、定規等を当てることができない物
体までの距離を測る場合には、超音波あるいは光を利用
して、該装置から物体までの距離を測ることが一般に行
われている。従って、該方法を利用して物体の厚みや幅
を測る場合には、測定しようとする物体の両側に超音波
あるいは光を利用して距離を測定する装置を配置し、該
装置から物体までの距離を測定し、測定装置の位置と測
定長さから演算して、物体の長さあるいは厚みを測定す
ることができることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記超
音波あるいは光を利用して距離を測定する方法において
は、超音波あるいは光を利用して距離を測定する装置に
測定誤差があり、該測定誤差は精度の良い装置であって
も最大測定長の０．５〜１パーセントという値で生じる
ことが知られている。従って、比較的一定の幅あるいは
厚みの物体を測る場合には、最大測定長の短い装置を用
意すれば、比較的精度良く測定することができるが、対
象物によって幅や厚みが大きく異なる物体の幅や厚みを
測定する場合には、最大測定長の長い装置を用意する必
要がある。ここで、例を挙げて説明すれば、０．３〜２
ｍの幅を有する物体を片側から測定する場合には少なく
とも１．８ｍ程度の測定範囲を有する長さ測定装置が必
要となり、この場合には測定誤差が０．６％とすると最
大測定誤差は１０．８ｍｍとなり、０．３ｍの長さに対
しては３．６％の誤差を有することになり、更に前記物
体を両側から測定すると、その倍の誤差が生じることに
なる。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、直接定規を当てて測定することができない物体の
幅、厚み等を測定するに当たって、測定誤差の値を減少
させて出来るだけ正確な値を得ることができる幅または
厚みの測定装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項第
１項記載の幅または厚みの測定装置は、測定対象物の両
側に超音波または光の反射を利用した無接触型距離測定
手段をそれぞれ設けて、前記測定対象物の幅または厚み
を測定する装置であって、前記測定対象物の両側に設け
られ該測定対象物までの距離を無接触で測定する無接触
型距離測定手段と、該無接触型距離測定手段をそれぞれ
保持する支持手段と、前記測定対象物の種類及び前記無
接触型距離測定手段の種類に応じて前記無接触型距離測
定手段の少なくとも一方を前記測定対象物に所定の位置
まで近づける送り装置とを有して構成されている。請求
項第２項記載の幅または厚みの測定装置は、請求項第１
項記載の幅または厚みの測定装置において、支持手段に
は、進退装置を備え測定対象物に当接する反射板が設け
られて構成されている。また、請求項第３項記載の幅ま
たは厚みの測定装置は、請求項第２項記載の幅または厚
みの測定装置において、反射板には測定対象物に当接す
る回転ローラが設けられて構成されている。なお、以上
において無接触型距離測定手段は、近距離において極め
て測定精度の高いレーザー光を用いた距離測定装置を採
用するのが好ましい。

【０００５】

【作用】請求項第１項〜第３項記載の幅または厚みの測
定装置においては、前記無接触型距離測定手段に短距離
測定用の測定手段を使用することによって、短い範囲し
か測定できないが、測定距離の絶対誤差は小さい。そこ
で、測定対象物に応じた設定距離に該無接触型距離測定
手段を送り装置を作動させて近づけ測定物体までの距離
を測定する。ここで、前記設定距離は、測定対象物が多
少移動しても、あるいは該測定対象物の幅、厚み等が変
動して振れても無接触型距離測定手段に接触しない距離
でしかも無接触型距離測定手段が一番の測定精度を有す
る距離である。従って、例えば、無接触型距離測定手段
がレーザー光を利用した無接触型距離測定手段であれ
ば、レーザー光等を前記測定対象物の測定面あるいは測
定点に照射して該無接触型距離測定手段と該側壁までの
距離を求める。測定対象物の幅等は、前記一定距離から
無接触型距離測定手段と測定対象物間の距離および前記
一定距離の端点から無接触型距離測定手段までの距離を
差し引くことで、測定対象物の幅等の距離を割り出すこ
とができ、この場合の距離の精度は前記測定長の短い無
接触型距離測定手段に依存するので、比較的精度の良い
測定結果を得ることができる。

【０００６】請求項第２項記載の幅または厚みの測定装
置においては、請求項第１項記載の支持手段に、進退装
置を備え測定対象物に当接する反射板を設けたので、測
定対象物の幅等の距離を割り出すための測定対象物の測
定面あるいは測定点の状態が悪く測定誤差を生じる場合
には前記反射板を該側壁に当接させ、該当接側に相対す
る側にレーザー光等を照射して前記測定対象物間の距離
を求める。測定対象物の幅等は、無接触型距離測定手段
と測定対象物間の距離から前記反射板の幅長を差し引く
ことで、幅及び厚みの測定を行うことができる。

【０００７】請求項第３項記載の幅または厚みの測定装
置においては、請求項第２項記載の反射板には測定対象
物に当接する回転ローラが設けられているので、仮に測
定対象物が移動するものであっても、支障なく測定対象
物に反射板を当接させることができ、測定対象物の幅等
の測定は反射板の内側から回転ローラの測定対象物に接
触する面までの距離を、差し引く過程を加えることで測
定対象物の幅等を求めることができる。

【０００８】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図１には本発明の第１の実施例に係る幅ま
たは厚みの測定装置の測定説明図を示す。本発明の一実
施例に係る幅または厚みの測定装置１０は、左右の無接
触型距離測定手段と、該無接触型距離測定手段を左右に
同時移動させる送り装置１１とを有して構成される。以
下、これらについて詳しく説明する。

【０００９】前記送り装置１１は、枠体１１ａと、両端
部が前記枠体１１ａの内側壁に接合されたリニアガイド
１２と、左ねじ部１３及び右ねじ部１４を有してリニア
ガイド１２と平行に設けられて枠体１１ａの両内側壁を
貫通するスクリュー棒１５と、前記枠体１１ａの相対す
る外側壁に固着されて前記スクリュー棒１５の一端を軸
支する軸受け１６と、前記スクリュー棒１５の他端側を
軸支する軸受け１７と、該軸受け１７を貫通したスクリ
ュー棒１５の端部に連結されたステッピングモーター１
８と、前記左ねじ部１３及び右ねじ部１４にそれぞれに
ねじ込まれて前記リニアガイド１２に接触する支持手段
の一例である走行コマ１９、２０によって構成される。
前記無接触型距離測定手段は、レーザー発射ヘッド２
１、２２を備え、該レーザー発射ヘッド２１、２２から
レーザーを発射して測定対象物に当てて反射させて距離
を測定する測定機器を用い、該レーザー発射ヘッド２
１、２２は前記走行コマ１９、２０の内側にそれぞれ設
けられている。また、測定の対象物の一例であるスラブ
２３は回転するキャリアローラ２４上に載置されて搬送
されて状態となっている。

【００１０】続いて、前記第１の実施例に係る幅または
厚みの測定装置１０を用いたスラブ２３の幅の測定方法
について説明するが、キャリアローラ２４に沿って搬送
される測定対象物であるスラブは左右に多少の振れはあ
ってもその中心は該幅または厚みの測定装置１０と同一
とし、更に、搬送されるスラブ２３の標準的幅あるいは
厚みは予め知らされているものとする（第２の実施例に
おいても同じ）。前記幅または厚みの測定装置１０にお
いては、走行コマ１９、２０はステッピングモーター１
８が回転すると、左ねじ部１３、右ねじ部１４を有する
スクリュー棒１５が回転することによって互いに反対方
向に移動し、該走行コマ１９、２０をスラブ２３を中央
にして同時に拡縮できる。なお、ここでステッピングモ
ーター１８とスクリュー棒１５による走行コマ１９、２
０の移動距離は極めて精度が良く、制御装置によってそ
の移動距離を正確に測定できるものとする。従って、ま
ず走行コマ１９、２０のスタート時のレーザー発射ヘッ
ド２１、２２の原点をそれぞれＰ₁ 、Ｐ₂ と定め、Ｐ₁
〜Ｐ₂ 間の距離をＬ（一定）とする。次にＰ₁ 、Ｐ₂ か
らレーザー発射ヘッド２１、２２先端までの距離をそれ
ぞれＸ₁ 、Ｘ₂ とし、それぞれのレーザー発射ヘッド２
１、２２の先端とスラブ２３のそれぞれの側壁までの距
離をＹ₁ 、Ｙ₂ として、スラブ２３の幅をＷとすると、
該スラブ２３の幅長は、Ｗ＝Ｌ−（Ｘ₁ ＋Ｘ₂ ＋Ｙ₁ ＋
Ｙ₂ ）で求められる。そこで、スラブ２３の幅測定にあ
たっては、測定対象物をキャリアローラ２４の略中央に
配置し、次に前記ステッピングモーター１８を回転させ
てなるべく前記スラブ２３の両側壁にリニアガイド１２
によって案内させて、走行コマ１９、２０に設けられた
レーザー発射ヘッド２１、２２を所定の位置まで近づ
け、レーザー光を発射して測定した距離のデータを測定
機器の一を構成する演算装置（図示せず）に送信する。
該データを受信した演算装置が演算処理してスラブ２３
の幅を割り出す。以上のように本実施例によれば、近距
離型の無接触型距離測定手段を使用し、測定のスラブ２
３にレーザー発射ヘッド２１、２２を接近させて精度の
良い短距離を測定するので測定誤差が僅かでスラブ２３
の幅等を正確に割り出すことができる。またキャリアロ
ーラ２４は回転するので、スラブ２３を順送し、連続し
て幅長等を測定することができる。

【００１１】本発明の第２の実施例に係る幅・厚み測定
装置について説明する。図２に本発明の第２の実施例に
係る幅または厚みの測定装置の測定説明図を示す。枠体
１１ａと、リニアガイド１２と、左ねじ部１３及び右ね
じ部１４を備えるスクリュー棒１５と、軸受け１６、１
７と、ステッピングモーター１８と走行コマ１９、２０
と、レーザー発射ヘッド２１、２２と、スラブ２３と、
キャリアローラ２４は図１の構成と同様なものであるの
で説明を省略する。図１の構成と異なるのは第一の実施
例の走行コマ１９、２０のそれぞれに測定用補助装置２
５、２６を設け、該測定用補助装置２５、２６各々には
進退装置の一として用いる小型シリンダー２７、２９お
よび、反射板の一である測定用反射板２８、３０をそれ
ぞれ配設して幅または厚みの測定装置３１とした点であ
る。

【００１２】前記のように構成された幅または厚みの測
定装置３１について、以下その測定法について説明す
る。スラブ２３がキャリアローラ２４上に配置されたス
ラブ２３の幅等を測定する場合に、小型シリンダー２
７、２９の押圧力によって測定用反射板２８、３０が該
スラブ２３の両側壁に当接して該スラブ２３の幅等を割
り出す。具体的には、実施例１と同様に一定距離をＬ、
Ｘ₁ 、Ｘ₂ として定め、測定用反射板２８、３０の幅を
Ｌ₀ 一定とし、レーザー発射ヘッド２１、２２から測定
用反射板２８、３０までの距離をＹ₁ 、Ｙ₂ としてスラ
ブ２３の幅（Ｗ）等を測定すると、Ｗ＝Ｌ−（２Ｌ₀ ＋
Ｘ₁ ＋Ｘ₂ ＋Ｙ₁ ＋Ｙ₂ ）で求められる。この演算処理
は前記第１の実施例で示した演算装置による。以上のよ
うに走行コマ１９、２０に測定用補助装置２５、２６を
設けたことから、測定対象物の一例であるスラブ２３の
測定する両側壁が凸凹を有していてもレーザー発射ヘッ
ド２１、２２からのレーザー光がヘッド測定用反射板２
８に反射してスラブ２３の幅等を割り出すので正確な測
定ができる。

【００１３】本発明の第３の実施例に係る幅または厚み
の測定装置について説明する。図３に本発明の第３の実
施例に係る幅または厚みの測定装置の測定用補助装置の
概略構成図を示す。図２の構成と異なるのは第２の実施
例に用いた測定用補助装置２５、２６と同様な構造の測
定用補助装置３２を用いているが、小型シリンダー２７
の端部に回転ローラ３３を設けた点である。前記のよう
に測定用補助装置３２に回転ローラ３３を設けること
で、スラブ２３が長物であり、キャリアローラ２４（図
２参照）によって送りが与えられて移動する場合のスラ
ブ２３の幅等の割り出しは、該回転ローラ３３がスラブ
２３に当接し、支障なくそのスラブ２３の幅等を測定す
ることができる。なお、前記小型シリンダー２７の動作
は測定を行う時のみに作動させるようにするのが好まし
いが、継続的にスラブ２３に回転ローラ３３を当接させ
るようにすることも可能である。なお、測定結果の演算
については第２の実施例のＬからさらにスラブ２３の側
壁から測定用反射板２８の内側までの距離Ｚ₁ および、
スラブ２３の他の側壁から測定用反射板３０の内側まで
の距離Ｚ₂ （図示せず）を差し引いてスラブ２３の幅を
算出する。

【００１４】続いて、本発明の第４の実施例に係る幅ま
たは厚みの測定装置について説明する。図４に本発明の
第４の実施例に係る幅または厚みの測定装置の測定説明
図を示す。本発明の第４の実施例に係る幅または厚みの
測定装置３４は、枠体３５と、該枠体３５の側壁に端部
が接合されたリニアガイド３６、３７と、該リニアガイ
ド３６、３７と平行に設けられて枠体３５の両内側壁の
上部および下部を貫通するスクリュー棒３８、３９と、
該スクリュー棒３８、３９のそれぞれの左右に設けられ
たねじ部４０、４１、４２、４３と、前記枠体３５の上
部に設けられたスクリュー棒３８の中央に固定され、前
記リニアガイド３６にも固定された固定コマ４４と、前
記リニアガイド３６にガイドされ前記スクリュー棒３８
の左右ねじにそれぞれ螺着された走行コマ４５、４６
と、該走行コマ４５、４６および固定コマ４４の各々に
はレーザー発射ヘッド４７を下端部に有する上下昇降具
４８と、前記枠体３５の下部に設けられたスクリュー棒
３９の中央及び前記リニアガイド３７の中央に固定され
た固定コマ４９と、前記スクリュー棒３９の左右ねじに
螺着された走行コマ５０、５１と、該走行コマ５０、５
１および固定コマ４９の各々の上端部に設けられた昇降
しないレーザー発射ヘッド５２と、前記スクリュー棒３
８に嵌め込まれたタイミングプーリー５３と、スクリュ
ー棒３９に嵌め込まれたタイミングプーリー５４と、該
タイミングプーリー５４及びタイミングプーリー５３を
同期させるベルト５５と、前記スクリュー棒３８を駆動
する前記実施例に用いたステッピングモーター１８によ
って構成されている。またキャリアローラ２４上にはス
ラブ２３が載置されている。

【００１５】前記のように構成された幅または厚みの測
定装置３４について、以下その測定法を説明する。ま
ず、予め測定しようとする位置に上部左右のレーザーヘ
ッド４７と下部の左右レーザーヘッド５２とを移動させ
る為に、ステッピングモーター１８によってスクリュー
棒３８を回転させる。そして、走行コマ４５、４６はリ
ニアガイド３６に案内され、走行コマ４５、４６間の距
離を移動し所定の位置にセットされる。次に、同一コン
トローラ（図示せず）によって、走行コマ４５、４６及
び固定コマ４４に設けられた同一高さの上下昇降具４８
を同時に上下させて所定高にレーザー発射ヘッド４７を
調整する。なお、このレーザー発射ヘッド４７の高さは
該レーザー発射ヘッド４７からの距離測定が最大の精度
を有するように、その高さ調整を行う。また、枠体３５
下部に設けられたスクリュー棒３９はタイミングプーリ
ー５３と同期して回転し、走行コマ５０、５１は前記走
行コマ４５、４６と同一の距離を移動して測定対象位置
に設定される。次にキャリアローラ２４によってレーザ
ー発射ヘッド４７、５２間に配置されたスラブ２３にレ
ーザー発射ヘッド４７、５２からのレーザー光が発射さ
れ、測定した距離のデータは前記第１の実施例と同様に
演算装置に送信されてスラブ２３の厚みが割り出され
る。具体的には、上下昇降具４８が特定の位置にある場
合の定点からレーザー発射ヘッド５２の先端の点をそれ
ぞれＰ₁ 、Ｐ₂とし、Ｐ₁ 〜Ｐ₂ 間の距離をＬ一定と
し、Ｐ₁ 点からレーザー発射ヘッド４７先端までの距離
Ｘ₀ を一定（測定対象物体の標準厚みに応じて変化す
る）とする。走行コマ４５、固定コマ４４および走行コ
マ４６に設けたそれぞれのレーザー発射ヘッド４７から
スラブ２３上面までの距離をＸ₃ 、Ｘ₄ 、Ｘ₅ とする。
また走行コマ５０、固定コマ４９および走行コマ５１に
設けたそれぞれのレーザー発射ヘッド５２からスラブ２
３下面までの距離をＹ₃ 、Ｙ₄ 、Ｙ₅ とする。従ってス
ラブ２３の三部位におけるその厚さＷ₁ 、Ｗ₂ 、Ｗ₃ を
求めると、Ｗ₁ ＝Ｌ−（Ｘ₀ ＋Ｘ₃ ＋Ｙ₃ ）、Ｗ₂ ＝Ｌ
−（Ｘ₀ ＋Ｘ₄ ＋Ｙ₄ ）、Ｗ₃ ＝Ｌ−（Ｘ₀ ＋Ｘ₅ ＋Ｙ
₅ ）という演算式で求められる。なお、ここでＸ₀ の距
離は昇降具に設けた機械的距離センサーによって正確に
求めるものであっても良いし、昇降具にパルスモーター
を使用し、パルスの数を計測してその距離を測定しても
良い。以上のようにレーザー発射ヘッド４７およびレー
ザー発射ヘッド５２間にスラブ２３を設けたことから、
スラブ２３の厚みを測定することができる。

【００１６】なお、本実施例１〜４では測定機器として
レーザー発射ヘッド２２を用いたが、測定対象物の形
状、測定範囲によって、超音波を利用するものを用いて
もよい。また測定対象物にはスラブ２３を用いたが、他
の金属材料や合成樹脂、木材等によるものでも測定可能
である。また、測定対象物の形状は棒でも板でもよく、
その断面図は円形、多角形、楕円、半円等であってもよ
い。本実施例１〜４の幅または厚みの測定装置はレーザ
ー発射ヘッド２１、２２を備えた測定機器にセンサー等
を備える制御機器と連動させて規格外品の測定対象物を
測定することも可能である。

【００１７】

【発明の効果】請求項第１項記載の幅または厚みの測定
装置は、以上の説明からも明らかなように、測定対象物
の幅等を直接測定するのではなく、前記無接触型距離測
定手段を予め標準化された測定対象物の種類に応じて、
測定対象距離まで接近移動させ測定対象物までの距離を
測定し、一定の距離から測定対象物までの距離を差し引
いて幅等を割り出すので、測定した距離自体が短く、誤
差が少ない精度の高い測定を無接触で行うことができ
る。請求項第２項記載の幅または厚みの測定装置では、
請求項第１項記載の支持手段に、進退装置を備え測定対
象物に当接する反射板が設けられているので、測定対象
物に凹凸を有する測定し難い面あるいは点となっていて
も容易に精度の高い測定ができる。請求項第３項記載の
幅または厚みの測定装置においては、請求項第２項記載
の反射板に測定対象物に当接する回転ローラを設けたの
で、特に測定対象物が長物である場合には、該長物を前
記回転ローラに沿わせて送ることで、前記反射板を測定
対象物に接触させることが容易となり、特に連続的に送
りだされる測定対象物を測定する場合には支障なく測定
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る幅または厚みの測
定装置の測定説明図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る幅または厚みの測
定装置の測定説明図である。

【図３】本発明の第３の実施例に係る幅または厚みの測
定装置の測定用補助装置の概略構成図である。

【図４】本発明の第４の実施例に係る幅または厚みの測
定装置の測定説明図である。

【符号の説明】

１０ 幅または厚みの測定装置 １１ 送り装置 １１ａ 枠体 １２ リニアガイド １３ 左ねじ部 １４ 右ねじ部 １５ スクリュー棒 １６ 軸受け １７ 軸受け １８ ステッピングモーター １９ 走行コマ ２０ 走行コマ ２１ レーザー発射ヘッド ２２ レーザー発射ヘッド ２３ スラブ ２４ キャリアローラ ２５ 測定用補助装置 ２６ 測定用補助装置 ２７ 小型シリンダー ２８ 測定用反射板 ２９ 小型シリンダー ３０ 測定用反射板 ３１ 幅または厚みの測定装置 ３２ 測定用補助装置 ３３ 回転ローラ ３４ 幅または厚みの測定装置 ３５ 枠体 ３６ リニアガイド ３７ リニアガイド ３８ スクリュー棒 ３９ スクリュー棒 ４０ ねじ部 ４１ ねじ部 ４２ ねじ部 ４３ ねじ部 ４４ 固定コマ ４５ 走行コマ ４６ 走行コマ ４７ レーザー発射ヘッド ４８ 上下昇降具 ４９ 固定コマ ５０ 走行コマ ５１ 走行コマ ５２ レーザー発射ヘッド ５３ タイミングプーリー ５４ タイミングプーリー ５５ ベルト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物の両側に超音波または光の反
   射を利用した無接触型距離測定手段をそれぞれ設けて、
   前記測定対象物の幅または厚みを測定する装置であっ
   て、 前記測定対象物の両側に設けられ該測定対象物までの距
   離を無接触で測定する無接触型距離測定手段と、 該無接触型距離測定手段をそれぞれ保持する支持手段
   と、 前記測定対象物の種類及び前記無接触型距離測定手段の
   種類に応じて前記無接触型距離測定手段の少なくとも一
   方を前記測定対象物に所定の位置まで近づける送り装置
   とを有することを特徴とする幅または厚みの測定装置。
2. 【請求項２】 支持手段には、進退装置を備え測定対象
   物に当接する反射板が設けられている請求項第１項記載
   の幅または厚みの測定装置。
3. 【請求項３】 反射板には測定対象物に当接する回転ロ
   ーラが設けられている請求項２項記載の幅または厚みの
   測定装置。