JPH0731043B2 - パイプ端面の直角度測定方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パイプ端面の直角度測定方法と装置に係り、
より詳細には、パイプ端面直角度を被測定パイプを移動
・回転をさせることなく自動的に測定できるようにした
パイプ端面の直角度測定方法と装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

従来、パイプ端面の直角度の測定は、Ｖ字溝を有する水
平テーブルに被測定パイプを置き、該被測定パイプの端
面をストッパーの小孔より固定されたダイヤルゲージ等
の測定器の接触子が該被測定パイプの端面に接するよう
にして、この状態で該被測定パイプをストッパーに接触
させながら回転させることにより一回転中の測定器の読
みの差で端面直角度を測定するようにしている。

しかし、この構成の場合、被測定パイプの回転中に計測
原理上許容されない該被測定パイプの軸方向への移動と
いう事態が多々生じるという問題がある。

従って、これを解決するために、常にストッパーに接す
ることが必要条件となる該被測定パイプの端面の最大点
（突出点）を、人力でもって被測定物の軸芯に平行状態
を維持しながら、同一押さえ力でストッパーに接触させ
つつ該被測定パイプを回転させると同時に計測してい
る。しかし、この計測値の読み取り作業は、接触子との
接触状態を保持すること、被測定パイプを水平状態を保
持すること、等の作業が必要なため困難を極め、計測信
頼度を確保することができないのが現状である。

そこで、今日では、被測定パイプをチャック等を利用し
て回転させることも行われるが、チャックの軸平行度の
精度および掴み力の均一性の良否が被測定パイプの軸芯
平行度を狂わせて、被測定パイプ端面の直角度の計測に
誤差を生じる。

そこで、本発明者は、これらの問題について、種々検討
した処、被測定パイプを回転させることにより発生して
いることを究明した。

本発明は、上述した点に対処して創案したものであっ
て、その目的とする処は、計測誤差が少なく、かつ自動
的に計測の行えるパイプ端面の直角度の測定方法と装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そして、上記目的を達成するための手段としての本発明
のパイプ端面の直角度の測定方法は、被測定パイプを固
定する被測定パイプ固定工程と、一端側に被測定パイプ
接触子を有し、該被測定パイプ接触子は、先端に少なく
とも該被測定パイプの半径より大きい垂直面からなる接
触面を備え、また他端側に固定的または非接触的に移動
量測定器を有し、周方向に回転および軸芯と平行方向に
移動する中間棒を用い、上記被測定パイプ接触子を中間
棒を介して被測定パイプの端面に接触させる被測定パイ
プ接触子接触工程と、上記被測定パイプ接触子を被測定
パイプ端面に接触した状態で、上記中間棒を回転させる
中間棒回転工程と、該中間棒の回転によって、その軸芯
と平行して移動する移動量を上記測定器により計測する
ことで被測定パイプ端面の直角度を測定する移動量計測
工程とを有する構成よりなるものである。

また、上記目的を達成するための手段としての本発明の
パイプ端面の直角度の測定装置は、中間棒と、該中間棒
を軸芯に平行方向に移動させる中間棒移動機構と、該中
間棒を軸周方向に回転させる中間棒回転機構と、上記中
間棒の一端側に配設され、被測定パイプの端面と接触す
る被測定パイプ接触子と、上記中間棒の他端側に配設さ
れ、該中間棒の移動量を計測する移動量測定器とを有
し、上記被測定パイプ接触子は、先端に少なくとも該被
測定パイプの半径より大きい垂直面からなる接触面を備
え、該被測定パイプの端面に被測定パイプ接触子を接触
状態で、該中間棒を中間棒移動機構により回転させるこ
とにより被測定パイプの端面角度に応じて移動する中間
棒の移動量を移動量測定器で計測することで被測定パイ
プの端面直角度を測定できるようにした構成よりなる。

〔作用〕

そして、上記構成に基づく、本発明のパイプ端面の直角
度の測定方法と装置は、被測定パイプをを固定状態と
し、該被測定パイプの端部に被測定パイプ接触子を接触
状態として、該被測定パイプ接触子を配設している中間
棒の回転による移動量を検出するようにし、従来の構成
と異なり上記被測定パイプを回転させる必要がないの
で、被測定パイプ軸芯の振れに伴う誤差を生じることな
く、その計測ができるように作用する。

また、本発明のパイプ端面の直角度の測定方法と装置
は、被測定パイプ接触子は、先端に少なくとも該被測定
パイプの半径より大きい垂直面からなる接触面を備え、
該接触面を被測定パイプの端部に接触させて、前記パイ
プ端面の直角度を測定するので、測定時における被測定
パイプ接触子と被測定パイプの端部との接触状態が安定
させることができ、正確な測定が行えるように作用す
る。

以上のように、本発明のパイプ端面の直角度の測定方法
と装置は、測定器と被測定パイプとの間に測定用の中間
棒を配設し、該中間棒の回転によって生じる中間棒の移
動に着目し、この移動量を検出することでパイプ端面の
直角度を測定できるようにした点に特徴を有し、この点
によって、測定作業を効率的に、かつ正確に行え得ると
いう格別な作用を奏する方法と装置である。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明を具体化した実施例に
ついて説明する。

ここに、第１〜２図は、本発明の実施例の測定装置を示
し、第１図は概略構成図、第２図（ａ）〜第２図（ｃ）
は測定状況を説明するための説明図である。

本実施例の測定装置は、薄肉パイプ端面の直角度を測定
するための測定方法を実施するために用いる測定装置で
ある。そして、該測定装置は、概略すると、被測定パイ
プ接触子１と、中間棒２と、中間棒２の支持装置３と、
パイプ端面の直角度測定器４とより構成されている。

被測定パイプ接触子１は、中間棒２の先端部に固定され
ていて、通常、耐磨耗性材質または耐磨耗表面処理した
もので形成されている。また、被測定パイプ接触子１
は、先端面1aが垂直面を形成され、かつ、その大きさが
少なくとも被測定パイプｗの半径より大きい形状とされ
ている。また、被測定パイプ接触子１は、被測定パイプ
ｗの径に応じて、任意の大きさの接触子１と着脱交換で
きるように構成されている。

中間棒２は、前述したように被測定パイプ接触子１を一
端に固定している棒状体であって、該軸の軸線方向に移
動自在かつ周方向に回転自在に支持装置３に支持されて
いる。ここで、中間棒２としてはスプライン軸が用いら
れている。

中間棒の支持装置３は、中間棒２を軸芯に平行方向に移
動させる中間棒移動機構５と、中間棒２を軸芯に沿って
回転させる中間棒回転機構６の二つの機構を有し、直角
度測定器４を取り付けるための取付台７に載置・固定さ
れている。中間棒移動機構５は、ハウジング８と中間棒
２と間に配設されているスライドベアリング９によって
構成されている。従って、中間棒２がスライドベアリン
グ９に内挿された構成とされていて、スライドベアリン
グ９を介して軸芯に平行する方向に移動できるようにさ
れている。また中間棒回転機構６はハウジング８とハウ
ジング８の外面に設けられたベアリング10と、モータ11
およびギヤー（かさ歯車）12より構成され、モータ11に
よる回転源の駆動でもって、ギヤー12を介してベアリン
グ10により中間棒２を、その周方向に回転させることが
できるように構成されている。

パイプ端面の直角度測定器４は、レーザー式のもので、
中間棒には直接接触しない無接触型のものであるが、直
接接触型のものも使用することができる。そして、測定
器測定器４は、取付台７上に配置され、レーザーの投射
光が、中間棒２の軸芯に投射されるように配置されてい
る。

また、被測定パイプ接触子１とハウジング８との間には
スプリング13が介在され、中間棒２の軸方向に移動する
ようにされている。なお、図中14は、被測定パイプｗを
固定するクランプである。

次ぎに、本実施例の測定装置を用い、本発明を具体化し
た測定方法を説明する。

本実施例による測定方法は、概略すると、被測定パイ
プ固定工程、被測定パイプ接触子接触工程、中間棒
回転工程、中間棒移動量計測工程の四工程よりなる。
そして、以下に、それぞれの工程について説明する。本
測定は、パイプ製造工程等における製品最終検査でパイ
プ端面の直角度を測定するに際して実施される。

−被測定パイプ固定工程− 本工程は、端面の直角度を測定するための被測定パイプ
を固定する工程である。ここで、固定手段としては、固
定台に配置されているクランプ14によって行い、締め付
け固定するようにしている。

そして、本工程によれば、被測定パイプを固定した状態
で計測するようになるので、該被測定パイプの表面に傷
が付いたりするおそれがなく、また、撓み等による変動
が少ないという作用を奏する。なお、固定は、他の手段
でもって行うようにしてもよい。

−被測定パイプ接触子接触工程− 本工程は、被測定パイプ接触子１を被測定パイプｗに接
触状態となるように測定装置を配置する工程である。こ
こで、被測定パイプ接触子１は、通常、被測定パイプｗ
の端面最大値（突出部）に当接させ、またそれぞれの軸
芯が一致するようにする。すなわち、スプリング13によ
って被測定パイプ接触子１と中間棒２とが最小付勢され
た位置で被測定パイプｗの端面最大値（突出部）に当接
するようにシリンダー（図示せず）で取付台７を被測定
パイプｗ方向に前進させ、中間棒２の先端の被測定パイ
プ接触子１と被測定パイプｗが十分に接触する状態（想
定されるパイプ端面直角度以上）として停止する（第１
図参照）。なお、当接触の開始位置はパイプ端面の如何
なる位置・箇所でもよい。

−中間棒回転工程− 本工程は、被測定パイプ接触子１の接触面と、被測定パ
イプｗのパイプ端面を接触させた状態でもって、中間棒
２を軸周方向に回転させるための工程である。すなわ
ち、モーター11を駆動させ、かさ歯車12を介してハウジ
ング８をベアリング10により回転させると、中間棒２お
よび被測定パイプ接触子１が同期的に回転する。この時
スプリング13の力により被測定パイプｗの端面角度に比
例して被測定パイプ接触子１および中間棒２は軸線方向
に移動することになる。

−中間棒移動量計測工程− ここで、被測定パイプ接触子１と中間棒２を回転させる
と、被測定パイプ接触子１は、その接触面が、パイプ端
面におけるパイプ厚み部分より広いので、該被測定パイ
プのパイプ厚みに関係なく、確実な接触状態を維持でき
る。

本工程は、中間棒回転工程によって、中間棒２の回転に
伴い被測定パイプｗの端面角度に比例して移動する中間
棒２の移動量を計測するための工程である。すなわち、
レーザー式直角度測定器４を作動させ、中間棒２の他端
軸心部に投射・反射させ、その端部位置の移動位置を計
測することで、その移動量を計測し、パイプ端面の直角
度を測定するようにしている。つまり、該移動距離の測
定値は、接触子１および中間棒２の一回転中の被測定パ
イプｗの計測値の変化量（最大値−最小値）で被測定パ
イプｗの端面直角度となる。

そして、本実施例による測定方法の効果を確認するため
に、次ぎのような試験を行った。すなわち、材料とし
て、外径10、95mmφ，長さ3718mm,内厚0.8mm,材質SUS30
6の筒体を５本採用して、それぞれに付き、測定試験を
行い、次ぎのような結果を得た。

ここで、測定回数 Ｎ＝10（回） 平均値 Ｘ＝10回の測定和/10 誤差 ｍ＝真の直角度−Ｘ １本当たりの測定時間 20秒間 なお、同一材料についての本実施例による繰り返し測定
試験での直角度（mm）の測定値は、次ぎの通りであっ
た。

上述した試験結果より、測定誤差が殆ど認められないと
いうことが確認できた。すなわち、この試験の結果、測
定読取誤差が殆ど認められず、計測方法において、満足
できるものであることを確認できる。これは、被測定パ
イプをクランプ等によって固定状態として測定でき、か
つ該パイプの回転が必要でないことによるものと考えら
れる。

ところで、同一材料について、ダイヤルゲージの目視に
よって測定した処、10〜20μｍの誤差が認められた。こ
れは、測定作業員の視力・疲労度・読取姿勢・熟練度等
の個人差によるものと考えられる。また、測定に一本当
たり、約２分間を要し、かつ作業員２名を要した。これ
に対し、本実施例による場合は、前述したように、一本
当たりの作業時間が、約20秒間で、かつ作業員１名で行
えた。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでな
く、本発明の要旨を変更しない範囲内において変形実施
できるものを含む。因みに、上述した実施例において
は、直角度測定器として、レーザー式無接触型測定器で
説明したが、電磁式測定器や、マグネスケール等の接触
式測定器等を用いてもよいことは明らかである。そし
て、接触式測定器を用いる場合は、中間棒の他端に接触
して配設する必要がある。また、中間棒の回転機構とし
て、該中間棒自体に磁石または磁性体を取り付けて回転
子とし、その外周に該回転子に対向する磁石や磁性体を
配設し、その磁気誘導、あるいは電磁誘導作用によって
回転力を付与させるようにした構成としてもよい。ま
た、被測定パイプ接触子を、中間棒の先端を加工して得
てもよい。

さらに、上述した実施例においては、被測定パイプ、中
間棒をスプライン軸、ボールスプラインナットを使用し
ている構成で説明しているが、例えば、凸部を設けた丸
軸とリニヤブッシュまたはストローク型リニヤブッシュ
等で形成したものとしてもよい。

ところで、丸棒の端面直角度を測定する場合には、接触
子の接触面角度を軸芯に対して90度以上にして接触面が
常に被測定物の外周端に接するように傾ければ、パイプ
の場合と同様にして測定することができる。

また、本発明装置を、被測定物の両端側に配置するよう
にした構成とし、換言すれば、取付台をそれぞれ左右方
向に移動自在に配置すると共に、必要に応じ、両者間に
スケールを配置し、その被測定物の長さを計測するよう
にした構成としてもよい。この場合、長さ測定と直角度
計測とが並列して行えるという利点を有する。

〔発明の効果〕

以上の説明より明らかなように、本発明のパイプ端面の
直角度測定方法と装置によれば、直角度測定器と被測定
パイプとの間に測定用の中間棒を配設し、該中間棒の回
転によって生じる中間棒の移動に着目し、この移動量を
検出することでパイプ端面の直角度を測定できるように
しているので、移動もしくは偏心し易い被測定パイプを
回転させる必要がなく、該パイプ軸芯の振れに伴う測定
誤差を生じさせるおそれを解消できるという効果を有す
る。

また、本発明のパイプ端面の直角度測定方法と装置によ
れば、被測定パイプを回転させなくて済むので、支点で
の傷が生じなく、かつ被測定パイプを平面またはＶ溝で
支えることができ、被測定パイプの撓みによる誤差を軽
減できるという効果を有する。

更に、本発明のパイプ端面の直角度の測定方法と装置に
よれば、被測定パイプ接触子は、先端に少なくとも該被
測定パイプの半径より大きい垂直面からなる接触面を備
え、該接触面を被測定パイプの端部に接触させて、前記
パイプ端面の直角度を測定するので、測定時における被
測定パイプ接触子と被測定パイプの端部との接触状態が
安定させることができ、正確な測定が行えるという効果
を有する。

従って、本発明のパイプ端面の直角度測定方法と装置に
よれば、測定誤差を最小限に押さえることができ、中間
棒を回転・移動操作でもって測定ができるので、自動測
定が行え、その測定時間を短縮できると共に、生産性と
測定信頼度が向上することができるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】 第１〜２図は、本発明の実施例の測定装置を示し、第１
図は概略構成図、第２図（ａ）〜第２図（ｃ）は測定状
況を説明するための説明図である。 １……接触子、1a……先端面、２……中間棒、３……支
持装置、４……パイプ端面の直角度測定器、５……中間
棒移動機構、６……中間棒回転機構、７……取付台、８
……ハウジング、９……スライドベアリング、10……ベ
アリング、11……モータ、12……ギヤー（かさ歯車）、
13……スプリング、14……クランプ、ｗ……被測定パイ
プ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定パイプを固定する被測定パイプ固定
   工程と、一端側に被測定パイプ接触子を有し、該被測定
   パイプ接触子は、先端に少なくとも該被測定パイプの半
   径より大きい垂直面からなる接触面を備え、また他端側
   に固定的または非接触的に移動量測定器を有し、周方向
   に回転および軸芯と平行方向に移動する中間棒を用い、
   上記被測定パイプ接触子を中間棒を介して被測定パイプ
   の端面に接触させる被測定パイプ接触子接触工程と、上
   記被測定パイプ接触子を被測定パイプ端面に接触した状
   態で、上記中間棒を軸芯に沿って回転させる中間棒回転
   工程と、該中間棒の回転によって、その軸芯と平行して
   移動する移動量を上記測定器により計測することで被測
   定パイプ端面の直角度を測定する移動量計測工程とを有
   することを特徴とするパイプ端面の直角度測定方法。
2. 【請求項２】中間棒と、該中間棒を軸芯に平行方向に移
   動させる中間棒移動機構と、該中間棒を軸周方向に回転
   させる中間棒回転機構と、上記中間棒の一端側に配設さ
   れ、被測定パイプの端面と接触する被測定パイプ接触子
   と、上記中間棒の他端側に配設され、該中間棒の移動量
   を計測する移動量測定器とを有し、上記被測定パイプ接
   触子は、先端に少なくとも該被測定パイプの半径より大
   きい垂直面からなる接触面を備え、該被測定パイプの端
   面に被測定パイプ接触子を接触状態で、該中間棒を中間
   棒移動機構により回転させることにより被測定パイプの
   端面角度に応じて移動する中間棒の移動量を移動量測定
   器で計測することで被測定パイプの端面直角度を測定で
   きるようにしたことを特徴とするパイプ端面の直角度測
   定装置。