JPH095006A

JPH095006A - 位置測定装置

Info

Publication number: JPH095006A
Application number: JP17820695A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nomi; 賢二能美; Tetsuya Ono; 哲也小野
Original assignee: AATSU KK; MEIWA KK
Current assignee: AATSU KK; MEIWA KK
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】測定基準面からの被測定面の位置を簡単かつ
正確に精度よく測定することができ、この結果、配管作
業の工期短縮や施工コストを低減することができる作業
性や生産性、信頼性に優れた位置測定装置を提供する。【構成】測定基準面に取り付け可能な架台１６と、架
台１６の垂直フレーム１８に摺動自在かつ回転自在に取
り付けられた旋回台１９と、旋回台１９に回転自在に取
り付けられた計測軸５３と、計測軸５３に自由傾動可能
に取り付けられた導体からなるワイヤ案内アーム２０
と、旋回台１９に取り付けられ、ワイヤ案内アーム２０
の太さよりその幅がやや大きい導体からなる溝型接触セ
ンサー２５と、溝型接触センサー２５がオフの場合に、
第１の角度検出センサー４６、第２の角度検出センサー
５４、摺動距離センサー４１、及びワイヤ長センサー６
０の出力値を入力とし、測定点の位置を演算する制御部
６２とを有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、配管作業にお
いて対向する配管の端部にそれぞれ設けられたフランジ
管を新たな別配管で接続する際に、一方のフランジ面を
基準として他方の配管のフランジ面の位置を測定するこ
とができる位置測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、製鉄所や製油所等の各種工業用プ
ラント設備や船舶等には、空気等の各種ガスや水等の各
種液体等を搬送するために各種配管設備が施工されてい
る。しかしながら、各種工業用プラント設備等では、各
種構造物等によって、例えば、一方の揚水ポンプ等の各
種配管用機器等から他方の各種配管用機器等に渡って略
一直線状又は直交状等の規定角度を持って配管すること
が困難で、所々で配管を所定角度で屈曲（又は湾曲）さ
せることが必要となっている。ここで、途中で屈曲され
た配管を形成するには、まず、所定部にそれぞれ略一直
線状等に配管した後、この配管の端部同士間に、所定長
さを有しかつ所定角度に屈曲形成された管（以下接続用
屈曲管という）を接続する方法が、一般に採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接続用
屈曲管を製造するには、まず、一方の配管の端部（又は
測定基準面という）の軸方向中心点から他方の配管の端
部（又は被測定面或いは測定点という）の軸方向中心点
までの離隔距離や三次元的な偏位角度等の位置ずれ度合
いを角度計測器や巻尺を用いて粗測定し、次に、工場等
でこれら測定データに基づいて仮止めで任意角度に湾曲
させた仮止め屈曲管を製造し、次いで、この仮止め屈曲
管を現場に運んで所定の配管の端部同士管にあてはめて
曲がり具合等を修正した後、再度工場等で修正する修正
作業を複数回繰り返し、その後溶接し（以下修正された
仮止め屈曲管を溶接することを本溶接という）て製造し
ていたので、極めて作業性や生産性に劣るという問題を
有していた。すなわち、測定基準面から被測定面までの
離隔距離や偏位角度等を測定する際に巻尺等で得られた
測定データの精度がよくないため、接続用屈曲管を製造
するに際して再三にわたる修正作業等が必要となってい
たため、これを解決するなんらかの方法が希求されてい
た。

【０００４】そこで、本願出願人は先に特願平６−４１
８８１号において、簡単かつ正確に被測定面の位置を測
定できる位置測定装置１０ａを提案した。この位置測定
装置１０ａは、図７、図８に示すように、測定基準面に
取り付けられる架台１６と、架台１６の垂直フレーム１
８に昇降移動に取り付けられた移動台１８ａと、移動台
１８ａに取り付けられた旋回台１９と、旋回台１９に図
７においてＺＸ面（即ち、Ｙ軸を旋回中心として）、及
び図８においてＹＺ面（即ち、Ｘ軸を旋回中心として）
に対して首振り自在に取り付けられたワイヤ案内アーム
２０と、制御部６２ａとを有していた。なお、ここで、
Ｚ軸は図７において紙面に垂直な軸を示す。そして、前
記移動台１８ａの昇降距離を巻取リール３９に巻かれた
ワイヤ４０の導出長さを検出するロータリエンコーダか
らなる第１のワイヤ長センサー４１によって検出し、ワ
イヤ案内アーム２０から導出されるワイヤ２１の長さを
巻取リール５８の回転を検出する第２のワイヤ長センサ
ー６０によって検出すると共に、前記ワイヤ案内アーム
２０の旋回角度及び首振り角度を第１及び第２の角度セ
ンサー４６、５４によって検出し、制御部６２ａで信号
処理を行って、ワイヤ２１の先端部の位置を演算してい
た。

【０００５】ところで、ワイヤ案内アーム２０のＺ軸回
りの角度の検出は、第１の角度検出センサー４６によっ
て行っており、回転負荷としてはワイヤ案内アーム２０
の他に、首振り中心に配置された計測軸５３、第２の角
度検出センサー５４、左右の軸支板５２、及び旋回台１
９等が負荷となるので回転が重く、ワイヤ案内アーム２
０とこれから導出されるワイヤ２１が直線状にならない
恐れが十分にある。そこで、ワイヤ案内アーム２０を更
に計測軸５３と直交するピン５３ａを中心に自由に回転
できるようにしている。そして、ワイヤ案内アーム２０
の旋回中心に、半円板２０ａを取り付けると共に、旋回
台１９の中央の上部位置に近接センサー２０ｂを設け、
測定時に移動台１８ａの下部に取り付けた摘み４９を回
転させて旋回台１９を手動で回転させて、近接センサー
２０ｂが半円板２０ａを検出した角度で第１の角度検出
センサー４６の出力値を読み取っていた。ここで、３０
はガイドレール、３７ａは移動台１８ａを固定するハン
ドル、５０はロック用摘み、５１はロック用摘み５０に
取り付けられ、摘み４９に設けられたシャフト４７を固
定する固定用シャフト、５５ａ、５６、４２、６１はワ
イヤガイド用車輪である。

【０００６】しかしながら、近接センサー２０ｂに少し
ではあるが検出幅を有し、これによって測定誤差を生じ
ること、半円板２０ａがワイヤ案内アーム２０の片側に
取り付けられているので、バランス調整が難しいこと、
及び近接センサー２０ｂの取り付けが難しく、取り付け
ても保守点検が面倒であるという問題が生じた。

【０００７】本発明はかかる事情に鑑みなされたもの
で、測定基準面からの被測定面の位置を簡単かつ正確に
精度よく測定することができ、この結果、配管作業の工
期短縮や施工コストを低減することができる作業性や生
産性、信頼性に優れた位置測定装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の位置測定装置は、測定基準面に取り付け可能な架
台と、該架台に取り付けられた旋回台と、該旋回台の回
転軸心に直交して回転自在に取り付けられた計測軸と、
該計測軸に該計測軸の軸心と直交する軸心を中心にして
自由傾動可能に取り付けられた導体からなるワイヤ案内
アームと、前記旋回台の旋回角度及び前記計測軸の回転
角度をそれぞれ計測する第１及び第２の角度検出センサ
ーと、前記ワイヤ案内アームから緊張状態で導出され、
先端部が測定点となるワイヤの長さを測定するワイヤ長
センサーと、前記旋回台に絶縁状態で取り付けられ前記
ワイヤ案内アームの太さよりその幅がやや大きい導体か
らなる溝型接触センサーと、前記溝型接触センサーがオ
フの場合の前記第１の角度検出センサー、前記第２の角
度検出センサー、前記ワイヤ長センサーの出力値を入力
とし、前記測定点の位置を演算する制御部とを有してい
る。

【０００９】また、請求項２記載の位置測定装置は、請
求項１記載の装置において、前記旋回台は、摘み操作に
よって回転するようになっている。

【００１０】そして、請求項３記載の位置測定装置は、
前記旋回台は、前記溝型接触センサーの出力によってオ
ンオフするモータによって駆動されている。

【００１１】

【作用】請求項１〜３記載の位置測定装置にあっては、
測定基準面に架台を取り付け、ワイヤ案内アームからワ
イヤを引っ張って測定点まで導出させると、ワイヤ案内
アームは自在に首を振り、更に張られたワイヤが緊張す
る構造となっているので、ワイヤ案内アームとこれから
導出したワイヤは直線状となる。この状態では前記ワイ
ヤ案内アームによって回転した計測軸の回転角度は、第
２の角度検出センサーによって検出できるが、ワイヤ案
内アームは前記計測軸と直交する軸心に自由傾動可能に
取り付けられているので、この自由傾動角度はこの状態
では計測できない。

【００１２】そこで、ワイヤ案内アームの太さよりその
幅がやや大きい溝型接触センサーを旋回台に絶縁状態で
取り付けている。従って、通常は導体からワイヤ案内ア
ームは前記溝型接触センサーに接触して通電状態にある
が、旋回台を手動又は動力で特定方向に回転させて、溝
型接触センサーの検知溝の中心位置にワイヤ案内アーム
に位置させると、通電状態が解除されるので、この信号
を基にして、第１の角度検出センサーの出力を入力する
と、ワイヤ案内アームは旋回台に対して一定の方向を向
いたことになるので、旋回台の旋回角度によって、ワイ
ヤ案内アームの旋回角度を検知できる。従って、ワイヤ
案内アームの首振り中心位置を原点Ｏ、測定点をＰ
（ｘ、ｙ、ｚ）は、ｒを原点Ｏと点Ｐとを結ぶ線分（ワ
イヤ）、θをＺ軸と直線ｒとの角度、φをＸ−Ｙ平面上
における原点Ｏ−測定点Ｐを結ぶ直線とＸ軸との角度で
あるとした場合、測定点Ｐの位置は、次の極座標の式に
代入することにより求められる。ｘ＝ｒｓｉｎθ・ｃｏｓφ ・・・・・・・・・（１）ｙ＝ｒｓｉｎθ・ｓｉｎφ ・・・・・・・・・（２）ｚ＝ｒｃｏｓθ ・・・・・・・・・（３）

【００１３】特に、請求項２記載の位置測定装置は、手
動によって旋回台を回転させているので、余分な機器が
不要となり、ワイヤ案内アームの状況を判断しながら操
作できる。

【００１４】また、請求項３記載の位置測定装置は、モ
ータによって旋回台を回転させているので、構造は複雑
になるが、自動的に位置測定ができる。

【００１５】

【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は本発明の第１の実施例に係る位置測
定装置の正面図、図２は同側面図、図３（Ａ）、（Ｂ）
はそれぞれ同要部拡大正面図及び同要部拡大側面図、図
４は同使用状態を説明する正面図、図５は本発明の第２
の実施例に係る位置測定装置の正面図、図６は同側面図
である。なお、図７、図８に示した本発明の改良前の位
置測定装置１０ａと同一の構成要素については同一の番
号を使用して説明する。

【００１６】図１〜図３に示すように、本発明の第１の
実施例に係る位置測定装置１０は、測定基準面に取り付
け可能な架台１６と、架台１６の垂直フレーム１８に摺
動自在に取り付けられた移動台１８ａと、該移動台１８
ａの摺動方向と平行な回転軸心（又はＺ軸という）を中
心に旋回自在に取り付けられた旋回台１９と、旋回台１
９の回転軸心に直交して取り付けられた計測軸５３と、
計測軸５３に直交して自由傾動可能に取り付けられた導
体からなるワイヤ案内アーム２０と、旋回台１９の旋回
角度及び計測軸５３の回転角度をそれぞれ計測する第１
及び第２の角度検出センサー４６、５４と、ワイヤ案内
アーム２０から緊張状態で導出され先端部が測定点とな
るワイヤ２１の長さを測定するワイヤ長センサー６０
と、移動台１８ａの摺動距離を測定する摺動距離センサ
ー４１と、旋回台１９に絶縁状態で取り付けられた溝型
接触センサー２５と、及びこれらの制御部６２とを有す
る。以下これらについて詳しく説明する。

【００１７】前記架台１６は、図１、図２に示すよう
に、金属製又は硬質合成樹脂製等からなって、測定基準
面の一例であるフランジ管１１（図４参照）に取り付け
られる長尺状のベース板１６ｃと、これに垂設される垂
直フレーム１８とを有している。ベース板１６ｃの上面
略中央部には、その長手方向に沿って長尺な溝部１６ａ
が形成されている。そして、この溝部１６ａ内及びこれ
に近接するベース板１６ｃの上面には、前記ワイヤ長セ
ンサー６０の巻取リール５８から導出されたワイヤ２１
を、前記移動台１８ａのワイヤ導入口３８に導くため
に、複数のワイヤガイド用車輪６１が回転自在に取り付
けられている。さらに、前記溝部１６ａ内には、摺動距
離センサー４１から導出されたワイヤ４０を、移動台１
８ａの下面に導くために、ワイヤガイド用車輪６１に並
設するように、複数のワイヤガイド用車輪４２が回転自
在に取り付けられている。

【００１８】また、ベース板１６ｃに垂設されている前
記垂直フレーム１８の両側近傍には一対の金属製のガイ
ドレール３０が設けられ、前記移動台１８ａを昇降自在
に支持している。なお、図示しないが、各ガイドレール
３０の対向する両側壁には、後述するスライダ３６の係
合部（図示せず）を係着するために、ガイドレール３０
の長手方向に沿って断面凸字状又は凹字状の係着部が形
成されている。また、ガイドレール３０の長手方向の両
端部には、肉盛状に形成されたストッパ３０ａが取り付
けられている。これにより、後述する移動台１８ａに取
り付けられた摘み４９がベース板１６ｃに当たって変形
したりするのを防止することができる。さらに、垂直フ
レーム１８の旋回台１９との対向面の裏面側には、ワイ
ヤ長センサー６０及び摺動距離センサー４１を保護する
ために、これらを覆って金属製又は合成樹脂製等で略筺
体状に形成された取付ケーシング１７が、図示しないボ
ルト、ナット等の締結具で着脱自在に取り付けられてい
る。

【００１９】前記移動台１８ａは、図１、図２に示すよ
うに、金属製又は硬質合成樹脂製等で、上面に開口部３
７ｃを有する略筺体状に形成されている。また、移動台
１８ａには前記ガイドレール３０に係合するスライダ３
６が並設されている。

【００２０】また、移動台１８ａの開口部３７ｃには、
金属製又は硬質合成樹脂製等のカバー部３７ｂが設けら
れ、このカバー部３７ｂは、板状に形成されかつその略
中央部に開設された開口部３７ｄにベアリング４３が取
り付けられている。また、ベアリング４３には、中空シ
ャフト４４が装着され、この中空シャフト４４は、略筒
状に形成され一端部（又は上端部）に略同軸状でかつ大
径状に延設された載置部４４ａを有している。そして、
中空シャフト４４は、その載置部４４ａをカバー部３７
ｂの上面に露出させている。なお、中空シャフト４４の
他端部（又は下端部）は、移動台１８ａの下面略中央部
に形成されて後述するワイヤ導入口３８まで、延設され
ている。また、移動台１８ａのワイヤ導入口３８に、ベ
アリングを取り付けて、中空シャフト４４の他端部を回
転自在に軸支させてもよい。

【００２１】また、移動台１８ａとカバー部３７ｂに
は、それぞれ対向してシャフト軸支用開口部３７ｅが形
成され、このシャフト軸支用開口部３７ｅにシャフト４
７が回転自在に軸支されている。シャフト４７は金属製
等で略円柱状に形成され、さらに、前記中空シャフト４
４に取り付けられた従動ギヤ４５と噛合する位置に、従
動ギヤ４５より小径状の駆動ギヤ４８が取り付けられて
いる。また、シャフト４７の、移動台１８ａのシャフト
軸支用開口部３７ｅから下方に突出した一端部には、合
成樹脂製等で略円柱状に形成された摘み４９が取り付け
られている。これにより、摘み４９を手で回転させるこ
とで、駆動ギヤ４８、従動ギヤ４５及び中空シャフト４
４を介して旋回台１９を旋回させることができる。

【００２２】さらに、移動台１８ａには、一側壁部に形
成されたシャフト保持用開口部３７ｆに固定用シャフト
５１が、前記シャフト４７に略直交して、螺着等でシャ
フト４７の一側壁部を押圧自在に取り付けられている。
固定用シャフト５１は、金属製等で略円柱状に形成さ
れ、前記シャフト保持用開口部３７ｆから外方に突出し
た一端部には、合成樹脂製等で略円柱状に形成されたロ
ック用摘み５０が取り付けられている。これにより、ロ
ック用摘み５０を手で回転させることで、固定用シャフ
ト５１がシャフト４７の外周面に圧接されるので、旋回
台１９を所定角度位置で固定することができる。

【００２３】また、移動台１８ａ内には、前記中空シャ
フト４４に第１の角度検出センサー４６が取り付けられ
て、収納されている。また、移動台１８ａの一側面に
は、ハンドル３７ａが取り付けられている。これによ
り、ハンドル３７ａを手で操作することで、移動台１８
ａをガイドレール３０上の所定位置で固定することがで
きる。

【００２４】前記旋回台１９は、図１、図２及び図３
（Ａ）に示すように、前記中空シャフト４４の載置部４
４ａ上に取り付けられることで、前記移動台１８ａの摺
動方向と略平行な中心軸（又はＺ軸という）を中心に旋
回自在に保持されている。旋回台１９は、金属製又は硬
質合成樹脂製等で板状に形成され、その上面には、一対
の軸支板５２が所定間隔を保って取り付けられている。
軸支板５２は、金属製又は硬質合成樹脂製等で板状に形
成され、その略中央部にはベアリング（図示せず）が取
り付けられている。さらに、この一対の軸支板５２間に
は、図３に示すように、前述したベアリングにより旋回
台１９の回転軸心に直交する回転軸心（又はＹ軸とい
う）を中心に、計測軸５３が回転自在に軸支されてい
る。この計測軸５３は、金属製等で略中空状に形成さ
れ、その長手方向の略中央部には、前記ワイヤ案内アー
ム２０を挿入させるためにアーム挿着用孔５３ｂが形成
されている。さらに、計測軸５３には、ワイヤ案内アー
ム２０を前記計測軸５３の回転軸心と直交方向に自由傾
動させて軸支するためのピン５３ａを挿入するために、
アーム挿着用孔５３ｂに略直交してピン挿着用孔５３ｃ
が形成され、さらにピン挿着用孔５３ｃにベアリング５
３ｅが取り付けられている。

【００２５】また、旋回台１９には、その一側壁部から
略中央部に渡って形成された溝部１９ａ内にワイヤガイ
ド用車輪５６が取り付けられている。さらに、一方の軸
支板５２の外壁部には、溝部１９ａ及びベアリングの近
傍にそれぞれワイヤガイド用車輪５５ａが取り付けられ
ている。これにより、ワイヤ長センサー６０から中空シ
ャフト４４の貫通孔４４ｂを介して導出されたワイヤ２
１を、ワイヤガイド用車輪５６、５５ａを介して計測軸
５３の貫通孔５３ｄに挿通させることができる。なお、
軸支板５２の外壁部には、該外壁面に取り付けられたワ
イヤガイド用車輪５５ａを保護するために、金属製又は
合成樹脂製等で板状又は筺体状に形成された車輪ケーシ
ング５５が取り付けられている。

【００２６】また、旋回台１９の他方の軸支板５２に
は、第２の角度検出センサー５４が取り付けられてい
る。この第２の角度検出センサー５４は、前記ベアリン
グを貫通して長尺に延長された計測軸５３に取り付けら
れ、計測軸５３の回転角度を測定している。なお、この
軸支板５２には、この第２の角度検出センサー５４を保
護するために、金属製又は合成樹脂製等で略筺体状に形
成された測定器用ケーシングを取り付けてもよい。

【００２７】前記溝型接触センサー２５は、図１、図２
に示すように、旋回台１９の両側部にそれぞれ取り付け
られた一対の支持部材２５ａと、各支持部材２５ａの円
弧状周壁部２５ｂに取り付けられた絶縁部材２５ｃと、
絶縁部材２５ｃに複数の螺子２５ｅで横移動可能に取り
付けられたアーム感知部材２５ｄとを有している。前記
支持部材２５ａは略扇形状に形成されて、その基端が前
記旋回台１９に固着されている。アーム感知部材２５ｄ
は導電性及び耐腐食性を有する金属（例えば、ステンレ
ス、チタン）等からなって、図２中ｔで示す隙間がワイ
ヤ案内アーム２０の直径より０．０２５〜０．３mmの範
囲で大きくなっている。さらに、アーム感知部材２５ｄ
には、その長手方向（即ち、周方向）と直交方向に長尺
なネジ孔（図示せず）が形成されており、これにより後
述するワイヤ案内アーム２０とアーム感知部材２５ｄと
の間隙を可変可能に取り付けることができるようになっ
ている。なお、検知溝の幅ｔ又はワイヤ案内アーム２０
と一対のアーム感知部材２５ｄとで形成される間隙ｔ
は、この検知溝の幅又は間隙が狭い程、位置測定におけ
る精度を高めることができる。

【００２８】前記ワイヤ案内アーム２０は、図１〜図３
に示すように、金属等の導電性材料（例えば、ステンレ
ス）からなって円筒状（又は角筒状等）に形成されたア
ーム部２０ｃと、アーム部２０ｃの他端部に取り付けら
れたバランサ５７とで構成されている。バランサ５７
は、該ワイヤ案内アーム２０を原点復帰させるものであ
る。なお、ワイヤ案内アーム２０の略中央部には、ピン
挿着用孔２０ｄが形成されており、該ワイヤ案内アーム
２０をアーム挿着用孔５３ｂに挿入し、ピン５３ａを取
り付けることで、計測軸５３の軸心と直交する軸心（又
はＸ軸という）を中心にして自由傾動可能に取り付けら
れている。また、ワイヤ案内アーム２０には、ワイヤ２
１を挿通させるための貫通孔２０ｅが形成されている。
また、ワイヤ案内アーム２０のピン挿着用孔２０ｄの近
傍には、ワイヤ２１をガイドするためのワイヤガイド用
車輪２０ｆが回転自在に軸支されている。

【００２９】前記第１の角度検出センサー４６、前記第
２の角度検出センサー５４、前記ワイヤ長センサー６０
及び前記摺動距離センサー４１には、角変位や角速度を
測定しこの測定された角変位をディジタル信号に変換す
る絶対値エンコーダ等のロータリーエンコーダ等が使用
されている。なお、第１の角度検出センサー４６及び第
２の角度検出センサー５４の略中央部に、それぞれ中空
シャフト４４及び計測軸５３が取り付けられることで、
それぞれ旋回台１９の旋回角度及びワイヤ案内アーム２
０のアーム部２０ｃの首振り角度を測定している。ま
た、ワイヤ長センサー６０及び摺動距離センサー４１
は、金属製又は合成樹脂製等で略円筒状又は円柱状に形
成されてそれぞれワイヤ２１、４０を巻装する巻取リー
ル５８、３９のリール軸５８ａ、３９ｃを取り付けるこ
とで、それぞれワイヤ２１の導出長さ及びワイヤ４０の
導出長さに基づく旋回台１９の摺動距離を測定してい
る。なお、巻取リール５８、３９は、ばね、ぜんまい等
のスプリング（図示せず）等の弾性力を利用して、ワイ
ヤ２１、４０に張力を付与し、常に緊張状態が保たれて
いる。

【００３０】また、ワイヤ長センサー６０及び摺動距離
センサー４１は、それぞれ金属製又は合成樹脂製等で略
筺体状に形成されかつ下面略中央部にワイヤ２１、４０
を導出するワイヤ導出口（図示せず）を有する測定器用
ケーシング５９、３９ａ内に収納されている。そして、
この測定器用ケーシング５９、３９ａは、互いにワイヤ
２１、４０を接触させないように、垂直フレーム１８に
上下でかつ互いにワイヤ導出口を離隔して取り付けられ
ている。

【００３１】前記ワイヤ２１、４０は、図１、図２に示
すように、ワイヤ長センサー６０及び摺動距離センサー
４１の各巻取リール５８、３９に一端部が取り付けら
れ、巻装されている。このワイヤ２１、４０としては、
ピアノ線、ワイヤ等の金属製又は合成樹脂製等で細線状
又は縒糸状に形成された非伸縮性かつ可撓性を有するも
の等が使用される。

【００３２】また、ワイヤ２１は、図１、図２に示すよ
うに、ワイヤ長センサー６０の巻取リール５８から導出
されると、測定器用ケーシング５９のワイヤ導出口、架
台１６の複数のワイヤガイド用車輪６１、移動台１８ａ
の中空シャフト４４の貫通孔４４ｂ、溝型接触センサー
２５のワイヤガイド用車輪５６、車輪ケーシング５５内
のワイヤガイド用車輪５５ａ、ワイヤ案内アーム２０の
貫通孔２０ｅを介して外方に導出されている。また、ワ
イヤ２１の先端部には、図４に示すように、後述する被
測定面であるフランジ管１３のフランジ部１４の貫通孔
１４ｂに取り付けられるリングピン２２に掛止されるフ
ック２３が取り付けられている。このリングピン２２
は、略円柱状又は角柱状に形成され、その一端部にフッ
ク２３を掛止するリング状の掛止部２２ａが形成されて
いる。なお、リングピン２２は、該リングピン２２の他
端部に貫設された貫通孔２２ｂに抜け止めピン２４を貫
通させることにより、フランジ管１３のフランジ部１４
の貫通孔１４ｂから抜け落ちないようになっている。

【００３３】また、ワイヤ４０は、図１、図２に示すよ
うに、摺動距離センサー４１の巻取リール３９から導出
されると、測定器用ケーシング３９ａのワイヤ導出口、
２つのワイヤガイド用車輪４２を介して移動台１８ａの
下面まで導出されている。また、ワイヤ４０の先端部に
は、移動台１８ａの下面所定部に形成された掛止部に螺
着又は嵌着等で掛止するために、略円柱状又は角柱状に
形成されかつ一端部にリング状に形成されたリングピン
７０が取り付けられている。

【００３４】前記制御部６２は、図１に示すように、第
１の角度検出センサー４６、第２の角度検出センサー５
４、ワイヤ長センサー６０及び摺動距離センサー４１の
出力値を入力し、他方のフランジ管１３のフランジ面１
４ａ上の任意の三点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（具体的には、フ
ランジ部１４の貫通孔１４ｂに取り付けられた３個のリ
ングピン２２）まで導出されたワイヤ２１の距離データ
と角度データとに基づいて、フランジ面１４ａの中心位
置と、空間上の平面位置とを三点測量の原理に基づいて
算出するものである。

【００３５】続いて、本発明の第１の実施例の位置測定
装置１０の使用方法を説明する。まず、図４に示すよう
に、本発明の第１の実施例に係る位置測定装置１０を測
定基準面である一方のフランジ管１１のフランジ面１２
ａに固定する。なお、架台１６をフランジ管１１のフラ
ンジ面１２ａに固定するために、図４に示すように、種
々の固定手段１５を用いてもよい。次いで、ワイヤ案内
アーム２０の先端からワイヤ２１を引き出し、先端のフ
ック２３を被測定面である他方のフランジ管１３のフラ
ンジ部１４の貫通孔１４ｂに装着されたリングピン２２
の掛止部２２ａに掛止する。ここで、ワイヤ２１が巻取
リール５８によって張力を付与されていることから、ワ
イヤ案内アーム２０がこの巻取リール５８内に設けられ
ているスプリングによって発生するワイヤ２１の張力に
よってフランジ管１３の方に傾動する。

【００３６】ここで、ワイヤ案内アーム２０が両側に配
置されたアーム感知部材２５ｄの何れか一方に当接し
て、溝型接触センサー２５がオンとなっているので、目
視によって、ワイヤ案内アーム２０がいずれのアーム感
知部材２５ｄに当接しているかを確認し、次いで、下部
の摘み４９を所定方向に回して、ワイヤ案内アーム２０
が対向するアーム感知部材２５ｄの中央に位置するよう
にする。次に、ワイヤ案内アーム２０が、いずれのアー
ム感知部材２５ｄにも接触しない検知溝内の略中央に位
置されると、すなわち、ワイヤ２１とワイヤ案内アーム
２０が直線状になったとき、制御部６２に溝型接触セン
サー２５がオフになった信号が入力され、この時の第１
の角度検出センサー４６、第２の角度検出センサー５
４、ワイヤ長センサー６０の出力が制御部６２に入力さ
れる。

【００３７】なお、位置測定されるフランジ管１１、１
３間に障害物がある場合には、ガイドレール３０に沿っ
て旋回台１９を図４中の矢視する摺動方向に摺動させる
ことにより障害物を回避することができる。勿論、この
摺動距離は、巻取リール３９から導出されたワイヤ４０
の導出長さを摺動距離センサー４１が測定し、制御部６
２がこの摺動距離センサー４１からの出力値を加算して
自動的に測定面からの被測定面の位置を演算するもので
ある。また、旋回台１９をガイドレール３０に沿って摺
動させる場合に限らず、旋回台１９はハンドル３７ａに
より固定させる。

【００３８】次に、こうして、得られたワイヤ２１の距
離データや角度データは、作用の欄で説明した制御部６
２の数式（１）〜（３）に代入されて、フランジ面１４
ａの第１の測定点Ｐ１が求められる。なお、数式（１）
〜（３）中、ｒにはワイヤ長センサー６０で得られたワ
イヤ２１の導出長さ、θには第２の角度検出センサー５
４で得られた計測軸５３の回転角度、φには第１の角度
検出センサー４６で得られた旋回台１９の旋回角度がそ
れぞれ代入される。

【００３９】次に、前述した動作を繰り返して、ワイヤ
２１のフック２３を他の２個のリングピン２２の掛止部
２２ａにそれぞれ掛止し、フランジ面１４ａの他の二点
である第２、３の測定点Ｐ２、Ｐ３を求める。これらの
第１〜３の測定点Ｐ１〜Ｐ３を含む面位置が、フランジ
面１４ａの面位置である。

【００４０】次いで、これらのＰ１〜Ｐ３の位置データ
に基づき、制御部６２はフランジ面１４ａの中心位置を
求める。すなわち、各点Ｐ１〜Ｐ３を結ぶ三本の直線Ｐ
１−Ｐ２、Ｐ２−Ｐ３、Ｐ３−Ｐ１の中間点から三本の
垂線（図示せず）を延ばし、これらの垂線の交点を、フ
ランジ面１４ａの中心位置とする。このようにして、簡
単かつ正確にフランジ面１４ａの位置を測定できる。

【００４１】こうして、求められたフランジ面１４ａの
面位置データと、中心位置データとに基づき、例えば設
計者がモニター画面を見ながら、一方のフランジ管１１
と他方のフランジ管１３とを接続する正確な湾曲部分の
設計ができるので、再三にわたる現場−工場間の往復が
不要になり、工場において仮止めされた配管を造ること
なく、直ちに正確な寸法の本溶接された配管が製造でき
て、配管施工の工期を短縮できたり、配管の施工コスト
を低減したりすることができる。

【００４２】次に、本発明の第２の実施例に係る位置測
定装置１０′について説明する。本発明の第２の実施例
に係る位置測定装置１０′は、図５、図６に示すよう
に、絶縁性材料からなって、旋回台１９の上面に取り付
けられた支持部材２５ａ′と、導電性材料からなって、
略扇形状に形成され、かつ前記支持部材２５ａ′上に所
定間隔を保って取り付けられた一対のアーム感知部材２
５ｄ′とを有してなる溝型接触センサー２５′を含む他
は、第１の実施例の位置測定装置１０と同様な構成であ
るのでその説明を省略する。

【００４３】なお、本発明の第２の実施例に係る位置測
定装置１０′は、ワイヤ案内アーム２０を固定するため
の固定具６９を備える。固定具６９は、金属製又は合成
樹脂製等で略直方体状に形成され、その一端部にワイヤ
案内アーム２０を係止するリング状の係止部６９ａを有
する。これにより、位置測定装置１０′を持ち運ぶ際に
ワイヤ案内アーム２０がぐらついたりすることを防止す
ることができ、誤ってワイヤ案内アーム２０をぶつけた
りして壊すのを防止することができる。

【００４４】また、架台１６の開口部１６ｂには、スト
ッパ６３が螺着等で取り付けられている。ストッパ６３
は金属製等で長尺な円柱状又は角柱状等に形成されてい
る。これにより、前述したストッパ３０ａと同様の効果
をあげることができると共に、該ストッパ６３が高さ調
整自在なので、移動台１８ａを所望の位置で停止させる
ことができる。なお、移動台１８ａには、ストッパ６３
が当たったときの衝撃で第１の角度検出センサー４６等
の出力値にエラーが生じないように、ストッパ６３との
対向部に、緩衝材の役目を兼ねた支持板６４を取り付け
ている。

【００４５】さらに、移動台１８ａには、その一側面か
ら垂直フレーム１８に渡ってケーブルベヤ６６が取り付
けられている。ケーブルベヤ６６は、金属製等のオーバ
ルタイプや合成樹脂製等のフレックスタイプ等が使用さ
れている。これにより、第１の角度検出センサー４６等
から延長された配線コード（図示せず）を該ケーブルベ
ヤ６６内に収納させることができ、さらにワイヤ案内ア
ーム２０の首振り運動時や旋回台１９の摺動運動又は旋
回運動時等に、該配線コードが邪魔するのを極力防止す
ることができる。

【００４６】また、架台１６の上面には、２つの垂直フ
レーム１８が取り付けられ、それぞれにワイヤ長センサ
ー６０及び摺動距離センサー４１が取り付けられてい
る。そして、これら垂直フレーム１８を覆って断面逆Ｕ
字状の取付ケーシング１７が取り付けられている。さら
に、取付ケーシング１７の上面には、取手部６５が取り
付けられている。これにより、位置測定装置１０′を現
場等へ持ち運ぶ際に極めて便利である。

【００４７】以上、本発明を図面に基づいて説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、要
旨を逸脱しない範囲での設計変更などがあっても本発明
に含まれる。例えば、本実施例では、配管のフランジ面
の位置を測定するものを示したが、これに限定しなくて
も、離れた場所にあるその他どのようなものの位置でも
測定できる。さらに、本実施例では、旋回台の第１の角
度検出センサー、ワイヤ案内アームの第２の角度検出セ
ンサー、ワイヤのワイヤ長センサーとしてロータリーエ
ンコーダを示したが、これに限定しなくても、それぞれ
その他の測定具であってもよい。また、ワイヤ案内アー
ムから導出されるワイヤとしては、例えば紐などの可撓
性の線状物であってもよい。

【００４８】さらに、本実施例では、被測定面の位置を
算出する位置算出手段として、三点測量の原理に沿って
他方のフランジの中心位置および空間上の平面位置を算
出するものを示したが、これに限定しなくても、例えば
空間上における任意の測定点の位置だけを算出するもの
であってもよい。さらにまた、本実施例では、測定基準
面となる一方の配管のフランジ面に着脱可能に取り付け
られる固定手段は、実施例のものに限定されなくても、
その他どのような構造のものであってもよい。また、本
実施例では、旋回台を摺動可能なものとしたが、これに
限定しなくても、固定式の旋回台であってもよい。

【００４９】さらに、本実施例では、摘みを回転させる
ことで旋回台を旋回させたが、直動のマイクロモータ等
を用いて旋回させてもよい。また、マイクロモータを用
いた場合、バッテリーでバックアップさせることで軽量
化させると共に電源コードを取回したりする必要がなく
利便性を向上させることもできる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１〜３記載の位置測定装置は、測
定基準面に架台を取り付け、ワイヤ案内アームからワイ
ヤを引っ張って測定点まで一直線に導出させたときのワ
イヤ長さ、旋回台の旋回角度と、ワイヤ案内アームが取
り付けられた計測軸の角度を基にして、測定点の位置を
算出するので、簡単かつ正確に被測定面の位置を測定で
きる。

【００５１】この場合、ワイヤ案内アームによって旋回
台を直接回転させないで、ワイヤ案内アームを旋回台回
転方向に自由に首振り可能とし、旋回台を回転させた場
合の溝型接触センサーがワイヤ案内アームを検知しない
旋回台の回転角度を、ワイヤ案内アームの旋回角度とし
ているので、ワイヤ案内アームに負荷を与えることなく
自由に首を振らせることができ、より正確な位置を測定
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る位置測定装置の正
面図である。

【図２】同側面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同要部拡大正面図及
び同要部拡大側面図である。

【図４】同使用状態の説明図である。

【図５】本発明の第２の実施例に係る位置測定装置の正
面図である。

【図６】同側面図である。

【図７】本発明の改良前の位置測定装置の概略正面図で
ある。

【図８】本発明の改良前の位置測定装置の概略側面図で
ある。

【符号の説明】

１０位置測定装置１０′ 位置測定
装置１１フランジ管１２フランジ部１２ａフランジ面１３フランジ管１４フランジ部１４ａフランジ
面１４ｂ貫通孔１５固定手段１６架台１６ａ溝部１６ｂ開口部１６ｃベース板１７取付ケーシング１８垂直フレー
ム１８ａ移動台１９旋回台１９ａ溝部２０ワイヤ案内
アーム２０ｃアーム部２０ｄピン挿着
用孔２０ｅ貫通孔２０ｆワイヤガ
イド用車輪２１ワイヤ２２リングピン２２ａ掛止部２２ｂ貫通孔２３フック２４抜け止めピ
ン２５溝型接触センサー２５′ 溝型接触
センサー２５ａ支持部材２５ａ′ 支持部
材２５ｂ円弧状周壁部２５ｃ絶縁部材２５ｄアーム感知部材２５ｄ′ アーム
感知部材２５ｅ螺子３０ガイドレー
ル３０ａストッパ３６スライダ３７ａハンドル３７ｂカバー部３７ｃ開口部３７ｄ開口部３７ｅシャフト軸支用開口部３７ｆシャフト
保持用開口部３８ワイヤ導入口３９巻取リール３９ａ測定器用ケーシング３９ｃリール軸４０ワイヤ４１摺動距離セ
ンサー４２ワイヤガイド用車輪４３ベアリング４４中空シャフト４４ａ載置部４４ｂ貫通孔４５従動ギヤ４６第１の角度検出センサー４７シャフト４８駆動ギヤ４９摘み５０ロック用摘み５１固定用シャ
フト５２軸支板５３計測軸５３ａピン５３ｂアーム挿
着用孔５３ｃピン挿着用孔５３ｄ貫通孔５３ｅベアリング５４第２の角度
検出センサー５５車輪ケーシング５５ａワイヤガ
イド用車輪５６ワイヤガイド用車輪５７バランサ５８巻取リール５８ａリール軸５９測定器用ケーシング６０ワイヤ長セ
ンサー６１ワイヤガイド用車輪６２制御部６３ストッパ６４支持板６５取手部６６ケーブルベ
ヤ６９固定具６９ａ係止部７０リングピン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定基準面に取り付け可能な架台と、該
架台に取り付けられた旋回台と、該旋回台の回転軸心に
直交して回転自在に取り付けられた計測軸と、該計測軸
に該計測軸の軸心と直交する軸心を中心にして自由傾動
可能に取り付けられた導体からなるワイヤ案内アーム
と、前記旋回台の旋回角度及び前記計測軸の回転角度を
それぞれ計測する第１及び第２の角度検出センサーと、
前記ワイヤ案内アームから緊張状態で導出され、先端部
が測定点となるワイヤの長さを測定するワイヤ長センサ
ーと、前記旋回台に絶縁状態で取り付けられ前記ワイヤ
案内アームの太さよりその幅がやや大きい導体からなる
溝型接触センサーと、前記溝型接触センサーがオフの場
合の前記第１の角度検出センサー、前記第２の角度検出
センサー、前記ワイヤ長センサーの出力値を入力とし、
前記測定点の位置を演算する制御部とを有してなること
を特徴とする位置測定装置。
【請求項２】前記旋回台は、摘み操作によって回転す
る請求項１記載の位置測定装置。
【請求項３】前記旋回台は、前記溝型接触センサーの
出力によってオンオフするモータによって駆動される請
求項１記載の位置測定装置。