(57)【要約】【課題】支持装置の動作健全性の検証を容易に行う。【解決手段】本実施形態に係る相対位置測定装置は、構造物に固定される固定部材と、固定部材に移動可能に設けられ、配管に固定される可動部材と、を備える支持装置に用いられ、可動部材と固定部材の相対位置を測定する相対位置測定装置であって、固定部材に固定される第１タグ、及び可動部材に固定される第２タグと、第１タグ及び第２タグへ電波を照射して、第１タグ及び第２タグから送信される送信情報を受信し、受信した送信情報に基づいて、相対位置を演算する送受信装置と、を備える。【選択図】図１
2020046205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に固定される固定部材と、前記固定部材に移動可能に設けられ、配管に固定される可動部材と、を備える支持装置に用いられ、前記固定部材と前記可動部材の相対位置を測定する相対位置測定装置であって、
前記固定部材に固定される第１タグ、及び前記可動部材に固定される第２タグと、
前記第１タグ及び前記第２タグへ電波を照射して、前記第１タグ及び前記第２タグから送信される送信情報を受信し、受信した前記送信情報に基づいて、前記相対位置を演算する送受信装置と、
を備える相対位置測定装置。
【請求項２】
前記送受信装置は、
前記電波を送信してから、前記送信情報を受信するまでの時間に基づいて、前記第１タグまでの第１距離と、前記第２タグまでの第２距離と、を求め、前記第１距離及び前記第２距離を用いて、前記可動部材の移動方向に対する前記相対位置を演算する請求項１に記載の相対位置測定装置。
【請求項３】
前記送受信装置は、
第１位置で求めた前記第１距離及び前記第２距離と、前記第１位置とは異なる第２位置で求めた前記第１距離及び前記第２距離と、を用いて、前記可動部材の移動方向に対する前記相対位置を演算する請求項１に記載の相対位置測定装置。
【請求項４】
前記送受信装置は、
異なる位置に設けられる第１受信部と、第２受信部と、を有し、
前記第１受信部が前記送信情報を受信するまでの時間に基づいて求めた前記第１タグまでの前記第１距離及び前記第２タグまでの第１距離と、
前記第２受信部が前記送信情報を受信するまでの時間に基づいて求めた前記第１タグまでの前記第２距離及び前記第２タグまでの第２距離と、を求め、
前記第１距離及び前記第２距離を用いて、前記可動部材の移動方向に対する前記相対位置を演算する請求項１に記載の相対位置測定装置。
【請求項５】
前記送受信装置は、
前記第１距離と、前記第２距離と、を変数とするヘロンの公式を用いて前記相対位置を算出する請求項３又は４に記載の相対位置測定装置。
【請求項６】
前記送受信装置は、
前記相対位置を一定の周期で繰り返し演算する請求項１から５のいずれか一項に記載の相対位置測定装置。
【請求項７】
前記第１タグ及び前記第２タグは、前記支持装置を特定するための特定情報を含む請求項１から６のいずれか一項に記載の相対位置測定装置。
【請求項８】
前記特定情報は、前記支持装置の位置又は名称を含む請求項７に記載の相対位置測定装置。
【請求項９】
複数の前記支持装置にそれぞれ設けられる１組の前記第１タグ及び前記第２タグと、
前記第１タグ及び前記第２タグそれぞれに電波を照射して、前記第１タグ及び前記第２タグから送信される送信情報を受信し、受信した前記送信情報に基づいて、前記支持装置ごとに前記相対位置を演算する送受信装置と、
を備える請求項７又は８に記載の相対位置測定装置。
【請求項１０】
前記送受信装置は、
前記相対位置の演算結果に基づいて、前記可動部材と前記固定部材との距離が、予め設定された閾値を超えたと判断した場合に、警報を出力する請求項１から９のいずれか一項に記載の相対位置測定装置。
【請求項１１】
前記支持装置は、配管を支持するスプリングハンガー、コンスタントハンガー、防振器のいずれかである請求項１から１０のいずれか一項に記載の相対位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場やプラントなどに敷設される配管は、ハンガーや防振器などの支持装置によって支持される。この種の支持装置の動作健全性は、ハンガーや防振器に設けられたインジケータを指標として検証される。支持装置は、例えば構造物に固定される固定部と、この固定部に対して相対移動する可動部からなり、インジケータには、固定部と可動部との相対距離が表示される。作業員等は、インジケータを目視することで、支持装置の動作健全性を検証することができる。
【０００３】
支持装置の動作健全性を検証するための装置として、インジケータに示される指標を、経時的に記録するための記録装置が提案されている。この種の記録装置は、例えば、支持装置の固定部に設けられた記録紙に、可動部と同期して移動するペンによって、可動部の移動軌跡を記録する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−７４７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハンガーや防振器等の支持装置は、高所などアクセスが困難な場所に設置されることが多い。この場合、支持装置へのアクセスに危険が伴うため、インジケータを正確に目視することが困難になることがある。また、上述した記録装置を用いる場合にも、記録装置の設置や回収が困難になることがある。
【０００６】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、支持装置の動作健全性の検証を容易に行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本実施形態に相対位置測定装置は、構造物に固定される固定部材と、固定部材に移動可能に設けられ、配管に固定される可動部材と、を備える支持装置に用いられ、固定部材と可動部材の相対位置を測定する相対位置測定装置であって、固定部材に固定される第１タグ、及び可動部材に固定される第２タグと、第１タグ及び第２タグへ電波を照射して、第１タグ及び第２タグから送信される送信情報を受信し、受信した送信情報に基づいて、相対位置を演算する送受信装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る相対位置計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】配管を支持する支持装置を示す図である。
【図３】支持装置の斜視図である。
【図４】支持装置のＹＺ断面を示す図である。
【図５】固定部の＋Ｘ側の面を示す図である。
【図６】送受信装置の使用手順及び動作を説明するための図である。
【図７】固定部と可動部の相対位置の測定手順を説明するための図である。
【図８】固定部と可動部の相対位置の測定手順を説明するための図である。
【図９】送受信装置の変形例を説明するための図である。
【図１０】支持装置の変形例を示す図である。
【図１１】支持装置の変形例を示す図である。
【図１２】固定部と可動部の相対位置の測定手順の変形例を説明するための図である。
【図１３】固定部と可動部の相対位置の測定手順の変形例を説明するための図である。
【図１４】固定部と可動部の相対位置の測定手順の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態を、図面を参照しつつ説明する。説明にあたっては、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を適宜用いる。
【００１０】
図１は本実施形態に係る相対位置計測装置１の構成を示すブロック図である。相対位置計測装置１は、配管を支持する支持装置１０の固定部と可動部の相対位置を検出するための装置である。相対位置計測装置１は、支持装置１０に取り付けられる１組のＩＣタグ２１，２２と、送受信装置３０を備えている。
【００１１】
図２は、配管２１０を支持する支持装置１０を示す図である。図２に示されるように、支持装置１０は、構造物２００に対して、配管２１０を支持するスプリングハンガーである。配管２１０は、例えば発電プラントに用いられる直径が３００ｍｍから６００ｍｍ程度の配管である。また、構造物２００は、例えば工場建屋の梁などである。
【００１２】
図３は、支持装置１０の斜視図である。図３に示されるように、支持装置１０は、構造物２００に固定される固定部１１と、固定部に対して可動な可動部１２を備えている。
【００１３】
固定部１１は、長手方向をＺ軸方向とする円筒状の部材である。固定部１１の＋Ｘ側には、長手方向をＺ軸方向とする開口部１１ａが形成されている。また、上面には、２つの吊ピース１１１が固定されている。吊ピース１１１は、Ｙ軸方向に所定間隔隔てて配置され、上端部にＹ軸方向に貫通する円形の開口１１１ａが形成されている。図４は、支持装置１０のＹＺ断面を示す図である。図４に示されるように、固定部１１の内部空間１１２には、可動部１２とバネ１３が収容されている。
【００１４】
可動部１２は、長手方向をＺ軸方向とする棒状の棒状部１２１と、棒状部１２１の上端に固定された円形板状のフランジ部１２２の２部分からなる部材である。棒状部１２１は、固定部１１の底壁に設けられた開口１１ｂを貫通した状態で配置され、下端部には雄ネジ部１２１ａが形成されている。この雄ネジ部１２１ａには、ターンバックル１４が取り付けられている。
【００１５】
バネ１３は、外径が固定部１１の内径よりもやや小さい押しバネである。バネ１３は、可動部１２のフランジ部１２２と固定部１１の底壁面との間に、可動部１２の棒状部１２１を囲むように配置されている。バネ１３によって、可動部１２が、固定部１１に対して支持される。そのため、可動部１２は、バネ１３が伸縮する範囲で、固定部１１に対して相対的に移動することが可能になっている。
【００１６】
図５は、固定部１１の＋Ｘ側の面を示す図である。図５に示されるように、固定部１１には、開口部１１ａに沿って、長手方向をＺ軸方向とするスケール１１３が設けられている。スケール１１３には、Ｚ軸方向に所定ピッチに並ぶ目盛が設けられている。また、可動部１２を構成するフランジ部１２２には、固定部１１の開口部１１ａから突出し、先端がスケール１１３に重なる指示部材１２３が設けられている。指示部材１２３は、可動部１２ともに、スケール１１３の目盛に沿って移動する。このため、指示部材１２３に指示された目盛を目視することで、固定部１１と可動部１２の相対位置関係がわかる。
【００１７】
上述のように構成される支持装置１０は、図２に示されるように、構造物２００に設けられるピース２０１と、支持装置１０の吊ピース１１１を貫通するボルト２３０等によって、構造物２００に吊り下げられる。そして、ターンバックル１４には、連結部材２０５と、配管２１０に固定される配管ホルダ２０６が取り付けられる。
【００１８】
連結部材２０５は、図４に示されるように、上端部に雄ねじ部が形成されている。この雄ねじ部がターンバックル１４に取り付けられる。また、配管ホルダ２０６は、配管２１０に固定される環状の部材である。配管ホルダ２０６と連結部材２０５は、ボルト２３０によって固定される。図２に示されるように、配管２１０は、支持装置１０、連結部材２０５、配管ホルダ２０６を介して、構造物２００に支持される。この状態のときには、配管２１０は、支持装置１０を構成する固定部１１に対して可動部１２が移動可能な範囲で変位することができる。
【００１９】
相対位置計測装置１を構成するＩＣタグ２１，２２は、図５に示されるように、それぞれスケール１１３と、指示部材１２３に固定されている。ＩＣタグ２１，２２は、例えばＩＣチップとアンテナ素子からなり、無線によって情報の送受信が可能なタグである。ＩＣタグ２１、２２は、例えば一辺が１ｃｍ程度の正方形に整形されており、表面が例えば電波が通過する樹脂などによって被覆されている。相対位置計測装置１では、ＩＣタグ２１が、スケール１１３に張り付けられ、ＩＣタグ２２が、指示部材１２３の先端部に接着されている。ＩＣタグ２１は、スケール１１３の基準となる目盛に中心が一致するように張り付けられる。
【００２０】
ＩＣタグ２１，２２には、支持装置１０を識別するための識別情報が記憶されている。識別情報としては、例えば、支持装置１０の設置位置を示す経度情報や緯度情報、支持装置１０に固有に付された識別番号や名称、などが考えられる。ＩＣタグ２１，
２２は、送受信装置３０から、識別情報の送信指令を受信すると、上記識別情報を送受信装置３０へ送信する。
【００２１】
図１に戻り、送受信装置３０は、ＩＣタグ２１，２２と情報の送受信を行う装置である。送受信装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、主記憶部３２、補助記憶部３３、表示部３４、入力部３５、インタフェース部３６、送信ユニット３８、受信ユニット３９を有する通信端末である。
【００２２】
ＣＰＵ３１は、補助記憶部３３に記憶されているプログラムに従って、後述する処理を実行する。
【００２３】
主記憶部３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有している。主記憶部３２は、ＣＰＵ３１の作業領域として用いられる。
【００２４】
補助記憶部３３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、半導体メモリ等の不揮発性メモリを有している。補助記憶部３３は、ＣＰＵ３１が実行するプログラム、及び各種パラメータなどを記憶している。
【００２５】
表示部３４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示ユニットを有している。表示部３４は、ＣＰＵ３１の処理結果等を表示する。
【００２６】
入力部３５は、入力ボタンや、タッチパネル等のポインティングデバイスを有している。オペレータの指示は、入力部３５を介して入力され、システムバス３７を経由してＣＰＵ３１に通知される。
【００２７】
インタフェース部３６は、ＬＡＮインタフェース、シリアルインターフェイス、及びパラレルインタフェース等を有している。送信ユニット３８及び受信ユニット３９は、インタフェース部３６を介して、システムバス３７に接続される。
【００２８】
送信ユニット３８は、ＣＰＵ３１の指示に基づいて、ＩＣタグ２１，２２に情報の送信を行う。送信ユニット３８が送信する情報には、ＩＣタグ２１，２２に識別情報の送信を指示するための識別情報送信指令が含まれる。
【００２９】
受信ユニット３９は、ＩＣタグ２１，２２から送信された情報を受信する。受信ユニット３９によって受信された情報は、ＣＰＵ３１へ出力される。受信ユニット３９が受信する情報には、識別情報が含まれる。
【００３０】
上述のように構成される送受信装置３０は、オペレータの指示に基づいて、ＩＣタグ２１，２２と通信を行う。そして、ＩＣタグ２１，２２との通信結果に基づいて、ＩＣタグ２１，２２の相対位置を、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置として演算する。以下、本実施形態に係る送受信装置３０の使用手順及び動作について説明する。
【００３１】
まず、図６に示されるように、支持装置１０の下方に位置するＡ地点で送受信装置３０を操作して、ＩＣタグ２１，２２と情報の通信を行う。Ａ地点は、例えば支持装置１０との位置関係が既知の地点である。ＩＣタグ２１，２２に送信する情報は、識別情報送信指令である。ＩＣタグ２１，２２は、送信指令を受信すると、識別情報を送受信装置３０へ送信する。
【００３２】
ＣＰＵ３１は、識別情報を受信すると、送信指令を送信した時刻ｔ１から、ＩＣタグ２１からの識別情報を受信した時刻ｔ２までの時間Ｔ１と、送信指令を送信した時刻ｔ１から、ＩＣタグ２２からの識別情報を受信した時刻ｔ３までの時間Ｔ２を演算する。そして、演算結果に基づいて、Ａ地点からＩＣタグ２１までの距離ａ１と、Ａ地点からＩＣタグ２２までの距離ａ２とを演算する。距離ａ１，ａ２は、例えば以下の式（１），（２）によって算出することができる。なお、ｖは、電波の速度を示す。
【００３３】
ａ１＝Ｔ１・ｖ／２  …（１）
ａ２＝Ｔ２・ｖ／２  …（２）
【００３４】
次に、支持装置１０の下方に位置するＢ地点で送受信装置３０を操作して、ＩＣタグ２１，２２と情報の通信を行う。Ｂ地点は、例えば支持装置１０との位置関係が既知の地点である。ＩＣタグ２１，２２に送信する情報は、識別情報送信指令である。ＩＣタグ２１，２２は、送信指令を受信すると、識別情報を送受信装置３０へ送信する。
【００３５】
ＣＰＵ３１は、識別情報を受信すると、送信指令を送信した時刻ｔ４から、ＩＣタグ２１からの識別情報を受信した時刻ｔ５までの時間Ｔ３と、送信指令を送信した時刻ｔ４から、ＩＣタグ２２からの識別情報を受信した時刻ｔ６までの時間Ｔ４を演算する。そして、演算結果に基づいて、Ｂ地点からＩＣタグ２１までの距離ｂ１と、Ｂ地点からＩＣタグ２２までの距離ｂ２とを演算する。距離ｂ１，ｂ２は、例えば以下の式（３），（４）によって算出することができる。
【００３６】
ｂ１＝Ｔ３・ｖ／２  …（３）
ｂ２＝Ｔ４・ｖ／２  …（４）
【００３７】
送受信装置３０は、Ａ地点とＢ地点の２地点での情報の送受信が終了すると、ヘロンの公式等を用いて、ＩＣタグ２１とＩＣタグ２２の高さの差を演算する。
【００３８】
まず、ＣＰＵ３１は、ＩＣタグ２１とＡ地点とＢ地点によって規定される三角形ＴＲ１の面積Ｓ１を算出する。三角形ＴＲ１の面積Ｓ１は以下の式（５）を用いて算出することができる。なお、Ｐ１は、（ａ１＋ｂ１＋ｃ）を示す。また、ｃはＡ地点からＢ地点までの距離である。
【００３９】
【数１】
2020046205.tif 000003
【００４０】
次に、ＣＰＵ３１は、次式（６）に示されるように、面積Ｓ１を２倍して距離ｃで除することにより、ＩＣタグ２１の高さｈ１を算出する。この高さｈ１は、Ａ地点とＢ地点を通る直線からＩＣタグ２１までの距離である。以下、説明の便宜上、Ａ地点とＢ地点を通る直線を基準線というものとする。
【００４１】
ｈ１＝２・Ｓ１／ｃ  …（６）
【００４２】
次に、ＣＰＵ３１は、ＩＣタグ２２とＡ地点とＢ地点によって規定される三角形ＴＲ２の面積Ｓ２を算出する。三角形ＴＲ２の面積Ｓ２は以下の式（７）を用いて算出することができる。なお、Ｐ２は、（ａ２＋ｂ２＋ｃ）を示す。
【００４３】
【数２】
2020046205.tif 000004
【００４４】
次に、ＣＰＵ３１は、次式（８）に示されるように、面積Ｓ２を２倍して距離ｃで除することにより、ＩＣタグ２２の高さｈ２を算出する。この高さｈ２は、基準線からＩＣタグ２２までの距離である。
【００４５】
ｈ２＝２・Ｓ２／ｃ  …（８）
【００４６】
ＩＣタグ２１の高さｈ１と、ＩＣタグ２２の高さｈ２を算出すると、ＣＰＵ３１は、高さｈ１から高さｈ２を減じて、ＩＣタグ２１とＩＣタグ２２の高さの差ｄｈを算出する。差ｄｈは、図５に示されるように、スケール１１３の基準位置を示す目盛と、指示部材１２３に示される目盛から読み取れる値、即ち固定部１１と可動部１２の距離を示す。ＣＰＵ３１は、差ｄｈを、例えば表示部３４に表示する。これにより、オペレータは、支持装置１０のスケール１１３を目視することなく、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置を確認することができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態では、支持装置１０との位置関係が既知のＡ地点とＢ地点の２地点で、支持装置１０に設けられたＩＣタグ２１，２２と通信を行うことで、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置情報を測定することができる。このため、支持装置１０のスケールを目視することなく、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置を確認することができる。したがって、支持装置１０が、高所や危険な場所等、アクセスが困難な位置に設置されていたとしても、容易かつ安全に、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置を測定することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、容易かつ安全に、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置を測定することができるので、結果的に、支持装置の動作健全性の検証を容易に行うことができる。
【００４９】
また、本実施形態では、ＩＣタグ２１，２２の双方が、支持装置１０に取り付けられている。そして、ＩＣタグ２１とＩＣタグ２２の相対距離（相対高さ）が、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置として取得される。このため、支持装置１０が振動したり、支持装置１０が取り付けられる構造物が歪むことで、固定部１１や可動部１２の絶対位置（絶対高さ）が変動したとしても、精度よく固定部１１と可動部１２の相対位置を測定することができる。
【００５０】
また、ＩＣタグの絶対位置を測定する技術が特開２００７−１１４００３号公報に開示されているが、本実施形態では、ＩＣタグ２１，２２の絶対位置を計測する必要がないため、相対位置計測装置１にＧＰＳなどの機能を設ける必要がなく、装置を簡素化することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ＩＣタグ２１，２２との通信を、Ａ地点とＢ地点の２地点で行った。これに限らず、ＩＣタグ２１，２２との通信を、３地点以上の複数の地点で行ってもよい。この場合には、複数の地点のうちの２地点と支持装置１０によって規定される三角形ごとに、ＩＣタグ２１，２２の高さｈ１，ｈ２をそれぞれを算出し、高さｈ１の平均値ＡＶＧｈ１と、高さｈ２の平均値ＡＶＧｈ２の差を、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置とすることができる。
【００５２】
上記実施形態では、ＩＣタグ２１，２２は、送受信装置３０に対して、支持装置１０を識別することが可能な識別情報を送信する。このため、図８に示されるように、ＩＣタグ２１，２２が設けられた支持装置１０が複数設置されている場合であっても、Ａ地点及びＢ地点で、それぞれの支持装置１０に設けられたＩＣタグ２１，２２との通信を一括で行うことで、同時に複数の支持装置１０について、固定部１１と可動部１２の相対位置を取得することができる。
【００５３】
上記実施形態では、送受信装置２０が相対位置を示す差ｄｈを表示部３４に表示することとした。これに限らず、送受信装置２０は、相対位置の測定結果を補助記憶部３３に順次記憶させることとしてもよい。また、測定結果を、無線により別途設置されたサーバ等に送信することとしてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、送受信装置２０が相対位置を示す差ｄｈを表示部３４に表示することとした。これに限らず、差ｄｈが予め設定された閾値を超えているような場合には、オペレータに対して警報を出力することとしてもよい。警報の出力は、例えば、音声を発報したり、テキストを表示部３４に表示することなどが考えられる。
【００５５】
上記実施形態では、送受信装置３０を、Ａ地点とＢ地点で操作することによりＩＣタグ２１，２２と通信を行い、各地点での通信結果に基づいて、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置を測定することとした。これに限らず、図９に示されるように、送受信装置３０は、Ａ地点に設置される送信ユニット３８１及び受信ユニット３９１と、Ｂ地点に設置される送信ユニット３８２及び受信ユニット３９２を備えていてもよい。これにより、送受信装置３０をＡ地点からＢ地点へ移動させることなく、固定部１１と可動部１２の相対位置を測定することが可能となる。したがって、支持装置１０の動作健全性を常時監視することが可能となる。
【００５６】
この場合には、相対位置の測定を所定の周期で繰り返し実行し、測定した結果を経時的に補助記憶部３３や別途設置したサーバに保存することで、種々の解析等が可能となる。
【００５７】
上記実施形態では、支持装置１０がスプリングハンガーである場合について説明した。これに限らず、支持装置１０は、コンスタントハンガーであってもよい。図１０は、支持装置１０Ａを示す図である。図１０に示されるように、支持装置１０Ａがコンスタントハンガーである場合には、例えば、ＩＣタグ２１を固定部１１に張り付けて、ＩＣタグ２２を可動部１２の先端部に張り付けることで、送受信装置３０を用いて、固定部１１と可動部１２の相対位置の計測が可能になる。
【００５８】
上記実施形態では、支持装置１０がスプリングハンガーである場合について説明した。これに限らず、支持装置１０は、配管を支持する油圧式の防振器であってもよい。図１１は、支持装置１０Ｂを示す図である。図１１に示されるように、支持装置１０Ｂが油圧式防振器である場合には、例えば、ＩＣタグ２１を固定部１１に張り付けて、ＩＣタグ２２を可動部１２に張り付けることで、送受信装置３０を用いて、固定部１１と可動部１２の相対位置の計測が可能になる。同様に、支持装置１０は、油圧式の防振器ではなくて、機械式の防振器であってもよい。
【００５９】
上記実施形態では、Ａ地点とＢ地点によって規定される基準線が支持装置１０のほぼ真下を通る場合について説明した。これに限らず、一例として、図１２に示されるように、送受信装置３０を用いてＩＣタグ２１，２２と通信を行うＡ地点及びＢ地点が、ＩＣタグ２１，２２からＸ軸方向へ距離Ｌだけ離れている場合にも、ＩＣタグ２１，２２の相対位置、即ち支持装置１０の固定部１１と可動部１２の相対位置を測定することが可能である。以下、変形例１に係る相対位置の測定要領について説明する。
【００６０】
まず、図１２に示されるＡ地点とＢ地点で情報の送受信を行う。これにより、上述した手順で基準線と、ＩＣタグ２１，２２の距離ｈ１，ｈ２を求めることができる。そして、次式（９），（１０）を用いて、地表からＩＣタグ２１までの高さｚ１と、地表からＩＣタグ２２までの距離ｚ２とを算出する。
【００６１】
【数３】
2020046205.tif 000005
【００６２】
【数４】
2020046205.tif 000006
【００６３】
ＩＣタグ２１の高さｚ１と、ＩＣタグ２２の高さｚ２を算出したら、高さｚ１から高さｚ２を減じて、ＩＣタグ２１とＩＣタグ２２の高さの差ｄｚを算出する。差ｄｚは、図５に示されるように、スケール１１３の基準位置を示す目盛と、指示部材１２３に示される目盛から読み取れる値、即ち固定部１１と可動部１２の距離を示す。送受信装置３０の表示部３４に、差ｄｚを表示することで、オペレータは、支持装置１０のスケール１１３を目視することなく、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置を確認することができる。
【００６４】
また、基準線とＩＣタグ２１，２２のＸ軸方向の距離Ｌは、設計値や実際にスケール等で計測した値を用いることができる。また、例えば、図１２に示されるように、ＩＣタグ２１，２２の鉛直下方にＩＣタグ２３を設けておき、Ａ地点及びＢ地点で、ＩＣタグ２３とも通信を行い、距離ｈ１，ｈ２の算出と同様の要領で、距離Ｌを算出することとしてもよい。
【００６５】
また、上記変形例１では、支持装置１０が鉛直方向（Ｚ軸方向）に配管を支持している場合について説明した。これに限らず、図１３に示されるように、支持装置１０がＺ軸と所定の角度をなす方向へ傾いている場合にも、支持装置１０の固定部１１と可動部１２の相対位置を測定することが可能である。以下、変形例２に係る相対位置の測定要領について説明する。
【００６６】
まず、図１３に示されるＡ地点とＢ地点で情報の送受信を行う。これにより、上述した手順で、基準線と、ＩＣタグ２１，２２の距離ｈ１，ｈ２を求めることができる。そして、次式（１１），（１２）を用いて、地表からＩＣタグ２１までの高さｚ１と、地表からＩＣタグ２２までの距離ｚ２とを算出する。なお、Ｌ１は、基準線とＩＣタグ２１のＸ軸方向の距離である。また、Ｌ２は、基準線とＩＣタグ２２のＸ軸方向の距離である。
【００６７】
【数５】
2020046205.tif 000007
【００６８】
【数６】
2020046205.tif 000008
【００６９】
ＩＣタグ２１の高さｚ１と、ＩＣタグ２２の高さｚ２を算出したら、高さｚ１から高さｚ２を減じて、ＩＣタグ２１とＩＣタグ２２の高さの差ｄｚを算出する。また、距離Ｌ１から距離Ｌ２を減じて、基準線とＩＣタグ２１，２２の距離の差ｄＬを算出する。そして、次式（１３）を用いて、ＩＣタグ２１とＩＣタグの変位ｙを算出する。
【００７０】
【数７】
2020046205.tif 000009
【００７１】
変位ｙは、図５に示されるように、スケール１１３の基準位置を示す目盛と、指示部材１２３に示される目盛から読み取れる値、即ち固定部１１と可動部１２の距離を示す。送受信装置３０の表示部３４に、変位ｙを表示することで、オペレータは、支持装置１０のスケール１１３を目視することなく、支持装置１０を構成する固定部１１と可動部１２の相対位置を確認することができる。
【００７２】
一般に、スプリングハンガーやコンスタントハンガー等の支持装置１０は、配管の熱変形により、固定部１１や可動部１２が傾くが、その範囲は４度以下になるように、配管の設計がなされる。このため、支持装置１０が傾斜することによる相対位置の計測誤差は、１〜２ｍｍ程度に抑制される。しかしながら、精度よく計測を行う場合等には、本変形例に係る要領で計測を行うことで、支持装置１０が傾斜したとしても、精度よく固定部１１と可動部１２の相対位置の計測が可能になる。
【００７３】
上述した変位ｙは、ＩＣタグ２１とＩＣタグ２２のＹ軸方向の距離が小さい場合には、三平方の定理から求められる式（１３）を用いることなく、三角関数を用いて算出することもできる。
【００７４】
例えば、図１４に示されるように、基準線に直交しＩＣタグ２１を通る直線ＬＮ１と、地表のなす角をθ１とし、基準線に直交しＩＣタグ２２を通る直線ＬＮ２と地表のなす角をθ２とする。この場合、θ１とθ２は、それぞれ次式（１４），（１５）で示される。したがって、直線ＬＮ１と直線ＬＮ２のなす角度は、Ψ（θ２−θ１）は、次式（１６）で示される。
【００７５】
【数８】
2020046205.tif 000010
【００７６】
【数９】
2020046205.tif 000011
【００７７】
【数１０】
2020046205.tif 000012
【００７８】
直線ＬＮ１と直線ＬＮ２を２辺とする三角形の周の長さＹは、距離ｙと、距離ｈ１，ｈ２の和（ｙ＋ｈ１＋ｈ２）で示される。そのため、距離ｙは、長さＹを用いると、次式（１７）で示される。
【００７９】
ｙ＝Ｙ−（ｈ１＋ｈ２）  …（１７）
【００８０】
ここで、長さＹは、次式（１８）で示される。したがって、変位ｙは、次式（１９）で示される。
【００８１】
【数１１】
2020046205.tif 000013
【００８２】
【数１２】
2020046205.tif 000014
【００８３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１  相対位置計測装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ  支持装置
１１  固定部
１１ａ  開口部
１１ｂ  開口
１２  可動部
１３  バネ
１４  ターンバックル
２０  送受信装置
２１，２２，２３  ＩＣタグ
３０  送受信装置
３１  ＣＰＵ
３２  主記憶部
３３  補助記憶部
３４  表示部
３５  入力部
３６  インタフェース部
３７  システムバス
３８  送信ユニット
３９  受信ユニット
１１１  吊ピース
１１１ａ  開口
１１３  スケール
１２１  棒状部
１２１ａ  雄ネジ部
１２２  フランジ部
１２３  指示部材
２００  構造物
２０１  ピース
２０５  連結部材
２０６  配管ホルダ
２１０  配管
２３０  ボルト
【図１】
2020046205.tif 000015
【図２】
2020046205.tif 000016
【図３】
2020046205.tif 000017
【図４】
2020046205.tif 000018
【図５】
2020046205.tif 000019
【図６】
2020046205.tif 000020
【図７】
2020046205.tif 000021
【図８】
2020046205.tif 000022
【図９】
2020046205.tif 000023
【図１０】
2020046205.tif 000024
【図１１】
2020046205.tif 000025
【図１２】
2020046205.tif 000026
【図１３】
2020046205.tif 000027
【図１４】
2020046205.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月17日(2019.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するため、本実施形態の相対位置測定装置は、構造物に固定される固定部材と、固定部材に移動可能に設けられ、配管に固定される可動部材と、を備える支持装置に用いられ、固定部材と可動部材との相対位置を測定する相対位置測定装置であって、第１タグ、第２タグ、及び、送受信装置を備える。第１タグは、固定部材に固定され、第２タグは、可動部材に固定される。送受信装置は、第１タグ及び第２タグの下方で前記第１タグ及び前記第２タグの鉛直方向の仮想線から離れて位置する基準線上の第１位置で、第１タグ及び第２タグへ電波を照射して、第１タグ及び第２タグから送信される送信情報を受信し、基準線上で、かつ第１位置とは異なる第２位置で、第１タグ及び第２タグへ電波を照射して、第１タグ及び第２タグから送信される送信情報を受信し、電波を照射してから送信情報を受信するまでの時間に基づいて、第１位置及び第２位置それぞれにおける第１タグまでの第１距離と、第２タグまでの第２距離と、を求め、第１距離、第２距離、及び第１位置と第２位置との間の距離を用いて、基準線から第１タグ及び第２タグまでの第３距離を演算し、第３距離と、第１タグ及び第２タグの鉛直方向の仮想線と基準線までの第４距離と、を用いて、前記相対位置を演算する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図５は、固定部１１の＋Ｘ側の面を示す図である。図５に示されるように、固定部１１には、開口部１１ａに沿って、長手方向をＺ軸方向とするスケール１１３が設けられている。スケール１１３には、Ｚ軸方向に所定ピッチに並ぶ目盛が設けられている。また、可動部１２を構成するフランジ部１２２には、固定部１１の開口部１１ａから突出し、先端がスケール１１３に重なる指示部材１２３が設けられている。指示部材１２３は、可動部１２とともに、スケール１１３の目盛に沿って移動する。このため、指示部材１２３に指示された目盛を目視することで、固定部１１と可動部１２の相対位置関係がわかる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
上記実施形態では、送受信装置３０が相対位置を示す差ｄｈを表示部３４に表示することとした。これに限らず、送受信装置３０は、相対位置の測定結果を補助記憶部３３に順次記憶させることとしてもよい。また、測定結果を、無線により別途設置されたサーバ等に送信することとしてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
上記実施形態では、送受信装置３０が相対位置を示す差ｄｈを表示部３４に表示することとした。これに限らず、差ｄｈが予め設定された閾値を超えているような場合には、オペレータに対して警報を出力することとしてもよい。警報の出力は、例えば、音声を発報したり、テキストを表示部３４に表示することなどが考えられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
例えば、図１４に示されるように、基準線に直交しＩＣタグ２１を通る直線ＬＮ１と、地表のなす角をθ１とし、基準線に直交しＩＣタグ２２を通る直線ＬＮ２と地表のなす角をθ２とする。この場合、θ１とθ２は、それぞれ次式（１４），（１５）で示される。したがって、直線ＬＮ１と直線ＬＮ２のなす角度Ψ（θ２−θ１）は、次式（１６）で示される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に固定される固定部材と、前記固定部材に移動可能に設けられ、配管に固定される可動部材と、を備える支持装置に用いられ、前記固定部材と前記可動部材との相対位置を測定する相対位置測定装置であって、
前記固定部材に固定される第１タグ、及び前記可動部材に固定される第２タグと、
前記第１タグ及び前記第２タグの下方で前記第１タグ及び前記第２タグの鉛直方向の仮想線から離れて位置する基準線上の第１位置で、前記第１タグ及び前記第２タグへ電波を照射して、前記第１タグ及び前記第２タグから送信される送信情報を受信し、前記基準線上で、かつ前記第１位置とは異なる第２位置で、前記第１タグ及び前記第２タグへ電波を照射して、前記第１タグ及び前記第２タグから送信される前記送信情報を受信し、前記電波を照射してから前記送信情報を受信するまでの時間に基づいて、前記第１位置及び前記第２位置それぞれにおける前記第１タグまでの第１距離と、前記第２タグまでの第２距離と、を求め、前記第１距離、前記第２距離、及び前記第１位置と前記第２位置との間の距離を用いて、前記基準線から前記第１タグ及び前記第２タグまでの第３距離を演算し、前記第３距離と、前記第１タグ及び前記第２タグの鉛直方向の仮想線と前記基準線までの第４距離と、を用いて、前記相対位置を演算する送受信装置と、
を備える相対位置測定装置。
【請求項２】
前記送受信装置は、
前記第１タグの鉛直方向の仮想線及び前記第２タグの鉛直方向の仮想線が重ならない場合には、それぞれの仮想線と前記基準線までの距離を用いて前記相対位置を演算する請求項１に記載の相対位置測定装置。
【請求項３】
前記送受信装置は、
異なる位置に設けられる第１受信部と、第２受信部と、を有し、
前記第１受信部が前記送信情報を受信するまでの時間に基づいて求めた前記第１タグまでの前記第１距離及び前記第２タグまでの前記第２距離と、
前記第２受信部が前記送信情報を受信するまでの時間に基づいて求めた前記第１タグまでの前記第１距離及び前記第２タグまでの前記第２距離と、を求め、
前記第１距離及び前記第２距離を用いて、前記可動部材の移動方向に対する前記相対位置を演算する請求項１又は２に記載の相対位置測定装置。
【請求項４】
前記送受信装置は、
前記第１距離と、前記第２距離と、前記第１位置と前記第２位置との距離を変数とするヘロンの公式を用いて演算した前記第３距離、及び、前記第４距離を変数とする三平方の定理又は三角関数を用いて前記相対位置を算出する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の相対位置測定装置。
【請求項５】
前記送受信装置は、
前記相対位置を一定の周期で繰り返し演算する請求項１から４のいずれか一項に記載の相対位置測定装置。
【請求項６】
前記第１タグ及び前記第２タグは、前記支持装置を特定するための特定情報を含む請求項１から５のいずれか一項に記載の相対位置測定装置。
【請求項７】
前記特定情報は、前記支持装置の位置又は名称を含む請求項６に記載の相対位置測定装置。
【請求項８】
複数の前記支持装置にそれぞれ設けられる１組の前記第１タグ及び第２タグと、
前記第１タグ及び前記第２タグそれぞれに電波を照射して、前記第１タグ及び前記第２タグから送信される送信情報を受信し、受信した前記送信情報に基づいて、前記支持装置ごとに前記相対位置を演算する送受信装置と、
を備える請求項６又は７に記載の相対位置測定装置。
【請求項９】
前記送受信装置は、
前記相対位置の演算結果に基づいて、前記可動部材と前記固定部材との距離が、予め設定された閾値を超えたと判断した場合に、警報を出力する請求項１から８のいずれか一項に記載の相対位置測定装置。
【請求項１０】
前記支持装置は、配管を支持するスプリングハンガー、コンスタントハンガー、防振器のいずれかである請求項１から９のいずれか一項に記載の相対位置測定装置。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2020046205.tif 000029
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2020046205.tif 000030