(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を支持し大まかにその位置を調整する支持手段と、材料の長さを検出する測定手段と、測定値を保存する記憶手段を含む制御装置とから成る、棒状材料を測定する装置において、
前記測定手段（１、１０３）は材料（５、１０１）の断面寸法を検出するセンサ手段（６、１０４）を装備し、
前記センサ手段（６、１０４）が、案内装置（９、３４、１０６）上に滑動可能に支持され且つ駆動手段（１３、３５、１１４、１３２）によって移動される測定ヘッド（７、１０５）を備え、
前記案内装置（９、３４、１０６）に対する前記測定ヘッド（７、１０５）の位置を検出するための経路測定手段（１０、３６、１０８、１１５）を備え、
縦方向案内装置（１０９）の縦方向と直角をなす平面内に横滑動体（１１０）および２つの直線案内装置（１１２、１１３）を設け、前記両直線案内装置のうちの第１案内装置（１１２）を前記縦方向案内装置（１０９）上に少なくとも縦方向に滑動可能に支持し、かつ測定ヘッド（１０５）を配置した前記両直線案内装置の内の第２案内装置（１１３）を前記第１直線案内装置（１１２）上に支持することを特徴とする材料寸法測定装置。
【請求項２】
前記センサ手段がレーザ・センサ（１０４）を装備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御装置が、断面を決定するために前記経路測定装置（１０、３６、１０８、１１５）の測定経路データを前記レーザ・センサ（１０４）のレーザ・ビーム測定信号と結合する評価装置から成ることを特徴とする請求項１ないし２の何れかに記載の装置。
【請求項４】
前記測定ヘッド（１０５）が前記第２直線案内装置（１１３）上に滑動可能に支持されかつ駆動手段によって駆動されること、および、前記第２直線案内装置（１１３）が前記第１直線案内装置（１１３）に沿って滑動自在に支持されかつ駆動手段（１３２）によって駆動されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
測定ヘッド（１０５）が第２直線案内装置（１１３）の下端部に固定され、第２直線案内装置（１１３）が横滑動体（１１０）に滑動可能に支持され、横滑動体が第１直線案内装置（１１２）に滑動可能に支持されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記経路測定装置は、縦方向案内装置に対する前記第１直線案内装置（１１２）の位置を検出する第１測定センサと、第１直線案内装置（１１２）に対する第２直線案内装置（１１３）の水平位置を検出する第２経路測定センサ（１１５）と、第２直線案内装置（１１３）に対する測定ヘッド（１０５）の位置、または第１直線案内装置（１１２）に対する第２直線案内装置（１１３）の垂直位置を検出する第３経路測定センサ（１０８）とを備えることを特徴とする請求項４または５記載の装置。
【請求項７】
前記経路測定装置は、エンコーダが結合された歯付ベルト・ドライブを備えることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
材料を支持し大まかにその位置を調整する支持手段と、材料の長さを検出する測定手段と、測定値を保存する記憶手段を含む制御装置とから成る、棒状材料を測定する装置において、
前記測定手段（１、１０３）は材料（５、１０１）の断面寸法を検出するセンサ手段（６、１０４）を装備し、
前記センサ手段（６、１０４）が、案内装置（９、３４、１０６）上に滑動可能に支持され且つ駆動手段（１３、３５、１１４、１３２）によって移動される測定ヘッド（７、１０５）を備え、
前記案内装置（９、３４、１０６）に対する前記測定ヘッド（７、１０５）の位置を検出するための経路測定手段（１０、３６、１０８、１１５）を備え、
測定ヘッド（１０５）を案内するために、材料の縦方向と直角をなす平面内に、少なくとも２つの回転アーム（１１７、１１８）を有する回転アーム案内装置（１１６）を設け、前記回転アーム案内装置を縦方向案内装置（１０９）上に縦方向に滑動可能に支持し、第１回転アーム（１１７）を材料支持手段（１０２）の縦方向に平行な第１軸を中心として縦方向案内装置（１０９）に対し回転可能とし、第２回転アーム（１１８）は前記支持手段（１０２）の縦方向に平行な第２軸を中心として前記第１回転アーム（１１７）に対し回転可能とすることを特徴とする装置。
【請求項９】
材料を支持し大まかにその位置を調整する支持手段と、材料の長さを検出する測定手段と、測定値を保存する記憶手段を含む制御装置とから成る、棒状材料を測定する装置において、
前記測定手段（１、１０３）は材料（５、１０１）の断面寸法を検出するセンサ手段（６、１０４）を装備し、
前記センサ手段（６、１０４）が、案内装置（９、３４、１０６）上に滑動可能に支持され且つ駆動手段（１３、３５、１１４、１３２）によって移動される測定ヘッド（７、１０５）を備え、
前記案内装置（９、３４、１０６）に対する前記測定ヘッド（７、１０５）の位置を検出するための経路測定手段（１０、３６、１０８、１１５）を備え、
測定ヘッド（１０５）を案内装置（１０６）に対して旋回させるために旋回手段（１１９）を設けることを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記測定ヘッド（１０５）は少なくとも２つの軸を中心に旋回可能であることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
旋回手段（１１９）は、それぞれ旋回軸を中心に２つの位置の間で９０°旋回可能な２つの直列接続した旋回部材（１２０、１２１）を備え、前記両旋回部材（１２０、１２１）の旋回軸が相互に直交するように前記旋回部材（１２０、１２１）を配置することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１２】
材料を支持し大まかにその位置を調整する支持手段と、材料の長さを検出する測定手段と、測定値を保存する記憶手段を含む制御装置とから成る、棒状材料を測定する装置において、
前記測定手段（１、１０３）は材料（５、１０１）の断面寸法を検出するセンサ手段（６、１０４）を装備し、
前記センサ手段（６、１０４）が、案内装置（９、３４、１０６）上に滑動可能に支持され且つ駆動手段（１３、３５、１１４、１３２）によって移動される測定ヘッド（７、１０５）を備え、
前記案内装置（９、３４、１０６）に対する前記測定ヘッド（７、１０５）の位置を検出するための経路測定手段（１０、３６、１０８、１１５）を備え、
前記測定ヘッド（１０５）を縦方向案内装置（１０９）上で、前記材料支持手段（１０２）の縦方向に滑動可能に案内することにより、センサ手段（１０４）は材料（１０１）の真直度を検出する装置。
【請求項１３】
材料を支持し大まかにその位置を調整する支持手段と、材料の長さを検出する測定手段と、測定値を保存する記憶手段を含む制御装置とから成る、棒状材料を測定する装置において、
前記測定手段（１、１０３）は材料（５、１０１）の断面寸法を検出するセンサ手段（６、１０４）を装備し、
前記センサ手段（６、１０４）が、案内装置（９、３４、１０６）上に滑動可能に支持され且つ駆動手段（１３、３５、１１４、１３２）によって移動される測定ヘッド（７、１０５）を備え、
前記案内装置（９、３４、１０６）に対する前記測定ヘッド（７、１０５）の位置を検出するための経路測定手段（１０、３６、１０８、１１５）を備え、
前記センサ手段（７）は第１案内装置（９）上に滑動可能に支持され且つ第１駆動手段によって駆動可能であり、前記第１案内装置（９）は第２案内装置（３４）上に滑動可能に支持されかつ第２駆動手段（３５）によって駆動可能であることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記センサ手段（６）はレーザ測定手段を含み、前記材料（５）の前表面（３）を走査するために、レーザ測定ビームの向きを変える変向装置を設けてなることを特徴とする請求項１，８，１２，１３の何れかに記載の装置。
【請求項１５】
前記レーザ測定手段の測定ヘッド（７）を、案内装置（９）上に滑動可能に支持され且つ駆動手段（１３）によって駆動可能な測定キャリッジ（８）上に配置し、材料（５）の前面（３）のレーザ走査中の前記測定ヘッド（７）の位置を検出するために測定装置（１０）を設けることを特徴とする請求項１，８，１２，１３の何れかに記載の装置。
【請求項１６】
前記案内装置（９）は、前記材料支持手段（１２）の支持面（１１）と規制面（２６）との交差軸に実質的に平行な軸を中心に旋回可能であり、前記案内装置（９）が第１位置のとき、測定キャリッジ（８）は前記支持手段（１２）上に支持された材料（５）の前表面の対角線に平行に駆動可能であり、前記案内装置（９）が第２位置のとき、支持手段（１２）の支持面（１１）と平行に駆動可能であることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
制御装置は、前記材料（５）の断面形状を決定するために、経路測定装置（１０）の測定経路データを前記レーザ測定手段のレーザ・ビーム測定信号と結合する演算装置を有することを特徴とする請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
駆動手段（１３）に、経路測定のためのエンコーダ（１０）を結合した歯付ベルト・ドライブ（１７）を設けることを特徴とする請求項１５ないし１７の何れかに記載の装置。
【請求項１９】
前記センサ手段（６）はレーザ測定手段から成り、前記材料（５）の前表面（３）を走査するためにレーザ測定ビームの向きを変える変向装置を設けることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項２０】
材料を支持し大まかにその位置を調整する支持手段と、材料の長さを検出する測定手段と、測定値を保存する記憶手段を含む制御装置とから成る、棒状材料を測定する装置において、
前記測定手段は、
基準点から前記支持手段上に支持された前記材料（５）の第１前表面までの前記材料の長手方向における距離を検出しかつ且つ前記材料（５）の断面寸法を検出する第１測定手段（１）と、
基準点から前記材料（５）の第１前表面に対置する第２前表面までの前記長手方向における距離を検出する第２測定手段（２）と、
を有し、
第１測定手段（１）は、
案内装置（９）上に滑動可能に支持され、かつ前記長手方向における前記材料（５）までの距離を検出する測定ヘッド（７）と、
前記材料（５）の断面寸法を検出するために、前記案内装置（９）に対する前記測定ヘッド（７）の位置を検出する経路測定手段（１０）と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記第２測定手段（２）は、前記支持手段（１２）の支持面（１１）と規制面（２６）との交差軸に実質的に平行に滑動可能に支持された測定キャリッジ（１４）と、この測定キャリッジ（１４）上に配置された触覚センサ（１８）と、前記測定キャリッジ（１４）を前記材料（５）の後表面（４）に向かって駆動する駆動手段（１５）と、前記測定キャリッジ（１４）の位置を検出する経路測定手段（１６）と、を有することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記駆動手段（１５）は、経路測定のためにエンコーダ（１６）を結合した歯付ベルト・ドライブから成ることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第２測定手段（２）は、基準点から一定距離に配置したレーザ測定ヘッド（２０）または超音波測定ヘッド（２４）を有するレーザ測定装置（１９）または超音波測定装置（２２）から成ることを特徴とする請求項２０ないし２２の何れか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２測定手段（２）は、前記支持手段（１２）の支持面（１１）と支え面（２６）の交差軸と直角をなす方向に前記材料（５）の後表面（４）を走査するために前記レーザまたは超音波測定ヘッド（２０、２４）を滑動可能に支持した案内装置（２１）を有することを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記材料支持手段は、材料（５）を横移動するコンベア手段（１２）であり、前記コンベア手段（１２）は押圧ボルト（２５）を取り付けたコンベアチェーン・ベルト（２３）を装備し、前記コンベアチェーン・ベルト（２３）は前記支持面（１１）を形成し、前記押圧ボルト（２５）は前記規制面（２６）を形成することを特徴とする請求項２０ないし２３の何れか１項に記載の装置。
【請求項２６】
材料の前表面に平行な平面内の２つの方向に移動可能で且つ材料の表面を検出可能のセンサと、このセンサの移動距離を記録する記録手段を用いることにより、棒状材料の断面寸法を測定する方法において、（ａ）センサを材料の表面の前の第１直線経路に沿って移動させ、この第１直線経路に沿った材料の表面の縁部の位置を検出し、（ｂ）検出された位置の平均値を取ることによって、前記第１直線経路に沿った材料表面の中心位置を計算し（ｃ）前記センサを、前記第１直線経路と直角をなす方向に伸長する第２直線経路に沿って、前記計算された中心位置を通過して移動させ、第２直線経路に沿った材料表面の縁部の位置を検出し、（ｄ）前記段階（ｃ）で検出された材料表面の縁部の位置から材料の高さを演算することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６の方法にして、
（ｅ）前記センサを、第１直線経路に平行であって、材料支持面から材料の高さの半分の距離の高さに位置する第３直線経路に沿って、材料表面の前方を通過して移動させ、
（ｆ）第３直線経路に沿った材料表面の縁部の位置を検出し、
（ｇ）段階（ｆ）で検出された位置から材料の幅を検出することを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２６の方法にして、
（ｈ）前記センサを、第１直線経路に平行であって、材料支持面から材料の高さの半分より少し高いか或いは少し低い高さに位置する第４直線経路に沿って、材料表面の前方を通過して移動させ、
（ｉ）第４直線経路に沿った材料表面の縁部の第１位置を検出し、
（ｊ）段階（ｉ）で検出された第１位置から、材料の断面形状が丸形か或いは矩形かを決定することを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２６の方法にして
（ｋ）前記センサを、材料の支持面および規制面に平行に、材料の前表面を通過して、複数回移動させ、
（ｌ）前記段階（ｋ）で得られた複数の測定データと、格納装置に格納された標準データとを比較し、材料の断面形状を決定することを特徴とする方法。
【請求項３０】
前記材料支持手段は材料（５）を横移動させるコンベア手段（１２）であり、前記コンベア手段（１２）は押圧ボルト（２５）を取り付けたコンベアチェーン・ベルト（２３）を装備し、前記コンベアチェーン・ベルト（２３）は前記支持面（１１）を形成し、前記押圧ボルト（２５）は前記規制面２６）を形成することを特徴とする請求項１，８，９，１２，１３，２０の何れかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、材料を支持しかつその位置を粗調整する支持手段と、材料の長さを検出する測定手段と、前記測定値を保存する記憶手段を含む制御装置と、を有する、材料、特に棒状材料の寸法を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＥ  ３３  １８  ４２０は、自動管理倉庫の内部に保存された棒材の長さを測定する装置を開示している。この装置では、棒材のそれぞれの長さは、管理倉庫コンピュータに保存される。従って、後の製造命令、例えばのこ盤での加工のために、その全長が加工される個々の材料に対応する適切な材料が、在庫管理コンピュータを利用して、他に依存せず独自に選択される。棒材の長さを決定するために、長さ測定装置は基準点から材料の前面までの距離を検知する。この長さ測定装置は、停止体（ストップ）と、この停止体から距離を置いて停止体に対置し、かつ停止体に相対的に移動可能であり、測定される棒材を停止体に押し付けるための滑動体（スライド）と、を有する。結果として得られる停止体から滑動体までの距離は、測定される材料の長さに対応し、それが管理倉庫コンピュータに保存され、それぞれの材料に割り当てられる。
【０００３】
しかし、この装置においては、測定のために棒材を所定の位置に運び込まなければならない、つまり固定停止体と接触させなければならないということ、および棒材を支持する支持手段が少なくとも棒材を縦方向に移動させることができなければならず、したがってそのように支持手段を構成しなければならない、という欠点がある。さらに、前記装置では、棒材の断面を測定したり、その真直度を決定することは不可能である。したがって、一方で、自動管理倉庫はむく（中実）の棒材と中空の棒材とを区別したり、あるいは断面が円形か矩形かを区別することができなかった。また、他方で、過度に曲がった棒材を製造工程に供給する可能性があった。そうした曲がった棒材では要求される形状誤差を達成することができず、また予め設定された制限値を越えると、棒材は保存工程中、または切断機械に供給されるときに損傷するおそれがある。
【０００４】
さらに、測定ロールを棒材に押し付け、前記棒材に沿って転がして、棒材の長さを決定する装置が知られている。この装置では、同時に、測定ロールの取付高さがＮＣ軸を介して検知され、材料の厚さが決定される。しかし、この装置には次の決定があった。第一に、決定できるのが高さだけであって、棒材の形状や幅を決定することができない。第二に、材料の表面が丸かったり平らであったり、あるいは滑らかであったり凸凹しているなど様々な状態であるため、および水平移動から垂直移動への遷移中に棒材端部で測定ロールが転動するために、棒材の長さを大きい誤差でしか決定できないという欠点を持つ。棒材の真直度も、この周知の装置では決定することができない。さらに、この装置でも、棒材の片側を停止体に押し付けなければならず、その結果、先述の欠点も生ずる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特定の製造命令に対する材料を選択するために、材料の寸法、形状を充分に正確に決定することができるように、上述の種類の装置を改良することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前記目的は、断面を検出するセンサ手段を有する測定手段を設けることにより達成される。有利な実施例では、前記測定手段にさらに、材料の真直度を検出するセンサ手段を設けて成る。
【０００７】
本発明の装置は特に、自動管理倉庫の内部で生成される製造命令に応じて、高い識別機能で、最適の材料を選択することができるという点で特徴付けられる。特に、貯蔵される材料はその長さに関して分類できるだけでなく、その断面およびその真直度に関しても区別することができるので、製造命令を、実質的に独立にかつ高効率で実行することができる。材料の長さの他に、例えば材料の高さ、幅、丸断面・矩形断面の区別、または真直度、それに中空体の場合には壁の厚さもそうであるが、記憶手段に保存されたこれらの測定値により、適切な材料を制御装置が在庫から選択し、これを加工機械に供給することが可能になる。またオペレータによって入力された誤ったデータは認識され、オペレータによるそうしたデータの入力を完全に補償することができる。
【０００８】
本発明の有利な態様では、前記センサ手段が、案内装置上に滑動可能に支持され駆動手段によって駆動可能な測定ヘッドを有し、かつ、案内装置に対する測定ヘッドの位置を検出する経路測定装置が設けられている。材料が支持手段上に支持されているとき、前記測定ヘッドが、測定すべき材料の表面に沿って移動する。前記経路測定装置は、測定ヘッドが走査中に移動する距離を検知し、それによって材料の長さ、幅、または高さなど、それぞれの幾何学的データを決定する。
【０００９】
有利な実施例では、前記測定ヘッドは、前記支持手段の縦方向に伸長する縦方向案内装置の上、およびこの縦方向案内装置と直角をなす平面内を、滑動可能に案内される。前記測定ヘッドはこうして、一方では、材料の縦方向における材料の長さまたは真直度を決定するために、材料の横表面を通過して案内し、他方では、縦方向と直角をなす方向の材料の断面を決定するために、材料の前表面を通過して案内される。
【００１０】
有利な態様では、材料は測定される方向にその位置を粗調整するだけでよく、厳密な位置決めは必要無い。この目的のため、センサ手段は、レーザ・センサを備えることが望ましい。そうすれば、さらに接触せずに材料を走査することができる。レーザ・センサは特に、測定ヘッドとレーザ・ビームが反射する物体の表面との間の距離を検出する。測定ヘッドが材料の前表面または横表面を通って案内される際に、レーザ・ビームの材料への衝突により、材料の輪郭の始まりに対応して第一の信号変化が生じる。その後の信号変化と同様に、材料の表面を通過する連続移動中の信号変化は、測定ヘッドから材料表面までの距離を決定するため、および材料の形状寸法を決定するために使用される。
【００１１】
有利な実施例によると、制御装置は経路測定装置からの測定経路データを、レーザ・センサからのレーザ・ビーム測定信号と結合して、材料の断面寸法および真直度を決定する計算装置を含む。
【００１２】
本発明の有利な実施例はまた、縦方向案内装置と直角をなす平面内の２つの直線案内装置を設けることによって得られる。２つの直線案内装置の最初の１つは、縦方向案内装置上に、少なくとも縦方向に滑動可能に支持されることが望ましく、また２番目の直線案内装置は、その上に測定ヘッドが配置される案内装置であり、縦方向案内装置と直角をなす平面内で２方向に滑動するように第１直線案内装置上に支持される。
【００１３】
前記のかわりに、測定ヘッドを第２直線案内装置上で滑動可能に案内し、かつこの第２直線案内装置を第１直線案内装置上で滑動可能に案内することもできる。また、前記第１直線案内装置を、縦方向案内装置上で縦方向と直角をなす平面内で滑動可能に案内すると共に、縦方向案内装置上で縦方向に滑動可能に案内することもできる。
【００１４】
このように測定ヘッドは、直線案内装置を駆動する個々の駆動手段をそれに対応して作動させれば、どの所望する方向にでも動かすことができる。特に、レーザ・センサの測定ヘッドは、材料の縦方向と直角をなす平面内で様々な方向に移動可能であり、幾つかの走査についての適宜のアルゴリズムに従って材料の断面形状を検出する。前記走査では、最初と最後の信号変化がそれぞれ測定され、その位置が決定される。高さや幅などの断面寸法の決定以外に、丸材と平材、あるいはむく材と中空材とを区別すること、また任意選択的に材料の壁の厚さを決定することができる。複雑な断面形状を有する材料の断面も、測定値を異形材データベースからのデータと比較することによって決定することができる。材料の前表面を走査した後、前記第１、第２直線案内装置を支持する横方向滑動体全体を縦方向案内装置に沿って移動し、レーザ・センサを使用して材料の横表面をその縦方向に走査し、一方で材料の長さを決定し、他方で材料の真直度および傾斜表面を決定する。
【００１５】
本発明の特に有利な実施例では、前記経路測定装置に、縦方向案内装置に対する第１直線案内装置の位置を決定する第１経路測定センサおよび、第１直線案内装置に対する第２直線案内装置の位置を検出する第２経路測定センサおよび／または、第２直線案内装置に対する測定ヘッドの位置を検出する第３経路測定センサを設ける。その結果、信号変化が生じる位置を厳密に検出することができ、かつ信号変化を生じる移動長さを厳密に決定することができるので、それらから導出されうる形状データを正確に計算することができる。さらに、材料の横表面を縦方向に走査するために、前記横方向滑動体が縦方向案内装置に沿って滑動するときに、測定ヘッドから材料表面までの距離を一定間隔で測定することができる。かくして、測定されたレーザ・データと関連測定経路データは、制御装置によって結合され、支持手段上の材料の真直度および傾斜位置が計算される。
【００１６】
本発明のさらに有利な実施例では、前記駆動手段に、エンコーダを結合した歯形ベルト・ドライブを設ける。測定ヘッドの位置は、エンコーダによって非常に正確に決定することができるので、材料の大きさおよび／または形状の測定は事実上誤りが無い。
【００１７】
本発明の好適な実施形態では、少なくとも２つの回動アーム（ピボット・アーム）により測定ヘッドを案内するために、縦方向と直角をなす平面内に、回動アーム案内装置を設ける。この回動アーム案内装置は、縦方向案内装置に縦方向に滑動可能に支持される。第１回動アームは、縦方向案内装置の縦方向に平行な第１の軸を中心に縦方向案内装置に対して旋回可能であり、第２回動アームは、縦方向案内装置の縦方向に同じく平行な第２の軸を中心に第１回動アームに対して回動可能である。上述の横方向滑動体案内装置の場合と同様に、こうした回動アーム案内装置は、材料の輪郭を検出するために、材料の前表面を通過するどの所望の方向にでも測定ヘッドを案内することができる。材料の長さを測定し、真直度を決定する際には、２つの回動アームにより横方向の所定位置に測定ヘッドが移動した後、回動アーム案内装置が縦方向案内装置に沿って移動する。このようにして、測定ヘッドは、材料の横表面に沿ってその縦方向に移動する。回動アーム・ロボットから類推されるように、２つの回動アームは個々の回動軸を中心にして駆動される。測定ヘッドの位置は、回動アームの相互に対する角位置を検知するセンサによって検知される。
【００１８】
本発明のさらに有利な実施例では、前記案内装置に対して前記測定ヘッドを旋回するための旋回手段（スウィング手段）が備えてある。この旋回手段により、材料の前表面および横表面の両方を走査するときに、センサ手段の測定ヘッドは常に、走査される表面部材と直角をなす姿勢に旋回される。したがって、材料表面により反射されるレーザ・ビームを最適に検出することができる。その際、前記案内装置は、センサ手段の測定ヘッドを空間内の所定位置に移動するだけでよく、向きつまり材料に対する測定ヘッドの角位置は旋回手段によって調整されるので、案内装置は旋回手段のおかげで非常に単純に構成することができる。
【００１９】
前記旋回手段により、材料の前表面および横表面を、単一センサ手段または単一測定ヘッドで走査することが可能になる。しかし、様々な方向の材料表面を異なる測定ヘッドで走査すべく、２つまたは一般に数個の測定ヘッドを案内装置上に設けることもできる。
【００２０】
本発明の好適な実施例では、測定ヘッドは２つの軸を中心に旋回可能である。測定ヘッドはこれにより、複雑な形状の材料の場合でも、走査される材料の表面部と直角をなす姿勢にまで旋回されることができるので、材料を数本の線に沿って走査することができる。
【００２１】
好適な実施例では、前記旋回手段は２つの直列接続された旋回部材を備え、各々が旋回軸を中心として２つの位置の間を９０°または１８０°旋回できるようにする。ここに前記旋回部材は、２つの旋回部材が相互に直角をなすように配置される。このような直列接続により、低価格で適切な精度を提供する圧縮空気調整手段など、標準化され、したがって安価な旋回手段の使用が可能になる。
【００２２】
本発明の他の有利な実施例では、基準点から、支持手段に支持された材料の第１前表面及びその反対側の第２前表面までの距離を検出するために、第１および第２測定手段が設けてある。
【００２３】
この実施例でも、材料はその向きについて大まかに位置調整するだけでよく、材料を測定する際、特に材料の長さを測定する際に、厳密な微細位置決めを省略することができる。
【００２４】
つまり、この実施例は特に、材料の厳密な位置決めの必要が無いということを特徴とし、これは大きい材料または重い材料の場合に特に有利である。従って、支持部材は材料の大まかな位置調整ができるように設計すればよい。さらに、材料の前面のレーザ走査中に、測定ヘッドの位置を検出するために、経路測定装置を設ける。測定ヘッドは、材料の前表面を通過するように案内される。レーザ・ビームが材料に衝突するときに、最初の信号変化が生じる。その後の信号変化と同様に、この信号変化は、測定手段および制御論理によって演算される。こうして、材料の前面を通過する連続移動中に、基準点から材料の前表面までの距離が決定され、材料の断面寸法が検出される。
【００２５】
前記案内装置は、支持手段の支持面と規制面の交差軸に実質的に平行な軸を中心として旋回可能であることが望ましい。したがって、案内装置の第１位置では、測定キャリッジは、支持手段に支持される材料の前表面の対角線に平行に移動可能であり、案内装置の第２位置では、支持手段の支持面に平行に駆動可能である。前表面の対角線に沿った第１走査により、制御装置は丸材と平材を区別することができる。平材の場合とは対照的に、丸材の場合には、支持手段の支持面と規制面との間の角部が材料で満たされない。これは、案内装置の第１位置で測定ヘッドが案内されてそこを通過するときに、最初の信号変化が、支持手段の支持面と規制面の交差軸から特定の距離でのみ生じることを意味する。制御装置はこのことを利用して、丸材と平材を区別する。
【００２６】
前記支持手段の支持面に平行な案内装置の第２位置では、材料の幅および壁の厚さを決定するために、測定キャリッジはレーザ測定ヘッドと共に、前表面を通過するように案内される。中空材または異形材については、測定値を制御装置によって記憶手段内の異形材データベースのサンプルと比較することができ、それによって輪郭を正確に決定することができる。
【００２７】
前記制御装置は、経路測定装置の測定経路データをレーザ測定手段のレーザ・ビーム測定信号と結合して、材料の断面寸法を決定するための演算装置を含むことが望ましい。その結果、走査中、材料にレーザ測定ビームが衝突したときの信号レベルの変化の発生場所を、経路測定装置の測定経路データと組み合わせて、特定することができ、それによって材料の断面を上記の態様で認識することができる。
【００２８】
本発明の別の有利な実施例では、センサ手段がレーザ測定手段を含み、また材料の前表面を走査するために、レーザ測定ビームを偏向するための偏向装置を設ける。したがって、材料の前表面はレーザ測定ビームの偏向によって走査されるので、レーザ測定手段を案内装置上に滑動可能に支持するように配置する必要が無く、レーザ測定手段を静止位置に配置すれば充分である。
【００２９】
本発明の有利な態様として、前記第２測定手段が、測定キャリッジ（測定往復台）上に配置した触覚センサを備える。この測定往復台は、支持手段の支持面と規制面の交差軸に実質的に平行に滑動可能に支持される。前記測定往復台を材料の前表面に向かって移動するための移動手段を設け、また測定往復台の位置を検出するための経路測定手段を設ける。前記測定往復台は、その上に配置された触覚センサと共に、材料の第２前表面に向かって、第２前表面に衝突して信号変化を生じるまで移動する。測定往復台の位置、したがって基準点から材料の第２前表面までの距離は、経路測定手段によって検出される。
【００３０】
前記移動手段は、経路測定のためにエンコーダが結合された歯付ベルト・ドライブを含むことが望ましい。すでに先に説明したように、測定往復台の経路はこうして非常に高い精度で測定され、その結果、材料の長さも非常に厳密に決定される。
【００３１】
本発明の別の有利な実施例は、前記第２測定手段が、基準点から一定の距離に配置されたレーザ測定ヘッドまたは超音波測定ヘッドを有するレーザ測定装置または超音波測定装置を含む。これは、装置を非常に単純で、したがって安価な種類にすることができるという理由で、有利である。
【００３２】
前記第２測定手段は、材料の前表面を支持手段の支持面と規制面の交差軸と直角をなす方向に走査するために、レーザまたは超音波測定ヘッドを滑動可能に支持する案内装置を含むことが望ましい。これにより測定ヘッドの移動中に、材料の前表面で信号変化が生じ、それによって基準点から前表面までの距離が制御装置で決定される。前記レーザ測定ビームによる材料の前表面の走査は、第１測定手段のレーザ測定手段で先に説明した偏向装置の場合と同様に、偏向装置を用いて実行することもできる。
【００３３】
本発明の好適な実施例では、支持手段は材料を横移送するコンベア手段であり、このコンベア手段は押圧ボルトが取り付けられたコンベアチェーン・ベルトを装備し、このコンベアチェーン・ベルトは支持面を形成し、押圧ボルトは規制面を形成する。これによれば材料の測定工程が、棒材を貯蔵庫から加工機械まで運搬する工程に直接組み込まれるので、特に有利である。すなわち、材料を測定するために別個の運搬段階を設ける必要が無いので、棒形の材料の貯蔵および取出しを高速かつ経済的に実行することができる。
【００３４】
本発明の別の有利な実施例では、測定ヘッドを支持する第１案内装置が第２案内装置に滑動可能に支持される。この装置では、第２案内装置上の第１案内装置の様々な位置におうじて、測定往復台は、支持手段の支持面から様々な距離で移動される。ここでは、支持面に沿った第１走査が支持面から所定の距離で実行され、これにより、材料寸法とは無関係に常に、測定ヘッドの信号変化が発生させられる。材料の断面とは関係無くつねに、測定ヘッドが案内され通過するときに生じる最初と最後の信号変化に基づき、制御装置は材料の前表面の中央垂線を決定することができる。
【００３５】
測定往復台は、第１案内装置を第２案内装置に沿って移動することによって、支持面と直角をなす方向にも駆動することができる。これにより、特に前に決定された中央垂線に沿った第２走査で、材料の高さを検出することが可能になる。この寸法は、丸材の場合には直径に対応する。さらに、第１および第２走査の測定結果の比較により、制御装置は、丸材と平材を区別することができる。第１走査中に最初と最後の信号変化が生じる測定点の距離が高さと等しいかそれ以上である場合、これは平材を意味する。平材は常にその幅広い側面を支持面上に支持されることからである。
【００３６】
複雑な材料の形状の場合、測定ヘッドは、支持面と平行に様々な距離で、および支持面と直角をなす方向に、材料の前表面に沿って数回案内される。測定値は、制御装置によって記憶手段内の異形材データベースのサンプルと比較することができ、それにより輪郭を厳密に決定することができる。
【００３７】
【実施例】
図１は、本発明の材料寸法測定装置の第１実施例を示す。支持手段１２は、横移送手段（横コンベア手段−−図示せず）の一部分を構成する。図４から明らかになるように、この横移送手段は、ピニオン２８と駆動装置（図示せず）によって駆動されるコンベアチェーン・ベルト２３を含み、材料５を支持する支持面１１を形成する。コンベアチェーン・ベルト２３は、そこに取り付けられた押圧ボルト２５を有し、規制面２６を形成する。材料５は、横移送手段で横移送中に、規制面２６上で大まかに位置調整される。コンベアチェーン・ベルト２３および押圧ボルト２５は、短い棒材や残材棒材などの短尺材料用に、材料の縦方向において、横移送手段の一方側にいくに従って徐々に近接して配置され、横移送手段の反対側にいくに従って徐々に大きい間隔で配置されている。
【００３８】
前記横移送手段は、材料、特に棒材を貯蔵場所から加工機械、特にのこ盤まで運搬するコンベア・システムの一部である。材料は加工後、少なくとも部分的に、すなわち切断された残材が再び貯蔵場所まで運搬される。
【００３９】
図１を参照するに、前記支持手段１２の両側に、第１測定手段１および第２測定手段２がその支持領域外側に配置される。前記第１測定手段１は、材料５の縦軸に対し移動不能であるが、第２測定手段２は、材料５の縦軸に実質的に平行に測定キャリッジ案内装置（測定往復台案内装置）２７上で移動可能な測定キャリッジ１４上に配置する。
【００４０】
前記第１測定手段１および第２測定手段２は、基準点から材料５の前表面（第１前表面）３および後表面（第２前表面）４までの距離をそれぞれ検出する。これらの距離は制御装置内で処理され、それによって材料５の長さＬ０が計算される。基準点から前表面３および後表面４までの距離を検出するために、固定された停止体などに材料５を押し付ける必要が無いので、支持手段１２上の材料５を、縦方向において任意の位置に位置決めでき、押圧ボルト２５上で大まかに位置ぎめされるだけでよい。
【００４１】
前記第１測定手段１は、案内装置９上に移動可能に支持されたセンサ手段６を含む（図２）。図２および図３に示すように、センサ手段６はレーザ測定手段上に配置し、このレーザ測定手段の測定ヘッド７は、歯付ベルト・ドライブ１７に取り付けられた測定キャリッジ８に配置される。前記測定ヘッド７は、従来のレーザ距離計を含む。前記歯形ベルト・ドライブ１７は駆動手段１３の一部であり、これによってレーザ測定手段の測定ヘッド７は案内装置９に沿って移動することができる。案内装置９は、支持手段１２の押圧ボルト２５の列に対して実質的に直角に配置されるので、レーザ測定手段の測定ヘッド７は、材料５の前表面３と平行に移動することができる。基準点から前表面３までの距離を検出するために、測定ヘッド７は前表面３を通過して案内される。材料５にレーザ測定ビームが衝突したときに、最初の信号変化が生じ、これが制御装置によって演算される。そして測定ヘッド７が材料５の前表面３を通過して移動する間に、基準点から前表面３までの距離が、制御装置によって決定される。
【００４２】
本発明の重要な特徴は、材料５の断面寸法を検出できることである。この目的のために、測定ヘッド７を取り付けた測定キャリッジ８をそれに沿って移動させることのできる案内装置９は、材料測定装置のフレーム２９上に回転可能に支持される。したがって、案内装置９は、チェーン・ベルト２３によって形成される支持面１１と押圧ボルト２５によって定義される規制面２６との交差軸と実質的に平行な軸を中心に、旋回することができる。すなわち、それは、旋回可能な案内装置９が第１角位置のときに、支持手段１２に支持された材料５の前面の対角線に沿って測定ヘッド７が移動するように旋回することができる。特に、図３から明らかなように、測定ヘッド７は、支持面１１に対し４５°の角度で実質的に移動することができる。案内装置９がこの角位置のときに、測定ヘッド７が案内装置９に沿って移動する間に、レーザ測定ビームは、支持面１１と規制面２６の間の角部を掃引する。これによって制御装置は、図５に示すように、記憶手段に保存された演算論理に従って、材料の丸材と平材とを区別することができる。丸材の場合には、平材とは対照的に、支持面１１と規制面２６の間の角部が材料で満たされていない。
【００４３】
レーザ測定ビームが材料に衝突したときに、最初または最後の信号変化、あるいはより一般的に信号レベルの変化を生じせしめる材料の輪郭がどこに存在するかを検出するために、測定ヘッド７を取り付けた測定キャリッジ８を移動せしめる駆動手段１３に、経路測定手段１０が設けられている。経路測定手段１０は、数値経路測定のために歯付ベルト・ドライブ１７に結合されたエンコーダを含む。かくして制御装置内で、経路測定手段１０からの測定データがレーザ測定手段からのレーザ・ビーム測定信号と結合され、材料５の断面寸法が決定される。
【００４４】
図５に示すように、支持面１１−規制面２６の交差軸と材料表面との間の経路ａでは測定ヘッド７で信号変化が生じない。この経路ａは、制御装置の演算論理が、材料５が丸材か平材かを認識する標識である。材料５が丸材の場合、経路ａの長さは零より大きい。これに対して、平材では、最初の信号変化は支持面１１のすぐ上、または材料曲率によってその少し上で生じる。したがって、経路測定手段１０では、ほぼ零に近い経路ａが検知される。次の信号変化が発生したとき、経路測定手段１０により経路Ｌが検知される。すでに述べたように支持面１１に対して約４５°をなす対応する角位置の変換により、経路Ｌは材料の高さＨを生じる。中空材の場合、壁の厚さｔも測定される。
【００４５】
材料５が平材の場合、材料の幅Ｗを決定するために、案内装置９は、支持面１１と平行な第２角位置にまで旋回される。この位置のとき、レーザ測定手段の測定ヘッド７は、支持面１１に平行に移動することができる。測定ヘッド７で信号変化が生じる、測定キャリッジ８の移動経路（移動距離）は、経路測定手段１０および制御装置によって材料の幅Ｗとして検知される。
【００４６】
同様に、材料の高さＨを対応する方法で直接に測定するため、あるいは前記第１位置で測定キャリッジ８の移動中に得られた測定データに基づく計算を確認するために、案内装置９を規制面２６と実質的に平行な第３角位置にまで旋回することができる。
【００４７】
材料５が中空異形材の場合、レーザ・ビーム測定信号は、制御装置によって測定経路データと組み合わされて、異形材データベースの形で記憶手段に保存されたパターン・データと比較される。材料５のそれぞれの輪郭はこれによって正確に決定される。
【００４８】
材料５が丸材から成る場合、通常は、案内装置９を前表面３の対角線に平行な第１位置にして、前表面３を通過するように測定ヘッド７を１回案内すれば充分である。材料５が過度に湾曲していたり、支持面１１上に材料５が正しく支持されていなかったり、あるいは支持面２６上における材料５の位置合わせが不十分であるなど、特殊な状況のため、制御装置は誤って平材が存在すると推定する場合がある。しかし、このように誤って推定した場合、支持面１１に平行な、案内装置９の第２位置で測定キャリッジ８を移動することによって、材料の幅Ｗの測定がさらに行なわれ、この追加の測定により修正が行なわれる。
【００４９】
前記第１測定手段１の反対側に配置される第２測定手段２は、図１に示すように、測定キャリッジ１４に配置した触覚センサ１８を含む。図４に示す用に、測定キャリッジ１４は、測定キャリッジ案内装置２７上に移動可能に支持された滑動体３０、および一端を滑動体３０にしっかりと固定されたアーム３１を含む。アーム３１の他端は、そこに配置された触覚センサ１８を有する。測定キャリッジ案内装置２７は支持面１１と規制面２６の交差軸に平行に伸長するので、第２測定手段２の測定キャリッジ１４は、支持手段１２上に載った材料５の縦軸に平行に移動することができる。測定キャリッジ１４を移動させるために駆動手段１５を設け、測定キャリッジ１４のそれぞれの位置は、経路測定手段１６によって検知する（図１）。駆動手段１５は、直接経路測定のためにエンコーダを結合した歯付ベルト・ドライブを含む。したがって、測定キャリッジ１４は非常に正確に移動され、かつ、その位置も非常に正確に検出される。
【００５０】
材料５の長さＬ０は、基準点から前表面３までの距離と、基準点から後表面４までの距離とを使用して計算される。この後者の距離を検出するために、測定キャリッジ１４を、測定キャリッジ案内装置２７に沿って材料５の後表面４に向かい、後表面４への衝突により触覚センサ１８が信号を発生するまで移動させる。なお第１および第２測定手段１、２のための基準点は同一であっても、相互に異なってもよい。
【００５１】
材料５が、様々なサイズを有する場合および支持手段１２上で様々な位置に置かれた場合にも、触覚センサ１８が後表面４に衝突できるように、図１に示すように、アーム３１の触覚センサ１８と材料５が支持される領域との間の位置に、測定キャリッジ１４のアーム３１に移動可能に支持される接触板３２を設ける。材料の後表面４に衝突すると、接触板３２はアーム３１およびそれに取り付けられた触覚センサ１８に押し付けられ、触覚センサ１８は信号を発生する。さらに、触覚センサ８が信号を発生しない位置へ、接触板３２を押付けるばね要素３３を、接触板３２とアーム３１との間に配置する。このばね要素３３は、接触板を非常にわずかな力で片寄らせるので、接触板３２が材料５の後表面４に衝突しても、材料５は変位することはない。
【００５２】
前記実施例では、触覚センサ１８を、スイッチング要素を組み合わせた機械的プローブとして設計したが、遮光器などを使用することも可能である。
【００５３】
本発明のこの実施例の基本的利点は、非常に大きい測定範囲を有することである。例えば、４００ｍｍから１０００ｍｍの棒材の長さを検出することができる。
【００５４】
図６、図７、図８は本発明の第２実施例を示し、その基本的要素は第１実施例の場合と同様である。第１実施例に類似した構造的部材は、同一符号を使用する。
【００５５】
例えば、第２実施例の装置は、支持面１１を形成するコンベアチェーン・ベルト２３および規制面２６を形成する押圧ボルト２５を有し、横コンベア手段の一部を構成する支持手段１２を含む（図７）。材料が載る支持領域外の支持手段１２の両側に、第１および第２測定手段１、２が設けられている。第１測定手段１は、上述の第１実施例の第１測定手段に相当し、基準点から材料５の前表面３までの距離を測定し、かつ材料５の断面寸法を検出するために使用される。
【００５６】
第２測定手段２は、基準点から一定距離の平面内に配置したレーザ測定ヘッド２０を有するレーザ測定装置１９を含む。第１測定手段１のレーザ測定手段と同様に、第２測定手段２のレーザ測定ヘッド２０は、押圧ボルト２５によって形成される規制面２６に対し直角に配置した案内装置２１上に、移動可能に配置される。したがって、レーザ測定装置１９のレーザ測定ヘッド２０は、材料５の後表面４と平行に移動することができる。
【００５７】
図７に示すように、第２測定手段２のレーザ測定ヘッド２０が、材料５の縦軸と直角をなす方向に案内され、材料５の後表面４を通過すると、レーザ測定ビームが材料５に反射するため、レーザ測定装置１９内で信号変化が起こり、それによって基準点から後表面４までの距離が検出される。
【００５８】
レーザ測定装置１９の代わりに、超音波測定ヘッド２４を備えた超音波測定装置（ソナーベロー）を使用することができる。
【００５９】
図８に示すように、案内装置２１は、支持手段１２の支持面１１と規制面２６の交差軸に実質的に平行な軸を中心に旋回可能である。したがって、材料５の後表面４を、第１測定手段１の場合と同様に様々な位置で走査することができ、材料５の断面寸法を第２測定手段２によって検出することができる。材料５の断面寸法の検出に関して、測定データに基づいて第１測定手段１によって決定された結果を検査することができ、第１および第２測定手段によって測定データに基づいて決定された結果間の平均値を形成することができる。
【００６０】
別の好適な実施例では、第１測定手段１および／または第２測定手段２は、測定ヘッドを支持手段に対し固定配置したレーザ測定手段を含む。この装置では、材料５の前表面３および後表面４を走査するために、レーザ測定ビームの向きを変える変向装置を設け、前面を走査し、輪郭を描き、そこから材料５の断面寸法を決定し、基準点から前表面３および後表面４までの距離を測定する。レーザ測定ビームを変向する変向装置は、例えば制御ミラーを含む。
【００６１】
材料の長さは、本発明の装置によって、材料を厳密に位置調整して停止体と接触する所定の位置に位置決めすることなく、検出することができる。さらに、本発明の利点は、棒材の長さ以外に、棒材の断面寸法も検出できることであり、したがって、材料の貯蔵および貯蔵された材料の加工機械への供給を、制御装置によって独立して制御することができる。
【００６２】
図９ないし図１１は本発明の第３実施例を示し、その基本的部品は第１実施例と同様であるので、同一符号を使用する。
【００６３】
図１０に示すように、第３実施例の装置は第２案内装置３４を有し、第１案内装置９はそれに沿って滑動可能に支持され、移動することができる。第２案内装置３４は実質的に矩形であり（図９）、そこに案内突起および溝が形成されており（図示せず）、また第１案内装置９にしっかりと接続されたＵ字形滑動体３７が第２案内装置３４の周囲を囲み、その上に滑動可能に支持されている。
【００６４】
図１０から明らかなように、測定ヘッド７は、前記構成により、第１案内装置９の様々な上下方向位置に応じて支持面１１から様々な距離で実質的に水平方向に案内され、材料の前表面３を通過する。測定ヘッド７は、第１案内装置９を第２案内装置３４に沿って移動することによって、支持面１１と直角をなし、規制面２６に平行な方向に案内され、前表面３を通過する。
【００６５】
材料５の断面寸法を検出するために、測定ヘッド７は、支持面１１から小さい距離にある第１案内装置９の第１位置に移動され、レーザ測定ビームが実質的に水平に材料５の前表面３を掃引する。前記第１経路測定手段１０は、レーザ測定ビームの材料５への衝突により、最初と最後の信号変化または一般的に信号レベルの変化が発生する位置すなわち、材料の輪郭が存在する位置を正確に検出する。制御装置は、第１経路手段１０によって決定された測定経路データを、レーザ測定手段７のレーザ・ビーム測定信号と結合し、これによって、最初と最後の信号変化の測定点間の中心、すなわち中央垂線を決定する。
【００６６】
第２走査では、測定ヘッド７は前に決定された中心に位置決めされ、第１案内装置９を第２案内装置３４に沿って移動することによって、レーザ測定ビームは、中央垂線に沿って材料５の前表面３上を案内される。
【００６７】
前記第２走査中に、材料の輪郭がある位置、或いはレーザ測定ビームが材料に衝突する際に最初または最後の信号変化が生じる位置を検出するために、第２案内装置３４に沿って第１案内装置９を移動せしめる第２駆動手段３５に、第２経路測定手段３６が設けられている。それによって決定される第１案内装置９の移動の経路は、材料５の高さＨに対応し、丸材の場合にはその直径Ｄに対応する。図１２に示すように、決定された高さＨを、支持面１１に平行な第１走査中に最初および最後の信号変化が起きた測定点の距離Ｍ、Ｗと比較することによって、平材と丸材を区別することができる。第１走査中の最初および最後の信号変化の測定点の距離Ｍ、Ｗが、高さＨと等しいかそれより大きい場合には、平材であると判断される。平材は常に支持面１１に幅広い面を載せるからである。
【００６８】
測定精度を高めるために、第３走査では、案内装置９を支持面１１から半分の高さ（１／２）Ｈに位置決めし、測定ヘッド７をその高さで支持面１１と平行に移動する。平材の場合には、こうして、材料５の丸くなった縁部によって生じうる、第１走査中における幅測定の不正確さが除去される。丸材の場合には、前記高さＨと、半分の高さ（１／２）Ｈでの第３走査で検出された幅Ｗとの平均値を取ることにより、高い精度で直径Ｄを決定することができる。
【００６９】
材料５が複雑で不規則な形状を持つ場合、支持面１１および規制面２６のそれぞれに平行な複数回の走査により多数の測定データを得る。これを、異形材データベースの形で記憶手段に保存されたモデル・データとの比較を通して、材料５のそれぞれの輪郭を正確に決定することができる。
【００７０】
図１３は、本発明の材料測定装置の第４実施例を示す。材料１０１は、横コンベア手段（詳細には図示せず）の一部分を構成する支持手段１０２上に配置される。図１４から明らかなように、前記横コンベア手段は、ピニオン１２６と駆動装置（図示せず）によって駆動するコンベアチェーン・ベルト１２５を含む。このコンベアチェーン・ベルト１２５は、支持ボルト１２７と共に、材料１０１を支持する支持面を形成する。コンベアチェーン・ベルト１２５には押圧ボルト１２８が取り付けられ、この押圧ボルト１２８は横コンベア手段で横移動中に材料１０１がその上で大まかに位置ぎめされる規制面を形成する。コンベアチェーン・ベルト１２５および押圧ボルト１２８は、短い棒材や残りの棒材などの短い材料用に、材料の縦方向において横コンベア手段の片側に向かって近接して配置され、反対側の端部に向かっては相互に大きい間隔で配置されることが望ましい。
【００７１】
前記横コンベア手段は、材料特に棒材を、貯蔵場所から加工機械まで運搬し、例えばのこ盤によって加工された後、少なくとも部分的に、つまりのこ盤によって切断された残部として貯蔵場所に再び戻すために運搬するコンベア・システムの一部である。
【００７２】
材料の形状を検出するために、符号１０３で概略的に示される測定手段が設けられている。測定手段１０３は、材料１０１の表面を走査するために、支持手段１０２に支持された材料１０１に対して移動可能なセンサ手段１０４を含む。この実施例では、センサ手段は、レーザ・ビーム１２９を放射し、それによって材料の表面を走査する測定ヘッド１０５を含むレーザ・センサ１０４によって形成されている。
【００７３】
測定ヘッド１０５は、符号１０６で概略的に示される案内装置上に移動可能に支持される。案内装置１０６は、支持手段１０２をその縦方向に、つまり材料１０１の縦方向にまたいで伸長し、支柱１３０に固定的に取り付けた縦方向案内装置１０９を有する。支柱１３０は適宜の方法で支持手段１０２の両側に固定される。
【００７４】
図１４に示すように、案内装置１０６はさらに、縦方向案内装置１０９に移動可能に支持され、横滑動体１１０を介して相互に接続された２つの直線案内装置１１２、１１４を含む。符号１１２で示される２つの直線案内装置のうちの第１直線案内装置は、これに固定的に取り付けられ、縦方向案内装置１０９に移動可能に支持された案内滑動体１３１を有する。案内滑動体１３１は実質的に矩形の輪郭に形成され、したがって縦方向案内装置１０９に沿って第１直線案内装置１１２を移動可能に案内する。
【００７５】
図１３から明らかなように、第１直線案内装置１１２は、駆動手段１０７によって縦方向案内装置１０９に沿って移動される。駆動手段１０７は、歯付ベルト・ドライブと、縦方向案内装置１０９に対する直線案内装置１１２の位置を正確に検出するために歯付ベルト・ドライブに結合されたエンコーダを含む。
【００７６】
図１４から明らかなように、横滑動体１１０は、第１直線案内装置１１２に沿って、材料１０１の縦方向に対し直交する方向に移動可能に、第１直線案内装置１１２上に支持される。駆動手段１３２は、歯付ベルト・ドライブを介して横滑動体１１０に接続され、制御信号に従ってこれを移動する。エンコーダ１１５は、第１直線案内装置１１２に対する横滑動体１１０の正確な位置を検知するために、駆動手段１３２に結合される。
【００７７】
第１直線案内装置１１２の縦方向と直角をなす方向に、横滑動体１１０は第２直線案内装置１１３を滑動可能に案内する。したがって、第２直線案内装置１１３は、横滑動体１１０と共に第１直線案内装置１１２に沿って水平方向へ、および独自に垂直方向へと、どちらにも移動可能である。第２直線案内装置１１３の垂直移動するために、歯付ベルト・ドライブと、横滑動体１１０に対する第２直線案内装置１１３の位置を検出すべく横滑動体１１０に結合されたエンコーダ１０８と、を含む他の駆動手段１１４が設けられる。
【００７８】
第１直線案内装置１１２は材料の縦軸に平行に移動可能な支持されている。従って、第２直線案内装置１１３は、棒状材料１０１の縦軸に直交する平面内の垂直および水平方向の移動可能性以外に、材料１０１の縦軸つまり図１４の図面の平面と直交する軸と平行に移動することもできる。したがって、第２直線案内装置１１３の下端部に配置したレーザ・センサ１０４の測定ヘッド１０５は、３次元曲線沿って、特に任意の方向を向いた直線に沿って移動することができ、材料１０１の種々の表面に沿って案内される。
【００７９】
図１３および図１４、ならびに図１８の概略図に示すように、測定ヘッド１０５は、旋回手段１１９を介して、第２直線案内装置１１３の下端部に接続されている。旋回手段１１９は、測定ヘッド１０５から出るレーザ・ビーム１２９がそれぞれ走査される材料の表面に垂直に衝突するように、第２直線案内装置１１３に対して測定ヘッド１０５を旋回せしめる。
【００８０】
図１８から明らかなように、測定手段１０３は特に、センサ手段１０４の測定ヘッド１０５が３つの軸方向に移動かつ旋回でき、材料１０１の前表面１３２および横表面１３３の両方を単一の測定ヘッド１０５で走査できると、いう点に特徴を有する。
【００８１】
材料１０１は、測定ヘッド１０５を材料１０１の様々な表面を通過して案内せしめる適宜の制御システムに従って測定される。
【００８２】
材料の自動貯蔵および取出しに関して重要なことは、材料１０１の断面形状を検知することである。この目的のために、最初に、材料１０１との衝突領域外の支持手段１０２の端部の基本位置へセンサ手段１０４を移動する。つまり、第１直線案内装置１１２を縦方向案内装置１０９に沿って、図１８にＸ方向と記されている縦方向に移動し、測定ヘッド１０５が材料１０１の前表面１３２の前部で案内可能となるようにする。
【００８３】
次に、旋回手段１１９により測定ヘッド１０５を、前表面１３２と直角をなす角位置にまで旋回する。つまり、測定ヘッド１０５から出るレーザ・ビーム１２９が縦方向Ｘと平行になるようにする。
【００８４】
次の段階で、測定ヘッド１０５を、材料１０１が支持されている支持面と平行に案内して、材料の前表面１３２を通過させる。つまり、横滑動体１１０が、第２直線案内装置１１３をその上に支持した状態で、第１直線案内装置１１２に沿ってＹ方向（図１８）に移動される。その結果、レーザ・ビーム１２９は、材料の前表面１３２に衝突する。図２０から明らかなように、これにより、測定ヘッド１０５が案内されて通過するときに、レーザ・センサ１０４の信号レベルに変化が生じる。したがって最初の信号変化は材料の輪郭の開始を意味し、信号レベルの降下に対応する最後の信号変化は、輪郭の終りを表わす。測定ヘッド１０５が材料１０１を通過して案内される際、エンコーダ１１５によって形成される経路測定装置が、信号レベルの変化が起きる測定ヘッド１０５のそれぞれの位置を検知する。
【００８５】
検出され測定された経路データは、制御装置（図示せず）の演算装置内で、レーザ・センサ１０４からのレーザ・ビーム測定信号と結合される。このようにして、制御装置はまず、材料の前表面１３２の（Ｙ方向の）中心を計算する。
【００８６】
次の段階で、横滑動体１１０を固定しこの横滑動体１１０に対して第２直線案内装置１１を移動することによって、測定ヘッド１０５が、前記決定された中心を通り材料の前表面１３２を通過して垂直方向に案内される。第２直線案内装置１１３の位置を示すエンコーダ１０８からのデータと、レーザ・センサ１０４からの信号との組合せに基づき、材料の高さＨがこの段階で制御装置によって計算される。
【００８７】
図１３および図１４に示す実施例では、第２直線案内装置１１３が横滑動体１１０および第１直線案内装置１１２に対して移動するが、第２直線案内装置１１３を横滑動体１０に対して静止させ、センサ手段１０４を旋回手段１１９と共に第２直線案内装置１１３に沿って移動させることもできる。直線案内装置のこうした態様を、図１８に線図で示す。同様に、縦方向案内装置１０９に対して第１直線案内装置１１２を移動可能とすることにより、案内装置のＹ方向の移動可能性を確保することも勿論可能である。その時、案内装置１１２を滑動可能に支持するために、横滑動体１１０のごとき横滑動体を案内滑動体１３１に設ける。
【００８８】
材料の高さＨが決定された後、測定ヘッド５は、Ｙ方向に材料の半分の高さ位置において水平方向に材料の前表面を通過して案内され、材料の幅Ｗを検知する。幅Ｗは、レーザ・ビーム測定信号とエンコーダ１１５の測定経路データの組合せに基づき、既述の方法に従って制御装置により計算される。
【００８９】
中空材の場合には、材料の前表面１３２を走査することによって、壁の厚さｔも計算される。さらに、制御装置は、図２０に示すように、記憶手段に保存された演算論理に従って、丸材と平材の区別を行なうことができる。平材とは対照的に、丸材の場合、コンベアチェーン・ベルト１２５および支持ボルト１２７によって形成される支持面と、押圧ボルト１２８によって形成される規制面との間にできる角部は、材料で満たされない。例えば、測定ヘッド１０５を、支持面から材料の高さの半分よりわずかに高いか或いは低い高さで、押圧ボルト１２８の支持面からＹ方向に水平に材料の前表面１３２を通過するように案内すると、押圧ボルトの規制面から所定の距離だけ離れた位置で最初の信号変化が起きる。したがって、制御装置はその材料１０１が丸材であると認識する。丸材と平材の区別を行なうために、他の移動経路を採用することもできる。
【００９０】
さらに、複雑で不規則な形状の材料の場合、支持面に平行（つまりＹ方向）、および規制面に平行（つまりＺ方向）に、多数の走査を行なうことにより、多数のデータを得ることができ、異形材データベースの形で記憶手段に保存されたモデル・データと比較することによって材料のそれぞれの輪郭を正確に決定することができる。
【００９１】
センサ手段１０４が材料１０１の断面を検知した後、旋回手段１１９により測定ヘッド１０５がＺ方向（図１８）を向けられ、測定ヘッド１０５から出るレーザ・ビーム１２９がＺ方向と平行になる。さらに、第１直線案内装置１１２および第２直線案内装置１１３は、測定ヘッド１０５を材料１０１上で、Ｙ方向の中心位置に位置決めする。第１直線案内装置１１２は次に、縦方向案内装置１０９に沿ってＸ方向に移動され、これにより測定ヘッド１０５は、材料１０１上を縦方向に上記の位置で案内される。Ｘ方向への移動中に、駆動手段１０７の歯付ベルト・ドライブに結合されたエンコーダは、最初の信号変化および最後の信号変化が発生する測定ヘッド１０５の位置を検出する。制御装置は、対応するレーザ・ビーム測定信号および測定経路データから、材料１０１の長さＬ０を計算する。
【００９２】
Ｘ−Ｚ面における材料の真直度および傾斜位置を決定するために、材料１０１の表面から測定ヘッド１０５までの距離を、Ｘ方向に移動中に、一定間隔で測定する。この目的のために、制御装置は演算装置を使用して、検出された距離を、駆動手段１０７に結合されたエンコーダによって決定される測定経路データと結合し、図２１に示すように、Ｘ−Ｚ面における材料の傾斜位置および真直度に対応する、材料の走査表面線の角位置および曲率を計算する。このような材料１０１の真直度を測定する場合、高精度の測定にとって特に有利な本実施例の利点は、縦方向案内装置１０９および２つの直線案内装置１１２、１１３を備えた案内装置１０６が門型構造を有すること、および直接経路測定のために歯付ベルト・ドライブにエンコーダが直接結合されていることである。
【００９３】
次の段階で、旋回手段１１９は、測定ヘッド１０５から出るレーザ・ビームがＹ方向に伸長するように、測定ヘッド１０５をＹ方向に旋回し、かつ、第２直線案内装置１１３は、測定ヘッド１０５を、材料１０１の半分の高さ位置で材料１０１の横方向に位置決めする。測定ヘッド１０５はこの位置でＸ方向に材料１０１を通過するように案内され、上述の方法でＸ−Ｙ面における棒材の真直度および傾斜位置を検出する。
【００９４】
図１５および図１６に示すように、測定ヘッド１０５を旋回する旋回手段１１９は、それぞれ２つの位置の間で旋回軸γおよびδを中心に９０°旋回できる２つの直列接続された旋回部材１２０、１２１を含む。第１旋回部材１２０は、保持ブラケット１３４によって、第２直線案内装置１１３の下端部に固定接続される。第１調整部材１２０の第１調整リング１３５は、旋回軸γを中心に９０°回転可能である。旋回軸γを中心に第１調整部材１２０によって第２調整部材１２１を旋回することができるように、第２調整部材１２１は、保持ブラケット１３６によって、第１調整部材１３５にしっかりと結合される。第２調整部材１２１は、軸δを中心に９０°回転可能な第２調整リング１３７を有する。リング１３７は、測定ヘッド保持手段１３８を介してそこに取り付けられた測定ヘッド１０５を有する。測定ヘッド１０５は、例えば圧縮空気によって、または回転磁界磁石によっても作動することのできる２つの旋回部材１２０、１２１の直列接続により、２つの軸γおよびδを中心に旋回可能である。この解決法は特に単純であるが、それにもかかわらず、適切な精度を確保する。なお、測定ヘッド１０５を３つの軸方向に旋回するように支持することもできる。
【００９５】
図１５および図１６と比較して、図１７Ａ、図１７Ｂ、および図１７Ｃは、旋回手段１１９の代替実施例を示し、ここでは、２つの直列接続した旋回部材２２０、２２１がピボット／旋回継手を形成する。第１旋回部材２２０は、水平軸Ａを中心に回転できるように、保持板１３９の横表面上に支持され、第２旋回部材２２１は、軸Ａと４５°の角度をなす軸Ｂを中心に回転するように、第１旋回部材２２０の傾斜表面２２０ａ上に支持される。この配列により、図１７Ａに示す旋回部材の位置で、レーザ・ビーム１２９は垂直方向に向けられ、第１旋回部材２２０がこの位置から９０°回転すると、レーザ・ビーム１２９は、図１７Ｂに示すように軸Ａに直交する第１水平方向まで回転し、この方向に向けられる。一方、第２旋回部材２２１を上記の位置から１８０°回転すると、レーザ・ビーム１２９は、図１７Ｃに示すように、軸Ａに平行な第２水平方向まで回転し、この方向に向けられる。なお保持板１３９は、第２直線案内装置１１３の下端部にしっかりと接続されていることに注意されたい。
【００９６】
本発明の上述の実施例では、非常に様々な大きさの材料を高い精度で測定することができる。例えば、図１８に概略的に示すように、８００ｍｍから最高６６００ｍｍまでの長さの棒材を支持手段１０２に置き、最大誤差１ｍｍで測定することができる。支持される長さｄも６６００ｍｍである。材料の高さＨおよびその幅Ｗはそれぞれ、最高３２０ｍｍとすることができる。ここで特に有利な特徴は、支持手段１０２上で材料を所定の位置に位置決めする必要が無く、特に停止体と接触させる必要が無く、材料の前表面を例えば１００ｍｍの許容誤差範囲内に位置決めするだけでよいことである。したがって、支持面上において材料の面倒な移動を行なう必要が無い。
【００９７】
２つの直線案内装置１１２、１１３を横滑動体１１０によって接続した、図１３および図１４による上述の実施例以外に、図１９に示すように、少なくとも２つの回転アーム１１７、１１８で測定ヘッドを、材料１０１の縦方向に直交する平面内で、つまり図１９のＸ方向に直交する平面内で案内する回転アーム案内装置１１６を設けることもできる。回転アーム案内装置１１６は、案内装置滑動体１３１（図１４参照）と同様に縦方向案内装置１０９上に滑動可能に支持された滑動体１４０によって、縦方向案内装置１０９上で縦方向つまりＸ方向に滑動可能に案内される。第１回転アーム１１７は、縦方向案内装置１０９の縦方向に平行な第１軸を中心として、滑動体１４０に対して回転可能に支持され、駆動手段（図示せず）によって回転される。第２回転アーム１１８は、第１回転アーム１１７上に支持され、同じくＸ軸に平行な第２軸を中心として、第１回転アーム１１７に対して回転される。なお第２回転アーム１１８を回転させる駆動手段および、第２回転アーム１１８に配置された測定ヘッド１０５の位置を検出すべく駆動装置に結合された経路測定センサは図示されない。測定ヘッド１０５は、上記実施例の一つに対応する旋回手段１１９を介して第２回転アーム１１８の下端部に接続され、測定ヘッド１０５は第２回転アーム１１８に対して旋回可能に支持される。
【００９８】
実質的に回転アーム・ロボットに対応する回転アーム案内装置１１６は、縦方向案内装置１０９上の可動支持体１４０および旋回手段１１９と共に、測定ヘッド１０５が任意の方向を向く様々な直線に沿って材料の表面を通過するように案内することを可能とする。材料の断面、長さ、および真直度は、図１３、図１４の実施例について説明した方法で検出されるので、反復する詳細な説明は省略する。
【００９９】
本発明による材料測定装置の上記実施例は、なかんずく、材料の断面および材料の長さの両方だけでなく、その真直度をも単純なセンサ手段によって検出することができるという点で、先行技術と区別される。繰り返しになるが、案内装置上に多数の（例えば３個の）測定ヘッドを配置し、測定ヘッドをそれに従って様々な走査方向に配向させることも可能であることを、もう一度指摘したい。そのような場合には、旋回手段を省くことができる。
【０１００】
以上の実施例では、材料の測定について、材料をのこ盤などの加工機械のローラ・コンベアに供給する横コンベア手段と組み合わせて説明した。測定手段の配列の位置に関しては、これはいうまでもなく一例にすぎない。測定は、例えばローラ・コンベア自体の内部で、つまり材料がローラ・コンベアに供給された後で、あるいは、材料貯蔵庫内、例えば丸材の片持ち式貯蔵庫（棚形貯蔵庫）で、あるいは、材料倉庫の外側で、材料倉庫に供給される材料を測定することによっても実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による材料測定装置の正面全体図である。
【図２】図１において矢印ＩＩで示す、前記第１測定手段の一部の側面図である。
【図３】図２に示された第１測定手段の一部の、３つの異なる旋回位置での側面図である。
【図４】図１において矢印ＩＶで示すコンベア手段の詳細図であり、コンンベア手段は、チェーン・ベルトおよび押しボルトを含み、材料は、押圧ボルトに接触してチェーン・ベルト上に載置されている。
【図５】図１の実施例による第１測定手段が２つの異なる旋回位置にあるときに、様々な材料の断面について、レーザ測定装置のレーザ測定ビームの信号レベルと、材料の前表面に対するレーザ測定装置の位置との関係を示すグラフ図である。
【図６】本発明の第２実施例による材料測定装置の部分上面図であり、第２測定手段は代替的にレーザ測定装置または超音波測定装置を含む。
【図７】図６において矢印ＶＩＩで示される、本発明の第２実施例の一部の側面図であり、コンベア手段は、チェーン・ベルトと押圧ボルトとを有し、材料は、押圧ボルトに接触してチェーン・ベルト上に静止している。
【図８】図６の実施例による様々な旋回位置の第２測定手段の側面図であり、この測定手段が支持面と平行な第１位置、材料の前表面の対角線と平行な第２位置、および規制面と平行な第３位置にある状態を示す。
【図９】本発明の第３実施例による材料測定装置の上面全体図である。
【図１０】図９に於いて矢印Ｘで示す前記第１測定手段の一部の側面図であり、この測定手段は、関連センサ手段、および第１、第２案内装置を含む。
【図１１】図１０に示される第１および第２案内装置の拡大側面図である。
【図１２】図９の実施例による第１案内装置が異なる旋回位置にあるときに、様々な材料の断面について、レーザ測定装置のレーザ測定ビームの信号レベルと、材料の前表面に対するレーザ測定装置の位置との関係を示すグラフ図である。
【図１３】本発明の第４実施例による材料測定装置の正面全体図である。
【図１４】図１３の本発明の実施例による、様々な位置にある案内装置に配置されたセンサ手段を含む材料測定装置の側面図である。
【図１５】図１３の実施例によるセンサ手段の測定ヘッドを旋回させる旋回手段の詳細側面図である。
【図１６】図１５に類似しているが、図１３の実施例による測定ヘッドが別の旋回位置にあるときの前記旋回手段の詳細図である。
【図１７】図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃは、図１３の実施例によるセンサ手段の測定ヘッドを旋回させる別の旋回手段の部分図であり、この旋回手段が様々な位置にある状態をそれぞれ側面図および正面図で示す。
【図１８】図１３の実施例による案内装置の運動形態を示す斜視全体線図である。
【図１９】本発明の第５実施例による材料測定装置の案内装置の運動形態を示す斜視線図である。
【図２０】図１３および図１９の実施例によるレーザ・センサが２つの異なる位置にあるときに、様々な材料の断面について、レーザ・センサのレーザ測定ビームの信号レベルと、材料の前表面に対するレーザ・センサの位置との関係を示すグラフ図である。
【図２１】図２０に類似しているが、図１３および図１９の実施例によるレーザ・センサが２つの異なる位置にある場合について、材料をその縦方向に走査するときのレーザ・センサのレーザ測定ビームの信号レベルと、レーザ・センサの位置との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  第１測定手段
２  第２測定手段
３  前表面
４  後表面
５  材料
６  センサ手段
７  測定ヘッド
８  測定キャリッジ
９  案内装置
１０  経路測定手段
１１  支持面
１２  支持手段
１３  駆動手段
１４  測定キャリッジ
１８  触覚センサ
２３  チェーン・ベルト
２７  キャリッジ案内装置
２８  ピニオン
１０３  測定手段
１０４  センサ手段
１０５  測定ヘッド
１０６  案内装置
１０９  縦方向案内装置
１１０  横滑動体
１１２  第１直線案内装置
１１３  第２直線案内装置
１２５  チェーン
１２７  支持ボルト
１２９  レーザ・ビーム
【図１】
0003602199.tif 000002
【図２】
0003602199.tif 000003
【図３】
0003602199.tif 000004
【図４】
0003602199.tif 000005
【図５】
0003602199.tif 000006
【図６】
0003602199.tif 000007
【図７】
0003602199.tif 000008
【図８】
0003602199.tif 000009
【図９】
0003602199.tif 000010
【図１０】
0003602199.tif 000011
【図１１】
0003602199.tif 000012
【図１２】
0003602199.tif 000013
【図１３】
0003602199.tif 000014
【図１４】
0003602199.tif 000015
【図１５】
0003602199.tif 000016
【図１６】
0003602199.tif 000017
【図１７】
0003602199.tif 000018
【図１８】
0003602199.tif 000019
【図１９】
0003602199.tif 000020
【図２０】
0003602199.tif 000021
【図２１】
0003602199.tif 000022