(57)【要約】【課題】  鋼管テストピースの寸法検査をする為の装置に関し、特にテストピースの中心を軸に回転させながら、鋼管テストピースの外径、内径、肉厚を測定することができる外径測定装置を提供する。【解決手段】  被測定物体である鋼管のテストピースをチャックで掴み、接触式変位センサの測定子をテストピースの内外面２点に接触させた状態でテストピースを回転させ、接触式変位センサの変位量を計測し、この数値をアンプユニットを介して演算装置に取り込み、鋼管のテストピースの外径、内径、及び肉厚を同時測定することを特徴とする接触式鋼管寸法測定装置。【選択図】    図１
2006153546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物体である鋼管のテストピースをチャックで掴み、接触式変位センサの測定子をテストピースの内外面２点に接触させた状態でテストピースを回転させ、接触式変位センサの変位量を計測し、この数値をアンプユニットを介して演算装置に取り込み、鋼管のテストピースの外径、内径、及び肉厚を同時測定することを特徴とする接触式鋼管寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管テストピースの寸法検査をする為の装置に関し、特にテストピースの中心を軸に回転させながら、鋼管テストピースの外径、内径、肉厚を測定することができる外径測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に鋼管の寸法検査は、図４に示されるような超音波式寸法測定装置を用いた非接触測定によって行われる。超音波式寸法測定装置の測定ヘッド１３は探触子１４、水ノズル１５から成り、その動作原理は、被測定物である鋼管１に対して水ノズル１５から水１６を噴射して水浸させた状態で、同じく鋼管１に向けて探触子１４から超音波パルス１７を発射し、それが鋼管の内外面に当ってエコー１８として返ってくるまでの時間を計測し、これを元に外径、内径、肉厚を演算出力するものである。この装置を用いた場合、高精度な測定が可能であるが、コスト高であり、また、メンテナンスが複雑といった問題点がある。
【０００３】
また、別の方法としては、接触式センサを用いて円筒形のワークの寸法を測定する装置が特開平１１−１１５３２１号公報（特許文献１）に記載されている。これは、ワークの内径または外径を対向する２点に測定子を接触させて計測する方法である。しかし、外径、内径を続けて測定する場合は、フィンガーをワークの大きさにあったものに交換する必要があり、作業性という面で問題点が残る。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１５３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする問題点は上記の従来の問題点を解決し、被測定物体である鋼管のテストピースを回転させながら、その外径、内径、肉厚を同時測定するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その発明の要旨とするところは、被測定物体である鋼管のテストピースをチャックで掴み、接触式変位センサの測定子をテストピースの内外面２点に接触させた状態でテストピースを回転させ、接触式変位センサの変位量を計測し、この数値をアンプユニットを介して演算装置に取り込み、鋼管のテストピースの外径、内径、及び肉厚を同時測定することを特徴とする接触式鋼管寸法測定装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
以上述べたように、本発明による標準テストピースを用いた測定結果より、従来のマイクロメータ手測定に代わる寸法測定方法として十分に信頼できるものと言え、オペレータの作業負荷の軽減に寄与することができる。また、従来の超音波式寸法測定装置に比べて導入コストが小さく、また、メンテナンスを殆ど必要としない為、維持コストについても低減が図れる。
【０００８】
以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図１は、接触式変位センサを用いた鋼管寸法測定装置の概略図である。被測定物体である鋼管のテストピース１の外面をチャック５で掴んで受台６を下降させる。次に、外径用変位センサ２ａの先端に取り付けられた測定子２ｂをテストピース１の外面１点に接触させ、別の内径用変位センサ３ａの測定子３ｂを先の外面接触点の内面１点に冶具４を介して接触させる。その状態でモータ７を駆動させるとベルト８で連結された回転板９と共にテストピース１もその回転軸を中心にして周回する。テストピース１の内外面に接触させた両変位センサ２ａ、３ａのスピンドル２ｃ、３ｃはテストピース１の形状に沿って伸縮し、そのスピンドル２ｃ、３ｃの変位量は、図２に示す本発明に係る接触式鋼管寸法測定装置のシステム全体構成図のように、アンプユニット１０を介して演算装置１１に取り込み、その内部にて鋼管のテストピース１の外径、内径、及び肉厚が演算処理を行い、その結果をタッチパネル１２上に出力表示するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本装置の機器構成、及び測定方法は既述の通りであるが、接触式変位センサの変位量を外径値に変換するには、標準テストピースを用いて補正値を算出して演算装置にて校正を行う必要がある。図３は、本装置によって外径を測定する場合の校正の説明図を示したものである。テストピース１の回転軸Ａを中心とし、変位センサ２ａのスピンドル２ｃが出限となる点を０点Ｎとする。この回転軸Ａと０点Ｎの位置が同じである場合は、変位センサの変位量Ｘがテストピースの半径Ｄ／２となって直ちに外径Ｄが求められるが、実際は両点の位置が異なる為に校正を行う必要がある。
【００１０】
校正には、規定の寸法に研削加工した標準テストピース１を用いる。この標準テストピース１を寸法測定器の中に装着し、外径用変位センサ２ａを標準テストピース１の外面に接触させると、外径用変位センサ２ａのスピンドル２ｃが収縮する。標準テストピース１の外径値Ｄは予め分かっている為、演算装置１１内で補正値αが求められる。実際のテストピースの外径測定では、変位センサの変位量Ｘに補正値αを加えればテストピースの外径値Ｄを求めることができる。
【００１１】
内径の場合は、接触式変位センサ３ａの測定子３ｂと冶具４を介しているだけで考え方は外径の場合と同じであり、肉厚ｔは外径値Ｄと内径値との差によって求められる。なお、実際には、テストピース１の回転軸Ａとテストピースの中心Ｃは縦横方向にずれＺが生じているが、この中心のずれＺは演算装置１１でフーリエ変換によって求められ、先の補正に加えて自動計算補正を実施する。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
実際の測定対象であるテストピースは、外径１５〜１１４ｍｍ、内径１２〜１０６ｍｍ、肉厚１５０〜２００ｍｍの継目無鋼管の一片である。また、今回採用した接触式変位センサ単体の仕様は、測定範囲６０ｍｍ、分解能０．００５ｍｍである。テストピースの範囲がセンサの測定範囲、即ちスピンドルの変位量を超える為、装置としては、大径用、小中径用の２種類を設計製作し、装置全体の測定精度の確認には研削加工した標準テストピースを用いて実測した。その結果、標準テストピース、外径３０ｍｍ、４５ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍの４つの寸法に対して±２／１００ｍｍ以内の数値を得ることができ、計３０回の繰り返し測定に対しても全く問題がなかった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に関わる接触式鋼管寸法測定装置の概略図である。
【図２】本発明に関わる接触式鋼管寸法測定装置のシステム全体構成図である。
【図３】本発明に関わる接触式鋼管寸法測定装置の校正の説明図である。
【図４】レーザ走査式寸法測定器の原理を示す図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  テストピース
２ａ  外径用変位センサ
２ｂ  外径用測定子
２ｃ  外径用変位センサスピンドル
３ａ  内径用変位センサ
３ｂ  内径用測定子
３ｃ  内径用変位センサスピンドル
４  冶具
５  チャック
６  受台
７  モータ
８  ベルト
９  回転板
１０  アンプユニット
１１  演算装置
１２  タッチパネル
１３  測定ヘッド
１４  探触子
１５  水ノズル
１６  水
１７  超音波パルス
１８  エコー
Ａ  回転軸
Ｃ  テストピース中心
Ｎ  接触式変位センサ出限
Ｄ  外径
Ｄ／２  半径
ｉ  内径
ｔ  肉厚
Ｘ  変位量
α  補正値
Ｚ  回転軸とテストピース中心のずれ
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人  弁理士    椎  名    彊
【図１】
2006153546.tif 000003
【図２】
2006153546.tif 000004
【図３】
2006153546.tif 000005
【図４】
2006153546.tif 000006