(57)【要約】【課題】温度変動に起因して生じる誤差の影響を低減可能な被測定管の外径測定装置等を提供する。【解決手段】外径測定装置１００は、第１部材１１〜第４部材１４を具備し、被測定管Ｐが挿通される矩形状の環状フレーム１と、エッジ検出センサ（２２ａ、２３ａ、２２ｂ、２３ｂ）を具備し、左右方向に移動可能に取り付けられた一対の測定ヘッド２ａ、２ｂと、第１スケール３及び第２スケール４と、演算装置５とを備える。演算装置は、第１スケールを用いて算出した各測定ヘッドの左右方向の距離と、第２スケールを用いて算出した各測定ヘッドの左右方向の距離と、第１部材から被測定管の中心Ｃまでの上下方向の距離と被測定管の中心から第２部材までの上下方向の距離との比と、エッジ検出センサによって検出された被測定管の左右のエッジ位置とに基づき、被測定管の外径を演算する。【選択図】図２
2019128203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向及び左右方向のうち、一方向に対向する第１部材及び第２部材、並びに、他方向に対向する第３部材及び第４部材を具備し、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、  
略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、前記環状フレームに対して前記他方向に移動可能に取り付けられた前記他方向一対の測定ヘッドと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材近傍での前記測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第１スケールと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第２部材に取り付けられ、前記第２部材近傍での前記測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第２スケールと、
演算装置と、
を備え、
前記演算装置は、前記第１スケールを用いて検出された位置から算出した前記第１部材近傍での前記一対の測定ヘッドの前記他方向の距離と、前記第２スケールを用いて検出された位置から算出した前記第２部材近傍での前記一対の測定ヘッドの前記他方向の距離と、前記第１部材から前記被測定管の中心までの前記一方向の距離と前記被測定管の中心から前記第２部材までの前記一方向の距離との比と、前記エッジ検出センサによって検出された略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置とに基づき、前記被測定管の外径を演算する、被測定管の外径測定装置。
【請求項２】
上下方向及び左右方向のうち、一方向に対向する第１部材及び第２部材、並びに、他方向に対向する第３部材及び第４部材を具備し、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、  
略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、前記他方向に移動可能な前記他方向一対の測定ヘッドと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の位置を検出するための第１スケールと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第２部材に取り付けられ、前記第２部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の位置を検出するための第２スケールと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第３部材に取り付けられ、前記被測定管の中心近傍での前記一対の測定ヘッドのうち一方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第３スケールと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第４部材に取り付けられ、前記被測定管の中心近傍での前記一対の測定ヘッドのうち他方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第４スケールと、
演算装置と、
を備え、
前記演算装置は、
前記第１スケールを用いて検出された位置から算出した前記第１部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の距離と、前記第２スケールを用いて検出された位置から算出した前記第２部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の距離と、前記第１部材から前記被測定管の中心までの前記一方向の距離と前記被測定管の中心から前記第２部材までの前記一方向の距離との比とに基づき、前記第３スケール及び前記第４スケールの前記他方向の距離を演算し、
前記第３スケールを用いて検出された前記一方の測定ヘッドの前記他方向の位置と、前記第４スケールを用いて検出された前記他方の測定ヘッドの前記他方向の位置と、前記演算した前記第３スケール及び前記第４スケールの前記他方向の距離と、前記エッジ検出センサによって検出された略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置とに基づき、前記被測定管の外径を演算する、
被測定管の外径測定装置。
【請求項３】
前記第１スケール及び前記第２スケールは、高精度リニアエンコーダである、
請求項１に記載の被測定管の外径測定装置。
【請求項４】
前記第１スケール、前記第２スケール、前記第３スケール及び前記第４スケールは、高精度リニアエンコーダである、
請求項２に記載の被測定管の外径測定装置。
【請求項５】
前記エッジ検出センサは、前記一方向に対向する照明手段及び撮像手段を備え、前記照明手段から照射された光のうち、前記被測定管に遮られずに通過した光を前記撮像手段で検出することで、前記被測定管のエッジ位置を検出する、
請求項１から４の何れかに記載の被測定管の外径測定装置。
【請求項６】
上下方向及び左右方向のうち、一方向に対向する第１部材及び第２部材、並びに、他方向に対向する第３部材及び第４部材を具備し、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、  
略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、前記他方向に移動可能な前記他方向一対の測定ヘッドと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材近傍での前記測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第１スケールと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第２部材に取り付けられ、前記第２部材近傍での前記測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第２スケールと、
を備える外径測定装置を用い、
前記第１スケールを用いて検出した位置から、前記第１部材近傍での前記一対の測定ヘッドの前記他方向の距離を算出する第１の測定ヘッド間距離算出工程と、
前記第２スケールを用いて検出した位置から、前記第２部材近傍での前記一対の測定ヘッドの前記他方向の距離を算出する第２の測定ヘッド間距離算出工程と、
前記エッジ検出センサによって、略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出工程と、
前記第１の測定ヘッド間距離算出工程で算出した距離と、前記第２の測定ヘッド間距離算出工程で算出した距離と、前記第１部材から前記被測定管の中心までの前記一方向の距離と前記被測定管の中心から前記第２部材までの前記一方向の距離との比と、前記エッジ検出工程で検出した前記被測定管のエッジ位置とに基づき、前記被測定管の外径を演算する演算工程と、
を含む、被測定管の外径演算方法。
【請求項７】
上下方向及び左右方向のうち、一方向に対向する第１部材及び第２部材、並びに、他方向に対向する第３部材及び第４部材を具備し、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、  
略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、前記環状フレームに対して前記他方向に移動可能に取り付けられた前記他方向一対の測定ヘッドと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の位置を検出するための第１スケールと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第２部材に取り付けられ、前記第２部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の位置を検出するための第２スケールと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第３部材に取り付けられ、前記被測定管の中心近傍での前記一対の測定ヘッドのうち一方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第３スケールと、
前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第４部材に取り付けられ、前記被測定管の中心近傍での前記一対の測定ヘッドのうち他方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第４スケールと、
を備える外径測定装置を用い、
前記第１スケールを用いて検出した位置から、前記第１部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の距離を算出する第１の部材間距離算出工程と、
前記第２スケールを用いて検出した位置から、前記第２部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の距離を算出する第２の部材間距離算出工程と、
前記第３スケールを用いて前記一方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出する第１の測定ヘッド位置検出工程と、
前記第４スケールを用いて前記他方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出する第２の測定ヘッド位置検出工程と、
前記エッジ検出センサによって、略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出工程と、
前記第１の部材間距離算出工程で算出した距離と、前記第２の部材間距離算出工程で算出した距離と、前記第１部材から前記被測定管の中心までの前記一方向の距離と前記被測定管の中心から前記第２部材までの前記一方向の距離との比とに基づき、前記第３スケール及び前記４スケールの前記他方向の距離を演算する第１演算工程と、
前記第１の測定ヘッド位置検出工程で検出した前記一方の測定ヘッドの位置と、前記第２の測定ヘッド位置検出工程で検出した前記他方の測定ヘッドの位置と、前記第１演算工程で演算した距離と、前記エッジ検出工程で検出した前記被測定管のエッジ位置とに基づき、前記被測定管の外径を演算する第２演算工程と、
を含む、被測定管の外径演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油井管のねじ径など、被測定管の外径を測定する装置及び方法に関する。特に、本発明は、温度変動に起因して生じる誤差の影響を低減可能な被測定管の外径測定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油井管などの管の端部同士を連結する方法として、管の端部の外周面にねじ部（雄ねじ部）を形成してねじ付き管とし、一対のねじ付き管の各ねじ部（雄ねじ部）を、内周面にねじ部（雌ねじ部）が形成された継手にそれぞれ締結することで、管の端部同士を連結する方法が用いられている。
管の端部に形成されたねじ部の寸法精度が低いと、継手との締結状態が緩み、管同士の連結が解除されて脱落したり、管内部に流れる流体が外部に漏洩するおそれがある。特に油井管の場合には、近年の油井環境の過酷化に伴い、ねじ部の寸法精度や品質保証レベルに対する要求が年々厳格化している。
【０００３】
品質保証の対象となるねじ部の寸法として、ねじ部の外径であるねじ径が挙げられる。ねじ径には、例えば、ねじ山径、ねじ底径、ピッチ径（ねじ山とねじ谷の中間位置での外径）等が含まれる。また、シール部や母材など、ねじ部周辺の外径を含めて、ねじ径と称する場合もある。さらに、ランアウト、ランイン、ねじテーパ、シールテーパなどを算出する上で必要な外径を含めて、ねじ径と総称する場合もある。
【０００４】
上記のような油井管のねじ径を測定可能な装置として、特許文献１に記載の装置が提案されている。
特許文献１に記載の装置は、油井管１７を挟んで対向配置された上下方向に延びる一対の測定装置本体４１と、各測定装置本体４１の下端が取り付けられて各測定装置本体４１を支持し、各測定装置本体４１を接近、離隔させるために移動させる一対のＸステージ４２とを備えている。そして、測定装置本体４１は、所定の光学系（レーザ４１１、ビーム走査器４１２、レンズ４１３、集光レンズ４１４及び受光素子４１５）を用いた、いわゆる光投影法によって、油井管１７のエッジを検出する。特許文献１に記載の装置において、油井管１７のねじ径は、スケールを用いて検出したＸステージ４２の変位（測定装置本体４１の位置）と、測定装置本体４１によって検出したエッジ位置とに基づき演算される（特許文献１の第１０頁第８行〜第１３頁第１３行、第７図、第８図等）。
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の装置では、測定装置４１によって油井管１７のエッジ位置を検出する位置（油井管１７のねじ径を測定する位置。油井管１７の中心）と、測定装置本体４１の位置を検出する位置（Ｘステージ４２の設置位置）との間に上下方向のオフセット（アッベオフセット）が生じている。例えば、特許文献１に記載の装置を用いて測定する油井管１７の最大ねじ径が４５０ｍｍであるとすれば、このアッベオフセットは、数百ｍｍ程度にならざるを得ない。
後述のように、本発明者らが鋭意検討したところ、特許文献１に記載のような数百ｍｍ程度のアッベオフセットを有する装置を用いた場合、温度変動に起因して、測定ヘッドが上下方向から僅かに傾いたとしても（油井管１７の中心での各測定ヘッドの左右方向の離間距離と、測定ヘッドの下端での各測定ヘッドの左右方向の離間距離との差が僅かであったとしても）、アッベオフセットに起因した測定ヘッドの位置測定誤差（アッベ誤差）が生じ、油井管のねじ径測定精度が悪化することが分かった。
【０００６】
上記の問題は、油井管のねじ径測定に限るものではなく、広く被測定管の外径を測定する場合に共通して生じる問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１１８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するべくなされたものであり、温度変動に起因して生じる誤差の影響を低減可能な被測定管の外径測定装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、第１の手段として、上下方向及び左右方向のうち、一方向に対向する第１部材及び第２部材、並びに、他方向に対向する第３部材及び第４部材を具備し、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、前記環状フレームに対して前記他方向に移動可能に取り付けられた前記他方向一対の測定ヘッドと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材近傍での前記測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第１スケールと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第２部材に取り付けられ、前記第２部材近傍での前記測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第２スケールと、演算装置と、を備え、前記演算装置は、前記第１スケールを用いて検出された位置から算出した前記第１部材近傍での前記一対の測定ヘッドの前記他方向の距離と、前記第２スケールを用いて検出された位置から算出した前記第２部材近傍での前記一対の測定ヘッドの前記他方向の距離と、前記第１部材から前記被測定管の中心までの前記一方向の距離と前記被測定管の中心から前記第２部材までの前記一方向の距離との比と、前記エッジ検出センサによって検出された略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置とに基づき、前記被測定管の外径を演算する、被測定管の外径測定装置を提供する。
【００１０】
以下、上下方向及び左右方向のうち、一方向が上下方向で、他方向が左右方向である場合を例に挙げて説明する。
本発明の第１の手段に係る外径測定装置は、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、略一方向から見た被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、環状フレームに対して他方向（左右方向）に移動可能に取り付けられた他方向（左右方向）一対の測定ヘッドとを備えている。例えば、各測定ヘッドは、第１部材及び第２部材の間に嵌合し、略一方向（上下方向）に延びる柱状の部材（ビーム）に、照明手段及び撮像手段を備えたエッジ検出センサを取り付けた構造として構成されており、ビームが他方向（左右方向）に移動可能となるように構成されている。
すなわち、本発明の第１の手段に係る外径測定装置は、特許文献１に記載の装置と同様に、被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサ（特許文献１では、所定の光学系）を具備し、他方向（左右方向）に移動可能な一対の測定ヘッドを備えている。ただし、本発明の第１の手段に係る外径測定装置は、特許文献１に記載の装置と異なり、一対の測定ヘッドが、第１〜第４部材を具備する環状フレームに、他方向（左右方向）に移動可能に取り付けられている。
【００１１】
また、本発明の第１の手段に係る外径測定装置は、環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、環状フレームの第１部材（例えば、環状フレームの上部に位置する部材）に取り付けられた第１スケールを備えている。同様に、環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、環状フレームの第２部材（例えば、環状フレームの下部に位置する部材）に取り付けられた第２スケールを備えている。すなわち、本発明の第１の手段に係る外径測定装置は、特許文献１に記載の装置と同様に、スケールを備えているものの、特許文献１に記載の装置と異なり、一方向（上下方向）に対向する一対のスケールを備えている。これにより、特許文献１に記載の装置のように測定ヘッドの一方向一端（下端）での測定ヘッドの他方向（左右方向）の位置を検出するだけではなく、第１スケールを用いて、第１部材近傍（例えば、上端）での測定ヘッドの他方向（左右方向）の位置を検出し、第２スケールを用いて、第２部材近傍（例えば、下端）での測定ヘッドの他方向（左右方向）の位置を検出可能である。
なお、環状フレームが金属材料から形成されている場合、第１スケール及び第２スケールは、金属材料よりも熱膨張率が小さい石英ガラス等の低熱膨張材から形成される。好ましくは、第１スケール及び第２スケールとして、形成された目盛をレーザ光を用いて読み取るタイプの高精度リニアエンコーダが用いられる。例えば、マグネスケール社製の「Laserscale」を用いると好適である。
【００１２】
さらに、本発明の第１の手段に係る外径測定装置は、被測定管の外径を演算する演算装置を備えている。演算装置は、被測定管の外径を演算するに際し、第１スケールを用いて検出された位置から算出した第１部材近傍（例えば、上端）での一対の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離を用いる。前述のように、第１スケールを用いて各測定ヘッドの第１部材近傍（例えば、上端）での位置を検出すれば、検出した各測定ヘッドの位置に基づき、一対の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離を算出可能である。この際、第１部材が温度変動によって熱膨張（又は熱収縮）したとしても、第１スケールの熱膨張率は小さいため、各測定ヘッドの位置を精度良く検出可能であり、ひいては、一対の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離を精度良く算出可能である。同様にして、演算装置は、被測定管の外径を演算するに際し、第２スケールを用いて精度良く検出された位置から精度良く算出した第２部材近傍（例えば、下端）での一対の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離を用いる。
【００１３】
また、演算装置は、被測定管の外径を演算するに際し、第１部材から被測定管の中心までの一方向（上下方向）の距離と被測定管の中心から第２部材までの一方向（上下方向）の距離との比を用いる。環状フレームに対する被測定管の挿通位置を予め設定しておけば、上記の比は既知である。例えば、被測定管の中心と環状フレームの中心とが略一致するように被測定管の挿通位置を設定するのであれば、上記の比は１となる。上記の比は、予め演算装置に記憶させておけばよい。
【００１４】
演算装置は、算出した第１部材近傍（例えば、上端）での一対の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離と、算出した第２部材近傍（例えば、下端）での一対の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離と、上記の比とに基づき、幾何学演算を行うことで、被測定管の中心における一対の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離を算出可能である。この幾何学演算によって一対の測定ヘッドの距離を算出する位置と、エッジ検出センサによって被測定管のエッジ位置を検出する位置とは、一方向（上下方向）について、双方共に被測定管の中心に一致するため、アッベオフセットを十分に抑制できる。このため、演算装置は、被測定管の中心において算出した一対の測定ヘッドの距離と、エッジ検出センサによって検出した被測定管のエッジ位置とに基づき、被測定管の外径を精度良く演算することができる。
すなわち、演算装置は、第１部材近傍（例えば、上端）での一対の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離と、第２部材近傍（例えば、下端）での一対の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離と、第１部材から被測定管の中心までの一方向（上下方向）の距離と被測定管の中心から第２部材までの一方向（上下方向）の距離との比と、エッジ検出センサによって検出された略一方向（上下方向）から見た被測定管のエッジ位置とに基づき、温度変動に起因して生じる誤差の影響が低減された状態で、被測定管の外径を精度良く演算可能である。
【００１５】
上記の説明では、上下方向及び左右方向のうち、一方向が上下方向で、他方向が左右方向である場合を例に挙げたが、本発明の第１の手段に係る外径測定装置によれば、一方向が左右方向で、他方向が上下方向である場合も同様に、被測定管の外径を精度良く演算可能である。
【００１６】
また、前記課題を解決するため、本発明は、第２の手段として、上下方向及び左右方向のうち、一方向に対向する第１部材及び第２部材、並びに、他方向に対向する第３部材及び第４部材を具備し、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、前記他方向に移動可能な前記他方向一対の測定ヘッドと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の位置を検出するための第１スケールと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第２部材に取り付けられ、前記第２部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の位置を検出するための第２スケールと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第３部材に取り付けられ、前記被測定管の中心近傍での前記一対の測定ヘッドのうち一方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第３スケールと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第４部材に取り付けられ、前記被測定管の中心近傍での前記一対の測定ヘッドのうち他方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第４スケールと、演算装置と、を備え、前記演算装置は、前記第１スケールを用いて検出された位置から算出した前記第１部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の距離と、前記第２スケールを用いて検出された位置から算出した前記第２部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の距離と、前記第１部材から前記被測定管の中心までの前記一方向の距離と前記被測定管の中心から前記第２部材までの前記一方向の距離との比とに基づき、前記第３スケール及び前記第４スケールの前記他方向の距離を演算し、前記第３スケールを用いて検出された前記一方の測定ヘッドの前記他方向の位置と、前記第４スケールを用いて検出された前記他方の測定ヘッドの前記他方向の位置と、前記演算した前記第３スケール及び前記第４スケールの前記他方向の距離と、前記エッジ検出センサによって検出された略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置とに基づき、前記被測定管の外径を演算する、被測定管の外径測定装置を提供する。
【００１７】
以下、上下方向及び左右方向のうち、一方向が上下方向で、他方向が左右方向である場合を例に挙げて説明する。
本発明の第２の手段に係る外径測定装置は、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、略一方向（上下方向）から見た被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、他方向（左右方向）に移動可能な他方向（左右方向）一対の測定ヘッドとを備えている。例えば、各測定ヘッドは、環状フレームとは別体で、略一方向（上下方向）に延びる柱状の部材（ビーム）に、サイドアームと、照明手段及び撮像手段を備えたエッジ検出センサとを取り付けた構造として構成されており、サイドアームを移動させることで、測定ヘッド全体が他方向（左右方向）に移動可能となるように構成されている。
すなわち、本発明の第２の手段に係る外径測定装置も、特許文献１に記載の装置と同様に、被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサ（特許文献１では、所定の光学系）を具備し、他方向（左右方向）に移動可能な一対の測定ヘッドを備えている。ただし、本発明の第２の手段に係る外径測定装置は、特許文献１に記載の装置と異なり、一対の測定ヘッドが、第１〜第４部材を具備する環状フレームとは別体に設けられている。
【００１８】
また、本発明の第２の手段に係る外径測定装置は、環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、環状フレームの第１部材（例えば、環状フレームの上部に位置する部材）に取り付けられた第１スケールを備えている。同様に、環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、環状フレームの第２部材（例えば、環状フレームの下部に位置する部材）に取り付けられた第２スケールを備えている。そして、第１スケールを用いて、第１部材近傍（例えば、上端）での第３部材（例えば、環状フレームの左部に位置する部材）及び第４部材（例えば、環状フレームの右部に位置する部材）の他方向（左右方向）の位置を検出し、第２スケールを用いて、第２部材近傍（例えば、下端）での第３部材及び第４部材の他方向（左右方向）の位置を検出可能である。
また、本発明の第２の手段に係る外径測定装置は、環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、環状フレームの第３部材（例えば、環状フレームの左部に位置する部材）に取り付けられた第３スケールを備えている。同様に、環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、環状フレームの第４部材（例えば、環状フレームの右部に位置する部材）に取り付けられた第４スケールを備えている。そして、第３スケールを用いて、被測定管の中心近傍での一方の測定ヘッドの他方向（左右方向）の位置を検出し、第４スケールを用いて、被測定管の中心近傍での他方の測定ヘッドの他方向（左右方向）の位置を検出可能である。
なお、環状フレームが金属材料から形成されている場合、第１〜第４スケールは、金属材料よりも熱膨張率が小さい石英ガラス等の低熱膨張材から形成される。好ましくは、第１〜第４スケールとして、形成された目盛をレーザ光を用いて読み取るタイプの高精度リニアエンコーダが用いられる。例えば、マグネスケール社製の「Laserscale」を用いると好適である。
【００１９】
さらに、本発明の第２の手段に係る外径測定装置は、被測定管の外径を演算する演算装置を備えている。演算装置は、被測定管の外径を演算するに際し、第１スケールを用いて検出された位置から算出した第１部材近傍（例えば、上端）での第３部材及び第４部材の他方向（左右方向）の距離を用いる。前述のように、第１スケールを用いて第３部材及び第４部材の第１部材近傍（例えば、上端）での位置を検出すれば、検出した第３部材及び第４部材の位置に基づき、第３部材及び第４部材の他方向（左右方向）の距離を算出可能である。この際、第１部材が温度変動によって熱膨張（又は熱収縮）したとしても、第１スケールの熱膨張率は小さいため、第３部材及び第４部材の位置を精度良く検出可能であり、ひいては、第３部材及び第４部材の他方向（左右方向）の距離を精度良く算出可能である。同様にして、演算装置は、被測定管の外径を演算するに際し、第２スケールを用いて精度良く検出された位置から精度良く算出した第２部材近傍（例えば、下端）での第３部材及び第４部材の測定ヘッドの他方向（左右方向）の距離を用いる。
【００２０】
また、演算装置は、被測定管の外径を演算するに際し、第１部材から被測定管の中心までの一方向（上下方向）の距離と被測定管の中心から第２部材までの一方向（上下方向）の距離との比を用いる。環状フレームに対する被測定管の挿通位置を予め設定しておけば、上記の比は既知である。例えば、被測定管の中心と環状フレームの中心とが略一致するように被測定管の挿通位置を設定するのであれば、上記の比は１となる。上記の比は、予め演算装置に記憶させておけばよい。
【００２１】
演算装置は、算出した第１部材近傍（例えば、上端）での第３部材及び第４部材の他方向（左右方向）の距離と、算出した第２部材近傍（例えば、下端）での第３部材及び第４部材の他方向（左右方向）の距離と、上記の比とに基づき、幾何学演算を行うことで、被測定管の中心における第３部材及び第４部材の他方向（左右方向）の距離を算出可能である。第３スケールは第３部材に取り付けられ、第４スケールは第４部材に取り付けられているため、例えば、第１部材及び／又は第２部材が温度変動によって熱膨張（又は熱収縮）することで、第３部材及び／又は第４部材が傾いた場合、これに伴って、第３スケール及び／又は第４スケールも移動することになる。上記のように、演算装置は、被測定管の中心における第３部材及び第４部材の他方向（左右方向）の距離を算出可能であるため、この算出結果に基づき、第３スケール及び第４スケールの他方向（左右方向）の距離を演算可能である。
【００２２】
第３スケールを用いて一方の測定ヘッドの他方向（左右方向）の位置を検出する位置と、第４スケールを用いて他方の測定ヘッドの他方向（左右方向）の位置を検出する位置と、エッジ検出センサによって被測定管のエッジ位置を検出する位置とは、いずれも被測定管の中心近傍であるため、アッベオフセットを十分に抑制できる。このため、演算装置は、第３スケールを用いて検出された一方の測定ヘッドの他方向（左右方向）の位置と、第４スケールを用いて検出された他方の測定ヘッドの他方向（左右方向）の位置と、演算した第３スケール及び第４スケールの他方向（左右方向）の距離と、エッジ検出センサによって検出された略一方向（上下方向）から見た被測定管のエッジ位置とに基づき、温度変動に起因して生じる誤差の影響が低減された状態で、被測定管の外径を精度良く演算可能である。
【００２３】
上記の説明では、上下方向及び左右方向のうち、一方向が上下方向で、他方向が左右方向である場合を例に挙げたが、本発明の第２の手段に係る外径測定装置によれば、一方向が左右方向で、他方向が上下方向である場合も同様に、被測定管の外径を精度良く演算可能である。
【００２４】
本発明の第１手段及び第２手段に係る外径測定装置が備えるエッジ検出センサは、光投影法によって被測定管のエッジ位置を検出するセンサであることが好ましい。具体的には、エッジ検出センサは、前記一方向に対向する照明手段及び撮像手段を備え、前記照明手段から照射された光のうち、前記被測定管に遮られずに通過した光を前記撮像手段で検出することで、前記被測定管のエッジ位置を検出することが好ましい。
【００２５】
また、前記課題を解決するため、本発明は、上下方向及び左右方向のうち、一方向に対向する第１部材及び第２部材、並びに、他方向に対向する第３部材及び第４部材を具備し、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、前記環状フレームに対して前記他方向に移動可能に取り付けられた前記他方向一対の測定ヘッドと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材近傍での前記測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第１スケールと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第２部材に取り付けられ、前記第２部材近傍での前記測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第２スケールと、を備える外径測定装置を用い、以下の各工程を含む、被測定管の外径演算方法としても提供される。
（１）第１の測定ヘッド間距離算出工程：前記第１スケールを用いて検出した位置から、前記第１部材近傍での前記一対の測定ヘッドの前記他方向の距離を算出する。
（２）第２の測定ヘッド間距離算出工程：前記第２スケールを用いて検出した位置から、前記第２部材近傍での前記一対の測定ヘッドの前記他方向の距離を算出する。
（３）エッジ検出工程：前記エッジ検出センサによって、略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出する。
（４）演算工程：前記第１の測定ヘッド間距離算出工程で算出した距離と、前記第２の測定ヘッド間距離算出工程で算出した距離と、前記第１部材から前記被測定管の中心までの前記一方向の距離と前記被測定管の中心から前記第２部材までの前記一方向の距離との比と、前記エッジ検出工程で検出した前記被測定管のエッジ位置とに基づき、前記被測定管の外径を演算する。
【００２６】
さらに、前記課題を解決するため、本発明は、上下方向及び左右方向のうち、一方向に対向する第１部材及び第２部材、並びに、他方向に対向する第３部材及び第４部材を具備し、被測定管が挿通される矩形状の環状フレームと、略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出するエッジ検出センサを具備し、前記他方向に移動可能な前記他方向一対の測定ヘッドと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の位置を検出するための第１スケールと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第２部材に取り付けられ、前記第２部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の位置を検出するための第２スケールと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第３部材に取り付けられ、前記被測定管の中心近傍での前記一対の測定ヘッドのうち一方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第３スケールと、前記環状フレームよりも熱膨張率が小さい材料から形成され、前記第４部材に取り付けられ、前記被測定管の中心近傍での前記一対の測定ヘッドのうち他方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出するための第４スケールと、を備える外径測定装置を用い、以下の各工程を含む、被測定管の外径演算方法としても提供される。
（１）第１の部材間距離算出工程：前記第１スケールを用いて検出した位置から、前記第１部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の距離を算出する。
（２）第２の部材間距離算出工程：前記第２スケールを用いて検出した位置から、前記第２部材近傍での前記第３部材及び前記第４部材の前記他方向の距離を算出する。
（３）第１の測定ヘッド位置検出工程：前記第３スケールを用いて前記一方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出する。
（４）第２の測定ヘッド位置検出工程：前記第４スケールを用いて前記他方の測定ヘッドの前記他方向の位置を検出する。
（５）エッジ検出工程：前記エッジ検出センサによって、略前記一方向から見た前記被測定管のエッジ位置を検出する。
（６）第１演算工程：前記第１の部材間距離算出工程で算出した距離と、前記第２の部材間距離算出工程で算出した距離と、前記第１部材から前記被測定管の中心までの前記一方向の距離と前記被測定管の中心から前記第２部材までの前記一方向の距離との比とに基づき、前記第３スケール及び前記４スケールの前記他方向の距離を演算する。
（７）第２演算工程：前記第１の測定ヘッド位置検出工程で検出した前記一方の測定ヘッドの位置と、前記第２の測定ヘッド位置検出工程で検出した前記他方の測定ヘッドの位置と、前記第１演算工程で演算した距離と、前記エッジ検出工程で検出した前記被測定管のエッジ位置とに基づき、前記被測定管の外径を演算する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、温度変動に起因して生じる誤差の影響が低減された状態で、被測定管の外径を精度良く演算可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の外径測定装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る外径測定装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図３】第１実施形態に係る外径測定方法の概略フローを示す図である。
【図４】図２に示す外径測定装置の熱膨張前後の状態を模式的に示す図である。
【図５】図２に示す演算装置が実行する演算内容を説明する説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る外径測定装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図７】第２実施形態に係る外径測定方法の概略フローを示す図である。
【図８】図６に示す外径測定装置の熱膨張前後の状態を模式的に示す図である。
【図９】図６に示す演算装置が実行する演算内容を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
最初に、従来の外径測定装置を用いた場合の測定精度を評価した結果について説明する。
【００３０】
＜従来の外径測定及び測定精度の評価＞
図１は、従来の外径測定装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は温度変動前の状態を示す図であり、図１（ｂ）は温度変動後の状態を示す図である。
図１に示すように、従来の外径測定装置１００’は、特許文献１に記載の装置に近似した構成を有し、被測定管Ｐを挟んで左右方向に対向配置された一対の測定ヘッド２ａ、２ｂを備えている。
測定ヘッド２ａは、上下方向（Ｚ方向）に延びるビーム２１ａ、及び、ビーム２１ａに取り付けられ略上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置（図１の左側のエッジ位置）を光投影法によって検出するエッジ検出センサ（照明手段２２ａ、撮像手段２３ａ）を具備する。エッジ検出センサは、照明手段２２ａから照射された光のうち、被測定管Ｐに遮られずに通過した光を撮像手段２３ａで検出することで、被測定管Ｐのエッジ位置を検出する。測定ヘッド２ａの下端は、ステージ（可動部７１、固定部７２）の可動部７１に取り付けられており、基台９に取り付けられた固定部７２に対して可動部７１が左右方向（Ｙ方向）に移動することで、測定ヘッド２ａは被測定管Ｐの外径に応じて左右方向に移動可能である。
同様に、測定ヘッド２ｂは、上下方向に延びるビーム２１ｂ、及び、ビーム２１ｂに取り付けられ略上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置（図１の右側のエッジ位置）を検出するエッジ検出センサ（照明手段２２ｂ、撮像手段２３ｂ）を具備する。エッジ検出センサは、照明手段２２ｂから照射された光のうち、被測定管Ｐに遮られずに通過した光を撮像手段２３ｂで検出することで、被測定管Ｐのエッジ位置を検出する。測定ヘッド２ｂの下端は、ステージ（可動部７１、固定部７２）の可動部７１に取り付けられており、基台９に取り付けられた固定部７２に対して可動部７１が左右方向に移動することで、測定ヘッド２ｂは被測定管Ｐの外径に応じて左右方向に移動可能である。
【００３１】
また、従来の外径測定装置１００’は、取付治具８によって基台９に取り付けられたスケール（精度１μｍ以下の高精度リニアエンコーダ）４を備え、このスケール４を用いて、一対の測定ヘッド２ａ、２ｂ（一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの下端）の左右方向の位置が検出される。
具体的には、一対の測定ヘッド２ａ、２ｂと共に左右方向に移動するステージの可動部７１に取り付けられた読取装置６によってスケール４の目盛が読み取られることで、一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の位置が検出される。
【００３２】
外径測定装置１００’は、スケール４を用いて検出された一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の位置から算出した一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の距離と、エッジ検出センサ（照明手段２２ａ、２２ｂ、撮像手段２３ａ、２３ｂ）によって検出された略上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置とに基づき、被測定管Ｐの外径を演算する。
【００３３】
以上に説明した構成を有する外径測定装置１００’を用いて被測定管Ｐの外径（具体的には、外径６０ｍｍの油井管のねじ径）を測定する試験を行った。図１（ａ）に示すアッベオフセット（被測定管Ｐの中心Ｃとスケール４との上下方向の距離）は、外径４５０ｍｍまでのねじ径を測定することを前提とする装置構成になっているため、約５００ｍｍに設定した。上記の試験において、短期的（１０分〜１時間程度）な外径測定値の再現性は１．１μｍと良好な結果であった。しかしながら、１週間のオーダーでは、７０μｍの変動が生じた。
この７０μｍの変動が生じた原因について本発明者らが鋭意検討したところ、外径測定値の変動と、外径測定装置１００’（基台９）の温度の変動（約１０℃）との間に相関があることが分かった。また、図１（ｂ）に示すように、測定ヘッド２ａが上下方向から僅かに（０．００５°オーダー）傾いていることが分かった。測定ヘッド２ａが傾いたのは、雰囲気温度の変化やステージ（可動部７１）の駆動モータ（図示せず）の発熱等に起因して、測定ヘッド２ａ内で温度分布が生じたり、測定ヘッド２ａと他の部材との熱膨張（熱収縮）の差が生じることで、測定ヘッド２ａに歪角度変動が生じたことが原因であると推定される。
測定ヘッド２ａが上下方向から０．００５°傾いた場合、アッベオフセットが５００ｍｍであれば、アッベ誤差として、スケール４の読取値に５００ｍｍ×ｔａｎ（０．００５°）＝４４μｍの変動が生じることになる。したがい、７０μｍの変動が生じた主たる原因は、アッベオフセットに起因したアッベ誤差であると考えられる。
したがい、後述の本実施形態に係る外径測定装置は、温度変動に起因して生じる誤差の影響を低減可能な構成としている。
【００３４】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る外径測定装置及び外径測定方法について説明する。
図２は、本発明の第１実施形態に係る外径測定装置の概略構成を模式的に示す図である。
図２に示すように、第１実施形態に係る外径測定装置１００は、上下方向（Ｚ方向）に対向する第１部材１１及び第２部材１２、並びに、左右方向（Ｙ方向）に対向する第３部材１３及び第４部材１４を具備し、被測定管（例えば、油井管等のねじ付き管）Ｐが挿通される矩形状の環状フレーム１を備えている。本実施形態の環状フレーム１は、金属材料（例えば、アルミニウム）から形成されている。
【００３５】
また、外径測定装置１００は、被測定管Ｐに対して左側に配置され、第１部材１１及び第２部材１２の間に、ステージ（可動部７１及び固定部７２）を介して摺動可能に嵌合し、略上下方向に延びる柱状の部材であるビーム２１ａ、及び、ビーム２１ａに取り付けられ略上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置（左側のエッジ位置）を光投影法によって検出するエッジ検出センサ（照明手段２２ａ、撮像手段２３ａ）を具備し、環状フレーム１に対して左右方向に移動可能に取り付けられた測定ヘッド２ａ（図２においてドット状のハッチングを施した部材）を備えている。
測定ヘッド２ａが具備するエッジ検出センサは、照明手段２２ａから照射された光のうち、被測定管Ｐに遮られずに通過した光を撮像手段２３ａで検出することで、被測定管Ｐのエッジ位置を検出する。エッジ位置の具体的検出方法は、公知の光投影法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。照明手段２２ａとしては、例えば、ＬＥＤ照明が用いられる。また、撮像手段２３ａとしては、例えば、テレセントリックレンズが取り付けられたＣＣＤカメラが用いられる。照明手段２２ａ及び撮像手段２３ａは、ビーム２１ａに対して上下方向に一体的に移動可能に取り付けられており、撮像手段２３ａの焦点が被測定管Ｐのエッジ位置に一致するように撮像手段２３ａの上下方向の位置が調整され、これに応じて照明手段２２ａの上下方向の位置も調整される。
測定ヘッド２ａの上端及び下端は、ステージ（可動部７１、固定部７２）の可動部７１に取り付けられており、環状フレーム１に取り付けられた固定部７２に対して可動部７１が左右方向に移動することで、測定ヘッド２ａは被測定管Ｐの外径に応じて左右方向に移動可能である。
【００３６】
同様に、外径測定装置１００は、被測定管Ｐに対して右側に配置され、第１部材１１及び第２部材１２の間に、ステージ（可動部７１及び固定部７２）を介して摺動可能に嵌合し、略上下方向に延びる柱状の部材であるビーム２１ｂ、及び、ビーム２１ｂに取り付けられ略上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置（右側のエッジ位置）を光投影法によって検出するエッジ検出センサ（照明手段２２ｂ、撮像手段２３ｂ）を具備し、環状フレーム１に対して左右方向に移動可能に取り付けられた測定ヘッド２ｂ（図２においてドット状のハッチングを施した部材）を備えている。
測定ヘッド２ｂが具備するエッジ検出センサの構成は、測定ヘッド２ａが具備するエッジ検出センサの構成と同じである。
測定ヘッド２ｂの上端及び下端は、ステージ（可動部７１、固定部７２）の可動部７１に取り付けられており、環状フレーム１に取り付けられた固定部７２に対して可動部７１が左右方向に移動することで、測定ヘッド２ｂは被測定管Ｐの外径に応じて左右方向に移動可能である。
【００３７】
また、外径測定装置１００は、環状フレーム１よりも熱膨張率が小さい材料から形成され、第１部材１１に固定治具８によって取り付けられた第１スケール３を備えている。本実施形態では、第１スケール３として、環状フレーム１を形成する金属材料よりも熱膨張率が小さい石英ガラス等から形成された高精度リニアエンコーダが用いられている。この第１スケール３を用いて、第１部材１１近傍での測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の位置が検出される。具体的には、測定ヘッド２ａ、２ｂと共に左右方向に移動するステージの可動部７１に取り付けられた読取装置６によって第１スケール３の目盛が読み取られることで、第１部材１１近傍での測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の位置が検出される。
なお、第１スケール３は、固定治具８によって第１部材１１に固定されている（図２の例では、固定治具８によって第１スケール３の中央部が固定されている）が、第１スケール３の固定治具８で固定されていない部分（図２の例では、左右の端部）は、図示しない支持部によって支持されているだけの構成であるため、熱膨張によって第１スケール３と第１部材１１との間の相対位置関係に変化が生じた場合であっても、第１スケール３の固定治具８で固定されていない端部が自由端として機能し、第１スケール３が湾曲や破損したりすることなく、正確な位置を検出することが可能である。
【００３８】
同様に、外径測定装置１００は、環状フレーム１よりも熱膨張率が小さい材料から形成され、第２部材１２に固定治具８によって取り付けられた第２スケール４を備えている。本実施形態では、第２スケール４として、環状フレーム１を形成する金属材料よりも熱膨張率が小さい石英ガラス等から形成された高精度リニアエンコーダが用いられている。この第２スケール４を用いて、第２部材１２近傍での測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の位置が検出される。具体的には、測定ヘッド２ａ、２ｂと共に左右方向に移動するステージの可動部７１に取り付けられた読取装置６によって第２スケール４の目盛が読み取られることで、第２部材１２近傍での測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の位置が検出される。
なお、第２スケール４は、固定治具８によって第２部材１２に固定されている（図２の例では、固定治具８によって第２スケール４の中央部が固定されている）が、第２スケール４の固定治具８で固定されていない部分（図２の例では、左右の端部）は、図示しない支持部によって支持されているだけの構成であるため、熱膨張によって第２スケール４と第２部材１２との間の相対位置関係に変化が生じた場合であっても、第２スケール４の固定治具８で固定されていない端部が自由端として機能し、第２スケール４が湾曲や破損したりすることなく、正確な位置を検出することが可能である。
高精度リニアエンコーダの読取装置６の具体的構成は、公知のものと同じであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３９】
さらに、外径測定装置１００は、演算装置５を備えている。演算装置５は、第１スケール３の目盛を読み取る読取装置６、第２スケール４の目盛を読み取る読取装置６、測定ヘッド２ａのエッジ検出センサ（撮像手段２３ａ）、及び測定ヘッド２ｂのエッジ検出センサ（撮像手段２３ｂ）と接続されており、これら読取装置６やエッジ検出センサの出力信号に基づき、被測定管Ｐの外径を演算する。
【００４０】
なお、外径測定装置１００は、基台９に対して、環状フレーム１が被測定管Ｐの軸方向（Ｘ方向）に移動可能に取り付けられている。環状フレーム１が被測定管Ｐの軸方向に移動することにより、環状フレーム１に取り付けられた測定ヘッド２ａ、２ｂ及び第１スケール３、４も環状フレーム１と一体的に被測定管Ｐの軸方向に移動することになる。環状フレーム１の軸方向の位置は、外径を測定すべき被測定管Ｐの軸方向の位置（ねじ付き管のねじ部など）に応じて決定される。
【００４１】
以下、図３〜図５を適宜参照しつつ、上記の構成を有する外径測定装置１００を用いた第１実施形態に係る外径測定方法について説明する。
【００４２】
図３は、第１実施形態に係る外径測定方法の概略フローを示す図である。図４は、外径測定装置１００の熱膨張前後の状態を模式的に示す図である。図５は、演算装置５が実行する演算内容を説明する説明図である。
図４に示すように、以下の説明では、第１部材１１が温度変動によって熱膨張することで、実線で示す状態（図２に示す状態）から破線で示す状態に遷移した場合の外径測定方法を例に挙げて説明する。
【００４３】
図３に示すように、第１実施形態に係る外径測定方法は、第１の測定ヘッド間距離算出工程Ｓ１１を実行する。第１の測定ヘッド間距離算出工程Ｓ１１では、演算装置５が、第１スケール３を用いて検出した位置から、第１部材１１近傍での一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の距離を算出する。具体的には、第１スケール３を用いて検出した（読取装置６で読み取った）第１部材１１近傍での測定ヘッド２ａの左右方向の位置Ｐ１１が演算装置５に入力される（図５参照）。同様に、第１スケール３を用いて検出した（読取装置６で読み取った）第１部材１１近傍での測定ヘッド２ｂの左右方向の位置Ｐ２１が演算装置５に入力される（図５参照）。なお、図５において、位置Ｐ２１の左に位置する「○」は、熱膨張する前の第１部材１１近傍での測定ヘッド２ｂの左右方向の位置を意味する。
演算装置５は、入力された位置Ｐ１１、Ｐ２１から一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の距離Ｌ１を算出する。この際、第１部材１１が温度変動によって熱膨張したとしても、第１スケール３の熱膨張率は小さいため、各測定ヘッド２ａ、２ｂの位置Ｐ１１、Ｐ２１を精度良く検出可能であり、ひいては、一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の距離Ｌ１を精度良く算出可能である。
【００４４】
次に、第１実施形態に係る外径測定方法は、第２の測定ヘッド間距離算出工程Ｓ１２を実行する。第２の測定ヘッド間距離算出工程Ｓ１２では、演算装置５が、第２スケール４を用いて検出した位置から、第２部材１２近傍での一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の距離を算出する。具体的には、第２スケール４を用いて検出した（読取装置６で読み取った）第２部材１２近傍での測定ヘッド２ａの左右方向の位置Ｐ１２が演算装置５に入力される（図５参照）。同様に、第２スケール４を用いて検出した（読取装置６で読み取った）第２部材１２近傍での測定ヘッド２ｂの左右方向の位置Ｐ２２が演算装置５に入力される（図５参照）。
演算装置５は、距離Ｌ１と同様に、入力された位置Ｐ１２、Ｐ２２から一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の距離Ｌ２を算出する。
【００４５】
次に、第１実施形態に係る外径測定方法は、エッジ検出工程Ｓ１３を実行する。エッジ検出工程Ｓ１３では、エッジ検出センサによって、上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置を検出する。具体的には、測定ヘッド２ａが具備するエッジ検出センサ（照明手段２２ａ、撮像手段２３ａ）によって、被測定管Ｐのエッジ位置（左側のエッジ位置）Ｅ１を検出する（図５参照）。同様に、測定ヘッド２ｂが具備するエッジ検出センサ（照明手段２２ｂ、撮像手段２３ｂ）によって、被測定管Ｐのエッジ位置（右側のエッジ位置）Ｅ２を検出する（図５参照）。検出されたエッジ位置Ｅ１、Ｅ２は、演算装置５に入力される。
【００４６】
最後に、第１実施形態に係る外径測定方法は、演算工程Ｓ１４を実行する。演算工程Ｓ１４では、演算装置５が、被測定管Ｐの外径Ｄを演算する（図５参照）。演算装置５は、被測定管Ｐの外径Ｄを演算するに際し、第１部材１１から被測定管Ｐの中心Ｃまでの上下方向の距離Ｈ１と被測定管Ｐの中心Ｃから第２部材１２までの上下方向の距離Ｈ２との比であるＨ２／Ｈ１を用いる。環状フレーム１に対する被測定管Ｐの挿通位置を予め設定しておけば、Ｈ２／Ｈ１は既知である。Ｈ２／Ｈ１は、予め演算装置５に記憶されている。
【００４７】
そして、演算装置５は、第１の測定ヘッド間距離算出工程Ｓ１１で算出した距離Ｌ１と、第２の測定ヘッド間距離算出工程Ｓ１２で算出した距離Ｌ２と、Ｈ２／Ｈ１とに基づき、幾何学演算を行うことで、被測定管Ｐの中心Ｃにおける一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の距離（図５に示す線分Ｍ１Ｍ２の長さ）を算出する。点Ｍ１は測定ヘッド２ａの基準位置を示し、点Ｍ２は測定ヘッド２ｂの基準位置を示す。具体的には、演算装置５は、下記及び図５に示す式（１）に従って、被測定管Ｐの中心Ｃにおける一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の距離（線分Ｍ１Ｍ２の長さ）を算出する。この幾何学演算によって一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの距離を算出する位置と、エッジ検出センサによって被測定管Ｐのエッジ位置Ｅ１、Ｅ２を検出する位置とは、上下方向について、双方共に被測定管Ｐの中心Ｃに一致するため、アッベオフセットを十分に抑制できる。このため、演算装置５は、被測定管Ｐの中心Ｃにおいて算出した一対の測定ヘッド２ａ、２ｂの距離（線分Ｍ１Ｍ２の長さ）と、エッジ検出センサによって検出した被測定管Ｐのエッジ位置Ｅ１、Ｅ２とに基づき、下記及び図５に示す式（２）に従って、被測定管Ｐの外径Ｄを精度良く演算することができる。なお、式（２）における点Ｍ１とエッジ位置Ｅ１とを結ぶ線分Ｍ１Ｅ１の長さ、及び、点Ｍ２とエッジ位置Ｅ２とを結ぶ線分Ｍ２Ｅ２の長さは、測定ヘッド２ａ、２ｂにおけるエッジ検出センサの取り付け位置が既知であるため、検出したエッジ位置Ｅ１、Ｅ２に基づき算出可能である。
【数１】
2019128203.tif 000003
【数２】
2019128203.tif 000004
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る外径測定装置及び外径測定方法について説明する。本実施形態では、主として第１実施形態と異なる構成について説明し、共通する構成については同一の符号を付すと共に説明を適宜省略する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る外径測定装置の概略構成を模式的に示す図である。
図６に示すように、第２実施形態に係る外径測定装置１００Ａは、第１実施形態に係る外径測定装置１００と同様に、上下方向（Ｚ方向）に対向する第１部材１１及び第２部材１２、並びに、左右方向（Ｙ方向）に対向する第３部材１３及び第４部材１４を具備し、被測定管Ｐが挿通される矩形状の環状フレーム１を備えている。
【００４９】
また、外径測定装置１００Ａは、第１実施形態に係る外径測定装置１００と同様に、被測定管Ｐに対して左側に配置され、略上下方向に延びるビーム２１ａと、ビーム２１ａに取り付けられ略上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置（左側のエッジ位置）を光投影法によって検出するエッジ検出センサ（照明手段２２ａ、撮像手段２３ａ）と、ビーム２１ａに取り付けられたサイドアーム２４ａとを具備し、左右方向に移動可能な測定ヘッド２ａ（図６においてドット状のハッチングを施した部材）を備えている。測定ヘッド２ａは環状フレーム１とは別体で、サイドアーム２４ａを移動させることで、測定ヘッド２ａ全体が被測定管Ｐの外径に応じて左右方向に移動可能である。測定ヘッド２ａは、例えば、サイドアーム２４ａを左右方向に移動可能に支持する機構(図示せず)によって支持されている。
【００５０】
同様に、外径測定装置１００Ａは、第１実施形態に係る外径測定装置１００と同様に、被測定管Ｐに対して右側に配置され、略上下方向に延びるビーム２１ｂと、ビーム２１ｂに取り付けられ略上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置（右側のエッジ位置）を光投影法によって検出するエッジ検出センサ（照明手段２２ｂ、撮像手段２３ｂ）と、ビーム２１ｂに取り付けられたサイドアーム２４ｂとを具備し、左右方向に移動可能な測定ヘッド２ｂ（図６においてドット状のハッチングを施した部材）を備えている。測定ヘッド２ｂは環状フレーム１とは別体で、サイドアーム２４ｂを移動させることで、測定ヘッド２ｂ全体が被測定管Ｐの外径に応じて左右方向に移動可能である。測定ヘッド２ｂは、例えば、サイドアーム２４ｂを左右方向に移動可能に支持する機構(図示せず)によって支持されている。
【００５１】
また、外径測定装置１００Ａは、環状フレーム１よりも熱膨張率が小さい材料から形成され、第１部材１１に固定治具８によって取り付けられた第１スケール３を備えている。第１実施形態に係る外径測定装置１００が備える第１スケール３は、その中央部が固定治具８によって取り付けられているが、本実施形態の第１スケール３は、その端（左端）が固定治具８によって取り付けられている。この第１スケール３を用いて、第１部材１１近傍での第３部材１３及び第４部材１４の左右方向の位置が検出される。具体的には、第４部材１４に取り付けられた読取装置６によって第１スケール３の目盛が読み取られることで、第１部材１１近傍での第４部材１４の左右方向の位置が検出される。一方、本実施形態では、前述のように、第１スケール３の左端（第３部材１３の位置）が固定治具８によって取り付けられている。このため、熱膨張等によって第３部材１３の左右方向の位置が変動した場合、第３部材１３と一体的に第１スケール３の左右方向の位置も変動することになる。このため、第１スケール３の目盛を基準とした第３部材の左右方向の位置は変動しない。したがい、第３部材１３の左右方向の位置としては、固定治具８によって取り付けられた第１スケール３の左端の位置（固定位置）が用いられる。ただし、本実施形態の第１スケール３についても、第１実施形態と同様に、その中央部を固定治具８によって取り付けても良い。この場合には、第３部材１３に読取装置６を取り付け、この読取装置６によって第１スケール３の目盛が読み取られることで、第１部材１１近傍での第３部材１３の左右方向の位置が検出されることになる。
【００５２】
同様に、外径測定装置１００Ａは、環状フレーム１よりも熱膨張率が小さい材料から形成され、第２部材１２に固定治具８によって取り付けられた第２スケール４を備えている。第１実施形態に係る外径測定装置１００が備える第２スケール４は、その中央部が固定治具８によって取り付けられているが、本実施形態の第２スケール４は、その端（左端）が固定治具８によって取り付けられている。この第２スケール４を用いて、第２部材１２近傍での第３部材１３及び第４部材１４の左右方向の位置が検出される。具体的には、第４部材１４に取り付けられた読取装置６によって第２スケール４の目盛が読み取られることで、第２部材１２近傍での第４部材１４の左右方向の位置が検出される。一方、本実施形態では、前述のように、第２スケール４の左端（第３部材１３の位置）が固定治具８によって取り付けられているため、第３部材１３の左右方向の位置としては、固定治具８によって取り付けられた第２スケール４の左端の位置(固定位置）が用いられる。ただし、本実施形態の第２スケール４についても、第１実施形態と同様に、その中央部を固定治具８によって取り付けても良い。この場合には、第３部材１３に読取装置６を取り付け、この読取装置６によって第２スケール４の目盛が読み取られることで、第２部材１２近傍での第３部材１３の左右方向の位置が検出されることになる。
【００５３】
また、外径測定装置１００Ａは、環状フレーム１よりも熱膨張率が小さい材料から形成され、第３部材１３（第３部材１３の被測定管Ｐの中心Ｃ近傍の部位）に固定治具８によって取り付けられた第３スケール１０を備えている。本実施形態では、第３スケール１０として、第１スケール３及び第２スケール４と同様に、環状フレーム１を形成する金属材料よりも熱膨張率が小さい石英ガラス等から形成された高精度リニアエンコーダが用いられている。この第３スケール１０を用いて、被測定管Ｐの中心Ｃ近傍での測定ヘッド２ａの左右方向の位置が検出される。具体的には、測定ヘッド２ａ（好ましくは、測定ヘッド２ａのサイドアーム２４ａ）に取り付けられた読取装置６によって第３スケール１０の目盛が読み取られることで、被測定管Ｐの中心Ｃ近傍での測定ヘッド２ａの左右方向の位置が検出される。
【００５４】
同様に、外径測定装置１００Ａは、環状フレーム１よりも熱膨張率が小さい材料から形成され、第４部材１４（第４部材１４の被測定管Ｐの中心Ｃ近傍の部位）に固定治具８によって取り付けられた第４スケール２０を備えている。本実施形態では、第４スケール２０として、第１スケール３及び第２スケール４と同様に、環状フレーム１を形成する金属材料よりも熱膨張率が小さい石英ガラス等から形成された高精度リニアエンコーダが用いられている。この第４スケール２０を用いて、被測定管Ｐの中心Ｃ近傍での測定ヘッド２ｂの左右方向の位置が検出される。具体的には、測定ヘッド２ｂ（好ましくは、測定ヘッド２ｂのサイドアーム２４ｂ）に取り付けられた読取装置６によって第４スケール２０の目盛が読み取られることで、被測定管Ｐの中心Ｃ近傍での測定ヘッド２ｂの左右方向の位置が検出される。
【００５５】
なお、サイドアーム２４ａ、２４ｂは、左右方向に長さがあり、熱膨張の影響を受け易いことから、低熱膨張材で形成することが望ましい。
また、サイドアーム２４ａ、２４ｂが、第１部材１１〜第４部材１４と同じ部材で形成されている場合には、ビーム２１ａ、２１ｂ自体から又はビーム２１ａ、２１ｂの近傍に位置するサイドアーム２４ａ、２４ｂの部位から、サイドアーム２４ａ、２４ｂに平行に延びる、低熱膨張材で形成された部材（図示せず）を、ビーム２１ａ、２１ｂ及びサイドアーム２４ａ、２４ｂと別体に設け、この低熱膨張材で形成された部材の端部をビーム２１ａ、２１ｂ自体又はビーム２１ａ、２１ｂの近傍に位置するサイドアーム２４ａ、２４ｂの部位に固定することが考えられる。そして、前述のように、サイドアーム２４ａ、２４ｂに読取装置６を取り付ける代わりに、この低熱膨張材で形成された部材に読取装置６を取り付けることが考えられる。こうすることで、サイドアーム２４ａ、２４ｂが熱膨張したとしても、低熱膨張材で形成された部材はあまり熱膨張しないため、被測定管Ｐの中心Ｃ近傍での測定ヘッド２ａ、２ｂの左右方向の位置を、熱膨張誤差を抑制して正確に検出することができる。
【００５６】
さらに、外径測定装置１００Ａは、演算装置５を備えている。演算装置５は、第１スケール３の目盛を読み取る読取装置６、第２スケール４の目盛を読み取る読取装置６、第３スケール１０の目盛を読み取る読取装置６、第４スケール２０の目盛を読み取る読取装置６、測定ヘッド２ａのエッジ検出センサ（撮像手段２３ａ）、及び測定ヘッド２ｂのエッジ検出センサ（撮像手段２３ｂ）と接続されており、これら読取装置６やエッジ検出センサの出力信号に基づき、被測定管Ｐの外径を演算する。
【００５７】
以下、図７〜図９を適宜参照しつつ、上記の構成を有する外径測定装置１００Ａを用いた第２実施形態に係る外径測定方法について説明する。
【００５８】
図７は、第２実施形態に係る外径測定方法の概略フローを示す図である。図８は、外径測定装置１００Ａの熱膨張前後の状態を模式的に示す図である。図９は、演算装置５が実行する演算内容を説明する説明図である。
図８に示すように、以下の説明では、第１部材１１が温度変動によって熱膨張することで、実線で示す状態（図６に示す状態）から破線で示す状態に遷移した場合の外径測定方法を例に挙げて説明する。
【００５９】
図７に示すように、第２実施形態に係る外径測定方法は、第１の部材間距離算出工程Ｓ２１を実行する。第１の部材間距離算出工程Ｓ２１では、演算装置５が、第１スケール３を用いて検出した位置から、第１部材１１近傍での第３部材１３及び第４部材１４の左右方向の距離を算出する。具体的には、第１スケール３を用いて検出した（第１スケール３の固定位置である）第１部材１１近傍での第３部材１３の左右方向の位置Ｐ３１が演算装置５に入力される（図９参照）。同様に、第１スケール３を用いて検出した（読取装置６で読み取った）第１部材１１近傍での第４部材１４の左右方向の位置Ｐ４１が演算装置５に入力される（図９参照）。なお、図９において、位置Ｐ４１の左に位置する「○」は、熱膨張する前の第１部材１１近傍での第４部材１４の左右方向の位置を意味する。
演算装置５は、入力された位置Ｐ３１、Ｐ４１から第３部材１３及び第４部材１４の左右方向の距離Ｌ１を算出する。この際、第１部材１１が温度変動によって熱膨張したとしても、第１スケール３の熱膨張率は小さいため、第３部材１３及び第４部材１４の位置Ｐ３１、Ｐ４１を精度良く検出可能であり、ひいては、第３部材１３及び第４部材１４の左右方向の距離Ｌ１を精度良く算出可能である。
【００６０】
次に、第２実施形態に係る外径測定方法は、第２の部材間距離算出工程Ｓ２２を実行する。第２の部材間距離算出工程Ｓ２２では、演算装置５が、第２スケール４を用いて検出した位置から、第２部材１２近傍での第３部材１３及び第４部材１４の左右方向の距離を算出する。具体的には、第２スケール４を用いて検出した（第２スケール４の固定位置である）第２部材１２近傍での第３部材１３の左右方向の位置Ｐ３２が演算装置５に入力される（図９参照）。同様に、第２スケール４を用いて検出した（読取装置６で読み取った）第２部材１２近傍での第４部材１４の左右方向の位置Ｐ４２が演算装置５に入力される（図９参照）。
演算装置５は、距離Ｌ１と同様に、入力された位置Ｐ３２、Ｐ４２から第３部材１３及び第４部材１４の左右方向の距離Ｌ２を算出する。  
【００６１】
次に、第２実施形態に係る外径測定方法は、第１の測定ヘッド位置検出工程Ｓ２３を実行する。第１の測定ヘッド位置検出工程Ｓ２３では、第３スケール１０を用いて測定ヘッド２ａの左右方向の位置を検出する。具体的には、測定ヘッド２ａに取り付けられた読取装置６によって第３スケール１０の目盛が読み取られることで、被測定管Ｐの中心Ｃ近傍での測定ヘッド２ａの左右方向の位置Ｐ３３が検出される（図９参照）。検出された位置Ｐ３３は、演算装置５に入力される。
【００６２】
次に、第２実施形態に係る外径測定方法は、第２の測定ヘッド位置検出工程Ｓ２４を実行する。第２の測定ヘッド位置検出工程Ｓ２４では、第４スケール２０を用いて測定ヘッド２ｂの左右方向の位置を検出する。具体的には、測定ヘッド２ｂに取り付けられた読取装置６によって第４スケール２０の目盛が読み取られることで、被測定管Ｐの中心Ｃ近傍での測定ヘッド２ｂの左右方向の位置Ｐ４３が検出される（図９参照）。検出された位置Ｐ４３は、演算装置５に入力される。
【００６３】
次に、第２実施形態に係る外径測定方法は、エッジ検出工程Ｓ２５を実行する。エッジ検出工程Ｓ２５では、エッジ検出センサによって、上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置Ｅ１、Ｅ２を検出する。検出されたエッジ位置Ｅ１、Ｅ２は、演算装置５に入力される。
【００６４】
次に、第２実施形態に係る外径測定方法は、第１演算工程Ｓ２６を実行する。第１演算工程Ｓ２６では、演算装置５が、第３スケール１０及び第４スケール２０の左右方向の距離を演算する。演算装置５は、第３スケール１０及び第４スケール２０の左右方向の距離を演算するに際し、第１部材１１から被測定管Ｐの中心Ｃまでの上下方向の距離Ｈ１と被測定管Ｐの中心Ｃから第２部材１２までの上下方向の距離Ｈ２との比であるＨ２／Ｈ１を用いる。環状フレーム１に対する被測定管Ｐの挿通位置を予め設定しておけば、Ｈ２／Ｈ１は既知である。Ｈ２／Ｈ１は、予め演算装置５に記憶されている。
【００６５】
そして、演算装置５は、第１の部材間距離算出工程Ｓ２１で算出した距離Ｌ１と、第２の部材間距離算出工程Ｓ２２で算出した距離Ｌ２と、Ｈ２／Ｈ１とに基づき、幾何学演算を行うことで、被測定管Ｐの中心Ｃにおける第３部材１３及び第４部材１４の左右方向の距離（図９に示す線分Ｍ１Ｍ２の長さ）を算出可能である。点Ｍ１は第３部材１３における第３スケール１０の取り付け位置（固定位置）を示し、点Ｍ２は第４部材１４における第４スケール２０の取り付け位置（固定位置）を示す。第３スケール１０は点Ｍ１で第３部材１３に取り付けられ、第４スケール２０は点Ｍ２で第４部材１４に取り付けられているため、第１部材１１等が温度変動によって熱膨張することで、第３部材１３及び／又は第４部材１４が傾いた場合、これに伴って、第３スケール１０及び／又は第４スケール２０も移動することになる。上記のように、演算装置５は、被測定管Ｐの中心Ｃにおける第３部材１３及び第４部材１４の左右方向の距離を算出可能であるため、この算出結果に基づき、第３スケール１０及び第４スケール２０の左右方向の距離を演算可能である。具体的には、演算装置５は、下記及び図９に示す式（３）に従って、第３スケール１０及び第４スケール２０の左右方向の距離（図９に示す線分Ｍ１Ｍ２の長さで近似）を演算する。
【数３】
2019128203.tif 000005
【００６６】
最後に、第２実施形態に係る外径測定方法は、第２演算工程Ｓ２７を実行する。第２演算工程Ｓ２７では、演算装置５が、被測定管Ｐの外径Ｄを演算する（図９参照）。演算装置５は、第１の測定ヘッド位置検出工程Ｓ２３で検出した測定ヘッド２ａの位置Ｐ３３（線分Ｍ１Ｐ３３の長さ）と、第２の測定ヘッド位置検出工程Ｓ２４で検出した測定ヘッド２ｂの位置Ｐ４３（線分Ｍ２Ｐ４３の長さ）と、第１演算工程Ｓ２６で演算した距離（線分Ｍ１Ｍ２の長さ）と、エッジ検出工程Ｓ２５で検出した被測定管Ｐのエッジ位置Ｅ１、Ｅ２とに基づき、下記及び図９に示す式（４）に従って、被測定管Ｐの外径Ｄを演算する。なお、式（４）における点Ｐ３３とエッジ位置Ｅ１とを結ぶ線分Ｐ３３Ｅ１の長さ、及び、点Ｐ４３とエッジ位置Ｅ２とを結ぶ線分Ｐ４３Ｅ２の長さは、測定ヘッド２ａ、２ｂにおけるエッジ検出センサの取り付け位置が既知であるため、検出したエッジ位置Ｅ１、Ｅ２に基づき算出可能である。
【数４】
2019128203.tif 000006
【００６７】
第２実施形態に係る外径測定方法において、第３スケール１０を用いて測定ヘッド２ａの左右方向の位置Ｐ３３を検出する位置と、第４スケール２０を用いて測定ヘッド２ｂの左右方向の位置Ｐ４３を検出する位置と、エッジ検出センサによって被測定管Ｐのエッジ位置Ｅ１、Ｅ２を検出する位置とは、いずれも被測定管Ｐの中心Ｃ近傍であるため、アッベオフセットを十分に抑制できる。このため、演算装置５は、第３スケール１０を用いて検出された測定ヘッド２ａの左右方向の位置Ｐ３３と、第４スケール２０を用いて検出された測定ヘッド２ｂの左右方向の位置Ｐ４３と、演算した第３スケール１０及び第４スケール２０の左右方向の距離（線分Ｍ１Ｍ２の長さ）と、エッジ検出センサによって検出された略上下方向から見た被測定管Ｐのエッジ位置Ｅ１、Ｅ２とに基づき、温度変動に起因して生じる誤差の影響が低減された状態で、被測定管Ｐの外径Ｄを精度良く演算可能である。
【００６８】
なお、以上に説明した第１実施形態に係る外径測定装置１００及び第２実施形態に係る外径測定装置１００Ａでは、第１スケール３及び第２スケール４として、それぞれ単一のスケールを用いているが、本発明はこれに限るものではない。第１実施形態に係る外径測定装置１００において、第１スケール３を２つのスケールに分割して、一方のスケールで測定ヘッド２ａの左右方向の位置を検出し、他方のスケールで測定ヘッド２ｂの左右方向位置を検出する構成を採用することも可能である。また、第２実施形態に係る外径測定装置１００Ａにおいて、第１スケール３を２つのスケールに分割して、一方のスケールで第３部材１３の左右方向の位置を検出し、他方のスケールで第４部材１４の左右方向の位置を検出する構成を採用することも可能である。ただし、２つに分割したスケールの離間距離が大きすぎると、第１部材１１の熱膨張等の影響が無視できなくなるため、許容可能な外径測定精度が得られる範囲内で、両者の離間距離を設定する必要がある。第２スケール４についても同様である。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・環状フレーム
２ａ、２ｂ・・・測定ヘッド
３・・・第１スケール
４・・・第２スケール
５・・・演算装置
６・・・読取装置
１０・・・第３スケール
１１・・・第１部材
１２・・・第２部材
１３・・・第３部材
１４・・・第４部材
２０・・・第４スケール
２２ａ、２２ｂ・・・照明手段
２３ａ、２３ｂ・・・撮像手段
１００、１００Ａ・・・外径測定装置
Ｐ・・・被測定管
【図１】
2019128203.tif 000007
【図２】
2019128203.tif 000008
【図３】
2019128203.tif 000009
【図４】
2019128203.tif 000010
【図５】
2019128203.tif 000011
【図６】
2019128203.tif 000012
【図７】
2019128203.tif 000013
【図８】
2019128203.tif 000014
【図９】
2019128203.tif 000015