(57)【要約】【課題】鋼管の形状プロファイルの原点に対応する位置を正確に自動でマーキングすること。【解決手段】本発明は、被測定材である管の形状を測定ユニットを利用して測定する形状測定装置に設けられ、管の形状の測定原点を表すマーキングを管の外表面に施すマーキング装置である。かかる装置は、マーキングを外表面に記載するマーカーペンが着脱自在に取り付けられたペンホルダーと、ペンホルダーを保持するとともに、ペンホルダーを測定ユニットの一部に連結させる連結治具と、ペンホルダーに連結され、マーカーペンを外表面に対して付勢して倣わせる付勢機構とを備え、少なくともペンホルダーは、管の軸方向に平行なマーカーペンの中心軸が、測定ユニットにおける、測定原点を通り軸方向と平行な原点軸と同軸となるように設けられ、マーカーペンは、測定原点における測定ユニットの原点軸に沿った移動に追随して、外表面に対し軸方向に沿ってマーキングを施す。【選択図】図６Ａ
2015131302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定材である管の形状を、当該管の外周を周方向に移動する測定ユニットを利用して測定する形状測定装置に設けられ、前記管の形状の測定原点を表すマーキングを前記管の外表面に施すマーキング装置であって、
前記測定原点を表すマーキングを前記管の外表面に記載するマーカーペンが着脱自在に取り付けられたペンホルダーと、
前記ペンホルダーを保持するとともに、当該ペンホルダーを前記測定ユニットの一部に連結させる連結治具と、
前記ペンホルダーに連結されており、前記マーカーペンを前記管の外表面に対して付勢して倣わせる付勢機構と、
を備え、
少なくとも前記ペンホルダーは、前記管の軸方向に平行な当該マーカーペンの中心軸が、前記測定ユニットにおける、前記測定原点を通り前記軸方向と平行な原点軸と同軸となるように設けられ、
前記マーカーペンは、前記測定原点における前記測定ユニットの前記原点軸に沿った移動に追随して、前記管の外表面に対し、前記軸方向に沿って所定長さの前記マーキングを施す、マーキング装置。
【請求項２】
前記付勢機構は、前記マーカーペンを前記外表面に付勢するためのコイルばねを有する、請求項１に記載のマーキング装置。
【請求項３】
前記前記付勢機構を前記管の径方向に向かって押圧し、前記マーカーペンを前記外表面に押し付ける押圧機構を更に備え、
前記押圧機構は、前記測定ユニットの原点軸に沿った移動に先立ち、前記マーカーペンを前記外表面に対して押し付ける、請求項２に記載のマーキング装置。
【請求項４】
前記マーカーペンの前記軸方向に沿った移動速度は、２０ｍｍ／秒以下である、請求項１〜３の何れか１項に記載のマーキング装置。
【請求項５】
前記マーカーペンよりも前記測定ユニット側に配設された前記ペンホルダー、前記付勢機構又は前記連結治具の少なくとも何れかには、前記外表面を倣って移動することで前記マーカーペンの前記軸方向に沿った移動を案内するガイドローラが設けられる、請求項１〜４の何れか１項に記載のマーキング装置。
【請求項６】
前記マーキングの管端部側の端部は、前記ガイドローラが前記管端部から脱輪しない位置に設定される、請求項５に記載のマーキング装置。
【請求項７】
被測定材である管の形状を、当該管の外周を周方向に移動する測定ユニットを利用して測定する形状測定装置に設けられ、前記管の形状の測定原点を表すマーキングを前記管の外表面に施す装置であり、前記測定原点を表すマーキングを前記管の外表面に記載するマーカーペンが着脱自在に取り付けられたペンホルダーと、前記ペンホルダーを保持するとともに、当該ペンホルダーを前記測定ユニットの一部に連結させる連結治具と、前記ペンホルダーに連結されており、前記マーカーペンを前記管の外表面に対して付勢して倣わせる付勢機構と、を備え、少なくとも前記ペンホルダーは、前記管の軸方向に平行な当該マーカーペンの中心軸が、前記測定ユニットにおける、前記測定原点を通り前記軸方向と平行な原点軸と同軸となるように設けられ、前記マーカーペンは、前記測定原点における前記測定ユニットの前記原点軸に沿った移動に追随して、前記管の外表面に対し、前記軸方向に沿って所定長さの前記マーキングを施すマーキング装置を用いて、前記外表面に対して前記マーキングを行うマーキング方法であって、
前記マーキング装置を前記測定ユニットの前記原点軸に沿った移動に追随させて、前記マーカーペンを、当該原点軸上の所定の位置まで移動させる移動ステップと、
前記ペンホルダー又は前記付勢機構の少なくとも何れかを前記管の径方向に移動させて、前記マーカーペンを前記外表面に当接させる当接ステップと、
前記マーカーペンを前記原点軸上に沿って前記外表面を所定の移動速度で倣わせて、当該外表面に前記マーキングを施すマーキングステップと、
を含む、マーキング方法。
【請求項８】
前記当接ステップと前記マーキングステップとの間に、前記付勢機構を前記径方向に向かって押圧し、前記マーカーペンを前記外表面に対して複数回押し付ける押圧ステップを更に含む、請求項７に記載のマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マーキング装置及びマーキング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラインパイプ等の鋼管を用いた溶接構造物を製造する際には、接続すべき２つの鋼管の管端を互いに突き合わせた上で溶接処理が行われる。従って、かかる溶接構造物を製造する際には、例えば下記の特許文献１や特許文献２のような形状測定装置を用いて、製造に用いる鋼管の内径や肉厚分布等といった形状プロファイルを予め特定しておくことが求められる。
【０００３】
例えば下記特許文献１では、被測定材である管にローラを倣わせる、接触式の管端部の形状測定装置が提案されている。下記特許文献１に提案される管端部の形状測定装置では、一対の倣いローラを管端部の外面及び内面に対してそれぞれエアシリンダーで付勢して接触させ、これら倣いローラの変位を測定するレーザー変位計がそれぞれ配設される。一対の倣いローラ及びレーザー変位計を旋回アームで保持し、かかる旋回アームを回転させつつレーザー変位計で倣いローラの移動量を測定することによって、管端部の外径及び内径を測定する。
【０００４】
また、下記特許文献２では、光学的測定手段を用いる非接触式の管端部の形状測定装置が提案されている。下記特許文献２に提案される管端部の形状測定装置では、管の外面及び内面からの距離を測定する一対のセンサを備え、かかるセンサは、支持体上で径方向に移動可能かつ回転軸回りに回転自在に取り付けられる。また、かかる形状測定装置は、支持体を上下動するための手段を有するとともに、測定された管端部に分類コードを帰すための検出されたデータの処理を備えている。
【０００５】
一方、鋼管の溶接を行う際には、溶接対象とする２つの鋼管の間で鋼管の外面や内面での段差が最小となるように、鋼管同士を突き合わせることが好ましい。そのためには、鋼管同士を適切な状態で突き合わせるために、上記のような形状測定装置によって形状プロファイルを特定するだけでなく、特定された形状プロファイルの原点が鋼管の周上においてどこに存在するのかを正しく表示することが重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−２３１０５号公報
【特許文献２】特許第４７３２３４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、鋼管の形状プロファイルを正確に測定するための技術については、上記特許文献１及び特許文献２に開示されている技術のように、様々な試みが行われてきているものの、形状プロファイルの原点を正確に表示する技術については、検討が行われておらず、製造ラインの作業員が、個々の鋼管に対して手作業で原点を記入していることが多い。そのため、記入された原点には、ある程度の誤差が混入してしまう可能性が高いという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、鋼管の形状プロファイルの原点に対応する位置を正確に自動でマーキングすることが可能な、マーキング装置及びマーキング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被測定材である管の形状を、当該管の外周を周方向に移動する測定ユニットを利用して測定する形状測定装置に設けられ、前記管の形状の測定原点を表すマーキングを前記管の外表面に施すマーキング装置であって、前記測定原点を表すマーキングを前記管の外表面に記載するマーカーペンが着脱自在に取り付けられたペンホルダーと、前記ペンホルダーを保持するとともに、当該ペンホルダーを前記測定ユニットの一部に連結させる連結治具と、前記ペンホルダーに連結されており、前記マーカーペンを前記管の外表面に対して付勢して倣わせる付勢機構と、を備え、少なくとも前記ペンホルダーは、前記管の軸方向に平行な当該マーカーペンの中心軸が、前記測定ユニットにおける、前記測定原点を通り前記軸方向と平行な原点軸と同軸となるように設けられ、前記マーカーペンは、前記測定原点における前記測定ユニットの前記原点軸に沿った移動に追随して、前記管の外表面に対し、前記軸方向に沿って所定長さの前記マーキングを施す、マーキング装置が提供される。
【００１０】
前記付勢機構は、前記マーカーペンを前記外表面に付勢するためのコイルばねを有することが好ましい。
【００１１】
前記前記付勢機構を前記管の径方向に向かって押圧し、前記マーカーペンを前記外表面に押し付ける押圧機構を更に備え、前記押圧機構は、前記測定ユニットの原点軸に沿った移動に先立ち、前記マーカーペンを前記外表面に対して複数回押し付けてもよい。
【００１２】
前記マーカーペンの前記軸方向に沿った移動速度は、２０ｍｍ／秒以下とすることが好ましい。
【００１３】
前記マーカーペンよりも前記測定ユニット側に配設された前記ペンホルダー、前記付勢機構又は前記連結治具の少なくとも何れかには、前記外表面を倣って移動することで前記マーカーペンの前記軸方向に沿った移動を案内するガイドローラが設けられてもよい。
【００１４】
前記マーキングの管端部側の端部は、前記ガイドローラが前記管端部から脱輪しない位置に設定されることが好ましい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被測定材である管の形状を、当該管の外周を周方向に移動する測定ユニットを利用して測定する形状測定装置に設けられ、前記管の形状の測定原点を表すマーキングを前記管の外表面に施す装置であり、前記測定原点を表すマーキングを前記管の外表面に記載するマーカーペンが着脱自在に取り付けられたペンホルダーと、前記ペンホルダーを保持するとともに、当該ペンホルダーを前記測定ユニットの一部に連結させる連結治具と、前記ペンホルダーに連結されており、前記マーカーペンを前記管の外表面に対して付勢して倣わせる付勢機構と、を備え、少なくとも前記ペンホルダーは、前記管の軸方向に平行な当該マーカーペンの中心軸が、前記測定ユニットにおける、前記測定原点を通り前記軸方向と平行な原点軸と同軸となるように設けられ、前記マーカーペンは、前記測定原点における前記測定ユニットの前記原点軸に沿った移動に追随して、前記管の外表面に対し、前記軸方向に沿って所定長さの前記マーキングを施すマーキング装置を用いて、前記外表面に対して前記マーキングを行うマーキング方法であって、前記マーキング装置を前記測定ユニットの前記原点軸に沿った移動に追随させて、前記マーカーペンを、当該原点軸上の所定の位置まで移動させる移動ステップと、前記ペンホルダー又は前記付勢機構の少なくとも何れかを前記管の径方向に移動させて、前記マーカーペンを前記外表面に当接させる当接ステップと、前記マーカーペンを前記原点軸上に沿って前記外表面を所定の移動速度で倣わせて、当該外表面に前記マーキングを施すマーキングステップと、を含むマーキング方法が提供される。
【００１６】
前記当接ステップと前記マーキングステップとの間に、前記付勢機構を前記径方向に向かって押圧し、前記マーカーペンを前記外表面に対して複数回押し付ける押圧ステップを更に含んでもよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、マーキング装置が形状測定装置の測定ユニットに対して、測定ユニットの原点軸と同軸となるように連結されており、測定ユニットの原点軸に沿った移動に追随してマーカーペンが移動するため、鋼管の形状プロファイルの原点に対応する位置を正確に自動でマーキングすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るマーキング装置が適用される形状測定装置の一例を模式的に示した説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るマーキング装置が適用される形状測定装置の一例を模式的に示した説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るマーキング装置が適用される形状測定装置の一例について説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るマーキング装置が適用される形状測定装置の備える演算処理ユニットのハードウェア構成の一例を示した説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るマーキング装置が適用される形状測定装置での形状測定方法について説明するための説明図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施形態に係るマーキング装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。
【図６Ｂ】同実施形態に係るマーキング装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。
【図７】同実施形態に係るマーキング装置によって管に付されるマーキングを模式的に示した説明図である。
【図８】同実施形態に係るマーキング装置を用いたマーキング方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図９】実施例１について説明するための説明図である。
【図１０Ａ】実施例１について説明するための説明図である。
【図１０Ｂ】実施例１について説明するための説明図である。
【図１１】実施例１の結果を示したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
（形状測定装置の一例について）
本発明の実施形態に係るマーキング装置について詳細に説明するに先立ち、本発明の実施形態に係るマーキング装置が適用可能な形状測定装置の一例について、具体的に説明する。
【００２１】
本発明の実施形態に係るマーキング装置は、上記特許文献１に開示された装置が備える倣いローラの近傍や、上記特許文献２に開示された装置が備えるセンサの近傍など、公知の形状測定装置において、鋼管の側面に沿って移動しながら鋼管の形状を測定する測定機構の近傍に設けられることで、その機能を発現するものである。そのため、本発明の実施形態に係るマーキング装置が実装される形状測定装置は、特に限定されるものではない。
【００２２】
しかしながら、以下で詳述する形状測定装置１０に対して本発明の実施形態に係るマーキング装置を実装することによって、鋼管の形状を精密に測定しつつ、形状プロファイルの原点を正確にマーキングすることが可能となる。
【００２３】
＜形状測定装置の概要について＞
以下で詳述する形状測定装置は、被測定材である管の中心軸方向に移動可能な基台と、上記基台に上下動可能に保持される装置本体と、上記装置本体に回転可能に保持され、該回転角度の検出器を有する回転体と、上記回転体に径方向に移動可能に保持され、外面側アーム及び内面側アームを支持するアーム支持体と、上記アーム支持体の位置を検出するアーム位置検出器と、径方向に移動可能な外面ローラを付勢して上記管の外面に倣わせ、上記外面側アームに配設される外面倣い機構と、上記外面ローラの位置を検出する外面ローラ位置検出器と、径方向に移動可能な内面ローラを上記管の内面のうちで上記外面ローラの反対側の位置に付勢して倣わせ、上記内面側アームに配設される内面倣い機構と、上記内面ローラの位置を検出する内面ローラ位置検出器と、上記基台の移動、上記装置本体の上下動、上記回転体の回転及び上記アーム支持体の移動を制御する制御手段と、上記回転体を回転させた状態で所定の角度ごとに上記外面ローラ位置検出器及び上記アーム位置検出器で検出した値から外半径を算出するとともに、上記内面ローラ位置検出器及び上記アーム位置検出器で検出した値から内半径を算出し、算出した外半径及び内半径並びに上記回転体の角度からなるプロフィールデータを出力する自動測定手段と、を備える管端部の形状測定装置として機能するものである。
【００２４】
また、上記外面倣い機構は、上記管の外面に上記外面ローラを付勢するためのコイルばねを有し、上記内面倣い機構が、上記管の内面に上記内面ローラを付勢するためのコイルばねを有していてもよい。
【００２５】
また、上記形状測定装置は、更に、上記外面ローラ位置検出器、上記内面ローラ位置検出器及び上記アーム位置検出器を校正するために用いられる校正用管と、上記校正用管を保持する校正用管保持手段と、上記校正用管保持手段に保持された校正用管を測定可能な位置に配置するために上記校正用管保持手段を移動させる校正用移動手段と、上記校正用管を所定の角度ごとに外半径及び内半径を測定した測定データと、別の測定装置によって上記校正用管を所定の角度ごとに外半径及び内半径を測定して得た校正用データとの差異を所定の角度ごとに求めて差異データを作成する差異データ作成手段と、被測定材を測定することによって出力される上記プロフィールデータに上記差異データを加算する校正手段と、を備えてもよい。
【００２６】
また、上記形状測定装置は、更に、上記プロフィールデータから、下記（ａ）〜（ｄ）の項目のうちで１以上の項目を演算するプロフィール演算手段を備えてもよい。
（ａ）角度及び外半径からその中心を求め、求めた中心に対する角度及び外半径で構成される外径芯外半径プロフィール
（ｂ）角度及び外半径からその中心を求め、求めた中心に対する角度及び内半径で構成される外径芯内半径プロフィール
（ｃ）角度及び内半径からその中心を求め、求めた中心に対する角度及び外半径で構成される内径芯外半径プロフィール
（ｄ）角度及び内半径からその中心を求め、求めた中心に対する角度及び内半径で構成される内径芯内半径プロフィール
【００２７】
また、上記形状測定装置は、更に、測定精度を確認するために用いられる精度確認用管と、上記精度確認用管を測定することによって出力される上記プロフィールデータに上記差異データを加算して出力するチェックデータ作成手段と、を備えてもよい。
【００２８】
また、上記形状測定装置を用いて管端部の形状を測定する方法としては、上記装置本体を上下動させて上記回転体の回転軸を被測定材である管の中心軸の高さと略一致させるステップと、上記アーム支持体を径方向に移動させ、上記管の外面が上記外面ローラの径方向に移動可能な範囲に位置し、かつ、上記管の内面が上記内面ローラの径方向に移動可能な範囲に位置した状態とするステップと、上記基台を上記管の中心軸方向に移動させ、上記外面ローラを上記管の外面に接触させるとともに、上記内面ローラを上記管の外面に接触させるステップと、上記自動測定手段によってプロフィールデータを得るステップと、を、これらの順に行う形状測定方法が挙げられる。
【００２９】
ここで、上記アーム支持体を径方向に移動させて管の外面が外面ローラの移動可能な範囲に位置し、かつ、管の内面が内面ローラの径方向に移動可能な範囲に位置した状態とする際に、上記管の内径に応じて上記アーム支持体の移動を調整し、上記内面側アームが上記管と干渉するのを防止するようにしてもよい。
【００３０】
＜形状測定装置の詳細な構成について＞
図１は、本発明に係るマーキング装置を好適に実装可能な形状測定装置の構成例を示す模式図である。図１では、管端部の形状測定装置（以下、単に「形状測定装置」ともいう。）１０と、中心軸９０ａを水平にした状態で搬送される管９０と、管９０を中心軸方向に搬送する搬送装置の複数のローラ９１と、が図示されている。
【００３１】
図１に示す形状測定装置１０は、ベッド２０、基台３０、装置本体４０、回転体４１、アーム支持体５０、外面側アーム５１、内面側アーム５２、校正用管８１、校正用管保持台８２及び保持台ベッド８３を備える。基台３０は、走行台車部３１と外枠部３２とで構成される。走行台車部３１は、車輪及びその回転を駆動する駆動装置（図示せず、例えばモーター等）を有する。基台３０は、駆動装置により車輪が回転し、ベッド２０に配設されたレール（図示せず）の案内に従って走行台車部３１が走行することにより、管９０の中心軸方向に移動可能である。
【００３２】
外枠部３２は、装置本体４０を保持し、保持される装置本体４０は、外枠部３２に配設されたガイドレール（図示せず）の案内により、上下動が可能である。また、装置本体４０の上下動を駆動するため、駆動装置（図示せず、例えば油圧シリンダ等）が外枠部３２に設けられる。装置本体４０は、回転体４１を回転可能に保持し、回転体４１の回転を駆動する駆動装置（図示せず、例えばモーター等）を有する。また、回転体４１は、回転軸周りの角度を検出する角度検出器（図示せず）を有する。
【００３３】
回転体４１は、アーム支持体５０を保持し、保持されるアーム支持体５０は、回転体４１に配設されたガイドレール（図示せず）の案内により、回転体の回転軸４１ａとの距離が変更可能（すなわち、径方向に移動可能）である。また、アーム支持体５０には、アーム支持体５０の径方向の位置を検出するアーム位置検出器（図示せず）が設けられる。このようなアーム支持体５０は、外面側アーム５１及び内面側アーム５２を支持し、外面側アーム５１には外面倣い機構が配設され、内面側アーム５２には内面倣い機構が配設される。この外面倣い機構及び内面倣い機構の構成例について、以下で図２を参照しながら説明する。ここで、以下の説明において「径方向」は、別に記載がない限り、回転体の回転軸４１ａを中心とする径方向を意味する。
【００３４】
図２は、形状測定装置１０が備える外面倣い機構及び内面倣い機構の構成例を示す模式図である。図２では、アーム支持体５０、外面側アーム５１、内面側アーム５２、外面倣い機構６０及び内面倣い機構７０が図示されており、想像線により被測定材である管の断面形状が図示されている。外面側アーム５１は、一端をアーム支持体５０により支持され、他端側に外面倣い機構６０が配設される。また、内面側アーム５２は、一端をアーム支持体５０により支持され、他端側に内面倣い機構７０が配設される。
【００３５】
図２に示す外面倣い機構６０は、外面ローラ６１、フレーム６２、２本のガイドレール６３、コイルばね６４及びばねケース６５を備える。外面側アーム５１には、２本のガイドレール６３が配設され、この２本のガイドレール６３の案内によって、フレーム６２が径方向に移動可能である。このフレーム６２は、外面ローラ６１を回転可能に保持する。フレーム６２の移動可能範囲（すなわち、外面ローラ６１の移動可能範囲）は、２本のガイドレール６３の長さＬによって制限される。
【００３６】
一方、外面側アーム５１には、板状の保持部５１ａが設けられており、この保持部５１ａには、外面にねじが形成された調整用棒５１ｂが固定されている。この調整用棒５１ｂは、ばねケース６５に設けられた貫通孔に挿入され、調整用ナット６６が取り付けられている。このようなばねケース６５は、調整用棒５１ｂの案内によって径方向に移動可能であるが、かかるばねケース６５の移動は、調整用ナットによって制限される。
【００３７】
ばねケース６５には、コイルばね６４の一端が固定され、このコイルばね６４の他端は、フレーム６２に設けられた板状の受け部６２ａに固定される。このように設けられたコイルばね６４が伸びようとすることにより、一端でばねケース６５が調整用ナット６６に押し付けられ、他端でフレーム６２が付勢される。フレーム６２の付勢に伴って外面ローラ６１が付勢されて、管９０の外面に押し当てられる。このように外面ローラ６１が付勢されて管９０の外面に押し当てられることにより、外面ローラ６１は、管９０の外面に倣って径方向に移動する。
【００３８】
図２に示す外面倣い機構６０は、調整用ナット６６を回すことにより、調整用ナット６６が径方向に移動する。ばねケース６５はコイルばね６４により調整用ナット６６に押し付けられているので、調整用ナット６６の移動に伴ってばねケース６５も径方向に移動する。調整用ナット６６を回してばねケース６５を外面ローラ６１に近づくように移動させると、かかる移動に伴いコイルばね６４が縮むことから、コイルばねが外面ローラを付勢する力（押付力）を増加させることができる。一方、ばねケース６５を外面ローラ６１から遠ざかるように移動させると、かかる移動に伴いコイルばね６４が伸びることから、コイルばねが外面ローラを付勢する力（押付力）を減少させることができる。このように、図２に示す外面倣い機構６０は、外面ローラを付勢する力（押付力）を調整する手段を有する。
【００３９】
内面倣い機構７０は、外面倣い機構６０と同様な構成であり、詳細な説明は省略するが、コイルばね６４により内面ローラ７１が付勢され、測定時には内面ローラ７１が管の内面に押し当てられて、管の内面に倣って径方向に移動する。また、内面倣い機構７０は、内面ローラを付勢する力（押付力）を調整する手段を有する。
【００４０】
外面側アーム５１には、外面ローラ６１の位置を検出する外面ローラ位置検出器（図示せず）が配設されている。また、内面側アーム５２には、内面ローラ７１の位置を検出する内面ローラ位置検出器（図示せず）が配設されている。
【００４１】
図１に示す形状測定装置１０は、図示しないが、公知の制御手段を備え、かかる制御手段は、基台３０の移動、装置本体４０の上下動、回転体４１の回転及びアーム支持体５０の移動を、それぞれの駆動装置に信号を出力することにより制御する。
【００４２】
また、図１に示す形状測定装置１０は、図示しないが、自動測定手段を備え、かかる自動測定手段は、回転体４１を回転させた状態で所定の角度ごとに、外面ローラ位置検出器及びアーム位置検出器で検出した値から回転体の中心軸４１ａから管の外面までの距離（外半径）を算出するとともに、内面ローラ位置検出器及びアーム位置検出器で検出した値から回転体の中心軸４１ａから管の内面までの距離（内半径）を算出する。自動測定手段は、算出した外半径及び内半径並びに回転体４１の角度からなるプロフィールデータを出力する。
【００４３】
このような構成例を採用可能な形状測定装置１０は、制御手段及び自動測定手段を備えることから、管端部の形状を自動で測定することができる。また、かかる形状測定装置は、外面倣い機構６０が外面ローラ６１を有するとともに内面倣い機構７０が内面ローラ７１を有し、いわゆる、管にローラを倣わせる接触式である。このような接触式の形状測定装置で測定精度を確保するためには、測定時に、外面ローラ６１及び内面ローラ７１の押し付けによる管の変形を最小限に留めることが重要となる。
【００４４】
このため、かかる形状測定装置１０は、外面ローラ６１を管の外面に倣わせる一方で、内面ローラ７１を管の内面のうちで外面ローラ６１の反対側の位置で倣わせる。すなわち、外面ローラ６１及び内面ローラ７１は、管の同じ箇所を外面側及び内面側から挟み込むように配置される。これにより、管は、外面ローラから受ける力と内面ローラから受ける力とを同じ箇所に受け、両者の力は方向が相反することから、管の変形が低減できる。
【００４５】
ここで、外面ローラ６１を管の外面に倣わせる機構として、外面側アーム５１で外面ローラ６１を回転可能に保持し、外面側アーム５１を付勢することにより外面ローラ６１を管の外面に倣わせる機構も考えられる。同様に、内面ローラ７１を管の内面に倣わせる機構として、内面側アーム５２で内面ローラ７１を回転可能に保持し、内面側アーム５２を付勢することにより内面ローラ７１を管の内面に倣わせる機構も考えられる。
【００４６】
しかしながら、管の同じ箇所に外面ローラ６１及び内面ローラ７１を配置するため、これらローラを保持する外面側アーム５１及び内面側アーム５２は、回転体４１の回転軸方向における長さがある程度必要となり、その重量が増加する。このため、測定時に管が外面ローラ６１を介して外面側アーム５１の重量による荷重を受けるとともに、内面ローラ７１を介して内面側アーム５２の重量による荷重を受け受ける。その結果、管が変形して形状測定精度が悪化する。
【００４７】
これに対し、上記形状測定装置１０は、外面側アーム５１に外面ローラ６１を有する外面倣い機構６０を配設するとともに、内面側アーム５２に内面ローラ７１を有する内面倣い機構７０を配設する。これにより、管は、外面ローラ６１を介して外面側アーム５１の重量による荷重を受けることがないとともに、内面ローラ７１を介して内面側アーム５２の重量による荷重を受けることもない。その結果、荷重による管の変形を大幅に低減した状態で、外面ローラ６１を管の外面に倣わすことができるとともに内面ローラ７１を管の内面に倣わすことができ、管端部の形状測定精度を向上できる。
【００４８】
より具体的には、図２に示す外面倣い機構６０では、フレーム６２及び外面ローラ６１の重量のみが管に荷重される。また、図２に示す内面倣い機構７０では、フレーム６２及び内面ローラ７１の重量のみが管に荷重される。外面倣い機構６０は外面側アーム５１の一端側に配設されるとともに内面倣い機構７０は内面側アーム５２の一端側に配設されるので、フレーム６２は、回転体４１の回転軸方向における長さが外面側アーム５１及び内面側アーム５２に比べて著しく短く、顕著に軽量化が可能となる。このため、外面ローラ６１及び内面ローラ７１を介して管への荷重を低減することが可能となることで、測定時の荷重による管の変形を大幅に低減でき、管端部の形状測定精度を向上できる。
【００４９】
外面倣い機構及び内面倣い機構において、ローラやフレームといった重量により管端部の表面に荷重を発生させる部材の合計重量、並びに、外面ローラ及び内面ローラを付勢する力（押付力）は、被測定材である管の剛性や要求される測定精度に応じて適宜設定できる。
【００５０】
例えば、外径１６８．３〜４２６．０ｍｍ、内径１５０．０〜４１１．０ｍｍ、肉厚５．０〜５０．０ｍｍの鋼管の場合、測定時の管端部の変形を一定値以下に抑えるためには、管端部に加わる荷重Ｆ（ｋｇｆ）を一定値以下に制限する必要がある。その荷重Ｆ（ｋｇｆ）は、梁の曲げ応力の公式から求めることができる。ここで、外面倣い機構において管端部の表面に荷重を発生させる部材の合計重量をｆ１（ｋｇｆ）とし、外面ローラの押付力をｆ２（ｋｇｆ）とする。これら重量ｆ１及び押付力ｆ２によって管端部に加わる荷重は、図２に示す状態で最大となるので、重量ｆ１及び押付力ｆ２は、下記（１）式を満たす必要がある。
ｆ１＋ｆ２≦Ｆ  ・・・（１）
【００５１】
また、図２に示す状態から回転体を１８０°回転させた状態で外面ローラを管の外面に倣わすためには、ｆ２＞ｆ１を満たす必要がある。これらから、重量ｆ１は、少ない程好ましい。
【００５２】
一方、内面倣い機構において管端部の表面に荷重を発生させる部材の合計重量をｆ３（ｋｇｆ）とし、内面ローラの押付力をｆ４（ｋｇｆ）とする。これら重量ｆ３及び押付力ｆ４によって管端部に加わる荷重は、図２に示す状態から回転体を１８０°回転させた状態で最大となるので、重量ｆ３及び押付力ｆ４は、下記（２）式を満たす必要がある。
ｆ３＋ｆ４≦Ｆ  ・・・（２）
【００５３】
また、図２に示す状態で内面ローラを管の外面に倣わすためには、ｆ４＞ｆ３を満たす必要がある。これらから、重量ｆ３は、少ない程好ましい。
【００５４】
上記形状測定装置１０は、管にローラを倣わせる接触式であることから、管端部の外面又は内面に水滴が付着している場合でも、精度よく測定を行うことができる。また、かかる形状測定装置１０は、上下動可能な装置本体４０により回転可能な回転体４１が保持されることから、回転体の回転軸４１ａを、被測定材の管の中心軸９０ａと略一致するように調整すれば、段取り替えを行うことなく、様々な外径を有する管の端部の形状を測定できる。
【００５５】
上記形状測定装置１０は、外面ローラ又は内面ローラを付勢するための手段として、ゴムといった弾性体やエアシリンダー、コイルばね等を採用することもできるが、図２に示すように、外面倣い機構が、管の外面に外面ローラを付勢するためのコイルばねを有し、内面倣い機構が、管の内面に内面ローラを付勢するためのコイルばねを有するのが好ましい。コイルばねは、広く流通しており容易に入手可能であるとともに、図２に示すように、付勢する力（押付力）を調整する手段を安価に実現できる。
【００５６】
上記形状測定装置１０は、被測定材である管の内径によっては、内面側アーム５２や内面倣い機構７０と管の内面が干渉する可能性がある。測定可能な管の内径は、管内に挿入される部材の径方向の長さ、例えば図２に示す内面倣い機構７０では、内面ローラ７１の先端から調整用棒５２ｂまでの径方向の距離Ｄ、により決定される。この距離Ｄは、内面ローラの移動可能範囲の影響を受け、内面ローラの移動可能範囲が長くなるほど、距離Ｄも大きくなる傾向を有する。
【００５７】
このため、上記形状測定装置１０は、図２に示すように、内面倣い機構７０の内面ローラ７１の移動可能範囲より、外面倣い機構６０の外面ローラ６１の移動可能範囲を大きくするのが好ましい。すなわち、内面倣い機構７０の内面ローラ７１の移動可能範囲を小さくすることにより、距離Ｄを小さくして測定可能な管の内径の範囲を確保できる。また、内面倣い機構７０の内面ローラ７１の移動可能範囲を小さくするのに伴い、外面倣い機構６０の外面ローラ６１の移動可能範囲を大きくすれば、測定可能な管の肉厚の範囲が狭くなるのを回避できる。
【００５８】
続いて、図１に示す管端部の形状測定装置に設けられた校正機能について説明する。
図１に示す管端部の形状測定装置は、外面ローラ位置検出器、内面ローラ位置検出器及びアーム位置検出器を校正するために用いられる校正用管８１と、校正用管８１を保持する校正用管保持台８２（校正用管保持手段）と、校正用管８１を測定可能な位置に配置するために校正用管保持台８２を移動可能に保持する保持台ベッド８３と、を備える。
【００５９】
図１に示す保持台ベッド８３には、校正用管保持台８２の移動を案内するガイドレール（図示せず）と、校正用管保持台８２の移動を駆動する駆動装置（図示せず、例えば油圧シリンダ等）と、が配設される。このような構成の保持台ベッド８３は、校正用管保持台８２を、前後方向（図１の紙面に垂直な方向）に移動可能に保持する。
【００６０】
搬送装置のローラ９１により搬送された管端部の形状を測定する際、校正用管保持台８２（校正用管保持手段）は、制御手段の信号により装置本体４０等より後側の退避位置に移動する。校正を行う際には、制御手段の信号により前側に移動し、前後方向の位置が回転体の回転軸４１ａと一致するように配置され、すなわち、外面ローラ６１及び内面ローラ７１によって校正用管８１の形状が測定可能な位置に配置される。
【００６１】
また、図１に示す形状測定装置１０に設けられた校正機能は、差異データ作成手段（図示せず）及び校正手段（図示せず）を備える。この差異データ作成手段は、校正用管８１を所定の角度ごとに外半径及び内半径を測定したデータと、別の測定装置によって校正用管を所定の角度ごとに外半径及び内半径を測定して得た校正用データと、の差異を所定の角度ごとに求めて、差異データを作成する。校正手段は、被測定材を測定した際に自動測定手段で出力されるプロフィールデータに、差異データを加算する。
【００６２】
より具体的には、差異データ作成手段が、形状測定装置１０による校正用管の測定データの外半径及び内半径と、別の測定装置（例えば、高精度３次元測定装置）によって校正用管を測定した校正用データの外半径及び内半径と、の差を求める。この差を求める処理では、校正用管（回転体）の特定の角度における測定データの外半径及び内半径と、それと同じ角度の校正用データの外半径及び内半径と、の差を、所定の角度ごとに求める。これにより、外半径の差異、内半径の差異及び角度からなる差異データを作成する。
【００６３】
また、校正手段が、形状測定装置１０によって被測定材（実際の測定対象材の管）を測定する際、自動測定手段で出力されるプロフィールデータに差異データを加算する。すなわち、プロフィールデータの外半径に、その外半径と角度が同じ値である差異データの外半径の差異を加算するとともに、プロフィールデータの内半径に、その内半径と角度が同じ値である差異データの内半径の差異を加算する。
【００６４】
このような差異データ作成手段及び校正手段を備えることにより、形状測定装置１０は、校正が可能となり、測定精度を更に向上できる。校正用管を形状測定装置１０及び別の形状測定装置で測定して差異データ作成手段により差異データを作成（更新）する作業を、例えば、メンテナンス後や定期的に行えば、優れた測定精度を効率的に維持できる。
【００６５】
また、形状測定装置１０は、校正用管８１と、校正用管保持台８２（校正用管保持手段）と、校正用管８１を測定可能な位置に配置するために校正用管保持手段を移動させる手段と、を備える。これにより、校正のために校正用管８１を測定する作業を省力化して行うことが可能となる。
【００６６】
校正用管８１は、取り扱いが容易であることから、例えば、長さが２５０〜４００ｍｍ程度の短管とするのが好ましい。また、校正用管８１を校正用管保持台８２で保持する場合には、校正用管８１を所望の角度にして保持する必要がある。一方、測定精度を向上させるため、通常、寸法の異なる複数の校正用管を準備する。従って、校正用管８１を校正用管保持台８２で保持する場合には、校正用管８１を効率よく所望の角度にして保持できることが望まれる。
【００６７】
このため、校正用管８１に周方向の位置合わせの基準となる切り欠きを配設するとともに、校正用管保持台８２に切り欠きに対応する突起部を設けるのが好ましい。これにより、校正用管保持台８２の突起が校正用管８１の切り欠きに位置するようにすれば、校正用管８１を所望の角度にして保持でき、校正用管８１を校正用管保持台８２で保持する際に角度を調整する作業を効率良く行うことができる。
【００６８】
形状測定装置１０では、通常、その精度を維持するために、所定の期間ごとに同じ被測定材について形状を測定するとともに別の測定装置で形状を測定し、それらの測定結果を比較することにより、形状測定装置１０の経時変化を確認する作業を行う必要がある。精度確認を容易に行うため、形状測定装置１０は、測定精度を確認するために用いられる精度確認用管（図示せず）と、精度確認用管を測定することによって出力されるプロフィールデータに差異データを加算して出力するチェックデータ作成手段（図示せず）と、を備えるのが好ましい。チェックデータ作成手段によって出力されたプロフィールデータを、別の測定装置（例えば、高精度３次元測定装置）によって精度確認用管を測定した結果と比較すれば、形状測定装置１０の精度確認を容易に行うことが可能となる。
【００６９】
このような精度確認作業で、上述の校正用管保持台８２（校正用管保持手段）を用いて校正用管に代えて精度確認用管を保持すれば、校正用管保持手段を移動させる手段によって測定可能な位置に精度確認用管を配置できる。これにより、精度確認作業を省力化して行うことが可能となる。精度確認用管は、上述の校正用管８１を利用してもよい。また、精度確認用管は、校正用管８１と同様の理由により、短管とするのが好ましい。
【００７０】
形状測定装置１０は、プロフィールデータ（自動測定手段によって出力されたプロフィールデータ、又は、校正手段によって差異データが加算されたプロフィールデータ）から、上記（ａ）〜（ｄ）の項目のうちで１以上の項目を演算するプロフィール演算手段を備えるのが好ましい。これにより、測定時の管の中心軸９０ａと回転体の回転軸４１ａとのずれを容易に除いて、管端部の外面形状及び内面形状を示すプロフィールデータを評価することができる。プロフィール演算手段によって上記（ａ）の外径芯外半径プロフィール及び外径芯内半径プロフィールを求める処理を、以下で図３を用いて説明する。
【００７１】
図３は、プロフィール演算手段によって外径芯外半径プロフィール及び外径芯内半径プロフィールを求める処理を示す図であり、図３（ａ）は、管の形状を表す測定点から中心を求めた状態を示し、図３（ｂ）は、求めた中心を原点に移動させた状態を示し、図３（ｃ）は、測定点の間を補間した状態を示す。
測定データには、管の外面形状を表す測定点Ｐ１と、管の内面形状を表す測定点Ｐ２と、が含まれており、これらの測定点は、回転体の角度（θ）及び回転体の中心軸からの距離（ｒ）で構成される。従って、図３（ａ）に示すように、外面形状を表す測定点Ｐ１の角度（θ）及び中心軸からの距離（ｒ）を用いて近似円を求め、この近似円の中心Ｃ１の座標を算出する。近似円は、最小２乗法やハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換による円抽出等のような公知の方法により求めることができる。
【００７２】
続いて、図３（ｂ）に示すように、座標変換を行うことによって、求めた外面形状の中心Ｃ１を原点に位置させる。この状態で、外面形状を表す測定点において、隣り合う測定点Ｐ１と測定点Ｐ１との間を、例えば、直線補間、スプライン補間、ベジエ補間、クロソイド補間等の公知の方法により補間する。内面形状を表す測定点においても、同様に、隣り合う測定点Ｐ２と測定点Ｐ２との間を補間する。図３（ｃ）は、測定点の間をベジエ補間することにより得た外面形状を表わす曲線Ｓ１と、内面形状を表わす曲線Ｓ２と、を示す。
【００７３】
最後に、座標系の原点（すなわち、求めた外面形状の中心Ｃ１）から外面形状を表わす曲線Ｓ１までの距離を、所定の角度ごとに演算する。演算した外面形状の中心Ｃ１から外面形状を表わす曲線Ｓ１までの距離は、求めた外面形状の中心Ｃ１に対する外半径であるから、かかる処理により、角度及び外半径で構成される外径芯外半径プロフィールが得られる。また、座標系の原点（すなわち、求めた外面形状の中心Ｃ１）から内面形状を表わす曲線Ｓ２までの距離を、所定の角度ごとに演算する。演算した外面形状の中心Ｃ１から内面形状を表わす曲線Ｓ２までの距離は、求めた外面形状の中心Ｃ１に対する内半径であるから、かかる処理により、角度及び内半径で構成される外径芯内半径プロフィールが得られる。
【００７４】
内径芯外半径プロフィール及び内径芯内半径プロフィールについても、詳細な説明は省略するが、上記に説明した手順で中心を求める際に、外面形状の測定点に代えて内面形状の測定点を用いれば、同様にして算出可能である。
【００７５】
かかる形状測定装置１０は、回転体４１の回転角度を検出する検出器として、例えば、ロータリーエンコーダを用いることができる。また、アーム位置検出器として、例えば、リニアエンコーダやレーザー変位計、マグネスケールを用いることができる。外面ローラ位置検出器及び内面ローラ位置検出器として、例えば、リニアエンコーダやレーザー変位計、マグネスケールを用いることができる。
【００７６】
また、上記制御手段、差異データ作成手段、校正手段、チェックデータ作成手段及びプロフィール演算手段等といった、各種演算を伴う手段として、形状測定装置１０に実装された汎用的な電気部材や電気回路を用いることも可能であるし、形状測定装置１０に実装された各機能に特化したハードウェアを用いることも可能である。また、上記各機能を、形状測定装置１０に実装されたＣＰＵ等の演算処理ユニットが全て行ってもよいし、形状測定装置１０に接続された制御コンピュータ、各種サーバ、パーソナルコンピュータ等が実施してもよい。
【００７７】
図４は、形状測定装置１０が備える演算処理ユニットのハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【００７８】
演算処理ユニットは、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理ユニットは、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。
【００７９】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、又はリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、演算処理ユニット内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。
【００８０】
バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。
【００８１】
入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理ユニットの操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。更に、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。形状測定装置１０のユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、形状測定装置１０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【００８２】
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプ等の表示装置や、スピーカ及びヘッドホン等の音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、演算処理ユニットが行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理ユニットが行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【００８３】
ストレージ装置９１３は、演算処理ユニットの記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【００８４】
ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理ユニットに内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、又は、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。
【００８５】
接続ポート９１７は、機器を演算処理ユニットに直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、演算処理ユニットは、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。
【００８６】
通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線又は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、社内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
【００８７】
以上、本発明の実施形態に係る演算処理ユニットの機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【００８８】
＜形状測定方法について＞
次に、上述の形状測定装置１０を用いる形状測定方法について、図５を参照しながら詳細に説明する。
図５は、かかる形状測定方法を説明する図であり、図５（ａ）は、測定開始時の状態を示し、図５（ｂ）は、回転体の回転軸を管の中心軸の高さと略一致させた状態を示し、図５（ｃ）は、外面ローラ及び内面ローラで接触可能な範囲に管が位置した状態を示し、図５（ｄ）は、外面ローラ及び内面ローラに管を接触させた状態を示す。図５には、測定位置に配置された管９０と、形状測定装置１０と、が図示されている。図５に示す形状測定装置１０は、図１に示す形状測定装置１０であるが、校正用管８１、校正用管保持台８２及び保持台ベッド８３の図示を省略した。
【００８９】
図５（ａ）に示すような測定開始時の状態から、装置本体４０を上下動（図５（ｂ）の実線矢印参照）させ、図５（ｂ）に示すように回転体の回転軸４１ａを被測定材である管の中心軸９０ａの高さと略一致させる。ここで、略一致とは、回転体の回転軸４１ａの高さが管の中心軸９０ａに対して完全に一致する必要がなく、ある程度の位置ずれが許容されることを意味する。この位置ずれの許容量は、外面ローラ６１及び内面ローラ７１が径方向に移動可能な範囲によって自ずと定まる。
【００９０】
続いて、図５（ｃ）に実線矢印で示すように、アーム支持体５０を径方向に移動させ、管の外面が外面ローラ６１の径方向に移動可能な範囲に位置し、かつ、管の内面が内面ローラ７１の径方向に移動可能な範囲に位置した状態とする。
【００９１】
図５（ｄ）に実線矢印で示すように、基台３０を管の中心軸方向に移動させ、外面ローラ６１を管９０の外面に接触させるとともに、内面ローラ７１を管９０の内面に接触させる。この状態で、自動測定手段によって回転体４１を回転させつつ外面ローラ位置検出器及び内面ローラ位置検出器でローラの位置を検出すれば、外半径、内半径及び角度からなるプロフィールデータを得ることができる。
【００９２】
ここで、被測定材である管の内径によっては、内面側アームや内面倣い機構と管の内面が干渉する可能性がある。この干渉を防止するための手段として、外面側アームと内面側アームとの間に配置される管を内面側アームよりに配置し、管内に挿入される部材の径方向の長さを短くする（具体的には、図２に示す内面倣い機構７０で内面ローラ７１の先端から調整用棒５２ｂまでの径方向の距離Ｄを短くする）方式がある。
【００９３】
このため、かかる形状測定方法は、図５（ｃ）に示すように、アーム支持体を径方向に移動させて管の外面が外面ローラの移動可能な範囲に位置し、かつ、管の内面が内面ローラの径方向に移動可能な範囲に位置した状態とする際に、管の内径に応じてアーム支持体の移動を調整し、内面側アーム及び内面倣い機構が管と干渉するのを防止するのが好ましい。例えば、干渉が生じうる内径である管の場合、アーム支持体を径方向に移動させて管の外面が外面ローラの移動可能な範囲に位置し、かつ、内面ローラ７１が、その移動可能範囲の中央位置となる状態にアーム支持体を移動させればよい。内面ローラ７１を、その移動可能範囲の中央位置に調整するのは、前述の距離Ｄを短くして干渉を防止しつつ、測定時に内面ローラがストロークエンドに到達するのを防止するためである。
【００９４】
かかる形状測定方法は、更に、自動測定手段によって得たプロフィールデータに、事前に差異データ作成手段によって作成された差異データを加算するのが好ましい。これにより、測定精度を更に向上できる。
【００９５】
以上説明した測定手順は、オペレーターの入力に応じて行ってもよく、形状測定装置１０に上記の手順を順に実行する手段を設けることにより、自動で行ってもよい。
【００９６】
＜検証試験とその結果について＞
以上説明したような形状測定装置１０及び形状測定方法による効果を検証するため、以下の試験を行った。
【００９７】
本試験では、図１及び図２に示す形状測定装置１０を用い、図５に示す手順により継目無鋼管の端部の外半径及び内半径を１°ごとに測定した。これによって出力されたプロフィールデータに差異データを加算した後、加算したプロフィールデータを用いてプロフィール演算手段により外径芯外半径プロフィール及び外径芯内半径プロフィールを得た。その際、外面倣い機構６０による外面ローラの押付力は１．５〜２．０ｋｇｆになるように調整し、内面倣い機構７０による内面ローラの押付力は０．８〜１．２ｋｇｆになるように調整した。
【００９８】
差異データの作成は、上述の継目無鋼管の測定前に行い、差異データ作成手段を用いつつ、以下の手順によって行った。
（１）直径３００ｍｍの校正用管の端部について、形状測定装置１０によって外半径及び内半径を１°ごとに測定し、測定データを得た。
（２）かかる校正用管の端部について、３次元形状測定装置（東京精密社製、ＰＲＩＳＭＯ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒ、型式９／１５／７）によって外半径及び内半径を１°ごとに測定し、校正用データを得た。
（３）得られた測定データと校正用データとの差を１°ごとに求め、差異データを得た。
【００９９】
比較のため、３次元形状測定装置（東京精密社製、ＰＲＩＳＭＯ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒ、型式９／１５／７）を用い、継目無鋼管の端部の外半径及び内半径を１°ごとに測定した。測定したデータから、外径芯外半径プロフィール及び外径芯内半径プロフィールを得た。
【０１００】
本試験では、形状測定装置１０及び３次元形状測定装置により得られた外半径を用い、以下の手順によって外径の標準偏差σを求めた。
（ａ）形状測定装置１０により得られた外半径ｒ１（ｉ）（ただし、ｉは０〜３５９の整数であり、ｒ１（ｉ）は角度ｉ°の外半径を示す。）を用い、下記（３）式により外径ｄ１（ｊ）（ただし、ｊは０〜１７９の整数であり、ｄ１（ｊ）は角度ｊ°の外径を示す。）を算出した。
ｄ１（ｊ）＝ｒ１（ｊ）＋ｒ１（ｊ＋１８０）  ・・・（３）
（ｂ）３次元形状測定機により得られた外半径ｒ２（ｉ）（ただし、ｉは０〜３５９の整数であり、ｒ２（ｉ）は角度ｉ°の外半径を示す。）を用い、下記（４）式により外径ｄ２（ｊ）（ただし、ｊは０〜１７９の整数であり、ｄ２（ｊ）は角度ｊ°の外径を示す。）を算出した。
ｄ２（ｊ）＝ｒ２（ｊ）＋ｒ２（ｊ＋１８０）  ・・・（４）
（ｃ）下記（５）式により算出される差Δ（ｊ）（ただし、ｊは０〜１７９の整数）について、標準偏差σを求めた。
Δ（ｊ）＝ｄ１（ｊ）−ｄ２（ｊ）  ・・・（５）
【０１０１】
上記（ａ）〜（ｃ）に示す外径の標準偏差σの計算手順と同様の計算手順によって、形状測定装置１０及び３次元形状測定装置により得られた内半径を用いて、内径の標準偏差σを求めた。
【０１０２】
以下の表１に、被測定材である継目無鋼管の外径、内径及び長さ並びに測定結果から求めた外径及び内径の標準偏差σをそれぞれ示す。
【０１０３】
【表１】
2015131302.tif 000003
【０１０４】
表１より、いずれの寸法の継目無鋼管の測定結果でも、３次元形状測定機と形状測定装置１０との標準偏差σ（ばらつき）が小さい。従って、形状測定装置１０により、管端部の形状を精度よく測定できることが確認できた。
【０１０５】
このように、形状測定装置１０及び形状測定方法は、管端部の形状を自動で測定することができるとともに、測定精度を向上できる。このような形状測定装置１０及び形状測定方法を継目無鋼管の製造における管端部の形状測定に適用すれば、継目無鋼管の品質及び製造効率の向上に大きく寄与することができる。
【０１０６】
以上、図１〜図５を参照しながら、本発明の実施形態に係るマーキング装置を好適に実装可能な形状測定装置１０及び形状測定方法について、詳細に説明した。
【０１０７】
（第１の実施形態）
以下では、本発明の第１の実施形態に係るマーキング装置及びマーキング方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
上記のように、本実施形態に係るマーキング装置は、様々な公知の形状測定装置に対して実装しうるものであるが、以下では、先だって詳細に説明した形状測定装置１０に対して本実施形態に係るマーキング装置を実装した場合を例に挙げて、詳細な説明を行うものとする。
【０１０８】
＜マーキング装置の構成について＞
まず、図６Ａ〜図７を参照しながら、本実施形態に係るマーキング装置１００の構成について、詳細に説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態に係るマーキング装置１００の構成の一例を模式的に示した説明図である。図７は、本実施形態に係るマーキング装置１００によって管に付されるマーキングを模式的に示した説明図である。
なお、以下の説明においては、便宜上、図中に示した座標軸を参照しつつ、説明を行うものとする。図中に示した座標系では、ｚ軸方向が、被測定材である管の軸方向に対応している。
【０１０９】
まず、図６Ａ及び図６Ｂに着目する。図６Ａは、本実施形態に係るマーキング装置１００を図中のｙ軸正方向側から見た側面図であり、図６Ｂは、本実施形態に係るマーキング装置１００を図中のｘ軸正方向側から見た上面図である。
【０１１０】
本実施形態に係るマーキング装置１００は、被測定材である管の形状を、かかる管の外周を周方向に移動する測定ユニットを利用して測定する形状測定装置に設けられるものであり、管の形状の測定原点を表すマーキングを、管の外表面に施す装置である。図６Ａ及び図６Ｂに示した例では、マーキング装置１００が設けられる形状測定装置の一例として、図１〜図５を参照しながら説明した形状測定装置１０を取り上げている。そのため、図６Ａ及び図６Ｂでは、形状測定装置１０において測定ユニットとして機能する外面側アーム５１の先端部に、マーキング装置１００が設けられている。
【０１１１】
本実施形態に係るマーキング装置１００は、図６Ａに示したように、ペンホルダー１０１と、連結治具１０３と、付勢機構１０５と、を少なくとも有する。
【０１１２】
ペンホルダー１０１は、測定原点を表すマーキングを管９０の外表面に記載するマーカーペン１０１ａを保持する部材であり、このマーカーペン１０１ａを着脱自在に保持する部材である。また、ペンホルダー１０１は、未図示のガイドレールに沿ってマーカーペン１０１ａを案内することで、マーカーペン１０１ａを、管の径方向（すなわち、図中のｘ軸方向）に沿って移動させることができる。これにより、ペンホルダー１０１は、マーカーペン１０１ａを、管９０の外表面に当接させたり、管９０の外表面から離隔させたりすることが可能となる。
【０１１３】
ペンホルダー１０１の形状は、図６Ａに示した形状に特に限定されるものではなく、マーカーペン１０１ａを着脱自在に保持可能な形状であれば、任意の形状であってもよい。また、ペンホルダー１０１の素材についても特に限定されるものではなく、管９０の外表面に対して垂直な方向（例えば、図中のｘ軸方向）を維持しつつマーカーペン１０１ａを保持可能であり、測定ユニットの一例である外面側アーム５１の移動に追随可能な強度を有するものであれば、例えば公知の樹脂材、金属材等といった任意の素材を用いることが可能である。
【０１１４】
連結治具１０３は、ペンホルダー１０１を保持するとともに、ペンホルダー１０１を測定ユニットの一部（図６Ａでは、外面側アーム５１の先端部）に連結させる部材である。連結治具１０３の測定ユニット（図６Ａでは、外面側アーム５１）への連結方法については、特に限定されるものではなく、例えば、各種のねじを用いて連結治具１０３を測定ユニットに対してねじ止めする、連結治具１０３と測定ユニットとの間で互いに対応する凹部及び凸部を形成しておき両者を係合させる、等といった公知の方法を採用すればよい。同様に、ペンホルダー１０１の保持方法についても特に限定されるものではなく、公知の方法を採用すればよい。
【０１１５】
また、連結治具１０３には、連結治具１０３に連結されるペンホルダー１０１や付勢機構１０５を一体としてｘ軸方向に上下動させることが可能な、公知の駆動機構（図示せず）が設けられていても良い。かかる駆動機構を設けることで、例えば、形状測定装置１０が管９０の形状プロフィールを測定している際には、ペンホルダー１０１及び付勢機構１０５をｘ軸正方向側へと移動させて退避させることで、マーキング装置１００自体が形状測定装置１０における測定処理を妨げてしまう可能性を、より確実に排除できる。
【０１１６】
連結治具１０３の形状は、図６Ａに示した形状に特に限定されるものではなく、ペンホルダー１０１と形状測定装置の測定ユニットとを強固に連結できる形状であれば、任意の形状であってもよい。また、連結治具１０３の素材についても特に限定されるものではなく、測定ユニットの移動に追随するペンホルダー１０１を強固に保持可能な強度を有するものであれば、例えば公知の樹脂材、金属材等といった任意の素材を用いることが可能である。
【０１１７】
付勢機構１０５は、少なくともペンホルダー１０１に連結されており、マーカーペン１０１ａを管９０の外表面に対して付勢して倣わせるための機構である。この付勢機構１０５は、図６Ａに示したように、少なくともコイルばね１０５ａを有しており、コイルばね１０５ａの弾性力によりマーカーペン１０１ａを管９０の外表面に押し付ける。すなわち、コイルばね１０５ａの一端を、付勢機構１０５の任意の部位に連結しておき、コイルばね１０５ａの他端を、ペンホルダー１０１におけるマーカーペン１０１ａの駆動機構（図示せず）に連結しておく。その上で、コイルばね１０５ａに対して、公知の押圧機構（図示せず。例えば、調整用のナット、圧電素子、油圧シリンダ等）を利用して押付力を印加することで、マーカーペン１０１ａを管９０の外表面に対して押し付ける。一般的なマーカーペンでは、ある物体にペン先が接触している状態でペン軸方向に力を加えると、ペン先がマーカーペンの内部に押し込まれ、軸の内部に装填されたインクがペン先へと補給されるという機構を有している。そこで、このような押し付け動作を１回〜複数回実施することで、マーカーペン１０１ａのペン先からインクが出てこないという状況を回避することが可能となる。
【０１１８】
付勢機構１０５の形状は、図６Ａに示した形状に特に限定されるものではなく、コイルばね１０５ａを保持し、かつ、マーカーペン１０１ａに対してコイルばね１０５ａの弾性力を印加可能な形状であれば、任意の形状であってもよい。また、付勢機構１０５の素材についても特に限定されるものではなく、コイルばね１０５ａに印加される押圧力や、コイルばね１０５ａに生じる弾性力によって変形を生じない程度の強度を有するものであれば、例えば公知の樹脂材、金属材等といった任意の素材を用いることが可能である。
【０１１９】
また、マーキング装置１００では、マーカーペン１０１ａよりも測定ユニット側に配設されたペンホルダー１０１、連結治具１０３又は付勢機構１０５の少なくとも何れかに、管９０の外表面を倣って移動することでマーカーペン１０１ａの軸方向（図６Ａ中のｚ軸方向）に沿った移動を案内するガイドローラ１１１が設けられていてもよい。かかるガイドローラ１１１を設けることで、管９０の外表面上で、マーカーペン１０１ａをよりスムーズに移動させることが可能となり、より確実にマーキングを施すことが可能となる。
【０１２０】
ここで、形状測定装置１０を含む一般的な形状測定装置では、被測定材である管の形状プロフィールの測定に際して、測定原点を通り管の軸方向に平行な軸（以下、原点軸ともいう。）が、管の軸方向に平行な測定ユニットの中心軸と同軸となるように、測定ユニットが配設されている。そのため、本実施形態に係るマーキング装置１００では、例えば図６Ｂに模式的に示したように、少なくともペンホルダー１０１は、管の軸方向に平行なマーカーペン１０１ａの中心軸が、測定ユニットにおける原点軸と同軸となるように設けられる。このように少なくともペンホルダー１０１を配設することで、測定ユニットの軸方向（ｚ軸方向）の移動に追随させてマーカーペン１０１ａを移動させることで、例えば図７に模式的に示したように、被測定材である管９０の外表面の原点軸上に、測定原点を表すマーキングを施すことが可能となる。
【０１２１】
ここで、図６Ｂに示したように、マーカーペン１０１ａの中心軸のみならず、ペンホルダー１０１、連結治具１０３及び付勢機構１０５の中心軸も原点軸と同軸となるように、マーキング装置１００の管９０の軸方向に平行な中心軸を規定することが好ましい。これにより、ペンホルダー１０１、連結治具１０３及び付勢機構１０５がマーカーペン１０１ａと一体化して原点軸に沿って移動することとなり、マーカーペン１０１ａの原点軸に沿った移動がより安定化して、より精度良くマーキングを施すことが可能となる。
【０１２２】
なお、図６Ａ及び図６Ｂでは、測定ユニット側から順に、連結治具１０３、付勢機構１０５及びペンホルダー１０１が連結されている場合について図示しているが、これら３つの部材の連結順序については、図示した例に限定されるものではない。例えば、測定ユニット側から順に、連結治具１０３、ペンホルダー１０１及び付勢機構１０５のような連結順序を採用してもよい。
【０１２３】
また、図６Ａ及び図６Ｂに示したようなマーキング装置１００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する公知の制御機構（図示せず）を備えており、この制御機構は、例えば、ペンホルダー１０１、連結治具１０３、付勢機構１０５等の移動を含め、マーキング装置１００の動作を統括的に制御している。この制御機構は、ペンホルダー１０１、連結治具１０３、付勢機構１０５等に設けられた駆動機構や押圧機構に制御信号を出力することで、制御を行う。かかる制御装置は、マーキング装置１００に実装された演算処理ユニットであってもよいし、マーキング装置１００に接続された各種サーバやコンピュータ等の演算処理ユニットであってもよい。更に、かかる演算処理ユニットとして、マーキング装置１００が装着される形状測定装置に設けられた演算処理ユニットを利用し、形状測定装置の演算処理ユニットにマーキング装置１００の制御機能を実装してもよい。かかる演算処理ユニットは、図４と同様のハードウェア構成を有し、同様の効果を奏するものであるため、以下では詳細な説明を省略する。
【０１２４】
［マーキング装置の検証］
本発明者らは、以上のようなマーキング装置１００について、実際の鋼管を被測定材とし、市販の油性マーカーペンを利用して各種の検証を行った。以下、その詳細について説明する。
【０１２５】
上記検証では、φ４０６．４ｍｍ×ｔ２２．２ｍｍの鋼管約４００本を被測定材として利用し、マーキングの印字位置の確認、マーキングの印字幅とペン押し付け回数の検証、マーカーペンの移動速度とマーキングの擦れ具合の検証、マーカーペンの耐久性の検証、を目的として、以下のようなテストを行った。なお、以下のテストでは、図６Ａ及び図６Ｂに示した構造を有するマーキング装置１００を図１等に示した形状測定装置１０に取り付けて、各種の検証を行っている。
【０１２６】
○マーキングの印字位置の確認
まず、マーキングの印字位置を変化させて、付勢機構１０５によるマーカーペン１０１ａの押し付け回数２回、マーカーペンの移動速度１５ｍｍ／秒の条件で、マーキング試験を行った。試験条件及び試験結果は、以下の表２の通りである。なお、下記の表２において、マーキングの開始位置及び終了位置を、測定対象とした鋼管の管端部からの距離として表すこととした。この際、図７に模式的に示したように、鋼管の奥側に位置する点Ｐ１から管端部側に位置する点Ｐ２までマーキングを印字することとした。
【０１２７】
【表２】
2015131302.tif 000004
【０１２８】
上記表から明らかなように、条件１におけるマーキングの長さ（図７における長さＬＭ）は２９０ｍｍであり、条件２におけるマーキングの長さＬＭは２００ｍｍであり、条件３におけるマーキングの長さＬＭは５０ｍｍである。
【０１２９】
試験の結果、条件１では、開始位置から終了位置までマーキングを施すことはできたが、マーキングの終了位置（管端部から１０ｍｍの位置）において、インクの液だまりが発生してしまい、均一なマーキングを施すことができなかった。従って、上記表２において、判定結果は「×」とした。また、条件２及び条件３においては、開始位置から終了位置にわたって均一なマーキングを施すことが出来たため、上記表２において、判定結果を「◎」とした。
【０１３０】
条件１において、上記のような液だまりが発生した理由としては、マーキング装置１００の移動の結果、終了位置においてガイドローラ１１１が管端部から脱輪してしまい、マーカーペン１０１ａのペン先により多くの力が作用したためであることが判明した。また、条件２及び条件３においては、ガイドローラ１１１が管端部から脱輪することなく、マーキング装置１００の移動が完了したため、液だまりが発生せず、均一なマーキングを施すことができたことが明らかとなった。この検証結果から、マーキングの管端部側の端部は、ガイドローラ１１１が管端部から脱輪しない位置（例えば、条件２のように管端部から５０ｍｍ程度の位置）に設定することが好ましいことが明らかとなった。
【０１３１】
○マーキングの印字幅とペン押し付け回数の検証
次に、マーカーペン１０１ａの押し付け回数を変化させ、マーキングの開始位置を３００ｍｍ、終了位置を５０ｍｍとして、マーカーペンの移動速度１５ｍｍ／秒の条件でマーキングを施す試験を行った。この試験において、施されたマーキングのライン幅（例えば図７におけるｙ軸方向の幅）を測定して、検討を行った。試験条件及び試験結果は、以下の表３の通りである。
【０１３２】
【表３】
2015131302.tif 000005
【０１３３】
上記表３から明らかなように、押し付け回数が多いほど、開始位置にインクの液だれが発生し、ライン自体は擦れることなく引けるものの、ライン幅が不均一になることが明らかとなった。そのため、条件１及び条件２の判定結果を「△」とした。一方、押し付け回数が１回である条件３では、開始位置及び終了位置でのライン幅がほぼ同じ値となっており、均一なマーキングが施せたことが明らかとなった。そのため、条件３の判定結果を「◎」とした。この結果から、マーカーペン１０１ａの押し付け回数は１回で十分であり、必要に応じて更に押し付け回数を増加させればよいことが明らかとなった。
【０１３４】
○マーカーペンの移動速度とマーキングの擦れ具合の検証
次に、マーカーペンの移動速度を３通りに設定して、押し付け回数２回、開始位置３００ｍｍ、終了位置５０ｍｍの条件で、マーキングの擦れ具合を検証した。試験条件及び試験結果は、以下の表４の通りである。
【０１３５】
【表４】
2015131302.tif 000006
【０１３６】
移動速度が１０〜２０ｍｍ／秒の範囲では、擦れの存在しない均一なマーキングを施すことが可能であった。そこで、上記表４に示したように、条件１〜条件３のそれぞれについて、判定結果を「◎」とした。この結果から、マーカーペン１０１ａの移動速度を２０ｍｍ／秒程度という高速にした場合であっても、適切なマーキングを施すことができるため、移動速度を２０ｍｍ／秒程度として、マーキングのサイクルタイムを短縮することが可能となることが明らかとなった。また、移動速度が１０ｍｍ／秒と低速であっても良好なマーキングが施されているため、移動速度の下限値は特に限定されず、移動速度が小さい場合であっても良好なマーキングが施されるものと推察される。
【０１３７】
○マーカーペンの耐久性の検証
次に、市販の３種類のマーカーペンを利用し、押し付け回数２回、開始位置３００ｍｍ、終了位置５０ｍｍ、マーカーペンの移動速度１５ｍｍ／秒に設定して、マーカーペンの耐久性を検証した。マーカーペンの耐久性の検証は、マーキングに擦れが生じた段階で交換時期が到来したとみなし、擦れが生じる直前までに処理した鋼管の本数をカウントすることとした。なお、この検証に際して、マーカーペンの不使用時には、ペン先にキャップを取り付け、ペン先の乾燥を防止するようにした。得られた結果は、以下の表５の通りである。
【０１３８】
【表５】
2015131302.tif 000007
【０１３９】
上記表５から明らかなように、事前に使用するマーカーペンを予め検証しておくことで、１８０本以上の鋼管を処理することが可能であることが明らかとなった。
【０１４０】
以上、図６Ａ〜図７を参照しながら、本実施形態に係るマーキング装置１００について、詳細に説明した。
【０１４１】
＜マーキング方法について＞
続いて、図８を参照しながら、本実施形態に係るマーキング装置１００を利用したマーキング方法の流れの一例について、簡単に説明する。図８は、本実施形態に係るマーキング方法の流れの一例を示した流れ図である。
【０１４２】
なお、以下の説明に先立ち、例えば図６Ａ及び図６Ｂに示したようなマーキング装置１００が、形状測定装置の測定ユニット（例えば、形状測定装置１０の外面側アーム５１）に対して、マーカーペン１０１ａの中心軸が原点軸と同軸となるように取り付けられているものとする。
【０１４３】
かかるマーキング方法では、まず、未図示の制御機構及び駆動機構を介して、ペンホルダー１０１に保持されたマーカーペン１０１ａを、原点軸上の所定位置まで移動させる（ステップＳ１０１）。その後、未図示の制御機構及び駆動機構を介して、マーカーペン１０１ａ（より詳細には、マーカーペン１０１ａのペン先）を、管９０の外表面に当接させる（ステップＳ１０３）。
【０１４４】
ここで、必要に応じて、未図示の制御機構及び押圧機構を介して、付勢機構１０５を駆動させて、マーカーペン１０１ａを管の外表面に対して１回又は複数回押し付けるようにしてもよい（ステップＳ１０５）。これにより、より確実にマーカーペン１０１ａのペン先に対してマーキングに用いるインクが供給されることとなる。
【０１４５】
続いて、形状測定装置の演算処理ユニット等を介して形状測定装置を移動させることで、マーカーペン１０１ａを測定ユニットに追随させて移動させる（ステップＳ１０７）。これにより、管９０の外表面に対してマーキングが記載されていくこととなる。
【０１４６】
所定の位置までマーカーペン１０１ａが移動すると、未図示の制御機構及び駆動機構を介して、マーカーペン１０１ａを管９０の外表面から離隔させる（ステップＳ１０９）。
【０１４７】
その後、監視員が、マーキングの施された管を直接目視したり、所定の位置に設けられたカメラ等の撮像装置により得られた撮像画像を表示装置の表示画面上で確認したりすることで、マーキングが確実に引けているかを確認する（ステップＳ１１１）。マーキングが適切に施されている場合には、マーキング処理は終了することとなる。一方、擦れが生じている等の理由で適切なマーキングが施されていない場合には、ステップＳ１０１に戻って処理を再実行する。これにより、確実に管９０の外表面に対してマーキングが施されることとなる。
【０１４８】
なお、マーキングが確実に引けているか否かの確認は、上記のように監視員が確認を行ってもよいが、マーキング装置１００の演算処理ユニット等に対して、公知の画像処理機能を実装し、カメラ等の撮像装置により得られた撮像画像を公知の画像処理技術により画像判定することで、自動的に判定するようにしてもよい。
【０１４９】
以上、図８を参照しながら、本実施形態に係るマーキング方法の流れの一例について、簡単に説明した。
【実施例】
【０１５０】
続いて、実施例を示しながら、本発明の実施形態に係るマーキング装置及びマーキング方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の実施形態に係るマーキング装置及びマーキング方法の一具体例を示したものにすぎず、本発明に係るマーキング装置及びマーキング方法が、下記に示した例に限定されるものではない。
【０１５１】
（実施例１）
以下に示す実施例１では、図１等に示した形状測定装置１０に対して、図６Ａ及び図６Ｂに示したマーキング装置１００を取り付けて、マーキング精度に関する検証を行った。以下、行った検証について、図９〜図１１を参照しながら詳細に説明する。図９〜図１０Ｂは、実施例１について説明するための説明図である。図１１は、実施例１の結果を示したグラフ図である。
【０１５２】
本実施例では、直径φが約３００ｍｍの鋼管を利用し、かかる鋼管の外表面の一部を切り欠くことで、図９に示したような平坦面を有する切り欠き部を形成した。ここで、切り欠き部の幅Ｗは、約１６ｍｍとした。また、切り欠き部の中央には中心線を記載した。このような鋼管をテストピースとして、マーキング精度を検証した。
【０１５３】
形状測定装置１０の校正用管保持台８２に、上記のテストピースを、切り欠き部中心線が原点軸と同軸となるように固定した。その後、ペン先の太さが約２ｍｍの市販のマーカーペンを利用し、押し付け回数１回、開始位置３００ｍｍ、終了位置５０ｍｍ、マーカーペンの移動速度１５ｍｍ／秒に設定して、マーキングを施した。
【０１５４】
マーキングを施したテストピースを目視にて確認したところ、記載されたマーキングは、切り欠き中央線上に位置しており、原点軸に対して正確に記載されていることがわかった。
【０１５５】
続いて、テストピースを校正用管保持台８２に取り付けたまま、形状測定装置１０を用いて形状プロフィールの測定を行い、切り欠き中央線が測定原点となっているか否かを検証した。
【０１５６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、テストピースの外径の中心を通る鉛直軸と、切り欠き部の幅方向（図９のＷの方向）の各位置とテストピースの外径の中心とを結ぶ軸と、のなす角に着目し、形状プロフィールの測定結果をプロットした図を模式的に示したものである。
【０１５７】
図１０Ａに示したように、切り欠き中央線が測定原点と一致している場合には、角度０度の位置で、外径の測定結果が最小値となるとともに、角度０度を中心として、左右がほぼ対称な形となるはずである。この際、角度の絶対値が等しい位置（すなわち、±１度、±２度・・・）での外径の測定結果の差分は、用いた管の管径を考慮すると、±０．０５ｍｍ以内となるはずである。
【０１５８】
一方、図１０Ｂに示したように、切り欠き中央線が測定原点と一致していない場合には、外径の測定結果の最小値は０度の位置とはならず、また、測定結果のプロット状況も、角度０度を中心とした左右対称な形とはならない。また、図１０Ｂに模式的に示したように、角度の絶対値が等しい位置での外径の測定結果の差分は、０．０５ｍｍ超過となるはずである。
【０１５９】
図１１は、上記テストピースの形状プロフィールの測定結果をプロットしたものである。図１１を参照すると、測定結果のプロット状況は、角度０度を中心とした左右対称な形となっており、外径の測定結果の最小値は、角度０度の位置となっている。また、角度の絶対値の等しい位置での外径の測定結果の差分はゼロであり、±１度の位置での外径は２９９．８６ｍｍであり、±２度の位置での外径は２９９．９１ｍｍであった。かかる結果から、本発明の実施形態に係るマーキング装置１００を用いて記載されたマーキングは、極めて高精度であることが明らかとなった。
【０１６０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１６１】
１００    マーキング装置
１０１    ペンホルダー
１０１ａ    マーカーペン
１０３    連結治具
１０５    付勢機構
１０５ａ    コイルばね
１１１    ガイドローラ
【図１】
2015131302.tif 000008
【図２】
2015131302.tif 000009
【図３】
2015131302.tif 000010
【図４】
2015131302.tif 000011
【図５】
2015131302.tif 000012
【図６Ａ】
2015131302.tif 000013
【図６Ｂ】
2015131302.tif 000014
【図７】
2015131302.tif 000015
【図８】
2015131302.tif 000016
【図９】
2015131302.tif 000017
【図１０Ａ】
2015131302.tif 000018
【図１０Ｂ】
2015131302.tif 000019
【図１１】
2015131302.tif 000020