(57)【要約】【課題】管状の被計測物の内径を容易に計測することができる内径計測装置およびその方法を提供する。【解決手段】被計測物２の中空部分に挿入される円筒形の測定棒１１と、測定棒１１の周方向に互いにほぼ等間隔かつ軸方向にほぼ等しい位置に測定棒１１表面に対してほぼ垂直に設けられ、伸縮自在である複数の伸縮棒１２と、測定棒１１とほぼ同軸上に設けられ、被計測物２に対して直接または間接的に固定され測定棒１１を被計測物２に対して平行に支持する支持体１３とを有する。測定棒１１表面から被計測物２の内面に接触する各伸縮棒１２の先端までの長さと、測定棒１１の直径とに基づいて、伸縮棒１２の先端位置に対する外接円の直径を求め、外接円の直径から被計測物２の内径を求める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の被計測物の中空部分に挿入される円筒形の測定棒と、
前記測定棒の周方向に互いにほぼ等間隔かつ軸方向にほぼ等しい位置に前記測定棒表面に対してほぼ垂直に設けられ、伸縮自在である複数の伸縮棒と、
前記測定棒とほぼ同軸上に設けられ、前記被計測物に対して直接または間接的に固定され前記測定棒を前記被計測物に対して平行に支持する支持体と、
前記測定棒表面から前記被計測物の内面に接触する各前記伸縮棒の先端までの長さと、前記測定棒の直径とに基づいて、前記伸縮棒の先端位置に対する外接円の直径を求め、前記外接円の直径から前記被計測物の内径を求める演算装置とを備えることを特徴とする内径測定装置。
【請求項２】
前記被計測物は、前記被計測物の軸方向に対して垂直な面を有する管板により開口部分が支持されており、
前記支持体は、前記管板に対して接触することにより前記測定棒を前記被計測物に対して平行に支持する請求項１記載の内径測定装置。
【請求項３】
前記支持体は、前記被計測物の外径より大きい内径を有し一端が開口する円筒形の中空部と、前記中空部を形成する内面において周方向および軸方向に複数個配列された支持用弾性体とを有し、
軸方向に隣接して配列された前記支持用弾性体は、ほぼ同一の弾性力を有し、
前記支持体は、前記内径測定時において前記中空部に前記被計測物の少なくとも一部を収容し、前記支持用弾性体を前記被計測物に接触させることにより前記測定棒を前記被計測物に対して平行に支持する請求項１記載の内径測定装置。
【請求項４】
前記測定棒の少なくとも一部を覆い、前記測定棒に対して回転し、前記伸縮棒に対応する位置に各前記伸縮棒を突出させる複数の開口部を有するカバーをさらに備え、
各前記伸縮棒は、前記カバーの回転に従って前記カバーから与えられる力から前記伸縮棒を縮小させる方向の力を受ける傾斜を有する請求項１〜３のいずれか一項記載の内径計測装置。
【請求項５】
前記測定棒は、前記伸縮棒の前記被計測物内における位置を計測する位置計測部を有し、
前記演算装置は、前記位置計測部から得られる計測結果とともに求めた前記被計測物の内径を蓄積する請求項１〜４のいずれか一項記載の内径計測装置。
【請求項６】
前記測定棒、前記伸縮棒、および前記支持体を有する測定ユニットを複数備える請求項１〜５のいずれか一項記載の内径計測装置。
【請求項７】
管状の被計測物の中空部分に挿入される円筒形の測定棒と、前記測定棒の周方向に互いにほぼ等間隔かつ軸方向にほぼ等しい位置に前記測定棒表面に対してほぼ垂直に設けられ、伸縮自在である複数の伸縮棒とを準備し、
前記測定棒を、前記被計測物に対して平行に支持し、
前記測定棒表面から前記被計測物の内面に接触する各前記伸縮棒の先端までの長さと、前記測定棒の直径とに基づいて、前記伸縮棒の先端位置に対する外接円の直径を求め、前記外接円の直径から前記被計測物の内径を求めることを特徴とする内径測定方法。
【請求項８】
前記測定棒に対して回転し、前記伸縮棒に対応する位置に各前記伸縮棒を突出させる複数の開口部を有するカバーで前記測定棒の少なくとも一部を覆い、
前記伸縮棒に傾斜を設け、
前記カバーを前記測定棒に対して回転させ、前記伸縮棒の傾斜に対して前記カバーから力を与えて前記伸縮棒を縮小させる請求項７記載の内径計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状の被計測物の内径を計測する内径計測装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管などの管状を有する被計測物の内径を計測する方法として、シリンダゲージを用いる計測方法が知られている。シリンダゲージを用いる場合、計測者は、計測点にシリンダを当て、軸方向に動かして角度を変え、その最小値を読む。さらに計測者は、軸方向を固定しながら周方向に角度を変え最大値を読み取る。
【０００３】
周方向に動かす際の軸方向の固定は、計測者の手動により行われる。このため、シリンダゲージを用いた内径計測は、計測者に熟練度が必要とされ、計測に時間がかかってしまう。
【０００４】
これに対し、人間系を要しない内径計測装置として、例えば特許文献１に開示された内径測定装置が知られている。
【０００５】
内径計測装置は、内径測定バー、芯出しバー、およびスプリングにより本体を支持する測定器支え軸を有する。内径測定バーは、寸法測定端子およびディジタル表示ダイヤルゲージを有する。内径測定バーは、芯出しハンドルおよび芯出しハンドルストッパーによって４５度毎に回転し、ディジタル表示ダイヤルゲージの移動量によって内径を表示する。この内径計測装置は、鋼管の内径を高精度に、かつ短時間で自動的に測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−４３１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の内径計測装置は、被計測物に挿入される計測装置の中心軸と被計測物の中心軸とを一致させる必要がある。このため、特許文献１の内径計測装置は、芯出しのために被計測物に対して均等の力をかけるための機構が必要であった。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、管状の被計測物の内径を容易に計測することができる内径計測装置およびその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る内径計測装置は、上述した課題を解決するために、管状の被計測物の中空部分に挿入される円筒形の測定棒と、前記測定棒の周方向に互いにほぼ等間隔かつ軸方向にほぼ等しい位置に前記測定棒表面に対してほぼ垂直に設けられ、伸縮自在である複数の伸縮棒と、前記測定棒とほぼ同軸上に設けられ、前記被計測物に対して直接または間接的に固定され前記測定棒を前記被計測物に対して平行に支持する支持体と、前記測定棒表面から前記被計測物の内面に接触する各前記伸縮棒の先端までの長さと、前記測定棒の直径とに基づいて、前記伸縮棒の先端位置に対する外接円の直径を求め、前記外接円の直径から前記被計測物の内径を求める演算装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る内径計測装置およびその方法においては、管状の被計測物の内径を容易に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る内径計測装置の第１実施形態を示す全体的な構成図。
【図２】第１実施形態における内径計測装置の測定棒の軸方向に沿う断面図。
【図３】測定データ蓄積演算装置が鋼管の内径を求める際の概念的な説明図。
【図４】第１実施形態における内径計測装置の変形例を示す図。
【図５】本発明に係る内径計測装置の第２実施形態を示す全体的な構成図。
【図６】第２実施形態における内径計測装置の測定棒の軸方向に沿う断面図。
【図７】図６のVII−VII線に沿う内径計測装置および鋼管の断面図。
【図８】本発明に係る内径計測装置の第３実施形態を示す全体的な構成図。
【図９】第３実施形態における内径計測装置の測定棒の軸方向に沿う断面図。
【図１０】比較例としての測定棒を鋼管から取り出す操作の説明図。
【図１１】（Ａ）はカバーに対して測定棒を回転させる前の説明図、（Ｂ）は測定棒が回転し、伸縮バーが縮小した際の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る内径計測装置およびその方法の各実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る内径計測装置の第１実施形態を示す全体的な構成図である。
【００１４】
図２は、第１実施形態における内径計測装置１の測定棒１１の軸方向に沿う断面図である。
【００１５】
第１実施形態における内径計測装置１は、鋼管２の軸方向に対して垂直な面を有する管板３により管孔が支持される鋼管２を被計測物とする。鋼管２は、管状であり、中空部分を有する被計測物の一例である。
【００１６】
内径計測装置１は、測定棒１１、伸縮バー１２、キャップ１３、および測定データ蓄積演算装置１４を有する。
【００１７】
測定棒１１は、被計測物としての鋼管２に挿入可能なように鋼管２の内径より小さい外径を有する、円筒形の棒である。測定棒１１は、鋼管２に挿入される側の端部１１ａ寄りに複数の伸縮バー１２を有する。
【００１８】
伸縮バー１２（伸縮棒）は、測定棒１１の表面に対して垂直方向に突出し、スプリングなどの弾性体の作用により測定棒１１の表面に対して伸縮する。伸縮バー１２は、力を受けていない場合には最大長さとなる。伸縮バー１２は、測定棒１１の表面方向の力を受けると縮み、その力から解放されるとスプリングの弾性力により最大長さに戻る。
【００１９】
伸縮バー１２は、測定棒１１の表面の周方向に互いに等間隔に配置される。また、各伸縮バー１２は、測定棒１１の軸方向において等しい位置に配置される。第１実施形態においては、伸縮バー１２は、３本設けられ、互いに１２０度の間隔で配置される。
【００２０】
キャップ１３（支持体）は、測定棒１１とほぼ同軸上に設けられ、一端が開口する中空の筒状である。図２に示すように、キャップ１３は、中空部に測定棒１１を周方向に沿って支持するためのガイド１３ａを有する。キャップ１３は、頭部１３ｂ（図示右端）およびガイド１３ａで測定棒１１を軸方向にスライド可能に支持する。
【００２１】
キャップ１３は、被計測物である鋼管２の外径より大きい外径を有する。キャップ１３は、頭部１３ｂとは反対側の図示左端側である底部１３ｃに固定面１３ｄを有する。固定面１３ｄは、キャップ１３の軸方向、すなわち測定棒１１の軸方向と垂直である。
【００２２】
測定データ蓄積演算装置１４（演算装置）は、伸縮バー１２と接続されており、伸縮バー１２の変位（例えば伸縮バー１２を伸縮させるスプリングの変位）を計測し蓄積する。測定データ蓄積演算装置１４は、得られた各伸縮バー１２の変位と、既知である測定棒１１の直径とに基づいて、鋼管２の内径を演算する。測定データ蓄積演算装置１４は、演算により求まる鋼管２の内径を蓄積する。
【００２３】
測定データ蓄積演算装置１４は、求められた内径を、鋼管２の軸方向上の位置とともに蓄積する。鋼管２の軸方向上の位置（測定位置）は、例えば、キャップ１３の頭部１３ｂから突出する測定棒１１の長さを測ることで取得することができる。これにより、管継手のレデューサーのような軸方向に内径が変化する被計測物の内径の変異を測定することができる。
【００２４】
次に、第１実施形態における内径計測装置１を用いた鋼管２の内径計測の方法について説明する。
【００２５】
測定棒１１は、鋼管２の内径の測定位置に応じてキャップ１３に対してスライドされ所望の長さに調整されると、測定位置に伸縮バー１２が到達するまで鋼管２内に挿入される。
【００２６】
測定棒１１は、後述する内径の演算のために、測定棒１１と鋼管２との中心軸を平行に維持する必要がある。キャップ１３の固定面１３ｄは、管板３の表面と接触する。管板３の表面およびキャップ１３の固定面１３ｄは、それぞれ鋼管２の軸方向および測定棒１１の軸方向と垂直であるため、固定面１３ｄは測定棒１１および鋼管２の中心軸を平行に維持するために作用する。すなわち、キャップ１３は、鋼管２に対して管板３を介して間接的に固定される。
【００２７】
また、キャップ１３は、頭部１３ｂおよびガイド１３ａの２箇所で測定棒１１を支持する。このため、測定棒１１は、重力やその他測定棒１１に作用する力により軸方向を鋼管２の軸方向と平行に維持される。例えば、図２の測定棒１１の端部１１ａがキャップ１３による支持点に対して下がらず、鋼管２と測定棒１１との中心軸は、平行に保たれる。
【００２８】
各伸縮バー１２は、鋼管２への挿入に伴い鋼管２の内面に接触して測定棒１１の表面方向に力を受け、これらの力と釣り合う位置までそれぞれ縮む。このとき、各伸縮バー１２は鋼管２の内面から力を受けてそれぞれ独立して縮み、それぞれ異なる変位が得られればよいため、鋼管２と測定棒１１の中心軸が一致する必要がない。
【００２９】
測定データ蓄積演算装置１４は、各伸縮バー１２の変位を計測し蓄積する。測定データ蓄積演算装置１４は、各伸縮バー１２の変位（伸縮バー１２の先端までの長さ）と測定棒１１の直径とから、鋼管２の内径を求める。
【００３０】
図３は、測定データ蓄積演算装置１４が鋼管２の内径を求める際の概念的な説明図である。
【００３１】
３本の伸縮バー１２の先端位置を結ぶと、三角形が形成される。このとき、鋼管２の内周はこの三角形の外接円となり、鋼管２の内径はこの外接円の直径とほぼ等しい。測定データ蓄積演算装置１４は、各伸縮バー１２の変位から求まる各伸縮バー１２の長さ、および測定棒１１の直径から、外接円の直径、すなわち鋼管２の内径を幾何学的に算出する。
【００３２】
この内径計測装置１およびその方法は、鋼管２の中心軸に対して測定棒１１の中心軸を一致させる必要がない。このため、内径計測のための作業を簡素化でき、計測者に熟練度を要しない。また内径計測装置１は、計測に要する時間を短縮することができる。
【００３３】
なお、第１実施形態における内径計測装置は、１つの内径計測装置に対して複数の測定棒を備えてもよい。
【００３４】
図４は、第１実施形態における内径計測装置の変形例を示す図である。
【００３５】
第１実施形態の変形例としての内径計測装置２１は、鋼管２２の軸方向に対して垂直な面を有する管板２３により管孔が支持される複数の鋼管２２を被計測物とする。
【００３６】
内径計測装置２１は、測定棒３１、伸縮バー３２およびキャップ３３からなる複数の測定ユニット３０、および１台の測定データ蓄積演算装置３４を有する。
【００３７】
各測定ユニット３０は、各鋼管２２に対して対になるように配置される。測定データ蓄積演算装置３４は、各鋼管２２に挿入された各測定ユニット３０から、伸縮バー３２の変位を計測し、上述した内径計測装置１と同様に各鋼管２２の内径を演算する。
【００３８】
この内径計測装置２１は、多孔板のように多数の鋼管が被計測物である場合においても、多数の鋼管を同時に計測することができ、計測時間を短縮することができる。
【００３９】
［第２実施形態］
図５は、本発明に係る内径計測装置の第２実施形態を示す全体的な構成図である。
【００４０】
図６は、第２実施形態における内径計測装置４１の測定棒５１の軸方向に沿う断面図である。
【００４１】
図７は、図６のVII−VII線に沿う内径計測装置４１および鋼管４２の断面図である。
【００４２】
第２実施形態における内径計測装置４１は、管孔に管板が取り付けられていない直管からなる鋼管４２を被計測物とする。
【００４３】
内径計測装置４１は、測定棒５１、伸縮バー５２、キャップ５３、および測定データ蓄積演算装置５４を有する。測定棒５１、伸縮バー５２および測定データ蓄積演算装置５４は、第１実施形態で説明した測定棒１１、伸縮バー１２および測定データ蓄積演算装置１４とほぼ同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４４】
キャップ５３（支持体）は、測定棒５１とほぼ同軸上に設けられ、一端が開口する中空の筒状である。キャップ５３は、測定棒５１を周方向に沿って支持するためのガイド５３ａを中空部に有する。キャップ５３は、図６に示すように、頭部５３ｂ（図示右端）およびガイド５３ａで測定棒５１を軸方向にスライド可能に支持する。
【００４５】
キャップ５３は、被計測物である鋼管４２の外径より大きい内径を有する。キャップ５３は、中空部内面において複数のサポート５６（支持用弾性体）を有する。サポート５６は、例えば内部にスプリングを有する弾性体である。
【００４６】
サポート５６は、周方向に複数個配列され、かつ軸方向に複数個配列される。少なくとも、軸方向に配列されたサポート５６のうち隣接して配列されたサポート５６（例えば図６における５６ａ、５６ｂ）は、ほぼ同一の弾性力を有する。サポート５６は、例えば軸方向に２個ずつ、周方向に４個ずつ取り付けられる。
【００４７】
キャップ５３は、内径測定時においては、中空部に鋼管４２を収容し、サポート５６を鋼管４２の外周に接触させ、鋼管４２と測定棒５１とを平行に支持する。すなわち、キャップ５３は、鋼管４２に対して直接的に固定される。
【００４８】
次に、第２実施形態における内径計測装置４１を用いた鋼管４２の内径計測の方法について説明する。
【００４９】
測定棒５１は、鋼管４２の内径の測定位置に応じてキャップ５３に対してスライドされ所望の長さに調整されると、測定位置に伸縮バー５２が到達するまで鋼管４２内に挿入される。キャップ５３は、中空部に鋼管４２の管孔側（少なくとも一部）を収容し、サポート５６と鋼管４２とを接触させて支持する。このとき、軸方に並んで配列された２個のサポート５６は弾性力がほぼ同一に設定されているため、鋼管４２とキャップ５３、すなわち鋼管４２と測定棒５１とは、サポート５６が作用し中心軸が平行に維持される。
【００５０】
この内径計測装置４１およびその方法は、第１実施形態で奏する効果に加え、管板を有していない鋼管４２であっても、測定棒５１と鋼管４２との中心軸を平行に維持し、簡易に鋼管４２の内径を測定することができる。
【００５１】
［第３実施形態］
図８は、本発明に係る内径計測装置の第３実施形態を示す全体的な構成図である。
【００５２】
図９は、第３実施形態における内径計測装置６１の測定棒７１の軸方向に沿う断面図である。
【００５３】
第３実施形態における内径計測装置６１は、鋼管２の軸方向に対して垂直な面を有する管板３により管孔が支持される鋼管２であって、内径が伸縮バー７２が伸びた状態よりも小さい径を有する鋼管２を被計測物とする。
【００５４】
内径計測装置６１は、測定棒７１、伸縮バー７２、キャップ７３、カバー７７および測定データ蓄積演算装置７４を有する。測定棒７１、キャップ７３および測定データ蓄積演算装置７４は、第１実施形態で説明した測定棒１１、キャップ１３および測定データ蓄積演算装置７４とほぼ同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００５５】
各伸縮バー７２は、伸縮バー７２の先端に向かい細くなる傾斜を有するつば７２ａを有する。つば７２ａは、伸縮バー７２の周方向に向く面に設けられる。つば７２ａは、伸縮バー７２と一体に形成されてもよいし、別体で設けて種々の固定方法により伸縮バー７２に固定されてもよい。
【００５６】
カバー７７は、測定棒７１の外径よりも大きい内径を有し、測定棒７１と中心軸をほぼ一致させた状態で測定棒７１の少なくとも一部を覆う。カバー７７は、測定棒７１に対して相対的に回転する。カバー７７は、伸縮バー７２の位置に対応する位置に開口部７７ａを有し、カバー７７から伸縮バー７２を突出させる。
【００５７】
次に、第３実施形態における内径計測装置６１を用いた鋼管２の内径計測の方法について説明する。
【００５８】
第３実施形態における内径計測装置６１の作用を説明する前に、被計測物が階段状に内径が変化する鋼管である場合の課題を説明する。
【００５９】
図１０は、比較例としての測定棒８１を鋼管８０から取り出す操作の説明図である。
【００６０】
伸縮バー８２が最大長さに伸びた状態の測定棒８１および伸縮バー８２の径方向長さが、鋼管８０の内径よりも大きい場合、測定棒８１は鋼管８０内を移動することができない。例えば、階段状に内径が変化する鋼管８０において、内径が大きい箇所から小さい箇所に向かって軸方向に移動する際、伸縮バー８２は、階段状に形成された境界８０ａで引っかかる。これにより、測定棒８１は、鋼管８０外へ回収できなくなってしまう。
【００６１】
第３実施形態における内径計測装置６１は、カバー７７およびつば７２ａを有することにより、階段状に内径が変化する場合であっても、測定棒７１を回収することができる。
【００６２】
図１１（Ａ）はカバー７７に対して測定棒７１を回転させる前の説明図、（Ｂ）は測定棒７１が回転し、伸縮バー７２が縮小した際の説明図である。
【００６３】
測定棒７１は、計測者の操作により、カバー７７に対して時計回りに回転される。伸縮バー７２のつば７２ａは、回転するカバー７７の開口部７７ａを形成する側壁７７ｂと接触し、反時計回り方向に押される。つば７２ａは、伸縮バー７２の先端に向かい細くなるような傾斜を有する。このため、つば７２ａは、カバー７７の側壁７７ｂから与えられる力を伸縮バー７２を縮小させる方向の力に変換する。
【００６４】
伸縮バー７２は、徐々に縮小し、伸縮バー７２と測定棒７１との径方向長さが鋼管２の内径よりも小さくなると、伸縮バー７２の長さによらずに鋼管２内を軸方向に移動することができる。
【００６５】
この内径計測装置６１によれば、第１実施形態で奏する効果に加え、例えば、上述した図１０のような階段状に内径が変化する鋼管においても、内径が大きい箇所から小さい箇所に向かって軸方向に移動することができる。また、鋼管２の内径が一定である場合であっても、内径が伸縮バー７２と測定棒７１との径方向長さよりも小さい鋼管に対しても容易に挿入および回収できる。
【００６６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６７】
例えば、伸縮バーは、測定棒に対して１２０度間隔で設けられたが、この角度分布は一例でありこれに限られない。
【符号の説明】
【００６８】
１、２１、４１、６１  内径計測装置
１１、３１、５１、７１  測定棒
１１ａ  端部
２、２２、４２  鋼管
３  管板
１２、３２、５２、７２  伸縮バー
１３、３３、５３、７３  キャップ
１３ａ、５３ａ  ガイド
１４、３４、５４、７４  測定データ蓄積演算装置
２３  管板
３０  測定ユニット
５６  サポート
７２ａ  つば
７７  カバー
７７ａ  開口部
【図１】
2012237715.tif 000003
【図２】
2012237715.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012237715.tif 000009
【図８】
2012237715.tif 000010
【図９】
2012237715.tif 000011
【図１０】
2012237715.tif 000012
【図１１】
2012237715.tif 000013