切断形状検査方法、切断形状測定器具、及び切断形状検査システム
【課題】パイプの先端切断形状について短い時間で簡易に検査することができる切断形状検査方法、切断形状測定器具、及び切断形状検査システムを提供する。
【解決手段】第１、第２球体２０ａ、２０ｂと、一組の球体２０ａ、２０ｂ間に被接合物の湾曲面と同形状の接触面２８が形成されたダミー体２２と、取付けによってパイプＰの先端部を接触面２８に案内する取付部２４と、を備えた切断形状測定器具１２に、パイプＰを取付けて検査空間に配置する。その後、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置をそれぞれ測定し、測定した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置とパイプＰの配置状態から、切断形状測定器具１２の位置状態を特定することで、パイプＰの先端切断形状を判別する。
【解決手段】第１、第２球体２０ａ、２０ｂと、一組の球体２０ａ、２０ｂ間に被接合物の湾曲面と同形状の接触面２８が形成されたダミー体２２と、取付けによってパイプＰの先端部を接触面２８に案内する取付部２４と、を備えた切断形状測定器具１２に、パイプＰを取付けて検査空間に配置する。その後、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置をそれぞれ測定し、測定した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置とパイプＰの配置状態から、切断形状測定器具１２の位置状態を特定することで、パイプＰの先端切断形状を判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査方法、切断形状測定器具、及び切断形状検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被接合物であるパイプの延在方向側面に、接合する側のパイプの先端部を突き合わせて接合する場合、継手部品等を用いずに、二つのパイプの接触部分を直接的に溶接することがある。この溶接接合方法においては、被接合物であるパイプ（以下、接合する側のパイプと区別するため単に被接合物という）の湾曲面に沿うように、接合する側のパイプ（以下、単にパイプという）の先端部を予め切断する工程が営まれる。
【０００３】
パイプの切断工程では、切断後のパイプの先端部が被接合物と所定の接合角度で密接するように、パイプの先端切断形状を所望の湾曲状に形成することが重要となる。すなわち、切断したパイプの先端切断形状は、被接合物の湾曲面に精度よく一致していることが求められる。
【０００４】
ここで、切断したパイプの先端切断形状が、被接合物の湾曲面に対して形状誤差を有している場合、接合角度がずれた状態で被接合物にパイプを接合させることとなり、溶接完成品が不良品となってしまう。また、形状誤差を放置したまま接合角度を保って被接合物にパイプを接合しようとすると、被接合物との溶接範囲を拡大させる結果を招き、溶接量や溶接時間を増やすなどの後工程の作業効率を低下させる原因となる。さらに、被接合物とパイプとの接合箇所に隙間が残る等の接合不良の原因ともなる。
【０００５】
このような不良品の発生や作業効率の低下等を回避するために、通常、パイプの切断工程後に、形成した先端切断形状を検査する工程が営まれている。検査工程では、切断後のパイプの先端部が検査され、正規品の形状に応じて精度よく形成されているか否かが判別される。この検査工程によって、パイプの先端切断形状の精度を高めることができ、その後の溶接工程における作業効率の向上や溶接完成品の高品質化をはかることができる。
【０００６】
パイプの先端切断形状の検査においては、作業員が被接合物に模したダミーパイプに対し切断したパイプの先端部をあてて、その隙間をスケール、ノギス、或いは目視等によって検査することが一般的な方法であった。しかし、このような検査方法では、検査員の熟練度等によって検査精度が安定しない、又は人為的なミスによって形状誤差を見逃す等の問題があった。このため、近年は、特許文献１に開示されている三次元スキャナを用い、当該三次元スキャナによってパイプの先端切断形状を読み取り、読み取った形状データと設定データとを比較して、形状誤差等を判別する検査方法が実施されることもある。
【０００７】
また、パイプの先端切断形状の検査とは異なるが、湾曲状のゴシックアーク溝が形成されたワークを測定する方法として、特許文献２が開示されている。この測定方法では、測定治具として複数の断面形状が異なるボールをゴシックアーク溝に当接させて、各ボールの中心位置を測定し、この測定中心位置データと複数のボールの径寸法に基づいて演算処理を施すことで、ゴシックアーク溝の形状を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２１９７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−９３３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
さて、特許文献１の三次元スキャナによってパイプの先端切断形状を読み取る検査方法は、三次元スキャナが高価な装置であることから、単に検査のみに用いるには非常にコストが高くなる。また、三次元スキャナは複数方向から対象物をスキャンする必要があるため、パイプの先端切断形状の読み取りに時間がかかり、さらに読み取った形状データと設定データとの比較にも時間が費やされるため、パイプ一本当たりの検査時間が長くなるという新たな問題が生じる。
【００１０】
一方、特許文献２のゴシックアーク溝の形状測定方法は、ゴシックアーク溝に対して、複数の断面形状が異なるボールを当接させることが条件となる。したがって、溝を有していないパイプの先端部を検査する場合は、検査するパイプ毎にボールを交換する必要が生じる。結局、特許文献２の測定方法を利用してパイプの先端切断形状を検査することは、作業量の増加を招き、現実的な検査方法とはならない。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、パイプの先端切断形状について短い時間で簡易に検査することができるとともに、高精度且つ安定的に検査することができる切断形状検査方法、切断形状測定器具、及び切断形状検査システム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】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査方法であって、一組の球体と、前記一組の球体間に前記被接合物の湾曲面と同形状の接触面が形成されたダミー体と、取付けによって前記パイプの先端部を前記接触面に案内する取付部と、を備えた切断形状測定器具を、前記パイプに取付ける取付工程と、前記パイプを配置する配置工程と、前記一組の球体の中心点位置をそれぞれ測定する位置測定工程と、前記測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することで、前記パイプの先端切断形状を判別する形状精度判別工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記のように、切断したパイプを切断形状測定器具に取付けて所定方向に配置した後、この切断形状測定器具が備える一組の球体の中心点位置を測定する構成としたことで、作業員が簡易な手順に従って測定することができる。また、測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、切断形状測定器具の位置状態（例えば、座標点や傾き）を求めることができる。ここで、切断形状測定器具は、切断したパイプの先端切断形状に僅かな形状誤差があっても、切断形状測定器具の位置状態の変化として、その誤差が表面化する。このため、切断形状測定器具の位置状態を特定することで、パイプの先端切断形状を精度よく判別することが可能となる。すなわち、上記の切断形状検査方法は、パイプの先端切断形状を短時間に検査することができ、しかも、パイプの先端切断形状を安定的且つ精度よく判別することができる。
【００１４】
また、前記ダミー体は、前記一組の球体間において、円柱形状からなる被接合物と同一断面の円柱形状に形成されて延在するとともに、当該円柱形状の軸心が前記一組の球体の中心点を結ぶ仮想軸線と同軸に位置しており、前記形状精度判別工程は、前記仮想軸線上における所定の基準点位置を算出することで、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することができる。
【００１５】
上記の構成によれば、一組の球体の中心点を結ぶ仮想軸線上に対して基準点位置を設定することで、一組の球体の中心点位置からこの基準点位置を容易に算出することが可能となる。このため、切断形状測定器具の位置状態を容易に特定することができる。
【００１６】
また、前記基準点位置は、前記一組の球体の中心点位置間を結ぶ仮想軸線の中間点位置とすることが好ましい。このように、基準点位置を仮想軸線の中間点位置にすることで、一組の球体の中心点位置から容易に基準点位置を割り出すことができる。
【００１７】
さらに、前記位置測定工程における測定は、前記球体に２次元レーザを照射するレーザ測定装置により行い、当該レーザ測定装置によって測定した少なくとも二箇所の球体の２次元形状データに基づいて、前記球体の中心点位置を算出することができる。このように、２次元形状を測定するレーザ測定装置を用いることで、短時間に球体の中心点位置を容易に算出することができる。レーザ測定装置による測定方法は、三次元スキャナを用いた測定方法よりも、低いコストでパイプの先端切断形状を検査することができる。
【００１８】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状測定器具であって、一組の球体と、前記一組の球体間に前記被接合物の湾曲面と同形状の接触面が形成されたダミー体と、前記接触面の外径方向に突出し、取付けによって前記パイプの先端部を前記接触面に案内する取付部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、切断したパイプを切断形状測定器具に取付ける際に、取付部を利用してパイプの先端部をダミー体の接触面に容易に案内することができ、作業員の熟練度等に影響を受けることなくパイプの先端切断形状の安定的な検査が可能となる。また、切断形状測定器具とパイプを取付けた状態で、一組の球体の中心点位置を測定し、切断形状測定器具の位置状態を特定することで、パイプの先端切断形状を容易に判別することができる。
【００２０】
前記取付部は、前記接触面に対して突出する角度を自在に設定可能とすることで、実際に溶接接合するときの被接合物とパイプの接合角度に容易に合わせることができる。これにより、様々な接合角度に応じて切断したパイプの先端切断形状について検査することが可能となる。
【００２１】
また、前記取付部は、前記ダミー体に着脱自在に取付けられる構成とすることで、被接合物やパイプの大きさに合わせて、取付部を交換することができる。すなわち、切断形状測定器具は種々のパイプの検査に適用可能な汎用性を有することになる。
【００２２】
さらに、前記の目的を達成するために、本発明は、上述した切断形状測定器具を用いて、被接合物の湾曲面に接合するために、前記被接合物の湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査システムであって、前記パイプを配置する配置手段と、前記一組の球体の中心点位置をそれぞれ測定する位置測定手段と、前記測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することで、前記パイプの先端切断形状を判別する形状精度判別手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
上記のように、切断したパイプを切断形状測定器具に取付け、配置手段によって配置した後、位置測定手段によって切断形状測定器具にある一組の球体の中心点位置を測定する構成としたことで、作業員が簡易な手順に従って測定することができる。また、この切断形状検査システムは、パイプの先端切断形状を短時間に検査することができ、しかも、パイプの先端切断形状を安定的且つ精度よく判別することができる。
【００２４】
前記位置測定手段は、前記球体に２次元レーザを照射するレーザ測定装置が設けられ、当該レーザ測定装置によって測定した少なくとも二箇所の球体の２次元形状データに基づいて、前記球体の中心点位置を算出することができる。かかる構成によれば、２次元形状から球体の中心点位置を容易に算出することができる。しかも、レーザ測定装置による測定方法は、三次元スキャナを用いた測定方法よりも、低いコストでパイプの先端切断形状を検査することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、パイプの先端切断形状について短い時間で簡易に検査することができるとともに、高精度且つ安定的に検査することができる。その結果、パイプの先端切断形状を検査する作業量が減少するとともに、溶接工程に高品質なパイプを提供することが可能となり、被接合物とパイプの溶接接合の作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る切断形状検査システムの全体構成図である。
【図２】切断形状測定器具の斜視図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、切断形状測定器具と取付部の着脱状態を説明するための平面図であり、図３Ａは切断形状測定器具と取付部の取付状態、図３Ｂは切断形状測定器具と取付部の取外状態を示す図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、切断形状測定器具にパイプを取付ける取付工程の説明図であり、図４Ａは取付前、図４Ｂは取付後を示す図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、切断形状測定器具に取付けたパイプを配置する配置工程の説明図であり、図５Ａはパイプを配置した状態の平面図、図５Ｂはパイプを配置した状態の側面図である。
【図６】一対の球体を測定する位置測定工程の説明図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、球体の２次元形状データから座標点を算出する方法を示す説明図であり、図７Ａは測定した２次元形状データの図、図７Ｂは球体の中心点位置を算出する原理を示す図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、切断形状測定器具の位置状態を特定する原理を示す説明図であり、図８Ａは切断形状測定器具が正常な位置状態を示す図、図８Ｂは切断形状測定器具が傾いた状態を示す図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、他の実施形態として角度設定機構を備えた取付部を示す説明図であり、図９Ａは基軸によって取付部が回転可能になった状態を示す図、図９Ｂは取付部と着脱可能とした状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る切断形状検査方法、切断形状測定器具、及び切断形状検査システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
本実施の形態に係る切断形状検査システム１０は、被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプＰの先端切断形状を検査するシステムである。図１に示すように、切断形状検査システム１０は、切断形状測定器具１２と、配置用治具１４と、位置測定装置１６と、検査用コンピュータ１８と、を備える。
【００２９】
また、本実施の形態における被接合物とパイプＰの溶接完成品は、直線状に延在する被接合物に、中間部Ｐ１から先端部Ｐ２にかけて上方にやや湾曲したパイプＰが直交方向に接合された状態、すなわち平面Ｔ字状に形成されたものを想定している。したがって、パイプＰは、被接合物の側面の湾曲面に対して直交する角度で密接するように、湾曲状に切断される。
【００３０】
切断形状測定器具１２は、パイプＰの先端切断形状を検査するために、検査対象のパイプＰの先端部Ｐ２に直接取付ける測定器具であり、図２に示すように、一対の球体２０（第１球体２０ａ、第２球体２０ｂ）と、ダミー体２２と、取付部２４と、を備える。
【００３１】
第１、第２球体２０ａ、２０ｂは、アルミニウム材を用いて、同一の形状及び同一の重さの球形状に形成される。第１、第２球体２０ａ、２０ｂはアルミニウム以外にも、例えば、金属、合成樹脂、セラミック等の材質を選択して形成することができる。特に軽量な材質を選択して形成することで、切断形状測定器具１２の軽量化を図ることも可能である。
【００３２】
第１、第２球体２０ａ、２０ｂは、球体表面から法線方向に突き出る円柱形状の接続棒２６ａ、２６ｂをそれぞれ有する。この接続棒２６ａ、２６ｂは軸心を仮想的に延長すると球体２０の中心点を通過する。第１球体２０ａは、ダミー体２２の一方の端面に接続棒２６ａを介して接続され、第２球体２０ｂは、ダミー体２２の他方の端面に接続棒２６ｂを介して接続される。
【００３３】
切断形状測定器具１２のダミー体２２は、軸方向に所定長さ延在するブロック体であり、被接合物と同一の断面形状を有した円柱形状に形成されている。すなわち、ダミー体２２の側部表面は、被接合物の湾曲面と同一の曲率からなる湾曲面を有しており、この側部表面がパイプＰの先端部Ｐ２の接触する接触面２８として機能する。
【００３４】
ダミー体２２は、両端面（円形）の中心点に、図示しない差込孔がそれぞれ形成されている。各差込孔には、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの接続棒２６ａ、２６ｂが挿入される。これにより、第１、第２球体２０ａ、２０ｂはダミー体２２の両端面から突き出した状態で接続保持される。ダミー体２２に第１、第２球体２０ａ、２０ｂを接続した状態では、ダミー体２２の円柱形状の軸心が第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点３０ａ、３０ｂを結ぶ仮想軸線３２と同軸に位置することとなり、切断形状測定器具１２全体としての重心が安定する。なお、第１、第２球体２０ａ、２０ｂとダミー体２２の接続は、上記のように単に接続棒２６ａ、２６ｂを挿入して保持する構造だけでなく種々の構造を採用することができる。例えば、接続棒２６ａ、２６ｂに雄ねじを形成するとともに、差込孔に雌ねじを形成して互いに螺合させる構造としてもよい。
【００３５】
ダミー体２２は、パイプＰの形状や被接合物の形状等に合わせて数種類用意される。検査においてパイプＰの形状や被接合物の形状が変更となる場合は、ダミー体２２を適宜交換する。このとき、第１、第２球体２０ａ、２０ｂは、接続棒２６ａ、２６ｂをダミー体２２から取外して、別のダミー体２２に接続する。すなわち、切断形状測定器具１２は、検査するパイプＰの形状や被接合物の形状に応じて第１、第２球体２０ａ、２０ｂを着脱することができ、ダミー体２２を容易に交換することができる。
【００３６】
切断形状測定器具１２の取付部２４は、直径がパイプＰの内径と略一致する円柱形状に形成され、接触面２８から直交方向に一定長さ突き出すようにダミー体２２に取付けられる。この取付部２４の突出位置は、ダミー体２２の両端面から等距離の位置、すなわち、ダミー体２２の中間点である。取付部２４は、切断形状検査時の取付工程において、パイプＰに挿入する。取付部２４の挿入にともなって、パイプＰの先端部Ｐ２はダミー体２２の接触面２８まで案内される。
【００３７】
図３Ａに示すように、取付部２４は、ダミー体２２と別部品によって構成されており、取付部２４及びダミー体２２には、取付部２４が着脱自在に取付けられる着脱機構３４が設けられている。図３Ｂに示すように、着脱機構３４は、取付部２４に形成された凸部３４ａと、ダミー体２２の側面に形成された凹部３４ｂとからなり、これら凸部３４ａと凹部３４ｂの嵌合によって、ダミー体２２に取付部２４を取付けることができる。このように着脱機構３４を設けることで、検査においてパイプＰの形状や被接合物の形状が変更となり、ダミー体２２を交換する場合に、取付部２４とダミー体２２の着脱を容易に行うことができる。なお、ダミー体２２と取付部２４は、着脱機構３４を設けずに一体形成されていてもよいことは勿論である。また、着脱機構３４は、凸部３４ａと凹部３４ｂが嵌合する構造だけでなく、例えば、雄ねじと雌ねじを形成して互いに螺合させる構造としてもよい。
【００３８】
以上のように構成した切断形状測定器具１２は、切断したパイプＰを取付ける際に、取付部２４を介して、パイプＰの先端部Ｐ２をダミー体２２の接触面２８に容易に案内することができ、作業員の熟練度等に影響を受けることなくパイプＰの先端切断形状の安定的な検査を可能にする。また、本実施の形態のように、切断形状測定器具１２とパイプＰが直交して平面Ｔ字状の取付状態となる場合は、パイプＰの先端切断形状に形状誤差があれば、切断形状測定器具１２が直交せずに第１、第２球体２０ａ、２０ｂの傾きとして顕著に現れることがある。このため、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの傾きについて指標等を用いて測定し、パイプＰの先端切断形状の形状誤差を判別することもできる。
【００３９】
図１に示すように、切断形状検査システム１０の配置用治具１４は、パイプＰを検査空間に対して位置決めする構成として、基台３６と、固定用治具３８と、支持用治具４０と、を備える。基台３６は、パイプＰの切断形状検査時に、検査空間に載置される。この基台３６の上面の所定位置には、固定用治具３８及び支持用治具４０が配設されている。
【００４０】
固定用治具３８は、パイプＰの中間部Ｐ１を固定することで、検査時におけるパイプＰの移動や回転を規制する。固定用治具３８は、多数のパイプＰを検査することを想定し、容易に固定及び取外し可能な工具を選択することが好ましく、例えば、挟持体を開閉動作させることで、パイプＰの一部分を簡単に挟持することができる挟持工具（万力等）を適用することができる。
【００４１】
本実施の形態における固定用治具３８は、図５Ａに示すように、可動挟持体３８ａと、固定挟持体３８ｂと、支持体３８ｃを備える。可動挟持体３８ａは、ねじ棒３８ｄを介して支持体３８ｃに支持されており、このねじ棒３８ｄは、可動挟持体３８ａと反対側の端部にハンドル３８ｅが取付けられている。可動挟持体３８ａは、ハンドル３８ｅの回転操作によって、固定挟持体３８ｂに対して近接及び離間自在となっている。一方、固定挟持体３８ｂは、可動挟持体３８ａと対向する位置に支持体３８ｃを介して配設される。
【００４２】
ここで、本実施の形態のパイプＰは、中間部Ｐ１に位置決め孔３９ａ、３９ｂが形成されている。一方、固定用治具３８の可動挟持体３８ａ、固定挟持体３８ｂには、位置決め突起部３８ｆ、３８ｇが形成されている。固定用治具３８は、パイプＰの中間部Ｐ１を挟持する際に、位置決め突起部３８ｆ、３８ｇを位置決め孔３９ａ、３９ｂに差し込むことで、パイプＰの３次元座標上の移動及び軸中心の回転を規制することができる。
【００４３】
なお、固定用治具３８は、挟持工具に限定されるものではなく、例えば、パイプＰの側周面を締め付けることで固定するベルト等を適用してもよい。また、パイプＰに位置決め孔３９ａ、３９ｂが形成されていない場合は、予め固定箇所にマーク等を付しておくことで、このマークを目印として固定用治具３８に固定するようにしてもよい。
【００４４】
支持用治具４０は、検査空間において、パイプＰの中間部Ｐ１を固定する固定用治具３８よりもパイプＰの先端部Ｐ２寄りに配設される。パイプＰは、この支持用治具４０に下面が当接することで、検査空間の中空上に先端部Ｐ２が支持される。このため、パイプＰとの当接部分には、パイプＰをガイドする溝等が形成されていてもよい。また、支持用治具４０は、パイプＰの配置姿勢を固定するために、パイプＰの当接面が傾斜して形成されている。パイプＰは、支持用治具４０の当接面に隙間なく当接支持されることで、先端部Ｐ２の高さ位置が位置決めされる。
【００４５】
パイプＰは、固定用治具３８と支持用治具４０により２部分が支持されることで、実際に被接合物にパイプＰを溶接接合した状態の姿勢となるように位置決めされる。すなわち、図１に示すように検査空間として３次元座標を設定すると、配置用治具１４は、基台３６上の固定用治具３８及び支持用治具４０の配設位置に基づいて、パイプＰの先端部Ｐ２を３次元座標上における所定の座標位置に位置決めすることができる。
【００４６】
切断形状検査システム１０の位置測定装置１６は、二つの２次元レーザ測定装置４２と、各２次元レーザ測定装置４２の移動を制御する駆動装置４４と、を備える。２次元レーザ測定装置４２は、パイプＰの配置方向と２次元レーザ（以下、単にレーザともいう）の照射方向が平行となる位置に配置される。２次元レーザ測定装置４２は、球体２０に２次元レーザを照射し、その反射光を受光することで、球体２０の２次元的変位量を測定する機能を有している。
【００４７】
ここで、本実施の形態の切断形状検査システム１０は、図１に示すように検査空間として３次元座標を設定すると、２次元レーザ測定装置４２が、球体２０に対しｘ軸方向に垂直な２次元レーザを照射しその反射光を測定することで、奥行（ｙ軸方向）と高さ（ｚ軸方向）からなる半円（ｙ−ｚ軸平面）の変位量（２次元形状）を測定データとして得ている。また、２次元レーザ測定装置４２は、球体２０の中心点を挟んだ２箇所の変位量（２次元形状）の測定を行う。すなわち、一度目のレーザ照射によって得られた２次元形状データと、一度目の測定位置から２次元レーザ測定装置４２を駆動装置４４によりｘ軸方向に移動して、二度目のレーザ照射によって得られた２次元形状データと、を用いて球体２０の中心点位置３０（第１球体２０ａの中心点位置３０ａ、第２球体２０ｂの中心点位置３０ｂ）を算出する。この球体２０の中心点位置３０の算出方法については、後述の検査方法の説明において詳述する。
【００４８】
なお、本実施の形態に係る第１、第２球体２０ａ、２０ｂは、アルミニウムからなる表面が陽極酸化処理（アルマイト加工）されており、各球体の表面は、酸化等が防止されるとともに、均一の金属光沢を放つことが可能となっている。このため、第１、第２球体２０ａ、２０ｂにレーザを照射すると計測誤差の少ない変位量を測定することができ、測定精度の安定化を図ることができる。
【００４９】
二つの２次元レーザ測定装置４２は、第１、第２球体２０ａ、２０ｂを測定できるように、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置にそれぞれ配置される。これにより第１、第２球体２０ａ、２０ｂを各２次元レーザ測定装置４２が同時に測定することができ、短い測定時間で第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置を求めることができる。この２次元レーザ測定装置４２による測定方法は、従来の三次元スキャナを用いた測定方法よりも、低いコストでパイプＰの先端切断形状を検査することができる。
【００５０】
駆動装置４４は、２次元レーザ測定装置４２の移動手段として配設される。この駆動装置４４は、検査空間（３次元座標）のｘ−ｚ軸平面上を横行及び縦行移動する。駆動装置４４は、後述する検査用コンピュータ１８によって移動量及び移動方向がフィードバック制御される。２次元レーザ測定装置４２は、この駆動装置４４によって、検査空間のｘ−ｚ軸平面上を移動し、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置に配置される。
【００５１】
切断形状検査システム１０の検査用コンピュータ１８は、モニタ１８ａと、本体１８ｂとを含み、本体１８ｂ内部には図示しない演算処理部、記憶部、及び入出力部等を有する。検査用コンピュータ１８は、２次元レーザ測定装置４２及び駆動装置４４と接続しており、駆動装置４４の移動を制御するとともに、２次元レーザ測定装置４２による測定を実施する。そして、得られた第１、第２球体２０ａ、２０ｂの２次元形状のデータから、各球体２０の中心点位置３０を算出する。算出された第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂは、３次元座標上の位置情報として記憶される。
【００５２】
また、検査用コンピュータ１８は、算出した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂに基づいて基準点位置３２ａを算出する。本実施の形態では、基準点位置３２ａを第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂ間を結ぶ仮想軸線３２上の中間点に設定している。したがって、算出した基準点位置３２ａは、ダミー体２２の中間位置にある取付部２４の軸心２４ａ（図４Ａ参照）と仮想軸線３２との交点に一致する。このように基準点位置３２ａを仮想軸線３２上の中間点に設定することで、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂから容易に基準点位置３２ａを割り出すことができる。
【００５３】
検査用コンピュータ１８は、算出した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂから、切断形状測定器具１２の位置状態、すなわち検査空間（３次元座標）内の切断形状測定器具１２の傾きと基準点位置３２ａを特定する。そして、切断形状測定器具１２の位置状態によって、パイプＰの先端切断形状が正常に形成されているか否かを判断する。これにより、パイプＰの先端切断形状を安定的且つ精度よく判別することができる。
【００５４】
以上のように、切断形状検査システム１０は、切断形状測定器具１２に切断したパイプＰに取付けて、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂを測定する構成としたことで、パイプＰの先端切断形状を、作業員が簡易な手順に従って検査することができる。
【００５５】
次に、上記切断形状検査システム１０によって実施する切断形状検査方法について説明する。
【００５６】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、切断形状検査方法では、まず取付工程を実施する。図４Ａに示すように、取付工程では、切断形状測定器具１２の取付部２４をパイプＰの先端部Ｐ２に対して挿入する。挿入時には、切断形状測定器具１２の取付部２４がパイプＰの内径に対して摺動し、パイプＰの先端部Ｐ２がダミー体２２の接触面２８に案内される。図４Ｂに示すように、この先端部Ｐ２が接触面２８に接触すると挿入が完了し、切断形状測定器具１２とパイプＰの取付状態を形成する。
【００５７】
なお、以降の工程において、パイプＰから切断形状測定器具１２が脱落することを防止するため、取付部２４には、脱落防止手段を設けることが好ましい。この脱落防止手段としては、検査するパイプＰが磁気に反応するものであれば、取付部２４の内部にマグネットを内蔵する構成等を適用することができる。また、取付部２４にプランジャを設けておき、パイプＰの取付に応じて、プランジャがパイプＰを内部から押圧することで、パイプＰと切断形状測定器具１２の取付けを保持する構成とすることもできる。
【００５８】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、切断形状検査方法は、取付工程の後に配置工程を実施する。本実施の形態では、検査空間を３次元座標として設定しており、配置用治具１４の基台３６上に配設された固定用治具３８及び支持用治具４０によって、パイプＰを３次元座標のｙ軸方向に延在するように位置決めする構成となっている。
【００５９】
配置工程では、切断形状測定器具１２を取付けたパイプＰの中間部Ｐ１を、固定用治具３８によって狭持することで固定する。この挟持の際は、パイプＰの位置決め孔３９ａ、３９ｂに、固定用治具３８の位置決め突起部３８ｆ、３８ｇを差し込む。これにより、パイプＰの３次元座標上の移動及び軸中心の回転を規制する。
【００６０】
また、パイプＰは、固定用治具３８の挟持とともに、支持用治具４０の当接面に隙間なく当接支持されることで、先端部Ｐ２の高さ位置が３次元座標上に位置決めされる。パイプＰは、固定用治具３８及び支持用治具４０によって、２部分が支持されることとなり、先端部Ｐ２が３次元座標上における所定の座標位置に確実に位置決めされる。このように、配置用治具１４は、検査毎にパイプＰを交換しても、パイプの先端部Ｐ１を、３次元座標上の同じ位置に位置決めすることができる。
【００６１】
なお、取付工程と配置工程は、実施の順序が逆になってもよい。すなわち、先に配置工程を実施してパイプＰを位置決めし、その後、取付工程を実施して切断形状測定器具１２をパイプＰに取付ける手順とすることもできる。
【００６２】
図６に示すように、切断形状検査方法は、配置工程の後に位置測定工程を実施する。位置測定工程では、まず３次元座標上のｘ−ｚ軸平面に設けた二つの２次元レーザ測定装置４２を、駆動装置４４によって切断形状測定器具１２の第１、第２球体２０ａ、２０ｂとほぼ対向する位置にそれぞれ移動させる。各２次元レーザ測定装置４２、４２は、作業員が操作することで第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置に移動させてもよいが、位置測定工程の実施にともなって、自動的に第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置に配置させることが好ましい。例えば、検査用コンピュータ１８を利用して、検査するパイプＰに基づいた第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置のデータを予め記憶するとともに、位置測定工程の開始時にデータを読み出すように設定し、この読み出したデータに基づいて駆動装置４４を制御することで、各２次元レーザ測定装置４２、４２を第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置に移動する構成としてもよい。
【００６３】
各２次元レーザ測定装置４２は、対向位置への移動後に、一度目の２次元レーザを照射し、その反射光から第１、第２球体２０ａ、２０ｂのｙ−ｚ軸の各変位量（２次元形状）を測定する。一度目の測定によって得られた第１、第２球体２０ａ、２０ｂの２次元形状データは検査用コンピュータ１８に記憶される。
【００６４】
一度目の測定が終了した後は、各２次元レーザ測定装置４２、４２をｘ軸方向に移動する。このとき、各２次元レーザ測定装置４２、４２は、各駆動装置４４、４４によって一度目の照射位置から、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点をｘ軸方向に越えた位置まで移動する。そして、二度目の２次元レーザを照射し、その反射光から第１、第２球体２０ａ、２０ｂのｙ−ｚ軸の変位量（２次元形状）を測定する。二度目の測定によって得られた第１、第２球体２０ａ、２０ｂの２次元形状データも、一度目と同様に、検査用コンピュータ１８に記憶される。
【００６５】
検査用コンピュータ１８は、記憶された第１球体２０ａの二つの２次元形状データに基づいて中心点位置３０ａを３次元座標上の位置情報（座標点）として算出する。同様に、第２球体２０ｂの二つの２次元形状データに基づいて中心点位置３０ｂを３次元座標上の位置情報（座標点）として算出する。具体的には、検査用コンピュータ１８が記憶された二つの２次元形状データから演算処理によって、第１、第２球体２０ａ、２０ｂを球形状として特定する。その後、特定した球形状の３次元座標上の位置を導出して、実際の球体２０の各中心点位置３０を算出することができる。
【００６６】
また、検査用コンピュータ１８は、より効率的に第１、第２球体２０ａ、２０ｂの各中心点位置３０ａ、３０ｂの３次元座標上の座標点を得るために、以下の算出原理を利用して算出することもできる。
【００６７】
すなわち、２次元レーザの照射によって得られる２次元形状データは、図７Ａに示すように、球体２０の照射方向の前面側をｙ−ｚ軸に平行な断面形状として表され、照射方向面の反対面側を無視した形状に表される。したがって、図７Ａの半円（実線）から伸びる二本の直線（実線）は、球体断面のｚ軸上の頂点から伸びる接線にあたる。このため、接線と曲線の切り替わる二つの座標点１α（Ｘ１α、Ｙ１α、Ｚ１α）、１β（Ｘ１β、Ｙ１β、Ｚ１β）は、ｚ軸座標点のみが異なり、ｘ軸、ｙ軸座標点は一致する。また、二つのｙ軸座標点Ｙ１α、Ｙ１βは、球体２０の中心点位置３０の座標点γ（Ｘγ、Ｙγ、Ｚγ）のｙ軸座標点Ｙγと一致する。さらに、ｚ軸座標点Ｚ１α、Ｚ１βは、両点の中間点が中心点位置の座標点γのｚ軸座標点Ｚγを示すことになる。結局、一度目の２次元レーザの照射によって得られた２次元形状データによって、球体２０の中心点位置３０の座標点γ（Ｘγ、Ｙγ、Ｚγ）のうちｙ軸座標点Ｙγ、ｚ軸座標点Ｚγを求めることができる。
【００６８】
さらに、図７Ｂに示すように、二度目の２次元レーザの照射によって得られた２次元形状データによって、上記と同様に二つの座標点２α（Ｘ２α、Ｙ２α、Ｚ２α）、２β（Ｘ２β、Ｙ２β、Ｚ２β）が求まる。この二つの座標点２α、２βもｚ軸座標点のみが異なり、ｘ軸、ｙ軸座標点は一致する。また、二つのｙ軸座標点Ｙ２α、Ｙ２βは、上記のｙ軸座標点Ｙ１α、Ｙ１βと一致し、同時に球体２０の中心点位置３０の座標点γ（Ｘγ、Ｙγ、Ｚγ）のｙ軸座標点Ｙγと一致する。さらに、ｚ軸座標点Ｚ２α、Ｚ２βも、ｚ軸座標点Ｚ１α、Ｚ１βと同様に、両点の中間点が中心点位置３０の座標点γのＺγを示すことになる。
【００６９】
球体２０の中心点位置３０の座標点γにおいて未確定のＸ軸座標点Ｘγは、以下の方法によって求める。まず、予め得ることができる球体２０の半径ｒと、ｚ軸座標軸点Ｚ１α、Ｚ１βの中間点までの距離ｒ１を用いて、下記の式（１）によって、座標点１α、１βのｘ軸座標点から中心点位置のｘ軸座標点Ｘγまでの距離ａ１を算出する。次に、球体の半径ｒと、ｚ軸座標軸点Ｚ２α、Ｚ２βの中間点までの距離ｒ２を用いて、下記の式（２）によって、座標点２α、２βのｘ軸座標点から中心点位置のｘ軸座標点Ｘγまでの距離ａ２を算出する。算出した距離ａ１はｘ軸座標点Ｘ１α（又はＸ１β）から中心点までの距離であり、距離ａ２はｘ軸座標点Ｘ２α（又はＸ２β）から中心点までの距離であるため、最後に、これら二つの距離ａ１、ａ２から球体の中心点位置のＸ軸座標点Ｘγを求めることができる。
ａ１＝（ｒ２−ｒ１２）１／２ …（１）
ａ２＝（ｒ２−ｒ２２）１／２ …（２）
【００７０】
以上の算出原理によって、検査用コンピュータ１８は、２次元レーザ測定装置４２によって測定した二箇所の球体２０の２次元形状データに基づいて、中心点位置３０の３次元座標の座標点γ（Ｘγ、Ｙγ、Ｚγ）を算出することができる。
【００７１】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、切断形状検査方法は、位置測定工程の後に形状精度判別工程を実施する。形状精度判別工程では、検査用コンピュータ１８において、算出した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂの座標点γ１、γ２から、各球体２０ａ、２０ｂ間を結ぶ仮想軸線３２の中間点の座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）を算出する。この中間点の座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）は、切断形状測定器具１２の基準点位置３２ａとなる。
【００７２】
検査用コンピュータ１８には、パイプＰの先端切断形状、及び先端部Ｐ２の３次元座標上の位置決め位置に基づいた標準座標点データが予め記憶されている。この標準座標点データは、先端切断形状が正常に形成され、且つパイプＰが配置用治具１４により検査空間内に正確に位置決めされたパイプＰに対して、取付られた切断形状測定器具１２の基準点位置３２ａの座標点δに一致する。
【００７３】
図８Ａに示すように、パイプＰに切断形状測定器具１２が正常な角度で取付けられている場合（本実施の形態では、パイプＰと切断形状測定器具１２が直交した取付状態）、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂの座標点γ１、γ２から算出した基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）は、記憶されている標準座標点データと一致することになる。したがって、検査用コンピュータ１８は、パイプＰに切断形状測定器具１２が正常な角度で取付けられていることを検出し、パイプＰの先端切断形状が精度よく形成されていると判別することができる。
【００７４】
一方、図８Ｂに示すように、パイプＰに切断形状測定器具１２が正常な角度から傾いて取付けられている場合、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂの座標点γ１、γ２から算出した基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）は、記憶されている標準座標点データと不一致を示す。したがって、検査用コンピュータ１８は、パイプＰに切断形状測定器具１２が正常な角度から傾いて取付けられていることを検出し、パイプＰの先端切断形状に形状誤差があると判別することができる。
【００７５】
このように、検査用コンピュータ１８は、切断形状測定器具１２の位置状態（傾き）を特定し、パイプＰの先端切断形状を判別することができる。ただし、パイプＰの配置時に３次元座標上の位置決め等にずれが生じる可能性があり、記憶されている標準座標点データと、算出した基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）が正確に一致するとは限らないため、検査用コンピュータ１８には、記憶されている標準座標点データに予め許容範囲が設定されている。検査用コンピュータ１８は、算出した基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）が、この許容範囲を超えているか否かを判別する。許容範囲内の基準点位置３２ａの座標点δが算出された場合は、パイプＰの先端切断形状が精度よく形成されていると判別して、検査用コンピュータ１８のモニタ１８ａに検査上問題がないことを知らせるメッセージを表示する。逆に、許容範囲外の基準点位置３２ａの座標点δが算出された場合は、パイプＰの先端切断形状が不良であると判別して、検査用コンピュータ１８のモニタ１８ａに不良を知らせるメッセージを表示する。
【００７６】
また、検査用コンピュータ１８は、算出した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂの座標点γ１、γ２と、基準点位置３２ａの座標点δとを比較し、パイプＰの先端部Ｐ２がどのような先端切断形状となっているかを切断形状測定器具１２の位置状態から把握することもできる。例えば、本実施の形態のようにパイプＰと切断形状測定器具１２が直交した取付状態においては、パイプＰの先端切断形状が精度よく形成されていれば、第１球体２０ａの中心点位置３０ａの座標点γ１（Ｘγ１、Ｙγ１、Ｚγ１）と、第２球体２０ｂの中心点位置３０ｂの座標点γ２（Ｘγ２、Ｙγ２、Ｚγ２）と、基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）とは、各ｘ軸座標点のみが異なり、各ｙ軸座標点、各ｚ軸座標点が略一致した座標点を示すことになる。このため、検査用コンピュータ１８は、基準点位置３２ａのｙ軸座標点Ｙδに対する中心点位置３０ａ、３０ｂのｙ軸座標点Ｙγ１、ｚ軸座標点Ｙγ２、及び準点位置３２ａのｚ軸座標点Ｚδに対する中心点位置３０ａ、３０ｂのｚ軸座標点Ｚγ１、ｚ軸座標点Ｚγ２の３次元座標上のずれ量を比較するだけで、パイプＰの先端切断形状の形状を求めることができる。
【００７７】
以上のように、本切断形状検査方法を用いることで、測定した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂに基づいて、切断形状測定器具１２の位置状態を容易に特定し、パイプＰの先端切断形状を検査することができる。切断形状検査システム１０において使用した切断形状測定器具１２は、切断したパイプＰの先端切断形状に僅かな形状誤差があっても、切断形状測定器具１２の位置状態の変化として、その誤差が３次元座標上に表面化する。このため、切断形状測定器具１２の位置状態を特定することで、パイプＰの先端切断形状を精度よく判別することが可能となる。また、この切断形状検査方法は、作業員が簡易な手順に従って測定することができ、パイプＰの先端切断形状を短時間で検査することができる。しかも、パイプＰの先端切断形状を安定的且つ精度よく判別することができる。
【００７８】
その結果、パイプの先端切断形状を検査する作業量が減少するとともに、溶接工程に高品質なパイプを提供することが可能となり、被接合物とパイプの溶接接合の作業効率を向上させることができる。
【００７９】
なお、上述した実施の形態では、位置測定工程において、２次元レーザ測定装置４２を用いて、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂを算出したが、位置測定手段は２次元レーザ測定装置４２に限定されないことは勿論である。例えば、３次元座標のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に変位自在なプローブを備え、このプローブの先端部の位置を検出する接触型位置測定装置を適用することができる。この場合、接触型位置測定装置は、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの表面に対し、例えば３回接触位置を変えてプローブの先端部を接触させ、３点の接触点の座標点位置を検出する。この検出した各接触点、及び予め判明している第１、第２球体２０ａ、２０ｂの直径から演算処理によって、各球体２０ａ、２０ｂを球形状として特定する。そして、各接触点の座標点位置に基づき、特定した球形状の３次元座標位置を導出して、実際の第１、第２球体２０ａ、２０ｂの各中心点位置３０ａ、３０ｂを算出することができる。このような接触型位置測定装置としては、例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３つの移動軸を有する直交機構によりプローブを変位させることで、接触点の座標点位置を検出する構成を採用することができる。また、例えば、３次元座標上を自在に移動する多関節アーム等によりプローブを変位させることで、接触点の座標点位置を検出する構成を採用することもできる。ただし、このような接触型位置測定装置は、第１、第２球体２０ａ、２０ｂにプローブの先端を接触させる操作に時間がかかることがある。これに対し、本実施の形態では、２次元レーザ測定装置４２を用いることで、短時間に第１、第２球体２０ａ、２０ｂの各中心点位置３０ａ、３０ｂを算出することができる。
【００８０】
さらに、位置測定手段は、二つの発光素子及び受光素子を用い、互いに照射方向が直交するように配設することで、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの各中心点位置３０ａ、３０ｂを算出する構成としてもよい。すなわち、二つの発光素子によって第１、第２球体２０ａ、２０ｂを２方向から照射し、得られた２方向の球体の射影（２次元形状）を二つの受光素子によって測定して球形状を特定し、各球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂを算出することができる。
【００８１】
上述した実施の形態では、切断形状測定器具１２に取付ける一組の球体２０を、一対の第１、第２球体２０ａ、２０ｂとして同一形状に形成したが、これら第１、第２球体２０ａ、２０ｂは異なる大きさに形成してもよい。切断形状測定器具１２の位置状態は、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂを算出し、二つの中心点位置３０ａ、３０ｂ間の基準点位置３２ａを求めることによって特定する。したがって、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの大きさが異なっても、中心点位置３０ａ、３０ｂの算出できれば、切断形状測定器具１２の位置状態を特定することができる。
【００８２】
上述した実施の形態では、パイプＰの先端部に円柱状の取付部２４を差し込む構成としたが、この構成とは逆に、取付部２４を円筒状に形成して、この筒内にパイプＰの先端部を差し込むようにしてもよい。
【００８３】
図９は、本発明の他の実施形態に係る切断形状測定器具１２である。上述した実施の形態では、取付部２４は、ダミー体２２から直交方向に突き出していたが、図９Ａに示すように、取付部２４は、ダミー体２２の接触面２８に対して突出する角度を自在に設定可能とする角度設定機構４８を備えることもできる。例えば、角度設定機構４８は、ダミー体２２の内部の中間点に基軸４８ａを形成し、この基軸４８ａに軸受等を介して、取付部２４を取付ける構造とすることができる。取付部２４は、この基軸４８ａを基点として回転し、ダミー体２２の接触面２８から突出する角度を設定することができる。このとき基軸４８ａが中間点に位置していることで、切断形状測定器具１２に設定される基準点位置３２ａを変更することなく、取付部２４の突出する角度を変更することができる。したがって、実際に溶接接合するときの被接合物とパイプＰの接合角度と同じ角度となるように取付部２４の角度を合わせることで、取付工程においては、取付部２４の設定角度に従って、パイプＰの先端部を接触面２８に案内することができる。すなわち、角度設定機構４８を備えることで、様々な接合角度に応じて切断したパイプＰの先端切断形状について検査することが可能となる。
【００８４】
なお、角度設定機構４８は、上記のように取付部２４が基軸４８ａによって回転する構造だけでなく、図９Ｂに示すように、取付部２４の着脱機構３４に合わせて、中間点に向かって穿設された複数の凹部３４ｂ（図９Ｂでは三つ）に対し、接合角度に応じて取付部２４の凸部３４ａを適宜取付けるようにしてもよい。
【００８５】
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８６】
１０…切断形状検査システム １２…切断形状測定器具
１４…配置用治具 １６…位置測定装置
１８…検査用コンピュータ ２０…球体
２２…ダミー体 ２４…取付部
３８…固定用治具 ４０…支持用治具
４２…２次元レーザ測定装置 Ｐ…パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査方法、切断形状測定器具、及び切断形状検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被接合物であるパイプの延在方向側面に、接合する側のパイプの先端部を突き合わせて接合する場合、継手部品等を用いずに、二つのパイプの接触部分を直接的に溶接することがある。この溶接接合方法においては、被接合物であるパイプ（以下、接合する側のパイプと区別するため単に被接合物という）の湾曲面に沿うように、接合する側のパイプ（以下、単にパイプという）の先端部を予め切断する工程が営まれる。
【０００３】
パイプの切断工程では、切断後のパイプの先端部が被接合物と所定の接合角度で密接するように、パイプの先端切断形状を所望の湾曲状に形成することが重要となる。すなわち、切断したパイプの先端切断形状は、被接合物の湾曲面に精度よく一致していることが求められる。
【０００４】
ここで、切断したパイプの先端切断形状が、被接合物の湾曲面に対して形状誤差を有している場合、接合角度がずれた状態で被接合物にパイプを接合させることとなり、溶接完成品が不良品となってしまう。また、形状誤差を放置したまま接合角度を保って被接合物にパイプを接合しようとすると、被接合物との溶接範囲を拡大させる結果を招き、溶接量や溶接時間を増やすなどの後工程の作業効率を低下させる原因となる。さらに、被接合物とパイプとの接合箇所に隙間が残る等の接合不良の原因ともなる。
【０００５】
このような不良品の発生や作業効率の低下等を回避するために、通常、パイプの切断工程後に、形成した先端切断形状を検査する工程が営まれている。検査工程では、切断後のパイプの先端部が検査され、正規品の形状に応じて精度よく形成されているか否かが判別される。この検査工程によって、パイプの先端切断形状の精度を高めることができ、その後の溶接工程における作業効率の向上や溶接完成品の高品質化をはかることができる。
【０００６】
パイプの先端切断形状の検査においては、作業員が被接合物に模したダミーパイプに対し切断したパイプの先端部をあてて、その隙間をスケール、ノギス、或いは目視等によって検査することが一般的な方法であった。しかし、このような検査方法では、検査員の熟練度等によって検査精度が安定しない、又は人為的なミスによって形状誤差を見逃す等の問題があった。このため、近年は、特許文献１に開示されている三次元スキャナを用い、当該三次元スキャナによってパイプの先端切断形状を読み取り、読み取った形状データと設定データとを比較して、形状誤差等を判別する検査方法が実施されることもある。
【０００７】
また、パイプの先端切断形状の検査とは異なるが、湾曲状のゴシックアーク溝が形成されたワークを測定する方法として、特許文献２が開示されている。この測定方法では、測定治具として複数の断面形状が異なるボールをゴシックアーク溝に当接させて、各ボールの中心位置を測定し、この測定中心位置データと複数のボールの径寸法に基づいて演算処理を施すことで、ゴシックアーク溝の形状を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２１９７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−９３３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
さて、特許文献１の三次元スキャナによってパイプの先端切断形状を読み取る検査方法は、三次元スキャナが高価な装置であることから、単に検査のみに用いるには非常にコストが高くなる。また、三次元スキャナは複数方向から対象物をスキャンする必要があるため、パイプの先端切断形状の読み取りに時間がかかり、さらに読み取った形状データと設定データとの比較にも時間が費やされるため、パイプ一本当たりの検査時間が長くなるという新たな問題が生じる。
【００１０】
一方、特許文献２のゴシックアーク溝の形状測定方法は、ゴシックアーク溝に対して、複数の断面形状が異なるボールを当接させることが条件となる。したがって、溝を有していないパイプの先端部を検査する場合は、検査するパイプ毎にボールを交換する必要が生じる。結局、特許文献２の測定方法を利用してパイプの先端切断形状を検査することは、作業量の増加を招き、現実的な検査方法とはならない。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、パイプの先端切断形状について短い時間で簡易に検査することができるとともに、高精度且つ安定的に検査することができる切断形状検査方法、切断形状測定器具、及び切断形状検査システム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】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査方法であって、一組の球体と、前記一組の球体間に前記被接合物の湾曲面と同形状の接触面が形成されたダミー体と、取付けによって前記パイプの先端部を前記接触面に案内する取付部と、を備えた切断形状測定器具を、前記パイプに取付ける取付工程と、前記パイプを配置する配置工程と、前記一組の球体の中心点位置をそれぞれ測定する位置測定工程と、前記測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することで、前記パイプの先端切断形状を判別する形状精度判別工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記のように、切断したパイプを切断形状測定器具に取付けて所定方向に配置した後、この切断形状測定器具が備える一組の球体の中心点位置を測定する構成としたことで、作業員が簡易な手順に従って測定することができる。また、測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、切断形状測定器具の位置状態（例えば、座標点や傾き）を求めることができる。ここで、切断形状測定器具は、切断したパイプの先端切断形状に僅かな形状誤差があっても、切断形状測定器具の位置状態の変化として、その誤差が表面化する。このため、切断形状測定器具の位置状態を特定することで、パイプの先端切断形状を精度よく判別することが可能となる。すなわち、上記の切断形状検査方法は、パイプの先端切断形状を短時間に検査することができ、しかも、パイプの先端切断形状を安定的且つ精度よく判別することができる。
【００１４】
また、前記ダミー体は、前記一組の球体間において、円柱形状からなる被接合物と同一断面の円柱形状に形成されて延在するとともに、当該円柱形状の軸心が前記一組の球体の中心点を結ぶ仮想軸線と同軸に位置しており、前記形状精度判別工程は、前記仮想軸線上における所定の基準点位置を算出することで、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することができる。
【００１５】
上記の構成によれば、一組の球体の中心点を結ぶ仮想軸線上に対して基準点位置を設定することで、一組の球体の中心点位置からこの基準点位置を容易に算出することが可能となる。このため、切断形状測定器具の位置状態を容易に特定することができる。
【００１６】
また、前記基準点位置は、前記一組の球体の中心点位置間を結ぶ仮想軸線の中間点位置とすることが好ましい。このように、基準点位置を仮想軸線の中間点位置にすることで、一組の球体の中心点位置から容易に基準点位置を割り出すことができる。
【００１７】
さらに、前記位置測定工程における測定は、前記球体に２次元レーザを照射するレーザ測定装置により行い、当該レーザ測定装置によって測定した少なくとも二箇所の球体の２次元形状データに基づいて、前記球体の中心点位置を算出することができる。このように、２次元形状を測定するレーザ測定装置を用いることで、短時間に球体の中心点位置を容易に算出することができる。レーザ測定装置による測定方法は、三次元スキャナを用いた測定方法よりも、低いコストでパイプの先端切断形状を検査することができる。
【００１８】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状測定器具であって、一組の球体と、前記一組の球体間に前記被接合物の湾曲面と同形状の接触面が形成されたダミー体と、前記接触面の外径方向に突出し、取付けによって前記パイプの先端部を前記接触面に案内する取付部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、切断したパイプを切断形状測定器具に取付ける際に、取付部を利用してパイプの先端部をダミー体の接触面に容易に案内することができ、作業員の熟練度等に影響を受けることなくパイプの先端切断形状の安定的な検査が可能となる。また、切断形状測定器具とパイプを取付けた状態で、一組の球体の中心点位置を測定し、切断形状測定器具の位置状態を特定することで、パイプの先端切断形状を容易に判別することができる。
【００２０】
前記取付部は、前記接触面に対して突出する角度を自在に設定可能とすることで、実際に溶接接合するときの被接合物とパイプの接合角度に容易に合わせることができる。これにより、様々な接合角度に応じて切断したパイプの先端切断形状について検査することが可能となる。
【００２１】
また、前記取付部は、前記ダミー体に着脱自在に取付けられる構成とすることで、被接合物やパイプの大きさに合わせて、取付部を交換することができる。すなわち、切断形状測定器具は種々のパイプの検査に適用可能な汎用性を有することになる。
【００２２】
さらに、前記の目的を達成するために、本発明は、上述した切断形状測定器具を用いて、被接合物の湾曲面に接合するために、前記被接合物の湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査システムであって、前記パイプを配置する配置手段と、前記一組の球体の中心点位置をそれぞれ測定する位置測定手段と、前記測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することで、前記パイプの先端切断形状を判別する形状精度判別手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
上記のように、切断したパイプを切断形状測定器具に取付け、配置手段によって配置した後、位置測定手段によって切断形状測定器具にある一組の球体の中心点位置を測定する構成としたことで、作業員が簡易な手順に従って測定することができる。また、この切断形状検査システムは、パイプの先端切断形状を短時間に検査することができ、しかも、パイプの先端切断形状を安定的且つ精度よく判別することができる。
【００２４】
前記位置測定手段は、前記球体に２次元レーザを照射するレーザ測定装置が設けられ、当該レーザ測定装置によって測定した少なくとも二箇所の球体の２次元形状データに基づいて、前記球体の中心点位置を算出することができる。かかる構成によれば、２次元形状から球体の中心点位置を容易に算出することができる。しかも、レーザ測定装置による測定方法は、三次元スキャナを用いた測定方法よりも、低いコストでパイプの先端切断形状を検査することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、パイプの先端切断形状について短い時間で簡易に検査することができるとともに、高精度且つ安定的に検査することができる。その結果、パイプの先端切断形状を検査する作業量が減少するとともに、溶接工程に高品質なパイプを提供することが可能となり、被接合物とパイプの溶接接合の作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る切断形状検査システムの全体構成図である。
【図２】切断形状測定器具の斜視図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、切断形状測定器具と取付部の着脱状態を説明するための平面図であり、図３Ａは切断形状測定器具と取付部の取付状態、図３Ｂは切断形状測定器具と取付部の取外状態を示す図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、切断形状測定器具にパイプを取付ける取付工程の説明図であり、図４Ａは取付前、図４Ｂは取付後を示す図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、切断形状測定器具に取付けたパイプを配置する配置工程の説明図であり、図５Ａはパイプを配置した状態の平面図、図５Ｂはパイプを配置した状態の側面図である。
【図６】一対の球体を測定する位置測定工程の説明図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、球体の２次元形状データから座標点を算出する方法を示す説明図であり、図７Ａは測定した２次元形状データの図、図７Ｂは球体の中心点位置を算出する原理を示す図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、切断形状測定器具の位置状態を特定する原理を示す説明図であり、図８Ａは切断形状測定器具が正常な位置状態を示す図、図８Ｂは切断形状測定器具が傾いた状態を示す図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、他の実施形態として角度設定機構を備えた取付部を示す説明図であり、図９Ａは基軸によって取付部が回転可能になった状態を示す図、図９Ｂは取付部と着脱可能とした状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る切断形状検査方法、切断形状測定器具、及び切断形状検査システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
本実施の形態に係る切断形状検査システム１０は、被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプＰの先端切断形状を検査するシステムである。図１に示すように、切断形状検査システム１０は、切断形状測定器具１２と、配置用治具１４と、位置測定装置１６と、検査用コンピュータ１８と、を備える。
【００２９】
また、本実施の形態における被接合物とパイプＰの溶接完成品は、直線状に延在する被接合物に、中間部Ｐ１から先端部Ｐ２にかけて上方にやや湾曲したパイプＰが直交方向に接合された状態、すなわち平面Ｔ字状に形成されたものを想定している。したがって、パイプＰは、被接合物の側面の湾曲面に対して直交する角度で密接するように、湾曲状に切断される。
【００３０】
切断形状測定器具１２は、パイプＰの先端切断形状を検査するために、検査対象のパイプＰの先端部Ｐ２に直接取付ける測定器具であり、図２に示すように、一対の球体２０（第１球体２０ａ、第２球体２０ｂ）と、ダミー体２２と、取付部２４と、を備える。
【００３１】
第１、第２球体２０ａ、２０ｂは、アルミニウム材を用いて、同一の形状及び同一の重さの球形状に形成される。第１、第２球体２０ａ、２０ｂはアルミニウム以外にも、例えば、金属、合成樹脂、セラミック等の材質を選択して形成することができる。特に軽量な材質を選択して形成することで、切断形状測定器具１２の軽量化を図ることも可能である。
【００３２】
第１、第２球体２０ａ、２０ｂは、球体表面から法線方向に突き出る円柱形状の接続棒２６ａ、２６ｂをそれぞれ有する。この接続棒２６ａ、２６ｂは軸心を仮想的に延長すると球体２０の中心点を通過する。第１球体２０ａは、ダミー体２２の一方の端面に接続棒２６ａを介して接続され、第２球体２０ｂは、ダミー体２２の他方の端面に接続棒２６ｂを介して接続される。
【００３３】
切断形状測定器具１２のダミー体２２は、軸方向に所定長さ延在するブロック体であり、被接合物と同一の断面形状を有した円柱形状に形成されている。すなわち、ダミー体２２の側部表面は、被接合物の湾曲面と同一の曲率からなる湾曲面を有しており、この側部表面がパイプＰの先端部Ｐ２の接触する接触面２８として機能する。
【００３４】
ダミー体２２は、両端面（円形）の中心点に、図示しない差込孔がそれぞれ形成されている。各差込孔には、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの接続棒２６ａ、２６ｂが挿入される。これにより、第１、第２球体２０ａ、２０ｂはダミー体２２の両端面から突き出した状態で接続保持される。ダミー体２２に第１、第２球体２０ａ、２０ｂを接続した状態では、ダミー体２２の円柱形状の軸心が第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点３０ａ、３０ｂを結ぶ仮想軸線３２と同軸に位置することとなり、切断形状測定器具１２全体としての重心が安定する。なお、第１、第２球体２０ａ、２０ｂとダミー体２２の接続は、上記のように単に接続棒２６ａ、２６ｂを挿入して保持する構造だけでなく種々の構造を採用することができる。例えば、接続棒２６ａ、２６ｂに雄ねじを形成するとともに、差込孔に雌ねじを形成して互いに螺合させる構造としてもよい。
【００３５】
ダミー体２２は、パイプＰの形状や被接合物の形状等に合わせて数種類用意される。検査においてパイプＰの形状や被接合物の形状が変更となる場合は、ダミー体２２を適宜交換する。このとき、第１、第２球体２０ａ、２０ｂは、接続棒２６ａ、２６ｂをダミー体２２から取外して、別のダミー体２２に接続する。すなわち、切断形状測定器具１２は、検査するパイプＰの形状や被接合物の形状に応じて第１、第２球体２０ａ、２０ｂを着脱することができ、ダミー体２２を容易に交換することができる。
【００３６】
切断形状測定器具１２の取付部２４は、直径がパイプＰの内径と略一致する円柱形状に形成され、接触面２８から直交方向に一定長さ突き出すようにダミー体２２に取付けられる。この取付部２４の突出位置は、ダミー体２２の両端面から等距離の位置、すなわち、ダミー体２２の中間点である。取付部２４は、切断形状検査時の取付工程において、パイプＰに挿入する。取付部２４の挿入にともなって、パイプＰの先端部Ｐ２はダミー体２２の接触面２８まで案内される。
【００３７】
図３Ａに示すように、取付部２４は、ダミー体２２と別部品によって構成されており、取付部２４及びダミー体２２には、取付部２４が着脱自在に取付けられる着脱機構３４が設けられている。図３Ｂに示すように、着脱機構３４は、取付部２４に形成された凸部３４ａと、ダミー体２２の側面に形成された凹部３４ｂとからなり、これら凸部３４ａと凹部３４ｂの嵌合によって、ダミー体２２に取付部２４を取付けることができる。このように着脱機構３４を設けることで、検査においてパイプＰの形状や被接合物の形状が変更となり、ダミー体２２を交換する場合に、取付部２４とダミー体２２の着脱を容易に行うことができる。なお、ダミー体２２と取付部２４は、着脱機構３４を設けずに一体形成されていてもよいことは勿論である。また、着脱機構３４は、凸部３４ａと凹部３４ｂが嵌合する構造だけでなく、例えば、雄ねじと雌ねじを形成して互いに螺合させる構造としてもよい。
【００３８】
以上のように構成した切断形状測定器具１２は、切断したパイプＰを取付ける際に、取付部２４を介して、パイプＰの先端部Ｐ２をダミー体２２の接触面２８に容易に案内することができ、作業員の熟練度等に影響を受けることなくパイプＰの先端切断形状の安定的な検査を可能にする。また、本実施の形態のように、切断形状測定器具１２とパイプＰが直交して平面Ｔ字状の取付状態となる場合は、パイプＰの先端切断形状に形状誤差があれば、切断形状測定器具１２が直交せずに第１、第２球体２０ａ、２０ｂの傾きとして顕著に現れることがある。このため、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの傾きについて指標等を用いて測定し、パイプＰの先端切断形状の形状誤差を判別することもできる。
【００３９】
図１に示すように、切断形状検査システム１０の配置用治具１４は、パイプＰを検査空間に対して位置決めする構成として、基台３６と、固定用治具３８と、支持用治具４０と、を備える。基台３６は、パイプＰの切断形状検査時に、検査空間に載置される。この基台３６の上面の所定位置には、固定用治具３８及び支持用治具４０が配設されている。
【００４０】
固定用治具３８は、パイプＰの中間部Ｐ１を固定することで、検査時におけるパイプＰの移動や回転を規制する。固定用治具３８は、多数のパイプＰを検査することを想定し、容易に固定及び取外し可能な工具を選択することが好ましく、例えば、挟持体を開閉動作させることで、パイプＰの一部分を簡単に挟持することができる挟持工具（万力等）を適用することができる。
【００４１】
本実施の形態における固定用治具３８は、図５Ａに示すように、可動挟持体３８ａと、固定挟持体３８ｂと、支持体３８ｃを備える。可動挟持体３８ａは、ねじ棒３８ｄを介して支持体３８ｃに支持されており、このねじ棒３８ｄは、可動挟持体３８ａと反対側の端部にハンドル３８ｅが取付けられている。可動挟持体３８ａは、ハンドル３８ｅの回転操作によって、固定挟持体３８ｂに対して近接及び離間自在となっている。一方、固定挟持体３８ｂは、可動挟持体３８ａと対向する位置に支持体３８ｃを介して配設される。
【００４２】
ここで、本実施の形態のパイプＰは、中間部Ｐ１に位置決め孔３９ａ、３９ｂが形成されている。一方、固定用治具３８の可動挟持体３８ａ、固定挟持体３８ｂには、位置決め突起部３８ｆ、３８ｇが形成されている。固定用治具３８は、パイプＰの中間部Ｐ１を挟持する際に、位置決め突起部３８ｆ、３８ｇを位置決め孔３９ａ、３９ｂに差し込むことで、パイプＰの３次元座標上の移動及び軸中心の回転を規制することができる。
【００４３】
なお、固定用治具３８は、挟持工具に限定されるものではなく、例えば、パイプＰの側周面を締め付けることで固定するベルト等を適用してもよい。また、パイプＰに位置決め孔３９ａ、３９ｂが形成されていない場合は、予め固定箇所にマーク等を付しておくことで、このマークを目印として固定用治具３８に固定するようにしてもよい。
【００４４】
支持用治具４０は、検査空間において、パイプＰの中間部Ｐ１を固定する固定用治具３８よりもパイプＰの先端部Ｐ２寄りに配設される。パイプＰは、この支持用治具４０に下面が当接することで、検査空間の中空上に先端部Ｐ２が支持される。このため、パイプＰとの当接部分には、パイプＰをガイドする溝等が形成されていてもよい。また、支持用治具４０は、パイプＰの配置姿勢を固定するために、パイプＰの当接面が傾斜して形成されている。パイプＰは、支持用治具４０の当接面に隙間なく当接支持されることで、先端部Ｐ２の高さ位置が位置決めされる。
【００４５】
パイプＰは、固定用治具３８と支持用治具４０により２部分が支持されることで、実際に被接合物にパイプＰを溶接接合した状態の姿勢となるように位置決めされる。すなわち、図１に示すように検査空間として３次元座標を設定すると、配置用治具１４は、基台３６上の固定用治具３８及び支持用治具４０の配設位置に基づいて、パイプＰの先端部Ｐ２を３次元座標上における所定の座標位置に位置決めすることができる。
【００４６】
切断形状検査システム１０の位置測定装置１６は、二つの２次元レーザ測定装置４２と、各２次元レーザ測定装置４２の移動を制御する駆動装置４４と、を備える。２次元レーザ測定装置４２は、パイプＰの配置方向と２次元レーザ（以下、単にレーザともいう）の照射方向が平行となる位置に配置される。２次元レーザ測定装置４２は、球体２０に２次元レーザを照射し、その反射光を受光することで、球体２０の２次元的変位量を測定する機能を有している。
【００４７】
ここで、本実施の形態の切断形状検査システム１０は、図１に示すように検査空間として３次元座標を設定すると、２次元レーザ測定装置４２が、球体２０に対しｘ軸方向に垂直な２次元レーザを照射しその反射光を測定することで、奥行（ｙ軸方向）と高さ（ｚ軸方向）からなる半円（ｙ−ｚ軸平面）の変位量（２次元形状）を測定データとして得ている。また、２次元レーザ測定装置４２は、球体２０の中心点を挟んだ２箇所の変位量（２次元形状）の測定を行う。すなわち、一度目のレーザ照射によって得られた２次元形状データと、一度目の測定位置から２次元レーザ測定装置４２を駆動装置４４によりｘ軸方向に移動して、二度目のレーザ照射によって得られた２次元形状データと、を用いて球体２０の中心点位置３０（第１球体２０ａの中心点位置３０ａ、第２球体２０ｂの中心点位置３０ｂ）を算出する。この球体２０の中心点位置３０の算出方法については、後述の検査方法の説明において詳述する。
【００４８】
なお、本実施の形態に係る第１、第２球体２０ａ、２０ｂは、アルミニウムからなる表面が陽極酸化処理（アルマイト加工）されており、各球体の表面は、酸化等が防止されるとともに、均一の金属光沢を放つことが可能となっている。このため、第１、第２球体２０ａ、２０ｂにレーザを照射すると計測誤差の少ない変位量を測定することができ、測定精度の安定化を図ることができる。
【００４９】
二つの２次元レーザ測定装置４２は、第１、第２球体２０ａ、２０ｂを測定できるように、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置にそれぞれ配置される。これにより第１、第２球体２０ａ、２０ｂを各２次元レーザ測定装置４２が同時に測定することができ、短い測定時間で第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置を求めることができる。この２次元レーザ測定装置４２による測定方法は、従来の三次元スキャナを用いた測定方法よりも、低いコストでパイプＰの先端切断形状を検査することができる。
【００５０】
駆動装置４４は、２次元レーザ測定装置４２の移動手段として配設される。この駆動装置４４は、検査空間（３次元座標）のｘ−ｚ軸平面上を横行及び縦行移動する。駆動装置４４は、後述する検査用コンピュータ１８によって移動量及び移動方向がフィードバック制御される。２次元レーザ測定装置４２は、この駆動装置４４によって、検査空間のｘ−ｚ軸平面上を移動し、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置に配置される。
【００５１】
切断形状検査システム１０の検査用コンピュータ１８は、モニタ１８ａと、本体１８ｂとを含み、本体１８ｂ内部には図示しない演算処理部、記憶部、及び入出力部等を有する。検査用コンピュータ１８は、２次元レーザ測定装置４２及び駆動装置４４と接続しており、駆動装置４４の移動を制御するとともに、２次元レーザ測定装置４２による測定を実施する。そして、得られた第１、第２球体２０ａ、２０ｂの２次元形状のデータから、各球体２０の中心点位置３０を算出する。算出された第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂは、３次元座標上の位置情報として記憶される。
【００５２】
また、検査用コンピュータ１８は、算出した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂに基づいて基準点位置３２ａを算出する。本実施の形態では、基準点位置３２ａを第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂ間を結ぶ仮想軸線３２上の中間点に設定している。したがって、算出した基準点位置３２ａは、ダミー体２２の中間位置にある取付部２４の軸心２４ａ（図４Ａ参照）と仮想軸線３２との交点に一致する。このように基準点位置３２ａを仮想軸線３２上の中間点に設定することで、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂから容易に基準点位置３２ａを割り出すことができる。
【００５３】
検査用コンピュータ１８は、算出した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂから、切断形状測定器具１２の位置状態、すなわち検査空間（３次元座標）内の切断形状測定器具１２の傾きと基準点位置３２ａを特定する。そして、切断形状測定器具１２の位置状態によって、パイプＰの先端切断形状が正常に形成されているか否かを判断する。これにより、パイプＰの先端切断形状を安定的且つ精度よく判別することができる。
【００５４】
以上のように、切断形状検査システム１０は、切断形状測定器具１２に切断したパイプＰに取付けて、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂを測定する構成としたことで、パイプＰの先端切断形状を、作業員が簡易な手順に従って検査することができる。
【００５５】
次に、上記切断形状検査システム１０によって実施する切断形状検査方法について説明する。
【００５６】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、切断形状検査方法では、まず取付工程を実施する。図４Ａに示すように、取付工程では、切断形状測定器具１２の取付部２４をパイプＰの先端部Ｐ２に対して挿入する。挿入時には、切断形状測定器具１２の取付部２４がパイプＰの内径に対して摺動し、パイプＰの先端部Ｐ２がダミー体２２の接触面２８に案内される。図４Ｂに示すように、この先端部Ｐ２が接触面２８に接触すると挿入が完了し、切断形状測定器具１２とパイプＰの取付状態を形成する。
【００５７】
なお、以降の工程において、パイプＰから切断形状測定器具１２が脱落することを防止するため、取付部２４には、脱落防止手段を設けることが好ましい。この脱落防止手段としては、検査するパイプＰが磁気に反応するものであれば、取付部２４の内部にマグネットを内蔵する構成等を適用することができる。また、取付部２４にプランジャを設けておき、パイプＰの取付に応じて、プランジャがパイプＰを内部から押圧することで、パイプＰと切断形状測定器具１２の取付けを保持する構成とすることもできる。
【００５８】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、切断形状検査方法は、取付工程の後に配置工程を実施する。本実施の形態では、検査空間を３次元座標として設定しており、配置用治具１４の基台３６上に配設された固定用治具３８及び支持用治具４０によって、パイプＰを３次元座標のｙ軸方向に延在するように位置決めする構成となっている。
【００５９】
配置工程では、切断形状測定器具１２を取付けたパイプＰの中間部Ｐ１を、固定用治具３８によって狭持することで固定する。この挟持の際は、パイプＰの位置決め孔３９ａ、３９ｂに、固定用治具３８の位置決め突起部３８ｆ、３８ｇを差し込む。これにより、パイプＰの３次元座標上の移動及び軸中心の回転を規制する。
【００６０】
また、パイプＰは、固定用治具３８の挟持とともに、支持用治具４０の当接面に隙間なく当接支持されることで、先端部Ｐ２の高さ位置が３次元座標上に位置決めされる。パイプＰは、固定用治具３８及び支持用治具４０によって、２部分が支持されることとなり、先端部Ｐ２が３次元座標上における所定の座標位置に確実に位置決めされる。このように、配置用治具１４は、検査毎にパイプＰを交換しても、パイプの先端部Ｐ１を、３次元座標上の同じ位置に位置決めすることができる。
【００６１】
なお、取付工程と配置工程は、実施の順序が逆になってもよい。すなわち、先に配置工程を実施してパイプＰを位置決めし、その後、取付工程を実施して切断形状測定器具１２をパイプＰに取付ける手順とすることもできる。
【００６２】
図６に示すように、切断形状検査方法は、配置工程の後に位置測定工程を実施する。位置測定工程では、まず３次元座標上のｘ−ｚ軸平面に設けた二つの２次元レーザ測定装置４２を、駆動装置４４によって切断形状測定器具１２の第１、第２球体２０ａ、２０ｂとほぼ対向する位置にそれぞれ移動させる。各２次元レーザ測定装置４２、４２は、作業員が操作することで第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置に移動させてもよいが、位置測定工程の実施にともなって、自動的に第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置に配置させることが好ましい。例えば、検査用コンピュータ１８を利用して、検査するパイプＰに基づいた第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置のデータを予め記憶するとともに、位置測定工程の開始時にデータを読み出すように設定し、この読み出したデータに基づいて駆動装置４４を制御することで、各２次元レーザ測定装置４２、４２を第１、第２球体２０ａ、２０ｂの対向位置に移動する構成としてもよい。
【００６３】
各２次元レーザ測定装置４２は、対向位置への移動後に、一度目の２次元レーザを照射し、その反射光から第１、第２球体２０ａ、２０ｂのｙ−ｚ軸の各変位量（２次元形状）を測定する。一度目の測定によって得られた第１、第２球体２０ａ、２０ｂの２次元形状データは検査用コンピュータ１８に記憶される。
【００６４】
一度目の測定が終了した後は、各２次元レーザ測定装置４２、４２をｘ軸方向に移動する。このとき、各２次元レーザ測定装置４２、４２は、各駆動装置４４、４４によって一度目の照射位置から、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点をｘ軸方向に越えた位置まで移動する。そして、二度目の２次元レーザを照射し、その反射光から第１、第２球体２０ａ、２０ｂのｙ−ｚ軸の変位量（２次元形状）を測定する。二度目の測定によって得られた第１、第２球体２０ａ、２０ｂの２次元形状データも、一度目と同様に、検査用コンピュータ１８に記憶される。
【００６５】
検査用コンピュータ１８は、記憶された第１球体２０ａの二つの２次元形状データに基づいて中心点位置３０ａを３次元座標上の位置情報（座標点）として算出する。同様に、第２球体２０ｂの二つの２次元形状データに基づいて中心点位置３０ｂを３次元座標上の位置情報（座標点）として算出する。具体的には、検査用コンピュータ１８が記憶された二つの２次元形状データから演算処理によって、第１、第２球体２０ａ、２０ｂを球形状として特定する。その後、特定した球形状の３次元座標上の位置を導出して、実際の球体２０の各中心点位置３０を算出することができる。
【００６６】
また、検査用コンピュータ１８は、より効率的に第１、第２球体２０ａ、２０ｂの各中心点位置３０ａ、３０ｂの３次元座標上の座標点を得るために、以下の算出原理を利用して算出することもできる。
【００６７】
すなわち、２次元レーザの照射によって得られる２次元形状データは、図７Ａに示すように、球体２０の照射方向の前面側をｙ−ｚ軸に平行な断面形状として表され、照射方向面の反対面側を無視した形状に表される。したがって、図７Ａの半円（実線）から伸びる二本の直線（実線）は、球体断面のｚ軸上の頂点から伸びる接線にあたる。このため、接線と曲線の切り替わる二つの座標点１α（Ｘ１α、Ｙ１α、Ｚ１α）、１β（Ｘ１β、Ｙ１β、Ｚ１β）は、ｚ軸座標点のみが異なり、ｘ軸、ｙ軸座標点は一致する。また、二つのｙ軸座標点Ｙ１α、Ｙ１βは、球体２０の中心点位置３０の座標点γ（Ｘγ、Ｙγ、Ｚγ）のｙ軸座標点Ｙγと一致する。さらに、ｚ軸座標点Ｚ１α、Ｚ１βは、両点の中間点が中心点位置の座標点γのｚ軸座標点Ｚγを示すことになる。結局、一度目の２次元レーザの照射によって得られた２次元形状データによって、球体２０の中心点位置３０の座標点γ（Ｘγ、Ｙγ、Ｚγ）のうちｙ軸座標点Ｙγ、ｚ軸座標点Ｚγを求めることができる。
【００６８】
さらに、図７Ｂに示すように、二度目の２次元レーザの照射によって得られた２次元形状データによって、上記と同様に二つの座標点２α（Ｘ２α、Ｙ２α、Ｚ２α）、２β（Ｘ２β、Ｙ２β、Ｚ２β）が求まる。この二つの座標点２α、２βもｚ軸座標点のみが異なり、ｘ軸、ｙ軸座標点は一致する。また、二つのｙ軸座標点Ｙ２α、Ｙ２βは、上記のｙ軸座標点Ｙ１α、Ｙ１βと一致し、同時に球体２０の中心点位置３０の座標点γ（Ｘγ、Ｙγ、Ｚγ）のｙ軸座標点Ｙγと一致する。さらに、ｚ軸座標点Ｚ２α、Ｚ２βも、ｚ軸座標点Ｚ１α、Ｚ１βと同様に、両点の中間点が中心点位置３０の座標点γのＺγを示すことになる。
【００６９】
球体２０の中心点位置３０の座標点γにおいて未確定のＸ軸座標点Ｘγは、以下の方法によって求める。まず、予め得ることができる球体２０の半径ｒと、ｚ軸座標軸点Ｚ１α、Ｚ１βの中間点までの距離ｒ１を用いて、下記の式（１）によって、座標点１α、１βのｘ軸座標点から中心点位置のｘ軸座標点Ｘγまでの距離ａ１を算出する。次に、球体の半径ｒと、ｚ軸座標軸点Ｚ２α、Ｚ２βの中間点までの距離ｒ２を用いて、下記の式（２）によって、座標点２α、２βのｘ軸座標点から中心点位置のｘ軸座標点Ｘγまでの距離ａ２を算出する。算出した距離ａ１はｘ軸座標点Ｘ１α（又はＸ１β）から中心点までの距離であり、距離ａ２はｘ軸座標点Ｘ２α（又はＸ２β）から中心点までの距離であるため、最後に、これら二つの距離ａ１、ａ２から球体の中心点位置のＸ軸座標点Ｘγを求めることができる。
ａ１＝（ｒ２−ｒ１２）１／２ …（１）
ａ２＝（ｒ２−ｒ２２）１／２ …（２）
【００７０】
以上の算出原理によって、検査用コンピュータ１８は、２次元レーザ測定装置４２によって測定した二箇所の球体２０の２次元形状データに基づいて、中心点位置３０の３次元座標の座標点γ（Ｘγ、Ｙγ、Ｚγ）を算出することができる。
【００７１】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、切断形状検査方法は、位置測定工程の後に形状精度判別工程を実施する。形状精度判別工程では、検査用コンピュータ１８において、算出した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂの座標点γ１、γ２から、各球体２０ａ、２０ｂ間を結ぶ仮想軸線３２の中間点の座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）を算出する。この中間点の座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）は、切断形状測定器具１２の基準点位置３２ａとなる。
【００７２】
検査用コンピュータ１８には、パイプＰの先端切断形状、及び先端部Ｐ２の３次元座標上の位置決め位置に基づいた標準座標点データが予め記憶されている。この標準座標点データは、先端切断形状が正常に形成され、且つパイプＰが配置用治具１４により検査空間内に正確に位置決めされたパイプＰに対して、取付られた切断形状測定器具１２の基準点位置３２ａの座標点δに一致する。
【００７３】
図８Ａに示すように、パイプＰに切断形状測定器具１２が正常な角度で取付けられている場合（本実施の形態では、パイプＰと切断形状測定器具１２が直交した取付状態）、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂの座標点γ１、γ２から算出した基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）は、記憶されている標準座標点データと一致することになる。したがって、検査用コンピュータ１８は、パイプＰに切断形状測定器具１２が正常な角度で取付けられていることを検出し、パイプＰの先端切断形状が精度よく形成されていると判別することができる。
【００７４】
一方、図８Ｂに示すように、パイプＰに切断形状測定器具１２が正常な角度から傾いて取付けられている場合、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂの座標点γ１、γ２から算出した基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）は、記憶されている標準座標点データと不一致を示す。したがって、検査用コンピュータ１８は、パイプＰに切断形状測定器具１２が正常な角度から傾いて取付けられていることを検出し、パイプＰの先端切断形状に形状誤差があると判別することができる。
【００７５】
このように、検査用コンピュータ１８は、切断形状測定器具１２の位置状態（傾き）を特定し、パイプＰの先端切断形状を判別することができる。ただし、パイプＰの配置時に３次元座標上の位置決め等にずれが生じる可能性があり、記憶されている標準座標点データと、算出した基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）が正確に一致するとは限らないため、検査用コンピュータ１８には、記憶されている標準座標点データに予め許容範囲が設定されている。検査用コンピュータ１８は、算出した基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）が、この許容範囲を超えているか否かを判別する。許容範囲内の基準点位置３２ａの座標点δが算出された場合は、パイプＰの先端切断形状が精度よく形成されていると判別して、検査用コンピュータ１８のモニタ１８ａに検査上問題がないことを知らせるメッセージを表示する。逆に、許容範囲外の基準点位置３２ａの座標点δが算出された場合は、パイプＰの先端切断形状が不良であると判別して、検査用コンピュータ１８のモニタ１８ａに不良を知らせるメッセージを表示する。
【００７６】
また、検査用コンピュータ１８は、算出した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂの座標点γ１、γ２と、基準点位置３２ａの座標点δとを比較し、パイプＰの先端部Ｐ２がどのような先端切断形状となっているかを切断形状測定器具１２の位置状態から把握することもできる。例えば、本実施の形態のようにパイプＰと切断形状測定器具１２が直交した取付状態においては、パイプＰの先端切断形状が精度よく形成されていれば、第１球体２０ａの中心点位置３０ａの座標点γ１（Ｘγ１、Ｙγ１、Ｚγ１）と、第２球体２０ｂの中心点位置３０ｂの座標点γ２（Ｘγ２、Ｙγ２、Ｚγ２）と、基準点位置３２ａの座標点δ（Ｘδ、Ｙδ、Ｚδ）とは、各ｘ軸座標点のみが異なり、各ｙ軸座標点、各ｚ軸座標点が略一致した座標点を示すことになる。このため、検査用コンピュータ１８は、基準点位置３２ａのｙ軸座標点Ｙδに対する中心点位置３０ａ、３０ｂのｙ軸座標点Ｙγ１、ｚ軸座標点Ｙγ２、及び準点位置３２ａのｚ軸座標点Ｚδに対する中心点位置３０ａ、３０ｂのｚ軸座標点Ｚγ１、ｚ軸座標点Ｚγ２の３次元座標上のずれ量を比較するだけで、パイプＰの先端切断形状の形状を求めることができる。
【００７７】
以上のように、本切断形状検査方法を用いることで、測定した第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂに基づいて、切断形状測定器具１２の位置状態を容易に特定し、パイプＰの先端切断形状を検査することができる。切断形状検査システム１０において使用した切断形状測定器具１２は、切断したパイプＰの先端切断形状に僅かな形状誤差があっても、切断形状測定器具１２の位置状態の変化として、その誤差が３次元座標上に表面化する。このため、切断形状測定器具１２の位置状態を特定することで、パイプＰの先端切断形状を精度よく判別することが可能となる。また、この切断形状検査方法は、作業員が簡易な手順に従って測定することができ、パイプＰの先端切断形状を短時間で検査することができる。しかも、パイプＰの先端切断形状を安定的且つ精度よく判別することができる。
【００７８】
その結果、パイプの先端切断形状を検査する作業量が減少するとともに、溶接工程に高品質なパイプを提供することが可能となり、被接合物とパイプの溶接接合の作業効率を向上させることができる。
【００７９】
なお、上述した実施の形態では、位置測定工程において、２次元レーザ測定装置４２を用いて、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂを算出したが、位置測定手段は２次元レーザ測定装置４２に限定されないことは勿論である。例えば、３次元座標のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に変位自在なプローブを備え、このプローブの先端部の位置を検出する接触型位置測定装置を適用することができる。この場合、接触型位置測定装置は、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの表面に対し、例えば３回接触位置を変えてプローブの先端部を接触させ、３点の接触点の座標点位置を検出する。この検出した各接触点、及び予め判明している第１、第２球体２０ａ、２０ｂの直径から演算処理によって、各球体２０ａ、２０ｂを球形状として特定する。そして、各接触点の座標点位置に基づき、特定した球形状の３次元座標位置を導出して、実際の第１、第２球体２０ａ、２０ｂの各中心点位置３０ａ、３０ｂを算出することができる。このような接触型位置測定装置としては、例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３つの移動軸を有する直交機構によりプローブを変位させることで、接触点の座標点位置を検出する構成を採用することができる。また、例えば、３次元座標上を自在に移動する多関節アーム等によりプローブを変位させることで、接触点の座標点位置を検出する構成を採用することもできる。ただし、このような接触型位置測定装置は、第１、第２球体２０ａ、２０ｂにプローブの先端を接触させる操作に時間がかかることがある。これに対し、本実施の形態では、２次元レーザ測定装置４２を用いることで、短時間に第１、第２球体２０ａ、２０ｂの各中心点位置３０ａ、３０ｂを算出することができる。
【００８０】
さらに、位置測定手段は、二つの発光素子及び受光素子を用い、互いに照射方向が直交するように配設することで、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの各中心点位置３０ａ、３０ｂを算出する構成としてもよい。すなわち、二つの発光素子によって第１、第２球体２０ａ、２０ｂを２方向から照射し、得られた２方向の球体の射影（２次元形状）を二つの受光素子によって測定して球形状を特定し、各球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂを算出することができる。
【００８１】
上述した実施の形態では、切断形状測定器具１２に取付ける一組の球体２０を、一対の第１、第２球体２０ａ、２０ｂとして同一形状に形成したが、これら第１、第２球体２０ａ、２０ｂは異なる大きさに形成してもよい。切断形状測定器具１２の位置状態は、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの中心点位置３０ａ、３０ｂを算出し、二つの中心点位置３０ａ、３０ｂ間の基準点位置３２ａを求めることによって特定する。したがって、第１、第２球体２０ａ、２０ｂの大きさが異なっても、中心点位置３０ａ、３０ｂの算出できれば、切断形状測定器具１２の位置状態を特定することができる。
【００８２】
上述した実施の形態では、パイプＰの先端部に円柱状の取付部２４を差し込む構成としたが、この構成とは逆に、取付部２４を円筒状に形成して、この筒内にパイプＰの先端部を差し込むようにしてもよい。
【００８３】
図９は、本発明の他の実施形態に係る切断形状測定器具１２である。上述した実施の形態では、取付部２４は、ダミー体２２から直交方向に突き出していたが、図９Ａに示すように、取付部２４は、ダミー体２２の接触面２８に対して突出する角度を自在に設定可能とする角度設定機構４８を備えることもできる。例えば、角度設定機構４８は、ダミー体２２の内部の中間点に基軸４８ａを形成し、この基軸４８ａに軸受等を介して、取付部２４を取付ける構造とすることができる。取付部２４は、この基軸４８ａを基点として回転し、ダミー体２２の接触面２８から突出する角度を設定することができる。このとき基軸４８ａが中間点に位置していることで、切断形状測定器具１２に設定される基準点位置３２ａを変更することなく、取付部２４の突出する角度を変更することができる。したがって、実際に溶接接合するときの被接合物とパイプＰの接合角度と同じ角度となるように取付部２４の角度を合わせることで、取付工程においては、取付部２４の設定角度に従って、パイプＰの先端部を接触面２８に案内することができる。すなわち、角度設定機構４８を備えることで、様々な接合角度に応じて切断したパイプＰの先端切断形状について検査することが可能となる。
【００８４】
なお、角度設定機構４８は、上記のように取付部２４が基軸４８ａによって回転する構造だけでなく、図９Ｂに示すように、取付部２４の着脱機構３４に合わせて、中間点に向かって穿設された複数の凹部３４ｂ（図９Ｂでは三つ）に対し、接合角度に応じて取付部２４の凸部３４ａを適宜取付けるようにしてもよい。
【００８５】
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８６】
１０…切断形状検査システム １２…切断形状測定器具
１４…配置用治具 １６…位置測定装置
１８…検査用コンピュータ ２０…球体
２２…ダミー体 ２４…取付部
３８…固定用治具 ４０…支持用治具
４２…２次元レーザ測定装置 Ｐ…パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査方法であって、
一組の球体と、前記一組の球体間に前記被接合物の湾曲面と同形状の接触面が形成されたダミー体と、取付けによって前記パイプの先端部を前記接触面に案内する取付部と、を備えた切断形状測定器具を、前記パイプに取付ける取付工程と、
前記パイプを配置する配置工程と、
前記一組の球体の中心点位置をそれぞれ測定する位置測定工程と、
前記測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することで、前記パイプの先端切断形状を判別する形状精度判別工程と、を備える
ことを特徴とする切断形状検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の切断形状検査方法において、
前記ダミー体は、前記一組の球体間において、円柱形状からなる被接合物と同一断面の円柱形状に形成されて延在するとともに、当該円柱形状の軸心が前記一組の球体の中心点を結ぶ仮想軸線と同軸に位置しており、
前記形状精度判別工程は、前記仮想軸線上における所定の基準点位置を算出することで、前記切断形状測定器具の位置状態を特定する
ことを特徴とする切断形状検査方法。
【請求項３】
請求項２記載の切断形状検査方法において、
前記基準点位置は、前記一組の球体の中心点位置間を結ぶ仮想軸線の中間点位置に設定される
ことを特徴とする切断形状検査方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の切断形状検査方法において、
前記位置測定工程における測定は、前記球体に２次元レーザを照射するレーザ測定装置により行い、
当該レーザ測定装置によって測定した少なくとも二箇所の球体の２次元形状データに基づいて、前記球体の中心点位置を算出する
ことを特徴とする切断形状検査方法。
【請求項５】
被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状測定器具であって、
一組の球体と、
前記一組の球体間に前記被接合物の湾曲面と同形状の接触面が形成されたダミー体と、
前記接触面の外径方向に突出し、取付けによって前記パイプの先端部を前記接触面に案内する取付部と、を備える
ことを特徴とする切断形状測定器具。
【請求項６】
請求項５記載の切断形状測定器具において、
前記取付部は、前記接触面に対して突出する角度を自在に設定可能である
ことを特徴とする切断形状測定器具。
【請求項７】
請求項５又は６記載の切断形状測定器具において、
前記取付部は、前記ダミー体に着脱自在に取付けられる
ことを特徴とする切断形状測定器具。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の切断形状測定器具を用いて、被接合物の湾曲面に接合するために、前記被接合物の湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査システムであって、
前記パイプを配置する配置手段と、
前記一組の球体の中心点位置をそれぞれ測定する位置測定手段と、
前記測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することで、前記パイプの先端切断形状を判別する形状精度判別手段と、を備える
ことを特徴とする切断形状検査システム。
【請求項９】
請求項８記載の切断形状検査システムにおいて、
前記位置測定手段は、前記球体に２次元レーザを照射するレーザ測定装置が設けられ、
当該レーザ測定装置によって測定した少なくとも二箇所の球体の２次元形状データに基づいて、前記球体の中心点位置を算出する
ことを特徴とする切断形状検査システム。
【請求項１】
被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査方法であって、
一組の球体と、前記一組の球体間に前記被接合物の湾曲面と同形状の接触面が形成されたダミー体と、取付けによって前記パイプの先端部を前記接触面に案内する取付部と、を備えた切断形状測定器具を、前記パイプに取付ける取付工程と、
前記パイプを配置する配置工程と、
前記一組の球体の中心点位置をそれぞれ測定する位置測定工程と、
前記測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することで、前記パイプの先端切断形状を判別する形状精度判別工程と、を備える
ことを特徴とする切断形状検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の切断形状検査方法において、
前記ダミー体は、前記一組の球体間において、円柱形状からなる被接合物と同一断面の円柱形状に形成されて延在するとともに、当該円柱形状の軸心が前記一組の球体の中心点を結ぶ仮想軸線と同軸に位置しており、
前記形状精度判別工程は、前記仮想軸線上における所定の基準点位置を算出することで、前記切断形状測定器具の位置状態を特定する
ことを特徴とする切断形状検査方法。
【請求項３】
請求項２記載の切断形状検査方法において、
前記基準点位置は、前記一組の球体の中心点位置間を結ぶ仮想軸線の中間点位置に設定される
ことを特徴とする切断形状検査方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の切断形状検査方法において、
前記位置測定工程における測定は、前記球体に２次元レーザを照射するレーザ測定装置により行い、
当該レーザ測定装置によって測定した少なくとも二箇所の球体の２次元形状データに基づいて、前記球体の中心点位置を算出する
ことを特徴とする切断形状検査方法。
【請求項５】
被接合物の湾曲面に接合するために、当該湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状測定器具であって、
一組の球体と、
前記一組の球体間に前記被接合物の湾曲面と同形状の接触面が形成されたダミー体と、
前記接触面の外径方向に突出し、取付けによって前記パイプの先端部を前記接触面に案内する取付部と、を備える
ことを特徴とする切断形状測定器具。
【請求項６】
請求項５記載の切断形状測定器具において、
前記取付部は、前記接触面に対して突出する角度を自在に設定可能である
ことを特徴とする切断形状測定器具。
【請求項７】
請求項５又は６記載の切断形状測定器具において、
前記取付部は、前記ダミー体に着脱自在に取付けられる
ことを特徴とする切断形状測定器具。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の切断形状測定器具を用いて、被接合物の湾曲面に接合するために、前記被接合物の湾曲面に沿うように切断したパイプの先端切断形状を検査する切断形状検査システムであって、
前記パイプを配置する配置手段と、
前記一組の球体の中心点位置をそれぞれ測定する位置測定手段と、
前記測定した一組の球体の中心点位置に基づいて、前記切断形状測定器具の位置状態を特定することで、前記パイプの先端切断形状を判別する形状精度判別手段と、を備える
ことを特徴とする切断形状検査システム。
【請求項９】
請求項８記載の切断形状検査システムにおいて、
前記位置測定手段は、前記球体に２次元レーザを照射するレーザ測定装置が設けられ、
当該レーザ測定装置によって測定した少なくとも二箇所の球体の２次元形状データに基づいて、前記球体の中心点位置を算出する
ことを特徴とする切断形状検査システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−７９０８（Ｐ２０１２−７９０８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１６９５（Ｐ２０１０−１４１６９５）
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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