孔傾斜計測治具及び孔傾斜計測方法
【課題】計測対象孔の近傍に障害物がある場合であっても、信頼性の高い計測結果が得られる孔傾斜計測治具及び孔傾斜計測方法を提供する。
【解決手段】管孔加工面Ｗｂに形成された管孔Ｗａに挿入された状態でその中心軸線１ａ周りに回転可能なロッド部１と、ロッド部１に設けられ、中心軸線１ａが延びる軸方向と直交する直交方向に延在するアーム部２と、アーム部２において上記直交方向に間隔をあけて設けられ、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときと、該中心軸線１ａ周りにおける上記第１の位置と異なる第２の位置にアーム部２が位置するときとの、管孔加工面Ｗｂに対する上記軸方向における相対距離の変化を計測可能な複数の計測部３と、を有する孔傾斜計測治具Ａ及び当該孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法を採用する。
【解決手段】管孔加工面Ｗｂに形成された管孔Ｗａに挿入された状態でその中心軸線１ａ周りに回転可能なロッド部１と、ロッド部１に設けられ、中心軸線１ａが延びる軸方向と直交する直交方向に延在するアーム部２と、アーム部２において上記直交方向に間隔をあけて設けられ、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときと、該中心軸線１ａ周りにおける上記第１の位置と異なる第２の位置にアーム部２が位置するときとの、管孔加工面Ｗｂに対する上記軸方向における相対距離の変化を計測可能な複数の計測部３と、を有する孔傾斜計測治具Ａ及び当該孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔傾斜計測治具及び孔傾斜計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器として、管板と称される円盤状の板材に支持された複数の伝熱管の内外に流体を流し、それら内外の流体の温度差によって熱交換を行うシェル＆チューブ型の熱交換器が知られている（下記特許文献１参照）。これらの伝熱管は、熱交換器の性能を決定付ける部品であると共に、熱交換効率を高めるために細径化及び薄厚化が進む傾向にあるため、伝熱管の製作管理には細心の注意を払う必要がある。
【０００３】
これらの伝熱管は、管板の厚さ方向に貫通するように形成された複数の管孔に挿入された後、溶接等によって管板に固定されるため、管孔が管板の厚さ方向に対して傾斜した状態で形成されてしまった場合、管孔に対する伝熱管の挿入作業を阻害すると共に、伝熱管に変形を与えたり、隣接する伝熱管同士の接触を招くなど、熱交換器の運転寿命に悪影響を与える虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２８０７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、管板の管孔の施工後には、後の工程の伝熱管の挿入に問題がないかどうかを検査するため、管板の平面に対する管孔の直角度（傾き）を計測しなければならない。しかしながら、管板には、管孔の他に、平面に対して面直方向に突出する突出部（例えば管板外縁のハブや管板の平面中央に跨る仕切り板）等の計測の障害となる障害物が存在している。このため、例えば、所定の孔傾斜計測治具を管孔に挿入して１回転させようとしても、場所によっては当該突出部と干渉してしまい、挿入や回転が制限され、信頼性の高い計測結果が得られないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、計測対象孔の近傍に障害物がある場合であっても、信頼性の高い計測結果が得られる孔傾斜計測治具及び孔傾斜計測方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、平面に形成された計測対象孔に挿入された状態でその中心軸線周りに回転可能なロッド部と、上記ロッド部に設けられ、上記中心軸線が延びる軸方向と直交する直交方向に延在するアーム部と、上記アーム部において上記直交方向に間隔をあけて設けられ、上記中心軸線周りにおける第１の位置に上記アーム部が位置するときと、該中心軸線周りにおける上記第１の位置と異なる第２の位置に上記アーム部が位置するときとの、上記平面に対する上記軸方向における相対距離の変化を計測可能な複数の計測部と、を有する孔傾斜計測治具を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロッド部に直交して設けられたアーム部に計測部を２つ以上、直交方向において所定の間隔をあけて設けることで、当該計測部のうち少なくとも２つの計測結果と当該２つの計測部との間の距離とに基づいて、平面に対する中心軸線の傾きを求め、そして、中心軸線周りの第１の位置と第２の位置との相対距離の変化でもってロッド部とアーム部の傾き分を補正することによって、信頼性の高い平面に対する中心軸線の傾きを得ることができる。
【０００８】
また、本発明においては、上記ロッド部に設けられ、該ロッド部が上記計測対象孔に挿入された状態で上記平面に少なくとも一部が当接可能な当接部を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロッド部の軸方向における相対移動が、当接部の平面に対する当接によって規制されるため、アーム部に設けられた複数の計測部の計測結果に影響を与えないようにすることができる。
【０００９】
また、本発明においては、上記複数の計測部のそれぞれの上記間隔を保ったまま、上記複数の計測部のそれぞれと上記中心軸線との上記直交方向における相対距離を調節可能な調節部を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、中心軸線に対する複数の計測部の直交方向における相対距離を調整することで、回転に伴う複数の計測部の少なくとも一部と障害物との干渉を回避することができる。また、複数の計測部は、互いの間隔を保ったまま平行移動するため、平面に対する中心軸線の傾きを求めるためのパラメータに影響を与えないようにすることができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記計測部が３つ以上設けられているという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、仮に、複数の計測部のうちの１つが、他の計測対象孔の上に位置してしまい正確な相対距離の計測結果が得られない場合であっても、残りの少なくとも２つの計測部の計測結果に基づいて、平面に対する中心軸線の傾きを求めることができる。
【００１１】
また、本発明においては、先に記載の孔傾斜計測治具を用い、上記相対距離の変化を計測する計測工程と、上記計測工程における計測結果に基づいて、上記平面に対する上記中心軸線の傾きを算出する算出工程と、を有する孔傾斜計測方法という手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、信頼性の高い平面に対する中心軸線の傾きを求めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、計測対象孔の近傍に障害物がある場合であっても、信頼性の高い計測結果が得られる孔傾斜計測治具及び孔傾斜計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。
【図２】本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。
【図４】比較例１として孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。
【図５】比較例２として孔傾斜計測治具Ｃを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態における管板Ｗに形成された管孔Ｗａを示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。
【図８】本発明の第２実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。図２は、本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す斜視図である。なお、図２においては、計測部３を不図示としている。
【００１６】
本実施形態における孔傾斜計測治具Ａは、熱交換器における管板Ｗを貫通するように形成された管孔Ｗａを計測対象孔とし、当該管孔Ｗａの厚さ方向に対する傾斜状態を計測するために用いられる治具である。この孔傾斜計測治具Ａは、ロッド部１と、アーム部２と、複数の計測部３と、当接部４とを有する。
【００１７】
なお、図１中において、管板Ｗの厚さ方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に延びる軸に直交する２つの軸の方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、図１では、説明の便宜上、Ｚ軸（厚さ方向）に対してＹＺ平面内で傾斜した状態（傾斜角θ）の管孔Ｗａを図示している。すなわち、傾斜角θは、ＸＹ平面に対して直交するＺ軸に対する中心軸線１ａの傾きを示している。
【００１８】
ロッド部１は、管板Ｗの管孔加工面（平面）Ｗｂに形成された管孔Ｗａに挿入自在な棒状部材である。ロッド部１は、管孔Ｗａに挿入された状態でその中心軸線１ａ周りに回転可能な丸棒形状を有する（図２参照）。このロッド部１の直径は、管孔Ｗａの直径に応じて挿入作業に支障がない程度に適宜設定すれば良いが、挿入後のロッド部１と管孔Ｗａとの間のクリアランスが大きすぎると、管孔Ｗａの傾斜状態の計測精度が低下するため、可能な限りロッド部１の直径を管孔Ｗａの直径に近い値とすることが好ましい。
【００１９】
また、図１においては、ロッド部１の一端が管板Ｗの背面（管孔加工面Ｗｂの反対側の面）から突出するように図示しているが、必ずしもロッド部１の一端が管板Ｗの背面から突出する程度にロッド部１の長さを設定する必要はない。但し、管孔Ｗａの傾斜状態の計測精度低下を防ぐためには、図１に示すように、ロッド部１を管孔Ｗａの内周面とその全長に亘って当接した状態で保持することが好ましいため、ロッド部１の長さは管孔Ｗａの長さ（管板Ｗの厚さ）以上とすることが好ましい。
【００２０】
アーム部２は、ロッド部１に設けられ、ロッド部１の中心軸線１ａが延びる軸方向と直交する直交方向に延在している。アーム部２は、ロッド部１の端部から直交方向一方側に延在した角棒形状を有する（図２参照）。アーム部２は、ロッド部１が管孔Ｗａに挿入された状態で、管板Ｗの管孔加工面Ｗｂ側において、ロッド部１と共に中心軸線１ａ周りに回転自在な構成となっている。
【００２１】
このアーム部２の長さは、アーム部２を回転させた場合に管板Ｗの管孔加工面Ｗｂに接触しない程度に適宜設定すれば良いが、ロッド部１の長さと比べて長くなり過ぎると、アーム部２を回転させた場合にロッド部１が管孔Ｗａ内で動きやすくなる（管孔Ｗａの傾斜状態の計測精度低下を招く）ため、ロッド部１の長さより短くすることが好ましい。
【００２２】
計測部３は、アーム部２において直交方向に間隔をあけて複数（本実施形態では２つ）設けられている。計測部３は、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するとき（図１において実線で示す）と、該中心軸線１ａ周りにおける上記第１の位置と異なる第２の位置にアーム部２が位置するとき（図２において２点鎖線で示す）との、管孔加工面Ｗｂに対する軸方向の相対距離の変化を計測可能な構成となっている。
【００２３】
本実施形態では、計測部３として、管孔加工面Ｗｂに対し接触して計測を行うダイアルゲージを採用している。なお、計測部３としては、管孔加工面Ｗｂに対し非接触で計測を行う光学式、レーザ式、超音波式等の距離計を採用してもよい。アーム部２には、中心軸線１ａから離間して第１の計測部３ａが固定配置され、また、第１の計測部３ａよりも中心軸線１ａから離間して第２の計測部３ｂが固定配置されている。アーム部２には、第１の計測部３ａを固定配置する孔部５ａと、第２の計測部３ｂを固定配置する孔部５ｂとが形成されている（図２参照）。
【００２４】
図１では、第２の計測部３ｂが、アーム部２においてロッド部１の中心軸線１ａから最も離れた位置、つまりアーム部２の端部に配置され、第１の計測部３ａが、中心軸線１ａと第２の計測部３ｂとの中間の位置、つまりアーム部２の中間部に配置された状態を図示しているが、必ずしもこの位置関係で計測部３を配置する必要はなく、第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとが所定の間隔を保って且つ中心軸線１ａから離間した位置関係であれば良い。但し、第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとが近づく程、また、中心軸線１ａに対して近づく程、管孔Ｗａの傾斜状態の計測精度が低下するため、可能な限り第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとを離し、また、中心軸線１ａに対して離して配置することが好ましい。
【００２５】
当接部４は、ロッド部１に設けられ、該ロッド部１が管孔Ｗａに挿入された状態で管孔加工面Ｗｂに少なくとも一部が当接可能な構成となっている。この当接部４は、管板Ｗに対するロッド部１の軸方向における相対移動（落ち込み）を規制し、計測部３への計測結果に影響を与えないようにする。当接部４は、ロッド部１よりもひと回り大きな円盤形状を有する。この当接部４の大きさは、ロッド部１を中心軸線１ａ周りに回転させたときに管板Ｗの管孔加工面Ｗｂに接触する程度に適宜設定すればよいが、大きすぎると、後述する突出物（図６参照）と干渉して、ロッド部１の管孔Ｗａへの挿入を阻害するため、可能な限り小さいことが好ましい。
【００２６】
以上が孔傾斜計測治具Ａの構成に関する説明であり、以下ではこの孔傾斜計測治具Ａを用いて管孔Ｗａの傾斜状態を計測する孔傾斜計測方法について、図３〜図６を参照しながら具体的に説明する。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。図４は、比較例１として孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。図５は、比較例２として孔傾斜計測治具Ｃを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。図６は、本発明の実施形態における管板Ｗに形成された管孔Ｗａを示す斜視図である。なお、図３〜図５においては、解析条件を一定にするべく各孔傾斜計測治具をモデル化している。したがって、例えば、上述した図１及び図２に示す孔傾斜計測治具Ａと、図３に示す孔傾斜計測治具Ａとは、諸形状は異なるが、本質的な構成としては同一である。
先ず、比較例１として孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法について説明する。
【００２８】
（比較例１）
図４に示すように、比較例１としての孔傾斜計測治具Ｂは、計測部３が１つである点と、当接部４が大きい点（具体的にはアーム部２の根元高さの中心軸線１ａから計測部３までの距離Ｌ１の１／２の半径を有する点）と、が本実施形態に係る孔傾斜計測治具Ａと異なる。
【００２９】
孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法の第１の工程としては、先ず、図４（ａ）に示すように中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときと、図４（ｂ）に示すように中心軸線１ａ周りにおける第２の位置にアーム部２が位置するときとの、管孔加工面Ｗｂに対する軸方向の相対距離の変化を計測部３によって計測する。
【００３０】
具体的には、図４（ａ）に示すように、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときに、計測部３によって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｘ１を求める。その後、ロッド部１の中心軸線１ａ周りにアーム部２を第１の位置から１８０度回転させて、第２の位置に位置させる。そして、図４（ｂ）に示すように、中心軸線１ａ周りにおける第２の位置にアーム部２が位置するときに、計測部３によって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｘ２を求める。そして、第１の位置と第２の位置との相対距離の変化は、Ｘ１とＸ２の差分から求めることができる。
【００３１】
次に、孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法の第２の工程として、上記工程における計測結果に基づいて、管孔加工面Ｗｂに対する中心軸線１ａの直角度（傾き）を算出する。例えば、図１に示すように、管孔ＷａがＺ軸に対してＹＺ平面内で傾斜した状態（傾斜角θ）で形成されている場合において、基準面（管孔加工面Ｗｂ）のＸＹ平面に対する傾斜角が０°であると仮定すると、計測面（アーム部２に対して平行な面）のＸＹ平面に対する傾斜角が管孔Ｗａの傾斜角θとして算出されることになる。
したがって、傾斜角θは、Ｘ１とＸ２との差分と、距離Ｌ１とをパラメータとして、下式（１）で示すことができる。
【００３２】
【数１】
【００３３】
比較例１においては、当接部４が大きく、アーム部２を回転させたとしても、その円盤形状の外縁の一部が、管孔加工面Ｗｂに常に「片当り」して、当接点Ｐが移動することはないため、孔傾斜計測治具Ｂの姿勢が一定でガタつくことがない。したがって、比較例１においては、傾斜角θについて信頼性の高い計測結果が得られる。
【００３４】
しかしながら、図６に示すように、管板Ｗには、管孔加工面Ｗｂに対して面直方向（Ｚ軸方向）に突出する突出部として、管板Ｗの外縁に設けられたハブ１００や、管板Ｗの管孔加工面Ｗｂ中央を横切るように跨る仕切り板１０１が存在している。このため、比較例１の孔傾斜計測治具Ｂは、当接部４が円盤形状で大きいが故に、突出部と干渉して管孔Ｗａに挿入できず、図６において実線で図示されている管孔Ｗａについては計測できないという問題がある。
【００３５】
（比較例２）
図５に示すように、比較例２としての孔傾斜計測治具Ｃは、当接部４が円盤形状でない点（例えば半円形状あるいは棒形状である点）が、比較例１に係る孔傾斜計測治具Ｂと異なる。なお、孔傾斜計測治具Ｃを用いた孔傾斜計測方法は、比較例１の孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法と同じであるので、その説明は割愛する。
【００３６】
比較例２においては、当接部４が円盤形状ではない（換言すると円盤形状を部分的に切除した形状である）ため、比較例１よりも挿入できる管孔Ｗａの数が増える。しかしながら、比較例１のように、当接部４が円盤形状ではないため、管孔加工面Ｗｂに「片当り」することがなく、図５（ａ）に示す第１の位置と、図５（ｂ）に示す第２の位置とで当接点Ｐが移動し、孔傾斜計測治具Ｂの姿勢がガタつく。具体的には、アーム部２が第２の位置に位置するとき、孔傾斜計測治具Ｂが全体として中心軸線１ａに沿って軸方向に移動する（落ち込む）。
【００３７】
したがって、比較例２においては、比較例１に比べて、傾斜角θについて信頼性の高い計測結果が得られない。
なお、「片当り」は、比較例１に示すように円盤形状の当接部４が十分に大きいときに得られる作用効果であり、図１及び図２に示すような小さな当接部４では同じ円盤形状であっても、当該作用効果は得ることはできず、比較例２と同様に当接点Ｐが移動してしまう。
【００３８】
（実施例）
図３に示すように、実施例としての孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法によれば、比較例２のような当接部４であっても、「片当り」分（ロッド部１とアーム部２の傾き分）を補正することで、ハブ１００や仕切り板１０１と干渉する部位に形成された管孔Ｗａの傾斜角θについて、比較例１と同様に、信頼性の高い計測結果が得られる。以下、孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法について説明する。
【００３９】
孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法の第１の工程として、先ず、図３（ａ）に示すように中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときと、図３（ｂ）に示すように中心軸線１ａ周りにおける第２の位置にアーム部２が位置するときとの、管孔加工面Ｗｂに対する軸方向の相対距離の変化を複数の計測部３によって計測する（計測工程）。
【００４０】
具体的には、図４（ａ）に示すように、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときに、第１の計測部３ａによって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｙ１を求め、また、第２の計測部３ｂによって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｘ１を求める。その後、ロッド部１の中心軸線１ａ周りにアーム部２を第１の位置から１８０度回転させて、第２の位置に位置させる。
【００４１】
そして、図４（ｂ）に示すように、中心軸線１ａ周りにおける第２の位置にアーム部２が位置するときに、第１の計測部３ａによって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｙ２を求め、また、第２の計測部３ｂによって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｘ２を求める。そして、第１の位置と第２の位置との相対距離の変化は、Ｙ１とＹ２の差分、Ｘ１とＸ２の差分からそれぞれ求めることができる。
【００４２】
孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法の第２の工程として、次に、上記計測工程における計測結果に基づいて、管孔加工面Ｗｂに対する中心軸線１ａの傾きを算出する（算出工程）。上述した比較例１と同様にして基準面（管孔加工面Ｗｂ）のＸＹ平面に対する傾斜角が０°であると仮定すると、傾斜角θは、Ｘ１とＸ２との差分と、Ｙ１とＹ２との差分と、距離Ｌ２（第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとの直交方向における間隔）とをパラメータとして、下式（２）で示すことができる。
【００４３】
【数２】
【００４４】
上式（２）に示すように、ロッド部１に直交して設けられたアーム部２に計測部３を２つ以上、直交方向において所定の間隔（距離Ｌ２）をあけて設けることで、当該計測部３のうち少なくとも２つの計測結果と距離Ｌ２とに基づいて、傾斜角θを求めることができる。すなわち、アーム部２が第１の位置から第２の位置に移動して、孔傾斜計測治具Ａが全体として中心軸線１ａに沿って軸方向に移動して（落ち込んで）も、第１の位置において第１の計測部３ａのＹ１を基準とする第２の計測部３ｂのＸ１の距離Ｌ２に対する比率と、第２の位置において第１の計測部３ａのＹ２を基準とする第２の計測部３ｂのＸ２の距離Ｌ２に対する比率との平均をとることで、「片当り」分を補正することができる。
【００４５】
図３〜図５に示すモデルの解析の結果、比較例１の計測結果（θ＝１．００４６°）に対し、比較例２の計測結果（θ＝０．７３４２°）は小数点第１位の精度であったが、実施例の計測結果（θ＝１．０１２９°）は小数点第２の精度であった。
このように、孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法によれば、比較例１と同様に、信頼性の高い計測結果が得られる。
【００４６】
したがって、上述した本実施形態によれば、管孔加工面Ｗｂに形成された管孔Ｗａに挿入された状態でその中心軸線１ａ周りに回転可能なロッド部１と、ロッド部１に設けられ、中心軸線１ａが延びる軸方向と直交する直交方向に延在するアーム部２と、アーム部２において上記直交方向に間隔をあけて設けられ、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときと、該中心軸線１ａ周りにおける上記第１の位置と異なる第２の位置にアーム部２が位置するときとの、管孔加工面Ｗｂに対する上記軸方向における相対距離の変化を計測可能な複数の計測部３と、を有する孔傾斜計測治具Ａ及び当該孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法を採用することによって、管孔Ｗａの近傍に障害物がある場合であっても、信頼性の高い計測結果が得られる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００４８】
図７は、本発明の第２実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。図８は、本発明の第２実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す斜視図である。
図に示すように、第２実施形態の孔傾斜計測治具Ａは、調節部６を有している点で、上述した実施形態と異なる。
【００４９】
調節部６は、複数の計測部３のそれぞれの間隔を保ったまま、複数の計測部３のそれぞれと中心軸線１ａとの直交方向における相対距離を調節可能な構成となっている。調節部６は、アーム部２に設けられている。この調節部６は、複数の計測部３のそれぞれの間隔を保持する保持部７と、保持部７を直交方向にスライド自在に案内するガイド部８と、ガイド部８に対して保持部７を締結固定自在なネジ部９と、を有する。
【００５０】
保持部７は、角棒形状を有しており、第１の計測部３ａを固定配置する孔部５ａと、第２の計測部３ｂを固定配置する孔部５ｂとが形成されている（図８参照）。
ガイド部８は、ロッド部１に設けられ、ロッド部１の中心軸線１ａが延びる軸方向と直交する直交方向に延在している。ガイド部８は、保持部７の両側面と底面とをガイド可能な正面視略コの字のレール形状を有している。
【００５１】
保持部７の底面をガイドするガイド部８の底部の中央には、直交方向に沿って溝１０が形成されている。溝１０は、ガイド部８の端部から中心軸線１ａに向かって所定長さで形成されている。溝１０の幅は、少なくとも計測部３と干渉しない幅に設定されている。
ネジ部９は、保持部７に形成された雌ネジ孔である孔部５ｃに螺合すると共に溝１０に挿入可能な雄ネジ部を有しており、また、溝１０の幅よりも大きなヘッド部を有している。なお、ネジ部９は、保持部７の姿勢安定化のために、さらに追加して設けても良い。
【００５２】
上記構成の調節部６によれば、ネジ部９による締結固定を解除することにより、ガイド部８に対して保持部７が直交方向にスライド自在となる。これにより、保持部７は、複数の計測部３のそれぞれの間隔を保ったまま、ガイド部８によって両側面及び底面をガイドされ、直交方向において中心軸線１ａに対し離間した所定の位置に移動することができる。この移動の際、複数の計測部３は、溝１０に沿って移動するため、ガイド部８と干渉することはない。保持部７の位置調節が終了したら、ネジ部９の螺入によりガイド部８に対し保持部７を締結固定する。このようにして、複数の計測部３のそれぞれと中心軸線１ａとの直交方向における相対距離を調節することができる。
【００５３】
上述した本発明の第２実施形態によれば、中心軸線１ａに対する複数の計測部３の直交方向における相対距離を調整することで、中心軸線１ａ周り回転に伴って、複数の計測部３の少なくとも一部と、図６に示すような障害物（ハブ１００、仕切り板１０１）との干渉を回避することができる。したがって、例えば、アーム部２の長さが異なる複数の孔傾斜計測治具Ａを用意しなくても、管孔Ｗａの傾斜状態を計測することができる。
【００５４】
また、複数の孔傾斜計測治具Ａを用意すると、各ロッド部１の加工精度は個体差があるので、ロッド部１を共通して使えるこの第２実施形態の孔傾斜計測治具Ａによれば、より信頼性の高い計測結果が得られる。また、複数の計測部３は、互いの間隔を保ったまま平行移動するため、上式（２）に示すように、管孔加工面Ｗｂに対する中心軸線１ａの傾きを求めるためのパラメータに影響を与えないようにすることができる。
【００５５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００５６】
図９は、本発明の第３実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。
図に示すように、第３実施形態の孔傾斜計測治具Ａには、第１の計測部３ａ、第２の計測部３ｂの他に、第３の計測部３ｃが設けられ、計測部３が計３つ設けられている点で、上述した実施形態と異なる。
【００５７】
第３の計測部３ｃは、第１の計測部３ａ、第２の計測部３ｂのそれぞれに対して直交方向において間隔をあけて設けられている。図９では、第３の計測部３ｃが、アーム部２において第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとの中間の位置に配置された状態を図示しているが、必ずしもこの位置関係で配置する必要はなく、例えば、中間の位置に対し、第１の計測部３ａ寄りであっても、第２の計測部３ｂ寄りであってもよい。また、第３の計測部３ｃの配置は、後述する理由から、図６に示す管孔Ｗａの互いに隣り合う間隔に基づいて設定することが好ましい。
【００５８】
上記構成の第３実施形態によれば、仮に、複数の計測部３のうちの１つ（例えば第１の計測部３ａ）が、図９において２点鎖線で示す第２の位置において計測対象でない他の管孔Ｗａの上に位置してしまい正確な相対距離の計測結果が得られない場合であっても、残りの第２の計測部３ｂ及び第３の計測部３ｃの計測結果に基づいて、管孔加工面Ｗｂに対する中心軸線１ａの傾きを求めることができる。
【００５９】
すなわち、図６のように管孔Ｗａが千鳥配置されている場合、管孔加工面Ｗｂに沿う特定の直線方向において計測を行うときに、計測部３の間隔やアーム部３の長さによっては、他の管孔Ｗａが障害物となって計測できない場合があるため、第３の計測部３ｃを予備的に設けることで、この不具合を解消することができる。なお、この場合、上式（２）の距離Ｌ２は、第２の計測部３ｂと第３の計測部３ｃとの間の距離となり、Ｙ１、Ｙ２は、第３の計測部３ｃの計測結果となる。もっとも、予備の計測部３をさらに追加して設けても良いが、計測部３の間隔が狭くなるので、設置数は必要最小限にすることが好ましい。
【００６０】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、第１の位置と第２の位置とは中心軸線１ａ周りに１８０°回転した位置関係であると説明したが、本発明はこれ以外の位置関係であっても良い。例えば、図６に示すハブ１００と仕切り板１０１との交差部では、アーム部２の長さによっては回転が規制されるので、計測精度は落ちるが、例えば、中心軸線１ａ周りに１２０°あるいは９０°回転した位置関係等であっても良い。
【００６２】
また、例えば、上記実施形態では、計測対象孔として、熱交換器における管板Ｗに形成された管孔Ｗａを想定して説明したが、本発明がこれ以外の計測対象孔の傾斜状態を計測するために適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６３】
Ａ…孔傾斜計測治具、Ｗ…管板、Ｗａ…管孔（計測対象孔）、Ｗｂ…管孔加工面（平面）、１…ロッド部、１ａ…中心軸線、２…アーム部、３…計測部、３ａ…第１の計測部、３ｂ…第２の計測部、３ｃ…第３の計測部、４…当接部、６…調節部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔傾斜計測治具及び孔傾斜計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器として、管板と称される円盤状の板材に支持された複数の伝熱管の内外に流体を流し、それら内外の流体の温度差によって熱交換を行うシェル＆チューブ型の熱交換器が知られている（下記特許文献１参照）。これらの伝熱管は、熱交換器の性能を決定付ける部品であると共に、熱交換効率を高めるために細径化及び薄厚化が進む傾向にあるため、伝熱管の製作管理には細心の注意を払う必要がある。
【０００３】
これらの伝熱管は、管板の厚さ方向に貫通するように形成された複数の管孔に挿入された後、溶接等によって管板に固定されるため、管孔が管板の厚さ方向に対して傾斜した状態で形成されてしまった場合、管孔に対する伝熱管の挿入作業を阻害すると共に、伝熱管に変形を与えたり、隣接する伝熱管同士の接触を招くなど、熱交換器の運転寿命に悪影響を与える虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２８０７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、管板の管孔の施工後には、後の工程の伝熱管の挿入に問題がないかどうかを検査するため、管板の平面に対する管孔の直角度（傾き）を計測しなければならない。しかしながら、管板には、管孔の他に、平面に対して面直方向に突出する突出部（例えば管板外縁のハブや管板の平面中央に跨る仕切り板）等の計測の障害となる障害物が存在している。このため、例えば、所定の孔傾斜計測治具を管孔に挿入して１回転させようとしても、場所によっては当該突出部と干渉してしまい、挿入や回転が制限され、信頼性の高い計測結果が得られないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、計測対象孔の近傍に障害物がある場合であっても、信頼性の高い計測結果が得られる孔傾斜計測治具及び孔傾斜計測方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、平面に形成された計測対象孔に挿入された状態でその中心軸線周りに回転可能なロッド部と、上記ロッド部に設けられ、上記中心軸線が延びる軸方向と直交する直交方向に延在するアーム部と、上記アーム部において上記直交方向に間隔をあけて設けられ、上記中心軸線周りにおける第１の位置に上記アーム部が位置するときと、該中心軸線周りにおける上記第１の位置と異なる第２の位置に上記アーム部が位置するときとの、上記平面に対する上記軸方向における相対距離の変化を計測可能な複数の計測部と、を有する孔傾斜計測治具を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロッド部に直交して設けられたアーム部に計測部を２つ以上、直交方向において所定の間隔をあけて設けることで、当該計測部のうち少なくとも２つの計測結果と当該２つの計測部との間の距離とに基づいて、平面に対する中心軸線の傾きを求め、そして、中心軸線周りの第１の位置と第２の位置との相対距離の変化でもってロッド部とアーム部の傾き分を補正することによって、信頼性の高い平面に対する中心軸線の傾きを得ることができる。
【０００８】
また、本発明においては、上記ロッド部に設けられ、該ロッド部が上記計測対象孔に挿入された状態で上記平面に少なくとも一部が当接可能な当接部を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロッド部の軸方向における相対移動が、当接部の平面に対する当接によって規制されるため、アーム部に設けられた複数の計測部の計測結果に影響を与えないようにすることができる。
【０００９】
また、本発明においては、上記複数の計測部のそれぞれの上記間隔を保ったまま、上記複数の計測部のそれぞれと上記中心軸線との上記直交方向における相対距離を調節可能な調節部を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、中心軸線に対する複数の計測部の直交方向における相対距離を調整することで、回転に伴う複数の計測部の少なくとも一部と障害物との干渉を回避することができる。また、複数の計測部は、互いの間隔を保ったまま平行移動するため、平面に対する中心軸線の傾きを求めるためのパラメータに影響を与えないようにすることができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記計測部が３つ以上設けられているという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、仮に、複数の計測部のうちの１つが、他の計測対象孔の上に位置してしまい正確な相対距離の計測結果が得られない場合であっても、残りの少なくとも２つの計測部の計測結果に基づいて、平面に対する中心軸線の傾きを求めることができる。
【００１１】
また、本発明においては、先に記載の孔傾斜計測治具を用い、上記相対距離の変化を計測する計測工程と、上記計測工程における計測結果に基づいて、上記平面に対する上記中心軸線の傾きを算出する算出工程と、を有する孔傾斜計測方法という手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、信頼性の高い平面に対する中心軸線の傾きを求めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、計測対象孔の近傍に障害物がある場合であっても、信頼性の高い計測結果が得られる孔傾斜計測治具及び孔傾斜計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。
【図２】本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。
【図４】比較例１として孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。
【図５】比較例２として孔傾斜計測治具Ｃを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態における管板Ｗに形成された管孔Ｗａを示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。
【図８】本発明の第２実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。図２は、本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す斜視図である。なお、図２においては、計測部３を不図示としている。
【００１６】
本実施形態における孔傾斜計測治具Ａは、熱交換器における管板Ｗを貫通するように形成された管孔Ｗａを計測対象孔とし、当該管孔Ｗａの厚さ方向に対する傾斜状態を計測するために用いられる治具である。この孔傾斜計測治具Ａは、ロッド部１と、アーム部２と、複数の計測部３と、当接部４とを有する。
【００１７】
なお、図１中において、管板Ｗの厚さ方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に延びる軸に直交する２つの軸の方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、図１では、説明の便宜上、Ｚ軸（厚さ方向）に対してＹＺ平面内で傾斜した状態（傾斜角θ）の管孔Ｗａを図示している。すなわち、傾斜角θは、ＸＹ平面に対して直交するＺ軸に対する中心軸線１ａの傾きを示している。
【００１８】
ロッド部１は、管板Ｗの管孔加工面（平面）Ｗｂに形成された管孔Ｗａに挿入自在な棒状部材である。ロッド部１は、管孔Ｗａに挿入された状態でその中心軸線１ａ周りに回転可能な丸棒形状を有する（図２参照）。このロッド部１の直径は、管孔Ｗａの直径に応じて挿入作業に支障がない程度に適宜設定すれば良いが、挿入後のロッド部１と管孔Ｗａとの間のクリアランスが大きすぎると、管孔Ｗａの傾斜状態の計測精度が低下するため、可能な限りロッド部１の直径を管孔Ｗａの直径に近い値とすることが好ましい。
【００１９】
また、図１においては、ロッド部１の一端が管板Ｗの背面（管孔加工面Ｗｂの反対側の面）から突出するように図示しているが、必ずしもロッド部１の一端が管板Ｗの背面から突出する程度にロッド部１の長さを設定する必要はない。但し、管孔Ｗａの傾斜状態の計測精度低下を防ぐためには、図１に示すように、ロッド部１を管孔Ｗａの内周面とその全長に亘って当接した状態で保持することが好ましいため、ロッド部１の長さは管孔Ｗａの長さ（管板Ｗの厚さ）以上とすることが好ましい。
【００２０】
アーム部２は、ロッド部１に設けられ、ロッド部１の中心軸線１ａが延びる軸方向と直交する直交方向に延在している。アーム部２は、ロッド部１の端部から直交方向一方側に延在した角棒形状を有する（図２参照）。アーム部２は、ロッド部１が管孔Ｗａに挿入された状態で、管板Ｗの管孔加工面Ｗｂ側において、ロッド部１と共に中心軸線１ａ周りに回転自在な構成となっている。
【００２１】
このアーム部２の長さは、アーム部２を回転させた場合に管板Ｗの管孔加工面Ｗｂに接触しない程度に適宜設定すれば良いが、ロッド部１の長さと比べて長くなり過ぎると、アーム部２を回転させた場合にロッド部１が管孔Ｗａ内で動きやすくなる（管孔Ｗａの傾斜状態の計測精度低下を招く）ため、ロッド部１の長さより短くすることが好ましい。
【００２２】
計測部３は、アーム部２において直交方向に間隔をあけて複数（本実施形態では２つ）設けられている。計測部３は、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するとき（図１において実線で示す）と、該中心軸線１ａ周りにおける上記第１の位置と異なる第２の位置にアーム部２が位置するとき（図２において２点鎖線で示す）との、管孔加工面Ｗｂに対する軸方向の相対距離の変化を計測可能な構成となっている。
【００２３】
本実施形態では、計測部３として、管孔加工面Ｗｂに対し接触して計測を行うダイアルゲージを採用している。なお、計測部３としては、管孔加工面Ｗｂに対し非接触で計測を行う光学式、レーザ式、超音波式等の距離計を採用してもよい。アーム部２には、中心軸線１ａから離間して第１の計測部３ａが固定配置され、また、第１の計測部３ａよりも中心軸線１ａから離間して第２の計測部３ｂが固定配置されている。アーム部２には、第１の計測部３ａを固定配置する孔部５ａと、第２の計測部３ｂを固定配置する孔部５ｂとが形成されている（図２参照）。
【００２４】
図１では、第２の計測部３ｂが、アーム部２においてロッド部１の中心軸線１ａから最も離れた位置、つまりアーム部２の端部に配置され、第１の計測部３ａが、中心軸線１ａと第２の計測部３ｂとの中間の位置、つまりアーム部２の中間部に配置された状態を図示しているが、必ずしもこの位置関係で計測部３を配置する必要はなく、第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとが所定の間隔を保って且つ中心軸線１ａから離間した位置関係であれば良い。但し、第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとが近づく程、また、中心軸線１ａに対して近づく程、管孔Ｗａの傾斜状態の計測精度が低下するため、可能な限り第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとを離し、また、中心軸線１ａに対して離して配置することが好ましい。
【００２５】
当接部４は、ロッド部１に設けられ、該ロッド部１が管孔Ｗａに挿入された状態で管孔加工面Ｗｂに少なくとも一部が当接可能な構成となっている。この当接部４は、管板Ｗに対するロッド部１の軸方向における相対移動（落ち込み）を規制し、計測部３への計測結果に影響を与えないようにする。当接部４は、ロッド部１よりもひと回り大きな円盤形状を有する。この当接部４の大きさは、ロッド部１を中心軸線１ａ周りに回転させたときに管板Ｗの管孔加工面Ｗｂに接触する程度に適宜設定すればよいが、大きすぎると、後述する突出物（図６参照）と干渉して、ロッド部１の管孔Ｗａへの挿入を阻害するため、可能な限り小さいことが好ましい。
【００２６】
以上が孔傾斜計測治具Ａの構成に関する説明であり、以下ではこの孔傾斜計測治具Ａを用いて管孔Ｗａの傾斜状態を計測する孔傾斜計測方法について、図３〜図６を参照しながら具体的に説明する。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態における孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。図４は、比較例１として孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。図５は、比較例２として孔傾斜計測治具Ｃを用いた孔傾斜計測方法について説明するための図である。図６は、本発明の実施形態における管板Ｗに形成された管孔Ｗａを示す斜視図である。なお、図３〜図５においては、解析条件を一定にするべく各孔傾斜計測治具をモデル化している。したがって、例えば、上述した図１及び図２に示す孔傾斜計測治具Ａと、図３に示す孔傾斜計測治具Ａとは、諸形状は異なるが、本質的な構成としては同一である。
先ず、比較例１として孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法について説明する。
【００２８】
（比較例１）
図４に示すように、比較例１としての孔傾斜計測治具Ｂは、計測部３が１つである点と、当接部４が大きい点（具体的にはアーム部２の根元高さの中心軸線１ａから計測部３までの距離Ｌ１の１／２の半径を有する点）と、が本実施形態に係る孔傾斜計測治具Ａと異なる。
【００２９】
孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法の第１の工程としては、先ず、図４（ａ）に示すように中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときと、図４（ｂ）に示すように中心軸線１ａ周りにおける第２の位置にアーム部２が位置するときとの、管孔加工面Ｗｂに対する軸方向の相対距離の変化を計測部３によって計測する。
【００３０】
具体的には、図４（ａ）に示すように、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときに、計測部３によって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｘ１を求める。その後、ロッド部１の中心軸線１ａ周りにアーム部２を第１の位置から１８０度回転させて、第２の位置に位置させる。そして、図４（ｂ）に示すように、中心軸線１ａ周りにおける第２の位置にアーム部２が位置するときに、計測部３によって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｘ２を求める。そして、第１の位置と第２の位置との相対距離の変化は、Ｘ１とＸ２の差分から求めることができる。
【００３１】
次に、孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法の第２の工程として、上記工程における計測結果に基づいて、管孔加工面Ｗｂに対する中心軸線１ａの直角度（傾き）を算出する。例えば、図１に示すように、管孔ＷａがＺ軸に対してＹＺ平面内で傾斜した状態（傾斜角θ）で形成されている場合において、基準面（管孔加工面Ｗｂ）のＸＹ平面に対する傾斜角が０°であると仮定すると、計測面（アーム部２に対して平行な面）のＸＹ平面に対する傾斜角が管孔Ｗａの傾斜角θとして算出されることになる。
したがって、傾斜角θは、Ｘ１とＸ２との差分と、距離Ｌ１とをパラメータとして、下式（１）で示すことができる。
【００３２】
【数１】
【００３３】
比較例１においては、当接部４が大きく、アーム部２を回転させたとしても、その円盤形状の外縁の一部が、管孔加工面Ｗｂに常に「片当り」して、当接点Ｐが移動することはないため、孔傾斜計測治具Ｂの姿勢が一定でガタつくことがない。したがって、比較例１においては、傾斜角θについて信頼性の高い計測結果が得られる。
【００３４】
しかしながら、図６に示すように、管板Ｗには、管孔加工面Ｗｂに対して面直方向（Ｚ軸方向）に突出する突出部として、管板Ｗの外縁に設けられたハブ１００や、管板Ｗの管孔加工面Ｗｂ中央を横切るように跨る仕切り板１０１が存在している。このため、比較例１の孔傾斜計測治具Ｂは、当接部４が円盤形状で大きいが故に、突出部と干渉して管孔Ｗａに挿入できず、図６において実線で図示されている管孔Ｗａについては計測できないという問題がある。
【００３５】
（比較例２）
図５に示すように、比較例２としての孔傾斜計測治具Ｃは、当接部４が円盤形状でない点（例えば半円形状あるいは棒形状である点）が、比較例１に係る孔傾斜計測治具Ｂと異なる。なお、孔傾斜計測治具Ｃを用いた孔傾斜計測方法は、比較例１の孔傾斜計測治具Ｂを用いた孔傾斜計測方法と同じであるので、その説明は割愛する。
【００３６】
比較例２においては、当接部４が円盤形状ではない（換言すると円盤形状を部分的に切除した形状である）ため、比較例１よりも挿入できる管孔Ｗａの数が増える。しかしながら、比較例１のように、当接部４が円盤形状ではないため、管孔加工面Ｗｂに「片当り」することがなく、図５（ａ）に示す第１の位置と、図５（ｂ）に示す第２の位置とで当接点Ｐが移動し、孔傾斜計測治具Ｂの姿勢がガタつく。具体的には、アーム部２が第２の位置に位置するとき、孔傾斜計測治具Ｂが全体として中心軸線１ａに沿って軸方向に移動する（落ち込む）。
【００３７】
したがって、比較例２においては、比較例１に比べて、傾斜角θについて信頼性の高い計測結果が得られない。
なお、「片当り」は、比較例１に示すように円盤形状の当接部４が十分に大きいときに得られる作用効果であり、図１及び図２に示すような小さな当接部４では同じ円盤形状であっても、当該作用効果は得ることはできず、比較例２と同様に当接点Ｐが移動してしまう。
【００３８】
（実施例）
図３に示すように、実施例としての孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法によれば、比較例２のような当接部４であっても、「片当り」分（ロッド部１とアーム部２の傾き分）を補正することで、ハブ１００や仕切り板１０１と干渉する部位に形成された管孔Ｗａの傾斜角θについて、比較例１と同様に、信頼性の高い計測結果が得られる。以下、孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法について説明する。
【００３９】
孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法の第１の工程として、先ず、図３（ａ）に示すように中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときと、図３（ｂ）に示すように中心軸線１ａ周りにおける第２の位置にアーム部２が位置するときとの、管孔加工面Ｗｂに対する軸方向の相対距離の変化を複数の計測部３によって計測する（計測工程）。
【００４０】
具体的には、図４（ａ）に示すように、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときに、第１の計測部３ａによって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｙ１を求め、また、第２の計測部３ｂによって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｘ１を求める。その後、ロッド部１の中心軸線１ａ周りにアーム部２を第１の位置から１８０度回転させて、第２の位置に位置させる。
【００４１】
そして、図４（ｂ）に示すように、中心軸線１ａ周りにおける第２の位置にアーム部２が位置するときに、第１の計測部３ａによって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｙ２を求め、また、第２の計測部３ｂによって管孔加工面Ｗｂに対するアーム部２の軸方向の相対距離Ｘ２を求める。そして、第１の位置と第２の位置との相対距離の変化は、Ｙ１とＹ２の差分、Ｘ１とＸ２の差分からそれぞれ求めることができる。
【００４２】
孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法の第２の工程として、次に、上記計測工程における計測結果に基づいて、管孔加工面Ｗｂに対する中心軸線１ａの傾きを算出する（算出工程）。上述した比較例１と同様にして基準面（管孔加工面Ｗｂ）のＸＹ平面に対する傾斜角が０°であると仮定すると、傾斜角θは、Ｘ１とＸ２との差分と、Ｙ１とＹ２との差分と、距離Ｌ２（第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとの直交方向における間隔）とをパラメータとして、下式（２）で示すことができる。
【００４３】
【数２】
【００４４】
上式（２）に示すように、ロッド部１に直交して設けられたアーム部２に計測部３を２つ以上、直交方向において所定の間隔（距離Ｌ２）をあけて設けることで、当該計測部３のうち少なくとも２つの計測結果と距離Ｌ２とに基づいて、傾斜角θを求めることができる。すなわち、アーム部２が第１の位置から第２の位置に移動して、孔傾斜計測治具Ａが全体として中心軸線１ａに沿って軸方向に移動して（落ち込んで）も、第１の位置において第１の計測部３ａのＹ１を基準とする第２の計測部３ｂのＸ１の距離Ｌ２に対する比率と、第２の位置において第１の計測部３ａのＹ２を基準とする第２の計測部３ｂのＸ２の距離Ｌ２に対する比率との平均をとることで、「片当り」分を補正することができる。
【００４５】
図３〜図５に示すモデルの解析の結果、比較例１の計測結果（θ＝１．００４６°）に対し、比較例２の計測結果（θ＝０．７３４２°）は小数点第１位の精度であったが、実施例の計測結果（θ＝１．０１２９°）は小数点第２の精度であった。
このように、孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法によれば、比較例１と同様に、信頼性の高い計測結果が得られる。
【００４６】
したがって、上述した本実施形態によれば、管孔加工面Ｗｂに形成された管孔Ｗａに挿入された状態でその中心軸線１ａ周りに回転可能なロッド部１と、ロッド部１に設けられ、中心軸線１ａが延びる軸方向と直交する直交方向に延在するアーム部２と、アーム部２において上記直交方向に間隔をあけて設けられ、中心軸線１ａ周りにおける第１の位置にアーム部２が位置するときと、該中心軸線１ａ周りにおける上記第１の位置と異なる第２の位置にアーム部２が位置するときとの、管孔加工面Ｗｂに対する上記軸方向における相対距離の変化を計測可能な複数の計測部３と、を有する孔傾斜計測治具Ａ及び当該孔傾斜計測治具Ａを用いた孔傾斜計測方法を採用することによって、管孔Ｗａの近傍に障害物がある場合であっても、信頼性の高い計測結果が得られる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００４８】
図７は、本発明の第２実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。図８は、本発明の第２実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す斜視図である。
図に示すように、第２実施形態の孔傾斜計測治具Ａは、調節部６を有している点で、上述した実施形態と異なる。
【００４９】
調節部６は、複数の計測部３のそれぞれの間隔を保ったまま、複数の計測部３のそれぞれと中心軸線１ａとの直交方向における相対距離を調節可能な構成となっている。調節部６は、アーム部２に設けられている。この調節部６は、複数の計測部３のそれぞれの間隔を保持する保持部７と、保持部７を直交方向にスライド自在に案内するガイド部８と、ガイド部８に対して保持部７を締結固定自在なネジ部９と、を有する。
【００５０】
保持部７は、角棒形状を有しており、第１の計測部３ａを固定配置する孔部５ａと、第２の計測部３ｂを固定配置する孔部５ｂとが形成されている（図８参照）。
ガイド部８は、ロッド部１に設けられ、ロッド部１の中心軸線１ａが延びる軸方向と直交する直交方向に延在している。ガイド部８は、保持部７の両側面と底面とをガイド可能な正面視略コの字のレール形状を有している。
【００５１】
保持部７の底面をガイドするガイド部８の底部の中央には、直交方向に沿って溝１０が形成されている。溝１０は、ガイド部８の端部から中心軸線１ａに向かって所定長さで形成されている。溝１０の幅は、少なくとも計測部３と干渉しない幅に設定されている。
ネジ部９は、保持部７に形成された雌ネジ孔である孔部５ｃに螺合すると共に溝１０に挿入可能な雄ネジ部を有しており、また、溝１０の幅よりも大きなヘッド部を有している。なお、ネジ部９は、保持部７の姿勢安定化のために、さらに追加して設けても良い。
【００５２】
上記構成の調節部６によれば、ネジ部９による締結固定を解除することにより、ガイド部８に対して保持部７が直交方向にスライド自在となる。これにより、保持部７は、複数の計測部３のそれぞれの間隔を保ったまま、ガイド部８によって両側面及び底面をガイドされ、直交方向において中心軸線１ａに対し離間した所定の位置に移動することができる。この移動の際、複数の計測部３は、溝１０に沿って移動するため、ガイド部８と干渉することはない。保持部７の位置調節が終了したら、ネジ部９の螺入によりガイド部８に対し保持部７を締結固定する。このようにして、複数の計測部３のそれぞれと中心軸線１ａとの直交方向における相対距離を調節することができる。
【００５３】
上述した本発明の第２実施形態によれば、中心軸線１ａに対する複数の計測部３の直交方向における相対距離を調整することで、中心軸線１ａ周り回転に伴って、複数の計測部３の少なくとも一部と、図６に示すような障害物（ハブ１００、仕切り板１０１）との干渉を回避することができる。したがって、例えば、アーム部２の長さが異なる複数の孔傾斜計測治具Ａを用意しなくても、管孔Ｗａの傾斜状態を計測することができる。
【００５４】
また、複数の孔傾斜計測治具Ａを用意すると、各ロッド部１の加工精度は個体差があるので、ロッド部１を共通して使えるこの第２実施形態の孔傾斜計測治具Ａによれば、より信頼性の高い計測結果が得られる。また、複数の計測部３は、互いの間隔を保ったまま平行移動するため、上式（２）に示すように、管孔加工面Ｗｂに対する中心軸線１ａの傾きを求めるためのパラメータに影響を与えないようにすることができる。
【００５５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００５６】
図９は、本発明の第３実施形態における孔傾斜計測治具Ａを示す構成概略図である。
図に示すように、第３実施形態の孔傾斜計測治具Ａには、第１の計測部３ａ、第２の計測部３ｂの他に、第３の計測部３ｃが設けられ、計測部３が計３つ設けられている点で、上述した実施形態と異なる。
【００５７】
第３の計測部３ｃは、第１の計測部３ａ、第２の計測部３ｂのそれぞれに対して直交方向において間隔をあけて設けられている。図９では、第３の計測部３ｃが、アーム部２において第１の計測部３ａと第２の計測部３ｂとの中間の位置に配置された状態を図示しているが、必ずしもこの位置関係で配置する必要はなく、例えば、中間の位置に対し、第１の計測部３ａ寄りであっても、第２の計測部３ｂ寄りであってもよい。また、第３の計測部３ｃの配置は、後述する理由から、図６に示す管孔Ｗａの互いに隣り合う間隔に基づいて設定することが好ましい。
【００５８】
上記構成の第３実施形態によれば、仮に、複数の計測部３のうちの１つ（例えば第１の計測部３ａ）が、図９において２点鎖線で示す第２の位置において計測対象でない他の管孔Ｗａの上に位置してしまい正確な相対距離の計測結果が得られない場合であっても、残りの第２の計測部３ｂ及び第３の計測部３ｃの計測結果に基づいて、管孔加工面Ｗｂに対する中心軸線１ａの傾きを求めることができる。
【００５９】
すなわち、図６のように管孔Ｗａが千鳥配置されている場合、管孔加工面Ｗｂに沿う特定の直線方向において計測を行うときに、計測部３の間隔やアーム部３の長さによっては、他の管孔Ｗａが障害物となって計測できない場合があるため、第３の計測部３ｃを予備的に設けることで、この不具合を解消することができる。なお、この場合、上式（２）の距離Ｌ２は、第２の計測部３ｂと第３の計測部３ｃとの間の距離となり、Ｙ１、Ｙ２は、第３の計測部３ｃの計測結果となる。もっとも、予備の計測部３をさらに追加して設けても良いが、計測部３の間隔が狭くなるので、設置数は必要最小限にすることが好ましい。
【００６０】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、第１の位置と第２の位置とは中心軸線１ａ周りに１８０°回転した位置関係であると説明したが、本発明はこれ以外の位置関係であっても良い。例えば、図６に示すハブ１００と仕切り板１０１との交差部では、アーム部２の長さによっては回転が規制されるので、計測精度は落ちるが、例えば、中心軸線１ａ周りに１２０°あるいは９０°回転した位置関係等であっても良い。
【００６２】
また、例えば、上記実施形態では、計測対象孔として、熱交換器における管板Ｗに形成された管孔Ｗａを想定して説明したが、本発明がこれ以外の計測対象孔の傾斜状態を計測するために適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６３】
Ａ…孔傾斜計測治具、Ｗ…管板、Ｗａ…管孔（計測対象孔）、Ｗｂ…管孔加工面（平面）、１…ロッド部、１ａ…中心軸線、２…アーム部、３…計測部、３ａ…第１の計測部、３ｂ…第２の計測部、３ｃ…第３の計測部、４…当接部、６…調節部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面に形成された計測対象孔に挿入された状態でその中心軸線周りに回転可能なロッド部と、
前記ロッド部に設けられ、前記中心軸線が延びる軸方向と直交する直交方向に延在するアーム部と、
前記アーム部において前記直交方向に間隔をあけて設けられ、前記中心軸線周りにおける第１の位置に前記アーム部が位置するときと、該中心軸線周りにおける前記第１の位置と異なる第２の位置に前記アーム部が位置するときとの、前記平面に対する前記軸方向における相対距離の変化を計測可能な複数の計測部と、
を有することを特徴とする孔傾斜計測治具。
【請求項２】
前記ロッド部に設けられ、該ロッド部が前記計測対象孔に挿入された状態で前記平面に少なくとも一部が当接可能な当接部を有することを特徴とする請求項１に記載の孔傾斜計測治具。
【請求項３】
前記複数の計測部のそれぞれの前記間隔を保ったまま、前記複数の計測部のそれぞれと前記中心軸線との前記直交方向における相対距離を調節可能な調節部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の孔傾斜計測治具。
【請求項４】
前記計測部が３つ以上設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の孔傾斜計測治具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の孔傾斜計測治具を用い、前記相対距離の変化を計測する計測工程と、
前記計測工程における計測結果に基づいて、前記平面に対する前記中心軸線の傾きを算出する算出工程と、
を有することを特徴とする孔傾斜計測方法。
【請求項１】
平面に形成された計測対象孔に挿入された状態でその中心軸線周りに回転可能なロッド部と、
前記ロッド部に設けられ、前記中心軸線が延びる軸方向と直交する直交方向に延在するアーム部と、
前記アーム部において前記直交方向に間隔をあけて設けられ、前記中心軸線周りにおける第１の位置に前記アーム部が位置するときと、該中心軸線周りにおける前記第１の位置と異なる第２の位置に前記アーム部が位置するときとの、前記平面に対する前記軸方向における相対距離の変化を計測可能な複数の計測部と、
を有することを特徴とする孔傾斜計測治具。
【請求項２】
前記ロッド部に設けられ、該ロッド部が前記計測対象孔に挿入された状態で前記平面に少なくとも一部が当接可能な当接部を有することを特徴とする請求項１に記載の孔傾斜計測治具。
【請求項３】
前記複数の計測部のそれぞれの前記間隔を保ったまま、前記複数の計測部のそれぞれと前記中心軸線との前記直交方向における相対距離を調節可能な調節部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の孔傾斜計測治具。
【請求項４】
前記計測部が３つ以上設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の孔傾斜計測治具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の孔傾斜計測治具を用い、前記相対距離の変化を計測する計測工程と、
前記計測工程における計測結果に基づいて、前記平面に対する前記中心軸線の傾きを算出する算出工程と、
を有することを特徴とする孔傾斜計測方法。
【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２０１３−４４６５２（Ｐ２０１３−４４６５２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２８２３（Ｐ２０１１−１８２８２３）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
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