本发明涉及一种圆形构件的内周长测定装置，更详细而言，涉及不用使圆形构件承受不必要的负荷，就能高精度地测定内周长的圆形构件的内周长测定装置。
背景技术：
在轮胎等橡胶制品的制造工序中，使用胎圈构件、圆筒形状的橡胶构件等各种圆形构件(圆筒构件以及圆环构件)。这些圆形构件的内周长具有设计上的设定值。然而，起因于制造误差等，实物的圆形构件的内周长相对于预先设定的设定值产生偏差。该偏差量若在允许范围内则没有问题，但是在超出允许范围的情况下，容易对使用该圆形构件而制造的橡胶制品的品质产生不良影响。因此，需要测定并掌握圆形构件的内周长。
以往，提出了各种圆环状的胎圈构件的内周长的测定装置(例如，参照专利文献1、2)。在专利文献1提出的装置中，在胎圈构件的内侧配置由半圆柱状的两个分割体构成的圆柱状的测定台。在测定胎圈构件的内周长时，向分离的方向移动相互的分割体，使各个分割体的外周面处于紧贴胎圈构件的内周面的状态。基于此时的相互的分割体的分离距离和分割体的外周面的周长来测定胎圈构件的内周长。通过使分割体的外周面处于紧贴胎圈构件的内周面的状态来赋予胎圈构件进行扩径的力，因此胎圈构件产生变形。因此，不利于提高内周长的测定精度。
在专利文献2提出的装置中，直接将辊按压于胎圈构件的内周面来使其接触。然后，使该辊在胎圈构件的内周面上转动并在周向旋转一圈。基于此时的辊的转速来测定胎圈构件的内周长。由于胎圈构件的内周面由辊直接按压，因此产生变形。因此，不利于提高内周长的测定精度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-150013号公报
专利文献2：日本特开平6-1128号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种不用使圆形构件承受不必要的负荷，就能高精度地测定内周长的圆形构件的内周长测定装置。
技术方案
为了达成所述目的，本发明的圆形构件的内周长测定装置的特征在于，具备：底座，供圆形构件载置；二维传感器，相对于该底座可移动地设置；旋转驱动机构，使该二维传感器旋转；以及运算部，供由所述二维传感器得到的测定数据输入，所述圆形构件的内周长测定装置构成为：所述二维传感器与以无约束状态平放于所述底座的圆形构件的内周面对置地配置于规定的测定位置，并通过所述旋转驱动机构使所述二维传感器以所述圆形构件的内侧的规定位置为中心来进行旋转，由此在所述圆形构件的整周的范围，与所述圆形构件不接触地测定从所述二维传感器至所述内周面的分离距离，基于测定出的所述分离距离和俯视下的所述规定位置与所述二维传感器的距离，并通过所述运算部来计算所述圆形构件的内周长。
有益效果
根据本发明，测定以无约束的状态平放于底座的圆形构件的内周长，在该测定中，使用与圆形构件不接触的二维传感器。因此，不会对圆形构件赋予不必要的负荷，不会产生强制性变形。因此，有利于高精度地测定圆形构件的内周长。
附图说明
图1是以俯视对本发明的内周长测定装置进行举例示出的说明图。
图2是以侧视对图1的测定装置进行举例示出的说明图。
图3是以侧视对使图2的测定装置的底座立起的状态进行举例示出的说明图。
图4是以俯视对通过二维传感器来测定至圆形构件的内周面的分离距离的工序进行举例示出的说明图。
图5是以侧视对图4的工序进行举例示出的说明图。
图6是对内周长的计算方法进行举例示出的说明图。
图7是以侧视对测定装置的其他实施方式中的二维传感器的周边进行举例示出的说明图。
具体实施方式
以下，基于图中示出的实施方式对本发明的圆形构件的内周长测定装置进行具体说明。
使用如图1、2所举例示出的本发明的圆形构件的内周长测定装置1(以下，称为测定装置1)来测定内周长的对象，是使用于轮胎等橡胶制品的胎圈构件、圆筒形状的橡胶构件等各种圆形构件12(圆筒构件以及圆环构件)。在图1中用双点划线来表示圆形构件12。在测定时一个圆形构件12设置于测定装置1。
测定装置1具备：底座4，供作为测定对象的圆形构件12载置；二维传感器8，相对于底座4可移动地设置；旋转驱动机构10a，使二维传感器8旋转；以及运算部11，供由二维传感器8得到的测定数据输入。作为运算部11，可以使用各种电脑等。
圆形构件12以无约束的状态平放于水平状态的底座4。无约束状态是指，除了起因于重力(自重)的外力以外的外力不作用于圆形构件12的状态。在该实施方式中，底座4由在周向被分割的多个分割体5形成。各分割体5在其上表面具有向上方突出的凸状支承部6。圆形构件12以无约束的状态平放于该凸状支承部6上。棒状的凸状支承部6在圆形构件12的半径方向延伸。
底座4也可以不由多个分割体5形成，而是由未被分割的一个板状体形成。凸状支承部6的根数至少设为三根，例如设为三根以上且十二根以下的适当的根数。
底座4装配于框架2。框架2由基础框架2a和可动框架2b构成，可动框架2b的一端部可旋转地连接于基础框架2a。可动框架2b能通过起伏机构3而相对于基础框架2a起伏。例如，如图3所示，可动框架2b在从水平状态至成为铅垂状态的规定的角度范围起伏而成为立起状态。与此相伴，底座4也能从水平状态起伏至立起状态。作为起伏机构3可以使用液压缸等。
在底座4的表面隔开间隔地设有从其表面突出的多个突出部7。各突出部7通过出没机构7a来移动，能相对于底座4的表面出没。作为出没机构7a，可以使用气缸、液压缸等。两个突出部7成组来使用，成组的突出部7之间的俯视下的间隔以及位置基于作为测定对象的圆形构件12的内径来设定。
二维传感器8在俯视下配置于底座4的中央部，并配置在平放于底座4的圆形构件12的内侧。二维传感器8能通过水平移动机构10b而在圆形构件12的半径方向移动。由此，与平放的圆形构件12的内周面12a对置地配置的二维传感器8能在与内周面12a接近以及远离的方向移动。
二维传感器8以及水平移动机构10b在俯视下配置于底座4的规定位置(例如，底座4的中心)并支承于上下延伸的旋转轴9。旋转轴9通过旋转驱动机构10a，以其轴心为中心被旋转驱动。与此相伴，二维传感器8以旋转轴9为中心被旋转驱动。
作为二维传感器8，可以使用激光传感器。二维传感器8通过使所照射的激光由内周面12a反射并接受反射的激光，以与圆形构件12不接触的方式测定从二维传感器8至内周面12a的分离距离d。二维传感器8不是仅在内周面12a的一点照射激光，而是同时照射至一定程度的长度的范围，来测定二维传感器8与所照射的范围的内周面12a之间的分离距离d。
通过二维传感器8测定出的分离距离d被输入至运算部11。此外，俯视下的旋转轴9(轴心)的位置和与二维传感器8的距离w也被输入至运算部11。
以下，对使用该测定装置1测定圆形构件12的内周长l的过程进行说明。
对于在底座4平放圆形构件12，首先，如图3所示，使底座4成为以规定角度立起的状态。然后，使基于圆形构件12的内径所选择的两个突出部7成为从底座4的表面突出的状态。立起状态的底座4相对于水平的倾斜角度设为例如45°以上且75°以下。
接着，通过使圆形构件12的内周面12a卡合于从底座4的表面突出的两个突出部7而将圆形构件12移载于底座4。由此，圆形构件12成为内周面12a由两个突出部7支承并且下表面12b由凸状支承部6支承的状态。大型的圆形构件12的情况下，使用起重机等来移载。
接着，如图2所示，通过起伏机构3使底座4倒伏而成为水平状态。之后，使突出部7成为没入底座4的表面下的状态。由此，圆形构件12以无约束的状态平放于底座4。
如此一来，通过将圆形构件12移载至立起状态的底座4，即使是大型且重量大的圆形构件12，也能比较省空间地进行向底座4的移载作业。根据本发明来测定内周长l的圆形构件12的内径并不特别地限定，例如即使内径为500mm以上且2000mm以下的范围左右，也能应用本发明。在立起状态的底座4中，使圆形构件12的内周面卡合于两个突出部7，由此能相对于底座4对圆形构件12进行定位。
然后，若使立起状态的底座4成为水平状态，则能以相对于底座4定位于所希望的位置的状态来平放圆形构件12。因此，将俯视下的底座4上的突出部7的位置设定于在平放时能将圆形构件12定位于所希望的位置的位置。例如，以平放时的圆形构件12的圆中心的位置是在距离旋转轴9的位置为20mm以下的范围的方式来设定俯视下的底座4上的突出部7的位置。此外，当成组使用的两个突出部7的俯视下的间隔过窄时，难以由立起状态的底座4来稳定地保持圆形构件12，因此，在相互的突出部7之间确保适度的间隔。
若圆形构件12的内径不同，则用于在平放时将圆形构件12定位于所希望的位置的突出部7的位置不同。因此，例如按圆形构件12的内径的尺寸，对所使用的两个突出部7的适当的俯视下的位置以及间隔进行设定，并在该适当的位置设置突出部7为好。在该实施方式中，通过像那样适当地设定两个突出部7的俯视下的位置以及间隔，即使是内径尺寸不同的圆形构件12，也设定为平放时圆形构件12的圆中心大致处于旋转轴9的位置。能将内径尺寸不同的各种圆形构件12相对于底座4高精度地定位并平放于所希望的位置，因此具有高通用性。
接着，根据需要，通过水平移动机构10b使与圆形构件12的内周面12a对置的二维传感器8朝向内周面12a移动，并使其在规定的测定位置停止。即，以内周面12a进入二维传感器8的可测定范围的方式来移动二维传感器8。因此，若以无约束的状态平放于底座4的圆形构件12的内周面12a处在位于最初的位置的二维传感器8的可测定范围，则不需要通过水平移动机构10b移动二维传感器8。对于内径尺寸不同的各种圆形构件12，通过采用水平移动机构10b能容易地将二维传感器8设置在可测定范围。
接着，如图4、图5所示，使定位于规定的测定位置的二维传感器8以旋转轴9为中心旋转，并且测定从二维传感器8至内周面12a的分离距离d，并在圆形构件12的整周的范围测定分离距离d。测定的分离距离d被输入至运算部11。由于能掌握俯视下的旋转轴9与处于规定的测定位置的二维传感器8的距离w，因此，该距离w也被输入至运算部11。因此，能在圆形构件12的整周的范围掌握从俯视的旋转轴9的轴心至内周面12a的距离(w+d)。
在此，从在某个位置测定分离距离d至在下个位置测定分离距离d之前，二维传感器8以旋转轴9为中心旋转的角度为微小角度a(rad)。例如，该微小角度a为2π/15000(rad)左右。
计算圆形构件12的内周长l的方法有几种，例如按照以下来计算。如图6所示，以旋转轴9的轴心为原点来假定二维传感器8所感测的圆形构件12的内周面12a上的任意的位置p1(x，y)和接着位置p所感测的位置p2(x，y)。将从俯视下的旋转轴9的轴心至位置p1的距离设为w+d1，从旋转轴9的轴心至位置p2的距离设为w+d2。当将从基准点c至位置p1的旋转角度设为θ时，位置p1(x，y)的坐标为x＝(w+d1)cosθ，y＝(w+d1)sinθ。位置p2(x，y)的坐标为x＝(w+d2)cos(θ+a)，y＝(w+d2)sin(θ+a)。由于能掌握基准点c的坐标、旋转角度θ、微小角度a、距离(w+d1)、(w+d2)，因此能求出位置p1(x，y)和位置p2(x，y)的坐标。微小角度a处的微小内周长l1能近似为l1＝{(x-x)2+(y-y)2}1/2。因此，运算部11通过在圆形构件12的整周累计该微小内周长l1来计算内周长l。需要说明的是，在图6中，为了说明微小角度a，用比实际夸大的角度来记载。
二维传感器8同时将激光照射至上下方向的规定长度范围，测定二维传感器8与所照射的范围的内周面12a之间的分离距离d。因此，作为计算内周长l时的分离距离d，例如可以采用内周面12a的上下方向中心位置处的分离距离d或规定的上下方向位置处的分离距离d等任意的上下方向位置处的分离距离d。
如上所述，根据本发明，使用与圆形构件12不接触的二维传感器8来测定以无约束的状态平放于底座4的圆形构件12的内周长l。因此，不会对圆形构件12赋予不必要的负荷，不会产生强制性变形。因此，有利于高精度地测定圆形构件12的内周长l。
在该实施方式中，与以无约束的状态平放于底座4的圆形构件12邻接的底座4的邻接部分的表面由对二维传感器8所照射的激光进行漫反射的低反射面6a构成。具体而言，凸状支承部6的上表面以及内周侧端面成为施加有使表面形成微小凹凸的喷砂处理等的低反射面6a。由此，激光即使照到凸状支承部6的上表面以及内周侧端面，也会发生漫反射，因此该激光不会被二维传感器8接受。与此相伴，即使是将激光照射至一定程度的范围而不是照射至精确位置(pinpoint)的二维传感器8，也能降低测定分离距离d时的测定噪声。
在通过二维传感器8测定分离距离d时，突出部7没入底座4的表面下。因此，突出部7不会阻挡二维传感器8所照射的激光而造成妨碍。
此外，由于圆形构件12由向上方突出的凸状支承部6支承，因此，易于对二维传感器8的测定中心和圆形构件12的内周面12a的上下方向中心进行对位。然后，在圆形构件12的未被凸状支承部6支承的部分，内周面12a成为浮在空中的状态，因此，与内周面12a邻接的底座4的邻接部分被最小化。与此相伴，有利于降低在通过二维传感器8测定分离距离d时的测定噪声。
底座4也可以不设为可起伏的构成，而是采用保持水平状态的底座4。在该规格的情况下，在框架2的水平地固定的上表面(框架)设置底座4。在该底座4载置横倒状态的圆形构件12。在大型的圆形构件12的情况下，通过起重机等以横倒状态吊起圆形构件12并移载至底座4。
对于图7所示的测定装置1的其他实施方式，相对于前面的实施方式仅追加了上下移动机构10c，而其他的构成是相同的。上下移动机构10c使二维传感器8在上下方向移动。
作为上下移动机构10c，可以使用液压缸等。在测定内周长l之前，二维传感器8通过上下移动机构10c被定位于与圆形构件12的内周面12a对置的位置。如此一来，定位于测定位置的二维传感器8以旋转轴9为中心旋转，并且测定从二维传感器8至内周面12a的分离距离d，并在圆形构件12的整周的范围测定分离距离d。计算圆形构件12的内周长l的方法与前面的实施方式相同。
在该实施方式中，能根据内周面12a的上下位置高精度地将二维传感器8定位于所希望的位置。在不进行测定的情况下，例如，使二维传感器8移动至底座4的表面或框架2的表面的下方位置来使其待机。由此，能避免移动中的圆形构件12或其他的构件与二维传感器8碰撞而损伤等故障。
符号说明
1测定装置
2框架
2a基础框架
2b可动框架
3起伏机构
4底座
5分割体
6凸状支承部
6a低反射面
7突出部
7a出没机构
8二维传感器
9旋转轴
10a旋转驱动机构
10b水平移动机构
10c上下移动机构
11运算部
12圆形构件
12a内周面
12b下表面