JPH09156579A

JPH09156579A - 船体外板の自動加熱曲げ加工方法

Info

Publication number: JPH09156579A
Application number: JP7314547A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Kitamura; 信男北村; Sadaaki Sakai; 禎明境; Hiroshi Murayama; 宏村山
Original assignee: Ship & Ocean Zaidan; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Ship & Ocean Zaidan; JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1997-06-17
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: JP3162983B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】船体外板を目標形状に自動的に且つ容易に湾
曲でき、更に、被加熱船体外板の形状を容易に測定でき
る。【解決手段】粗曲げ加工された被加熱船体外板２の形
状を測定し、この測定形状データと目標形状データとを
比較し、両データ間に差がなくなるように、加熱トーチ
10による複数の加熱領域を二次元座標上で決定し且つ加
熱パターンを加熱領域毎に決定し、加熱トーチ10を姿勢
制御しながら、加熱パターンにしたがって移動させる。
近傍に設けられたセンサブロック25の作用によって加熱
トーチ10は一定高さを維持し、法線方向を向く。そし
て、被加熱船体外板の中央部の基準フレームライン上に
複数の基準点を設けて、測定形状データを目標形状の座
標系に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、船体外板の自動
加熱曲げ加工方法、特に、熟練や特殊な技能を要するこ
となく、しかも、被加熱船体外板を動かすことなく、被
加熱船体外板を目標形状に自動的に且つ容易に湾曲させ
ることができ、また、被加熱船体外板の湾曲度合いが大
きくなっても装置全体が大型化することがなく、更に、
被加熱船体外板の湾曲の度合いが大きくなっても、被加
熱船体外板の形状を容易に測定することができる、船体
外板の自動加熱曲げ加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、船体外板、特に、三次元的に複雑
に湾曲する船首部分等の船体外板の曲げ加工は、予め鋼
板の加熱位置にマーキングを施し、このマーキングを施
した加熱位置を熟練工がガスバーナーによって線状に加
熱し、この加熱によって船体外板に残留塑性変形を与え
ることにより行っていた。

【０００３】しかしながら、このような熟練工による船
体外板の曲げ加工は、手間がかかるばかりか、人材面お
よび加工精度面で問題があった。そこで、複雑に湾曲す
る船体外板を熟練や特殊な技能を要することなく、自動
的に曲げ加工することができる、船体外板の自動加熱曲
げ加工方法の提案が強く望まれていた。

【０００４】このような要望に答えるべくなされた、船
体外板の自動加熱曲げ加工装置が特開平６−５４１号公
報に開示されている。以下、この加工装置を従来技術と
いう。従来技術を図面を参照しながら説明する。図１９
は、従来技術を示す正面図である。

【０００５】図１９に示すように、従来技術は、上面を
定盤面とした走行台車５０の少なくとも４か所に、走行
台車５０上に載置する被加熱船体外板５１の端縁部を把
持するためのクランプ５２を、ジャッキ５３を介して上
下変位可能に配置し、走行台車５０の走行方向と直交す
るようにガイドビーム５４を配し、ガイドビーム５４
に、昇降可能なキャリア５５を横行自在に取り付け、キ
ャリア５５に、被加熱船体外板５１を加熱するための加
熱源５６および被加熱船体外板５１までの距離を測定す
るための距離センサ５７を取り付け、更に、被加熱船体
外板５１の曲がり形状と距離センサ５７により検出した
被加熱船体外板５１の補正データとに基づいて、走行台
車５０の走行駆動装置、ジャッキ５３、キャリア５５の
横行駆動装置および昇降駆動装置を駆動制御するための
制御器を備えたものである。

【０００６】上述した従来技術によれば、曲げ加工すべ
き被加熱船体外板５１の原形状が距離センサ５７によっ
て測定され、この距離データと被加熱船体外板５１の曲
がり形状値とに基づいて演算された被加熱船体外板５１
の補正データによって、各駆動装置、ジャッキ等が駆動
され、かくして、被加熱船体外板５１が所定の姿勢に制
御されながら線状に加熱されて曲げ加工される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術は、次のような問題を有している。即ち、被
加熱船体外板５１の長さは、短いもので３ｍ、長いもの
では１０数ｍにも達する。このような被加熱船体外板５
１の端部を加熱して曲げ加工する場合、被加熱船体外板
５１は、その加熱端部が常時、水平になるように走行台
車５０に載置され、クランプされる。従って、長さが長
い被加熱船体外板５１の場合には、加熱端部とこれと反
対側の端部との高低差が大きくなり、数ｍにも達するこ
とがある。この結果、加熱曲げ加工装置全体が大型化す
る。しかも、目標形状に湾曲させるまでにジャッキ５３
を何回も操作して、被加熱船体外板５１の姿勢を変化さ
せる必要があり、その操作に時間と手間がかかる。

【０００８】従って、この発明の目的は、熟練や特殊な
技能を要することなく、しかも、被加熱船体外板を動か
すことなく、被加熱船体外板を目標形状に自動的に且つ
容易に湾曲させることができ、また、被加熱船体外板の
湾曲度合いが大きくなっても装置全体が大型化すること
がなく、更に、被加熱船体外板の湾曲の度合いが大きく
なっても、被加熱船体外板の形状を容易に測定すること
ができる、船体外板の自動加熱曲げ加工方法を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、粗曲げ加工された被加熱船体外板の上方に、前記
被加熱船体外板までの距離を測定するための距離計を水
平方向に移動自在に設置し、前記被加熱船体外板の長手
方向に対応するＸ軸方向および前記被加熱船体外板の幅
方向に対応するＹ軸方向に前記距離計を移動させて、前
記被加熱船体外板の複数箇所における、前記被加熱船体
外板の厚さ方向に対応するＺ軸方向の距離を測定し、こ
のようにして測定した前記Ｚ軸方向の距離データと各測
定箇所の前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向における位置
データとに基づいて前記被加熱船体外板の形状を測定
し、このようにして測定した前記被加熱船体外板の測定
形状データと前記被加熱船体外板の目標形状データとを
比較し、この比較結果に基づいて、前記測定形状データ
と前記目標形状データとの間に差がなくなるように、加
熱トーチによる前記被加熱船体外板の複数の加熱領域
を、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸によって決められる二次元
座標上で決定し且つ加熱パターンを前記加熱領域毎に決
定し、そして、前記各加熱領域において前記加熱トーチ
を、前記加熱トーチの先端と前記被加熱船体外板との間
の距離を一定に維持し、且つ、前記加熱トーチの軸線が
前記被加熱船体外板の法線方向に向くように姿勢制御し
ながら、前記加熱パターンにしたがって移動し、かくし
て、前記被加熱船体外板を目標形状に加熱曲げ加工す
る、船体外板の自動加熱曲げ加工方法であって、前記測
定形状データと前記目標形状データとを比較するに際
し、前記被加熱船体外板の中央部の基準フレームライン
上に基準点Ｐ、Ｑ、Ｒを設けて、下記（１）式によっ
て、方向ベクトルｅ_Xを与え、

【数３】更に、前記被加熱船体外板において、目標形状データを
記述した座標系におけるＺの値が前記Ｐ点と一致する位
置にＳ点をとって、下記（２）および（３）式によっ
て、方向ベクトルｅ_zおよび方向ベクトルｅ_yを与え、

【数４】そして、前記Ｐ点を原点として座標変換を行うことによ
って、前記測定形状データを前記被加熱船体外板の目標
形状の座標系に変換することに特徴を有するものであ
る。

【００１０】請求項２に記載された発明は、前記被加熱
船体外板の上方にスリット光源を設け、前記スリット光
源から前記基準フレームラインに向けてスリット光を照
射し、前記スリット光と前記基準フレームラインとが重
なり合うときの前記スリット光源の傾斜角度を求め、前
記傾斜角度から前記方向ベクトルｅ_Xを求めることに特
徴を有するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の、船体外板の自
動加熱曲げ加工方法の一実施態様を、図面を参照しなが
ら説明する。

【００１２】図１は、この発明の加工方法によって、被
加熱船体外板の形状を測定する際の計測箇所を示す平面
図、図２は、この発明の加工方法による、被加熱船体外
板の加熱箇所および各種加熱パターンを示す平面図、図
３は、測定形状データと目標形状データとの比較を示す
図、図４は、被加熱船体外板の加熱パターンを示す平面
図、図５は、鍋状に湾曲した被加熱船体外板を示す斜視
図、図６は、被加熱船体外板の別の加熱パターンを示す
平面図、図７は、円錐状に湾曲した被加熱船体外板を示
す斜視図、図８は、この発明による座標変換の説明図、
図９は、図８のＡ矢視図、図１０は、図８のＢ矢視図、
図１１は、この発明の加工方法を実施するための加熱ト
ーチ装置を示す正面図、図１２は、同加熱トーチ装置を
示す側面図、図１３は、同加熱トーチ装置におけるβ面
傾斜角度調整機構の駆動部を示す断面図、図１４は、同
加熱トーチ装置におけるセンサブロックに設けられたス
タイラスの配置を示す説明図、図１５は、同加熱トーチ
装置における加熱トーチの姿勢制御方法の制御ブロック
図である。

【００１３】先ず、図１１から図１５を参照しながら、
この発明の加工方法を実施するための加熱トーチ装置に
ついて説明する。図１１から図１５において、１は、地
面に設置された定盤、２は、定盤１上に載置された被加
熱船体外板、３は、被加熱船体外板２の長手方向に対応
するＸ軸方向に沿って敷設されたレール、４は、レール
３上を車輪５によって走行するガントリー、６は、車輪
５を駆動するためのＸ軸駆動モーター、７は、ガントリ
ー４の水平桁４Ａに沿って走行するＹ軸走行台車であ
る。水平桁４Ａは、被加熱船体外板２の幅方向に対応す
るＹ軸方向に沿って設けられ、Ｘ軸方向に沿って敷設さ
れたレール３と直交している。８は、Ｙ軸走行台車７を
駆動するためのＹ軸駆動モーター、９は、加熱トーチ１
０をＸ軸およびＹ軸方向に移動させるための２軸移動機
構である。２軸移動機構９は、レール３、ガントリー
４、車輪５、Ｘ軸駆動モーター６、Ｙ軸走行台車７およ
びＹ軸駆動モーター８からなっている。

【００１４】１１は、被加熱船体外板２の厚さ方向（レ
ール３に対して垂直方向）に対応する方向、即ち、Ｚ軸
方向に加熱トーチ１０を移動させるためのＺ軸移動機構
である。Ｚ軸移動機構１１は、Ｙ軸走行台車７の下部に
取り付けられており、Ｚ軸方向に昇降するＺ軸昇降部材
１２と、Ｚ軸昇降部材１２を駆動するためのＺ軸駆動モ
ーター１３とからなっている。Ｚ軸昇降部材１２は、後
述するα面傾斜角調整機構およびβ面傾斜角調整機構を
Ｚ軸と平行な直線を中心として一体的に回転させる機能
を有している。

【００１５】１４は、α面内、即ち、レール３と直交す
る垂直面内であってもよい別の所定面内において、加熱
トーチ１０を傾斜させるためのα面傾斜角調整機構であ
る。α面傾斜角調整機構１４は、Ｚ軸昇降部材１２の下
部に固定された取付板１５と、取付板１５の正面に固定
された、弧状ギヤ孔１６Ａを有する弧状案内板１６と、
弧状ギヤ孔１６Ａのギヤに歯合して、弧状案内板１６に
沿って移動可能なα面回動スライダ１７と、α回動スラ
イダ１７を駆動するためのα面傾斜駆動モーター１８と
からなっている。

【００１６】１９は、α面と直交するβ面内、即ち、レ
ール３と平行な垂直面内であってもよい別の所定面内に
おいて、加熱トーチ１０を傾斜させるためのβ面傾斜角
調整機構である。β面傾斜角調整機構１９は、α面回動
スライダ１７の下部に固定された取付板２０と、取付板
２０の側面に固定された、弧状ギヤ孔２１Ａを有する弧
状案内板２１と、弧状ギヤ孔２１Ａのギヤに歯合して、
弧状案内板２１に沿って移動可能なβ回動スライダ２２
と、β回動スライダ２２を駆動するためのβ面傾斜駆動
モーター２３とからなっている。加熱トーチ１０は、β
回動スライダ２２の下部に吊下げ部材２４を介して吊り
下げられている。２５は、加熱トーチ１０と平行に吊下
げ部材２４に固定されたセンサブロックである。

【００１７】α面傾斜角調整機構１４の弧状案内板１６
とβ面傾斜角調整機構１９の弧状案内板２１とは、その
中心が加熱トーチ１０からの炎の先端と一致するように
構成されている。従って、α回動スライダ１７が弧状案
内板１６に沿って移動し、且つ、β回動スライダ２２が
弧状案内板２１に沿って移動することによって、加熱ト
ーチ１０は、炎の先端を中心としてα面およびβ面内に
おいて自在に傾斜する。

【００１８】センサブロック２５は、第１スタイラス２
６、第２スタイラス２７、第３スタイラス２８、第１ス
タイラス２６の移動量を検出するための第１ポテンショ
メーター２９、第２スタイラス２７の移動量を検出する
ための第２ポテンショメーター３０および第３スタイラ
ス２８の移動量を検出するための第３ポテンショメータ
ー３１とからなっている。第３スタイラス２８は、α面
と平行で且つ第１および第２スタイラス２６、２７の等
分線と加熱トーチ１０とを含む面内に配置されている。

【００１９】３２は、２軸移動機構９のＸ軸およびＹ軸
の移動量と、加熱トーチ１０のＺ軸方向移動量と、Ｘ軸
およびＹ軸方向の面内の傾斜角を設定するための加熱ト
ーチ移動姿勢設定器、３３は、第１、第２および第３ポ
テンショメーター２９、３０および３１の検出値に基づ
いて、加熱トーチ１０の傾斜角を演算するための演算手
段、３４は、Ｘ軸駆動モーター６を駆動制御するための
Ｘ軸駆動モーター制御器、３５は、Ｙ軸駆動モーター８
を駆動制御するためのＹ軸駆動モーター制御器、３６
は、Ｚ軸駆動モーター８を駆動制御するためのＺ軸駆動
モーター制御器、３７は、α面傾斜駆動モーター１８を
駆動制御するためのα面傾斜駆動モーター制御器、３８
は、β面傾斜駆動モーター２３を駆動制御するためのβ
面傾斜駆動モーター制御器である。

【００２０】３９は、Ｙ軸走行台車７に取り付けられた
レーザ変位計であり、被加熱船体外板２との間の距離を
測定する。レーザ変位計３９によって測定されたデータ
と、レーザ変位計３９のＸ軸およびＹ軸方向の位置デー
タとに基づいて、被加熱船体外板２の形状が測定され
る。

【００２１】４０は、加熱トーチ１０の近傍に取り付け
られた冷却用ノズルであり、被加熱船体外板２の加熱時
において、冷却水を被加熱船体外板２に噴射する。これ
によって、被加熱船体外板２の加熱曲げ加工が効率よく
行える。冷却用ノズルは、加熱トーチ１０による被加熱
船体外板２の加熱効率を低下させないように、常時、加
熱トーチ１０の進行方向上流側にくるように制御され
る。

【００２２】以上のように構成されている、この発明
の、船体外板の自動加熱曲げ加工方法によれば、次のよ
うにして、被加熱船体外板２の加熱曲げ加工が行われ
る。即ち、図１に示すように、被加熱船体外板２を定盤
１上の所定位置に載置する。被加熱船体外板２は、予
め、ローラによって粗曲げ加工されている。被加熱船体
外板２を粗曲げ加工するのは、平板の状態から曲げ加工
するのに比べて、曲げ効率がよいからである。次いで、
２軸移動機構９によりレーザ変位計３９を所定ピッチで
Ｘ軸およびＹ軸方向に、後述するフレームラインに沿っ
て移動させて、被加熱船体外板２のフレームライン上の
複数箇所の距離データを測定する。そして、これらの距
離データとレーザ変位計３９のＸ軸およびＹ軸方向の位
置データ（フレームライン上の各測定点におけるＸＹ座
標）とに基づいて、被加熱船体外板２の形状を測定す
る。

【００２３】次に、このようにして測定した被加熱船体
外板２の形状データと目標形状データとを比較する。目
標形状データは、例えば、図２に示すように、フレーム
ライン（Ｌ₁）、（Ｌ₂）、（Ｌ₃）上の形状データで
ある。フレームラインとは、船体中心軸線に対して直角
な平面と船体外板との交線であり、正面線図上に描かれ
る。この正面線図から船体外板の形状データを三次元的
に把握することができる。比較の結果、例えば、フレー
ムライン（Ｌ₁）に関して、被加熱船体外板２の測定形
状データと目標形状データとの間に、図３に示すような
差がある場合には、測定形状データと目標形状データと
の間に差がなくなるように、加熱トーチ１０による被加
熱船体外板２の複数の加熱領域を、図２に示すように、
被加熱船体外板２の長手方向および幅方向によって決め
られる二次元座標上で決定し、且つ、後述する加熱パタ
ーンを加熱領域毎に決定し、そして、各加熱領域におい
て加熱トーチ１０を、後述するように姿勢制御しながら
加熱パターンにしたがって移動させる。

【００２４】被加熱船体外板２の形状を測定する場合、
目標形状の座標系と測定座標系とを一致させて測定すれ
ば、測定形状データと目標形状データとの比較が容易に
行える。しかしながら、目標形状の座標系と測定座標系
とが一致するように、被加熱船体外板２を定盤１上に置
いた場合には、被加熱船体外板２の寸法によっては、被
加熱船体外板２の湾曲の高低差が数ｍにも及び現実的で
ない。しかも、このような大型の被加熱船体外板２で
は、基準点を設けても、その基準点を正確に位置決めす
ることは非常に困難である。

【００２５】この問題を解決するには、定盤１上にフリ
ーに置かれた被加熱船体外板２の測定形状データを被加
熱船体外板２の目標形状の座標系に変換し、この後、測
定形状データと目標形状データとを比較すればよい。以
下、座標系の変換方法について、図８から図１０を参照
しながら説明する。

【００２６】先ず、被加熱船体外板２の中央部の基準フ
レームライン上に基準点Ｐ、Ｑ、Ｒを設けて、下記
（１）式によって、方向ベクトルｅ_Xを与えると、方向
ベクトルｅ_Xは、ベクトルの外積の定義からＰ、Ｑ、Ｒ
点を含む平面の法線、即ち、目標形状の座標のＸ軸であ
る。

【数５】

【００２７】更に、被加熱船体外板２において、目標形
状データを記述した座標系におけるＺの値が前記Ｐ点と
一致する位置にＳ点をとって、下記（２）および（３）
式によって、方向ベクトルｅ_zおよび方向ベクトルｅ_y
を与える。

【数６】

【００２８】そして、前記Ｐ点を原点として座標変換を
行えば、被加熱船体外板２の測定形状データを被加熱船
体外板２の目標形状の座標系に変換することができる。
従って、目標形状の座標系と測定座標系とを一致させて
測定することなく、測定形状データと目標形状データと
の比較が容易に行える。これによって、被加熱船体外板
２が大型化して、被加熱船体外板２の湾曲の度合いが大
きくなっても、被加熱船体外板２の形状を容易に測定す
ることができる。

【００２９】なお、上述した加熱トーチ装置にスリット
光源を設け、このスリット光源から被加熱船体外板２の
基準フレームライン（図８において、中央部のフレーム
ライン）に向けてスリット光を照射し、このスリット光
と基準フレームラインとが重なり合うときの前記スリッ
ト光源の傾斜角度を、前記スリット光源に取り付けた角
度計によって求めれば、このときの傾斜角度から方向ベ
クトルｅ_Xを求めることができる。このようにして、方
向ベクトルｅ_Xを求めたら、後は、上述した場合におけ
ると同様にして、方向ベクトルｅ_yおよびｅ_zを求め
る。以下に、スリット光による方向ベクトルｅ_Xの求め
方について説明する。

【００３０】図１６に示すように、ガントリー４にレー
ザー光等のスリット光源５８を設置し、スリット光源５
８から定盤１上に載置された被加熱船体外板２にスリッ
ト光を照射する。スリット光源５８は、図１７に示すよ
うに、Ｚ軸を中心として回転可能な架台５９上に取り付
けられている。更に、スリット光源５８は、Ｚ軸と直交
するφ軸を中心として回転するように架台５９上に取り
付けられている。そして、図１８に示すように、Ｚ軸の
回転角およびφ軸の回転角が共に０のとき、即ち、θ＝
０、φ＝０のとき、スリット光の面の法線ベクトルｎが
ｎ（ベクトル）＝（１，０，０）となるように取り付け
る。図１８から明らかなように、スリット光をＺ軸およ
びφ軸を中心として、角度θ、φだけ回転させたときの
方向ベクトルｎは、（ｃｏｓθ，ｓｉｎθ，ｔａｎφ）
と平行なベクトルである。従って、方向ベクトルｅ
_Xは、

【数７】となる。

【００３１】加熱パターンには、直線形、渦巻形、平行
ウィービング形または先広がりウィービング形等があ
り、各パターンによって被加熱船体外板２の湾曲形状が
異なる。例えば、図４に示すように、加熱トーチ１０を
対角線状に直線移動、または、平行ウィービングさせて
被加熱船体外板２を加熱した場合には、図５に示すよう
に、被加熱船体外板２は、鍋状に湾曲し、図６に示すよ
うに、加熱トーチ１０を放射状に直線移動、または、先
広がりウィービングさせて被加熱船体外板２を加熱した
場合には、図７に示すように、被加熱船体外板２は、円
錐形状に湾曲する。

【００３２】次に、加熱トーチ１０の動作について説明
する。先ず、被加熱船体外板２の加熱開始点（例えば、
図２中、Ａ点）に加熱トーチ１０がくるように加熱トー
チ移動姿勢設定器３２を操作する。なお、Ａ点は、図２
に示すＸ、Ｙ座標における座標（Ｘａ，Ｙａ）である。
即ち、加熱トーチ移動姿勢設定器３２のＸ軸およびＹ軸
指令信号に基づいて、Ｘ軸およびＹ軸駆動モータ制御器
３４、３５は、Ｘ軸およびＹ軸駆動モータ６、８を駆動
して、ガントリー４およびＹ軸走行台車７を走行させ
る。そして、、加熱トーチ１０が被加熱船体外板２の加
熱開始点Ａ（Ｘａ，Ｙａ）にきたところで、Ｘ軸および
Ｙ軸駆動モータ６、８の駆動を止めて、ガントリー４お
よびＹ軸走行台車７の走行を停止させる。

【００３３】このようにして、加熱トーチ１０が被加熱
船体外板２の加熱開始点上にきたら、加熱トーチ１０を
点火し、次いで、加熱トーチ移動姿勢設定器３２のＸ軸
およびＹ軸指令信号に基づいて、ガントリー４およびＹ
軸走行台車７を、加熱トーチ１０が予め決められた加熱
パターン（この場合には、先広がりウィービング）に倣
って移動するように、走行させる。

【００３４】加熱トーチ１０が被加熱船体外板２の湾曲
面に至ると、先端が被加熱船体外板２面に接触している
各スタイラス２６、２７、２８は、Ｚ軸方向に移動し、
第１、第２および第３スタイラス２６、２７、２８の位
置に対応する電圧が、それぞれ第１、第２および第３ポ
テンショメータ２９、３０、３１から演算手段３３に入
力される。演算手段３３は、第１、第２および第３ポテ
ンショメータ２９、３０、３１の検出値の加算平均値を
演算し、更に、第１ポテンショメータ２９の検出値と第
２ポテンショメータ３０の検出値との差を演算し、更
に、第１および第２ポテンショメータ２９、３０の検出
値の加算平均値を演算し、その加算平均値と第３ポテン
ショメータ３１の検出値との間の差を演算する。

【００３５】そして、第１、第２および第３ポテンショ
メータ２９、３０、３１の検出値の加算平均値は、Ｚ軸
駆動モータ制御器３５に入力される。Ｚ軸駆動モータ制
御器３５は、前記加算平均値と、被加熱船体外板２に対
して当初、加熱トーチ１０が垂直に設定されたときの第
１、第２および第３ポテンショメータ２９、３０、３１
の検出値の加算平均値との間の差が零になるようにＺ軸
駆動モーター１３を駆動する。これによって、加熱トー
チ１０のＺ軸方向の位置は、当初の設定高さ位置に維持
される。

【００３６】更に、第１ポテンショメータ２９の検出値
と第２ポテンショメータ３０の検出値との間の差は、β
面傾斜駆動モーター制御器３８に入力される。β面傾斜
駆動モーター制御器３８は、その差が零になるようにβ
面傾斜駆動モーター２３を駆動する。更に、第１および
第２ポテンショメータ２９、３０の検出値の加算平均値
と第３ポテンショメータ３１の検出値との間の差は、α
面傾斜駆動モーター制御器３７に入力される。α面傾斜
駆動モーター制御器３７は、その差が零になるようにα
面傾斜駆動モーター１８を駆動する。

【００３７】従って、被加熱船体外板２が三次元的に傾
斜している場合であっても、加熱トーチ１０は、常時、
当初の設定高さ位置を維持し、しかも、被加熱船体外板
２面の法線方向を向くように姿勢制御されて、所定の加
熱パターンにしたがって被加熱船体外板２を加熱する。

【００３８】加熱トーチ１０によって被加熱船体外板２
を加熱している際に、冷却用ノズルから冷却水を被加熱
船体外板２に向けて噴射して、被加熱船体外板２を冷却
すれば、加熱による被加熱船体外板２の加熱湾曲効率の
向上を図ることができる。このように被加熱船体外板２
に冷却水を噴射する場合には、冷却効率の低下を招かな
いように、冷却用ノズルが、常時、加熱トーチ１０の進
行方向上流側にくるように制御する。これは、Ｚ軸昇降
部材１２によってα面傾斜角調整機構１４およびβ面傾
斜角調整機構１９を、Ｚ軸と平行な直線を中心として一
体的に回転させることによって行われる。

【００３９】また、センサブロック２５は、常時、加熱
トーチ１０の進行方向下流側にくるように制御される
が、被加熱船体外板２の端部を加熱する場合には、セン
サブロック２５が被加熱船体外板２から外れてしまうこ
とがある。この場合にも、Ｚ軸昇降部材１２によってα
面傾斜角調整機構１４およびβ面傾斜角調整機構１９
を、Ｚ軸と平行な直線を中心として一体的に回転させ
て、加熱トーチ１０とセンサブロック２５との位置を入
れ換える。加熱トーチ１０を斜めに移動させる場合にお
いても同様である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、熟練や特殊な技能を要することなく、しかも、被加
熱船体外板を動かすことなく、被加熱船体外板を目標形
状に自動的に且つ容易に湾曲させることができ、また、
被加熱船体外板の湾曲度合いが大きくなっても装置全体
が大型化することがなく、更に、被加熱船体外板の湾曲
の度合いが大きくなっても、被加熱船体外板の形状を容
易に測定することができるといった工業上有用な効果が
もたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の加工方法によって、被加熱船体外板
の形状を測定する際の計測箇所を示す平面図である。

【図２】この発明の加工方法による、被加熱船体外板の
加熱箇所および各種加熱パターンを示す平面図である。

【図３】測定形状データと目標形状データとの比較を示
す図である。

【図４】被加熱船体外板の加熱パターンを示す平面図で
ある。

【図５】鍋状に湾曲した被加熱船体外板を示す斜視図で
ある。

【図６】被加熱船体外板の別の加熱パターンを示す平面
図である。

【図７】円錐状に湾曲した被加熱船体外板を示す斜視図
である。

【図８】この発明による座標変換の説明図である。

【図９】図８のＡ矢視図である。

【図１０】図８のＢ矢視図である。

【図１１】この発明の加工方法を実施するための加熱ト
ーチ装置を示す正面図である。

【図１２】同加熱トーチ装置を示す側面図である。

【図１３】同加熱トーチ装置におけるβ面傾斜角度調整
機構の駆動部を示す断面図である。

【図１４】同加熱トーチ装置におけるセンサブロックに
設けられたスタイラスの配置を示す説明図である。

【図１５】同加熱トーチ装置における加熱トーチの姿勢
制御方法の制御ブロック図である。

【図１６】被加熱船体外板に照射されるスリット光の説
明図である。

【図１７】スリット光の照射装置を示す概略斜視図であ
る。

【図１８】方向ベクトルｅ_Xの求め方を示すベクトル図
である。

【図１９】従来技術を示す正面図である。

【符号の説明】

１：定盤２：被加熱船体外板３：レール４：ガントリー４Ａ：水平桁５：車輪６：Ｘ軸駆動モーター７：Ｙ軸走行台車８：Ｙ軸駆動モーター９：２軸移動機構１０：加熱トーチ１１：Ｚ軸移動機構１２：Ｚ軸昇降部材１３：Ｚ軸駆動モーター１４：α面傾斜角調整機構１５：取付板１６：弧状案内板１６Ａ：弧状ギヤ孔１７：α面回動スライダー１８：α面傾斜駆動モーター１９：β面傾斜角調整機構２０：取付板２１：弧状案内板２１Ａ：弧状ギヤ孔２２：β面回動スライダー２３：β面傾斜駆動モーター２４：吊下げ部材２５：センサブロック２６：第１スタイラス２７：第２スタイラス２８：第３スタイラス２９：第１ポテンショメーター３０：第２ポテンショメーター３１：第３ポテンショメーター３２：加熱トーチ移動姿勢設定器３３：演算手段３４：Ｘ軸駆動モーター制御器３５：Ｙ軸駆動モーター制御器３６：Ｚ軸駆動モーター制御器３７：α面傾斜駆動モーター制御器３８：β面傾斜駆動モーター制御器３９：レーザ変位計４０：冷却用ノズル５０：走行台車５１：被加熱船体外板５２：クランプ５３：ジャッキ５４：ガイドビーム５５：キャリア５６：加熱源５７：距離センサ５８：スリット光源５９：架台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村山宏東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粗曲げ加工された被加熱船体外板の上方
に、前記被加熱船体外板までの距離を測定するための距
離計を水平方向に移動自在に設置し、前記被加熱船体外
板の長手方向に対応するＸ軸方向および前記被加熱船体
外板の幅方向に対応するＹ軸方向に前記距離計を移動さ
せて、前記被加熱船体外板の複数箇所における、前記被
加熱船体外板の厚さ方向に対応するＺ軸方向の距離を測
定し、このようにして測定した前記Ｚ軸方向の距離デー
タと各測定箇所の前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向にお
ける位置データとに基づいて前記被加熱船体外板の形状
を測定し、このようにして測定した前記被加熱船体外板
の測定形状データと前記被加熱船体外板の目標形状デー
タとを比較し、この比較結果に基づいて、前記測定形状
データと前記目標形状データとの間に差がなくなるよう
に、加熱トーチによる前記被加熱船体外板の複数の加熱
領域を、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸によって決められる二
次元座標上で決定し且つ加熱パターンを前記加熱領域毎
に決定し、そして、前記各加熱領域において前記加熱ト
ーチを、前記加熱トーチの先端と前記被加熱船体外板と
の間の距離を一定に維持し、且つ、前記加熱トーチの軸
線が前記被加熱船体外板の法線方向に向くように姿勢制
御しながら、前記加熱パターンにしたがって移動し、か
くして、前記被加熱船体外板を目標形状に加熱曲げ加工
する、船体外板の自動加熱曲げ加工方法であって、前記測定形状データと前記目標形状データとを比較する
に際し、前記被加熱船体外板の中央部の基準フレームラ
イン上に基準点Ｐ、Ｑ、Ｒを設けて、下記（１）式によ
って、方向ベクトルｅ_Xを与え、【数１】更に、前記被加熱船体外板において、目標形状データを
記述した座標系におけるＺの値が前記Ｐ点と一致する位
置にＳ点をとって、下記（２）および（３）式によっ
て、方向ベクトルｅ_zおよび方向ベクトルｅ_yを与え、【数２】そして、前記Ｐ点を原点として座標変換を行うことによ
って、前記測定形状データを前記被加熱船体外板の目標
形状の座標系に変換することを特徴とする、船体外板の
自動加熱曲げ加工方法。
【請求項２】前記被加熱船体外板の上方にスリット光
源を設け、前記スリット光源から前記基準フレームライ
ンに向けてスリット光を照射し、前記スリット光と前記
基準フレームラインとが重なり合うときの前記スリット
光源の傾斜角度を求め、前記傾斜角度から前記方向ベク
トルｅ_Xを求めることを特徴とする、請求項１記載の、
船体外板の自動加熱曲げ加工方法。