JP2000131047A

JP2000131047A - 板状物品の形状測定方法

Info

Publication number: JP2000131047A
Application number: JP10299834A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nakai; 雅之中井; Hisashi Ito; 久伊藤
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】支持治具の上に置かれた自重で変形している
板状物品の本来の形状を、クレーン吊りや大規模な設備
を用いることなく、簡単な測定により求めることが可能
な板状物品の形状測定方法を提供することを目的とす
る。【解決手段】複数の支持治具の上に置かれた板状物品
の高さ方向の変位を測定する板状物品の形状測定方法に
おいて、支持治具１上の板状物品９の現在の形状を測定
する（形状測定器３）とともに、板状物品１の重量とそ
の面積から板状物品１に作用する分布荷重を求め、支持
治具１ごとに荷重を測定して板状物品１に作用する点荷
重を求め（荷重計測部２）、前記分布荷重と前記点荷重
を外力として板状物品１の弾性変形量を算出し（演算部
５）、測定された前記現在の形状からこの弾性変形量を
差引くことを特徴とする板状物品の形状測定方法。

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、大寸法の金属板
等、自重で変形している板状物品について、外力の作用
しない状態における形状を測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】造船分野等では、大寸法の鋼板を使用し
て大型構造物や船体を製造している。船舶の場合、鋼板
を曲げ加工等で曲面に成形し、ブロックのような構造物
に組立てた後、搭載されて船舶として建造される。これ
らの曲げ加工された鋼板は、曲げ加工の際とは異なる方
向で組立てられるので、自重の働く方向も異なる。大寸
法の鋼板は自重で変形するので、組立て時の鋼板の形状
は、一般に曲げ加工の際の形状とは異なることになる。

【０００３】特に、支持台等の治具上に置かれた鋼板
は、自重のため図３に示すように変形する。この場合、
重力が板面にほぼ垂直に作用するため、鋼板には反りや
撓み等の面外変形が発生し易くなる。一般に大寸法の鋼
板は、曲げ加工の際、このように重力により変形してい
る。そのため、曲げ加工された曲面が、組み立てたとき
に他の部分の形状と合わなくなり、溶接作業が困難とな
ったりする。従って、組立て時の鋼板の形状を推定する
には、重力等の外力による変形が無い本来の形状を知る
必要がある。

【０００４】そこで従来は、重力による変形を除く目的
で、図４に示すように、鋼板をクレーンで吊るすことに
より、板面に垂直に作用する重力の成分を小さくして、
形状を観察することが行われていた。

【０００５】鋼板以外の材料については、特開平９−２
６４７０２号公報には、平坦度が要求される板ガラスに
ついて、その反り量を少数の作業者で測定して、板ガラ
スの製造コストを低減するための方法が提案されてい
る。この方法では、まず、一対の支持台に板ガラスの下
端部を載置し、板ガラスの上端部は一対の把持具で把持
して板ガラスを傾斜状態に支持する。次いで、板ガラス
をエアシリンダで垂直状態に保持して、垂直の板ガラス
の表面に沿って反り検出装置を移動して、板ガラスの反
りを検出するというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の鋼板を
クレーンで吊るして形状を観察する方法（図４）では、
大寸法の鋼板をクレーンで吊ること自体が、かなり大が
かりな作業となる。また、図４に示すような通常のロー
プ掛けでは、図中の矢印で示すように２つの吊具の間に
圧縮力が作用し、鋼板に曲げ応力が発生する。その結
果、鋼板が曲げ変形し、本来の形状が観察できなくなる
という問題があった。

【０００７】また、特開平９−２６４７０２号公報記載
の技術では、板ガラスの形状測定を目的としたものであ
り、大寸法の鋼板に適用する場合は、装置の枠組み自体
が大規模な設備となる。そのため設備コストが増大し、
広い設置スペースが必要となる。また、測定対象の鋼板
は必ずしも平面とは限らず、特に船体の前後半部に使用
する場合は、曲面に加工されていることが多い。従っ
て、この従来技術のような平面形状の板を測定対象とす
る装置では、曲面加工された板状物品は扱えないという
問題があった。

【０００８】この発明は、支持治具の上に置かれた自重
で変形している板状物品の本来の形状を、クレーン吊り
や大規模な設備を用いることなく、簡単な測定により求
めることが可能な板状物品の形状測定方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の支持
治具の上に置かれた板状物品の高さ方向の変位を測定す
る板状物品の形状測定方法において、支持治具上の板状
物品の現在の形状を測定するとともに、この板状物品の
重量とその面積からこの板状物品に作用する分布荷重を
求め、前記支持治具ごとに荷重を測定してこの板状物品
に作用する点荷重を求め、前記分布荷重と前記点荷重を
外力としてこの板状物品の弾性変形量を算出し、測定さ
れた前記現在の形状からこの弾性変形量を差引くことを
特徴とする板状物品の形状測定方法である。

【００１０】この発明は、複数の支持治具の上に置かれ
た板状物品の現在の形状から、重力等の影響を除いた、
外力の作用しない状態での形状、即ち本来の形状を求め
る。板状物品に作用する外力としては、重力と複数の支
持治具からの反力がある。これらの外力を測定し、その
影響を以下述べるようにして算出する。

【００１１】重力は、板状物品の質量分布に比例した分
布荷重として作用する。この分布荷重は、板厚一定の場
合は均一分布荷重、即ち等分布荷重となり、その単位面
積当たりの大きさは、板状物品の重量を面積で割った値
となる。ここで、板状物品の重量は支持治具に作用する
荷重の総和に等しく、その値を用いることができる。

【００１２】支持治具からの反力は、支持治具に作用す
る荷重に等しいので、以下、点荷重と呼ぶ。この点荷重
は、必ずしも一定ではなく場所により異なる。特に、板
状物品が曲面に加工されている場合は、板状物品が支持
治具に接触しない場所があり、そこでは点荷重は０とな
り、重力以外の外力は作用しないことになる。

【００１３】これらの分布荷重と点荷重による板状物品
の変形は、弾性変形のみを考えればよく、簡単な偏微分
方程式の数値解析により容易に求まる。このようにして
得られた弾性変形量が、本来の形状に加わった結果、現
在の形状、即ち測定された形状となっている訳である。
従って、本来の形状は、測定された形状からこの弾性変
形量を差引くことにより得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明に用いるシステムの構成
を図１に示す。複数の支持治具１で支持された板状物品
９の現在の形状は、形状測定器３で計測される。形状測
定器３としては、水平方向に走査可能なレーザ距離計等
の、非接触式形状測定器を用いることができる。形状測
定結果は、コントローラ４により、場所に対応する形状
（高さ）のデータとして演算部５に送信される。

【００１５】複数の支持治具１は、それぞれ荷重検出器
を有している。荷重検出器としては、支持治具１の上部
または下部等にロードセルを組込んだり、支持治具１の
側面に歪ゲージを貼り付けることにより容易に実施でき
る。荷重計測部２では、検出された荷重をデータとして
演算部５に送信する。

【００１６】演算部５では、これらのデータに基づき、
以下に述べる演算処理を行う。ここで、板状物品の形状
を、水平面内に（ｘ,ｙ）座標をとり、高さ方向ｚとし
て、ｚ＝ｆ（ｘ,ｙ）と表すことにする。

【００１７】図２に示すように、複数の支持治具１の場
所を（ｘ,ｙ）座標で表す。支持治具の場所を（ｘ_i,
ｙ_i）とし、その荷重をｐ_iとする。このｐ_iは点荷重で
あり、図２（ｂ）では、上向きの太い矢印で表してあ
る。数値計算では、このｐ_iを、支持治具の場所（ｘ_i,
ｙ_i）に対応するメッシュに対して、外力として加算す
る。

【００１８】板状物品の重量Ｗは、支持治具における点
荷重ｐ_iの総和であり、Ｗ＝Σｐ_iと表される。

【００１９】従って、分布荷重ｗ（ｘ,ｙ）は、板状物
品の板厚が一定の場合、その面積をＳとして、ｗ（ｘ,
ｙ）＝Ｗ／Ｓとなる。図２（ｂ）では、この分布荷重ｗ
（ｘ,ｙ）を下向きの細い矢印で表してある。

【００２０】次いで、この分布荷重ｗ（ｘ,ｙ）と点荷
重ｐ_iを外力として演算処理し、これらの外力による板
状物品の弾性変形Ｆ（ｘ,ｙ）を算出する。これは、簡
単な偏微分方程式の数値解析、あるいは、簡単な有限要
素法ソフトウェアを用いることにより容易に求まる。ま
た、汎用の有限要素法ソフトウェアを用いる場合でも、
そのごく一部の機能を利用するだけで容易に入力できる
ので、入力時間が短くて済む。つまり、支持治具の場所
を決めておけば、荷重と板状物品の寸法等を入力するだ
けで、弾性変形Ｆ（ｘ,ｙ）を算出できる。

【００２１】測定された現在の形状ｆ（ｘ,ｙ）は、本
来の形状にこの弾性変形Ｆ（ｘ,ｙ）が加わっている。
従って、本来の形状は、測定された形状から弾性変形量
を差引くことにより、ｆ（ｘ,ｙ）−Ｆ（ｘ,ｙ）として
求まる。

【００２２】

【発明の効果】この発明では、支持治具の上に置かれた
自重で変形している板状物品に作用する外力から、これ
らの外力に基づく板状物品の弾性変形量を算出し、測定
された板状物品の現在の形状からこの弾性変形量を差引
くことにより、本来の形状を算出する。従って、クレー
ン吊りや大規模な設備を用いることなく、簡単な測定に
より板状物品の本来の形状を求めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施に用いるシステム構成を示す図であ
る。

【図２】板状物品に作用する点荷重と分布荷重を示す図
である。（ａ）座標系の例（ｂ）荷重の向き

【図３】従来技術における支持治具上の板状物品の状態
を示す図である。

【図４】従来技術におけるクレーン吊りされた板状物品
の状態を示す図である。

【符号の説明】

１支持治具２荷重計測部３形状測定器４コントローラ５演算部９板状物品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F063 AA02 AA14 AA25 AA42 AA50 BC05 CA40 CB15 DA01 DA08 DD02 EA20 EC02 LA30 2F065 AA02 AA06 AA24 AA65 BB01 CC06 DD00 FF11 FF52 FF63 GG04 LL00 QQ00 UU05 2F069 AA02 AA42 AA66 AA68 CC06 DD25 GG04 GG07 GG18 HH09 HH30 MM02 MM23 NN00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の支持治具の上に置かれた板状物品
の高さ方向の変位を測定する板状物品の形状測定方法に
おいて、支持治具上の板状物品の現在の形状を測定する
とともに、この板状物品の重量とその面積からこの板状
物品に作用する分布荷重を求め、前記支持治具ごとに荷
重を測定してこの板状物品に作用する点荷重を求め、前
記分布荷重と前記点荷重を外力としてこの板状物品の弾
性変形量を算出し、測定された前記現在の形状からこの
弾性変形量を差引くことを特徴とする板状物品の形状測
定方法。