JP2010077729A - 回り階段製造用治具とそれを用いた回り階段の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】加工精度や組み立て精度を高めるとともに作業スペースの節約と製造コストの削減を図ることが可能な回り階段製造用治具とそれを用いた回り階段の製造方法を提供する。
【解決手段】回り階段製造用治具１は、互いに平行な一対の基準線３ａ，３ａと、この基準線３ａ，３ａと角度αで交差する複数の基準線３ｃが上面２ａに記された鉄製の定盤２と、互いに所定の間隔をあけるとともに基準線３ｃに位置合わせをされて定盤２の上面２ａに立設される複数の鉄製平板部材からなる型板４〜８と、定盤２の上面２ａに対する型板４〜８の立設状態を維持するために設置される支持具９とを備えている。
【選択図】図１
【解決手段】回り階段製造用治具１は、互いに平行な一対の基準線３ａ，３ａと、この基準線３ａ，３ａと角度αで交差する複数の基準線３ｃが上面２ａに記された鉄製の定盤２と、互いに所定の間隔をあけるとともに基準線３ｃに位置合わせをされて定盤２の上面２ａに立設される複数の鉄製平板部材からなる型板４〜８と、定盤２の上面２ａに対する型板４〜８の立設状態を維持するために設置される支持具９とを備えている。
【選択図】図１
Description
本発明は、各種の気体や液体を貯蔵する縦置円筒型タンクに設置される昇降用の回り階段の製造方法に係り、特に、広い作業スペースを必要とせず、安価に、かつ、精度よく回り階段を製造することが可能な回り階段製造用治具とそれを用いた回り階段の製造方法に関する。
コンビナート等においてナフサやガソリンなどを貯蔵する場合、大容量の鋼製縦置円筒型タンクが用いられることが多い。そして、貯蔵タンクには、保守や点検の際の昇降に用いられる回り階段が取り付けられている。この回り階段は、貯蔵タンクの外壁面に沿って螺旋状に形成される一対の側板（ささら板）と、この一対の側板に両端をそれぞれ固設された状態で水平に配置される複数の踏板とからなる。一般に、このような構造の回り階段は工場等で製造された後、組み立てられて現場へと運ばれる。しかしながら、形状が複雑なため、工場内で高精度に仕上げることは容易でない。そのため、従来、施行現場においてかなりの修正作業が発生していた。また、実際の設置状態を工場内で再現することによって加工精度や組み立て精度を高めることが可能であるが、この場合、広い作業スペースが必要となる上、製造コストが高くなってしまう。
これまでに、大型の縦置円筒型タンクに設置される回り階段について公開された公報類は少なく、上記課題を解決することを目的とした従来技術は現時点で発見されていない。ただし、螺旋階段の製造方法に関する従来技術としては、例えば、以下のような発明や考案が知られている。
これまでに、大型の縦置円筒型タンクに設置される回り階段について公開された公報類は少なく、上記課題を解決することを目的とした従来技術は現時点で発見されていない。ただし、螺旋階段の製造方法に関する従来技術としては、例えば、以下のような発明や考案が知られている。
特許文献１には、「回り階段用側板の製造方法」という名称で、湾曲した昇降路を形成する回り階段用側板を安価に製造する方法に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明である回り階段用側板の製造方法は、湾曲した昇降路を形成する回り階段用側板の製造方法であって、端面が円弧形となるように長方形の合板を上下一対の型を用いてプレス成形する工程と、このプレス成形した合板の円弧形端面に踏み板を載置する段差部を施工現場に合わせて所要段数に切削加工する工程とを備えたことを特徴としている。
このような製造方法によれば、段差部を切削加工する前の合板の円弧形端面の形状は幅方向と厚み方向にのみ湾曲変形し、高さ方向には変形が生じていないことから、幅方向と厚み方向及び長手方向の３方向にねじれ変形した状態の従来の側板に比べると切削加工がはるかに容易となる。また、長方形の合板は単純な半円筒形を有する上下一対の型を使用してプレス成形できるので、型代が安い。さらに、合板を型に取付ける作業や成形に要する時間が短縮されるため、生産性が良い。従って、施工コストが大幅に低減される。
特許文献１に開示された発明である回り階段用側板の製造方法は、湾曲した昇降路を形成する回り階段用側板の製造方法であって、端面が円弧形となるように長方形の合板を上下一対の型を用いてプレス成形する工程と、このプレス成形した合板の円弧形端面に踏み板を載置する段差部を施工現場に合わせて所要段数に切削加工する工程とを備えたことを特徴としている。
このような製造方法によれば、段差部を切削加工する前の合板の円弧形端面の形状は幅方向と厚み方向にのみ湾曲変形し、高さ方向には変形が生じていないことから、幅方向と厚み方向及び長手方向の３方向にねじれ変形した状態の従来の側板に比べると切削加工がはるかに容易となる。また、長方形の合板は単純な半円筒形を有する上下一対の型を使用してプレス成形できるので、型代が安い。さらに、合板を型に取付ける作業や成形に要する時間が短縮されるため、生産性が良い。従って、施工コストが大幅に低減される。
特許文献２には、踏板を嵌め込む嵌合部の加工精度が高く、生産性の高い「カーブ階段用桁の製造方法」に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明であるカーブ階段用桁の製造方法は、階段の最内方に位置する板材に対して踏板の嵌合部を設け、接着剤を介してこの板材を複数枚積層することによって湾曲した形状のカーブ階段用桁を形成することを特徴としている。
このような製造方法によれば、加工精度の高い嵌合部を形成することができる。これにより、生産性が高まる。
特開平７−１７３９１４号公報
特許第３０８９４９４号公報
特許文献２に開示された発明であるカーブ階段用桁の製造方法は、階段の最内方に位置する板材に対して踏板の嵌合部を設け、接着剤を介してこの板材を複数枚積層することによって湾曲した形状のカーブ階段用桁を形成することを特徴としている。
このような製造方法によれば、加工精度の高い嵌合部を形成することができる。これにより、生産性が高まる。
上述の従来技術である特許文献１に開示された発明においては、工場等に設置される貯蔵タンク用の回り階段を製造する場合には側板製造用の型が巨大となるため、広い作業スペースが必要となり、また、製造コストが高くなるという課題があった。
また、特許文献２に開示された発明においては、カーブ階段用桁が積層された複数枚の板材によって形成されるため、例えば、金属製の階段の場合には製造が容易でないという課題があった。また、貯蔵タンク用の階段を製造する場合には、巨大な型が必要となるという課題があった。
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、加工精度や組み立て精度を高めるとともに作業スペースの節約と製造コストの削減を図ることが可能な回り階段製造用治具とそれを用いた回り階段の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である回り階段製造用治具は、水平に設置される複数の踏板と，この踏板を介して互いに接合される平面視円弧状の外側板及び内側板とからなり，内側板が外壁面に接合された状態で円柱型設備に周設される回り階段を製造するための治具であって、平板状の定盤と、この定盤上に立設され，上端縁が，外壁面に接合された状態の内側板が形成する曲面に当接するように構成され，かつ，下端縁が，内側板が外壁面に接合された場合に鉛直方向と平行をなすように内側板用部材に想定される取付縁に対して平行になるように構成される複数の型板と、を備え、この型板は側面視した場合に、その上端縁が定盤を弦とする円と中心が同一であり，かつ円柱型設備の中心軸から内側板の外面までの水平距離と等しい半径を有する円弧上に配置されることを特徴とするものである。
このような構造によれば、型板の上端縁が定盤と平行となるように平坦に形成される。また、型板と定盤のみからなり、複数の型板は互いに平行に、かつ、定盤に対して垂直に設置される構成となっているため、治具を製造するための材料費が安い。加えて、加工誤差や組み立て誤差が小さくなる。
このような構造によれば、型板の上端縁が定盤と平行となるように平坦に形成される。また、型板と定盤のみからなり、複数の型板は互いに平行に、かつ、定盤に対して垂直に設置される構成となっているため、治具を製造するための材料費が安い。加えて、加工誤差や組み立て誤差が小さくなる。
また、請求項２記載の発明である回り階段の製造方法は、水平に設置される複数の踏板と、この踏板を介して互いに接合される平面視円弧状の外側板及び内側板とからなり、内側板が外壁面に接合された状態で円柱型設備に周設される回り階段の製造方法であって、長尺状をなす内側板用部材の片面を請求項１記載の回り階段製造用治具の型板の上端縁に押しあてつつ曲げることにより平面視した場合に円弧をなす内側板を形成する工程と、内側板が外壁面に接合された場合に鉛直方向と平行をなすように内側板用部材に想定される取付縁を回り階段製造用治具の定盤の上面に仮付けする工程と、平面視して円弧に垂直となるように内側板の内面に、幅が一定で両側面が平面視円弧状をなす踏板の一方の側面を仮付けする工程と、長尺状をなす外側板用部材の片面を踏板の他方の側面に押しあてつつ曲げることにより平面視円弧状の外側板を形成する工程と、この外側板を踏板に仮付けする工程と、内側板から回り階段製造用治具を取り外す工程と、内側板及び外側板に踏板が仮付けされた箇所を接合する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
このような製造方法によれば、上面が平坦な複数の型板にそれぞれ密着するように内側板用部材の片面を押し当てることにより、平面視円弧状の内側板が容易かつ高精度に形成される。また、踏板の内側板に接合されない方の側面は、平面視した場合に内側板と同心円上に配置されるという作用を有する。すなわち、この側面に外側板用部材の片面を押しあてつつ曲げることによれば、平面視円弧状の外側板が容易かつ高精度に形成される。
このような製造方法によれば、上面が平坦な複数の型板にそれぞれ密着するように内側板用部材の片面を押し当てることにより、平面視円弧状の内側板が容易かつ高精度に形成される。また、踏板の内側板に接合されない方の側面は、平面視した場合に内側板と同心円上に配置されるという作用を有する。すなわち、この側面に外側板用部材の片面を押しあてつつ曲げることによれば、平面視円弧状の外側板が容易かつ高精度に形成される。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の回り階段の製造方法において、内側板に踏板を仮付けする前に、定盤に仮付けされた内側板を平面視して内側板の側縁の両端を結ぶ直線と側縁の型板の幅方向のずれを測定し、このずれを第一の設計基準値と比較して内側板の寸法をチェックする工程を備えたことを特徴とするものである。
このような製造方法によれば、内側板の形状の確認作業及び修正作業が容易となる。
このような製造方法によれば、内側板の形状の確認作業及び修正作業が容易となる。
請求項４記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の回り階段の製造方法において、内側板から回り階段製造用治具を取り外す前に、内側板及び外側板の各側縁の両端を頂点とする四角形の対角線の長さを第二の設計基準値と比較して外側板の寸法をチェックする工程を備えたことを特徴とするものである。
このような製造方法によれば、外側板の形状の確認作業及び修正作業が容易となる。
このような製造方法によれば、外側板の形状の確認作業及び修正作業が容易となる。
本発明の請求項１記載の回り階段製造用治具においては、型板の上端縁が平坦な形状であるため、内側板用部材を型板に押し当てつつ曲げることにより平面視円弧状の内側板を高精度に形成することができる。また、小型化や軽量化を図り、作業スペースを節約することが可能である。さらに、製造コストを安くすることができる。
本発明の請求項２記載の回り階段の製造方法によれば、回り階段を高精度かつ安価に製造することができる。また、外側板を平面視円弧状に曲げるための治具を別個に用意する必要がないため、作業スペースを節約するとともに製造コストを安くすることができる。
本発明の請求項３記載の回り階段の製造方法によれば、踏板の取り付け前に内側板を要求される形状に正確に仕上げることができる。これにより、踏板及び外側板の組み付け精度を高めることが可能となる。
本発明の請求項４記載の回り階段の製造方法によれば、外側板の形状を設計値通りに正確に仕上げることが可能である。
以下に、本発明の最良の実施の形態に係る回り階段用製造治具とそれを用いた回り階段の製造方法の実施例について図１乃至図９を用いて説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の形態に係る回り階段製造用治具の実施例の外観斜視図である。なお、図１（ｂ）は回り階段製造用治具に回り階段が仮付けされた状態を示している。
また、図２（ａ）は図１（ｂ）の回り階段が縦置円筒型の貯蔵タンクに設置された状態を示す外観図であり、（ｂ）は同図（ａ）の回り階段に対する回り階段製造用治具の位置関係を示した模式図である。
図３（ａ）は図２（ａ）の部分拡大図であり、（ｂ）は同図（ａ）をＹ方向に矢視した場合の模式図である。なお、図３（ａ）では踏板の図示を省略している。
さらに、図４（ａ）は本実施例の回り階段製造用治具に画かれた基準線を示した図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ内側板用部材及び外側板用部材の平面図である。
また、図５（ａ）及び（ｂ）は貯蔵タンクに対する内側板と外側板の位置関係を示した模式図であり、図６は図３（ａ）において基準線と外側板をＸ方向に矢視した場合の模式図である。
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本実施例の回り階段製造用治具を構成する定盤及び型板が取り付けられた状態の定盤（すなわち、回り階段製造用治具）の外観図である。
図１（ａ）に示すように、本実施例の回り階段製造用治具１は、基準線３ａ〜３ｃが上面２ａに記された鉄製の定盤２と、互いに所定の間隔をあけて定盤２の上面２ａに立設される複数の型板４〜８とを備えている。型板４〜８は鉄製の平板部材からなり、下端縁４ｂ〜８ｂを基準線３ｃに一致させるようにしてそれぞれ設置されている。基準線３ａ，３ａは互いに平行であり、基準線３ｃは基準線３ａ，３ａに対して角度αで交わっている。そして、定盤２の上面２ａに対する型板４〜８の立設状態を維持するとともに、基準線３ｃに対する取り付け位置のずれを防ぐために、型板４〜８の側面近傍には、支持具９が取り付けられている。なお、図１では、型板４〜８の片側のみに支持具９を取り付けているが、これに限定されるものではない。例えば、型板４〜８の両側に支持具９，９を取り付けても良い。
図１（ｂ）に示すように、回り階段１６は取付縁１０ｂ，１０ｂ及び外面１０ｃがそれぞれ基準線３ｂ，３ｂ（図１（ａ）参照）及び型板４〜８の上端縁４ａ〜８ａ（図１（ａ）参照）に取り付けられる内側板１０と、この内側板１０に対して略平行に配置される外側板１１と、この内側板１０の内面１０ａ及び外側板１１の内面１１ａに側面１２ａ，１２ｂがそれぞれ接合される複数の踏板１２とからなる。踏板１２は平面視略矩形状をなす鉄などの金属製の平板部材（厚さ３〜６ｍｍ）であり、側面１２ａ，１２ｂは平面視円弧状をなしている。また、内側板１０及び外側板１１は鉄などの金属製の長尺部材（厚さ６〜１２ｍｍ）である。
また、図２（ａ）は図１（ｂ）の回り階段が縦置円筒型の貯蔵タンクに設置された状態を示す外観図であり、（ｂ）は同図（ａ）の回り階段に対する回り階段製造用治具の位置関係を示した模式図である。
図３（ａ）は図２（ａ）の部分拡大図であり、（ｂ）は同図（ａ）をＹ方向に矢視した場合の模式図である。なお、図３（ａ）では踏板の図示を省略している。
さらに、図４（ａ）は本実施例の回り階段製造用治具に画かれた基準線を示した図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ内側板用部材及び外側板用部材の平面図である。
また、図５（ａ）及び（ｂ）は貯蔵タンクに対する内側板と外側板の位置関係を示した模式図であり、図６は図３（ａ）において基準線と外側板をＸ方向に矢視した場合の模式図である。
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本実施例の回り階段製造用治具を構成する定盤及び型板が取り付けられた状態の定盤（すなわち、回り階段製造用治具）の外観図である。
図１（ａ）に示すように、本実施例の回り階段製造用治具１は、基準線３ａ〜３ｃが上面２ａに記された鉄製の定盤２と、互いに所定の間隔をあけて定盤２の上面２ａに立設される複数の型板４〜８とを備えている。型板４〜８は鉄製の平板部材からなり、下端縁４ｂ〜８ｂを基準線３ｃに一致させるようにしてそれぞれ設置されている。基準線３ａ，３ａは互いに平行であり、基準線３ｃは基準線３ａ，３ａに対して角度αで交わっている。そして、定盤２の上面２ａに対する型板４〜８の立設状態を維持するとともに、基準線３ｃに対する取り付け位置のずれを防ぐために、型板４〜８の側面近傍には、支持具９が取り付けられている。なお、図１では、型板４〜８の片側のみに支持具９を取り付けているが、これに限定されるものではない。例えば、型板４〜８の両側に支持具９，９を取り付けても良い。
図１（ｂ）に示すように、回り階段１６は取付縁１０ｂ，１０ｂ及び外面１０ｃがそれぞれ基準線３ｂ，３ｂ（図１（ａ）参照）及び型板４〜８の上端縁４ａ〜８ａ（図１（ａ）参照）に取り付けられる内側板１０と、この内側板１０に対して略平行に配置される外側板１１と、この内側板１０の内面１０ａ及び外側板１１の内面１１ａに側面１２ａ，１２ｂがそれぞれ接合される複数の踏板１２とからなる。踏板１２は平面視略矩形状をなす鉄などの金属製の平板部材（厚さ３〜６ｍｍ）であり、側面１２ａ，１２ｂは平面視円弧状をなしている。また、内側板１０及び外側板１１は鉄などの金属製の長尺部材（厚さ６〜１２ｍｍ）である。
次に、回り階段１６について図２を用いて詳しく説明する。
図２（ａ）に示すように、踏板１２が地面（図示せず）に対して略水平となるように、回り階段１６の内側板１０は外面１０ｃが略全面にわたって貯蔵タンク１３の外壁面１３ａに接合される。このとき、内側板１０の取付縁１０ｂ，１０ｂの両端をそれぞれ結ぶ線分１４ａ，１４ａと交わり、かつ、鉛直方向と平行な線分１４ｂと、内側板１０の外面１０ｃとの距離（線分１４ａ，１４ａによって形成される平面に対して垂直な方向の距離）は一意に定まる。従って、図２（ｂ）に示すように、線分１４ａ，１４ｂに基準線３ａ，３ｃがそれぞれ対応し、内側板１０の取付縁１０ｂ，１０ｂに基準線３ｂ，３ｂが対応するように、回り階段製造用治具１を回り階段１６に対して配置した状態を想定すると、内側板１０の外面１０ｃと線分１４ｂとの距離は型板４〜８の高さ（以下、型板高さｈという。）に相当する。
図２（ａ）に示すように、踏板１２が地面（図示せず）に対して略水平となるように、回り階段１６の内側板１０は外面１０ｃが略全面にわたって貯蔵タンク１３の外壁面１３ａに接合される。このとき、内側板１０の取付縁１０ｂ，１０ｂの両端をそれぞれ結ぶ線分１４ａ，１４ａと交わり、かつ、鉛直方向と平行な線分１４ｂと、内側板１０の外面１０ｃとの距離（線分１４ａ，１４ａによって形成される平面に対して垂直な方向の距離）は一意に定まる。従って、図２（ｂ）に示すように、線分１４ａ，１４ｂに基準線３ａ，３ｃがそれぞれ対応し、内側板１０の取付縁１０ｂ，１０ｂに基準線３ｂ，３ｂが対応するように、回り階段製造用治具１を回り階段１６に対して配置した状態を想定すると、内側板１０の外面１０ｃと線分１４ｂとの距離は型板４〜８の高さ（以下、型板高さｈという。）に相当する。
型板高さｈについて図３を用いて説明する。
図３（ａ）に示すように、貯蔵タンク１３をＹ方向に矢視した場合、内側板１０の上側縁１０ｄは円弧ＡＣに投影され、内側板１０の上側縁１０ｄの下端Ａ及び上端Ｂを結ぶ線分ＡＢは線分ＡＣに投影される。また、線分１４ｂは点Ｄに投影されるため、型板高さｈ（図２（ａ）参照）は図３（ｂ）に示される線分ＤＥの長さと等しくなる。従って、下端Ａを含む貯蔵タンク１３の水平切断面１３ｂの半径をＲ１、その中心を点Ｏとし、∠ＡＯＦ及び∠ＦＯＣをθ０（以下、単位は「度」とする。）、∠ＡＯＥをθとすると、線分ＤＥの長さ（すなわち、型板高さｈ）は以下の式で表わされる。なお、線分ＯＡ及び線分ＯＣの長さはともにＲ１となり、∠ＡＯＣは２θ０となる。
図３（ａ）に示すように、貯蔵タンク１３をＹ方向に矢視した場合、内側板１０の上側縁１０ｄは円弧ＡＣに投影され、内側板１０の上側縁１０ｄの下端Ａ及び上端Ｂを結ぶ線分ＡＢは線分ＡＣに投影される。また、線分１４ｂは点Ｄに投影されるため、型板高さｈ（図２（ａ）参照）は図３（ｂ）に示される線分ＤＥの長さと等しくなる。従って、下端Ａを含む貯蔵タンク１３の水平切断面１３ｂの半径をＲ１、その中心を点Ｏとし、∠ＡＯＦ及び∠ＦＯＣをθ０（以下、単位は「度」とする。）、∠ＡＯＥをθとすると、線分ＤＥの長さ（すなわち、型板高さｈ）は以下の式で表わされる。なお、線分ＯＡ及び線分ＯＣの長さはともにＲ１となり、∠ＡＯＣは２θ０となる。
また、内側板１０、外側板１１及び踏板１２について図４を用いて説明する。なお、図４（ｂ）及び図４（ｃ）はそれぞれ図３（ａ）に示される曲線ＡＢと円弧ＡＣと線分ＢＣを三辺とする直角三角形及び曲線ＧＨと円弧ＧＩと線分ＨＩを三辺とする直角三角形に相当する。また、図４（ｂ）及び（ｃ）は内側板用部材及び外側板用部材を示しているが、便宜上、内側板１０及び外側板１１として説明する。
図４（ａ）において、線分ＡＣの長さＬ１は式（２）のように表される。また、基準線３ｃと基準線３ａとのなす角度がαであることから、∠ＢＡＣ及び線分ＢＣの長さＬ２は、それぞれ式（３）及び式（４）のように表される。
図４（ａ）において、線分ＡＣの長さＬ１は式（２）のように表される。また、基準線３ｃと基準線３ａとのなす角度がαであることから、∠ＢＡＣ及び線分ＢＣの長さＬ２は、それぞれ式（３）及び式（４）のように表される。
図４（ｂ）において、∠ＢＡＣをβ１とすると、内側板１０の上側縁１０ｄと踏板取付線１５ａのなす角度はβ１となる。また、図４（ｂ）における線分ＡＣの長さＬ３は図３（ａ）に示した円弧ＡＣの長さに等しいことから、式（５）で表される。このとき、線分ＢＣの長さＬ２について式（６）が成り立つ。
図４（ｃ）に示すように、外側板１１の端縁１１ｂ，１１ｄは互いに直交し、端縁１１ｂは内側板１０の取付縁１０ｂと平行をなしている。
図４（ｃ）において、外側板１１の内径をＲ２とし、∠ＨＧＩをβ２とすると、線分ＯＩ及び線分ＯＧ（ともに図３（ａ）参照）の長さはＲ２となり、線分ＧＩの長さＬ４は式（７）で表される。また、線分ＨＩと線分ＢＣの長さが等しいことから、Ｌ２について式（８）が成り立つ。なお、外側板１１の上側縁１１ｃと踏板取付線１５ｂのなす角度はβ２となる。
図４（ｃ）において、外側板１１の内径をＲ２とし、∠ＨＧＩをβ２とすると、線分ＯＩ及び線分ＯＧ（ともに図３（ａ）参照）の長さはＲ２となり、線分ＧＩの長さＬ４は式（７）で表される。また、線分ＨＩと線分ＢＣの長さが等しいことから、Ｌ２について式（８）が成り立つ。なお、外側板１１の上側縁１１ｃと踏板取付線１５ｂのなす角度はβ２となる。
内側板１０の踏板取付線１５ａ及び外側板１１の踏板取付線１５ｂにそれぞれ接合される踏板１２の側面１２ａ，１２ｂは平面視円弧状をなしている。従って、側面１２ａの長さｓ１と側面１２ｂの長さｓ２の間には式（９）の関係が成り立つ。そして、踏板取付線１５ｂの長さが踏板１２の側面１２ｂの長さｓ２と等しい場合には、外側板１１の幅ｗ２は式（１０）で表わされる。また、内側板１０の幅ｗ１は外側板１１の幅ｗ２と等しいため、式（１１）が成り立つ。さらに、基準線３ｂの長さが内側板１０の取付縁１０ｂの長さに等しいことから、基準線３ａ，３ａの間隔ｗ３は式（１２）で表わされる。さらに、基準線３ｃの長さ（型板４〜８の幅）ｗ４は取付縁１０ｂより長く設定することが望ましいため、式（１３）のように表わされる。
このような構造の回り階段製造用治具１においては、型板４〜８の上端縁４ａ〜８ａが定盤２と平行をなす平坦な形状となる。また、型板４〜８と定盤２のみによって構成されるため、治具を製造するための材料費が安い。そして、型板４〜８が互いに平行に、かつ、定盤２に対して垂直に設置される構成となっているため、製造が容易である。また、加工や組み立ての際に発生する誤差が小さくなる。
以上説明したように、本実施例の回り階段製造用治具１においては、平坦な形状の型板４〜８の上端縁４ａ〜８ａに内側板用部材を押し当てつつ曲げることにより平面視円弧状の内側板１０を高い精度で形成することが可能である。また、治具の製造コストを抑えることで回り階段１６を安価に製造することが可能である。さらに、治具を小型・軽量化して作業スペースの節約を図ることができる。
ここで、内側板１０と外側板１１の位置関係について図５を用いて説明する。
図５（ａ）に示すように、内側板１０の上側縁１０ｄの下端Ａ及び上端Ｂと外側板１１の上側縁１１ｃの下端Ｇ及び上端Ｈからなる四角形ＡＢＨＧの対角線ＢＧの長さＬ６は線分ＣＧの長さをＬ５とすると次式（１４）で表される。なお、線分ＣＧの長さＬ５は式（１５）で表される。
図５（ａ）に示すように、内側板１０の上側縁１０ｄの下端Ａ及び上端Ｂと外側板１１の上側縁１１ｃの下端Ｇ及び上端Ｈからなる四角形ＡＢＨＧの対角線ＢＧの長さＬ６は線分ＣＧの長さをＬ５とすると次式（１４）で表される。なお、線分ＣＧの長さＬ５は式（１５）で表される。
また、図５（ｂ）に示すように、四角形ＡＢＨＧの対角線ＡＨの長さＬ８は線分ＡＩの長さをＬ７とすると次式（１６）で表される。なお、線分ＡＩの長さＬ７は式（１７）で表される。すなわち、四角形ＡＢＨＧで対角線ＢＧの長さＬ６と対角線ＡＨの長さＬ８は等しい。
さらに、基準線１４ａと内側板１０の位置関係について図６を用いて説明する。
図６において、基準線１４ａと基準線１４ｂの交点をＪとし、内側板１０の上側縁１０ｄと基準線１４ｂの交点をＫとすると、線分ＡＤの長さＬ９及び線分ＪＤの長さＬ１０はそれぞれ式（１８）及び式（１９）で表される。そして、線分ＫＤの長さＬ１１は式（２０）で表される。
図６において、基準線１４ａと基準線１４ｂの交点をＪとし、内側板１０の上側縁１０ｄと基準線１４ｂの交点をＫとすると、線分ＡＤの長さＬ９及び線分ＪＤの長さＬ１０はそれぞれ式（１８）及び式（１９）で表される。そして、線分ＫＤの長さＬ１１は式（２０）で表される。
次に、本実施例の治具の寸法について図７を用いて説明する。なお、内側板１０の内径Ｒ１は３００ｃｍ、角度β１は４５°、角度θ０を４５°、外側板１１の内径Ｒ２は４００ｃｍ、踏板取付線１５ａの長さの長さｓ１は５０ｃｍである。
式（４）と式（６）よりαは４２°となり、式（６）と式（８）より外側板１１の角度β２（図４（ｃ）参照）は３６．９°となり、式（９）より踏板取付線１５ｂの長さｓ２は６６．７ｃｍとなる。また、式（１０）と式（１１）より内側板１０の幅ｗ１及び外側板１１の幅ｗ２はともに４０ｃmとなり、式（１２）よりｗ３は３７．７ｃｍとなる。さらに、式（１３）から型板４〜８の幅に対応する基準線３ｃの長さｗ４は５６．４ｃｍよりも長いことがわかる。
すなわち、図７（ａ）において、定盤２の上面２ａに画かれた平行な一対の基準線３ａ，３ａの間隔は３７．７ｃｍであり、基準線３ｂ及び３ｃと基準線３ａ，３ａのなす角度は４２°である。さらに、図７（ａ）に示すように、基準線３ｂ，３ｃの間隔が６２ｃｍであり、基準線３ｃ，３ｃの間隔が７５ｃｍである場合、線分ＡＤの長さＬ９（図３（ｂ）参照）は表１に示す値となる。このＬ９に対するθ（図３（ｂ）参照）を式（１８）から求め、式（１）に代入して得られた型板高さｈの値を表１及び図７（ｂ）に示す。
式（４）と式（６）よりαは４２°となり、式（６）と式（８）より外側板１１の角度β２（図４（ｃ）参照）は３６．９°となり、式（９）より踏板取付線１５ｂの長さｓ２は６６．７ｃｍとなる。また、式（１０）と式（１１）より内側板１０の幅ｗ１及び外側板１１の幅ｗ２はともに４０ｃmとなり、式（１２）よりｗ３は３７．７ｃｍとなる。さらに、式（１３）から型板４〜８の幅に対応する基準線３ｃの長さｗ４は５６．４ｃｍよりも長いことがわかる。
すなわち、図７（ａ）において、定盤２の上面２ａに画かれた平行な一対の基準線３ａ，３ａの間隔は３７．７ｃｍであり、基準線３ｂ及び３ｃと基準線３ａ，３ａのなす角度は４２°である。さらに、図７（ａ）に示すように、基準線３ｂ，３ｃの間隔が６２ｃｍであり、基準線３ｃ，３ｃの間隔が７５ｃｍである場合、線分ＡＤの長さＬ９（図３（ｂ）参照）は表１に示す値となる。このＬ９に対するθ（図３（ｂ）参照）を式（１８）から求め、式（１）に代入して得られた型板高さｈの値を表１及び図７（ｂ）に示す。
本実施例の回り階段製造用治具１を用いた回り階段の製造方法について図８及び図９を用いて説明する。
図８は本実施例の回り階段製造用治具１を用いて回り階段１６を製造する手順を示す工程図であり、図９（ａ）及び（ｂ）は回り階段製造用治具１に仮付けされた回り階段１６の外観斜視図である。なお、図１〜図７に示した構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
図８に示すように、ステップＳ１において、長尺状の内側板用部材の片面（すなわち、内側板１０の外面１０ｃ）を回り階段製造用治具１の型板４〜８の上端縁４ａ〜８ａに押しあてつつ曲げることにより平面視円弧状の内側板１０を形成する。
ステップＳ２では、図９（ａ）に示すように内側板１０の取付縁１０ｂを基準線３ｂ（図７（ｂ）参照）の位置に仮付けする。そして、内側板１０の外面１０ｃと型板４〜８の上端縁４ａ〜８ａに隙間が生じないように、必要に応じて内側板１０を型板４〜８に仮付けする。なお、本実施例では、内側板１０が貯蔵タンク１３の外壁面１３ａに接合された状態において両端縁が鉛直方向と平行をなすため、この両端縁を取付縁１０ｂ，１０ｂとして用いている。しかし、内側板１０の両端縁が上述の条件を満足しない場合には、予め内側板用部材に対して板状の取付部材を、内側板１０が貯蔵タンク１３の外壁面１３ａに接合された状態において鉛直方向と平行をなすような方向に設けておき、この取付部材を取付縁１０ｂとする必要がある。
ステップＳ３では、図９（ａ）に示すように内側板１０を矢印Ｚの向きに見た場合の上側縁１０ｄと基準線３ａとの型板４〜８の幅方向のずれと、式（１８）〜式（２０）から求めた計算値（設計基準値）を比較することにより、内側板１０の寸法をチェックする。なお、内側板１０の上側縁１０ｄと基準線３ａとの型板４〜８の幅方向のずれは、既に図６を用いて説明したようにＬ１０とＬ１１の差に相当する。
式（１８）〜式（２０）から求めた型板４〜８の位置での内側板１０の上側縁１０ｄと基準線３ａとの型板４〜８の幅方向のずれ（Ｌ１０とＬ１１の差）を表２に示す。このように、内側板１０の上側縁１０ｄと基準線３ａとの型板４〜８の幅方向のずれ（測定値）と、表２に示したＬ１０とＬ１１の差（設計基準値）を比較することによれば、内側板１０の形状確認作業及び修正作業が容易となる。そして、踏板１２を取り付ける前に内側板１０を要求される形状に仕上げることができる。これにより、踏板１２や外側板１１の組み付け精度が高まる。
図８は本実施例の回り階段製造用治具１を用いて回り階段１６を製造する手順を示す工程図であり、図９（ａ）及び（ｂ）は回り階段製造用治具１に仮付けされた回り階段１６の外観斜視図である。なお、図１〜図７に示した構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
図８に示すように、ステップＳ１において、長尺状の内側板用部材の片面（すなわち、内側板１０の外面１０ｃ）を回り階段製造用治具１の型板４〜８の上端縁４ａ〜８ａに押しあてつつ曲げることにより平面視円弧状の内側板１０を形成する。
ステップＳ２では、図９（ａ）に示すように内側板１０の取付縁１０ｂを基準線３ｂ（図７（ｂ）参照）の位置に仮付けする。そして、内側板１０の外面１０ｃと型板４〜８の上端縁４ａ〜８ａに隙間が生じないように、必要に応じて内側板１０を型板４〜８に仮付けする。なお、本実施例では、内側板１０が貯蔵タンク１３の外壁面１３ａに接合された状態において両端縁が鉛直方向と平行をなすため、この両端縁を取付縁１０ｂ，１０ｂとして用いている。しかし、内側板１０の両端縁が上述の条件を満足しない場合には、予め内側板用部材に対して板状の取付部材を、内側板１０が貯蔵タンク１３の外壁面１３ａに接合された状態において鉛直方向と平行をなすような方向に設けておき、この取付部材を取付縁１０ｂとする必要がある。
ステップＳ３では、図９（ａ）に示すように内側板１０を矢印Ｚの向きに見た場合の上側縁１０ｄと基準線３ａとの型板４〜８の幅方向のずれと、式（１８）〜式（２０）から求めた計算値（設計基準値）を比較することにより、内側板１０の寸法をチェックする。なお、内側板１０の上側縁１０ｄと基準線３ａとの型板４〜８の幅方向のずれは、既に図６を用いて説明したようにＬ１０とＬ１１の差に相当する。
式（１８）〜式（２０）から求めた型板４〜８の位置での内側板１０の上側縁１０ｄと基準線３ａとの型板４〜８の幅方向のずれ（Ｌ１０とＬ１１の差）を表２に示す。このように、内側板１０の上側縁１０ｄと基準線３ａとの型板４〜８の幅方向のずれ（測定値）と、表２に示したＬ１０とＬ１１の差（設計基準値）を比較することによれば、内側板１０の形状確認作業及び修正作業が容易となる。そして、踏板１２を取り付ける前に内側板１０を要求される形状に仕上げることができる。これにより、踏板１２や外側板１１の組み付け精度が高まる。
ステップＳ４では、図９（ｂ）に示すように略矩形状の踏板１２の側面１２ａを内側板１０の内面１０ａに画かれた踏板取付線１５ａ（図９（ａ）参照）に対して正確に位置合わせするとともに、平面視して円弧状をなす内側板１０に垂直となるように踏板１２を内面１０ａに仮付けする。
ステップＳ５では、長尺状の鉄製の外側板用部材の片面（すなわち、内側板１１の内面１１ａ）に画かれた踏板取付線１５ｂを踏板１２の側面１２ｂに対して正確に位置合わせした後、押しあてつつ曲げることにより平面視円弧状の外側板１１を形成する。
ステップＳ６では、踏板１２の側面１２ｂに内側板１１の内面１１ａを仮付けする（図１（ｂ）参照）。
ステップＳ７では、内側板１０の上側縁１０ｄの下端Ａ及び上端Ｂと外側板１１の上側縁１１ｃの下端Ｇ及び上端Ｈからなる四角形ＡＢＨＧの対角線ＢＧ，ＡＨ（図５参照）の長さＬ６、Ｌ８を測定し、式（１４）〜式（１７）から求めた計算値と比較することにより、外側板１１の寸法をチェックする。なお、本実施例では、対角線ＢＧの長さＬ６及び対角線ＡＨの長さＬ８はともに６８７ｃｍとなる。
このように、内側板１０の上側縁１０ｄの両端及び外側板１１の上側縁１１ｃの両端を頂点とする四角形ＡＢＨＧの対角線ＢＧ，ＡＨの長さ（測定値）と、Ｌ６及びＬ８（設計基準値）を比較することによれば、外側板１１の形状確認と修正作業が容易となる。これにより、外側板１１の形状を設計値通りに正確に仕上げることができる。
そして、ステップＳ８では、回り階段製造用治具１を内側板１０から取り外した後、ステップＳ９において、内側板１０及び外側板１１に踏板１２が仮付けされた箇所を溶接する。
ステップＳ５では、長尺状の鉄製の外側板用部材の片面（すなわち、内側板１１の内面１１ａ）に画かれた踏板取付線１５ｂを踏板１２の側面１２ｂに対して正確に位置合わせした後、押しあてつつ曲げることにより平面視円弧状の外側板１１を形成する。
ステップＳ６では、踏板１２の側面１２ｂに内側板１１の内面１１ａを仮付けする（図１（ｂ）参照）。
ステップＳ７では、内側板１０の上側縁１０ｄの下端Ａ及び上端Ｂと外側板１１の上側縁１１ｃの下端Ｇ及び上端Ｈからなる四角形ＡＢＨＧの対角線ＢＧ，ＡＨ（図５参照）の長さＬ６、Ｌ８を測定し、式（１４）〜式（１７）から求めた計算値と比較することにより、外側板１１の寸法をチェックする。なお、本実施例では、対角線ＢＧの長さＬ６及び対角線ＡＨの長さＬ８はともに６８７ｃｍとなる。
このように、内側板１０の上側縁１０ｄの両端及び外側板１１の上側縁１１ｃの両端を頂点とする四角形ＡＢＨＧの対角線ＢＧ，ＡＨの長さ（測定値）と、Ｌ６及びＬ８（設計基準値）を比較することによれば、外側板１１の形状確認と修正作業が容易となる。これにより、外側板１１の形状を設計値通りに正確に仕上げることができる。
そして、ステップＳ８では、回り階段製造用治具１を内側板１０から取り外した後、ステップＳ９において、内側板１０及び外側板１１に踏板１２が仮付けされた箇所を溶接する。
このような製造方法によれば、型板４〜８の上端縁４ａ〜８ａが平坦な形状をしているため、これに内側板用部材の片面を押しあてつつ曲げることにより平面視円弧状の内側板１０が容易かつ高精度に形成される。また、踏板１２と内側板１０を平面視した場合、内側板１０に接合されない方の踏板１２の側面１２ｂは内側板１０と同心円上に配置される。従って、この踏板１２の側面１２ｂに外側板用部材の片面を押しあてつつ曲げることにより平面視円弧状の外側板１１が容易かつ高精度に形成される。
以上説明したように、本実施例の回り階段の製造方法によれば、回り階段１６を高精度に、かつ安価に製造することが可能である。また、外側板１１を形成する際に、平面視円弧状に曲げるための専用治具を別個に用意する必要がないため、作業スペースを節約するとともに治具の製造コストを安くすることができる。
なお、本発明の回り階段製造用治具は、本実施例に示す場合に限定されるものではない。すなわち、回り階段製造用治具や回り階段は鉄以外の金属であっても良いし、金属以外の例えば、熱硬化性樹脂のようなものであっても良い。さらに、踏板を内側板や外側板に接合する方法は溶接に限らず、ボルト締めであっても良い。そして、型板の厚さ、個数及び設置個所は本実施例に示す場合に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、本実施例の回り階段の製造方法においては、内側板の寸法をチェックする際に上側縁と基準線との型板の幅方向のずれを設計基準値と比較しているが、上側縁の代わりに下側縁を用いても良い。
ただし、この場合には設計基準値を計算する式（１８）〜式（２０）を修正する必要がある。さらに、外側板の寸法をチェックする工程において、内側板及び外側板の各上側縁の両端を頂点とする四角形の対角線の長さを設計基準値と比較しているが、このような方法に限定されるものではない。例えば、設計基準値を計算する式（１４）〜式（１７）を修正し、上側縁と下側縁のいずれかの両端を頂点とする四角形の対角線の長さを設計基準値と比較するようにしても良い。
また、本実施例では、踏板取付線の長さが踏板の側面の長さに等しいものとして外側板の幅を計算しているが、外側板の幅を決定する場合、必ずしもこのような方法によらなくとも良い。例えば、外側板や内側板の幅を踏板の側面の長さと無関係に設定することもできる。さらに、本実施例では、回り階段の内側板が略全面にわたって貯蔵タンクの外壁面に接合された状態となっているが、通常、内側板は取付部材を介して貯蔵タンクの外壁面に接合される。しかしながら、このような場合でも、内側板の外面全体に当接するような貯蔵タンクの外壁面を想定することによれば、本実施例の製造方法はそのまま適用可能である。
ただし、この場合には設計基準値を計算する式（１８）〜式（２０）を修正する必要がある。さらに、外側板の寸法をチェックする工程において、内側板及び外側板の各上側縁の両端を頂点とする四角形の対角線の長さを設計基準値と比較しているが、このような方法に限定されるものではない。例えば、設計基準値を計算する式（１４）〜式（１７）を修正し、上側縁と下側縁のいずれかの両端を頂点とする四角形の対角線の長さを設計基準値と比較するようにしても良い。
また、本実施例では、踏板取付線の長さが踏板の側面の長さに等しいものとして外側板の幅を計算しているが、外側板の幅を決定する場合、必ずしもこのような方法によらなくとも良い。例えば、外側板や内側板の幅を踏板の側面の長さと無関係に設定することもできる。さらに、本実施例では、回り階段の内側板が略全面にわたって貯蔵タンクの外壁面に接合された状態となっているが、通常、内側板は取付部材を介して貯蔵タンクの外壁面に接合される。しかしながら、このような場合でも、内側板の外面全体に当接するような貯蔵タンクの外壁面を想定することによれば、本実施例の製造方法はそのまま適用可能である。
本発明の請求項１乃至請求項４に記載された発明は、縦置円筒型タンクに限らず、外形が円柱状をなすあらゆる設備全般に周設される回り階段を製造する場合に適用可能である。
１…回り階段製造用治具 ２…定盤 ２ａ…上面 ３ａ〜３ｃ…基準線 ４〜８…型板 ４ａ〜８ａ…上端縁 ４ｂ〜８ｂ…下端縁 ９…支持具 １０…内側板 １０ａ…内面 １０ｂ…取付縁 １０ｃ…外面 １０ｄ…上側縁 １１…外側板 １１ａ…内面 １１ｂ，１１ｄ…端縁 １１ｃ…上側縁 １２…踏板 １２ａ，１２ｂ…側面 １３…貯蔵タンク １３ａ…外壁面 １３ｂ…水平切断面１３ｂ １４ａ，１４ｂ…線分 １５ａ，１５ｂ…踏板取付線 １６…回り階段
Claims (4)
- 水平に設置される複数の踏板と，この踏板を介して互いに接合される平面視円弧状の外側板及び内側板とからなり，前記内側板が外壁面に接合された状態で円柱型設備に周設される回り階段を製造するための治具であって、平板状の定盤と、
この定盤上に立設され，上端縁が，前記外壁面に接合された状態の前記内側板が形成する曲面に当接するように構成され，かつ，下端縁が，前記内側板が前記外壁面に接合された場合に鉛直方向と平行をなすように内側板用部材に想定される取付縁に対して平行になるように構成される複数の型板と、を備え、
この型板は側面視した場合に、その上端縁が前記定盤を弦とする円と中心が同一であり，かつ前記円柱型設備の中心軸から前記内側板の外面までの水平距離と等しい半径を有する円弧上に配置されることを特徴とする回り階段製造用治具。 - 水平に設置される複数の踏板と，この踏板を介して互いに接合される平面視円弧状の外側板及び内側板とからなり，前記内側板が外壁面に接合された状態で円柱型設備に周設される回り階段の製造方法であって、長尺状をなす内側板用部材の片面を請求項１記載の回り階段製造用治具の前記型板の上端縁に押しあてつつ曲げることにより平面視した場合に円弧をなす内側板を形成する工程と、前記内側板が前記外壁面に接合された場合に鉛直方向と平行をなすように前記内側板用部材に想定される取付縁を前記回り階段製造用治具の前記定盤の上面に仮付けする工程と、平面視して前記円弧に垂直となるように前記内側板の内面に、幅が一定で両側面が平面視円弧状をなす踏板の一方の側面を仮付けする工程と、長尺状をなす外側板用部材の片面を前記踏板の他方の側面に押しあてつつ曲げることにより平面視円弧状の外側板を形成する工程と、この外側板を前記踏板に仮付けする工程と、前記内側板から前記回り階段製造用治具を取り外す工程と、前記内側板及び前記外側板に前記踏板が仮付けされた箇所を接合する工程と、を備えたことを特徴とする回り階段の製造方法。
- 前記内側板に前記踏板を仮付けする前に、前記定盤に仮付けされた前記内側板を平面視して前記内側板の側縁の両端を結ぶ直線と前記側縁の前記型板の幅方向のずれを測定し、このずれを第一の設計基準値と比較して前記内側板の寸法をチェックする工程を備えたことを特徴とする請求項２記載の回り階段の製造方法。
- 前記内側板から前記回り階段製造用治具を取り外す前に、前記内側板及び前記外側板の各側縁の両端を頂点とする四角形の対角線の長さを第二の設計基準値と比較して前記外側板の寸法をチェックする工程を備えたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の回り階段の製造方法。
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