JP2012041620A - 鋼構造物の合わせ面の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】老朽更新等によって、鋼構造物と鋼構造物を組み合わせて鋼構造物設備を構築する場合に、現地で鋼構造物の合わせ面の加工を行うに際して、その合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）を短時間に手間をかけずに的確に算出することができる、鋼構造物の合わせ面の加工方法を提供する。
【解決手段】それぞれの合わせ面上に複数の測定点を設定し、測定点の３次元的座標位置が得られる３次元レーザ計測装置を用いて、前記複数の測定点の３次元座標位置を測定し、得られた全測定点の３次元座標位置データより仮想基準面を作成し、特定の合わせ面を基準にして、残りの合わせ面の前記仮想基準面に対する寸法精度（高さ、傾き）を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼構造物の合わせ面の加工方法に関するものである。

老朽更新等によって、現地で鋼構造物と鋼構造物を組み合わせて鋼構造物設備を構築する場合、それぞれの鋼構造物における複数の組み合わせ面（合わせ面）の寸法精度（高さ、傾き）を算出し、算出した寸法精度に基づいて合わせ面の加工量を決定し、その加工量で合わせ面の加工を行ってから組み合わせる必要がある。

従来行われている、鋼構造物（特に、大型鋼構造物）の現地での合わせ面の加工方法では、複数の合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）を算出する際に、まず鋼構造物全体の傾きを水平器ジャイロセンサー搭載のレベル測定器等で測定し、ある合わせ面を基準にピアノ線張りやレーザ照射で他の合わせ面のレベルを確認して、マイクロメーター等で寸法を測定することによって、他の合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）を算出する方法が行われている。

なお、人手で容易に持てる小物部材については、レーザでその平面度合いを調べて、平面加工精度を向上させているが（例えば、特許文献１、２参照）、人間の背丈を越えるような大型鋼構造物について適用した例は見られず、上記のような人手作業に頼っている。

特開２０１０−０５４３９９号公報 特開２０００−０９７６６６号公報

しかし、上記のような、鋼構造物の合わせ面の加工方法（合わせ面の寸法精度の算出方法）では、大変な労力と時間がかかることや、ヒューマンエラー等により測定誤差が発生し、たびたび、合わせ面の加工がスムーズにいかずに、現地で鋼構造物同士を実際に組み合わせた後に、再度取り外して合わせ面を加工し直す作業が発生し、工事計画どおりに作業が進まず、補修あるいは建設する鋼構造物設備の操業に支障をきたすという問題があった。また、昨今の増産要請に対応するための工事の工程短縮に目途が立たなかった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、老朽更新等によって、鋼構造物と鋼構造物を組み合わせて鋼構造物設備を構築する場合に、現地で鋼構造物の合わせ面の加工を行うに際して、その合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）を短時間に手間をかけずに的確に算出することができる、鋼構造物の合わせ面の加工方法を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］第１の鋼構造物と第２の鋼構造物を組み合わせて鋼構造物設備を構築するために、その合わせ面の加工を行うに際して、
先ず、第１の鋼構造物における複数の合わせ面について、それぞれの合わせ面上に複数の測定点を設定し、測定点の３次元的座標位置が得られる３次元レーザ計測装置を用いて、前記複数の測定点の３次元座標位置を測定し、得られた全測定点の３次元座標位置データより仮想基準面を作成し、特定の合わせ面を基準にして、残りの合わせ面の前記仮想基準面に対する寸法精度を算出し、
次に、第２の鋼構造物における複数の合わせ面についても、上記と同様にして、仮想基準面を作成し、特定の合わせ面を基準にして、残りの合わせ面の前記仮想基準面に対する寸法精度を算出し、
算出された第１の鋼構造物の合わせ面の寸法精度と第２の鋼構造物の合わせ面の寸法精度に基づいて、これら寸法精度の偏差を解消するよう合わせ面の加工量を決定することを特徴とする鋼構造物の合わせ面の加工方法。

［２］前記合わせ面上の複数の測定点は、４点以上であることを特徴とする前記［１］に記載の鋼構造物の合わせ面の加工方法。

［３］いずれか一方の鋼構造物の合わせ面のみを加工することを特徴とする前記［１］または［２］に記載の鋼構造物の合わせ面の加工方法。

本発明においては、鋼構造物の複数の合わせ面の３次元座標位置を測定し、得られた３次元座標位置データより仮想基準面を作成し、ある合わせ面を基準にして、残り合わせ面の仮想基準面に対する寸法精度（高さ、傾き）を算出するようにしたので、鋼構造物全体の水平レベルに影響されることなく、合わせ面の寸法精度を短時間に手間をかけずに的確に把握することができる。その結果、合わせ面加工のやり直しがなくなり、工程短縮化が図られるようになった。

本発明の実施例における転炉更新時の合わせ面の寸法精度の算出方法を説明する平面図である。 本発明の実施例における合わせ面上の測定点を示す図である。 本発明の実施例におけるトラニオンリング側の合わせ面の寸法精度の算出結果を示す図である。 本発明の実施例における転炉炉体側の合わせ面の寸法精度の算出結果を示す図である。

本発明においては、老朽更新等によって、現地で第１の鋼構造物と第２の鋼構造物を組み合わせて鋼構造物設備を構築する場合に、それぞれの鋼構造物における複数の合わせ面（３面以上）の寸法精度（高さ、傾き）を算出するに際して、３次元レーザ計測装置が有している、各合わせ面に共通した測定上の基準座標を設定する機能を活用して、合わせ面上の全測定点の３次元座標位置データより仮想基準面を作成するようにしている。これによって、各合わせ面の個々の傾きや高さの影響を殆んど受けずに仮想基準面の作成が可能となる。

なお、仮想基準面を作成する際には、各測定点から平面におろした垂線の距離の合計が最小になるような平面を仮想基準面とする。

次に、ある合わせ面の測定点を基準（ゼロベース）とすることで、残りの合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）を精度良く把握できるようになる。

そして、このような手法を用いることによって、合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）の算出精度が向上するとともに、合わせ面の寸法精度を算出する際の計測解析時間が大幅に短縮できるようになる。

ちなみに、上記において、各合わせ面の測定点の３次元座標位置データを用いて各合わせ面ごとに仮想基準面を作成し、その各合わせ面ごとの仮想基準面より全体の仮想基準面を作成する手法も考えられるが、その手法では誤差が大きくなる。

そして、それぞれの合わせ面の寸法精度から、第１の鋼構造物の仮想基準面と第２の鋼構造物の仮想基準面を重ねた際の、第１の鋼構造物と第２の鋼構造物の対応する合わせ面との間の寸法偏差（寸法不一致量）が分かるので、その寸法偏差（寸法不一致量）を解消するように、合わせ面の加工量を定める。その際に、いずれか一方の鋼構造物の合わせ面のみを加工するようにすることが作業効率の面から好適である。

なお、本発明では、各合わせ面の測定点数を４点以上とすることが好ましい。これによって、局所的な凸凹の影響による合わせ面の傾きのバラツキを最小限に抑えることができ、仮想基準面の精度アップに繋がる。

このようにして、本発明においては、老朽更新等によって、現地で鋼構造物の合わせ面の加工を行うに際して、その合わせ面の寸法精度を短時間に手間をかけずに的確に算出することができる。その結果、合わせ面加工のやり直しがなくなり、工程短縮化が図られるようになる。

本発明の実施例を図面に基づいて述べる。

この実施例は、転炉炉体更新時に、既設のトラニオンリングに新作の転炉炉体を設置して（組み合わせて）転炉設備を構築する際に、本発明を適用したものである。

図１はこの実施例におけるトラニオンリング１０を示す平面図である。図１に示すように、このトラニオンリング１０は、合わせ面（設置面）として、第１の合わせ面（駆動側で反出鋼側）１１と、第２の合わせ面（駆動側で出鋼側）１２と、第３の合わせ面（反駆動側で反出鋼側）１３と、第４の合わせ面（反駆動側で出鋼側）１４とを有している。なお、図１中の１５はコッターである。

そして、トラニオンリング１０に設定した基準点（ここでは、６点）１９を基準にして、適切な位置に３次元レーザ計測装置２０を設置し、上述した本発明の手順によって現地にて測定・解析して、それぞれの合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）を算出した。

図２は、それぞれの合わせ面１１〜１４に設定した測定点の配置を示すものであり、ここでは、それぞれ９点の測定点を設定している。

なお、ここでは、第１の合わせ面１１を基準にして、他の合わせ面１２〜１４の寸法精度（高さ、傾き）を算出した。

図３は、そのトラニオンリング側の合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）を示すものであり、図３（ａ）は第２の合わせ面（駆動側で出鋼側）の寸法精度、図３（ｂ）は第４の合わせ面（反駆動側で出鋼側）の寸法精度を示している。

一方、新作の転炉炉体（図示せず）についても、上記と同様にして、対応する合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）を算出した。

図４は、その炉体側の合わせ面の寸法精度（高さ、傾き）を示すものであり、図４（ａ）は第２の合わせ面（駆動側で出鋼側）の寸法精度、図４（ｂ）は第４の合わせ面（反駆動側で出鋼側）の寸法精度を示している。

この結果、トラニオンリング側の合わせ面の高さは、図３（ａ）に示すように、第２の合わせ面（駆動側で出鋼側）が外側から内側に向かって０．２ｍｍ／７００ｍｍの低下の傾向が見られ、図３（ｂ）に示すように、第４の合わせ面（反駆動側で出鋼側）が外側から内側に向かって０．１ｍｍ／７００ｍｍの低下の傾向が見られた。

一方、炉体の合わせ面の高さは、図４（ａ）に示すように、第２の合わせ面（駆動側で出鋼側）がほぼ水平であるのに対し、図４（ｂ）に示すように、第４の合わせ面（反駆動側で出鋼側）が外側から内側に向かって１．３ｍｍ／７００ｍｍの低下の傾向が見られた。

そして、これらの寸法精度のデータに基づいて、トラニオンリング側の合わせ面の加工量を算出して、トラニオンリング側の合わせ面の加工を実施した。

なお、トラニオンリング側の合わせ面の加工を実施した後、前記の基準点１９を基準にして、再度３次元レーザ計測装置２０を設置し、その合わせ面の加工精度を確認した。

その後、トラニオンリングに転炉炉体を組み合わせたところ、再加工は発生せず、一回で組み合わせに成功するという良好な結果が得られた。

なお、この実施例では、転炉の炉体更新事例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、大径配管を更新する際に、経年劣化により変形したフランジ部の合わせ面とそれに接続する新しいフランジ部の合わせ面とを一致させるために、予め、変形したフランジ部の合わせ面の寸法精度を測定して、新しいフランジ部の製作に反映させるような事例にも適用することができる。

また、一次ミル系のミルハウジングスパンとロールチョックスパンなどにも、本発明を適用することができる。

本発明は、各種の設備や装置の合わせ面の加工に利用することが可能である。

１０ トラニオンリング
１１ 第１の合わせ面（駆動側で反出鋼側）
１２ 第２の合わせ面（駆動側で出鋼側）
１３ 第３の合わせ面（反駆動側で反出鋼側）
１４ 第４の合わせ面（反駆動側で出鋼側）
１５ コッター
１９ 基準点
２０ ３次元レーザ計測装置

Claims (3)

1. 第１の鋼構造物と第２の鋼構造物を組み合わせて鋼構造物設備を構築するために、その合わせ面の加工を行うに際して、
   先ず、第１の鋼構造物における複数の合わせ面について、それぞれの合わせ面上に複数の測定点を設定し、測定点の３次元的座標位置が得られる３次元レーザ計測装置を用いて、前記複数の測定点の３次元座標位置を測定し、得られた全測定点の３次元座標位置データより仮想基準面を作成し、特定の合わせ面を基準にして、残りの合わせ面の前記仮想基準面に対する寸法精度を算出し、
   次に、第２の鋼構造物における複数の合わせ面についても、上記と同様にして、仮想基準面を作成し、特定の合わせ面を基準にして、残りの合わせ面の前記仮想基準面に対する寸法精度を算出し、
   算出された第１の鋼構造物の合わせ面の寸法精度と第２の鋼構造物の合わせ面の寸法精度に基づいて、これら寸法精度の偏差を解消するよう合わせ面の加工量を決定することを特徴とする鋼構造物の合わせ面の加工方法。
2. 前記合わせ面上の複数の測定点は、４点以上であることを特徴とする請求項１に記載の鋼構造物の合わせ面の加工方法。
3. いずれか一方の鋼構造物の合わせ面のみを加工することを特徴とする請求項１または２に記載の鋼構造物の合わせ面の加工方法。

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