JP2013240845A - リーマ加工機、リーマ加工方法および蒸気タービンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良くかつ効率良くリーマ加工を行うことができるリーマ加工機を提供する。
【解決手段】実施の形態によるリーマ加工機１０は、加工機本体１１と、加工機本体１１から延び、先端部２０ａが、構造物１と被加工物２との間の空間４ａ、４ｂに挿入可能な一対のアーム２０と、被加工物２の下穴３と位置合わせを行う位置合わせ用ヘッド６０と、下穴３をリーマ加工する加工用ヘッド８０と、を備えている。アーム２０は、固定アーム３０と、固定アーム３０に対してその長手方向に移動自在な可動アーム４０と、可動アーム４０の先端部４０ａに設けられ、位置合わせ用ヘッド６０および加工用ヘッド８０のいずれかが取り付けられるヘッド取付部５５と、を有している。固定アーム３０の先端部３０ａに、被加工物側押圧部９１および構造物側押圧部９２を含み、固定アーム３０を被加工物２に保持する保持部９０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、リーマ加工機、リーマ加工方法、および、当該リーマ加工方法を含む蒸気タービンの製造方法に関する。

従来より、図１７に示すような蒸気タービン３００が知られている。このような蒸気タービン３００は、車室３０１と、車室３０１内に回転自在に設けられたタービンロータ３０２と、タービンロータ３０２に取り付けられた複数の動翼３０３と、を備えている。また、車室３０１には、動翼３０３と交互に配置された複数のノズル（静翼）３０４が取り付けられており、各動翼３０３は、対応するノズル３０４と共にタービン段落を構成している。複数のタービン段落のうち最も高圧側（上流側）のタービン段落は第１段落３０５といい、最も低圧側（下流側）のタービン段落は最終段落３０６という。

車室３０１には、図示しないボイラ等において生成された蒸気をタービン段落に供給する蒸気管３０７が連結されている。この蒸気管３０７により供給された蒸気は、第１段落３０５に入り、各タービン段落を通って最終段落３０６から抜けていくようになっている。この間、蒸気の膨張仕事を動翼３０３が受けて、タービンロータ３０２が回転する。このことにより、タービンロータ３０２に連結された発電機（図示せず）において発電が行われる。また、最終段落３０６から抜けた蒸気は、車室３０１外（例えば、図示しない復水器）に送られるようになっている。

このような蒸気タービン３００において、いわゆるアウトサイドダブテール構造の羽根固定構造を有するタービンロータ３０２と動翼３０３とが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、アウトサイドダブテール構造の動翼３０３の作製手順について、高圧側の第１段落３０５を例にとり、図１８を用いて説明する。なお、動翼３０３は、図１８に示すように、周方向に連設された複数の羽根３１３、３１６により構成されるものである。

図１８に示すように、タービンロータ３０２には、外周側に突出する略円板状のホイール３１１が一体に設けられている。ホイール３１１は、その外周部に設けられた植込部３１２を有している。この植込部３１２には、ホイール３１１の厚さ方向の両側に突出し、周方向に延びるホイール側フック３１２ａ〜３１２ｃが設けられている。

一方、各羽根３１３は、ホイール側フック３１２ａ〜３１２ｃとそれぞれ噛み合わされる（微少な隙間を持って嵌め合わされる）羽根側フック３１５ａ〜３１５ｃが内側に形成された植込部３１５を有している。なお、各羽根３１３は、その上端部（植込部３１５とは反対側の端部）に突設された一対のテノン３１８を有している。

また、ホイール３１１の植込部３１２の一部には、ホイール側フック３１２ａ〜３１２ｃが省略された切欠部３１４が形成されている。この切欠部３１４においてホイール３１１の半径方向外側から羽根３１３を一つずつ挿入できるようになっている。そして、切欠部３１４からホイール３１１の植込部３１２へ挿入された羽根３１３は、順次ホイール３１１の周方向に送られて行く。

このようにして、ホイール３１１の植込部３１２のうち、切欠部３１４を除く全ての部分に羽根３１３が挿入された後、図１９に示すように、切欠部３１４に対して止め羽根３１６が取り付けられる。この止め羽根３１６は、通常の羽根３１３の植込部３１５に代えて、内側の羽根側フック３１５ａ〜３１５ｃが省略された植込部３２５を有している。

また、止め羽根３１６の植込部３２５には、切欠部３１４の各ホイール側フック３１２ａ〜３１２ｃに対応する部分に、下穴３２６が設けられている。そして、止め羽根３１６が、ホイール３１１の切欠部３１４に挿入された後、下穴３２６がリーマ加工され、植込部３２５およびホイール３１１を貫通する貫通穴が形成される。その後、この形成された貫通穴に止めピン３１７が嵌入されて、切欠部３１４に対する止め羽根３１６の固定がなされる。

このようにして、蒸気タービン３００の運転中に加わる遠心力および法線力に抗して各羽根３１３、３１６がホイール３１１に取り付けられて保持され、動翼３０３が作製される。

また、図示しないが、止めピン３１７に対して周方向にずれた位置に、各羽根３１３、３１６の周方向の移動を防止するための止めキーが設けられている。この止めキーを貫通させるための貫通穴も、リーマ加工の対象となっている。

ところで、特許文献２に示されているようなリーマ加工機用テーブルが知られている。一般に、リーマ加工は、このようなリーマ加工機用テーブルのベッド上にワーク（被加工物）を取り付けて行われている。

特開２００６−９０３３３号公報 特公平６−８３９３９号公報

しかしながら、特許文献２に示すリーマ加工機用テーブルでは、図１９に示すような止め羽根に予め加工された下穴のリーマ加工を行うことは困難である。このため、このような下穴のリーマ加工は、ホイールの間の空間に、羽子板状のアームを挿入し、当該アームの先端部にリーマ加工を行うドリルを取り付けて行っていた。

一方、近年、タービン性能を向上させるために、羽根有効断面を広くすると共にノズルを薄くしてホイール間の空間が狭くなる傾向にある。このことにより、狭くなったホイール間の空間にアームを挿入するためにアームの厚さを薄くする場合があり、この場合、アームの剛性が低下し、リーマ加工時の反力に負けてアームが撓みやすくなる。このため、リーマ加工により形成された穴が、下穴に対して位置ずれして下穴が残る達磨穴が形成されたり、リーマ加工により形成された穴が傾斜したりして、リーマ加工の精度が低下するという問題がある。また、このように位置ずれしたり傾斜したりした場合には、追加加工を行って穴径を拡大させる場合があり、リーマ加工に多くの時間が費やされるという問題もある。

また、ホイール間の空間が狭くなることにより、ドリルと下穴との位置合わせが困難になり、リーマ加工の精度が低下する。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、精度良くかつ効率良くリーマ加工を行うことができるリーマ加工機、リーマ加工方法および蒸気タービンの製造方法を提供することを目的とする。

実施の形態によれば、一対の構造物の間に介在された被加工物に予め加工され、一方の構造物から他方の前記構造物に向かう方向に延びる下穴をリーマ加工するリーマ加工機において、加工機本体と、前記加工機本体から延びる一対のアームであって、一方の前記アームの先端部が、一方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入可能であると共に、他方の前記アームの先端部が、他方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入可能である、一対の前記アームと、前記被加工物の前記下穴と位置合わせを行う位置合わせ用ヘッドと、前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する加工用ヘッドと、を備え、前記アームは、固定アームと、前記固定アームに対して当該固定アームの長手方向に移動自在な可動アームと、前記可動アームの先端部に設けられ、前記位置合わせ用ヘッドおよび前記加工用ヘッドのいずれかが取り付けられるヘッド取付部と、を有し、前記固定アームの先端部に、当該固定アームを前記被加工物に保持する保持部が設けられ、前記保持部は、前記被加工物を押圧する被加工物側押圧部と、対応する前記構造物を押圧する構造物側押圧部と、を含んでいることを特徴とするリーマ加工機が提供される。

また、実施の形態によれば、一対の構造物の間に介在された被加工物に予め加工され、一方の構造物から他方の前記構造物に向かう方向に延びる下穴をリーマ加工するリーマ加工方法において、加工機本体から延びる一対のアームの各々が、固定アームと、前記固定アームに対して当該固定アームの長手方向に移動自在な可動アームと、前記可動アームの先端部に設けられたヘッド取付部と、を有し、前記ヘッド取付部に、前記被加工物の前記下穴と位置合わせされる位置合わせ用ヘッドを取り付ける工程と、一方の前記アームの先端部を、一方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入すると共に、他方の前記アームの先端部を、他方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入する工程と、前記位置合わせ用ヘッドを前記被加工物の前記下穴に位置合わせする工程と、前記固定アームの先端部に設けられた保持部の被加工物側押圧部により前記被加工物を押圧すると共に、前記保持部の構造物側押圧部により対応する前記構造部を押圧し、前記固定アームを前記被加工物に保持する工程と、少なくとも一方の前記位置合わせ用ヘッドを、前記構造物と前記被加工物との間の空間から引き出す工程と、引き出された前記位置合わせ用ヘッドを前記ヘッド取付部から取り外し、当該ヘッド取付部に、前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する加工用ヘッドを取り付ける工程と、前記加工用ヘッドが取り付けられた前記アームの先端部を、対応する前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入する工程と、前記加工用ヘッドにより前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する工程と、を備えたことを特徴とするリーマ加工方法が提供される。

さらに、実施の形態によれば、蒸気タービンの一対の構造物の間に介在された被加工物に予め加工され、一方の構造物から他方の前記構造物に向かう方向に延びる下穴をリーマ加工して、蒸気タービンを製造する蒸気タービン製造方法において、加工機本体から延びる一対のアームの各々が、固定アームと、前記固定アームに対して当該固定アームの長手方向に移動自在な可動アームと、前記可動アームの先端部に設けられたヘッド取付部と、を有し、前記ヘッド取付部に、前記被加工物の前記下穴と位置合わせされる位置合わせ用ヘッドを取り付ける工程と、一方の前記アームの先端部を、一方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入すると共に、他方の前記アームの先端部を、他方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入する工程と、前記位置合わせ用ヘッドを前記被加工物の前記下穴に位置合わせする工程と、前記固定アームの先端部に設けられた保持部の被加工物側押圧部により前記被加工物を押圧すると共に、前記保持部の構造物側押圧部により対応する前記構造部を押圧し、前記固定アームを前記被加工物に保持する工程と、少なくとも一方の前記位置合わせ用ヘッドを、前記構造物と前記被加工物との間の空間から引き出す工程と、引き出された前記位置合わせ用ヘッドを前記ヘッド取付部から取り外し、当該ヘッド取付部に、前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する加工用ヘッドを取り付ける工程と、前記加工用ヘッドが取り付けられた前記アームの先端部を、対応する前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入する工程と、前記加工用ヘッドにより前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する工程と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン製造方法が提供される。

図１は、第１の実施の形態における、位置合わせ用ヘッドが取り付けられたリーマ加工機の平面図である。 図２は、図１のリーマ加工機の正面図である。 図３は、図１のリーマ加工機における本体フレームとその周辺の断面構造を示す図である。 図４は、位置合わせ用ヘッドを示す図２のＡ−Ａ線断面図である。 図５（ａ）は、位置合わせ用ヘッドの嵌合部が下穴の一部に係合した状態を示す図である。図５（ｂ）は、嵌合部が下穴に嵌合した状態を示す図である。 図６は、図４、５に示す位置合わせ用ヘッドの油圧系統を示す断面図である。 図７は、加工用ヘッドが取り付けられた図１のリーマ加工機の一部を示す図である。 図８は、図７の正面図である。 図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。 図１０は、図２のＣ−Ｃ線断面図である。 図１１は、第１の実施の形態におけるリーマ加工方法、蒸気タービンの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１２は、図１１に示すリーマ加工方法、蒸気タービンの製造方法において形成される貫通穴を示す図である。 図１３は、図７の変形例を示す図である。 図１４は、第２の実施の形態におけるリーマ加工機を示す図である。 図１５は、第３の実施の形態における、台車に載せられたリーマ加工機を示す平面図である。 図１６は、図１５のリーマ加工機の正面図である。 図１７は、蒸気タービンの概略構成を示す図である。 図１８は、タービンロータのホイールへの各羽根の取付手順を示す破断斜視図である。 図１９は、タービンロータのホイールへの止め羽根の取付を示す破断斜視図である。

（第１の実施の形態）
図１乃至図１１を用いて、本発明の第１の実施の形態におけるリーマ加工機、リーマ加工方法および蒸気タービンの製造方法について説明する。

本実施の形態におけるリーマ加工機１０は、図１に示すように、一対の構造物１の間に介在された被加工物２に予め加工され、一方の構造物１から他方の構造物１に向かう方向に延びる下穴３をリーマ加工するために好適に用いることができる。より具体的には、本実施の形態によるリーマ加工機１０は、蒸気タービン３００（図１７参照）の最終段落３０６以外の段落における動翼３０３の止め羽根３１６に予め加工されていた下穴３をリーマ加工して、止め羽根３１６をホイール３１１に固定するための止めピン３１７が嵌入される貫通穴６（図１２参照）を形成するために用いることができる。この場合、構造物１および被加工物２は、蒸気タービン３００の各段落の動翼３０３とホイール３１１とにより主に構成される部分に相当する。また、被加工物２は、ホイール３１１に相当する第１被加工物部分２ａと、動翼３０３に相当する第２被加工物部分２ｂとにより構成されている。

図１に示すように、リーマ加工機１０は、本体フレーム（加工機本体）１０と、本体フレーム１１から延びる一対のアーム２０と、を備えている。一対のアーム２０のうちの一方のアーム２０の先端部２０ａは、一方の構造物１と被加工物２との間の空間４ａに挿入可能であると共に、他方のアーム２０の先端部２０ａは、他方の構造物１と被加工物２との間の空間４ｂに挿入可能となっている。なお、本体フレーム１１は、一方のアーム２０の下面から他方のアーム２０の下面に延びるように形成されている（図２、図３参照）。

図２に示すように、各アーム２０は、図１に示すｘ方向に延びる固定アーム３０と、固定アーム３０に対して当該固定アーム３０の長手方向（ｘ方向）に移動自在な可動アーム４０と、を有している。すなわち、固定アーム３０は、ｘ方向に延びる一対の固定アーム部材３１を含み、可動アーム４０は、固定アーム３０の内側に固定アーム部材３１の間に介在されるように設けられている。なお、可動アーム４０は、ｘ方向に延びる一対の可動アーム部材４１を含んでいる。

図３に示すように、可動アーム部材４１には、ｘ方向に延びる第１楔４２が設けられている。固定アーム部材３１には、対応する可動アーム部材４１の第１楔４２に係合する楔溝３２が設けられている。このようにして、可動アーム４０は、第１楔４２によって、ｘ方向に案内されて移動するようになっている。

可動アーム４０は、対応する固定アーム３０に取り付けられた交換用モータ（可動アーム駆動部）１００によって移動するようになっている。すなわち、固定アーム３０の上面に、駆動軸の軸線方向がｙ方向（ｘ方向に直交する上下方向）となるように交換用モータ１００が取り付けられており、当該交換用モータ１００に、例えばピニオンとラックとを含む歯車機構（図示せず）を介して可動アーム４０が連結されている。このようにして、交換用モータ１００が駆動されると、歯車機構を介して、可動アーム４０が後述する送りアーム５０およびヘッド取付部５５と共にｘ方向に移動する。このことにより、ヘッド取付部５５を構造物１と被加工物２との間の空間４ａ、４ｂに対して引き出したりまたは挿入したりすることができる。なお、交換用モータ１００は、各固定アーム３０に取り付けられており、各可動アーム４０は個別に移動可能になっている。

可動アーム４０の内側には、可動アーム部材４１の間に介在するように、送りアーム５０が設けられている。送りアーム５０は、固定アーム３０に対して可動アーム４０と共にｘ方向に移動自在であると共に、可動アーム４０に対して被加工物２に向かう方向（ｚ方向）にヘッド取付部５５と共に移動自在になっている。すなわち、各可動アーム部材４１には、ｚ方向に延び、送りアーム５０を案内する第２楔４３（図２参照）が設けられ、送りアーム５０には、この第２楔４３に係合する楔溝５２が設けられている。このようにして、送りアーム５０は、第２楔４３によって、ｚ方向に案内されて移動するようになっている。なお、送りアーム５０は、ｘ方向に延びる一対の送りアーム部材５１を含んでおり、各送りアーム部材５１は、先端部５０ａにおいて固定部材５３によって互いに固定されている。

送りアーム５０は、可動アーム４０と一体に移動する側壁４４に取り付けられた第１送り用モータ１１０によって移動するようになっている。すなわち、図３に示すように、可動アーム４０の側壁４４に、駆動軸の軸線方向がｚ方向となるように第１送り用モータ１１０が取り付けられ、当該第１送り用モータ１１０に、ｚ方向に延びる第１ねじ軸１１１が連結されている。一方、送りアーム５０には、第１ねじ軸１１１に螺合するねじ穴を有する第１ブロック（図示せず）が連結されている。このようにして、第１送り用モータ１１０が駆動されると、第１ねじ軸１１１が回転し、この第１ねじ軸１１１に螺合するねじ穴を有する第１ブロックが、第１ねじ軸１１１の軸線方向（ｚ方向）に移動する。このことにより、送りアーム５０は、ヘッド取付部５５と共にｚ方向に移動することができる。なお、第１送り用モータ１１０は、各可動アーム４０に取り付けられており、各可動アーム４０は個別に移動可能になっている。

各アーム２０は、全体として、本体フレーム１１に対してｚ方向に移動自在になっている。すなわち、固定アーム３０、可動アーム４０、送りアーム５０およびヘッド取付部５５は、本体フレーム１１に取り付けられた第２送り用モータ１２０によって、本体フレーム１１に対してｚ方向に一体に移動するようになっている。具体的には、図３に示すように、本体フレーム１１に、駆動軸の軸線方向がｚ方向となるように第２送り用モータ１２０が取り付けられ、当該第２送り用モータ１２０に、本体フレーム１１内に配置された、ｚ方向に延びる第２ねじ軸１２１が連結されている。一方、固定アーム３０には、第２ねじ軸１２１に螺合するねじ穴を有する第２ブロック１２２が連結されている。また、この第２ブロック１２２は、本体フレーム１１の内部に設けられた、ｚ方向に延びる第３楔１２によって、ｚ方向に案内されるようになっている。このようにして、第２送り用モータ１２０が駆動されると、第２ねじ軸１２１が回転し、この第２ねじ軸１２１に螺合するねじ穴を有する第２ブロック１２２が、第２ねじ軸１２１の軸線方向（ｚ方向）に移動する。このことにより、アーム２０は、全体としてｚ方向に移動することができる。なお、第２送り用モータ１２０は、本体フレーム１１に２つ設けられており、各アーム２０は個別に移動可能になっている。

可動アーム４０の先端部４０ａ、すなわち、送りアーム５０の先端部５０ａには、後述する位置合わせ用ヘッド６０および加工用ヘッド８０のいずれかが選択的に取り付けられるヘッド取付部５５が設けられている。このうち位置合わせ用ヘッド６０は、被加工物２の下穴３と位置合わせを行うためのものであり、加工用ヘッド８０は、被加工物２の下穴３をリーマ加工するためのものである。

図４に示すように、位置合わせ用ヘッド６０は、ヘッド本体６１と、ヘッド本体６１に設けられた嵌合部６２であって、ｚ方向に延び、被加工物２の下穴３に嵌合する嵌合部６２と、を有している。このうち嵌合部６２は、先細状に形成されると共に断面が円形状に形成されている。より具体的には、嵌合部６２の先端側部分における断面の直径は、下穴３の直径より小さくなっており、嵌合部６２の基端側部分（ヘッド本体６１側部分）における断面の直径は、下穴３の直径より大きくなっている。このようにして、嵌合部６２の先端側部分が、被加工物２の下穴３内に挿入され、嵌合部６２の基端側部分は、当該下穴３には挿入されないようになっている。このような嵌合部６２の形状は、例えば、図５に示すような円錐状とすることができるが、球状とすることもできる。

嵌合部６２は、位置合わせ用ヘッド６０を下穴３に位置合わせするためのものである。すなわち、図５（ａ）に示すように、嵌合部６２の先端側部分が被加工物２の下穴３内に挿入された際、下穴３の中心と嵌合部６２の中心とが位置ずれしている場合には、嵌合部６２は、下穴３の角部３ａの周方向の一部に接する。この状態で嵌合部６２が下穴３に向かって押し込まれると、嵌合部６２は、先細状かつ断面が円形状に形成されていることにより、その中心が下穴３の中心に円滑に強制されるように挿入されていく。このことにより、図５（ｂ）に示すように、嵌合部６２が下穴３の角部３ａの全周に係合して当該下穴３に嵌合し、位置合わせ用ヘッド６０を下穴３に位置合わせすることができる。この場合、位置出し用ヘッド６０は、ｘｙ平面にて微小に移動する。

嵌合部６２には、作動流体（好適には作動油）の圧力が作用され、嵌合部６２は、ヘッド本体６２から突出して被加工物２の下穴３に押圧されるようになっている。すなわち、嵌合部６２は、作動油の圧力が作用された場合に、収容されていたヘッド本体６１から突出して下穴３を押圧するようになっている。より具体的には、図６に示すように、ヘッド本体６１には、シリンダ７０が設けられており、当該シリンダ７０内を、嵌合部６２に連結されたピストン７１が摺動自在になっている。そして、シリンダ７０内において、ピストン７１の嵌合部６２の側に形成された第１ピストン室７２と、ピストン７１の嵌合部６２の側とは反対側に形成された第２ピストン室７３とが形成されている。第１ピストン室７２には、第１油圧配管７４を介して位置合わせ用流体駆動部７６が連結されている。この位置合わせ用流体駆動部７６には、第２油圧配管７５を介して第２ピストン室７３にも連結されている。そして、位置合わせ用流体駆動部７６は、後述する流体制御部１４０ａからの指令を受けて、第１ピストン室７２および第２ピストン室７３のいずれかに選択的に作動油の圧力をかけるようになっている。

第２油圧配管７５には、位置合わせ用流体駆動部７６によって嵌合部６２に作用する作動油の圧力を検出する圧力センサ（圧力検出部）７７が設けられている。すなわち、図５（ａ）に示すように、嵌合部６２の中心と下穴３の中心とが位置ずれしている場合には、嵌合部６２の中心が下穴３の中心に円滑に強制されるように、作動油の圧力を受けて嵌合部６２は下穴３内に押し込まれていく。この場合、嵌合部６２に作用する作動油の圧力（第２ピストン室７３内の作動油の圧力）は実質的には増大しない。しかしながら、図５（ｂ）に示すように、嵌合部６２の中心と下穴３の中心とが位置合わせされた場合には、嵌合部６２は、下穴３の角部３ａに全周にわたって接することから、嵌合部６２は、これ以上、下穴３内に押し込まれることはない。このことにより、嵌合部６２に作用する作動油の圧力が増大する。このようにして、嵌合部６２に作用する作動油の圧力が所定の圧力以上になった場合、嵌合部６２は下穴３に位置合わせされたとみなすことができる。圧力センサ７７は、このような嵌合部６２に作用する作動油の圧力を検出するためのものとなっている。なお、圧力センサ７７は、流体制御部１４０ａに接続されており、検出した圧力を流体制御部１４０ａに送信するようになっている。

このような嵌合部６２は、ヘッド取付部５５において所定の位置に配置されている。すなわち、図２に示すように、位置合わせ用ヘッド６０のヘッド本体６１が、送りアーム５０の固定部材５３に当接した状態で、一方の可動アーム部材４１に設けられたクランプ５６によって、可動アーム４０に固定されている。具体的には、図示しないクランプ用流体駆動部からクランプ５６に作動油の圧力を作用させることにより、クランプ５６が可動アーム部材４１からヘッド本体６１の側に突出し、ヘッド本体６１に設けられたクランプ溝６３に進出して係合する。このようにして、ヘッド本体６１が送りアーム５０に固定され、ヘッド本体６１が可動アーム部材４１に固定された状態において、嵌合部６２が、ｘ方向およびｙ方向において所定の位置に配置されている。

また、図４に示すように、ヘッド本体６１には、各送りアーム部材５１のｘ方向に延びる溝５７に係合する突起６４が設けられている。このことにより、ヘッド本体６１が、送りアーム部材５１に対してｚ方向に一体化されている。また、図２に示すように、ヘッド本体６１には、取っ手６５が設けられており、ヘッド交換時の作業性を向上させている。

図７に示すように、加工用ヘッド８０は、ヘッド本体８１と、ヘッド本体８１に設けられたドリル８２であって、ｚ方向に延び、被加工物２の下穴３をリーマ加工するドリル８２と、を有している。このドリル８２は、ヘッド本体８１に対して着脱自在になっており、所望の仕上径に応じて適切なドリル８２が選択されて取り付けられるようになっている。なお、図７においては、一方のアーム２０に、加工用ヘッド８０が取り付けられている例を示している。

ドリル８２は、加工用モータ１３０によって駆動されるようになっている。すなわち、図３および図８に示すように、可動アーム４０の側壁４４に、駆動軸の軸線方向がｚ方向となるように加工用モータ１３０が取り付けられ、当該駆動軸に厚みのある歯車１３３が連結されている。当該歯車１３３に、送りアーム５０内に連設された複数の歯車１３１ａを含む歯車群１３１を介して、ドリル８２が連結されている。このようにして、加工用モータ１３０の駆動力が、歯車群１３１を介してドリル８２に伝達されて、ドリル８２が回転するようになっている。なお、駆動軸に設けられた歯車１３３が厚く形成されているため、送りアーム５０がｚ方向に移動した場合であっても、歯車１３３と歯車群１３１との噛み合わせは維持される。

このようなドリル８２は、位置合わせ用ヘッド６０の嵌合部６２と同様にして、ヘッド取付部５５において所定の位置に配置されている。すなわち、図８に示すように、加工用ヘッド８０のヘッド本体８１が、送りアーム５０の固定部材５３に当接した状態で、一方の可動アーム部材４１に設けられたクランプ５６が、ヘッド本体８１に設けられたクランプ溝８３に進出して係合し、ヘッド本体８１が送りアーム５０に固定されている。そして、ヘッド本体８１が固定された状態において、ドリル８２が、ｘ方向およびｙ方向において、嵌合部６２に対応する所定の位置に配置されている。このことにより、ヘッド取付部５５に位置合わせ用ヘッド６０が取り付けられた場合の嵌合部６２の位置と、ヘッド取付部５５に加工用ヘッド８０が取り付けられた場合のドリル８２の位置とが、一致するようになっている。

また、図９に示すように、位置合わせ用ヘッド６０と同様にして、ヘッド本体８１には、各送りアーム部材５１のｘ方向に延びる溝５７に係合する突起８４が設けられている。このことにより、ヘッド本体８１が、送りアーム部材５１に対してｚ方向に一体化されている。また、図８に示すように、ヘッド本体８１には取っ手８５が設けられている。

図１および図２に示すように、各固定アーム３０の先端部３０ａに、当該固定アーム３０を被加工物２に保持する保持部９０が設けられている。各保持部９０は、被加工物２を押圧する第１油圧シリンダ（被加工物押圧部）９１と、対応する構造物１を押圧する第２油圧シリンダ（構造物押圧部）９２と、を含んでいる。具体的には、固定アーム３０の先端部３０ａの上面および下面にサポート部材９３がそれぞれ設けられ、各サポート部材９３に、第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２がそれぞれ取り付けられている。このうち、第１油圧シリンダ９１は、サポート部材９３の被加工物２の側に取り付けられ、第２油圧シリンダ９２は、サポート部材９３の構造物１の側に取り付けられている。なお第１油圧シリンダ９１は、被加工物２の第１被加工物部分２ａおよび第２被加工物部分２ｂが面一に形成されていれば、図１に示すように、第１被加工物部分２ａと第２被加工物部分２ｂとに跨がるように被加工物２を押圧してもよく、あるいは、第１被加工物部分２ａ、第２被加工物部分２ｂのいずれか一方を押圧するようにしてもよい。第２油圧シリンダ９２についても同様である。また、サポート部材９３は、固定アーム３０に設けられたガイドレール９４に沿って、ｘ方向に移動自在になっている。このことにより、被加工物２に対する第１油圧シリンダ９１の位置、および、構造物１に対する第２油圧シリンダ９２の位置を調整可能になっている。

第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２には、保持部用流体駆動部９５が連結されており、保持部用流体駆動部９５により作動油の圧力が作用されて、被加工物２および対応する構造物１を押圧するようになっている。すなわち、第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２は、作動油の圧力が作用された場合に、収容されていたサポート部材９３から突出して、構造物１または被加工物２を押圧するようになっている。保持部用流体駆動部９５には、バランスシリンダ（図示せず）を介して第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２が連結されており、第１油圧シリンダ９１による押圧力とこれに対応する第２油圧シリンダ９２による押圧力とが、略均一化されるようになっている。保持部用流体駆動部９５により第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２に作用する作動油の圧力は、位置合わせ用流体駆動部７６により嵌合部６２に作用する作動油の圧力より小さくなっていることが好ましい。このことにより、第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２により固定アーム３０を被加工物２に保持している間、被加工物２の下穴３への嵌合部６２の押圧力を高めることができ、位置合わせ用ヘッド６０と下穴３との位置合わせがずれることを防止できる。リーマ加工機１０の重量などの条件にもよるが、第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２に作用する作動油の圧力は、例えば、嵌合部６２に作用する作動油の圧力の３０％〜８０％とすることが好適である。

上述した各流体駆動部７６、９５および各モータ１００、１１０、１２０、１３０は、制御装置（ＰＬＣ、プログラマブルロジックコントローラ）１４０に接続されており、当該制御装置１４０は、各流体駆動部７６、９５および各モータ１００、１１０、１２０、１３０を制御するようになっている。とりわけ、制御装置１４０は、流体制御部１４０ａと加工制御部１４０ｂとを有し、流体制御部１４０ａは、主に、流体駆動部７６、９５を制御する。また、加工制御部１４０ｂは、主に、加工用ヘッド８０を駆動する加工用駆動機構としての第１送り用モータ１１０、第２送り用モータ１２０および加工用モータ１３０を制御する。

流体制御部１４０ａには、上述した圧力センサ７７が接続されており、当該流体制御部１４０ａは、圧力センサ７７により検出された位置合わせ用ヘッド６０の嵌合部６２に作用する作動油の圧力が所定の圧力以上となった場合に、第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２に作動流体を作用させるように、保持部用流体駆動部９５を制御する。上述したように、嵌合部６２に作用する作動油の圧力が所定の圧力以上になった場合、嵌合部６２は被加工物２の下穴３に位置合わせされたとみなすことができ、嵌合部６２が下穴３に位置合わせされた状態を確実に捕らえることがでる。

本実施の形態においては、リーマ加工時の加工条件を加工制御部１４０ｂにて自動的に設定して加工用ヘッド８０によるリーマ加工を制御するようになっている。すなわち、加工制御部１４０ｂには、被加工物２の下穴３へのリーマ加工のリーマ径および被加工物２の材質のうちの少なくとも一方（好適には両方）を含む設定条件を入力する入力部１４１が接続されている。このような入力部１４１としては、例えば、タッチパネルを用いることが好適である。そして、加工制御部１４０ｂは、設定条件に対応して加工用ヘッド８０の加工条件を予め設定して記憶しておき、入力部１４１に入力された設定条件に基づいて、対応する加工用ヘッド８０の加工条件を選定し、加工用駆動機構１１０、１２０、１３０を制御する。加工条件には、加工用ヘッド８０のドリル８２の回転速度、ドリル８２の送り速度などを含めることができる。すなわち、加工制御部１４０ｂは、設定条件に基づいて、ドリル８２の回転速度、ドリル８２の送り速度などを選定して、選定されたドリル８２の回転速度、ドリル８２の送り速度となるように第１送り用モータ１１０、第２送り用モータ１２０および加工用モータ１３０を制御する。

図２および図１０に示すように、本実施の形態においては、本体フレーム１１に倣い機構２００が設けられている。当該倣い機構２００は、位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３に位置合わせされた状態を維持するように本体フレーム１１およびアーム２０を倣わせるためのものである。図２に示すように、床面５に、本体フレーム１１が取り付けられる設置台１５０が設置され、当該設置台１５０と本体フレーム１１との間に倣い機構２００が介在されている。倣い機構２００は、後述する複数のバネ部材２１４、２２４、２３２、２４３を有しており、これらのバネ部材２１４、２２４、２３２、２４３が伸縮することによって本体フレーム１１およびアーム２０を倣わせるようになっている。すなわち、位置出し用ヘッド６０が下穴３に位置合わせされた際に位置出し用ヘッド６０が移動した場合、本体フレーム１１およびアーム２０は、倣い機構２００によって、設置台１５０に拘束されることを抑制して、位置出し用ヘッド６０の移動に追従する。このことにより、位置出し用ヘッド６０の位置合わせされた状態が維持される。本実施の形態においては、倣い機構２００は、第１水平移動機構２１０と、第２水平移動機構２２０と、上下機構２３０と、旋回機構２４０と、を有している。

第１水平移動機構２１０は、図１０に示すように、位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３に位置合わせされた状態を維持するように、本体フレーム１１およびアーム２０をｚ方向にて倣わせるためのものである。第１水平移動機構２１０は、設置台１５０上に固定されたｚ方向に延びる第１ガイドレール２１１と、設置台１５０上に固定された２つの第１駒部材２１２と、第１ガイドレール２１１に沿ってｚ方向に摺動自在な第１フレーム２１３と、を有している。このうち、第１フレーム２１３は、２つの第１駒部材２１２の間に配置されている。また、各第１駒部材２１２と第１フレーム２１３とは、ｚ方向に伸縮自在な第１バネ部材２１４によって連結されている。このことにより、本体フレーム１１と設置台１５０との間にｚ方向の力が作用しない場合、第１フレーム２１３は、２つの第１バネ部材２１４の付勢力によって第１ガイドレール２１１のｚ方向の略中央に配置されて、ｚ方向に中立な状態が維持されるようになっている。そして、本体フレーム１１と設置台１５０との間にｚ方向の力が作用した場合には、第１フレーム２１３は、設置台１５０に対して、第１バネ部材２１４の付勢力に抗してｚ方向に移動するようになっている。

第２水平移動機構２２０は、位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３に位置合わせされた状態を維持するように、本体フレーム１１およびアーム２０をｘ方向に倣わせるためのものである。第２水平移動機構２２０は、第１水平移動機構２１０の第１フレーム２１３上に固定されたｘ方向に延びる第２ガイドレール２２１と、第１フレーム２１３上に固定された２つの第２駒部材２２２と、第２ガイドレール２２１に沿ってｘ方向に摺動自在な第２フレーム２２３と、を有している。このうち、第２フレーム２２３は、２つの第２駒部材２２２の間に配置されている。また、各第２駒部材２２２と第２フレーム２２３とは、ｘ方向に伸縮自在な第２バネ部材２２４によって連結されている。このことにより、本体フレーム１１と設置台１５０との間にｘ方向の力が作用しない場合、第２フレーム２２３は、２つの第２バネ部材２２４の付勢力によって第２ガイドレール２２１のｘ方向の略中央に配置されて、ｘ方向に中立な状態が維持されるようになっている。そして、本体フレーム１１と設置台１５０との間にｘ方向の力が作用した場合には、第２フレーム２２３は、第１フレーム２１３に対して、第２バネ部材２２４の付勢力に抗してｘ方向に移動するようになっている。

上下機構２３０は、位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３に位置合わせされた状態を維持するように、本体フレーム１１およびアーム２０をｙ方向に倣わせるためのものである。図２および図１０に示すように、上下機構２３０は、第２水平移動機構２２０の第２フレーム２２３の上方に設けられ、当該第２フレーム２２３に対してｚ方向に移動（上下動）自在な第３フレーム２３１と、第２フレーム２２３と第３フレーム２３１とを連結し、ｚ方向に伸縮自在な第３バネ部材２３２と、を有している。また、第３バネ部材２３２の内側にガイドポスト２３３が設けられ、当該ガイドポスト２３３は、第２フレーム２２３または第３フレーム２３１に固定されている。このようにして、第３バネ部材２３２は、ガイドポスト２３３によってｚ方向に案内されて伸縮するようになっている。本体フレーム１１と設置台１５０との間にｚ方向の力が作用しない場合、本体フレーム１１等の重さにより第３バネ部材２３２が縮み、中立な状態が維持されるようになっている。そして、本体フレーム１１と設置台１５０との間にｚ方向の力が作用した場合には、第３フレーム２３１は、第２フレーム２２３に対して、第３バネ部材２３２の付勢力に抗してｚ方向に移動するようになっている。

旋回機構２４０は、位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３に位置合わせされた状態を維持するように、本体フレーム１１およびアーム２０を、ｘｚ平面における旋回方向（図１０に示すθ_１方向）に倣わせるためのものである。図２および図１０に示すように、旋回機構２４０は、上下機構２３０の第３フレーム２３１に固定された第４駒部材２４１と、第３フレーム２３１の上方に設けられ、当該第３フレーム２３１に対してθ_１方向に旋回自在な第４フレーム２４２と、を有している。第４駒部材２４１の両側に第４バネ部材２４３の一端が連結されており、各第４バネ部材２４３の他端は、第４フレーム２４２に連結されている。また、第３フレーム２３１と第４フレーム２４２との間には、クロスローラベアリング２４４が介在されており、第４フレーム２４２は、第３フレーム２３１に対してθ_１方向に滑らかに旋回可能になっている。本体フレーム１１と設置台１５０との間にθ_１方向の力が作用しない場合、第４フレーム２４２は、第４バネ部材２４３の付勢力によってθ_１方向に中立な位置に配置され、θ_１方向に中立な状態が維持されるようになっている。そして、本体フレーム１１と設置台１５０との間にθ_１方向の力が作用した場合には、第４フレーム２４２は、第３フレーム２３１に対して、第４バネ部材２４３の付勢力に抗してθ_１方向に移動するようになっている。

また、図２に示すように、倣い機構２００の第４フレーム２４２と本体フレーム１１との間には、回動機構２５０が設けられている。この回動機構２５０は、被加工物２の下穴３に対して、位置合わせ用ヘッド６０の嵌合部６２を大まかに位置合わせするためのものである。このような回動機構２５０は、例えば、第４フレーム２４２上に固定された、ｚ方向に延びる駆動軸を含む回動モータ２５１と、当該回動モータ２５１の駆動軸と本体フレーム１１とを連結する歯車機構（図示せず）と、により構成することができる。この場合、回動モータ２５１を駆動させることにより、位置合わせ用ヘッド６０が本体フレーム１１およびアーム２０と共にｘｙ平面にてθ_２方向に回動する。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について図１１を用いて説明する。

まず、アーム２０の先端部２０ａに設けられたヘッド取付部５５に、位置合わせ用ヘッド６０がそれぞれ取り付けられる（ステップＳ１）。この場合、まず、位置合わせ用ヘッド６０の突起６４が、対応する送りアーム部材５１の溝５７に係合し（図４参照）、位置合わせ用ヘッド６０が送りアーム５０の固定部材５３に当接する（図２参照）。続いて、クランプ５６が作動油の圧力を受けて、ヘッド本体６１に設けられたクランプ溝６３に進出して係合する。このことにより、ヘッド本体６１が送りアーム５０に固定され、位置合わせ用ヘッド６０のヘッド取付部５５への取付が完了する。

続いて、取り付けられた位置合わせ用ヘッド６０が、構造物１と被加工物２との間の空間４ａ、４ｂに挿入される（ステップＳ２）。すなわち、一方のアーム２０の先端部２０ａが、一方の構造物１と被加工物２との間の空間４ａに挿入されると共に、他方のアーム２０の先端部２０ａが、他方の構造物１と被加工物２との間の空間４ｂに挿入される。この場合、必要に応じて、アーム２０のｚ方向の位置が調整される。すなわち、第２送り用モータ１２０が駆動されて、アーム２０を全体としてｚ方向に移動させることにより、各アーム２０のｚ方向位置の調整を行うことができる。なお、この場合、倣い機構２００の第１水平移動機構２１０、第２水平移動機構２２０、上下機構２３０および旋回機構２４０は、バネ部材２１４、２２４、２３２、２４３の付勢力により、それぞれ中立な状態に維持されている。

次に、位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３に位置合わせされる（ステップＳ３）。この場合、まず、目視により、位置合わせ用ヘッド６０の嵌合部６２と下穴３との大まかな位置合わせが行われる。この際、交換用モータ１００を駆動することによって可動アーム４０を移動させて位置合わせ用ヘッド６０の嵌合部６２をｘ方向に移動させてもよく、あるいは、回動機構２５０の回動モータ２５１を駆動することにより、位置合わせ用ヘッド６０の嵌合部６２をｘｙ平面におけるθ_２方向に回動してもよい。続いて、位置合わせ用流体駆動部７６から第２油圧配管７５を介して第２ピストン室７３に作動油の圧力がかけられ、ピストン７１を介して嵌合部６２に作動油の圧力が作用する（図６参照）。このことにより、ヘッド本体６１内に収容されていた嵌合部６２は、下穴３に向かって進出して当該下穴３を押圧する。この際、嵌合部６２の中心と下穴３の中心とが位置ずれしている場合であっても、嵌合部６２が先細状かつ断面が円形状に形成されていることにより、嵌合部６２は下穴３の中心に円滑に強制されるように挿入されていく（図５参照）。このようにして、嵌合部６２は下穴３に嵌合し、位置合わせ用ヘッド６０の位置が微調整されて、位置合わせ用ヘッド６０が下穴３に位置合わせされる。

位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３と位置合わせされる際に嵌合部６２の中心と下穴３の中心との位置ずれが強制された場合、位置出し用ヘッド６０が微小に移動する。この場合、設置台１５０と本体フレーム１１との間に相対的な力が負荷される。しかしながら、このような場合においても、倣い機構２００の第１水平移動機構２１０、第２水平移動機構２２０、上下機構２３０および旋回機構２４０によって、負荷された力の方向に対応するバネ部材２１４、２２４、２３２、２３４が伸縮する。このことにより、本体フレーム１１および各アーム２０を下穴３に倣わして、位置合わせ用ヘッド６０が下穴３に位置合わせされた状態を維持することができる。

嵌合部６２の位置合わせが行われている間、流体制御部１４０ａは、圧力センサ７７により検出された嵌合部６２に作用する作動油の圧力が所定の圧力以上になったか否かを判断する。そして流体制御部１４０ａは、嵌合部６２に作用する作動油の圧力が所定の圧力以上になったと判断すると、保持部９０の第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２に作動流体の圧力を作用させるように、保持部用流体駆動部９５に指令を送る。この場合、上述したように、嵌合部６２は下穴３に位置合わせされたとみなすことができる。

位置合わせ用ヘッド６０と被加工物２の下穴３とが位置合わせされた後、各固定アーム３０の先端部３０ａに設けられた保持部９０により固定アーム３０が被加工物２に保持される（ステップＳ４）。すなわち、保持部９０の第１油圧シリンダ９１が、保持部用流体駆動部９５から作動油の圧力を受けて、サポート部材９３内に収容されていた油圧シリンダ９１、９２は、構造物１、被加工物２に向かって進出して被加工物２を押圧し、第２油圧シリンダ９２が、作動油の圧力を受けて対応する構造物１を押圧する。この際、嵌合部６２は作動油の圧力を受け続けて、下穴３に押圧されている。このことにより、第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２が、被加工物２、構造物１を押圧することによって、位置合わせ用ヘッド６０が下穴３から位置ずれすることを防止している。

固定アーム３０が被加工物２に保持された後、一方の位置合わせ用ヘッド６０が構造物１と被加工物２との間の空間（ここでは、４ｂとする）から引き出される（ステップＳ５）。この場合、まず、位置合わせ用流体駆動部７６から第１油圧配管７４を介して第１ピストン室７２に作動油の圧力が負荷される。このことにより、嵌合部６２は、下穴３から後退して、位置合わせ用ヘッド６０のヘッド本体６１内に収容される。続いて、対応する交換用モータ１００が駆動されて、可動アーム４０が、送りアーム５０およびヘッド取付部５５に取り付けられた位置合わせ用ヘッド６０と共に、ｘ方向に、本体フレーム１１に向かって移動する。このようにして、位置合わせ用ヘッド６０が、構造物１と被加工物２との間の空間４ｂから引き出される（図２参照）。

次に、引き出された位置合わせ用ヘッド６０がヘッド取付部５５から取り外されて、当該ヘッド取付部５５に加工用ヘッド８０が取り付けられる（ステップＳ６）。すなわち、位置出し用ヘッド６０が加工用ヘッド８０に交換される。

続いて、取り付けられた加工用ヘッド８０が、対応する構造物１と被加工物２との間の空間４ｂに挿入される（ステップＳ７、図７参照）。すなわち、加工用ヘッド８０が取り付けられたアーム２０の先端部２０ａが、対応する構造物１と被加工物２との間の空間４ｂに挿入される。この場合、対応する交換用モータ１００が駆動されて、可動アーム４０が、送りアーム５０およびヘッド取付部５５に取り付けられた加工用ヘッド８０と共に、ｘ方向に、構造物１と被加工物２との間の空間４ｂに向かって移動する。このことにより、加工用ヘッド８０が、構造物１と被加工物２との間の空間４ｂに挿入される。

次に、加工用ヘッド８０により被加工物２の下穴３がリーマ加工される（ステップＳ８）。この場合、まず、入力部１４１にて、下穴３へのリーマ加工のリーマ径および被加工物２の材質などの設定条件が入力される。入力された設定条件に基づいて、加工制御部１４０ｂは、加工用ヘッド８０のドリル８２の回転速度およびドリル８２の送り速度などを含む適切な加工条件を選定する。その後、選定された加工条件に基づいて、第１送り用モータ１１０、第２送り用モータ１２０および加工用モータ１３０に指令を送る。具体的には、まず、加工用モータ１３０が、所望の回転速度でドリル８２を回転させる。続いて、第１送り用モータ１１０が駆動されて、所望の送り速度で、送りアーム５０が加工用ヘッド８０と共にｚ方向に移動する。このことにより、下穴３がリーマ加工される。その後、例えば、下穴３が深い場合には、必要に応じて、第２送り用モータ１２０が駆動されて、所望の送り速度で、アーム２０が全体としてｚ方向に移動する。この場合、より一層深く下穴３をリーマ加工することができる。

このようなリーマ加工は、異なるリーマ径のドリル８２を用いて、複数回にわけて行われることが好ましい。すなわち、まず、リーマ径の比較的小さなドリル８２を用いて下穴３をリーマ加工すると共に、下穴が予め加工されていない被加工物２の第１被加工物部分２ａに通しで穴を加工し、図１２に示すように、第２被加工物部分２ｂに予め加工されていた２つの下穴３を貫通した貫通穴６を形成する。その後、形成された貫通穴６を、仕上げ用として比較的大きなリーマ径のドリル８２を用いてリーマ加工する。このことにより、貫通穴６の直径を、止めピン３１７（図１９参照）が嵌入可能な直径とすることができる。この場合、各ドリル８２によるリーマ加工において、上述した入力部１４１による設定条件の入力や各モータ１１０、１２０、１３０の駆動などの一連の動作が繰返される。

下穴３のリーマ加工が完了した後、第１送り用モータ１１０および／または第２送り用モータ１２０が駆動されて、送りアーム５０が可動アーム４０内の元の位置に戻る。その後、加工用モータ１３０を停止する。

続いて、保持部９０の第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２がサポート部材９３内に収容される。続いて、各アーム２０が対応する空間４ａ、４ｂから引き出される。このようにして、リーマ加工機１０が被加工物２から取り出される。

その後、リーマ加工された貫通穴６に止めピン３１７が嵌入されて、止め羽根３１６がホイール３１１に固定される。このようにして、タービンロータ３０２に羽根３１３、３１６が取り付けられて動翼３０３が作製され、蒸気タービン３００（図１７参照）が製造される。

このように本実施の形態によれば、位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３に位置合わせされた状態で、固定アーム３０の先端部３０ａに設けられた保持部９０の第１油圧シリンダ９１が被加工物２を押圧すると共に、第２油圧シリンダ９２が対応する構造物１を押圧する。このことにより、位置合わせ用ヘッド６０が下穴３に位置合わせされた状態で固定アーム３０を被加工物２に保持することができる。その後、可動アーム４０によって位置合わせ用ヘッド６０が構造物１と被加工物２との間の空間４ａ、４ｂから引き出され、ヘッド取付部５５から位置合わせ用ヘッド６０が取り外されると共に当該ヘッド取付部５５に加工用ヘッド８０が取り付けられる。ヘッド取付部５５に取り付けられた加工用ヘッド８０は、構造物１と被加工物２との間の空間４ａ、４ｂに挿入されて、下穴３がリーマ加工される。位置出し用ヘッド６０を加工用ヘッド８０に交換して下穴３のリーマ加工を行っている間、保持部９０によって固定アーム３０が被加工物２に保持されている。このことにより、位置合わせ用ヘッド６０によって下穴３と位置合わせされた状態を維持することができ、加工用ヘッド８０によるリーマ加工の精度を向上させることができる。また、このようにリーマ加工の精度を向上させているため、追加加工の実施を回避して、リーマ加工に費やされる時間が増大することを防止することができる。この結果、精度良くかつ効率良くリーマ加工を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、保持部９０の第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２は、位置出し用ヘッド６０と同様にアーム２０の先端部２０ａに設けられている。このことにより、アーム２０の剛性に関わることなく、下穴３と位置合わせされた状態を確実に維持することができ、リーマ加工の精度を向上させることができる。さらに、一方のアーム２０に設けられた第１油圧シリンダ９１と、他方のアーム２０に設けられた第１油圧シリンダ９１とによって、被加工物２を両側から挟持するように押圧することができる。このことにより、固定アーム２０を被加工物２に保持している間、被加工物２が変形することを防止でき、リーマ加工の精度を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、位置合わせ用ヘッド６０の嵌合部６２は、先細状に形成されると共に断面が円形状に形成されている。このことにより、嵌合部６２は、被加工物２の下穴３に向かって押し込まれると、下穴３の中心に円滑に強制されるように挿入することができる。このため、嵌合部６２を下穴３に嵌合させて、位置合わせ用ヘッド６０を下穴３に精度良く位置合わせすることができる。

また、本実施の形態によれば、位置合わせ用ヘッド６０が、嵌合部６２に作用する作動油の圧力を検出する圧力センサ７７を有し、流体制御部１４０ａが、圧力センサ７７により検出された嵌合部６２に作用する作動油の圧力が所定の圧力以上となった場合に、第１油圧シリンダ９１および第２油圧シリンダ９２に作動流体を作用させる。このことにより、嵌合部６２に作用する作動油の圧力が所定の圧力以上になった場合、嵌合部６２は被加工物２の下穴３に位置合わせされたとみなすことができる。このため、嵌合部６２が下穴３に位置合わせされた状態を確実に捕らえることができ、位置合わせ用ヘッド６０による位置合わせの精度を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、アーム２０は、可動アーム４０に対してヘッド取付部５５と共に被加工物２に向かうｚ方向に移動自在な送りアーム５０を有している。このことにより、加工用ヘッド８０を、ｚ方向、すなわち被加工物２の下穴３の長手方向に送ることができ、所望の深さまで下穴３のリーマ加工を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、アーム２０は、本体フレーム１１に対してｚ方向に移動自在になっている。このことにより、被加工物２の幅に応じて一対のアーム２０のｚ方向位置を調整することができ、リーマ加工機１０の汎用性を向上させることができる。また、アーム２０をｚ方向に移動させることにより、加工用ヘッド８０を被加工物２の下穴３の長手方向に送ることもできる。このことにより、例えば下穴３が深い場合、または下穴３を一方の側からリーマ加工する場合であっても、送りアーム５０を送ることとアーム２０全体を送ることにより、所望の深さまで下穴３をリーマ加工することができる。

また、本実施の形態によれば、本体フレーム１１と設置台１５０との間に倣い機構２００が介在されており、当該倣い機構２００は、バネ部材２１４、２２４、２３２、２４３を有し、バネ部材２１４、２２４、２３２、２４３を伸縮させることによって、本体フレーム１１およびアーム２０を、位置出し用ヘッド６０が位置合わせされた状態を維持するように倣わせることができる。このことにより、位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３に位置合わせされることにより本体フレーム１１と設置台１５０との間に力が作用した場合であっても、当該倣い機構２００によって、位置合わせ用ヘッド６０が下穴３に位置合わせされた状態を確実に維持することができる。このため、加工用ヘッド８０によるリーマ加工の精度を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、入力部１４１により入力された、被加工物２の下穴３へのリーマ加工のリーマ径および被加工物２の材質を含む設定条件に対応して、加工制御部１４０ｂにて、予め記憶されていたドリル８２の回転速度およびドリル８２の送り速度などを含む加工条件のうち適切な加工条件が選定されて、当該加工条件に基づいて各モータ１１０、１２０、１３０が駆動されて加工用ヘッド８０による下穴３のリーマ加工が行われる。このことにより、作業者の感覚に依存させることなく、リーマ加工の加工条件を適切に選定することができる。このため、リーマ加工の精度をより一層向上させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、図７に示すように、一対のアーム２０のうちの一方のアーム２０のヘッド取付部５５に加工用ヘッド８０が取り付けられて、被加工物２の下穴３が一方の側からリーマ加工される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図１３に示すように、下穴３のリーマ加工は、下穴３の両側から行うこともできる。このことにより、リーマ加工の加工時間を短縮することが可能となる。この場合、一方のドリル８２と他方のドリル８２とが互いに干渉しないように、例えば、一方のドリル８２の先端と他方のドリル８２の先端との距離が５ｍｍとなった後に一方のドリル８２の送りを停止して下穴３から引き出し、他方のドリル８２を連続的に送って加工を行うことが好ましい。このことにより、ドリル８２が互いに干渉することを防止できる。なお、両側からリーマ加工を行う場合においても、仕上げとなる最終のリーマ加工は、一方のアーム２０の加工用ヘッド８０から行うことが好ましい。このことにより、リーマ加工の精度を向上させることができる。

（第２の実施の形態）
次に、図１４を用いて、本発明の第２の実施の形態におけるリーマ加工機、リーマ加工方法および蒸気タービンの製造方法について説明する。

図１４に示す第２の実施の形態においては、倣い機構が、吊下フレームと、吊下フレームから本体フレームを吊下げるロープと、を有している点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図１２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１４において、図１乃至図１２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１４に示すように、床面５に、本体フレーム１１が吊り下げられる門型の吊下フレーム２６０が設置され、吊下フレーム２６０と本体フレーム１１との間に本実施の形態による倣い機構２００が介在されている。すなわち、本実施の形態による倣い機構２００は、吊下フレーム２６０と本体フレーム１１とを連結し、吊下フレーム２６０から本体フレーム１１を吊下げるロープ２６１を有している。より具体的には、可動アーム４０と加工用モータ１３０とを連結するモータ連結フレーム１３２の上面に、吊り具２６２が設けられ、ロープ２６１は、吊下フレーム２６０と吊り具２６２とを連結している。このようにして、ロープ２６１は、固定アーム３０を介して本体フレーム１１に連結されている。このようなロープ２６１としては、本体フレーム１１およびアーム２０を吊り下げ可能な程度の強度を有し、本体フレーム１１およびアーム２０を倣わせることができれば特に限定されるものではないが、例えば、繊維状のロープ、または、金属ワイヤ状のロープなどを好適に用いることができる。また、ロープ２６１は、バランサ２６３を介して吊下フレーム２６０に連結されている。バランサ２６３としては、本体フレーム１１、アーム２０などの吊下げ物の重量に応じて適切な性能を有していればよい。

このように本実施の形態によれば、本体フレーム１１がロープ２６１によって吊り下げられている。このことにより、位置合わせ用ヘッド６０が被加工物２の下穴３に位置合わせされた状態を維持して、本体フレーム１１および各アーム２０を下穴３に倣わすことができる。このため、加工用ヘッド８０によるリーマ加工の精度を向上させることができる

（第３の実施の形態）
次に、図１５および図１６を用いて、本発明の第３の実施の形態におけるリーマ加工機、リーマ加工方法および蒸気タービンの製造方法について説明する。

図１５および図１６に示す第３の実施の形態においては、リーマ加工機が台車に載置されて移動し、被加工物の下穴との大まかな位置合わせを行うために、位置合わせ用ヘッドがレーザ光発振部を有している点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図１２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１５および図１６において、図１乃至図１２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１５および図１６に示すように、リーマ加工機１０は、台車２７５に載置されている。そして、本実施の形態におけるリーマ加工機１０の各位置合わせ用ヘッド６０は、被加工物２の下穴３にレーザ光２７０ａ、２７０ｂを発振して照射するレーザ光発振部２７０と、下穴３に照射されたレーザ光２７０ａ、２７０ｂを撮像して画像を形成する監視カメラ２７１（撮像部）と、を有している。このうち、レーザ光発振部２７０は、十字状に形成される互いに垂直な２つの帯状のレーザ光２７０ａ、２７０ｂを発振するようになっている。また、レーザ光発振部２７０は、下穴３にレーザ光２７０ａ、２７０ｂを照射可能であれば、その取付位置は限られることはないが、嵌合部６２に近接してヘッド本体６１に取り付けられていることが好ましい。

監視カメラ２７１には、当該監視カメラ２７１により形成された画像を表示するモニター２７２（表示部）が接続されている。このモニター２７２には、画面上に十字マーク２７３が貼り付けられており、この十字マーク２７３の中心は被加工物２の下穴３の中心に一致するように予め設定されている。なお、モニター２７２は、図１５に示すように、制御装置１４０と一体に設けられていてもよく、あるいは、図示しないが別体に設けられていてもよい。

このように本実施の形態によれば、位置合わせ用ヘッド６０のレーザ光発振部２７０から発振された十字状のレーザ光２７０ａ、２７０ｂが、被加工物２の下穴３に向けて照射され、被加工物２に照射されたレーザ光２７０ａ、２７０ｂが監視カメラ２７１によって撮像されて、その画像がモニター２７２に表示される。このことにより、モニター２７２に表示された十字状のレーザ光２７０ａ、２７０ｂが、モニター２７２の画面に貼り付けられた十字マーク２７３に一致するように位置出し用ヘッド６０の位置を調整することにより、位置合わせ用ヘッド６０と下穴３とを大まかに位置合わせすることができる。この際、台車２７５を移動させることにより位置出し用ヘッド６０の位置を調整することができ、または、交換用モータ１００、回動モータ２５１を駆動させることにより位置出し用ヘッド６０の位置を調整することができる。その後、位置合わせ用ヘッド６０の嵌合部６２を下穴３に嵌合させることにより、位置合わせ用ヘッド６０の位置が微調整されて位置合わせ用ヘッド６０と下穴３とが位置合わせされる。このことにより、位置合わせ用ヘッド６０と下穴３との位置合わせの精度を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、構造物１と被加工物２との間の空間４ａ、４ｂが狭いなどによって目視による位置合わせ用ヘッド６０と被加工物２の下穴３との位置合わせが困難な場合であっても、上述したようにレーザ光２７０ａ、２７０ｂを下穴３に照射してモニター２７２にて確認することができる。このことにより、位置合わせ用ヘッド６０と下穴３との位置合わせを効率良く行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明によるリーマ加工機、リーマ加工方法および蒸気タービンの製造方法は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、上述した本実施の形態においては、蒸気タービンの動翼の止め羽根に予め加工されていた下穴をリーマ加工して、止め羽根をホイールに固定するための止めピンが嵌入される貫通穴を形成するために用いられる例について説明した。しかしながら、本発明によるリーマ加工機、リーマ加工方法は、上述した止めピン用の貫通穴を形成するために用いられる場合に限られることはなく、リーマ加工の対象となる下穴が予め加工されている被加工物が、一対の構造物の間に介在されている場合に、好適に用いることができる。

１ 構造物
２ 被加工物
３ 下穴
４ａ、４ｂ 空間
１０ リーマ加工機
１１ 本体フレーム
２０ アーム
２０ａ 先端部
３０ 固定アーム
３０ａ 先端部
４０ 可動アーム
４０ａ 先端部
５０ 送りアーム
５０ａ 先端部
５５ ヘッド取付部
６０ 位置合わせ用ヘッド
６２ 嵌合部
７６ 位置合わせ用流体駆動部
７７ 圧力センサ
８０ 加工用ヘッド
９０ 保持部
９１ 第１油圧シリンダ
９２ 第２油圧シリンダ
９５ 保持部用流体駆動部
１００ 交換用モータ
１１０ 第１送り用モータ
１２０ 第２送り用モータ
１３０ 加工用モータ
１４０ 制御装置
１４０ａ 流体制御部
１４０ｂ 加工制御部
１４１ 入力部
１５０ 設置台
２００ 倣い機構
２１４ 第１バネ部材
２２４ 第２バネ部材
２３２ 第３バネ部材
２４３ 第４バネ部材
２６０ 吊下フレーム
２６１ ロープ
２７０ レーザ光発振部
２７０ａ、２７０ｂ レーザ光
２７１ 監視カメラ
２７２ モニター
２７５ 台車

Claims (16)

1. 一対の構造物の間に介在された被加工物に予め加工され、一方の構造物から他方の前記構造物に向かう方向に延びる下穴をリーマ加工するリーマ加工機において、
   加工機本体と、
   前記加工機本体から延びる一対のアームであって、一方の前記アームの先端部が、一方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入可能であると共に、他方の前記アームの先端部が、他方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入可能である、一対の前記アームと、
   前記被加工物の前記下穴と位置合わせを行う位置合わせ用ヘッドと、
   前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する加工用ヘッドと、を備え、
   前記アームは、固定アームと、前記固定アームに対して当該固定アームの長手方向に移動自在な可動アームと、前記可動アームの先端部に設けられ、前記位置合わせ用ヘッドおよび前記加工用ヘッドのいずれかが取り付けられるヘッド取付部と、を有し、
   前記固定アームの先端部に、当該固定アームを前記被加工物に保持する保持部が設けられ、
   前記保持部は、前記被加工物を押圧する被加工物側押圧部と、対応する前記構造物を押圧する構造物側押圧部と、を含んでいることを特徴とするリーマ加工機。
2. 前記被加工物側押圧部および前記構造物側押圧部に作動流体の圧力を作用させて、前記被加工物側押圧部および前記構造物側押圧部を、対応する前記構造物および前記被加工物にそれぞれ押圧する保持部用流体駆動部を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のリーマ加工機。
3. 前記位置合わせ用ヘッドは、前記被加工物の前記下穴に嵌合する嵌合部を有し、
   前記嵌合部は、先細状に形成されると共に断面が円形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のリーマ加工機。
4. 前記位置合わせ用ヘッドの前記嵌合部に作動流体の圧力を作用させて、当該嵌合部を前記被加工物の前記下穴に押圧する位置合わせ用流体駆動部を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載のリーマ加工機。
5. 前記保持部用流体駆動部により前記被加工物側押圧部および前記構造物側押圧部に作用する作動流体の圧力は、前記位置合わせ用流体駆動部により前記嵌合部に作用する作動流体の圧力より小さいことを特徴とする請求項４に記載のリーマ加工機。
6. 前記保持部用流体駆動部を制御する流体制御部を更に備え、
   前記位置合わせ用ヘッドは、前記位置合わせ用流体駆動部によって前記嵌合部に作用する作動流体の圧力を検出する圧力検出部を有し、
   前記流体制御部は、前記圧力検出部により検出された圧力が所定の圧力以上になった場合、前記被加工物側押圧部および前記構造物側押圧部に作動流体を作用させるように、前記保持部用流体駆動部を制御することを特徴とする請求項４または５に記載のリーマ加工機。
7. 少なくとも一方の前記アームは、前記固定アームに対して前記可動アームと共に移動自在な送りアームを有し、
   前記送りアームは、当該可動アームに対して前記被加工物に向かう方向に前記ヘッド取付部と共に移動自在であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のリーマ加工機。
8. 前記アームは、前記加工機本体に対して前記被加工物に向かう方向に移動自在であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のリーマ加工機。
9. 前記位置合わせ用ヘッドが前記被加工物の前記下穴に位置合わせされた状態を維持するように前記加工機本体および前記アームを倣わせる倣い機構を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のリーマ加工機。
10. 前記加工機本体が取り付けられる設置台を更に備え、
    前記倣い機構は、前記設置台と前記加工機本体との間に介在されていることを特徴とする請求項９に記載のリーマ加工機。
11. 前記倣い機構は、伸縮することによって前記位置合わせ用ヘッドを倣わせるバネ部材を有していることを特徴とする請求項１０に記載のリーマ加工機。
12. 前記加工機本体が吊り下げられる吊下フレームを更に備え、
    前記倣い機構は、前記吊下フレームと前記加工機本体とを連結し、前記吊下フレームから前記加工機本体を吊り下げるロープを有していることを特徴とする請求項９に記載のリーマ加工機。
13. 前記位置合わせ用ヘッドは、前記被加工物の前記下穴にレーザ光を発振して照射するレーザ光発振部と、前記被加工物の前記下穴に照射されたレーザ光を撮像して画像を形成する撮像部と、を有し、
    前記撮像部に、当該撮像部により形成された画像を表示する表示部が接続されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のリーマ加工機。
14. 前記加工用ヘッドを駆動する加工用駆動機構と、
    前記被加工物の前記下穴へのリーマ加工の仕上径および当該被加工物の材質のうちの少なくとも一方を含む設定条件を入力する入力部と、
    前記入力部に接続され、前記加工用ヘッドの加工条件を選定して前記加工用駆動機構を制御する加工制御部と、を更に備え、
    前記加工制御部は、前記設定条件に対応して前記加工用ヘッドの加工条件を予め設定して記憶しておき、前記入力部に入力された設定条件に基づいて、対応する前記加工用ヘッドの加工条件を選定することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のリーマ加工機。
15. 一対の構造物の間に介在された被加工物に予め加工され、一方の構造物から他方の前記構造物に向かう方向に延びる下穴をリーマ加工するリーマ加工方法において、
    加工機本体から延びる一対のアームの各々が、固定アームと、前記固定アームに対して当該固定アームの長手方向に移動自在な可動アームと、前記可動アームの先端部に設けられたヘッド取付部と、を有し、前記ヘッド取付部に、前記被加工物の前記下穴と位置合わせされる位置合わせ用ヘッドを取り付ける工程と、
    一方の前記アームの先端部を、一方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入すると共に、他方の前記アームの先端部を、他方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入する工程と、
    前記位置合わせ用ヘッドを前記被加工物の前記下穴に位置合わせする工程と、
    前記固定アームの先端部に設けられた保持部の被加工物側押圧部により前記被加工物を押圧すると共に、前記保持部の構造物側押圧部により対応する前記構造部を押圧し、前記固定アームを前記被加工物に保持する工程と、
    少なくとも一方の前記位置合わせ用ヘッドを、前記構造物と前記被加工物との間の空間から引き出す工程と、
    引き出された前記位置合わせ用ヘッドを前記ヘッド取付部から取り外し、当該ヘッド取付部に、前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する加工用ヘッドを取り付ける工程と、
    前記加工用ヘッドが取り付けられた前記アームの先端部を、対応する前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入する工程と、
    前記加工用ヘッドにより前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する工程と、を備えたことを特徴とするリーマ加工方法。
16. 蒸気タービンの一対の構造物の間に介在された被加工物に予め加工され、一方の構造物から他方の前記構造物に向かう方向に延びる下穴をリーマ加工して、蒸気タービンを製造する蒸気タービン製造方法において、
    加工機本体から延びる一対のアームの各々が、固定アームと、前記固定アームに対して当該固定アームの長手方向に移動自在な可動アームと、前記可動アームの先端部に設けられたヘッド取付部と、を有し、前記ヘッド取付部に、前記被加工物の前記下穴と位置合わせされる位置合わせ用ヘッドを取り付ける工程と、
    一方の前記アームの先端部を、一方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入すると共に、他方の前記アームの先端部を、他方の前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入する工程と、
    前記位置合わせ用ヘッドを前記被加工物の前記下穴に位置合わせする工程と、
    前記固定アームの先端部に設けられた保持部の被加工物側押圧部により前記被加工物を押圧すると共に、前記保持部の構造物側押圧部により対応する前記構造部を押圧し、前記固定アームを前記被加工物に保持する工程と、
    少なくとも一方の前記位置合わせ用ヘッドを、前記構造物と前記被加工物との間の空間から引き出す工程と、
    引き出された前記位置合わせ用ヘッドを前記ヘッド取付部から取り外し、当該ヘッド取付部に、前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する加工用ヘッドを取り付ける工程と、
    前記加工用ヘッドが取り付けられた前記アームの先端部を、対応する前記構造物と前記被加工物との間の空間に挿入する工程と、
    前記加工用ヘッドにより前記被加工物の前記下穴をリーマ加工する工程と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン製造方法。

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