JP2014097556A - 取付加工機および加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素且つ軽量で、据え付けおよび撤去が容易であり、汎用性が高く、大型の加工対象物を高い工作精度で切削加工できるようにする。
【解決手段】取付加工機１は、４本の辺部材５Ｘ，５Ｙが分解組み立て可能で、対向する２本の辺部材５Ｘの長手方向はＸ軸方向へ延在し、もう一方の対向する２本の辺部材５Ｙの長手方向はＹ軸方向へ延在し、４本の辺部材５Ｘ，５Ｙの各端部に設けられた垂直キーにより各辺部材５Ｘ、５Ｙの延在方向を維持して組み立てられて矩形の枠状を呈し、加工対象物に据え付けが可能な固定フレーム体５と、この固定フレーム体５のＹ軸方向に延び、Ｘ軸方向に沿って相対移動可能に取り付けられる可動フレーム体１１と、この可動フレーム体１１に、Ｙ軸方向に沿って相対移動可能に取り付けられ、Ｘ軸方向とＹ軸方向により形成される面方向に対して直交するＺ軸方向に加工工具を送ることができる加工機３とを具備してなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶や、大型構造物の壁面等、一般の切削機械を用いることができない大型の加工対象物、特に工場内での加工が不可能な、高所で足掛かりの無い大型な加工対象物等への加工を可能にした取付加工機および加工方法に関するものである。

大型タンクや圧力隔壁等、または船舶の船殻等に設けられるマンホール（ハッチ）および艤装部品を取り付ける開口部等の座面を平坦に切削する切削装置として、例えば特許文献１に開示されている座面加工機が知られている。
これは、円形の開口部の座面を囲む環状の受台を据え付け、この受台に取り付けられた刃物台を受台の円周方向に移動させながら座面を平坦に切削するように構成されている。

実開平２−１５２０１号公報

上記の座面加工機は、例えば円形をしたマンホールの座面を切削することに特化したものであり、刃物台の軌跡が円形に限定されているために、他の形状の加工対象物を自由に切削加工することができず、しかも、マンホールの径に合わせて、それぞれ専用の直径の受台を用意しなければならないため、汎用性に欠けるものである。

その上、座面加工機の受台の直径が、加工しようとする開口部よりも大きくなければならず、これに加えて、切削加工時の反力により受台が変形して加工精度が低下することを防止するべく、受台を高剛性に、即ち厚肉且つ一体構造物として形成する必要があるため、受台だけでもかなりの高重量となり、その着脱作業が困難である。
特に、加工しようとする開口部が急角度な壁面状であったりすると、大型のクレーン設備と多数の作業者を動員して据え付けおよび撤去作業を行う必要が生じ、作業が困難で危険性も伴っていた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡素且つ軽量で、据え付けおよび撤去が容易であり、汎用性が高く、大型の加工対象物を高い工作精度で加工することができる取付加工機および加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係る取付加工機は、４本の辺部材が分解組み立て可能に、且つ対向する２本の辺部材の長手方向は第１方向へ延在し、もう一方の対向する２本の辺部材の長手方向は前記第１方向と直交する第２方向へ延在し、前記４本の辺部材の各端部に設けられた直角維持手段により前記各辺部材の延在方向を維持しながら組み立てられて矩形の枠状を呈し、加工対象物に据え付けが可能な固定フレーム体と、前記固定フレーム体に対し、前記第２方向に延び、且つ前記第１方向に沿って相対移動可能に取り付けられる可動フレーム体と、前記可動フレーム体に対し、前記第２方向に沿って相対移動可能に取り付けられるとともに、前記第１方向と前記第２方向により形成される面方向に対して直交する第３方向に加工工具を送り移動することができる加工機と、を具備してなり、前記加工工具は、前記固定フレーム体に対する前記可動フレーム体の前記第１方向への相対移動と、前記可動フレーム体に対する前記加工機の前記第２方向への相対移動と、前記固定フレーム体の前記面方向に対して直交する前記第３方向への送り移動と、により、前記固定フレーム体の矩形形状の内側領域を３次元方向に移動して前記加工対象物に対して加工を行うことを特徴とする。

上記構成によれば、取付加工機を構成する最も大きな部品である固定フレーム体が４本の辺部材に分解・組立可能であるため、加工対象物の間近まで各々の辺部材を運搬し、現場で組み立てて固定フレーム体することが可能であるため、加工対象物までの交通や運搬の手段に制約がない。

しかも、固定フレーム体のサイズを大きくすれば、大型の加工対象物を加工することができ、且つ加工機の移動軌跡が円形等に限定されないため、加工対象物の形状も問わず、高い汎用性を発揮することができる。また、水平方向から垂直方向まで、設置角度を問わずに据え付け可能なため、工作の自由度を高めることができる。
なお、固定フレーム体のサイズを大きくすることで、基本的な部品構成を変えずに加工面積を拡張することが可能であるため、加工対象物の大きさに合せて固定フレーム体を選択することができ、さらに高い汎用性を発揮することができる。

また、本発明に係る取付加工機は、上記構成において、前記固定フレーム体は、所定の間隔で配置された複数の取付ブラケットを介して前記加工対象物に据え付けられ、前記取付ブラケットは、前記固定フレーム体と前記加工対象物との間の間隔寸法を微調整できる間隔寸法調整部を備えていることを特徴とする。

上記構成によれば、固定フレーム体を加工対象物に据え付けてから、複数の取付ブラケットの間隔寸法調整部を個別に調整することにより、固定フレーム体の、加工対象物の加工予定面に対する平面度および直線度を出すことができる。したがって、加工対象物の据え付け面の精度に影響されることなく、固定フレーム体の精度、即ち加工対象物の加工精度を高めることができる。

しかも、上記のように固定フレーム体を加工対象物に据え付けてから固定フレーム体の平面度および直線度を出す取付工法を実現できるため、固定フレーム体を構成する４本の辺部材の組立精度を多少低下させても問題がない。このため、４本の辺部材を現場にて矩形の形状に組立てた後、速やかに加工対象物へ取付けることが可能で、運搬、据え付け、撤去に掛かる時間を短縮することができる。

また、本発明に係る取付加工機は、上記構成において、前記加工対象物に複数の溶接ピースが溶接され、前記溶接ピースに前記取付ブラケットがボルト止めされ、前記取付ブラケットに前記固定フレーム体がボルト止めされることを特徴とする。

上記構成によれば、加工対象物に溶接された複数の溶接ピースに取付ブラケットを介して固定フレーム体がボルト止めされるため、加工対象物に対する固定フレーム体の据え付け剛性を高めることができる。これにより、加工精度を高めることができる。複数の溶接ピースは、小形、軽量に製作できるため、その溶接作業を容易にし、固定フレーム体の据え付け撤去作業性を向上させることができる。

また、本発明に係る取付加工機は、上記構成において、前記固定フレーム体の完成形状と近似した形状をなし、前記固定フレーム体よりも軽量なモックアップを備え、前記モックアップは、前記取付ブラケットを介して前記溶接ピースを前記加工対象物の適正な位置に溶接するための溶接ピース位置決め穴を備えていることを特徴とする。

上記構成によれば、モックアップの溶接ピース位置決め穴に取り付けられた複数の取付ブラケットに溶接ピースを固定し、これらの溶接ピースを加工対象物に対して一斉に接触させ、そのまま溶接することができる。このため、各溶接ピースを個別に位置決めして溶接するよりも格段に速く溶接作業を行うことができ、ひいては固定フレーム体の据え付け作業性を向上させることができる。
モックアップは、各溶接ピースを上記方法にて位置決めできればよく、格別高い精度は要求されないため、軽量且つ安価に形成することができ、再利用可能なため、運搬が容易で経済的である。

また、本発明に係る取付加工機は、上記構成において、前記複数の取付ブラケットの間のスパンにおいて、前記固定フレーム体と前記加工対象物との間に、前記加工時における前記固定フレーム体の振動を抑制するスタビライザが弾装されることを特徴とする。

上記構成によれば、固定フレーム体を加工対象物に固定する複数の取付ブラケットの間のスパンが長くて加工時の振動に共振し易い場合であっても、当該スパンにおける共振がスタビライザの弾装によって抑制されるので、共振に起因する加工不良や加工精度の低下を防止することができる。

また、本発明に係る取付加工機は、上記構成において、前記固定フレーム体の、前記可動フレーム体が移動可能に取り付けられる対向する平行な２本の辺部材に、それぞれラックギヤを長手方向に配設する一方、前記可動フレーム体の両端部に、前記ラックギヤに噛合するピニオンギヤと、このピニオンギヤを軸支するギヤ軸支部とを設け、さらに、前記可動フレーム体の中間部に駆動用モータと、この駆動用モータの駆動力を前記ギヤ軸支部に等速で分配する駆動力分配部とを設置し、前記駆動力分配部と前記ギヤ軸支部との間を接続して駆動力を前記ピニオンギヤに伝達する駆動力伝達部を、前記可動フレーム体の内部の長手方向に沿って配設したことを特徴とする。

上記構成によれば、駆動用モータの駆動力が、可動フレーム体の両端部に設けられた各ピニオンギヤに等速で分配され、各ピニオンギヤが固定フレーム体の対向する２本の辺部材に配設されたラックギヤに沿って同じ方向に転動する。このため、可動フレーム体の両端部が、それぞれ固定フレーム体の対向する２本の辺部材の長手方向に沿って同じタイミングで移動する。したがって、可動フレーム体が固定フレーム体の辺部材に対して傾斜する（かじる）心配がない。しかも、駆動用モータが１基で済むため、簡素且つ軽量で信頼性の高い構造により、可動フレーム体の傾斜を防止してスムーズな加工を可能にし、高い工作精度を得ることができる。

また、本発明に係る取付加工機は、上記構成において、この取付加工機が高所、且つ縦壁状の加工対象物に据え付けられる場合において、前記固定フレーム体の下辺に、作業員が立つことのできる足場が設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、作業員用の足場を別途設置する必要がないため、取付加工機の設置に関わる作業が容易になるとともに、足場を別体に設置する場合に比べて部品点数を削減することができる。さらに、取付加工機の位置に対して最も好適な位置に足場を設置できるため、加工時における作業員の作業性を良好にすることができる。

また、本発明に係る取付加工機は、上記構成において、前記足場は、前記加工機が前記加工対象物を切削加工した時に発生する切屑を受け止める形状であることを特徴とする。

上記構成によれば、例えば取付加工機を急角度な壁面状の加工対象物の高所に据え付けて切削加工を行う場合に、切屑が下方に落下することを防止し、下方に居る作業員の安全性を確保することができる。さらに、船舶上での切削加工時に、油分を含む切屑が海面に落下することを防止し、海洋環境の保全に貢献することができる。

また、本発明に係る加工方法は、上記構成の取付加工機を用いて加工対象物を加工するものであって、前記４本の辺部材と、前記可動フレーム体と、前記加工機とを、各々単体で前記加工対象物付近まで運搬し、これらを互いに組み立てて前記取付加工機を組み立てる取付加工機組立工程と、組み立てた前記取付加工機を前記加工対象物に据え付ける取付加工機据付工程と、前記加工機による加工を行う加工工程と、を備えてなることを特徴とする。

上記の加工方法によれば、取付加工機を構成する最も大きな部品である固定フレーム体を、分解された４本の辺部材の単体状態で、その各々を加工対象物付近に運搬してから組み立てることができる。このため、取付加工機の設置や撤去作業を容易にすることができる。そして、固定フレーム体のサイズを大きくすれば大型の加工対象物を切削できるため、汎用性の高い切削方法とすることができる。

また、本発明に係る加工方法は、上記の加工方法において、前記取付加工機据付工程の後段階で、前記固定フレーム体と前記加工対象物との間に介装される複数の取付ブラケットの間隔寸法調整部を個別に調整することにより、前記加工対象物に対する前記固定フレーム体の平面度を調整する平面度調整工程を、さらに備えていることを特徴とする。

上記の加工方法によれば、取付加工機を加工対象物に据え付けてから、複数の取付ブラケットの間隔寸法調整部を個別に調整することにより、固定フレーム体の平面度および直線度を出すことができる。したがって、加工対象物の据え付け面の精度に影響されることなく、固定フレーム体の精度、即ち加工対象物の加工精度を高めることができる。

また、本発明に係る加工方法は、上記の加工方法において、前記取付加工機据付工程の前段階で、前記固定フレーム体の完成形状と近似した形状をなし、前記固定フレーム体よりも軽量なモックアップに取付ブラケットを介して複数の溶接ピースを仮止めする溶接ピース仮止め工程と、前記モックアップを前記加工対象物にあてがい、前記複数の溶接ピースを前記加工対象物に溶接し、ボルトで取付ブラケットを溶接ピースに完全に固定する溶接ピース溶接工程と、前記加工対象物に溶接された前記溶接ピースおよび取付ブラケットを残してモックアップを取外すモックアップ取り外し工程と、をさらに備え、前記取付加工機据付工程においては、組み立てが完了した前記取付加工機を、前記取付ブラケットと前記溶接ピースとを介して前記加工対象物に据え付けることを特徴とする。

上記の加工方法によれば、モックアップを用いて複数の溶接ピースを加工対象物に対して一斉に位置決めし、そのまま溶接できるため、位置決め作業および溶接作業を迅速化して、固定フレーム体の据え付け作業性を向上させることができる。モックアップは、固定フレーム体のような強度を要求されないため、軽量に形成して運搬を容易にすることができ、安価で繰り返し使用可能であるため、経済的である。

以上のように、本発明によれば、取付加工機を構成する最も大きな部品である固定フレーム体が分解・組立可能であるため、その運搬および据え付け・撤去が容易であり、汎用性が高く、大型の加工対象物を高い工作精度で切削することができる。

本発明の実施形態に係る取付加工機の正面図である。 図１のII矢視による取付加工機の側面図である。 図１のIII矢視による取付加工機の平面図である。 可動フレーム体を拡大した正面図である。 図４のV-V線に沿う縦断面図である。 図５のVI部拡大図である。 図４のVII-VII線に沿う縦断面図である。 図４のVIII-VIII線に沿う横断面図である。 図２のIX部拡大図である。 図９のX矢視図である。 図３のXI部拡大図である。 図１１のXII-XII線に沿う縦断面図である。 図１２のXIII矢視図である。 足場の取着状況を示す取付加工機の側面図である。 （Ａ）は溶接ピースおよび取付ブラケットの仮止め工程、（Ｂ）は溶接ピース溶接工程を示すモックアップの側面図である。 本発明の実施形態に係る溶接方法の各工程をフローチャートで示す図である。

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る取付加工機１の正面図であり、図２は側面図、図３は平面図である。
この取付加工機１は、例えば図２に示す船舶の船殻Ｖに大型の艤装部品を取り付けるための、壁面に設ける四角形の開口部Ｏの座面Ｗをミルユニット３（加工機）により平坦に切削するためのものであるが、研削やドリル穴あけ加工等、他の用途に適用してもよく、用途は特に限定されない。以下、船殻Ｖが加工対象物であるとして説明する。

取付加工機１は、矩形の枠状を呈する固定フレーム体５を主体にしている。この固定フレーム体５は、所定の間隔で配置された複数の取付ブラケット６を介して、開口部Ｏの座面Ｗを囲むように船殻Ｖに据え付けられる。固定フレーム体５の大きさは、例えば長手方向が５９００ｍｍ、短手方向が３５００ｍｍである。以下の説明および各図では、長手方向（横方向）をＸ軸方向（第１方向）、短手方向（縦方向）をＹ軸方向（第２方向）、そして固定フレーム体５の面方向に対して直交する方向（図１で紙面に直交する方向）をＺ軸方向（第３方向）と定義する。

固定フレーム体５は、４本の辺部材から構成されている。
即ち、Ｘ軸方向に延びる上下一対のＸ軸フレーム５Ｘと、Ｙ軸方向に延びる左右一対のＹ軸フレーム５Ｙとが、それぞれ各々の端部連結部分で、垂直キー８（直角維持手段：図３参照）を用いて、Ｘ軸フレーム５ＸとＹ軸フレーム５Ｙ間にガタ付きを生じることなく相互に容易に垂直となるように組み合わされ、複数本のボルト、ナット９により強固に連結されて分解・組立が可能となっている。

Ｘ軸フレーム５ＸとＹ軸フレーム５Ｙは、それぞれ鋼板によって角柱状、もしくはＨ断面型、チャンネル断面型の柱状に構成されている。垂直キー８とボルト・ナット９を用いてＸ軸フレーム５ＸとＹ軸フレーム５Ｙとを連結することにより、船上等の屋外でも確実に固定フレーム体５を組み立てることができる。

図４および図５にも示すように、固定フレーム体５の上下のＸ軸フレーム５Ｘに、Ｙ軸方向に延びる可動フレーム体１１が支持され、可動フレーム体１１はＸ軸方向にスライド自在となっている。図６等に示すように、可動フレーム体１１は、Ｘ軸フレーム５Ｘ、Ｙ軸フレーム５Ｙと同様に鋼板によって函状且つ柱状に構成されている。

上下のＸ軸フレーム５Ｘの前面には、それぞれ走行用レール１３が上下に２本ずつ敷設されている（図２、図４、図６参照）。また、上側のＸ軸フレーム５Ｘの上縁と、下側のＸ軸フレーム５Ｘの下縁には、それぞれラックギヤ１４がＸ軸方向に沿って設置されている。図６および図４示すように、各Ｘ軸フレーム５Ｘの走行用レール１３には、リニアベアリング１５を介して平板状のＸ移動台１６が取り付けられ、走行用レール１３に沿って摺動自在となっている。そして、この上下のＸ移動台１６に、可動フレーム体１１の上下両端がボルト１７で固定されている。このボルト１７を取り外せば可動フレーム体１１を固定フレーム体５から分離することができる。

図７、図８に示すように、中空状の可動フレーム体１１の内部には、可動フレーム体１１を走行用レール１３に沿って（Ｘ軸方向に）移動させるＸ軸駆動装置２０が内蔵されている。このＸ軸駆動装置２０は、可動フレーム体１１の両端部に設置されたベベルギヤユニット２１（ギヤ軸支部）と、このベベルギヤユニット２１に軸支されてＸ軸フレーム５Ｘのラックギヤ１４に噛合するピニオンギヤ２２と、可動フレーム体１１の中間部に設置されたＸ軸駆動モータ２３および減速機２４（駆動力分配部）と、動力伝達軸２５（駆動力伝達部）とを備えて構成されている。

減速機２４は可動フレーム体１１の内部に固定され、この減速機２４にＸ軸駆動モータ２３が固定されている。Ｘ軸駆動モータ２３は例えばサーボモータであり、その回転軸（非図示）がＺ軸方向に延びて減速機２４に軸通している。なお、Ｘ軸駆動モータ２３は可動フレーム体１１の外部に突出してメンテナンスが容易になっている。また、動力伝達軸２５は可動フレーム体１１の内部の長手方向に沿って配設され、減速機２４と上下のベベルギヤユニット２１との間を接続している。

Ｘ軸駆動モータ２３が起動すると、その駆動力が減速機２４によって所定の減速比で減速され、動力伝達軸２５を介してベベルギヤユニット２１およびピニオンギヤ２２に伝達される。これにより、上下のピニオンギヤ２２が互いに異なる回転方向に回転し、Ｘ軸フレーム５Ｘのラックギヤ１４に沿って同じ方向に転動する。このため、可動フレーム体１１の両端部が、上下のＸ軸フレーム５Ｘの長手方向に沿って同じタイミングで移動する。なお、図１に示すように、上側のＸ軸フレーム５Ｘの上面にはフレキシブルケーブル２６が配設されており、可動フレーム体１１の位置に拘わらず、図示しない電源からＸ軸駆動モータ２３に電力が供給されるようになっている。また、Ｘ軸駆動装置２０はラック／ピニオン方式に拘ることなく、ボールネジ方式、プーリー／ベルト方式、滑車／ワイヤー方式など他方法でもよい。

このようなＸ軸駆動装置２０としたことにより、可動フレーム体１１が固定フレーム体５のＹ軸フレーム５Ｙに対して傾斜する（かじる）心配がない。しかも、駆動用モータが１基で済むため、簡素且つ軽量で信頼性の高い構造により、可動フレーム体１１の傾斜を防止してスムーズな加工を可能にし、高い工作精度を得ることができる。

図１、図４、図５、図８に示すように、可動フレーム体１１には、先述のミルユニット３（加工機）がＹ軸方向とＺ軸方向に摺動自在に取り付けられている。なお、ミルユニット３の代わりに研削ユニットやドリルユニット等、他の種類の加工機を取り付けてもよい。ミルユニット３は、Ｚ軸方向に沿う切削軸２８を有し、この切削軸２８の一端（船殻Ｖ側の端部）に回転カッタ２９（加工工具）が取り付けられ、他端にドリブンプーリ３０が取り付けられている。

ミルユニット３には切削用モータ３１が搭載されており、この切削用モータ３１の主軸に取り付けたドライブプーリ３２と、切削軸のドリブンプーリ３０との間に駆動ベルト３３が巻装されている。切削用モータ３１が起動すると、主軸の回転が所定の減速比で減速されて切削軸２８を回転させ、回転カッタ２９を駆動する。回転カッタ２９は、ミルユニット３の側面に設けられた送りハンドル３４を回転させることによってＺ軸方向に所要量の送り量を与えるように移動することができる。なお、送りハンドル３４の代わりに、あるいは送りハンドル３４と共に、ハンドル３４を駆動回転させる自動送り装置を設けてもよい。

図８に示すように、可動フレーム体１１の側面には、２本の走行用レール３８がＹ軸方向に沿って敷設されている。これらの走行用レール３８には、リニアベアリング３９を介して平板状のＹ移動台４０が取り付けられ、走行用レール３８に沿って摺動自在となっている。そして、このＹ移動台４０にミルユニット３が複数のボルト４１で固定されている。これらのボルト４１を取り外せばミルユニット３を可動フレーム体１１から分離することができるが、通常は可動フレーム体１１と組み合わされた状態で運搬される。

図１、図４、図５、図８に示すように、可動フレーム体１１の近傍には、ミルユニット３を可動フレーム体１１の走行用レール３８に沿って（Ｙ軸方向に）移動させるＹ軸駆動装置４４が設置されている。このＹ軸駆動装置４４は、可動フレーム体１１の両端部に設置された軸受部４５と、これらの軸受部４５に軸支されてＹ軸方向に沿う送りネジ軸４６と、この送りネジ軸４６を回転させるＹ軸駆動モータ４７と、Ｙ移動台４０に固定されたボールネジ機構４８とを備えて構成されている。ボールネジ機構４８には送りネジ軸４６が貫通している。このようなＹ軸駆動装置４４のボールネジ方式は、Ｘ軸駆動装置２０のラック／ピニオン方式と比較し、駆動装置の重量を低減できるとともに、重力方向となる垂直方向（Ｙ軸方向）を移動する際の位置決め精度が確保できる。

Ｙ軸駆動モータ４７が起動すると、送りネジ軸４６が回転してボールネジ機構４８とミルユニット３がＹ軸方向に移動する。なお、図１、図４、図５に示すように、可動フレーム体１１の、ミルユニット３側の側面にはフレキシブルケーブル４９が配設されており、ミルユニット３の位置に拘わらず、図示しない電源から切削用モータ４７に電力が供給されるようになっている。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向へは別途に図示しないティーチング装置により、可動範囲と送り速度を制御して駆動させる。

ミルユニット３の回転カッタ２９は、固定フレーム体５に対する可動フレーム体１１の相対移動（Ｘ軸方向への移動）と、可動フレーム体１１に対するミルユニット３の相対移動（Ｙ軸方向への移動）と、回転カッタ２９自体のＺ軸方向への送りとにより、固定フレーム体５の矩形形状の内側領域を３次元方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の３方向）に移動して船殻Ｖに対して切削加工を行うことができる（図５参照）。

このため、加工対象物である船殻Ｖ（図２参照）の表面形状や、開口部Ｏおよびその座面Ｗの形状による制約を受けることなく、自由に切削加工することができる。特に、平坦な切削加工のみならず、段差を形成する加工や、穴を開けるような加工にも対応することができる。

この取付加工機１を加工対象物である船殻Ｖに取り付ける時には、まず、図２、図９、図１０に示すように、船殻Ｖに複数の溶接ピース５２が溶接される。これらの溶接ピース５２は、例えば長方形の鋼板からなる小片であり、その面方向が船殻Ｖの表面に対して直角になるように溶接される。上側の溶接ピース５２には縦に２つのボルト穴が形成され、下側の溶接ピース５２には縦に３つのボルト穴が形成されている。なお、この溶接時には後述するモックアップ８５および取付ブラケット６を使って位置決めしながら溶接が行われる。

そして、これらの溶接ピース５２に先述の取付ブラケット６が固定ボルト５５で固定され、この取付ブラケット６に固定フレーム体５のＸ軸フレーム５Ｘが固定ボルト５６で固定される。図９および図１０に示すように、取付ブラケット６は、溶接ピース５２に重ねられて固定ボルト５５で締結される縦板状の加工物側締結板６０と、この加工物側締結板６０に対して直角に溶接され、Ｘ軸フレーム５Ｘにあてがわれて固定ボルト５６で締結されるフレーム側締結板６２と、これら両締結板６０，６２の間を補強する一対の補強片６３とから形成されている。

本実施形態では、固定フレーム体５を構成するＸ軸フレーム５ＸとＹ軸フレーム５Ｙのうち、特に可動フレーム体１１を支持する必要上、高い取付剛性が必要なＸ軸フレーム５Ｘのみが、上下それぞれ３個ずつ、合計６個の取付ブラケット６を介して船殻Ｖに固定され、Ｙ軸フレーム５Ｙには取付ブラケット６が設けられていない。これによって取付ブラケット６の数量を必要最小限にし、構成を簡素化することができる。但し、更に大きなサイズを加工するものや、加工速度や加工量などからＹ軸方向にさらに強度が必要なものはＹ軸フレーム５Ｙに取付ブラケット６を追加設置してもよい。

また、図９に示すように、下側の取付ブラケット６には、そのフレーム側締結板６２の下縁に水平なアジャスト板６６が溶接され、ここに下方から螺合された高さ調整ボルト６７を締めたり緩めたりすることによって、取付ブラケット６に対する固定フレーム体５の高さを上下に微調整することができる。

さらに、取付ブラケット６には、間隔寸法調整部として、４本の間隔調整ボルト６８がフレーム側締結板６２の四隅に螺合されている。図９に示すように、側面視で縦に２本並ぶ間隔調整ボルト６８の間に、固定フレーム体５への締結用のボルト５６が通されている。図１０に示す、加工対象である船殻Ｖ壁面の加工予定面と固定フレーム体５との間の間隔寸法Ｄは、４本の間隔調整ボルト６８を締め込むと大きくなり、緩めると小さくなるため、間隔寸法Ｄを微調整することができる。この微調整の時にはボルト５６を緩めておくか、間隔調整ボルト６８の回転と同時に逆方向に回転させる必要がある。

以上のように構成された取付加工機１は、その大元をなす固定フレーム体５がＸ軸フレーム５ＸとＹ軸フレーム５Ｙの端部連結部分で垂直キー８を用いて、各々の連結部にガタ付きを生じることなく相互に容易に垂直となるように組み合わされ、複数本のボルト、ナット９により強固に連結され、分解・組立が可能である。

そのため、船殻Ｖに固定フレーム体５を据え付ける時には、Ｘ軸フレーム５ＸとＹ軸フレーム５Ｙとを加工対象物（船殻Ｖ）付近に単独で運搬して来て、これらを一旦固定フレーム体５として組立て、それに可動フレーム体１１を取付てから船殻Ｖに取り付けることができる。撤去時には逆に固定フレーム体５（含む可動フレーム体１１）を取り外し、Ｘ軸フレーム５ＸとＹ軸フレーム５Ｙ及び可動フレーム体１１を個々に取り外して分解して運搬することができる。

したがって、大きな固定フレーム体５（含む可動フレーム体１１）を丸ごと運搬しなくてもよく、簡素且つ軽量な構成により、据え付けおよび撤去作業を容易にすることができる。

しかも、固定フレーム体５のサイズを大きくすれば、大型の加工対象物を切削することができ、且つミルユニット３の移動軌跡が円形等に限定されないため、加工対象物の形状も問わず、高い汎用性を発揮することができる。また、固定フレーム体５はＸ水平方向から垂直方向まで、設置角度を問わずに据え付け可能なため、工作の自由度を高めることができる。
なお、固定フレーム体５のサイズを大きくすることで、基本的な部品構成を変えずに切削面積を拡張することが可能であるため、加工対象物の大きさに合せて最適な固定フレーム体５を選択することができ、さらに高い汎用性を発揮することができる。

そして、このように構成された固定フレーム体５が、所定の間隔で配置された複数の取付ブラケット６を介して船殻Ｖに据え付けられ、各取付ブラケット６には固定フレーム体５と船殻Ｖとの間の間隔寸法Ｄを微調整できる間隔調整ボルト６８が設けられているため、固定フレーム体５を船殻Ｖに据え付けてから、複数の取付ブラケット６の間隔調整ボルト６８を個別に調整することにより、固定フレーム体５（Ｘ軸フレーム５Ｘ）の、船殻Ｖの加工予定面に対する平面度および直線度を出すことができる。したがって、船殻Ｖの据え付け面の精度に影響されることなく、固定フレーム体５の精度、即ち加工対象物の加工精度を高めることができる。

しかも、上記のように固定フレーム体５を加工対象物（船殻Ｖ）に据え付けてから固定フレーム体５の平面度および直線度を出す取付工法を採用できるため、固定フレーム体５を構成するＸ軸フレーム５ＸとＹ軸フレーム５Ｙの組立精度を多少低下させても問題がない。このため、Ｘ軸フレーム５ＸとＹ軸フレーム５Ｙを現場にて矩形の形状に組立てた後、速やかに加工対象物へ取付けることが可能であり、運搬、据え付け、撤去に掛かる時間を短縮することができる。

さらに、船殻Ｖに複数の溶接ピース５２を溶接し、この溶接ピース５２にボルト５５で固定した取付ブラケット６に、固定フレーム体５をボルト５６で締結する固定構造としたため、船殻Ｖに対する固定フレーム体５の据え付け剛性を高めることができる。即ち、船殻Ｖ自体が固定フレーム体５の剛性を保つ補強部材となる。これにより、切削加工時における反力によって固定フレーム体５（Ｘ軸フレーム５Ｘ）が反ることを防止し、加工精度を高めることができる。複数の溶接ピース５２は、小形、軽量に製作できるため、その溶接作業を容易にし、固定フレーム体５の据え付け撤去作業性を向上させることができる。

ところで、図３に示すように、固定フレーム体５のＸ軸フレーム５Ｘを船殻Ｖに取り付けている複数の取付ブラケット６の間で、Ｘ軸フレーム５Ｘと船殻Ｖとの間にスタビライザ７１を弾装し、切削加工時におけるＸ軸フレーム５Ｘの振動（共振）を抑制するとよい。
スタビライザ７１は、例えば図１１〜図１３に示すように、鋼板で形成した１組の面板７２の間を、Ｈ型断面をなす連結板７３によって連結し、その一方の面板７２の四隅に、面板７２の内側から外側に向かってスタビライザボルト７４が螺合された構成である。

このようなスタビライザ７１を船殻ＶとＸ軸フレーム５Ｘとの間に挿入し、スタビライザボルト７４を締め込むことによって、スタビライザ７１を弾装（突っ張らせて装着）すれば、Ｘ軸フレーム５Ｘにおける取付ブラケット６間のスパンが長い場合であっても、各取付ブラケット６の間におけるＸ軸フレーム５Ｘの共振を効果的に抑制することができ、共振に起因する加工不良や加工精度の低下を阻止することができる。

一方、この取付加工機１が高所、且つ縦壁状の加工対象物に据え付けられる場合には、図１４に示すように、該固定フレーム体５の下辺、つまり下側のＸ軸フレーム５Ｘに、作業員が立つことのできる足場７８が設置される。この足場７８は、下側のＸ軸フレーム５Ｘに設けられた下方に延びる足場固定ステー７９（図１も参照）と、この足場固定ステー７９から手前側（反加工対象物側）に延びる足場プレート８０と、この足場プレート８０の自由端から起立するフェンス８１（手摺）とを備えて構成されている。足場プレート８０は、取付加工機１の傾斜角度θに合せて適切な調整冶具を挿入することで、水平に調整できるようになっている。

このような足場７８を取付加工機１に設ければ、作業員用の足場を別途設置する必要がなくなるため、取付加工機１の設置に関わる作業が容易になるとともに、足場７８を別体に設置する場合に比べて部品点数を削減することができる。さらに、取付加工機１の位置に対して最も好適な位置に足場７８を設置できるため、加工時における作業員の作業性を良好にすることができる。

この足場７８は、ミルユニット３が加工対象物を切削する時に発生する切屑を受け止める形状であることが望ましい。即ち、足場プレート８０は軽量化のため網板（エキスパンドメタル）のような多孔状のものとするが、足場プレート８０の上に特殊な防護シートを展張するなどして落下した切屑が残留できるようにする。また、足場プレート８０のみを、図１４に示す位置から、より加工対象物側に延長してもよい。さらに、図示しない吸引装置を付設して、足場プレート８０の上に落下した切屑を吸引するようにしてもよい。

このように、切削加工時に発生する切屑を足場７８で受け止めることにより、例えば取付加工機１を急角度な壁面状の加工対象物の高所に据え付けて切削加工を行う場合に、切屑が下方に落下することを防止し、下方に居る作業員の安全性を確保することができる。さらに、船舶の上での切削加工時に、油分を含む切屑が海面に落下することを防止し、海洋環境の保全に貢献することができる。

図１５は、前述した溶接ピース５２を船殻Ｖ等の加工対象物に仮止めして溶接する際に用いられる固定フレーム体５のモックアップ８５である。このモックアップ８５は、固定フレーム体５の完成形状と近似した形状を有し、固定フレーム体５よりも軽量に構成されている。

このモックアップ８５は、図２、図９、図１０に示すように、固定フレーム体５において取付ブラケット６が固定される位置と合致する位置に、取付ブラケット位置決め穴８６が設けられている。この取付ブラケット位置決め穴８６は、取付ブラケット６のフレーム側締結板６２（図９、図１０参照）の、ボルト５６が挿通されるボルト穴と同じ間隔で穿設されている。

溶接ピース５２を船殻Ｖに溶接する時には、まず、図１５（Ａ）のように、モックアップ８５の各取付ブラケット位置決め穴８６に取付ブラケット６をボルト５６を介して固定し、次いで溶接ピース５２をボルト５５で締結して仮止めする。次に、溶接ピース５２が仮止めされたモックアップ８５を図示しないクレーン等で吊り上げて船殻Ｖの所定位置にあてがう。この時には各溶接ピース５２が船殻Ｖに突き当てられる。そして、図１５（Ｂ）のように、各溶接ピース５２を船殻Ｖに溶接して本固定する。

このようなモックアップ８５を用いて溶接ピース５２を位置決めし、船殻Ｖに溶接すれば、複数の溶接ピース５２を一斉に船殻Ｖに位置決めし、そのまま溶接することができる。このため、各溶接ピース５２を個別に位置決めして溶接するよりも格段に速く溶接作業を行うことができ、ひいては固定フレーム体５の据え付け作業性を向上させることができる。

モックアップ８５は、その各取付ブラケット位置決め穴８６に取付ブラケット６をボルト５６を介して固定し、次いで溶接ピース５２を位置決めできればよく、格別高い精度は要求されないため、鋼鉄に限らず、アルミニウム合金やＣＦＲＰ、木材等によって軽量で運搬が容易なものとすることができ、且つ安価で再利用可能なため、経済的である。

図１６は、本発明の実施形態に係る溶接方法の各工程をフローチャートで示す図である。
まず、ステップＳ１で、モックアップ８５に取付ブラケット６をボルト５６で固定し、次いで溶接ピース５２をボルト５５で仮止めする（溶接ピース仮止め工程）。
次に、ステップＳ２で、溶接ピース５２を加工対象物である船殻Ｖに溶接し、ボルト５５で取付ブラケット６を完全に固定する（溶接ピース溶接工程）。

次に、ステップＳ３で、船殻Ｖに溶接した溶接ピース５２および取付ブラケット６を残してモックアップを取外す（モックアップ取り外し工程）。
次に、ステップＳ４で、Ｘ軸フレーム５Ｘ、Ｙ軸フレーム５Ｙ、可動フレーム体１１、ミルユニット３等を、各々単体で船殻Ｖ付近まで運搬し、互いに連結および固定して取付加工機１を組み立てる（取付加工機組立工程）。
次に、ステップＳ５で、ステップＳ４にて組み立てた取付加工機１を取付ブラケット６に固定して船殻Ｖに据え付ける（取付加工機据付工程）。

次に、ステップＳ６で、各取付ブラケット６の間隔調整ボルト６８の締め込み具合を調整して、固定フレーム体５の平面度を調整する（平面度調整工程）。
次に、ステップＳ７で切削加工を行う（切削加工工程）。
切削加工が完了したら、最後にステップＳ８で、取付加工機１を分解し、撤去する（分解・撤去工程）。

上記切削方法によれば、取付加工機１を構成する最も大きな部品である固定フレーム体５を、分解された４本のＸ，Ｙ軸フレーム５Ｘ，５Ｙの単体状態で、その各々を加工対象物である船殻Ｖ付近に運搬してから組み立てることができる。このため、取付加工機１の設置や撤去作業を容易にすることができる。そして、固定フレーム体５のサイズを大きくすれば大型の加工対象物を切削できるため、汎用性の高い切削方法とすることができる。

また、このように加工対象物に固定フレーム体５を据え付けた後で、各取付ブラケット６の間隔寸法を個別に調整することにより、固定フレーム体５の平面度を調整するので、加工対象物の据え付け面の精度に影響されることなく、固定フレーム体５の精度、即ち加工対象物の加工精度を高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。例えば、取付加工機１の大きさや、固定フレーム体５の縦横比等は、任意に設定することができる。また、言うまでもなく、加工対象物は船殻Ｖに限らず、幅広い物に応用することができる。

１ 取付加工機
３ ミルユニット（切削加工機）
５ 固定フレーム体
５Ｘ Ｘ軸フレーム（辺部材）
５Ｙ Ｙ軸フレーム（辺部材）
６ 取付ブラケット
８ 垂直キー（直角維持手段）
１１ 可動フレーム体
１４ ラックギヤ
２１ ベベルギヤユニット（ギヤ軸支部）
２２ ピニオンギヤ
２３ Ｘ軸駆動モータ（駆動用モータ）
２４ 減速機（駆動力分配部）
２５ 動力伝達軸（駆動力伝達部）
２９ 回転カッタ（加工工具）
５２ 溶接ピース
６８ 間隔調整ボルト（間隔寸法調整部）
７１ スタビライザ
７８ 足場
８５ モックアップ
８６ 溶接ピース位置決め穴
Ｄ 固定フレーム体と加工対象物との間の間隔寸法
Ｓ１ 溶接ピース仮止め工程
Ｓ２ 溶接ピース溶接工程
Ｓ３ モックアップ取り外し工程
Ｓ４ 取付加工機組立工程
Ｓ５ 取付加工機据付工程
Ｓ６ 平面度調整工程
Ｓ７ 切削加工工程
Ｓ８ 分解・撤去工程
Ｖ 船殻（加工対象物）
Ｘ 軸方向（第１方向）
Ｙ 軸方向（第２方向
Ｚ 軸方向（第３方向）

Claims (11)

1. ４本の辺部材が分解組み立て可能に、且つ対向する２本の辺部材の長手方向は第１方向へ延在し、もう一方の対向する２本の辺部材の長手方向は前記第１方向と直交する第２方向へ延在し、前記４本の辺部材の各端部に設けられた直角維持手段により前記各辺部材の延在方向を維持しながら組み立てられて矩形の枠状を呈し、加工対象物に据え付けが可能な固定フレーム体と、
   前記固定フレーム体に対し、前記第２方向に延び、且つ前記第１方向に沿って相対移動可能に取り付けられる可動フレーム体と、
   前記可動フレーム体に対し、前記第２方向に沿って相対移動可能に取り付けられるとともに、前記第１方向と前記第２方向により形成される面方向に対して直交する第３方向に加工工具を送り移動することができる加工機と、を具備してなり、
   前記加工工具は、
   前記固定フレーム体に対する前記可動フレーム体の前記第１方向への相対移動と、
   前記可動フレーム体に対する前記加工機の前記第２方向への相対移動と、
   前記固定フレーム体の前記面方向に対して直交する前記第３方向への送り移動と、により、前記固定フレーム体の矩形形状の内側領域を３次元方向に移動して前記加工対象物に対して加工を行うことを特徴とする取付加工機。
2. 前記固定フレーム体は、所定の間隔で配置された複数の取付ブラケットを介して前記加工対象物に据え付けられ、
   前記取付ブラケットは、前記固定フレーム体と前記加工対象物との間の間隔寸法を微調整できる間隔寸法調整部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の取付加工機。
3. 前記加工対象物に複数の溶接ピースが溶接され、
   前記溶接ピースに前記取付ブラケットがボルト止めされ、
   前記取付ブラケットに前記固定フレーム体がボルト止めされることを特徴とする請求項２に記載の取付加工機。
4. 前記固定フレーム体の完成形状と近似した形状をなし、前記固定フレーム体よりも軽量なモックアップを備え、
   モックアップは、前記取付ブラケットを介して前記溶接ピースを前記加工対象物の適正な位置に溶接するための溶接ピース位置決め穴を備えていることを特徴とする請求項３に記載の取付加工機。
5. 前記複数の取付ブラケットの間のスパンにおいて、前記固定フレーム体と前記加工対象物との間に、前記加工時における前記固定フレーム体の振動を抑制するスタビライザが弾装されることを特徴とする請求項２に記載の取付加工機。
6. 前記固定フレーム体の、前記可動フレーム体が移動可能に取り付けられる対向する平行な２本の辺部材に、それぞれラックギヤを長手方向に配設する一方、
   前記可動フレーム体の両端部に、前記ラックギヤに噛合するピニオンギヤと、このピニオンギヤを軸支するギヤ軸支部とを設け、
   さらに、前記可動フレーム体の中間部に駆動用モータと、この駆動用モータの駆動力を前記ギヤ軸支部に等速で分配する駆動力分配部とを設置し、
   前記駆動力分配部と前記ギヤ軸支部との間を接続して駆動力を前記ピニオンギヤに伝達する駆動力伝達部を、前記可動フレーム体の内部の長手方向に沿って配設したことを特徴とする請求項１に記載の取付加工機。
7. 前記取付加工機が高所、且つ縦壁状の加工対象物に据え付けられる場合において、
   前記固定フレーム体の下辺に、作業員が立つことのできる足場が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の取付加工機。
8. 前記足場は、前記加工機が前記加工対象物を切削加工した時に発生する切屑を受け止める形状であることを特徴とする請求項７に記載の取付加工機。
9. 請求項１に記載の取付加工機を用いて加工対象物を加工する加工方法であって、
   前記４本の辺部材と、前記可動フレーム体と、前記加工機とを、各々単体で前記加工対象物付近まで運搬し、これらを互いに組み立てて前記取付加工機を組み立てる取付加工機組立工程と、
   組み立てた前記取付加工機を前記加工対象物に据え付ける取付加工機据付工程と、
   前記加工機による加工を行う加工工程と、
   を備えてなることを特徴とする加工方法。
10. 前記取付加工機据付工程の後段階で、
    前記固定フレーム体と前記加工対象物との間に介装される複数の取付ブラケットの間隔寸法調整部を個別に調整することにより、
    前記加工対象物に対する前記固定フレーム体の平面度を調整する平面度調整工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の加工方法。
11. 前記取付加工機据付工程の前段階で、
    前記固定フレーム体の完成形状と近似した形状をなし、前記固定フレーム体よりも軽量なモックアップに取付ブラケットを介して複数の溶接ピースを仮止めする溶接ピース仮止め工程と、
    前記モックアップを前記加工対象物にあてがい、前記複数の溶接ピースを前記加工対象物に溶接し、ボルトで取付ブラケットを溶接ピースに完全に固定する溶接ピース溶接工程と、
    前記加工対象物に溶接された前記溶接ピースおよび取付ブラケットを残してモックアップを取外すモックアップ取り外し工程と、をさらに備え、
    前記取付加工機据付工程においては、組み立てが完了した前記取付加工機を、前記取付ブラケットと前記溶接ピースとを介して前記加工対象物に据え付けることを特徴とする請求項９または１０に記載の加工方法。

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