JP5984684B2 - 穴あけ加工方法及び穴あけ加工用治具、並びに熱交換器 - Google Patents

Description

本開示は、板部材に貫通穴を形成するための穴あけ加工方法及び穴あけ加工用治具、並びに熱交換器に関する。

一般に、復水器の管板や管支持板等のように複数の貫通穴を有する板部材は、ハイスドリルや超硬ドリル等の穴あけツールが取り付けられた工作機械によって穴あけ加工される。穴あけ加工時には、通常、板部材の外周部をクランプで固定した状態で板部材に穴あけツールを挿入する。このとき、穴あけ位置周囲の剛性が低いと、穴あけツールの挿入によって板部材が湾曲したり、穴あけツールの回転によって板部材が振動したりし、これにより貫通穴の加工精度が低下し、更には穴あけツールの刃先が折損するおそれもある。そのため、板部材に対して穴加工に耐え得る十分な剛性を与えることができるように板部材を固定することが要求される。

板部材の剛性を向上させる目的で、穴あけ加工時に、板部材の下面にダミープレートを敷いて、穴あけツールによって板部材とダミープレートを共穴あけする方法が知られている。この場合、ダミープレートが、加工ツール挿入時の反力を板部材に与えるので、板部材が大きく湾曲することは防止できる。しかし、高速回転する穴あけツールによって板部材が跳ね上がり、穴あけツールが折損する可能性があるので、穴あけツールの加工条件（ツール回転速度、ツール送り速度）を下げる必要がある。また、ダミープレートは、板部材との接地面が広いので異物除去や手入れに手間を要し、さらに穴配列の異なる板部材毎にダミープレートを用意しなければならず、保管にコストがかかるという問題があった。

ダミープレートを用いない固定方法としては、例えば特許文献１に、定盤の受桟上に積層された複数の板部材の間にスペーサを介装し、板部材の外周部をクランプで固定する方法が開示されている。また、特許文献２には、板部材の外周をクランプで固定するとともに、レール上を移動するシリンダによって穴あけツール側から板部材を支持する方法が開示されている。さらに、特許文献３には、板部材とベッドとの間に角材等からなる推力吸収部材を設けて、ドリルの推力及び穿孔時の振動を吸収するようにした構成が開示されている。この構成では、板部材の穿孔部近傍を押圧する押圧部材を更に備えることで、板部材の跳ね上がりによるドリルの折損を防止するようにしている。

特開平１１−３２０２２３号公報 特開平５−１４６９０５号公報 実開昭６４−１２７１１号公報

ところで、穴あけ加工に用いられるツールとして、高速加工が可能な超硬ドリルが知られている。超硬ドリルはハイスドリルよりも高回転であるため加工時間の短縮化が図れるものの、ドリル挿入時の振動が大きく、板部材の跳ね上がりが発生しやすい。また、超硬ドリルの刃は剛性が高く且つ靭性が低いことから高精度の加工が可能であるが、板部材の跳ね上がり等によって刃先の折損等の不具合が生じやすい。そこで、超硬ドリルのように加工条件の厳しい穴あけツールであっても、円滑な穴あけ加工を可能とした板部材の固定方法が求められている。

これに対して、特許文献１のように板部材の周囲をクランプで固定するのみでは、加工ポイント周辺の拘束力が弱く、板部材の剛性を十分に確保することは難しい。そのため、穴加工時に板部材の振動や跳ね上がりが発生し、貫通穴の精度に影響を及ぼすとともに刃先の折損等の不具合が生じやすい。なお、特許文献１では複数の板部材の間にスペーサを介装しているが、これは穴の面取りに必要となるもので固定を目的としたものではない。板部材の固定の観点からみても、スペーサは穴あけツール挿入時の反力を支持するのみで拘束力を向上させるものではなく、板部材の跳ね上がりが発生する可能性は回避できない。特許文献２及び３においても、板部材の一方の面からシリンダ又は押圧部材で押圧するのみでは板部材の拘束力が十分ではなく、跳ね上がりが発生するおそれがある。
また、特許文献２では、管板の下部にスペーサを敷く構成となっており、穴数が少なく四角ピッチ等の単純な穴配列でない限り、穴あけツールとスペーサが干渉するおそれがあり、スペーサの配置が困難となる。したがって、例えば復水器の管板や管支持板等のように穴配列が複雑で多数の貫通穴を有する板部材の穴あけ加工に適用することは難しい。同様に、特許文献３でも、板部材の全幅に亘って吸収部材を配置しているため、板部材の穴配列によってはその適用が困難となる。
さらに、特許文献３では、加工ポイント毎に押圧部材による押圧操作を行う必要があり、加工時間が長くなるという問題や、穴あけ加工時に発生する切粉が板部材と押圧部材の押さえ足との間に挟まる可能性があり、その場合押圧操作に不具合が生じるという問題もある。

本発明の少なくとも一実施形態の目的は、任意の穴配列の貫通穴を形成でき、且つ、精密な貫通穴の形成が可能であるとともに穴あけツールに折損等のトラブルが発生することを回避できる穴あけ加工方法及び穴あけ加工用治具、並びに熱交換器を提供することである。

本発明の少なくとも一実施形態に係る穴あけ加工方法は、穴あけツールを有する工作機械を用いて板部材に複数の貫通穴を形成する穴あけ加工方法であって、クリアランス穴を有する少なくとも一つの治具を前記工作機械のベッド上に固定する第１ステップと、前記少なくとも一つの治具上に前記板部材を載置し、前記板部材をクランプで前記ベッドに固定する第２ステップと、前記板部材を貫通した前記穴あけツールの先端部が前記クリアランス穴に挿入されるように前記工作機械を動作させ、前記板部材の前記クリアランス穴に対応する位置に前記複数の貫通穴のうち第１貫通穴を形成する第３ステップと、前記第１貫通穴に固定部材を挿通し、該固定部材によって前記板部材を前記少なくとも一つの治具に固定する第４ステップと、前記第４ステップの後、前記工作機械を動作させて前記複数の貫通穴のうち前記第１貫通穴以外の第２貫通穴を形成する第５ステップとを備えることを特徴とする。
一実施形態では、前記穴あけツールは、超硬ドリルを備えている。
なお、本明細書における“クリアランス穴”は、穴あけツールの外形との間に隙間が形成されるようなサイズの穴であればその形状は限定されず、例えば、丸穴、矩形穴を含む多角形穴等の種々の形状の穴であってもよい。

上記穴あけ加工方法によれば、穴あけツール挿入時の板部材の振動や跳ね上がり等を抑制することによって、高速で穴あけ加工を行うことができ、加工時間の短縮化が図れる。また、任意の穴配列の貫通穴を形成でき、精密な貫通穴の形成が可能であるとともに穴あけツールに折損等のトラブルが発生することを回避できる。

幾つかの実施形態では、前記第１ステップでは、前記工作機械の加工原点を基準として前記少なくとも一つの治具を位置決めし、前記少なくとも一つの治具を前記ベッド上に固定し、前記第２ステップでは、前記加工原点を基準として前記板部材を位置決めし、前記少なくとも一つの治具上に前記板部材に載置する。
この実施形態では、工作機械の加工原点を基準として少なくとも一つの治具を位置決めし、さらにこの加工原点を基準として板部材も位置決めするようにしたので、板部材に対して所定の位置関係で少なくとも一つの治具を高精度に配置することができる。

幾つかの実施形態では、前記第２ステップでは、前記板部材のうち、前記少なくとも一つの治具の治具配置エリアの外周側を前記クランプで前記ベッドに固定し、前記第３ステップでは、前記少なくとも一つの治具によって前記板部材の前記治具配置エリアを下方から支えるとともに、前記クランプによって前記板部材の外周側を固定しながら前記第１貫通穴を形成する。
このように、治具配置エリアの外周側を固定するクランプによって板部材の拘束力を確保しながら治具配置エリアを下方から支える治具によって板部材の反力を受けるようにしたので、板部材の中央部に多数の貫通穴が位置する場合であっても、適切に穴あけ加工を行うことができる。なお、第１貫通穴および第２貫通穴が配列された領域を、治具配置エリアと呼ぶ。

幾つかの実施形態では、前記第１貫通穴は、前記複数の貫通穴のうち、前記板部材の前記治具配置エリアを複数の格子に分割する縦方向の仮想縦分割線と横方向の仮想横分割線との各交点に最も近い貫通穴である。
これにより、板部材の中央部の治具配置エリアに略均等な間隔で治具が配置されるので、治具配置エリアの板部材の剛性を略均一に向上させることができ、より適切に穴あけ加工を行うことができる。

本発明の少なくとも一実施形態に係る穴あけ加工用治具は、穴あけツールを有する工作機械を用いた板部材への複数の貫通穴の形成作業を補助するための穴あけ加工用治具であって、前記工作機械のベッド上に固定可能に構成されたベース部と、前記板部材の下面に上部が当接するように構成され、前記ベース部に下部が接続されるスタンド部とを備え、前記スタンド部の前記上部には、前記貫通穴を貫通した前記穴あけツールの先端部が挿入可能なクリアランス穴が形成されており、前記クリアランス穴の下方において、前記貫通穴及び前記クリアランス穴に挿通された前記板部材の固定用の固定部材を係止するための係止部が設けられたことを特徴とする。

上記穴あけ加工用治具によれば、ベッド上にベース部を固定し、板部材をスタンド部上に載置した状態で、穴あけツールを用いて板部材の穴あけ加工を行うことによって、穴あけツール挿入時の反力をスタンド部で受けることができる。また、板部材固定用の固定部材を、板部材の貫通穴およびスタンド部のクリアランス穴に挿通させた状態で加工用治具に係止することによって、加工用治具を介して板部材をベッド側に固定できる。これにより、板部材の剛性を向上できることから、他の貫通穴の形成時に板部材の振動や跳ね返りを抑制でき、精密な貫通穴の形成が可能となるとともに穴あけツールに折損等トラブルが発生することを防止できる。

幾つかの実施形態では、前記係止部は、谷部が前記貫通穴の内径よりも小径であり、前記固定部材に設けられた雄ねじに螺合する雌ねじである。
このように、スタンド部に形成され貫通穴の内径よりも小径である雌ねじに固定部材が係止されるように構成することで、雄ねじが形成された固定部材を、板部材の貫通穴及びクリアランス穴を介して雌ねじに螺合することによって、板部材をベッドに固定することができる。

幾つかの実施形態では、前記クリアランス穴は、前記貫通穴の内径より大きい内径を有する。
このように、スタンド部の上部にクリアランス穴が形成されているので、貫通穴を貫通した穴あけツールの先端部によりスタンド部が削られることを阻止できる。

幾つかの実施形態では、前記スタンド部の前記下部には、前記雌ねじの下方に空洞部が形成されており、前記空洞部に連通し、前記板部材への前記貫通穴の加工によって生じる切粉を排出するための切粉排出口が前記スタンド部又は前記ベース部に設けられている。
このように、スタンド部の下部に、穴あけ加工によって発生した切粉を溜める空洞部を設けるとともに、スタンド部又はベース部に、空洞部に溜まった切粉を排出する切粉排出口を設けるようにしたので、穴あけ加工によって発生した切粉を穴あけ加工用治具から外部へ円滑に排出することができる。

幾つかの実施形態では、前記ベース部は、前記スタンド部に直交する方向に沿って延在しており、前記ベース部には、前記ベース部を前記ベッド上に締結するための締結部材の先端部が挿通可能なスリット又は長穴が前記ベース部の延在方向に沿って形成されている。
これにより、ベース部に形成されたスリット又は長穴の長手方向に対する固定部材の位置を調整することによって、ベース部に対する穴あけ加工用治具の取り付け位置を微調整できる。

本発明の少なくとも一実施形態に係る熱交換器は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の穴あけ加工方法によって前記貫通穴が形成された前記板部材からなる管板又は管支持板を備えている。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、高速で穴あけ加工を行うことができ、加工時間の短縮化が図れる。また、任意の穴配列の貫通穴を形成でき、且つ、穴あけツール挿入時の板部材の振動や跳ね上がり等を抑制することによって、精密な貫通穴の形成が可能であるとともに穴あけツールに折損等のトラブルが発生することを回避できる。

本発明の実施形態が適用される復水器の管板を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る穴あけ加工用治具及びクランプ機構を示す側面図である。 クランプ機構の他の構成例を示す側面図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る穴あけ加工用治具の側面図で、（ｂ）は底面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１変形例に係る穴あけ加工用治具の断面図である。 本発明の第２変形例に係る穴あけ加工用治具の断面図である。 （ａ）は本発明の第２変形例に係る特殊ボルトを示す側面図で、（ｂ）はくさびを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る復水器の構成例を示す模式図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として以下に記載され、あるいは、実施形態として図面で示された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本発明の実施形態が適用される復水器の管板を模式的に示す平面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示す側面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る穴あけ加工用治具及びクランプ機構を示す側面図である。図４は、クランプ機構の他の構成例を示す側面図である。
以下、本実施形態では、加工対象である板部材８０として復水器の管板を例示しているが、加工対象物はこれに限定されるものではなく、複数の貫通穴を形成すべき板部材８０であれば何れであってもよい。

図１に示すように、板部材８０である管板には、伝熱管が貫通する貫通穴８１，８２が多数形成される。管板において、貫通穴８１，８２（又は貫通穴の形成予定箇所）が多数配列された穴配列は、通常、三角ピッチまたは四角ピッチの配列であるが、本実施形態に係る穴あけ加工方法及び穴あけ加工用治具２は、こういった配列にも好適に適用することができる。なお、管板と類似した穴配列を有する板部材８０として、管支持板を加工対象としてもよい。また、図１では、第１貫通穴８１及び第２貫通穴８２を含む複数の貫通穴からなる穴配列を、図中の塗りつぶした領域で示している。第２貫通穴８２の形状の記載は省略しているが、塗りつぶした領域のうち第１貫通穴８１を除く領域に、複数の第２貫通穴８２が形成される。さらに、図１において、板部材８０の外周部には、後述するクランプ機構４によって固定されるクランプ位置８５が示されている。

一実施形態において、図２及び図３に示すように、板部材８０の穴あけ加工をする工作機械１は、板部材８０が固定されるベッド１０と、第１貫通穴８１の形成及び板部材８０のベッド１０への固定に用いられる穴あけ加工用治具２と、板部材８０のベッド１０への固定に用いられるクランプ機構４と、板部材８０に貫通穴８１，８２をあけるための穴あけ機構１２とを有する。

ベッド１０は、加工対象である板部材８０の固定に用いられる。具体的に、ベッド１０には、穴あけ加工用治具２が固定される治具固定部１０ａと、クランプ機構４が固定されるクランプ固定部１０ｂとが設けられている。また、ベッド１０上には、穴あけ機構１２が配置される。そして、ベッド１０上に固定された板部材８０を、その上方から穴あけ機構１２によって穴あけ加工するようになっている。

穴あけ機構１２は、ベッド１０上に立設された少なくとも一対の支柱１３と、少なくとも一対の支柱１３の間に架け渡されたレール１４と、レール１４上を長手方向（図１及び図２に示すＸ方向）に移動するツール駆動部１６と、ツール駆動部１６に取り付けられた穴あけツール１６とを有する。穴あけツール１６は、ツール駆動部１５によって回転されるとともに、高さ方向（図２に示すＺ方向）に上下動するようになっている。穴あけツール１６としては、例えば、ハイスドリルや超硬ドリル等が用いられる。また、一対の支柱１３は、レール１４、ツール駆動部１５及び穴あけツール１６と共に、奥行き方向（図１に示すＹ方向）に移動するようにしてもよい。これにより、図１に示す板部材８０の任意の位置に貫通穴を形成することができる。

穴あけ加工用治具２は、第１貫通穴８１に対応する位置でベッド１０に固定され、板部材８０への複数の貫通穴８１，８２の形成作業を補助する。なお、穴あけ加工用治具２の詳細な構成については後述する。

クランプ機構４は、ベッド１０に固定されたボルト４０と、ボルト４０に取り付けられ、板部材８０を押さえるための押さえ板４２と、押さえ板４２を所定位置に固定するためのナット４６と、ボルト４０を挟んで板部材４２とは反対側の押さえ板４２の下面を支持するジャッキ４８とを有する。なお、押さえ板４２の損傷防止の観点から、押さえ板４２とナット４６との間にワッシャ４４が介装されてもよい。また、ジャッキ４８の替わりにシリンダやモータ等のアクチュエータを用いてもよい。
具体的には、ボルト４０は、鉛直方向に立設するように、ベッド１０のクランプ固定部１０ｂに植え込まれている。ボルト４０の上端側には雄ねじ４１が形成されている。押さえ板４２には不図示の貫通穴が設けられており、この貫通穴にボルト４０の上端側が貫通している。さらに、ボルト４０の上端側には、ワッシャ４４、ナット４６が順に嵌め込まれ、ナット４６をボルト４０の雄ねじ４１に螺合することによって、押さえ板４２から板部材８０へベッド１０側に向かう押圧力を付与し、押さえ板４２をベッド１０側に固定する。また、押さえ板４２が傾くことを防止する目的で、ボルト４０を挟んで板部材４２とは反対側の押さえ板４２の下面を支持するジャッキ４８が設けられている。このジャッキ４８を、板部材８０の上面と略同一高さとなるように調整し、板部材４２とは反対側の押さえ板４２の下面を支持する。これにより、押さえ板４２を水平方向に保持しながら板部材８０に押圧力を付与することができる。

図４に示すように、クランプ機構４の他の構成例として、ベッド１０に対して着脱自在なボルト５０を有してもよい。ボルト５０は、両端に雄ねじ５１，５２が形成されている。ボルト５０の上端側には、上述した図３と同様に、押さえ板４２、ワッシャ４４、ナット４６が嵌め込まれ、上部の雄ねじ５１とナット４６の雌ねじ４６とを螺合することによって、押さえ板４２から部材８０に押圧力を付与するようになっている。一方、ベッド１０のクランプ固定部１０ｃは凹状に形成され、このクランプ固定部１０ｃに、断面Ｔ字形状のナット５４が収容されている。なお、ナット５４はクランプ固定部１０ｃ内で回転しないように固定される。ナット５４の内周側には雌ねじ５６が形成されており、ボルト５０の下部の雄ねじ５２と螺合するようになっている。これにより、ボルト５０を着脱自在にベッド１０に固定することができる。例えば、板部材８０の外周に複数のクランプ固定部１０ｃ及びナット５４を予め設置しておけば、適宜選択された部位にのみクランプ機構４を設置することができる。

ここで、図３，図５及び図６を参照して、本発明の一実施形態に係る穴あけ加工用治具２の構成について詳細に説明する。なお、図５（ａ）は本発明の一実施形態に係る穴あけ加工用治具の側面図で、（ｂ）は底面図である。図６は、図５のＡ−Ａ線断面図である。
一実施形態において、穴あけ加工用治具２は、ベッド１０上に固定可能に構成されたベース部３０と、板部材８０の下面に上部が当接するように構成され、ベース部３０に下部が接続されるスタンド部２０とを備える。そして、穴あけ加工用治具２は、第１貫通穴８１の形成時には、第１貫通穴８１の周囲を下方から支持し、穴あけツール１６の反力を受ける役割を有し、第２貫通穴８２の形成時には、板部材８０の固定用のボルト（固定部材）３４によりベッド１０に固定し、板部材８０の剛性を上げる役割を有する。なお、第１貫通穴８１は、複数の貫通穴のうち先に形成される貫通穴であって、貫通穴の形成後には、この第１貫通穴８１を介して穴あけ加工用治具２に板部材８０が固定される。第２貫通穴８２は、第１貫通穴８１を介して穴あけ加工用治具２に板部材８０が固定された状態で形成される貫通穴である。

スタンド部２０の上部には、板部材８０の第１貫通穴８１を貫通した穴あけツール１６の先端部が挿入可能なクリアランス穴２２が形成されている。なお、“クリアランス穴２２”は、穴あけツール１６の外形との間に隙間が形成されるようなサイズの穴であればその形状は限定されず、例えば、丸穴、矩形穴を含む多角形穴等の種々の形状の穴であってもよい。また、スタンド部２０の中間部には、谷部が第１貫通穴８１の内径よりも小径である雌ねじ２４が形成された中間空洞部２４が設けられている。この雌ねじ２４は、板部材固定用ボルト３４に形成された雄ねじに螺合するように構成され、板部材固定用ボルト３４を係止するための係止部として機能する。さらに、スタンド部２０の上端のクリアランス穴２２の周縁には、板部材８０の下面が当接する平坦な支持部２３が設けられている。

上記構成を有する穴あけ加工用治具２は、ボルト３８によってベッド１０の治具固定部１０ａに穴あけ加工用治具２のベース部３０が固定される。これにより、穴あけ加工用治具２はベッド１０上に立設した状態で固定される。スタンド部２０の支持部２３には、板部材８０が載置される。第１貫通穴８１の形成時には、板部材８０がスタンド部２０上に載置された状態で、穴あけツール１６を板部材８０に挿入し、穴あけ加工が行われる。これにより、穴あけツール１６の挿入時の反力をスタンド部２０の支持部２３で受けることができる。また、スタンド部２０の上部にクリアランス穴２２が形成されているので、第１貫通穴８１を貫通した穴あけツール１６の先端部によりスタンド部２０の内面が削られることを阻止できる。

第１貫通穴８１の形成後には、板部材８０の上方から第１貫通穴８１に、雄ねじが形成されたボルト（板部材固定用ボルト）３４を挿入し、スタンド部２０の下部に形成された雌ねじ２４にボルト３４を螺着して、板部材８０を穴あけ加工用治具２に固定する。なお、板部材８０の損傷を防止する目的で、ボルト３４の頭部と板部材８０との間に、ワッシャ３６を介装してもよい。このように、雄ねじが形成されたボルト３４を板部材８０の第１貫通穴８１及びクリアランス穴２２を介して雌ねじ２４に螺着することによって、板部材８０をベッド１０側に固定することができる。

第２貫通穴８２の形成時には、少なくとも一つの第１貫通穴８１を介して穴あけ加工用治具２およびベッド１０に板部材８０を固定した状態で、穴あけツール１６によって第２貫通穴８２を形成する。このとき、少なくとも一つの第１貫通穴８１を介して穴あけ加工用治具２に板部材８０が固定されているので、板部材８０の剛性を向上でき、第２貫通穴８２の形成時に板部材８０の振動や跳ね返りを抑制できる。
上記構成によって、精密な第１貫通穴８１及び第２貫通穴８２の形成が可能となるとともに穴あけツール１６に折損等トラブルが発生することを防止できる。

幾つかの実施形態では、スタンド部２０の下部に空洞部２６が形成されていてもよい。この場合、空洞部２６は雌ねじ２４の下方に設けられ、雌ねじ２４が形成された穴に連通している。この空洞部２６には、穴あけ加工によって発生した切粉が落下して溜められる。空洞部２６は、ベース部３０又はスタンド部２０に設けられた切粉排出口２７によって外部と連通している。この構成により、空洞部２６に溜まった切粉は切粉排出口２７を介して外部へ排出される。

また、一実施形態では、ベース部３０は、スタンド部２０に直交する方向に沿って延在しており、ベース部３０には、ベース部３０をベッド１０上に締結するためのボルト３８の先端部が挿通可能な長穴３２がベース部３０の延在方向に沿って形成されていてもよい。これにより、長穴３２の長手方向に対するボルト３８の位置を調整することによって、ベース部３０に対する穴あけ加工用治具２の取り付け位置を微調整できる。なお、長穴３２の替わりにスリットを用いてもよい。

さらに、図７および図８に示す第１変形例および第２変形例に係る穴あけ加工用治具６を用いてもよい。上述の実施形態に示した治具２は、スタンド部２０の垂直軸方向の中間部に雌ねじ２４を備えているが、以下に説明する第１変形例（図７）および第２変形例（図８）に示す治具６は、スタンド部６０の中間部の内壁が平滑な中間空洞部６２を有する点が異なっている。他の構成は上述の実施形態と同一であるため、同一の構成については詳細な説明を省略している。なお、図７は本発明の第１変形例に係る穴あけ加工用治具の断面図で、図８は本発明の第２変形例に係る穴あけ加工用治具の断面図である。

一方、板部材は固定部材を用いて穴あけ加工用治具に固定されるが、実施形態と第１変形例および第２変形例とでは、固定部材の構成が異なっている。すなわち、図７に示す第１変形例では、板部材を治具６に固定する手段として、両ナット用ボルト６６を固定部材に用いている。中間空洞部６２の内面には、雌ねじが切られておらず、中間空洞部６２の内径は、クリアランス穴の内径より小さく、両ナット用ボルト６６の外径より、幾分大きくすることが好ましい。このような構成とすれば、両ナット用ボルト６６を締結する際、空洞部６４に配置されたナット４６の座面が、空洞部６４の天井面に当接され、両ナット用ボルト６６に働く引張力をスタンド部６０の天井面が支持できる。なお、第１変形例によれば、ナット４６の座面が当接する空洞部６４の天井面が、両ナット用ボルト（固定部材）６６を係止するための係止部として機能する。

また、中間空洞部６２の下部が開口する空洞部６４の水平面方向の断面は、中間空洞部６２の開口が配置可能な断面であれば、丸穴、矩形穴を含む多角形穴等の種々の形状が適用できる。なお、両ナット用ボルト６６の締結に用いるナット４６のうち、空洞部６４に配置するナット４６は、空洞部６４の天井面の中間空洞部６２が開口する位置に、スポット溶接等で仮付けする構造としてもよい。図７に示す第１変形例の構成によれば、中間空洞部６２に雌ねじ部を設ける必要がなく、メンテナンスが容易である。

図８に示す第２変形例では、第１変形例に示した固定部材としての両ナット用ボルトに代わって、特殊ボルト７０および補助部材（くさび７８）を適用した点が異なっている。すなわち、図８に示すように、穴あけ加工用治具６を用いる点は、第１変形例と同じであるが、固定部材として、図９（ａ）に示す特殊ボルト７０を用いる点が異なっている。特殊ボルト７０の長手方向の一方側には、雄ねじ部７２が設けられ、他方側には下部固定部７３が設けられ、両者は本体部７１とともに、一体の固定部材を形成している。下部固定部７３は、外周を８分割して、内側及び外周の一部を切削加工して、内側軸方向に逆円錐状の中空部７６を形成し、外周側は４本足の突張部７４を形成した構造としている（断面Ｂ―Ｂ）。この構成により、突張部７４の各足は、特殊ボルト７０の径方向に弾性変形可能なバネ性を備える。さらに、突張部７４は、その端部に径方向に広がる鍔部７５を備えている。なお、突張部７４は、８分割（４本足）の例を示したが、少なくとも４分割以上であれば、この例に限られない。なお、第２変形例によれば、突張部７４の外周面が当接する中間空洞部６２の内周面、および、鍔部７５が当接する空洞部６４の天井面が、特殊ボルト（固定部材）７０を係止するための係止部として機能する。

なお、第２変形例に適用する治具６が、クリアランス穴２２、中間空洞部６２および空洞部６４を有することでは、他の実施例および変形例と同様であるが、クリアランス穴２２と中間空洞部６２の接続部は、傾斜面等により内面が滑らかに接続するような形状を備えることが好ましい。また、クリアランス穴２２の上端でやや大径とし、中間空洞部６２の下端開口でやや小径として、クリアランス穴２２の上端から中間空洞部６２の下端開口まで、内面が一定の傾斜面を有する円錐形状としてもよい。このような形状とすれば、特殊ボルト７０の鍔部７５を頭にして空洞部６４の開口まで特殊ボルト７０を挿通する際、円滑に移動ができる。

また、図９（ｂ）は、空洞部６４に挿入される円錐状のくさび７８を示している。図８に示すように、鍔部７５が空洞部６４に出現するまで、特殊ボルト７０を板部材８０の上方から板部材８０の貫通穴８１を介してスタンド部６０に挿入する。その場合、特殊ボルト７０の鍔部７５側を頭にして挿入する。鍔部７５が空洞部６４に到達すると、突張部７４が有するバネ性により、鍔部７５が特殊ボルトの径方向に拡張する。さらに、反対方向の空洞部６４から、くさび７８を特殊ボルト７０の突張部７４の間に形成された中空部７６に挿入する。その結果、鍔部７５および突張部７４が径方向にさらに拡大して、４本足で形成される鍔部７５の外周円（対向する鍔部同士の外面間の長さ）は、中間空洞部６２の開口より大きくなる。特殊ボルト７０の上部のナット４６を締め込むと、鍔部７５の水平面上面が空洞部６４の天井面に密着する。この操作により、鍔部７５を介して特殊ボルト７０がスタンド部６０に対して固定可能となり、板部材８０を治具６に固定できる。図８に示す第２変形例の構成によれば、実施形態と比較して、雌ねじを設けないので、メンテナンスが容易である。

以下、一実施形態および各変形例に係る穴あけ加工方法について詳述する。
予め、加工対象となる板部材８０には、複数の貫通穴位置からなる穴配列が設定されている。
まず、複数の貫通穴位置のうち第１貫通穴８１となる貫通穴位置を選択する。具体的には、図１に示すように、板部材８０の治具配置エリアを、縦方向の仮想縦分割線９０及び横方向の仮想横分割線９２によって格子状に分割する。例えば、横方向、縦方向共に等間隔の約４００ｍｍピッチで分割する。そして、仮想縦分割線９０と仮想横分割線９２の各交点に最も近い貫通穴（交点上の貫通穴を含む）を選択し、これを第１貫通穴８１に設定する。これにより、板部材８０の中央部の治具配置エリアに略均等な間隔で穴あけ加工用治具２が配置されるので、治具配置エリアの剛性を略均一に向上させることができ、より適切に穴あけ加工を行うことができる。

次に、図２及び図３に示すように、穴あけ加工用治具２を工作機械１のベッド１０上に固定する。具体的には、工作機械１の加工原点Ｏを基準として少なくとも一つの治具２を位置決めし、少なくとも一つの治具２をボルト３８によってベッド１０上に固定する。なお、図２において、加工原点Ｏは、工作機械側で定まる加工基準点であり、これを基準にツール駆動部１５’及び穴あけツール１６’および板部材の位置決めがされる。

さらに、少なくとも一つの治具２上に板部材８０を載置し、板部材８０をクランプ機構４でベッド１０に固定する。このとき、加工原点Ｏを基準として板部材８０を位置決めし、少なくとも一つの治具２上に板部材８０に載置してもよい。工作機械１の加工原点Ｏを基準として少なくとも一つの治具２を位置決めし、さらにこの加工原点Ｏを基準として板部材８０も位置決めすることによって、板部材８０に対して所定の位置関係で少なくとも一つの治具２を高精度に配置することができる。

そして、板部材８０を貫通した穴あけツール１６の先端部がクリアランス穴２２に挿入されるように工作機械１を動作させ、板部材８０のクリアランス穴２２に対応する位置に穴あけツールを位置決めして、第１貫通穴８１を形成する。第１貫通穴８１の形成時には、板部材８０はクランプ機構４によってベッド１０に固定されるとともに、穴あけツール１６が挿入される第１貫通穴８１の周囲は治具２によって下方から支持される。そのため、板部材８０を治具２に固定しなくても、穴あけツール１６挿入時の反力を治具２で受けることができ、板部材８０の振動や跳ね上がり等を抑制できることから、精密な貫通穴の形成が可能であるとともに穴あけツール１６に折損等トラブルが発生することを防止できる。

続いて、第１貫通穴８１にボルト３４を挿通し、ボルト３４によって板部材８０を少なくとも一つの治具２に固定する。このように、複数の貫通穴のうち先に形成された第１貫通穴８１を用いて板部材８０をベッド１０側に固定するようにしたので、三角ピッチや四角ピッチ等の穴配列の板部材８０であっても容易にベッド１０側に固定できる。

さらに、工作機械１を動作させて複数の貫通穴のうち第１貫通穴８１以外の第２貫通穴８２を形成する。第２貫通穴８２の形成時には、第１貫通穴８１に挿通したボルト３４によって板部材８０がベッド１０側に固定されているので、板部材８０の剛性を向上させることができ、板部材８０の振動や跳ね上がりを抑制できる。よって、精密な貫通穴の形成が可能であるとともに穴あけツール１６に折損等トラブルが発生することを防止できる。また、第１貫通穴８１の位置、すなわちボルト３４の設置個所を適宜選択すれば、第２貫通穴８２の周囲の板部材８０の剛性を自在に調整することが可能である。

一実施形態では、板部材８０をクランプ機構４でベッド１０に固定するとき、板部材８０のうち、少なくとも一つの治具２の治具配置エリアの外周側をクランプ機構４でベッド１０に固定してもよい。また、第１貫通穴８１の形成時に、少なくとも一つの治具２によって板部材８０の治具配置エリアを下方から支えるとともに、クランプ機構４によって板部材８０の外周側を固定しながら第１貫通穴８１を形成してもよい。このように、治具配置エリアの外周側を固定するクランプ機構４によって板部材８０の拘束力を確保しながら治具配置エリアを下方から支える治具によって板部材８０の反力を受けることによって、板部材８０の中央部に多数の貫通穴が位置する場合であっても、適切に穴あけ加工を行うことができる。

また、一実施形態では、穴あけツール１６は、超硬ドリルであってもよい。これにより、高速で穴あけ加工を行うことができ、加工時間の短縮化が図れるとともに、より一層精密な貫通穴を形成することができる。

次に、図１０を参照して、本発明の一実施形態に係る復水器１００について説明する。なお、図１０は本発明の一実施形態に係る復水器の構成例を示す模式図である。
復水器１００は、蒸気タービンの駆動に用いられた蒸気を凝縮して水に戻し、復水として再び蒸気を生成するボイラなどに供給するものである。本実施形態では、例えば、火力発電プラントや原子力発電プラント等に用いられる復水器１００を例示している。

図１０に示すように、一実施形態において復水器１００は、外形を構成する胴１０２と、蒸気を冷却する冷却管１０６の集合である冷却管群１０４とを有する。胴１０２には、冷却管群１０４とともに冷却水が循環する経路を形成する水室１１０と、蒸気から凝縮した水である復水が一時的に溜まるホットウェル１１２とが設けられている。さらに、胴１０２の上部には、蒸気タービンのタービン部１１４が配置され、タービン部１１４の下方に冷却管群１０４が配置されている。

冷却管群１０４は、胴１０２の内部に複数配置されている。それぞれの冷却管群１０４は、タービン部１１４とホットウェル１１２との間に、タービン部１１４の回転軸線が延びる方向に沿って延設されている。
また、冷却管群１０４には、冷却管１０６を支持する複数の管支持板１０８が設けられている。管支持板１０８は、冷却管１０６が延設される方向に間隔をあけて配置され、冷却管群１０４の配列を保持するように構成される。
さらに、冷却管群１０４の端部には、管板８０が設けられている。管板８０は、上述したような穴あけ加工用治具２又は穴あけ加工方法を用いて作製されたものである。なお、管板８０の他に管支持板１０８も、本実施形態に係る穴あけ加工用治具又は穴あけ加工方法を用いて作製されてもよい。

以上説明したように、上述の実施形態によれば、任意の穴配列の貫通穴８１，８２を形成でき、且つ、穴あけツール１６の挿入時の板部材８０の振動や跳ね上がり等を抑制することによって、精密な貫通穴８１，８２の形成が可能であるとともに穴あけツール１６に折損等のトラブルが発生することを回避できる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。

１ 工作機械
２，６ 穴あけ加工用治具
４ クランプ機構
１０ ベッド
１０ａ 治具固定部
１０ｂ，１０ｃ クランプ固定部
１２ 穴あけ機構
１３ 支柱
１４ レール
１５ ツール駆動部
１６ 穴あけツール
２０，６０，７０ スタンド部
２２，６２ クリアランス穴
２３ 支持部
２４，５６，６４ 雌ねじ
２６，６６ 空洞部
２７，６７ 切粉排出口
３０ ベース部
３２ 長穴
３４ 板部材固定用ボルト（固定部材）
６２ 中間空洞部
６６ 両ナット用ボルト（固定部材）
７０ 特殊ボルト（固定部材）
３８，４０，５０ ボルト（締結部材）
３６，４４ ワッシャ
４１，５１，５２ 雄ねじ
４２ 押さえ板
４６，５４ ナット
４８ ジャッキ
５６ 雌ねじ
１００ 復水器
１０２ 胴
１０４ 冷却管群
１０６ 冷却管
１０８ 管支持板
１１０ 水室
１１２ ホットウェル
１１４ タービン部

Claims (10)

1. 穴あけツールを有する工作機械を用いて板部材に複数の貫通穴を形成する穴あけ加工方法であって、
   クリアランス穴を有する少なくとも一つの治具を前記工作機械のベッド上に固定する第１ステップと、
   前記少なくとも一つの治具上に前記板部材を載置し、前記板部材をクランプで前記ベッドに固定する第２ステップと、
   前記板部材を貫通した前記穴あけツールの先端部が前記クリアランス穴に挿入されるように前記工作機械を動作させ、前記板部材の前記クリアランス穴に対応する位置に前記複数の貫通穴のうち第１貫通穴を形成する第３ステップと、
   前記第１貫通穴に固定部材を挿通し、該固定部材によって前記板部材を前記少なくとも一つの治具に固定する第４ステップと、
   前記第４ステップの後、前記工作機械を動作させて前記複数の貫通穴のうち前記第１貫通穴以外の第２貫通穴を形成する第５ステップとを備えることを特徴とする穴あけ加工方法。
2. 前記穴あけツールは、超硬ドリルを備えていることを特徴とする請求項１に記載の穴あけ加工方法。
3. 前記第１ステップでは、前記工作機械の加工原点を基準として前記少なくとも一つの治具を位置決めし、前記少なくとも一つの治具を前記ベッド上に固定し、
   前記第２ステップでは、前記加工原点を基準として前記板部材を位置決めし、前記少なくとも一つの治具上に前記板部材に載置することを特徴とする請求項１又は２に記載の穴あけ加工方法。
4. 前記第２ステップでは、前記板部材のうち、前記少なくとも一つの治具の治具配置エリアの外周側を前記クランプで前記ベッドに固定し、
   前記第３ステップでは、前記少なくとも一つの治具によって前記板部材の前記治具配置エリアを下方から支えるとともに、前記クランプによって前記板部材の外周側を固定しながら前記第１貫通穴を形成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の穴あけ加工方法。
5. 前記第１貫通穴は、前記複数の貫通穴のうち、前記板部材の前記治具配置エリアを複数の格子に分割する縦方向の仮想縦分割線と横方向の仮想横分割線との各交点に最も近い貫通穴であることを特徴とする請求項４に記載の穴あけ加工方法。
6. 穴あけツールを有する工作機械を用いた板部材への複数の貫通穴の形成作業を補助するための穴あけ加工用治具であって、
   前記工作機械のベッド上に固定可能に構成されたベース部と、
   前記板部材の下面に上部が当接するように構成され、前記ベース部に下部が接続されるスタンド部と、を備え、
   前記スタンド部の前記上部には、前記貫通穴を貫通した前記穴あけツールの先端部が挿入可能なクリアランス穴が形成されており、
   前記クリアランス穴の下方において、前記貫通穴及び前記クリアランス穴に挿通された前記板部材の固定用の固定部材を係止するための係止部が設けられたことを特徴とする穴あけ加工用治具。
7. 前記係止部は、谷部が前記貫通穴の内径よりも小径であり、前記固定部材に設けられた雄ねじに螺合する雌ねじが形成されていることを特徴とする請求項６に記載の穴あけ加工用治具。
8. 前記クリアランス穴は、前記貫通穴の内径より大きい内径を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の穴あけ加工用治具。
9. 前記係止部の下方には空洞部が設けられており、
   前記空洞部には、
   前記空洞部に連通し、前記板部材への前記貫通穴の加工によって生じる切粉を排出するための切粉排出口が設けられたことを特徴とする請求項６に記載の穴あけ加工用治具。
10. 前記ベース部は、前記スタンド部に直交する方向に沿って延在しており、
    前記ベース部には、前記ベース部を前記ベッド上に締結するための締結部材の先端部が挿通可能なスリット又は長穴が前記ベース部の延在方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項６乃至９の何れか一項に記載の穴あけ加工用治具。