JP6529407B2 - Method of manufacturing grid structure - Google Patents
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Description
本発明は、高層建造物や橋梁、高層タワー、大型のパラボラアンテナ、電波望遠鏡、光学望遠鏡など、複数の管(パイプ)や柱体などの柱状体を組み合わせて建設される大型構造体において、格点から複数の柱状体が所定角度隔てて放射状に伸びる格点構造物を製造するための製造方法に関するものである。 The present invention is applicable to large structures, such as high-rise buildings, bridges, high-rise towers, large parabolic antennas, radio telescopes, optical telescopes, etc., which are constructed by combining columns such as pipes and columns. The present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a grid point structure in which a plurality of columnar bodies radially extend from a point by a predetermined angle.
構造物などの製造や組立に際し、レーザ光を使用して構成部材の位置決めを行う技術は、たとえば特許文献1や特許文献2に開示されている。
特許文献1は、放射線治療装置を備える医療システムにおいて、被検体の位置決めを行うために、天井面の投光ユニットから走査ガントリにクロスラインレーザを鉛直方向に照射して床面の受光ユニットで受光し、一方の側壁の投光ユニットからクロスラインレーザを走査ガントリに水平方向に照射して他方の側壁の受光ユニットに受光し、受光ユニットのデータから投光ユニットにフィードバック制御を行って、各投光ユニット、各受光ユニットの位置をそれぞれ調整する技術が開示されている。
For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose techniques for positioning components using laser light when manufacturing or assembling a structure or the like.
Patent document 1 is a medical system provided with a radiation treatment apparatus, and in order to position an object, a cross line laser is vertically irradiated from a light projecting unit on a ceiling surface to a scanning gantry and received by a light receiving unit on a floor surface. The cross line laser is horizontally emitted from the light projection unit on one side wall to the scanning gantry and received by the light receiving unit on the other side wall, and feedback control is performed to the light projection unit from the data of the light receiving unit. A technique for adjusting the positions of the light unit and each light receiving unit is disclosed.
特許文献2は、「函体構造物の設置方法」であって、函体構造物を設置する場合の角パイプの姿勢を把握するに際し、レーザ測量装置(レーザ墨書き器)からクロスラインレーザを水平方向に照射して、角パイプの内面に設置された3本の測量線との相対位置から角パイプの水平、垂直方向および回転方向の姿勢を測量するものである。 Patent document 2 is "the installation method of a box structure", and when grasping | ascertaining the attitude | position of the square pipe in the case of installing a box structure, it crosses a cross-line laser from a laser surveying apparatus (laser ink writing device) horizontally. By irradiating in the direction, the horizontal, vertical and rotational attitudes of the square pipe are surveyed from the relative position with the three survey lines installed on the inner surface of the square pipe.
特許文献1および2では、互いに直交交差する水平ラインと鉛直ラインからなるレーザ光を、水平方向に投光する測量用のレーザ墨書き器(投光ユニットやレーザ測量装置ともいう)を使用するため、構造物に水平や鉛直を基準とする被検体を位置決めしたり、被検体の姿勢を検出する場合には大変便利である。 In Patent Literatures 1 and 2, since a laser marking device (also referred to as a light projecting unit or a laser surveying device) for surveying that horizontally projects laser light composed of horizontal lines and vertical lines orthogonal to each other is used, This is very convenient for positioning a subject relative to the horizontal or vertical to a structure or detecting the posture of the subject.
しかし、水平面に対して所定の仰角や俯角を有する複数の被検体を接合して格点構造物を製造する時に、常時水平方向にのみレーザ照射する上記レーザ墨書き器を使用して、傾斜する被検体の変位を読み取る場合、その計測工程の数が大変多く、計算式を使用する必要もあり面倒であるという問題があった。 However, when manufacturing a grid point structure by joining a plurality of objects having a predetermined elevation angle and depression angle with respect to a horizontal surface, the object to be inclined is inclined using the above-described laser marker which always emits laser light only in the horizontal direction. When reading the displacement of a sample, the number of measurement steps is very large, and there is a problem that it is necessary to use a calculation formula and it is troublesome.
本発明は上記問題点を解決して、水平方向や鉛直方向でなく、格点から所定の角度を隔てて傾斜方向に伸びる複数の柱状体の姿勢や位置決めを容易に行うことができ、格点構造物を効率よく製造することができる格点構造物の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems and can easily carry out postures and positionings of a plurality of columnar bodies extending in the inclined direction at a predetermined angle from the grid point instead of the horizontal and vertical directions. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a grid structure that can efficiently manufacture a structure.
本発明は、光軸上で直交交差する第1ラインと第2ラインからなるクロスラインレーザ光を使用して、基準柱状体の格点から所定角度隔てて傾斜方向に伸びる複数の柱状体が接合された格点構造物を製造する格点構造物の製造方法であって、
クロスラインレーザ光の光軸を、柱状体の軸心から格点に向かって配置するレーザ光配置工程と、
各柱状体の接続端側に、第1ラインおよび第2ラインにそれぞれ対応する接続端ターゲットを設けるとともに、各柱状体の先端側に、第1ラインおよび第2ラインにそれぞれ対応する先端ターゲットを設けるターゲット形成工程と、
前記接続端ターゲットおよび前記先端ターゲットが形成された柱状体を、基準柱状体との接合位置に配置し、クロスラインレーザ光が前記接続端ターゲットおよび前記先端ターゲットにそれぞれ一致するように、当該柱状体の姿勢を調整して位置決めする位置決め工程と、
基準柱状体に、位置決め後の柱状体を順次接合する接合工程と、を具備したものである。
The present invention uses a cross line laser beam consisting of a first line and a second line orthogonally crossing on the optical axis to join a plurality of pillars extending in an inclined direction at a predetermined angle away from a grid point of a reference pillar. A method of manufacturing a grid point structure for manufacturing the
A laser beam arrangement step of arranging the optical axis of the cross line laser beam from the axial center of the columnar body toward the grid point;
A connection end target corresponding to each of the first line and the second line is provided on the connection end side of each columnar body, and an end target corresponding to each of the first line and the second line is provided on the distal end side of each columnar body Target formation process,
The columnar body on which the connection end target and the tip target are formed is disposed at a junction position with the reference columnar body, and the columnar body is matched so that the cross line laser light matches the connection end target and the tip target. Positioning process to adjust the position of
And a joining step of sequentially joining the positioned columnar body to the reference columnar body.
上記構成によれば、傾斜する柱状体の軸心から格点にクロスラインレーザ光を傾斜状態で配置し、第1ラインおよび第2ラインをそれぞれ接続端ターゲットおよび先端ターゲットに一致させることにより、接合する柱状体を短時間かつ高精度で位置決めすることができる。 According to the above configuration, bonding is performed by arranging the cross line laser light in an inclined state from the axis of the inclined columnar body to the grid point and making the first line and the second line coincide with the connection end target and the tip target, respectively. Can be positioned in a short time and with high accuracy.
また、クロスラインレーザ光の第1ラインを、鉛直面内に配置することで、基準柱状体が設置された基準平面、たとえば定盤上に罫書かれた管の平面視座標に、第1ラインを一致させることで、クロスラインレーザ光の軸心周りの傾き角を容易かつ高精度で設定することができる。 In addition, by arranging the first line of the cross line laser light in the vertical plane, the first line is placed on the reference plane on which the reference column is placed, for example, the plane view coordinates of the tube scored on the surface plate. By matching, the inclination angle around the axis of the cross line laser beam can be easily set with high accuracy.
さらに、先端ターゲットを、柱状体の先端面か、または柱状体の先端面に取り付けられた端板に形成することにより、先端ターゲットを容易かつ精度よく形成することができる。 Furthermore, by forming the end target on the end surface of the columnar body or on the end plate attached to the end surface of the columnar body, the end target can be formed easily and accurately.
さらにまた、接続端ターゲットを、当該柱状体の基端側外周に取り付けられた接続端検出部材、または当該柱状体の接続端周囲の基準柱状体の表面および接合後の柱状体の表面の少なくとも1つに形成することで、接続端ターゲットを容易かつ精度よく形成することができる。 Furthermore, at least one of the connection end detection member attached to the outer periphery on the proximal end side of the columnar body, or the surface of the reference columnar body around the connecting end of the columnar body and the surface of the columnar body after bonding By forming one, it is possible to form the connection end target easily and accurately.
また、レーザ光配置工程、ターゲット形成工程、位置決め工程および接合工程により基準柱状体にすべての柱状体を接合した後、先端ターゲットとクロスラインレーザ光とのずれ量から柱状体の取付精度を計測する歪み計測工程と、前記歪み計測工程で計測された所定の柱状体を部分的に加熱、冷却することにより当該柱状体の歪み取りを行う歪み取り工程と、前記歪み取り工程後に、先端ターゲットとクロスラインレーザ光とのずれ量から柱状体の取付精度を再計測する歪み再計測工程とを具備したものである。 In addition, after all the columns are joined to the reference columns by the laser beam placement process, the target formation process, the positioning process, and the bonding process, the attachment accuracy of the columns is measured from the amount of deviation between the tip target and the crossline laser beam. A distortion measurement process, a distortion removal process for removing distortion of the columnar body by partially heating and cooling a predetermined columnar body measured in the distortion measurement process, and a cross with the tip target after the distortion removal process And a strain re-measuring step of re-measuring the mounting accuracy of the columnar body from the amount of deviation from the line laser beam.
上記方法において、接合工程後に、傾斜配置したクロスラインレーザ光を利用することで、クロスラインレーザ光の第1ラインおよび第2ラインと、柱状体の先端ターゲットとのずれ量から、柱状体の歪み量を容易かつ精度良く検出することができる。これにより、接合工程に引き続いて歪み計測工程、歪み取り工程、歪み再計測工程と、を連続して行うことができ、高精度で格点構造物を製造することができる。 In the above method, distortion of the columnar body is obtained from the amount of deviation between the first line and the second line of the cross line laser beam and the tip target of the columnar body by utilizing the cross line laser beam disposed obliquely after the bonding step. The amount can be detected easily and accurately. Thereby, the strain measurement process, the strain removing process, and the strain re-measurement process can be continuously performed subsequently to the bonding process, and the grid structure can be manufactured with high accuracy.
上記発明によれば、格点から所定角度隔てて放射方向に傾斜して伸びる複数の柱状体の姿勢や位置決めを効率よく高精度で読み取ることができ、格点構造物を効率よく製造することができる。 According to the above invention, it is possible to efficiently read with high accuracy the postures and positionings of a plurality of pillars extending in a radial direction at a predetermined angle away from the grid point, and to efficiently manufacture the grid structure. it can.
[実施例1]
以下、本発明の実施例1を、図面を参照して説明する。
複数本の管(柱状体)を、格点を中心として所定角度隔てて放射方向に接合した格点構造物である管集合体の製造方法について説明する。この管集合体は、たとえば高層建築物や橋梁、高層タワーや大型のパラボラアンテナ、電波望遠鏡、光学望遠鏡などの構造体の一部として使用するために、1つの格点から所定角度を隔てて複数、たとえば3本以上で20本前後までの管を溶接により接合したものである。
Example 1
Hereinafter, Example 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
A method of manufacturing a tube assembly which is a grid point structure in which a plurality of tubes (columnar bodies) are radially joined at predetermined angles with respect to a grid point will be described. The tube assembly is separated by a predetermined angle from one grid point, for use as a part of a structure such as a high-rise building or bridge, a high-rise tower, a large parabolic antenna, a radio telescope or an optical telescope. For example, three or more and up to about 20 pipes are joined by welding.
(概要)
図1,図2には、たとえば7本の管P0〜P6を接合した管集合体11が表示されている。この管集合体11は、たとえば基準水平面となる定盤12上に、垂直(鉛直)方向に立設された1本の基準管P0と、この基準管P1の軸心O0上に設定された格点RPを中心に、所定角度隔ててそれぞれの仰角αで、たとえば6本の管P1〜P6が接合されている。
(Overview)
In FIG. 1 and FIG. 2, for example, a
(クロスラインレーザ光)
図1に示すように、レーザ光照射器(レーザポインタ)21A〜21Fからクロスラインレーザ光CR1〜CR6を、管P1〜P6の軸心O1〜O6から格点RPに向かってそれぞれ照射し、管P1〜P6の位置決めや計測、修正を行う。
(Cross line laser light)
As shown in FIG. 1, cross-line laser beams CR1 to CR6 are irradiated from laser light irradiators (laser pointers) 21A to 21F from axis centers O1 to O6 of tubes P1 to P6 toward a critical point RP, respectively. Perform positioning, measurement, and correction of P1 to P6.
図2に示すように、レーザ光照射器21A〜21Fからそれぞれ照射されるクロスラインレーザ光CR1〜CR6は、レーザ光軸(後述するRO)上で互いに直交交差する第1ラインRvと第2ラインRhを有している。
As shown in FIG. 2, the cross line laser beams CR1 to CR6 emitted from the
(管とターゲット)
図3は、管P1〜P6において、クロスラインレーザ光CR1〜CR6を受光するための受光部の例1を示す。管P1〜P6はそれぞれ同一であるため、管P1のみを説明する。管P1の軸心O1に沿って照射されるクロスラインレーザ光CR1を受光するために、管P1の先端側受光部22と接続端受光部23がそれぞれ設けられている。
(Tube and target)
FIG. 3 shows an example 1 of a light receiving unit for receiving the cross line laser beams CR1 to CR6 in the tubes P1 to P6. The pipes P1 to P6 are identical, so only the pipe P1 will be described. In order to receive the cross line laser beam CR1 irradiated along the axial center O1 of the tube P1, the tip end side
先端受光部22は、管P1の先端部で軸心O1に垂直な先端面に、受光用の端板22aが取り付けられている。また接続端受光部23は、管P1〜P6の接続端側に外嵌固定された受光用の環状部材23aから構成されている。そして、端板23aの表面(先端面)に形成される先端ターゲットFTは、これら軸心O1位置を通って照射される第1ラインRvに位置合わせされる鉛直方向の第1照射線(罫書き線)FTvと、第2ラインRhに位置合わせされる水平方向の第2照射線(罫書き線)FThと、第1照射線FTvおよび第2照射線FThの交差部に表れる先端面中心P1Oと、で構成される。また環状部材23aに形成される接続端ターゲットRTは、第1ラインRvに位置合わせされる上下一対の第1照射線(罫書き線)RTvと、第2ラインRhに位置合わせされる左右一対の第2照射線(罫書き線)RThとからなる。これら第1照射線RTvおよび第2照射線RThは、第1ラインRvおよび第2ラインRhに対応して管P1の胴部外面に軸心O1方向に沿って予め形成された胴部罫書き線BLh,BLhに基づいて形成する。
An
なお、図3では、環状部材23aを一体物として表記したが、複数個に分離可能な組立式として、ボルトなどの締結具で連結固定してもよい。また環状部材23aの半径方向の突出幅は、管P1〜P6の先端面とレーザ光照射器21A〜21Fとの距離と、管P1〜P6の先端面と環状部材23aとの距離に対応して設定され、第1ラインRvおよび第2ラインRhをそれぞれ受光する突出幅に形成される。
In addition, although the
図4は、管P1〜P6において、クロスラインレーザ光CR1を受光するための受光部の例2を示す。管P1〜P6はそれぞれ同一であるため、管P1のみを説明する。
先端側受光部24は、受光用の端板22aを削除し、軸心O1に垂直な管P1の管端面24aを先端受光面とし、この管端面24aに先端ターゲットFTの第1照射線FTvと第2照射線FThがそれぞれ形成されている。また接続端受光部25は、第1ラインRvと第2ラインRhの照射位置近傍にのみに受光片25aをそれぞれ溶接などにより取り付けたもので、受光片25aの先端側の面に接続端ターゲットRTの第1照射線RTvと第2照射線RThが形成されている。これら第1照射線RTvおよび第2照射線RThは、第1ラインRvおよび第2ラインRhに対応して管P1の胴部外面に軸心O1方向に沿って予め形成された胴部罫書き線BLv,BLhに基づいて形成する。
FIG. 4 shows an example 2 of a light receiving unit for receiving the cross line laser beam CR1 in the tubes P1 to P6. The pipes P1 to P6 are identical, so only the pipe P1 will be described.
The front end side
なお、図5に示すように、第1ラインRvと第2ラインRhの受光面が、基準管P0を含む既設の接合済みの管P2〜P6の接続端側の外表面に存在する場合、基準管P0を含む管P1〜P6のいずれかの外表面を接続端受光部25として、胴部罫書き線BLv,BLhの接続端にそれぞれ連結されて第1ラインRv方向および第2ラインRh方向にそれぞれ延びる第1照射線FTvと第2照射線FThを形成する。
In addition, as shown in FIG. 5, when the light receiving surface of the first line Rv and the second line Rh is present on the outer surface of the connection end side of the already joined pipes P2 to P6 including the reference pipe P0, the reference is The outer surface of any one of the tubes P1 to P6 including the tube P0 is connected to the connection end of the body scribing line BLv, BLh as the connection end
(レーザ光の照射調整装置)
図6は、各レーザ光照射器21A〜21Fをそれぞれ姿勢調整可能に支持する照射器調整装置31を示す。この照射器調整装置31は、定盤12上の所定位置に立設される照射器支持柱32に、90°で互いに直交交差するy軸、z軸の二軸方向の移動と、x軸(RO軸)、y軸、z軸の三軸周りの回動が可能に構成されている。
(Laser beam irradiation adjustment device)
FIG. 6 shows an
照射器調整装置31は、照射器支持柱32に沿ってレーザ光照射器21A〜21Fを所定範囲で鉛直方向のz軸に沿って昇降移動するz軸方向移動部33と、管P1〜P5に対面する鉛直面内でレーザ光照射器21A〜21Fを水平な幅方向に移動するy軸方向移動部34と、レーザ光照射器21A〜21Fをy軸周りに回動するy軸周り回転部35と、鉛直方向のz軸周りに回動するz軸周り回転部36と、レーザ光照射器21A〜21Fをレーザ光軸RO周りに回動して傾斜角βを設定する光軸周り回転部37とを具備している。
The
これら各移動部33,34および各回転部35〜37は、位置データおよび角度データの読み取りと、操作盤(図示せず)からの指示データに基づく操作により、クロスラインレーザ光CR1〜CR6の照射角や位置などの調整が自動化されている。この場合、定盤12上で照射器支持柱32の立設位置データに基づいて、z軸方向移動部33に対してz軸位置データが入出力され、y軸方向移動部34に対してy軸位置データが出力される。またy軸周り回転部35に対してy軸回転角データが入出力され、z軸周り回転部34に対してz軸回転角データが入出力され、光軸周り回転部35に対して光軸回転角データが入出力される。したがって、各レーザ光照射器21A〜21Fの照射器支持柱32を、管集合体の設計データに基づいて定盤12の設定位置に立設し、各移動部33,34および各回転部35〜37にデータを入出力することで、レーザ光照射器21A〜21Fからクロスラインレーザ光CR1〜CR6をそれぞれ管P1の軸心O1から格点RPに向かって照射できるように、レーザ光照射器21A〜21Fの位置と姿勢を設定することができる。もちろん、手動で位置および角度をそれぞれ微調整することができる。
The moving
なお、図7は照射器調整装置の各回転部の構成を示す変形例で、この照射器調整装置51は、y軸周り回転部53により回動させる回転軸心yと,z軸周り回転部54により回動させる回転軸心zと、光軸周り回転部55により回動させるレーザ光軸ROとを、一点で交差するように構成したものである。これにより、図6の照射器調整装置31ではレーザ光照射器21Aの角度修正後に補正動作が必要であったが、これを不要にすることができる。
FIG. 7 is a modification showing the configuration of each rotating part of the irradiator adjusting device, and this
(製造方法)
次いで、上記構成を有する設備を使用して管集合体11を製造する方法を、図1,図8を参照して説明する。
(Production method)
Next, a method of manufacturing the
[管の位置決めと接合]
(レーザ光配置工程)
定盤12上の所定位置に、格点RPに対応して基準管P0を立設配置する。そして、格点RP直下の定盤12上の平面視格点RP′から、平面視の管P1〜P6の軸心O1〜O6直下の平面視座標線(罫書き線)O1h〜O6hを引く。そして、平面視座標線O1h〜O6hの所定位置に照射器支持柱32を立設し、この照射器支持柱32に照射器調整装置31を介してレーザ光照射器21A〜21Fをそれぞれ設置し、位置と傾斜角βを設定する。そして、各レーザ光照射器21A〜21Fのクロスラインレーザ光CR1〜CR6のレーザ光軸ROを、接合する管P1〜P6の軸心O1〜O6に沿って基準管P0の格点RPに向かい配置する。(STEP.1)
(ターゲット形成工程)
接合する管P1〜P6管P1の胴部外面に、予め第1,第2ラインRv,Rhに対応して軸心O1方向に沿う胴部罫書き線BLv,BLhを形成しておく。これら胴部罫書き線BLv,BLhに基づいて、接続端側受光部23,25に、第1,第2ラインRv,Rhがそれぞれ照射される接続端ターゲットRTの第1,第2照射線RTv,RTh(図3〜図5)を形成するとともに、各管P1〜P6の先端側受光部22,24に、第1,第2ラインRv,Rhがそれぞれ照射される先端ターゲットFTの第1,第2照射線FTv,FTh(図3〜図5)を設ける。(STEP.2)
なお、レーザ光配置工程(STEP.1)とターゲット形成工程(STEP.2)は、並行して実施してもよいし、どちらか一方を先に実施してもよい。
[Pipe positioning and joining]
(Laser beam placement process)
A reference pipe P0 is erected at a predetermined position on the
(Target formation process)
Barrel score lines BLv and BLh are formed in advance along the direction of the axis O1 corresponding to the first and second lines Rv and Rh on the outer surface of the body of the pipes P1 to P6 to be joined. The first and second irradiation lines RTv of the connection end target RT in which the first and second lines Rv and Rh are respectively irradiated to the connection end side
The laser beam disposing step (STEP. 1) and the target forming step (STEP. 2) may be performed in parallel, or one of them may be performed first.
(位置決め工程)
接続端ターゲットRTの第1,第2照射線RTv,RThおよび先端ターゲットFTの第1,第2照射線FTv,FThが形成された管P1から順に、基準管P0との接合位置に配置し、クロスラインレーザ光CR1の第1,第2ラインRv,Rhが、接続端および先端ターゲットRT,FTの第1,第2照射線RTv,RThおよび第1,第2照射線FTv,FThにそれぞれ一致するように、当該管P1〜P6の姿勢を調整して位置決めする。(STEP.3)
(接合工程)
位置決めされた管P1と、基準管P0(および既接合の管)と、順次溶接により接合する。(STEP.4)
位置決め工程と接合工程とを繰り返して、順次残りの管P2〜P6を溶接により接合する。(STEP.5)
[接合した管の計測と調整]
(歪み計測工程)
基準管P0への管P1〜P6の接合を完了した後、先端ターゲットFTの第1,第2照射線FTv,FThとクロスラインレーザ光CR1〜CR6のずれ量から、各管P1〜P6の取付精度をそれぞれ計測する。これらずれ量は、図9に示すように、クロスラインレーザ光CR1〜CR6と先端ターゲットFTの第1,第2照射線FTv,FThとのX軸上およびY軸上の取付誤差である。(STEP.6)
なお、図10および図11に開示されたZ軸上の取付誤差は、レーザ照射器21A〜21Fとは別の計測器で計測された値である。これら基準管P0を含む管P1〜P6の先端側は、後工程において、伸縮継手などを介して中間梁となる中間接続管に連結される。このため、Z軸上の取付誤差は十分な許容長さを有しており、溶接による接合で生じるような範囲の誤差は、このまま放置しても特に問題はない。ここで問題となる取付誤差は、X軸上の取付誤差およびY軸上の取付誤差である。
(Positioning process)
The first and second irradiation lines RTv and RTh of the connection end target RT and the first and second irradiation lines FTv and FTh of the tip target FT are sequentially arranged at the joining position with the reference pipe P0 from the pipe P1 The first and second lines Rv and Rh of the cross line laser beam CR1 coincide with the first and second irradiation lines RTv and RTh and the first and second irradiation lines FTv and FTh of the connection end and the tip targets RT and FT, respectively. The positions of the pipes P1 to P6 are adjusted and positioned in order to do so. (STEP.3)
(Bonding process)
The positioned pipe P1 and the reference pipe P0 (and the already joined pipes) are sequentially joined by welding. (STEP. 4)
The positioning step and the joining step are repeated to sequentially join the remaining pipes P2 to P6 by welding. (STEP. 5)
[Measurement and adjustment of joined tubes]
(Strain measurement process)
After the joining of the tubes P1 to P6 to the reference tube P0 is completed, the installation of the tubes P1 to P6 is performed based on the amount of deviation of the first and second irradiation beams FTv and FTh of the tip target FT and the crossline laser beams CR1 to CR6. Measure each accuracy. These deviations are, as shown in FIG. 9, attachment errors on the X axis and Y axis of the cross line laser beams CR1 to CR6 and the first and second irradiation beams FTv and FTh of the tip target FT. (STEP. 6)
The mounting error on the Z axis disclosed in FIGS. 10 and 11 is a value measured by a measuring device other than the
(歪み取り工程)
歪み計測工程で計測されたX軸上およびY軸上の取付誤差に基づき、所定の組立計算方法により求めた対象の管P1〜P6ごとにすべて、または選択的に歪み取りを行う。この歪み取り作業では、対象の管P1〜P6について、周方向および軸方向の加熱位置や加熱範囲、加熱温度、加熱時間、冷却時間をそれぞれ選択して実施し、歪みを解消する。(STEP.7)
(歪み再計測工程)
歪み取り工程後にそれぞれ、図9に示すように、たとえば管P5におけるX軸上およびY軸上の取付誤差をそれぞれ再計測する。(STEP.8)
残りの管についても、歪み取り工程と歪み再計測工程とを繰り返して、すべての管P1〜P6のX軸上およびY軸上の取付誤差が最小となる許容範囲、たとえば±数mm未満に収める。(STEP.9)
[歪み取りによる取付誤差の修正結果]
ここで、歪み取りによる取付誤差の修正結果を、歪み取り前を示す図10および歪み取り後の図11を参照にして説明する。
(Strain removal process)
Based on the installation errors on the X and Y axes measured in the strain measurement process, strain removal is selectively performed on all of the target tubes P1 to P6 obtained by the predetermined assembly calculation method. In this distortion removal work, the heating position and heating range in the circumferential direction and the axial direction, the heating temperature, the heating time, and the cooling time are respectively selected and implemented for the target tubes P1 to P6 to eliminate the distortion. (STEP. 7)
(Strain remeasurement process)
After the strain removing step, as shown in FIG. 9, for example, the mounting errors on the X and Y axes of the pipe P5 are remeasured, respectively. (STEP. 8)
Also for the remaining tubes, repeat the strain removing process and the strain re-measuring process, and keep all the tubes P1 to P6 within the allowable range where the installation error on the X and Y axes is minimized, for example, less than ± several mm . (STEP. 9)
[Fixation result of installation error due to distortion removal]
Here, the correction result of the mounting error due to the distortion removal will be described with reference to FIG. 10 showing the state before distortion removal and FIG. 11 after the distortion removal.
管P0〜P6の接合が終了した管P5では、歪み取り前のX軸上の取付誤差が+0.12mmで、Y軸上の取付誤差が+1.53mmであった。この管P5を歪み取り対象として歪み取りを行った後、管P5を再計測すると、X軸上の取付誤差が+0.13mmで、Y軸上の取付誤差が+0.51mmと大きく減少し、管P5の許容範囲内に入ったのが確認された。
[実施例1の効果]
上記実施例1によれば、基準管P0に対して所定の角度隔てて傾斜する管P1〜P6に対して、それぞれの軸心O1〜O6に沿って格点RPを通るクロスラインレーザ光CR1〜CR6を傾斜状態で配置し、第1ラインRvおよび第2ラインRhをそれぞれ接続端ターゲットRTおよび先端ターゲットFRに一致させることにより、接合する管P1〜P6を短時間かつ高精度で位置決めすることができる。
In the pipe P5 after joining of the pipes P0 to P6, the mounting error on the X axis before distortion removal was +0.12 mm, and the mounting error on the Y axis was +1.53 mm. After performing distortion removal with this pipe P5 as the distortion removal target, when the pipe P5 is measured again, the mounting error on the X axis is +0.13 mm, and the mounting error on the Y axis is greatly reduced to +0.51 mm. It was confirmed to be within the allowable range of P5.
[Effect of Example 1]
According to the first embodiment, with respect to the tubes P1 to P6 inclined at a predetermined angle with respect to the reference tube P0, the cross line laser beams CR1 to CR6 passing through the critical point RP along the respective axial centers O1 to O6. Positioning the joining pipes P1 to P6 in a short time and with high accuracy by arranging the CR 6 in an inclined state and aligning the first line Rv and the second line Rh with the connection end target RT and the tip target FR respectively it can.
また、クロスラインレーザ光CR1〜CR6の第1ラインRvを、鉛直面内に配置することで、定盤12上で基準管P0が設置された平面視格点RP′から平面視座標線O1h〜O6hに沿う近傍位置に照射器支持柱32を立設配置し、平面視座標線O1h〜O6hにクロスラインレーザ光CR1〜CR6の第1ラインRvを一致させることで、クロスラインレーザ光CR1〜CR6のレーザ光軸RO周りの傾きを、容易かつ高精度で設定することができる。
Further, by arranging the first lines Rv of the cross line laser beams CR1 to CR6 in the vertical plane, the plane view coordinate line O1 h to the plane view coordinate point O1 h on the
さらに、先端側受光部22において、管P1〜P6の先端面に取り付けられた端板22aまたは、軸心O1〜O6に垂直な先端面24aを設けることにより、クロスラインレーザ光CR1〜CR6の第1ラインRvと第2ラインRhに対応する先端ターゲットFTの第1照射線FTvおよび第2照射線FThを容易かつ精度良く形成することができる。
Furthermore, in the front end side
さらにまた、接続端側受光部23において、管P1〜P6の基端側外周に取り付けられた環状部材(接続端検出部材)23a、受光片(接続端検出部材)25a、管P1〜P6の接続端周囲の基準管P0の外表面および接合後の管P1〜P6の接続端周囲の管P1〜P5の外表面の少なくとも1つに、クロスラインレーザ光CR1〜CR6の第1ラインRvと第2ラインRhに対応する接続端ターゲットRTの第1照射線RTvおよび第2照射線RThを、容易かつ精度よく形成することができ、管P1〜P6の位置決めと姿勢調整を容易かつ精度良く行うことができる。
Furthermore, in the connection end side
また、管P1〜P6の軸心に沿って傾斜して照射されるクロスラインレーザ光CR1〜CR6を利用することで、クロスラインレーザ光CR1〜CR6の第1ラインRvおよび第2ラインRhと、先端ターゲットFTの第1照射線FTvおよび第2照射線FThとの位置ずれ量から、管P1〜P6の取付精度を容易かつ精度良く検出することができる。これにより、接合工程に引き続いて歪み計測工程、歪み取り工程、歪み再計測工程を連続して行うことができ、クロスラインレーザ光CR1〜CR6を利用して歪み取り工程、歪み再計測工程を繰り返し、高精度な管集合体11を製造することができる。
In addition, by using the cross line laser beams CR1 to CR6 which are irradiated while being inclined along the axis of the tubes P1 to P6, the first line Rv and the second line Rh of the cross line laser beams CR1 to CR6, The mounting accuracy of the tubes P1 to P6 can be easily and accurately detected from the positional deviation amount between the first irradiation beam FTv and the second irradiation beam FTh of the front end target FT. Thereby, the strain measurement process, the strain removing process, and the strain re-measuring process can be continuously performed following the bonding process, and the strain removing process and the strain re-measuring process are repeated using the cross line laser beams CR1 to CR6. The highly
[レーザ光照射器の他の位置決め方法]
実施例1では、管P1〜P6を含む管集合体11の設計データに基づいて照射器支持柱32の位置データと、受光器調整装置31への入力データにより、管P1〜P6の各仰角αと同一となるレーザ光照射器21A〜21Fの傾斜角β(180°−α)を設定し、姿勢調整したが、手動でレーザ光照射器21A〜21Fの傾斜角βを設定する場合の設置方法を、図12〜図13を参照して説明する。なお、先の実施例と同一部材については同一符号を付して説明は省略する。またレーザ光照射器21Aおよび管P1のみを説明し、他のレーザ光照射器21B〜21Fおよび管P2〜P6は同様であるため、説明を省略する。
(レーザ光照射器21Aの設置)
まず定盤12上に平面視格点RP′から管P1の軸心O1に沿う平面視座標線(罫書き線)O1hを形成する。そして、平面視座標線O1hを含む鉛直面内にレーザ光照射器21Aを配置する。まず、格点RP(平面視格点RP′)から所定距離(R0+R1+R2+R3、R1=0)離れた位置に照射器支持柱32を立設する。そして、照射器支持柱32における、立設位置に対応するクロスラインレーザ光CR1の高さ(Rv1+Rv2+Rv3)にレーザ光照射器21Aを取り付ける。ここで、Rv1は定盤12から管P1の先端面中心P1O(後述する計測基準柱41Rにおける高さ座標線HRv)までの高さ、Rv2は、先端面中心P1Oから、後述する計測基準柱41Lにおける高さ座標線HLvまでの仰角αに対応する高さ、Rv3は、高さ座標線HLvから照射器支持柱32までの仰角αに対応する高さである。
[Other positioning method of laser light irradiator]
In the first embodiment, each elevation angle α of the tubes P1 to P6 is determined by the position data of the
(Installation of
First, a plan view coordinate line (scored line) O1h is formed on the
さらに、レーザ光照射器21Aから照射されるクロスラインレーザ光CR1の第1ラインRvが平面視座標線O1h上に一致するように、レーザ光照射器21Aのレーザ光軸RO周りの角度を調整し、第1ラインRvを鉛直方向に照射する。
Furthermore, the angle of the
(計測基準柱の設置)
管P1の平面視座標線O1hを挟んで両側に所定間隔をあけ、さらに平面視格点RP′から平面視座標O1hの長さ方向に所定間隔をあけて、一対の計測基準柱41L,41Rを定盤12上に立設する。
ここで格点RP(平面視格点RP′)からレーザ光照射器21Aまでの距離(R0+R1+R2+R3)において、R0は、平面視座標線O1hにおける格点RPから管P1の軸心O1までの距離であり、また平面視座標線O1hにおいて管P1の先端面と一致するように計測基準柱41Rを設置したため、R1=0である。さらにR2は、平面視座標線O1hにおける計測基準柱41Rから計測基準柱41Lまでの距離であり、さらにまたR3は、平面視座標線O1hにおける計測基準柱41Lから照射器支持柱32までの距離である。
(Installation of measurement standard pillar)
A pair of
Here, in the distance (R0 + R1 + R2 + R3) from the grid point RP (planar view grid point RP ′) to the
(高さ座標線の形成)
そして設計データに基づいて、管P1の先端面中心P1O(=計測基準柱41R)から計測基準柱41Lまで平面視座標線O1hに沿う距離(R2)と,計測基準柱41Lからレーザ光照射器21Aまで平面視座標線O1hに沿う距離R3と、管P1の仰角αから計測基準柱41L,41Rにおいて第2ラインRhが照射されるレーザ光照射器21Aの対向面に、高さ座標線(罫書き線)HLv,HRvを形成する。
(Formation of height coordinate line)
Then, based on the design data, the distance (R2) along the planar view coordinate line O1h from the tip surface center P1O of the pipe P1 (= the
(レーザ光照射器の調整)
計測基準柱41L,41Rの高さ座標線HLv,HRvに第2ラインRhが一致するように、レーザ光照射器21Aの仰角αに対応する傾斜角βをそれぞれ調整する。
(Adjustment of laser light irradiator)
The inclination angle β corresponding to the elevation angle α of the
上記手順により、手動であっても、レーザ光照射器21Aの傾斜角βを高精度で設定することができ、クロスラインレーザ光CR1を設定位置の管P1の軸心O1および格点RPに確実に照射することができる。
According to the above-mentioned procedure, the inclination angle β of the
ところで、図12に仮想線で示す仰角αがたとえば70°を超えるレーザ光照射器21Fは、既接合された管P1〜P5が障害となり、照射器支持柱32の設置が困難になるおそれがある。この場合、天井から垂下、または支持された照射器支持柱32を使用して、レーザ光照射器21Fを設置すればよい。またクロスラインレーザ光CR1の第2ラインRhが計測基準柱41L,41Rの鉛直面に鋭角で照射されると、照射光の受光幅が広がり、誤差の原因となりやすい。このため、計測基準柱41L,41Rに替えて、図12に仮想線で示すように、第2ラインRhに対応する標準線が平面部(上面)に形成された水平柱41HL,41HRを有するL字形や門型などの計測基準柱41Hを設置し、クロスラインレーザ光CR1の第2ラインRhを水平柱41HL,41HRの平面部に照射することで、第2ラインRhの位置を高精度で読み取ることができる。
By the way, the
(さらに他のレーザ光照射器の調整)
図12,図13に替えて、図14に示すように、管P1を設置しないで、格点RP位置に支持治具42を介して設置した格点ターゲットRPTと、一方の計測基準柱41L(または41R)とにより、レーザ光照射器21Aの位置決めと、クロスラインレーザ光CR1の仰角αの調整を行うこともできる。
(Further adjustment of other laser light irradiators)
As shown in FIG. 14 instead of FIGS. 12 and 13, a grid point target RPT installed via the
前記支持治具42は、格点RP位置に立設された鉛直軸42aに水平方向回転固定機構42bを介してU字形支持アーム42cを設け、この支持アーム42cに水平ピンを有する鉛直方向回転固定機構42dを介して平板状のターゲット板42eを設けたもので、ターゲット板42eの表面に格点ターゲットRPTが形成される。これにより、簡単な構造で、全方向からのクロスラインレーザ光CR1〜CR6に対面させることができる。
In the
上記製造方法のクロスラインレーザ光に使用することにより、管に限らず、構造物から傾斜状態で取り付けられる柱状構造物を高精度で位置決めしたり、計測したりすることができる。 By using the cross line laser beam of the above manufacturing method, it is possible to accurately position or measure not only the tube but also a columnar structure attached in an inclined state from the structure.
P0 基準管(柱状体)
P1〜P6 管(柱状体)
O0〜O6 軸心
O1h〜O6h 平面視座標線
RP 格点
RP′ 平面視格点
P1O 先端面中心
CR1〜CR6 クロスラインレーザ光
RO レーザ光軸
Rv 第1ライン
Rh 第2ライン
FT 先端ターゲット
FTv 第1照射線
FTh 第2照射線
RT 接続端ターゲット
RTv 第1照射線
RTh 第2照射線
α 仰角
β 傾斜角
11 管集合体(格点構造物)
12 定盤(基準水平面)
21A〜21F レーザ光照射器
22,24 先端側受光部
22a 端板
24a 管端面
23,25 接続端側受光部
23a 環状部材
25a 受光片
31 照射器調整装置
32 照射器支持柱
P0 Reference tube (columnar)
P1 to P6 tube (columnar body)
O0 to O6 axial center O1h to O6h planar view coordinate line RP grid point RP ′ planar view point P1O tip surface center CR1 to CR6 cross line laser beam RO laser optical axis Rv first line Rh second line FT tip target FTv first Irradiation ray FTh 2nd irradiation ray RT connection end target RTv 1st irradiation ray RTh 2nd irradiation ray α elevation angle β
12 Plate (standard horizontal plane)
21A to 21F Laser
Claims (5)
クロスラインレーザ光の光軸を、柱状体の軸心から格点に向かって配置するレーザ光配置工程と、
各柱状体の接続端側に、第1ラインおよび第2ラインにそれぞれ対応する接続端ターゲットを設けるとともに、各柱状体の先端側に、第1ラインおよび第2ラインにそれぞれ対応する先端ターゲットを設けるターゲット形成工程と、
前記接続端ターゲットおよび前記先端ターゲットが形成された柱状体を、基準柱状体との接合位置に配置し、クロスラインレーザ光が前記接続端ターゲットおよび前記先端ターゲットにそれぞれ一致するように、当該柱状体の姿勢を調整して位置決めする位置決め工程と、
基準柱状体に、位置決め後の柱状体を順次接合する接合工程と、を具備した
ことを特徴とする格点構造物の製造方法。 A point at which a plurality of pillars extending in a slanting direction are separated at a predetermined angle from a point of a reference pillar using a cross line laser beam consisting of a first line and a second line orthogonally crossing on the optical axis A method of manufacturing a grid structure for manufacturing a structure, comprising:
A laser beam arrangement step of arranging the optical axis of the cross line laser beam from the axial center of the columnar body toward the grid point;
A connection end target corresponding to each of the first line and the second line is provided on the connection end side of each columnar body, and an end target corresponding to each of the first line and the second line is provided on the distal end side of each columnar body Target formation process,
The columnar body on which the connection end target and the tip target are formed is disposed at a junction position with the reference columnar body, and the columnar body is matched so that the cross line laser light matches the connection end target and the tip target. Positioning process to adjust the position of
And a bonding step of sequentially bonding the positioned columnar bodies to the reference columnar body.
ことを特徴とする請求項1記載の格点構造物の製造方法。 The method for manufacturing a grid structure according to claim 1, wherein the first line of the cross line laser light is disposed in a vertical plane.
ことを特徴とする請求項1または2記載の格点構造物の製造方法。 The method for producing a grid structure according to claim 1 or 2, wherein the tip target is formed on an end face of the columnar body or an end plate attached to the distal end face of the columnar body.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の格点構造物の製造方法。 The connection end target is formed on the connection end detection member attached to the outer periphery on the proximal end side of the columnar body, or on at least one of the surface of the reference columnar body around the connection end of the columnar body and the surface of the columnar body after bonding A method of manufacturing a grid structure according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
前記歪み計測工程で計測された所定の柱状体を部分的に加熱、冷却することにより当該柱状体の歪み取りを行う歪み取り工程と、
前記歪み取り工程後に、先端ターゲットとクロスラインレーザ光とのずれ量から柱状体の取付精度を再計測する歪み再計測工程とを具備した
ことを特徴とする請求項1記載の格点構造物の製造方法。
A distortion measurement step of measuring the mounting accuracy of the columnar body from the displacement amount between the tip target and the cross line laser light after joining all the columnar bodies to the reference columnar body;
A distortion removing step of removing distortion of the columnar body by partially heating and cooling the predetermined columnar body measured in the distortion measuring step;
The strain re-measuring step of re-measuring the attachment accuracy of the columnar body from the deviation amount between the tip target and the cross-line laser light after the distortion removing step. Production method.
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