JPH09155579A

JPH09155579A - 自動加熱曲げ加工された船体外板の切断線マーキング方法

Info

Publication number: JPH09155579A
Application number: JP7314548A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Kitamura; 信男北村; Sadaaki Sakai; 禎明境; Hiroshi Murayama; 宏村山
Original assignee: Ship & Ocean Zaidan; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Ship & Ocean Zaidan; JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1997-06-17
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: JP3198242B2

Abstract

(57)【要約】【課題】船体外板の端部に切断線を高精度でマーキン
グすることができる。【解決手段】粗曲げ加工された被加熱船体外板２の形
状を測定し、この測定形状データと目標形状データとを
比較し、この比較結果に基づいて、両データ間に差がな
くなるように、加熱トーチ10による被加熱船体外板２の
複数の加熱領域を、被加熱船体外板２の長手方向および
幅方向によって決められる二次元座標上で決定し且つ加
熱パターンを前記加熱領域毎に決定し、そして、前記各
加熱領域において加熱トーチ10を姿勢制御しながら、前
記加熱パターンにしたがって移動させる。加熱トーチ10
は、加熱トーチ10の近傍に設けられたセンサブロック25
の作用によって、被加熱船体外板２面の湾曲にかかわら
ず、常時、一定高さを維持し、且つ、被加熱船体外板２
面の法線方向を向く。そして、スリット光を船体外板の
フレームラインに合わせて照射し、所定距離だけスリッ
ト光を平行移動させて切断線をマーキングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動加熱曲げ加
工される船体外板の切断線マーキング方法、特に、船体
外板の湾曲の度合いが大きくなっても、船体外板の端部
に切断線を容易にマーキングすることができる、自動加
熱曲げ加工された船体外板の切断線マーキング方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、船体外板、特に、三次元的に複雑
に湾曲する船首部分等の船体外板の曲げ加工は、予め鋼
板の加熱位置にマーキングを施し、このマーキングを施
した加熱位置を熟練工がガスバーナーによって線状に加
熱し、この加熱によって船体外板に残留塑性変形を与え
ることにより行っていた。

【０００３】しかしながら、このような熟練工による船
体外板の曲げ加工は、手間がかかるばかりか、人材面お
よび加工精度面で問題があった。そこで、複雑に湾曲す
る船体外板を熟練や特殊な技能を要することなく、自動
的に曲げ加工することができる、船体外板の自動加熱曲
げ加工方法の提案が強く望まれていた。

【０００４】このような要望に答えるべくなされた、船
体外板の自動加熱曲げ加工装置が特開平６−５４１号公
報に開示されている。以下、この従来加工装置を図面を
参照しながら説明する。図２０は、従来加工装置を示す
正面図である。

【０００５】図２０に示すように、従来加工装置は、上
面を定盤面とした走行台車５０の少なくとも４か所に、
走行台車５０上に載置する被加熱船体外板５１の端縁部
を把持するためのクランプ５２を、ジャッキ５３を介し
て上下変位可能に配置し、走行台車５０の走行方向と直
交するようにガイドビーム５４を配し、ガイドビーム５
４に、昇降可能なキャリア５５を横行自在に取り付け、
キャリア５５に、被加熱船体外板５１を加熱するための
加熱源５６および被加熱船体外板５１までの距離を測定
するための距離センサ５７を取り付け、更に、被加熱船
体外板５１の曲がり形状と距離センサ５７により検出し
た被加熱船体外板５１の補正データとに基づいて、走行
台車５０の走行駆動装置、ジャッキ５３、キャリア５５
の横行駆動装置および昇降駆動装置を駆動制御するため
の制御器を備えたものである。

【０００６】上述した従来加工装置によれば、曲げ加工
すべき被加熱船体外板５１の原形状が距離センサ５７に
よって測定され、この距離データと被加熱船体外板５１
の曲がり形状値とに基づいて演算された被加熱船体外板
５１の補正データによって、各駆動装置、ジャッキ等が
駆動され、かくして、被加熱船体外板５１が所定の姿勢
に制御されながら線状に加熱されて曲げ加工される。

【０００７】一方、上述した従来加工装置によって、加
熱曲げ加工された船体外板の端部は、通常、端部フレー
ムライン、即ち、ＦＯＲＥ（船首側）およびＡＦＴ（船
尾側）フレームラインと一致する切断線に沿って切断す
る必要があり、このために、切断に先立って切断線をマ
ーキングする必要がある。従来、このマーキングは、船
体外板上に基準点を設け、この基準点からのガース長を
測定することにより行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基準点
からのガース長の測定は、巻尺を用いて行っているの
で、測定精度が悪く、しかも、多数箇所の測定を行う必
要があるので多くの手間と時間がかかっていた。

【０００９】しかも、従って、この発明の目的は、加熱
曲げ加工された船体外板端部への切断線のマーキング
が、船体外板の湾曲度合いによらず高精度で行える、自
動加熱曲げ加工された船体外板の切断線マーキング方法
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、粗曲げ加工
された被加熱船体外板の上方に、前記被加熱船体外板ま
での距離を測定するための距離計を水平方向に移動自在
に設置し、前記被加熱船体外板の長手方向に対応するＸ
軸方向および前記被加熱船体外板の幅方向に対応するＹ
軸方向に前記距離計を移動させて、前記被加熱船体外板
の複数箇所における、前記被加熱船体外板の厚さ方向に
対応するＺ軸方向の距離を測定し、このようにして測定
した前記Ｚ軸方向の距離データと各測定箇所の前記Ｘ軸
方向および前記Ｙ軸方向における位置データとに基づい
て前記被加熱船体外板の形状を測定し、このようにして
測定した前記被加熱船体外板の測定形状データと前記被
加熱船体外板の目標形状データとを比較し、この比較結
果に基づいて、前記測定形状データと前記目標形状デー
タとの間に差がなくなるように、加熱トーチによる前記
被加熱船体外板の複数の加熱領域を、前記Ｘ軸および前
記Ｙ軸によって決められる二次元座標上で決定し且つ加
熱パターンを前記加熱領域毎に決定し、そして、前記各
加熱領域において前記加熱トーチを、前記加熱トーチの
先端と前記被加熱船体外板との間の距離を一定に維持
し、且つ、前記加熱トーチの軸線が前記被加熱船体外板
の法線方向に向くように姿勢制御しながら、前記加熱パ
ターンにしたがって移動し、かくして、前記被加熱船体
外板を目標形状に加熱曲げ加工し、そして、この後、こ
のようにして曲げ加工された船体外板の端部に切断線を
マーキングする方法において、前記船体外板の上方にス
リット光源を設け、前記スリット光源から、基準点Ｐを
設定した基準フレームラインに向けてスリット光を照射
し、前記スリット光と前記基準フレームラインとが重な
り合うときの前記スリット光の傾斜角度から方向ベクト
ルｅ_Xを求め、次に、前記船体外板において、目標形状
データを記述した座標系におけるＺの値が前記Ｐ点と一
致する位置にＳ点をとって、その座標値を前記距離計に
よって測定し、下記（１）および（２）式によって、方
向ベクトルｅ_zおよびｅ_yを求め、

【数２】このようにして、前記方向ベクトルｅ_X、ｅ_yおよびｅ
_zを求めたら、前記Ｐ点を原点として座標変換を行っ
て、前記測定形状データを前記船体外板の目標形状の座
標系に変換し、そして、前記方向ベクトルｅ_X、ｅ_yお
よびｅ_zを用いて、基準フレームから前記Ｘ軸方向に沿
って前記スリット光源を所定距離移動させ、かくして、
前記スリット光の照射部分をマーキングすることに特徴
を有するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の、自動加熱曲げ
加工された船体外板の切断線マーキング方法の一実施態
様を、図面を参照しながら説明する。

【００１２】図１は、自動加熱曲げ加工装置によって被
加熱船体外板の形状を測定する際の計測箇所を示す平面
図、図２は、被加熱船体外板の加熱箇所および各種加熱
パターンを示す平面図、図３は、測定形状データと目標
形状データとの比較を示す図、図４は、被加熱船体外板
の加熱パターンを示す平面図、図５は、鍋状に湾曲した
被加熱船体外板を示す斜視図、図６は、被加熱船体外板
の別の加熱パターンを示す平面図、図７は、円錐状に湾
曲した被加熱船体外板を示す斜視図、図８は、この発明
による座標変換の説明図、図９は、図８のＡ矢視図、図
１０は、図８のＢ矢視図、図１１は、自動加熱曲げ加工
装置を示す正面図、図１２は、同装置を示す側面図、図
１３は、同装置におけるβ面傾斜角度調整機構の駆動部
を示す断面図、図１４は、同装置におけるセンサブロッ
クに設けられたスタイラスの配置を示す説明図、図１５
は、同装置における加熱トーチの姿勢制御方法の制御ブ
ロック図、図１６は、被加熱船体外板に照射されるスリ
ット光の説明図、図１７は、スリット光の照射装置を示
す概略斜視図、図１８は、方向ベクトルｅ_xの求め方を
示すベクトル図、図１９は、スリット光源の移動の説明
図である。

【００１３】先ず、図１１から図１５を参照しながら、
この発明によって船体外板に切断線をマーキングするに
先立って、被加熱船体外板を目標形状に曲げ加工するた
めの自動加熱曲げ加工装置について説明する。図１１か
ら図１５において、１は、地面に設置された定盤、２
は、定盤１上に載置された被加熱船体外板、３は、被加
熱船体外板２の長手方向に対応するＸ軸方向に沿って敷
設されたレール、４は、レール３上を車輪５によって走
行するガントリー、６は、車輪５を駆動するためのＸ軸
駆動モーター、７は、ガントリー４の水平桁４Ａに沿っ
て走行するＹ軸走行台車である。水平桁４Ａは、被加熱
船体外板２の幅方向に対応するＹ軸方向に沿って設けら
れ、Ｘ軸方向に沿って敷設されたレール３と直交してい
る。８は、Ｙ軸走行台車７を駆動するためのＹ軸駆動モ
ーター、９は、加熱トーチ１０をＸ軸およびＹ軸方向に
移動させるための２軸移動機構である。２軸移動機構９
は、レール３、ガントリー４、車輪５、Ｘ軸駆動モータ
ー６、Ｙ軸走行台車７およびＹ軸駆動モーター８からな
っている。

【００１４】１１は、被加熱船体外板２の厚さ方向（レ
ール３に対して垂直方向）に対応する方向、即ち、Ｚ軸
方向に加熱トーチ１０を移動させるためのＺ軸移動機構
である。Ｚ軸移動機構１１は、Ｙ軸走行台車７の下部に
取り付けられており、Ｚ軸方向に昇降するＺ軸昇降部材
１２と、Ｚ軸昇降部材１２を駆動するためのＺ軸駆動モ
ーター１３とからなっている。Ｚ軸昇降部材１２は、後
述するα面傾斜角調整機構およびβ面傾斜角調整機構を
Ｚ軸と平行な直線を中心として一体的に回転させる機能
を有している。

【００１５】１４は、α面内、即ち、レール３と直交す
る垂直面内であってもよい別の所定面内において、加熱
トーチ１０を傾斜させるためのα面傾斜角調整機構であ
る。α面傾斜角調整機構１４は、Ｚ軸昇降部材１２の下
部に固定された取付板１５と、取付板１５の正面に固定
された、弧状ギヤ孔１６Ａを有する弧状案内板１６と、
弧状ギヤ孔１６Ａのギヤに歯合して、弧状案内板１６に
沿って移動可能なα面回動スライダ１７と、α回動スラ
イダ１７を駆動するためのα面傾斜駆動モーター１８と
からなっている。

【００１６】１９は、α面と直交するβ面内、即ち、レ
ール３と平行な垂直面内であってもよい別の所定面内に
おいて、加熱トーチ１０を傾斜させるためのβ面傾斜角
調整機構である。β面傾斜角調整機構１９は、α面回動
スライダ１７の下部に固定された取付板２０と、取付板
２０の側面に固定された、弧状ギヤ孔２１Ａを有する弧
状案内板２１と、弧状ギヤ孔２１Ａのギヤに歯合して、
弧状案内板２１に沿って移動可能なβ回動スライダ２２
と、β回動スライダ２２を駆動するためのβ面傾斜駆動
モーター２３とからなっている。加熱トーチ１０は、β
回動スライダ２２の下部に吊下げ部材２４を介して吊り
下げられている。２５は、加熱トーチ１０と平行に吊下
げ部材２４に固定されたセンサブロックである。

【００１７】α面傾斜角調整機構１４の弧状案内板１６
とβ面傾斜角調整機構１９の弧状案内板２１とは、その
中心が加熱トーチ１０からの炎の先端と一致するように
構成されている。従って、α回動スライダ１７が弧状案
内板１６に沿って移動し、且つ、β回動スライダ２２が
弧状案内板２１に沿って移動することによって、加熱ト
ーチ１０は、炎の先端を中心としてα面およびβ面内に
おいて自在に傾斜する。

【００１８】センサブロック２５は、第１スタイラス２
６、第２スタイラス２７、第３スタイラス２８、第１ス
タイラス２６の移動量を検出するための第１ポテンショ
メーター２９、第２スタイラス２７の移動量を検出する
ための第２ポテンショメーター３０および第３スタイラ
ス２８の移動量を検出するための第３ポテンショメータ
ー３１とからなっている。第３スタイラス２８は、α面
と平行で且つ第１および第２スタイラス２６、２７の等
分線と加熱トーチ１０とを含む面内に配置されている。

【００１９】３２は、２軸移動機構９のＸ軸およびＹ軸
の移動量と、加熱トーチ１０のＺ軸方向移動量と、Ｘ軸
およびＹ軸方向の面内の傾斜角を設定するための加熱ト
ーチ移動姿勢設定器、３３は、第１、第２および第３ポ
テンショメーター２９、３０および３１の検出値に基づ
いて、加熱トーチ１０の傾斜角を演算するための演算手
段、３４は、Ｘ軸駆動モーター６を駆動制御するための
Ｘ軸駆動モーター制御器、３５は、Ｙ軸駆動モーター８
を駆動制御するためのＹ軸駆動モーター制御器、３６
は、Ｚ軸駆動モーター８を駆動制御するためのＺ軸駆動
モーター制御器、３７は、α面傾斜駆動モーター１８を
駆動制御するためのα面傾斜駆動モーター制御器、３８
は、β面傾斜駆動モーター２３を駆動制御するためのβ
面傾斜駆動モーター制御器である。

【００２０】３９は、Ｙ軸走行台車７に取り付けられた
レーザ変位計であり、被加熱船体外板２との間の距離を
測定する。レーザ変位計３９によって測定されたデータ
と、レーザ変位計３９のＸ軸およびＹ軸方向の位置デー
タとに基づいて、被加熱船体外板２の形状が測定され
る。

【００２１】４０は、加熱トーチ１０の近傍に取り付け
られた冷却用ノズルであり、被加熱船体外板２の加熱時
において、冷却水を被加熱船体外板２に噴射する。これ
によって、被加熱船体外板２の加熱曲げ加工が効率よく
行える。冷却用ノズルは、加熱トーチ１０による被加熱
船体外板２の加熱効率を低下させないように、常時、加
熱トーチ１０の進行方向上流側にくるように制御され
る。

【００２２】以上のように構成されている、自動加熱曲
げ加工装置によれば、次のようにして、被加熱船体外板
２の加熱曲げ加工が行われる。即ち、図１に示すよう
に、被加熱船体外板２を定盤１上の所定位置に載置す
る。被加熱船体外板２は、予め、ローラによって粗曲げ
加工されている。被加熱船体外板２を粗曲げ加工するの
は、平板の状態から曲げ加工するのに比べて、曲げ効率
がよいからである。次いで、２軸移動機構９によりレー
ザ変位計３９を所定ピッチでＸ軸およびＹ軸方向に、後
述するフレームラインに沿って移動させて、被加熱船体
外板２のフレームライン上の複数箇所の距離データを測
定する。そして、これらの距離データとレーザ変位計３
９のＸ軸およびＹ軸方向の位置データ（フレームライン
上の各測定点におけるＸＹ座標）とに基づいて、被加熱
船体外板２の形状を測定する。

【００２３】次に、このようにして測定した被加熱船体
外板２の形状データと目標形状データとを比較する。目
標形状データは、例えば、図２に示すように、フレーム
ライン（ＦＯＲＥ）（Ｌ₁）、（Ｌ₂）、（Ｌ₃）、
（ＡＦＴ）上の形状データである。フレームラインと
は、船体中心軸線に対して直角な平面と船体外板との交
線であり、正面線図上に描かれる。この正面線図から船
体外板の形状データを三次元的に把握することができ
る。比較の結果、例えば、フレームライン（Ｌ₁）に関
して、被加熱船体外板２の測定形状データと目標形状デ
ータとの間に、図３に示すような差がある場合には、測
定形状データと目標形状データとの間に差がなくなるよ
うに、加熱トーチ１０による被加熱船体外板２の複数の
加熱領域を、図２に示すように、被加熱船体外板２の長
手方向および幅方向によって決められる二次元座標上で
決定し、且つ、後述する加熱パターンを加熱領域毎に決
定し、そして、各加熱領域において加熱トーチ１０を、
後述するように姿勢制御しながら加熱パターンにしたが
って移動させる。

【００２４】被加熱船体外板２の形状を測定する場合、
目標形状の座標系と測定座標系とを一致させて測定すれ
ば、測定形状データと目標形状データとの比較が容易に
行える。しかしながら、目標形状の座標系と測定座標系
とが一致するように、被加熱船体外板２を定盤１上に置
いた場合には、被加熱船体外板２の寸法によっては、被
加熱船体外板２の湾曲の高低差が数ｍにも及び現実的で
ない。しかも、このような大型の被加熱船体外板２で
は、基準点を設けても、その基準点を正確に位置決めす
ることは非常に困難である。

【００２５】この問題を解決するには、定盤１上にフリ
ーに置かれた被加熱船体外板２の測定形状データを被加
熱船体外板２の目標形状の座標系に変換し、この後、測
定形状データと目標形状データとを比較すればよい。以
下、座標系の変換方法について、図８から図１０を参照
しながら説明する。

【００２６】先ず、被加熱船体外板２の中央部の基準フ
レームライン（Ｌ₂）上に基準点Ｐを設け、次のように
して、方向ベクトルｅ_Xを求める。即ち、図１６に示す
ように、ガントリー４にレーザー光等のスリット光源５
８を設置し、スリット光源５８から定盤１上に載置され
た被加熱船体外板２にスリット光を照射する。スリット
光源５８は、図１７に示すように、Ｚ軸を中心として回
転可能な架台５９上に取り付けられている。更に、スリ
ット光源５８は、Ｚ軸と直交するφ軸を中心として回転
するように架台５９上に取り付けられている。そして、
図１８に示すように、Ｚ軸の回転角およびφ軸の回転角
が共に０のとき、即ち、θ＝０、φ＝０のとき、スリッ
ト光の面の法線ベクトルｎがｎ（ベクトル）＝（１，
０，０）となるように取り付ける。図１８から明らかな
ように、スリット光をＺ軸およびφ軸を中心として、角
度θ、φだけ回転させたときの方向ベクトルｎは、（ｃ
ｏｓθ，ｓｉｎθ，ｔａｎφ）と平行なベクトルであ
る。従って、方向ベクトルｅ_Xは、

【数３】によって求められる。

【００２７】次に、被加熱船体外板２において、目標形
状データを記述した座標系におけるＺの値が前記Ｐ点と
一致する位置にＳ点をとって、その座標値を前記距離計
によって測定し、下記（１）および（２）式によって、
方向ベクトルｅ_zおよびｅ_yを求める。

【数４】

【００２８】このようにして、方向ベクトルｅ_X、ｅ_y
およびｅ_zを求めたら、前記Ｐ点を原点として座標変換
を行えば、前記測定形状データを前記被加熱船体外板の
目標形状の座標系に変換することができる。従って、目
標形状の座標系と測定座標系とを一致させて測定するこ
となく、測定形状データと目標形状データとの比較が容
易に行える。これによって、被加熱船体外板２が大型化
して、被加熱船体外板２の湾曲の度合いが大きくなって
も、被加熱船体外板２の形状を容易に測定することがで
きる。

【００２９】このようにして、目標形状に加熱曲げ加工
した船体外板を得たら、船体外板のＦＯＲＥおよびＡＦ
Ｔフレームラインに沿って切断線をマーキングする必要
があるが、このマーキングは、スリット光源５８からの
スリット光を用いて、以下のようにして行う。

【００３０】基準フレーム（基準フレームラインにおけ
るフレーム面）の法線方向ベクトルｅ_xは、上述したよ
うに、（ｃｏｓθｃｏｓφ，ｓｉｎθｃｏｓφ，ｓｉｎ
φ）であるので、基準フレームから、例えば、ＡＦＴフ
レームラインまでの距離（予め分かっている設計寸法）
をＬとすると、ガントリー４をＸ軸方向にＬｘ＝Ｌ／ｃ
ｏｓθｃｏｓφだけ移動させることによって、スリット
光をＡＦＴフレームラインに一致させることができる。
θ＝０の場合を例にとって図１９に示す。従って、スリ
ット光による照射部分をマーキングすればよい。ＦＯＲ
Ｅフレームラインの場合も、これと同様にマーキングす
ることができる。

【００３１】上述した加熱パターンには、直線形、渦巻
形、平行ウィービング形または先広がりウィービング形
等があり、各パターンによって被加熱船体外板２の湾曲
形状が異なる。例えば、図４に示すように、加熱トーチ
１０を対角線状に直線移動、または、平行ウィービング
させて被加熱船体外板２を加熱した場合には、図５に示
すように、被加熱船体外板２は、鍋状に湾曲し、図６に
示すように、加熱トーチ１０を放射状に直線移動、また
は、先広がりウィービングさせて被加熱船体外板２を加
熱した場合には、図７に示すように、被加熱船体外板２
は、円錐形状に湾曲する。

【００３２】次に、加熱トーチ１０の動作について説明
する。先ず、被加熱船体外板２の加熱開始点（例えば、
図２中、Ａ点）に加熱トーチ１０がくるように加熱トー
チ移動姿勢設定器３２を操作する。なお、Ａ点は、図２
に示すＸ、Ｙ座標における座標（Ｘａ，Ｙａ）である。
即ち、加熱トーチ移動姿勢設定器３２のＸ軸およびＹ軸
指令信号に基づいて、Ｘ軸およびＹ軸駆動モータ制御器
３４、３５は、Ｘ軸およびＹ軸駆動モータ６、８を駆動
して、ガントリー４およびＹ軸走行台車７を走行させ
る。そして、、加熱トーチ１０が被加熱船体外板２の加
熱開始点Ａ（Ｘａ，Ｙａ）にきたところで、Ｘ軸および
Ｙ軸駆動モータ６、８の駆動を止めて、ガントリー４お
よびＹ軸走行台車７の走行を停止させる。

【００３３】このようにして、加熱トーチ１０が被加熱
船体外板２の加熱開始点上にきたら、加熱トーチ１０を
点火し、次いで、加熱トーチ移動姿勢設定器３２のＸ軸
およびＹ軸指令信号に基づいて、ガントリー４およびＹ
軸走行台車７を、加熱トーチ１０が予め決められた加熱
パターン（この場合には、先広がりウィービング）に倣
って移動するように、走行させる。

【００３４】加熱トーチ１０が被加熱船体外板２の湾曲
面に至ると、先端が被加熱船体外板２面に接触している
各スタイラス２６、２７、２８は、Ｚ軸方向に移動し、
第１、第２および第３スタイラス２６、２７、２８の位
置に対応する電圧が、それぞれ第１、第２および第３ポ
テンショメータ２９、３０、３１から演算手段３３に入
力される。演算手段３３は、第１、第２および第３ポテ
ンショメータ２９、３０、３１の検出値の加算平均値を
演算し、更に、第１ポテンショメータ２９の検出値と第
２ポテンショメータ３０の検出値との差を演算し、更
に、第１および第２ポテンショメータ２９、３０の検出
値の加算平均値を演算し、その加算平均値と第３ポテン
ショメータ３１の検出値との間の差を演算する。

【００３５】そして、第１、第２および第３ポテンショ
メータ２９、３０、３１の検出値の加算平均値は、Ｚ軸
駆動モータ制御器３５に入力される。Ｚ軸駆動モータ制
御器３５は、前記加算平均値と、被加熱船体外板２に対
して当初、加熱トーチ１０が垂直に設定されたときの第
１、第２および第３ポテンショメータ２９、３０、３１
の検出値の加算平均値との間の差が零になるようにＺ軸
駆動モーター１３を駆動する。これによって、加熱トー
チ１０のＺ軸方向の位置は、当初の設定高さ位置に維持
される。

【００３６】更に、第１ポテンショメータ２９の検出値
と第２ポテンショメータ３０の検出値との間の差は、β
面傾斜駆動モーター制御器３８に入力される。β面傾斜
駆動モーター制御器３８は、その差が零になるようにβ
面傾斜駆動モーター２３を駆動する。更に、第１および
第２ポテンショメータ２９、３０の検出値の加算平均値
と第３ポテンショメータ３１の検出値との間の差は、α
面傾斜駆動モーター制御器３７に入力される。α面傾斜
駆動モーター制御器３７は、その差が零になるようにα
面傾斜駆動モーター１８を駆動する。

【００３７】従って、被加熱船体外板２が三次元的に傾
斜している場合であっても、加熱トーチ１０は、常時、
当初の設定高さ位置を維持し、しかも、被加熱船体外板
２面の法線方向を向くように姿勢制御されて、所定の加
熱パターンにしたがって被加熱船体外板２を加熱する。

【００３８】加熱トーチ１０によって被加熱船体外板２
を加熱している際に、冷却用ノズルから冷却水を被加熱
船体外板２に向けて噴射して、被加熱船体外板２を冷却
すれば、加熱による被加熱船体外板２の加熱湾曲効率の
向上を図ることができる。このように被加熱船体外板２
に冷却水を噴射する場合には、冷却効率の低下を招かな
いように、冷却用ノズルが、常時、加熱トーチ１０の進
行方向上流側にくるように制御する。これは、Ｚ軸昇降
部材１２によってα面傾斜角調整機構１４およびβ面傾
斜角調整機構１９を、Ｚ軸と平行な直線を中心として一
体的に回転させることによって行われる。

【００３９】また、センサブロック２５は、常時、加熱
トーチ１０の進行方向下流側にくるように制御される
が、被加熱船体外板２の端部を加熱する場合には、セン
サブロック２５が被加熱船体外板２から外れてしまうこ
とがある。この場合にも、Ｚ軸昇降部材１２によってα
面傾斜角調整機構１４およびβ面傾斜角調整機構１９
を、Ｚ軸と平行な直線を中心として一体的に回転させ
て、加熱トーチ１０とセンサブロック２５との位置を入
れ換える。加熱トーチ１０を斜めに移動させる場合にお
いても同様である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、加熱曲げ加工された船体外板端部への切断線のマー
キングが、船体外板の湾曲度合いによらず高精度で行え
るといった工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動加熱曲げ加工装置によって被加熱船体外板
の形状を測定する際の計測箇所を示す平面図である。

【図２】被加熱船体外板の加熱箇所および各種加熱パタ
ーンを示す平面図である。

【図３】測定形状データと目標形状データとの比較を示
す図である。

【図４】被加熱船体外板の加熱パターンを示す平面図で
ある。

【図５】鍋状に湾曲した被加熱船体外板を示す斜視図で
ある。

【図６】被加熱船体外板の別の加熱パターンを示す平面
図である。

【図７】円錐状に湾曲した被加熱船体外板を示す斜視図
である。

【図８】この発明による座標変換の説明図である。

【図９】図８のＡ矢視図である。

【図１０】図８のＢ矢視図である。

【図１１】自動加熱曲げ加工装置を示す正面図である。

【図１２】同装置を示す側面図である。

【図１３】同装置におけるβ面傾斜角度調整機構の駆動
部を示す断面図である。

【図１４】同装置におけるセンサブロックに設けられた
スタイラスの配置を示す説明図である。

【図１５】同装置における加熱トーチの姿勢制御方法の
制御ブロック図である。

【図１６】被加熱船体外板に照射されるスリット光の説
明図である。

【図１７】スリット光の照射装置を示す概略斜視図であ
る。

【図１８】方向ベクトルｅ_xの求め方を示すベクトル図
である。

【図１９】スリット光源の移動の説明図である。

【図２０】従来加工装置を示す正面図である。

【符号の説明】

１：定盤２：被加熱船体外板３：レール４：ガントリー４Ａ：水平桁５：車輪６：Ｘ軸駆動モーター７：Ｙ軸走行台車８：Ｙ軸駆動モーター９：２軸移動機構１０：加熱トーチ１１：Ｚ軸移動機構１２：Ｚ軸昇降部材１３：Ｚ軸駆動モーター１４：α面傾斜角調整機構１５：取付板１６：弧状案内板１６Ａ：弧状ギヤ孔１７：α面回動スライダー１８：α面傾斜駆動モーター１９：β面傾斜角調整機構２０：取付板２１：弧状案内板２１Ａ：弧状ギヤ孔２２：β面回動スライダー２３：β面傾斜駆動モーター２４：吊下げ部材２５：センサブロック２６：第１スタイラス２７：第２スタイラス２８：第３スタイラス２９：第１ポテンショメーター３０：第２ポテンショメーター３１：第３ポテンショメーター３２：加熱トーチ移動姿勢設定器３３：演算手段３４：Ｘ軸駆動モーター制御器３５：Ｙ軸駆動モーター制御器３６：Ｚ軸駆動モーター制御器３７：α面傾斜駆動モーター制御器３８：β面傾斜駆動モーター制御器３９：レーザ変位計４０：冷却用ノズル５０：走行台車５１：被加熱船体外板５２：クランプ５３：ジャッキ５４：ガイドビーム５５：キャリア５６：加熱源５７：距離センサ５８：スリット光発生器５９：架台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村山宏東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粗曲げ加工された被加熱船体外板の上方
に、前記被加熱船体外板までの距離を測定するための距
離計を水平方向に移動自在に設置し、前記被加熱船体外
板の長手方向に対応するＸ軸方向および前記被加熱船体
外板の幅方向に対応するＹ軸方向に前記距離計を移動さ
せて、前記被加熱船体外板の複数箇所における、前記被
加熱船体外板の厚さ方向に対応するＺ軸方向の距離を測
定し、このようにして測定した前記Ｚ軸方向の距離デー
タと各測定箇所の前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向にお
ける位置データとに基づいて前記被加熱船体外板の形状
を測定し、このようにして測定した前記被加熱船体外板
の測定形状データと前記被加熱船体外板の目標形状デー
タとを比較し、この比較結果に基づいて、前記測定形状
データと前記目標形状データとの間に差がなくなるよう
に、加熱トーチによる前記被加熱船体外板の複数の加熱
領域を、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸によって決められる二
次元座標上で決定し且つ加熱パターンを前記加熱領域毎
に決定し、そして、前記各加熱領域において前記加熱ト
ーチを、前記加熱トーチの先端と前記被加熱船体外板と
の間の距離を一定に維持し、且つ、前記加熱トーチの軸
線が前記被加熱船体外板の法線方向に向くように姿勢制
御しながら、前記加熱パターンにしたがって移動し、か
くして、前記被加熱船体外板を目標形状に加熱曲げ加工
し、そして、このようにして曲げ加工された船体外板の
端部に切断線をマーキングする方法において、前記船体外板の上方にスリット光源を設け、基準点Ｐを
設定した基準フレームラインに向けて前記スリット光源
からスリット光を照射し、前記スリット光と前記基準フ
レームラインとが重なり合うときの前記スリット光の傾
斜角度から方向ベクトルｅ_Xを求め、次に、前記船体外
板において、目標形状データを記述した座標系における
Ｚの値が前記Ｐ点と一致する位置にＳ点をとって、その
座標値を前記距離計によって測定し、下記（１）および
（２）式によって、方向ベクトルｅ_zおよびｅ_yを求
め、【数１】このようにして、前記方向ベクトルｅ_X、ｅ_yおよびｅ
_zを求めたら、前記Ｐ点を原点として座標変換を行っ
て、前記測定形状データを前記船体外板の目標形状の座
標系に変換し、そして、前記方向ベクトルｅ_X、ｅ_yお
よびｅ_zを用いて、基準フレームから前記Ｘ軸方向に沿
って前記スリット光源を所定距離移動させ、かくして、
前記スリット光の照射部分をマーキングすることを特徴
とする、自動加熱曲げ加工される船体外板の切断線マー
キング方法。