(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性構造物を局所的に急速加熱かつ急速冷却して整形する装置であって、
前記導電性構造物に近接配置され高周波磁場によって前記導電性構造物を局所的に急速加熱する高周波磁場発生手段と、
急速冷却するために前記導電性構造物に加熱部冷却水を吹き付ける冷却水吹付手段と、
高周波磁場の発生時間を制御する加熱制御手段と、
加熱部冷却水の前記導電性構造物への吹き付けタイミングを制御する冷却制御手段と、
を備え、
前記加熱制御手段は、加熱開始時刻から一定時間経過した加熱終了時刻まで高周波磁場を発生させるように前記高周波磁場発生手段を制御し、
前記冷却制御手段は、加熱終了時刻の直前の時刻である冷却開始時刻から一定時間経過した冷却終了時刻まで前記加熱部冷却水を吹き付けるように前記冷却水吹付手段を制御することを特徴とする導電性構造物整形装置。
【請求項２】
前記高周波磁場発生手段は、使用状態において先端部が前記導電性構造物に当接され、前記導電性構造物の表面と前記高周波磁場発生手段との距離を含む前記高周波磁場発生手段の前記導電性構造物に対する姿勢を一定に保持する姿勢保持手段を備えることを特徴とする請求項１記載の導電性構造物整形装置。
【請求項３】
前記姿勢保持手段は、前記高周波磁場発生手段を取り囲むように互いに等間隔で配置された所定長さの棒状部材であることを特徴とする請求項２記載の導電性構造物整形装置。
【請求項４】
整形対象部位に前記姿勢保持手段が当接するように前記高周波磁場発生手段を移動させるための取手を有することを特徴とする請求項２または３記載の導電性構造物整形装置。
【請求項５】
導電性構造物を局所的に急速加熱かつ急速冷却して整形する方法であって、
加熱開始時刻から一定時間経過した加熱終了時刻まで高周波磁場を発生させて前記導電性構造物を局所的に急速加熱し、加熱終了時刻の直前の時刻である冷却開始時刻から一定時間経過した冷却終了時刻まで加熱部冷却水を吹き付けて前記導電性構造物を急速冷却することを特徴とする導電性構造物整形方法。
【請求項６】
前記整形は溶接による変形を是正するために施されることを特徴とする請求項５記載の導電性構造物整形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性構造物を局所的に急速加熱かつ急速冷却して整形する導電性構造物整形装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
艦艇及び商船等の船舶の建造においては、鋼板等の金属材料を溶接接合することにより各種の構造物（導電性構造物）を構成する。このような導電性構造物は、溶接による変形を必然的に伴うものであり、必要に応じてこの変形を是正するために整形が施される。この種の整形では、従来、作業員の手作業による局部加熱方式が採用されていた。すなわち、この局部加熱方式は導電性構造物の局部加熱による熱収縮を利用したものであり、作業員がガスバーナによって導電性構造物の整形しようとする部分を局部的に急速加熱し、この加熱部分に水及びエアー等を吹き付けて急速冷却することにより加熱部分を局所的に熱収縮させるものである。必要に応じて導電性構造物の複数部分を急速加熱／急速冷却することにより、導電性構造物が全体的に整形される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記局部加熱方式は、導電性構造物の局部的な熱収縮を利用したものであり、この熱収縮量は加熱量や冷却タイミング等に依存する。作業者は、熟練による勘を手掛かりに、目視によって加熱部分の加熱状態つまり加熱温度や加熱深さ等を判断してガスバーナによる加熱を行い、また適切なタイミングで水を吹き付けて加熱部分を冷却する。このような整形作業に熟練するためには、多くの経験と時間を要する。
【０００４】
また、上記局部加熱方式では、ガスバーナつまりガスの燃焼熱を利用して導電性構造物の加熱を行うものであり、作業環境が悪いという問題がある。さらに、作業者は、ガス燃焼による輻射熱や騒音または粉塵や多湿等の環境下での作業を強いられるため、作業能率も低下する。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）作業員の熟練に頼ることなく導電性構造物を整形する。
（２）導電性構造物の整形に関する作業環境を改善する。
（３）導電性構造物の整形に関する作業効率を向上させる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、導電性構造物整形装置に係わる第１の手段として、導電性構造物を局所的に急速加熱かつ急速冷却して整形する装置において、導電性構造物に近接配置された高周波磁場発生手段の高周波磁場によって導電性構造物を局所的に急速加熱するという手段を採用する。
【０００７】
導電性構造物整形装置に係わる第２の手段として、上記第１の手段において、高周波磁場発生手段に導電性構造物に対する距離を一定に保持する距離保持手段を備えるという手段を採用する。
【０００８】
導電性構造物整形装置に係わる第３の手段として、上記第１または第２の手段において、高周波磁場の発生時間を制御する加熱制御手段を備えるという手段を採用する。
【０００９】
導電性構造物整形装置に係わる第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、急速冷却するために導電性構造物に加熱部冷却水を自動的に吹き付ける冷却水吹付手段を備えるという手段を採用する。
【００１０】
導電性構造物整形装置に係わる第５の手段として、上記第４の手段において、加熱部冷却水の導電性構造物への吹き付けタイミングを制御する冷却制御手段を備えるという手段を採用する。
【００１１】
一方、本発明では、導電性構造物整形方法に係わる手段として、導電性構造物を局所的に急速加熱かつ急速冷却して整形する方法において、高周波磁場によって導電性構造物を局所的に急速加熱するという手段を採用する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる導電性構造物整形装置及び方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態における導電性構造物整形装置のブロック図である。この図において、参照符号Ｘは導電性構造物、１は加熱部、２はバランサー、３は移動式高周波電源装置、４は冷却水循環装置、５は給電給水ケーブル、また６は給水ケーブルである。
【００１４】
導電性構造物Ｘは、例えば鋼板（金属材料）を溶接によって繋ぎ合わせて面状とした溶接構造物である。加熱部１は、この導電性構造物Ｘに近接配置され、高周波磁場によって導電性構造物Ｘを局所的に急速加熱するものである。
【００１５】
図２は、この加熱部１の詳細構成を示す図である。この図に示すように、加熱部１の先端平面Ｓには、加熱コイル１ａ（高周波磁場発生手段）と、該加熱コイル１ａを取り囲むように互いに等間隔で配置された３本のコイルガイド１ｂ（姿勢保持手段）と、該コイルガイド１ｂの１つと加熱コイル１ａとの間に配置された冷却水ノズル１ｃ（冷却水吹付手段）とが設けられている。
【００１６】
上記加熱コイル１ａは、高周波電流の通電に基づいて高周波磁界を発生するものであり、図示するように中心軸Ｌが加熱部１の先端平面Ｓに垂直となる姿勢で当該先端平面Ｓに取り付けられている。コイルガイド１ｂは、所定長さの棒状部材であり、加熱コイル１ａを取り囲むように先端平面Ｓ上に立設されている。これらコイルガイド１ｂは、加熱部１の使用状態において各々の先端部が導電性構造物Ｘに当接され、導電性構造物Ｘの表面と加熱コイル１ａとの距離を含む加熱コイル１ａの導電性構造物Ｘに対する姿勢を一定に保持するためのものである。冷却水ノズル１ｃは、導電性構造物Ｘの急速冷却するために加熱部冷却水を導電性構造物Ｘに吹き付けるものである。
【００１７】
一方、加熱部１の上部には棒状の取手１ｅが設けられ、この取手１ｅの先端部には吊り具１ｆが備えられている。取手１ｅは、加熱部１を移動させるために作業者によって把持される部分である。吊り具１ｆは、上記バランサー２に当該加熱部１を移動自在に係止するためのものである。吊り具１ｆとバランサー２との間に張設されたロープ（図１参照）によって、加熱部１は天井から吊り下げ状態とされる。また、取手１ｅの一部には、本導電性構造物整形装置の作動をｏｎ／ｏｆｆする運転スイッチ１ｄが備えられている。
【００１８】
さらに、加熱部１内には整合回路１ｇが設けられている。この整合回路１ｇは、給電給水ケーブル５と加熱コイル１ａとの間に介挿されるものであり、給電給水ケーブル５を介して移動式高周波電源装置３から加熱部１に供給される高周波電力を効率良く加熱コイル１ａに供給するためのものである。加熱部１の後部には上記給電給水ケーブル５が接続されている。
【００１９】
バランサー２は、一種の巻き上げ機構であり、上記吊り具１ｆとの間に張設されたロープを巻き上げることにより加熱部１を把持する作業者の長期間作業における負担を軽減するためのものである。
【００２０】
移動式高周波電源装置３は、外部から供給された商用電力を所定周波数の高周波電力に変換して加熱部１に供給すると共に、加熱部冷却水の加熱部１への供給を制御するものである。この移動式高周波電源装置３内には、加熱タイマ３ａと冷却タイマ３ｂとが備えられている。加熱タイマ３ａは、上記運転スイッチ１ｄの操作による加熱開始から予め設定された所定時間を計時するものであり、冷却タイマ３ｂは、この加熱タイマ３ａの計時に基づく冷却開始から予め設定された所定時間を計時するものである。
【００２１】
移動式高周波電源装置３は、加熱タイマ３ａの計時時間に基づいて加熱部１への高周波電力の供給を制御すると共に、加熱タイマ３ａ及び冷却タイマ３ｂの計時時間に基づいて加熱部１への加熱部冷却水の供給を制御する。すなわち、移動式高周波電源装置３は、加熱コイル１ａによる高周波磁場の発生時間（つまり導電性構造物Ｘの加熱時間）を制御すると共に、冷却水ノズル１ｃからの加熱部冷却水の吹付タイミングと吹付期間（つまり導電性構造物Ｘの冷却時間）を制御するものである。
【００２２】
冷却水循環装置４は、上記加熱部１及び加熱コイル１ａ並びに移動式高周波電源装置３及び給電給水ケーブル５を水冷するための機器冷却水（上記加熱部冷却水とは別のもの）を強制循環させるものである。給電給水ケーブル５は、移動式高周波電源装置３と加熱部１とを接続するものであり、可撓性を有する。この給電給水ケーブル５は、上記高周波電力を移動式高周波電源装置３から加熱部１に供給する電力線、加熱部冷却水を移動式高周波電源装置３から加熱部１に供給する給水ホース、及び機器冷却水を移動式高周波電源装置３と加熱部１との間で循環させる循環ホース等から構成されている。また、給水ケーブル６は、冷却水循環装置４と移動式高周波電源装置３とを接続するものであり、冷却水循環装置４と移動式高周波電源装置３との間で上記機器冷却水を循環させるホース等から構成されている。
【００２３】
次に、このように構成された導電性構造物整形装置の動作及び当該導電性構造物整形装置を用いた導電性構造物Ｘの整形方法について説明する。
【００２４】
図３は、上述した導電性構造物Ｘの概要を示す模式図である。この図において、×印の箇所は、整形対象部位つまり平面性が良好ではない局所的部位である。整形作業者は、これら複数の整形対象部位を導電性構造物整形装置を用いて各々順番に急速加熱／急速冷却することにより熱収縮させて導電性構造物Ｘの平面性を向上させる。
【００２５】
例えば、最上かつ最右側に位置する整形対象部位（×印部位）の整形を行う場合、整形作業者は、当該×印部位に３本のコイルガイド１ｂが当接するように加熱部１を姿勢保持して、運転スイッチ１ｄを操作する。加熱コイル１ａの外周に等間隔で配置された全てのコイルガイド１ｂが×印部位に当接状態とされることにより、加熱コイル１ａは×印部位に対して近接配置されると共に、加熱コイル１ａと×印部位との距離及び×印部位に対する加熱コイル１ａの姿勢は所定の位置関係に設定される。
【００２６】
このようにして運転スイッチ１ｄが操作されると、この操作情報は加熱部１及び給電給水ケーブル５を介して移動式高周波電源装置３に伝達される。例えば時刻ｔ0（加熱開始時刻）に運転スイッチ１ｄが操作されて加熱開始が指示されたとすると、移動式高周波電源装置３は、加熱タイマ３ａによる計時を開始すると共に高周波電力の出力を開始する。当該高周波電力は、給電給水ケーブル５及び整合回路１ｇを介して加熱コイル１ａに供給され、加熱コイル１ａ近傍に高周波磁界が発生する。そして、この高周波磁界によって×印部位には誘導電流（渦電流）が誘起され、当該誘導電流によって×印部位は急速に誘導加熱される。すなわち、×印部位は、誘導電流によって自己発熱する。
【００２７】
そして、上記加熱開始時刻ｔ0から一定時間Ｔa（加熱期間）経過して加熱タイマ３ａの計時時刻が時刻ｔ3（加熱終了時刻）に至ると、移動式高周波電源装置３は、加熱コイル１ａへの高周波電力の出力を停止する。この結果、加熱コイル１ａにおける高周波磁界の発生が停止するので、×印部位の加熱が終了する。すなわち、当該×印部位は、加熱タイマ３ａによって計時された正確な加熱期間Ｔaだけ加熱される。また、コイルガイド１ｂの作用によって加熱コイル１ａと×印部位との距離及び×印部位に対する加熱コイル１ａの姿勢は一定に保持される。したがって、×印部位には一定強度の高周波磁界が作用し、安定した加熱が施される。
【００２８】
一方、移動式高周波電源装置３は、上記加熱終了時刻ｔ3の直前の時刻ｔ2（冷却開始時刻）に冷却水ノズル１ｃへの加熱部冷却水の供給を開始すると共に、冷却タイマ３ｂによる計時を開始する。この結果、冷却水ノズル１ｃから×印部位に向けて加熱部冷却水が吹き付けられて急速冷却される。そして、冷却タイマ３ｂが上記冷却開始時刻ｔ2から一定時間Ｔb（冷却期間）を計時して時刻ｔ4（冷却終了時刻）に至ると、移動式高周波電源装置３は、加熱部冷却水の冷却水ノズル１ｃへの供給を終了する。すなわち、本実施形態では、上述したように加熱終了の直前に冷却を開始するが、これは×印部位を極力急速冷却するための処置である。
【００２９】
×印部位は、このように安定した高周波磁界によって一定の加熱期間Ｔaだけ急速加熱され、かつ所定の冷却開始時刻ｔ2から一定の冷却期間Ｔbだけ加熱部冷却水によって急速冷却されるので、極めて安定した急速加熱／急速冷却が施されることになる。そして、これら加熱／冷却に係わるパラメータ、つまり加熱期間Ｔa、冷却開始時刻ｔ2及び冷却期間Ｔbを×印部位の材質に応じて適切に設定することにより×印部位の熱収縮量を容易にコントロールすることが可能であり、よって本導電性構造物整形装置を用いることにより従来のように整形作業員の熟練に頼ることなく×印部位を整形することができる。
【００３０】
整形作業員は、このようにして最上かつ最右側に位置する×印部位の整形が終了すると、次の×印部位についても同様に整形し、最終的に全×印部位の整形が終了すると、当該溶接構造物の整形作業を終了する。なお、本発明は、高周波磁界による誘導加熱を導電性構造物の整形に利用する点を要旨とするものであり、導電性構造物Ｘは上記溶接構造物に限定されることなく、種々の導電性構造物の整形に適用することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる導電性構造物整形装置及び方法によれば、以下のような効果を奏する。
【００３２】
（１）請求項１あるいは６記載の発明によれば、従来のガスバーナーによるガスの燃焼加熱に代えて、高周波磁場に起因して導電性構造物に流れる誘導電流による自らの発熱によって導電性構造物が加熱されるので、導電性構造物の加熱状態をより正確に把握することができる。したがって、ガスの燃焼による外部からの加熱方法に比較して、導電性構造物を所望の加熱状態とすることが容易であり、よって作業員の熟練に頼ることなく導電性構造物を整形することが可能であると共に、導電性構造物の整形に関する作業効率を向上させることが可能である。また、ガスバーナーを用いることなく、高周波磁場による導電性構造物自らの発熱を利用するので、導電性構造物の整形に関する作業環境が改善される。
【００３３】
（２）請求項２記載の発明によれば、高周波磁場発生手段に導電性構造物に対する距離を一定に保持する距離保持手段を備えるので、安定した高周波磁場を導電性構造物に作用させることが可能であり、導電性構造物のより安定した加熱を実現することができる。したがって、導電性構造物をより精度良く整形することが可能である。
【００３４】
（３）請求項３記載の発明によれば、高周波磁場の発生時間を制御する加熱制御手段を備えるので、加熱期間を所定期間に設定することが容易であり、導電性構造物をより精度良く整形することが可能である。
【００３５】
（４）請求項４記載の発明によれば、急速冷却するために導電性構造物に加熱部冷却水を自動的に吹き付ける冷却水吹付手段を備えるので、導電性構造物の冷却を自動的に行うことが可能である。
【００３６】
（５）請求項５記載の発明によれば、加熱部冷却水の導電性構造物への吹き付けタイミングを制御する冷却制御手段を備えるので、導電性構造物の冷却をタイミングを所望のタイミングに設定することが容易であり、導電性構造物をより精度良く整形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係わる導電性構造物整形装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】  本発明の一実施形態における加熱部の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】  本発明の一実施形態に係わる導電性構造物Ｘの概要を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｘ……導電性構造物
１……加熱部
１ａ……加熱コイル（高周波磁場発生手段）
１ｂ……コイルガイド（姿勢保持手段）
１ｃ……冷却水ノズル（冷却水吹付手段）
１ｄ……運転スイッチ
１ｅ……取手
１ｆ……吊り具
１ｇ……整合回路
２……バランサー
３……移動式高周波電源装置（加熱制御手段，冷却制御手段）
３ａ……加熱タイマ
３ｂ……冷却タイマ
４……冷却水循環装置
５……給電給水ケーブル
６……給水ケーブル
【図１】
0004302298.tif 000002
【図２】
0004302298.tif 000003
【図３】
0004302298.tif 000004