(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主部材同士をそれらの主部材のボルト穴と連結部材のボルト穴とに共に挿通して締着するボルトを介して前記連結部材で連結してなる鋼構造体についてあらかじめ作成された鋼構造体設計データに基づく数値制御を少なくとも板取と穴明けとに用いて前記鋼構造体の前記主部材を製作する主部材製作装置と、
前記製作した主部材の前記ボルト穴の位置を含む寸法を計測する寸法計測装置と、
前記計測した主部材のうち主桁の寸法を持つように創成した主部材モデルを前記鋼構造体設計データに基づきその鋼構造体の長手方向に複数整列させるとともにそれらの主部材モデルの前記ボルト穴間の距離が設計寸法となるように配置して主桁モデルとするとともに、その主桁モデルを前記鋼構造体設計データに基づき複数本並列に配置する調整前シミュレーションを行い、その調整前シミュレーションでの前記各主桁モデルの前記主部材モデル間の複数の隙間の各々の最大値および最小値と前記鋼構造体設計データにおける対応隙間の許容される最大値および最小値とから、前記並列に配置する複数本の主桁モデルで共通の長さ調整可能範囲を求め、前記複数本の主桁モデルの全長を、前記共通の長さ調整可能範囲が求まりかつそれが前記鋼構造体設計データにおける全長の規定値を含んでいる場合はその規定値に、また前記共通の長さ調整可能範囲が求まりかつそれが前記鋼構造体設計データにおける前記全長の規定値を含む許容範囲と重なっている場合はその共通の長さ調整可能範囲の前記規定値に近い側の端の長さに揃えるように前記複数の主部材モデルの配置調整を行い、その調整した配置で前記複数の主部材モデル同士を繋ぐように前記連結部材の寸法データを求める仮組立シミュレーション装置と、
前記求めた寸法データに基づく数値制御を少なくとも前記主部材のボルト穴と一緒にボルトを挿通するボルト穴の穴明けに用いて前記連結部材を製作する連結部材製作装置と、
を具えてなる、鋼構造体構成部材の製作システム。
【請求項２】
前記仮組立シミュレーション装置は、前記調整前シミュレーション時および前記複数の主部材モデルの配置調整時の前記主部材モデルのボルト穴の位置を穴群の位置データとして求めることを特徴とする、請求項１記載の鋼構造体構成部材の製作システム。
【請求項３】
前記主桁の寸法を持つように創成した複数の主部材モデルのうちの所定の一の基準主部材モデルを前記鋼構造物設計データに基づき所定三次元位置に配置するとともに、その基準主部材モデルに対し残りの前記主部材モデルを前記鋼構造体設計データに基づき前記鋼構造体の長手方向に整列させてそれらの主部材モデルの前記ボルト穴間の距離が設計寸法となるように配置して主桁モデルとし、その主桁モデルを前記鋼構造体設計データに基づき複数本並列に配置する調整前シミュレーションを行う主部材モデル三次元配置手段と、
配置が済んだ前記複数の主部材モデルの相互の間隔の組立誤差を調査する組立誤差調査手段と、
前記調査で得た複数の主部材モデルの相互の間隔の組立誤差データに基づきその組立誤差が許容値を超える主部材モデルに対応する主部材の修正データを出力する修正データ出力手段と、
を具えてなる、請求項１または２記載の鋼構造物構成部材の製作システム用の仮組立シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼構造体構成部材の製作と仮組立検査とを自動化した鋼構造体構成部材の製作システムおよび、該製作システム用の仮組立シミュレーション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
鋼構造体の一種である鋼橋を製作する際、従来の方法では工場内で、主部材としての、主桁および、その主桁同士を横方向に連結する横桁や対傾構と、連結部材としての、主桁同士を縦方向に連結したり主桁と横桁とを連結したりする添接板および、主桁を斜め方向に連結する横構等の鋼橋構成部材を、原寸設計図に基づき全て製作した後、それらの鋼橋構成部材を、工場敷地内等に確保した組立ヤードに運び、そこでそれらの鋼橋構成部材を組み合わせて鋼橋を仮組立し、その鋼橋の各部寸法が設計図通りになっているか否かを検査して、不具合があったらその鋼橋構成部材を修正し、しかる後、仮組立した鋼橋を分解して上記各鋼橋構成部材を実際の架設地に運び、そこで鋼橋を組み立てていた。
【０００３】
しかしながらかかる従来の製作方法では、仮組立工程が鋼橋の全製作工程の１０〜２０％にもなり、製作費の多大な部分を占めてしまうという問題や、仮組立工程の進行が天候に左右されるという問題があり、さらには組立ヤードでの高所作業の危険性の問題や組立ヤードの利用効率の問題もあった。
【０００４】
このため近年、製作した複数の鋼橋構成部材の各々の寸法を計測して、その寸法に基づきＣＡＤ（コンピュータ支援設計）システムにより創成した複数の鋼橋構成部材モデルを鋼橋の設計図に従って配置して、鋼橋モデルを仮想空間上で数値的に仮組立し、そこから得られた組立誤差が所定組立精度を満たしているか否かを調査する仮組立シミュレーションを行い、その調査結果に基づいて鋼橋構成部材を修正するという方法を採用することが多くなってきている。
【０００５】
しかしながらかかる仮組立シミュレーションを行っても、従来はその調査の結果から鋼橋構成部材を実際に修正するのに手間がかかるとともに、修正しきれず再製作が必要になる場合もあって費用もかかるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、上記課題を有利に解決した鋼構造体構成部材の製作システムおよびその製作システムで用いる仮組立シミュレーション装置を提供することを目的とするものであり、この発明の鋼構造体構成部材の製作システムは、主部材同士をそれらの主部材のボルト穴と連結部材のボルト穴とに共に挿通して締着するボルトを介して前記連結部材で連結してなる鋼構造体についてあらかじめ作成された鋼構造体設計データに基づく数値制御を少なくとも板取と穴明けとに用いて前記鋼構造体の前記主部材を製作する主部材製作装置と、前記製作した主部材の前記ボルト穴の位置を含む寸法を計測する寸法計測装置と、前記計測した主部材のうち主桁の寸法を持つように創成した主部材モデルを前記鋼構造体設計データに基づきその鋼構造体の長手方向に複数整列させるとともにそれらの主部材モデルの前記ボルト穴間の距離が設計寸法となるように配置して主桁モデルとするとともに、その主桁モデルを前記鋼構造体設計データに基づき複数本並列に配置する調整前シミュレーションを行い、その調整前シミュレーションでの前記各主桁モデルの前記主部材モデル間の複数の隙間の各々の最大値および最小値と前記鋼構造体設計データにおける対応隙間の許容される最大値および最小値とから、前記並列に配置する複数本の主桁モデルで共通の長さ調整可能範囲を求め、前記複数本の主桁モデルの全長を、前記共通の長さ調整可能範囲が求まりかつそれが前記鋼構造体設計データにおける全長の規定値を含んでいる場合はその規定値に、また前記共通の長さ調整可能範囲が求まりかつそれが前記鋼構造体設計データにおける前記全長の規定値を含む許容範囲と重なっている場合はその共通の長さ調整可能範囲の前記規定値に近い側の端の長さに揃えるように前記複数の主部材モデルの配置調整を行い、その調整した配置で前記複数の主部材モデル同士を繋ぐように前記連結部材の寸法データを求める仮組立シミュレーション装置と、前記求めた寸法データに基づく数値制御を少なくとも前記主部材のボルト穴と一緒にボルトを挿通するボルト穴の穴明けに用いて前記連結部材を製作する連結部材製作装置と、を具えてなるものである。
【０００７】
かかるシステムにあっては、主部材製作装置が、主部材同士をそれらの主部材のボルト穴と連結部材のボルト穴とに共に挿通して締着するボルトを介して前記連結部材で連結してなる鋼構造体についてあらかじめ作成された鋼構造体設計データに基づく数値制御を少なくとも板取と穴明けとに用いて前記鋼構造体の前記主部材を製作し、寸法計測装置が、前記製作した主部材の前記ボルト穴の位置を含む寸法を計測し、仮組立シミュレーション装置が、前記計測した主部材のうち主桁の寸法を持つように創成した主部材モデルを前記鋼構造体設計データに基づきその鋼構造体の長手方向に複数整列させるとともにそれらの主部材モデルの前記ボルト穴間の距離が設計寸法となるように配置して主桁モデルとするとともに、その主桁モデルを前記鋼構造体設計データに基づき複数本並列に配置する調整前シミュレーションを行い、その調整前シミュレーションでの前記各主桁モデルの前記主部材モデル間の複数の隙間の各々の最大値および最小値と前記鋼構造体設計データにおける対応隙間の許容される最大値および最小値とから、前記並列に配置する複数本の主桁モデルで共通の長さ調整可能範囲を求め、前記複数本の主桁モデルの全長を、前記共通の長さ調整可能範囲が求まりかつそれが前記鋼構造体設計データにおける全長の規定値を含んでいる場合はその規定値に、また前記共通の長さ調整可能範囲が求まりかつそれが前記鋼構造体設計データにおける前記全長の規定値を含む許容範囲と重なっている場合はその共通の長さ調整可能範囲の前記規定値に近い側の端の長さに揃えるように前記複数の主部材モデルの配置調整を行い、その調整した配置で前記複数の主部材モデル同士を繋ぐように前記連結部材の寸法データを求め、そして連結部材製作装置が、前記求めた寸法データに基づく数値制御を少なくとも前記主部材のボルト穴と一緒にボルトを挿通するボルト穴の穴明けに用いて前記連結部材を製作する。
【０００８】
従って、この発明の鋼構造体構成部材の製作システムによれば、主部材としての主桁同士を縦方向に連結する連結部材を、組み立てた鋼構造体の複数本の主桁の全長が許容誤差以内に入るとともに互いに揃うように製作し得て、それらの連結部材の修正や再製作を不要とすることができ、これにより鋼構造体構成部材の製作の手間と費用とを削減することができる。
【０００９】
なお、この発明の鋼構造体構成部材の製作システムにおいては、前記仮組立シミュレーション装置は、前記調整前シミュレーション時および前記複数の主部材モデルの配置調整時の前記主部材モデルのボルト穴の位置を穴群の位置データとして求めることとしても良く、このようにすれば、穴の位置データを群単位で処理できるので、寸法データの処理を容易なものとすることができる。ここで、主部材および連結部材の穴明けは数値制御で行っているので、各穴群における穴相互の位置精度は充分に高い精度とすることができる。
【００１０】
また、上述した鋼構造体構成部材の製作システム用のこの発明の仮組立シミュレーション装置は、前記主桁の寸法を持つように創成した複数の主部材モデルのうちの所定の一の基準主部材モデルを前記鋼構造物設計データに基づき所定三次元位置に配置するとともに、その基準主部材モデルに対し残りの前記主部材モデルを前記鋼構造体設計データに基づき前記鋼構造体の長手方向に整列させてそれらの主部材モデルの前記ボルト穴間の距離が設計寸法となるように配置して主桁モデルとし、その主桁モデルを前記鋼構造体設計データに基づき複数本並列に配置する調整前シミュレーションを行う主部材モデル三次元配置手段と、配置が済んだ前記複数の主部材モデルの相互の間隔の組立誤差を調査する組立誤差調査手段と、前記調査で得た複数の主部材モデルの相互の間隔の組立誤差データに基づきその組立誤差が許容値を超える主部材モデルに対応する主部材の修正データを出力する修正データ出力手段と、を具えてなるものである。
【００１１】
かかる装置にあっては、主部材モデル三次元配置手段が、前記主桁の寸法を持つように創成した複数の主部材モデルのうちの所定の一の基準主部材モデルを前記鋼構造物設計データに基づき所定三次元位置に配置するとともに、その基準主部材モデルに対し残りの前記主部材モデルを前記鋼構造体設計データに基づき前記鋼構造体の長手方向に整列させてそれらの主部材モデルの前記ボルト穴間の距離が設計寸法となるように配置して主桁モデルとし、その主桁モデルを前記鋼構造体設計データに基づき複数本並列に配置する調整前シミュレーションを行い、組立誤差調査手段が、配置が済んだ前記複数の主部材モデルの相互の間隔の組立誤差を調査し、そして修正データ出力手段が、前記調査で得た複数の主部材モデルの相互の間隔の組立誤差データに基づきその組立誤差が許容値を超える主部材モデルに対応する主部材の修正データを出力する。
【００１２】
従って、この発明の仮組立シミュレーション装置によれば、相互の間隔の組立誤差が許容値を超える主部材について、自動的に修正データを得ることができるので、その修正データに基づき主部材を修正することで、最小限度の修正で複数の主部材を確実に、鋼構造体全体として許容組立誤差内に配置することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、鋼構造体としての鋼橋の製作に用いられる、この発明の鋼構造体構成部材の製作システムの一実施例としての鋼橋構成部材の製作システムおよび、その製作システム用の、この発明の仮組立シミュレーション装置の一実施例を示す構成図であり、この実施例の鋼橋構成部材の製作システムは、主部材としての主桁と横桁と対傾構等を製作する主部材製作装置１と、寸法計測装置２と、上記実施例の仮組立シミュレーション装置３と、連結部材としての添接板および横構を製作する連結部材製作装置４とを具えてなる。
【００１４】
この実施例の製作システムにおける主部材製作装置１は、通常のＮＣ（数値制御）罫書機と、通常のＮＣ（数値制御）切断加工機と、通常のＮＣ（数値制御）穴明け加工機と、通常の溶接機とを有し、あらかじめ作成された鋼橋設計データに基づく数値制御により上記ＮＣ罫書機、ＮＣ切断加工機およびＮＣ穴明け加工機を作動させて、鋼板から主桁、横桁および対傾構等の構成板を切り出す板取加工と、その切り出した構成板の所定位置にボルト穴を明ける穴明け加工とを自動的に行い、そのようにして製作した複数の構成板をさらに上記溶接機により自動的にあるいは手動で相互に溶接してＩ型や箱型等の断面形状を持つ複数の主桁や横桁や対傾構等を製作する。
【００１５】
また、この実施例のシステムにおける寸法計測装置２は、上記製作された主桁等の長尺部材を直線レールに沿わせて搭載してその直線レール上を走行する運搬台車と、その運搬台車上の長尺部材の両側方の床上に二箇所ずつ固定配置され、運搬台車の走行に伴って上記長尺部材の全体をステレオ撮像して長尺部材のステレオ画像信号を出力するステレオテレビカメラと、運搬台車の側方の床上に固定配置され、運搬台車の側部に取り付けられた定規を撮像してその定規の画像信号を出力する他のテレビカメラと、運搬台車の走行中の長尺部材の長手方向と直交する水平方向の変位と上下方向の変位と長手方向と直交する軸線回りのピッチングおよびヨーイングとをレーザー光により非接触で計測するレーザー式変位測定器と、運搬台車の走行中の長尺部材の長手方向軸線回りの傾動を計測する傾斜計と、それらステレオテレビカメラと他のテレビカメラとレーザー式変位測定器と傾斜計とに対して信号を入出力する通常のコンピュータとを有する。
【００１６】
加えて、この実施例のシステムにおける寸法計測装置２は、上記製作された対傾構のような小部材を複数個重ねて搭載するターンテーブルと、そのターンテーブルの近くの床上に固定配置され、そのターンテーブル上の小部材を撮像して小部材のステレオ画像信号を出力するステレオテレビカメラと、上記ターンテーブルを回転させてその上の小部材のステレオテレビカメラで撮像する向きを変えるとともにロータリエンコーダでターンテーブルの回転角を計測してその回転角を出力するテーブル回転装置とを有しており、上記コンピュータはそれらステレオテレビカメラとテーブル回転装置とに対しても信号を入出力する。
【００１７】
ここで、上記コンピュータは、あらかじめ与えられたプログラムに基づき上記ステレオ画像信号や上記レーザー式変位測定器および傾斜計からの計測データあるいは上記ロータリエンコーダからの計測データから、上記製作した各部材の、各ボルト穴の位置等を含む各部の三次元座標を計算して出力する。なお、かかる寸法計測装置２は、先に社団法人日本建設機械化協会が発行した雑誌「建設の機械化」１９９７年９月号中第４１〜４５頁に本願発明者が発表した論文「鋼橋仮組立に代わる検査システム（ＣＡＴＳ）」で詳述しているのでここではさらなる説明は省略する。
【００１８】
さらに、この実施例のシステムにおける仮組立シミュレーション装置３は、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）プログラムをあらかじめ与えられた通常のコンピュータを有し、そのコンピュータの作動により、寸法計測装置２が計測した複数の主部材（主桁、横桁および対傾構等）の各々の寸法を持つように複数の三次元主部材モデルをそれぞれ創成して、それら複数の主部材モデルを、上記鋼橋設計データに基づき鋼橋全体としての組立誤差が許容値以内に納まるように相互に三次元的に配置し、その配置でそれら複数の主部材モデル同士を繋ぐように複数の連結部材（横構および添接板）のモデルを創成して、各ボルト穴の位置を含むそれら連結部材モデルの寸法データを求め、それを出力する。
【００１９】
ここで、仮組立シミュレーション装置３は、図１に示すように、主部材モデル三次元配置手段としての主部材モデル三次元配置部３ａと、組立誤差調査手段としての組立誤差調査部３ｂと、修正データ出力手段としての修正データ出力部３ｃとを有しており、主部材モデル三次元配置部３ａは、上記複数の主部材モデルのうちで例えば鋼橋の長手方向に整列して互いに繋がる複数本の主桁に対応する複数本の主部材モデルのうちの左端部の一本のように当該装置のユーザーが定めた、後述の各主桁モデル毎に一つの基準主部材モデルを上記鋼橋設計データに基づき所定三次元位置に配置するとともに、その基準主部材モデルに対し残りの前記主部材モデルを上記鋼橋設計データに基づき鋼橋の長手方向に整列させてそれらの主部材モデルのボルト穴間の距離が設計寸法となるように配置して主桁モデルとし、その主桁モデルを上記鋼橋設計データに基づき複数本並列に配置する調整前シミュレーションを行い、組立誤差調査部３ｂは、配置が済んだそれら複数の主部材モデルの相互の組立誤差を調査し、そして修正データ出力部３ｃは、その調査で得られた複数の主部材モデルの相互の組立誤差データに基づき、その組立誤差が許容値を超える主部材モデルに対応する主部材の、例えば端部を削る等の修正データを出力する。
【００２０】
なお、上述した組立誤差が挙用値を超える主部材モデルは、例えば、先ず鋼橋の全長の組立誤差が許容値以内に納まるように、例えば鋼橋の一端部に位置する主部材モデルを基準主部材モデルとして位置決めし、その基準主部材モデルに対し他の残りの主部材モデルを互いにボルト穴間の距離が設計寸法となるように配置して主部材モデル間の各隙間の最大値および最小値の大きさを求め、長手方向に整列する上記残りの主部材モデルのうちでそれ自体の寸法誤差がプラス側に最も大きいものを修正対象とすることことで求めることができ、その場合には、各隙間が規定値（例えば５ｍｍ）以下となるように他の残りの主部材モデルの位置を調節するとともに、その調節の結果生じた修正対象の主部材モデルの位置誤差による寸法誤差を、その主部材モデルに対応する主部材の修正データとして出力すれば良い。
【００２１】
そしてこの実施例のシステムにおける連結部材製作装置４は、主部材製作装置１と同様、通常のＮＣ罫書機と、通常のＮＣ切断加工機と、通常のＮＣ穴明け加工機と、通常の溶接機とを有し、仮組立シミュレーション装置３が求めて出力した各連結部材モデルの寸法データに基づく数値制御により上記ＮＣ罫書機、ＮＣ切断加工機およびＮＣ穴明け加工機を作動させて、鋼板から添接板の構成板を切り出す板取加工と、その切り出した構成板の所定位置にボルト穴を明ける穴明け加工とを自動的に行い、そのようにして複数の添接板を製作する。また、山形鋼材やＣＴ形鋼材等からなる横構も同様にして、ＮＣ切断加工機で鋼材を所定寸法に切断し、ＮＣ穴明け加工機でその鋼材の所定位置にボルト穴を明けて自動的に製作する。
【００２２】
上述した仮組立シミュレーション装置３は、具体的には以下の如くして鋼橋モデル全体における主部材モデルの三次元位置の調整量を自動的に決定している。なお、調整量を決定する調整項目は、各主部材モデルのキャンバー（高さ方向位置）、主桁に対応する主部材モデルを鋼橋の全長分縦方向に連結したものである主桁モデルの全長、互いに並行する複数本のその主桁モデルの相互の間隔の３項目である。
【００２３】
先ず、キャンバー調整量の決定方法について説明する。キャンバー調整は、図２に示すように、基準高さ（誤差０）からの上げ越し量ΔＨを設定し、主桁モデルの中央付近のキャンバー誤差が一律上記ΔＨとなるようにする。その際、主桁モデルの両端支点はキャンバー調整（上げ越し）なしとし、その両端支点に最も近いジョイント（縦方向連結部）Ｊ１，Ｊ４では、キャンバー誤差を上記ΔＨの半分のΔＨ／２とする。このように主桁モデルを全体的に上げ越しする理由は、一つは、実際の主桁の組立後はその主桁上にコンクリート床材を施工するので、そのコンクリート床材の上面を平坦に仕上げるとともに床版厚さを均一にするのに、主桁の中央部が下がり気味よりも上がり気味になっている方が都合が良いからであり、もう一つは、キャンバーの許容誤差が下方側（マイナス）よりも上方側（プラス）に大きく規定されているので、調整が有利になるからである。
【００２４】
例えば、キャンバー調整前に、図３に破線で示す如きキャンバー誤差になっていたとすると、各ジョイントのキャンバー調整量は、以下の式（１）のようにして算出する。ここに、ｎをジョイント数、ｍは１〜ｎの整数として、ΔＣ[m] はキャンバー調整量、ΔＨは上げ越し量、ΔＣＬ[m] はジョイントｍの左側格点のキャンバー誤差（上フランジ側）、ΔＣＲ[m] はジョイントｍの右側格点のキャンバー誤差（上フランジ側）であり、ｊ＝２〜ｎ−１である。
【数１】
0003803237.tif 000002
この計算で求めたキャンバー調整量を当てはめると、主桁モデル全体のキャンバー誤差は、図３に実線で示す如き上げ越し状態となる。なお、かかるキャンバー調整は、上述したように、互いに並行する全ての主桁モデルについて行う。
【００２５】
次に、各主桁モデルの全長の調整量の決定方法について説明する。全長は、上記各ジョイントを構成する現場継手部の両側の主桁モデル端部のボルト穴群（通常、縦横に整列した多数のボルト穴からなる）の間の距離によって調整する。調整前のシミュレーションでは、このボルト穴群間距離には、設計寸法の値が自動的に入力され、これにより主部材モデルが、例えば図４に示す如く配置され、主桁モデルは、その図４に示す如き仮組立形状となる。この仮組立において、理想的なシミュレーション形状とは、各主桁モデルの全長が規定値内に収まり、かつ上記現場継手部の隙間も規定値を満たし、さらに複数本の主桁モデル間で端部の出入りが揃っている（設計位置よりも出ているかまたは引っ込んでいる）形状である。なお、図４は、３本の主桁モデルを構成するようにそれぞれ配置された９本の主部材モデルを側面図にて例示している。
【００２６】
従って、かかる理想的なシミュレーション形状を得るため、ここでは各主桁モデルの全長の調整可能な範囲Ｐmin[k]〜Ｐmax[k]（ｋは主桁モデルの本数に対応し、図４の例ではｋ＝１〜３）を、以下の式（２）のようにして算出する。ここに、ｋ＝１〜ｎco（但し、ｎcoは主桁モデルの連数すなわち並列数）、ｊ＝１〜ｎ[k] （但し、ｎ[k] は各主桁モデルのジョイント数）であり、また、Δmin ，Δmax は隙間の許容最小、最大値（通常は、Δmin ＝０，Δmax ＝５ｍｍ）、δmin[k, j] ，δmax[k, j] は調整前のシミュレーション結果での各現場継手部の隙間の最小、最大値、Ｌｋは調整前のシミュレーション結果での主桁モデルの全長、Ｌ0kは主桁モデルの全長の規定値である。
【数２】
0003803237.tif 000003
【００２７】
上記のようにして求めた各主桁モデルの調整範囲を基に、今度は、図５に示すように、並行した複数本の主桁全体が共通して調整できる範囲である共通調整範囲を、以下の式（３）のようにして算出する。ここに、ｎcoは上記と同様主桁モデルの並列数である。
【数３】
0003803237.tif 000004
このようにして求めた調整範囲下限Ｐmin の最大値Ｐ1 と調整範囲上限Ｐmaxの最小値Ｐ2 との間で、図５に示すようにＰ1 ≦Ｐ2 の条件が満たされれば、共通調整範囲が存在することになる。
なお、図６に示すように、Ｐ1 ＝Ｐmin[2]がＰ2 ＝Ｐmax[1]よりも大きくなって、Ｐ1 ≦Ｐ2 の条件が満たされず、共通調整範囲が存在しない場合もあり得るが、かかる場合は、大きい方の値であるＰ1 を強制的に調整点に定める。
【００２８】
このようにして共通調整範囲や調整点が定まったら、次は、主桁モデルの全長の規定値から、各主桁モデルの調整量を確定する。すなわちここでは、図７に示すように、主桁モデルの一端位置Ａ1 を定めた場合に主桁モデルの全長の規定値から定まる他端位置であるＡ2 のラインに対し共通調整範囲や調整点がどのような位置にあるかのケースに応じて、上記Ａ2 のラインから、全長の規定値からの調整点Ｐ0 までの距離ΔＬP0を決定する。
【００２９】
上述の如くして、全長の規定値からの調整点Ｐ0 が、例えば図８に示すように確定したとすると、各主桁モデルにおいて、全長を引き伸ばして調整するタイプ（図８のＧ1,Ｇ3 ）と、逆に全長を縮めて調整するタイプ（図８のＧ2 ）とが発生し得る。これらについての全長の調整量ΔＬｋは、以下の式（４）のようになる。ここに、ΔＬP0は上記Ａ2 のラインから、全長の規定値からの調整点Ｐ0 までの距離、Ｌｋは主桁モデルの全長のシミュレーション値、Ｌ0kは主桁モデルの全長の規定値、ｋ＝１〜ｎco（但し、ｎcoは主桁モデルの並列数）である。
【数４】
ΔＬｋ＝ΔＬP0−（Ｌｋ−Ｌ0k）・・・（４）
【００３０】
このΔＬｋの調整は、前述した各主桁モデルの各現場継手部の隙間調整の問題となる。ここで、各現場継手部の隙間の最小値を一定とすることにすると、その一定の最小値は、以下の式（５）のようになる。
【数５】
0003803237.tif 000005
ここに、ｋ＝１〜ｎco（但し、ｎcoは主桁モデルの並列数）、ｊ＝１〜ｎ[k]（但し、ｎ[k] は各主桁モデルのジョイント数）であり、δmin[k, j] は調整前のシミュレーション結果での各現場継手部の隙間の最小値、Δconst[k]は上記一定の最小値である。
従って、各ジョイントにおける隙間の調整量Δｘ[k, j]は、以下の式（６）のようになる。これを各現場継手部のボルト穴群間距離の調整量として与える。
【数６】
Δｘ[k, j]＝Δconst[k]−δmin[k, j] ・・・（６）
なお、上述の方法では、図４および図８中、各主桁モデルの左端に位置する主部材モデルを所定位置に置いて、他の主部材モデルの三次元位置を求めているので、各主桁モデルの左端に位置する主部材モデルが基準主部材モデルに相当している。
【００３１】
次に、互いに並行する複数本の主桁モデルの相互の間隔の調整量の決定方法について説明する。ここでは、図９中に破線で示すように、複数本の主桁モデルを各ジョイント位置で複数ブロックに分けて（図９の例ではブロック１〜３の３ブロック）、ブロック単位で、逐次主桁モデルの相互の間隔の調整を行うものとする。
【００３２】
主桁モデルの相互の間隔を調整する前のシミュレーションの結果では、主桁以外の主部材としての横桁や対傾構等の二次部材のモデル（これも主部材モデルに含まれる）の寸法誤差は、図９に括弧なしの数値（単位はｍｍ）で示すように、その二次部材モデルを配置した場合のボルト穴同士の位置ずれとして求められる（この場合もボルト穴群同士の位置ずれとして求め得る）。一般に、ボルト外径（Ｍ２２の場合はφ２２ｍｍ）はボルト穴内径（（Ｍ２２の場合はφ２４．５ｍｍ）よりも２．５ｍｍ小さいので、二次部材の両端部のボルト穴の分を合わせて±５ｍｍ以内の寸法誤差であれば両端部のボルト穴にボルトを挿通し得るが、±５ｍｍを超えると一方のボルト穴にボルトを挿通し得なくなる。このため、上記の寸法誤差が大き過ぎる場合（通常、±５ｍｍを超える場合）は、主桁モデルの間隔を調整しなければならない。
【００３３】
ここでは上記のようにブロック単位で調整を行うため、先ず、二次部材の寸法誤差の平均値、すなわち図９中括弧内に示す数値（単位はｍｍ）を算出する。そしてそれらの平均値を鋼橋の幅方向（主桁モデルの横方向）に加算し、調整前の総合誤差の値を求める。このようにすると、図９の例では、１〜３ブロックの調整前の総合誤差の値はそれぞれ、＋６．０ｍｍ、＋６．４ｍｍ、−１．８ｍｍとなる。
【００３４】
次に、当該仮組立シミュレーション装置３のオペレータ（操作者）が、上記調整前の総合誤差値を基に、これを補正するための目標値を設定する。図示例のように３本の二次部材で４本の主桁モデルを鋼橋の幅方向に繋げる場合、各二次部材の許容値が±５ｍｍであるので、総合誤差の目標値は±１５ｍｍ以内ということになり、その範囲内で適宜設定する。図９の例では、１〜３ブロックの総合誤差の目標値をそれぞれ、＋５．０ｍｍ、＋７．５ｍｍ、０ｍｍとして、３つのブロックの誤差傾向を０〜＋側に揃えている。
【００３５】
次に、各ブロックに関する主桁モデルの相互の間隔の調整量を算出する。ここでは、図１０に３本の二次部材（横構）モデルで４本の主桁モデルを鋼橋の幅方向に繋げる場合について例示するように、間隔を調整した後の二次部材モデルの寸法誤差平均の二乗和が最小となるような目的関数を、次の式（７）のように選択する。ここに、ｎcoは主桁モデルの並列数、εi は間隔調整前の二次部材モデルの寸法誤差平均、Δｙi は主桁モデルの相互の間隔の調整量である。
【数７】
0003803237.tif 000006
【００３６】
そして、主桁モデル間隔を調整する際、上記の総合誤差の目標値を満たすものとするため、次の条件式（８）が成り立つように調整するものとする。ここに、ＭＢは総合誤差の目標値である。
【数８】
0003803237.tif 000007
従って、式（７）および式（８）より、以下の式（９）の無条件の目的関数Ｇが最小となるように主桁モデルの間隔を調整する問題に変換する。ここに、λはラグランジュの未定乗数である。
【数９】
0003803237.tif 000008
【００３７】
上記の式（９）のＧの最小化は、その各変数（Δｙi ，ｉ＝１〜ｎco-1）でＧを偏微分した式をゼロと置くことによって求められた以下の連立方程式（１０）を解く問題となる。
【数１０】
0003803237.tif 000009
【００３８】
上記式（１０）を整理すると、以下の式（１１）が得られる。
【数１１】
0003803237.tif 000010
これを式（８）の条件式に代入すると、ラグランジュの未定乗数が、以下の式（１２）のように求まる。
【数１２】
0003803237.tif 000011
【００３９】
従って、上記の式（１２）のλを式（１１）に代入した以下の式（１３）によって、主桁モデルの相互の間隔の調整量を自動的に算出することができる。
【数１３】
0003803237.tif 000012
【００４０】
なお、図９中のブロック２では、以下の式（１４）によって主桁モデル間隔の各調整量が求まる。
【数１４】
0003803237.tif 000013
【００４１】
その後は、上記の如くして求めた主桁モデル間隔の調整量を用いて、仮組立シミュレーションを再度行うが、ここではその再シミュレーションに先立ち、上記主桁モデル間隔の調整量が適切であるか否かを判断する。この判断の基準は、上記式（１３）で求めた主桁モデル間隔の調整量で二次部材モデルの各寸法誤差平均を単純に補正した結果（二次部材モデルの各寸法誤差平均の推定値）が｜５｜（±５）ｍｍ以内である場合に、適切と判断するというものである。例えば図９に示す例では、図１１に示す如き結果となるので、二次部材モデルの各寸法誤差平均の推定値（大括弧〔  〕内）は全て｜５｜ｍｍ以内である。従って、かかる場合は適切な主桁モデル間隔が与えられているとして、次の処理へ進む。その一方、二次部材モデルの何れかの寸法誤差平均の推定値が｜５｜ｍｍを超えているのであれば、総合誤差の目標値を変更して、その寸法誤差平均の推定値が｜５｜ｍｍ以内となるようにする必要がある。
【００４２】
主桁モデル間隔を調整する場合のシミュレーションでは、鋼橋モデルの仮組立シミュレーション結果（主桁モデルのキャンバー調整および全長調整を行った結果）の収束値を利用する。この収束値は、図１２に４本の主桁モデルＧ1 〜Ｇ4を鋼橋の幅方向に繋げる場合について示す如き、各主桁に対応する各主部材モデルの座標系原点Ｃj,i （ｉ＝１〜ｎco，ｎcoは主桁連数）の、仮組立大座標系での座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を含むものである。
【００４３】
主桁モデル間隔の調整は、上記の原点Ｃj,i のＹ軸方向のみの値を補正することによって行っている。従ってここでは、上述の如くして求めた主桁モデル間隔の調整量を用いて、以下の式（１５）のようにして各原点Ｃj,i のＹ軸方向の補正値を求める。ここに、ｊ＝１〜ＢＬ、ｉ＝２〜ｎcoであり、ＢＬはブロック数（１本の主桁モデル当たりの主部材モデル数）、ｎcoは主桁連数、ΔＹ[j, i]は主部材座標系原点Ｃj,i のＹ軸方向の補正値、ＡＢ[j] はブロックｊにおける二次部材寸法総合誤差の調整値（総合誤差目標値−調整前総合誤差値）、そしてΔｙ[j, i-1]はブロックｊにおける主桁モデル間隔の調整量である。
【数１５】
0003803237.tif 000014
上記の補正値ΔＹ[j, i]を図９の例について具体的に計算すると、図１３に示す如き結果が得られる。
【００４４】
当該仮組立シミュレーション装置３はその後、上記の式（１５）によって得られた補正値ΔＹ[j, i]を上述した収束値のＹ座標値に加えて、主桁モデル間隔を調整した後の仮組立シミュレーションを行い、その結果を当該装置３のコンピュータで画面表示や印字により出力して、その仮組立した鋼橋モデルが設計上の諸条件を満たしていることをオペレータ等が確認し得るようにするとともに、以上の過程で得られた、各連結部材の寸法データや、修正の必要な主部材の修正データを出力する。
【００４５】
従ってこの実施例の鋼橋構成部材の製作システムによれば、連結部である、主部材としての主桁や横桁等を斜め方向に連結する横構と、主部材としての主桁同士を縦方向に連結したり主部材としての主桁と横桁とを連結したりする添接板とを、組み立てた鋼橋の組立誤差が許容誤差以内に納まるように製作し得て、それらの連結部材の修正や再製作を不要とすることができ、これにより鋼橋構成部材の製作の手間と費用とを削減することができる。
【００４６】
また、この実施例の鋼橋構成部材の製作システムによれば、仮組立シミュレーション装置３が、ボルト穴の寸法データを群単位で処理するので、寸法データの処理を容易なものとすることができる。なお、主部材としての主桁、横桁および対傾構等と、連結部材としての横構および添設板とのそれぞれのボルト穴の穴明けは、数値制御で行っているので、各ボルト穴群におけるボルト穴相互の位置精度は充分に高い精度とすることができる。
【００４７】
そしてこの実施例の仮組立シミュレーション装置３によれば、長手方向に整列する主部材間の隙間が規定値以下になりかつ均等になるとともに鋼橋全体として許容組立誤差内に位置するように複数の主部材を配置すると組立誤差が許容値を超える主部材について、自動的に修正データを得ることができるので、その修正データに基づき主部材を修正することで、最小限度の修正で複数の主部材を確実に鋼橋全体として許容組立誤差内に配置することができる。
【００４８】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、上記寸法計測装置２と仮組立シミュレーション装置３とが、共通のコンピュータを併用するようにしても良く、また上記主部材製作装置１と連結部材製作装置４とが、ＮＣ罫書機とＮＣ切断加工機とＮＣ穴明け加工機と溶接機との少なくとも一つを共用していても良い。
【００４９】
そしてこの発明の製作システムおよび仮組立シミュレーション装置は、上述した鋼橋のみならず、他の種類の鋼構造体の製作にも同様にして適用し得ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の鋼構造体構成部材の製作システムの一実施例および、その製作システム用の、この発明の仮組立シミュレーション装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置が行うキャンバー調整の基本概念を示す説明図である。
【図３】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置のキャンバー調整量の与え方を示す説明図である。
【図４】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置による、全長調整前のシミュレーション結果を各主桁モデルについて側面図で示す説明図である。
【図５】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置が行う共通調整範囲の抽出の方法を示す説明図である。
【図６】  上記共通調整範囲が存在しない場合を示す説明図である。
【図７】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置が行う、全長の規定値からの調整量の確定の方法を示す説明図である。
【図８】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置により全長の調整位置が確定された状態を各主桁モデルについて側面図で示す説明図である。
【図９】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置による、主桁モデル間隔調整前のシミュレーション結果での、二次部材モデルの寸法誤差値を平面図で示す説明図である。
【図１０】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置での主桁モデル間隔の調整モデルを平面図で示す説明図である。
【図１１】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置により主桁モデル間隔を調整したとした場合の、二次部材モデルの寸法誤差平均の推定値を平面図で示す説明図である。
【図１２】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置での仮組立大座標系と各主部材モデルの座標系との関係を平面図で示す説明図である。
【図１３】  上記実施例の仮組立シミュレーション装置が図９に示す例について求めた、主桁モデル間隔調整用データを平面図で示す説明図である。
【符号の説明】
１  主部材製作装置
２  寸法計測装置
３  仮組立シミュレーション装置
３ａ  主部材モデル三次元配置部
３ｂ  組立誤差調査部
３ｃ  修正データ出力部
４  連結部材製作装置
【図１】
0003803237.tif 000015
【図２】
0003803237.tif 000016
【図３】
0003803237.tif 000017
【図４】
0003803237.tif 000018
【図５】
0003803237.tif 000019
【図６】
0003803237.tif 000020
【図７】
0003803237.tif 000021
【図８】
0003803237.tif 000022
【図９】
0003803237.tif 000023
【図１０】
0003803237.tif 000024
【図１１】
0003803237.tif 000025
【図１２】
0003803237.tif 000026
【図１３】
0003803237.tif 000027