タービン組立静止部品の位置計測装置
【課題】熟練者でなくても容易迅速にタービン組立静止部品の位置を計測する装置を提供する。
【解決手段】位置計測装置は、タービンの回転中心に沿ってレーザー光２１を出射するレーザー光源部１と、レーザー光の光軸に対して４５度の傾斜角度で配置され、上記出射レーザー光の一部を９０度の角度で反射してタービンの静止部品１１に照射する反射鏡兼透過鏡３３と、この鏡を透過したレーザー光を受光する第１の受光器３４と、上記静止部品に照射されて反射し上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第２の受光器３５と、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容する筺体３１と、受信信号を演算してレーザー光源部から静止部品までの回転中心に沿う距離と上記回転中心から静止部品表面までの距離を演算する制御演算装置２とを備え、上記筺体がタービンの回転中心周りに回転自在に構成されている。
【解決手段】位置計測装置は、タービンの回転中心に沿ってレーザー光２１を出射するレーザー光源部１と、レーザー光の光軸に対して４５度の傾斜角度で配置され、上記出射レーザー光の一部を９０度の角度で反射してタービンの静止部品１１に照射する反射鏡兼透過鏡３３と、この鏡を透過したレーザー光を受光する第１の受光器３４と、上記静止部品に照射されて反射し上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第２の受光器３５と、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容する筺体３１と、受信信号を演算してレーザー光源部から静止部品までの回転中心に沿う距離と上記回転中心から静止部品表面までの距離を演算する制御演算装置２とを備え、上記筺体がタービンの回転中心周りに回転自在に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンの回転部品であるローターに対して、静止部品を設計された適切な位置に設定する際に使用するタービン組立静止部品の位置計測装置に係り、特に熟練者でなくても容易迅速に静止部品の芯の位置を計測できるタービン組立静止部品の位置計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンの静止部品の一種であるノズルダイヤフラムは、回転体であるローターに対して適切な位置に設定されていない場合には、運転中に相互に接触したり、また適切な性能が得られなかったりする問題が起こる可能性がある。したがって、タービンの静止部品の芯出し操作や位置決め操作がタービンの組立作業においては非常に重要な操作となる。
【０００３】
従来から、上記タービンの回転体としてのローターに対する静止部品の位置を確認するためには、太さが均一な細径のピアノ線を張設し、その張設位置を基準位置として周囲の静止部品までの距離を計測するワイヤリング法という手法が広く使用されている。
【０００４】
すなわち、上記ワイヤリング法においては、張設したピアノ線を仮想のローターの中心と見なし、タービン組立の際にローターの基準位置となる部位でピアノ線の位置を固定して、タービン軸方向にピアノ線を張設しておき、ノズルダイヤフラムや静止部品の内径部分から、このピアノ線に至る距離を計測して、静止部品の相対位置を計測する手法である（特許文献１参照）。
【０００５】
図６は従来のワイヤリング法を使用した位置計測作業の状態を示す一例の概要である。図６に示す状態から明らかなように、位置計測作業に際しては静止部品２００が配置された狭いタービンケーシング２０１の内部に作業者２０３が立ち入って、計測器２０４を用いて、張設したピアノ線２０２で示す仮想のローターの中心と静止部品２００との距離等の計測を実施する。図６に示す位置計測作業では、静止部品２００の左右部、下部および図示しない上部の計測位置にて計測作業を実施している。
【０００６】
また、タービンの静止部品は一般的に水平の締付け面で上下に分割されており、上半部品が組込まれていない状態（以下「トップスオフ状態」と称する）と上半部品が組込まれた状態（以下「トップスオン状態」と称する）とにおいて、静止部品の位置に多少の差異が生じるため、両方の状態でのワイヤリングが必要である。
【０００７】
トップオフ状態とトップオン状態での位置の差異は、運転状態であるトップオン状態を静止部の位置決めを行うトップオフ状態で考慮しておかなければならないので、タービンの組立作業では極めて重要な操作である。
【０００８】
ピアノ線と静止部品との間の距離は、特殊なマイクロメータを使用し、最小目盛の０．０１ｍｍ単位で計測して、静止部品の水平方向の左右部と上下部との合計４点（トップオン状態の場合）、あるいは左右部と下部との合計３点（トップオフ状態の場合）について、静止部品がピアノ線に対してどの位置にあるのかを測定するものである。
【０００９】
上記ピアノ線と静止部品との間の距離の計測作業においては、ピアノ線に対して、静止部品の位置関係を求めることが重要であるために、絶対寸法よりも相対的な寸法が重視されるが、ピアノ線は細く、容易に揺れ易いので、習熟した熟練者でないと計測が困難である。また、ピアノ線自体にも重量があり、張設したピアノ線が自重によって自然に撓むことになる。そのため、上下方向の位置計測値に対しては、そのたわみ量を勘案して修正を施す必要があるなどの煩雑な修正作業が必要であった（特許文献１参照）。
【００１０】
こうして計測された位置計測値により、静止部品をどの方向に移動調整すればローターに対して静止部品が所定位置に治まるかが判明する。最終的に位置決めされた静止部品は、一般的には再度のワイヤリング作業によってその芯からの位置（距離）の確認が実行される。このように、タービンの組立作業においては、何度もワイヤリング作業が必要で、その都度、熟練者の正確な作業が必要とされているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平７−９７９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来から静止部品の位置決め作業のために実施されているワイヤリング作業は、細いピアノ線を基準位置に設定することや特殊なマイクロメータの使用することなど、誰でもが簡単に実施できる作業ではなく、習熟した経験者が長時間を掛けて実施しているために、静止部品の位置決め作業に長時間を要し、タービンの組立作業効率が低い難点があった。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、熟練者でなくても容易迅速に静止部品の芯の位置を計測できるタービン組立静止部品の位置計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るタービン組立静止部品の位置計測装置は、タービンの回転中心に沿ってレーザー光を出射するレーザー光源部と、この出射レーザー光の光軸に対して４５度の傾斜角度で配置され、上記出射レーザー光の一部を９０度の角度で反射してタービンの静止部品に照射する反射鏡兼透過鏡と、上記回転中心に沿って出射され上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第１の受光器と、上記静止部品に照射されて反射し上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第２の受光器と、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容する筺体と、上記第１の受光器および第２の受光器の受信信号を演算してレーザー光源部から静止部品までの回転中心に沿う距離と上記回転中心から静止部品表面までの距離を演算する制御演算装置とを備え、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容した筺体がタービンの回転中心周りに回転自在に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筺体が円筒形状を有し、その円筒形状の筐体を回転自在に保持すると共に、この筐体を被計測物である静止部品に対して所定位置に設置するための脚部を備えることが好ましい。
【００１６】
さらに、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筺体をタービンの回転中心周りに回転自在に構成する機構としてリニアガイドで用いられるローラーボール駆動機構を用いることが好ましい。
【００１７】
また、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記レーザー光源部から発射され反射兼透過鏡を通過したレーザー光を第１の受光部で受光する一方、被計測物としての静止部品から反射されたレーザー光を第２の受光部で受光し、第１の受光部と第２の受光部とにおける信号差からタービンの回転中心から静止部品までの距離を計測することが好ましい。
【００１８】
さらに、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記第１の受光部と第２の受光部との２箇所において受光したレーザー光の信号から距離の差を演算し被計測物としての静止部品と位置計測装置との相対位置を求めることすることが好ましい。
【００１９】
また、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筐体の回転中心を被計測物としての静止部品の内径中心に合わせて設定するための調節機構が脚部に設けられていることが好ましい。
【００２０】
さらに、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筐体のタービン回転軸方向の位置を調整するための調節機構が脚部に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るタービン組立静止部品の位置計測装置によれば、タービンの回転中心に沿ってレーザー光がレーザー光源部から出射され、その出射光の一部が反射鏡兼透過鏡によって９０度の角度で反射してタービンの静止部品に照射されると共に、レーザー光源部から発射され反射兼透過鏡を通過したレーザー光が第１の受光部で受光される一方、被計測物としての静止部品から反射されたレーザー光が第２の受光部で受光され、第１の受光部と第２の受光部とにおける信号差（光路長差）からタービンの回転中心から静止部品までの距離が計測できる。ここで、上記位置計測装置によれば、従来のワイヤリング作業のように細いピアノ線を基準位置に設定する必要がなく、また特殊なマイクロメータの使用することもなく、レーザー光の直進指向性を利用して静止部品間の距離等を正確に計測することが可能になる。しかも、計測作業は、誰でもが簡単に実施できる作業であり、通常技量の測定技術者であっても短時間で計測作業を実施できる。そのため、静止部品の位置決め作業が短時間で完了し、タービンの組立作業効率を大幅に改善することができる。
【００２２】
すなわち、従来のワイヤリング法による計測のようにピアノ線の設定や特殊なマイクロメータの使用といった熟練者に限られていた作業を実施しなくても、容易迅速に静止部品の芯の位置計測を実施することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るタービン組立静止部品の位置計測装置の構成例を示す概略図。
【図２】レーザー光源部側から観察した筐体およびその筐体を保持する脚部の概略構成を示す正面図。
【図３】図２に示す固定脚の底部の構成例を示し、図３（ａ）は図２におけるIIIa−IIIa矢視断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）おけるIIIｂ−IIIｂ矢視断面図。
【図４】タービンケーシング内における静止部品の芯の計測操作を示す斜視図、図４（ａ）はタービン回転軸方向の一端側（Ａ側）における計測操作を示す斜視図、図４（ｂ）は他端側（Ｂ側）における計測操作を示す斜視図。
【図５】レーザー光源の位置調整例を示す計算式。
【図６】従来のワイヤリング法に基づく位置計測作業を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に本発明の実施形態について添付図面を参照してより具体的に説明する。本発明はレーザー光による長さの計測技術を利用することにより、熟練者でなくても簡単に静止部品の芯位置を計測することができる位置計測装置である。
【００２５】
本発明の一実施形態に係るタービン組立静止部品の位置計測装置は、図１に示すように、タービンの回転中心に沿ってレーザー光２１を出射するレーザー光源部１と、この出射されたレーザー光２１の光軸に対して４５度の傾斜角度で配置され、上記出射されたレーザー光２１の一部を９０度の角度で反射してタービンの静止部品１１に照射する反射鏡兼透過鏡３３と、上記回転中心に沿って出射され上記反射鏡兼透過鏡３３を透過したレーザー光２１を受光する第１の受光器３４と、上記静止部品１１に照射されて反射し上記反射鏡兼透過鏡３３を透過したレーザー光２２を受光する第２の受光器３５と、上記反射鏡兼透過鏡３３と第１の受光器３４と第２の受光器３５とを収容する筺体３１と、上記第１の受光器３４および第２の受光器３５の受信信号を演算してレーザー光源部１から静止部品までの回転中心に沿う距離と上記回転中心から静止部品表面までの距離を演算する制御演算装置２とを備え、上記反射鏡兼透過鏡３３と第１の受光器３４と第２の受光器３５とを収容した筺体３１がタービンの回転中心周りに回転自在に構成されていることを特徴とする。
【００２６】
また、図１においてレーザー光源部１は、第１、第２受光部３４，３５を固定して収容する円筒状の筐体３１とは別の構成部品となる。第１、第２受光部３４，３５からの受光信号は、信号ケーブル２３ａによって電源・制御演算装置２に伝送され、レーザー光源部１と電源・制御演算装置２とは電源ケーブル２３ｂによって電気的に接続されている。
【００２７】
上記レーザー光源部１は、例えば三脚上に装着された雲台上に固定されており、雲台の向きの調節によりレーザー光源の水平方向の左右の向きや上下方向の高さの微調整ができるように構成されている。
【００２８】
筐体３１と胴部８１との間には、リニアガイド等で用いられているのと同様のローラーボール３２が回転駆動機構として全周にわたって組込まれており、円筒状の筐体３１全体が３６０度回転できる構造になっている。上記ローラーボール３２は筐体３１の円筒軸に対して正確に９０度方向の平面上に配置されており、リニアガイドと同精度で筺体３１を回動自在に保持し、回動時に筐体３１のがたつきも発生しない。
【００２９】
上記胴部８１と、この胴部８１に回転自在に嵌め込まれた円筒状の筺体３１と筺体３１の内部に収容固定された反射鏡兼透過鏡３３、第１の受光器３４と第２の受光器３５とで計測部３が構成される。
【００３０】
上記筐体３１およびその付属品は、図２に示すように複数本の脚部３８によって筐体３１全体が支持されている。各脚部３８は筺体３１に接合された胴部脚８２ａ、８２ｂと、タービンケーシング内構造物８８に固定された固定脚８３ａ、８３ｂと、上記胴部脚８２ａ、８２ｂおよび固定脚８３ａ、８３ｂに螺合する調整ねじ８７ａ、８７ｂとから成り、調整ねじ８７ａ、８７ｂを適宜回転させることにより、脚部３８の全長が微調整でき、筺体３１の回転中心軸がタービンの回転中心軸に合致するように調整することができる。
【００３１】
また図２に示すように、筺体３１が必要以上に回転することを抑止するために、筐体固定ねじ３６を利用したストッパ機構が胴部８１に設けられている。
【００３２】
上記筐体３１の内部には、レーザー光源部１から出射されたレーザー光の光軸に対して４５度傾斜した状態で筐体３１の回転中心に設置された反射兼透過鏡３３が固定されている。レーザー光源部１から出社されたレーザー光２１は反射鏡兼透過鏡３３により９０度の角度で反射され、また一部は反射鏡兼透過鏡３３を透過して筐体３１の回転中心に固定されている第１の受光部３４に達し、この第１の受光部３４からの信号に基づいて一般的な測長の原理によってレーザー光源部１と計測部３との間の距離が計測される。
【００３３】
一方、反射鏡兼透過鏡３３において反射したレーザー光２２は被計測物である静止部品１１の内径部分に達し、この表面から反射されて、反射鏡兼透過鏡３３に戻ってくる。反射鏡兼透過鏡３３に達した光は、一部は反射され一部は透過し、筐体３１の回転中心に対して角度９０度で固定されている第２の受光部３５に至る。
【００３４】
第２の受光部３５で検出されたレーザー光は、レーザー光源部１からの距離を計測することになるが、第１の受光部３４で計測された距離を差し引くことによって、静止部品１１と第２の受光部３５との間の距離が算定される。静止部品１１の反射が弱いなどの場合には、静止部品１１の表面における反射率を高める特殊シートを静止部品１１の表面に貼設して反射の感度を高めることもできる。
【００３５】
計測作業は筐体３１を９０度ずつ回転し、各回転後の固定位置で静止部品１１の他の計測必要点での距離の計測が可能である。それぞれの測定位置での静止部品１１の内径部分と第２の受光部３５との間の距離が計測され、相対的な位置の計測が実行される。最終的には、左右の計測値の小さな方を基準のゼロにして、それに対する相対値として計測値が整理される。
【００３６】
筐体３１を支持固定する脚部３８の構成を図２に示す。図２において筐体３１を支持する脚部３８は、筐体３１の周囲を囲う胴部８１と、そこから筐体中心から放射状に延びる方向に沿って突設された胴部脚８２ａ、８２ｂと、静止部品１１やタービンケーシング内の構造物８８の内径部分に固定される固定脚８３ａ、８３ｂと、胴部脚８２ａ，８２ｂと固定脚８３ａ，８３ｂとの間の距離を変更調整できるように設けられた調整ねじ８７ａ，８７ｂとから成る。
【００３７】
上記胴脚部８２ａ，８２ｂはレーザー光の通過を妨害しないような位置に配置される。また、胴部脚８２ａ，８２ｂは、トップスオン計測時に上半側の静止部品とも固定ができるように上半側にも胴部脚８２ｃ、８２ｄのように設けられている。トップスオン計測時には必要に応じて、下半側と同じように固定脚８３ａ，８３ｂや調整ねじ８７ａ，８７ｂを使用することによりで筺体３１および計測部３を所定位置に固定することができる。
【００３８】
図３（ａ）は、図２に示す固定脚の底部の構成例を示し、図３（ａ）は図２におけるIIIa−IIIa矢視断面図であり、図２に示す固定脚８３ａを直角方向から見た断面図である。また、図３（ｂ）は図３（ａ）おけるIIIｂ−IIIｂ矢視断面図である。
【００３９】
固定脚８３ａは固定脚８３ｂと同一の構造を有する。図３（ａ）において固定脚８３ａには、静止部品１１やタービンケーシング内の構造物８８の幅を挟み込むように、Ｕ字断面を有する底部押え８４が設けられている。
【００４０】
図３（ｂ）に示すように、底部押え８４の内部には、円柱状の円柱座８５が固定されて設けられており、静止部品１１等の内径部とは円弧同士の接触となる。この底部押え８４の前後に固定ねじ８６が複数個設けられており、静止部品の内径部に跨った底部押え８４を両側から固定ねじ８６，８６で挟み込むようにして、底部押え８４を静止部品１１等に固定する。
【００４１】
筐体中心から胴体脚８２ａ，８２ｂの端部までの長さ寸法は正確に計測されており、固定脚８３ａ，８３ｂについても円柱座８５の外径端までの長さ寸法が正確に計測されている。マイクロメータ等によって静止部品１１等の内径寸法に一致するように、調整ねじ８７ａ，８７ｂを回動せしめ、胴脚部８２と固定脚８３との間の脚長部分の距離を調整する。上記調整操作によって、計測の基準位置となる筐体３１の中心から固定脚８３ａ，８３ｂの円柱座８５までの寸法を静止部品１１の内径寸法に設定することができる。
【００４２】
上記のような調整操作により、計測部３の中心位置は、２本の脚部３８の長さを静止部品１１等の内径寸法に合致させることにより、静止部品１１等の内径の芯に設定することができる。
【００４３】
筐体３１内部に配設された反射鏡兼透過鏡３３によって９０度方向に分岐され静止部品１１に照射されるレーザー光２２は、静止部品１１の適切な軸方向位置に当たり反射する必要があるが、レーザー光２２が反射する上記軸方向位置は、図３（ａ）に示すように、底部押え８４において対向するように設けられた一対の固定ねじ８６を回転させて調整し、前後の固定ねじ８６の締付け度合いを変えることによって、静止部品１１に対する固定脚８３ａのタービン回転軸方向の固定位置が調整できるように構成されている。
【００４４】
次に、図４（ａ），図４（ｂ）を参照して本実施例に係るタービン組立静止部品の位置計測装置を用いてタービンの静止部品の位置計測を行う際の手順を説明する。図４（ａ）および図４（ｂ）は、タービンケーシング内における静止部品の芯の計測操作を示す斜視図であり、図４（ａ）はタービン回転軸方向の一端側（Ａ側）における計測操作を示し、図４（ｂ）は他端側（Ｂ側）における計測操作を示す斜視図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、いずれも水平部分で上下方向に二分割されているタービンの静止部品であるタービンケーシング１０１の下半分の概略図を示している。いずれも上半分のケーシングが組み込まれていない「トップスオフ」の状態である。
【００４５】
上記タービンケーシング１０１の前部および後部には、内部を流通する高圧流体の漏洩を防止するためのグランド部１０２ａ，１０２ｂが設けられていると共に、ローターに高圧流体を導入するための静止部品であるノズルダイヤフラム１０３が設置されている。
【００４６】
従来のワイヤリング作業でケーシング内の静止部品の芯出しを実施する際には、ケーシングの軸方向に張設するピアノ線の位置設定を、ケーシングの上半を組込んでもローターの位置を確認できるケーシングのグランド部１０２ａ，１０２ｂの最も外側の内径部Ａ、Ｂで実施している。
【００４７】
すなわち、タービンケーシング１０１の前後に設けたグランド部１０２ａ，１０２ｂの最も外側の径部分の芯にピアノ線の位置を設定し、ケーシング内部のノズルダイヤフラム等の各位置を張設されたピアノ線を基準位置として相対的な距離を測定している。また内径部Ａ，Ｂの部分が静止部品１１を組み込む際の基準点になっている。
【００４８】
本実施例に係る計測装置では、図４（ａ）に示すように、まずレーザー光源部１と計測部３とを用いて、照射するレーザー光２１をタービンケーシング１０１のグランド部１０２ａ（Ａ側）の芯に設定する操作を行う。レーザー光源部１をタービンケーシング１０１部分から離れた地点に設置する。計測部３をグランド部１０２ａのＡ点部分にセットする。図２において既に説明したように、計測部３を支持する２本の脚部３８の調整ねじ８７ａ，８７ｂを調整して、計測部３の回転中心とグランド部の内周面との距離をグランド部１０２ａの内周面の半径と同じ長さに設定し、固定脚８３ａ，８３ｂをグランド部１０２ａに固定して計測部３を所定位置に位置決めする。
【００４９】
レーザー光源部１からレーザー光２１を発射し、計測部３の筐体３１を回転させグランド部１０２ａの水平近傍の左右２点および真下部分の１点の３測定点にレーザー光を照射して計測部３から各測定点までの距離を計測し、位置を確認する。レーザー光源部１を載置しているテーブル（雲台）の傾斜角度、固定位置等を微調整して、計測部３の芯にレーザー光２１が通るように調整する。
【００５０】
次に、図４（ｂ）に示すように、計測部３をタービン回転中心軸方向に移動させて、計測部３の回転中心とグランド部１０２ｂの内周面との距離をグランド部１０２ｂの内周面の半径と同じ長さに設定する。つまり、グランド部１０２ｂのＢ点部分の半径寸法に合わせて計測部３を同じようにセットする。
【００５１】
レーザー光源部１よりレーザー光２１を発射し、同様にレーザー光２１のグランド部１０２ｂにおける位置を確認する。このときレーザー光２１はグランド部１０２ａにおいて計測したＡ点を通過している。
【００５２】
このとき、図５に示すように、Ａ点を通過したレーザー光２１がＢ点において距離ｈの変位を生じていた場合には、レーザー光２１がＡ点およびＢ点を共に通過するように、テーブル（雲台）に載置したレーザー光源部１からのレーザー光２１の水平方向の照射位置Δｄおよび上下方向の照射角度Δθについて微少調整移動を実施する。
【００５３】
次に、再びＡ点部分に計測部３をセットして、レーザー光源部１からのレーザー光２１の光路がグランド部１０２ａ，１０２ｂの芯に一致することを確認して、レーザー光２１が計測の起点となる基準位置にあることを確認する。
【００５４】
このように、レーザー光２１がタービンケーシング１０１のグランド部１０２ａ，１０２ｂの芯を通るように設定された後に、計測部３をタービンケーシング１０１内部の静止部品であるノズルダイヤフラム１０３の内径部分に合わせてセットして、軸方向に出射されたレーザー光２１から９０度方向に反射されたレーザー光によってノズルダイヤフラム１０３の内径部分の水平近傍部の左右２点と真下部分の１点までの距離を計測する。これらの計測操作によりノズルダイヤフラム１０３の位置が計測される。
【００５５】
上記の計測操作は、上半部品が組込まれていない状態で、いわゆる「トップスオフ状態」での計測であるが、上半部品やケーシングを組込んだ状態での「トップスオン状態」でも同様の手順によって計測が可能である。このとき、レーザー光源部１の位置設定状態を変えずにおけば、従来のワイヤリング計測では把握できなかった、トップスオン状態でのグランド部の位置変化も計測できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係るタービン組立静止部品の位置計測装置によれば、従来のワイヤリング作業のように細いピアノ線を基準位置に設定する必要がなく、また特殊なマイクロメータの使用することもなく、レーザー光の直進指向性を利用して静止部品間の距離等を正確に計測することが可能になる。しかも、計測作業は、誰でもが簡単に実施できる作業であり、通常技量の測定技術者であっても短時間で計測作業を実施できる。そのため、静止部品の位置決め作業が短時間で完了し、タービンの組立作業効率を大幅に改善することができる。
【００５７】
すなわち、従来のワイヤリング法による計測のようにピアノ線の設定や特殊なマイクロメータの使用といった熟練者に限られていた作業を実施しなくても、容易迅速に静止部品の芯の位置計測を実施することが可能になる。
【符号の説明】
【００５８】
１ レーザー光源部
２ 電源・制御演算装置
３ 計測部
１１ 静止部品（被計測物）
２１，２２ レーザー光
２３ａ 信号ケーブル
２３ｂ 電源ケーブル
３１ 筐体（測光計測部）
３２ ローラーボール（回転駆動機構）
３３ 反射鏡兼透過鏡
３４ 第１の受光部
３５ 第２の受光部
３６ 筐体固定ねじ
３８ 脚部
８１ 胴部
８２，８２ａ８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ 胴部脚
８３，８３ａ，８３ｂ 固定脚
８４ 底部押え
８５ 円柱座
８６ 固定ねじ（軸方向位置調節機構）
８７ａ，８７ｂ 調整ねじ（中心軸位置調節機構）
１０１ タービンケーシング
１０２ａ，１０２ｂ グランド部
１０３ ノズルダイヤフラム
Ａ 静止部基準点（Ａ側）
Ｂ 静止部基準点（Ｂ側）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンの回転部品であるローターに対して、静止部品を設計された適切な位置に設定する際に使用するタービン組立静止部品の位置計測装置に係り、特に熟練者でなくても容易迅速に静止部品の芯の位置を計測できるタービン組立静止部品の位置計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンの静止部品の一種であるノズルダイヤフラムは、回転体であるローターに対して適切な位置に設定されていない場合には、運転中に相互に接触したり、また適切な性能が得られなかったりする問題が起こる可能性がある。したがって、タービンの静止部品の芯出し操作や位置決め操作がタービンの組立作業においては非常に重要な操作となる。
【０００３】
従来から、上記タービンの回転体としてのローターに対する静止部品の位置を確認するためには、太さが均一な細径のピアノ線を張設し、その張設位置を基準位置として周囲の静止部品までの距離を計測するワイヤリング法という手法が広く使用されている。
【０００４】
すなわち、上記ワイヤリング法においては、張設したピアノ線を仮想のローターの中心と見なし、タービン組立の際にローターの基準位置となる部位でピアノ線の位置を固定して、タービン軸方向にピアノ線を張設しておき、ノズルダイヤフラムや静止部品の内径部分から、このピアノ線に至る距離を計測して、静止部品の相対位置を計測する手法である（特許文献１参照）。
【０００５】
図６は従来のワイヤリング法を使用した位置計測作業の状態を示す一例の概要である。図６に示す状態から明らかなように、位置計測作業に際しては静止部品２００が配置された狭いタービンケーシング２０１の内部に作業者２０３が立ち入って、計測器２０４を用いて、張設したピアノ線２０２で示す仮想のローターの中心と静止部品２００との距離等の計測を実施する。図６に示す位置計測作業では、静止部品２００の左右部、下部および図示しない上部の計測位置にて計測作業を実施している。
【０００６】
また、タービンの静止部品は一般的に水平の締付け面で上下に分割されており、上半部品が組込まれていない状態（以下「トップスオフ状態」と称する）と上半部品が組込まれた状態（以下「トップスオン状態」と称する）とにおいて、静止部品の位置に多少の差異が生じるため、両方の状態でのワイヤリングが必要である。
【０００７】
トップオフ状態とトップオン状態での位置の差異は、運転状態であるトップオン状態を静止部の位置決めを行うトップオフ状態で考慮しておかなければならないので、タービンの組立作業では極めて重要な操作である。
【０００８】
ピアノ線と静止部品との間の距離は、特殊なマイクロメータを使用し、最小目盛の０．０１ｍｍ単位で計測して、静止部品の水平方向の左右部と上下部との合計４点（トップオン状態の場合）、あるいは左右部と下部との合計３点（トップオフ状態の場合）について、静止部品がピアノ線に対してどの位置にあるのかを測定するものである。
【０００９】
上記ピアノ線と静止部品との間の距離の計測作業においては、ピアノ線に対して、静止部品の位置関係を求めることが重要であるために、絶対寸法よりも相対的な寸法が重視されるが、ピアノ線は細く、容易に揺れ易いので、習熟した熟練者でないと計測が困難である。また、ピアノ線自体にも重量があり、張設したピアノ線が自重によって自然に撓むことになる。そのため、上下方向の位置計測値に対しては、そのたわみ量を勘案して修正を施す必要があるなどの煩雑な修正作業が必要であった（特許文献１参照）。
【００１０】
こうして計測された位置計測値により、静止部品をどの方向に移動調整すればローターに対して静止部品が所定位置に治まるかが判明する。最終的に位置決めされた静止部品は、一般的には再度のワイヤリング作業によってその芯からの位置（距離）の確認が実行される。このように、タービンの組立作業においては、何度もワイヤリング作業が必要で、その都度、熟練者の正確な作業が必要とされているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平７−９７９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来から静止部品の位置決め作業のために実施されているワイヤリング作業は、細いピアノ線を基準位置に設定することや特殊なマイクロメータの使用することなど、誰でもが簡単に実施できる作業ではなく、習熟した経験者が長時間を掛けて実施しているために、静止部品の位置決め作業に長時間を要し、タービンの組立作業効率が低い難点があった。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、熟練者でなくても容易迅速に静止部品の芯の位置を計測できるタービン組立静止部品の位置計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るタービン組立静止部品の位置計測装置は、タービンの回転中心に沿ってレーザー光を出射するレーザー光源部と、この出射レーザー光の光軸に対して４５度の傾斜角度で配置され、上記出射レーザー光の一部を９０度の角度で反射してタービンの静止部品に照射する反射鏡兼透過鏡と、上記回転中心に沿って出射され上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第１の受光器と、上記静止部品に照射されて反射し上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第２の受光器と、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容する筺体と、上記第１の受光器および第２の受光器の受信信号を演算してレーザー光源部から静止部品までの回転中心に沿う距離と上記回転中心から静止部品表面までの距離を演算する制御演算装置とを備え、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容した筺体がタービンの回転中心周りに回転自在に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筺体が円筒形状を有し、その円筒形状の筐体を回転自在に保持すると共に、この筐体を被計測物である静止部品に対して所定位置に設置するための脚部を備えることが好ましい。
【００１６】
さらに、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筺体をタービンの回転中心周りに回転自在に構成する機構としてリニアガイドで用いられるローラーボール駆動機構を用いることが好ましい。
【００１７】
また、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記レーザー光源部から発射され反射兼透過鏡を通過したレーザー光を第１の受光部で受光する一方、被計測物としての静止部品から反射されたレーザー光を第２の受光部で受光し、第１の受光部と第２の受光部とにおける信号差からタービンの回転中心から静止部品までの距離を計測することが好ましい。
【００１８】
さらに、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記第１の受光部と第２の受光部との２箇所において受光したレーザー光の信号から距離の差を演算し被計測物としての静止部品と位置計測装置との相対位置を求めることすることが好ましい。
【００１９】
また、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筐体の回転中心を被計測物としての静止部品の内径中心に合わせて設定するための調節機構が脚部に設けられていることが好ましい。
【００２０】
さらに、上記タービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筐体のタービン回転軸方向の位置を調整するための調節機構が脚部に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るタービン組立静止部品の位置計測装置によれば、タービンの回転中心に沿ってレーザー光がレーザー光源部から出射され、その出射光の一部が反射鏡兼透過鏡によって９０度の角度で反射してタービンの静止部品に照射されると共に、レーザー光源部から発射され反射兼透過鏡を通過したレーザー光が第１の受光部で受光される一方、被計測物としての静止部品から反射されたレーザー光が第２の受光部で受光され、第１の受光部と第２の受光部とにおける信号差（光路長差）からタービンの回転中心から静止部品までの距離が計測できる。ここで、上記位置計測装置によれば、従来のワイヤリング作業のように細いピアノ線を基準位置に設定する必要がなく、また特殊なマイクロメータの使用することもなく、レーザー光の直進指向性を利用して静止部品間の距離等を正確に計測することが可能になる。しかも、計測作業は、誰でもが簡単に実施できる作業であり、通常技量の測定技術者であっても短時間で計測作業を実施できる。そのため、静止部品の位置決め作業が短時間で完了し、タービンの組立作業効率を大幅に改善することができる。
【００２２】
すなわち、従来のワイヤリング法による計測のようにピアノ線の設定や特殊なマイクロメータの使用といった熟練者に限られていた作業を実施しなくても、容易迅速に静止部品の芯の位置計測を実施することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るタービン組立静止部品の位置計測装置の構成例を示す概略図。
【図２】レーザー光源部側から観察した筐体およびその筐体を保持する脚部の概略構成を示す正面図。
【図３】図２に示す固定脚の底部の構成例を示し、図３（ａ）は図２におけるIIIa−IIIa矢視断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）おけるIIIｂ−IIIｂ矢視断面図。
【図４】タービンケーシング内における静止部品の芯の計測操作を示す斜視図、図４（ａ）はタービン回転軸方向の一端側（Ａ側）における計測操作を示す斜視図、図４（ｂ）は他端側（Ｂ側）における計測操作を示す斜視図。
【図５】レーザー光源の位置調整例を示す計算式。
【図６】従来のワイヤリング法に基づく位置計測作業を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に本発明の実施形態について添付図面を参照してより具体的に説明する。本発明はレーザー光による長さの計測技術を利用することにより、熟練者でなくても簡単に静止部品の芯位置を計測することができる位置計測装置である。
【００２５】
本発明の一実施形態に係るタービン組立静止部品の位置計測装置は、図１に示すように、タービンの回転中心に沿ってレーザー光２１を出射するレーザー光源部１と、この出射されたレーザー光２１の光軸に対して４５度の傾斜角度で配置され、上記出射されたレーザー光２１の一部を９０度の角度で反射してタービンの静止部品１１に照射する反射鏡兼透過鏡３３と、上記回転中心に沿って出射され上記反射鏡兼透過鏡３３を透過したレーザー光２１を受光する第１の受光器３４と、上記静止部品１１に照射されて反射し上記反射鏡兼透過鏡３３を透過したレーザー光２２を受光する第２の受光器３５と、上記反射鏡兼透過鏡３３と第１の受光器３４と第２の受光器３５とを収容する筺体３１と、上記第１の受光器３４および第２の受光器３５の受信信号を演算してレーザー光源部１から静止部品までの回転中心に沿う距離と上記回転中心から静止部品表面までの距離を演算する制御演算装置２とを備え、上記反射鏡兼透過鏡３３と第１の受光器３４と第２の受光器３５とを収容した筺体３１がタービンの回転中心周りに回転自在に構成されていることを特徴とする。
【００２６】
また、図１においてレーザー光源部１は、第１、第２受光部３４，３５を固定して収容する円筒状の筐体３１とは別の構成部品となる。第１、第２受光部３４，３５からの受光信号は、信号ケーブル２３ａによって電源・制御演算装置２に伝送され、レーザー光源部１と電源・制御演算装置２とは電源ケーブル２３ｂによって電気的に接続されている。
【００２７】
上記レーザー光源部１は、例えば三脚上に装着された雲台上に固定されており、雲台の向きの調節によりレーザー光源の水平方向の左右の向きや上下方向の高さの微調整ができるように構成されている。
【００２８】
筐体３１と胴部８１との間には、リニアガイド等で用いられているのと同様のローラーボール３２が回転駆動機構として全周にわたって組込まれており、円筒状の筐体３１全体が３６０度回転できる構造になっている。上記ローラーボール３２は筐体３１の円筒軸に対して正確に９０度方向の平面上に配置されており、リニアガイドと同精度で筺体３１を回動自在に保持し、回動時に筐体３１のがたつきも発生しない。
【００２９】
上記胴部８１と、この胴部８１に回転自在に嵌め込まれた円筒状の筺体３１と筺体３１の内部に収容固定された反射鏡兼透過鏡３３、第１の受光器３４と第２の受光器３５とで計測部３が構成される。
【００３０】
上記筐体３１およびその付属品は、図２に示すように複数本の脚部３８によって筐体３１全体が支持されている。各脚部３８は筺体３１に接合された胴部脚８２ａ、８２ｂと、タービンケーシング内構造物８８に固定された固定脚８３ａ、８３ｂと、上記胴部脚８２ａ、８２ｂおよび固定脚８３ａ、８３ｂに螺合する調整ねじ８７ａ、８７ｂとから成り、調整ねじ８７ａ、８７ｂを適宜回転させることにより、脚部３８の全長が微調整でき、筺体３１の回転中心軸がタービンの回転中心軸に合致するように調整することができる。
【００３１】
また図２に示すように、筺体３１が必要以上に回転することを抑止するために、筐体固定ねじ３６を利用したストッパ機構が胴部８１に設けられている。
【００３２】
上記筐体３１の内部には、レーザー光源部１から出射されたレーザー光の光軸に対して４５度傾斜した状態で筐体３１の回転中心に設置された反射兼透過鏡３３が固定されている。レーザー光源部１から出社されたレーザー光２１は反射鏡兼透過鏡３３により９０度の角度で反射され、また一部は反射鏡兼透過鏡３３を透過して筐体３１の回転中心に固定されている第１の受光部３４に達し、この第１の受光部３４からの信号に基づいて一般的な測長の原理によってレーザー光源部１と計測部３との間の距離が計測される。
【００３３】
一方、反射鏡兼透過鏡３３において反射したレーザー光２２は被計測物である静止部品１１の内径部分に達し、この表面から反射されて、反射鏡兼透過鏡３３に戻ってくる。反射鏡兼透過鏡３３に達した光は、一部は反射され一部は透過し、筐体３１の回転中心に対して角度９０度で固定されている第２の受光部３５に至る。
【００３４】
第２の受光部３５で検出されたレーザー光は、レーザー光源部１からの距離を計測することになるが、第１の受光部３４で計測された距離を差し引くことによって、静止部品１１と第２の受光部３５との間の距離が算定される。静止部品１１の反射が弱いなどの場合には、静止部品１１の表面における反射率を高める特殊シートを静止部品１１の表面に貼設して反射の感度を高めることもできる。
【００３５】
計測作業は筐体３１を９０度ずつ回転し、各回転後の固定位置で静止部品１１の他の計測必要点での距離の計測が可能である。それぞれの測定位置での静止部品１１の内径部分と第２の受光部３５との間の距離が計測され、相対的な位置の計測が実行される。最終的には、左右の計測値の小さな方を基準のゼロにして、それに対する相対値として計測値が整理される。
【００３６】
筐体３１を支持固定する脚部３８の構成を図２に示す。図２において筐体３１を支持する脚部３８は、筐体３１の周囲を囲う胴部８１と、そこから筐体中心から放射状に延びる方向に沿って突設された胴部脚８２ａ、８２ｂと、静止部品１１やタービンケーシング内の構造物８８の内径部分に固定される固定脚８３ａ、８３ｂと、胴部脚８２ａ，８２ｂと固定脚８３ａ，８３ｂとの間の距離を変更調整できるように設けられた調整ねじ８７ａ，８７ｂとから成る。
【００３７】
上記胴脚部８２ａ，８２ｂはレーザー光の通過を妨害しないような位置に配置される。また、胴部脚８２ａ，８２ｂは、トップスオン計測時に上半側の静止部品とも固定ができるように上半側にも胴部脚８２ｃ、８２ｄのように設けられている。トップスオン計測時には必要に応じて、下半側と同じように固定脚８３ａ，８３ｂや調整ねじ８７ａ，８７ｂを使用することによりで筺体３１および計測部３を所定位置に固定することができる。
【００３８】
図３（ａ）は、図２に示す固定脚の底部の構成例を示し、図３（ａ）は図２におけるIIIa−IIIa矢視断面図であり、図２に示す固定脚８３ａを直角方向から見た断面図である。また、図３（ｂ）は図３（ａ）おけるIIIｂ−IIIｂ矢視断面図である。
【００３９】
固定脚８３ａは固定脚８３ｂと同一の構造を有する。図３（ａ）において固定脚８３ａには、静止部品１１やタービンケーシング内の構造物８８の幅を挟み込むように、Ｕ字断面を有する底部押え８４が設けられている。
【００４０】
図３（ｂ）に示すように、底部押え８４の内部には、円柱状の円柱座８５が固定されて設けられており、静止部品１１等の内径部とは円弧同士の接触となる。この底部押え８４の前後に固定ねじ８６が複数個設けられており、静止部品の内径部に跨った底部押え８４を両側から固定ねじ８６，８６で挟み込むようにして、底部押え８４を静止部品１１等に固定する。
【００４１】
筐体中心から胴体脚８２ａ，８２ｂの端部までの長さ寸法は正確に計測されており、固定脚８３ａ，８３ｂについても円柱座８５の外径端までの長さ寸法が正確に計測されている。マイクロメータ等によって静止部品１１等の内径寸法に一致するように、調整ねじ８７ａ，８７ｂを回動せしめ、胴脚部８２と固定脚８３との間の脚長部分の距離を調整する。上記調整操作によって、計測の基準位置となる筐体３１の中心から固定脚８３ａ，８３ｂの円柱座８５までの寸法を静止部品１１の内径寸法に設定することができる。
【００４２】
上記のような調整操作により、計測部３の中心位置は、２本の脚部３８の長さを静止部品１１等の内径寸法に合致させることにより、静止部品１１等の内径の芯に設定することができる。
【００４３】
筐体３１内部に配設された反射鏡兼透過鏡３３によって９０度方向に分岐され静止部品１１に照射されるレーザー光２２は、静止部品１１の適切な軸方向位置に当たり反射する必要があるが、レーザー光２２が反射する上記軸方向位置は、図３（ａ）に示すように、底部押え８４において対向するように設けられた一対の固定ねじ８６を回転させて調整し、前後の固定ねじ８６の締付け度合いを変えることによって、静止部品１１に対する固定脚８３ａのタービン回転軸方向の固定位置が調整できるように構成されている。
【００４４】
次に、図４（ａ），図４（ｂ）を参照して本実施例に係るタービン組立静止部品の位置計測装置を用いてタービンの静止部品の位置計測を行う際の手順を説明する。図４（ａ）および図４（ｂ）は、タービンケーシング内における静止部品の芯の計測操作を示す斜視図であり、図４（ａ）はタービン回転軸方向の一端側（Ａ側）における計測操作を示し、図４（ｂ）は他端側（Ｂ側）における計測操作を示す斜視図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、いずれも水平部分で上下方向に二分割されているタービンの静止部品であるタービンケーシング１０１の下半分の概略図を示している。いずれも上半分のケーシングが組み込まれていない「トップスオフ」の状態である。
【００４５】
上記タービンケーシング１０１の前部および後部には、内部を流通する高圧流体の漏洩を防止するためのグランド部１０２ａ，１０２ｂが設けられていると共に、ローターに高圧流体を導入するための静止部品であるノズルダイヤフラム１０３が設置されている。
【００４６】
従来のワイヤリング作業でケーシング内の静止部品の芯出しを実施する際には、ケーシングの軸方向に張設するピアノ線の位置設定を、ケーシングの上半を組込んでもローターの位置を確認できるケーシングのグランド部１０２ａ，１０２ｂの最も外側の内径部Ａ、Ｂで実施している。
【００４７】
すなわち、タービンケーシング１０１の前後に設けたグランド部１０２ａ，１０２ｂの最も外側の径部分の芯にピアノ線の位置を設定し、ケーシング内部のノズルダイヤフラム等の各位置を張設されたピアノ線を基準位置として相対的な距離を測定している。また内径部Ａ，Ｂの部分が静止部品１１を組み込む際の基準点になっている。
【００４８】
本実施例に係る計測装置では、図４（ａ）に示すように、まずレーザー光源部１と計測部３とを用いて、照射するレーザー光２１をタービンケーシング１０１のグランド部１０２ａ（Ａ側）の芯に設定する操作を行う。レーザー光源部１をタービンケーシング１０１部分から離れた地点に設置する。計測部３をグランド部１０２ａのＡ点部分にセットする。図２において既に説明したように、計測部３を支持する２本の脚部３８の調整ねじ８７ａ，８７ｂを調整して、計測部３の回転中心とグランド部の内周面との距離をグランド部１０２ａの内周面の半径と同じ長さに設定し、固定脚８３ａ，８３ｂをグランド部１０２ａに固定して計測部３を所定位置に位置決めする。
【００４９】
レーザー光源部１からレーザー光２１を発射し、計測部３の筐体３１を回転させグランド部１０２ａの水平近傍の左右２点および真下部分の１点の３測定点にレーザー光を照射して計測部３から各測定点までの距離を計測し、位置を確認する。レーザー光源部１を載置しているテーブル（雲台）の傾斜角度、固定位置等を微調整して、計測部３の芯にレーザー光２１が通るように調整する。
【００５０】
次に、図４（ｂ）に示すように、計測部３をタービン回転中心軸方向に移動させて、計測部３の回転中心とグランド部１０２ｂの内周面との距離をグランド部１０２ｂの内周面の半径と同じ長さに設定する。つまり、グランド部１０２ｂのＢ点部分の半径寸法に合わせて計測部３を同じようにセットする。
【００５１】
レーザー光源部１よりレーザー光２１を発射し、同様にレーザー光２１のグランド部１０２ｂにおける位置を確認する。このときレーザー光２１はグランド部１０２ａにおいて計測したＡ点を通過している。
【００５２】
このとき、図５に示すように、Ａ点を通過したレーザー光２１がＢ点において距離ｈの変位を生じていた場合には、レーザー光２１がＡ点およびＢ点を共に通過するように、テーブル（雲台）に載置したレーザー光源部１からのレーザー光２１の水平方向の照射位置Δｄおよび上下方向の照射角度Δθについて微少調整移動を実施する。
【００５３】
次に、再びＡ点部分に計測部３をセットして、レーザー光源部１からのレーザー光２１の光路がグランド部１０２ａ，１０２ｂの芯に一致することを確認して、レーザー光２１が計測の起点となる基準位置にあることを確認する。
【００５４】
このように、レーザー光２１がタービンケーシング１０１のグランド部１０２ａ，１０２ｂの芯を通るように設定された後に、計測部３をタービンケーシング１０１内部の静止部品であるノズルダイヤフラム１０３の内径部分に合わせてセットして、軸方向に出射されたレーザー光２１から９０度方向に反射されたレーザー光によってノズルダイヤフラム１０３の内径部分の水平近傍部の左右２点と真下部分の１点までの距離を計測する。これらの計測操作によりノズルダイヤフラム１０３の位置が計測される。
【００５５】
上記の計測操作は、上半部品が組込まれていない状態で、いわゆる「トップスオフ状態」での計測であるが、上半部品やケーシングを組込んだ状態での「トップスオン状態」でも同様の手順によって計測が可能である。このとき、レーザー光源部１の位置設定状態を変えずにおけば、従来のワイヤリング計測では把握できなかった、トップスオン状態でのグランド部の位置変化も計測できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係るタービン組立静止部品の位置計測装置によれば、従来のワイヤリング作業のように細いピアノ線を基準位置に設定する必要がなく、また特殊なマイクロメータの使用することもなく、レーザー光の直進指向性を利用して静止部品間の距離等を正確に計測することが可能になる。しかも、計測作業は、誰でもが簡単に実施できる作業であり、通常技量の測定技術者であっても短時間で計測作業を実施できる。そのため、静止部品の位置決め作業が短時間で完了し、タービンの組立作業効率を大幅に改善することができる。
【００５７】
すなわち、従来のワイヤリング法による計測のようにピアノ線の設定や特殊なマイクロメータの使用といった熟練者に限られていた作業を実施しなくても、容易迅速に静止部品の芯の位置計測を実施することが可能になる。
【符号の説明】
【００５８】
１ レーザー光源部
２ 電源・制御演算装置
３ 計測部
１１ 静止部品（被計測物）
２１，２２ レーザー光
２３ａ 信号ケーブル
２３ｂ 電源ケーブル
３１ 筐体（測光計測部）
３２ ローラーボール（回転駆動機構）
３３ 反射鏡兼透過鏡
３４ 第１の受光部
３５ 第２の受光部
３６ 筐体固定ねじ
３８ 脚部
８１ 胴部
８２，８２ａ８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ 胴部脚
８３，８３ａ，８３ｂ 固定脚
８４ 底部押え
８５ 円柱座
８６ 固定ねじ（軸方向位置調節機構）
８７ａ，８７ｂ 調整ねじ（中心軸位置調節機構）
１０１ タービンケーシング
１０２ａ，１０２ｂ グランド部
１０３ ノズルダイヤフラム
Ａ 静止部基準点（Ａ側）
Ｂ 静止部基準点（Ｂ側）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンの回転中心に沿ってレーザー光を出射するレーザー光源部と、この出射レーザー光の光軸に対して４５度の傾斜角度で配置され、上記出射レーザー光の一部を９０度の角度で反射してタービンの静止部品に照射する反射鏡兼透過鏡と、上記回転中心に沿って出射され上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第１の受光器と、上記静止部品に照射されて反射し上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第２の受光器と、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容する筺体と、上記第１の受光器および第２の受光器の受信信号を演算してレーザー光源部から静止部品までの回転中心に沿う距離と上記回転中心から静止部品表面までの距離を演算する制御演算装置とを備え、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容した筺体がタービンの回転中心周りに回転自在に構成されていることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項２】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筺体が円筒形状を有し、その円筒形状の筐体を回転自在に保持すると共に、この筐体を被計測物である静止部品に対して所定位置に設置するための脚部を備えることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項３】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筺体をタービンの回転中心周りに回転自在に構成する機構としてリニアガイドで用いられるローラーボール駆動機構を用いたことを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項４】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記レーザー光源部から発射され反射兼透過鏡を通過したレーザー光を第１の受光部で受光する一方、被計測物としての静止部品から反射されたレーザー光を第２の受光部で受光し、第１の受光部と第２の受光部とにおける信号差からタービンの回転中心から静止部品までの距離を計測することを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項５】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記第１の受光部と第２の受光部との２箇所において受光したレーザー光の信号から距離の差を演算し被計測物としての静止部品と位置計測装置との相対位置を求めることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項６】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筐体の回転中心を被計測物としての静止部品の内径中心に合わせて設定するための調節機構が脚部に設けられていることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項７】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筐体のタービン回転軸方向の位置を調整するための調節機構が脚部に設けられていることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項１】
タービンの回転中心に沿ってレーザー光を出射するレーザー光源部と、この出射レーザー光の光軸に対して４５度の傾斜角度で配置され、上記出射レーザー光の一部を９０度の角度で反射してタービンの静止部品に照射する反射鏡兼透過鏡と、上記回転中心に沿って出射され上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第１の受光器と、上記静止部品に照射されて反射し上記反射鏡兼透過鏡を透過したレーザー光を受光する第２の受光器と、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容する筺体と、上記第１の受光器および第２の受光器の受信信号を演算してレーザー光源部から静止部品までの回転中心に沿う距離と上記回転中心から静止部品表面までの距離を演算する制御演算装置とを備え、上記反射鏡兼透過鏡と第１の受光器と第２の受光器とを収容した筺体がタービンの回転中心周りに回転自在に構成されていることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項２】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筺体が円筒形状を有し、その円筒形状の筐体を回転自在に保持すると共に、この筐体を被計測物である静止部品に対して所定位置に設置するための脚部を備えることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項３】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筺体をタービンの回転中心周りに回転自在に構成する機構としてリニアガイドで用いられるローラーボール駆動機構を用いたことを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項４】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記レーザー光源部から発射され反射兼透過鏡を通過したレーザー光を第１の受光部で受光する一方、被計測物としての静止部品から反射されたレーザー光を第２の受光部で受光し、第１の受光部と第２の受光部とにおける信号差からタービンの回転中心から静止部品までの距離を計測することを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項５】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記第１の受光部と第２の受光部との２箇所において受光したレーザー光の信号から距離の差を演算し被計測物としての静止部品と位置計測装置との相対位置を求めることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項６】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筐体の回転中心を被計測物としての静止部品の内径中心に合わせて設定するための調節機構が脚部に設けられていることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【請求項７】
請求項１記載のタービン組立静止部品の位置計測装置において、前記筐体のタービン回転軸方向の位置を調整するための調節機構が脚部に設けられていることを特徴とするタービン組立静止部品の位置計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６１２９７（Ｐ２０１３−６１２９７Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１０９７（Ｐ２０１１−２０１０９７）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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