JP2017198521A - Alignment measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タービンの静止体の位置を計測するアライメント計測装置に関する。 The present invention relates to an alignment measuring apparatus that measures the position of a stationary body of a turbine.
タービンは、ロータ等の回転体と、ダイアフラム、ブレードリング、及びパッキンリング等の静止体と、回転体と静止体を格納する車室（ケーシング）とを備える。静止体には、車室に設置されるものもある。タービンの組立作業を正確かつスムーズに実施するためには、正しい位置に調整されたロータ等の回転体を基準にして、静止体の位置を計測して調整するアライメント作業を行う必要がある。従来のアライメント作業の例には、ロータの回転軸と同じ位置にピアノ線を配置し、特殊なマイクロメータ等を用いて静止体とピアノ線との距離を測定して静止体の位置の補正量を算出する方法がある。 The turbine includes a rotating body such as a rotor, a stationary body such as a diaphragm, a blade ring, and a packing ring, and a casing (casing) that stores the rotating body and the stationary body. Some stationary bodies are installed in the passenger compartment. In order to perform the assembly operation of the turbine accurately and smoothly, it is necessary to perform an alignment operation for measuring and adjusting the position of the stationary body on the basis of the rotating body such as the rotor adjusted to the correct position. In an example of conventional alignment work, a piano wire is placed at the same position as the rotation axis of the rotor, and the distance between the stationary body and the piano wire is measured using a special micrometer, etc. There is a method to calculate.
このアライメント作業は、上半車室が無いＴｏｐｓ−Ｏｆｆの状態にて行う。しかし、運転状態のタービンでは、上半車室と下半車室とが組立てられたＴｏｐｓ−Ｏｎの状態であり、上下の半車室が互いにボルトで締結されているので、車室の形状がＴｏｐｓ−Ｏｆｆの状態から変化している。このため、アライメント作業を正確に行うには、Ｔｏｐｓ−Ｏｎの状態でロータの回転軸と静止体との距離が設計値になるように、静止体の位置を調整する必要がある。 This alignment operation is performed in a Tops-Off state where there is no upper half compartment. However, the turbine in the operating state is a Tops-On state in which the upper half casing and the lower half casing are assembled, and the upper and lower half casings are fastened to each other with bolts. It has changed from the Tops-Off state. For this reason, in order to perform the alignment work accurately, it is necessary to adjust the position of the stationary body so that the distance between the rotating shaft of the rotor and the stationary body becomes a design value in the Tops-On state.
Ｔｏｐｓ−Ｏｎの状態でロータの内径を計測する方法には、マンドレル計測法がある。マンドレル計測法は、ダミーロータの軸方向の計測位置の各所に変位計を取付け、ダミーロータを回転させることにより車室の組立過程における各部の周方向位置のクリアランスの相対変化を一括計測する方法である。 As a method of measuring the inner diameter of the rotor in the Tops-On state, there is a mandrel measurement method. The mandrel measurement method is a method of collectively measuring relative changes in the clearances in the circumferential positions of the respective parts in the assembly process of the passenger compartment by attaching displacement gauges at various positions in the axial measurement position of the dummy rotor and rotating the dummy rotor.
特許文献１には、Ｔｏｐｓ−Ｏｎの状態でロータの内径を計測する他の方法として、タービンの中心軸に円筒レールを設置し、円筒レール内を走行可能な測定ロボットが発するレーザー光により、中心軸と静止体との距離を測定する装置が記載されている。円筒レールの外周には、スリット状のレーザー通過口が測定位置に応じて設けられている。静止体の測定点には、測定ロボットが発するレーザー光を反射するためのミラーが設けられている。 In Patent Document 1, as another method of measuring the inner diameter of the rotor in the Tops-On state, a cylindrical rail is installed on the central axis of the turbine, and a laser beam emitted from a measuring robot capable of traveling in the cylindrical rail is used to center the rotor. An apparatus for measuring the distance between a shaft and a stationary body is described. On the outer periphery of the cylindrical rail, a slit-shaped laser passage opening is provided according to the measurement position. At the measurement point of the stationary body, a mirror for reflecting the laser beam emitted from the measurement robot is provided.
特許文献２には、レーザー光を用いた静止体の位置の別の計測方法として、タービンの回転中心に沿って発射するレーザー光の一部を９０度の角度で反射させて静止体に照射し、回転中心から静止体表面までの距離を演算する計測装置が記載されている。計測装置の計測部は、２本の脚部によって支持され、この脚部は、計測対象の静止部に固定される。
In
特許文献１に記載の装置では、軸方向の測定位置がレーザー通過口のある位置に限定され、軸方向の所望の位置で中心軸と静止体との距離を測定できるとは限らない。また、特許文献１に記載の装置では、レーザー光を反射するミラーを、軸方向の測定位置ごとに設置するか測定ロボットの移動に合わせて移動させる必要があるため、狭い車室内での測定に支障をきたす可能性がある。 In the apparatus described in Patent Document 1, the measurement position in the axial direction is limited to the position where the laser passage is located, and the distance between the central axis and the stationary body cannot always be measured at a desired position in the axial direction. Further, in the apparatus described in Patent Document 1, it is necessary to install a mirror that reflects laser light for each measurement position in the axial direction or to move in accordance with the movement of the measurement robot. It may cause trouble.
特許文献２に記載の装置では、計測対象の静止部に計測部を支持する脚部を固定して計測を行うため、軸方向の複数の位置で中心軸と静止体との距離を計測するためには、計測の都度、計測部の移動と脚部の固定が必要である。このため、特許文献２に記載の装置では、軸方向の所望の位置で中心軸と静止体との距離を測定するには時間と労力がかかり、作業効率が低下する可能性がある。
In the apparatus described in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、タービンのロータの中心軸（回転軸）と静止体との距離を所望の位置にて高精度で容易に計測でき、アライメント作業の作業効率を向上できるアライメント計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and the distance between the center axis (rotary axis) of the turbine rotor and the stationary body can be easily measured at a desired position with high accuracy, and the work efficiency of the alignment work. An object of the present invention is to provide an alignment measuring apparatus capable of improving the above.
本発明によるアライメント計測装置は、タービンの車室内にロータの中心軸の方向である軸方向に沿って設けられたガイドレール上を走行し、前記ガイドレール上を回転する車輪と、前記中心軸に沿って放射されたレーザー光を受光する受光面を備える位置決めセンサと、計測光を前記タービンの静止体に照射して前記中心軸と前記静止体との距離を計測する非接触変位計と、前記静止体の前記計測光が照射される位置を含む範囲を撮影するカメラとを備える計測部と、前記計測部を、前記位置決めセンサの前記受光面に垂直な方向を回転軸の方向として回転させる回転機構と、前記計測部と前記位置決めセンサとをともに、鉛直方向に移動させる第１の移動機構と、前記計測部と前記位置決めセンサとをともに、前記位置決めセンサの前記受光面に垂直な方向と前記鉛直方向とに垂直な方向である幅方向に移動させる第２の移動機構と、制御装置とを備える。前記計測部は、前記回転軸が前記位置決めセンサの前記受光面の中心を通るような位置に設置される。前記制御装置は、前記位置決めセンサの前記受光面において前記受光面の中心の位置と前記レーザー光の位置とが一致するように、前記第１の移動機構と前記第２の移動機構との少なくとも一方を駆動して前記位置決めセンサと前記計測部とを移動させる。前記カメラは、前記非接触変位計による前記距離の計測の前と後の少なくとも一方で、前記静止体の前記範囲を撮影する。 An alignment measuring apparatus according to the present invention travels on a guide rail provided along an axial direction that is a direction of a central axis of a rotor in a turbine casing, and rotates on the guide rail, and the central axis includes A positioning sensor having a light receiving surface for receiving the laser light emitted along, a non-contact displacement meter that irradiates a stationary body of the turbine with measurement light and measures a distance between the central axis and the stationary body, and A rotation unit that rotates a measurement unit including a camera that captures a range including a position irradiated with the measurement light of a stationary body, and a rotation axis that is perpendicular to the light receiving surface of the positioning sensor. A mechanism, a first moving mechanism that moves the measurement unit and the positioning sensor in the vertical direction, and the measurement unit and the positioning sensor are both Comprising a second moving mechanism for moving in the width direction is perpendicular to said vertical direction and the direction perpendicular to the optical surface, and a control unit. The measurement unit is installed at a position where the rotation shaft passes through the center of the light receiving surface of the positioning sensor. The control device includes at least one of the first moving mechanism and the second moving mechanism such that a position of a center of the light receiving surface and a position of the laser light coincide with each other on the light receiving surface of the positioning sensor. To move the positioning sensor and the measuring unit. The camera photographs the range of the stationary body at least one of before and after the measurement of the distance by the non-contact displacement meter.
本発明によれば、タービンのロータの中心軸（回転軸）と静止体との距離を所望の位置にて高精度で容易に計測でき、アライメント作業の作業効率を向上できるアライメント計測装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided an alignment measuring apparatus capable of easily measuring a distance between a center axis (rotating shaft) of a rotor of a turbine and a stationary body at a desired position with high accuracy and improving work efficiency of alignment work. be able to.
本発明によるアライメント計測装置は、タービンの静止体（例えば、車室内に設置されたダイアフラム、ブレードリング、パッキンリング）の位置、すなわち、タービンのロータの中心軸（回転軸）と静止体との距離を、ロータの軸方向の任意の位置で高精度かつ簡便に計測でき、アライメント作業の作業効率を向上できる。下半車室に上半車室が設置されたＴｏｐｓ−Ｏｎの状態でも、計測の際に車室内に作業者が入る必要はない。 The alignment measuring apparatus according to the present invention is a position of a stationary body of a turbine (for example, a diaphragm, a blade ring, and a packing ring installed in a passenger compartment), that is, a distance between a central axis (rotating axis) of a turbine rotor and the stationary body. Can be measured accurately and easily at an arbitrary position in the axial direction of the rotor, and the work efficiency of the alignment work can be improved. Even in the Tops-On state in which the upper half passenger compartment is installed in the lower half passenger compartment, it is not necessary for an operator to enter the passenger compartment during measurement.
本発明によるアライメント計測装置は、タービンの車室内にロータの中心軸の方向に沿って設けられたガイドレール上を走行する。本発明によるアライメント計測装置は、ロータの中心軸と静止体との距離を計測する計測部と、ロータの中心軸に沿って照射されたレーザー光を受けて計測部の位置を調整するための位置決めセンサと、計測部の位置を移動と回転により調整するステージと、静止体の計測位置（静止体の、計測部が既に計測した又はこれから計測する部分の位置）を撮影するためのカメラを備える。レーザー光は、レーザー光源により、中心軸に沿って放射される。本発明によるアライメント計測装置は、ガイドレール上をロータの中心軸の方向に移動可能であり、ロータの中心軸と静止体との距離を所望の位置で容易に計測できる。特に中心軸の方向では、計測位置に制限がなく、任意の位置で計測できる。 The alignment measuring apparatus according to the present invention travels on a guide rail provided along the direction of the central axis of the rotor in the turbine cabin. An alignment measuring apparatus according to the present invention includes a measuring unit that measures the distance between the central axis of the rotor and a stationary body, and a positioning that adjusts the position of the measuring unit by receiving laser light emitted along the central axis of the rotor. A sensor, a stage for adjusting the position of the measurement unit by movement and rotation, and a camera for photographing the measurement position of the stationary body (the position of the stationary body that has already been measured by the measurement unit or will be measured in the future). Laser light is emitted along a central axis by a laser light source. The alignment measuring apparatus according to the present invention can move on the guide rail in the direction of the central axis of the rotor, and can easily measure the distance between the central axis of the rotor and the stationary body at a desired position. Especially in the direction of the central axis, the measurement position is not limited, and measurement can be performed at an arbitrary position.
タービンの車室は、上半車室が無いＴｏｐｓ−Ｏｆｆの状態と、上半車室と下半車室とが組立てられたＴｏｐｓ−Ｏｎの状態と、上下の半車室が互いにボルトで締結されている状態とで、形状が変化する。このため、車室の状態が異なると、静止体の位置が異なることがあり、計測装置の位置が同じでも、静止体の計測したい部分の位置（所望計測位置）と静止体の計測位置とが互いに異なることがある。本発明によるアライメント計測装置は、静止体の計測位置を撮影するカメラを備えるので、車室の状態が異なっても、計測位置の画像を用いて、計測部が計測する静止体の部分の位置を所望計測位置に一致させることができる。このため、常に静止体の同じ位置に対してロータの中心軸と静止体との距離を計測することが可能であり、再現性が高く正確な計測結果を効率良く得ることができる。 The turbine casing has a Tops-Off state where there is no upper half casing, a Tops-On state where the upper half casing and the lower half casing are assembled, and the upper and lower half casings are fastened with bolts to each other. The shape changes depending on the state of being applied. For this reason, the position of the stationary body may differ depending on the state of the passenger compartment, and even if the position of the measuring device is the same, the position of the part to be measured (desired measurement position) and the measurement position of the stationary body are different. May be different from each other. Since the alignment measurement apparatus according to the present invention includes a camera that captures the measurement position of the stationary object, the position of the stationary object measured by the measurement unit is measured using the image of the measurement position even if the state of the passenger compartment is different. The desired measurement position can be matched. For this reason, it is possible to always measure the distance between the central axis of the rotor and the stationary body with respect to the same position of the stationary body, and it is possible to efficiently obtain an accurate measurement result with high reproducibility.
以下、本発明の実施形態例によるアライメント計測装置を、図面を用いて説明する。以下の説明では、本発明によるアライメント計測装置を蒸気タービンに適用した例を説明するが、本発明によるアライメント計測装置は、ガスタービンにも適用できる。なお、本明細書で用いる図面において、同一の要素には同一の符号を付け、これらの要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。 Hereinafter, an alignment measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example in which the alignment measurement device according to the present invention is applied to a steam turbine will be described. However, the alignment measurement device according to the present invention can also be applied to a gas turbine. Note that in the drawings used in this specification, the same elements are denoted by the same reference numerals, and repeated description of these elements may be omitted.
以下の説明において、「軸方向」とはロータの中心軸（回転軸）の方向であり、「上下方向」とは鉛直方向であり、アライメント計測装置を単に「計測装置」とも称する。 In the following description, the “axial direction” is the direction of the central axis (rotating axis) of the rotor, the “vertical direction” is the vertical direction, and the alignment measuring device is also simply referred to as “measuring device”.
＜第１実施形態例＞
図１は、本発明の第１の実施形態例によるアライメント計測装置を蒸気タービンに適用した場合の全体構成を表す鳥瞰図である。図１には、一般的な高中圧タービンの下半車室を示している。蒸気タービンは、外部車室１、内部車室２、第１軸受３、第２軸受４、位置の調整（アライメント）が必要な静止体５を備える。第１軸受３と第２軸受４は、ロータ（図示せず）の軸受である。静止体５は、車室（外部車室１と内部車室２との少なくとも一方）に設置され、例えば、ダイアフラム、パッキンリング、及びブレードリングである。
<First embodiment>
FIG. 1 is a bird's-eye view showing the overall configuration when the alignment measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied to a steam turbine. FIG. 1 shows a lower half casing of a general high and medium pressure turbine. The steam turbine includes an outer casing 1, an
アライメント作業では、ロータの中心軸を基準として静止体５の位置を調整する。このために、ロータを設置せずとも中心軸を模擬できる仮想中心軸６を車室内に設置する。仮想中心軸６は、レーザー光などの直進性のある光線を使用して設置する。光線の光源は、車室の組立時に車室の形状変化の影響を受けない軸受などに設置するのが望ましい。具体的には、第１軸受３に設置された支持部材を用いて、レーザー発光器７をロータの中心軸の位置に設置し、第２軸受４に設置された支持部材を用いて、レーザー受光器８をロータの中心軸の位置に設置し、レーザー発光器７が発光しレーザー受光器８が受光するレーザー光を仮想中心軸６とする。
In the alignment operation, the position of the
車室内には、軸方向に沿って、１対のガイドレール９が設置される。本実施形態例によるアライメント計測装置１０は、ガイドレール９上を軸方向に自在に移動可能である。
A pair of
図２は、図１に示したタービンの下半車室を上面から見た概略図であり、車室内に設置されたガイドレール９と、ガイドレール９上を移動可能なアライメント計測装置１０を示す図である。図２を用いて、ロータの中心軸すなわち仮想中心軸６と静止体５との距離を計測するアライメント計測装置１０について説明する。
FIG. 2 is a schematic view of the lower half casing of the turbine shown in FIG. 1 as viewed from above, and shows a
ガイドレール９は、内部車室２の内部のロータが設置される空間の下部を通るように、軸方向に沿って設置される。ガイドレール９は、水平かつロータの中心軸と平行になるように設置するのが望ましく、アライメント作業で必要となる中心軸と内部車室２の最下部との距離の計測を阻害しないように、内部車室２の最下部でない位置に設置するのが望ましい。ガイドレール９は、計測対象でない物体に固定するのが望ましく、例えば、外部車室１の外部に設けた支持部材、内部車室２の内部に設けた支持部材、又は内部車室２の内部にある静止体５であって計測対象でないものに固定する。
The
アライメント計測装置１０は、駆動装置を備え、ガイドレール９上を軸方向に走行し、静止体５の所望計測位置５０を計測するための位置５１に移動することができる。図２では、静止体５の所望計測位置５０と、所望計測位置５０を計測するための計測装置１０の位置５１との関係を、破線で示している。計測装置１０は、軸方向に移動可能であるので、仮想中心軸６と静止体５との距離を、軸方向の任意の位置で計測できる。
The
計測装置１０は、位置決めセンサ１２と計測部１３を備える。位置決めセンサ１２は、レーザー発光器７が発光したレーザー光１１を受光する受光面を備え、計測装置１０の位置を検知するためのセンサである。計測部１３は、位置決めセンサ１２の受光面に垂直な方向を回転軸の方向として回転可能である。計測部１３の回転方向を「周方向」と呼ぶ。計測装置１０は、位置決めセンサ１２からの情報を基に、計測部１３の回転軸の位置がレーザー光１１の位置（すなわち、仮想中心軸６の位置）と一致するように、計測部１３の位置を調整する。位置決めセンサ１２には既存のものを用いることができる。計測部１３の構成については後述する。
The measuring
図３と図４を用いて、アライメント計測装置１０の詳細な構造を説明する。図３は、計測装置１０の主要な構成を示す上面図であり、図４は、図３の矢印Ａ−Ａに沿って見た（すなわち、軸方向から見た）計測装置１０の正面図である。
A detailed structure of the
計測装置１０は、主要な構成要素として、位置決めセンサ１２、計測部１３、回転ステージ２０、Ｚステージ２１、Ｘステージ２２、計測装置１０を軸方向に移動させる車輪２３、及び計測装置１０を制御する制御装置２４を備える。回転ステージ２０は、計測部１３を周方向（位置決めセンサ１２の受光面に垂直な方向を回転軸とする方向）に回転させる回転機構である。Ｚステージ２１は、計測部１３と位置決めセンサ１２と回転ステージ２０を上下方向（鉛直方向）に移動させる移動機構である。Ｘステージ２２は、計測部１３と位置決めセンサ１２と回転ステージ２０を幅方向に移動させる移動機構である。「幅方向」とは、位置決めセンサ１２の受光面に垂直な方向と鉛直方向とに垂直な方向であり、計測装置１０の走行方向（ガイドレール９の設置方向）に対する左右方向である。車輪２３は、軸受２６により、計測装置１０に回転可能に固定される。
The
計測部１３は、回転ステージ２０により周方向に３６０度回転可能であり、この回転の軸が位置決めセンサ１２の受光面の中心を通るような位置に設置されている。また、計測部１３の回転の軸は、位置決めセンサ１２の受光面に垂直となるように設置されている。
The measuring
位置決めセンサ１２は、レーザー光１１を受光面で受けることができるように設置され、受光面でのレーザー光１１の位置と受光面の中心位置との上下方向と幅方向の距離を求め、これらの距離を制御装置２４に送る。位置決めセンサ１２は、Ｚステージ２１とＸステージ２２により、計測部１３とともに移動する。
The
制御装置２４は、位置決めセンサ１２からこれらの距離を取得し、位置決めセンサ１２の受光面においてレーザー光１１の位置と受光面の中心位置とが一致するように（すなわち、取得した距離がいずれもゼロとなるように）、Ｚステージ２１とＸステージ２２との少なくとも一方を駆動して位置決めセンサ１２と計測部１３をともに移動させる。これにより、計測部１３の回転軸は、仮想中心軸６と一致する。このようにして、計測装置１０は、計測部１３の回転軸と仮想中心軸６とを自動的に一致させることができる。
The
計測部１３は、レーザー光などを計測光１５として用いる非接触変位計１４を備える。非接触変位計１４は、計測光１５を静止体５に照射して仮想中心軸６（すなわち、ロータの中心軸）と静止体５との距離を計測する。非接触変位計１４は、計測部１３の周方向の回転の軸が仮想中心軸６の位置にあると仮定して、計測部１３の周方向の回転の軸と静止体５との距離を計測し、この距離を仮想中心軸６と静止体５との距離とする。なお、非接触変位計１４には、既存のものを用いることができ、例えばレーザー変位計などを用いることができる。
The
計測部１３は、周方向に３６０度回転可能であるので、仮想中心軸６と静止体５との距離を、周方向の任意の位置で計測できる。但し、非接触変位計１４からの計測光１５がガイドレール９と干渉する僅かな区間では、仮想中心軸６と静止体５との距離が計測不能である。しかし、タービンでのアライメントの基本となる、車室内部の最頂部と最下部での、及び下半車室の幅方向の両端部にある水平面付近での静止体５と仮想中心軸６との距離は、ガイドレール９に遮られることなく計測可能である。
Since the
上述したように、計測装置１０は、計測部１３の回転軸と仮想中心軸６とを自動的に一致させることができるので、仮想中心軸６と静止体５との距離を精度よく計測できる。更に、計測部１３の回転軸が仮想中心軸６と厳密に一致するような位置にガイドレール９を設置しなくても、計測装置１０は、計測部１３の回転軸と仮想中心軸６とを自動的に一致させることができるので、ガイドレール９を設置する作業効率を向上できる。
As described above, the
計測部１３は、更に、静止体５の、計測光１５が照射される位置を含む範囲を撮影するカメラ１６を備える。カメラ１６は、非接触変位計１４からの計測光１５が所望計測位置に照射されているかを確認するために用いられる。カメラ１６の撮影視界１７は、計測光１５が照射される位置（すなわち、静止体５の計測位置）を含む静止体５の広範囲である。カメラ１６は、この撮影視界１７内の画像を撮影することが可能であり、非接触変位計１４による距離の計測の前と後の少なくとも一方で、画像を撮影する。
The
計測部１３がカメラ１６を備えることにより、下半車室に上半車室を設置したＴｏｐｓ−Ｏｎの状態でも車室内部の計測状況を車室外部から確認でき、所望計測位置を計測しているかなどの確認の他、ボルト締結後の上半車室と下半車室との隙間の有無など、従来の計測装置では得られなかった情報も取得可能である。このため、本実施例による計測装置１０は、特に、作業者が入り込む車室内部空間が狭い高圧タービンなどでの計測に有効である。
By providing the
更に、計測部１３がカメラ１６を備えることにより、上半車室が下半車室に設置されていないＴｏｐｓ−Ｏｆｆの状態での計測位置と、上半車室が下半車室に設置されているＴｏｐｓ−Ｏｎの状態での計測位置と、上下の半車室が互いにボルトで締結されている状態での計測位置とを、同一の位置（すなわち、所望計測位置）にすることができる。カメラ１６は、これらの状態での静止体５の計測位置の画像を、仮想中心軸６と静止体５との距離を計測する前と後の少なくとも一方で撮影する。作業者または制御装置２４は、カメラ１６が撮影した計測位置の画像を比較し、制御装置２４は、これらの各状態において計測位置が所望計測位置になるように計測部１３を移動させたり回転させたりする。これにより、車室の状態が異なっても、常に所望計測位置で、ロータの中心軸（仮想中心軸６）と静止体との距離を計測することができ、アライメントの精度を大幅に向上させることができる。
Furthermore, since the
図５は、図４の矢印Ｂ−Ｂに沿って見たアライメント計測装置１０の底面図である。計測装置１０は、底面に、計測装置１０を軸方向に移動させるための走行部を備える。走行部は、ガイドレール９上を回転する車輪２３、車輪２３を回転可能に固定する軸受２６、車輪２３を回転させる駆動装置２７、計測装置１０の電気部品に電源を供給する電源部２５を備える。
FIG. 5 is a bottom view of the
電源部２５は、駆動装置２７、計測部１３、回転ステージ２０、Ｚステージ２１、Ｘステージ２２、及びカメラ１６などに電源を供給する。電源部２５は、計測装置１０の底面に設置せずに計測装置１０の上面に設置してもよく、計測装置１０に設置せずに計測装置１０の外部に設置しケーブルを介して計測装置１０に電源を供給するようにしてもよい。
The
車輪２３は、計測装置１０の幅方向の一方に少なくとも２輪、他方に少なくとも２輪設置され、計測装置１０に対して着脱可能な軸受２６に取付けられている。車輪２３の少なくとも１つは、軸受２６を兼ねた駆動装置２７に直結されている。駆動装置２７は、制御装置２４からの指令により、車輪２３を回転させて、計測装置１０を軸方向に移動させる。制御装置２４は、作業者の指示を受けて又はプログラム等で予め設定された動作に従って、駆動装置２７を制御する。なお、車輪２３には、ガイドレール９上を滑らずに回転できるように、ガイドレール９との接触面にゴムやウレタン等を用いた加工が施されている。
The
＜第２実施形態例＞
図６は、本発明の第２の実施形態例によるアライメント計測装置の正面図である。本実施形態例によるアライメント計測装置１０は、専用のガイドレール９が不要であるとともに、ガイドレール９が特定の形状である必要がない。例えば、図６に示すように、ガイドレール９には、丸パイプ９Ａ、Ｌ鋼９Ｂ、Ｉ鋼９Ｃ、Ｈ鋼９Ｄなどを用いることができ、様々な形状のレールを使用することができる。
<Second Embodiment>
FIG. 6 is a front view of an alignment measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. The
このため、本実施形態例によるアライメント計測装置１０は、第１の実施形態例で述べた各効果に加えて、次の効果が得られる。
For this reason, the
本実施形態例によるアライメント計測装置１０は、ガイドレール９の形状を自由に選べるので、タービン組立を行う現地で入手しやすい材料を組み合わせてガイドレール９に使用することが可能である。また、ガイドレール９の設置にあたり、ガイドレール９の剛性が低い材質を使用して撓みが生じても、この撓みが計測部１３の上下方向の位置を調整するＺステージ２１の可動距離の範囲内であれば、計測装置１０は、計測部１３の回転軸と仮想中心軸６とを自動的に一致させることができるので、静止体５の位置を精度よく計測できる。更に、ガイドレール９の設置にあたり、作業者がガイドレール９の位置を厳密に調整する必要がないので、計測装置１０を用いると作業効率の向上が可能である。
Since the
＜第３実施形態例＞
図７は、本発明の第３の実施形態例によるアライメント計測装置の、軸方向から見た正面図である。本実施形態例によるアライメント計測装置１０は、上下方向の位置が互いに異なる２本のガイドレール９上を走行する。
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a front view of the alignment measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention viewed from the axial direction. The
本実施形態例によるアライメント計測装置１０は、第１の実施形態例と同様の構成を備えるが、車輪２３、２３Ａを固定する軸受２６と計測装置１０の底面との間に延長部材２８を備える点が、第１の実施形態例による計測装置１０と異なる。
The
更に、第１の実施形態例では、車輪２３は、上下方向に沿って上方から計測装置１０を見たときに計測装置１０の幅方向外側（計測装置１０から幅方向に外れた位置）に位置するが、本実施形態例では、幅方向の少なくとも一方の車輪２３Ａは、上下方向に沿って上方から計測装置１０を見たときに計測装置１０の幅方向内側（計測装置１０に隠れる位置）に位置する。軸受２６は、計測装置１０に対して着脱可能であり、計測装置１０に対して着脱することにより水平面内での向きを変えることができる。車輪２３、２３Ａは、軸受２６の水平面内での向きを変えることで、幅方向の位置を変えることができる。例えば、軸受２６を、上下方向を回転軸の方向として１８０度回転させて向きを変えることで、車輪２３、２３Ａの幅方向の位置を、計測装置１０の外側から内側（又は、内側から外側）へと変えることができる。
Furthermore, in the first embodiment, the
延長部材２８は、上下方向に延伸する部材であり、計測装置１０の底面と軸受２６とを接続する。延長部材２８の上下方向の長さは、ガイドレール９の設置位置と仮想中心軸６との上下方向の距離に応じて、任意に定めることができる。延長部材２８は、計測装置１０の底面に、ガイドレール９の設置位置に応じた位置に設けることができる。
The
本実施形態例による計測装置１０は、延長部材２８により、車輪２３、２３Ａを計測装置１０の底面より下方で上下方向の任意の位置に設置可能であり、ガイドレール９と計測部１３（すなわち、ガイドレール９と位置決めセンサ１２）との上下方向の距離を調整できる。また、車輪２３、２３Ａの幅方向の位置は、ガイドレール９の設置位置に合わせて変えることができる。
The measuring
上記の構成により、本実施形態例によるアライメント計測装置１０は、第１の実施形態例で述べた各効果に加えて、次の効果が得られる。
With the above configuration, the
静止体５の内径が大きい、又はガイドレール９の設置場所に制約があるなどのために、仮想中心軸６とガイドレール９との上下方向の距離が大きい場合には、第１の実施形態例による計測装置１０では、計測部１３が仮想中心軸６よりも下方に位置し、計測部１３の回転軸と仮想中心軸６とが一致せず、静止体５の位置を計測できないことがある。本実施形態例による計測装置１０では、延長部材２８を備えるので、このような場合であっても、計測部１３の回転軸と仮想中心軸６とが一致可能なように計測部１３の上下方向の位置を調整できるので、静止体５の位置を計測できる。車輪２３、２３Ａの幅方向の位置は、ガイドレール９の設置位置に合わせて変えることができるので、ガイドレール９の設置位置がどこであっても（例えば、ガイドレール９の設置位置が、上下方向に沿って計測装置１０を見たときに計測装置１０の幅方向内側であっても）、本実施形態例による計測装置１０は、静止体５の位置を計測できる。
In the case where the vertical distance between the virtual central axis 6 and the
また、本実施形態例による計測装置１０は、延長部材２８を備えることにより、計測部１３の上下方向の位置を調整するＺステージ２１の可動範囲を必要最小限に抑えることが可能であり、計測装置１０の小型化と軽量化も可能である。
In addition, the
＜第４実施形態例＞
図８Ａと図８Ｂは、本発明の第４の実施形態例によるアライメント計測装置の、軸方向から見た正面図である。以下では、本実施形態例による計測装置１０の、第１の実施形態例と異なる点を説明する。
<Example of Fourth Embodiment>
8A and 8B are front views of the alignment measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention viewed from the axial direction. Below, the difference from the first exemplary embodiment of the measuring
図８Ａに示した計測装置１０は、幅方向の距離（間隔）が大きい２本のガイドレール９上を走行する。図８Ａのようにガイドレール９の幅方向の距離が大きいと、第１の実施形態例による計測装置１０は、ガイドレール９上を走行できない。図８Ａに示した計測装置１０は、車輪２３Ｂと軸受２６との距離が第１の実施形態例での距離よりも大きいので、ガイドレール９上を走行できる。
The measuring
図８Ａに示した計測装置１０は、幅方向の一方の車輪２３Ｂの軸の長さが、他方の車輪２３の軸の長さよりも長く、一方の車輪２３Ｂと軸受２６との幅方向の距離も、他方の車輪２３と軸受２６との幅方向の距離よりも大きい。このように、計測装置１０は、幅方向の一方の車輪２３の軸の長さと他方の車輪２３Ｂの軸の長さ、すなわち、一方の車輪２３と軸受２６との幅方向の距離と他方の車輪２３Ｂと軸受２６との幅方向の距離とが互いに異なってもよい。車輪２３、２３Ｂの軸の長さ、すなわち、車輪２３、２３Ｂと軸受２６との幅方向の距離は、ガイドレール９の幅方向の設置位置に応じて定めることができる。
In the measuring
図８Ｂに示した計測装置１０は、太さが互いに異なるガイドレール９、９Ｅ上を走行する。ガイドレール９Ｅは、図８Ａに示したガイドレール９よりも太い。図８Ｂに示した計測装置１０は、車輪２３Ｃ、２３Ｄの形状が図８Ａの計測装置１０と異なる。車輪２３Ｃは、ガイドレール９に接し、車輪２３Ｄは、ガイドレール９Ｅに接する。
The measuring
幅方向の一方の車輪２３Ｃは、図８Ａに示した車輪２３、２３Ｂよりも、外径が大きい。車輪２３Ｃの外径を大きくすることで、仮想中心軸６とガイドレール９との上下方向の距離が大きい場合でも、計測部１３の回転軸と仮想中心軸６とが一致可能なように計測部１３の上下方向の位置を調整することができ、静止体５の位置を計測できる。車輪２３Ｃの外径を大きくすれば、第３実施形態例による計測装置１０が備える延長部材２８を使用しなくてもよい。幅方向の他方の車輪２３Ｄは、太いガイドレール９Ｅ上を走行しやすいように、図８Ａに示した車輪２３、２３Ｂよりも、幅（幅方向の長さ）が大きい。
One wheel 23C in the width direction has a larger outer diameter than the
このように、車輪２３Ｃ、２３Ｄの外径は、ガイドレール９、９Ｅの上下方向の設置位置に応じて定めることができ、車輪２３Ｃ、２３Ｄの幅は、ガイドレール９、９Ｅの太さに応じて定めることができる。
Thus, the outer diameters of the
上記の構成により、本実施形態例によるアライメント計測装置１０は、第１の実施形態例で述べた各効果に加えて、次の効果が得られる。
With the above configuration, the
静止体５の内径が大きい、又はガイドレール９の設置場所に制約があるなどのために、仮想中心軸６とガイドレール９との距離が大きい場合には、第１の実施形態例による計測装置１０では、計測部１３が仮想中心軸６よりも下方に位置し、計測部１３の回転軸と仮想中心軸６とが一致せず、静止体５の位置を計測できない。また、ガイドレール９の間隔が大きい場合やガイドレール９が太い場合では、第１の実施形態例による計測装置１０は、ガイドレール９上を走行して静止体５の位置を精度よく計測するのが困難である。本実施形態例による計測装置１０では、ガイドレール９の設置位置や太さに応じて車輪２３の軸受２６との距離、外径、及び幅のうち少なくとも１つを変えることで、計測部１３の回転軸と仮想中心軸６とが一致可能なように計測部１３の上下方向の位置を調整でき、静止体５の位置を計測できる。
When the distance between the virtual central axis 6 and the
また、本実施形態例による計測装置１０は、第３の実施形態例と同様に、計測部１３の上下方向の位置を調整するＺステージ２１の可動範囲を必要最小限に抑えることが可能であり、計測装置１０の小型化と軽量化も可能である。
In addition, the measuring
＜第５実施形態例＞
図９と図１０は、本発明の第５の実施形態例によるアライメント計測装置の構成図であり、図９は、図３と同様の上面図であり、図１０は、図９の矢印Ｃ−Ｃに沿って見た（すなわち、軸方向から見た）計測装置１０の正面図である。本実施形態例による計測装置１０は、Ｚステージ２１が回転ステージ２０Ｚを備え、Ｘステージ２２が回転ステージ２０Ｘを備え、回転ステージ２０が傾斜センサ３０を備える点が第１の実施形態例と異なる。その他の構成は、第１の実施形態例と同様である。以下では、第１の実施形態例と異なる点を説明する。
<Fifth Embodiment>
9 and 10 are configuration diagrams of an alignment measurement apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a top view similar to FIG. 3, and FIG. 10 is an arrow C-- in FIG. It is the front view of the measuring
回転ステージ２０Ｚは、幅方向（図９と図１０の左右方向）を回転軸の方向として、計測部１３と位置決めセンサ１２と回転ステージ２０を回転させる回転機構である。計測部１３と位置決めセンサ１２は、回転ステージ２０Ｚにより、鉛直面内を旋回する。
The rotation stage 20Z is a rotation mechanism that rotates the
回転ステージ２０Ｘは、上下方向を回転軸の方向として、計測部１３と位置決めセンサ１２と回転ステージ２０とＺステージ２１を回転させる回転機構である。計測部１３と位置決めセンサ１２は、回転ステージ２０Ｘにより、水平面内を旋回する。
The
傾斜センサ３０は、回転ステージ２０上に設置され、計測部１３の水平面に対する傾斜角を検出し、検出した傾斜角を制御装置２４に送る。傾斜センサ３０には、既存のものを用いることができる。
The
制御装置２４は、傾斜センサ３０から計測部１３の水平方向に対する傾斜角を受信し、計測部１３が水平になるように（すなわち、受信した傾斜角がゼロとなるように）、回転ステージ２０Ｚを駆動して計測部１３を鉛直面内で回転させる。計測装置１０は、このような回転ステージ２０Ｚによる傾斜角の微調整により、計測部１３を水平に保持できるとともに、位置決めセンサ１２の受光面が水平面に対して垂直になるようにすることができる。
The
更に、制御装置２４は、回転ステージ２０Ｘを駆動して計測部１３を水平面内で回転させ、位置決めセンサ１２の受光面が水平面内でレーザー光１１を垂直に受けるようにする。制御装置２４は、計測部１３を水平面内で回転させたときの位置決めセンサ１２の受光面が受けるレーザー光１１の強度変化により、位置決めセンサ１２の受光面が水平面内でレーザー光１１に対して垂直であるかを判断することができる。
Further, the
以上説明したように、制御装置２４は、回転ステージ２０Ｚと回転ステージ２０Ｘのうち少なくとも１つを駆動することで、位置決めセンサ１２の受光面がレーザー光１１を垂直に受けるようにすることができる。
As described above, the
上記の構成により、本実施形態例によるアライメント計測装置１０は、第１の実施形態例で述べた各効果に加えて、次の効果が得られる。
With the above configuration, the
ガイドレール９が軸方向と非平行に設置されている場合でも、位置決めセンサ１２の受光面がレーザー光１１を垂直に受けることができるので、位置決めセンサ１２は、計測装置１０の位置を高精度で検知することができる。また、ガイドレール９を軸方向と厳密に平行に設置する必要がないので、ガイドレール９を設置する作業効率を向上できる。
Even when the
なお、上記の第１〜第５の実施形態例において、制御装置２４は、Ｗｉ−Ｆｉなどの無線通信機能を備えることができる。制御装置２４が無線通信機能を備えると、計測装置１０は、ケーブルレスで制御可能であり、様々な計測データやカメラ１６が撮影した画像などの情報を外部に送信することができる。計測装置１０が送信した情報は、コンピューター、タブレット端末、及びスマートホンなどの装置で受信することができる。
In the first to fifth embodiments described above, the
なお、本発明は、上記の実施形態例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施形態例の構成の一部を他の実施形態例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to said embodiment example, Various deformation | transformation are possible. For example, the above-described exemplary embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to an aspect including all the configurations described. In addition, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. In addition, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. In addition, a part of the configuration of each exemplary embodiment can be deleted, or another configuration can be added or replaced.
１…外部車室、２…内部車室、３…第１軸受、４…第２軸受、５…静止体、６…仮想中心軸、７…レーザー発光器、８…レーザー受光器、９、９Ｅ…ガイドレール、９Ａ…丸パイプ、９Ｂ…Ｌ鋼、９Ｃ…Ｉ鋼、９Ｄ…Ｈ鋼、１０…アライメント計測装置、１１…レーザー光、１２…位置決めセンサ、１３…計測部、１４…非接触変位計、１５…計測光、１６…カメラ、１７…撮影視界、２０…回転ステージ、２０Ｘ…回転ステージ、２０Ｚ…回転ステージ、２１…Ｚステージ、２２…Ｘステージ、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ…車輪、２４…制御装置、２５…電源部、２６…軸受、２７…駆動装置、２８…延長部材、３０…傾斜センサ、５０…静止体の計測したい位置、５１…所望計測位置を計測するための計測装置の位置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... External compartment, 2 ... Internal compartment, 3 ... 1st bearing, 4 ... 2nd bearing, 5 ... Stationary body, 6 ... Virtual central axis, 7 ... Laser emitter, 8 ... Laser receiver, 9, 9E Guide rail, 9A ... Round pipe, 9B ... L steel, 9C ... I steel, 9D ... H steel, 10 ... Alignment measuring device, 11 ... Laser beam, 12 ... Positioning sensor, 13 ... Measuring unit, 14 ...
Claims (7)
前記ガイドレール上を回転する車輪と、
前記中心軸に沿って放射されたレーザー光を受光する受光面を備える位置決めセンサと、
計測光を前記タービンの静止体に照射して前記中心軸と前記静止体との距離を計測する非接触変位計と、前記静止体の前記計測光が照射される位置を含む範囲を撮影するカメラとを備える計測部と、
前記計測部を、前記位置決めセンサの前記受光面に垂直な方向を回転軸の方向として回転させる回転機構と、
前記計測部と前記位置決めセンサとをともに、鉛直方向に移動させる第１の移動機構と、
前記計測部と前記位置決めセンサとをともに、前記位置決めセンサの前記受光面に垂直な方向と前記鉛直方向とに垂直な方向である幅方向に移動させる第２の移動機構と、
制御装置と、を備え、
前記計測部は、前記回転軸が前記位置決めセンサの前記受光面の中心を通るような位置に設置され、
前記制御装置は、前記位置決めセンサの前記受光面において前記受光面の中心の位置と前記レーザー光の位置とが一致するように、前記第１の移動機構と前記第２の移動機構との少なくとも一方を駆動して前記位置決めセンサと前記計測部とを移動させ、
前記カメラは、前記非接触変位計による前記距離の計測の前と後の少なくとも一方で、前記静止体の前記範囲を撮影する、
ことを特徴とするアライメント計測装置。 Run on a guide rail provided along the axial direction that is the direction of the central axis of the rotor in the turbine cabin,
Wheels rotating on the guide rail;
A positioning sensor comprising a light receiving surface for receiving laser light emitted along the central axis;
A non-contact displacement meter that irradiates the stationary body of the turbine with measurement light to measure the distance between the central axis and the stationary body, and a camera that captures a range including a position of the stationary body irradiated with the measurement light A measurement unit comprising:
A rotation mechanism that rotates the measurement unit with a direction perpendicular to the light receiving surface of the positioning sensor as a direction of a rotation axis;
A first moving mechanism that moves the measuring unit and the positioning sensor together in a vertical direction;
A second moving mechanism for moving both the measurement unit and the positioning sensor in a direction perpendicular to the light receiving surface of the positioning sensor and a width direction perpendicular to the vertical direction;
A control device,
The measuring unit is installed at a position where the rotation axis passes through the center of the light receiving surface of the positioning sensor,
The control device includes at least one of the first moving mechanism and the second moving mechanism such that a position of a center of the light receiving surface and a position of the laser light coincide with each other on the light receiving surface of the positioning sensor. To move the positioning sensor and the measuring unit,
The camera captures the range of the stationary body at least one of before and after the measurement of the distance by the non-contact displacement meter;
An alignment measurement apparatus characterized by that.
前記第２の移動機構は、前記鉛直方向を回転軸の方向として、前記計測部と前記位置決めセンサと前記回転機構と前記第１の移動機構とを回転させる水平面内回転機構を備え、
前記計測部を回転させる前記回転機構は、前記計測部の水平面に対する傾斜角を検出する傾斜センサを備える、請求項１に記載のアライメント計測装置。 The first movement mechanism includes a vertical in-plane rotation mechanism that rotates the measurement unit, the positioning sensor, and the rotation mechanism with the width direction as the direction of the rotation axis.
The second movement mechanism includes a horizontal plane rotation mechanism that rotates the measurement unit, the positioning sensor, the rotation mechanism, and the first movement mechanism with the vertical direction as the direction of the rotation axis.
The alignment measurement apparatus according to claim 1, wherein the rotation mechanism that rotates the measurement unit includes an inclination sensor that detects an inclination angle of the measurement unit with respect to a horizontal plane.
前記アライメント計測装置の底面と前記軸受との間に、鉛直方向に延伸する延長部材を備える、請求項１又は２に記載のアライメント計測装置。 A bearing for rotatably fixing the wheel to the alignment measuring device;
The alignment measurement apparatus according to claim 1, further comprising an extending member extending in a vertical direction between a bottom surface of the alignment measurement apparatus and the bearing.
前記軸受は、水平面内での向きを変えられるように前記アライメント計測装置に対して着脱可能であり、
前記車輪は、前記軸受の向きにより前記幅方向の位置が異なる、請求項１又は２に記載のアライメント計測装置。 A bearing for rotatably fixing the wheel to the alignment measuring device;
The bearing is detachable from the alignment measuring device so that the orientation in a horizontal plane can be changed.
The alignment measuring apparatus according to claim 1, wherein the wheel has a position in the width direction that varies depending on a direction of the bearing.
前記車輪と前記軸受との前記幅方向の距離は、前記ガイドレールの前記幅方向の位置に応じて定められる、請求項１又は２に記載のアライメント計測装置。 A bearing for rotatably fixing the wheel to the alignment measuring device;
The alignment measuring device according to claim 1, wherein a distance in the width direction between the wheel and the bearing is determined according to a position in the width direction of the guide rail.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016088861A JP2017198521A (en) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | Alignment measurement device |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019120167A (en) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | 株式会社東芝 | Method for evaluation seal gap of rotary equipment |
| CN114061446A (en) * | 2021-10-20 | 2022-02-18 | 成都利君环际智能装备科技有限公司 | Carriage size measuring system and method based on multiple three-dimensional scanning devices |
-
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- 2016-04-27 JP JP2016088861A patent/JP2017198521A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| CN114061446A (en) * | 2021-10-20 | 2022-02-18 | 成都利君环际智能装备科技有限公司 | Carriage size measuring system and method based on multiple three-dimensional scanning devices |
| CN114061446B (en) * | 2021-10-20 | 2024-03-12 | 成都利君环际智能装备科技有限公司 | Carriage size measurement system and method based on multiple three-dimensional scanning equipment |
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