JP7487139B2 - Manufacturing method for turbomachinery - Google Patents
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Description
本発明は、ターボ機械の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing turbomachinery.
従来、特許文献１に記載されているように、互いに噛み合うギアシャフトを備えた歯車変速機等の歯車伝動機構が知られている。 As described in Patent Document 1, gear transmission mechanisms such as gear transmissions that have meshing gear shafts are known.
特許文献１の歯車伝動機構は、ギアシャフトと、当該ギアシャフトを支持する軸受と、当該軸受を収容する軸受ハウジングとを備えている。この軸受の外輪と軸受ハウジングの内面との間には、偏心リングが挿入されている。この歯車伝動機構では、組立後に偏心リングを周方向に回転させることにより、ギアシャフト同士の歯当りが最適な状態に調整される。 The gear transmission mechanism of Patent Document 1 includes a gear shaft, a bearing that supports the gear shaft, and a bearing housing that houses the bearing. An eccentric ring is inserted between the outer ring of the bearing and the inner surface of the bearing housing. In this gear transmission mechanism, the tooth contact between the gear shafts is adjusted to an optimal state by rotating the eccentric ring in the circumferential direction after assembly.
特許文献１では、偏心リングを回転させる作業が大掛かりであるため、ギアシャフトの歯当りの調整における作業負担が大きいという課題がある。またこの文献には、偏心リングを排除し、軸受に当該偏心リングの機能を持たせることも記載されているが、この場合には軸受の加工が難しく、偏心リングを回転させる場合と同様に作業負担の増加は避けられない。 Patent Document 1 has the problem that the work required to rotate the eccentric ring is large, resulting in a large workload when adjusting the tooth contact of the gear shaft. This document also describes eliminating the eccentric ring and having a bearing perform the function of the eccentric ring, but in this case machining the bearing is difficult and an increase in the workload is unavoidable, just as in the case of rotating the eccentric ring.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業負担の増加を抑制しつつ、ギアの高い噛み合い精度を実現可能なターボ機械の製造方法を提供することである。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a manufacturing method for turbomachinery that can achieve high gear meshing accuracy while minimizing the increase in workload.
本発明は、電動機により回転駆動すると共に駆動ギアが取り付けられた駆動軸と、前記駆動ギアと噛み合う従動ギアを有する従動軸と、前記従動軸に取り付けられるインペラと、前記インペラを収容するインペラケーシングと、前記従動軸を支持する軸支持部が形成されると共に前記駆動ギア及び前記従動ギアを収容するギアケーシングとを備えたターボ機械の製造方法であって、中空部が形成された筒形状を有すると共に外周面の中心と内周面の中心との間のずれ量がそれぞれ異なる複数のアダプタのうち、前記従動軸の軸心を設計軸心に近づけるために最適と想定される前記アダプタを、前記軸支持部の加工状態に合わせて選定する選定工程と、前記選定工程の後、上下に分割された前記アダプタを前記軸支持部に配置し、前記中空部に前記従動軸が配置された前記ターボ機械を組み立てる組立工程と、を備えている。 The present invention is a manufacturing method for a turbomachine including a drive shaft rotated by an electric motor and having a drive gear attached thereto, a driven shaft having a driven gear that meshes with the drive gear, an impeller attached to the driven shaft, an impeller casing that houses the impeller, and a gear casing that is formed with a shaft support portion that supports the driven shaft and houses the drive gear and the driven gear, and includes a selection process for selecting, from among a plurality of adapters that have a cylindrical shape with a hollow portion formed therein and have different amounts of deviation between the center of the outer circumferential surface and the center of the inner circumferential surface, the adapter that is assumed to be optimal for bringing the axis of the driven shaft closer to the design axis center, in accordance with the machining state of the shaft support portion, and an assembly process for arranging the adapters divided into upper and lower parts in the shaft support portion after the selection process, and assembling the turbomachine with the driven shaft arranged in the hollow portion.
この方法によれば、ターボ機械の組立工程の前に複数のアダプタのうち最適と想定されるアダプタを選定し、これをギアケーシングの軸支持部に配置することにより、従動軸の軸心を設計軸心に近づける（又は設計軸心に一致させる）ことができる。これにより、駆動ギアと従動ギアとが良好な状態で噛み合ったターボ機械を製造することができる。本製造方法によれば、従来のように偏心リングを回転させてギアシャフトの軸心を調整する場合と異なり、偏心リングを回転させるための治具も不要となり、従動軸の軸心を容易に調整することができる。このため、ギアの噛み合い精度が高いターボ機械を少ない作業負担で製造することが可能である。 According to this method, the adapter deemed optimal from among multiple adapters is selected prior to the turbomachine assembly process, and this is placed in the shaft support portion of the gear casing, thereby making it possible to bring the axis of the driven shaft closer to the designed axis (or to make it coincide with the designed axis). This makes it possible to manufacture a turbomachine in which the drive gear and driven gear mesh well. Unlike the conventional method of adjusting the axis of the gear shaft by rotating an eccentric ring, this manufacturing method does not require a jig for rotating the eccentric ring, and makes it possible to easily adjust the axis of the driven shaft. This makes it possible to manufacture turbomachines with high gear meshing accuracy with little labor burden.
前記アダプタは、上部と下部とを組み合わせた状態において、円筒面である前記外周面及び前記内周面を構成してもよい。 When the upper and lower parts of the adapter are combined, the outer and inner peripheral surfaces may be cylindrical.
この方法によれば、アダプタの外周面及び内周面が滑らかになるため、アダプタをギアケーシングに取り付け易く、またアダプタ内に軸受や従動軸を配置し易くなる。 This method makes the outer and inner surfaces of the adapter smooth, making it easier to attach the adapter to the gear casing and easier to place the bearings and driven shaft inside the adapter.
前記製造方法は、前記複数のアダプタを準備するアダプタ準備工程をさらに備えてもよい。この場合、前記アダプタ準備工程は、前記複数のアダプタのそれぞれの元部材を荒加工する荒加工工程と、荒加工された前記元部材を、前記ずれ量がそれぞれ異なるように仕上げ加工する仕上げ工程と、を含んでもよい。 The manufacturing method may further include an adapter preparation step of preparing the multiple adapters. In this case, the adapter preparation step may include a rough processing step of roughly processing the original components of each of the multiple adapters, and a finishing step of finishing the roughly processed original components so that the deviation amounts are different for each of the multiple adapters.
前記荒加工工程では、前記アダプタの上部の前記元部材及び前記アダプタの下部の前記元部材をそれぞれ荒加工してもよい。前記アダプタ準備工程は、前記荒加工工程の後、前記アダプタの上部の前記元部材及び前記アダプタの下部の前記元部材をピンで仮固定する仮固定工程をさらに含んでもよい。前記仕上げ工程では、仮固定された状態の前記元部材を仕上げ加工してもよい。 In the rough machining step, the original material at the top of the adapter and the original material at the bottom of the adapter may each be roughly machined. The adapter preparation step may further include a temporary fixing step of temporarily fixing the original material at the top of the adapter and the original material at the bottom of the adapter with a pin after the rough machining step. In the finishing step, the original material in the temporarily fixed state may be finish-machined.
この方法によれば、仕上げ加工後にアダプタを上下に分割する必要がない。このため、仕上げ後にアダプタを分割する際にアダプタが変形し、当該アダプタの外周面の中心と内周面の中心との間のずれ量が分割前の状態からずれるのを防ぐことができる。 This method eliminates the need to separate the adapter into upper and lower halves after finishing. This prevents the adapter from being deformed when it is separated after finishing, and prevents the amount of misalignment between the center of the outer peripheral surface and the center of the inner peripheral surface of the adapter from deviating from the state before separation.
前記ギアケーシングは、上下に分割されたものであってもよい。この場合、前記製造方法は、前記ギアケーシングに対する前記アダプタの回転を防止する回転防止ピンを、前記ギアケーシングの下部に配置するピン配置工程をさらに備えてもよい。 The gear casing may be divided into an upper and lower part. In this case, the manufacturing method may further include a pin placement step of placing an anti-rotation pin in the lower part of the gear casing to prevent rotation of the adapter relative to the gear casing.
この方法によれば、ギアケーシングの上部に回転防止ピンを配置する場合に比べて、ピンの配置作業が容易になる。 This method makes pin placement easier than placing the anti-rotation pin on the top of the gear casing.
前記製造方法において、１本の前記回転防止ピンを、前記ギアケーシングと前記アダプタと前記従動軸を回転可能に支持する軸受とに挿通してもよい。 In the manufacturing method, one anti-rotation pin may be inserted through the gear casing, the adapter, and a bearing that rotatably supports the driven shaft.
この方法によれば、複数のピンを用いる場合に比べて部品点数を削減し、製造工程をより簡素化することができる。 This method reduces the number of parts and simplifies the manufacturing process compared to using multiple pins.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、作業負担の増加を抑制しつつ、ギアの高い噛み合い精度を実現可能なターボ機械の製造方法を提供することができる。 As is clear from the above explanation, the present invention provides a manufacturing method for turbomachinery that can achieve high gear meshing accuracy while minimizing the increase in workload.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１におけるターボ機械１の構成を、図１～図３に基づいて説明する。本実施形態におけるターボ機械１は、大型のターボ圧縮機である。図１に示すように、ターボ機械１は、駆動軸１０と、一対の従動軸２０と、ギアケーシング４０とを主に備えている。
(Embodiment 1)
First, the configuration of a turbo machine 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1 to Fig. 3. The turbo machine 1 according to the present embodiment is a large turbo compressor. As shown in Fig. 1, the turbo machine 1 mainly includes a drive shaft 10, a pair of driven shafts 20, and a gear casing 40.
駆動軸１０は、電動機（モータ）により回転駆動すると共に、ブルギア１１（駆動ギア）が取り付けられている。駆動軸１０は、図１中のＹ方向に延びており、同図の紙面手前側に位置する先端１０Ａを含む。電動機は、当該先端１０Ａ側に取り付けられる。ブルギア１１は、円板形状を有しており、その中心に駆動軸１０が挿入されている。ブルギア１１の外周面１１Ａには、周方向の全体に亘って多数の歯（図示しない）が形成されている。 The drive shaft 10 is rotated by an electric motor and has a bull gear 11 (drive gear) attached to it. The drive shaft 10 extends in the Y direction in FIG. 1 and includes a tip 10A located on the front side of the paper in the figure. The electric motor is attached to the tip 10A side. The bull gear 11 has a disk shape, and the drive shaft 10 is inserted into its center. The outer circumferential surface 11A of the bull gear 11 has a large number of teeth (not shown) formed all around the circumference.
従動軸２０は、ブルギア１１と噛み合うピニオンギア２１（従動ギア）を有しており、駆動軸１０と略平行に配置されている。図１に示すように、Ｘ方向において駆動軸１０の両側に従動軸２０がそれぞれ配置されている。各従動軸２０は、駆動軸１０と略同じ高さ位置に配置されている。従動軸２０は、図１の紙面手前側に位置する先端２０Ａを含む。 The driven shaft 20 has a pinion gear 21 (driven gear) that meshes with the bull gear 11, and is disposed approximately parallel to the drive shaft 10. As shown in FIG. 1, the driven shafts 20 are disposed on both sides of the drive shaft 10 in the X direction. Each driven shaft 20 is disposed at approximately the same height as the drive shaft 10. The driven shaft 20 includes a tip 20A that is located on the front side of the paper surface of FIG. 1.
ピニオンギア２１は、ブルギア１１よりも小径であり、従動軸２０に取り付けられている。ピニオンギア２１の外周面には、周方向の全体に亘って多数の歯（図示しない）が形成されている。 The pinion gear 21 has a smaller diameter than the bull gear 11 and is attached to the driven shaft 20. A large number of teeth (not shown) are formed on the outer peripheral surface of the pinion gear 21 over the entire circumferential direction.
ギアケーシング４０は、駆動軸１０を支持する駆動軸支持部４４及び従動軸２０を支持する従動軸支持部４５がそれぞれ形成されると共に、ブルギア１１及びピニオンギア２１を収容する。なお、実際には、従動軸２０は、後述の軸受及びアダプタを介して従動軸支持部４５に配置される。本実施形態におけるギアケーシング４０は、上下に分割されており、ケーシング下部４６と、当該ケーシング下部４６に組み合わされるケーシング上部４７とを含む。 The gear casing 40 is formed with a drive shaft support portion 44 that supports the drive shaft 10 and a driven shaft support portion 45 that supports the driven shaft 20, and houses the bull gear 11 and the pinion gear 21. In practice, the driven shaft 20 is disposed on the driven shaft support portion 45 via a bearing and an adapter, which will be described later. In this embodiment, the gear casing 40 is divided into an upper and lower portion, and includes a lower casing portion 46 and an upper casing portion 47 that is combined with the lower casing portion 46.
図１に示すように、ケーシング下部４６は、ベース板４１と、当該ベース板４１の上面から垂直方向（図１中のＺ方向）に延びる第１軸支持板４２及び第２軸支持板４３とを含む。ベース板４１は、Ｘ方向に長い長方形状を有している。第１軸支持板４２及び第２軸支持板４３は、ベース板４１と略同じ幅の長方形状を有する。第１軸支持板４２及び第２軸支持板４３は、ベース板４１に垂直で且つ、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置されている。 As shown in FIG. 1, the casing lower part 46 includes a base plate 41, and a first shaft support plate 42 and a second shaft support plate 43 that extend vertically (Z direction in FIG. 1) from the upper surface of the base plate 41. The base plate 41 has a rectangular shape that is long in the X direction. The first shaft support plate 42 and the second shaft support plate 43 have a rectangular shape with approximately the same width as the base plate 41. The first shaft support plate 42 and the second shaft support plate 43 are arranged perpendicular to the base plate 41 and at a predetermined interval in the Y direction.
第１軸支持板４２は、第２軸支持板４３と略平行で且つ、図１中において第２軸支持板４３よりも紙面手前側に配置されている。図１に示すように、第１軸支持板４２の上端には、Ｘ方向の略中央に駆動軸支持部４４が形成されていると共に、当該上端のうちＸ方向における駆動軸支持部４４の両側に従動軸支持部４５がそれぞれ形成されている。 The first shaft support plate 42 is approximately parallel to the second shaft support plate 43 and is disposed on the front side of the paper surface of the paper in FIG. 1 relative to the second shaft support plate 43. As shown in FIG. 1, a drive shaft support portion 44 is formed at the upper end of the first shaft support plate 42 approximately in the center in the X direction, and driven shaft support portions 45 are formed on both sides of the drive shaft support portion 44 in the X direction at the upper end.
駆動軸１０及び従動軸２０は、第１軸支持板４２と第２軸支持板４３との間に跨るように、これらの支持板の上端に架け渡されている。駆動軸１０の先端１０Ａ及び従動軸２０の先端２０Ａは、第１軸支持板４２の外面よりも外側（図１中の紙面手前側）に位置する。ブルギア１１の下部及びピニオンギア２１は、第１軸支持板４２と第２軸支持板４３との間に収容されている。 The drive shaft 10 and driven shaft 20 are suspended over the upper ends of the first shaft support plate 42 and the second shaft support plate 43 so as to straddle these support plates. The tip 10A of the drive shaft 10 and the tip 20A of the driven shaft 20 are located outside the outer surface of the first shaft support plate 42 (the front side of the paper in FIG. 1). The lower part of the bull gear 11 and the pinion gear 21 are housed between the first shaft support plate 42 and the second shaft support plate 43.
ケーシング上部４７は、上側が塞がると共に下側が開放された形状を有し、第１軸支持板４２及び第２軸支持板４３上に配置されている。ケーシング上部４７は、ケーシング下部４６と共にブルギア１１及びピニオンギア２１を収容する。 The upper casing part 47 is closed at the top and open at the bottom, and is disposed on the first shaft support plate 42 and the second shaft support plate 43. The upper casing part 47, together with the lower casing part 46, houses the bull gear 11 and the pinion gear 21.
図２は、図１中の領域ＩＩの構成を拡大して示している。図２に示すように、第１軸支持板４２の上端面４２Ａは、水平方向に広がっており、一部が下側に向かって半円状に切り欠いた溝部４８となっている。この溝部４８内に、アダプタ５０の下部（アダプタ下部５１）及び軸受６０の下部（軸受下部６１）を介して従動軸２０が配置されている。軸受６０は、従動軸２０をギアケーシング４０に対して回転可能に支持するものであり、例えば滑り軸受やティルティングパッド軸受等である。 Figure 2 shows an enlarged view of the configuration of region II in Figure 1. As shown in Figure 2, the upper end surface 42A of the first shaft support plate 42 spreads horizontally, with a portion cut out in a semicircular shape downward to form a groove portion 48. The driven shaft 20 is disposed within this groove portion 48 via the lower portion of the adapter 50 (adapter lower portion 51) and the lower portion of the bearing 60 (bearing lower portion 61). The bearing 60 supports the driven shaft 20 rotatably relative to the gear casing 40, and is, for example, a sliding bearing or a tilting pad bearing.
ケーシング上部４７の下端面４７Ａは水平方向に広がり、一部に上側に向かって半円状に切り欠かれた溝部４８Ａが形成されている。この溝部４８Ａ内に、アダプタ５０の上部（アダプタ上部５２）及び軸受６０の上部（軸受上部６２）を介して従動軸２０が配置されている。 The lower end surface 47A of the casing upper part 47 extends horizontally, and a groove 48A is formed by cutting a part of it in a semicircular shape toward the upper side. The driven shaft 20 is arranged in this groove 48A via the upper part of the adapter 50 (adapter upper part 52) and the upper part of the bearing 60 (bearing upper part 62).
ターボ機械１では、図２に示すように、ケーシング上部４７の溝部４８Ａとケーシング下部４６の溝部４８とが組み合わされた状態で、従動軸２０、軸受６０及びアダプタ５０が収容される真円孔状の従動軸支持部４５が形成される。 In the turbomachine 1, as shown in FIG. 2, the groove 48A in the upper casing portion 47 and the groove 48 in the lower casing portion 46 are combined to form a circular hole-shaped driven shaft support portion 45 in which the driven shaft 20, bearing 60, and adapter 50 are housed.
図３に示すように、ターボ機械１は、インペラ５６と、当該インペラ５６を収容するインペラケーシング５７とをさらに備える。インペラ５６は、従動軸２０の先端２０Ａに取り付けられると共に当該従動軸２０と共に回転する略円錐台形状の基部５６Ａと、当該基部５６Ａの周面において周方向に間隔を空けて設けられた複数の羽根５６Ｂとを含む。これにより、インペラケーシング５７内に取り込まれたガスが、インペラ５６の回転によって所定の圧力まで昇圧される。 As shown in FIG. 3, the turbomachine 1 further includes an impeller 56 and an impeller casing 57 that houses the impeller 56. The impeller 56 includes a substantially truncated cone-shaped base 56A that is attached to the tip 20A of the driven shaft 20 and rotates together with the driven shaft 20, and a plurality of vanes 56B that are spaced apart in the circumferential direction on the peripheral surface of the base 56A. As a result, the gas taken into the impeller casing 57 is pressurized to a predetermined pressure by the rotation of the impeller 56.
次に、上記ターボ機械１の製造方法を、図４のフローチャートに従って説明する。 Next, the manufacturing method of the turbomachine 1 will be described according to the flowchart in FIG.
まず、複数のアダプタ５０を準備するアダプタ準備工程Ｓ１０が実施される。この工程Ｓ１０は、荒加工工程Ｓ１１と、仕上げ工程Ｓ１２とを含む。図５は、この工程Ｓ１０において準備される複数のアダプタ５０（アダプタ群８０）を示している。図５に示すように、複数のアダプタ５０のそれぞれは、中空部が形成された筒形状を有しており、外周面５３の中心Ｃ１と内周面５４の中心Ｃ２との間のずれ量がそれぞれ異なっている。すなわち、図５の例では、中心Ｃ１と中心Ｃ２との間のｘ方向のずれ量ｘ１，ｘ２，ｘ３がそれぞれ異なっており、また中心Ｃ１と中心Ｃ２との間のｙ方向のずれ量ｙ１，ｙ２，ｙ３もそれぞれ異なっている。 First, an adapter preparation step S10 is carried out to prepare multiple adapters 50. This step S10 includes a rough machining step S11 and a finishing step S12. FIG. 5 shows multiple adapters 50 (adapter group 80) prepared in this step S10. As shown in FIG. 5, each of the multiple adapters 50 has a cylindrical shape with a hollow portion formed therein, and the amount of deviation between the center C1 of the outer peripheral surface 53 and the center C2 of the inner peripheral surface 54 is different. That is, in the example of FIG. 5, the amounts of deviation x1, x2, and x3 in the x direction between the centers C1 and C2 are different, and the amounts of deviation y1, y2, and y3 in the y direction between the centers C1 and C2 are also different.
アダプタ５０の外周面５３及び内周面５４は、いずれも真円である。またアダプタ５０は、例えばアルミニウムや鉛等の軟質の金属材料からなるが、これに限定されない。荒加工工程Ｓ１１では、複数のアダプタ５０のそれぞれの元部材（図示しない）を準備し、これらを荒加工する。具体的には、円柱状の金属部材を準備し、その径方向中央部を軸方向全体に亘って切削加工する。その後、仕上げ工程Ｓ１２において、荒加工された元部材を、ｘｙ各方向のずれ量がそれぞれ異なるように仕上げ加工する。具体的には、荒加工後の円筒部材の外周面及び内周面がそれぞれ切削され、中心Ｃ１と中心Ｃ２との間のｘｙ各方向のずれ量が定められる。このようにして、図５のアダプタ群８０が準備される。 The outer peripheral surface 53 and the inner peripheral surface 54 of the adapter 50 are both perfect circles. The adapter 50 is made of a soft metal material such as aluminum or lead, but is not limited to this. In the rough machining step S11, the original members (not shown) of the multiple adapters 50 are prepared and roughly machined. Specifically, a cylindrical metal member is prepared, and its radial center is machined over the entire axial direction. Then, in the finishing step S12, the roughly machined original members are finished so that the deviation amounts in the x and y directions are different. Specifically, the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical member after rough machining are each machined, and the deviation amounts in the x and y directions between the center C1 and the center C2 are determined. In this way, the adapter group 80 in FIG. 5 is prepared.
次に、アダプタ選定工程Ｓ２０が実施される。この工程Ｓ２０では、上記の工程Ｓ１０において準備された複数のアダプタ５０のうち、従動軸２０の軸心を設計軸心に近づけるために最適と想定される１つのアダプタ５０を、従動軸支持部４５（図２）の加工状態に合わせて選定する。 Next, an adapter selection process S20 is carried out. In this process S20, one adapter 50 that is assumed to be optimal for bringing the axis of the driven shaft 20 closer to the design axis is selected from the multiple adapters 50 prepared in the above process S10, in accordance with the machining state of the driven shaft support portion 45 (Figure 2).
従動軸支持部４５の溝加工の精度が悪い場合には、従動軸２０を溝内に配置したときに、従動軸２０の軸心がその設計軸心に対して大きくずれる場合がある。この場合、ブルギア１１とピニオンギア２１との噛み合い精度が悪化する。本工程Ｓ２０では、従動軸支持部４５及び溝４８の加工状態を目視により確認し、従動軸２０を溝内に配置したときに従動軸２０の軸心とその設計軸心との間のずれ量が最小になると予想される１つのアダプタ５０を選定する。別の観点から説明すると、アダプタ５０を介さずに従動軸２０が配置された場合における従動軸２０の軸心とその設計軸心との間のずれ量が、本工程Ｓ２０において選定される１つのアダプタ５０における中心Ｃ１と中心Ｃ２との間のずれ量に相当する。 If the accuracy of the groove processing of the driven shaft support part 45 is poor, the axis of the driven shaft 20 may be significantly deviated from its designed axis when the driven shaft 20 is placed in the groove. In this case, the meshing accuracy between the bull gear 11 and the pinion gear 21 deteriorates. In this step S20, the processing state of the driven shaft support part 45 and the groove 48 is visually confirmed, and one adapter 50 is selected that is expected to minimize the amount of deviation between the axis of the driven shaft 20 and its designed axis when the driven shaft 20 is placed in the groove. From another perspective, the amount of deviation between the axis of the driven shaft 20 and its designed axis when the driven shaft 20 is placed without the adapter 50 corresponds to the amount of deviation between the center C1 and center C2 of one adapter 50 selected in this step S20.
次に、上記の工程Ｓ２０において選定されたアダプタ５０を上下に分割する（工程Ｓ３０）。本実施形態では、アダプタ上部５２及びアダプタ下部５１がそれぞれ半円筒状になるようにアダプタ５０が分割されるが、これに限定されない。図５に示すように、アダプタ５０は、上部と下部とを組み合わせた状態において、円筒面である外周面５３及び内周面５４をそれぞれ構成する。 Next, the adapter 50 selected in step S20 above is divided into an upper part and an lower part (step S30). In this embodiment, the adapter 50 is divided so that the upper adapter part 52 and the lower adapter part 51 each have a semi-cylindrical shape, but this is not limited to this. As shown in FIG. 5, when the upper and lower parts of the adapter 50 are combined, the outer peripheral surface 53 and the inner peripheral surface 54 each form a cylindrical surface.
次に、組立工程Ｓ４０が実施される。この工程Ｓ４０では、上下に分割されたアダプタ５０を従動軸支持部４５に配置し、当該アダプタ５０の中空部に従動軸２０が配置されたターボ機械１を組み立てる。以下、具体的な手順について説明する。 Next, assembly process S40 is carried out. In this process S40, the upper and lower divided adapter 50 is placed in the driven shaft support part 45, and the turbo machine 1 is assembled with the driven shaft 20 placed in the hollow part of the adapter 50. The specific procedure is described below.
まず、ケーシング下部４６が配置される（工程Ｓ３１）。ここで、ケーシング下部４６の第１軸支持板４２には、従動軸支持部４５が予め溝加工されている（図２）。次に、ギアケーシング４０に対するアダプタ５０の回転を防止する回転防止ピン７０（図２）が、ケーシング下部４６に配置される（工程Ｓ３２）。具体的には、図２に示すように、従動軸支持部４５の溝内面における所定の位置（本実施形態では第１軸支持板４２の上端面の近傍）に凹部が形成され、当該凹部に回転防止ピン７０の一端が挿入される。 First, the casing lower part 46 is placed (step S31). Here, the driven shaft support part 45 is grooved in advance in the first shaft support plate 42 of the casing lower part 46 (Fig. 2). Next, the rotation prevention pin 70 (Fig. 2) that prevents the adapter 50 from rotating relative to the gear casing 40 is placed in the casing lower part 46 (step S32). Specifically, as shown in Fig. 2, a recess is formed at a predetermined position on the inner surface of the groove of the driven shaft support part 45 (near the upper end surface of the first shaft support plate 42 in this embodiment), and one end of the rotation prevention pin 70 is inserted into the recess.
次に、アダプタ下部５１が従動軸支持部４５の溝内に配置され（工程Ｓ３３、図２）、続いて軸受下部６１がアダプタ下部５１の上に配置される（工程Ｓ３４、図２）。このとき、図２に示すように、本実施形態では、アダプタ下部５１のうち薄肉部が厚肉部に比べてＸ方向中央側（駆動軸１０側であり、図２における右側）に位置するように、アダプタ下部５１が配置される。また回転防止ピン７０は、アダプタ下部５１を貫通すると共に軸受下部６１の外面凹部に係止される。すなわち、本実施形態では、１本の回転防止ピン７０を、ケーシング下部４６とアダプタ下部５１と軸受下部６１とにそれぞれ挿通する。 Next, the adapter lower part 51 is placed in the groove of the driven shaft support part 45 (step S33, FIG. 2), and then the bearing lower part 61 is placed on the adapter lower part 51 (step S34, FIG. 2). At this time, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the adapter lower part 51 is placed so that the thin part of the adapter lower part 51 is located closer to the center in the X direction (the drive shaft 10 side, the right side in FIG. 2) than the thick part. The rotation prevention pin 70 also passes through the adapter lower part 51 and is engaged with the outer recess of the bearing lower part 61. That is, in this embodiment, one rotation prevention pin 70 is inserted through each of the casing lower part 46, the adapter lower part 51, and the bearing lower part 61.
次に、軸受下部６１の上に従動軸２０を配置し（工程Ｓ３５）、従動軸２０の上に軸受上部６２及びアダプタ上部５２を順に配置する（工程Ｓ３６，Ｓ３７）。アダプタ上部５２も、アダプタ下部５１と同様に、薄肉部が厚肉部に比べてＸ方向中央側（駆動軸１０側）に位置するように配置される。より詳細には、アダプタ５０の外周面５３の中心Ｃ１から内周面５４の中心Ｃ２に向かうベクトルが、アダプタ５０を介さずに従動軸２０を配置した場合における設計軸心から従動軸２０の軸心に向かうベクトルに対して逆向きとなるように、アダプタ上部５２とアダプタ下部５１とが組み合わされる。そして、ケーシング上部４７がケーシング下部４６の上から被せられる（工程Ｓ３８）。 Next, the driven shaft 20 is placed on the lower bearing 61 (step S35), and the upper bearing 62 and the upper adapter 52 are placed on the driven shaft 20 in that order (steps S36, S37). The upper adapter 52 is also placed so that the thin-walled portion is located closer to the center in the X direction (the drive shaft 10 side) than the thick-walled portion, as with the lower adapter 51. More specifically, the upper adapter 52 and the lower adapter 51 are combined so that the vector from the center C1 of the outer peripheral surface 53 of the adapter 50 to the center C2 of the inner peripheral surface 54 is in the opposite direction to the vector from the design axis to the axis of the driven shaft 20 when the driven shaft 20 is placed without the adapter 50. Then, the upper casing 47 is placed over the lower casing 46 (step S38).
以上の通り、本実施形態に係るターボ機械の製造方法によれば、組立工程Ｓ４０の前に複数のアダプタ５０のうち最適と想定される１つのアダプタ５０を選定し、これをケーシング下部４６の従動軸支持部４５に配置することにより、組立後のターボ機械１において従動軸２０の軸心を設計軸心に近づける（又は設計軸心に一致させる）ことができる。これにより、ブルギア１１とピニオンギア２１とが良好な状態で噛み合ったターボ機械１を製造することができる。この製造方法によれば、偏心リングを回転させてギアシャフトの軸心を調整する場合と異なり、偏心リングを回転させるための治具も不要となり、従動軸２０の軸心を容易に調整することができる。したがって、ギアの噛み合い精度が高いターボ機械１を少ない作業負担で製造することができる。なお、本製造方法により製造されたターボ機械１において、従動軸２０の軸心がその設計軸心に完全に一致する必要はなく、両者のずれ量が許容範囲内であればよい。 As described above, according to the manufacturing method of the turbomachine of this embodiment, one adapter 50 that is assumed to be optimal among the multiple adapters 50 is selected before the assembly process S40, and this adapter 50 is placed on the driven shaft support part 45 of the casing lower part 46, so that the axis of the driven shaft 20 in the assembled turbomachine 1 can be brought closer to the design axis (or matched with the design axis). This makes it possible to manufacture a turbomachine 1 in which the bull gear 11 and the pinion gear 21 mesh well. According to this manufacturing method, unlike the case where the axis of the gear shaft is adjusted by rotating the eccentric ring, no jig is required for rotating the eccentric ring, and the axis of the driven shaft 20 can be easily adjusted. Therefore, a turbomachine 1 with high gear meshing accuracy can be manufactured with little work load. Note that in the turbomachine 1 manufactured by this manufacturing method, the axis of the driven shaft 20 does not need to match the design axis completely, and it is sufficient that the deviation between the two is within an allowable range.
図６は、ターボ機械の他の製造方法の流れを示すフローチャート一部を示す図である。図６では省略しているが、工程Ｓ１１～工程Ｓ３８までは実施形態１と同様である。ケーシング上部配置工程Ｓ３８の完了後、ブルギア１１とピニオンギア２１との噛み合い状態が許容されるものであるか否かを確認する（工程Ｓ３９）。具体的には、実際の歯当り状態を目視確認し、両ギアの噛み合い状態を許容できる場合は（工程Ｓ３９のＹＥＳ）、ターボ機械１の組立が完了する（工程Ｓ４３）。 Figure 6 shows a part of a flowchart showing the flow of another manufacturing method of turbomachinery. Although omitted in Figure 6, steps S11 to S38 are the same as in embodiment 1. After the casing upper part arrangement step S38 is completed, it is confirmed whether the meshing state between the bull gear 11 and the pinion gear 21 is acceptable (step S39). Specifically, the actual tooth contact state is visually confirmed, and if the meshing state of both gears is acceptable (YES in step S39), the assembly of the turbomachinery 1 is completed (step S43).
一方、ブルギア１１とピニオンギア２１との噛み合い状態が許容できない場合は（工程Ｓ３９のＮＯ）、工程Ｓ１０において準備された複数のアダプタ５０のうちから別のアダプタ５０を再選定し（工程Ｓ４１）、これを工程Ｓ３３，Ｓ３７において配置されたアダプタ５０と交換する（工程Ｓ４２）。具体的には、ケーシング上部４７を取り外し、工程Ｓ３３，Ｓ３７において配置されたアダプタ５０を、工程Ｓ４１において再選定された別のアダプタ５０に交換する。このように、ブルギア１１とピニオンギア２１との噛み合い状態が許容できる状態になるまで、噛み合い確認、アダプタ再選定及びアダプタ交換の工程が繰り返される。 On the other hand, if the meshing state between the bull gear 11 and the pinion gear 21 is not acceptable (NO in step S39), another adapter 50 is reselected from the multiple adapters 50 prepared in step S10 (step S41), and this is replaced with the adapter 50 placed in steps S33 and S37 (step S42). Specifically, the upper casing 47 is removed, and the adapter 50 placed in steps S33 and S37 is replaced with the other adapter 50 reselected in step S41. In this way, the steps of checking meshing, reselecting an adapter, and replacing the adapter are repeated until the meshing state between the bull gear 11 and the pinion gear 21 becomes acceptable.
なお、工程Ｓ３９の実施タイミングは、工程Ｓ３８の後に限定されず、例えば工程Ｓ３５と工程Ｓ３６との間でもよい。このタイミングは、ケーシング上部４７の取り付け前であるため、ブルギア１１とピニオンギア２１との歯当り状態を目視確認するに際して当該ケーシング上部４７を取り外す必要がない。また本実施形態において説明した工程Ｓ３９，Ｓ４１～Ｓ４３が、後述する実施形態２に係るターボ機械の製造方法において適用されてもよい。 The timing of carrying out step S39 is not limited to after step S38, and may be, for example, between steps S35 and S36. This timing is before the upper casing part 47 is attached, so there is no need to remove the upper casing part 47 when visually checking the tooth contact state between the bull gear 11 and the pinion gear 21. Steps S39, S41 to S43 described in this embodiment may also be applied to the manufacturing method of a turbomachine according to embodiment 2 described below.
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係るターボ機械の製造方法を、図７及び図８に基づいて説明する。実施形態２は、基本的に実施形態１と同様であるが、アダプタの分割タイミングにおいて実施形態１と異なっている。以下、実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
Next, a method for manufacturing a turbo machine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 7 and Fig. 8. The second embodiment is basically the same as the first embodiment, but differs from the first embodiment in the timing of dividing the adapter. Only the differences from the first embodiment will be described below.
実施形態２における荒加工工程Ｓ１１では、アダプタ上部５２の元部材及びアダプタ下部５１の元部材をそれぞれ準備し、これらを荒加工する。その後、アダプタ上部５２の元部材及びアダプタ下部５１の元部材をピンで仮固定する（図７の工程Ｓ１３）。具体的には、図８に示すように、上側元部材５２Ａと下側元部材５１Ａとが組み合わされた状態において、中空部を避けて仮止めピン９０を両部材に貫通させる。 In the rough machining step S11 in the second embodiment, the original parts of the adapter upper part 52 and the adapter lower part 51 are prepared and roughly machined. After that, the original parts of the adapter upper part 52 and the adapter lower part 51 are temporarily fixed with a pin (step S13 in FIG. 7). Specifically, as shown in FIG. 8, in a state in which the upper original part 52A and the lower original part 51A are combined, a temporary fixing pin 90 is inserted through both parts while avoiding the hollow part.
その後、上記の仮固定状態を維持したままで仕上げ工程Ｓ１２が実施される（図７の工程Ｓ１２）。以降のフローは基本的に実施形態１と同様であるが、アダプタ分割工程Ｓ３０（図４）は省略される。 Then, while maintaining the above-mentioned temporary fixing state, the finishing step S12 is carried out (step S12 in FIG. 7). The subsequent flow is basically the same as in the first embodiment, but the adapter division step S30 (FIG. 4) is omitted.
実施形態２に係るターボ機械の製造方法によれば、荒加工の実施前にアダプタ５０の元部材が予め上下に分割されているため、仕上げ後のアダプタ５０を上下に分割する必要がない。このため、仕上げ後のアダプタ５０を分割する際に当該アダプタ５０が変形し、中心Ｃ１と中心Ｃ２との間の距離が仕上げ後の状態からずれるのを防ぐことができる。 According to the manufacturing method of the turbomachinery according to the second embodiment, the original member of the adapter 50 is divided into upper and lower parts before the rough machining is performed, so there is no need to divide the finished adapter 50 into upper and lower parts. This makes it possible to prevent the adapter 50 from being deformed when dividing the finished adapter 50, and to prevent the distance between the centers C1 and C2 from shifting from the finished state.
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
例えば、実施形態１では、インペラ５６を備えたターボ機械１の製造方法を説明したが、インペラ５６に加えてタービンをさらに備えたターボ機械が製造されてもよい。この場合、蒸気等により駆動するタービンの回転動力が、インペラ５６を回転駆動させるための補助動力として利用される。 For example, in the first embodiment, a method for manufacturing a turbomachine 1 having an impeller 56 has been described, but a turbomachine further having a turbine in addition to the impeller 56 may be manufactured. In this case, the rotational power of the turbine driven by steam or the like is used as auxiliary power for rotating and driving the impeller 56.
実施形態１では、従動軸２０の先端２０Ａのみにインペラ５６が取り付けられる場合を一例として説明したが、当該従動軸２０の後端にもインペラが取り付けられていてもよい。この場合、第２軸支持板４３にも従動軸支持部が形成され、工程Ｓ２０において選定されたアダプタ５０がそこに配置される。 In the first embodiment, the case where the impeller 56 is attached only to the tip 20A of the driven shaft 20 has been described as an example, but the impeller may also be attached to the rear end of the driven shaft 20. In this case, a driven shaft support portion is also formed on the second shaft support plate 43, and the adapter 50 selected in step S20 is placed there.
実施形態１では、アダプタ下部５１のみを径方向に貫通するように回転防止ピン７０が取り付けられる場合を説明したが、アダプタ上部５２のみを径方向に貫通するように回転防止ピン７０が取り付けられてもよいし、回転防止ピン７０が両方に貫通していてもよい。若しくは、軸受６０の外面に回転防止ピン７０が設けられており、これがアダプタ５０を貫通すると共に、当該回転防止ピン７０の先端がギアケーシング４０に形成された凹溝に係止されていてもよい。 In the first embodiment, the anti-rotation pin 70 is attached so as to radially penetrate only the lower adapter part 51, but the anti-rotation pin 70 may be attached so as to radially penetrate only the upper adapter part 52, or may penetrate both. Alternatively, the anti-rotation pin 70 may be provided on the outer surface of the bearing 60, and may penetrate the adapter 50 with the tip of the anti-rotation pin 70 engaged in a groove formed in the gear casing 40.
実施形態１では、従動軸支持部４５の加工状態を目視で確認する場合を一例として説明したが、３次元測定機等を用いてずれ量及びずれの向きを確認してもよい。そして、その測定結果に基づいて、最適と想定される１つのアダプタ５０が選定されてもよい。 In the first embodiment, the machining state of the driven shaft support portion 45 is visually checked as an example, but the amount and direction of the misalignment may be checked using a three-dimensional measuring machine or the like. Then, based on the measurement results, one adapter 50 that is assumed to be optimal may be selected.
実施形態１では、アダプタ下部５１及びアダプタ上部５２は、薄肉部が厚肉部に比べて駆動軸１０側に位置するように配置されたが、これに限定されない。従動軸支持部４５及び溝４８の加工状態に依存するが、アダプタ下部５１及びアダプタ上部５２は、厚肉部が薄肉部に比べて駆動軸１０側に位置するように配置されてもよい。 In the first embodiment, the adapter lower part 51 and the adapter upper part 52 are arranged so that the thin-walled part is located closer to the drive shaft 10 than the thick-walled part, but this is not limited to the above. Depending on the machining state of the driven shaft support part 45 and the groove 48, the adapter lower part 51 and the adapter upper part 52 may be arranged so that the thick-walled part is located closer to the drive shaft 10 than the thin-walled part.
実施形態１では、２本の従動軸２０のそれぞれにアダプタ５０が配置されているがこれに限定されず、いずれか１本の従動軸２０のみにアダプタ５０が配置されていてもよい。 In the first embodiment, an adapter 50 is provided on each of the two driven shafts 20, but this is not limited thereto, and an adapter 50 may be provided on only one of the driven shafts 20.
実施形態１では、軸受６０が上下に分割されている場合を一例として説明したがこれに限定されず、上下分割されていない軸受６０が用いられてもよい。 In the first embodiment, the bearing 60 is divided into upper and lower parts, but the present invention is not limited to this, and a bearing 60 that is not divided into upper and lower parts may be used.
１ ターボ機械
１０ 駆動軸
１１ ブルギア（駆動ギア）
２０ 従動軸
２１ ピニオンギア（従動ギア）
４０ ギアケーシング
４５ 従動軸支持部
５０ アダプタ
５１Ａ 下側元部材
５２Ａ 上側元部材
５３ 外周面
５４ 内周面
５６ インペラ
５７ インペラケーシング
６０ 軸受
７０ 回転防止ピン
９０ 仮止めピン
1 turbo machine 10 drive shaft 11 bull gear (drive gear)
20 driven shaft 21 pinion gear (driven gear)
40 Gear casing 45 Driven shaft support portion 50 Adapter 51A Lower base member 52A Upper base member 53 Outer circumferential surface 54 Inner circumferential surface 56 Impeller 57 Impeller casing 60 Bearing 70 Anti-rotation pin 90 Temporary fixing pin
Claims (6)
中空部が形成された筒形状を有すると共に外周面の中心と内周面の中心との間のずれ量がそれぞれ異なる複数のアダプタのうち、前記従動軸の軸心を設計軸心に近づけるために最適と想定される前記アダプタを、前記軸支持部の加工状態に合わせて選定する選定工程と、
前記選定工程の後、上下に分割された前記アダプタを前記軸支持部に配置し、前記中空部に前記従動軸が配置された前記ターボ機械を組み立てる組立工程と、を備えた、ターボ機械の製造方法。 A manufacturing method for a turbomachine including a drive shaft that is rotationally driven by an electric motor and has a drive gear attached thereto, a driven shaft that has a driven gear that meshes with the drive gear, an impeller attached to the driven shaft, an impeller casing that houses the impeller, and a gear casing that is formed with a shaft support part that supports the driven shaft and that houses the drive gear and the driven gear, comprising:
a selection process for selecting an adapter that is assumed to be optimal for approximating an axis center of the driven shaft to a designed axis center from among a plurality of adapters each having a cylindrical shape with a hollow portion formed therein and having a different amount of deviation between the center of an outer circumferential surface and the center of an inner circumferential surface, in accordance with a machining state of the shaft support portion;
and an assembly process for assembling the turbomachine having the driven shaft disposed in the hollow portion after the selection process, by placing the upper and lower divided adapters in the shaft support portion and assembling the turbomachine having the driven shaft disposed in the hollow portion.
前記アダプタ準備工程は、
前記複数のアダプタのそれぞれの元部材を荒加工する荒加工工程と、
荒加工された前記元部材を、前記ずれ量がそれぞれ異なるように仕上げ加工する仕上げ工程と、を含む、請求項１又は２に記載のターボ機械の製造方法。 The method further includes the step of preparing the plurality of adapters.
The adapter preparation step includes:
a rough machining step of roughly machining each of the original members of the plurality of adapters;
The method for manufacturing a turbo machine according to claim 1 or 2, further comprising: a finishing step of finishing the roughly machined original members so that the deviation amounts are different from one another.
前記アダプタ準備工程は、前記荒加工工程の後、前記アダプタの上部の前記元部材及び前記アダプタの下部の前記元部材をピンで仮固定する仮固定工程をさらに含み、
前記仕上げ工程では、仮固定された状態の前記元部材を仕上げ加工する、請求項３に記載のターボ機械の製造方法。 In the rough machining step, the original member of the upper portion of the adapter and the original member of the lower portion of the adapter are each roughly machined;
The adapter preparation step further includes a temporary fixing step of temporarily fixing the original member at the upper part of the adapter and the original member at the lower part of the adapter with a pin after the rough machining step,
The method for manufacturing a turbo machine according to claim 3 , wherein in the finishing step, the original member in a temporarily fixed state is finish-machined.
前記ギアケーシングに対する前記アダプタの回転を防止する回転防止ピンを、前記ギアケーシングの下部に配置するピン配置工程をさらに備えた、請求項１～４のいずれか１項に記載のターボ機械の製造方法。 The gear casing is divided into upper and lower parts,
The method for manufacturing a turbo machine according to any one of claims 1 to 4, further comprising a pin placing step of placing an anti-rotation pin, which prevents rotation of the adapter relative to the gear casing, in a lower part of the gear casing.
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