JP2001165615A

JP2001165615A - 位置計測装置

Info

Publication number: JP2001165615A
Application number: JP35272899A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Shimodaira; 良夫下平
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】復水器の組み立てにおいて管板および支え板
の管孔位置をレーザ光線の直線基準に基づいて測定し、
高精度で、しかも効率よく計測すること。【解決手段】位置計測装置は対面する一方の管板Ｐｔ
に装着されるレーザ発信器１と、他方の管板Ｐｔに装着
されるレーザ受光装置２とを備える。レーザ発信器１は
赤色光を放出するヘリウムネオンレーザ装置を内蔵して
いる。指向性に優れたレーザ光線の直線基準を設定し、
これに従って管板Ｐｔおよび支え板Ｐｂの管孔位置を高
精度を保って計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蒸気タービン用復水
器の管板および支え板の管孔位置を測定する際に用いる
位置計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、火力、原子力発電プラントでは
蒸気タービンからの排気を冷却水と熱交換させて凝縮す
るために復水器が用いられる。復水器に導かれた排気、
すなわち蒸気は伝熱管内を流動する冷却水と伝熱壁を介
して接触し、温度が降下して凝縮する。大容量の蒸気タ
ービンでは蒸気を冷却するのに大量の冷却水が必要で、
この大量の冷却水が流動する伝熱管も何千本もの本数を
組み込む必要がある。

【０００３】ところで、伝熱管は復水器の各水室に連絡
する部分を管板、さらに管板と管板との中間部分を複数
枚の支え板によって支持されている。管板および支え板
には伝熱管を通す多数の孔が穿たれており、復水器の組
み立て時には管板および支え板の各孔の中心を正確に同
心に保って伝熱管を組み込む必要がある。この心出しの
成否は多数の伝熱管を能率よく組み込むうえでの鍵とな
り、細心の注意を要求される。

【０００４】従来、管板および支え板の孔位置は管板間
にわたるように引き通す、たとえばピアノ線を基準とし
て測定する方法が用いられている。孔位置の測定はスケ
ールを用いて読み取り、基準からのずれがあれば、管板
および支え板を微量動かし、改めて孔位置を測定し、正
確に中心が合うまでこれを繰り返すことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このピ
アノ線を基準として孔位置を測定するやり方は基準とな
るピアノ線がたわむことが避けられず、これを補正する
ための計算が欠かせなくなり、正確な孔位置を求めるの
に長時間を費やすことになる。

【０００６】また、孔位置の測定はスケールで読み取る
方法であることから、精度がそれ程高くなく、測定誤差
が大きくなるなど、信頼性に欠けると共に、作業性も著
しく劣っている。

【０００７】本発明の目的は復水器の組み立てにおいて
管板および支え板の管孔位置をレーザ光線の直線基準に
基づいて測定し、高精度で、しかも効率よく計測するこ
とを可能にした位置計測装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による位置計測装
置は対峙する管板間、または支え板間、もしくは管板と
支え板とにわたるレーザ光線を投光するレーザ発信器
と、このレーザ発信器から一定の距離を置いた位置で管
板または支え板の管孔を通って入射するレーザ光線を受
光するレーザ受光装置とを備え、管板間、支え板間、管
板と支え板とにわたるレーザ光線の直線基準を設定する
ように構成したものである。

【０００９】上記構成からなる計測装置においては指向
性に優れたレーザ光線の直線基準を設定し、これに従っ
て管板および支え板の管孔位置を高精度を保って計測す
ることができる。また、作業性および操作性を向上する
ことが可能になる。

【００１０】また、本発明は、望ましくは、レーザ発信
器がレーザ光線の方向を変化させる方向調整装置を備え
る。

【００１１】上記構成からなる計測装置においてはレー
ザ光線の直線基準を修正し、簡単に当初設定した正しい
位置に戻すことが可能になる。

【００１２】さらに、本発明は、望ましくは、レーザ受
光装置がレーザ受光装置を管孔中心に装着する心出し装
置を備える。

【００１３】上記構成からなる計測装置においては心出
し装置により管孔中心にレーザ受光装置を簡単に設置す
ることが可能になり、レーザ受光装置の位置決めを容易
に果たすことができる。

【００１４】また、本発明は、望ましくは、レーザ受光
装置が、さらに光電検出素子からなるディテクタと、こ
のディテクタから与えられる光電流に基づいて直線基準
と管孔中心とのずれ量を求め、かつ表示する処理・表示
装置とを備える。

【００１５】上記構成からなる計測装置においてはディ
テクタから与えられる光電流から直線基準と管孔中心と
のずれ量を得て、これを簡単に処理・表示装置上に表示
することが可能になる。

【００１６】さらに、本発明は、望ましくは、レーザ受
光装置が、さらに撮像素子からなる撮像デバイスと、こ
の撮像デバイスから与えられる画像情報に基づいて管孔
中心を求め、直線基準と管孔中心との差を算定し、かつ
表示する処理・表示装置とを備える。

【００１７】上記構成からなる計測装置においては撮像
デバイスから与えられる画像情報から直線基準と管孔中
心との差を得て、これを簡単に処理・表示装置上に表示
することが可能になる。

【００１８】また、本発明は、望ましくは、レーザ発信
器がレーザ光線のスポット径を変える収束装置を備え
る。

【００１９】上記構成からなる計測装置においては収束
装置によりスポット径を変えて最適な径に調節すること
ができ、直線基準として安定させることが可能になる。

【００２０】さらに、本発明は、望ましくは、管板間、
支え板間、管板と支え板とにわたってレーザ光線に混入
する外部からの放射光を遮断するシールド装置を備え
る。

【００２１】上記構成からなる計測装置においては外乱
光を遮断することが可能になり、直線基準を安定に保持
することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図面を参照して説明する。図１におい
て、位置計測装置は対面する一方の管板Ｐｔに装着され
るレーザ発信器１と、他方の管板Ｐｔに装着されるレー
ザ受光装置２とを備えている。このレーザ発信器１は一
方の管板Ｐｔの外側に固定したホルダ３によって保持さ
れている。ホルダ３は管孔中心に正確に心出しされてい
る。また、レーザ受光装置２は他方の管板Ｐｔの外側に
管孔に合わせて設けられている。

【００２３】このレーザ発信器１は赤色光を放出するヘ
リウムネオンレーザ装置を内蔵している。このヘリウム
ネオンレーザ装置は出力が十数ミリワット程度の人体に
障害を与えない小出力のもので構成する。また、レーザ
受光装置２は位置センサとして光電検出素子を内蔵して
いる。なお、図中、符号Ｐｂは管板Ｐｔと管板Ｐｔとの
間に配置される支え板を示している。

【００２４】本実施の形態は上記構成からなり、復水器
の組み立て時、対象となる管孔同士が大まかに一直線上
に並ぶように管板Ｐｔと管板Ｐｔとを仮配置する。大ま
かに管孔が並んだところでレーザ発信器１からレーザ光
を相手管板Ｐｔに向かい投光する。このとき、レーザ光
は相手管板Ｐｔまで通り、相手管板Ｐｔに赤色光のスポ
ットが投影される。スポットが相手管板Ｐｔに装着した
レーザ受光装置２に合っているかを調べ、別の地点に生
じたときは相手管板Ｐｔの位置を微量修正し、レーザ受
光装置２内に入るようにする。

【００２５】レーザ受光装置２の光電検出素子の出力を
表示するメータでレーザ光が中心にあることを確認し、
互いの位置が変化しないように向かい合う２枚の管板Ｐ
ｔを固定する。このようにして、対峙する２枚の管板Ｐ
ｔ間にレーザ光線の直線基準を設定することができる。

【００２６】次に、このレーザ光線の直線基準に基づい
て各支え板Ｐｂの管孔位置を測定する。レーザ光線の直
線基準から管孔中心にかけての寸法を専用のスケールを
用いてレーザ発信器１から遠い位置に置かれる支え板Ｐ
ｂから順に測定する。測定後、同心が確認されたものは
その位置を保って支え板Ｐｂを固定する。測定中、直線
基準からのずれが見出された場合、支え板Ｐｂを微量動
かし、管孔中心を再度測定する。

【００２７】なお、スケールを用いて直線基準からの寸
法を測定するのに代えて、図２に示すような十字線と共
に、円周の位置スケールを有する標的板を使用してもよ
い。レーザ光線のスポットが標的板に投影されるので、
管孔中心が直線基準からどれだけずれているかを容易に
見出すことができる。

【００２８】このように本実施の形態においては指向性
に優れたレーザ光線の直線基準を設定し、これに従って
管板Ｐｔおよび支え板Ｐｂの管孔位置を高精度を保って
計測することができる。

【００２９】また、作業性および操作性を向上すること
が可能になる。

【００３０】（第２の実施の形態）さらに、本発明の他
の実施の形態を図３を参照して説明する。レーザ発信器
１は管板Ｐｔの外側に固定した方向調整装置によって支
持されている。この方向調整装置はホルダ５と、ホルダ
５上に設けられたピボット６とからなる。ピボット６は
ホルダ５の外面にある凸曲面に倣い自由に回動すること
ができる。また、ホルダ５の管板Ｐｔと対面する内面に
は装着用マグネット７が設けられ、さらにマグネット７
の外側となるホルダ５の内面に傷防止用カラー８が装着
されている。これ以外の構成は上記第１の実施の形態の
ものと同一である。

【００３１】本実施の形態は上記構成からなり、先に説
明した第１の実施の形態のものと同様な働きを得ること
ができる。特に、本実施の形態においてはホルダ５の凸
曲面に倣い回動するピボット６によりレーザ光線を任意
の方向に向けることが可能になる。ヘリウムネオンレー
ザ装置は、たとえばガラス製のレーザ管が使用中熱膨張
のために湾曲し、レーザ光線が当初の位置から変化する
可能性がある。このようなときも、本実施の形態におい
てはレーザ光線の直線基準を修正し、簡単に当初設定し
た正しい位置に戻すことが可能になる。

【００３２】（第３の実施の形態）さらに、本発明の他
の実施の形態を図４を参照して説明する。レーザ受光装
置２は管板Ｐｔの外側に心出し装置によって支持されて
いる。この心出し装置はレーザ受光装置２を収容するホ
ルダ９と、マグネット７と、カラー８と、固定用ボルト
１０とから構成されている。ホルダ９は管孔に挿入する
位置決め用中空ピン９ａを有する。これ以外の構成は上
記第１の実施の形態のものと同一である。

【００３３】本実施の形態は上記構成からなり、先に説
明した第１の実施の形態のものと同様な働きを得ること
ができる。特に、本実施の形態においては心出し装置に
より管孔中心にレーザ受光装置２を簡単に設置すること
が可能になり、レーザ受光装置２の位置決めを容易に果
たすことができる。

【００３４】（第４の実施の形態）さらに、本発明の他
の実施の形態を図５を参照して説明する。位置計測装置
は可搬形レーザ受光装置１１を備えている。このレーザ
受光装置１１はレーザ光を集光する集光レンズ１２およ
び集光レンズ１２を透過したレーザ光の量に比例する光
電流を発生する光電検出素子からなるディテクタ１３を
有する。さらに、ディテクタ１３から与えられる光電流
に応じた電気信号に基づいて直線基準と管孔中心とのず
れ量を求め、これを表示するメータを備えた処理・表示
装置１４と接続されている。

【００３５】本実施の形態は上記構成からなり、先に説
明した第１の実施の形態のものと同様な働きを得ること
ができる。特に、本実施の形態においては可搬形レーザ
受光装置１１のディテクタ１３から与えられる光電流か
ら直線基準と管孔中心とのずれ量を得て、これを簡単に
処理・表示装置１４上に表示することが可能になる。こ
れにより、作業性を大きく向上させることができる。

【００３６】この可搬形レーザ受光装置１１はそれぞれ
管板および支え板の管孔に装着するとき、上記実施の形
態で説明した心出し装置を用いると、簡単に心出しする
ことができる。

【００３７】（第５の実施の形態）さらに、本発明の異
なる実施の形態を説明する。図６において、位置計測装
置は可搬形レーザ受光装置１５を備えている。このレー
ザ受光装置１５はレーザ光を集光する集光レンズ１２な
らびに集光レンズ１２を透過したレーザ光および管孔を
撮影するＣＣＤからなる撮像デバイス１６を有する。さ
らに、レーザ受光装置１５は与えられる画像情報に基づ
いて管孔中心を求め、直線基準と管孔中心との差を算定
し、これを表示するメータを備えた処理・表示装置１４
と接続されている。

【００３８】本実施の形態は上記構成からなり、先に説
明した第１の実施の形態のものと同様な働きを得ること
ができる。特に、本実施の形態においては可搬形レーザ
受光装置１５の撮像デバイス１６から与えられる画像情
報から直線基準と管孔中心との差を得て、これを簡単に
処理・表示装置１４上に表示することが可能になる。こ
れにより、作業性を大きく向上させることができる。

【００３９】また、画像情報を処理しているので、レー
ザ受光装置２を管孔中心に正確に設置する必要がなくな
り、作業性および操作性を向上させることができる。

【００４０】（第６の実施の形態）さらに、本発明の異
なる実施の形態を説明する。図７において、位置計測装
置はレーザ光線のスポット径を最適な径に保持する収束
装置１７を備えている。この収束装置１７は管板Ｐｔと
管板Ｐｔとの間に置くために管板Ｐｔに固定した支持具
１８によって支えられている。

【００４１】本実施の形態は上記構成からなり、レーザ
光線のスポット径を心出しに望ましい直径に保つことが
可能になる。通常、管板Ｐｔと管板Ｐｔとの間隔は一様
でなく、復水器毎に変わることから、投影されたスポッ
ト径も変化する。スポット径が心出しのために理想的な
径から外れたような場合、収束装置１７でスポット径を
変えて最適な径に調節することができ、直線基準として
安定させることが可能になる。

【００４２】（第７の実施の形態）さらに、本発明の異
なる実施の形態を説明する。図８において、位置計測装
置は外乱光を遮るシールド装置１９を備えている。この
シールド装置１９は管板Ｐｔと管板Ｐｔとの間にわたる
ように配置される内筒２０および外筒２１と、内筒２０
および外筒２１を管板Ｐｔに固定するためのマグネット
２２とから構成されている。

【００４３】本実施の形態は上記構成からなり、レーザ
光線が外部からの放射光で乱されるの防ぐことができ
る。作業中、たとえば照明装置等からの放射光が単色光
であるレーザ光に混入して乱され、測定のために妨げに
なる。このような条件のもとにあるとき、外部の放射光
を遮るシールド装置１９を管板Ｐｔと管板Ｐｔとの間に
装着する。これにより、外乱光を遮断することが可能に
なり、直線基準を安定に保持することができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、指向性に優れたレーザ
光線の直線基準を設定し、これに従って管板および支え
板の管孔位置を高精度を保って計測することができる。
また、作業性および操作性を向上することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による管孔位置計測装置の第１の実施の
形態を示す構成図。

【図２】本発明に係る標的板を示す図。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示す構成図。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示す構成図。

【図６】本発明の第５の実施の形態を示す構成図。

【図７】本発明の第６の実施の形態を示す構成図。

【図８】本発明の第７の実施の形態を示す構成図。

【符号の説明】

１レーザ発信器２、１１、１５レーザ受光装置５、９ホルダ６ピボット１７収束装置１９シールド装置Ｐｔ管板Ｐｂ支え板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対峙する管板間、または支え板間、もし
くは管板と支え板とにわたるレーザ光線を投光するレー
ザ発信器と、このレーザ発信器から一定の距離を置いた
位置で管板または支え板の管孔を通って入射するレーザ
光線を受光するレーザ受光装置とを備え、管板間、支え
板間、管板と支え板とにわたるレーザ光線の直線基準を
設定するように構成してなる位置計測装置。
【請求項２】前記レーザ発信器がレーザ光線の方向を
変化させる方向調整装置を備えることを特徴とする請求
項１記載の位置計測装置。
【請求項３】前記レーザ受光装置が該レーザ受光装置
を管孔中心に装着する心出し装置を備えることを特徴と
する請求項１記載の位置計測装置。
【請求項４】前記レーザ受光装置が、さらに光電検出
素子からなるディテクタと、このディテクタから与えら
れる光電流に基づいて該直線基準と管孔中心とのずれ量
を求め、かつ表示する処理・表示装置とを備えることを
特徴とする請求項１記載の位置計測装置。
【請求項５】前記レーザ受光装置が、さらに撮像素子
からなる撮像デバイスと、この撮像デバイスから与えら
れる画像情報に基づいて管孔中心を求め、該直線基準と
該管孔中心との差を算定し、かつ表示する処理・表示装
置とを備えることを特徴とする請求項１記載の位置計測
装置。
【請求項６】前記レーザ発信器がレーザ光線のスポッ
ト径を変える収束装置を備えることを特徴とする請求項
１記載の位置計測装置。
【請求項７】さらに、管板間、支え板間、管板と支え
板とにわたってレーザ光線に混入する外部からの放射光
を遮断するシールド装置を備えることを特徴とする請求
項１記載の位置計測装置。