JP2004223669A - 大型部品の研磨装置および研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非破壊検査の品質向上や研磨作業効率を図ることにある。
【解決手段】研磨材として弾性体を核とする研磨粒をおよそ分速１０００ｍ以上の速度で噴射し、該研磨粒を主として大型のタービン部品の被研磨面に衝突させて研磨する大型部品の研磨装置において、所定の個所にタービン部品が保持され、且つ支持部材に回転可能に支持されると共に駆動モータにより回転駆動される回転テーブル１８と、研磨材供給手段と、インペラー駆動モータ１１により高速回転駆動され、研磨材供給手段より供給される研磨粒に回転エネルギを与えるインペラー１２及びこのインペラーの接線方向から飛出す研磨粒を回転テーブルに保持された部品の被研磨面に向けて噴射する噴射ノズル１４を備えた研磨ヘッド６と、この研磨ヘッド６よりタービン部品の研磨に供された研磨粒を回収して前記研磨材供給手段に送り込む研磨材回収手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービン部品等の大型構造部品の表面に弾性体を核とした研磨粒を噴射、衝突させて研磨する大型部品の研磨装置および研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンにおいて、特に動翼、静翼、タービンロータ、蒸気通路部の部品（例えば弁、蒸気管、クロスオーバ管、タービン入口部、出口部、ノズルボックス内部）は、表面粗さがタービン性能に大きな影響を与えることから、蒸気通路部の表面粗さを可能な限り向上（なめらかにする）させる必要がある。
【０００３】
また、上記タービン部品は、多くの工程を経て製作されるが、特に静翼の製作工程においては、静翼切削工程から組立工程・溶接工程・熱処理工程、さらに研磨工程を経て仕上げ加工工程、そして最終仕上げ工程及び検査工程と多くの工程を経て完成するため、工程間のハンドリングや準備作業及び周囲環境などにより表面粗さの低下や傷等の発生を余儀なくされている。さらに、曲面を多用した形状のため、全表面を完全に研磨することも難しい。
【０００４】
ここで、一般的な蒸気タービンの概略構成について図１１乃至図１４により述べる。
【０００５】
図１１はタービンロータの全体を概略的に示す鳥瞰図である。図示するようにタービンロータ１０１は、軸方向に外径が異なる動翼１０２が数段から数十段植込まれ、さらに各段は、ロータ軸１０４の周方向に動翼１０２が数十枚から百枚前後植込まれ、両端の軸受部１０４ａでに支持される構成となっている。また、タービンロータ１０１はこれらの動翼と後述する静翼とにより蒸気通路部を生成するケーシング１０３により覆われている。
【０００６】
図１２は図１１の１段落部を断面図で示す詳細図であり、ケーシング１０３にノズルダイアフラム１１０が配設されてタービンロータ１０１に植設された動翼１０２との間に形成される蒸気通路部に蒸気流が図示矢印方向に流れるように構成されている。
【０００７】
図１３（ａ）はノズルダイアフラム１１０の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の周方向の断面を外周がわから見た図である。
【０００８】
上記静翼１０５は、図１３（ｂ）に示すように蒸気流の流入特性より決まる翼形状を形成する曲面部１０９を有する。また、静翼１０５はダイアフラム内輪１０６とダイアフラム外輪１０７とに挟持されており、溶接等により機械的に結合されている。なお、１０８はシールフィン取付溝であり、回転するタービンロータ１０１とダイアフラム内輪１０６との間から蒸気が漏洩するのを防止するためのシールフィン（図示せず）がケーシング１０３に設置する際に取付けられる。
【０００９】
曲面部１０９およびダイアフラム内輪およびダイアフラム外輪の静翼１０５側の表面粗さは特にタービン性能に影響する部位であることが実験や実機の運転試験から分かっている。
【００１０】
また、静翼１０５は図１３（ａ）から明らかなようにタービン出力特性（すなわち、蒸気流量）によりその枚数が決定され、ノズルダイアフラム外輪および内輪に各翼が一定の隙間を保って取付けられるため、極めて狭隘で、かつ複雑な形状になっている。
【００１１】
一方、動翼１０２は、その詳細な断面形状について図示しないが、静翼同様に捩れた３次元曲面形状を有しており、それぞれ段落毎に異なる翼形状であるため、ベーダマシンおよびサンドペーパ等を使用した電動あるいはエア工具により手磨き工程を経て磨かれたものを組立している。特に動翼については段落によっては１本が１ｍを超える長さを有するため、各工程間における主作業や段取り換え・ハンドリングおよび搬送などにおいて予期しない傷の発生や酸化スケール、その他が発生する。
【００１２】
そこで、蒸気タービンの性能を向上させるためには、研磨によりタービン部品の表面粗さが極力少なくなるようにする必要があるが、上述したようにタービン部品は大形形状であると同時に、蒸気流入の特性上、その形状が極めて複雑で、狭隘な部分を研磨しなければならないため、自動化や機械化が困難であり、通常は圧縮空気や電動による回転工具を用い、多くの手間と時間を費やしてタービン部品の表面状態の改善を図るようにしていた。
【００１３】
また、タービン部品の性能を向上させる最終的な表面粗さ確保のためには、ノズルダイアフラムとして大形形状での仕上げ作業が必要となり、そのためには極めて重労働で、また悪環境、長時間作業による研磨作業が必要となる。
【００１４】
一方、手作業研磨工具では、特に狭隘部を研磨する際に微細傷を発生させてしまうことがあるほか、均一な研磨面が得られなかったり、蒸気流入方向と直交する方向の面と両立させて研磨できないため、偏った研磨面になる欠点があった。
【００１５】
また、エアを使用したブラストやホーニング装置においては、表面状態が粗くなりすぎて、前述したタービン性能を確保するための表面粗さを達成することが困難であり、最終仕上げツールとしては適していない。
【００１６】
さらに、現地点検補修等における既設の蒸気タービンにおいては、正確に非破壊検査からの情報を得るために、セラミックス系の投射材を用いたエアーブラストにより表面洗浄、酸化皮膜除去を行っているが、表面粗さの向上という観点からは、さらに改善の余地が必要とされていた。
【００１７】
ところで、最近では被研磨部材の表面を研磨する装置として、羽根車を回転させて砥粒に遠心力を与えることにより、羽根車周面接線方向に砥粒を被研磨部材に吹付けて表面を研磨又は研削するようにしたものがある。（例えば特許文献１）
【００１８】
【特許文献１】
特開平１１−３４７９４５号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この研磨装置は、歯科補綴物のような小型の部材の研磨には適しているが、タービン部品のように大形であると同時に、蒸気流入の特性上、その形状が極めて複雑で、狭隘な部分の表面を研磨するものとしてはそのまま適用することはできない。
【００２０】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、研磨の難しい狭隘部、嵌合部を含めた表面の均一な研磨を可能にし、長時間、悪環境下の研磨労働作業を機械化すると共に、表面粗さを低下させることなく表面の酸化皮膜を除去することにより、非破壊検査の品質向上や研磨作業効率を図ることができる大型部品の研磨装置および研磨方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により大型部品の研磨装置を構成する。
【００２２】
本発明は、研磨材として弾性体を核とする研磨粒を予め決められた速度で噴射し、該研磨粒を大型部品の被研磨面に衝突させて研磨する大型部品の研磨装置において、所定の個所に大型部品が保持され且つ回転可能に軸支されると共に駆動モータにより回転駆動される回転テーブルと、前記研磨粒を所定の個所に供給する研磨材供給手段と、少なくともインペラー駆動モータにより回転駆動され前記研磨材供給手段より供給される研磨粒に回転エネルギを与えるインペラーと、このインペラーの接線方向から前記研磨粒を前記回転テーブルに保持された大型部品の被研磨面に向けて噴射する噴射ノズルを備えた研磨装置本体と、この研磨装置本体より前記大型部品の研磨に噴射された研磨粒を回収して前記研磨材供給手段に再び送り込む研磨材回収手段とを備えた構成とする。
【００２３】
また、本発明は上記目的を達成するため、次のような工程による大型部品の研摩方法である。すなわち、研磨材として弾性体を核とする研磨粒を予め決められた速度で噴射し、該研磨粒を大型部品の被研磨面に衝突させて研磨する大型部品の研磨方法において、被研磨材である大型部品を予め決められた位置に載置する工程と、この載置された大型部品を回転させる工程と、前記研磨粒を一時的に貯留する研磨粒貯留工程と、前記研磨粒貯留工程から供給される研磨粒を離れた位置から前記大型部品に衝突させるために前記研磨粒に機械的なエネルギを与える工程と、前記エネルギを与えられた研磨粒を線状に途切れなく飛ばす工程と、前記飛ばされた研磨粒が前記大型部品の目的とする位置に当たるようにその飛行方向を制御する工程と、前記載置する工程から落下する研磨が終了した後の研磨粒を再度収集する研磨材回収工程と、前記研磨材回収工程で回収された研磨粒を再度前記研磨粒貯留工程に送る研磨粒搬送工程と、からなることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明による大型部品の研磨装置の第１の実施形態を示す正面図、図２は同実施形態の平面図である。
【００２６】
図１及び図２において、１はレール２に沿ってＺ軸方向（紙面垂直方向）に移動可能な移動台車で、この移動台車１上にはスタンド３が垂直に取付けられている。このスタンド３にマニプレータ支持部４がＹ軸方向（紙面上下方向）に移動可能に取付けられ、このマニプレータ支持部４にはマニプレータ５がＸ軸方向（紙面左右方向）に移動可能に支持されている。上記移動台車１、マニプレータ支持部４及びマニプレータ５は図示しない駆動源により各々の方向に駆動されるようになっている。
【００２７】
また、６はマニプレータ５の先端部にブラケット７を介して取付けられた研磨ヘッドで、この研磨ヘッド６は図３（ａ），（ｂ）に示すようにブラケット７に取付けられた水平旋回駆動モータ８により水平旋回（Ｙ軸回りの回転）可能に支持されると共に、附仰駆動モータ９により首振り可能に支持され、これらは研磨装置本体を構成している。
【００２８】
この研磨ヘッド６は、ケース１０、このケース１０内の上面に支持部材を介して支持されたインペラ駆動モータ１１、このインペラ駆動モータ１１により高速旋回駆動されるインペラ１２、このインペラ１２の近傍に設置された回収ホッパ１３及びケース１０の底部より下方に向けて支持された樋状の噴射ノズル１４を備えている。
【００２９】
一方、１５は研磨ヘッド６による作業範囲に対応する基面上に複数本の脚部１６に取付けられた支持板に水平を維持した状態で回転自在に載置され、かつ駆動モータ１７により回転駆動される回転テーブルで、この回転テーブル１５の上面に回収タンク付テーブル１８が搭載されている。
【００３０】
この回収タンク付テーブル１８は、ホッパ１９の上面開口部に大型部品が載置可能で、研磨粒をホッパ１９側へ通過可能なスノコ状の部品取付板２０が設けられ、またホッパ１９の底部には研磨粒を流出させる出口部２１が設けられた構成となっている。
【００３１】
また、２２は回転テーブル１５の下部に存する空間部に配設された水平ダクト部２２ａ、この水平ダクト部２２ａから所定の高さまで予定角度で立上げた傾斜ダクト部２２ｂからなるダクトで、このダクト２２は傾斜ダクト部２２ｂの複数箇所が支持アーム２３ａを介して支持部材２３により支持されている。
【００３２】
上記ダクト２２内には、水平ダクト部２２ａ側に設けられたガイド輪２４と傾斜ダクト部２２ｂ側の上部に設けられた駆動輪２５との間を複数個のガイドローラ２６を介して循環移動する無端コンベア２７が配設されている。この無端ベルト２７の表面には、ホッパ１９の出口部２１を通して落下する研磨粒を受けかつ傾斜ダクト部２２ｂ内の上昇移動時に研磨粒の滑落を防止する弾性部材からなる複数の受棚２７ａが適宜の間隔を存してそれぞれ取付けられている。
【００３３】
さらに、２８は傾斜ダクト部２２ｂの上部に存する水平部下面に設けられた口出部２９に一端部が接続され、他端部が研磨ヘッド６の回収ホッパ１３に対応するケース１０の上部に接続されたフレキシブルチューブで、このフレキシブルチューブ２８は無端コンベア２７より傾斜ダクト部２２ｂの上部に存する口出部２９を通して落下する研磨粒を研磨ヘッド６の回収ホッパ１３に送込むもので、マニプレータ５のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動、研磨ヘッド６の水平旋回及び首振り旋回に追従して伸縮や曲げ変形が可能になっている。
【００３４】
他方、３０は回収タンク付テーブル１８のホッパ１９に吸引パイプ３１を介して接続された集塵回収器で、この集塵回収器３０はタービン部品の研磨時に混入する塵や埃などを取除くためのものである。
【００３５】
また、３２は回収タンク付テーブル１８及びその上方の研磨ヘッド６の移動空間部を囲むように設けられた帆布製またはビニールシート等で構成された防塵カバーである。
【００３６】
このように構成された大型部品の研磨装置において、いま回収タンク付テーブル１８のスノコ状の部品取付板２０上に大型部品としてタービン部品の１つであるノズルダイアフラム１１０が固定金具３３により水平に維持した状態で固定される。
【００３７】
ここで、研磨ヘッド６の回収ホッパ１３内には予め研磨材として弾性体を核とする研磨粒が収容されているものとする。
【００３８】
このような状態で静翼１０５を研磨するには、まず移動台車１を図２に示す二点鎖線に示す位置（退避位置）からレール２に沿って回収タンク付テーブル１８の真横に位置するようにＺ軸方向に移動させる。続いてマニプレータ５をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させて研磨ヘッド６がノズルダイアフラム１１０の上に位置するように移動させる。
【００３９】
次いでインペラ駆動モータ１１によりインペラ１２を高速回転させる。
【００４０】
すると、研磨ヘッド６の回収ホッパ１３内の研磨粒は、インペラ１２の高速回転により噴射ノズル１４を通しておよそ分速１０００ｍ以上の高速で多数噴射する。水平旋回駆動モータ８により研磨ヘッド６全体を旋回させると共に、附仰駆動モータ９により首振り旋回させながら噴射ノズル１４をノズルダイアフラム１１０の静翼１０５の研摩したい表面に向けることにより、静翼１０５の表面に研摩粒が衝突し、静翼１０５の表面が研磨される。
【００４１】
このとき、回転テーブル１５を駆動モータ１７により旋回させることで、回収タンク付テーブル１８は水平を維持した状態で旋回する。
【００４２】
一方、静翼１０５の表面の研磨を終えた研磨粒は、回収タンク付テーブル１８のスノコ状の部品取付板２０を通過してホッパ１９内に落下し、さらにこのホッパ１９の出口部２１を通じて無端コンベア２７上に回収される。この場合、ホッパ１９内にタービン部品の研磨時に生じる金属粉などの研磨粒以外の異物が混入しても、これらは集塵回収器３０により吸引される。
【００４３】
一方、無端コンベア２７は、駆動モータにより回転する駆動輪２５によりガイド輪２４との間を循環移動している。従って、無端コンベア２７上に回収された研磨粒はダクト２２の水平ダクト部２２ａ及び傾斜ダクト部２２ｂ内を通って搬送され、傾斜ダクト部２２ｂの上部に存する口出部２９よりフレキシブルチューブ２８内に落下する。
【００４４】
この場合、無端コンベア２７上に回収された研磨粒は、傾斜ダクト部２２ｂ内を上昇しても受棚２７ａにより滑落することなく、傾斜ダクト部２２ｂの上部へ搬送することができる。
【００４５】
フレキシブルチューブ２８内に落下した研磨粒は、上流側から下流側に滑落し、研磨ヘッド６の回収ホッパ１０に回収され、以下前述同様の作用がサイクリックに行われる。
【００４６】
このように本実施形態では、マニプレータ５をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させて研磨ヘッド６をノズルダイアフラム１１０上に位置するように移動させ、かつこの研磨ヘッド６全体の旋回と首振りの２軸動作により噴射ノズル１４の噴射口をノズルダイアフラム１１０のようなタービン部品の表面に向けて噴射可能にしたので、研磨の難しい狭隘部や、嵌合部を含めた表面研磨を効率よく、しかも確実に行うことができる。
【００４７】
また、水平を維持した状態で回転する回転テーブル１５上に回収タンク付テーブル１８を配設し、その上面にタービン部品を搭載するようにしたので、回転テーブル１５が回転することにより、研摩ヘッド６（すなわちノズル１４）の位置を変えることなくノズルダイアフラム１１０の全周上の同一位置が順次研摩粒の噴射位置になる。よって、ノズルダイアフラム１１０の全周に亘り均一な研摩が可能となる。さらに、テーブル１５の回転量を正確に制御することにより、例えば静翼１０５のように均等間隔で複数個ノズルダイアフラム１１０に設置されているようなものでは、自動的に各静翼１０５の全く同じ位置の研摩を略均一に行なうことも可能になる。このように特に３次元形状を有する大形重量物の研磨を機械化することができる。
【００４８】
さらに、部品の研磨後の研磨粒は、回収タンク付テーブル１８のホッパ１９に収集された後、無端コンベア２７により所定の高さ位置まで搬送し、この位置からフレキシブルチューブ２８を通して研磨ヘッド６へ回収するようにしているので、研磨粒の有効利用を図ることができ、経済的に有利になるばかりでなく、研磨粒の回収と再投入時間を省略することができる。また、新しい研摩粒も、回転テーブル１５上の部品取付板２０はスノコ状になっているため、作業中でも適宜投入可能である。
【００４９】
防塵カバー３２は、研摩の際に生じる細かい金属紛や研摩粒に塗布されている研磨材が周囲に飛び散るのを防止するためのものであり、本実施形態における研摩作業には必ずしも必要ではない。また設ける場合にも、材質は帆布製に限らずビニールシートや金属や樹脂製の衝立状のものでも良い。
【００５０】
上記第１の実施形態では、１台のマニプレータ５の先端に研磨ヘッド６を全体の旋回と首振り旋回の２軸動作が可能に取付けて回収タンク付テーブル１８上のタービン部品を研磨する場合について述べたが、図２に示すように上記と同様の構成のマニプレータ５ａ及び研磨ヘッド６ａを回収タンク付テーブル１８に対して９０度異なる位置に配設し、２台のマニプレータ５，５ａ及び研磨ヘッド６，６ａにより部品の研磨を同時に行うようにしても良い。このようにすれば、２箇所で同時に同じ位置の研摩を行なうことも、別々の位置の研摩を行なうことも可能となるが、何れにしても作業時間が減少し、大形のタービン部品をさらに効率良く研磨することができる。
【００５１】
また、上記実施形態ではマニプレータ５の先端に研磨ヘッド６を設ける構成としたが、このマニプレータに代えて各種市販のロボットのハンド先端に研磨ヘッド６を設ける構成としても前述同様の研磨を実現することが可能である。
【００５２】
さらに、上記実施形態では水平を維持した状態で回転する回転テーブル１５の上に回収タンク付テーブル１８を配設する場合について述べたが、回転テーブル１５としては水平型ではなく、少し傾斜角度を持たせた回転テーブルとして、その上に配設される回収タンク付テーブルを研磨ヘッドから噴射される研磨粒が回収可能な構成にしてもよい。
【００５３】
なお、上記大型部品の研磨装置においてＮＣプログラム制御やコンピュータを用いた遠隔制御などによる自動制御が行なえるように、研摩ヘッド６の各モータや回転テーブル５の駆動モータなどを予めパルスモータ等の精密な回転位置制御の可能なモータとすることも可能である。
【００５４】
図４は本発明による大型部品の研磨装置の第２の実施形態を示す側面図、図５は同装置の正面図である。
【００５５】
図４及び図５において、４１は下部にキャスターを設けたリフター付台車で、このリフター付台車４１上に研磨装置本体４２が搭載されている。
【００５６】
この研磨装置本体４２は、ケース４３内に研磨材として弾性体を核とする研磨粒４４を回収する回収タンク４５、この回収タンク４５内の研磨粒４４をその上方の適宜高さ位置へ搬送する垂直搬送ベルト機構４６、この垂直搬送ベルト機構４６により回収タンク４５から上部へ搬送されてきた研磨粒４４がガイドベルト機構４７を介して供給され、研磨粒４４に対して回転エネルギを与えるインペラー４８及びこのインペラー４８の接線方向から被研磨材の研磨方向を決定して研磨粒４４を高速で噴射させる樋状の噴射ノズル４９を備えた構成となっている。
【００５７】
この場合、ケース４３の噴射ノズル４９側に対応する板面に開口部を有し、この開口部の上下端に外方に伸びるガイド５０が取付けられ、このガイド５０の先端には図示しないナイロンブラシが取付けられている。また、ケース４３の開口部の下端に取付けられたガイド５０に連接しかつ回収タンク４５内に向けて傾斜板５１が設けられている。
【００５８】
なお、垂直搬送ベルト機構４６及びガイドベルト機構４７は図示しない駆動モータにより駆動され、またインペラー４８は図示しない駆動モータにより高速回転駆動される。
【００５９】
一方、回転テーブル５３は支持部材を介して垂直方向に旋回可能に支持され、回転テーブル駆動機構部５２により固定台５４上に載置された駆動モータ５５の回転を回転テーブル５３に伝達機構を介して伝達可能になっている。
【００６０】
上記回転テーブル５３の板面には、大型部品の１つとしてタービン部品であるノズルダイアフラム１１０が固定金具５６により垂直に把持される。
【００６１】
また、５７はキャスター付フレームで、このキャスター付フレーム５７にはファスナを備えた防塵カバー５８が取付けられ、回転テーブル５３及びこれに固定されたノズルダイアフラム１１０を覆うとともに、その出し入れが可能な構成となっている。
【００６２】
このような構成の大型部品の研磨装置において、まず回転テーブル５３の所定の位置に静翼１０５が設置されたノズルダイアフラム１１０を固定金具５６により固定する。
【００６３】
次に、キャスター付フレーム５７を移動させて防塵カバー５８により回転テーブル５３全体を覆う。
【００６４】
さらに、リフター付台車４１を移動して研磨装置本体４２の噴射ノズル４９側の開口部を回転テーブル５３側に接近させ、例えば静翼１０５の下半部側を研磨可能な位置の回転テーブル５３の板面に接触させる。もし、ノズルダイアフラム１１０の外周側を研磨する場合には、図６（ａ）に示すようにリフターにより研磨装置本体４２をノズルダイアフラム１１０の下部位置にまで下降させ、またノズルダイアフラム１１０の内周側を研磨する場合には、図７（ａ）に示すようにノズルダイアフラム１１０の上部位置に上昇させる。
【００６５】
次に垂直搬送ベルト機構４６、ガイドベルト機構４７及びインペラー４８をそれぞれ駆動すると、回収タンク４５内の研磨粒４４が垂直搬送ベルト機構４６により上方へ搬送され、さらに最上部からガイドベルト機構４７によりインペラー４８に送り込まれる。
【００６６】
すると、このインペラー４８の回転エネルギにより、研磨粒４４がインペラー４８の接線方向に強力に噴射し、噴射ノズル４９を通してノズルダイアフラム１１０の表面におよそ分速１０００ｍ以上の速度で衝突する。
【００６７】
従って、研磨装置本体４２が図６（ａ）に示すように回転テーブル５３に固定されたノズルダイアフラム１１０の下部位置にあるときは、図６（ｂ）に示すようにノズルダイアフラム１１０のダイアフラム外輪１０７の内周面及び静翼板の下半分を研磨でき、また研磨装置本体４２が図７（ａ）に示すようにダイアフラム内輪１０６の内周面及び静翼板の上半分を研磨できる。
【００６８】
そして、ノズルダイアフラム１１０の表面に衝突して研磨を終えた研磨粒４４は、下部ガイド５０より傾斜板５１を滑落して回収タンク４５内に回収される。
【００６９】
この場合、ガイド５０の先端部に設けられたナイロンブラシにより回転テーブル５３との間に隙間がないので、研磨粒４４の跳ね返りや飛散を防止できる。
【００７０】
このように第２の実施形態では、回転テーブル駆動機構部５２に支持部材を介して垂直方向に旋回可能に支持された回転テーブル５３にノズルダイアフラム１１０を固定金具５６により垂直に把持し、この回転テーブル５３を適宜旋回させながらリフター付台車４１に搭載された研磨装置本体４２の回収タンク４５から垂直搬送ベルト機構４６により上方へ搬送される研磨粒４４を高速回転するインペラー４７に供給して噴射ノズル４９よりその表面に衝突させるようにしたので、噴射エネルギに大きく影響する噴射ノズル４９の形状を大幅に変更することなく大型部品の１つであるノズルダイアフラム１１０を効率よく研磨することができる。
【００７１】
また、研磨装置本体４２はリフター付台車４１により上昇又は下降させ、噴射ノズル４９の噴射口位置及び噴射角度をノズルダイアフラム１１０の研磨位置に調整可能な構成としたので、研磨の難しい狭隘部や、嵌合部を含めた表面研磨を効率よく、しかも確実に行うことができる。
【００７２】
さらに、部品の研磨後の研磨粒は、傾斜板５１を滑落させて回収タンク４５内に回収するようにしたので、研磨粒の有効利用を図ることができ、経済的に有利になるばかりでなく、研磨材の回収及び再投入時間を省略することができる。
【００７３】
図８は本発明による大型部品の研磨装置の第３の実施形態を示す側面図である。
【００７４】
図８において、６１は下部にキャスターを設けたリフター付台車で、このリフター付台車６１上に研磨装置本体６２が搭載されている。
【００７５】
この研磨装置本体６２は、上部に水平方向に伸びる噴射機構収納部６３ａを有するケース６３内に研磨材として弾性体を核とする研磨粒６４を収容する内部タンク６５、この内部タンク６５内の研磨粒６４をその上方の適宜高さ位置へ搬送する垂直搬送ベルト機構６６、この垂直搬送ベルト機構６６により内部タンク６５から上部へ搬送されてきた研磨粒６４を噴射機構収納部６３ａ側へ搬送する水平搬送ベルト機構６７、この水平搬送ベルト機構６７に沿ってそれぞれ並列に設けられ、水平方向から供給される研磨粒６４に対して回転エネルギを与える２台のインペラー６８及びこれら各インペラー６８の接線方向から研磨粒６４を高速で噴射させる樋状の噴射ノズル６９を備えた構成となっている。
【００７６】
なお、垂直搬送ベルト機構６６及び水平搬送ベルト機構６７は図示しない駆動モータにより駆動され、また２台のインペラー６８は図示しない駆動モータによりそれぞれ高速回転駆動される。ここで、インペラー６８、図示しないインペラ駆動モータ及び噴射ノズル６９から構成される部分を噴射機構６９ａと呼ぶ。
【００７７】
一方、７０は支持架台で、この支持架台７０上に回転テーブル７１が水平に軸支され、図示しない駆動モータにより回転駆動されるものである。この回転テーブル７１は、中心部より外側の円周方向に複数個の貫通穴７２が設けられ、これらの貫通穴７２位置近傍に沿ってタービン部品であるノズルダイアフラム１１０が固定金具７３により固定されるようになっている。
【００７８】
また、７４はキャスター付フレームで、このキャスター付フレーム７４には回転テーブル７１の下方を覆う研磨粒受部７５ａを有する回収ホッパ７５が取付けられると共に、この回収ホッパ７５の出口部に回収タンク７６が取付けられている。
【００７９】
キャスター付フレーム７４には、開口部としてのファスナを備えた防塵カバー７７が取付けられ、回転テーブル７１及び被加工物であるノズルダイアフラム１１０全体を覆うとともに、この被加工物の出し入れが可能な構成となっている。
【００８０】
さらに、７８は研磨装置本体６２の近傍に設置される研磨材供給・回収ユニットで、この研磨材供給・回収ユニット７８は、供給用ホース７９ａを研磨装置本体６２の内部タンク６５に接続して研磨粒６４を内部タンク６５に供給し、また回収ホース７９ｂをキャスター付フレーム７４内に設けられた回収タンク７６に接続して回収タンク７６から研磨粒６４を回収するものである。
【００８１】
このような構成の大型部品の研磨装置において、いま回転テーブル７１の貫通穴７２位置にほぼ沿って大型部品であるノズルダイアフラム１１０の静翼１０５が固定金具７３により固定される。
【００８２】
このような状態でリフター付台車６１を移動して研磨装置本体６２のケース６３に有する噴射機構収納部６３ａを防塵カバー７７で覆われたキャスター付フレーム７４内に挿入し、２台のインペラー６８及び噴射ノズル６９を回転テーブル７１側に接近させる。そして、水平搬送ベルト機構６７における先端部側の噴射ノズル６９の開口部を静翼１０５の外側（ノズルダイアフラム外輪１０７の内周側）、その手前の噴射ノズル６９の開口部を静翼１０５の内側（ノズルダイアフラム内輪１０６の外周側）に向けた状態に調整する。
【００８３】
次いで、ノズルダイアフラム外輪１０７、ノズルダイアフラム内輪１０６及び静翼１０５を研磨するため、垂直搬送ベルト機構６６、水平搬送ベルト機構６７及び２台のインペラー６８をそれぞれ駆動すると、内部タンク６５内の研磨粒６４が垂直搬送ベルト機構６６により上方へ搬送され、さらに最上部から水平搬送ベルト機構６７に方向転換されて２台のインペラー６８にそれぞれ送り込まれる。
【００８４】
すると、これら各インペラー６８の回転エネルギにより、研磨粒６４がインペラー６８の接線方向に強力に噴出し、噴射ノズル６９を通してノズルダイアフラム外輪１０７の内周側、ノズルダイアフラム内輪１０６の外周側及び静翼１０５の表面におよそ分速１０００ｍ以上の速度で衝突する。
【００８５】
従って、水平に固定されたノズルダイヤラム１１０に対して、２台のインペラー６８及び噴射ノズル６９により、ノズルダイアフラム内輪の外周側及びノズルダイアフラム外輪の内周側サイドウオール及び静翼を同時に研磨することが可能となる。
【００８６】
そして、ノズルダイアフラム１１０の表面に衝突して研磨を終えた研磨粒６４は、回転テーブル７１に設けられた貫通穴７２を通して回収ホッパ７５内に落下し、その出口部より回収タンク７６内に回収される。
【００８７】
この回収タンク７６内に回収された研磨粒６４は、研磨材供給・回収ユニット７８に回収ホース７９ｂを通して回収された後、供給ホース７９ａを通して研磨装置本体６２の内部タンク６５内に供給され、前述同様の研磨作業がサイクリック行われる。また、回転テーブル７１は被研磨材の研摩状況に応じて順次回転する。すなわち、ノズルダイアフラム１１０の１枚の静翼１０５もしくはこの静翼近傍のノズルダイアフラム内輪１０６外周及びノズルダイアフラム外輪１０７内周の研摩が終了したならば、ノズルダイアフラム１１０における静翼１０５の取付けピッチと同じ角度だけ回転され、次の静翼１０５が噴射ノズル６９の研摩位置にくるように回転される。
【００８８】
このように第３の実施形態では、水平を維持する回転テーブル７１上に固定されたノズルダイヤラム１１０に対して、２台のインペラー６８及び噴射ノズル６９により、ノズルダイアフラム内輪１０６の外周側及びノズルダイアフラム外輪１０７の内周側及び静翼１０５を同時に研磨するようにしたので、噴射ノズル６９をインペラー６８の接線方向に固定しても大形形状のタービン部品であるノズルダイアフラムを効率よく研磨することができる。
【００８９】
また、研磨後の研磨粒は回転テーブル７１に設けられた貫通穴７２を通して回収ホッパ７５に収集され、回収タンク７６に回収された後、研磨材供給・回収ユニット７８に回収されて再び研磨装置本体６２の内部タンク６５に供給されるので、研磨粒の有効利用を図ることができ、経済的に有利になるばかりでなく、研磨材の回収及び再投入時間を省略できる。
【００９０】
また、被研磨材を載置するテーブルを回転テーブル７１としたことにより、噴射ノズル６９をノズルダイアフラム１１０の角度方向に移動することなく全ての静翼１０５の研摩が可能となる。そのため、研摩粒６４の搬送構造など構造が複雑になるインペラ６８を周方向に可動構造とする必要がなく、比較的簡単な構造で構成できる。但し、噴射ノズル６９は、異なる形状のノズルダイアフラム１１０が回転テーブル７１に載置されることを考慮し、径方向（図８紙面左右方向）には移動できるようになっている。
【００９１】
一方、図示しない制御装置に予め１箇所の研摩完了時間と静翼の取付けピッチを入力しておくことにより、回転テーブル７１を自動的に一定時間経過後に一定角度回転するような制御を行うことにより１台のノズルダイアフラム１１０の研摩を全自動で研摩することも可能となる。
【００９２】
なお、防塵カバー７７は研摩作業中に研摩粒６４自体やこの研摩粒６４に被着している研磨材及び被研磨材から研摩された金属紛などが周囲に飛散するのを防止するために設けるもので、ビニールシート、帆布製のものや衝立状の板材等、噴射機構収納部６３ａがこのカバー内部に搬入可能な開口部を設けることができる構造を構成できれば特に限定されない。
【００９３】
図９は本発明による大型部品の研磨装置の第４の実施形態を示す鳥瞰図である。
【００９４】
図９において、８０は回収ホッパを兼ねたベース８１上に適宜の距離を存して設置された架台で、これらの架台８０上にそれぞれ設けられたローラ支持回転機構８２により大型の回転部品であるタービンロータ１０１が回転可能に支持されている。
【００９５】
また、８３はタービンロータ１０１の一側方のベース８１上に敷設されたレール８４に沿って軸方向に移動可能な車輪付リフター機構で、この車輪付リフター機構８３に研磨装置本体８５が搭載されている。
【００９６】
この研磨装置本体８５は、研磨粒に回転エネルギを与える図示しないインペラー及びこのインペラーの接線方向から噴出する研磨粒を図示しない噴射ノズルスライド機構によりタービンロータの半径方向に移動しながら研磨部位であるタービンロータ１０１の動翼１０２に向けて噴射する樋状の噴射ノズルを備えている。
【００９７】
さらに、８６は回収ホッパを兼ねたベース８１に回収用チューブ８７を介して接続され、動翼１０２の研磨後に回収ホッパに落下する研磨粒を回収する研磨粒供給・回収ユニットで、この研磨粒供給・回収ユニット８６は回収された研磨粒から異物を除去した後、集塵回収器８８を経て接続されたフレキシブルチューブ８９を通して研磨装置本体８５に供給するものである。
【００９８】
上記集塵回収器８８には、研磨粒供給・回収ユニット８６で研摩粒と一緒に回収された異物が分別されて回収されるようになっている。
【００９９】
また、９０はエアコンプレッサで、このエアコンプレッサ９０にはエアレシーバタンク９１が接続され、集塵回収器８８や研摩粒供給・回収ユニット８６へ駆動力の供給を行なうとともに、動翼の研摩終了後には圧縮空気をタービンロータ１０１や動翼１０２に吹付けて、これらに付着している研摩粒や研摩粒に付着している研摩材及び研摩による金属紛などを飛散させるようにしている。
【０１００】
また、９２はタービンロータ１０１及び研磨装置本体８５全体の外周囲部を覆う防塵カバーである。
【０１０１】
このような構成の大型部品の研磨装置において、動翼を研磨するにはローラ支持回転機構８２に水平に載せられた大型の回転部品の１つであるタービンロータ１０１の研磨部位である動翼１０２に対して、研磨装置本体８５の図示しない噴射ノズルを車輪付リフター機構８３及び図示しない噴射ノズルスライド機構により位置決めした後、研磨装置本体８５の噴射ノズルより研磨粒をおよそ分速１０００ｍ以上の速度で動翼１０２の研磨面に噴射して衝突させることで研磨する。
【０１０２】
なお、研磨中にタービンロータ１０１をゆっくりと回転させることにより、１段落全体（全周）が均一に研摩される。
【０１０３】
１段落の動翼１０２の研磨が終わると、車輪付リフター機構８３によりレール８４上を移動させて研磨装置本体８５の噴射ノズルを次段落の動翼１０２の研磨部位に位置決めした後、前述同様に動翼１０２の研磨面を研磨する。
【０１０４】
このように第４の実施形態では、タービンロータ１０１から１本毎に動翼１０２を抜き取ることなく、タービンロータ１０１に植込んだ状態でロータを順次回転させ、且つ研磨装置本体８５の噴射ノズル位置をタービンロータの半径方向に移動すると共に、タービン軸方向にも移動させながら研磨するようにしたものである。従って、既設のタービンロータから動翼を抜き取ることなく、研磨することが可能となるため、保守点検時における工事期間を短縮することができる。
【０１０５】
また、研磨後の研磨粒はホッパに回収され、研磨粒供給・回収ユニット８６に回収された後、再び研磨装置本体８５に供給されるので、研磨粒の有効利用を図ることができ、経済的に有利なばかりでなく、研磨粒の回収と再投入時間を省略することができる。
【０１０６】
さらに、噴射ノズルの位置を自由に変えられる構造とすることで、既設タービンロータを研磨する際に任意の位置に容易にアクセスすることが可能となるため、さらに効率よく研磨作業の段取りが可能となる。
【０１０７】
上記実施形態では、大型の回転部品であるタービンロータ１０１の一側方に研磨装置本体８５を設ける場合について述べたが、タービンロータ１０１を挟んでその両側にキャスター構造の移動台車に搭載された研磨装置本体８５を配置し、噴射ノズルの位置をトラバースすることなく、研磨装置本体８４を台車上にて所定の動翼位置に位置決めしてそれぞれ噴射担当エリアを同時に研磨するようにしてもよい。
【０１０８】
このような構成とすれば、上記の効果に加えてシンプルな構成と段取りで効率よく研磨することが可能となる。
【０１０９】
また、上記実施形態では、大型部品の研磨装置全体を工場などに設置する場合であるが、前述した研磨装置及びその周辺設備機器を図１０に示すようにトレーラ９３に常備することにより、現地でのタービンロータ１０１の研摩作業が行えるようにしてもよい。
【０１１０】
このような構成とすれば、段取り時間を最小限にできると共に、現地における補修エリアのスペースを最小限にでき、さらに効率よく研磨作業が可能となるため、既設タービンロータの補修点検工期を短縮することができる。特に中・小型のタービンロータに対しては有効である。
【０１１１】
なお、上述した各実施形態では、１種類の研磨粒を用いたが、２種類以上の研磨粒を備え、これらの研磨粒を被研磨部品に応じて切替えて噴射可能な構成とすることにより、表面状態の傷の大小や劣化度合あるいは酸化スケールの有無等に応じて研磨粒の大きさや材質を変更するようにしてもよい。
【０１１２】
このようにすれば、表面状態に応じた研磨粒を短時間に切替えることが可能となるため、極めて効率のよい研磨作業を行うことができる。さらに、第１の実施形態から第４の実施形態の各実施形態においては、ノズルダイアフラムやタービンロータを被研磨材として説明しているが、本研摩装置においてはこれらのタービン部品に限らず、各実施形態で説明した回転テーブルや回転機構に載置できる形状の部品であれば何でも良く、特に限定されるものではない。
【０１１３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、大型の部品であるタービンノズルや動翼及び大型の回転部品であるタービンロータなどの研磨の難しい狭隘部、嵌合部を含めた表面研磨が可能になり、長時間、悪環境下の研磨作業を機械化すると共に、表面粗さを低下させることなく酸化皮膜を除去できるので、非破壊検査の品質向上や研磨作業効率を図ることができる大型部品の研磨装置及び研摩方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による大型部品の研磨装置の第１の実施形態を示す正面図。
【図２】同実施形態の平面図。
【図３】（ａ）は同実施形態における噴射ヘッド部分を示す図１のＡ−Ａから見た側面図、（ｂ）は同じく噴射ヘッド部分を９０度回転させた状態を示す図。
【図４】本発明による大型部品の研磨装置の第２の実施形態を示す側面図。
【図５】同実施形態の正面図。
【図６】（ａ）は同実施形態における研磨装置本体を静翼の下部位置にまで下降させ、ノズルダイアフラム外輪内周部及び静翼板の下半分を研磨する状態を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す図。
【図７】（ａ）は同じく研磨装置本体を静翼の上部位置にまで上昇させ、ノズルダイアフラム内輪外周部及び静翼の上半分を研磨する状態を示す図、（ｂ）は（ａ）のＢ部を拡大して示す図。
【図８】本発明による大型部品の研磨装置の第３の実施形態を示す側面図。
【図９】本発明による大型部品の研磨装置の第４の実施形態を示す鳥瞰図。
【図１０】同実施形態の変形例を示す鳥瞰図。
【図１１】タービンロータの全体を概略的に示す鳥瞰図。
【図１２】図１１の１段落部を断面して示す詳細図。
【図１３】（ａ）は静翼を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の静翼周方向断面から見た図。
【符号の説明】
１…移動台車、２…レール、３…スタンド、４…マニプレータ支持部、５…マニプレータ、６…研磨ヘッド、７…ブラケット、８…水平旋回駆動モータ、９…附仰駆動モータ、１０…ケース、１１…インペラー駆動モータ、１２…インペラー、１３…回収ヘッド、１４…噴射ノズル、１５…回転テーブル、１６…脚部、１７…駆動モータ、１８…回収タンク付テーブル、１９…ホッパ、２０…部品取付板、２１…出口部、２２…ダクト、２３…支持部材、２４…ガイド輪、２５…駆動輪、２６…ガイドローラ、２７…無端コンベア、２８…フレキシブルチューブ、２９…出口部、３０…集塵回収器、３１…吸引パイプ、３２…防塵カバー、４１…リフター付台車、４２…研磨装置本体、４３…ケース、４４…研磨粒、４５…回収タンク、４６…垂直搬送ベルト機構、４７…ガイドベルト機構、４８…インペラー、４９…噴射ノズル、５０…ガイド、５１…傾斜板、５２…回転テーブル駆動機構部、５３…回転テーブル、５４…固定台、５５…駆動モータ、５６…固定金具、５７…キャスター付フレーム、５８…防塵カバー、６１…リフター付台車、６２…研磨装置本体、６３…ケース、６４…研磨粒、６５…内部タンク、６６…垂直搬送ベルト機構、６７…水平搬送ベルト機構、６８…インペラー、６９…噴射ノズル、６９ａ…噴射機構、７０…支持架台、７１…回転テーブル、７２…貫通穴、７３…固定金具、７４…キャスター付フレーム、７５…回収ホッパ、７６…回収タンク、７７…防塵カバー、７８…研磨材供給・回収ユニット、７９ａ…供給用ホース、７９ｂ…回収ホース、８０…架台、８１…ベース、８２…ローラ支持回転機構、８３…車輪付リフター機構、８４…レール、８５…研磨装置本体、８６…研磨材供給・回収ユニット、８７…回収用チューブ、８８…集塵回収器、８９…フレキシブルチューブ、９０…エアコンプレッサ、９１…エアレシーバタンク、９２…防塵カバー、９３…トレーラ、９４…研摩粒流れ。

Claims (8)

1. 研磨材として弾性体を核とする研磨粒を予め決められた速度で噴射し、該研磨粒を大型部品の被研磨面に衝突させて研磨する大型部品の研磨装置において、
   所定の個所に大型部品が保持され且つ回転可能に軸支されると共に駆動モータにより回転駆動される回転テーブルと、前記研磨粒を所定の個所に供給する研磨材供給手段と、少なくともインペラー駆動モータにより回転駆動され前記研磨材供給手段より供給される研磨粒に回転エネルギを与えるインペラーと、このインペラーの接線方向から前記研磨粒を前記回転テーブルに保持された大型部品の被研磨面に向けて噴射する噴射ノズルを備えた研磨装置本体と、この研磨装置本体より前記大型部品の研磨に噴射された研磨粒を回収して前記研磨材供給手段に再び送り込む研磨材回収手段とを備えたことを特徴とする大型部品の研磨装置。
2. 請求項１記載の大型部品の研磨装置において、
   前記回転テーブルは、水平状態で軸支されるとともに駆動モータにより回転駆動され、前記研磨装置本体は、水平方向及び垂直方向に移動可能なマニプレータとこのマニプレータに前記インペラーおよび噴射ノズルを格納する研磨ヘッドが水平旋回可能に且つ首振り可能に設置されて構成されたことを特徴とする大型部品の研磨装置。
3. 請求項１記載の大型部品の研磨装置において、
   前記回転テーブルは、垂直状態で軸支されるとともに駆動モータにより回転駆動され、前記研磨装置本体は、昇降移動可能な台車に搭載され、該台車の昇降移動により前記インペラー及び噴射ヘッドの噴射口位置と噴射角度を前記回転テーブルに取付けられた大型部品の研磨位置に調整可能に構成されたことを特徴とする大型部品の研磨装置。
4. 請求項１記載の大型部品の研磨装置において、
   前記回転テーブルは、水平状態で軸支されるとともに駆動モータにより回転駆動され、前記研磨装置本体は、前記インペラーおよび噴射ノズルからなる噴射機構を異なる位置に複数台備えるとともに、これらを前記回転テーブル上部に導く噴射機構収納部から構成されたことを特徴とする大型部品の研磨装置。
5. 研磨材として弾性体を核とする研磨粒を予め決められた速度で噴射し、該研磨粒を大型部品の被研磨面に衝突させて研磨する大型部品の研磨装置において、
   架台上にそれぞれ設けられ回転部品を回転可能に支持すると共に駆動モータにより回転駆動されるローラ支持回転機構と、前記研磨粒を所定の個所に供給する研磨材供給手段と、前記回転部品の一側方に軸方向に移動可能に配設され、且つ前記研磨材供給手段より供給される研磨材に回転エネルギを与えるインペラー及びこのインペラーの接線方向から回転部品の半径方向に移動しながら研磨材を噴射する噴射ノズルを備えた研磨装置本体と、この研磨装置本体より前記回転部品の研磨に供された研磨粒を回収して前記研磨材供給手段に送り込む研磨材回収手段とを備えたことを特徴とする大型部品の研磨装置。
6. 請求項５記載の大型部品の研磨装置において、
   前記ローラ支持回転機構、研磨材供給手段及び研磨装置本体を自走可能な大型輸送車内に常備し、この輸送車毎目的場所へ移動して前記回転部品を研磨可能にしたことを特徴とする大型部品の研磨装置。
7. 研磨材として弾性体を核とする研磨粒を予め決められた速度で噴射し、該研磨粒を大型部品の被研磨面に衝突させて研磨する大型部品の研磨方法において、
   被研磨材である大型部品を予め決められた位置に載置する工程と、
   この載置された大型部品を回転させる工程と、
   前記研磨粒を一時的に貯留する研磨粒貯留工程と、
   前記研磨粒貯留工程から供給される研磨粒を離れた位置から前記大型部品に衝突させるために前記研磨粒に機械的なエネルギを与える工程と、
   前記エネルギを与えられた研磨粒を線状に途切れなく飛ばす工程と、
   前記飛ばされた研磨粒が前記大型部品の目的とする位置に当たるようにその飛行方向を制御する工程と、
   前記載置する工程から落下する研磨が終了した後の研磨粒を再度収集する研磨材回収工程と、
   前記研磨材回収工程で回収された研磨粒を再度前記研磨粒貯留工程に送る研磨粒搬送工程と、
   からなることを特徴とする大型部品の研磨方法。
8. 請求項１又は請求項５記載の研磨装置を用いて大型部品を研磨する大型部品の研磨方法。

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