JP2010196550A - 回転軸とレバーの取付構造、回転軸とレバーの取付方法、及び、流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、回転軸に対してレバーを正確に位置決めしつつ強固に固定することが可能な回転軸とレバーの取付構造、回転軸とレバーの取付方法、及び、該取付構造を備えた流体機械を提供する。
【解決手段】取付構造３０は、回転軸２０の中心線からずれるようにして外周面に向かって進退可能にレバー２１に設けられ、回転軸２０に対して位置調整可能な複数の係合部材３８と、回転軸２０に設けられ、係合部材３８の先端面が当接する複数の被当接面３９とを備え、少なくとも一つの係合部材３８と対応する被当接面３９とが当接することによって、軸回り一方側の相対回転が規制されているとともに、他の係合部材３８と対応する他の被当接面３９とが当接することによって、軸回り他方側の相対回転が規制されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、回転軸と該回転軸に回転させるレバーとを取り付ける回転軸とレバーの取付構造及び取付方法、並びに、前記取付構造を備えた流体機械に関する。

タービンや圧縮機などの静翼及び動翼を有する流体機械においては、出力調整のために、自身の角度を調整可能の可変静翼を適用する場合がある。このような可変静翼は、ケーシングの内周面側に自身の中心軸回りに回転可能に取り付けられる。可変静翼の基端には、該可変静翼の中心軸と同軸となるようにして回転軸が外周側に向かって延出されており、該回転軸はケーシングの外周側に突出している。そして、回転軸のケーシング外周側に突出した先端部には、レバーが取り付けられ、該レバーをケーシング外部に取り付けられた駆動装置により回動させることで可変静翼の角度を調整し、また、調整した角度で可変静翼を保持している。

ここで、可変静翼の角度は、上記のとおりレバーの回動角度により調整されるため、レバーは、可変静翼及び回転軸に対して所定の角度となるように正確に取り付けられる必要があるとともに、稼働時には可変静翼周辺を流れる流体から可変静翼が受ける圧力によって作用するトルクに抗しなければならず、強固に取り付けられる必要がある。このため、従来は、回転軸とレバーとの取付構造には、図１６及び図１７に示すような取付構造１００が採用されてきた。すなわち、図１６及び図１７に示すように、回転軸９０と回転軸９０に嵌めこまれているレバー９１とに互いに連通する嵌合穴１０１、１０２を形成し、連通する嵌合穴１０１、１０２に断面略Ｃ形のキー１０３を、その断面形状を弾性的に変形させながら圧入させる構造となっている。このような構造では、上記キー１０３を嵌合穴１０１、１０２に挿入することで互いの嵌合穴１０１、１０２同士が一致した状態で固定され、これにより回転軸９０に対してレバー９１が所定角度で固定される。また、キー１０３が断面形状を弾性的に変形しながら圧入されることで互いに強固に固定される。

また、異なるタイプの取付構造として、回転軸にテーパ状の突起を設けるとともに、他方に突起を挿入可能なテーパ溝を形成し、両者を嵌合させるとともに、回転軸に設けられた締結手段によって両者を締め付けることで、突起とテーパ溝とを互いに押し付けあうようにするものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０００−３２０４９８号公報 特開２００３−２２７４９５号公報

しかしながら、図１６及び図１７に示すような取付構造では、回転軸９０とレバー９１とを強固に固定するためには、キー１０３の断面形状を弾性的に変形させながら圧入する必要があり、その作業は困難を極めていた。また、回転軸９０とレバー９１とにそれぞれ設ける嵌合穴１０１、１０２を精度良く設けないと、圧入したキー１０３との間で隙間が生じてしまい、正確に位置決めできなくなってしまう問題があった。さらに、回転軸９０からレバー９１に作用するトルクにより固定用のキー１０３にはせん断力が作用するので、固定用のキー１０３としてはそのせん断力に耐えうる断面を確保しなければならない一方で、十分な断面を確保しようとすると弾性変形させて圧入させることがさらに困難となってしまう問題があった。

また、特許文献１、２の取付構造では、回転軸とレバーとを一体とするために、互いに嵌合するテーパ状の突起と、テーパ溝とを形成する必要があり、構造が複雑になってしまう問題があった。また、構造が複雑であるが故に、互いに位置決め精度を確保することが困難となってしまうとともに、必要な強度を確保するために部材寸法が大きくなって大型化してしまう問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、回転軸に対してレバーを正確に位置決めしつつ強固に固定することが可能な回転軸とレバーの取付構造、回転軸とレバーの取付方法、及び、該取付構造を備えた流体機械を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明は、回転軸と、該回転軸を回転させるレバーとを取り付ける回転軸とレバーの取付構造であって、前記回転軸の中心線からずれるようにして前記回転軸の外周面に向かって進退可能に前記レバーに設けられ、前記回転軸に対して位置調整可能な複数の係合部材と、前記回転軸に前記係合部材のそれぞれと対応して設けられ、該係合部材の先端面が当接する複数の被当接面とを備え、少なくとも一つの前記係合部材と対応する前記被当接面とが当接することによって、前記レバーに対する前記回転軸の軸回り一方側の相対回転が規制されているとともに、他の前記係合部材と対応する他の前記被当接面とが当接することによって、前記レバーに対する前記回転軸の軸回り他方側の相対回転が規制されていることを特徴としている。

この構成によれば、一の係合部材と対応する一の被当接面とが当接することによって、レバーに対する回転軸の軸回り一方側への相対回転が規制されている。また、他の係合部材と対応する他の被当接面とが当接することによって、レバーに対する回転軸の軸回り他方側への相対回転が規制されている。このため、レバーと回転軸とは、軸回りの位置決めがなされた状態となっている。ここで、係合部材は、それぞれレバーに対して進退可能に設けられているので、その進退によって先端面が対応する被当接面と当接する位置を調整することが可能であり、これによりレバーと回転軸との軸回りの相対位置を正確に調整することができる。また、回転軸からレバーにトルクが作用しても、レバーに設けられた係合部材には、被当接面から先端面に主として軸力が作用するので、小さな部材寸法でも回転軸に対してレバーを強固に取り付けることができる。

また、上記の回転軸とレバーの取付構造において、前記係合部材は、前記レバーに螺合されており、自身の軸回りに回転することによって前記回転軸の外周面に向かって進退可能であることが好ましい。

この構成によれば、係合部材がレバーに螺合されていることで、レバーに対して係合部材を強固に固定することができ、また、係合部材を自身の軸回りに回転させることで回転軸の外周面に向かって正確に位置調整することができる。このため、レバーと回転軸との軸回りの相対位置を正確に調整することができ、また、調整した位置で強固に固定することができる。

また、上記の回転軸とレバーの取付構造において、前記被当接面は、前記回転軸の中心線を含む平面の一部として形成されており、前記係合部材は、それぞれ対応する前記被当接面に対して垂直方向に進退可能であることが好ましい。

この構成によれば、被当接面が回転軸の中心を含む平面の一部として形成されるとともに係合部材がその垂直方向に進退することで、係合部材と回転軸との間の係止力を回転軸の軸回り接線方向に作用させることができる。このため、回転軸に対してレバーをより強固に固定することができる。

また、上記の回転軸とレバーの取付構造において、前記係合部材の少なくとも二つは、互いの進退する方向が略平行となるように設けられていることが好ましい。

この構成によれば、回転軸の被当接面に作用する係止力を二つの係止部材のそれぞれからバランス良く作用させることができる。

また、上記の回転軸とレバーの取付構造において、前記係合部材の少なくとも二つは、前記回転軸の中心線と交差する対称線に対して略対称に配設されていることが好ましい。

この構成によれば、回転軸の被当接面に作用する係止力を二つの係止部材のそれぞれからバランス良く作用させることができる。

また、上記の回転軸とレバーの取付構造において、前記レバーまたは前記回転軸の端面の一方に固定されているとともに、一部が他方に配設される係止板と、前記レバーまたは前記回転軸の前記端面の他方に設けられ、前記係止板の一部が嵌め込まれる凹部とを備えることが好ましい。

この構成によれば、レバーまたは回転軸の端面の一方に固定されている係止板が他方に設けられた凹部に嵌め込まれていることで、回転軸とレバーとを、回転軸の軸回りにより強固に固定することができる。また、係止板が凹部に嵌り込むことで、レバーと回転軸との軸回りの相対位置を概略位置調整することができ、係止部材の進退による位置調整をより容易なものとすることができる。

また、上記の回転軸とレバーの取付構造において、前記係止板と前記凹部とは、互いに対応する略弓形に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、係止板と凹部とが互いに対応する略弓形に形成されて嵌め合っていることで、レバーと回転軸との間に作用する力が、係止板及び凹部の全体に均等に作用するようにすることができる。

また、本発明は、回転軸に、該回転軸を回転させるレバーを取り付ける回転軸とレバーの取付方法であって、複数の係合部材を、先端面を前記回転軸の外周面にそれぞれ当接させることで少なくとも一つが前記レバーに対して前記回転軸が軸回り一方側に回転することが規制されるように、他の少なくとも一つが前記レバーに対して前記回転軸が軸回り他方側に回転することが規制されるように、それぞれ前記レバーに進退可能に設ける係合部材設置工程と、前記回転軸に複数の前記係合部材のそれぞれと対応して、該係合部材の先端面が当接する複数の被当接面を形成する回転軸加工工程と、複数の前記係合部材をそれぞれ前記回転軸に向かって進退させて位置調整を行う位置調整工程とを備えることを特徴としている。

この方法によれば、係合部材設置工程で形成した一の係合部材と、回転軸加工工程で形成した一の被当接面とが当接することによって、レバーに対して回転軸の軸回り一方側への相対回転が規制される。また、係合部材設置工程で形成した他の係合部材と、回転軸加工工程で形成した他の被当接面とが当接することによって、レバーに対して回転軸の軸回り他方側への相対回転が規制される。そして、位置調整工程で、複数の係合部材をそれぞれ前記回転軸に向かって進退させることで、先端面が対応する被当接面と当接する位置を調整することができ、これによりレバーと回転軸との軸回りの相対位置を正確に調整することができる。また、回転軸からレバーにトルクが作用しても、レバーに設けられた係合部材には、被当接面から先端面に主として軸力が作用するので、小さな部材寸法でも回転軸に対してレバーを強固に取り付けることができる。

また、上記の回転軸とレバーの取付方法において、前記係合部材設置工程は、前記係合部材が雄ネジを有するものとして、前記レバーに雌ネジを形成して、該雌ネジに前記係合部材を螺合させることが好ましい。

この方法によれば、係合部材設置工程で、係合部材が雄ネジを有し、レバーに雌ネジを形成して螺合させることで、レバーに対して係合部材を強固に固定することができる。また、位置調整工程では、係合部材を自身の軸回りに回転させることで回転軸の外周面に向かって正確に位置調整することができる。このため、レバーと回転軸との軸回りの相対位置を正確に調整することができ、また、調整した位置で強固に固定することができる。

また、本発明の流体機械は、ロータと、該ロータに対して放射状に配列した複数の可変静翼と、該可変静翼から外周側に向かって延出された前記回転軸と、該回転軸を回転させる前記レバーとを備え、前記回転軸と前記レバーとが上記の回転軸とレバーの取付構造によって取り付けられていることを特徴としている。

この構成によれば、上記の取付構造により回転軸とレバーとが取り付けられていることで、レバーの操作により回転軸が設けられた可変静翼を正確に位置調整することができるとともに、位置調整後は可変静翼と回転軸とレバーとが一体となって、調整された位置で確実に保持することができる。

本発明の回転軸とレバーの取付構造によれば、レバーに進退可能に設けられた係合部材と、回転軸に形成された被当接面との簡易な構成により、回転軸に対してレバーを正確に位置決めしつつ強固に固定することができる。
本発明の回転軸とレバーの取付方法によれば、係合部材設置工程、回転軸加工工程、及び、位置調整工程により、係合部材をレバーに進退可能に設け、被当接面を回転軸に形成して、係合部材を位置調整する簡単な手順により、回転軸に対してレバーを正確に位置決めしつつ強固に固定することができる。
また、本発明の流体機械によれば、上記取付構造を備えることで、可変静翼を正確に位置調整しつつ、調整後の位置で正確に保持することができる。

本発明の実施形態のガスタービンにおいて、圧縮機の一部を示す半断面図である。 図１の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。 本発明の実施形態の圧縮機において、第二の駆動装置の詳細図である。 本発明の実施形態の取付構造の正面図である。 図４の切断線Ｂ−Ｂにおける断面図である。 図５の切断線Ｃ−Ｃにおける断面図である。 本発明の実施形態の第１の変形例の取付構造を示す正面視した断面図である。 本発明の実施形態の第２の変形例の取付構造を示す正面図である。 図８の切断線Ｄ−Ｄにおける断面図である。 本発明の実施形態の第３の変形例の取付構造を示す正面視した断面図である。 本発明の実施形態の第４の変形例の取付構造を示す正面視した断面図である。 本発明の実施形態の第５の変形例の取付構造を示す正面視した断面図である。 本発明の実施形態の第６の変形例の取付構造の正面図である。 図１３の切断線Ｅ−Ｅにおける断面図である。 図１３の切断線Ｆ−Ｆにおける断面図である。 従来の取付構造を示す側方視した断面図である。 従来の取付構造を示す正面視した断面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図１から図６を参照して説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の流体機械であるガスタービン１における圧縮機１ａの構成を示していて、図示しないタービンと連結されるロータ２と、ロータ２の外周を囲む略筒状のケーシング３と、ケーシング３内部に設けられた静翼４と、ロータ２に設けられた動翼５とを備える。静翼４は、ロータ２の外周に放射状に複数配列していて、基端がケーシング３の内周に支持されている。また、動翼５は、ロータ２の外周に放射状に複数配列していて、基端がロータ２の外周に支持されている。また、静翼４及び動翼５のそれぞれの配列は、ロータ２の軸方向に交互に複数段構成されている。そして、ロータ２とともに動翼６が回転することにより、ケーシング３の一端側に設けられた吸入部３ａからケーシング３内の静翼４及び動翼５がそれぞれ放射状に複数段配列した内部に流通する流体を圧縮して図示しない燃焼器に供給している。

ここで、本実施形態では、複数段の静翼４の内、流路の最も上流側から順に１段静翼（入口案内翼）４Ａ、２段静翼４Ｂ、３段静翼４Ｃ及び４段静翼４Ｄまでが、それぞれ角度を調整可能な可変静翼６となっている。各可変静翼６は、ケーシング３の外周側に設けられた駆動装置１０により自身の軸回りに角度を調整可能な構成となっている。すなわち、各可変静翼６の基端には、外周側に向かって回転軸２０が延出されており、該回転軸２０がケーシング３に回転可能に支持されていることにより、各可変静翼６は、ケーシング３に支持されつつその角度を変化させることが可能となっている。また、回転軸２０は、ケーシング３の外周側に突出しており、先端部２０ａには、レバー２１が取り付けられて回転軸２０の径方向に突出している。そして、駆動装置１０により各回転軸２０に取り付けられたレバー２１を所望の角度回動させることにより、回転軸２０と接続された可変静翼６の角度を調整することが可能となっている。

図１及び図２に示すように、駆動装置１０は、１段静翼４Ａの角度を調整するため第一の駆動装置１０Ａと、２〜４段静翼４Ｂ〜４Ｄの角度を調整するための第二の駆動装置１０Ｂとで構成されている。図１及び図２に示すように、第一の駆動装置１０Ａは、１段静翼４Ａの回転軸２０の配列に隣接して設けられた第一の駆動リング１１Ａと、第一の駆動リング１１Ａを回転させる第一のアクチュエータ１２Ａと、第一のアクチュエータ１２Ａと第一の駆動リング１１Ａとを連結する連結部材１３とを有する。

ケーシング３の外周面において第一の駆動リング１１Ａと対応する位置には、第一の駆動リング１１Ａを支持する支持部１４が周方向に複数設けられている。支持部１４は、ケーシング３から突出する支持部材１４ａと、支持部材１４ａに回転可能に支持されたローラ１４ｂとを有する。そして、各支持部１４のローラ１４ｂが第一の駆動リング１１Ａの外周面に周方向に形成された溝１１ａに嵌め込まれて当接していることで、第一の駆動リング１１Ａは、ケーシング３に対して隙間を有した状態で回転可能に支持されている。また、レバー２１の先端部２１ａと第一の駆動リング１１Ａの外周面との間には、リンク部材２２がそれぞれと回転可能に接続されている。また、第一の駆動リング１１Ａの外周面において、下側には連結部材１３が連結される取付部１１ｂが外周側に突出している。

第一のアクチュエータ１２Ａは、例えば油圧シリンダであり、シリンダ本体１２ａと、シリンダ本体１２ａの駆動により進退するロッド１２ｂとを有する。第一のアクチュエータ１２Ａのロッド１２ｂは、第一の駆動リング１１Ａの取付部１１ｂに向かって進退可能に配設されている。また、連結部材１３は、一端１３ａが第一のアクチュエータ１２Ａのロッド１２ｂの先端に回転可能に取り付けられえているとともに、他端１３ｂが第一の駆動リング１１Ａの取付部１１ｂに回転可能に取り付けられている。このため、第一のアクチュエータ１２Ａを駆動させてロッド１２ｂを進退させることにより、連結部材１３を介して連結された第一の駆動リング１１Ａを、ロータ２の軸回り一方側及び他方側のそれぞれに、所望の角度だけ回転させることが可能であり、これにより第一の駆動リング１１Ａに取り付けられたレバー２１を介して回転軸２０を軸回りに回転させて１段静翼４Ａの角度を調整することが可能となっている。

また、図１及び図３に示すように、第二の駆動装置１０Ｂは、２〜４段静翼４Ｂ〜４Ｄの回転軸２０の配列に隣接してそれぞれ設けられた第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄと、第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄを回転させる第二のアクチュエータ１２Ｂと、第二のアクチュエータ１２Ｂと第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄのそれぞれとを連結する連結機構１５とを有する。第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄのそれぞれは、第一の駆動リング１１Ａ同様に支持部１４によってケーシング３に対して隙間を有した状態で回転可能に支持されている。レバー２１の先端部２０ａと、対応する第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃまたは第四の駆動リング１１Ｄの外周面との間には、同様に、リンク部材２２がそれぞれと回転可能に接続されている。また、第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄのそれぞれには、外周面において下側に連結機構１５が連結される取付部１１ｂが外周側に突出している。

また、第二のアクチュエータ１２Ｂも、例えば油圧シリンダであり、シリンダ本体１２ａと、シリンダ本体１２ａの駆動により進退するロッド１２ｂとを有する。連結機構１５は、第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄの配列に沿ってロータ２の軸方向に配設された駆動軸１６と、駆動軸１６と第二のアクチュエータ１２Ｂ、第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄとのそれぞれを連結する駆動側連結部材１７及びリング側連結部材１８とを有する。駆動軸１６は、ケーシング３に回転可能に支持されている。また、駆動軸１６には、第二のアクチュエータ１２Ｂ、第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄのそれぞれと対応して駆動用アーム１６ａ及びリング連結用アーム１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが径方向に突出している。

駆動側連結部材１７は、一端が第二のアクチュエータ１２Ｂのロッド１２ｂに回転可能に取り付けられているとともに、他端が駆動軸１６の駆動用アーム１６ａに回転可能に取付られている。このため、第二のアクチュエータ１２Ｂのロッド１２ｂを進退させることで、駆動側連結部材１７及び駆動用アーム１６ａを介して駆動軸１６を軸回りに回転させることが可能となっている。また、各リング側連結部材１８は、一端が対応するリング連結用アーム１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに回転可能に取り付けられているとともに、他端が対応する第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃまたは第四の駆動リング１１Ｄの取付部１１ｂに回転可能に取り付けられている。このため、第一のアクチュエータ１２Ａにより駆動軸１６を軸回りに回転させることで、リング連結用アーム１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ及びリング側連結部材を介して、連結された第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄを、ロータ２の軸回り一方側及び他方側のそれぞれに、所望の角度だけ回転させることが可能であり、これにより、第二の駆動リング１１Ｂ、第三の駆動リング１１Ｃ及び第四の駆動リング１１Ｄに取り付けられた各レバー２１を介して回転軸２０を軸回りに回転させて２〜４段静翼４Ｂ〜４Ｄの角度を調整することが可能となっている。

次に、可変静翼６に設けられた回転軸２０とレバー２１との取付構造３０の詳細について説明する。なお、１〜４段静翼４Ａ〜４Ｄのそれぞれにおける各取付構造３０は基本的に同様の構造であるので、以下においては１段静翼４Ａにおける回転軸２０とレバー２１との取付構造３０についてのみ説明する。

図４から図６に示すように、レバー２１は、細長の略矩形板状の部材で、基端部２１ｂに回転軸２０の先端部２０ａが嵌合された回転軸取付用孔３１が形成されている。また、レバー２１において、回転軸取付用孔３１に回転軸２０が挿入される側と反対側の一面２１ｄには、回転軸取付用孔３１に挿入された回転軸２０の先端面２０ｂの一部を横断するように係止板３２がボルトにより固定されている。また、レバー２１の一面２１ｄにおいて、当該係止板３２が取り付けられる部分には、係止板３２が収容される収容溝３３が形成されている。収容溝３３の深さは、係止板３２の厚さと略等しくなっており、これにより係止板３２は、その一面３２ａがレバー２１の一面２１ｄと略一致するようにして固定されている。

一方、回転軸２０の先端面２０ｂには凹部３４が形成されており、係止板３２の内、回転軸２０の先端面２０ｂを横断する一部が嵌め込まれている。このため、係止板３２によってレバー２１が回転軸２０に対して基端側にずれてしまうことが規制されているとともに、自身の側面３４ｂと係止板３２の側面３２ｂとが略一致して当接した状態となっている。また、回転軸２０の先端面２０ｂには、ネジ孔２０ｃが形成されて固定用ボルト３５が螺合されている。そして、固定用ボルト３５の頭部３５ａと回転軸２０の先端面２０ｂとの間には、ワッシャ３６が挟み込まれている。ワッシャ３６は、その外径が凹部３４に嵌め込まれた係止板３２に当接する大きさに設定されている。このため、回転軸２０に固定されたワッシャ３６と、レバー２１に固定された係止板３２とが係止し合い、これによりレバー２１が回転軸２０よりも先端側にずれてしまうことが規制されている。すなわち、回転軸２０とレバー２１とは、係止板３２とワッシャ３６とにより、回転軸２０の軸方向に固定された状態となっている。ここで、レバー２１において係止板３２が固定された一面２１ｄと反対側、すなわち回転軸２０が挿入される他面２１ｅと、回転軸２０が突出するケーシング３の外周面との間には、付勢手段としてバネ３７が回転軸２０を挿通させた状態で挟み込まれている。このため、レバー２１は、バネ３７により回転軸２０の先端側へ付勢されていることで、一面２１ｄがワッシャ３６に押圧された状態となっており、これにより回転軸２０とレバー２１とは軸方向に互いにガタツキなく固定されている。

また、図４から図６に示すように、取付構造３０として、レバー２１には、回転軸２０の中心線Ｌ２０からずれるようにして回転軸２０の外周面に向かって進退可能に二つの係合部材３８が設けられているとともに、回転軸２０には係合部材３８と対応して被当接面３９が設けられ、係合部材３８の先端面３８ａと被当接面３９とが互いに当接することで、回転軸２０とレバー２１との軸回りの相対回転が規制されている。

すなわち、レバー２１の基端面２１ｇには、回転軸取付用孔３１に連通する係合部材装着孔４０が形成されている。係合部材装着孔４０において、レバー２１の基端面２１ｇに開口する基端部には雌ネジ４０ａが形成されている。係合部材装着孔４０は、本実施形態においては、回転軸２０の断面円弧状をなす外周面の接線となる位置に形成されている。また、係合部材装着孔４０は、本実施形態においては、対をなして設けられており、互いが回転軸２０の中心線Ｌ２０と交差する対称線Ｓに対して略対称になるようにして、かつ、その中心線Ｌ４０が互いに平行になるように形成されている。

そして、これらの係合部材装着孔４０には、略棒状で、雄ネジが形成されたネジ部３８ｂと、ネジ部３８ｂから回転軸２０に向かって突出する本体部３８ｃとを有する係合部材３８が螺合されている。このため、二つの係合部材３８は、自身の中心線Ｌ３８を係合部材装着孔４０の中心線Ｌ４０と略一致させて、回転軸取付用孔３１に嵌合された回転軸２０の外周面の接線となるようにして配設されるとともに、互いが回転軸２０の中心線Ｌ２０と交差する対称線Ｓに対して略対称になるようにして、また、互いに平行となるようにしてレバー２１に設けられている。また、係合部材３８を自身の軸回りに回転させることで、回転軸２０の外周面の接線に沿うようにして進退させ、回転軸２０に対する位置調整を行うことが可能となっている。なお、係合部材３８のネジ部３８ｂの基端には、断面六角状の穴３８ｄが形成されており、該穴３８ｄに六角レンチを挿入することで軸回りに回転可能な構成となっている。

回転軸２０の先端部２０ａにおいて、係合部材３８が進出することで係合部材３８の本体部３８ｃと干渉する範囲には、切欠き部４１が形成されている。切欠き部４１は、外周面に開口するように形成されており、当該切欠き部４１を構成する面によって被当接面３９が構成されている。ここで、被当接面３９は、回転軸２０の中心線Ｌ２０を含む一平面の一部として外周面と連続するように形成されている。このため、係合部材３８は、中心線Ｌ３８が対応する被当接面３９に対して垂直方向となるようにして配設されている。そして、一方の被当接面３９に一方の係合部材３８の先端面３８ａが対応して当接しており、レバー２１に対する回転軸２０の軸回り一方側の相対回転が規制されている。また、他方の被当接面３９に他方の係合部材３８の先端面３８ａが対応して当接しており、レバー２１に対する回転軸２０の軸回り他方側の相対回転が規制されている。このため、回転軸２０は、レバー２１に設けられた対をなす係合部材３８によって、レバー２１に対して軸回りのいずれにも相対回転することが規制されており、すなわち軸回りに位置決めされた状態となっている。また、係合部材３８のネジ部３８ｂの基端には、貫通孔３８９ｅが形成されており、対をなす係合部材３８は、貫通孔３８９ｅ同士に環状のワイヤ３８ｆが挿通されて締め付けられている。

そして、このような取付構造３０では、上記のとおり、レバー２１に進退可能に設けられた係合部材３８と、回転軸２０に形成された被当接面３９とを有する簡易な構成でありながら、係合部材３８の進退によって先端面３８ａが対応する被当接面３９と当接する位置を調整することにより、レバー２１に対して回転軸２０を回転させてレバー２１と回転軸２０との軸回りの相対位置を正確に調整することができる。このため、第一の駆動装置１０Ａの第一の駆動リング１１Ａの所定の回転位置と可変静翼６の所定の角度とが正確に一致するように調整することができ、これにより第一の駆動リング１１Ａの回転に応じてレバー２１及び回転軸２０を介して可変静翼６の角度を正確に調整することができる。また、それ故に圧縮機１ａとしては、安定した出力を得ることができ性能を向上させることができる。特に、係合部材３８がレバー２１の係合部材装着孔４０に螺合されていることで、自身の軸回りに回転させることで回転軸２０の外周面に向かって容易かつ正確に位置調整することができ、レバー２１と回転軸２０との軸回りの相対位置をより正確に調整することができる。なお、本実施形態では、対をなす係合部材３８同士が、各貫通孔３８ｃに挿通されたワイヤ３８ｆにより締め付けられていることで、それぞれが独立して軸回りに回転してしまうことが規制され、これにより位置決めされた状態からずれてしまうことが確実に防止される。

また、ガスタービン１の稼働時においては、可変静翼６は流路を流れる流体からの圧力を受け、これにより回転軸２０にはトルクが作用し、回転軸２０に取り付けられたレバー２１はこのトルクに抗する必要がある。しかしながら、回転軸２０からレバー２１にトルクが作用しても、レバー２１に設けられた係合部材３８には、被当接面３９から先端面３８ａに主として軸力が作用するので、小さな部材寸法でも回転軸２０に対してレバー２１をがたつくことなく強固に取り付けることができる。特に、上記のとおり係合部材３８がレバー２１の係合部材装着孔４０に螺合されていることで、調整した位置でレバー２１に対して係合部材３８をより強固に固定することができる。

また、上記のとおり、係合部材３８は、対をなしており回転軸２０の中心線Ｌ２０と交差する対称線Ｓに対して略対称である。さらに、この対をなす係合部材３８は、互いに略平行に配設されている。このため、回転軸２０の各被当接面３９に作用する係止力を二つの係合部材３８のそれぞれからバランス良く作用させることができ、回転軸２０との間で安定した取付状態とすることができる。また、被当接面３９が回転軸２０の中心線Ｌ２０を含む平面の一部として形成されるとともに係合部材３８がその垂直方向に進退することで、係合部材３８と回転軸２０との間の係止力を回転軸２０の軸回り接線方向に作用させることができる。このため、回転軸２０に対してレバー２１をより強固に固定することができる。また、本実施形態では、レバー２１と回転軸２０とを軸方向に固定する係止板３２が、回転軸２０の凹部３４に嵌り込んでおり、これにより係止板３２の側面と凹部３４の側面とが略一致して当接した状態となっている。このため、レバー２１に対する回転軸２０の相対回転は、係止板３２によっても規制されており、回転軸２０とレバー２１とを、回転軸２０の軸回りにより強固に固定することができる。

また、このような取付構造３０によって回転軸２０とレバー２１とを取り付けるには、以下のような手順によって行われる。まず、係合部材設置工程としてレバー２１に係合部材３８を進退可能に設置する。すなわち、レバー２１に係合部材装着孔４０を穿孔し、基端部についてはネジ切りを行って雌ネジ４０ａを形成する。そして、予め用意しておいた係合部材３８を螺合させる。また、回転軸加工工程として、回転軸２０の先端部２０ａにおいて外周面を切削し、その一面が被当接面３９となる切欠き部４１を形成する。

次に、仮組工程として、レバー２１の回転軸取付用孔３１に回転軸２０の先端部２０ａを嵌合させて、係止板３２を取り付けるとともに、ワッシャ３６を固定用ボルト３５で固定する。そして、位置調整工程として、回転軸２０の先端部２０ａをレバー２１の回転軸取付用孔３１に嵌合させた状態で、各係合部材３８を自身の軸回りに回転させて進退させて、その先端面３８ａと回転軸２０の被当接面３９とが当接する位置を調整することで、レバー２１に対して回転軸２０を軸回りに正確に位置を調整し、かつ、調整した状態で強固に固定することができる。

以上のように、本実施形態の取付構造３０を採用した取付方法では、上記の係合部材設置工程、回転軸加工工程及び位置調整工程と、係合部材３８をレバー２１に進退可能に設け、被当接面３９を回転軸２０に形成して、係合部材３８を位置調整する簡単な手順により、取付作業に係るコストを抑えつつ、回転軸２０に対してレバー２１を正確に位置決めしつつ強固に固定することができる。また、それ故に、駆動装置１０と、回転軸２０が取り付けられた可変静翼６を有する既設のガスタービンにおいても、本実施形態の取付構造３０を容易に適用することが可能である。特に、レバー２１に雌ネジ４０ａを有する係合部材装着孔４０を設け、係合部材３８を螺合する構成としていることで、既設で周辺の構成が支障となるような狭い作業環境においても、単に係合部材３８を螺合させるだけであるので、容易に係合部材３８を設置することができる。また、回転軸２０においても、各係合部材３８と対応してエンドミル等で切削して切欠き部４１の面により被当接面３９を形成すれば良いので、容易に被当接面３９を形成することができる。また、本実施形態では、仮組工程において、係止板３２が回転軸２０の凹部３４に嵌り込むことで、互いの側面３２ｂ、３４ａとが概略一致して当接した状態にある。このため、仮組工程における回転軸とレバー２１との組付けを容易とするとともに、仮組工程実施後の状態ではレバー２１に対して回転軸２０の軸回りの相対位置が概略調整された状態となり、位置調整工程では係合部材３８によって微調整を行えばよくなるので、取付作業がより容易なものとなる。

なお、係合部材の仕様としては、上記のように六角の穴３８ｄを有して六角レンチによって締め付けるものに限られず、図７に示す第１の変形例のように、頭部４５ａを有するような係合部材４５を適用しても良い。

また、図８及び図９は、第２の変形例を示している。図８及び図９に示すように、この変形例の取付構造５０では、係止板５１が、回転軸２０の先端面２０ｂを中心線Ｌ２０と交差するようにして横断している。そして、係止板５１には固定用ボルト３５が挿通される挿通孔５１ａが形成されていて、係止板５１は、ネジ孔２０ｃに螺合された固定用ボルト３５の頭部３５ａと回転軸２０の先端面２０ｂとの間に挟み込まれている。また、本変形例では、レバー２１の一面２１ｄにおいて、係止板５１が固定される範囲には凹部５２が形成されており、係止板５１は凹部５２に嵌り込んだ状態となり、係止板５１の両側面５１ｂと凹部５２の両側面５２ａとが略一致して当接した状態となっている。

この変形例の取付構造５０では、バネ３７でレバー２１を先端側に付勢して、レバー２１を係止板５１に押付けることによって回転軸２０とレバー２１とを回転軸２０の軸方向にガタツキなく固定している。また、本変形例の係止板５１でも、係止板５１がレバー２１に形成された凹部５２に嵌り込んで互いの両側面５１ｂ、５２ａ同士が略一致するようにして当接していることで、レバー２１に対して回転軸２０の軸回りの相対位置を概略位置合わせできるとともに、位置合わせした状態では軸回りにより強固に固定することができる。

図１０は、第３の変形例を示している。図１０に示すように、この変形例の取付構造６０では、対をなす係合部材３８をそれぞれ螺合させる係合部材装着孔６１の中心線Ｌ６１が回転軸２０の外周面の接線と一致していない。また、回転軸２０に設けられている切欠き部６２により形成された被当接面６３は、回転軸２０の中心線Ｌ２０を含む平面とは一致していない。

本変形例のような取付構造６０においても、対をなす係合部材３８の一方と回転軸２０に形成された被当接面６３の一方とが当接することによって、レバー２１に対して回転軸２０の軸回り一方側の相対回転が規制されているとともに、係合部材３８の他方と回転軸２０に形成された被当接面６３の他方とが当接することによって、レバー２１に対して回転軸２０の軸回り他方側の相対回転が規制されている。このため、レバー２１に対して回転軸２０を軸回りに正確に位置決めしつつ、強固に固定することができる。

図１１は、第４の変形例を示している。図１１に示すように、この変形例の取付構造７０では、対をなす係合部材３８をそれぞれ取り付ける係合部材装着孔７１が、レバー２１の両側面２１ｆに互いに対向するようにして形成されている。このため、両係合部材３８は、互いに向かって進出する構成となっている。このような構成としても、対をなす係合部材３８が回転軸２０の中心線Ｌ２０からずれるようにしてそれぞれ進退可能となっていることで、係合部材３８の一方と回転軸２０に形成された被当接面７２の一方とが当接してレバー２１に対する回転軸２０の軸回り一方側の相対回転を規制し、また、係合部材３８の他方と回転軸２０に形成された被当接面７２の他方とが当接してレバー２１に対する回転軸２０の軸回り他方側の相対回転を規制し、これによりレバー２１と回転軸２０とを軸回りに位置決めし、また、位置決めした状態で強固に固定することができる。また、本変形例では、対をなす係合部材３８のそれぞれから回転軸２０に作用する係止力が相殺することによりレバー２１の回転軸取付用孔３１の内周面の一部に回転軸２０から偏荷重が作用してしまうことを防止することができる。

図１２は、第５の変形例を示している。図１２に示すように、この変形例の取付構造８０では、対をなす係合部材８１をそれぞれ螺合する係合部材装着孔８２は、レバー２１の基端面２１ｇの中央部から互いに両側面２１ｆに次第に離間するように形成されており、互いに平行とならない構成となっている。その一方で、対をなす係合部材装着孔８２は、回転軸Ｌ２０と交差する対称線Ｓに対して略対称に設けられており、その中心線Ｌ８２は回転軸２０の外周面の接線となっている。また、両係合部材装着孔８２は、互いに干渉しないように基端面２１ｇの中央部に形成された凹部８３内から形成され、回転軸取付用孔３１に開口している。

また、係合部材８１は、本実施形態では、全体に雄ネジ８１ａが形成されており、各係合部材装着孔８２に螺合されている。このため、対をなす係合部材８１は、回転軸Ｌ２０と交差する対称線Ｓに対して略対称に設けられており、その中心線Ｌ８２は回転軸２０の外周面の接線となっている。また、回転軸２０には、各係合部材８１の先端面８１ｂが当接する被当接面８４が、回転軸２０に切欠き部８５を設けることにより形成されている。被当接面８４は、それぞれ回転軸２０の中心線Ｌ２０を含む平面の一部分として形成されており、係合部材８１は対応する被当接面８４に対して垂直方向になるようにして配設されている。

この変形例の取付構造８０においても、係合部材８１は、対をなしており回転軸２０の中心線Ｌ２０と交差する対称線Ｓに対して略対称である。このため、回転軸２０の各被当接面８４に作用する係止力を二つの係合部材８１のそれぞれからバランス良く作用させることができ、回転軸２０との間で安定した取付状態とすることができる。また、被当接面８４が回転軸２０の中心線Ｌ２０を含む平面の一部として形成されるとともに係合部材３８がその垂直方向に進退することで、係合部材８１と回転軸２０との間の係止力を回転軸２０の軸回り接線方向に作用させることができる。このため、回転軸２０に対してレバー２１をより強固に固定することができる。

図１３から図１５は、第６の変形例を示している。図１３から図１５に示すように、この変形例の取付構造９０では、係止板９１が回転軸２０に固定されている。係止板９１は、略弓形で、本実施形態では特に半円板状に形成されており、平面視して略円弧状に形成された曲面部９１ａと、略直線状に形成された平面部９１ｂとを有している。一方、回転軸２０の端面２０ｂには、切欠き部９２が形成されている。そして、係止板９１は、回転軸２０の切欠き部９２の側面９２ａに、平面部９１ｂが当接するように、また、曲面部９１ａの一部がレバー２１側に突出するように配置され、係止板９１から回転軸２０に貫通する固定用ネジ９３と、固定用ネジ９３の頭部９３ａと係止板９１との間に挟み込まれた一対のワッシャ９４、９４とによって固定されている。ここで、ワッシャ９４は、両面に凹凸が形成されており、互いに噛み合うことで固定用ネジ９３の緩み止めを行っている。

また、レバー２１には、係止板９１の回転軸２０から突出する一部が嵌合する略弓形の凹部９５が形成されている。凹部９５の側面９５ａは、平面視して、係止板９１の曲面部９１ａと対応した曲率を有する略円弧状の曲面に形成されており、側面９５ａと曲面部９１ａとは互いに当接している。

なお、係止板９１には、上下に連通するネジ孔９１ｃが形成されており、回転軸２０の切欠き部９２の底面の一部が露出している。また、レバー２１の一面には、係合部材装着孔４０まで連通するネジ孔９６が形成されている。そして、ネジ孔９６には、回り止めネジ９７が螺合され、その先端が係合部材装着孔４０に螺合された係合部材３８に当接しており、これにより係合部材３８が進退してしまうのを規制している。

この変形例の取付構造９０では、係止板９１が、対応してレバー２１に形成された凹部９５に嵌り込んでいることで、レバー２１に対する回転軸２０の相対回転が規制されている。ここで、係止板９１が略弓形に形成され、また、凹部９５も対応して略弓形に形成され、互いの曲面同士が当接するようにしているので、レバー２１と回転軸２０との間に作用する力が、係止板９１及び凹部９５の全体に均等に作用するようにすることができる。このため、係止板９１と凹部９５との間でその一部に応力集中が生じて、所謂噛み合った状態となってしまうことを防止することができる。また、凹部９５は、略弓形に形成されていることで、例えばフライス盤によって加工する際にも、隅部分の処理等が不要であり容易に加工することができる。さらに、本実施形態では凹部９５の側面９５ａは、略円弧状に形成されていることで、ボール盤などによって一回の穿孔作業だけで形成することができ、加工をより容易なものとすることができる。また、本変形例の係止板９１には、ネジ孔９１ｃが上下に連通している。このため、仮に係止板９１と凹部９５とが噛み合った状態となってしまったとしても、ネジ孔９１ｃにネジを螺合させてその先端を回転軸２０の切欠き部９２の底面に押圧させることで、噛み合った状態を容易に解除させることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

なお、上記実施形態及びその変形例においては、いずれも係止部材及び被当接面は対をなして設けられているものとしたが、これに限るものではない。レバー２１に係合部材を複数設けるとともに、回転軸２０に各係合部材とそれぞれ対応する被当接面を複数形成し、少なくとも一つの係合部材と対応する被当接面とが当接することによってレバー２１に対する回転軸２０の軸回り一方側の相対回転が規制され、また、他の係合部材と対応する他の被当接面とが当接することによってレバー２１に対する回転軸２０の軸回り他方側の相対回転が規制されるように設定されていれば良い。

また、上記実施形態及びその変形例に係る取付構造は、圧縮機１ａにおける可変静翼６に適用されるものとして説明したが、これに限るものではなく、例えば、タービンにおける可変静翼など、翼構造を有する様々な流体機械に適用可能であり、さらには、軸回りの位置調整がなされる回転軸と、回転軸を軸回りに回転させるレバーとの取り付けであれば、流体機械の翼構造部分に限らず様々なものに好適に適用可能である。

１ａ 圧縮機（回転機械）
２ ロータ
６ 可変静翼
２０ 回転軸
２１ レバー
３０、５０、６０、７０、８０ 取付構造
３２、５１ 係止板
３４、５２ 凹部
３８、４５、８１ 係合部材
３９、６３、７２、８４ 被当接面

Claims (10)

1. 回転軸と、該回転軸を回転させるレバーとを取り付ける回転軸とレバーの取付構造であって、
   前記回転軸の中心線からずれるようにして前記回転軸の外周面に向かって進退可能に前記レバーに設けられ、前記回転軸に対して位置調整可能な複数の係合部材と、
   前記回転軸に前記係合部材のそれぞれと対応して設けられ、該係合部材の先端面が当接する複数の被当接面とを備え、
   少なくとも一つの前記係合部材と対応する前記被当接面とが当接することによって、前記レバーに対する前記回転軸の軸回り一方側の相対回転が規制されているとともに、
   他の前記係合部材と対応する他の前記被当接面とが当接することによって、前記レバーに対する前記回転軸の軸回り他方側の相対回転が規制されていることを特徴とする回転軸とレバーの取付構造。
2. 請求項１に記載の回転軸とレバーの取付構造において、
   前記係合部材は、前記レバーに螺合されており、自身の軸回りに回転することによって前記回転軸の外周面に向かって進退可能であることを特徴とする回転軸とレバーの取付構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転軸とレバーの取付構造において、
   前記被当接面は、前記回転軸の中心線を含む平面の一部として形成されており、
   前記係合部材は、それぞれ対応する前記被当接面に対して垂直方向に進退可能であることを特徴とする回転軸とレバーの取付構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転軸とレバーの取付構造において、
   前記係合部材の少なくとも二つは、互いの進退する方向が略平行となるように設けられていることを特徴とする回転軸とレバーの取付構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転軸とレバーの取付構造において、
   前記係合部材の少なくとも二つは、前記回転軸の中心線と交差する対称線に対して略対称に配設されていることを特徴とする回転軸とレバーの取付構造。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転軸とレバーの取付構造において、
   前記レバーまたは前記回転軸の端面の一方に固定されているとともに、一部が他方に配設される係止板と、
   前記レバーまたは前記回転軸の前記端面の他方に設けられ、前記係止板の一部が嵌め込まれる凹部とを備えることを特徴とする回転軸とレバーの取付構造。
7. 請求項６に記載の回転軸とレバーの取付構造において、
   前記係止板と前記凹部とは、互いに対応する略弓形に形成されていることを特徴とする回転軸とレバーの取付構造。
8. 回転軸に、該回転軸を回転させるレバーを取り付ける回転軸とレバーの取付方法であって、
   複数の係合部材を、先端面を前記回転軸の外周面にそれぞれ当接させることで少なくとも一つが前記レバーに対して前記回転軸が軸回り一方側に回転することが規制されるように、他の少なくとも一つが前記レバーに対して前記回転軸が軸回り他方側に回転することが規制されるように、それぞれ前記レバーに進退可能に設ける係合部材設置工程と、
   前記回転軸に複数の前記係合部材のそれぞれと対応して、該係合部材の先端面が当接する複数の被当接面を形成する回転軸加工工程と、
   複数の前記係合部材をそれぞれ前記回転軸に向かって進退させて位置調整を行う位置調整工程とを備えることを特徴とする回転軸とレバーの取付方法。
9. 請求項８に記載の回転軸とレバーの取付方法であって、
   前記係合部材設置工程は、前記係合部材が雄ネジを有するものとして、前記レバーに雌ネジを形成して、該雌ネジに前記係合部材を螺合させることを特徴とする回転軸とレバーの取付方法。
10. ロータと、
    該ロータに対して放射状に配列した複数の可変静翼と、
    該可変静翼から外周側に向かって延出された前記回転軸と、
    該回転軸を回転させる前記レバーとを備え、
    前記回転軸と前記レバーとが請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転軸とレバーの取付構造によって取り付けられていることを特徴とする流体機械。
    

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