JP4128355B2

JP4128355B2 - ガスタービンの燃焼構成部品をロボット検査するための方法

Info

Publication number: JP4128355B2
Application number: JP2001385880A
Authority: JP
Inventors: ケネス・ジョン・ハトレー; リチャード・マイケル・ハトレー; マイケル・ジョン・ボスクェット; シーン・マイケル・マクドネル; トマス・アーサー・ワグナー; サミ・アスラム; キャサリン・リン・ベンツェル
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-12-19
Also published as: EP1216797B1; EP1216797A1; US20020073788A1; JP2002256886A; US6532840B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンの環状多筒形燃焼構成部品の状態を評価する目的で、これらの構成部品をその場所で検査するためのロボット検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンのオペレータにとっては、メインテナンス費用と装置の利用可能性の二つが最も重要な関心事である。装置の稼動中断時間を最短化し、かつ長期にわたり信頼性のある作動を得るために、適切なメインテナンスが要求される。ガスタービンのメインテナンス検査は、大きく分けて、待機検査、運転検査及び分解検査に分類される。一般的に分解検査は、燃焼検査、高温ガス通路検査及びオーバホール検査という３つのタイプに分類される。検査及び老朽化し磨耗した部品の取り替えを可能にするために、これら３つのタイプの検査は全て、タービンを停止させ、これを様々な程度にまで分解することを要する。燃焼検査には、遷移部品を含む燃焼システムの幾つかの部品を評価することが含まれる。遷移部品は、高温燃焼ガスを燃焼室から環状タービンノズル通路へと導くために使用される薄い壁のダクトである。遷移部品と他の燃焼構成部品は一般に、異物の有無、異常な磨耗、断熱コーティング（ＴＢＣ）の状態、酸化／腐食／浸食、ホットスポット／バーニング、ハードウエア紛失、及びクリアランス限界について検査される。システム全体の最適作動状態を維持するために、確定された閾値限界から外れた部材は取り替えられる。異常が修正されない場合には、機械効率の低下を招き、またタービンを損傷し、その結果予期せぬ運転停止を生じ、また大きな修理費用を費やすことにもなる可能性がある。
【０００３】
遷移部品の取外し、取付けは燃焼検査における最も時間のかかる作業である。この作業は、燃焼検査のための運転休止期間の非常に大きな部分を占め、直接的に発電時間の損失につながる。遷移部品を取り外すためには、その上流に配置された全ての部品、すなわち燃料ノズル、水噴射器、及びその他の様々なハードウエアを除去しなくてはならない。その上で各遷移部品が取り外され、タービンケーシングの２つのアクセス開口を介して、１つずつ順に除去される。ガスタービンの中には、除去しなくてはならない遷移部品が１４個に達することもある。
【０００４】
タービンの検査と再組立を容易にするために、これまで推奨されてきた作業は遷移部品とその他の燃焼構成部品を除去することであった。検査は主として補助照明を当てて裸眼で見る方法であった。既知の問題区域におけるこの視覚に依る方法は、小さなヘアクラックを見易くするための液体赤色染料浸透探傷の使用によって高められた。これらの検査は、これまで典型的には燃焼検査工程とは別に実施されて来た。従来のかかる検査作業は、分解や組立てに時間がかかること、工学的評価や履歴比較のための直接検索可能な欠陥データを欠いていること、完全に人間的要素に依存していることといった多くの不都合を有する。従って、運転休止時間を最短化し、同時に各遷移部品の状態を正確に評価することのできる、ガスタービン燃焼システムの遷移部品を検査するための、より効率の良い方法が必要とされている。
【特許文献１】
特開２０００−１６２３５０号公報
【０００５】
【発明の概要】
本発明の好ましい実施形態によれば、ガスタービン燃焼構成部品のためのロボット検査システムが提供され、この検査システムは、各燃焼器の遷移部品の様々な部分をそのままの位置で検査するための小形カメラと照明装置とを備えた３つのロボットマニピュレータからなる。このマニピュレータは自動と手動を組み合わせた運動制御装置を用いて遠隔駆動され、例えばビデオカメラ、照明装置及び／又は測定装置などの検査ヘッドを燃焼器の周辺及び内部の様々な位置に位置させて、燃焼器の遷移部品やフロースリーブをタービンから分解除去することなしに、これら部品の詳しい視覚検査を可能にする。このように本発明の好ましい実施形態によるロボット検査システムは、ガスタービンのメインテナンスのための稼動休止中に使用されることを意図している。
【０００６】
具体的には、本発明のロボット検査システムは、３つのツール、すなわち外部用マニピュレータ、内部用マニピュレータ及び環状空間用マニピュレータを含む。遷移部品は、典型的には多孔の外部衝突スリーブと内部遷移部品本体とを含み、両者間にはほぼ環状の空間が形成される。遷移部品本体と衝突スリーブの前端の形状はほぼ円形であり、上面と底面は第１段ノズルに向かって次第に平坦化する。外部用マニピュレータは衝突スリーブの外部表面を検査するために配備され、７つの異なる動き方をする。外部用マニピュレータは、タービンケーシング内に配置されたキャリッジ上に移動可能に取付られたセグメント化された円弧状レールを含み、キャリッジは柱によってケーシングの外側で支えられる。円弧状レールセグメントが互いに端部を接続された時、レールは９０度を超えて延びるから、末端セグメント上に支持されたロボット検査サブアセンブリの一部を構成する検査ヘッドは、環状に配設された燃焼器の四分円内にある各衝突スリーブの上面、底面、及び側面をその全長にわたって検査することができる。
【０００７】
末端セグメント上のロボット検査サブアセンブリには、ほぼ軸方向に延びるレールが取付られており、このレール上には上方アームが取付けてある。円弧状セグメントが、ケーシングの内部表面内で衝突スリーブの半径方向外側の位置へ、キャリッジに沿って円周方向に移動させられるにつれて、レールは円弧状セグメントと共に円周方向へ移動可能である。上方アームは隣り合う衝突スリーブ間に延びるように、第１の軸の周りでレールに対して旋回可能であって、その末端部には前方アームが旋回可能に取付けてある。上方アームはまた、その長手方向軸の周りでも回転可能であるから、前方アームが伸長された時、前方アームの末端部に支持された検査ヘッドは、衝突スリーブの半径方向内側表面を検査するために、衝突スリーブの間でその半径方向内方に位置させることができる。検査ヘッドは前方アームに対して、パン軸とチルト軸の周りで回転可能であり、例えば１つ又はそれ以上のカメラと照明システムなどの視覚モジュールを含む。この構成によって、検査ヘッドは環状多筒形燃焼システムの各衝突スリーブの周囲表面全体を検査するために位置させることが可能である。測定のために、ツールの外側に取付けたビデオマイクロメータを、視覚モジュールと共に使用してもよい。
【０００８】
内部用マニピュレータは、遷移部品本体の内部表面を検査するために、後部燃焼ケーシングに取り付けられる。内部用マニピュレータは、ケーシングフランジに固定された取付部材内の球面軸受で支持された長いアームを含む。このアームの内端部には、外部用マニピュレータの検査ヘッドと同様な検査ヘッドが装着される。アームは取付部材を貫いてケーシングの外部まで突き出ており、取付部材とアームとの間に結合された２つの線形アクチュエータによって旋回させられ、検査ヘッドを遷移部品本体の内部表面の近くに位置させる。アームはまた、同心の内管と外管を支持する。外管によって支持された電気モータの作動は、検査ヘッドを支えた内管を伸長及び後退させる。遷移部品本体の内部表面の視覚検査のために、検査ヘッドがパン軸とチルト軸の周りで回転できるように、内管はパンモータとチルトモータを支えている。
【０００９】
環状空間用マニピュレータは、遷移部品本体と衝突スリーブとの間の環状空間内で、遷移部品本体の外部表面に沿った側面溶接継目を検査するために、手動的に位置決めされる検査ヘッドを含む。環状空間用マニピュレータは、互いに間隔を置いて配置された１対の案内板を支えるための支持構造を含み、案内板のそれぞれは互いに対向した１対のならい面、例えば溝を有する。これらの溝は遷移部品本体の側面溶接継目の輪郭とほぼ対応している。中間キャリッジ板はその対向する側面上に何組かのピンを備えており、これらのピンを溝に嵌合させて、案内板に沿って長手方向に移動可能である。中間キャリッジ板はまた、案内板の横方向に向いたそれぞれの外表面に沿って移動するための側部キャリッジ板を支えている。各側部キャリッジ板は検査ヘッドを支えているワンド管のためのホルダを支持する。環状空間用マニピュレータをケーシング内に配置し、ワンドキャリアのうちの１つにワンド管を固定したことによって、側部キャリッジ板はワンド管を手動的に前進させることにより遷移部品本体に向けて前進させられる。側部キャリッジ板が前進させられる時、それらは溝の輪郭にならって移動し、それによって検査ヘッドが側面溶接継目の輪郭にならって移動するのを可能にする。従って、検査ヘッドを環状空間用マニピュレータに対して位置決めすることによって、検査ヘッドを遷移部品本体の側面溶接継目の直ぐ近くに位置させ、かつ遷移部品本体の長手方向に移動させ、それによって溶接部の輪郭をならい、これと整合させることができる。
【００１０】
検査ヘッドのためのカメラは、遠隔制御ステーションから遠隔操作により動的に焦点合わせできることが理解されるであろう。これを達成するために、カメラレンズを動かすモータ駆動式カムアセンブリが使用される。更には、ビデオ画像中に現れる諸特徴を量的に測るために、ビデオマイクロメータサブシステムが使用される。例えば、互いにある一定の距離だけ離した１対のレーザ光がロボット内部用マニピュレータの検査ヘッド内に組み込まれる。レーザは、如何なるカメラ視野に対してもビデオマイクロメータを較正するために使用される既知の寸法特性を提供する。外部用マニピュレータのためにも同様のプロセスを用いることができるが、この場合にはレーザよりも、遷移部品本体の既知の寸法特性が較正基準として使用される。
【００１１】
本発明による好ましい実施形態においては、タービンロータ回転軸の周りの外部ケーシングと、衝突スリーブにアクセスするためのケーシングを貫通した少なくとも１つの開口とを備えたガスタービンにおける環状列燃焼器のうちの燃焼器の衝突スリーブをそのままの位置で検査する方法が提供され、該方法は、検査ヘッドを支持したロボット検査ツールを外部ケーシングの開口を通して挿入する段階と、ケーシングの外側位置からツールをロボット操作して、隣り合う衝突スリーブ間に検査ヘッドを位置させる段階と、検査ヘッドを用いて隣り合う衝突スリーブのうちの１つの外部表面を検査する段階と、検査完了後に、外部ケーシング内から検査ツールを回収する段階とを含む。
【００１２】
本発明による別の好ましい実施形態においては、ガスタービンの複数の環状列燃焼器のうちの１つ又はそれ以上の遷移部品本体の内部をそのままの位置で検査する方法が提供され、該方法は、取付部材から延びる細長い検査アームを備えた内部用ロボットマニピュレータの取付部材を、遷移部品本体のうちの１つより前方の燃焼ケーシングの開口端に固定する段階と、取付部材から遠い方の検査アーム端部近くに支持された検査ヘッドを、１つの遷移部品本体の内部に位置させる段階と、検査アームを操作して、検査ヘッドを検査される遷移部品本体のほぼ軸方向に、また壁部分に向かってほぼ半径方向に移動させ、検査ヘッドを１つの遷移部品本体の内壁部分の近くに位置させる段階とを含む。
【００１３】
本発明による更に別の好ましい実施形態においては、ガスタービンの燃焼システムにおける燃焼器の衝突スリーブから内方に間隔を置いて配置された遷移部品本体に沿った側面溶接継目をそのままの位置で検査する方法が提供され、該方法は、遷移部品本体の側面溶接継目の輪郭にほぼ対応したならい面を有する案内部材を設ける段階と、案内部材を燃焼器に固定する段階と、検査ヘッドが案内部材のならい面をなぞり、それによって検査ヘッドがその長手方向への移動中に遷移部品本体の側面溶接継目との整合を維持されるように、検査ヘッドを衝突スリーブと遷移部品本体との間の空間に沿って長手方向に移動させる段階とを含む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面、特に図１は、全体を符号１０で示すガスタービンの軸方向から見た概略図であり、ガスタービン１０は、外部ケーシング１２とケーシング１２内の燃焼フロースリーブ１４を含む環状列燃焼器とを有する。図示しないがガスタービンロータ回転軸を符号１６で示す。図１にはアクセス開口すなわちマンホール１８も示されており、遷移部品の各衝突スリーブの外部表面を検査するために、全体を符号２０で示す外部用マニピュレータがアクセス開口またはマンホール１８を介して挿入される。外部用マニピュレータ２０を操作することにより、検査ヘッド２２は衝突スリーブの全長にわたって軸方向に移動することができると共に、衝突スリーブの全外周面周りの任意の位置に移動することができる。
【００１５】
図２を参照すると、ここにはフロースリーブ１４と遷移部品２４が示されており、遷移部品は、遷移部品本体２８を取り巻く衝突部材すなわち多孔スリーブ２６を含む。本体２８は、衝突スリーブ２６の前端部近傍からほぼ軸方向に延び、その後端部においてガスタービンの第１段ノズルに接続されて、高温燃焼ガスを第１段ノズルに流入させる。衝突スリーブ２６と遷移部品本体２８はそれらの前端部においてはほぼ円形であり、後端部に向かって次第に扁平になり、ガスを第１段ノズルへ流入させるためのほぼ直線で囲まれた開口で終端する。衝突スリーブ２６と遷移部品本体２８の表面は互いにほぼ類似しており、また互いに他方から間隔を置いて配置され、スリーブと本体との間にほぼ環状の空間３０を形成している。前述したように、燃焼システム構成部品、特に遷移部品のための本発明による検査システムは３つの検査ツール、すなわち外部用マニピュレータ、内部用マニピュレータ及び環状空間用ツールを含む。外部用マニピュレータは衝突スリーブ２６の外部表面のジッパ溶接、後部ブラケット及びブルホーンの損傷を検査するように設計されている。内部用マニピュレータは、遷移部品本体２８の内部表面の亀裂、腐食などを検査するように、そして特に断熱コーティングが損なわれていないことを確かめるように設計されている。環状空間用ツールは、遷移部品本体の上半部と下半部を互いに固定している側面溶接継目２９の外部表面を検査する。
【００１６】
図４〜図６を参照しながら、先ず外部用マニピュレータ２０について説明する。外部用マニピュレータ２０は解体してアクセス開口１８から挿入され、外部用マニピュレータ２０をケーシング１２内において支えるためにケーシング１２の外部で固定された柱３４に接続された支持キャリッジ３２を含む。次いで、キャリッジ３２は互いに接続された複数の円弧状セグメント３６を支え、これらのセグメントはロータ軸１６に対し垂直な平面内で９０度を超える円弧に沿って延びる。アクセス開口１８はケーシング１２の周りの１８０度隔てられた位置に設けられていることが理解されるであろう。従って、組み立てられた時には９０度を超えて延びるセグメント３６を持ち、その末端部に検査ヘッド２２を取付けた外部用マニピュレータを設けることによって、また１８０度隔てられた位置に２つのアクセス開口１８を設けたことによって、アクセス開口１８に隣接する軸１６の周りの各四分円の範囲で、検査ヘッドによって各衝突スリーブを検査することができる。円弧状セグメント３６の末端部は、全体を符号３９で示す（図６）ロボット検査サブアセンブリを支えており、ロボット検査サブアセンブリはタービンロータ軸１６に対してほぼ軸方向に延びるレール３８を含む。次いで、レール３８は肩部ギヤボックス４２（図１１及び図１２）を取付けたスライダ４０（図１０）を支える。ギヤボックス４２からは上方アームすなわち第１アーム４４（図１３）が突き出しており、この上方アームすなわち第１アームは第２アームすなわち前方アーム４６を旋回可能に支えている。前方アーム４６の末端部には、前方アーム４６に対して軸方向にまたパン及びチルト方向に動くことができるように、検査ヘッド４８が取付けてある。
【００１７】
外部用マニピュレータ２０の様々な構成部品の説明に先立って、この外部用マニピュレータの動きについての理解を容易にするために、図３によってその様々な動きを説明する。図３においては、ガスタービンの回転軸を符号１６で示す。円弧状セグメント３６は、軸１６に垂直な平面内に位置している。レール３８は軸１６とほぼ平行に延びており、双頭矢印５０で示す如く、軸１６の周りを円周方向に円弧状セグメント３６と共に動く。スライダ４０上に取付けられた肩部ギヤボックス４２は、軸１６とほぼ平行なレール３８に沿って、ほぼ軸方向にスライダ４０と共に移動し、従って上方アーム４４、前方アーム４６及び検査ヘッド４８を軸１６とほぼ平行に前後方向に移動させる。この肩部ギヤボックス４２の直線運動は図３の双頭矢印５２によって示す。肩部ギヤボックス４２はまた、上方アーム４４、前方アーム４６及び前方アーム４６の末端部で支持された検査ヘッド４８を、ほぼ接線方向の第1の軸５３の周りに回転させ、この第1の軸５３の周りでの回転運動は弧状の双頭矢印５４で示す。肩部ギヤボックス４２はまた、上方アーム４４をその長手方向軸４５の周りに回転させ、回転軸４５の周りの回転運動は弧状の双頭矢印５６によって示す。前方アーム４６は、上方アーム４４と前方アーム４６の間のエルボ継手を貫いて延び、上方アーム４４と前方アーム４６とを含む平面に対して垂直な第２の軸５７の周りで回転するように、上方アーム４４の末端部に旋回可能に装着されている。この回転方向は図３に示す軸５７の周りの弧状の双頭矢印５８によって示す。軸５３と軸５７は互いに平行であることが理解されるであろう。前方アーム４６の末端部に装着された検査ヘッド４８はパン方向にもチルト方向にも回転可能である。すなわち、検査ヘッド４８は、パンさせる時、前方アーム４６の軸５９の周りに回転可能であり、この軸５９の周りにおける回転は弧状の双頭矢印６０によって示されている。検査ヘッド４８はまた、チルトさせる時、前方アーム４６の軸５９に対して垂直な軸６１の周りに回転可能であり、この軸６１の周りにおける回転は弧状の双頭矢印６２によって示されている。結果的には、検査ヘッド４８は７つの運動自由度を有することが理解されるであろう。
【００１８】
次に図６〜図８を参照しながら、外部用マニピュレータ２０の詳細について説明する。柱３４（図６）はケーシング１２の外側で支えられており、ケーシングに固定されるのが好ましいことが分かるであろう。図４及び図５に示す如く、衝突スリーブを検査するために、支持キャリッジ３２はケーシング１２の内部に配置され、柱３４によって支えられる。図７及び図８を参照すると、支持キャリッジ３２は互いに間隔を置いて配置された取付板７０と、これらの取付板７０の間に置かれたギヤキャリッジ７２とを含む。ギヤキャリッジ７２は、支持キャリッジ３２に固定されたハウジング８０内に支持された電気モータ７８のシャフト７６によって駆動される、中央に配置された平歯車７４を含む。取付板７０はまた、円弧状セグメント３６を支持するために、支持キャリッジ３２の両端部においてローラ８２を支え、同時にセグメントを横方向に支持する側方ローラ８４を支えている。図８に示す如く、各円弧状セグメントはＩ形鋼８６の形状であって、セグメントの上面に沿ってラック歯車８８を備えている。ギヤキャリッジ７２によって支持されたモータ駆動される平歯車７４とラック８８との噛合いによって、円弧状セグメント３６がキャリッジ３２に沿って駆動されることが理解されるであろう。
【００１９】
円弧状セグメントの挿入と除去を容易にするために、ギヤキャリッジ７２はその一端においてピン９２の周りで旋回される。スプーリング付勢されたシャフト９４は、平歯車７４が付勢されてラック８８と噛合うように、ギヤキャリッジ７２の反対側の端部を付勢する。図７において上方へシャフト９４を移動させることによって、平歯車７４はラック８８との噛合いを解除されて、円弧状セグメントが支持キャリッジ３２に沿ってローラ８２上を自由に摺動できるようにしてある。支持キャリッジ３２はまた、外部用マニピュレータの様々なモータを制御するための電気ケーブル（図示せず）を円弧状セグメントに沿って案内するための１対のケーブル案内ホイール９０（図７）を含む。
【００２０】
次に図６を参照すると、円弧状セグメント３６の両端部には互いにダブテール連結部が設けてある。つまり、ケーシング１２の内側でセグメントを組み立てることができるように、それぞれの雌ダブテール８３が隣接するセグメントの雄ダブテール８５を受け入れることができる。最初に挿入されたセグメントの末端部は、レール３８、肩部ギヤボックス４２、上方アーム４４、前方アーム４６及び検査ツール４８を含むロボット検査サブアセンブリ３９を支持していることが理解されるであろう。末端セグメント３６の端部には、レール３８が円弧状セグメントからほぼ軸方向に（図３〜図５を参照）かつ末端セグメントの両軸方向側方へ延びるように、末端セグメントとレール３８を互いに固定するピン連結部が設けてある。このピン連結部はレール３８の中間部においてレールに固定された支持体９９に結合されたピン９７と雌凹部９６とによって図１０に示される。レール３８の末端部には、駆動歯車１００、遊び歯車１０１及び被駆動歯車１０２を有するギヤボックス９８が設けてある。駆動歯車１００はレール３８により支持された電気モータ１０４によって直接駆動される。駆動歯車１００は遊び歯車１０１を介して被駆動歯車１０２を駆動する。歯車１０２上にはレール３８の長さにわたって延びている親ねじ１０８が取付けてある。スライダ４０に固定されたナット（図示せず）が親ねじ１０８に螺合されている。スライダ４０はローラによってレール３８上に取付けてあり、それによって親ねじ１０８が回転するとスライダ４０はレール３８の長手方向に移動する。
【００２１】
図１１及び図１２を参照すると、肩部ギヤボックス４２のシャフト１２０はその突出端部１２１においてスライダ４０にキー固定される。つまり、シャフト１２０はスライダ４０に対して回転しない。その結果、親ねじ１０８が回転すると、シャフト１２０と肩部ギヤボックス４２は、スライダ４０と共にレール３８に沿って直線的に並進する。しかしながら、ギヤボックス４２はシャフト１２０の周りで回転する。これを達成するために、歯車１２２がシャフト１２０に固定されている。すなわち、シャフト１２０、歯車１２２及びスライダ４０は互いに固定連結されている。モータ１２４がギヤボックス４２に取付けてあり、歯車１２２と噛合う歯車１２６を駆動する。歯車１２２はシャフト１２０に固定されているから、駆動モータ１２４の作動によって歯車１２６と歯車１２２が回転し、それによってギヤボックス４２をシャフト１２０、つまり第１の軸５３（図３）の周りで回転させる。
【００２２】
更に、肩部ギヤボックスは、上方アーム４４を回転させるためのモータ１５０（図１１）を含む。上方アーム４４は、ギヤボックス４２のハウジングに連結され、固定された短シャフト１５４を取り巻く軸受１５２に装着されている。スラスト軸受１５６は回転可能に上方アーム４４を支える。歯車１５８が上方アーム４４の外管１６０に結合され、モータ１５０のシャフト１６４上の歯車１６２と噛合う。その結果、モータ１５０がいずれかの方向へ回転することにより、上記歯車機構が上方アーム４４をそれ自体の軸、つまり回転軸５３（図３及び図１１）の周りで回転させる。
【００２３】
図１３を参照すると、前方アーム４６は、第２の軸５７（図１３及び図３）の周りで旋回運動をするように、上方アーム４４の末端部に固定されている。具体的には、上方アーム４４は、前方アーム４６に支えられたブッシュ１８２によって取り巻かれた軸受スリーブ１８０（図１３）を支えている。駆動プーリ１８４がブッシュ１８２上で支えられ、前方アーム４６を上方アーム４４に対して軸５７の周りで旋回させるために、ケーブル１８６が駆動プーリ１８４の周りに巻き付けてある。具体的にはケーブル１８６はケーブルドラム１８７（図１１及び図１２）に巻き付けてあり、遊びロール１８５（図１１）を過ぎ、内部案内管１８８を通って、遊びロール１８９と駆動プーリ１８４の周りに延びている。上方アームに対して前方アーム４６を旋回させるために、駆動モータ１９１（図１２に破線で示す）がギヤボックス４２に取付けられ、また歯車１９５を支えた駆動シャフト１９３を有する。歯車１９５は、シャフト１２０上に回転可能に装着された歯車１９７と噛合う。歯車１９７はケーブルドラム１８７に連結されている。モータ１９１が回転することにより、ケーブルドラムが回転してケーブル１８６を駆動し、従って、上方アーム４４に対して前方アーム４６を第２の軸５７の周りで旋回させる。
【００２４】
前方アーム４６は外管１９０（図１３）を含むのが好ましく、この外管１９０の内部にパンモータ１９２が固定される。パンモータ１９２によって駆動されるシャフト１９４は、外管１９０の内部に同心に設けられた内部回転管１９６の近い方の端部に結合されている。内部回転管１９６の末端部には検査ヘッド４８が接続される。かくして、モータ１９２の作動により検査ヘッド４８は前方アーム４６の長手方向軸、すなわちパン軸５９（図３及び図１３）の周りで回転する。
【００２５】
内部回転管１９６の内部には、傘歯車２０２に連結されたシャフト２００を駆動するチルト駆動モータ１９８が設けてある。シャフト２００は、内部回転管１９６によってその外部レースが支えられた軸受２０４内に装着されている。傘歯車２０２は、適当な軸受を備えたチルト軸シャフト２０６上に装着された被駆動傘歯車２０４と噛合っている。従ってチルト駆動モータ１９８が作動すると、検査ヘッド４８はシャフト２０６の軸、すなわちチルト軸６１（図３及び図１３）の周りで回転する。検査ヘッド４８は、共にシャフト２０６上に装着されたカメラ２０８及び照明アセンブリ２１０などの各種の器具を含んでいる。その結果、チルト駆動モータ１９８が作動すると、カメラや照明アセンブリはチルト軸の周りで所望の位置まで回転する。
【００２６】
実際に作動させる場合には、外部用マニピュレータの支持キャリッジ３２はガスタービンのアクセス開口１８内に配置され、柱３４を固定することによってケーシング１２に固定される。レール３８、ギヤボックス４２、上方アーム４４、前方アーム４６及び検査ヘッド４８を支持した第１の円弧状セグメントがアクセス開口を通して支持キャリッジ３２に沿って挿入される。支持キャリッジ３２はケーシング１２内でこのアセンブリを支持する。残りの円弧状セグメント３６がダブテール連結部により互いの端部同士を連結され、支持キャリッジ３２を通過させられる。上方アーム４４と前方アーム４６は、レール３８と平行な後退位置に、互いに対して折り畳まれ、図４に示す如く末端の円弧状セグメント３６に直ぐ隣接するレールの近い方の端部に向かってレールに沿って後退させられているが、検査ヘッド４８は、モータ７８を作動させることによって、それが検査しようとしている衝突スリーブと隣り合う位置に到達するまで、燃焼ケーシングの四分円の周りで円周方向に前進させることができる。つまり、サブアセンブリ３９は、それが検査される衝突スリーブに隣り合って位置するまで、衝突スリーブとケーシング１２の内部表面との間の半径方向の空間内を、円周方向へ前進する。マニピュレータが隣り合う遷移部品間で、かつそれらの半径方向外側に位置する図４に示す位置にある時、上方アーム４４は回転可能であり、前方アーム４６は検査ヘッド４８を上方アーム４４に対して折り畳まれた位置から検査される遷移部品すなわち衝突スリーブの区域に近接して配置される位置へと移動できる。例えば、もし検査すべき区域が衝突スリーブの一方の側面であるならば、肩部ギヤボックス４２内の駆動モータ１２４が給電されて肩部ギヤボックス４２をシャフト１２０、つまり軸５３の周りで回転させる。更に、駆動モータ１９１が作動することによって、ケーブルドラム１８７が回転し、上方アーム４４に対し前方アーム４６を図５に示す位置まで、軸５７の周りで旋回させる。モータ１０４もまた作動させられて、レール３８に沿って直線的に肩部ギヤボックス４２を移動させる。レール３８に沿って肩部ギヤボックス４２を並進させることによって、検査したい区域に対する検査ヘッド４８の軸方向位置が得られる。パンモータ１９２とチルト駆動モータ１９８の作動はそれぞれ、検査ヘッド４８、特にカメラと照明アセンブリを所望の検査区域に整合するように位置決めする。その結果、所望区域をビデオカメラにより視覚検査し測定することができる。衝突スリーブの下面部分を検査する場合には、エルボ、すなわち上方アーム４４と前方アーム４６の間の連結部を衝突スリーブの下方つまり半径方向内方に位置させるために、肩部ギヤボックス４２は軸５３の周りで回転される。モータ１９１も作動させられて、前方アーム４６を軸５７の周りで回転させ、前方アーム４６を衝突スリーブの下方つまり半径方向内方に位置させる。モータ１５０も作動させられて、上方アーム４４を軸４５の周りで回転させ、かくして前方アーム４６を上方アーム４４の軸の周りで、衝突スリーブの下方へ旋回させる。パンモータ１９２とチルトモータ１９８を作動させることにより、カメラと照明アセンブリの焦点を検査しようとしている区域に合わせることができる。このように、種々のモータを選択的に作動させて、外部用マニピュレータを選ばれた衝突スリーブの両側に位置決めすることにより、各燃焼器のそれぞれの衝突スリーブの外部表面全体をそれ本来の位置において視覚検査し測定できることが理解されるであろう。全てのモータは適当な電気的接続を介してタービンケーシングの外部から遠隔的かつ電気的に駆動される点に注目されたい。これらのモータは手動的で作動させることができるが、コンピュータ制御されるのが好ましい。
【００２７】
図１４、図１５及び図１６を参照すると、これらの図には、遷移部品本体２８の内部表面を検査するための内部用マニピュレータが、全体を符号２００で示されている。図１４を参照すると、内部用マニピュレータ２００は、ツールの一端に取付部材２０２を、その反対側の端部に例えば外部用マニピュレータと同様なカメラと照明アセンブリを支持する検査ヘッド２０４を含む。取付部材２０２は相互に９０度の角度をなす脚部２０６を有する十字形状（図１６）をしている。脚部２０６は燃焼ケーシングのフランジに装着され、内部用マニピュレータを燃焼ケーシングに固定する。取付部材２０２の中央部分２０８は、取付部材２０２から外方に突き出ている管状部分２１２に支持された球面軸受２１０を含む。検査ヘッド２０４を支えるための外管２１４が、取付部材２０２の内側で管状部分２１２によって支持されている。
【００２８】
遷移部品本体２８内部で検査ヘッド２０４を操作するために、１対の線形アクチュエータ２２０がそれぞれ１対の脚部２０６の外端部と管状部分２１２の外端部との間に結合されている。具体的には、各線形アクチュエータ２２０は、脚部２０６の外端部に装着されたＵリンク２２２に旋回するように取付けてある。線形アクチュエータ２２０はモータ２２４を含み、このモータ２２４はヒンジ２３０に装着されたねじ付きナット２２８内に螺合される親ねじ２２６を駆動する。次いで、ヒンジ２３０は管状部分２１２上に装着されている。線形アクチュエータ２２０を９０度離して配置したことによって、モータ２２４の作動が検査ヘッド２１６を球面軸受２１０の周りで旋回させて、遷移部品本体２８に近づけたり、あるいはこれから遠ざけたりすることが理解されるであろう。
【００２９】
更に、検査ヘッド２０４を伸長あるいは後退させることにより、検査ヘッドを遷移部品本体２８の内部表面のどんな部分の近くにも位置させることができる。このようなテレスコピック運動を得るために、モータ２３２が管状部分２１２によって支持されている。モータ２３２は軸継手２３６を介して親ねじ２３４を駆動する。外管２１４と同心の内管２４０に対して、親ねじナット２３８が固定されている。モータ２３２が作動して、ナット２３８と螺合した親ねじ２３４を回転させることにより、検査ヘッド２０４を取付けた内管２４０を軸方向に前進及び後退させることができる。
【００３０】
検査ヘッド２０４をそれ自身の軸の周りで回転、つまり検査ヘッドをパンさせるために、パンモータ２４２が、検査ヘッド２０４を支えた管体２４６に連結されているシャフト２４４を駆動する。従って、モータ２４２を作動させてシャフト２４４を回転させることにより、管体２４６と検査ヘッド２０４は外管２１４の軸の周りで回転する。検査ヘッド２０４をチルト軸２４８の周りで回転させるために、チルトモータ２５０が設けられ、外部用マニピュレータに関して前述したのと同様に、シャフトと傘歯車２５０、２５２とを介して検査ヘッドを軸２４８の周りで駆動する。管状部分２１２と管体、すなわち部材２１４、２４０及び２４６は、まとめて検査アームと呼ばれていることが理解されるであろう。
【００３１】
内部用マニピュレータの動作は以上の説明から自ずから明らかと思われる。内部用マニピュレータの取付部材２０２を燃焼器のフランジに取付けると、リニアモータ２２４、２３２の作動により、検査ヘッド２０４を検査しようとしている遷移部品本体の選ばれた内部表面部分に近接して位置させる。モータ２４２、２５０を作動させることにより、検査ヘッドは、パン軸とチルト軸の周りで回転させられ、検査ヘッド２０４のビデオカメラにより検査されるべき表面部分を照明アセンブリが照らすように方向付けられる。
【００３２】
次に図１７〜図２０に示す環状空間用マニピュレータを参照すると、前述した検査ヘッドと同様に好ましくはカメラと照明アセンブリとを備えた検査ヘッドが、遷移部品本体２８と衝突スリーブ２６との間の環状空間３０に位置決めされる。環状空間用マニピュレータは、遷移部品本体の両側面に沿う側面溶接継目２９を検査するように、特別に構成されている。遷移部品本体２８は上半部分と下半部分とから組み立てられ、これら両半部分は溶接線２９に沿って互いに溶接されており、この溶接線は本質的に遷移部品本体２８の成形された上部外部表面と下部外部表面の輪郭に従っている。これらの溶接２９を検査するために、全体を符号３００で示す環状空間用マニピュレータは、検査中は燃焼器ケーシングのフランジにボルトで固定される１対の取付板または脚部３０２を含む。これら１対の取付脚部３０２の間には、互いに間隔を置いて配置された１対のＶ字形レール３０４が設けられている。これらのレール３０４間の中央には親ねじ３０６が延びており、その一端は一方の取付板３０２によって支持された手動回転可能なノブ３０８内で終端している。親ねじ３０６の反対側の端部は反対側の取付板３０２内に軸支されている。親ねじ３０６は、互いに間隔を置いて配置された１対の案内板３１４の間でそれらに固定された親ねじナットブロック３１０を貫通して延びている。案内板３１４は、その長手方向に沿った長手方向位置に配置された適当なスペーサにより互いに固定され、側面溶接継目２９に沿って検査ヘッド３４７を案内するための案内部材としての役割を果たす。更に、図１８に示す如く、レール３０４に対して支持されるローラ３１６が案内板３１４の外側に設けてあり、取付板３０２から伸長した位置に案内板３１４を保持する。ノブ３０８を操作することにより、環状空間用マニピュレータを遷移部品本体内に挿入した時、案内板３１４を遷移部品の両側面に対して正確に近づけたり、遠ざけたりすることができる。
【００３３】
図１８に最も良く示されているように、案内板３１４の各々は長手方向に延びた１対のならい面すなわち溝３２０、３２２を含む。各案内板３１４の溝は反対側の案内板に設けられた対応する溝と整合している。案内板３１４の間には、１対の案内ピン３２６を支持した中間キャリッジ板３２４が配置されており、この１対の案内ピン３２６は中間キャリッジ板３２４の両側面の各々から突出し、それぞれ溝３２０、３２２内に嵌合している。中間キャリッジ板３２４は、間隔を置いて配置された案内板３１４に沿ってまたこれに設けられた溝３２０、３２２に沿って、長手方向に摺動可能であって、中間キャリッジ板３２４は、ならい面３２０、３２２に対してカム従動子として働く。中間キャリッジ板３２４の両端部には、横方向に延びる端部キャリッジ板３２８が取付けてある。案内板３１４の両外側面に沿って側部キャリッジ板３３０（図１９）が設けてあり、これらの側部キャリッジ板３３０は端部キャリッジ板３２８の外縁部間に延びている。従って、中間キャリッジ板３２４と端部キャリッジ板３２８は、案内板３１４の外表面に沿って端部キャリッジ板３２８の端縁部間で中間キャリッジ板３２４と平行に延びる側部キャリッジ板３３０と共に、実質的にＩ形鋼と同様な構造を形成する。
【００３４】
側部キャリッジ板３３０のそれぞれの外表面上には、ピン３３４の周りで旋回可能なアーム３３２が設けてある。各側部キャリッジ板３３０には１対の軸受３３６が取付けてあり、これらの軸受を貫通して親ねじ３３８が回転可能になっている。親ねじ３３８は、アーム３３２の上端部に旋回するように支持されたナット３４０内で回転可能である。ナット３４０はまた、アーム３３２上のナット取付部材３４１に対して垂直方向に移動可能である。親ねじを回転させることにより、ナット３４０がアーム３３２をピン３３４の周りで旋回させて、以下に述べるように、検査ヘッドのある範囲での調節可能な角度運動を可能にする。
【００３５】
各側部キャリッジ板３３０のそれぞれの側面には、取付ブロック３４４（図１７及び図１９）が設けてある。これらの取付ブロック３４４のうちの一方には、ワンドホルダ３４６がピンで取付けてある。ワンドホルダ３４６の横方向の外端部は、図２０に示すワンド管３４８を受けるようになっており、このワンド管３４８の一端に検査ヘッド３４７が取付られる。検査ヘッド３４７は照明アセンブリ３４９とビデオカメラ３５１を含む。
【００３６】
キャリッジハンドル３４８は自在継手３５０により親ねじ３３８に結合され、環状空間用マニピュレータの外部から操作できるように、環状空間用マニピュレータの全長にわたって延びている。キャリッジハンドル３４８を回転させることにより、ワンドホルダ３４６内でワンド管３５３を支えているアーム３３２を旋回させ、検査ヘッド３４７を最終的には側面溶接継目２９に沿って位置決めすることができる。
【００３７】
環状空間用マニピュレータの使用に際しては、中間キャリッジ板３２４と側部キャリッジ板３３０がそれぞれ遷移部品内に延び遷移部品本体２８の手前で終わる状態で、取付部材３０２が燃焼ケーシングのフランジに固定される。検査ヘッド３４７を備えたワンド管３５３がワンドホルダ３４６に取付けられて、環状空間用マニピュレータの長手方向にわたって延びる。キャリッジハンドル３４８を押すことにより、中間キャリッジ板と側部キャリッジ板は結合された状態で案内板３１４に沿って前進させられる。従って、検査ヘッド３４７は、遷移部品本体２８と衝突スリーブ２６の間の空間内へ案内される。検査ヘッド３４７が環状空間内に前進させられた時、側部キャリッジ板３３０は溝３２０、３２２に沿った中間キャリッジ板３２４の移動により案内され、側面溶接継目２９の輪郭にならって移動する。一方の側部キャリッジ板３３０に検査ヘッドを装着したことにより、検査ヘッドも同様に側面溶接継目２９にならって移動する。それ故検査ヘッドの一部を構成するビデオカメラと照明アセンブリは側面溶接継目２９と整合して、側面溶接継目の保全性を記録する。親ねじ３３８を出し入れすることにより、ビデオカメラ３５１と照明アセンブリ３４９の角度を環状空間内である範囲で調節し、側面溶接継目の何れかの側面の適当な区域を観察し、及び／又はビデオカメラと照明アセンブリを確実に溶接継目と整合させることができる。一方の側面溶接継目を検査した後、環状空間用マニピュレータは後退させられ、検査ヘッド３４７を支持したワンド管は、もう一方の側部キャリッジ板３３０により支持された取付ブロック３４４に固定される。次に中間キャリッジ板３２４と側部キャリッジ板３３０は溝３２０、３２２の輪郭にならって前進させられ、これによって検査ヘッドは反対側の側面溶接継目に沿って移動し、それを検査する。
【００３８】
本発明を、現在最も実用的で好ましいと思われる実施形態に関連させて説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に、添付の特許請求の範囲の技術思想と技術的範囲に含まれる様々な変更や等価な構成を保護しようとするもであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービン軸の周りに配設された環状列燃焼器の概略図。
【図２】アクセス開口も示している、燃焼器の燃焼フロースリーブと遷移部品の部分側面図。
【図３】遷移部品の衝突スリーブの外部部分を検査するための外部用マニピュレータの検査ヘッドの動きを示す概略図。
【図４】衝突スリーブに隣り合ってタービンケーシング内に配置された外部用マニピュレータの斜視図。
【図５】外部用マニピュレータの上方アームと前方アームがそれぞれ回転され、伸長された状態における、図４と同様な斜視図。
【図６】外部用マニピュレータの一部を構成するセグメント化されたレールの軸方向端面図。
【図７】円弧状のセグメント化されたレールの１つのセグメントとその支持キャリッジの拡大図。
【図８】図７に示すキャリッジとレールセグメントの、その間の駆動機構を示す拡大断面図。
【図９】外部用マニピュレータの上方アームと前方アームとを取付けた肩部ギヤボックスと、この肩部ギヤボックスを取付けたレールとを示す、ガスタービンロータ回転軸を含む平面内における側面図。
【図１０】図９に示すレールの平面図。
【図１１】図９及び図１０に示すレール上のスライダによって支持されたギヤボックスの拡大断面図。
【図１２】図１１の線１２−１２に沿って見た断面図。
【図１３】上方アームの下端部、前方アームとの連結部、前方アーム、及び前方アームの末端部に取付られた検査ヘッドの部分図。
【図１４】本発明による検査ツールの一部を構成する内部用マニピュレータを示す、図２と同様な図。
【図１５】図１４に示す内部用マニピュレータの拡大断面図。
【図１６】内部用マニピュレータのための装着部を一部断面で示した端面図。
【図１７】本発明による環状空間用検査マニピュレータの端部平面図。
【図１８】図１７の線１８−１８に沿って見た環状空間用マニピュレータの断面図。
【図１９】環状空間用マニピュレータの末端部の側面図。
【図２０】本発明の環状空間用検査マニピュレータの一部を構成するワンド管の平面図。
【符号の説明】
１０ガスタービン
１２外部ケーシング
１４燃焼フロースリーブ
１６ロータ回転軸
１８アクセス開口
２０外部用マニピュレータ
２２検査ヘッド
２４遷移部品
２６多孔スリーブ
２８遷移部品本体
２９側面溶接継目
３０環状空間
３２支持キャリッジ

Claims

タービンロータ回転軸（１６）の周りの外部ケーシング（１２）と、衝突スリーブにアクセスするための前記ケーシングを貫通した少なくとも１つの開口（１２）とを備えたガスタービンにおける環状列燃焼器のうちの燃焼器の衝突スリーブ（２６）をそのままの位置で検査する方法であって、
検査ヘッド（４８）を支持したロボット検査ツール（２０）を前記外部ケーシング（１２）の前記開口（１８）を通して挿入する段階と、
前記ケーシングの外側位置から前記ツールをロボット操作して、隣り合う前記衝突スリーブ間に前記検査ヘッドを位置させる段階と、
前記検査ヘッドを用いて前記隣り合う衝突スリーブのうちの１つの外部表面を検査する段階と、
検査完了後に、前記外部ケーシング内から前記検査ツールを回収する段階と、
を含み、
前記操作する段階が、前記検査ヘッドを操作して（１２４、５３、１５０、４５）前記検査ヘッドを前記１つの衝突スリーブの半径方向内側に位置させる段階を含むことを特徴とする方法。
タービンロータ回転軸（１６）の周りの外部ケーシング（１２）と、衝突スリーブにアクセスするための前記ケーシングを貫通した少なくとも１つの開口（１２）とを備えたガスタービンにおける環状列燃焼器のうちの燃焼器の衝突スリーブ（２６）をそのままの位置で検査する方法であって、
検査ヘッド（４８）を支持したロボット検査ツール（２０）を前記外部ケーシング（１２）の前記開口（１８）を通して挿入する段階と、
前記ケーシングの外側位置から前記ツールをロボット操作して、隣り合う前記衝突スリーブ間に前記検査ヘッドを位置させる段階と、
前記検査ヘッドを用いて前記隣り合う衝突スリーブのうちの１つの外部表面を検査する段階と、
検査完了後に、前記外部ケーシング内から前記検査ツールを回収する段階と、
を含み、
前記操作する段階が、前記検査ヘッドを前記タービンロータ回転軸とほぼ平行な方向へ並進させる（１０４、５２）段階と、前記検査ヘッドを前記ロータ回転軸にほぼ向かう方向へ回転させる（１２４、５３）段階と、前記検査ヘッドをほぼ半径方向軸の周りで回転させる（１５０、４５）段階とを含むことを特徴とする方法。
タービンロータ回転軸（１６）の周りの外部ケーシング（１２）と、衝突スリーブにアクセスするための前記ケーシングを貫通した少なくとも１つの開口（１２）とを備えたガスタービンにおける環状列燃焼器のうちの燃焼器の衝突スリーブ（２６）をそのままの位置で検査する方法であって、
検査ヘッド（４８）を支持したロボット検査ツール（２０）を前記外部ケーシング（１２）の前記開口（１８）を通して挿入する段階と、
前記ケーシングの外側位置から前記ツールをロボット操作して、隣り合う前記衝突スリーブ間に前記検査ヘッドを位置させる段階と、
前記検査ヘッドを用いて前記隣り合う衝突スリーブのうちの１つの外部表面を検査する段階と、
検査完了後に、前記外部ケーシング内から前記検査ツールを回収する段階と、
を含み、
前記ツールが、前記タービンロータ軸の周りの円弧状アーム（３６）と、該アームに結合されてほぼ軸方向へ延びるレール（３８）と、該レールに沿って並進可能な上方アーム（４４）と、該上方アームに旋回可能に結合されて、その末端部近くで前記検査ヘッド（４８）を支持する前方アーム（４６）とを含んでおり、
前記方法が更に、
前記上方アームとこれに結合された前記前方アームとを前記レールに沿って並進させる段階と、
前記上方アームを前記レールに対してほぼ円周方向に延びる軸の周りで旋回させる（１２４、５３）段階と、
前記前方アームを前記上方アームに対して該上方アームと該前方アームとを含む平面内で旋回させる（１９１、５７）段階と、
前記検査ヘッドを前記前方アームに対してパン軸とチルト軸の周りで旋回させる（１９２、５９、１９８、６１）段階と、
を含むことを特徴とする、方法。
前記操作する段階が更に、前記検査ヘッドを操作して（１２４、５３、１５０、４５）前記検査ヘッドを前記１つの衝突スリーブの半径方向内側に位置させる段階を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。