JP4434187B2 - 回転機器の軸受調芯方法 - Google Patents

Description

本発明は、円筒シェル内に互いに離間して配置された２つの軸受により回転軸が支持された、例えばスクロール圧縮機のような回転機器の２つの軸受を調芯する方法および装置に関するものである。

従来の回転機器の一種であるスクロール圧縮機の製造方法においては、渦巻方向が相異なる固定スクロールと揺動スクロールを組合せ、揺動スクロールを揺動自在に載置するとともに、外周に設けられた鍔部上に固定スクロールが固定され、かつ中心に軸受、外周に段付部を有するフレームと、上部をフレームの軸受に回転自在に保持され中央部に電動機ロータを支持するクランク軸の回転により上端に接続された揺動スクロールを揺動させるとともに、下部を回転自在に支持するサブフレームと、上部内周部にフレームの段付部と係合する段付部を有しフレームが固定され、その下方に電動機ステータが焼嵌固定され、さらにその下部にサブフレームが溶接固定されたセンタシェルを備え、このセンタシェルの両端にシェルを接合して密閉容器を構成するスクロール圧縮機を組み立てるに際して、前記センタシェルに電動機ステータを焼嵌固定し、次にフレームを固定したあと、このフレームを基準にしてサブフレームを保持しつつスポット溶接によりこれをセンタシェルに固定する組立工程において、サブフレーム固定後のサブフレームのフレームに対する平行度を測定し、平行度が基準値を越える場合に、フレームおよびサブフレームの間のセンタシェルを加熱し、加熱部を収縮させることにより、フレームとサブフレームの平行度が所定の範囲になるように修正している（例えば、特許文献１参照）。

また、サブフレームの軸受部が水平方向に移動できるように２分割されたもので、フレームを基準としてサブフレームの位置を計測し、フレームとサブフレームの軸芯を調整、固定することにより、フレームおよびサブフレームの組立段階での両軸受の同芯度を確保することができることが記載されている（例えば、特許文献１参照）。

また、センタシェルのサブフレーム側にもフレーム側と平行になるように段付加工を施し、この段部でサブフレームを受けることによって、フレームとサブフレームとの平行度が確保できることが記載されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−６９４１５号公報（第２−５頁、第４〜１０図）

従来の回転機器の製造は以上のように行われており、フレームとサブフレームの軸受の同心は分割型サブフレーム構造と同心調整方式で確保していた、具体的には、サブフレームの軸受部を２分割し、この軸受部の一方を固定した後に、他方を水平方向に移動させて芯ずれを調整し、ボルト締め固定していた。このため、芯ずれの調整に手間がかかるという問題点に加えて、軸受部を２分割しなければならないので部品点数が増え、加工に手間がかかり、コスト高の要因になっていた。

また、センタシェルの両側に段付部を加工し、段付部にフレームおよびサブフレームを組付けることにより、フレームとサブフレームの平行度を確保する場合には、段付加工に手間がかかりコスト高の要因になっていた。

本発明は、上記のような従来のものの問題点を解決するためになされたものであり、２つの軸受の平行ずれおよび芯ずれの調整作業を効率化することが可能な、回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る回転機器の軸受調芯方法は、円筒シェル内周の周方向の複数の固定箇所で固定されて回転軸を支持する第１軸受及び第２軸受を備える回転機器の上記両軸受を調芯する回転機器の軸受調芯方法であって、上記第１軸受に対する上記第２軸受の芯ずれ及び平行ずれを計測する計測工程と、上記円筒シェルの上記固定箇所の近傍を局所加熱して上記固定箇所が固定された上記円筒シェルの面を変形させることによって上記芯ずれ及び上記平行ずれを調節する上記固定箇所から離れた局所加熱位置を求める局所加熱算出工程と、上記局所加熱位置を局所加熱して、上記第１軸受と上記第２軸受との芯ずれおよび平行ずれが所定の範囲内に収まるように調節する調節工程とを備え、上記局所加熱算出工程は、所定の位置を所定の熱量で局所加熱したときの芯ずれが変化する単位ベクトルの組み合わせにより芯ずれ位置から理想位置までのベクトルを表して計算する工程であるものである。

また、本発明に係る回転機器の軸受調芯方法は、円筒シェル内周の周方向の複数の固定箇所で固定されて回転軸を支持する第１軸受及び第２軸受を備える回転機器の上記両軸受を調芯する回転機器の軸受調芯方法であって、上記第１軸受に対する上記第２軸受の芯ずれ及び平行ずれを計測する計測工程と、上記円筒シェルの上記固定箇所の近傍を局所加熱して上記固定箇所が固定された上記円筒シェルの面を変形させることによって上記芯ずれ及び上記平行ずれを調節する上記固定箇所から離れた局所加熱位置を求める局所加熱算出工程と、上記局所加熱位置を局所加熱して、上記第１軸受と上記第２軸受との芯ずれおよび平行ずれが所定の範囲内に収まるように調節する調節工程とを備え、上記局所加熱算出工程は、所定の位置を所定の熱量で局所加熱したときの芯ずれが変化する単位ベクトルの組み合わせにより芯ずれ位置から理想位置までのベクトルを表して計算する工程であるものである。

この発明によれば、上記第１軸受に対する上記第２軸受の芯ずれ及び平行ずれを計測する計測工程と、上記円筒シェルの上記固定箇所の近傍を局所加熱して上記固定箇所が固定された上記円筒シェルの面を変形させることによって上記芯ずれ及び上記平行ずれを調節する上記固定箇所から離れた局所加熱位置を求める局所加熱算出工程と、上記局所加熱位置を局所加熱して、上記第１軸受と上記記第２軸受との芯ずれおよび平行ずれが所定の範囲内に収まるように調節する調節工程とを備えたので、２つの軸受の平行ずれおよび芯ずれの調整作業を効率化することが可能となる。

実施の形態１．
図１〜図６は本発明の実施の形態１による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図であり、より具体的には、図１は第１軸受に対する第２軸受の芯ずれの調整を説明するための断面図、図２は第１軸受に対する第２軸受の平行ずれの調整を説明するための断面図、図３は回転機器の軸受調芯装置の要部の構成を示す正面図、図４は回転機器の軸受調芯方法を説明するフローチャート、図５は芯ずれ調整時の計算方法の一例を説明するための図、図６は平行ずれ調整時の計算方法の一例を説明するための図である。

本実施の形態では、回転機器、例えば圧縮機は、図１および図２に示すように、円筒シェル５内周の両端部にそれぞれ配置されて回転軸（図示せず）を支持する第１軸受６および第２軸受７を備えており、図示していないが、円筒シェル５の内周にステータが固定され、回転軸の外周にロータが固定されている。

本実施の形態では、第２軸受７は上記従来の場合とは異なって２分割されておらず１部品により構成されている。

第１軸受６および第２軸受７は、例えば次の第１工程〜第５工程により、円筒シェル内周の両端部に調芯して組み立てられる。
第１工程として、第１軸受６を、動かないように保持された円筒シェル５内の所定位置に保持し、回転軸の所定位置に第１軸受６および第２軸受７を嵌合させた状態で回転軸および第２軸受７を第１軸受６の中心軸に対して所定の力で傾けて回転軸および第２軸受７を揺動運動させたときの第１軸受６に対する第２軸受７の相対的な、傾き移動限界および第１軸受６の中心軸に直交する方向での移動限界を検出する。
第２工程として、第１工程で得られた上記移動限界の情報に基づいて第１軸受６に対する第２軸受７の目標位置および目標姿勢を求める。
第３工程として、第２軸受７を第２工程で求められた目標位置および目標姿勢に位置決めし、その状態で保持する。
第４工程として、第１軸受６を保持されている位置で円筒シェル５に固定する。
第５工程として、第２軸受７を保持されている位置で円筒シェル５に固定する。
上記のような組立方法の詳細については、本出願と同一出願人により出願された特願２００２−１８７８７６号明細書に詳細に記載されている。

第１軸受６および第２軸受７の円筒シェル５への固定は、例えば、周方向複数箇所（本実施の形態では第１軸受側４箇所、第２軸受側３箇所）のアークスポット溶接により行われるが、溶接時の入熱アンバランスや部品の剛性ばらつき、入熱による部品の残留応力の開放によって位置ずれが生じ、第１軸受６と第２軸受７との芯ずれまたは平行ずれの仕様を満たさないものが発生する場合がある。

ここで、平行ずれ量を、図２に示すように、第１軸受６の軸受中心軸６ａ（基準）の方向に対する第２軸受７の軸受中心軸７ａの傾き量θと定義し、芯ずれ量を、図１に示すように、第１軸受６の軸受中心軸６ａを基準としたときの第２軸受７の軸受中心７ｂのずれ量δ（第２軸受７の軸受中心７ｂから第１軸受６の軸受中心軸６ａまでの距離）と定義し、以下では、この定義に基づいて、各軸受の固定部近傍を加熱した場合の芯ずれおよび平行ずれの挙動に関して説明する。

図１に示すように、円筒シェル５における第１軸受６固定箇所５６１の第２軸受７固定側（以下では、第１軸受６固定箇所の上方と言うこともある。）を局所加熱すると、芯ずれの基準軸である第１軸受６の軸受中心軸６ａが傾くため、第２軸受７の軸受中心７ｂから第１軸受６の中心軸６ａまでの距離δ、すなわち芯ずれ量が変化する。
また、図２に示すように、円筒シェル５における第２軸受７固定箇所５７１の第１軸受６固定側（以下では、第２軸受７固定箇所の下方と言うこともある。）を局所加熱すると、第２軸受７の軸受中心軸７ａが傾くため、第１軸受６の軸受中心軸６ａの方向に対する第２軸受７の軸受中心軸７ａの傾き量θすなわち平行ずれ量が変化する。

そこで、例えば図１（ａ）に示すように、芯ずれが仕様を満たさない場合（第１軸受６の軸受中心軸６ａを基準としたときの第２軸受７の軸受中心７ｂのずれ量δが仕様となっている所定の範囲を超えている場合）は、例えば、第１軸受６の固定箇所の上方(図１（ｂ）に矢印で示している。)の円筒シェル５を加熱する。加熱部には熱歪による収縮が生じて図１（ｂ）に示すようにシェルが微小に変形し、第２軸受７に対する第１軸受６の姿勢が変化する。これにより第１軸受６に対する第２軸受７の芯ずれ量δを調整できる。

円筒シェル５の板厚が４．５ｍｍ、直径が１６９ｍｍ、材質が溶接構造用圧延鋼材であり、第１軸受６と第２軸受７間の距離が２００ｍｍである圧縮機について、本発明者らが実験した結果によると、円筒シェル５における第１軸受６固定箇所から上方（第２軸受７側）に１５ｍｍ離れた位置を、溶接電流が２００Ａ、溶接電圧が１０Ｖ、溶接時間が１ｓｅｃでＴＩＧ（タングステン・イナート・ガス）溶接トーチにより加熱することにより、芯ずれを約１２μｍ調整できた。なお、上記条件で加熱を行った場合のスポット（加熱痕）径は約８ｍｍであり、この部分が加熱時に赤熱する。

また、例えば図２（ａ）に示すように、平行ずれが仕様を満たさない場合（第１軸受６の軸受中心軸６ａの方向に対する第２軸受７の軸受中心軸７ａの傾き量θが仕様となっている所定の範囲を超えている場合）は、特開平６−２７２６７７号公報に記載されているように、第１軸受６および第２軸受７間の円筒シェル５を加熱し、加熱部に熱歪による収縮を発生させることで平行度を調整できる。例えば、第２軸受７の固定箇所の下方(図２（ｂ）に矢印で示している。)の円筒シェル５を加熱する。加熱部には熱歪による収縮が生じて図２（ｂ）に示すように円筒シェル５が微小に変形し、第１軸受６に対する第２軸受７の姿勢が変化する。これにより第１軸受６に対する第２軸受７の平行ずれを調整することができる。

なお、ここで、平行ずれの表記法は、例えば図２（ａ）における第２軸受の傾き角度θを用い、評価する面の大きさを直径１００ｍｍとして
１００×ｔａｎθ
の値を計算して表記する方法を用いる。例えば、第２軸受の傾き角度θが０．０１度であるとき、平行ずれは以下の式により算出される。
１００×ｔａｎ（０．０１）＝０．０１７［ｍｍ／φ１００ｍｍ］
＝１７［μｍ／φ１００ｍｍ］ （１）
これは、基準の平面に対し評価する面の傾きが直径１００ｍｍの範囲で１７μｍであることを意味する。

上記の芯ずれの調整で説明したのと同じ材質で同じ寸法形状である圧縮機について、本発明者らが実験した結果によると、円筒シェル５における第２軸受７固定箇所から下方（第１軸受６側）に１０ｍｍ離れた位置を、溶接電流が２００Ａ、溶接電圧が１０Ｖ、溶接時間が２ｓｅｃでＴＩＧ溶接トーチにより加熱することにより、平行ずれを約２６μｍ／φ１００ｍｍ調整できた。上記条件で加熱を行った場合のスポット（加熱痕）径は約８ｍｍであり、この部分が加熱時に赤熱する。

なお、芯ずれおよび平行ずれの調整において、加熱位置、加熱時間、電流、電圧値のうちの少なくとも何れか１つを変化させることで、芯ずれおよび平行ずれ調整のストロークを変化させることができる。
例えば、上記のように第２軸受７の下方１０ｍｍの位置を局所加熱した後、第２軸受７の下方２０ｍｍの位置を局所加熱することで、さらに軸受の姿勢が変化するため、平行ずれ調整量を増すことができる。

また、局所加熱する位置だけでなく、付加する熱量を調整することで、各ずれの変化量を調整することができる。例えば、本発明者らが実験した結果によると、上記のように、ＴＩＧ電源を用いて、円筒シェル５における第２軸受７固定部から下方に１０ｍｍ離れた位置を、電流が２００Ａ、電圧が１０Ｖ、時間が２ｓｅｃで局所加熱することにより、平行ずれが約２６μｍ／φ１００ｍｍ変化した。調整目標範囲が狭い場合、この条件で加熱を行うとオーバーシュートしてスペックアウトする。そこで、加熱条件の時間を半分の１ｓｅｃとし平行ずれ変化量を１３μｍ／φ１００ｍｍ程度に抑えることによって、調整目標範囲内に効率よく調整することができる。また、調整目標位置と現在の芯ずれまたは平行ずれ位置が離れている場合（芯ずれ量δまたは平行ずれ量θが大きい場合）、例えば加熱時間を長くして付加熱量を増やすことで、芯ずれまたは平行ずれの変化量を増やすことができ、その結果加熱回数を減らし、調整作業を効率的に行うことができる。

ただし、上記のように、円筒シェル５における第１軸受６の固定箇所の上方を局所加熱して第１軸受６と第２軸受７との芯ずれを調整した場合、第１軸受６と第２軸受７との平行度も若干変化する場合がある。
また、上記のように、円筒シェル５における第２軸受７の固定箇所の下方を局所加熱して第１軸受６と第２軸受７との平行ずれを調整した場合、第１軸受６と第２軸受７との芯ずれ量も若干変化する場合がある。

以下に、上記のような、芯ずれを調整した場合の平行度の変化、および平行ずれを調整した場合の芯ずれ量の変化を考慮して、第１軸受６と第２軸受７との芯ずれおよび平行ずれを効率的に調整することが可能な、回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置について説明する。

本実施の形態による回転機器の軸受調芯装置は、被処理体（ワーク）である回転機器の芯ずれおよび平行ずれを測定した結果が入力され、芯ずれおよび平行ずれの何れかが仕様を満たしていない場合に、ずれ量を調整するために局所加熱する箇所を算出する加熱箇所算出手段と、加熱箇所算出手段で算出された箇所を局所加熱する加熱手段とを備えている。

加熱箇所算出手段は、例えばマイクロコンピュータにより実現され、芯ずれおよび平行ずれの測定結果が入力される例えばキーボードなどの入力部を備えている。
加熱手段は、図３に示すように、例えばＴＩＧ溶接機などの加熱手段８、加熱手段８を保持する保持手段９、加熱手段８の高さを調整する高さ調整手段１０、ワークとして回転機器を矢印の方向に回転可能に支持する支持手段１１、高さ調整手段１０および支持手段１１が載置された架台１２を備えている。さらに、加熱手段は、加熱手段８、高さ調整手段１０および支持手段１１を制御するマイクロコンピュータベースのコントローラ（図示せず）を備えており、局所加熱量、加熱時間、加熱手段８の高さ、ワークの回転角度等を制御することができる。また、コントローラに加熱箇所算出手段を備えていてもよい。

以下では、芯ずれは円筒シェル５における第１軸受６固定箇所の上方の所定位置（１点あるいは複数点）を、平行ずれは円筒シェル５における第２軸受７固定箇所の下方の所定位置（１点あるいは複数点）を、所定の熱量（一定あるいは複数段階に変化）でそれぞれ局所加熱することにより調整する場合に、円筒シェル５の周方向に複数個ある軸受固定箇所（第１軸受６の固定箇所は周方向に均等に配置された５６１〜５６４の４箇所、第２軸受７の固定箇所は周方向に均等に配置された５７１〜５７３の３箇所であり、図１および図２では、固定箇所５６１、５６３、５７１、５７３のみを図示している。）のうちの、どの固定箇所の所定位置を何回、何点、あるいはどの程度の熱量で局所加熱するかを求める場合について説明する。
なお、第２軸受７の固定箇所は３箇所であり周方向に均等に配置されているので、図１および図２の断面図では２つの固定箇所５７１、５７３の断面が同時に見えることはないが、これらの図では模式的に２つの固定箇所５７１、５７３を示している。これは図７〜図９においても同様である。

図４のフローチャートに示すように、まず、ステップ１において、例えば上述したような工程で、第１軸受６および第２軸受７を円筒シェル内周の両端部に調芯固定して組み立てられた回転機器（ワーク）の芯ずれ（第１軸受６の軸受中心軸６ａを基準としたときの第２軸受７の軸受中心７ｂのずれ量δとずれ方向）および平行ずれ（第１軸受６の軸受中心軸６ａの方向に対する第２軸受７の軸受中心軸７ａの傾き量θとずれ方向）が測定される(ステップＳＴ１）。

次に、ステップＳＴ２において、測定されたワークの芯ずれおよび平行ずれの両方が仕様を満たしていれば処理を終了して後行程に流れ、そうでなければ（芯ずれおよび平行ずれの少なくとも何れか一方が仕様を満たしていなければ）ステップＳＴ３に進んで調整行程に入る。
なお、ステップＳＴ２の処理は加熱箇所算出手段で行ってもよいし、作業者が判断し、仕様を満たしていない場合のみワークの芯ずれおよび平行ずれの測定結果を加熱箇所算出手段に入力するようにしてもよい。

ステップＳＴ３において、円筒シェルにおける第１軸受６固定箇所の上方の所定位置を所定の熱量で局所加熱したきの芯ずれ変化量および芯ずれ変化方向並びに平行ずれ変化量および平行ずれ変化方向をあらかじめ調べて作成した第１の調整量データベースを基に、芯ずれを調整するために最適な局所加熱箇所を計算する。
なお、円筒シェルにおける第１軸受６固定箇所の上方の所定位置とは、例えば、上方１５ｍｍなどの１点の場合もあり、例えば、上方１５ｍｍなどの１点と上方１５ｍｍと２５ｍｍなどの２点以上とを含む場合もある。また、所定の熱量とは、一定の熱量の場合もあり、２倍、３倍というように複数段階に変化させる場合もある。一定の熱量としては、オーバーシュートしてスペックアウトするのを避けるため、ずれの変化量が調整目標範囲の１／２程度である熱量を選ぶのがよい。

図５は芯ずれを調整するために最適な局所加熱箇所の計算方法の一例である。図５において、Ａは現在の芯ずれ位置（図１で示す第２軸受７の軸受中心７ｂの位置）、Ｏは理想中心位置（図１で示す第１軸受６の軸受中心軸６ａの位置）を意味する。Ｇ１〜Ｇ４は円筒シェル５における第１軸受６の各固定箇所５６１、５６２、５６３、５６４の所定位置を所定の熱量でそれぞれ局所加熱したときに芯ずれが変化する方向を示している。理想中心位置Ｏすなわち第１軸受６の軸受中心軸６ａの位置はＧ１〜Ｇ４の各矢印方向に対して反対方向に変化する。本実施の形態では固定箇所５６１、５６２、５６３、５６４が４箇所あるため、各固定箇所の上方（例えば１５ｍｍ）を加熱すると図５に示すようなＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の４つの方向に芯ずれが変化する。なお、Ｇ１〜Ｇ４は方向を示す単位ベクトルである。

ベクトルＡＯを単位ベクトルＧ１〜Ｇ４の方向に分解すると、図５の場合は単位ベクトルＧ１とＧ２で表され、例えば下記に示すような式で表される。
ＡＯ＝ α・Ｇ１＋β・Ｇ２ （ただし、α≧０かつβ≧０）
次にこのαとβを比較する。図５の場合はα＞βであるので、単位ベクトルＧ１の方向すなわち固定箇所５６１の上方を局所加熱箇所とする。

ステップＳＴ４において、上記第１の調整量データベースを用いて、ステップＳＴ３で求められた円筒シェル５における第１軸受６固定箇所５６１の所定位置を所定熱量で局所加熱したときの芯ずれおよび平行ずれの位置を計算し、計算結果が芯ずれ仕様を満足すればステップＳＴ５に進み、満足していなければもう一度ステップＳＴ３に戻って以下に説明するように、２点目の局所加熱箇所を算出する。

すなわち、ステップＳＴ３では、上記ステップＳＴ４で計算された円筒シェル５における第１軸受６固定箇所５６１の所定位置を所定熱量で局所加熱するときの芯ずれを調整するために最適な局所加熱箇所を計算する。

ステップＳＴ４では、ステップＳＴ３で求められた２点目の局所加熱箇所が、前回求められた１点目の局所加熱箇所（固定箇所５６１）と異なる、例えば固定箇所５６２である場合には、上記の芯ずれ調整量データベースを用いて、ステップＳＴ３で求められた円筒シェル５における第１軸受６固定箇所５６２の所定位置を所定熱量で局所加熱したときの芯ずれおよび平行ずれの位置を計算し、計算結果が芯ずれ仕様を満足すればステップＳＴ５に進み、満足していなければもう一度ステップＳＴ３に戻るというルーチンを芯ずれ仕様を満足するまで繰り返す。
また、ステップＳＴ４では、ステップＳＴ３で２点目の局所加熱箇所として求められた局所加熱箇所が、前回求められた１点目の局所加熱箇所（固定箇所５６１）と同じである場合には、加熱量を２倍、３倍にする、あるいは所定熱量で一点目の局所加熱位置周辺の別の位置（一点目の局所加熱位置の上または下）を局所加熱することにより仕様を満足させる。

ステップＳＴ５において、円筒シェルにおける第２軸受７固定箇所の下方の所定位置を所定の熱量で局所加熱したきの平行ずれ量および平行ずれ方向並びに芯ずれ変化量および芯ずれ変化方向を予め調べて作成した第２の調整量データベースを基に、平行ずれを調整するために最適な局所加熱箇所を計算する。
なお、円筒シェルにおける第２軸受７固定箇所の下方の所定位置とは、例えば、下方１０ｍｍなどの１点の場合もあり、例えば、下方１０ｍｍなどの１点と下方１０ｍｍと２０ｍｍなどの２点以上とを含む場合もある。また、所定の熱量とは、一定の熱量の場合もあり、２倍、３倍というように複数段階に変化させる場合もある。一定の熱量としては、オーバーシュートしてスペックアウトするのを避けるため、ずれの変化量が調整目標範囲の１／２程度である熱量を選ぶのがよい。

図６は平行ずれを調整するために最適な局所加熱箇所の計算方法の一例である。図６において、Ｂは現在の平行ずれの位置、すなわち第１軸受６中心軸６ａに対する第２軸受７の中心軸７ａの傾き量および傾き方向を示す点、Ｏは理想中心位置である。図２に対応して説明すると、ベクトルＯＢは第２軸受の中心軸７ａの方向ベクトルを第１軸受６の中心軸６ａと直交する平面に投影したベクトルを意味し、評価範囲をφ１００ｍｍの領域として換算したベクトルである。これを数式で説明すると、下記のようになる。
ＯＢ＝１００・ｔａｎθ

第２軸受７の固定箇所は５７１、５７２、５７３の３箇所であるため、各固定箇所の下方（例えば１０ｍｍ）を加熱すると図６に示すようなＳ１、Ｓ２、Ｓ３の３つの方向に平行ずれが変化する。なお、Ｓ１〜Ｓ３は方向を示す単位ベクトルである。ベクトルＢＯを単位ベクトルＳ１〜Ｓ３の方向に分解すると図６の場合は単位ベクトルＳ１とＳ３で表され、例えば下記に示すような式で表される。
ＢＯ＝ α・Ｓ１＋β・Ｓ３ （ただし、α≧０かつβ≧０）
次にこのαとβを比較する。図６の場合はα＞βであるので、Ｓ１の方向すなわち固定箇所５７１の下方を局所加熱箇所とする。

ステップＳＴ６において、上記第２の調整量データベースを用いて、ステップＳＴ５で求められた円筒シェル５における第２軸受７固定箇所５７１の所定位置を所定熱量で局所加熱したときの平行ずれおよび芯ずれおよび平行ずれの位置を計算し、計算結果が芯ずれ仕様および平行ずれ仕様の両方を満足すればステップＳＴ７に進む。
計算結果が芯ずれ仕様を満足していない場合または芯ずれ仕様および平行ずれ仕様の両方を満足していない場合には、もう一度ステップＳＴ３に戻る。
計算結果が平行ずれ仕様のみを満足していない場合には、もう一度ステップＳＴ５に戻って以下に説明するように、さらなる局所加熱箇所を算出する。

すなわち、ステップＳＴ５では、上記ステップＳＴ６で計算された円筒シェル５における第２軸受７固定箇所５７１の所定位置を所定熱量で局所加熱したときの平行ずれを調整するために最適な更なる局所加熱箇所を計算する。

ステップＳＴ６では、ステップＳＴ５で求められた更なる局所加熱箇所の所定位置を所定熱量で局所加熱したときの芯ずれおよび平行ずれの位置を計算し、計算結果が芯ずれ仕様および平行ずれ仕様の両方を満足すればステップＳＴ７に進み、満足していなければもう一度ステップＳＴ３またはステップＳＴ５に戻るというルーチンを芯ずれ仕様および平行ずれ仕様の両方を満足するまで繰り返す。
なお、ステップＳＴ３またはステップＳＴ５で求められた更なる局所加熱箇所が、前回求められた局所加熱箇所（固定箇所５６１または５７１）と同じである場合には、ステップＳＴ４またはステップＳＴ６では、加熱量を２倍、３倍にする、あるいは所定熱量で一点目の局所加熱位置周辺の別の位置（一点目の局所加熱位置の上または下）を局所加熱することにより仕様を満足させる。

加熱箇所算出手段で加熱箇所が決定されれば、その結果に基づいて、加熱手段にて、円筒シェル５の所定箇所を局所加熱する（ステップＳＴ７）。
具体的には、例えば、ワークすなわち回転機器１３をワーク支持手段１１、例えば回転機構を備えたテーブル上に設置し、加熱箇所算出手段で算出された加熱箇所の位相に固定する。加熱部の高さは、高さ調整手段１０（例えば送りねじを回転させる。）により加熱手段８を保持している保持手段９を移動させて加熱手段８を加熱箇所算出手段で算出された加熱箇所の高さに固定する。ワーク１３の位相と加熱手段８の高さを固定した後、局所加熱を行い、軸受位置および姿勢（第１軸受６に対する第２軸受７の芯ずれおよび平行ずれ）を調整する。加熱箇所が２点以上のときは、続けてワーク１３の位相固定および加熱手段８の高さ固定を行った後、局所加熱を行う。

局所加熱後、再び調芯位置測定装置にて芯ずれおよび平行ずれを測定し、芯ずれおよび平行ずれの両方が仕様を満足するか否かを確認するとともに、芯ずれ、平行ずれのデータベースとして蓄積して第１の調整量データベースおよび第２の調整量データベースを更新していく（ステップＳＴ８）。

以上のように、本実施の形態によれば、調芯不良となっていた回転機器に熱歪を与えることで調芯位置を調整することができるため、調芯不良回転機器を良品にすることができ、歩留まりを向上することができる。
また、従来、第１軸受と第２軸受との芯ずれ調整は、第２軸受を２分割し、一方を固定した後に、他方を水平方向に移動させて行っていたが、本実施の形態によれば、第２軸受を２分割しないで１部品にすることができ、コストを抑えることができる。さらに、局所加熱するだけで芯ずれを調整できるため、調整作業を効率化することができる。

また、第１および第２の調整量データベースを元に、芯ずれおよび平行ずれを所定の範囲内に収めるのに適した局所加熱箇所を算出するので、確実かつ効率的に軸受を調芯することができる。

なお、上記では、第１軸受６の円筒シェル５への固定箇所５６１〜６５４は４箇所、第２軸受７の円筒シェル５への固定箇所５７１〜５７３は３箇所である場合について説明したが、これに限るものではなく、３箇所以上で固定されていればよく、同様の効果が得られる。なお、その場合の芯ずれ調整時および平行ずれ調整時の計算方法は、図５および図６で示した固定箇所の上方または下方を局所加熱したときの変化方向ベクトル（例えば図５においては単位ベクトルＧ１〜Ｇ４）の数、方向が異なるだけであり、上記で説明したのと同様に芯ずれおよび平行ずれを調整するために最適な局所加熱箇所を算出することができる。

実施の形態２．
図７および図８は本発明の実施の形態２による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図であり、より具体的には、図７は第１軸受に対する第２軸受の芯ずれの調整を説明するための断面図、図８は第１軸受に対する第２軸受の平行ずれの調整を説明するための断面図である。
以下では主に実施の形態１と異なる点について説明する。

上記実施の形態１では、円筒シェル５における第１軸受６固定箇所の第２軸受７固定側および第２軸受７固定箇所の第１軸受６固定側、すなわち第１軸受６と第２軸受７間に熱歪を与える（局所加熱する）場合について説明したが、局所加熱箇所は円筒シェル５における第１軸受６と第２軸受間に限らず、円筒シェル５における第１軸受６の第２軸受７固定側と反対側、円筒シェル５における第２軸受７の第１軸受６固定側と反対側等であってもよく、上記実施の形態１の場合と同様に、これらの箇所の少なくとも何れか１箇所を局所加熱することにより、第１軸受と第２軸受との芯ずれおよび平行ずれが所定の範囲内に収まるように調節することができる。

例えば、図７に示したように、円筒シェル５における第１軸受６の第２軸受７固定側と反対側（以下では、第１軸受６固定箇所の下方と言うこともある。）を局所加熱すると、第１軸受６の姿勢が変化して芯ずれの基準軸である第１軸受６の軸受中心軸が６ａ１から６ａ２へ変化するために、第１軸受６に対する第２軸受７の芯ずれが主に調整される。調整される方向は、実施の形態１の図１で示した、第１軸受６固定箇所の上方を局所加熱したときと逆方向になる。

また、例えば、図８に示したように、円筒シェル５における第２軸受７の第１軸受６固定側と反対側（以下では、第２軸受７固定箇所の上方と言うこともある。）を局所加熱すると、第２軸受７の姿勢が変化して第２軸受７の軸受中心軸が７ａ１から７ａ２へ変化するために、第１軸受６に対する第２軸受７の平行ずれが主に調整される。このときの調整される方向も、実施の形態１の図２で示した、第２軸受７固定箇所の下方を局所加熱したときと逆方向になる。

また、芯ずれのみを調整したい場合、円筒シェル５における第１軸受６または第２軸受７の各固定箇所の周方向に沿った両側（以下では、第１軸受６固定箇所の左右、または第２軸受７固定箇所の左右と言うこともある。）を局所加熱することにより、平行ずれ量をほとんど変化させずに芯ずれ量のみを変化させることができる。例えば、実施の形態１で説明したのと同じ圧縮機について、本発明者らが実験した結果によると、円筒シェル５における第２軸受７の固定箇所の左右で固定箇所から周方向にそれぞれ１０ｍｍ離れた２点を、溶接電流が２００Ａ、溶接電圧が１０Ｖ、溶接時間が２ｓｅｃでＴＩＧ溶接トーチにより加熱することにより、芯ずれを約１０μｍ調整でき、平行ずれの変化はほとんどなかった。

なお、上記実施の形態１および２において、円筒シェルにおける軸受固定箇所の左右上下の何れかを局所加熱するにあたり、局所加熱位置が軸受固定箇所と近過ぎる場合には軸受固定箇所を損傷する恐れがあるので、例えば溶接により加熱する場合にはスポット（加熱痕）が軸受固定箇所に架からない程度に離した方がよく、また、局所加熱位置が軸受固定箇所から離れすぎている場合には、十分な芯ずれ変化量または平行ずれ変化量が得られなくなるため、例えば、軸受固定箇所から３０ｍｍ以内、望ましくは２０ｍｍ以内というように、軸受固定箇所の近傍を局所加熱するのが望ましい。

実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図であり、より具体的には、第１軸受に対する第２軸受の平行ずれの調整を説明するための断面図である。
以下では主に実施の形態１と異なる点について説明する。

上記実施の形態１および２では、円筒シェル５における軸受固定箇所の近傍に熱歪を与える（局所加熱する）場合について説明したが、熱歪を与える場所は円筒シェル５に限らず、軸受等の内臓部品であってもよい。

例えば図９に示すように、第２軸受７の一部を局所加熱すると、第２軸受７が変形して第２軸受７の姿勢が変化し、第２軸受７の軸受中心軸が７ａ１から７ａ２へ変化するために、第１軸受６の軸受中心軸６ａ（基準）の方向に対する第２軸受７の軸受中心軸７ａの傾きである平行ずれが調整される。
なお、第２軸受７の局所加熱箇所は、第２軸受７における円筒シェル５への固定箇所から第２軸受７の軸受穴に至る経路であれば何処であってもよい。ただし軸受穴の近傍は加熱により軸受穴の円筒度に影響を及ぼす可能性があるため避けるのが望ましい。

なお、上記各実施の形態では、第１軸受６および第２軸受７は、それぞれ円筒シェル５内周の両端部に周方向の複数箇所で溶接接合により固定されている場合について示したが、複数箇所をより密にして全周にわたって溶接接合されていてもよく、同様の効果が得られる。

また、第１軸受６および第２軸受７は、それぞれ円筒シェル５内周の両端部に周方向の複数箇所で、円筒シェル５を変形させて固定するかしめ固定により固定されていてもよく、この場合にも上記各実施の形態と同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態１による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図である。 本発明の実施の形態１による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図である。 本発明の実施の形態１による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図である。 本発明の実施の形態１による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図である。 本発明の実施の形態１による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図である。 本発明の実施の形態１による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図である。 本発明の実施の形態２による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図である。 本発明の実施の形態２による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図である。 本発明の実施の形態３による回転機器の軸受調芯方法および軸受調芯装置を説明するための図である。

符号の説明

５ 円筒シェル、６ 第１軸受、７ 第２軸受、８ 加熱手段、９ 保持手段、１０ 高さ調整手段、１１ 支持手段、１２ 架台、１３ ワーク。

Claims (4)

1. 円筒シェル内周の周方向の複数の固定箇所で固定されて回転軸を支持する第１軸受及び第２軸受を備える回転機器の上記両軸受を調芯する回転機器の軸受調芯方法であって、
   上記第１軸受に対する上記第２軸受の芯ずれ及び平行ずれを計測する計測工程と、
   上記円筒シェルの上記固定箇所の近傍を局所加熱して上記固定箇所が固定された上記円筒シェルの面を変形させることによって上記芯ずれ及び上記平行ずれを調節する上記固定箇所から離れた局所加熱位置を求める局所加熱算出工程と、
   上記局所加熱位置を局所加熱して、上記第１軸受と上記第２軸受との芯ずれおよび平行ずれが所定の範囲内に収まるように調節する調節工程と
   を備え、
   上記局所加熱算出工程は、所定の位置を所定の熱量で局所加熱したときの芯ずれが変化する単位ベクトルの組み合わせにより芯ずれ位置から理想位置までのベクトルを表して計算する工程であることを特徴とする回転機器の軸受調芯方法。
2. 円筒シェル内周の周方向の複数の固定箇所で固定されて回転軸を支持する第１軸受及び第２軸受を備える回転機器の上記両軸受を調芯する回転機器の軸受調芯方法であって、
   上記第１軸受に対する上記第２軸受の芯ずれ及び平行ずれを計測する計測工程と、
   上記円筒シェルの上記固定箇所の近傍を局所加熱して上記固定箇所が固定された上記円筒シェルの面を変形させることによって上記芯ずれ及び上記平行ずれを調節する上記固定箇所から離れた局所加熱位置を求める局所加熱算出工程と、
   上記局所加熱位置を局所加熱して、上記第１軸受と上記第２軸受との芯ずれおよび平行ずれが所定の範囲内に収まるように調節する調節工程と
   を備え、
   上記局所加熱算出工程は、所定の位置を所定の熱量で局所加熱したときの平行ずれが変化する単位ベクトルの組み合わせにより平行ずれ位置から理想位置までのベクトルを表して計算する工程であることを特徴とする回転機器の軸受調芯方法。
3. 単位ベクトルは、予め測定して作成したデータベースに蓄積されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機器の軸受調芯方法。
4. 円筒シェル内周の周方向の複数の固定箇所で固定されて回転軸を支持する第１軸受及び第２軸受を備える回転機器の上記両軸受を調芯する回転機器の軸受調芯方法であって、
   上記第１軸受に対する上記第２軸受の芯ずれ及び平行ずれを計測するステップ１計測工程と、
   上記ステップ１計測工程において測定された上記回転機器の芯ずれおよび平行ずれの両方が仕様を満たしているか否かを判定するステップ２判定工程と、
   上記ステップ２判定工程において、測定された上記回転機器の芯ずれおよび平行ずれの両方が仕様を満たしていない場合に、芯ずれを調整するために最適な局所加熱箇所を計算するステップ３局所加熱算出工程と、
   上記ステップ３局所加熱算出工程後に、測定された上記回転機器の芯ずれが仕様を満たしているか否かを判定し、満たしていない場合に上記ステップ３局所加熱計算工程に戻る、ステップ４判定工程と、
   上記ステップ４判定工程にて測定された上記回転機器の芯ずれが仕様を満たしている場合に、平行ずれを調整するために最適な局所加熱箇所を計算するステップ５局所加熱算出工程と、
   上記ステップ５局所加熱算出工程後に、測定された上記回転機器の芯ずれおよび平行ずれの両方が仕様を満たしているか否かを判定し、満たしていない場合に上記ステップ３局所加熱算出工程または上記ステップ５局所加熱算出工程に戻る、ステップ６判定工程と、
   上記ステップ６判定工程において、測定された上記回転機器の芯ずれおよび平行ずれの両方が仕様を満たしている場合に、上記ステップ３局所加熱算出工程および上記ステップ５局所加熱算出工程において算出された局所加熱箇所を局所加熱手段により局所加熱するステップ７調節工程と、
   上記ステップ７調節工程後に、上記第１軸受に対する上記第２軸受の芯ずれ及び平行ずれを計測するステップ８計測工程と
   を備えたことを特徴とする回転機器の軸受調芯方法。

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