JP4690903B2

JP4690903B2 - 治具

Info

Publication number: JP4690903B2
Application number: JP2006037083A
Authority: JP
Inventors: 良介堀内; 正一梅落
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: US20090051096A1; JP2007218118A; US8167287B2

Description

この発明は、治具に関し、さらに詳しくは、タービンの翼環とシールリングの保持環との位置決め作業を簡易かつ精度良く行い得る治具に関する。

図９は、従来の治具２００を示す説明図である。タービンの翼環１０とタービンディスクのシールフィン（図示省略）との隙間は、シールリング１１により封止される。このシールリング１１は、保持環１２により保持されて翼環１０の内周に配置される。

ここで、タービンのメンテナンス時（例えば、翼環１０を構成する静翼１０１の交換作業時）には、翼環１０、シールリング１１および保持環１２の分解作業および再組立作業が必要となる。そして、これらの再組立作業では、翼環１０と保持環１２との位置決め（芯出し）作業が行われる。このとき、翼環１０と保持環との位置決めが不適切であるとシールリング１１とシールフィンとの隙間が不適切となり十分なシール性が得られず、また、シールリング１１の偏心によりロータ回転時にてラビングが発生するおそれがある。このため、翼環１０と保持環１２との位置決めを精度良く行うべき要請がある。

ここで、翼環１０と保持環１２との位置決め作業では、翼環１０側の計測点（基準点）と保持環１２側の計測点との距離が翼環１０上の複数点にて計測され、この計測値に基づいて翼環１０に対する保持環１２の取付位置が微調整される。このとき、計測装置として専用の治具２００が用いられる（図９参照）。従来の治具２００は、ベース部２０１と、シャフト部２０２と、プローブ部２０３と、計測部２０４とを有する。ベース部２０１は、計測時にて翼環１０の外周側縁部に配置され、翼環１０側の計測点（基準点）を規定する。シャフト部２０２は、ベース部２０１に固定されて設置され、計測時にて翼環１０の径方向内側に延出する。プローブ部２０３は、シャフト部２０２の先端に取り付けられて保持環１２側の計測点を規定する。計測部２０４は、例えば、ダイアルゲージから成り、プローブ部２０３と共にシャフト部２０２の先端に配置される。

しかしながら、従来の治具２００では、計測部２０４がシャフト部２０２の先端に取り付けられているので、その重量によりシャフト部２０２が撓み、正確な計測値が得られ難い。このため、計測にあたり作業員の熟練が必要となり、また、作業員によって計測結果が相異することがある。

なお、タービン翼環と保持環との位置決めを行うための治具に関する特許文献は未だ公開されていない。

この発明は、タービンの翼環とシールリングの保持環との位置決めを簡易かつ精度良く行い得る治具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる治具は、タービンのガス流路を構成する翼環と、前記翼環の内周にてシールリングを保持する保持環との位置決めに用いられる治具であって、前記翼環側の計測点を規定するベース部と、前記ベース部に対して変位可能に配置されるシャフト部と、前記シャフト部に固定されると共に前記保持環側の計測点を規定するプローブ部と、前記ベース部に配置されると共に前記ベース部に対する前記シャフト部の変位量を計測する計測部とを含むことを特徴とする。

この治具では、計測部がベース部に配置されるので、計測部がシャフト部の先端に配置される従来の治具と比較して、計測部の重量によりシャフト部が撓む事態が生じ難い。これにより、正確な計測値が得られるので、翼環と保持環との位置決めを簡易かつ精度良く行い得る利点がある。

また、この発明にかかる治具では、前記シャフト部が前記ベース部に対してスライド変位する。

この治具では、シャフト部がベース部に対してスライド変位し、その変位量（スライド量）が計測値として取得されるので、その計測が容易である。これにより、翼環と保持環との位置決め作業を簡易に行い得る利点がある。

また、この発明にかかる治具では、前記シャフト部が分割可能な構造を有する。

この治具では、長尺なシャフト部を分割して持ち運び得るので、治具の搬入および搬出が容易となる利点がある。

また、この発明にかかる治具では、前記シャフト部に対する前記プローブ部の取付位置が変更可能である。

この治具では、計測対象に応じてプローブ部の取付位置を変更させ得るので、計測作業が容易となると共に計測精度が向上する利点がある。

また、この発明にかかる治具では、前記プローブ部が着脱可能な構造を有する。

この治具では、計測対象（ワークの高さ）に応じて寸法ｈの異なるプローブ部を採用し得るので、計測作業が容易となると共に計測精度が向上する利点がある。

この発明にかかる治具では、計測部がベース部に配置されるので、計測部がシャフト部の先端に配置される従来の治具と比較して、計測部の重量によりシャフト部が撓む事態が生じ難い。これにより、正確な計測値が得られるので、翼環と保持環との位置決めを簡易かつ精度良く行い得る利点がある。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１および図２は、この発明の実施例にかかる治具を示す平面図（図１）および側面図（図２）である。図３は、図１に記載した治具のベースプレートを示す背面図である。図４は、図１に記載した治具のシャフトを示す説明図である。図５〜図８は、図１に記載した治具の使用態様を示す説明図である。

この治具１は、例えば、メンテナンス等によるタービンの再組立時にて、タービンの翼環１０とシールリング１１の保持環１２との位置決め（芯出し）を行うために用いられる。治具１は、ベース部２と、シャフト部３と、プローブ部４と、計測部５と、データ処理部６とを有する（図１〜図４参照）。

ベース部２は、計測時にて翼環１０の外周側縁部（機械加工された基準面）に当接して、翼環１０側の計測点（基準点）を規定する。このベース部２は、ベースプレート２１と、ベース脚２２と、ガイドローラ２３とを有する（図１および図２参照）。ベースプレート２１は、例えば、アルミニウム製の板状部材から成り、平面視にて略台形状を有する。このベースプレート２１の底面には、複数のベース脚２２が取り付けられる（図２および図３参照）。ベース脚２２は、樹脂製のボールキャスターであり、治具１の設置時にて翼環１０の基部１０３上に当接する。ガイドローラ２３は、例えば、樹脂製のボールキャスターから成り、断面Ｌ字状の取付金具を介してベースプレート２１に固定される。また、ガイドローラ２３は、ベース部２の側部下方に配置され、計測時にて翼環１０の基部１０３の外周面に当接する。なお、治具１は、このベース部２のベース脚２２およびガイドローラ２３により、翼環１０の外周側縁部に沿って周方向に移動できる。

シャフト部３は、例えば、アルミニウム製の長尺部材（中空軸）から成り、計測時にて翼環１０の径方向内側に延出するようにベース部２に設置される（図１および図２参照）。また、シャフト部３は、ベース部２に対して長手方向（軸方向）に変位可能に取り付けられる。この実施例では、ベース部２（ベースプレート２１）上にボールスプライン軸受から成る複数のガイド部３１が固定され、シャフト部３がこれらのガイド部３１に支持されて配置される。そして、シャフト部３がガイド部３１にガイドされつつベース部２上を長手方向（翼環１０の径方向）にスライド変位できる。また、シャフト部３のベース部２側の端部には、ハンドルブラケット３２を介して手動ハンドル３３が取り付けられる。そして、この手動ハンドル３３の回転操作により、シャフト部３の変位量（スライド量）が調整される。

プローブ部４は、計測時にて保持環１２の内周面に当接して、保持環１２側の計測点を規定する（図１および図２参照）。このプローブ部４は、尖形のプローブ端子４１と、このプローブ端子４１を保持するプローブホルダ４２とを有し、プローブホルダ４２にてシャフト部３の先端部に取り付けられて固定される。なお、プローブホルダ４２は、軽量なアルミニウム製である。

計測部（計測器）５は、ベース部２に対するシャフト部３の変位量を計測する（図１および図２参照）。この計測部５は、例えば、デジタル式のダイヤルゲージであり、ベース部２のベースプレート２１上に配置される。具体的には、計測部５がシャフト部３に固定された押板３５の変位量（シャフト部３のスライド量）を計測することにより、保持環１２側の計測点の変位量が計測される。

データ処理部（データロガー）６は、計測部５に接続されて設置され、計測部５から計測値を取得して処理する（図１参照）。例えば、このデータ処理部６は、計測部５から取得した計測値を記録する。記録された計測値は、記録フォーム（検査表）に記入されてデータ処理部６の表示画面６２に表示される（図８参照）。これにより、計測値の閲覧が可能となる。なお、このデータ処理部６は、必要に応じてＰＣ（personal computer）に接続される。そして。計測値がＰＣに転送されて計測記録が作成される。

ここで、治具１が用いられるタービンの翼環１０は、環状に配列された複数の静翼１０１から成り、タービンのガス流路を構成する（図６および図７参照）。この翼環１０の基部１０３には、その外周側縁部に沿って機械加工が施されている。翼環１０と保持環１２との位置決め時には、この翼環１０の機械加工された部分を基準面として計測が行われる。また、翼環１０の内周には、タービンディスクのシールフィンとの隙間を封止するシールリング１１が配置される。このシールリング１１は、翼環１０の内周に設置された保持環１２により保持される。保持環１２は、静翼１０１の内側シュラウド１０２のフランジに固定される。なお、治具１は、例えば、タービンの２段静翼１０１〜４段静翼１０１にかかる翼環１０と保持環１２との位置決め作業に用いられる。

次に、翼環１０と保持環１２との位置決め作業について説明する（図５〜図８参照）。位置決め作業では、まず、翼環１０に対して保持環１２およびシールリング１１が仮設置され（ＳＴ１）、この翼環１０が複数の作業用ブロック１００に載せられる（図５および図６参照）。次に、翼環１０に対して治具１が設置される（ＳＴ２）。このとき、治具１は、ベース部２（ベースプレート２１）を翼環１０の基部１０３上に載せ、シャフト部３を翼環１０の径方向内側に向けると共にプローブ部４を保持環１２の内周側に位置させて、設置される（図７参照）。

次に、翼環１０に対する保持環１２の位置が計測される（ＳＴ３）。この計測では、治具１が、ベース部２のガイドローラ２３を基部１０３の外周面に当接させる（図６および図７参照）。これにより、翼環１０側の計測点（基準点）が規定される。また、手動ハンドル３３の操作により、シャフト部３が翼環１０の径方向にスライドしてプローブ端子４１を保持環１２の内周面に当接させる。これにより、保持環１２側の計測点が規定される。そして、このときのシャフト部３の変位量（スライド量）が計測値として計測部５に取得される。また、この実施例では、任意の点（例えば、図６の点Ａ）を基準として各点（例えば、点Ｂ〜点Ｆ）における相対的な計測値が取得される。これらの計測値は、計測部５からデータ処理部６に転送されて記録され、また、データ処理部６の表示画面６２に記録フォームと共に表示される（図８参照）。

次に、取得された計測値に基づいて保持環１２の位置判定が行われる（ＳＴ４）。例えば、取得された計測値が所定の設定範囲内にある場合には、翼環１０と保持環１２との位置決めが適正に行われていると判断される。この場合には、治具１が撤去されて（ＳＴ５）、位置決め作業が終了する。一方、取得された計測値が所定の設定範囲内にない場合には、翼環１０に対する保持環１２の取付位置が微調整される（ＳＴ６）。これにより、翼環１０と保持環１２とが適正に位置決めされる。なお、この位置決め作業は、タービンの２段静翼〜４段静翼の各翼環１０について行われる（図８参照）。

この治具１では、計測部５がベース部２に配置されるので、計測部２０４がシャフト部２０２の先端に配置される従来の治具２００と比較して（図９参照）、計測部５の重量によりシャフト部３が撓む事態が生じ難い。これにより、正確な計測値が得られるので、翼環１０と保持環１２との位置決めを精度良く行い得る利点がある。

また、かかる構成では、計測時にてベース部２に対するシャフト部３の変位量が計測値として取得されるので、ダイヤルゲージの探針により直接的に保持環１２の位置が計測される従来の治具と比較して、計測が容易である。これにより、翼環１０と保持環１２との位置決め作業を簡易に行い得る利点がある。また、これにより、操作員の個人差による計測値のバラつきが低減されるので、計測精度が均一化されて翼環１０と保持環１２との位置決め精度が向上する利点がある。

また、この治具１では、シャフト部３がベース部２に対してスライド変位し、その変位量（スライド量）が計測値として取得されるので（図１および図２参照）、その計測が容易である。これにより、翼環１０と保持環１２との位置決め作業を簡易に行い得る利点がある。特に、かかる構成では、シャフト部２０２の先端に設けられたダイヤルゲージにより計測が行われる構成と比較して、数値の読み間違いなどが生じ難い点で好ましい。

また、この治具１では、シャフト部３が分割可能な構造を有することが好ましい（図４参照）。これにより、長尺なシャフト部３を分割して持ち運び得るので、治具１の搬入および搬出が容易となる利点がある。例えば、この実施例では、治具１のシャフト部３が６００［ｍｍ］程度の部材に分割できる。また、シャフト部３は、その分割部にて継手３６を介して接続され、ボルトにより固定されて一本の部材となる。

また、この治具１では、シャフト部３に対するプローブ部４の取付位置が変更可能であることが好ましい（図１および図２参照）。これにより、計測対象に応じてプローブ部４の取付位置を変更させ得るので、計測作業が容易となると共に計測精度が向上する利点がある。例えば、この実施例では、プローブホルダ４２がシャフト部３に対して取付ネジ４３により固定される。そして、計測時には、計測対象（２段静翼〜４段静翼の各翼環１０）に応じて取付ネジ４３が緩められ、プローブホルダ４２の位置が調整される。

また、この治具１では、プローブ部４が着脱可能な構造を有することが好ましい（図２および図７参照）。これにより、計測対象（ワークの高さ）に応じて寸法ｈの異なるプローブ部４を採用し得るので、計測作業が容易となると共に計測精度が向上する利点がある。例えば、この実施例では、プローブホルダ４２がシャフト部３に対して着脱可能に構成される。そして、計測時には、計測対象に応じて好適な寸法ｈを有するプローブホルダ４２が選択されてシャフト部３に取り付けられる。

以上のように、本発明にかかる治具は、タービンの翼環とシールリングの保持環との位置決め作業を簡易かつ精度良く行い得る点で有用である。

この発明の実施例にかかる治具を示す平面図である。この発明の実施例にかかる治具を示す側面図である。図１に記載した治具のベースプレートを示す背面図である。図１に記載した治具のシャフトを示す説明図である。図１に記載した治具の使用態様を示す説明図である。図１に記載した治具の使用態様を示す説明図である。図１に記載した治具の使用態様を示す説明図である。図１に記載した治具の使用態様を示す説明図である。従来の治具を示す説明図である。

符号の説明

１治具
２ベース部
２１ベースプレート
２２ベース脚
２３ガイドローラ
３シャフト部
３１ガイド部
３２ハンドルブラケット
３３手動ハンドル
３５押板
３６継手
４プローブ部
４１プローブ端子
４２プローブホルダ
４３取付ネジ
５計測部
６データ処理部
６２表示画面
１０翼環
１０１静翼
１０２内側シュラウド
１０３基部
１１シールリング
１２保持環

Claims

タービンのガス流路を構成する翼環と、前記翼環の内周にてシールリングを保持する保持環との位置決めに用いられる治具であって、
前記翼環側の計測点を規定するベース部と、前記ベース部に対して変位可能に配置されるシャフト部と、前記シャフト部に固定されると共に前記保持環側の計測点を規定するプローブ部と、前記ベース部に配置されると共に前記ベース部に対する前記シャフト部の変位量を計測する計測部とを含むことを特徴とする治具。
前記シャフト部が前記ベース部に対してスライド変位する請求項１に記載の治具。
前記シャフト部が分割可能な構造を有する請求項１または２に記載の治具。
前記シャフト部に対する前記プローブ部の取付位置が変更可能である請求項１〜３のいずれか一つに記載の治具。
前記プローブ部が着脱可能な構造を有する請求項１〜４のいずれか一つに記載の治具。