JP4996944B2 - 軸心位置設定装置及び軸心位置設定方法 - Google Patents

Description

この発明は、横軸形水車及び横軸形発電機の軸受用の部材の軸合わせ工程に適用可能な軸心位置設定装置及び軸心位置設定方法に関する。詳しくは、細線の引出ポイントをＸ方向及びＹ方向に移動させる可動機構を、Ｘ方向及びＹ方向に略垂直な回転軸で回転させる支持脚部を備え、細線の引出ポイントを、基準面に対して水平方向及び垂直方向に移動できるようにするとともに、軸心位置設定工程における効率を向上できるようにしたものである。

水力発電所では、機能維持及び予防保全を図る為、定期的な水車及び発電機の点検及び手入れが行われている。これらの点検及び手入れは、水車及び発電機を停止させてから分解し、各部材毎の劣化状況を調べる等して行われる。例えば、横軸形フランシス水車及び横軸形発電機を点検する場合は、基礎床に固定されているドラフトチューブ等の部材を除いたほぼ全ての部材、主軸、ランナ、水車ケーシング、発電機の回転子、水車メタル及び発電機軸受等が分解されて一時取り除かれる。

こうして分解された各部材は、それぞれに点検、手入れがなされ、再度分解前の状態に組み立てられる。この組み立てでは、まず水車ケーシング、水車メタル及び発電機軸受等の軸受用の部材を組み立ててから、軸受用の部材の軸合わせ（センタリング）を実施し、主軸及びランナ等の回転部材を挿入するようにして行われる。

従って、初めに組み立てられる軸受用の部材の軸心が、互いにずれたり、基準面に水平になっていない場合、軸受に挿入される回転部材の回転軸にズレが生じ、運転時の振動の増大や、軸受温度の上昇等の原因となってしまう。従って、この組立工程における軸受用の部材の軸合わせは、非常に重要な工程であり、綿密に行われる必要がある。

従来、この軸受用の部材の軸合わせは、軸受用の部材を基礎床に仮設置する仮設置工程（ノック加工）と、軸合わせの基準となる軸心位置を、例えばピアノ線を用いて設定する軸心位置設定工程と、ピアノ線を基準にして各軸受用の部材の取付位置を調整する軸合わせ工程とにより行われる。

仮設置工程では、軸受用の部材が例えば基礎床上に仮設置される。この時、軸受用の部材はノックと呼ばれる仮位置決め用の金具で仮止めされる。
軸心位置設定工程では、軸受用の部材の開口部に、基準となるピアノ線が設置される。この時、ピアノ線は、支持脚部を有する軸心位置設定装置により両端部を保持されて略水平に設置される。ピアノ線は中間部位が弛まないように、両端部に錘が付けられることが多い。また通常、軸心位置設定装置は、支持脚部の上部に固定された可動機構を備えており、当該可動機構にピアノ線の引出ポイントを有していることが多い。可動機構は、ピアノ線の引出ポイントを、例えば基準面に略平行なＸ方向と、基準面に略垂直なＹ方向とに移動するようになされており、ピアノ線を仮に設置した後で、ピアノ線を目標とされる所定の位置に合わせる調整に用いられる。
軸合わせ工程では、設置されたピアノ線を基準にして、各軸受用の部材の位置が合わせられる。この軸合わせ工程では、インサイドマイクロメータ等の計測器により、軸受用の部材の開口部の内側面とピアノ線との距離が計測され、軸受用の部材の取付位置が調整される。

これに関連して、特許文献１に示すような、水車発電機のセンタリング測定方法及び測定装置が開示されている。このセンタリング測定方法によれば、ピアノ線を基準固定物の概略据付中心に垂下して行われる、ピアノ線センタリング方式による立形水車発電機の据付作業に、固定物及び取付物とピアノ線との距離をセンサ測定する工程を備え、実測データに基づきピアノ線と機器の据付中心位置に関する移動量を算出・表示することにより、経験の浅い作業者においても、巧拙なく確実にセンタリング測定を実施できるようにしたというものである。

特開平７−２３５４８号公報（第３及び６頁、図１）

しかし、従来例に係る軸心位置設定工程によれば、細線の引出ポイントを、Ｘ方向及びＹ方向に移動させる可動機構が、支持脚部に固定されているものである。従って、支持脚部が、基準面に対して所定角度ずれて設置されると、可動機構のＸ方向も基準面に対して所定角度ずれるようになる。この状態で、例えば測量器の測量結果に応じて、細線を水平方向に所定距離移動したい場合、経験者が可動機構のＸ方向とＹ方向の調整機構を同時に操作して、細線を調整する必要が生じる。従って、軸心位置設定工程に時間がかかる。また、特許文献１の水車発電機のセンタリング測定装置を、横軸形の軸心位置設定工程に適用した場合でも同様の問題が想定される。

そこで本発明は、上述の問題に鑑み創作されたものであり、支持脚部への可動機構の取付方法を工夫して、細線の引出ポイントを可動機構により容易に調整できるようにするとともに、軸心位置設定工程における効率を向上できるようにした軸心位置設定装置及び軸心位置設定方法を提供することを目的とする。

この発明に係る軸心位置設定装置は、各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように、一方の開口面を内側にして基準面に仮設置された第１及び第２の物体の他方の開口面の外側に配置され、又はいずれか一方の物体の他方の開口面の外側に配置され、第１及び第２の物体の開口部の間に通される軸合わせ用の細線を他の軸心位置設定装置と共に前記基準面に対して水平に保持する軸心位置設定装置であって、一方の端部に錘が連結される細線の引出ポイントを有して、当該細線を保持する保持部と、この保持部が設置され、引出ポイントを、第１の方向と、当該第１の方向に略垂直な第２の方向とに移動させる可動機構と、基準面に載置され固定され、第１及び第２の方向に略垂直な回転軸を他の軸心位置設定装置と向き合わされる側面に有して、可動機構を回転可能に支持する支持脚部とを備え、支持脚部には、回転軸に取り付けられた回転機構と、この回転機構に係合され回転軸を操作する操作棒とが設けられることを特徴とするものである。

この発明に係る軸心位置設定装置によれば、一方の端部に錘が連結される細線の引出ポイントを第１及び第２の方向に移動させる可動機構が、第１及び第２の方向に略垂直な回転軸を他の軸心位置設定装置と向き合わされる側面に有した支持脚部によって、回転可能に支持されるものである。従って、基準面に載置され固定された支持脚部と、回転軸を基準にした可動機構の第１又は第２の方向とがなす角度を調整できるので、容易に第１又は第２の方向のいずれか一方を、基準面に対して略平行又は略垂直に位置合わせすることができる。

この発明に係る軸心位置設定方法によれば、各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように、一方の開口面を内側にして基準面に仮設置された第１及び第２の物体の、両開口部を通過する軸合わせ用の細線を設置する方法であって、請求項１から３に記載の第１の軸心位置設定装置を第１の物体の他方の開口面の外側であって、基準面に設置し固定する工程と、請求項１から３に記載の第２の軸心位置設定装置を第１の軸心位置設定装置と向き合うように第２の物体の他方の開口面の外側であって、基準面に設置し固定する工程と、細線を第１及び第２の物体の開口部に通す工程と、第１の軸心位置設定装置の保持部、可動機構、支持脚部及び回転機構の孔部に細線の一方の端部を貫通し、当該細線の端部を保持する工程と、第２の軸心位置設定装置の保持部、可動機構、支持脚部及び回転機構の孔部に細線の他方の端部を貫通し、当該細線の端部を保持する工程と、第１及び第２の軸心位置設定装置の各々の操作棒を操作して回転軸を基準とした可動機構と支持脚部とのなす角度を調整して可動機構を基準面に対して略平行又は略垂直に位置合わせすると共に、細線を基準面に対して略水平にする工程と、第１及び第２の軸心位置設定装置で保持された細線を、位置合わせされた可動機構を調整して第１又は第２の物体の開口部の軸心に合わせる工程とを有し、前記細線の一方の端部及びその他方の端部の少なくともいずれか一方に錘を連結することを特徴とするものである。

この発明に係る軸心位置設定方法によれば、第１及び第２の物体の開口部に、軸合わせ用の細線を設置する場合に、本発明に係る第１及び第２の軸心位置設定装置が基準面に設置され、第１及び第２の軸心位置設定装置で保持され、その一方の端部及びその他方の端部の少なくともいずれか一方に錘を連結された細線を、位置合わせされた各々の可動機構を調整して第１又は第２の物体の開口部の軸心に合わせるとともに、当該細線が基準面に対して略水平にするようになされる。従って、第１及び第２の物体の水平方向の軸心位置に、軸合わせの基準として細線を設置することができる。

この発明に係る軸心位置設定装置によれば、基準面に載置され固定され、第１及び第２の方向に略垂直な回転軸を他の軸心位置設定装置と向き合わされる側面に有し、一方の端部に錘が連結された細線の引出ポイントを第１及び第２の方向に移動させる可動機構を回転可能に支持する支持脚部を備え、支持脚部には、回転軸に取り付けられた回転機構と、当該回転機構に係合されて回転軸を操作する操作棒とが設けられるものである。
この構成により、基準面に載置され固定された支持脚部と、回転軸を基準にした可動機構の第１又は第２の方向とがなす角度を調整できるので、容易に第１又は第２の方向のいずれか一方を基準面に対して略平行又は略垂直に位置合わせすることができる。これにより、軸合わせ用の細線を第１及び第２の物体の開口部の間に配置する場合に、当該細線の引出ポイントを、基準面に対して平行方向及び垂直方向に移動させて、細線の位置を調整することができる。
また、細線及び第１及び第２の物体の開口部の位置を検出する測量器の水平方向と、可動機構の第１又は第２の方向のいずれか一方とを、一致させるか又は平行に位置合わせすることができるので、容易に測量結果に応じた可動機構の位置調整ができるとともに、軸心位置設定工程における効率を向上できる。

この発明に係る軸心位置設定方法によれば、第１及び第２の物体の、両開口部の軸心に沿って軸合わせ用の細線を設置する場合に、本発明に係る第１及び第２の軸心位置設定装置が基準面に設置され、第１及び第２の軸心位置設定装置で保持され、その一方の端部及びその他方の端部の少なくともいずれか一方に錘を連結された細線を、位置合わせされた各々の可動機構を調整して第１又は第２の物体の開口部の軸心に合わせるとともに、当該細線が基準面に対して略水平にするようになされる。
この構成により、第１及び第２の物体の水平方向の軸心位置に、軸合わせの基準として細線を設置することができるので、例えば、水力発電所の横軸形の水車及び発電機の軸受用の部材の軸合わせを行う場合に、例えばピアノ線を使用して、軸心位置を設定することができる。

続いて、この発明に係る実施の形態としての軸心位置設定装置及び軸心位置設定方法について、図面を参照しながら説明をする。図１は、本発明に係る実施の形態としての軸心位置設定装置１００が適用される軸心位置設定システム１の構成例を示す概略断面図である。

図１に示す軸心位置設定システム１は、軸心位置設定装置１００及び１００’と、ピアノ線１０１とを備え、例えば、各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように、一方の開口面を内側にして仮設置された、例えば、第１の物体の一例を構成する水車ケーシング２と、第２の物体の一例を構成する発電機軸受５との軸合わせを行う際に適用されるものである。

軸心位置設定システム１が設置される水力発電所には、横軸形の水車２００及び発電機２０１取付用の基準面である基礎床９が設けられる。基礎床９には、ドラフトチューブ７が常設されているとともに、水車ケーシング２を組み入れる為の取付穴９ａが設けられている。

水車２００及び発電機２０１を組み立てる場合には、まず取付穴９ａに水車ケーシング２が取り付けられ仮設置される。次に、他の軸受用の部材である水車メタル３、発電機軸受４及び５が、それぞれ基礎床９上に仮設置される。これらの軸受用の部材には、回転軸である水車主軸２５１及び発電機主軸２５２を組み入れる為の円形状の開口部２ａ、３ａ、４ａ、５ａが各々設けられている。

軸心位置設定システム１は、水車２００及び発電機２０１の建設時や、オーバーホール後の組み立て時に、相互の開口部の軸心が略同一直線上に乗るように仮設置された、水車ケーシング２、水車メタル３、発電機軸受４及び５等の、開口部２ａ、３ａ、４ａ、５ａの間に通される軸合わせ用のピアノ線１０１を設置するものである。

水車２００には、横軸形のフランシス水車が一例として挙げられる。水車２００は、この例では、水車ケーシング２、水車メタル３、水車主軸２５１、ランナ２５３、ドラフトベント２５４及びドラフトチューブ７を有している。水車２００は、水車ケーシング２からドラフトベント２５４及びドラフトチューブ７へと流れる水の水力によりランナ２５３を回転させる。ランナ２５３には水車主軸２５１が接続されており、水車主軸２５１は、軸受用の水車メタル３の開口部３ａに係合され、状態を支えられながら回転し、発電機２０１に回転動力を伝達する。

発電機２０１には、横軸形の普通形発電機が一例として挙げられる。発電機２０１は、発電用の固定子部６、発電機軸受４、５及び発電機主軸２５２を有している。発電機２０１の電機子回転軸である発電機主軸２５２は、一方の端部を水車主軸２５１の端部に連結され、水車２００からの回転動力を得る。発電機主軸２５２は、軸受用の発電機軸受４の開口部４ａ及び発電機軸受５の開口部５ａに係合され、水平状態に状態を支えられながら回転する。発電機２０１は、発電機主軸２５２に連結された図示しない磁極が回転することにより、固定子部６に電力を発生させる。なお、図１に示す水車２００及び発電機２０１は、基本的部位のみを抜き出して表記されたものであり、本来は、上記の部位以外にも多数の部位を有して構成されている。

軸心位置設定システム１は、水車２００及び発電機２０１の軸受用の部材の開口部２ａ、３ａ、４ａ、５ａに通されたピアノ線１０１を、第１の軸心位置設定装置の一例を構成する軸心位置設定装置１００と、それと同型で第２の軸心位置設定装置の一例を構成する軸心位置設定装置１００’とで、例えば水車ケーシング２の軸心に合う位置に、水平に保持するものである。

図２は、軸心位置設定装置１００の構成例を示す斜視図である。図３は、その回転機構４０の構成例を示す断面図である。図２に示す軸心位置設定装置１００は、図１に示した水車ケーシング２と、発電機軸受５の軸合わせを行う場合に、水車ケーシング２の他方の開口面の外側に一時的に配置され、水車ケーシング２及び発電機軸受５の開口部２ａ、５ａの間に通されるピアノ線１０１を保持するものである。軸心位置設定装置１００は、保持部１０、ＸＹステージ２０、支持台３０及び回転機構４０を備えて構成される。

保持部１０は、一方の底面にピアノ線１０１の引出ポイント１１を有して、ピアノ線１０１の端部を保持する。保持部１０は、例えば鋼鉄等の金属により、中心に孔部１０ｂ（図３参照）を貫通された円筒状に構成され、ＸＹステージ２０の中央部に他方の底面を接して設置される。孔部１０ｂの内部には、例えば強化プラスチック、ゴム、シリコン等による絶縁円筒部１０ｊが挿入され、接合面を例えば接着剤等で接着されている。この例では、絶縁円筒部１０ｊは、孔部１０ｂより端部を多少突出され、突出した部位の開口部が引出ポイント１１をなす。

ＸＹステージ２０は、可動機構の一例を構成し、保持部１０の引出ポイント１１を、第１の方向であるＸ方向と、第２の方向であるＹ方向とに移動させるものである。ＸＹステージ２０は、可動ステージ１１０及び１２０、基礎ステージ１３０を備えて構成される。

可動ステージ１１０は、ＸＹステージ２０の表層部に配置され、一方の面の中央部に保持部１０を設置される部位である。可動ステージ１１０は、調整ネジ１１１、レール溝１１４を有して構成される。可動ステージ１１０は、例えば、所定の厚みを有する金属板により、この例では、底面を正方形に切り出されるとともに、底面の中央部にピアノ線保持用の孔部１１０ｂ（図３参照）を貫通される。この孔部１１０ｂの内部には、例えば強化プラスチック、ゴム、シリコン等による絶縁円筒部１１０ｊが挿入され、接着されている。

可動ステージ１１０の他方の面には、レール溝１１４が、Ｘ方向に平行に２本開口される。レール溝１１４の一方の内側面には、ガイド用の凸部１１４ａが突出形成される。可動ステージ１１０の一方の側面には、ネジ孔１１０ａがＸ方向に平行に開口されており、当該ネジ孔１１０ａには、調整ネジ１１１の端部が連結される。調整ネジ１１１は所定の径及び長さを有するネジであり、可動ステージ１１０のＸ方向の位置調整に用いられる。

一方、可動ステージ１１０の他方の側面には、ロック用ネジ１５１が、軸部の端部を接して配置されている。ロック用ネジ１５１は、調整ネジ１１１に相対する方向から、可動ステージ１１０に力を加え、可動ステージ１１０のＸ方向の移動をロックする。
可動ステージ１１０は、他方の面を、可動ステージ１２０の一方の面に接して、可動ステージ１２０に対してＸ方向に移動可能に係合される。

可動ステージ１２０は、ＸＹステージ２０の中層部に配置されている。可動ステージ１２０は、例えば、調整ネジ１２１、レール１２２、突出部１２２ａ、ネジ受１２３、レール溝１２４を有して構成される。可動ステージ１２０は、例えば、所定の厚みを有する金属板により、この例では、底面を正方形にして切り出されるとともに、底面の中央部にピアノ線保持用の孔部１２０ｂ（図３参照）を貫通される。孔部１２０ｂの内部には、例えば強化プラスチック、ゴム、シリコン等による絶縁円筒部１２０ｊが挿入され、接着されている。

可動ステージ１２０の向かい合う２つの側面には、レール１２２用の突出部１２２ａがＸ方向に平行に突出形成されており、当該突出部１２２ａの上面には、レール溝１１４及び凸部１１４ａと嵌合するＬ型の断面形状のレール１２２が、Ｘ方向に平行に２本配置される。レール１２２は、例えば鋼鉄により構成される。２本のレール１２２の長手方向の一方の端部には、両者にまたがるように、ネジ受１２３が例えば溶接される。ネジ受１２３は、四角柱の本体の中心部に、雌ネジ部１２３ａを開口された円筒部を有するように構成され、上述のＸ方向調整用の調整ネジ１１１の軸部を嵌合する。レール１２２の他方の端部には、雌ネジ部１５０が連結され、ロック用ネジ１５１の軸部を嵌合する。一方、可動ステージ１２０の底面には、レール溝１２４が、Ｙ方向に平行に２本開口される。レール溝１２４の一方の内側面には、ガイド用の凹部１２４ａが切削形成される。

また、可動ステージ１２０の一方の側面には、Ｙ方向に平行にネジ孔１２０ａが開口され、調整ネジ１２１の端部が連結される。調整ネジ１２１は所定の径及び長さを有し、可動ステージ１２０のＹ方向の位置調整に用いられるものである。可動ステージ１２０は、他方の面を、基礎ステージ１３０の一方の面に接して、基礎ステージ１３０に対してＹ方向に移動可能に係合される。
一方、可動ステージ１２０の他方の側面には、ロック用ネジ１６１が、軸部の端部を接して配置されている。ロック用ネジ１６１は、調整ネジ１２１に相対する方向から、可動ステージ１２０を抑え、可動ステージ１２０のＹ方向の移動をロックする。

基礎ステージ１３０は、ＸＹステージ２０の下層部に配置されている。基礎ステージ１３０は、レール１３２、ネジ受１３３を有して構成される。基礎ステージ１３０は、例えば、所定の厚みを有する金属板により、この例では、底面を正方形に切り出されるとともに、底面の中央部にピアノ線保持用の孔部１３０ｂ（図３参照）を貫通される。

基礎ステージ１３０の一方の面には、レール溝１２４と嵌合するレール１３２がＹ方向に平行に２本配置される。レール１３２は、例えば鋼鉄等の金属により四角柱に構成され、ここでは一方の長手方向の側面に、ガイド用の凸部１３２ａが凹部１２４ａと係合可能な形状に突出形成されている。２本のレール１３２の長手方向の一方の端部には、両者にまたがるように、ネジ受１３３が例えば溶接される。ネジ受１３３は、例えば鋼鉄により、四角柱の本体の中心部に、雌ネジ部１３３ａを開口された円筒部を有するように構成され、当該雌ネジ部１３３ａに、調整ネジ１２１の軸部を嵌合する。レール１３２の他方の端部には、雌ネジ部１６０が連結され、ロック用ネジ１６１の軸部を嵌合する。このようにして、ＸＹステージ２０が構成される。

また、ＸＹステージ２０の例えば可動ステージ１１０の上面に位置する所定部位には、鏡面が加工され、当該鏡面に、水準器５０が設置される。水準器５０は、精密水準器の一例を構成し、水平方向に対する傾きを検出する。水準器５０には、例えば精密検査用の高精度水準器が使用され、例えば可動ステージ１１０の上方にネジ止めされて固定される。

ＸＹステージ２０は、支持台３０により、この例では、引出ポイント１１を軸受用の部材の開口面に向けるとともに、Ｘ方向及びＹ方向が、ピアノ線１０１の引出方向であるＺ方向と垂直になるように姿勢を保持される。
支持台３０は、支持脚部の一例を構成し、Ｘ方向及びＹ方向に略垂直な回転軸４３で、ＸＹステージ２０を回転可能に支持する。ここで回転軸４３は、Ｚ方向に平行に配置されている。支持台３０は、例えば鋼鉄のような金属の充分な厚みを有する板により、軸受用の部材の開口面に向く前面を閉塞され、後方及び下方を開口された箱形に構成される。支持台３０は、この例では、基礎床９に例えば固定用のボルト等で設置される。支持台３０はこの例では、更に２本のアングル３１で後方を支持され、位置がずれないように強固に固定されている。更に支持台３０の前面の例えば上方端部付近には、孔部３０ａが開口されている（図３参照）。孔部３０ａには、回転機構４０の回転軸４３が係合され、回転機構４０を介してＸＹステージ２０が回転可能に支持されるようになる。

図３に示す回転機構４０は、円盤４１、埋め込みネジ４２及び回転軸４３、歯車４４及び４５、操作棒４６、軸受４７を有して構成される。円盤４１は、例えば鋼鉄により、所定の厚みを有して構成される。円盤４１には、埋め込みネジ用の孔部４１ｃが例えば４本貫通されており、この例のＸＹステージ２０下層の基礎ステージ１３０には、孔部４１ｃと連通する穴部１３０ｃが４個開口されている。円盤４１は、孔部４１ｃ及び穴部１３０ｃに嵌合される埋め込みネジ４２により、ＸＹステージ２０に強固に連結される。一方、円盤４１の中心部には軸嵌合用の孔部４１ａが貫通されており、孔部４１ａには回転軸４３の一方の端部４３ｄが挿入されて、例えば溶接により連結される。

回転軸４３は、支持台３０の孔部３０ａに嵌合される部位である。回転軸４３は、例えば鋼鉄により、中心部にピアノ線保持用の孔部４３ａを貫通された円筒状に構成されている。孔部４３ａの内部には、例えば強化プラスチック、ゴム、シリコン等による絶縁円筒部４３ｊが挿入され、接合面を接着されている。この例では、絶縁円筒部４３ｊは、孔部４３ａより多少突出するようになされ、当該突出した部位の開口部からピアノ線１０１の端部が垂れ下がるようになる。このようにすることにより、ピアノ線１０１が導電性を有する場合に、当該導電性を利用した測定、例えばインサイドマイクロメータを用いた測定の実施が可能となる。

回転軸４３の他方の端部４３ｅの側面には、溝部４３ｃがこの例では３つ、孔部４３ａに平行に切削形成されている（図５参照）。溝部４３ｃを形成された端部４３ｅには、支持台３０の裏面から歯車４４が連結される。
歯車４４は、例えば鋼鉄により、径ｄ２を有して所定の厚みに構成される。歯車４４の中心部には孔部４４ａが貫通されており、孔部４４ａの内側面には、溝部４４ｃがこの例では３つ切削形成されている。歯車４４は、溝部４３ｃ及び４４ｃに嵌合されるくさび４８により、回転軸４３に強固に連結される（図５参照）。一方、この例の歯車４４は、外側面の上部付近の領域４４ｈ（図５参照）にのみ歯車状を有するように構成されており、当該領域４４ｈに歯車４５を係合される。

歯車４５は、歯車４４よりも小さい径ｄ１を有して構成される。歯車４４と歯車４５との歯車比は、例えば５：１〜５０：１程度に設定されている。歯車４５の中心には孔部４５ａが開口され、操作棒４６が貫通されて連結される。
操作棒４６は、一方の端部４６ｄを孔部４５ａに貫通されて、端部４６ｄを突出させるとともに、他方の端部４６ｅに取手部４６ｂを連結されて構成される。操作棒４６の端部４６ｄには、更に軸受４７が係合される。

軸受４７は、円筒状の容器の一方の底面に、操作棒挿入用の孔部４７ａを開口されるとともに、他方の底面にロック用の孔部４７ｂを開口され、容器内には歯車４５と同じ歯数を有する歯車４７ｃを収納して構成されている。ここで、孔部４７ｂは、歯車４７ｃを嵌合可能な歯車状の側面形状を有している。操作棒４６の孔部４５ａに挿入された端部４６ｄは、更に孔部４７ａに挿入されて歯車４７ｃに連結される。軸受４７は、孔部４７ｂを開口された面を、支持台３０に接着されて位置を固定される。
こうして、操作棒４６は、軸受４７に対して回転可能に係合される。また、操作棒４６を押し込むと、歯車４７ｃが孔部４７ｂに嵌合され、歯車４４及び４５の回転がロックされる。このようにして、回転機構４０が構成される。

また、保持部１０、ＸＹステージ２０及び回転機構４０には、互いに連通するピアノ線保持用の孔部１０ｂ、１１０ｂ、１２０ｂ、１３０ｂ及び４３ａが貫通されており、軸心位置設定装置１００は、当該孔部１０ｂ、１１０ｂ、１２０ｂ、１３０ｂ及び４３ａに貫通されて、端部に錘１０２を連結されたピアノ線１０１を保持する。

またこの例では、これらのピアノ線保持用の孔部は全て円形に開口されている。ここで、孔部１０ｂ及び孔部１１０ｂは、絶縁円筒部１０ｊ及び１１０ｊを接着された状態での開口径を、ピアノ線１０１と略同径に開口される。それに対して、孔部１２０ｂは、可動ステージ１１０の可動範囲、例えば±５ｍｍを考慮して、孔部１０ｂ及び孔部１１０ｂよりも、例えば１０ｍｍ大きい径に開口される。孔部１３０ｂは、可動ステージ１２０の可動範囲、例えば±５ｍｍを考慮して、孔部１２０ｂよりも、更に例えば１０ｍｍ大きい径に開口される。こうすることにより、ＸＹステージ２０によるピアノ線１０１の引出ポイントの位置調整がされても、ピアノ線１０１の連通路が確保されるようになる。このようにして軸心位置設定装置１００が構成される。

また、軸心位置設定装置１００’は軸心位置設定装置１００と同様に、保持部１０’、ＸＹステージ２０’、支持台３０’、回転機構４０’を備えて構成され、発電機軸受５の他方の開口面の外側に一時的に配置される。ここで、軸心位置設定装置１００’の構成に関する詳細な説明は省略するが、以下、軸心位置設定装置１００’の各部位の符号は、軸心位置設定装置１００の対応する各部位の符号に「’」を付して表記することとする。

図４は、軸心位置設定装置１００の組立例を示す断面図である。図５は、回転軸４３、歯車４４及び４５の組立例及び回転機構４０の機能例を示す図である。図４に示す保持部１０は、孔部１０ｂと孔部１１０ｂとを連通させるようにして、ＸＹステージ２０の可動ステージ１１０の中心部に溶接又はネジ止めされて連結される。

一方、ＸＹステージ２０の裏面に配置される、円盤４１の孔部４１ａには、回転軸４３の一方の端部４３ｄが挿入され、接合面を例えば溶接されて連結される。回転軸４３を連結された円盤４１は、この例では４本の埋め込みネジ４２により、ＸＹステージ２０の裏面に強固に連結される。

ＸＹステージ２０の裏面から突出するように連結された回転軸４３の他方の端部４３ｅは、支持台３０の孔部３０ａに前面方向から挿入され、更に裏面方向から歯車４４の孔部４４ａを嵌合される。この時、回転軸４３の外側面に形成された溝部４３ｃと、孔部４４ａの内側面に形成された溝部４４ｃが位置を合わせられ、ここでは３つのくさび４８を挿入されて互いに連結される（図５参照）。

一方、歯車４４に係合される歯車４５には、操作棒４６が貫通され、挿入した端部４６ｄを突出させるようにして、例えば溶接により連結される。操作棒４６の貫通した端部４６ｄは、軸受４７の孔部４７ａに挿入されて歯車４７ｃと例えば溶接により連結される。このように互いに係合された歯車４５、操作棒４６及び軸受４７は、歯車４５を歯車４４に係合させるようにして、軸受４７を支持台３０の裏面にネジ止め又は溶接等により連結されて位置を固定される（図５参照）。このようにして、軸心位置設定装置１００を組み立てることができる。以下で、軸心位置設定システム１による軸心位置設定方法について説明をする。

図６Ａ及びＢは、ＸＹステージ２０の位置合わせ例を示す図である。図６Ａに示す軸心位置設定装置１００は、支持台３０が、基礎床９に対して例えば角度θずれて設置された状態である。ここで、破線Ｌ１は基礎床９に平行な線であり、破線Ｌ２はＸＹステージ２０のＸ方向に平行な線である。この状態で、引出ポイント１１を、測量結果に応じて、例えば基礎床９に水平な方向に移動させようとすると、調整ネジ１１１及び調整ネジ１２１の両方を少しずつ動かしながら移動させる必要が生じる。

図６Ｂに示す軸心位置設定装置１００は、背面の操作棒４６（図３参照）を操作され、回転軸４３を基準としたＸＹステージ２０と支持台３０とのなす角度を調整された状態である。ここでは、破線Ｌ１とＬ２とは同一直線状に乗っており、角度θは０である。この状態で、引出ポイント１１を、例えば基礎床９に水平な方向に移動させる場合は、調整ネジ１１１だけを操作すればよい。

図７は、軸心位置設定システム１の軸心位置設定例を示すフローチャートである。この軸心位置設定例によれば、仮設置工程後、軸合わせ工程前に、互いの開口部の軸心に沿った軸合わせ用のピアノ線１０１を設置する軸心位置設定工程を行う場合に、ピアノ線１０１の両端部を保持する軸心位置設定装置１００及び１００’を設置し、ピアノ線１０１の位置を開口部２ａの軸心に合わせるとともに、ピアノ線１０１を水平にするようになされる。

これらを処理条件にして、図６に示すステップＡ１で、水車ケーシング２の開口面の外側に、軸心位置設定装置１００を設置する。この例では、支持台３０及びアングル３１を基礎床９にボルト等で固定して、軸心位置設定装置１００を適正な位置に固定する。この時、例えば、同じ基礎床９に設置された測量用のトランシット等を用いて、引出ポイント１１（孔部１０ｂ）と水車ケーシング２の開口部２ａとの位置を比較し、引出ポイント１１の可動範囲、例えば±５ｍｍ内に、開口部２ａの軸心位置が納まるように支持台３０を設置する。また、後の工程でＸＹステージ２０を有効に可動させて調整ができるように、ＸＹステージ２０は、互いに連通するピアノ線保持用の孔部１１０ｂ、１２０ｂ、１３０ｂが、中心を合わせられているとともに、回転機構４０は、歯車４５が、歯車４４の領域４４ｈの中心付近に係合されているニュートラル状態で、支持台３０に係合されているようにするとよい。

ステップＡ２で、発電機軸受５の開口面の外側に、軸心位置設定装置１００’を設置する。この時、測量用のトランシット等を用いて、軸心位置設定装置１００’の引出ポイント１１’（孔部１０ｂ’）が、軸心位置設定装置１００の引出ポイント１１（孔部１０ｂ）と向き合うように、軸心位置設定装置１００’を設置するようにする。また、この時のＸＹステージ２０’と回転機構４０’も、上述と同様にニュートラル状態にしておくとよい。

ステップＡ３で、ピアノ線１０１を軸受用の部材の開口部２ａ、３ａ、４ａ及び５ａに通す。ここではピアノ線１０１を、既に仮設置されている全ての軸受用の部材に通す。
ステップＡ４で、軸心位置設定装置１００で、ピアノ線１０１の端部１０１ａを保持する。軸心位置設定装置１００の保持部１０の孔部１０ｂから、ピアノ線１０１の端部１０１ａを挿入し、互いに連通するピアノ線保持用の孔部１０ｂ、１１０ｂ、１２０ｂ、１３０ｂ及び４３ａを通過させる。この時、最後尾の孔部４３ａから出た端部１０１ａには、適当な重さの錘１０２を連結する。ここで、錘１０２を適当な重さに設定して、ピアノ線１０１の弛みを最小限に抑えるようにする。

ステップＡ５で、軸心位置設定装置１００’で、ピアノ線１０１の端部１０１ｂを保持する。軸心位置設定装置１００’の保持部１０’の孔部１０ｂ’から、ピアノ線１０１の端部１０１ｂを挿入し、互いに連通するピアノ線保持用の孔部１０ｂ’、１１０ｂ’、１２０ｂ’、１３０ｂ’及び４３ａ’を通過させる。この時、最後尾の孔部４３ａ’から出た端部１０１ｂには、適当な重さの錘１０２’を連結する。この錘１０２’も、ステップＡ４と同様に重さを設定される。こうしてピアノ線１０１は、空中の所定の位置に、弛みを最小限にして、ほぼ直線状態で保持される。

ステップＡ６で、軸心位置設定装置１００の操作棒４６を回転させて、図６Ｂに示したように、ＸＹステージ２０を水平にする。ここでは、まず水準器５０が示す補正方向に、操作棒４６を回転させて歯車４５及び４４を回転させ、回転軸４３に連結されたＸＹステージ２０を、支持台３０に対して少し回転させる。次に、水準器５０を見て、ＸＹステージ２０が水平になったか否かを調べる。まだ水平になっていない場合は、更に補正を行う。水準器５０により水平状態が検出されたら、ステップＡ７に進む。また、軸心位置設定装置１００’のＸＹステージ２０’についても同様の調整を行う。

ステップＡ７に進んだら、回転機構４０をロックする。この時、操作棒４６を支持台３０方向に押し込んで、回転機構４０をロックし、ＸＹステージ２０と支持台３０との角度を固定する。回転機構４０’も同様にロックする。
ステップＡ８で、ピアノ線１０１を、水車ケーシング２の開口部２ａの軸心に合わせる。この時、インサイドマイクロメータ等を用いて、ピアノ線１０１と開口部２ａとの位置を比較し、補正方向及び補正量を測量する。次にこの測量結果に基づいて、主に軸心位置設定装置１００の調整ネジ１１１又は１２１を一方ずつ操作して、軸心位置設定装置１００の引出ポイント１１を補正方向であるＸ方向又はＹ方向に移動させる。

次に、ステップＡ９で、ピアノ線１０１を、基準面に対して水平にする。この時、インサイドマイクロメータ、測量用のトランシット等を用いて、例えば軸心位置設定装置１００の引出ポイント１１に対する軸心位置設定装置１００’の引出ポイント１１’の補正方向及び補正量を測量する。次にこの測量結果に基づいて、軸心位置設定装置１００’の調整ネジ１１１’又は１２１’を一方ずつ操作して、軸心位置設定装置１００’の引出ポイント１１’を補正方向であるＸ方向又はＹ方向に移動させる。

ステップＡ１０で、ピアノ線１０１が目標の位置に設定されたか否かを判定する。この時、インサイドマイクロメータ、測量用のトランシット等を用いて、ピアノ線１０１が、開口部２ａの軸心位置に沿っていると同時に、水平に設置されているか否かを判定する。判定の結果、まだ目標の位置に設置されていない場合は、ステップＡ８に戻り、再度、開口部２ａの位置に合うようにピアノ線１０１の位置を調整する。既に目標の位置に設置された場合は、軸心位置設定工程を終了する。

このように、本発明に係る軸心位置設定装置１００によれば、細線の引出ポイント１１をＸ方向及びＹ方向に移動させるＸＹステージ２０が、支持台３０に、Ｘ方向及びＹ方向に略垂直な回転軸４３で回転可能に支持されるものである。
従って、支持台３０とＸＹステージ２０とがなす角度を調整できるので、容易にＸ方向を基礎床９に対して平行に位置合わせすることができる。これにより、軸合わせ用のピアノ線１０１線を軸受用の部材の開口部の間に配置する場合に、ピアノ線１０１の引出ポイント１１を、基準面に対して平行方向及び垂直方向に移動させて、ピアノ線１０１の位置を調整することができる。

また、ピアノ線１０１及び軸受用の部材の開口部の位置を検出する為に使用された測量器の水平方向と、ＸＹステージ２０のＸ方向とを、一致させるか又は平行に位置合わせすることができるので、容易に測量結果に応じたＸＹステージ２０の位置調整ができるとともに、軸心位置設定工程における効率を向上できる。

更に、本発明に係る軸心位置設定方法によれば、例えば水車ケーシング２又は発電機軸受５のような軸受用の部材の開口部に、軸合わせ用のピアノ線１０１を設置する場合に、両端部を保持されたピアノ線１０１を、水車ケーシング２の開口部２ａの軸心に合わせるとともに、基準面に対して略水平にするようにした。
従って、水車ケーシング２及び発電機軸受５の水平方向の軸心位置に、軸合わせの基準としてピアノ線１０１線を設置することができるので、水力発電所の横軸形の水車２００及び発電機２０１の軸合わせにも、例えばピアノ線１０１を使用して、軸心位置を設定することができる。

なおこの例では、ＸＹステージ２０に回転軸４３を連結するようにしたが、それに限られることはなく、支持台３０に回転軸４３を連結してもよい。その場合は、ＸＹステージ２０側に軸受用の孔部を開口するようにする。
また、この例では、引出ポイント１１とＹＸステージ２０の回転軸４３を同一線上に設置したが、それに限られることはなく、ＸＹステージ２０の中心部以外の所定の位置に保持部１０を設置するとともに、孔部１０ｂに連通するピアノ線保持用の孔部１１０ｂ、１２０ｂ、１３０ｂを開口して、ピアノ線１０１を引き出すようにしてもよい。この場合は、ＸＹステージ２０の裏面からピアノ線１０１の端部を出して、錘１０２を連結するようにするとよい。

この発明は、横軸形水車及び横軸形発電機の軸受用の部材の軸合わせに適用して極めて好適である。

実施の形態としての軸心位置設定システム１の構成例を示す概略断面図である。 軸心位置設定装置１００の構成例を示す斜視図である。 回転機構４０の構成例を示す断面図である。 軸心位置設定装置１００の組立例を示す断面図である。 回転軸４３、歯車４４及び４５の組立例及び回転機構４０の機能例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、ＸＹステージ２０の位置合わせ例を示す図である。 軸心位置設定システム１の軸心位置設定例を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・軸心位置設定システム、２・・・水車ケーシング、３・・・水車メタル、４，５・・・発電機軸受、６・・・固定子部、７・・・ドラフトチューブ、９・・・基礎床、１０・・・保持部、２０・・・ＸＹステージ、３０・・・支持台、４０・・・回転機構、５０・・・水準器、１００，１００’・・・軸心位置設定装置、１０１・・・ピアノ線、１０２・・・錘

Claims (4)

1. 各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように、一方の開口面を内側にして基準面に仮設置された第１及び第２の物体の他方の開口面の外側に配置され、又はいずれか一方の物体の他方の開口面の外側に配置され、前記第１及び第２の物体の開口部の間に通される軸合わせ用の細線を他の軸心位置設定装置と共に前記基準面に対して水平に保持する軸心位置設定装置であって、
   一方の端部に錘が連結される前記細線の引出ポイントを有して、当該細線を保持する保持部と、
   前記保持部が設置され、前記引出ポイントを、第１の方向と、当該第１の方向に略垂直な第２の方向とに移動させる可動機構と、
   前記基準面に載置され固定され、前記第１及び第２の方向に略垂直な回転軸を前記他の軸心位置設定装置と向き合わされる側面に有して、前記可動機構を回転可能に支持する支持脚部とを備え、
   前記支持脚部には、
   前記回転軸に取り付けられた回転機構と、前記回転機構に係合され前記回転軸を操作する操作棒とが設けられることを特徴とする軸心位置設定装置。
2. 前記可動機構は、
   上面の所定部位を、前記第１又は第２の方向に略平行な鏡面形状に加工され、
   当該所定部位に、水平方向に対する傾きを検出する精密水準器が設置されることを特徴とする請求項１に記載の軸心位置設定装置。
3. 前記保持部、可動機構、支持脚部及び回転機構には、
   互いに連通する細線保持用の孔部が貫通され、
   当該軸心位置設定装置は、
   前記孔部に通され、端部を保持された細線を前記他の軸心位置設定装置と共に保持することを特徴とする請求項１に記載の軸心位置設定装置。
4. 各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように、一方の開口面を内側にして基準面に仮設置された第１及び第２の物体の、両開口部を通過する軸合わせ用の細線を設置する方法であって、
   請求項１から３に記載の第１の軸心位置設定装置を前記第１の物体の他方の開口面の外側であって、前記基準面に設置し固定する工程と、
   請求項１から３に記載の第２の軸心位置設定装置を前記第１の軸心位置設定装置と向き合うように前記第２の物体の他方の開口面の外側であって、前記基準面に設置し固定する工程と、
   前記細線を前記第１及び第２の物体の開口部に通す工程と、
   前記第１の軸心位置設定装置の前記保持部、可動機構、支持脚部及び回転機構の孔部に前記細線の一方の端部を貫通し、当該細線の端部を保持する工程と、
   前記第２の軸心位置設定装置の前記保持部、可動機構、支持脚部及び回転機構の孔部に前記細線の他方の端部を貫通し、当該細線の端部を保持する工程と、
   前記第１及び第２の軸心位置設定装置の各々の操作棒を操作して前記回転軸を基準とした可動機構と前記支持脚部とのなす角度を調整して前記可動機構を基準面に対して略平行又は略垂直に位置合わせすると共に、前記細線を基準面に対して略水平にする工程と、
   前記第１及び第２の軸心位置設定装置で保持された細線を、位置合わせされた前記可動機構を調整して前記第１又は第２の物体の開口部の軸心に合わせる工程とを有し、
   前記細線の一方の端部及びその他方の端部の少なくともいずれか一方に錘を連結することを特徴とする軸心位置設定方法。

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