JP7212007B2

JP7212007B2 - シールフィンの固定装置及び固定方法

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Publication number: JP7212007B2
Application number: JP2020104359A
Authority: JP
Inventors: 清瀬川; 祐太簗瀬; 岳志泉; 翔一斉藤; 孝吉田; 真立花
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2040-06-17
Also published as: DE102021206154A1; US20210394318A1; JP2021196028A; US11534875B2

Description

本発明は、回転機械に用いられるシールフィンをロータに固定する固定装置及び固定方法に関する。

蒸気タービンやガスタービンに代表される回転機械では、ロータの外周面と静止体の内周面との間に形成される隙間（クリアランス）から蒸気やガス等の作動流体が漏洩することを防止して性能を向上させるため、隙間にシールフィンが設けられる。シールフィンはロータ、静止体のどちらか一方、又は両方に設けられる。このうちロータに設けたシールフィンは、静止体と接触して先端が摩耗すると、静止体とシールフィンとの間のクリアランスが拡大し、シール性能が低下して作動流体の漏れが増加する。低下したシール性能を回復させるためにはクリアランスを復元する必要がある。

ここで、ロータに設けられるシールフィンは、削り出し式と植え込み式の２種類に大別される。削り出し式のシールフィンは、ロータの素材の外周部を切削加工により削り出して形成されたフィンであり、ロータとは不可分の構成である。この削り出し式のシールフィンはロータと一体であるため摩耗した部分を復元することは難しく、シールフィンの摩耗によりロータごと交換するとなると必要以上にコストがかかる。シールフィン先端の摩耗に合わせて静止体を内径の小さなものに交換することもできるが、コスト面はもちろんのこと性能や工期の面でも現実的ではない。

対して、植え込み式のシールフィンはロータとは別部材のフィンであり、ロータの外周面に周方向に形成したシール溝に固定される。この植え込み式のシールフィンは、シール溝に挿入され、コーキングワイヤでかしめられてロータに強固に固定される。植え込み式のシールフィンの場合、静止体との接触により先端が損傷しても新品に交換することができる。ロータを加工する必要もなく、シール性能も新製時と同等に回復する。その他、一般に削り出し式に対して、１本当たりのシール幅を小さくできることからロータに対してシールフィンを軸方向に密に実装できる利点もある。加えて、起動時及び停止時に静止体との接触により受ける軸振動の影響が小さいことが知られており、静止体との隙間を小さく設定することができシール性能の面でも有利である。

しかし、ロータに対してシールフィンを固定するためにタガネやエアハンマを用いて手作業でかしめ作業を実施する場合、シールフィンの取り付けに時間を要する。蒸気タービンの場合、車室数や翼列によっては軸端や翼間に設置されるシールフィンの数は１００を超えることも珍しくなく、手作業でシールフィンを取り付ける作業に要する時間及び労力は多大である。

それに対し、コーキングワイヤのかしめ作業を効率化する種々のアイディアが提唱されている。例えば特開２００６－２３３９７１号公報には、ピーニング工具を用いたシールアセンブリが開示されている。特開２０１０－４３５６５号公報には、ロータ外周を走行するコーキング装置が開示されている。

特開２００６－２３３９７１号公報特開２０１０－４３５６５号公報

しかし、特許文献１に開示された装置では、ロータを回転させながらピーニング装置でコーキングワイヤを打撃するため、コーキングワイヤがピーニング装置で打撃される箇所は周方向に間欠的になる。そのため、シール溝に対するコーキングワイヤの圧入量（ロータ表面とコーキングワイヤ表面との半径方向距離）に周方向に周期的なばらつきが生じ得る。シールフィンの引抜強度はコーキングワイヤの圧入量に深く関係するため、コーキングワイヤの圧入量のばらつきが生じればシールフィンの引抜強度にもばらつきが生じる。

引抜強度のばらつきが大きくなると、回転機械の運転時に強い遠心力が作用した際に、引抜強度の弱い個所を起点にしてシールフィンがシール溝から抜ける可能性がある。また、シールフィンの取り付け作業の時間短縮を狙ってロータの回転速度を上げると、ピーニング装置による打撃箇所の間隔が広がって引抜強度が低下する。更には、引抜強度に周期変化が生じている場合、間隔を空けて周方向複数個所でコーキングワイヤの圧入量を検査すると、引抜強度の弱い箇所が見落とされる可能性もある。

加えて、特許文献１の装置を用いる場合、同装置を基礎に据え付ける大掛かりな作業を伴う。またピーニング装置を駆動するアクチュエータを含めて種々のアクチュエータをロータの回転に合わせて制御する必要がある。数ミリ程度の幅の狭いコーキングワイヤをピーニング装置で打撃するため、打撃の軌道が正確にコーキングワイヤに沿うように、ロータに対する同文献の装置の位置決めも難しく時間を要する。

特許文献２の装置も、特許文献１の装置と同じくピーニング装置を使用しているため、コーキングワイヤの引抜強度にばらつきが生じ得る。また、同文献の装置はロータ外周にセットされ、静止したロータの外周を自走する構成である。そのため、ピーニングによる振動が打撃の軌道に影響し、ピーニング装置による打撃の軌道が不安定になる恐れがあり、甚だしい場合にはコーキングワイヤから打撃軌道が外れる可能性もある。

本発明の目的は、シールフィンの固定時間を短縮し、またシールフィンの引抜強度のばらつきを抑えることができるシールフィンの固定装置及び固定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、回転機械のロータの外周に設けられたシール溝にシールフィンを固定するシールフィン固定装置において、前記ロータをセットする主軸台と、前記主軸台の回転軸と平行にとったＺ軸に沿って移動可能なＺステージと、前記Ｚステージに支持されて前記Ｚ軸と直交する方向にとったＸ軸に沿って移動可能なＸステージと、前記Ｘステージに支持された工具台と、前記工具台に装着されたかしめ工具とを備え、前記かしめ工具は、前記工具台に装着されるシャンクと、前記シャンクに回転自在に支持された加圧ローラとを含んで構成され、前記加圧ローラの回転軸が前記主軸台の回転軸と平行になる姿勢で前記工具台に装着されており、前記主軸台にセットされたロータのシール溝にシールフィンと共に挿入されたコーキングワイヤに前記加圧ローラを押し付けた状態で前記主軸台を駆動して前記ロータを回転させることにより、前記コーキングワイヤをかしめて前記ロータに前記シールフィンを固定するように構成されており、前記かしめ工具及び前記工具台のいずれかに固定され、前記ロータ、前記コーキングワイヤ又は前記シールフィンの外径を計測する計測器を更に備えているシールフィン固定装置を提供する。

本発明によれば、シールフィンの固定時間を短縮し、またシールフィンの引抜強度のばらつきを抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係るシールフィン固定装置を模式的に表す正面図図１中のII－II線による断面図図２中のIII－III線による矢視断面図図２中のIV－IV線による矢視断面図本発明の第２実施形態に係るシールフィン固定装置を模式的に表す側面図

以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
－シールフィン固定装置－
図１は本発明の第１実施形態に係るシールフィン固定装置を模式的に表す正面図、図２は図１中のII－II線による断面図、図３は図２中のIII－III線による断面図、図４は図２中のIV－IV線による断面図である。図１はセットされたロータＲの径方向から見たシールフィン固定装置を図示しており、図２はそのロータの軸方向から見たシールフィン固定装置を図示している。また、図２ではベッド１（後述）を図示省略している。シールフィン固定装置について、主軸台２（後述）の回転軸と平行（図１の左右方向）にＺ軸、Ｚ軸と直交する方向（同上下方向）にＸ軸、Ｚ軸及びＸ軸に直交する方向（図２の上下方向）にＹ軸をとり、図１及び図２に示したようにＸＹＺ座標系を定義する。

図１－図４に示したシールフィン固定装置は、蒸気タービンやガスタービンに代表される回転機械のロータＲの外周に設けられたシール溝ＧにシールフィンＦを固定する装置である。シールフィン固定装置は、ロータＲに対するシールフィンＦの固定作業専用の装置として新規に設計し製作できるが、ロータＲを保持し自転させる機能や回転するロータＲに工具を進退させる機能を持つ旋盤等の用途の異なる装置をベースにしても製作できる。

シールフィンＦは通常、ロータＲの周方向に複数のパーツに分割されており、複数のパーツをロータＲの周方向に並べてリング状に形成されている。コーキングワイヤＷは概ねシール溝Ｇの周長に長さが合わせてあり、１本のコーキングワイヤＷをシール溝Ｇに嵌め込むとロータＲの全周を丁度１巻きする。但し、コーキングワイヤＷがロータＲの周方向に複数に分割され、複数のワイヤでロータＲを１巻きする構成とする場合もある。図３及び図４に示したように、シールフィンＦは断面がＬ字型をしており、Ｌ字型に折れ曲がった基部がシール溝Ｇに挿し込まれ（植え込まれ）、後から圧入されたコーキングワイヤＷで基部が押さえ込まれてロータＲに固定される。

なお、シール溝Ｇに圧入される前のコーキングワイヤＷの幅Ｂは、シールフィンＦを挿入された状態のシール溝Ｇの幅（つまりシール溝Ｇ自体の幅からシールフィンＦの厚みを差し引いた寸法）と同等か若干小さい。シールフィンＦが挿し込まれたシール溝ＧにこのコーキングワイヤＷを圧入し変形させる（かしめる）ことで、ロータＲに対してシールフィンＦが強固に固定される。こうしたコーキングワイヤＷの圧入に用いられるのが本実施形態におけるシールフィン固定装置である。本実施形態のシールフィン固定装置は、ベッド１、主軸台２、心押し台４、Ｚステージ５、Ｘステージ６（図２）、工具台７、かしめ工具８、バイト９、計測器１０といった部品を含んで構成されている。以下にこれらの部品について順に説明する。

－ベッド－
ベッド１は、シールフィン固定装置の基礎となる部品であり、Ｚステージ５と心押し台４をＺ軸方向に平行移動させるレール（不図示）を備えている。

－主軸台－
主軸台２はロータＲをセットして自転させるユニットであり、ベッド１のＺ軸方向の一方側の端部（本実施形態では左端）に固定され、ベッド１に支持されている。主軸台２には、アクチュエータ（不図示）やこれにより回転駆動される主軸２ａ、主軸２ａに取り付けた面板３を含んで構成されている。アクチュエータは例えば電動モータである。アクチュエータの出力軸（不図示）は、直接又は変速装置等の駆動伝達機構（不図示）を介して主軸２ａに連結されている。

ロータＲは上記面板３にセットされる。面板３は、ロータＲを主軸台２にセットする際にロータＲを保持するための円盤状の部品であり、主軸２ａの先端に装着されて主軸２ａと共に回転する。面板３にはチャック３ａが備わっており、このチャック３ａによりロータＲを主軸２ａと同心の姿勢（つまりロータＲと主軸２ａの中心線が一致した状態）で保持する。チャック３ａは、面板３の径方向に移動して面板３の中心（＝主軸２ａの中心軸）に対して進退する３つ以上の爪を持つ万力であり、円柱状のロータＲの一方側の端部をこれらの爪で掴んで保持する。

－心押し台－
心押し台４は、主軸台２にセットされたロータＲの他方側の端面の回転中心を心押し軸４ａで主軸台２に向かって押し、主軸台２と共にロータＲを支持する。この心押し台４はベッド１に支持され、ベッド１に対してＺ軸方向にスライド可能に構成されており、Ｚ軸方向に位置を調整して固定することができる。

－Ｚステージ－
Ｚステージ５はベッド１に支持され、ベッド１に対してレール（不図示）にガイドされてＺ軸に沿って並進移動可能な構成をしている。旋盤をベースにしてシールフィン固定装置を製作する場合、旋盤に通常備わっている往復台と称される部品をＺステージ５として利用することができる。Ｚステージ５は例えばネジの軸力でベッド１に対して移動する構成であり、シールフィン固定装置に備わったＺ軸方向送り駆動機構でＺ軸に沿って移動する。これにより、主軸台２にセットしたロータＲに対するかしめ工具８のＺ軸方向の位置を調整することができる。なお、本発明ではＺステージ５の駆動機構は特に限定しない。

－Ｘステージ－
Ｘステージ６（図２）はＺステージ５に支持され、Ｚステージ５に対してレール（不図示）にガイドされてＸ軸に沿って並進移動可能な構成をしている。旋盤をベースにしてシールフィン固定装置を製作する場合、旋盤に通常備わっている横送り台と称される部品をＸステージ６として利用することができる。Ｘステージ６は例えばネジの軸力でＺステージ５に対して移動する構成であり、シールフィン固定装置に備わったＸ軸方向送り駆動機構でＸ軸に沿って移動する。これにより、主軸台２にセットしたロータＲに対するかしめ工具８のＸ軸方向の位置を調整することができる。なお、本発明ではＸステージ６の駆動機構は特に限定しない。

－工具台－
工具台７はＸステージ６に支持されている。旋盤をベースにしてシールフィン固定装置を製作する場合、旋盤に通常備わっている刃物台と称される部品を工具台７として利用することができる。工具台７はＸステージ６に対して変位しないが、ロータＲに対するかしめ工具８のＹ軸方向の位置調整には敷板を用いることができ、例えばバイト９やかしめ工具８のシャンクの下に敷板を敷いてバイト９やかしめ工具８とロータ中心軸との高さが合わせられる。但し、旋盤をベースとせずにシールフィン固定装置を一から新製する場合等には、Ｘステージ６に対して工具台７がＹ軸方向に移動可能な構成をしても良い。

－かしめ工具－
かしめ工具８は、ロータＲの外周に設けられたシール溝ＧにシールフィンＦをかしめる（圧入する）のに用いる工具であり、工具台７に装着されている。このかしめ工具８は、シャンク８ａと加圧ローラ８ｂとを含んで構成されている。シャンク８ａはかしめ工具８の基部であり、このシャンク８ａが工具台７に装着されてかしめ工具８が支持されている。加圧ローラ８ｂはコーキングワイヤＷに倣って転動しコーキングワイヤＷをシールフィンＦと共にシール溝Ｇに押し込むローラであり、シャンク８ａに回転自在に支持されている。図３に示したように、加圧ローラ８ｂの幅はコーキングワイヤＷの幅Ｂよりも若干小さい。また、かしめ工具８に加圧ローラ８ｂを駆動するアクチュエータは搭載されていない。かしめ工具８は、この加圧ローラ８ｂの回転軸８ｃが主軸台２の回転軸（主軸２ａ）の中心線と平行になる姿勢で工具台７に装着されている。

かしめ工具８を使用する場合、各駆動機構を操作してＺステージ５及びＸステージ６の位置を調整し、主軸台２にセットされたロータＲのシール溝ＧにシールフィンＦと共に挿入されたコーキングワイヤＷに加圧ローラ８ｂを押し付ける。そして、更にＸステージ６を操作して所定量だけコーキングワイヤＷをシール溝Ｇに押し込む。この状態で主軸台２を駆動してロータＲを回転させることにより、加圧ローラ８ｂによりコーキングワイヤＷがシール溝Ｇに圧入され、コーキングワイヤＷがかしめられてロータＲにシールフィンＦが固定される。

なお、工具台７に専らかしめ工具８が装着される構成であっても良いが、本実施形態においては、かしめ工具８は工具台７に装着される複数種類のアタッチメントのうちの１種を構成する。つまり、別のアタッチメント（本実施形態ではバイト９）をかしめ工具８と交換して工具台７に装着することができる。

－バイト－
バイト９は、前述したアタッチメントのうちの１種類を構成する切削工具であり、かしめ工具８に代えて工具台７に装着可能である。シールフィン固定装置は、工具台７にバイト９を装着することにより、ロータＲを旋削してロータＲの外形を仕上げたりシール溝Ｇを形成したりすることができる。シールフィンＦの外周部を旋削してシールフィンＦの外径を所定の値に調整するのにも役立つ。但しロータＲの旋削機能を要しない場合、シールフィン固定装置がアタッチメントとしてバイト９を備える必要はない。

－計測器－
計測器１０は、コーキングワイヤＷ又はシールフィンＦの外径を計測する器具であり、例えばダイヤルゲージを用いることができる。計測器１０は、多軸の自由度を有する自在アーム１０ａに取り付けられている。自在アーム１０ａはホルダ１０ｂに取り付けられている。ホルダ１０ｂは例えばマグネットホルダであり、例えばかしめ工具８のシャンク８ａ及び工具台７のいずれかに磁力で固定される。こうして計測器１０がかしめ工具８及び工具台７のいずれかに固定される。計測器１０を使用する際には、自在アーム１０ａを調整して計測器１０の先端をコーキングワイヤＷ又はシールフィンＦに接触させる。この状態でロータＲを回転させることで、ロータＲの中心線からコーキングワイヤＷ又はシールフィンＦの表面までの距離の周方向位置による変化が計測され、コーキングワイヤＷ又はシールフィンＦの外形を計測することができる。計測器１０を用いることでシールフィンＦの圧入状態（換言すれば引き抜き強度）の周方向についての均一性、シールフィンＦの外径の均一性を検査することができる。また、ロータＲの外径（シール溝Ｇを除く部位でシール溝Ｇと隣り合うロータ外周面）やシール溝Ｇの深さ等を計測器１０で検査することもできる。この場合、コーキングワイヤＷの外径とロータＲの外径との差分を求めることで、引き抜き強度と関係が深い、コーキングワイヤＷのロータ表面に対するかしめ量（深さ）を把握できる。但し、これらの検査機能を要しない場合、シールフィン固定装置が計測器１０を備える必要はない。

－シールフィン固定方法－
回転機械のロータＲの外周に設けられたシール溝ＧにシールフィンＦを固定する本実施形態のシールフィン固定方法には、ロータセット工程、ロータ仕上げ工程、シール溝加工工程、かしめ工具装着工程、かしめ工程、及び検査工程が含まれる。ここでは既存の旋盤を用いてロータＲにシールフィンＦを固定する方法を説明するが、図１及び図２で説明したシールフィン固定装置を用いる場合も実質的に同じ手順でロータＲに対してシールフィンＦを固定することができる。ロータセット工程、ロータ仕上げ工程、シール溝加工工程、かしめ工具装着工程、かしめ工程、及び検査工程について、以下に順次説明する。

－ロータセット工程－
ロータセット工程では、旋盤の主軸台にロータＲをセットする工程である。具体的には、主軸台の主軸に取り付けた面板に対し、複数のチャックでロータＲの一方側の端部の外周を掴んで固定する。この複数のチャックでロータＲを掴む作業は、主軸台の主軸及びロータＲの回転軸を一致させる芯出し作業を兼ねる。必要に応じて心押し台４を操作してロータＲの他方側の端部を支持する。

－ロータ仕上げ工程－
ロータ仕上げ工程では、ロータＲの外形を仕上げる。このロータ仕上げ工程はロータセット工程の後、例えばシール溝加工工程に先行して実施される工程である。つまりこのロータ仕上げ工程を含んで実施する場合、ロータセット工程で主軸台に固定されるロータＲは仕上げ加工前の素材であり、刃物台にバイトを装着し主軸台を駆動して素材の表面を切削し、ロータＲの外形（主に外周面）を仕上げる。バイトには図１で説明したバイト９を用いることができる。ロータ仕上げ工程の実施後、外形を仕上げたロータＲを主軸台から外すことなくシール溝加工工程に移行することができる。ロータＲの外形が別の加工機により既に仕上げ加工されている場合、このロータ仕上げ工程は省略することができる。

－シール溝加工工程－
シール溝加工工程では、バイト（切削工具）を刃物台に装着し、主軸台を駆動しロータＲの外周を切削加工してシール溝Ｇを形成する。バイトには図１で説明したバイト９を用いることができる。このシール溝加工工程はロータセット工程の後、かしめ工具装着工程に先行して実施される工程である。シール溝加工工程の実施後、刃物台に装着する工具をバイトからかしめ工具に交換し、主軸台からロータを外すことなくかしめ工具装着工程に移行することができる。ロータＲに対してシール溝Ｇが別の加工機により既に加工されている場合、このシール溝加工工程は省略することができる。

－かしめ工具装着工程－
かしめ工具装着工程では、加圧ローラの中心線がロータＲの中心線（主軸台の主軸の中心線）と平行になる姿勢でかしめ工具（かしめ工具のシャンク）を旋盤の刃物台に装着する。かしめ工具には図１及び図２で説明したかしめ工具８を用いることができる。後述するロータ仕上げ工程及びシール溝加工工程の少なくとも一方がある場合、かしめ工具装着工程は、ロータセット工程、ロータ仕上げ工程、シール溝加工工程よりも後に実施される。ロータ仕上げ工程及びシール溝加工工程のいずれもない場合、かしめ工具装着工程は、ロータセット工程と順不同（同時を含む）で実施することができる。かしめ工具８を製作し、旋盤の刃物台に上記姿勢でかしめ工具８を装着することで、旋盤をシールフィン固定装置に改造することができる。

－かしめ工程－
かしめ工程では、主軸台にセットされたロータＲのシール溝ＧにシールフィンＦと共に挿入されたコーキングワイヤＷに加圧ローラを押し付け、その状態で主軸台を駆動してロータＲを回転させ、コーキングワイヤＷをかしめてロータＲにシールフィンＦを固定する。

本工程では、かしめ工具８でコーキングワイヤＷをかしめる前に、シール溝ＧにシールフィンＦを仮止めする。この場合、まずロータＲのシール溝ＧにシールフィンＦを挿し込み、シールフィンＦの折れ曲がった基部をシール溝Ｇの内部に納めてコーキングワイヤＷをシール溝Ｇの開口に当てる。この状態においてタガネやエアハンマ等の工具を用いてシールフィンＦをロータＲの中心線に向かって手作業で軽く打撃し、脱落しないようにコーキングワイヤＷを変形させてシール溝Ｇに押し込む。こうしてシール溝Ｇの内部に納まったシールフィンＦの基部がコーキングワイヤＷで拘束された状態とする。仮止めに用いるタガネやエアハンマにおける打撃の際にコーキングワイヤＷに接触する部位は、周方向に僅かに凸状に丸みを帯びた曲面で形成されている。ロータＲを回してこの作業の対象部位をシール溝Ｇに沿って順次移動させ、シールフィンＦ及びコーキングワイヤＷをロータＲの外周一周に仮止めする。

コーキングワイヤＷを仮止めした後、往復台及び横送り台の位置を調整し、コーキングワイヤＷの外周面にかしめ工具８の加圧ローラ８ｂの外周面を当てる。その際、ロータＲ及び加圧ローラ８ｂの互いの回転中心線を含む面が横送り台により刃物台がＸ軸方向に移動する軌道に沿うように、コーキングワイヤＷに加圧ローラ８ｂを接触させる。具体的には、ロータＲの中心軸と直交する方向に刃物台が水平移動することを前提として、ロータＲの中心線と加圧ローラ８ｂの中心線の高さが一致するように、必要に応じて敷板を用いてかしめ工具８の高さを調整する。その後、更に刃物台をロータＲの中心線に近付く方向に移動させ、刃物台を移動させる軸力によりシール溝ＧにコーキングワイヤＷを所定量（例えばコーキングワイヤＷの高さＨの数分の一程度）押し込む。この状態で主軸台を駆動してロータＲを１回転させる。主軸台の回転周速度はロータＲの直径によらず一定とすることが望ましい。この場合、ロータ回転数はロータ径と回転周速度から算出される値に設定する必要がある（回転数（ｒｐｍ）＝回転周速度（ｍ／分）÷（３．１４×ロータ径（ｍ）））。また、ロータＲの径やコーキングワイヤＷのかしめに必要な押圧力等に応じて個別的に定められた値に変えても良い。ロータＲを１回転させたら、再び刃物台を移動させてかしめ工具８をロータＲの中心線に所定量だけ近付け、ロータＲを１回転させる。この手順を複数回繰り返して所定量ずつコーキングワイヤＷをシール溝Ｇに圧入していく。こうして図３のようにロータＲの外周面（シール溝Ｇを除く部位でシール溝Ｇを跨いだ両側のロータ外周面）に対してコーキングワイヤＷの外周面がロータＲの中心に向かって所定の距離までコーキングワイヤＷを圧入し、かしめ工程を完了する。これによりロータＲにシールフィンＦが強固に固定される。

なお、ロータＲに固定すべきシールフィンＦが複数列存在する場合、複数列のシールフィンＦの仮止め作業をまとめて行った後、これらシールフィンＦについてコーキングワイヤＷを順番にかしめていくことができる。シールフィンＦの仮止め作業及びコーキングワイヤＷの圧入作業を１列行っては次の１列を同じ手順で施工するといった要領でかしめ工程を実施しても良い。

また、コーキングワイヤＷの圧入作業に先行してシールフィンＦの仮止め作業をする場合を説明したが、仮止め作業は省略しても良い。例えばシール溝ＧにシールフィンＦを挿し込んでコーキングワイヤＷを当て、タガネ等でコーキングワイヤＷを打撃することなく加圧ローラ８ｂでコーキングワイヤＷを押さえる。そして刃物台をロータＲの中心線に向かって移動させ、その力でコーキングワイヤＷをシール溝Ｇに押し込み、ロータＲを回転させてコーキングワイヤＷをかしめる。その後は前述した手順を続けてかしめ工程を完了する。かしめ工具８を用いた仮止め作業をする形である。

－検査工程－
検査工程では、かしめ工具及び刃物台のいずれかに計測器を取り付け、ロータＲ、コーキングワイヤＷ又はシールフィンＦの外径を計測器で計測する。計測器には図１及び図２で説明した計測器１０を用いることができる。外径の計測方法は前述した通りであり、ロータＲ、コーキングワイヤＷ又はシールフィンＦの外周面に計測器の先端を当て、計測器の目盛りを見ながらロータＲをゆっくりと回す。これにより、外径が所望の値になっているかどうか、また外径にむらがないかを確認することができる。一般には、シールフィンＦの外径を所定の設計値に調整する必要があるため、刃物台にバイト９を取り付けて旋削加工によりシールフィンＦの外径を調整加工することもできる。この場合、シールフィンＦの外径計測はフィン先端の調整加工後に実施することになる。

この検査工程は、かしめ工程に前後して主軸台からロータを外すことなく実施することができる。つまり、ロータ仕上げ工程の後に検査工程を実施してロータＲの外径が設計通りに仕上がっているかを確認したり、シール溝仕上げ工程の後に検査工程を実施してシール溝Ｇが設計通りに形成されているかを確認したりできる。またかしめ工程の後に検査工程を実施することにより、コーキングワイヤＷが全周に亘って設計通りに圧入されているかを確認することができる。かしめ工程で複数回の圧入（刃物台の移動とロータＲの回転）を繰り返す際、必要であればかしめ工程の途中で適宜検査工程を実施して、コーキングワイヤＷの圧入状態を確認することもできる。

－効果－
（１）前述したシールフィン固定装置は、セットしたロータＲを自転させる主軸台２と、ＸＹＺ方向に位置調整可能なかしめ工具８とを備えている。このシールフィン固定装置を用い、主軸台２にロータＲをセットし、シール溝ＧにシールフィンＦと共に挿入されたコーキングワイヤＷに加圧ローラ８ｂを押し付けた状態で主軸台２をＸ方向に駆動する。これにより同一位置に剛的に止まるかしめ工具８に対してロータＲが自転し、コーキングワイヤＷをかしめてロータＲにシールフィンＦを固定することができる。

一般にタガネ等により手作業で行われるコーキングワイヤＷのかしめ作業をシールフィン固定装置により効率的に実施することで、シールフィンＦの固定時間を短縮することができる。作業者依存性（作業者の技能によるコーキングワイヤＷのかしめ状態のばらつき）が抑制できるメリットも大きい。また、コーキングワイヤＷのかしめ中はかしめ工具８とロータＲの位置関係が不変であり、また打撃によるかしめと異なりコーキングワイヤＷに対して一定の力を周方向に連続的に作用させることができる。これによりシールフィンＦの引抜強度のばらつきを抑えることができる。従って、施工コストの削減と施工信頼性の向上を両立することができる。

（２）前述したシールフィン固定装置によれば、かしめ工具８に代えて工具台７にバイト９が装着できるので、コーキングワイヤＷのかしめ工程のみならずシール溝加工工程やロータ仕上げ工程を実施することができる。しかも工具交換をするだけで、主軸台２にロータＲをセットしたままコーキングワイヤＷのかしめ工程とシール溝加工工程やロータ仕上げ工程とを切り換えることができる。ロータＲの移動や段取り替え、芯出しの作業が不要になり、高い作業効率を確保することができることができる。加えて、ロータＲの外形やシール溝Ｇを切削加工する場合、これら切削加工により必然的にロータＲやシール溝Ｇが調心され、コーキングワイヤＷのかしめ工程において引き抜き強度を高精度に均一化できる。

（３）計測器１０を更に備えることも可能としているので、シールフィン固定装置によって、ロータＲ、コーキングワイヤＷ又はシールフィンＦの外径の計測、つまり検査工程をも実施することができる。この作業においてもロータＲの中心線が不変であるため、高い検査精度を確保することもできる。

（４）また、前述したシールフィン固定方法によれば、既存の旋盤を利用してコーキングワイヤＷのかしめ工程を行うことができる。サイズの合う旋盤のある環境であれば、かしめ工具８のみ用意すればかしめ工具８を用いたコーキングワイヤＷのかしめ工程を実施することができる。

（５）前述したシールフィン固定方法によればまた、コーキングワイヤＷのかしめ工程に利用する旋盤の本来の機能を活かし、ロータＲを被削材として旋削し、シール溝Ｇの加工形成やロータＲの外形の仕上げ加工をも実施することができる。同一の旋盤を用いてこれら一連の作業を実施することにより、前述した通り作業効率や精度の面でメリットも大きい。計測器を用いて検査工程ができることも有利な点である。

（６）かしめ工程における主軸台の回転周速度をロータＲの直径によらず一定とすると、ロータ回転数は前述のように簡単な計算で求めることができ、また作業者依存性の抑制効果も期待できる。

（７）かしめ工程においてかしめ工具８をコーキングワイヤＷに押し付けてロータＲを１回転回転させる手順を複数回繰り返すことも、シールフィンＦの引き抜き強度の均一化に貢献し得る。

（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態に係るシールフィン固定装置を模式的に表す側面図であり、第１実施形態の図２に対応する図である。図５において第１実施形態で説明済みの要素に対応する要素については、既出図面と同符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態が第１実施形態と相違する点は、加圧ローラ８ｂに先行してコーキングワイヤＷに接触する押えローラ１１を備えている点にある。

ここで、説明の便宜上、かしめ中の加圧ローラ８ｂに対するコーキングワイヤＷの移動方向を基準として上流側及び下流側を定める。すなわち、図５のように同図中の時計回りにロータＲを回してコーキングワイヤＷをかしめる場合、加圧ローラ８ｂの上側が上流側で下側が下流側となる。かしめ中のロータＲの回転方向が反対の場合は、加圧ローラ８ｂの下側が上流側で上側が下流側となる。

本実施形態では、かしめ工具８のシャンク８ａに対してポスト１１ｂが取り付けられている。ポスト１１ｂはシャンク８ａに対してＹ軸に沿って上流側に延びている。本実施形態ではかしめ工程においてロータＲを図５中の時計回りに回転させることを前提としており、この前提の下でポスト１１ｂはシャンク８ａからＹ軸に沿って上方に延びている。

押えローラ１１は、サポート１１ａに回転自在に支持されている。サポート１１ａはＸ軸に沿って延びるアーム状の部材であり、かしめ工具８のシャンク８ａに取り付けたポスト１１ｂに対してＹ軸方向に位置調整可能（つまり昇降可能）に支持されている。サポート１１ａは、ポスト１１ｂに対してＹ軸方向に位置調整した上でストッパ機構（不図示）により位置固定することができる。ポスト１１ｂは、Ｙ軸に沿ってシャンク８ａから上方（つまり加圧ローラ８ｂに対して上流側）に延びている。これによりかしめ工程で加圧ローラ８ｂに先行して押えローラ１１が先行してコーキングワイヤＷに接触する。ポスト１１ｂはシャンク８ａに対して一体に固定された構成でも良いし、脱着可能に固定された構成でも良い。

上記押えローラ１１は、コーキングワイヤＷに倣って転動しコーキングワイヤＷを押えてシール溝Ｇに導き入れるローラであり、サポート１１ａに回転自在に支持されている。押えローラ１１の幅は加圧ローラ８ｂと同程度である。押えローラ１１の直径は特に制限されるものではないが、本実施形態では加圧ローラ８ｂの直径よりも小さくしてある。加圧ローラ８ｂと同様、押えローラ１１を駆動するアクチュエータは搭載されていない。押えローラ１１の回転軸は加圧ローラ８ｂの回転軸８ｃと平行である。また、押えローラ１１の外周面とロータＲの中心線との最短距離は、加圧ローラ８ｂの外周面とロータＲの中心線との最短距離と同じ、若しくはこれによりも所定距離（例えば変形前のコーキングワイヤＷの高さＨ以下の距離）だけ長く設定されている。

また、押えローラ１１がサポート１１ａに対して弾性的に支持され、押えローラ１１の外周面とロータＲの中心線との距離が弾力的に変化する構成とすることもできる。

その他の構成は図１－図４を用いて説明した第１実施形態と同様である。

本実施形態の場合、押えローラ１１の作用でシールフィンＦ及びコーキングワイヤＷの仮止め作業を代替できる。つまり、コーキングワイヤＷのかしめ工程を始める際、シール溝ＧにシールフィンＦを挿入しシール溝ＧにコーキングワイヤＷを当てた状態で主軸台２を駆動する。するとロータＲの回転に伴って加圧ローラ８ｂに先行して押えローラ１１が接触し、コーキングワイヤＷがシール溝Ｇに緩く嵌められる。そして、後続する加圧ローラ８ｂに押圧されてコーキングワイヤＷがかしめられる。このようにタガネ等を用いて手作業でシールフィンＦ及びコーキングワイヤＷを予め仮止めしておかなくても、円滑にコーキングワイヤＷをシール溝ＧにかしめてロータＲにシールフィンＦを固定できる。仮止め作業に要する時間を短縮できる分、シールフィンＦの固定作業に要する時間を短縮することができる。その他、第１実施形態と同様の効果が得られる。

２…主軸台、２ａ…主軸（主軸台の回転軸）、５…Ｚステージ、６…Ｘステージ、７…工具台、８…かしめ工具、８ａ…シャンク、８ｂ…加圧ローラ、９…バイト、１０…計測器、１１…押えローラ、Ｆ…シールフィン、Ｇ…シール溝、Ｒ…ロータ、Ｗ…コーキングワイヤ

Claims

回転機械のロータの外周に設けられたシール溝にシールフィンを固定するシールフィン固定装置において、
前記ロータをセットする主軸台と、
前記主軸台の回転軸と平行にとったＺ軸に沿って移動可能なＺステージと、
前記Ｚステージに支持されて前記Ｚ軸と直交する方向にとったＸ軸に沿って移動可能なＸステージと、
前記Ｘステージに支持された工具台と、
前記工具台に装着されたかしめ工具とを備え、
前記かしめ工具は、前記工具台に装着されるシャンクと、前記シャンクに回転自在に支持された加圧ローラとを含んで構成され、前記加圧ローラの回転軸が前記主軸台の回転軸と平行になる姿勢で前記工具台に装着されており、
前記主軸台にセットされたロータのシール溝にシールフィンと共に挿入されたコーキングワイヤに前記加圧ローラを押し付けた状態で前記主軸台を駆動して前記ロータを回転させることにより、前記コーキングワイヤをかしめて前記ロータに前記シールフィンを固定するように構成されており、
前記かしめ工具及び前記工具台のいずれかに固定され、前記ロータ、前記コーキングワイヤ又は前記シールフィンの外径を計測する計測器を更に備えている
ことを特徴とするシールフィン固定装置。
請求項１のシールフィン固定装置において、
前記加圧ローラに先行して前記コーキングワイヤに接触する押えローラを更に備えている
ことを特徴とするシールフィン固定装置。
請求項１のシールフィン固定装置において、
前記かしめ工具に代えて前記工具台に装着可能なバイトを更に備えている
シールフィン固定装置。
回転機械のロータの外周に設けられたシール溝にシールフィンを固定するシールフィン固定方法において、
旋盤の主軸台にロータをセットするロータセット工程と、
シャンクと前記シャンクに回転自在に支持された加圧ローラとを含んで構成されたかしめ工具を前記加圧ローラの回転軸が前記ロータの中心線と平行になる姿勢で前記旋盤の刃物台に装着するかしめ工具装着工程と、
前記主軸台にセットされたロータのシール溝にシールフィンと共に挿入されたコーキングワイヤに前記加圧ローラを押し付けた状態で前記主軸台を駆動して前記ロータを回転させ、前記コーキングワイヤをかしめて前記ロータに前記シールフィンを固定するかしめ工程と、
前記かしめ工具及び前記刃物台のいずれかに計測器を取り付け、前記ロータ、前記コーキングワイヤ又は前記シールフィンの外径を前記計測器で計測する検査工程とを含み、
前記かしめ工程に前後して前記主軸台から前記ロータを外すことなく前記検査工程を実施する
むことを特徴とするシールフィン固定方法。
回転機械のロータの外周に設けられたシール溝にシールフィンを固定するシールフィン固定方法において、
旋盤の主軸台にロータをセットするロータセット工程と、
シャンクと前記シャンクに回転自在に支持された加圧ローラとを含んで構成されたかしめ工具を前記加圧ローラの回転軸が前記ロータの中心線と平行になる姿勢で前記旋盤の刃物台に装着するかしめ工具装着工程と、
前記主軸台にセットされたロータのシール溝にシールフィンと共に挿入されたコーキングワイヤに前記加圧ローラを押し付けた状態で前記主軸台を駆動して前記ロータを回転させ、前記コーキングワイヤをかしめて前記ロータに前記シールフィンを固定するかしめ工程とを含み、
前記かしめ工程における前記主軸台の回転周速度をロータの直径によらず一定とする
ことを特徴とするシールフィン固定方法。
請求項４又は５のシールフィン固定方法において、
バイトを前記刃物台に装着して前記ロータの外周に前記シール溝を加工するシール溝加工工程を更に含み、
前記シール溝加工工程の後、前記刃物台に装着する工具を前記バイトから前記かしめ工具に交換し、前記主軸台から前記ロータを外すことなく前記かしめ工具装着工程に移行する
ことを特徴とするシールフィン固定方法。
請求項６のシールフィン固定方法において、
前記主軸台に固定されるロータが素材であり、前記刃物台に前記バイトを装着し前記素材の表面を切削して前記ロータの外形を仕上げるロータ仕上げ工程を更に含み、
前記ロータ仕上げ工程の後、前記主軸台から前記ロータを外すことなく前記シール溝加工工程に移行する
ことを特徴とするシールフィン固定方法。
請求項４又は５のシールフィン固定方法において、
前記かしめ工程で前記かしめ工具を前記コーキングワイヤに押し付けて前記ロータを１回転させる手順を複数回繰り返す
ことを特徴とするシールフィン固定方法。