JPH03146807A - 大型回転機器の自動アライメント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大型回転機器の自動アライメント装置に係り
、特に、大型回転機器のアライメントを自動的に行うた
めの大型回転機器の自動アライメント装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、大型タービンなどの大型回転機器のアライメント
を行うに際しては、異なる内径を多数備えた非回転部の
円周加工面の円芯と思われる位置に細径のピアノ線を緊
張し、内円周加工面の９０゜づつ２分割の３測定点く上
部ケーシングをかぶせた状態では、上下、左右の４測定
点〉から特殊なマイクロメータを用いて測定する。内円
周の３測定点くまたは４測定点〉とピアノ線の微細な垂
れ下がり量を考慮し、計算によって実芯を求めている。

さらに、各々のデータを総合して最大公約芯を求め、後
付は部品は取り付ける芯に合わせて微調整し、測定確認
を行っている。なお、この最大公約芯は、複数国の総合
したときの中心を意味する。内径の異なる複数の非回転
内円周が整頓された後に、実際に使用する大重量の回転
体くロータ〉を非回転部内に設置して回転させ、ロータ
と非回転部との間の隙間、または非回転部品芯とローフ
芯との相違を確認し、不良部を修正する。この修正の完
了の後、正式な組立を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の大型回転機器のアライメント手段にあっ
ては、大きな回転機器の場合、この作業は最重要である
ため、慎重な作業を必要とし、多回数かつ多人数を要し
ている。さらに、この作業は大型プラント建設における
クリチカルな工程であるため、他の関連作業を進める上
でネックとなっている。

本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決でき
、アライメント測定及びデータ処理の自動化、効率化及
び省力化が可能な大型回転機器の自動アライメント装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を遠戚するために、本発明は、ロータなどの回
転体と、該回転体が配設可能な内円周加工面を有する内
部ケーシング及びこれに嵌合する外部ケーシングを備え
た非回転部とを備えた大型回転機器において、前記内円
周加工面の軸芯に沿って配設されるレールと、前記内円
周加工面の軸芯にレーザ光を照射するレーザ光発生手段
と、該手段のレーザ光発光位置を軸芯に合致させる調芯
手段と、前記レール上を移動可能に配設されると共に前
記内円周加工面を測定する測定センサ及び前記レーザ光
発光手段によって発せられたレーザ光を受光する受光セ
ンサを備えたロボットと、前記受光センサ及び前記測定
センサの各々からの検出信号に基づいて前記ロボットの
位置を計算して前記回転体の軸芯と前記内円周加工面の
軸芯を合致させるための各種の補正演算などを行う演算
手段とを設けるようにしたものである。

〔作　用〕

上記手段によれば、回転体の設置位置に配設されたレー
ルに搭載されたロボットの受光素子には、調芯手段によ
って正確に照射位置の調整されたレーザ光がレーザ光発
生手段から照射される。その照射状態及びロボットに設
けられた内円周加工面を測定する測定センサの検出値に
基づいて、演算手段によりロボットの位置及び各種の補
正演算が行われる。したがって、精密な光軸位置の形成
及び光軸の確認が行えるため、回転機器のアライメント
を自動的に行うことが可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例の概要を示す斜視図である。

非回転部は内部ケーシング１０ａと外部ケーシング１０
ｂとから或っている。内部ケーシング１０ａには、中心
線上に内径の異なる複数の内円周加工面１２が一面から
他面へ連続的に貫通湾状に形成されている。その深さは
、半径相当にされ、中心部の内径が最も小さく、外側に
向かうに従って大径化されている。この内円周加工面１
２内には、不図示のロータが設置される。外部ケーシン
グ１０ｂには、点線図示の上部ケーシング１４が蓋着可
能にされている。

ロータの両端を軸支するために、外部ケーシング１０ｂ
の両側壁の内円周加工面１２の開口部に対向させて、半
割りにされた軸受部１６ａ、１６ｂが形成されている。

内円周加工面１２の軸芯及び軸受部１６ａ、１６ｂの軸
芯上には、レール１８が配設され、このレール１８には
往復動自在にロボット２０が設置されている。

レール１８の露出端の対向位置には、レール１８に平行
にレーザ光を照射するレーザ光発光手段としてのレーザ
発振器２２が配設され、ロボット２０に設けられている
受光素子２４に受光されるように位置決めされている。

また、レール１８は、複数のスタンド２６によって、ロ
ータの中心に位置するように保持される。

レール１８は、第２図に示すように、“工”の字形断面
を有し、その下側の張り出し部にロボット２０が移動自
在に懸架されている。ロボット２０には開脚自在な測定
アーム２８が取り付けられており、その先端には非接触
式または接触式の測定センサ３０が取り付けられている
。この測定センサ３０の曲折部の各々には、エンコーダ
（不図示）が設けられているため、曲げ角度〈または回
転角〉を知ることができ、このエンコーダの出力によっ
てコンピュータ３３が直線寸法を計算する。

なお、レール１８の同軸上に書かれた点線図示の円は、
実際に配設されるロータの外径を表している。

測定データを処理するために演算手段としてのコンピュ
ータ３３が設けられ、予め準備されたプログラムに従っ
てデータを出力、あるいはグラフィック処理を実行し、
諸条件のシュミレーションを行う。

第３図はレーザ発振器２２の自動調芯機構の詳細構成を
示す斜視図である。

レーザ発振器２２の下部には、ビーム発生方向の高さを
調整する上下調整つまみ３２、レーザ発振器２２を水平
方向の位置決めを行う水平回転つまみ３４、レーザ発振
器２２を垂直方向に移動させる駆動源としての垂直方向
移動用モータ３６、このモータ３６を駆動源として固定
設置されたレーザ発振器２２を垂直方向へ移動させる垂
直方向テーブル３８、この垂直方向テーブル３８に固定
されると共にレーザ発振器２２を半固定する水平調整用
テーブル４０、垂直方向テーブル３８をビーム照射方向
に対し左右に移動させる水平方向テーブル４２、この水
平方向、テーブル４２を移動させる駆動源となる水平方
向移動用モータ４４の各々を備えて構成される。

第４図は正面から見たロボット２０の構成を示している
。レール１８の下側突出片上には、三角形の断面を有し
た２条のガイド４６が敷設され、このガイド４６の上部
形状に嵌合するＶ字溝が形成されたコロ４８が回転自在
に保持部５０を介してロボット２０の本体に固定されて
いる。また、保持部５０の片側の上部には、位置決め部
材５２ａ、５２ｂ、５２Ｃが設けられている。

第５図及び第６図はレーザ発振器２２からのレーザ光を
受光してレーザ発振器２２の調芯を行うためのターゲッ
ト機構の詳細を示す正面図及び平面図である。

ターゲット装置５４は、レーザ発振器２２で発せられた
レーザ光２２ａを受光する受光素子５６を中心部に備え
、スタンド５８及びマグネットベース６０を介して内円
周加工面１２の底部に設置される。ターゲット装置５４
の側面からは、放射状に複数のアーム６２が突設され、
各々の先端には、その全長を調節する調整ボルト６４が
設けられている。アーム６２に隣接させて、受光素子５
６の中心を回転中心とするマイクロメータ７０が測定面
７２に取り付けられている。また、受光素子５６には、
その検出信号を取り出し、コンピュータ３３に供給する
ためのリード線６８が接続されている。

次に、以上の構成による実施例に対し、非回転部の下半
分（すなわち、内部ケーシング１０ａ）を組立前に自動
アライメントを行う場合について、第１図〜第６図を参
照して説明する。

まず、第１図に示すように、ロボット２０を装着したレ
ール１８を内部ケーシング１０ａの内円周加工面１２の
軸芯部に位置するようにして、スタンド２６の長さを調
節して設置する。また、レール１８の端部に接近させて
、内部ケーシング１０ａの外側にレーザ発振器２２が設
置される。

この状態でレーザ発振器２２からレーザ光を励起させ、
レール１８に平行させて第１図の１点鎖線で示すレーザ
光２２ａを出力する。ロボット２０は、予め予定された
内円周加工面１２の測定点を、その自重で測定する。す
なわち、第２図に示すように、測定センサ３０を側端上
部に位置させ、そのまま手を離すなどすることにより、
その自重によって測定センサ３０は内円周加工面１２の
表面に沿って落下する。この過程で、測定アーム２８の
軸芯が内円周加工面１２の軸芯に一致していれば、測定
アーム２８の曲げ角度は一定であるが、偏心していれば
曲げ角度が変化する。この角度変化情報は、コンピュー
タ３３にデータとして出力０ される。

一方、レーザ発振器２２から発せられたレーザ光２２ａ
は、ロボット２０の受光素子２４に受光され、この受光
による検出信号が測定センサ３０による測定の基準とし
て用いられる。コンピュータ３３は、測定センサ３０に
よる内円周加工面１２の測定をし、測定センサ３０の曲
折部に設けられた不図示のエンコーダによる角度信号ま
たは回転角信号、及びレーザ光２２ａに基づくレーザ光
受光位置変位量とから、ロボッ）２０の自身の正確な位
置を確認し、レール１８の歪み、設定誤差、レール１８
とレーザ発振器２２間のガタなどによる変位量を修正し
て測定精度を確保すると共に、レール１８の設定、レー
ル１８とロボット２０の製作誤差などを補正する処理を
行う。

コンピュータ３３による測定データは、プリンタにプリ
ントアウトし、あるいは、更にグラフィック処理を行っ
て、諸条件のシュミレーションを実行する。

レーザ光２２ａを用いた自動調芯作業は、まず、第３図
に示す調整機構の上下調整つまみ３２及び水平回転つま
み３４を操作して大まかな調整をし、ついで垂直方向テ
ーブルモータ３６、水平方向移動用モータ４４及びター
ゲット装置５４との連携によって精密なレーザ光２２ａ
の光軸を生成することから始まる。

この調整されたレーザ光２２ａが第５図及び第６図に示
すように、ターゲット装置５４の受光素子５６に受光さ
れる。レーザ光２２ａを受光した受光素子５６は、その
受光位置を検出してコンピュータ３３へ送出する。受光
素子５６は、予め設定された“０”位置があり、この“
０”位置が軸中心に対応している。コンピュータ３３は
、受光素子５６の出力信号に基づいて、上記“０”位置
が得られるように垂直方向テーブルモータ３６及び水平
方向移動用モータ４４を制御してレーザ発振器２２をｘ
、Ｙ各方向へ移動させる。

なお、受光素子５６を軸芯上に位置決め（あるいは予め
決められた指定位置へ位置決め〉するために、マイクロ
メータ７０が用いられる。このマ２ イクロメータ７０による測定面７２と内円周加工面１２
との間の長さが各方向に対して等しいときに、所望の位
置決めができたことになる。

〔発明の効果〕

以上より明らかな如く、本発明によれば、ロータなどの
回転体と、該回転体が配設可能な内円周加工面を有する
内部ケーシング及びこれに嵌合する外部ケーシングを備
えた非回転部とを備えた大型回転機器において、前記内
円周加工面の軸芯に沿って配設されるレールと、前記内
円周加工面の軸芯にレーザ光を照射するレーザ光発生手
段と、該手段のレーザ光発光位置を軸芯に合致させる調
芯手段と、前記レール上を移動可能に配設されると共に
前記内円周加工面を測定する測定センサ及び前記レーザ
光発生手段によって発せられたレーザ光を受光する受光
センサを備えたロボットと、前記受光センサ及び前記測
定センサの各々からの検出信号に基づいて前記ロボット
の位置を計算して前記回転体の軸芯と前記内円周加工面
の軸芯を合致させるための各種の補正演算などを行う演
算３ 手段とを設けるようにしたので、回転機器のアライメン
トを自動的かつ高精度に行うことが可能になると共に省
力化が可能になる。更に、自動化及び同時多点測定が行
えることによって測定時間の短縮が可能になり、効率向
上が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概要を示す斜視図、第２図
はロボットの詳細を示す斜視図、第３図はレーザ発振器
２２のビーム方向を調整する自動調芯機構の詳細を示す
斜視図、第４図はロボット２０の詳細構成を示す正面図
、第５図はレーザ光に対するターゲット機構の詳細構成
を示す斜視図、第６図は第５図のターゲット機構の平面
図である。 １０・・・非回転部、１２・・・内円周加工面、１４・
・・模擬ロータ、１６ａ、１６ｂ・・・模擬軸受、１８
・・・駆動装置、２０・・・アーム、２２・・・センサ
、２２ａ・・・レーザ光、２４．５６・・・受光素子、
２６・・・コンピュータ、２８ａ、２８ｂ・・・ロータ
ポジションセンサ、３２手上下調整つまみ、３３・・・
コンピュータ、３４・・・水平回転つまみ、３６・・・
垂直方向チー４ プルモータ、４４・・・水平方向移動用モータ、５４・
・・ターゲット装置、６２・・・アーム、６４・・・調
整ボルト、７０・・・マイクロメータ、７２・・・測定
面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータなどの回転体と、該回転体が配設可能な内
   円周加工面を有する内部ケーシング及びこれに嵌合する
   外部ケーシングを備えた非回転部とを備えた大型回転機
   器において、前記内円周加工面の軸芯に沿って配設され
   るレールと、前記内円周加工面の軸芯にレーザ光を照射
   するレーザ光発生手段と、該手段のレーザ光発光位置を
   軸芯に合致させる調芯手段と、前記レール上を移動可能
   に配設されると共に前記内円周加工面を測定する測定セ
   ンサ及び前記レーザ光発光手段によって発せられたレー
   ザ光を受光する受光センサを備えたロボットと、前記受
   光センサ及び前記測定センサの各々からの検出信号に基
   づいて前記ロボットの位置を計算して前記回転体の軸芯
   と前記内円周加工面の軸芯を合致させるための各種の補
   正演算などを行う演算手段とを具備することを特徴とす
   る大型回転機器の自動アライメント装置。