JPH0658850A - タービンロータの中心孔検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】タービンロータの中心孔検査作業から記録作成
までを短時間により正確に行なうことができるようにし
たタービンロータの中心孔検査装置を提供する。 【構成】ＣＣＤカラーカメラヘッド，複合超音波探触子
ヘッドを取替へ可能に構成された検査用センサ13と、こ
の検査用センサ13を端部に装着しタービンロータの中心
孔２に送り込むロッド14と、検査用センサ13を中心孔２
に保持するパンタグラフ式保持具15と、ロッド14の軸方
向移動と回転を行なう移動台16と、ロッド14の回転，軸
方向移動をそれぞれ駆動するモータ17，18と、検査用セ
ンサ13の位置を検出するエンコーダ19と、検査用センサ
13を中心孔２の軸心に一致させるためのリフタ20，フリ
ーテーブル21，調整ハンドル22を備えた検査用センサ駆
動装置23と、モータ17と18に信号を送るドライバー24と
から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検査作業を自動化した
タービンロータの中心孔検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タービンロータの中心孔検査は、重要回
転部品であるロータの破壊を防止するための健全性調査
手段として、ロータ中心部に穿孔された孔の内面から非
破壊試験を行う。この非破壊試験は、孔の表面部と内部
について行なう。

【０００３】タービンロータの中心孔検査の具体的な方
法を図15および図16に示す。検査には図15に示すボアス
コープ装置３、図16に示す超音波探傷装置４など各検査
毎に専用検査装置を使用して行なう。

【０００４】検査作業は、タービンロータ１の中心孔２
の表面部検査ついてはボアスコープ装置３で行ない、内
部検査にについては探触子５，探触子駆動機構６，超音
波探傷器７から構成される中心孔用超音波探傷装置４に
より行う。

【０００５】各検査とも検査員が常時観察・監視して、
きずが検出された時には、その長手方向位置・角度そし
て大きさのデータをメモして、検査終了後に各検査結果
を判定して記録用紙に記載する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
タービンロータの中心孔検査作業は、検査種類毎の専用
検査装置をその都度、位置合せ，芯出し，操作，観察，
記録用紙への記入および検査記録作成に至る一連の作業
を全て検査員の手作業によって実施していたため、多く
の時間と労力を要する欠点があった。また、記録作成時
の転記ミスや計算ミスというような人為的ミスの発生す
る可能性も含んでいた。

【０００７】そこで、本発明の目的は、タービンロータ
の中心孔検査作業から記録作成までを短時間により正確
に行なうことができ、かつ検査データを保存，再生でき
るタービンロータの中心孔検査装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、タービンロータの中心孔に挿入可能で、か
つＣＣＤカメラおよび複合超音波探触子を交換可能とし
た検査センサと、この検査センサを水平および上下に移
動可能で、かつ回転可能に装着しリフタを有する検査セ
ンサ駆動装置と、この検査センサ駆動装置に装着され、
検査センサを移動および回転させる複数のモータと、各
モータに信号を送るドライバーと、各モータの動作を制
御するコントローラと、検査信号をきずの位置と大きさ
に換算してきずの判定を行ない、かつそれらのデータを
記憶するプロセッサおよび検査した映像を記憶するビデ
オレコーダと、データをプリンとするプリンタとから構
成したものである。

【０００９】

【作用】以上の構成によれば、ＣＣＤカメラまたは複合
超音波探触子で構成される検査用センサーによって自動
的に検査されたタービンロータ中心孔検査データは、Ｃ
ＣＤカメラによる表面部検査では、きずの位置・角度そ
して寸法を含めて、その映像がプリンターにより複写さ
れ、更にレコーダーに記憶される。また、先端ヘッドの
みを交換することによって複合超音波探触子による内部
検査が実施できると共に、きずの検出データが検査信号
としてプロセッサに入力され、このプロセッサ内で検査
信号からきずの位置と大きさが算出され表示される。こ
の表示画面は、プリンタで複写される。次に、プロセッ
サできずの判定を行ない、その結果の記録がプリンタに
より出力される。

【００１０】したがって、従来は表面部と内部検査を別
々の専用検査装置で検査していたのに対して、先端ヘッ
ドを交換するのみで両方の検査が実施できる。また、表
面部検査においてきずが検出された場合には、従来装置
では目盛りを読取ってメモしておき逐一、倍率換算表か
ら長さを計算していたのに対して、モニター画面に表示
されたきずの両端を画面に表示したカーソルで挟む操作
を行えば、測定値がモニター画面に表示されるので、そ
れをプリンターによって記録できる。さらに、内部検査
できずが検出された場合には、従来装置ではきず毎に長
手・角度・深さ方向の位置と反射波高値をメモしてお
き、検査後に反射波高値から大きさを逐一計算して記録
しなければならなかったのに対して、プロセッサによっ
てきずの位置検出・大きさの計算そしてプリンターによ
る記録作成まで自動的に行なえるようになるので、検査
作業に要する作業時間を大幅に短縮できると共に転記ミ
ス、計算ミスなどの人為的ミスも解消することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。
同図において、10はタービンロータの中心孔検査装置を
示し、このタービンロータの中心孔検査装置10は、ＣＣ
Ｄカラーカメラヘッド（図９に示す）または複合超音波
探触子ヘッド（図10に示す）を取替え可能に構成された
検査用センサ13と、この検査用センサ13をタービンロー
タ１の中心孔２内に送り込むロッド14と、検査センサ13
を中心孔２の中心に保持するパンタグラフ式保持具15
と、ロッド14の軸方向移動と回転を行なう移動台16と、
ロッド14の回転，軸方向移動をそれぞれ駆動するモータ
17，18と、検査用センサ13の位置を検出するエンコーダ
19と、検査用センサ13を中心孔２の軸芯に一致させるた
めのリフタ20，フリーテーブル21，調整ハンドル22を備
えた検査用センサ駆動装置23と、モータ17と18に信号を
送るドライバ24と、モータ17と18を制御するコントロー
ラ25と、ＣＣＤカラーカメラを制御するカメラコントロ
ーラ26と、超音波の送・受信を行なう超音波探傷装置27
と、検査データの処理・判定およびデータの記憶を行な
うプロセッサ28と、映像を記憶するビデオテープ29と、
画像表示を複写するビデオプリンタ30と、検査結果を印
字して記録用紙に打出すプリンタ31とから構成されてい
る。

【００１２】次に、各部の構造を詳細に説明する。リフ
タ20は、タービンロータ１が、固定されているので、自
身を移動可能にするため、車輪32を設け、所定位置に固
定するための固定脚33、この固定脚33を上下に昇降させ
るためのラチェットレバー34を設ける。

【００１３】移動台16は、ガイドレール35に支持・案内
される。このガイドレール35はベース36に取付けられ
る。ベース36は、レベル調整ハンドル22で駆動される軸
37を介してフリーテーブル21に取付けられる。また、ベ
ース36には端部側に図２に示すようにガイド38が取付け
られ、位置決めスライド板39を摺動可能に支持する。

【００１４】位置決めスライド板39は、位置決め切欠き
板40を端部に取付け、長手方向に沿って長孔41を設け
る。長孔41には図３に示すように下方からボルト42を貫
通させる。このボルト42は、さらにベース36を貫通して
ベース36上面で固定ナット43がねじ込まれる。なお、位
置決め切欠き板40には、上部に検査センサ13等が配置さ
れるので、円弧状の切欠部40ａを設ける。

【００１５】リフタ20の上面には、フリーテーブル21の
下部に図４に示す空圧浮上式ボールベアリング44を複数
個取付ける。この空圧浮上式ボールベアリング44は、圧
縮空気を供給すると図５に示すようにフリーテーブル21
を動作させ、圧縮空気を排気すると図６に示すようにフ
リーテーブル21が降下し固定される。

【００１６】移動台16には、図７および図８に示すよう
に下部４隅に突部45を設け、この突部45をガイドレール
35に摺動自在に支持させる。この移動台16の移動機構46
は、移動台16の下部中央に取付けたメネジ47と、ベース
36に回転自在に支持されてメネジ47にねじ係合する送り
ネジ軸48で構成され、モータ18からベルト機構を介して
回転駆動される。一方、ロッド14の回転は、ロッド14の
端部と連結可能として移動台16に回転可能に取付けられ
た軸16ａを、モータ17からベルト機構を介して回転駆動
させることにより行う。

【００１７】検査用センサ13は、図９に示すようにＣＣ
Ｄカラーカメラ11を短いロッド14ａの一方の端部に内蔵
したＣＣＤカラーカメラヘッド11Ａと、図10に示すよう
に複合超音波探触子12を短かいロッド14ｂの一方の端部
に圧縮空気の供給により開くアーム49を介して取付けた
複合超音波探触子ヘッド12Ａを含み、これらを取替え可
能に構成され、この複合超音波探触子ヘッド12Ａでは、
アーム49が開くと先端のピン50を支点としてガイドロー
ラ51が中心孔２に接触して複合超音波探触子12を中心孔
２に平行になるように密着させ、また、種々の深さと方
向の欠陥を１度に検査できるように深さおよび角度の異
なる範囲を検査する探触子を複数個組合わせている。な
お、短いロッド14ａおよび14ｂの他方の端部には、主体
となるロッド14との連結を可能とするように後述する連
結機構および各端子を備えている。

【００１８】ロッド14は、複数個に分割したものを連結
する構成としている。その連結機構は、連結する相互の
軸端を図11および図12に示すように連結可能となるよう
に上半部または下半部を切欠し、一方に突出して設けた
ガイドピン52ａ，52ａを他方に設けた孔52ｂ，52ｂに嵌
め込んでからキー53を挿入して固定する構成としてい
る。また、軸端にはコネクタ54，接触媒質供給管55や圧
縮空気管56の接続端子を、互いに接続可能となるように
設けている。これらのコネクタ54，接触媒質供給感55や
圧縮空気管56は、ロッド14内を貫通し、一方から他方の
端部に伸びていることは説明するまでもない。なお、移
動台16の内部には、ロッド14を介して検査センサ13に送
る電源，信号，検査センサ13から得られた検査データ信
号，複合超音波探触子12へ送る接触媒質やアーム49を開
く圧縮空気等を、ロッド14が回転しても送受できるよう
にした接続部を軸16ａと移動台16間に取付ける。

【００１９】パンタグラフ式支持具15は、図13に示すよ
うにロッド14に固定された固定リング57ａ，57ｂ間に取
付けられており、ばね58と、調整ロッド59と、ロッド14
に軸方向に移動可能に取付けられた３個の可動リング60
ａ，60ｂ，60ｃと、対向する可動リング60ｂ，60ｃに両
端をピンを介して回動自在に取付けられ、中間部をピン
を介して屈折自在に連結されたリンクから成る複数組の
リンク機構61と、中間部のピンに回動自在に取付けられ
たローラ62と、近接した可動リング60ａ，60ｂ間、固定
リング57ｂと可動リング60ｃ間にそれぞれ設置されたボ
ールベアリング64とから構成され、ばね58と調整ロッド
59により開き状態になり、ロッド14が回転しても回され
ることなくロッド14の軸方向への移動に追従できるよう
になっている。なお、ローラ62は、中心孔２内で内面に
接触し、ロッド14を軸方向へ移動したとき転動する。

【００２０】次に、以上のように構成された実施例の作
用を説明する。目視検査および磁粉探傷検査の観察に用
いるＣＣＤカラーカメラ11による検査手順は、まず、タ
ービンロータ１の中心孔２とＣＣＤカラーカメラ11の中
心が一致するようにリフタ20をセットする。このセット
は、リフタ20を図13に示すようにタービンロータ１に接
近させる。この場合接近の程度は、図３に示す固定ナッ
ト43を緩めておき、位置決めスライド板39をガイド38に
沿って最も長く引出しておき、リフタ20の接近により位
置決め切欠き板40の先端がタービンロータ１に接して位
置決めスライド板39が少し押し込まれる程度とし、正確
な位置決めは必要としない。この状態でラチェットレバ
ー34を操作して、固定脚33を伸ばしリフタ20を固定す
る。

【００２１】この後、ロッド14に連結されたＣＣＤカラ
ーカメラ11を中心孔２に対して正確な芯出しを行なう。
この芯出しは、まず、ＣＣＤカラーカメラ11を中心孔２
のほぼ中心までリフタ20で上昇させた後、レベル調整ハ
ンドル22を操作して上下方向と上下角度方向の芯出しを
行なう。次に、空圧浮上式ボールベアリング44に圧縮空
気を供給し、フリーテーブル21を作動させる。フリーテ
ーブル21を作動させた状態で、パンタグラフ式支持具15
を装着したロッド14を中心孔２に送り込むと、前後左右
方向にフリーテーブル21が移動し、自動調芯を行なう。
この後、圧縮空気を排気すると、空圧浮上式ボールベア
リング44がフリーテーブル21が固定される。以上によ
り、ＣＣＤカラーカメラ11を中心孔２に対して正確に芯
出しができる。

【００２２】次に、ＣＣＤカラーカメラ11を移動・回転
させる移動台16とロッド14の動作を制御する。ここで、
移動台16の移動量は、コントローラ25により微小な量ま
で制御できる。また、ロッド14の回転速度は、コントロ
ーラ25によって微小な量まで制御できる。そこで、移動
台16とロッド14の動作を制御するために、必要なデータ
をプロセッサ28から入力する。このプロセッサ28からの
指示により、入力条件にしたがって移動台16とロッド14
が移動・回転するので、先端に連結されたＣＣＤカラー
カメラ11も同じ動作をしながら中心孔２の中を徐々に進
んで行く。ＣＣＤカラーカメラ11が撮影した映像は、カ
メラコントローラ26を経てモニター63に写し出されるの
で、その映像を検査員が観察する。

【００２３】きずが検出された時には、プロセッサ28か
らの指示でモニター63画面にきずのサイズを測定するた
めのカーソルを出して、そのカーソルできずの両端をＸ
軸とＹ軸方向に挟んだ距離をプロセッサ28に送ると、予
め基準距離を記憶しているプロセッサ28がきずの寸法を
計算してモニター63画面に表示する。表示画面の記録
は、ビデオプリンター29でプリントし、さらに、ビデオ
テープレコーダ29によってビデオテープに記憶する。Ｃ
ＣＤカラーカメラ11の位置と角度は、エンコーダー19か
らの信号をプロセッサ28が受信してモニター63画面に表
示する。

【００２４】次に、超音波探傷検査に用いる複合超音波
探触子12による検査手順は、駆動装置のセットを変える
ことなくロッド14の先端に連結されたＣＣＤカラーカメ
ラヘッド11Ａを外して、複合超音波探触子ヘッド12Ａを
取り付ける。次に、複合超音波探触子ヘッド12Ａを移動
・回転させる移動台16とロッド14の動作を制御するため
に、必要なデータをプロセッサ28から入力する。このプ
ロセッサ28からの指示により、入力条件にしたがって移
動台16とロッド14が移動・回転するので、先端に連結さ
れた複合超音波探触子ヘッド12Ａも同じ動作をしながら
中心孔２の中を徐々に進んで行く。複合超音波探触子12
がきずを検出すると、その信号を超音波探傷装置27が受
信してプロセッサ28に個々の探触子毎に検出したきずの
深さと反射波の強さを信号として送る。同時に、エンコ
ーダ19から個々の探触子毎にプロセッサ28に位置と角度
の信号が送られ、それらを計算してテレビモニター兼用
のモニター63画面に表示する。表示画面の記録は、ビデ
オプリンター29でプリンとし、さらに、データの打出し
と欠陥状況の作画をプリンター31で行なう。探傷条件・
探傷結果はプロセッサー28に記憶する。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
ービンロータの中心孔の検査において、従来より手作業
によって行なわれていた検査作業，記録作成，判定，デ
ータの記憶に至る一連の作業を検査用センサーとプロセ
ッサに肩代わりさせることができるため、検査作業に要
する作業時間および労力を大幅に低減することができ
る。

【００２６】また、記録作成時の計算ミスや転記ミスの
ような人為的ミスを解消することができ、その上検査デ
ータを保存・再生することができるので、検査時期の異
なる検査結果をプロセッサによって重ね合せて差異を比
較することもでき、検査の信頼性も大幅に向上すること
ができる。

【００２７】更に、内部検査用センサーとして検査領域
の異なる探触子を組合わせた複合超音波探触子を用いる
ことにより、１回の検査によって複数回の検査を行なっ
たのと同じ結果を得ることができるため、やはり検査作
業に要する作業時間および労力を大幅に低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。

【図２】本発明の一実施例に用いるベースと位置決めス
ライド板の構成を示す斜視図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】本発明の一実施例に用いる空圧浮上式ボールベ
アリングの斜視図。

【図５】図４に示す空圧浮上式ボールベアリングをリフ
タに取付け、圧縮空気を供給したときのフリーテーブル
の位置を示す側面図。

【図６】図４に示す空圧浮上式ボールベアリングから圧
縮空気を排気したときのフリーテーブルの位置を示す説
明図。

【図７】本発明の一実施例に用いる移動台と移動機構，
回転機構を示す斜視図。

【図８】図７に示す移動台の下部とガイドレール，送り
ネジ軸の構成を示す平面図。

【図９】本発明の一実施例に用いるＣＣＤカラーカメラ
を内蔵したＣＣＤカラーカメラヘッドの側面図。

【図１０】本発明の一実施例に用いる複合超音波探触子
を取付けた複合超音波探触子ヘッドの側面図。

【図１１】本発明の一実施例に用いるロッドの端部の構
成を示す斜視図。

【図１２】本発明の一実施例に用いるロッドの相互の端
部を連結する前の状態を示す側面図。

【図１３】本発明の一実施例に用いるパンタグラフ式支
持具の側面図。

【図１４】本発明の一実施例の作用を示す説明図。

【図１５】従来のタービンロータの中心孔の表面部検査
をするボアスコープ装置の側面図。

【図１６】従来のタービンロータの中心孔の内部検査を
する超音波探傷装置の構成図。

【符号の説明】

１…タービンロータ、２…中心孔、11Ａ…ＣＣＤカラー
カメラヘッド、12Ａ…複合超音波探触子ヘッド、13…検
査センサ、14…ロッド、15…パンタグラフ式保持具、16
…移動台、17，18…モータ、20…リフタ、21…フリーテ
ーブル、23…検査用センサ駆動装置、24…ドライバ、25
…コントローラ、26…カメラコントローラ、27…超音波
探傷装置、28…プロセッサ、29…ビデオテープレコー
ダ、30…ビデオプリンタ、31…プリンタ、35…ガイドレ
ール、36…ベース、39…位置決めスライド板、40…位置
決め切欠板、44…空圧浮上式ボールベアリング、47…メ
ネジ、48…送りネジ軸、52…ガイドピン、53…コネク
タ、54…キー、55…接触媒質供給管、56…圧縮空気管、
57ａ，57ｂ…固定リング、58…ばね、59…調整ロッド、
60…可動リング、61…リンク機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービンロータの中心孔に挿入可能で、
   かつＣＣＤカメラおよび複合超音波探触子を交換可能と
   した検査センサと、この検査センサを水平および上下に
   移動可能で、かつ回転可能に装着しリフタを有する検査
   センサ駆動装置と、この検査センサ駆動装置に装着さ
   れ、前記検査センサを移動および回転させる複数のモー
   タと、各モータに信号を送るドライバーと、前記各モー
   タの動作を制御するコントローラと、検査信号をきずの
   位置と大きさに換算して前記きずの判定を行ない、かつ
   それらのデータを記憶するプロセッサおよび検査した映
   像を記憶するビデオレコーダと、前記データをプリンと
   するプリンタとから構成したことを特徴とするタービン
   ロータの中心孔検査装置。