KR20180122442A - 계측용 지그 및 계측 장치 및 간극 계측 방법 - Google Patents

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KR20180122442A
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야스노리 니시오카
다쿠로 가메다
마사히토 가타오카
히토시 모리모토
데츠 고니시
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

계측용 지그는 기부와, 상기 기부로부터 돌출되도록 마련되며, 센서를 보지하는 센서 보지부와, 상기 센서가 연장되는 센서 설치면에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 상기 센서 설치면의 위치인 센서 위치와는 상이한 제 1 위치에서 상기 센서 보지부와 동일한 측에 상기 기부로부터 돌출되는 제 1 돌출부를 구비한다.

Description

계측용 지그 및 계측 장치 및 간극 계측 방법
본 개시는 계측용 지그 및 계측 장치 및 간극 계측 방법에 관한 것이다.
여러 가지의 기계에서 부재 사이의 간극의 크기를 적절히 유지하기 위해, 해당 간극의 크기를 계측하는 경우가 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 가스 터빈에서 동익과 케이싱 사이에 변위 센서를 배치하여, 동익과 케이싱 사이의 간극(팁 클리어런스)을 계측하는 것이 기재되어 있다.
미국 특허 출원 공개 제 2010/0043576 호 명세서
부재 사이의 간극을 정밀도 양호하게 계측하기 위해서는, 계측용 센서를 계측 대상의 간극에 확실히 배치하는 동시에, 해당 간극을 형성하는 부재에 대한 계측용 센서의 자세를 유지하는 것이 중요하다.
이 점, 특허문헌 1에는, 센서를 포함하는 계측 장치에 마련한 나사를, 계측 대상의 간극을 형성하는 부재에 마련된 나사 구멍에 나사 결합시킴으로써, 계측 장치를 해당 부재에 고정하는 것이 기재되어 있다.
그렇지만, 보다 간소한 구성으로, 간극을 형성하는 부재에 대한 계측용 센서의 자세를 유지할 수 있는 것이 요구된다.
상술의 사정을 감안하여, 본 발명의 적어도 일 실시형태는, 간소한 구성으로 부재 사이의 간극의 정밀도 양호한 계측을 가능하게 하는 계측용 지그 및 계측 장치 및 간극 계측 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 계측용 지그는,
기부와,
상기 기부로부터 돌출하도록 마련되며, 센서를 보지하는 센서 보지부와,
상기 센서가 연장되는 센서 설치면에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 상기 센서 설치면의 위치인 센서 위치는 상이한 제 1 위치에서 상기 센서 보지부와 동일한 측에 상기 기부로부터 돌출되는 제 1 돌출부를 구비한다.
상기 (1)의 구성에서는, 계측용 지그는, 기부에 있어서 상이한 위치에 있으며 기부로부터 동일한 측으로 돌출되는 센서 보지부와 제 1 돌출부를 갖는다. 이 때문에, 계측 대상인 2 부재 사이의 간극에 센서 보지부를 삽입했을 때에, 제 1 돌출부를 상기 2 부재 중 한쪽에 접촉시킬 수 있으므로, 센서 보지부에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세가 유지되기 쉬워진다. 따라서, 상기 (1)의 구성에 의하면, 센서 보지부와 동일한 측에 기부로부터 돌출되는 제 1 돌출부를 마련한 간소한 구성으로, 부재 사이의 간극의 정밀도 양호한 계측이 가능해진다.
(2) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1)의 구성에 있어서, 상기 계측용 지그는,
상기 기부에 대하여 변위 가능하게 마련된 가동편과,
상기 센서 설치면에 대하여 직교하는 상기 방향에 있어서, 상기 센서 위치를 사이에 두고 상기 제 1 위치와는 반대측을 향하여 상기 가동편을 부세하는 적어도 1개의 부세 수단을 추가로 구비한다.
상기 (2)의 구성에 의하면, 계측 대상의 간극을 형성하는 한쪽 부재에 가동편을 접촉시켰을 때, 해당 부재에 의해 가동편의 위치가 규제되므로, 부세 수단에 의한 부세력에 의해 기부가 상기 부재로부터 멀어지는 방향(간극을 형성하는 다른쪽 부재를 향하는 방향)으로 가압된다. 그 결과, 기부로부터 돌출하도록 마련된 센서 보지부는, 간극을 형성하는 다른쪽 부재에 가압되게 된다. 이렇게 하여, 계측용 지그의 센서 보지부를 상기 다른쪽 부재를 향하여 가압하는 것에 의해, 센서 보지부에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
(3) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (2)의 구성에 있어서, 상기 적어도 1개의 부세 수단은, 상기 센서 설치면에 투영했을 때에, 상기 기부로부터의 상기 센서 보지부의 돌출 방향에 평행하며, 상기 센서의 중심 위치를 통과하는 직선을 사이에 두고 양측에 위치하는 한 쌍의 부세 수단을 포함한다.
상기 (3)의 구성에 의하면, 센서의 중심 위치를 통과하며 센서 보지부의 돌출 방향에 평행한 직선을 사이에 두고 한 쌍의 부세 수단이 배치되므로, 센서 보지부의 부재에 대한 편접촉을 방지할 수 있어서, 해당 부재에 대하여 센서를 적절한 자세로 보지할 수 있다.
(4) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (2) 또는 (3)의 구성에 있어서,
상기 적어도 1개의 부세 수단은, 상기 센서 설치면에 평행하며, 또한 상기 기부로부터의 상기 센서 보지부의 돌출 방향에 직교하는 직선 주위에 마련된 비틀림 스프링을 포함하며,
상기 비틀림 스프링은 상기 가동편으로서의 선단부를 갖는 제 1 아암을 포함한다.
상기 (4)의 구성에 의하면, 비틀림 스프링을 이용하여 부세 수단 및 가동편을 구성하는 것에 의해, 간소한 구성의 계측용 지그로 할 수 있다.
(5) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (4)의 구성에 있어서,
상기 비틀림 스프링은,
상기 제 1 아암과는 반대측의 제 2 아암과,
상기 제 1 아암과 상기 제 2 아암 사이에 위치하는 권회부를 추가로 포함하며,
상기 제 1 아암은,
상기 센서 위치를 사이에 두고 상기 제 1 위치와는 반대측을 향하도록 상기 권회부로부터 연장되는 근본부와,
상기 근본부에 대하여 상기 센서 위치측을 향하여 굴곡된 상기 선단부를 포함한다.
상기 (5)의 구성에 의하면, 비틀림 스프링의 자유단인 제 1 아암(가동편)은, 센서 위치를 사이에 두고 제 1 위치와는 반대측을 향하도록 권회부로부터 연장되는 근본부와, 근본부에 대하여 센서 위치측을 향하여 굴곡된 선단부를 포함한다. 즉, 제 1 아암은, 선단부가 센서 위치를 등지며 빠져나가는 굴곡 형상을 갖고 있다. 이 때문에, 계측 대상의 간극에 센서 보지부를 삽입할 때에, 간극을 형성하는 부재의 면에 제 1 아암이 걸리기 어려워져, 순조롭게 센서 보지부를 간극에 삽입할 수 있다.
(6) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (4) 또는 (5)의 구성에 있어서,
상기 비틀림 스프링은 상기 제 1 아암과는 반대측의 제 2 아암을 포함하며,
상기 기부는, 상기 제 2 아암과 접촉하여 상기 비틀림 스프링의 탄성력의 반력을 받도록 구성된 반력 받이면을 포함한다.
상기 (6)의 구성에 의하면, 제 2 아암과 접촉하는 반력 받이면에 의해 비틀림 스프링의 탄성력의 반력을 받도록 했으므로, 계측 대상의 간극을 형성하는 한쪽 부재에 제 1 아암(가동편)을 접촉시켰을 때에, 제 1 아암에 확실히 비틀림 스프링의 탄성력(부세력)을 부여할 수 있다. 이에 의해, 비틀림 스프링의 탄성력(부세력)에 의해, 상기 한쪽 부재로부터 멀어지는 방향(간극을 형성하는 다른쪽 부재를 향하는 방향)으로 기부와 함께 센서 보지부를 확실히 가압할 수 있다. 따라서, 계측용 지그의 센서 보지부를 상기 다른쪽 부재를 향하여 확실히 가압하는 것에 의해, 센서 보지부에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
(7) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (6)의 구성에 있어서,
상기 반력 받이면을 움직여서, 상기 비틀림 스프링의 자연 상태에서의 상기 가동편으로서의 상기 제 1 아암의 위치를 조절하기 위한 스프링력 조절부를 추가로 구비한다.
상기 (7)의 구성에 의하면, 스프링력 조절부에 의해, 비틀림 스프링의 자연 상태에 있어서의 제 1 아암의 위치를 조절할 수 있다. 따라서, 스프링력 조절부를 이용하여, 계측 대상의 간극의 크기에 적절한 위치로 제 1 아암의 위치를 조절하는 것에 의해, 계측 대상의 간극에 센서 보지부를 삽입했을 때에, 제 1 아암과 접촉하는 부재로부터 적절한 가압력을 얻을 수 있다. 이에 의해, 센서 보지부에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
(8) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (4) 내지 (7) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 계측용 지그는, 상기 비틀림 스프링의 중심을 위치 결정하기 위한 스프링 위치 결정부를 추가로 구비한다.
상기 (8)의 구성에 의하면, 스프링 위치 결정부에 의해 비틀림 스프링의 중심 위치를 규제할 수 있다. 이에 의해, 제 1 아암과 접촉하는 부재로부터 보다 안정적으로 가압력을 얻을 수 있어서, 센서 보지부에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
(9) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 계측용 지그는, 상기 센서 설치면에 대하여 직교하는 상기 방향에 있어서의, 상기 센서 위치 및 상기 제 1 위치와는 상이한 제 2 위치에서, 상기 센서 보지부와 동일한 측에 상기 기부로부터 돌출되는 제 2 돌출부를 추가로 구비한다.
상기 (9)의 구성에 의하면, 센서 위치 및 제 1 위치와는 상이한 제 2 위치에 있어서 기부로부터 센서 보지부와 동일한 측으로 돌출되는 제 2 돌출부를 마련했으므로, 간극을 형성하는 2 부재 중 한쪽 부재에 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부를 접촉 시킴으로써, 센서 보지부에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세가 보다 유지되기 쉬워진다.
(10) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 제 1 돌출부는 자석을 포함한다.
상기 (10)의 구성에 의하면, 제 1 돌출부는 자석을 포함하므로, 계측 대상의 간극을 형성하는 부재를 해당 자석에 흡착시킬 수 있다. 이에 의해, 센서 보지부에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
(11) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (10)의 구성에 있어서, 상기 계측용 지그는, 상기 제 1 돌출부의 상기 기부로부터의 돌출량을 조절하기 위한 돌출량 조절부를 추가로 구비한다.
상기 (11)의 구성에 의하면, 돌출 길이 조절부에 의해, 센서 보지부를 배치하는 부재의 형상에 따라서 제 1 돌출부의 기부로부터의 돌출량을 조절할 수 있다. 이에 의해, 센서 보지부에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다. 또한, 이에 의해, 여러 가지 형상의 부재에 의해 형성되는 간극의 크기를 적절히 계측할 수 있다.
(12) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 제 1 위치는, 상기 센서 설치면에 대하여 직교하는 상기 방향에 있어서, 상기 계측용 지그의 중심을 사이에 두고 상기 센서 위치와는 반대측에 존재한다.
상기 (12)의 구성에 의하면, 제 1 돌출부는, 계측용 지그의 중심을 사이에 두고 센서 위치와는 반대측에 존재하는 제 1 위치로부터 돌출된다. 이에 의해, 계측 대상의 간극을 형성하는 한쪽 부재와 센서 보지부의 접촉점으로부터의 제 1 돌출부까지의 거리가 비교적 커지므로, 해당 접촉점 주위에 있어서, 계측용 지그의 자중(自重)에 기인하는 모멘트를, 제 1 돌출부가 상기 한쪽 부재로부터 되미는 힘(押返力)에 기인하는 모멘트에 의해 효과적으로 캔슬할 수 있다. 따라서, 계측용 지그의 자세를 보다 안정화할 수 있다.
(13) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
상기 센서 보지부는, 상기 센서의 계측 대상인 제 1 부재와 제 2 부재의 간극에 삽입된 상태에서, 상기 제 1 부재 중 상기 제 2 부재에 대향하는 부위에 접촉하도록 구성되며,
상기 제 1 돌출부는, 상기 제 1 부재에 접촉하여, 상기 제 1 부재의 상기 부위에 대한 상기 센서 보지부의 자세를 조절하도록 구성된다.
상기 (13)의 구성에 의하면, 제 1 부재 중 제 2 부재에 대향하는 부위가 센서 보지부에 접촉하는 동시에, 제 1 돌출부가 제 1 부재에 접촉하여, 제 1 부재 중 제 2 부재에 대향하는 부위에 대한 센서 보지부의 자세를 조절한다. 이에 의해, 제 1 부재와 제 2 부재 사이에 형성되는 간극의 정밀도 양호한 계측이 가능해진다.
(14) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 계측 장치는,
상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 계측용 지그와,
상기 계측용 지그의 상기 센서 보지부에 보지되는 센서를 구비한다.
상기 (14)의 구성에서는, 계측용 지그는, 기부에서의 상이한 위치에 있어서 기부로부터 동일한 측으로 돌출되는 센서 보지부와 제 1 돌출부를 갖는다. 이 때문에, 계측 대상인 2 부재 사이의 간극에 센서 보지부를 삽입했을 때에, 제 1 돌출부를 상기 2 부재 중 한쪽에 접촉시킬 수 있으므로, 센서 보지부에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세가 유지되기 쉬워진다. 따라서, 상기 (14)의 구성에 의하면, 센서 보지부와 동일한 측에 기부로부터 돌출되는 제 1 돌출부를 마련한 간소한 구성으로, 부재 사이의 간극의 정밀도 양호한 계측이 가능해진다.
(15) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (14)의 구성에 있어서,
상기 계측용 지그는, 상기 센서 설치면에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 상기 센서 위치와는 상이한 위치에서 상기 센서 보지부와 동일한 측에 상기 기부로부터 돌출되는 하나 이상의 돌출부를 포함하며,
상기 센서 보지부는, 상기 센서의 계측 대상인 제 1 부재와 제 2 부재의 간극에 삽입된 상태에서, 상기 제 1 부재 중 상기 제 2 부재에 대향하는 부위에 접촉하도록 구성되며,
상기 하나 이상의 돌출부 중 적어도 1개의 돌출부와 상기 제 1 부재의 접촉을 검지하기 위한 접촉 검지부를 추가로 구비한다.
상기 (15)의 구성에서는, 접촉 검지부에 의해, 계측용 지그의 돌출부와, 계측 대상의 간극을 형성하는 제 1 부재의 접촉을 검지 가능하므로, 계측용 지그의 돌출부와 제 1 부재가 접촉하고 있는 것을 확인하면서, 간극을 계측할 수 있다. 따라서, 상기 (15)의 구성에 의하면, 간극의 정밀도 양호한 계측을 보다 확실히 실행할 수 있다.
(16) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (15)의 구성에 있어서,
상기 접촉 검지부는, 상기 적어도 1개의 돌출부의 선단부, 및 상기 제 1 부재 중 상기 적어도 1개의 돌출부의 상기 선단부가 대향하는 부분을 촬상하도록 구성된 촬상부를 포함한다.
상기 (16)의 구성에 의하면, 촬상부에 의해, 돌출부의 선단부와 제 1 부재가 접촉하는 부분을 촬상하는 것에 의해, 돌출부와 제 1 부재가 접촉하고 있는 것을 확인하면서 간극을 계측할 수 있다. 따라서, 간극의 정밀도 양호한 계측을 보다 확실히 실행할 수 있다.
(17) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (15) 또는 (16)의 구성에 있어서,
상기 접촉 검지부는, 상기 적어도 1개의 돌출부의 선단부와, 상기 제 1 부재 중 상기 적어도 1개의 돌출부의 상기 선단부가 대향하는 부분의 접촉을 검출하도록 구성된 접촉 센서를 포함한다.
상기 (17)의 구성에 의하면, 접촉 센서에 의해, 돌출부의 선단부와 제 1 부재의 접촉을 검출하는 것에 의해, 돌출부와 제 1 부재가 접촉하고 있는 것을 확인하면서 간극을 계측할 수 있다. 따라서, 간극의 정밀도 양호한 계측을 보다 확실히 실행할 수 있다.
(18) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 간극 계측 방법은,
제 1 부재와 제 2 부재 사이의 간극에 계측용 지그에 탑재된 센서를 침입시키고, 해당 센서에 의해 상기 간극의 크기를 계측하는 단계를 구비하고,
상기 계측용 지그는,
기부와,
상기 기부로부터 돌출하도록 마련되며, 센서를 보지하는 센서 보지부와,
상기 센서가 연장되는 센서 설치면에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 상기 센서 설치면의 위치인 센서 위치와는 상이한 제 1 위치에서 상기 센서 보지부와 동일한 측에 상기 기부로부터 돌출되는 제 1 돌출부를 포함하며,
상기 간극의 크기를 계측하는 단계에서는, 상기 센서 보지부를 상기 제 1 부재 중 상기 제 2 부재에 대향하는 부위에 접촉시키며, 또한 상기 제 1 돌출부를 상기 제 1 부재에 접촉시킨 상태에서 상기 센서에 의한 계측을 실행한다.
상기 (18)의 방법에서 이용되는 계측용 지그는, 기부에 있어서 상이한 위치에 있으며 기부로부터 동일한 측으로 돌출되는 센서 보지부와 제 1 돌출부를 갖는다. 이 때문에, 계측 대상인 제 1 부재와 제 2 부재 사이의 간극에 센서 보지부를 삽입했을 때에, 제 1 돌출부를 제 1 부재에 접촉시킬 수 있으므로, 센서 보지부에 보지되는 센서의 제 1 부재에 대한 자세가 유지되기 쉬워진다. 따라서, 상기 (18)의 방법에 의하면, 센서 보지부와 동일한 측에 기부로부터 돌출되는 제 1 돌출부를 마련한 간소한 구성으로, 제 1 부재와 제 2 부재의 간극의 정밀도 양호한 계측이 가능해진다.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 간소한 구성으로 부재 사이의 간극의 정밀도 양호한 계측을 가능하게 하는 계측용 지그 및 계측 장치 및 간극 계측 방법이 제공된다.
도 1은 일 실시형태에 따른 계측 장치의 적용예를 도시하는 개략도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 계측 장치의 적용예를 도시하는 개략도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 계측용 지그의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시하는 계측용 지그를 평면에서 본 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시하는 계측용 지그의 일부 확대도이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 계측 장치의 적용예를 도시하는 개략도이다.
도 7은 일 실시형태에 따른 계측 장치의 적용예를 도시하는 개략도이다.
도 8은 일 실시형태에 따른 계측 장치의 적용예를 도시하는 개략도이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 계측 장치의 적용예를 도시하는 개략도이다.
도 10은 일 실시형태에 따른 계측 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 도 10에 도시하는 계측 장치의 평면도이다.
도 12는 일 실시형태에 따른 계측 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 13은 일 실시형태에 따른 계측 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시하는 계측 장치를 A 방향에서 본 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지의 실시형태에 대하여 설명한다.
단, 실시형태로서 기재되어 있거나 혹은 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이에 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
도 1 및 도 2는, 각각, 일 실시형태에 따른 계측 장치의 적용예를 도시하는 개략도이다. 도 1 및 도 2에는, 제 1 부재(6)로서의 가스 터빈의 동익(6A)과, 제 2 부재(8)로서의 가스 터빈의 케이싱(8A) 사이의 간극(팁 클리어런스)(G)의 크기(Dg)의 계측에 적용되는 계측 장치(1)가 도시되어 있다.
또한, 도 1은 계측 장치(1)를 동익(6A)의 날개면 방향을 따라서 본 도면이며, 도 2는 계측 장치(1)를 동익(6A)의 선단측으로부터 기단측을 향하여 본 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 계측 장치(1)는 센서(3)와, 센서(3)를 보지하기 위한 계측용 지그(2)를 구비하고 있다.
센서(3)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 아암부(4)와, 아암부(4)의 선단부에 장착된 센서부(5)를 갖는다. 센서부(5)는, 해당 센서부(5)에 대향하는 대상물과의 거리를 검출하도록 구성되어 있다. 센서(3)는, 예를 들면 정전 용량식 센서 또는 광학식 센서여도 좋다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 계측용 지그(2)는 기부(10)와, 기부(10)로부터 돌출하도록 마련된 센서 보지부(12) 및 제 1 돌출부(14)를 구비하고 있으며, 센서(3)는, 센서 보지부(12)의 센서 설치면(12a)에 배치되며, 센서 보지부(12)에 보지되어 있다.
제 1 돌출부(14)는, 센서 설치면(12a)에 대하여(즉 센서 설치면 연장 방향에 대하여) 직교하는 방향에 있어서의 센서 설치면(12a)의 위치(센서 위치(도 3 참조))와는 상이한 제 1 위치(도 3 참조)에서, 센서 보지부(12)와 동일한 측에 기부(10)로부터 돌출되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시하는 계측용 지그(2)의 제 1 돌출부(14)는, 기부(10)에 마련된 나사 구멍에 나사 결합하는 볼트(15)의 축부의 일부 및 헤드부를 포함한다.
일 실시형태에서는, 기부(10)에는, 계측 장치(1)를 소정 위치에 설치하기 위한 설치 수단(42)(예를 들면 플렉시블 아암)이 장착되어 있어도 좋다.
상술의 계측 장치(1)를 이용하여, 동익(6A)과 케이싱(8A) 사이의 간극을 계측하려면, 우선, 동익(6A)과 케이싱(8B) 사이의 간극(G)에, 계측용 지그(2)의 센서 보지부(12) 및 센서 보지부(12)에 보지된 센서(3)를 삽입한다.
다음에, 센서(3) 및 센서 보지부(12)가 간극(G)에 삽입된 상태에서, 센서 보지부(12)를 동익(6A) 중 케이싱(8A)에 대향하는 부위(동익(6A)의 팁면)에 접촉시키는 동시에, 제 1 돌출부(14)를 동익(6A)에 접촉시킨다. 이 때, 제 1 돌출부(14)를 동익(6A)에 접촉시켜, 동익(6A)의 케이싱(8A)에 대향하는 부위에 대한 센서 보지부(12)의 자세를 조절하도록 하여도 좋다.
그리고, 센서 보지부(12) 및 제 1 돌출부(14)를 각각 동익(6A)에 접촉시킨 상태에서, 센서(3)에 의한 간극(G)의 크기(Dg)의 계측을 실행한다.
일 실시형태에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이 센서 보지부(12)에 보지되며 간극(G)에 삽입된 센서(3)의 센서부(5)는, 센서부(5)와, 해당 센서부(5)가 대향하는 케이싱(8A)의 내벽면의 거리(d2)를 검출하도록 되어 있다. 이 경우, 센서(3)를 보지하는 센서 보지부(12)의 두께(d1)를 미리 취득해두면, 동익(6A)과 케이싱(8A) 사이의 간극(G)의 크기(Dg)는, Dg=d1＋d2의 식으로 구할 수 있다.
이와 같이, 계측용 지그(2)는, 기부(10)에 있어서의 상이한 위치(센서 위치 및 제 1 위치)에 있으며 기부(10)로부터 동일한 측으로 돌출되는 센서 보지부(12)와 제 1 돌출부(14)를 가지므로, 계측 대상인 제 1 부재(6)와 제 2 부재(8)(도 1에 도시하는 예에서는 동익(6A)과 케이싱(8A))의 간극(G)에 센서 보지부(12)를 삽입했을 때에, 제 1 돌출부(14)를 동익(6A)에 접촉시킬 수 있으므로, 센서 보지부(12)에 보지되는 센서(3)의 케이싱(8A)에 대한 자세가 유지되기 쉬워진다.
따라서, 상술의 계측용 지그(2)를 이용하는 것에 의해, 센서 보지부(12)와 동일한 측에 기부(10)로부터 돌출되는 제 1 돌출부(14)를 마련한 간소한 구성으로, 동익(6A)과 케이싱(8A) 사이의 간극(G)의 정밀도 양호한 계측이 가능해진다.
이하, 몇 가지의 실시형태에 따른 계측용 지그(2)에 대하여, 보다 상세하게 설명한다.
도 3은, 일 실시형태에 따른 계측용 지그(2)(도 1에 도시하는 계측 장치(1)를 구성하는 계측용 지그(2))의 구성을 도시하는 도면이며, 도 4는, 도 3에 도시하는 계측용 지그(2)를 평면에서 본 구성도이다. 또한, 도 3 및 도 4에 있어서는, 설치 수단(42)의 도시를 생략하고 있다.
또한, 도 5는, 도 3에 도시하는 계측용 지그(2)의 일부 확대도이다.
몇 가지의 실시형태에서는, 계측용 지그(2)는, 기부(10)에 대하여 변위 가능한 가동편과, 해당 가동편을 부세하기 위한 부세 수단을 갖는다.
도 2 및 도 3에 도시하는 계측용 지그(2)는, 부세 수단으로서 비틀림 스프링(18)을 구비하고 있다. 비틀림 스프링(18)은, 센서 설치면(12a)에 평행하며, 또한, 기부(10)로부터의 센서 보지부(12)의 돌출 방향에 직교하는 직선(L1) 주위에 마련되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 비틀림 스프링(18)의 내주측에는 부시(34)가 삽입되어 있으며, 부시(34)의 내주측에는, 직선(L1)을 따라서 볼트(35)가 관통 삽입되어 있다. 볼트(35)는, 기부(10)에 형성된 나사 구멍에 부분적으로 끼워 넣어진다. 즉, 비틀림 스프링(18)의 중심의 위치는, 부시(34) 또는 볼트(35)에 의해 규제되어 있다.
또한, 볼트(35)의 헤드부와 비틀림 스프링(18) 사이에는 플레이트(33)가 마련되어 있으며, 비틀림 스프링(18)의 직선(L1)을 따르는 방향에 있어서의 위치가 규제되어 있다.
비틀림 스프링(18)은, 해당 비틀림 스프링(18)의 자유단인 제 1 아암(20)과, 제 1 아암(20)은 반대측의 제 2 아암(24)과, 제 1 아암(20)과 제 2 아암(24) 사이에 위치하는 권회부(26)를 포함한다.
제 1 아암(20)은 선단부(21)와, 선단부(21)보다 권회부(26)에 가까운 측에 위치하는 근본부(22)를 갖는다. 근본부(22)는, 센서 위치(도 3 참조)를 사이에 두고 제 1 위치(도 3 참조)와는 반대측을 향하도록 권회부(26)로부터 연장되어 있다. 또한, 선단부(21)는, 근본부(22)에 대하여, 센서 위치측을 향하여 굴곡되어 있다.
선단부(21)는, 기부(10)에 대하여 변위 가능하게 마련된 가동편이며, 가동편으로서의 선단부(21)는, 센서 설치면(12a)에 대하여 직교하는 방향에 있어서, 센서 위치를 사이에 두고 제 1 위치와는 반대측을 향하여(도 3 중에 화살표로 나타내는 부세 방향을 향하여) 비틀림 스프링(18)의 탄성력에 의해 부세되도록 되어 있다.
상술한 바와 같이, 가동편으로서의 제 1 아암(20)의 선단부(21)와, 부세 수단으로서의 비틀림 스프링(18)을 계측용 지그(2)가 구비하고 있는 경우, 계측 대상의 간극(G)에 센서 보지부(12)를 삽입했을 때, 계측 대상의 간극(G)을 형성하는 케이싱(8A)(도 1 참조)에 가동편인 제 1 아암(20)의 선단부(21)가 접촉한다. 그리고, 제 1 아암(20)이 케이싱(8A)에 접촉하는 접촉점(P1)에 있어서, 선단부(21)(가동편)의 위치가 케이싱(8A)에 의해 규제되므로, 비틀림 스프링(18)에 의한 부세력에 의해 기부(10)가 케이싱(8A)으로부터 멀어지는 방향(간극(G)을 형성하는 동익(6A)(도 1 참조)을 향하는 방향)으로 가압된다. 그 결과, 기부(10)로부터 돌출하도록 마련된 센서 보지부(12)는, 간극(G)을 형성하는 동익(6A)에 가압되게 된다. 이렇게 하여, 계측용 지그(2)의 센서 보지부(12)를 동익(6A)을 향하여 가압하는 것에 의해, 센서 보지부(12)에 보지되는 센서(3)의 동익(6A)에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
또한, 상술의 실시형태에서는, 비틀림 스프링(18)의 제 1 아암(20)(가동편)은, 센서 위치를 사이에 두고 제 1 위치와는 반대측을 향하도록 권회부(26)로부터 연장되는 근본부(22)와, 근본부(22)에 대하여 센서 위치측을 향하여 굴곡된 선단부(21)를 포함하며, 제 1 아암(20)은, 선단부(21)가 센서 위치를 등지며 빠져나가는 굴곡 형상을 갖고 있다. 이 때문에, 계측 대상의 간극(G)에 센서 보지부(12)를 삽입할 때에, 간극(G)을 형성하는 케이싱(8A)의 내벽면에 제 1 아암(20)이 걸리기 어려워져, 센서 보지부(12)를 순조롭게 간극(G)에 삽입할 수 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 계측용 지그(2)는, 센서 설치면(12a)에 투영했을 때에, 기부(10)로부터의 센서 보지부(12)의 돌출 방향에 평행하며, 센서(3)의 중심 위치를 통과하는 직선(L2)을 사이에 두고 양측에 위치하는 한 쌍의 비틀림 스프링(부세 수단)(18A, 18B)을 포함한다.
또한, 도 1이나 도 3 등, 계측용 지그(2)를 측방으로부터 본 도면에 대해서는, 한 쌍의 비틀림 스프링(18A, 18B) 중, 해당 측방으로부터 육안으로 확인 가능한 한쪽만을 비틀림 스프링(18)으로서 도시하고 있다.
이 경우, 센서(3)의 중심 위치를 통과하며 센서 보지부(12)의 돌출 방향에 평행한 직선(L2)을 사이에 두고 한 쌍의 비틀림 스프링(18A, 18B)이 배치되므로, 센서 보지부(12)의 동익(6A)(도 1 참조)에 대한 편접촉을 방지할 수 있어서, 동익(6A)에 대하여 센서(3)를 적절한 자세로 보지할 수 있다.
일 실시형태에서는, 계측용 지그(2)의 기부(10)는, 제 2 아암(24)과 접촉하며 비틀림 스프링(18)의 탄성력의 반력을 받도록 구성된 반력 받이면(28)을 포함한다. 도 3에 도시하는 실시형태에서는, 반력 받이면(28)은, 볼트(31)의 축부의 선단부면에 의해 형성되어 있다.
제 2 아암(24)과 접촉하는 반력 받이면(28)에 의해 비틀림 스프링(18)의 탄성력의 반력을 받는 것에 의해, 계측 대상의 간극(G)을 형성하는 동익(6A)에 제 1 아암(20)(가동편)을 접촉시켰을 때에, 제 1 아암(20)에 확실히 비틀림 스프링(18)의 탄성력(부세력)을 부여할 수 있다. 이에 의해, 비틀림 스프링(18)의 탄성력(부세력)에 의해, 동익(6A)으로부터 멀어지는 방향(간극(G)을 형성하는 동익(6A)을 향하는 방향)으로 기부(10)와 함께 센서 보지부(12)를 확실히 가압할 수 있다. 따라서, 계측용 지그(2)의 센서 보지부(12)를 동익(6A)을 향하여 확실히 가압하는 것에 의해 센서 보지부(12)에 보지되는 센서(3)의 동익(6A)에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 계측용 지그(2)는, 반력 받이면(28)을 움직여서, 비틀림 스프링(18)의 자연 상태에 있어서의 가동편으로서의 제 1 아암(20)의 위치를 조절하기 위한 스프링력 조절부(30)를 추가로 구비한다.
일 실시형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 스프링력 조절부(30)는, 기부(10)에 형성된 나사 구멍에 나사 결합되는 볼트(31)와, 볼트(31)에 나사 결합하는 너트(32)를 포함한다.
스프링력 조절부(30)에 의해, 비틀림 스프링(18)의 자연 상태에 있어서의 제 1 아암(20)의 위치를 조절할 수 있다. 따라서, 스프링력 조절부(30)를 이용하여, 계측 대상의 간극(G)의 크기에 적절한 위치에 제 1 아암(20)의 위치를 조절하는 것에 의해, 계측 대상의 간극(G)에 센서 보지부(12)를 삽입했을 때에, 제 1 아암(20)과 접촉하는 부재(예를 들면 도 1에 있어서의 케이싱(8A))로부터 적절한 가압력을 얻을 수 있다. 이에 의해, 센서 보지부(12)에 보지되는 센서(3)의 부재(예를 들면 도 1에 있어서의 동익(6A))에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
여기에서, 도 5를 참조하여 스프링력 조절부(30)에 의한 제 1 아암(20)의 위치의 조절을 설명한다.
비틀림 스프링(18)의 자연 상태에 있어서의 제 1 아암(20)의 위치를 조절하기 위해서는, 볼트(31)의 기부(10)에 대한 끼워 넣어짐량을 조절하여, 비틀림 스프링(18)의 제 2 아암(24)과 접촉하는 반력 받이면(28)(볼트(31)의 축부의 선단부면)을 움직인다.
예를 들면, 도 5에 실선 및 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 볼트(31)를 Δx만큼 끼워 넣으면, 반력 받이면(28)도 Δx만큼 볼트(31)의 축 방향으로 이동한다. 또한, 반력 받이면(28)에 접촉하는 비틀림 스프링(18)의 제 2 아암(24)은, 반력 받이면(28)의 이동에 따라서, 비틀림 스프링(18)의 중심 주위로 회전 이동한다. 그리고, 제 2 아암(24)의 회전 이동에 연동하여, 비틀림 스프링(18)의 제 1 아암(20)도, 제 2 아암(24)과 마찬가지로 비틀림 스프링(18)의 중심 주위로 회전 이동하여, 가동편인 제 1 아암(20)의 높이 위치가 Δy만큼 변화한다.
따라서, 볼트(31)의 나사 끼워 넣어짐량(Δx)을 조절하는 것에 의해, 가동편으로서의 제 1 아암(20)의 높이 방향 위치를 조절할 수 있다.
이와 같이, 반력 받이면(28)을 움직이는 것에 의해, 제 1 아암(20)의 위치를 계측 대상의 간극의 크기에 적절하게 할 수 있다. 예를 들면, 비교적 큰 간극을 계측 대상으로 하는 경우에는, 제 1 아암(20)의 높이 방향 위치를 비교적 높게 하면 좋다. 혹은, 비교적 작은 간극을 계측 대상으로 하는 경우에는, 제 1 아암(20)의 높이 방향 위치를 비교적 낮게 하면 좋다. 이에 의해, 계측 대상의 간극의 계측에 적절한 비틀림 스프링(18)의 부세력을 얻을 수 있어서, 센서 보지부(12)를, 계측 대상의 간극을 형성하는 부재에 적절히 가압할 수 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 계측용 지그(2)는, 비틀림 스프링(18)의 중심을 위치 결정하기 위한 스프링 위치 결정부를 추가로 구비한다.
도 4 및 도 5에 도시하는 계측용 지그(2)에 있어서, 스프링 위치 결정부는, 비틀림 스프링(18)의 내주측에 마련되는 부시(34) 또는 볼트(35)이다.
일 실시형태에서는, 스프링 위치 결정부는, 예를 들면, 비틀림 스프링(18)의 외주측을 둘러싸도록 마련된 부시라도 좋고, 혹은, 비틀림 스프링(18)의 외주측을 둘러싸도록 기부(10)에 마련된 가이드 구멍이어도 좋다.
스프링 위치 결정부에 의해 비틀림 스프링(18)의 중심 위치를 규제할 수 있으므로, 제 1 아암(20)과 접촉하는 부재(예를 들면 도 1에 도시하는 케이싱(8A))로부터 보다 안정적으로 가압력을 얻을 수 있어서, 센서 보지부(12)에 보지되는 센서의 상기 부재(예를 들면 도 1에 도시하는 동익(6A))에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시하는 계측용 지그(2)는, 센서 설치면(12a)에 대하여 직교하는 방향에 있어서의, 센서 위치 및 제 1 위치와는 상이한 제 2 위치(도 3 참조)에서, 센서 보지부(12)와 동일한 측에 기부(10)로부터 돌출되는 제 2 돌출부(36)를 추가로 구비하고 있다.
도 1 및 도 3에 도시하는 제 2 돌출부(36)는, 기부(10)에 형성된 나사 구멍에 축부가 끼워 넣어진 볼트(37)의 헤드부를 포함한다.
이와 같이, 센서 위치 및 제 1 위치와는 상이한 제 2 위치에 있으며 기부(10)로부터 센서 보지부(12)와 동일한 측으로 돌출되는 제 2 돌출부(36)가 마련되는 경우, 간극(G)을 형성하는 2 부재 중 한쪽 부재(도 1에서는 동익(6A))에 제 1 돌출부(14) 및 제 2 돌출부(36)를 접촉시킬 수 있다. 이에 의해, 센서 보지부(12)에 보지되는 센서(3)의 상기 부재(도 1에 있어서의 동익(6A))에 대한 자세가 보다 유지되기 쉬워진다.
몇 가지의 실시형태에서는, 제 1 돌출부(14) 또는 제 2 돌출부(36) 중 적어도 한쪽은, 자석을 포함하고 있어도 좋다.
예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1 돌출부(14)는, 볼트(15)의 헤드부에 형성된 오목부(46)에 설치된 자석(38)을 포함하여도 좋다. 또한, 제 2 돌출부(36)는, 볼트(37)의 헤드부에 형성된 오목부(48)에 설치된 자석(39)을 포함하고 있어도 좋다.
이와 같이, 제 1 돌출부(14) 또는 제 2 돌출부(36)는 자석(38) 또는 자석(39)을 포함하므로, 계측 대상의 간극(G)을 형성하는 부재를 자석(38) 또는 자석(39)에 흡착시킬 수 있다. 이에 의해, 센서 보지부(12)에 보지되는 센서(3)의 상기 부재(예를 들면 도 1에 있어서의 동익(6A))에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 계측용 지그(2)는, 제 1 돌출부(14)의 기부(10)로부터의 돌출량을 조절하기 위한 돌출량 조절부(40)를 추가로 구비한다.
예를 들면, 도 3에 도시하는 예에서는, 돌출량 조절부(40)는, 기부(10)에 형성된 나사 구멍에 나사 결합되는 볼트(15) 및 볼트(15)에 나사 결합되는 너트(16)를 포함한다. 이 돌출량 조절부(40)에서는, 볼트(15)의 나사 구멍에 대한 끼워 넣음량을 조절하는 것에 의해, 제 1 돌출부(14)의 돌출량을 조절할 수 있다.
돌출량 조절부(40)를 마련하는 것에 의해, 센서 보지부(12)를 배치하는 부재(예를 들면 도 1에 있어서의 동익(6A))의 형상을 따라서 제 1 돌출부(14)의 기부(10)로부터의 돌출량을 조절할 수 있다. 이에 의해, 센서 보지부(12)에 보지되는 센서의 상기 부재에 대한 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다. 또한, 이에 의해, 여러 가지 형상의 부재에 의해 형성되는 간극의 크기를 적절히 계측할 수 있다.
제 1 돌출부(14)의 돌출량은, 제 1 돌출부(14)에 있어서의 자석(38)의 볼트(15)의 헤드부로부터의 돌출량을 조절하는 것에 의해 조절할 수도 있다.
또한, 계측용 지그(2)는, 제 2 돌출부(36)의 기부(10)로부터의 돌출량을 조절하기 위한 돌출량 조절부를 추가로 구비하고 있어도 좋다.
몇 가지의 실시형태에 있어서, 제 1 돌출부(14)와 제 2 돌출부(36)는, 센서 설치면(12a)의 연장 방향에 있으며 상이한 위치에 위치한다.
예를 들면 도 1에 도시하는 동익(6A)과 같이, 전형적인 가스 터빈의 동익은, 동익의 높이 방향(도 1에 있어서, 센서 설치면(12a)에 직교하는 방향을 따른 방향)에 있어서, 날개 두께가 서서히 변화되어 있으며, 전형적으로는 선단에 가까워질수록 얇게 되어 있다.
이 점, 제 1 돌출부(14)와 제 2 돌출부(36)가 센서 설치면(12a)의 연장 방향에 있으며 상이한 위치에 위치하는 것에 의해, 센서 설치면(12a)에 직교하는 방향에 있어서 상이한 두께를 갖는 동익 등의 부재에 대하여, 센서 보지부(12)에 보지되는 센서(3)의 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
또한, 돌출량 조절부(40)에 의해 제 1 돌출부(14)의 돌출량을 조절하는 것에 의해, 제 1 돌출부(14)와 제 2 돌출부(36)의 센서 설치면(12a)의 연장 방향에 있어서의 위치를 상이하게 하도록 하여도 좋다.
도 6 내지 도 9는, 각각, 일 실시형태에 따른 계측용 지그를 이용한 계측 장치의 적용예를 도시하는 개략도이다.
이 중, 도 6 및 도 7은, 각각, 도 1에 도시하는 예와는 상이한 형상의 가스 터빈의 동익(6B 또는 6C)과, 가스 터빈의 케이싱(8B 또는 8C) 사이의 간극의 계측에 적용되는 계측 장치(1)가 도시되어 있다.
도 6에 도시하는 동익(6B)은, 날개 두께 방향의 단면이, 계측용 지그(2)의 기부(10)를 향하여 볼록한 만곡 형상을 갖고 있다. 한편, 도 7에 도시하는 동익(6C)은, 날개 두께 방향의 단면이, 계측용 지그(2)의 기부(10)와 반대측을 향하여 볼록한 만곡 형상을 갖고 있다.
이와 같이, 계측 대상의 제 1 부재(6)가 만곡된 형상을 갖고 있는 경우, 제 1 부재(6)의 형상에 맞도록, 제 1 돌출부(14) 및/또는 제 2 돌출부(36)의 돌출량을 조절하는 것에 의해, 제 1 부재(6)에 대한 센서 보지부(12) 및 센서(3)의 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
또한, 도 8 및 도 9는, 각각, 증기 터빈의 동익(6D 또는 6E)의 선단에 마련된 시일 핀(44D 또는 44E)과, 증기 터빈의 케이싱(8D 또는 8E) 사이의 간극의 계측에 적용되는 계측 장치(1)가 도시되어 있다.
이와 같이, 몇 가지의 실시형태에 따른 계측용 지그(2) 및 계측 장치(1)는, 가스 터빈의 동익 및 케이싱 이외의 부재 사이의 간극을 계측할 수 있다.
또한, 도 9에 있어서, 시일 핀(44E)의 선단부는, 날개 두께 방향으로 경사를 가지고 마련되어 있다(즉 시일 핀(44)은 슬란트(slant) 시일 핀이다). 이 경우, 도 9에 도시하는 바와 같이, 시일 핀(44E)의 선단에 대향하는 센서 보지부(12)의 형상을, 시일 핀(44E)의 경사에 맞춘 형상으로 하여도 좋다. 이와 같이, 계측 대상의 간극을 형성하는 제 1 부재(6)(여기에서는 시일 핀(44E)을 포함하는 동익(6E)) 중, 센서 보지부(12)에 대향하는 부위의 형상에 맞춘 센서 보지부를 이용하는 것에 의해, 제 1 부재(6)에 대한 센서 보지부(12) 및 센서(3)의 자세를 보다 확실히 유지할 수 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 계측용 지그(2)에 있어서, 제 1 돌출부(14)가 기부(10)로부터 돌출되는 제 1 위치는, 센서 설치면(12a)에 대하여 직교하는 방향에 있어서, 계측용 지그(2)의 중심(CG)을 사이에 두고 센서 위치와는 반대측에 존재한다.
이와 같이, 제 1 돌출부(14)가, 계측용 지그(2)의 중심(CG)을 사이에 두고 센서 위치와는 반대측에 존재하는 제 1 위치로부터 돌출되는 것에 의해, 계측 대상의 간극(G)을 형성하는 제 1 부재(도 1에서는 동익(6A))와 센서 보지부(12)의 접촉점으로부터의 제 1 돌출부(14)까지의 거리가 비교적 커지므로, 해당 접촉점 주위에 있어서, 계측용 지그(2)의 자중에 기인하는 모멘트를, 제 1 돌출부(14)가 제 1 부재로부터 되미는 힘에 기인하는 모멘트에 의해 효과적으로 캔슬할 수 있다. 따라서, 계측용 지그(2)의 자세를 보다 안정화할 수 있다.
도 10 내지 도 14는, 각각, 일 실시형태에 따른 계측 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 11은, 도 10에 도시하는 계측 장치의 평면도이다. 또한, 도 14는, 도 13에 도시하는 계측 장치를 A 방향(도 13 중의 화살표 참조)에서 본 도면이다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 10 내지 도 14에 도시하는 바와 같이, 계측 장치(1)는, 접촉 검지부(50)를 추가로 구비하고 있다. 접촉 검지부(50)는, 계측용 지그(2)의 하나 이상의 돌출부(도시하는 예에 있어서의 제 1 돌출부(14)나 제 2 돌출부(36)) 중 적어도 1개의 돌출부와, 계측 대상의 간극(G)을 형성하는 제 1 부재(6)와 제 2 부재(8) 중, 센서 보지부(12)가 접촉하는 부재(도시하는 예에서는, 제 1 부재(6)인 동익(6A))의 접촉을 검출하도록 구성되어 있다.
도 10 내지 도 12에 도시하는 예시적인 실시형태에서는, 접촉 검지부(50)는 제 2 돌출부(36)의 선단부, 및 동익(6A)(제 1 부재(6)) 중 제 2 돌출부(36)의 선단부(36a)가 대향하는 부분을 촬상하도록 구성된 카메라(52)(촬상부)를 포함한다. 또한, 도 13 및 도 14에 도시하는 실시형태에서는, 접촉 검지부(50)는, 제 1 돌출부(14) 및 제 2 돌출부(36)의 선단부(14a, 36a)와, 동익(6A)(제 1 부재(6)) 중 제 1 돌출부(14) 및 제 2 돌출부(36)의 선단부(14a, 36a)가 대향하는 부분의 접촉을 검출하도록 구성된 접촉 센서(62a, 62b)를 포함한다.
접촉 검지부(50)에 의해, 계측용 지그(2)의 돌출부(제 1 돌출부(14) 또는 제 2 돌출부(36))와 제 1 부재(6)(동익(6A))가 접촉하고 있는 것을 확인하면서, 계측 장치(1)에 의해 간극(G)의 계측을 실행할 수 있다. 따라서, 간극(G)의 제도(制度) 양호한 계측을 보다 확실히 실행할 수 있다.
예를 들면, 계측용 지그(2)가 복수의 돌출부(예를 들면 도시하는 실시형태에 있어서의 제 1 돌출부(14) 및 제 2 돌출부(36) 등)를 갖는 경우, 센서 보지부(12)를 동익(6A)의 선단부(케이싱(8A)에 대향하는 부위)에 접촉시킨 상태에 있어서, 복수의 돌출부 중 1개의 돌출부(예를 들면 제 1 돌출부(14))와 동익(6A)이 접촉하고 있는지의 여부는, 계측 장치(1)의 조작자가 감각적으로 인식하기 쉽다. 그러나, 어느 돌출부(예를 들면 제 1 돌출부(14))와 동익(6A)을 접촉시킨 상태에서, 해당 돌출부 이외의 돌출부(예를 들면 제 2 돌출부(36))와 동익(6A)이 접촉하고 있는지의 여부는, 계측 장치(1)의 조작자에게 있어서, 감각적으로 인식하기 어렵다.
이와 같은 경우라도, 상술의 접촉 검지부(50)에 의해, 계측용 지그(2)의 돌출부(제 1 돌출부(14) 또는 제 2 돌출부(36))와 동익(6A)이 접촉하고 있는 것을 확인하면서, 계측 장치(1)에 의해 간극(G)의 계측을 실행할 수 있다. 따라서, 간극(G)의 제도 양호한 계측을 보다 확실히 실행할 수 있다.
도 10 내지 도 12에 도시하는 예시적인 실시형태에서는, 접촉 검지부(50)는, 제 2 돌출부(36)의 선단부(36a), 및 동익(6A)(제 1 부재(6)) 중 제 2 돌출부(36)의 선단부(36a)가 대향하는 부분을 촬상하도록 구성된 카메라(52)(촬상부)를 포함한다. 카메라(52)에서 촬상된 화상은, 도시하지 않는 수상(受像)· 표시 기기에 출력되도록 되어 있으며, 해당 수상· 표시 기기에 표시되는 화상을 육안으로 확인하는 것에 의해, 계측용 지그(2)의 제 2 돌출부(36)의 선단부(36a)와 동익(6A)의 접촉 상태를 확인할 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시하는 카메라(52)는, 아암(54)을 거쳐서 계측용 지그(2)의 기부(10)에 장착되어 있으며, 아암(54)을 움직여 카메라(52)의 위치나 방향을 조절 가능하게 되어 있다. 이 카메라(52)에 의해, 제 2 돌출부(36)의 선단부(36a)와, 동익(6A) 중 해당 선단부(36a)에 대향하는 부분을 촬상하는 것에 의해, 제 2 돌출부(36)의 선단부(36a)와 동익(6A)이 접촉하고 있는지의 여부를 검지할 수 있다.
도 12에 도시하는 실시형태에서는, 복수의 동익(6A)이 로터 둘레 방향으로 배열되어 날개열(60)을 형성하고 있는 동시에, 복수의 정익(72)이 로터 둘레 방향으로 배열되어 날개열(70)을 형성하고 있다. 날개열(60)과 날개열(70)은, 로터축 방향에 있어서 인접하도록 배치되어 있다.
도 12에 도시하는 카메라(52)는, 계측 대상의 간극(G)을 형성하는 동익(6A)(제 1 부재(6)), 즉, 계측용 지그(2)가 배치되는 동익(6A)과는 상이한 날개에 장착되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 12에 도시하는 카메라(52)는, 계측용 지그(2)가 배치되는 동익(6A)이 형성하는 날개열(60)에 인접하는 날개열(70)을 구성하는 정익(72)에, 클립(56)에 의해 장착되어 있다.
이 실시형태에서는, 계측용 지그(2) 및 카메라(52)는, 각각, 플렉시블 아암(설치 수단(42, 58))을 거쳐서 핸들(43, 59)에 접속되어 있다. 조작자는, 핸들(43, 59)을 직접 손에 쥐고, 또는 로봇 등에 의해, 플렉시블 아암(설치 수단(42, 58))을 조작하여 계측용 지그(2) 및 카메라(52)의 위치 및 방향을 조작 가능하다.
그리고, 카메라(52)에 의해, 제 2 돌출부(36)의 선단부(36a)와, 동익(6A) 중 해당 선단부(36a)에 대향하는 부분을 촬상하는 것에 의해, 제 2 돌출부(36)의 선단부(36a)와 동익(6A)이 접촉하고 있는지의 여부를 검지할 수 있다.
도 13 및 도 14에 도시하는 예시적인 실시형태에서는, 접촉 검지부(50)는, 제 1 돌출부(14) 및 제 2 돌출부(36)의 선단부(14a, 36a)에 마련된 접촉 센서(62 내지 62c)를 포함한다. 접촉 센서(62a 내지 62c)는, 각각, 제 1 돌출부(14) 및 제 2 돌출부(36)의 선단부(14a, 36a)를 형성하는 자석(38, 39)(도 3 참조)의 표면에 마련되어 있어도 좋다.
접촉 센서(62a 내지 62c)는, 동익(6A)(제 1 부재(6))으로부터 받는 압력에 의해 동익(6A)과 제 1 돌출부(14) 및 제 2 돌출부(36)의 선단부(14a, 36a)의 접촉을 감지하는 버튼형 접촉 센서라도 좋다.
이 경우, 각각의 접촉 센서(62a 내지 62c)가 각각의 램프에 접속되어 있으며, 각 접촉 센서(62a 내지 62c)에 있어서 동익(6A)과 제 1 돌출부(14) 및 제 2 돌출부(36)의 선단부(14a, 36a)의 접촉이 감지되면 대응하는 램프가 점등되도록 되어 있어도 좋다.
혹은, 각각의 접촉 센서(62a 내지 62c)가 1개의 램프에 접속되어 있으며, 접촉 센서(62a 내지 62c)의 전체에서 동익(6A)과 제 1 돌출부(14) 및 제 2 돌출부(36)의 선단부(14a, 36a)의 접촉이 감지되면 램프가 점등되도록 되어 있어도 좋다.
이와 같이 하여, 램프의 점등 또는 소등에 의해, 접촉하고 있는지의 여부를 확인할 수 있다.
계측용 지그(2)의 제 1 돌출부(14), 제 2 돌출부(36) 및 기부(10)가 도전성 재료(예를 들면 합금)로 형성되어 있는 경우, 접촉 센서(62a 내지 62c)는 각각 전극을 포함하고 있어도 좋으며, 접촉 검지부(50)는, 이들 전극 중 2개의 전극 사이의 통전을 검지하도록 구성되어 있어도 좋다. 예를 들면, 접촉 검지부(50)는, 접촉 센서(62a)와 접촉 센서(62b) 사이, 또는 접촉 센서(62a)와 접촉 센서(62c) 사이의 통전을 검지하도록 되어 있어도 좋다.
즉, 예를 들면, 접촉 센서(62a)의 전극과 접촉 센서(62b)의 전극 사이에 전압을 부여했을 때에, 이들 전극 사이에서 통전이 검지되면, 접촉 센서(62a)가 마련된 제 1 돌출부(14)와 동익(6A)(제 1 부재(6))이 접촉하고 있으며, 또한, 접촉 센서(62b)가 마련된 제 2 돌출부(36)와 동익(6A)이 접촉하고 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 예를 들면, 접촉 센서(62a)의 전극과 접촉 센서(62c)의 전극 사이에 전압을 부여했을 때에, 이들 전극 사이에서 통전이 검지되면, 접촉 센서(62a)가 마련된 제 1 돌출부(14)와 동익(6A)(제 1 부재(6))이 접촉하고 있으며, 또한, 접촉 센서(62c)가 마련된 제 2 돌출부(36)와 동익(6A)이 접촉하고 있는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 접촉 검지부(50)에 의해, 계측용 지그(2)의 돌출부(제 1 돌출부(14) 또는 제 2 돌출부(36))와 제 1 부재(6)(동익(6A))가 접촉하고 있는 것을 확인하면서, 계측 장치(1)에 의해 간극(G)의 계측을 실행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 일은 없으며, 상술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들의 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 계측용 지그(2) 및 계측 장치(1)를 가스 터빈이나 증기 터빈의 동익의 팁 클리어런스의 계측에 적용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명에 따른 계측용 지그(2) 및 계측 장치(1)의 계측 대상은 이에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 계측용 지그(2) 및 계측 장치(1)는, 여러 가지의 기계에서의 부재 사이의 간극 계측에 이용할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 계측용 지그(2)는, 기부(10)에 대하여 변위 가능한 가동편으로서 비틀림 스프링(18)의 선단부(21)를 갖고, 센서 설치면(12a)에 대하여 직교하는 방향에 있어서, 센서 위치를 사이에 두고 제 1 위치와는 반대측을 향하여 가동편(선단부(21))을 부세하기 위한 부세 수단으로서 비틀림 스프링(18)을 갖는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명에 따른 계측용 지그(2)는, 이들 실시형태에 한정되지 않는다.
도시를 생략하지만, 예를 들면, 다른 실시형태에서는, 계측용 지그(2)는, 기부(10)에 대하여 변위 가능한 가동편으로서, 센서 설치면(12a)에 대하여 직교하는 방향에 있어서 변위 가능하게 구성된 플런저를 갖는 동시에, 센서 위치를 사이에 두고 제 1 위치와는 반대측을 향하여 해당 플런저를 부세 가능한 부세 수단을 갖고 있어도 좋다.
이 경우, 계측용 지그(2)는, 플런저를 부세하기 위한 부세 수단으로서 센서 설치면(12a)(도 1 참조)에 대하여 직교하는 방향의 탄성력을 일으키게 하는 것이 가능한 코일 스프링을 갖고 있어도 좋다. 또한, 계측용 지그(2)는, 해당 코일 스프링의 자연 상태에 있어서의 플런저의 위치를 조절하기 위한 스프링력 조절부(예를 들면 스프링력 조절 나사)를 가져도 좋다. 스프링력 조절부를 이용하여, 계측 대상의 간극(G)의 크기에 적절한 위치에 플런저의 위치를 조절하는 것에 의해, 계측 대상의 간극(G)에 센서 보지부(12)를 삽입했을 때에, 플런저와 접촉하는 부재로부터 적절한 가압력을 얻을 수 있다.
혹은, 상술의 플런저를 가동편으로서 갖는 계측용 지그(2)는, 플런저를 부세하기 위한 부세 수단으로서, 플런저를 유체압에 의해 부세하기 위한 유체압 생성 기구를 갖고 있어도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 물, 오일 또는 공기 등을 작동 유체로 하는 유체압 생성 기구에 의해, 수압, 유압, 또는 공기압 등에 의해, 플런저를 부세하도록 되어 있어도 좋다.
본 명세서에 있어서, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라서」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그와 같은 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능을 얻을 수 있는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들면, 「동일」, 「동일하다」 및 「균질」 등의 사물이 동일한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능을 얻을 수 있을 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과를 얻을 수 있는 범위에서, 요철부나 면취부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 하나의 구성 요소를 「구비한다」, 「포함한다」, 또는 「갖는다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
1 : 계측 장치 2 : 계측용 지그
3 : 센서 4 : 아암부
5 : 센서부 6 : 제 1 부재
6A 내지 6E : 동익 8 : 제 2 부재
8A 내지 8E : 케이싱 10 : 기부
12 : 센서 보지부 12a : 센서 설치면
14 : 제 1 돌출부 14a : 선단부
15 : 볼트 16 : 너트
18 : 비틀림 스프링 20 : 제 1 아암
21 : 선단부 22 : 근본부
24 : 제 2 아암 26 : 권회부
28 : 반력 받이면 30 : 스프링력 조절부
31 : 볼트 32 : 너트
33 : 플레이트 34 : 부시
35 : 볼트 36 : 제 2 돌출부
36a : 선단부 37 : 볼트
38 : 자석 39 : 자석
40 : 돌출량 조절부 42 : 설치 수단
43 : 핸들 44D, 44E : 시일 핀
46 : 오목부 48 : 오목부
50 : 접촉 검지부 52 : 카메라
54 : 아암 56 : 클립
58 : 설치 수단 59 : 핸들
60 : 날개열 62a 내지 62c : 접촉 센서
70 : 날개열 72 : 정익
CG : 중심 G : 간극
P1 : 접촉점

Claims (18)

  1. 기부와,
    상기 기부로부터 돌출하도록 마련되며, 센서를 보지하는 센서 보지부와,
    상기 센서가 연장되는 센서 설치면에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 상기 센서 설치면의 위치인 센서 위치와는 상이한 제 1 위치에서 상기 센서 보지부와 동일한 측에 상기 기부로부터 돌출되는 제 1 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기부에 대하여 변위 가능하게 마련된 가동편과,
    상기 센서 설치면에 대하여 직교하는 상기 방향에 있어서, 상기 센서 위치를 사이에 두고 상기 제 1 위치와는 반대측을 향하여 상기 가동편을 부세하는 적어도 1개의 부세 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 1개의 부세 수단은, 상기 센서 설치면에 투영했을 때에, 상기 기부로부터의 상기 센서 보지부의 돌출 방향에 평행하며, 상기 센서의 중심 위치를 통과하는 직선을 사이에 두고 양측에 위치하는 한 쌍의 부세 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서
    상기 적어도 1개의 부세 수단은, 상기 센서 설치면에 평행하며, 또한 상기 기부로부터의 상기 센서 보지부의 돌출 방향에 직교하는 직선 주위에 마련된 비틀림 스프링을 포함하며,
    상기 비틀림 스프링은 상기 가동편으로서의 선단부를 갖는 제 1 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 비틀림 스프링은,
    상기 제 1 아암과는 반대측의 제 2 아암과,
    상기 제 1 아암과 상기 제 2 아암 사이에 위치하는 권회부를 추가로 포함하며,
    상기 제 1 아암은,
    상기 센서 위치를 사이에 두고 상기 제 1 위치와는 반대측을 향하도록 상기 권회부로부터 연장되는 근본부와,
    상기 근본부에 대하여 상기 센서 위치측을 향하여 굴곡된 상기 선단부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 비틀림 스프링은 상기 제 1 아암과는 반대측의 제 2 아암을 포함하며,
    상기 기부는, 상기 제 2 아암과 접촉하여 상기 비틀림 스프링의 탄성력의 반력을 받도록 구성된 반력 받이면을 포함하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 반력 받이면을 움직여서, 상기 비틀림 스프링의 자연 상태에 있어서의 상기 가동편으로서의 상기 제 1 아암의 위치를 조절하기 위한 스프링력 조절부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  8. 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비틀림 스프링의 중심을 위치 결정하기 위한 스프링 위치 결정부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 설치면에 대하여 직교하는 상기 방향에 있어서의, 상기 센서 위치 및 상기 제 1 위치와는 상이한 제 2 위치에서, 상기 센서 보지부와 동일한 측에 상기 기부로부터 돌출되는 제 2 돌출부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 돌출부는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 돌출부의 상기 기부로부터의 돌출량을 조절하기 위한 돌출량 조절부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 위치는, 상기 센서 설치면에 대하여 직교하는 상기 방향에 있어서, 상기 계측용 지그의 중심을 사이에 두고 상기 센서 위치와는 반대측에 존재하는 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 보지부는, 상기 센서의 계측 대상인 제 1 부재와 제 2 부재의 간극에 삽입된 상태에서, 상기 제 1 부재 중 상기 제 2 부재에 대향하는 부위에 접촉하도록 구성되며,
    상기 제 1 돌출부는, 상기 제 1 부재에 접촉하여, 상기 제 1 부재의 상기 부위에 대한 상기 센서 보지부의 자세를 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    계측용 지그.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 계측용 지그와,
    상기 계측용 지그의 상기 센서 보지부에 보지되는 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는
    계측 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 계측용 지그는, 상기 센서 설치면에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 상기 센서 위치와는 상이한 위치에서 상기 센서 보지부와 동일한 측에 상기 기부로부터 돌출되는 하나 이상의 돌출부를 포함하며,
    상기 센서 보지부는, 상기 센서의 계측 대상인 제 1 부재와 제 2 부재의 간극에 삽입된 상태에서, 상기 제 1 부재 중 상기 제 2 부재에 대향하는 부위에 접촉하도록 구성되며,
    상기 하나 이상의 돌출부 중 적어도 1개의 돌출부와 상기 제 1 부재의 접촉을 검지하기 위한 접촉 검지부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    계측 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 접촉 검지부는, 상기 적어도 1개의 돌출부의 선단부, 및 상기 제 1 부재 중 상기 적어도 1개의 돌출부의 상기 선단부가 대향하는 부분을 촬상하도록 구성된 촬상부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    계측 장치.
  17. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 접촉 검지부는, 상기 적어도 1개의 돌출부의 선단부와, 상기 제 1 부재중 상기 적어도 1개의 돌출부의 상기 선단부가 대향하는 부분과의 접촉을 검출하도록 구성된 접촉 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는
    계측 장치.
  18. 제 1 부재와 제 2 부재 사이의 간극에 계측용 지그에 탑재된 센서를 침입시키고, 상기 센서에 의해 상기 간극의 크기를 계측하는 단계를 구비하고,
    상기 계측용 지그는,
    기부와,
    상기 기부로부터 돌출하도록 마련되며, 상기 센서를 보지하는 센서 보지부와,
    상기 센서가 연장되는 센서 설치면에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 상기 센서 설치면의 위치인 센서 위치와는 상이한 제 1 위치에서 상기 센서 보지부와 동일한 측에 상기 기부로부터 돌출되는 제 1 돌출부를 포함하며,
    상기 간극의 크기를 계측하는 단계에서는, 상기 센서 보지부를 상기 제 1 부재 중 상기 제 2 부재에 대향하는 부위에 접촉시키고, 또한 상기 제 1 돌출부를 상기 제 1 부재에 접촉시킨 상태에서 상기 센서에 의한 계측을 실행하는 것을 특징으로 하는
    간극 계측 방법.
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