(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起物の先端と突起物の先端の前方にある突起物対向物体の間の隙間を計測する隙間計測システムであって、
突起物の先端に密着せしめられる先端密着部分と、先端密着部分から予め定めたオフセット量だけ反先端側に位置する基底部分と、先端密着部分と基底部分を結ぶ中間部分を有する撓みセンサ取り付け部材と、
撓みセンサ取り付け部材の基底部に一端が固定されて突起物対向物体に対して斜めに延伸し他端が摺動可能に突起物対向物体に当接され、撓みを有して配設される可撓性板材に歪みゲージを取り付けて成る撓みセンサと、
撓みセンサの歪みゲージの出力からセンサ取り付け部材の基底部から突起物対向物体までの距離を計算し、該距離から撓みセンサ取り付け部材の先端密着部分と基底部の間の距離を減算して突起物の先端と突起物対向物体の距離を算出する演算手段と、を具備する、
ことを特徴とする隙間計測システム。
【請求項２】
撓みセンサの突起物対向物体に当接する部分に摩擦抵抗を低減する摩擦低減コーティングを施した、ことを特徴とする請求項１に記載の隙間計測システム。
【請求項３】
撓みセンサ取り付け部材、および、撓みセンサが突起物の両側に配設され、演算手段は各側について突起物の先端と突起物対向物体の距離を算出したものの平均値を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の隙間計測システム。
【請求項４】
突起物対向物体が突起物の両側方に延伸し、該突起物の両側方に延伸した突起物対向物体に摺接して撓みセンサ取り付け部材をガイドするガイド部材が撓みセンサ取り付け部材に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の隙間計測システム。
【請求項５】
歪みゲージは可撓性板材の突起物側に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の隙間計測システム。
【請求項６】
可撓性板材は、平らな板材をＶ字状に折り曲げて形成され、一方の辺が撓みセンサ取り付け部材の基底部に付着されている、ことを特徴とする請求項１に記載の隙間計測システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は突起物の先端と突起物の先端の前方にある突起物対向面の間の隙間を計測する隙間計測システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械類は運転時に異常が発生しないように組み立て時に色々な計測がおこなわれる。その中には、突起物の先端と対向部材の間の隙間の計測がある。例えば、蒸気タービンには、シールのために、ロータ外周に軸方向に凹凸を設け、このロータの外側にパッキン環という前記凹凸に向かって径方向内側に延伸する軸方向に凹凸にされた部材が配設されており、このロータの径方向外側の端部とパッキン環の径方向内側の端部の間の隙間の計測が行われている。この隙間はシール性を確保するために数分の一ｍｍの大きさにされている。
【０００３】
このような隙間を計測する装置として、特開平１０−２３９０４０号公報には隙間そのものに金属板を撓ませて配置し金属板の歪みから隙間を計測する装置が開示されている。しかしながら、上記公報の装置は隙間そのものに金属板を撓ませて配置する必要があり上述のような数分の一ｍｍの隙間の計測には到底適用することはできない。
【０００４】
また、特開平８−３０４０６１号公報には楔状の部材がどこまで進入できるかにより隙間を計測する装置が開示されているが、これは楔状の部材を進入させる口の部分の隙間しか計測できず、計測すべき位置が口の部分より内部にある場合は計測できないし、奥行きがない場合も計測ができない。
そこで、現状では、隙見ゲージと鉛線を使って、上記の隙間を計測しているが、計測誤差も大きく、工数もかかるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑み、突起物の先端と突起物の先端の前方にある突起物対向面の間の隙間を正確に容易に計測できる隙間計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、突起物の先端と突起物の先端の前方にある突起物対向物体の間の隙間を計測する隙間計測システムであって、
突起物の先端に密着せしめられる先端密着部分と、先端密着部分から予め定めたオフセット量だけ反先端側に位置する基底部分と、先端密着部分と基底部分を結ぶ中間部分を有する撓みセンサ取り付け部材と、
撓みセンサ取り付け部材の基底部に一端が固定されて突起物対向物体に対して斜めに延伸し他端が摺動可能に突起物対向物体に当接され、撓みを有して配設される可撓性板材に歪みゲージを取り付けて成る撓みセンサと、
撓みセンサの歪みゲージの出力からセンサ取り付け部材の基底部から突起物対向物体までの距離を計算し、該距離から撓みセンサ取り付け部材の先端密着部分と基底部の間の距離を減算して突起物の先端と突起物対向物体の距離を算出する演算手段と、を具備する、
ことを特徴とする隙間計測システムが提供される。
【０００７】
このように構成される隙間計測システムでは、先端密着部分と、先端密着部分から予め定めたオフセット量だけ反先端側に位置する基底部分と、先端密着部分と基底部分を結ぶ中間部分を有する撓みセンサ取り付け部材の先端密着部分を突起物の先端に密着せしめられ、撓みセンサ取り付け部材の基底部に一端が固定されて突起物対向物体に対して斜めに延伸し他端が突起物対向物体に当接して撓むように配設される可撓性板材に歪みゲージを取り付けて撓みセンサが形成されていて、演算手段が撓みセンサの歪みゲージの出力からセンサ取り付け部材の基底部から突起物対向物体までの距離を計算し、該距離から撓みセンサ取り付け部材の先端密着部分と基底部の間の距離を減算して突起物の先端と突起物対向物体の距離を算出する。
【０００８】
請求項２の発明によれば、請求項1の発明において、撓みセンサの突起物対向物体に当接する部分に摩擦抵抗を低減する摩擦低減コーティングを施した、ことを特徴とする隙間計測システムが提供される。
【０００９】
請求項３の発明によれば、請求項1の発明において、撓みセンサ取り付け部材、および、撓みセンサが突起物の両側に配設され、演算手段は各側について突起物の先端と突起物対向面の距離を算出したものの平均値を算出することを特徴とする隙間計測システムが提供される。
【００１０】
請求項４の発明によれば、請求項1の発明において、突起物対向物体が突起物の両側方に延伸し、該突起物の両側方に延伸した突起物対向物体に摺接して撓みセンサ取り付け部材をガイドするガイド部材が撓みセンサ取り付け部材に取り付けられている、ことを特徴とする隙間計測システムが提供される。
【００１１】
請求項５の発明によれば、請求項１の発明において、歪みゲージは可撓性板材の突起物側に取り付けられている、ことを特徴とする隙間計測システムが提供される。
【００１２】
請求項６の発明によれば、請求項１の発明において、可撓性板材は、平らな板材をＶ字状に折り曲げて形成され、一方の辺が撓みセンサ取り付け部材の基底部に付着されている、ことを特徴とする隙間計測システムが提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１が本発明の実施の形態の概略構成図であって、ロータ１０の回転軸を通る面で切った断面図である。
ロータ１０は図示されるように底面１１から突起部１２が突出した凹凸断面を有する。一方、パッキン環２０も底部２１からロータ１０の底面１１に向かって突出する大突起部２２とロータの突起部１２に向かって突出する小突起部２３を有する。
【００１４】
そして、この実施の形態ではパッキン環２０の大突起部２２とロータ１０の底部１１の間の隙間を計測する場合を説明する。
この作業は２分割されるパッキン環２０の一方を除去した反割状態でおこなわれる。
【００１５】
そこで、パッキン環２０の大突起部２２に撓みセンサ取り付け部材２００に取り付けられた撓みセンサ１００がセットされるが、撓みセンサ取り付け部材２００はパッキン環２０の大突起部２２の先端２２ａに密着せしめられる先端密着部分２１０と、先端密着部分２１０から予め定めたオフセット量だけ反先端側に位置する基底部分２２０と、先端密着部分２１０と基底部分２２０を結ぶ中間部分２３０を有する。この撓みセンサ取り付け部材２００は厚さ０．０８ｍｍのリン青銅製の薄板を折り曲げて形成される。
【００１６】
先端密着部分２１０の図中上面にはガイド部材２４０が取り付けられているが、このガイド部材２４０はパッキン環２０の大突起部２２の両側に位置するロータ１０の突起部１２の側壁１２ａの間の距離よりも若干小さくされていて、撓みセンサ取り付け部材２００に取り付けられた撓みセンサ１００をセットする際に図中左右にずれるのを防止する。
【００１７】
次に、撓みセンサ１００について説明する。撓みセンサ１００は撓みセンサ取り付け部材２００に固定される可撓性部材１１０に歪みゲージ１２０を取り付けて構成されている。可撓性部材１１０は、撓みセンサ取り付け部材２００と同様に、厚さ０．０８ｍｍのりん青銅製の薄板である。歪みゲージ１２０は適切な接着剤により可撓性部材１１０に貼着される。
【００１８】
図２は、図１のIIの方向から見た図であって、可撓性部材１１０はＶ字形状を有し、その第１の辺１１１が撓みセンサ取り付け部材２００の基底部分２２０に接着剤で貼着され、第２辺１１２は屈曲点１１３からロータ１０の底面１１に向かって斜めに延伸し、第２辺１１２の先端部分には第１辺１１１の側に緩く湾曲された摺接部１１４が形成され、摺接部１１４の反第１辺側の摺接面１１５がロータ１０の底面１１に当接している。そして、このロータ１０の底面１１に当接する摺接面１１５にはテフロン（登録商標）コーティングが施され、セットを容易に行えるように、また第２辺１１２が不当に変形しないように、されている。
【００１９】
歪みゲージ１２０は通常の市販のものであって、歪みゲージ１２０は導線１２１で演算器３００に結合されている。演算器３００は所謂歪み計３１０とそれをもとに隙間Ｈを計算する隙間計算部３２０を含む。
【００２０】
次に測定原理と測定方法を説明する。
図２に実線で示したように可撓性部材１１０の摺動そり部１１４がロータ１０の底面１１に当接している状態では可撓性部材１１０は撓んでおり歪みゲージ１２０は歪み信号を演算器３００に送出している。
一方、可撓性部材１１０がロータ１０の底面１１に当接しない場合は図２において一点鎖線で示されるような撓みのない状態になり、この状態では歪みゲージ１２０は歪み信号を演算器３００の歪み計３１０に送出している。
【００２１】
一方、図３に示すように、予め、撓みセンサ取り付け部材２００に取り付けた撓みセンサ１００をマイクロメータ４００で撓みのない状態から予想される隙間Ｈの大きさを含んで下方まで押し下げ、その時のマイクロメータが示した撓みセンサ取り付け部材２００の基底部２２０の下面と可撓性部材１１０の第２辺１１２の摺接部１１４の面１１５との間の距離Ｓとその時の歪みεの関係、例えば、図４に示されるような関係を求めておき、演算器３００の隙間計算部３２０にこの関係を記憶しておく。
【００２２】
このようにしておけば、例えば、実際の隙間Ｈを撓みセンサ１００で計測した場合の歪みがε１であったとすると、図４から、これに対応するＳ１という値が得られる。このＳ１で示されるのは、図２においては、撓みセンサ取り付け部材２００の基底部２２０の下面２２１とロータ１０の底面１１の間の距離である。実際にもとめようとするのは、パッキン環２０の大突起２２の先端とロータ１０の底面１１の間の隙間Ｈである。
【００２３】
したがって、隙間ＨをＳ１からもとめるにはＳ１から、撓みセンサ取り付け部材２００の基底部２２０の下面２２１からパッキン環２０の大突起２２の先端までの距離を減算しなければならない。
ここで、パッキン環２０の大突起２２の先端の位置は、撓みセンサ取り付け部材２００の先端密着部２１０の下面２１１の位置に等しい。
【００２４】
したがって、Ｓ１から、撓みセンサ取り付け部材２００の基底部２２０の下面２２１から先端密着部２１０の下面２１１までの高さＡを減算すれば隙間Ｈもとめることができる。そして、撓みセンサ取り付け部材２００の基底部２２０の下面２２１から先端密着部２１０の下面２１１までの高さＡは、既知の値である。
したがって、隙間Ｈ＝Ｓ１−Ａとしてもとめることができる。
【００２５】
上記のようにして、図１においてパッキン環２０の大突起２２の両側について、隙間Ｈを求める。図１において右側の隙間がＨ１、左側の隙間がＨ２であったとすると、その平均値（Ｈ１＋Ｈ２）／２を、当該隙間Ｈの値とする。
【００２６】
この実施の形態では、撓みセンサ１００の可撓性板１１０は上述のように０．０８ｍｍのリン青銅製の板を材料とし、第１辺１１１、第２辺１１２の長さを約６〜７ｍｍとし、セットする前の状態において第１辺１１１から第２辺１１２の摺接部１１４の摺接面１１５までの距離が約４ｍｍになるように第２辺１１２を第１辺１１１に対して折り曲げて形成した。また、撓みセンサ取り付け部材２００も上述のように０．０８ｍｍのリン青銅製の板を材料とし、長さ（奥行き）が約１２ｍｍ、基底部２２０の左右両端の間の長さが約６ｍｍ、先端密着部２１０は高さが約２．５ｍｍ、幅が約１〜１．５ｍｍとなるように形成した。また、ガイド部材２４０は幅が約６ｍｍとした。
そして、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの隙間を再現性よく測定することができた。
【００２７】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明は、突起物の先端と突起物の先端の前方にある突起物対向物体の間の隙間を計測する隙間計測システムであるが、突起物の先端に密着せしめられる先端密着部分と、先端密着部分から予め定めたオフセット量だけ反先端側に位置する基底部分と、先端密着部分と基底部分を結ぶ中間部分を有する撓みセンサ取り付け部材と、センサ取り付け部材の基底部に一端が固定されて突起物対物体に対して斜めに延伸し他端が摺動可能に突起物対向物体に当接され、撓みを有して配設される可撓性板材に歪みゲージを取り付けて成る撓みセンサと、撓みセンサの歪みゲージの出力からセンサ取り付け部材の基底部から突起物対向物体までの距離を計算し、該距離から撓みセンサ取り付け部材の先端密着部分と基底部の間の距離を減算して突起物の先端と突起物対向物体の距離を算出する演算手段と、を具備しており、撓みセンサを突起物の先端と突起物の先端の前方にある突起物対向物体の間の隙間に挿入することなく隙間の大きさを計測でき、微小な隙間でも簡単正確に計測ができる。
【００２８】
特に、請求項２の発明のように、撓みセンサの突起物対向物体に当接する部分に摩擦抵抗を低減する摩擦低減コーティングを施せば、撓みセンサの不当な変形がなく精度が向上し、またセッティングも容易である。
【００２９】
特に、請求項３の発明のように、撓みセンサ取り付け部材、および、撓みセンサが突起物の両側に配設され、演算手段は各側について突起物の先端と突起物対向面の距離を算出したものの平均値を算出すれば、ばらつきが除去され精度が向上する。
【００３０】
特に、請求項４の発明のように、突起物対向物体が突起物の両側方に延伸し、該突起物の両側方に延伸した突起物対向物体に摺接して撓みセンサ取り付け部材をガイドするガイド部材が撓みセンサ取り付け部材に取り付ければ、セッティングが容易であり、取り付け状態も安定するので精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の隙間計測システムを説明する正面図である。
【図２】図１のIIの方向から見た拡大図である。
【図３】マイクロメータで撓みセンサの高さと歪みの関係と求める様子を示す図である。
【図４】撓みセンサの高さと歪みの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…ロータ
２０…パッキン環
１００…撓みセンサ
１１０…可撓性板
１１１…第１辺
１１２…第２辺
１１４…摺接部
１１５…摺接面
１２０…歪みゲージ
２００…撓みセンサ取り付け部材
２１０…先端密着部
２２０…基底部
３００…演算器
４００…マイクロメータ
【図１】
0003692344.tif 000002
【図２】
0003692344.tif 000003
【図３】
0003692344.tif 000004
【図４】
0003692344.tif 000005