(57)【要約】【課題】画像から迅速にビビリマークを評価できる加工仕上げ面の検査システム及び検査方法を提供する。【解決手段】回転工具により機械加工された加工仕上げ面の検査方法であって、前記加工仕上げ面を観察してビビリマークの有無を判断し、観察によりビビリマークが確認された場合にビビリマークの幅寸法を前記回転工具の回転軸方向で計測し、計測されたビビリマークの幅寸法がしきい値以上である場合にビビリマークの深さが許容値以上であると判定する。その結果、画像より加工仕上げ面の検査が迅速に可能となる。ビビリマークの深さが許容値よりも深い場合には表面の研磨を行い、再度加工仕上げ面の検査を実施する。【選択図】  図３
2011012963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具により機械加工された加工仕上げ面の検査システムにおいて、
前記加工仕上げ面を観察する観察手段と、前記観察手段でビビリマークの発生が確認された場合に前記ビビリマークの前記回転工具の回転軸方向にとった幅寸法を計測する計測手段と、計測結果がしきい値以上である場合にビビリマークの深さが許容値以上であると判定するビビリ深さ判定手段を有する加工仕上げ面の検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、
前記ビビリ深さ判定手段で前記ビビリマークの深さが許容値以上であると判定された場合に加工仕上げ面を研磨する研磨手段を有することを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項３】
請求項２に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、前記研磨手段が、砥粒付き研磨ブラシ又は研磨布ホイールであることを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項４】
請求項１に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、
機械加工中の回転工具のトルク又は機械振動を計測しビビリ振動の発生を推定するビビリ振動発生推定手段を有することを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項５】
請求項４に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、
前記ビビリ振動発生推定手段によりビビリ振動の発生が推定された場合に加工仕上げ面を研磨する研磨手段を有することを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項６】
請求項５に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、前記研磨手段が、砥粒付き研磨ブラシ又は研磨布ホイールであることを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項７】
請求項１に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、前記観察手段がマイクロスコープであり、前記計測手段が前記マイクロスコープによる観察像のスケール機能であることを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項８】
請求項１に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、前記観察手段及び前記計測手段の少なくともいずれか一方が加工仕上げ面の粗さを計測する粗さ計であることを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項９】
請求項１に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、前記観察手段及び前記計測手段の少なくともいずれか一方が加工仕上げ面の表面模様を転写する転写手段であることを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項１０】
請求項１に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、
回転工具により機械加工されたタービン動翼の連結部のピン穴の内面の加工仕上げ面に用いられることを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項１１】
請求項１に記載された加工仕上げ面の検査システムにおいて、
回転工具によりリーマ穴加工された部材の加工仕上げ面に用いられることを特徴とする加工仕上げ面の検査システム。
【請求項１２】
回転工具により機械加工された加工仕上げ面の検査方法において、
前記加工仕上げ面を観察し、ビビリマークの有無を判断する観察工程と、
前記観察工程でビビリマークが確認された場合に、ビビリマークの幅寸法を前記回転工具の回転軸方向で計測する計測工程と、
前記計測工程で計測されたビビリマークの幅寸法がしきい値以上である場合に、前記ビビリマークの深さが許容値以上であると判定するビビリ深さ判定工程と、を有することを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項１３】
回転工具により機械加工されたタービン動翼の連結部のピン穴の加工仕上げ面の検査方法において、
前記ピン穴の加工仕上げ面を観察し、ビビリマークの有無を判断する観察工程と、
前記観察工程でビビリマークが確認された場合に、ビビリマークの幅寸法を前記回転工具の回転軸方向で計測する計測工程と、
前記計測工程で計測されたビビリマークの幅寸法がしきい値以上である場合に、前記ビビリマークの深さが許容値以上であると判定するビビリ深さ判定工程と、を有することを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３の加工仕上げ面の検査方法において、
前記ビビリ深さ判定工程で前記ビビリマークの深さが許容値以上であると判定された場合に、当該ビビリマークが発生している加工仕上げ面を研磨する研磨工程を有し、
研磨工程後に前記観察工程，計測工程，ビビリ深さ判定工程を繰り返すことを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項１５】
請求項１４の加工仕上げ面の検査方法において、
前記研磨工程は、砥粒付き研磨ブラシ又は研磨布ホイールで加工仕上げ面を研磨する工程であることを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項１６】
請求項１２又は１３の加工仕上げ面の検査方法において、
前記機械加工中の前記回転工具のトルク又は機械振動を計測し、ビビリ振動の発生を推定するビビリ振動発生推定工程を有し、前記ビビリ振動発生推定工程でビビリ振動の発生が推定された場合に前記観察工程を行うことを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項１７】
請求項１２又は１３の加工仕上げ面の検査方法において、
前記機械加工中の前記回転工具のトルク又は機械振動を計測し、ビビリ振動の発生を推定するビビリ振動発生推定工程と、前記ビビリ振動発生推定工程でビビリ振動の発生が推定された場合に加工仕上げ面を研磨する研磨工程とを有し、前記研磨工程の後に、前記観察工程を行うことを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項１８】
請求項１７の加工仕上げ面の検査方法において、
前記研磨工程は、砥粒付き研磨ブラシ又は研磨布ホイールで加工仕上げ面を研磨する工程であることを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項１９】
請求項１２又は１３の加工仕上げ面の検査方法において、
前記観察工程は、加工仕上げ面をマイクロスコープで観察する工程であり、
前記計測工程は前記マイクロスコープによる観察像のスケール機能によるビビリマークの幅寸法を計測する工程であることを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項２０】
請求項１２又は１３の加工仕上げ面の検査方法において、
前記観察工程は、粗さ計で前記回転工具の回転軸方向の加工仕上げ面の粗さを計測する工程を有し、
前記計測工程は得られた粗さ曲線を基にビビリマークの幅寸法を計測することを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項２１】
請求項１２又は１３の加工仕上げ面の検査方法において、
前記観察工程は転写手段に加工仕上げ面の表面の模様を転写する工程を有し、
前記計測工程は前記転写手段に転写された模様を基にビビリマークの幅寸法を計測する工程であることを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【請求項２２】
請求項１２又は１３の加工仕上げ面の検査方法において、
前記加工仕上げ面は、リーマ穴加工されていることを特徴とする加工仕上げ面の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械加工された加工仕上げ面の検査方法及び検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工により製造される部材の加工仕上げ面には、加工工具や加工される部材の振動（ビビリ振動）により加工仕上げ面に表面凹凸を伴う傷（ビビリマーク）が形成されている場合がある。加工仕上げ面の粗さを評価する技術としては、種々のものが知られている。例えば特開２００５−３２６３２４号公報（特許文献１）には、受光センサを加工仕上げ面の計測位置に走査し、受光センサからの計測信号から算出した受光センサと加工仕上げ面との間の距離を基に、仕上げ面の表面形状を表す形状画像を作成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２６３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているようなセンサを走査する方法では、加工される部材や加工面の形状によっては測定器の設置が困難な場合がある。例えば、回転工具により穿孔を設ける場合の、穿孔内面のビビリマークの測定は難しい。また、正確な測定が困難であったり、測定に長時間を要する場合がある。
【０００５】
そこで本発明は、迅速に加工仕上げ面の検査を行う検査方法、及び検査システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の特徴は、回転工具により機械加工された部材の加工仕上げ面の検査方法であって、加工仕上げ面のビビリマークの幅寸法を計測し、計測結果がしきい値以上である場合にビビリマークの深さが許容値以上であると判定することにある。ビビリマークの深さが許容値よりも深い場合には、表面の研磨を行い、再度加工仕上げ面の検査を実施する。
【発明の効果】
【０００７】
上記本発明によれば、迅速に加工仕上げ面のビビリマークの評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】タービン動翼の連結部の構造を表す図である。
【図２】リーマ加工後のビビリマークを有するピン穴内面の模式図（ａ）、およびビビリマークの凹凸断面模式図（ｂ）（ｃ）である。
【図３】加工仕上げ面の検査方法の手順を表すフローチャートである。
【図４】ピン穴観察用マイクロスコープの一例を示す模式図である。
【図５】ビビリマークの幅と深さとの関係を示す特性図である。
【図６】ビビリマークの深さ，幅と疲労強度との関係を示す特性図である。
【図７】ピン穴研磨用の研磨装置の一例を示す模式図である。
【図８】ピン穴観察用粗さ計の一例を示す模式図である。
【図９】型取り材を転写手段に用いたピン穴の観察方法の模式図である。
【図１０】粘着テープを転写手段に用いたピン穴の観察方法の模式図である。
【図１１】ピン穴研磨用砥粒付き研磨ブラシの模式図である。
【図１２】加工仕上げ面の検査方法の手順を表すフローチャートである。
【図１３】加工仕上げ面の検査システムの概略図である。
【図１４】振動分析・表示装置により振動を計測した結果の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
発電用タービンの動翼とロータの連結部位は、ピンを介して動翼とロータとを結合するピン結合や互いのフック溝を嵌め合わせて結合するフック結合等で構成されている。タービン動翼とロータにピン穴が穿設されており、ピン結合の結合力はピン穴の内面に引張応力として作用する。このため、ピン穴の内面の表面粗さを低く抑えることが強度上望ましい。
【００１０】
一般に、ピン穴の加工仕上げは、回転するリーマ棒などの回転工具で研削される。通常、ピン穴内面の表面粗さは低く抑えられる。しかし、リーマ加工でも加工条件によっては工具がビビリ振動を起こし、加工仕上げ面に表面凹凸を伴う傷（ビビリマーク）が形成されることがある。ビビリマークは、加工仕上げ面に発生する傷であり、工具の回転方向にうろこ模様が連なったような外観である。許容深さを超えるビビリマークの発生は強度上好ましくない。
【００１１】
従って、タービン動翼連結部のピン穴内面の加工仕上げ面など、加工機械の回転工具により機械加工された加工仕上げ面の検査方法及び検査システムが必要である。しかし、ピン穴の内面に周方向に形成されるビビリマークのラインに沿ってセンサを走査すべく測定器を設置することは難しい。そのため、測定が困難であったり測定に長時間を要したりしている。
【００１２】
そこで、加工仕上げ面に確認されたビビリマークの回転工具の回転軸方向にとった幅寸法を計測し、計測結果がしきい値以上である場合にビビリマークの深さが許容値以上であると判定する手法で、加工機械の回転工具により機械加工された加工仕上げ面の検査を行うことにより、迅速にビビリマークの検査、深さの測定を行うこととした。
【００１３】
本発明の概要は、加工仕上げ面を観察してビビリマークの有無を判断し、観察によりビビリマークが確認された場合に、回転工具の回転軸方向での幅寸法を計測し、計測されたビビリマークの幅寸法がしきい値以上である場合に加工された表面に残ったビビリマークの深さが許容できないものであると判定するものである。その結果、画像等の観察結果より加工仕上げ面の診断が迅速に可能となる。ビビリマークの深さが許容値よりも深い場合には、表面の研磨を行い、再度加工仕上げ面の検査を実施する。
【００１４】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例では、加工仕上げ面を観察する観察手段と、ビビリマークの発生が確認された場合にビビリマークの前記回転工具の回転軸方向にとった幅寸法を計測する計測手段と、計測結果がしきい値以上である場合にビビリマークの深さが許容値以上であると判定するビビリ深さ判定手段を有する加工仕上げ面の検査システム、及びこれを用いた加工仕上げの方法の一例について説明する。
【００１６】
図１は、タービン動翼連結部の構造を表す図である。タービン動翼連結部１は、タービン動翼２とタービンロータ３が組合わされた構造である。図１（ａ）では、タービン動翼２は、作動流体（蒸気流，燃焼ガス等）のエネルギーをタービンの回転エネルギーに変換させる翼部４と、タービンロータ３と嵌合せて連結させるための翼植込み部５とを有している。タービンロータ３は、タービン回転軸（図示せず）の外周に取付けられているロータディスク６、及び翼植込み部５と嵌合して連結してロータディスク６とタービン動翼２とを連結させるためのロータ植込み部７を有している。翼植込み部５とロータ植込み部７には、互いに嵌め合わさった状態でタービン回転軸方向に連通するピン穴８が形成されており、これら連通したピン穴８に結合ピン９が通されてタービン動翼２とタービンロータ３が強固に結合されている。タービン回転時、タービン動翼２には径方向外向き（図１（ａ）中では上向き）の遠心力が作用するが、結合ピン９によってその遠心力を支持しタービン動翼２の連結状態を保持する。
【００１７】
ピン穴８の仕上げ加工は、回転工具を装着する加工機械で研削することにより施される。このような加工機械としてはリーマ加工機があり、リーマ加工機では研削にリーマ棒を用いる。表面仕上げ加工によりピン穴８の内面の表面粗さは低く抑えられるが、条件によっては工具がビビリ振動を起こし、加工仕上げ面に表面凹凸を伴う傷（ビビリマーク）が形成されることがある。本実施例では、加工機械の回転工具により機械加工された加工仕上げ面（ピン穴８の内面）を検査対象とし、マイクロスコープ４０によりピン穴８の内面を観察し、ビビリマーク３１のリーマ棒１２１の回転軸方向にとった幅寸法ｗを計測して、ビビリマークの幅寸法ｗと深さｄの相関関係の下、幅寸法ｗの計測結果がしきい値Ｗ以上である場合、ビビリマーク３１の深さｄが許容値以上であると判定する加工仕上げ面の検査方法及びシステムについて説明する。
【００１８】
まず、リーマ加工時にピン穴８に発生するビビリマークについて説明する。リーマ加工中の切り子の排出状況や、刃先の磨耗状況によって、切削抵抗の増大によりリーマ棒がビビリ振動を起こしリーマ棒の回転方向に沿ってピン穴８の内面に帯状のビビリマークが形成される場合がある。図２（ａ）に示したように、ビビリマーク３１はピン穴８の周方向にうろこ状の模様が一列に連なった形態である。図２（ｂ）は図２（ａ）中のIIｂ−IIｂ断面による断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）中のIIｃ−IIｃ断面による断面図である。図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、リーマ棒の回転軸に直交する面で切った断面形状（凹凸形状３２）は鋸歯状になっている。
【００１９】
図３に、本実施例の加工仕上げ面の検査方法の手順をフローチャートで表す。まず、工程Ｓ１では、リーマ加工時にリーマ棒にかかるトルクを測定する。例えば、加工機械にかかるトルクと相関する負荷電流を図示しない電流計により測定し記録する。なお、トルクの測定に代えて、もしくはトルクの測定と併せて機械加工中の機械振動を計測しても良い（実施例７参照）。
【００２０】
次に、工程Ｓ２でビビリの発生の有無を推定する。ビビリ振動の発生は切削抵抗の急上昇に起因するため、負荷電流値の測定記録を基に、本工程にてビビリ振動発生の疑いのある負荷電流の急上昇の有無をチェックする。例えば負荷電流のグラフの傾きや上下動の大きさに予めしきい値を設定しておき、しきい値を超える負荷電流の変動がしきい値を超えた場合、ビビリ振動が発生した可能性が高いと判定する。なお、工程Ｓ２の判定は、負荷電流の計測結果を基に作業者が判定することができる。また、負荷電流の計測結果（電流値や傾き）をしきい値と比較して、しきい値以上である場合にビビリ発生の疑いがあると判定するプログラムを予め計測器に格納しておき、当該計測器によって自動判定されるようにしても良い。
【００２１】
場合には、工程Ｓ２において、加工中の加工機械のトルク（負荷電流）の変動からビビリマーク３１の発生の有無を推定し、しきい値を超えるトルク変動がなくビビリ振動の発生の疑いがない（ビビリマーク３１が発生していない）と判断できる場合には、図３の手順を終了する。ピン穴８の粗さ検査や補修に関する工程（Ｓ３−Ｓ６）を省略してピン穴８の仕上げ加工を終了することにより、不要な作業が極力省略されて作業が効率化される。
【００２２】
トルクの急上昇が見られた場合（ビビリマーク３１の発生が疑われる場合）、手順を工程Ｓ３に移す。工程Ｓ３では、マイクロスコープを用いてピン穴８の内面を観察する。
【００２３】
図４（ａ）はピン穴８にマイクロスコープを挿入した状態を表す模式図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のIVｂ−IVｂ断面による断面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、マイクロスコープ４０は、棒状のスコープ本体４１と、スコープ本体４１で取得した撮影データを処理し表示する画像処理・表示装置４５とを備えている。スコープ本体４１は外周面に２つのカメラ４２と、各カメラ４２の近傍に設けた光源であるライト４３と、ピン穴８の内面を走行するための車輪（ゴムタイヤ等）４４とを備えている。このマイクロスコープ４０を用いてピン穴８の内面を撮影する場合、図４（ａ）に示したように、スコープ本体４１をピン穴８に挿入し、ライト４３によりカメラ４２の視野を照らしながらカメラ４２によってピン穴８の内面を撮影する。画像処理・表示装置４５は、カメラ４２で取得した撮影データを基にピン穴８の観察像を生成し、それを自らのモニタ画面に表示する。
【００２４】
図４（ｂ）に示したように、２つのカメラ４２は、スコープ本体４１の外周面に対し、軸方向（図４（ａ）中の左右方向）のほぼ同じ位置において周方向に１８０°位相がずれた位置に取付けられている。このとき、タービン回転時の遠心力により引張応力が作用するのは主にピン穴８の内面のうちのピンと接触する部分であるので、これらの応力のかかる部分に傷が付いていないかどうかを観察するため、スコープ本体４１は、２つのカメラ４２がそれぞれ翼植込み部５側の接触部５ａとロータ植込み部７側の接触部７ａを向くように挿入される。ピン穴８の内面のうちピンと接触しない部分は、引張応力が小さいため多少の傷であれば一般に問題にならない。カメラ４２の視野をピン穴８の内面のピンとの接触部分に合わせた状態でスコープ本体４１をピン穴８の内部を走行させることにより、スコープ本体４１を一回挿入するだけでピン穴８の内面を傷付けることなく迅速に観察することができる。
【００２５】
２つのカメラ４２により撮影される範囲は、図４（ｂ）のように接触部５ａ，７ａの中心を０°とした場合、両側に±４５°の範囲である。この範囲は、タービン回転時にピン穴８内面に沿って繰返し大きな引張荷重がかかる領域であって、前の段落で述べた“応力のかかる部分”は通常この範囲に納まる。したがって、一度スコープ本体４１をピン穴８に通せば、傷の有無を観察する必要性が高い領域を一通り観察することができる。また、車輪４４で走行することにより、カメラ４２とピン穴８の内面の距離を一定に保って撮影することができる。さらに車輪４４をゴム製とした場合、ピン穴８の内面を傷付けることなく、スムーズにスコープ本体４１をピン穴８に出し入れすることができる。
【００２６】
なお、工程Ｓ３においては、観察対象のタービン動翼２をタービンロータ３から取外した状態で接触部５ａ，７ａを観察してもよい。この場合、スコープ本体４１の寸法のとり合いがピン穴８内部形状に制約される必要がなくなり、使用できるマイクロスコープの選択の幅が広がるメリットがある。
【００２７】
工程Ｓ４では、ピン穴８を観察結果からピン穴８の内面にビビリマークが確認されるかどうかを判定する。画像処理・表示装置４５のモニタ画面に表示された観察像に、図２のようなビビリマーク３１が認められる場合は工程Ｓ５へ手順を移し、ビビリマーク３１が認められない場合は、ピン穴８の仕上げ面に特に問題がないと判断し、以降の工程を省略し、図３の一連の手順を終了する。ビビリマーク３１が実際に確認されない場合にその後の工程を省略することにより、不要な作業を省略することができる。
【００２８】
工程Ｓ４の判定は、画像処理・表示装置４５の表示画面に表示される観察像を基に作業者が判定することができる。或いは、画像処理・表示装置４５の画像処理機能により、ビビリマーク３１の有無の判定が自動的になされるようにしても良い。ビビリマーク３１の有無は、例えば観察像の輝度の変化により検知可能である。
【００２９】
工程Ｓ５では、観察工程Ｓ３，Ｓ４でビビリマーク３１の発生が確認された場合、そのビビリマーク３１のピン穴８の軸方向（回転工具の回転軸方向）にとった幅寸法（最大幅）ｗを計測する。例えばマイクロスコープ４０の画像処理・表示装置４５のスケール機能を用いて計測し、しきい値（基準幅）以内にあるか判定する。図３において、工程Ｓ５は１つの工程として図示してあるが、厳密にはビビリマーク３１の幅寸法ｗの計測工程と、幅寸法ｗをしきい値Ｗと比較するビビリ深さ判定工程の２工程を含んでいる。
【００３０】
本願発明者等は、ビビリマーク３１の幅寸法ｗとビビリマーク３１の深さ（最大深さ）ｄとの間に幅寸法ｗが大きいほど深さｄも深くなることを見出した。例えば図２に示した２つのビビリマーク３１では、図２（ａ）中の左側の幅寸法ｗ＝ｗ１（＞ｗ２）のビビリマーク３１の方が、深さｄが深くなる（ｄ１＞ｄ２）。検討の結果、図５に示すような線形関係がある。
【００３１】
さらに、図６は深さｄとピン穴の疲労強度の関係を表した図である。図６に示したように、ビビリマーク３１の深さｄが一定値を超えると疲労強度が低下していくことが判った。従って、疲労強度に影響しない範囲で基準深さＤを設定し、ビビリマーク３１の基準深さをＤ（例えば２５μｍ）とした場合、基準深さＤに相当する基準幅（しきい値）Ｗが図５の関係から得られるので、ピン穴８の観察画像におけるビビリマーク３１の最大幅ｗを基準幅Ｗと比較する。
【００３２】
本工程Ｓ５では、このようにビビリマークの幅寸法ｗと深さｄの相関関係の下、ビビリマーク３１の幅寸法ｗの計測結果がしきい値（基準幅Ｗ）以上である場合、前記ビビリマークの深さが許容値以上であると判定する。ビビリマーク３１の幅寸法ｗで深さｄを計測するので、取得された観察像からビビリマーク３１の深さが判別でき、粗さ測定が不要であるため、ビビリマーク３１の研磨補修の必要性を迅速に評価することができる。
【００３３】
ｗ＜Ｗであれば、ビビリマーク３１はピン穴８の疲労強度には影響しないとして図３の一連の手順を終了する。ビビリマーク３１が確認されてもしきい値に満たない（強度上影響の少ない）ビビリマーク３１である場合にその後の工程を省略することにより、不要な作業を省略することができる。一方、ｗ≧Ｗであればそのビビリマーク３１がピン穴８の疲労強度低下をもたらす可能性があるとして、補修の研磨工程Ｓ６に手順を移行する。
【００３４】
なお、工程Ｓ５の判定は、画像処理・表示装置４５の表示画面に表示される観察像を基に作業者が判定することができる。或いは、画像処理・表示装置４５の画像処理機能やスケール機能により、ビビリマーク３１の幅寸法ｗの計測（ビビリマーク３１の深さｄの計測）が自動的になされるようにしても良い。さらには、幅寸法ｗの計測結果をしきい値Ｗと比較して、しきい値Ｗ以上である場合に次工程に手順を移す必要があると判定するプログラムを画像処理・表示装置４５に予め格納しておき、画像処理・表示装置４５によって工程Ｓ５の判定が自動的になされるようにしても良い。
【００３５】
工程Ｓ６では、ピン穴８にグラインダ研磨などを施し、ビビリマーク３１の凹凸を除去もしくは浅くする。図７（ａ）は研磨装置をピン穴８に挿入した状態を表した模式図、図７（ｂ）は図７（ａ）中のVIIｂ−VIIｂ断面による断面図である。研磨装置７０は、エア駆動式の回転駆動装置（図示せず）の先に回転シャフト７１を装着し、回転シャフト７１の先端部に短冊状の研磨ペーパー（研磨布）７２がホイール状に複数枚取付けられた構造の器具を用いる。エア駆動により回転シャフト７１を回転させ、ピン穴８に挿入することにより、研磨ペーパー７２がピン穴８内面を研磨し、ビビリマーク３１の凹凸を除去もしくは浅くすることができる。研磨後、再び工程Ｓ３に戻ってピン穴８内面の観察を実施し、ビビリマーク３１の有無、深さを再び判定する。
【００３６】
工程Ｓ６の研磨は、研磨対象位置に配置されたタービン動翼２をタービンロータ３から取外した状態で行ってもよい。この場合、研磨装置７０の寸法のとり合いがピン穴８内部形状に制約される必要がなくなり、使用できる研磨装置の選択の幅が広がるメリットがある。
【００３７】
以上、上記の工程を行う検査システムを使用することにより、ビビリマーク３１のピン穴８の軸方向にとった幅寸法ｗを計測して深さｄに換算するので、計測器（本例の場合、スコープ本体４１）の計測方向がピン穴８の軸方向になるため計測器の設置が容易であり、迅速にビビリマーク３１の深さを測定することができ、表面仕上げ加工を迅速化することが可能である。また、作業工数に負担をかけることなく確実にタービン動翼の連結部の強度信頼性を高めることができる。
【００３８】
なお、上記の検査システムは、図１（ａ）と異なるピン結合方式のタービン動翼とタービンロータであっても当然に適用可能である。例えば、図１（ｂ）に示すような翼フォーク１３５とロータフォーク１３７とを互いに嵌め合せた状態で、タービン回転軸方向に連通する結合ピン１３９によって結合されるフォーク−ピン結合方式のピン穴１３８の検査に適用できる。
【００３９】
また、タービン動翼とタービンロータとを連結するピンのピン穴８の内面に限らず、その他の加工仕上げ面に発生するビビリマークの検査にも適用可能である。タービンに適用する場合には、例えば、タービン連結部のタービン動翼の翼根部をタービンロータに嵌め合わせるいわゆるフック結合部に適用できる。フック結合部では、タービン動翼にかかる遠心力により、翼根部側のフックのくびれ部やタービンロータ側のフック溝のくびれ部にタービン径方向の引張荷重が作用する。したがって、強度向上のためくびれ部分の粗さを低く抑えることが望ましい。フックやフック溝は、エンドミル等で仕上げ加工され、条件によってはビビリが発生する可能性がある。このような場合にも本実施例を適用できる。
【００４０】
さらに本実施例は、タービン動翼の連結部など、機械部品の連結部分に限らず、その他の機械部品の加工面等、ビビリマークが発生しそれによる疲労強度低下が懸念されるケースに広く適用可能である。
【実施例２】
【００４１】
本実施例は、実施例１の工程Ｓ３−Ｓ５でマイクロスコープ４０により加工仕上げ面を観察しビビリマーク３１の深さを評価する代わりに、図８に示したような粗さ計（例えば触針式）８０を用いる例である。図８（ａ）は粗さ計をピン穴８に挿入した状態を表す模式図、図８（ｂ）は図８（ａ）中のVIIIｂ−VIIIｂ断面による断面図、図８（ｃ）はピン穴８の中心軸に直交する面で切ったビビリマーク３１の断面図である。アームがピン穴８の軸方向に移動するように粗さ計８０を設置し、この粗さ計８０を用いて回転工具の回転軸方向（ピン穴８の軸方向）に加工仕上げ面の粗さを計測する。粗さ計、特に触針式などでビビリマークの一点を測定する装置を使用する場合には、同一箇所もしくは左右に位置を変えて、複数回の測定を行ってもよい。
【００４２】
例えば図８（ｃ）のように幅寸法ｗ３のビビリマーク３１がある場合、粗さ計８０により得られる粗さ曲線には、幅寸法ｗ３の局所的な窪みが現れるため、得られた粗さ曲線を基に、ビビリマーク３１の有無の検知及び検知されたビビリマーク３１の幅寸法ｗの計測が可能であり、基準幅Ｗとの比較判定が容易である。このように、粗さ計を仕様した検査システムを使用する場合も、実施例１と同様の効果が得られる。また、粗さ計８０は、加工現場で一般に利用されており、それをそのまま用いることができるので、検査システムの構築が容易である。
【００４３】
なお、計測対象のタービン動翼２をタービンロータ３から取外した状態で検査してもよい。この場合、粗さ計８０の寸法のとり合いがピン穴８内部形状に制約される必要がなくなり、使用できる粗さ計の選択の幅が広がる。
【実施例３】
【００４４】
本実施例は、実施例１の工程Ｓ３−Ｓ５でマイクロスコープ４０により加工仕上げ面を観察する代わりに、型取り剤（転写手段）９０を用いて仕上げ面を観察した例である。図９（ａ）は型取り剤をピン穴８の内面に塗布した状態を表す模式図、図９（ｂ）は図９（ａ）中のIXｂ−IXｂ断面による断面図、図９（ｃ）は転写後の型取り剤を模式的に表した斜視図である。
【００４５】
型取り剤９０としては、塗布後に固まる液体シリコンや粘土状の型取り材等を始め、一般に使用されている型取り剤が使用できる。例えば液体シリコンを用いる場合、ピン穴８内面の目的の箇所（５０°〜１３０°の領域Ｂ）に型取り材９０を塗布し、固まったら剥がして平たくならし、型取り剤９０に転写されたピン穴８の内面転写像（表面模様）を観察する。型取り剤９０の内面転写像にビビリマーク３１が確認されたら、その幅寸法ｗを内面転写像上でノギスやメジャー、物差し等で計測し、幅寸法ｗからビビリマーク３１の深さを計測する。型取り剤９０の転写模様を基に、ビビリの発生を検知又はビビリマークの幅寸法を計測することによっても、同様の効果を得ることができ、また検査システムの構築も容易である。
【００４６】
なお、検査対象のタービン動翼２をタービンロータ３から取外した状態で検査してもよい。この場合、ピン穴８円筒内面が開放されるため、型取り作業がし易くなるメリットがある。
【実施例４】
【００４７】
本実施例は、実施例１の工程Ｓ３−Ｓ５でマイクロスコープ４０により加工仕上げ面を観察する代わりに、粘着テープ（転写手段）１００を用いた例である。図１０（ａ）は粘着テープをピン穴８の内面に貼付した状態を表す模式図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＸｂ−Ｘｂ断面による断面図、図１０（ｃ）は転写後の粘着テープを模式的に表した斜視図である。
【００４８】
粘着テープ１００としては、一般に使用されている粘着テープが使用できる。本実施の形態の場合、ピン穴８内面の目的の箇所（５０°〜１３０°の領域Ｂ）に粘着テープ１００を貼付後、剥がして平たくならし、粘着テープ１００の表面に転写されたピン穴８の内面転写像（表面模様）を観察する。粘着テープ１００の内面転写像にビビリマーク３１が確認されたら、その幅寸法ｗを内面転写像上でノギスやメジャー，物差し等で計測し、幅寸法ｗからビビリマーク３１の深さを計測する。
【００４９】
本実施の形態のように、粘着テープ１００の転写模様を基に、ビビリの発生を検知又はビビリマークの幅寸法を計測することによっても、同様の効果を得ることができ、また検査システムの構築も容易である。また、一枚の粘着テープ１００で施工する場合、ピン穴８の内面から粘着テープ１００を剥がす際に残存物を残す心配が少ないのも利点である。
【００５０】
なお、検査対象のタービン動翼２をタービンロータ３から取外した状態で検査してもよい。この場合、ピン穴８円筒内面が開放されるため、作業がし易くなるメリットがある。
【実施例５】
【００５１】
本実施例は、実施例１の工程Ｓ６で研磨ペーパー７２により加工仕上げ面を研磨する代わりに、砥粒付き研磨ブラシ１１０を用いた例である。
【００５２】
図１１（ａ）は第５の実施の形態で用いる研磨装置をピン穴８に挿入した状態を表した模式図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中のXIｂ−XIｂ断面による断面図である。砥粒付き研磨ブラシ１１０は、図７の回転シャフト７１と実質同様の回転シャフト１１１の先端部に、砥石玉１１２を先端につけたブラシ１１３が多数取付けられた構造である。この砥粒付き研磨ブラシ１１０を用い、回転シャフト１１１を回転させてピン穴８に挿入することにより、砥石玉１１２によってピン穴８の内面が研磨され、ビビリマーク３１の凹凸を除去もしくは浅くすることができる。この場合も第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また研磨ペーパー７２・砥粒付き研磨ブラシ１１０とも、既存の設備の流用が可能であり検査システムの構築が容易である。
【００５３】
なお、工程Ｓ６においては、研磨対象位置のタービン動翼２をタービンロータ３から取外した状態で研磨してもよい。この場合、砥粒付き研磨ブラシ１１０の寸法のとり合いがピン穴８内部形状に制約される必要がなくなり、使用できる研磨装置の選択の幅が広がるメリットがある。
【実施例６】
【００５４】
本実施例では、実施例１の観察手段，計測手段，判定手段を有する検査システムに、仕上げ加工手段を設けた例を説明する。
【００５５】
図１２に、本実施例の加工仕上げ面の検査方法の手順をフローチャートで表す。図１２に示した工程Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６は、それぞれ第１の実施の形態の工程Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５と実質同じである。本実施例が実施例１の方法と相違する点は、工程Ｓ１２でリーマ加工時のトルクの急上昇（ビビリ発生の疑い）を検知した時点で、仕上げ加工は不合格と判定し、加工仕上げ面の観察やビビリマークの計測を行わずに工程Ｓ１３において仕上げ加工面を研磨する点である。
【００５６】
その後、工程Ｓ１４で仕上げ加工面を観察し、工程Ｓ１５にてビビリマークが認められなければ一連の仕上げ加工手順を終了する。一方、ビビリマークが認められた場合には、工程Ｓ１５から工程Ｓ１６に手順を移してビビリマークの幅寸法を計測ししきい値Ｗと比較する。なお、この工程Ｓ１６には、厳密にはビビリマークの幅寸法を計測する工程と、計測結果をしきい値Ｗと比較する工程が含まれる。その結果、合格であれば手順を終了し、不合格であれば工程Ｓ１３に手順を戻す。本実施の形態によっても、実施例１とほぼ同様の効果が得られる。
【００５７】
本実施例においては、実施例１の実施の形態の手順（図３）と比較して、Ｓ１２で発生が疑われたビビリマークが研磨を必要とする不良なものであった場合、最初の研磨工程までの観察・検査の手順が省略される。例えば、経験上、もしくは実施例１などの検査方法により機械加工中のトルク急上昇に伴うビビリマークが補修を要するものであることが多いことが把握されている場合には、本実施の形態の手順を採用することにより全体の作業を効率化することができる。反対に、機械加工中のトルク急上昇に伴うビビリマークが補修するほどでもない場合が多いようであれば、実施例１の手順を採用することでより作業効率が向上する。
【００５８】
また、機械加工中のトルクとビビリマークの不良率の関係を事前に検討し、トルクによるビビリ発生の推定の工程の後、研磨工程に移行するか（図１２のフローを実行するか）観察工程に移行するか（図３のフローを実行するか）を柔軟に選択することとしてもよい。その結果、さらに作業効率を向上させることができる。
【実施例７】
【００５９】
本実施例は、実施例１の工程Ｓ１、実施例６の工程Ｓ１１でリーマ加工時のトルクを測定・記録する代わりに、加工機械に振動センサを取付け回転工具（リーマ棒）の振動を測定・記録する例である。ビビリ振動の振動数は特有であるため、加工中の回転工具の振動数を計測することにより、ビビリマークの発生の有無を推定することができる。この場合、振動を直接観測するので、トルク測定よりもビビリマークの発生の推定が正確になる。
【００６０】
図１３は本実施例の検査システムの構成例を示す概略図である。図１３に示したタービン動翼連結部１のタービン植込み部５及びロータ植込み部７には、ピン穴８が穿設されている。リーマ加工機１２０には、リーマ棒１２１，リーマ棒１２１を回転駆動部に固定するチャック部１２２，チャック部１２２の回転軸１２３，回転軸１２３を支持する軸受１２４，回転軸１２３を回転駆動させる図示しない駆動装置、回転軸１２３及び軸受１２４を内蔵し回転軸１２３の軸方向に駆動するアーム１２７，アーム１２７を支持する架台１２８を備えており、リーマ棒１２１でピン穴８の内面を仕上げ加工する。なお、既出図面と同様の部分には同符号を付して説明を省略する。
【００６１】
軸受１２４には加速度検出器１２５を取付けられており、加速度検出器１２５の検出信号を振動分析・表示装置１２６に入力する。振動分析・表示装置１２６では、加速度検出器１２５からの入力信号を基に、ピン穴８の内面仕上げ加工時のリーマ棒１２１の振動を計測・記録し、それを自らのモニタ画面に表示する。
【００６２】
図１４は振動分析・表示装置１２６による振動計測の結果の一例を表す図である。図１４では、横軸に振動周波数（Ｈｚ）、縦軸に振動強度（ｄＢ）をとっている。図１４において、振動周波数領域ａはビビリ振動に特有の周波数帯である。加工中のリーマ棒１２１の振動数を計測した結果、図示したように振動数領域ａにピークが認められる場合、ビビリ振動発生が推定される。振動数領域ａでの振動があるかどうかの判定を工程Ｓ２（図３）又は工程Ｓ１２（図１２）で実施し、ビビリ振動発生が推定された場合には工程Ｓ３（図３）又は工程Ｓ１３（図１２）に手順を移す。
【００６３】
工程Ｓ２，Ｓ１２の判定は、振動分析・表示装置１２６の表示画面に表示される計測結果を基に、作業者が判定することができる。もしくは、振動周波数領域ａの振動が計測された場合にその振動強度をしきい値と比較して、しきい値以上である場合にビビリ発生の疑いがあると判定するプログラムを振動分析・表示装置１２６に予め格納しておき、振動分析・表示装置１２６によって自動判定されるようにしても良い。
【符号の説明】
【００６４】
１  タービン動翼連結部
２  タービン動翼
３  タービンロータ
４  翼部
５  翼植込み部
６  ロータディスク
７  ロータ植込み部
８  ピン穴
３１  ビビリマーク
４０  マイクロスコープ
４１  スコープ本体
４５  画像処理・表示装置
７０  研磨装置
７１，１１１  回転シャフト
７２  研磨ペーパー
８０  粗さ計
９０  型取り剤
１００  粘着テープ
１１０  砥粒付き研磨ブラシ
１１２  砥石玉
１１３  ブラシ
１２０  リーマ加工機械
１２１  リーマ棒
１２３  回転軸
１２５  加速度検出器
１２６  振動分析・表示装置
ｄ  ビビリマークの深さ
ｗ  ビビリマークの幅寸法
Ｗ  しきい値
【図１】
2011012963.tif 000003
【図２】
2011012963.tif 000004
【図３】
2011012963.tif 000005
【図４】
2011012963.tif 000006
【図５】
2011012963.tif 000007
【図６】
2011012963.tif 000008
【図７】
2011012963.tif 000009
【図８】
2011012963.tif 000010
【図９】
2011012963.tif 000011
【図１０】
2011012963.tif 000012
【図１１】
2011012963.tif 000013
【図１２】
2011012963.tif 000014
【図１３】
2011012963.tif 000015
【図１４】
2011012963.tif 000016