(57)【要約】【課題】検査作業者の負担を大幅に軽減することができると共に、精度良く回転機器における翼の組付け状態を判定することのできる翼組付け判定方法および翼組付け判定装置を提供すること。【解決手段】回転機器における複数の導電性の翼ＳＢの組付け状態を判定する翼組付け判定方法であって、翼被組付け体Ｒに対して電気的に絶縁された状態で複数の導電性の翼Ｂを翼被組付け体Ｒに組付けておき、これら複数の導電性の翼ＳＢのうち互いに隣合う翼対ＳＢｉｊで形成される静電容量に基づいて、上記判定を行うことを特徴とする。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機器における複数の導電性の翼の組付け状態を判定する翼組付け判定方法であって、
翼被組付け体に対して電気的に絶縁された状態で複数の導電性の翼を翼被組付け体に組付けておき、これら複数の導電性の翼のうち互いに隣合う翼対で形成される静電容量に基づいて、上記判定を行うことを特徴とする翼組付け判定方法。
【請求項２】
翼被組付け体に対して電気的に絶縁された状態で組付けられた複数の導電性の翼の中から互いに隣合う翼対を選択する翼選択ステップと、
選択した翼対の静電容量を測定する静電容量測定ステップと、
測定により得られた翼対の静電容量値と、良好な組付け状態とされた理想翼対から得られた静電容量値とを比較することにより、翼対の組付け状態を判定する比較判定ステップと
をこの順で備える請求項１に記載の翼組付け判定方法。
【請求項３】
翼対の静電容量を測定するための電力供給を行うリード線を各翼に着脱自在に接続する接続ステップを、翼選択ステップの前段に有する請求項２に記載の翼組付け判定方法。
【請求項４】
各翼の先端同士を連結させるための内側シュラウドが、翼と内側シュラウドとを電気的に絶縁した状態で各翼の先端に結合される請求項１から請求項３のいずれかに記載の翼組付け判定方法。
【請求項５】
前記翼はタービン装置における動翼であり、前記翼被組付け体は各動翼の翼根が組付けられるロータ軸である請求項１から請求項４のいずれかに記載の翼組付け判定方法。
【請求項６】
前記翼はタービン装置における静翼であり、前記翼被組付け体は各静翼の翼根が組付けられる外側シュラウドである請求項１から請求項４のいずれかに記載の翼組付け判定方法。
【請求項７】
翼選択ステップにおいて、互いに隣合わない複数の翼対を同時に選択し、
静電容量測定ステップにおいて、選択した複数の翼対についてのそれぞれの静電容量を同時に測定し、
比較判定ステップにおいて、測定により得られた複数の翼対の静電容量値と、良好な組付け状態とされた理想翼対から得られた静電容量値とを各翼対について同時に比較することにより、各翼対の組付け状態を判定する請求項１から請求項６のいずれかに記載の翼組付け判定方法。
【請求項８】
回転機器における複数の導電性の翼ＳＢの組付け状態を判定する翼組付け判定装置であって、
翼被組付け体Ｒに対して電気的に絶縁された状態で翼被組付け体Ｒに組付けられた複数の導電性の翼Ｂのうち、互いに隣合う翼対ＳＢｉｊで形成される静電容量に基づいて、上記判定を行うように構成されたことを特徴とする翼組付け判定装置。
【請求項９】
翼被組付け体に対して電気的に絶縁した状態で組付けられた複数の導電性の翼の中から互いに隣合う翼対を選択する翼選択部と、
選択した翼対の静電容量を測定する静電容量測定部と、
測定により得られた翼対の静電容量値と、良好な組付け状態とされた理想翼対から得られた静電容量値とを比較することにより、翼対の組付け状態を判定する比較判定部と
を備える請求項８に記載の翼組付け判定装置。
【請求項１０】
翼対の静電容量を測定するための電力供給を行うリード線を各翼に着脱自在に接続する接続手段を有する請求項８または請求項９に記載の翼組付け判定装置。
【請求項１１】
各翼の先端同士を連結させるための内側シュラウドが、翼と内側シュラウドとを電気的に絶縁した状態で各翼の先端に結合される請求項８から請求項１０のいずれかに記載の翼組付け判定装置。
【請求項１２】
前記翼はタービン装置における動翼であり、前記翼被組付け体は各動翼の翼根が組付けられるロータ軸である請求項８から請求項１１のいずれかに記載の翼組付け判定装置。
【請求項１３】
前記翼はタービン装置における静翼であり、前記翼被組付け体は各静翼の翼根が組付けられる外側シュラウドである請求項８から請求項１１のいずれかに記載の翼組付け判定装置。
【請求項１４】
翼選択手段は、互いに隣合わない複数の翼対を同時に選択するように構成され、
静電容量測定手段は、選択した複数の翼対についてのそれぞれの静電容量を同時に測定するように構成され、
比較判定手段は、測定により得られた複数の翼対の静電容量値と、良好な組付け状態とされた理想翼対から得られた静電容量値とを各翼対について同時に比較することにより、各翼対の組付け状態を判定するように構成された請求項８から請求項１３のいずれかに記載の翼組付け判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、翼組付け判定方法および翼組付け判定装置に関する。より詳しくは、タービン装置等の回転機器における翼の組付け状態の良否を判定するのに好適な方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン装置（ガスタービンや蒸気タービン）の製造工場では、タービン装置を出荷するに際し、事前に工場内で組み立てを行い、各部品が所定の規格どおりに組付けられるか否かの検査作業を行っている。ロータ軸への動翼の組付け状態の確認作業もその一つである。従来、この確認作業は、具体的には隣合う動翼間の間隙（スロート）を、テーパーゲージ等の測定手段を用いて測定することで行っていた。
【０００３】
テーパーゲージを用いる場合は、対向する１対の動翼における３〜５ポイントについて間隙測定を行う必要があった。ここでタービン装置の動翼は、一般には１段あたりに１００枚前後存在する翼群が数段にわたって緻密に組付けられている。また大型のタイプでは、動翼の頂部位置が地上から数メートルの高さに及ぶものもある。このため検査作業者の負担は非常に大きい。
【０００４】
このような検査作業の負担の軽減を目的とした発明として、例えば特許文献１では、デジタル表示式のテーパーゲージをパソコンに接続し、パソコン上で自動的にデータ読取りを実現させる技術が開示されている。また特許文献２では、検査用カメラの撮像で得た動翼画像の画像データに基づいて、非接触で動翼間の間隙測定を自動的に行う技術が開示されている。また特許文献３には、静電容量式のプローブを用いる技術が同文献の第〔０００３〕段落に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１７０９０３号公報
【特許文献２】特許２６７８６４７号公報
【特許文献３】特開２００３−２０６７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のようにデジタル表示式のテーパーゲージをパソコンに接続した場合、測定値読取りの際の作業効率は上がるものの、全体としての作業負担は依然として大きい。なぜなら、テーパーゲージを手動で各動翼間に挿入し両動翼に接触させる作業が必要であるという点では、従来のアナログ式のテーパーゲージを使用する場合と同様だからである。また、測定者の個人差により測定ポイントが多少異なってくるため、正確な測定データの取得を期待することはできない。
【０００７】
一方、特許文献２による手法では、動翼間の間隙測定が非接触で自動的に行われるため、テーパーゲージを用いた場合に生じる上記問題は解消される。しかし、検査用カメラは撮影範囲に限度があり、死角も多いことから、精度の高い測定データの取得は期待できない。
【０００８】
また特許文献３におけるプローブに関する上記記載は、静電容量の性質を用いて間隙測定を行うものであるが、測定対象はブレードとケーシングとの間隙であり本願の測定対象とは異なる。またプローブを用いるという点では、手動による測定から生じる作業負担の問題は解消されない。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、検査作業者の負担を大幅に軽減することができると共に、精度良く回転機器における翼の組付け状態を判定することのできる翼組付け判定方法および翼組付け判定装置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】
【００１０】
上記目的は、下記の本発明により達成される。なお本欄（「課題を解決するための手段」）において各構成要素に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段のうち代表的なものとの対応関係を示すものである。
【００１１】
第１の発明は、回転機器における複数の導電性の翼ＳＢの組付け状態を判定する翼組付け判定方法であって、翼被組付け体Ｒに対して電気的に絶縁された状態で複数の導電性の翼Ｂを翼被組付け体Ｒに組付けておき、これら複数の導電性の翼ＳＢのうち互いに隣合う翼対ＳＢｉｊで形成される静電容量に基づいて、上記判定を行うことを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、回転機器における複数の導電性の翼ＳＢの組付け状態を判定する翼組付け判定装置１０であって、翼被組付け体Ｒに対して電気的に絶縁された状態で翼被組付け体Ｒに組付けられた複数の導電性の翼ＳＢのうち、互いに隣合う翼対ＳＢｉｊで形成される静電容量に基づいて、上記判定を行うように構成されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の主旨について述べる。タービン装置等の回転機器における翼ＳＢは、互いに隣合うもの同士で所定の離間距離および対向面積を確保するように組付けられた対向金属体である。つまり一種のコンデンサ電極であると見立てることができる。即ち互いに隣合う翼ＳＢ（翼対ＳＢｉｊ）には、対向距離及び対向面積に応じた一定の静電容量がある。
【００１４】
もし翼ＳＢ自体に異常な歪みがあったり、翼根部分の組付け誤差があったりすると、翼対ＳＢｉｊにおける離間距離および対向面積は、理想的な動翼対の離間距離および対向面積から若干異なってくる。これらの相異は、判定対象となる翼対ＳＢｉｊと理想的な翼対との静電容量値の相異に対応させて表現することが可能である。
【００１５】
本発明はこの点に着眼したものであり、回転機器における翼ＳＢの組付け状態を判定するに際し、翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊに基づいた判定処理を採用した。例えば判定対象となる翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊと、理想的な翼対の静電容量値Ｃ０との比較処理を、コンピュータの演算処理により自動的に行う。これにより回転機器における翼ＳＢの組付け状態を判定する際に付随していた、煩わしい手作業の削減を図った。また、組付け状態の判定精度における信頼性の向上を図った。
【００１６】
上記第１の発明は、より具体的には、翼被組付け体Ｒに対して電気的に絶縁された状態で組付けられた複数の導電性の翼ＳＢの中から互いに隣合う翼対ＳＢｉｊを選択する翼選択ステップＳ１０と、選択した翼対ＳＢｉｊの静電容量を測定する静電容量測定ステップＳ２０と、測定により得られた翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊと、良好な組付け状態とされた理想翼対から得られた静電容量値Ｃ０とを比較することにより、翼対ＳＢｉｊの組付け状態を判定する比較判定ステップＳ６０とをこの順に備えると好ましい。
【００１７】
上記第２の発明は、より具体的には、翼被組付け体Ｒに対して電気的に絶縁された状態で組付けられた複数の導電性の翼ＳＢの中から互いに隣合う翼対ＳＢｉｊを選択する翼選択部２０と、選択した翼対ＳＢｉｊの静電容量を測定する静電容量測定部３０と、測定により得られた翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊと、良好な組付け状態とされた理想翼対から得られた静電容量値Ｃ０とを比較することにより、翼対ＳＢｉｊの組付け状態を判定する比較判定部４０とを備えると好ましい。
【００１８】
なお、翼対ＳＢｉｊの静電容量を測定するための電力供給を行うリード線Ｌａを各翼ＳＢｉに着脱自在に接続する接続手段ＣＬを有することが好ましい。これにより、判定対象とする翼部ＳＲから適度に離隔した位置で組付け判定作業を実施することができるようになり、作業性の向上を図ることができる。
【００１９】
本発明は、前記翼がタービン装置における動翼ＳＢであり、前記翼被組付け体がロータ軸Ｒである場合に好適である。また、前記翼がタービン装置における静翼ＳＶであり、前記翼被組付け体が外側シュラウドＣＳである場合にも好適である。また、各翼同士を連結させるための内側シュラウドＳＲＤが備えられる場合には、翼ＳＶと内側シュラウドＳＲＤとが電気的に絶縁した状態で結合されることで適用可能となる。
【００２０】
また、翼選択ステップＳ１０または翼選択手段２０において、互いに隣合わない複数の翼対ＳＢｉｊを同時に選択し、静電容量測定ステップＳ２０または静電容量測定手段３０において、選択した複数の翼対ＳＢｉｊについてのそれぞれの静電容量を同時に測定し、比較判定ステップＳ６０または比較判定手段４０において、測定により得られた複数の翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊと、良好な組付け状態とされた理想翼対から得られた静電容量値Ｃ０とを各翼対ＳＢｉｊについて同時に比較することにより、各翼対ＳＢｉｊの組付け状態を判定することで、判定時間の短縮を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、検査作業者の負担を大幅に軽減することができると共に、精度良く回転機器における翼の組付け状態を判定することのできる翼組付け判定方法および翼組付け判定装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る翼組付け判定装置の構成概要図である。
【図２】動翼選択部の構成概要図である。
【図３】選択する動翼とセレクトスイッチとの関係を示す図である。
【図４】静電容量測定部の構成概要図である。
【図５】比較判定部の構成概要図である。
【図６】翼組付け判定装置による判定動作の手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】静電容量測定部における回路動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】静電容量測定部における回路動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】比較判定部による処理動作の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】入出力部のディスプレイに表示された判定結果の表示例を示す図である。
【図１１】検査対象となる静翼部を示す図である。
【図１２】内側シュラウドを備えた静翼における絶縁状態を示す図である。
【図１３】本発明に係る翼組付け判定装置の変形例を示す構成概要図である。
【図１４】図１３の翼組付け判定装置により選択する動翼対の組合わせを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る翼組付け判定装置１０の構成概要図、図２は動翼選択部２０の構成概要図、図３は選択する動翼対ＳＢｉｊとセレクトスイッチＳＳ１，ＳＳ２との関係を示す図、図４は静電容量測定部３０の構成概要図、図５は比較判定部４０の構成概要図である。
【００２４】
図１に示す翼組付け判定装置１０は、タービン装置（蒸気タービンまたはガスタービン）における動翼ＳＢの組付け状態を自動的に検査する装置である。
【００２５】
タービン装置において、その動翼部ＳＲは、図１に示すようにロータ軸Ｒと動翼群ＳＧとを備える。動翼群ＳＧは、金属体からなる多数枚の動翼ＳＢがロータ軸Ｒに組付けられてなる。その組付け態様は、ロータ軸Ｒの周方向に各動翼ＳＢが等間隔となるものとされる。このような動翼群ＳＧがロータ軸Ｒの軸方向に複数段設けられる。本実施形態では、説明を容易にするため、６枚の動翼ＳＢがロータ軸Ｒに１段だけ組付けられた１段ものに簡略化して説明する。
【００２６】
また本実施形態において、各動翼ＳＢは、それぞれロータ軸Ｒに対して電気的な絶縁手段ＩＳ（図２参照）を介して取付けられていることが前提とされる。絶縁手段ＩＳにより動翼ＳＢとロータ軸Ｒとを絶縁する理由は、本発明では互いに隣り合う２枚の動翼対を、対向する２枚のコンデンサ電極として扱うためである。絶縁手段ＩＳとしては、例えばロータ軸Ｒにおける翼取付け溝ＲＤまたは動翼ＳＢにおける翼根ＳＢＲに、絶縁性材を含んだ物質をコーティングすることで実現することができる。或いは、窒化等の表面処理により絶縁層を発生させてもよい。勿論、翼取付け溝ＲＤと翼根ＳＢＲとの両方に上記物質をコーティングまたは表面処理してもよい。また上記物質が耐腐食材を含んでいると、翼の耐腐食性効果も奏するのでさらに好ましい。
【００２７】
なお本明細書において動翼の符号は基本的には「ＳＢ」で表すが、それぞれの動翼を区別する必要がある場合には「ＳＢ」の末尾に１から６の整数ｉを添え「ＳＢｉ」と記す。また周方向に互いに隣合う、ｉ番目の動翼ＳＢｉとｊ番目の動翼ＳＢｊとの「動翼対」を示す場合は、その符号は「ＳＢｉｊ」（ｉ，ｊは連続する１〜６の整数）と記す。例えば２番目の動翼ＳＢ２と３番目の動翼ＳＢ３との動翼対の符号は「ＳＢ２３」となる。以上の記載様式は、後述の第２実施形態で記述する静翼ＳＶなどについても適用する。
【００２８】
図１に示すように、翼組付け判定装置１０は、動翼選択部２０、静電容量測定部３０、比較判定部４０および入出力部５０を備える。
【００２９】
動翼選択部２０は、動翼群ＳＧの中からロータ軸Ｒの周方向に互いに隣合う２枚の動翼対ＳＢｉｊを選択し、この動翼対ＳＢｉｊにおける一方の動翼ＳＢｉを静電容量測定部３０の信号端子３１（図４参照）に電気的に接続し、他方の動翼ＳＢｊをグランドＧに接地するように構成される。具体的には、図２に示すように、第１セレクトスイッチＳＳ１、第２セレクトスイッチＳＳ２およびリード線Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄを備える。
【００３０】
図２に示すように、第１セレクトスイッチＳＳ１は、１個の主端子ｕ０、６個の分岐端子ｕ１〜ｕ６、および切替導通部ｕｘを備え、切替導通部ｕｘにより主端子ｕ０を６個の分岐端子ｕ１〜ｕ６の一つに選択的に導通可能とする構成になっている。このような第１セレクトスイッチＳＳ１は、有接点式の機構的スイッチまたは無接点式の電子スイッチなどで構成することができる。リード線Ｌａは、動翼ＳＢ１〜ＳＢ６と分岐端子ｕ１〜ｕ６とをそれぞれ一対一に対応させて導通させる手段である。具体的には、リード線Ｌａの一端にはワニ口クリップＣＬを備え、動翼ＳＢに着脱自在に接続可能となっている。また、リード線Ｌａの他端は第１セレクトスイッチＳＳ１における分岐端子ｕ１〜ｕ６に接続されている。リード線Ｌｂは、その一端が第１セレクトスイッチＳＳ１における主端子ｕ０に接続され、その他端が静電容量測定部３０における信号端子３１（図４参照）に接続されている。
【００３１】
第２セレクトスイッチＳＳ２は、第１セレクトスイッチＳＳ１と同様に、１個の主端子ｖ０、６個の分岐端子ｖ１〜ｖ６、および切替導通部ｖｘを備え、切替導通部ｖｘにより主端子ｖ０を６個の分岐端子ｖ１〜ｖ６の一つに選択的に導通可能とする構成になっている。このような第２セレクトスイッチＳＳ２２は、有接点式の機構的スイッチまたは無接点式の電子スイッチなどで構成することができる。リード線Ｌｃは、動翼ＳＢ１〜ＳＢ６と分岐端子ｖ１〜ｖ６とをそれぞれ一対一に対応させて導通させる手段である。具体的には、リード線Ｌｃの一端は、各動翼ＳＢに対応するリード線Ｌａにその途中で接続されている。また、リード線Ｌｃの他端は第２セレクトスイッチＳＳ２における分岐端子ｖ１〜ｖ６に接続されている。また、リード線Ｌｄは、その一端が第２セレクトスイッチＳＳ２における主端子ｖ０に接続され、その他端がグランドＧに接地されている。
【００３２】
これら第１セレクトスイッチＳＳ１および第２セレクトスイッチＳＳ２は、後述する制御部６０からの信号により、所定のタイミングで連動して切替えられるようになっている。これにより、動翼対ＳＢｉｊの選択形態が変えられるにようになっている。動翼選択部２０における動翼対ＳＢｉｊの選択形態には、図３のように６つのモードがある。例えば選択モード１では、第１セレクトスイッチＳＳ１における切替導通部ｕｘは分岐端子ｕ１に接続され、且つ第２セレクトスイッチＳＳ２における切替導通部ｖｘは分岐端子ｖ２に接続される。これにより、動翼ＳＢ１は静電容量測定部３０における信号端子３１に接続され、且つ動翼ＳＢ２はグランドＧに接地される。この状態は、動翼ＳＢ１と動翼ＳＢ２とにより形成される静電容量を測定するための準備段階にあたる。
【００３３】
同様に選択モード２では、第１セレクトスイッチＳＳ１における切替導通部ｕｘは分岐端子ｕ２に接続され、且つ第２セレクトスイッチＳＳ２における切替導通部ｖｘは分岐端子ｖ３に接続される。これにより、動翼ＳＢ２は静電容量測定部３０における信号端子３１に接続され、且つ動翼ＳＢ３はグランドＧに接地される。この状態は、動翼ＳＢ２と動翼ＳＢ３とにより形成される静電容量を測定するための準備段階にあたる。選択モード３から６についても、上記選択モード１および２と同様に、一方の動翼ＳＢｉが信号端子３１に接続され、その動翼ＳＢｉに隣合う他方の動翼ＳＢｊがグランドＧに接地される。
【００３４】
図１に戻って、静電容量測定部３０は、動翼選択部２０で選択された動翼対ＳＢｉｊの静電容量を測定するように構成される。具体的には図４に示すように、信号端子３１、定電流源３２、分圧抵抗３３ａ，３３ｂ、比較器３４、反転バッファ３５、第１スイッチング素子３６ａ、第２スイッチング素子３６ｂ、周期カウンタ３７、クロック発振器３８および制御部６０を備える。
【００３５】
信号端子３１は、選択された動翼対ＳＢｉｊにおける一方の動翼ＳＢｉが接続される接続端子である。定電流源３２は、選択された動翼対ＳＢｉｊに一定の充電電流を供給するための電源である。分圧抵抗３３ａ，３３ｂは、電源電圧Ｖｄｄを分圧して、比較器３４の比較基準となる基準電圧Ｖｒを生成するようになっている。比較器３４は、選択された動翼対ＳＢｉｊの充電電圧Ｖａを基準電圧Ｖｒと比較し、ＶａがＶｒ以下のときは「Ｈ」レベル信号を出力し、ＶａがＶｒを越えると「Ｌ」レベル信号を出力するようになっている。反転バッファ３５は、比較器３４の出力信号に時間ｔの遅れを持たせ且つ反転させる機能を有する。
【００３６】
第１スイッチング素子３６ａは、反転バッファ３５の出力信号Ｖｃに応じてオン・オフし定電流源３２と信号端子３１との導通・遮断を行うようになっている。なお第１スイッチング素子３６ａは、出力信号Ｖｃが「Ｌ」レベルのときにオンし、「Ｈ」レベルのときにオフするようになっている。第２スイッチング素子３６ｂは、第１スイッチング素子３６ａのオン・オフに呼応してオフ・オンしグランドＧと信号端子３１との遮断・導通を行うようになっている。なお第２スイッチング素子３６ｂは、出力信号Ｖｃが「Ｌ」レベルのときにオフし、「Ｈ」レベルのときにオンするようになっている。周期カウンタ３７は、反転バッファ３５の出力信号Ｖｃのうち動翼対ＳＢｉｊの充電／放電の充電期間に相当する期間をクロックでカウントすると共にそのカウント値に基づき動翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊを算出するようになっている。クロック発振器３８は、周期カウンタ３７を動作させるための基準クロックＣＬＫを発生させるようになっている。
【００３７】
制御部６０は、周期カウンタ３７の検出周期データに応じて定電流源３２の定電流Ｉの値やクロック発振器３８の発振周波数などを制御する機能を備える。なお制御部６０は、所定のタイミングでセレクトスイッチＳＳ１，ＳＳ２の切替制御を行う機能や、入出力部５０から送信された各種指示信号に応じた制御を翼組付け判定装置１０の各構成要素に施す機能も有する。これらの機能は制御部６０に設けられた第１記憶部６１および第１演算処理部６２により実現される。
【００３８】
比較判定部４０は、静電容量測定部３０で算出された動翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊに基づいて、動翼対ＳＢｉｊの組付け状態が良好か否かを判定する部位である。
具体的には、図５に示すように、第２記憶部４１および第２演算処理部４２を備える。
【００３９】
第２記憶部４１は、動翼対ＳＢｉｊの組付け状態が良好であるか否かを判定するときの判定基準となるデータとしての静電容量値Ｃ０を予め記憶している。具体的には、静電容量値Ｃ０は、理想的に組付けられた動翼対（本発明における「理想動翼対」）から得られる静電容量値である。言い換えれば、動翼部ＳＲにおいて誤差がほぼゼロの状態で組付けられた動翼対ＳＢｉｊに生じ得る静電容量値である。このような静電容量値Ｃ０には、例えば理想モデルとして超精密に組付けた動翼部ＳＲにおいて実測したデータが用いられる。
【００４０】
第２演算処理部４２は、静電容量測定部３０で求めた動翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊと、第２記憶部４１に記憶された静電容量値Ｃ０とを比較し、その差分値を求めると共に、求めた差分値が許容範囲Ｗ内にあれば、動翼対ＳＢｉｊの組付け状態が良好であると判定し、その差分値が許容範囲Ｗ内になければ、動翼対ＳＢｉｊの組付け状態が不良であると判定し、その判定結果を判定信号Ｙとして出力する処理を行うように構成される。
【００４１】
入出力部５０は、キーボードやマウス等の入力装置、およびディスプレイやプリンタ等の出力装置を備え、翼組付け判定装置１０に所定の判定動作をさせるために必要な各種データの入力設定や、判定動作の起動および停止の指示を行うと共に、判定信号Ｙに応じた判定結果の表示を行う。このような入出力および結果表示を実現するためのアプリケーションプログラムは制御部６０に組み込まれている。
【００４２】
次に、以上のように構成された翼組付け判定装置１０による判定動作について説明する。図６は翼組付け判定装置１０による判定動作の手順を説明するためのフローチャート、図７は静電容量測定部３０における回路動作を説明するためのフローチャート、図８は静電容量測定部３０における回路動作を説明するためのタイミングチャート、図９は比較判定部４０による処理動作の手順を説明するためのフローチャート、図１０は入出力部５０のディスプレイに表示された判定結果の表示例を示す図である。なお翼組付け判定装置１０、および判定対象となる動翼ＳＢを備えたタービン装置の動翼部ＳＲは、所定の試験場所に据え置かれているものとする。
【００４３】
〔リード線の取付け（図６のステップＳ０５）〕
検査作業者は、リード線Ｌａの一端に設けられたワニ口クリップＣＬを、各動翼ＳＢの端部（翼根部とは反対側の端部）に取付ける。取付け位置は、各動翼ＳＢにおける同一位置とすることが好ましい。動翼対ＳＢｉｊの充電時に各動翼ＳＢ毎にムラのない均一な電荷分布を実現することができるからである。
【００４４】
〔動翼の選択（ステップＳ１０）〕
検査作業者は、入出力部５０から判定動作開始のための指示を入力する。この指示信号は制御部６０に送信される。制御部６０は判定動作を開始するための開始信号を各構成部へ送信する。この開始信号により動翼選択部２０は選択モード１となり、動翼対ＳＢ１２が選択される。即ちセレクトスイッチＳＳ１における切替導通部ｕｘが分岐端子ｕ１に接続され、且つ第２セレクトスイッチＳＳ２における切替導通部ｖｘが分岐端子ｖ２に接続される。これにより、動翼ＳＢ１は静電容量測定部３０における信号端子３１に接続され、動翼ＳＢ２はグランドＧに接地される。また第１スイッチング素子３６ａがオン（図４の実線位置）、第２スイッチング素子３６ｂがオフ（図４の実線位置）にセットされる。
【００４５】
〔静電容量の測定と記憶（ステップＳ２０，Ｓ３０、図７、図８）〕
静電容量測定部３０において、第１スイッチング素子３６ａがオン、第２スイッチング素子３６ｂがオフにセットされていることから、選択された動翼対ＳＢ１２には定電流源３２から定電流Ｉが流れて充電される。この充電動作が進行すると電圧Ｖａが上昇していき（図８のＰ０）、電圧Ｖａが比較器３４の非反転入力端子の基準電圧Ｖｒを越えると（図８のＰ１）、比較器３４の出力電圧Ｖｂが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化する（図８のＰ２）。出力電圧Ｖｂが「Ｌ」レベルに変化してから時間ｔだけ遅れたタイミングで反転バッファ３５の出力電圧Ｖｃが「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化する（図８のＰ３）。
【００４６】
出力電圧Ｖｃが「Ｈ」レベルになることにより、第１スイッチング素子３６ａがオフ（図８のＰ４）となり、第２スイッチング素子３６ｂがオン（図８のＰ５）となる。その結果、動翼対ＳＢ１２に蓄えられていた電荷は、第２スイッチング素子３６ｂを介してグランドＧに放電される。これにより電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒ以下に低下して（図８のＰ６）、比較器３４の出力電圧Ｖｂが「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化する（図８のＰ７）。そして、この変化が上記時間ｔだけ遅れて反転バッファ３５の出力側に電圧Ｖｃとして現れる。つまり電圧Ｖｃは「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化する（図８のＰ８）。
【００４７】
これにより第１スイッチング素子３６ａがオンとなり、第２スイッチング素子３６ｂがオフとなって最初の状態に戻る（図８のＰ９，Ｐ１０）。その結果、動翼対ＳＢ１２への充電が再び開始される。以上の動作が繰り返され、発振動作が所定時間行われる。そして次段落に述べる式に基いて、動翼対ＳＢ１２の静電容量値Ｃ１２が算出される。
【００４８】
図８において、反転バッファ３５の出力電圧Ｖｃは、上記時間ｔと、零から電圧Ｖｒにまで充電する時間に相当する時間Ｔとを加算した時間（ｔ＋Ｔ）を１周期とするパルス電圧となる。そこで、このパルス電圧Ｖｃの時間（ｔ＋Ｔ）を周期カウンタ３７でカウントすることにより、その時間（ｔ＋Ｔ）が得られる。ここで、動翼対ＳＢ１２の充電電荷をＱとすると、静電容量値Ｃ１２、定電流Ｉ、基準電圧Ｖｒとの間には、
Ｑ／（ｔ＋Ｔ）＝Ｉ・・・（１）
Ｑ＝Ｃ１２・Ｖｒ  ・・・（２）
の関係が成立する。
従って、Ｃ１２＝Ｉ・（ｔ＋Ｔ）／Ｖｒ・・・（３）
この式（３）から、動翼対ＳＢ１２の静電容量値Ｃ１２を得ることができる。この演算は制御部６０内に設けられた第１演算処理部６２で行われる（ステップＳ２０）。出力された動翼対ＳＢ１２の静電容量値Ｃ１２は、制御部６０内に設けられた第１記憶部６１に一時的に記憶される（ステップＳ３０）。
【００４９】
〔動翼対の切替え（図６のステップＳ４０，Ｓ５０）〕
次に、制御部６０はセレクトスイッチＳＳ１，ＳＳ２に選択モードを「２」に切り替える信号を送信する。これにより動翼対ＳＢ２３が選択される（ステップＳ５０）。即ち動翼ＳＢ２が信号端子３１に接続され、動翼ＳＢ３がグランドＧに接地される。
【００５０】
このように選択された動翼対ＳＢ２３についても、動翼対ＳＢ１２の場合と同様な動作要領で静電容量の測定を行い、その静電容量値Ｃ２３を第１記憶部６１に記憶する。以降、動翼対ＳＢ３４，ＳＢ４５，ＳＢ５６，ＳＢ６１についても、上述した動翼対ＳＢ１２，ＳＢ２３の場合と同様な動作要領で静電容量の測定および記憶を実行する。
【００５１】
〔比較判定（図６のステップＳ６０、図９）〕
全ての動翼対ＳＢｉｊについて静電容量の測定および記憶が終了すると（ステップＳ４０でイエス）、比較判定部４０の第２演算処理部４２は、第２記憶部４１に予め記憶された理想の静電容量値Ｃ０（ステップＳ６１０）と、第１記憶部６１に記憶された各動翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊ（図９のステップＳ６２０）とをそれぞれ読み出して比較する（ステップＳ６３０）。静電容量値Ｃｉｊと静電容量値Ｃ０とを比較した結果、両者の差分値｜Ｃｉｊ―Ｃ０｜が許容範囲Ｗ内にある場合には（ステップＳ６４０でイエス）、その動翼対について組付け状態は良好であると判定し（ステップＳ６５０）、選択した動翼対ＳＢｉｊについて両者の差が許容範囲Ｗ外となる場合には（ステップＳ６４０でノー）、組付け状態は不良であると判定する（ステップＳ６６０）。求めた判定データＹは、第２記憶部４１に一時的に記憶される。全ての動翼対ＳＢｉｊについて、上記ステップＳ６２０〜ステップＳ６６０の良否判定処理が終了する（ステップＳ６７０でイエス）と、次の結果表示ステップＳ７０に進む。
【００５２】
〔結果表示（ステップＳ７０、図１０）〕
第２記憶部４１に一時的に記憶された判定データＹが読み出され、入出力部５０におけるディスプレイに表示される。表示形態は、例えば、図１０に示すように、横軸に選択した翼対のモード番号がとられ、縦軸に測定で得た静電容量値がとられたグラフ上に表示される。図中、白丸は測定により得られた静電容量値を示す。また、判定結果が不良であることを示すメッセージＹ１、または良好であることを示すメッセージＹ０も表示される。
【００５３】
図１０（Ａ）は選択モード「５」の動翼対ＳＢ５６の組付け状態が不良である場合の表示例を示す。一方、図１０（Ｂ）は全ての動翼ＳＢについて組付け状態が良好な場合の表示例を示す。図１０（Ａ）の場合、動翼ＳＢ５および動翼ＳＢ６からなる動翼対ＳＢ５６の静電容量値Ｃ５６は許容範囲Ｗから外れているため、その組付け状態は良好でないと判定されている。この場合、検査作業者は、動翼ＳＢ５および動翼ＳＢ６の組付け状態を点検し、組付け位置を良好な位置に調整するなどの補修処置を行う。必要があれば新しい動翼に付け替える（ステップＳ９０）。補修処置後にその動翼対ＳＢｉｊにリード線Ｌａを取り付けて、再び図６のステップＳ１０〜ステップＳ８０の手順の判定動作を繰り返す。以上の手順は、ステップＳ８０でイエスとなるまで行う。ステップＳ８０でイエスとなった時点で、初めて全動翼ＳＢの組付け状態が良好であると判定される。
【００５４】
〔リード線の取外し（ステップＳ９５）〕
全ての動翼ＳＢについて組付け状態が良好の表示結果が出たら（ステップＳ９５でイエス）、検査作業者は入出力部５０から判定動作終了の指示を入力する。この指示信号は制御部６０に送信される。制御部６０は判定動作を終了するための終了信号を各構成部へ送信する。この開始信号により翼組付け判定装置１０における電源系統がオフになる。その後、検査作業者は各動翼ＳＢからワニ口クリップＣＬを取り外すことでリード線Ｌａを取り外し、組付け判定作業を終了する。
【００５５】
このように翼組付け判定装置１０によると、動翼対ＳＢｉｊの静電容量値Ｃｉｊに基づいて、動翼対ＳＢｉｊの間隙検査、つまり動翼対ＳＢの組付け状態の良否判定が非接触で自動的に行われる。このため例えばテーパーゲージ等の測定手段を用いなくてよい。また動翼対ＳＢｉｊに画像処理技術を適用した場合における不都合、例えば非撮影箇所のデータ落ち等がない。また検査作業者の個人差による判定誤差もない。このため、検査作業者の負担を大幅に軽減することができると共に、精精度良くタービン動翼の組付け状態を判定することができる。
【００５６】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態について、主に図１１を参照して説明する。第２実施形態では、検査対象は、タービン装置における静翼ＳＶである。
【００５７】
タービン装置において、その静翼部ＶＲは、図１１に示すように外側シュラウド（翼環）ＣＳと静翼群ＶＧとを備える。静翼群ＶＧは、金属体からなる多数枚の静翼ＳＶが外側シュラウドＣＳに組付けられてなる。その組付け態様は、外側シュラウドＣＳの周方向に各静翼ＳＶが等間隔となるものとされる。このような静翼群ＶＧが外側シュラウドＣＳの軸方向に動翼ＳＢと交互配置となるように複数段設けられる。本実施形態では、説明を容易にするため、６枚の静翼ＳＶが外側シュラウドＣＳに１段だけ組付けられた１段ものに簡略化して説明する。
【００５８】
また本実施形態において、各静翼ＳＶは、それぞれ外側シュラウドＣＳに対して電気的な絶縁手段ＩＶを介して取付けられていることが前提とされる。絶縁手段ＩＶとしては、例えば外側シュラウドＣＳにおける翼取付け溝ＣＳＤまたは静翼ＳＶにおける翼根ＳＶＲに、絶縁性材を含んだ物質をコーティングすることで実現することができる。或いは、窒化等の表面処理により絶縁層を発生させてもよい。勿論、翼取付け溝ＣＳＤと翼根ＳＶＲとの両方に上記物質をコーティングまたは表面処理してもよい。また上記物質が耐腐食材を含んでいると、翼の耐腐食性効果も奏するのでさらに好ましい。
【００５９】
第２実施形態では、第１実施形態に記載した翼組付け判定装置１０とほぼ同じ装置が用いられる。異なる点は、第２記憶部４１に予め記憶された静電容量値である。第１実施形態では静電容量値Ｃ０を記憶していた。静電容量値Ｃ０は、動翼対ＳＢｉｊの組付け状態が良好であるか否かを判定するときの判定基準となるデータである。これに対して第２実施形態では静電容量値Ｃ１を記憶している。静電容量値Ｃ１は、静翼対ＳＶｉｊの組付け状態が良好であるか否かを判定するときの判定基準となるデータである。組付けの判定に際しては、各静翼ＳＶの所定位置にワニ口クリップＣＬを取付け、翼組付け判定装置１０の判定動作と同様な動作要領で行う。
【００６０】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態について、主に図１２を参照して説明する。第３実施形態では、検査対象は、内側シュラウドＳＲＤを備えた静翼ＳＶである。
【００６１】
タービン装置の型式によっては、静翼ＳＶは、図１２に示すように、内側シュラウドＳＲＤが設けられている。内側シュラウドＳＲＤは、隣合う静翼ＳＶ同士を連結させることで全体としての剛性を上げる環状金属部材であり、本例では各静翼ＳＶの非組付け端ＳＶＨにおいて結合される。静翼ＳＶと内側シュラウドＳＲＤとは、絶縁手段ＩＤを介して連結されている。絶縁手段ＩＤとしては、例えば静翼ＳＶの非組付け端ＳＶＨまたは内側シュラウドＳＲＤにおける翼取付け溝ＤＤに、絶縁性材を含んだ物質をコーティングすることで実現することができる。或いは、窒化等の表面処理により絶縁層を発生させてもよい。勿論、静翼ＳＶの非組付け端ＳＶＨと内側シュラウドＳＲＤにおける翼取付け溝ＤＤとの両方に上記物質をコーティングまたは表面処理してもよい。また上記物質が耐腐食材を含んでいると、翼の耐腐食性効果も奏するのでさらに好ましい。
【００６２】
静翼ＳＶの組付けの判定は、第２実施形態で用いた翼組付け判定装置により実現される。なお、ここでは内側シュラウドＳＲＤを備えた静翼ＳＶについて記述したが、内側シュラウドＳＲＤを備えた動翼ＳＢについても、第２実施形態で用いた判定動作と同様な手法が適用される。
【００６３】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態について、主に図２，１３，１４を参照して説明する。図１３は本発明に係る翼組付け判定装置の変形例を示す構成概要図、図１４は図１３の翼組付け判定装置により選択する動翼対の組合わせを示す図である。
図１３に示す翼組付け判定装置１０Ａは、基本的には第１実施形態に示した翼組付け判定装置１０を２組併設した構成とされる。
翼組付け判定装置１０Ａにおいて、動翼選択部２０ａ，２０ｂとは、互いに隣合わない複数の動翼対ＳＢｉｊ（例えば図１４における「ＳＢ１２」と「ＳＢ４５」）を同時に選択するように制御される。そして、静電容量測定部３０ａ，３０ｂは、上記選択した隣合わない複数の動翼対ＳＢｉｊについての静電容量を同時に測定するように構成される。比較判定部４０ａ，４０ｂは、静電容量測定部３０ａ，３０ｂで測定した静電容量についての比較判定処理を同時に行うように構成される。表示部５０ａは、比較判定部４０ａ，４０ｂで得た比較判定結果を表示する機能を有するように構成される。
【００６４】
ここで、互いに隣合わない動翼対ＳＢｉｊを選択する理由は次のとおりである。例えば動翼対ＳＢ１２および動翼対ＳＢ４５は、その間に動翼ＳＢ３および動翼ＳＢ６が存在しており、動翼対ＳＢ１２と動翼対ＳＢ４５との距離が比較的長く確保される。しかも動翼ＳＢ３および動翼ＳＢ６はいずれも電源を供給されていない。従って動翼対ＳＢ１２の静電容量測定と動翼対ＳＢ４５の静電容量測定とを同時に行った場合であっても、一方の動翼対ＳＢ１２が他方の動翼対ＳＢ４５から受ける電界の影響が小さいからである。
【００６５】
この理論は、選択モード「１２」における動翼対ＳＢ２３および動翼対ＳＢ５６、並びに選択モード「１３」における動翼対ＳＢ３４および動翼対ＳＢ６１にも適用される。選択モード「１１」、選択モード「１２」、選択モード「１３」の順で、それぞれ互いに隣合わない２組の動翼対ＳＢｉｊを同時に選択して、組付け判定を行う。このように翼組付け判定装置１０Ａでは、複数の動翼対についての組付け判定を同時（並行して）に行うことができ、判定時間の短縮を図ることができる。翼組付け判定装置１０Ａを用いて図１４の選択形態で判定動作を行った場合は、翼組付け判定装置１０を用いて図３の選択形態で判定動作を行った場合の半分の時間でよいことになる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明を行ったが、上に開示した実施形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。即ち、翼組付け判定装置１０，１０Ａの全体または一部の構造、個数、回路構成、動作ステップにおける処理内容や処理順序などは、本発明の趣旨に沿って種々に変更することができる。なお本発明の実施に際しては、静電容量の精度を確保するため、検査環境は、湿度管理が適切になされていることが好ましい。
【符号の説明】
【００６７】
１０  翼組付け判定装置
１０Ａ  翼組付け判定装置
２０  動翼選択部
３０  静電容量測定部
４０  比較判定部
Ｃ０  静電容量値
ＣＳ  外側シュラウド（翼被組付け体）
Ｃｉｊ  静電容量値
ＣＬ  ワニ口クリップ（接続手段）
Ｌａ  リード線
Ｒ  ロータ軸（翼被組付け体）
ＳＢ  動翼（翼）
ＳＢｉ  動翼（翼）
ＳＢｉｊ  動翼対（翼対）
ＳＲＤ  内側シュラウド
ＳＶ  静翼（翼）
Ｓ０５  ステップ（接続ステップ）
Ｓ１０  ステップ（動翼選択ステップ）
Ｓ２０  ステップ（静電容量測定ステップ）
Ｓ６０  ステップ（比較判定ステップ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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