(57)【要約】【課題】作業スペースの確保が困難であっても、羽根とタービンホイールとを結合するピンを容易に加締めることが可能な加締め装置を提供する。【解決手段】一実施形態によれば、加締め装置は、ヘッド部と、移動機構と、シリンダ機構と、を備える。ヘッド部には、ピストンおよびピストンを操作するレバーを有するエアハンマーが設置されている。移動機構は、羽根とタービンホイールとを結合するピンをピストンの動作で加締める加締め位置へヘッド部を移動可能である。シリンダ機構は、レバーを駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンおよび前記ピストンを操作するレバーを有するエアハンマーが設置されたヘッド部と、
羽根とタービンホイールとを結合するピンを前記ピストンの動作で加締める加締め位置へ前記ヘッド部を移動可能な移動機構と、
前記レバーを駆動するシリンダ機構と、
を備える加締め装置。
【請求項２】
前記ピストンを動作させるための圧縮空気の圧力を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁で調整された前記圧力を計測する圧力ゲージと、
エアーシリンダである前記シリンダ機構へ空気を供給するか否か切り替える電磁弁と、
をさらに備える、請求項１に記載の加締め装置。
【請求項３】
前記ピンが挿入されるピン穴が前記タービンホイールに設けられ、
前記加締め位置で前記ヘッド部から前記ピン穴を撮像する位置確認用カメラをさらに備える、請求項１または２に記載の加締め装置。
【請求項４】
前記加締め位置で前記ヘッド部から前記ピンの加締め箇所を撮像する加締め確認用カメラをさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の加締め装置。
【請求項５】
複数の前記ピン穴が、前記タービンホイールに配列され、
複数の前記エアハンマーが、前記ピン穴の配列方向に沿って前記ヘッド部に設置されている、請求項３に記載の加締め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、加締め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンでは、最終段の羽根とタービンホイールとを結合するピンを加締める作業が行われる。一般的に、この加締め作業は、他の羽根を組み立てた後、エアハンマーを用いて行われる。しかし、作業者がエアハンマーで加締める作業のスペースを確保するため、最終段周辺の羽根の組み立てを残して、加締め作業が先に行われる場合がある。この場合、羽根を組み立てる作業の順序が入れ替わるので、作業効率の低下が予想される。
【０００３】
また、近年、タービン効率を重視した結果、羽根の段落間が狭くなる傾向にある。これにより、作業スペースがさらに制限されるので、加締め作業には高度な技能が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−２１６００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、作業スペースの確保が困難であっても、羽根とタービンホイールとを結合するピンを容易に加締めることが可能な加締め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】
【０００６】
一実施形態によれば、加締め装置は、ヘッド部と、移動機構と、シリンダ機構と、を備える。ヘッド部には、ピストンおよびピストンを操作するレバーを有するエアハンマーが設置されている。移動機構は、羽根とタービンホイールとを結合するピンをピストンの動作で加締める加締め位置へヘッド部を移動可能である。シリンダ機構は、レバーを駆動する。
【発明の効果】
【０００７】
本実施形態によれば、作業スペースの確保が困難であっても、羽根とタービンホイールとを結合するピンを容易に加締めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る加締め装置の正面図である。
【図２】図１に示す加締め装置の側面図である。
【図３】制御機構の簡略的な構成を示す図である。
【図４】ヘッド部の位置を確認する作業を説明するための図である。
【図５】ピンの加締め箇所を示す図である。
【図６】本実施形態に係る加締め方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る加締め装置の正面図である。また、図２は、図１に示す加締め装置の側面図である。図１および図２では、本実施形態に係る加締め装置１０が、タービンホイール４０の軸方向Ａ（図２参照）の一端側に設置されている。
【００１１】
加締め装置１０は、スタンド１２によって床面１１に支持されている。スタンド１２の下部には、キャスター１３およびアジャストパッド１４が設けられている。アジャストパッド１４が上昇して、キャスター１３が床面１１に着地すると、加締め装置１０は、床面１１上を自由に移動することが可能になる。反対にアジャストパッド１４が下降すると、キャスター１３が浮き上がる。これにより、アジャストパッド１４が床面１１に着地するので、加締め装置１０は、床面１１上に固定される。
【００１２】
本実施形態では、複数のアジャストパッド１４がスタンド１２に設けられている。そのため、複数のアジャストパッド１４のうちのいずれかを上昇させることで、床面１１に対する加締め装置１０の傾きを調整することができる。これにより、作業現場の床面１１の傾斜状態に応じて、加締め装置１０の姿勢を調整することが可能になる。
【００１３】
スタンド１２の上部には、ヘッド部１８を移動可能な移動機構１５が設けられている。移動機構１５では、ナット１７がねじ軸１６に取り付けられている。このナット１７を一方向に回転させると、ヘッド部１８が上昇する。ナット１７を反対方向に回転すると、ヘッド部１８は下降する。このとき、ガイドポスト１９とブッシュ２０でヘッド部１８を摺動させることによって、ヘッド部１８を鉛直方向に昇降することが可能になる。
【００１４】
ヘッド部１８では、複数のエアハンマー２２がベースプレート２１に設置されている。複数のエアハンマー２２は、タービンホイール４０に形成されたピン穴４１の配列方向に沿って設置されている。本実施形態では、ピン穴４１は、回転方向Ｒ（図１参照）に沿ってタービンホイール４０の全周に渡って形成されている。また、ベースプレート２１にはブラケット２８が設けられている。このブラケット２８は、各エアハンマー２２のハンドル部を把持する。これにより、各エアハンマー２２はベースプレート２１に固定される。
【００１５】
エアハンマー２２の先端には、図２に示すように、焼入れされた高硬度なタガネ２７が取付けられている。このタガネ２７を用いて羽根３９の加締め箇所へ打撃を加えると、加締め箇所が塑性変形し、これにより加締めが可能となる。本実施形態では、タガネ２７は、ガイドプレート４６に設けられた開口部を通じて加締め箇所へ打撃を加える。これにより、タガネ２７の打撃力がガイドプレート４６によって制約されるので、必要以上に強く加締めることを回避できる。すなわち、ガイドプレート４６は、加締め箇所を保護する機能を有する。
【００１６】
図３は、エアハンマー２２の駆動を制御する制御機構３０の簡略的な構成を示す図である。図３に示す制御機構３０では、圧縮空気２５が圧縮空気源３５から各エアハンマー２２に供給される。圧縮空気源３５と各エアハンマー２２は、例えばホースで接続されている。
【００１７】
各エアハンマー２２は、圧縮空気源３５で動作するピストン２２ａおよびこのピストン２２ａを操作するレバー２２ｂを有する。ピストン２２ａの先端に、上述したタガネ２７が取り付けられている。レバー２２ｂは、ブラケット２８に把持されるハンドル部に設けられている。
【００１８】
従来、各エアハンマー２２のピストン２２ａは、作業者が手動でレバー２２ｂを引くことによって動作する。一方、本実施形態では、制御機構３０がレバー２２ｂを駆動する。具体的には、エアーシリンダ３４が、空気源３６から供給された空気でレバー２２ｂを駆動する。その結果、ピストン２２ａへの圧縮空気２５の供給が自動的に行われて、エアハンマー２２による加締め動作が実行される。このように、制御機構３０によってエアハンマー２２を自動的に駆動することができる。したがって、作業者の作業スペースの確保が困難であっても、エアハンマー２２で容易に加締めることができる。
【００１９】
本実施形態に係る制御機構３０では、下記の２つの条件を変更することにより、エアハンマー２２の加締め条件を調整することができる。
【００２０】
第１に、作業者が圧縮空気２５の圧力を計測する圧力ゲージ３２の指針を確認しながら流量調整弁３１の摘みを調整することによって、エアハンマー２２の衝撃力を調整することができる。
【００２１】
第２に、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）３７が電磁弁３３を制御することによって、空気が空気源３６からエアーシリンダ３４へ供給するか否か切り替わる。エアハンマー２２の衝撃力は、エアーシリンダ３４への空気供給の時間に対応してる。そのため、電磁弁３３の制御によって、エアハンマー２２の衝撃力を調整できる。
【００２２】
上記のように、圧縮空気２５の流量と空気供給の時間によって、最適な加締めを実現できる。なお、このような加締め条件の調整が不要な場合、制御機構３０は、流量調整弁３１、圧力ゲージ３２、および電磁弁３３を有していなくてもよい。
【００２３】
以下、ヘッド部１８を加締め位置へ位置合わせする方法について説明する。ヘッド部１８は、ベースプレート２１を有する。このベースプレート２１には、穴が予め形成されている。この穴は、加締め位置でタービンホイール４０のピン穴４１と対向する。換言すると、加締め位置ではベースプレート２１の穴がピン穴４１と一致する。この穴とピン穴４１とに仮組立用ピン３８（図１参照）を挿入することによって、ヘッド部１８が位置決めされる。さらに、ヘッド部１８は、図１に示すように、ベースプレート２１を挟持するベースプレートクランプ２９を有する。このベースプレートクランプ２９によれば、ベースプレート２１の位置を微調整することができる。
【００２４】
図１に示すように、タービンホイール４０には、多数のピン穴４１が、回転方向Ｒに沿って全周に渡って規則的に形成されている。そのため、本実施形態では、エアハンマー２２による加締め動作を繰り返し行う必要がある。したがって、加締め動作の度に、ヘッド部１８を位置決めする必要がある。
【００２５】
そこで、図１に示すように、作業者がヘッド部１８の位置を確認するための位置確認用カメラ２３がベースプレート２１に固定されていてもよい。ここで、図４を参照して、作業者がヘッド部１８の位置を確認する作業について説明する。
【００２６】
図１に示す仮組立用ピン３８の位置決め完了後に、図４に示す位置確認用カメラ２３は、その前方にあるピン穴４１を撮像する。撮像画像は、作業者が使用する端末５０に表示される。位置確認用カメラ２３の撮像画像は、ケーブル等の有線で端末５０に伝送されてもよいし、無線で伝送されてもよい。
【００２７】
作業者は、端末５０に表示された撮像画像のピン穴４１を記録する。加締め作業完了後、タービンホイール４０を隣の位置に回転移動する場合には、予め記録したピン穴４１と撮像画像のピン穴４１が一致する（重なり合う）位置まで駆動装置６０を用いて回転方向Ｒ（図１参照）に移動させる。これにより、隣り合うピン穴４１を連続的に位置決めすることが可能になる。
【００２８】
図５は、ピン４２の加締め箇所を示す図である。本実施形態では、エアハンマー２２のタガネ２７は、ピン４２が挿入されたピン穴４１の周辺に打撃を加える。その結果、ピン穴４１の周縁部が塑性変形することによって、ピン４２がピン穴４１に固定、すなわち加締められる。ピン４２の加締め状態は、タガネ２７の摩耗状態に影響される。タガネ２７の摩耗が使用限界に近づくにつれて、打撃痕４３の直径Ｄは小さくなる。
【００２９】
そこで、図１に示すように、作業者が加締め箇所を確認するための加締め確認用カメラ２６がベースプレート２１に固定されていてもよい。加締め確認用カメラ２６は、図５に示すような加締め箇所を撮像する。加締め確認用カメラ２６の画像は、上述した位置確認用カメラ２３と同様に、端末５０に有線または無線で伝送される。
【００３０】
作業者が、端末５０に表示された加締め確認用カメラ２６の画像に基づいて、加締め不足であると判断すると、制御機構３０が、作業者の操作に基づいて、エアハンマー２２を追加的に駆動させる。なお、例えば、エアハンマー２２による加締め動作が全て完了した後、作業者が加締め箇所を目視で確認する場合には、加締め装置１０は、加締め確認用カメラ２６を備えていなくてもよい。
【００３１】
以下、図６を参照して、本実施形態に係る加締め装置１０を用いた加締め方法について説明する。図６は、本実施形態に係る加締め方法のフローチャートである。
【００３２】
まず、位置確認用カメラ２３が、ピン４２が未挿入のピン穴４１を撮像し、撮像画像を端末５０へ伝送する（ステップＳ１）。作業者は、端末５０に表示された位置確認用カメラ２３の撮像画像に基づいて、ヘッド部１８が加締め位置に位置したことを確認し、続いて、制御機構３０を操作する。なお、ステップＳ１では、位置確認用カメラ２３は、連続的に撮像動作を行ってもよいし、定期的に撮像動作を行ってもよい。
【００３３】
次に、制御機構３０のＰＬＣ３７が電磁弁３３を制御することによって、エアハンマー２２が駆動する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、制御機構３０は、複数のエアハンマー２２を１台ずつ駆動させてもよいし、同時に駆動させてもよい。複数のエアハンマー２２を同時に駆動させると、一度に複数個所を加締めることができるので、加締め作業時間を短縮することができる。なお、エアハンマー２２の数は、作業時間の短縮と加締め装置１０の製作費との費用対効果を考慮して決定することが望ましい。
【００３４】
次に、加締め確認用カメラ２６が、加締め箇所を撮像し、撮像画像を端末５０へ伝送する（ステップＳ３）。作業者は、端末５０に表示された加締め確認用カメラ２６の撮像画像に基づいて、加締め状態を確認する。加締め不足が生じている場合、制御機構３０を操作する。この操作によって、加締め条件が変更されると（ステップＳ４）、制御機構３０は、変更後の加締め条件でエアハンマー２２を駆動する。
【００３５】
その後、全てのピン４２の加締めが終了するまで、上記ステップＳ１〜ステップＳ４の動作が繰り返される。
【００３６】
上述した本実施形態によれば、エアハンマー２２がヘッド部１８に設置されている。このヘッド部１８は、移動機構１５によって、加締め位置へ移動することができる。また、制御機構３０によってエアハンマー２２を自動的に駆動することができる。よって、作業スペースの確保が困難であっても、羽根３９とタービンホイール４０とを結合するピン４２を容易に加締めることが可能となる。なお、本実施形態では、装置を軽量化するためにエアーシリンダ３４を用いている。しかし、エアハンマー２２のレバー２２ｂを駆動するシリンダ機構は、エアーシリンダ３４に限定されない。例えば、油圧シリンダや電動シリンダ等を用いてもよい。
【００３７】
本実施形態に係る加締め装置１０によれば、最終段の羽根を組み立てる前に、他の羽根を組み立てることができる。また、最終段の羽根を交換する際も、他の羽根を取り外す必要がないので、交換作業を短時間で行うことが可能となる。
【００３８】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００３９】
１０  加締め装置、１５  移動機構、１８  ヘッド部、２２  エアハンマー、２２ａ  ピストン、２２ｂ  レバー、２３  位置確認用カメラ、２６  加締め確認用カメラ、３０  制御機構、３１  流量調整弁、３２  圧力ゲージ、３３  電磁弁、３４  エアーシリンダ、３６  空気源、３９  羽根、４０  タービンホイール、４１  ピン穴、４２  ピン
【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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