(57)【要約】【課題】対向するローラスタンド上に配置された回転機器のシャフト中心線を整列させるための整列システムおよび方法を提供する。【解決手段】対向するローラスタンド上に配置された回転機器のシャフト中心線を整列させるための整列システムおよび方法が提供される。このシステムは、第１のスタンド上のレーザ送信ユニットと、第２のスタンド上のターゲットユニットとを含む。レーザ送信ユニットは、ターゲットユニット上のターゲットへとレーザビームを送信するレーザを含む。レーザビームがターゲットの中心に当たるとき、ローラスタンドは整列している。このシステムを、ターゲットの中心に対するレーザビームの位置を検出し、必要に応じてローラスタンドプラットフォームに結合した油圧シリンダを使用して一方または両方のローラスタンドの位置を調整するように、自動化することができる。このシステムおよび方法は、整列の実行に要する時間、労力、および人手を削減する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のローラスタンド（１５０）に係合するように構成され、
第１のレーザ透過孔（２１３）が貫通している第１の前部プレート（２１０）と、
前記第１の前部プレート（２１０）から軸方向に離れて位置する第１の後部プレート（２２０）と、
前記第１の前部プレート（２１０）と前記第１の後部プレート（２２０）との間を軸方向に延びており、前記第１のローラスタンド（１５０）の第１対のローラホイール（１５５）に接するように構成された第１の弓形パネル（２３０）と、
レーザビーム（２７５）を発生させて前記第１の前部プレート（２１０）の前記第１のレーザ透過孔（２１３）を通って送り出すように、前記第１の後部プレート（２２０）を貫いて中央に取り付けられ、前記第１の前部プレート（２１０）へと延びるレーザ（２７０）と
を備えるレーザ送信ユニット（２００）と、
前記第１のローラスタンド（１５０）から軸方向に離れて位置する第２のローラスタンド（１００）に係合するように構成され、
第２のレーザ透過孔（３１３）が貫通している第２の前部プレート（３１０）と、
前記第２の前部プレート（３１０）から軸方向に離れて位置し、ターゲット（３２４）の像が設けられており、前記ターゲット（３２４）は、前記第２のレーザ透過孔（３１３）に整列した中心（３２５）を有する第２の後部プレート（３２０）と、
前記第２の前部プレート（３１０）と前記第２の後部プレート（３２０）との間を軸方向に延びており、前記第２のローラスタンド（１００）の第２対のローラホイール（１０５）に接するように構成された第２の弓形パネル（３３０）と
を備えるターゲットユニット（３００）と
を備え、
前記レーザ送信ユニット（２００）からのレーザビーム（２７５）が前記第２の前部プレート（３１０）の前記第２のレーザ透過孔（３１３）を通過して前記第２の後部プレート（３２０）上の前記ターゲット（３２４）の前記中心（３２５）に達するとき、前記第１のローラスタンド（１５０）と前記第２のローラスタンド（１００）とが整列している、整列システム（１０００）。
【請求項２】
前記第１の前部プレート（２１０）および前記第１の後部プレート（２２０）の各々は、前記第１の弓形パネル（２３０）の第１の外形に一致する形状を有する第１の弓形部分（２１２、２２２）と、前記第１の弓形部分（２１２、２２２）を横切って延びる横クロスピース（２１４、２２４）と、前記第１の弓形部分（２１２、２２２）の中点から前記横クロスピース（２１４、２２４）の中点を通って延びることによって交差領域（２１５、２２５）を形成している垂直部分（２１６、２２６）とを備え、前記第１のレーザ透過孔（２１３）は、前記第１の前部プレート（２１０）の前記交差領域（２１５）を貫いて定められ、前記レーザ（２７０）は、前記第１の後部プレート（２２０）の前記交差領域（２２５）を貫いて取り付けられている、請求項１に記載のシステム（１０００）。
【請求項３】
前記第１の後部プレート（２２０）は、開口部（２２３）を定め、該開口部（２２３）を通って前記レーザ（２７０）が取り付けられ、支持カラー（２２１）が、前記開口部（２２３）の周囲において前記後部プレート（２２０）の後面から延び、該支持カラー（２２１）が、前記レーザ（２７０）を保持するように構成されている、請求項２に記載のシステム（１０００）。
【請求項４】
前記第１の前部プレート（２１０）の前記垂直部分（２１６）および前記第１の後部プレート（２２０）の前記垂直部分（２２６）は、前記交差領域（２１５、２２５）を過ぎて延び、スペーサブロック（２４０）が、前記第１の前部プレート（２１０）の前記垂直部分（２１６）の端部と前記第１の後部プレート（２２０）の前記垂直部分（２２６）の対応する端部との間を軸方向に延びる、請求項２に記載のシステム（１０００）。
【請求項５】
前記レーザ（２７０）は、シングルドットのクラスＩＩＩＡレーザである、請求項１に記載のシステム（１０００）。
【請求項６】
前記第１のレーザ透過孔（２１３）は、一様な直径を有する、請求項１に記載のシステム（１０００）。
【請求項７】
前記レーザ送信ユニット（２００）は、第１の前部固定板（２５０）および第１の後部固定板（２５２）をさらに備え、前記第１の前部固定板（２５０）は、前記第１の前部プレート（２１０）に取り外し可能に結合し、前記第１の後部固定板（２５２）は、前記第１の後部プレート（２２０）に取り外し可能に結合している、請求項１に記載のシステム（１０００）。
【請求項８】
前記レーザ送信ユニット（２００）は、前記第１の弓形パネル（２３０）に取り付けられた第１の水準器（２６０）をさらに備える、請求項１に記載のシステム（１０００）。
【請求項９】
前記ターゲットユニット（３００）の前記第２の前部プレート（３１０）は、前記第２の弓形パネル（３３０）の第２の外形に一致する形状を有する第２の弓形部分（３１２）と、前記第２の弓形部分（３１２）を横切って延びる横クロスピース（３１４）と、前記第２の弓形部分（３１２）の中点から前記横クロスピース（３１４）へと延びることによって交差領域（３１５）を形成している垂直部分（３１６）とを備え、前記第２のレーザ透過孔（３１３）は、前記第２の前部プレート（３１０）の前記交差領域（３１５）を貫いて定められている、請求項１に記載のシステム（１０００）。
【請求項１０】
前記第２の前部プレート（３１０）の前記交差領域（３１５）は、第１の厚さを有する周辺部と、該周辺部の半径方向内側にあり、前記交差領域（３１５）の後面（３１５ａ）から軸方向内側へと延びている凹部領域（３１５ｂ）と、前記凹部領域（３１５ｂ）と前記交差領域（３１５）の前面（３１５ｄ）との間を軸方向に延びている中央領域とを備え、前記中央領域は、前記第１の厚さよりも小さい第２の厚さを有し、前記第２のレーザ透過孔（３１３）は、前記中央領域を貫いて定められている、請求項９に記載のシステム（１０００）。
【請求項１１】
前記第２のレーザ透過孔（３１３）は、第１の直径を有しており、前記前面（３１５ｄ）から内側へと延びている円柱形の孔部分と、直径が前記第１の直径から前記交差領域（３１５）の後面（３１５ａ）における第２の直径へと増加する円錐形の孔部分とを備えることにより、漏斗状の孔を定めている、請求項１０に記載のシステム（１０００）。
【請求項１２】
前記ターゲットユニット（３００）の前記第２の後部プレート（３２０）は、一次弓形部分（３１２、３２２）と、該一次弓形部分（３１２、３２２）と一体な二次弓形部分（３１９、３２９）とを備え、前記一次弓形部分（３１２、３２２）は、前記第２の弓形パネル（３３０）の外形に対応する形状および第１の直径を有し、前記二次弓形部分（３１９、３２９）は、前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有し、前記ターゲット（３２４）は、前記一次弓形部分（３１２、３２２）および前記二次弓形部分（３１９、３２９）にまたがって配置されている、請求項９に記載のシステム（１０００）。
【請求項１３】
前記ターゲットユニット（３００）は、第２の前部固定板（３５０）および第２の後部固定板（３５２）をさらに備え、前記第２の前部固定板（３５０）は、前記第２の前部プレート（３１０）に取り外し可能に結合し、前記第２の後部固定板（３５２）は、前記第２の後部プレート（３２０）に取り外し可能に結合している、請求項１に記載のシステム（１０００）。
【請求項１４】
前記第２の後部プレート（３２０）の前面を覆って配置されたレーザビーム感知スクリーン（３８０）と、演算装置（３９０）とをさらに備え、前記レーザビーム感知スクリーン（３８０）は、前記レーザビーム（２７５）のレーザビーム感知スクリーン（３８０）への接触の位置を検出するように構成され、前記演算装置（３９０）は、前記レーザビーム感知スクリーン（３８０）から信号（３８２）を受信し、前記ターゲット（３２４）の前記中心（３２５）に対する前記位置を定量化するように構成されている、請求項１に記載のシステム（１０００）。
【請求項１５】
前記ターゲットユニット（３００）の前記第２の前部プレート（３１０）と前記第２の後部プレート（３２０）との間に配置された円錐形ミラー（３７０）をさらに備え、前記円錐形ミラー（３７０）は、先端部（３７４）と基部（３７６）とを備える反射体（３７２）を有し、前記反射体（３７２）は、前記円錐形ミラー（３７０）の長手軸に沿って前記先端部（３７４）および該反射体（３７２）を貫いて延びる開口部（３７５）を定めており、前記円錐形ミラー（３７０）は、前記先端部（３７４）が前記ターゲットユニット（３００）の前記前部プレート（３１０）に近接し、前記基部（３７６）が前記ターゲットユニット（３００）の前記後部プレート（３２０）に近接するように向けられ、前記レーザビーム（２７５）が前記開口部（３７５）以外の位置において前記円錐形ミラー（３７０）に衝突するとき、前記反射体（３７２）が前記レーザビーム（２７５）を前記レーザビーム感知スクリーン（３８０）へと偏向させる、請求項１４に記載のシステム（１０００）。
【請求項１６】
前記第１のローラスタンド（１５０）および前記第２のローラスタンド（１００）の少なくとも一方の下方に配置されたローラスタンドプラットフォーム（１０８）をさらに備えるとともに、前記ローラスタンドプラットフォーム（１０８）の垂直方向の高さを調整するように構成された第１の複数の油圧シリンダ（５１０）と、前記ローラスタンドプラットフォーム（１０８）の軸方向位置を調整するように構成された第２の複数の油圧シリンダ（５２０）と、前記ローラスタンドプラットフォーム（１０８）の横方向位置を調整するように構成された第３の複数の油圧シリンダ（５３０）とを、前記ローラスタンドプラットフォーム（１０８）の下方に、前記ローラスタンドプラットフォーム（１０８）に接触させて配置してさらに備える、請求項１４に記載のシステム（１０００）。
【請求項１７】
前記演算装置（３９０）から命令を受信し、該命令を前記第１の複数の油圧シリンダ（５１０）、前記第２の複数の油圧シリンダ（５２０）、および前記第３の複数の油圧シリンダ（５３０）の各々へと通信するように構成された制御ユニット（５００）をさらに備え、前記制御ユニット（５００）は、前記レーザビーム感知スクリーン（３８０）と通信し、前記レーザビーム感知スクリーン（３８０）からの位置信号に反応する、請求項１６に記載のシステム（１０００）。
【請求項１８】
対向するローラスタンド（１００、１５０）の高さを整列させる方法であって、
第１のローラスタンド（１５０）上に、第１のレーザ透過孔（２１３）が貫通している第１の前部プレート（２１０）と、前記第１の前部プレート（２１０）から軸方向に離れて位置する第１の後部プレート（２２０）と、前記第１の前部プレート（２１０）と前記第１の後部プレート（２２０）との間を軸方向に延びており、前記第１のローラスタンド（１５０）の第１対のローラホイール（１５５）に接するように構成された第１の弓形パネル（２３０）と、レーザビーム（２７５）を発生させて前記第１の前部プレート（２１０）の前記第１のレーザ透過孔（２１３）を通って送り出すように、前記第１の後部プレート（２２０）を貫いて中央に取り付けられ、前記第１の前部プレート（２１０）へと延びるレーザ（２７０）とを備えるレーザ送信ユニット（２００）を配置し、第２のローラスタンド（１００）上に、第２のレーザ透過孔（３１３）が貫通している第２の前部プレート（３１０）と、前記第２の前部プレート（３１０）から軸方向に離れて位置し、ターゲット（３２４）の像が設けられており、前記ターゲット（３２４）は、前記第２のレーザ透過孔（３１３）に整列した中心（３２５）を有している第２の後部プレート（３２０）と、前記第２の前部プレート（３１０）と前記第２の後部プレート（３２０）との間を軸方向に延びており、前記第２のローラスタンド（１００）の第２対のローラホイール（１０５）に接するように構成された第２の弓形パネル（３３０）とを備えるターゲットユニット（３００）を配置するステップと、
前記レーザ送信ユニット（２００）から前記ターゲットユニット（３００）へとレーザビーム（２７５）を導くステップと、
前記レーザビーム（２７５）の前記ターゲットユニット（３００）の前記第２の後部プレート（３２０）との接触の位置を割り出すステップと、
前記レーザビーム（２７５）が前記ターゲット（３２４）の前記中心（３２５）に接触するまで前記第１のローラスタンド（１５０）の位置を調整するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
前記レーザビーム（２７５）の前記ターゲットユニット（３００）との接触の位置を割り出すステップは、前記ターゲットユニット（３００）の前記第２の後部プレート（３２０）の前面を覆って配置されたレーザビーム感知スクリーン（３８０）からの信号を演算装置（３９０）において受信し、前記演算装置（３９０）を使用して前記レーザビーム（２７５）の前記ターゲットユニット（３００）との接触の位置を定量化することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のローラスタンド（１５０）の位置を調整するステップは、前記第１のローラスタンド（１５０）の下方に配置されたローラスタンドプラットフォーム（１０８）と電子的に通信する制御ユニット（５００）に、前記演算装置（３９０）から命令を伝えることを含み、前記ローラスタンドプラットフォーム（１０８）は、前記ローラスタンドプラットフォーム（１０８）の垂直方向の高さを調整するように構成された第１の複数の油圧シリンダ（５１０）と、前記ローラスタンドプラットフォーム（１０８）の軸方向位置を調整するように構成された第２の複数の油圧シリンダ（５２０）と、前記ローラスタンドプラットフォーム（１０８）の横方向位置を調整するように構成された第３の複数の油圧シリンダ（５３０）とを備え、前記制御ユニット（５００）は、前記該命令を前記第１の複数の油圧シリンダ（５１０）、前記第２の複数の油圧シリンダ（５２０）、および前記第３の複数の油圧シリンダ（５３０）の各々へと通信する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、広くには、整列器具の分野に関し、より詳細には、ガスタービンロータなどの回転機器のシャフト中心線を整列させるためにレーザビームを使用するシステムおよび方法に関する。本明細書において提供される一態様によれば、ロータが、対向配置のローラスタンドによって支持され、一方のローラスタンドから発せられるレーザビームが対向するローラスタンド上のターゲットの中心に接触するように、少なくとも１つのローラスタンドの位置を調整することができる。一実施形態において、ローラスタンドの調整は、ターゲットに対するレーザビームの位置に関するデータを受け取る制御ユニットに組み合わせられた油圧シリンダを使用して自動的に行われる。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンシステムなどのいくつかの従来からのターボ機械は、電力を生み出すために利用される。一般に、ガスタービンシステムは、圧縮機と、１つ以上の燃焼器と、タービンとを含む。空気を、吸気口を介して圧縮機へと引き込むことができ、圧縮機において、空気は、多段の回転ブレードおよび固定ノズルを通過することによって圧縮される。圧縮された空気は、１つ以上の燃焼器へと導かれ、燃焼器において燃料が導入され、燃料／空気混合物の点火および燃焼によって燃焼生成物が形成される。燃焼生成物は、タービンの作動流体として機能する。
【０００３】
次いで、作動流体は、タービンの流体流路を通って流れ、流路は、各組の回転ブレードと対応する各組の固定ノズルとによってタービン段が定められるように、複数の回転ブレードと回転ブレードの間に配置された複数の固定ノズルとの間に定められている。複数の回転ブレードがガスタービンシステムのロータを回転させるとき、ロータに結合した発電機が、ロータの回転から電力を生み出すことができる。また、タービンブレードの回転は、ロータに結合した圧縮機ブレードの回転も生じさせる。
【０００４】
従来から、保守の際に、ガスタービンロータを、ロータ、圧縮機ブレード、および／またはタービンブレードの検査および修理を可能にするために、ガスタービンケーシングから取り出し、ローラシステムによって各々の端部において支持することができる。ローラシステムは、動力付きのローラスタンドと、アイドラローラスタンドとを含むことができる。ロータが低速で回転させられるときに、ロータがローラスタンドから軸方向に移動（「ウォーキング」）することがないよう、ロータスタンドにおけるロータ中心線の完全な整列を達成するようにロータスタンドを位置決めする必要がある。完全に整列した状態において、ロータジャーナル軸受面は水平であり、互いに整列する。ロータがローラスタンドにおいて完全には整列していない場合、技術者は、検査または保守のプロセスを中断して、ローラスタンドを再度整列させる必要があるが、これは時間のかかるプロセスである。
【０００５】
ローラスタンドにおいてロータを正しく整列させるというこの問題は、ロータの重量および長さゆえに困難である。これまでのところ、整列のプロセスは、巻き尺などの原始的なツールを使用して、ローラスタンドの整列を測定し、所望の完全な整列が達成されるまでシムを使用してローラスタンドを調整するために、２名の技術者の技能を必要としている。場合によっては、このプロセスは、２名の技術者の時間を８時間もの長さにわたって占める可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
対向するローラスタンド上に配置された回転機器のシャフト中心線を整列させるための整列システムおよび方法が提供される。このシステムは、第１のスタンド上のレーザ送信ユニットと、第２のスタンド上のターゲットユニットとを含む。レーザ送信ユニットは、ターゲットユニット上のターゲットへとレーザビームを送信するレーザを含む。レーザビームがターゲットの中心に当たるとき、ローラスタンドは整列している。このシステムを、ターゲットの中心に対するレーザビームの位置を検出し、必要に応じてローラスタンドプラットフォームに結合した油圧シリンダを使用して一方または両方のローラスタンドの位置を調整するように、自動化することができる。このシステムおよび方法は、整列の実行に要する時間、労力、および人手を削減する。
【０００７】
より具体的には、本明細書に提示される一態様によれば、対向するローラスタンド上に配置された回転機器のシャフト中心線を整列させるための整列システムが提供される。この整列システムは、第１のローラスタンドに係合するように構成されたレーザ送信ユニットと、第１のローラスタンドから軸方向に離れて位置する第２のローラスタンドに係合するように構成されたターゲットユニットとを含む。レーザ送信ユニットは、第１のレーザ透過孔が貫通している第１の前部プレートと、第１の前部プレートから軸方向に離れて位置する第１の後部プレートと、第１の前部プレートと第１の後部プレートとの間を軸方向に延びており、第１のローラスタンドの第１対のローラホイールに接するように構成された第１の弓形パネルと、レーザビームを発生させて第１の前部プレートの第１のレーザ透過孔を通って送り出すように、第１の後部プレートを貫いて中央に取り付けられ、第１の前部プレートへと延びるレーザとを含む。ターゲットユニットは、第２のレーザ透過孔が貫通している第２の前部プレートと、第２の前部プレートから軸方向に離れて位置し、ターゲットの像が設けられており、ターゲットは、第２のレーザ透過孔に整列した中心を有している第２の後部プレートと、第２の前部プレートと第２の後部プレートとの間を軸方向に延びており、第２のローラスタンドの第２対のローラホイールに接するように構成された第２の弓形パネルとを含む。レーザ送信ユニットからのレーザビームが第２の前部プレートの第２のレーザ透過孔を通過して第２の後部プレート上のターゲットの中心に達するとき、第１のローラスタンドと第２のローラスタンドとが整列している。
【０００８】
本明細書に提示される別の態様によれば、対向するローラスタンドの高さを整列させる方法が提供される。この整列方法は、レーザ送信ユニットを第１のローラスタンド上に配置し、ターゲットユニットを第２のローラスタンド上に配置することと、レーザ送信ユニットからターゲットユニットへとレーザビームを導くことと、ターゲットユニットの第２の後部プレートとのレーザビームの接触の位置を割り出すことと、レーザビームがターゲットの中心に接触するまで第１のローラスタンドの位置を調整することとを含む。レーザ送信ユニットは、第１のレーザ透過孔が貫通している第１の前部プレートと、第１の前部プレートから軸方向に離れて位置する第１の後部プレートと、第１の前部プレートと第１の後部プレートとの間を軸方向に延びており、第１のローラスタンドの第１対のローラホイールに接するように構成された第１の弓形パネルと、レーザビームを発生させて第１の前部プレートの第１のレーザ透過孔を通って送り出すように、第１の後部プレートを貫いて中央に取り付けられ、第１の前部プレートへと延びるレーザとを含む。ターゲットユニットは、第２のレーザ透過孔が貫通している第２の前部プレートと、第２の前部プレートから軸方向に離れて位置し、ターゲットの像が設けられており、ターゲットは、第２のレーザ透過孔に整列した中心を有している第２の後部プレートと、第２の前部プレートと第２の後部プレートとの間を軸方向に延びており、第２のローラスタンドの第２対のローラホイールに接するように構成された第２の弓形パネルとを含む。
【０００９】
本明細書は、当業者を対象として、本システムおよび方法の完全かつ本システムおよび方法を実施可能にする開示を、その使用の最良の形態を含めて記載する。本明細書は、添付の図を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の種々の実施形態を取り入れることができる典型的なガスタービンの機能ブロック図である。
【図２】本開示の一態様による１対の対向配置のローラスタンド上に配置されたガスタービンロータの斜視図である。
【図３】図２の動力付きのローラスタンドのローラホイールセットの正面図である。
【図４】図２のアイドラローラスタンドのローラホイールセットの正面図である。
【図５】図２〜図４のローラスタンドおよび本開示の整列システムの斜視図であり、本開示の一態様による第１のローラスタンド上に配置されたレーザ送信ユニットから第２のローラスタンド上に配置されたターゲットユニットへのレーザビームの整列を示している。
【図６】図５のレーザ送信ユニットの斜視図である。
【図７】図５のターゲットユニットの斜視図である。
【図８】図５および図７のターゲットユニットの一部分の後方からの斜視図であり、ターゲットユニットの前部プレートを通過するレーザビームの透過を示している。
【図９】図５、図７、および図８のターゲットユニットの部分拡大断面図であり、ターゲットユニットの前部プレートを通過するレーザビームの整列を示している。
【図１０】図５および図７〜図９のターゲットユニットを透過するレーザビームの前方からの斜視図である。
【図１１】本明細書に提示される一態様による本発明の整列システムのレーザ送信ユニットおよびターゲットユニットの使用を説明するフロー図である。
【図１２】円錐形ミラーおよびレーザビーム感知スクリーンをさらに含む図７のターゲットユニットの代替の実施形態の斜視図であり、レーザビームがターゲットユニットのターゲットに整列している。
【図１３】図１２の代替の実施形態の斜視図であるが、レーザビームはターゲットユニットのターゲットに整列していない。
【図１４】図１２のレーザビーム感知スクリーンからの信号がコンピュータによって処理され、コンピュータがローラスタンドプラットフォームに結合した油圧シリンダを作動させるために制御ユニットへと信号をもたらす本発明の整列システムの別の態様の概略図である。
【図１５】図１４に示されるように油圧シリンダを使用してローラスタンドの位置を自動的に調整するプロセスを説明するフロー図である。
【図１６】本明細書に記載の本発明の整列システムの種々の構成要素を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下で、本開示のさまざまな実施形態に詳しく言及するが、その１つ以上の例が、添付の図面に示されている。詳細な説明においては、図面における特徴を参照するために、数字および文字による符号が用いられる。図面および説明における同様または類似の符号は、本開示の同様または類似の部分を指して使用されている。
【００１２】
現在のレーザ整列システムを明確に説明するために、本開示の範囲内の関連する機械的な構成要素を参照して説明するために、特定の専門用語が使用される。可能な限り、一般的な業界の専門用語が、用語の一般的に認められた意味に一致したやり方で使用および利用される。別途記載のない限り、このような専門用語には、本出願の文脈および添付の特許請求の範囲の範囲に一致する広義の解釈が与えられるべきである。当業者であれば、多くの場合に、特定の構成要素にいくつかの異なる用語または重複する用語を使用して言及できることを、理解できるであろう。単一の部分であるとして本明細書に記載され得る内容が、複数の構成要素を含むことができ、複数の構成要素からなるものとして別の文脈において言及されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書に記載され得る内容は、単一の一体化された部分として他の場所で言及されてもよい。
【００１３】
加えて、以下に記載されるように、いくつかの記述的用語が、本明細書において規則的に使用され得る。「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、或る構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の場所または重要性を示すことを意図するものではない。
【００１４】
本明細書において使用されるとき、「下流」および「上流」は、タービンエンジンを通る作動流体などの流体の流れに対する方向を示す用語である。「下流」という用語は、流体の流れの方向に対応し、「上流」という用語は、流れとは反対の方向（すなわち、流体が流れてくる方向）を指す。「前方」および「後方」という用語は、別途指定のない限り、相対的な位置を指し、「前方」は、エンジンの前端（または、圧縮機端）の方に位置し、あるいは燃焼器の入口端の方に位置する構成要素または表面を表すために使用され、「後方」は、エンジンの後端（または、タービン端）の方に位置し、あるいは燃焼器の出口端の方に位置する構成要素を表すために使用される。用語「内側」または「近位」が、タービンシャフトに近接した構成要素を表すために使用される一方で、用語「外側」または「遠位」は、タービンシャフトから遠い構成要素を表すために使用される。
【００１５】
多くの場合に、さまざまな半径方向、軸方向、および／または円周方向の位置にある部品を説明することが必要とされる。図１に示されるとおり、「Ａ」軸は、軸方向を表す。本明細書において使用されるとき、「軸方向の」および／または「軸方向に」という用語は、ガスタービンシステムの回転軸に実質的に平行な軸Ａに沿った対象物の相対的な位置／方向を指す。さらに、本明細書において使用されるとき、「半径方向の」および／または「半径方向に」という用語は、ただ１つの場所において軸Ａと交差する軸「Ｒ」に沿った対象物の相対的な位置または方向を指す。いくつかの実施形態において、軸Ｒは、軸Ａに実質的に垂直である。最後に、「円周方向の」という用語は、軸Ａの周りの移動または位置を指す（例えば、軸「Ｃ」）。「円周方向の」という用語は、それぞれの対象物（例えば、ロータ）の中心の周りを延びる寸法を指すことができる。
【００１６】
本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定を意図するものではない。本明細書において使用されるとき、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈からそのようでないことが明らかでない限り、複数形も含むように意図される。さらに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語が、本明細書において使用されるとき、記載した特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を除外しないことを、理解できるであろう。
【００１７】
各々の例は、限定ではなく、説明のために提示される。実際に、それらの範囲または趣旨から逸脱することなく、修正および変形が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として図示または説明された特徴を、別の実施形態について使用して、さらに別の実施形態を得ることができる。このように、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるような修正および変形を包含するように意図される。
【００１８】
本開示の典型的な実施形態は、説明の目的で、陸上の発電用ガスタービンのロータ用のレーザ整列システムの文脈で一般的に説明されるが、本開示の実施形態は、多数の産業に及ぶ多数の種類の装置の整列に適用可能であることを、当業者であれば容易に理解できるであろう。
【００１９】
ここで図面を参照すると、図１は、典型的なガスタービン１０を概略的に示している。ガスタービン１０は、一般に、入口セクション１２と、入口セクション１２の下流に配置された圧縮機１４と、圧縮機１４の下流に配置された燃焼セクション１６と、燃焼セクション１６の下流に配置されたタービン１８と、タービン１８の下流に配置された排気セクション２０とを含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン１８に結合させる１つ以上のシャフト２２（「ロータ」としても知られる）を含むことができる。
【００２０】
動作時に、空気２４が入口セクション１２を通って圧縮機１４へと流れ、圧縮機１４において空気２４が次第に圧縮されることで、圧縮された空気２６が燃焼セクション１６へともたらされる。圧縮された空気２６の少なくとも一部が、燃焼セクション１６において燃料２８と混合され、燃焼して燃焼ガス３０を発生させる。燃焼セクション１６は、周状に並べられた燃焼缶３２（そのうちの２つが図１に示されている）を含むことができ、あるいは環状の燃焼システムであってもよい。燃焼ガス３０は、燃焼セクション１６からタービン１８へと流れ、タービン１８において熱および／または運動エネルギが燃焼ガス３０からシャフト２２に取り付けられたロータブレード（図２に示されている）へと伝達されることにより、シャフト２２の回転が生じる。次いで、この機械的な回転エネルギを、圧縮機１４を動作させ、さらには／あるいはシャフト２２に結合した発電機２１を介して電気を発生させるなど、さまざまな目的に使用することができる。次いで、タービン１８から出る燃焼ガス３０を、排気セクション２０を介してガスタービン１０から排出することができる。
【００２１】
図２は、ガスタービンケーシングから取り外され、１対の対向配置のローラスタンド１００、１５０上に支持されたロータシャフト２２の斜視側面図である。ロータシャフト２２は、多段（８〜２０段）の回転ブレード３４を有する圧縮機セクション１４と、数段（典型的には、３または４段）の回転ブレード３８を有するタービンセクション１８とを含む。前方ジャーナル軸受４０が、燃焼セクション１６の前端を支持する一方で、後方ジャーナル軸受５０が、タービンセクション１８の後端を支持する。検査および保守の際に、ジャーナル軸受４０、５０は、ローラスタンド１００、１５０内に配置される。
【００２２】
ローラスタンド１００が、動力付きのローラスタンドであり得る一方で、ローラスタンド１５０は、アイドラローラスタンドであってよい。図示のように、ロータシャフト２２の前端（圧縮機端）が、動力付きのローラスタンド１００によって支持され、ロータシャフト２２の後端（タービン端）が、アイドラローラスタンド１５０によって支持される。このような配置は、必須ではなく、すなわちロータシャフト２２は、前端がアイドラローラスタンド１５０によって支持され、後端が動力付きのローラスタンド１００によって支持されるように配置されてもよい。
【００２３】
図２〜図４に示されるように、各々のローラスタンド１００、１５０は、ローラホイールセット１０２、１５２と、ローラホイールセット１０２、１５２を支持する１つ以上のスタンド要素（例えば、１０４、１０６、および１５４、１５６）とを含む。ローラホイールセット１０２、１５２の各々は、ロータシャフト２２の長手方向軸によって定められる軸方向を横切る方向に配置された１対のローラホイール１０５、１５５を含む。動力付きのローラスタンド１００（図３に示す）のローラホイール１０５は、同じ直径を有し、互いに上下方向について整列した中心の周りを回転する。中心間距離（寸法「Ｂ」）は、ローラホイール１０５の直径よりもわずかに大きく、ローラホイール１０５間に小さなギャップが生み出されている。動力付きのローラスタンド１００のローラホイール１０５は、電気筐体１２０から駆動される電気モータ１１６に連結されている。
【００２４】
例として、これに限られるわけではないが、ローラホイールセット１０２の底部を横切る寸法「Ａ」は、約４９インチであってよい。ローラホイール１０５、１５５の従来の直径は約２２インチであり、従来のギャップ距離は約１インチであり、結果として、寸法Ｂは約２３インチとなる。ローラホイールセット１０２の底部からローラホイール１０５の中心までの寸法「Ｃ」は、約１６インチ〜約１９インチの間でさまざまであってよい。ローラホイール１０５とハブ１１０との間のオフセットを表す寸法「Ｄ」は、典型的には、約３インチである。
【００２５】
同様に、図４に示されるように、アイドラローラスタンド１５０のローラホイールセット１５２のローラホイール１５５は、互いに同じ直径であり、動力付きのローラスタンド１００のローラホイール１０５と同じ直径を有する。ローラホイール１５５も、ローラホイール１５５間にギャップを定める。ローラホイール１５５はアイドラローラであり、すなわち、それらの運動が、動力付きのローラスタンド１００のローラホイール１０５の回転によって駆動されるロータシャフト２２の回転によって駆動される。寸法「Ｈ」として表されるアイドラローラホイール１５５とハブ１６０との間のオフセットは、典型的には、６．５インチ〜７．５インチの間である。
【００２６】
上述したように、ロータシャフト２２、圧縮機ブレード３６、およびタービンブレード３８の所定の点検および保守を実行するために、ロータシャフト２２が動力付きのローラスタンド１００によって低速で回転させられるときにロータシャフト２２がローラスタンド１００、１５０上でずれ、おそらくはローラスタンド１００、１５０から脱落することを防止するために、シャフト２２の中心線が水平（ほとんどの場合、床に平行）である必要がある。シャフト２２は、前方ジャーナル軸受４０と後方ジャーナル軸受５０とが上下方向について整列したときに水平である。
【００２７】
図５が、ローラスタンド１００、１５０の整列を保証することによって、ローラスタンド１００、１５０によって支持されたロータシャフト２２の中心線の整列を保証するために使用することができる本発明の整列システム１０００（図１６も参照）の一態様を示している。システム１０００は、一方のローラスタンド（１００または１５０のいずれか）に配置されたレーザ送信ユニット２００と、他方のローラスタンド（１５０または１００のいずれか）に配置されたターゲットユニット３００とを含む。典型的な例においては、レーザ送信ユニット２００が、アイドラローラスタンド１５０のローラホイール１５５に取り付けられる一方で、ターゲットユニット３００は、動力付きのローラスタンド１００のローラホイール１０５に取り付けられる。
【００２８】
レーザ送信ユニット２００は、レーザビーム２７５をターゲットユニット３００へと距離Ｌにわたって投射するレーザ２７０を含む。ローラスタンド１００、１５０が互いに上下方向および横方向について整列すると、以下でさらに説明されるように、レーザビーム２７５がターゲットユニット３００上の所定の地点（すなわち、中心）に衝突し、少なくとも整列成功の視覚的な知らせが技術者にもたらされる。例えば、レーザビーム２７５は、ターゲットの中心に光の完全な円を生じさせる。
【００２９】
図６は、ローラスタンド１５０のローラホイールセット１５２上に取り付けられたレーザ送信ユニット２００を示している。レーザ送信ユニット２００は、前部プレート２１０と、前部プレート２１０から軸方向に離して配置された後部プレート２２０と、前部プレート２１０と後部プレート２２０との間を軸方向に延び、ローラホイール１５５と係合する弓形パネル２３０とを含む。一実施形態において、弓形パネル２３０は、１８０度の円弧に及ぶことができ、したがって半円形の外形を定める。
【００３０】
ターゲットユニット３００に面する前部プレート２１０は、弓形部分２１２と、各々の端部において弓形部分２１２に接続された横クロスピース２１４と、横クロスピース２１４に対して垂直に延びる垂直部分２１６とを含む。垂直部分２１６は、弓形部分２１２の中点に接続された第１の端部（近位端）２１７と、横クロスピース２１４から離れて位置する第２の端部（遠位端）２１８とを有する。横クロスピース２１４と垂直部分２１６との交差部が、おおむねひし形の領域２１５を形成し、この領域２１５を通って小さなレーザ透過孔２１３が定められる。一実施形態において、レーザ透過孔２１３は、前部プレート２１０を貫いて一様な直径を有する。おおむねひし形の領域２１５は、横クロスピース２１４および垂直部分２１６のそれぞれの部分の間に凹状の曲線を定めることによって作り出すことができる。
【００３１】
前部プレート２１０は、（例えば、ねじを横クロスピース２１４のそれぞれの端部に使用して）弓形パネル２３０に取り外し可能に取り付けられる。
【００３２】
前部プレート２１０と合同な外形を有する後部プレート２２０は、弓形部分２２２と、各々の端部において弓形部分２２２に接続された横クロスピース２２４と、横クロスピース２２４に対して垂直に延びる垂直部分２２６とを含む。弓形部分２２２は、前部プレート２１０の弓形部分２１２と同じ円弧（例えば、半円）に及び、横クロスピース２２４は、前部プレート２１０の横クロスピース２１４と同じ横方向寸法を有する。
【００３３】
前部プレート２１０の対応する要素と同様に、横クロスピース２２４および垂直部分２２６は、横クロスピース２２４および垂直部分２２６のそれぞれの部分の間に凹状の曲線を定めることによって生み出されるおおむねひし形の領域２２５において交差する。おおむねひし形の領域２２５を貫いて、レーザ２７０を保持するための開口部２２３が定められる。支持カラー２２１が、開口部２２３の周囲を巡って後部プレート２２０の後面から外向きに突出でき、レーザ２７０が支持カラー２２１および開口部２２３を通って延び、レーザ透過孔２１３に整列する。典型的な実施形態において、開口部２２３および支持カラー２２１は、正方形の形状を定めるが、異なる断面形状を有するレーザ２７０を収容するために、他の形状を使用することも可能である。
【００３４】
後部プレート２２０は、（例えば、ねじを横クロスピース２２４のそれぞれの端部に使用して）弓形パネル２３０へと前部プレート２１０の反対側に取り外し可能に取り付けられる。
【００３５】
典型的な実施形態において、レーザ２７０は、赤色または緑色のいずれかの光を放射することができ、（アパーチャによって）調整可能なビーム径を備えることができるシングルドットのクラスＩＩＩＡ型レーザである。この軽量レーザ２７０は、電池式であってよく、最大１００フィートの距離にわたってレーザビームを送り出すことができる。クラスＩＩＩＡレーザは、眼への曝露に関して比較的安全であり、皮膚や物質を焼く危険がない。しかしながら、レーザ２７０の動作時には、レーザビーム２７５への直接の眼の曝露を避けること、レーザビーム２７５の反射を直接見つめないようにすること、ならびに光学または拡大装置または器具にてレーザビーム２７５を眺めてはならないことなど、典型的な安全措置に従うべきである。この目的のための典型的なレーザ装置２７０は、これに限られるわけではないが、アーカンソー州Ｌｉｔｔｌｅ  ＲｏｃｋのＬａｓｅｒ  Ｔｏｏｌｓ  Ｃｏ．，  Ｉｎｃ．から市販されているＭｏｄｅｌ  Ｌ１００Ｍ，  ｓｅｒｉｅｓ  ＭＸ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｌｅｖｅｌであるが、同等の装置が他の製造者から入手可能であるかもしれない。
【００３６】
後部プレート２２０の垂直部分２２６の遠位端２２８は、ねじまたは他の締結具で固定されるスペーサブロック２４０を使用して、前部プレート２１０の垂直部分２１６の遠位端２１８に結合する。スペーサブロック２４０を、前部プレート２１０の垂直部分２１６の遠位端２１８の後面から突出する第１の棚状部２１９および／または後部プレート２２０の垂直部分２２６の遠位端２２８の前面から突出する第２の棚状部２２９に載せ、あるいは噛み合わせることができる。
【００３７】
レーザ整列ユニット２００は、前部プレート２１０の弓形部分２１２に取り外し可能に取り付けられた前部固定板２５０と、後部プレート２２０の弓形部分２２２に取り外し可能に取り付けられた後部固定板２５２とをさらに含む。固定板２５０、２５２は、レーザ整列ユニット２００をローラホイール１５５に固定するようなサイズおよび形状を有する。固定板２５０、２５２は、異なる直径およびオフセットのローラホイール１５５に対応するように異なるサイズの固定板２５０、２５２と交換することが可能である。
【００３８】
随意により、レーザ整列ユニット２００は、レーザ整列ユニット２００をローラホイールセット１５２上にきちんと配置して、ターゲットユニット３００との整列を達成するうえで技術者の助けとなるように、水準器２６０または他の位置検出器（傾斜計または傾斜センサなど）を含むことができる。典型的な図示の実施形態において、弓形パネル２３０は、上方へと延びる突起２３２を備えることができ、突起２３２の間に水準器２６０を取り付けることができる。代替の構成においては、突起２３２を、弓形パネル２３０の外面から外側へと延ばすことができ、水準器２６０（または、他の装置）を、レーザ２７０と平行に配置することができる。
【００３９】
図７は、ローラスタンド１００のローラホイールセット１０２に取り付けられたターゲットユニット３００を示している。ターゲットユニット３００は、前部プレート３１０と、前部プレート３１０から軸方向に離して配置された後部プレート３２０と、前部プレート３１０と後部プレート３２０との間を軸方向に延び、ローラホイール１０５と係合する弓形パネル３３０とを含む。一実施形態において、弓形パネル３３０は、１８０度の円弧に及ぶことができ、したがって半円形の外形を定める。前部プレート３１０および後部プレート３２０は、例えばねじまたは他の締結具を使用して弓形パネル３３０に取り外し可能に取り付けられる。
【００４０】
レーザ整列ユニット２００に面する前部プレート３１０は、一次弓形部分３１２と、各々の端部において弓形部分３１２に接続された横クロスピース３１４と、横クロスピース３１４に対して垂直に延びる垂直部分３１６と、一次弓形部分３１２よりも小さい直径を有する二次弓形部分３１９とを含む。垂直部分３１６は、一次弓形部分３１２の中点に接続された第１の端部３１７と、横クロスピース３１４の中点において交差領域３１５に接続された第２の端部３１８とを有する。
【００４１】
一次弓形部分３１２が、ローラホイール１０５から離れるように開く半円形を定める一方で、二次弓形部分３１９は、ローラホイールの方向に開く半円形を定める。二次弓形部分３１９は、各々の端部において横クロスピース３１４に接続され、中心が垂直部分３１６に合わせられ、二次弓形部分３１９の最外縁と横クロスピース３１４との間に開口部３１１を定めることができる。やはり半円形または弓形であってよい開口部３１１は、二次弓形部分３１９をターゲットユニット３００の持ち運びを容易にするためのハンドルとして機能させることを可能にできる。
【００４２】
横クロスピース３１４、垂直部分３１６、および二次弓形部分３１９の交差部は、おおむね五角形の領域３１５を形成し、この領域３１５を貫いて小さなレーザ透過孔３１３が定められる。交差領域３１５を、横クロスピース３１４および垂直部分３１６のそれぞれの部分の間に凹状の曲線を定めることによって生み出すことができる。
【００４３】
図８および図９に示されるように、交差領域３１５の後面に、凹部領域３１５ｂが設けられる。交差領域３１５は、周辺部において第１の厚さＴ１を有し、この厚さＴ１は、横クロスピース３１４および垂直部分３１６の厚さに等しい。交差領域３１５は、後面３１５ａから一様な直径Ｄ１の凹部領域３１５ｂへと内向きにテーパ状である。凹部領域３１５ｂの底部の表面３１５ｃは、交差領域３１５の中央部（凹部領域３１５ｂの直径Ｄ１に等しい直径を有する）が交差領域３１５の周辺部における厚さＴ１よりも大幅に小さい厚さＴ２を有するように、交差領域３１５の前面３１５ｄから軸方向に離れて位置する。
【００４４】
交差領域を貫いて定められたレーザ透過孔３１３は、前部プレート３１０の前面３１５ｄにおいて第１の直径Ｄ２を有し、凹部領域３１５ｂによって定められた後面３１５ａにおいて第２のより大きい直径Ｄ３を有することで、おおむね円錐形の孔を生み出している。典型的な実施形態において、レーザ透過孔３１３は、第１の直径Ｄ２を有する孔３１３が短い距離Ｔ３（例えば、０．１２５インチ）だけ前面３１５ｄから内側へと延び、その後に直径が後面３１５ａにおける第２の直径Ｄ３へと一様に増加し始める漏斗形状を有する。レーザ透過孔３１３の位置において交差領域３１５を薄い壁の厚さ（すなわち、上述の距離Ｔ３）にすることによって、整列システム１０００は、ローラスタンド１００および／または１５０のピッチおよびヨーのより正確な測定値を生む。さらに、孔３１３の円錐形状は、直径がＤ２からＤ３へと増加するため、レーザビーム２７５が前部プレート３１０を妨げられずに通過することを確実にする。
【００４５】
再び図７を参照し、同時に図１０を参照すると、ターゲットユニット３００は、さらに後部プレート３２０を含む。後部プレート３２０は、一次弓形部分３２２と、一次弓形部分３２２と連続かつ一体な二次弓形部分３２９とを有する中実板である。一次弓形部分３２２は、弓形パネル３３０の形状に対応するおおむね半円形の外形を有する。二次弓形部分３２９もやはりほぼ半円形の外形を有し、この半円の半径は、一次弓形部分３２２の半径よりも小さい。一次弓形部分３２２が、第１の方向に向けられる一方で、二次弓形部分３２９は、反対の第２の方向に向けられる。図示のように、前部プレート３１０および後部プレート３２０の外形は、合同である。
【００４６】
後部プレート３２０の前面には、ターゲット３２４が刻まれ、印刷され、あるいは他の方法で生成されている。レーザ透過孔３１３を直接通過するレーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に衝突するように、ターゲット３２４の中心３２５は、レーザ透過孔３１３に整列している。レーザビーム２７５がターゲット３２４上の中心３２５以外のいずれかの地点に接触する場合、整列を実行中の技術者は、ローラスタンド１００、１５０のさらなる調整が必要であると認識する。
【００４７】
ターゲットユニット３００は、前部プレート３１０の弓形部分３１２に取り外し可能に取り付けられた前部固定板３５０（図７および図１０のとおり）と、後部プレート３２０の弓形部分３２２に取り外し可能に取り付けられた後部固定板３５２（図９のとおり）とをさらに含む。固定板３５０、３５２は、ターゲットユニット３００をローラホイール１０５に固定するようなサイズおよび形状を有する。固定板３５０、３５２は、異なる直径およびオフセットのローラホイール１０５に対応するように異なるサイズの固定板３５０、３５２と交換することが可能である。
【００４８】
随意により、ターゲットユニット３００は、ターゲットユニット３００をローラホイールセット１０２上にきちんと配置して、レーザ送信ユニット２００との整列を達成するうえで技術者の助けとなるように、水準器３６０または他の位置検出器（傾斜計または傾斜センサなど）を含むことができる。典型的な図示の実施形態において、弓形パネル３３０は、上方へと延びる突起３３２を備えることができ、突起３３２の間に水準器３６０を取り付けることができる。代替の構成においては、突起３３２を、弓形パネル３３０の外面から外側へと延ばすことができ、水準器３６０（または、他の装置）を、ユニット２００、３００が整列したときにレーザビーム２７５の経路と平行に配置することができる。
【００４９】
図１１は、本発明の整列システム１０００のレーザ送信ユニット２００およびターゲットユニット３００を使用するための典型的なプロセス４００−１のフローチャートを示している。ステップ４１０において、レーザ送信ユニット２００からのレーザビーム２７５が、ターゲットユニット３００のターゲット３２４へと向けられる。ステップ４２０において、レーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に完全に整列しているかどうかを判断するために、ターゲット３２４がチェックされる。レーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に完全に整列している場合、ステップ４６０において、整列ユニット２００およびターゲットユニット３００をそれぞれのローラスタンド１００、１５０から取り外すことができ、ローラスタンド１００、１５０はロータ２２をすぐに受け入れることができる状態である。レーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に完全に整列していない場合、ステップ４５０において、技術者は、レーザ送信ユニット２００が取り付けられているローラスタンド（例えば、スタンド１００）の位置を手動で調整する。
【００５０】
図１２および図１３は、ターゲットユニット３００の後部プレート３２０に取り付けられたレーザビーム感知スクリーン３８０を使用する本発明の整列システム１０００の自動化された一変種を示している。レーザビーム感知スクリーン３８０は、図１４に示されるように、演算装置３９０（例えば、コンピュータまたはタブレットコンピュータ）に電子的に連絡する。
【００５１】
自動化システムの一実施形態によれば、円錐形ミラー３７０が、ターゲットユニット３００の前部プレート３１０と後部プレート３２０との間に取り付けられる（取り付け用のハードウェアは図示せず）。円錐形ミラー３７０は、反射体３７２と、先端部３７４と、先端部の反対側の基部３７６とを有する。開口部３７５が、反射体３７２を貫いて先端部３７４から基部３７６まで延びる。あるいは、円錐形ミラー３７０は中空であってよく、代わりに、基部３７６が、反射体３７２の円錐形の基部を定める平面であってよい。
【００５２】
設置されると、先端部３７４が前部プレート３１０の近くに位置し、基部（または、底面）３７６が後部プレート３２０の近くに位置し、開口部３７５は、前部プレート３１０のレーザ透過孔３１３および後部プレート３２０上のターゲット３２４の中心３２５に整列する。開口部３７５は、（図１２に示されるように）ターゲット３２４の中心３２５に到達するレーザビーム２７５のための通路を提供する。
【００５３】
しかしながら、（図１３に示されるように）レーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に整列していないとき、レーザビーム２７５は、円錐形ミラー３７０の反射体３７２において反射する。反射したレーザビーム２７５’は、感知位置２８０においてレーザビーム感知スクリーン３８０に接触する。
【００５４】
図１４に示されるように、レーザビーム感知スクリーン３８０は、反射したレーザビーム２７５’の感知位置２８０を、演算装置３９０（例えば、コンピュータまたはタブレットコンピュータ）へと（無線または有線接続によって）伝達される１つ以上の信号３８２として通信する。演算装置３９０は、レーザビーム２７５が前部プレート３１０のレーザ透過孔３１３を出るときに、信号３８２を変換してレーザビーム２７５の軸軌道を割り出すようにプログラムされる（図１５参照）。随意により、レーザビーム２７５の軸軌道を、技術者による検討のために、演算装置３９０によって提示されるデータディスプレイ６００上にプロットすることができる（図１５を参照のこと）。
【００５５】
いくつかの実施形態においては、レーザビーム感知スクリーン３８０を、円錐形ミラー３７０を必要とせずに使用することができる。そのような場合、レーザビーム２７５は、前部プレート３１０のレーザ透過孔３１３を通って導かれ、レーザビーム感知スクリーン３８０に直接衝突する。レーザビーム感知スクリーン３８０は、レーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に整列しているかどうかを判定するために、演算装置３９０に信号３８２を送信することができる。
【００５６】
演算装置３９０は、油圧作動式のローラスタンドプラットフォーム１０８の制御ユニット５００と電子的に通信することができる。ローラスタンドプラットフォーム１０８は、スタンド要素１０４、１０６の下方に配置されても、あるいは（図５に示した）スタンド要素１０４、１０６の一方または両方を置き換えてもよい。ローラスタンドプラットフォーム１０８は、第１組の油圧シリンダ５１０と、第２組の油圧シリンダ５２０と、第３組の油圧シリンダ５３０とを含むことができる。第１組の油圧シリンダ５１０は、ローラスタンドプラットフォーム１０８の角に配置され、ローラスタンドプラットフォーム１０８の垂直方向の高さを調整するために使用される。第２組の油圧シリンダ５２０は、ローラスタンドプラットフォーム１０８の向かい合う第１の１対の辺に沿って間隔を空けつつ配置され、ローラスタンドプラットフォーム１０８の軸方向位置を調整するために使用される。第３組の油圧シリンダ５３０は、ローラスタンドプラットフォーム１０８の向かい合う第２の１対の辺に沿って間隔を空けつつ配置され、ローラスタンドプラットフォーム１０８の横方向位置を調整するために使用される。各組のシリンダの数は、典型的な図面に示されている数とは違ってもよい。
【００５７】
制御ユニット５００は、第１組の油圧シリンダ５１０、第２組の油圧シリンダ、および第３組の油圧シリンダ５３０の個々の油圧シリンダにそれぞれ信号５１２、５２２、５３２を送信する。各組５１０、５２０、５３０の油圧シリンダの各々を、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向（すなわち、軸方向、垂直方向、および横方向）の全範囲の運動を達成するように独立して動作させることができる。
【００５８】
ローラスタンドプラットフォーム１０８は、レーザ送信ユニット２００が取り付けられたローラスタンド１００、１５０と併せて好都合に使用されると考えられる。あるいは、ローラスタンド１００およびローラスタンド１５０の両方に、油圧作動式のローラスタンドプラットフォーム１０８を設けてもよい。
【００５９】
図１５が、本発明の整列システム１０００のレーザ送信ユニット２００およびターゲットユニット３００を使用するための第２の典型的なプロセス４００−２のフローチャートを示している。ステップ４１０において、レーザ送信ユニット２００からのレーザビーム２７５が、ターゲットユニット３００のターゲット３２４へと向けられる。ステップ４２０において、レーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に完全に整列しているかどうかを判断するために、ターゲット３２４がチェックされる。このステップを、技術者が手動で実行することができ、あるいはレーザビーム感知スクリーン３８０からの信号３８２に基づいてコンピュータ３９０が自動的に実行することができる。レーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に完全に整列している場合、ステップ４６０において、整列ユニット２００およびターゲットユニット３００をそれぞれのローラスタンド１００、１５０から取り外すことができ、ローラスタンド１００、１５０はロータ２２をすぐに受け入れることができる状態である。
【００６０】
随意によるステップ４３０において、ターゲット３２４の中心３２５に対するレーザビーム２７５の軸軌跡６１５のプロット６１０の作成が、そのような目的のためのプログラムで設定されたコンピュータ３９０（または、タブレットコンピュータなどの同様の演算装置）を使用して行われる。レーザビーム２７５の位置を、（図１２および図１３に示される）レーザビーム感知スクリーン３８０によってもたらされるデータを使用して、レーザビーム２７５の軸軌道に基づいて確認することができる。模擬によるターゲット６２０の中心６２５に対するレーザビーム２７５の軸軌跡６１５のプロット６１０は、コンピュータ３９０（または、タブレットコンピュータなどの他の装置）上で眺めることができる視覚データディスプレイ６００の一部であってよい。視覚データディスプレイ６００は、レーザビーム２７５の位置の定量化６３０、ならびに測定の日時およびロータ２２がどのエンジンから取り出されたかについての識別情報などの書誌的情報６４０を、さらに含むことができる。
【００６１】
レーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に完全に整列していない場合、ステップ４４０において、コンピュータ３９０は、油圧作動式のローラスタンドプラットフォーム１０８の制御ユニット５００へと命令３９２を送信する。
【００６２】
ステップ４５０において、第１組の油圧シリンダ５１０、第２組の油圧シリンダ５２０、および第３組の油圧シリンダ５３０のうちの１つ以上が、レーザ送信ユニット２００が取り付けられたローラスタンドプラットフォーム１０８（例えば、支持ローラスタンド１００）の位置を調整する。
【００６３】
プロセス４００−２は、レーザビーム２７５がターゲット３２４の中心３２５に整列するまで繰り返される。
【００６４】
図１６が、レーザ整列ユニット２００とターゲットユニット３００とを含む本発明の整列システム１０００を示している。随意により、ローラスタンド１００、１５０のうちの１つ以上の自動化された整列のために、システム１０００は、コンピュータ３９０（または、他の演算装置）と、コンピュータ３９０と電子的に通信する制御ユニット５００と、制御ユニット５００と電子的に通信する各組の油圧シリンダ５１０、５２０、５３０を備える油圧作動式のローラスタンドプラットフォーム１０８とをさらに含むことができる。整列のプロセスを自動化するとき、ターゲットユニット３００は、レーザビーム２７５の位置を検出するために後部プレート３２０に適用されるレーザビーム感知スクリーン３８０を備えることができる。またさらに、ターゲットユニット３００は、前部プレート３１０と後部プレート３２０との間に配置された円錐形ミラー３７０を含むことができる。
【００６５】
レーザ整列ユニット２００およびターゲットユニット３００は、ねじまたは互いに噛み合うタブなどの締結具によって互いに接合された別々の構成要素である構成要素（例えば、前部プレート、後部プレート、弓形パネル）を有することができる。構成要素は、付加製造技術、あるいは鋳造、成型、または他の製造技術などの従来からの方法を使用して、プラスチックまたは金属から製造することができる。
【００６６】
本明細書に記載のとおり、本発明の整列システムおよび方法は、ガスタービンロータの検査または保守をガスタービンケーシングの外部で行うことができるように、１対の対向するローラスタンドを首尾よく整列させるために必要な時間、労力、および労働力を大幅に削減する。レーザ送信ユニットおよびターゲットユニットは、互いの接合およびそれぞれのローラスタンドへの接合が容易な構成要素を含む。レーザ送信ユニットおよびターゲットユニットは、軽量であり、容易に持ち運ぶことができる。２名の技術者が従来からの技術を使用して整列を完了させるために数時間を必要とするのに対し、きわめて対照的に、ただ１人の技術者が本発明の整列システムを使用してほんの数分で整列方法を実行することができる。
【００６７】
本発明の整列システムの典型的な実施形態およびその使用の方法について、詳細に上述した。本明細書に記載の方法およびシステムは、本明細書に記載の具体的な実施形態に限定されるものではなく、むしろ、方法およびシステムの構成要素は、本明細書に記載の他の構成要素から独立してかつ別々に利用することが可能である。例えば、本明細書に記載の方法およびシステムは、本明細書に記載の発電用ガスタービンにおける実施に限定されない他の用途を有することができる。むしろ、本明細書に記載の方法およびシステムは、さまざまな他の産業において実施および利用することが可能である。
【００６８】
技術的進歩を種々の具体的な実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、技術的進歩を特許請求の範囲の趣旨および範囲内において修正を加えて実施することができることを理解するであろう。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ガスタービン
１２  入口セクション
１４  圧縮機セクション
１６  燃焼セクション
１８  タービンセクション
２０  排気セクション
２１  発電機
２２  ロータシャフト
２４  空気
２６  圧縮された空気
２８  燃料
３０  燃焼ガス
３２  燃焼缶
３４  （圧縮機の）回転ブレード
３６  圧縮機ブレード
３８  （タービンの）回転ブレード
４０  前方ジャーナル軸受
５０  後方ジャーナル軸受
１００  支持ローラスタンド
１０２  ローラホイールセット
１０４  スタンド要素
１０５  ローラホイール
１０６  スタンド要素
１０８  ローラスタンドプラットフォーム
１１０  ハブ
１１６  電気モータ
１２０  電気筐体
１５０  アイドラローラスタンド
１５２  ローラホイールセット
１５４  スタンド要素
１５５  アイドラローラホイール
１５６  スタンド要素
１６０  ハブ
２００  レーザ送信ユニット、レーザ整列ユニット
２１０  前部プレート
２１２  弓形部分
２１３  レーザ透過孔
２１４  横クロスピース
２１５  交差領域
２１６  垂直部分
２１７  （垂直部分の）第１の端部
２１８  （垂直部分の）第２の端部
２１９  第１の棚状部
２２０  後部プレート
２２１  支持カラー
２２２  弓形部分
２２３  開口部
２２４  横クロスピース
２２５  交差領域
２２６  垂直部分
２２８  （垂直部分の）遠位端
２２９  第２の棚状部
２３０  弓形パネル
２３２  突起
２４０  スペーサブロック
２５０  前部固定板
２５２  後部固定板
２６０  水準器
２７０  レーザ、レーザ装置、軽量レーザ
２７５  レーザビーム
２８０  感知位置
３００  ターゲットユニット
３１０  前部プレート
３１１  開口部
３１２  一次弓形部分
３１３  レーザ透過孔
３１４  横クロスピース
３１５  交差領域
３１５ａ  後面
３１５ｂ  凹部領域
３１５ｃ  （凹部領域の底部の）表面
３１５ｄ  前面
３１６  垂直部分
３１７  （垂直部分の）第１の端部
３１８  （垂直部分の）第２の端部
３１９  二次弓形部分
３２０  後部プレート
３２２  一次弓形部分
３２４  ターゲット
３２５  （ターゲットの）中心
３２９  二次弓形部分
３３０  弓形パネル
３３２  突起
３５０  前部固定板
３５２  後部固定板
３６０  水準器
３７０  円錐形ミラー
３７２  反射体
３７４  先端部
３７５  開口部
３７６  基部
３８０  レーザビーム感知スクリーン
３８２  信号
３９０  演算装置、コンピュータ
３９２  命令
４００  プロセス
４００−１  プロセス
４００−２  プロセス
４１０  ステップ
４２０  ステップ
４３０  ステップ
４４０  ステップ
４５０  ステップ
４６０  ステップ
５００  制御ユニット
５１０  第１組の油圧シリンダ
５１２  信号
５２０  第２組の油圧シリンダ
５２２  信号
５３０  第３組の油圧シリンダ
５３２  信号
６００  視覚データディスプレイ
６１０  プロット
６１５  （レーザビームの）軸軌跡
６２０  ターゲット
６２５  （ターゲットの）中心
６３０  （レーザビームの位置の）定量化
６４０  書誌的情報
１０００  整列システム
【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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【図１５】
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【図１６】
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【外国語明細書】
2019218951000001.pdf