(57)【要約】【課題】  正確かつ容易にガイドベーンの偏芯量を測定する。【解決手段】  上部軸受穴１０２に対して同心上に、着脱自在に配設可能な筒状の測定基体２と、測定基体２の筒内に同心上に配設され、下部軸受穴１０４側に延びて軸心周りに回転自在な測定棒３と、測定棒３の下部軸受穴１０４側に配設され、下部軸受穴１０４の内周面までの距離を測定するダイヤルゲージ４と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車のガイドベーンのベーン軸の両端部を支持する軸受穴の偏芯量を測定するガイドベーン偏芯量測定装置であって、
一方の軸受穴に対して同心上に、着脱自在に配設可能な筒状の測定基体と、
前記測定基体の筒内に同心上に配設され、他方の軸受穴側に延びて軸心周りに回転自在な測定棒と、
前記測定棒の前記他方の軸受穴側に配設され、前記他方の軸受穴の内周面までの距離を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とするガイドベーン偏芯量測定装置。
【請求項２】
水車のガイドベーンのベーン軸の両端部を支持する軸受穴の偏芯量を測定するガイドベーン偏芯量測定方法であって、
一方の軸受穴に対して同心上に、筒状の測定基体を配設する測定基体配設ステップと、
前記測定基体の筒内に同心上に、他方の軸受穴側に延びる測定棒を軸心周りに回転自在に配設する測定棒配設ステップと、
前記測定棒の前記他方の軸受穴側に測定手段を配設する測定手段配設ステップと、
前記測定基体配設ステップと前記測定棒配設ステップと前記測定手段配設ステップの後に、前記測定棒を回転させて、前記測定手段によって前記他方の軸受穴の内周面までの距離を複数測定する測定ステップと、
を備えることを特徴とするガイドベーン偏芯量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水力発電所などの水車のガイドベーンの偏芯量を測定する、ガイドベーン偏芯量測定装置および測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電所などの水車には、水を案内するためのガイドベーン（案内羽根）が設けられ、このガイドベーンは、羽根状のベーン本体とベーン軸とを備えている。このベーン軸は、上端部と下端部とが軸受で支持されているが、長時間使用されるのに伴って、上端部と下端部とが偏芯する。このため、上端部の軸受が挿入されている上部軸受穴の中心と、下端部の軸受が挿入されている下部軸受穴の中心との偏芯量・ズレを、定期的に測定し、必要に応じて軸受穴などを修繕する必要がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなガイドベーンの偏芯量を測定する場合、従来、例えば、図５、６に示すような測定装置２０１を使用して、次のようにして行っていた。まず、水車上カバー１０１の上部軸受穴１０２の上部１０２ａに、測定装置２０１を設置する。
【０００４】
この測定装置２０１は、上部軸受穴１０２の上部１０２ａに挿入・装着される装着体２０２の上方に、円筒状の第１の筒体２０３が配設されている。さらに、第１の筒体２０３内に円筒状の第２の筒体２０４が配設され、この第２の筒体２０４内に第１の測定棒２０５が、ベアリング２０６を介して軸心周りに回転自在に配設されている。また、第１の筒体２０３には、先端が第２の筒体２０４に達する調整ボルト２０７が複数配設され、調整ボルト２０７のねじ込み量を調整することで、第２の筒体２０４および第１の測定棒２０５の軸心位置・傾きを調整（首振り）できるようになっている。
【０００５】
次に、第１の測定棒２０５に第１のダイヤルゲージ２０８を取り付ける。このとき、第１のダイヤルゲージ２０８の測定子２０９が、上部軸受穴１０２の内周面に接して測定が行えるように取り付ける。続いて、第１の測定棒２０５を回転させて、第１のダイヤルゲージ２０８の目盛を読み取る。このとき、例えば、９０°毎に回転させながら、４箇所の数値を読み取る。そして、読み取った数値のバラツキ・誤差が、所定の範囲内になるように、調整ボルト２０７で第１の測定棒２０５の軸心位置・傾きを調整する。
【０００６】
その後、第１の測定棒２０５の下端部に接続されている第２の測定棒２１０に、第２のダイヤルゲージ２１１を取り付ける。このとき、第２のダイヤルゲージ２１１の測定子２１２が、水車下カバー１０３の下部軸受穴１０４の内周面に接して測定が行えるように取り付ける。そして、第１の測定棒２０５を回転させて、第２のダイヤルゲージ２１１の目盛を読み取る。このとき、例えば、９０°毎に回転させながら、４箇所の数値を読み取る。このようにして、上部軸受穴１０２（第１の測定棒２０５）の軸心Ｃに対する、下部軸受穴１０４の軸心のズレ量を測定することで、ガイドベーンの偏芯量を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−０８６３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のような測定装置２０１を設置する場合、第１のダイヤルゲージ２０８の目盛を読み取りながら複数の調整ボルト２０７を微調整して、読み取った数値のバラツキ・誤差が所定の範囲内になるように、第１の測定棒２０５の軸心位置・傾きを調整しなければならず、多大な時間と労力とを要する。
【０００９】
しかも、所定の範囲内に設置したとしても誤差・ズレが存在し、この誤差・ズレを第２のダイヤルゲージ２１１で読み取った数値に反映させる必要がある。つまり、第１の測定棒２０５自体が上端部で上部軸受穴１０２の軸心Ｃからずれている（傾いている）場合、第１の測定棒２０５の下端部（第２の測定棒２１０）側ではそのズレ量が大きくなる。このため、このズレ量を第２のダイヤルゲージ２１１で読み取った数値に反映させて（補正して）、下部軸受穴１０４のズレ量つまりガイドベーンの偏芯量を算出、測定する必要があり、多大な時間と労力とを要するばかりでなく、算出、測定ミスを起こすおそれがある。
【００１０】
そこでこの発明は、正確かつ容易にガイドベーンの偏芯量を測定することを可能にする、ガイドベーン偏芯量測定装置および測定方法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】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、水車のガイドベーンのベーン軸の両端部を支持する軸受穴の偏芯量を測定するガイドベーン偏芯量測定装置であって、一方の軸受穴に対して同心上に、着脱自在に配設可能な筒状の測定基体と、前記測定基体の筒内に同心上に配設され、他方の軸受穴側に延びて軸心周りに回転自在な測定棒と、前記測定棒の前記他方の軸受穴側に配設され、前記他方の軸受穴の内周面までの距離を測定する測定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、測定棒を回転させて、測定手段によって他方の軸受穴の内周面までの距離を複数箇所測定することで、測定棒の回転中心つまり一方の軸受穴の軸心から、他方の軸受穴の内周面までの距離の分布が測定され、２つの軸受穴のズレ量・偏芯量が測定される。
【００１３】
請求項２の発明は、水車のガイドベーンのベーン軸の両端部を支持する軸受穴の偏芯量を測定するガイドベーン偏芯量測定方法であって、一方の軸受穴に対して同心上に、筒状の測定基体を配設する測定基体配設ステップと、前記測定基体の筒内に同心上に、他方の軸受穴側に延びる測定棒を軸心周りに回転自在に配設する測定棒配設ステップと、前記測定棒の前記他方の軸受穴側に測定手段を配設する測定手段配設ステップと、前記測定基体配設ステップと前記測定棒配設ステップと前記測定手段配設ステップの後に、前記測定棒を回転させて、前記測定手段によって前記他方の軸受穴の内周面までの距離を複数測定する測定ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１、２の発明によれば、一方の軸受穴に対して測定基体を同心上に配設するだけで、この測定基体内に同心上に配設された測定棒が、一方の軸受穴と同心上に配設される。このため、測定棒の軸心位置・傾きを調整する必要がなく、しかも、測定棒と一方の軸受穴とが同心上に位置するため（ズレがないため）、測定手段による測定結果を補正する必要がない。この結果、測定棒を回転させて、測定手段によって他方の軸受穴の内周面までの距離を複数箇所測定するだけで、正確かつ容易に２つの軸受穴の偏芯量、つまりガイドベーンの偏芯量を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態に係るガイドベーン偏芯量測定装置を示す正面図（一部断面図）である。
【図２】図１のＡ１部拡大図である。
【図３】図１のＡ２部拡大図である。
【図４】図２の平面図である。
【図５】従来の測定装置を示す正面図（一部断面図）である。
【図６】図４のＢ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施の形態に係るガイドベーン偏芯量測定装置１を示す正面図であり、図２は、図１のＡ１部拡大図、図３は、図１のＡ２部拡大図である。このガイドベーン偏芯量測定装置１は、水車のガイドベーンのベーン軸の両端部を支持する軸受穴１０２、１０４の相対的な偏芯量・ズレ量を測定することで、ガイドベーンの偏芯量を測定する装置であり、主として、測定基体２と、測定棒３と、ダイヤルゲージ（測定手段）４とを備えている。ここで、水車上カバー１０１の上部軸受穴１０２に上部軸受が装着されて、ベーン軸の上端部が回転自在に支持され、水車下カバー１０３の下部軸受穴１０４に下部軸受が装着されて、ベーン軸の下端部が回転自在に支持されるものとする。
【００１８】
測定基体２は、上部軸受穴（一方の軸受穴）１０２に対して同心上に、着脱自在に配設可能な筒状体である。すなわち、この実施の形態では、図２に示すように、上部軸受穴１０２の上部１０２ａに装着される第１の測定基体５と、上部軸受穴１０２の下部１０２ｂに装着される第２の測定基体６とから構成されている。ここで、第１の測定基体５と第２の測定基体６とは同等の構成であるため、主として第１の測定基体５について、次に説明する。
【００１９】
第１の測定基体５は、平たい円環状の挿入板５１と、第１のボルト５４で挿入板５１の上面（反挿入側の面）に取り付けた平板状の取付板５２とを備えている。挿入板５１の外径は、上部軸受穴１０２（上部１０２ａ）の内径と同径に設定されている。取付板５２は、図４に示すように、平面形状が略菱形で、長手方向の両端部に切り欠き状のボルト挿入穴５２ｂが形成されている。また、図２に示すように、取付板５２の中心部に、挿入板５１と同心のベアリング穴５２ａが形成され、このベアリング穴５２ａにベアリング５３が装着されている。そして、挿入板５１を上部軸受穴１０２の上部１０２ａに挿入すると、ベアリング５３（第１の測定基体５）の軸心が上部軸受穴１０２の軸心Ｃに一致するようになっている。
【００２０】
一方、上部軸受穴１０２と垂直な水車上カバー１０１の上面部１０１ａには、ネジ穴１０１ｂが形成されている。そして、ボルト挿入穴５２ｂに第２のボルト５５を挿入してネジ穴１０１ｂに締め込むことで、第１の測定基体５が取り付けられ、第２のボルト５５を緩め取ることで、第１の測定基体５を取り外せるようになっている。このようにして第１の測定基体５が、上部軸受穴１０２に対して同心上に配設可能で、かつ着脱自在となっている。
【００２１】
また、取付板５２の上面（反挿入板５１側の面）には、ベアリング５３が抜けるのを防止するための押え板５６が、第３のボルト５７を介して着脱自在に取り付けられている。
【００２２】
第２の測定基体６も同様に、挿入板６１と取付板６２とベアリング６３等を備え、挿入板６１を上部軸受穴１０２の下部１０２ｂに挿入すると、ベアリング６３（第２の測定基体６）の軸心が上部軸受穴１０２の軸心Ｃに一致するようになっている。このようにして、上部軸受穴１０２の上部１０２ａに取り付けられた第１の測定基体５と、上部軸受穴１０２の下部１０２ｂに取り付けられた第２の測定基体６とからなる、測定基体２の軸心が上部軸受穴１０２の軸心Ｃに一致するようになっている。
【００２３】
測定棒３は、測定基体２の筒内に同心上に配設され、下部軸受穴（他方の軸受穴）１０４側に延びて軸心周りに回転自在な丸棒である。すなわち、１つの第１の測定棒３１と複数の第２の測定棒３２とから構成されている。
【００２４】
第１の測定棒３１は、図２に示すように、一端側（上端側）が第１の測定基体５のベアリング５３で回転自在に支持され、他端側（下端側）が第２の測定基体６のベアリング６３で回転自在に支持されている。ここで、第１の測定棒３１の上端側の外径は、下端側の外径よりも大きく設定されている。
【００２５】
また、第１の測定棒３１の上端側のベアリング５３の上部には、ネジ目３１ａが形成され、このネジ目３１ａに螺合された筒状の第１のストッパ３３が、ベアリング５３に当接している。さらに、第１の測定棒３１の上端部には、横穴３１ｂが形成され、この横穴３１ｂにピンなどを挿入することで、測定棒３を容易に回転させられるようになっている。
【００２６】
一方、第１の測定棒３１の下端側には、筒状の第２のストッパ３４が、下端側のベアリング６３に当接するように装着されている。また、第１の測定棒３１の下端面には、第１の測定棒３１と同軸のネジ穴３１ｃが形成されている。
【００２７】
第２の測定棒３２の一端面には、第２の測定棒３２と同軸の連結ネジ３２ａが形成され、第２の測定棒３２の他端面には、第２の測定棒３２と同軸のネジ穴（図示せず）が形成されている。そして、連結ネジ３２ａを第１の測定棒３１のネジ穴３１ｃに締め付けることで、第１の測定棒３１と第２の測定棒３２とが同心上に連結され、第２の測定棒３２のネジ穴に隣接する第２の測定棒３２の連結ネジ３２ａを締め付けることで、第２の測定棒３２同士が同心上に連結される。このようにして、第１の測定棒３１と複数の第２の測定棒３２とを連結することで、軸心が一直線状に延びる測定棒３が構成されている。
【００２８】
このような測定棒３は、第１の測定棒３１がベアリング５３、６３で回転自在に支持されて、下部軸受穴１０４側に真っ直ぐ延びるため、測定棒３の軸心が、測定基体２の軸心つまり上部軸受穴１０２の軸心Ｃと一致し、かつ、軸心周りに回転自在となっている。また、第１の測定棒３１が２つのベアリング５３、６３内（筒内）を貫通することで、測定棒３が測定基体２の筒内に配設されている。ここで、測定棒３の長さは、後述するようにしてダイヤルゲージ４によって下部軸受穴１０４の測定が行えるように、設定されている。
【００２９】
ダイヤルゲージ４は、測定棒３の下部軸受穴１０４側に配設され、下部軸受穴１０４の内周面までの距離を測定する測定器である。すなわち、図１に示すように、最下端（下部軸受穴１０４側）の第２の測定棒３２に、下部軸受穴１０４側に真っ直ぐ延びるゲージ用棒４１が連結され、このゲージ用棒４１の下部軸受穴１０４側に、図３に示すように、ダイヤルゲージ４が配設されている。
【００３０】
ダイヤルゲージ４は、通常のダイヤルゲージと同等の構成で測定子４２を備え、この測定子４２の先端を下部軸受穴１０４の内周面に接触させることで、接触点までの距離を測定する。ここで、ダイヤルゲージ４は、短い距離しか測定できないため、測定棒３の軸心から接触点までの絶対距離を測定するものではなく、後述するようにして距離の変化・バラツキを測定する。また、ダイヤルゲージ４は、測定値を表示する表示部を備えるとともに、測定値をパーソナルコンピュータなどに出力可能な出力ポートを備えている。さらに、測定値をゼロ値にセット可能なリセットボタンを備えている。
【００３１】
次に、このような構成のガイドベーン偏芯量測定装置１の作用および、ガイドベーン偏芯量測定装置１によるガイドベーン偏芯量測定方法について説明する。
【００３２】
まず、ガイドベーン偏芯量測定装置１を設置する。すなわち、測定基体配設ステップとして、上部軸受穴１０２に対して同心上に測定基体２を配設する。具体的には、上記のように、挿入板５１を上部軸受穴１０２の上部１０２ａに挿入して、第２のボルト５５を締め込んで第１の測定基体５を配設し、挿入板６１を上部軸受穴１０２の下部１０２ｂに挿入して、ボルト（第２のボルト５５と同等のボルト）を締め込んで第２の測定基体６を配設する。
【００３３】
また、測定棒配設ステップとして、測定基体２の筒内に同心上に測定棒３を軸心周りに回転自在に配設する。具体的には、上記のように、第１の測定棒３１をベアリング５３、６３で回転自在に支持し、第１の測定棒３１に複数の第２の測定棒３２を連結する。
【００３４】
さらに、測定手段配設ステップとして、測定棒３の下部軸受穴１０４側にダイヤルゲージ４を配設する。具体的には、上記のように、最下端の第２の測定棒３２にゲージ用棒４１を連結するとともに、ゲージ用棒４１の下部軸受穴１０４側にダイヤルゲージ４を取り付ける。そして、ダイヤルゲージ４の測定子４２の先端を下部軸受穴１０４の内周面に接触させる。
【００３５】
このような測定基体配設ステップ、測定棒配設ステップおよび測定手段配設ステップの順序は変わってもよい。例えば、測定基体２の筒内に第１の測定棒３１を配設した後、つまり、第１の測定棒３１をベアリング５３、６３で支持した後に、測定基体２を上部軸受穴１０２に配設してもよい。また、第２の測定棒３２にダイヤルゲージ４を配設した後に、第２の測定棒３２を第１の測定棒３１に連結してもよい。
【００３６】
次に、測定ステップとして、測定者Ｍが測定棒３を回転させて、ダイヤルゲージ４によって下部軸受穴１０４の内周面までの距離を複数測定する。すなわち、最初に測定子４２を下部軸受穴１０４の内周面に接触させた接触点を基準点とし、ダイヤルゲージ４の測定値をゼロ値にセットする。次に、測定棒３を９０°回転させてダイヤルゲージ４の測定値を読み取る。このとき、下部軸受穴１０４の内周面の形状、位置に応じて、測定子４２が動いて（首振りや進退動して）ダイヤルゲージ４の測定値が変化したり、測定値が同値となったりする。そして、このような測定を、この実施の形態では、９０°毎に４箇所行うものである。
【００３７】
以上のように、本ガイドベーン偏芯量測定装置１および本ガイドベーン偏芯量測定方法によれば、上部軸受穴１０２に対して測定基体２を同心上に配設するだけで、この測定基体２内に同心上に配設された測定棒３が、上部軸受穴１０２と同心上に配設される。このため、測定棒３の軸心位置・傾きを調整する必要がなく、しかも、測定棒３と上部軸受穴１０２とが同心上に位置するため、ダイヤルゲージ４による測定値を補正する必要がない。すなわち、ダイヤルゲージ４の回転中心である測定棒３の軸心が、上部軸受穴１０２の軸心Ｃと一致しており、ダイヤルゲージ４による測定値が、上部軸受穴１０２の軸心Ｃから下部軸受穴１０４の内周面までの正しい距離となるめ、補正する必要がない。
【００３８】
さらには、挿入板５１、６１を上部軸受穴１０２に挿入するだけで、測定基体２を上部軸受穴１０２に容易かつ正確に同心上に配設することができる。そして、これらの結果、測定者Ｍは、測定棒３を回転させて、ダイヤルゲージ４の測定値を読み取るだけで、正確かつ容易に２つの軸受穴１０２、１０４の偏芯量、つまりガイドベーンの偏芯量を測定することが可能となる。
【００３９】
また、上部軸受穴１０２の上部１０２ａに装着される第１の測定基体５と、上部軸受穴１０２の下部１０２ｂに装着される第２の測定基体６とで測定基体２を構成して、測定棒３を上部軸受穴１０２の上下部で支持しているため、測定棒３の軸心を上部軸受穴１０２の軸心Ｃにより安定して（真っ直ぐに）一致させることが可能となる。さらに、測定棒３を１つの第１の測定棒３１と複数の第２の測定棒３２とで構成しているため、それぞれの連結を解除することで、保管や運搬などを容易に行うことができる。
【００４０】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、上部軸受穴１０２に測定基体２を配設して、ダイヤルゲージ４で下部軸受穴１０４の内周面の位置、形状を測定しているが、下部軸受穴１０４に測定基体２を配設して、ダイヤルゲージ４で上部軸受穴１０２の内周面の位置、形状を測定するようにしてもよい。
【００４１】
また、測定手段をダイヤルゲージ４で構成しているが、その他の測定器（レーザ距離計など）で構成してもよく、また、下部軸受穴１０４の内周面までの絶対距離を測定してもよい。さらに、ダイヤルゲージ４で４箇所の測定点を測定しているが、下部軸受穴１０４の内周面全周を連続的に測定してもよい。
【００４２】
一方、測定棒３を第１の測定棒３１と第２の測定棒３２とで構成しているが、一体で構成してもよい。同様に、測定基体２を第１の測定基体５と第２の測定基体６の２体で構成しているが、一体で構成してもよい。
【００４３】
また、外径が異なる挿入板５１、６１を複数備え、上部軸受穴１０２の内径に応じて挿入板５１、６１を変えるだけで、１つのガイドベーン偏芯量測定装置１で軸径が異なる複数のガイドベーンに対応できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１      ガイドベーン偏芯量測定装置
２      測定基体
３      測定棒
４      ダイヤルゲージ（測定手段）
５      第１の測定基体
６      第２の測定基体
１０２  上部軸受穴（一方の軸受穴）
１０４  下部軸受穴（他方の軸受穴）
【図１】
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【図２】
2015175365.tif 000004
【図３】
2015175365.tif 000005
【図４】
2015175365.tif 000006
【図５】
2015175365.tif 000007
【図６】
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