(57)【要約】【課題】簡便な回転体の芯ずれ算出方法を提供することを目的とする。【解決手段】回転体の芯ずれ算出方法であって、回転体を回転させながら周方向の外表面に沿って少なくとも４点以上の計測点において変位計により計測された計測値に基づき回転体の径方向の変位量を導出し、全ての計測点における径方向の変位量及び回転角度から任意の３点を選択して計算円を算出し、計算円から全ての計測点に対する計算円値を算出し、計算円値と径方向の変位量との差を各計測点に対する誤差量として算出し、誤差量を合計して誤差量合計値を導出し、全ての計測点に対する計測点の３点の組合せ数についてそれぞれ計算を繰返して各々誤差量合計値を算出し、得られた全ての組合せ数についての誤差量合計値の中からそれが最小となる計算円を最確円に選定し、最確円の中心と回転体の回転中心とのずれを最確円芯ずれデータとして算出する。【選択図】  図１
2008281542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の芯ずれ算出方法であって、
該回転体を回転させながら周方向の外表面に沿って少なくとも４点以上の計測点において変位計により計測された計測値に基づき前記回転体の径方向の変位量を導出し、
全ての計測点における前記径方向の変位量及び各計測点の計測角度から任意の３点を選択して計算円を算出し、
該計算円から全ての前記計測点に対する計算円値を算出し、
該計算円値と前記径方向の変位量との差を各計測点に対する誤差量として算出し、
該誤差量を合計して誤差量合計値を導出し、
全ての計測点に対する計測点の３点の組合せ数についてそれぞれ計算を繰返して各々誤差量合計値を算出し、
得られた全ての組合せ数についての誤差量合計値の中からそれが最小となる計算円を最確円に選定し、
該最確円の中心と前記回転体の回転中心とのずれを最確円芯ずれデータとして算出する、
ことを特徴とする回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項２】
前記最確円芯ずれデータが、芯ずれ量と芯ずれ角度であることを特徴とする請求項１に記載の回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項３】
最確円における前記計算円値と前記径方向の変位量との差である最確円誤差量が基準値を上回った場合、該最確円誤差量に対応する計測点の計測値を異常値と認定することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項４】
前記最確円誤差量が基準値を上回った場合、前記異常値と認定された計測値を再計測して再計測値を取得し、前記計測値を該再計測値に入れ替えることを特徴とする請求項３に記載の回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項５】
前記回転体がガスタービンロータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項６】
回転体の芯ずれ算出システムにおいて、
前記回転体の１回転中の少なくとも４点以上の計測点を設定する入力部と、
該回転体の周方向の外表面に沿った少なくとも４点以上の計測点につき変位計により計測された計測値に基づき前記回転体の径方向の変位量を導出する振れ量検出部と、
前記振れ量検出部にて導出された前記径方向の変位量及び前記計測点の計測角度を記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶されたデータに基づき前記回転体の最確円芯ずれデータを演算する演算部とを備え、
該演算部は、
前記記憶部に記憶された全ての計測点における前記径方向の変位量及び前記計測角度から任意の３点を選択して計算円を算出し、
該計算円から全ての前記計測点に対する計算円値を算出し、
該計算円値と前記径方向の変位量との差を各計測点に対する誤差量として算出し、
該誤差量を合計して誤差量合計値を導出し、
全ての計測点に対する計測点の３点の組合せ数についてそれぞれ計算を繰返して各々誤差量合計値を算出し、
得られた全ての組合せ数についての誤差量合計値の中からそれが最小となる計算円を最確円に選定し、
該最確円の中心と前記回転体の回転中心とのずれを最確円芯ずれデータとして算出するものである
ことを特徴とする回転体の芯ずれ算出システム。
【請求項７】
前記演算部は、最確円における前記計算円値と前記径方向の変位量との差である最確円誤差量が基準値を上回った場合、該最確円誤差量に対応する計測点の計測値を異常値と認定する異常値判定手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の回転体の芯ずれ算出システム。
【請求項８】
前記演算部は、前記最確円誤差量が基準値を上回った場合、前記振れ量検出部で取得した再計測値を前記記憶部から呼び出して、前記計測値を前記再計測値に入れ替える計測値更新手段、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の回転体の芯ずれ算出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の芯ずれを算出する方法及び芯ずれ算出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に回転体に軸曲りや芯ずれが発生すると回転体は不釣合い状態となり、運転中に軸振動が発生する原因となる。この軸振動が過大となると、軸受部に異常が発生し、正常な運転が出来なくなる。また、この過大振動が更に進行すると、軸の破損事故に繋がる場合もある。従って、このような事故を予防するため、回転体の軸曲がりや芯ずれを許容値内に納めることが重要である。
【０００３】
本発明の対象となる回転体には、ガスタービンロータの他に、蒸気タービンロータ、圧縮機用ロータ、水車用ロータ、各種ポンプ用ロータ、各種ブロア用ロータ等の回転機用ロータが含まれる。
【０００４】
ガスタービンロータを一例に具体的に説明する。図１１は、ガスタービンロータの一般的な構造図を示す。ガスタービンロータ１は、圧縮機ロータ部１０とタービンロータ部２０及び両者を接続する中間軸２５から構成され、圧縮機ロータ部１０、タービンロータ部２０はともに、外周に放射状に動翼１１を植え込んだ円盤状のロータディスク５０から構成されている。ガスタービンロータ１は、これらロータディスク５０をロータ軸線方向に積層してスピンドルボルト３０で締結し、両端を軸受Ｓ１、Ｓ２で支持された一体構造となっている。
【０００５】
このような構成のガスタービンロータ１に軸曲りが発生した場合、軸振動の原因になる。また、ロータディスク５０の外周に装着された動翼１１の先端と外側のケーシング（図示せず）との隙間は、周方向にほぼ一定となるように調整されている。軸振動が大きくなると、動翼先端とケーシングとが干渉し、運転不能となる場合がある。そのため、軸曲がり量が許容値内に納まるよう、ロータ組立時に調整する必要があり、また軸曲がりが許容値を超えた場合には、その軸曲がりを矯正する必要がある。
【０００６】
軸曲がりの矯正は以下の手順で行っている。図１１に示すガスタービンロータ１の構成において、ロータディスク５０毎に芯ずれ量及び芯ずれ角度からなる芯ずれデータを算出し、ガスタービンロータ１の軸曲がり分布を算出する。軸曲がり分布の１例を、図１２に示す。横軸はロータの軸受Ｓ１からの距離を示し、縦軸は各ロータディスク５０の芯ずれ量を表している。
【０００７】
軸曲がりが発生する要因の１つは、ロータディスク５０の厚さが均一でないことにある。そのため、ロータディスク５０の積層の仕方によっては、ロータディスク５０の芯ずれ量が許容値をこえる場合がある。このような場合は、軸曲がり分布から修正すべきロータディスク５０を選定し、ロータディスク５０の接手面を切削して、ロータディスク５０間の接触面角度（α）が小さくなるように調整して、ガスタービンロータ１の軸曲がりを矯正している（図１３）。
【０００８】
図１３は、ガスタービンロータ１の軸曲がりが発生した状態を示したものである。ロータディスク５０、ロータディスク接手面５１、隣接するロータディスク５０同士間の接触面角度（α）、ロータ軸心の芯ずれ量とロータディスク５０の径方向の振れ量の関係が示されている。
【０００９】
ロータディスク５０の径方向の振れ量は、各ロータディスク５０の外表面５２において、ロータを回転させながら周方向へ等間隔に複数の計測点を選定し、各計測点での変位計の読みから、その計測点での径方向の変位量を計測して得られる。即ち、計測開始点を基準（便宜上、計測開始点の変位量を０とする）として、各計測点における計測開始点に対するロータ径方向の変位量を各計測点における振れ量としている。変位計としては、公知の各種センサーが適用される。例えば、ダイヤルゲージ等の接触センサーの他に、レーザセンサー、静電容量式センサー、超音波センサー等の非接触式センサーが使用できる。
【００１０】
各計測点における振れ量の計測値から芯ずれデータを算出する。図１３に示すように、ガスタービンロータ１の径方向の振れ量は、ロータディスク５０の外表面５２とロータ回転中心との距離の変動幅で示される。ここで、ロータ回転中心とは、軸受Ｓ１と軸受Ｓ２の中心間を結ぶ直線をいう。ロータディスク５０の外表面５２における振れ量の計測値から、計測対象であるロータディスク５０の断面の図形中心Ｏ１を算出し、算出された図形中心Ｏ１とロータ回転中心Ｏ２とのずれを芯ずれとしている。このようにして得られた芯ずれを定量的に表示したものが、芯ずれ量と芯ずれ角度からなる芯ずれデータである。
【００１１】
特許文献１及び特許文献２には、一般的な回転体の芯ずれ算出方法が開示されている。また、芯ずれの算出手段として、最小二乗法等の手法が示されている。
【特許文献１】特開２００１−９１２４４号公報
【特許文献２】特開平５−１８７８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般に、回転体の芯ずれを検査する場合、検査員が現場で計測したデータをオンラインで取り込み、瞬時に計測結果を検査員にフィードバックして、必要に応じて再計測する必要がある。そのためには、簡易な算出方法を選定することが望ましい。しかし、特許文献１及び特許文献２に示す方法では、膨大な計算量を必要とするため、より簡便な方法が望まれている。
【００１３】
また、回転体の外表面には錆の発生や傷の付いた状態で検査する場合がある。このような異常外表面をたまたま計測点に選定した場合、変位計は正常な外表面を計測しているとは言えず、計測値は異常値として除外する必要がある。
【００１４】
しかし、特許文献１及び特許文献２に示される従来の芯ずれ算出方法に適用される最小二乗法等では、本来、高精度の算出方法ではあるが、異常値を含んだ計測を行った場合、異常値をそのまま取り込んで芯ずれ量が算出される。
そのため、異常値の影響を受けて、期待するほどの精度が得られないし、また異常値を除外することが困難という問題点がある。
一方、異常値の影響を少なくするためには、出来るだけ多くの計測点を選定する必要があり、膨大な計算が必要になるという問題点がある。
【００１５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、従来法より簡便な芯ずれ算出方法及び芯ずれ算出システムの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１の手段は、回転体の芯ずれ算出方法であって、該回転体を回転させながら周方向の外表面に沿って少なくとも４点以上の計測点において変位計により計測された計測値に基づき前記回転体の径方向の変位量を導出し、全ての計測点における前記径方向の変位量及び各計測点の計測角度から任意の３点を選択して計算円を算出し、該計算円から全ての前記計測点に対する計算円値を算出し、該計算円値と前記径方向の変位量との差を各計測点に対する誤差量として算出し、該誤差量を合計して誤差量合計値を導出し、全ての計測点に対する計測点の３点の組合せ数についてそれぞれ計算を繰返して各々誤差量合計値を算出し、得られた全ての組合せ数についての誤差量合計値の中からそれが最小となる計算円を最確円に選定し、該最確円の中心と前記回転体の回転中心とのずれを最確円芯ずれデータとして算出する、ことを特徴とする。
【００１７】
第２の手段は、第１の手段において、前記最確円芯ずれデータが、芯ずれ量と芯ずれ角度であることを特徴とする。
【００１８】
第３の手段は、第１又は２の手段において、最確円における前記計算円値と前記径方向の変位量との差である最確円誤差量が基準値を上回った場合、該最確円誤差量に対応する計測点の計測値を異常値と認定することを特徴とする。
【００１９】
第４の手段は、第３の手段において、前記最確円誤差量が基準値を上回った場合、前記異常値と認定された計測値を再計測して再計測値を取得し、前記計測値を該再計測値に入れ替えることを特徴とする。
【００２０】
第５の手段は、第１〜４のいずれかの手段において、前記回転体がガスタービンロータであることを特徴とする。
【００２１】
第７の手段の回転体の芯ずれ算出システムは、前記回転体の１回転中の少なくとも４点以上の計測点を設定する入力部と、該回転体の周方向の外表面に沿った少なくとも４点以上の計測点につき変位計により計測された計測値に基づき前記回転体の径方向の変位量を導出する振れ量検出部と、前記振れ量検出部にて導出された前記径方向の変位量及び前記計測点の計測角度を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶されたデータに基づき前記回転体の最確円芯ずれデータを演算する演算部とを備え、該演算部は、前記記憶部に記憶された全ての計測点における前記径方向の変位量及び前記計測角度から任意の３点を選択して計算円を算出し、該計算円から全ての前記計測点に対する計算円値を算出し、該計算円値と前記径方向の変位量との差を各計測点に対する誤差量として算出し、該誤差量を合計して誤差量合計値を導出し、全ての計測点に対する計測点の３点の組合せ数についてそれぞれ計算を繰返して各々誤差量合計値を算出し、得られた全ての組合せ数についての誤差量合計値の中からそれが最小となる計算円を最確円に選定し、該最確円の中心と前記回転体の回転中心とのずれを最確円芯ずれデータとして算出するものであることを特徴とする。
【００２２】
第７の手段は、第６の手段において、前記演算部は、最確円における前記計算円値と前記径方向の変位量との差である最確円誤差量が基準値を上回った場合、該最確円誤差量に対応する計測点の計測値を異常値と認定する異常値判定手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
第８の手段は、第７の手段において、前記演算部は、前記最確円誤差量が基準値を上回った場合、前記振れ量検出部で取得した再計測値を前記記憶部から呼び出して、前記計測値を前記再計測値に入れ替える計測値更新手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に係わる発明の構成によれば、簡便な方法で最確円芯ずれデータを算出できるので、回転体の分解組立等のメンテナンス作業が容易になる。
【００２５】
請求項２に係わる発明の構成によれば、最確円芯ずれデータを芯ずれ角度と芯ずれ量で特定できるので、データの妥当性の判断が容易である。
【００２６】
請求項３に係わる発明の構成によれば、最確円誤差量が基準値を上回った場合、計測値が異常値か否かの判定が容易にできるので、メンテナンス作業が容易である。
【００２７】
請求項４に係わる発明の構成によれば、最確円誤差量が基準値を上回った場合、直ちに再計測を行って再計測値に入れ替えることができるので、確実に異常値を排除でき、計測作業の信頼性があがる。
【００２８】
請求項５に係わる発明の構成によれば、簡便で信頼性の高い計測方法を採用できるため、ガスタービンの定検作業の信頼性が向上する。
【００２９】
請求項６に係わる発明の構成によれば、簡便で信頼性の高い回転体の芯ずれ算出システムを提供できる。
【００３０】
請求項７に係わる発明の構成によれば、計測値が異常値か否かの判断が容易であるので、メンテナンスが容易なシテテムを提供できる。
【００３１】
請求項８に係わる発明の構成によれば、計測値の異常値を直ちに排除できるので、迅速で信頼性の高いメンテナンスの提供が可能なシステムが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明するが、これらは実施の形態の一例を示すにすぎず、特許請求の範囲に記載の各発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００３３】
回転体の芯ずれ算出方法に関し、本発明の基本的な考え方を以下に説明する。
【００３４】
図１は、回転体（ガスタービンロータ）である円柱状体の断面を示したものであり、断面における計測値と基準円、計算円の関係を示したものである。回転体の円周方向に沿って、回転体の外表面を等間隔に複数個に分割（ｍ固）して計測点Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）を定め、回転体を図１中の矢印の方法に１回転させながら、各計測点Ｘｉにおいて、変位計２で計測した計測値（変位計２の設置位置から回転体の外表面迄の距離）に基づき、回転体の外表面における回転体の径方向の変位量ａｉを導出している。
【００３５】
なお、計測点Ｘｉは、等間隔に選定してもよく、等間隔でなくてもよい。
また、回転体の１回転における計測点数ｍが４個以上となるようなピッチ角度（回転計３のパルス数の場合も含む）を入力し、ピッチ角度に基づき各計測点Ｘｉ（回転角度θｉ）を等間隔に設定しても良い。この場合、回転体の１回転における最後の計測点Ｘｍと最初の計測点Ｘ１との角度は、上記のピッチ角度と異なっても良い。更には、４個以上の各計測点Ｘｉ（回転角度θｉ）を直接入力設定するようにしても良い。また、回転体の１回転における計測点数ｍが４個以上となるような計測点数ｍを入力し、この計測点数ｍに基づき、各計測点Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）を設定するようにしても良い。
【００３６】
基準円は、本願発明の構成に直接関係する要素ではないが、その図形中心が回転体の回転中心Ｏ２と一致する円として、便宜的に表示したものである。回転体が回転機用ロータの場合、基準円は真円となり、基準円の中心が回転体の回転中心Ｏ２となる。
【００３７】
計算円は、各計測点Ｘｉでの振れ量の計測値Ｐｉ（計測角度θｉ及び径方向の変位量ａｉ）から決定される。円周方向の計測点数ｍに対する各計測点Ｘｉ（及び計測角度θｉ）を定め、各計測点Ｘｉにおける計測値Ｐｉの中から、任意の３点を選択すれば、これら３点により必ず１つの円が決定できる。これら３点で決定される円を計算円としている。計算円は、ｍ個の計測点Ｘｉのうち、任意の３点の計測点Ｘｉの組合せで決定されるものであり、全部で（ｍＣ３）通りの組合せが存在する。ここで（ｍＣ３）とは、ｍ個の計測点Ｘｉに対し任意の３点を選択した場合に、全ての３点の組合せを選び出した組合せの総数を意味する。従って、ｎ＝（ｍＣ３）個とすれば、ｎ個の計算円が存在する。
【００３８】
本発明では、全計測点Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）から任意の３点を選定し、これら３点から１つの計算円を算出する。次に各計測点Ｘｉについて、各計測値Ｐｊと計算円との径方向のずれ、即ち、各径方向の変位量ａｉと計算円値（計算円値の意義は後述する）との差を誤差量Δｉ、ｊとして計算する。各誤差量Δｉ、ｊから誤差量合計値ΔＳｊを算出する。次に、全ての計測点Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）の内の３点の他の組合せから定まる計算円を順次算出し、各計算円について同様に誤差量合計値ΔＳｊを計算する。
【００３９】
全ての計算円について誤差量合計値ΔＳｊを算出後、全ての誤差量合計値ΔＳｊ（ｊ＝１〜ｎ）の中で最小となるものを最小誤差量合計値ΔＳｊ（ｊ＝ａ）として選出し、この最小誤差量合計値ΔＳaに対応する計算円を最確円とする。最確円が、全ての計算円の中で最も回転体の断面に近い図形を表示しているものとみなして、その最確円の中心を図形中心と考える。この最確円の中心と回転中心Ｏ２とのずれが芯ずれ（偏心距離ｅ）である。この芯ずれ状態を定量的に表示するものが、偏心距離ｅと芯ずれ角度θaからなる最確円芯ずれデータである。偏心距離ｅ及び芯ずれ角度θaの算出により、回転体の芯ずれの程度を容易に判断でき、データの妥当性の判断が容易である。
【００４０】
各計算円について各計測点Ｘｉごとに一つの誤差量Δｉ、ｊが算出され、各計算円ごとに一つの誤差量合計値ΔＳｊが算出できる。また、全ての計測点Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）に対して一つの最確円が定まる。
【００４１】
上記の方法を、図１により具体的に説明する。図１において、各計測点Ｘｉにおける各計測値は、Ｐｉ（θｉ、ａｉ）で示される。ここで符号「ｉ」は、「１」から「ｍ」までのいずれか１つから選択されるが、計測点Ｘｉとは計測開始点（Ｘ１）から「ｉ」番目の計測点を意味する。符号「θｉ」は、計測点Ｘｉの計測開始点（Ｘ１）からの時計方向廻りの計測角度を表し、符号「ａｉ」は計測点Ｘｉにおける上記の径方向の変位量である。
【００４２】
任意の計測点３点の組合せから、後述する方法（数４式）により１つの計算円を決定できる。また、全ての計測点の任意の３点の組合せから、同様の方法により、最終的にｎ個の計算円を決定できる。
【００４３】
次に、図１により、計算円値Ｑｉ、ｊの意義について説明する。計算円値Ｑｉ、ｊは、全ての計測点Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）の内、任意の３点から選定される１つの計算円上にある値である。計算円値Ｑｉ、ｊは、計測点Ｘｉに対応する点、即ち、計測点Ｘｉと同じ計測角度θｉをもち、計算円から算出される値である。計算円値Ｑｉ、ｊは、符号「Ｑｉ、ｊ（θｉ、ｂｉ、ｊ）」で示される。ここで、上述と同様に、符号「θｉ」は、計測点Ｘｉの計測開始点（Ｘ１）からの時計方向廻りの計測角度を示し、符号「ｂｉ、ｊ」は計測角度が「θｉ」である計算円上にある計算値を示す。計算円値Ｑｉ、ｊ（θｉ、ｂｉ、ｊ）は、計算円が決定すれば、計算円と計測角度θｉから算出できる。尚、ｍ個の計測点の場合、ｎ個の計算円が存在するから、以下に表示される符号「ｉ」、「ｊ」は、符号「ｉ」は「１」から「ｍ」までのいずれか１つ、符号「ｊ」は「１」から「ｎ」までのいずれか１つから選択される点を意味する。即ち、符号「ｉ」は、ｍ個の計測点に対して計測開始点（Ｘ１）からの計測点の順位番号を示し、符号「ｊ」は、ｎ個の計算円に対して対象となる計算円の順位番号を示す。
【００４４】
各計測値Ｐｉ（θｉ、ａｉ）と対応する各計算円値Ｑｉ、ｊ（θｉ、ｂｉ、ｊ）との差を、各計測点Ｘｉにおける誤差量Δｉ、ｊとすれば、誤差量Δｉ、ｊは数１式で表示される。
（数１）  Δｉ、ｊ＝〔Ｐｉ（θｉ、ａｉ）−Ｑｉ、ｊ（θｉ、ｂｉ、ｊ）〕２
【００４５】
数１式において、計測値Ｐｉと計算円値Ｑｉ、ｊの差を二乗するのは、両者の差の値のプラス・マイナスの符号の影響を排除するとともに、計測値に異常値が含まれる場合を考慮して、異常値と正常値との違いをより拡大させて、異常値を選別し易くするためである。
【００４６】
次に、対象となる計算円に関し、全ての計測点Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）について、数１式により誤差量Δｉ、ｊを算出する。
【００４７】
更に、対象となる計算円について、誤差量Δｉ、ｊを合計する。誤差量合計値ΔＳｊは、数２式で示される。
（数２）  ΔＳｊ＝Σ（Δｉ、ｊ）
対象となる計算円について、数１式に示す各計測点における誤差量Δｉ、ｊを計測点Ｘ１から計測点Ｘｍまで合算したものが、誤差量合計値ΔＳｊとなる。
【００４８】
次に、計測点の他の任意の３点の組合せから、同様に他の計算円を決定する。更に、数１式及び数２式を用いて、それぞれの計算円に対して、誤差量Δｉ、ｊ及び誤差量合計値ΔＳｊを算出する。尚、各計算円についてそれぞれ１つの誤差量合計値ΔＳｊが計算できるので、ｎ個の計算円については、ｎ個の誤差量合計値ΔＳｊが算出できる。
【００４９】
ｎ個の計算円について誤差量合計値ΔＳｊを算出後、各誤差量合計値ΔＳｊの中で最小の誤差量合計値を選択し、この最小誤差量合計値を有する計算円を最確円とする。最確円が、全ての計算円の中で最も回転体の断面に近い図形を表示しているものとみなして、その最確円の中心を断面の図形中心と考える。この最確円の中心と回転体の回転中心Ｏ２とのずれを芯ずれとする。図１において、回転体の回転中心Ｏ２と最確円中心の長さである偏心距離ｅが芯ずれ量である。また、時計方向廻りで計測開始点からの芯ずれ方向を示す角度θａが、芯ずれ角度である。尚、回転中心Ｏ２とは、上述したように、図１３に示すロータ回転中心Ｏ２と同じ意味である。
【００５０】
このような方法で芯ずれを決定すれば、特許文献１及び特許文献２に示される従来技術である最小二乗法等と比較して、簡便な方法でデータの取得ができる。
【００５１】
また、仮に計測値の中に異常値が含まれている場合であっても、最確円の算出過程では異常値が確実に除外される。即ち、計算円は任意の３点の計測値から決定される円であるため、異常値を含まない計算円が必ず存在する。従って必然的に異常値を含まない計算円の中から、誤差量合計値が最小のものが最確円として選定されことになる。また、異常値を具体的に特定できるため、異常値を除外して、再計測後の計測値（再計測値）に入れ替えることが出来る。一方、特許文献１及び特許文献２に示される従来技術である最小二乗法等では、異常値も取り込んで芯ずれを計算するため、必ず異常値の影響が出る。また異常値の特定ができないため、異常値を除外して、再計測値に入れ替えることが困難である。
【００５２】
次に、計測値から計算円を算出し、平面座標を用いて誤差量を定量的に評価する方法を、以下に概説する。
【００５３】
芯ずれを有する回転体を回転させた場合の振れの変化は、偏心円板カムの振れに近似させることができる。図３に偏心円板カムの概念図を示す。図３において、偏心円板カムは回転円板Ａと従節Ｂから構成され、従節Ｂは平板Ｃとこれに固定された軸部Ｄで構成される。従節Ｂは、回転円板Ａの周面に対して平板Ｃを介して接点Ｐで接している。また従節Ｂは、軸部Ｄが拘束部材Ｅにおいて、その軸方向（図３の紙面上で上下方向）の移動のみが可能な構造とし、回転円板Ａの回転に応じて従節Ｂ全体が上下動可能な構造となっている。更に、回転円板Ａは、図形中心Ｏ１から偏心距離ｅだけ偏心した回転中心Ｏ２を中心として回転する。このような偏心円板カムにおいて、回転円板Ａが偏心した回転中心Ｏ２を中心に回転した場合、従節Ｂは回転角度βの変化とともに、紙面に対して上下方向に移動する。
【００５４】
回転円板Ａの動きに伴って、接点Ｐが変動する様子を図４に示す。図４は、回転円板Ａが、回転中心Ｏ２を中心に回転して、回転角度βが時計方向廻りに０°から４５°刻みで３６０°まで変化した場合に、接点Ｐが接点Ｐ１から接点Ｐ９まで、回転角度βに対して上下方向に変化する様子を示している。
【００５５】
図４によれば、回転角度βが「０°」の状態は、円板中心Ｏ１、回転中心Ｏ２と軸部Ｄの軸線が上下方向（紙面上）で一致する状態を意味し、回転中心Ｏ２が接点Ｐ（Ｐ１）と円板中心Ｏ１の間に存在する状態である。この状態では、回転円板Ａの直径を形成する弦Ｚ１Ｚ２は、円板中心Ｏ１、回転中心Ｏ２と軸部Ｄの軸線が紙面の上下方向で一致する鉛直線上にある。回転円板Ａの回転に伴い変化する回転角度βは、弦Ｚ１Ｚ２と上記鉛直線（紙面に対して上下方向の直線であって、回転中心Ｏ２と軸部Ｄの軸線を結ぶ直線）とのなす時計方向廻りの角度で示される。
【００５６】
図４において、接点Ｐの回転中心Ｏ２に対する上下方向の相対的な位置関係を見てみると、回転角度βの変化に伴い接点Ｐの位置が上下する。この接点Ｐの軌跡は、後述するように正弦曲線（余弦曲線と呼んでも実質同じ）を描く。回転角度βが「０°」の位置で、接点Ｐ（Ｐ１）の高さが最小値（平板Ｃと回転中心Ｏ２の間の垂直距離が最小）を示し、回転角度βが「１８０°」の位置で、接点Ｐ（Ｐ５）は最大値（平板Ｃと回転中心Ｏ２の間の垂直距離が最大）を示している。
【００５７】
尚、接点Ｐの変位の最大値（Ｐ５）と最小値（Ｐ１）との差が、最大振れ幅である。この最大振れ幅は、回転円板Ａの芯ずれ量、即ち、回転円板Ａの図形中心Ｏ１と回転中心Ｏ２の間の偏心距離ｅの２倍となっている。また、図４における回転角度βは、図１における計測角度θと同義であり、以下の説明では回転角度βを計測角度θに置き換えて説明する。
【００５８】
このような偏心円板カムの従節Ｂの変位、即ち、接点Ｐの上下方向の変位を「ｙ」とすれば、変位ｙは数３式で表示される。
（数３）  ｙ＝ｅ（１−ｃｏｓθ）
【００５９】
数３式は、回転円板Ａが計測角度θだけ回転した時の従節Ｂの変位、即ち、接点Ｐの変位を意味し、ｙ−θ座標の原点を通る正弦曲線で示される。また、上述のように計測角度「θ」が「０°」の状態は、円板中心Ｏ１、回転中心Ｏ２と軸部Ｄの軸線が一致する状態を意味し、接点Ｐの変位が最小となる位置を意味する。この時の変位ｙは、「０」となる。この接点Ｐの変位ｙが、本発明において、芯ずれを生じた回転体の径方向の振れの変化に相当すると考えることができる。
【００６０】
回転体の径方向の振れ量の計測は、計測開始点での変位を「０」とし、この計測開始点を基準に他の計測点での変位を変位計の読みの変化として実測する。一方、数３式において、計測角度θが「０°」の時に、変位ｙが「０」となる。一般に、芯ずれを有する回転体の真円度の計測に際しては、計測角度θが「０」となる位置（変位が最小となる位置）は、計測開始時には不明である。そこで、計測角度θが「θａ」、変位ｙが「ｙａ」の時に実際の計測を開始するものとし、この点を計測開始点（Ｘ１）としている。また、この時の計測角度が「０°」、変位Ｙが「０」となるように、数３式の座標変換を行う。
【００６１】
座標変換後の振れの式は、Ｘ−Ｙ座標上で数４式に示される。
（数４）  Ｙ＝ｅ〔１−ｃｏｓ（Ｘ＋θａ）〕―ｙａ
【００６２】
この式が、本発明に係わる芯ずれ算出方法の基礎となる振れの式となる。ここで、計測角度Ｘは計測開始点からの計測角度（回転角度）を意味する。変位Ｙは計測角度Ｘに対する変位量を意味する。尚、角度「θａ」を初期角度と呼び、変位「ｙａ」を初期変位と呼ぶ。図３に示す偏心円板カムの回転中心Ｏ２と図形中心Ｏ１との偏心距離ｅが、数４式の正弦曲線の振幅（全振れ幅の１／２）に相当する。
【００６３】
数４式の変数Ｘ、Ｙに計測点３点の計測値を代入することにより、定数ｅ、θａ、ｙａが定まり、一つの計算円の式が決定される。
【００６４】
図１に示される回転体の計測値と基準円、計算円の関係を、Ｘ−Ｙ座標に展開したものが図２に示される。図２において、横軸Ｘは計測開始点からの計測角度を示し、縦軸Ｙは計測点における変位を示している。数４式で示される振れの式は、図２に示すＸ−Ｙ座標上の原点Ｏを通る正弦曲線で示される。
【００６５】
図２において、計算円は実線で示される。また基準円は真円であり、全ての計測角度に対する変位はいずれも「０」と考えられるので、基準円はＸ軸に一致することになる。原点Ｏが計測開始点である。回転体の周方向の計測点は、Ｘ−Ｙ座標上で、Ｘ軸を０から３６０°の間をｍ個に分割して、計測角度θｉに対応した計測点Ｘｉとして表示される。各計測点Ｘｉに対する計測値Ｐｉは、実測値である。原座標であるｙ−θ座標とＸ−Ｙ座標の関係は、Ｘ軸で計測角度「θａ」、Ｙ軸で変位「ｙａ」だけずれた関係にある。この正弦曲線の振幅（全振れ幅の１／２）が芯ずれ量に相当する。また、初期角度「θａ」が芯ずれ角度に相当する。
【００６６】
上述のように、図１における任意の計測点３点の計測値から定まる計算円をＸ−Ｙ座標に展開したものが、図２における計算円の軌跡に相当する。図１では、計測点Ｘ１、Ｘ２、Ｘｍに対する計測値Ｐ１、Ｐ２、Ｐｍの３点から定まる計算円を１例として表示している。図２に示される計算円は、図１における計算円を正弦曲線としてＸ−Ｙ座標に展開して表示したものである。図１、図２では計算円は１つのみ（ｊ番目の計算円）を示しているが、実際には数４式から定まるｎ通りの計算円が存在する。
【００６７】
更に、数１式で表示される誤差量Δｉ、ｊは、図２において計測値Ｐｉと計算円上の計算円値Ｑｉ、ｊとの差として表せられる。具体的に説明すれば、振れ量の計測値は、Ｘ軸上の計測点Ｘｉ（計測角度θｉ）においてＰｉ（θｉ、ａｉ）で表示される。また、計算円上の計算円値は、Ｑｉ、ｊ（θｉ、ｂｉ、ｊ）で表示される。従って、誤差量Δｉ、ｊは、これらの計測値Ｐｉ（θｉ、ａｉ）と計算円値Ｑｉ、ｊ（θｉ、ｂｉ、ｊ）との差として表示できる。但し、先に述べたように、計測値と計算円値との差のプラス・マイナスの符号の違い及び異常値の選別のし易さの観点から、誤差量Δｉ、ｊは数１式で示すように計測値と計算円値の差を二乗したものである。
【００６８】
次に、誤差量Δｉ、ｊを算出し、誤差量合計値ΔＳｊを計算する。各計算円について誤差量合計値ΔＳｊを算出後、最小となる最小誤差量合計値ΔＳｊ（ｊ＝a）を選定すれば、この最小誤差量合計値ΔＳaを有する計算円が最確円となる。
【００６９】
最終的に選定された最確円の中心と回転中心Ｏ２（基準円の中心）との差が最確円芯ずれデータとなる。即ち、最確円芯ずれデータは芯ずれ量と芯ずれ角度で表す。図２において、芯ずれ量は最確円の正弦曲線の振幅として算出され、芯ずれ角度は初期角度θａとして算出される。このようにして決定される芯ずれ量及び芯ずれ角度が、本発明により求める最確円芯ずれデータである。
【００７０】
尚、回転体の１回転中における円周方向の計測点数ｍを増やせば、芯ずれの算出精度は上がるが、計算量は増加する。一方、計測点数ｍを少なくすれば、芯ずれの算出精度は悪くなる。但し、本発明の考え方から、計測点数ｍは少なくとも４以上とする必要がある。分割数３以下では、本発明の基本思想が成立しないからである。
【００７１】
次に、回転体の芯ずれ算出方法について、図５を参照しつつ具体的な手順を説明する。
【００７２】
まず、回転体（ガスタービンロータ）の円周方向の計測点数を決定するため、回転体の周方向の少なくとも４以上となる計測点数ｍを設定（入力）する。決定された計測点数ｍから回転体の周方向の外表面に沿って各計測点Ｘｉ（回転角度θｉ）を定める。
【００７３】
そして、回転体を回転させながら、各計測点Ｘｉについて、変位計２により計測された計測値（変位計２の設置位置と外表面との距離）に基づき、振れ量検出手段６２（後述）で回転体の振れ量（径方向の変位量ａｉ）を導出する（ステップＳ１）。
なお、径方向の変位量ａｉは、上記のごとく、各種の値を用いることができる。
【００７４】
計測点Ｘｉから計測点３点の組合せ数（計算円数ｎ）を算出する（ステップＳ２）。組合せ数（計算円数ｎ）は、ｎ＝（ｍＣ３）で決定できる。
【００７５】
任意の計測点３点を選択する（ステップＳ３）。選択した３点から１つの計算円が定まる。
【００７６】
選択された３点の計測値を数４式に代入し、計算円を決定する（ステップＳ４）。
【００７７】
決定した計算円に基づき、全ての計測点Ｘｉに対して計算円値Ｑｉ、ｊ（θｉ、ｂｉ、ｊ）を計算する。それぞれの計測値Ｐｉ（θｉ、ａｉ）と計算円値Ｑｉ、ｊ（θｉ、ｂｉ、ｊ）とから、数１式により各計測点Ｘｉにおける誤差量Δｉ、ｊを算出する（ステップＳ５）。
【００７８】
各計算円ごとに、数２式により誤差量合計値ΔＳｊを算出する。このステップの終了により、１つの計算円について１つの誤差量合計値ΔＳｊの算出が終了する（ステップＳ６）。
【００７９】
全ての計測点数ｍに対する計測点３点の組合せ数（計算円数ｎ）について、ステップＳ３からステップＳ６の計算を繰り返す（ステップＳ７）。全ての組合せ数（計算円数ｎ）について、繰り返し計算を行うことにより、ｎ個の計算円に対して、それぞれ誤差量合計値ΔＳｊ（ｊ＝１〜ｎ）が算出できる。
【００８０】
次に、ｎ個の誤差量合計値ΔＳｊ（ｊ＝１〜ｎ）の中から最小誤差量合計値ΔＳｊ（ｊ＝a）を選別し、最確円を決定する（ステップＳ８）。最確円の決定により、最確円に対する各計測値に対応する計算円値、即ち最確円計算円値が算出できる。最確円計算円値と各計測値Ｐｉから、最確円と計測値との誤差量、即ち最確円誤差量Δｉ、aが決定される。
【００８１】
次に、各計測値Ｐｉに対して、異常値判定の要否を行うか否かを判断する（ステップＳ９）。
【００８２】
この手順を踏むのは、以下の理由による。仮に、計測値に異常値を含む場合であっても、決定した最確円は正しい最確円が選定されている。即ち、通常は計測点Ｘｉの全数に対して、発生する異常値は極くわずかである。従って、計測値Ｐｉに異常値が含まれる場合であっても、任意の３点の組合せにより計算円を算出する過程で、異常値を含まない計測値Ｐｉの３点の組合せが必ず存在する。つまり、異常値を含まない計算円が必ず存在するので、仮に計測値Ｐｉに異常値を含む場合であっても、最終的に決定される最確円は、異常な計測値Ｐｉを含まない正しい最確円となる。即ち、計測値Ｐｉに異常値を含んだまま最確円を決定しても、最確円の決定には支障がない。従って、芯ずれ算出作業を簡便に進めたい場合には、各計測値の異常値判定を行うことなく芯ずれ算出を行っても、正しい最確円芯ずれデータが入手でき、そのまま芯ずれ算出作業を終了させることができる。
【００８３】
異常値判定の要否の判断をする過程で判定不要とする場合には、最確円芯ずれデータを算出して（ステップ１０）、芯ずれ算出作業は終了する。最確円芯ずれデータは、最確円の中心と回転中心Ｏ２とのずれであり、偏心距離ｅ及び芯ずれ角度θaからなる。具体的には、芯ずれ量は最確円の正弦曲線の振幅に相当し、芯ずれ角度θaは初期角度θａに相当する。尚、異常値判定要否の判断をすることなく、最確円を決定して、最確円芯ずれデータを算出し、作業を終了させる場合であっても、実質本発明と同じものであり、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
異常値判定が必要と判断する場合には、次の異常値判定手段において、いずれの計測値が異常かを判断する。即ち、以下のステップ１１及びステップ１２で、異常値の有無及び異常値の認定を行う。
【００８５】
具体的には、決定した最確円について、ステップＳ７で算出済の各計測点Ｘｉに対する誤差量Δｉ、ｊの中から最確円に対応するものを最確円誤差量Δｉ、aとして選定し、全ての計測点Ｘｉについてそれぞれの最確円誤差量Δｉ、a（ｉ＝１〜ｍ）が基準値以内か否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００８６】
最確円誤差量Δｉ、a（例えば、ｉ＝ｆ）が基準値を超えている場合には、この計測点Ｘｆにおける計測値Ｐｆを異常値と認定する（ステップＳ１２）。
【００８７】
全ての最確円誤差量Δｉ、a（ｉ＝１〜ｍ）が基準値以内であれば、正常な計測が行われたものと判断して、最確円芯ずれデータを算出し、芯ずれ算出作業は終了する（ステップＳ１０）。最確円芯ずれデータは、最確円の中心と回転中心とのずれ長さであり、芯ずれ量（偏心距離ｅ）及び芯ずれ角度θaからなる。具体的には、芯ずれ量は最確円の正弦曲線の振幅に相当し、芯ずれ角度は初期角度θａに相当する。
【００８８】
計測値Ｐｆを異常値と認定した場合、次の計測値更新手段で全ての計測値Ｐｉ（ｉ＝１〜ｍ）の見直しを行う。即ち、計測値更新手段では、変位計２及び振れ量検出手段６２（更には回転計３）において全ての計測点Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）について再計測を行ない、再計測値を取得して、計測値Ｐｉ（ｉ＝１〜ｍ）を再計測値へ入れ替える（ステップＳ１３）。
【００８９】
計測値Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）の更新を終えたらスタートに戻り、再計算を行う。最確円誤差量Δｉ、a（ｉ＝１〜ｍ）が基準値内に納まるまで、図５に示すステップＳ１〜Ｓ９の算出手順を繰り返し、基準値内に納まったら、芯ずれ算出手順は終了する。
【００９０】
尚、異常値が発生した場合、全ての計測点Ｐｉ（ｉ＝１〜ｍ）の再計測を行う代わりに、異常値の発生した計測点Ｘｆについてのみ再計測を行う方法でもよい。即ち、特定された計測点Ｘｆについて再計測を行い、入れ替え後の計測値Ｐｆに基づき、数１式により誤差量Δｆ，ａを再計算して、最確円から計算される計算円値と入れ替え後の再計測値に基づき、最確円誤差量Δｉ、a（ｉ＝１〜ｍ）を算出する。この最確円誤差量Δｉ、a（ｉ＝１〜ｍ）が基準値内であることを確認すればよい。
【００９１】
次に、回転体の芯ずれ算出システムの構成を、図６を参照しつつ説明する。本芯ずれ算出システム６０は、ガスタービンロータ１（回転体）、変位計２、回転計３、入力部６１、振れ量検出部６２、記憶部６３、演算部６４及び表示部６５から構成される。
【００９２】
入力部６１では、計測点数を選定するためのガスタービンロータ１（回転体）の周方向分割数（計測点数ｍ）、計測点数ｍが４個以上となるようなピッチ角度（回転計３のパルス数の場合も含む）、或いは、４個以上の各計測点Ｘｉ（回転角度θｉ）等の芯ずれ算出作業の開始に必要な初期値を入力する。
【００９３】
振れ量検出部６２は、回転体の外表面に沿って周方向にガスタービンロータ１の１回転中において少なくとも４点以上の計測点Ｘｉを選定、或いは導出する。また、ガスタービンロータ１の外表面に近接させて変位計２を設置する。なお、回転体を回転させる駆動源（図示せず）及び回転計３については、ガスタービン装置のものを流用してもよい。ガスタービンロータ１を回転させつつ、各計測点Ｘｉにおける変位計２からの計測値を読み取り、この計測値を径方向の変位量ａｉとして、記憶部６３に格納する。必要に応じて、回転計３からの計測値も計測角度θｉとして記憶部６３に格納する（既に、計測角度θｉが設定されている場合は不要）。計測対象となる芯ずれデータは、径方向の変位量ａｉ及び計測角度θｉ（回転角度）である。尚、変位計２としては、公知の各種センサーが適用される。例えば、ダイヤルゲージ等の接触センサーの他に、レーザセンサー、静電容量式センサー、超音波センサー等の非接触式センサーが使用できる。
【００９４】
ガスタービンロータ１の各計測点Ｘｉは、予めガスタービンロータ１の外表面の全ての計測点Ｘｉの測定位置をけがき線等を入れて選定する。各計測点Ｘｉでの径方向の変位量ａｉは、ガスタービンロータ１を低速で回転させながら、所定の計測点Ｘｉの測定位置に達した時に、変位計２の読みを計測値として自動的に取り込んでいる。計測点の位置Ｘｉは、予め設定された計測位置をＣＣＤセンサー等（図示せず）でけがき線等を確認する。ロータディスク１個あたりの計測は、計測開始点を決定し、計測点Ｘｉの位置を確認しながらガスタービンロータ１を１回転させることにより、全ての計測点Ｘｉの計測値を収集する。計測点Ｘｉは、計測開始点のみをロータディスクの外表面上で選定し、他の計測点は回転計３にて検出された計測開始点からの回転角度で選定してもよい。
【００９５】
演算部６４は、芯ずれ演算手段６４１、異常値判定手段６４２及び計測値更新手段６４３を備える。
【００９６】
芯ずれ演算手段６４１では、記憶部６３から全ての計測値Ｐｉを読み出し、１番目に記憶された径方向の変位量ａ１を初期値とし、全ての径方向の変位量ａｉにつき、各々径方向の変位量ａ１を減じて（径方向の変位量ａｉ−径方向の変位量ａ１→径方向の変位量ａｉ）、新たな径方向の変位量ａｉを演算する。
なお、これに換えて、記憶部６３に記憶された各データを、そのまま径方向の変位量ａｉとしても良い。また、回転体の回転中心Ｏ２と変位計２の設置位置との間の距離（既知）から、記憶部６３に記憶された各データを減算した値を径方向の変位量ａｉとしても良い（この場合、径方向の変位量ａｉは、回転中心Ｏ２からのものとなる）。更には、基準円を仮想して、回転体の回転中心Ｏ２と変位計２の設置位置との間の距離（既知）から、記憶部６３に記憶された各データ及び基準円の半径を減算した値を径方向の変位量ａｉとしても良い。
【００９７】
数４式に基づき、計測点３点を選択して計算円を決定する。決定された計算円から各計測点Ｘｉに対応した計算円値Ｑｉ、ｊを算出する。次いで、各計測点Ｘｉにおける計測値Ｐｉと計算円値Ｑｉ、ｊとから、数１式に基づき、誤差量Δｉ、ｊを算出する。更に、誤差量Δｉ、ｊから数２式により、誤差量合計値ΔＳｊを導出する。同様な処理により、計測点３点の他の組合せから、他の計算円を決定し、各計算円に対する誤差量合計値ΔＳｊを導出する。誤差量合計値ΔＳｊの中から最小誤差量合計値ΔＳａを決定し、これに対する計算円を最確円とする。最確円の中心と回転体の回転中心Ｏ２とのずれを算出し、偏心距離ｅ及び芯ずれ角度θaからなる最確円芯ずれデータを決定して、記憶部６３に格納する。
【００９８】
異常値判定手段６４２では、芯ずれ演算手段６４１で決定された最確円に対して、最確円に対する誤差量、即ち最確円誤差量Δｉ、aが基準値以内か否かを判定する。全ての最確円誤差量Δｉ、ａが基準値以内に納まることが望ましい。最確円誤差量Δｉ、a（例えば、ｉ＝ｆ）が基準値を上回った場合には、計測値Ｐｆ（或いは、径方向の変位量ａｆ）を異常値と認定する。
【００９９】
計測値更新手段６４３は、計測値Ｐｆが異常値と認定された場合、変位計２、振れ量検出手段６２に対して、再計測の指示が出される。再計測により振れ量検出手段６２で取得された再計測値は、一旦記憶部６３に格納された後、計測値更新手段６４３で呼び出され、計測値を再計測値に入れ替えて計測値の更新が終了する。更新後の計測値を参照して、図５に示す芯ずれ算出手順を繰り返す。
【０１００】
表示部６５では、記憶部６３から呼び出した芯ずれ量及び芯ずれ角度からなる最確円芯ずれデータを表示する。更に、異常値が発生した場合には、対象計測点Ｘｆ及びその計測点Ｘｆでの計測値Ｐｆ、誤差量Δｆ、ａを表示する。本システムの入出力画面の一例を図１０に示す。
【０１０１】
本システムによれば、最確円芯ずれデータ（偏心距離ｅ及び芯ずれ角度θa）を簡便な方法で取得でき、また異常値の特定が容易であり、再計測値に入れ替えて、芯ずれ量及び芯ずれ角度の算出を簡便に行うことができる。
【実施例１】
【０１０２】
以下にガスタービンロータ１を構成するロータディスクを例として、正常な計測が行われた場合の芯ずれ算出方法の具体例を説明する。この実施例では、ロータディスクの円周方向に等分に８分割して、各計測点での振れ量を計測して、芯ずれデータを算出している。
【０１０３】
図７には、実施例１として、計測点８点の計測角度に対する計測値及び最確円計算円値を示し、最確円芯ずれデータを構成する芯ずれ量及び芯ずれ角度を示している。また、この実施例では、計算円を算出する計測点として、Ｘ１、Ｘ４及びＸ５の３点が採用された例を示している。尚、最確円計算円値とは、この実施例での最確円に対する各計測点における計算円値を意味する。図８では、この関係を基準円、最確円と計測値の関係として図式化し、芯ずれ量及び芯ずれ角度を表示している。本実施例の場合、各計測点における最確円誤差量はいずれも基準値以内であり、芯ずれ量及び芯ずれ角度ともに小さく、実用面で問題はなかった。
【実施例２】
【０１０４】
ガスタービンロータ１のロータディスクの計測の際、計測値に異常値が発生した場合の例を以下に示す。本実施例では、計測点８点の内計測点１箇所（計測点Ｘ５）で異常値が発生した場合を示している。
【０１０５】
図７の実施例２には、各計測点に対する計測値及び最確円計算円値を示し、併せて芯ずれ量及び芯ずれ角度を示している。また、この実施例では、計算円を算出する計測点として、Ｘ１、Ｘ２及びＸ８の３点が採用された。図９には、この実施例における計測値及び最確円計算円値に対する最確円誤差量を示している。図７において、本発明によれば、実施例２に示す異常値が発生した場合においても、最終的な芯ずれ量及び芯ずれ角度は、正常計測時の実施例１とほとんど同じ数値であり、異常計測の場合でも芯ずれの算出精度には実用上ほとんど影響を及ぼさない。一方、図９によれば、計測点Ｘ５は、他の計測点に比較して、基準値をはるかに越える桁違いに大きな誤差量を示している。従って、本発明によれば、最確円誤差量を参照することにより異常値が発生した計測点の特定が容易である。
【０１０６】
本発明の芯ずれ算出方法を適用すれば、比較的簡便に精度よく最確円を特定し、最確円芯ずれデータを取得できる。また、異常値の特定が容易であるので、異常値を除外して再計測値に入れ替えることが簡単にできる。
【０１０７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
例えば、振れ量検出手段６２、記憶部６３、演算部６４（芯ずれ演算手段６４１、異常値判定手段６４２、計測値更新手段６４３）は、個々の電子回路ユニット（ＩＣユニットカード）の形態のものに限定されるものではなく、電子計算機における、プログラム（或いはシーケンス）、記憶メモリの形態のものも含むものとする。
【０１０８】
また、計測値Ｐｉ、計測角度θｉについては、ガスタービンロータ１を１回転させながら、変位計２及び回転計３からのデータを連続的に計測し、その連続データを記憶部６３に記憶させた後、任意の少なくとも４点以上を抽出し、これに基づき径方向の変位量ａｉ、計測角度θｉを導出、記憶するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明を実施するための最良の形態に係わる計測値、基準円及び計算円の関係を示す。
【図２】Ｘ−Ｙ座標上での計測値、基準円及び計算円の関係を示す。
【図３】偏心円板カムの概念図を示す。
【図４】偏心円板カムの回転角度と接点の変位の関係を示す。
【図５】本発明を実施するための最良の形態に係わる芯ずれ算出手順を示す。
【図６】芯ずれ算出システムの構成を示す。
【図７】本発明を実施するための最良の形態に係わる実施例１、２に係わるデータを示す。
【図８】本発明を実施するための最良の形態に係わる実施例１に関する計測値と最確円の関係を図式化したものを示す。
【図９】本発明を実施するための最良の形態に係わる実施例２に関する各計測点における最確円誤差量を示す。
【図１０】芯ずれ算出システムの入出力画面の１例を示す。
【図１１】ガスタービンロータの構造を示す。
【図１２】ガスタービンロータの軸曲り分布を示す。
【図１３】ガスタービンロータの軸曲がり発生状態図を示す。
【符号の説明】
【０１１０】
１        ガスタービンロータ
２        変位計
３        回転計
１０      圧縮機ロータ部
１１      動翼
２０      タービンロータ部
３０      スピンドルボルト
５０      ロータディスク
６０      芯ずれ算出システム
６１      入力部
６２      振れ量検出手段
６３      記憶部
６４      演算部
６５      表示部
６４１    芯ずれ演算手段
６４２    異常値判定手段
６４３    計測値更新手段
Ｘｉ      計測点
Ｐｉ      計測値
Ｑｉ、ｊ    計算円値
θｉ      計測角度
θa      芯ずれ角度
α        ロータディスクの接触面角度
β        回転角度
ａｉ      径方向の変位量
ｂｉ、ｊ    計算円値
Δｉ、ｊ    誤差量
ΔＳｊ    誤差量合計値
ｅ        偏心距離
ｍ        計測点数
ｎ        計算円数
Ｏ１      図形中心（円板中心）
Ｏ２      回転中心
【図１】
2008281542.tif 000003
【図２】
2008281542.tif 000004
【図３】
2008281542.tif 000005
【図４】
2008281542.tif 000006
【図５】
2008281542.tif 000007
【図６】
2008281542.tif 000008
【図７】
2008281542.tif 000009
【図８】
2008281542.tif 000010
【図９】
2008281542.tif 000011
【図１０】
2008281542.tif 000012
【図１１】
2008281542.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008281542.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月3日(2008.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の芯ずれ算出方法であって、
該回転体を回転させながら周方向の外表面に沿って少なくとも４点以上の計測点において変位計により計測された計測値に基づき前記回転体の径方向の変位量を導出し、
全ての計測点における前記径方向の変位量及び各計測点の計測角度から任意の３点を選択してこれら３点により決定される１つの円を計算円として算出し、
該計算円から全ての前記計測点に対する前記計測点と同じ計測角度で前記計算円上にある径方向の値を計算円値として算出し、
該計算円値と前記径方向の変位量との差を各計測点に対する誤差量として算出し、
該誤差量を合計して誤差量合計値を導出し、
全ての計測点に対する計測点の３点の組合せ数についてそれぞれ計算を繰返して各々誤差量合計値を算出し、
得られた全ての組合せ数についての誤差量合計値の中からそれが最小となる計算円を最確円に選定し、
該最確円の中心と前記回転体の回転中心とのずれを最確円芯ずれデータとして算出する、
ことを特徴とする回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項２】
前記最確円芯ずれデータが、芯ずれ量と芯ずれ角度であることを特徴とする請求項１に記載の回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項３】
最確円における前記計算円値と前記径方向の変位量との差である最確円誤差量が基準値を上回った場合、該最確円誤差量に対応する計測点の計測値を異常値と認定することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項４】
前記最確円誤差量が基準値を上回った場合、前記異常値と認定された計測値を再計測して再計測値を取得し、前記計測値を該再計測値に入れ替えることを特徴とする請求項３に記載の回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項５】
前記回転体がガスタービンロータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転体の芯ずれ算出方法。
【請求項６】
回転体の芯ずれ算出システムにおいて、
前記回転体の１回転中の少なくとも４点以上の計測点を設定する入力部と、
該回転体の周方向の外表面に沿った少なくとも４点以上の計測点につき変位計により計測された計測値に基づき前記回転体の径方向の変位量を導出する振れ量検出部と、
前記振れ量検出部にて導出された前記径方向の変位量及び前記計測点の計測角度を記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶されたデータに基づき前記回転体の最確円芯ずれデータを演算する演算部とを備え、
該演算部は、
前記記憶部に記憶された全ての計測点における前記径方向の変位量及び前記計測角度から任意の３点を選択してこれら３点により決定される１つの円を計算円として算出し、
該計算円から全ての前記計測点に対する前記計測点と同じ計測角度で前記計算円上にある径方向の値を計算円値として算出し、
該計算円値と前記径方向の変位量との差を各計測点に対する誤差量として算出し、
該誤差量を合計して誤差量合計値を導出し、
全ての計測点に対する計測点の３点の組合せ数についてそれぞれ計算を繰返して各々誤差量合計値を算出し、
得られた全ての組合せ数についての誤差量合計値の中からそれが最小となる計算円を最確円に選定し、
該最確円の中心と前記回転体の回転中心とのずれを最確円芯ずれデータとして算出するものである
ことを特徴とする回転体の芯ずれ算出システム。
【請求項７】
前記演算部は、最確円における前記計算円値と前記径方向の変位量との差である最確円誤差量が基準値を上回った場合、該最確円誤差量に対応する計測点の計測値を異常値と認定する異常値判定手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の回転体の芯ずれ算出システム。
【請求項８】
前記演算部は、前記最確円誤差量が基準値を上回った場合、前記振れ量検出部で取得した再計測値を前記記憶部から呼び出して、前記計測値を前記再計測値に入れ替える計測値更新手段、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の回転体の芯ずれ算出システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第１の手段は、回転体の芯ずれ算出方法であって、該回転体を回転させながら周方向の外表面に沿って少なくとも４点以上の計測点において変位計により計測された計測値に基づき前記回転体の径方向の変位量を導出し、全ての計測点における前記径方向の変位量及び各計測点の計測角度から任意の３点を選択してこれら３点により決定される１つの円を計算円として算出し、該計算円から全ての前記計測点に対する前記計測点と同じ計測角度で前記計算円上にある径方向の値を計算円値として算出し、該計算円値と前記径方向の変位量との差を各計測点に対する誤差量として算出し、該誤差量を合計して誤差量合計値を導出し、全ての計測点に対する計測点の３点の組合せ数についてそれぞれ計算を繰返して各々誤差量合計値を算出し、得られた全ての組合せ数についての誤差量合計値の中からそれが最小となる計算円を最確円に選定し、該最確円の中心と前記回転体の回転中心とのずれを最確円芯ずれデータとして算出する、ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
第６の手段の回転体の芯ずれ算出システムは、前記回転体の１回転中の少なくとも４点以上の計測点を設定する入力部と、該回転体の周方向の外表面に沿った少なくとも４点以上の計測点につき変位計により計測された計測値に基づき前記回転体の径方向の変位量を導出する振れ量検出部と、前記振れ量検出部にて導出された前記径方向の変位量及び前記計測点の計測角度を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶されたデータに基づき前記回転体の最確円芯ずれデータを演算する演算部とを備え、該演算部は、前記記憶部に記憶された全ての計測点における前記径方向の変位量及び前記計測角度から任意の３点を選択してこれら３点により決定される１つの円を計算円として算出し、該計算円から全ての前記計測点に対する前記計測点と同じ計測角度で前記計算円上にある径方向の値を計算円値として算出し、該計算円値と前記径方向の変位量との差を各計測点に対する誤差量として算出し、該誤差量を合計して誤差量合計値を導出し、全ての計測点に対する計測点の３点の組合せ数についてそれぞれ計算を繰返して各々誤差量合計値を算出し、得られた全ての組合せ数についての誤差量合計値の中からそれが最小となる計算円を最確円に選定し、該最確円の中心と前記回転体の回転中心とのずれを最確円芯ずれデータとして算出するものであることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図１は、回転体（ガスタービンロータ）である円柱状体の断面を示したものであり、断面における計測値と基準円、計算円の関係を示したものである。回転体の円周方向に沿って、回転体の外表面を等間隔に複数個に分割（ｍ個）して計測点Ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）を定め、回転体を図１中の矢印の方法に１回転させながら、各計測点Ｘｉにおいて、変位計２で計測した計測値（変位計２の設置位置から回転体の外表面迄の距離）に基づき、回転体の外表面における回転体の径方向の変位量ａｉを導出している。