(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（２６，２７，２８）の内周面と、そのケーシング（２６，２７，２８）の内部に回転自在に収納されたロータ（１６）の外周面との隙間（α）の大きさを全周に亘って測定するワークの隙間測定方法において、
隙間（α）に対向させたテレセントリック光学系カメラ（６２）を、ケーシング（２６，２７，２８）の円形の開口部（２７ａ）をガイドにして移動させることで、隙間（α）の大きさを全周に亘って測定することを特徴とするワークの隙間測定方法。
【請求項２】
ケーシング（２６，２７，２８）の内周面と、そのケーシング（２６，２７，２８）の内部に回転自在に収納されたロータ（１６）の外周面との隙間（α）の大きさを全周に亘って測定するワークの隙間測定装置において、
ケーシング（２６，２７，２８）およびロータ（１６）を同軸に組み付けた状態で支持するワーク支持手段（５１，５２）と、
ケーシング（２６，２７，２８）の円形の開口部（２７ａ）に沿って回転可能に支持された可動リング（５６）と、
可動リング（５６）に位置調整手段（５７，６６）を介して支持されたテレセントリック光学系カメラ（６２）と、
を備え、
可動リング（５６）をケーシング（２６，２７，２８）の円形の開口部（２７ａ）に沿って回転させることで隙間（α）の大きさを全周に亘って測定することを特徴とするワークの隙間測定装置。
【請求項３】
テレセントリック光学系カメラ（６２）で撮像した隙間（α）の拡大映像をスケールと共にテレビディスプレイ（７４）に表示することを特徴とする、請求項２に記載のワークの隙間測定装置。
【請求項４】
隙間（α）はコンプレッサホイール（１６）とシュラウド（２８）との間に形成されることを特徴とする、請求項２に記載のワークの隙間測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシングの内周面と、そのケーシングの内部に回転自在に収納されたロータの外周面との隙間の大きさを全周に亘って測定するワークの隙間測定方法と、その方法の実施に直接使用するワークの隙間測定装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−３０４０６１号公報には、回転機械のロータの先端とケーシングの内周面との隙間の測定に、先端を楔状に形成した隙間ゲージを用いるものが記載されている。
【０００３】
また特開平５−１１８８０５号公報には、ジェットエンジン等におけるタービンブレードの先端とケーシングの内周面との隙間を測定すべく、ケーシングに形成した貫通孔からタービンブレードの先端に向けてプローブを挿入し、タービンブレードの先端とプローブとの間で放電が発生するときのプローブの位置に基づいて前記隙間の大きさを測定するものが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記特開平８−３０４０６１号公報に記載されたものは、作業者が隙間ゲージを持って測定すべき隙間に挿入する作業を行う必要があるため、タービンホイールやコンプレッサホイールの多数のブレードの各々について隙間の測定を行うには、多大の労力および時間を必要とする問題があった。
【０００５】
また上記特開平５−１１８８０５号公報に記載されたものは、多数のタービンブレードの各々に対してプローブを接近・離間させて測定を行う必要があるために作業が面倒であった。またケーシングの形状が真円であることが保証されていない場合には、プローブの位置をケーシングの円周方向の複数位置に移動させ、その度に各々のタービンブレードついて測定を繰り返す必要があり、作業が更に面倒になる問題があった。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ケーシングの内周面とロータの外周面との隙間の大きさを全周に亘って簡単かつ精密に測定できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ケーシングの内周面と、そのケーシングの内部に回転自在に収納されたロータの外周面との隙間の大きさを全周に亘って測定するワークの隙間測定方法において、隙間に対向させたテレセントリック光学系カメラを、ケーシングの円形の開口部をガイドにして移動させることで、隙間の大きさを全周に亘って測定することを特徴とするワークの隙間測定方法が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、テレセントリック光学系カメラをケーシングの内周面とロータの外周面との隙間に対向させた状態でケーシングの円形の開口部をガイドにして移動させるので、テレセントリック光学系カメラの移動をガイドする特別のガイド部材を必要とせずに、隙間の大きさを全周に亘って簡単かつ精密に測定することが可能となる。しかもテレセントリック光学系カメラを用いたことにより、撮影距離が変化しても映像寸法に誤差が生じることがなく、隙間の測定精度が更に向上する。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、ケーシングの内周面と、そのケーシングの内部に回転自在に収納されたロータの外周面との隙間の大きさを全周に亘って測定するワークの隙間測定装置において、ケーシングおよびロータを同軸に組み付けた状態で支持するワーク支持手段と、ケーシングの円形の開口部に沿って回転可能に支持された可動リングと、可動リングに位置調整手段を介して支持されたテレセントリック光学系カメラとを備え、可動リングをケーシングの円形の開口部に沿って回転させることで隙間の大きさを全周に亘って測定することを特徴とするワークの隙間測定装置が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、ケーシングおよびロータを同軸に組み付けた状態でワーク支持手段に支持し、ケーシングの円形の開口部に沿って回転可能に支持した可動リングに位置調整手段を介してテレセントリック光学系カメラを支持したので、可動リングを回転させることで、テレセントリック光学系カメラをケーシングの内周面とロータの外周面との隙間に沿って移動させ、その隙間の大きさを全周に亘って簡単かつ精密に測定することができる。またケーシングの円形の開口部をガイドにしてテレセントリック光学系カメラを移動させるので、特別のガイド部材が不要になって不品点数の削減が可能になり、しかもテレセントリック光学系カメラの位置を位置調整手段を介して調整することができるので、テレセントリック光学系カメラを隙間に正しく対向させて測定精度を高めることができる。更に、テレセントリック光学系カメラを用いたことにより、撮影距離が変化しても映像寸法に誤差が生じることがなく、隙間の測定精度が更に向上する。
【００１１】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、テレセントリック光学系カメラで撮像した隙間の拡大映像をスケールと共にテレビディスプレイに表示することを特徴とするワークの隙間測定装置が提案される。
【００１２】
上記構成によれば、テレセントリック光学系カメラで撮像した隙間の拡大映像をスケールと共にテレビディスプレイに表示するので、隙間の状態を目視で容易に確認することができる。
【００１３】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、隙間はコンプレッサホイールとシュラウドとの間に形成されることを特徴とするワークの隙間測定装置が提案される。
【００１４】
上記構成によれば、コンプレッサホイールとシュラウドとの間に形成される隙間の大きさを測定するので、隙間を適正な大きさに調整してコンプレッサの性能を高めることができる。
【００１５】
尚、実施例のコンプレッサホイール１６は本発明のロータに対応し、実施例のインターミディエイトケース２６およびガスジェネレータケース２７は本発明のケーシングに対応し、実施例のセントリフューガルシュラウド２８は本発明のケーシングあるいはシュラウドに対応し、実施例の環状フランジ２７ａは本発明の円形の開口部に対応し、実施例のベース部材５１およびセンターシャフト５２は本発明のワーク支持手段に対応し、実施例のＸ−Ｙテーブル５７および揺動部材６６は本発明の位置調整手段に対応し、実施例のＣＣＤカメラ６２は本発明のテレセントリック光学系カメラに対応する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１はターボファンエンジンの全体構造を説明する図、図２は測定装置の全体側面図、図３は図２の３方向矢視図、図４は図２の４部拡大図、図５は図４の５−５線断面図、図６は測定装置のデータ処理系のブロック図、図７はテレセントリック光学系ＣＣＤカメラの構造の説明図である。
【００１８】
先ず、図１に基づいてターボファンエンジンの全体構造を説明する。ターボファンエンジンはインナーシャフト１１と、インナーシャフト１１の外周に相対回転自在に嵌合するアウターシャフト１２とを備える。インナーシャフト１１の前端には軸流式のファン１３が設けられ、後端には軸流式の第１段低圧タービンホイール１４および第２段低圧タービンホイール１５が設けられる。またインナーシャフト１１よりも短いアウターシャフト１２の前端には遠心式のコンプレッサホイール１６が設けられ、後端には軸流式の高圧タービンホイール１７が設けられる。
【００１９】
エンジンの前部から吸入されてファン１３で圧縮された空気の一部は、エンジンの外周に沿って配置されたバイパス通路１８を通ってエンジンの後部から排出され、また前記空気の残部はバイパス通路１８の半径方向内側に配置された圧縮空気通路１９を経てコンプレッサホイール１６に導かれる。コンプレッサホイール１６で更に圧縮された空気はアニュラ型の燃焼機２０に供給され、そこで燃料噴射ノズル２１から噴射された燃料と混合して燃焼する。燃焼機２０において発生した燃料ガスは、燃焼ガス通路２２の上流端に設けた高圧タービンホイール１７と、燃焼ガス通路２２の中間部に設けた第１段、第２段低圧タービンホイール１４，１５とを経てエンジンの後部から排出される。
【００２０】
次に、高圧タービンホイール１７の最大半径を測定する測定装置の構造を、図２〜図７を参照して説明する。
【００２１】
測定装置は円板状のベース部材５１と、ベース部材５１の中心に垂直に立設したセンターシャフト５２とを備える。センターシャフト５２はターボファンエンジンのインナーシャフト１１（図１参照）を模したもので、その外周に中空のアウターシャフト１２が嵌合し、アウターシャフト１２の外周に前記コンプレッサホイール１６、中空の第１カラー２３、前記高圧タービンホイール１７および中空の第２カラー２４が順次嵌合する。そしてセンターシャフト５２の上端に形成した雄ねじ部５２ａに螺合するナット５３で第２カラー２４を下向きに付勢することで、コンプレッサホイール１２、第１カラー２３、高圧タービンホイール１７および第２カラー２４の当接部に形成したカービックカップリング（登録商標）が相互に係合して自動的に調芯される。このとき、コンプレッサホイール１６の下端はアウターシャフト１２の外周に形成した段部１２ａに当接して位置決めされる。
【００２２】
ボールベアリング２５を介してアウターシャフト１２を支持するインターミディエイトケース２６の下端は、ベース部材５１の上面に載置されて複数のノックピン５４…で位置決めされる。インターミディエイトケース２６の上端外周部には概略筒状のガスジェネレータケース２７が結合され、またインターミディエイトケース２６の上端内周部にはファンネル状のセントリフューガルシュラウド２８が結合される。
【００２３】
ガスジェネレータケース２７の上端に形成された環状フランジ２７ａの上面に固定リング５５が固定されており、この固定リング５５の上面に可動リング５６がインロウ嵌合して摺動自在に支持される。可動リング５６の上面にボルト７０…で固定されたＸ−Ｙテーブル５７は、可動リング５６に固定した固定テーブル５８と、図示せぬアクチュエータで固定テーブル５８に対してＸ軸方向（センターシャフト５２の軸線Ｌに対して接近・離間する方向）に相対移動可能なＸ軸テーブル５９と、図示せぬアクチュエータでＸ軸テーブル５９に対してＹ軸方向（センターシャフト５２の軸線Ｌの方向）に相対移動可能なＹ軸テーブル６０とを備えており、Ｙ軸テーブル６０に固定されたステー６１はガスジェネレータケース２７の内部を下向きに延び、その下端にテレセントリック光学系のＣＣＤカメラ６２が角度調整自在に取り付けられる。
【００２４】
即ち、ステー６１の下端にボルト６３，６３で固定したブラケット６４にピン６５を介して揺動部材６６が枢支されており、揺動部材６６を貫通するボルト６７が、ブラケット６４にピン６５を中心とする円弧状に形成された長孔６４ａを貫通してナット８０で締結される。揺動部材６６の下端にボルト６８を介して固定された支持部材６９に、前記ＣＣＤカメラ６２が支持される。コンプレッサホイール１６には複数のコンプレッサフィン１６ａ…が一体に設けられており、ＣＣＤカメラ６２はコンプレッサフィン１６ａ…とセントリフューガルシュラウド２８との隙間αを指向するように配置される。
【００２５】
図６に示すように、１２Ｖの電源７１から給電されるアンプ７２にＣＣＤカメラ６２が接続されており、ＣＣＤカメラ６２はビジュアルスケーラ７３を介してテレビディスプレイ７４に接続される。
【００２６】
図７にはテレセントリック光学系のＣＣＤカメラ６２の構造が示される。このＣＣＤカメラ６２の光学系は、レンズ７５の焦点７６の位置に絞り７７を配置したもので、被写体７８が光軸に垂直に移動してもＣＣＤ７９に結ばれた映像に寸法変動や位置変動が発生しないという特徴があり、映像処理計測を行う際に有効である。ＣＣＤカメラ６２の出力はアンプ７２で増幅されてビジュアルスケーラ７３に入力され、そこで被写体７８の寸法を表示するためのスケールが設定された後に、テレビディスプレイ７４に拡大された被写体７８の映像と、それに対応するスケールとが表示される。従って、テレビディスプレイ７４の被写体７８の映像をスケールと比較することで、被写体７８の寸法を知ることができる。
【００２７】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２８】
図２に示すように、ターボファンエンジンのアウターシャフト１２、コンプレッサホイール１６、第１カラー２３、高圧タービンホイール１７、第２カラー２４、ボールベアリング２５、インターミディエイトケース２６、ガスジェネレータケース２７およびセントリフューガルシュラウド２８をサブアセンブリとして組み立てておき、そのサブアセンブリのアウターシャフト１２をセンターシャフト５２に挿通してインターミディエイトケース２６をベース部材５１上に載置した状態で、センターシャフト５２の上端の雄ねじ部５２ａにナット５３を螺合して固定する。続いて、ガスジェネレータケース２７の環状フランジ２７ａに固定リング５５を固定し、その上面に可動リング５６を載置する。
【００２９】
この状態で、可動リング５６に設けたＸ−Ｙテーブル５７から垂下するステー６１の下端に支持したＣＣＤカメラ６２を、コンプレッサホイール１６およびセントリフューガルシュラウド２８間の隙間α（図４参照）に対して位置決めする。即ち、Ｘ−Ｙテーブル５７のＸ軸テーブル５９をＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸テーブル６０をＹ軸方向に移動させ、かつ揺動部材６６をピン６５まわりに揺動させることで、ＣＣＤカメラ６２を隙間αに正対させ、更にＣＣＤカメラ６２と隙間αとの距離を調整して焦点合わせを行う。
【００３０】
その結果、前述したように、テレビディスプレイ７４に隙間αを拡大した映像と、その映像の拡大率に応じたスケールとが表示されるため、隙間αの映像をスケールと比較することにより該隙間αの寸法を容易に読み取ることができる。そして可動リング５６を固定リング５５に沿って３６０°回転させると、ＣＣＤカメラ６２が環状の隙間αに沿って３６０°回転するため、隙間αの大きさを全周に亘って測定することができる。
【００３１】
尚、セントリフューガルシュラウド２８の外周部が真円であることが保証されておらず、軸線Ｌ方向に歪んでいる可能性がある場合には、セントリフューガルシュラウド２８に対してコンプレッサホイール１６を所定角度ずつ回転させながら測定を繰り返すことにより、セントリフューガルシュラウド２８とコンプレッサホイール１６との隙間αの最小値あるいは最大値を確実に測定することができる。
【００３２】
以上のように、ターボファンエンジンのケーシングの一部であるガスジェネレータケース２７をガイドにしてＣＣＤカメラ６２を移動させるので、ＣＣＤカメラ６２の移動をガイドする特別のガイド部材を必要とせずに、隙間αの大きさを全周に亘って簡単かつ精密に測定することが可能となる。しかもテレセントリック光学系のＣＣＤカメラ６２は撮影距離が変化しても映像寸法に誤差が生じないという特性を有しているため、隙間αの測定精度が向上する。更に、ＣＣＤカメラ６２はＸ−Ｙテーブル５７および揺動部材６６で位置および角度を任意に調整できるため、撮像すべき隙間αに正しく対向させて測定精度を高めることができる。
【００３３】
しかして、ターボファンエンジンのコンプレッサホイール１６とセントリフューガルシュラウド２８との隙間αの大きさ測定することで、その隙間αを適正な大きさに調整してコンプレッサホイール１６に最大限の圧縮性能を発揮させることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３５】
例えば、実施例ではターボファンエンジンのコンプレッサホイール１６とセントリフューガルシュラウド２８との隙間αの測定を例示したが、本発明は任意のワークのケーシングとロータとの隙間の測定に適用することができる。
【００３６】
また実施例ではセントリフューガルシュラウド２８に固定した固定リング５５に可動リング５６を支持しているが、固定リング５５を省略して可動リング５６をセントリフューガルシュラウド２８、あるいは他のケーシングに直接支持しても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、テレセントリック光学系カメラをケーシングの内周面とロータの外周面との隙間に対向させた状態でケーシングの円形の開口部をガイドにして移動させるので、テレセントリック光学系カメラの移動をガイドする特別のガイド部材を必要とせずに、隙間の大きさを全周に亘って簡単かつ精密に測定することが可能となる。しかもテレセントリック光学系カメラを用いたことにより、撮影距離が変化しても映像寸法に誤差が生じることがなく、隙間の測定精度が更に向上する。
【００３８】
また請求項２に記載された発明によれば、ケーシングおよびロータを同軸に組み付けた状態でワーク支持手段に支持し、ケーシングの円形の開口部に沿って回転可能に支持した可動リングに位置調整手段を介してテレセントリック光学系カメラを支持したので、可動リングを回転させることで、テレセントリック光学系カメラをケーシングの内周面とロータの外周面との隙間に沿って移動させ、その隙間の大きさを全周に亘って簡単かつ精密に測定することができる。またケーシングの円形の開口部をガイドにしてテレセントリック光学系カメラを移動させるので、特別のガイド部材が不要になって不品点数の削減が可能になり、しかもテレセントリック光学系カメラの位置を位置調整手段を介して調整することができるので、テレセントリック光学系カメラを隙間に正しく対向させて測定精度を高めることができる。更に、テレセントリック光学系カメラを用いたことにより、撮影距離が変化しても映像寸法に誤差が生じることがなく、隙間の測定精度が更に向上する。
【００３９】
また請求項３に記載された発明によれば、テレセントリック光学系カメラで撮像した隙間の拡大映像をスケールと共にテレビディスプレイに表示するので、隙間の状態を目視で容易に確認することができる。
【００４０】
また請求項４に記載された発明によれば、コンプレッサホイールとシュラウドとの間に形成される隙間の大きさを測定するので、隙間を適正な大きさに調整してコンプレッサの性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ターボファンエンジンの全体構造を説明する図
【図２】測定装置の全体側面図
【図３】図２の３方向矢視図
【図４】図２の４部拡大図
【図５】図４の５−５線断面図
【図６】測定装置のデータ処理系のブロック図
【図７】テレセントリック光学系ＣＣＤカメラの構造の説明図
【符号の説明】
１６        コンプレッサホイール（ロータ）
２６        インターミディエイトケース（ケーシング）
２７        ガスジェネレータケース（ケーシング）
２７ａ      環状フランジ（開口部）
２８        セントリフューガルシュラウド（ケーシング、シュラウド）
５１        ベース部材（ワーク支持手段）
５２        センターシャフト（ワーク支持手段）
５６        可動リング
５７        Ｘ−Ｙテーブル（位置調整手段）
６２        ＣＣＤカメラ（テレセントリック光学系カメラ）
６６        揺動部材（位置調整手段）
７４        テレビディスプレイ
α          隙間
【図１】
0003837360.tif 000002
【図２】
0003837360.tif 000003
【図３】
0003837360.tif 000004
【図４】
0003837360.tif 000005
【図５】
0003837360.tif 000006
【図６】
0003837360.tif 000007
【図７】
0003837360.tif 000008