JP2018072034A - 変位量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体の計測対象面の変位量の計測時間を短縮することができる変位量計測装置を提供する。【解決手段】実施の形態による変位量計測装置１０は、ベースユニット２０と、ベースユニット２０に設けられ、回転機械１に固定可能な固定ユニット３０と、ベースユニット２０に対して直線移動可能なテーブル５０と、テーブル５０を直線移動させる駆動部２５と、を備えている。テーブル５０には、アーム機構６０を介して変位計７０が設けられている。この変位計７０は、計測対象面３の変位量を計測する。駆動部２５は、制御ユニット８０によって制御される。制御ユニット８０は、変位計７０により計測された変位量を計測点の位置情報と関連付けて収集する。【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、変位量計測装置に関する。

火力、水力、原子力発電所等では、蒸気や水のエネルギを利用してタービンの回転体を回転させて回転駆動力を得て、これを発電機の回転体に伝達させている。そして、発電機は、回転体の回転運動エネルギを電気エネルギに変換して、発電を行っている。

タービンや発電機などの回転体の摺動面には、摩擦や発熱、潤滑不良などを原因とした偏摩耗が生じ、回転体の摺動面における平坦度が悪化する場合がある。このような偏摩耗が進行すると、摺動面で振動が発生して、摩擦が増加し、摺動面の温度が上昇し得る。この場合、回転体や、回転体の周囲の構造物が劣化するおそれがある。このため、定期点検等においては、回転体の摺動面の変位量の計測が行われている。計測の結果、平坦度が著しく悪化していることが確認された場合には、現地で摺動面の修正加工が行われる。

摺動面の変位量を計測する際、タービンや発電機等に設置された状態で回転体の摺動面の変位量を直接計測することは困難であったため、摺動面の型を取って型の変位量を計測することにより、摺動面の変位量を間接的に計測していた。より具体的には、摺動面を複数の領域に分けて各領域で型を取り、各型で変位量の計測を行っていた。各型から得られた変位量を適宜補正して、実物の摺動面の平坦度を評価していた。

しかしながら、上述のようにして型を用いて摺動面の変位量を計測する方法では、多くの時間が費やされるという問題がある。

特開２００３-３２２５２０号公報

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、回転体の計測対象面の変位量の計測時間を短縮することができる変位量計測装置を提供することを目的とする。

実施の形態による変位量計測装置は、回転機械の回転体に設けられた計測対象面の変位量を計測する。この変位量計測装置は、ベースユニットと、ベースユニットに設けられ、回転機械に固定可能な固定ユニットと、ベースユニットに対して直線移動可能なテーブルと、テーブルを直線移動させる駆動部と、を備えている。テーブルには、アーム機構を介して変位計が設けられている。変位計は、計測対象面の変位量を計測する。駆動部は制御ユニットによって制御される。制御ユニットは、変位計により計測された変位量を計測点の位置情報と関連付けて収集する。

本発明によれば、回転体の計測対象面の変位量の計測時間を短縮することができる。

図１は、第１の実施の形態における変位量計測装置を示す斜視図である。 図２は、図１のベースユニットを示す側面断面図である。 図３は、図１の固定ユニットを示す側面図である。 図４は、図１の調整機構を示す側面図である。 図５は、図１の変位量計測装置を用いた計測方法を説明するための正面図である。 図６は、第２の実施の形態における変位量計測装置において、変位計を示す概略構成断面図である。 図７は、図６の変位量計測装置を用いた計測方法を説明するための摺動面の部分拡大断面図である。 図８は、第３の実施の形態における変位量計測装置を示す側面図である。 図９は、図８の変位量計測装置を用いた計測方法を説明するための摺動面の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における変位量計測装置について説明する。変位量計測装置は、火力、水力、原子力発電所などに設置される回転機械（タービン、発電機など）の回転体（ロータ）の計測対象面の変位量を計測するための装置である。本実施の形態においては、計測対象面が摺動面である例について説明する。摺動面とは、図示しない回転体軸受などの回転体の周囲の構造物と回転時に擦れる面をいう。

（第１の実施の形態）
まず、図１乃至図５を用いて、本発明の第１の実施の形態における変位量計測装置１０について説明する。本実施の形態では、変位量計測装置１０が測定時に回転機械１の回転体２に固定される例について説明する。

図１に示すように、変位量計測装置１０は、ベースユニット２０と、ベースユニット２０に設けられた一対の固定ユニット３０と、ベースユニット２０に対して直線移動可能なテーブル５０と、を備えている。テーブル５０には、アーム機構６０を介して変位計７０が設けられている。

図１および図２に示すように、ベースユニット２０は、一対の支持プレート２１と、一対の支持プレート２１を連結した一対のリニアガイド２２（ガイド部材）と、を有している。一対のリニアガイド２２は、互いに平行に延びており、テーブル５０の直線移動を案内している。本実施の形態では、一対のリニアガイド２２は、上下方向に沿うように配置されており、下側のリニアガイド２２に、受台２３を介して一対の固定ユニット３０が取り付けられている。すなわち、本実施の形態による変位量計測装置１０は、一対のリニアガイド２２が上下方向に沿うように配置されて使用される。

一対のリニアガイド２２の間には、ねじ軸２４が設けられている。このねじ軸２４は、リニアガイド２２に平行に延びている。ねじ軸２４には、テーブル５０に設けられたテーブルナット５１（後述）が螺合されている。

一対の支持プレート２１のうちの一方の支持プレート２１に、ねじ軸２４を回転駆動するモータ２５（駆動部）が取り付けられている。モータ２５は、テーブル５０を直線移動させるためのものである。当該一方の支持プレート２１には、円板状の回転板２６が回転可能に設けられており、この回転板２６がモータ２５の回転軸（図示せず）に連結されている。ねじ軸２４は、この回転板２６にキー（図示せず）によって連結されている。他方の支持プレート２１には、装置軸受２７が設けられており、この装置軸受２７にねじ軸２４が回転可能に支持されている。このような構成により、モータ２５が駆動されるとねじ軸２４が回転するようになっている。

一対のリニアガイド２２は、テーブル５０の側とは反対側において、ベースプレート２８ａによって連結されている。このベースプレート２８ａは、一方のリニアガイド２２から他方のリニアガイド２２に延びており、一対のリニアガイド２２が、ベースプレート２８ａによって互いに連結されている。

ベースプレート２８ａと各リニアガイド２２に、複数のリブ２８ｂ（補強部材）が連結されている。各リブ２８ｂは、ベースプレート２８ａのテーブル５０の側の面と、対応するリニアガイド２２の内面（他方のリニアガイド２２を向く面）とに連結されている。すなわち、上側のリブ２８ｂは、ベースプレート２８ａと、上側のリニアガイド２２の下面に連結されており、下側のリブ２８ｂは、ベースプレート２８ａと、下側のリニアガイド２２の上面に連結されている。

図１に示すように、上側のリニアガイド２２には、把手２９が設けられている。図１に示す形態では、２つの把手２９が設けられている例が示されているが、把手２９の個数は任意である。

本実施の形態では、上述した固定ユニット３０は、回転機械１の回転体２に固定可能に構成されている。

より具体的には、図３に示すように、固定ユニット３０は、回転体２を押圧する押圧ブロック３１と、回転体２および押圧ブロック３１に巻き掛けられたベルト３２と、ベルト３２に張力を付与する張力付与部３３と、を有している。押圧ブロック３１とベースユニット２０の受台２３との間には、固定プレート３４が介在されている。ベルト３２は、押圧ブロック３１と固定プレート３４との間を通っており、固定プレート３４は、押圧ブロック３１に取り外し可能になっている。本実施の形態では、固定プレート３４の下面（押圧ブロック３１の側の面）に、ベルト３２が挿入されるベルト溝３５が設けられているが、このベルト溝３５は、押圧ブロック３１の上面（固定プレート３４の側の面）に設けられていてもよい。このような構成により、ベルト３２に張力を付与することで、押圧ブロック３１が回転体２を押圧し、固定ユニット３０が回転体２に固定される。なお、張力付与部３３には、例えばベルト荷締機を用いることが好適であるが、ベルト３２に張力を付与して固定ユニット３０を回転体２に対して固定可能であれば特に限られることはない。

図３に示すように、押圧ブロック３１は、回転体２に当接する一対の当接面（第１当接面３６ａ、第２当接面３６ｂ）を含んでいる。第１当接面３６ａは、第２当接面３６ｂに向かって固定プレート３４に近づくように固定プレート３４に対して傾斜している。第２当接面３６ｂは、第１当接面３６ａに向かって固定プレート３４に近づくように固定プレート３４に対して傾斜している。

押圧ブロック３１は、第１ブロック分割体３１ａと、第２ブロック分割体３１ｂと、を含んでいる。このうち第１ブロック分割体３１ａは、第１当接面３６ａを含んでおり、第２ブロック分割体３１ｂは、第２当接面３６ｂを含んでいる。第１ブロック分割体３１ａと第２ブロック分割体３１ｂは、互いに離間している。

本実施の形態では、図３に示すように、固定ユニット３０とベースユニット２０との間に、調整機構４０が設けられている。この調整機構４０は、固定ユニット３０とベースユニット２０との間の寸法、すなわちベースユニット２０の高さ、を調整可能に構成されている。

図４に示すように、調整機構４０は、固定プレート３４から上側（ベースユニット２０の側）に延びる調整ボルト４１と、調整ボルト４１を固定プレート３４に係止する係止部４２と、を有している。調整ボルト４１は、雄ねじが形成された雄ねじ部４１ａと、雄ねじ部４１ａの下端部に設けられた被係止部４１ｂと、を含んでいる。このうち被係止部４１ｂが、係止部４２に回転可能に係止されており、調整ボルト４１の上方（固定プレート３４から離れる方向）への移動を規制している。

一方、下側のリニアガイド２２に設けられた受台２３に、Ｔスロット溝４３が設けられている。Ｔスロット溝４３は、ねじ軸２４の軸方向に延びており、Ｔスロット溝４３の断面形状はＴ字状に形成されている。このＴスロット溝４３に、Ｔナット４４が挿入されて係合されている。Ｔナット４４は、Ｔスロット溝４３の断面形状に対応するようにＴ字状に形成されている。また、Ｔナット４４は、調整ボルト４１の雄ねじ部４１ａに螺合する雌ねじ部４４ａを含んでいるが、Ｔスロット溝４３に係合しているため、調整ボルト４１の回転によって回転することが規制されている。このため、調整ボルト４１の回転に伴い、Ｔナット４４を介してベースユニット２０が上下方向に移動し、固定ユニット３０とベースユニット２０との間の寸法が調整可能になっている。

調整ボルト４１には、回り止め部４５が設けられている。この回り止め部４５は、任意の位置で調整ボルト４１に固定され、受台２３を支持している。より具体的には、回り止め部４５は、一対の割り部材４５ａによって構成されており、一対の割り部材４５ａで調整ボルト４１を挟み、割り部材４５ａ同士を締付ボルト４６で締め付けることにより、回り止め部４５を調整ボルト４１に固定している。回り止め部４５の位置を調整する場合には、締付ボルト４６を緩めて、割り部材４５ａの位置を調整すればよい。各割り部材４５ａの互いに対向する面に、調整ボルト４１の雄ねじ部４１ａに螺合可能な雌ねじ部（図示せず）が形成されていることが好適である。

図１および図２に示すように、テーブル５０には、上述したねじ軸２４に螺合したテーブルナット５１が設けられている。また、テーブル５０に、一対のガイドブロック５２が設けられている。ガイドブロック５２は、対応するリニアガイド２２に対して、ねじ軸２４の軸方向に直交する方向で嵌合するとともに、ねじ軸２４の軸方向に沿って摺動可能になっている。このようにして、テーブル５０が、リニアガイド２２に案内されながら、ねじ軸２４の回転によって直線移動するように構成されている。テーブル５０の移動方向は、ねじ軸２４の軸方向に沿うようになる。ガイドブロック５２は、リニアガイド２２と転がり接触を行う複数のボール（図示せず）を有し、各ボールが、リニアガイド２２に図示しない付勢手段によって付勢されていることが好適である。この場合、リニアガイド２２に対するテーブル５０のガタツキを防止でき、変位計７０の位置精度を向上させることができる。

図１に示すように、テーブル５０と変位計７０とは、アーム機構６０によって連結されている。本実施の形態では、アーム機構６０は、テーブル５０の側に設けられた第１アーム部６１と、第１アーム部６１に連結され、変位計７０の側に設けられた第２アーム部６２と、を有している。

第１アーム部６１は、上下方向に延びており、テーブル５０に設けられた基部６３に上下方向に移動可能に固定されている。すなわち、第１アーム部６１は、基部６３に締付ボルト６４で締め付けて固定されている。この締付ボルト６４を緩めることにより、第１アーム部６１を上下方向に移動し、第１アーム部６１の上下方向位置が調整可能になっている。

第１アーム部６１の第２アーム部６２の側の端部には、マグネットベース６５が設けられている。マグネットベース６５は、ノブ６５ａを含んでおり、ノブ６５ａを操作することでマグネットベース６５の平坦状の吸着面６５ｂ（図５参照）に磁力を発生させたり、磁力を発生させないようにしたりすることが可能になっている。第２アーム部６２の第１アーム部６１の側の端部には、磁性を有するアームブロック部６６が設けられている。このアームブロック部６６は、マグネットベース６５の吸着面６５ｂに吸着可能な平坦状の被吸着面６６ａ（図５参照）を含んでいる。マグネットベース６５にアームブロック部６６を吸着させる場合には、ノブ６５ａを操作して、マグネットベース６５の吸着面６５ｂに磁力を発生させる。一方、ノブ６５ａを操作してマグネットベース６５の吸着面６５ｂの磁力を消すと、アームブロック部６６をマグネットベース６５から離すことができる。このようにして、第１アーム部６１に対する第２アーム部６２の角度を調整することができる。

第２アーム部６２には、変位計７０を保持する変位計保持部６７が設けられている。この変位計保持部６７は、第２アーム部６２にその長手方向に移動可能に固定されている。すなわち、変位計保持部６７は、第２アーム部６２にノブ６８で締め付けて固定されている。このノブ６８を緩めることにより、第２アーム部６２をその長手方向に移動し、変位計保持部６７の第２アーム部６２の長手方向位置が調整可能になっている。また、変位計保持部６７は、他の締付ボルト（図示せず）を緩めることにより、第２アーム部６２の長手方向に対する角度を調整可能になっている。

図１に示すように、変位計７０は、上述した変位計保持部６７に保持されており、回転体２の摺動面３の変位量を計測する。本実施の形態では、変位計７０が、摺動面３の輪郭に追従して接触する接触子７１を有し、この接触子７１の位置（回転体２の軸方向に直交する方向における位置）を検出することによって摺動面３の変位量を計測する接触式変位計の例が示されているが、これに限られることはない。また、変位計７０により計測される変位量は、後述する健全面４を基準とした変位量とすることが好適であるが、これに限られることはない。

上述したモータ２５は、制御ユニット８０により制御されている。本実施の形態では、制御ユニット８０は、制御部８１と、表示部８２と、を有している。このうち制御部８１は、モータ２５を制御するとともに、変位計７０により計測された変位量を、計測点の軸方向位置情報と関連付けて収集し、記録するように構成されている。例えば、制御部８１は、モータ２５の回転量から計測点の軸方向位置情報を求めることができる。表示部８２は、制御部８１で記録された変位量を表示する。図１に示す形態では、制御部８１は、モータ２５および変位計７０に配線接続されている例が示されているが、無線接続されていてもよい。

ところで、図５に示すように、ベースユニット２０には、一対の距離センサ９０が設けられている。距離センサ９０は、変位量計測装置１０が回転体２に固定された場合に、距離センサ９０から回転体２の表面までの距離を計測する。これらの距離センサ９０により計測された距離に基づいて、変位量計測装置１０のテーブル５０の移動方向（言い換えると、ねじ軸２４の軸方向）が、回転体２の軸方向に沿っているか（言い換えると、平行であるか）否かを確認することができる。図５においては、距離センサ９０は、各支持プレート２１の固定ユニット３０の側の端部に配置されている例が示されているが、上述した受台２３に配置してもよく、任意である。また、一対の距離センサ９０は、ねじ軸２４の軸方向に沿うように配置されていることが好適である。すなわち、各距離センサ９０を結ぶ線分がねじ軸２４に平行になるように配置されていることが好適である。この場合、テーブル５０の移動方向を回転体２の軸方向に容易に沿わせることができる。なお、距離センサ９０は、制御部８１に接続されており、距離センサ９０により計測された距離は、表示部８２で表示されるようになっている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、上述した変位量計測装置１０を用いて、回転体２の摺動面３の変位量を計測する方法について説明する。なお、本実施の形態における摺動面３とは、回転体軸受などの構造物と半径方向で対向するラジアル摺動面を意味しているが、単に摺動面３と記す。

まず、図５に示すように、変位量計測装置１０を、回転機械１の回転体２に固定する。

この場合、まず、押圧ブロック３１の第１ブロック分割体３１ａと第２ブロック分割体３１ｂとが回転体２の摺動面３の近傍に配置される。続いて、回転体２および各ブロック分割体３１ａ、３１ｂにベルト３２が巻き掛けられる。次に、第１ブロック分割体３１ａおよび第２ブロック分割体３１ｂに、固定プレート３４が取り付けられる。続いて、張力付与部３３によって、ベルト３２に張力が付与される。ここで、固定ユニット３０のブロック分割体３１ａ、３１ｂは、回転体２の摺動面３の両側に設けられた健全面４に配置されることが好ましい。健全面４とは、摺動面３に連続して、摺動面３と同一形状に精度良く加工された面であるが、周囲の構造物とは擦れない面である。

このようにして、固定ユニット３０が回転体２に固定される。その後、固定ユニット３０に、予め組み立てられたベースユニット２０、テーブル５０、アーム機構６０および変位計７０が取り付けられ、回転体２に固定された変位量計測装置１０が得られる。なお、固定プレート３４が取り付けられる前にベルト３２に張力を付与するようにしてもよい。

変位量計測装置１０が回転体２に固定された後、テーブル５０の移動方向が回転体２の軸方向に沿っているか否かが確認される。すなわち、各距離センサ９０により計測された回転体２までの距離にずれがある場合、テーブル５０の移動方向が、回転体２の軸方向とずれる場合が考えられる。このため、各距離センサ９０により計測される距離がずれないように変位量計測装置１０を回転体２に固定することが好ましい。

より具体的には、各支持プレート２１に設けられた距離センサ９０により、距離センサ９０から回転体２の健全面４までの距離が計測される。距離センサ９０により距離を計測する計測対象面を、健全面４とすることにより、テーブル５０の移動方向を回転体２の軸方向に精度良く沿わせることができる。各距離センサ９０により計測される距離がずれている場合には、調整機構４０によって固定ユニット３０とベースユニット２０との間の寸法が調整される。この場合、まず、回り止め部４５の締付ボルト４６が緩められる。続いて、調整ボルト４１を回転させて、ベースユニット２０の高さが調整される。次に、所望の高さ位置で締付ボルト４６を締め付けて回り止め部４５が固定される。その後、再び、距離センサ９０により健全面４までの距離が計測される。このようにして、固定ユニット３０とベースユニット２０との間の寸法が調整され、テーブル５０の移動方向を回転体２の軸方向に沿わせることができる。

ところで、距離センサ９０の計測対象面を健全面４とすることができない場合には、回転体２の任意の面を計測対象面としてもよい。この場合、回転体２の設計寸法を加味することにより、テーブル５０の移動方向が回転体２の軸方向に沿っているか否かを確認することができる。

テーブル５０の移動方向を確認した後、摺動面３の変位量が計測される。

この場合、まず、アーム機構６０の第１アーム部６１および第２アーム部６２の位置や角度を調整することにより、変位計７０の接触子７１を、回転体２の摺動面３の所望の位置に接触させる。

続いて、モータ２５が駆動されて、ねじ軸２４が回転する。このことにより、変位計７０がテーブル５０とともに回転体２の軸方向に沿って移動（走査）する。

この間、変位計７０により摺動面３の変位量が計測される。変位計７０が回転体２の軸方向に沿って移動するため、計測される変位量は、回転体２の軸方向に直交する断面で見たときの摺動面３の同一の周方向位置における変位量を表わす。

計測された変位量が、計測点の軸方向位置情報と関連付けられて、制御部８１に収集され記録されるとともに、表示部８２で表示される。このような変位量から、摺動面３の軸方向に沿う平坦度を評価することができる。一般的に摺動面３の輪郭は、回転体２の軸方向で異なる傾向を示し得るが、摺動面３の周方向では同じ傾向を示す。このことから、摺動面３の周方向における任意の一の位置での変位量を得ることで、摺動面３の軸方向に沿う平坦度を評価することができる。しかしながら、アーム機構６０の第１アーム部６１および第２アーム部６２の位置や角度を調整することにより、摺動面３の周方向において互いに異なる複数の位置での変位量を得るようにしてもよい。この場合には、摺動面３の平坦度の評価精度を向上させることができる。

このように本実施の形態によれば、ベースユニット２０に直線移動可能なテーブル５０にアーム機構６０を介して変位計７０が設けられ、変位計７０により計測された変位量が、計測点の軸方向位置情報と関連付けて収集されている。このことにより、回転体２の軸方向に沿う変位量を計測することができる。また、変位量計測装置１０のベースユニット２０が、固定ユニット３０を介して回転機械１の回転体２に固定可能になっている。このことにより、回転機械１に設置された状態で回転体２の摺動面３の軸方向に沿う変位量を直接的に計測することができる。そして、従来のように型を用いることを不要にできる。このため、回転体２の摺動面３の変位量の計測時間を短縮させることができる。その結果、摺動面３の平坦度の評価を容易かつ迅速に行うことができる。

また、本実施の形態によれば、固定ユニット３０の押圧ブロック３１と回転機械１の回転体２にベルト３２が巻き掛けられ、このベルト３２に張力が付与されている。このことにより、固定ユニット３０を回転体２に容易かつ迅速に固定することができる。

また、本実施の形態によれば、ベルト３２は、固定プレート３４と押圧ブロック３１との間を通り、固定プレート３４と押圧ブロック３１は、互いに取り外し可能になっている。このことにより、ベルト３２を押圧ブロック３１に容易に巻き掛けることができる。このため、固定ユニット３０を回転体２に容易かつ迅速に固定することができる。

また、本実施の形態によれば、押圧ブロック３１の一方の当接面３６ａ、３６ｂが、他方の当接面３６ａ、３６ｂに向かって、固定プレート３４に近づくように固定プレート３４に対して傾斜している。このことにより、各当接面３６ａ、３６ｂから回転体２に付与される押圧力の方向を異ならせることができ、固定ユニット３０と回転体２とをより一層強固に固定することができる。

また、本実施の形態によれば、一対のリニアガイド２２が、テーブル５０の側とは反対側において、一方のリニアガイド２２から他方のリニアガイド２２に延びるベースプレート２８ａによって連結されている。このことにより、一対のリニアガイド２２が上下方向に沿うように配置された場合、アーム機構６０やテーブル５０などの重量によって、ベースユニット２０が撓むことを防止し、剛性を向上させることができる。このため、テーブル５０の直線移動の精度を向上させることができ、変位量の計測精度を向上させることができる。とりわけ、本実施の形態によれば、ベースプレート２８ａとリニアガイド２２とにリブ２８ｂが連結されているため、ベースユニット２０の剛性をより一層向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、調整機構４０によって、固定ユニット３０とベースユニット２０との間の寸法が調整可能になっている。このことにより、テーブル５０の移動方向を回転体２の軸方向に沿うようにベースユニット２０の配置を調整することができる。このため、変位量の計測精度を向上させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、アーム機構６０が、テーブル５０の側に設けられた第１アーム部６１と、変位計７０の側に設けられた第２アーム部６２と、を有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、回転体２の摺動面３の所望の位置に変位計７０の接触子７１を接触させることができれば、アーム機構６０の構成は任意である。

（第２の実施の形態）
次に、図６および図７を用いて、第２の実施の形態における変位量計測装置について説明する。

図６および図７に示す第２の実施の形態においては、変位計が、計測対象面に対して接触子を進退させる進退機構を有している点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６および図７において、図１乃至図７に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、図６に示すように、変位計７０が、回転体２の摺動面３に接触する接触子７１と、摺動面３に対して接触子７１を進退させる進退機構１００と、を有している。

進退機構１００は、シリンダ室１０１を有するハウジング１０２と、シリンダ室１０１に摺動可能に収容されたピストン１０３と、ピストン１０３を摺動面３の側に進出させる加圧部１０４と、ピストン１０３を摺動面３の側から退避させる退避ばね１０５と、を含んでいる。このうちピストン１０３には、接触子７１が取り付けられている。接触子７１は、加圧部１０４によって、摺動面３の輪郭に接触子７１が追従することが可能になっている。

シリンダ室１０１は、供給ライン１０６を介して加圧部１０４に連通しており、加圧部１０４からシリンダ室１０１に加圧空気が供給されるようになっている。供給ライン１０６の途中位置に、三方弁１０７が設けられており、この三方弁１０７から、シリンダ室１０１内の加圧空気を排出する排出ライン１０８が延びている。この三方弁１０７によって、シリンダ室１０１は、加圧部１０４または排出ライン１０８に、選択的に連通されるようになっている。ピストン１０３には、シール部１０９が設けられており、加圧空気が供給されたシリンダ室１０１の圧力の低下防止を図っている。なお、加圧空気の圧力は、シリンダ室１０１内のピストン１０３を、退避ばね１０５の付勢力に抗して摺動面３の側に押圧可能な圧力値に設定される。三方弁１０７は、制御部８１によって制御されており、制御部８１からの指令を受けて駆動される。

本実施の形態による変位量計測装置１０は、例えば、図７に示すように、摺動面３に周方向に延びる溝５が設けられている場合に好適である。このような溝５は、計測非対象の部位である。

この図７に示す摺動面３の変位量を計測する場合、モータ２５を駆動させて、変位計７０が回転体２の軸方向に沿って移動する。接触子７１が摺動面３上に位置している間、三方弁１０７が、シリンダ室１０１を加圧部１０４に連通する状態に切り替えられる。このことにより、シリンダ室１０１に加圧空気が供給されて、接触子７１が摺動面３の側に進出して摺動面３に接触する。

一方、接触子７１が溝５上に位置している間、三方弁１０７が、シリンダ室１０１を排出ライン１０８に連通する状態に切り替えられる。このことにより、シリンダ室１０１内の加圧空気が排出ライン１０８に排出され、接触子７１が摺動面３の側から後退する。

接触子７１を回転体２の軸方向に沿って移動させている間、接触子７１が摺動面３上に位置しているか、溝５上に位置しているかに応じて三方弁１０７が切り替えられる。このことにより、接触子７１を溝５から退避させることができ、溝５が設けられた摺動面３の変位量を断続的に計測することができる。なお、制御部８１には、摺動面３に設けられた溝５の位置が予め記録されており、制御部８１は、この溝５の位置に基づいて三方弁１０７の切り替えを制御する。

このように本実施の形態によれば、変位計７０は、回転体２の摺動面３に対して接触子７１を進退させる進退機構１００を有している。このことにより、摺動面３に計測非対象となる部位（例えば、溝５）がある場合には、当該部位から接触子７１を退避させることができ、摺動面３の変位量を断続的に計測することができる。このため、回転体２の摺動面３の軸方向に沿う変位量の計測時間を短縮させることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、供給ライン１０６に設けられた三方弁１０７を切り替えることにより、接触子７１の進出と退避とを切り替える例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、排出ライン１０８を、供給ライン１０６を介することなくシリンダ室１０１に直接的に連通させて、供給ライン１０６および排出ライン１０８に切替弁をそれぞれ設けるようにしてもよい。

（第３の実施の形態）
次に、図８および図９を用いて、第３の実施の形態における変位量計測装置について説明する。

図８および図９に示す第３の実施の形態においては、固定ユニットが、ベースユニットを回転機械に磁力で固定する固定ブロックと、ベースユニットに固定された、固定ブロックに回動可能に固定されたベース側部材と、を有している点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図８および図９において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、図８に示すように、固定ユニット３０は、ベースユニット２０を回転機械１に磁力で固定する固定ブロック１２０を有している。本実施の形態では、固定ユニット３０は、上述した押圧ブロック３１、ベルト３２、張力付与部３３、固定プレート３４などは有していない。また、調整機構４０も設けられていない。なお、固定ユニット３０は、ベースユニット２０の各支持プレート２１に固定されていることが好適であるが、このことに限られることはない。固定ユニット３０は、ベースユニット２０のうちの支持プレート２１以外の部位に固定されていてもよい。また、ベースユニット２０を回転機械１に対して固定可能であれば、固定ブロック１２０の個数は任意である。

固定ブロック１２０は、ノブ１２０ａを含んでおり、ノブ１２０ａを操作することで、固定ブロック１２０の平坦状の吸着面１２０ｂに磁力を発生させたり、磁力を発生させないようにしたりすることが可能になっている。固定ブロック１２０の吸着面１２０ｂは、回転機械１の回転体２の周囲に設置された磁性を有する構造物６に当接させ、当該吸着面１２０ｂに磁力を発生させることにより、固定ブロック１２０を当該構造物６に固定させることができる。一方、吸着面１２０ｂの磁力を消すと、固定ブロック１２０を構造物６から離すことができ、変位量計測装置１０を移動させることができる。

図８に示すように、ベースユニット２０には、ベース側部材１２１が固定されている。このベース側部材１２１は、磁力やボルトなどを用いた任意の方法で、ベースユニット２０の支持プレート２１に固定されている。

ベース側部材１２１は、固定ブロック１２０に回動可能に固定されている。より具体的には、固定ブロック１２０とベース側部材１２１は、締付ボルト１２２で締め付けて固定されている。固定ブロック１２０およびベース側部材１２１には、この締付ボルト１２２が貫通する孔（図示せず）がそれぞれ設けられている。この締付ボルト１２２を、取り外さずに緩めることにより、締付ボルト１２２を中心にして、ベース側部材１２１を固定ブロック１２０に対して回動させることができるように構成されている。

本実施の形態による変位量計測装置１０は、回転体２の周囲の構造物６に固定することができるため、例えば、回転体２に固定することができない場合に好適である。そして、第１の実施の形態と同様にして、回転体２の摺動面３（より詳細にはラジアル摺動面）に変位計７０の接触子７１を接触させる。この際、ベース側部材１２１を固定ブロック１２０に対して回動させて、ベースユニット２０の姿勢を、変位計７０の接触子７１を摺動面３に接触可能な姿勢にすることができる。このようにして、図８に示すような回転体２の摺動面３の軸方向に沿う変位量を容易にかつ迅速に計測することができる。

また、本実施の形態による変位量計測装置１０によれば、摺動面３の変位量を、摺動面３の周方向において異なる複数の位置で計測することができる。例えば、摺動面３の一の周方向位置における変位量を計測した後、回転体２を所望の角度回転させて、摺動面３の他の周方向位置における変位量を計測することができる。この場合、回転体２の回転角度を検出するためのセンサ（図示せず）を回転体２の周囲の構造物６に取り付けて、検出された回転角度を、得られた変位量に関連付けることが好ましい。

さらに、本実施の形態による変位量計測装置１０は、図９に示すようなスラスト摺動面７の変位量を計測することができる。スラスト摺動面７とは、回転体軸受などの構造物６と回転体２の軸方向で対向する摺動面３を意味している。

すなわち、回転体２の周囲の構造物６に本実施の形態による変位量計測装置１０を固定し、アーム機構６０の第１アーム部６１および第２アーム部６２の位置や角度を調整して、変位計７０の接触子７１をスラスト摺動面７に接触させることができる。この際、ベース側部材１２１を固定ブロック１２０に対して回動させて、ベースユニット２０の姿勢を、変位計７０の接触子７１をスラスト摺動面７に接触可能な姿勢にすることができる。テーブル５０の移動方向は、回転体２の軸方向に直交する方向（回転体２の法線方向、図９における紙面に垂直な方向）に沿うように配置することで、スラスト摺動面７の法線方向における変位量を計測することができる。一般的にスラスト摺動面７の輪郭は、回転体２の法線方向に異なる傾向を示し得るが、スラスト摺動面７の周方向では同じ傾向を示す。このことから、スラスト摺動面７の周方向における任意の一の位置での変位量を得ることで、スラスト摺動面７の法線方向に沿う平坦度を評価することができる。なお、制御部８１は、変位計７０により計測された変位量が、計測点の法線方向位置情報と関連付けて収集し記録する。

このように本実施の形態によれば、固定ユニット３０の固定ブロック１２０が、回転機械１に磁力で固定され、ベースユニット２０に固定されたベース側部材１２１が、固定ブロック１２０に回動可能に固定されている。このことにより、固定ユニット３０を回転機械１に容易かつ迅速に固定することができるとともに、ベースユニット２０の姿勢を、変位計７０の接触子７１が摺動面３、７の任意の位置に容易に接触可能な姿勢にすることができる。このため、回転体２の摺動面３、７の変位量の計測時間を短縮させることができる。

以上述べた実施の形態によれば、回転体の計測対象面の変位量の計測時間を短縮することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。

１：回転機械、２：回転体、３：摺動面、７：スラスト摺動面、１０：変位量計測装置、２０：ベースユニット、２１：支持プレート、２２：リニアガイド、２８ａ：ベースプレート、３０：固定ユニット、３１：押圧ブロック、３１ａ：第１ブロック分割体、３１ｂ：第２ブロック分割体、３２：ベルト、３３：張力付与部、３４：固定プレート、３６ａ：第１当接面、３６ｂ：第２当接面、５０：テーブル、６０：アーム機構、７０：変位計、７１：接触子、８０：制御ユニット、１００：進退機構、１２０：固定ブロック、１２１：ベース側部材

Claims (7)

1. 回転機械の回転体に設けられた計測対象面の変位量を計測する変位量計測装置であって、
   ベースユニットと、
   前記ベースユニットに設けられ、前記回転機械に固定可能な固定ユニットと、
   前記ベースユニットに対して直線移動可能なテーブルと、
   前記テーブルを直線移動させる駆動部と、
   前記テーブルにアーム機構を介して設けられ、前記計測対象面の変位量を計測する変位計と、
   前記駆動部を制御するとともに、前記変位計により計測された変位量を計測点の位置情報と関連付けて収集する制御ユニットと、を備えた、変位量計測装置。
2. 前記固定ユニットは、前記回転機械の前記回転体を押圧する押圧ブロックと、前記回転体および前記押圧ブロックに巻き掛けられたベルトと、前記ベルトに張力を付与する張力付与部と、を有している、請求項１に記載の変位量計測装置。
3. 前記固定ユニットは、前記押圧ブロックと前記ベースユニットとの間に介在された固定プレートを有し、
   前記ベルトは、前記押圧ブロックと前記固定プレートとの間を通り、
   前記固定プレートは、前記押圧ブロックに取り外し可能になっている、請求項２に記載の変位量計測装置。
4. 前記固定ユニットは、前記押圧ブロックと前記ベースユニットとの間に介在された固定プレートを有し、
   前記押圧ブロックは、前記回転体に当接する一対の当接面を含み、
   一方の前記当接面は、他方の前記当接面に向かって前記固定プレートに近づくように前記固定プレートに対して傾斜している、請求項２に記載の変位量計測装置。
5. 前記ベースユニットは、一対の支持プレートと、一対の前記支持プレートを連結し、前記テーブルの直線移動を案内する一対のガイド部材と、を有し、
   一対の前記ガイド部材が、前記テーブルの側とは反対側において、一方の前記ガイド部材から他方の前記ガイド部材に延びるベースプレートによって連結されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の変位量計測装置。
6. 前記変位計は、前記計測対象面に接触する接触子と、前記接触子を前記計測対象面に対して進退させる進退機構と、を有している、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の変位量計測装置。
7. 前記固定ユニットは、前記ベースユニットを前記回転機械に磁力で固定する固定ブロックと、前記ベースユニットに固定されるとともに、前記固定ブロックに回動可能に固定されたベース側部材と、を有している、請求項１に記載の変位量計測装置。

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