JP2012189603A - レーザ照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に迅速に軸合わせができるとともに、軸合わせの前に行われる防風工程を省略できる立軸形水車及び立軸形発電機の軸受用の部材の軸合わせに適用可能なレーザ照射装置を提供する。
【解決手段】レーザ照射装置１０は、円周部に円弧状の溝１７０ｂ１が開口されるとともに中心部に孔１７０ｃが貫通され玉軸受１７０ｂと溝１７０ｂ１に回転自在に係合される複数の球体１７０ａとを有する支持部１７０と、球体１７０ａよりも径が大きい略球形状の球体部１０ａと、球体部１０ａに取り付けられ球体部１０ａに重力を加える錘部１０ｄと、球体部１０ａに取り付けられレーザ光線を照射するレーザ発光部１０ｃと、を備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、立軸形水車及び立軸形発電機の軸受用の部材の軸合わせに適用可能なレーザ照射装置に関する。

水力発電所では、機能維持及び予防保全を図る為、定期的な水車及び発電機の点検及び手入れが行われている。これらの点検及び手入れは、水車及び発電機を停止させてから分解し、各部材毎の劣化状況を調べる等して行われる。例えば、立軸形フランシス水車及び立軸形発電機を点検する場合は、基礎台に固定されているケーシング、ドラフト等の部材を除いたほぼ全ての部材、主軸、ランナ、上部ブランケット、発電機の回転子、下部ブランケット等が分解されて一時取り除かれる。

こうして分解された各部材は、それぞれに点検、手入れがなされ、再度分解前の状態に組み立てられる。この組み立てでは、まず上部ブランケット及び下部ブランケット等の軸受用の部材を仮に組み立てて軸合わせを行い、軸受用の部材の設置位置を決めてから、位置決め用の金具（ノック）等で印をしておき、軸受用部材を一度分解し、主軸及びランナ等の回転部材を挿入した状態で、軸受用部材を再度組み立てる等して行われる。

従って、軸受用の部材の軸合わせにおいて、軸受用の部材の軸心が、互いにずれたり、地面から垂直になっていない場合、軸受に挿入されて組み上げられる回転部材の回転軸にズレが生じ、運転時の振動の増大や、軸受温度の上昇等の原因となってしまう。従って、この組立工程における軸受用の部材の軸合わせは、非常に重要な工程であり、綿密に行われる必要がある。

従来、この軸受用の部材の軸合わせ工程は、まず、軸受用の部材を基礎台に仮設置し、上部に位置する部材、例えば上部ブランケットの開口部に架台を取り付け、架台の中心位置から錘を取り付けられたピアノ線を、下方に向けて吊り下げて、所定の固定部材の軸心位置に合わせ、回転軸の位置として定め、例えば下部ブランケットのような他の軸受用の部材の取付位置を調整するという手順で行われることが多い。またこの時、吊り下げられたピアノ線が揺れるのを防止する為、吊り下げられた錘を油が入れられた容器に入れる等の工夫がなされることも多い。

軸受用の部材の軸合わせ作業の多くは、ピアノ線と各部材の内側面との距離を、インサイドマイクロメータ等の計測器で測り、軸心位置が合うように、軸受用の各部材の位置を移動するようにして行われる。インサイドマイクロメータによる距離測定では、インサイドマイクロメータを水平状態に保ちながら、その一端部がピアノ線に、他端部が軸受用の部材の内側面に接するようにして計測を行う必要があり、豊富な経験と熟練を要する。

これに関連して、特許文献１に示すような、水車発電機のセンタリング測定方法及び測定装置が開示されている。このセンタリング測定方法によれば、ピアノ線センタリング方式による水車発電機の据付作業に、固定物及び取付物とピアノ線との距離をセンサ測定する工程を備え、実測データに基づきピアノ線と機器の据付中心位置に関する移動量を算出・表示することにより、経験の浅い作業者においても、巧拙なく確実にセンタリング測定を実施できるようになるというものである。

また、特許文献２に示すようなセンタリング計測装置及び計測方法も開示されている。このセンタリング計測装置によれば、上部から垂直に垂らされた細線（例えばピアノ線）に水平に支持された吊り下げ架台に、細線の位置を検出する非接触ＸＹセンサを取り付けた計測機器を備え、当該計測機器に基準位置と円筒の内面との距離を検出させることにより、センタリング計測にかかる工数を削減できるとともに、高所の足場を必要とせず安全にセンタリングができるというものである。

更に、特許文献３に示すようなセンタリング計測装置及び計測方法も開示されている。このセンタリング計測装置によれば、特許文献２の計測装置に、更に独立したピアノ線用ＸＹテーブルを備え、当該ピアノ線用ＸＹテーブルからピアノ線を垂らすとともに、従来の架台用回転テーブルから複数のワイヤーで計測装置を吊り下げることにより、ピアノ線及び計測装置の振れ止め時間を短くできるというものである。

また更に、特許文献４に示すような水車発電機の軸振れ測定方法及び測定装置も開示されている。この軸振れ測定方法によれば、組立工程とともに実行する水平調整測定及び各軸振れ調整測定と、機器連結後の軸の全体姿勢を調整・確認する総合振れ見測定とを連続的に実行し、軸振れの量を基準部材の移動調整量として算出・表示して、軸振れ調整に係る測定プロセスを自動化するものである。これにより、測定精度の向上、測定時間の短縮及び据付状態の即時的な検討等従来の測定成績を大幅に向上することができるというものである。

特開平７−２３５４８号公報（第３及び６頁、図１） 特開平８−３４０６６２号公報（第３、４及び６頁、図１） 特開平１０−４７９４５号公報（第４及び８頁、図１） 特開平７−８３７８４号公報（第２及び６頁、図１）

しかし、従来例に係るセンタリングに関する各種の測定（計測）装置及び測定（計測）方法によれば、いずれも上部から吊されたピアノ線を基に、軸合わせを行うものである。従って、ピアノ線の振れを抑える為に、建屋の防風は勿論、水車の吸出管、入口弁、制圧機、放水管等から吹き上げてくる風を防ぐ等の防風工程を施さなければならない。また、ピアノ線の位置合わせにおいては、ピアノ線の位置をずらす毎に静定時間が必要になり、軸心の位置設定に時間がかかる。

そこで本発明は、上述の問題に鑑み創作されたものであり、容易に迅速に軸合わせができるとともに、軸合わせの前に行われる防風工程を省略できる立軸形水車及び立軸形発電機の軸受用の部材の軸合わせに適用可能なレーザ照射装置を提供することを目的とする。

この発明に係るレーザ照射装置は、
円周部に円弧状の溝が開口されるとともに中心部に孔が貫通された玉軸受と前記溝に回転自在に係合される複数の球体とを有する支持部と、
前記球体よりも径が大きい略球形状の球体部と、
前記球体部に取り付けられて前記球体部に重力を加える錘部と、
前記球体部に取り付けられてレーザ光線を照射するレーザ発光部と、を備え、
前記球体部が前記支持部に載置され、前記球体部の球面が前記支持部の複数の前記球体の球面に接して、前記球体部が前記支持部に回動自在に支持され、
前記錘部が前記玉軸受の孔を通過して前記球体部に取り付けられ、
前記錘部と前記レーザ発光部とが前記球体部の中心を通る同一直線上に配置され、
前記錘部によって加えられる重力で前記球体部が回動して一定の状態を保ち、前記レーザ発光部が重力の反対方向或いは重力と同方向にレーザを照射する、
ことを特徴とする。

また、前記球体部の一方の面に前記錘部が取り付けられ、前記球体の他方の面に前記レーザ発光部が設置され、前記レーザ発光部が重力と反対方向にレーザを照射してもよい。

また、前記錘部に円形状の開口部が設けられ、
前記レーザ発光部は、前記開口部の内側に位置する前記球体部の一方の面に設置され、
前記レーザ発光部が重力と同方向にレーザを照射してもよい。

また、前記錘部は、両端が開口し一方の端部の周面にネジ溝が形成された円筒部を有し、
前記球体部の一方の面及び他方の面には前記円筒部の先端が着脱自在に取り付け可能なネジ溝が形成された開口部を有し、
前記球体部のいずれかの開口部の内側に前記レーザ発光部が設置され、
前記レーザ発光部が設置された方の前記球体部の開口部に前記錘部の端部が取り付けられた際に、前記レーザ発光部が重力と同方向にレーザを照射し、
前記レーザ発光部が設置された方と逆側の前記球体部の開口部に前記錘部の端部が取り付けられた際に、前記レーザ発光部が重力の反対方向にレーザを照射してもよい。

また、基礎ステージと前記基礎ステージ上に積層されるＸ方向又はＹ方向へ移動可能な第１の可動ステージと前記第１の可動ステージ上に積層されて前記支持部が支持されるＹ方向又はＸ方向へ移動可能な第２の可動ステージとを有する取付架台を備え、
前記基礎ステージ、前記第１の可動ステージ及び前記第２の可動ステージには互いに連通し、前記錘部が通過する孔部がそれぞれ開口され、
前記基礎ステージ、前記第１の可動ステージ及び前記第２の可動ステージのそれぞれの孔部の径が前記基礎ステージ、前記第１の可動ステージ、前記第２の可動ステージの順に小さいことが好ましい。

この発明に係る軸合わせレーザ照射装置によれば、ピアノ線を使用しないで軸心の位置を決めることができる。これにより、軸合わせの前に行われる防風工程を省略できる。

実施の形態としての軸合わせ補助装置１００の構成例を示す概略図である。 架台１０１の構成例を示す斜視図である。 レーザ照射装置１０の構成例を示す概略断面図である。 レーザ照射装置１０の組立例を示す斜視図である。 受光器２０の構成例を示す斜視図である。 受光器２０の組立例を示す斜視図である。 受光器２０の機能例（その１）を示す図である。 受光器２０の機能例（その２）を示す図である。 受光器２０の機能例（その３）を示す図である。 軸合わせ補助装置１００の軸合わせ例を示すフローチャートである。 軸合わせ補助装置１００の傾斜検出例を示すフローチャートである。 レーザ照射装置１０のその他の構成例を示す概略断面図である。

続いて、この発明に係る実施の形態としての軸合わせ補助装置及び軸合わせ方法について、図面を参照しながら説明をする。図１は、本発明に係る実施の形態としての軸合わせ補助装置１００の構成例を示す概略図である。

図１に示す軸合わせ補助装置１００は、例えば、水力発電所における水車２００及び発電機２０１の軸合わせ作業を補助する装置であり、水車２００の回転軸と発電機２０１の回転軸との軸合わせに用いられる。水力発電所には第１の物体の一例を構成する水車取付用の下部基礎１が設けられる。下部基礎１には、回転軸を有した水車２００が取り付けられる。下部基礎１には、水車２００の回転軸を組み入れる為の円形状の開口部１ａが設けられている。水車２００の回転軸上方は第２の物体の一例を構成するメタル支え４で可動自在に支持される。

下部基礎１内に組み込まれた水車２００と接続される発電機２０１は、電機子回転軸を有している。発電機２０１は、この例では、下部基礎１と一体に設けられた上部基礎５に取り付けられる。電機子回転軸は、第２の物体の一例を構成する下部ブランケット６及び上部ブラケット８等の軸受用の部材で支持される。上述のメタル支え４、下部ブランケット６及び上部ブラケット８等には、回転軸を組み入れる為の円形状の開口部が各々設けられている。

軸合わせ補助装置１００は、水車２００及び発電機２０１のオーバーホール後、これらの組み立て時に、下部基礎１、メタル支え４、下部ブランケット６及び上部ブラケット８等の相互の開口部の軸心が略同一直線上に乗るように仮設置された、例えば下部基礎１の開口部１ａと、メタル支え４の開口部４ａとの軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出してこれらの移動調整量及び移動方向を提示するものである。

水車２００には、立軸形のフランシス水車が一例として挙げられる。水車２００は、ドラフト２、ケーシング３、ランナ２１１、主軸２１０及びメタル支え４を有し、下部基礎１に設置されている。水車２００は、ケーシング３からドラフト２へと流れる水の水力によりランナ２１１を回転させる。ランナ２１１の上部には、水車２００の回転軸である主軸２１０が接続されており、主軸２１０は、軸受用のメタル支え４の開口部４ａに係合され、状態を支えられながら回転し、上部の発電機２０１に回転動力を伝達する。

発電機２０１には、立軸形の普通形発電機が一例として挙げられる。発電機２０１は、発電用の固定子部７、下部ブランケット６、上部ブランケット８及び主軸２１２を有し、上部基礎５に設置されている。発電機２０１の電機子回転軸である主軸２１２は、下方の端部を主軸２１０の上方の端部に連結され、水車２００からの回転動力を得る。主軸２１２は、軸受用の下部ブランケット６の開口部６ａ及び上部ブランケット８の開口部８ａに係合され、垂直状態に状態を支えられながら回転する。発電機２０１は、主軸２１２に連結された図示しない磁極が回転することにより、固定子部７に電力を発生させる。

なお、図１に示す水車２００及び発電機２０１は、基本的部位のみを抜き出して表記されたものであり、本来は、上記の部位以外にも多数の部位を有して構成されている。

軸合わせ補助装置１００は、レーザ照射装置１０、受光器２０、電線３０、コンピュータ４０を備えて構成される。レーザ照射装置１０は、発光手段の一例を構成し、下部基礎１の一方の端部から、下部基礎１の開口部１ａの軸心に沿った光線ＬＢ１を、例えばメタル支え４の開口部４ａに向けて照射する。

レーザ照射装置１０は、この例では、水車２００の最下部に位置するドラフト２に、架台１０１に取り付けられて設置され、当該架台１０１から、地面に対して略垂直方向の光線ＬＢ１を上方に照射する。照射された光線ＬＢ１は、受光器２０により受光される。

受光器２０は、受光手段の一例を構成し、ここではメタル支え４の開口部４ａの内側面に一端部の２つの接合部を接して配置され、メタル支え４の開口部４ａの軸心周辺において他端部が光線ＬＢ１を受光するとともに、受光された光線ＬＢ１の位置情報を出力する。受光器２０には、電線３０を介してコンピュータ４０が接続される。

コンピュータ４０は、情報処理手段の一例を構成し、受光器２０から出力された位置情報を入力して、下部基礎１の開口部１ａとメタル支え４の開口部４ａとの軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出する。コンピュータ４０は、モニタ４１、キーボード４２、Ｉ／Ｏインターフェイス４３、制御装置４４、メモリ４５、ＲＡＭ４６を備えて構成され、メモリ４５に記憶された基礎情報と、受光器２０から入力される位置情報とを基にして、軸合わせに必要な処理を行う。

Ｉ／Ｏインターフェイス４３には、キーボード４２が接続され、様々な命令及びデータを入力するように操作される。キーボード４２を操作して入力される、数字や文字等の操作データはＩ／Ｏインターフェイス４３を介して制御装置４４に入力される。また、Ｉ／Ｏインターフェイス４３には、モニタ４１が接続される。モニタ４１には、液晶表示パネルや、ＰＤＰ表示パネル、ＣＲＴ等が使用され、Ｉ／Ｏインターフェイス４３を介して制御装置４４から出力される画像データを表示する。

制御装置４４は、メモリ４５から処置に必要なプログラム及び基礎情報等を適宜読み出して、ＲＡＭ４６に展開し、キーボード４２から入力される操作データに基づいて、軸合わせに必要な各種処理を実行する。コンピュータ４０は、例えば、下部基礎１又は上部基礎５上に仮に設置されて操作される。

図２は、架台１０１の構成例を示す斜視図である。図２に示す架台１０１は、取付架台の一例を構成し、レーザ照射装置１０を回動自在に支持するとともに、当該レーザ照射装置１０の位置調整に用いられるものである。架台１０１は、可動ステージ１１０及び１２０、基礎ステージ１３０を備えて構成され、上面の可動ステージ１１０が、地面に対して略水平になるように、所定の場所、ここではドラフト２に配置される。

基礎ステージ１３０は、レール１３２、ネジ受１３３、調整足部１３４を有して構成され、架台１０１の最下部に配置される。基礎ステージ１３０は、例えば、所定の厚みを有する金属板により、上面を正方形状に構成される。基礎ステージ１３０の底面には、ネジ孔が４つ開口され、当該ネジ孔に調整足部１３４のネジ部１３４ｂが係合される。

調整足部１３４は、一方の端部に、ネジ部１３４ｂを有するとともに、他方の端部に例えばゴム製の円形体１３４ａを有して構成され、架台１０１の水平調整に用いられる。調整足部１３４は、円形体１３４ａを回転されることにより、ネジ部１３４ｂの長さを調整される。基礎ステージ１３０の上面には、レール１３２が２本平行に配置される。

レール１３２は、例えば鋼鉄等の金属により四角柱に構成され、ここでは一方の長手方向の側面に、ガイド用の凸部１３２ａが突出形成されている。２本のレール１３２の長手方向の一方の端部には、両者にまたがるように、ネジ受１３３が例えば溶接される。

ネジ受１３３は、例えば鋼鉄により、四角柱の本体の中心部に、雌ネジ部１３３ａを開口された円筒部を有するように構成され、当該雌ネジ部１３３ａに、可動ステージ１２０の調整ネジ１２１を嵌合するようになされる。ネジ受１３３が接続されないレール１３２の他方の端部からは、可動ステージ１２０の孔部１２４が係合される。

可動ステージ１２０は、可動台の一例を構成し、基礎ステージ１３０上を、矢印線Ｙ１方向に移動可能になされる。可動ステージ１２０は、例えば、調整ネジ１２１、レール１２２、突出部１２２ａ、ネジ受１２３、孔部１２４を有し、基礎ステージ１３０上に設置される。可動ステージ１２０は、例えば、所定の厚みを有する金属板により、基礎ステージ１３０よりも小さい正方形状を有するように形成される。可動ステージ１２０の底面には、孔部１２４が、２本平行に開口される。孔部１２４の一方の内側面には、ガイド用の凹部１２４ａが、レール１３２の凸部１３２ａと係合可能な形状に切削形成される。可動ステージ１２０の一方の側面には、ネジ孔１２０ａが開口されており、当該ネジ孔１２０ａには、雌ネジ部１３３ａに嵌合された調整ネジ１２１が連結される。調整ネジ１２１は所定の径及び長さを有し、可動ステージ１２０の矢印線Ｙ１方向の位置調整に用いられる。

一方、可動ステージ１２０の、ネジ孔１２０ａが開口された面と垂直な、向かい合う２つの側面には、レール１２２用の突出部１２２ａが形成されており、当該突出部１２２ａの上面には、Ｌ型のレール１２２が２本平行に配置される。レール１２２は、例えば鋼鉄により構成され、調整ネジ１２１及び孔部１２４と垂直方向に配置される。２本のレール１２２の長手方向の端部には、両者にまたがるように、ネジ受１２３が例えば溶接される。ネジ受１２３が接続されないレール１２２の他方の端部からは、可動ステージ１１０の孔部１１４が係合される。

可動ステージ１１０は、可動台の一例を構成し、矢印線Ｘ１方向に移動可能になされる。可動ステージ１１０は、調整ネジ１１１、孔部１１４、精密水準器１４０を有し、可動ステージ１２０上に設置される。可動ステージ１１０は、例えば、所定の厚みを有する金属板により、上面が可動ステージ１２０よりも小さい正方形状を有するように形成される。可動ステージ１１０の底面には、孔部１１４が、２本平行に開口される。孔部１１４の一方の内側面には、ガイド用の凸部１１４ａが、レール１２２と嵌合可能に突出形成される。可動ステージ１１０の一方の側面には、ネジ孔１１０ａが開口されており、当該ネジ孔１１０ａには、調整ネジ１１１が、雌ネジ部１２３ａに嵌合されて端部を連結される。調整ネジ１１１は所定の径及び長さを有するネジであり、可動ステージ１１０の矢印線Ｘ１方向の位置調整に用いられる。以上のようにして、架台１０１が構成される。

またこの例で、架台１０１の可動ステージ１１０及び１２０には、係合状態を固定する為のロック機構が設けられている。このロック機構は、ネジ受１５０及び１６０、ロック用ネジ１５１及び１６１を備えて構成される。

ロック用ネジ１６１は、可動ステージ１２０の調整ネジ１２１が連結された側面と対向する側面に端部を接するように配置され、可動ステージ１２０のＹ１方向の移動をロックする。ロック用ネジ１６１は、ネジ受１６０に嵌合されて、調整ネジ１２１と軸部を向かい合わせるように状態を保持される。ネジ受１６０は、レール１３２の端部に連結される。

同様に、ロック用ネジ１５１は、可動ステージ１１０の調整ネジ１１１が連結された側面と対向する側面に端部を接するように配置され、可動ステージ１１０のＸ１方向の移動をロックする。ロック用ネジ１５１は、ネジ受１５０に嵌合されて、調整ネジ１１１と軸部を向かい合わせるように状態を保持される。ネジ受１５０は、レール１２２の端部に連結される。

また、架台１０１の可動ステージ１１０の上面には、水準器の一例を構成する精密水準器１４０が設置される。精密水準器１４０は、この例では、互いに垂直になるように２本配置され、可動ステージ１１０の水平に対する傾斜を検出する。

また更に、この例では、可動ステージ１１０及び１２０、基礎ステージ１３０の中心部には、互いに連通する孔部１１０ｂ、１２０ｂ、１３０ｂが開口され、当該孔部１１０ｂ、１２０ｂ、１３０ｂにレーザ照射装置１０が係合されるようになる。

またこの例では、基礎ステージ１３０の形状を四角形とし、基礎ステージ１３０の下面に４つの調整足部１３４を連結するようにしたが、それに限られることはなく、基礎ステージ１３０の形状を例えば円形とし、３つの調整脚部１３４を下面に連結するようにしてもよい。このようにすることにより、調整足部１３４が均等に荷重負荷を分担できるようになり、架台１０１を安定して設置できるとともに、架台１０１の水平調整が容易になる。

図３は、レーザ照射装置１０の構成例を示す概略断面図である。図３に示すレーザ照射装置１０は、球体部１０ａ、レーザ照射器１０ｃ及び円筒錘部１０ｄを備えて構成される。球体部１０ａは、鋼鉄、真鍮等により、略球形状に構成される。球体部１０ａの一方の面、ここでは上面には、円筒部１０ａ１の一方の端部が、例えば溶接により連結される。円筒部１０ａ１は、鋼鉄、真鍮等により、円形状の開口部を有する円筒状に構成され、開口部の内側面には雌ネジを切られている。

球体部１０ａの他方の面、ここでは下面には、円筒穴部１０ａ２が円形状に開口される。円筒穴部１０ａ２も、内側面に雌ネジを切られている。ここで、円筒部１０ａ１及び円筒穴部１０ａ２の円形状の開口部は、球体部１０ａの中心を通る直線状の軸心を有するとともに、同径に開口され、同ピッチの雌ネジを切られている。円筒穴部１０ａ２には、錘部の一例を構成する円筒錘部１０ｄが係合され、球体部１０ａに重力を加える。

円筒錘部１０ｄは、鋼鉄、真鍮等による円筒部１０ｄ３を有して構成される。円筒部１０ｄ３は円形状の開口部を有するとともに、一方の端部の外側面に、円筒部１０ａ１又は円筒穴部１０ａ２に嵌合可能なネジ部１０ｄ２を有している。また円筒部１０ｄ３の他方の端部には、例えば鉛合金によるドーナツ形錘部１０ｄ１が、所定の重さを有して連結されている。

また、球体部１０ａの上面の円筒部１０ａ１の内側には、円筒部１０ａ１と同心円状に穴部１０ａ３が開口されている。穴部１０ａ３には、ここでは内側面に精密ピッチの雌ネジが切られ、発光部の一例を構成するレーザ照射器１０ｃが係合される。レーザ照射器１０ｃは、光線ＬＢ１の発光源を、例えば、外側面に穴部１０ａ３と嵌合可能な精密ピッチのネジ溝を切られた円筒容器に納められて構成されている。このようにして、レーザ照射装置１０が構成される。

一方、架台１０１の孔部１１０ｂには、支持部の一例を構成するベアリング１７０が設置され、レーザ照射装置１０を回動自在に支持する。ベアリング１７０は、転がり軸受１７０ｂと、ボール１７０ａとを有して構成される。

転がり軸受１７０ｂは、玉軸受の一例を構成し、円周部に上面を開放された溝１７０ｂ１を開口されるとともに、中心部に孔部１７０ｃを貫通されている。溝１７０ｂ１には、球体の一例を構成するボール１７０ａが、この例では８個、回転自在に係合される。

レーザ照射装置１０は、ここでは、円筒錘部１０ｄを下にして、球体部１０ａの球状の側面をボール１７０ａの球状の側面に接し、ベアリング１７０に支持される。これにより、円筒錘部１０ｄが鉛直な状態で、レーザ照射装置１０の姿勢が保持されるので、レーザ照射器１０ｃが、重力と反対方向の光線ＬＢ１を容易に鉛直に照射できるようになる。

また、この例のように、上方に向けて光線ＬＢ１を照射したい場合は、円筒錘部１０ｄのネジ部１０ｄ２を円筒穴部１０ａ２に嵌合するが、下方に向けて光線ＬＢ１を照射したい場合は、ネジ部１０ｄ２を円筒部１０ａ１に嵌合するようにする。これにより、レーザ照射器１０ｃが下方に向けられた状態で保持され、重力方向に光線ＬＢ１を照射できるようになる（図１２参照）。

また更に、レーザ照射装置１０が設置される架台１０１の孔部１２０ｂは、可動ステージ１１０の可動領域を考慮して、孔部１１０ｂの最小開口部、この例では、孔部１７０ｃとほぼ同径の開口部よりも大きく開口される。孔部１３０ｂは、可動ステージ１２０の可動領域を考慮して、孔部１２０ｂよりも更に大きく開口される。このようにすることにより、レーザ照射装置１０の位置調整を行う場合に、円筒錘部１０ｄの円筒部１０ｄ３を貫通する為の連通路が確保される。

図４は、レーザ照射装置１０の組立例を示す斜視図である。図４に示すレーザ照射装置１０を組み立てる場合、まず、レーザ照射器１０ｃを製造する。レーザ照射器１０ｃを製造するには、まず、例えば電池駆動型のレーザダイオードを準備する。次に、準備したレーザダイオードを、側面に精密ピッチのネジ溝を切られた円筒容器に納める。この時、円筒容器の軸心とレーザダイオードが照射する光線ＬＢ１とが一直線状になるように留意する。

次に、球体部１０ａを製造する。球体部１０ａを製造するには、まず、例えば真鍮による適当な大きさの球体を準備する。球体が準備できたら、一方の面、ここでは下面に円筒穴部１０ａ２を開口するとともに、内側面にネジ溝を切る。また、他方の面、ここでは上面に穴部１０ａ３を開口し、レーザ照射器１０ｃ嵌合用の精密ピッチのネジ溝を切る。この時、穴部１０ａ３は円筒穴部１０ａ２と同心円上に開口するようにする。また、穴部１０ａ３を大きめに開口して既存の精密ピッチの雌ネジを溶接してもよい。

次に円筒部１０ａ１を製造する。円筒部１０ａ１を製造するには、まず、上述の円筒穴部１０ａ２と同じ径の開口部を有する、例えば真鍮の円筒状の部材を準備する。円筒状の部材が準備できたら、適当な長さに切り出し、開口部の内側面にネジ溝を切る。ここで、上述の円筒穴部１０ａ２と、ネジ溝のピッチを合わせるようにする。円筒部１０ａ１を製造できたら、球体部１０ａに、穴部１０ａ３と同心円状になるように、例えば溶接により連結する。

次にベアリング１７０を準備する。ここでは、所定の径を有する８個のボール１７０ａと、ボール１７０ａと係合可能な無終端状の溝１７０ｂ１を開口された転がり軸受１７０ｂとを準備する。これらは、既製のベアリングの転がり軸受の上面を開放して、更に孔部１７０ｃを切削加工する等して準備するとよい。

次に、円筒錘部１０ｄを製造する。円筒錘部１０ｄを製造するには、円筒穴部１０ａ２と嵌合可能な径を有する例えば真鍮の円筒状の部材を準備する。円筒状の部材が準備できたら適当な長さに切り出し、一方の端部の外側面にネジ溝を切る。また、例えば鉛合金によるドーナツ形錘部１０ｄ１を準備し、他方の端部に例えば溶接により連結する。

以上の部材が準備できたら、まず、レーザ照射器１０ｃを穴部１０ａ３に嵌合させる。この時、例えばレーザ照射器１０ｃの上面に溝１０ｃ１を形成しておき、当該溝１０ｃ１に嵌合可能な金具等を用いて、レーザ照射器１０ｃを回転させるようにするとよい。次に、球体部１０ａをベアリング１７０上に載せて、下方から円筒錘部１０ｄを孔部１３０ｂ、１２０ｂ、１１０ｂに貫通させ、ネジ部１０ｄ２を円筒穴部１０ａ２に嵌合させて連結する。このようにして、レーザ照射装置１０を組み立てることができる。

図５は、受光器２０の構成例を示す斜視図である。図５に示す受光器２０は、本体２１、円筒部２２及びＣＣＤ２３、出力部２４、反転設置用ポインタ２５を備えて構成される。本体２１は、板状の本体部の一例を構成し、所定の長さを有するものである。本体２１は、例えば表面が撓まない程度の厚みを有するプラスチック製の板により、この例では直方体形状に構成される。

本体２１の一方の端部には、ＣＣＤ２３が設置される。ＣＣＤ２３は、受光板の一例を構成し、光線ＬＢ１を受光するとともに、受光された場所の位置情報を出力する。ＣＣＤ２３には、出力部２４が接続される。出力部２４は、ＣＣＤ２３の出力するデータを、コンピュータ４０に向けて送信可能な信号に変換／変調する機能を有するものである。出力部２４の後段には、電線３０が接続されている。

一方、本体２１の他方の端部には、円筒部２２がこの例では２つ連結される。円筒部２２は、第１及び第２の円形部材の一例を構成し、この例では、例えばメタル支え４のような、第２の物体の開口部の内側面に、それぞれ１つの湾曲された側面部を接するようにして配置され、合わせて２つの接合部で接するものである。

また、本体２１の中間部の、ＣＣＤ２３と円筒部２２との間には、反転設置用ポインタ２５が設置される。反転設置用ポインタ２５は、一方の側面にレーザ照射器２５ａ、他方の側面にレーザ照射器２５ｂを有し、当該レーザ照射器２５ａ及び２５ｂから本体２１の長手方向の中線（軸心）に沿った光線ＬＢ２及びＬＢ３を照射する。光線ＬＢ２及びＬＢ３は、互いに相対する方向に一直線状に照射され、本体２１を反転して設置する為に行われる、反転前の設置位置のマーキングに用いられる。また、レーザ照射器２５ａ及びレーザ照射器２５ｂには、例えば電池駆動型のレーザダイオード等が用いられる。以上のようにして、受光器２０が構成される。

またこの例では、円筒部２２を一般的な円筒形状とし、第２の物体の開口部の内側面に円筒部２２が直線で接するようにしたが、これに限られることはなく、円筒部２２の、第２の物体の開口部の内側面と接触する側面部の中間部を湾曲状に突出させ、円筒部２２を変形円筒形状としてもよい。このようにすることにより、円筒部２２が第２の物体の開口部の内側面に点で接するようになるので、受光器２０の設置が容易になる。

また更に、この例では本体２１の中間部に反転設置用ポインタ２５を設置するようにしたが、これに限られることはなく、レーザ照射器２５ａ及び２５ｂを分離させて、本体２１の長手方向の両端部の例えば側面にそれぞれ設置するようにしてもよい。以下で、受光器２０の組立（製造）方法について説明をする。

図６は、受光器２０の組立例を示す斜視図である。図６に示す受光器２０を組み立てる場合、まず、本体２１を製造する。本体２１を製造するには、プラスチックやセラミック等の、充分な厚みを有する板部材を準備し、所定の大きさの長方形の部材を切り出すようにする。この時の長手方向の長さｌ１は、設置される全ての軸受用の部材の半径Ｒよりも長く、直径２Ｒよりも小さくなるようにする（図７参照）。短手方向の幅ｗ１は、本体２１の強度を保てる程度の幅に設定される。

次に、円筒部２２を２つ製造する。円筒部２２を製造するには、まず、プラスチックやセラミック等により形成された所定形状の円筒部材を準備する。この円筒部材の半径は、本体２１の幅ｗ１の半分以下に設定される。また、円筒部材の高さは、円筒部２２が、軸受用の部材の側面に安定して接することができるように充分な高さに設定される。所定形状の円筒部材を準備できたら、側面に、中心角が９０°の扇形の孔部２２ａを開口する。また、この時、扇形の孔部２２ａの頂点が、円筒部２２の中心と一致するようにするとよい。円筒部２２を２つ製造できたら、孔部２２ａを、本体２１の長手方向の一方の端部の２つの角にそれぞれ嵌合させて接着する。

次にＣＣＤ２３を準備する。ＣＣＤ２３には、受光器２０が設置される全ての軸受用の部材の開口部の半径Ｒを考慮し、適正な大きさのシート状のＣＣＤが使用される。また、ＣＣＤ２３の出力段には、出力部２４を接続し、更に出力部２４に電線３０を接続する。ＣＣＤ２３が準備できたら、本体２１の他方の端部に貼り付ける。またこの時、ＣＣＤ２３は、受光器２０が配置される軸受用の部材のいずれにおいても、ＣＣＤ２３が光線ＬＢ１を受光できるような適正な位置に配置するようにする。

次に、反転設置用ポインタ２５を製造する。反転設置用ポインタ２５を製造するには、まず、プラスチックやセラミック等により形成された、例えば一方を開口された直方体の容器部材を準備する。所定の容器部材が準備できたら、対向する２つの側面に孔部を開口し、当該孔部から光線ＬＢ２及びＬＢ３を照射できるように、レーザ照射器２５ａ及び２５ｂを容器内に設置する。また、レーザ照射器２５ａ及び２５ｂの電源となる電池も容器内に格納するようにするとよい。反転設置用ポインタ２５が準備できたら、容器部材の開口された面を、本体２１側にして本体２１に接着する。この時、光線ＬＢ２及びＬＢ３が、本体２１の軸心と一致するように留意する。このようにして受光器２０を組み立てることができる。

またこの例では、ＣＣＤ２３とコンピュータ４０とを、電線３０を介して通信可能に接続するようにしたが、これに限られることはなく、出力部２４に例えば携帯電話のような通信機器を接続し、コンピュータ４０と無線通信可能なようにしてもよい。このようにすることにより、電線３０の長さ等を気にすることなく受光器２０を配置することができるようになる。以下で、軸合わせ補助装置１００による軸合わせ方法について説明をする。まず初めに、受光器２０の機能について説明をする。

図７は、受光器２０の機能例（その１）を示す図である。図７に示す受光器２０は、メタル支え４の開口部４ａの内側面に、円筒部２２の側面を点Ｐ４及び点Ｐ５において接して配置され、レーザ照射装置１０から照射される光線ＬＢ１を点ＰＢ１において受光している。図７は、その受光面側である下部方向の面を図示したものである。

ＣＣＤ２３により受光されて出力された点ＰＢ１の位置情報は、出力部２４及び電線３０を介してコンピュータ４０に入力されるようになる。コンピュータ４０の制御装置４４は、入力された点ＰＢ１の位置情報と、予め入力されてメモリ４５に記憶された基礎情報とを基にして、以下のような処理を実行する。またここでは、基礎情報として、点Ｐ１（ｘ１，ｙ１）の位置情報、ズレ量の許容値ｄｍ等が予めメモリ４５に記憶されているものとする。

また、位置を調整されるメタル支え４は、接合用のボルトが緩められた状態で、ここでは下部基礎１に係合されている。従って、軸合わせ工程において、Ｘ方向及びＹ方向に微妙な位置を調整することが可能である。軸合わせ工程後の位置は、ノックと呼ばれる位置決め用の金具により印できる。従って、メタル支え４が軸合わせ工程後に分解され、回転軸を係合した状態で再度組み立てられる場合に、メタル支え４を軸合わせされた位置に設置することができるようになる。

受光器２０は、反転設置用ポインタ２５から光線ＬＢ２及びＬＢ３を照射している状態で、配置作業者により状態を保持されるものとする。一方でコンピュータ４０は、接合用ボルトの調整作業者に情報を表示するとともに操作され、必要に応じて、調整作業者が配置作業者に口頭又は無線で所定の指示を送るものとする。

また、以下の軸合わせ工程は、受光器２０が開口部４ａに直角に配置されているか否かの検出を行う傾斜検出工程と、開口部４ａの軸心位置のズレ量を検出するズレ量検出工程とにより構成される。従って、以下２つの工程に分けて説明をする。

［傾斜検出工程］
傾斜検出工程において、制御装置４４はまず、メモリ４５から、基礎情報を読み出し、基準点として点Ｐ１を設定する。ここで、点Ｐ１は、予め本体２１の軸心上の任意の位置に設定されているのもとする。次に、制御装置４４は、受光器２０から光線ＬＢ１の受光点、点ＰＢ１（ｘＢ１，ｙＢ１）の位置情報を読み出して、点Ｐ１から点ＰＢ１へのベクトルＶ１を設定し、当該ベクトルＶ１の長さ｜Ｖ１｜、ベクトルＶ１のＸ成分ベクトルＶ１ｘの長さ｜Ｖ１ｘ｜、Ｙ成分ベクトルＶ１ｙの長さ｜Ｖ１ｙ｜の値とともに、モニタ４１に表示させる。しかし、通常コンピュータ４０は、調整作業者の近くに配置されているので、配置作業者はモニタ４１を見ることができない。従って、必要に応じて、調整作業者が配置作業者に口頭又は無線で所定の指示を送るようにする。配置作業者は、当該所定の指示を参考にして、長さ｜Ｖ１ｘ｜が最小値になるように、受光器２０のＸ方向の傾きを調整し、長さ｜Ｖ１ｙ｜が最小値になるように、受光器２０のＹ方向の傾きを調整する。長さ｜Ｖ１｜が最小値になる設置状態が、受光器２０が、光線ＬＢ１に対して垂直に設置されている状態となる。

またここで、コンピュータ４０が告知音を発して、配置作業者に受光器２０の傾斜状態を告知できるようにするとよい。例えば、コンピュータ４０が、長さ｜Ｖ１｜が長い時は、長い無音間隔を有したビープ音を発し、長さ｜Ｖ１｜が短い時は、それに比例して短い無音間隔を有したビープ音を発するようにする。こうすることにより、配置作業者に長さ｜Ｖ１｜の情報をフィードバックできるので、配置作業者が傾斜検出工程を単独で実行できるようになる。

更に、電線３０と接続されたモニタ装置を配置作業者の近くに配置し、配置作業者が、当該モニタ装置の表示を参考にして作業できるようにしてもよい。こうすることにより、配置作業者に長さ｜Ｖ１｜の更に詳しい情報をフィードバックできる。このように傾斜検出工程を実行することにより、受光器２０が、開口部４ａに垂直に配置される。

［ズレ量検出工程］
上述の傾斜検出工程が終了したら、制御装置４４は、例えば調整作業者により入力される命令に応じて、再度、受光器２０から点ＰＢ１の位置情報を読み出す。制御装置４４は、読み出した情報及び点ＰＢ１の位置情報を基に、再度ベクトルＶ１、Ｘ成分ベクトルＶ１ｘ、Ｙ成分ベクトルＶ１ｙを新たに設定し、メモリ４５等に記憶する。

また、配置作業者又はその補助作業者は、制御装置４４がベクトルＶ１を読み込んだ時に、開口部４ａに照射されている光線ＬＢ２及び光線ＬＢ３の照射位置、点Ｐ２（ｘ２，ｙ２）及び点Ｐ３（ｘ３，ｙ３）を印しておく。この印は、例えばペンのようなもので印をしてもよいし、例えば鋭角部を有するシールで印してもよい。開口部４ａが磁性を有する材料によるものであれば、磁石を一時的に貼ることにより印をしてもよい。

図８は、受光器２０の機能例（その２）を示す図である。図８に示す受光器２０は、先ほどの印を基にして図７の状態から１８０°回転されて開口部４ａに円筒部２２を接している。つまり、光線ＬＢ２の照射位置点Ｐ２’（ｘ２’，ｙ２’）が、先ほどの点Ｐ３と一致し、光線ＬＢ３の照射位置点Ｐ３’（ｘ３’，ｙ３’）が、先ほどの点Ｐ２と一致するように配置されている。従って、図８の受光器２０は、図７の状態と同じ軸心上に、１８０°反転された状態で、水平に配置されている。

この状態で制御装置４４は、例えば調整作業者により入力される命令に応じて、受光器２０から点ＰＢ１の位置情報を再度に読み出す。制御装置４４は、反転後の状態における、点Ｐ１から点ＰＢ１へのベクトルＶ２、Ｘ成分ベクトルＶ２ｘ、Ｙ成分ベクトルＶ２ｙを設定し、メモリ４５等に記憶する。

制御装置４４は、ベクトルＶ１及びＶ２を比較し、中心点Ｐ０と点ＰＢ１との距離ｄ１（ｄｘ１，ｄｙ１）を以下の式１乃至式３を用いて算出する。
ｄｘ１＝｜Ｖ１ｘ｜＝｜Ｖ２ｘ｜・・・式１
ｄｙ１＝｜｜Ｖ１ｙ｜−｜Ｖ２ｙ｜｜／２・・・式２
ｄ１＝√（ｄｘ１２＋ｄｙ１２）・・・式３
制御装置４４は、算出結果を、適当な方法で表示モニタ４１に表示する。
調整作業者は、当該距離ｄ１（ｄｘ１，ｄｙ１）を参考にして、メタル支え４の接合位置を微妙に調整する。このようにズレ量検出工程を実行することにより、メタル支え４の開口部４ａと、下部基礎１の開口部１ａとの軸心位置が合わせられる。

図９Ａ及びＢは、受光器２０の機能例（その３）を示す図である。図９Ａに示す受光器２０は、この例では、初めＮ−Ｓ方向に長手方向を平行に配置されている。図９Ａの配置状態において上述のような軸合わせ工程を実行したら、次に、９０°回転させ、図９Ｂに示すようにＷ−Ｅ方向に長手方向を平行に配置して、再度同様の軸合わせ工程を実行するようにする。このようにすることにより、開口部４ａが真円でなかった場合にも、軸心位置のズレを最小限に抑えることができる。

図１０は、軸合わせ補助装置１００の軸合わせ例を示すフローチャートである。この軸合わせ例によれば、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように仮設置された、下部基礎１及びメタル支え４の、軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出して、当該下部基礎１の開口部１ａと、メタル支え４の開口部４ａとを軸合わせするようになされる。また、以下のような手順でメタル支え４の軸合わせを行ったら、以降、同様の手順で、下部ブランケット６、上部ブランケット８の軸合わせが行われるものとする。

これらを処理条件にして、図１０に示すステップＡ１で、下部基礎１の一方の端部であるドラフト２から下部基礎１の軸心に沿った光線ＬＢ１を、メタル支え４の開口部４ａに向けて照射する。この例では、ドラフト２に配置された架台１０１のレーザ照射装置１０から上方へ向けた光線ＬＢ１を照射する。従って、架台１０１の調整機構を用いて光線ＬＢ１の位置調整を行う。まず、精密水準器１４０を参考にして調整足部１３４の円形体１３４ａを回転させる等して、可動ステージ１１０の上面が水平になるように調整する。次に、調整ネジ１１１及び１２１を調整して、光線ＬＢ１が下部基礎１の開口部１ａの中心に照射されるように、光線ＬＢ１のＸＹ方向を調整する。またこの時、下部基礎１と互いに固定状態にある上部基礎５に仮設置された上部ブランケット８に、例えば中心を示した受光用の板、若しくは受光器２０を配置し、それを目印として、光線ＬＢ１のＸＹ方向の位置調整をするようにするとよい。

ステップＡ２で制御装置４４は、メモリ４５から基礎情報を読み出す。制御装置４４は、メモリ４５に予め記憶された基礎情報から、予め設定された点Ｐ１（ｘ１，ｙ１）の位置情報、ズレ量の許容値ｄｍ等を読み出す。
ステップＡ３で制御装置４４は、読み出した情報を基に、基準点である点Ｐ１（ｘ１，ｙ１）を設定する。制御装置４４は、本体２１の軸心上の点Ｐ１を基準点として以後の処理を実行するようになる。

ステップＡ４で受光器２０が開口部４ａに設置される。ここでは、例えば配置作業者が、メタル支え４の開口部４ａの内側面に一端部の２つの接点を接するようにして、受光器２０を配置する。
ステップＡ５では傾斜検出が実行される。この傾斜検出では、制御装置４４は、上述の傾斜検出工程の手順に従って所定の検出処理を実行して情報を表示又は告知し、配置作業者は、当該情報を基にして、開口部４ａに対する受光器２０の角度を調整する（図１１参照）。

ステップＡ６で、制御装置４４は所定の命令に応じ、点ＰＢ１の位置情報を読み出す。受光器２０のＣＣＤ２３は、その受光点である点ＰＢ１の位置情報を、出力部２４及び電線３０を介してコンピュータ４０に出力する。コンピュータ４０の制御装置４４は、ＣＣＤ２３から読み出した点の座標を、点ＰＢ１（ｘＢ１，ｙＢ１）として設定する。

ステップＡ７で、制御装置４４は、点Ｐ１から点ＰＢ１へのベクトルＶ１を設定する。ここで制御装置４４は、ベクトルＶ１を例えばメモリ４５に記憶する（図７参照）。
ステップＡ８で、反転設置用ポインタ２５が照射する光線ＬＢ２及びＬＢ３の、開口部４ａへの照射位置、点Ｐ２及び点Ｐ３が印される（図７参照）。ここでは、例えば配置作業者を補助する補助作業者が、ペン等で開口部４ａの内側面に印を付す。

ステップＡ９で、受光器２０が１８０°回転されて、開口部４ａに設置される。この時例えば配置作業者は、受光器２０を反転し、前のステップＡ８で開口部４ａの内側面に印された点Ｐ２と、光線ＬＢ３の照射位置とが一致し、更に、点Ｐ３と、光線ＬＢ２の照射位置とが一致するように受光器２０の位置を合わせる。
ステップＡ１０で、制御装置４４は所定の命令に応じ、点ＰＢ１の位置情報を再度読み出す。ここで制御装置４４は、ステップＡ６に従って読み出した点の座標を、点ＰＢ１（ｘＢ１，ｙＢ１）として設定する。

ステップＡ１１で、制御装置４４は、点Ｐ１から点ＰＢ１へのベクトルＶ２を設定する。ここでコンピュータ４０の制御装置４４は、ベクトルＶ２を例えばメモリ４５に記憶する（図８参照）。
ステップＡ１２で、制御装置４４は、ベクトルＶ１及びＶ２を基に、ズレ量を算出する。制御装置４４は、上述の式１〜式３により、点Ｐ０と点ＰＢ１との距離ｄ１（ｄｘ１，ｄｙ１）を算出し、表示する。

ステップＡ１３で、制御装置４４は、点Ｐ０と点ＰＢ１の座標が同じか否かを判定する。ここで制御装置４４は、ステップＡ１２により算出された点Ｐ０と点ＰＢ１との距離ｄ１と、ズレ量の許容値ｄｍとを比較する。比較の結果、距離ｄ１が許容値ｄｍよりも小さい場合は処理を終了し、距離ｄ１が許容値ｄｍよりも大きい場合はステップＡ１４に進む。
ステップＡ１４に進んだ場合、ステップＡ１２の算出結果を基にして、メタル支え４の位置が調整される。ここでは、調整作業者が、距離ｄ１等を参考にして、メタル支え４の位置を微妙に調整する。調整がなされたら、再度ステップＡ４に戻り同様の処理を実行する。以降、ステップＡ１３で距離ｄ１が許容値ｄｍ以下であるとの判定がされるまでステップＡ４〜Ａ１３の処理を繰り返す。このようにして、軸合わせ処理が実行される。

また、所定の方向に、例えば図９Ａのように設置された受光器２０による軸合わせを上述のステップＡ１〜Ａ１４のように実行したら、図９Ｂのように略９０°回転させて、更にステップＡ１〜Ａ１４を実行するようにするとよい。このようにすることにより、開口部４ａの内側面から、光線ＬＢ１までの距離を、四方で均等にできるので、正確に軸合わせをすることができる。

図１１は、軸合わせ補助装置１００の傾斜検出例を示すフローチャートである。上述の軸合わせ例のステップＡ５において、制御装置４４は、以下のように傾斜検出処理を実行する。例えば、図１１に示すフローチャートのステップＢ１で、制御装置４４は、メモリ４５から基礎情報を読み出す。制御装置４４は、メモリ４５に予め記憶された基礎情報から、点Ｐ１（ｘ１，ｙ１）の位置情報等を読み出す。

ステップＢ２で制御装置４４は、読み出した情報を基に、基準点である点Ｐ１（ｘ１，ｙ１）を設定する。
ステップＢ３で制御装置４４は、受光器２０から光線ＬＢ１を受光した点ＰＢ１の座標を読み出す。制御装置４４は、読み出した点の座標を、点ＰＢ１（ｘＢ１，ｙＢ１）として設定する。
ステップＢ４で制御装置４４は、点Ｐ１から点ＰＢ１へのベクトルＶ１を設定し、ベクトルＶ１の長さ｜Ｖ１｜、ベクトルＶ１のＸ成分ベクトルＶ１ｘの長さ｜Ｖ１ｘ｜、Ｙ成分ベクトルＶ１ｙの長さ｜Ｖ１ｙ｜を、モニタ４１に表示する。

ステップＢ５で、モニタ４１の表示に従い、受光器２０の傾斜が、例えば配置作業者により修正される。この時、配置作業者がモニタ４１を見られない場合は、調整作業者がモニタ４１の表示を基に指示をする。配置作業者は、指示を参考にして、長さ｜Ｖ１ｘ｜が最小値になるように、受光器２０のＸ方向の傾きを調整し、長さ｜Ｖ１ｙ｜が最小値になるように、受光器２０のＹ方向の傾きを調整する。またここで、上記したような告知音やモニタ装置等により、コンピュータ４０が配置作業者に対して情報をフィードバックできるようにするとなおよい。

ステップＢ６で終了の命令が入力されるまで、制御装置４４は、ステップＢ３〜Ｂ５の処理を自動的に繰り返して実行する。この繰り返しの実行ピッチは、０．５秒〜１秒程度に設定するとよい。また、ステップＢ４〜Ｂ６までの処理を繰り返し実行している間、ステップＢ４で設定される長さ｜Ｖ１｜の推移を、時間軸を横軸とするグラフ等で表示するようにしてもよい。更にまた、長さ｜Ｖ１｜の最小値を自動的に記録し、表示するようにしてもよい。

以上のようにして、傾斜検出処理が実行される。以上のようにして、下部基礎１とメタル支え４との軸合わせ工程が実行される。以下同様の手順で、下部ブランケット６及び上部ブランケット８の軸合わせが行われ、全ての軸受用の部材の軸が、下部基礎１の軸心位置に合わせられる。

このように、本発明に係る軸合わせ補助装置１００及び軸合わせ方法によれば、レーザ照射装置１０は、下部基礎１の開口部１ａの軸心に沿った光線ＬＢ１を軸受用の部材の開口部に向けて照射し、受光器２０は、軸受用の部材の開口部の内側面に配置されて当該光線ＬＢ１を受光するとともに、受光された光線ＬＢ１の位置情報を出力し、コンピュータ４０は、出力された位置情報を入力し、下部基礎１及び軸受用の部材の開口部の軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出するものである。従って、当該ズレ量及びズレ方向を参考にして、ズレ量が零になるように、下部基礎１に対する軸受用の部材の位置を移動させることができるので、容易に迅速に軸合わせをすることができる。

また、ピアノ線を使用しないで軸心の位置を決めることができるので、軸合わせの前に行われる防風工程を簡略化又は省略することができる。更に、例えばマイクロメータのような精密測定器を使用せずに、自動的に且つ正確に測定ができるので、誰でも容易にズレ量及びズレ方向を検出できるとともに、作業者による検出結果のバラツキを最小限に抑えることができる。

なお、ここでは、安定した土台である下部基礎１の最下部のドラフト２に架台１０１を設置して、下方から上方に向けて光線ＬＢ１を照射するようにしたが、これに限られることはなく、上部ブランケット８の開口部８ａに設置された、従来のピアノ線設置用の架台に架台１０１を取り付け、上方から下方に向けて光線ＬＢ１を照射するようにしてもよい。このようにすることにより、配置作業者の足場として、例えば足場等を設置しなくてはいけない場合にも、無理なく受光器２０を配置して光線ＬＢ１を受光することができる。

図１２は、レーザ照射装置１０のその他の構成例を示す概略断面図である。図１２に示すレーザ照射装置１０は、円筒部１０ａ１を下方にしてベアリング１７０上に配置され、円筒部１０ａ１に円筒錘部１０ｄを連結されて構成されている。このようにすることにより、レーザ照射装置１０は、レーザ照射器１０ｃを下方にした状態で姿勢を保持されるので、上部ブランケット８の開口部８ａから地面に対して略垂直な光線ＬＢ１を、重力と同方向に向けて照射できるようになる。

つまり、レーザ照射装置１０は、上方又は下方のどちらの方向にも、鉛直な光線ＬＢ１を照射できるので、設置条件に応じて、最下部の部材又は最上部の部材のいずれかに、レーザ照射装置１０を設置することができる。

また、レーザ照射装置１０の照射方向を上方から下方に変更する場合は、円筒錘部１０ｄを円筒穴部１０ａ２から外し、球体部１０ａをベアリング１７０上で反転し、円筒錘部１０ｄを円筒部１０ａ１に係合すればよい。従って、誰でも容易に照射方向の変更工程を実行することができる。

更に、レーザ照射装置１０は、ベアリング１７０上に配置されるだけで、重力により姿勢が保持されて、鉛直な光線ＬＢ１を照射できるようになるので、誰でも容易に架台１０１及びレーザ照射装置１０を設置できるとともに、軸合わせ工程の効率を向上できる。

また更に、この例では、開口部に配置される受光器２０の傾斜検出工程において、コンピュータ４０を用いるようにしたが、これに限られることはなく、受光器２０の側面等に高精度の水準器を配し、配置作業者が単独で傾斜検出できるようにしてもよい。このようにすることにより、受光器２０の受光位置を容易に調整できる。

なおこの例では、本発明の軸合わせ補助装置及び軸合わせ方法を、水力発電所の水車２００及び発電機２０１に設置された下部基礎１と軸受用の部材との軸合わせに適用した場合について説明をしたが、これに限られることはなく、各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように仮設置された、例えば光学系の第１及び第２のレンズの開口部の軸合わせにも適用することができる。この場合には、コンピュータ４０により検出される第１及び第２のレンズの開口部の軸心位置のズレ量が零になるように、第１のレンズに対する第２のレンズの位置、又は第２のレンズに対する第１のレンズの位置を調整することができる。

（付記１）
各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように仮設置
された第１及び第２の物体の、軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出する軸合わせ補助装
置において、
前記第１の物体の開口部の一方の端部から、当該第１の物体の開口部の軸心に沿った光
線を、前記第２の物体の開口部に向けて照射する発光手段と、
前記第２の物体の開口部の内側面に、一端部の２つの接合部を接して配置され、当該第
２の物体の開口部の軸心周辺において他端部が前記光線を受光するとともに、受光された
前記光線の位置情報を出力する受光手段と、
前記受光手段により出力された前記位置情報を入力して、前記第１及び第２の物体の開
口部の軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出する情報処理手段とを備えることを特徴とす
る軸合わせ補助装置。

（付記２）
前記受光手段は、
所定の長さを有する板状の本体部と、
前記本体部の一方の端部に設置され、前記光線を受光する受光板とを有することを特徴
とする付記１に記載の軸合わせ補助装置。

（付記３）
前記受光手段は、
前記本体部の他方の端部に連結され、前記第２の物体の開口部の内側面に接する第１及
び第２の円形部材を有することを特徴とする付記２に記載の軸合わせ補助装置。

（付記４）
前記第１及び第２の物体は、
水車及び発電機の軸受用の部材で構成され、
前記開口部は、当該水車及び発電機の軸受を構成することを特徴とする付記１に記載
の軸合わせ補助装置。

（付記５）
前記発光手段は、
Ｘ方向及びＹ方向に移動可能な可動台と、
前記可動台の水平に対する傾斜を検出する水準器とを有する取付架台に支持されること
を特徴とする付記１に記載の軸合わせ補助装置。

（付記６）
前記取付架台は、
円周部に溝を開口されるとともに、中心部に孔部を貫通された玉軸受と、
前記玉軸受の前記溝に回転自在に係合される複数の球体とを設けられた支持部を有し、
前記発光手段は、
略球形状の球体部と、
前記球体部の一方の面に取り付けられ、前記球体部に重力を加える錘部と、
前記球体部の他方の面に設置され、前記重力と反対方向に光線を照射する発光部とを有
し、
前記発光手段は、
前記球体部の球面を前記支持部の前記球体の球面に接し、前記支持部に回動自在に支持
されることを特徴とする付記５に記載の軸合わせ補助装置。

（付記７）
前記錘部は、
円形状の開口部を設けられ、
前記発光部は、
前記開口部の内側に位置する、前記球体部の一方の面に設置され、前記重力と同方向に
光線を照射することを特徴とする付記６に記載の軸合わせ補助装置。

（付記８）
各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように仮設置
された第１及び第２の物体の、軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出して、当該第１の物
体の開口部と第２の物体の開口部とを軸合わせする方法であって、
前記第１の物体の開口部の一方の端部から、当該第１の物体の開口部の軸心に沿った光
線を、前記第２物体の開口部に向けて照射する工程と、
前記第２の物体の開口部の内側面に一端部の２つの接点を接するようにして配置される
所定形状の受光手段の受光位置を調整する工程と、
当該第２の物体の開口部の軸心周辺において、前記受光手段の他端部で前記光線を受光
する工程と、
受光した前記光線の位置情報を出力する工程と、
出力された前記位置情報を入力して、前記第１及び第２の物体の開口部の軸心位置のズ
レ量及びズレ方向を検出する工程と、
検出された前記ズレ量及びズレ方向を参考にして、当該ズレ量が零になるように、前記
第１の物体に対する前記第２の物体の位置、又は前記第２の物体に対する前記第１の物体
の位置を調整する工程とを備えることを特徴とする軸合わせ方法。

この付記は、立軸形水車及び立軸形発電機の軸受用の部材の軸合わせに適用可能な軸合わせ補助装置及び軸合わせ方法に関する。詳しくは、第２の物体の開口部に配置された受光手段から出力される情報であって、第１の物体の開口部の軸心に沿って照射された光線の位置情報を入力して、第１及び第２の物体の開口部の軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出する情報処理手段を備え、容易に迅速に軸合わせができるようにするとともに、軸合わせの前に行われる防風工程を省略できるようにしたものである。

この付記に係る軸合わせ補助装置は、各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように仮設置された第１及び第２の物体の、軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出する軸合わせ補助装置において、第１の物体の開口部の一方の端部から、当該第１の物体の開口部の軸心に沿った光線を、第２の物体の開口部に向けて照射する発光手段と、第２の物体の開口部の内側面に、一端部の２つの接合部を接して配置され、当該第２の物体の開口部の軸心周辺において他端部が光線を受光するとともに、受光された光線の位置情報を出力する受光手段と、受光手段により出力された位置情報を入力して、第１及び第２の物体の開口部の軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出する情報処理手段とを備えることを特徴とするものである。

この付記に係る軸合わせ補助装置によれば、発光手段は、第１の物体の開口部の軸心に沿った光線を第２の物体の開口部に向けて照射し、受光手段は、第２の物体の開口部の内側面に配置されて当該光線を受光するとともに、受光された光線の位置情報を出力し、情報処理手段は、出力された位置情報を入力し、第１及び第２の物体の開口部の軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出する。

従って、当該ズレ量及びズレ方向を参考にして、ズレ量が零になるように、第１の物体に対する第２の物体の位置、又は第２の物体に対する第１の物体の位置を調整することができるので、容易に迅速に軸合わせをすることができる。また、ピアノ線を使用しないで軸心の位置を決めることができるので、軸合わせの前に行われる防風工程を省略できる。

この付記に係る軸合わせ方法は、各々が円形状の開口部を有し、互いの開口部の軸心が略同一直線上に乗るように仮設置された第１及び第２の物体の、軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出して、当該第１の物体の開口部と第２の物体の開口部とを軸合わせする方法であって、第１の物体の開口部の一方の端部から、当該第１の物体の開口部の軸心に沿った光線を、第２物体の開口部に向けて照射する工程と、第２の物体の開口部の内側面に一端部の２つの接点を接するようにして配置される所定形状の受光手段の受光位置を調整する工程と、当該第２の物体の開口部の軸心周辺において、受光手段の他端部で光線を受光する工程と、受光した光線の位置情報を出力する工程と、出力された位置情報を入力して、第１及び第２の物体の開口部の軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出する工程と、検出されたズレ量及びズレ方向を参考にして、当該ズレ量が零になるように、第１の物体に対する第２の物体の位置、又は第２の物体に対する第１の物体の位置を調整する工程とを備えることを特徴とするものである。

この付記に係る軸合わせ方法によれば、第１の物体の開口部の軸心に沿って照射された光線を基にして、第１及び第２の物体の開口部の軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出し、検出されたズレ量が零になるように、第１の物体に対する第２の物体の位置、又は第２の物体に対する第１の物体の位置を調整するようになされる。

従って、容易に迅速に軸合わせができるとともに、ピアノ線を使用しないで軸心の位置を決めることができる。これにより、軸合わせの前に行われる防風工程を省略できる。

この付記に係る軸合わせ補助装置によれば、第２の物体の開口部に配置された受光手段から出力される情報であって、第１の物体の開口部の軸心に沿って照射される光線の位置情報を入力する情報処理手段を備え、第１及び第２の物体の開口部の軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出するものである。

この構成により、当該ズレ量及びズレ方向を参考にして、ズレ量が零になるように、第１の物体に対する第２の物体の位置、又は第２の物体に対する第１の物体の位置を調整することができるので、容易に迅速に軸合わせをすることができる。また、ピアノ線を使用しないで軸心の位置を決めることができるので、軸合わせの前に行われる防風工程を省略できる。更に、例えばマイクロメータのような精密測定器を使用せずに、自動的に且つ正確に測定ができるので、誰でも容易にズレ量及びズレ方向を検出できるとともに、作業者による検出結果のバラツキを最小限に抑えることができる。

この付記に係る軸合わせ方法によれば、第１の物体の開口部の軸心に沿って照射された光線を基にして、第１及び第２の物体の開口部の軸心位置のズレ量及びズレ方向を検出し、検出されたズレ量及びズレ方向を参考にして、当該ズレ量が零になるように、第１の物体に対する第２の物体の位置、又は第２の物体に対する第１の物体の位置を調整するようになされる。

この構成により、容易に迅速に軸合わせができるとともに、ピアノ線を使用しないで軸心の位置を決めることができる。これにより、軸合わせの前に行われる防風工程を省略できる。更に、例えばマイクロメータのような精密測定器を使用せずに、自動的に且つ正確に測定ができるので、誰でも容易にズレ量及びズレ方向を検出できるとともに、作業者による検出結果のバラツキを最小限に抑えることができる。

この発明は、立軸形水車及び立軸形発電機等の軸受用の部材の軸合わせに適用して極めて好適である。

１・・・下部基礎、２・・・ドラフト、３・・・ケーシング、４・・・メタル支え、５・・・上部基礎、６・・・下部ブランケット、７・・・固定子部、８・・・上部ブランケット、１０・・・レーザ照射装置、２０・・・受光器、２１・・・本体、２２・・・円筒部、４０・・・コンピュータ、１００・・・軸合わせ補助装置、１０１・・・架台、１４０・・・精密水準器

Claims (5)

1. 円周部に円弧状の溝が開口されるとともに中心部に孔が貫通された玉軸受と前記溝に回転自在に係合される複数の球体とを有する支持部と、
   前記球体よりも径が大きい略球形状の球体部と、
   前記球体部に取り付けられて前記球体部に重力を加える錘部と、
   前記球体部に取り付けられてレーザ光線を照射するレーザ発光部と、を備え、
   前記球体部が前記支持部に載置され、前記球体部の球面が前記支持部の複数の前記球体の球面に接して、前記球体部が前記支持部に回動自在に支持され、
   前記錘部が前記玉軸受の孔を通過して前記球体部に取り付けられ、
   前記錘部と前記レーザ発光部とが前記球体部の中心を通る同一直線上に配置され、
   前記錘部によって加えられる重力で前記球体部が回動して一定の状態を保ち、前記レーザ発光部が重力の反対方向或いは重力と同方向にレーザを照射する、
   ことを特徴とするレーザ照射装置。
2. 前記球体部の一方の面に前記錘部が取り付けられ、前記球体の他方の面に前記レーザ発光部が設置され、前記レーザ発光部が重力と反対方向にレーザを照射する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
3. 前記錘部に円形状の開口部が設けられ、
   前記レーザ発光部は、前記開口部の内側に位置する前記球体部の一方の面に設置され、
   前記レーザ発光部が重力と同方向にレーザを照射する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
4. 前記錘部は、両端が開口し一方の端部の周面にネジ溝が形成された円筒部を有し、
   前記球体部の一方の面及び他方の面には前記円筒部の先端が着脱自在に取り付け可能なネジ溝が形成された開口部を有し、
   前記球体部のいずれかの開口部の内側に前記レーザ発光部が設置され、
   前記レーザ発光部が設置された方の前記球体部の開口部に前記錘部の端部が取り付けられた際に、前記レーザ発光部が重力と同方向にレーザを照射し、
   前記レーザ発光部が設置された方と逆側の前記球体部の開口部に前記錘部の端部が取り付けられた際に、前記レーザ発光部が重力の反対方向にレーザを照射する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
5. 基礎ステージと前記基礎ステージ上に積層されるＸ方向又はＹ方向へ移動可能な第１の可動ステージと前記第１の可動ステージ上に積層されて前記支持部が支持されるＹ方向又はＸ方向へ移動可能な第２の可動ステージとを有する取付架台を備え、
   前記基礎ステージ、前記第１の可動ステージ及び前記第２の可動ステージには互いに連通し、前記錘部が通過する孔部がそれぞれ開口され、
   前記基礎ステージ、前記第１の可動ステージ及び前記第２の可動ステージのそれぞれの孔部の径が前記基礎ステージ、前記第１の可動ステージ、前記第２の可動ステージの順に小さい、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。

Images