特許 6376693 シュラウド削り量決定方法、及びロータの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6376693

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】シュラウド削り量決定方法、及びロータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F01D 5/22 20060101AFI20180813BHJP

   F01D 9/04 20060101ALI20180813BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   F01D5/22

   F01D9/04

   F01D25/00 X

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-219436(P2014-219436)

(22)【出願日】2014年10月28日

(65)【公開番号】特開2016-84780(P2016-84780A)

(43)【公開日】2016年5月19日

【審査請求日】2017年9月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】310010564

【氏名又は名称】三菱重工コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓一郎

(72)【発明者】

【氏名】津留▲崎▼ 有三

(72)【発明者】

【氏名】中村 勇揮

(72)【発明者】

【氏名】池野 恭一

【審査官】 山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２９９４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１０４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８７０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−９５５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−２０１００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公告第１０６６７３７（ＧＢ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０１４７２８５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ５／２２

Ｆ０１Ｄ ９／０４

Ｆ０１Ｄ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

隣接する一対の動翼が設けられるディスクの翼溝のぞれぞれにこれら一対の動翼を互いのシュラウドのコンタクト面同士が接触するように挿入して、前記一対の動翼のシュラウドにおける周方向への広がり寸法を取得する広がり寸法取得工程と、
前記広がり寸法と、予め取得された前記広がり寸法及び前記動翼のプレツイスト量の相関関係と、に基づいて、前記一対の動翼のプレツイスト量が任意の値となるように、一対のシュラウドの互いに接触するコンタクト面の一方の削り量を決定する削り量決定工程と、
を含むシュラウド削り量決定方法。

【請求項2】

前記隣接する一対の動翼のうちの一方の動翼のみを該動翼が設けられる前記ディスクの翼溝に挿入して、該一方の動翼の基準位置を検出するとともに、前記隣接する一対の動翼のうちの他方の動翼のみを該動翼が設けられる前記ディスクの翼溝に挿入して、該他方の動翼の基準位置を検出する基準位置検出工程と、
をさらに備え、
前記広がり寸法取得工程は、前記一対の動翼を互いのシュラウドのコンタクト面同士が接触するように挿入した際におけるこれら一対のシュラウドの周方向の寸法を検出して、該検出した周方向の寸法を、前記一方の動翼の基準位置及び他方の動翼の基準位置と比較することにより、前記広がり寸法を取得する
請求項１に記載のシュラウド削り量決定方法。

【請求項3】

前記広がり寸法取得工程、前記基準位置検出工程及び前記削り量決定工程は、隣接する一対の動翼を対象として前記ディスクの全周にわたって順次行われる
請求項２に記載のシュラウド削り量決定方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のシュラウド削り量決定方法を用いたロータの製造方法であって、
前記削り量決定工程で決定された前記削り量に基づいて、前記シュラウドの前記コンタクト面を切削する切削工程と、
前記コンタクト面が切削された前記動翼を前記翼溝に順次挿入する挿入工程と、
を含むロータの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シュラウド削り量決定方法、及びロータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばタービンや圧縮機等のロータを組立てるに当たっては、円盤状のディスクの周方向に沿って複数の動翼を順次配列することで動翼列が構成される。ディスクにはその円周方向に沿って設けられた複数の翼溝が形成されている。翼溝は、ディスクの軸線方向に沿って該ディスクを貫通するように設けられた溝である。この翼溝に対して、ディスクの軸線方向一方側から動翼を嵌め込むことで、動翼列が構成される。

【0003】

ところで近年では、動翼の延びる方向に沿って予めねじり量が与えられたプレツイスト翼が盛んに採用されている。このようなプレツイスト翼は、ディスク上に配列されると、隣り合う動翼のシュラウド同士が互いに押圧接触することで、動翼全体がねじり戻されて、予め設計されたツイスト量のもとで固定される。

【0004】

このようにシュラウド同士にはプレツイストに基づく押圧力が生じることから、動翼をディスク上に配列する際には、この押圧力に抗しながら組み立てる必要がある。すなわち、組立に当たっては作業者に大きな負担を強いることとなる。

【0005】

このような負担を軽減するための技術として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたタービン動翼では、翼部の径方向外側に一体に形成されたインテグラルカバーにおける傾斜面、すなわち隣接する動翼のインテグラルカバーと当接する面の法線が、翼部の位置する領域と交差しないように形成されている。これにより、インテグラルカバーに働く円周方向の力を軽減することができるとされている。

【0006】

ところで、動翼はマシニングセンタ等で切削加工されて提供されることが一般的である。すなわち、動翼をディスクに嵌め込む際には、切削加工時等に生じる寸法誤差を吸収するために、仮組みと、再度の切削加工と、を経て最終的な組立が行われる。

【0007】

このような組立方法の一例として、以下のような方法が提唱されている。まず、５つの動翼を１つの翼群としてディスク上に仮組する。このとき、動翼に設けられたシュラウド同士が当接することにより、５つの動翼のうち、後から仮組される動翼ほど、ディスクに対して軸方向のずれを生じる。特に、動翼のディスク側の端部をなすプラットホームは、ディスクの軸方向に沿って互いに段差が形成された状態となる。このプラットホームの段差量に基づいて演算処理を行うことで、シュラウド同士の当接面の削り量を決定する。次いで、この削り量に従ってシュラウドを切削する。これにより、５つの動翼が所定のプレツイスト量のもとで配列される。以上の工程を、残余の翼群に対して繰り返すことで、全ての動翼がディスク上に配列される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４１７９２８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、上記特許文献１のタービン動翼では、インテグラルカバーの傾斜面が、設計値どおりの形状と寸法を有して加工されることを前提としている。このため、組立工程における上記のような誤差の是正を行った場合、組立精度が損なわれるばかりでなく、組立工程の複雑化を招く可能性がある。

【0010】

さらに、動翼のプラットホームにおける段差量に基づいてシュラウドの削り量を決定する上述の方法では、プラットホームとシュラウドとが互いに離れていることに加えて、シュラウドの削り量が演算処理を経て決定されるため、実際に必要とされる削り量に対して大きな誤差を生じる可能性がある。加えて、各翼群について、仮組、段差量の計測、切削、組立を都度繰り返す必要があるため、工期の長期化と工程の複雑化を招く可能性がある。

【0011】

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、簡便であるとともに十分な精度を備えたシュラウド削り量決定方法、及びロータの製造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】

【0012】

本発明の一態様に係るシュラウド削り量決定方法は、隣接する一対の動翼が設けられるディスクの翼溝のぞれぞれにこれら一対の動翼を互いのシュラウドのコンタクト面同士が接触するように挿入して、前記一対の動翼のシュラウドにおける周方向への広がり寸法を取得する広がり寸法取得工程と、前記広がり寸法と、予め取得された前記広がり寸法及び前記動翼のプレツイスト量の相関関係と、に基づいて、前記一対の動翼のプレツイスト量が任意の値となるように、一対のシュラウドの互いに接触するコンタクト面の一方の削り量を決定する削り量決定工程と、を含む。

【0013】

この方法によれば、広がり寸法取得工程でシュラウドにおける周方向への広がり寸法を取得し、削り量決定工程でこの広がり寸法とプレツイスト量との相関関係に基づいてコンタクト面の削り量を決定する。すなわち、切削対象であるシュラウドのコンタクト面の削り量は、同じく切削対象であるシュラウドにおける周方向への広がり寸法に基づいて決定される。これにより、切削対象であるシュラウドとは異なる部分の広がり寸法に基づいて削り量を決定した場合に比べて、削り量に含まれる誤差を低減することができる。

【0014】

本発明の一態様に係るシュラウド削り量決定方法は、前記隣接する一対の動翼のうちの一方の動翼のみを該動翼が設けられる前記ディスクの翼溝に挿入して、該一方の動翼の基準位置を検出するとともに、前記隣接する一対の動翼のうちの他方の動翼のみを該動翼が設けられる前記ディスクの翼溝に挿入して、該他方の動翼の基準位置を検出する基準位置検出工程と、をさらに備え、前記広がり寸法取得工程は、前記一対の動翼を互いのシュラウドのコンタクト面同士が接触するように挿入した際におけるこれら一対のシュラウドの周方向の寸法を検出して、該検出した周方向の寸法を、前記一方の動翼の基準位置及び他方の動翼の基準位置と比較することにより、前記広がり寸法を取得してもよい。

【0015】

この方法によれば、一対の動翼についてそれぞれの基準位置と、一対の動翼をコンタクト面同士が接触するように挿入した際における一対のシュラウドの周方向の寸法と、を比較することのみで広がり寸法を取得することができる。これにより、コンタクト面の削り量を容易かつ精緻に決定することができる。

【0016】

本発明の一態様に係るシュラウド削り量決定方法では、前記広がり寸法取得工程、前記基準位置検出工程及び前記削り量決定工程は、隣接する一対の動翼を対象として前記ディスクの全周にわたって順次行われてもよい。

【0017】

この方法によれば、ディスクの全周にわたって同様の工程を繰りかえすのみで、全ての動翼についての削り量を容易に決定することができる。

【0018】

本発明の他の態様に係るロータの製造方法は、上記いずれかの態様に係るシュラウド削り量決定方法を用いたロータの製造方法であって、前記削り量決定工程で決定された前記削り量に基づいて、前記シュラウドの前記コンタクト面を切削する切削工程と、前記コンタクト面が切削された前記動翼を前記翼溝に順次挿入する挿入工程と、を含む。

【0019】

この方法によれば、削り量決定工程及び切削工程によってコンタクト面が適切に切削された動翼を、挿入工程で一括して翼溝に挿入することができる。すなわち、動翼を翼溝に挿入するに当たって、他の工程への手戻りや繰り返し等を生じることなく、容易にロータを製造することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、簡便であるとともに、十分な精度を備えたシュラウド削り量決定方法、及びロータの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係るロータを軸線方向から見た要部拡大図である。

【図2】本発明の実施形態に係るロータを径方向外側から見た要部拡大図である。

【図3】本発明の実施形態に係るシュラウド削り量決定方法、及びロータの製造方法に係る工程の一部を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係るシュラウド削り量決定方法、及びロータの製造方法に係る工程の一部を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係るシュラウド削り量決定方法、及びロータの製造方法に係る工程の一部を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係るシュラウド削り量決定方法、及びロータの製造方法に係る工程の一部を示す図である。

【図7】本発明の実施形態に係る動翼のプレツイスト量と広がり寸法との関係を示すグラフである。

【図8】本発明の実施形態に係るシュラウド削り量決定方法の各工程を示すフローチャートである。

【図9】本発明の実施形態に係るロータの製造方法の各工程を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（ロータ、動翼）
本実施形態に係るロータ１について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、ロータ１は、軸線Ｏに沿って延びる略円柱状のロータ本体１０と、このロータ本体１０の外周を囲むようにして設けられたディスク２０と、ディスク２０の外周面に沿って周方向に配列された複数の動翼３０と、を備えている。

【0023】

ロータ本体１０は、例えば蒸気タービン等におけるタービン内部に設けられて、軸線Ｏ回りに回転可能に支持される回転体である。このロータ本体１０の外周面には、ディスク２０を介して複数の動翼３０がロータ１の周方向に沿って設けられている。この複数の動翼３０は１つの動翼列をなす。さらに、ロータ本体１０には、このような動翼列がロータ１の軸線Ｏ方向に間隙５０を開けて複数段設けられている。なお、以降の説明では、ロータ１の軸線Ｏに沿う方向、及びこの軸線Ｏ回りの方向を、それぞれ単に軸線Ｏ方向、周方向と呼ぶ。

【0024】

このように構成されたロータ１は、タービンのケーシング内に収められる（不図示）。ケーシング内には複数段の静翼列が軸線Ｏ方向に沿って設けられている。これら静翼列と上記の動翼列とが軸線Ｏ方向に沿って交互に配置されることで、タービン流路を形成する。蒸気タービンの場合、このタービン流路に高温高圧の蒸気が供給されることでロータ１が回転する。ロータ１の回転運動は、タービンに接続された外部のジェネレータ等によって取り出されて、発電等に用いられる。

【0025】

次いで、動翼３０、及びロータ１（ディスク２０）に対する動翼３０の取り付け構造について詳述する。図１に示すように、ディスク２０の外周面には、その周方向に沿って間隔をあけて配列された複数の翼溝４０が形成されている。それぞれの翼溝４０は、ディスク２０の外周面から径方向内側に向かって凹没するように形成された溝である。さらに、翼溝４０は軸線Ｏ方向における両側が開口されている。すなわち、翼溝４０はディスク２０を軸線Ｏ方向に貫通している。

【0026】

周方向における翼溝４０の一対の壁面４１には、鋸刃状に連続する複数の歯４２がそれぞれ形成されている。このような歯４２が形成された一対の壁面４１は、径方向外側から内側に向かうに従って次第に周方向の離間寸法が減ずるように形成されることで、軸線Ｏ方向から見て概ねＶ字型をなしている。詳しくは、これら壁面４１は、ロータ１の中心（軸線Ｏ）を通って径方向に沿って延びる基準線に対して線対称をなしている。以降の説明では、この径方向の基準線を動翼基準線Ｄｐと呼ぶ。

【0027】

詳しくは図３に示すように動翼３０は、ディスク２０上の翼溝４０に嵌合するフィクシング３１と、フィクシング３１の径方向外側に設けられる矩形板状のプラットホーム３２と、プラットホーム３２から径方向外側に向かって延びる翼部３３と、翼部３３の径方向外側の端部に設けられるシュラウド３４と、を有している。

【0028】

フィクシング３１は、略Ｖ字型の翼溝４０に対応するように、軸線Ｏ方向から見て概ね楔型をなしている。このフィクシング３１の周方向における一対の壁面には、翼溝４０と歯４２と対応する形状のセレーション３１Ａがそれぞれ形成されている。すなわち、翼溝４０の歯４２と、このセレーション３１Ａとが互いに噛み合うことによって、動翼３０はディスク２０を介してロータ１上で支持される。なお、詳細は後述するが、セレーション３１Ａと翼溝４０の壁面４１との間には間隙５０が形成されている。言い換えると、翼溝４０の容積に対して、フィクシング３１の体積はわずかに小さく設定されている。この間隙５０は、翼溝４０、動翼３０それぞれの加工上の誤差等を吸収するために設計時に予め設けられるものである。

【0029】

本実施形態におけるプラットホーム３２は、このフィクシング３１における径方向外側に一体に設けられた略矩形板状の部材である。詳しくは図２に示すように、プラットホーム３２は周方向から見て概ね平行四辺形をなしている。プラットホーム３２の径方向内側の面は、ロータ１上のディスク２０に当接するように形成されている。さらに、プラットホーム３２の周方向における両辺は、隣接する他の動翼３０のプラットホーム３２と当接するように形成されている。
なお、プラットホーム３２の形状や寸法は設計に応じて適宜に選択されるものであって、本実施形態に限定されるものではない。

【0030】

翼部３３は、プラットホーム３２から径方向外側に向かって延びるとともに、径方向から見て翼型の断面を有している。詳しくは図２に示すように、翼部３３は周方向一方側に向かって曲面状に凹没する腹部３３Ａと、この腹部３３Ａの反対側で同じく周方向一方側に向かって曲面状に突出する背部３３Ｂと、を有している。これら腹部３３Ａと背部３３Ｂをなすそれぞれの曲面は、軸線Ｏに交差する方向（翼弦方向Ｄｈ）における両端縁で連続的に接続されている。翼弦方向Ｄｈにおける両端縁のうち、一方側の端縁は曲面状に形成されることでリーディングエッジ３６とされている。翼弦方向Ｄｈにおけるリーディングエッジ３６と反対側の端縁は尖頭状に形成されることでトレーリングエッジ３７とされている。

【0031】

なお、本実施形態では、製造直後の動翼３０における翼部３３の形状は動翼基準線Ｄｐに沿っておおむね一様とされている。しかしながら、翼部３３の形状はこの態様に限定されない。例えば、動翼基準線Ｄｐに沿って一方側から他方側に向かうに従って、翼部３３が動翼基準線Ｄｐの回りに予めねじれるように形成された、いわゆるねじり翼としてもよい。

【0032】

このように構成された翼部３３は、タービン内部における流体の流通する方向に沿って、リーディングエッジ３６側を流体が流れてくる側、すなわち上流側に向け、トレーリングエッジ３７側を流体が流れ去る側、すなわち下流側に向けるようにして、タービンのケーシング内に配置される。図２中では、上流側を＋Ｄａ方向と表し、下流側を−Ｄａ方向と表している。

【0033】

さらに、この翼部３３の腹部３３Ａは、おおむね全体が上流側に臨んでおり、背部３３Ｂはおおむね全体が下流側に臨んでいる。これにより、上流側から流通した流体が腹部３３Ａに衝突することで、翼部３３には腹部３３Ａ側から背部３３Ｂ側に向かう力が作用する。この力によって、ロータ１は軸線Ｏの回りで回転する。このときのロータ１の回転する方向、すなわち翼部３３の腹部３３Ａ側から背部３３Ｂ側に向かう方向を、回転方向前方側と呼び、この回転方向前方側と反対側を、回転方向後方側と呼ぶ。図２中では、回転方向前方側を＋Ｄｃ方向と表し、回転方向後方側を−Ｄｃ方向と表している。

【0034】

シュラウド３４は、翼部３３の径方向外側に設けられた板状の部材である。より詳しくは図１に示すように、シュラウド３４は動翼基準線Ｄｐに交差する平面に概ね沿って延びている。さらに、図２に示すように、径方向外側から見た場合、シュラウド３４は上流側から下流側に向かってジグザグ状に延びて、おおむねＺ字型をなしている。

【0035】

上流側、及び下流側の両端縁はともに周方向に沿って直線状に延びて、それぞれ上流側端縁６０、下流側端縁７０とされている。これら上流側端縁６０と下流側端縁７０とは、上下流方向で互いに対向している。

【0036】

上流側端縁６０と下流側端縁７０とを結ぶ両端縁のうち、回転方向前方側の端縁は、前方側端縁８０とされている。一方で、回転方向後方側の端縁は、後方側端縁９０とされている。これら前方側端縁８０と後方側端縁９０は、ともに３つの辺部を有している。具体的には、前方側端縁８０は、上流側から下流側に向かって順に、前方側第一端縁８１と、前方側第二端縁８２（前方側コンタクト面８２）と、前方側第三端縁８３と、を有している。

【0037】

前方側第一端縁８１は、上流側から下流側にかけて回転方向後方側に傾斜している。また、前方側第一端縁８１の上流側の端部と、上流側端縁６０の回転方向前方側の端部は、回転方向前方側に向かって湾曲する曲線によって互いに接続されている。前方側第一端縁８１の下流側の端部は、回転方向前方側に向かって次第に湾曲することで円弧状をなしている。

【0038】

前方側第二端縁８２は、前方側第一端縁８１の下流側の端部から、下流側に向かうに従って回転方向前方側に向かう直線状に形成されている。詳しくは後述するが、この前方側第二端縁８２は、ディスク２０上で周方向に隣接する他の動翼３０のシュラウド３４の一部と当接することで、前方側コンタクト面８２とされている。

【0039】

前方側第三端縁８３は、前方側第二端縁８２の下流側の端部から、下流側に向かうに従って回転方向後方側に向かう直線状に形成されている。この前方側第三端縁８３の下流側の端部は、上述の下流側端縁７０における回転方向前方側の端部と接続されている。

【0040】

前方側端縁８０と同様に、後方側端縁９０は、上流側から下流側に向かって順に、後方側第一端縁９１と、後方側第二端縁９２（後方側コンタクト面９２）と、後方側第三端縁９３と、を有している。

【0041】

後方側第一端縁９１は、前方側第一端縁８１と概ね同一の方向に沿って延びている。さらに、後方側第二端縁９２は、前方側第二端縁８２と概ね同一の方向に沿って直線状に延びている。この後方側第二端縁９２は、周方向に隣接する他の動翼３０のシュラウド３４における前方側第二端縁８２、すなわち前方側コンタクト面８２に対して、その延在長にわたって当接するように形成されている。言い換えると、互いに隣接する一対の動翼３０のうち、一方側の動翼３０における前方側コンタクト面８２と、他方側の動翼３０における後方側コンタクト面９２とは、上下流方向（軸線Ｏ方向）に対して略同一の角度をなして傾斜するように延びている。

【0042】

後方側第三端縁９３は、前方側第三端縁８３と概ね同一の方向に沿って延びている。この後方側第三端縁９３の下流側の端部は、下流側端縁７０における回転方向後方側の端部と接続されている。

【0043】

以上のように構成された動翼３０は、ディスク２０上に設けられた翼溝４０に固定される。より詳しくは、動翼３０におけるフィクシング３１を翼溝４０の一方側の開口から挿入することで、フィクシング３１のセレーション３１Ａと、翼溝４０の歯４２とがそれぞれ噛み合う。これにより、ロータ１が回転している際に動翼３０に対して遠心力が加わっても脱落せずに支持される。

【0044】

さらに、ロータ１を組立てるに当たっては、複数の動翼３０を周方向に沿って、翼溝４０に順次挿入することで完成される。周方向に配列された状態において、互いに隣り合う一対の動翼３０は、前方側コンタクト面８２と後方側コンタクト面９２とを介して当接する（図２参照）。前方側コンタクト面８２と後方側コンタクト面９２との当接する部位を当接部Ｃと呼ぶ。

【0045】

ここで、図２に示すように、順次配列された４つの動翼３０（シュラウド３４）がなす３つの当接部Ｃ上の一点を、回転方向後方側から前方側に向かってそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３とする。さらに、ロータ１が組立てられた状態におけるＰ１からＰ２にかけての寸法をＬとする。

【0046】

このとき、製造直後の動翼３０では、後方側コンタクト面９２と前方側コンタクト面８２との間の寸法は、このＬよりもわずかに大きく設定されている。詳しくは図５に示すように、後方側コンタクト面９２と、前方側コンタクト面８２には、それぞれ削りしろＫが形成されている。したがって、製造直後の一対の動翼３０を互いに隣接させて翼溝４０に挿入した場合、互いの削りしろＫ同士が干渉することで、一対の動翼３０には周方向（回転方向）に沿って互いに離間する方向の力が加わっている。

【0047】

このような状態における一対の動翼３０を径方向から見ると、図２に示すように、前方側コンタクト面８２、及び後方側コンタクト面９２には、これらコンタクト面に直交する方向に力Ｆが加わる。前方側コンタクト面８２には、上流側から下流側に向かうにつれて回転方向後方側に向かう力Ｆが加わる。後方側コンタクト面９２には、下流側から上流側に向かうにつれて回転方向前方側に向かう、反力としての力Ｆが加わる。

【0048】

これらの力Ｆの作用によって、動翼３０には、同図中の矢印で示す方向に向かう回転モーメントＲが付加される。動翼３０の翼部３３を基準とした場合、この回転モーメントＲによって、リーディングエッジ３６が回転方向前方側に向かうとともに、トレーリングエッジ３７が回転方向後方側に向かうように、動翼３０がねじれる。このときのねじれの量を、プレツイスト量と呼ぶ。プレツイスト量は、特定の基準線回りにおける動翼３０の回転量を例えばラジアン等の単位系で表すことで得られる物理量である。

【0049】

ここで、本実施形態に係る動翼３０では、ロータ本体１０に組立てられた状態における動翼３０のプレツイスト量が予め設計値（目標プレツイスト量）として定められている。したがって、ロータ１を組立てるに当たっては、動翼３０のプレツイスト量が、この目標プレツイスト量に合致するように、動翼３０の形状を調整する必要がある。この調整は、前方側コンタクト面８２、又は後方側コンタクト面９２のいずれか一方における削りしろＫに切削加工を施すことで行われる。このときの削り量に応じて動翼３０のプレツイスト量が調整されて、目標プレツイスト量を有する動翼３０が得られる。

【0050】

（シュラウド削り量決定方法、ロータの製造方法）
次いで、本実施形態に係るロータの製造方法について説明する。ロータの製造方法は、シュラウド削り量決定方法の各工程と、この方法で決定された削り量に基づく切削工程と、挿入工程と、を含む。

【0051】

初めに、シュラウド３４の前方側コンタクト面８２（又は後方側コンタクト面９２）における切削加工時の削り量を決定する方法について説明する。図８に示すように、本実施形態に係るシュラウド削り量決定方法は、基準位置検出工程Ｓ１と、広がり寸法取得工程Ｓ２と、削り量決定工程Ｓ３と、を含む。概略として、この方法では、隣り合う一対の動翼３０を用いて一方の動翼３０のシュラウド３４の削り量を決定する工程を、全ての動翼３０に対して順次行う。

【0052】

初めに、図３、図４を参照して基準位置検出工程Ｓ１について説明する。基準位置検出工程Ｓ１では、１つの動翼３０のみを翼溝４０に挿入することで、この動翼３０の基準位置の検出を行う。上述したように、動翼３０のフィクシング３１と翼溝４０との間には周方向に間隙５０が形成されている。この間隙５０により、動翼３０は周方向に沿ってわずかに振れるようになっている。この振れの大きさをまず計測する。具体的には、動翼３０を周方向に沿って動かしたときの、シュラウド３４上の任意の一点（例えば、上述の当接部Ｃにおける点Ｐ１など）の振れ量をダイヤルゲージ等の計測装置で計測する。この振れ量をＴ１としたとき、Ｔ１に０．５を乗じた値、すなわち０．５Ｔ１となる位置を動翼３０の基準位置とする。具体的には、計測装置で振れ量Ｔ１を計測した後、このＴ１に基づいて０．５Ｔ１を算出して記録しておく。基準位置を検出が完了した後、動翼３０を翼溝４０から取り外す。
なお、この基準位置は、動翼３０の主要軸線Ｏが上述の動翼基準線Ｄｐを通る位置となる。

【0053】

続いて、上述の動翼３０に隣接する他の動翼３０について上述と同様の工程を行うことで、この動翼３０の基準位置における振れ量Ｔ２を検出し、これに基づいて０．５Ｔ２を算出する。基準位置を検出が完了した後、動翼３０を翼溝４０から取り外す。以上により、基準位置検出工程Ｓ１が完了する。
なお、本実施形態では、回転方向後方側の動翼３０に次いで、回転方向前方側の動翼３０の基準位置を順次検出する例について説明した。しかしながら、回転方向前方側の動翼３０に次いで、回転方向後方側の動翼３０の基準位置を順次検出してもよい。

【0054】

次に、広がり寸法取得工程Ｓ２を行う。広がり寸法取得工程Ｓ２では、まず上述の基準位置検出工程Ｓ１を終えた一対の動翼３０を隣接する翼溝４０にそれぞれ挿入する。このとき、互いの動翼３０のシュラウド３４におけるコンタクト面同士（前方側コンタクト面８２と後方側コンタクト面９２）が接触するように翼溝４０に挿入する。上述のように、それぞれのコンタクト面には削りしろＫが予め設けられているため、一対の動翼３０をともに挿入した場合、これら動翼３０同士は、周方向に沿って互いに離間する方向にわずかに移動する。同時に、動翼３０には上述のようなねじれが生じた状態となる。

【0055】

次いで、このような状態における一対の動翼３０のシュラウド３４の周方向の寸法を計測する。具体的には、図５に示すように、一方側（回転方向後方側）の動翼３０における後方側コンタクト面９２と、他方側の動翼３０における前方側コンタクト面８２との間の寸法を、ダイヤルゲージ等の計測装置を用いて計測する。このときの値を周方向実測値Ｌとする。なお、実際の計測に当たっては、正確を期するために、一方側の動翼３０の周方向寸法Ｌ１と、他方側の動翼の周方向寸法Ｌ２と、を別個に計測した後にこれらＬ１とＬ２との合算することで、周方向実測値Ｌ（＝Ｌ１＋Ｌ２）とすることが望ましい。

【0056】

次に、この周方向実測値Ｌから、上述の基準位置におけるそれぞれの動翼３０の振れ量０．５Ｔ１と、０．５Ｔ２との和を減ずることで、広がり寸法Ｈを算出する。具体的には、以下の（１）式に示す演算を行う。
Ｈ＝Ｌ−（０．５Ｔ１＋０．５Ｔ２） ・・・（１）
（１）式に示すように、広がり寸法Ｈとは、一対の動翼３０がともに基準位置にある状態を仮定した場合における一対のシュラウド３４の周方向寸法と、周方向実測値Ｌとの差分を表している。

【0057】

さらに、この広がり寸法Ｈは、上述のプレツイスト量（以後、θとする）との間で、図７に示すような相関関係がある。より詳細には、広がり寸法Ｈが大きくなるにつれて、動翼３０のコンタクト面（前方側コンタクト面８２、後方側コンタクト面９２）に加わる力Ｆが大きくなることから、プレツイスト量θは線形的に増加する。以上により、広がり寸法取得工程Ｓ２が完了する。

【0058】

続いて、削り量決定工程Ｓ３を行う。削り量決定工程Ｓ３では、上記の広がり量Ｈと、図７に示すＨとプレツイスト量θとの間の相関関係に基づいて、シュラウド３４の削り量Ｇを決定する。なお、本実施形態では、動翼３０の翼部３３における背部３３Ｂが臨む側、すなわち前方側コンタクト面８２を切削することで、プレツイスト量θを調整する。したがって、削り量Ｇは前方側コンタクト面８２に対する切削時の削り量を表す。
具体的には、図７に示す広がり量Ｈとプレツイスト量θの相関グラフを参照して、設計プレツイスト量（以後、θｐとする）を取る時の広がり量（以後、設計広がり量Ｈｐ）を求める。次いで、実測値である広がり量Ｈと、設計広がり量Ｈｐとの差分を求めることで、削り量Ｇが算出される（（２）式参照）。以上により、削り量決定工程Ｓ３が完了する。
Ｇ＝Ｈ−Ｈｐ ・・・（２）

【0059】

この削り量決定方法を、ロータ１の全周にわたる全ての動翼３０について順次行う。具体的には、周方向に沿って隣接する４つの動翼３０をそれぞれ第一動翼、第二動翼、第三動翼、第四動翼とした場合、最初に第一動翼と第二動翼について削り量決定方法の各工程を実施する。次いで、第二動翼と第三動翼について同様に削り量を決定する。さらに、第三動翼と第四動翼について削り量を決定する。このように、互いに隣接する一対の動翼３０全てについて同工程を繰り返す。
以上により、本実施形態に係るシュラウド削り量決定方法の全工程が完了する。

【0060】

次に、図９に示すように、削り量決定工程Ｓ３で決定された削り量Ｇに基づいて、前方側コンタクト面８２を切削する切削工程Ｓ４と、コンタクト面が切削された動翼３０を翼溝４０に順次挿入する挿入工程Ｓ５とを行うことで、本実施形態に係るロータの製造方法の全工程が完了する。

【0061】

以上で説明したように、上述のシュラウド削り量決定方法によれば、広がり寸法取得工程Ｓ２でシュラウド３４における周方向への広がり寸法Ｈを取得し、削り量決定工程Ｓ３でこの広がり寸法Ｈとプレツイスト量との相関関係に基づいてコンタクト面の削り量Ｇを決定する。すなわち、切削対象であるシュラウド３４のコンタクト面の削り量は、同じく切削対象であるシュラウド３４における周方向への広がり寸法に基づいて決定される。これにより、切削対象であるシュラウド３４とは異なる部分の広がり寸法に基づいて削り量Ｇを決定した場合に比べて、削り量Ｇに含まれる誤差を低減することができる。

【0062】

さらに、この方法によれば、一対の動翼３０についてそれぞれの基準位置と、一対の動翼３０をコンタクト面同士が接触するように挿入した際における一対のシュラウド３４の周方向の寸法とを比較するのみで広がり寸法を取得することができる。これにより、コンタクト面の削り量Ｇを容易かつ精緻に決定することができる。

【0063】

加えて、この方法によれば、ディスク２０の全周にわたって同様の工程を繰りかえすのみで、全ての動翼３０についての削り量Ｇを容易に決定することができる。

【0064】

さらに加えて、上述のロータの製造方法によれば、削り量決定工程Ｓ３及び切削工程Ｓ４によってコンタクト面が適切に切削された動翼３０を、挿入工程で一括して翼溝４０に挿入することができる。すなわち、動翼３０を翼溝４０に挿入するに当たって、他の工程への手戻りや繰り返し等を生じることなく、容易にロータ１を製造することができる。

【0065】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【符号の説明】

【0066】

１…ロータ １０…ロータ本体 ２０…ディスク ３０…動翼 ３１…フィクシング ３１Ａ…セレーション ３２…プラットホーム ３３…翼部 ３３Ａ…腹部 ３３Ｂ…背部 ３４…シュラウド ３６…リーディングエッジ ３７…トレーリングエッジ ４０…翼溝 ４１…壁面 ４２…歯 ５０…間隙 ６０…上流側端縁 ７０…下流側端縁 ８０…前方側端縁 ８１…前方側第一端縁 ８２…前方側第二端縁 ８２…前方側コンタクト面 ８３…前方側第三端縁 ９０…後方側端縁 ９１…後方側第一端縁 ９２…後方側第二端縁 ９２…後方側コンタクト面 ９３…後方側第三端縁 Ｃ…当接部 Ｄｈ…翼弦方向 Ｄｐ…動翼基準線 Ｏ…軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】