(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主要面と、第２の主要面と、前記第１の主要面と前記第２の主要面との間に画定された厚さと、前記第１の主要面と前記第２の主要面との両方に隣接する縁部と、を有するコンポーネントの欠陥部の修復方法であって、
前記第１の主要面と前記第２の主要面との間の前記コンポーネントの厚さ全体に亘って切削されたスロットを形成することであって、前記スロットが、前記コンポーネントの前記縁部から前記コンポーネントの内部に向かって、前記欠陥部の少なくとも実質的な部分を除去するのに十分な深さで内側に延在し、かつ、前記スロットが、前記コンポーネントの前記縁部に画定された開放端部と、前記コンポーネントの内側に画定された閉鎖端部と、幅と、前記閉鎖端部によって形成された半径と、前記開放端部において対向する面取りされた端縁と、を画定するようにスロットを形成し、
前記スロットの前記開放端部における前記面取りされた端縁を用いることにより、前記スロット内に形成される蓄積された溶接部の視認できる指標を提供することを特徴とするコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項２】
操作するオペレータに関係なく、コンポーネントから均一な量の材料を除去することが可能な少なくとも１つのデバイスを用いて前記スロットを形成することを特徴とする請求項１に記載のコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項３】
コンポーネントにスロットを形成した後、溶接修復をコンポーネントに行うことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項４】
スロットを形成する前に、コンポーネントが溶接修復に適しているかどうかを判断するテンプレートを利用し、
前記コンポーネントの少なくとも一部に前記テンプレートを適合させることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項５】
前記コンポーネントが、ガスタービンエンジンベーンまたはガスタービンエンジンブレードを備えることを特徴とする請求項１に記載のコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項６】
前記スロットを形成するように、第１、第２および第３のデバイスを利用することであって、前記第１のデバイスが、前記コンポーネントの厚さに亘り、前記コンポーネントの前記縁部から前記コンポーネントの内部に向かって、前記欠陥部の少なくとも実質的な部分を除去するのに十分な深さで内側に延在する、初期カットを形成するための第１の切削表面を有し、前記第２のデバイスが、前記幅と前記半径とを画定する前記初期カットを仕上げるための第２の切削表面を有し、前記第３のデバイスが、その仕上げカットの前記開放端部の端縁を面取りするための第３の切削表面を有する、第１、第２および第３のデバイスを利用することをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項７】
ブレードおよびベーンの少なくとも一つを備えたガスタービンエンジンコンポーネントの欠陥部の修復方法であって、
前記コンポーネントが修復に適しているかどうか判断するために前記コンポーネントに適合されたテンプレートを用い、
固定具にコンポーネントを固定し、
前記コンポーネントを上記固定具に固定した状態で、前記コンポーネントの縁部から前記コンポーネントの内部に向かって内側に延在するスロットを形成することであって、前記コンポーネントの欠陥部の少なくとも実質的な部分を除去するように、前記コンポーネントの主要面の間の厚さに亘って前記スロットが切削され、かつ、前記スロットが、前記コンポーネントの前記縁部における開放端部と、前記コンポーネントの内側における閉鎖端部と、幅と、前記閉鎖端部における半径と、前記開放端部における面取りされた端縁と、を有するように前記スロットを形成し、
溶接部の蓄積によりコンポーネントを溶接修復する
ことを特徴とするコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項８】
上記コンポーネントにスロットを形成することが、
コンポーネントに第１の切削表面を用いて、前記コンポーネントの前記縁部から少なくとも前記欠陥部まで延在する初期カットを形成し、
第２の切削表面を用いて、初期カットを所定の幅と半径とに仕上げて、前記コンポーネントの前記開放端部が端縁を含むように仕上げカットにして、
第３の切削表面を用いて、仕上げカットの上記端縁を面取りする
ことを含むことを特徴とする請求項７に記載のコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項９】
上記コンポーネントにスロットを形成することが、スロットを形成することができる１つの除去用デバイスを、コンポーネントに接触するように配置することを含むことを特徴とする請求項７に記載のコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項１０】
コンポーネントが、ガスタービンエンジンのコンポーネントを含むことを特徴とする請求項７に記載のコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項１１】
上記固定具にコンポーネントを固定する前に、固定具にコンポーネントを位置合わせするセットアップ用デバイスを用いることをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のコンポーネントの欠陥部の修復方法。
【請求項１２】
コンポーネントを受けて、定位置においてコンポーネントを固定するよう構成された固定具と、
コンポーネントにスロットを形成することができる少なくとも１つの除去用デバイスとを備え、上記スロットが、所定の深さと、所定の幅と、端部の半径と、前記スロット内に形成される蓄積された溶接部の深さを視認できる指標を提供するための面取りされた端縁と、を有し、
コンポーネントにスロットを形成する前に、コンポーネントが修復に適しているかどうかをオペレータが判断できるテンプレートをさらに備えることを特徴とするコンポーネントの欠陥部の修復システム。
【請求項１３】
少なくとも１つの除去用デバイスが、該デバイスを用いるオペレータに関係なく、コンポーネントから均一な量の材料を除去することができることを特徴とする請求項１２に記載のコンポーネントの欠陥部の修復システム。
【請求項１４】
コンポーネントがガスタービンエンジンのコンポーネントであることを特徴とする請求項１２に記載のコンポーネントの欠陥部の修復システム。
【請求項１５】
ガスタービンエンジンのコンポーネントが、ブレードおよびベーンの少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１４に記載のコンポーネントの欠陥部の修復システム。
【請求項１６】
少なくとも１つの除去用デバイスが、コンポーネントにスロットを切削するように設計された１つの切削用ホイールを備え、上記スロットが所定のジオメトリーを有することを特徴とする請求項１２に記載のコンポーネントの欠陥部の修復システム。
【請求項１７】
少なくとも１つの除去用デバイスが、
コンポーネントにおいて、スロットを荒削りカットすることができる荒削りカット用デバイスと、
スロットを荒削りカットした後、均一なルータ加工した幅と半径とを形成することができる仕上げルータ加工デバイスと、
スロットをルータ加工して仕上げた後に、スロットの端縁を面取りすることができる面取りデバイスと、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載のコンポーネントの欠陥部の修復システム。
【請求項１８】
スロットが形成される前に、所定の位置にコンポーネントを配置することができるセットアップ用デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のコンポーネントの欠陥部の修復システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンポーネント、例えば、ガスタービンエンジンのコンポーネント（例えば、ブレード、ベーン等）などにおける欠陥部を修復するための方法およびシステムに関する。特に、本発明は、欠陥部を囲む部分を実質的に除去するために、コンポーネントにスロットを形成することにより、コンポーネントから欠陥部を実質的に除去する修復システムおよびその方法に関するものである。なお、本発明は、２００５年７月１５日に仮出願された米国特許出願番号第６０／６６９，４４４号、発明の名称「ガスタービンエンジンのコンポーネントの修復システムおよびその方法」の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
ブレードの先端、後縁およびプラットフォーム、ベーンのプラットフォームなど、ガスタービンエンジンのコンポーネントが、使用中に損傷する。通常、運転中のタービンエンジンのコンポーネントは、高圧、異物（ｆｏｒｅｉｇｎ  ｏｂｊｅｃｔ）、高温に晒される。このような運転条件では、ガスタービンエンジンのコンポーネントにクラックや他の欠陥部が生じて、それらの欠陥部が徐々に大きくなる。このように欠陥部が小さくても、しばしば重大な影響を含有しており、ガスタービンエンジンのコンポーネントは使用不能になる。このようなガスタービンエンジンのコンポーネントを救出するために多くの修復処理が発展してきた。修復処理または修復システムでは、ガスタービンエンジンのコンポーネントの整合性を概ね保ちながら、ガスタービンエンジンのコンポーネントの機能に悪影響を及ぼさないことが重要な点である。
【０００３】
ガスタービンエンジンのコンポーネントの欠陥部は、通常、手作業により修復される。１つの方法では、オペレータが、欠陥部を有するガスタービンエンジンのコンポーネントを手に保持しつつ、コンポーネントの欠陥部を除去するために、砥石車、カーバイドカッタ、他の器具や切削表面を用いる。オペレータが、欠陥部の種類や箇所に関して除去すべき形状部分を概ね決定する。その後、ガスタービンエンジンのコンポーネントをエンジンに再利用できるようにするため、修理用コンポーネントをガスタービンエンジンのコンポーネントに溶接するなどして、ガスタービンエンジンのコンポーネントは再構成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この方法が採られることが少ないのは、様々なオペレータが異なる切削表面（例えば、砥石車）を利用し、ガスタービンエンジンのコンポーネントから様々な量の材料を除去するため、可能であれば、多様な端縁形状が作製され得るからである。
【０００５】
多様な端縁形状により、溶接プロセスがより困難になり、オペレータが交代する度に変化してしまう。さらに、修復工程を再現できないことは、製造面およびサービス面で欠点となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、コンポーネントの欠陥部を修復する方法である。この方法は、欠陥部の少なくとも実質的な部分を除去するようにコンポーネントにスロットを形成することを含む。このスロットは、所定の形状を含む。さらに本発明は、コンポーネントの欠陥部を修復するシステムに関する。このシステムは、コンポーネントを受けて、位置を固定するように配置された固定具と、コンポーネントに所定の形状のスロットを形成する少なくとも１つの除去用デバイスを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、ガスタービンエンジンのコンポーネント（例えば、タービンのブレード先端、ブレードの後縁、ブレードのプラットフォーム、ベーンの後縁、ベーンのプラットフォームなど）などの、コンポーネントの欠陥部（ｄｅｆｅｃｔ）を修復する方法およびシステムの双方に関する。この方法およびシステムは、各々、コンポーネントを溶接修復処理用に準備するために用いられる。背景技術の欄で述べたように、コンポーネントの欠陥部はコンポーネントの本体のクラック形状として現れることがある。ここで使用される「欠陥部」は、コンポーネントに現れるか、または内在している内部または外部の形状、特徴部、属性、様態、他の品質などを含み、これらは除去ないし修復するのが望ましい。このダメージは、物理的つまり構造的なゆがみ、形状異常、欠陥、変則あるいは不規則といった形となり、クラック、圧痕、裂け目、破損、ピット、へこみ、ボイド、キャビティおよび不十分な面や端部を含むが、これらに限定されない。さらに、ダメージは、欠点、弱点、非均一性などの材料の品質に基づいた形状になる。
【０００８】
本発明では、欠陥部を実質的に含んでいるコンポーネントの部分を除去することにより、欠陥部の少なくとも実質的な部分をコンポーネントから除去する。本発明では、コンポーネントに「スロット」を形成（作成）することにより、実質的に欠陥部を含むようにコンポーネントの部分を除去する。「スロット」は、欠陥部を除去した後に形成されるコンポーネントのボイド（空所）を表す用語として用いられる。「スロット」という用語の使用は、実施例に開示した特別な形状やジオメトリーに限定する趣旨ではない。コンポーネントに形成されたスロットは、予め定めたジオメトリー（すなわち予め定めた形状）を有する。このジオメトリーは、以下で明らかになるように、種々の要素に基づいて選択される。スロットの形成により、欠陥部の少なくとも実質的な部分が除去され、コンポーネントにボイドが残される。潜在的な欠陥部あるいは予期していなかった欠陥部を除去するために、このスロットは、視認できる欠陥部の領域周辺部をも含み得る。スロットを形成することにより生じたコンポーネントのボイドは、当業者に周知の方法、例えば、ボイドを充填するためにコンポーネントに置換ピースを溶接（または他の一体的な接合）するなどによって修復する。このように、コンポーネントの欠陥部の少なくとも実質的な部分を除去することによって、コンポーネントの修復の準備がなされる。以下では、「欠陥部」を除去するという表現は、「欠陥部の少なくとも実質的な部分」を除去すると理解されたい。
【０００９】
予め定めたスロットのジオメトリーは、種々の要素に基づいて選択される。その１つは、ジオメトリーがその後の修復工程（例えば溶接修復工程）に役立つかどうかである。以下に記載する実施例では、スロットが、蓄積用の溶接プール（ｗｅｌｄ  ｐｏｏｌ）を備える半径方向の端部を有するとともに、側壁の溶接による積層を終了すべき視認できる基準点として面取り端を使用して溶接が行われる。
【００１０】
このスロットのジオメトリーは、特定の用途におけるコンポーネントの応力解析など、修復されるべきコンポーネントの構造研究に基づいて選択される。欠陥部を除去するためにコンポーネントの一部を除去する場合、コンポーネントの構造的完全性に悪影響を及ぼすことがある。例えば、ボイドが残るように欠陥部を除去するために中空のタービンブレード壁の一部を除去し、そのボイドに置換ピースが溶接された場合、タービンブレード壁は、構造的に完全ではない。なぜならば、溶接修復の継ぎ目は、タービンブレード壁を弱体化させる。さらに、ボイドの形状も、タービンブレードの応力の分散特性に影響を及ぼす。本発明の発明者らは、実施例で開示している特定のスロットのジオメトリーが、タービンブレードの構造的整合性への悪影響を最小限にするのに役立つと考えている。このことは、どのようなスロットのジオメトリーが、溶接処理の際に役立つかということによる完全な溶接をすることに部分的に起因する。上記を考慮して、修復後のコンポーネントの損傷を防止するために、スロットの形状を選択するべきである。
【００１１】
本発明のスロットを用いた修復システムおよびその方法は、コンポーネントの欠陥部を除去するために用いられ、少なくともスロットの一部を予め定めたジオメトリーとすることで、従来の方法より均一性が高い。個々のオペレータが、修復処理中にスロットのジオメトリーを決定するのではなく、ジオメトリーは予め決定されており、特定の修復処理またはシステムを用いる各修復処理に対して、オペレータにかかわらず、またはダメージの範囲に関係なく、均一なものとなる。このような均一性は、本発明の固定具および装置を用いるからである。その結果得られる均一性により、概ね再現性のある修復方法およびシステムが可能となり、多くの製造工程やサービス環境において有利である。さらに、所定の位置に本発明を固定する固定具を用いることにより、本発明のシステムおよび方法は、従来のシステムおよび方法よりも人間工学的に優れている。
【００１２】
本発明の第１の実施例では、１つのデバイスを用いてコンポーネントにスロットを形成する。第２の実施例では、複数のデバイスを用いてコンポーネントにスロットを形成する。複数のデバイスの各々は、異なる機能を有する様々なカッティング表面を備える。第１のデバイスはコンポーネントに初期カットを形成する。第２のデバイスは、初期カットを所定の幅および半径に仕上げ、仕上げカットにする。最終的には、第３のデバイスが、仕上げカットの端縁を面取りする。
【００１３】
図１は、ガスタービンブレード用のブレードの斜視図である。本発明で用いる「コンポーネント」の一例としてブレード１０を示す。ブレード１０は、プラットフォーム１２と、先端１６と、を含む本体１４を備える。ブレード１０の本体１４は、通常、冷却空気用の複雑な通路（図示せず）を備える。ガスタービンエンジンが作動している間、これらの通路は、ブレード１０の冷却を助ける。このような冷却を行わなければ、ブレード１０は、オーバーヒートし、本体１４は、変形してしまう。本発明は、ブレード１０について記載されるが、当業者であれば、修復を必要とするダメージを受けた種々のコンポーネントに本発明を適用できると理解される。
【００１４】
ダメージを受けたコンポーネントが発見された場合、好ましくは、ダメージが修復に適しているかどうかをオペレータが判断し、それから修復処理を調査する。様々な要素が、コンポーネントが修復されるかどうかに影響する。ブレード１０の欠陥部の除去が、内部の冷却通路にダメージを与える場合は、本体１４内の欠陥部は修復に適さない。コンポーネントの修復可能なエリアを選択し、欠陥部が修復に適しているかどうかを判断するためにテンプレートが用いられる。
【００１５】
図２は、テンプレート２０の斜視図を示す。このテンプレートにより、コンポーネントが修復されるかどうかが判断される。テンプレート２０は、ブレード１０に適合するようにデザインされている（図１参照）。修復可能なエリア２２（台形状に示されている）は、修復されるエリアとして選択される。修復が内部構造（例えば冷却通路）やブレード１０の整合性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）に悪影響をあたえないエリアのみとなることを確定するように、ブレード１０の内部のジオメトリーを分析した後に、テンプレート２０の修復可能エリア２２が選択される。例えば、置換ピースとブレード１０との間を完全に溶接するために、スロットと内部構造との間に、最も小さいギャップ（例えば、０．０３５インチ（約０．８９ｍｍ））を残すことが好ましい。代替の実施例では、修復後にブレード１０（もしくは他のコンポーネント）が損傷する可能性を最小限にするために、修復可能なエリア２２は、最大応力を受けないブレード１０のエリアを含んでもよい。
【００１６】
修復可能エリア２２の境界は、テンプレート２２に直接、線を引くこと（ｓｃｒｉｂｉｎｇ）や、テンプレート２２のマーキングなどの適宜な方法を用いて形成される。欠陥部が、修復可能エリア２２で規定されるエリア内に入る場合は、この欠陥部は、本発明を用いて修復することができる。しかしながら、欠陥部が修復可能エリア２２に入らない場合は、ブレード１０の本体１４の冷却通路に悪影響を及ぼすことなく、本発明を用いて修復することはできない。このように、テンプレート２０は、欠陥部が修復に適しているかどうかの可視的な指標を提供する。
【００１７】
テンプレート２０は、プレキシグラス（登録商標）などの透明な材料により形成される。ブレード１０にテンプレートを配置した後で、修復可能エリアの位置と欠陥部の位置とを比較する必要があるので、テンプレート２０の少なくとも一部は、透明な材料で形成されることが好ましい。代替の実施例では、修復可能エリア２２は、他の適宜な手段を用いて選択される。例えば、テンプレート２０は、修復可能エリアのみに、オペレータにより視認できるように透明な窓を有している不透明な材料であってもよい。ブレード１０以外のコンポーネントに用いるように、テンプレート２０（および修復可能エリア２２）を変更することが可能である。
【００１８】
ブレード１０が修復可能であると判断された場合、クラック１６からクラックの少なくとも実質的な部分を除去するために、ブレードにスロットが形成される。ブレード１０にスロットを形成することで、ブレード１０が、再利用できるように、ブレード１０は溶接修復（周知の方法を用いる）の準備がなされる。例えば、その後の溶接修復段階では、スロットと同様の形状の置換ピースが、スロットに溶接される。その後、置換ピースは、所望のジオメトリーに機械加工される。
【００１９】
図３は、（一部断面で示す）コンポーネント３２におけるスロット３０の実施例の概略的な側面図である。コンポーネント３２は、修復を必要とする欠陥部を含む、ブレード１０などの一般的なコンポーネントとして示される。さらに、図３は、適宜な砥石車（ｇｒｉｎｄｉｎｇ  ｗｈｅｅｌ）３４の例の側面図を示す。砥石車３４は、本発明の第１の実施例に従って、スロット３０を形成するために用いられる。欠陥部の少なくとも実質的な部分をコンポーネント３２から除去した後に、スロット３０は、溶接修復処理を促進するジオメトリーを有する。特に、スロット３０の末端部３６は、蓄積用の溶接用プールのエリアを提供する。スロット３０の面取り端縁３８Ａおよび３８Ｂは、側壁の溶接による積層を終了する位置を判断する、視認できる基準点を提供する。
【００２０】
コンポーネント３２が、ブレード１０などの内部の冷却通路を備えるガスタービンエンジンのブレードである場合、面取りされる端縁３８Ａ，３８Ｂの深さは、コンポーネント３２のほぼ欠陥部の位置における壁の厚さ（つまり、コンポーネント３２の外表面と内部冷却通路との間の寸法）に相関する。コンポーネント３２のほぼ欠陥部の位置のコンポーネント３２の壁の厚さに概ね等しい面取りした端部の深さを参考にすることで、溶接工は、壁の厚さの視認できる指標を得る。この指標は、ブレード１０を溶接修復する助けとなる。
【００２１】
スロット３０の所望の深さＤの決定は、コンポーネント３２の内部のジオメトリーやコンポーネント３２の欠陥部のジオメトリーを含む様々な要素に基づいて行われる。例えば、コンポーネント３２が、図１のブレード１０の場合、深さＤを決定するために考慮することとして、ブレード１０の本体１４の内部冷却通路の位置を含む。正常な空気循環とブレード１０の冷却を促進するために、内部冷却通路は、最小限の大きさにする必要がある。従って、深さＤは、冷却空気の通路の所望の大きさに相関する。さらに、深さＤは、ブレード１０から欠陥部を実質的に除去するほどに十分な程度の大きさでなければならない。
【００２２】
砥石車３４は、適宜な砥石車でよく、限定する趣旨ではないが、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）ホイールやダイヤモンドプレートのスチールホイールなどである。本発明の第１の実施例では、別個の切削工具を有する複数のデバイス（例えば、図８〜図１１Ｂの第２の実施例）ではなく、１つの切削工具を用いて、スロット３０の切削、半径３６のスロットの丸め加工、スロット３０の端縁３８Ａ，３８Ｂの面取り、が可能なジオメトリーを有するように、砥石車３４は設計される。１つのデバイスを使用することは、スロットを形成するために複数のデバイスの利用することを含む第２の実施例に対して、時間効率において有利である。
【００２３】
砥石車３４のセクション４０は、半径３６を形成する。セクション４２Ａ，４２Ｂは、各々の面取り部３８Ａ，３８Ｂを形成する。砥石車３４のジオメトリーは、スロット３０のジオメトリーと相補的である。つまり、砥石車３４の寸法は、スロット３０の深さＤおよび幅Ｗと、面取り部３８Ａ，３８Ｂの深さと、を決定する。本発明の第１の実施例では、砥石車３４は、約０．０６０インチ（約１．５ｍｍ）のルート深さＲＤ（ｒｏｕｔｅ  ｄｅｐｔｈｔ）と、約０．６２５インチ（約１５．９ｍｍ）の半径Ｒと、約０．１２５インチ（約３．１７ｍｍ）の内側の幅（ＩＷ）と、約０．２５インチ（約６．３５ｍｍ）の外側の幅（ＯＷ）と、約１３５°の面取り角Ｃと、を有する。スロット３０の深さＤは、砥石車３４のルート深さＲＤと概ね等しく、スロットの幅Ｗは、砥石車３４の内側の幅ＩＷに概ね等しく、各々は対応している。代替の実施例では、砥石車３４は、約０．１００インチ（約２．５ｍｍ）、約０．１４０インチ（約３．５ｍｍ）、もしくは約０．１５０インチ（約３．８ｍｍ）のルート深さＲＤを有する。様々なスロットの深さ、幅、面取り部の深さを得るために、様々な寸法の砥石車が用いられる。
【００２４】
図４は、スロットがブレード１０に形成される間、所定の位置にブレード１０（もしくは他のコンポーネント）を保持するのに用いられる保持用固定具５０の斜視図である。特に、保持用固定具５０は、デバイス（例えば、図７のデバイス６５または図９Ａの荒削り用固定具９０）に取り付けるように構成され、デバイスが、ブレード１０の切削を行う間、所定の固定する位置にブレード１０を保持するように機能する。ブレード１０が修正できると判断された場合（例えば、図２に示されるテンプレート２０を用いることにより）、オペレータは、保持用固定具５０もしくは他の適宜な保持用固定具に、ブレード１０を配置する。保持用固定具５０は、所定の位置にブレード１０を保持するように設計されており、ブレード１０内の欠陥部を、様々なオペレータが容易に、かつオペレータによってばらつきがなく除去することが可能となる。保持用固定具５０は、クランプ５２，５４を含む。これらのクランプ５２、５４は、実質的に固定位置にブレード１０を保持するように構成される。図６に示されるように、クランプ５２，５４は、ブレード１０の本体１４を各々把持する。
【００２５】
保持用固定具５０は、種々の位置に種々のコンポーネントを受けることができ、かつ保持することができる汎用な固定具として設計される。代替の実施例では、保持用固定具５０は、１つの特定なコンポーネントを受けるように構成される。このような固定具の例としては、保持用固定具６０の斜視図を図５に示す。保持用固定具６０は、欠陥部をブレード１０から除去する場合、確実に、全てのオペレータがブレード１０を同じ方向に向けるように特定の位置にブレード１０を保持するように設計されている。図４の保持用固定具５０とは違い、保持用固定具６０は、様々なコンポーネントを保持するように設計されていない。逆に、保持用固定具６０は、ブレード１０のみを保持するように設計されている。保持用固定具６０が、リッジ６２と、クランプ６３と、肩部６４と、を備える。ブレード１０の本体１４は、肩部６４に置かれ、ブレード１０のプラットフォーム１２は、リッジ６２に置かれる。リッジ６２は、ブレード１０のプラットフォーム１２のリッジに噛み合わせるように構成される。クランプ６３は、所定の位置にブレード１０を固定する。他の説明は、図４の保持用固定具５０の使用を説明している通りであり、保持用固定具６０は、保持用固定具５０の好ましい代替例であることを留意されたい。
【００２６】
図６は、セットアップ用固定具７０の斜視図である。保持用固定具５０は、セットアップ用固定具７０に取り付けられる。ブレード１０は、保持用固定具５０に配置され、クランプ５２，５４で固定される。オペレータは、ブレード１０が切削デバイスに正しく位置合わせされるように、セットアップ用固定具７０を用いて保持用固定具５０にブレード１０を正しく配置する。
【００２７】
ブレード１０は、まず、固定具５０に配置される。それから、固定具５０は、セットアップ用固定具７０に配置される。保持用固定具５０にブレード１０を配置するために、ブレード１０は、保持用固定具５０と平行になるようにされ、指標となる止め具７２に対して配置される。ブレードの先端１６は、指標７４のマーク７５に位置合わせされる。ブレードの先端１６のクラック１８が、マーク７５と位置合わせされ、一方ブレード１０がセットアップ用固定具７０と位置合わせされた状態で、クランプ５２，５４が締め付けられて、ブレード１０は、保持用固定具５０にしっかり保持される。代替の実施例では、固定具５０は、セットアップ用固定具７０内に配置して、それから、ブレード１０を保持用固定具５０に配置する。ブレード１０が、保持用固定具５０に正確に配置された後、ブレード１０および保持用固定具５０は、セットアップ用固定具７０から取り外してもよい。
【００２８】
図７はデバイス６５の斜視図である。本発明の第１の実施例に従って、デバイス６５は、ブレード１０にスロットを形成するために用いられる。保持用固定具５０は、デバイス６５に取り付けられる。デバイス６５は、砥石車３４（図３参照）、砥石車３４を駆動するエアーガン６６と、ねじ６８と、フレーム６９と、を備える。エアーガン６６は、フレーム６９に取り付けられ、砥石車３４は、エアーガン６６に取り付けられる。デバイス６５のフレーム６９は、保持用固定具５０を受けるように構成される。例えば、フレーム６９は、保持用固定具５０の対応する溝に噛み合うレールを備える。フレーム６９に組み込まれる適宜なレールの例は、荒削り用固定具８０に対して図９に示す。保持用固定具５０とフレーム６９とが互いに固定された後、ねじ６８は、保持用固定具５０の対応するねじ孔９６（図９Ｂに示す）に位置合わせされて、保持用固定具５０とフレーム６９は固定される。代替の実施例では、保持用固定具５０とフレーム６９は、限定する趣旨ではないが、クラップなどの他の適宜の手段を用いて互いに固定される。
【００２９】
ブレード１０の先端１６のクラック１８が修復可能と判断された場合、オペレータは、図５および図６に示されているように、所定の位置で保持用固定具５０にブレード１０を配置する。それから、保持用固定具５０は、デバイス６５に取り付けられる。ブレード１０は、セットアップ用固定具７０（図５参照）を用いて保持用固定具５０に位置合わせされているので、クラック１８は、砥石車３４と「既に位置合わせ」された状態にある。それから、砥石車３４は、エアーガン６６によって回転し、クラック１８と接触するように配置される。従って、材料を除去し、スロットを形成する（例えば、図３に示されるスロット３０）。スロットが、ブレード１０の先端１６に形成されると、ブレード１０は、溶接修復（当分野で周知な技術を用いて）およびガスタービンエンジンでの再利用の準備がなされた状態になる。代替の実施例としては、保持用固定具６０を、保持用固定具５０に置換することができる。
【００３０】
本発明の第２の実施例では、複数のデバイスを用いて、スロットが、コンポーネントに形成される。最終的なスロットが、３つのステップにより形成される。１）初期カットが、コンポーネントに形成される。２）初期カットは、所定の幅に仕上げられ、初期カットの端部が、所定の半径に形成され、仕上げカットになる。３）仕上げカットの端縁が、面取りされる。この実施例は、図８Ａ〜図１１Ｂに示されている。図８Ａ〜図８Ｄは、コンポーネントにスロットを形成する各ステップが例示されている。図８Ａ〜図８Ｄは、詳しくは、本発明の第２の実施例に従うブレード１０のクラック（図１にも示されている）、初期カット７６、仕上げカット７７、スロット７８の概略的な側面図である。
【００３１】
図８Ａは、クラック１８が形成されたブレード１０の概略的な側面図である。説明上、クラック１８は、修復が可能であるとみなす。図８Ｂは、概略的なブレード１０の側面図である。初期カット７６は、ここに、第１の切削デバイス（例えば、図９Ａに示される荒削り用固定具８０）を用いて形成する。ブレード１０の初期カット７６は、クラック１８（および潜在的な欠陥部を除去するためにクラックが存在する可能性のあるクラック１８周囲の材料）を、ブレード１０から実質的に除去し、ブレード１０に荒削りカットが残る。初期カット７６は、スロットの所望のジオメトリーを有していない。むしろ、この所望のジオメトリーは、第２および第３のデバイスを用いて形成される。これらのデバイスは、仕上げカット７７（図８Ｃ参照）と仕上げスロット（図８Ｄ参照）とを各々形成される。初期カット７６を形成し、ブレード１０を予め切削することにより、その後、カーバイドカッターを用いて切削しなくてはならない量が限定される。
【００３２】
図８Ｃは、仕上げカット７７が、ブレード１０に形成されたブレード１０の概略的な側面図である。仕上げカット７７は、第２のデバイス（例えば、図１０Ａに仕上げルータを示す）を用いて所定の幅Ｗ、半径Ｒの仕上げ端部７７Ａにするように、初期カット７６（図８Ｂ参照）を仕上げることにより形成される。仕上げカット７７は、仕上げスロット７８の所望のジオメトリーに近いジオメトリーを有するが（図８Ｄ参照）、仕上げカット７７の端縁７７Ｂおよび７７Ｃは、未完成である（すなわち面取りされていない）。
【００３３】
図８Ｄは、スロット７８が形成されたブレード１０の概略的な側面図である。スロット７８の端部７８Ａの幅Ｗおよび半径Ｒは、仕上げカット７７の端部７７Ａの幅Ｗおよび半径Ｒと同等の大きさを有する。所望のジオメトリーを有するスロット７８を形成するために、仕上げカットの端縁７７Ｂ，７７Ｃは、端縁７８Ｂ，７８Ｃを形成するために面取りされる。従って、スロット７８は、上述したように、溶接修復プロセスを助力するジオメトリーを有する。
【００３４】
図９Ａは、荒削り用固定具８０の斜視図を示す。この荒削り用固定具８０は、砥石車８４と、スピンドル８６と、フレーム８２に取り付けられたエアーガン８８と、ねじ９０と、を備える。砥石車８４は、スピンドル８６に取り付けられており、スピンドル８６はエアーガン８８に取り付けられており、エアーガンによって駆動する。荒削り用固定具は、ブレード１０の先端１６に初期カット７６（図８Ｂ参照）を形成するために用いられるデバイスの実施例であり、このデバイスは、クラックの少なくとも実質的な部分１８を除去する。荒削り用固定具８０のフレーム８２は、保持用固定具５０（図４参照）を受けるように構成される。フレーム８２は、保持用固定具５０において対応する溝に噛み合うレール９２，９４を備える。保持用固定具５０の溝にレール９２，９４を位置合わせし、フレーム上に保持用固定具５０を「スライディング」させて、保持用固定具５０は、荒削り用固定具８０に取り付けられる。保持用固定具５０と荒削り用固定具８０とを互いに組み付けた後、ねじ９０を、保持用固定具５０の対応するねじ孔９６（図９Ｂ）に位置合わせし、保持用固定具５０を荒削り用固定具８０に固定する。代替の実施例では、保持用固定具５０と荒削り用固定具８０は、他の適宜の手段を用いて互いに固定される。
【００３５】
砥石車８４は、カーバイドカッターもしくは含浸繊維カットオフホイール（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｃｕｔｏｆｆ  ｗｈｅｅｌ）でもよい。０．０６５インチ（約１．６５ｍｍ）あるいは０．１２５インチ（約３．１８ｍｍ）の幅の砥石車８４を用いても良い。砥石車８４は、第１の実施例の砥石車とは異なるジオメトリーを有する。砥石車８４は、スロットの最終のジオメトリーではなく、ブレード１０の初期カット７６を形成するように形作られる。エアーガン８８は、シャフト８６を駆動し、従って、シャフト８６に取り付けられた砥石車８４を駆動する。エアーガン８８は、適宜の高出力のエアーガンであり、限定する趣旨ではないが、テキサス州ヒューストンのCooperTools社から商業的に入手可能なDotco、1212500-01rtモデル、２３０００rpm、９０ｐｓｉ／６．１Ｂａｒなどである。代替の実施例としては、エアーガン８８に代替する適宜なモータや駆動デバイスである。
【００３６】
図９Ｂは、荒削り用固定具８０の部分的な斜視図である。リッジ９２，９４（図９Ａ）を保持用固定具５０の対応する溝に噛み合わせることにより、保持用固定具５０は、荒削り用固定具に取り付ける。図９Ｂが示すように、ねじ９０は、保持用固定具５０において対応するねじ孔９６に位置合わせをする。ブレード１０は、保持用固定具５０にしっかりと固定され、砥石車８４は、ブレード１０において初期カットを形成するように配置される。特に、ブレード１０の先端１６におけるクラック１８を、砥石車８４に位置合わせし、初期カット７６を、実質的にクラック１８に重ね合わせる。従って、ブレード１０において先端１６からクラック１８の少なくとも実質的なセクションを除去する。
【００３７】
初期カット７６が形成されると、保持用固定具５０（ブレード１０がしっかり固定されている）は、荒削り用固定具８０から取り外される。それから、第２の切削デバイスを用いて、初期カット７６を、所定の幅および半径に仕上げて、仕上げカット７７（図８Ｃ参照）にする。第２の実施例において、第２の切削デバイスは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されている仕上げルータ１００である。代替の実施例としては、仕上げカットを所定の幅および半径に仕上げるように構成された切削表面を有する他の適宜の切削デバイスを用いてもよい。
【００３８】
図１０Ａは、ルータ１０２と、エアーガン１０４と、フレーム１０６と、を備える仕上げルータ１００の斜視図である。エアーガン１０４は、フレーム１０６に取り付けられる。ルータ１０２は、エアーガン１０４に取り付けられ、エアーガン１０４によって駆動する。荒削り用固定具８０のフレーム８２と同様に、フレーム１０６は、保持用固定具５０において対応する溝に噛み合わせるレール１０８，１１０を備える。保持用固定具５０および仕上げルータ１００は、ねじ１１２を用いて互いに固定される。このねじは、保持用固定具５０の対応するねじ孔９６（図１０Ｂ）に適合するように配置される。代替の実施例としては、保持用固定具５０および仕上げルータ１００は、他の適宜な手段を用いて互いに固定される。
【００３９】
ルータ１０２は、０．１２５インチ（約３．１７５ｍｍ）のカーバイドカッターでもよい。代替の実施例としては、適宜の大きさ、もしくは適宜の切削表面のカーバイドカッターが初期カット７６を仕上げる（図８Ｂ）。ルータ１０２は、初期カットの端部で均一のルーティングの幅および半径にする。荒削り用固定具８０のエアーガン８８と同様に、エアーガン１０４は、他の適宜の高出力のエアーガンであり、限定する趣旨ではないが、テキサス州ヒューストンのCooperTools社から商業的に入手可能なDotco、1212500-01rtモデル、２３０００rpm、９０ｐｓｉ／６．１Ｂａｒなどである。代替の実施例としては、エアーガン１０４に代替する適当なモータや駆動デバイスでもよい。
【００４０】
図１０Ｂは、仕上げルータ１００の部分的な斜視図である。リッジ１０８，１１０（図１０Ａ参照）を保持用固定具５０の対応する溝に噛み合わせることにより、保持用固定具５０は、仕上げルータ１００に取り付けられる。ねじ１１２は、保持用固定具５０におけるねじ孔９６に締付ける。これにより、保持用固定具５０が仕上げルータ１００にさらにしっかりと固定される。ブレード１０は、保持用固定具５０にしっかりと留められる。
【００４１】
図１０Ｂは、ルータ８４が、どのように初期カット７６に位置合わせして、初期カットを所定の幅および半径に仕上げて、仕上げカット７７を形成するかを例示している。ブレード１０は、セットアップ用固定具７０を用いて保持用固定具５０に位置合わせされるので、仕上げルータ１００に保持用固定具５０を配置することで、初期カット７６がルータ１０２に位置合わせされ、ルータ１０２は、初期カット７６の中央に位置決めされる。ルータ１０２は、エアーガン１０４を用いて回転し、初期カット７６に接触するように配置される。従って、材料が除去され、初期カットの幅および半径を所定の大きさに仕上げる。当業者であれば、ルータ１０２のサイズにより、初期カット７６の幅および半径が決定されることが理解されよう。
【００４２】
仕上げカット７７が、ブレード１０に形成されると、保持用固定具５０（しっかりとブレード１０が固定されている）は、仕上げルータ用固定具１００から取り外される。仕上げカット７７の端縁１１８は、第３のデバイスを用いて面取りされる。第２の実施例では、第３の切削デバイスは、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されている面取り用固定具１２０である。代替の実施例では、仕上げカット７７の端縁１１８を面取りするように構成された適宜の切削表面である。
【００４３】
図１１Ａは、フレーム１２２と、カーバイドカッター１２４と、エアーガン１２６と、ねじ１２８と、を備える面取り用固定具１２０の斜視図である。荒削り用固定具８０におけるフレーム８２と同様に、フレーム１２２は、レール１３０，１３２を備える。これらのレールは、保持用固定具５０の対応する溝に噛み合うことで、保持用固定具５０を面取り用固定具１２０に取り付ける。保持用固定具５０と面取り用固定具１２０とは、ねじ１２８を用いて互いにさらに固定される。このねじ１２８は、保持用固定具５０の対応するねじ孔９６（図１１Ｂ）に適合するように配置される。代替の実施例では、保持用固定具５０と面取り用固定具１２０とは、他の適宜の手段を用いて、互いに固定される。
【００４４】
カーバイドカッター１２４は、０．２５０インチ（約６．３５ｍｍ）のカーバイドカッターである。代替の実施例では、適宜な大きさや適宜の切削表面のカーバイドカッターが、ブレードの先端１６付近の仕上げカット７７の端縁１１８を面取りする。エアーガン１２６は、カーバイドカッター１２４に取り付けられ、高速でカーバイドカッター１２４を回転させる。荒削り用固定具８０のエアーガン８８と同様に、エアーガン１２６は、適宜の高出力のエアーガンであり、限定する趣旨ではないが、テキサス州ヒューストンのCooperTools社から商業的に入手可能なDotco、1212500-01rtモデル、２３０００rpm、９０ｐｓｉ／６．１Ｂａｒなどである。代替の実施例としては、エアーガン１０４に代替する適宜なモータや駆動デバイスでもよい。
【００４５】
図１１Ｂは、面取り用固定具１２０の部分的な側面図である。リッジ１３０，１３２を保持用固定具５０の対応する溝に噛み合わせることにより、保持用固定具５０は、面取り用固定具１２０に取り付けられる。ねじ１２８は、保持用固定具５０のねじ孔９６に締め付けられ、これにより、持用固定具５０は、面取り用固定具１２０にさらに固定される。ブレード１０は、保持用固定具５０にしっかり留められて、ブレード１０における先端１６の仕上げカット７７は、カーバイドカッター１２４に位置合わせされる。上述したように、ブレード１０は、セットアップ用固定具７０を用いて保持用固定具５０に予め位置合わせされているので、保持用固定具５０を面取り用固定具１２０に配置することで、仕上げカット７７がカーバイドカッター１２４に位置合わせされ、カーバイドカッター１２４は、仕上げカット７７の中心に合う。
【００４６】
保持用固定具５０を面取り用固定具１２０に取り付けた後、カーバイドカッター１２４は、エアーガン１２６によって回転し、仕上げカット７７に接触するように配置される。従って、仕上げカット７７の端縁１１８を面取りする。カーバイドカッター１２４の構成により、仕上げカット７７の端縁７７Ｂ，７７Ｃの面取り形状が決定されること、および面取りの深さは、先端部１６のブレード１０の厚みにより決定されることは、当業者であれば理解されよう。
【００４７】
仕上げカット７７の端縁７７Ｂ，７７Ｃが面取りされると、保持用固定具５０（ブレード１０がしっかり固定される）が面取り用固定具１２０から取り外さる。それから、ブレード１０は、保持用固定具５０から取り外される。しかしながら、代替の実施例では、先にブレード１０が、保持用固定具５０から取り外され、その後、面取り用固定具１２０から保持用固定具５０を取り外す。以上で溶接修復の準備が完了し、ブレード１０は、ガスタービンエンジンで再利用するように、周知のプロセスに従って溶接修復される。
【００４８】
ブレード１０の先端１６の修復について記載し、図１〜図１１Ｂについて参照してきたが、ブレード１０の他の部分も、本発明の原理に従って修復することができる。例えば、ブレードの後縁も、上述した同様の方法で、荒削りカット、仕上げカット、面取りカットがされる。ブレードのプラットフォーム、ベーンのプラットフォームやベーンの後縁なども同様である。さらに、本発明は、タービンブレードやタービンの構成要素に限定されない。本発明の原理は、コンポーネントから少なくとも実質的に欠陥部を除去するように所定のジオメトリーを有するスロットが形成されるので、適宜のコンポーネントに応用することができる。
【００４９】
上述してきた技術用語は、発明を実施するための最良の形態を記載する目的であって、これに限定されるべきものではない。ここで開示されている特別な構造および機能の詳細は、限定して解釈されるべきでなく、本発明を様々な様態で実施する当業者に教示するための単なる例示である。本発明を添付の図面と共に記載してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細において、変形がなされることが当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】プラットフォームおよび本体（先端を含む）を含むガスタービンエンジンの斜視図。
【図２】部品が修復可能かどうか決定するためのテンプレートの斜視図。
【図３】コンポーネントのスロットを例示した概略図（一部断面で示す）。このスロットは溶接修復処理を促進する形状を有する。
【図４】スロットがコンポーネントに形成されている間に、所定の位置にコンポーネントを保持するために使用される全体的な保持具の斜視図。
【図５】１つの特定のコンポーネントを受け止めるように配置された保持具の斜視図。
【図６】保持用固定具内にブレードを位置合わせするのに用いられるセットアップ用固定具の斜視図。
【図７】本発明の第１実施例に従う装置の斜視図。この装置は、コンポーネントにスロットを形成することができる砥石車を備える。
【図８】本発明の第２実施例に従って用いられるスロットを形成する異なるステップの概略側面図。ブレード上の初期カット（Ｂ）、仕上げカット（Ｃ）、仕上げスロット（Ｄ）を含む。
【図９Ａ】コンポーネントに初期カットを形成する荒削り用固定具の斜視図。
【図９Ｂ】図９Ａの荒削り用固定具の部分的な斜視図。荒削り用固定具のリッジを保持用固定具の溝にかみ合わせることで、保持用固定具は、荒削り用固定具に取り付けられる。
【図１０Ａ】仕上げルータの斜視図。仕上げルータは、コンポーネントの初期カットを所定の幅および半径に仕上げて、仕上げカットを形成する。
【図１０Ｂ】図１０Ａの仕上げルータの斜視図。ルータは、ブレードの初期カットに接触するように配置する。
【図１１Ａ】仕上げカットの端縁を面取りする面取り用固定具の斜視図。
【図１１Ｂ】図１１Ａの面取り用固定具の部分的な斜視図。保持用固定具が面取り用固定具に固定される。
【符号の説明】
【００５１】
１８…クラック
３０…スロット
３２…コンポーネント
３４…砥石車
３６…半径
【図１】
0005452838.tif 000002
【図２】
0005452838.tif 000003
【図３】
0005452838.tif 000004
【図４】
0005452838.tif 000005
【図５】
0005452838.tif 000006
【図６】
0005452838.tif 000007
【図７】
0005452838.tif 000008
【図８】
0005452838.tif 000009
【図９Ａ】
0005452838.tif 000010
【図９Ｂ】
0005452838.tif 000011
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
0005452838.tif 000013
【図１１Ａ】
0005452838.tif 000014
【図１１Ｂ】
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