(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定められた内角（α）によって画定される主凸エッジ（６）を有する、ブレード（５）のタービンブレード根元（４）の所定の輪郭（２）を調整するための方法であって、
以下の一連のステップ、すなわち、
Ａ／ブレード根元（４）の所定の輪郭（２）が、この輪郭（２）上に所定の原点（Ｏ）を画定するために探査されるステップと、
Ｂ／輪郭（２）の主エッジが、主エッジ（６）の内角（α）よりもそれぞれ大きい関連付けられた内角（β）を有する２つの第２の凸エッジ（１０）を得るために面取りされるステップと、
Ｃ／得られた第２のエッジ（１０）が、ブレード根元（４）の輪郭（２）を微調整するために丸められるステップと、
が実行されることを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
ステップＢ／およびＣ／が自動的に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
調整すべきブレード根元（４）が、軸（Ｌ）を中心にして回転するように取り付けられる手段（７、１５、１６、２１）に前もって固定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ステップＢ／の実行後に得られた第２の凸エッジ（１０）のそれぞれの内角（β）が、同一である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップＣ／が、縮れ毛を有する回転円形ブラシ（１１Ａ）を使用して第２のエッジ（１０）をブラシ掛けすることによって実行され、前記ブラシ（１１Ａ）は、一方では前記回転円形ブラシ（１１Ａ）の縮れ毛の全体的な方向に対して実質的に垂直であり、他方では第２のエッジ（１０）の各々におけるブラシ掛け中の部位に対して実質的に垂直をなす長手方向の軸（１１Ｂ）によって、回転駆動される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
定められた内角（α）によって画定される主凸エッジ（６）を有する、ブレード（５）のタービンブレード根元（４）の所定の輪郭（２）を調整するための工作機械であって、
ブレードの翼（５Ａ）を把持してブレード根元（４）の外形（３）の輪郭（２）を自由にすることができる固定モジュール（２１）を少なくとも備えた、工作機械（１）にブレード（５）を固定する手段（７）と、
ブレード根元（４）の所定の輪郭（２）上に所定の原点（Ｏ）を画定するためにこの輪郭（２）を探査する手段と、
主エッジ（６）の内角（α）よりもそれぞれ大きい関連付けられた内角（β）を有する２つの第２の凸エッジ（１０）を得るために、輪郭（２）の主エッジ（６）を面取りする手段（９）と、
ブレード根元（４）の輪郭（２）を微調整するために、得られた第２の凸エッジ（１０）を丸める手段（１１）と、
探査によって検出された所定の原点（Ｏ）によって画定された原点をもつ軌跡を面取りする手段（９）が辿るように、面取りする手段（９）および丸める手段（１１）を自動的に制御する手段（１２）と、
を備えることを特徴とする、前記工作機械。
【請求項７】
工作機械の長手軸（Ｌ）を中心にして回転するように取り付けられ、調整すべきブレード根元（４）を固定する手段（７、１５、１６、２１）を備え、該手段が、調整すべきブレード根元（４）の把持に適した少なくとも１つの着脱式の固定モジュール（２１）を備える、請求項６に記載の工作機械。
【請求項８】
固定モジュール（２１）が、ブレード（５）の正圧面に押し付けられるように設計された接触部材（２７Ａ）と、調整すべきブレード（５）の根元（４）を載置することのできる外部ラグ（２７Ｂ）とを備える、請求項７に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の調整の分野に関する。さらに具体的には、本発明は、確定している内角によって定められる主な凸エッジを備えるタービンブレードの根元の輪郭を調整するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の記載において、
「凸エッジ」は、調整すべきブレードの根元の２つの表面の交差によって形成される線と理解されるべきであり、
「凸エッジの内角」は、エッジを形成する２つの表面の間に定められる角度と理解されるべきであり、
「複雑な輪郭」は、山と谷との連続を有する曲がりくねった線と理解されるべきである。
【０００３】
タービンブレードの根元の機械加工のプロセスの後に、根元の各々の外形が、凸エッジ（その内角が直角である）を有する輪郭によって境界付けられた状態となり、この凸エッジを調整プロセスで取り除かなければならないことが知られている。
【０００４】
公知の方式において、ブレードの根元の調整は、現状では、有資格の熟練工によって手作業で行なわれており、そのような熟練工が、凸エッジを鈍くして円弧になるよう丸めるために、例えばカーバイドミリングビットおよびブラシを使用してブレードの根元の外形の複雑な輪郭を成形する（このような調整は、「アール仕上げ（ｒａｄｉｕｓｉｎｇ）」とも称される）。
【０００５】
しかしながら、調整プロセスが手作業によるプロセスであるため、同じ熟練工によって調整された別々のブレードの根元の寸法が違うことも、よく見うけられる。これらの相違は、一般に（凸エッジのミリングおよびブラシ掛けの後で）得られる丸みにおいて見られ、或るブレードの根元と別のブレードの根元とで丸みが相違する（丸みの半径が、調整後のブレードの根元の間で異なる）。
【０００６】
さらに、ブレードの根元が不適切または不正確に調整されている場合（例えば、凸エッジが充分に丸められていない場合）、調整プロセスに続くブレードの根元の製造プロセスに影響が及ぶ可能性がある。例えば、調整後のブレードの根元へと加えられるショットピーニングプロセスでは、適切に丸められなかったブレードの根元の外形の輪郭の凸エッジが、ショットピーニングの一部がこの不適切に丸められたエッジによってそらされてしまうため、損なわれてしまう。
【０００７】
さらに、ブレードの根元の寸法が完全には同一でないということから、高圧タービンの対応する支持ディスクへのブレードの取り付けがより困難になる。
【０００８】
さらに、調整プロセスが手作業によって実行されることで、ブレードの根元の全体としての製造コストが高くなる。さらには、この製造プロセスが、熟練工にＭＳＤ（筋骨格疾病）の形態の生理学的な傷害を引き起こすことも多い。
【０００９】
上述の欠点に加え、ブレードの根元が調整後も依然として凸エッジを有する場合、これらが、このブレードの根元と係合する部品において、割れの進行を促進し、これらの部品の不具合につながる可能性がある。
【００１０】
したがって、上述の欠点を軽減する試みにおいて、ブレードの根元の外形の輪郭を自動的に調整するため、６軸ロボットアームを使用することが公知の実務である。
【００１１】
しかしながら、そのようなロボットアームのプログラミングは、長くなることが明らかであり、多くの場合、熟練工の動作を完璧に再現することができない。さらに、ロボットアームの高いコストが、この自動調整が大部分の事例に適さない１つの理由である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、これらの欠点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的のため、本発明によれば、確定している内角によって定められる主凸エッジを有するタービンブレードの根元の所定の輪郭を調整するための方法が、以下の一連のステップ、すなわち、
Ａ／輪郭の主エッジを面取りし、主エッジの内角よりも大きい内角をそれぞれ有する２つの第２の凸エッジを得るステップ、および、
Ｂ／ブレードの根元の輪郭を微調整するために、得られた第２のエッジを丸めるステップ、
が実行されることを特徴とする。
【００１４】
したがって、本発明によれば、主凸エッジについて達成される面取りによって、より鋭くない２つの第２のエッジが生じ、これらのエッジの除去は大幅に容易である。主エッジについて達成される面取りの深さにかかわらず、本発明の調整プロセスは、輪郭に垂直な平面に定められる輪郭の曲率に直線部分（面取り線とも称される）を生じさせる。面取りの深さが大きいほど、面取り線は長くなる。さらに、面取り線は、２つの第２のエッジが除去されるときに少なくとも或る程度は短縮される。したがって、輪郭に対して垂直な平面における輪郭の曲率が、容認可能な丸みを帯びた形状を有する。
【００１５】
本発明の一実施の形態によれば、ステップＡ／およびＢ／を手作業で実行することができるが、好都合には、ブレードの根元の１つ以上の輪郭のすべてについて一様な調整を達成できるよう、ステップＡ／およびＢ／が自動的に実行される。さらに、本発明の調整プロセスを、複数の同一なブレードの根元について忠実に再現し、実質的に類似の調整後の輪郭を持たせることができる。さらに、熟練工の関与が少なくて済む（例えば、該当のブレードの根元を適切な凹所に配置するだけで済む）ことで、この熟練工がＭＳＤを患う恐れが少なくなる。
【００１６】
好ましくは、調整すべきブレードの根元が、前もって固定される。
【００１７】
さらに、本発明の調整プロセスがより容易にされるよう、ブレードの根元を、好都合には軸を中心にして回転するように取り付けられた手段に固定することができる。
【００１８】
やはり好ましくは、ステップＡ／の実行前かつブレードの根元の固定後に、ブレードの根元の所定の輪郭が、ステップＡ／の面取りを開始させるべき前記輪郭上の所定の原点を割り出すために、プローブ探査される。
【００１９】
さらに、本発明による一実施の形態においては、第２のエッジのそれぞれの内角が、同一である。
【００２０】
さらに、これに限られるわけではない説明のための例として、主エッジおよび第２のエッジの内角は、それぞれ９０°および１３５°に等しい。
【００２１】
本発明による別の実施の形態においては、ステップＢ／が、第２のエッジをブラシ掛けすることによって実行される。
【００２２】
そのようなステップＢ／のブラシ掛けを、縮れ毛を有する回転する円形のブラシを使用して実行することができる。
【００２３】
円形のブラシの縮れ毛を、例えばナイロンで製作することができるが、任意の他の所望の材料も考えることができる。
【００２４】
さらに、円形のブラシは、好都合には、一方では縮れ毛の全体的な方向に対して実質的に垂直であり、他方では第２のエッジの各々の現時点においてブラシ掛けされる部位に対して実質的に垂直である長手軸によって回転駆動される。したがって、円形のブラシの毛は、第２のエッジの各々に実質的に平行な回転の平面において回転する。この方式で配置された円形のブラシのブラシ掛けは、とくにはブラシの毛の縮れによって可能にされる。
【００２５】
さらに、本発明は、確定している内角によって定められる主凸エッジを有するタービンブレードの根元の所定の輪郭を調整するための工作機械であって、
主エッジの内角よりも大きい内角をそれぞれ有する２つの第２の凸エッジを得るように、輪郭の主エッジを面取りするための手段と、
ブレードの根元の輪郭を微調整するために、得られた第２のエッジを丸めるための手段と、
面取りの手段および丸めの手段を自動的に制御するための手段と、
を備えることを特徴とする工作機械に関する。
【００２６】
これにより、ブレードの根元の該当の輪郭について得られる面取りが一様になり、第２のエッジが輪郭の全体にわたって実質的に同一な形式で丸められる。さらに、調整を複数のブレードの根元についてまったく同じに繰り返し、互いに実質的に類似した調整後の輪郭を有する部品を得ることができる。
【００２７】
当然ながら、変形例として、面取りの手段および丸めの手段を、有資格の熟練工によって手作業で制御してもよい。
【００２８】
さらに、工作機械が、好ましくは調整すべきブレードの根元を固定する手段を、軸を中心にして回転するように取り付けて備え、この手段が、調整すべきブレードの根元の把持に適した少なくとも１つの着脱式の固定モジュールを備えることができる。
【００２９】
この形式の固定モジュールは、調整すべきブレードの根元に押し付けられるように設計された接触部材を備えることができる。
【００３０】
添付の図面が、本発明をどのように実施することができるのかを明確に説明するであろう。これらの図において、同一の参照番号は類似の構成要素を指している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】機械加工されたタービンブレードの根元の１つ以上の輪郭を調整するための本発明による工作機械の概略図である。
【図２】本発明に従って、図１の工作機械によって調整された輪郭を有する高圧タービンのブレードの根元の外形を上方からの斜視図にて示している。
【図３】本発明による面取りの前のブレードの根元の外形の輪郭の曲率を示している。
【図４】本発明による面取り後のブレードの根元の外形の輪郭の曲率を示している。
【図５】本発明によるブラシ掛け後のブレードの根元の外形の輪郭の曲率を示している。
【図６】図１の工作機械に一体化され、可動部支持部に収容されるように意図されたブレードを固定するためのモジュールの例を、概略の斜視図にて示している。
【図７Ａ】図６の固定モジュールの正圧面（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｆａｃｅ）側シェルを概略の斜視図にて示している。
【図７Ｂ】図６の固定モジュールの負圧面（ｓｕｃｔｉｏｎ−ｆａｃｅ）側シェルを概略の斜視図にて示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１が、機械加工されたタービンブレードの根元の輪郭を調整するための本発明による数値制御工作機械１を、概略図の形態で示している。
【００３３】
以下では、あくまでも本発明を限定するものではない具体例として、航空機用エンジンの高圧タービンのブレード５の根元４の外形３の複雑な輪郭２の調整を考える（図２）。
【００３４】
さらに、この例では、ブレードの根元４の外形３の輪郭２が、調整の前に、基本的に直角な（すなわち、９０°に等しい）内角αを有する主凸エッジ６を有している。すなわち、輪郭に垂直な平面に定められる輪郭の曲率が、直角を有している（図３）。
【００３５】
図１に示されるとおり、本発明の工作機械は、以下の手段を備える。すなわち、
長手軸Ｌを中心にして回転するように取り付けられ、ブレード５を工作機械１へと固定するための手段７と、
固定されたブレード５の根元の外形の所定の輪郭２（図２）を調べ、この輪郭２上に所定の原点Ｏを検出するための手段８（以下では、プローブと称する）と、
検出された原点Ｏからブレードの根元４の輪郭２の主エッジ６を面取りし、主エッジ６の内角αよりも大きい内角βをそれぞれ有する２つの第２の凸エッジ１０を得るための手段９（図４）と、
面取り後に得られた第２のエッジ１０をブラシ掛けし、ブレードの根元４の外形の輪郭２を微調整するための手段１１と、
接続Ｌ１からＬ４によってそれぞれ接続された手段７、プローブ８、面取り手段９、およびブラシ掛け手段１１を自動的に制御するための手段１２と、
を備えている。
【００３６】
図１に示されるように、自動制御手段は、有資格の熟練工がブレードの根元４の輪郭２を調整するためのプログラムを設定することを可能にするマンマシンインターフェイス１３を備えている。手段１２のメモリ１４に保存されるそのようなプログラムは、一連の動作および／または作動命令を含んでいる。
【００３７】
調整プログラムの設定の際に、熟練工は、ブレードの根元４の輪郭２に応じて、面取り手段９が辿るべき軌跡の特徴を定める。軌跡の原点は、プローブがブレードの根元４において検出する所定の原点Ｏによって決定される。
【００３８】
さらに、図１に示されるように、手段７が、長手軸Ｌを中心にして回転するように設計された矩形の可動支持部１５を備えている。支持部１５は、支持部１５に形成され、それぞれが１つの着脱式の固定モジュール２１を受け入れるように意図された複数の同一な凹所１６を備えている（各々の凹所が、固定モジュール２１と相補的な形状を有している）。例えば、図１は、支持部１５が４つの固定モジュール２１（したがって、調整すべき４枚のブレード５）を収容できるように、４つの凹所１６を示している。
【００３９】
さらに、図６、７Ａ、および７Ｂに示されるように、ブレード５をしっかりと保持するように設計された各々の固定モジュール２１は、ブレード５の翼５Ａを把持すべくブレード５の正圧面および負圧面にそれぞれ押し付けられるように意図された相補的な２つのシェル２２および２３を備えている。したがって、シェル２２および２３（保持アームとして機能する）は、それぞれ正圧面側シェルおよび負圧面側シェルと称される。
【００４０】
シェル２２および２３は、固定モジュール２１をブレード５を受け入れるべく開き、次いでブレード５を把持すべく閉じることができ、さらにはその逆も可能であるように、ヒンジ２４によって互いに連接されている。正圧面側シェル２２に取り付けられ、負圧面側シェル２３の対応する穴２６へとねじ込まれるように意図された締め付けねじ２５が、ひとたびブレード５が正しい位置にあると、シェル２２および２３のそれぞれの自由端２２Ａおよび２３Ａを結合させることを可能にする。このようにして、ブレードを固定モジュール２１によって把持し、保持することができる。
【００４１】
正圧面側シェル２２は、シェル２２の内面２２Ｂから突き出し、ブレード５の正圧面に押し付けられるように意図された３つの内部ラグ２７Ａ（接触部材とも称される）を有している。
【００４２】
同様に、負圧面側シェル２３は、シェル２３の内面２３Ｂから突き出し、ブレード５の負圧面に押し付けられるように設計された３つの内部ラグ２７Ａを有している。つまり、固定モジュール２１が、ブレード５との接触のための６つの小さな接触面を形成することで、ブレード材料の再結晶の恐れを軽減する６つの内部ラグ２７Ａを有している。
【００４３】
少なくとも一部の内部ラグ２７Ａの端部を、ブレード５の対応する表面（正圧面または負圧面の表面）に正確に一致するように形作ることができることに、注意すべきである。
【００４４】
この例では、ラグ２７Ａが、調節および／または別の形状のブレードに適した他の種類のラグとの交換が可能になるよう、シェル２２および２３から取り外すことができるように取り付けられている。つまり、この場合には、固定モジュール２１が、単に内部ラグを調節および／または交換するだけで、種々のブレードの形状に対応することができる。
【００４５】
さらに、負圧面側シェル２３は、シェルの外面のうちの１つから突き出した外部ラグ２７Ｂを有しており、このラグにブレード５の根元４を載置することができる。
【００４６】
固定モジュール２１により、調整すべきブレードの根元４の外形３の輪郭２が突き出るような姿勢をとり、したがって後述の調整プロセスのためにアクセスすることが可能である。
【００４７】
さらに、固定モジュール２１は、各々のシェル２２および２３の壁にそれぞれ形成された２つの切り欠き２８を有する。各々の切り欠き２８が、他端において可動支持部１５の凹所１６の縁のうちの１つに枢動可能に取り付けられた固定タブ２９の自由端を受け入れることができる。
【００４８】
このようにして、調整すべきブレード５が、固定モジュール２１に正しく配置され、固定モジュール２１に前もって把持される。
【００４９】
次いで、固定モジュール２１が、支持部１５の凹所１６のうちの１つに収容され、該当の固定タブ２９は、邪魔にならないように動かされている。。モジュール２１を支持部１５へと固定するために、タブ２９がモジュール２１の対応する切り欠き２８へともたらされる。
【００５０】
さらに、図１の例においては、プローブ８が、可動ブロック８Ｂに取り付けられたプローブヘッド８Ａを有している。
【００５１】
プローブ８の可動ブロック８Ｂは、互いに直交する３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚに沿って移動するように設計されている。ＸおよびＹ軸の方向が、可動ブロック８の移動の水平面を定め、Ｚ軸の方向が、可動ブロック８の鉛直方向の移動を特徴付ける。
【００５２】
好都合には、支持部１５の回転の長手軸Ｌが、Ｚ軸に対して垂直に配置される。当然ながら、Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびＬ軸について、他の構成も考えられる。
【００５３】
プローブ８は、手段９を調整すべき各々のブレードの根元４についてあらかじめ定められる原点Ｏに配置し直すことによって、順次に調整される種々のブレードの根元の寸法の相違を考慮できるようにする調整プログラムの較正を可能にする。
【００５４】
さらに、この例においては、面取り手段９が、９０°に等しい先端の角度Θを有する面取りビット９Ａ（例えば、カーバイドミリングビット）の形態をとる。面取りビット９Ａは、３つの軸、すなわちＸ、Ｙ、およびＺ軸に沿って移動できるように、プローブ８の可動ブロックと同様の可動ブロック９Ｂに取り付けられる。
【００５５】
面取りの工程に先立ち、制御手段１２によって自動的に制御されるビット９Ａが、好都合には、調整すべきブレードの根元４の外形３に垂直に、所定の原点Ｏに配置される。このようにして、図４に示されるように、面取りにより同一かつ１３５°に等しい内角βを有する第２のエッジ１０が生成される。
【００５６】
さらに、斜面１９に対して垂直な方向における主エッジ６の頂点と斜面１９との間の距離に相当する、生成される面取り１８の深さｐは、調整プログラムの設定の際に前もって決定される。
【００５７】
図４および５に示されるように、生成される面取り１８の深さｐにかかわらず、本発明による面取りは、輪郭２に垂直な平面に定められる輪郭２の曲率に真っ直ぐな面取り線２０を生じさせ、この面取り線２０は、面取り１８の深さｐが大きいほど長くなる。次いで、第２のエッジ１０のブラシ掛けにより、面取り線２０を短縮することができる。
【００５８】
さらに、ブラシ掛け手段は、縮れ毛を有する円形の回転ブラシ１１Ａを備えており、この回転ブラシ１１Ａが、縮れ毛の全体的な方向に対して垂直な長手方向の駆動軸１１Ｂによって回転駆動される。
【００５９】
さらに、図１の例では、駆動軸１１Ｂが、Ｚ軸に実質的に平行である。ブラシ１１Ａと駆動軸１１Ｂによって形成される集合体が、ブラシをＸ、Ｙ、およびＺ軸に沿って移動させることができるよう、プローブ８の可動ブロックと同様の可動ブロック１１Ｃに取り付けられる。
【００６０】
上述の例において、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸に沿って移動することができるブラシ手段１１と、長手軸Ｌを中心にして回転するように取り付けられた手段７との組み合わせが、ブラシ１１Ａの縮れ毛の回転の平面を、その時点でブラシ掛けされている第２のエッジ１０の各々の部位に実質的に平行に保つべく、第２のエッジ１０に対するブラシ１１Ａの相対位置を正確に調整することを可能にする。実際、可動支持部１５を回転させることによって、ブラシ掛けされる外形３の輪郭２の傾きを、ブラシ１１Ａの回転の平面に対して調整することが可能である。
【００６１】
このようにして、本発明の工作機械１は、好都合なことに、その設計および製造が大いに簡単になるよう、わずか４つの運動の軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｌ）しか有さない。
【００６２】
さらに、図３に示されるとおり、ひとたび面取りおよびブラシ掛けの工程が実行されると、面取り線２０が小さくなり、外形３の輪郭２に垂直な平面におけるこの輪郭２の曲率が、大幅に丸みを帯びた形状を有する。
【００６３】
本発明によれば、ブレードの根元４の外形３の輪郭２に得られる面取り１８が一様であり、第２のエッジ１０が、輪郭２の全体にわたって実質的に同一な形式で丸められる。
【００６４】
さらに、工作機械１が、上述の面取りおよびブラシ掛けのプロセスを複数のブレードの根元についてまったく同様に繰り返すことができ、互いに実質的に類似した調整後の輪郭を有するブレードの根元を得ることができる。したがって、高圧タービンの組み立てのプロセスがより容易になると同時に、このタービンの信頼性が向上する（部品の不具合の恐れが少なくなるため）。
【００６５】
さらに、本発明は、調整すべきブレードの根元に（手作業で実行される調整のプロセスとは対照的に）ただ１回の処理を加えればよく、したがって調整に必要な時間を短縮することが可能になる。
【００６６】
さらに、本発明の工作機械１を、面取りプロセスを実行することなく上述のブラシ掛けプロセスに従ってブレードの根元の１つ以上の部位のブラシ掛けを行なうために同様に使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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