(57)【要約】  穴を有するタングを備えた部材を修理するのに利用される治具は、基準線を規定する本体と、前記穴に嵌合して前記穴の軸心を前記基準線に揃うように位置決めするべく寸法づけられ、前記本体に取り外し可能に取り付けられた位置決めピンと、前記部材を前記軸心が前記基準線に揃った状態で前記本体に固定するべく前記タングを挟むように構成されたクランプと、を備える。
2012165074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴を有するタングを備えた部材を修理するのに利用される治具であって、
基準線を規定する本体と、
前記穴に嵌合して前記穴の軸心を前記基準線に揃うように位置決めするべく寸法づけられ、前記本体に取り外し可能に取り付けられた位置決めピンと、
前記部材を前記軸心が前記基準線に揃った状態で前記本体に固定するべく前記タングを挟むように構成されたクランプと、
を備えた治具。
【請求項２】
請求項１に記載の治具であって、
前記本体に取り外し可能に取り付けられ、前記本体と前記位置決めピンとの間に介在して前記位置決めピンの中心を前記基準線に揃えさせるべく構成された位置決めブロックをさらに備えた治具。
【請求項３】
請求項１に記載の治具であって、
前記本体から延び、前記タングと共に前記クランプに挟まれるべく寸法づけられたリブをさらに備えた治具。
【請求項４】
請求項１に記載の治具であって、前記本体は前記基準線に関して軸方向に前記穴へのアクセスを許容する開口を備えた治具。
【請求項５】
請求項１に記載の治具であって、前記本体は前記基準線に関して径方向に前記穴へのアクセスを許容する窓を備えた治具。
【請求項６】
穴を有するタングを備えた部材を修理するための治具を利用する方法であって、
位置決めピンを前記治具の本体に取り外し可能に取り付け、前記穴に嵌合せしめて前記穴の軸心を前記本体の基準線に揃うように位置決めし、
前記部材を前記軸心が前記基準線に揃った状態で前記本体に固定するべく、クランプによって前記タングを挟む、
ことを備えた方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記本体と前記位置決めピンとの間に介在して前記位置決めピンの中心を前記基準線に揃えさせるべく構成された位置決めブロックを、前記本体に取り付けることをさらに備えた方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
前記部材が前記本体に固定された後、前記位置決めピンを前記穴から引き出し、
前記穴を加工することをさらに備えた方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記穴を加工した後、前記タングにブッシュを圧入し、
前記ブッシュを加工することをさらに備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンのごとき回転機械にピン結合される部材の修理に利用される治具および同治具を利用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械において、シャフト部分と他の部材との結合は、ピン結合によることがある。例えばガスタービンエンジンにおいては、しばしば、ファンブレードはディスクにピン結合されている。ファンブレードとディスクとは一体に回転するのであって、前者が後者に対して回動するわけではないが、全体の回転に伴いピン結合の付近は動揺するので、ピンを受容するピン穴に摩耗が生ずる。ピン穴には遠心力も作用するので、かかる摩耗は通常、偏摩耗の形態となる。顕著な偏摩耗は修理の対象である。【０００３】
部材の修理において、形状を原状に回復することは重要である。特に回転機械の場合、原状からの乖離が甚だしければ、回転軸に対する偏心が生じる。これは稼動中の振動や騒音を激しくする原因であり、あるいは機械寿命の短縮にもつながりかねない。【０００４】
特許文献１，２は、ピン結合に関連する先行技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特許出願公開平１１−３５１１９５号
【特許文献２】日本国特許出願公開２０００−３２０４９２号
【発明の概要】
【０００６】
精度良く原状回復するためには、部材において原状を留めており、かつ精度の点で信頼できる面を基準とするのが好ましい。その点、ピン穴の修理には困難な問題が存する。なぜならピン穴の軸に対して径方向に最も精度を確保できる基準面は、ピン穴自体の内面であるが、これは修理において加工の対象でもある。加工後には基準面が失われてしまい、それ以後の工程は基準面なしに行なわねばならない。すなわちピン穴の修理を含む場合には、精度良い原状回復が難しいという問題があった。本発明はかかる問題に鑑みて為されたものである。
【０００７】
本発明の第１の局面によれば、穴を有するタングを備えた部材を修理するのに利用される治具は、基準線を規定する本体と、前記穴に嵌合して前記穴の軸心を前記基準線に揃うように位置決めするべく寸法づけられ、前記本体に取り外し可能に取り付けられた位置決めピンと、前記部材を前記軸心が前記基準線に揃った状態で前記本体に固定するべく前記タングを挟むように構成されたクランプと、を備える。
【０００８】
本発明の第２の局面によれば、穴を有するタングを備えた部材を修理するための治具を利用する方法は、位置決めピンを前記治具の本体に取り外し可能に取り付け、前記穴に嵌合せしめて前記穴の軸心を前記本体の基準線に揃うように位置決めし、前記部材を前記軸心が前記基準線に揃った状態で前記本体に固定するべく、クランプによって前記タングを挟む、ことよりなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による治具を、治具に固定された修理の対象の部材と共に表す斜視図である。
【図２】図２は、治具、クランプおよびタングの関係を主に図示する、治具および部材の断面図である。
【図３】図３は、位置決めブロックが取り外された治具および部材の斜視図である。
【図４】図４は、位置決めブロックが取り外された治具と部材との断面図である。
【図５】図５は、治具および部材の側面図であって、図４の矢印Ｖから取られたものである。
【図６】図６は、ピン穴の偏摩耗およびそれが修理された態様を示す、タングの平面図である。
【図７】図７は、部材と回転体とがピン結合された態様を表す部分断面図である。
【図８】図８は、治具のリブ、クランプおよびタングの断面図である。
【図９】図９は、変形例による治具のリブ、クランプおよびタングの断面図である。
【図１０】図１０は、他の実施形態による位置決めブロックと位置決めピンとの分解斜視図である。
【図１１】図１１は、治具を、部材および他の実施形態による位置決めブロックとともに表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
添付の図面を参照して以下に本発明の幾つかの例示的な実施形態を説明する。
【００１１】
添付の図面において、説明の便宜のために、前方、後方、左方、右方、上方および下方を、それぞれＦＦ，ＦＲ，Ｌ，Ｒ，ＵおよびＤにより表示するが、この区別は発明に対して限定的でない。また以下の説明において、ガスタービンエンジンのディスクとピン結合されるファンブレードを修理する場合を例にとるが、これも発明に対して限定的でない。
【００１２】
図７を参照するに、ガスタービンエンジンにおいて、ファンブレード１のシャンク７は複数のタング９を備え、ディスク３はこれらに対応した複数のリム５を備え、タング９に設けられたピン穴９ｈおよびリム５に設けられたリム穴５ｈを貫くピン１１により、両者はピン結合される。ピン１１は、通常、抜け止めのためにフランジ１１ｆを備える。
【００１３】
ファンブレード１は、ディスク３から駆動力を受けて、一体に回転する。その全体の回転に伴いピン結合の付近は動揺するので、ピン１１とピン穴９ｈとが相互に摩擦して、ピン穴９ｈに摩耗が生ずる。ピン穴９ｈには遠心力も作用するので、図６の（ａ）に示されるごとく特定の部分に摩耗が起こり、他の部分は概ね原状を留める。この原状を留める部分は、修理の基準面として利用できる。かかる基準面を利用し、正確にその位置が規定されるように治具を部材（ファンブレード１）に固定すれば、次には治具を基準として利用できる。図６の（ｂ）のごとく、たとえピン穴９ｈが加工されて基準面が失われても、その後の工程、例えば図６の（ｃ）のように加工後の穴にブッシュ１３を圧入する工程や、図６の（ｄ）のようにブッシュ１３の内面を加工して新たなピン穴１３ｈを形成したりする工程は、治具を基準として正確に実行することができる。
【００１４】
図１，２を参照するに、治具１５は、結合ピン１１を受容するピン穴９ｈを有するタング９を備えた部材１を修理するために利用される。治具１５は、基準線ＢＬを規定する本体１７と、ピン穴９ｈに嵌合する位置決めピン３３，３７と、タング９を挟むように構成されたクランプ４５，５１，５７と、を備える。
【００１５】
本体１７は、例えば図示のごとく直方体形状の輪郭を有し、背壁２１と、これを挟む一対の側壁１９と、よりなり、前方ＦＦに開口している。また本体１７の上面および下面も開口しており、本体１７に部材１が固定されたとき、かかる開口を通ってピン穴９ｈに、基準線ＢＬに関して軸方向にアクセスしうる。
【００１６】
背壁２１と側壁１９とは、精度および形状の安定性の観点から一体であることが好ましいが、あるいは分解可能であってもよい。前方ＦＦの開口は、部材１のタング９の寸法に応じて、タング９を受け入れられるように寸法づけられている。側壁２１同士は、連結板２３，２５により連結されていてもよい。
【００１７】
それぞれの側壁１９は、タング９のピン穴９ｈへのアクセスを許容するべく、一以上の開口１９ａを備える。開口１９ａ間において、側壁１９は本体１７の内方に水平に延びており、リブをなしている。これらのリブはタング９と共にクランプ５１，５７に挟まれ、以って部材１が本体１７に固定される。
【００１８】
図示の例では４つのタング９のうち、最下段を除く３つのタングのみがクランプに挟まれるが、最下段のタングもクランプに挟まれてもよい。あるいは、図示のごとく、最下段のタングはその一方の面のみにフィッティング６３を当接せしめてもよい。開口やリブの数は、部材１が有するタングの数に応じて適宜に定めることができる。
【００１９】
図５を参照するに、背壁２１は、タング９のピン穴９ｈへのアクセスを許容するべく、一以上の開口２１ｗを備える。それぞれの開口２１ｗは、ブッシュ１３の寸法に応じて、ブッシュ１３が通過可能なように寸法づけられているとよい。
【００２０】
本体１７は、例えばその下面に、工作機械との結合のための脚を備えてもよい。脚は結合のためのみならず、工作機械または他の治具に対する治具１５の正確な位置決めのためにも利用できる。
【００２１】
治具１５は更に、図２，４，５に示すごとく、背壁２１の下端付近から前方ＦＦへ延びる支持ブロック２７を備える。支持ブロック２７からは、位置決めピン３７の挿入を妨げないよう二股に分かれた腕２７ｂが前方ＦＦへ延びている。腕２７ｂは最下端のタング９を支持するべく構成されているが、あるいは腕２７ｂとタング９との間にシム２９を介在せしめてもよい。支持ブロック２７と、必要ならばシム２９とは、本体１７に対して正確に位置決めされるよう固定される。支持ブロック２７の、またはシム２９の、上面２９ｓは、最下段のタング９の下面が当接して、軸方向の基準面ＢＰの役割を果たす。
【００２２】
位置決めピン３３，３７は、タング９のピン穴９ｈに精密に嵌合するように寸法づけられている。位置決めピン３３，３７は、直接に本体１７に取り付けられてもよいし、本体１７と位置決めピン３３，３７との間に位置決めブロック３１，３５が介在してもよい。また位置決めブロック３１，３５は、位置決めピン３３，３７とは別体でもよいが、精度の観点からは一体が好ましい。
【００２３】
位置決めピン３３，３７または位置決めブロック３１，３５は、本体１７に取り外し可能に取り付けられ、取り付けられたときには、位置決めピン３３，３７の中心が基準線ＢＬと揃うように寸法づけられている。従って、部材１のタング９を本体１７の開口から挿入し、ピン穴９ｈに位置決めピン３３，３７を挿入すると、ピン穴９ｈの軸心は基準線ＢＬと正確に一致する。
【００２４】
あるいは、一対の位置決めピン３３，３７に代えて、図１０に示すごとく単一の長い位置決めピン７７を利用してもよい。一対の位置決めブロック３１，３５に代えて、単一の位置決めブロック７０を利用してもよい。位置決めブロック７０は、本体１７を下方から支持する台７１と、本体１７の上方に張り出す天盤７３とを備え、それぞれ位置決めピン７７を案内する案内穴７９，８１を備える。位置決めブロック７０は、精度の観点からは一体成形が好ましいが、分解可能であってもよい。
【００２５】
本体１７と位置決めブロック７０とは、図１１に示すごとく互いに取り付けられたときには、案内穴７９，８１の中心が基準線ＢＬと揃うように寸法づけられている。従って、部材１のタング９を本体１７の開口から挿入し、ピン穴９ｈに位置決めピン７７を挿入すると、ピン穴９ｈの軸心は基準線ＢＬと正確に一致する。
【００２６】
この実施形態において、本体１７と位置決めブロック７０との位置決めをより正確にする目的で、位置決めブロック７０は適宜の位置決め手段を備えてもよい。例えば図１０の例では、本体１７が備える脚と結合する位置決め穴８３を備える。また天盤７３または台７１またはその両方は、工具がボルトへアクセスする便宜のために、開口８７を備えてもよい。
【００２７】
クランプ４５，５１，５７は、タング９を本体１７から延びたリブと共に挟むことにより、軸心が基準線ＢＬに揃った状態で部材１を本体１７に固定する。図８に示すごとく、クランプ５１の上片５３および下片５５にそれぞれボルト穴５３ｈ、５５ｈを設け、これに対応して本体１７にタップ穴１７ｔを設けてもよい。ボルト穴５３ｈ、５５ｈにそれぞれボルト６５を挿入して締結することにより、クランプ５１をタング９に対して圧着することができる。
【００２８】
あるいは図９に示すごとく、本体１７には貫通孔１７ｈを設け、上片５３あるいは下片５５にタップ穴５５ｔを設けてもよい。１本のボルト６７により上片５３と下片５５とを締結することができる。他のクランプ４５，５７、すなわち上片４７と下片４９とよりなるクランプ４５、および上片５９と下片６１とよりなるクランプ５７も、これと同様に構成できる。
【００２９】
上述のボルトへのアクセスの便宜のために、本体１７の上面および下面に、それぞれボルトを見通せる開口を設けてもよい。また上面および下面からのアクセスの便宜のために、例えば図２より理解されるように、クランプ４５，５１，５７はジグザグに配置してもよい。このような配置により、例えば本体１７の上面からクランプ５７にアクセスする場合に、クランプ５１が障害にならない。ボルトの締結または弛緩は、上面または下面からアクセスしたトルクスクリュードライバ等の工具によることができる。
【００３０】
治具１５は、部材１を支持するための追加的な手段を、更に備えてもよい。例えば図１に示す例では、一方の側壁１９に固定された迫出片３９と、他方の側壁１９に固定されボルト４３を支持するブラケット４１との組み合わせが示されている。ボルト４３と迫出片３９とが部材１を挟むことにより部材１が支持される。また図１０に示す例では、位置決めブロック７０に連結されて前方ＦＦに延びる腕７５を備える。腕７５の先端は、部材１の前方ＦＦの端を支持するべく、スピンドル８５のごとき支持装置を備える。また連結板２３，２５の一方または両方を部材１に当接せしめて、部材１を支持する補助としてもよい。
【００３１】
上述の治具１５によれば、結合ピン１１を受容するピン穴９ｈを有するタング９を備えた部材１は、次のようにして修理される。
【００３２】
図３を参照するに、位置決めブロック３１，３５または位置決めブロック７０は、当初、本体１７から取り外された状態である。部材１のタング９は、本体１７の前方ＦＦの開口から挿入される。
【００３３】
図１または図１１を参照するに、位置決めブロック３１，３５または位置決めブロック７０が本体１７に取り付けられ、位置決めピン３３，３７または位置決めピン７７が本体１７に取り付けられ、タング９のピン穴９ｈに嵌合せしめられ、以ってピン穴９ｈの軸心が本体１７の基準線ＢＬに揃うように位置決めされる。このとき、ピン穴９ｈが図６の（ａ）のごとく偏摩耗していても、他の部分は原状を留めているので、本体１７の基準線ＢＬはピン穴９ｈの軸心と正確に揃う。
【００３４】
次いでクランプ４５，５１，５７およびフィッティング６３が締結されて、これらによりタング９が本体１７のリブと共にそれぞれ挟まれ、以って軸心が基準線ＢＬに揃った状態で部材１が本体１７に固定される。
【００３５】
部材１が本体１７に固定された後、位置決めピン３３，３７または位置決めピン７７は、ピン穴９ｈから引き出され、位置決めブロック３１，３５または位置決めブロック７０も本体１７から取り外される。以ってピン穴９ｈは本体１７の上面あるいは下面からアクセス可能になる。
【００３６】
部材１は、本体１７に固定された状態のまま、修理の工程に供される。例えば、本体１７をフライス盤に固定し、図６の（ｂ）に示すごとく、エンドミル等でピン穴９ｈを拡径する加工ができる。このとき、本体１７は部材１に対して正確に位置決めされているので、ピン穴９ｈに代わって本体１７を基準として加工しても、十分な精度が得られる。位置決めの精度を確保するべく、本体１７の下部の脚を利用してフライス盤に固定してもよい。
【００３７】
次いで部材１は、本体１７に固定された状態のまま、図６の（ｃ）に示すごとく、例えばタング９にブッシュ１３を圧入する工程に供される。本体１７の背壁２１の開口２１ｗは、ブッシュ１３をピン穴９ｈに据える目的で利用できる。さらに部材１が本体１７に固定された状態のまま、本体１７をフライス盤に固定し、図６の（ｄ）に示すごとく、ブッシュ１３を適宜の径にするよう加工ができる。
【００３８】
このときピン穴９ｈは基準面として利用できない。またブッシュ１３の圧入によりタング９は少なからず変形するので、タング９の外面も基準面として利用できない。しかし本実施形態によれば、ピン穴９ｈに代わって、形状の安定した本体１７を基準として利用できる。それ故、加工後のブッシュ穴１３ｈを原状のピン穴９ｈに正確に一致せしめることができる。
【００３９】
加工油の除去のための洗浄や、修理後の部材１の検査は、部材１が本体１７から取り外された状態で実行できる。あるいは固定された状態で実行してもよい。
【００４０】
穴の拡径やブッシュの圧入を例にとったが、治具１５は、もちろん他の工程に利用することもできる。部材１に代わって治具１５を基準とすることができ、また本体１７は直方体のごときハンドリングに便利な形状であるので、精度および工程の便宜の観点で、本実施形態は極めて有利である。
【００４１】
好適な実施形態により本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記開示内容に基づき、当該技術分野の通常の技術を有する者が、実施形態の修正ないし変形により本発明を実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
精度の良い修理を可能にする治具および修理の方法が提供される。
【図１】
2012165074.tif 000003
【図２】
2012165074.tif 000004
【図３】
2012165074.tif 000005
【図４】
2012165074.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012165074.tif 000008
【図７】
2012165074.tif 000009
【図８】
2012165074.tif 000010
【図９】
2012165074.tif 000011
【図１０】
2012165074.tif 000012
【図１１】
2012165074.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月1日(2013.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴を有するタングを備えた部材を修理するのに利用される治具であって、
基準線を規定する本体と、
前記穴に嵌合して前記穴の軸心を前記基準線に揃うように位置決めするべく寸法づけられ、前記本体に取り外し可能に取り付けられた位置決めピンと、
前記部材を前記軸心が前記基準線に揃った状態で前記本体に固定するべく前記タングを挟むように構成されたクランプと、
を備えた治具。
【請求項２】
請求項１に記載の治具であって、
前記本体に取り外し可能に取り付けられ、前記本体と前記位置決めピンとの間に介在して前記位置決めピンの中心を前記基準線に揃えさせるべく構成された位置決めブロックをさらに備えた治具。
【請求項３】
請求項１または２に記載の治具であって、
前記本体から延び、前記タングと共に前記クランプに挟まれるべく寸法づけられたリブをさらに備えた治具。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１項に記載の治具であって、前記本体は前記基準線に関して軸方向に前記穴へのアクセスを許容する開口を備えた治具。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１項に記載の治具であって、前記本体は前記基準線に関して径方向に前記穴へのアクセスを許容する窓を備えた治具。
【請求項６】
穴を有するタングを備えた部材を修理するための治具を利用する方法であって、
位置決めピンを前記治具の本体に取り外し可能に取り付け、前記穴に嵌合せしめて前記穴の軸心を前記本体の基準線に揃うように位置決めし、
前記部材を前記軸心が前記基準線に揃った状態で前記本体に固定するべく、クランプによって前記タングを挟む、
ことを備えた方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記本体と前記位置決めピンとの間に介在して前記位置決めピンの中心を前記基準線に揃えさせるべく構成された位置決めブロックを、前記本体に取り付けることをさらに備えた方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の方法であって、
前記部材が前記本体に固定された後、前記位置決めピンを前記穴から引き出し、
前記穴を加工することをさらに備えた方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記穴を加工した後、前記タングにブッシュを圧入し、
前記ブッシュを加工することをさらに備えた方法。
【国際調査報告】
2012165074.tif 000014
2012165074.tif 000015
2012165074.tif 000016
2012165074.tif 000017
2012165074.tif 000018
2012165074.tif 000019
2012165074.tif 000020