(57)【要約】【課題】ホルダーを介して三次元計測機に装着されたブレードの形状、寸法を計測する場合において、ダブテールやクリスマスツリーの形状を直接計測することによりブレード内基準としての積重点や積重軸等を取得して、簡易、短サイクル時間に安定かつ高精度な計測ができるブレードの計測方法を提供する。【解決手段】コンプレッサブレード１を三次元計測機に装着するためのホルダーを準備するホルダー準備工程と、前記ホルダーを介して前記コンプレッサブレードを前記三次元計測機に装着するホルダー装着工程と、前記三次元計測機により前記ダブテールを計測して前記コンプレッサブレードの基準を計測する基準計測工程と、前記基準計測工程により取得された前記コンプレッサブレードの基準に基づいて前記コンプレッサブレードの翼部の寸法または形状を計測する翼部計測工程と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元計測機を使用して、ダブテールを有するコンプレッサブレードまたはクリスマスツリーを有するタービンブレードを計測するブレード計測方法であって、
前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードを前記三次元計測機に装着するためのホルダーを準備するホルダー準備工程と、
前記ホルダーを介して前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードを前記三次元計測機に装着するホルダー装着工程と、
前記三次元計測機により前記ダブテールまたは前記クリスマスツリーを計測して前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードの基準を計測する基準計測工程と、を備えることを特徴とするブレード計測方法。
【請求項２】
さらに、前記基準計測工程により取得された前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードの基準に基づいて、前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードの翼部の寸法または形状を計測する翼部計測工程を備えることを特徴とする請求項１に記載のブレード計測方法。
【請求項３】
前記三次元計測機がレーザスポット光を使用したレーザ式三次元計測機である、請求項１または２に記載のブレード計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジェットエンジン等の軸流式圧縮機の回転翼や静翼（コンプレッサブレード）、ジェットエンジンや舶用タービンの回転翼や静翼（タービンブレード）の形状・寸法の計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサブレードまたはタービンブレードの翼部の表面（翼面）の形状は、図面の指定基準によって規定されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ここで、コンプレッサブレードまたはタービンブレード（これらを総称して以下、単に「ブレード」と呼ぶことがある。）の翼面の計測は、従来、図１に示されるようなコンプレッサブレード１の根元部に形成されたダブテール部２または図２に示されるようなタービンブレード４１の根元部に形成されたクリスマスツリー部６が、ホルダー（図示省略）と呼ばれる固定具にクランプ（保持）されて行われていた。また、ブレードの計測においては、ホルダーにブレードの基準となる積重点が設定されており、ホルダーに設定された基準（以下「ホルダー上の基準」と呼ぶ。）がブレード自身に内包する基準（以下「ブレード内基準」と呼ぶ。）を代用して行われていた。
【０００４】
しかし、ブレード内基準の代わりに、ホルダー上の基準を使用してブレードの計測を行うと、ブレードをホルダーでクランプする際の取り付け誤差により、ブレードの計測結果に誤差を生じるという問題があった。
【０００５】
また、スタッキング軸線９に垂直であってコンプレッサブレード１の根元部を形成するダブテール２の左右一対の圧力面４ａ、４ｂを結ぶ長さがＷである線分を、翼面の長さ方向の基準位置（以下「基準位置」という。）１０として、翼面の長さ方向の位置座標Ｈが定まる（図１参照）。
【０００６】
しかし、圧力面４（４ａ、４ｂ）の角度θが加工公差±Δθ内に加工できても、同一のホルダーでクランプすると、ダブテールの圧力面４（４ａ、４ｂ）に当接するホルダーの当接面の形状・寸法は同一であるため、個々のブレード製品の角度θのばらつき（±Δθ内）に応じて、コンプレッサブレード１は、ホルダー内で、翼面の長さ方向にばらついた位置にクランプされる。すなわち、長さＷが一定になるようにコンプレッサブレード１がホルダーにクランプされるため、コンプレッサブレード１は、角度θのばらつきに対応したばらつき（図面上の指定基準位置を略中心に挟んで＋δ１ないし−δ２）の範囲内でばらついてホルダー内にクランプされる（図１参照。なお、図１において、Δθ、δ１およびδ２は、理解の容易のため、現実の公差ないしばらつきに対して誇張して大きく表示されている。）。その結果、ホルダー上の基準に基づいて、翼面の計測を行うと、ホルダー内におけるコンプレッサブレードの位置の変化のばらつきの範囲内で基準位置１０が変化することになるため図面に基づいて定まる基準位置を基準とした長さ方向の位置座標Ｈの計測値が誤差を生ずることとなる。
【０００７】
さらに、最近、特に、圧力面４が、コンプレッサブレード１の回転ディスクへの取り付け構造から三次元的曲面となってきたため、安定的に繰り返し精度を維持して、コンプレッサブレード１をホルダーでクランプすることが困難となってきた。この結果、同一のコンプレッサブレード製品をホルダーでクランプしてホルダー上の基準に基づいて計測を行っても、計測結果にばらつき等が生じ精度がさらに低下するという問題も生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１０６７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、三次元計測機にホルダーを介してブレードを装着してブレードの形状、寸法を計測する場合において、ダブテールやクリスマスツリーの形状を直接計測することによりブレード内基準としての積重点や積重軸等を取得して、簡易、短サイクル時間に安定かつ高精度な計測ができるブレードの計測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】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、三次元計測機を使用して、ダブテールを有するコンプレッサブレードまたはクリスマスツリーを有するタービンブレードを計測するブレード計測方法であって、前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードを前記三次元計測機に装着するためのホルダーを準備するホルダー準備工程と、前記ホルダーを介して前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードを前記三次元計測機に装着するホルダー装着工程と、前記三次元計測機により前記ダブテールまたは前記クリスマスツリーを計測して前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードの基準を計測する基準計測工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、さらに、前記基準計測工程により取得された前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードの基準に基づいて、前記コンプレッサブレードまたは前記タービンブレードの翼部の寸法または形状を計測する翼部計測工程を備えることを特徴とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記三次元計測機がレーザスポット光を使用したレーザ式三次元計測機であることを特徴する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、三次元計測機にホルダーを介してブレードを装着してブレードの形状を計測する場合において、ホルダーを計測して取得されたホルダー上の基準ではなく、ダブテールやクリスマスツリーの形状を直接計測することによりブレード内基準としての積重点や積重軸等を取得して、簡易、短サイクル時間に安定かつ高精度にブレードを計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ダブテールの構造概念の一例を示す図である。
【図２】クリスマスツリーの構造概念の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態であるコンプレッサブレードの計測方法の手順を示す図である。
【図４】本発明における三次元計測機の概念を示す正面図である。
【図５】本発明における三次元計測機の概念を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、三次元計測機を使用してブレードの表面を計測する計測方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下においては、コンプレッサブレードを一例として説明するが、特に矛盾等がない限り、ターブンブレードにおいても同様である。
【００１６】
図３は、本発明の一実施形態のコンプレッサブレードの計測方法の手順を示す図であり、図４および図５は、それぞれ本実施形態に使用する三次元測定機の概念を示す正面図および平面図である。
【００１７】
本実施形態におけるコンプレッサブレードの計測においては、まず、ホルダーを準備し（図３のステップ１）、ホルダーによりダブテールを保持する（図３のステップ２）。
【００１８】
次に、ダブテールを保持したホルダーは、図４、５に示される三次元計測機２１に装着される（図３のステップ３）。
【００１９】
コンプレッサブレード１の表面を計測するための三次元計測機２１は、Ｘ軸方向に移動するＸ軸移動部２６と、Ｙ軸方向に移動するＹ軸移動部２７と、Ｚ軸方向に移動するＺ軸移動部２８と、Ｘ軸移動部２６の前部に配設されてＸ軸周りに回転するＸ軸回転部２９と、距離計３２を装着して距離計３２を傾斜させる傾動部３０と、を備えており、ホルダーはＸ軸回転部２９に装着される。
【００２０】
三次元計測機２１は、距離計３２として、レーザ式距離計２２が使用され、投受光部３３から投光されたレーザスポット光の計測対象物表面からの反射光を当受光部３３で受光して計測対象物の照射点までの距離を計測することができ、Ｘ軸移動部２６、Y軸移動部２７、Ｚ軸移動部２８、Ｘ軸回転部２９および必要に応じて傾動部３０を動作させて、計測対象物の予め設定された範囲にわたってレーザスポット光を走査して計測対象物の表面の三次元位置や形状を計測することができるレーザ式三次元計測機を使用する。
【００２１】
なお、距離計３２として、レーザ式距離計２２の代わりに、先端部が極細であって上下に昇降自在な触針式プローブを使用し触針の昇降量により対象物表面までの距離を測定する触針式距離計を使用する接触式三次元計測機をしてもよい。
【００２２】
次に、三次元計測機２１を使用して三次元計測機２１に装着されたダブテールを計測して（図３のステップ４）、コンプレッサブレードのブレード内基準としての積重点および積重軸を取得する（図３のステップ５）。なお、ホルダーには、積重点、積重軸を取得するために必要な範囲のダブテールの表面を計測可能な開口部や切り欠き等が配設されており、その開口部等からレーザスポット光を投射してダブテールの計測を行う。このため、距離計は、開口部を通過するレーザスポット光のビーム径の小さなレーザ式距離計が好ましい。また、ホルダーは、ダブテールの大部分ないしほぼ全体が外部に開放されるように保持できる構造のものであってもよい。
【００２３】
次に、ステップ５により取得されたブレード内基準としての積重点および積重軸を基準として、コンプレッサブレードの翼部における必要とする部分の三次元形状を計測する（図３のステップ６）。これにより、ホルダー上の積重点および積重軸ではなく、ブレード内基準としての積重点および積重軸に基づく翼部の三次元形状計測ができるため、再現性の高い高精度なブレードの計測が実現できる。
【００２４】
タービンブレードについても、前記コンプレッサブレードの計測と同様に、三次元計測機を使用して、再現性の高い高精度な翼部の計測が実現できる。
【符号の説明】
【００２５】
１  コンプレッサブレード
２  ダブテール
３  翼部
４、４ａ、４ｂ  圧力面
５  タービンブレード
６  クリスマスツリー
７  翼部
８  圧力面
９  スタッキング軸線
１０  基準位置
２１  三次元計測機
２２  レーザ式距離計
２６  Ｘ軸移動部
２７  Ｙ軸移動部
２８  Ｚ軸移動部
２９  Ｘ軸回転部
３０  傾動部
３２  距離計
３３  投受光部
３４  レーザスポット光
【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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