(57)【要約】  本発明は、ルート部（２）およびルート部の外側の少なくとも１つの部分を有するタービンエンジン翼（１）を係止する装着体に関する。前記装着体は、前記外側部分を工作機械上で機械加工するように意図され、前記翼を受け入れる固定顎部（６）であって、その上に、当接部を形成しかつ前記翼用の位置決め基準系を前記固定顎部上に画定する少なくとも６つの点が画定される固定顎部を含む。前記装着体はまた、前記外側部分の機械加工作業中、翼ルート部（２）上にクランプ固定する少なくとも１つの手段によって前記翼を前記固定顎部（６）に対して保持することを確実にすることが意図された可動顎部（７）も含む。可動顎部（７）は、ルート部の表面の一方上に圧力を及ぼす第１のクランプ固定手段（１１）を備え、前記圧力は、前記表面にほぼ垂直なものである。前記装着体は、固定顎部が、前記ルート部の前縁または後縁上に圧力を及ぼす第２のクランプ固定手段（２１）を備え、前記圧力が、前記ルート部の前記後縁または前記前縁のそれぞれの方向に実質的に配向されることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのほぼ平行な側縁によって境界付けられた非平坦な表面を有する三次元形状を備えた第１の部分（２）と、前記第１の部分に隣接する少なくとも１つの第２の部分とを備える被加工物（１）を、前記第２の部分（４）を機械加工するために工作機械内に係止する装着体にして、前記被加工物を受け入れることが意図された固定顎部（６）であって、その上に、止め具を形成しかつ前記被加工物用の位置決め基準系を前記固定顎部上に画定する少なくとも６つの点が画定される固定顎部（６）と、前記第２の部分（４）の機械加工中、前記第１の部分（２）上でクランプ固定を行う少なくとも１つの手段の作用によって、前記被加工物（１）を前記固定顎部（６）に対して保持することを確実にすることが意図された可動顎部（７）であって、前記表面にほぼ垂直な圧力を第１の部分（２）の前記非平坦な表面上に及ぼす第１のクランプ固定手段（１１）を有する可動顎部（７）とを備える装着体であって、
固定顎部（６）が、側縁の一方上に、他方の側縁の方向に実質的に配向された圧力を及ぼす第２のクランプ固定手段（２１）を有することを特徴とする、装着体。
【請求項２】
係止される被加工物が、タービンエンジンの翼（１）であり、第１の部分がブレード（２）であり、側縁が前記タービンエンジン翼の前縁および後縁である、請求項１に記載の係止装着体。
【請求項３】
第１のクランク固定手段（１１）が、前記非平坦な表面上に離散的に分散された少なくとも３つの支持点を備える、請求項１または２のいずれか一項に記載の係止装着体。
【請求項４】
第１のクランプ固定手段（１１）が、前記非平坦な表面にわたって離散的に分散された少なくとも４つの支持点を備え、それにより、前記表面上に及ぼされる圧力が、すべての点において１００バール未満となる、請求項３に記載の係止装着体。
【請求項５】
前記非平坦な表面上に作用する合力が、前記表面に関連付けられた止め具をつなげた多角形の内側に作用する、請求項３または４に記載の係止装着体。
【請求項６】
前記非平坦な表面上に作用する合力、前記表面に関連付けられた止め具の重心の領域に実質的に作用し、止め具の各々が共同作因で作用される、請求項５に記載の係止装着体。
【請求項７】
第２のクランプ固定手段（２１）が、側縁の前記一方に沿って離散的に分散された少なくとも２つの支持点を備える、請求項１から６までのいずれか一項に記載の係止装着体。
【請求項８】
側縁の前記一方上に作用する合力が、前記他方の側縁に関連付けられた止め具をつなげたセグメントの内側に作用する、請求項７に記載の係止装着体。
【請求項９】
前記側縁の前記一方上に作用する合力が、前記他方の側縁に関連付けられた止め具の重心の領域内に実質的に作用し、止め具の各々が共同作因で作用される、請求項８に記載の係止装着体。
【請求項１０】
第２のクランプ固定手段が、突起部（２６）を備えたベースブロック（２３）の形状を有し、単一のクランプ固定手段（２４）によって作動される、請求項７から９までのいずれか一項に記載の係止装着体。
【請求項１１】
可動顎部（７）によって固定顎部（６）に対して保持された被加工物（１）を装備する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の係止装着体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空分野に関し、より詳細にはタービンエンジン用の翼の製造の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンの翼は、上部、すなわちブレードと、底部、すなわちルート部との２つの部分からなり、その２つの部分は、プラットフォームによって分離されている。ブレードは、コンプレッサ翼の場合はガスの圧縮を生み出すために、タービン翼の場合はストリームガスの膨張による作用を生み出すためにガス流の内側に配置されることが意図される。翼の製造において必須となる要素は、ルート部に関連するブレードの相対的配向を正しくすることであるが、その理由としては、ルート部がディスクに取り付けられ、したがってタービンエンジンに関連して固定されるために、この配向が、ガスフロー内のブレードの位置、結果としてその空気力学的効率性を決定するからである。
【０００３】
翼の製造は、一般に、圧縮機翼の場合は鍛造によって、またはタービン翼の場合は鋳造によってブランクを形成することから始まる。この作業はたいてい、ブレードに関しては仕上げ寸法を有する部分、ルート部に関しては粗く形成された部分のみをもたらし、この粗く形成された部分は、次いで、最終的な球型またはもみの木の形状を与えるために切断されなければならない。ルート部に付与される形状により、ルート部は、エンジンタービン上でのその作業中、ソケットによってディスク内に保持されることが可能になる。ルート部に対するブレードの配置における不正確さを、過剰に大きい機械加工公差をブレードの製造に関連付けられたすでに存在する公差に加えることを回避することによって増大させないことが、このルート部の切断作業中に重要なことである。
【０００４】
ルート部の機械加工は、工作機械に関連付けられ、かつ翼が当接する必要がある止め具を形成する６つの支持点によって形成された、知られている基準系内に翼を配置することによって行われる。これらの止め具と翼の接触点は、一部の場合、鍛造中または鋳造中に生成された翼の外面上の基準点によって形成される。ブレードに対するルート部の正しい配置を確実するために必要なステップである後続のステップは、ルート部の機械加工中、翼が動かないように、したがって球型またはもみの木の側面が正しく配向されるように翼をクランプ固定することである。この作業に関連付けられる難しさの１つは、ブレードの三次元形状、すなわちブレードが、完全に分散された支持圧力がかけられ得る平らな表面を有さないことにある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術で一般的に使用される方法の１つは、ブレードを、または少なくともそのかなりの部分を、低い融点を有する材料から作製されたコア内にコーティングすることである。このようにして、ブレードの正確な配置の問題は、設計によって平らな表面を有するコアの配置に依存する。ルート部の機械加工を行った後、コアは溶融によって除去され、翼は再度その正常な外側形状をとる。この方法は、ルート部の不正確な配置のリスクの増大、ブレードの周りのコアの配置から生じる製造公差のブレードの製造公差への追加などのいくつかの欠点を伴う。また、タービン翼の特定の場合、コアの材料がその後液状化して、翼の冷却空洞へのアクセスのためのオリフィスをブロッキングすることを防止するために、ブレード内に形成された空洞を保護することも望ましい。最終的には、コア材料が慎重に選択される場合でも、ブレードの表面がこの材料によって汚染され得るというリスクが存在する。
【０００６】
別の方法が考案されており、これは、ブレードを、ブレードおよび翼のプラットフォームの取り付け後、工作機械の機械加工ヘッドの６個の止め具に対して、クランプ固定体をこれに対して保持しながら機械的にクランプ固定することである。この方法は、通常、ブレードの外側の中心にかけられる支持圧力が、したがって一方方向のみに作用するために限定されるため、完全な安定性を確実にしない。かけられ得る圧力量は、ブレードの強度によって、またこの外側の厚さを形成するライニングの強度によってさらに限定される。支持圧力が不十分である場合、ブレードは機械加工中に移動することがあり、一方で支持圧力が大きすぎる場合、外側の表面に引っかき傷、それと共に一部の場合において、相対的に小さい厚さを有するこの外側のプロファイルの変形が生じることがある。
【０００７】
本発明の目的は、タービンエンジンの翼のブレードを工作機械の機械加工ヘッド上に保持する装置であって、従来技術の欠点の少なくとも一部を有さず、特に、翼のルート部または何らかの他の部分の切断中、そのプロファイルに損傷を与えるリスクを有することなくブレードの堅固な保持を確実にする装置を提案することによってこれらの欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的のため、本発明は、少なくとも２つのほぼ平行な側縁によって境界付けられた非平坦な表面を有する三次元形状を備えた第１の部分と、前記第１の部分に隣接する少なくとも第２の部分とを備える被加工物を、前記第２の部分を機械加工するために工作機械内に係止する装着体にして、前記被加工物を受け入れることが意図された固定顎部であって、その上に、止め具を形成しかつ前記被加工物用の位置決め基準系を前記固定顎部上に画定する少なくとも６つの点が画定される固定顎部と、前記第２の部分の機械加工中、第１の部分上でクランプ固定を行う少なくとも１つの手段の作用によって、前記被加工物を前記固定顎部に対して保持することを確実にすることが意図された可動顎部であって、前記表面に対してほぼ垂直な圧力を第１の部分の前記非平坦な表面上に及ぼす第１のクランプ固定手段を有する可動顎部とを備える装着体であって、固定顎部が、側縁の一方上に他方の側縁の方向に実質的に配向された圧力を及ぼす第２のクランプ固定手段を有することを特徴とする、装着体に関する。
【０００９】
２つの側縁をつなげた方向に作用する第２のクランプ固定手段が、被加工物の非平坦な表面上に作用する第１のクランプ固定手段と共に存在することにより、機械加工グラインダが、第２の部分上で第２のクランプ固定手段によって及ぼされた力の方向に平行な方向に作用するときでも、被加工物の優れた保持が確実にされる。
【００１０】
特定の実施形態では、係止される被加工物はタービンエンジンの翼であり、第１の部分はブレードであり、側縁は前記タービンエンジン翼の前縁および後縁である。したがって、翼ルート部をブレード上に及ぼされた圧力だけによって保持し、それによってルート部へのアクセスを自由にしながら翼ルート部を正しく機械加工することが可能である。
【００１１】
有利には、第１のクランプ固定手段は、前記非平坦な表面上に離散的に分散された少なくとも３つの支持点を含む。
【００１２】
離散的な表面に沿った接触の選択は、製造上のばらつきにも関わらず支持点をブレードの表面上により良好に適合させ、複数の支持点の選択は、翼上の各点にかけられた圧力を低減させる。この特有の特徴は、タービン翼が中空であり、その外面が比較的薄いライニングの形状で作製されるために重要である。
【００１３】
特定の実施形態では、第１のクランプ固定手段は、前記非平坦な表面にわたって離散的に分散された少なくとも４つの支持点を備え、それにより、前記表面上に及ぼされる圧力はすべての点において１００バール未満となる。
【００１４】
好ましくは、前記非平坦な表面上に作用する合力は、前記表面に関連付けられた止め具をつなげた多角形の内側に作用する。したがって、正の支持圧力が翼の内側に関連付けられた止め具の各々で得られる。
【００１５】
さらにより好ましくは、前記非平坦な表面上に働く合力は、前記表面に関連付けられた止め具の重心の領域に実質的に作用し、止め具の各々は共同作因で作用される。したがって各々の止め具は同じ圧力を受け、この圧力は、翼を保持するのに必要な最小値である。
【００１６】
特定の実施形態では、第２のクランプ固定手段は、側縁の前記一方に沿って離散的に分散された少なくとも２つの支持点を備える。
【００１７】
有利には、側縁の前記一方上に作用する合力は、前記他方の側縁に関連付けられた止め具をつなげたセグメントの内側に作用する。
【００１８】
好ましくは、側縁の前記一方上に作用する合力は、他方の側縁に関連付けられた止め具の重心の領域内に実質的に作用し、止め具の各々は共同作因によって作用される。
【００１９】
特定の実施形態では、第２のクランプ固定手段は、突起部を有するベースブロックの形状を有し、単一のクランプ固定手段によって作動される。
【００２０】
本発明はまた、可動顎部によって固定顎部に対して保持された被加工物を装備する、上記で説明されたものなどの係止装着体にも関する。
【００２１】
添付の概略図を参照して単に例示的な非限定の例として示された本発明のいくつかの実施形態の以下の詳細な説明の流れの中で、本発明が理解され、その他の目的、詳細、特有の特徴、および利点がより明確に現れることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】タービンエンジンの高圧（ＨＰ）タービンの翼の、内側からの正面図である。
【図２】タービンエンジンの高圧（ＨＰ）タービンの同じ翼の、外側からの正面図である。
【図３】工作機械の機械加工ヘッド内に取り付けられ、本発明の実施形態による保持装置によって所定位置に保持されたＨＰタービンの翼の斜視図である。
【図４】工作機械の機械加工ヘッドおよび本発明の実施形態によるその保持装置の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態による保持装置の翼形成部分を保持する第１の手段の斜視図である。
【図６】ＨＰタービン翼の内側に対して所定位置にある、前記第１の保持手段の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態による保持装置の翼形成部分を保持する第２の手段の斜視図である。
【図８】ＨＰタービン翼の後縁に対して所定位置にある、前記第２の保持手段の斜視図である。
【図９】ＨＰタービン翼の、その外側が翼位置決め基準系に属する止め具を当接している、斜視図である。
【図１０】工作機械の機械加工ヘッド内に取り付けられ、本発明の代替的実施形態による保持装置によって所定位置に保持されたＨＰタービンの翼の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および図２を参照すれば、これらは、翼ルート部４を境界付けるプラットフォーム３内の底部で終端するブレード２を備えるＨＰタービン翼１の内側および外側を示している。前記ルート部は、ブランク形状のままであり、球型またはもみの木の形状を与えるために機械加工されなければならない。翼１は、直交基準系ｘ、ｙ、ｚに空間的に関連して構成されており、方向ｘは、ブレード２の中心平面に対して垂直に配向され、方向ｙは、この平面内にありプラットフォーム３の平面に平行に配向され、方向ｚは、プラットフォーム３に対して垂直に配向される。
【００２４】
図２は、諸点を画定する、Ｘ１、Ｘ２、およびＸ３によって示された外側の３つの点を示しており、これらの点により、翼は、機械工具の機械加工ヘッド５内に翼を配置するための基準系の６つの点のうち３つを当接する必要がある。３つの対応する点は、ｘ方向に沿って止め具を形成する位置決め基準系の点Ｘ’１、Ｘ’２およびＸ’３に対する翼の支持点として作用する点である。したがって、機械加工ヘッド５に対する翼１の正確な配置は、翼をｘ方向に係止し、外側の点Ｘ１、Ｘ２、およびＸ３と共働するこれらの３つの止め具によって、翼の前縁を受け入れるように意図された点Ｙ１およびＹ２をｙ方向に係止する２つの止め具によって、および翼１をプラットフォーム３上にまたはその下側に配置された点Ｚ１の領域内にｚ方向に係止する止め具によって確実にされる。
【００２５】
次に図３を参照すれば、これは、ルート部の機械加工中、ブレードを把持することによって翼１を所定位置に保つことが意図された固定顎部６および可動顎部７を有する機械加工ヘッド５を示している。このヘッド５は、ルート部４に付与されるべきプロファイルを反転形で切断縁上に有するグラインダの向かい側に配置されることが意図される。翼１はそのプラットフォーム３およびそのルート部４を介して機械加工ヘッド５から突出し、一方で図では見ることができないブレード２は、ヘッド５の顎部６と７の間に把持される。
【００２６】
図４は、顎部間に翼１を有さない同じ機械加工ヘッド５を示している。機械加工ヘッド５内での配置中、翼の外側の基準点Ｘ１、Ｘ２およびＸ３が当接することになる止め具Ｘ’１、Ｘ’２およびＸ’３を見ることができる。また、翼１の前縁の点Ｙ１（図示せず）が当接する側部の止め具Ｙ’１の１つも見ることができる。図３および図４はまた、ルート部４の機械加工中、翼１を前記止め具に対して接触させて保つ機能を有する２つのクランプ固定手段１１および２１も示している。第１の垂直クランプ１１は、翼１の外側が、支持点Ｘ１、Ｘ２およびＸ３の領域内で止め具Ｘ’１、Ｘ’２およびＸ’３に対して保たれることを確実にするために、その内側を当接する機能を有する。一方で第２の横方向クランプ２１は、前縁の方向に配向された、翼１の後縁に対する圧力を確実にし、それにより、前縁が、その支持点Ｙ１およびＹ２の領域内で止め具Ｙ’１およびＹ’２と接触し続けるようになる。
【００２７】
垂直クランプ１１の形状が、図５および図６に詳細に示されている。クランプは、ほぼ矩形の平行六面体の形状を有し、その側部の１つの４つのコーナではそこから４つの接触ラグ１２が延びている。これらの接触ラグは、垂直クランプが工具ヘッド５上に取り付けられると、垂直方向に対応する方向において互いに平行である。これらは、支持機能を有する場所において内側の形状を反転形で再生する湾曲された表面内で終端する。図１は、これらの４つの接触ラグがその支持力を及ぼす先の翼１の内側の表面の形状を示している。
【００２８】
同様に、図７および図８は、横方向クランプ２１の形状を示している。これらは、２つの部分、すなわち機械加工ヘッド５の固定顎部６上に装着された固定部２２と、ベースブロックの形状の可動部２３であって、図４に見ることができる係止ねじ２４の作用によって固定部２２から離れるようにまたはそれに向かって移動することができる可動部とによって形成された横方向クランプを示している。係止ねじ２４は円筒状の座部２５の内側で移動し、この座部の軸は、翼が工具ヘッド５に取り付けられた後で翼１の前縁が有することになる位置に向かって配向される。ベースブロック２３は、翼１の後縁に対する横方向クランプ２１の支持サポートを与える機能を有する２つの凹型突起部２６を有する。これらの突起部は、その外面上に、後縁と接触するその点の領域内のこの後縁の反転形の形状を有する。係止ねじ２４の作動は、翼１の後縁上に圧力を付与し、翼の前縁が、翼の点Ｙ１およびＹ２の領域内で、止め具Ｙ’１およびＹ’２に直接接触することを確実にする。
【００２９】
図９は、翼１のｚ方向の配置を示している。翼は、垂直クランプ１１の接触ラグ１２によってその内側に及ぼされた圧力によって下方向に押し出され、一方では、図では見ることができない止め具Ｘ’１およびＸ’２によって、および外側の止め具Ｘ’３によって所定位置に保持される。止め具Ｘ’３は、ｚ方向の母線に関連したほぼ円筒状のものである部分３０の形状で示されており、部分３０は、そこから延びる底部の接触ラグ３１を有し、この底部の接触ラグ３１の外面は、これが接触する外側の表面の形状を反転形に再生する。
【００３０】
最後に図１０は、いくつかの止め具Ｘ’、Ｙ’およびＺ’ならびにクランプ１１および２１を有し、その内側に挿入された翼１を上記で説明されたように受け入れるシャトル工具４０を示している。シャトル工具４０は、当業者に知られているような方法で機械加工ヘッド５の固定顎部６の内側にそれ自体が固定される。このシャトル工具内の止め具の寸法および配置は、機械加工される所与のタイプの翼に合わせてシャトル工具を構成することにより、いくつかのタイプの翼に対して同じ機械加工ヘッドの同じ調整を使用することが可能になるようなものである。
【００３１】
特定のタイプの１つの翼から別のタイプの翼への切り替えは、シャトル工具を取り換え、機械加工される翼に適するものを選択することによって行われる。このバリエーションは、さらに、機械加工される新しい翼をそれが工作機械に装着される前に準備することができ、機械加工ヘッドの止め具上に翼を配置するのに必要とされる全時間にわたって工作機械を不作動にしておかないという利点を有する。工作機械の外側でこの仕事を実行することにより、翼１を取り付けるのに必要とされるすべての空間を有するオペレータの作業が大幅に容易にされる。結果として、組立中の誤差または不正確さのリスクが大幅に低減される。
【００３２】
図１０では、横方向クランプ２１の固定部２２は、設計を簡易化する理由でシャトル工具４０との一体品として形成される。
【００３３】
本発明によってタービン翼１を機械加工ヘッド５内に取り付ける手順が、次に説明される。
【００３４】
オペレータは、翼１を、機械加工ヘッド５内に導入するためにその外面を下方向に向けて配置する。ヘッドは、それを適切な順番で３方向に、前記機械加工ヘッドの固定顎部６上に存在する位置決め基準系の６つの点、すなわち前縁の２つの止め具Ｙ’１およびＹ’２、翼の下側の止め具Ｘ’１、Ｘ’２およびＸ’３に対して、ならびにプラットフォーム３が止め具Ｚ’１に接触するまで翼１をｘ方向に押し出すことによって最後は止め具Ｚ’１に対して移動させることによって下げられる。
【００３５】
次の作動は、可動顎部７を固定顎部６に対して把持しながら、それと同時に２つの把持クランプ１１および１２を調整することである。オペレータは、接触ラグ１２が翼１の内側を当接するまで垂直クランプ１１を下げ、すべての接触ラグが内側の表面と適正に接触していることを確認する。次いでオペレータは、ルート部４の機械加工によって生み出される応力に関わらず翼を保持することを確実にするのに十分な圧力を、従来の手段を用いてクランプ１１にかける。オペレータは、横方向クランプ２１でも同じ作業を繰り返し、係止ねじ２４を用いて、突起部２６が翼１の後縁に接触するまでベースブロック２３を押し出す。オペレータは、次いで、上記と同じ方法で、係止ねじ２４上で実施された補完的なねじ止めを用いて、翼の後縁に対して較正された圧力をかける。このねじにかけられた締め付けトルクは、一方では、翼１が適切に保持され、ルート部の機械加工中に動かないこと、他方では、かけられた圧力が後縁に損傷を与えないことを確実にする目的で、算出によって規定されたものである。
【００３６】
得られた結果では、大きくても２５０ｍｍ２の４つの接触ラグ１１用の支持表面により、翼１を１００バール未満で、さらには７０バール程度でかけられた圧力によって、ルート部４の機械加工中にこの翼の移動を生じさせることなく保持することが可能であったことが示されている。低圧を得ることにより、翼１の内側を過剰な傷を有することなく接触ラグ１１によって保持することが可能である。さらに、翼１の後縁上の２つの支持点が存在することにより、機械加工グラインダが、翼の中心平面内で後縁から前縁まで延びる方向に平行に移動するという事実に起因して考えられる、ルート部４の機械加工による応力に関わらず、翼がこの平面内で回転されないことが確実にされる。
【００３７】
いかなる旋回動作または傾斜動作も防止するために、好ましくは、かけられた合力は、接触ラグ１１の場合は、外側に関連付けられた止め具Ｘ’１、Ｘ’２およびＸ’３をつなげた多角形の内側に作用し、ベースブロック２３の場合は、翼の前縁に関連付けられた止め具Ｙ’１およびＹ’２をつなげたセグメントの内側に作用する。また、各々の止め具にかけられる圧力を均一にするために、これらの合力が、考慮される止め具の位置の重心の領域内でそれぞれ作用すればこれもまた好ましい。
【００３８】
最後に、好ましくは、翼１のブレードの製造寸法の許容公差を考慮に入れ、クランプ固定手段１１および２１は、ブレードの表面のすべてまたは一部を反転形に再生する表面を有する一体品として形成されず、その代わりに、ブレード２の表面にわたって離散的に分散された点様のまたは小面積のゾーン内で接触が行われる。したがってクランプ１１および１２は、ブレードの表面の実際の配置に関して見出されるバリエーションにより良好に適応させることができる。
【００３９】
本発明は、翼のルート部を機械加工のために開放しておく、前記翼を係止する装着体を用いて説明されてきた。この装着体は、ブレードの外側にある翼のあらゆる部分、たとえばその上端またはそのプラットフォームなどを開放して、その機械加工を可能にするように適合され得ることは非常に明確である。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2013521142.tif 000014
2013521142.tif 000015
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