(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気孔が設けられた翼部を有するガスタービン翼に遮熱コーティングを施工する遮熱コーティング施工装置であって、
前記ガスタービン翼を固定する固定手段を有する基台と、
前記基台に位置調整可能に設けられ、溶射材を溶射して遮熱コーティングを行う溶射手段と、
前記基台に位置調整可能に設けられ、位置情報をティーチング可能であって穴あけ加工を行う穴あけ工具と、
前記溶射手段および前記穴あけ工具を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記穴あけ工具によるティーチングあるいは制御手段へ予め設定された範囲に基づき前記溶射手段を制御して、前記ガスタービン翼の前記翼部に前記溶射材を溶射して遮熱コーティングを行う第一の制御部と、前記穴あけ工具によるティーチングに基づき前記穴あけ工具を制御して、前記ガスタービン翼の前記通気孔に対し穴あけ加工を行う第二の制御部とを有する
ことを特徴とする遮熱コーティング施工装置。
【請求項２】
請求項１に記載された遮熱コーティング施工装置であって、
前記制御手段にデータを送信可能に設けられ、前記ガスタービン翼のデータを保管するデータベースをさらに備え、
前記第二の制御部は、前記穴あけ工具による前記ティーチングに加えて前記ガスタービン翼のデータに基づき前記穴あけ工具を制御して、前記ガスタービン翼の前記通気孔に対し穴あけ加工を行う
ことを特徴とする遮熱コーティング施工装置。
【請求項３】
請求項１に記載された遮熱コーティング施工装置であって、
前記基台に揺動可能に設けられた基端アームと、前記基端アームに揺動可能に設けられ、前記溶射手段が装着される第一の先端アームと、前記基端アームに揺動可能に設けられ、前記穴あけ工具が装着される第二の先端アームとを備える
ことを特徴とする遮熱コーティング施工装置。
【請求項４】
請求項１に記載された遮熱コーティング施工装置であって、
前記基台に揺動可能に設けられた基端アームと、前記基端アームに揺動可能に設けられ、前記溶射手段および前記穴あけ工具を装着可能な先端アームとを備える
ことを特徴とする遮熱コーティング施工装置。
【請求項５】
請求項１に記載された遮熱コーティング施工装置であって、
前記穴あけ工具はドリルであって、先端に中心軸に対して４５度から７５度の範囲で傾斜するテーパ部を備える
ことを特徴とする遮熱コーティング施工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮熱コーティング施工装置に関し、特にガスタービン翼を遮熱コーティングするときに用いて好適な遮熱コーティング施工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンでは、その効率を向上させるために、使用するガスの温度を高く設定している。このような高温のガスに晒されるガスタービン翼（動翼、静翼など）には、遮熱コーティング（Thermal Barrier Coating：ＴＢＣ）が施工されている。ＴＢＣとは、被溶射物であるガスタービン翼の表面に、溶射により熱伝導率の小さい溶射材（例えば熱伝導率の小さいセラミックス系材料）を被覆したものである。
【０００３】
ここで、ガスタービン翼への遮熱コーティング施工方法の一例および他例について図６および図７を用いて説明する。図６に示すように、ガスタービン翼１００の翼部１０２に対して溶射ガン２０１により溶射材２０２を溶射する。これにより、翼部１０２表面に遮熱コーティング層１０４が形成される。ところで、ガスタービン翼１００の翼部１０２には、全体（前縁側、後縁側、背側、腹側）に亘ってフィルム冷却孔（通気孔）１０３が上下方向に多数設けられている。そのため、溶射材２０２によりフィルム冷却孔１０３を塞ぐことがある。
【０００４】
そこで、従来、作業者が溶射材で塞がれたフィルム冷却孔を図面と対比しながら探しこの孔に対し棒などを突き刺す穴あけ作業を行っている。しかしながら、フィルム冷却孔が多数あり、作業が煩雑であるため、作業に多大な時間を要する上に、溶射材で塞がれたフィルム冷却孔を見落とすなどの作業ミスが発生する可能性があった。
【０００５】
また、フィルム冷却孔をマスキングして、当該孔内に溶射材が入らないようにする方法もある。例えば、図７に示すようなマスキング治具１１０を用いる方法がある。マスキング治具１１０は、１つの第一の軸部１１１と複数の第二の軸部１１２とを有し、第二の軸部１１２が第一の軸部１１１に接続し当該第一の軸部１１１に対し傾斜して延在している。マスキング治具１１０の第二の軸部１１２をガスタービン翼１００のフィルム冷却孔１０３に差し込み、この状態にて溶射ガン２０１により溶射材２０２をガスタービン翼１００の翼部１０２表面に溶射している。このとき、マスキング治具１１０により溶射ガン２０１に対して影となる箇所には遮熱コーティング層１０４が形成されないため、溶射ガン２０１の向きを変更するなどして遮熱コーティング層が形成されていない箇所１０５に対して溶射材２０２を溶射している。このように、ＴＢＣの施工が煩雑になり作業に多大な時間を要していた。
【０００６】
また、ＴＢＣの施工を行う前にフィルム冷却孔内に樹脂などを流し込んでおき、ＴＢＣの施工を行った後に熱処理することにより、前記樹脂を灰化しこれを除去する方法もある。しかしながら、穴のサイズや深さによっては灰化が不完全で冷却孔内に樹脂が残留してしまう可能性があった。また、樹脂などを流し込む作業や灰除去作業などが生じて作業が煩雑になり作業に多大な時間を要していた。
【０００７】
特許文献１には、コーティング前後の撮影画像からコーティング材料で塞がれたフィルム冷却開口部を特定し、工具によりフィルム冷却開口部を塞いでいるコーティング材料を除去する方法が開示されている。この方法では、フィルム冷却開口部を塞いでいるコーティング材料の除去作業が撮影画像に依存するため、撮影画像によってはコーティング材料で塞がれたフィルム冷却開口部を見落とすなどの作業ミスが発生する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００９−５１０３０２号公報（例えば、段落［００３７］〜［００３９］、［図１］など参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来の遮熱コーティングの除去装置および方法にあっては、ＴＢＣの施工を行ったガスタービン翼に対して行う穴あけ作業に多大な時間を要すると共に、多大な労力を要していることから、これら作業時間を短くし、作業労力を軽減することが望まれていた。また、より確実な施工を行うことも望まれていた。
【００１０】
以上のことから、本発明は、前述した課題を解決するために為されたもので、より確実な施工を行うことができ、且つ、作業時間を短縮化できると共に、労力を軽減できる遮熱コーティング施工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決する第１の発明に係る遮熱コーティング施工装置は、
通気孔が設けられた翼部を有するガスタービン翼に遮熱コーティングを施工する遮熱コーティング施工装置であって、
前記ガスタービン翼を固定する固定手段を有する基台と、
前記基台に位置調整可能に設けられ、溶射材を溶射して遮熱コーティングを行う溶射手段と、
前記基台に位置調整可能に設けられ、位置情報をティーチング可能であって穴あけ加工を行う穴あけ工具と、
前記溶射手段および前記穴あけ工具を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記穴あけ工具によるティーチングあるいは制御手段へ予め設定された範囲に基づき前記溶射手段を制御して、前記ガスタービン翼の前記翼部に前記溶射材を溶射して遮熱コーティングを行う第一の制御部と、前記穴あけ工具によるティーチングに基づき前記穴あけ工具を制御して、前記ガスタービン翼の前記通気孔に対し穴あけ加工を行う第二の制御部とを有する
ことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第２の発明に係る遮熱コーティング施工装置は、
第１の発明に係る遮熱コーティング施工装置であって、
前記制御手段にデータを送信可能に設けられ、前記ガスタービン翼のデータを保管するデータベースをさらに備え、
前記第二の制御部が、前記穴あけ工具による前記ティーチングに加えて前記ガスタービン翼のデータに基づき前記穴あけ工具を制御して、前記ガスタービン翼の前記通気孔に対し穴あけ加工を行う
ことを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第３の発明に係る遮熱コーティング施工装置は、
第１の発明に係る遮熱コーティング施工装置であって、
前記基台に揺動可能に設けられた基端アームと、前記基端アームに揺動可能に設けられ、前記溶射手段が装着される第一の先端アームと、前記基端アームに揺動可能に設けられ、前記穴あけ工具が装着される第二の先端アームとを備える
ことを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第４の発明に係る遮熱コーティング施工装置は、
第１の発明に係る遮熱コーティング施工装置であって、
前記基台に揺動可能に設けられた基端アームと、前記基端アームに揺動可能に設けられ、前記溶射手段および前記穴あけ工具を装着可能な先端アームを備える
ことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決する第５の発明に係る遮熱コーティング施工装置は、
第１の発明に係る遮熱コーティング施工装置であって、
前記穴あけ工具はドリルであって、先端に中心軸に対して４５度から７５度の範囲で傾斜するテーパ部を備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る遮熱コーティング施工装置によれば、ティーチング機能を有することから、より確実な施工を行うことができ、且つ、作業時間を短縮化できると共に、労力を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置を模式的に示した図である。
【図２】遮熱コーティング施工装置による作業フローを示す図である。
【図３】本発明の第二番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置を模式的に示した図である。
【図４】本発明の第三番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置を模式的に示した図である。
【図５】本発明の第四番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置を模式的に示した図である。
【図６】従来のガスタービン翼に対する遮熱コーティング施工の一例を説明するための図である。
【図７】従来のガスタービン翼に対する遮熱コーティング施工の他例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る遮熱コーティング施工装置について、各実施形態にて具体的に説明する。
【００１９】
［第一番目の実施形態］
本発明の第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置について、図１および図２を参照して説明する。
【００２０】
本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置１０は、図１に示すように、ガスタービン翼５０に遮熱コーティングを施工する装置であって、固定治具１１とアーム本体１２と溶射装置（溶射ガン）１５とドリル（穴あけ工具）１７と制御装置１８とを具備する。ガスタービン翼５０は、翼根５１と翼根５１の上部に設けられた翼部５２とを有し、翼部５２の全体に亘ってフィルム冷却孔（通気孔）５３が多数（図１にて一部のみ図示）設けられている。
【００２１】
固定治具１１は、ガスタービン翼５０を固定する固定具（図示せず）を有する基台である。
【００２２】
アーム本体１２は固定治具１１に揺動可能に設けられる。アーム本体１２は基端アーム１３と第一の先端アーム（溶射装置用アーム）１４と第二の先端アーム（ドリル用アーム）１６とを備える。基端アーム１３は固定治具１１に揺動可能に設けられる。第一の先端アーム１４は、基端アーム１３の先端に揺動可能に設けられる。第一の先端アーム１４の先端は、溶射装置１５を装着可能に形成されている。第二の先端アーム１６は、基端アーム１３の先端に揺動可能に設けられる。第一の先端アーム１４の先端は、ドリル１７を装着可能に形成されている。これにより、固定治具１１に固定されたガスタービン翼５０における溶射対象部分（翼部５２）に溶射装置１５を移動して当該溶射対象部分に対して溶射することができる。また、前記ガスタービン翼５０の翼部５２のフィルム冷却孔（通気孔）５３にドリル１７を移動して穴あけ加工を行うことができる。
【００２３】
溶射装置１５は第一の先端アーム１４の先端に設けられており、固定治具１１に対し位置調整可能となっている。溶射装置１５は、ガスタービン翼５０の翼部５２に溶射材を溶射して遮熱コーティングを行う装置である。
【００２４】
ドリル１７は第二の先端アーム１６の先端に設けられており、固定治具１１に対し位置調整可能となっている。ドリル１７はティーチング機能を有し、穴あけ加工を行う工具である。ティーチング機能とは、ドリルの位置情報（三次元位置情報）を通信ケーブル１９を介して制御装置１８に送信し、制御装置１８の記憶装置（図示せず）にてドリル１７の位置情報を記憶しておく機能である。これにより、ドリル１７を用いて、ガスタービン翼５０のフィルム冷却孔５３の位置情報を取得することができる。
【００２５】
制御装置１８は、アーム本体１２に通信ケーブル１９を介して接続して設けられる。制御装置１８は、アーム本体１２、溶射装置１５、およびドリル１７を制御する装置である。制御装置１８は第一の制御部（図示せず）と第二の制御部（図示せず）とを有する。制御装置１８の第一の制御部により、ドリル１７によるティーチングに基づきアーム本体１２および溶射装置１５を制御して、ガスタービン翼５０の翼部５２に溶射材を溶射して遮熱コーティングを行っている。制御装置１８の第二の制御部により、ドリル１７によるティーチングに基づきアーム本体１２およびドリル１７を制御して、ガスタービン翼５０のフィルム冷却孔５３に対し穴あけ加工を行っている。
【００２６】
続いて、上述した遮熱コーティング施工装置１０を用いてガスタービン翼５０に対し遮熱コーティングを施工する手順について、図１および図２を参照して説明する。
【００２７】
まず、ガスタービン翼５０を固定治具１１に固定する（第一の工程Ｓ１）。これにより、ガスタービン翼５０が所定の位置に配置され、その姿勢が保持される。
【００２８】
第一の工程Ｓ１に引き続いて、ドリル１７によりガスタービン翼５０の翼部５２に設けられた複数のフィルム冷却孔５３の位置をティーチングする（第二の工程Ｓ２）。具体的には、作業者が、ドリル１７が取り付けられた第二のアーム１８および基端アーム１３を動かして、ドリル１７の先端をガスタービン翼５０のフィルム冷却孔５３の位置に配置する。この作業により、フィルム冷却孔５３の位置情報を得て、この情報を制御装置１８に保管することができる。この作業を各フィルム冷却孔５３に対して行う。これにより、固定治具１１で固定されたガスタービン翼５０のフィルム冷却孔５３の位置情報がティーチング情報として制御装置１８に保管される。これにより、この情報に基づき、アーム本体１２、溶射装置１５、ドリル１７を制御する際に利用することができる。
【００２９】
第二の工程Ｓ２に引き続いて、ティーチング情報（複数のフィルム冷却孔５３の位置情報）を溶射装置１５に通知（送信）する（第三の工程Ｓ３）。これにより、溶射装置１５が、溶射対象箇所である、ガスタービン翼５０の翼部５２のおおまかな位置を把握することができる。これは、溶射装置１５から溶射される溶射材が溶射装置１５の先端から放射状に拡散しており、翼部５２の大まかな位置情報に基づき溶射装置１５を移動しながら溶射することで、翼部５２全体に対して溶射することが可能となるからである。
【００３０】
第三の工程Ｓ３に引き続いて、ティーチング情報（複数のフィルム冷却孔５３の位置情報）に基づき、アーム本体１２を揺動しつつ溶射装置１５によりガスタービン翼５０の翼部５２に対して溶射する（第四の工程Ｓ４）。
【００３１】
第四の工程Ｓ４に引き続いて、ティーチング情報（複数のフィルム冷却孔５３の位置情報）に基づき、アーム本体１２を揺動しつつドリル１７によりフィルム冷却孔５３に対し穴あけ加工を行う（第五の工程Ｓ５）。これをティーチング情報で得られた全てのフィルム冷却孔５３に対して行う。よって、ドリル１７によりフィルム冷却孔５３を塞いでいた溶射材を取り除くことができる。
【００３２】
したがって、本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置１０によれば、ガスタービン翼５０に対するティーチング作業、溶射作業、および穴あけ作業（加工）を、固定治具１１に固定した状態にて一貫して行うため、複数のフィルム冷却孔５３に対する位置合わせの作業を最初の１回の作業で済み、作業時間を短縮化し、労力を軽減できる。また、ティーチング作業、溶射作業、および穴あけ作業を、固定治具に固定した状態にて一貫して行うため、治具の取付け誤差が発生せず、穴あけ加工の精度を向上できる。また、溶射を行う前にフィルム冷却孔５３のティーチング作業を行い、この作業で得られたティーチング情報に基づきドリル１７による穴あけ加工を行うため、溶射材で塞がれたフィルム冷却孔５３の見落としが無くなり、より確実な施工を行うことができる。
【００３３】
［第二番目の実施形態］
本発明の第二番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置について、図３を参照して説明する。
本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置は、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置が具備する制御装置にデータベースを接続した装置である。本実施形態では、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置が具備する機器と同一機器には同一符号を付記している。
【００３４】
本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置２０は、図３に示すように、制御装置１８にデータを送受信可能に接続して設けられるデータベース２１を具備する。このデータベース２１には、ガスタービン翼５０のデータが保管される。ガスタービン翼５０のデータには、翼部に設けられたフィルム冷却孔（通気孔）５３の位置情報を含む設計データや補修データなどが含まれている。また、制御装置１８は、ドリル１７によるティーチング情報に加えてガスタービン翼５０のデータに基づきドリル１７を制御して、ドリルによる穴あけ加工を行うことができるようになっている。これにより、ドリル１７によるティーチング作業にて、フィルム冷却孔５３の見落としを防ぐことができ、より確実な施工を行うことができる。
【００３５】
したがって、本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置２０によれば、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置１０と同様な作用効果を奏する上に、複数のフィルム冷却孔５３を一つずつティーチングする作業を行う必要が無くなり、穴位置情報を取得するための作業時間を短縮でき、より高速な処理が可能となる。労力を軽減することができる。また、より一層確実な施工を行うことができる。
【００３６】
［第三番目の実施形態］
本発明の第三番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置について、図４を参照して説明する。
本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置は、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置が具備するアーム本体を変更した装置である。本実施形態では、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置が具備する機器と同一機器には同一符号を付記している。
【００３７】
本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置３０は、図４に示すように、固定治具１１に揺動可能に設けられるアーム本体３１を具備する。アーム本体３１は、基端アーム３２と先端アーム３３とを備える。基端アーム３２は固定治具１１に揺動可能に設けられる。先端アーム３３は、基端アーム３２の先端に揺動可能に設けられる。先端アーム３３の先端は、溶射装置１５およびドリル１７を装着可能に形成されている。
【００３８】
したがって、本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置３０によれば、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置１０と同様な作用効果を奏する上に、作業に応じて先端アーム３３の先端に溶射装置１５またはドリル１７を装着することができるため、溶射装置およびドリルのそれぞれを装着するアームが不要となり、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置１０と比べて、構成機器を減らすことができる。これにより、装置を軽量化でき、装置コストを低減できる。また、メンテナンス作業も軽減化することができる。
【００３９】
［第四番目の実施形態］
本発明の第四番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置について、図５を参照して説明する。
本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置は、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置が具備するドリルを変更した装置である。本実施形態では、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置が具備する機器と同一機器には同一符号を付記している。
【００４０】
本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置４０は、図５に示すように、第二の先端アーム１６に装着されたドリル４１を具備する。このドリル４１は、先端にテーパ部４１ａが設けられている。テーパ部４１ａは、ドリル４１の軸心に対し４５度から７５度の範囲の角度で傾斜して形成されている。これは、テーパ部４１ａの傾斜角が４５度より小さい場合や７５度より大きい場合には、ドリル４１をフィルム冷却孔５３に向けて移動する力が、ドリル４１を当該ドリル４１の中心へ移動する力へと円滑に変換することができないからである。これにより、ドリル４１により穴あけ加工を行うときに、ガスタービン翼５０のフィルム冷却孔５３に対してドリル４１の軸心がずれていると、ドリル４１のテーパ部４１ａがフィルム冷却孔５３の縁部に接触する。このとき、ドリル４１をフィルム冷却孔５３に向けて移動する力がドリル４１のテーパ部４１ａによりドリル４１を当該ドリル４１の中心へ移動する力へと円滑に変換される。その結果、ドリル４１の中心がフィルム冷却孔５３の中心に案内される。そのため、フィルム冷却孔５３を塞いでいる部分の遮熱コーティング材のみをより確実に除去することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態に係る遮熱コーティング施工装置４０によれば、上述した第一番目の実施形態に係る遮熱コーティング施工装置１０と同様な作用効果を奏する上に、穴あけ加工時にフィルム冷却孔５３の中心とドリル４１の中心位置に誤差があった場合でも、ドリル４１の中心がドリル４１のテーパ部４１ａによりドリル４１の中心がフィルム冷却孔５３の中心に案内される。その結果、ドリル４１の中心とフィルム冷却孔５３の中心の位置ずれを許容して穴あけ作業を行うことができ、作業の効率化および作業の高精度化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る遮熱コーティング施工装置によれば、作業時間を短縮化しつつ、より確実な施工を行うことができ、且つ、作業時間を短縮化できると共に、労力を軽減できるため、ガスタービンなどの製造産業などで有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０        遮熱コーティング施工装置
１１        固定治具
１２        アーム本体
１３        基端アーム
１４        第一の先端アーム
１５        溶射装置
１６        第二の先端アーム
１７        ドリル
１８        制御装置
１９        通信ケーブル
２０        遮熱コーティング施工装置
２１        データベース
３０        遮熱コーティング施工装置
３１        アーム本体
３２        基端アーム
３３        先端アーム
４０        遮熱コーティング施工装置
４１        ドリル
４１ａ      テーパ部
５０        ガスタービン翼
５１        翼根
５２        翼部
５３        フィルム冷却孔（通気孔）
１００      ガスタービン翼
１０１      翼根
１０２      翼部
１０３      フィルム冷却孔（通気孔）
１０４      遮熱コーティング部分
１０５      遮熱コーティングされていない部分
１１０      マスキング治具
１１１      第一の軸部
１１２      第二の軸部
２０１      溶射ガン
２０２      溶射材
【図１】
0005761964.tif 000002
【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】
0005761964.tif 000008