(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１構成部品と第２構成部品の各々の相補的な接合面によって規定される接合界面にて接合する接着剤によって前記第１構成部品と前記第２構成部品とを接合するための接合方法であって、前記方法は、接合界面を越えてそれらの間のフィットの近さをチェックするために複数の前記構成部品が意図された接合位置に配置されるプレ接合フィットチェックを有し、前記フィットチェックは、
それらの接合面の間の柔軟で圧縮可能な間隔を空けるセンサ層を用いて意図された接合位置で構成部品を一緒にし、それにより前記接合界面の異なる領域にて面間の間隔に応じて前記センサ層を様々な程度に圧縮し、
前記異なる領域にて前記センサ層の圧縮の程度を感知して前記接合界面のための接合ライン厚さプロフィールを得て、
前記接合界面は３次元的に成形され、
前記センサ層は対応する３次元形状又は接合界面の各々の対応する形状の領域に対応する一組の成形パネルを含むセンサ層プリフォームキットを備えるセンサ層プリフォームである接合方法。
【請求項２】
前記センサ層は、圧電センサの配置を有する、請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記センサ層は、安静条件の厚さの少なくとも２０％まで弾性圧縮の影響を受ける、及び／又は前記センサ層は、少なくとも０．２ｍｍの厚さまで回復可能に圧縮できる、請求項１又は２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記センサ層の前記厚さは、少なくとも０．５ｍｍで２ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項５】
前記センサ層は、圧力センサの配列を組み込んだセンサシートと、前記センサシートの片面又は両面に積層された拡張層と、を有し、前記拡張層の材料は、前記センサシートのそれよりも柔軟であり、付加的に、前記拡張層の材料は前記センサ層の全体の厚さの少なくとも７０％を構成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項６】
プログラムされた制御プロセッサを使用して接着剤塗布スケジュールを決定し、前記接合ライン厚さプロフィールから前記接合界面の各々の領域に塗布されるべき前記接着剤の量を示すことを有し、かつ、
前記制御プロセッサを使用し、前記接着剤塗布スケジュールに依存して前記接合界面の様々な領域に塗布される前記接着剤の量を制御することを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項７】
前記接着剤は、所定の一定厚さの固体フィルムとして塗布され、前記接着剤塗布スケジュールは、前記接合ライン厚さプロフィールの厚さにおいて対応した接着剤層を構築するために前記接着剤フィルムのピースの配置を決定し、及び／又は
前記接着剤塗布スケジュールは、カッターを制御し、一組の適切な接着剤フィルムピースをカットして、前記接着剤層を構築し、及び／又は
前記接着剤塗布スケジュールに依存して自動化された接着剤塗布ガイドを制御して接着剤フィルムピースの位置を前記構成部品上に示し、前記接着剤層を構築する、請求項６に記載の接合方法。
【請求項８】
前記接合界面は、複数の面において漸進的に湾曲している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項９】
前記第２構成部品は、前記接合面に含まれるか、又は前記接合面を構成し、かつ、前記第１構成部品の対応して突出する接合面又は接合面部分を受け取る凹部を有し、及び／又は
前記第２構成部品は、前記第１構成部品の補助的な外側縁接合面上に嵌合する内部凹部接合面を備えたチャネル、カバー、又はシースである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１０】
一つ又は両方の構成部品は、繊維強化複合材料である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１１】
前記第１構成部品は、ブレード、ベーン、又は他の翼型要素であり、前記第２構成部品は、そのためのエッジカバー又はエッジガードである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１２】
前記センサ層プリフォーム又はプリフォームキットと、
前記センサ層プリフォームのセンサからの圧力データに基づいた接合ライン厚さプロフィールを決定するプログラムされた制御プロセッサと、を有する、請求項１又は請求項６〜１１のいずれか１項に記載の接合方法を実施するためのフィットチェックシステム。
【請求項１３】
前記制御プロセッサは、前記接合ライン厚さプロフィールに依存して接着剤塗布スケジュールを決定するようにプログラムされているとともに、付加的にいずれかのカッターを制御して接着剤のピースをカットし、位置決めガイドを制御して前記構成部品上で接着剤のピースのための所定の位置を示し、又は自動化された接着剤塗布機を制御するようにプログラムされている、請求項１２に記載のフィットチェックシステム。
【請求項１４】
前記センサ層プリフォーム又はプリフォームキットは、ブレードエッジに適合するように成形されている、請求項１２又は１３に記載のフィットチェックシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着剤による接合部材の結合方法、及びこれらの方法に有用なシステム及び装置に関する。我々は、繊維強化複合材料部品を相互及び／又は金属に接合する分野、特に航空宇宙部品における用途を想定している。記載された方法は、接合のための成形部品の品質管理におけるような一般的な適合チェックにも有用である。この方法を実施するためのシステムは、本発明の一態様である。
【背景技術】
【０００２】
接着接合は、繊維補強複合材料を相互に及び金属部品と接合するために航空宇宙産業及び他の分野で広く使用されている。ローターブレード、羽、ストラット、ファンケースライナー等の広範囲の航空宇宙構造部品は、部品間に接合部を組み込んでいる。機械的ファスナーの使用を排除又は低減することによって、接着剤接合は多くの既知の利点を提供する。
【０００３】
要求の厳しい使用条件下において満足のいく性能及び信頼性を提供する接着接合を達成することは、接着剤のタイプ、表面処理等の適切な選択だけでなく、接合される表面の正確な適合への注意深い注意が必要となる。これは、複雑な３次元形状表面を完璧に接合する際に特に重要である。最終的な接合では接着接合にて材料表面間の隙間がそれらの間の接着層の厚さ（接着ライン厚さ）に対応し、過剰ではないか、又は接着強度が不十分な領域が生じうることが重要である。反対に、材料間の実際の接触は、接着領域での接着を失わせ、接着剤の流れを妨げるだけでなく、別の方法で適切に適合する近接した領域にて材料を離して保持しうる。特別な動作応力が予想される場合、又は材料が異なる熱膨張係数を有する場合には、接着界面の全体にわたって所望の範囲内の接着ライン厚さを達成することが特に重要である。繊維強化複合材料に関連する別の問題は硬化後の複合表面のわずかな非平滑性又は非平坦性である。特にそのような材料の一つが寸法公差の範囲を有する他の材料にも接合される場合、不均一性が一致して所望又は許容範囲外の接着厚さを取り得る。
【０００４】
これらの理由、特に高価値で高性能の部品の場合には、接着剤が両方の表面に実際に塗布される前に一連の適合チェックを経るのが従来である。既知の手順では、固体（フィルム）接着剤の第１の層が接着界面の１つの材料に塗布され、剥離フィルムによって覆われ、成形された材料表面は所定の相対的な基準位置まで提供され、その後、分離される。試験フィルムは、透明／色の変化によって、接着剤層が両方の面に接触した領域を示す。さらに、保護された接着剤層が非接触領域に塗布され、プロセスは繰り返され、界面上の接着ラインの厚さプロフィールに対応する接着剤層の厚さのパターン又はプロフィールが徐々に形成される。（実際の残存隙間の知識のない、接触又は非接触の）フィルムテストの大まかな感度のせいで、追加的な接着剤の正確な量と面積を精密に測るのは不可能であり、必然的に接着ラインの充填が不正確になり、堆積で８０％程度にしかならない。過剰又は不十分な間隔を有する表面領域を特定するために、接着剤が塗布される前に、材料の対応する反復非接着フィット検査が必要とされてもよい。接合界面全体にわたる間隔が許容範囲内にあると予測され、接着剤が塗布できるまで、これらの領域は再形成され、手順が繰り返される。従って、このプロセスは非常に面倒で時間がかかる。より効率的で便利な手順、及び接着ラインにおける改善された接着剤充填精度を可能にする手順を提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００５】
発明
我々は、第１及び第２の材料の各々の補助的な接合面によって規定された接合界面での接着によって第１及び第２の材料を接合する新しい接合方法を提案し、その方法は、接着界面上でそれらの間のフィットの近さをチェックするために意図された接着位置に材料が配置されたプレ接着フィットチェックを含む。
【０００６】
我々の提案によれば、フィットチェックはそれらの接合面の間に柔軟で圧縮可能な間隔センサ層を用いて材料を意図した接合位置にまとめ、それによって接合界面の異なる領域にて接合層の厚さ（すなわち、面間の間隔）に従ってセンサ層を圧縮し、接合界面のために接合ラインのプロフィールを得るために異なる領域にて圧縮度を検知する。接着ラインの厚さのプロフィールは望ましくは作成され電気的に格納され、実際には接合界面上の接着ラインの厚さのマップである。接着ラインの厚さプロフィールは、その後、それぞれの領域に塗布される接着剤の量を決定する接着剤の塗布スケジュールを決定するために使用される。接着剤塗布スケジュールは、好ましくは再び作成され電気的に格納され、接着界面にて一又は両方の材料に塗布できる接着フィルム片のセットの形状を決定し、所定の接着ライン厚さのプロフィールに対応する接着剤厚さプロフィールを有する接着剤層を構築するためにプログラムされたカッター制御プロセッサに入力されてもよい。
【０００７】
我々は、センサ層が、それらの変化する間隔に従って材料面の間のセンサ層の異なる圧縮度から生じる圧力の範囲にわたってそれぞれの境界領域における圧力変化を測定するように操作可能であることを特に好む。従って、特に好ましい実施形態は、圧力センサ、好ましくは圧電センサを多く含むセンサ層である。配列のセンサは、一般的に接着ライン厚さのプロフィールを記録するための外部処理ユニットへ電気的な又は他のコネクタを有する。
【０００８】
多くの場所又は領域にて範囲にわたって漸進的に圧力を測定することによって、圧力センサは界面上で量的な接着ラインの厚さの変化を直接示すことができ、これは以前の繰り返された接触、非接触の試験よりもずっと効率的でありうる。
【０００９】
圧縮されていないセンサ層は、厚さ測定が境界面の至る所で達成できるように、所定の最大接着ライン厚さ（即ち、問題になっている部品と接着剤に許容可能とみなされた接着層の最大厚さ）と少なくとも同じ厚さである。接着ラインの厚さプロフィールを再決定して使用する前に、非圧縮を検出するセンサ層領域は、部品の表面が再び分離され、再形成され、フィットのチェックがされるように、その領域にて部品の面の許容できない非適合性を潜在的に示す。対照的に、最大接着ライン厚さよりずっと小さい接着ライン厚さは、実際の接触に近づいており、多くの場合許容される。そのため、センサ層は、かなりの程度の圧縮の影響を受けるのが望ましく、例えば安静条件の厚さの少なくとも２０％程度圧縮でき、より好ましくは１０％にまで圧縮できる。センサ層は、この圧縮を受け、続いて弾性的に回復する、すなわち、圧縮センサー、例えば圧電センサーのような圧力センサーを傷付けず、又は破壊せずに弾性的に回復することができるべきである。
【００１０】
センサ層の所望の残りの厚さは、具体的な用途（材料や部品の形態、接着剤の種類）に依存するが、通常は少なくとも０．５ｍｍ、好ましくは少なくとも０．８ｍｍ、より好ましくは少なくとも１ｍｍ、１．５ｍｍ以上である一方で通常は２ｍｍ以下である。通常、少なくとも０．３ｍｍ、好ましくは少なくとも０．２ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍまで復元して圧縮が可能である。上記で言及した弾性圧縮率は、これらの好ましい絶対厚さのいずれに関しても適用できる。
【００１１】
センサ層の好ましい形態は、圧電センサ等の多量の圧力センサを担持するセンサシートと、センサシートの一面又は両面に積層された拡張層と、を有し、拡張層の全体厚さはセンサシートのそれより大きく、拡張層の材料はセンサシートのそれよりも柔らかい（層としてより容易に圧縮される）。拡張層の材料は、望ましくは全体のセンサ層の厚さの少なくとも６０％、少なくとも７０％、又は少なくとも８０％を構成する。センサ層のこれらの拡張構造は、センサ及びより柔軟でない材料において安定して任意の関連する配線を支持することができるという利点を有する。柔軟な拡張層は、センサ層が他の領域にて部品の表面の近距離の接近に耐え得る程度に圧縮することを許容する一方で、漸進的な圧縮がその厚さまで検出できるように、その厚さを最大接着ライン厚さまで高める。
【００１２】
安定した長方形のキャリアフィルムに取り付けられた多数の圧電センサ及び関連するコネクタを有する感圧シートは、センサ出力を圧力マップ表示に変換するためのソフトウェアのように、入手可能な製品である。このような装置は、例えばTiedmann＆Betz  GMBH＆Co.Kgから入手可能である。これらのフィルムの従来の使用は、層の厚さの変化のパターンに対応する圧縮変形のパターンを測定することではなく、圧力の変化のパターンを検出することである。これらの既知のセンサシート技術は、適切なプログラミングによって表示及び／又はさらに処理することができる圧力プロフィール又はマップを生成するために本目的のために適合又は拡張することができる。
【００１３】
センサ層は、その厚さを減少させ、圧縮（厚さ）と検出された圧力との間の関係を変化させる傾向があるので、構成要素の間に配置される際に好ましくは層方向に実質的に伸長されない。したがって、接合界面が3次元的に成形されている場合、３次元形状に適合できるようにセンサ層は予め成形又はパターン化することが好ましい。これは、実質的に均一な層の厚さを一般的に維持又は生成する任意のフィルム加工法によって行われてもよい。センサ層は、複数のパネルとして最も簡単に提供され、それらの各々は接合界面の選択された比較的平坦な領域に対応する輪郭と共に休止状態において平坦又は実質的に平坦であってもよい。別の言い方をすれば、界面の角度又は界面のエッジのいずれかの側の領域、又はこれらのうちの最も鋭い又は最も複雑な領域のための別個のパネルが設けられる。そのパネルは、3次元的に形成された境界を覆うために3次元形状又は折り畳み可能な形状を組み立てるために、一般的にはセンサ機能なしで別々に使用されてもよく、又はコネクタ部分によって接合されてもよい。センサ又はパネルのために柔軟な又はドレープ可能な材料を使用することによって、さらなる適合性が得られる。代替的に、いくつかの実施形態では、センサ層自体は、3次元、例えばセンサ層（センサ層のプリフォーム）の所望の３次元形状を生成するために、接着又は溶接によって、パターンにカットし及びエッジからエッジに層の部分を接合することによって、又はセンサシートプリフォームを形成するために熱成形を使用し又は型成形し及びプロセスをセットすることによって形成されてもよい。
【００１４】
接合界面は、接合ラインの厚さの決定が問題となることが特にあるため、通常、３次元に形成又は輪郭が形成される。接合界面は、好ましくは１以上の面において漸進的に湾曲している。第２の構成要素は、その接合面に含まれるか、又は接合面を構成し対応して突出する接合面又は第１の構成要素の接合面部分を受ける凹部を有していてもよい。例えば、第２の構成要素は、第１の構成要素の相補的な外縁接合面に嵌合する内部凹部接合面を有するチャネル、カバー、シースの形態であってもよい。
【００１５】
この方法は、一又は両方の部品が繊維強化複合材料であるか繊維強化複合材料を含む場合に特に有用である。第１の構成要素は、ブレード、ベーン、又は他の翼型要素、好ましくは繊維強化ポリマー複合材のブレード、ベーン又は他の翼型要素であってもよい。第２の構成要素は、エッジカバー又はエッジガード、好ましくは金属製のエッジカバー又はエッジガードであってもよい。一例は、例えばチタンやチタン合金等の金属、ダクトに取り付けられたファンガスタービンにおけるファンブレード、ローターブレード、又はベーンのためのエッジガードである。
【００１６】
従って、我々の提案である好ましい実施形態は、繊維強化複合材料ブレードエッジ上に金属エッジカバーを接合するための接合方法である。そのカバーは、内側の凹部接合面を備えたチャネルの形態であり、内側の凹部の接合面は通常幅よりも深さが深い。このような接合面、すなわち内部凹部の面の直接の形状測定は、非常に困難であり、本方法は大きな利点を提供する。上述した多数の圧力センサと、金属エッジ構成要素の内側凹部に対応するチャネル形状とを含むセンサ層プリフォームが準備される。金属エッジは、それらの間にセンサ層プリフォームを有するブレードエッジに取り付けられる。エッジとブレードは、所定の接合位置に達するまでに一緒に移動する。接合位置に到達することは、接合界面の外側にある２つの構成要素上の所定の位置点（基準点）のフィッティング当接によって示されてもよく、その結果それらは、例えばひとつが金属エッジカバーの先端、ひとつが金属エッジカバーの根元で直接隣接することができる。センサ層プリフォームは、エッジとカバーとの間の全体の接合界面を占め、界面の隙間の厚さ（接合ライン厚さ）に応じてそれらの間で様々な程度に圧縮される。センサ層のそれぞれのセンサは、界面上に分布しており、センサ層のデータプロセッサに伝達される圧力の変化の程度を対応して検出する。アレイの圧力データは、対応する接合ライン厚さの値に変換される。これらのデータは、対応する接着剤の塗布スケジュールに次々に変換される。接合ライン厚さのプロフィールは、結果として、接着剤塗布スケジュールプログラム／スキームを提供するために、通常のプログラミング及び処理を使用して決定できる適切なアルゴリズムに従って解釈又は変換される。
【００１７】
この方法の想定される他の実施形態は、ガスタービンエンジン用のファンケースの内側の周囲にファンケースライナーを接合することである。これらは２つの大きな環状構成部品であり、通常は両方とも繊維強化複合材料であり、ライナーの外側はケースの内側の周囲に接合される。接合界面での放射方向の隙間（接着ライン厚さ）は、望ましくは１．５ｍｍである。直接接触が避けられているならば、最小値は決定的ではないけれども、ブレード／ベーン及びエッジメタルカバートリムの前の実施形態では、好ましい接合ライン厚さはより小さく、例えば０．２ｍｍから１ｍｍである。
【００１８】
構成部品のサイズ、複雑さ、及び性質に依存して、センサ層（又はセンサ層プリフォーム）は、接合界面の一部にのみにわたって延在してもよく、及び／又は２以上のセンサ層又はプリフォームが接合界面の各々の領域で使用されてもよい、例を挙げれば、界面は形状において大きく、複雑だからである。接合界面の外側に位置点（基準点）を嵌合及び／又は隣接させる上記手段による意図された接合位置の確立は、一般に適用可能である。
【００１９】
必要又は望ましい位置分解能、例えばセンサ層における圧力センサの領域密度は、界面形状の複雑さに依存する。形状が特に複雑な部分又は重要な部分を有する場合、面の密度は層にわたって変化しうる。層におけるセンサーの数は、望ましくは少なくとも１００、好ましくは少なくとも５００、又は少なくとも１０００である。
【００２０】
接合ライン厚さプロフィールから導き出された接着剤塗布スケジュール又はプログラムは、接合ラインを完全に占有するために接合界面のそれぞれの領域に塗布されるべき接着剤の量を表す。接着剤塗布スケジュール又はプロフィールの実施プログラム又は手順は、使用される接着剤の種類に依存する。例えば、液体又はペースト接着剤が使用される場合、スケジュールは、接合界面のそれぞれの領域における接着剤の単位面積あたりの所定の塗布量に関して計算されてもよい。厚さプロフィールから計算されたスケジュールは、適切な制御プログラム、例えば液体のロボット塗布又は適切な分布を伴った構成部品の一つの接合面上へのペースト接着剤のプログラムに使用される。
【００２１】
我々は、固体フィルム形態の接着剤の取り扱いの容易さと清潔さ、及び塗布後に移動しない傾向があるため、固体フィルム形態の接着剤を使用することを好む。固定フィルム接着剤では、接合界面に適切に塗布された際に、接合ライン厚さのプロフィールに合致する接着剤厚さプロフィールを形成する所定形状の接着剤フィルム片を一式製造するように、接着剤塗布スケジュールは一般的に実施される。したがって、本方法は、目標の接着剤厚さプロフィールを提供するために接合ライン厚さを接合界面上における接着剤フィルム片の対応した所定配置に変換する適切なアルゴリズムを備えたフィルムカッディング制御プログラムを使用してもよい。さらに、標準プログラムは使用されてもよい。プログラムは、積層された接着剤フィルムの山の段階的な厚さ勾配を実際の接合ラインの漸進的な厚さの変化に近似させるために、接着剤フィルムの厚さの多重に対応して、望ましくは一連の厚さ閾値を使用する。
【００２２】
接着剤フィルムから対応する片を切るためにカット機を制御する接着剤フィルム片（接着剤キット）の予め計算された形状を使用するプログラムは、積層品や繊維製品分野においてカットのために使用される例えばDXFファイルとして有名である、そのため、このステップは容易に実施される。
【００２３】
接着剤の種類は、通常の慣行に従って選択してもよい。エポキシ接着剤は、しばしば適している。
【００２４】
固体フィルム片として接着剤を塗布する場合、各々の接着剤片のための適切な位置を示す構成部品の接合面上において位置ガイドを提供することが好ましい。レーザー投影装置等のライトプロジェクタは、これに好ましく、それは構成部品の表面上にライトビームによって位置を示す。そのような装置は、複合組立技術において知られている。本方法の文脈では、プロジェクタは、例えば、接着剤塗布スケジュールにおけるデータに基づいて容易に制御できる。
【００２５】
上述のように、本方法は、一緒に接合される第１及び第２構成部品の間で実施される。これは、必要な接合ライン厚さプロフィールの仕様に対して直接かつ効率的に手順の大いなる利点を有する。しかし、データの代替的又は補足的な実施では、それは例えば構成部品が接合される準備における予備段階として実施されてもよく、上述したフィットチェックは接合される構成部品の一つとテンプレートの構成部品との間で実施されてもよい。テンプレートの構成部品は、接合される他の構成部品の形態に対応する標準の形態を有する。この手順は、接合される構成部品の一つ又は両方が当初の実質的な非均一性又は不規則性を有しそうである場合に有効な可能性があり、構成部品の接合面を実際の形態よりむしろ他の構成部品の標準形態に初めに近似させることはより効率的である。この実施では、センサ層を使用するフィットチェックは、この中で提案するいずれかによって行われてもよく、接着剤塗布スケジュールを作成する必要はない。
【００２６】
本提案のさらなる態様は、上述した接合方法を実施するためのシステムであり、上述したセンサ層プリフォームと、センサ層プリフォームのセンサからの圧力データに基づいて接合ライン厚さプロフィールを決定するためにプログラムされたコントロールプロセッサと、を含み、コントロールプロセッサは好ましくは、接合ライン厚さプロフィール、及び接着剤片を切断するカッター、構成部品上の接着剤片のために所定の位置を示す位置ガイド、及び自動化された接着剤塗布機のいずれかの制御に付加的に依存して接着剤塗布スケジュールを決定する。特定の実施形態では、プリフォームは、ブレードエッジ、例えばダクトに取り付けられたファンガスタービンのためのブレードエッジに沿ってフィットするように成形される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明は、添付する図面を参照して説明する。
【図１】図１はガスタービンエンジンのコンプレッサーファンブレードにフィットされるエッジガードを示す。
【図２】図２はII−II線での断片的な弦の断面を示す。
【図３】図３はブレード上の適切な位置におけるエッジガードを示す。
【図４】図４はIV−IV線での対応する断面を示す。
【図５】図５はセンサ層と関連する設備の概略図を示す。
【図６】図６はセンサ層の代替的な形態の概略的な断面図を示す。
【図７】図７はセンサ層の代替的な形態の概略的な断面図を示す。
【図８】図８はセンサ層の代替的な形態の概略的な断面図を示す。
【図９】図９は、接合ライン厚さに対応する隙間が変化する状態で対向する構成部品の表面間でのセンサ層の挙動を概略的に示す。
【図１０】図１０は、図１から図４のように、ファンブレード上におけるエッジガードを取り付ける際に使用するのに適したセンサ層プリフォームキットを示す。
【図１１】図１１は、エッジガードとブレードエッジとが嵌合チェック手順において一緒にされた際にエッジガードとブレードエッジとの間に導入されたセンサ層プリフォームキットを示す断片的な弦の断面を示す。
【図１２】図１２は、ファンブレード上において成形された接着剤の山のための塗布位置をマークするレーザー投影ガイドを概略的に示す。
【図１３】図１３は、上記方法が例えばファンブレードの製造に有用であることに関してダクトに取り付けられたファンガスタービンエンジンを通過する長手方向の断面である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
まず、図１から図４を参照して下さい。本発明は、コンプレッサーファンブレード１００のブレード本体１を金属の前縁ガード又はトリム２に接合する例を参照して説明される。これは、よく知られた構成である。エッジガード２の強度が高いほど、衝撃ダメージからブレード１００の繊維複合体１を保護する。エッジガード２は、先端２１と、圧力側フランジ２５と、圧力側フランジよりも短い吸引側フランジ２４と、を備えた細長いチャネルの形態である。通常、それは、Ti6-4のようなチタン又はチタン合金である。ファンブレード１００は、先端部１１及び根元部１２を有する。図示された例では、エッジガード２は、ブレードの前縁を大部分伸ばす。それは、これより長くても短くてもよい。それは、エッジガード（図２）の内側に面する内側接合面２３に接合する接着剤９（図４）の層によってブレード本体１（図１参照）の接合面１３に接合される。上記発明の一般的な説明を参照すると、ブレード本体１は、第１の構成部品であり、エッジガードは第２の構成部品である。構成部品１、２は、大きなサイズで、剛性と強度が異なる材料で、各々接合面１３、２３は急で、かつ変化する角度にて接近する。したがって、接着剤９の許容範囲又は望ましい範囲内でギャップ厚さを達成し、その後、ギャップが実質的にその全領域にわたって接着剤で充填される（しかし、過剰には充填されない）ことを保証することが要求される課題である。実際、この状況では、接合厚さは端部領域ではあまり重要ではない。ここでは、より大きな接着剤の本体と、いずれかの領域に厚さの重要な領域とで充填された、拡大された厚さ又は空隙領域２６が存在しうる。
【００２９】
ブレード本体１及びエッジガード２の対向する接合面１３、２３は、接着剤９によって占有されたアセンブリの接合界面を規定する。一つの構成部品の面からもう一つの構成部品の面までの界面を横切る最短距離は、接合ラインの厚さである。好ましい接着剤は、剥離裏打ちに供給される固体フィルムとして使用されるエポキシ系接着剤である。空隙領域２６から離れたアセンブリのための最大接合ライン厚さは、接着剤が構成部品を共にあまり有効に保持しない接合ライン厚さであり、通常は約１ｍｍである。しかし、接合ラインの厚さは、接触近傍よりもはるかに小さくても不都合なく許容可能でありうる。従って、接合ラインのギャップにおける変動を緊密に漸近させるために、接着剤は複数の層に形成されるように、最大の接合ライン厚さのほんわずかの厚さのフィルムを使用することが好ましい。接着フィルムの厚さは、通常接合ラインの厚さの１０分の１〜３分の１である。この例では、０．２５ｍｍの厚い熱硬化性エポキシ接着フィルムが使用されている。
【００３０】
エッジガード２は、図１に示されているが、具体的には示されておらず、先端部と根元部での位置２１１、２１２を各々有する。ブレード本体１とエッジガード２との間で接合界面における一般的に適切な接合ライン厚さが規定された際にブレード本体１とエッジガード２がこれらの位置にて隣接するようにこれらが形成され、そのため、それらはフィットチェックと接合のための参照位置を提供する。これは、それ自体において知られています。
【００３１】
図５から図８は、本提案の特徴的部分であるセンサシステムの詳細を示す。センサ層５、コントロールプロセッサ６、カッティング接着剤フィルム７のためのカッター６５、構成部品及びユーザーディスプレイ６３に対する接着剤塗布をガイドするためのレーザー投影デバイス８は、機能的ユニットとして図５に概念的に図示されている。
【００３２】
センサ層５は、微小圧電センサ５３の配列５１を組み込んだ薄い高分子シート又はフィルム５２である。層５は、柔軟であり、センサ５３用のコネクターは、シート５２内で制御プロセッサ６への単一のマスタコネクタ５９まで伸びている。この一般的なタイプの長方形の圧電アレイセンサシートは公知であり、例えば上述したＴｉｅｄｍａｎｎ＆Ｂｅｔｚから市販されている。それらは、１ｍｍ以下の広範囲のシート厚さと様々なポリマー材料で利用できる。個々のセンサーの総数と密度は、個々のセンサー間の距離がデザインの需要に応じて、高くて１２ｍｍ、小さくて１ｍｍを有するとともに、広範囲にわたって選択することができる。通常、「ライン」を横切って配置されるセンサーの総数は、数百又は数千であり、そのため、詳細な圧力プロフィールを決定することができる。センサー５３は、各々層５の点で加えられた圧力に比例する電気信号を出力し、これらのデータは記憶及び使用のために制御プロセッサ6に伝達される。層にわたる圧力変動の視覚的表現又はマップはディスプレイ６３に提示することができる。
【００３３】
本提案によれば、図５に概略的に示されるタイプのセンサ層５は、ブレード本体１とエッジガード２の接合面１３、２３の間の接合ライン厚さを測定するために使用される。この目的のために、接合ラインの形態に適合するように成形されたセンサ層プリフォーム５５は、圧電センサアレイを組み込んだ層材料から構成され、プリフォーム５５は、図１０に示される。この構造では、接合ライン界面の厚さが臨界的な領域は、鋭い縁の空隙領域２６のいずれかの側に対して比較的平坦な領域である。これらは、それぞれ圧力面及び吸引面に対する個々の平坦なセンサ層パネル５５２、５５３によってキットとして適切に測定することができる。図１０は、フィットチェック中の刃先にて空隙領域２６にあるセンサなしで中央のエラストマー接続片５５１によって結合された、取り扱いの容易さのための単一のプリフォームに作られたパネル５５２、５５３を例として示す。パネルは別々に使用することもできる。パネル５５２、５５３は、メタルガードフランジとブレード側面との間の界面の対応する部分の輪郭と一致するように輪郭が調整されている。接合ラインの許容厚さは、最大値よりも急激に変化することがありうるので、センサ層は、センサ構造を破壊することなく対応して圧縮できる必要がある。図６は、センサ５１のアレイを組み込んだ圧縮性ポリマー層がセンサの層（厚さｘは許容される接合ライン厚さの最大値）に対して厚くされ、そして、ポリマーが接合ラインが狭いｘの小片に圧縮されるために十分に柔らかい、という単純な構造を示す。この単純な構造は、場合によっては適切でありうるが、その他の場合、センサ５３とそれらに関連するコネクターは十分に支持されないことがある。図７は好ましい代替例を示し、その中でより強固で変形可能だが変形量が少ないポリマーのセンサ層５２は軟質で容易に圧縮可能なポリマーの拡張層５４と同じ層厚ｘに積層され、センサ層５２は全体の厚さｘの２０％未満の小部分である厚さｙを占有する。センサ層のポリマーは圧縮性が低いが、拡張層５４は層５に十分な圧縮性を付与する。図８は、中央であるセンサ層５２の両面に拡張層５４が設けられている別の変形例を示している。
【００３４】
図９は、界面における構成部品１、２間でのセンサ層５の挙動を概略的な断面にて示す。拡張層５４は、接合ラインの厚さがより大きな値Ｂからより小さい値Ａに減少するにつれて徐々に圧縮される。層が徐々に圧縮すると圧電センサ５３が受ける圧力は次第に増加し、それらは増加した信号を対応して生成し、センサ５３からの信号は、関連する点における接合ラインの厚さに直接かつ漸進的に相関する。複数の表面が最大の接合ラインを超えて離間し、それ故にセンサ層５の層の残りの厚さｘを越えて離れている過度のクリアランス１１１がある場合、圧力は対応するセンサによって検出されず、これはその領域における容認できない不適合のレベルを示す。
【００３５】
本発明を実施するために、例えば図１０に見られるセンサ層プリフォームキット５５がブレード本体１とエッジガード２との間に配置され、これらは位置点２１１、２１２での係合が意図された接合位置に達することを示すまで一緒にされる（図１１矢印Ｄ）。圧電センサ５３からの信号は、ディスプレイ６３で見ることができる接合界面領域上の圧力マップに変換される。この圧力マップは、接合界面、すなわち、接合ラインの厚さプロフィールにわたる接合ラインの厚さの変化と直接相関する。この接合ライン厚さのプロフィール６１は、図５に概略的に示されているように計算され、保持され、又は記憶される。
【００３６】
制御プロセッサのさらなるソフトウェア（実際にはもちろん別の動作及び別のプロセッサであってもよい）は、その領域での接合ラインを充填するために、次に、接合ライン厚さのプロフィールデータ６１を、必要なフィルム接着剤の層又は層の数に対応する命令セットに変換する。次に、この計算された接着剤塗布スケジュール６２は、エッジガード２をブレード本体１に接着するための接着剤キットの準備を助けるために使用される。
【００３７】
第１に、プログラム可能な自動カッター６５（図５に概略的に示し、これらは周知である）は、接着剤塗布スケジュールに依存して制御される。
【００３８】
所定の厚さの固体フィルム接着剤の場合、ソフトウェアは、接着剤フィルム厚さの多重度に対応する閾値のセットを参照してセンサ層からの段階的な圧力／厚さ値を解釈し、それによって、その領域での接合ラインを充填するために必要なフィルム接着剤の層の数を決定する。その結果は、接合ライン厚さプロフィールに依存して計算された所定のセットの接着剤フィルム形状のためのプログラム指示の形態における接着剤塗布スケジュールであり、それは自動カッター６５によって接着剤フィルム７の供給から切ることができる。いくつかの対応する接着剤の形状は、図５において７１にて概略的に示されている。その結果は、エッジガードが所定の位置にある際に、予想した接合ラインの厚さと一致するブレード接合面１３における接着剤のパターンを供給するために適切に配置されたときに構築されうる接着剤片の完全なキットである。
【００３９】
接着剤塗布スケジュールは、接合ライン厚さプロフィールから直接計算された記憶データの形態であるため、ユーザーが接着剤フィルム７１のピースをブレード本体１上に正確に位置決めすることを助けることにも利用できる。図１２は、既に適所にあるフィルム片７１、及びビーム８１によって描写されたマーカ８２によって次の接着剤フィルムピースのための適切な位置を示すレーザー投影装置８を示す。
【００４０】
このように、ブレードエッジガードの組み立てのための接着剤キット調整プロセスは完全に自動化される。当業者であれば、センサ層プリフォーム及び関連するシステムの使用は、実際の接合ステージの前に形状チェック手段及び接合される構成部品の品質管理手段として使用できることを理解するであろう。
【００４１】
図１３を参照すると、本発明により製造された接合された構成部品を組み込んだ、ダクトに取り付けられたファンガスタービンエンジンは、一般に５１０で示され、主軸であり、回転軸であるＸ−Ｘを有する。そのエンジンは、軸方向に直列に、吸気口５１１と、例えばその前縁及び／又はトレーリングエッジガードについて、本方法によって製造されうる一組のファンブレードを有する推進ファン５１２と、中間圧縮機５１３と、高圧縮機５１４と、燃焼装置５１５と、高圧タービン５１６と、中圧タービン５１７と、低圧タービン５１８と、コアエンジン排気ノズル５１９と、を含む。エンジン室５２１は、概してエンジン５１０を包囲し、吸気口５１１と、バイパスダクト５２２と、バイパス排気ダクト５２３と、を規定する。
【００４２】
作動中、吸気口５１１に入る空気は、２つの空気流、中圧圧縮機５１３への第１空気流Ａと、推進力を提供するためにバイパスダクト５２２を通過する第２空気流Ｂと、を生成するためにファン５１２によって加速される。中圧圧縮機５１３は、さらなる圧縮を行う高圧圧縮機にその空気を送達する前にその中に導かれた空気流Ａを圧縮する。
【００４３】
高圧圧縮機５１４から排出された圧縮空気は、燃料との混合がなされ、混合物が燃焼される燃焼室５１５に導かれる。その結果得られた高温燃料生成物は、ついで膨張し、それによりさらなる推進力を提供するためにノズル５１９を通って排出される前に高圧、中圧、低圧のタービン５１６、５１７、５１８を駆動させる。高圧、中圧、低圧タービンは、適切な相互接続シャフトによって高圧圧縮機５１４、中圧圧縮機５１３とファン５１２を各々駆動させる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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