(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部品の近壁の１つ又は複数の孔を補修するための方法であって、
前記構成部品の前記近壁の第１の孔の元の位置及び前記第１の孔の元のベクトルを含む前記第１の孔の元の孔情報を受け取ることと、
閉じ込めレーザドリル（６２）の閉じ込めレーザビーム（６４）のビーム軸が前記第１の孔の前記元のベクトルと合うように、前記ビーム軸を画定する前記閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記第１の孔の前記元の位置での前記構成部品の前記近壁の方へ、かつ前記第１の孔の前記元のベクトルに沿って向けることと、
前記第１の孔の前記元の位置から反射された光の特性を検知することと、
前記第１の孔の前記元の位置から反射された光の前記検知された特性を用いて前記第１の孔の補修状況を確定すること
を含み、
前記第１の孔の補修状況を確定することが、前記閉じ込めレーザビーム（６４）が、前記構成部品の前記近壁の前記第１の孔の中にある砕片に向けられていることを確定することを含む、方法。
【請求項２】
前記構成部品の前記近壁の第１の孔の元の孔情報を受け取ることが、ガスタービンの構成部品の近壁の第１の孔の元の孔情報を受け取ることを含み、閉じ込めレーザドリル（６２）の閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記構成部品の前記近壁の方へ向けることが、閉じ込めレーザドリル（６２）の閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記ガスタービンの前記構成部品の前記近壁の方へ向けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記構成部品の前記近壁の第１の孔の中にある前記砕片を貫通して穿孔するように前記閉じ込めレーザドリル（６２）の動作パラメータを修正することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記閉じ込めレーザドリル（６２）の動作パラメータを修正することが、前記構成部品の前記近壁の前記第１の孔の中にある前記砕片を貫通して穿孔するように、前記閉じ込めレーザドリル（６２）の出力を制御することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の孔の補修状況を確定することが、前記閉じ込めレーザドリル（６２）の前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁を貫通していることを確定することをさらに含む、請求項３又は請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の孔の補修状況を確定することが、前記閉じ込めレーザドリル（６２）の前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁を貫通していることを確定することに対応して、前記孔が完全で詰まっていないと確定することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の孔の補修状況を確定することが、
前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁に少なくとも部分的に向けられていることを確定することと、
前記構成部品の前記近壁が少なくとも部分的に変形したことを確定することと
をさらに含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
補修サブルーチンを実行して、前記第１の孔の新しい位置及び前記第１の孔の新しいベクトルを含む、前記第１の孔の新しい情報を確定することと、
前記第１の孔の前記新しい孔情報と等しい、前記第１の孔の最新の孔情報を確定することと
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記構成部品の前記近壁の第２の孔の元の位置及び前記第２の孔の元のベクトルを含む、前記第２の孔の元の孔情報を制御器で受け取ることと、
前記閉じ込めレーザドリル（６２）の前記閉じ込めレーザビーム（６４）の前記ビーム軸が前記第２の孔の前記元のベクトルと合うように、前記閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記第２の孔の前記元の位置での前記構成部品の前記近壁の方へ、かつ前記第２の孔の前記元のベクトルに沿って向けることと、
前記第２の孔の前記元の位置から反射された光の特性を検知することと、
前記第２の孔の前記元の位置から反射された光の前記検知された特性に基づいて、前記第２の孔の補修状況を確定することと
をさらに含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
構成部品の近壁の１つ又は複数の孔を補修するためのシステム（６０）であって、
ビーム軸を画定する閉じ込めレーザビーム（６４）を利用する閉じ込めレーザドリル（６２）と、
前記構成部品の前記近壁の第１の孔から反射された光の特性を検知するように配置されたセンサ（８０）と、
前記閉じ込めレーザドリル（６２）及び前記センサ（８０）に操作可能に接続された制御器（６８）であって、
前記構成部品の前記近壁の前記第１の孔の元の位置及び前記第１の孔の元のベクトルを含む、前記第１の孔の元の孔情報を受け取り、
前記閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記第１の孔の前記元の位置での前記構成部品の前記近壁の方へ、かつ前記第１の孔の前記元のベクトルに沿って向け、
前記第１の孔から反射され、前記センサ（８０）によって検知された光の特性に基づいて、前記第１の孔の補修状況を確定し、かつ
前記構成部品の前記近壁の前記第１の孔の中にある砕片に向けられていることを確定するように構成された制御器（６８）と
を備えるシステム。
【請求項１１】
前記センサ（８０）が、前記構成部品の前記近壁の前記第１の孔から反射された前記光の１つ又は複数の波長を検知するように構成された光学センサである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の孔の前記補修状況を確定することにおいて、前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁を貫通していることを確定するように、前記制御器が構成される、請求項１０又は請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁を貫通していることを確定することに対応して、前記孔が完全で詰まっていないと確定するように、前記制御器がさらに構成され、前記第１の孔の前記元の孔情報と等しい、前記第１の孔の最新の孔情報を確定するように、前記制御器がさらに構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁に少なくとも部分的に向けられていることを確定し、かつ、前記構成部品の前記近壁が少なくとも部分的に変形したことを確定するように、前記制御器がさらに構成される、請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、閉じ込めレーザ穿孔を用いてタービン構成部品などの構成部品を補修するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンは、工業および商業活動で広く使用されている。発電用に使用される典型的な商用の蒸気タービンまたはガスタービンは、静止エーロフォイルおよび回転エーロフォイルの段を交互に含む。例えば、静止ベーンは、タービンを取り囲むケーシングなどの静止構成部品に取り付けることができ、回転ブレードは、タービンの軸方向中心線に沿って位置するロータに取り付けることができる。例えば、限定するものではないが、蒸気、燃焼ガス、または空気など、圧縮作動流体はタービンを通って流れるが、静止ベーンは圧縮作動流体を加速して次に続く回転ブレードの段へ導いて回転ブレードに運動を与え、その結果、ロータを回転させて仕事を行う。
【０００３】
タービンの効率は一般に、圧縮作動流体の温度の上昇とともに向上する。しかしながら、タービン内の温度が高くなりすぎると、タービンのエーロフォイルの寿命が短くなり、したがって、タービンに関連する補修、メンテナンス、および停止が増大する可能性がある。その結果、エーロフォイルを冷却するために様々な設計および方法が開発されてきた。例えば、冷却媒体をエーロフォイル内のキャビティに供給して、対流で、および／または伝導で、エーロフォイルから熱を取り除くことができる。特定の実施形態では、冷却媒体は、キャビティからエーロフォイルの冷却通路を通って流出して、エーロフォイルの外面にわたってフィルム冷却をすることができる。
【０００４】
温度および／または性能の基準が上昇し続けているので、エーロフォイルに使われる材料はますます薄くなり、エーロフォイルを確実に製作することがますます難しくなってきている。例えば、特定のエーロフォイルは高合金から鋳造され、このようなエーロフォイルの外面に遮熱コーティングを施して防熱を強化している。しかしながら、連続して使用する中で、エーロフォイルの冷却孔は砕片または他の汚染物で詰まることがあり、また遮熱コーティングは摩耗し、または剥がれる場合がある。さらに、特定の場合には、エーロフォイルは、孔の位置および／または向きが、元の位置および／または向きから変化するような塑性変形を受ける場合がある。
【０００５】
特定のエーロフォイルは上記の課題に対処するために補修される場合がある。しかしながら、冷却孔のそれぞれを正確に清掃し、遮熱コーティングを再施工するのは、一般に、高価で時間を要するプロセスである。したがって、冷却孔のそれぞれの位置および／または向きを確定するためのシステムおよび方法は有用である。さらに、詰まっている冷却孔があれば、どの冷却孔が詰まっているかを判定するための、および、すべての砕片を取り除くためのシステムおよび方法は特に有益である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／００７６８６８号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様および利点は、以下の説明で明らかにされ、あるいはその説明から理解することができ、あるいは本発明の実施を通じて学ぶことができる。
【０００８】
本開示の１つの例示的な態様では、構成部品の近壁の１つまたは複数の孔を補修するための方法が提供される。本方法は、構成部品の近壁の第１の孔の元の孔情報を受け取ることを含む。第１の孔の元の孔情報は、第１の孔の元の位置および第１の孔の元のベクトルを含む。本方法はまた、閉じ込めレーザビームのビーム軸が第１の孔の元のベクトルと実質的に合うように、ビーム軸を画定する閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームを、第１の孔の元の位置での構成部品の近壁の方へ、かつ第１の孔の元のベクトルに沿って向けることを含む。本方法はまた、第１の孔の元の位置から反射された光の特性を検知すること、および第１の孔の元の位置から反射された光の検知された特性を用いて第１の孔の補修状況を確定することを含む。
【０００９】
本開示の１つの例示的な実施形態では、構成部品の近壁の１つまたは複数の孔を補修するためのシステムが提供される。本システムは、ビーム軸を画定する閉じ込めレーザビームを利用する閉じ込めレーザドリルと、構成部品の近壁の第１の孔から反射された光の特性を検知するように配置されたセンサとを含む。本システムはまた、閉じ込めレーザドリルおよびセンサに操作可能に接続された制御器を含む。制御器は、構成部品の近壁の第１の孔の元の孔情報を受け取るように構成される。第１の孔の元の孔情報は、第１の孔の元の位置および第１の孔の元のベクトルを含む。制御器はまた、閉じ込めレーザビームを、第１の孔の元の位置での構成部品の近壁の方へ、かつ第１の孔の元のベクトルに沿って向けるように構成される。制御器はまた、第１の孔から反射され、センサによって検知された光の特性に基づいて、第１の孔の補修状況を確定するように構成される。
【００１０】
本開示のこれらの、および他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照すればより良く理解できるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれその一部を構成するものであり、本記述と併せて本開示の実施形態を示すことで本開示の原理を説明する働きをしている。
【００１１】
添付図面の参照を含めた本明細書の残りの部分では、当業者にとっては最良の態様を含む本開示の完全かつ有効な開示がより具体的に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の様々な実施形態を組み入れることができる例示的なガスタービンのタービンセクションの概略断面図である。
【図２】本開示の実施形態による例示的なエーロフォイルの斜視図である。
【図３】本開示の例示的な実施形態によるエーロフォイルを補修するためのシステムの概略図である。
【図４】図３の例示的なシステムの別の概略図である。
【図５】図３の例示的なシステムのさらに別の概略図である。
【図６】本開示の例示的な態様によるエーロフォイルを補修するための方法のフロー図である。
【図７】本開示の別の例示的な実施形態によるエーロフォイルを補修するためのシステムの概略図である。
【図８】図７の例示的なシステムの別の概略図である。
【図９】本開示の別の例示的な態様によるエーロフォイルを補修するための方法のフロー図である。
【図１０】本開示のさらに別の例示的な態様によるエーロフォイルを補修するための方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本開示の実施形態を詳細に参照するが、その実施形態の１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本開示を説明するために提示され、本開示を限定するものではない。実際、本開示の範囲または精神から逸脱せずに、本開示において様々な修正および変更を行うことができることは、当業者には明らかであろう。例えば、１つ実施形態の一部分としての図示または記述する特徴を、さらなる実施形態を得るために他の実施形態とともに使用することができる。したがって、本開示は、このような修正および変更を、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内にあるものとして包含することが意図される。本開示の例示的な実施形態は、例示するためにターボ機械用のエーロフォイルを製作するという文脈で全体として説明されるが、当業者であれば、本開示の実施形態を他の物品の製造に適用することができ、特許請求の範囲で特記しない限り、ターボ機械用のエーロフォイルを製造するためのシステムまたは方法に限定されないことは容易に理解するであろう。例えば、他の例示的な実施形態では、本開示の態様は、航空機産業の環境での使用のためのエーロフォイルを製作するために、ガスタービンの他の構成部品を製作するために、かつ／あるいは蒸気タービンのエーロフォイルまたは他の構成部品を製作するために使用することができる。
【００１４】
本明細書で使用されるとき、用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」は、１つの構成部品を別の構成部品と区別するために交換可能に使用される場合があり、個々の構成部品の位置または重要性を意味することを意図していない。同様に、用語「近」および「遠」は、物品または構成部品の相対位置を示すために使用される場合があり、前記物品または構成部品のいかなる機能または設計を意味することを意図していない。
【００１５】
次に図面を参照すると、図１は、本開示による様々な実施形態によるガスタービンの例示的なタービンセクション１０の概略側面断面図である。図１に示すように、タービンセクション１０は一般に、タービンセクション１０を通るガス通路１６を少なくとも部分的に画定するロータ１２とケーシング１４を含む。ロータ１２は一般に、タービンセクション１０の軸方向中心線１８に位置合わせされ、発電機、圧縮機、または仕事を生成する別の機械に接続することができる。ロータ１２は、一体的に回転するようにボルト２４で相互に接続されたロータホイール２０とロータスペーサ２２の交互にある区画を含むことができる。ケーシング１４は、ロータ１２の少なくとも一部分を周方向に取り囲んで、ガス通路１６を通って流れる圧縮作動流体２６を収容する。圧縮作動流体２６は、例えば、燃焼ガス、圧縮空気、飽和蒸気、不飽和蒸気、またはこれらが組み合わさったものを含む場合がある。
【００１６】
図１に示すように、タービンセクション１０は、ロータ１２とケーシング１４との間で半径方向に延在する、交互にある回転ブレード３０の段と静止ベーン３２の段をさらに含む。回転ブレード３０は、ロータ１２の周りに周方向に配置されており、様々な手段を用いてロータホイール２０に接続することができる。対照的に、静止ベーン３２は、ケーシング１４のロータスペーサ２２から反対側の内側の周りに周状に配置することができる。回転ブレード３０と静止ベーン３２は、当技術分野で知られているように、一般に、凹状の圧力側、凸状の負圧側、ならびに前縁および後縁を有するエーロフォイル３８の形状を有する。圧縮作動流体２６は、図１に示すように、ガス通路１６に沿って、左側から右側へタービンセクション１０を通って流れる。圧縮作動流体２６が回転ブレード３０の第１段を通過すると、圧縮作動流体は膨張して、回転ブレード３０、ロータホイール２０、ロータスペーサ２２、ボルト２４、およびロータ１２を回転させる。次いで、圧縮作動流体２６は、次の段の静止ベーン３２を横切って流れ、そこで、圧縮作動流体２６は加速されて、次の段の回転ブレード３０の方へ向きが変えられる。このプロセスはこれに続く段で繰り返される。図１に示す例示的な実施形態では、タービンセクション１０は、３段の回転ブレード３０の間に２段の静止ベーン３２を有しているが、回転ブレード３０と静止ベーン３２の段数は、特許請求の範囲で特記しない限り、本開示で限定するものではないことは、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１７】
図２は、例えば、回転ブレード３０または静止ベーン３２に組み込むことができる、本開示の実施形態による例示的なエーロフォイル３８の斜視図である。図２に示すように、エーロフォイル３８は一般に、凹状に湾曲した圧力側４２、および圧力側４２の反対側に凸状に湾曲した負圧側４４を含む。エーロフォイル３８内に圧力側４２と負圧側４４との間にキャビティ４６を画定するように、圧力側４２と負圧側４４はお互いに分離している。キャビティ４６には蛇行または曲がりくねった通路が設けられて、冷却媒体がエーロフォイル３８内を流れて、対流で、および／または伝導で、エーロフォイル３８から熱を取り除くことができる。さらに、圧力側４２と負圧側４４はさらに、エーロフォイル３８の上流部に前縁４８、およびエーロフォイル３８の下流部に後縁５０を形成するように接合される。圧力側４２、負圧側４４、前縁４８、および／または後縁５０の複数の冷却通路５２は、エーロフォイル３８を貫通してキャビティ４６と流体連通して、エーロフォイル３８の外面３４にわたって冷却媒体を供給することができる。図２に示すように、例えば、冷却流路５２は、前縁４８および後縁５０に、ならびに／あるいは、圧力側４２および負圧側４４の一方または両方に沿って配置することができる。例示的なエーロフォイル３８はさらに、ガスタービンの圧縮機セクションからの圧縮空気などの冷却媒体をキャビティ４６に供給することができる開口５４をエーロフォイル３８の基部に画定する。
【００１８】
冷却通路５２の数および／または位置は、キャビティ４６の設計および冷却通路５２の設計と同様に、特定の実施形態に従って変わる場合があることは、当業者であれば本明細書の教示から容易に理解するであろう。したがって、本開示は、特許請求の範囲で特記しない限り、冷却通路５２のいかなる特定の数または位置にも限定されず、あるいはいかなる特定の冷却通路５２またはキャビティ４６の設計にも限定されない。
【００１９】
特定の例示的な実施形態では、エーロフォイル３８の金属部分４０の外面３４（図３参照）の少なくとも一部分にわたって施工され、エーロフォイル３８の下地の金属部分４０を覆う遮熱コーティング３６を、エーロフォイル３８の壁は含む場合がある。遮熱コーティング３６は、施工されれば、熱に対する低い放射率または高い反射率、滑らかな仕上り、および／または下地の外面３４に対する良好な付着性を有することができる。
第１部
次に図３を参照すると、本開示の例示的なシステム６０の概略図が示されている。システム６０は、例えば、ガスタービンの構成部品を補修するために使用することができる。より具体的には、図示の実施形態では、システム６０は、図２を参照して上記したエーロフォイル３８などのガスタービンのエーロフォイル３８の１つまたは複数の孔または冷却通路５２を補修するために使用される。しかしながら、本明細書では、システム６０は、エーロフォイル３８を補修するという文脈で記述されているが、システム６０は、他の例示的な実施形態では、ガスタービン用の任意の他の適切な構成部品を補修するのに使用することができることを理解されたい。例えば、システム６０は、燃焼器尾筒、ノズル、燃焼ライナ、エフュージョンプレートまたはインピンジメントプレート、ベーン、シュラウド、あるいは任意の他の適切な部品を補修するのに使用することができる。
【００２０】
例示的なシステム６０は一般に、閉じ込めレーザビーム６４をエーロフォイル３８の近壁６６の方に向けるように構成された閉じ込めレーザドリル６２を含む。閉じ込めレーザビーム６４はビーム軸Ａを画定する。エーロフォイル３８の近壁６６はエーロフォイルのキャビティ４６に隣接して位置する。閉じ込めレーザドリル６２の様々な実施形態は一般に、レーザ装置およびコリメータ（図示せず）を含むことができる。以下でより詳しく論じるように、システム６０は、閉じ込めレーザドリル６２と操作可能に通信する制御器６８をさらに含む。レーザ装置は、レーザビーム７０を発生することができる任意の装置を含むことができ、コリメータは、ビーム７０がガラス繊維または水などの異なる媒体中で集束されるとき、ビーム７０の直径を再形成してより良い集束特性になるように構成された任意の装置とすることができる。したがって、本明細書で使用されるとき、コリメータは、粒子または波のビームを絞って、かつ／または一列に揃えて、ビームの空間断面が小さくなるようにする任意の装置を含む。例えば、特定の実施形態では、コリメータは、レーザビーム７０を脱イオン化した水または濾過水などの流体とともに受け入れることができる。そのとき、開口またはノズルは、液体コラム７２内のレーザビーム７０をエーロフォイル３８の方へ向けることができる。液体コラム７２の圧力は、平方インチ当たりおおよそ２，０００から３，０００ポンドとすることができる。しかしながら本開示は、特許請求の範囲で特記しない限り、流体コラム７２に対するいかなる特定の圧力にも限定されない。さらに、本明細書で使用されるとき、「約」または「おおよそ」などの近似の用語は、１０パーセントの誤差の範囲内を指すことを理解されたい。
【００２１】
液体コラム７２は空気などの保護ガスで囲まれて、レーザビーム７０のライトガイドおよび集束機構として働くことができる。したがって、液体コラム７２およびレーザビーム７０はともに、閉じ込めレーザドリル６２によって使用され、エーロフォイル３８に向けられる閉じ込めレーザビーム６４を形成することができる。以下でより詳しく論じるように。閉じ込めレーザビーム６４は、エーロフォイル３８の近壁６６の１つまたは複数の冷却通路５２を補修する際に、閉じ込めレーザドリル６２によって使用することができる。
【００２２】
図３を続けて参照すると、システム６０は、例示的なバックストライク保護装置７４をさらに含む。図示の例示的なバックストライク保護装置７４は、エーロフォイル３８内を流れるガス７６を含む。本明細書で使用されるとき、用語「ガス」は、任意のガス状媒体を含むことができる。例えば、ガス７６は、不活性ガス、真空、飽和蒸気、過熱蒸気、またはエーロフォイル３８のキャビティ４６内でガス状流れを形成することができる任意の他の適切なガスとすることができる。エーロフォイル３８内を流れるガス７６は、液体コラム７２の液体の圧力、または閉じ込めレーザビーム６４を途絶させるのに十分な任意の他の圧力にほぼ相応した圧力を有することができる。より具体的には、ガス７６は、十分な運動モーメントまたは速度を発生して、エーロフォイル３８のキャビティ４６内の液体コラム７２を途絶させるのに十分な任意の他の圧力を有することができる。例えば、特定の例示的な実施形態では、エーロフォイル３８内を流れるガス７６は、おおよそ平方インチ当たり２５ポンドより高い圧力になることがあるが、本開示は、特許請求の範囲で特記しない限り、ガス７６に対していかなる特定の圧力にも限定されない。このようにして、ガス７６は、閉じ込めレーザビーム６４が、近壁６６の冷却通路５２から反対側にあるエーロフォイル３８のキャビティ４６の内面をたたくことを防ぐ。より詳細には、ガス７６は、閉じ込めレーザビーム６４がエーロフォイル３８の近壁を突き破った後に、閉じ込めレーザビームがエーロフォイルの遠壁７８をたたくことを防ぐ。
【００２３】
本明細書で使用されるとき、用語「突き破る」「突き破っている」およびそれと同種の用語は、閉じ込めレーザビーム６４が、閉じ込めレーザビーム６４のビーム軸Ａに沿って、エーロフォイル３８の近壁６６を貫通して連続的に、かつ途切れず延在する状態を指す。エーロフォイル３８の近壁６６を貫通する閉じ込めレーザビーム６４の任意の突き破りに続いて、前記閉じ込めレーザビーム６４の少なくとも一部分は、近壁６６を通過して、例えば、エーロフォイル３８のキャビティ４６内に入る。
【００２４】
図３の例示的なシステム６０は、制御器６８に操作可能に接続されたセンサ８０をさらに含む。センサ８０は、光の特性を検知するように構成された光学センサで、検知された光の特性を示す信号を制御器６８に送ることができる。さらに、図示の例示的な実施形態では、センサ８０は、ビーム軸Ａに沿ってエーロフォイル３８の近壁６６から離れるように進む光、例えば、冷却通路５２から反射された光、および／または、冷却通路５２で方向が変わった光の特性を検知するように配置される。特定の例示的な実施形態では、センサ８０は、以下の１つまたは複数の光の特性を検知するために適したオシロスコープセンサとすることができる。すなわち、その光の特性とは、光の強度、光の１つまたは複数の波長、光の量、反射パルス幅、反射パルスレート、時間における光パルスの形状、および周波数における光パルスの形状である。
【００２５】
さらに、図示の実施形態では、センサ８０はビーム軸Ａからずらされており、反射光の少なくとも一部分を方向変更レンズ８２で方向を変えることによって、ビーム軸Ａに沿った反射光の特性を検知するように構成される。方向変更レンズ８２は、ビーム軸Ａとおおよそ４５度の角度で、ビーム軸Ａ内に、すなわちビーム軸Ａと交差して配置される。しかしながら、他の例示的な実施形態では、方向変更レンズ８２は、ビーム軸Ａに対して任意の他の適切な角度に定めることができる。さらに、方向変更レンズ８２は、第１の側（すなわち、エーロフォイル３８の近壁６６に最も近い側）にコーティングを含むことができ、このコーティングは、ビーム軸Ａに沿ってエーロフォイル３８の近壁６６から離れるように進む反射光の少なくとも一部分をセンサ８０へ向かう方向に変える。このコーティングは「一方向」コーティングと呼ばれるものであり、ビーム軸に沿ってエーロフォイル３８の近壁６６の方へ進む実質的にいかなる光も、レンズまたはそのコーティングによって方向を変えられることはない。例えば、特定の実施形態では、コーティングは電子ビームコーティング（ＥＢＣ：ＥＬＥＣＴＲＯＮ  ＢＥＡＭ  ＣＯＡＴＩＮＧ）とすることができる。
【００２６】
しかしながら、他の例示的な実施形態では、センサ８０は、その代わりに、ビーム軸Ａ内に配置することができ、また、レーザビーム７０の方向は変えることができることを理解されたい。あるいは、センサ８０はエーロフォイル３８の外側でビーム軸Ａからずらして配置し、視線を孔５２に定めることによって孔５２からの光の特性を検知するように構成することができる。さらに他の実施形態では、１つまたは複数の追加のセンサ（図示せず）をキャビティ４６内に配置することができ、またはその代わりに、キャビティ４６の開口５４の外側でキャビティ４６内に向けて配置することができる。さらに他の実施形態では、センサ８０は実際、キャビティ４６内の任意の適切な位置に、および／またはエーロフォイル３８の外側の任意の適切な位置に配置された複数のセンサとすることができることをさらに理解されたい。
【００２７】
図３の例示的なシステム６０をさらに参照すると、制御器６８は、任意の適切なプロセッサに基づいたコンピューティング装置とすることができ、例えば、閉じ込めレーザドリル６２、センサ８０、およびバックストライク保護装置７４と操作可能に通信することができる。例えば、適切な制御器６８は、１つまたは複数のパーソナルコンピュータ、携帯電話（スマートフォンを含む）、携帯情報端末、タブレット、ラップトップ、デスクトップ、ワークステーション、ゲーム装置、サーバ、他のコンピュータおよび／または任意の他の適切なコンピューティング装置を含むことができる。図３に示すように、制御器６８は、１つまたは複数のプロセッサ８４、および関連するメモリ８６を含むことができる。プロセッサ８４は一般に、当技術分野で知られている任意の適切なプロセッシング装置とすることができる。同様に、メモリ８６は一般に、限定するものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、または他の記憶装置を含む、任意の適切なコンピュータ読取可能な媒体とすることができる。一般的に理解されるように、メモリ８６は、プロセッサ８４によって実行することができる命令またはロジック８８を含む、プロセッサ８４によってアクセス可能な情報を、記憶するように構成することができる。命令またはロジック８８は、プロセッサ８４によって実行される際、プロセッサ８４に所望の機能を提供させる任意の組の命令とすることができる。例えば、命令またはロジック８８は、コンピュータ読取可能な形態のソフトウェアの命令とすることができる。ソフトウェアを使用すると、任意の適切なプログラミング言語、スクリプト言語、または他のタイプの言語、あるいは言語の組合せを使用して、本明細書に含まれる教示を実施することができる。本開示の特定の実施形態では、例えば、命令またはロジック８８は、図６、９、または１０を参照して以下に説明される１つまたは複数の方法を実施するように構成することができる。あるいは、命令は、限定するものではないが、特定用途向け回路を含むハードワイヤードロジック８８または他の回路によって実行することができる。さらに、制御器６８はセンサ８０から分離されて概略的に示されているが、他の例示的な実施形態では、センサ８０と制御器６８は、任意の適切な位置に配置された単一の装置に一体化することができる。
【００２８】
エーロフォイルを補修するために、エーロフォイル３８の１つまたは複数の冷却孔５２に関する特定の情報を推測する必要がある場合がある。図３の実施形態では、例示的なシステム６０は、閉じ込めレーザドリル６２およびセンサ８０を用いて、エーロフォイル３８の１つまたは複数の孔５２に関する特定の情報を推測して、１つまたは複数の孔５２の補修状況を確定するように構成される。より具体的には、例示的なシステム６０は、各孔５２の位置、各孔５２のベクトル、および孔５２が詰まっているか、いないかを確定するように構成される。
【００２９】
例えば、図３をさらに参照すると、システム６０は、センサ８０によって検知された光の特性に基づいて、閉じ込めレーザビーム６４が向けられている材料を確定するように構成される。特定の実施形態では、センサ８０によって検知された光の特性は、穿孔動作中に反射された光の１つまたは複数の波長とすることができる。異なる材料は、異なる波長で、閉じ込めレーザビーム６４から光を吸収および反射する。したがって、穿孔動作中にセンサ８０によって検知された反射光は、閉じ込めレーザビーム６４が向けられた材料を示す波長または波長のパターンを定めることができる。例えば、エーロフォイル３８の金属部分４０内への穿孔時に、センサ８０によって検知された光は、１つまたは複数の冷却孔５２の中にある砕片９０内への穿孔時に、センサ８０によって検知される光によって定められた波長のパターンとは異なる波長のパターンを定めることができ、それはまた、閉じ込めレーザビームがエーロフォイル３８の近壁６６を完全に貫通して、エーロフォイル３８の金属部分４０内へは向けられていないときの、センサ８０によって検知される光によって定まる波長のパターンから区別することができる。しかしながら、他の例示的な実施形態では、センサによって検知される光の特性は、これに加えて、または、これに代わって、閉じ込めレーザビームが向けられている材料を示す任意の他の特性を含むことを理解されたい。
【００３０】
したがって、特定の実施形態では、例示的なシステム６０は、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４を基本的にプローブとして使用して、１つまたは複数の孔５２の特定の情報を推測することができる。さらに詳細には、特定の実施形態では、制御器６８は、エーロフォイル３８の１つまたは複数の冷却孔５２の元の孔情報を受け取ることができる。元の孔情報は、１つまたは複数の孔５２の元の位置、および１つまたは複数の孔５２の元のベクトルを含むことができる。このような元の孔情報は、ＣＡＤ設計ファイルまたは任意の他の適切な形式などの元の設計ファイルの形態で受け取ることができる。
【００３１】
図３に示すように、制御器６８は、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４を、第１の孔９２の元の位置に、かつ第１の孔９２の元のベクトルに沿って向けることができる。なお、閉じ込めレーザドリル６２を、出力レベルを下げて動作させて、エーロフォイル３８の近壁６６を損傷する危険性を軽減することができる。図示の実施形態では、第１の孔９２は元の位置にあり、元のベクトルから変化していないベクトルＶ1を向いている。さらに、図示の実施形態では、第１の孔９２の中には砕片９０はない。したがって、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４が第１の孔９２の元の位置に、かつ第１の孔９２の元のベクトルに向けられたとき、閉じ込めレーザビーム６４がエーロフォイル３８の近壁６６内に向けられないように、閉じ込めレーザビーム６４は、エーロフォイル３８の近壁６６を完全に貫通する。システム６０は、閉じ込めレーザビーム６４がエーロフォイル３８の近壁６６を完全に貫通していることを確定することができ（例えば、センサ８０によって検知された光の特性に基づいて）、したがって、第１の孔９２は完全で詰まっていないと確定し、第１の孔９２の元の位置および元のベクトルを確認することができる。本明細書で使用されるとき、閉じ込めレーザビーム６４が向けられている材料を確定することは、閉じ込めレーザビーム６４が近壁６６のいかなる材料にも向けられておらず、その代わりに、近壁６６を完全に貫通している、すなわち、近壁６６の孔を完全に貫通していることを確定することを含むことを理解されたい。
【００３２】
対照的に、次に図４を参照すると、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４は、第２の孔９４の元の位置に、かつ第２の孔の元のベクトルに沿って向けられている。第２の孔９４の位置は、第２の孔９４の元の位置と同じであり、第２の孔９４によって定められたベクトルＶ2は第２の孔９４の元のベクトルと同じである。しかしながら、図示の実施形態では、第２の孔９４の中には砕片９０があり、その結果、閉じ込めレーザビーム６４は、第２の孔９４でエーロフォイル３８の近壁６６を完全に貫通することはない。システム６０は、センサ８０によって検知された光の特性に基づいて、閉じ込めレーザビーム６４が砕片９０に向けられていることを確定することができる。これに対応して、システム６０は、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４が砕片９０を取り除く、すなわち砕片９０を貫通して穿孔するように、閉じ込めレーザドリル６２の出力を増大することができる。閉じ込めレーザドリル６２が砕片９０を貫通して穿孔し、閉じ込めレーザビーム６４がエーロフォイル３８の近壁６６を完全に貫通し、エーロフォイル３８の近壁６６に向けられていないと、システム６０は、第２の孔９４は完全で詰まっていないと確定し、第２の孔９４の元の位置および元のベクトルを確認することができる。
【００３３】
次に図５を参照すると、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４は、第３の孔９６の元の位置に、かつ第３の孔９６の元のベクトルに沿って向けられている。しかしながら、図示の実施形態では、エーロフォイル３８の近壁６６は塑性変形を受けて、近壁６６の第３の孔９６はもはや元の位置にはなく、かつ第３の孔９６のベクトルＶ3はもはや元のベクトルに沿って延在していない（元の孔は仮想線で示される）。したがって、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４が、第３の孔９６の元の位置に、かつ第３の孔９６の元のベクトルに沿って向けられていると、システム６０は、閉じ込めレーザビーム６４がエーロフォイル３８の近壁６６内に少なくとも部分的に向けられていると確定することができる。特定の実施形態では、システム６０は人手による検査のために孔９６にフラグを立てることができる、または、その代わりに、第３の孔９６の新しい位置と新しいベクトルを決定するように設計された探索サブルーチンまたは補修サブルーチンを実行することができる。例えば、このような補修サブルーチンは、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４がエーロフォイル３８の近壁６６を完全に貫通した、または、第３の孔９６の中にある砕片９０に向けられていると確定されるまで、第３の孔９６の元の位置の周りをらせん状のパターンで動くことができる。このように、システム６０は第３の孔９６の新しい孔情報を確定することができる。
【００３４】
次に図６を参照すると、図２に示され上記したエーロフォイルなどの、エーロフォイルの近壁の１つまたは複数の孔を補修する例示的な方法（２００）のフロー図が示されている。図６の例示的な方法（２００）は、図３から５に示され上記したシステム６０とともに使用することができる。したがって、例示的な方法（２００）は、エーロフォイルを補修するという文脈で説明されているが、例示的な方法（２００）は、これに加えて、またはこれに代えて、ガスタービンの任意の他の適切な構成部品を補修することとともに使用することができる。
【００３５】
例示的な方法（２００）は、（２０２）において、エーロフォイルの近壁の第１の孔の元の孔情報を制御器で受け取ることを含む。（２０２）で受け取った第１の孔の元の孔情報は、第１の孔の元の位置および第１の孔の元のベクトルを含む。例示的な方法（２００）はさらに、（２０４）において、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームを、第１の孔の元の位置で、かつ第１の孔の元のベクトルに沿って、エーロフォイルの近壁の方へ向けることを含む。さらに詳細には、特定の例示的な態様では、閉じ込めレーザビームはビーム軸を定めることができ、（２０４）で閉じ込めレーザビームを第１の孔の元のベクトルに沿って向けることは、閉じ込めレーザビームのビーム軸が第１の孔の元のベクトルと合う、または実質的に合うように、閉じ込めレーザビームを第１の孔の元のベクトルに沿って向けることを含むことができる。
【００３６】
例示的な方法（２００）はさらに、（２０６）において、第１の孔の元の位置から反射された光の特性を検知することを含む。特定の例示的な態様では、（２０６）で光の特性を検知することは、閉じ込めレーザビームが向けられている材料があればその材料を示す光の特性を検知することを含むことができる。例えば、特定の例示的な態様では、（２０６）で光の特性を検知することは、第１の孔の元の位置から反射された光の１つまたは複数の波長を検知することを含むことができる。しかしながら、他の例示的な態様では、（２０６）で光の特性を検知することは、これに加えて、またはこれに代えて、閉じ込めレーザビームが向けられている材料があればその材料を示す光の任意の他の適切な特性を検知することを含むことができることを理解されたい。
【００３７】
方法（２００）はさらに、（２０８）において、（２０６）で検知された光の特性に基づいて、第１の孔の補修状況を確定することを含む。さらに詳細には、図示の実施形態では、（２０８）で第１の孔の補修状況を確定することは、（２１０）において、（２０６）で検知された光の特性に基づいて、閉じ込めレーザビームが向けられている材料があればその材料を確定することを含む。
【００３８】
図示の例示的な態様の第１の代替では、第１の孔が元の位置にあり、元のベクトルに沿って延在する場合がある。さらに、第１の孔が、第１の孔を通る通路を詰まらせる、または閉塞するいかなる砕片または他の汚染物質も含まない場合がある。このような代替では、（２１０）で、閉じ込めレーザビームが向けられている材料があればその材料を確定することは、（２１２）において、閉じ込めレーザビームが第１の孔でエーロフォイルの近壁を完全に貫通しており、その結果、閉じ込めレーザビームがエーロフォイルの近壁に向けられていないことを確定することを含む。（２１２）で閉じ込めレーザビームがエーロフォイルの近壁を完全に貫通していることを確定することに対応して、方法（２００）はさらに、（２１４）において、孔が完全で詰まっていないと確定すること、および（２１６）において、第１の孔の元の孔情報を確認することを含む。
【００３９】
さらに図６、および第１の代替を参照すると、（２１６）で第１の孔の元の孔情報を確認することに対応して、（２０８）で第１の孔の補修状況を確定することはさらに、（２１８）において、最新の孔情報を確定することを含む。より具体的には、本方法は、（２１８）において、第１の孔の最新の位置、および第１の孔の最新のベクトルを確定することを含む。なお、第１の代替では、最新の孔情報は、元の孔情報と等しい、すなわち、第１の孔の最新の位置は第１の孔の元の位置と等しく、第１の孔の最新のベクトルは第１の孔の元のベクトルと等しい。
【００４０】
しかしながら、第２の代替では、第１の孔は元の位置にあり、元のベクトルに沿って延在していてもよいが、第１の孔を通る通路を詰まらせる、または閉塞する砕片または他の汚染物質を含む場合がある。したがって、（２０８）で第１の孔の補修状況を確定すること、または、より詳細には、（２１０）で閉じ込めレーザビームが向けられている材料があればその材料を確定することは、（２２０）において、閉じ込めレーザビームが第１の孔の中にある砕片に向けられていることを確定することを含む。（２２０）で閉じ込めレーザビームが第１の孔の中にある砕片に向けられていることを確定することに対応して、方法（２００）はさらに、（２２２）において、エーロフォイルの近壁の第１の孔の中にある砕片を貫通して穿孔するように、閉じ込めレーザドリルの動作パラメータを修正することを含むことができる。例えば、特定の例示的な態様では、（２２２）で動作パラメータを修正することは、エーロフォイルの近壁の第１の孔の中にある砕片を貫通して穿孔するように、閉じ込めレーザドリルの出力を制御することを含むことができる。例えば、（２２２）で動作パラメータを修正することは、閉じ込めレーザドリルの出力を増大させることを含むことができる、または、その代わりに、閉じ込めレーザドリルの出力を減少させることを含むことができる。しかしながら、他の例示的な態様では、例示的な方法（２００）は、（２２２）で動作パラメータを修正することを含まず、その代わりに、例えば、ドリルは、このような砕片を貫通して穿孔するために十分な出力レベルで予め動作させていることもできる。しかしながら、さらに他の例示的な態様では、例示的な方法（２００）は、砕片を貫通して穿孔せずに、その代わりに、人手による検査のために孔にフラグを立てることができる。
【００４１】
さらに第２の代替を参照すると、閉じ込めレーザビームが、第１の孔の中にある任意の、およびすべての砕片を貫通して穿孔した場合、（２０８）で第１の孔の補修状況を確定することはさらに、（２１２）で閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームがエーロフォイルの近壁を完全に貫通していることを確定することを含む。上記の第１の代替と同様に、例示的な方法（２００）は続いて、（２１４）で孔が完全で詰まっていないことを確定すること、および（２１６）で第１の孔の元の孔情報を確認することを含む。さらに、方法（２００）は、（２１８）で最新の孔情報を確定することを含む。このような代替では、最新の孔情報はここでも元の孔情報と等しい。
【００４２】
さらに、第３の代替では、第１の孔が元の位置になく、かつ／または元のベクトルに沿って延在していない場合がある。このような代替では、（２１０）で閉じ込めレーザビームが向けられている材料があればその材料を確定することは、（２２４）において、閉じ込めレーザビームがエーロフォイルの近壁（例えば、エーロフォイルの金属部分、および／またはエーロフォイルの金属部分の上のコーティングを含む場合がある）に少なくとも部分的に向けられていることを確定することを含む。これに対応して、（２０８）で第１の孔の補修状況を確定することはさらに、（２２６）において、エーロフォイルの近壁が少なくとも部分的に変形したことを確定すること、および、例示的な図示の態様では、（２２８）において、探索サブルーチンまたは補修サブルーチンを実行して第１の孔の新しい情報を確定することを含む。第１の孔の新しい情報は、第１の孔の新しい位置および第１の孔の新しいベクトルを含むことができる。補修サブルーチンは、特定の態様では、第１の孔の新しい位置および／または第１の孔の新しいベクトルを確定するために、閉じ込めレーザドリルを、第１の孔の元の位置の周りをらせん状のパターンで動かすことができる。このような代替では、（２０８）で第１の孔の補修状況を確定することはまた、（２１８）で最新の孔情報を確定することを含むことができる。このような代替では、（２１８）で確定される最新の孔情報は、（２２８）で確定された新しい孔情報と等しい。より詳細には、このような代替では、第１の孔の最新の位置は、第１の孔の新しい位置と等しく、第１の孔の最新のベクトルは第１の孔の新しいベクトルと等しい。さらに、このような代替では、（２１８）で最新の孔情報を確定することはさらに、第１の孔の最新の孔情報を考慮して１つまたは複数の追加の孔の最新の孔情報を含むことができる。より詳細には、このような代替では、方法（２００）は、（２２８）で確定された第１の孔の新しい孔情報によって示された構成部品の変形量に基づいて、１つまたは複数の追加の孔に対する新しい孔情報を評価することができる。
【００４３】
しかしながら、他の例示的な態様では、方法（２００）は、これに加えて、またはこれに代えて、（２２４）で閉じ込めレーザビームがエーロフォイルの近壁に少なくとも部分的に向けられていることを確定すること、および／あるいは、（２２６）でエーロフォイルの近壁が少なくとも部分的に変形したことを確定することに対応して、例えば、人手による観察のために第１の孔にフラグを立てることを含むことができることを理解されたい。さらに、他の例示的な態様では、補修サブルーチンは、第１の孔の新しい情報を確定するための任意の他の適切な方法を含むことができる。
【００４４】
図６には示されていないが、例示的な方法（２００）はさらに、エーロフォイルの近壁のすべての冷却孔などのエーロフォイルの複数の冷却孔に対する最新の孔情報を確定することを含むことができる。したがって、方法（２００）はさらに、エーロフォイルの近壁の第２の孔の元の孔情報を制御器で受け取ることを含むことができる。第２の孔の元の孔情報もまた、第２の孔の元の位置、および第２の孔の元のベクトルを含むことができる。方法（２００）はさらに、閉じ込めレーザビームのビーム軸が第２の孔の元のベクトルと実質的に合うように、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームを、第２の孔の元の位置で、かつ第２の孔の元のベクトルに沿って、エーロフォイルの近壁の方へ向けることを含むことができる。方法（２００）はさらに、第２の孔の元の位置から反射された光の特性を検知すること、および第２の孔の元の位置から反射された光の検知された特性に基づいて、第２の孔の補修状況を確定することを含むことができる。方法（２００）はまた、第２の孔の最新の孔情報を確定することを含むことができる。なお、特定の例示的な態様では、第２の孔の補修状況を確定することは、（２０８）で第１の孔の補修状況を確定することで上記した代替のいずれか、またはすべてを含むことができる。
【００４５】
図６に示した例示的な方法（２００）はエーロフォイルの補修を支援することができる。より具体的には、１つまたは複数の冷却孔から砕片を取り除くことによって、このような冷却孔は適正に機能することができる。さらに、推測された情報によって、例えば、補修プロセスの追加のステップが容易になる。例えば、例示的な方法（２００）を用いて推測した情報によって、図９を参照して以下で説明する例示的な方法（３００）、および図１０を参照して以下で説明する例示的な方法（４００）のうちの１つまたは両方を容易にすることができる。これに加えて、またはこれに代えて、例示的な方法（２００）を用いて推測した情報によって、追加の補修が可能かどうか、または、このようなエーロフォイルの追加の補修が必要かどうか、およびどの程度必要かを判定することができる。
【００４６】
さらに、図示されていないが、図６の例示的な方法（２００）はさらに、閉じ込めレーザドリルを追加の孔の位置に動かして、各追加の孔のそれぞれに対する最新の孔情報を確定して、本明細書で論じたプロセスを繰り返すことを含むことができる。
第２部
次に図７を参照すると、ガスタービンのエーロフォイル３８の近壁６６の１つまたは複数の孔５２を補修するための例示的なシステム６０の概略図が示されている。図７に示された例示的なシステム６０は、図３の例示的なシステム６０とともに働くように構成することができ、また図３の例示的なシステム６０と実質的に同じように構成することができる。したがって、同じまたは同様の符号は同じまたは同様の部品を指す場合がある。
【００４７】
例えば、図７の例示的なシステム６０は、閉じ込めレーザビーム６４を利用する閉じ込めレーザドリル６２、センサ８０、ならびに閉じ込めレーザドリル６２およびセンサ８０に操作可能に接続された制御器６８を含む。図示のように、センサ８０は、閉じ込めレーザビーム６４のビーム軸Ａに沿ってエーロフォイル３８から離れるように反射された光の特性を検知するように配置される。例えば、閉じ込めレーザビームがエーロフォイル３８の近壁６６の第１の孔９２に向けられたとき、センサ８０は、エーロフォイル３８の近壁６６の第１の孔９２の最新の位置からの光を検知するように構成される。
【００４８】
図７の例示的なシステム６０は、エーロフォイル３８の近壁６６の１つまたは複数の冷却孔５２の最新の孔情報を確定することに続いて使用することができる。最新の孔情報は、各孔５２の最新の位置、および各孔５２の最新のベクトルを含むことができる。特定の実施形態では、最新の孔情報を確定することは、図６を参照して上記した例示的な方法（２００）を利用して、または任意の他の適切な方法を使用して達成することができる。
【００４９】
さらに、図７の例示的なシステム６０は、エーロフォイルの外面３４を再コーティングすることに続いて使用することができる。エーロフォイル３８の外面３４を再コーティングすることは、遮熱コーティング３６、ボンドコーティング９８、耐環境コーティング（異なる材料の複数の層より構成することができる）、または任意の他の適切なコーティングのうちの１つまたは複数を付加することを含むことができる。図示のように、エーロフォイル３８の外面３４を再コーティングすることは、エーロフォイル３８の近壁６６の１つまたは複数の孔５２の少なくとも一部分をコーティングすることを含む。したがって、エーロフォイル３８の近壁６６の外面３４を再コーティングすることに続いて、エーロフォイル３８の近壁６６の１つまたは複数の孔５２はコーティングによって少なくとも部分的に覆われる場合がある、かつ／または、１つまたは複数の孔５２の中にコーティングを有する場合がある（図に示す）。
【００５０】
しかしながら、図７の例示的なシステム６０は、エーロフォイル３８の近壁６６の下地の金属部分４０を損傷せずに、１つまたは複数の孔５２を覆うコーティング、かつ／または、１つまたは複数の孔５２の中にあるコーティングを取り除くことができる。より具体的には、図７の例示的なシステム６０は、閉じ込めレーザビーム６４が、センサ８０で検知した光の１つまたは複数の特性を用いて、閉じ込めレーザドリル６６の閉じ込めレーザビーム６４が向けられている材料を確定することができる、かつ／または、閉じ込めレーザビーム６４が穿孔した深さを確定することができる。
【００５１】
例えば、上記のように、センサ８０は、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４が向けられている材料を示す光の１つまたは複数の特性を検知することができる。例えば、センサ８０は光の１つまたは複数の波長を検知することができる。センサ８０は、これに加えて、またはこれに代えて、閉じ込めレーザドリル６２の閉じ込めレーザビーム６４が穿孔した深さを示す光の１つまたは複数の特性を検知することができる。例えば、センサ８０は、反射パルスレート、反射パルス幅、光の強度、光の強度のノイズ量、または任意の他の適切な特性のうちの１つまたは複数を検知することができる。しかしながら、さらに他の実施形態では、センサ８０は、これに加えて、またはこれに代えて、閉じ込めレーザビーム６４が向けられている材料、および閉じ込めレーザビーム６４が穿孔した深さのうちの一方または両方を示す光の任意の他の適切な特性を検知することができることを理解されたい。
【００５２】
したがって、図７に示すように、エーロフォイル３８の近壁６６の第１の孔９２を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔９２の中にあるコーティングを取り除くために、閉じ込めレーザビーム６４をエーロフォイル３８の近壁６６の第１の孔９２にわたって向けるように、閉じ込めレーザドリル６２を配置することができる。より具体的には、閉じ込めレーザドリル６２は、第１の孔９２の最新の位置に動かされて、第１の孔９２を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔９２の中にあるコーティングを貫通して穿孔することができる（図に示す）。なお、閉じ込めレーザドリル６２は、閉じ込めレーザビーム６４のビーム軸Ａが、第１の孔９２によって定められたベクトルＶ1に沿って、または、より詳細には、第１の孔の最新のベクトルに沿って実質的に延在しないように配置することができる。より具体的には、図示の実施形態では、閉じ込めレーザドリル６２は、閉じ込めレーザビーム６４のビーム軸Ａが、近壁６６の金属部分４０の外面３４に実質的に垂直になるように配置される。このような構成によって、より好都合な補修プロセスが可能となる。しかしながら、他の例示的な実施形態では、閉じ込めレーザドリル６２は、閉じ込めレーザビーム６４のビーム軸Ａが第１の孔９２の最新のベクトルに沿って、または実質的に沿って延在するように配置することができることを理解されたい。
【００５３】
次に図８を参照すると、エーロフォイル３８の近壁６６の第１の孔９２を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔９２の中にあるコーティングを貫通して穿孔した例示的なシステム６０が示されている。センサ８０によって検知された光の１つまたは複数の特性に基づいて、システム６０は、閉じ込めレーザドリル６２が、エーロフォイル３８の近壁６６の第１の孔９２を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔９２の中にあるコーティングを貫通して穿孔したことを確定することができる。そのとき、システム６０は、エーロフォイル３８の近壁６６の第１の孔９２に不必要な損傷を与えないように、穿孔動作を終えることができる。なお、特定の例示的な実施形態では、しかしながら、第１の孔９２の開口が閉じ込めレーザビーム６４の幅よりも大きい場合がある。したがって、このような例示的な実施形態では、第１の孔の開口を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔の開口の中にあるコーティングの全体を貫通して穿孔して取り除くまで、システム６０は、第１の孔の位置全体、すなわち、第１の孔の開口全体にわたって穿孔を続ける場合がある。
【００５４】
第１の孔を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔の中にあるコーティングを取り除き終えることに続いて、例示的なシステム６０は、第２の孔９４の最新の位置、第３の孔９６の最新の位置などに移動して、エーロフォイル３８の近壁６６の複数の冷却孔５２のそれぞれを覆って延在するコーティング、および／またはそれらの孔の中にあるコーティングを取り除くことができる。
【００５５】
次に図９を参照すると、図２に示され、上記したエーロフォイルなどのエーロフォイルの近壁の１つまたは複数の孔を補修する例示的な方法（３００）のフロー図が示されている。図９の例示的な方法は、図７および８に示され、上記したシステム６０とともに使用することができる。したがって、例示的な方法（３００）は、エーロフォイルを補修するという文脈で記述されているが、例示的な方法（３００）は、これに加えて、またはこれに代えて、ガスタービンの任意の他の適切な構成部品を補修することとともに使用することができる。
【００５６】
図９の例示的な方法（３００）は、（３０２）において、閉じ込めレーザドリルを用いて第１の孔の最新の孔情報を確定することを含む。（３０２）で確定された第１の孔の最新の孔情報は、第１の孔の最新の位置、および第１の孔の最新のベクトルを含むことができる。特定の例示的な態様では、（３０２）で第１の孔の最新の孔情報を確定することは、図６に示され上記した例示的な方法（２００）を用いて達成することができる。例えば、特定の態様では、（３０２）で第１の孔の最新の孔情報を確定することは、第１の孔の元の位置および第１の孔の元のベクトルを含む、エーロフォイルの近壁の第１の孔の元の情報を受け取ることと、第１の孔が完全で詰まっていないことを確定することと、第１の孔の元の孔情報を確認することとを含むことができる。しかしながら、これに代えて、他の例示的な態様では、（３０２）で第１の孔の最新の孔情報を確定するために、任意の他の適切な手段または方法を用いることができる。
【００５７】
（３０２）で第１の孔の最新の孔情報を確定することに続いて、例示的な方法（３００）はさらに、（３０４）において、エーロフォイルの近壁の外面にコーティングを施すことを含むことができる。（３０４）でエーロフォイルの近壁の外面にコーティングを施すことは、第１の孔に何らかの覆い、または他の同様な保護を施さないで行うことができる。したがって、（３０４）でコーティングを施すことは、少なくとも部分的に、第１の孔を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔の中に入るコーティングを施すことを含むことができる。
【００５８】
図９の例示的な方法（３００）をさらに参照すると、例示的な方法（３００）はさらに、（３０６）において、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームを、第１の孔の最新の位置でのエーロフォイルの近壁の方へ向けて、近壁の第１の孔を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔の中にあるコーティングを貫通して穿孔することを含む。特定の例示的な態様では、閉じ込めレーザビームはビーム軸を定めることができ、（３０６）で閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームをエーロフォイルの近壁の方へ向けることは、閉じ込めレーザビームのビーム軸が第１の孔の最新のベクトルと平行とならないように、閉じ込めレーザビームをエーロフォイルの近壁の方へ向けることを含むことができる。例えば、特定の例示的な態様では、（３０６）で閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームをエーロフォイルの近壁の方へ向けることは、閉じ込めレーザビームのビーム軸がエーロフォイルの近壁の外面に実質的に垂直になるように、閉じ込めレーザビームをエーロフォイルの近壁の方へ向けることを含むことができる。このような構成によって、エーロフォイルの近壁の第１の孔を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔の中にあるコーティングをより好都合に取り除くことが可能となる。
【００５９】
しかしながら、他の例示的な態様では、ビーム軸は、第１の孔の最新のベクトルに対して任意の適切な角度を定めることができることを理解されたい。例えば、他の例示的な態様では、ビーム軸が第１の孔の最新のベクトルに実質的に沿って延在するように、閉じ込めレーザビームをエーロフォイルの近壁の方へ向けることができる。
【００６０】
図９をさらに参照すると、例示的な方法（３００）はさらに、（３０８）において、第１の孔の最新の位置から反射された光の特性を検知することを含む。さらに、例示的な方法は、（３１０）において、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが、（３０８）で検知された光の特性に基づいて、エーロフォイルの近壁の第１の孔を覆って延在するエーロフォイルのコーティング、および／または第１の孔の中にあるエーロフォイルのコーティングを貫通して穿孔したことを確定することを含む。図示の例示的な態様では、（３０８）で第１の孔の最新の位置から反射された光の特性を検知することは、閉じ込めレーザビームが向けられている材料を示す光の１つまたは複数の特性を検知することを含む。より具体的には、図示の例示的な態様では、（３０８）で第１の孔の最新の位置から反射された光の特性を検知することは、（３１２）において、第１の孔の最新の位置から反射された光の１つまたは複数の波長を検知することを含む。しかしながら、他の例示的な態様では、（３０８）で第１の孔の最新の位置から反射された光の特性を検知することは、これに加えて、またはこれに代えて、閉じ込めレーザビームが向けられている材料を示す光の任意の他の特性を検知することを含むことができる。
【００６１】
さらに、図示の例示的な態様では、（３１０）で閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが、エーロフォイルのコーティングを貫通して穿孔したことを確定することは、（３１４）において、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが向けられている材料を確定することを含む。一例として、上記のように、閉じ込めレーザビームが向けられている領域から反射された光の１つまたは複数の波長は、閉じ込めレーザビームが向けられている材料を示すことができる。さらに詳細には、閉じ込めレーザビームがエーロフォイルの近壁の金属部分に向けられていると確定されると、閉じ込めレーザビームが、エーロフォイルの近壁の第１の孔を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔の中にあるコーティングを貫通して穿孔したことを確定することができる。
【００６２】
したがって、図示の例示的な方法（３００）によって、エーロフォイルの近壁の１つまたは複数の冷却孔を覆う方策をとらずに、あるいは、コーティングが冷却孔を覆って延在する、かつ／または冷却孔の中に入ることを防ぐ方策をとらずに、補修作業中にエーロフォイルの近壁の再コーティングが可能になる。このようなプロセスによって、ガスタービンのエーロフォイルまたは他の構成部品を補修するための、ずっとコスト効率および時間効率の良い方法が可能になる。
【００６３】
次に図１０を参照すると、図２に示され、上記したエーロフォイル３８などのエーロフォイルの近壁の１つまたは複数の孔を補修するための別の例示的な方法（４００）のフロー図が示されている。図１０の例示的な方法（４００）は、図７および８に示され、上記したシステム６０とともに使用することができる。さらに、図１０の例示的な方法（４００）は、図９の例示的な方法（３００）と同様であり、したがって、同様の符号は同じまたは同様のステップを指す場合がある。
【００６４】
例えば、図１０の例示的な方法（４００）は、（４０２）において、閉じ込めレーザドリルを用いて第１の孔の最新の孔情報を確定すること、および（４０４）において、コーティングが少なくとも部分的に、第１の孔を覆って延在する、かつ／または第１の孔の中に入るように、エーロフォイルの近壁の外面にコーティングを施すことを含む。さらに、図１０の例示的な方法（４００）は、（４０６）において、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームを、第１の孔の最新の位置でのエーロフォイルの近壁の方へ向けて、第１の孔を覆って延在するコーティングの部分、および／または第１の孔の中にあるコーティングの部分を貫通して穿孔することを含む。さらに、図１０の例示的な方法（４００）は、（４０８）において、第１の孔の最新の位置から反射された光の特性を検知すること、および（４１０）において、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが、（４０８）で検知された光の特性に基づいて、第１の孔の最新の位置においてエーロフォイルのコーティングを貫通して穿孔したことを確定することを含む。
【００６５】
しかしながら、図１０の例示的な方法（４００）は、（４０８）で光の特性を検知することは、閉じ込めレーザビームが穿孔した深さを示す光の１つまたは複数の特性を検知することを含む。より具体的には、図示の例示的な態様では、（４０８）で光の特性を検知することは、（４１２）において、第１の孔の最新の位置から反射された光の反射パルス幅および反射パルス周波数のうちの一方または両方を検知することを含む。しかしながら、他の例示的な態様では、（４０８）で光の特性を検知することは、これに加えて、またはこれに代えて、閉じ込めレーザビームが穿孔した深さを示す光の任意の他の特性を検知することを含むことを理解されたい。
【００６６】
さらに、図１０に示した例示的な態様では、（４１０）で閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが、エーロフォイルのコーティングを貫通して穿孔したことを確定することは、（４１４）において、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが穿孔した深さを確定することを含む。より詳細には、図示の例示的な態様では、方法（４００）はさらに、（４１６）において、コーティングの深さを確定すること、および（４１８）において、（４１４）で確定された、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが穿孔した深さを、（４１６）で確定されたコーティングの深さと比較すること含む。例えば、例示的な方法（４００）は、（４０４）でコーティングをエーロフォイルの外面に施すときに、エーロフォイルとは別個のタブまたはクーポンにコーティングを施して、タブのコーティングの深さを測定することによって、（４１６）でコーティングの深さを確定することができる。タブのコーティングの深さは、エーロフォイルの外面のコーティングの深さを示すことができ、したがって、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが、第１の孔を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔の中にあるコーティングを取り除くために穿孔しなければならない深さを示すことができる。確定された、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが穿孔した深さが、確定されたコーティングの深さの所定の閾値と等しい、またはその範囲内であれば、方法（４００）は、閉じ込めレーザドリルの閉じ込めレーザビームが、第１の孔の最新の位置にあって、第１の孔を覆って延在する、かつ／または第１の孔の中にあるエーロフォイルのコーティングの部分を貫通して穿孔したことを確定することができる。
【００６７】
なお、特定の例示的な態様では、例示的な方法（４００）はさらに、補修プロセスに入力された特定のパラメータに従って、第１の孔の幾何形状を修正することを含むことができる。例えば、補修プロセス中に、例えば、空力特性を良くするために、エーロフォイルの近壁の第１の孔の開口を広くする、深くする、かつ／または異なった形状にするべきであると決定される場合がある。したがって、第１の孔が所望の新しい幾何形状になるように、閉じ込めレーザドリルは、第１の孔を覆って延在するコーティング、および／または第１の孔の中にあるコーティングよりも深く穿孔することができる。
【００６８】
さらに、図示されていないが、図９の例示的な方法（３００）および／または図１０の例示的な方法（４００）はさらに、閉じ込めレーザドリルを追加の孔の最新の位置に動かすこと、および、各追加の孔のそれぞれを覆って延在するコーティング、および／または孔の中にあるコーティングの一部分を貫通して穿孔するために、本明細書で論じたプロセスを繰り返すことを含むことができる。
【００６９】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、さらに、任意の装置またはシステム６０の作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるように本発明を開示している。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の例も含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を有する場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【００７０】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
構成部品の近壁（６６）の１つまたは複数の孔を補修するための方法であって、
前記構成部品の前記近壁（６６）の第１の孔の元の位置および前記第１の孔の元のベクトルを含む前記第１の孔の元の孔情報を受け取ることと、
閉じ込めレーザドリル（６２）の閉じ込めレーザビーム（６４）のビーム軸が前記第１の孔の前記元のベクトルと実質的に合うように、前記ビーム軸を画定する前記閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記第１の孔の前記元の位置での前記構成部品の前記近壁（６６）の方へ、かつ前記第１の孔の前記元のベクトルに沿って向けることと、
前記第１の孔の前記元の位置から反射された光の特性を検知することと、
前記第１の孔の前記元の位置から反射された光の前記検知された特性を用いて前記第１の孔の補修状況を確定することを含む方法。
［実施態様２］
前記構成部品の前記近壁（６６）の第１の孔の元の孔情報を受け取ることが、ガスタービンの構成部品の近壁（６６）の第１の孔の元の孔情報を受け取ることを含み、閉じ込めレーザドリル（６２）の閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記構成部品の前記近壁（６６）の方へ向けることが、閉じ込めレーザドリル（６２）の閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記ガスタービンの前記構成部品の前記近壁（６６）の方へ向けることを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
前記第１の孔の補修状況を確定することが、前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁（６６）を完全に貫通していることを確定することを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
前記第１の孔の補修状況を確定することが、前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁（６６）を完全に貫通していることを確定することに対応して、前記孔が完全で詰まっていないと確定することをさらに含む、実施態様３に記載の方法。
［実施態様５］
前記第１の孔の補修状況を確定することが、前記第１の孔の前記元の孔情報と等しい、前記第１の孔の最新の孔情報を確定することをさらに含む、実施態様４に記載の方法。
［実施態様６］
前記第１の孔の補修状況を確定することが、前記第１の孔の前記元の位置から反射された光の前記検知された特性に基づいて、前記閉じ込めレーザビーム（６４）が向けられている材料があればその材料を確定することを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様７］
前記閉じ込めレーザビーム（６４）が向けられている前記材料があればその材料を確定することが、前記閉じ込めレーザビーム（６４）が、前記構成部品の前記近壁（６６）の前記第１の孔の中にある砕片に向けられていることを確定することを含む、実施態様６に記載の方法。
［実施態様８］
前記構成部品の前記近壁（６６）の第１の孔の中にある前記砕片を貫通して穿孔するように前記閉じ込めレーザドリル（６２）の動作パラメータを修正することをさらに含む、実施態様７に記載の方法。
［実施態様９］
前記閉じ込めレーザドリル（６２）の動作パラメータを修正することが、前記構成部品の前記近壁（６６）の前記第１の孔の中にある前記砕片を貫通して穿孔するように、前記閉じ込めレーザドリル（６２）の出力を制御することを含む、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１０］
前記第１の孔の補修状況を確定することが、
前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁（６６）に少なくとも部分的に向けられていることを確定することと、
前記構成部品の前記近壁（６６）が少なくとも部分的に変形したことを確定することと
をさらに含む、実施態様６に記載の方法。
［実施態様１１］
補修サブルーチンを実行して、前記第１の孔の新しい位置および前記第１の孔の新しいベクトルを含む、前記第１の孔の新しい情報を確定することと、
前記第１の孔の前記新しい孔情報と等しい、前記第１の孔の最新の孔情報を確定することと
をさらに含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１２］
前記構成部品の前記近壁（６６）の第２の孔の元の位置および前記第２の孔の元のベクトルを含む、前記第２の孔の元の孔情報を制御器で受け取ることと、
前記閉じ込めレーザドリル（６２）の前記閉じ込めレーザビーム（６４）の前記ビーム軸が前記第２の孔の前記元のベクトルと実質的に合うように、前記閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記第２の孔の前記元の位置での前記構成部品の前記近壁（６６）の方へ、かつ前記第２の孔の前記元のベクトルに沿って向けることと、
前記第２の孔の前記元の位置から反射された光の特性を検知することと、
前記第２の孔の前記元の位置から反射された光の前記検知された特性に基づいて、前記第２の孔の補修状況を確定することと
をさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１３］
構成部品の近壁（６６）の１つまたは複数の孔を補修するためのシステム（６０）であって、
ビーム軸を画定する閉じ込めレーザビーム（６４）を利用する閉じ込めレーザドリル（６２）と、
前記構成部品の前記近壁（６６）の第１の孔から反射された光の特性を検知するように配置されたセンサと、
前記閉じ込めレーザドリル（６２）および前記センサに操作可能に接続された制御器であって、
前記構成部品の前記近壁（６６）の前記第１の孔の元の位置および前記第１の孔の元のベクトルを含む、前記第１の孔の元の孔情報を受け取り、
前記閉じ込めレーザビーム（６４）を、前記第１の孔の前記元の位置での前記構成部品の前記近壁（６６）の方へ、かつ前記第１の孔の前記元のベクトルに沿って向けて、かつ、
前記第１の孔から反射され、前記センサによって検知された光の特性に基づいて、前記第１の孔の補修状況を確定するように構成された制御器と
を備えるシステム。
［実施態様１４］
前記センサが、前記構成部品の前記近壁（６６）の前記第１の孔から反射された前記光の１つまたは複数の波長を検知するように構成された光学センサである、実施態様１３に記載のシステム。
［実施態様１５］
前記第１の孔の前記補修状況を確定することにおいて、前記閉じ込めレーザビーム（６４）が前記構成部品の前記近壁（６６）を完全に貫通していることを確定するように、前記制御器が構成される、実施態様１３に記載のシステム。
【符号の説明】
【００７１】
１０  タービン
１２  ロータ
１４  ケーシング
１６  ガス通路
１８  軸方向中心線
２０  ロータホイール
２２  ロータスペーサ
２４  ボルト
２６  作動流体
３０  回転ブレード
３２  静止ベーン
３４  外面
３６  遮熱コーティング
３８  エーロフォイル
４０  金属部分
４２  圧力側
４４  負圧側
４６  キャビティ
４８  前縁
５０  後縁
５２  冷却通路
５４  開口
６０  システム
６２  閉じ込めレーザドリル
６４  閉じ込めレーザビーム
６６  近壁
６８  制御器
７０  レーザビーム
７２  液体コラム
７４  バックストライク保護
７６  ガス
７８  遠壁
８０  センサ
８２  レンズ
８４  プロセッサ
８６  メモリ
８８  ロジック
９０  砕片
９２  第１の孔
９４  第２の孔
９６  第３の孔
９８  ボンドコーティング
【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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