(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部品の近位壁（６６）に孔（５２）を穿設するための方法（１２０、２００、３００、４００）であって、前記方法（１２０、２００、３００、４００）は、
前記構成部品の前記近位壁（６６）に前記孔（５２）を穿設するために、閉じ込められたレーザドリル（６２）の閉じ込められたレーザビーム（６４）を前記構成部品の前記近位壁（６６）に向かって導くステップであって、前記閉じ込められたレーザビーム（６４）は、ビーム軸を規定し、前記近位壁（６６）は前記構成部品内に画定されたキャビティ（４６）に隣接して配置される、ステップと、
前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる、前記閉じ込められたレーザビーム（６４）により生じた光をセンサ（８８、１１０）により検出するステップと、
前記センサ（８８、１１０）により検出された前記光の特性に基づいて、１つまたは複数の動作条件を決定するステップであって、前記１つまたは複数の動作条件は、前記閉じ込められたレーザドリル（６２）によって穿設されている、前記構成部品の前記近位壁（６６）を破過する前の前記孔（５２）の深さを含む、ステップと、を含む方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項２】
前記構成部品は、タービンの翼形部（３８）である、請求項１に記載の方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項３】
前記センサ（８８、１１０）は、前記ビーム軸からオフセットされ、前記方法は、前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる前記光の少なくとも一部をレンズ（９０）により前記センサ（８８、１１０）にリダイレクトするステップを含む、請求項１または２に記載の方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項４】
前記レンズ（９０）は、前記ビーム軸に対して約４５度の角度で前記ビーム軸に配置され、前記レンズ（９０）は、前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って前記センサ（８８、１１０）まで伝搬する前記光の少なくとも一部をリダイレクトするために、第１の側にコーティングを含む、請求項３に記載の方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項５】
前記レンズ（９０）は、前記閉じ込められたレーザビーム（６４）を形成するための流体（５４）とレーザビーム（７４）を受けるチャンバ（７６）内に配置される、請求項３または４に記載の方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項６】
前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる光の強度を検出するステップを含み、
前記方法は、前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の反射パルスレート、および前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の反射パルス幅の、一方または両方を決定するステップと、
前記反射パルスレートおよび前記反射パルス幅の一方または両方に基づいて、穿設されている前記孔（５２）の深さを決定するステップとをさらに含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項７】
前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる前記光の１つまたは複数の波長を検出するステップと、
前記光の前記検出された１つまたは複数の波長を所定の値と比較するステップと、
前記検出された１つまたは複数の波長と所定の値との前記比較に基づいて、前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の前記閉じ込められたレーザビーム（６４）が中に導かれている材料を決定するステップとをさらに含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項８】
１つまたは複数の動作条件を決定するステップに応答して、前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の動作パラメータを変更するステップをさらに含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項９】
前記センサ（８８、１１０）により前記ビーム軸に沿って検出された光の前記特性に基づいて、前記構成部品の前記近位壁（６６）を通る前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の前記閉じ込められたレーザビーム（６４）の破過指標を決定するステップと、
前記決定された１つまたは複数の動作条件および前記決定された破過指標の一方または両方に基づいて、前記構成部品の前記近位壁（６６）を通る前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の前記閉じ込められたレーザビーム（６４）の破過を決定するステップと、
前記構成部品の前記近位壁（６６）を通る前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の前記閉じ込められたレーザビーム（６４）の破過を決定するステップの後に、前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の前記閉じ込められたレーザビーム（６４）を前記構成部品の前記近位壁（６６）に向かって導くことを継続するステップと、
前記センサ（８８、１１０）により前記ビーム軸に沿って検出された光の前記特性に基づいて、前記構成部品の前記近位壁（６６）の前記孔（５２）の完成を決定するステップと、をさらに含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項１０】
前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる光の強度を検出するステップと、
前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる光の前記強度のノイズレベルを決定するステップと、
前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる光の前記強度の前記決定されたノイズレベルと穿孔されている材料に対応したルックアップテーブルとの比較に基づいて、穿設されている前記孔（５２）の深さを決定するステップとをさらに含む、請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法（１２０、２００、３００、４００）。
【請求項１１】
構成部品の近位壁（６６）に孔（５２）を穿設するためのシステム（６０）であって、前記システム（６０）は、
ビーム軸を規定する閉じ込められたレーザビーム（６４）を用いる閉じ込められたレーザドリル（６２）であって、前記閉じ込められたレーザドリル（６２）は、前記構成部品の前記近位壁（６６）を貫通する前記孔（５２）を穿設するように構成され、前記近位壁（６６）は、前記構成部品によって画定されたキャビティ（４６）に隣接して配置される、レーザドリル（６２）と、
前記構成部品の前記近位壁（６６）から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる、前記閉じ込められたレーザビーム（６４）により生じた光を検出するように配置されたセンサ（８８、１１０）と、
前記センサ（８８、１１０）に動作可能に接続されたコントローラと、を含み、前記コントローラは、前記センサ（８８、１１０）により検出された光の特性に基づいて、１つまたは複数の動作条件を決定するように構成され、前記１つまたは複数の動作条件は、穿設されている、前記構成部品の前記近位壁（６６）を破過する前の前記孔（５２）の深さを含む、システム（６０）。
【請求項１２】
前記センサ（８８、１１０）は、オシロスコープである、請求項１１に記載のシステム（６０）。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記センサ（８８、１１０）により検出された光の前記特性に基づいて、前記構成部品の前記近位壁（６６）を通る前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の前記閉じ込められたレーザビーム（６４）の破過指標を決定するようにさらに構成される、請求項１１または１２に記載のシステム（６０）。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記構成部品の前記近位壁（６６）から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる前記光の強度を特定するように構成され、
前記コントローラは、前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の反射パルスレート、および前記閉じ込められたレーザドリル（６２）の反射パルス幅の、一方または両方を決定するようにさらに構成され、前記１つまたは複数の動作条件は、穿設されている前記孔（５２）の深さを含む、請求項１１乃至１３のいずれかに記載のシステム（６０）。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記構成部品の前記近位壁（６６）から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる前記光の１つまたは複数の波長を特定するように構成される、請求項１１乃至１４のいずれかに記載のシステム（６０）。
【請求項１６】
前記センサ（８８、１１０）は、前記ビーム軸からオフセットされ、
前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる前記光の少なくとも一部を前記センサ（８８、１１０）にリダイレクトするレンズ（９０）を含み、
前記レンズ（９０）は、前記閉じ込められたレーザビーム（６４）を形成するための流体（５４）とレーザビーム（７４）を受けるチャンバ（７６）内に配置される、請求項１１乃至１５のいずれかに記載のシステム（６０）。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる光の強度を検出し、
前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる光の前記強度のノイズレベルを決定し、
前記センサ（８８、１１０）により検出された光の前記特性に基づいて、１つまたは複数の動作条件を決定するステップは、前記構成部品から離れて前記ビーム軸に沿って導かれる光の前記強度の前記決定されたノイズレベルと穿孔されている材料に対応したルックアップテーブルとの比較に基づいて、穿設されている前記孔（５２）の深さを決定するように構成される、請求項１１乃至１６のいずれかに記載のシステム（６０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、閉じ込められたレーザドリルにより、構成部品に１つまたは複数の孔を穿設するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンは産業用および商用運転で広く使用されている。発電するために使用される典型的な商用の蒸気またはガスタービンは、固定したおよび回転する翼形部の交互段を含む。たとえば、静翼は、タービンを囲むケーシングなどの固定した構成部品に取り付けることができ、回転翼は、タービンの軸方向中心線に沿って配置されたロータに取り付けることができる。これに限らないが、蒸気、燃焼ガス、または空気などの圧縮された作動流体がタービンを通って流れ、静翼は、圧縮された作動流体を加速して後段の回転翼に導き、回転翼に運動を与え、そのようにしてロータを回転させて作業を行う。
【０００３】
タービンの効率は、一般に、圧縮された作動流体の温度上昇に伴って増加する。しかし、タービン内の過度の温度は、タービンの翼形部の寿命を短縮し、したがってタービンに関連する修理、保守、および停止を増加させるおそれがある。結果として、翼形部を冷却するために、様々な設計および方法が開発されている。たとえば、冷却媒体を翼形部内部のキャビティに供給して、対流および／または伝導により翼形部から熱を除去することができる。特定の実施形態では、冷却媒体は、翼形部の冷却流路を通ってキャビティから流出し、翼形部の外面上にフィルム冷却を提供する。
【０００４】
温度および／または性能基準が増加し続けるにしたがって、翼形部に使用される材料はますます薄くなり、翼形部の信頼性の高い製造はますます困難になる。たとえば、特定の翼形部は、高合金から鋳造され、熱保護を向上させるために断熱コーティングが翼形部の外面に施される。断熱コーティングおよび外面を通る冷却流路を形成するために、水ジェットを使用することができるが、水ジェットは断熱コーティングの一部を削り取ってしまう。代わりに、冷却流路が電子放電加工機（ＥＤＭ）によって形成された後に、断熱コーティングを翼形部の外面に施すことができるが、これは新たに形成された冷却流路を覆う断熱コーティングを除去するための追加の処理を必要とする。さらに、冷却孔のサイズが小さくなり、冷却孔の数が多くなると、コーティング処理後に冷却孔を再び開けるこの処理は、ますます困難になり、さらに手間と熟練を必要とする。
【０００５】
集束レーザビームを用いたレーザドリルは、断熱コーティングを削り取るリスクを低減して、翼形部を貫通する冷却流路を形成するために使用することができる。しかし、翼形部内にキャビティが存在するので、レーザドリルは正確な制御を必要とする。レーザドリルが翼形部の近位壁を破過すると、従来の方法によるレーザドリルの動作を続けることにより、キャビティの反対側を損傷するおそれがあり、改修または廃棄しなければならない損傷した翼形部をもたらす可能性がある。
【０００６】
したがって、ガスタービンの構成部品に孔を穿設する場合には、レーザドリルの破過を判定するための方法およびシステムが有益であろう。より具体的には、このような穿孔処理中に決定された１つまたは複数の動作条件に基づいて、ガスタービンの部品に孔を穿設する際のレーザドリルの破過を判定するための方法およびシステムは、特に有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
本発明の態様および利点は、以下で記述され、または、記述から明らかになり、または本発明の実施を通して学習することができる。
【０００９】
本開示の例示的な一態様では、構成部品の近位壁に孔を穿設するための方法が提供される。本方法は、構成部品の近位壁に孔を穿設するために、閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームを構成部品の近位壁に向かって導くステップを含む。閉じ込められたレーザビームは、ビーム軸を規定し、近位壁は構成部品内に画定されたキャビティに隣接して配置される。本方法は、また、構成部品から離れてビーム軸に沿って導かれる光の特性をセンサにより検出するステップを含む。本方法は、また、センサにより検出された光の特性に基づいて、１つまたは複数の動作条件を決定するステップを含む。１つまたは複数の動作条件は、閉じ込められたレーザドリルによって穿設されている孔の深さ、および閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームが中に導かれている材料の少なくとも一方を含む。
【００１０】
本開示の例示的な一実施形態では、構成部品の近位壁に孔を穿設するためのシステムが提供される。システムは、ビーム軸を規定する閉じ込められたレーザビームを用いる閉じ込められたレーザドリルを含む。閉じ込められたレーザドリルは、構成部品の近位壁を貫通する孔を穿設するように構成され、近位壁は、構成部品によって画定されたキャビティに隣接して配置される。システムはまた、構成部品の近位壁から離れてビーム軸に沿って導かれる光の特性を検出するように配置されたセンサを含む。システムは、また、センサに動作可能に接続されたコントローラを含む。コントローラは、センサにより検出された光の特性に基づいて、１つまたは複数の動作条件を決定するように構成される。１つまたは複数の動作条件は、穿設されている孔の深さ、およびレーザドリルの閉じ込められたレーザビームが中に導かれている材料の、少なくとも一方を含む。
【００１１】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の図面を参照すれば、より良く理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成しており、本開示の実施形態を例示し、説明と共に、本開示の原理を説明するのに役立つ。
【００１２】
本開示の完全で可能にする開示は、当業者にとってその最良の形態を含み、以下の添付の図面を参照して本明細書の残りの部分においてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の様々な実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンのタービン部の簡略化した断面図である。
【図２】本開示の一実施形態による例示的な翼形部の斜視図である。
【図３】本開示の一実施形態による翼形部を製造するためのシステムの概略図である。
【図４】閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁を破過した後の、図３の例示的なシステムの概略図である。
【図５】本開示の例示的な一態様による、翼形部を製造するための方法のフローチャートである。
【図６】本開示の例示的な一実施形態による、閉じ込められたレーザドリルの動作時の光強度の測定値を示すグラフである。
【図７】本開示の例示的な一実施形態による、閉じ込められたレーザドリルの動作時の波長の測定値を示すグラフである。
【図８】本開示の例示的な一実施形態による、閉じ込められたレーザドリルの動作時の光強度の測定値のノイズを示すグラフである。
【図９】本開示の別の例示的な実施形態による、翼形部を製造するためのシステムの概略図である。
【図１０】閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁を破過した後の、図９の例示的なシステムの概略図である。
【図１１】本開示の別の例示的な態様による、翼形部を製造するための方法のフローチャートである。
【図１２】本開示のさらに別の例示的な実施形態による、翼形部を製造するためのシステムの概略図である。
【図１３】閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁を破過した後の、図１２の例示的なシステムの概略図である。
【図１４】本開示のさらに別の例示的な実施形態による、翼形部を製造するためのシステムの概略図である。
【図１５】閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁を破過した後の、図１４の例示的なシステムの概略図である。
【図１６】本開示のさらに別の例示的な態様による、翼形部を製造するための方法のフローチャートである。
【図１７】本開示のさらに別の例示的な実施形態による、翼形部を製造するためのシステムの概略図である。
【図１８】本開示のさらに別の例示的な態様による、翼形部を製造するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで本開示の実施形態を詳細に参照するが、それの１つまたは複数の実施例を図面に示す。各実施例は、本開示を説明するために提供されており、本開示を限定するためではない。実際、本開示の範囲または趣旨を逸脱せずに、様々な修正および変更が本開示において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。たとえば、一実施形態の一部として図示または記載する特徴は、別の実施形態と共に用いて、さらに別の実施形態を得ることができる。したがって、本開示は、添付の請求の範囲およびそれらの等価物の範囲に入るこのような修正および変更を包括することが意図されている。本開示の例示的な実施形態について、例示のためにターボ機械の翼形部３８の製造の場面で一般的に説明するが、当業者であれば、本開示の実施形態は、他の製造物品に適用することができ、特許請求の範囲に特に記載していない限り、ターボ機械の翼形部３８を製造するためのシステムまたは方法に限定されるものではないことを容易に理解するであろう。たとえば、他の例示的な実施形態では、本開示の態様は、航空機の場面で使用される翼形部３８を製造するために、またはガスタービンの他の構成部品を製造するために用いることができる。
【００１５】
本明細書において、用語は、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの構成部品と別の構成部品とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成部品の位置または重要性を示すことを意図しない。同様に、「近位」および「遠位」という用語は、物品または構成部品の相対位置を示すために用いることができるが、前記物品または構成部品のいかなる機能または設計をも意味するものではない。
【００１６】
図面を参照すると、図１は、本開示の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部１０の簡略化した側面断面図を提供する。図１に示すように、タービン部１０は、一般的には、タービン部１０を通るガス流路１６を少なくとも部分的に画定するロータ１２およびケーシング１４を含む。ロータ１２は、一般的には、タービン部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他の機械に接続することができる。ロータ１２は、ボルト２４によって互いに接続され一体に回転するロータホイール２０およびロータスペーサ２２の交互のセクションを含むことができる。ケーシング１４は、ロータ１２の少なくとも一部を円周方向に囲み、ガス流路１６を流れる圧縮された作動流体２６を収容する。圧縮された作動流体２６は、たとえば、燃焼ガス、圧縮空気、飽和蒸気、不飽和蒸気、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【００１７】
図１に示すように、タービン部１０は、ロータ１２とケーシング１４との間で半径方向に延びる回転翼３０および静翼３２の交互段をさらに含む。回転翼３０は、ロータ１２の周りに円周方向に配置され、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、静翼３２は、ロータスペーサ２２と反対側のケーシング１４の内側の周囲に配置することができる。当技術分野で知られているように、回転翼３０および静翼３２は、一般的に、凹面形の正圧側面、凸面形の負圧側面、ならびに前縁および後縁を備える翼形部３８の形状を有している。図１に示すように、圧縮された作動流体２６は、左から右にタービン部１０を通るガス流路１６に沿って流れる。圧縮された作動流体２６が回転翼３０の第１段を通過すると、圧縮された作動流体が膨張し、回転翼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。圧縮された作動流体２６は、次に、次段の静翼３２を横切って流れ、静翼３２は、圧縮された作動流体２６を加速して次段の回転翼３０にリダイレクトし、続く段でこの過程が繰り返される。図１に示す例示的な実施形態では、タービン部１０は、３段の回転翼３０の間の２段の静翼３２を有しているが、しかし、当業者であれば、特に特許請求の範囲に記載しない限り、回転翼３０および静翼３２の段数は本開示を限定するものではないことを容易に理解するであろう。
【００１８】
図２は、本開示の実施形態による、回転翼３０または静翼３２に組み込むことができるような、例示的な翼形部３８の斜視図を提供する。図２に示すように、翼形部３８は、一般的に、凹面の曲率を有する正圧側面４２と、凸面の曲率を有し、正圧側面４２に対向する負圧側面４４と、を含む。正圧側面４２および負圧側面４４は、互いに分離されて、正圧側面４２と負圧側面４４との間で翼形部３８内部のキャビティ４６を画定する。キャビティ４６は、冷却媒体が翼形部３８内部を流れて翼形部３８から伝導および／または対流により熱を除去するために、蛇行または曲がりくねった経路を提供することができる。さらに、正圧側面４２および負圧側面４４は、さらに接合して、翼形部３８の上流側部分に前縁４８を形成し、翼形部３８の下流側部分にキャビティ４６から下流側の後縁５０を形成する。正圧側面４２、負圧側面４４、前縁４８、および／または後縁５０の複数の冷却流路５２は、翼形部３８の外面３４上に冷却媒体を供給するために、翼形部３８を通ってキャビティ４６との流体連通を提供することができる。図２に示すように、たとえば、冷却流路５２は、前縁４８および後縁５０に、ならびに／または正圧側面４２および負圧側面４４のいずれかもしくは両方に沿って配置することができる。例示的な翼形部３８は、基部に、翼形部３８の開口部５４を画定し、ガスタービンの圧縮機部からの圧縮空気などの冷却媒体をキャビティ４６に提供することができる。
【００１９】
当業者であれば、冷却流路５２の数および／または位置が特定の実施形態によって変化してもよいことを、本明細書の教示から容易に認めるであろう。キャビティ４６の設計および冷却流路５２の設計も同様である。したがって、特許請求の範囲に特に記載されない限り、本開示は冷却流路５２またはキャビティ４６の設計の任意の特定の数または位置に限定されるものではない。
【００２０】
特定の例示的な実施形態では、断熱コーティング３６は、翼形部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施すことができ、翼形部３８の下地金属部分４０を覆うことができる。断熱コーティング３６は、それを施した場合、熱に対する低い放射率もしくは高い反射率、滑らかな仕上げ、および／または下地の外面３４に対する良好な密着性を含むことができる。
【００２１】
同軸検出
図３および図４を参照すると、本開示の例示的なシステム６０の斜視図が提供されている。システム６０は、たとえば、ガスタービン用構成部品の製造に使用することができる。より具体的には、図示する実施形態では、システム６０は、図２を参照して上述した翼形部３８などの、ガスタービンの翼形部３８に１つもしくは複数の孔または冷却流路５２を製造／穿設するために用いられる。しかし、システム６０について翼形部３８の製造の場面で説明しているが、他の例示的な実施形態では、システム６０を、ガスタービン用の他の任意の適切な構成部品を製造するのに使用してもよいことを理解されたい。たとえば、システム６０は、移行部品、ノズル、燃焼ライナ、エフュージョンもしくはインピンジメントプレート、ベーン、シュラウド、または他の任意の適切な部品の製造に使用することができる。
【００２２】
例示的なシステム６０は、一般に、閉じ込められたレーザビーム６４を翼形部３８の近位壁６６に向かって導き、翼形部３８の近位壁６６に孔５２を穿設するように構成された閉じ込められたレーザドリル６２を含む。閉じ込められたレーザビーム６４は、ビーム軸Ａを規定し、近位壁６６は、キャビティ４６に隣接して配置される。より具体的には、閉じ込められたレーザドリル６２の様々な実施形態は、一般的に、レーザ機構６８、コリメータ７０、およびコントローラ７２を含むことができる。レーザ機構６８は、レーザビーム７４を生成することができる任意の装置を含むことができる。単なる例として、特定の例示的な実施形態では、レーザ機構６８は、ダイオードで励起されたＮｄ：ＹＡＧレーザであって、約１０〜５０ｋＨｚのパルス周波数で、約１マイクロメートルの波長、または第２高調波発生（「ＳＨＧ」）を利用すれば５００〜５５０ナノメートルの波長で、約１０〜２００Ｗの平均出力のレーザビームを生成できるものであってもよい。しかし、他の実施形態では、他の任意の適切なレーザ機構６８を利用してもよい。
【００２３】
図３および図４に示す特定の実施形態では、レーザ機構６８は、集束レンズ７５を通してレーザビーム７４をコリメータ７０に導く。ビーム７４がガラス繊維や水などの異なる媒体に集束されている際に良好な集束機能を達成するように、コリメータ７０はビーム７４の直径を再成形する。したがって、本明細書で使用されるように、コリメータ７０は、ビームの空間断面をより小さくさせるように粒子または波動のビームを狭くする、および／または位置合わせする任意の装置を含む。たとえば、図３および図４に示すように、コリメータ７０は、イオン除去されたまたは濾過された水などの流体と共にレーザビーム７４を受光するチャンバ７６を含むことができる。開口またはノズル７８は、約２０〜１５０ミクロンの直径を有することができ、液体カラム８０内のレーザビーム７４を翼形部３８に向かって導いて、閉じ込められたレーザビーム６４を形成する。液体カラム８０は、１平方インチ当たり約２，０００〜３，０００ポンドの圧力を有することができる。しかし、特許請求の範囲に特に記載されない限り、本開示は液体カラム８０のいかなる特定の圧力またはノズル７８の直径に限定されるものではない。さらに、理解されるべきである、本明細書で使用される「約」または「ほぼ」などの近似の用語は、１０％の誤差限界内にあることを意味する。
【００２４】
図３および図４の拡大図に示すように、液体カラム８０は、保護ガスなどの空気によって囲まれていてもよく、レーザビーム７４の光ガイドおよび集束機構として作用することができる。したがって、液体カラム８０および上述したように液体カラム８０にガイドされたレーザビーム７４が共に閉じ込められたレーザビーム６４を形成することができ、それが閉じ込められたレーザドリル６２によって利用され、翼形部３８に導かれる。
【００２５】
説明したように、閉じ込められたレーザビーム６４は、閉じ込められたレーザドリル６２で用いることができ、たとえば翼形部３８を貫通する１つまたは複数の冷却流路５２を穿孔することができる。より具体的には、閉じ込められたレーザビーム６４は、翼形部３８の外面３４を除去することができ、最終的に翼形部３８を貫通する所望の冷却流路５２を形成することができる。特に、図３は、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を「破過」する前のシステム６０を示し、図４は、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過した後のシステム６０を示す。本明細書中で使用される「破過」、「破過する」という用語およびこれらの同族語は、閉じ込められたレーザビーム６４が、閉じ込められたレーザビーム６４のビーム軸Ａに沿って翼形部３８の近位壁６６を形成する材料の連続した部分を除去したときを意味する。翼形部３８の近位壁６６を貫通する閉じ込められたレーザビーム６４の任意の破過に続いて、前記閉じ込められたレーザビーム６４の少なくとも一部は、近位壁６６を通り、たとえば、翼形部３８のキャビティ４６内を通過することができる。
【００２６】
引き続き図３および図４を参照すると、システム６０は、例示的なバックストライク保護機構８２をさらに含む。図示する例示的なバックストライク保護機構８２は、翼形部３８内を流れるガス８４を含む。本明細書中で使用される「ガス」という用語は、任意の気体状の媒質を含むことができる。たとえば、ガス８４は、不活性ガス、真空、飽和水蒸気、過熱水蒸気、または翼形部３８のキャビティ４６内に気体状の流れを形成することができる他の任意の適切なガスであってもよい。翼形部３８内を流れるガス８４は、液体カラム８０の液体の圧力とおおよそ釣り合う圧力、または閉じ込められたレーザビーム６４を破壊するのに十分な任意の他の圧力を有することができる。より具体的には、ガス８４は、翼形部３８のキャビティ４６内の液体カラム８０を破壊するのに十分な運動モーメントまたは速度を生成するのに十分な任意の他の圧力を有することができる。たとえば、特定の実施形態では、翼形部３８内を流れるガス８４は、１平方インチ当たり約２５ポンドよりも高い圧力を有することができるが、ただし、特許請求の範囲に特に記載されない限り、本開示はガス８４のいかなる特定の圧力にも限定されない。
【００２７】
図４に最も明瞭に示すように、ガス８４は、翼形部３８のキャビティ４６内の閉じ込められたレーザビーム６４と交差するように位置合わせすることができる。特定の実施形態では、ガス８４は、液体カラム８０に対して実質的に垂直に位置合わせしてもよいし、他の特定の実施形態では、ガス８４は、液体カラム８０および／または閉じ込められたレーザビーム６４に対して傾斜した角度または鋭角に位置合わせしてもよい。ガス８４が翼形部３８内の液体カラム８０と交差すると、ガス８４が液体カラム８０を破壊し、翼形部３８のキャビティ４６内の閉じ込められたレーザビーム６４のレーザビーム７４を散乱させる。このようにして、ガス８４は、閉じ込められたレーザビーム６４が近位壁６６に新たに形成された冷却流路５２の反対側の翼形部３８のキャビティ４６の内面に当たるのを防止する。より具体的には、ガス８４は、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の遠位壁８６に当たるのを防止する。
【００２８】
図３および図４の例示的なシステム６０は、コントローラ７２に動作可能に接続されたセンサ８８をさらに含むが、これについて以下でさらに説明する。図示する実施形態では、センサ８８は、光の特性を検出して、光の検出された特性を示す信号６８をコントローラ７２に送信するように構成される。より具体的には、センサ８８は、翼形部３８の近位壁６６から離れてビーム軸Ａに沿って導かれる光、たとえば、冷却流路５２から反射および／またはリダイレクトされた光の特性を検出する。特定の例示的な実施形態では、センサ８８は、以下の光の特性のうちの１つまたは複数を検出するのに適したオシロスコープセンサであってもよい。すなわち、光の強度、光の１つもしくは複数の波長、光量、時間での光パルスの形状、および周波数での光パルスの形状である。さらに、図示した実施形態では、センサ８８は、ビーム軸Ａからオフセットされており、ビーム軸Ａに沿って導かれる反射光の少なくとも一部をリダイレクトレンズ９０によりセンサ８８へリダイレクトすることによって、ビーム軸Ａに沿って反射された光の特性を検出するように構成される。リダイレクトレンズ９０は、ビーム軸Ａ上に、すなわち、ビーム軸Ａに対して約４５度の角度で交差するように配置される。しかし、他の例示的な実施形態では、リダイレクトレンズ９０は、ビーム軸Ａに対して他の任意の適切な角度を規定してもよい。さらに、図３および図４の実施形態では、リダイレクトレンズ９０はコリメータ７０内に配置されているが、他の実施形態では、レンズ９０は、その代わりに、コリメータ７０と集束レンズ７５との間に配置してもよいし、あるいは、集束レンズ７５とレーザ機構６８との間に配置してもよい。リダイレクトレンズ９０は、ビーム軸Ａに沿って伝搬する反射光の少なくとも一部をセンサ８８へリダイレクトする、第１の側（翼形部３８の近位壁６６に最も近い側）のコーティングを含むことができる。このコーティングは、翼形部３８の近位壁６６に向かってビーム軸に沿って伝搬する光がレンズまたはそのコーティングによってリダイレクトされないように、「一方向」コーティングと呼ばれるものであってもよい。たとえば、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」）コーティングであってもよい。
【００２９】
図３および図４の例示的なシステム６０をさらに参照すると、コントローラ７２は、任意の適切なプロセッサベースのコンピューティングデバイスとすることができ、たとえば、閉じ込められたレーザドリル６２、センサ８８、バックストライク保護機構８２と動作可能に通信することができる。たとえば、適切なコントローラ７２は、１つもしく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、ゲームコンソール、サーバ、他のコンピュータ、および／または他の任意の適切なコンピューティングデバイスを含むことができる。図３および図４に示すように、コントローラ７２は、１つもしくは複数のプロセッサ９２および関連するメモリ９４を含むことができる。プロセッサ９２は、一般に、当該技術分野において既知の任意の適切な処理デバイスであってもよい。同様に、メモリ９４は、一般に、任意の適切なコンピュータ可読媒体であってもよく、それは、これらに限らないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、または他のメモリデバイスを含む。一般的に理解されるように、メモリ９４は、プロセッサ９２が実行することができる命令または論理９６を含む、プロセッサ９２により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。命令または論理９６は、プロセッサ９２によって実行された場合にプロセッサ９２に所望の機能を提供させる命令の任意のセットであってもよい。たとえば、命令または論理９６は、コンピュータ可読形式で表現されたソフトウェア命令であってもよい。ソフトウェアを使用する場合、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もしくは言語の組み合わせは、本明細書に含まれる教示を実施するために使用することができる。本開示の特定の実施形態では、たとえば、命令または論理９６は、図５、図１１、図１６、または図１８を参照して以下で説明する方法のうちの１つまたは複数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、ハードワイヤードロジック９６、またはこれに限定されないが特定用途向け回路を含む他の回路によって実施することができる。さらに、コントローラ７２は、センサ８８から模式的に分離して図示しているが、他の例示的な実施形態では、センサ８８およびコントローラ７２は、任意の適切な位置に配置された単一のデバイスに統合されてもよい。
【００３０】
ここで図５を参照すると、ガスタービンの翼形部を製造するための例示的な方法（１２０）のフローチャートが示されている。より具体的には、図５のフローチャートは、ガスタービンの翼形部に孔を穿設するための例示的な方法（１２０）を示す。図５の例示的な方法（１２０）は、図３および図４に示して上述した例示的なシステムにより用いることができる。したがって、翼形部に孔を穿設する場面で説明したが、例示的な方法（１２０）は、ガスタービンの他の任意の適切な構成部品に孔を穿設するために用いることができる。
【００３１】
方法（１２０）は、翼形部の近位壁に孔を穿設するために、閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームを翼形部の近位壁に向かって導くステップ（１２２）を含む。閉じ込められたレーザビームは、ビーム軸を規定し、近位壁は、翼形部内に画定されたキャビティに隣接して配置される。方法（１２０）は、翼形部から離れてビーム軸に沿って導かれる光の特性をセンサにより検出するステップ（１２４）をさらに含む。翼形部から離れてビーム軸に沿って導かれる光は、特定の態様では、翼形部の近位壁から反射された光を指すことができる。特定の例示的な態様では、光の特性を検出するステップ（１２４）は、光の強度、光の１つもしくは複数の波長、時間での光パルスの形状、および周波数での光パルスの形状のうちの少なくとも１つを検出するステップを含むことができる。さらに、センサはビーム軸からオフセットされており、そのようにして、光の特性を検出するステップ（１２４）は、翼形部から離れてビーム軸に沿って導かれる光の少なくとも一部をレンズによりセンサへリダイレクトするステップをさらに含むことができる。
【００３２】
さらに図５を参照すると、例示的な方法（１２０）は、ステップ（１２４）でセンサにより検出された光の特性に基づいて１つまたは複数の動作条件を決定するステップ（１２６）を含む。１つまたは複数の動作条件は、閉じ込められたレーザドリルによって穿設されている孔の深さ、および閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームが中に導かれている材料の少なくとも一方を含む。
【００３３】
たとえば、特定の例示的な態様では、光の特性を検出するステップ（１２４）は、光の強度を検出するステップを含むことができる。説明のために、ここで図６も参照して、ステップ（１２４）で検出された例示的な光強度値のグラフ１５０を示す。例示的なグラフ１５０は、Ｙ軸に光の強度を示し、Ｘ軸に時間を示す。このような例示的な態様では、１つまたは複数の動作条件を決定するステップ（１２６）は、ステップ（１２４）で検出された翼形部から離れてビーム軸Ａに沿って導かれる光の強度に基づいて、閉じ込められたレーザドリルの反射パルスレートおよび閉じ込められたレーザドリルの反射パルス幅（時間の単位で測定される）の一方または両方を決定するステップを含むことができる。たとえば、図６に示すように、穿孔作業中、すなわち、閉じ込められたレーザドリル６２の動作中にステップ（１２４）で検出された光の強度は、ピーク１５２および谷１５４を示している。したがって、反射パルスレートは、単位時間当たりのピーク１５２の数をカウントすることによって決定することができ、反射パルス幅は、ピーク１５２のタイミングにより決定することができる。
【００３４】
特に、翼形部に導かれた光のすべてが、吸収されずに、または変更されずに反射した場合には、反射パルスレートおよび反射パルス幅は、閉じ込められたレーザドリルおよび閉じ込められたレーザビームが動作している実際のパルスレートおよび実際のパルス幅を正確に反映するであろう。しかし、穿孔作業中には、翼形部による光の吸収量は、たとえば、孔の深さ、孔のアスペクト比（これは、本明細書で使用されるように、孔の長さに対する孔の直径の比である）、および／または閉じ込められたレーザビームが中に導かれている材料（すなわち、穿孔されている材料）に基づいて変化し得る。したがって、穿孔作業中には、例示的な方法（１２０）は、ステップ（１２６）で決定された反射パルスレートおよび反射パルス幅の一方または両方の値を、閉じ込められたレーザドリルの既知の動作条件（たとえば、閉じ込められたレーザドリルの実際のパルスレートおよび／または実際のパルス幅）と比較するステップを含むことができる。このような比較は、誤差値を明らかにすることができる。次に、誤差値を、このような誤差値を孔の深さ、孔の直径、孔の形状、および他の関係する要因に関係付けて、穿孔されている特定の材料を説明するルックアップテーブルと比較して、翼形部の近位壁で閉じ込められたレーザドリルにより穿設されている孔の深さを決定することができる。ルックアップテーブルの値は、実験的に決定することができる。
【００３５】
しかし、理解されるように、本開示の他の例示的な態様では、例示的な方法は、さらにまたは代わりに、ステップ（１２４）でビーム軸に沿って導かれる光の他の特性を検出し、ステップ（１２６）で他の動作条件を決定することができる。たとえば、さらに図５を参照し、ならびに図７に示す検出された光の波長値の例示的なグラフ１６０を参照すると、光の特性を検出するステップ（１２４）は、さらにまたは代わりに、翼形部から離れてビーム軸に沿って導かれる光の波長をセンサにより検出するステップを含むことができる。このような例示的な態様では、ステップ（１２６）で決定された１つまたは複数の動作条件は、閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームが中に導かれている材料を含むことができる。さらに、１つまたは複数の動作条件を決定するステップ（１２６）は、光の検出された波長を所定の値と比較するステップを含むことができる。より具体的には、異なる材料は、異なる波長で光を吸収し、反射する。したがって、穿孔作業中にビーム軸に沿って導かれる反射光は、閉じ込められたレーザビームが中に導かれる材料を示す波長を画定することができる。たとえば、特に図７を参照すると、翼形部の断熱コーティングへの穿孔の際にビーム軸に沿って導かれる光は、第１の波長１６２を画定することができ、翼形部の金属部分への穿孔の際にビーム軸に沿って導かれる光は、第２の波長１６４を画定することができ、閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁を破過した後にビーム軸に沿って導かれる光は、第３の波長１６６を画定することができる。したがって、このような例示的な態様では、方法（１２０）は、ビーム軸に沿って反射された光の検出された波長に少なくとも部分的に基づいて、閉じ込められたレーザビームが穿孔している層を決定することができる。
【００３６】
しかし、他の例示的な態様では、方法（１２０）は、複数の波長で光を検出するステップを含むことができる。たとえば、断熱コーティングと金属部分との両方を穿孔する場合には、ビーム軸に沿って導かれる光は第４の波長１６３をさらに画定することができ、金属部分を穿孔する場合および翼形部の近位壁を少なくとも部分的に破過した場合には、ビーム軸に沿って導かれる光は、さらに第５の波長１６５を画定することができる。さらに、他の例示的な実施形態では、光は、閉じ込められたレーザドリルが中に導かれる材料、穿孔されている孔の深さ、穿孔されている孔のアスペクト比などの様々な要因に基づいて、波長の他の任意の明確なパターンを画定することができる。したがって、方法（１２０）は、ステップ（１２６）でたとえば閉じ込められたレーザビームが中に導かれている材料を含む１つまたは複数の動作条件を決定するために、ファジー論理方法論を用いるステップを含むことができる。
【００３７】
さらに、本開示のさらに他の例示的な態様では、例示的な方法は、さらにまたは代わりに、ステップ（１２４）でビーム軸に沿って導かれる光のさらに他の特性を検出し、ステップ（１２６）で他の動作条件を決定することができる。たとえば、さらに図５を参照し、ならびに図８に示す検出された光強度値のノイズの例示的なグラフ１７０を参照すると、光の特性を検出するステップ（１２４）は、さらにまたは代わりに、翼形部から離れてビーム軸に沿って導かれる光の強度のノイズをセンサにより検出するステップを含むことができる。より具体的には、図８の例示的なグラフ１７０は、光強度の検出されたノイズレベルを線１７２で示し、検出された光強度を線１７４で示している。このような例示的な態様では、１つまたは複数の動作条件を決定するステップ（１２６）は、さらにまたは代わりに、翼形部から離れてビーム軸に沿って導かれる光の強度のノイズレベルを検出／決定するステップを含むことができる。本明細書で用いる「ノイズレベル」という用語は、センサにより検出された光の強度または他の特性の変動を意味する。さらに、このような例示的な態様では１つまたは複数の動作条件を決定するステップ（１２６）は、翼形部から離れてビーム軸に沿って導かれる光の強度の検出されたノイズレベルに基づいて、穿孔されている孔の深さを決定するステップを含むことができる。より具体的には、特定の翼形部およびガスタービンの他の構成部品の閉じ込められたレーザドリル加工の際に、ステップ（１２４）でビーム軸に沿って検出される光強度のノイズ量の増加は、穿孔されている孔の深さおよび穿孔されている孔のアスペクト比などの要因によって生じることが確認されている。したがって、翼形部の近位壁から離れてビーム軸に沿って導かれる光の強度のノイズレベルを検出することにより、このようなノイズレベルを、たとえば孔の深さを光強度のノイズレベルに関係付けるルックアップテーブルと比較し、穿孔されている特定の孔、および任意の他の関連要因を考慮して、孔の深さを決定することができる。これらのルックアップテーブルの値は、実験的に決定することができる。
【００３８】
さらに図５を参照すると、例示的な方法は、ガスタービンの翼形部の近位壁を通る閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームの破過指標を決定するステップ（１２８）をさらに含む。破過指標を決定するステップ（１２８）はまた、ステップ（１２４）でセンサによりビーム軸に沿って検出された光の特性に基づいてもよい。再び図６のグラフ１５０を参照すると、ステップ（１２４）で光の強度が検出される場合に、孔の穿孔中には、検出される光の強度が低下することがあり得る。したがって、例示的な方法（１２０）は、所定のしきい値／破過値より低くなる検出された光の強度に基づいて、翼形部の近位壁を通る閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームの破過指標をステップ（１２８）において決定することができる。たとえば、所定のしきい値／破過値が線１５６に等しい場合には、方法（１２０）は、グラフ１５０上の点１５８においてステップ（１２８）の破過指標を決定することができる。この所定のしきい値／破過値は、実験的に、あるいは既知の値に基づいて、決定することができる。
【００３９】
図５の方法は、たとえば、ステップ（１２８）で決定された破過指標および／または（１２６）で決定された動作条件に基づいて、翼形部の近位壁６６を通る閉じ込められたレーザビーム６４の破過を決定するステップ（１３０）をさらに含む。たとえば、図５の例示的な方法（１２０）は、破過指標を決定するステップ（１２８）および１つもしくは複数の動作特性を決定するステップ（１２６）の後に、ステップ（１３０）で閉じ込められたレーザビームの破過を決定することができる。より具体的には、図５の例示的な方法（１２０）は、ステップ（１２６）で決定された１つまたは複数の動作条件が所定の基準、たとえば、孔の深さが所定の値よりも大きいこと、あるいは閉じ込められたレーザビームが中に導かれる材料が金属部分または断熱コーティングではないことを満たすことに加えて、ステップ（１２８）で破過指標が決定されると、ステップ（１３０）で閉じ込められたレーザビームの破過を決定することができる。このような例示的な態様による孔を穿設するための方法は、閉じ込められたレーザドリル加工においてより正確な破過の検出を可能にすることができる。
【００４０】
特に、閉じ込められたレーザビームの一部が翼形部の近位壁内を破断することがあり得るが、孔は完全でない場合があり得る。より具体的には、孔が、孔の全長に沿って所望の幾何学的形状を画定していない可能性がある。したがって、図示する例示的な態様では、図５の例示的な方法（１２０）は、閉じ込められたレーザビームの破過を決定するステップ（１３０）に続いて、閉じ込められたレーザビームを翼形部の近位壁に向かって導くことを継続するステップ（１３２）をさらに含む。方法（１２０）は、翼形部から離れてビーム軸に沿って導かれる光の特性、たとえば、光の強度、光の波長、または光の強度のノイズなどをセンサにより検出し続けることができる。さらに、方法（１２０）は、センサによりビーム軸に沿って検出される光の特性に基づいて、翼形部の近位壁の孔の完成を決定するステップ（１３４）を含む。たとえば、孔の完成を決定するステップ（１３４）は、ビーム軸に沿って反射された光の検出された強度、ビーム軸に沿って反射された光の反射パルスレートおよび／もしくは反射パルス幅、ビーム軸上の反射光の波長、ならびに／または１つのビーム軸に沿って反射された光の強度のノイズの量に基づいて、示された完成を決定するステップを含むことができる。
【００４１】
図５の例示的な方法は、ステップ（１２６）で決定された動作条件に基づいて、ステップ（１２８）で決定された破過指標に基づいて、および／またはステップ（１３０）の破過の決定に基づいて、閉じ込められたレーザドリルの動作パラメータ、たとえば、閉じ込められたレーザドリルのパワー、閉じ込められたレーザドリルのパルスレート、または閉じ込められたレーザドリルのパルス幅などを変化させるステップ（１３６）をさらに含む。たとえば、方法（１２０）は、閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームが翼形部の断熱コーティングに対して翼形部の金属部分の中に導かれていることを決定するステップ、破過指標を決定するステップ（１２８）、および／または閉じ込められたレーザビームの最初の破過を決定するステップ（１３０）に応答して、動作パラメータを変化させるステップ（１３６）を含むことができる。
【００４２】
構成部品の外側に配置され、構成部品の内側に向けられたセンサ
図９および図１０を参照すると、本開示の別の例示的な実施形態によるシステム６０が示されている。より具体的には、図９は、閉じ込められたレーザドリル６２の閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過する前の、本開示の別の例示的な実施形態によるシステム６０の概略図を示し、図１０は、閉じ込められたレーザドリル６２の閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過した後の、図９の例示的なシステム６０の概略図を示す。翼形部３８の場面で説明したが、他の実施形態では、システム６０は、ガスタービンの他の任意の適切な構成部品と共に使用することができる。
【００４３】
図９および図１０に示す例示的なシステム６０は、図３および図４の例示的なシステム６０と実質的に同様に構成することができ、同一または類似の符号は、同一または類似の部分を指すことができる。たとえば、システム６０は、閉じ込められたレーザビーム６４を用いる閉じ込められたレーザドリル６２を含み、閉じ込められたレーザドリル６２は、翼形部３８の近位壁６６に１つもしくは複数の孔または冷却流路５２を穿設するように構成される。さらに、図示するように、翼形部３８の近位壁６６は、翼形部３８により画定されたキャビティ４６に隣接して配置される。さらに、翼形部３８の遠位壁８６を保護するように構成されたバックストライク保護機構８２も設けられ、遠位壁８６は近位壁６６からキャビティ４６を挟んで配置されている。
【００４４】
しかし、図９および図１０の実施形態では、センサ９８はキャビティ４６の外側に配置され、キャビティ４６内の光の特性を検出するためにキャビティ４６の中に向けられている。以下により詳細に説明するように、システム６０は、翼形部３８のキャビティ４６内で検出された光の特性に基づいて、翼形部３８の近位壁６６を通る閉じ込められたレーザビーム６４の破過を決定するように構成される。特定の例示的な実施形態では、センサ９８は、たとえば、光センサ、オシロスコープセンサ、あるいは光の以下の特徴、すなわち光量、光の強度、および光の波長のうちの１つまたは複数を検出することができる他の任意の適当なセンサであってもよい。
【００４５】
図示する実施形態では、センサ９８は、翼形部３８の外側に配置され、センサは閉じ込められたレーザビーム６４のビーム軸Ａへの視線１００を画定する。本明細書用いられる「視線」とうい用語は、いかなる構造上の障害物もない１つの位置から別の位置までの直線を意味する。したがって、センサ９８は、センサ９８がキャビティ４６内のビーム軸Ａへの視線１００を画定することができる、翼形部３８のキャビティ４６の外側のいかなる場所にも配置することができる。たとえば、図示する実施形態では、センサ９８は、翼形部３８の開口部５４（概略的に示す）に隣接して配置され、翼形部３８の開口部５４を通って翼形部３８のキャビティ４６内に向けられている。
【００４６】
通常、このようなレーザビームが表面に接触しなければ（光を反射および／またはリダイレクトするように）、あるいはセンサがレーザビームの軸に対して整列して配置されなければ、レーザビームからの光を検出することは困難である。図示する実施形態では、バックストライク保護機構８２は、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過した後に翼形部３８のキャビティ４６内の閉じ込められたレーザビーム６４を破壊するように構成される。より具体的には、前述したように、閉じ込められたレーザビーム６４は、液体カラム８０と液体カラム８０内のレーザビーム７４とを含む。特に図１０を参照すると、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過した場合には、バックストライク保護機構８２からキャビティ４６を通って流れるガス８４は、翼形部３８のキャビティ４６内の閉じ込められたレーザビーム６４の液体カラム８０を破壊して、液体カラム８０からの液体の少なくとも一部がビーム軸Ａおよびレーザビーム７４と交差する。ビーム軸Ａと交差する液体は、キャビティ４６内の閉じ込められたレーザビーム６４のレーザビーム７４により少なくとも部分的に照明され得る。したがって、センサ９８は、翼形部３８のキャビティ４６内に向けられており、レーザビーム７４により照明された液体の一部から光の強度などの光の特性を検出することができる。
【００４７】
特定の実施形態では、センサ９８が複数の位置で翼形部３８のキャビティ４６内からの光を検出するように構成されるように、センサ９８をキャビティ４６の外側に配置し、キャビティ４６内に向けることができる。より具体的には、センサが、第１の孔の位置における閉じ込められたレーザビーム６４のビーム軸Ａと、第２の孔の位置（図１０参照）における閉じ込められたレーザビーム６４の第２のビーム軸Ａ’と、によって視線１００を画定するように、センサ９８をキャビティ４６の外側に配置し、キャビティ４６内に向けることができる。このような実施形態は、たとえば、ガスタービン用の翼形部３８の冷却孔５２をより時間効率良く簡便に穿孔できるようにすることができる。
【００４８】
ここで図１１を参照すると、ガスタービンの翼形部に孔を穿設するための例示的な方法（２００）のブロック図が示されている。図１１の例示的な方法（２００）は、図９および図１０に示して上述した例示的なシステム６０により用いることができる。したがって、翼形部に孔を穿設する場面で説明したが、例示的な方法（２００）は、ガスタービンの他の任意の適切な構成部品に孔を穿設するために用いることができる。
【００４９】
図示するように、例示的な方法（２００）は、閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームを翼形部の近位壁の第１の孔の位置に向かって導くステップ（２０２）を含む。近位壁は、翼形部に画定されたキャビティに隣接して配置することができる。本方法は、翼形部により画定されたキャビティの外側に配置されたセンサを用いて、翼形部により画定されたキャビティ内の光の特性を検出するステップ（２０４）を含む。特定の例示的な態様では、センサは、翼形部によって画定された開口部に隣接して配置され、開口部を介してキャビティ内に向けることができる。したがって、センサは、閉じ込められたレーザビームによって規定されるビーム軸と交差しない位置に配置することができるが、翼形部のキャビティ内の閉じ込められたレーザビームによって規定されるビーム軸への視線を規定する。
【００５０】
方法（２００）は、バックストライク保護機構を作動させるステップ（２０６）をさらに含む。バックストライク保護機構を作動させるステップ（２０６）は、たとえば、閉じ込められたレーザドリルを所定の時間動作させるステップに応答することができる。さらに、バックストライク保護機構を作動させるステップ（２０６）は、ガスが翼形部のキャビティ内のビーム軸と交差するように、翼形部のキャビティを通してガスを流すステップを含むことができる。したがって、閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁を破過すると、方法（２００）は、バックストライク保護機構により翼形部のキャビティ内の閉じ込められたレーザビームを破壊するステップ（２０８）をさらに含む。より具体的には、キャビティ内の閉じ込められたレーザビームを破壊するステップ（２０８）は、液体カラムからの液体が閉じ込められたレーザビームのビーム軸およびレーザビームと交差するように、閉じ込められたレーザビームの液体カラムを破壊するステップを含むことができる。ビーム軸と交差する液体は、翼形部のキャビティ内の閉じ込められたレーザビームのレーザビームにより少なくとも部分的に照明され得る。
【００５１】
図１１の例示的な方法は、キャビティ内からステップ（２０４）でセンサにより検出された光に基づいて、第１の孔の位置における翼形部の近位壁を通る閉じ込められたレーザビームの第１の破過を決定するステップ（２１０）をさらに含む。特定の例示的な態様では、センサによりキャビティ内の光の特性を検出するステップ（２０４）は、閉じ込められたレーザビームのレーザによって照明された閉じ込められたレーザビームの液体の一部からの光の強度を検出するステップを含むことができる。さらに、このような例示的な態様では、閉じ込められたレーザビームの第１の破過を決定するステップ（２１０）は、閉じ込められたレーザビームのレーザビームにより照明された閉じ込められたレーザビームの液体の一部からの光の検出された強度に基づいて、閉じ込められたレーザビームの第１の破過を決定するステップを含むことができる。
【００５２】
閉じ込められたレーザビームの第１の破過を決定するステップ（２１０）の後に、例示的な方法は、閉じ込められたレーザドリルを停止し、第２の冷却孔を穿設するために閉じ込められたレーザドリルを再配置するステップを含むことができる。さらに、例示的な方法は、閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームを翼形部の近位壁の第２の孔の位置に向かって導くステップ（２１２）を含む。方法（２００）は、閉じ込められたレーザビームを第２の孔の位置に向かって導くステップ（２１２）の後に、センサを用いて翼形部により画定されたキャビティ内の光の特性を検出するステップ（２１４）をさらに含む。さらに、図１１の方法（２００）は、キャビティ内からの光の検出された特性に基づいて、翼形部の近位壁を通る閉じ込められたレーザビームの第２の破過を決定するステップ（２１６）を含む。閉じ込められたレーザビームの第２の破過を決定するステップ（２１６）は、閉じ込められたレーザビームの第１の破過を決定するステップ（２１０）と実質的に同様の方法で実行することができる。さらに、図示する例示的な態様では、センサは閉じ込められたレーザビームの第１の破過を決定するステップ（２１０）と、閉じ込められたレーザビームの第２の破過を決定するステップ（２１６）との間で静止した状態を保つ。たとえば、センサは、複数の孔の位置（第１の孔の位置および第２の孔の位置を含む）において閉じ込められたレーザビームのビーム軸により視線を規定するように配置することができる。しかし、他の例示的な態様では、たとえば、穿孔される冷却孔が非直線経路を規定する場合には、後続の孔の位置への視線を維持または確立するために、センサを移動し、再配置し、または再位置合わせすることができることを理解されたい。
【００５３】
図１１の例示的な方法は、閉じ込められたレーザドリルを使用して、翼形部の近位壁を貫通する複数の孔を時間効率良く簡便に穿孔することを可能にすることができる。
【００５４】
構成部品の外側の液体の検出
図１２および図１３を参照すると、本開示のさらに別の例示的な実施形態によるシステム６０が示されている。より具体的には、図１２は、閉じ込められたレーザドリル６２の閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過する前の、本開示の別の例示的な実施形態によるシステム６０の概略図を示す。さらに、図１３は、閉じ込められたレーザドリル６２の閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過した後の、図１２の例示的なシステム６０の概略図を示す。図１２および図１３の例示的なシステム６０は翼形部３８の場面で説明しているが、他の実施形態では、システム６０をガスタービンの他の構成部品と共に用いることができることを理解されたい。
【００５５】
図１２および図１３に示す例示的なシステム６０は、図３および図４の例示的なシステム６０と実質的に同様に構成することができ、同一または類似の符号は、同一または類似の部分を指すことができる。たとえば、図１２および図１３の例示的なシステム６０は、閉じ込められたレーザビーム６４を用いる閉じ込められたレーザドリル６２（簡単にするために、図１２および図１３では概略的に示す）を含む。閉じ込められたレーザビーム６４は、液体で形成された液体カラム８０と液体カラム８０内のレーザビーム７４とを含む。閉じ込められたレーザドリル６２は、翼形部３８の近位壁６６を貫通する１つもしくは複数の孔または冷却流路５２を穿孔するように構成される。図示する実施形態では、翼形部３８の近位壁６６は、翼形部３８により画定されたキャビティ４６に隣接して配置される。
【００５６】
しかし、図１２および図１３の実施形態では、システム６０は、翼形部３８の近位壁６６の外側に存在する閉じ込められたレーザビーム６４からの液体の量を決定するように構成された、翼形部３８の近位壁６６の外側に配置されたセンサ１０２を含む。コントローラ７２は、センサ１０２と動作可能に通信する。コントローラ７２は、センサ１０２により存在すると決定された液体の量に基づいて、翼形部３８の近位壁６６を通る閉じ込められたレーザビーム６４の破過を決定するように構成される。より具体的には、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過する前に、閉じ込められたレーザビーム６４の液体カラム８０からの液体は、穿孔作業中（すなわち、閉じ込められたレーザドリル６２の動作中）に翼形部３８の近位壁６６から離れるように霧散することがあり得る。閉じ込められたレーザビーム６４からの液体は、翼形部３８の近位壁６６の穿孔されている孔５２を囲む液体噴霧のプルーム１０６を形成することができる。プルーム１０６は、システム６０によって画定されるバックスプラッシュ領域１０４に配置され得る。さらに、図１２および図１３の実施形態などの特定の実施形態では、閉じ込められたレーザドリル６２は、翼形部３８の近位壁６６に相対的に近接して配置することができ、そのようにして、閉じ込められたレーザドリル６２がバックスプラッシュ領域１０４内に配置される。たとえば、特定の実施形態では、閉じ込められたレーザドリル６２は、翼形部３８の近位壁６６とのクリアランスを約５ミリメートル（「ｍｍ」）〜約２５ｍｍに画定することができ、たとえば、約７ｍｍ〜約２０ｍｍ、約１０ｍｍ〜約１５ｍｍなどに画定することができる。しかし、他の実施形態では、閉じ込められたレーザドリル６２は、翼形部３８の近位壁６６との他の任意の適切なクリアランスを画定することができる。
【００５７】
対照的に、閉じ込められたレーザドリル６２が翼形部３８の近位壁６６を破過した後（図１３）には、閉じ込められたレーザビーム６４の液体カラム８０からの液体は、穿孔された孔５２を通って翼形部３８のキャビティ４６内に流入することができる。したがって、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６内を破過した後には、閉じ込められたレーザドリル６２がバックスプラッシュ領域１０４に液体噴霧のプルーム１０６を画定することができないか、あるいは、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部の近位壁６６破過する前の大きさまたは形状に比べて、プルーム１０６が小さいか、または異なる形状を画定することがあり得る。
【００５８】
図１２および図１３の実施形態では、センサ１０２は、翼形部３８の近位壁６６の外側に存在する閉じ込められたレーザビーム６４からの液体の量を決定することができる任意のセンサとして構成することができる。たとえば、特定の例示的な態様では、センサ１０２は、カメラを含むことができる。センサ１０２がカメラを含む場合には、センサ１０２のカメラは、閉じ込められたレーザドリル６２に向けることができ、あるいはセンサ１０２のカメラは、翼形部３８の近位壁６６の孔５２に向けることができる。これらの実施形態のいずれにおいても、センサ１０２は、所定の量の液体がバックスプラッシュ領域１０４に存在するか否かを決定するために、画像認識方法を利用するように構成することができる。たとえば、センサ１０２は、存在する液体の量を決定するために、センサ１０２のカメラから受信した１つまたは複数の画像を１つまたは複数の記憶された画像と比較するように構成することができる。より具体的には、センサ１０２は、カメラから受信した１つまたは複数の画像を、閉じ込められたレーザドリル６２の、または閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過したことを示す液体の量を有する孔５２の、１つもしくは複数の記憶された画像と比較するように構成することができる。
【００５９】
しかし、他の例示的な実施形態では、他の任意の適切なセンサ１０２を設けてもよいことを理解されたい。たとえば、他の例示的な実施形態では、センサ１０２は、動きセンサ、湿度センサ、または他の任意の適切なセンサであってもよい。センサ１０２が動きセンサである場合には、たとえば、センサは、液体噴霧のプルーム１０６がバックスプラッシュ領域１０４に存在するか否かを決定することができる。液体噴霧のプルーム１０６がバックスプラッシュ領域１０４にもはや存在していない場合には、破過を決定することができる。
【００６０】
図１４および図１５を参照すると、さらに別の例示的な実施形態によるシステム６０が示されている。図１４および図１５の例示的なシステム６０は、図１２および図１３の例示的なシステム６０と実質的に同様に構成される。しかし、図１４および図１５の例示的な実施形態では、センサ１０２は光センサとして構成され、システム６０は閉じ込められたレーザドリル６２から分離した光源１０８をさらに含む。光源１０８は、任意の適切な光源であってもよい。たとえば、光源１０８は、１つもしくは複数のＬＥＤ電球、１つもしくは複数の白熱電球、１つもしくは複数のエレクトロルミネセントランプ、１つもしくは複数のレーザ、またはこれらの組み合わせであってもよい。
【００６１】
前に述べたように、閉じ込められたレーザドリル６２がバックスプラッシュ領域１０４を画定し、そこで、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過する前に、閉じ込められたレーザビーム６４からの液体が噴霧する。図示する実施形態では、光源１０８は、翼形部３８の外側に配置され、バックスプラッシュ領域１０４の少なくとも一部を通って光を導くように構成される。また、図示する実施形態では、光源１０８は、センサ１０２からバックスプラッシュ領域１０４を直接挟んで配置され、光源１０８はセンサ１０２に向けられ、センサ１０２は光源１０８に向けられている。しかし、他の例示的な実施形態では、光源１０８およびセンサ１０２は、バックスプラッシュ領域１０４に対して互いにオフセットされてもよく、光源１０８はセンサ１０２に向けられていなくてもよく、および／またはセンサ１０２は光源１０８に向けられていなくてもよい。
【００６２】
前に述べたように、図示する実施形態では、センサ１０２は光源１０８に向けられ、光源１０８はセンサ１０２に向けられており、光源の軸１１０はセンサ１０２と交差する。このような実施形態では、所定のしきい値より高い光の強度を検出することにより、閉じ込められたレーザビーム６４からの減少した量の液体が翼形部３８の外側に存在し、したがって閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過したことを示すことができる。より具体的には、液体がバックスプラッシュ領域１０４に存在する場合には、センサ１０２により検出される光の強度が相対的に低くなるように、液体が光源１０８からの光を分断またはリダイレクトすることができる。対照的に、バックスプラッシュ領域１０４に液体が存在しないか、または微少量の液体が存在する場合には、光源１０８とセンサ１０２との間の分断の量が限定されるので、比較的高い強度の光がセンサ１０２によって検出され得る。したがって、このような構成によれば、比較的高い強度の光を検出することにより、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過したことを示すことができる。
【００６３】
しかし、光源１０８がセンサ１０２に向けられておらず、センサ１０２が光源１０８に向けられていない場合などの、他の例示的な実施形態では、所定のしきい値より低い光の強度を検出することにより、閉じ込められたレーザビーム６４からの減少した量の液体が翼形部３８の外側に存在することを示す。より具体的には、光源１０８がセンサ１０２に向けられておらず、センサ１０２が光源１０８に向けられていない場合には、光源からの光がバックスプラッシュ領域１０４の液体によってリダイレクトされ、反射されると、センサ１０２は増加した光の強度を検出することができる。しかし、バックスプラッシュ領域１０４に液体が存在しないか、または微少量の液体が存在する場合には、光源からの光は、このような液体によってリダイレクトまたは反射されず、したがってセンサ１０２は比較的低い光の強度を検出することができる。したがって、このような例示的な実施形態では、所定のしきい値より低い光の強度を検出することにより、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６を破過したことを示すことができる。
【００６４】
ここで図１６を参照すると、ガスタービンの翼形部に孔を穿設するための例示的な方法（３００）のブロック図が示されている。図１６の例示的な方法（３００）は、図１２および図１３に示し上述した例示的なシステム６０、ならびに／または図１４および図１５に示し上述した例示的なシステム６０により用いることができる。したがって、翼形部に孔を穿設する場面で説明したが、例示的な方法（３００）は、ガスタービンの他の任意の適切な構成部品に孔を穿設するために用いることができる。
【００６５】
図示するように、例示的な方法（３００）は、閉じ込められたレーザドリルをガスタービンの翼形部の近位壁から所定の距離内に位置決めするステップ（３０２）を含む。例示的な方法（３００）はまた、閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームを翼形部の近位壁の外面に向かって導くステップ（３０４）を含む。閉じ込められたレーザビームは、液体で形成された液体カラムと液体カラム内のレーザビームとを含む。例示的な方法（３００）はまた、閉じ込められたレーザビームからの翼形部の近位壁の外側に存在する液体の量をセンサにより検出するステップ（３０６）を含む。さらに、例示的な方法（３００）は、ステップ（３０６）で翼形部の近位壁の外側で検出された液体の量に基づいて、ガスタービンの翼形部の近位壁を通る閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームの破過を決定するステップ（３０８）を含む。
【００６６】
センサがカメラを含む特定の例示的な態様では、翼形部の近位壁の外側に存在する液体の量を検出するステップ（３０６）は、存在する液体の量を決定するために、カメラから受信した１つまたは複数の画像を１つまたは複数の記憶された画像と比較するステップを含むことができる。このような機能を提供するために、任意の適切なパターン認識ソフトウェアを利用することができる。
【００６７】
複数のセンサの利用
ここで図１７を参照すると、本開示の別の例示的な実施形態によるシステム６０が示されている。図１７の例示的なシステム６０は翼形部３８の場面で説明しているが、他の実施形態では、システム６０をガスタービンの他の構成部品と共に用いることができることを理解されたい。
【００６８】
図１７の例示的なシステム６０は、図３および図４の例示的なシステム６０と実質的に同様に構成することができ、同一または類似の符号は、同一または類似の部分を指すことができる。たとえば、図１７の例示的なシステム６０は、閉じ込められたレーザビーム６４を用いる閉じ込められたレーザドリル６２を含む。閉じ込められたレーザドリル６２は、翼形部３８の近位壁６６を貫通する孔５２を穿孔するように構成される。近位壁６６は、図示するように、翼形部３８によって画定されたキャビティ４６に隣接して配置される。システム６０はまた、コントローラ７２を含む。
【００６９】
図１７の例示的なシステム６０は、翼形部３８の近位壁６６の孔５２からの光の第１の特性を検出するように構成された第１のセンサ１１０をさらに含む。例示的なシステム６０は、翼形部３８の近位壁６６の孔からの光の第２の特性を検出するように構成された第２のセンサ１１２をさらに含む。光の第２の特性は、光の第１の特性とは異なる。さらに、コントローラ７２は、第１のセンサ１１０および第２のセンサ１１２に動作可能に接続され、検出された光の第１の特性および検出された光の第２の特性に基づいて、閉じ込められたレーザドリル６２により穿孔されている孔５２の進行状況を決定するように構成される。
【００７０】
図１７に示す実施形態では、第１のセンサ１１０は、翼形部３８の外側に配置され、ビーム軸Ａに沿って孔５２から反射および／またはリダイレクトされた、すなわち、翼形部３８の近位壁６６から離れてビーム軸Ａに沿って導かれた光を検出するようにさらに配置される。たとえば、第１のセンサ１１０は、図３および図４を参照して上述したセンサ８８と実質的に同様に構成することができる。したがって、第１のセンサ１１０は、オシロスコープセンサまたは他の任意の適切な光センサであってもよい。
【００７１】
さらに、図１７の実施形態では、第２のセンサ１１２もまた、翼形部３８の外側に配置され、翼形部３８の近位壁６６の孔５２に向けられている。より具体的には、第２のセンサ１１２は、第２のセンサ１１２が孔５２に対して視線１１４を規定するように配置され、視線１１４はビーム軸Ａに非平行な方向に延びる。第２のセンサ１１２は、特定の実施形態では、光の強度、光の波長、および光の量のうちの１つまたは複数を検出するように構成された光センサであってもよい。
【００７２】
図１８を参照して以下でより詳細に説明するように、特定の例示的な実施形態では、光の第１の特性は第１の波長の光の強度であってもよく、光の第２の特性は第２の波長の光の強度であってもよい。第１の波長の光を検出することにより、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６の断熱コーティング３６などの第１層に当たっていることを示すことができる。対照的に、第２の波長の光を検出することにより、閉じ込められたレーザビーム６４が翼形部３８の近位壁６６の金属部分４０などの第２層に当たっていることを示すことができる。コントローラ７２は、孔５２の進行状況を決定するために、第１のセンサ１１０によって第１の波長で検出された光の強度を第２のセンサ１１２によって第２の波長で検出された光の強度と比較するように構成することができる。
【００７３】
しかし明らかなように、本開示の他の例示的な実施形態では、第１のセンサ１１０および第２のセンサ１１２は、他の任意の適切な位置に配置してもよいことを理解されたい。たとえば、他の例示的な実施形態では、第１のセンサ１１０および第２のセンサ１１２は、翼形部３８の近位壁６６から離れてビーム軸Ａに沿って導かれる光を検出するようにそれぞれ配置することができる。あるいは、第１のセンサ１１０および第２のセンサ１１２は、それぞれのセンサ１１０、１１２がビーム軸Ａに非平行な翼形部３８の近位壁６６の孔への視線を規定するようにそれぞれ配置されてもよい。あるいは、第１のセンサ１１０および第２のセンサ１１２の一方もしくは両方が、翼形部３８のキャビティ４６の外側に配置されて、翼形部３８のキャビティ４６内に向けられてもよいし（たとえば、図９および図１０を参照して上述したセンサ９８と同様に）、または翼形部３８のキャビティ４６内に配置されてもよい。あるいは、第１のセンサ１１０および第２のセンサ１１２の一方または両方が、翼形部３８の外側に配置されて、周囲表面の孔５２からの反射光を検出するように前記周囲表面に向けられてもよい。あるいは、特定の実施形態では、第１のセンサ１１０および第２のセンサ１１２は、任意の適切な位置において単一の検出装置にそれぞれ統合されてもよい。
【００７４】
ここで図１８を参照すると、ガスタービンの翼形部に孔を穿設するための例示的な方法（４００）のブロック図が示されている。図１８の例示的な方法（４００）は、図１７に示して上述した例示的なシステム６０により用いることができる。したがって、翼形部に孔を穿設する場面で説明したが、例示的な方法は、ガスタービンの他の任意の適切な翼形部に孔を穿設するために用いることができる。
【００７５】
図１８の例示的な方法（４００）は、閉じ込められたレーザドリルの閉じ込められたレーザビームを翼形部の近位壁に向かって導くステップ（４０２）を含む。近位壁は、翼形部に画定されたキャビティに隣接して配置され、閉じ込められたレーザビームは、ビーム軸を規定する。例示的な方法（４００）は、第１のセンサにより翼形部の孔からの光の第１の特性を検出するステップ（４０４）をさらに含む。特定の例示的な態様では、第１のセンサは、翼形部の外側に配置することができ、光の第１の特性は、第１の波長の光の強度であってもよい。第１の波長の光を検出することにより、閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁の第１層に当たっていること、またはその中に向けられていることを示すことができる。たとえば、第１の波長の光を検出することにより、閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁の断熱コーティングに当たっていることを示すことができる。
【００７６】
例示的な方法（４００）はまた、第２のセンサにより翼形部の孔からの光の第２の特性を検出するステップ（４０６）を含む。ステップ（４０６）で第２のセンサにより検出された光の第２の特性は、ステップ（４０４）で第１のセンサにより検出された光の第１の特性とは異なる。たとえば、特定の例示的な態様では、光の第２の特性は、第２の波長の光の強度であってもよい。第２の波長は、閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁の第２層に当たっていることを示すことができる。たとえば、第２の波長の光を検出することにより、閉じ込められたレーザビームが翼形部の近位壁の金属部分に当たっていることを示すことができる。
【００７７】
本方法は、ステップ（４０４）で検出された光の第１の特性とステップ（４０６）で検出された光の第２の特性とに基づいて、孔の進行状況を決定するステップ（４０８）をさらに含む。特定の例示的な態様では、ステップ（４０４）で検出された光の第１の特性とステップ（４０６）で検出された光の第２の特性とに基づいて孔の進行状況を決定するステップ（４０８）は、第１の波長で検出された光の強度を第２の波長で検出された光の強度と比較するステップを含むことができる。たとえば、第２の波長で検出された光の強度に対する第１の波長で検出された光の強度の比は、翼形部の近位壁の第１層を貫通する孔の進行状況を示すことができる。
【００７８】
特定の例示的な態様では、ステップ（４０４）で検出された光の第１の特性とステップ（４０６）で検出された光の第２の特性とに基づいて孔の進行状況を決定するステップ（４０８）は、孔が翼形部の近位壁の第１層を貫通する少なくとも所定量であることを決定するステップをさらに含むことができる。たとえば、例示的な方法は、孔が翼形部の近位壁の第１層を貫通する状態の少なくとも約９０％であること、たとえば翼形部の近位壁の第１層を貫通する状態の少なくとも約９５％であること、たとえば翼形部の近位壁の第１層を貫通する状態の少なくとも約９８％であることなどを決定するステップを含むことができる。
【００７９】
さらに、断熱コーティングが作製される材料の種類などの特定の要因に応じて、翼形部の下地金属部分よりも低いパワーで翼形部の近位壁の断熱コーティングを穿孔することが望ましい場合がある。したがって、孔の進行状況を決定するステップ（４０８）に応答して、たとえば、孔が少なくとも近位壁の第１層を貫通する所定量であることを決定するステップに応答して、方法（４００）は、閉じ込められたレーザドリルの１つまたは複数の動作パラメータを調整するステップ（４１０）をさらに含むことができる。たとえば、方法（４００）は、閉じ込められたレーザドリルのパワーを増加させるステップ、パルス速度を増加させるステップ、および／またはパルス幅を増加させるステップを含むことができる。
【００８０】
しかし、他の例示的な態様では、光の第１の特性および光の第２の特性は、それぞれ他の任意の適切な光の特性であってもよいことを理解されたい。たとえば、他の例示的な態様では、第１のセンサは適切な光センサであってもよく、光の第１の特性は光の強度であってもよい。このような例示的な態様は、閉じ込められたレーザドリルの反射パルス幅および閉じ込められたレーザドリルの反射パルス周波数の一方または両方を決定するステップをさらに含むことができる図３〜図５を参照して上でより詳細に説明したものと同様に、閉じ込められたレーザドリルの決定された反射パルス幅および閉じ込められたレーザドリルの決定されたパルス周波数の一方または両方に基づいて、図１８の例示的な方法（４００）は、閉じ込められたレーザドリルで穿孔されている孔の深さを決定するステップをさらに含むことができる。さらに、このような例示的な態様では、第２のセンサもまた、光センサであってもよく、光の第２の特性は、光の波長であってもよい。上述したように、光の波長は、閉じ込められたレーザビームが中に導かれている材料を示すことができる。したがって、図１８の例示的な方法（４００）は、第２のセンサによって検出された光の波長に基づいて、閉じ込められたレーザビームが中に導かれている材料を決定するステップをさらに含むことができる。
【００８１】
例示的な態様では、孔の深さを決定するステップおよび閉じ込められたレーザビームが中に導かれている材料を決定するステップに応答して、図１８の例示的な方法（４００）は、閉じ込められたレーザドリルの１つまたは複数の動作パラメータを調整するステップをさらに含むことができる。より具体的には、図１８の例示的な方法（４００）は、翼形部の近位壁の第１層を貫通して孔が穿孔されたことを決定するステップと、翼形部の近位壁の金属部分を貫通する穿孔を支援するために閉じ込められたレーザドリルのパワーを増加させ、パルスレートを増加させ、および／またはパルス幅を増加させるステップと、をさらに含むことができる。あるいは、図１８の例示的な方法（４００）は、孔が翼形部の近位壁の金属部分を少なくとも所定量貫通していることを決定するステップをさらに含むことができ、たとえば、翼形部の遠位壁に不必要な損傷を与えることを防止するために、閉じ込められたレーザドリルのパワーを減少させ、パルスレートを減少させ、および／またはパルス幅を減少させることができる。
【００８２】
上記の例示的な態様のいずれにおいても、ステップ（４０４）で検出された光の第１の特性とステップ（４０６）で検出された光の第２の特性とに基づいて、孔の進行状況を決定するステップ（４０８）は、任意の適切な制御方法を用いることを含んでもよいことを理解されたい。たとえば、孔の進行状況を決定するステップ（４０８）は、特定の要因を考慮するルックアップテーブルを利用するステップを含むことができる。これらのルックアップテーブルは、実験的に決定することができる。さらにまたは代わりに、孔の進行状況を決定するステップ（４０８）は、ステップ（４０４）、（４０６）でそれぞれ検出された光の検出された第１および第２の特性を解析するために、ファジー論理制御方法を利用するステップを含むことができる。
【００８３】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を含む場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００８４】
１０  タービン部
１２  ロータ
１４  ケーシング
１６  ガス流路
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  回転翼
３２  静翼
３４  外面
３６  断熱コーティング
３８  翼形部
４０  金属部分
４２  正圧側面
４４  負圧側面
４６  キャビティ
４８  前縁
５０  後縁
５２  孔、冷却流路
５４  開口部
６０  システム
６２  閉じ込められたレーザドリル
６４  閉じ込められたレーザビーム
６６  近位壁
６８  レーザ機構、信号
７０  コリメータ
７２  コントローラ
７４  レーザビーム
７５  集束レンズ
７６  チャンバ
７８  ノズル
８０  液体カラム
８２  バックストライク保護機構
８４  ガス
８６  遠位壁
８８  センサ
９０  リダイレクトレンズ
９２  プロセッサ
９４  メモリ
９６  命令または論理、ハードワイヤードロジック
９８  センサ
１００  視線
１０２  センサ
１０４  バックスプラッシュ領域
１０６  プルーム
１０８  光源
１１０  第１のセンサ
１１２  第２のセンサ
１１４  視線
１２０  方法
１２２  ステップ
１２４  ステップ
１２６  ステップ
１２８  ステップ
１３０  ステップ
１３２  ステップ
１３４  ステップ
１５０  グラフ
１５２  ピーク
１５４  谷
１５６  線
１５８  点
１６０  グラフ
１６２  第１の波長
１６３  第４の波長
１６４  第２の波長
１６５  第５の波長
１６６  第３の波長
１７０  グラフ
１７２  線
１７４  線
２００  方法
２０２  ステップ
２０４  ステップ
２０６  ステップ
２０８  ステップ
２１０  ステップ
２１２  ステップ
２１４  ステップ
２１６  ステップ
３００  方法
３０２  ステップ
３０４  ステップ
３０６  ステップ
３０８  ステップ
４００  方法
４０２  ステップ
４０４  ステップ
４０６  ステップ
４０８  ステップ
４１０  ステップ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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