(57)【要約】  複数の異なる物品即ちブレードアッセンブリ（２）を固定する方法であって、各アッセンブリは、完成形態にするために一つ又はそれ以上の製造工程が各々に加えられ、前記物品の各々に基準点としての特徴的な構造（１０）を設ける工程を含み、各基準点としての特徴的な構造（１０）は、同じ形態及び寸法となっており、前記方法は、ａ）物品のうちの第１物品の基準点特徴を相補的治具に配置し、異なる物品を固定する工程と、ｂ）固定された異なる物品に少なくとも一つの製造工程を実施する工程と、ｃ）異なる物品を治具から取り外す工程と、ｄ）物品のうちの別の物品の基準点特徴を相補的治具に配置し、異なる物品を固定する工程と、ｅ）固定された異なる物品に少なくとも一つの製造工程を実施する工程と、ｆ）異なる物品を治具から取り外す工程とを含む。【選択図】図５
2010530043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる物品を固定する方法であって、前記各物品は完成形態にするために一つ又はそれ以上の製造工程が各々に加えられており、
前記方法は、前記物品の各々に、基準点としての特徴的な構造を設ける工程を備えており、各基準点としての特徴的な構造は、同じ形態及び同じ寸法となっており、
ａ）前記物品のうちの第１物品の前記基準点としての特徴的な構造を相補的な治具に配置して、前記異なる物品を固定する工程と、
ｂ）固定された前記異なる物品に少なくとも一つの製造工程を実施する工程と、
ｃ）前記異なる物品を前記治具から取り外す工程と、
ｄ）前記物品のうちの別の物品の前記基準点としての特徴的な構造を前記相補的な治具に配置して、前記異なる物品を固定する工程と、
ｅ）固定された前記異なる物品に少なくとも一つの製造工程を実施する工程と、
ｆ）前記異なる物品を前記治具から取り外す工程とを含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、更に、
ｇ）前記物品のうちの前記第１の物品の前記基準点としての特徴的な構造を第２相補的な治具に配置し、前記異なる物品を固定する工程と、
ｈ）固定された前記異なる物品に少なくとも一つの製造工程を実施する工程と、
ｉ）前記異なる物品を前記治具から取り外す工程とを含む、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記製造工程は、フライス削り、研削仕上げ、旋削、化学的機械加工、研磨、及び検査からなる群から選択される、方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記異なる物品は、エーロホイルアッセンブリである、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
前記エーロホイルアッセンブリは、形状及び／又は大きさが異なる、方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の方法において、
前記基準点としての特徴的な構造は、前記エーロホイルアッセンブリの各ルート部分に設けられる、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
前記基準点としての特徴的な構造は、前記ルート部分から突出している、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記基準点としての特徴的な構造は非対称断面を有する、方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記基準点としての特徴的な構造は、一つ又はそれ以上の基準面を有する、方法。
【請求項１０】
図２乃至図５を参照して本明細書中に説明した方法。
【請求項１１】
図２乃至図５を参照して本明細書中に説明した装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガスタービンエンジン用のエーロホイル構成要素の製造中に複数の異なる物品を固定する方法に関する。特に、物品を精密に製造するための基準点を提供するため、各物品に基準点となる特徴的な構造が形成されている。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来のコンプレッサブレードアッセンブリ２を示す。ブレードアッセンブリ２は、エーロホイル部分４と、ルート部分６とを含む。ルート部分６は、ブレードアッセンブリ２をロータディスク内にしっかりと固定する。ルート部分６は、ロータディスクに設けられた対応する形状のスロットと係合する形状を有する。エーロホイル部分４は、流体を後方に押し、非回転ステータとの組み合わせで流体を圧縮する形状を有する。
【０００３】
ブレードアッセンブリ２は、多くの他の同じブレードアッセンブリとともにロータディスクに配置され、ロータアッセンブリを形成し、ロータアッセンブリは、周方向に延びて配列されたブレードアッセンブリを有している。
【０００４】
コンプレッサアッセンブリは、一つ又はそれ以上の段（ステージ）を備えており、各段（ステージ）は、ロータアッセンブリと、ステータアッセンブリとを備えている。ステータアッセンブリは、周方向に延びて配列された非回転ステータである。一つの段内の各ブレードアッセンブリは設計が同じであり、ブレードアッセンブリは段間で異なっていてもよい。シュラウド付きブレード、シュラウドなしブレード、可変ベーンを含む多数のブレード構造が可能であり、また、単端ステータ構造や二重端ステータ構造等の同数のステータ構造も可能である。ブレードアッセンブリ及びステータ構造をエーロホイルアッセンブリとして説明する。
【０００５】
完成したブレードアッセンブリは、ガスタービンエンジンの精密な構成要素である。ブレードアッセンブリは、鋳造又は鍛造のいずれかによって形成される。鋳造プロセスでは、ロストワックスプロセスで中空セラミックシェルを形成し、これを溶融金属で充填し、冷却して構成要素を形成する。
【０００６】
ガスタービンエンジンで要求される精密な嵌着を得るため、機械加工により、空力学的目的に適したエーロホイル表面と、ロータディスクの相補的な保持特徴部と係合するように形成された、又はエーロホイルをディスクアッセンブリに一体に固定できるように正確に形成されたルート部分とを提供する必要がある。
【０００７】
複雑な物品の製造方法には、物品に一つ又はそれ以上の基準マークを付け、基準点（ｄａｔｕｍ：データム）を形成する工程が含まれる。
ＧＢ２４２８３９６は、このような方法の一つを開示する。この方法では、製造手順の開始時に、ブレード付きディスクに永久的な基準点（データム）を形成した。この基準点は、完成した構成要素の部分を形成し、製造及び修理を補助する。基準点は正確な照合を補助するが、機械加工中に前記部分を支持し又は固定するには頑丈さが不十分である。
【０００８】
ＵＳ４５７６５５１は、ブレードに三つの円錐形形状突出部を機械加工によって一体に形成し、これらの突出部を使用して治具（ジグ）に配置する工程を含む方法を開示する。突出部の位置及び治具の存在は、ブレードについて行われるこれ以降の作業の重大な妨げとなる。更に、これらの基準点の各々はブレードに特定のものであって、各段のブレード及びロータは、製造に費用がかかる特別の治具を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＧＢ２４２８３９６
【特許文献２】ＵＳ４５７６５５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、改良された基準点となる特徴的な構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の特徴によれば、複数の異なる物品を固定する方法であって、複数の異なる物品の各々には、完成形態にするために一つ又はそれ以上の製造工程が加えられており、物品の各々に基準点となる特徴構造を設ける工程を備え、各基準点となる特徴構造は、同じ形態及び寸法となっており、
ａ）前記物品のうちの第１物品の基準点となる特徴構造を相補的な治具（互いの欠けた部分を補いあうことにより、前記特徴構造に対して係合又は嵌合可能な構造を持つ治具）に配置して、異なる物品を固定する工程と、
ｂ）固定された異なる物品に少なくとも一つの製造工程を実施する工程と、
ｃ）異なる物品を治具（ジグ）から取り外す工程と、
ｄ）物品のうちの別の物品の基準点となる特徴構造を相補的な治具に配置して、異なる物品を固定する工程と、
ｅ）固定された異なる物品に少なくとも一つの製造工程を実施する工程と、
ｆ）異なる物品を治具から取り外す工程とを含む、方法が提供される。
【００１２】
本方法は、更に、
ｇ）物品のうちの第１物品の基準点となる特徴構造を第２の相補的な治具に配置し、異なる物品を固定する工程と、
ｈ）固定された異なる物品に少なくとも一つの製造工程を実施する工程と、
ｉ）異なる物品を治具から取り外す工程とを備えることができる。
【００１３】
好ましくは、製造工程は、フライス削り、研削仕上げ、旋削、化学的機械加工、研磨、及び検査からなる群から選択される。
好ましくは、異なる物品は、エーロホイルアッセンブリである。エーロホイルアッセンブリは、形状及び／又は大きさが異なる。好ましくは、基準点となる特徴構造は、エーロホイルアッセンブリの各ルート部分に設けられる。好ましくは、基準点となる特徴構造は、ルート部分から突出している。好ましくは、基準点となる特徴構造は、複数の基準面を有する。好ましくは、基準点となる特徴構造は、非対称な断面を有する。
【００１４】
本発明の実施例を、添付図面を参照して単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、従来のコンプレッサブレードアッセンブリを示す図である。
【図２】図２は、本発明による、基準点となる特徴構造を取り付けたエーロホイルを示す図である。
【図３】図３は、本発明による図２のエーロホイルの底面図である。
【図４】図４は、図２のエーロホイルの斜視図である。
【図５】図５は、治具内に固定した本発明のエーロホイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図２は、基準点（ｄａｔｕｍ：データム）となる特徴的な構造（単に特徴構造とも言う）即ち固定部１０が、配置されたエーロホイルを示す。固定部１０の全体形態は、好ましくは、エーロホイルの製造が行われる鋳造プロセス又は鍛造プロセス中に製造される。好ましい実施例では、固定部１０は、ブレードアッセンブリ２のルート部分に配置される。固定部１０をこのように配置することにより、製造中、固定部１０を、ブレードアッセンブリで必要とされる機械加工作業を妨げることなく、基準点として、ブレードアッセンブリ用の保持機構としての両方で使用できる。
【００１７】
好ましい固定部１０は、ブレードアッセンブリのルート部分から、エーロホイルとは逆方向に垂下している。固定部１０は、一つ又はそれ以上の加工工程に亘り、ブレードアッセンブリをホルダ内に支持するのに十分に頑丈である。
【００１８】
固定部１０を鋳造工程中又は鍛造工程中に製造する場合には、固定部１０は、一般的には、基準点として適合するには精度が不十分であり、基準点を提供するために機械加工が施されるかもしれない。
【００１９】
固定部１０に機械加工が必要とされる場合には、機械加工は、三軸ＣＮＣマシンによって行われる。鍛造したルート部分の表面を、あご部（噛み合い部）を使用して治具（ジグ）にクランプし、ＣＮＣプログラムを使用して、固定部１０の側面及び端面を機械加工する。
【００２０】
機械加工を施した基準点には、複数の面（ファセット）が形成されており、その基準点は、全体に柱状となっている。固定部１０の断面は非対称であり、ブレードアッセンブリを固定部ホルダ内に正しく整合するのに役立つ。固定部１０は、少なくとも三つの基準面を有する。これらの基準面を図２及び図３にｄ１、ｄ２、及びｄ３として示す。基準面ｄ１は、ブレードのルート部分に対して反対側端部にある固定部の面である。基準面ｄ２及びｄ３は、基準面ｄ１に対して垂直方向に延びる面である。
【００２１】
固定部１０の基準面ｄ１は、固定部ホルダの対応する下面に当てて配置され、ブレードアッセンブリの重量によって、又は、何らかの他の押圧力によって、この下面に当接又は圧接した状態に保持される。基準面ｄ２及びｄ３は、治具内の押圧面（付勢面）によって治具の対応する側壁に当てて配置される。
【００２２】
好ましい実施例で上文中に論じたように、固定部１０は非対称であり、基準面ｄ２及びｄ３に対して４５°の面ｄ４を有する。治具の押圧面は、固定部１０のこの面ｄ４に作用し、基準面ｄ２及びｄ３を、これらの基準面と対応する治具内の特徴構造に押し付ける。押圧は、例えばばねやねじ等の機械的手段によって行うことができる。
【００２３】
固定部１０は、多くのブレード設計で同じ固定部１０を使用できるような大きさ及び設計を備えている。第１段コンプレッサブレードは、代表的には、寸法が３６ｍｍ×８０ｍｍ×２２ｍｍ程度の寸法のルート部分を持つが、第８段コンプレッサブレードは、代表的には、寸法が１２ｍｍ×２０ｍｍ×１６ｍｍのルート部分を有する。従って、基準面の長さは約３２ｍｍであり、断面はほぼ１５ｍｍ×１５ｍｍであり、これによりコンプレッサ内の段の各々の各ブレードアッセンブリに同じ基準面（データム）を設けることができる。
【００２４】
本発明は、様々な形状及び種類の製品の製造に必要な治具の数が減少するという点で、従来の治具を越える大きな利点を提供するということは理解されよう。相補的特徴により、物品の整合及び配向を従来の治具及びチャックによって行われるよりも簡単に且つ安価に行うことができる。
【００２５】
各ブレードアッセンブリの種類に対して同じ固定部１０が提供されるため、各ブレードアッセンブリの種類を、固定部１０に対して相補的な特徴構造（互いの欠けた部分を補いあうことにより、係合又は嵌合可能な構造）を持つホルダを使用して、配置し固定することができる。同じ特徴構造を持つ同様のホルダを、ブレードアッセンブリが通過する全ての機械加工機器で使用でき、これによって、各ブレードアッセンブリの整合及び固定を、各機械加工機器で容易に且つ迅速に行うことができる。従って、各機械加工作業は、同じ基準点となる特徴構造と整合して行われる。
【００２６】
ホルダ又は治具は、その最も簡単な形態において、相補的な特徴構造を備えた機械加工工具に関して周知の位置に置いた状態で、その機械加工機器に永久的に固定される。
その機械加工機器に設けられた相補的特徴構造の断面は、固定部１０の基準点となる特徴構造の断面と同じであり、これにより、固定部１０の基準点となる特徴構造を機械加工工具の相補的な特徴構造に挿入するだけでブレードの配向を決定できる。
【００２７】
より複雑な構成では、ホルダが機械加工機器に取り外し可能に取り付けられており、この場合、ホルダを機械加工機器と整合させるための特徴的な構造がホルダに設けられる。この構成では、ホルダがブレードアッセンブリとともに機械加工機器間を移動するように、固定部１０をホルダ内に永久的に固定してもよいし、又は、固定部１０をホルダ内に取り外し可能に固定してもよい。
【００２８】
固定部１０の高さと、治具の相補的な特徴構造の深さとの組み合わせにより、ブレードアッセンブリを、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向で容易に位置決めできる。
基準点の寸法と、該基準点と治具の特徴構造との間の嵌合（又は嵌着）とにより、機械加工中、ブレードアッセンブリがしっかりと保持される。必須ではないが、機械加工工程中に発生する望ましからぬ振動を制限するため、通常は、ブレードアッセンブリをチップのところで支持する。支持は、構成要素の端部に小さなテーパ穴を形成するセンタドリルを使用することによって形成されたセンタ１６によって提供される。同じ円錐形形状の中央を延びる焼入鋼を穴に挿入し、所定位置にクランプし、機械加工中の剛性を構成要素に提供する。センタは、工作機械の液圧システムを使用して自動的に、又はクランプ後に手作業で、ブレードアッセンブリ内に位置決めできる。
【００２９】
ブレードアッセンブリの機械加工後、固定部１０は、整合及び表面の凹凸についてブレードアッセンブリを検査する試験装置内で、基準点を提供する。
ブレードアッセンブリの製造中の最終工程は、固定部１０を切断によって取り外す工程であるか或いは、あるいは、固定部がブレードアッセンブリに溶接又は接着によって取り付けられている場合には、接合部を破壊する工程である。固定部１０が溶接又は接着によって取り付けられる場合には、固定部１０は、ブレードアッセンブリとは異なる材料で形成されていてもよい。
【００３０】
本発明は、従来技術を上回る大きな改良を提供するということは理解されよう。
例えば、本発明は、エーロホイルに直接クランプされた治具や、封入媒体内でクランプされた治具と比較して、機械加工中のブレードの動きを低減することができる。
【００３１】
本発明は、全ての構成要素に対して共通の位置を提供し、エーロホイル部分の特徴的な構造とルート部分の特徴的な構造との間に改良された既知の関係を提供する。ブレードアッセンブリがディスクに配置されると、ブレードアッセンブリアッセンブリのエーロホイル部分の位置は、エーロホイル部分のルート部分に対する関係で決まる。エーロホイル部分に対するルート部分の関係を改善することによって、エンジン内のエーロホイルの位置に直接的な影響を及ぼし、これにより、コンプレッサ又はタービンを通る空気流を改善し、エンジンの性能を向上し、エミッションを低減し、燃費を向上することができる。
【００３２】
有利には、固定部１０及びホルダの構成は、自動装着及び自動取り外しに容易に適合する。これは、複雑で夫々異なる治具をなくすことができるためである。これにより、形状の形成が困難な複雑な構成要素（例えば、股関節等の医療用構成要素や他の産業用構成要素を含む構成要素）を大量生産できる。
【００３３】
固定部１０は、製造の用途について、治具がブレードを直接クランプし、移動や撓みを許容する従来のクランプよりも、高い剛性を提供する。固定部１０及び相補的治具と共に、随意のチップ支持体を提供することによって、任意の移動が大幅に減少し、より迅速な切削プロセスが可能になる。
【００３４】
上掲の特定の実施例に対する変形例として、この他の形状及び大きさの固定部１０を使用してもよいということは理解されよう。固定部１０は、この固定部１０が取り付けられた物品を、少なくとも一つの製造工程に亘り、相補的治具内に固定できなければならない。
【符号の説明】
【００３５】
２  ブレードアッセンブリ
４  エーロホイル部分
６  ルート部分
１０  固定部
ｄ１、ｄ２、ｄ３  基準点
【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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【国際調査報告】
2010530043.tif 000008
2010530043.tif 000009
2010530043.tif 000010