(57)【要約】【課題】  研削工具及び制御された縁部制動を発生する方法の提供【解決手段】  切削アセンブリの駆動軸の位置を切削アセンブリが収納されているバーの中心軸に関してずらし、より大型のコレットを受け入れ可能にすることによって、ダブテール溝の冷却穴を研削する頑丈な研削アセンブリが提供される。研削工具（30，130）は、本体（40）と；本体の長さの一部に沿って規定され、本体の長手方向中心軸Ｍと平行且つ前記中心軸Ｍから側方へずれた位置に配置された中心軸Ｄを有する駆動軸孔（44）と；長手方向中心軸に対してほぼ横方向に規定され、一部が駆動軸孔と交差するように本体を貫通する交差孔と；本体の駆動軸孔を貫通するように配置された駆動軸（48）と；交差孔の中に配置され、カッタを選択的に受け入れ且つ保持し、駆動軸によりカッタを回転させるように駆動されるクロスヘッドアセンブリ（50,52,54,56,58）とを具備する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体（４０）と；
前記本体の長さの少なくとも一部に沿って規定され、前記本体の長手方向中心軸Ｍと平行且つ前記中心軸Ｍから側方へずれた位置に配置された中心軸Ｄを有する駆動軸孔（４４）と；
前記長手方向中心軸に対してほぼ横方向に規定され、少なくとも一部が前記駆動軸孔と交差するように前記本体を貫通する交差孔と；
前記本体の前記駆動軸孔を貫通するように配置された駆動軸（４８）と；
前記交差孔の中に配置され、カッタを選択的に受け入れ且つ保持し、前記駆動軸により前記カッタを回転させるように駆動されるクロスヘッドアセンブリ（５０、５２、５４、５６、５８）とを具備する研削工具（３０、１３０）。
【請求項２】
前記クロスヘッドアセンブリは、０．３１８ｃｍ（１／８インチ）カッタ（４２）を受け入れる０．３１８ｃｍ（１／８インチ）コレットを含む請求項１記載の研削工具。
【請求項３】
前記駆動軸に動作自在に結合されたトルクモータ（３６）を更に具備する請求項１記載の研削工具。
【請求項４】
前記本体の末端部に着脱自在に固着された支持ハンドル（３４、１３４）を更に具備する請求項１記載の研削工具。
【請求項５】
前記支持ハンドルは、前記本体の中心軸と軸方向に整列されるように、前記本体に選択的に動作自在に結合される請求項４記載の研削工具。
【請求項６】
前記支持ハンドルは、前記支持ハンドルを貫通するように規定され、装着ロッド（７２）を選択的に受け入れる孔（７０）を有し、前記装着ロッドは、前記支持ハンドルを前記本体に固着するために、前記本体に選択的に結合される請求項４又は５に記載の研削工具。
【請求項７】
ダブテール溝（１４）の冷却穴（１６）の縁部を研削する方法において、
本体（４０）と、前記本体の長さの少なくとも一部に沿って規定され、前記本体の長手方向中心軸Ｍと平行且つ前記中心軸Ｍから側方へずれた位置に配置された中心軸Ｄを有する駆動軸孔（４４）と、前記長手方向中心軸に対してほぼ横方向に規定され、少なくとも一部が前記駆動軸孔と交差するように前記本体を貫通する交差孔と、前記本体の前記駆動軸孔を貫通するように配置された駆動軸（４８）と、前記交差孔の中に配置され、カッタを選択的に受け入れ且つ保持し、前記駆動軸により前記カッタを回転させるように駆動されるクロスヘッドアセンブリ（５０、５２、５４、５６、５８）とを含む工具（３０、１３０）を提供することと；
前記クロスヘッドアセンブリにカッタ（４２）を固着することと；
前記駆動軸にトルクモータ（３６）を動作自在に結合することと；
前記本体がダブテール溝（１４）の底部に配置され且つ前記カッタが研削される縁部に隣接して配置されるように、前記本体をダブテール溝に挿入することと；
前記トルクモータ（３６）を作動することと；
前記縁部を研削するために、前記縁部の周囲に沿って前記カッタを変位させることとから成る方法。
【請求項８】
前記クロスヘッドアセンブリは０．３１８ｃｍ（１／８インチ）コレットを含み、前記固着することは前記クロスヘッドアセンブリに０．３１８ｃｍ（１／８インチ）カッタ（４２）を固着することから成る請求項７記載の方法。
【請求項９】
支持ハンドル（３４、１３４）を提供することと、前記支持ハンドルを前記本体（４０）の末端部に装着することとを更に含む請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記支持ハンドルは、前記支持ハンドルを貫通するように規定され、装着ロッドを選択的に受け入れる孔（７０）を有し、前記装着ロッドは前記本体に結合される請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
図１に示すように、タービンホイール／ロータ／ディスク（１０）の製造中、リムの下面に軸対称形の溝（１２）が半径方向に切削される。その後の直線機械加工（ブローチ）作業により、軸方向ダブテール溝穴の形状（１４）が形成される。それら２つの特徴形状は互いに交差し、溝穴（１４）の底面に穴（１６）を形成する。形成される穴の縁部は鋭くとがっているので、尖った部分を落として丸くするために、縁部を研削する必要がある。
【０００２】
以前、鋭く尖った縁部は、ペンシルグラインダを使用して、手動で研削されていた。その後、本明細書にも参考として開示内容が取り入れられているGE Energy Servicesによる現場修理の際の参考文書FRD-2003-1002に示され、図２に概略的に示されるような工具が開発された。その工具は、特殊な工具ホルダ（バー）（２２）に支持された９０°ヘッド切削工具（２０）から構成される。９０°ヘッド工具は、NSK America Corp.により提供される１／１６インチ（０．１５９ｃｍ）シャンクカッタのための標準工具である。制御された縁部不同生成用の標準工具を受け入れるための特殊な工具ホルダ（バー）（２２）が開発された。
【０００３】
図２に示すように、特殊な工具ホルダ又はバー（２２）は、それを貫通するように長手方向に対して横方向に規定された交差孔（２４）と、側部が開いた溝穴（２６）とを有する。クレードル付き工具（２０）は、バー（２２）に固着された適切なファスナプレート（２８）により、工具バー（２２）及び交差孔（２４）を貫通する９０°ヘッドと軸方向に整列するように保持される。従って、切削ビット（図２には図示せず）は、装填された場合、バー（２２）の溝穴が形成されている側とは反対の側から突出する。切削ビットはルータビットと同様の形状に形成され、工具は、ルータが卓上などの平坦な面の上で使用されるのと同じように、マニホルド面において使用される。
【非特許文献１】Vega; General Methods Operator Instructions; "Deburring Cooling Slots on 7FA/FB and 9FA/FB-1st and 2nd Stages Turbine Wheels"; April, 2004; pages 1-13
【非特許文献２】GE Energy Services Field Repair Document FRD-2003-1002; 2004; pages 1-29
【発明の開示】
【０００４】
本発明の実施形態によれば、切削アセンブリの駆動軸の位置を切削アセンブリが収納されているバーの中心軸に関してずらし、それにより、より大型のコレット及び軸受を受け入れることができるようにすることによって、より頑丈なアセンブリが提供される。
【０００５】
従って、本発明は、本体と；前記本体の長さの少なくとも一部に沿って規定され、前記本体の長手方向中心軸と平行且つ前記中心軸から側方へずれた位置に配置された中心軸を有する駆動軸孔と；前記長手方向中心軸に対してほぼ横方向に規定され、少なくとも一部が前記駆動軸孔と交差するように前記本体を貫通する交差孔と；前記本体の前記駆動軸孔を貫通するように配置された駆動軸と；前記交差孔の中に配置され、カッタを選択的に受け入れ且つ保持し、前記駆動軸により前記カッタを回転させるように駆動されるクロスヘッドアセンブリとを具備する研削工具において実現されてもよい。
【０００６】
更に、本発明は、ダブテール溝の冷却穴の縁部を研削する方法であって、本体と、前記本体の長さの少なくとも一部に沿って規定され、前記本体の長手方向中心軸と平行且つ前記中心軸から側方へずれた位置に配置された中心軸を有する駆動軸孔と、前記長手方向中心軸に対してほぼ横方向に規定され、少なくとも一部が前記駆動軸孔と交差するように前記本体を貫通する交差孔と、前記本体の前記駆動軸孔を貫通するように配置された駆動軸と、前記交差孔の中に配置され、カッタを選択的に受け入れ且つ保持し、前記駆動軸により前記カッタを回転させるように駆動されるクロスヘッドアセンブリとを含む工具を提供することと；前記クロスヘッドアセンブリにカッタを固着することと；前記駆動軸にトルクモータを動作自在に結合することと；前記本体がダブテール溝の底部に配置され且つ前記カッタが研削される縁部に隣接して配置されるように、前記本体をダブテール溝に挿入することと；前記トルクモータを作動することと；前記縁部を研削するために、前記縁部の周囲に沿って前記カッタを変位させることとから成る方法において実現されてもよい。
【０００７】
本発明の上記の目的及び利点並びにその他の目的及び利点は、添付の図面と関連させた以下の本発明の現時点で好適である実施形態の更に詳細な説明を慎重に検討することにより、更に完璧に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
前述のように、ホイール冷却溝穴を研削するために従来提供されていた９０°ヘッド切削工具（２０）は、１／１６インチシャンクカッタ用の標準工具であった。従来の工具アセンブリは、ペンシルグラインダより制御はされるが、頑丈さに欠ける。主な故障モードは、シャンクの破損、摩耗によるクレードルのゆるみ及び不十分な表面仕上げであった。
【０００９】
図１を考慮することにより理解されるように、従来の工具バー（２２）の直径は、穴（１６）の鋭く尖った縁部の周囲に沿って案内されるように工具バーが配置されるダブテール底部（１８）の直径により制限されていた。発明者は、従来のアセンブリの軸方向に整列された工具及びバーと、ダブテール底部の限定された直径とにより、工具が１／１６インチコレットに限定されていたことを認識した。１／１６インチの工具は、小型の駆動軸軸受及び小型のカッタ支持軸受を有し、それに加えて、１／１６インチコレットは強度に欠ける。更に、発明者は、１／８インチ（０．３１８ｃｍ）コレット工具のほうが剛性に優れ、従って、より頑丈なアセンブリが得られることを認識した。このコレットに関連して軸受がより大型になるので、発熱が少なく、その結果、摩耗も少なくなる。また、支持軸受も大型になるため、工具の剛性が増す。更に、１／８インチコレットは、従来の１／１６インチコレットより相当に高い強度を有する。
【００１０】
前述のように、アセンブリの大きさは、ダブテールの底部における直径により必然的に限定されるが、発明者は、駆動軸の位置をずらすことにより、必要とされるパッケージエンベロープ（ダブテール溝の底部（１８）により規定される）に１／８インチ工具を収容できることを認識した。更に、軸受及び組立てシーケンスを慎重に選択することにより強度が増し、小型化が達成される。この点に関して、図示された実施形態においては、クロスヘッド構成要素はカッタ側から負荷を受け、スナップリングにより保持される。
【００１１】
更に、工具の剛性を改善し、構成要素の数を減らし且つアセンブリの頑丈さを向上するために、本発明の実施形態によれば、研削工具は１つの細長いバーとして一体化され、それにより、以前提供されていた研削工具にバーアセンブリを加えた２分割構造が排除される。これにより、摩耗によって工具バークレードルにゆるみが生じるという従来の問題は回避される。工具の剛性が増しカッタシャンクが補強された結果、カッタのチャタリング及びガウジングが減少され、材料除去工程を更に適切に制御できる。また、シャンクカッタが大型になることにより、工具の寿命も延びる。
【００１２】
本明細書中には、研削工具とバーとを一体化した構造の２つの実施形態が示される。１つの実施形態（３０）は、製造中（卓上）に使用されてもよく、別の実施形態（１３０）は、現場で使用するための工具として提案されている。それらの実施形態において、研削工具とバーとを一体化した研削工具アセンブリ（３２）は同一であるが、支持ハンドル（３４、１３４）が異なる。卓上工具の実施形態（３０）は図３に示され、現場用工具の実施形態（１３０）は図４に示される。図５は、それぞれの工具に共通する研削工具アセンブリ（３２）を示した拡大図である。
【００１３】
図３及び図４から理解されるように、従来の研削工具用として提供されていたトルクモータ（３６）は、カッタヘッドを駆動するために提供されるのが好都合である。更に、図示される実施形態においては、トルクモータ（３６）と研削工具アセンブリ（３２）との間に、減速装置（３８）を挿入できる。図５に示されるように、研削工具アセンブリ（３２）は、カッタ及びその駆動軸を受け入れるための９０°オフセットヘッド本体（４０）を含む。１／８インチシャンクカッタ（４２）を受け入れるために、９０°オフセットヘッド本体（４０）は、本体（４０）の中心線Ｍに対して位置がずれている中心線Ｄを有する駆動軸受け入れ通路（４４）を含む。この点に関して、オフセットヘッドの直径（外径）は、カッタ（４２）が動作されるべきダブテール溝（１４）の底部（１８）の直径により制限されることがわかる。減速装置（３８）及びトルクモータ（３６）などの構成要素は、ダブテール溝（１４）の外側に配置されるので、そのような制限を受けない。従って、駆動軸ハウジング（４６）の通路（４４）及びその内部に収容される駆動軸（４８）の位置を本体（４０）の中心軸Ｍに関してずらすことにより、１／１６インチシャンクカッタ（図示せず）より分厚いばかりでなく、１／１６インチシャンクカッタより長い軸を有する１／８インチシャンクカッタ（４２）を受け入れることが可能になる。
【００１４】
１／８インチカッタを受け入れて駆動するためのカッタアセンブリの構成要素も大型になる。この点に関して、１／１６インチコレットではなく１／８インチコレットが使用されるため、コレットが大型になるばかりでなく、駆動軸（４８）の位置がずれることによって追加のスペースが形成されるために、カッタ（４２）に近接して最大サイズの玉軸受（５０）を使用できるようになるので、発熱が減少し、剛性は向上する。図示される実施形態において、切削工具アセンブリは、切削面とは反対の側から、波形円板ばね（５４）、玉軸受（５２）、標準ＮＳＫ駆動歯車（５６）、玉軸受（５０）（先に説明した通り）及び保持スナップリング（５８）を含む。この点に関して、強度を与え且つ小型化を図るために、軸受及び組立てシーケンスは慎重に選択される。更に、この点に関して、クロスヘッド構成要素はカッタ側から負荷を受け、スナップリング（５８）により保持されるが、従来のアセンブリにおいては、クロスヘッド構成要素は切削面とは反対の側から負荷を受ける。
【００１５】
カッタアセンブリが大型になるということは、１／１６インチカッタの場合より駆動軸（４８）が大きくなり、従って、軸受（５０）、（５２）も大型になることを意味する。軸受が大型になることにより、発熱及び摩耗が減少する。
【００１６】
図示される実施形態においては、研削工具本体の一端部に、薄ナット（６４）及び制御アーム（６６）が更に設けられる。それらの構成要素は、卓上工具（３０）に対してはオプションの部品であるが、図示される実施形態においては、減速装置（３８）と本体（４０）との間にそのような制御アームが１つ挿入されている。現場用工具（１３０）は、図示されるように、研削工具の両端部に制御アームを有する。制御アームは、工具の中心線Ｍに対する軸方向運動及び回転運動の双方における工具の操作を容易にする。
【００１７】
研削される冷却穴に関して、研削工具アセンブリ（３２）を制御しながら両手で操作しやすくするために、卓上工具（３０）の本体（４０）の末端部には、支持ハンドル（３４）が装着される。図示される実施形態においては、支持ハンドル（３４）と本体（４０）との境界面（６８）に規定された相補形のねじ付部品を係合及び螺合させることにより、支持ハンドル（３４）は本体（４０）の末端部に装着される。支持ハンドルは、本体の一部として一体に含まれることも可能であるが、支持ハンドルを着脱自在にすることにより、工具が卓上用であるか又は現場用であるかに従って、必要又は希望に応じて、ハンドルの種類を交換できる。例えば、交換自在の支持ハンドルを使用すると、工具の総重量を減少し、操作者のストレスを低減するために、プラスチック、アルミニウム、チタン、カーボンファイバなどの別のハンドル材料を利用することが可能になる。また、図４に図中符号（７６）により示されるように、支持ハンドルに、オプションとして刻み目が付けられていてもよい。この点に関して、刻み目は任意に形成できる。更に、支持ハンドルにストラップ、ブレース又は他の装着手段を装備するか、あるいはロボットマニピュレータに取り付けるための装着具を装備することも可能である。このように、ユーザの希望に応じた構成及び技術の適用を容易に行えることは、着脱自在且つ交換自在のハンドルのもう１つの利点である。
【００１８】
図４に示されるように、現場用工具の実施形態の支持ハンドル（１３４）は変形されている。図示される実施形態においては、現場用の支持ハンドル（１３４）は、ハンドルを貫通する孔（７０）を有し、その貫通孔に、例えば、ソケット頭押さえねじなどのねじ付アンカーロッド（７２）が配置される。別個のアンカーロッドを設けることにより、制御ハンドル（６６）の向きは、支持ハンドル（７６）の一体機能性から切り離される。図示される実施形態における保持ロッドは、保持ロッドと本体との接合部（１６８）にあるねじ付装着部を介して、本体に結合される。更に、図示される実施形態においては、組立て／解体中にファスナが脱落する確率を低下するために、ロッドと支持ハンドル（１３４）の孔の壁との間に、Ｏリング（７４）が挿入される。最後に、制御アーム（６６）及び薄ナット（６４）が支持ハンドル（１３４）の自由端部に組み付けられる。この点に関して、２つの制御アームを使用することにより、安定性及び人間工学的効果が向上する。薄ナットを使用するのに適さない状況においては、ねじりロックなどの別の制御アーム装着方法（図示せず）を適用できる。
【００１９】
従って、本明細書中で説明される工具は、剛性を得るために、例えば、１／８インチのコレットサイズを利用する電気駆動式直角駆動研削工具である。パッケージングは、限られたスペースに出し入れできるように最適化されている。工具は、溝付きカッタ及びばり取り器と組み合わせて使用できる。工具は、タービンホイールの空冷溝穴を滑らか且つ間断なく融合させるために、ＯＥＭ（当初の機器製造）及び現場使用（組み立て後のロータ）の双方に適用可能である。工具の剛性が向上し、カッタシャンクが補強されたため、カッタのチャッタリング及びガウジングを抑えた上で、材料除去工程を更に適切に制御できる。シャンクカッタが大型になったことにより、工具の寿命も延びる。
【００２０】
現時点で最も実用的で好適な実施形態であると考えられるものに関連して本発明を説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されてはならず、添付の特許請求の範囲の趣旨の範囲内に入る種々の変形及び等価の構成を含むことが意図されると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ダブテール溝の冷却溝穴面を示した斜視図である。
【図２】工具ホルダバーに対する従来の研削工具のアセンブリを示した部分横断面概略展開図である。
【図３】本発明の一実施形態による卓上工具アセンブリを示した立面図である。
【図４】本発明の別の実施形態による現場用工具アセンブリを示した立面図である。
【図５】図３及び図４の研削工具の部分を示した拡大図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０…タービンホイール／ロータ／ディスク、１４…ダブテール溝、１６…穴、２４…交差孔、３０…卓上工具、３２…研削工具アセンブリ、３４…支持ハンドル、３６…トルクモータ、４０…９０°オフセットヘッド本体、４２…１／８インチシャンクカッタ、４４…駆動軸受け入れ通路、４８…駆動軸、５０、５２…玉軸受、５４…波形円板ばね、５６…標準ＮＳＫ駆動歯車、５８…スナップリング、７０…孔、７２…ねじ付アンカーロッド、１３０…現場用工具、１３４…支持ハンドル
【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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