(57)【要約】【課題】  タービンエンジンコンポーネントのエーロフォイルの幾何特性の検証に第１次データム系に関連して新たに第２次データム系を設定することにより、エーロフォイル基部や先端部などの位置特性と形体特性とをそれぞれ独立して検証する。【解決手段】  基部１１０、シュラウド部１２０、およびエーロフォイル１３０を備えた部品１００が、Ｓ−平面１４０、Ｔ−平面１５０、およびＵ−平面１６０とともに示されている。一つもしくは複数の独立した第２次データム系がシュラウド部１２０および基部１１０に、各々６点の基準点を用いて設定される。第１次データム系はエーロフォイルの位置特性に関するとともに、第２次データム系は形体特性に関する。第２次データム系の導入により、部品の位置特性および形体特性が別々に検証され、より精度の高いエーロフォイル幾何特性の検証が可能となる。【選択図】図６
2007120493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エーロフォイルの幾何特性を検証するコンピュータ実行方法であって、
所期の位置特性および所期の形体特性をもつエーロフォイルを備えた部品の提供と、
第１次データム系の第１セットの基準点の測定と、
前記第１次データム系の測定に基づく前記エーロフォイルの実際の位置特性の決定と、
前記エーロフォイルの前記所期の位置特性と前記実際の位置特性との間の第１の偏差の算定と、
少なくとも一つの第２次データム系における複数のセットの基準点の測定と、
前記少なくとも一つの第２次データム系の測定に基づく前記エーロフォイルの実際の形体特性の決定と、
前記エーロフォイルの前記所期の形体特性と前記実際の形体特性との間の第２の偏差の算定と、
前記第１の偏差と前記第２の偏差とに基づく前記エーロフォイルの前期所期の位置特性および前記所期の形体特性の検証の実施と、
を備えてなるコンピュータ実行方法。
【請求項２】
前記複数のセットの基準点の測定が、前記エーロフォイルの基部における第２次データム系の第２セットの基準点の測定をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項３】
前記第２セットの基準点が、前記基部における複数の位置に対応することを特徴とする請求項２に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項４】
前記複数のセットの基準点の測定が、前記エーロフォイルのシュラウド部における第２次データム系の第２セットの基準点の測定をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項５】
前記第２セットの基準点が、前記シュラウド部における複数の位置に対応することを特徴とする請求項４に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項６】
前記複数のセットの基準点の測定が、
前記エーロフォイルにおける少なくとも一つの形体の周りの輪郭の生成と、
前記形体の実際のずれに対応するように前記少なくとも一つの形体の周りの前記輪郭の位置の調節と、
前記少なくとも一つの形体の前記輪郭内で第２次データム系の第２セットの基準点の測定と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項７】
前記輪郭の生成が、前記エーロフォイルのシュラウド部、基部もしくは先端部の周りの輪郭の生成を備えてなることを特徴とする請求項６に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項８】
前記輪郭の生成が、前記エーロフォイルのシュラウド部、基部および先端部の周りの輪郭の生成を備えてなることを特徴とする請求項６に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項９】
前記所期の位置特性を前記実際の位置特性と比較することをさらに備えてなる請求項１に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項１０】
前記所期の形体特性を前記実際の形体特性と比較することをさらに備えてなる請求項１に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項１１】
前記検証の実施が、前記第１の偏差および前記第２の偏差が前記エーロフォイルの許容される輪郭公差のパラメータの範囲に含まれるかどうかの決定を備えることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ実行方法。
【請求項１２】
エーロフォイルの幾何特性を検証する手段を組み込んだコンピュータ可読の記憶媒体を備えたシステムであって、
エーロフォイルの実際の位置特性に対応する第１次データム系の第１セットの基準点を測定する手段と、
前記第１次データム系の測定に基づく前記実際の位置特性を決定する手段と、
前記エーロフォイルの所期の位置特性と前記実際の位置特性との間の第１の偏差を算定する手段と、
前記エーロフォイルの少なくとも一つの形体における実際の形体特性に対応する少なくとも一つの第２次データム系の複数のセットの基準点を測定する手段と、
前記少なくとも一つの第２次データム系の測定に基づく前記エーロフォイルの前記少なくとも一つの形体における実際の形体特性を決定する手段と、
前記エーロフォイルの所期の形体特性と前記実際の形体特性との間の第２の偏差を算定する手段と、
前記第１の偏差と前記第２の偏差とに基づく前記エーロフォイルの前記所期の位置特性および前記所期の形体特性の検証を実施する手段と、
を備えてなるシステム。
【請求項１３】
前記複数のセットの基準点を測定する前記手段が、
前記エーロフォイルの前記少なくとも一つの形体の周りの輪郭を生成する手段と、
前記少なくとも一つの形体の実際のずれに対応するように前記少なくとも一つの形体の周りの前記輪郭の位置を調節する手段と、
前記形体の前記輪郭内で第２次データム系の第２セットの基準点を測定する手段と、
をさらに備えてなる請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記エーロフォイルの前記所期の位置特性を前記実際の位置特性と比較する手段をさらに備えてなることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記エーロフォイルの前記所期の形体特性を前記実際の形体特性と比較する手段をさらに備えてなることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コンピュータ可読の記憶媒体が、携帯型であることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記エーロフォイルの前記少なくとも一つの形体が、シュラウド部、基部もしくは先端部であることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
エーロフォイルの幾何特性検証方法であって、
所期の位置特性および所期の形体特性をもつエーロフォイルを備えた部品の提供と、
第１次データム系の第１セットの基準点の測定と、
前記第１次データム系の測定に基づく前記エーロフォイルの実際の位置特性の決定と、
前記エーロフォイルの前記所期の位置特性と前記実際の位置特性との間の第１の偏差の算定と、
少なくとも一つの第２次データム系の複数のセットの基準点の測定と、
前記少なくとも一つの第２次データム系の測定に基づく前記エーロフォイルの実際の形体特性の決定と、
前記エーロフォイルの前記所期の形体特性と前記実際の形体特性との間の第２の偏差の算定と、
前記第１の偏差と前記第２の偏差とに基づく前記エーロフォイルの前記所期の位置特性および前記所期の形体特性の検証の実施と、
を備えてなるエーロフォイルの幾何特性検証方法。
【請求項１９】
前記複数のセットの基準点の測定が、前記エーロフォイルの基部における第２次データム系の第２セットの基準点の測定をさらに備えてなることを特徴とする請求項１８に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２０】
前記第２セットの基準点が、前記基部の複数の位置に対応することを特徴とする請求項１９に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２１】
前記複数のセットの基準点の測定が、前記エーロフォイルのシュラウド部における第２次データム系の第２セットの基準点の測定をさらに備えてなることを特徴とする請求項１８に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２２】
前記第２セットの基準点が、前記シュラウド部の複数の位置に対応することを特徴とする請求項２１に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２３】
前記複数のセットの基準点の測定が、
前記エーロフォイルの少なくとも一つの形体の周りの輪郭の生成と、
前記少なくとも一つの形体の実際のずれに対応するように前記少なくとも一つの形体の周りの前記輪郭の位置の調節と、
前記少なくとも一つの形体の前記輪郭内で第２次データム系における第２セットの基準点の測定と、
をさらに備えてなる請求項１８に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２４】
前記輪郭の生成が、前記エーロフォイルのシュラウド部の周りの輪郭の生成を備えることを特徴とする請求項２３に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２５】
前記輪郭の生成が、前記エーロフォイルの基部の周りの輪郭の生成を備えることを特徴とする請求項２３に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２６】
前記輪郭の生成が、前記エーロフォイルの先端部の周りの輪郭の生成を備えることを特徴とする請求項２３に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２７】
前記所期の位置特性を前記実際の位置特性と比較することをさらに備えてなる請求項１８に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２８】
前記所期の形体特性を前記実際の形体特性と比較することをさらに備えてなる請求項１８に記載の幾何特性検証方法。
【請求項２９】
前記検証の実施が、前記第１の偏差および前記第２の偏差が前記エーロフォイルの許容される輪郭公差のパラメータの範囲に含まれるかどうかの決定を備えることを特徴とする請求項１８に記載の幾何特性検証方法。
【請求項３０】
エーロフォイルの幾何特性を検証する装置であって、
エーロフォイルにおける第１次６点の基準点群の第１次データム系と、
少なくとも一つの第２次６点の基準点群をもつ少なくとも一つの第２次データム系であって、エーロフォイルにおける第１次６点の基準点群の前記第１次データム系のうちの少なくとも一点に対応する少なくとも一つの位置測定点と、前記エーロフォイルの少なくとも一つの形体に対応する少なくとも一つの形体測定点と、を備えてなる少なくとも一つの第２次データム系と、
エーロフォイルの実際の位置特性に対応する前記第１次データム系の第１セットの点を測定する手段と、
前記第１次データム系の測定に基づく実際の位置特性を決定する手段と、
前記エーロフォイルの所期の位置特性と前記実際の位置特性との間の第１の偏差を算定する手段と、
前記エーロフォイルにおける少なくとも一つの形体の所期の形体特性に対応する前記少なくとも一つの第２次データム系の複数のセットの点を測定する手段と、
前記少なくとも一つの第２次データム系の測定に基づく前記エーロフォイルの前記少なくとも一つの形体の前記実際の形体特性を決定する手段と、
前記エーロフォイルの所期の形体特性と前記実際の形体特性との間の第２の偏差を算定する手段と、
前記第１の偏差と前記第２の偏差とに基づく前記エーロフォイルの前記所期の位置特性および前記所期の形体特性の検証を実行する手段と、
を備えてなるエーロフォイルの幾何特性検証装置。
【請求項３１】
前記エーロフォイルの前記所期の位置特性を前記実際の位置特性と比較する手段をさらに備えてなることを特徴とする請求項３０に記載の幾何特性検証装置。
【請求項３２】
前記エーロフォイルの前記所期の形体特性を前記実際の形体特性と比較する手段をさらに備えてなることを特徴とする請求項３０に記載の幾何特性検証装置。
【請求項３３】
前記エーロフォイルの前記少なくとも一つの形体が、シュラウド部、基部もしくは先端部であることを特徴とする請求項３０に記載の幾何特性検証装置。
【請求項３４】
前記測定手段が、少なくとも一つの手動レイアウト器具を備えることを特徴とする請求項３０に記載の幾何特性検証装置。
【請求項３５】
エーロフォイルの位置特性および形体特性の検証に用いる第２次データム系であって、少なくとも一つの第２次６点の基準点群を備えるとともに、この少なくとも一つの第２次６点の基準点群が、
エーロフォイルの第１次６点の基準点群をもつ第１次データム系のうちの少なくとも一つの点に対応する少なくとも一つの位置測定点と、
前記エーロフォイルの少なくとも一つの形体に対応する少なくとも一つの形体測定点と、
を備えてなる第２次データム系。
【請求項３６】
前記エーロフォイルが、タービンエンジンコンポーネントの部品であることを特徴とする請求項３５に記載の第２次データム系。
【請求項３７】
前記少なくとも一つの位置測定点が、前記エーロフォイルにおける少なくとも一つの形体の位置特性と関係していることを特徴とする請求項３５に記載の第２次データム系。
【請求項３８】
前記少なくとも一つの形体測定点が、前記エーロフォイルにおける少なくとも一つの形体の形体特性と関係していることを特徴とする請求項３５に記載の第２次データム系。
【請求項３９】
前記第１次６点の基準点群が、ハード型の基準点群を備えてなることを特徴とする請求項３５に記載の第２次データム系。
【請求項４０】
前記少なくとも一つの第２次６点の基準点群が、少なくとも一つの第２次ハード型基準点群を備えてなることを特徴とする請求項３５に記載の第２次データム系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエーロフォイルの幾何特性の測定に関し、特にエーロフォイル幾何特性の測定と検証に関する。
【０００２】
米国空軍に付与の契約番号Ｆ３３６５７−９９−Ｄ−２０５１−００１０に準じ、アメリカ合衆国政府は本発明の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
エーロフォイル鋳造品の幾何特性の検証は、鋳造工程中に発生するずれの検証に必要である。硬質の工具により寸法的に非常に精密なろう模型（パターン）がつくられるが、インベストメント鋳造工程の残りの工程では部品内に幾何的なずれが生じる。このずれは工程に内在するもので、制御することはできるが、完全に排除することはできない。このずれはある程度は全ての鋳造品に存在するが、高アスペクト比のエーロフォイルを持つ部品は、このエーロフォイルにおける相対的に細長い形状の特性のため特に影響を受けやすく、簡単に変形してしまう。通常発生する２種類の幾何的なずれは形状と位置におけるものである。形状公差は特定の形体もしくは一群の形体の幾何特性に関する。位置公差は形体間の幾何的関係、すなわち形体の互いに対する位置を測定する。鋳造品の偏差は通常これら２種類の偏差が複合化したものである。
【０００４】
図１〜図５を参照すると、エーロフォイル１２をもつ部品１０に用いられる現行のデータム系は６つの一群（ｎｅｓｔ）の基準点１４，１６，１８，２０，２２，２４で設定され、このうちエーロフォイルに５点（１４，１６，１８，２０，２２）、プラットフォームすなわちシュラウドの半径方向面に１点（２４）設定される。これらはすべてＳ−平面２６（軸平面）、Ｔ−平面２８（周方向面すなわち正接面）およびＵ−平面３０（半径方向面）内に配置される（図１、図２を参照）。このデータム系は部品の公称幾何特性を基準にして部品１０のすべての面を測定するように用いられる。その後部品が検査されて輪郭および形状のずれが決定される。ずれが所期の公差に対してごく小さいときは現行のデータム系は問題ない。しかしながら、所期の公差に対してずれが大きくなるにつれ、結果としてつくられた部品の形体がなお基準に合うかどうかを決定するためにより多くの情報が必要となる。
【０００５】
エーロフォイルの基準点群（ｎｅｓｔ）を基準とすると、部品の先端すなわちシュラウド３２と基部３４の形体は鋳造中のエーロフォイルの歪みのために著しい位置的なずれをもつ可能性がある（図３〜図５）。例えば、凝固により鋳型内に応力が誘導され、最終部品に歪みが生じる。これはインベストメント鋳造工程において避けがたい結果である。たとえ形体の位置がずれていたとしても、形体の形状は寸法的には正確であることもある。現行のデータム系では、シュラウド３２もしくは基部３４の形状のずれは当業者に周知の所望の仮想形状３６に従って測定される。図示のように、所望の仮想形状３６はシュラウド３２もしくは基底部３４の周りに形成され（図３）、そして歪みのために拡大している（図４）。しかしながら、先端部、シュラウドもしくは基部の形体が現行のデータム系のエーロフォイルの基準点群を基準として測定されるとき、形状と位置とのずれが複合してこれらのずれが時には顕著になる場合がある（図５参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現行のデータム系では正確な形状をもつが位置がずれている形体と、正確な形状をもたない形体とを区別することができない。形状と位置との両方を別々に検証しなければ部品の歪み量を正確に測定することはできない。多くの場合位置のずれのほうが形状のずれに比べてはるかに大きいため、これらの二つが複合して検査中に受け入れ難いほど大きく形状公差が判定される。不適格な形状をもつ部品は工程において誘導された不特定多数の形状のずれを包含している可能性がある。工程内で誘導された形状のずれの例は、シェルの脆弱性すなわちシェルのクリープによるシェルの膨張、不適切なろうもしくは金属の収縮要因、および局所的なシェルの強度条件を含む。
【０００７】
したがって、エーロフォイル、基部、あるいはシュラウドの形体特性から独立してエーロフォイルの位置特性を検証する系および方法が必要となる。
【０００８】
またエーロフォイル、基部、あるいはシュラウドの位置特性から独立してエーロフォイルの形体特性を検証する系および方法が必要となる。
【０００９】
さらにエーロフォイル、基部、あるいはシュラウドの位置的なずれを特定し正確に評価する系および方法が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、エーロフォイルの幾何特性を検証するコンピュータ実行方法が、概ね、所期の位置特性および所期の形体特性をもつエーロフォイルを備えた部品の提供と、第１次データム系の第１セットの基準点の測定と、前記第１次データム系の測定に基づくエーロフォイルの実際の位置特性の決定と、エーロフォイルの所期の位置特性と実際の位置特性との間の第１の偏差の算定と、少なくとも一つの第２次データム系における複数のセットの基準点の測定と、前記少なくとも一つの第２次データム系の測定に基づくエーロフォイルの実際の形体特性の決定と、エーロフォイルの所期の形体特性と実際の形体特性との間の第２の偏差の算定と、前記第１の偏差と前記第２の偏差とに基づくエーロフォイルの所期の位置特性および所期の形体特性の検証の実施と、を備えてなる。
【００１１】
本発明では、エーロフォイルの幾何特性を検証する手段を組み込んだコンピュータ可読の記憶媒体を概ね備えたシステムが、概ね、エーロフォイルの実際の位置特性に対応する第１次データム系の第１セットの基準点を測定する手段と、前記第１次データム系の測定に基づく実際の位置特性を決定する手段と、エーロフォイルの所期の位置特性と実際の位置特性との間の第１の偏差を算定する手段と、エーロフォイルの少なくとも一つの形体における実際の形体特性に対応する少なくとも一つの第２次データム系の複数のセットの基準点を測定する手段と、前記少なくとも一つの第２次データム系の測定に基づくエーロフォイルの少なくとも一つの形体における所期の形体特性を決定する手段と、エーロフォイルの所期の形体特性と実際の形体特性との間の第２の偏差を算定する手段と、前記第１の偏差と前記第２の偏差とに基づくエーロフォイルの所期の位置特性および所期の形体特性の検証を実施する手段と、を備えてなる。
【００１２】
本発明では、エーロフォイルの幾何特性を検証する方法が、概ね、所期の位置特性および所期の形体特性をもつエーロフォイルを備えた部品の提供と、第１次データム系の第１セットの基準点の測定と、前記第１次データム系の測定に基づくエーロフォイルの実際の位置特性の決定と、エーロフォイルの所期の位置特性と実際の位置特性との間の第１の偏差の算定と、少なくとも一つの第２次データム系の複数のセットの基準点の測定と、前記少なくとも一つの第２次データム系の測定に基づくエーロフォイルの実際の形体特性の決定と、エーロフォイルの所期の形体特性と実際の形体特性との間の第２の偏差の算定と、前記第１の偏差と前記第２の偏差とに基づくエーロフォイルの所期の位置特性および所期の形体特性の検証の実施と、を備えてなる。
【００１３】
本発明では、エーロフォイルの幾何特性を検証する装置が、概ね、エーロフォイルにおける第１次６点の基準点群の第１次データム系と、少なくとも一つの第２次６点の基準点群をもつ少なくとも一つの第２次データム系であって、概ね、エーロフォイルにおける第１次６点の基準点群をもつ第１次データム系のうち少なくとも一点に対応する少なくとも一つの位置測定点と、エーロフォイルの少なくとも一つの形体に対応する少なくとも一つの形体測定点と、を備えてなる少なくとも一つの第２次データム系と、エーロフォイルの実際の位置特性に対応する第１次データム系の第１セットの点を測定する手段と、前記第１次データム系の測定に基づく実際の位置特性を決定する手段と、エーロフォイルの所期の位置特性と実際の位置特性との間の第１の偏差を算定する手段と、エーロフォイルにおける少なくとも一つの形体の所期の形体特性に対応する少なくとも一つの第２次データム系の複数のセットの点を測定する手段と、前記少なくとも一つの第２次データム系の測定に基づくエーロフォイルにおける少なくとも一つの形体の実際の形体特性を決定する手段と、エーロフォイルの所期の形体特性と実際の形体特性との間の第２の偏差を算定する手段と、前記第１の偏差と前記第２の偏差とに基づくエーロフォイルの所期の位置特性および所期の形体特性の検証を実行する手段と、を備えてなる。
【００１４】
本発明では、エーロフォイルの位置特性および形体特性の検証に用いる第２次データム系が、概ね、エーロフォイルの第１次６点の基準点群をもつ第１次データム系のうち少なくとも一つの点に対応する少なくとも一つの位置測定点と、エーロフォイルの少なくとも一つの形体に対応する少なくとも一つの形体測定点と、を備えてなる少なくとも一つの第２次６点の基準点群を備えてなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の系および方法は、エーロフォイルの形状すなわち形体特性から独立してエーロフォイルの位置特性を検証し、逆の場合もまた同様に検証する。形体特性から独立した位置特性の検証のために、従来技術のようにただ一つの第１次データム系、すなわち一セットの６点の基準点群を用いるのではなく、本発明は一つもしくは複数の追加のデータム系、すなわち一つもしくは複数の追加のセットの６点の基準点群を利用する。本発明の系および方法は、第１次および第２次のデータム系を利用するハード型の基準点群（ｈａｒｄ  ｎｅｓｔ）を用い、形体特性とは独立した位置特性を検証するように手動でレイアウトを行うことにより実行される。
【００１６】
別の実施例では、本明細書に記載のエーロフォイルの形状すなわち形体特性から独立したエーロフォイルの位置特性を検証し、逆の場合も同様に検証する系および方法が、コンピュータにより実行される系および方法、すなわちソフト型の基準点群（ｓｏｆｔ  ｎｅｓｔ）、つまり第１次データム系および一つもしくは複数の第２次データム系と、もしあればこれらのサブシステムと、における各々６点の基準点群のコンピュータにより作成されるモデルでもよい。コンピュータにより実行される系および方法は、例えば、サーバ、デスクトップ、ラップトップ、パーソナルデジタルアシスタントなどのコンピュータ可読式記憶媒体や、ディスケット、ＣＤ、ＤＶＤ、メモリースティックもしくはカードなどの携帯型コンピュータ可読式記憶媒体、あるいはインターネットもしくはイントラネットのポータルもしくはシステムの少なくとも一つのサーバ、および前述のシステムのうち少なくとも一つを備えた組み合わせなどで実現されうる。またコンピュータに実行される方法は前述の記憶媒体、携帯型記憶媒体あるいはインターネットもしくはイントラネットの実施例を備える。コンピュータ実行方法を作動もしくは起動させるとき、本発明の方法や系は、所定の装置を単にデータ処理するだけでなく、データを明確で具体的な結果に変換する品質管理装置に変化させる。ここで明確で具体的な結果とは、すなわちエーロフォイルの実際の測定値と、エーロフォイルの寸法を検証する第１次データム系および一つもしくは複数の第２次データム系により別々に測定される測定値との偏差である。
【００１７】
エーロフォイル自体は単なるガスタービンエンジン部の一部品、あるいはガスタービンエンジン以外のターボ機械応用例の一部品にすぎない。ガスタービンエンジン部品あるいはターボ機械応用例は概ねシュラウド部、基部、先端部など、そしてエーロフォイルといった、これらに限定しない一つもしくは複数の形体を含む。本明細書に記載の方法および系は前述の任意のタービンエンジン部品の製造の際に使用され、高アスペクト比のエーロフォイルをもつ部品の製造の際に特に効果的である。このエーロフォイルは相対的に細長く簡単に歪みが生じる。前述のように、インベストメント鋳造工程は幾何的なずれ、すなわち部品の変形や歪みを発生させる。結果として、高アスペクト比のエーロフォイルをもつ部品は歪みを非常に受けやすい。
【００１８】
当業者に認識されているように、インベストメント鋳造工程は本質的にこうした歪みを発生させる。本データム系および方法は、こうした歪みを特定し、部品のエーロフォイルの結果的な位置特性および形体特性が許容される輪郭公差の範囲に含まれるかどうかを検証する追加の測定値を導入する。
【００１９】
第１次データム系に関連した第２次データム系をつくることにより、基部や先端部の形体における形状公差と位置公差とを分離することが可能となり、エーロフォイルの寸法を個別に精度よく検証できる。本明細書に記載の第１次データム系は最優先の系に関するとともに、第２次データム系はターボ機械コンポーネントの形体、例えば基部、先端部、シュラウド、エーロフォイルなど、の形体に関する。しかしながら、サブシステムのデータム系は、例えばエーロフォイルの前縁などのような特定の形体における結果的な位置特性および形体特性が許容される輪郭公差の範囲に含まれるかどうかを検証するように作成され利用されうることが検討される。この実施例では、第１次データム系はＳ−平面、Ｔ−平面およびＵ−平面内の部品の位置公差に関するとともに、第２次データム系はエーロフォイルの形状公差に関する。そしてまた本発明の教示では、第１次データム系のサブシステムのデータム系は部品の位置公差に関するとともに、第２次データム系のサブシステムのデータム系はエーロフォイルの前縁の形状公差に関する。
【００２０】
本発明の系および方法の実施においては、データム系およびサブシステムのデータム系を想定したハード型の基準点群、すなわち種々の６つの基準点群が、当業者に周知の複数の方法のうち一つを用いて形成される。ハード型の基準点群は部品における所期の基準値に従って形成され、これにより部品の所期の形状公差および位置公差やこれに対応する形状特性および位置特性を包含する。当業者に周知のように、ダイヤルゲージ、カリパス、定盤などといった、手動レイアウト器具が、実質的な測定値、すなわち部品の実際の形状および位置公差やこれに対応する形状および位置特性を測定するように設計され、利用される。所期の形状および位置公差と実際の形状および位置公差との差は、ずれとして定量化される。このずれは、部品の結果的な位置および形体特性が許容される輪郭公差の範囲に含まれるかどうかを示す。
【００２１】
図６を参照すると、基部１１０、シュラウド部１２０、およびエーロフォイル１３０が配置された部品１００が、Ｓ−平面１４０、Ｔ−平面１５０、およびＵ−平面１６０とともに示されている。一つもしくは複数の独立した第２次データム系が、形体、つまり、先端部すなわちシュラウドあるいは基部に、６点のデータム点を用いて設定される。これら追加の独立したデータムのセットは第１次エアフォイルデータム系から完全に独立したデータム系である。これらの形体の第２次データム系は、この形体の基準点を用いて作成されたデータムに関する形状測定に用いられる。これらの第２次データム系は形体特性の検証を可能にするが位置的な情報は提供しない。第２次データム系の作成に用いられた６点のセットは第１次データム系と関連しており、第１次データムに関する形体の位置を示すために用いられる。この新たな情報により形体の形状を問わず部品１００の位置が設定される。第２次データム系の導入により、２種類のずれが別々に評価される。
【００２２】
図７〜図８を参照すると、一つもしくは複数の第２次データム系が形体特性の変形や歪みを特定するように利用されている。図７は基部における第２次データム系の第１の輪郭２１０、およびシュラウドにおける第３次データム系の第２の輪郭２００を示す。第２次よび第３次データム系は各々６点の基準点群を備えてなる。部品形体に沿った基準点の位置は当業者に周知のように形状および位置公差の測定に応じて決定される。これら第二次および第三次データム系は第１次データム系に関して独立して機能する。タービンエンジンコンポーネントの鋳造後、図８に示すように結果としてつくられた製品は若干の歪みを呈する。第２および第３データム系の輪郭２００，２１０は基部１１０およびシュラウド１２０の動きに従う。輪郭２００，２１０は各部の形状に対してより厳密な制御を示しているにもかかわらず、輪郭２００，２１０は各々、部位１２０，１１０のそれぞれの動きにさらに正確に従っている。さらに、鋳造後の各部の結果的な位置をさらに特定するために追加のデータム基準点が輪郭２００，２１０の内部に組み込まれうることが検討される。
【００２３】
位置の独立した検証により、凝固、シェル／鋳型の設定、熱処理、その他の形状のずれを誘引する関連工程に起因する、部品の歪みを評価することが可能となる。これに応じてインベストメント鋳造工程が、例えば当業者に周知のろう改質（ｗａｘ  ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）技術を導入することにより改良されうる。ろう改質技術により、本データム系および方法から得られる正確な位置特性に基づく所定量の偏差を、製造工程で誘導された歪みを相殺するようにろう模型に導入することができる。反作用的な歪みは製造工程で誘導される歪みと複合して、公称値に近い部品を製造するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】エーロフォイルを備えた部品の、タービンエンジンコンポーネントにおけるＳ−平面（軸平面）、Ｔ−平面（周方向面すなわち正接面）、およびＵ−平面から構成される従来技術の一般的なエーロフォイルデータム系を示す図。
【図２】従来技術の図１の部品のエーロフォイルの別図。
【図３】従来技術の図２に示す部品の基部およびシュラウドの輪郭公差域を示す図。
【図４】従来技術の図２の部品に現行の鋳造工程に必要とされる基部およびシュラウド部の輪郭公差域および形状公差域を一つに示した図。
【図５】従来技術の図２に示す部品がエーロフォイル部により受けた基部およびシュラウド部の輪郭の歪みを示す図。
【図６】本発明のエーロフォイル部を備えた部品の、Ｓ−平面、Ｔ−平面、およびＵ−平面内に配置された６点のシュラウド基準点と６点の基部基準点とを示す図。
【図７】図６のタービンエンジンコンポーネントのエーロフォイルの別図。
【図８】図７のエーロフォイルにおける基部の輪郭公差域の第２次エーロフォイルデータム系およびシュラウド部の輪郭公差域の第３次エーロフォイルデータム系を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１００…タービンエンジン部品
１１０…基部
１２０…シュラウド
１３０…エーロフォイル
１４０…Ｓ−平面（軸平面）
１５０…Ｔ−平面（正接面）
１６０…Ｕ−平面（半径方向面）
【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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【外国語明細書】
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