(57)【要約】【課題】円筒形物体のサンドブラストを容易にするための固定治具を提供すること。【解決手段】略円筒形物体のサンドブラストを容易にするための固定治具は、フレームと、フレーム上に装着された回転テーブルと、回転テーブル上に装着された円筒形物体上にグリットの流れを配向することができる移動可能ブラストヘッドと、を含む。ブラストヘッドは、円筒形物体の内部に下向きに延びることができるように垂直方向に移動可能にすることができる。ブラストヘッドはまた、回転移動することができる。更に、ブラストヘッドは、該ブラストヘッドが、回転テーブル上に装着された円筒形物体の垂直方向に延びる円筒表面に対して移動できるように、水平方向に移動可能にすることができる。回転テーブル及びブラストヘッドの制御された移動は、円筒形物体の均一なサンドブラストを可能にする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形物体のサンドブラストを容易にするための固定治具であって、
フレームと、
前記フレーム上に装着され、略円筒形物体を保持するように構成され且つ該円筒形物体を選択的に回転させるよう構成された回転テーブルと、
前記フレーム上に装着されたブラストヘッド移動ユニットと、
前記ブラストヘッド移動ユニット上に装着されたブラストヘッドと、
を備え、前記ブラストヘッド移動ユニットが、少なくとも１つの方向で前記ブラストヘッドを選択的に移動するよう構成されており、前記ブラストヘッドが、グリット供給システムに取り付けられるよう構成されている、固定治具。
【請求項２】
前記ブラストヘッド移動ユニットが、垂直方向で前記ブラストヘッドを選択的に移動するよう構成されている、請求項１に記載の固定治具。
【請求項３】
前記ブラストヘッド移動ユニットがまた、回転方向で前記ブラストヘッドを選択的に移動するよう構成されている、請求項２に記載の固定治具。
【請求項４】
前記ブラストヘッド移動ユニットが、回転方向で前記ブラストヘッドを選択的に移動するよう構成されている、請求項１に記載の固定治具。
【請求項５】
前記回転テーブル及び前記ブラストヘッド移動ユニットに結合されたコントローラを更に備え、前記コントローラが、前記回転テーブルが選択的に回転するように前記回転テーブルに信号を送信し、前記コントローラがまた、前記ブラストヘッドが少なくとも１つの方向で選択的に移動するように前記ブラストヘッド移動ユニットに信号を送信する、請求項１に記載の固定治具。
【請求項６】
前記コントローラがまた、外部グリット供給システムによって供給されるグリットの流れを制御するよう前記グリット供給システムに信号を送信するように構成される、請求項５に記載の固定治具。
【請求項７】
前記ブラストヘッドからスプレーされるグリットの流れを制御するグリット制御ユニットを更に備え、前記コントローラが、前記グリット制御ユニットに結合され、前記コントローラが前記グリット制御ユニットに信号を送信して、該グリット制御ユニットが、前記ブラストヘッドからスプレーされるグリットの流れを選択的に変えるようにさせる、請求項５に記載の固定治具。
【請求項８】
前記ブラストヘッドからスプレーされるグリットの流れを制御するグリット制御ユニットを更に備える、請求項１に記載の固定治具。
【請求項９】
前記回転テーブルが、略円筒形物体を堅固に保持するよう動作可能な取付システムを含む、請求項１に記載の固定治具。
【請求項１０】
前記ブラストヘッド移動ユニットが、前記フレーム上に選択的に再位置付けすることができるように、該フレーム上に移動可能に装着される、請求項１に記載の固定治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
円筒形物体のサンドブラストを容易にするための固定治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電産業において使用されるガスタービンは、空気燃料混合器を燃焼させる燃焼器を含む。次いで、膨張ガスがタービンセクションに送られ、駆動力を発生する。燃焼器は通常、図１に示すような円筒形燃焼ライナ１００を含む。空気燃料混合器の燃焼は、円筒形燃焼ライナの内部で行われる。
【０００３】
長期間にわたって燃焼ライナ１００がガスタービンで使用された後には、燃焼ライナを補修及び修理する必要がある。補修及び修理プロセスの一部は、堆積したあらゆる燃焼副生成物を除去するために燃焼ライナの内部円筒形表面をサンドブラスト処理することを含む。
【０００４】
内部円筒形表面のサンドブラスト処理を達成する１つの手法は、燃焼ライナをブラストルーム内に配置し、次いでグリットの流れを燃焼ライナの内部円筒形表面に沿って手動で配向して汚染物質を除去することである。オペレータは通常、加圧下で送給されるグリッドの流れを供給するホースを保持して、該オペレータが、燃焼ライナ１００の内部円筒形表面上にグリッドの流れを配向する。残念ながら、オペレータが内部円筒形表面全体に均等又は均一にサンドブラストすることは極めて困難である。
【０００５】
別の選択肢は、このような物体を自動的にサンドブラストするよう設計された内蔵型サンドブラストユニットを購入することである。内蔵型サンドブラストユニットは通常、エンクロージャと、該エンクロージャ内部に円筒形物体を取り付けるための取付システムと、グリット供給及び回収システムと、自動的に移動するようプログラムすることができる移動可能ブラストヘッドとを含む。ブラストヘッドは、プロセッサの指示を受けて自動的に移動し、燃焼ライナの内部円筒形表面に沿ってグリットの流れを配向して何らかの汚染物質を除去する。
【０００６】
内蔵型サンドブラストユニットは、手動のサンドブラスト工程よりも円筒形燃焼ライナの内部に対してより均一なサンドブラスト工程を実施することができるが、これらの内蔵型サンドブラストユニットは比較的高価である。この理由から、業界の大部分が、あまり均一ではない結果をもたらすことになるにも関わらず、燃焼ライナを手動でサンドブラストする方を選ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３，６７２，２９２号明細書
【発明の概要】
【０００８】
第１の態様において、本発明は、略円筒形物体のサンドブラストを容易にする固定治具において具現化することができる。本固定治具は、フレームと、該フレーム上に装着され、略円筒形物体を保持するように構成され且つ該円筒形物体を選択的に回転させるよう構成された回転テーブルと、フレーム上に装着されたブラストヘッド移動ユニットと、を含む。本固定治具は更に、ブラストヘッド移動ユニット上に装着されたブラストヘッドを含み、ブラストヘッド移動ユニットが、少なくとも１つの方向で前記ブラストヘッドを選択的に移動するよう構成されており、ブラストヘッドが、グリット供給システムに取り付けられるよう構成されている。
【０００９】
別の態様において、本発明は、略円筒形物体のサンドブラストを容易にする固定治具において具現化することができる。本固定治具は、フレームの下側部分上に装着された回転テーブルを備えたほぼ矩形のフレームを含み、回転テーブルは、ブレーム上で回転テーブルが選択的に回転するように構成されたモータと、回転テーブルの上面上に略円筒形物体をクランプするよう作動する取付システムとを含む。フレームはまた、フレームの上側部分上に装着されたブラストヘッドコントローラと、該ブラストヘッドコントローラ上に装着されたブラストヘッドとを含み、ブラストヘッドコントローラは、ブラストヘッドが垂直方向で選択的に移動するようにさせ、ブラストヘッドは、外部グリット供給システムに取り付けるよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンの円筒形燃焼ライナの斜視図。
【図２】略円筒形物体のサンドブラストを容易にする固定治具の図。
【図３】図２に示す固定治具において用いることができる回転テーブルの上面図。
【図４】略円筒形物体のサンドブラストを容易にする固定治具の第２の実施形態の図。
【図５】図２及び４に示す固定治具用の制御システムの主要な要素を示す図。
【図６】円筒形物体のサンドブラストを容易にする固定治具の上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明においては「サンドブラスト」について言及している。この用語は、研磨粒子の流れを用いて汚染物質又は表面コーティングを除去するあらゆる手順を含むことを意図している。従来は、この目的において砂を用いていたが、他の研磨材料を用いることもできる。例えば、ブラスト媒体はまた、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ガーネット、果物の種、クルミ殻、もみ殻、ドライアイス小球、又は当該技術分野においてよく知られた様々な他の媒体とすることができる。
【００１２】
図２は、略円筒形物体の内壁のサンドブラストを容易にする固定治具の第１の実施形態を示す。固定治具２００はフレーム２１０を含む。回転テーブル２２０は、回転マウント２２４によりフレーム２１０上に回転可能に装着される。回転テーブル２２０の上面上の取付システムは、回転テーブル２２０の上面上に略円筒形物体を装着するのに使用される。モータ２２６は、回転テーブル２２０の選択的な回転を引き起こすことができる。
【００１３】
回転テーブル２２０の上面図が図３に示される。図２及び３に示すように、取付システムは、回転テーブル２２０の中心の周りに対称的に位置付けられる複数の取付ユニット２２２を含む。回転テーブル２２０は、半径方向に延びる複数のスロット２２３を含み、該スロットにより、取付ユニット２２２を回転テーブル２２０の中心から異なる距離で固定できるようになる。取付ユニット２２２が所定位置に固定されると、取付ユニット２２２は、フィンガ２２５が取付ユニット２２２から選択的に延びて、回転テーブル２２０の上面上に配置される円筒形物体を係合し保持するように動作することができる。取付ユニット２２２はまた、移動可能フィンガ２２５を後退させて円筒形物体を解放することができる。
【００１４】
図３に示す実施形態において、回転テーブル２２０上に３つの取付ユニット２２２が設けられている。代替の実施形態において、より少ない又はより多くの取付ユニット２２２を設けることもできる。
【００１５】
幾つかの実施形態において、取付ユニット２２２は、フィンガ２２５を取付ユニット２２２から延長又は後退させる手動レバーを含む着脱容易マウントとすることができる。他の実施形態では、取付ユニットは、電気的、液圧的、又は空気圧的にフィンガ２２５を延長又は後退させるよう作動させることができる。更に別の実施形態において、フィンガは、フィンガ２２５を延長及び後退させることができるように、取付ユニットの本体上のネジ部にねじ込む外部スクリューネジを有する。実際には、回転テーブル２２０の上面上で円筒形物体を堅固に保持するあらゆるタイプの手動又は動力の取付ユニット２２２を用いることができる。
【００１６】
図２に示す固定治具は、フレーム２１０の上部に装着されるブラストヘッド移動ユニット２４０を含む。ブラストヘッド移動ユニット２４０は、グリット供給システムから供給されるグリットをスプレーするブラストヘッド２４４の移動を制御する。この実施形態において、延長アーム２４２は、ブラストヘッド移動ユニット２４０において移動可能に装着される。グリット供給パイプ２４３は、延長アーム２４２の長さに下方に延びて、ブラストヘッド２４４にグリットを供給する。
【００１７】
延長アーム２４２の上端では、カップリングユニット２４６を用いて、グリット供給パイプ２４３を外部グリット供給システムホース２４８に結合する。供給ホース２４８は、外部グリット供給システムからグリットを供給する。
【００１８】
延長アーム２４２は、ブラストヘッド移動ユニット２４０によって矢印２８０で示されるように垂直方向上向き及び下向きに移動することができる。駆動モータ２４９を用いて、延長アーム２４２の選択的な垂直方向の移動を引き起こすことができる。
【００１９】
図１に示す燃焼器ライナ１００などの円筒形物体が回転テーブル２２０上にクランプされると、ブラストヘッド２４４は、円筒形物体内部で下向きに移動することができ、ブラストヘッド２４４からスプレーされたグリットが円筒形物体の内部円筒形表面上に衝突するようになる。モータ２２６を用いて回転テーブル２２０を選択的に回転させることによって、及びブラストヘッド移動ユニット２４０を用いてブラストヘッド２４４を円筒形物体内で上向き及び下向きに選択に移動させることによって、円筒形物体の内部円筒形表面全体上にグリットのストリームを配向することができる。移動が協働される場合、内部円筒形表面の均一なサンドブラストを達成することが可能である。
【００２０】
好ましい実施形態において、コントローラは、ブラストヘッド移動ユニット２４０に、及び回転テーブル２２０の移動を制御するモータ２２６に結合される。コントローラにより、回転テーブル２２０及びブラストヘッド２４４の選択的移動が円筒形物体の内部表面の均一なサンドブラストを達するようになる。
【００２１】
幾つかの実施形態において、ブラストヘッド２４４もまた回転可能とすることができる。これは、延長アーム２４２上でのブラストヘッド２４４の回転、又は延長アーム２４２の回転を意味する。ブラストヘッド移動ユニット２４０内に位置する追加の回転制御ユニットを用いて、ブラストヘッド２４４の回転移動を引き起こすことができる。回転制御ユニットは、円筒形物体の内部円筒形表面の均一なサンドブラストをもたらすためのブラストヘッドの周期的振動移動を引き起こすのに用いることができる。
【００２２】
図２に示す実施形態において、フォークリフト受け部２３０がフレーム２１０の底部に装着される。フォークリフト受け部２３０は、標準的なフォークリフトのフォークを受けるように設計され、該フォークリフトを用いて固定治具２００をサンドブラスト施設の内外に移動させることができるようになる。
【００２３】
図２に示すような固定治具２００は、典型的なブラストルーム内に移動させることができ、該ブラストルームは、サンドブラスト工程を実施するためのエンクロージャと、サンドブラストに用いるグリットの流れを発生させることができるグリット供給システムと、サンドブラスト工程で使用されたグリットを再利用するためのグリット回収システムとを含む。固定治具２００がブラストルーム内に運ばれ、円筒形物体が回転テーブル２２０上に装着されると、固定治具２００は、ブラストルームの外部グリット供給システムのグリット供給ライン２４８に結合されることになる。コントローラを用いて、ブラストヘッド２４４及び回転テーブル２２０の選択的移動が円筒形物体の内部の均一なサンドブラストを達成するようにする。
【００２４】
図２に示す固定治具２００は、既存のブラストルームで使用するよう設計されており、外部グリッド供給ユニットに結合されるよう設計される。従って、固定治具自体は、別個のエンクロージャ、グリット供給システム又はグリット回収システムを含まない。このことは、図２に示す固定治具が内蔵型サンドブラストユニットのコストよりも遙かに安価に製造できることを意味する。しかしながら、本固定治具は、より高価な内蔵型サンドブラストユニットと同様に、円筒形物体の内部表面の均一なサンドブラストを達成することが依然として可能である。
【００２５】
図２に示すような固定治具２００は、従来の内蔵型サンドブラストユニットを用いた同じサンドブラスト工程を達するのに必要なコストよりも安いコストで、補修及び修理工程中に燃焼ライナの内部表面に対して高品質のサンドブラスト工程を達成することを可能にする。従って、図２に示す固定治具２００は、全体の補修及び修理工程を実施するコストを低減することができる。
【００２６】
図４は、円筒形物体に対してサンドブラスト工程を行うのに用いることができる固定治具４００の第２の実施形態を示す。この実施形態において、回転テーブル４２０は、回転マウント４２４によりフレーム４１０上に装着される。しかしながら、この実施形態では、回転テーブル４２０の選択的回転移動を引き起こすためのモータ４２６は、フレーム内部に装着される。延長可能フィンガ４２５を備えた取付ユニット４２２は、円筒形物体を保持するために回転テーブル４２０の上面上に設けられる。
【００２７】
延長アーム４４２は、移動ユニット４４０上に装着される。グリット供給パイプ４４３に結合されるブラストヘッド４４４は、延長アーム４４２上に装着される。第１のモータ４４９を用いて、延長アーム４４２及びブラストヘッド４４４の選択的な垂直移動を引き起こす。第２のモータ４４７を用いて、ブラストヘッド４４４の選択的な回転移動を引き起こす。カップリングユニット４４６を用いて、ブラストヘッド４４４を外部グリット供給ユニットのグリット供給ライン４４８を通じて供給されるグリットの流れに結合する。
【００２８】
この実施形態において、複数のホイール４３０が、アクスルユニット４３２によりフレーム４１０の底面に装着される。これにより、固定治具４００を既存のブラストルームの内外に容易に移動させることが可能になる。
【００２９】
図５は、図２及び４に示す固定治具を用いて自動サンドブラスト工程を達成するのに用いることができる制御システムを示している。制御システムは、固定治具の回転テーブルの回転移動を引き起こす回転テーブルモータ５０４に動作可能に結合されたコントローラ５０２を含む。コントローラ５０２はまた、ブラストヘッド移動ユニット５０６に動作可能に結合される。幾つかの実施形態において、ブラストヘッド移動ユニット５０６は、垂直方向制御ユニット５０８だけを含む。他の実施形態では、ブラストヘッド移動ユニット５０６はまた、ブラストヘッドの回転又は周期的振動移動を引き起こす回転制御ユニット５１０を含む。
【００３０】
幾つかの実施形態において、コントローラ５０２は、外部グリット供給ユニット５１２に結合される。外部グリット供給ユニット５１２は、固定治具の一部ではなく、むしろ固定治具にグリットの流れを供給することになる。このように接続されると、コントローラ５０２は、外部グリット供給ユニット５１２によって固定治具にグリットが供給される流量及び／又は圧力を制御することが可能となる。
【００３１】
他の実施形態では、外部グリット供給ユニットは、グリットの流れを固定治具に供給するために依然として固定治具に結合される。しかしながら、グリット制御ユニット５１４は、固定治具自体の一部とすることができる。グリット制御ユニット５１４は、固定治具のブラストヘッドに供給されているグリットの流量及び／又は圧力を制御することができる。グリット制御ユニット５１４はまた、コントローラ５０２に結合され、コントローラ５０２が、ブラストヘッドに供給されているグリットの流量及び／又は圧力を選択的に蹴ることができるようになる。
【００３２】
一部の実施形態は、外部グリット供給ユニット５１２と、固定治具自体の一部であるグリット制御ユニット５１４との両方に結合されたコントローラを有することができる。
【００３３】
本発明を具現化する固定治具は、円筒形物体の内部表面上へのサンドブラスト工程だけを行うように設計することができる。しかしながら、代替の実施形態において、固定治具は、円筒形物体の内部表面と外部表面の両方にサンドブラスト工程を行うよう設計されてもよい。更に、本発明を具現化する固定具は、ブラストヘッドを手動又は自動的にサンドブラストされている表面に近接させるように、又は離れるように移動させることができるように設計することができる。
【００３４】
図６は、図２に示す固定治具の上面図を表している。固定治具の上部壁２０２は、上部壁２０２の中心から一方の側縁に向かって延びるスロット２０４を含む。この実施形態において、ラックギア２０５がスロット２０４の一方の縁部に沿って設けられている。
【００３５】
移動ユニット２４０並びに取り付けられた延長アーム２４２がスロット２０４内に装着される。これにより、移動ユニット２４０及び延長アーム２４２を固定治具の上部壁２０２の中心に対して様々な位置に選択的に再配置することが可能となる。幾つかの実施形態において、移動ユニット２４０をスロット２０４に沿って手動で移動させること、並びに所望の位置に移動ユニット２４０を固定することを可能にすることができる。他の実施形態では、移動ユニット２４０中の駆動ユニットを用いて、移動ユニット２４０を所望の位置まで移動させ、並びに当該位置にて移動ユニット２４０を保持する。
【００３６】
固定治具が図２及び６に示すように構成されると、延長アーム２４２上のブラストヘッド２４４は、回転テーブル２２０上に装着された円筒形物体の内部表面から所望の距離に位置付けることができる。これにより、サンドブラスト工程の制御がより容易になる。
【００３７】
加えて、延長アーム２４２及びブラストヘッド２４４はまた、回転テーブル２２０上に装着された円筒形物体の外部に位置付けることもできる。これにより、ブラストヘッド２４４が円筒形物体の外部表面にサンドブラスト工程を行うことが可能となる。
【００３８】
図６に示す構成は一例に過ぎない。他の実施形態では、移動ユニット２４０及び延長アーム２４２は、固定治具の上部に位置付けられるレール上に装着することができる。また、移動ユニット及び延長アームは、図６に示す単一方向ではなく、複数の方向に移動可能にすることができる。更に、移動方向は対角線方向であってもよく、これにより移動ユニット２４０が、図６に示す実施形態よりも固定治具の中心から更に遠くに移動可能にすることができる。
【００３９】
移動ユニット２４０が駆動ユニットを含む場合、駆動ユニットに動作可能に結合されたコントローラは、サンドブラスト工程の前又はその間に駆動ユニットを選択的に作動させてブラストヘッドを再位置付けすることができる。図６に示す実施形態において、ラックギア２０５がスロット２０４の一方の側縁に沿って設けられる。移動ユニット２４０上で駆動モータ２５０に結合されるピニオンギアは、ラックギア２０５を係合することになる。従って、駆動モータ２５０によるピニオンギアの回転は、移動ユニット２４０をフレームの中心に対して様々な位置にスロットに沿って移動させることになる。これにより、物体がサンドブラストされているときにブラストヘッド２４４を物体の表面に近接させて又は遠く離れるように選択的に移動させることが可能になる。円筒形物体が曲線輪郭の表面を含むか、又は変化する直径を有する場合、このようなブラストヘッドの移動は、ブラストヘッドが表面から実質的に一定の距離で確実に保持するのに望ましいとすることができ、これにより効率的なサンドブラスト工程が確保される。
【００４０】
図５に示す制御システムはまた、ブラストヘッド移動ユニット５０６が移動ユニット駆動部５１１を含むことを示している。移動ユニット駆動部５１１は、コントローラ５０２の制御下にあり、図６に示す駆動モータ２５０に対応する。
【００４１】
図６に示すように、フレーム上で移動ユニット２４０を移動させるための駆動機構は、駆動モータ２５０、ピニオンギア、及びラックギア２０５を含む。この駆動機構は、移動ユニット２４０をフレーム上でどのように選択的に移動させることができるかに関する一例に過ぎない。他の実施形態では、代替の駆動機構を用いてもよい。例えば、駆動機構は、当該技術分野で良く知られている、リニアモータ、プーリー及び駆動ベルト又はワイヤ構成、液圧又は空気圧移動機構、又は他の何れかの種類の駆動機構とすることができる。
【００４２】
図５に示すコントローラ５０２は、固定治具の一部として設けることができる。場合によっては、コントローラは、種々の駆動機構及び固定治具の制御ユニットに結合された別個の外部コントローラであってもよい。
【００４３】
現時点で最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に添付の請求項の技術的思想及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等な構成を保護するものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４４】
２００  固定治具
２０２  上部壁
２０４  スロット
２０５  ラックギア
２１０  フレーム
２２０  回転テーブル
２２２  取付ユニット
２２３  半径方向に延びるスロット
２２４  マウント
２２５  フィンガ
２２６  モータ
２３０  フォークリフト受け部
２４０  移動ユニット
２４２  延長アーム
２４３  供給パイプ
２４４  ブラストヘッド
２４６  カップリングユニット
２４８  供給ホース
２４９、２５０  駆動モータ
２８０  矢印
４００  固定治具
４１０  フレーム
４２０  回転テーブル
４２４  回転マウント
４２５  延長可能フィンガ
４２６  モータ
４３０  複数のホイール
４３２  アクスルユニット
４４０  移動ユニット
４４２  延長アーム
４４４  ブラストヘッド
４４６  カップリングユニット
４４７  第２のモータ
４４８  供給ライン
４４９  第１のモータ
５０２  コントローラ
５０４  回転テーブルモータ
５０６  ヘッド移動ユニット
５０８  垂直制御ユニット
５１０  回転制御ユニット
５１１  ユニットドライブ
５１２  供給ユニット
５１４  制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013043281.tif 000006
【図５】
2013043281.tif 000007
【図６】
2013043281.tif 000008