特許 6351802 長尺材に自由曲面を加工する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6351802

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】長尺材に自由曲面を加工する方法

(51)【国際特許分類】

   B23P 15/02 20060101AFI20180625BHJP

   F01D 5/14 20060101ALI20180625BHJP

   F01D 9/02 20060101ALI20180625BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20180625BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20180625BHJP

   B24C 1/10 20060101ALN20180625BHJP

【ＦＩ】

   B23P15/02

   F01D5/14

   F01D9/02 101

   F01D25/00 X

   F02C7/00 D

   !B24C1/10 A

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-126651(P2017-126651)

(22)【出願日】2017年6月28日

【審査請求日】2017年9月6日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中西 卓也

(72)【発明者】

【氏名】清水 信男

(72)【発明者】

【氏名】浅香 晴彦

(72)【発明者】

【氏名】俣野 和弥

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０７６４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６２７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１７０８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２２２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４８−００９７９４（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｐ １５／０２

Ｆ０１Ｄ ５／１４

Ｆ０１Ｄ ９／０２

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０２Ｃ ７／００

Ｂ２４Ｃ １／１０

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺材に自由曲面を加工する方法であって、
前記長尺材は、長手方向に関して一端領域及び他端領域を有し、
前記方法は、
前記一端領域及び前記他端領域を把持するステップと、
前記一端領域及び前記他端領域を把持した状態で前記長尺材に自由曲面を加工する第１加工ステップと、
前記一端領域の把持を解放するステップと、
前記第１加工ステップでの自由曲面の加工に起因する変形量を前記一端領域の把持を解放することによって補正した状態の前記一端領域の位置に対して、前記長尺材の自重による前記長尺材の変形量のみで補正した位置である再把持位置を決定するステップと、
前記再把持位置で前記一端領域を再把持するステップと、
前記一端領域を再把持した後、前記長尺材に自由曲面を加工する第２加工ステップと
を備える方法。

【請求項2】

前記長尺材の自重による前記長尺材の変形量は、解析又は実験によって予め決定しておき、
前記再把持位置を決定するステップにおいて、前記一端領域の把持を解放した状態の前記一端領域の位置に対して、前記変形量の分だけずらした位置を前記再把持位置と決定する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記変形量は、前記長尺材を水平方向に向けた状態での前記他端領域に対する前記一端領域の位置と、前記長尺材を鉛直方向に向けた状態での前記他端領域に対する前記一端領域の位置との差である、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記一端領域の把持を解放するステップ後に、前記一端領域の把持を解放した前記長尺材を鉛直方向に向けるステップをさらに備え、
前記再把持位置を決定するステップにおいて、前記一端領域の把持を解放した前記長尺材を鉛直方向に向けたときの前記他端領域に対する前記一端領域の位置を前記再把持位置と決定する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第２加工ステップの後、前記一端領域の把持を解放するステップから前記第２加工ステップまでを少なくとも１回繰り返す、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記第２加工ステップの後に、前記自由曲面に表面加工処理を行うステップをさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記表面加工処理により発生する残留応力による前記長尺材の変形量を予め予測し、その予測値を考慮して前記第２加工ステップにおいて前記自由曲面の加工を行う、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記長尺材の前記一端領域に、前記一端領域から突出する凸部を有し、前記一端領域を把持する場合、前記凸部を把持する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記長尺材に自由曲面を加工した製品は回転機械の翼である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記翼の翼先端側においてコード方向が鉛直方向に向くように前記一端領域及び前記他端領域が把持される、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、長尺材に自由曲面を加工する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

長尺材からタービン翼を加工する際、従来は、翼根部と翼端部とを保持した状態を維持したまま、荒加工から仕上げ加工まで行っていた。この場合、荒加工時に長尺材に歪みが生じ、そのままの状態でタービン翼が加工されてしまうと、タービン翼の最終仕上がり状態の精度が悪くなってしまう。タービン翼の加工に関するものではないが、特許文献１には、長尺材を加工する際、荒加工終了後に長尺材の一端の保持を解放して長尺材の歪みを解放し、歪みが解放された形状で長尺材の一端を再把持して、仕上げ加工をすることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−７６４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、長尺材を加工する際には一般的に、長尺材を水平方向に配置して把持するので、この状態で荒加工終了後に長尺材の一端を解放しても、荒加工時の歪みは解放できるものの、他端にて片持ち支持された長尺材自身の自重による変形に付随する応力は残ってしまう。長尺材自身の自重による変形に付随する応力を残したまま長尺材の一端を再把持して仕上げ加工をしても、長尺材に自由曲面を加工した製品の最終仕上がり状態が希望通りにはならない場合がある。

【0005】

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも１つの実施形態は、長尺材に自由曲面が加工された製品の最終仕上がり状態の精度を向上させた長尺材に自由曲面を加工する方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の少なくとも１つの実施形態に係る長尺材に自由曲面を加工する方法は、
前記長尺材は、長手方向に関して一端領域及び他端領域を有し、
前記方法は、
前記一端領域及び前記他端領域を把持するステップと、
前記一端領域及び前記他端領域を把持した状態で前記長尺材に自由曲面を加工する第１加工ステップと、
前記一端領域の把持を解放するステップと、
前記第１加工ステップでの自由曲面の加工に起因する変形量を前記一端領域の把持を解放することによって補正した状態の前記一端領域の位置に対して、前記長尺材の自重による前記長尺材の変形量のみで補正した位置である再把持位置を決定するステップと、
前記再把持位置で前記一端領域を再把持するステップと、
前記一端領域を再把持した後、前記長尺材に自由曲面を加工する第２加工ステップと
を備える。

【0007】

上記（１）の方法によると、第１加工ステップ時に発生する長尺材の歪みと、長尺材の自重による長尺材の変形に付随する応力とを解放した状態で第２加工ステップを行えるので、長尺材に自由曲面を加工した製品の最終仕上がり状態の精度を向上することができる。

【0008】

（２）いくつかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記長尺材の自重による前記長尺材の変形量は、解析又は実験によって予め決定しておき、
前記再把持位置を決定するステップにおいて、前記一端領域の把持を解放した状態の前記一端領域の位置に対して、前記変形量の分だけずらした位置を前記再把持位置と決定する。

【0009】

上記（２）の方法によると、再把持位置を決定するステップにおいて長尺材の自重による長尺材の変形量を個々に決定する必要がないので、長尺材に自由曲面を加工する方法を迅速に行うことができる。

【0010】

（３）いくつかの実施形態では、上記（１）又は（２）の方法において、
前記変形量は、前記長尺材を水平方向に向けた状態での前記他端領域に対する前記一端領域の位置と、前記長尺材を鉛直方向に向けた状態での前記他端領域に対する前記一端領域の位置との差である。

【0011】

上記（３）の方法によると、長尺材の自重による長尺材の変形量を正確かつ容易に得ることができる。

【0012】

（４）いくつかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記一端領域の把持を解放するステップ後に、前記一端領域の把持を解放した前記長尺材を鉛直方向に向けるステップをさらに備え、
前記再把持位置を決定するステップにおいて、前記一端領域の把持を解放した前記長尺材を鉛直方向に向けたときの前記他端領域に対する前記一端領域の位置を前記再把持位置と決定する。

【0013】

上記（４）の方法によると、長尺材ごとにそれ独自の自重による変形を考慮した再把持位置が決定されるので、長尺材に自由曲面を加工した製品の最終仕上がり状態の精度をさらに向上することができる。

【0014】

（５）いくつかの実施形態では、上記（１）〜（４）いずれかの方法において、
前記第２加工ステップの後、前記一端領域の把持を解放するステップから前記第２加工ステップまでを少なくとも１回繰り返す。

【0015】

上記（５）の方法によると、自由曲面を加工するステップを繰り返す場合でも、自由曲面の加工時に発生する歪み及び自重による変形に付随する応力を解放した状態で自由曲面を再度加工できるので、長尺材に自由曲面を加工した製品の最終仕上がり状態の精度を向上することができる。

【0016】

（６）いくつかの実施形態では、上記（１）〜（５）いずれかの方法において、
前記第２加工ステップの後に、前記自由曲面に表面加工処理を行うステップをさらに備える。

【0017】

上記（６）の方法によると、長尺材に自由曲面を加工した製品の機械的性質を向上させることができる。

【0018】

（７）いくつかの実施形態では、上記（６）の方法において、
前記表面加工処理により発生する残留応力による前記長尺材の変形量を予め予測し、その予測値を考慮して前記第２加工ステップにおいて前記自由曲面の加工を行う。

【0019】

上記（７）の方法によると、自由曲面が加工された長尺材に、表面加工処理で発生する歪みが加わることで、長尺材に自由曲面を加工した製品の最終仕上がり状態が希望通りになるので、長尺材に自由曲面を加工した製品の最終仕上がり状態の精度を向上することができる。

【0020】

（８）いくつかの実施形態では、上記（１）〜（７）いずれかの方法において、
前記長尺材の前記一端領域に、前記一端領域から突出する凸部を有し、前記一端領域を把持する場合、前記凸部を把持する。

【0021】

上記（８）の方法によると、凸部は一端領域から突出しているので把持しやすくなり、また、加工も簡単である。

【0022】

（９）いくつかの実施形態では、上記（１）〜（８）いずれかの方法において、
前記長尺材に自由曲面を加工した製品は回転機械の翼である。

【0023】

上記（９）の方法によると、最終仕上がり状態の精度を向上した回転機械の翼を提供することができる。

【0024】

（１０）いくつかの実施形態では、上記（９）の方法において、
前記翼の翼先端側においてコード方向が鉛直方向に向くように前記一端領域及び前記他端領域が把持される。

【0025】

翼は、翼根側の厚さよりも翼先端側の厚さが薄いことから、翼先端側で面外方向（コード方向に対して直交方向）の力を受けると変形しやすい傾向がある。しかし、上記（１０）の方法によると、一端領域の把持を解放して他端領域のみを片持ち支持したとき、翼の自重に基づく力が翼先端側にて翼の面内方向（コード方向）に作用することになり、翼の自重による変形が抑制される。翼の自重による変形が抑制されると、翼の個体差による一端領域の再把持位置のばらつきが低減されるので、一端領域の再把持時に長尺材の自重による変形に付随する応力を効果的に解放することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、第１加工ステップ時に発生する長尺材の歪みと、長尺材の自重による長尺材の変形に付随する応力とを解放した状態で第２加工ステップを行うことにより、長尺材に自由曲面を加工した製品の最終仕上がり状態の精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係る方法で使用される長尺材を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る方法のフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態に係る方法において翼根を把持する第１把持部の斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る方法において凸部を把持する第２把持部の正面図である。

【図5】図４を矢印Ｖの方向から見た図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る方法において第１加工ステップの終了後に凸部の把持を解放したときの凸部の位置及び凸部を再把持する再把持位置を示す図である。

【図7】本発明の別の実施形態に係る方法のフローチャートである。

【図8】ショットピーニングにより発生する残留応力による長尺材の変形量の予測値に対応した長尺材の変形を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

【0029】

本発明のいくつかの実施形態に係る方法を、長尺材に自由曲面を加工してタービンや圧縮機等の回転機械の翼を製造することを例にして説明する。ただし、長尺材に自由曲面を加工した製品は、回転機械の翼に限定するものではない。

【0030】

図１に示されるように、自由曲面が加工される長尺材１はその長手方向に関して一端領域１ａ及び他端領域１ｂを有している。一端領域１ａはシュラウド２を含み、シュラウド２にはシュラウド２から突出する凸部３が設けられている。凸部３は、略直方体の板形状を有してもよい。また、一端領域１ａに加工又は計測での基準面があればよく、突出する凸形状に限定されるものではない。他端領域１ｂは、完成品である翼の翼根４を含んでいる。

【0031】

本発明の一実施形態に係る方法を図２のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ１において、凸部３及び翼根４がそれぞれ冶具によって把持される。凸部３及び翼根４それぞれの把持について例示的な一実施形態を以下で詳細に説明する。ただし、凸部３及び翼根４を把持する冶具の構成及び把持する方法は任意であってもよく、以下の実施形態に限定するものではない。

【0032】

図３に示されるように、翼根４を把持する冶具の第１把持部１０の一実施形態は、基部１１と、翼根４を下方から支える支持台１３と、翼根４を支持台１３と挟む２つの押さえ板１２，１２とを備えている。支持台１３には、翼根４の溝に対応する溝が形成されている。各押さえ板１２にも、翼根４の溝に対応する溝が形成されている。押さえ板１２と支持台１３とが翼根４を挟んだ状態で押さえ板１２がボルト１４で支持台１３に固定されることで、翼根４が第１把持部１０に把持される。

【0033】

図４及び図５に示されるように、凸部３を把持する冶具の第２把持部２０の一実施形態は、基部２１と、基部２１に対して回転する回転機構部６１と、回転機構部６１に対して直線的にスライドする第１スライド機構部６２と、第１スライド機構部６２のスライド方向に垂直な方向に第１スライド機構部６２に対して直線的にスライドする第２スライド機構部６３と、第２スライド機構部６３に設けられ凸部３を把持する把持機構部６４とを備えている。
凸部３を把持する冶具は、回転方向Ｅと方向Ｆ及びＧ（図４参照）とにスライドする機構を有している冶具であればよく、以下に説明する把持する冶具に限定するものではない。

【0034】

図５に示されるように、回転機構部６１は、基部２１に対して固定されたブッシュ２２と、ブッシュ２２に対して回転可能に設けられた台板２３とを備えている。台板２３は、ブッシュ２２に対して回転することによって、基部２１に対して矢印Ｅ（図４）の方向に回転する。

【0035】

第１スライド機構部６２は、台板２３に対してスライド可能に設けられた第１受台２４と、第１受台２４をスライドさせる第１スライド部６５とを備えている。第１スライド部６５は、台板２３に固定された枠体３１と、枠体３１に形成された貫通孔３１ａに挿入された押しねじ３２とを備えている。貫通孔３１ａの内周面にはねじ溝が形成されており、押しねじ３２のねじ溝と螺合する。押しねじ３２の先端部分は第１受台２４に連結されており、枠体３１に対する押しねじ３２の位置を変位させることにより、押しねじ３２の変位にともなって第１受台２４が矢印Ｆの方向に直線的にスライドする。

【0036】

第２スライド機構部６３は、第１スライド機構部６２に対してスライド可能に設けられた第２受台２５と、第２受台２５をスライドさせる第２スライド部６６とを備えている。図４に示されるように、第２スライド部６６は、第１受台２４に固定された枠体３３と、枠体３３に形成された貫通孔３３ａに挿入された押しねじ３４とを備えている。貫通孔３３ａの内周面にはねじ溝が形成されており、押しねじ３４のねじ溝と螺合する。押しねじ３４の先端部分は第２受台２５に連結されており、枠体３３に対する押しねじ３４の位置を変位させることにより、押しねじ３４の変位にともなって第２受台２５が矢印Ｇの方向に直線的にスライドする。尚、矢印Ｇの方向と矢印Ｆの方向とは垂直である。

【0037】

図５に示されるように、第２受台２５は、土台部２５ａと、土台部２５ａよりも水平方向の長さが短く土台部２５ａから突出する突出部２５ｂとを有している。把持機構部６４は、板状の押さえ板４１と、Ｌ字形状の断面を有する２つの押さえ金４３とを備えている。土台部２５ａに対向する突出部２５ｂの正面２５ｂ１には、押さえ板４１がボルト４２によって固定され、各押さえ金４３の一端部分４３ａが土台部２５ａの正面２５ａ１及び突出部２５ｂの側面２５ｂ２に当接するようにしてボルト４４によって突出部２５ｂに固定される。ここで、正面２５ａ１は、突出部２５ｂが設けられている面であり、側面２５ｂ２は、正面２５ａ１と正面２５ｂ１とをつなぐ面である。押さえ板４１と押さえ金４３との間に、適当な厚さのシム板４５と長尺材１の凸部３とを挿入した状態で押さえ金４３をボルト４４によって突出部２５ｂに固定することにより、凸部３が押さえ板４１と押さえ金４３との間に挟まれるように第２把持部２０に把持される。

【0038】

また、図４に示されるように、突出部２５ｂ（図５参照）には、支持部５１と、枠体５３とが設けられている。凸部３が押さえ板４１と押さえ金４３との間に挟まれたときに、支持部５１は凸部３の下方に位置するとともに、枠体５３は凸部３の上方に位置するように配置される。支持部５１は、シム板５２を介して凸部３の下端面３ａを支持する。枠体５３には、ボルト５４のねじ溝と螺合するねじ溝が内周面に形成された貫通孔５３ａが形成され、ボルト５４を貫通孔５３ａに挿入して、ボルト５４の先端を凸部３の上端面３ｂに押し付けることで、凸部３は、支持部５１とボルト５４との間で把持される。

【0039】

ここで、完成品である翼の翼先端側において前縁６と後縁７とを結ぶコード方向Ｌ（図１）が鉛直方向に向くようにして凸部３及び翼根４を把持することが好ましい。翼は、翼根４側の厚さよりも翼先端側の厚さが薄いことから、翼先端側で面外方向（コード方向に対して直交方向）の力を受けると変形しやすい傾向がある。凸部３の把持を解放して翼根４のみを片持ち支持したとき、翼の自重に基づく力が翼先端側にて翼の面内方向（コード方向）に作用することになり、翼の自重による変形が抑制される。

【0040】

また、本発明の一実施形態に係る方法では、凸部３は、長尺材１の一端領域１ａと他端領域１ｂとを結ぶ長手方向に対して垂直な方向から、押さえ金４３及び押さえ板４１によって並びに支持部５１及びボルト５４によって挟まれるようにして把持される。翼根４も同様に、長尺材１の一端領域１ａと他端領域１ｂとを結ぶ長手方向に対して垂直な方向から、押さえ板１２及び支持台１３によって挟まれるようにして把持される。すなわち、長尺材１には、一端領域１ａから他端領域１ｂに向かう方向と、他端領域１ｂから一端領域１ａに向かう方向との押圧力が長尺材１に加えられない。このような押圧力が長尺材１に加えられないようにするために、図５に示されるように、凸部３と第２受台２５の突出部２５ｂの正面２５ｂ１との間には隙間３０をあけるようにして凸部３が第２把持部２０に把持される。長尺材１にそのような押圧力が加えられないように凸部３及び翼根４を把持することで、長尺材１の厚さが薄い部分のような強度の弱い部分でたわむ座屈現象を回避することができる。

【0041】

図２に示されるように、ステップＳ１の終了後、凸部３及び翼根４を把持した状態で長尺材１に自由曲面を加工する第１加工ステップを行う（ステップＳ２）。自由曲面の加工時に、長尺材１には歪みが生じる。この歪みを解放するために、第１加工ステップの終了後に凸部３の把持を解放する（ステップＳ３）。

【0042】

図６に示されるように、凸部３の把持を解放することによって歪みが解放されるときに長尺材１全体が変形することにより、凸部３は、把持されていた位置Ａから歪みが解放された位置Ｂに移動する。この後、長尺材１に再度自由曲面を加工するために凸部３を再把持するが、凸部３の把持を解放した状態は、翼根４（図１参照）が第１把持部１０により片持ちされた状態であるので、長尺材１はその自重により変形している。このため、第１加工ステップによる歪みが解放された位置Ｂで凸部３を再把持して長尺材１に再度自由曲面を加工してしまうと、長尺材１の自重による変形に付随する応力を残したまま長尺材１に加工を行うことになり、翼の最終仕上がり状態の精度が希望通りにならない場合がある。そこで、位置Ｂを長尺材１の自重による長尺材１の変形量で補正した位置である再把持位置Ｃを決定し（図２のステップＳ４）、そのような再把持位置Ｃで凸部３を再把持する必要がある。再把持位置Ｃを決定するステップについて以下で説明する。

【0043】

一実施形態では、再把持位置を決定するステップは、予め長尺材１の自重による変形量を決定しておき、図６の位置Ｂに対して、その変形量の分だけずらした位置を再把持位置Ｃとすることができる。変形量は、解析又は実験により決定してもよい。実験による決定では、例えば、長尺材１を水平方向に向けた状態での他端領域１ｂに対する一端領域１ａの位置と、長尺材１を鉛直方向に向けた状態での他端領域１ｂに対する一端領域１ａの位置との差を求め、この差を変形量としてもよい。より具体的には、長尺材１を水平方向に向けた状態での翼根４に対する凸部３の位置と、長尺材１を鉛直方向に向けた状態での翼根４に対する凸部３の位置との差を求めてもよい。また例えば、長尺材１の自重による変形を考慮せずに位置Ｂを再把持位置として凸部３を再把持し後続のステップを行って製造された翼の形状と、翼の希望の形状との差を求め、この差を変形量としてもよい。このように予め長尺材１の自重による変形量を決定しておくことで、再把持位置を決定するステップＳ４において長尺材１の自重による変形量を個々に決定する必要がないので、ステップＳ４を迅速に行うことができる。

【0044】

また別の実施形態では、再把持位置を決定するステップは、凸部３の把持を解放した長尺材１を鉛直方向に向け、この状態において翼根４に対する凸部３の位置を再把持位置Ｃと決定してもよい。長尺材１を鉛直方向に向けることにより、長尺材１の自重による変形に付随する応力は解放される。そうすると、凸部３の把持を解放するとともに長尺材１を鉛直方向に向けた状態では、第１加工ステップによる歪み及び長尺材１の自重による変形に付随する応力の両方が解放されることになるので、この状態での翼根４に対する凸部３の位置が再把持位置Ｃとなる。このように、ステップＳ４中に凸部３の把持を解放した長尺材１を鉛直方向に向けることで、個々の長尺材１ごとにそれ独自の自重による変形を考慮した再把持位置Ｃが決定されるので、翼の最終仕上がり状態の精度をさらに向上することができる。

【0045】

図２に示されるように、ステップＳ４の終了後、決定された再把持位置Ｃで凸部３を再把持する（ステップＳ５）。再把持位置Ｃ（図６参照）での凸部３の再把持は、凸部３での把持位置が再把持位置Ｃとなるように、適当な幅を有するシム板４５（図５参照）を選んで押さえ金４３及び押さえ板４１間に挟むことにより行うことができる。位置Ａと再把持位置Ｃとの変位が大きい場合には、図４に示されるように、台板２３を矢印Ｅ方向に回転させることと、第１受台２４を矢印Ｆ方向にスライドさせることと、第２受台２５を矢印Ｇ方向にスライドさせることとにより第２把持部２０を再把持位置Ｃまで移動させることで、凸部３を再把持位置Ｃで把持することもできる。

【0046】

ステップＳ５の終了後、第１加工ステップ時に生じた歪み及び長尺材１の自重による変形に付随する応力を解放した状態で凸部３及び翼根４が把持された長尺材１に再度自由曲面を加工する第２加工ステップを行う（ステップＳ６）。尚、上述したように、翼の翼先端側においてコード方向Ｌが鉛直方向に向くようにして凸部３及び翼根４を把持することにより翼の自重による変形を抑制すると、翼の個体差による凸部３の再把持位置のばらつきが低減されるので、凸部の再把持時に長尺材１の自重による変形に付随する応力を効果的に解放することもできる。一実施形態では、第１加工ステップが自由曲面の荒加工であり、第２加工ステップが自由曲面の仕上げ加工であってもよい。この場合には、仕上げ加工であるステップＳ６の終了後、翼が完成して、この実施形態に係る方法が終了する。

【0047】

このように、第１加工ステップ時に発生する長尺材１の歪みと、長尺材１の自重による長尺材１の変形に付随する応力とを解放した状態で第２加工ステップを行うことにより、翼の最終仕上がり状態の精度を向上することができる。

【0048】

別の実施形態では、図７に示されるように、ステップＳ６の終了後に、ステップＳ３からステップＳ６までを少なくとも１回繰り返してもよい（ステップＳ７）。第２加工ステップを複数回行う場合でもその都度、ステップＳ３〜Ｓ５を行うことにより、自由曲面を加工する際に生じる歪み及び長尺材１の自重による変形に付随する応力を解放した状態で第２加工ステップを行うことができるので、翼の最終仕上がり状態の精度を向上することができる。

【0049】

さらに別の実施形態では、図２のフローチャートではステップＳ６の終了後、図７のフローチャートではステップＳ７の終了後に、自由曲面を加工した長尺材１に、機械的性質を向上させるためにショットピーニング等の表面加工処理を行ってもよい。この場合、図２のフローチャートではステップＳ６のときに、図７のフローチャートではステップＳ７における最後の第２加工ステップのときに、表面加工処理により発生する残留応力又は表面加工処理の前後工程による付加反応による長尺材１の変形量を予め予測し、予測された変形量を考慮して自由曲面の加工を行ってもよい。この変形量の予測は、解析又は実験により決定してもよい。尚、上記ショットピーニングには、グラスショットピーニング及びスチールショットピーニングが含まれ、表面加工処理としてはその他に、グリッドブラスト、コーティングの溶射、無機系塗装、メッキ、高周波焼き入れ、浸炭・窒化処理等の熱処理、研磨等でもよい。

【0050】

表面加工処理を行う前の第２加工ステップにおいて、予測された変形量を考慮して加工された長尺材１の形状を図８に例示する。図８において、水平方向をｘ軸とし、鉛直方向をｙ軸とし、これらの軸の方向をそれぞれｘ軸方向及びｙ軸方向とする。また、ｘ軸及びｙ軸の両方に垂直な軸を中心とした周方向をθ方向とする。尚、θ方向の中心となる、ｘ軸及びｙ軸の両方に垂直な軸方向を長尺材１の長手方向とする。

【0051】

図８は、ｘ軸方向、ｙ軸方向、θ方向のそれぞれに関する翼の最終形状を一点鎖線で示している。Δｘが、翼の最終形状に対するｘ軸方向の予測された変形量であり、Δｙが、翼の最終形状に対するｙ軸方向の予測された変形量であり、Δθが、翼の最終形状に対するθ方向の予測された変形量である。第２加工ステップにおいてこのような変形量を含む形状に加工された長尺材１にショットピーニング等の表面加工処理を行うと、発生する残留応力によって、長尺材１がｘ軸方向に最終形状に向かってΔｘだけ変形し、ｙ軸方向に最終形状に向かってΔｙだけ変形し、θ方向に最終形状に向かってΔθだけ変形することにより、最終形状の翼を得ることができる。

【0052】

したがって、希望通りの最終形状の翼を得るために、表面加工処理を行う前の第２加工ステップにおいて、長尺材１を、翼の最終形状からｘ軸方向にΔｘだけ変位し、ｙ軸方向にΔｙだけ変位し、θ方向にΔθだけ変位した形状に加工する。

【符号の説明】

【0053】

１ 長尺材
１ａ 一端領域
１ｂ 他端領域
２ シュラウド
３ 凸部
４ 翼根
６ 前縁
７ 後縁
１０ 第１把持部
１１ 基部
１２ 押さえ板
１３ 支持台
１４ ボルト
２０ 第２把持部
２１ 基部
２２ ブッシュ
２３ 台板
２４ 第１受台
２５ 第２受台
２５ａ 土台部
２５ａ１ 正面
２５ｂ 突出部
２５ｂ１ 正面
２５ｂ２ 側面
３０ 隙間
３１ 枠体
３１ａ 貫通孔
３２ 押しねじ
３３ 枠体
３３ａ 貫通孔
３４ 押しねじ
４１ 押さえ板
４２ ボルト
４３ 押さえ金
４４ ボルト
４５ シム板
５１ 支持部
５２ シム板
５３ 枠体
５３ａ 貫通孔
５４ ボルト
６１ 回転機構部
６２ 第１スライド機構部
６３ 第２スライド機構部
６４ 把持機構部
６５ 第１スライド部
６６ 第２スライド部
Ｃ 再把持位置

【要約】

【課題】長尺材に自由曲面が加工された製品の最終仕上がり状態の精度を向上させた長尺材に自由曲面を加工する方法を提供する。
【解決手段】凸部３及び翼根４を把持した状態で長尺材１に自由曲面を加工した後、凸部３の把持を解放することによって加工時の歪みが解放されるときに長尺材１全体が変形することにより、凸部３は、把持されていた位置Ａから歪みが解放された位置Ｂに移動する。位置Ｂを長尺材１の自重による長尺材１の変形量で補正した位置である再把持位置Ｃを決定し、再把持位置Ｃで凸部３を再把持し、長尺材１に再び自由曲面を加工する。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】