(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
ジェットエンジン等の軸流式圧縮機の回転翼又はジェットエンジンのタービンや舶用タービンの回転翼の翼面の加工や計測は、回転翼の根元に形成されたダブテール部2(
図1参照)やクリスマスツリーがホルダーと呼ばれる取付け部材にクランプされて加工装置や計測装置に装着されて行われている。
【0003】
ここで、従来のホルダーの構造概念およびホルダーによるダブテール部2のクランプ概念を
図2に基づいて説明する。
【0004】
ダブテール部2は、左右一対の張り出し部9a、9bを有しており、張り出し部9a、9bのそれぞれ上面には、圧力面4a、4bが形成されている(
図1参照)。ホルダー11は、正面側及び背面側(正面側及び背面側は、それぞれ正面図(
図2(a))の紙面手前(表面)側及び紙面向こう(裏面)側をいい、以下同様とする。)が開放され、圧力面4a、4bにそれぞれ覆いかぶさるようにホルダー11の両側部から中央部に向かって庇状に張り出した一対の当接部15a、15bが配設され、ダブテール部2がホルダー11の正面側又は背面側からホルダー11内に挿入できる構造となっている。当接部15a、15bの底面には、それぞれ、ダブテール部2の圧力面4a、4bにそれぞれ対向する平面状の対向面12a、12bが形成されている。ダブテール部2は、ホルダー11の正面側又は背面側からホルダー11内に挿入された後、ネジ機構や空圧・油圧シリンダー等の直動機構(図示省略)により押付け部16の上面をダブテール部2の底面に当接しかつダブテール部2を上方へ押し上げて圧力面4a、4bをそれぞれ対向面12a、12bに嵌合させることによりホルダー11に把持(クランプ)される。
【0005】
そして、回転翼の翼部3等の加工や計測においては、ホルダーに回転翼の基準となる積重点が設定されており、ホルダー11に設定された基準(ホルダー上の基準)が回転翼1自身に内包する基準(ブレード内基準)を代用して行われている。
【0006】
しかし、ブレード内基準の代わりに、ホルダー上の基準を使用して回転翼の翼部3等の加工や計測を行うと、ダブテール部2をホルダー11でクランプする際の取り付けの不安定や誤差等により、回転翼1の翼部3等の加工や計測結果に誤差を生じて安定しないという問題があった。
【0007】
また、従来、ホルダー11の対向面12は平面状に形成されていたのに対して、最近、特に、ダブテール2の圧力面4が、回転翼1の回転ディスクへの取り付け構造の変更により、
図1(b)に示されるように湾曲した三次元曲面となってきた。このため、ホルダー11の平面状に形成された対向面12a、12bとダブテール2の三次元曲面状に形成された圧力面4a、4bとをそれぞれ嵌合させると、水平断面において(
図2(b)における紙面上下方向を鉛直方向とし、鉛直方向に直交する面を水平面とする。以下同様。)、対向面12aと圧力面4a、対向面12bと圧力面4bとの接触部はそれぞれ、
図2(c)に示されるように、当接点P1、P2の1点ずつとなる。このため、圧力面4a、4bないし対向面12a、12b全体として、基準となる圧力面上4と対向面12とは、各側部において、面的に接触することができず、それぞれ1本の直線のみにより接触することとなるため、クランプが不安定となる。これにより、高い繰り返し精度を確保して、回転翼1のダブテール部2をホルダー11で安定にクランプすることが困難となってきた。この結果、同一の回転翼製品をホルダー11でクランプしてホルダー上の基準に基づいて加工や計測を行っても、クランプの不安定によるばらつき等が生じ加工寸法のばらつきや計測の精度の安定的繰り返し保障が困難であるという問題も生じるようになった。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明に係る取付け部材の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0014】
図3は、本発明に係る回転翼の取付け部材の第一の実施形態を示す図であり、回転翼1のダブテール部2が取付け部材21により把持された状態を示す図である。
【0015】
取付け部材21には、回転翼1のダブテール部2の左右一対の圧力面4a、4bの左側の圧力面4aに庇状に覆いかぶさる前後一対の当接部24a、24bが配設され、一対の当接部24a、24の底面には、それぞれ、左側の圧力面4aに対して平行に対向する平面状の対向面22a、22bが形成されている(左側、右側は、それぞれ
図3(b)における紙面の左側、右側を、また、前、後は、それぞれ
図3(b)における紙面の手前側、奥側を指し、以下同様とする)。ここで、平行、平面には、それぞれ、製作上の許容誤差範囲内や設計上の許容範囲内(例えば、同様な作用効果が得られる範囲内)の平行、平面を含み、圧力面4aが湾曲した三次元曲面である場合の平行とは、圧力面4aの中央部の接平面に平行をいい、対向面は、平面部のみでなく面取りやフィレット等の端部加工処理がされた端部も含む(以下同様)。また、取付け部材21には、同様に、左右一対の圧力面4a、4bの右側の圧力面4bに庇状に覆いかぶさる前後一対の当接部25a、25bが配設され、一対の当接部25a、25の底面には、それぞれ、右側の圧力面4bに対して平行に対向する平面状の対向面23a、23bが形成されている。当接部24a、24b、25a及び25bは、それぞれ取付け部材21の下部の基台部から上方に向かって伸びている支持部26a、26b、27a及び27bに連結されている。
【0016】
また、圧力面4aにそれぞれ対向する対向面22a、22bは、同一平面内に形成されており、これにより当接部24a、24bを湾曲した三次元曲面の圧力面4aに当接させると、対向面22a、22bは、圧力面4aの中央部側の端部である当接線L1、L2において圧力面4aと直線状に接触する(
図3(d)参照)。ここで、同一平面には、製作上の許容誤差範囲内や設計上の許容範囲内(例えば、同様な作用効果が得られる範囲内)の同一平面をいう(以下、同様)。また、当接部25a、25bも、当接部24a、24bと基本的に同様な構造をしており、当接部25a、25bを湾曲した三次元曲面の圧力面4bに当接させると、対向面23a、23bは、圧力面4bの中央部側の端部である当接線L3、L4において圧力面4bと直線状に接触する(図示省略)。
【0017】
取付け部材21は、さらに、その下部に、ネジ機構17によりダブテール部2の底面に対して前後進(昇降)して当接することができる押付け部16を備えている。なお、ネジ機構17に代えて空圧シリンダーや油圧シリンダー等を使用した他の方式の直動機構であってもよい(以下、他の実施形態を含めて同様)。押付け部16の先端がダブテール部2の底面から適当な距離離れた状態で、正面側(
図3(b)における紙面手前側)又は背面側(
図3(b)における紙面向こう側)から、ダブテール部2を取付け部材21の内部空間、すなわち対向面22a、22b、23a、23b及び押付け部16の上面に囲まれた空間に挿入する。ダブテール部2を取付け部材21内に挿入後、ネジ機構27により押付け部16をダブテール部2の底面に押し付けて、当接部24a、24b、25a、25b及び押付け部16とによりダブテール部2を挟み込むことにより、ダブテール部2を取付け部材21により把持(クランプ)する。
【0018】
なお、把持の手順は、圧力面4に当接部24a、24b、25a、25bの全部又は一部に当接させてから押付け部16を押し込んで挟み込んでも、又は圧力面4が当接部24a、24b、25a、25bの全部と離れた状態から押付け部16を押し込んで挟み込んでもよい。
【0019】
以上の構成により、ダブテール部2が取付け部材21により把持され、平面状に形成された対向面12a、12bとダブテール2の三次元曲面状に形成された圧力面4a、4bとをそれぞれ嵌合させると、
図3(e)に示されるように、水平断面において、圧力面4aは対向面22a及び対向面22bとそれぞれ当接点P3及びP4において接触し、圧力面4bは対向面23a及び対向面23bとそれぞれP5及びP6において接触することができるため、取付け部材21によりダブテール部2を安定かつ確実に把持できる。
【0020】
また、上記においては、圧力面4a、4bが湾曲している三次元曲面であるダブテール部2を取付け部材21の把持対象物として説明したが、取付け部材21の把持対象物が平面状の圧力面2を有するダブテール部2であってもよい。例えば圧力面4aに対向する対向面22a、22bが圧力面4aと接触する面積が従来のホルダーに比べて減少し面圧が増すため、ダブテール部2を把持する精度が向上するからである。以下において説明する他の実施形態においても同様である。
【0021】
以上のとおり、取付け部材21は、ダブテール部2を再現性高く安定かつ確実に把持できる。これにより、ブレード内基準をホルダー上の基準に代用して回転翼1の翼部3等の加工や計測を高精度に行うことができる。
【0022】
図4は、本発明に係る取付け部材の第二の実施形態を示す図であり、回転翼1のダブテール部2が取付け部材31により把持された状態を示す図である。なお、以下において、説明を省略した事項については、矛盾等がない限り、第一の実施形態と同様である。
【0023】
取付け部材31には、回転翼1のダブテール部2の左右一対の圧力面4a、4bの左側の圧力面4aに庇状に覆いかぶさる前後一対の当接部34a、34bが配設され、一対の当接部34a、34bの底面には、それぞれ、左側の圧力面4aに対して平行に対向する平面状の対向面32a、32bが形成されている。また、取付け部材31には、左右一対の圧力面4a、4bの右側の圧力面4bに庇状に覆いかぶさる当接部35が配設され、当接部35の底面には、右側の圧力面4bに対して平行に対向する平面状の対向面33が形成されている。当接部34a、34b及び35は、それぞれ取付け部材21の下部の基台部から上方に向かって伸びている支持部36a、36b、37に連結されている。
【0024】
本実施形態における当接部34a、34bは、第一の実施形態における当接部24a、24bと同様であり、湾曲した三次元曲面の圧力面4aに当接させると、対向面32a、32bは、それらの中央部側の端部である当接線L5、L6において圧力面4aと直線状に接触する(図示省略)。一方、本実施形態における当接部35は、圧力面4aに対向する対向面33の表面が平面であるため、当接部35を湾曲した三次元曲面の圧力面4bに当接させると、対向面33のほぼ中央である当接線L7において圧力面4bと直線状に接触する(
図3(d)参照)。
【0025】
本実施形態における取付け部材31は、実施形態1と同様に、さらに、その下部に、ダブテール部2の底面に対して前後進して当接することができる押付け部16を備えている。押付け部16は、取付け部材31下部に設けられたネジ機構17により先端(上端)をダブテール部2の底面に対して前後進可能となっており、押付け部16の先端がダブテール部2の底面から適当な距離離れた状態で、正面側(
図4(b)における紙面手前側)又は背面側(
図3(b)における紙面向こう側)から、ダブテール部2を取付け部材31内、すなわち当接部34a、34b、当接部35及び押付け部16に囲まれた空間に挿入する。ダブテール部2を取付け部材31内に挿入後、ネジ機構17により押付け部16をダブテール部2底面に当接し押し付けて、当接部34a、34b、35及び押付け部16とによりダブテール部2を挟み込むことにより、ダブテール部2を取付け部材31により把持(クランプ)する。
【0026】
以上の構成により、ダブテール部2が取付け部材31により把持され、平面状に形成された対向面32a、32bとダブテール2の三次元曲面状に形成された圧力面4a、4bとをそれぞれ嵌合させると、
図4(e)に示されるように、水平断面において、圧力面4aは対向面32a及び対向面32bとそれぞれ当接点P7及びP8で接触し、圧力面4bは対向面33と当接点P9で当接することができるため、取付け部材31によりダブテール部2を安定かつ確実に把持できる。
【0027】
なお、前記説明においては、取付け部材31は、ダブテール部2の左側の圧力面4aに対向する位置に一対の当接部34a、34b、右側の圧力面4bに対向する位置に1つの当接部35を配設することとしたが、逆に、ダブテール部2の右側の圧力面4bに対向する位置に一対の当接部34a、34b、左側の圧力面4aに対向する位置に1つの当接部35を配設することしてもよい。
【0028】
以上のとおり、第二実施形態においても、第一の実施形態と同様に取付け部材31は、ダブテール部2を再現性高く安定かつ確実に把持できる。これにより、ブレード内基準をホルダー上の基準に代用して回転翼の翼部3等の加工や計測を高精度に行うことができる。
【0029】
図5は、本発明に係る取付け部材の第三の実施形態を示す図であり、回転翼1のダブテール部2が取付け部材41により把持された状態を示す図である。なお、以下において、説明を省略した事項については、矛盾等がない限り、第一又は第二の実施形態と同様である。
【0030】
取付け部材41には、回転翼1のダブテール部2の左右一対の圧力面4a、4bの左側の圧力面4aに庇状に覆いかぶさる当接部44が配設され、当接部44の底面には、左側の圧力面4aに向けて台地状に突き出した一対の突起部48a、48bが前後方向に配設されている(
図5(e)参照)(前後方向とは、
図5(e)上下方向を指し、同図下側が前方向とする)。また、突起部48a、48bの表面には、それぞれ平面状の対向面42a、42bが形成されている(
図5(e)参照)。取付け部材21には、同様に、左右一対の圧力面4a、4bの右側の圧力面4bに庇状に覆いかぶさる当接部45が配設され、当接部45の底面には、右側の圧力面4bに向けて台地状に突き出した一対の突起部49c、49dが前後方向に配設されている。また、突起部49c、49dの表面には、それぞれ平面状の対向面43a、43bが形成されている(
図5(e)参照)。なお、当接部44、45はそれぞれ、取付け部材41の下部の基台部から上方に向かって伸びている支持部46、47に連結されている。
【0031】
また、左側の圧力面4aに対向する対向面42a、42bは、
図5(e)に示されるように、同一平面内に形成されており、これにより当接部44を湾曲した三次元曲面の圧力面4aに当接させると、水平断面においては、対向面42a、42bは、それぞれ当接部44の中央部側の端部である当接点P10、P11において圧力面4aと接触し(
図5(e)参照)、鉛直断面においては、当接部44の中央部側の端部に沿って直線状の当接線L8、L9において圧力面4aと直線状に接触する(
図5(d)参照)。同様に、右側の圧力面4bに対向する対向面43a、43bは、同一平面内に形成されており、これにより当接部45を湾曲した三次元曲面の圧力面4bに当接させると、水平断面においては、対向面43a、43bは、それぞれ当接部44の中央部側の端部である当接点P12、P13において圧力面4bと接触し(
図5(e)参照)、鉛直断面においては、対向面43a、43bは、それぞれ当接部45の中央部側の端部に沿って直線状の当接線L10、L11において圧力面4bと直線状に接触する。
【0032】
取付け部材41は、ネジ機構17によりダブテール部2の底面に向けて前後進可能な押付け部16が配設されており、押付け部16、当接部44、45でダブテール部2を把持すると、対向面42a、42b、43a、43bが、当接線L8、L9、L10、L11において、圧力面4a、4bと接触するため、ダブテール部2を再現性高く安定かつ確実に把持できる。これにより、ブレード内基準をホルダー上の基準に代用して回転翼の翼部3等の加工や計測を高精度に行うことができる。
【0033】
図6は、本発明に係る取付け部材の第四の実施形態を示す図であり、回転翼1のダブテール部2が取付け部材51により把持された状態を示す図である。なお、以下において、説明を省略した事項については、矛盾等がない限り、第一乃至第三の実施形態と同様である。
【0034】
取付け部材51には、回転翼1のダブテール部2の左右一対の圧力面4a、4bの左側の圧力面4aに庇状に覆いかぶさる当接部54が配設され、当接部54の底面には、左側の圧力面4aに向けて台地状に突き出した一対の突起部58a、58bが前後方向に配設されている。突起部58a、58bの圧力面4aに対向する表面にはそれぞれ、平面状の対向面42a、42bが形成されている(
図6(e)参照)。また、取付け部材21には、左右一対の圧力面4a、4bの右側の圧力面4bに庇状に覆いかぶさる当接部45が配設されており、当接部45の圧力面4bに対向する表面には、平面状の対向面53が形成されている(
図6(e)参照)。なお、当接部54、55はそれぞれ、取付け部材41の下部の基台部から上方に向かって伸びている支持部56、57に連結されている。
【0035】
左側の圧力面4aに対向する対向面42a、42bは、第三の実施形態と同様に、同一平面内に形成されており、これにより当接部54を湾曲した三次元曲面の圧力面4aに当接させると、水平断面においては、対向面42a、42bは、それぞれ当接部54の中央部側の端部である当接点P14、P15において圧力面4aと接触し(
図6(e)参照)、鉛直断面においては、対向面42a、42bは、それぞれ当接部54の中央部側の端部に沿って直線状の当接線L12、L13において圧力面4aと直線状に接触する(図示省略)。
【0036】
一方、右側の圧力面4bに対向する対向面53は、湾曲した三次元曲面の圧力面4bに当接させると、対向面53は、水平断面においては、当接部44の中央部の当接点P16において圧力面4bと接触し(
図6(e)参照)、鉛直断面においては、当接部55の中央部において直線状の当接線L14において圧力面4bと直線状に接触する。
【0037】
なお、前記説明においては、取付け部材51は、ダブテール部2の左側の圧力面4aに対向する位置に一対の対向面52a、52bを有する当接部54、右側の圧力面4bに対向する位置に1つの対向面53を有する当接部55を配設することとしたが、逆に、ダブテール部2の右側の圧力面4bに対向する位置に一対の対向面52a、52bを有する当接部54、左側の圧力面4aに対向する位置に1つの対向面53を有する当接部55を配設することしてもよい。
【0038】
取付け部材51は、ネジ機構17によりダブテール部2の底面に向けて前後進可能な押付け部16が配設されており、押付け部16、当接部54a、54b、55でダブテール部2を把持すると、当接部54a、54b、55が、当接線L12、L13、L14において、圧力面4a、4bと線状に接触するため、ダブテール部2を再現性高く安定かつ確実に把持できる。これにより、ブレード内基準をホルダー上の基準に代用して回転翼の翼部3等の加工や計測を高精度に行うことができる。
【0039】
図7は、ダブテール部を本発明に係る取付け部材により把持された回転翼1を三次元N C加工機71に装着したときの概念を示す斜視図である。
【0040】
三次元N C加工機71は、X軸テーブル73、Y軸テーブル74、鉛直V軸テーブル75、Xθテーブル76、Zθ軸テーブル77、水平H軸テーブル78を有し、V軸テーブル75に主軸72が設けられており、ダブテール部2を介して回転翼1を把持した取付け部材81がY軸テーブル74に装着される。
【0041】
主軸72には、加工の種類や内容に応じて適切な加工ツール80が装着されて翼部等の加工が行われる。また、水平H軸テーブル78には、翼部等の三次元形状を測定するための三次元測定器79が装着される。三次元測定器79にはレーザ光を使用した非接触式測定器や触針式測定器等が使用される。
【0042】
なお、前記実施形態の説明においては、加工機、測定器としてそれぞれ三次元加工機、三次元測定器を使用したが、より簡略な加工機、測定器(例えば二次元加工機等)であってもよい。
【課題】ジェットエンジン等の軸流式圧縮機の回転翼又はジェットエンジンのタービン若しくは舶用タービンの回転翼を加工機や計測器に取付け部材を介して装着して加工や計測を行う際に、安価、簡易であって、回転翼を高精度かつ安定にクランプすることができる回転翼の取付け部材を提供する。
【解決手段】回転翼1の根元部2の一対の圧力面4a、4bの一方の圧力面4aに当接可能な一対の対向面22a、22bと、他方の圧力面4bに当接可能な1つ又は一対の対向面22a、22bと、を備える。