JP2015500946A - ガスタービンの羽根の再形成のための装置 - Google Patents

Abstract

ガスタービンの羽根（２）の再形成のための装置（１）であって、再形成の際に前記ガスタービンの羽根（２）の縁（３ａ）に当接するように構成された少なくとも１つの支持具（６ａ、６ｂ）と、再形成の際に前記ガスタービンの羽根（２）の吸い込み側および／または出口側（３ｂ、３ｃ）に横方向（７）に当接するように構成された少なくとも１つの横当接具（５ａ、５ｂ）と、前記ガスタービンの羽根（２）の機械加工を実行するための機械加工ユニット（４）とを備えており、前記機械加工ユニット（４）が、実質的に補充の材料を加えることなく、材料が新たな外形（１８）へと凝固するように、エネルギのビームを使用して狙いを付けた方法で前記縁（３ａ）の少なくとも一部の領域を溶解させるように構成されている装置（１）。【選択図】図５

Description

本発明は、ガスタービンの羽根の再形成（輪郭再生）のための装置であって、請求項１の冒頭部分の特徴を備えている装置に関する。

稼働時に、特に航空機のエンジンにおけるガスタービンの羽根は、例えば砂または粉塵などの浸食的な粒子によって引き起こされる摩耗に曝される。

ガスタービンの前方部分、すなわち圧縮機部分において、浸食は、一般に、圧縮機の羽根の前縁の平坦化を引き起こす。ここで、第１の圧縮機段の圧縮機の羽根、いわゆる「ファンブレード」は、エンジンの他の羽根よりも何倍も大きい。摩耗していない状態において、圧縮機の羽根は、空気力学的に最適化された外形を有しており、これが摩耗によって悪い方に変化する。

空気力学的な外形のこの種の悪化の結果として、ガスタービンの効率が低くなり、すなわちガスタービンが同じ性能においてより多くの燃料を必要とする。

したがって、経済的な観点から、圧縮機の羽根の摩耗に対抗し、特に空気力学的に最適化された羽根の形状の悪化に対抗することに、価値がある。

この目的のため、傷んだ圧縮機の羽根に可能な限り空気力学的に最適な形状を再びもたらそうとする補修プロセスが、確立されている。

羽根の縁の再形成を行なうことができる装置が、米国特許第６，３０２，６２５号から知られている。再形成のプロセスの際に、この装置は、種々のポジショナによって羽根へと所定の方向に向けられる。

ポジショナが、羽根の縁に接触して羽根の縁に沿って移動することによって装置を容易に運用できるよう、装置にとって羽根へと向かう一種の積極的なガイドを形成する。

ポジショナは、円すい形に先細りするスロットの側面に配置され、このスロットにて、装置が羽根の縁のうちの１つへと配置される。装置が羽根の縁へと下げられるとき、ポジショナは、アタッチメントに対して横方向に羽根の表面のうちの１つに達する。羽根の縁における装置の配置の深さは、装置のスロットの円すいの程度および深さによって制限される。羽根の形状を変化させる装置の実際の部位は、スロットの底に配置されている。

したがって、円すい形のスロットが装置のためのガイドを形成することで、羽根への装置の配置の深さは、装置の個々の操作に依存する。また、この装置における羽根の再形成は、表面の処理によって行なわれるため、余分な材料を集めることができる空洞を形成するために、羽根の縁とスロットの底との間に特定の最小限のすき間も必要である。この最小限のすき間ゆえに、スロットへの羽根の縁の突出の深さに関して、装置を正確な位置に案内することが不可能である。

さらに、例えば新種のファンブレードなど、一部のガスタービンの羽根は、一般的な装置を用いた羽根の縁の正確な機械加工を難しくする幾何学的に複雑な縁の形状を備えている。

例えば、特定のファンブレードにおいては、上部の羽根が稼働時に超音速の範囲で働き、下方の羽根が音速以下の範囲で働く。この理由で、羽根の外形が、ピッチ角および断面の両方において変えられ、困難を伴わずに正確に機械加工することが不可能である複雑な幾何学的な縁の形状を呈する。

さらに、ガスタービンの羽根の本体材料は、日常的に用いられる切削の機械加工によって常に摩耗し、したがって羽根の弦長が再形成のプロセスによって短くなる。

米国特許第６，３０２，６２号明細書

したがって、本発明の目的は、ガスタービンの羽根の再形成のための装置であって、上述の問題を軽減または回避することができる装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、ガスタービンの羽根の再形成のための装置であって、
再形成の際にガスタービンの羽根の１つの縁に当接するように構成された少なくとも１つの支持具（ｓｕｐｐｏｒｔ）と、
再形成の際に前記ガスタービンの羽根の吸い込み側および／または出口側に横方向に当接するように構成された少なくとも１つの横当接具（ｓｉｄｅ ｂｅａｒｉｎｇ）と、
ガスタービンの羽根の機械加工を実行するための機械加工ユニットと
を備えており、
前記機械加工ユニットが、実質的に補充の材料を加えることなく、材料が新たな外形へと凝固するように、エネルギのビームを使用して狙いを付けた方法で前記縁の少なくとも一部の領域を溶解させるように構成されている装置を提案する。

上記提案のガイドの特段の利点を、機械加工ユニットが機械加工の対象の縁に沿って好都合に案内され、したがって装置に配置された機械加工ユニットが縁に対して一貫した機械加工の間隔にて案内され、あるいは縁に向かって一貫した方向に案内される点に見て取ることができる。したがって、装置が縁の推移に追従することができる。これは、縁に対する上記提案の機械加工ユニットの間隔および方向が、例えば縁の溶解の場合などのように、再成形の品質にとってきわめて重要であるため、きわめて好都合である。

さらに、装置を、幾何学的にきわめて複雑な羽根の縁の形状についても使用することが可能であり、特に種々の異なる種類のガスタービンの羽根について使用することが可能である。

ここで、再形成の品質が、実質的に補充の材料を加えることなく、材料が新たな外形へと凝固するように、エネルギのビームを使用して狙いを付けた方法で縁の少なくとも一部の領域を溶解させるように機械加工ユニットを構成することによって、改善される。ここで、エネルギのビームは、好ましくは本発明による再形成に良好に適したレーザビームとして実現される。

実質的に補充の材料を加えることがないエネルギのビームを用いた羽根の縁のこの種の機械加工のために構成された装置は、公知の装置から著しく異なる。本装置の特段の利点は、再形成において機械加工プロセス（例えば、研削プロセス）に起因する材料の喪失が存在しない点にある。結果として、再形成に起因するモーメント重量の変化も存在せず（あるいは、きわめて小さな変化しか存在せず）、したがって取り付けられたときのガスタービンの羽根の慣性に起因するランアウト（ｒｕｎ−ｏｕｔ）の測定可能な変化も存在しない（あるいは、きわめてわずかな変化しか存在しない）。

さらに、この種の装置は、ガスタービンの羽根の弦長が装置による機械加工によってさらに短くなることがないだけでなく、後述のように、弦長を或る程度復元さえできるという利点を有する。結果として、ガスタービンの羽根を大幅に長く利用することができ、したがってエンジンの保守のコストが大きく削減される。

第１に、本装置を用いた機械加工ゆえに、材料が、実質的に補充の材料を追加することなく所与の外形へと凝固する。ここで、「所与」は、材料の溶解およびその後の形状の変化が無作為ではなく、装置が、新たな部分について、例えば空気力学的な特性に関して有利である元の外形によく似た所定の形態または形状の生成を可能にすることを意味する。

結果として、「新たな外形」は、おおむね納入時の新品の状態へと向かう輪郭を表わす。

好都合には、きわめて少量の添加物を、エネルギのビームを使用して溶解された領域へと導入することができる。実際に、この機械加工は、補充の材料の追加を実質的に省略できることを特徴とするが、きわめて少量（溶解させられる体積の５０％未満）を、例えばきわめて硬く、耐浸食性であり、あるいは他のかたちで有益である前縁を実現するために、溶解の領域へと導入することができる。公知のプロセスと異なり、これらの添加物は、前縁の浸食された体積を復元する（例えば、盛り上げ溶接による場合のように）よりもむしろ、前縁の材料の特性を有益に改良するように機能する。

実質的に補充の材料の追加のない再形成に加えて、本装置を、好都合な実施の形態において、補充の材料の追加を伴う盛り上げ溶接プロセスを使用して羽根の縁を再形成するように構成することもできる。

機械加工ユニットは、好ましくは、レーザビームを縁に向けられた状態に常に保つために、レーザビームを横方向に折り返すことができる要素（例えば、ミラー）をさらに備えることができる。

装置は、好ましくはレーザビームを生成するためのレーザユニットを備え、レーザビームは、好ましくは発生器から光ファイバを介して機械加工ユニットへと導かれる。レーザビームは、機械加工ユニットにおいて光ファイバから出て縁に入射する。このように、光ファイバが好ましくは縁へと向けられる。このプロセスにおいて、縁への衝突は、「結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｉｎ）」とも称される。レーザを結合させることによって、エネルギが縁へと導入され、縁の溶解または再形成に使用される。

加えて、装置全体が、好ましくは可搬である。装置が、好ましくは、機械加工ユニットが配置され、支持具および横当接具によって縁に沿って案内される好都合なアタッチメントを、この好都合なアタッチメントへと接続されたレーザユニットとともに備え、レーザユニットにおいてレーザが生成され、機械加工ユニットへと伝えられる。全体として、装置は、種々の場所に持ち運んでの使用に適するように寸法付けられる。

したがって、多数の羽根を「機上（ｏｎ ｗｉｎｇ）」で再形成することができることで、ガスタービンが非稼働となる保守の時間を大幅に短縮することができる。機上での機械加工において、羽根は、航空機の翼から吊り下げられたエンジンに取り付けられた状態で再形成される。持ち運び可能な装置のおかげで、装置を、現場での羽根の機上での再形成を可能にするために、作業場所から作業場所へと容易に運ぶことができる。

切削の機械加工を、上述の非切削の機械加工の代替または追加として実行することができる。好都合には、機械加工ユニットが、切削の機械加工のための装置も備える。同時に、機械加工ユニットが、例えば転換可能であってもよく、装置を、機械加工ユニットを選択することによって切削の機械加工または非切削の機械加工に利用することができる。

非切削の機械加工と同様に、部品を、切削装置または機械加工ユニットを使用して空気力学的な特性に関して改善することができる。このプロセスにおいて生成される切削後の外形は、摩耗によって生まれた浸食の外形よりも空気力学的により好都合である。

基本的に、非切削の機械加工によって得られる上述の新たな外形は、切削の機械加工を使用して得られる空気力学的な特性よりも、さらにもっと改善された空気力学的な特性を羽根に与える。

装置の案内を、さらなる一連の特徴によって改善することができる。

好ましくは、装置が、例えば少なくとも２つの支持具および少なくとも２つの横当接具を特徴とする。したがって、装置の安定性および安全な取り扱いを向上させることができる。

好ましくは、機械加工ユニットが、支持具の間に配置される。機械加工ユニットを支持具の間に配置することは、装置が機械加工の方向の転倒からより良好に保護されるため、機械加工の精度に正の影響を有する。

好ましくは、横当接具の各々が、少なくとも２つの位置決め点および／または位置決め面を特徴とする。例えば横当接具が回転要素を備えるか否かに応じて、横当接具は、表面または点を介して羽根に接触することができる。横当接具は、機械加工要素を常に正確に導入できるように装置を案内する。

好ましくは、この案内を、少なくとも１つの横当接具の位置決め点および／または位置決め面を支持具の支持点または支持面との１つの接触レベル（ｃｏｎｔａｃｔ ｌｅｖｅｌ）に配置することによって改善できる。この接触レベルは、後の時点で図２〜図５を参照することによって詳しく説明されるように、好ましくは機械加工の方向に対して垂直に延びる。この形式の配置の利点を、公知の装置と比べてより正確な装置の案内を可能にする点に見て取ることができる。

横当接具の位置決め点および支持具がやはり好ましくは機械加工の方向に対して垂直に延びる１つのレベルに位置する別の第２の接触レベルが用意される場合に、安全な取り扱いをさらに改善することができる。したがって、少なくとも１つのさらなる横当接具の位置決め点および／または位置決め面が、さらなる支持具の支持点または支持面との１つの接触レベルに位置することが好ましい。

ガスタービンの羽根における研削跡および／またはひっかき傷を避けるために、好ましくは支持具および／または横当接具のうちの１つ以上が、ヒンジで取り付けられたローラによって形成される。

ガスタービンの羽根への装置の配置を改善するために、好ましくは１つ以上の押し付け（ｐｒｅｓｓ−ｏｎ）アセンブリが、横当接具に向かってガスタービンの羽根の吸い込み側および／または出口側に取り付けられる。好ましくは、少なくとも１つの押し付けアセンブリが設けられている。力が、好ましくは、空気圧による押し板および／またはばね要素によってガスタービンの羽根の直径とは関係なく押し付け力を生成する可動のローラまたはベルトによって加えられる。結果として、少なくとも１つの押し付けアセンブリが、好ましくは空気、油圧、および／またはばねの要素を含む。

押し付けアセンブリのおかげで、装置を、装置が機械加工のプロセスにおいて機械加工ユニットを介して作用する戻りの力のもとでも羽根から外れたり、あるいは意図せずに羽根に対して動いてしまったりすることがないように、拘束力を作用させて羽根上に効果的に固定することができる。

好ましくは、押し付けアセンブリが、ヒンジで取り付けられたローラを備える。ローラの使用により、全体として、本質的により一様な運動プロセスを実現でき、したがって特に縁の連続的な再形成において、きわめて低くかつ一様な送り速度が可能にされる。

この場合に、少なくとも１つのローラを駆動装置によって駆動できることが好都合である。装置を駆動装置によって羽根の縁に沿って制御された方法で移動させることができることで、制御が、特にきわめて一様かつ小さな送り運動を可能にする。

さらに、駆動装置および機械加工ユニットを、連動したものとして制御できることが提案される。機械加工ユニットが例えば溶解、盛り上げ溶接、または切削の機械加工によって縁を再形成する場合に、装置の送りの速度は、再形成される縁の再形成の精度に少なくとも間接的な影響を有し、この相関を、駆動装置および機械加工ユニットの連動した制御によって考慮に入れることができる。したがって、例えば機械加工ユニットを、装置の最終位置に達したときまたは装置の停止の場合に自動的に停止させることができ、あるいは機械加工の強度を速やかな実行のために高めることができる。したがって、より低速な実行のために、強度を下げることが可能である。

加えて、ローラをエラストマで被覆することが提案される。提案されるローラの被覆により、ローラが表面において少なくともわずかに弾性的になるため、羽根の表面の小さな欠陥を補償することができ、装置を本質的に特に弾性的な設計にしなくても、弾性的な拘束力を羽根により容易に作用させることもできる。

さらなる好ましい実施の形態においては、支持具のうちの少なくとも１つが、ヒンジで取り付けられたシャフトによって互いに接続された２つのローラを備え、機械加工が、これら２つのローラの間で行なわれる。この方法で、機械加工の平面を接触レベルに対応させることが可能にされる。この好都合な実現は、後の時点で図５を参照することによって説明される。

好ましくは、機械加工ユニットを、機械加工の方向に対して垂直な方向に再配置することが可能である。

同時に、機械加工の方向に対して垂直という特徴は、機械加工の方向を横切って延びるすべての方向を含む。ここで、２つの方向が好ましい。一方では、横当接具もガスタービンの羽根に当接する横方向であり、機械加工の方向および前記横方向の両方に対して垂直な鉛直方向である。したがって、機械加工ユニットは、好ましくは横方向および／または鉛直方向に可動である。

機械加工の方向に対して垂直に移動できる能力は、機械加工ユニットが、エッジの推移、すなわち横方向の不整および鉛直方向の逸脱の両方に、きわめて良好に追従することを可能にする。これらは、例えばくぼみまたはすでに実行された丸み付けであってよい。この種の不整は、後の時点で詳しく説明されるように、再形成の品質に悪影響を有する可能性がある。

以下で、本発明を、好ましい実施の形態に基づき、添付の図面を参照して詳しく説明する。

羽根の縁の再形成のための装置を示している。 羽根の縁に配置された機械加工ユニットの側面図を示している。 ガスタービンの羽根に配置され、ガスタービンの羽根のへこみを補償するためのローラを備えている機械加工ユニットの断面図を示している。 装置の好ましい二連３点支持の図を示している。 羽根に働く力の図を示している。 羽根の縁に配置された装置の側面図および平面図の合成図を示している。 装置のさらなる実施の形態の側面図および平面図の合成図を示している。 再形成の前後のガスタービンの羽根の前縁の断面図を示している。 高さ位置の圧力制御自動トラッキングの図を示している。

図１において、羽根２（特に航空機のエンジンのガスタービンの圧縮機段の羽根リングまたはステータの羽根リングの一部である）に位置する本発明による装置１を見て取ることができる。装置１の全体的な寸法は、隣の羽根２への流路へと、羽根２を取り外さなくても送り込むことができるような寸法である。したがって、羽根２を「機上」で再形成することができ、したがってガスタービンを稼働させることができない保守時間を、大幅に短縮することができる。機上での機械加工においては、羽根２が、航空機の翼から吊り下げられたエンジンに取り付けられた状態で再形成される。したがって、羽根２を機械加工のためにエンジンから取り外す必要がない。

各々の羽根２は、２つの縁３ａ、すなわち流れに対する前縁および流れに対する後縁を有している。装置１を使用して、流れに対する前縁および流れに対する後縁の両方を、機械加工および再形成することができる。

図１には、詳しくは後述される機械加工の平面１２ならびに２つの案内または接触レベル１３および１４も示されている。

図２に、装置１の一部である機械加工ユニット４の側面図が示されており、機械加工ユニット４が、羽根の縁３ａに配置されている。機械加工ユニット４は、装置１とともに、縁３ａを機械加工の方向８に沿って案内される。この図において、装置１のハウジングおよび装置の他の部分は、全体を見渡すことができるように省略されている。

機械加工の運動の最中に、縁３ａが機械加工ユニット４によって再形成され、この実施例は、羽根２の流れに対する前縁に関する実施例である。

機械加工ユニット４を、変位軸９によって画面の方向に移動させることができる。この変位機構が、図２にさらに示されている。

図３には、機械加工ユニット４の断面図が示されており、機械加工ユニット４が、やはり断面にて示されている羽根２に配置されている。羽根２は、当然ながら、凸状の吸い込み側３ｂおよび凹状の出口側３ｃを特徴とする。

この実施例においては、装置１が変位軸９によって機械加工ユニット４へと接続された軸調節機構２３を備えることで、機械加工ユニット４の横方向の変位が可能にされる。変位軸９における横方向の変位を、例えばリニアユニットを使用して実現することができる。

さらに、この実施例における調節機構２３は、エラストマで被覆され、羽根の側面（この場合には、出口側３ｃ）に配置され、調節機構２３または調節機構２３に取り付けられた機械加工ユニット４を案内するように機能するローラ１１を備えている。

機械加工ユニット４を、横方向７に変位させることができる。この横方向７は、機械加工の方向８を横切って延びている。また、この実施例では、縁３ａに接するようにも延びている。一方向の調節力１０を、例えばばねまたは空気によるシステムによってもたらすことができる。

機械加工の方向８は、装置１の移動の方向を示している。ここで、方向を、例えば仮想の線（機械加工の方向８）によって接続される２つの点（機械加工の開始および終了点）によって定めることができる。この仮想の線は、特に複雑な羽根の形状において、縁の線と同一ではなく、例えば湾曲部または丸みを帯びた領域を有する。装置は、機械加工ユニットの変位が可能であることによって、これらの逸脱に順応し、再形成の品質を改善する。

図４および図５は、装置１の好ましい二連３点支持を示している。３点支持は、各々が２つの位置決め点２２を介して羽根２の側面に接触する横当接具５ａまたは５ｂと、位置決め点２２を介して羽根の縁３ａに支持される支持具６ａまたは６ｂとを常に含む。別の実施例においては、さらなる支持具を設けることも可能である。

この実施例においては、３点支持が、支持具６ａおよび横当接具５ａを使用して形成され、支持具６ａが案内点ＡＢ３を備え、横当接具５ａが案内点ＡＢ１およびＡＢ２を備える。

第２の３点支持が、支持具６ｂおよび横当接具５ｂによって形成され、支持具６ｂが案内点ＡＢ３’を備え、横当接具６ａが案内点ＡＢ１’およびＡＢ２’を備える。

機械加工ユニット４は、３点支持の間に配置される。

好ましくは羽根２の反対側に加えられる圧縮力Ｆ３が、圧力および装置の移動からもたらされる力を支える。圧縮力Ｆ３は、好ましくは３点支持の間の中央に位置する領域に加えられる。あるいは、合成の圧縮力が圧縮力Ｆ３にほぼ等しくなる複数の圧力を作用させることも可能である。

好ましくは、圧力が、被駆動のローラ１１またはベルトによる羽根２上の送り運動を実現するために利用される。このように、動力による送り運動が好ましいが、別の実施の形態においては、手動によって引き起こされる送り運動が好ましい可能性もある。図３においては、左側（羽根２の吸い込み側３ｂ）のローラ１１が、接圧ローラ（ｃｏｎｔａｃｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｌｌｅｒ）として実現され、右側（羽根２の出口側３ｃ）のローラ１１が、案内ローラ（ｇｕｉｄｅ ｒｏｌｌｅｒ）として実現される。案内ローラは、例えば羽根２において２つの支持具６ａおよび６ｂの間にへこみが存在する場合に、機械加工プロセスを移動させるように機能する。案内ローラは、羽根２の逸脱に追従し、機械加工プロセスを送る。送り運動を実現する接圧ローラは、摩擦接続として圧縮力Ｆ３を少なくとも部分的に利用する。

好ましくは、力Ｆ３は、好ましくは空気によって生成される押し付けアセンブリ（図示されていない）によってもたらされる。あるいは、トグルクランプ、油圧、スピンドル、またはリニアモータが好ましい。

装置１の挿入または取り外しのために、押し付けアセンブリまたは力Ｆ３が減らされる。これは、稼働時に、部品の種々の厚さに合わせて調節され、好ましくは動力によって制御される。

必要であれば、機械加工ユニット４の調節機構２３が、好ましくは機械加工のレベルにおける小さな逸脱およびわずかな損傷を補償することができる。

図６および図７に、縁部分の形状の状況が、詳しく示されている。これらの図の各々の上部は、側面図であり、各々の下部は、平面図である。装置１は、接触レベル１３、１４にそれぞれ位置する２つの３点支持によって羽根２に沿って案内される。

接触レベル１３、１４の全体としての間隔Ｚは、Ｘ＋Ｙである。例えば羽根の縁におけるへこみが逸脱を引き起こす場合、これが間隔Ｘにおいて機械加工の平面１２に達する。この逸脱は、Ｘ＝０の場合には存在しない。Ｘが最小であり、Ｙが最大である場合、きわめて小さな逸脱が得られる。

図６の実施例では、ローラ１１により、機械加工ユニット４を縁３ａに沿って正確に案内することができる。なぜならば、機械加工ユニット４を、特に、このトラッキングローラ（ｔｒａｃｋｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）によって必要であれば横方向にずらし、縁の線の逸脱に合わせて調節することができるからである。

さらなる実施の形態が、図７に示されている。ここでは、Ｘの値がゼロへと減らされている。この方法でも、最大の軸方向のマッチング精度が、装置１によって達成される。

Ｘの値をゼロへと減らすことによって、流れの表面への接線のマッチングも最大化されるという技術的利点が、さらに達成される。ここで、案内ローラとして実現される２つの案内点ＡＢ１およびＡＢ２が、接線のマッチングを保証する。

位置決めの場所と機械加工の機能とが同じ位置にあるという特定の状況のもとでのプロセスにおいて生じる問題を、支持具６ａまたは案内点ＡＢ３を１対のローラ２６で置き換えることによって解決することができる。１対のローラ２６（ＡＢ３ｂおよびＡＢ３ａ）は、シャフト１５によって接続され、枢支点１６において機械加工ユニット４に配置された２つのローラ１１を備える。

ヒンジによって取り付けられたシャフトのおかげで、機械加工の前後の寸法の不正確さ、粗い領域、および高さのばらつきを、真ん中にすることができる。トラッキングのための追加のローラ１１（例えば、図６のような）を、省略することができる。

機械加工ユニット４は、縁３ａの切削または研削の機械加工を含むことができる。あるいは、例えば本出願の出願人が、提出はされたが未だ公開されていない独国特許出願第１０２０１００３６０４２．２号において開示したように、盛り上げ溶接を用いた材料の補充や、縁３ａの溶解による縁３ａの再形成も考えられる。溶解の技術に関して、独国特許出願第１０２０１００３６０４２．２号は、その全体が本出願の開示に付け加えられる。

例として、縁３ａの好ましい溶解を、図８を参照して説明する。

図８には、縁３ａが拡大されて示されている。ここで、装置１を用いた補修の前の状態が、浸食の外形１７として特定されている。浸食の外形１７は、一般に、ほぼ平面状であり、端面を特徴とする。補修後の縁３ａの状態が、新たな外形１８または切削後の外形２７として示されている。好ましくはレーザビームを生成するためのレーザユニットを備える装置を使用して、浸食された縁３ａの特定の体積が、狙いを付けた方法で溶かされ、空気力学的により有益な形状へと凝固する。浸食の外形１７から新たな外形１８へのこの移行は、ここでは利用可能な材料の再分配によって達成される。材料が除去されることはなく、追加されることもない。再凝固した材料１９が、溶解したマスから由来した縁３ａの前方部分であり、その後方に、溶解することがなかった本体材料２０による領域を見て取ることができる。

このように、機械加工のためのレーザユニットを含む適切な装備の装置１を使用することによって、羽根２の弦長を、或る程度は復元することができる。図８に、弦長部分２１が示されている。

装置１の改善された操作により、機械加工ユニット４を好ましくは接触を生じることなく縁３ａへと移動させること（先行技術から公知の解決策によれば不可能であった）が、可能になる。例えば溶解による縁３ａの再形成は機械加工ユニット４の方向への縁３ａの形状の変化を伴う可能性もあり、これが機械加工ユニット４の配置によって妨げられることがあってはならないため、機械加工ユニット４の間隔が重要である。

機械加工ユニット４が溶解または盛り上げ溶接によって縁３ａを再形成する場合、２つの支持具のうちの一方の支持具６ａまたは６ｂが、まだ機械加工されていない縁３ａ、すなわち依然として低温である縁３ａに位置する一方で、他方の支持具６ａまたは６ｂは、縁３ａのすでに再形成された部分に位置する。ここで、支持具６ａおよび６ｂの機械加工ユニット４からの間隔は、支持具６ａおよび６ｂが接触領域において加熱された縁３ａによって傷められることがなく、それらの支持具としての機能に悪影響が及ぶことがないように、常に選択される。同様に、再形成された縁３ａが支持具６ａ、６ｂによって傷められることがない。

研削、ミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ）、またはシェイビング（ｓｈａｖｉｎｇ）などの切削技術が、縁３ａを丸めるために機械加工ユニット４において利用される場合、元の浸食の外形１７を、弦長２１を短くしつつ、空気力学的に有益な切削後の外形２７へと形成することができる。ここで、生み出される切削後の外形２７は、空気力学的な特性に関して浸食の外形１７よりも良好である。

また、機械加工ユニット４は、上述した他の機械加工技術の組み合わせを、例えば縁３ａを種々の機械加工技術を使用して連続的に機械加工するように、縁３ａの長手方向に連続的に配置して備えることができる。したがって、例えば最初に盛り上げ溶接によって追加の材料で縁３ａを厚くし、次いで研削または切削の機械加工技術の使用によって目標とする縁３ａの形態を生成することが考えられる。この移動の際に、浸食および他の摩耗によって形状が変化した縁３ａを、装置１によって空気力学的により有利な形状へと再形成することができ、特に丸みを付けることができる。

装置１の好ましい案内を、お互いに対して９０度かつ羽根上のアタッチメントに対して９０度の角度の方向へと延びる支持具６ａおよび６ｂ、ならびに横当接具５ａおよび５ｂによって達成することができる。支持具６ａおよび６ｂが、縁３ａにおいて垂直に支持され、横当接具が、横方向７においてこれに対して９０度の角度に位置する。

図９に、さらなる改善が示されている。この根底には、公知の切削による再形成技術を使用する場合に生じる問題が存在する。例えば、米国特許第６，３０２，６２５（Ｂ１）号明細書という刊行物に記載の装置によれば、羽根の縁のへこみについて、そこで使用される機械加工ユニットが、さらなるへこみに追従できないかもしれないという結果になりうる。

特定のガイドラインによれば、これらのへこみは、例えば羽根の縁のくぼみが石などによって引き起こされた場合に生じる。丸み付けが、全体の丸み付けに所定の半径を利用し、前縁の特定の領域についてしか実現されない可能性がある。ここで、機械加工ツールまたは機械加工ユニットが外形に正確に追従せず、例えば設置された支持具のすき間に起因してへこみへの反応が遅れる場合、第１の支持具がへこみへと沈み、あるいはへこみへと下降するときに、へこみおよび融合の元の領域がさらに広がり、許容されるブリーチ範囲（ｂｒｅａｃｈ ｒａｎｇｅ）を超える結果となる可能性がある。

第１の支持具がへこみへと進入し、沈み、あるいは下降するときの材料の不必要な除去に加えて、前縁または後縁について直線のコースが提供された支持具に起因するへこみの最も深い地点における除去の減少も存在する。へこみの外へと移動するときに、切削プロセスに追従する支持具が依然としてへこみに位置する一方で、カッターはへこみの後縁をすでに通過しており、したがって未定義の、不確かな場合には不必要に大量の材料の除去を処理しているため、さらなる材料が不必要に除去される。

図９に示されるとおりの機械加工の縁への機械加工ユニットの圧力が制御された送り込みが、ここで救済策をもたらす。

この圧力制御は、機械加工ユニット４の押し付け力を定める。したがって、機械加工ユニット４は、動力によって制御されて縁３ａに追従する。あるいは、同じ移動パターンによる経路の制御を実現するために、センサを配置することができる。好ましくは、これが、空気ユニットによって動力で制御されて動作する。さらに、これを、例えば機械加工の完了時、すなわち装置が静止しているときの余分な材料の除去が防止されるように、機械加工の終わりにおいて被加工物から機械加工ユニット４を退けるためにも使用される。損傷を引き起こす摩擦が、装置が静止しているときに（チタニウム製の）本体材料を過熱させることも防止される。

ここで、機械加工ユニット４は、好ましくはリニアユニットを使用して調節される。結果として可能にされた変位軸９が、垂直方向３０に縁３ａへと向かう方向に調節される。ここで、リニアユニットは、好ましくは蟻継ぎガイドまたはピラーガイドとして実現される。

１ 装置
２ 羽根
３ａ 縁
３ｂ 吸い込み側
３ｃ 出口側
４ 機械加工ユニット
５ａ 横当接具
５ｂ 横当接具
６ａ 支持具
６ｂ 支持具
７ 横方向
８ 機械加工の方向
９ 変位軸
１０ 調節力
１１ ローラ
１２ 機械加工の平面
１３ 接触レベル
１４ 接触レベル
１５ シャフト
１６ 枢支点
１７ 浸食の外形
１８ 新たな外形
１９ 再凝固した材料
２０ 本体材料
２１ 弦長部分
２２ 位置決め点
２３ 調節機構
２４ 接触圧力および／または駆動ローラ
２６ １対のローラ
２７ 切削後の外形
３０ 垂直方向

Claims (14)

1. ガスタービンの羽根（２）の再形成のための装置（１）であって、
   再形成の際に前記ガスタービンの羽根（２）の縁（３ａ）に当接するように構成された少なくとも１つの支持具（６ａ、６ｂ）と、
   再形成の際に前記ガスタービンの羽根（２）の吸い込み側および／または出口側（３ｂ、３ｃ）に当接するように構成された少なくとも１つの横当接具（５ａ、５ｂ）と、
   前記ガスタービンの羽根（２）の機械加工を実行するための機械加工ユニット（４）とを備え、
   前記機械加工ユニット（４）が、実質的に補充の材料を加えることなく、材料が新たな外形（１８）へと凝固するように、エネルギのビームを使用して狙いを付けた方法で前記縁（３ａ）の少なくとも一部の領域を溶解させるように構成されている装置（１）。
2. 前記装置が、少なくとも２つの支持具（６ａ、６ｂ）と、少なくとも２つの横当接具（５ａ、５ｂ）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記機械加工ユニット（４）が、前記２つの支持具（６ａ、６ｂ）の間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の装置（１）。
4. 前記１つ以上の横当接具（５ａ、５ｂ）の各々が、少なくとも２つの位置決め点（２２）および／または面を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１）。
5. 少なくとも１つの横当接具（５ａ、５ｂ）の前記位置決め点（２２）および／または面が、支持具（６ａ、６ｂ）の前記支持点（２２）または前記支持面との１つの接触レベル（１３、１４）に配置されることを特徴とする請求項４に記載の装置（１）。
6. 少なくとも１つのさらなる横当接具（５ａ、５ｂ）の前記位置決め点（２２）および／または面が、さらなる支持具（６ａ、６ｂ）の前記支持点（２２）または前記支持面との１つの接触レベル（１３、１４）に配置されることを特徴とする請求項５に記載の装置（１）。
7. 前記支持具（６ａ、６ｂ）および／または横当接具（５ａ、５ｂ）のうちの１つ以上が、ヒンジで取り付けられたローラ（１１）によって形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１）。
8. 少なくとも１つの押し付けアセンブリが、前記横当接具（５ａ、５ｂ）に面する前記ガスタービンの羽根（２）の前記吸い込み側および／または出口側（３ｂ、３ｃ）に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（１）。
9. 前記少なくとも１つの押し付けアセンブリが、空気、油圧、および／またはばねの要素を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の装置（１）。
10. 前記押し付けアセンブリが、ヒンジで取り付けられたローラ（１１）を備えていることを特徴とする請求項８または９に記載の装置（１）。
11. 少なくとも１つのローラ（１１）を、駆動装置によって駆動することができることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の装置（１）。
12. 前記駆動装置および前記機械加工ユニット（４）が、連動したものとして制御されることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の装置（１）。
13. 前記機械加工ユニット（４）が、レーザユニットを含んでいることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置（１）。
14. 前記支持具（６ａ、６ｂ）のうちの少なくとも１つが、ヒンジで取り付けられたシャフト（１５）によって互いに接続された２つのローラ（１１）を備えており、前記機械加工が、前記２つのローラ（１１）の間で行なわれることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置（１）。

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