JP2015508714A - 現場用の翼成形工具 - Google Patents

Abstract

翼の縁の成形工具（１０）は、翼のための通路（２０）を有しているハウジング（１４）と、翼の縁の所望の形状を有している研磨用構造物（４０）と、翼の縁に追従し、第１の次元における研磨用構造物（４０）の移動を制限するガイドベアリング（５０、５２）と、第２の次元における研磨用構造物（４０）の移動を許容する縁ガイド（８０、８２）とを備えることができる。ガイドベアリング（５０、５２）は、翼に対する研磨用構造物（４０）の横移動を制限してもよい。【選択図】図１

Description

本明細書において開示される実施形態は、概して、成形工具に関する。より具体的には、本明細書において開示される実施形態は、翼の前縁または後縁のための成形工具に関する。

独国特許出願公開第１０２０１１１０２５４３号明細書

少なくとも１つの実施形態によれば、現場用の翼成形工具が提供される。この工具は、さまざまな産業上の用途に使用される翼の前縁または後縁のための成形、再成形、または再調整装置を提供する。工具が、翼通路を有するハウジングを備えている。この通路に沿って配置された砥石車が、翼の縁の所望の輪郭形状を有している。ガイドベアリングが、翼の縁に追従し、第１の次元における砥石車の移動を制限する。縁ガイドが、第２の次元による砥石車に対する翼の移動を許容する。

少なくとも１つの典型的な実施形態によれば、この成形工具が、手持ち式の装置である。

少なくとも１つの典型的な実施形態によれば、この成形工具が、砥石車を駆動するためのモータを備える。

少なくとも１つの典型的な実施形態によれば、少なくとも１つの縁ガイドが、可動である。

上述の特徴はいずれも、あくまでも例として理解されるべきであり、本発明の多数のさらなる特徴および目的を、本明細書の開示から学習できるであろう。したがって、この概要を、ここに含まれる明細書、特許請求の範囲、および図面の全体をさらに検討することなく限定的に解釈すべきではない。

以下の実施形態の説明を添付の図面と併せて参照することによって、本発明の上述の特徴および利点ならびに他の特徴および利点、およびそれらを達成する方法が、さらに明らかになり、成形工具がよりよく理解されるであろう。

成形工具の一実施形態の斜視図である。 成形工具の典型的な実施形態の分解斜視図である。 典型的な成形工具を通過する翼を拡大した側面図であり、翼の縁が砥石車に係合している。 翼の縁の側面断面図である。 所望の翼のあらかじめ選択された形状を有している砥石車の断面図である。 内部のガイドを示すために端部プレートを取り除いて描かれた成形工具の上方からの斜視図である。 種々のガイドベアリング、縁ガイド、および砥石車の実施形態を示す成形工具の断面図である。 許容範囲の外側となる浸食された翼の縁を示している典型的なグラフである。 成形後の図８の成形済みの翼の縁を示す典型的なグラフである。

最初に図１〜図９を参照すると、成形工具の実施形態が図示および説明され、この工具は、長期にわたる塵埃、水、および空気への曝露（いずれも時間とともに翼の所望の形状をむしばむ）に起因して浸食されることが典型的である翼の縁（例えば、前縁）を成形するために利用することができる。用語「成形」および「再成形」は、入れ換え可能に使用される。これは、本明細書の開示から、工具を新たな翼の縁の成形および既存の翼の縁の再成形の両方に使用できることが明らかであるからである。さらに、用語「前縁」は、本明細書の開示の全体を通して使用されるが、単に成形可能な翼の縁のうちの一種類を示すにすぎない。後縁も成形可能であり、やはり本明細書の開示の技術的範囲に包含される。したがって、用語「前」を、本発明を限定するものと考えてはならず、あくまでも例として考えるべきである。

最初に図１を参照すると、成形工具１０の斜視図が示されている。この構造物は、ハンドル１２と、ハウジングまたはカバー１４とを備えている。成形工具１０は、手持ち式であってよく、あるいは取付具、治具、またはロボット（いずれも例であり、これらに限られるわけではない）に取り付けられるなど、手持ち式でなくてもよい。この実施形態は、砥石車などの研磨用構造物４０を駆動するために、ハンドル１２内のモータ（図示されていない）と、このモータに作動可能に接続された直角駆動構造物とを利用する。主駆動シャフト４２（図２）が、モータの軸（図示されていない）に対して垂直であり、この主駆動シャフトが、モータから砥石車４０に回転を伝達する。この構造が図示および説明されるが、必ずしも直角な駆動部が本発明の使用に必須ではなく、他の実施形態も使用可能である。したがって、本明細書において説明される実施形態を、本発明を限定するものとして考えてはならない。さらに、駆動される研磨用構造物の説明も、本発明を限定するものとして考えてはならない。これは、不動または駆動されない研磨用構造物も、本発明の技術的範囲に包含されると考えられるからである。

ハウジング１４は、チャック１８が配置されたチャックアクセス部１６を備えている。チャック１８は、本明細書においてさらに説明されるとおり、モータ（図示されていない）と砥石車の主駆動シャフト４２との間の駆動用の接続を提供する。ハウジング１４は、種々のガイドおよび研磨用構造物が配置される翼通路２０を備える。翼９２（図４）が、翼通路２０内に配置され、典型的な翼の縁９４（図４）が適切な形状に翼の適切な位置において研磨されるように、ガイドによって位置決めされる。

すき間Ｃが、ガイドベアリング５０、５２の間の距離として示されている。ガイドベアリング５０、５２は、翼通路２０における縁９４の揺れまたは横移動を抑制するとともに、成形工具１０にとって大きすぎるサイズの翼における工具の使用も阻止する。ガイドベアリングは、多様なサイズおよび形状の翼に対応するために、固定されていても、ばねで押され、あるいは他の方法で付勢されていても、調節可能であっても、もしくはこれらの組合せであってもよい。

次に図２を参照すると、成形工具１０が、成形工具において用いられる複数のガイド、ベアリング、および少なくとも１つの砥石車の識別および説明のために、分解斜視図にて示されている。隣接したハンドル１２が、モータ（図示されていない）を動作させるアクチュエータ２２である。モータは、これらに限られるわけではないが、電気モータ、油圧モータ、または空気圧モータなど、さまざまな種類の駆動機構であってよい。モータが、例えば砥石車４０などの研磨用構造物４０、およびチャック１８を備える変速機２４を駆動する。チャック１８が、駆動シャフト４２を砥石車４０に作動可能に接続する。研磨用構造物４０は、０〜２０，０００回転／分（ＲＰＭ）の間の範囲のＲＰＭを有することができる。したがって、モータは、砥石車４０において所望の速度またはＲＰＭをもたらすために適した変速機によって０〜２０，０００ＲＰＭの間の範囲を有することができる。ハンドルの上端において、チャック１８および変速機を、ハウジング１４およびハウジング板２６によって少なくとも部分的に覆うことができる。ハウジングが、ハンドル１２の少なくとも一部分を定める部位を含んでも、含まなくてもよいことを、理解すべきである。ハウジングまたはカバー１４は、主駆動シャフト４２をハンドル１２内のモータに接続し、あるいは切り離すために、チャックアクセス部１６によってチャック１８へのアクセスを提供する。ハウジング１４は、チャック１８との接続または係合を可能にする駆動シャフト通路２８を備えている。

研磨用構造物４０を、立方晶チッ化ホウ素研磨材を有する工具鋼または他の高強度金属で形成することができる。しかしながら、他の材料も利用可能であり、例示の材料を、本発明を限定するものとして考えてはならない。翼は、チタニウムで形成されてよく、あるいはＩＮＣＯＮＥＬという商品名で販売されているオーステナイト系のニッケル−クロム主体の合金など、特殊合金で形成されてよい。他の非金属の翼も、この工具において利用することができ、いかなる翼への言及も、金属構造への限定として考えてはならない。

図の右側に眼を向けると、主駆動シャフト４２が、チャック１８に延びる破線とともに示されている。複数の固定具のための穴と、駆動シャフト４２の通過を可能にするシャフト穴とを有する第１の取付板４４が、主シャフト４２の隣に示されている。取付板４４は、ブロック４８を位置させるための貫通穴４６を備えている。ブロック４８は、ガイドベアリング５０のための取付具である。ベアリングブロック４８に隣接して、第２の取付板６０が位置している。第２の取付板６０は、穴４６に対応する位置にあり、ガイドベアリング５０が通路２０に露出するようにブロック４８の一部分を通過させることができるブロック穴を備えている。中央のスペーサ６２の向こう側に、反対側の第３および第４の取付板７０、７２、ならびに反対側のカバー板７４が位置している。これらの構造物が、ハウジング１４に取り付けられ、通路２０を定める。

ガイドベアリング５０、５２は、枢支軸５６、５８が砥石車４０の駆動シャフト４２に対して実質的に横方向となるように向けられる。ガイドベアリング５０、５２は、翼通路２０（図１）において横方向について翼を位置決めし、主駆動シャフト４２の軸方向の移動、ならびに研磨が生じると考えられる翼９２の上縁に沿った揺れまたは枢動運動を制限または阻止する。ガイドベアリング５０、５２は、両方とも固定されてよく、あるいは一方または両方のベアリング５０、５２が、翼の種々の幅につれて変化するように可動であってよい。

中央のスペーサ６２の上方に眼を向けると、翼の縁ガイド８０、８２（例えば、前縁ガイド）が位置している。翼の縁ガイド８０、８２は、駆動シャフト４２をおおむね横切る方向の運動を許し、翼９２の縁に沿って移動する。ガイド８０、８２は、主駆動シャフト４２に平行な枢支軸を有する。したがって、翼の縁ガイド８０、８２の軸は、砥石車４０の軸に平行である。ガイド８０、８２は、翼９２の縁に沿った２点を定義し、稼働中のあらゆる時点において、砥石車４０は、この２点の間で形成または再形成を行う。ガイドベアリング５０、５２への接近により、第１の次元における運動が制限され、翼の縁ガイド８０、８２が、第１の次元におおむね垂直な第２の次元における運動を可能にする。縁のガイド８０、８２のうちの一方が、翼９２の縁９４に沿った移動中に翼の縁の方向の砥石車４０の或る程度の揺動を許容するために、浮動または可動であるように設計される。しかしながら、そのような揺動は、両方の縁ガイド８０、８２を固定し、したがってそのような揺動を阻止してもよいため、本発明を限定するものとは考えられない。

次に図３を参照すると、翼９２の典型的な縁９４が、図において斜め平行線模様によって示されているとおり、断面にて図示されている。成形工具１０は、図示の図において、紙面に出入りする方向に移動する。砥石車４０が、翼の所望の形状またはあらかじめ選択された形状に一致する中央の外形９０を有して図示されている。より具体的には、翼９２の縁９４が、工具が縁９４に沿って移動するときに縁９４を研磨するために、砥石車４０の外形９０の内側に配置される。この実施形態によれば、砥石車４０は、気流の外形を形成するように一体に配置された２つの回転輪で形成されている。あるいは、砥石車４０を、図示の所望の外形を有する単一の砥石車構造物で形成してもよく、あらかじめ選択された翼の縁の形状をもたらすように駆動シャフト４２（図２）に沿って一体に連結されるさらに多くの部品で形成してもよい。

典型的な翼９２が、翼の片側を他方の側よりも厚く見えるようにする反りまたはねじりを有して図示されている。この図に見られるとおり、ガイドベアリング５０、５２が、縁の形状が翼９２の望ましくない位置において不適切に研磨されることがないように、翼９２の縁９４における運動または枢動を制限する。

やはり図３に示されるとおり、さらなるガイド輪８２が、砥石車４０および外形９２によって翼の縁にあらかじめ選択された翼の形状が形成されるように、縁９４の上方に位置している。縁ガイド８２が、紙面に入り込む方向の運動を許容する一方で、ガイドベアリング５０、５２が、横方向の運動を制限する。

次に図４を参照すると、タービンエンジンの翼９２の断面図が示されている。翼９２の形状は、成形工具１０の使用後であり、浸食された領域が、砥石車４０および砥石車の外形９０によって除去されている。

ここで図５を参照すると、第１の部位８７と第２の部位８８とを備える典型的な研磨用構造物４０の断面図が示されている。砥石車４８が、２つ以上の部位よりもむしろただ１つの部品で形成される他の実施形態も、これらの実施形態の技術的範囲に包含されると考えるべきである。外形９０が、砥石車４０の軸の周囲を延びており、駆動シャフト４２を通すための穴が、砥石車４０を貫いて延びている。砥石車４０は、このシャフト４２およびシャフト穴を中心にして回転する。外形９０は、必要とされる翼の縁の形状に応じて、対称であっても、非対称であってもよい。

次に図６を参照すると、成形工具１０が、上側の斜視図にて示されている。カバー板７４が取り除かれた状態で、縁ガイド８０、８２、砥石車４０、およびガイドベアリング５０、５２を、中央のスペーサ６２の隣に容易に見て取ることができる。ガイドベアリング５０、５２の間の経路または通路２０に気流が位置することが、この図に開示されている。これらのベアリングは、図に示されるとおり、左方または右方への移動を阻止する。縁ガイド８０、８２が、縁（例えば、翼９２の前縁９４（図４））をまたぎ、翼の縁９４が、翼９２が研磨用構造物４０に位置する外形９０の形状に一致するように、研磨用構造物４０の研磨用の外形９０に配置される。したがって、外形９０のあらかじめ選択された形状を、単にガイド、ベアリング、および研磨用構造物を調節するだけで、特定の翼または複数の翼に複製できることを、理解すべきである。しかしながら、所望されるどのような形状も、適切または対応する翼に適用されなければならない。図６は、シャフト８６の端部を保持し、縁ガイド８２の移動を可能にする浮動ブロック３６をさらに示している。この移動が、縁ガイド８０、８２の間を延びる方向の翼９２の縁９４に沿った移動の際に、成形工具１０による或る程度の限られた揺動を可能にする。作業時に、縁ガイド８２が、揺動の発生時に中央のスペーサ６２に向かう方向または中央のスペーサ６２から離れる方向に移動する一方で、シャフト８４およびガイド８０は固定されたままである。あるいは、シャフト８６が移動できず、縁ガイド８２も固定され、揺動が阻止されるように、浮動ブロック３６を固定してもよい。

次に図７を参照すると、浮動ブロック３６、３８が示され、隣接の構成要素が斜視図を明瞭にするために断面にされて図示されている。スロット３４が、取付板６０、７２に配置されている。スロット３４は、シャフト８６が浮動ブロック３６、３８上の矢印によって示された方向に移動できるよう、浮動ブロック３６、３８の上下移動を可能にする。図に示されるとおり、経路２０が、ガイドベアリング５０、５２の間を隣接する砥石車４０に経路２０を通って上方に配置することを可能にする。翼の縁９４を、縁ガイド８０、８２に配置し、例えば前縁を、砥石車を回転させて翼９２の縁９４を研磨しつつ、紙面に出し入れされる方向に移動させることができる。ガイドベアリング５０、５２が、翼の縁に沿った左右の運動または揺動を抑制し、したがってガイドベアリング５０、５２が、第１の方向の運動を制限し、縁ガイド８０、８２が、実質的に横切る方向の運動を許容する。

次に図８および図９を参照すると、研磨前および成形工具による研磨後のそれぞれの翼の縁の外形を比較する第１および第２のグラフが示されている。これらの図式的な表示は、浸食および再成形工具の使用による縁の形状の変化を示している。図８において、第１の線１１０は、翼の縁の形状の最小の許容範囲を示している。第２の平行な線１２０は、最大の許容範囲を示している。第３の破線１２２は、翼の縁の公称の形状を示している。第４の線１２４は、浸食によって縁の形状に有害な被害がもたらされ、平たくなり、あるいは他の様相で形状が損なわれた部位を示している。これにより、適切な形状が失われ、エンジン構造の定期的な分解修理にもかかわらず、航空機のエンジンのエンジン推力の減少が引き起こされる。

図９を参照すると、典型的に具現化された工具１０の使用後に、縁９４の形状を表す線１２４は、公称の形状の線１２２によりぴったりと一致している。結果として、縁の形状が、最小および最大の許容範囲１１０、１２０の内側にあり、公称の所望の形状をよりぴったりと近似している。結果として、この成形または再形成後の翼によってもたらされる推力は、浸食による損傷に起因する図８における翼の推力と対照的に、大きくなる。

本発明の複数の実施形態を本明細書において説明および図示したが、当業者であれば、本明細書に記載の機能を実行し、さらには／あるいは本明細書に記載の結果および／または利点の１つ以上を得るための種々の他の手段および／または構造を、容易に想像でき、そのような変種および／または変更の各々が、本明細書に記載の実施形態の発明の技術的範囲に包含されると見なされる。より一般的には、当業者であれば、本明細書に記載したすべてのパラメータ、寸法、材料、および構成が例示を意図しており、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または構成が、本発明の教示が用いられる１つ以上の具体的な用途に応じて決まることを、容易に理解できるであろう。当業者であれば、本明細書に記載の具体的な本発明の実施形態について、多数の均等物を認識でき、あるいはありふれた実験を使用して確かめることができるであろう。したがって、以上の実施形態があくまでも例として提示されており、添付の特許請求の範囲およびその均等物の技術的範囲において、本発明の実施形態を、具体的に説明および請求される方法以外の方法で実施できることを、理解すべきである。本発明の実施形態は、本明細書に記載の各々の個別の特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法に向けられる。さらに、２つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法の任意の組合せが、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が相互に矛盾しない限りにおいて、本発明の技術的範囲に包含される。

いくつかの例が、最良の態様を含むいくつかの実施形態を開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む装置および／または方法の実施を、当業者にとって可能にするために使用されている。これらの例は、すべてを述べ尽くそうとするものでも、本発明を開示済みの工程および／または形態そのものに限定しようとするものでもなく、多数の変更および変種が、以上の教示に照らして可能である。本明細書において説明された特徴を、任意の組合せにて組み合わせることができる。本明細書に記載の方法の各段階を、物理的に可能な任意の順序で実行することができる。

本明細書において定義および使用されるすべての定義は、辞書による定義、援用される文書における定義、および／または当該定義の用語の通常の意味よりも優先されると理解されるべきである。不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、本明細書および特許請求の範囲において使用されるとき、そのようでないと明確に示されない限りは、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。「および／または」という表現は、本明細書および特許請求の範囲において使用されるとき、この表現によって並べられた要素のうちの「いずれかまたは両方」を意味し、すなわちいくつかの場合には結合的に存在する要素を意味し、他の場合には選言的に存在する要素を意味すると理解されるべきである。

また、やはりそのようでないと明確に示されない限り、２つ以上の段階または行為を含んでいる本明細書に記載のあらゆる方法において、その方法の各段階または各行為の順序は、必ずしもその方法の各段階または各行為の言及の順序に限られない。

特許請求の範囲および上記の明細書において、「・・・を含む」、「・・・を備える」、「・・・を持つ」、「・・・を有する」、「・・・を含んでいる」、「・・・を伴う」、「・・・を保持する」、「・・・で構成される」、などといったあらゆる移行句は、非排他であり、すなわち「・・・を含むが、・・・に限られるわけではない」を意味すると理解されるべきである。「・・・からなる」および「・・・から基本的になる」という移行句だけが、米国特許商標局の特許審査手続便覧のセクション２１１１．０３に記載のとおり、それぞれ排他的または準排他的な移行句であるとされる。

１０ 成形工具
１２ ハンドル
１４ カバー（ハウジング）
１６ チャックアクセス部
１８ チャック
２０ 翼通路（経路）
２２ アクチュエータ
２４ 変速機
２６ ハウジング板
２８ 駆動シャフト通路
３４ スロット
３６ 浮動ブロック
３８ 浮動ブロック
４０ 研磨用構造物（砥石車）
４２ 主駆動シャフト（主シャフト、駆動シャフト）
４４ 第１の取付板
４６ 貫通穴
４８ 砥石車（ベアリングブロック）
５０ ガイドベアリング
５２ ガイドベアリング
５６ 枢支軸
５８ 枢支軸
６０ 第２の取付板
６２ スペーサ
７０ 第４の取付板
７２ 第４の取付板
７４ カバー板
８０ 縁ガイド
８２ 縁ガイド（ガイド輪）
８４ シャフト
８６ シャフト
８７ 第１の部位
８８ 第２の部位
９０ 外形
９２ 翼（外形）
９４ 前縁
１１０ 第１の線
１２０ 許容範囲
１２２ 第３の破線
１２４ 第４の線
Ｃ すき間

Claims (19)

1. 翼の縁の成形工具（１０）であって、
   翼のための通路（２０）を有しているハウジング（１４）と、
   翼の縁の所望の形状を有している研磨用構造物（４０）と、
   前記翼の縁に追従し、第１の次元における前記研磨用構造物（４０）の移動を制限するガイドベアリング（５０、５２）と、
   第２の次元における前記研磨用構造物（４０）の移動を許容する縁ガイド（８０、８２）と
   を備える成形工具。
2. 前記ガイドベアリング（５０、５２）が、前記翼に対する前記研磨用構造物（４０）の横移動を制限する請求項１に記載の成形工具。
3. 前記ガイドベアリング（５０、５２）が、第１のベアリングおよび第２のベアリングを含む請求項１に記載の成形工具。
4. 前記縁ガイド（８０、８２）が、第１の回転輪および第２の回転輪である請求項３に記載の成形工具。
5. 前記第１および第２の回転輪の一方が、不動であり、前記第１および第２の回転輪の他方が、浮動である請求項４に記載の成形工具。
6. 前記第１の回転輪および前記第２の回転輪が、当該工具を前記翼の縁に沿って案内する請求項４に記載の成形工具。
7. モータをさらに備える請求項１に記載の成形工具。
8. 前記モータが、空気圧、油圧、または電気のうちの１つである請求項７に記載の成形工具。
9. 前記モータが、前記研磨用構造物に駆動可能に接続されている請求項７に記載の成形工具。
10. 手持ち式である請求項１に記載の成形工具。
11. 翼の縁の成形工具（１０）であって、
    翼の縁のためのあらかじめ選択された形状を有している砥石車（４０）を露出させる場所を有しているハウジング（１４）と、
    前記ハウジング（１４）から露出させられ、前記翼の前記縁における前記砥石車（４０）の枢動を制限するガイドベアリング（５０、５２）と、
    前記翼の前記縁に沿った前記砥石車（４０）の案内された移動を可能にする縁ガイド（８０、８２）と
    を備える翼成形工具。
12. 前記砥石車（４０）に作用可能に接続されたモータをさらに備える請求項１１に記載の翼成形工具。
13. 前記砥石車（４０）が、２つの回転輪で形成されている請求項１１に記載の翼成形工具。
14. 前記２つの回転輪の各々が、前記あらかじめ選択された形状の一部分を定めている請求項１３に記載の翼成形工具。
15. 前記ガイドベアリング（５０、５２）が回転する請求項１１に記載の翼成形工具。
16. 前記ガイドベアリング（５０、５２）が、２つのベアリングを含む請求項１１に記載の翼成形工具。
17. 前記縁ガイド（８０、８２）が、前記翼の縁に沿った当該工具の移動を案内する請求項１１に記載の翼成形工具。
18. 手持ち式である請求項１１に記載の翼成形工具。
19. 翼の成形工具（１０）であって、
    内部に位置するモータと、前記モータに作動可能に接続された砥石車（４０）とを有するハウジング（１４）と、
    第１の方向における前記翼の縁に対する前記砥石車（４０）の回転または横移動の少なくとも一方を制限するガイドベアリング（５０、５２）と、
    前記第１の方向におおむね垂直な第２の方向における前記翼の縁に沿った当該工具の移動を案内する翼の縁ガイド（８０、８２）と
    を備えており、
    前記砥石車（４０）が、所望の翼の輪郭形状を有している成形工具。

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