JP2609016B2 - ガスタービンロータの機械加工用の取り付け具、露出したロータをその架体から取り外すことなく機械加工する方法及び圧縮機動翼ダンパポケットを機械加工する方法 - Google Patents

ガスタービンロータの機械加工用の取り付け具、露出したロータをその架体から取り外すことなく機械加工する方法及び圧縮機動翼ダンパポケットを機械加工する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンエンジン
ロータをエンジンから取り外すことなくロータを機械加
工することに関し、特に、航空機ガスタービンエンジン
に装着されたロータの高圧圧縮機ディスクにダンパポケ
ットを切削形成する取り付け具及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンロータの機械加工
は、機械加工工程がロータの構造的健全性に及ぼす影
響、特に、高いロータ回転速度により誘起される遠心力
及び振動による影響を最小にするために相当な正確さを
必要とする。修理、整備、改造等のため、又はエンジン
組み立て後に機械加工を要する他の任意の理由のため、
ガスタービンエンジンのロータ、特に、航空機エンジン
のロータを機械加工するには、エンジンを分解しそして
ロータをその架体から取り外してロータを機械加工工程
のために固定できるようにする必要があった。ロータを
エンジン内のロータ架体から除去する工程と、その後の
再組み立てとは、時間及び費用がかかり、一般に望まし
くない。
【０００３】機械加工を周沿いに繰り返す工程のために
ロータを固定することは不正確になり易い。なぜなら、
切削機械が切削工程用の基準フレームと同様に固定さ
れ、従って、ロータをロータ周囲の相異なる周方向位置
で各機械加工作業ごとに回して再固定する必要があるか
らである。
【０００４】
【発明の概要】本発明は、手動空気モータによって駆動
される機械加工具を案内してガスタービンエンジンロー
タをエンジン内の架体から取り外すことなく機械加工す
るためのロータに取り付け可能な取り付け具を包含する
方法及び装置を提供する。
【０００５】本発明の一実施例は、ロータに装着可能な
取り付け具であり、この取り付け具は、ロータの翼根ス
ロット内に装着可能な根部と、この根部に取り付けられ
たベースと、このベースに結合されており、ロータを機
械加工するための工具を案内するように作用し得る機械
加工ガイドとを有している。好適な実施例は、取り付け
具の根部を軸方向に位置決めする手段と、取り付け具を
固定する手段と、機械加工具を受け入れると共に案内す
ることが可能な案内スロット又はブシュの形態を成して
いる案内手段とを含んでいる。
【０００６】
【発明の利点】本発明の装置及び方法により得られる利
点は、例えば、エンジン全体を分解し、ロータを取り外
し固定してロータの機械加工を可能にし、更にロータを
エンジンに再度組み込むのに必要な時間を節約できるこ
とである。特に、ＧＥ Ｆ１０１型、ＧＥ Ｆ１１０型
及びＣＦＭ−５６型エンジンに設けてあるような分割形
圧縮機ケースを有しているガスタービンエンジンの場合
は、ケーシングのみを取り外すことにより、機械加工す
べきロータの高圧圧縮機ディスクを露出すればよい。更
に、あるスロットから周方向に隣接したスロットまで動
かし得る取り付け具を用いることにより、ロータの一列
のポスト（柱状体）全体又は他の部分を高い精度で機械
加工することができる。なぜなら、基準フレームは常
に、固定機械にではなく、可動取り付け具に対して存在
しているからである。ロータを固定するとすれば、周方
向に隣り合う各機械加工作業ごとに、又、相次ぐ軸方向
の作業ごとにロータを再固定しなければならない。さも
ないと誤差が累積してしまう。本発明は、ロータをエン
ジン内に装着したまま、機械加工具を案内する取り付け
具の再配置及び固定を容易に行えるようにして、誤差及
びロータの再固定を回避するものである。
【０００７】
【実施例】図１はガスタービンエンジンロータ１０の一
部として高圧圧縮機の一部を示し、この高圧圧縮機は、
周囲にリム１４を含んでいるディスク１２を有してい
る。リム１４には周方向に相隔たった複数の動翼スロッ
ト１６が切削形成されており、図１ではダブテールスロ
ット１６の形態のものとして示されており、スロット相
互の間にダブテールポスト１８を形成している。ダブテ
ールスロット１６は、翼根１９を有している圧縮機動翼
１７を受け入れるように作用し、翼根１９は、ダブテー
ルスロット１６と合致していると共に、ダブテールスロ
ット１６によって受け入れられるように設計されてい
る。本発明は、ベース３４を支持する取り付け具根部３
２を含んでいる取り付け具３０を提供し、ベース３４
は、台３６と、それに切られた案内スロットの形態のテ
ンプレート又は工具ガイド３８とを有している。工具ガ
イド３８は、ポケット２０をダブテールポスト１８の側
部に切削形成するために切削機械６０を案内するように
作用する。ポケット２０は動翼ダンパ２６を受け入れる
ためのものである。好適な実施例では、取り付け具３０
の根部３２は、全図においてダブテールスロットとして
例示されている動翼スロット１６の断面と合致する寸法
及び形状を有しており、従って、根部３２をダブテール
スロット１６内に容易に滑り込ませて、ダブテールスロ
ット１６にしっかり保持することができる。取り付け具
３０は更に、その前端に突起（ｔａｎｇ）４０を含んで
おり、この突起は、取り付け具３０をダブテールスロッ
ト１６内に配置したときに、ディスクのリム１４の前面
１３に当接することにより、ダブテールスロット１６内
の取り付け具根部３２の位置を軸方向に固定するように
構成されている。
【０００８】図１に示す好適な実施例では、切削機械６
０は９０度曲がった空気モータを含んでおり、このモー
タは、図１及び図２に示すような真っ直ぐな回転やすり
６２と、図３に示すようなある形状の回転やすり１８０
のような様々な工具とを受け入れると共に回転させるよ
うに作用し得る。図１を再度参照すると、ブシュ５０が
案内スロット３８に挿通されており、台３６と係合する
と共に台３６によって保持されるように作用し、又、機
械加工工程中に回転やすり６２を受け入れると共に案内
するように作用し得る。
【０００９】図２は好適な実施例による取り付け具３０
の分解図であり、取り付け具３０は、３つの別々の構成
部、即ち、根部４５と、中央部４７と、頂部４９とを有
している。この種のアセンブリ（組立体）は、ブシュ５
０の組み込みを含む簡単な構成手段を形成している。ブ
シュ５０はブシュ軸受５２を含んでおり、ブシュ軸受５
２は、ブシュ軸５６にしっかり装着されており、ブシュ
軸５６の周囲を回動し得る。ブシュ軸５６は、頂部４９
に切られた案内スロット３８に挿通されている。軸受５
２はチャンバ５１内に頂部４９により捕捉されており、
ブシュ５０が機械加工工程中に回転やすり６２を案内す
るにつれてブシュ５０に追従して、その案内を助けるよ
うに作用し得る。
【００１０】簡単な取り付け具組み立て手段が設けられ
ており、これにより、頂部４９は４つの小ねじ７２によ
って中央部４７に装着されており、これらの小ねじは頂
部４９に挿通され、そして中央部４７に設けられたねじ
孔７４にねじ込まれる。中央部４７は、根部４５の上部
に設けられたレール８４によって根部４５に対する周方
向の回動を阻止される。レール８４は、中央部４７の底
部に設けられたスロット状軌道８６に嵌め込み得るもの
であり、取り付けねじ７６によって半径方向に係止さ
れ、この取り付けねじは、根部４５の底部（図示してい
ない）に挿通され、中央部４７のねじ孔７８にねじ込ま
れる。
【００１１】取り付け具３０の３つの構成部すべてを貫
通して設けられた取り付け具固定手段によって、取り付
け具３０をダブテールスロット１６内に軸方向に固定す
ることができる。この固定手段は、取り付け具の３つの
構成部４５、４７及び４９のすべてを貫通している止め
孔９４と、止め孔９４の底部のねじ部９６とを含んでお
り、これに６角孔付きねじ９０がねじ込まれている。こ
のねじは、ダブテールスロット１６の底面９８と係合す
るナイロン製先端部９２を有している。
【００１２】本発明は、一実施例において、上述の装置
と、図１に示したように動翼ダンパ２６を受け入れ可能
な動翼ダンパポケット２０をダブテールポスト１８に形
成するような機械加工方法とを提供する。この方法は、
高圧圧縮機ロータディスク１２の周方向に隣り合った複
数のポスト１８に一連のポケットを形成するような機械
加工に特に有用であることがわかった。この機械加工
は、ポケットを切削形成したダブテールポスト１８の表
面にベベル（面）２１を切削形成することを包含してい
る。図１及び図２に示すように、第１の取り付け具３０
にそれを貫通しているＣ形案内スロット３８が設けられ
ており、又、ブシュ５０が案内スロット３８内に拘束さ
れ、ポケット２０を切削形成するための回転やすり６２
を受け入れるように構成されている。案内スロット３８
の長さＬは、ポケット２０の長さに相当している。回転
やすり６２は、例えば空気モータのような切削機械６０
のチャック６３に装着されている。
【００１３】機械加工の準備として、先ず、圧縮機ロー
タ１０と、その圧縮機動翼１７とを露出させる。これ
は、ＧＥ Ｆ１１０型、ＣＦＭ−５６型及びＧＥ ＣＦ
６型シリーズ航空機エンジンにおけるような水平分割形
ケースを有しているガスタービンエンジンでは容易であ
る。例えば、ＧＥ Ｆ１１０型エンジンに一列のダンパ
ポケット２０を切削形成するためには、エンジンを水平
位置に設置し、そして上側の内側及び外側ケースを取り
外す。第１の段の動翼それぞれのダブテールポストを機
械加工するためには、隣接した第２の段の動翼を除去し
て間隙を確保すべきであることがわかった。こうして、
圧縮機ディスク１２と、その動翼１７とを露出させた後
に、動翼をそれらのダブテールスロット１６から除去す
ることにより、取り付け具３０受け入れ用のダブテール
スロット１６と、機械加工すべきダブテールポスト１８
の表面とを露出させる。周方向に隔設されたダブテール
ポストの一部のみを機械加工すべき場合であれば、隣り
合った動翼１７のみを除去すれば、機械加工が可能にな
る。第１の段のダブテールと外側ケース（図示していな
い）とに装着した帯を用いて、ロータ１０を回り止めす
る。次いで、ロータ１０に覆いを施し、金属切りくずが
機械加工中にエンジンに入らないようにして、エンジン
運転中の異物損傷（ＦＯＤ）を防止する。
【００１４】こうして本発明の機械加工のためにロータ
を準備した後に成すべき第１の工程は、取り付け具３０
のダブテール形根部３２をダブテールスロット１６に滑
り込ませて、突起４０がディスクのリム１４の前面１３
に当接するようにして、根部３２をダブテールスロット
１６内に軸方向に位置決めし、従って、取り付け具３０
を機械加工のために位置決めする。６角ねじ回し、６角
スパナを用いて６角孔付きねじ９０を注意深くねじ込み
締め付けて、そのナイロン先端９２をダブテールスロッ
ト１６の底面９８に係合させてダブテールスロットの表
面の引っかき等の損傷を防止する。取り付け具３０をこ
のように固定した後に、例えば空気工具である切削機械
６０を用いてポケット２０を一連の順次深くした単一パ
ス切削運動により切削形成し、その際、相続く各パスご
とにチャック６３からの回転やすり６２の延長部の長さ
を増していく。チャック６３に固定された回転やすり６
２を、ブシュ５０内に滑り込ませ、そして例えばドリル
である切削機械６０を働かせた状態で、回転やすり６２
を単一深さの切削を成すようにダブテールポスト１８に
通してポケット２０を形成する。例えば空気モータであ
る切削機械６０が約７０００ｒｐｍで作動中に、機械加
工具、即ち、切削工具である回転やすり６２を案内スロ
ット３８内でゆっくり動かしてダブテールポスト１８に
単一パスで切り込みを形成し、こうして、多数回のパス
を用いてポケット２０を完全に形成し得ることがわかっ
た。
【００１５】チャック６３からの回転やすり６２の長さ
を増してパスごとに１０ミリメートルずつ切り込むよう
に調整することが有利であるとわかった。従って、回転
やすり６２を１０ミリメートルの切削を成すように固定
した第１のパスの後に、回転やすり６２をチャック６３
の面から１０ミリメートルずつ次第に長くして相次ぐ切
削を成し、ポケット２０を形成する。要約すると、高圧
圧縮機ロータの機械加工で深さ９０ミリメートルのポケ
ットを切削形成するためには、各回１０ミリメートルの
９回のパスが最適であることがわかった。
【００１６】こうしてポケット２０を形成した後に、ダ
ブテールポストに、機械加工工程の図３に示す次の工程
を施し得る。この工程では、ポケット２０を形成したダ
ブテールポスト１８の軸方向に延びている側部にベベル
２１を切削形成する。ポケット２０の形成に用いた第１
の取り付け具を取り外した後に、第２の切削取り付け具
１３０の根部３２をダブテールスロット１６に挿入し、
そして前述のように、突起４０がディスクのリム１４の
前面１３で止まった状態で、軸方向に位置決めする。第
２の取り付け具１３０は、前述の第１の取り付け具３０
と同じように図２における止めねじ９０で固定されてい
る。第２の取り付け具１３０における止めねじは、止め
ねじ孔１９４にきつくねじ込まれ、ねじ孔１９４は、図
２に示した第１の取り付け具の止めねじ孔９４と同様の
ものである。第２の取り付け具１３０には第２の案内ス
ロット１３８が設けられており、切削長さＬ１を有して
いる。この長さはリム１４の最大幅よりも十分長いの
で、面取り工具１８０の単一パスがダブテールポスト１
８の背後から始まってその両端の間を十分進むようにす
ることができ、従って、ダブテールポスト１８に沿った
完全な単一機械加工パスを可能にする。ポケット２０の
機械加工の場合と同様に、面取り工程は、１０ミリメー
トルずつ段々深くした複数回の切削を成すように段階的
に行われるべきである。面取り工具１８０、好ましくは
斜面カッタは、相異なる寸法のスペーサ１６６をコレッ
ト１６２の内側コレット軸受１７０と外側コレット軸受
１７４との間に設けることにより延長されており、こう
して、パスごとに斜面カッタ１８０によって成される切
削の深さを増していく。
【００１７】切削完了後、取り付け具１３０をダブテー
ルスロット１６から取り外し、そしてすべての切りくず
をその区域周辺から真空吸引により除去する。次いで、
例えば空気モータである切削機械６０に装着された回転
ワイヤブラシで被切削域又はディスクを摩擦して鋭い縁
部を除去する。最後にその区域を完全に清掃し、覆いを
除去する。以上の完全な手順を、機械加工すべき各ポケ
ットについて繰り返す。
【００１８】以上、本発明の原理を説明するために好適
な実施例を詳述したが、もちろん、本発明の要旨の範囲
内で様々な改変又は変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の取り付け具と機械加工装置
とを含んでいる代表的なガスタービンエンジンロータの
高圧圧縮機部の一部を示す斜視図である。
【図２】図１に示す取り付け具の分解図である。
【図３】本発明による第２の取り付け具と機械加工装置
との斜視図である。
【符号の説明】
１０ ガスタービンエンジンロータ（圧縮機ロータ） １６ 動翼用スロット（ダブテールスロット） １８ ダブテールポスト ２０ ダンパポケット ２１ ベベル（面） ２６ 動翼ダンパ ３０ 第１の取り付け具 ３２ 取り付け具根部 ３４ ベース ３６ 台 ３８ 案内スロット ５０ ブシュ ５１ チャンバ ５２ ブシュ軸受 ５６ ブシュ軸 ６０ 切削機械（空気モータ） ６２ 回転やすり １３０ 第２の取り付け具 １３８ 第２の案内スロット １６２ コレット １６６ スペーサ １７０ 内側コレット軸受 １７４ 外側コレット軸受 １８０ 面取り工具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ・ティモシー・スティーブンソ ン アメリカ合衆国、オハイオ州、アメリ ア、ゴードン・ドライブ、3866番 (72)発明者 エルバート・ストノム アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナ ッティ、クラリオン・アベニュー、1836 番 (56)参考文献 特開 昭63−16957（ＪＰ，Ａ) 実公 昭58−23528（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータ動翼スロットと、前面を有してい
    るリムとを有しているガスタービンロータの機械加工用
    の取り付け具であって、 前記動翼スロットに着脱自在に挿入可能な根部であっ
    て、該根部は、前記ロータ動翼スロットと一致するよう
    な形状を成しており、該根部は更に、前記リムの前面に
    当接する突起を含んでおり、これにより該根部の位置を
    軸方向に固定している、根部と、 該根部に取り付けられているベースと、 該ベースに連結されている機械加工ガイドと、 該機械加工ガイド、前記べース及び前記根部を貫通して
    いるＣ形工具案内スロットと、 前記根部を前記ロータに該ロータに対して固定位置で着
    脱自在に装着する手段とを備えたガスタービンロータの
    機械加工用の取り付け具。
  2. 【請求項２】 ロータ動翼スロットを有しているガスタ
    ービンロータの機械加工用の取り付け具であって、 前記動翼スロットに着脱自在に挿入可能な根部と、 該根部に連結されており、台を含んでいる機械加工ガイ
    ドと、 該機械加工ガイド及び前記根部を貫通している工具案内
    スロットであって、前記機械加工ガイドは更に、中空軸
    により連結されている上側突縁と下側突縁とを含んでい
    るブシュを含んでおり、前記上側突縁及び下側突縁はい
    ずれも、前記工具案内スロットに追従しており、前記中
    空軸は、機械加工具を内部に受け入れて、前記ブシュと
    共に前記工具案内スロットに追従している、工具案内ス
    ロットと、 前記根部を前記ロータに該ロータに対して固定位置で着
    脱自在に装着する手段とを備えたガスタービンロータの
    機械加工用の取り付け具。
  3. 【請求項３】 露出したロータをその架体から取り外す
    ことなく機械加工する方法であって、 十分な数のロータ動翼をそれぞれのスロットから取り外
    して、機械加工すべきロータ表面を露出し、機械加工用
    の十分な間隙を設ける工程と、 前記ロータを拘束して、機械加工の間に回転を阻止する
    工程と、 前記ロータを覆って、金属切りくずがエンジンに入るの
    を防止する工程と、 機械加工用取り付け具をその根部が機械加工すべき前記
    スロット内にあるように位置決めして、前記取り付け具
    を前記ロータに対して固定するように該取り付け具を締
    め付ける工程と、 前記取り付け具に設けられている案内スロットに挿通さ
    れた作用中の機械加工具を案内することにより、除去す
    べき材料を機械加工により除去する工程とを備えた露出
    したロータをその架体から取り外すことなく機械加工す
    る方法。
  4. 【請求項４】 水平分割形圧縮機ケースを有しているガ
    スタービンエンジンのロータを該エンジンのロータ架体
    から取り外すことなく、該エンジンのロータディスクの
    ダブテールポストに圧縮機動翼ダンパポケットを機械加
    工する方法であって、 前記エンジンを水平位置に装着して、該エンジンの静翼
    を収容している上側の内側及び外側圧縮機ケースを取り
    外す工程と、 十分な数のロータ動翼をそれぞれのスロットから取り外
    して、ダンパポケットを機械加工すべきロータ動翼スロ
    ットポストを露出し、機械加工用の十分な間隙を設ける
    工程と、 前記ロータを拘束して、機械加工の間に回転を阻止する
    工程と、 前記ロータを覆って、金属切りくずが前記エンジンに入
    るのを防止する工程と、 前記ポケットを切削形成するための第１の機械加工用取
    り付け具をその根部が機械加工すべき前記スロット内に
    あるように位置決めして、前記取り付け具を前記ロータ
    に対して固定するように該取り付け具を締め付ける工程
    と、 前記取り付け具に設けられているＣ形案内スロットに挿
    通された案内ブシュの中空軸内に配置された機械加工具
    を駆動する手動モータを案内することにより、前記ポケ
    ットを形成する材料を機械加工により除去する工程とを
    備えており、 前記機械加工を一連の相続く単一パス切削運動として行
    い、前記機械加工具の切削深さを前記ポケットの所望深
    さが達成されるまで各々のパスごとに増加させる圧縮機
    動翼ダンパポケットを機械加工する方法。
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