JP3174137U - タービンブレードの全自動加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク準備部から始まり、各ワークを保持筒内に注水して氷結する凝固部と、三次元加工機によるワークの加工部と、加工済みワークのストック部を無人で連続処理する全自動加工装置を提供する。
【解決手段】ワークＷの基準出しＫ１及び保持Ｋ２と移送Ｋ３からなる準備工程部１０と、移送した各ワークＷの保持筒Ｈ内にＪ１を注ぎ氷結する凝固部２０と、上記氷結ワークの氷結の解氷を防ぐ冷凍器を備えたストック部と、上記氷結ワークの保持筒を三次元加工機によりワークＷ１の研削加工を行う加工部と、上記加工済みワークの氷結を解氷してストッカーへ移送する完成品貯蔵部とを具備したタービンブレードの全自動加工装置１００である。
【選択図】図１

Description

本考案は、タービンブレードを荒加工から仕上げ加工を連続して加工する全自動加工装置に係わり、特に、ワーク準備部から加工済みのワークのストック部を無人に連続加工する加工装置に関する。

近年、タービンブレード材の各部位に焼け変質等を起こすことなく高精度に加工する加工方法の確立と、完全自動加工を達成させる新規な加工装置が提供されている。その構成は、タービンブレードの中央に位置する羽根部を把持する羽根把持工程と、上記露出したルート部とシュラウド部とを同時又は前後して加工する両端加工工程と、上記タービンブレードを羽根把持具から外して加工済みのルート部及びシュラウド部を把持する両端把持工程と、上記タービンブレードの中央に位置する羽根部を変質温度以下で加工する羽根加工工程とからなるタービンブレードの加工方法が提案されている（例えば、特許文献１。）。

また、別の研削砥石ユニットは、工作機械の主軸頭の主軸に装着され、該主軸の軸心方向と平行するとともに主軸頭の外壁よりもワークの被研削面側へ突出させた位置に砥石軸を配置し、該砥石軸に研削ホイールを装備するとともに上記主軸回転で砥石軸を回転駆動し、上記研削ホイールの外周空間の周辺を包囲する包囲体を配置し、上記包囲体内に冷却液を噴出させて加工点を浸漬状態とする噴射ノズルを包囲体に配置したものである（例えば、特許文献２。）。

特開２０１１−１７４８７６号公報 実登第３１５８８７２号公報

上記タービンブレードの加工方法は、タービンブレードを完全自動加工する新規な加工装置において実施されると謳っているが、ワークの基準出し及び保持と移送からなる準備部と、移送した各ワークの保持筒内に注水して氷結する凝固部と、上記氷結ワークの氷結の解氷を防ぐ冷凍機を備えたストック部と、上記加工済みワークの氷結を解氷してストッカーへ移送するストック部等を具備していないため、タービンブレードを完全自動加工する事が出来ない。

また、研削砥石ユニットは、工作機械の主軸頭の主軸に装着されており、主軸頭の外壁よりもワークの被研削面側へ突出させた位置に砥石軸を配置し、該砥石軸に研削ホイールを装備するとともに上記主軸回転で砥石軸を回転駆動し、上記研削ホイールの外周空間の周辺を包囲する包囲体を配置し、上記包囲体内に冷却液を噴出させて加工点を浸漬状態とする噴射ノズルを包囲体に配置しているが、タービンブレードを完全自動加工する事が出来ない。

本考案は、上記従来のタービンブレードの加工方法や研削砥石ユニットに踏まえてなされたもので、その目的は、特に、ワーク準備部から始まり、各ワークを保持筒内に注水して氷結する凝固部と、三次元加工機によるワークの加工部と、加工済みワークのストック部を無人で連続処理する全自動加工装置を提供するものである。

上記目的を達成するべく本考案の請求項１によるタービンブレードの全自動加工装置は、ワークの準備工程部叉はワークの商業無人自動準備工程部と、上記準備工程部叉は商業無人自動準備工程部から移送した各ワークの保持筒内に少なくとも水を注水して氷結する凝固部と、上記氷結ワークの氷結の解氷を防ぐ冷凍器を備えたストック部と、上記氷結ワークの保持筒を三次元加工機によりワークの研削加工を行う加工部と、上記加工済みワークの氷結を解氷してストッカーへ移送する完成品貯蔵部と、を具備したことを特徴とする。

また、本考案の請求項２によるタービンブレードの全自動加工装置は、請求項１記載のタービンブレードの全自動加工装置において、上記準備工程部は、準量産自動化となる治具へのワークの基準出しと保持とからなり、叉上記商業無人自動準備工程部は、ワークのストッカーとワークを吊り上げる保持とワークの位置測定及びその自動補正とからなることを特徴とする。

また、本考案の請求項３によるタービンブレードの全自動加工装置は、請求項１記載のタービンブレードの全自動加工装置において、上記凝固部は、充填材として水、熱可塑性樹脂、低融合金、石膏が使用され、保持筒内のワークのブレード背側片面を氷結叉は疑固させた後ブレード正面側片面を氷結叉は凝固させる分割凝固させることを特徴とする。

また、本考案の請求項４によるタービンブレードの全自動加工装置は、請求項１記載のタービンブレードの全自動加工装置において、上記加工部は、三次元加工機の主軸にワークを保持した保持筒を把持させ、研削具によりワーク端部の研削加工を行わせることを特徴とする。

また、本考案の請求項５によるタービンブレードの全自動加工装置は、請求項１記載のタービンブレードの全自動加工装置において、上記完成品貯蔵部は、加工済みワークの氷結を自然解氷するか叉は凝固した熱可塑性樹脂、低融合金、石膏を加熱溶融又は加圧破砕してワークを保持筒内から吊り上げてストッカーへ移送させることを特徴とする。

上記請求項１のタービンブレードの全自動加工装置によると、ワーク準備部から始まり、各ワークを保持筒内に注水して氷結する凝固部と、三次元加工機によるワークの加工部と、加工済みワークのストック部を無人で連続処理できる。そして、全自動加工装置により、三次元形状のタービンブレードを高精度に工作機械の主軸に丸棒のように正確に把持でき、そのワーク端部の三次元形状も同一品質のもとに高精度に無人で連続加工できる。

また、上記請求項２のタービンブレードの全自動加工装置によると、準備工程部においては、準量産自動化では治具へのワークの基準出しと保持とが簡潔にできる。更に、商業無人自動準備工程部においては、ワークのストッカーとワークを吊り上げる保持とワークの位置測定及びその自動補正ができ、正確に保持筒に納められる。

そして、上記請求項３のタービンブレードの全自動加工装置によると、凝固部は、充填材として水、熱可塑性樹脂、低融合金、石膏が使用でき、その上に保持筒内のワークのブレード背側片面を氷結叉は凝固させた後ブレード正面側片面を氷結叉は凝固させる分割凝固であるから、ワークを保持筒内において、氷結時の膨張が回避できてワークを歪みなく氷結保持叉は凝固保持できる。

更に、上記請求項４のタービンブレードの全自動加工装置によると、加工部は、三次元加工機の主軸にワークを保持した保持筒を把持させ、研削具によりワーク端部の研削加工を効率良く加工できる。

最後に、上記請求項５のタービンブレードの全自動加工装置によると、完成品貯蔵部は、加工済みワークの氷結を自然解氷するか叉は凝固した熱可塑性樹脂、低融合金、石膏を加熱溶融又は加圧破砕してワークを保持筒内から吊り上げてストッカーへ移送するから、円滑に加工後のワークを保持筒から分離でき、貯蔵部にストックできる。

本考案の第１の実施の形態で、タービンブレードの全自動加工装置の全体工程図である。 本考案の第１の実施の形態で、タービンブレードの全自動加工装置の全体工程図である。 本考案の第１の実施の形態で、充填材を保持筒内に氷結、凝固させる凝固工程図である。 本考案の第１の実施の形態で、氷結ワークの氷結の解氷を防ぐ冷凍器の構成図である。

以下、図１乃至図４を参照し、本考案の実施の形態となるタービンブレードの全自動加 工装置を説明する。以下、実施例で説明する。

本考案のタービンブレードの全自動加工装置１００は、下記のようにその主たる構成からなる。まず、図１，２に示すように、タービンブレードの全自動加工装置は、ワークＷの準備工程部１０叉はワークの商業無人自動準備工程部１１と、上記準備工程部叉は商業無人自動準備工程部から移送した各ワークＷの保持筒Ｈ内に少なくとも水Ｊ１を注水して氷結する凝固部２０と、上記氷結ワークＷ１の氷結の解氷を防ぐ冷凍器６０を備えたストック部３０と、上記氷結ワークＷ１の保持筒Ｈを三次元加工機Ｍ０によりワークＷ１の研削加工Ａを行う加工部４０と、上記加工済みワークＷ２の氷結を解氷してストッカー５３へ移送する完成品貯蔵部５０とから構成されている。

以下、図１〜４に基づきタービンブレードの全自動加工装置１００の詳細構成を説明する。上記準備工程部１０は、準量産自動化となる治具ＧへのワークＷの基準出しＫ１と保持Ｋ２と、搬送手段の把持アーム１４により次の工程となる凝固部２０への移送Ｋ３からなる。また、上記商業無人自動準備工程部１１は、ワークＷのストッカーＫ４とワークＷを搬送手段の把持アーム１４により吊り上げる保持Ｋ５と、この保持状態によりワークＷの位置測定Ｓ１及びその自動補正Ｓ２とにより、位置補正の位置決めＳ３を行ない、把持アーム１４により次の工程となる凝固部２０へと移送される。

そして、上記凝固部２０は、図３（ｉｉ）に示すように、充填材として水Ｊ１、熱可塑性樹脂Ｊ２、低融合金、石膏Ｊ３が使用される。そして、図３（ｉ）の（ａ）〜（ｅ）に示すように、保持筒Ｈ内にワークＷを挿入して水Ｊ１を半分注入し、ワークＷのブレード背側片面Ｅを氷結させた後，保持筒Ｈを上下反転して水Ｊ１を注入してブレード正面側片面Ｆを氷結叉は凝固させるワークＷ１の分割凝固を採用している。

そして、上記加工部４０の三次元加工機Ｍ０は、研削機能付きで、２４時間連続無人マガジン工法が実行される。その構成は、多数の氷結叉は凝固させた保持筒Ｈをプールするマガジン部４１と保持筒Ｈを１列に中空の主軸４４に背面から挿入する搬入部４２と主軸に把持された保持筒から突出したワークＷのブレードの根部の外周４面及び端面を三次元研削する研削具（砥石車）４５とこの砥石ＡＴＣマガジン部４６とからなる。ここでの研削は、荒研削加工と仕上研削加工を行わせる。尚、ワークＷ１の研削加工中に氷結した氷が解けないように、図４に示すように、冷凍器６０の冷却器（冷却パイプ）６１により保持筒Ｈの外周に空間を作って巻き付け、氷結状態を積極的に維持させている。尚、筒内温度は、温度センサＳＳにより検出され、常に氷結状態に保たれる。

最後に、上記完成品貯蔵部５０は、保持筒Ｈ内の加工済みワークＷ２の氷結Ｊ１を自然解凍５１するか叉は凝固した熱可塑性樹脂Ｊ２、低融合金、石膏Ｊ２を加熱溶融又は加圧破砕してワークを把持アーム１４により保持筒Ｈから引き揚げてストッカー５３へ移送５２させる構成となっている。

本考案のタービンブレードの全自動加工装置１００は、上記のように構成されており、以下のようにタービンブレードの全自動加工装置１００の２４時間連続無人マガジン工法が実施される。図１〜図４に示すように作用する。先ず、上記タービンブレードの全自動加工装置１００において、各ワークＷは、ワーク準備部１０から始まり、保持筒Ｈ内に挿入されたワークは凝固部で注水して氷結される。続いて、加工部の三次元加工機Ｍ０によりワークＷ１の研削作業が連続して行なわれる。即ち、全自動加工装置により、三次元形状のタービンブレードＷ１を高精度に工作機械の主軸に丸棒のように正確に把持される。そのワーク端部の三次元形状が同一品質のもとに高精度に無人で連続加工される。最後に、加工済みワークＷ２、無人で完成品貯蔵部５０のストック部５３に搬送される。

以下、各部の詳細な作用を説明する。準備工程部１０では、準量産自動化では治具ＧへのワークＷの基準出しと保持とが簡潔に行なわれる。更に、商業無人自動準備工程部１１では、ワークＷのストッカーＫ４とワークを吊り上げる保持Ｋ５とワークの位置測定Ｓ１及びその自動補正Ｓ２が行なわれ、正確に保持筒Ｈに納められる。凝固部２０では、充填材として水Ｊ１、熱可塑性樹脂Ｊ２、低融合金、石膏Ｊ３が使用される。そして、保持筒内のワークＷのブレード背側片面Ｅを氷結叉は凝固させた後ブレード正面側片面Ｆを氷結叉は凝固させる分割凝固されるから、ワークＷを保持筒内において、氷結時の膨張が回避できてワークＷ１を歪みなく氷結保持叉は凝固保持される。

更に、加工部４０では、三次元加工機Ｍ０の主軸４４にワークＷ１を保持した保持筒Ｈを把持させ、研削具（砥石車）４５によりワーク端部Ｗ０は、荒加工と仕上加工とを効率良く加工される。最後に、完成品貯蔵部５０では、加工済みワークＷ２の氷結Ｊ１を自然解氷するか叉は凝固した熱可塑性樹脂Ｊ２、低融合金、石膏Ｊ３を加熱溶融又は加圧破砕してワークを保持筒から引き揚げてストッカーへ移送するから、円滑に加工後のワークを保持筒から分離され、貯蔵部にストックされる。

上記タービンブレードの全自動加工装置１００の実施の形態によると、下記の効果がある。先ず、タービンブレードの全自動加工装置によると、ワーク準備部から始まり、各ワークを保持筒内に注水して氷結する凝固部と、三次元加工機によるワークの加工部と、加工済みワークのストック部を無人で連続処理できる。三次元形状のタービンブレードを高精度に工作機械の主軸に丸棒のように正確に把持でき、そのワーク端部の三次元形状も同一品質のもとに高精度に無人で連続加工できる。

また、準備工程部において、準量産自動化では治具へのワークの基準出しと保持とが簡潔にできる。更に、商業無人自動準備工程部では、ワークのストッカーとワークを釣り上げる保持とワークの位置測定及びその自動補正ができ、正確に保持筒に納められる。
凝固部は、充填材として水、熱可塑性樹脂、低融合金、石膏が使用でき、その上に保持筒内のワークのブレード背側片面を氷結叉は凝固させた後ブレード正面側片面を氷結叉は凝固させる分割凝固であるから、ワークを保持筒内において、氷結時の膨張が回避できてワークを歪みなく氷結保持叉は凝固保持できる。
更に、加工部は、三次元加工機の主軸にワークを保持した保持筒を把持させ、刃具によりワーク端部の荒加工と仕上加工とを効率良く加工できる。
完成品貯蔵部は、加工済みワークの氷結を自然解氷するか叉は凝固した熱可塑性樹脂、低融合金、石膏を加熱溶融又は加圧破砕してワークを保持筒から引き揚げてストッカーへ移送するから、円滑に加工後のワークを保持筒から分離でき、貯蔵部にストックできる。

本考案のタービンブレードの全自動加工装置１００は、タービンブレードに限定されず、三次元形状をした複雑ワークの全自動加工装置としての使用が可能である。

１０ 準備工程部
１１ 商業無人自動準備工程部
１４ 把持アーム
２０ 凝固部
３０ ストック部
４０ 加工部
４１ マガジン部
４２ 搬入部
４４ 主軸
４５ 研削具（砥石車）
４６ 砥石ＡＴＣマガジン部
５０ 完成品貯蔵部
６０ 冷凍器
６１ 冷却器（冷却パイプ）
１００ タービンブレードの全自動加工装置
Ａ 研削加工
Ｃ 冷凍機
Ｇ 治具
Ｈ 保持筒
Ｊ１ 水
Ｊ２ 熱可塑性樹脂
Ｊ３ 低融合金、石膏
Ｋ１ 基準出し
Ｋ３ 移送
Ｋ４ ワークのストッカー
Ｋ５ 保持
Ｍ０ 三次元加工機
Ｓ ストッカー
Ｓ１ ワークの位置測定
Ｓ２ 自動補正
Ｓ３ 位置補正の位置決め
ＳＳ 温度センサ
Ｗ ワーク
Ｗ０ ワーク端部
Ｗ１ 氷結ワーク
Ｗ２ 加工済みワーク

Claims (5)

1. ワークの準備工程部叉はワークの商業無人自動準備工程部と、上記準備工程部叉は商業無人自動準備工程部から移送した各ワークの保持筒内に少なくとも水を注水して氷結する凝固部と、上記氷結ワークの氷結の解氷を防ぐ冷凍器を備えたストック部と、上記氷結ワークの保持筒を三次元加工機によりワークの研削加工を行う加工部と、上記加工済みワークの氷結を解氷してストッカーへ移送する完成品貯蔵部と、を具備したことを特徴とするタービンブレードの全自動加工装置。
2. 上記準備工程部は、準量産自動化となる治具へのワークの基準出しと保持とからなり、叉上記商業無人自動準備工程部は、ワークのストッカーとワークを吊り上げる保持とワークの位置測定及びその自動補正とからなることを特徴とする請求項１記載のタービンブレードの全自動加工装置。
3. 上記凝固部は、充填材として水、熱可塑性樹脂、低融合金、石膏が使用され、保持筒内のワークのブレード背側片面を氷結叉は凝固させた後ブレード正面側片面を氷結叉は凝固させる分割凝固させることを特徴とする請求項１記載のタービンブレードの全自動加工装置。
4. 上記加工部は、三次元加工機の主軸にワークを保持した保持筒を把持させ、研削具によりワーク端部の研削加工を行わせることを特徴とする請求項１記載のタービンブレードの全自動加工装置。
5. 上記完成品貯蔵部は、加工済みワークの氷結を自然解氷するか叉は凝固した熱可塑性樹脂、低融合金、石膏を加熱溶融又は加圧破砕してワークを保持筒内から吊り上げてストッカーへ移送させることを特徴とする請求項１記載のタービンブレードの全自動加工装置。