JP6732452B2 - 制限されたレーザで穴をあける方法およびシステム - Google Patents
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Description
同軸の検出
次に図3および図4を参照すると、本開示の例示的なシステム60の斜視図が示されている。システム60は、例えば、ガスタービンのためのコンポーネントを製造するのに使用することができる。より詳細には、示された実施形態の場合、システム60は、図2を参照して上述したエーロフォイル38などのガスタービンのエーロフォイル38に1つまたは複数の孔または冷却用通路52を製造する/穴をあけるのに使用される。しかしながら、システム60はエーロフォイル38を製造する文脈で本明細書中に説明されているが、例示的な他の実施形態では、システム60はガスタービンのための任意の他の適切なコンポーネントを製造するのに使用されてもよいことを理解されたい。例えば、システム60は、トランジションピース、ノズル、燃焼内筒、しみ出し板または衝突板、翼、シュラウド、または任意の他の適切な部品を製造するのに使用されてもよい。
コンポーネントの内部に向けられたコンポーネントの外側に配置されたセンサ
次に図9および図10を参照すると、本開示の例示的な別の実施形態によるシステム60が示されている。より詳細には、図9は、制限されたレーザドリル62の制限されたレーザビーム64がエーロフォイル38の近位壁66を突破してしまう前の本開示の例示的な別の実施形態によるシステム60の概略図を示し、図10は、制限されたレーザドリル62の制限されたレーザビーム64がエーロフォイル38の近位壁66を突破した後の図9の例示的なシステム60の概略図を示す。エーロフォイル38の文脈で述べられるが、他の実施形態では、システム60は、ガスタービンの任意の他の適切なコンポーネントと共に使用することができる。
コンポーネントの外側で液体を検出すること
次に、図12および図13を参照すると、本開示の例示的なさらに別の実施形態によるシステム60が示されている。より具体的には、図12は、制限されたレーザドリル62の制限されたレーザビーム64がエーロフォイル38の近位壁66を突破完了する前に、本開示の例示的な別の実施形態によるシステム60の概略図を示す。加えて、図13は、制限されたレーザドリル62の制限されたレーザビーム64がエーロフォイル38の近位壁66を突破した後の図12の例示的なシステム60の概略図を示す。図12および図13の例示的なシステム60はエーロフォイル38の文脈で説明されるが、他の実施形態では、システム60は、ガスタービンの任意の他のコンポーネントと共に使用することができることを理解されたい。
複数のセンサの利用
次に図17を参照すると、本開示の例示的な別の実施形態によるシステム60が示されている。図17の例示的なシステム60はエーロフォイル38の文脈で説明されるが、他の実施形態では、システム60は、ガスタービンの任意の他のコンポーネントと共に使用することができることを理解されたい。
12 ロータ
14 ケーシング
16 気体経路
18 軸の中心線
20 ロータホイール
22 ロータスペーサ
24 ボルト
26 圧縮された作動流体
30 動翼
32 静翼
34 外面
36 遮熱コーティング
38 エーロフォイル
40 金属部分
42 圧力側
44 吸引側
46 空洞
48 前縁
50 後縁
52 冷却用通路、孔、冷却用孔
54 開口
60 システム
62 制限されたレーザドリル
64 制限されたレーザビーム
66 近位壁
68 レーザ機構、信号
70 コリメータ
72 コントローラ
74 レーザビーム、ビーム
75 集束レンズ
76 チャンバ
78 開口またはノズル
80 液柱
82 バックストライク保護機構
84 気体
86 遠位壁
88 センサ
90 向け直しレンズ、レンズ
92 処理装置
94 メモリ
96 命令または論理、配線論理
98 センサ
100 視線
102 センサ
104 バックスプラッシュ領域
106 水柱
108 光源
110 光源の軸
110 第1のセンサ
112 第2のセンサ
114 視線
120 方法
152 山
154 谷
162 第1の波長
163 第4の波長
164 第2の波長
165 第5の波長
166 第3の波長
Claims (14)
- コンポーネントの近位壁(66)を貫通する孔を穿孔する方法であって、当該方法が、
前記コンポーネントの前記近位壁(66)に向かって制限されたビーム径のレーザドリル(62)の制限されたビーム径のレーザビーム(64)を向けるステップと、
前記コンポーネントの外側に配置された第1のセンサを用いて前記コンポーネントの前記近位壁(66)における前記孔から第1の光の特性を検出するステップと、
第2のセンサを用いて前記コンポーネントの前記近位壁(66)における前記孔から前記第1の光の特性とは異なる第2の光の特性を検出するステップと、
前記検出された第1の光の特性および前記検出された第2の光の特性に基づいて孔の進行を決定するステップと
を含んでおり、
前記第1の光の特性が第1の波長における光の強さであって、前記第1の波長が前記コンポーネントの前記近位壁(66)の第1の層に当たる前記制限されたビーム径のレーザビーム(64)を示し、
前記第2の光の特性が第2の波長における光の強さであって、前記第2の波長が前記コンポーネントの前記近位壁(66)の第2の層に当たる前記制限されたビーム径のレーザビーム(64)を示し、
前記検出された第1の光の特性および前記検出された第2の光の特性に基づいて前記孔の進行を決定するステップが、前記第1の波長で検出された前記光の強さと前記第2の波長で検出された前記光の強さとを比較するステップを含む、方法。 - 前記コンポーネントがガスタービンのエーロフォイル(38)である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の層が遮熱コーティング(36)であり、前記第2の層が金属部分(40)である、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 前記検出された第1の光の特性および前記検出された第2の光の特性に基づいて前記孔の進行を決定するステップが、前記第1の波長で検出された前記光の強さと前記第2の波長で検出された前記光の強さとの前記比較に少なくとも一部基づいて、前記孔が前記コンポーネントの前記近位壁(66)の前記第1の層を通じて少なくとも予め定められた量であるか決定するステップをさらに含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記孔が前記コンポーネントの前記近位壁(66)の前記第1の層を通じて少なくとも予め定められた量であるかの決定に応じて前記制限されたビーム径のレーザドリル(62)の1つまたは複数の動作パラメータを調整するステップ
をさらに含む、請求項4に記載の方法。 - 前記第1のセンサが光センサであり、前記方法が、
前記制限されたビーム径のレーザドリル(62)の反射パルス長、および前記制限されたビーム径のレーザドリル(62)の反射パルス繰り返し数のうちの一方または両方を決定するステップ
をさらに含む、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記制限されたビーム径のレーザドリル(62)の前記決定された反射パルス長、および前記制限されたビーム径のレーザドリル(62)の前記決定された反射パルス周波数のうちの一方または両方に基づいて、前記制限されたビーム径のレーザドリル(62)によってあけられている前記孔の深さを決定するステップ
をさらに含む、請求項6に記載の方法。 - バックストライク保護機構を作動させること、および
前記バックストライク保護機構を用いて、前記近位壁を突破した後の前記制限されたビーム径のレーザビームを妨害すること
をさらに含む、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の方法。 - コンポーネントの近位壁(66)を貫通する孔を穿孔するシステムであって、当該システムが、
前記近位壁(66)が前記コンポーネントによって画定された空洞(46)に隣接して配置されており、前記コンポーネントの前記近位壁(66)を貫通する前記孔を穿孔するように構成された、制限されたビーム径のレーザビーム(64)を利用した制限されたビーム径のレーザドリル(62)と、
前記コンポーネントの前記近位壁(66)における前記孔から第1の光の特性を検出するように構成された前記コンポーネントの外側に配置された第1のセンサと、
前記コンポーネントの前記近位壁(66)における前記孔から前記第1の光の特性とは異なる第2の光の特性を検出するように構成された第2のセンサと、
前記第1のセンサおよび前記第2のセンサと動作可能に接続されたコントローラ(72)であって、前記検出された第1の光の特性および前記検出された第2の光の特性に基づいて前記孔の進行を決定するように構成されているコントローラ(72)と
を含んでおり、
前記第1の光の特性が第1の波長における光の強さであって、前記第1の波長における光が前記コンポーネントの前記近位壁(66)の第1の層に当たる前記制限されたビーム径のレーザビーム(64)を示しており、
前記第2の光の特性が第2の波長における光の強さであって、前記第2の波長における光が前記コンポーネントの前記近位壁(66)の第2の層に当たる前記制限されたビーム径のレーザビーム(64)を示しており、
前記コントローラ(72)が、前記孔の進行を決定するように、前記第1の波長で検出された前記光の強さと前記第2の波長で検出された前記光の強さとを比較するようにさらに構成されている、システム(60)。 - 前記制限されたビーム径のレーザビーム(64)がビーム軸を規定しており、前記第1のセンサが前記ビーム軸に沿って前記孔から反射されたまたは向け直された光を検出するように配置されている、請求項9に記載のシステム(60)。
- 前記第2のセンサが、前記コンポーネントの外側に配置され、前記第2のセンサが前記孔を用いて視線を規定するように前記孔に向かって向けられている、請求項10に記載のシステム(60)。
- 前記第1のセンサが光センサである、請求項9乃至請求項11のいずれか1項に記載のシステム(60)。
- 前記コンポーネントがエーロフォイル(38)である、請求項9乃至請求項12のいずれか1項に記載のシステム(60)。
- 前記近位壁を突破した後の前記制限されたビーム径のレーザビームを妨害するためのバックストライク保護機構をさらに含む、請求項9乃至請求項13のいずれか1項に記載のシステム(60)。
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