JPH04289067A - ガスタービンエンジンのブレードのプラットフォームのトリマ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属の製品の研磨加
工に関するもので、特にガスタービンエンジンのブレー
ドのプラットフォームの最終組立段階で必要となる精密
研磨加工技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ガスタービンエンジンは
、航空機に推進装置や発電装置として広く使用されてい
る。ガスタービンエンジンは、コンプレッサ部と、燃焼
室及びタービン部とを備えている。コンプレッサ部は、
空気を圧縮し、空気の温度及び圧力を調整する。圧縮さ
れた空気は、燃料と混合され、燃焼室で燃焼されて、燃
焼ガスを発生する。燃焼ガスは、タービン部で膨張して
出力を発生する。この発生出力の一部が、コンプレッサ
部の駆動に使用される。

【０００３】大型ガスタービンエンジンの代表的なコン
プレッサは、軸流コンプレッサである。この種のコンプ
レッサは、多段構造に形成され、各段は、回転ディスク
を多数の放射状に植設されたエアフォイル形状のブレー
ドを有している。回転ディスクとブレードは、エアフォ
イル形状の固定ベーンを有するステータ間で回転するよ
うに構成されている。ロータブレードとステータベーン
の相互作用により、エンジンの駆動に必要な空気の圧縮
が行われる。

【０００４】ロータブレードは、ロータディスクの周縁
に、ロータディスク周縁部に設ける取付構造によって、
ロータに放射状に取り付けられる。古典的な形式のエン
ジンにおいては、ディスクの周縁部に個別のスロットを
形成して、それぞれのスロットにロータブレードの基部
を嵌合する構造となっていた。近代のエンジンにおいて
は、アタッチメントを用いて、ディスクの周縁部に形成
した溝に、ロータブレードの基部を係止する構造が採用
されている。図１には、この種の従来技術におけるブレ
ードの取付構造が示されている。ディスク１の周縁部に
は、所定の形状の溝２が形成されており、この溝２は、
溝の一部を覆うリップ３を有している。ブレード４は、
エアフォイル部５とプラットフォーム部６を有している
。図２は、図１の構成における、複数のブレードの取付
要領を示している。

【０００５】通常のガスタービンエンジンのコンプレッ
サ部に設けられるロータには、５０枚乃至８０枚のロー
タブレードが装着されており、このロータブレードのロ
ータディスクに対する取付誤差が問題となる。ガスター
ビンエンジンの運転中の相互作用によるロータブレード
の摩耗を防止するために、ロータディスクに対するロー
タブレードの装着部の遊びは最少限とする必要がある。 一方、熱膨張に体積変化を吸収するためには、ロータブ
レードとロータディスクの装着部にある程度の遊びが必
要となる。特に、スチール又はニッケルで形成されたロ
ータディスクとニッケル製またはチタン製のロータブレ
ードの熱膨張率の違いによる体積変化を吸収する為には
十分な余裕代が必要となる。

【０００６】コンプレッサを組み立てる場合、個別のロ
ータブレードにおける小さな誤差が累加されるため、全
体としての誤差が相当に大きくなる可能性がある。従っ
て、例えば、ロータブレードの寸法が０．００１インチ
設計寸法よりも小さい場合、最後のロータブレードを装
着した状態での誤差は、０．０６０インチにもなる可能
性がある。ロータブレードを正確に装着するために、従
来は、ロータブレードのプラットフォームを僅かに設計
寸法よりも大きく形成している。例えば、６０枚のロー
タブレードを持つロータにおいては、各ロータブレード
の寸法は、０．００１インチ設計寸法より大きく製造さ
れる。このため、所要するロータブレードを装着する為
には、全体で約０．０６０インチ部分を、一乃至複数の
ロータブレードより除去する必要が生じる。

【０００７】これを単一のロータブレードから除去した
場合には、エアフォイル部の配置が不均一となりすぎる
ため、実際上は、複数のロータブレードからエアフォイ
ル部の配置の不均衡が許容範囲となるように、余剰部分
の除去が行われる。一方、全てのロータブレードから、
余剰部分を除去することは、作業時間の面及び加工精度
の面で制約があり、実質的な方法とはいえない。そこで
、通常は、８乃至１２枚の適当に分散した位置のロータ
ブレードから、余剰分の除去を行うことが一般的である
。これらの余剰分の除去を行うものとして選択された、
ロータブレードは、作意的に設計寸法よりも大きく形成
される。

【０００８】図２には、隣接するロータブレードの取付
要領及びその相互作用の要領が示されている。各ロータ
ブレードのプラットフォームは、全てのロータブレード
が組み付けられた状態において、円を形成するように円
弧状に形成されている。隣接するロータブレードのプラ
ットフォーム間は、線接合ではなく、面接合する必要が
ある。このため隣接するプラットフォームの端面は相互
に平行となっていなければならない。隣接するロータブ
レードのプラットフォーム端面８は、回転中心に対して
放射方向に面しており、接合面の角度（α）は、以下の
式で与えられる。

【０００９】α　　＝　　３６０／（Ｎｂ　　×　　２
）

【００１０】ここで、Ｎｂはロータブレードの数、因
子２は各ロータブレードが二つの端面を持っていること
に起因する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ロータブレードを新規
に作成する場合には、プラットフォーム端面を所要の角
度に形成することは、困難ではないが、ロータブレード
間の間隔を調整するために、余剰部分を除去する場合、
端面の角度を精度良く維持することは困難である。

【００１２】この問題は、新規組立作業や、オーバーホ
ール作業、保守作業において発生する。オーバーホール
作業や保守作業においては、すべてのロータブレードを
交換するのではなく、いくつかのロータブレードのみを
交換するのが一般的であり、また、他のガスタービンエ
ンジンのロータブレードを使用することも頻繁に行われ
る。これは、オーバーホールまたは保守を行ったコンプ
レッサを組み立てる場合に、プラットフォーム部を切削
して、所要のロータブレード間の間隙を調整することが
必要となることを意味している。

【００１３】そこで、本発明の目的は、こうしたロータ
ブレードの装着時における切削作業を正確にかつ安価に
行うことの出来る方法を提供することにある。

【００１４】また、本発明のもう一つの目的は、ロータ
ブレードの装着時における切削作業を正確にかつ安価に
行うために使用する構造の簡単な装置を提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第一の構成によれば、少なくとも円筒形
状の一部に沿って設けられるとともに、該円筒状部分に
おける回転中心軸線を有する研磨面と、ワークピースの
切削される被切削面を、前記研磨面の前記円筒状部分の
接線方向の面内に配置する手段と、前記接線方向面を、
前記接線方向面内に配置されたワークピースを該接線方
向面内において円弧運動させたときに前記研磨面と接線
方向で接触して研削が行われるように、前記研磨面に対
して軸線方向に移動させる手段と、前記ワークピースを
円弧運動させて、前記被研削面を前記研磨面の接線位置
において研磨面と接触させて前記被研削面を研削する手
段とによって構成したことを特徴とするワークピースを
制御された切削量及び切削角度で切削するための装置が
提供される。

【００１６】また、本発明の第二の構成によれば、回転
軸線を有する回転ホイルと、前記回転ホイルに巻回され
る研磨ベルトと、前記回転ホイルの前記回転軸線を含む
面に対して直交する軸線に対して回転可能であるととも
に、該軸線に沿って軸線方向に進退移動可能な回転軸と
、前記回転軸に取り付けられ、切削するロータブレード
のプラットフォーム端面を前記回転ホイルの回転軸線を
含む面内に、前記回転軸の軸線に対して直交し、かつ前
記研磨ベルトの回転ホイル巻回部の接線と一致するよう
に保持するシャトルホルダと、前記ロータブレードのプ
ラットフォーム端面の切削角度を規定するテーパを有す
るシャトルとによって構成したことを特徴とするガスタ
ービンエンジンのロータブレードのプラットフォーム端
面を選択的に切削する装置が提供される。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付する図面を参
照しながら説明する。上記したように、本発明は、ガス
タービンエンジンのロータブレードのプラットフォーム
端面より薄い余剰層の材料を除去するものである。金属
の切削は、ロータブレードのプラットフォーム端面を切
削研磨することで行われる。

【００１８】研磨面は、少なくとも部分的に円筒状に形
成され、好ましくは真円断面の円筒状に形成される。円
筒状の研磨面は、回転軸線を中心として回転する。切削
される切削面は、研磨面の回転軸線に対して平行に形成
され、研磨面の接線方向に線接触される。

【００１９】本発明においては、ロータブレードは、上
述の接線方向の切削面に対して所定の角度で配置され、
この設置角度において、ロータブレードのプラットフォ
ームは、切削面内に位置する。ロータブレードのプラッ
トフォーム端面は、接線方向の切削面内において、研磨
面の接線と交差するように移動される。このときに、プ
ラットフォーム端面部の切削が行われる。本発明は、プ
ラットフォーム端面を、切削面と平行に、研磨面の接線
部に移動させるとともに、研磨面と端面との接合量及び
切削量を制御する手段を有している。この切削は、製造
過程において、プラットフォーム端面は所要の角度に形
成されているので、初期の端面と平行な層を切削するこ
とで行われる。

【００２０】上記の本発明の切削方法を実施する為の装
置の好適実施例を、図３を参照して以下に説明する。装
置全体は、ベースプレート１０に載置されている。装置
は、電動機１２を有しており、この電動機１２は、回転
ホイル１６に巻回された研磨ベルト１４を回転駆動する
。ベースプレート１０には、可動プレート１８が、ベー
スプレート１０と平行に設けられている。可動プレート
１８は、平行リンク２０によって、ベースプレート１０
に対して平行に移動する。コイルスプリング２２は、可
動プレート１８を研磨ベルト１４に向かって付勢するが
、この可動プレート１８の動作は、調整ネジ２４によっ
て規制される。ベースプレート１０と可動プレート１８
間に張設されたコイルスプリング２６は、装置の遊びを
除去するために機能する。可動プレート１８には、ピロ
ーブロック２８が取り付けられており、このピローブロ
ックには回転軸３０が挿通されている。回転軸３０は、
一端においてハンドホイル３２に連結され、他端におい
てシャトルホルダ３４に連結されている。ハンドホイル
３２、回転軸３０及びシャトルホルダ３４で構成される
装置部分は、回転自在となっており、シャトル３８の面
３６により、研磨ベルト１４の線４４で示すホイル１６
通過位置における接線方向の面が規定されている。 これは、回転軸３０に直交する面が、ホイル１６の回転
軸線を含むことを意味している。

【００２１】切削加工またはトリミングされるコンプレ
ッサのロータブレード４０はシャトル３８にクランプさ
れる。シャトル３８は、位置決め手段を有しており、ブ
レード４０を正確に位置決めする。シャトルホルダ３４
が回転する、回転軸３０に対して直交する面は、可動プ
レート１８のベースプレート１０に対する変位に応じて
、回転軸３０の軸線に沿って移動する。この直交面の回
転軸３０の軸線方向への移動により、この面が、研磨ベ
ルト１４の接線４４に一致する位置となる。一方、シャ
トルホルダ３４に保持されたブレード４０は、ハンドホ
イル３２及び回転軸３０の回転により、上記の直交面状
で円弧軌跡４２を描いて回動して、切削されるプラット
フォームの端面を、接線位置で研磨ベルト１４に当接さ
せる。

【００２２】操作者が、ブレードのプラットフォーム端
面より適正な量を切削することが出来るようにするため
に、ダイヤルゲージ４６，４８，５０が設けられている
。ダイヤルゲージ４６が、ハンドホイル３４及び回転軸
３０の回転によって回動されるブレードのプラットフォ
ーム端面に直接接触して駆動され、切削されプラットフ
ォーム端面の可動プレート２０に対する位置を計測する
。ダイヤルゲージ５０は、ブレードのプラットフォーム
端面に接触して駆動されるが、このダイヤルゲージ５０
は、固定プレートに取り付けられており、プラットフォ
ーム端面とこの固定プレートとの相対位置を計測する。 ダイヤルゲージ４８は、固定プレートと可動プレートの
相対位置を計測する。これらのダイヤルゲージにより、
ブレードのプラットフォーム端面の位置情報が与えられ
、切削量の決定に用いられる。ダイヤルゲージは、図示
の実施例においては重複する情報を提供するように配置
されており、必ずしも図示のゲージの全部を使用するこ
となしに所要の計測を行うことが可能である。

【００２３】図４は、プラットフォームをトリミングす
るブレードを、シャトルホルダまたはシャトル３８に、
図３の装置に取り付ける以前に装着する要領を示してい
る。面３６の部分５２には、所望のブレードのプラット
フォーム端面の角度を設定するようにテーパが付されて
いる。このテーパ面５２は、研磨が行われる接線方向の
面内に位置する。

【００２４】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、ロータ
ブレードの装着時における切削作業を正確にかつ安価に
行うことの出来る方法を提供することにある。

【００２５】また、本発明によれば、ロータブレードの
装着時における切削作業を正確にかつ安価に行うために
使用する構造の簡単な装置を提供することにある。

【００２６】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、特許請求の範囲に規定された本発明の
要旨を逸脱しない範囲における、種々の変更、構成の一
部の追加または排除を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術における、ロータブレードのロータデ
ィスクへの装着状態を示す断面図である。

【図２】従来技術におけるロータディスクに装着された
ブレードの隣接するブレードとの関係を示す部分正面図
である。

【図３】本発明によるロータブレードのプラットフォー
ム端面をトリム加工するために使用される装置の実施例
を示す斜視図である。

【図４】図３の装置における、ロータブレードのシャト
ルへの取付状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０　　ベースプレート １２　　電動機 １４　　研磨ベルト １６　　ホイル ２０　　可動プレート ３０　　回転軸 ３２　　ハンドホイル ３４　　シャトルホルダ ３８　　シャトル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ａ．　　少なくとも円筒形状の一部に
   沿って設けられるとともに、該円筒状部分における回転
   中心軸線を有する研磨面と、ｂ．　　ワークピースの切
   削される被切削面を、前記研磨面の前記円筒状部分の接
   線方向の面内に配置する手段と、ｃ．　　前記接線方向
   面を、前記接線方向面内に配置されたワークピースを該
   接線方向面内において円弧運動させたときに前記研磨面
   と接線方向で接触して研削が行われるように、前記研磨
   面に対して軸線方向に移動させる手段と、ｄ．　　前記
   ワークピースを円弧運動させて、前記被研削面を前記研
   磨面の接線位置において研磨面と接触させて前記被研削
   面を研削する手段とによって構成したことを特徴とする
   ワークピースを制御された切削量及び切削角度で切削す
   るための装置。
2. 【請求項２】　　ａ．　　回転軸線を有する回転ホイル
   と、ｂ．　　前記回転ホイルに巻回される研磨ベルトと
   、ｃ．　　前記回転ホイルの前記回転軸線を含む面に対
   して直交する軸線に対して回転可能であるとともに、該
   軸線に沿って軸線方向に進退移動可能な回転軸と、ｄ．
   　　前記回転軸に取り付けられ、切削するロータブレー
   ドのプラットフォーム端面を前記回転ホイルの回転軸線
   を含む面内に、前記回転軸の軸線に対して直交し、かつ
   前記研磨ベルトの回転ホイル巻回部の接線と一致するよ
   うに保持するシャトルホルダと、ｅ．　　前記ロータブ
   レードのプラットフォーム端面の切削角度を規定するテ
   ーパを有するシャトルとによって構成したことを特徴と
   するガスタービンエンジンのロータブレードのプラット
   フォーム端面を選択的に切削する装置。