JPH075715U - 翼の成形金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱対象である翼が翼面部と翼根部との間で
熱容量が異なる場合でも、昇温過程において翼全域で均
一な温度に保ちながら昇温でき、もって均一でかつ変形
しにくい特性を持つ翼を成形できる翼の成形金型装置を
提供する。 【構成】 一対の金型を少なくともプリプレグ積層翼
（Ｗ）の翼面部（１）を成形する部分と翼根部（２）を
成形する部分とにそれぞれ分離し、それら分離した金型
構成部（１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ）の間に遮熱
板（１２ａ，１２ｂ）を設けるとともに、それら金型構
成部に加熱ヒータ（１４ａ，１４ｂ）を別々に組み込
み、それら加熱ヒータを金型構成部に別々に組み込んだ
各温度センサ（１５ａ，１５ｂ）からの信号に基づいて
制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、航空用、産業用ガスタービン等の圧縮機で使用される動翼あるい は静翼を成形する翼の成形金型装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

航空用、産業用ガスタービン等の圧縮機で使用される動翼あるいは静翼は、一 般にチタン，ステンレス，アルミニューム等を素材とした金属製であり、この動 翼、静翼を製造するにあたっては、従来、鋳造加工、機械加工、仕上げ加工及び コーティング加工の手順にしたがって作業が行なわれている。 しかしながら、従来の製造方法においては、（１）製造期間が長い、（２）素 材のコストが高くかつ加工工数が多いので高価である、（３）細部の複雑な加工 が困難で加工精度が得られない、（４）重量が重いなどの問題点を有していた。 このため、これらの問題点を解決すべく、繊維強化プラスチックを利用した動翼 あるいは静翼の製造が行なわれている。

【０００３】 ところで、図３に示すように、例えば薄い板状の翼面部１と厚肉状の翼根部２ とから構成される、航空用ガスタービンの圧縮機用動翼３を繊維強化プラスチッ クで製造する場合、図４及び図５に示すような成形金型装置が用いられる。 すなわち、この成形金型装置は、それぞれ加熱用ヒータ５を備える上部金型６ 加熱用ヒータ７を備える下部金型８とから構成され、それら両金型６，８の間に 形成される成形用中空部に、プリプレグ材を積層一体化したプリプレグ積層翼Ｗ を挿入し、該プリプレグ積層翼Ｗを前記金型に組み込んだ加熱用ヒータ５，７で 加熱し、所定温度になった時点で加圧して所定形状になるよう圧縮成形するもの である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の翼の成形金型装置にあっては、以下のような問題点があ った。 すなわち、上下の金型６，８には単に加熱用ヒータ５，７が一様に分布されて いるにすぎず、ホットプレスの加熱板の加熱ヒータ５，７から金型６，８へ伝わ る熱量は一定であるのに対し、加熱対象となるプリプレグ積層翼Ｗは翼面部１と 翼根部２とで熱容量が異なるため、昇温過程において翼面部１と翼根部２との間 でばらつきが生じる。つまり、翼面部１の温度は比較的早期に上昇するが、翼根 部２の温度は上昇するのに時間がかかる。

【０００５】 一方、プリプレグ積層材Ｗの粘度は温度と相関関係にあって温度が上昇するに つれて粘度が上がる傾向にある。このため、温度上昇により硬化させて圧縮成形 を行なう際に、プリプレグ積層翼Ｗの昇温過程にばらつきが生じると、未だ温度 が低く粘度が低い翼根部２では、プリプレグ積層材Ｗの樹脂が外部に流出するお それがある。このように樹脂が流出すると、プリプレグ積層材Ｗを構成するマト リックスである樹脂と強化繊維との比率が理想値からずれてしまい、この結果、 翼根部２の強度が低下してしまう。 また、上記のように圧縮工程において互いに粘度の異なる状態で一体に成形す ると、翼面部１と翼根部２との間で加工ひずみが残り、成形後の翼が変形すると いう問題もある。

【０００６】 本考案は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加 熱対象である翼が翼面部と翼根部との間で熱容量が異なる場合でも、昇温過程に おいて翼全域で均一な温度に保ちながら昇温でき、もって均一でかつ変形しにく い特性を持つ翼を成形できる、翼の成形金型装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するために本考案では、一対の金型を少なくともプリプレグ 積層翼の翼面部を成形する部分と翼根部を成形する部分とにそれぞれ分離し、そ れら分離した金型構成部の間に遮熱板を設けるとともに、それら金型構成部に加 熱ヒータを別々に組み込み、それら加熱ヒータを前記金型構成部に別々に組み込 んだ各温度センサからの信号に基づいて制御する構成とした。

【０００８】

【作用】

本考案によれば、翼を構成する翼面部と翼根部とに対応させて、金型を少なく とも熱的に２分するとともにそれらに組み込んだ加熱ヒータをそれぞれ個別に制 御できるので、たとえそれらの熱容量が異なる場合でも、それら翼面部と翼根部 とを均一な温度条件を保ちつつ一体的に昇温させることができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案に係る翼の成形金型装置の一実施例を図１および図２を参照して 説明する。 図に示すように互いに対をなしかつ間にプリプレグ積層翼Ｗを挟み込む上下の 金型１０，１１は、プリプレグ積層翼Ｗの翼面部１を成形する部分である金型構 成部１０ａ、１１ａと翼根部２を成形する部分である金型構成部１０ｂ、１１ｂ とにそれぞれ分離されている。それら分離された金型構成部１０ａ，１０ｂ、お よび１１ａ，１１ｂの間にはそれぞれ遮熱板１２ａ，１２ｂが介装されている。 また、それらの金型構成部１０ａ，１１ａ，１０ｂ，１１ｂには、加熱ヒータ１ ４ａ，１４ｂが別々に組み込まれており、それら加熱ヒータ１４ａ、１４ｂは前 記金型構成部１０ａ、１０ｂに別々に組み込まれた温度センサ１５ａ，１５ｂか らの信号に基づいて図示せぬ制御部によって個別に制御される。

【００１０】 また、上記加熱ヒータ１４ａ、１４ｂは、加熱対象であるプリプレグ積層翼Ｗ の熱容量に応じてその個数及び加熱容量が定められて組み込まれている。つまり 、翼面部１を加熱するための加熱ヒータ１４ａは１段であるが、熱容量が大きい 翼根部２を加熱する加熱ヒータ１４ｂは上下２段設けられている。

【００１１】 なお、図中破線で示す符号１６は冷却用のウオータジャケットであり、圧縮加 工後、製品を早期に取り出すことができるよう、注入口１７から冷却水を注入し て金型１０，１１を強制的に冷却させるものである。 また、この翼の成形金型装置には、加圧手段、冷却水供給手段等が備えられて いるが、加圧手段、冷却水供給手段等は既に公知であるので、この実施例での説 明及び図示は省略する。

【００１２】 次に、上記構成の翼の成形金型装置によって翼を成形する場合について説明す ると、まず、上下の金型１０，１１を開き、それらの間のキャビティ内にプリプ レグ積層翼Ｗを挿入する。ここで、プリプレグ積層翼Ｗは、マトリックスがエポ キシ樹脂等の熱硬化性樹脂、強化材が炭素繊維等からなる強化プラスチックのプ リプレグ材を板状に形成し、該プリプレグ材を積層して成るものである。

【００１３】 次いで、前記キャビティ内に挿入したプリプレグ積層翼Ｗを、図示しないホッ トプレスにより昇温加圧して成形加工する。このとき、プリプレグ積層翼Ｗの翼 面部１と翼根部２とはそれぞれ熱容量が異なるが、それらに対応する金型構成部 １０ａ，１１ａ，１０ｂ，１１ｂにはそれぞれ加熱ヒータ１４ａ，１４ｂが別々 に組み込まれており、それら加熱ヒータ１４ａ，１４ｂは左右の金型構成部１０ ｂ、１１ｂに組み込まれた温度センサ１５ａ，１５ｂにより図示しない制御部を 介して別個に制御されるようになっているから、それらプリプレグ積層翼Ｗの翼 面部１と翼根部２とを均一な温度条件を保ちつつ一体的に昇温させることができ る。

【００１４】 具体的には、温度センサ１５ａ、１５ｂの出力値から得られる、翼面部１を加 熱する金型構成部１０ｂの温度情報と翼根部２を加熱する金型構成部１１ｂの温 度情報とを比較し、両者の差が所定値以上に広がろうとするときに、温度が高い 方の金型構成部を加熱する加熱ヒータをオフにするかあるいはヒータ出力を低下 させる。そして、両者の温度が一致した時点で加熱ヒータをオンあるいはフル稼 働に戻し、再び基の加熱状態に復帰させるような制御を行なう。このような制御 によって、それらプリプレグ積層翼Ｗの翼面部１と翼根部２とを均一な温度条件 を保ちつつ一体的に昇温させるのである。

【００１５】 このように翼面部１と翼根部２とを均一な温度条件を保ちつつ一体的に昇温さ せるので、従来の翼の成形金型装置で見られたような、プリプレグ積層翼Ｗの昇 温過程にばらつきが生じることに起因する種々の問題、つまり成形後の翼が強度 低下を来たしたり変形しやすくなるといった不具合の発生を未然に防止できる。 なお、成形加工後は、ウオータジャケット１６に冷却水を供給して金型１０， １１を強制的に冷却した後、それら後金型１０，１１を開いて加工された翼を取 り出す。

【００１６】 なお、本発明は前記実施例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸 脱しない範囲であれば、種々の変更を加え得ることは勿論である。 例えば、前記実施例では、金型１０，１１を、翼面部１を形成する部分と翼根 部２を形成する部分との２つに分離するとともに、それら金型構成部に加熱ヒー タを別々に組み込んでいるが、これに限られることなく金型を３分割あるいは反 れ以上の複数に分離し、これら金型構成部に加熱ヒータを別々に組み込む構成に してもよい。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、一対の金型を少なくともプリプレグ積層 翼の翼面部を成形する部分と翼根部を成形する部分とにそれぞれ分離し、それら 分離した金型構成部の間に遮熱板を設けるとともに、それら金型構成部に加熱ヒ ータを別々に組み込み、それら加熱ヒータを前記金型構成部に別々に組み込んだ 各温度センサからの信号に基づいて制御するので、プリプレグ積層翼の翼面部と 翼根部とを均一な温度条件を保ちつつ一体的に昇温することができ、もって、均 一な特性が得られるとともに形状変化が生じにくい翼が成形できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる翼の成形金型装置の一実施例を
示す断面図。

【図２】前記翼の成形金型装置の一実施例の斜視図。

【図３】翼の一例を示す斜視図。

【図４】従来の翼の成形金型装置の一例を示す側面図。

【図５】同翼の成形金型装置の図４におけるＸ線矢視
図。

【符号の説明】

１ 翼面部 ２ 翼根部 １０ 金型 １１ 金型 １０ａ 金型構成部 １０ｂ 金型構成部 １１ａ 金型構成部 １１ｂ 金型構成部 １２ａ 遮熱板 １２ｂ 遮熱板 １４ａ 加熱ヒータ １４ｂ 加熱ヒータ １５ａ 温度センサ １５ｂ 温度センサ Ｗ プリプレグ積層翼

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 31:08

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリプレグ材を積層一体化したプリプレ
   グ積層翼を間に挟みこみ、一対の金型で加熱しながら圧
   縮成形を行なう翼の成形金型装置において、前記一対の
   金型を少なくとも前記プリプレグ積層翼の翼面部を成形
   する部分と翼根部を成形する部分とにそれぞれ分離し、
   それら分離した金型構成部の間に遮熱板を設けるととも
   に、それら金型構成部に加熱ヒータを別々に組み込み、
   それら加熱ヒータを前記金型構成部に別々に組み込んだ
   各温度センサからの信号に基づいて制御することを特徴
   とする翼の成形金型装置。