JP2000317808A - タービンブレードの研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、タービンブレードの研磨装置であ
って、いかなる形状、サイズのブレードに対しても多数
のブレードを同時に、細部まで研磨でき、ブレード同志
を接触させずに、必要最小限の研磨石で研磨できる研磨
装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 振動タンクと、該振動タンクの上方で昇
降可能なビームに、回転自在に吊持された公転フレーム
と、該公転フレームに支持され、公転フレームの回転に
より回転され、ブレード固定機構を有する自転フレーム
とを備え、該自転フレームにブレードを固定して、ブレ
ードに自転フレームの公転と自転による運動を与えなが
ら研磨するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タービンブレード
の研磨装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】タービンブレード（以下ブレードとす
る）は流体の良好な流れを得るため、流体通過面を所定
の面粗さまで研磨する必要がある。しかし、ブレードは
２乃至３次元の湾曲した複雑な表面形状であるため、研
磨がむづかしいものであった。

【０００３】従来、このブレードの研磨は、グライン
ダ、サンドペーパ、バフなどを用いた電動工具によって
手作業で研くか、グラインダ、サンドペーパ、バフなど
を用い倣い機やＮＣ機で機械的に研磨するか、あるい
は、研磨石を用いる振動研磨機やバレル研磨機で機械的
に研磨している。

【０００４】このような研磨において、手作業で研く方
法では、あらゆる形状やサイズのものに対応し得るもの
の、形状の精度維持が困難であり熟練作業となること、
また、大型のブレードを研くのは重労働であること、そ
して、経済的に極めて非効率的であった。

【０００５】また、ＮＣ機などの機械的研磨では、研磨
精度は維持でき、重労働ともならないが、多様な形状や
サイズのものに対応し難いこと、コーナー部などの細か
い部分への対応が困難であること、面のつなぎ部分に段
差の発生がみられること、そして、機械的に極めて高価
な設備となっていた。

【０００６】さらに、研磨石を用いる研磨では、研磨精
度は維持でき、小型軽量のブレードには効率的に研磨で
きるが、例えば図８に示すように研磨石を入れて流動化
させるバレルに、いくつものブレードＢを入れて研磨す
る方法であるから、ブレード同志が接触し、ブレード面
に打ち痕が発生する。この打ち痕を防ぐには、バレルに
入れるブレードの数を減らさねばならず、効率が低下す
る。また、翼根部など研磨したくない部分の保護が大変
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
のブレード研磨方法では、何れの方法でも何らかの不都
合点が指摘されている。本発明は、この従来型の不都合
点を解決するものであって、いかなる形状、サイズのブ
レードに対しても多数のブレードを同時に、細部まで研
磨でき、必要最小限の研磨石で研磨できる効率のよい研
磨装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、弾性支持さ
れ、振動発生機を連設し、振動により液状化する研磨石
を入れた振動タンクと、該振動タンクの上方で昇降可能
なビームに、回転自在に吊持された公転フレームと、該
公転フレームに支持され、公転フレームの回転により回
転され、ブレード固定機構を有する自転フレームとを備
え、該自転フレームにブレードを固定して、ブレードに
自転フレームの公転と自転による運動を与えながら研磨
するようにした。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図に沿って本発明の実施の形
態について説明する。図１は本発明による研磨装置の骨
格を示す正面図、図２は図１のＸ−Ｘ線からみた平面図
であり、２個の振動タンクを備えた例を示す。先ず振動
タンクについて説明する。１は本研磨装置を設置する台
盤であり、２は台盤１上に立設された本体フレームであ
る。

【００１０】３は台盤１上に弾性支持された振動タンク
であり、４は研磨時に振動タンク３内に入れられる粒状
の研磨石である。５は弾性体であるスプリングを示す。
６は付属タンクであって、振動タンク３の内面に接して
収納されており、該付属タンク６を引き出して、スペー
サを噛ませて振動タンク３にボルト止めすることによ
り、振動タンクを深くして研磨石４を増量することがで
きる。

【００１１】７は振動発生機であって、この実施例にお
いては２個の振動タンク３、３間に挟まれた状態で、両
振動タンク３、３に接して取り付けられている。この振
動発生機７は角函状のケース８と、該ケース８に固定さ
れた軸受９と、該軸受９に軸支される偏心ロータ１０と
より構成されている。１１は偏心ロータ１０に重ねて取
り付けられ、偏心ロータ１０から出し入れできる振幅調
整用のウェートである。

【００１２】そして、上記の偏心ロータ１０の回転軸
は、別置されたモータ１２に連結されている。したがっ
て、モータ１２を駆動すると偏心ロータ１０が偏心回転
され、発生する振動が振動タンク３に伝えられ、振動タ
ンク３が振動する。なお、モータ１２は可変速モータで
あり、偏心ロータ１０の回転速度を調整できる。

【００１３】次に、昇降ビームについて説明する。１３
は昇降ビームであって、振動タンク３の上方において、
本体フレーム２上に設置されたジャッキ１４に吊持され
ており、ジャッキ１４の作動により昇降自在である。な
お、１５はジャッキ１４のスクリュウであり、１６はモ
ータ、１７はモータ軸に連結された左右ジャッキ１４の
位相を合わせるための連結軸である。また、昇降ビーム
１３の両端部は本体フレーム２の支柱にガイドされてい
る。

【００１４】１８は、本体フレーム２の支柱に取り付け
られた昇降ビーム１３の下限設定用リミットスイッチで
あり、１９は、同じく本体フレーム２の支柱に取り付け
られた昇降ビーム１３の上限設定用のリミットスイッチ
である。なお、リミットスイッチ１８、１９と昇降ビー
ム１３とのコンタクト位置は調整可能になっており、振
動タンク３内の研磨石４の上面高さや、ブレードのサイ
ズに応じて昇降ビーム１３の昇降範囲を変更することが
できる。

【００１５】次いで、公転装置について説明する。２０
は中央に軸部を有する円盤状の公転フレームであって、
昇降ビーム１３に取り付けられた固定軸２１に、該固定
軸廻りに軸受２２を介して回転自在に支承されている。
２３は公転フレーム２０の軸部に嵌装固定されたプー
リ、２４は昇降ビーム１３に軸支持された駆動プーリで
あって、２５は駆動プーリ２４とプーリ２３とに巻回さ
れたタイミングベルトである。

【００１６】２６は昇降ビーム１３に設置されたモータ
であって、その回転軸は前記駆動プーリ２４の支持軸と
連結されている。したがって、モータ２６を駆動するこ
とにより、駆動プーリ２４が回転され、タイミングベル
ト２５を介してプーリ２３が回転され、このプーリ２３
と一体の公転フレーム２０が固定軸２１の軸廻りに回転
される。なお、モータ２６は可変減速機を有しており、
駆動プーリ２４の回転を変速できる。

【００１７】続いて、自転装置について説明する。２７
は公転フレーム２０に放射状に複数個固定された軸受ボ
スであって、本実施例では６個配置されている（図
２）。２８は、軸受ボス２７の軸受に支承され、スラス
トカラー２９を介して、回転自在に公転フレーム２０に
支持された自転軸である。

【００１８】３０は固定軸２１に固定された静止歯車で
あり、３１は公転フレーム２０に回転自在に軸支され、
静止歯車３０と噛合する遊星歯車であり、３２は自転軸
２８に固定され、遊星歯車３１と噛合する自転歯車であ
る。３３は自転フレームであって、自転軸２８にカップ
リング３４を介して吊持されており、ブレードＢの固定
機構を有している。

【００１９】したがって、公転フレーム２０が回転する
と、自転軸２８は固定軸２１を中心とした円弧上を公転
させられる。また、この回転によって静止歯車３０上を
回転する遊星歯車３１の回転により、自転歯車３２が回
転され、自転軸２８は自転する。つまり、自転軸２８に
吊持された自転フレーム３３は自転しながら、公転され
ることになる。

【００２０】図３に自転フレーム３３の吊持部を示して
いる。自転フレーム３３には自転軸２８との係合凹部が
形成されており、該凹部に自転軸２８のフレームが係合
して自転フレーム３３を吊持している。自転軸２８を貫
通させたカップリング３４は、自転フレーム３３にねじ
止めされて一体化しており、同一回転をする。

【００２１】３５は自転軸２８に植設された廻り止めピ
ンであり、３６はカップリング３４の上面に植設された
係合ピンであって、前記廻り止めピン３５に係合するよ
うになっている。したがって、係合ピン３６の廻り止め
ピン３５への係合によって、自転軸２８の回転がカップ
リング３４、自転フレーム３３に伝えられるが、自転軸
２８の停止時には手動により、自転フレーム３３を略一
回転回すことができる。

【００２２】図４および図５にブレードＢの固定機構を
示している。３７は自転フレーム３３の長手方向に亙っ
て形成された、下面を開放した空所であり、３８は自転
フレーム３３の裏面中央、長手方向に亙って設けられた
固定金具であり、左右の空所３７、３７の下面まで張出
して、ねじ止め固定されている。３９は、固定金具３８
に対応して、自転フレーム３３の裏面両側、長手方向に
亙って設けられた調整金具で、長穴を有しており、移動
調整可能に自転フレーム３３の裏面にねじ止めされてい
る。

【００２３】４０は空所３７内で上下動可能とした上下
動金具であって、自転フレーム３３の長手方向に、ブレ
ードＢを固定する全幅に亙って多数配置されている。該
上下動金具４０は自転フレーム３３に通されたねじ軸４
１と螺合しており、ねじ軸４１の回動によって、自転フ
レーム３３に形成された廻り止めガイドに沿って上下動
可能となっている。

【００２４】したがって、ブレードＢは翼根部を固定金
具３８に押し当て、対応する側に調整金具３９を当てが
って固定し、頭部を上下動金具４０で押さえることで、
３点で支持固定される。なお、ブレードＢの翼根部はツ
リー型であったり、Ｔ字型であったりその形状が異なる
ので、固定金具３８および調整金具３９の断面形状を翼
根部の形状に合わせることが効果的である。

【００２５】４２は、ブレードＢが空所３７の長手方向
から飛び出すのを防止するための押え板であって、自転
フレーム３３の長手方向側面にねじボルトで取り付けら
れ、ブレードＢの鍔部を押える。４３は、ブレードＢが
空所３７の長手方向の移動を押えるためのディスタンス
ピースであって、各ブレードＢを固定した後、鍔部間に
挿入され、固定金具３８にねじ止めされる。

【００２６】図６は４つの振動タンク３を備えた例を示
す概略平面図である。図２に示す２つの振動タンク３の
セットを向かい合わせに配置した状態になっている。こ
の場合、架台４４を昇降ビーム１３に回動可能に取り付
け、該架台４４の４隅に公転フレーム２０を吊持してい
る。架台４４は旋回レース４５を有しており、昇降ビー
ム１３に設けられたモータにより回転されるピニオン４
６によって、９０度あるいは１８０度回動される。

【００２７】架台４４の裏面側中央に軸支される駆動プ
ーリ２４′は、２重プーリとなっており、公転フレーム
２０の軸部に装着したプーリ２３の各組毎にタイミング
ベルト２５が巻回されている。そしてこの場合、４つの
公転フレーム２０を、架台４４を回動することによっ
て、異なる振動タンク３に対応させることができる。

【００２８】図７には付属タンクの変形例を示してい
る。６′は浅い底を有する付属タンクであって、該付属
タンク６′を先に説明した付属タンク６に代えて、振動
タンク３に固定し、振動タンクの容量を減量することが
できる。これによって、サイズが小さいブレードＢは小
量の研磨石で研磨することができ、研磨石同志の接触に
よる損耗を少なくすることができる。なお、図示してい
ないが、振動タンク３と付属タンク６′の底には研磨石
を排出する栓が設けられている。

【００２９】本発明の構成は以上の通りであって、次に
研磨要領について説明する。まず、昇降ビーム１３を上
限位置に置いて、各自転フレーム３３にブレードＢを固
定機構により固定する。例えば実施例の場合、各自転フ
レーム３３には６本固定でき、この自転フレーム３３が
６セットあるので、１つの振動タンク当たり３６本のブ
レードＢを固定できる。

【００３０】次に、振動発生機７を作動して、研磨石を
充した振動タンク３を振動させる。振動タンク３の振動
により、研磨石４が液状化し、図１の矢印のごとく流動
化することになる。そして、モータ２６を駆動し、駆動
プーリ２４、タイミングベルト２５、プーリ２３を介し
て公転フレーム２０を回転させる。この公転フレーム２
０の回転により、自転フレーム３３は遊星歯車３１を介
して自転する。つまり、自転フレーム３３は自転しなが
ら、公転すると云う２つの運動をすることになる。

【００３１】そこで、昇降ビーム１３を降下させ、固定
したブレードＢを研磨石４の流動層に入れて研磨する。
ブレードＢは振動タンク３内で、自転フレーム３３の自
転と公転による２つの運動を受けながら研磨されるの
で、細部まで万遍なく研磨される。そして、２つの運動
を受けることから研磨速度が速くなる。また、多数のブ
レードＢを同時に研磨しながらブレード同志が接触する
こともない。

【００３２】なお、振幅調整ウェート１１の出し入れに
より、入れられる研磨石の量に応じて振動タンク３の振
幅が調整され、また、可変速モータ２６の制御により自
転フレーム３３の回転数が、可変速モータ１２の制御に
より研磨石の種類に応じて振動発生機の振動数および振
幅が調整される。

【００３３】さて、研磨が完了したら、昇降ビーム１３
を上昇させてから、モータ２６を停止し、自転フレーム
３３の回転を止め、また、可変速モータ１２を停止し
て、振動発生機を停止する。そして、各ブレードＢを自
転フレーム３３より取り外すことになる。この時、自転
フレーム３３は、その係合ピン３６が自転軸２８の廻り
止めピン３５と係合しているだけなので、略１回転分程
は手動で廻すことができ、ブレードＢの取り外しを１側
面から行い得る。これはブレードＢを装着するときも同
様である。

【００３４】図６に示す実施例においては、架台４４を
回動させて、異なる振動タンク３に対応させ得るので、
振動タンク３の２個ずつに粗研磨石と仕上げ研磨石を入
れることによって、粗研磨から仕上げ研磨を行うときに
は、ブレードＢを自転フレーム３３より取り外すことな
く行うことができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、研磨石を用いた研磨装置にお
いて、振動タンク内でブレードに、自転フレームの自転
と公転による２つの運動を与えて研磨するようにしたの
で、研磨精度を維持でき、細かい部分まで万遍なく、短
時間で効率よく研磨することができるようになった。

【００３６】また、ブレードを個別に固定して研磨する
ようにしたので、多数のブレードを同時に研磨しながら
振動タンク内でブレード同志が接触せず、ブレード面に
打痕が発生することがなくなった。さらに、振動タンク
に付属タンクを設けることによって、研磨するブレード
のサイズに応じて、研磨石を増量あるいは減量すること
ができ、研磨石の損耗を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨装置の骨格を示す正面図。

【図２】図１のＸ−Ｘ線からみた平面図。

【図３】自転フレームの吊持部を示す図。

【図４】ブレードの固定機構を示す側面図。

【図５】図４のＹ−Ｙ線からみた底面図。

【図６】振動タンクを４個備えた例を示す図。

【図７】付属タンクの変形例を示す図

【図８】従来の研磨石を用いた研磨装置の例を示す概略
図。

【符号の説明】

１ 台盤 ２ 本体フレーム ３ 振動タンク ４ 研磨石 ５ スプリング ６、６′付属タン
ク ７ 振動発生機 ８ ケース ９ 軸受 １０ 偏心ロータ １１ 振幅調整用ウエイト １２ モータ １３ 昇降ビーム １４ ジャッキ １５ スクリュウ １６ モータ １７ 連結軸 １８、１９ リミ
ットスイッチ ２０ 公転フレーム ２１ 固定軸 ２２ 軸受 ２３ プーリ ２４、２４′駆動プーリ ２５ タイミングベ
ルト ２６ モータ ２７ 軸受ボス ２８ 自転軸 ２９ スラストカラ
ー ３０ 静止歯車 ３１ 遊星歯車 ３２ 自転歯車 ３３ 自転フレーム ３４ カップリング ３５ 廻り止めピン ３６ 係合ピン ３７ 空所 ３８ 固定金具 ３９ 調整金具 ４０ 上下動金具 ４１ ねじ軸 ４２ 抑え板 ４３ ディスタンス
ピース ４４ 架台 ４５ 旋回レース ４６ ピニオン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性支持され、振動発生機を有し、研磨石
   を入れた振動タンクと、該振動タンクの上方で昇降自在
   とした昇降ビームと、該昇降ビームに回転可能に吊持さ
   れた公転フレームと、該公転フレームに回転可能に吊持
   され、ブレード固定機構を有する自転フレームとを備
   え、各ブレードをブレード固定機構に固定し、ブレード
   に自転フレームの公転と自転による運動を与えながら研
   磨することを特徴とするタービンブレードの研磨装置。
2. 【請求項２】ブレード固定機構を固定金物と、該固定金
   物に対して水平に移動調整できる調整金物と、固定金物
   と調整金物との上方で上下動可能とした上下動金具とで
   構成したことを特徴とする請求項１記載のタービンブレ
   ードの研磨装置。
3. 【請求項３】公転フレームを、昇降ビーム上に設けたモ
   ータにより回転させ、遊星歯車を用いて公転フレームの
   回転により自転フレームを回転させるようにしたことを
   特徴とする請求項１記載のタービンブレードの研磨装
   置。
4. 【請求項４】自転軸に植設した廻り止めピンとカップリ
   ングに植設した係合ピンとの係合により自転フレームを
   回転するようにしたことを特徴とする請求項１記載のタ
   ービンブレードの研磨装置。
5. 【請求項５】振動タンクに底の無いまたは浅底を有する
   付属タンクを固定し、振動タンクの容量を変更可能とし
   たことを特徴とする請求項１記載のタービンブレードの
   研磨装置。
6. 【請求項６】昇降ビームに、回動可能とした架台を介し
   て公転フレームを吊持し、該公転フレームを回動して異
   なる振動タンクに対応し得るようにしたことを特徴とす
   る請求項１記載のタービンブレードの研磨装置。