JP3147549B2 - 動翼および静翼の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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および静翼の製造方
法に関する。

【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、静翼は、一般にチタン、ステンレ
ス、アルミニウ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、仕上げ加工およ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た。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程が多いので高価である、
（３）細部の複雑な加工が困難で形状精度が得られな
い、（４）重量が重いなどの問題点を有していたため、
近年では、繊維強化プラスチックを利用した動翼、静翼
の製造が行われている。

【０００３】すなわち、繊維強化プラスチックを利用し
た動翼、静翼の製造では、プリプレグ材を積層一体化し
た翼本体形成材で、所望の翼形状より小寸法でかつ該翼
形状に近似の翼本体を形成し（以下、翼本体成形工程と
いう）、次いでこの翼本体を、所望の翼形状を得るため
のモールドに挿入し、該翼本体とモールドとの間に形成
される隙間内にＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケト
ン）等のコーティング樹脂を圧入、充填した状態で、圧
縮成形を行なう（以下、最終コーティング工程という）
ようにしており、これにより、上述した（１）〜（４）
の問題を全て解決している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような繊維強化プラスチックを利用した動翼、静翼の製
造では、上記（１）〜（４）の問題を解決できる一方
で、以下のような問題が新たに生じていた。すなわち、
翼本体成形工程において、プリプレグ材を積層一体化し
た翼本体形成材で、所望の翼形状より小寸法でかつ該翼
形状に近似の翼本体を形成するようにしているが、仮に
この翼本体が、前記小寸法を越えた大きさに形成された
場合には、その後の最終コーティング工程において、翼
本体とモールドとの間の隙間量が十分でなく、これによ
り隙間に圧入される樹脂量が不十分となったり、また、
モールドから樹脂がオーバーフローすることがあり、こ
れにより、プリプレグ内のファイバーの配列が乱れて不
整となり、一定の品質の翼が製造できないという問題が
生じていた。

【０００５】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、翼本体にコーティング樹脂をコーティン
グする最終コーティング工程において、翼本体とモール
ドとの間に形成される隙間の量を最適値にすることがで
き、これによってモールドから樹脂がオーバーフローす
る等のトラブルを防止することができて、一定の品質の
翼を製造することが可能な動翼および静翼の製造装置の
提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、プリプレグ材を積層一体化した翼本体形
成材により形成され、かつ所望の翼形状より小寸法に形
成された翼本体が挿入される一対のモールドを有し、こ
れらモールドと翼本体との間に形成される隙間にコーテ
ィング樹脂を圧入、充填した状態で、翼本体の圧縮成形
を行なう動翼および静翼の製造装置であって、前記モー
ルドの合わせ面に、前記モールドの間隔を調整する間隔
調整部材を設けるようにしている。

【０００７】

【作用】本発明によれば、モールドの合わせ面に該モー
ルドの間隔を調整する間隔調整部材が設けられているの
で、この間隔調整部材により、モールドと翼本体との間
に形成される隙間の間隔を一定とすることができ、これ
によりモールドと翼本体との間隔が不足することにより
生じる、モールドからの樹脂のオーバーフローを防止す
ることができ、その結果、プリプレグ内のファイバーの
配列が乱れて不整な状態となることを防止できて、一定
の品質の翼を製造することができる。また、モールドと
翼本体との間に形成される隙間の間隔を一定とすること
ができるので、翼本体にコーティングされるコーティン
グ樹脂の厚さも均一とすることができ、この点において
も一定の品質の翼の製造が期待される。

【０００８】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して、本発明に係る
動翼および静翼（以下、単に翼と略称する）の製造装置
の構成を簡単に説明し、その後、この製造装置を用いた
翼の製造工程を説明する。この翼の製造装置は、図３〜
図５で示すように翼本体形成材１がキャビティ２ａ内に
挿入され、かつ該キャビティ２ａ内にて加工される一対
のモールド２、２を主な構成要素とするものであって、
これらモールド２、２には、樹脂を供給するための圧入
路３、３と、これらモールド２、２間の間隔を調整する
ための間隔調整部材４，９が設けられている。なお、こ
の翼の製造装置には加熱手段、保持手段、樹脂供給手段
等が具備されているが、加熱手段、保持手段、樹脂供給
手段等は既に公知ものであるので、実施例での説明及び
図示は省略する。

【０００９】以下、図３〜図５に示す翼の製造装置によ
る翼の製造工程について説明する。 《翼本体形成材１の作成工程》まず、図１及び図２に示
すようにプリプレグ材１ａ、１ａ…を板状に積層一体化
して翼本体形成材１を形成する。プリプレグ材１ａは、
母材（マトリックス）がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹
脂、強化材が炭素繊維からなる強化プラスチックであ
り、これを複数枚板状に積層して、オートクレーブ内に
入れ、窒素雰囲気のもと加圧加熱状態で、一体化する。
翼本体形成材１は、所望の翼を２分割したものに近似の
形状を有し、図１はこの翼本体形成材１の平面図、図２
は側面図を示している。

【００１０】《翼本体７の作成工程》次に、図４に示す
ように、前記翼本体形成材１、１を２体重ね合わせて、
モールド２のキャビティ２ａ内に挿入する。このとき前
記翼本体形成材１、１を２体重ね合わせた大きさは、モ
ールド２、２を重ね合わせた際に形成されるキャビティ
２ａの大きさより若干小さめに形成する。また、前記翼
本体形成材１、１をモールド２、２のキャビティ２ａ内
に挿入する場合には、図４で示すように翼本体形成材
１、１の全表面を離型紙フィルム５で覆うようにしてお
く。

【００１１】次に、図４で示すように、離型紙フィルム
５とモールド２、２のキャビティ２ａ表面との間に形成
された隙間６、６に、圧入路３、３を通じて、エポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂等の粉末状の充填材７を圧入し、
隙間６、６に充填材７を充填した状態で圧縮成形を行
う。なお、このときの圧縮成形は、１８０℃程度の温度
条件下で行ない、この圧縮成形により、所望の翼形状
（１２）より若干小さめで該翼形状に近似した形状の翼
本体８を得る。また、この翼本体８を作成する工程にお
いては、モールド２、２間の間隔を調整するための間隔
調整部材４は一定の厚さのものを用い、この工程ではモ
ールド２、２間の間隔を調整することは行わない。

【００１２】《最終コーティング工程》次いで、モール
ド２、２を開いて、前記離型紙フィルム５と充填材７と
をモールド２、２内から取り出し、再度、該モールド
２、２にて翼本体８から所望の翼形状を得るための作業
を行う。すなわち、まず、図５で示すようにモールド
２、２のキャビティ２ａ内に翼本体８を挿入する。そし
て、このとき翼本体８とモールド２、２のキャビティ２
ａとの隙間１０の間隔ｎを測定し、この間隔ｎが最適と
される間隔ｍより大きい場合、あるいは小さい場合に
は、間隔ｎが間隔ｍに一致するように間隔調整部材９で
調整する。例えば、翼本体８とモールド２、２のキャビ
ティ２ａとの間隔ｎが最適な間隔ｍより大きい場合、間
隔調整部材９を厚さのより小さいものに変更し、また、
翼本体８とモールド２、２のキャビティ２ａとの間隔ｎ
が最適な間隔ｍより小さい場合に、間隔調整部材９を厚
さのより大きいものに変更するといった作業を行う。

【００１３】そして、このように間隔調整部材９を決定
した場合には、図５に示すように翼本体８とモールド２
との間に形成される隙間１０に、モールド２、２に形成
された圧入路３、３を通じてコーティング樹脂１１を圧
入し、この隙間１０を充填した状態で、圧縮成形を行
う。なお、このときのコーティング樹脂１１にはＰＥＥ
Ｋ（ポリエーテルエーテルケトン）、あるいはＰＥＥＫ
に強化材としてカーボンファイバ等を混入した複合材な
どを用いる。圧縮成形は、ＰＥＥＫの熱可塑流動性を発
現させ得る温度（４００℃程度）に加熱した条件下で行
なう。これにより、翼本体８の周囲に厚さ０．５ｍｍ以
下程度のＰＥＥＫの層が形成された所望の翼形状の翼１
２が得られる。

【００１４】以上詳細に説明したように本実施例に示す
翼の製造装置によれば、モールド２、２の合わせ面に該
モールド２、２の間隔ｎを調整する間隔調整部材９が設
けられているので、この間隔調整部材９により、モール
ド２、２と翼本体８との間に形成される隙間の間隔ｎを
最適な値とすることができ、これによりモールド２、２
と翼本体８との間隔ｎが不足することにより生じる、モ
ールド２、２からのコーティング樹脂１１のオーバーフ
ローを防止でき、かつ、プリプレグ内のファイバーの配
列が乱れて不整となることを防止することができ、一定
の品質の翼１２を製造することができるという効果が得
られる。また、モールド２、２と翼本体８との間に形成
される隙間ｎの間隔を一定とすることができるので、翼
本体８にコーティングされるコーティング樹脂１１の厚
さも均一とすることができ、この点においても一定の品
質の翼１２を製造できる効果が得られる。

【００１５】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内であ
れば、種々の変更を加え得ることはもちろんである。例
えば、前記実施例では、翼本体形成材１を所望の翼形状
を２分割したものに近似の形状としたが、該翼本体形成
材１は、一体でもよいし、あるいは３分割以上に分割さ
れたものに近似の形状とされてもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、モールドの合わせ面に該モールドの間隔を調整する
間隔調整部材が設けられているので、この間隔調整部材
により、モールドと翼本体との間に形成される隙間の間
隔を一定とすることができ、これによりモールドと翼本
体との間隔が不足することにより生じる、モールドから
の樹脂のオーバーフローを防止でき、かつ、プリプレグ
内のファイバーの配列が乱れて不整となることを防止す
ることができ、一定の品質の翼を製造することができる
という効果が得られる。また、モールドと翼本体との間
に形成される隙間の間隔を一定とすることができるの
で、翼本体にコーティングされるコーティング樹脂の厚
さも均一とすることができ、この点においても一定の品
質の翼を製造できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動翼および静翼の製造工程の一実
施例において、プリプレグ材を積層一体化して得た翼本
体形成材の一例を示す平面図である。

【図２】図１の翼本体形成材の側面図である。

【図３】本発明に係る翼の製造装置におけるモールドを
示す斜視図。

【図４】図３に示すモールドのＩＶ−ＩＶ線に沿う断面
図。

【図５】図３に示すモールドのＶ−Ｖ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１ 翼本体形成材 １ａ プリプレグ材 ２ モールド ８ 翼本体 ９ 間隔調整部材 １０ 隙間 １１ コーティング樹脂 １２ 翼

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリプレグ材を積層一体化した翼本体形
   成材により形成され、かつ、所望の翼形状より小寸法に
   形成された翼本体が挿入される一対のモールドを有し、
   これらモールドと翼本体との間に形成される隙間にコー
   ティング樹脂を圧入、充填した状態で、翼本体の圧縮成
   形を行なう動翼および静翼の製造装置であって、 前記モールドの合わせ面には前記モールドの間隔を調整
   する間隔調整部材が設けられていることを特徴とする動
   翼および静翼の製造装置。