JP2003508234A - 締付け装置を持つ工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 工作物に当接するようになっている締付け面を持つ締付け装置、及び加工ユニツトと締付け装置との相対運動を生じる駆動ユニツトにおいて、締付け装置（３）が繰返し再使用可能な少なくとも２つの締付け爪（１５ａ，１５ａ′；１５ｂ，１５ｂ′）を持ち、締付け装置（３）の爪（１５ａ，１５ａ′；１５ｂ，１５ｂ′）に形成される締付け面（２１，２１′；２２，２２′）が工作物の目標形状の少なくとも１つの区域に対応することが、提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、タービン羽根等のような弾性変形可能な特に金属の工作物のフライ
ス加工用工作機械であって、フライス工具を挿入可能で切削速度を生じるため駆
動可能な加工ユニツトと、加工中に工作物を受入れかつ工作物に面で当接するよ
うに考慮されている締付け面を備えている締付け装置と、加工ユニツトと締付け
装置との間に相対運動を生じる駆動ユニツトとを含んでいるものに関する。本発
明は、更に弾性変形可能な工作物の加工に適した方法及びタービン羽根をその加
工中に締付ける締付け装置に関する。

【０００２】 例えば複数回湾曲した複雑な形状の工作物の加工の際、工作機械における工作
物の締付けのやり方が加工の結果の質に非常に重大な影響を及ぼす、という問題
が非常にしばしば生じる。加工中に工作物の有害な曲げモーメント及び振動を回
避するため、一方では、工作物が加工すべき個所のできるだけ近くで締付けられ
るようにする。他方では、この観点から締付けのために与えられる個所はしばし
ば前加工されており、従来の締付けには殆ど適していない輪郭を既に持っている
。更に前加工された個所が締付けにより損傷されないように、考慮せねばならな
い。

【０００３】 この問題は、例えば精密鍛造又は他のやり方で前加工されているけれどもその
頭部、基部及びその間にあるいわゆる″スナツバ″をフライス加工されねばなら
ない個々のタービン羽根のフライス加工の際に生じる。″スナツバ″は、タービ
ンにおけるタービン羽根の締付けのために用いられるタービン羽根の範囲を称す
る。精密鍛造により、羽根はその板範囲にねじられて湾曲した表面を既に持って
いる。従って羽根を板範囲で締付けることができると、有利である。

【０００４】 これを可能にするため、既にいわゆる″セロベンド″法が使用され、この方法
では各羽根が、個々に締付け装置において、板範囲において３点支持を介して鋳
込まれねばならない。鋳造過程のために、特にこのために構成される鋳造装置を
使用せねばならない。この場合鋳造材料は羽根とは結合せず、加工後再び除去さ
れる。羽根の加工のため締付け装置は、今やその中に含まれる羽根と共に、工作
機械に締付けられて加工される。

【０００５】 一方ではこの締付け装置における羽根の位置が明白ではなく、他方では羽根が
鍛造処理の製造誤差を持っているので、一部鋳込まれる羽根は、フライス加工の
前に測定されねばならない。この測定に基いてはじめて、羽根の個々の範囲の相
対位置も、目標輪郭及び締付け装置に関して確認することができる。締付け装置
自体は工作機械において前もって定められた位置をとっているので、この測定に
基いて、特定の目標輪郭を得るために、どんな経路で工具が移動せねばならない
かを決定することができる。

【０００６】 この締付け装置の欠点は、鍛造材料すなわち鉛合金が毒性物質を含み、従って
これに接触する人間を保護するため、付加的な安全手段を講じなければならない
ことである。鋳造過程後直ちに加工を行うことも、同様に満足すべきものではな
い。長い保管時間のため、鉛合金の冷却後羽根を締付け装置に保持する予荷重が
再び弛緩することがある。

【０００７】 従って本発明の基礎になっている課題は、上記の欠点を回避する、最初にあげ
た種類の締付け装置を提供することである。

【０００８】 この課題は、最初にあげた工作機械において、本発明によれば、締付け装置が
繰返し再使用可能な少なくとも２つの締付け爪を持ち、締付け爪の所に形成され
る締付け装置の締付け面が、工作物の目標形状の少なくとも１つの区域に対応し
ていることによって、解決される。この課題は、請求項８及び１０に記載されて
いる締付け装置及び方法によっても解決される。

【０００９】 本発明は、タービン羽根の加工に関して特別な利点をもって使用される。しか
し適用分野は、他の工作物の加工、特に工作物がねじれているか又は他の複雑に
湾曲した表面を持っているような加工も当然含んでいる。

【００１０】 例えばタービン羽根のような工作物は、その長さおよび幅に比較して小さい厚
さを持っている。羽根は更に一般にチタン合金から成っているので、比較的良好
な弾性変形可能性を持っている。

【００１１】 工作機械における締付け爪の適当な配置によって、工作物を締付けて、締付け
面の範囲における変形のため工作物が少なくとも近似的に目標輪郭をとるのを可
能にすることができる。従って本発明による締付け装置では、工作物が、目標輪
郭に対応しない位置から始まって、締付け面への適合によってできるだけ目標形
状に強制される。これに関して″目標形状″又は″目標輪郭″は、達成可能な製
造精度内に寸法誤差も形状誤差も位置誤差も持たない工作物を意味する。

【００１２】 これは締付け面又は締付け面のどれか１つ又はそれ以上の所定の個所が、次の
加工方向のための基準として使用可能である、という利点を持っている。工具の
移動経路が今や締付け面の位置に関係づけられ、これらの締付け面で工作物の対
応する区域が目標輪郭又は目標位置をとるので、製造精度を低下する著しいい系
統誤差がなくされる。他の可能な影響を別として、今や理想的な場合、工具は目
標輪郭に対応する輪郭を工作物に生じることができ、このためにも前もって工作
物の測定は必要でない。フライス盤におけるタービン羽根の加工時間は、測定を
回避するため、約１０〜１５％だけ減少する。

【００１３】 別の利点は、フエードイン個所すなわち工作物のフライス加工されない範囲と
フライス加工された範囲との間の移行部が、僅かな費用にもかかわらず、質的に
よく形成可能なことである。即ち目標輪郭に基く移動経路を持つ工作物は、実際
にも目標輪郭へ係合し、公差を持つ輪郭には係合しない。

【００１４】 特に有利な実施形態では、締付け装置の締付けが、本来の工作物の加工も行わ
れる同じ工作機械上で製造される。これにより製造公差を減少することができる
。

【００１５】 別の有利な構成では、本発明による締付け装置が、工作機械へ締付けられる本
体を持っている。本体には１つ又はそれ以上の挿入片が挿入可能でこれらの挿入
片に工作物を締付ける締付け面が形成されている。これは、締付け装置の主用部
分を異なる工作物のために使用できるという利点を持っている。他の工作物を加
工しようとすれば、挿入片を交換しさえすればよい。従って締付け装置の重要な
部分が交換可能に構成されているので、締付け装置に関して、異なる工作物の製
造に必要な費用を少なくすることができる。

【００１６】 本発明の別の好ましい構成は、請求項からわかる。

【００１７】 図に概略的に示されている実施例に基いて、本発明が詳細に説明される。

【００１８】 図１に一部を示されているフライス盤１は、頭部２ａ及び基部２ｂを備えた円
形ステーシヨン２を持っている。頭部２ａには、工作物を受入れるために考慮さ
れる締付け装置３を設けることができる。円形ステーシヨン２は、Ｘ方向及びＺ
方向（図の面に対して直角）に移動可能な往復台４上にある。円形ステーション
２は更に駆動される回転軸線５を備えており、この回転軸線により締付け装置３
が軸線５の周りに回転運動可能である。工作機械又は締付け装置と工作物は、後
述する工作物製造システムを形成している。

【００１９】 フライス盤は更に加工ユニツトとして工具担体６を持ち、この工具担体にフラ
イス工具７が設けられて、駆動されることができる。工具担体６はＸ方向及びＹ
方向に移動可能で、約±８０°の範囲で工具先端７ａの周りに旋回可能である。
従って工具先端の範囲で、工具の加工軸線は工具担体の旋回軸線と交差する。こ
のような工作機械の基本的構造及び動作態様は、出願人の欧州出願第９３１２０
１９８．２号に示されており、その内容は参照により完全に受入れられる。

【００２０】 円形ステーション２にはそれぞれ２つの締付け装置３を保持することができ、
締付け装置は工作物の受入れのために考慮されている。図１では、工作物は精密
鍛造により前加工されたタービン羽根８であり、その板は許容公差限界内にある
輪郭を既に持っている。タービン羽根の材料即ちチタン合金の材料のため、及び
羽根の長さ及び幅と厚さとの比のため、この羽根は比較的広い範囲で弾性変形可
能である。

【００２１】 図２の拡大された部分図からわかるように、締付け装置３は、軸線５に関して
回転対称に構成された本体１０を持っている。本体は、心出しピン１１の範囲で
、図１に示す円形ステーシヨン２に受入れ可能である。円形ステーシヨン２にお
いて、その駆動される回転軸線５は、締付け装置３の対称軸線と一直線をなして
いる。心出しピン１１とは反対側の本体１０の端部において、本体は二又状に構
成されている。二又１４の各脚辺１４ａ，１４ｂに、対向する２つの締付け爪を
設けることができる。

【００２２】 図２に示す両脚辺１４ａ，１４ｂの各々は受入れ部を持ち、締付け爪１５ａ，
１５ｂとして構成されるそれぞれ１つの挿入片がこの受入れ部へ挿入可能である
。締付け爪１５ａ及び１５ｂは図３に示されている。それぞれ２つの別の締付け
爪１５ａ′，１５ｂ′が、締付け爪１５ａ，１５ｂに対向する側で、タービン羽
根８へ面で載っている。これにより一方では締付け爪１５ａ，１５ａ′が直接対
向し、他方では締付け爪１５ｂ，１５ｂ′が直接対向し、タービン羽根はそれぞ
れこれらの締付け爪の間に設けられている。このように形成される各締付け対爪
１５ａ′，１５ａ′及び１５ｂ，１５ｂ′は、ねじのような図示してない適当な
手段によって互いに固定可能であり、これにより締付け爪の締付け面が所定のよ
うに対向する。締付け面２１，２１′及び２２，２２′は、それらの間にそれぞ
れ１つの側方へ開く容積又は空所を形成し、この容積又は空所の形状及び相互位
置は、タービン羽根の目標形状の区域に精確に対応している。図３とは異なり図
２には、各締付けユニツトのそれぞれ１つの締付け爪１５ａ′，１５ｂ′のみが
示されている。

【００２３】 図３には、よくわかるようにするため、締付け爪がタービン羽根車に対し離れ
て示されている。同じ締付けユニツトの締付け爪の締付け面２１，２１′；２２
，２２′の限界はそれぞれ同じ線２０で一直線に並んでいる。それによりタービ
ン羽根の異なる側で対向する締付け面の線２０に沿うそれぞれ１つの投影面は、
同一又は合同である。

【００２４】 従ってタービン羽根８は、２つの個所で対向するそれぞれ２つの締付け爪の間
に保持される。両方の締付け個所はタービン羽根の板範囲にあり、第１の締付け
個所は板端部１６の範囲に設けられ、第２の締付け個所はタービン羽根８の基部
範囲１７の後ろに設けられている。従ってタービン羽根８がその縦軸線１８を回
転軸線５に対してほぼ直角に締付けられると、いわゆる″スナツバ″１９が両方
の締付けユニツトの間にある。このスナツバは、脚部と同様に、羽根をタービン
に締付けるのに用いられる。

【００２５】 従ってタービン羽根８の加工のため、板端部１６、スナツバ１９及び基部範囲
１７は、フライス工具にとって近づき易い。３つの直線軸線Ｘ，Ｙ及びＺ、回転
軸線５、工具担体６の旋回軸線に沿う工作物と工具との可能な相対運動のため、
及び締付け装置の構造的構成のために与えられる工作物への良好な接近可能性に
より、１回の締付けだけですべてのフライス加工を特に有利に行うことができる
。

【００２６】 図示しない締付け位置で、締付け爪１５ａ，１５ａ′；１５ｂ，１５ｂ′は線
２０に沿って平行に移動され、タービン羽根に面で当接する。図４において、締
付け前のタービン羽根が符号８で示されている。締付けの際弾性変形のため生じ
るタービン羽根の輪郭は、破線８′で示されている。タービン羽根の基部１７は
、変形なしで示されている。なぜならば、この基部は基準個所の役割を引受け、
締付け後はじめて製造されるからである。

【００２７】 すべての締付け爪１５ａ，１５ａ′；１５ｂ，１５ｂ′は、タービン羽根のそ
れぞれの区域の負の輪郭に相当する締付け面２１，２１′；２２，２２′を持っ
ている。従って締付け面２１，２１′；２２，２２′は、締付けるべきタービン
羽根形式の目標輪郭の幾何学的データに基いて、図１に示す機械上で製造するこ
とができる。フライス加工による鍛造型の製造のためにも利用される同じデータ
を使用すると、締付け爪の特に簡単で費用のかからない製造が行われる。締付け
爪はタービン羽根の加工も行う同じ機械でフライス加工されるので、タービン羽
根において非常に良好な製造精度を得ることができる。

【００２８】 締付け装置において両方の締付け爪が対向しているので、一方の締付け爪はタ
ービン羽根の一方の側へ当接し、他方の締付け爪はこれとは反対の側へ当接する
。板範囲は鍛造後既に完成しており、輪郭精度、撓み及びねじりにおいて普通の
許容公差内で目標輪郭又は目標値に一致しているので、締付けユニツトにより板
範囲を弾性変形範囲内でその目標位置又は目標形状に強制しさえすればよい。タ
ービン羽根が図１に示すＸ方向で正しい位置をとるようにするため、少なくとも
１つの締付け爪に少なくとも１つのストツパを設け、このストツパへ板縁が当た
るようにすることができる。Ｚ方向即ちタービン羽根の縦軸線に沿うタービン羽
根の正しい位置、及びＹ方向即ちスナツパの長さに沿うタービン羽根の正しい位
置は、板輪郭と締付け面の輪郭との一致のため、大体においてひとりでに得られ
る。

【００２９】 タービン羽根の完成及び締付け装置からのタービン羽根の取出し後、羽根は再
び緩められる。それにより不正確な個所が、鍛造過程のため締付け前に持ってい
たが既に許容限界内にあった値だけ、再び生じる。締付け中に生じる羽根の輪郭
（フライス加工の際高い仕上げ精度が仮定される）は、従って同様に許容限界内
にある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 工作物を保持する締付け装置が設けられている工作機械の部分を正面図で示す
。

【図２】 本発明による図１の締付け装置の平面図を示す。

【図３】 本発明による締付け装置により締付けるべきタービン羽根の斜視図を示し、図
では異なる締付けユニツトの２つの締付け爪が羽根に対して間隔をとって示され
ている。

【図４】 図３のタービン羽根を２つの異なる状態で示し、破線で締付け装置にある羽根
の変形状態が示されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービン羽根等のような弾性変形可能な特に金属の工作物の
   フライス加工用工作機械であって、フライス工具を挿入可能で切削速度を生じる
   ため駆動可能な加工ユニツトと、加工中に工作物を受入れかつ工作物に面で当接
   するように考慮されている締付け面を備えている締付け装置と、加工ユニツトと
   締付け装置との間に相対運動を生じる駆動ユニツトとを含んでいるものにおいて
   、締付け装置（３）が繰返し再使用可能な少なくとも２つの締付け爪（１５ａ，
   １５ａ′；１５ｂ，１５ｂ′）を持ち、締付け爪（１５ａ，１５ａ′；１５ｂ，
   １５ｂ′）の所に形成される締付け装置（３）の締付け面（２１，２１′；２２
   ，２２′）が、工作物の目標形状の少なくとも１つの区域に対応していることを
   特徴とする、工作機械。
2. 【請求項２】 締付け爪（１５ａ，１５ｂ）が締付け装置に設けられ、それ
   により工作物の幾何学的形状が、変形により締付け面（２１，２１′；２２，２
   ２′）の輪郭に合わされることを特徴とする、請求項１に記載の工作機械。
3. 【請求項３】 締付け面（２１，２１′；２２，２２′）がタービン羽根（
   ８）の目標形状に合わされていることを特徴とする、請求項２に記載の工作機械
   。
4. 【請求項４】 タービン羽根（８）を持つ締付け装置（３）が円形ステーシ
   ヨン（２）に設けられ、タービン羽根の縦軸線（１８）が、円形ステーシヨンの
   回転軸線（５）に対して実質的に直角に向けられていること特徴とする、請求項
   ３に記載の工作機械。
5. 【請求項５】 少なくとも２つの締付け爪（１５ａ，１５ａ′；１５ｂ，１
   ５ｂ′）を特徴とする、先行する請求項の１つ又はそれ以上に記載の工作機械。
6. 【請求項６】 締付け装置の締付け面（２１，２１′；２２，２２′）が、
   タービン羽根（８）の目標形状の区域にそれぞれ一致し、これらの区域の間にス
   ナツバ（１９）が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の工作機械
   。
7. 【請求項７】 本体（１０）が少なくとも１つの受入れ部を持ち、締付け爪
   として構成される交換可能な挿入片がこの受入れ部へ設けられることができ、挿
   入片に締付け面（２１，２１′；２２，２２′）が設けられていることを特徴と
   する、先行する請求項の１つ又はそれ以上に記載の工作機械。
8. 【請求項８】 タービン羽根の加工中にこれらのタービン羽根を位置ぎめし
   かつ保持する締付け装置であって、締付け爪に形成される締付け面（２１，２１
   ′；２２，２２′）を持ち、これらの締付け面がタービン羽根の対向する面区域
   に当接するようになっているものおいて、少なくとも２つの締付け爪（１５ａ，
   １５ａ′；１５ｂ，１５ｂ′）が再使用可能であり、締付け面（２１，２１′；
   ２２，２２′）の幾何学的形状が、タービン羽根の目標形状の少なくとも１つの
   区域に対応していることを特徴とする、締付け装置。
9. 【請求項９】 請求項２〜７に記載された締付け装置の１つ又はそれ以上の
   特徴を持っている請求工８に記載の締付け装置。
10. 【請求項１０】 タービン羽根等のような弾性変形可能な工作物の加工方法
    であって、まず締付け装置が作り出され、同じ形式の複数の工作物が、工作機械
    に存在して構造的に不変な締付け装置へ順次に設けられて加工され、工作物が、
    締付け装置の複数の締付け爪の締付け面の間において、工作物の平らな面とは異
    なる少なくとも１つの面範囲で保持されるものにおいて、締付け面（２１，２１
    ′；２２，２２′）が、工作物の目標輪郭の区域に対応する輪郭をそれぞれ持ち
    、工作物が締付けの際弾性変形せしめられ、それにより締付け中に工作物の形状
    が少なくとも目標形状に近づけられることを特徴とする、加工方法。
11. 【請求項１１】 工作物を持つ締付け装置（３）が円形ステーシヨン（２）
    にあり、加工中に円形ステーシヨンが、必要に応じて締付け装置を円形ステーシ
    ヨンの回転軸線（５）の周りに回転し、工作物が回転軸線に対して直角に向けら
    れているタービン羽根であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
12. 【請求項１２】 締付け装置（３）の締付け面（２１，；２２）が、工作物
    も加工する同じ工作機械上で形成されることを特徴とする、請求項８及び９の１
    つ又は両方に記載の方法。