ガスタービン翼の中間加工品、ガスタービン翼及びガスタービン、並びに、ガスタービン翼の中間加工品の製造方法及びガスタービン翼の製造方法
【課題】外面加工及び内部加工とも所望の精度を確保して行うことが可能なガスタービン翼の中間加工品及びその製造方法、ガスタービン翼及びその製造方法、並びに、ガスタービンを提供する。
【解決手段】ガスタービン翼の中間加工品２０は、外面に設けられ、外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点２１からなる第一の基準点群と、外面に設けられ、穴を機械加工する際に位置決めするための複数の第二の基準点２２からなり、その内の少なくとも一箇所が第一の基準点２１と異なる位置に設けられた第二の基準点群とを備える。
【解決手段】ガスタービン翼の中間加工品２０は、外面に設けられ、外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点２１からなる第一の基準点群と、外面に設けられ、穴を機械加工する際に位置決めするための複数の第二の基準点２２からなり、その内の少なくとも一箇所が第一の基準点２１と異なる位置に設けられた第二の基準点群とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外面形状等の機械加工を行う前のガスタービン翼の中間加工品及びその製造方法、ガスタービン翼及びその製造方法、並びにガスタービン翼を備えたガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンにおいては、翼形状を有するガスタービン翼を備え、該ガスタービン翼に作用する流体からの力により回転軸を回転させてトルクを発生させている。詳しくは、ガスタービンでは、ガスタービン翼として、ロータに設けられた動翼と、ロータ外周に配されたケーシングに固定された静翼とが軸方向に交互に複数段配されている。また、各段において、動翼及び静翼は、それぞれ複数環状に配列しており、互いに連結されている。例えば、動翼は、翼形状を有する翼本体と、翼本体の基端に設けられてロータ側に固定される翼根と、翼本体の先端に設けられて隣り合う動翼同士で連結されるシュラウドとを備える。また、静翼は、翼形状を有する翼本体と、翼本体の基端及び先端にそれぞれ設けられて隣り合う静翼同士で連結されるシュラウドとを備える。そして、この動翼と静翼との間を流通する流体である燃焼ガスにより、翼形状を有する動翼の翼本体は周方向の力を受けて、これによりロータを回転させることが可能となっている。また、このようなガスタービンの動翼及び静翼などでは、燃焼ガスにより周辺温度が高温となるため、内部に冷却流路を有し、この冷却流路に冷却用空気を流通させて冷却させながら稼働させている。
【０００３】
このようなガスタービン翼は、一般的に一次加工により概略ガスタービン翼の外形を有する中間加工品を製造した後に、二次加工として、精細な機械加工を行うことで所望の形状に製造する。例えば、上記のガスタービンの動翼の例では、一次加工として鋳造により、翼本体、翼根及びシュラウドとして概略予定する外形に形成された中間加工品を製造する。そして、当該中間加工品の寸法検査等を行って、二次加工により所望の形状に加工可能か否かの検査を行った後に、二次加工を行う。二次加工としては、ガスタービン翼としての機能を確保しつつロータや隣り合う動翼同士と組み付けることが可能となるように外面、特に翼根やシュラウドの加工を行う外面加工と、冷却流路となる冷却孔など内部構造を形成する内部加工とを行う。
【０００４】
ここで、二次加工で所定の形状に機械加工するために、一次加工の際に位置決めをするための基準点を複数設け、二次加工の際には該基準点で位置決めして機械加工を行う。このように基準点で位置決めして機械加工を行うことで、基準点を基準として所定の形状に機械加工を行うことが可能となる（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８２８号公報
【特許文献２】特開２００２−３２１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２の方法では、二次加工として内部加工を行う際に、外面との間に十分な肉厚を確保できず、極端な場合には加工して形成された空洞が予定しない箇所で外部に開口してしまう壁破れと呼ばれる不具合が生じてしまう問題があった。これは、外面を加工する外面加工と、内面を加工する内部加工とでは、精度や、精度が要求される箇所が異なり、外面加工を所望の精度で実施できたとしても、内部加工としては必要な箇所で必要な精度を確保することができないことによる。
特に、ガスタービンにおいては、ガスタービン自身の性能、また、コンバインドプラントとしての性能の向上のため、タービンガス温度の上昇が行われている。このため、従来はガス温度が低くて冷却不要だった後方段の長大翼について冷却が必要になってきた。さらに、ガスタービン性能向上のため翼の長翼化も行われている。そしてこのような長翼に二次加工において内面加工として冷却穴加工する場合、外面加工として実施する一般機械加工用の公差に入っている中間加工品でも、冷却穴加工により上記壁破れが起こることがあり、中間加工品の廃却率が高くなってしまうという問題があった。特に歪取りができず高価な一方向性凝固（ＤＳ）翼では、歪取りによって冷却穴加工を可能とすることができずに廃却率が高くなってしまう。そして、この問題を回避するためには、従来は翼の肉厚を厚くして冷却穴加工を可能とするのと引き換えに、翼の空力性能を犠牲にせざるを得なかった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外面加工及び内部加工とも所望の精度を確保して行うことが可能なガスタービン翼の中間加工品及びその製造方法、ガスタービン翼及びその製造方法、並びに、ガスタービンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明は、外面に開口する穴を有するガスタービン翼の前記外面の形状及び前記穴を機械加工する前のガスタービン翼の中間加工品であって、前記外面に設けられ、前記外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点からなる第一の基準点群と、前記外面に設けられ、前記穴を機械加工する際に位置決めするための複数の第二の基準点からなり、その内の少なくとも一箇所が前記第一の基準点と異なる位置に設けられた第二の基準点群とを備えることを特徴としている。
【０００９】
この構成によれば、外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための第一の基準点が外面に複数設けられていることで、第一の基準点で位置決めすることで、所望の位置、向きとして外面を加工することができる。また、穴を機械加工する際に位置決めするための第二の基準点が外面に複数、その内の少なくとも一箇所が第一の基準点と異なる位置に設けられていることで、第二の基準点で位置決めすることで、第一の基準点で位置決めした場合と異なる位置及び向きとして穴を加工することができる。すなわち、外面の加工、及び、穴の加工とも、それぞれ対応する第一の基準点及び第二の基準点により、それぞれ所望の精度を確保できるように位置決めして加工することができる。
【００１０】
また、本発明のガスタービン翼は、上記のガスタービン翼の中間加工品の前記第一の基準点で位置決めして、前記外面の形状が加工されるとともに、前記中間加工品の前記第二の基準点で位置決めして前記穴が加工されたことを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、第一の基準点で位置決めして外面の形状が加工されていることで、外面として所望の精度を有しているとともに、第二の基準点で位置決めして穴を加工していることで、穴として所望の精度を有するものとすることができる。
【００１２】
また、本発明は、外面に開口する穴を有するガスタービン翼の前記外面の形状及び前記穴を機械加工する前のガスタービン翼の中間加工品の製造方法であって、前記外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点からなる第一の基準点群、及び、前記穴を機械加工する際に位置決めをするための複数の第二の基準点からなる第二の基準点群を、前記第一の基準点と前記第二の基準点とが互いに少なくとも一箇所で異なる位置として設けた被加工体を形成する一次加工工程と、前記第一の基準点及び前記第二の基準点のそれぞれと、前記被加工体の前記外面との相対位置を測定する位置測定工程と、該位置測定工程の測定結果に基づいて、前記第一の基準点で位置決めした際に前記被加工体が前記外面の形状を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、前記被加工体に対する各前記第一の基準点の相対位置を調整する第一の基準点加工工程と、前記位置測定工程の測定結果に基づいて、前記第二の基準点で位置決めした際に前記被加工体が前記穴を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、前記第二の基準点を加工する第二の基準点加工工程とを備えることを特徴としている。
【００１３】
この方法によれば、一次加工工程で第一の基準点及び第二の基準点を有して形成された被加工体について位置測定工程を実施することで、第一の基準点及び第二の基準点のそれぞれと、被加工体の外面との相対位置を測定することができる。次に、第一の基準点加工工程として、位置測定工程での測定結果に基づいて、第一の基準点で位置決めした際に被加工体が外面の形状を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、第一の基準点が加工される。さらに、第二の基準点加工工程として、位置測定工程での測定結果に基づいて、第二の基準点で位置決めした際に被加工体が穴を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、第二の基準点が加工される。そして、以上の工程により、外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための第一の基準点が外面に複数設けられることで、第一の基準点で位置決めすることにより、被加工体を所望の位置、向きとして所望の精度を確保するようにして外面を加工することができる。また、穴を機械加工する際に位置決めするための第二の基準点が外面に複数、その内の少なくとも一箇所が第一の基準点と異なる位置に設けられることで、第二の基準点で位置決めすることにより、被加工体を第一の基準点で位置決めした場合と異なる位置及び向きとして所望の精度を確保するようにして穴を加工することができる。
【００１４】
また、上記のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、前記位置測定工程は、前記被加工体を前記第一の基準点で位置決めして、前記被加工体の前記外面の位置を測定する第一のステップと、前記被加工体を前記第二の基準点で位置決めして、前記被加工体の前記外面の内、前記穴と対応する位置を測定する第二のステップとを有し、前記第一の基準点加工工程は、前記第一のステップでの測定結果に基づいて、前記被加工体に対する各前記第一の基準点の相対位置を調整し、前記第二の基準点加工工程は、前記第二のステップでの測定結果に基づいて前記第二の基準点を加工することが好ましい。
【００１５】
この方法によれば、位置測定工程において第一のステップとして被加工体の外面の位置を測定し、第一の基準点加工工程では、第一のステップでの測定結果に基づいて第一の基準点の被加工体に対する相対位置を調整することで、外面全体の形状を考慮して第一の基準点の相対位置を調整することができる。また、位置測定工程において第二のステップとして被加工体の外面の内、穴と対応する位置を測定し、第二の基準点加工工程では、第二のステップでの測定結果に基づいて第二の基準点を加工することで、穴を加工する位置での外面形状を特に考慮して第二の基準点を加工することができ、上記壁破れの発生を防ぐことができる。
【００１６】
また、上記のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、前記位置測定工程の結果に基づいて、前記被加工体の前記外面を機械加工することにより、許容範囲内となるように該外面を加工可能か否かの判定を行う第一の判定工程と、前記位置測定工程の結果に基づいて、前記被加工体の前記穴を機械加工することにより、許容範囲内となるように該穴を加工可能か否かの判定を行う第二の判定工程とを備え、前記第一の判定工程で加工可能と判定された場合のみ前記第一の基準点加工工程を実施し、前記第二の判定工程で加工可能と判定された場合のみ第二の基準点加工工程を実施することが好ましい。
【００１７】
この方法によれば、第一の判定工程で位置測定工程の結果に基づいて、許容範囲内となるように外面を加工可能か否かの判定を行い、第一の判定工程で加工可能と判定された場合のみ第一の基準点加工工程を実施する。このため、外面を機械加工して許容範囲とならないような被加工体に第一の基準点加工工程や外面の機械加工を実施して作業ロスが発生してしまうのを防止することができる。また、第二の判定工程で位置測定工程の結果に基づいて、許容範囲内となるように穴を加工可能か否かの判定を行い、第二の判定工程で加工可能と判定された場合のみ第二の基準点加工工程を実施する。このため、穴を機械加工して許容範囲とならないような被加工体に第二の基準点加工工程や穴の機械加工を実施して作業ロスが発生してしまうのを防止することができる。
【００１８】
また、上記のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、前記一次加工工程では、前記被加工体として前記第一の基準点の少なくとも一つの代わりをなす補助基準点が設けられたものを形成し、前記第一の基準点加工工程では、前記第一の基準点の少なくとも一つに代えて、前記補助基準点を加工することで、該補助基準点を新たな第一の基準点の一つとして構成させることが好ましい。
【００１９】
この方法によれば、第一の基準点加工工程で、第一の基準点の少なくとも一つに代えて補助基準点を加工することで、位置測定工程では位置測定に適した箇所を第一の基準点として選択することができるとともに、第一の基準点加工工程以降では第一の基準点を位置決めして外面を機械加工するのに適した箇所を第一の基準点として選択することができる。
【００２０】
また、本発明のガスタービン翼の製造方法は、上記のガスタービン翼の中間加工品の製造方法で製造された前記中間加工品を、前記第一の基準点で位置決めして前記外面の形状を機械加工する外面加工工程と、前記中間加工品を前記第二の基準点で位置決めして前記穴を機械加工する内部加工工程とを備えることを特徴としている。
【００２１】
この方法によれば、外面加工工程として、第一の基準点で位置決めして外面の形状を加工することで、所望の精度を確保して外面を加工することができる。また、内部加工工程として、第二の基準点で位置決めして穴を加工することで、所望の精度を確保して穴を加工することができる。
【００２２】
また、本発明のガスタービンは、上記ガスタービン翼を備えることを特徴とする。
また、本発明のガスタービンは、上記のガスタービン翼の製造方法で製造されたガスタービン翼を備えることを特徴とする。
これらの構成によれば、それぞれ所望の精度を確保して外面及び穴が形成されるので、加工精度を考慮して部材断面を大きく確保する必要がない。このため、ガスタービン翼を、性能を確保する上で最小限の大きさとすることができ、該ガスタービン翼を備えたガスタービンとして性能向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のガスタービン翼の中間加工品によれば、外面加工及び内部加工とも所望の精度を確保して行うことができる。このため、ガスタービン翼製造に伴う廃却率の低減を図ることができる。また、内部加工による壁破れの防止のために翼の肉厚を必要以上に確保するような断面形状とする必要がなく、当該中間加工品から最小限の肉厚を有するガスタービン翼を製造することができ、空力性能の向上を図ることができる。
本発明のガスタービン翼の中間加工品の製造方法によれば、外面加工及び内部加工とも二次加工として所望の精度を確保して行うことが可能な中間加工品を製造することができる。このため、ガスタービン翼製造に伴う廃却率の低減を図ることができる。また、内部加工による壁破れの防止のために翼の肉厚を必要以上に確保するような断面形状とする必要がなく、製造された当該中間加工品から最小限の肉厚を有するガスタービン翼を製造することができ、空力性能の向上を図ることができる。
また、本発明のガスタービン翼によれば、外面及び穴とも、所望の精度を有するものとし、最小限の肉厚とした断面形状として空力性能の向上を図ることができる。また、製造に伴う廃却率の低減により低コストのものとすることができる。
また、本発明のガスタービン翼の製造方法によれば、外面及び穴とも、所望の精度を有するものとし、最小限の肉厚とした断面形状で製造することができ、空力性能の向上を図ることができる。また、製造に伴う廃却率の低減により低コストのものを製造することができる。
また、本発明のガスタービンによれば、ガスタービン翼の空力性能向上によりタービン効率が向上するため、高い熱効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態のガスタービンの全体図である。
【図２】本発明の実施形態のガスタービンのタービン動翼の詳細を示す斜視図である。
【図３】図２の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図４】図２のタービン動翼を先端側から基端側へ径方向視した詳細図である。
【図５】図２の切断線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【図６】図２のタービン動翼を基端側から先端側へ径方向視した詳細図である。
【図７】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第一の工程を示すフロー図である。
【図８】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第二の工程を示すフロー図である。
【図９】本発明の実施形態のタービン動翼の中間加工品の詳細を示す斜視図である。
【図１０】図９の切断線Ｃ−Ｃにおける断面図である。
【図１１】図９の中間加工品を先端側から基端側へＺ軸方向視した詳細図である。
【図１２】図９の切断線Ｄ−Ｄにおける断面図である。
【図１３】図９の中間加工品を基端側から先端側へＺ軸方向視した詳細図である。
【図１４】図９の中間加工品の翼根部分をＹ軸方向視した詳細図である。
【図１５】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、位置測定工程の第一のステップで中間加工品を第一の基準点で位置決めした状態を説明する説明図である。
【図１６】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第一の判定工程の詳細を示すフロー図である。
【図１７】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第一の判定工程での判定手順の詳細を説明する説明図である。
【図１８】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第一の判定工程での判定手順の詳細を説明する説明図である。
【図１９】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、位置測定工程の第二のステップで中間加工品を第二の基準点で位置決めした状態を説明する説明図である。
【図２０】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第二の判定工程の詳細を示すフロー図である。
【図２１】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第二の判定工程での判定手順の詳細を説明する説明図である。
【図２２】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、最終検査工程の詳細を示すフロー図である。
【図２３】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、外面加工工程で中間加工品を第一の基準点で位置決めした状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、本発明のガスタービン翼の例としてガスタービンのタービン動翼を例に挙げて説明をする。図１は、ガスタービンの概要を示している。図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機３と、圧縮機３から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスＧを生成する燃焼器４と、燃焼器４から供給される燃焼ガスＧにより回転駆動するタービン５とを備える。圧縮機３は、ロータ２の外周に配された圧縮機ケーシング３ａと、ロータ２に固定されて環状に配列された複数の圧縮機動翼３ｂと、圧縮機ケーシング３ａに支持されて環状に配列された複数の圧縮機静翼３ｃとを備え、圧縮機動翼３ｂ及び圧縮機静翼３ｃは、タービン軸方向Ｐに複数段交互に配されている。また、タービン５は、ロータ２の外周に配されて内部を燃焼ガス流路Ｆとするタービンケーシング５ａと、ロータ２に固定され環状に配列された複数のタービン動翼５ｂと、タービンケーシング５ａに支持されて環状に配列された複数のタービン静翼５ｃとを備え、タービン動翼５ｂ及びタービン静翼５ｃは、タービン軸方向Ｐに複数段交互に配されている。
【００２６】
次に、タービン動翼５ｂの詳細について説明する。図２から図６に示すように、タービン動翼５ｂは、燃焼ガス流路Ｆ内に配される翼本体１０と、翼本体１０の基端１０ａから張り出すように設けられたプラットフォーム１１と、プラットフォーム１１から基端側へと突出した翼根１２と、翼本体１０の先端１０ｂに設けられたシュラウド１３とを備える。なお以下においては、タービン動翼５ｂをロータ２に取り付けた際に、タービン軸方向Ｐに沿う軸をＸ軸とし、また、タービン動翼５ｂが取り付けた位置での接線方向に沿う軸をＹ軸、径方向に沿う軸をＺ軸として説明するものとする。
【００２７】
翼本体１０は、Ｘ軸方向に沿って燃焼ガス流路Ｆ上流側となる前縁１０ｃから下流側となる後縁１０ｄにかけてＹ軸方向一方側へ凸となるように湾曲して正圧面１０ｆ及び負圧面１０ｅが形成された所謂翼形状の断面を有している。
【００２８】
また、翼根１２は、Ｘ軸方向に沿ってセレーション１２ａが複数形成されており、該セレーション１２ａがロータ２に形成された図示しない翼溝に嵌合することで、Ｘ軸方向がタービン軸方向Ｐに一致し、Ｙ軸方向がロータ２の周面接線方向に一致し、また、Ｚ軸方向が径方向に一致するようにしてロータ２に取り付けられる。また、プラットフォーム１１は、略板状で、各タービン動翼５ｂの翼根１２がロータ２に取り付けられた状態で、隣り合うタービン動翼５ｂのプラットフォーム１１の縁端１１ａ同士が近接対向することで、燃焼ガス流路Ｆの内周側壁面を構成している。また、シュラウド１３は略板状で外周面１３ａには、タービン動翼５ｂがロータ２に取り付けられた状態で周方向となるＹ軸方向に沿うようにして略板状のフィン１４が突出している。
【００２９】
また、プラットフォーム１１同様に、各タービン動翼５ｂの翼根１２がロータ２に取り付けられた状態で、隣り合うタービン動翼５ｂのシュラウド１３の縁端１３ｂ同士が当接することで円環状のリングを構成している。さらに、フィン１４の縁端１４ａ同士が当接することで、シュラウド１３とタービンケーシング５ａとの間におけるＸ軸方向のシール構造が構成されることとなる。
【００３０】
また、タービン動翼５ｂの内部には、燃焼ガス流路Ｆ内で燃焼ガスＧに曝されて高温となる翼本体１０を冷却するための穴である冷却孔１５が形成されている。冷却孔１５は、翼本体１０の内部に翼高さ方向となるＺ軸方向に沿って形成されており、基端側ではタービン動翼５ｂの外面の一部である翼根１２の底面１２ｂに開口し、また、先端側ではタービン動翼５ｂの外面の一部であるシュラウド１３の外周面１３ａに開口している。そして、冷却孔１５の一方の開口から冷却空気を流入させて内部を流通させ、他方の開口から流出させるようにすることで翼本体１０を冷却することが可能となっている。また、図３に示すように、このような冷却孔１５は、翼本体１０の内部において翼断面の中心線に沿って間隔を空けて複数設けられており、本実施形態では５箇所に設けられている。
【００３１】
ここで、タービン動翼５ｂを構成する翼本体１０、プラットフォーム１１、翼根１２、シュラウド１３及びフィン１４は、それぞれ長さ、幅、厚さなどの寸法が所定の許容範囲内となっているとともに、全体の重心位置も所定の許容範囲内となるように形成されている。また、冷却孔１５は、互いの間隔が所定の許容範囲内となっているとともに、翼本体１０の外面との間の壁厚Ｔ１、Ｔ２が所定の必要壁厚Ｔｃ以上となるように形成されている。
【００３２】
次に、このように各諸元が許容範囲内となるように加工を行ってタービン動翼５ｂを製造する製造工程の詳細について説明する。本実施形態のタービン動翼５ｂの製造工程は、大きく分けて、中間加工品２０を製造する図７に示す第一の工程Ｓ１０と、中間加工品２０を機械加工することでタービン動翼５ｂを製造する図８に示す第二の工程Ｓ２０とで構成されている。
【００３３】
図７に示すように、中間加工品２０を製造する第一の工程Ｓ１０は、タービン動翼５ｂとして概略予定される外形を有する被加工体３０を形成する一次加工工程Ｓ１１と、被加工体３０の位置測定を行う位置測定工程Ｓ１２と、位置測定結果に基づいて加工の可否の判定を行う第一の判定工程Ｓ１３及び第二の判定工程Ｓ１４と、位置測定結果に基づいて後述する第一の基準点２１及び第二の基準点２２のそれぞれを加工する第一の基準点加工工程Ｓ１５及び第二の基準点加工工程Ｓ１６と、最終検査を実施する最終検査工程Ｓ１７とを備える。また、図８に示すように、第二の工程Ｓ２０は、中間加工品２０の内部構造である冷却孔１５を加工する内部加工工程Ｓ２１と、中間加工品２０の外面の形状を機械加工する外面加工工程Ｓ２２とを備える。以下、第一の工程Ｓ１０及び第二の工程Ｓ２０のそれぞれの詳細を説明する。
【００３４】
第一の工程Ｓ１０においては、まず一次加工工程Ｓ１１を実施する。一次加工工程Ｓ１１では、図９から図１４に示すように、鋳造によりタービン動翼５ｂの外形を概略有する被加工体３０を成型する（ステップＳ１１０）。ここで、被加工体３０は、突起状の複数の第一の基準点２１で構成された第一の基準点群及び突起状の複数の第二の基準点２２で構成された第二の基準点群を有するとともに、軸状の補助基準点２３を有している。
【００３５】
第一の基準点２１は、後述するように外面加工工程Ｓ２２において中間加工品２０の外面の形状を機械加工する際に当該中間加工品２０を位置決めするための基準点である。本実施形態では、第一の基準点２１は、一つの基端側軸方向支持点２１ａ、二つの基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ、一つの基端側径方向支持点２１ｄ、一つの先端側軸方向支持点２１ｅ、及び、一つの先端側周方向支持点２１ｆとで構成されている。基端側軸方向支持点２１ａは、翼根１２のＸ軸方向一端面１２ｅに設けられてＸ軸方向に当接支持可能となっている。また、二つの基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃは、翼根１２のＹ軸方向一側面１２ｄに、Ｘ軸方向に間隔を有して設けられてＹ軸方向に当接支持可能となっている。基端側径方向支持点２１ｄは、プラットフォーム１１の外周面１１ｂにおいて翼本体１０の負圧面１０ｆ側に設けられて、Ｚ軸方向に当接支持可能となっている。先端側軸方向支持点２１ｅは、フィン１４のＹ軸方向一端部に設けられＸ軸方向に当接支持可能となっている。また、先端側周方向支持点２１ｆは、翼本体１０の負圧面１０ｆに設けられＹ軸方向に当接支持可能となっている。なお、本実施形態では、第一の基準点２１で位置決めされた中間加工品２０を該位置で安定支持するために、一つの第一の補助支持点２４ａを有している。第一の補助支持点２４ａは、翼本体１０の正圧面１０ｅに設定されており、Ｙ軸方向に当接支持可能となっている。また、補助基準点２３は、翼根１２のＸ軸方向両端面１２ｅ、１２ｆに、それぞれ同軸として突出した軸体であり、後述するように第一の基準点２１の内、基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ、基端側径方向支持点２１ｄ及び先端側周方向支持点２１ｅと置き換えて使用可能なものである。
【００３６】
また第二の基準点２２は、後述するように内部加工工程Ｓ２１において中間加工品２０に冷却孔１５を機械加工する際に当該中間加工品２０を位置決めするための基準点である。本実施形態では、第二の基準点２２は、二つの基端側軸方向支持点２２ａ、２２ｂ、二つの基端側周方向支持点２２ｃ、２２ｄ、一つの基端側径方向支持点２２ｅ、一つの先端側周方向支持点２２ｆ、及び、一つの先端側軸方向支持点２２ｇとで構成されている。基端側軸方向支持点２２ａ、２２ｂは、翼根１２のＸ軸方向一端面１２ｅに設けられてＸ軸方向に当接支持可能となっている。また、二つの基端側周方向支持点２２ｃ、２２ｄは、翼根１２のＹ軸方向一側面１２ｄに、Ｘ軸方向に間隔を有して設けられてＹ軸方向に当接支持可能となっている。また、先端側周方向支持点２２ｆは、フィン１４のＹ軸方向一端部に設けられＹ軸方向に当接支持可能となっている。さらに、先端側軸方向支持点２２ｇは、シュラウド１３の縁端に設けられてＸ軸方向に当接支持可能となっている。なお、本実施形態では、第二の基準点２２で位置決めされた中間加工品２０を該位置で安定支持するために、一つの第二の補助支持点２５ａを有している。補助支持点２５ａは、プラットフォーム１１の外周面１１ｂにおいて翼本体１０の負圧面１０ｆ側に設定されており、Ｘ軸方向に当接支持可能となっている。また、本実施形態では、第一の基準点２１と第二の基準点２２とは、互いの基端側径方向支持点２１ｄ、２２ｅが位置を同じくして共通している一方、他の基準点はそれぞれ位置を異なるものとしている。
【００３７】
そして、このようにして鋳造により成型された被加工体３０について、第一熱処理（ステップＳ１１１）を行った後に、第一欠陥検査（ステップＳ１１２）において、非破壊検査を実施して欠陥の有無を判定する。非破壊検査としては、例えば放射線探傷検査や超音波探傷検査などが挙げられる。
そして、欠陥が検出されない場合には歪除去を実施する（ステップＳ１１３）。まず、被加工体３０において、翼本体１０となる部分において断面形状を計測する。断面形状の計測には、例えば予定される断面形状と対応する形状を有するゲージを利用し、該ゲージとの離間距離を各位置で測定することで行われる。そして、計測した断面形状と予定される断面形状とが許容値より大きい差を有して異なる場合には、歪取りを実施する。そして、これを繰り返して、計測した断面形状が予定される断面形状に対して許容値以内となったら次工程に移行する。
【００３８】
次に、位置測定工程Ｓ１２として、被加工体３０の外面の位置を測定する。ここでは、まず第一のステップＳ１２１として、第一の基準点２１で位置決めして（ステップ１２１ａ）、第一の基準点２１に対する被加工体３０の外面の相対位置を測定する（ステップＳ１２１ｂ）。すなわち、図１５に示すように、第一の基準点２１のそれぞれを各支持ピン４０で支持することで、被加工体３０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に位置決めされることとなる。この際、補助支持点２４ａにも支持ピン４０を当接させて支持させる。この状態で、三次元計測機を利用して予め設定された外面上の測定点で位置測定を行う。測定点は、翼本体１０、プラットフォーム１１、翼根１２、シュラウド１３及びフィン１４のそれぞれに複数点設定される。本実施形態では、翼本体１０では、測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊがＺ軸方向に沿って複数断面でそれぞれ設定されている。図１０に示すように、測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊは、各断面において、正圧面１０ｅ及び負圧面１０ｆのそれぞれに、冷却孔１５と対向する位置でＹ軸方向の位置を測定可能に設定されている。
【００３９】
また、図１１に示すように、シュラウド１３では、測定点Ｍ１３ａ〜Ｍ１３ｉが外周面及び側面において、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの位置を測定可能に設定されている。また、フィン１４では、測定点Ｍ１４ａ〜Ｍ１４ｃが側面においてＸ軸方向の位置を測定可能に設定されている。
【００４０】
図１２から図１４に示すように、プラットフォーム１１では、測定点Ｍ１１ａ〜Ｍ１１ｐが外周面及び側面において、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの位置を測定可能に設定されている。また、翼根１２では、測定点Ｍ１２ａ〜Ｍ１２ｈが両端面、両側面及び底面において、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの位置を測定可能に設定されている。また、本ステップでは、さらに補助基準点２３の位置も測定しておく。なお、図１０から図１４に示す各図において、各測定点を示す矢印は、測定を行う方向を示しており、点表示されている測定点では紙面奥行き方向に測定することを示している。
【００４１】
次に、第一の判定工程Ｓ１３として、被加工体３０の外面を機械加工することにより、外面の形状を許容範囲内となるように加工可能な否かの判定を行う。具体的には、図１６に示すように、まず位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１で測定された位置測定結果に基づいて、現在の被加工体３０の形状をモデル化する。一方、タービン動翼５ｂとして設計された形状を基準として許容値だけ変形させた基準形状を予めモデル化しておく。
そして、図１７に示すように、被加工体３０の形状Ｎ３０において、翼本体１０の測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊが設定された各断面で、基準形状Ｎ３１における翼本体１０の対応する断面との間で、周面位置のずれ量Ｕを求め、該ずれ量Ｕが許容値以内か否か判断する（ステップＳ１３１）。そして、各断面の各測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊにおける各ずれ量Ｕがいずれも許容値内である場合には、加工可能と判定する。次に、図１８に示すように、被加工体３０の形状Ｎ３０をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させるとともに、Ｚ軸回りに回転させて位置調整することで、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状Ｎ３０内に納まる場合には、機械加工により基準形状Ｎ３１から許容範囲となる形状に加工することが可能となると判断する（ステップＳ１３２）。
【００４２】
また、この際、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状Ｎ３１に納まった状態におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量、Ｚ軸回りの回転角度を記録し、当該移動量及び回転角度から、各第一の基準点２１として必要となる調整量を算出する（ステップＳ１３３）。一方、各断面の各測定点におけるずれ量Ｕのいずれかで許容値外である場合、及び、どのように位置調整をしても、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状からはみ出す場合には、加工不能と判定して、一次加工工程Ｓ１１の歪取りから再度実施する。
【００４３】
次に、図７に示すように、第二熱処理Ｓ１１４として、歪取り焼鈍を実施し、鋳造（ステップＳ１１０）時に生じた歪を除去する。そして、次に第二欠陥検査として、第一欠陥検査工程（ステップＳ１１２）と同様に非破壊検査を行って欠陥を検出する（ステップＳ１１５）。そして、欠陥が検出されなかった場合には位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２に移行する。
【００４４】
位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２では、まず第二の基準点２２で位置決めして（ステップＳ１２２ａ）、第二の基準点２２に対する被加工体３０の外面の相対位置を測定する（ステップＳ１２２ｂ）。すなわち、図１９に示すように、第二の基準点２２のそれぞれを各支持ピン５０で支持することで、被加工体３０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にそれぞれ位置決めされることとなる。この際、補助支持点２５ａにも支持ピン５０を当接させて支持させる。この状態で、三次元計測機を利用して予め設定された外面上の測定点で位置測定を行う。本工程では、冷却孔１５と対応する位置として、図１０に示す翼本体１０の複数断面のそれぞれに設定された測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊのみで行われる。
【００４５】
そして、次に、第二の判定工程Ｓ１４として、被加工体３０に冷却孔１５を機械加工することにより、許容範囲内となるように冷却孔１５を加工可能か否かの判定を行う。具体的には、図２０に示すように、第一の判定工程Ｓ１３同様に位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２で測定された位置測定結果に基づいて、現在の被加工体３０の翼本体１０となる部分の形状をモデル化する。そして、被加工体３０の形状Ｎ３２をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させるとともに、Ｚ軸回りに回転させて位置調整することで、翼本体１０の部分において、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状Ｎ３２内に納まるか否か判定する（ステップＳ１４１）。さらに、図２１に示すように、翼本体１０の測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊが設定された各断面において、基準形状Ｎ３１における翼本体１０の対応する断面との間で、周面位置のずれ量Ｖを求めて、該ずれ量Ｖが許容値内か否か判定する（ステップＳ１４２）。そして、どのように位置調整をしても、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状Ｎ３２からはみ出す場合、及び、各断面の各測定点におけるずれ量Ｖがいずれかで許容値外であるには、加工不能と判定して、一次加工工程Ｓ１１の歪取りから再度実施する。一方、基準形状Ｎ３２が被加工体３０の形状内に納まり、かつ、各断面の各測定点におけるずれ量Ｖがいずれも許容値以内である場合には、その状態におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量、Ｚ軸回りに回転角度を記録し、当該移動量及び回転角度から、各第二の基準点２２として必要となる調整量を算出する（ステップＳ１４３）。
【００４６】
次に、この状態で冷却孔１５を加工した際に、各冷却孔１５と被加工体３０の翼本体１０となる部分の外周面との間に形成される壁厚Ｔ１、Ｔ２を算出する（ステップＳ１４４）。そして、算出した壁厚Ｔ１、Ｔ２が予め設定された必要壁厚Ｔｃ以上である場合には、加工可能と判定して次工程に移行する。一方、算出した壁厚Ｔ１、Ｔ２が予め設定された必要壁厚Ｔｃ未満である場合には、加工不能と判定して、一次加工工程Ｓ１１から再度実施する。
【００４７】
次に、図７に示すように、第一の基準点加工工程Ｓ１５を実施する。すなわち、第一の判定工程Ｓ１３で各第一の基準点２１について算出した調整量だけ、切削、研削等により一部を除去し、あるいは、キャップを嵌め込む等により嵩上げさせる。ここで、本実施形態では、位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１で使用した第一の基準点２１の内、基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ、基端側径方向支持点２１ｄ及び先端側周方向支持点２１ｅに代えて、補助基準点２３を第一の基準点２１として採用し、加工を行う。補助基準点２３は、軸状に形成されてＸ軸と平行となるように突出している。このため、補助基準点２３を摺動可能に把持することで、Ｘ軸方向に沿って進退可能、かつ、Ｘ軸回り回動可能とする一方、Ｘ軸と交差するＹ軸方向及びＺ軸方向の移動を規制して位置決めすることができ、これにより二方向に支持する基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ、基端側径方向支持点２１ｄ及び先端側周方向支持点２１ｅに代えて補助基準点２３を採用することが可能となっている。なお、第一の基準点２１の全てを加工する必要はなく、必要に応じて一部の加工を省略するものとしても良い。例えば、タービン翼の組立精度としては、軸方向及び周方向の精度に対して、径方向の精度は相対的に低くても十分に許容され、それ故に、基端側径方向支持点２１ｄの加工を省略するものとしても良い。また、周方向支持点は、基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ及び先端側周方向支持点２１ｆと三つあり、それ故にその内の一つ、例えば先端側周方向支持点２１ｆの加工を省略するものとして良い。また、本実施形態では、上記の理由により加工を省略するものとしているが故に、基端側径方向支持点２１ｄ（基端側径方向支持点２２ｅ）及び先端側周方向支持点２１ｆは凸状に形成されておらずタービン翼としての最終仕上面に直接当接する構成としている。
【００４８】
次に、図７に示すように、第二の基準点加工工程Ｓ１６を実施する。すなわち、第二の判定工程Ｓ１４で各第二の基準点２２について算出した調整量だけ、切削、研削等により一部を除去し、あるいは、キャップを嵌め込む等により嵩上げさせる。なお、第二の基準点２２についても全てを加工する必要はなく、必要に応じて一部の加工を省略するものとしても良い。すなわち同様の理由により、基端側径方向支持点２２ｅの加工を省略するものとしても良い。以上のように、第一の基準点加工工程Ｓ１５及び第二の基準点加工工程Ｓ１６を完了することで、調整された第一の基準点２１及び第二の基準点２２を有する中間加工品２０が形成されることとなる。ここで、本実施形態では、さらに最終検査工程Ｓ１７を実施する。
【００４９】
すなわち、図２２に示すように、最終検査工程Ｓ１７では、第一の位置確認工程Ｓ１７１として、中間加工品２０を第一の基準点２１で位置決めして（ステップＳ１７１ａ）、外面を三次元計測する（ステップＳ１７１ｂ）。そして、第三の判定工程Ｓ１７２として、第一の判定工程Ｓ１３同様に、第三の位置確認工程Ｓ１７１の測定結果に基づいて、中間加工品２０のモデル化した形状内に予め設定された基準形状が納まるか否か判定する。ここで、中間加工品２０のモデル化した形状内に予め設定された基準形状が納まらないと判定された場合には、再度第一の基準点加工工程Ｓ１５を実施し、納まると判定された場合には、次に移行する。
【００５０】
次に、第二の位置確認工程Ｓ１７３として、中間加工品２０を第二の基準点２２で位置決めして（ステップＳ１７３ａ）、翼本体１０となる部分の外面を三次元測定する（Ｓ１７３ｂ）。そして、第四の判定工程Ｓ１７４として、冷却孔１５を形成した場合の壁厚Ｔ１、Ｔ２を算出し、算出した壁厚Ｔ１、Ｔ２が必要壁厚Ｔｃ以上かどうかを判定する。そして、算出した壁厚Ｔ１、Ｔ２が必要壁厚Ｔｃ未満であった場合には、再度第二の基準点加工工程Ｓ１６を実施し、必要壁厚Ｔｃ以上であった場合には、第一の工程Ｓ１０が完了して中間加工品２０が完成する。
【００５１】
次に、図８に示すように、第二の工程Ｓ２０として、中間加工品２０を機械加工してタービン動翼５ｂを製造する。
すなわち、まず内部加工工程Ｓ２１として冷却孔１５を形成する。冷却孔１５は、例えば、硝酸電解加工や放電加工により形成される。より具体的には、まず中間加工品２０を第二の基準点２２で位置決めして（ステップＳ２１ａ）、例えば硝酸電解加工機に設置する。この状態で、冷却孔１５と対応する径、長さ、形状を有し、通電された状態の電極棒を冷却孔１５の開口となる位置に向かって進出させながら、電極棒の先端から電解液となる硝酸ソーダを供給させる。これにより電極棒と、中間加工品２０との間に電解作用が生じ、電極棒の周囲で中間加工品２０が溶解し冷却孔１５となる穴が形成されていくこととなる（ステップＳ２１ｂ）。この際、中間加工品２０は予め加工して調整された第二の基準点２２で位置決めされているが、第二の基準点２２の調整は、位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２において壁厚Ｔ１、Ｔ２が薄くなる翼本体１０の外面の位置を測定し、この測定結果に基づいて壁厚Ｔ１、Ｔ２を評価した後に加工を行っていることから、必要壁厚Ｔｃを確実に確保した状態で冷却孔１５を形成することができる。さらに、位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２では、単に翼本体１０の外面の位置を測定するのではなく、冷却孔１５となる位置と対向する位置で外面の位置を測定していることから、より確実に壁厚Ｔ１、Ｔ２を確保することができる。
【００５２】
次に、外面加工工程Ｓ２２として、外面の加工を行い、シュラウド１３、フィン１４、プラットフォーム１１及び翼根１２について所望の形状となるように加工を行う。具体的には、図２３に示すように、中間加工品２０を第一の基準点２１で位置決めして（ステップＳ２２ａ）、例えば研削機に設置する。この状態で、予め設定されたタービン動翼５ｂの形状となるように、シュラウド１３、フィン１４、プラットフォーム１１及び翼根１２を研削していく。また、翼根１２についてはセレーション１２ａを形成していく（ステップＳ２２ｂ）。ここで、第一の基準点２１の調整がタービン動翼５ｂの翼本体１０、シュラウド１３、フィン１４、プラットフォーム１１及び翼根１２の各部外面形状を計測した結果に基づいて行われていることから、全体の重心位置、ロータ２に組み付けた際のロータ２に対する組み付け状態、及び、他の構成、すなわち周方向に隣り合うタービン動翼５ｂや、タービン軸方向Ｐに隣り合うタービン静翼５ｃとの取り付け状態を考慮してタービン動翼５ｂを形成することができる。そして、最後に、第一の基準点２１及び第二の基準点２２を切断して表面を仕上ることでタービン動翼５ｂが完成する。
【００５３】
以上のように、本実施形態のタービン動翼５ｂの製造方法では、まず機械加工前の中間加工品２０を製造する際に、機械加工用の基準点として第一の基準点２１と第二の基準点２２と、二種類の基準点をそれぞれ複数設けている。そして、第一の基準点２１は、外面加工工程Ｓ２２実施用として、位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１で、タービン動翼５ｂとする被加工体３０の各部の外面を位置測定した結果に基づいて調整量を算出し、調整している。このため、調整後の第一の基準点２１で位置決めすることで、外面加工工程Ｓ２２では、各部の外面の形状を考慮し、また、全体の重心位置を考慮して、中間加工品２０を所望の位置及び向きとして所望の精度を確保するようにして外面を加工することができる。また、第二の基準点２２は、内部加工工程Ｓ２１実施用として、位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２で、タービン動翼５ｂとする被加工体３０のうち、冷却孔１５を必要壁厚を確保するようにして形成される翼本体１０となる部分の外面のみを位置測定した結果に基づいて調整量を算出し、調整している。このため、調整後の第二の基準点２２で位置決めすることで、内部加工工程Ｓ２１では、冷却孔１５加工時において公差の厳しい翼本体１０となる部分の外面の形状を考慮し、中間加工品２０を所望の位置及び向きとして所望の精度を確保するようにして冷却孔１５を加工することができる。特に、位置測定工程Ｓ１２では、翼本体１０における測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊを、冷却孔１５と対向する位置に設定していることから、より正確に翼本体１０となる部分の外面の形状と冷却孔１５との関係を考慮して第二の基準点２２を調整し、より確実に必要壁厚Ｔｃを確保して冷却孔１５の加工を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態では、第一の判定工程Ｓ１３で位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１の結果に基づいて、許容範囲内となるように外面を加工可能か否かの判定を行い、第一の判定工程Ｓ１３で加工可能と判定された場合のみ第一の基準点加工工程Ｓ１５を実施している。このため、外面加工工程Ｓ２２において外面を機械加工して許容範囲とならないような被加工体３０に対して、第一の基準点加工工程Ｓ１５や外面加工工程Ｓ２２を実施して作業ロスが発生してしまうのを防止することができる。また、第二の判定工程Ｓ１４で位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２の結果に基づいて、許容範囲内となるように冷却孔１５を加工可能か否かの判定を行い、第二の判定工程Ｓ１４で加工可能と判定された場合のみ第二の基準点加工工程Ｓ１６を実施している。このため、内部加工工程Ｓ２１において冷却孔１５を加工して許容範囲とならないような被加工体３０に対して、第二の基準点加工工程Ｓ１６や内部加工工程Ｓ２１を実施して作業ロスが発生してしまうのを防止することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、一次加工工程Ｓ１１において、第一の基準点２１及び第二の基準点２２とともに補助基準点２３を形成している。そして、位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１では、形成した第一の基準点２１をそのまま利用して位置測定を実施する一方、第一の基準点加工工程Ｓ１５では、補助基準点２３を一部の第一の基準点２１に置き換えて、これ以降の工程を実施している。このため、置き換えられる第一の基準点２１を位置測定に適した位置に設定することで、位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１では外面の各測定点の測定を好適に実施することができる。また、補助基準点２３を外面加工工程Ｓ２２を実施するのに適した位置に設定することで、外面加工工程Ｓ２２では、外面の加工を好適に実施することができる。さらに、本実施形態では、補助基準点２３が軸状に形成されていていることで、補助基準点２３に公差する二軸で位置決めすることができる。このため、補助基準点２３を第一の基準点２１として使用した場合には、当接支持される第一の基準点２１のみを使用した場合と比較して基準点の数を削減することができる。このため、第一の基準点２１に当接する支持ピン６０数を削減して、支持ピン６０が支障とならずにより好適に外面加工を実施することができるようになる。
【００５６】
また、以上のような製造方法により製造されたタービン動翼５ｂでは、上記のとおり精度良く外面加工工程Ｓ２２と内部加工工程Ｓ２１をそれぞれ実施することができるので、冷却孔１５の位置での壁厚を確保するために翼本体１０の断面形状を不必要に大きくする必要がない。このため、本実施形態のタービン動翼５ｂでは空力性能を向上させることができ、タービン動翼５ｂを備えたガスタービン１では性能向上を図ることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００５８】
なお、上記実施形態では、第一の基準点２１及び第二の基準点２２は、それぞれ突起状に設けられているものとしたが、これに限るものではなく、中間加工品２０（被加工体３０）の表面と面一となっていても良く、また、表面から凹んだ状態となっていても良い。少なくとも、形状、マーキング等の表示から基準点であることが特定することができるとともに、治具を当接させる位置を、切削、嵩上げなどの加工により調整可能であれば良い。
【００５９】
また、ステップＳ１１１、Ｓ１１４で熱処理を実施し、また、ステップＳ１１２、Ｓ１１５で欠陥検査を実施するものとしたが、省略するものとしても良い。また、一次加工工程Ｓ１１において被加工体３０は鋳造により成形されるものとしたが他の方法、例えば鍛造で成形されるものとしても良い。
【００６０】
また、位置測定工程Ｓ１２を構成する第一のステップＳ１２１と第二のステップＳ１２２とは、他の工程を挟んで実施するものとしたが、連続して実施しても良い。また、第一のステップＳ１２１と第二のステップ１２２とを別々の測定手順で実施せず一回の位置測定で行うものとしても良い。すなわち、第一の基準点２１または第二の基準点２２の一方の基準点で位置決めして、他方の基準点は外面とともに位置測定するようにすれば、測定結果から他方の基準点と外面との相対位置を求めることは可能である。
【００６１】
また、第一の基準点加工工程Ｓ１５では、位置測定工程Ｓ１２での測定結果に基づいて第一の基準点２１を直接切削、嵩上げ等するものとしたが、これに限るものではなく、被加工体３０全体の歪取りを実施するなどして、少なくとも被加工体３０に対する各第一の基準点２１の相対位置関係を調整することが可能であれば良い。
【００６２】
また、上記においては、内部加工工程Ｓ２１では冷却孔１５を加工するものとしたが、これに限るものではなく、外面のいずれかの位置から内部構造を形成する工程において、精度良く加工を行うことができ有効である。また、外面加工工程Ｓ２２においては、プラットフォーム１１、翼根１２、シュラウド１３及びフィン１４の外面を加工する一方、翼本体１０の外面については加工しないものとしたが、翼本体１０についても加工するものとしても良い。
【００６３】
また、本実施形態では、ガスタービン翼としてタービン動翼５ｂを例に挙げたが、これに限るものではなく、タービン静翼５ｃにも当然に適用可能であり、また、タービン５に限らず、圧縮機２の圧縮機動翼２ｂ及び圧縮機静翼２ｃにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ ガスタービン
５ｂ タービン動翼（ガスタービン翼）
２０ 中間加工品
２１ 第一の基準点
２２ 第二の基準点
２３ 補助基準点
３０ 被加工体
Ｓ１１ 一次加工工程
Ｓ１２ 位置測定工程
Ｓ１２１ 第一のステップ
Ｓ１２２ 第二のステップ
Ｓ１３ 第一の判定工程
Ｓ１４ 第二の判定工程
Ｓ１５ 第一の基準点加工工程
Ｓ１６ 第二の基準点加工工程
Ｓ２１ 内部加工工程
Ｓ２２ 外面加工工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外面形状等の機械加工を行う前のガスタービン翼の中間加工品及びその製造方法、ガスタービン翼及びその製造方法、並びにガスタービン翼を備えたガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンにおいては、翼形状を有するガスタービン翼を備え、該ガスタービン翼に作用する流体からの力により回転軸を回転させてトルクを発生させている。詳しくは、ガスタービンでは、ガスタービン翼として、ロータに設けられた動翼と、ロータ外周に配されたケーシングに固定された静翼とが軸方向に交互に複数段配されている。また、各段において、動翼及び静翼は、それぞれ複数環状に配列しており、互いに連結されている。例えば、動翼は、翼形状を有する翼本体と、翼本体の基端に設けられてロータ側に固定される翼根と、翼本体の先端に設けられて隣り合う動翼同士で連結されるシュラウドとを備える。また、静翼は、翼形状を有する翼本体と、翼本体の基端及び先端にそれぞれ設けられて隣り合う静翼同士で連結されるシュラウドとを備える。そして、この動翼と静翼との間を流通する流体である燃焼ガスにより、翼形状を有する動翼の翼本体は周方向の力を受けて、これによりロータを回転させることが可能となっている。また、このようなガスタービンの動翼及び静翼などでは、燃焼ガスにより周辺温度が高温となるため、内部に冷却流路を有し、この冷却流路に冷却用空気を流通させて冷却させながら稼働させている。
【０００３】
このようなガスタービン翼は、一般的に一次加工により概略ガスタービン翼の外形を有する中間加工品を製造した後に、二次加工として、精細な機械加工を行うことで所望の形状に製造する。例えば、上記のガスタービンの動翼の例では、一次加工として鋳造により、翼本体、翼根及びシュラウドとして概略予定する外形に形成された中間加工品を製造する。そして、当該中間加工品の寸法検査等を行って、二次加工により所望の形状に加工可能か否かの検査を行った後に、二次加工を行う。二次加工としては、ガスタービン翼としての機能を確保しつつロータや隣り合う動翼同士と組み付けることが可能となるように外面、特に翼根やシュラウドの加工を行う外面加工と、冷却流路となる冷却孔など内部構造を形成する内部加工とを行う。
【０００４】
ここで、二次加工で所定の形状に機械加工するために、一次加工の際に位置決めをするための基準点を複数設け、二次加工の際には該基準点で位置決めして機械加工を行う。このように基準点で位置決めして機械加工を行うことで、基準点を基準として所定の形状に機械加工を行うことが可能となる（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８２８号公報
【特許文献２】特開２００２−３２１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２の方法では、二次加工として内部加工を行う際に、外面との間に十分な肉厚を確保できず、極端な場合には加工して形成された空洞が予定しない箇所で外部に開口してしまう壁破れと呼ばれる不具合が生じてしまう問題があった。これは、外面を加工する外面加工と、内面を加工する内部加工とでは、精度や、精度が要求される箇所が異なり、外面加工を所望の精度で実施できたとしても、内部加工としては必要な箇所で必要な精度を確保することができないことによる。
特に、ガスタービンにおいては、ガスタービン自身の性能、また、コンバインドプラントとしての性能の向上のため、タービンガス温度の上昇が行われている。このため、従来はガス温度が低くて冷却不要だった後方段の長大翼について冷却が必要になってきた。さらに、ガスタービン性能向上のため翼の長翼化も行われている。そしてこのような長翼に二次加工において内面加工として冷却穴加工する場合、外面加工として実施する一般機械加工用の公差に入っている中間加工品でも、冷却穴加工により上記壁破れが起こることがあり、中間加工品の廃却率が高くなってしまうという問題があった。特に歪取りができず高価な一方向性凝固（ＤＳ）翼では、歪取りによって冷却穴加工を可能とすることができずに廃却率が高くなってしまう。そして、この問題を回避するためには、従来は翼の肉厚を厚くして冷却穴加工を可能とするのと引き換えに、翼の空力性能を犠牲にせざるを得なかった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外面加工及び内部加工とも所望の精度を確保して行うことが可能なガスタービン翼の中間加工品及びその製造方法、ガスタービン翼及びその製造方法、並びに、ガスタービンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明は、外面に開口する穴を有するガスタービン翼の前記外面の形状及び前記穴を機械加工する前のガスタービン翼の中間加工品であって、前記外面に設けられ、前記外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点からなる第一の基準点群と、前記外面に設けられ、前記穴を機械加工する際に位置決めするための複数の第二の基準点からなり、その内の少なくとも一箇所が前記第一の基準点と異なる位置に設けられた第二の基準点群とを備えることを特徴としている。
【０００９】
この構成によれば、外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための第一の基準点が外面に複数設けられていることで、第一の基準点で位置決めすることで、所望の位置、向きとして外面を加工することができる。また、穴を機械加工する際に位置決めするための第二の基準点が外面に複数、その内の少なくとも一箇所が第一の基準点と異なる位置に設けられていることで、第二の基準点で位置決めすることで、第一の基準点で位置決めした場合と異なる位置及び向きとして穴を加工することができる。すなわち、外面の加工、及び、穴の加工とも、それぞれ対応する第一の基準点及び第二の基準点により、それぞれ所望の精度を確保できるように位置決めして加工することができる。
【００１０】
また、本発明のガスタービン翼は、上記のガスタービン翼の中間加工品の前記第一の基準点で位置決めして、前記外面の形状が加工されるとともに、前記中間加工品の前記第二の基準点で位置決めして前記穴が加工されたことを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、第一の基準点で位置決めして外面の形状が加工されていることで、外面として所望の精度を有しているとともに、第二の基準点で位置決めして穴を加工していることで、穴として所望の精度を有するものとすることができる。
【００１２】
また、本発明は、外面に開口する穴を有するガスタービン翼の前記外面の形状及び前記穴を機械加工する前のガスタービン翼の中間加工品の製造方法であって、前記外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点からなる第一の基準点群、及び、前記穴を機械加工する際に位置決めをするための複数の第二の基準点からなる第二の基準点群を、前記第一の基準点と前記第二の基準点とが互いに少なくとも一箇所で異なる位置として設けた被加工体を形成する一次加工工程と、前記第一の基準点及び前記第二の基準点のそれぞれと、前記被加工体の前記外面との相対位置を測定する位置測定工程と、該位置測定工程の測定結果に基づいて、前記第一の基準点で位置決めした際に前記被加工体が前記外面の形状を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、前記被加工体に対する各前記第一の基準点の相対位置を調整する第一の基準点加工工程と、前記位置測定工程の測定結果に基づいて、前記第二の基準点で位置決めした際に前記被加工体が前記穴を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、前記第二の基準点を加工する第二の基準点加工工程とを備えることを特徴としている。
【００１３】
この方法によれば、一次加工工程で第一の基準点及び第二の基準点を有して形成された被加工体について位置測定工程を実施することで、第一の基準点及び第二の基準点のそれぞれと、被加工体の外面との相対位置を測定することができる。次に、第一の基準点加工工程として、位置測定工程での測定結果に基づいて、第一の基準点で位置決めした際に被加工体が外面の形状を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、第一の基準点が加工される。さらに、第二の基準点加工工程として、位置測定工程での測定結果に基づいて、第二の基準点で位置決めした際に被加工体が穴を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、第二の基準点が加工される。そして、以上の工程により、外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための第一の基準点が外面に複数設けられることで、第一の基準点で位置決めすることにより、被加工体を所望の位置、向きとして所望の精度を確保するようにして外面を加工することができる。また、穴を機械加工する際に位置決めするための第二の基準点が外面に複数、その内の少なくとも一箇所が第一の基準点と異なる位置に設けられることで、第二の基準点で位置決めすることにより、被加工体を第一の基準点で位置決めした場合と異なる位置及び向きとして所望の精度を確保するようにして穴を加工することができる。
【００１４】
また、上記のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、前記位置測定工程は、前記被加工体を前記第一の基準点で位置決めして、前記被加工体の前記外面の位置を測定する第一のステップと、前記被加工体を前記第二の基準点で位置決めして、前記被加工体の前記外面の内、前記穴と対応する位置を測定する第二のステップとを有し、前記第一の基準点加工工程は、前記第一のステップでの測定結果に基づいて、前記被加工体に対する各前記第一の基準点の相対位置を調整し、前記第二の基準点加工工程は、前記第二のステップでの測定結果に基づいて前記第二の基準点を加工することが好ましい。
【００１５】
この方法によれば、位置測定工程において第一のステップとして被加工体の外面の位置を測定し、第一の基準点加工工程では、第一のステップでの測定結果に基づいて第一の基準点の被加工体に対する相対位置を調整することで、外面全体の形状を考慮して第一の基準点の相対位置を調整することができる。また、位置測定工程において第二のステップとして被加工体の外面の内、穴と対応する位置を測定し、第二の基準点加工工程では、第二のステップでの測定結果に基づいて第二の基準点を加工することで、穴を加工する位置での外面形状を特に考慮して第二の基準点を加工することができ、上記壁破れの発生を防ぐことができる。
【００１６】
また、上記のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、前記位置測定工程の結果に基づいて、前記被加工体の前記外面を機械加工することにより、許容範囲内となるように該外面を加工可能か否かの判定を行う第一の判定工程と、前記位置測定工程の結果に基づいて、前記被加工体の前記穴を機械加工することにより、許容範囲内となるように該穴を加工可能か否かの判定を行う第二の判定工程とを備え、前記第一の判定工程で加工可能と判定された場合のみ前記第一の基準点加工工程を実施し、前記第二の判定工程で加工可能と判定された場合のみ第二の基準点加工工程を実施することが好ましい。
【００１７】
この方法によれば、第一の判定工程で位置測定工程の結果に基づいて、許容範囲内となるように外面を加工可能か否かの判定を行い、第一の判定工程で加工可能と判定された場合のみ第一の基準点加工工程を実施する。このため、外面を機械加工して許容範囲とならないような被加工体に第一の基準点加工工程や外面の機械加工を実施して作業ロスが発生してしまうのを防止することができる。また、第二の判定工程で位置測定工程の結果に基づいて、許容範囲内となるように穴を加工可能か否かの判定を行い、第二の判定工程で加工可能と判定された場合のみ第二の基準点加工工程を実施する。このため、穴を機械加工して許容範囲とならないような被加工体に第二の基準点加工工程や穴の機械加工を実施して作業ロスが発生してしまうのを防止することができる。
【００１８】
また、上記のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、前記一次加工工程では、前記被加工体として前記第一の基準点の少なくとも一つの代わりをなす補助基準点が設けられたものを形成し、前記第一の基準点加工工程では、前記第一の基準点の少なくとも一つに代えて、前記補助基準点を加工することで、該補助基準点を新たな第一の基準点の一つとして構成させることが好ましい。
【００１９】
この方法によれば、第一の基準点加工工程で、第一の基準点の少なくとも一つに代えて補助基準点を加工することで、位置測定工程では位置測定に適した箇所を第一の基準点として選択することができるとともに、第一の基準点加工工程以降では第一の基準点を位置決めして外面を機械加工するのに適した箇所を第一の基準点として選択することができる。
【００２０】
また、本発明のガスタービン翼の製造方法は、上記のガスタービン翼の中間加工品の製造方法で製造された前記中間加工品を、前記第一の基準点で位置決めして前記外面の形状を機械加工する外面加工工程と、前記中間加工品を前記第二の基準点で位置決めして前記穴を機械加工する内部加工工程とを備えることを特徴としている。
【００２１】
この方法によれば、外面加工工程として、第一の基準点で位置決めして外面の形状を加工することで、所望の精度を確保して外面を加工することができる。また、内部加工工程として、第二の基準点で位置決めして穴を加工することで、所望の精度を確保して穴を加工することができる。
【００２２】
また、本発明のガスタービンは、上記ガスタービン翼を備えることを特徴とする。
また、本発明のガスタービンは、上記のガスタービン翼の製造方法で製造されたガスタービン翼を備えることを特徴とする。
これらの構成によれば、それぞれ所望の精度を確保して外面及び穴が形成されるので、加工精度を考慮して部材断面を大きく確保する必要がない。このため、ガスタービン翼を、性能を確保する上で最小限の大きさとすることができ、該ガスタービン翼を備えたガスタービンとして性能向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のガスタービン翼の中間加工品によれば、外面加工及び内部加工とも所望の精度を確保して行うことができる。このため、ガスタービン翼製造に伴う廃却率の低減を図ることができる。また、内部加工による壁破れの防止のために翼の肉厚を必要以上に確保するような断面形状とする必要がなく、当該中間加工品から最小限の肉厚を有するガスタービン翼を製造することができ、空力性能の向上を図ることができる。
本発明のガスタービン翼の中間加工品の製造方法によれば、外面加工及び内部加工とも二次加工として所望の精度を確保して行うことが可能な中間加工品を製造することができる。このため、ガスタービン翼製造に伴う廃却率の低減を図ることができる。また、内部加工による壁破れの防止のために翼の肉厚を必要以上に確保するような断面形状とする必要がなく、製造された当該中間加工品から最小限の肉厚を有するガスタービン翼を製造することができ、空力性能の向上を図ることができる。
また、本発明のガスタービン翼によれば、外面及び穴とも、所望の精度を有するものとし、最小限の肉厚とした断面形状として空力性能の向上を図ることができる。また、製造に伴う廃却率の低減により低コストのものとすることができる。
また、本発明のガスタービン翼の製造方法によれば、外面及び穴とも、所望の精度を有するものとし、最小限の肉厚とした断面形状で製造することができ、空力性能の向上を図ることができる。また、製造に伴う廃却率の低減により低コストのものを製造することができる。
また、本発明のガスタービンによれば、ガスタービン翼の空力性能向上によりタービン効率が向上するため、高い熱効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態のガスタービンの全体図である。
【図２】本発明の実施形態のガスタービンのタービン動翼の詳細を示す斜視図である。
【図３】図２の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図４】図２のタービン動翼を先端側から基端側へ径方向視した詳細図である。
【図５】図２の切断線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【図６】図２のタービン動翼を基端側から先端側へ径方向視した詳細図である。
【図７】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第一の工程を示すフロー図である。
【図８】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第二の工程を示すフロー図である。
【図９】本発明の実施形態のタービン動翼の中間加工品の詳細を示す斜視図である。
【図１０】図９の切断線Ｃ−Ｃにおける断面図である。
【図１１】図９の中間加工品を先端側から基端側へＺ軸方向視した詳細図である。
【図１２】図９の切断線Ｄ−Ｄにおける断面図である。
【図１３】図９の中間加工品を基端側から先端側へＺ軸方向視した詳細図である。
【図１４】図９の中間加工品の翼根部分をＹ軸方向視した詳細図である。
【図１５】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、位置測定工程の第一のステップで中間加工品を第一の基準点で位置決めした状態を説明する説明図である。
【図１６】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第一の判定工程の詳細を示すフロー図である。
【図１７】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第一の判定工程での判定手順の詳細を説明する説明図である。
【図１８】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第一の判定工程での判定手順の詳細を説明する説明図である。
【図１９】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、位置測定工程の第二のステップで中間加工品を第二の基準点で位置決めした状態を説明する説明図である。
【図２０】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第二の判定工程の詳細を示すフロー図である。
【図２１】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、第二の判定工程での判定手順の詳細を説明する説明図である。
【図２２】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、最終検査工程の詳細を示すフロー図である。
【図２３】本発明の実施形態のタービン動翼の製造工程において、外面加工工程で中間加工品を第一の基準点で位置決めした状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、本発明のガスタービン翼の例としてガスタービンのタービン動翼を例に挙げて説明をする。図１は、ガスタービンの概要を示している。図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機３と、圧縮機３から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスＧを生成する燃焼器４と、燃焼器４から供給される燃焼ガスＧにより回転駆動するタービン５とを備える。圧縮機３は、ロータ２の外周に配された圧縮機ケーシング３ａと、ロータ２に固定されて環状に配列された複数の圧縮機動翼３ｂと、圧縮機ケーシング３ａに支持されて環状に配列された複数の圧縮機静翼３ｃとを備え、圧縮機動翼３ｂ及び圧縮機静翼３ｃは、タービン軸方向Ｐに複数段交互に配されている。また、タービン５は、ロータ２の外周に配されて内部を燃焼ガス流路Ｆとするタービンケーシング５ａと、ロータ２に固定され環状に配列された複数のタービン動翼５ｂと、タービンケーシング５ａに支持されて環状に配列された複数のタービン静翼５ｃとを備え、タービン動翼５ｂ及びタービン静翼５ｃは、タービン軸方向Ｐに複数段交互に配されている。
【００２６】
次に、タービン動翼５ｂの詳細について説明する。図２から図６に示すように、タービン動翼５ｂは、燃焼ガス流路Ｆ内に配される翼本体１０と、翼本体１０の基端１０ａから張り出すように設けられたプラットフォーム１１と、プラットフォーム１１から基端側へと突出した翼根１２と、翼本体１０の先端１０ｂに設けられたシュラウド１３とを備える。なお以下においては、タービン動翼５ｂをロータ２に取り付けた際に、タービン軸方向Ｐに沿う軸をＸ軸とし、また、タービン動翼５ｂが取り付けた位置での接線方向に沿う軸をＹ軸、径方向に沿う軸をＺ軸として説明するものとする。
【００２７】
翼本体１０は、Ｘ軸方向に沿って燃焼ガス流路Ｆ上流側となる前縁１０ｃから下流側となる後縁１０ｄにかけてＹ軸方向一方側へ凸となるように湾曲して正圧面１０ｆ及び負圧面１０ｅが形成された所謂翼形状の断面を有している。
【００２８】
また、翼根１２は、Ｘ軸方向に沿ってセレーション１２ａが複数形成されており、該セレーション１２ａがロータ２に形成された図示しない翼溝に嵌合することで、Ｘ軸方向がタービン軸方向Ｐに一致し、Ｙ軸方向がロータ２の周面接線方向に一致し、また、Ｚ軸方向が径方向に一致するようにしてロータ２に取り付けられる。また、プラットフォーム１１は、略板状で、各タービン動翼５ｂの翼根１２がロータ２に取り付けられた状態で、隣り合うタービン動翼５ｂのプラットフォーム１１の縁端１１ａ同士が近接対向することで、燃焼ガス流路Ｆの内周側壁面を構成している。また、シュラウド１３は略板状で外周面１３ａには、タービン動翼５ｂがロータ２に取り付けられた状態で周方向となるＹ軸方向に沿うようにして略板状のフィン１４が突出している。
【００２９】
また、プラットフォーム１１同様に、各タービン動翼５ｂの翼根１２がロータ２に取り付けられた状態で、隣り合うタービン動翼５ｂのシュラウド１３の縁端１３ｂ同士が当接することで円環状のリングを構成している。さらに、フィン１４の縁端１４ａ同士が当接することで、シュラウド１３とタービンケーシング５ａとの間におけるＸ軸方向のシール構造が構成されることとなる。
【００３０】
また、タービン動翼５ｂの内部には、燃焼ガス流路Ｆ内で燃焼ガスＧに曝されて高温となる翼本体１０を冷却するための穴である冷却孔１５が形成されている。冷却孔１５は、翼本体１０の内部に翼高さ方向となるＺ軸方向に沿って形成されており、基端側ではタービン動翼５ｂの外面の一部である翼根１２の底面１２ｂに開口し、また、先端側ではタービン動翼５ｂの外面の一部であるシュラウド１３の外周面１３ａに開口している。そして、冷却孔１５の一方の開口から冷却空気を流入させて内部を流通させ、他方の開口から流出させるようにすることで翼本体１０を冷却することが可能となっている。また、図３に示すように、このような冷却孔１５は、翼本体１０の内部において翼断面の中心線に沿って間隔を空けて複数設けられており、本実施形態では５箇所に設けられている。
【００３１】
ここで、タービン動翼５ｂを構成する翼本体１０、プラットフォーム１１、翼根１２、シュラウド１３及びフィン１４は、それぞれ長さ、幅、厚さなどの寸法が所定の許容範囲内となっているとともに、全体の重心位置も所定の許容範囲内となるように形成されている。また、冷却孔１５は、互いの間隔が所定の許容範囲内となっているとともに、翼本体１０の外面との間の壁厚Ｔ１、Ｔ２が所定の必要壁厚Ｔｃ以上となるように形成されている。
【００３２】
次に、このように各諸元が許容範囲内となるように加工を行ってタービン動翼５ｂを製造する製造工程の詳細について説明する。本実施形態のタービン動翼５ｂの製造工程は、大きく分けて、中間加工品２０を製造する図７に示す第一の工程Ｓ１０と、中間加工品２０を機械加工することでタービン動翼５ｂを製造する図８に示す第二の工程Ｓ２０とで構成されている。
【００３３】
図７に示すように、中間加工品２０を製造する第一の工程Ｓ１０は、タービン動翼５ｂとして概略予定される外形を有する被加工体３０を形成する一次加工工程Ｓ１１と、被加工体３０の位置測定を行う位置測定工程Ｓ１２と、位置測定結果に基づいて加工の可否の判定を行う第一の判定工程Ｓ１３及び第二の判定工程Ｓ１４と、位置測定結果に基づいて後述する第一の基準点２１及び第二の基準点２２のそれぞれを加工する第一の基準点加工工程Ｓ１５及び第二の基準点加工工程Ｓ１６と、最終検査を実施する最終検査工程Ｓ１７とを備える。また、図８に示すように、第二の工程Ｓ２０は、中間加工品２０の内部構造である冷却孔１５を加工する内部加工工程Ｓ２１と、中間加工品２０の外面の形状を機械加工する外面加工工程Ｓ２２とを備える。以下、第一の工程Ｓ１０及び第二の工程Ｓ２０のそれぞれの詳細を説明する。
【００３４】
第一の工程Ｓ１０においては、まず一次加工工程Ｓ１１を実施する。一次加工工程Ｓ１１では、図９から図１４に示すように、鋳造によりタービン動翼５ｂの外形を概略有する被加工体３０を成型する（ステップＳ１１０）。ここで、被加工体３０は、突起状の複数の第一の基準点２１で構成された第一の基準点群及び突起状の複数の第二の基準点２２で構成された第二の基準点群を有するとともに、軸状の補助基準点２３を有している。
【００３５】
第一の基準点２１は、後述するように外面加工工程Ｓ２２において中間加工品２０の外面の形状を機械加工する際に当該中間加工品２０を位置決めするための基準点である。本実施形態では、第一の基準点２１は、一つの基端側軸方向支持点２１ａ、二つの基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ、一つの基端側径方向支持点２１ｄ、一つの先端側軸方向支持点２１ｅ、及び、一つの先端側周方向支持点２１ｆとで構成されている。基端側軸方向支持点２１ａは、翼根１２のＸ軸方向一端面１２ｅに設けられてＸ軸方向に当接支持可能となっている。また、二つの基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃは、翼根１２のＹ軸方向一側面１２ｄに、Ｘ軸方向に間隔を有して設けられてＹ軸方向に当接支持可能となっている。基端側径方向支持点２１ｄは、プラットフォーム１１の外周面１１ｂにおいて翼本体１０の負圧面１０ｆ側に設けられて、Ｚ軸方向に当接支持可能となっている。先端側軸方向支持点２１ｅは、フィン１４のＹ軸方向一端部に設けられＸ軸方向に当接支持可能となっている。また、先端側周方向支持点２１ｆは、翼本体１０の負圧面１０ｆに設けられＹ軸方向に当接支持可能となっている。なお、本実施形態では、第一の基準点２１で位置決めされた中間加工品２０を該位置で安定支持するために、一つの第一の補助支持点２４ａを有している。第一の補助支持点２４ａは、翼本体１０の正圧面１０ｅに設定されており、Ｙ軸方向に当接支持可能となっている。また、補助基準点２３は、翼根１２のＸ軸方向両端面１２ｅ、１２ｆに、それぞれ同軸として突出した軸体であり、後述するように第一の基準点２１の内、基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ、基端側径方向支持点２１ｄ及び先端側周方向支持点２１ｅと置き換えて使用可能なものである。
【００３６】
また第二の基準点２２は、後述するように内部加工工程Ｓ２１において中間加工品２０に冷却孔１５を機械加工する際に当該中間加工品２０を位置決めするための基準点である。本実施形態では、第二の基準点２２は、二つの基端側軸方向支持点２２ａ、２２ｂ、二つの基端側周方向支持点２２ｃ、２２ｄ、一つの基端側径方向支持点２２ｅ、一つの先端側周方向支持点２２ｆ、及び、一つの先端側軸方向支持点２２ｇとで構成されている。基端側軸方向支持点２２ａ、２２ｂは、翼根１２のＸ軸方向一端面１２ｅに設けられてＸ軸方向に当接支持可能となっている。また、二つの基端側周方向支持点２２ｃ、２２ｄは、翼根１２のＹ軸方向一側面１２ｄに、Ｘ軸方向に間隔を有して設けられてＹ軸方向に当接支持可能となっている。また、先端側周方向支持点２２ｆは、フィン１４のＹ軸方向一端部に設けられＹ軸方向に当接支持可能となっている。さらに、先端側軸方向支持点２２ｇは、シュラウド１３の縁端に設けられてＸ軸方向に当接支持可能となっている。なお、本実施形態では、第二の基準点２２で位置決めされた中間加工品２０を該位置で安定支持するために、一つの第二の補助支持点２５ａを有している。補助支持点２５ａは、プラットフォーム１１の外周面１１ｂにおいて翼本体１０の負圧面１０ｆ側に設定されており、Ｘ軸方向に当接支持可能となっている。また、本実施形態では、第一の基準点２１と第二の基準点２２とは、互いの基端側径方向支持点２１ｄ、２２ｅが位置を同じくして共通している一方、他の基準点はそれぞれ位置を異なるものとしている。
【００３７】
そして、このようにして鋳造により成型された被加工体３０について、第一熱処理（ステップＳ１１１）を行った後に、第一欠陥検査（ステップＳ１１２）において、非破壊検査を実施して欠陥の有無を判定する。非破壊検査としては、例えば放射線探傷検査や超音波探傷検査などが挙げられる。
そして、欠陥が検出されない場合には歪除去を実施する（ステップＳ１１３）。まず、被加工体３０において、翼本体１０となる部分において断面形状を計測する。断面形状の計測には、例えば予定される断面形状と対応する形状を有するゲージを利用し、該ゲージとの離間距離を各位置で測定することで行われる。そして、計測した断面形状と予定される断面形状とが許容値より大きい差を有して異なる場合には、歪取りを実施する。そして、これを繰り返して、計測した断面形状が予定される断面形状に対して許容値以内となったら次工程に移行する。
【００３８】
次に、位置測定工程Ｓ１２として、被加工体３０の外面の位置を測定する。ここでは、まず第一のステップＳ１２１として、第一の基準点２１で位置決めして（ステップ１２１ａ）、第一の基準点２１に対する被加工体３０の外面の相対位置を測定する（ステップＳ１２１ｂ）。すなわち、図１５に示すように、第一の基準点２１のそれぞれを各支持ピン４０で支持することで、被加工体３０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に位置決めされることとなる。この際、補助支持点２４ａにも支持ピン４０を当接させて支持させる。この状態で、三次元計測機を利用して予め設定された外面上の測定点で位置測定を行う。測定点は、翼本体１０、プラットフォーム１１、翼根１２、シュラウド１３及びフィン１４のそれぞれに複数点設定される。本実施形態では、翼本体１０では、測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊがＺ軸方向に沿って複数断面でそれぞれ設定されている。図１０に示すように、測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊは、各断面において、正圧面１０ｅ及び負圧面１０ｆのそれぞれに、冷却孔１５と対向する位置でＹ軸方向の位置を測定可能に設定されている。
【００３９】
また、図１１に示すように、シュラウド１３では、測定点Ｍ１３ａ〜Ｍ１３ｉが外周面及び側面において、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの位置を測定可能に設定されている。また、フィン１４では、測定点Ｍ１４ａ〜Ｍ１４ｃが側面においてＸ軸方向の位置を測定可能に設定されている。
【００４０】
図１２から図１４に示すように、プラットフォーム１１では、測定点Ｍ１１ａ〜Ｍ１１ｐが外周面及び側面において、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの位置を測定可能に設定されている。また、翼根１２では、測定点Ｍ１２ａ〜Ｍ１２ｈが両端面、両側面及び底面において、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの位置を測定可能に設定されている。また、本ステップでは、さらに補助基準点２３の位置も測定しておく。なお、図１０から図１４に示す各図において、各測定点を示す矢印は、測定を行う方向を示しており、点表示されている測定点では紙面奥行き方向に測定することを示している。
【００４１】
次に、第一の判定工程Ｓ１３として、被加工体３０の外面を機械加工することにより、外面の形状を許容範囲内となるように加工可能な否かの判定を行う。具体的には、図１６に示すように、まず位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１で測定された位置測定結果に基づいて、現在の被加工体３０の形状をモデル化する。一方、タービン動翼５ｂとして設計された形状を基準として許容値だけ変形させた基準形状を予めモデル化しておく。
そして、図１７に示すように、被加工体３０の形状Ｎ３０において、翼本体１０の測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊが設定された各断面で、基準形状Ｎ３１における翼本体１０の対応する断面との間で、周面位置のずれ量Ｕを求め、該ずれ量Ｕが許容値以内か否か判断する（ステップＳ１３１）。そして、各断面の各測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊにおける各ずれ量Ｕがいずれも許容値内である場合には、加工可能と判定する。次に、図１８に示すように、被加工体３０の形状Ｎ３０をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させるとともに、Ｚ軸回りに回転させて位置調整することで、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状Ｎ３０内に納まる場合には、機械加工により基準形状Ｎ３１から許容範囲となる形状に加工することが可能となると判断する（ステップＳ１３２）。
【００４２】
また、この際、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状Ｎ３１に納まった状態におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量、Ｚ軸回りの回転角度を記録し、当該移動量及び回転角度から、各第一の基準点２１として必要となる調整量を算出する（ステップＳ１３３）。一方、各断面の各測定点におけるずれ量Ｕのいずれかで許容値外である場合、及び、どのように位置調整をしても、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状からはみ出す場合には、加工不能と判定して、一次加工工程Ｓ１１の歪取りから再度実施する。
【００４３】
次に、図７に示すように、第二熱処理Ｓ１１４として、歪取り焼鈍を実施し、鋳造（ステップＳ１１０）時に生じた歪を除去する。そして、次に第二欠陥検査として、第一欠陥検査工程（ステップＳ１１２）と同様に非破壊検査を行って欠陥を検出する（ステップＳ１１５）。そして、欠陥が検出されなかった場合には位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２に移行する。
【００４４】
位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２では、まず第二の基準点２２で位置決めして（ステップＳ１２２ａ）、第二の基準点２２に対する被加工体３０の外面の相対位置を測定する（ステップＳ１２２ｂ）。すなわち、図１９に示すように、第二の基準点２２のそれぞれを各支持ピン５０で支持することで、被加工体３０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にそれぞれ位置決めされることとなる。この際、補助支持点２５ａにも支持ピン５０を当接させて支持させる。この状態で、三次元計測機を利用して予め設定された外面上の測定点で位置測定を行う。本工程では、冷却孔１５と対応する位置として、図１０に示す翼本体１０の複数断面のそれぞれに設定された測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊのみで行われる。
【００４５】
そして、次に、第二の判定工程Ｓ１４として、被加工体３０に冷却孔１５を機械加工することにより、許容範囲内となるように冷却孔１５を加工可能か否かの判定を行う。具体的には、図２０に示すように、第一の判定工程Ｓ１３同様に位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２で測定された位置測定結果に基づいて、現在の被加工体３０の翼本体１０となる部分の形状をモデル化する。そして、被加工体３０の形状Ｎ３２をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させるとともに、Ｚ軸回りに回転させて位置調整することで、翼本体１０の部分において、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状Ｎ３２内に納まるか否か判定する（ステップＳ１４１）。さらに、図２１に示すように、翼本体１０の測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊが設定された各断面において、基準形状Ｎ３１における翼本体１０の対応する断面との間で、周面位置のずれ量Ｖを求めて、該ずれ量Ｖが許容値内か否か判定する（ステップＳ１４２）。そして、どのように位置調整をしても、基準形状Ｎ３１が被加工体３０の形状Ｎ３２からはみ出す場合、及び、各断面の各測定点におけるずれ量Ｖがいずれかで許容値外であるには、加工不能と判定して、一次加工工程Ｓ１１の歪取りから再度実施する。一方、基準形状Ｎ３２が被加工体３０の形状内に納まり、かつ、各断面の各測定点におけるずれ量Ｖがいずれも許容値以内である場合には、その状態におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量、Ｚ軸回りに回転角度を記録し、当該移動量及び回転角度から、各第二の基準点２２として必要となる調整量を算出する（ステップＳ１４３）。
【００４６】
次に、この状態で冷却孔１５を加工した際に、各冷却孔１５と被加工体３０の翼本体１０となる部分の外周面との間に形成される壁厚Ｔ１、Ｔ２を算出する（ステップＳ１４４）。そして、算出した壁厚Ｔ１、Ｔ２が予め設定された必要壁厚Ｔｃ以上である場合には、加工可能と判定して次工程に移行する。一方、算出した壁厚Ｔ１、Ｔ２が予め設定された必要壁厚Ｔｃ未満である場合には、加工不能と判定して、一次加工工程Ｓ１１から再度実施する。
【００４７】
次に、図７に示すように、第一の基準点加工工程Ｓ１５を実施する。すなわち、第一の判定工程Ｓ１３で各第一の基準点２１について算出した調整量だけ、切削、研削等により一部を除去し、あるいは、キャップを嵌め込む等により嵩上げさせる。ここで、本実施形態では、位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１で使用した第一の基準点２１の内、基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ、基端側径方向支持点２１ｄ及び先端側周方向支持点２１ｅに代えて、補助基準点２３を第一の基準点２１として採用し、加工を行う。補助基準点２３は、軸状に形成されてＸ軸と平行となるように突出している。このため、補助基準点２３を摺動可能に把持することで、Ｘ軸方向に沿って進退可能、かつ、Ｘ軸回り回動可能とする一方、Ｘ軸と交差するＹ軸方向及びＺ軸方向の移動を規制して位置決めすることができ、これにより二方向に支持する基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ、基端側径方向支持点２１ｄ及び先端側周方向支持点２１ｅに代えて補助基準点２３を採用することが可能となっている。なお、第一の基準点２１の全てを加工する必要はなく、必要に応じて一部の加工を省略するものとしても良い。例えば、タービン翼の組立精度としては、軸方向及び周方向の精度に対して、径方向の精度は相対的に低くても十分に許容され、それ故に、基端側径方向支持点２１ｄの加工を省略するものとしても良い。また、周方向支持点は、基端側周方向支持点２１ｂ、２１ｃ及び先端側周方向支持点２１ｆと三つあり、それ故にその内の一つ、例えば先端側周方向支持点２１ｆの加工を省略するものとして良い。また、本実施形態では、上記の理由により加工を省略するものとしているが故に、基端側径方向支持点２１ｄ（基端側径方向支持点２２ｅ）及び先端側周方向支持点２１ｆは凸状に形成されておらずタービン翼としての最終仕上面に直接当接する構成としている。
【００４８】
次に、図７に示すように、第二の基準点加工工程Ｓ１６を実施する。すなわち、第二の判定工程Ｓ１４で各第二の基準点２２について算出した調整量だけ、切削、研削等により一部を除去し、あるいは、キャップを嵌め込む等により嵩上げさせる。なお、第二の基準点２２についても全てを加工する必要はなく、必要に応じて一部の加工を省略するものとしても良い。すなわち同様の理由により、基端側径方向支持点２２ｅの加工を省略するものとしても良い。以上のように、第一の基準点加工工程Ｓ１５及び第二の基準点加工工程Ｓ１６を完了することで、調整された第一の基準点２１及び第二の基準点２２を有する中間加工品２０が形成されることとなる。ここで、本実施形態では、さらに最終検査工程Ｓ１７を実施する。
【００４９】
すなわち、図２２に示すように、最終検査工程Ｓ１７では、第一の位置確認工程Ｓ１７１として、中間加工品２０を第一の基準点２１で位置決めして（ステップＳ１７１ａ）、外面を三次元計測する（ステップＳ１７１ｂ）。そして、第三の判定工程Ｓ１７２として、第一の判定工程Ｓ１３同様に、第三の位置確認工程Ｓ１７１の測定結果に基づいて、中間加工品２０のモデル化した形状内に予め設定された基準形状が納まるか否か判定する。ここで、中間加工品２０のモデル化した形状内に予め設定された基準形状が納まらないと判定された場合には、再度第一の基準点加工工程Ｓ１５を実施し、納まると判定された場合には、次に移行する。
【００５０】
次に、第二の位置確認工程Ｓ１７３として、中間加工品２０を第二の基準点２２で位置決めして（ステップＳ１７３ａ）、翼本体１０となる部分の外面を三次元測定する（Ｓ１７３ｂ）。そして、第四の判定工程Ｓ１７４として、冷却孔１５を形成した場合の壁厚Ｔ１、Ｔ２を算出し、算出した壁厚Ｔ１、Ｔ２が必要壁厚Ｔｃ以上かどうかを判定する。そして、算出した壁厚Ｔ１、Ｔ２が必要壁厚Ｔｃ未満であった場合には、再度第二の基準点加工工程Ｓ１６を実施し、必要壁厚Ｔｃ以上であった場合には、第一の工程Ｓ１０が完了して中間加工品２０が完成する。
【００５１】
次に、図８に示すように、第二の工程Ｓ２０として、中間加工品２０を機械加工してタービン動翼５ｂを製造する。
すなわち、まず内部加工工程Ｓ２１として冷却孔１５を形成する。冷却孔１５は、例えば、硝酸電解加工や放電加工により形成される。より具体的には、まず中間加工品２０を第二の基準点２２で位置決めして（ステップＳ２１ａ）、例えば硝酸電解加工機に設置する。この状態で、冷却孔１５と対応する径、長さ、形状を有し、通電された状態の電極棒を冷却孔１５の開口となる位置に向かって進出させながら、電極棒の先端から電解液となる硝酸ソーダを供給させる。これにより電極棒と、中間加工品２０との間に電解作用が生じ、電極棒の周囲で中間加工品２０が溶解し冷却孔１５となる穴が形成されていくこととなる（ステップＳ２１ｂ）。この際、中間加工品２０は予め加工して調整された第二の基準点２２で位置決めされているが、第二の基準点２２の調整は、位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２において壁厚Ｔ１、Ｔ２が薄くなる翼本体１０の外面の位置を測定し、この測定結果に基づいて壁厚Ｔ１、Ｔ２を評価した後に加工を行っていることから、必要壁厚Ｔｃを確実に確保した状態で冷却孔１５を形成することができる。さらに、位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２では、単に翼本体１０の外面の位置を測定するのではなく、冷却孔１５となる位置と対向する位置で外面の位置を測定していることから、より確実に壁厚Ｔ１、Ｔ２を確保することができる。
【００５２】
次に、外面加工工程Ｓ２２として、外面の加工を行い、シュラウド１３、フィン１４、プラットフォーム１１及び翼根１２について所望の形状となるように加工を行う。具体的には、図２３に示すように、中間加工品２０を第一の基準点２１で位置決めして（ステップＳ２２ａ）、例えば研削機に設置する。この状態で、予め設定されたタービン動翼５ｂの形状となるように、シュラウド１３、フィン１４、プラットフォーム１１及び翼根１２を研削していく。また、翼根１２についてはセレーション１２ａを形成していく（ステップＳ２２ｂ）。ここで、第一の基準点２１の調整がタービン動翼５ｂの翼本体１０、シュラウド１３、フィン１４、プラットフォーム１１及び翼根１２の各部外面形状を計測した結果に基づいて行われていることから、全体の重心位置、ロータ２に組み付けた際のロータ２に対する組み付け状態、及び、他の構成、すなわち周方向に隣り合うタービン動翼５ｂや、タービン軸方向Ｐに隣り合うタービン静翼５ｃとの取り付け状態を考慮してタービン動翼５ｂを形成することができる。そして、最後に、第一の基準点２１及び第二の基準点２２を切断して表面を仕上ることでタービン動翼５ｂが完成する。
【００５３】
以上のように、本実施形態のタービン動翼５ｂの製造方法では、まず機械加工前の中間加工品２０を製造する際に、機械加工用の基準点として第一の基準点２１と第二の基準点２２と、二種類の基準点をそれぞれ複数設けている。そして、第一の基準点２１は、外面加工工程Ｓ２２実施用として、位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１で、タービン動翼５ｂとする被加工体３０の各部の外面を位置測定した結果に基づいて調整量を算出し、調整している。このため、調整後の第一の基準点２１で位置決めすることで、外面加工工程Ｓ２２では、各部の外面の形状を考慮し、また、全体の重心位置を考慮して、中間加工品２０を所望の位置及び向きとして所望の精度を確保するようにして外面を加工することができる。また、第二の基準点２２は、内部加工工程Ｓ２１実施用として、位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２で、タービン動翼５ｂとする被加工体３０のうち、冷却孔１５を必要壁厚を確保するようにして形成される翼本体１０となる部分の外面のみを位置測定した結果に基づいて調整量を算出し、調整している。このため、調整後の第二の基準点２２で位置決めすることで、内部加工工程Ｓ２１では、冷却孔１５加工時において公差の厳しい翼本体１０となる部分の外面の形状を考慮し、中間加工品２０を所望の位置及び向きとして所望の精度を確保するようにして冷却孔１５を加工することができる。特に、位置測定工程Ｓ１２では、翼本体１０における測定点Ｍ１０ａ〜Ｍ１０ｊを、冷却孔１５と対向する位置に設定していることから、より正確に翼本体１０となる部分の外面の形状と冷却孔１５との関係を考慮して第二の基準点２２を調整し、より確実に必要壁厚Ｔｃを確保して冷却孔１５の加工を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態では、第一の判定工程Ｓ１３で位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１の結果に基づいて、許容範囲内となるように外面を加工可能か否かの判定を行い、第一の判定工程Ｓ１３で加工可能と判定された場合のみ第一の基準点加工工程Ｓ１５を実施している。このため、外面加工工程Ｓ２２において外面を機械加工して許容範囲とならないような被加工体３０に対して、第一の基準点加工工程Ｓ１５や外面加工工程Ｓ２２を実施して作業ロスが発生してしまうのを防止することができる。また、第二の判定工程Ｓ１４で位置測定工程Ｓ１２の第二のステップＳ１２２の結果に基づいて、許容範囲内となるように冷却孔１５を加工可能か否かの判定を行い、第二の判定工程Ｓ１４で加工可能と判定された場合のみ第二の基準点加工工程Ｓ１６を実施している。このため、内部加工工程Ｓ２１において冷却孔１５を加工して許容範囲とならないような被加工体３０に対して、第二の基準点加工工程Ｓ１６や内部加工工程Ｓ２１を実施して作業ロスが発生してしまうのを防止することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、一次加工工程Ｓ１１において、第一の基準点２１及び第二の基準点２２とともに補助基準点２３を形成している。そして、位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１では、形成した第一の基準点２１をそのまま利用して位置測定を実施する一方、第一の基準点加工工程Ｓ１５では、補助基準点２３を一部の第一の基準点２１に置き換えて、これ以降の工程を実施している。このため、置き換えられる第一の基準点２１を位置測定に適した位置に設定することで、位置測定工程Ｓ１２の第一のステップＳ１２１では外面の各測定点の測定を好適に実施することができる。また、補助基準点２３を外面加工工程Ｓ２２を実施するのに適した位置に設定することで、外面加工工程Ｓ２２では、外面の加工を好適に実施することができる。さらに、本実施形態では、補助基準点２３が軸状に形成されていていることで、補助基準点２３に公差する二軸で位置決めすることができる。このため、補助基準点２３を第一の基準点２１として使用した場合には、当接支持される第一の基準点２１のみを使用した場合と比較して基準点の数を削減することができる。このため、第一の基準点２１に当接する支持ピン６０数を削減して、支持ピン６０が支障とならずにより好適に外面加工を実施することができるようになる。
【００５６】
また、以上のような製造方法により製造されたタービン動翼５ｂでは、上記のとおり精度良く外面加工工程Ｓ２２と内部加工工程Ｓ２１をそれぞれ実施することができるので、冷却孔１５の位置での壁厚を確保するために翼本体１０の断面形状を不必要に大きくする必要がない。このため、本実施形態のタービン動翼５ｂでは空力性能を向上させることができ、タービン動翼５ｂを備えたガスタービン１では性能向上を図ることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００５８】
なお、上記実施形態では、第一の基準点２１及び第二の基準点２２は、それぞれ突起状に設けられているものとしたが、これに限るものではなく、中間加工品２０（被加工体３０）の表面と面一となっていても良く、また、表面から凹んだ状態となっていても良い。少なくとも、形状、マーキング等の表示から基準点であることが特定することができるとともに、治具を当接させる位置を、切削、嵩上げなどの加工により調整可能であれば良い。
【００５９】
また、ステップＳ１１１、Ｓ１１４で熱処理を実施し、また、ステップＳ１１２、Ｓ１１５で欠陥検査を実施するものとしたが、省略するものとしても良い。また、一次加工工程Ｓ１１において被加工体３０は鋳造により成形されるものとしたが他の方法、例えば鍛造で成形されるものとしても良い。
【００６０】
また、位置測定工程Ｓ１２を構成する第一のステップＳ１２１と第二のステップＳ１２２とは、他の工程を挟んで実施するものとしたが、連続して実施しても良い。また、第一のステップＳ１２１と第二のステップ１２２とを別々の測定手順で実施せず一回の位置測定で行うものとしても良い。すなわち、第一の基準点２１または第二の基準点２２の一方の基準点で位置決めして、他方の基準点は外面とともに位置測定するようにすれば、測定結果から他方の基準点と外面との相対位置を求めることは可能である。
【００６１】
また、第一の基準点加工工程Ｓ１５では、位置測定工程Ｓ１２での測定結果に基づいて第一の基準点２１を直接切削、嵩上げ等するものとしたが、これに限るものではなく、被加工体３０全体の歪取りを実施するなどして、少なくとも被加工体３０に対する各第一の基準点２１の相対位置関係を調整することが可能であれば良い。
【００６２】
また、上記においては、内部加工工程Ｓ２１では冷却孔１５を加工するものとしたが、これに限るものではなく、外面のいずれかの位置から内部構造を形成する工程において、精度良く加工を行うことができ有効である。また、外面加工工程Ｓ２２においては、プラットフォーム１１、翼根１２、シュラウド１３及びフィン１４の外面を加工する一方、翼本体１０の外面については加工しないものとしたが、翼本体１０についても加工するものとしても良い。
【００６３】
また、本実施形態では、ガスタービン翼としてタービン動翼５ｂを例に挙げたが、これに限るものではなく、タービン静翼５ｃにも当然に適用可能であり、また、タービン５に限らず、圧縮機２の圧縮機動翼２ｂ及び圧縮機静翼２ｃにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ ガスタービン
５ｂ タービン動翼（ガスタービン翼）
２０ 中間加工品
２１ 第一の基準点
２２ 第二の基準点
２３ 補助基準点
３０ 被加工体
Ｓ１１ 一次加工工程
Ｓ１２ 位置測定工程
Ｓ１２１ 第一のステップ
Ｓ１２２ 第二のステップ
Ｓ１３ 第一の判定工程
Ｓ１４ 第二の判定工程
Ｓ１５ 第一の基準点加工工程
Ｓ１６ 第二の基準点加工工程
Ｓ２１ 内部加工工程
Ｓ２２ 外面加工工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に開口する穴を有するガスタービン翼の前記外面の形状及び前記穴を機械加工する前のガスタービン翼の中間加工品であって、
前記外面に設けられ、前記外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点からなる第一の基準点群と、
前記外面に設けられ、前記穴を機械加工する際に位置決めするための複数の第二の基準点からなり、その内の少なくとも一箇所が前記第一の基準点と異なる位置に設けられた第二の基準点群とを備えることを特徴とするガスタービン翼の中間加工品。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン翼の中間加工品の前記第一の基準点で位置決めして、前記外面の形状が加工されるとともに、前記中間加工品の前記第二の基準点で位置決めして前記穴が加工されたことを特徴とするガスタービン翼。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービン翼を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項４】
外面に開口する穴を有するガスタービン翼の前記外面の形状及び前記穴を機械加工する前のガスタービン翼の中間加工品の製造方法であって、
前記外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点からなる第一の基準点群、及び、前記穴を機械加工する際に位置決めをするための複数の第二の基準点からなる第二の基準点群を、前記第一の基準点と前記第二の基準点とが互いに少なくとも一箇所で異なる位置として設けた被加工体を形成する一次加工工程と、
前記第一の基準点及び前記第二の基準点のそれぞれと、前記被加工体の前記外面との相対位置を測定する位置測定工程と、
該位置測定工程の測定結果に基づいて、前記第一の基準点で位置決めした際に前記被加工体が前記外面の形状を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、前記被加工体に対する各前記第一の基準点の相対位置を調整する第一の基準点加工工程と、
前記位置測定工程の測定結果に基づいて、前記第二の基準点で位置決めした際に前記被加工体が前記穴を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、前記第二の基準点を加工する第二の基準点加工工程とを備えることを特徴とするガスタービン翼の中間加工品の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、
前記位置測定工程は、前記被加工体を前記第一の基準点で位置決めして、前記被加工体の前記外面の位置を測定する第一のステップと、
前記被加工体を前記第二の基準点で位置決めして、前記被加工体の前記外面の内、前記穴と対応する位置を測定する第二のステップとを有し、
前記第一の基準点加工工程は、前記第一のステップでの測定結果に基づいて、前記被加工体に対する各前記第一の基準点の相対位置を調整し、
前記第二の基準点加工工程は、前記第二のステップでの測定結果に基づいて前記第二の基準点を加工することを特徴とするガスタービン翼の中間加工品の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、
前記位置測定工程の結果に基づいて、前記被加工体の前記外面を機械加工することにより、許容範囲内となるように該外面を加工可能か否かの判定を行う第一の判定工程と、
前記位置測定工程の結果に基づいて、前記被加工体の前記穴を機械加工することにより、許容範囲内となるように該穴を加工可能か否かの判定を行う第二の判定工程とを備え、
前記第一の判定工程で加工可能と判定された場合のみ前記第一の基準点加工工程を実施し、
前記第二の判定工程で加工可能と判定された場合のみ第二の基準点加工工程を実施することを特徴とするガスタービン翼の中間加工品の製造方法。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、
前記一次加工工程では、前記被加工体として前記第一の基準点の少なくとも一つの代わりをなす補助基準点が設けられたものを形成し、
前記第一の基準点加工工程では、前記第一の基準点の少なくとも一つに代えて、前記補助基準点を加工することで、該補助基準点を新たな第一の基準点の一つとして構成させることを特徴とするガスタービン翼の中間加工品の製造方法。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のガスタービン翼の中間加工品の製造方法で製造された前記中間加工品を、前記第一の基準点で位置決めして前記外面の形状を機械加工する外面加工工程と、
前記中間加工品を前記第二の基準点で位置決めして前記穴を機械加工する内部加工工程とを備えることを特徴とするガスタービン翼の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のガスタービン翼の製造方法で製造されたガスタービン翼を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項１】
外面に開口する穴を有するガスタービン翼の前記外面の形状及び前記穴を機械加工する前のガスタービン翼の中間加工品であって、
前記外面に設けられ、前記外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点からなる第一の基準点群と、
前記外面に設けられ、前記穴を機械加工する際に位置決めするための複数の第二の基準点からなり、その内の少なくとも一箇所が前記第一の基準点と異なる位置に設けられた第二の基準点群とを備えることを特徴とするガスタービン翼の中間加工品。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン翼の中間加工品の前記第一の基準点で位置決めして、前記外面の形状が加工されるとともに、前記中間加工品の前記第二の基準点で位置決めして前記穴が加工されたことを特徴とするガスタービン翼。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービン翼を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項４】
外面に開口する穴を有するガスタービン翼の前記外面の形状及び前記穴を機械加工する前のガスタービン翼の中間加工品の製造方法であって、
前記外面の形状を機械加工する際に位置決めをするための複数の第一の基準点からなる第一の基準点群、及び、前記穴を機械加工する際に位置決めをするための複数の第二の基準点からなる第二の基準点群を、前記第一の基準点と前記第二の基準点とが互いに少なくとも一箇所で異なる位置として設けた被加工体を形成する一次加工工程と、
前記第一の基準点及び前記第二の基準点のそれぞれと、前記被加工体の前記外面との相対位置を測定する位置測定工程と、
該位置測定工程の測定結果に基づいて、前記第一の基準点で位置決めした際に前記被加工体が前記外面の形状を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、前記被加工体に対する各前記第一の基準点の相対位置を調整する第一の基準点加工工程と、
前記位置測定工程の測定結果に基づいて、前記第二の基準点で位置決めした際に前記被加工体が前記穴を機械加工可能な位置及び向きに位置決めされるように、前記第二の基準点を加工する第二の基準点加工工程とを備えることを特徴とするガスタービン翼の中間加工品の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、
前記位置測定工程は、前記被加工体を前記第一の基準点で位置決めして、前記被加工体の前記外面の位置を測定する第一のステップと、
前記被加工体を前記第二の基準点で位置決めして、前記被加工体の前記外面の内、前記穴と対応する位置を測定する第二のステップとを有し、
前記第一の基準点加工工程は、前記第一のステップでの測定結果に基づいて、前記被加工体に対する各前記第一の基準点の相対位置を調整し、
前記第二の基準点加工工程は、前記第二のステップでの測定結果に基づいて前記第二の基準点を加工することを特徴とするガスタービン翼の中間加工品の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、
前記位置測定工程の結果に基づいて、前記被加工体の前記外面を機械加工することにより、許容範囲内となるように該外面を加工可能か否かの判定を行う第一の判定工程と、
前記位置測定工程の結果に基づいて、前記被加工体の前記穴を機械加工することにより、許容範囲内となるように該穴を加工可能か否かの判定を行う第二の判定工程とを備え、
前記第一の判定工程で加工可能と判定された場合のみ前記第一の基準点加工工程を実施し、
前記第二の判定工程で加工可能と判定された場合のみ第二の基準点加工工程を実施することを特徴とするガスタービン翼の中間加工品の製造方法。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のガスタービン翼の中間加工品の製造方法において、
前記一次加工工程では、前記被加工体として前記第一の基準点の少なくとも一つの代わりをなす補助基準点が設けられたものを形成し、
前記第一の基準点加工工程では、前記第一の基準点の少なくとも一つに代えて、前記補助基準点を加工することで、該補助基準点を新たな第一の基準点の一つとして構成させることを特徴とするガスタービン翼の中間加工品の製造方法。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のガスタービン翼の中間加工品の製造方法で製造された前記中間加工品を、前記第一の基準点で位置決めして前記外面の形状を機械加工する外面加工工程と、
前記中間加工品を前記第二の基準点で位置決めして前記穴を機械加工する内部加工工程とを備えることを特徴とするガスタービン翼の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のガスタービン翼の製造方法で製造されたガスタービン翼を備えることを特徴とするガスタービン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１１−１２２４９５（Ｐ２０１１−１２２４９５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７９８３０（Ｐ２００９−２７９８３０）
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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