樹脂製締付ブロックのクランプ装置

【課題】タービンブレードをインサート成形した樹脂製締付ブロックをクランプ治具でクランプする際の自由度を増加させる。
【解決手段】樹脂製締付ブロック１２の少なくとも一つの基準面１３ｂ，１３ｃに回転対称な形状の位置決め孔１３ｆ，１３ｈを形成するとともに、クランプ治具１５の底壁部１５ａに位置決め孔１３ｆ，１３ｈに所定角度ずつ異なる複数の姿勢で嵌合可能な回転対称な形状の位置決め突起１５ｃを形成したので、位置決め突起１５ｃを位置決め孔１３ｆ，１３ｈに何れかの姿勢で嵌合させて一つの基準面１３ｂ，１３ｃを底壁部１５ａに密着させた状態で、クランプ部材１７によって樹脂製締付ブロック１２を複数種類の姿勢でクランプ治具に固定１５することが可能になり、タービンブレード１１の任意の部分を容易に加工することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンブレードの一部を覆うように成型された樹脂製締付ブロックをクランプ治具に固定した状態で該タービンブレードに機械加工を施すための樹脂製締付ブロックのクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンのタービンブレードを研磨装置で研磨加工するには、タービンブレードを加工テーブルにクランプする必要があるが、複雑な形状のタービンブレードを直接クランプすると傷や変形の原因となる可能性がある。そこで、タービンブレードの一部を覆うように樹脂製締付ブロックをモールドし、この樹脂製締付ブロックをクランプした状態でタービンブレードの研磨加工を行うものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１１８４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、加工テーブルにクランプ治具で樹脂製締付ブロックを固定するとき、クランプ治具に対する樹脂製締付ブロックの相対位置がずれていると、タービンブレードの加工精度が低下する可能性がある。そこで上記特許文献１に記載された発明は、樹脂製締付ブロックに形成した溝を加工テーブルに形成した支持面の位置決め条片に係合させることで、樹脂製締付ブロックを支持面に対して位置決めするようになっている。
【０００５】
しかしながら、溝および位置決め条片の係合だけで樹脂製締付ブロックを位置決めすると、樹脂製締付ブロックを一つの姿勢でしか位置決めすることができず、タービンブレードに種々の方向から加工を施す必要がある場合に作業効率が低下する問題があった。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、タービンブレードをインサート成形した樹脂製締付ブロックをクランプ治具でクランプする際の自由度を増加させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、タービンブレードの一部を覆うように成型された樹脂製締付ブロックをクランプ治具に固定した状態で該タービンブレードに機械加工を施すための樹脂製締付ブロックのクランプ装置であって、前記樹脂製締付ブロックの少なくとも一つの基準面に回転対称な形状の位置決め孔を形成するとともに、前記クランプ治具の底壁部に前記位置決め孔に所定角度ずつ異なる複数の姿勢で嵌合可能な回転対称な形状の位置決め突起を形成し、前記位置決め突起を前記位置決め孔に何れかの姿勢で嵌合させて前記一つの基準面を前記底壁部に密着させた状態で、クランプ部材で前記樹脂製締付ブロックを前記クランプ治具に固定することを特徴とする樹脂製締付ブロックのクランプ装置が提案される。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記樹脂製締付ブロックは複数の前記基準面にそれぞれ前記位置決め孔を備えることを特徴とする樹脂製締付ブロックのクランプ装置が提案される。
【０００９】
尚、実施の形態の第１基準面１３ｂおよび第２基準面１３ｃは本発明の基準面に対応する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、樹脂製締付ブロックの少なくとも一つの基準面に回転対称な形状の位置決め孔を形成するとともに、クランプ治具の底壁部に位置決め孔に所定角度ずつ異なる複数の姿勢で嵌合可能な回転対称な形状の位置決め突起を形成したので、位置決め突起を位置決め孔に何れかの姿勢で嵌合させて一つの基準面を底壁部に密着させた状態で、クランプ部材で樹脂製締付ブロックをクランプ治具に固定することで、樹脂製締付ブロックを複数種類の姿勢でクランプ治具に固定することが可能になり、タービンブレードの任意の部分を容易に加工することができる。
【００１１】
また請求項２の構成によれば、樹脂製締付ブロックは複数の基準面にそれぞれ位置決め孔を備えるので、クランプ治具の底壁部の位置決め突起に樹脂製締付ブロックの異なる基準面の位置決め孔を嵌合させることで、樹脂製締付ブロックを固定する姿勢の数を更に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】タービンブレードの斜視図。
【図２】タービンブレードをインサートした樹脂製締付ブロックの斜視図。
【図３】図２の３−３線断面図。
【図４Ａ】クランプ治具の分解状態の斜視図。
【図４Ｂ】クランプ治具の組立状態の斜視図。
【図５Ａ】樹脂除去装置の構造および作用を示す図（その１）。
【図５Ｂ】樹脂除去装置の構造および作用を示す図（その２）。
【図５Ｃ】樹脂除去装置の構造および作用を示す図（その３）。
【図６Ａ】図４Ｂの６Ａ方向矢視図および作用説明図。
【図６Ｂ】図６Ａに対応する作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１〜図６Ｂに基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１はガスタービンエンジンの高圧タービンの鍛造製のタービンブレード１１の半製品を示すもので、そのタービンブレード１１は、図示せぬロータに固定される基端部１１ａと、ロータを中心とする円周方向に延びる先端部１１ｂと、基端部１１ａおよび先端部１１ｂをロータの径方向に接続する翼部１１ｃとを備える。タービンブレード１１の基端部１１ａには、それをロータに結合するための所謂クリスマスツリーが研削加工される。
【００１５】
図２および図３に示すように、タービンブレード１１の基端部１１ａにクリスマスツリーを研削加工する際に、タービンブレード１１を傷付けたり変形させたりすることなく加工テーブルに固定するために、タービンブレード１１の翼部１１ｃを覆うように樹脂製締付ブロック１２が一体に成形される。樹脂製締付ブロック１２の成形は、金型の内部にタービンブレード１１を固定し、タービンブレード１１および金型間に区画されたキャビティに溶融樹脂を射出することで行われる。
【００１６】
樹脂製締付ブロック１２は、翼部１１ｃの基端部１１ａ側を覆う第１ブロック１３と、翼部１１ｃの先端部１１ｂ側を覆う第２ブロック１４とで構成される。第１ブロック１３は、上底、下底および二つの斜辺を有する台形状に形成された２個の側面１３ａ，１３ａと、２個の側面１３ａ，１３ａの下底間に挟まれた第１基準面１３ｂと、２個の側面１３ａ，１３ａの上底間に挟まれた第２基準面１３ｃと、２個の側面１３ａ，１３ａの一方の斜辺間に挟まれた第１端面１３ｄと、２個の側面１３ａ，１３ａの他方の斜辺間に挟まれた第２端面１３ｅとを備える。
【００１７】
第１基準面１３ｂには、正方形を成す１個の位置決め孔１３ｆと、その両側に位置する長方形を成す２個の肉抜き孔１３ｇ，１３ｇとが形成され、第２基準面１３ｃには正方形を成す１個の位置決め孔１３ｈと、その両側に位置する長方形を成す２個の肉抜き孔１３ｉ，１３ｉとが形成される。位置決め孔１３ｆ，１３ｈおよび肉抜き孔１３ｇ，１３ｇ；１３ｉ，１３ｉは、その深さ方向に寸法が縮小するように僅かにテーパーしている。
【００１８】
また第２ブロック１４の相互に対向する二つの面には、それぞれ肉抜き孔１４ａ，１４ａが形成される。前記位置決め孔１３ｆ，１３ｈおよび前記肉抜き孔１３ｇ，１３ｇ；１３ｉ，１３ｉ；１４ａ，１４ａにより樹脂製締付ブロック１２の各部の肉厚は最大で３ｍｍ程度に抑えられており、樹脂製締付ブロック１２を射出成形したときに発生する樹脂のヒケを最小限に抑えて寸法精度を高めることができる。
【００１９】
また第１基準面１３ｂの長手方向中央部にＶ字状のノッチ１３ｊが形成されるとともに、第２基準面１３ｃの長手方向中央部にＶ字状のノッチ１３ｋが形成される。更に、第１端面１３ｄおよび第２端面１３にそれぞれノッチ１３ｍ，１３ｎが形成される。
【００２０】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、図示せぬ加工テーブルに固定されたクランプ治具１５は、矩形板状の底壁部１５ａと、底壁部１５ａの一側縁から起立する側壁部１５ｂと、底壁部１５ａに着脱自在に固定される正方形の板状に形成された位置決め突起１５ｃと、側壁部１５ｂに近い底壁部１５ａに形成したボルト孔１５ｄに螺合するボルト１６と、ボルト１６が貫通するボルト孔１７ａが形成されたクランプ部材１７とを備える。位置決め突起１５ｃは樹脂製締付ブロック１２の位置決め孔１３ｆ，１３ｈに隙間なく嵌合可能な形状に形成される。
【００２１】
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、タービンブレード１１から樹脂製締付ブロック１２を除去する樹脂除去装置２１は、ベースプレート２２と、ベースプレート２２の上面に突設された２個の座部２２ａ，２２ａと、ベースプレート２２に相互に接近・離間可能に支持された一対のスライダ２３，２３と、各スライダ２３，２３の対向端にそれぞれ設けられた楔部材２３ａ，２３ａと、図示せぬ駆動源でベースプレート２２に対して昇降可能な昇降部材２４と、昇降部材２４の下面に突設された押圧部２４ａと、昇降部材２４の両端部に相互に対向するように形成された駆動カム面２４ｂ，２４ｂと、一対のスライダ２３，２３にそれぞれ設けられて駆動カム面２４ｂ，２４ｂに当接する従動カム面２３ｂ，２３ｂとを備える。
【００２２】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００２３】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、タービンブレード１１の基端部１１ａにクリスマスツリーを研削するとき、タービンブレード１１の翼部１１ｃを覆うように一体に成形した樹脂製締付ブロック１２の第１基準面１３ｂの位置決め孔１３ｆを、図示せぬ加工テーブルに設けたクランプ治具１５の底壁部１５ａの位置決め突起１５ｃに嵌合させた状態で、ボルト１６を底壁部１５ａのボルト孔１７ａに螺合することで、一端が側壁部１５ｂの上面に当接するクランプ部材１７の他端で樹脂製締付ブロック１２の第２基準面１３ｃを下向きに押圧する。その結果、共にテーパーする位置決め孔１３ｆおよび位置決め突起１５ｃが相互に嵌合するとともに、平坦な第１基準面１３ｂがクランプ治具１５の平坦な底壁部１５ａに密着することで、クランプ治具１５に対して樹脂製締付ブロック１２が位置決めされた状態で固定される。
【００２４】
この状態で、研削加工機の回転砥石２５を用いて、タービンブレード１１の基端部１１ａにクリスマスツリーを加工することができる。タービンブレード１１はクランプ治具１５に対して精度良く位置決めされているので、タービンブレード１１の基端部１１ａの加工精度を高めることができる。しかも三次元曲面よりなる複雑な形状のタービンブレード１１を直接クランプする必要がないため、タービンブレード１１の表面を傷付けたり、タービンブレード１１を変形させたりする虞がない。
【００２５】
またタービンブレード１１の基端部１１ａの反対側の面を加工するには、樹脂製締付ブロック１２を表裏反転させて第２基準面１３ｃを下向きにし、第２基準面１３ｃの位置決め孔１３ｈをクランプ治具１５の底壁部１５ａの位置決め突起１５ｃに嵌合させた状態で、クランプ部材１７の他端で第１基準面１３ｂを下向きに押圧すれば良い。
【００２６】
また図６Ａおよび図６Ｂに示すように、樹脂製締付ブロック１２を水平面内で１８０°回転させた状態で、位置決め孔１３ｆあるいは位置決め孔１３ｈを位置決め突起１５ｃに嵌合させて固定すれば、タービンブレード１１の先端部１１ｂを加工機に対向させて研削加工を行うことができる。位置決め孔１３ｆ，１３ｈおよび位置決め突起１５ｃは正方形であるため、樹脂製締付ブロック１２を９０°ずつ異なる４つの姿勢（第１、第２基準面１３ｂ，１３ｃを反転すれば８つの姿勢）でクランプすることが可能となり、タービンブレード１１の任意の部分を容易に加工することができる。
【００２７】
このようにしてタービンブレード１１の加工が終了すると、タービンブレード１１から不要になった樹脂製締付ブロック１２を分離・除去する必要がある。そのために、図５Ａに示すように、樹脂除去装置２１のベースプレート２２の２個の座部２２ａ，２２ａに樹脂製締付ブロック１２の第１基準面１３ｂ（あるいは第２基準面１３ｃ）の両端部を支持した状態で、図示せぬ油圧ハンドプレス装置を用いて昇降部材２４をベースプレート２２に向けて下降させる。すると図５Ｂに示すように、ベースプレート２２の駆動カム面２４ｂ，２４ｂに従動カム面２３ｂ，２３ｂを押圧された一対のスライダ２３，２３が相互に接近する方向に移動し、その楔部材２３ａ，２３ａが樹脂製締付ブロック１２の第１、第２端面１３ｄ，１３ｅのノッチ１３ｍ，１３ｎに係合して押し開くことで、ノッチ１３ｍ，１３ｎを基端とするクラックを発生させる。
【００２８】
図５Ｃに示すように、昇降部材２４をベースプレート２２に向けて更に下降させると、その押圧部２４ａが樹脂製締付ブロック１２の第２基準面１３ｃを下向きに押圧するため、第１基準面１３ｂの両端を座部２２ａ，２２ａで支持された樹脂製締付ブロック１２に曲げモーメントが作用し、第１、第２基準面１３ｂ，１３ｃのノッチ１３ｊ，１３ｋに応力が集中することで、ノッチ１３ｊ，１３ｋを基端とするクラックが発生する。
【００２９】
その結果、４個のノッチ１３ｊ，１３ｋ，１３ｍ，１３ｎを基端とする４本のクラックが樹脂製締付ブロック１２の内部をタービンブレード１１の翼部１１ｃに達する位置まで延び、樹脂製締付ブロック１２は４個のピースに割れてタービンブレード１１から分離する。翼部１１ｃが三次元形状を成していても、樹脂製締付ブロック１２を４個のピースに分割することで、翼部１１ｃから確実に分離することができる。
【００３０】
このように、昇降部材２４を下降させるだけの単純な動作で、樹脂製締付ブロック１２に四つの方向からクラックを発生させることができるので、樹脂製締付ブロック１２をタービンブレード１１から分離する作業を効率的に行うことができるだけでなく、樹脂製締付ブロック１２の破片をタービンブレード１１に残留させることなく完全に除去することができる。また樹脂製締付ブロック１２に機械的打撃を加えて破壊するものでないため、打撃の力加減を誤ってタービンブレード１１を傷つける虞がない。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３２】
例えば、位置決め孔１３ｆ，１３ｈおよび位置決め突起１５ｃの形状は実施の形態の正方形に限定されず、正多角形のような回転対称な形状（所定角度回転させると重なる形状）であれば良い。
【００３３】
また実施の形態では樹脂製締付ブロック１２を４個のピースに分割することでタービン１１から分離しているが、ワークの形状が単純でアンダーカットが生じない場合には、樹脂製締付ブロック１２を２個のピースに分割することでタービン１１から分離することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１１タービンブレード
１２樹脂製締付ブロック
１３ｂ第１基準面（基準面）
１３ｃ第２基準面（基準面）
１３ｆ位置決め孔
１３ｈ位置決め孔
１５クランプ治具
１５ａ底壁部
１５ｃ位置決め突起
１７クランプ部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンブレード（１１）の一部を覆うように成型された樹脂製締付ブロック（１２）をクランプ治具（１５）に固定した状態で該タービンブレード（１１）に機械加工を施すための樹脂製締付ブロックのクランプ装置であって、
前記樹脂製締付ブロック（１２）の少なくとも一つの基準面（１３ｂ，１３ｃ）に回転対称な形状の位置決め孔（１３ｆ，１３ｈ）を形成するとともに、前記クランプ治具（１５）の底壁部（１５ａ）に前記位置決め孔（１３ｆ，１３ｈ）に所定角度ずつ異なる複数の姿勢で嵌合可能な回転対称な形状の位置決め突起（１５ｃ）を形成し、前記位置決め突起（１５ｃ）を前記位置決め孔（１３ｆ，１３ｈ）に何れかの姿勢で嵌合させて前記一つの基準面（１３ｂ，１３ｃ）を前記底壁部（１５ａ）に密着させた状態で、クランプ部材（１７）で前記樹脂製締付ブロック（１２）を前記クランプ治具（１５）に固定することを特徴とする樹脂製締付ブロックのクランプ装置。
【請求項２】
前記樹脂製締付ブロック（１２）は複数の前記基準面（１３ｂ，１３ｃ）にそれぞれ前記位置決め孔（１３ｆ，１３ｈ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の樹脂製締付ブロックのクランプ装置。

【図１】