DE2756650A1

DE2756650A1 - Querschnittsumrisskontrollgeraet

Info

Publication number: DE2756650A1
Application number: DE19772756650
Authority: DE
Inventors: William Howard Drinkuth
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1977-12-19
Publication date: 1978-06-22
Also published as: US4147433A; SE7714443L; IT1089136B; AU509063B2; FR2375578A1; AU3169677A; GB1566659A; BE862000A

Description

Querschnittsumrißkontrol!gerät

Die Erfindung bezieht sich auf die Kontrolle von profilierten Gegenständen und betrifft insbesondere die Kcntrolle von Profilsehnenformen von Lauf- und Leitschaufeln von Gasturbinentriebwerken.

Die heutigen Gasturbinentriebwerkskonstruktionen sind das Ergebnis der intensiven analytischen und empirischen Auswertung von komplexen Strömungsmittelreaktionsflachen. Das genaue Profilieren der Strömungsmittelreaktionsflachen ist während der Herstellung zur Schaffung dieser komplizierten und genauen Konstruktionen erforderlich. Die Umrißkontrolle bei der Herstellung stellt die Übereinstimmung mit dem Entwurf sicher.

Viele Geräte, die in der Vergangenheit für die Kontrolle von komplexen Umrissen entwickelt worden sind, sind insbesondere

809825/0995

für die Kontrolle von Prof ilsehnenf ormen von Lauf- und Leitschaufeln von Gasturbinentriebwerken ausgelegt worden. Trotzdem setzen Konstrukteure und Hersteller weiterhin beträchtliche wirtschaftliche und personelle Mittel ein, um vereinfachte Geräte mit besserer Bildauflösung zu entwickeln.

Ein bekanntes Gerät ist in der US-PS 2 607 267 beschrieben. Bei diesem bekannten Gerät wird ein Lichtmuster auf den zu kontrollierenden Umriß projiziert. Mehrere Linsen, deren optische Achsen schräg zu der Ebene des zu kontrollierenden Gegenstandsquerschnittes sind, projizieren ein Bild des Musters auf einen Sichtschirm. Mehrere Spiegel und zusätzliche Linsen werden benutzt, um ein zusammengesetztes Bild des Musters auf dem Sichtschirm zu bilden.

Bei weiteren bekannten Systemen werden Linsen benutzt, deren optische Achsen senkrecht zu der Ebene des Querschnitts sind (vgl. z.B. die US-PS'en 2 574 119, 2 737 080 und 2 741 153). Bei diesen bekannten Systemen sind Linsen großen Durchmessers und mit großer relativer Apertur (die relative Apertur ist das Verhältnis des Öffnungsdurchmessers zu dem Brennpunktsabstand der Linse) erforderlich, um ausreichend Licht für die Projektion des Musterbildes zu sammeln. Besonders große Linsen sind erforderlich, um um Hindernisse in der Sichtlinie zwischen der Abbildungslinse und dem kontrollierten Querschnitt "herumzusehen" .

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät zum Kontrollieren der Querschnittsumrisse von Gegenständen mit komplexen Geometrien zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird ein Umrißbild auf einen Bildschirm projiziert und in einem Zwischenschritt wird ein zusammengesetzter Strahlengang geschaffen, mittels welchem um Hindernisse zwischen dem Bildschirm und dem zu kontrollierenden Umriß "heruingesehen" werden kann.

8098 2 5/0995

Erfindungsgemäß wird der zusammengesetzte Strahlengang zwischen dem Bildschirm eines Umrißkontrollgerätes und dem zu kontrollierenden Querschnitt gebildet. Der zusammengesetzte Strahlengang umfaßt Mehrrichtungsansichten des Querschnittes, die in einem Strahlteiler vereinigt werden.

Das Hauptmerkmal des Querschnittsumrißkontrollgerätes nach der Erfindung ist der Strahlteiler. Zwei parallele Spiegel klammern den zu kontrollierenden Querschnittsumriß ein und sind optisch auf den Strahlteiler ausgerichtet, um einen zusammengesetzten Strahlengang zu bilden, der von dem Strahlteiler ausgeht. In einer Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere zusammengesetzte Strahlengänge gebildet und auf eine einzige Abbildungslinse auf der Achse des Kontrollgerätes gerichtet.

Ein Hauptvorteil der Erfindung sind die größeren Möglichkeiten des Kontrollgerätes, um Hindernisse in der herkömmlichen Sichtlinie "herumzusehen". Die angegebenen Prinzipien sind besonders für die Messung von Tragflügelprofilen von Leitschaufeln mit angeformten Plattformen geeignet.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht des Kontrollgerätes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Teils

des Kontrollgerätes, das auf einen verdeckten Bereich einer Leitschaufel ausgerichtet ist,

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung eines Teils des

Kontrollgerätes, das auf einen zweiten ver-809825/0995

deckten Bereich der Leitschaufel ausgerichtet ist, und

Fig. 4 eine Ansicht des Querschnittsbildes auf dem

Bildschirm.

Fig. 1 zeigt ein Gerät 10 zum Kontrollieren des Querschnittsumrisses eines Gegenstands 12. Das Gerät ist zwar bei der Kontrolle der komplexen Umrisse von Gasturbinenflügelprofilen von großem Nutzen und wird in bezug darauf erläutert, das Gerät und die Verfahren nach der Erfindung sind jedoch in gleicher Weise bei anderen profilierten Gegenständen anwendbar.

Die Teile des Kontrollgerätes 10 sind um eine Achse 14 ausgerichtet, die zu der Ebene des zu kontrollierenden Gegenstandsquerschnittes senkrecht ist. Eine Grundplatte 16 ist die Bezugsstruktur, auf die die Teile ausgerichtet sind. Ein Halter 13 zum Festhalten des Gegenstands 12 ist in bekannter Weise bezüglich der Grundplatte verschiebbar, um die Kontrolle von mehreren Querschnitten zu ermöglichen.

Ein oder mehrere Beleuchtungssysteme 20 projizieren ein Lichtmuster 22 auf den Gegenstand 12 an dem zu kontrollierenden Querschnitt. Eine Abbildungslinse 30 ist auf der Achse 14 des Gerätes angeordnet und ihre optische Achse fällt mit der Achse 14 zusammen. Das Lichtmuster 22 wird durch die Linse längs eines zusammengesetzten Strahlenganges 40 betrachtet, der durch einen versetzten Musterspiegel 32 zu der Linse reflektiert wird. Der zusammengesetzte Strahlengang wird durch einen ersten Abschnitt 42 und durch einen zweiten Abschnitt 44 gebildet, die durch ein Spiegelsystem 46 optisch kombiniert sind. Innerhalb des Spiegelsystems wird das Lichtmuster 22 längs des Strahlengangs 40 durch einen ersten Formier- oder Leitspiegel 48 zu dem Spiegel 32 reflektiert. Das Lichtmuster 22 wird außerdem längs des Strahlengangs 40 durch einen

809825/0995

zweiten Formier- oder Leitspiegel 50 und durch die reflektierende Oberfläche 52 eines Strahlteilers 54 zu dem Spiegel 32 reflektiert. Von dem Strahlteiler gehen das Lichtmuster 22, das durch den ersten Leitspiegel 48 reflektiert wird, und das Lichtmuster 22, das durch den zweiten Leitspiegel 50 und die reflektierende Oberfläche 54 des Strahlteilers reflektiert wird, gemeinsam längs des zusammengesetzten Strahlengangs 40 weiter.

In der dargestellten Ausführungsform sind die Lichtmusterspiegel 32 ebene Spiegel, die parallel zu der Achse 14 sind. Ein größenmäßig proportionales Bild, wie es längs des zusammengesetzten Strahlengangs 40 gesehen wird, ist von der.Linse 30 direkt auf einen Bildschirm 34 projizierbar oder wird, wie in Fig. 1 gezeigt, durch einen oder mehrere Abbildungsspiegel 36 auf den Bildschirm in der Achse 14 umgelenkt. Die Umlenkung des Bildes auf die Achse 14 ergibt ein zusammengesetztes Bild 38, das im wahren Abmessungsverhältnis den Gegenstandsquerschnittsumriß darstellt. Verschiedene Vergrößerungsverfahren sind in Verbindung mit den beschriebenen Verfahren und Geräten verwendbar, ohne daß die wahre Proportionalbeziehung der Querschnittsabmessungen zerstört wird.

Der dargestellte Gegenstand 12 ist eine Leitschaufel eines Gasturbinentriebwerks und hat an seinen Enden angeformte Plattformen 12A, die einen Teil der Wand des durch ein Triebwerk verlaufenden Strömungsweges bilden. Die Plattformen 12A sind bei herkömmlicher Querschnittsbetrachtung ein Hindernis, das die normale Kontrolle des Gegenstands behindert. Gemäß den Fig. 2 und 3 wird die Kontinuität des Strahlengangs 40 zu der Abbildungslinse 30 trotz Unterbrechungen in dem ersten Abschnitt 42 oder zweiten Abschnitt 44, die den zusammengesetzten Strahlengang bilden, aufrechterhalten. Die Betrachtung des Querschnitts in unmittelbarer Nähe jeder Platt-

809825/0995

form 12A wird ermöglicht.

Der Strahlteiler 54 ist ein Schlüsselelement des Systems 46. Strahlteiler sind in der Optik bekannt und bestehen in herkömmlicher Weise aus einem teilweise lichtdurchlässigen und teilweise reflektierenden Material, das zwischen zwei Schutzglasplatten angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Material zu 50% reflektierend und zu 50% lichtdurchlässig. Demgemäß werden 50% der Lichtenergie, die auf dem ersten Abschnitt 4 2 übertragen wird, von dem Material zu dem zusammengesetzten Strahlengang 4 0 durchgelassen und 50% der Lichtenergie, die auf dem zweiten Abschnitt 44 übertragen wird, werden zu dem zusammengesetzten Strahlengang 40 reflektiert. Der reflektierte Anteil aus dem Abschnitt 42 und der durchgelassene Anteil aus dem Abschnitt 44 werden in der gezeigten Ausführungsform nicht benutzt und sind nicht dargestellt. Die Lichtenergie, die auf dem zusammengesetzten Strahlengang 4 0 übertragen wird, hat eine Intensität, die ungefähr gleich der Intensität bei herkömmlichen Beobachtungsverfahren ist. In den teilweise verdeckten Bereichen, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, wird die Intensität der Lichtenergie zwar verringert, das Bild bleibt jedoch auf dem Bildschirm.

Der Linsensichtwinkel θ über die versetzten Lichtmusterspiegel 32 liegt vorzugsweise in dem Bereich von 5° bis 45°. Ein Sichtwinkel von 20° wird als optimal angesehen. Ein grösserer Sichtwinkel erhöht die Möglichkeiten des Gerätes, um Hindernisse an dem kontrollierten Gegenstand herumzusehen. Ein kleinerer Sichtwinkel verbessert die Empfindlichkeit des Gerätes für winzige Konturänderungen. Die Abbildungslinse ist für die Aufnahme von einfallender Lichtenergie unter einem Winkel 0 zu der optischen Achse optimiert. Demgemäß sind für eine maximale Auflösung in jedem System die Versetzungsstrekken (b und b') sämtlicher Lichtmusterspiegel 32 gleich.

809825/0995

Leerse ite

Claims

United Technologies Corporation Hartford, Connecticut 06101 V.St.A.

Patentansprüche ;

1J Querschnittsumrißkontrollgerät mit einer Abbildungslinse zum Projizieren des Bildes eines Lichtmusters auf einem Gegenstand an dem zu kontrollierenden Querschnitt auf einen Bildschirm, gekennzeichnet durch einen ersten Leitspiegel und einen zweiten Leitspiegel, die die Ebene des zu kontrollierenden Querschnitts einklammern und zu dieser Ebene parallel sind, und durch einen Strahlteiler, der auf den ersten und den zweiten Leitspiegel optisch ausgerichtet ist und einen zusammengesetzten Strahlengang bildet, der einen von dem ersten Leitspiegel reflektierten ersten Abschnitt und einen von dem zweiten Leitspiegel reflektierten zweiten Abschnitt enthält.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Achse hat, die zu der zu kontrollierenden Querschnittsebene senkrecht ist, und daß der Sichtwinkel (θ) längs des ersten und des zweiten Abschnittes in bezug auf diese Achse innerhalb eines Bereiches von 5° bis 45° liegt.

809825/0995
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sichtwinkel(Θ)ungefähr 20° beträgt.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen einer Fläche von Lichtenergie, die beim Auftreffen auf den Gegenstand das Lichtmuster bildet.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtenergieerzeugungseinrichtung die Fläche parallel zu dem ersten und dem zweiten Leitspiegel, die zu einander parallel sind, bildet.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtenergieerzeugungseinrichtung die Fläche in der Ebene des zu kontrollierenden Querschnitts bildet.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit Teilen, die um eine Achse ausgerichtet sind, welche zu der Ebene des zu kontrollierenden Querschnitts senkrecht ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundplatte die Teile des Gerätes trägt, daß an der Grundplatte Einrichtungen befestigt sind, die ein Lichtmuster auf einen Gegenstand an dem zu kontrollierenden Querschnitt projizieren, daß der Bildschirm an der Grundplatte befestigt ist und senkrecht zu der Achse des Gerätes ausgerichtet ist, daß die optische Achse der an der Grundplatte befestigten Abbildungslinse sich mit der Achse des Gerätes deckt, damit das Lichtmuster auf den Bildschirm projiziert wird, und daß ein Lichtmusterspiegel an der Grundplatte an einem Punkt befestigt ist, der gegenüber der Achse des Gerätes versetzt ist, wobei der Lichtmusterspiegel das Lichtmuster auf dem Gegenstand, bei Betrachtung längs des zusam mengesetzten Strahlengangs, zu der Abbildungslinse reflektiert.

809825/0995