DE3340812A1 - Vorrichtung zum aufnehmen eines gegenstandes und verfahren zum vermessen desselben - Google Patents

Description

9215-13DV-O8341

GENERAL ELECTRIC COMPANY

Vorrichtung zum Aufnehmen eines Gegenstands und Verfahren

zum Vermessen desselben

Die Erfindung bezieht sich auf Aufnahmevorrichtungen und betrifft insbesondere Vorrichtungen zum Positionieren eines Gegenstands im Raum mit wiederholbar hoher Genauigkeit für Meßzwecke.

Ein Verfahren zum Ermitteln der Güte einer Diffusionsschweißung erfordert das Messen der Schweißungsdicke. Diese Messung kann gemäß der Darstellung in Fig. 1 ausgeführt werden, die eine Schieblehre 2 zeigt, welche MeßSchnäbel 4 und 6 hat, die die Gesamtdicke von zwei Teilen 8 und 10, die durch eine zwischen ihnen angeordnete Schweißung 12 miteinander verbunden sind, mißt. Der Vergleich dieser gemessenen Gesamtdicke mit der ge-

messenen Gesamtdicke der beiden Teile ohne die Schweißung, bevor die beiden Teile miteinander verbunden werden, gestattet das Berechnen der Dicke der Schweißung durch Subtraktion. Eine genaue Messung erfordert das genaue Positionieren der Meßschnäbel 4 und 6 in bezug auf die Teile 8 und 10, Dieses Positionieren wird üblicherweise als Spannen oder Aufnehmen bezeichnet.

Wenn eines der Teile eine rauhe Oberfläche hat, wie beispielsweise die Oberfläche eines metallischen Gußstückes, das direkt einer Sandform entnommen worden ist, ergeben sich bei dem Dickenmeßverfahren Probleme. Ein Problem ist in Fig. 2 dargestellt, die zwei mögliche Positionen des Meßschnabels 6 nach Fig. 1 zeigt, aber in vergrößerter Form und mit 6A und 6B bezeichnet. Die Oberfläche 9 des Teils 10 ist rauh, und die gemessene Dicke der Teile 8 und 10 in Fig. 1 wird, wie es die verschiedenen Positionen 6A und 6B des MeßSchnabels 6 zeigen, von der gewählten Meßschnabelposition abhängen. Die gemessene Dicke ist daher nicht absolut definiert.

Selbst wenn keine absolute Messung angestrebt wird, sondern nur ein relativer Vergleich von zwei aufeinanderfolgenden Messungen, ergeben sich Probleme. Ein genauer Vergleich erfordert, daß die Meßschnäbel 4 und 6 bei beiden Messungen genau in derselben Position angeordnet werden, beispielsweise der Meßschnabel 6 in der Position 6B. Das ist schwierig zu erreichen.

Weiter ist es möglich, daß die Teile 8 und 10 zwischen den Messungen schartig oder zerkratzt werden. Wenn ein Kratzer an der Stelle auftritt, wo der Meßschnabel 6 das

Teil berührt, wird ein willkürlicher Fehler hervorgerufen. Alle diese Probleme werden noch größer, wenn die Teile 8 und 10 unregelmäßige Formen haben, wie beispielsweise in Sand gegossene Gasturbinentriebwerksschaufeln.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Aufnahmevorrichtung zum genauen und wiederholbaren Positionieren eines Gegenstands im Raum zu schaffen.

Es soll eine neue und verbesserte Aufnahmevorrichtung geschaffen werden, in der ein Gegenstand positionierbar ist, um die Vollständigkeit einer Schweißung durch Messen der Schweißungsdicke zu ermitteln.

Ferner soll eine neue und verbesserte Aufnahmevorrichtung geschaffen werden, in der eine Gasturbinentriebwerksschaufel im Raum positionierbar ist, um die Vollständigkeit einer SchweiEung an der Schaufel durch Messen der Schweissungsdicke zu ermitteln.

Bei der Aufnahmevorrichtung nach der Erfindung werden keine ebenen Flächen mit dem aufzunehmenden Gegenstand in Berührung gebracht, wodurch die Auswirkungen von Scharten und Kratzern auf dem Gegenstand, die diese sonst auf das Positionieren von ebenen Flächen haben, verringert werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind sechs Spitzen- oder Punktlagerungen an einem Ständer in sechs vorbestimmten Positionen befestigt, um einen Gegenstand aufzunehmen. Drei der Punktlagerungen definieren eine erste Ebene und die übrigen drei definieren eine zweite Ebene. Die übrigen drei dürfen nicht koplanar zu den ersten drei Punktlagerungen sein, und die erste und die zweite Ebene müssen

nichtrechtwinkelig sein.

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

Fig. 1 zwei Teile mit einer zwischen

ihnen angeordneten Schweißung, deren Dicke gemessen wird,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines

Teils von Fig. 1,

Fig. 3 einen Gegenstand in einem Ko

ordinatensystem ,

die Fig. 4 bis 6 verschiedene Prinzipien der Aufnahme des Gegenstands nach Fig. 3, die bei der Erfindung benutzt werden,

Fig. 7 eine Ausführungsform der Erfin

dung zur Aufnahme einer Turbinentriebwerksschaufel ,

Fig. 8 einen Teil der Vorrichtung nach

Fig. 7,

Fig. 9 Bezugsrichtungen einer Turbinen

triebwerksschaufel ,

Fig. 10 ausführlicher die Aufnahme der

Schaufel nach Fig. I₁

Fig. 11 ausführlicher einen Taststift

der Vorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 12 drei Taststifte der Vorrichtung

nach der Erfindung, die einen Lichtstreifen abdunkeln, und

die Fig. 13A und 13B die Formen von Teilen des Lichtstreifens, die durch den Taststift nach Fig. 11 abgedunkelt werden.

Fig. 3 zeigt ein Koordinatensystem mit einer X-, einer Y- und einer Z-Achse. Ein in dem Koordinatensystem positionierter Gegenstand 17 besitzt sechs Freiheitsgrade. Der Gegenstand 17 kann parallel zu sich selbst längs den drei Achsen verschoben werden (d.h. eine Translationsbewegung ausführen), so daß er drei Freiheitsgrade hat. (Positive und negative Translationsbewegungen, d.h. Translationsbewegungen in entgegengesetzten Richtungen, aber längs derselben Achse, werden hier so betrachtet, als ergäben sie einen einzigen Freiheitsgrad.) Weiter kann sich der Gegenstand 17 um jede der drei Achsen drehen, d.h. in Richtungen, die durch Pfeile 18, 19 und 20 dargestellt sind, was ihm drei zusätzliche Freiheitsgrade gibt.

Fig. 4 zeigt einen Teil einer Ausführungsform der Erfindung, die zum Aufnehmen des Gegenstands 17 und zum Eliminieren sämtlicher Freiheitsgrade benutzt wird. Der Gegenstand 17 ist durch drei Punktlagerungen 22A-22C aufgenommen, die eine Ebene definieren, nämlich die X-Y-Ebene. Die Punktlagerungen 22A-22C können in Größe und Form Bleistiftspitzen ähneln, sie sind aber aus einem dauerhafteren Material hergestellt, beispielsweise aus Stahl.

Der Gegenstand 17 kann sich längs der X-Achse verschieben und die mit strichpunktiertem Umriß 24 dargestellte Position einnehmen; er kann sich entsprechend längs der Y-Achse verschieben (diese Verschiebung ist nicht dargestellt); und er kann sich um die Z-Achse drehen (was ebenfalls nicht dargestellt ist), und das alles, obgleich er mit den drei Punktlagerungen 22A-22C in Kontakt ist. Das heißt, es verbleiben drei Freiheitsgrade. Diese drei Freiheitsgrade sind: die Translationsbewegung in der X-Richtung, die Translationsbewegung in der Y-Richtung und die Drehung um die Z-Achse. (Die Drehung um eine Achse erfolgt definitionsgemäß, wenn sich ein Gegenstand entweder um diese Achse oder um eine zu dieser Achse parallele Linie dreht.)

Fig. 5 zeigt das Hinzufügen von zwei weiteren Punktlagerungen 25A und 25B zu der Ausführungsform nach Fig. (Es ist auch eine Punktlagerung 26 gezeigt, die hier aber noch nicht betrachtet wird.) Die beiden Punktlagerungen 25A und 25B verhindern Translationsbewegungen längs der Y- bzw. X-Achse, wobei sich aber gemäß Fig. 6 (die eine Draufsicht auf die Anordnung in Fig. 5 zeigt) der Gegenstand 17 noch um die Z-Achse drehen kann, wie es mit strichpunktiertem Umriß 28 dargestellt ist, und trotzdem sämtliche fünf Punktlagerungen 22A-22C, 25A und 25B berührt. Es verbleibt noch ein Freiheitsgrad. Eine zusätzliche Punktlagerung, nämlich die Punktlagerung 26 nach Fig. 5 wird jedoch den verbleibenden Freiheitsgrad eliminieren, vorausgesetzt, daß der Gegenstand 17 mit sämtlichen sechs Punktlagerungen 22A-22C, 25A, 25B und 26 in Berührung gehalten wird.

Die sechs Punktlagerungen können so betrachtet werden, daß sie gleichzeitig drei Punktlagerungen bilden, wie die Punktlagerungen 22A, 25A und 25B, um die drei trans

latorischen Freiheitsgrade zu eliminieren, und zusätzlich drei Paar Punktlagerungen, nämlich die Paare 22A und 22C, 22A und 22B sowie 25A und 26, um die drei Rotationsfreiheitsgrade zu eliminieren.

Anders betrachtet, die drei Punktlagerungen 22A-22C definieren eine Ebene (die X-Y-Ebene) an den Punkten, in denen sie den Gegenstand 17 berühren (d.h. in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Berührungspunkt). Die beiden Punktlagerungen 25A und 26 definieren durch ihre eigenen beiden Berührungspunkte (d.h. durch einen vierten und einen fünften Berührungspunkt) an dem Gegenstand 17 eine Linie 27. Diese Linie muß nichtkoplanar und nichtrechtwinkelig zu der durch den ersten, den zweiten und den dritten Berührungspunkt definierten Ebene sein. Andernfalls kann sich eine Situation einstellen, die der in Fig. 6 gezeigten analog ist, da die Punktlagerung 26 direkt unter der Punktlagerung 25A liegen würde, wenn die Linie 27 zu der X-Y-Ebene rechtwinkelig wäre. Die letzte Punktlagerung 25B muß einen sechsten Berührungspunkt ergeben, der drei Bedingungen erfüllt. Erstens, der sechste Berührungspunkt muß zu dem ersten, dem zweiten und dem dritten Berührungspunkt nichtkoplanar sein, weil, falls der sechste Berührungspunkt koplanar ist, er zu deren Funktionen nichts hinzufügt. Zweitens, der sechste Berührungspunkt muß aus einem ähnlichen Grund nichtko-elinear zu dem vierten und dem fünften Berührungspunkt sein. Drittens, der sechste Berührungspunkt muß zusammen mit dem vierten und dem fünften Berührungspunkt eine Ebene festlegen, die zu der Ebene des ersten, des zweiten und des dritten Berührungspunktes nichtrechtwinkelig ist; falls sie rechtwinkelig wäre, würde gemäß Fig. 5 der sechste Berührungspunkt in der X-Z-Ebene liegen und eine Translationsbewegung des Gegenstands 17 in der negativen X-Richtung würde nicht verhindert werden.

-χ¹

Noch anders betrachtet, die drei Punktlagerungen 22A-22C legen eine erste Ebene durch ihre Berührungspunkte fest, und die drei Punktlagerungen 25A, 25B und 26 legen eine zweite Ebene fest. (Das Erfordernis, daß die Punktlagerung 25B nichtkollinear zu den Punktlagerungen 25A und 26 ist, führt dazu, daß die drei Punktlagerungen 25A, 25B und 26 eine Ebene festlegen.) Die Punktlagerungen 25A, 25B und 26 müssen nichtkoplanar zu der ersten Ebene sein, und die erste und die zweite Ebene müssen nichtrechtwinkelig (d.h. nichtnormal) sein. Selbstverständlich müssen alle drei Punktlagerungen 22A-22C, 25A, 25B und 26 durch irgendeine Vorrichtung, wie beispielsweise einen Ständer (nicht gezeigt^ abgestützt sein. Es ist somit eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden, bei der ein Gegenstand 17 im Raum durch sechs Punktlagerungen aufgenommen wird.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. gezeigt, gemäß welcher eine Aufnahmevorrichtung 33 ein Unterteil 36 hat, das einen rechtwinkeligen Ständer 38 trägt. Der Ständer 38 trägt zwei Zylinder 4OA und 4OB, die mit Festsitz in Bohrungen in einem Block 43 aufgenommen sind, der an dem Ständer 38 befestigt ist. Die Zylinder sind parallel. Gemäß Fig. 8 stehen Teile 45A und 45B (hier als Ränder bezeichnet) der Zylinder 4OA und 4OB über eine Fläche 48 des Blockes 43 vor, um Kontaktränder für eine Turbinentriebwerksschaufel zu bilden, die in Fig. 7 als Umriß 51 gezeigt ist. Die Zylinder 4OA und 4OB sind mit Festsitz in die Bohrungen eingepaßt, um ein Verbiegen oder eine andere Ausweichbewegung zu reduzieren, wenn die Schaufel 51 mit ihnen in Kontakt ist.

Der Ständer 38 trägt weiter zwei nichtparallele Zylinder 52A und 52B, die in diesem Fall rechtwinkelig sind und die auf entsprechende Weise mit Festsitz in zylindrische

- /ι Ψ.

Löcher in Blöcken 54A und 54B eingepaßt sind und aus diesen vorstehen. Zwei Kugeln 56A und 56B sind an dem Ständer 38 bzw. dem Block 43 befestigt. Die Kugeln 5SA und 56B sowie die Zylinder 4OA, 4OB und 52A, 52B bestehen vorzugsweise aus einem harten Metall, das eine Rockwell-Härte von vorzugsweise über 55 hat und üblicherweise als Maschinenbaustahl bezeichnet wird. Die Gasturbinentriebwerksschaufel 51 wird so positioniert, daß Teile der Schaufel 51 gleichzeitig sämtliche vier Zylinder 4OA, 4OB, 52A, 52B und beide Kugeln 56A, 56B berühren. Das heißt, diese Zylinder und Kugeln bilden sechs Punktlagerungen analog den sechs Punktlagerungen, die in Verbindung mit den Fig. 4-6 beschrieben worden sind.

Das Aufnehmen der Schaufel wird nun ausführlicher beschrieben. Zum Festlegen von Bezugsrichtungen ist eine in Fig. 9 in Seitenansicht dargestellte Schaufel 51 an einem Turbinentriebwerksrotor 53 befestigt, der sich in der durch einen Pfeil 56 dargestellten Richtung um einen Mittelpunkt 59 dreht. Die Schaufel 51 liegt insgesamt in einer radialen Ebene (die als Linie 61 dargestellt ist). Die Schaufel hat eine Niederdruckseite 63 und eine Hochdruckseite 65.

Die Schaufel ist auch in Fig. 10 gezeigt, welche eine Ansicht nach der Linie 10-10 in Fig. 7 darstellt. Die Schaufel 51 hat einen Wurzelteil 67 mit Schwalbenschwanzstiften 68, die mit Schwalbenschwanznuten 71 in Fig. 9 zusammenpassen. Die Schaufel hat weiter eine Plattform 73 und einen Flügelprofilteil 75 mit einer Vorderkante 77, einer Hochdruckseite 65 und einer Niederdruckseite 63.

Die Zylinder 4OA und 4OB berühren den Schwalbenschwanzstift 68 auf der Niederdruckseite 63 der Schaufel 51. Die

Kugel 56A berührt die radial innere Seite der Plattform 73 (d.h. in Fig. 9 die dem Drehungsmittelpunkt 59 des Rotors zugewandte Seite). Die Kugel 56B berührt einen stromaufwärtigen Teil 81 des Wurzelteils 67. Der Zylinder 52A berührt die Vorderkante 77 des Flügelprofilteils 75, und der Zylinder 52B berührt die Niederdruckseite 63 des Flügelprofilteils 75. Die Schaufel 51 wird gleichzeitig an alle vier Zylinder.4OA, 4OB, 52A und 52B und an die beiden Kugeln 56A und 56B durch eine nichtdargestellte Spannvorrichtung angedrückt, die eine einzige Kraft in einem einzigen Punkt auf die Schaufel 51 und insgesamt in der Richtung eines in Fig. 7 gezeigten Pfeils 82 ausübt. Das Ausüben von mehr als einer Kraft kann zur Folge haben, daß ein Moment um eine oder mehrere Punktlagerungen auftritt, Das ist unerwünscht, weil es dazu führen kann, daß die Schaufel 51 ihren Kontakt mit anderen Punktlagerungen verliert.

Die Zylinder 4OA, 4OB, 52A, 52B und die Kugeln 56A, 56B werden hier als Punktlagerungen bezeichnet, obwohl sie baulich keine Spitzen haben. Sie werden so bezeichnet, weil sie die betreffenden Schaufelteile in Gebieten berühren, wie beispielsweise in dem Gebiet 85 in Fig. 10, die theoretisch als diskrete Punkte anzusehen sind. Diese drei Punkte sind Tangentenpunkte der Kugeln und Zylinder. Die Zylinder 40A, 4OB und 52A, 52B könnten durch Kugeln (nicht dargestellt) ersetzt werden, Zylinder überdecken aber einen größeren Bereich von Größenänderungen von Schaufel zu Schaufel als Kugeln, weil Zylinder langgestreckte lineare Ränder für die Schaufelberührung haben.

Gemäß Fig. 7 ist ein beweglicher Halter in Form einer Schwenkplatte 89, die um eine Achse 91 schwenkbar ist, an dem Ständer 38 befestigt und trägt drei Taststifte 93A-C Die drei Taststifte 93A-93C sind in drei Löchern 94A, 94B bzw. 94C in der Schwenkplatte 89 frei verschiebbar. Gemäß Fig. 11 hat der Taststift 93A (alle Taststifte 93A-93C haben vorzugsweise den gleichen Aufbau) einen konischen Teil 98 mit einem geometrischen Scheitel 101. Der konische Teil 98 ist vorzugsweise ein Teil eines rechten Kreiskegels. Um jedoch eine Beschädigung zu reduzieren, die sonst der Scheitel 101 durch normalen Verschleiß erfährt, ist eine Kugel 102 aus hartem Stahl an dem konischen Teil 98 in dem Scheitel 101 befestigt, wobei die Befestigung aber so erfolgt, daß der Mittelpunkt 103 der Kugel 102 auf der Achse 106 jedes Kegels liegt und daß ein Tangentenpunkt jeder Kugel den Scheitel 101 berührt. Somit hat jeder Kegel eine abgestumpfte Spitze, wobei aber der Scheitel 101 trotzdem einen Tangentenpunkt der Kugel 102 bildet. Weiter hat jeder Kegel einen Spitzenwinkel 108, der gleich dem doppelten des Arkustangens der Zahl 0,5 ist (d.h., der Spitzenwinkel 108 ist ein Winkel von 53,130°). Gemäß Fig. 11 ergibt sich dadurch das Merkmal, daß in jeder Höhe 110 des Kegels diese gleich der Breite 112 ist. Das dient einer Funktion, die nun beschrieben wird.

Zum Messen der Höhe einer Schaufel 51 nach Fig. 7 wird die Schwenkplatte 89 in eine vorbestimmte Position gedreht, die mit strichpunktierter Umrißlinie 115 dargestellt ist. Die vorbestimmte Position wird durch die Position der Achse 91 und durch einen Anschlag 117 bestimmt. Gemäß Fig. 12, in der die Schwenkplatte 89 der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden ist, werden die Taststifte 93A-93C mit der Spitze 120 der Schaufel 51 in Berührung gebracht und durch Federn 122A-122C (Fig. 7), die die Taststifte in der durch einen Pfeil 125 in Fig. 12 dargestellten Richtung drücken,

in fester Berührung mit der Spitze 120 der Schaufel 51 gehalten. Auf diese Weise werden die Scheitelpunkte 101 mit der Spitze 120 in Berührung gebracht, und die Achsen 106A-106C der Taststifte 93A-93C werden insgesamt parallel zu der Radialebene 61 positioniert, die in Fig. 9 gezeigt ist.

Ein Lichtstreifen 128 wird über die Taststifte 93A-93C und rechtwinkelig zu den Achsen 106A-106C projiziert. Trotz der Bezeichnung als Lichtstreifen handelt es sich in Wirklichkeit bei dem Streifen 128 um ein zylindrisches Laserbündel (nicht dargestellt), das in der Richtung von Pfeilen 130A und 130B abgelenkt wird, so daß es einen streifenähnlichen Schwaden überdeckt. Eine Vorrichtung, die üblicherweise benutzt wird, um einen solchen Lichtstreifen zu erzeugen, ist ein Abtastlaserdimensioniersystem, wie beispielsweise das von der Zygo Corp., Middlefield, Connecticut, erhältliche Telemetrie Model 121. Jeder Taststift 93A-93C dunkelt ein Gebiet 135A-135C des Streifens 128 ab, und die Breite jedes abgedunkelten Gebietes wird durch eine bekannte lichtempfindliche Vorrichtung gemessen. Eine derartige Vorrichtung ist in dem vorerwähnten Telemetrie Model 121 enthalten. Eine bekannte Photodiodenzeile 148, die in Fig. 12 gezeigt ist, kann ebenfalls benutzt werden, um Signale zu erzeugen, die die Breite des abgedunkelten Gebietes angeben.

Da die Breite 112 in Fig. 11 gleich der Höhe 110 jedes Taststiftes 93A-93C ist, ergibt die Messung der Breite jedes abgedunkelten Gebietes 135A-135C eine Angabe über die Strecke 137 in Fig. 12 zwischen der Spitze 120 und dem Lichtstreifen 128. Auf diese Weise wird die Höhe der Schaufel 51 in bezug auf den Lichtstreifen 128 ermittelt. Da der Lichtstreifen 128 als eine raumfeste Bezugsebene be-

trachtet wird, wird auf diese Weise der Abstand der Spitze 120 von einer Bezugsebene ermittelt. Da die drei Taststifte 93A-93C die Schaufelspitze 120 berühren, werden außerdem drei Punkte auf der Spitze im Abstand von dem Lichtstreifen 128 gemessen. Diese drei Punkte legen eine Ebene der Oberfläche der Spitze 120 fest, und die Messung der Verlagerung der gesamten Ebene der Oberfläche der Spitze 120 nach dem Schweißen wird nun beschrieben.

Diese Ausführungsform kann benutzt werden, um die Güte der Schweißung zu überprüfen, wenn eine Spitzenkappe 139 in Fig. 7 durch Diffusionsschweißung mit der Spitze 120 der Schaufel 51 verbunden wird. Erstens, die Schaufel 51 wird in der oben beschriebenen Aufnahmevorrichtung 33 positioniert, und die Spitzenkappe 139 wird zwischen den Taststiften 93A-93C und der Schaufel 51 positioniert. Dieses Positionieren simuliert die tatsächliche Position, die die Spitzenkappe 139 einnehmen wird, wenn sie mit der Schaufel 51 verschweißt ist. Die Taststifte werden mit der Spitzenkappe 139 in Berührung gebracht, und die Breite jedes abgedunkelten Gebietes 135A-135C in Fig. 12 wird gemessen (die Spitzenkappe 139 ist in Fig. 12 nicht auf der Schaufelspitze 120 positioniert dargestellt) . Die Schaufel wird entfernt, eine Schicht Schweißzusatzwerkstoff wird zwischen die Spitzenkappe 139 und die Spitze 120 gebracht, und die Schaufel wird in einem Ofen erhitzt. Im Falle einer Schicht Schweißzusatzwerkstoffes, die 0,08 mm (3 mils) dick ist, wird üblicherweise angenommen, daß die fertige Schweißung, wenn sie richtig ausgeführt worden ist, einen Abstand von 0,03 mm (1 mil) zwischen der Spitzenkappe 139 und der Schaufelspitze 120 ergibt. Nach der Diffusionsschweißung wird die Schaufel 51 zusammen mit der an sie angeschweißten Spitze 139 wieder in der Höhe gemessen. Die zweite Messung wird, wenn sie aus einer geeigneten Diffu-

-λ/- /19.

sionsschweißung resultiert, 0,03 mm (one mil) weniger als die Messung vor der Schweißung ergeben. Das heißt, jeder Scheitelpunkt 101 wird um 0,03 mm (one mil) in der Richtung des Pfeils 136 in Fig. 12 verlagert sein, und der Lichtstreifen 128 wird auf jedes konische Gebiet 98 in Fig. 11 in einem Bereich kleinerer Breite 112 als zuvor auftreffen. Die Abweichung der Verlagerungen von einer vorbestimmten Zahl, wie beispielsweise 0,03 mm (one mil\ zeigt eine mögliche .fehlerhafte Diffusionsschweißung an. Eine ungleichmäßige Verlagerung eines Scheitelpunktes 101 in bezug auf andere zeigt an, daß die Ebene der Oberfläche der Spitze 120 ungleichmäßig verlagert wurde, was somit das mögliche Vorhandensein eines partiellen Fehlers in der Schweißung anzeigt.

Der Lichtstreifen 128 ist nicht infinitesimal dünn, sondern wird eine gewisse endliche Dicke besitzen. Der Teil 135A in Fig. 12, der durch den Taststift 93A nach Fig. 11 abgedunkelt wird, wird somit insgesamt die in den Fig. 13A, 13B gezeigte Form haben. Wenn der Taststift 93A in Richtung des Pfeils 136 in Fig. 12 verlagert wird, wird ein neuer abgedunkelter Teil 135AA in Fig. 13B erzeugt, was durch Streifenteile 128A dargestellt ist. Der abgedunkelte Teil 135AA wird schmaler sein als der abgedunkelte Teil 135A, d.h. die Breite 151' ist kleiner als die Breite 151.

Die Tatsache, daß der abgedunkelte Teil 135A eine ungleichmäßige Breite besitzt (wie durch die Breiten 151 und 151' dargestellt), stellt kein nennenswertes Problem dar. Die Änderung irgendeiner Breite, wie beispielsweise der Breite 151, soll gemessen werden. Das Messen einer solchen Änderung ist bekannt.

Weiter wurde in der Beschreibung von Fig. 12 angegeben, daß eine Messung zwischen dem Lichtstreifen 128 als einer Refe-

- Ιο.

renzebene und der Spitze 120 der Schaufel 51 erfolgt. Selbstverständlich wird dabei vorausgesetzt, daß der Lichtstreifen 128, obgleich er eine endliche Dicke 160 hat (Fig. 13A), als ein Streifen betrachtet werden kann, der eine diskrete Bezugsposition festlegt, wie beispielsweise einen unteren Rand 156. Das ist eine Frage der Eichung. Diese Eichung ist bekannt und nicht Teil der Erfindung.

Es ist eine Vorrichtung beschrieben worden, die eine Ausführungsform zum genauen und wiederholbaren Aufnehmen eines Gegenstands im Raum, wie beispielsweise einer Gasturbinentriebwerksschaufel, aufweist. Die Schaufel wird durch sechs Punktlagerungen aufgenommen, von denen vier durch fest positionierte Zylinder und zwei durch fest positionierte Kugeln gebildet werden. Taststifte, die abgestumpfte konische Gebiete haben, sind an einem beweglichen Halter angebracht, und der Scheitel jeder konischen Spitze wird mit der Spitze der Schaufel in Berührung gebracht. Ein Lichtstreifen wird auf jedes konische Gebiet gerichtet, und die relative Höhe, die eine Funktion der radialen Höhe der Schaufel ist, wird in jedem Berührungspunkt des Scheitels durch die Breite des abgedunkelten Lichtes bestimmt. Durch das Berühren der Spitze in drei Punkten wird ein Dreieck festgelegt, das bekanntlich eine Ebene festlegt. Die Lage der Ebene der Spitze wird auf diese Weise festgelegt, und die Verlagerung dieser Ebene im Anschluß an die Diffusionsschweißung wird gemessen.

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Claims (9)

Ansprüche :

1. Vorrichtung zum Aufnehmen eines Gegenstands, gekennzeichnet durch:

a) drei Punktlagerungen (22A-22C) zum Berühren des Gegenstands (17) in drei Berührungspunkten, die eine erste Ebene festlegen; und

b) drei weitere Punktlagerungen (25A, 25B, 26) zum Berühren des Gegenstands (17) in drei weiteren Berührungspunkten, die eine zweite Ebene festlegen, wobei die drei weiteren Berührungspunkte nichtkoplanar zu der ersten Ebene sind und wobei die erste Ebene nichtrechtwinkelig zu der zweiten Ebene ist.

2. Vorrichtung zum Aufnehmen eines Gegenstands in einer genau bekannten Position, gekennzeichnet durch:

a) einen Ständer;

b) eine erste, eine zweite und eine dritte Punktlagerung (22A-22C) zum Berühren des Gegenstands (17) in einem

ersten, einem zweiten bzw. einem dritten Berührungspunkt, wobei die drei Berührungspunkte eine erste Ebene festlegen;

c) eine vierte und eine fünfte Punktelsgerung (25A, 26) zum Berühren des Gegenstands (17) in einem vierten bzw. fünften Berührungspunkt, wobei der vierte und der fünfte Berührungspunkt eine Linie (27) festlegen, die zu der ersten Ebene nach (b) nichtrechtwinkelig ist; und

d) eine sechste Punktlagerung (25B) zum Berühren des Gegenstands (17) in einem sechsten Berührungspunkt, wobei der sechste Berührungspunkt

i) zu der Ebene nach (a) nicht koplanar ist, ii) zu der Linie nach (c) nichtkollinear ist und iii) mit dem vierten und dem fünften Berührungspunkt (25A, 26) eine zweite Ebene festlegt, die zu der Ebene nach (b) nichtrechtwinkelig ist; wobei die sechs Punktlagerungen in vorbestimmten Positionen in bezug auf den Ständer angeordnet sind.

3. Vorrichtung zum Aufnehmen einer Gasturbinentriebwerksschaufel (51), die eine Wurzel (67) mit einem stromaufwärtigen Teil (81) und einem Schwalbenschwanzteil (68), eine Plattform (73) mit einer radial inneren Seite und einen Flügelprofilteil mit einer Spitze (120), einer Vorderkante (77) und einer Niederdruckseite (63) hat, gekennzeichnet durch:

a) einen Ständer (38) ;

b) einen sphärischen ersten Aufnehmer (56B), der in einer ersten vorbestimmten Position in bezug auf den Ständer angeordnet ist, um den stromaufwartigen Teil (81) der Wurzel (67) aufzunehmen;

c) einen sphärischen zweiten Aufnehmer (56A), der in einer zweiten vorbestimmten Position in bezug auf

den Ständer angeordnet ist, um die Plattform (73) aufzunehmen;

d) einen zylindrischen dritten und einen zylindrischen vierten Aufnehmer (4OA, 40B), die in einer dritten bzw. vierten vorbestimmten Position in bezug auf den Ständer angeordnet sind, um den Schwalbenschwanzteil (68) aufzunehmen;

e) einen zylindrischen fünften Aufnehmer (52B), der in einer fünften vorbestimmten Position in bezug auf den Ständer angeordnet ist, um die Niederdruckseite (63) aufzunehmen; und

f) einen zylindrischen sechsten Aufnehmer (52A), der in einer sechsten vorbestimmten Position in bezug auf den Ständer angeordnet ist, um die Vorderkante (77) aufzunehmen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Klemmvorrichtung zum Ausüben einer Kraft in einem Punkt auf die Schaufel (51), um die Schaufel gleichzeitig mit sämtlichen Aufnehmern (4OA, 4OB, 52A, 52B, 56A, 56B) in Berührung zu bringen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Meßvorrichtung (93A-93C) zum Messen des Abstands zwischen einem vorbestimmten Punkte auf der Schaufel (51) und einer vorbestimmten Bezugsposition (128).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Bezugsposition durch einen Lichtstreifen (128) gebildet wird und daß die Meßvorrichtung wenigstens einen beweglichen Taststift (93A-93C) aufweist, der die Schaufel (51) berührt und den Lichtstreifen in einem Ausmaß abdunkelt, das von dem Abstand zwischen dem Lichtstreifen und dem vorbestimmten Punkt auf der Schaufel abhängig ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Taststift (93A) einen konischen Teil (98) aufweist, der einen Scheitelwinkel (108) hat, welcher im wesentlichen gleich dan doppelten Arkustangens der Zahl 0,5 ist und den Lichtstreifen (128^ abdunkelt.

8. Vorrichtung zum Erzielen von Information über die Gleichmäßigkeit einer Diffusionsschweißung einer Spitzenkappe

(139) einer Schaufel (51), die in einem Gasturbinentriebwerk benutzt wird und eine Wurzel (67), eine Plattform (73) und einen Flügelprofilteil mit einer Vorderkante (77) und einer Niederdruckseite (63) hat, gekennzeichnet durch:

a) einen Ständer(38);

b) eine erste und eine zweite Punktlagerung (56B, 56A) zum Abstützen der Wurzel (67) in einem ersten Punkt bzw. der Plattform (73) in einem zweiten Punkt;

c) eine dritte und eine vierte Punktlagerung zum Abstützen der Wurzel in einem dritten bzw. vierten Punkt;

d) eine fünfte und eine sechste Punktlagerung (52B, 52A) zum Abstützen der Niederdruckseite (63) in einem fünften Punkt bzw. der Vorderkante (77) in einem sechsten Punkt, wobei die sechs Punktlagerungen in vorbestimmten Positionen in bezug auf den Ständer (38) angeordnet sind;

e) eine Klemmvorrichtung zum gleichzeitigen Andrücken der Schaufel an alle sechs Punktlagerungen nach (b) (d);

f) drei Taststifte (93A-93C), die drei gerade kreisförmige Kegel (98) aufweisen, welche drei parallele zentrale Achsen haben und jeweils im Scheitel (101) abgestumpft sind, wobei jeder Taststift die Spitze

(120) der Schaufel (51) berührt, wenn die Klemmvor-

richtung nach (e) gegen die Schaufel drückt, und
sich während der Berührung in radialer Richtung
der Schaufel erstreckt;

g) eine Beleuchtungsvorrichtung zum Projizieren eines Lichtstreifens (128) rechtwinkelig zu den zentralen Achsen nach (f) zum Abdunkeln des Lichtstreifens
durch die Taststifte; und

h) eine Vorrichtung (148) zum Abfühlen der Breiten des abgedunkelten Lichtstreifens nach (g) und zum Erzeugen eines das angebenden Signals.

9. Verfahren zum Messen einer Abmessung eines Gegenstands, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Positionieren des Gegenstands in einer Aufnahmevorrichtung;

b) Positionieren des Scheitels eines Kegels an dem Gegenstand;

c) Projizieren eines Lichtstreifens über den Kegel, um ihn durch den Kegel abzudunkeln; und

d) Messen des Ausmaßes der Lichtabdunkelung nach (c).