DE3600923A1

DE3600923A1 - Ultraschallwandler

Info

Publication number: DE3600923A1
Application number: DE19863600923
Authority: DE
Inventors: Robert William Cobleskill N.Y. Patterson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1986-01-15
Publication date: 1986-07-17
Also published as: GB2169984A; US4586380A; GB8600908D0; JPS61200465A

Description

Ultraschallwandler

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallprüfeinrichtung und insbesondere auf eine Prüfeinrichtung für die schnelle und automatische Ausrichtung eines Wandlers einer Ultraschallprüfeinrichtung.

Ultraschallprüfeinrichtungen projezieren Ultraschallenergie in einen großen massiven Gegenstand, um das Vorhandensein von Defekten darin festzustellen durch die Streuung und Reflexion von Ultraschallenergie von den Defekten. Zwar können Ultraschallprüfeinrichtungen auch andere Anwendungsfälle haben, aber zu Erläuterungszwecken ist die folgende Beschreibung auf die Verwendung derartiger Vorrichtung zum Prüfen bzw. Testen von Rotoren großer Dampfturbinen gerichtet.

Der Rotor einer Dampfturbine kann mehrere hundert Tonnen wiegen und kann mit einer Drehzahl von beispielsweise 3600 U/min rotieren. Aufgrund der großen Masse und der hohen Drehzahl entwickelt ein derartiger Rotor wesentliche Beanspruchungen bzw. Spannungen, die in der Nähe seiner Achse konzentriert sind.Mit der Zeit können derartige Beanspruchungen die Entwicklung von Rissen bewirken, die, wenn sie nicht entdeckt und rechtzeitig behandelt werden, eventuell zum Ausfall des Rotors führen können. Die Bohrung des RotorSchmiedestücks hat die Neigung zu einer hohen Konzentration von Fehlern bzw. Defekten aufgrund der Segregation während der Abkühlung. Um die wahrscheinlichsten Stellen für Defekte, Fehlstellen und Diskontinuitäten zu beseitigen und um das Suchen nach derartigen beginnenden Defekten zu erleichtern, enthalten gewisse große Dampfturbinen axiale Bohrungen, die für einen Zugang für eine axiale Ultraschallprüfvorrichtung sorgen. Die Routine-Wartung einer großen Dampfturbine beinhaltet üblicherweise eine derartige axiale Ultraschallprüfung. Wenn ein Defekt nahe der Bohrung festgestellt wird, kann er beseitigt werden, indem die Bohrung genügend vergrößert wird, um den Defekt zu beseitigen. Weniger kritische Defekte können einfach aufgezeichnet und für eine kritische Beobachtung bei der nächsten geplanten Inspektion vorgemerkt werden.

Eine Ultraschallprüfeinrichtung enthält einen Wandler, der in die axiale Bohrung in der Welle eingesetzt wird. Der Wandler pro ji ziert einen Strahl Ultraschallenergie in den Testgegenstand, der sich auf einer geraden Linie fortpflanzt, bis er von einem Defekt, der beispielsweise ein Riß oder ein Einschluß sein kann, gestreut oder reflektiert wird. Ein Teil der gestreuten oder reflektierten Ultraschallenergie wird zum Wandler zurückgeleitet, wo der Empfang der Ultraschallenergie eine Anzeige für das Bestehen des Defektes liefert. Die Kenntnis der Stellung

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des Wandlers in der Bohrung zu der Zeit, zu der das reflektierte Signal empfangen wird, und der Laufzeit des Signals in dem Testgegenstand sind ausreichend, um den Defekt in drei Dimensionen innerhalb des Körpers des Turbinenrotors zu lokalisieren. Die Funktionsweise derartiger Ultraschallprüfeinrichtungen ist allgemein bekannt. Demzufolge werden die Prinzipien der Funktionsweise von Ultraschallprüfvorrichtungen hier nur soweit im Detail erläutert, wie es für ein Verständnis der Erfindung erforderlich ist.

Ein Wandler bzw. Transducer, wie er bei einer Ultraschallprüfeinrichtung verwendet wird, hat eine im allgemeinen bogenförmige obere Oberfläche, von der aus sich die Ultraschallwellen, die bei dem Testverfahren verwendet werden, ausbreiten und an der die Ultraschallwellen, die von einer Fehlstelle zurückgeleitet werden, empfangen werden. Der Radius der bogenförmigen oberen Fläche ist im allgemeinen etwas kleiner als der Radius der inneren Oberfläche der Bohrung, in der der Test durchgeführt wird. Wenn der Wandler gegen die Innenfläche der Bohrung gedrückt wird, trifft die bogenförmige Oberfläche des Wandlers auf die bogenförmige Innenfläche der Bohrung entlang einer Kontaktlinie, üblicherweise kann in einer axialen Bohrung in einer Turbinenwelle eine Anzahl unterschiedlicher Radien gefunden werden. Um die unterschiedlichen Radien aufzunehmen, kann eine Ultraschal!prüfeinrichtung mit mehreren austauschbaren Wandlern versehen sein, die bogenförmige Oberflächen mit variierenden Radien aufweisen. Wenn jedoch Wandler ausgetauscht werden, ist ein Ausrichtverfahren notwendig. Das Ausrichtverfahren des bekannten Ultraschallwandlers ist schwierig, zeitraubend und erfordert höchst erfahrene Bedienungspersonen für die Durchführung.

Der Wandler muß so ausgerichtet werden, daß der mit der Bohrung hergestellte Linienkontakt an einer vorbestimmten Position auf die bogenförmige Oberfläche des Wandlers fällt. Ein Rohr, das in die Bohrung hineinragt, enthält drei winkelförmig expandierbare Schenkel an seinem Innenende. Die drei Schenkel sind in einem Abstand von etwa 120 Grad angeordnet. Ein Gestell ist an einem Ende von einem der Schenkel schwenkbar angebracht durch ein Gelenk mit einer Achse, die in rechten Winkeln zu der Achse der Bohrung angeordnet ist. Diese Achse wird im folgenden als die Querachse bezeichnet.

Ein bekannter Wandler bzw. Transducer ist in dem Gestell durch zwei Spannarme gehaltert, die durch eine Vorspannfeder gedrückt werden, um unabhängig die gegenüberliegenden axialen Enden des Wandlers radial nach außen in einen Kontakt mit der Bohrung zu drücken. Die Spannarme hindern den Wandler an einer relativen Rotation um eine Achse parallel zur Bohrungsachse. Die Spannarme können manuell um eine Achse parallel zur Bohrungsachse, aber nach außen versetzt von der Bohrungsachse, eingestellt werden und bei Abschluß der Einstellung manuell verriegelt werden in der gewählten Winkelstellung, wobei beispielsweise eine oder mehrere Ausricht- bzw. Justierschrauben verwendet werden. Diese Achse parallel zur Bohrungsachse wird im folgenden als die Roll- bzw. Längsachse bezeichnet.

Die Längsachsenausrichtung eines Ultraschallwandlers verwendet üblicherweise ein empirisches Ermittlungsverfahren, bei dem ein Anfangsrollwinkel manuell gewählt und fixiert wird. Eine Wachssubstanz, wie beispielsweise Fettkreide, wird auf die bogenförmige Oberfläche des Wandlers aufgebracht. Der Wandler wird dann in die axiale Bohrung eingesetzt. Die drei Schenkel werden ausgefahren, um die Wandleroberfläche mit der Bohrungsoberfläche in Kontakt

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zu bringen, und das Rohr wird einige Umdrehungen gedreht, um die wachsartige Substanz von dem Wandler entlang seiner Berührungslinie mit der Bohrung zu entfernen. Der Wandler wird aus der Bohrung herausgezogen, und es wird eine verbesserte Längswinkeleinstellung durchgeführt auf der Basis der Lage der Berührungslinie. Es ist ein hohes Maß an Präzision bei der Einstellung des Wandlerlängswinkels erforderlich, um für eine wirksame übertragung von Ultraschallenergie in und aus dem Rotor zu sorgen und um eine genaue Lokalisierung von Defekten zu ermöglichen. Die Erzielung der erforderlichen Präzision mit der vorstehend beschriebenen Probiereinstelltechnik erfordert häufig eine lange Zeit bis zum Ende und erfordert eine Bedienung durch Personen mit sehr viel Erfahrung.

Wenn eine große Zahl von Bohrungsradien in einem Turbinenrotor geprüft werden müssen, muß das vorstehend beschriebene Verfahren jedesmal wiederholt werden, wenn der Wandler gewechselt wird. Das Ausricht- bzw. Justierverfahren kann somit einen wesentlichen Teil des gesamten Ultraschallprüfprogramms verbrauchen und kann einen wesentlichen Teil der Programmkosten ausmachen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ultraschallwandlereinrichtung zu schaffen, die die Nachteile beim Stand der Technik vermeidet. Weiterhin soll eine Ultraschallwandlerexnrichtung geschaffen werden, die den Wandler automatisch um seine Längsachse ausrichtet. Außerdem soll eine Ultraschallwandlerexnrichtung geschaffen werden, die eine schnelle und effiziente Auswechslung von Ultraschallwandlern gestattet, ohne daß sich nach jeder Auswechslung bzw. Änderung eine manuelle Ausrichtung anschließen muß.

Erfindungsgemäß wird eine Wandleranordnung geschaffen, um einen Wandler in Kontakt mit und ausgerichtet mit einer Oberfläche zu halten. Die Wandleranordnung weist zwei gegenüberliegende Schwenkstäbe auf,die jeweils an einem Gestell schwenkbar angebracht sind. Die Schwenkstäbe können frei um eine Längsachse schwenken. An einem der Schwenkarme sind zwei Spannarme schwenkbar angebracht. Jeder Spannarm drückt elastisch ein Ende des Wandlers in einen Kontakt mit der Oberfläche. Einer der Schwenkstäbe trägt zwei im Abstand angeordnete Räder, deren Kontakt mit der Oberfläche die Wirkung hat, seinen Schwenkstab in eine vorbestimmte Rotation um die Längsachse zu drehen. Der Wandler, der an dem Schwenkstab durch einen der Spannarme befestigt ist, wird auch in einen vorbestimmten Winkel um die Längsachse gedreht.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 - ist ein Schnitt der Bohrung eines Versuchsgegenstandes und zeigt eine darin angeordnete Ultraschallwandlereinrichtung .

Figur 2A - ist eine Seitenansicht von einer bekannten Ultraschallwandlereinrichtung.

Figur 2B - ist eine Endansicht der in Figur 2A gezeigten Wandlereinrichtung.

Figur 3 - ist eine perspektivische Darstellung einer Ultraschallwandlereinrichtung gemäß der Erfindung, wobei ein Ultraschallwandler verwendet ist, der in gestrichelten Linien gezeigt ist, um ein Verdecken von Einzelheiten zu vermeiden.

Figur 4Α - ist eine Seitenansicht der Ultraschallwandlereinrichtung gemäß Figur 3, wobei der Ultraschallwandler in seiner außenliegenden Ruhestellung gezeigt ist.

Figur 4B - ist eine Endansicht der Ultraschallwandlereinrichtung gemäß Figur 4A.

Figur 4C - ist eine Endansicht der Ultraschallwandlereinrichtung gemäß den Figuren 4A und 4B, wobei der Ultraschallwandler in seiner Betriebsstellung in Berührung mit einer Bohrung in einem Testgegenstand gezeigt ist.

In Figur 1 ist in vereinfachter Form eine Ultraschallprüfeinrichtung 10 in ihrer Betriebsumgebung gezeigt. Die Ultraschallprüfeinrichtung 10 wird dazu verwendet, einen Testgegenstand 12 auf Defekte, beispielsweise eine Fehlstelle 14, zu untersuchen. Die Fehlstelle 14 kann beispielsweise ein Riß, eine Leerstelle oder ein Einschluß in dem Testgegenstand sein. Der Testgegenstand 12 kann beispielsweise ein Rotor einer Dampfturbine sein, aber die Erfindung kann auch in anderen Anwendungen benutzt werden.

Die Ultraschallprüfeinrichtung 10 weist ein zentrales Rohr 16 mit einer öffnung 18 an seinem einen Innenende auf. Drei winkelförmig verlängerbare Schenkel 20, 21 und 26 gehen von der öffnung 18 aus und sind im Abstand von etwa 120 Grad angeordnet. An den Schenkeln 20 und 21 ist jeweils ein Fuß 22 befestigt. Ein gegabelter Arm 24 ist an dem äußeren Ende des Schenkels 26 fest angebracht. Der gegabelte Arm 24 weist einen Mittelstab 28 auf, wobei ein Haltearm 30 an jedem Ende des Mittelstabs 28 fest angebracht ist. In jedem Haltearm 30 ist eine öffnung 32 vorgesehen.

Eine Wandleranordnung 34 ist durch den gegabelten Arm 24 schwenkbar gehaltert. Die Wandleranordnung 34 weist einen Wandler 36 und ein Gestell bzw. einen Schlitten 38 auf. Der Wandler 36 ist an dem Gestell 38 an zwei gegenüberliegenden Gelenkpunkten 40 (von denen nur einer gezeigt ist) schwenkbar befestigt. Eine Achse x, die durch die Gelenkpunkte 40 hindurchführt, ist hier als die Roll- bzw. Längsachse bezeichnet. Das Gestell 38 ist an dem Haltearm 30 an zwei gegenüberliegenden Gelenkpunkten 42 (von denen nur einer gezeigt ist) schwenkbar befestigt. Die Drehpunkte 42 sind mit den öffnungen 32 des Haltearms 30 in Eingriff. Eine Achse y, die durch die Drehpunkte 42 hindurchführt, ist hier als die Steigungs- bzw. Querachse bezeichnet. Eine dritte Achse z, die senkrecht zu einer Ebene angeordnet ist, die durch die Längs- und Querachsen definiert ist, wird hier als die Hochachse bezeichnet.

Eine im wesentlichen zylindrische Bohrung 44 in dem Testgegenstand 12 weist eine Bohrungsachse 46 und einen Radius 48 auf. Die Schenkel 20,21 und 26 werden ausgefahren, um die Füsse 22 und die Wandleranordnung 36 in einen Kontakt mit der Innenfläche der Bohrung 44 zu drücken. Die Ultraschalltesteinrichtung 10 wird in Kontakt mit der Innenfläche der Bohrung gedreht, während sie axial entlang der Bohrungsachse 46 bewegt wird, so daß eine schraubenförmige Bahn entlang der Länge der Bohrung 44 gebildet wird. Wenn der Wandler 36 seine schraubenförmige Bahn durchläuft, schickt er Ultraschallwellen 50 in den Testgegenstand 12. Die Schallwellen 50 pflanzen sich im wesentlichen in geraden Linien in dem Testgegenstand 12 fort, bis sie durch einen Defekt, wie beispielsweise eine Fehlerstelle 14, gestreut oder reflektiert werden. Einige der gestreuten oder reflektierten Wellen 52 werden zum Wandler 36 zurückgeschickt, wo sie als Anzeige für das Vorhandensein der Fehlerstelle 14 dienen. Die Axial- und Drehstellungen

des Wandlers 36 zu der Zeit, zu der ein reflektiertes Signal empfangen wird, und auch ein Maß der Wanderungszeit des Ultraschallsignals durch den Testgegenstand 12 werden verwendet, um die Stelle bzw. Lage der Fehlerstelle 14 in drei Dimensionen zu identifizieren. Wenn eine Fehlerstelle lokalisiert ist, kann sie beseitigt oder einfach identifiziert werden für eine nachfolgende Beobachtung.

Figuren 2A und 2B zeigen zwei Ansichten von einer bekannten Wandleranordnung 54, die einen Wandler 36 aufweist, der in einem Gestell 56 gehaltert ist. Das Gestell 56 weist eine Basis 58 mit öffnungen 32' darin (von denen in Figur 2A nur eine gezeigt ist) auf für eine schwenkbare Befestigung an einem gegabelten Arm 24 (siehe Figur 1). Eine Radbefestigung 60 erstreckt sich an jedem Ende des Gestells 56 in der Mitte nach oben. Ein Rad 62 ist an jeder Radbefestigung 60 drehbar befestigt. Jedes Rad 62 ist in etwa der gleichen Höhe relativ zur Basis 58 , gemessen entlang der z-Achse, angeordnet. Wie am besten in Figur 2B gezeigt ist, sind erste und zweite Schwenk- " Stabbefestigungen 64 (von denen in Figur 2B eine gezeigt ist) jeweils auf einem ersten Drehpunkt 66 an gegenüberliegenden Enden des Gestells 56 schwenkbar befestigt. Erste Drehpunkte 66 fallen mit der Längsachse χ zusammen, wie es in Figur 1 gezeigt ist. Zwei elliptische Schlitze 78 in wenigstens einer Schwenkstabbefestigung 64 enthalten jeweils eine Ausricht- bzw. Justierschraube 80. Das Zusammenwirken der Drehpunkte 66 und der Stellschrauben 80 gestattet eine Einstellung und Arretierung des Rollbzw. Längswinkels der Schwenkstabbefestigung 64, wie es durch einen ersten Pfeil 67 angegeben ist.

Ein Spannarm 70 ist an jeder Schwenkstabbefestigung 64 schwenkbar angebracht. Jeder Spannarm 70 ist schwenkbar um ein entsprechendes Paar gegenüberliegender, zweiter

Drehpunkte 68 an jedem Ende der Schwenkstabbefestigung Eine Spann- oder Zugfeder 72 drückt die unteren Enden der Spannarme 70 in Richtung aufeinander zu. Die oberen Enden von jedem Spannarm 70 sind betriebsmäßig mit dem Wandler 36 an einem entsprechenden Paar von Berührungspunkten 74 verbunden, um unabhängig sein Ende des Wandlers 36 in einer Richtung radial nach außen zu drücken, wie es durch einen zweiten Pfeil 76 angegeben ist, und um es sicher an einer relativen Roll- bzw. Längsbewegung damit zu hindern. Das unabhängige Drücken der Enden des Wandlers 36 nach oben bewegt den Wandler 36 in einen: gleichförmigen Kontakt mit der Innenfläche der Bohrung entlang einer Kontaktlinie (nicht gezeigt). Die Lage der Kontaktlinie auf der Oberfläche des Wandlers 36 hängt von der Längseinstellung des Wandlers 36 in dem Gestell 56 ab. Eine derartige Längseinstellung erfolgt durch die Einstellung und Verriegelung bzw. Arretierung der Schwenkstabbefestigungen 64.

Das Auswärtsdrücken des Gabelarms 24 (Figur 1) bewegt die Räder 62 in einen Roll- oder Längskontakt mit der Bohrung 44 (Figur 1). Dies liefert eine vorbestimmte Größe, aus der das elastische Drücken der Feder 74 einen vorhersagbaren Kontaktdruck zwischen dem Wandler 36 und der Bohrung 44 erzeugt und beibehält. Der Rollkontakt der Räder 62 hält automatisch die richtige Steigungsorientierung des Gestells 56 bei. Das unabhängige, radial nach außen gerichtete, elastische Drücken der Enden des Wandlers stellt automatisch den Steigungswinkel des Wandlers 36 um die Querachse y ein.

Bei Verwendung des vorstehend beschriebenen empirischen Einstellverfahrens wird eine vorläufige Einstellung des Rollwinkels vorgenommen durch Lösen der Stellschrauben 80, Drehen der Schwenkstabbefestigungen 64 mit dem befestigten Wandler 36 in eine Folgestellung und durch Festziehen

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der Stellschrauben 80, um die Rollstellung zu arretieren. Nach Feststellung der Position der Kontaktlinie auf der Oberfläche des Wandlers 36 wird das vorstehend beschriebene Längsachsen-Einstellverfahren so häufig wie nötigt wiederholt, um eine Rollwinkeleinstellung zu erhalten, die die Kontaktlinie mit der gewünschten Position zusammenbringt. Die lange Zeit und die große Erfahrung des Personals, die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens erforderlich ist, reduziert die Attraktivität dieser bekannten Ausrichttechniken.

Erfindungsgemäß wird eine neue Wandleranordnung geschaffen, die einen Ultraschallwandler gegen die Innenfläche einer Bohrung um sowohl die Quer- als auch Längsachsen automatisch ausrichtet. Die Erfindung eliminiert eine erforderliche Neuausrichtung bei einem Austausch der Wandler.

Gemäß Figur 3 und die zusätzlichen Ansichten in den Figuren 4A- 4 C weist eine Wandlereinrichtung 82 ein Gestell 84 und einen Wandler 36 auf, der in Figur 3 gestrichelt gezeigt ist. Das Gestell 84 weist eine Grundplatte 86 mit zwei Schwenkstabbefestigungen 88 auf, die an gegenüberliegenden Enden davon angeordnet sind (in Figur 3 ist nur eine Schwenkstabbefestigung 88 sichtbar). In den Schwenkstabbefestigungen 88 sind Drehlager 90 und 104 ausgebildet. Eine Linie, die durch die Drehlager 90 und 104 hindurchführt, definiert die Längsachse x. Zwei gewölbeförmige Öffnungen 92 sind in dem Gestell 84 angeordnet, und zwar jeweils eine an jedem gegenüberliegenden Gestellende. Zwei Haltearmstützen 94, die jeweils eine Drehöffnung 96 aufweisen, sind mittig in den Seiten des Gestelles 84 angeordnet für eine Schwenkbefestigung des Gabelarms 24 (siehe Figur 1). Eine durch die Lageröffnungen 96 hindurchführende Linie definiert die Querachse y.

Ein erster Schwenkausrichtblock 98 ist neben einer ersten Schwenkstabbefestigung 88 befestigt. Ein Drehzapfen 90 greift an dem ersten Schwenkausrichtblock 98 an, um eine relative Schwenkbewegung des ersten Schwenkausrichtblockes 98 und der Schwenkstabbefestigung 88 zu gestatten. Ein zweiter Schwenkausrichtblock 102 ist neben der anderen Schwenkstabbefestigung 88 angeordnet (verdeckt in Figur 3, aber sichtbar in Figur 4A). Das Lager 104 greift an dem zweiten Schwenkausrichtblock 102 an, um eine relative Schwenkbewegung des zweiten Schwenkausrichtblockes 102 und seiner benachbarten Schwenkstabbefestigung zu gestatten. Der erste Schwenkausrichtblock 98 und der zweite Schwenkausrichtblock 102 sind frei für eine Rotation um die Längsachse χ an den Lagern 90 und 104.

Der erste Schwenkausrichtblock 98 trägt ein einzelnes Rad 62, das in einem ersten Abstand oder einer Höhe, gemessen entlang der z-Achse, von der Längsachse χ angeordnet ist. Der zweite Schwenkausrichtblock 102 trägt zwei Räder 62, die in einem zweiten Abstand, der kleiner als der erste Abstand ist, gemessen längs der z-Achse, von der Längsachse χ angeordnet ist. Die zwei Räder 62, die durch den zweiten Schwenkausrichtblock 102 getragen sind, sind ferner in gleichen Abständen auf jeder Seite der Längsachse χ angeordnet.

Erste und zweite Spannarme 70 sind an den ersten und zweiten Schwenkausrichtblöcken 98 und 102 schwenkbar befestigt, wobei zweite Drehpunkte 68 verwendet werden. Die unteren Enden der Spannarme 70 sind durch eine Feder 72 aufeinander zu vorgespannt. Der Wandler 36 ist in dem Gestell 84 schwenkbar angebracht durch zwei gegenüberliegende Kontaktpunkte in jedem Spannarm 70.

Die zwei Räder 62 auf dem zweiten Schwenkausrichtblock 102 drehen bei einer Berührung mit der inneren Oberfläche

der Bohrung 44 automatisch den zweiten Schwenkausrichtblock 102 um die Längsachse x, bis der zweite Schwenkausrichtblock 102 einen vorbestimmten Roll- bzw. Längswinkel erreicht. Der Wandler 36 ist an dem zweiten Schwenkausrichtblock 102 in der Weise befestigt, daß seine relative Drehung um die Längsachse χ verhindert ist. Somit führt die automatische Längsausrichtung des zweiten Schwenkausrichtblockes 102 die automatische Roll- bzw. Längsausrichtung des Wandlers 36 aus. Der erste Schwenkausrichtbloek 98, der an dem Wandler 36 in einer Weise befestigt ist, die eine relative Längsbzw. Rollwinkeldrehung dazwischen verhindert, wird ebenfalls automatisch gedreht in einen vorbestimmten Rollwinkel. Also wird immer dann, wenn der Wandler 36 in eine Berührung mit der Oberfläche der Bohrung 44 gedrückt wird, der Rollwinkel des Wandlers 36 automatisch erreicht, ohne daß die manuelle Probiereinstellung erforderlich ist.

Somit wird deutlich, daß die präzise relative Anordnung der Räder 62 auf dem ersten Schwenkausrichtbloek 98 und dem zweiten Schwenkausrichtbloek 102 nicht kritisch ist, und es ist auch nicht kritisch, daß dort genau drei derartige Räder 62 vorhanden ist. Wichtig ist nur, daß dort eine ausreichende Anzahl in Positionen angeordnet sind, die die Wirkung haben, das eine Ende des Wandlers um die Längsachse χ auszurichten und das andere Ende des Gestells 84 an einer Höhe zu haltern, die im wesentlichen gleich der Höhe ist, die durch die zwei Räder an dem anderen Ende erreicht wird.

Somit wird deutlich, daß ein oder mehrere Räder 62 weggelassen werden können. Beispielsweise kann das einzelne Rad 62 auf dem ersten Schwenkausrichtbloek 98 ersetzt werden durch ein nicht-rollendes Kontaktelement, wie beispielsweise ein Vorsprung (nicht gezeigt). Der Vorsprung

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kann eine einfache Fortsetzung des ersten Schwenkausrichtblockes 98 sein, der sich weit genug nach oben erstreckt, um eine geeignete unterstützung für sein Ende des Gestells 84 zu bilden. Der Vorsprung kann mit einem Material überzogen sein, das eine geringe Reibung aufweist, wenn ein Gleitkontakt mit der Oberfläche der Bohrung 44 geschmiert werden soll. In ähnlicher Weise könnten die zwei Räder auf dem zweiten Schwenkausrichtblock 102 ersetzt werden durch zwei nicht-rollende Kontaktelemente (nicht gezeigt), die in ähnlicher Weise wie die Positionierung der Räder 62 angeordnet und wirksam sind, um automatisch eine Roll- bzw. Längsausrichtung zu erreichen und das Ende des Gestells 54 zu haltern.

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Claims

Patentansprüche

Einrichtung zum Positionieren eines Gegenstandes in Ausrichtung mit einer Oberfläche , gekennzeichnet durch: erste Mittel (90,104) zum Schwenken des Gegenstandes um eine Längsachse (χ),

zweite Mittel (96) zum Schwenken des Gegenstandes um eine Querachse (y),

wobei die zweiten Mittel Mittel aufweisen zum Bewegen des Gegenstandes in Kontakt mit der Oberfläche und

die ersten Mittel Mittel aufweisen zum automatischen Schwenken des Gegenstandes in eine •vorbestimmte Drehung um die Längsachse.

Einrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel wenigstens erste und zweite Schwenkausrichtblöcke (98,102) aufweisen.

Einrichtung nach Anspruch 2 ,

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwenkausrichtblock (98) Mittel

ORIGINAL INSPECTED

aufweist zum Haltern wenigstens erster und zweiter Kontaktvorrichtungen (62), die in Kontakt mit der Oberfläche angeordnet und wirksam sind zum Schwenken des Gegenstandes in die vorbestimmte Drehung.

4. Einrichtung nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens ersten und zweiten Kontaktvorrichtungen (62) wenigstens erste und zweite Räder aufweisen.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Haltern der wenigstens ersten und zweiten Kontaktvorrichtungen (62) erste und zweite Drehpunkte aufweisen, die in gleicher Weise um die Längsachse (x) angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5 ,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Drehpunkte in einer ersten Höhe angeordnet sind, die in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene gemessen ist, die durch die Längs- und Querachsen definiert ist, und der zweite Schwenkausrichtblock (102) eine dritte Kontaktvorrichtung aufweist, die in einer zweiten Höhe von der Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Höhe größer als die erste Höhe ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6 ,
dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kontaktvorrichtung (62) ein Rad ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum automatischen Schwenken des Gegenstandes wenigstens erste und zweite Räder aufweisen, die in einer ersten Höhe relativ zu einer Ebene angeordnet sind, die durch die Längsund Querachsen definiert ist, wobei die ersten und zweiten Räder in Kontakt mit der Oberfläche sind, wenn der Gegenstand mit der Oberfläche in Kontakt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum automatischen Schwenken des Gegenstandes ein einzelnes Rad in einer zweiten Höhe relativ zu der Ebene aufweisen, wobei das einzelne Rad in Kontakt mit der Oberfläche ist, wenn die ersten und zweiten Räder mit der Oberfläche in Kontakt sind, wobei die zweite Höhe größer ist als die erste Höhe.

10. Wandlereinrichtung^ie einen Wandler in Kontakt mit einer Oberfläche hält, .
gekennzeichnet durch :

ein Gestell mit einer Längsachse und einer Querachse ,

einen ersten Schwenkstab, der an einem ersten Ende des Gestells angeordnet ist,

Mittel zum schwenkbaren Befestigen des ersten Schwenkstabes an dem Gestell, wobei die Mittel eine Schwenkbewegung des ersten Schwenkstabes um [ die Längsachse gestatten,

der erste Schwenkstab erste und zweite Drehpunkte / aufweisen, die an einer ersten Höhe relativ zu ι einer Ebene angeordnet sind, die durch die Längs-

und Querachsen des Gestells definiert ist, wobei die ersten und zweiten Drehpunkte in gleichen Abständen um die Längsachse des Gestells angeordnet ist,

erste und zweite im Abstand angeordnete Kontaktvorrichtungen, die an den ersten bzw. zweiten Drehpunkten befestigt sind und die mit der Oberfläche in Kontakt sind, wenn der Wandler die Oberfläche berührt, wobei die ersten und zweiten Kontaktvorrichtungen den ersten Schwenkstab in einen vorbestimmten Winkel um die Längsachse schwenken, wenn die ersten und zweiten Kontaktvorrichtungen mit der Oberfläche in Kontakt sind, wenigstens einen ersten Spannarm, der an dem ersten Schwenkstab schwenkbar angebracht ist und Mittel aufweist, die eine Schwenkbewegung um eine Achse parallel zu der Querachse gestatten, und Mittel für eine schwenkbare Befestigung des Wandlers an dem wenigstens ersten Spannarm, wobei die Mittel eine relative Drehung des Wandlers und des Spannarms um eine Achse parallel zur Querachse gestatten und eine relative Drehung zwischen diesen Teilen um die Längsachse verhindern.

11. Wandlereinrichtung nach Anspruch 10 , gekennzeichnet durch: einen zweiten Schwenkstab, der an einem zweiten Ende des Gestells angeordnet und an diesem schwenkbar angebracht ist und Mittel aufweist, die eine Schwenkbewegung um die Längsachse gestatten, der zweite Schwenkstab einen einzelnen Drehpunkt aufweist, der in einer zweiten Höhe relativ zu der Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Höhe größer als die erste Höhe ist,

eine dritte Kontaktvorrichtung, die an dem einzelnen Drehpunkt angebracht ist,

der zweite Spannarm an dem zweiten Schwenkstab schwenkbar angebracht ist und Mittel aufweist, die eine Schwenkbewegung um eine Achse parallel zu der Querachse gestatten, und

Mittel zum schwenkbaren Befestigen des Wandlers an dem zweiten Spannarm.

12. Wandlereinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der wenigstens zwei Spannarme Mittel aufweist, die den Wandler elastisch in einen Kontakt mit der Oberfläche drücken.

13. Wandlereinrichtung nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum elastischen Drücken eine Feder aufweisen, die ein Ende des ersten Spannarms und ein Ende des zweiten Spannarms gegeneinander drückt.

14. Wandlereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13 , die den Wandler in Kontakt mit einer Innenfläche einer Bohrung hält, wobei die Innenfläche im wesentlichen konkav ist und der Wandler eine im wesentlichen bogenförmige obere Oberfläche aufweist, die im wesentlichen komplementär zu der Innenfläche ist , gekennzeichnet durch:

ein Gestell mit einer Längsachse und einer Querachse,

einen ersten Schwenkstab, der an einem ersten Ende des Gestells angeordnet ist und an dem Gestell schwenkbar angebracht ist und Mittel aufweisen, die eine Schwenkbewegung um die Längsachse gestatten,
wobei der erste Schwenkarm erste und zweite im Ab-

stand angeordnete Drehpunkte aufweist, die in einer ersten Höhe relativ zu einer Ebene angeordnet sind, die durch die Längs- und Querachsen des Gestells definiert ist, wobei die ersten und zweiten Drehpunkte in gleichen Abständen auf jeder Seite der Längsachse angeordnet sind, einen ersten Spannarm, der an dem ersten Schwenkstab schwenkbar angebracht ist und Mittel aufweisen, die eine Schwenkbewegung um eine Achse parallel zur Querachse gestatten, einen zweiten Schwenkstab, der an einem zweiten Ende des Gestells angeordnet und an dem Gestell schwenkbar angebracht ist und Mittel aufweisen, die eine Schwenkbewegung um die Längsachse gestatten,

wobei der zweite Schwenkstab einen einzelnen Drehpunkt aufweist, der in einer zweiten Höhe relativ zu der Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Höhe größer als die erste Höhe ist,

ein zweiter Spannarm ist an dem zweiten Schwenkstab schwenkbar angebracht und weist Mittel auf, die eine Schwenkbewegung um eine Achse parallel zur Querachse gestatten,

erste und zweite Mittel zum schwenkbaren Befestigen der ersten und zweiten Spannarme an beabstandeten Punkten an dem Wandler,

wobei die ersten und zweiten Mittel zum schwenkbaren Befestigen Mittel aufweisen, die eine relative Drehung des Wandlers und wenigstens dem ersten Schwenkstab um eine Achse parallel zu der Querachse gestatten und eine relative Drehung des Wandlers und wenigstens des ersten Schwenkstabes um die Längsachse verhindern, und

wobei die ersten und zweiten im Abstand angeordneten Drehpunkte mit der Oberfläche in Berührung und wirksam sind, den ersten Schwenkstab in einen

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vorbestimmten Winkel um die Längsachse zu schwen ken derart, daß der Wandler ebenfalls in einen vorbestimmten Winkel um die Längsachse geschwenkt ist.

15. Wandlereinrichtung nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten und zweiten, im Abstand angeordneten Drehpunkte ein Rad aufweist und jedes Rad einen Punkt auf der Innenfläche berührt, wenn der Wandler mit der Innenfläche in Berührung ist, und

Punkte auf der Oberfläche, die von den ersten und zweiten, im Abstand angeordneten Drehpunkten berührt werden, eine Sehne der Bohrung bilden, wobei der Mittelpunkt der Sehne einen ersten Radius der Bohrung schneidet.

16. Wandlereinrichtung nach Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Drehpunkt des zweiten Schwenkstabes auf dem ersten Radius der Bohrung angeordnet ist.

17. Wandlereinrichtung nach Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Schwenkpunkt ein Rad aufweist und das Rad auf dem zweiten Schwenkstab einen Punkt auf der Innenfläche der Bohrung berührt, wenn der Wandler damit in Kontakt ist.