FR3097323A1 - Procédé de contrôle d’une pièce de turbomachine au moyen d’une machine à mesurer tridimensionnelle - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de contrôle (100) d’une pièce au moins partiellement incurvée de turbomachine, au moyen d’une machine à mesurer tridimensionnelle. Le procédé de contrôle (100) comprend une étape (110) de mesure de bord de la pièce de turbomachine, dans laquelle une tête de mesure de la machine à mesurer tridimensionnelle est déplacée relativement à la pièce de turbomachine en étant continument en contact mécanique d’un bord de la pièce de turbomachine. Figure pour l’abrégé : figure 3
Description
L’invention se rapporte au domaine technique général des turbomachines d’aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs. Elle concerne plus précisément un procédé de contrôle d’une pièce de turbomachine, notamment pour aubage de turbomachine, au moyen d’une machine à mesurer tridimensionnelle.
Il existe des procédés de contrôle de pièces de turbomachine de formes complexes, telles que les renforts de bord d’attaque pour aubes de soufflante, au moyen d’une machine à mesurer tridimensionnelle.
La mesure du bord d’attaque et du bord de fuite de la pièce se fait généralement par contact ponctuels à tâtons au moyen d’un palpeur qui est généralement sphérique.
La mesure des bords de la pièce est assez difficile, notamment lorsqu’elle est partiellement vrillée. Cette mesure est relativement longue par rapport aux mesures par contact continu qui peuvent être réalisées à d’autres endroits de la pièce de turbomachine.
L’invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l’art antérieur.
A cet égard, l’invention a pour objet un procédé de contrôle d’une pièce au moins partiellement incurvée de turbomachine, au moyen d’une machine à mesurer tridimensionnelle comprenant une tête de mesure.
Selon l’invention, le procédé de contrôle comprend une étape de mesure de bord de la pièce de turbomachine, la tête de mesure étant déplacée relativement à la pièce de turbomachine en étant continument en contact mécanique d’un bord de la pièce de turbomachine.
Grâce au procédé de contrôle selon l’invention, le temps de contrôle de la pièce de turbomachine est réduit, sans compromettre la qualité de la mesure la pièce, en particulier la mesure d’au moins un bord de la pièce de turbomachine.
L’invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non.
Selon une particularité de réalisation, la tête de mesure comprend un palpeur comprenant une portion cylindrique de contact qui est conçue pour être en contact mécanique de la pièce de turbomachine.
De préférence, une direction longitudinale de la portion cylindrique de contact est orthogonale au bord de la pièce de turbomachine avec lequel la portion cylindrique de contact est en contact mécanique lors de la mesure du bord de la pièce de turbomachine.
Selon une autre particularité de réalisation, la machine à mesurer tridimensionnelle comprend un support pour la pièce de turbomachine, la tête de mesure étant configurée pour être mobile avec une composante en rotation relativement au support.
De préférence, le support comprend un plateau tournant.
Selon une particularité de réalisation, le procédé de contrôle comprend une étape de réalisation de premières mesures de la pièce de turbomachine par contacts ponctuels de la tête de mesure avec une surface de la pièce de turbomachine.
Selon une particularité de réalisation, le procédé de contrôle comprend une étape de modélisation numérique de la pièce de turbomachine à partir de données de mesures effectuées par la machine à mesurer tridimensionnelle, notamment à partir de données de premières mesures.
De préférence, l’étape de modélisation numérique de la pièce de turbomachine est itérative.
Selon une particularité de réalisation, le procédé de contrôle comprend une étape de détermination de l’orientation de la tête de mesure lors de la mesure du bord de la pièce de turbomachine.
De préférence, le procédé de contrôle comprend une étape de détermination de l’orientation de la tête de mesure pour que la tête de mesure ait une inclinaison sensiblement constante relativement au bord de la pièce de turbomachine, lors de la mesure du bord de la pièce de turbomachine.
De préférence, l’étape de détermination de l’orientation de la tête de mesure comprend une détermination d’un angle de rotation du support.
Selon une particularité de réalisation, le procédé de contrôle comprend une correction de mesure de la pièce de turbomachine à partir de la position d’un point de contact de la tête de mesure et de la pièce de turbomachine relativement à un point de référence de la tête de mesure.
L’invention porte également sur un procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine mettant en œuvre un procédé de contrôle tel que défini ci-dessus. De préférence, la pièce de turbomachine est notamment une pièce pour aubage de turbomachine. L’aubage comprend par exemple une aube de rotor ou un secteur de stator. L’aubage est par exemple un aubage de soufflante ou de compresseur. La turbomachine est notamment une turbomachine d’aéronef telle qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur.
De préférence, la pièce de turbomachine comprend un renfort pour bord d’attaque d’aube de turbomachine et/ou un renfort pour bord de fuite d’aube de turbomachine.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d’une figure à l’autre.
La figure 1 représente une pièce 1 de turbomachine à contrôler en prenant des mesures de la pièce au moyen d’une machine à mesurer tridimensionnelle 2 qui est représentée à la figure 2. La pièce 1 de turbomachine est une pièce 1 de forme complexe, par exemple au moins partiellement vrillée. La pièce 1 est une pièce pour un aubage de turbomachine tel qu’une aube de rotor ou un secteur de stator. La pièce 1 est notamment conçue pour être utilisée dans un compresseur ou une soufflante de turbomachine. Dans le mode de réalisation représenté, la pièce 1 de turbomachine est un renfort de bord d’attaque pour une aube de soufflante de turbomachine.
Le renfort de bord d’attaque 1 s’étend selon une direction d’envergure depuis un pied P jusqu’à un sommet S. Il comprend une paroi d’intrados 12 et une paroi d’extrados 14 espacée l’une de l’autre selon une direction transversale de la pièce, en s’ouvrant vers l’aval.
La paroi d’intrados 12 s’étend depuis un bord amont 11 du renfort de bord d’attaque jusqu’à un bord aval d’intrados 15. La paroi d’intrados 12 comprend une surface externe S1 et une surface interne opposée à la surface externe. Le bord aval d’intrados 15 est délimité par une ligne incurvée qui est partiellement vrillée, ce qui le rend particulièrement difficile à mesurer.
La paroi d’extrados 14 s’étend depuis le bord amont 11 jusqu’au bord aval d’extrados 17. La paroi d’extrados 14 comprend une surface externe et une surface interne S4 opposée à la surface externe. Le bord aval d’extrados 17 est délimité par une ligne incurvée qui est partiellement vrillée, ce qui le rend d’autant plus difficile à mesurer.
La figure 2 représente schématiquement une machine à mesurer tridimensionnelle 2 pour mesurer les dimensions de la pièce 1 qui est représentée à la figure 1. La machine à mesurer tridimensionnelle 2 comprend un support 20, un référentiel de mesure 21, un palpeur 22 et un système de contrôle et de commande 26.
Le support 20 comporte un plateau tournant, sur la surface supérieure duquel la pièce 1 de turbomachine est destinée à être en appui. Il est mobile en rotation autour d’un axe de rotation Z-Z par rapport au référentiel 21.
Le référentiel 21 est distinct du support 20 et du palpeur 22. Il est fixe par rapport au référentiel terrestre. Il s’agit d’un référentiel de la machine à mesurer tridimensionnelle 2.
Le palpeur 22 comprend une tige 23 et une tête de mesure qui est formée par une portion cylindrique de contact 24. Le palpeur 22 s’étend selon une direction longitudinale Z2-Z2 qui est à la fois la direction longitudinale de la tige 23 et celle de la portion cylindrique de contact 24 qui est dans le prolongement de la tige 23. La portion cylindrique de contact 24 est fixée à la tige 23 à l’opposé d’un manche de la tige 23. La portion cylindrique de contact 24 est destinée à venir en contact mécanique du bord aval d’intrados 15 et du bord aval d’extrados 17.
Par ailleurs, un palpeur 22 à tête de mesure à bout sphérique (non représenté) vient par exemple au contact mécanique du bord amont 11, de la surface interne et/ou externe S1 de la paroi d’intrados 12, de la surface interne S4 et/ou externe de la paroi d’extrados 14 pour les mesurer.
Le système de contrôle et de commande 26 de la machine à mesurer tridimensionnelle 2 comprend une unité de commande 25 et une unité de contrôle 27. L’unité de commande 25 commande le déplacement du palpeur 22 relativement à la pièce 1 de turbomachine et/ou relativement au support 20, par exemple au moyen d’une machine à mesurer tridimensionnelle à portique. L’unité de contrôle 27 permet de mesurer les coordonnées d’un point de la surface de la pièce 1 ou d’un des bords 11, 15, 17 de la pièce, qui est palpé.
La figure 3 illustre la mise en œuvre d’un procédé de contrôle 100 de la pièce 1 de turbomachine, au moyen de la machine à mesurer tridimensionnelle 2. Le procédé de contrôle 100 est par exemple mis en œuvre lors d’un procédé de fabrication de la pièce 1 de turbomachine, notamment pour surveiller la forme et/ou la qualité de fabrication de la pièce 1.
Le procédé de contrôle 100 comprend une étape 101 de réalisation de premières mesures de la pièce 1 de turbomachine par contacts ponctuels du palpeur 22 avec la surface externe S1 de la paroi d’intrados 12, la surface interne de la paroi d’intrados, la surface externe de la paroi d’extrados 14 et/ou la surface interne S4 de la paroi d’extrados 14. Les contacts ponctuels du palpeur 22 avec la pièce 1 de turbomachine sont préférablement espacés régulièrement le long de la surface interne et/ou externe de la paroi d’intrados 12 et/ou de la paroi d’extrados 14. Ils sont notamment répartis sensiblement uniformément le long de cette surface ou de ces surfaces.
Au moins certaines des premières mesures de la pièce 1 de turbomachine peuvent également être réalisées par contact continu du palpeur 22 avec la surface externe S1 de la paroi d’intrados 12, la surface interne de la paroi d’intrados, la surface externe de la paroi d’extrados 14 et la surface interne S4 de la paroi d’extrados 14.
De manière générale, les premières mesures sont réalisés à distances des bords aval 15, 17 de la pièce 1 de turbomachine, qui sont plus difficiles à mesurer et qui sont mesurés lors d’une étape ultérieure du procédé de contrôle 100.
Le procédé de contrôle 100 comprend la modélisation numérique de la pièce 1 de turbomachine. Le procédé de contrôle 100 comprend une étape 102 de modélisation numérique préalable de la pièce 1 de turbomachine, à partir d’un modèle prédéterminé de la pièce 1 de turbomachine. Ce modèle prédéterminé de la pièce est élaboré sans les données des premières mesures, par exemple avant d’effectuer les premières mesures. La figure 4 représente une section transversale de la surface interne et de la surface externe, de la paroi d’intrados 12 et de la paroi d’extrados 14, du modèle numérique prédéterminé.
Le procédé de contrôle 100 se poursuit par une étape 106 de modélisation numérique de la pièce 1 de turbomachine à partir de données de premières mesures. L’étape 106 comprend la comparaison des données des premières mesures avec le modèle numérique actuel de la pièce 1 de turbomachine, notamment tel que réalisé à l’étape 102, pour faire converger le modèle numérique actuel avec les données des premières mesures.
La figure 5 représente la reconstruction théorique d’un point de contact d’un des bords aval 15, 17 avec le palpeur 22 à partir des mesures des surfaces externe S1 et interne S4. La même construction est faite sur la partie théorique, afin d’avoir un couple de points théoriques et réels.
La figure 6 illustre le système de recalage du parcourt théorique vers le parcourt réel en utilisant un modèle numérique en coordonnées sphériques. L’étape 106 de modélisation numérique de la pièce 1 de turbomachine est réitérée jusqu’à une convergence suffisante du modèle théorique et des données de premières mesures.
Le procédé de contrôle 100 comprend ensuite une étape 108 de détermination d’un angle de rotation du plateau tournant 20. La détermination de l’angle de rotation du plateau tournant 20 est utilisée pour déterminer l’orientation de la portion cylindrique de contact 24 lors de la mesure de chacun des bords 15, 17 de la pièce 1 de turbomachine.
Le procédé de contrôle 100 comprend une étape 109 de détermination de l’orientation du palpeur 22 relativement au référentiel 21 sur toute la hauteur de la pièce 1, lors de la mesure de chacun des bords aval 15, 17 de la pièce 1 de turbomachine. L’orientation de la portion cylindrique de contact 24 est déterminée pour que la portion cylindrique de contact 24 ait une inclinaison sensiblement constante relativement au bord aval 15, 17 de la pièce 1 de turbomachine lors de la mesure de ce bord aval 15, 17. Plus précisément, l’orientation du palpeur 22 est déterminée pour que la direction longitudinale Z2-Z2 de la portion cylindrique de contact 24 soit orthogonale au bord 15, 17 de la pièce 1 de turbomachine lors de la mesure du bord 15, 17. La figure 7 représente une détermination de l’orientation du palpeur 22 relativement au bord 15, 17 lors de l’étape 109.
Le procédé de contrôle 100 se poursuit par une étape 110 de mesure de bord aval 15, 17 de la pièce 1 de turbomachine. Lors de l’étape 110 de mesure du bord, la portion cylindrique de contact 24 est déplacée selon l’orientation déterminée lors de l’étape précédente 109, en étant continument en contact mécanique du bord 15, 17 de la pièce 1 de turbomachine. Le plateau 22 est asservi en rotation afin de garder l’orientation du palpeur 22 déterminée à l’étape 109 lors de la mesure des bords aval 15 et 17.
Le procédé de contrôle 100 comprend une correction 112 du rayon de palpeur 22 avec une portion cylindrique de contact 24 lors de la mesure du bord 15 et/ou 17. La mesure du bord 15, 17 de la pièce est corrigée en estimant la direction de contact entre la portion cylindrique de contact 24 et le bord aval 15,17 correspondant.Pour déterminer la direction de contact, on utilise la direction du palpeur 22 correspondant à l’axe longitudinal Z2-Z2 et la direction locale autour d’un point du bord aval 15,17 correspondant. Le point de référence de la portion cylindrique de contact 24 est par exemple un point central de la portion cylindrique de contact 24, qui est situé le long de l’axe longitudinal Z2-Z2 du palpeur 22. Le point de contact est déterminé à partir de l’orientation de la portion cylindrique de contact 24 et de la direction entre deux mesures successives N-1 et N, et N et N+1 de l’étape précédente, comme l’illustre par exemple la figure 8.
Les étapes 101 de réalisation de premières mesures, 102 de modélisation numérique préalable de la pièce 1 de turbomachine, et 106 de modélisation numérique de la pièce 1 de turbomachine à partir de données de premières mesures sont les mêmes pour la mesure de chacun des bords 15, 17 et elles ne sont pas répétées pour chaque mesure de bords 15, 17.
Au contraire, les étapes 108 de détermination d’un angle de rotation du plateau tournant 20, 109 de détermination de l’orientation du palpeur 22 relativement au référentiel 21, 110 de mesure de bord 15, 17 de la pièce 1 de turbomachine, et 112 de correction de mesure sont répétées pour la mesure de chacun des bords 15, 17 de la pièce 1 de turbomachine.
Grâce au procédé de contrôle 100, le temps de contrôle de la pièce 1 de turbomachine est réduit, sans compromettre la qualité de la mesure la pièce 1. En particulier, le procédé de contrôle 100 permet la mesure de chacun des bords aval 15, 17 de la pièce 1 par contact continu du palpeur 22 le long du bord aval 15, 17 de la pièce 1. Cette mesure en continu est rendue possible du fait des étapes de modélisation 102, 106, des étapes 108, 109 de détermination de l’orientation de la portion cylindrique de contact, et de l’étape 112 de correction de la mesure. La mesure du bord de la pièce 1 en continu est beaucoup plus rapide à qualité de mesure équivalente ou supérieure par rapport à une mesure par contacts ponctuels à tâtons le long du bord 15, 17 de la pièce 1.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier à l’invention qui vient d’être décrite sans sortir du cadre de l’exposé de l’invention.
En variante, la pièce 1 de turbomachine est un renfort pour bord d’attaque d’aube de compresseur. La pièce 1 peut être également un renfort pour bord de fuite, par exemple pour une aube de soufflante ou une aube de compresseur.
En variante encore, la pièce 1 est une aube ou bien une partie d’aube telle qu’une pale ou une portion de pale d’aube de turbomachine.
La machine à mesurer tridimensionnelle 2 peut présenter une structure différente de celle qui est représentée schématiquement à la figure 2. En particulier, le support 20 peut comporter un plateau qui est fixe par rapport au référentiel 21. Dans ce cas, le palpeur 22 est mobile avec une composante en rotation par rapport au référentiel 21, à la pièce 1 de turbomachine et par rapport au support 20, par exemple en étant montée sur un bras articulé.
Le procédé de contrôle 100 peut également être modifié. Par exemple, l’étape 102 de modélisation numérique préalable de la pièce 1 de turbomachine peut être mise en œuvre avant l’étape 101 de réalisation des premières mesures. De plus, le procédé de contrôle 100 peut être dépourvu d’étape 108 de détermination d’un angle de rotation du support 20, lorsque le support 20 est fixe par rapport au référentiel 21.
Claims (8)
- Procédé de contrôle (100) d’une pièce (1) au moins partiellement incurvée de turbomachine, au moyen d’une machine à mesurer tridimensionnelle (2) comprenant une tête de mesure (22),
le procédé de contrôle (100) comprenant une étape (110) de mesure de bord (15, 17) de la pièce (1) de turbomachine, dans laquelle la tête de mesure (22) est déplacée relativement à la pièce (1) de turbomachine en étant continument en contact mécanique d’un bord (15, 17) de la pièce (1) de turbomachine. - Procédé de contrôle (100) selon la revendication précédente, dans lequel la tête de mesure (22) comprend un palpeur comprenant une portion cylindrique de contact (24) qui est conçue pour être en contact mécanique de la pièce (1) de turbomachine,
une direction longitudinale (Z2-Z2) de la portion cylindrique de contact (24) étant préférablement orthogonale au bord (15, 17) de la pièce (1) de turbomachine avec lequel la portion cylindrique de contact (24) est en contact mécanique lors de la mesure du bord (15, 17) de la pièce (1) de turbomachine. - Procédé de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la machine à mesurer tridimensionnelle (2) comprend un support (20) pour la pièce (1) de turbomachine, la tête de mesure (22) étant configurée pour être mobile avec une composante en rotation relativement au support (20),
le support (20) comprenant préférablement un plateau tournant. - Procédé de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (101) de réalisation de premières mesures de la pièce (1) de turbomachine par contacts ponctuels de la tête de mesure (22) avec une surface (S1, S4) de la pièce (1) de turbomachine.
- Procédé de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (102, 106) de modélisation numérique de la pièce (1) de turbomachine à partir de données de mesures effectuées par la machine à mesurer tridimensionnelle (2), notamment à partir de données de premières mesures,
l’étape (106) de modélisation numérique de la pièce (1) de turbomachine étant préférablement au moins partiellement itérative. - Procédé de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (108, 109) de détermination de l’orientation de la tête de mesure (22) lors de la mesure du bord (15, 17) de la pièce (1) de turbomachine, notamment pour que la tête de mesure (22) ait une inclinaison sensiblement constante relativement au bord (15, 17) de la pièce (1) de turbomachine,
l’étape (108, 109) de détermination de l’orientation de la tête de mesure (22) comprenant préférablement une détermination (108) d’un angle de rotation du support (20). - Procédé de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une correction (112) de mesure de la pièce (1) de turbomachine à partir de la position d’un point de contact de la tête de mesure (22) et de la pièce (1) de turbomachine, notamment relativement à un point de référence de la tête de mesure (22).
- Procédé de fabrication d’une pièce (1) de turbomachine mettant en œuvre un procédé de contrôle (100) selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel la pièce (1) de turbomachine est une pièce pour aubage de turbomachine,
la pièce (1) de turbomachine comprenant préférablement un renfort pour bord d’attaque d’aube de turbomachine et/ou un renfort pour bord de fuite d’aube de turbomachine.
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