JP3901569B2 - Dimension measurement device for workpiece - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸線を中心とする回転対称な形状を有するワークの複数の先端部の最大半径を測定するためのワークの寸法測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開平11−125518号公報には、ガスタービンエンジンの動翼の先端とケーシングの内周面との隙間を測定すべく、ケーシングを貫通する検知ヘッドを動翼の先端に対して接近・離間させ、動翼の回転に伴って検知ヘッドの出力がオン・オフする位置から前記隙間を測定するものが記載されている。
【0003】
また特開2000−220408号公報には、ガスタービンエンジンのセラミックス製の動翼の先端の半径を測定すべく、静電容量型のプローブを動翼の先端に対向するように配置し、動翼の先端とプローブとの距離による静電容量の変化に基づいて前記半径を測定するものが記載されている。
【0004】
また特開平11−83470号公報には、蒸気タービンの運転に伴う遠心力で動翼の先端が半径方向に伸びる伸び量を測定すべく、ケーシングに設けた管状のセンサケースからセンサプローブを動翼に向けて前進させ、センサプローブの先端に設けた熱伝対を動翼の先端に接触させて前記伸び量を測定するものが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記特開平11−125518号公報および特開平11−83470号公報に記載されたものは、測定に際して検知ヘッドやセンサプローブを移動させる必要があるため、その操作が面倒で測定に多くの時間を要するという問題があった。
【0006】
また上記特開2000−220408号公報に記載されたものは、静電容量型のプローブを用いているために、セラミックス製の動翼の測定を行う場合には該動翼に金属コーティングを施さなければならず、そのために汎用性に欠ける問題があった。
【0007】
また特開平11−83470号公報に記載されたものは、センサプローブの先に設けた熱伝対を動翼の先端に接触させる必要があるため、動翼を傷付ける可能性があった。
【0008】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、軸線を中心に回転するワークの先端部の半径を簡単かつ精密に測定できるようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、軸線を中心とする回転対称な形状を有するワークの複数の先端部の最大半径を測定するためのワークの寸法測定装置において、ベース部材と、ベース部材に立設されてワークをその軸線まわりに回転自在に支持するセンターシャフトと、ベース部材に支持されてワークの先端部に所定の隙間を介して対向可能な基準遮蔽体と、基準遮蔽体を挟んでワークの接線方向両端に相互に対向するように配置されたレーザー送光部およびレーザー受光部と、ワークの回転に伴って何れかの先端部がレーザー送光部およびレーザー受光部間に位置したことを検知する検知手段と、検知手段の検知結果に基づいてレーザー送光部からのレーザー光の送光を制御するとともに、レーザー受光部の受光状態に基づいて前記隙間の最小値を算出し、各々の先端部の前記隙間の最小値のうちの最も小さい値からワークの最大半径を算出する制御手段とを備えたことを特徴とするワークの寸法測定装置が提案される。
【0010】
上記構成によれば、センターシャフトに支持されて軸線まわりに回転するワークの先端部が基準遮蔽体の近傍を通過するときに、レーザー送光部から出たレーザー光が隙間を通過してレーザー受光部に達する受光状態に基づいてワークの先端部と基準遮蔽体との隙間の最小値を算出するので、その隙間の最小値を非接触で算出してワークの損傷を防止することができる。またワークの回転に伴って何れかの先端部がレーザー送光部およびレーザー受光部間に位置したことを検知手段が検知する度に、レーザー光の送光を制御するとともに隙間の最小値を算出するので、ワークを回転させるだけで複数の先端部に対応する隙間の最小値を自動的に、かつ漏れなく算出することができる。更に各々の先端部に対応する隙間の最小値のうちの最も小さい値からワークの最大半径を算出するので、ワークの最大半径を確実に算出することができる。しかもレーザー光を用いているのでワークの材質によって測定が妨げられることがなく、汎用性が高められる。
【0011】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、レーザー送光部およびレーザー受光部と検知手段とは、前記軸線を中心とする異なる角度位置に配置されており、検知手段が何れかの先端部を検知したときに、他の何れかの先端部がレーザー送光部およびレーザー受光部間に位置することを特徴とするワークの寸法測定装置が提案される。
【0012】
上記構成によれば、検知手段がレーザー送光部およびレーザー受光部と異なる角度位置に配置されているので、検知手段がレーザー送光部およびレーザー受光部と干渉しないようにしてレイアウトの自由度を増加させながら、ワークの複数の先端部が回転対称な位置にあることにより、検知手段が何れかの先端部を検知したときに、他の何れかの先端部をレーザー送光部およびレーザー受光部間に確実に位置させることができる。
【0013】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、レーザー送光部は、ワークの先端部がレーザー送光部およびレーザー受光部間に位置する所定の期間に亘ってレーザー光を送光し、制御手段は前記期間にレーザー受光部が受光した最小受光量に基づいて前記隙間の最小値を算出することを特徴とするワークの寸法測定装置が提案される。
【0014】
上記構成によれば、ワークの先端部がレーザー送光部およびレーザー受光部間に位置する所定の期間に亘ってレーザー光を送光し、その期間における最小受光量に基づいてワークの先端部と基準遮蔽体との隙間の最小値を算出するので、ワークの回転に伴って隙間の大きさが変動しても、その隙間の最小値を精密に算出することができる。
【0015】
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、ワークの先端部はタービンホイールのブレード本体部であることを特徴とするワークの寸法測定装置が提案される。
【0016】
上記構成によれば、タービンホイールのブレード本体部の最大半径を算出することができるので、ブレード本体部とシュラウドとの間のクリアランスの大きさを確実に把握することができる。
【0017】
尚、実施例の高圧タービンホイール17は本発明のタービンホイールあるいはワークに対応し、実施例のブレード本体部42aは本発明の先端部に対応し、実施例の第1、第2第1リミットスイッチ71,72は本発明の検知手段に対応し、実施例のデータ処理機73は本発明の制御手段に対応する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図1〜図6は本発明の一実施例を示すもので、図1はターボファンエンジンの全体構造を説明する図、図2は測定装置の全体側面図、図3は図2の3−3線断面図、図4は図3の要部拡大図、図5は隙間測定の作用説明図、図6は測定装置の制御系のブロック図である。
【0019】
先ず、図1に基づいてターボファンエンジンの全体構造を説明する。ターボファンエンジンはインナーシャフト11と、インナーシャフト11の外周に相対回転自在に嵌合するアウターシャフト12とを備える。インナーシャフト11の前端には軸流式のファン13が設けられ、後端には軸流式の第1段低圧タービンホイール14および第2段低圧タービンホイール15が設けられる。またインナーシャフト11よりも短いアウターシャフト12の前端には遠心式のコンプレッサホイール16が設けられ、後端には軸流式の高圧タービンホイール17が設けられる。
【0020】
エンジンの前部から吸入されてファン13で圧縮された空気の一部は、エンジンの外周に沿って配置されたバイパス通路18を通ってエンジンの後部から排出され、また前記空気の残部はバイパス通路18の半径方向内側に配置された圧縮空気通路19を経てコンプレッサホイール16に導かれる。コンプレッサホイール16で更に圧縮された空気はアニュラ型の燃焼機20に供給され、そこで燃料噴射ノズル21から噴射された燃料と混合して燃焼する。燃焼機20において発生した燃料ガスは、燃焼ガス通路22の上流端に設けた高圧タービンホイール17と、燃焼ガス通路22の中間部に設けた第1段、第2段低圧タービンホイール14,15とを経てエンジンの後部から排出される。
【0021】
次に、高圧タービンホイール17の最大半径を測定する測定装置の構造を、図2〜図6を参照して説明する。
【0022】
高圧タービンホイール17は中心に円形の開口41aを有するタービンディスク41と、タービンディスク41の外周部に放射状に配置された複数枚(実施例では18枚)のタービンブレード42…とを備える。各々のタービンブレード42は半径方向外側に位置するブレード本体部42aと、半径方向内側に位置するツリー部42bとを備えており、ツリー部42bがタービンディスク41の外周部に凹凸係合することで、大きな遠心力に耐えるように強固に固定される。タービンディスク41の軸方向両端部には、軸方向に分割されたアウターシャフト12の中間部に結合するためのカービックカップリング(登録商標)41b,41cが形成される。
【0023】
測定装置は平板状のベース部材51と、ベース部材51の中心に垂直に立設したセンターシャフト52とを備える。センターシャフト52の下端はベース部材51の支持孔51aに嵌合し、かつセンターシャフト52の下部に設けたフランジ52aをボルト53…でベース部材51の上面に締結することで、センターシャフト52はベース部材51に強固に固定される。センターシャフト52は、フランジ52aの上部に上向きにテーパーしたテーパー面52bを備えるとともに上端部に雄ねじ部52cを備える。
【0024】
センターシャフト52の外周に中空のファンクションシャフト54が僅かな隙間を存して嵌合し、ファンクションシャフト54の下端に形成したテーパー面54aがセンターシャフト52のテーパー面52bに隙間無く係合する。センターシャフト52の上部に中空のテーパーシャフト55が摺動自在に嵌合しており、その下部に下向きに形成したテーパーしたテーパー面55aが、ファンクションシャフト54の上端に形成したテーパー面54bに隙間無く係合可能である。センターシャフト52のテーパー面52bとファンクションシャフト54のテーパー面54aとを適切な面圧で当接させ、ファンクションシャフト54のテーパー面54bとテーパーシャフト55のテーパー面55aとを適切な面圧で当接させるべく、センターシャフト52の上端に雄ねじ部52cにナット56が螺合する。
【0025】
ナット56の下面とテーパーシャフト55の上面との間にはスラストベアリング57が配置されており、ナット56を締め付ける際のトルクが摩擦力を介してテーパーシャフト55に伝達されるのを防止し、テーパーシャフト55に下向きの荷重だけをで伝達するようになっている。このようにして、センターシャフト52の軸線Lに対して、ファンクションシャフト54の軸線を精密に一致させることができる。
【0026】
ファンクションシャフト54の下端に円形のフランジ54cが一体に形成されており、ファンクションシャフト54に開口41aを嵌合させたタービンディスク41の一方のカービックカップリング41bが、フランジ54cの上面に形成したカービックカップリング54dに係合する。カービックカップリング41b,54dは自己調芯機能を有しているため、ファンクションシャフト54の軸線に対して(つまりセンターシャフト52の軸線Lに対して)、高圧タービンホイール17の軸線は精密に一致する。
【0027】
ファンクションシャフト54の外周に円形の位置決めブロック58が摺動自在に嵌合し、その下面に形成したカービックカップリング58aがタービンディスク41の他方のカービックカップリング41cに係合する。ファンクションシャフト54の外周に形成した雄ねじ部54eにナット59が螺合し、ナット59の下面と位置決めブロック58の上面との間にスラストベアリング60が配置される。スラストベアリング60は、ナット59を締め付ける際のトルクが摩擦力を介して位置決めブロック58に伝達されるのを防止し、位置決めブロック58に下向きの荷重だけを伝達するようになっている。このようにして、センターシャフト52の軸線Lに対して、高圧タービンホイール17の軸線を一層精密に一致させることができる。
【0028】
しかして、ファンクションシャフト54および位置決めブロック58によって支持された高圧タービンホイール17は、それらと共にセンターシャフト52の軸線Lまわりに自由に回転することができる。このとき、センターシャフト52のテーパー面52bとファンクションシャフト54のテーパー面54aとが相互に摺動し、ファンクションシャフト54のテーパー面54bとテーパーシャフト55のテーパー面55aとが相互に摺動する。
【0029】
ベース部材51に形成した支持孔51bに支柱61の下端が嵌合し、支柱61の下部に設けたフランジ61aが複数本のボルト62…でベース部材51に固定される。支柱61の上端に円板状の基準遮蔽体63が一体に設けられており、その基準遮蔽体63の外周面は各々のタービンブレード42のブレード本体部42aの先端に僅かな隙間αを介して対向する。隙間αは18枚のブレード本体部42a…について均一ではなく、軸線Lを中心とするブレード本体部42aの半径が大きいときに隙間αは小さくなり、ブレード本体部42aの半径が小さいときに隙間αは大きくなる。
【0030】
ベース部材51の上面に一対の支柱64,65が共通のボルト66,66で固定されており、一方の支柱64の上端にレーザー送光部67が設けられ、他方の支柱65の上端にレーザー受光部68が設けられる。レーザー送光部67およびレーザー受光部68は、基準遮蔽体63およびブレード本体部42a間の隙間αを挟んで、高圧タービンホイール17の接線方向の両側に相互に対向するように配置される。
【0031】
センターシャフト52を挟んで基準遮蔽体63と反対側の位置において、ベース部材51の上面にボルト69,69を介して支柱70が立設されており、その支柱の上端に光電スイッチよりなる第1リミットスイッチ71および第2リミットスイッチ72が設けられる。図4に示すように、第1リミットスイッチ71および第2リミットスイッチ72は高圧タービンホイール17のブレード本体部42aの先端に対向する位置に配置されており、高圧タービンホイール17が図3および図4の矢印A方向に回転するとき、第1リミットスイッチ71は各々のブレード本体部42aの回転方向前端を検知し、第2リミットスイッチ72は各々のブレード本体部42aの回転方向後端を検知する。
【0032】
図6に示すように、第1リミットスイッチ71および第2リミットスイッチ72はレーザー送光部67に接続されており、レーザー受光部68および第2リミットスイッチ72はパソコン等のデータ処理機73に接続される。
【0033】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【0034】
図2および図3に示すように高圧タービンホイール17を測定装置にセットした状態で、手動あるいは適宜のアクチュエータで高圧タービンホイール17を図3および図4の矢印A方向に回転させる。所定のブレード本体部42aの回転方向前端が第1リミットスイッチ71により検知されると、送光開始信号によりレーザー送光部67はレーザー受光部68に向けてレーザー光の送光を開始し、前記ブレード本体部42aの回転方向後端が第2リミットスイッチ72により検知されると、送光終了信号によりレーザー送光部67はレーザー受光部68へのレーザー光の送光を停止する。レーザー光が送光されている期間に、他の所定のブレード本体部42aは基準遮蔽体63の近傍を通過するようにレーザー送光部67およびレーザー受光部68の間を回転する。
【0035】
図5から明らかなように、レーザー送光部67から送光されるレーザー光の幅は所定幅(例えば、5.0mm)であり、その一部は基準遮蔽体63によって遮られ、他の一部はブレード本体部42aによって遮られる。レーザー送光部67と基準遮蔽体63との位置関係は一定であるため、基準遮蔽体63によって遮られる光量は一定であるが、回転するブレード本体部42aによって遮られる光量は変化する。従って、レーザー受光部68によって受光される受光量は、ブレード本体部42aの半径方向先端が基準遮蔽体63の外周面に最も接近して隙間αが最小値αminになったときに最小になる。
【0036】
レーザー送光部67からレーザー光が送光されている期間、レーザー受光部68で受光された受光量のデータはデータ処理機73に入力され、第2リミットスイッチ72からの送光終了信号でレーザー送光部67がレーザー光の送光を停止したとき、第2リミットスイッチ72からのトリガ了信号で前記期間における最小受光量のデータがデータ処理機73に記憶される。このようにして、高圧タービンホイール17が1回転して18枚全てのブレード本体部42a…に対応した最小受光量のデータが記憶されると、その18個の最小受光量のデータのうちの最小のデータが得られたブレード本体部42aが、18枚のブレード本体部42aのうちで最大の半径を有することになる。センターシャフト52の軸線Lから基準遮蔽体63の表面までの所定距離R(図5参照)は既知であるから、前記最小のデータに対応する隙間αの最小値αminを前記所定距離Rから減算した値(R−αmin)が高圧タービンホイール17の最大半径となる。
【0037】
以上のように、高圧タービンホイール17をセンターシャフト52まわりに1回転させるだけで、高圧タービンホイール17の各々のブレード本体部42aがレーザー送光部67およびレーザー受光部68の間に存在する期間だけレーザー光が送光され、その期間の最小受光量に基づいて隙間αの最小値αminが自動的に算出されるので、各々のブレード本体部42aの半径を簡単かつ精密に測定することができる。そして各々のブレード本体部42aの半径を記憶しておき、そのうちから最大のものを選択することで高圧タービンホイール17の最大半径を算出することができる。
【0038】
しかも高圧タービンホイール17のブレード本体部42a…が基準遮蔽体63の近傍を通過する所定期間におけるレーザー光の最小受光量に基づいて隙間αの最小値αminを算出するので、レーザー光の送光タイミングによって前記最小値αminに誤差が発生することがなく、極めて精密な測定が可能になる。またレーザー光を用いて非接触で測定を行うので、高圧タービンホイール17の損傷を防止できるだけでなく、高圧タービンホイール17の材質によって測定が妨げられることがないので汎用性が高められる。
【0039】
更に、第1、第2リミットスイッチ71,72がレーザー送光部67およびレーザー受光部68と異なる角度位置に配置されているので、第1、第2リミットスイッチ71,72がレーザー送光部67およびレーザー受光部68と干渉することがなく、レイアウトの自由度が増加する。また高圧タービンホイール17の複数のブレード本体部42a…が回転対称な位置にあるため、第1、第2リミットスイッチ71,72が何れかのブレード本体部42aを検知したときに、他の何れかのブレード本体部42aをレーザー送光部67およびレーザー受光部68間に確実に位置させることができる。
【0040】
このようにして高圧タービンホイール17のブレード本体部42a…の最大半径を算出することができるので、ブレード本体部42a…とシュラウドとの間のクリアランスの大きさを確実に把握することができる。
【0041】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0042】
例えば、実施例では第1、第2リミットスイッチ71,72として非接触型の光電スイッチを採用したが、それに代えて接触型の機械式リミットスイッチを採用することができる。
【0043】
また実施例では高圧タービンホイール17のブレード本体部42a…の半径の測定を例示したが、本発明は軸線を中心に回転する任意のワークの先端部の半径の測定に適用することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、センターシャフトに支持されて軸線まわりに回転するワークの先端部が基準遮蔽体の近傍を通過するときに、レーザー送光部から出たレーザー光が隙間を通過してレーザー受光部に達する受光状態に基づいてワークの先端部と基準遮蔽体との隙間の最小値を算出するので、その隙間の最小値を非接触で算出してワークの損傷を防止することができる。またワークの回転に伴って何れかの先端部がレーザー送光部およびレーザー受光部間に位置したことを検知手段が検知する度に、レーザー光の送光を制御するとともに隙間の最小値を算出するので、ワークを回転させるだけで複数の先端部に対応する隙間の最小値を自動的に、かつ漏れなく算出することができる。更に各々の先端部に対応する隙間の最小値のうちの最も小さい値からワークの最大半径を算出するので、ワークの最大半径を確実に算出することができる。しかもレーザー光を用いているのでワークの材質によって測定が妨げられることがなく、汎用性が高められる。
【0045】
また請求項2に記載された発明によれば、検知手段がレーザー送光部およびレーザー受光部と異なる角度位置に配置されているので、検知手段がレーザー送光部およびレーザー受光部と干渉しないようにしてレイアウトの自由度を増加させながら、ワークの複数の先端部が回転対称な位置にあることにより、検知手段が何れかの先端部を検知したときに、他の何れかの先端部をレーザー送光部およびレーザー受光部間に確実に位置させることができる。
【0046】
また請求項3に記載された発明によれば、ワークの先端部がレーザー送光部およびレーザー受光部間に位置する所定の期間に亘ってレーザー光を送光し、その期間における最小受光量に基づいてワークの先端部と基準遮蔽体との隙間の最小値を算出するので、ワークの回転に伴って隙間の大きさが変動しても、その隙間の最小値を精密に算出することができる。
【0047】
また請求項4に記載された発明によれば、タービンホイールのブレード本体部の最大半径を算出することができるので、ブレード本体部とシュラウドとの間のクリアランスの大きさを確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ターボファンエンジンの全体構造を説明する図
【図2】 測定装置の全体側面図
【図3】 図2の3−3線断面図
【図4】 図3の要部拡大図
【図5】 隙間測定の作用説明図
【図6】 測定装置の制御系のブロック図
【符号の説明】
17 タービンホイール(高圧タービンホイール、ワーク)
42a ブレード本体部(先端部)
51 ベース部材
52 センターシャフト
63 基準遮蔽体
67 レーザー送光部
68 レーザー受光部
71 第1リミットスイッチ(検知手段)
72 第2リミットスイッチ(検知手段)
73 データ処理機(制御手段)
L 軸線
R 所定距離
α 隙間
αmin 隙間の最小値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dimension measuring equipment of the workpiece for measuring the maximum radius of the plurality of tip portion of the workpiece which has a rotationally symmetric shape about the axis.
[0002]
[Prior art]
In JP-A-11-125518, in order to measure the gap between the tip of a moving blade of a gas turbine engine and the inner peripheral surface of the casing, a detection head penetrating the casing is moved closer to and away from the tip of the moving blade. In addition, there is described what measures the gap from a position where the output of the detection head is turned on / off as the rotor blades rotate.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-220408 discloses that a capacitance type probe is arranged to face the tip of the moving blade in order to measure the radius of the tip of the ceramic moving blade of the gas turbine engine. Is described in which the radius is measured based on a change in capacitance depending on the distance between the tip of the probe and the probe.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-83470 discloses that a sensor probe is moved from a tubular sensor case provided in a casing to measure the amount of extension of the moving blade tip in the radial direction by centrifugal force accompanying the operation of the steam turbine. And the amount of elongation is measured by bringing a thermocouple provided at the tip of the sensor probe into contact with the tip of the moving blade.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, what is described in the above-mentioned JP-A-11-125518 and JP-A-11-83470 needs to move the detection head and sensor probe at the time of measurement, so that the operation is troublesome and takes a lot of time for measurement. There was a problem that it took.
[0006]
In addition, since the capacitor described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-220408 uses a capacitance type probe, a metal coating must be applied to the rotor blade when measuring a ceramic rotor blade. Therefore, there was a problem that lacked versatility.
[0007]
Further, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-83470 has a possibility of damaging the moving blade because it is necessary to bring the thermocouple provided at the tip of the sensor probe into contact with the tip of the moving blade.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to easily and accurately measure the radius of the tip of a work rotating about an axis.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, workpiece dimension measurement is performed to measure the maximum radius of a plurality of tip portions of a workpiece having a rotationally symmetric shape about an axis. In the apparatus, a base member, a center shaft that is erected on the base member and rotatably supports the workpiece around its axis, and a reference that is supported by the base member and can be opposed to the tip of the workpiece via a predetermined gap A shield, a laser transmitter and a laser receiver arranged so as to oppose each other at both ends in the tangential direction of the workpiece with the reference shield interposed therebetween, and any tip of the laser transmitter transmits laser light as the workpiece rotates Detecting means for detecting the position between the laser light receiving part and the laser light receiving part, and controlling the laser light sending from the laser light sending part based on the detection result of the detecting means, and the laser light receiving part And a control means for calculating a minimum value of the gap based on a light receiving state and calculating a maximum radius of the work from the smallest value among the minimum values of the gap at each tip. A dimension measuring apparatus is proposed.
[0010]
According to the above configuration, when the tip of the workpiece that is supported by the center shaft and rotates around the axis passes near the reference shield, the laser beam emitted from the laser transmitting unit passes through the gap and receives the laser light. Since the minimum value of the gap between the tip of the workpiece and the reference shield is calculated based on the light receiving state reaching the part, the minimum value of the gap can be calculated in a non-contact manner to prevent damage to the workpiece. Also, whenever the detection means detects that any tip is positioned between the laser transmitter and laser receiver as the workpiece rotates, it controls the laser beam transmission and calculates the minimum clearance. Therefore, the minimum value of the gap corresponding to the plurality of tip portions can be calculated automatically and without omission only by rotating the workpiece. Furthermore, since the maximum radius of the workpiece is calculated from the smallest value among the minimum values of the gaps corresponding to the respective tip portions, the maximum radius of the workpiece can be reliably calculated. Moreover, since laser light is used, measurement is not hindered by the material of the workpiece, and versatility is improved.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect , the laser light transmission unit, the laser light reception unit, and the detection means are arranged at different angular positions with the axis as the center. Then, there is proposed a workpiece dimension measuring apparatus characterized in that, when the detecting means detects any tip, any other tip is located between the laser transmitting portion and the laser receiving portion.
[0012]
According to the above configuration, since the detecting means is arranged at a different angular position from the laser transmitting section and the laser receiving section, the degree of freedom in layout is increased so that the detecting means does not interfere with the laser transmitting section and the laser receiving section. While increasing the plurality of tip portions of the workpiece in a rotationally symmetric position, when the detection means detects any tip portion, any other tip portion is moved to the laser transmitter and laser receiver. It can be reliably positioned between them.
[0013]
According to the invention described in claim 3 , in addition to the configuration of claim 1 , the laser transmitting unit is provided over a predetermined period in which the tip of the workpiece is located between the laser transmitting unit and the laser receiving unit. A workpiece dimension measuring apparatus is proposed in which the laser beam is transmitted, and the control means calculates the minimum value of the gap based on the minimum amount of light received by the laser receiving unit during the period.
[0014]
According to the above configuration, the laser beam is transmitted over a predetermined period in which the tip of the workpiece is positioned between the laser transmitter and the laser receiver, and the workpiece tip is Since the minimum value of the gap with the reference shield is calculated, the minimum value of the gap can be accurately calculated even if the size of the gap varies with the rotation of the workpiece.
[0015]
According to the invention described in claim 4 , in addition to the structure of claim 1 , there is proposed a workpiece dimension measuring device characterized in that the tip of the workpiece is a blade body portion of a turbine wheel.
[0016]
According to the above configuration, since the maximum radius of the blade body portion of the turbine wheel can be calculated, the size of the clearance between the blade body portion and the shroud can be reliably grasped.
[0017]
The high-
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings. 1 to 6 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a diagram for explaining the overall structure of a turbofan engine, FIG. 2 is an overall side view of the measuring apparatus, and FIG. 3 is 3-3 in FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG. 3, FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of gap measurement, and FIG. 6 is a block diagram of a control system of the measuring apparatus.
[0019]
First, the overall structure of the turbofan engine will be described with reference to FIG. The turbofan engine includes an
[0020]
A part of the air sucked from the front part of the engine and compressed by the
[0021]
Next, the structure of a measuring device that measures the maximum radius of the high-
[0022]
The high-
[0023]
The measuring device includes a
[0024]
A
[0025]
A
[0026]
A
[0027]
A
[0028]
Thus, the high-
[0029]
The lower end of the
[0030]
A pair of
[0031]
A
[0032]
As shown in FIG. 6, the
[0033]
Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
[0034]
As shown in FIGS. 2 and 3, with the high-
[0035]
As is clear from FIG. 5, the width of the laser beam transmitted from the
[0036]
During the period when the laser beam is transmitted from the
[0037]
As described above, only by rotating the high-
[0038]
In addition, since the
[0039]
Further, since the first and
[0040]
Since the maximum radius of the blade
[0041]
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention can perform a various design change in the range which does not deviate from the summary.
[0042]
For example, although non-contact type photoelectric switches are employed as the first and
[0043]
In the embodiment, the measurement of the radius of the blade
[0044]
【The invention's effect】
According to the invention described in claim 1 as described above is supported by the Center shaft when the tip portion of the workpiece which rotates around the axis line passes near the reference shield, leaving the laser light transmitting unit Since the minimum value of the gap between the tip of the workpiece and the reference shield is calculated based on the light receiving state that the laser beam passes through the gap and reaches the laser receiving part, the minimum value of the gap is calculated without contact Workpiece damage can be prevented. Also, whenever the detection means detects that any tip is positioned between the laser transmitter and laser receiver as the workpiece rotates, it controls the laser beam transmission and calculates the minimum clearance. Therefore, the minimum value of the gap corresponding to the plurality of tip portions can be calculated automatically and without omission only by rotating the workpiece. Furthermore, since the maximum radius of the workpiece is calculated from the smallest value among the minimum values of the gaps corresponding to the respective tip portions, the maximum radius of the workpiece can be reliably calculated. Moreover, since laser light is used, measurement is not hindered by the material of the workpiece, and versatility is improved.
[0045]
According to the invention described in claim 2 , since the detecting means is disposed at an angular position different from the laser transmitting section and the laser receiving section, the detecting means does not interfere with the laser transmitting section and the laser receiving section. Thus, when the detection means detects any one of the tip parts, the other tip part is laser-exposed when the plurality of tip parts of the workpiece are in rotationally symmetric positions. It can be reliably positioned between the light transmitting unit and the laser light receiving unit.
[0046]
According to the invention described in claim 3 , the laser beam is transmitted over a predetermined period in which the tip of the workpiece is positioned between the laser beam transmitter and the laser beam receiver, and the minimum received light amount in that period is obtained. Since the minimum value of the gap between the tip of the workpiece and the reference shield is calculated based on this, even if the size of the gap varies with the rotation of the workpiece, the minimum value of the gap can be calculated accurately. .
[0047]
According to the invention described in claim 4 , since the maximum radius of the blade body portion of the turbine wheel can be calculated, it is possible to reliably grasp the size of the clearance between the blade body portion and the shroud. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall structure of a turbofan engine. FIG. 2 is an overall side view of a measuring apparatus. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 5] Explanatory diagram of gap measurement [Fig. 6] Block diagram of control system of measuring device [Explanation of symbols]
17 Turbine wheel (high pressure turbine wheel, workpiece)
42a Blade body (tip)
51
72 Second limit switch (detection means)
73 Data processor (control means)
L Axis R Predetermined distance α Clearance αmin Minimum clearance
Claims (4)
ベース部材(51)と、
ベース部材(51)に立設されてワーク(17)をその軸線(L)まわりに回転自在に支持するセンターシャフト(52)と、
ベース部材(51)に支持されてワーク(17)の先端部(42a)に所定の隙間(α)を介して対向可能な基準遮蔽体(63)と、
基準遮蔽体(63)を挟んでワーク(17)の接線方向両端に相互に対向するように配置されたレーザー送光部(67)およびレーザー受光部(68)と、
ワーク(17)の回転に伴って何れかの先端部(42a)がレーザー送光部(67)およびレーザー受光部(68)間に位置したことを検知する検知手段(71,72)と、
検知手段(71,72)の検知結果に基づいてレーザー送光部(67)からのレーザー光の送光を制御するとともに、レーザー受光部(68)の受光状態に基づいて前記隙間(α)の最小値(αmin)を算出し、各々の先端部(42a)の前記隙間(α)の最小値(αmin)のうちの最も小さい値からワーク(17)の最大半径を算出する制御手段(73)と、
を備えたことを特徴とするワークの寸法測定装置。In the workpiece dimension measuring apparatus for measuring the maximum radius of the plurality of tip portions (42a) of the workpiece (17) having a rotationally symmetric shape about the axis (L),
A base member (51);
A center shaft (52) which is erected on the base member (51) and rotatably supports the workpiece (17) around its axis (L);
A reference shield (63) supported by the base member (51) and capable of facing the tip (42a) of the workpiece (17) via a predetermined gap (α);
A laser transmitter (67) and a laser receiver (68) disposed so as to oppose each other at both ends in the tangential direction of the workpiece (17) across the reference shield (63);
Detecting means (71, 72) for detecting that any of the tip portions (42a) is positioned between the laser light transmitting portion (67) and the laser light receiving portion (68) as the work (17) rotates;
Based on the detection result of the detection means (71, 72), the laser light transmission from the laser light transmission part (67) is controlled, and the gap (α) is determined based on the light reception state of the laser light reception part (68). Control means (73) for calculating the minimum value (αmin) and calculating the maximum radius of the workpiece (17) from the smallest value among the minimum values (αmin) of the gaps (α) of the respective tip portions (42a) When,
An apparatus for measuring a size of a workpiece, comprising:
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