Устройство для измерения изделий сложной формы Советский патент 1992 года по МПК G01B5/20 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для контроля элементов профиля изделий сложной формы, например лопаток газотурбинных двигателей, а также для сортировки лопаток по углу хорды пера.

Известен оптико-механический прибор ПОМКЛ-Здля контроля пера лопатки, содержащий каретку для установки лопатки с зажимом замка, фильтратор, отражатели, передаточный штифт, контур поля допусков со шкалой на экране, отражатель перед объективом, объектив, осветитель с отражением луча на отражатель перед объективом, установочные линейки, измерительные рычажки, связанные с измерительными стержнями, кулачок арретира, конкретные

стержни, взаимодействующие с контролируемой лопаткой.

Устройство работает по методу контакта в выбранных точках(прерывистый контакт без перемещений).

Б известном устройстве серия контактных штифтов устанавливается по контуру проверяемого сечения. При этом все свободные концы штифтов лежат в одной плоскости

В процессе контроля отклонения профиля вызывают перемещения контактных штифтов и связанных с ними,рычагов, концы которых проектируются на экран.

Смещение не должны выходить за пределы зоны, изображенной на экране.

Устройство позволяет подбирать лопатки по геометрическим размерам профиля пера в соответствии с нормативными данными на сборку.

Для каждого выбранного сечения указанное устройство с набором щупов измеряет только форму профиля пера лопаток по корытцу и по спинке и сравнивает эти размеры со шкалой допусков, нанесенной на зеркальном экране устройства.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измерения угла хорды пера лопаток.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является прибор для измерения трех координат заданных точек на профильной части лопастей гидротурбин, содержащий плиту с нанесенной на ней шкалой угломера, о центре которого укреплена одна из стоек (сановная стойка).

На стойках при помощи текстолитовых втулок укреплены направляющие, несущие ползун с микрометрическим глубиномером.

На основной стойке установлена разборная втулка для крепления лопасти и нониуса угломера, поворачиваемые вокруг основной стойки при помощи червячной пары, установленной в плите.

Разборная втулка, выполненная в виде кантователя, опорные поверхности которого (верхняя и нижняя) расположены на одинаковом расстоянии от оси поворота лопасти, устанавливаемая на поверхности нониуса угломера, передвигается через паз к основной стойке и закрывается вкладышем, закрепляемым в пазу винтами, позволяет поворачивать лопасть вместе с ней на 180° а вертикальной плоскости.

Для определения точности самого прибора на его нониусе укреплена установочная шпонка для ориентирования контрольного шаблона относительно вертикальной плоскости, проходящей через оси стоек.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измерения угла хорды пера лопаток.

Требуется изготовление шаблона, используемого при измерении.

Целью изобретения является повыше- ниеточности и производительности измере- 0 ния.

Эта цель достигается тем, что на основании установлены два опорных узла, предназначенные для установки измеряемого изделия и эталонного изделия одновремен- 5 но.

Измеряемое и эталонное изделия - лопатки - устанавливаются в устройстве оперением вверх, а измеряемые поверхности со стороны хорды обеих лопаток направле- 0 ны в одну сторону.

Опорные узлы выполнены с возможностью поворота относительно оси, перпенди- кулярной основанию, при этом она совмещена с вертикальной осью сечений 5 центров тяжести пера лопаток, что обеспечивается упором при установке лопаток на опорах,

На основании симметрично опорным узлам жестко закреплены перпендикулярно 0 основанию две параллельные стойки, на которых установлена подвижная рамка параллельно основанию.

Рамка перемещается по стойкам„и вдоль лопаток вверх и вниз, а на ней размещено 5 все измерительное устройство.

Продольная ось симметрии рамки совмещена с осью, на которой установлены параллельные стойки.

На рамке закреплены параллельно ос- п новаиию два коромысла, одно из которых жестко закреплено на ней,

Каждое коромысло снабжено параллельными основанию щупами, попарно закрепленными на соответствующем коромысле с симметрично относительно продольной оси рамки, направлены в одну сторону и предназначен для контактирования с измеряемым и эталонным изделиями в двух плоскостях.

Второе коромысло выполнено из двух соосных штоков, один из которых жестко закреплен на корпусе измерительного узла, а другой - на его наконечнике, при этом щупы второго коромысла подпружинены относительно рамы, чтобы обеспечить постоянный контакт с измеряемой поверхностью лопатки.

Таким образом, щупы обоих коромысел контактируют с одними и теми же измеряе- шлмн поверхностями со стороны хорды пе0

5

pa лопаток как эталонной, так и измеряемой, только щупы неподвижного коромысла контактируют с поверхностью пера лопатки со стороны задней кромки, а щупы составного коромысла - со стороны передней его кромки,,

Ось вращения необходима для обеспечения работы устройства, так как перо лопатки имеет сложную криволинейную поверхность.

Поворот лопаток происходит при перемещении рамки сверху вниз по стойкам в процессе контакта щупов неподвижно установленного коромысла с криволинейной поверхностью задней кромки пера обеих лопагок, так как положение их на par c неизменно, а поверхность, пера меняет свою кривизну по высоте, то при перемещении рамки вниз, щупы, контактируя с поверхностью лопаток, поворачивают ее вокруг вертикальной оси, не нарушал условий контакта с измеряемой поверхностью.

Перед началом работы щупы составного и неподвижного коромысла выставляют по шаблону.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства,

Устройство содержит основание 1, на котором жестко установлены две параллельные стойки 2, перпендикулярные основанию 1, а также два вращающихся вокруг вертикальной оси опорных узла 3, установленных симметрично относительно обеих стоек 2.

Опорные узлы 3 служат для установки лопаток - эталонной 4 и измеряемой 5.

Лопатки - эталонная 4 и измеряемая 5 - устанавливаются в опорных узлах 3 оперением вверх, а спинки пера обоих лспагок повернуты в одну сторону.

Ось вращения опорного узла 3 совмещена с вертикальной осью лопаток 4 и 5, которая является также осью центров тяжести сечений лопаток по их высоте.

На вертикальные стойки 2 надеты подвижная рамка 6 в виде пластины, параллельной основанию 1, на которой установлен измерительный узел предлагаемого устройства, продольная ось симметрии ее совмещена с осью, на которой установлены вертикальные стойки 2.

Опорный узел 3 выполнен в виде ласточкина хвоста для установки лопаток 4 и 5 и снабжен упором 7 для обеспечения правильного положения лопаток, а именно для совмещения оси центров тяжести сечений лопаток 4 и 5 с осью 8 вращения, которой снабжены опорные узлы 3, при этом ось 8 установлена в подшипниках 9.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Таким образом, лопатки 4 и 5 устаноп ленные на опорных узла 3, могуг погюрячи ваться вокруг своей вертикальной оси осп центров тяжести сечений, это необлодимое условие для правильной работы устройст ва.

Измерительная рамка б снабжена с воз можностыо перемещения ввер - вниз по вертикальным стойкам 2 вдоль пера логток

4и 5.

На рамке 6 установлены дпэ коромысла 10 и 11, параллельные основанию I, одно из которых жестко закреплено на рамке, а другое выполнено составным из двух соосных штоков 11 и 12, один 12 из которых закреплен на корпусе измерительного узла 13, а другой - на его наконечнике

Каждое коромысло 10, 11 и 12 снабжено щупами 14, которые попагжо закреплены нь соответствующем коромысле и направлены острыми концами в одну сторону, предназначены для контактирования с измеряемым

5и эталонным 4 изделиями в двух плоско стях.

Щупы 14 установлены параллельно основанию 1 и симметрично относительно продольной оси рамки 6.

На коромысле 10 щупы 14 установлены жестко на составном коромысле 11 и 12 они подпружинены относительно рамки б при помощи пружины 15, при этом оси щупов 14 составного коромысла соосны между собой, а их ось параллельна подвижной части индикатора - измерительного узла 13, установленного на рамке 6.

Острые концы щупов неподвижного коромысла 10 должны постоянно контактировать с измеряемой поверхностью со стороны хорды пера лопаток 4 и 5 в зоне задней их кромки, а расстояние их относительно оси симметрии рамки 6 должно быть равным между собой и постоянным во время измерений.

Щупы 14, установленные на подвижных частях составного коромысла 11 и 12, острыми вершинами также контактируют с поверхностью пера лопаток 4 и 5, только у передней кромки пера их.

Постоянный контакт их с поверхностью пера лопзток обеспечивается пружинами 15.

Таким образом щупы 15 на коромыслах контактируют с одними и теми же измеряемыми поверхностями со стороны хорды пера лопаток как эталонной 4, так и измеряемой 5, только щупы коромысла 10 контактир с поверхностью пера лопаток у задней ее кромки, а щупы составного коромысла 11. 12 у передней кромки пера лопаток.

Устройство работает следующим образом,

Перед началом работы щупы составного и неподвижного коромысла выставляют по шаблону, т.е. расстояния между вершинами щупов должны быть одинаковыми, а вершины их симметричны относительно продольной оси симметрии рамки б, стрелку индикатора при этом одновременно переводят на нулевое положение.

Эталонную 4 и измеряемую 5 лопатки устанавливают в опорные гнезда 3 до упоров 7.

Перемещая рамку б по параллельным стойкам 2, подводят ее сверху к лопаткам 4 и 5 со стороны хорды таким образом, чтобы щупы 14 вошли в постоянный контакт с измеряемыми поверхностями обеих лопаток у задней и передней кромок, при этом постоянный контакт щупов 14с поверхностью лопаток обеспечивается при помощи пружин 15, которые установлены на штоках 11 и 12 составного коромысла, в процессе работы этот контакт сохраняется постоянным.

При перемещении рамки 6 вниз вдоль пера лопаток 4 и 5 во время измерений расстояние между щупами 14 неподвижного коромысла 10 остается постоянным.

Поворот лопаток происходит при перемещении рамки б сверху вниз по стойкам 2 в процессе контакта щупов 14 с криволинейной поверхностью задней кромки пера обеих лопаток, так как положение их на рамке 6 и на неподвижном коромысле 10 неизменно, а поверхность пера меняет свою кривизну по высоте, то при перемещении рамки вниз, щупы, контактируя с поверхностью лопаток, поворачивают ее вокруг вертикальной оси, не нарушая условий контакта с измеряемой поверхностью.

Если угол пера обеих лопаток 4 и 5 в каждом сечении одинаковый, то расстояние между щупами 14, контактирукщими с передней кромкой пера лопаток 4 и 5, будет вдоль всей высоты пера равно расстоянию между щупами 14, контактирующими с поверхностью пера в зоне задней кромки пера лопаток 4 и 5.

В зтом(случае показание индикатора будет нулевым.

Если же угол хорды пера измеряемой лопатки отличается от угла хорды пера второй лопатки, выбранной эталонной, то при неизменном расстоянии между поверхностями лопаток у задней кромки пера, с которыми контактируют щупы 14 коромысла

10, расстоянию между соответствующими поверхностями лопаток по передним кромкам будет другое, эта разница отразится на циферблате стрелочного индикатора которую и фиксируют и которая позволяет по

величине угла отклонения хорды подбирать парную лопатку, т.е. выбирать лопатки близкими с величинами показаний инликатооа в каждом сечении, которые будут одинаковыми или не будут превышать заданной величины.

Формула изобретения

Устройство для измерения изделий сложной формы, содержащее основание, жестко закрепленные перпендикулярно основанию две параллельные стойки, рамку, установленную на стойках параллельно основанию, размещенный на рамке измери- тельный узел с наконечником и опорный узел, предназначенный для установки измеряемого изделия, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерения, оно снабжено вторым упорным узлом, предназначенным для установки эталонного изделия, двумя параллельными основанию коромыслами, одно из которых жестко закреплено на рамке, и четырьмя параллельными основа- нию щупами, попарно закрепленными на соответствующем коромысле симметрично относительно продольной оси рамки, направленными в одну сторону и предназначенными для контактирования с измеряемым и эталонным изделиями в двух плоскостях, второе коромысло выполнено из двух соосных штоков, один из которых жестко закреплен на корпусе измерительного узла, а другой - на его наконечнике, щупы второго коромысла подпружинены относительно рамки, установленной с возможностью перемещения вдоль стоек, а оба опорных узла установлены на основании симметрично относительно обеих стоек и с возможностью поворота

относительно оси, перпендикулярной основанию.

Фиг. Г

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для контроля элементов профиля изделий сложной формы, например лопаток газотурбинных двигателей, а также для сортировки лопаток по углу хорды пера. Целью изобретения является повыше- ниеточности и производительности измерения. Это достигается благодаря тому, что опорные узлы 3 выполнены с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной основанию 1, при этом эта ось совпадает с вертикальной осью лопаток 5 и 4, которая является осью сечений центров тяжести лопаток 5 и 4, что обеспечивается упором 7 при установке лопаток 5 и 4 на опорных узлах 3. Рамка 6 снабжена двумя параллельными основанию 1 коромыслами, коромысло 10 жестко закреплено на рамке 6, а коромысло выполнено из двух соосных штоков, один из них жестко закреплен на корпусе измерительного узла 13, а другой - на его наконечнике. Оба коромысла снабжены щупами 14, остриями они направлены в одну сторону и параллельны основанию. На неподвижном коромысле щупы 14 установлены жестко, а на составном коромысле щупы 14 подпружинены пружиной 15. что обеспечивает их постоянное прилегание к измеряемой поверхности. Поворот лопаток 5 и 4 происходит при перемещении рамки 6 сверху вниз по стойкам 2 в процессе контакта щупов 14 с криволинейной поверхностью задней кромки пера обеих лопаток 5 и 4, так как положение их на рамке 6 и на коромысле 10 неизменно, з поверхность пера меняет свою кривизну по высоте. Т е. при перемещении рамки 6 вниз щупы 14, контактируя с поверхностью лопаток 4 и 5, поворачивают их вокруг вертикальной оси, не наруа ая условий контакта с измеряемой поверхностью. 4 ил. (/) С (J СО N о ел

фце.2

JbA

Фиг.З