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Optische Kontrollvorrichtung zum Nachprüfen des Querschnittes von
Teilen mit kompliziertem Profil
Gegenstaid der Erfindung ist eine optische Kontrollvorrichtung
zum Nachprüfen des Querschnittes von mit kompliziertem Profil behafteten Teilen,
z. B.
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Kompressoren- oder Turbinenschaufeln.
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Diese Schaufeln müssen, den Ausströmungsgesetzen eines flüssigen
oder gasförmigen Fluidums gemäß, genau berechnete windschiefe Flächen aufweisen
zwecks Erzielung der bestmöglichen Leistulig der lescl0aufeluiig sowie zur Vermeidung
unerwünschter Durchwirbelungen.
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Diese Profilformen erfordern umständliche Berechnungen, ihre materielle
Ausführung int mit großen Schwierigkeiten verbunden, und die Kontrolle ihrer Ausführung
fällt äußerst kompliziert aus.
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Es sind Kontrollmethoden in Betracht gezogen vvorden, bei welchen
das Profil verschiedener Querschnitte einer und derselben Schaufel Punkt für Punkt
aufgenommen wird, wobei nachträglich die derartig gewonnenen Meßresultate mit einer
theoretisch bestimmten Kurve der entsprechenden verschiedenen Querschnitte verglichen
werden.
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I)iese Verfahren erwiesen sich als äußerst mühselig.
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Gegenstand der Erfindung ist eine optische Vorrichtung, die eine
viel raschere Kontrolle gestattet, indem ein vergrößertes Bild der scheinbaren Umrisse
der verschiedenen jeweils zu prüfenden Querschnitte des Prüflings auf den Projektionsschirm
bekannter Projektionsapparate projiziert wird.
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Der apparat ist dadurch gekennzeichnet, daß eine rings um den ZU
prüfenden Körper angeordnete Beleuchtungsvorrichtung einen Lichtstreifen in der
Ebene
des zu prüfenden Querschnittes erzeugt, welcher Lichtstreifen sich rings um den
Körper ausl>reitet und auf den Körper eine Lichtlinie, die den Querschnitt darstellt,
zeichnet, daß ein Projektor ein Objektiv, dessen Achse senkrecht der Lichtstreifenebene
ist, aufweist, daß die Lichtlinie auf einen Projektionsschirm projiziert ist und
die Prüfung der verschiedenen Ebenen des Prüflings dadurch ermöglicht ist, daß letzterer
auf einem parallel zur optischen Achse des Projektors verschiebbar angeordneten
Objektträgersupport aufgespannt ist.
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Zwecks Aufnahme der größtmöglichen Lichtmenge durch das Objektiv
des Projektionsapparats und zur Erzielung einer großen Schärfe des auf den Schirm
projizierten Bildes wird die Oberfläche des Prüflings derart behandelt, daß sie
sich zur Diffusion des den Lichtlinienzug bildenden aufgenommenen Lichtes eignet,
indem besagte Oberfläche mit einem passenden Überzug, von vorzugsweise möglichst
weißer Färbung und körniger Struktur, wie dies z. B. ein dünner Magnesiumoxydniederschlag
ermöglicht, versehen wird.
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Fig. 1 zeigt schematisch und in Perspektive eine Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 2 ist eine Draufsicht, in Höhe des zu beobachtenden Querschnittes;
Fig. 3 ist ein Durchschnitt einer Abart längs der optischen Achse; Fig. 4 ist ein
Durchschnitt einer zweiten Abart rings der optischen Achse, und Fig. 5 ist eine
Ansicht des Schirms dieser Abart.
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A-A ist die optische Achse des Projektionsapparats 1, 2 ist ein Objektiv,
daß das Projizieren eines Bildes des Prüflings 6, z. B. einer Schaufel eines rotierenden
Luftkompressors oder einer Gasturbine, vermittels Zwischenschaltung der Spiegel
4 und 5 auf dem Projektionsschirm 3, gestattet.
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7 ist eine elektrische Glühbirne mit geradlinigem Glühfaden 8, 9
ist ein Objektiv, durch welches das Bild des Glühlampenfadens 8 auf die Schaufeloberfläche
geworfen wird, wobei diese Linie durch einen kräftigen Linienzug 10 in Fig. I dargestellt
ist.
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Eine genügende Anzahl Beleuchtungsvorrichtungen, z. lt. vier, sind
auf einem festen Support I7 aufmontiert und rings um die Schaufel6 angeordnet; ihre
optischen Achsen befinden sich genau in ein und derselben senkrecht zur Achse A-A
liegenden Ebene ii.
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Damit wird erreicht, daß sich die verschiedenen Bilder 10 der Glühlampenfäden
der Reihe nach hintereinander folgen und sich sogar teilweise überdecken, so daß
sie rings um die Schaufel einen ununterbrochenen Linienzug bilden.
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Die gleiche Wirkung könnte, jedoch mit einer geringeren optischen
Leistung, auch dadurch erzielt werden, daß, falls als Beleuchtungsquelle eine punktförmige
Lichtquelle benutzt wird, zylindrische Linsen. die ein linienförmiges Bild der punktförmigen
Lichtquelle ergeben, zur Benutzung gelangen.
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Dank dem diffundierenden Überzug wird eine genügende Lichtmenge des
durch den Glühfaden 8 in Richtung des Objektivs 2 ausgestrahlten Lichtes diffundiert
werden, um auf den Projektionsschirm 3 ein absolut helles Bild I2 des Lichtlinienzuges
o und folgliche des Umrisses des Schaufelquerschnittes zu erzeugen, wie letzterer
sich in der Ebene 11 gestaltet.
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Die Schaufel ist in einem Objektträgersupport 13, der mittels einer
Einstellvorrichtung 14 parallel zur Achse A-A verschoben werden kann, aufgespannt,
so daß das Prüfen des Schaufell)roüls längs verschiedener Zonen ihrer Länge ausgeführt
werden kann.
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Meßanordnungen, wie z. B. Maßstab und Zeiger 15, 16, sind zur Bestimmung
der jeweiligen genauen Lage der verschiedenen Querschnitte der zu prüfenden Schaufel
vorgesehen.
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Mit Bezug auf Fig. 2 sei bemerkt, daß, weil die Fläche der Schaufel
nicht senkrecht zur Achse der l3eleuchtungsvorrichtung liegt, das Bild der Glühfäden
sich nicht mit der gleichen Schärfe in sämtlichen Punkten dieser Fläche bilden kann,
und weiter, daß die Breite der Lichtlinie nicht absolut konstant längs des ganzen
Umfangs der Schaufel bleiben wird. Dadurch entsteht jedoch keineswegs ein tybelstand,
zumal die Fläche der Schaufel beinahe parallel zur optischen Achse des Objektivs
läuft, so daß letzteres den Lichtstrahl nur in seiner ganz streifenden Jnzidenz
aufnimmt, weshalb praktisch die geringen Änderungen der Linienbreite auf dem Projektionsschirm
überhaupt nicht wahrnehmbar sind.
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In der Abart der Fig. 3 ist die zu kontrollierende Schaufel 26 auf
einem Objektträgersupport I3, der längs der Führung I8 eines Projektionsapparats
I, und zwar parallel zur optischen Achse S-A verschiebbar angeordnet ist, aufgespannt.
Die Beleuchtungsvorrichtungen sind auf einen festen Support I7 aufmontiert und bilden
in der senkrecht zur Achse . 4-S liegenden Ebene II rings um die Schaufel einen
ununterbrochenen Lichtlinierzug.
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Das Objektiv 21, dessen Brennpunkt sich in der Ebene 11 befindet,
erzeugt das Bild des Schaufelquerschnittes auf den Schirm 3 des Projektionsapparats
I. Dieses Objektiv 21 ist mit einer zentralen Öffnung 20, deren Gestalt z. B. zylindrisch
sein kann, versehen, um die Einführung der Schaufel 26 durch das Objektiv hindurch
zu gestatten. Diese Anordnung gestattet, die Querschnitte langer und schmaler Körper
mit Hilfe eines Objektivs mit kurzem Objektabstand d zu kontrollieren.
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In der Abart der Fig. 4 und 5 ist das zu prüfende Objekt 36, z. B.
eine Turhinenschaufel, an einem Objektträgersupport I3, der längs der Führungsschiene
des Projektors I verschiel>bar angeordnet ist, aufgespannt. Die Querschnitte
der Schaufel 36 müssen in die Ebenen 31 und 31' kontrolliert werden; zu diesem Zweck
sind rings um die Schaufel 36 Beleuchtungsvorrichtungen 34 und (l angeordnet; ihre
optischen Achsen stimmen mit den Ebenen 31 und 31', die beide senkrecht zur optischen
Achse A-a liegen, überein.
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Das Objektiv ist doppelt und umfaßt ein äußeres, z. B. ein ringförmig
gestaltetes Objektiv 32, dessen Brennpunkt in der Elbene 3I liegt, das das Bild
42 des gürtelförmig ausgebildeten Lichtlinienzugs auf den Schirm 33 projiziert.
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Das innere Objektiv 2' projiziert auf den gleichen Schirm 3 das Bild
42' des gürtelförmigen Licht-
linienzuges. das in der Ebene 11'
liegt. Infolgedessen erscheinen dem Beobachter die Bilder 42 und 42' zweier verschiedener
Querschnitte der Schaufel 36 gleichzeitig auf dem Schirm.