专利名称：测量空心轴内部尺寸的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡轮机领域，旨指一种用于测量空心轴内部尺寸的装置。
背景技术：
在航空燃气轮发动机等涡轮机中，连接各压缩机和涡轮盘的轴是高速旋转并能够承载高负荷并同时需要保持相对较轻重量的主要组件。其制造工艺包括在锻件中钻出纵向腔，其外表面已经经过机械加工。在钻孔操作之后，需要检查轴的内部尺寸以便能够将需要将厚度限定到特定公差范围内的部分进行修正。
申请人已知的用于对已钻孔进行尺寸检查的常规装置费时且限于对1500毫米长的轴上的大约十个左右的测量点的部分检查。一种已知装置是使用三维测量型装置进行检查。这些装置包括特别留下记号以便允许在很难接近的曲度或斜度半径的区域进行测量，这种操作比较复杂并且需要长时间操作。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种能够在钻完轴向空腔之后对轴的内部尺寸进行检查的测量系统。
另一目的是可以在工件仍旧保持在机床适当位置上时执行查检操作，而不必将工件移动到专用测量的位置。
另一目的是能够以比以往更高的速度且能在大量测量点上进行测量。
另一目的是允许在精整再加工操作过程中相对于初始孔进行再校准。
可以通过使用测量例如涡轮机空心轴等的预定长度上的圆柱腔直径的内部尺寸的系统达到上述目的，该系统包括可拆卸地安装到可以在空腔内沿轴平移活动的支架上的测量模组，该模组包括测量组件，用于测量尺寸并发送与测量值相对应的信号，并包含用于记录和存储该数值的记录和存储装置。
优选地，所述模组包括机械传感器型的测量组件，该测量组件可以在缩回位置和伸长位置之间移动以便感应空腔的内表面。此配置允许模组精确地布置在空腔中，而不必考虑损坏测量组件的风险。
根据另一特征，测量组件由控制装置放置在适当位置上，该测量组件的电源内置于该测量模组中。
更具体地，当空腔是使用机械加工将圆柱形金属工件钻孔的结果时，移动支架是用作所述机床钻头支架的心轴。
根据另一特征，当所述机床具有自动控制站时，自动控制站包括用于控制心轴轴向和/或角度位置的控制装置，和用于控制测量组件的控制装置。优选地，例如使用红外线在控制站与测量模组之间无线传输控制信号。
根据另一特征，该系统包括用于读取所述模组中记录的所述数据的数据读取装置。
通过对本发明非限制性实施方式进行详述，并结合附图，本发明的其它特征会更加明显，其中图1是根据本发明布置在涡轮空心轴中的第一位置的测量模组的示意图；图2是位于轴远端的恰当位置上的该实施例的涡轮轴内部的模组的示意图；图3是更详细地示出具有感应测量组件的测量模组的部件的示意图；图4是测量系统的控制的示意图。
具体实施例方式
从图1至4能够看出，在此实施例中需要被检查内部尺寸的工件，为涡轮轴。通过将金属块铸造成具有预期外部形状来制造轴1，接着对工件进行外部加工。最后将其放置在支架2上，通过从作为近端的一端11开始钻孔直到其终止于远端的相反一端。机床3包括心轴31，围绕自身旋转的，并由设置在适宜驱动装置上的驱动单元32驱动沿着轴XX作直线运动。图4中示意性地示出了这些部件。
为了钻削轴1，使用适当工具将心轴31布置在其远端。当钻孔操作已经结束后不再示出。
图1和图2示出了轴1的截面形状。中心腔的直径在两端11和14之间不是常量。该直径在第一端入口部11为常量，在构成截头圆锥形内表面的第二部12上逐渐变宽，然后在最长部分的第三部分13上保持常量。然后变窄在最后部分14上继续具有更加复杂的形状。
外部形状大致为圆柱形，在入口11附近带有凸缘部15。使用该凸缘将轴连接到涡轮转子上，未示出。
创造出本发明系统以便特别是沿着不易进入的第二部分12和第三部分13检查内腔的表面。
本发明的系统包括由两个部件41和42构成的管状测量模组40。远端部件41具有稍稍小于近端部件42的直径。形容词“近端”表示离驱动系统32最近的部件，“远端”表示离驱动系统32最远的部件。
管状部件41的直径允许其穿过轴的部分14的孔。部件42的直径允许模组40通过轴的部分11被插入。在此其越过部分14的孔。当容纳在轴内部时，模组40的轴线与轴的轴线XX一致。固定装置421具有将模组40可拆除地安装到机床3的心轴31上的功能。该装置被定型成以便与代替模组的工具相同的方式装配到心轴31上。
在部件41与42之间的中间区域中，模组包括杠杆形的感应测量组件43作为直角托架，铰接在与轴线XX垂直的轴上。托架的一腿部件431的自由端设有感应球；另一腿部件432连接到与拉簧45相反工作的电控拉紧激励器44上。为了使感应组件43达到缩回位置，激励器44施加拉力抵抗弹簧45的拉力。当释放激励器时，弹簧继续拉腿部件432，使带有感应球的腿部件431离开模组40的管状外壳。
腿部件432上还机械连接尺46。其目的在于为组件43的移动作精确记录。为此将其电连接到数据存储和记录装置461上。Heidenhain公司提供了关于该类型尺的一个例子。
管状部件41包括蓄电池47以便在启动激励器44时为其提供动力。蓄电池47的自由端设有接口48，用于接收红外信号，并将红外信号分别转换成用于控制激励器的电信号和用于记录由尺46所记录的值的电信号。
模组包括连接到相应的外部装置上的电连接装置49，通过该装置可以对蓄电池47进行充电并将记录在数据存储装置461中的数据传输给外部读取装置。
图4示出了用于控制系统的图表。机床的控制站100连接到轴驱动系统上，以便既设置该轴31的轴向位置又设置关于轴线XX的角度位置。该站100还连接到红外控制组件110上，该组件沿着面向接口48的轴线XX布置。
该系统还包括靠近加工和检查装置布置的测量模组40的支架120，其上可设有与属于支架120的相应连接装置122相接合的连接装置49，一方面可以为蓄电池47充电，另一方面可以恢复数据存储装置461中存在的数据。
此支架120连接到计算装置上，例如装有数据处理软件的个人计算机130上。
如图所示，根据数值的分析结果可以想象将加工命令传输给控制站100以便对加工进行必要的修正。因为轴存在于机床上，所以可以进行修正操作。这是本系统的一个优点。
该系统以下列方式工作一旦已彻底钻完轴1，则将钻头从轴31中取出，并将钻孔工具从其上拆下。因而加工的涡轮轴1保持在支架2的恰当位置上，以便根据本发明检查其内部尺寸并记录。该工具可以由本发明的测量模组40来代替。
如图所示，该装置包括构成工件1支架的机床10。工件1的一端由固定中心架2支撑，工件1在中心架2中滑动并精确定位于恰当位置。沿长度方向支撑工件。
将代替钻孔工具的测量模组40安装到钻头的轴31上。在机床上钻头驱动装置的相反一端且在轴线XX的延长线上设有红外控制系统110，用于控制包含在测量装置中的组件。
测量模组40因而接收来自控制单元100的控制信号。
当模组位于钻头上的恰当位置时，通过红外线摇控装置启动该装置。由控制站100操作各部分。第一步骤包括沿着轴线XX的横座标X和沿着与轴线XX垂直的纵座标Z校准该装置。
站100控制驱动单元32以使模组40到达图2中所示远端的位置上，达到最大深度。
测量组件43穿过红外控制器110和接口48。通过切断激励器的电源，然后拉簧45使腿部件431从模组40上枢轴转动来执行该操作。通过球靠在轴的内壁上来支撑。尺46上的座标测量Z对应于组件43的该位置。此外，已知轴向位置X。
该程序从通过使模组40沿着例如0.1毫米轴向分开，在不同角度位置，例如四个不同角度位置(0°、90°、180°和270°)的连续确定点上沿近端11方向移动以开始一系列测量。在这些限定点上，由尺46所提供的Z值被记录下来。当结束一系列的测量之后，从轴上取下模组40并放置在支架120上以收集存储在存储器461中的所有Z数据。将这些数据传输给分析处理它们的计算机130。凭借这些信息，操作者可以采取必要步骤，例如可以使用控制站100，其还包括用来控制加工的数控装置，命令所需的外部加工以修正壁厚。
换言之，为了工作，系统需要专用软件以控制并使用模组40中记录的数据。此模组40由从红外线控制的单元100接收指令的软件运行；该单元100还控制位于心轴31与测量装置40之间的计时卡的同步。
个人计算机130远离机床进行数据处理，所述个人计算机130是将从单元40中读取的数据与理论模型进行比较。该比较提供记录尺寸的图表131，表明公差范围外的尺寸值。该记录还用作参考132的框架，其主要用于加工需要与从模组40中读取数据一致的外部形状的精整工序中平衡工件。
权利要求
1.一种用于测量内部尺寸的系统，例如测量涡轮机空心轴中预定长度的圆柱腔的直径，所述系统包括测量模组，其可拆卸地安装到可以在所述腔内沿轴平移活动的支架上；所述模组包括测量组件，用于测量尺寸并发送与测量值相对应的信号，并包含用于记录和存储所述数值的记录和存储装置。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述模组包括机械传感器型的测量组件，所述测量组件可以在缩回位置和伸长位置之间移动以便感应所述腔的所述内表面。
3.如上述权利要求所述的系统，其中所述测量组件由控制装置放置在适当位置上，所述测量组件的电源内置于所述测量模组中。
4.如上述权利要求所述的任一种系统，其中所述移动支架是用作机床钻头支架的心轴，特别是用于挖空所述腔的心轴。
5.如上述权利要求所述的系统，包括用于控制机床的自动控制站，所述机床包括用于控制心轴轴向和/或角度位置的控制装置。
6.如上述权利要求所述的系统，其中所述控制站包括用于控制所述测量组件的控制装置。
7.如上述权利要求所述的系统，其中所述传输为无线传输，特别是使用红外光束的无线传输。
8.如上述权利要求所述的任一种系统，包括用于读取所述模组中记录的所述数据的数据读取装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量内部尺寸的系统，例如特别是涡轮机空心轴(1)的预定长度上的圆柱腔直径，该系统包括测量模组(40)，其可拆卸地安装到可以在所述腔内沿轴平移活动的支架上，所述模组(40)包括测量组件(43)，用于测量尺寸并发送与测量值相对应的信号，并包含用于记录和存储所述数值的记录和存储装置(461)。更具体地，所述模组(40)包括机械传感器组件(43)，能够在缩回位置和伸长位置之间移动以便感应空腔的内表面。该系统特别用于检查涡轮机轴内腔的钻孔。
文档编号B23Q17/24GK101038150SQ200710087348
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月14日 优先权日2006年3月14日
发明者阿兰·菲利亚斯, 多米尼克·劳丁, 博纳德·帕拉斯, 克里斯托弗·宾彻恩 申请人:斯奈克玛