DE1918568A1 - Werkzeugmaschine zur Innenbearbeitung von aus zwei Schalenhaelften zusammengesetzten Hohlkoerpern - Google Patents

Description

Charles William BERTHIEZ, Lausanne/Schweiz

Werkzeugmaschine zur Innenbearbeitung von aus zwei Schalenhälften zusammengesetzten Hohlkörpern

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung der Innenteile von Hohlkörpern und insbesondere von Hohlkörpern großer Abmessungen, wie beispielsweise Gehäuse von großen Dampfturbinen zur Erzeugung thermoelektrischer Energie.

Derartige Teile werden im allgemeinen aus zwei Teilen oder Schalenhälfften zusammengesetzt,, deren Anlageebenen getrennt so bearbeitet wurden, daß sie sich nach Vereinigung in ihrer Verbindungsebene so genau aneinander anpassen, als wäre der Innenraum aus einem einzigen Metallblock ausgearbeitet worden.

Beispielsweise bestehen die Außengehäuse großer Dampfturbinen aus zwei Schalenhälften,einer unteren und einer oberen Schalenhälfte, die in einer waagerechten

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Ebene aneinanderliegen und nach Zusammenbau eine innere Rotationsfläche mit waagerechter Rotationsachse aufweisen, in der kreisförmige Nuten beispielsweise zur Aufnahme der die Außenbeschaufelung der Turbine tragenden Ringe vorgesehen sind. An jedem Ende des Gehäuse ist eine Bohrung vorgesehen, deren Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Nuten gering ist und die zur Aufnahme eines Lagers dient, in welches der rotierende Teil der Turbine montiert wird.

Die Bearbeitung, insbesondere die Innenausdrehung derartiger Hohlkörper bringt eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich, die im wesentlichen auf deren Größe und deren hohes Gewicht zurückzuführen sind: Diese Hohlkörper können sich nämlich unter ihrem Eigengewicht verformen, wobei die Verformungen von der Stellung der Hohlkörper abhängen. Die absolute Genauigkeit der Bearbeitung muß sehr hoch bleiben, damit die an den beiden Schalenhälften ausgearbeiteten Profile genau übereinstimmen· Ferner müssen an einem Hohlkörper Rotationsflächen sehr unterschiedlichen Durchmessers hergestellt werden.

Eine allgemein angewandte Methode besteht darin, daß die beiden Schalenhälften in zusammengesetztem und in der zukünftigen Arbeitsstellung des Hohlkörpers montiertem Zustand bearbeitet werden. Auf diese Weise sind die Verformungen des Hohlkörpers in der Bearbeitungsstellung dieselben wie die in Arbeitsstellung, so daß die an den beiden Schalenhälften hergestellten Rotationsflächenabschnitte gut übereinstimmen. Die bei dieser Methode erreichte Erhöhung der Genauigkeit ist jedoch nur scheinbar, da die Durchgänge geringen Durchmessers an den Enden des montierten Hohlkörpers

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die Verwendung von Ausdrehstangen begrenzten Durchmessers erfordern, die zum Antrieb von Werkzeugen großer Abmessung, wie sie zur Bearbeitung der Mittelteile des Werkstückes erforderlich sind, nicht starr genug sind. Durch diese Stangen kommt es zu nicht korrigierbaren Durchbiegungen, die Abweichungen der Konzentrizität der mittleren Nuten im Vergleich zu den äußeren Nuten zur Folge haben. Wenn die die Werkzeuge tragenden Ausdrehplatten auf der Ausdrehstange ausgewechselt werden sollen, ist es ferner erforderlich, die Schalenhälften voneinander zu trennen, so daß diese Ausdrehplatten auf einem Bearbeitungskopf montiert werden können: Anschließend sind die Schalenhälften wieder in Stellung zu bringen, was zeitraubend ist und die Genauigkeit beeinträchtigt. Ferner erfordert die Kontrolle der Bearbeitungsgenauigkeit der Durchmesser und der Nutenprofile ein häufiges Trennen der beiden Schalenhälften, was die Produktivität stark beeinträchtigt.

Aus diesen Gründen wird die Innenbearbeitung jeder Schalenhälfte der Hohlkörper manchmal getrennt vorgenommen, wobei die Aufstellung jeder Schalenhälfte zum Zwecke der Bearbeitung von der verwendeten Maschine abhängt. Bei einem Fräs- und Bohrwerk mit einem Ständer und einem Spezialkopf ist die Anlageebene der Schalenhälfte während der Bearbeitung senkrecht angeordnet. Ferner ist es bekannt, die Schalenhälfte über einer Grube umgekehrt aufzulegen, in welcher ein Reitstock montiert ist, der das Werkstück von unten angreift.

Auf diese Weise kann die Kontrolle der Bearbeitung korrekt durchgeführt werden; ebenso ist auch der

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Austausch der Werkzeuge oder der diese tragenden platten beliebigen Durchmessers möglich. Abgesehen davon, daß beide Methoden den Nachteil haben, daß die Schalenhälften in Stellungen bearbeitet werden, die im allgemeinen von ihrer endgültigen Arbeitsstellung in dem fertigen Hohlkörper abweichen, erfordern sie eine große Aufmerksamkeit und äußerst genaue Messungen, um zu vermeiden, daß einander entsprechende Teile der beiden getrennt bearbeiteten Schalenhälften beim Zusammenbau gegeneinander versetzt sind.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile durch Schaffung eines neuen Verfahrens zur Innenbearbeitung von aus zwei Schalenhälften bestehenden Hohlkörpern zu beseitigen, welches eine hohe Genauigkeit der Bearbeitung und des Zusammenbaus und eine schnelle Herstellung gewährleistet. Ferner gestattet die Erfindung eine Verringerung der Wirkung der während der Bearbeitung auftretenden elastischen Verformungen, die bezüglich der endgültigen Montagestellung des fertiggestellten Werkstückes nicht normal sind.

Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung eine Werkzeugmaschine zur Innenbearbeitung von Hohlkörpern großer Abmessungen, die aus zwei mit ihren Anlageflächen aneinandergesetzten Schalenhalften bestehen, die gekennzeichnet ist durch Stützen auf welchen die beiden Schalenhälften einander gegenüber und in einem gegenseitigen Abstand aufliegen, und einen Körper, der mindestens einen Bearbeitungskopf trägt und zwischen den beiden aufgestellten Schalenhälften in einer zu ihren Anlageflächen parallelen Richtung beweglich ist.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Stützen Jede Schalenhälfte an denselben Stellen und in derselben Stellung wie bei der endgültigen Montage des Hohlkörpers unterstützen.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß der bewegliche Körper aus einer waagrechten Traverse besteht, die auf zwei zueinander parallelen waagrechten Gleitbetten zwischen Stützen zum Abstützen einer unteren Schalenhälfte an ihrem äußeren Teil und Stützen zum Abstützen einer oberen Schalenhälfte an ihrer Anlagefläche beweglich ist.

Die Erfindung bietet aufgrund dessen, daß die beiden Schalenhälften in einem gegenseitigen Abstand einander gegenüber aufgestellt sind, die Möglichkeit, auf bequeme Weise die einzelnen Bearbeitungsgänge ohne änderung der stellung der zu bearbeitenden Schalenhälften auf ihren Stützen durchzuführen. Die Anordnung der Schalenhälften einander gegenüber gestattet die Bearbeitung zweier einander entsprechender profilteile in den Schalenhälften, ohne daß die Stellung des den Bearbeitungskopf tragenden beweglichen Körpers in seiner Bewegungsachse vor Übergang zur Bearbeitung des folgenden Profilteils geändert werden muß. Zur Herstellung von Rotationsprofilen, wie Nuten, kann also durch Ausdrehen oder Ausfräsen die Nuthälfte der einen Schalenhälfte und anschließend vor übergang zur nächsten Nut die entsprechende Nuthälfte der anderen Schalenhälfte hergestellt werden. Mit einem entsprechenden Bearbeitungskopf können auch beide Nutenhälften gleichzeitig hergestellt werden* Dadurch stimmen die

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einander entsprechenden Profilteile zum Zeitpunkt des Zusammensetzen der beiden Schalenhälften an ihren Anlageflächen genau überein.

Dank des Abstandes zwischen den beiden Schalenhälften kann selbst zur Herstellung größerer Durchmesser und trotz der erheblichen Unterschiede in den Durchmessern der einzelnen Rotationsflächenteile eine beliebig starre Werkzeugmaschine verwendet werden. Andererseits gestattet dies eine genaue Kontrolle der Stellung der Werkzeuge, der zur Vorschubachse des beweglichen Körpers senkrechten Stellung der Ausdrehplatten und der Beschaffenheit der hergestellten Oberflächen. Zu diesem Zweck besitzt die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine optische Kontrolleinrichtungen mit geeigneten Regulierorganen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine besteht darin, daß die Schalenhälften in der Stellung aufgestellt, die sie später in Betriebsstellung bei endgültiger Montage des fertigen Hohlkörpers einnehmen, und an denselben Stellen wie nach endgültiger Montage gestützt werden können, wobei gleichzeitig eine hohe Genauigkeit erreicht wird und die Bearbeitung bequem durchführbar ist. Dadurch werden störende Verformungen der Schalenhälften infolge ihres Eigengewichtes, d.h. Verformungen, wie sie nicht in endgültiger Montagestellung auftreten, ausgeschlossen. Die Schalenhälften großer Dampfturbinengehäuse sind deshalb übereinanderliegend angeordnet, wobei die untere Schalenhälfte an den hierzu bei der endgültigen Montage vorgesehenen Stellen durch Stützklötze gestützt ist und die obere Schalenhälfte an den Rändern ihrer Anlagefläche aufliegt. Auf diese

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Weise ist die Innenbearbeitung derartiger Gehäuse unter optimalen Umständen bezüglich Bearbeitungsgenauigkeit, Genauigkeit des Zusammenbaus und Wirksamkeit der Bearbeitung möglich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausf ührungsbe !spielen einer Werkzeugmaschine zum Ausdrehen von Gehäusen von Dampfturbinen großer Abmessung, -wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen ist. Auf dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit der unteren Schalenhälfte eines Dampfturbinengehäuses,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Werkzeugmaschine in der sich die untere und die obere Schalenhälfte des auf Fig. 1 dargestellten Gehäuses während der Bearbeitung befinden, wobei die senkrechte Schnittebene vor einer den Bearbeitungskopf dieser Maschine tragenden Traverse liegt,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung eines Gehäuses geringerer Größe>

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine mit zwei einander entgegengesetzt angeordneten Bearbeitungsköpfen versehene Traverse in einem waagerechten Schnitt in der Symmetrieebene,

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Fig. 5 eine schematische Rückansicht eines auf Fig. dargestellten Greifers, wobei seine Bewegungen zum Austausch einer Platte dargestellt sind.

Flg. 6 eine schematische Seitenansicht eines von der Traverse getragenen Bearbeitungskopfes mit den wichtigsten Mechanismen, wobei Teile weggebrochen sind,

Fig. 7 einen Schnitt in der senkrechten Symmetrieebene des auf Fig. 6 dargestellten Bearbeitungskopf^rait einer Ausdrehplatte zum Ausdrehen der oberen Schalenhälfte (Blick auf die rechte Seite von Fig. 6),

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines Bearbeitungskopfes mit zwei voneinander unabhängigen, senkrecht bewegbaren Kopfhalften.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, in der zwei Schalenhälften eines Dampfturbinengehäuses montiert sind. Sie besteht im wesentlichen aus einer sehr starren waagrechten Traverse 1, deren Enden 2 und 3 auf zwei Schlitten 4 und 5 aufliegen, die auf zwei waagrechten, längs verlaufenden Gleitbetten 6 und 7 beweglich sind. Die beiden Gleitbetten 6 und 7 sind mit Zahnstangen 8 und 9 versehen, so daß die Schlitten 4 und 5 über zwei Schnecken 10 und 11 angetrieben werden können. Diese Schnecken und 11 werden von zwei Gleichstrommotoren 12 und 13 über zwei Untersetzungsgetriebe 14 und 15 in Drehung

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versetzt, so daß der gewünschte Geschwindigkeitsbereich der Traverse sowohl bei Eilvorschub als auch bei Arbeitsvorschub eingestellt werden kann.

Die beiden Motoren 12 und 13 sind durch eine elektrische Welle synchronisiert, so daß die Schlitten 4 und 5 auf ihren Gleitbetten gleiche Bewegungen ausführen. Man erhält dadurch eine vollkommen gesteuerte Bewegung der beiden Enden 2 und 3 der Traverse 1, die zu ihrer Bewegungsachse absolut senkrecht bleibt. Die Schlitten 4 und 5 können in einer bestimmten Stellung auf den Gleitbetten 6 und 7 durch bekannte Einrichtungen (nicht dargestellt) festgesetzt werden.

Die Gleitbetten 6 und 7 sind zu beiden Seiten einer Grube 17 angeordnet, in deren Inneren die untere Schalenhälfte 18 eines Dampfturbinengehäuses montiert ist. Diese Schalenhälfte, deren Anlageflache 16 waagrecht ist, ruht im unteren Teil auf Klötzen 19 und 20 und an ihren Enden auf Klötzen 21. Diese Klötze liegen an denselben Stellen an, an denen sie auch anliegen, wenn sich die Schalenhälfte in der montierten und betriebsbereiten Turbine befindet.

Über den Gleitbetten und den Enden 2 und 3 der Traverse 1 sind zwei einziehbare Böden 22 und 23 vorgesehen, die die Ränder der der unteren Schalenhälfte 18 entsprechenden oberen Schalenhälfte 24 an ihrer waagerechten Anlagefläche 25 tragen und Befestigungsorgane 26 zum Befestigen dieser Schalenhälfte besitzen. Die beiden Schalenhälften 18 und 24 sind somit einander gegenüber angeordnet und ihre waagrechten Anlageflächen 16 und 25

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sind soweit voneinander entfernt, daß sich die Traverse 1 ungehindert bewegen kann. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Innenseite des Gehäuse eine Rotationsfläche mit einer zur Bewegungsrichtung der Traverse 1 auf den Gleitbetten 6 und 7 parallelen Rotationsachse und besteht aus einer Reihe von Flächenabschnitten verschiedenen Durchmessers, insbesondere Nuten 27 zur Aufnahme der die Statorbeschaufelung der Turbine tragenden Ringe. An den beiden Enden des Turbinengehäuses sind Bohrungen 29 und 30 für die Lager des Laufrades vorgesehen, deren Durchmesser im Vergleich zu dem der anderen Profilteile, wie der Nuten 27, im Inneren der Turbine verhältnismäßig gering ist.

Die Traverse 1, die aufgrund ihres Aufbaues sehr starr ist, ist so weit wie möglich isostatisch montiert, d.h. so, daß keine Nebenkräfte durch Biegung oder durch Senkung der Unterstützungen ihrer Enden 2 und 3 erzeugt werden. Sie besteht aus einem Mittelträger 31 (Fig. 1) der mit den Enden 2 und 3 über zwei Flügel 32 und 33 verbunden ist, die sich - von oben gesehen - zu den Schlitten 4 und 5 hin ausweiten, so daß ein Kippen der Traverse 1 unter Einwirkung einer den Mittelträger 31 auf einer Seite seiner senkrechten Quersymmetrieebene ungleichmäßig einwirkenden Überlastung verhindert wird.

Auf den Fig. 1 und 2 ist der Mittelträger 31 auf einer seiner senkrechten Seiten 34 mit einem einzigen Bearbeitungskopf 35 - im folgenden kurz "Kopf" genannt ausgestattet, der senkrecht auf Gleitführungen 36 des Mittelträgers 31 beweglich ist und dessen Bewegungen durch ein bekanntes hydraulisches System (nicht dargestellt) ausgeglichen Bind. Auf der entgegengesetzten

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senkrechten Seite 37 des Mittelträgers 31 ist ein Gegengewicht 38 vorgesehen, da_s das Gewicht des Kopfes 35 ausgleicht.

Der Kopf 35 besitzt eine untere und eine obere Stirnseite 39 und 40 (vergleiche Fig. 2), die mit zwei in einer senkrechten Linie liegenden trapezförmigen Spitzen 41 und 42 versehen sind. Die beiden Stirnseiten

39 und 40 sind ferner mit Einrichtungen zur Zentrierung von austauschbaren Ausdrehplatten - im folgenden kurz ••Platten" genannt -, beispielsweise der Platte 43, versehen, so daß sich die Jeitenkanten der Werkzeuge einer Platte genau in derselben Ebene befinden, ob die Platte nun an der Stirnseite 39 oder der Stirnseite 40 montiert ist.

Ferner sind die Zentriereinrichtungen, die im folgenden eingehender behandelt werden sollen, so ausgebildet, daß die Drehachsen der Platten 43 absolut waagrecht sind. Auf Fig. 2 ist die Stellung der an der Endfläche

40 befestigten Platte 43 in unterbrochener Linie 43* dargestellt. Die Höhe des Kopfes 35 ist so gewählt, daß sich die Achse der Platte 43, je nachdem ob sie an der Stirnseite 39 oder an der Stirnseite 40 befestigt ist, in der Anlageebene 60 der Schalenhälfte 18 oder in der Anlageebene 25 der Schalenhälfte 24 befindet, ohne daß hierzu irgendeine Bewegung des Kopfes 35 notwendig ist.

Die auf Fig. 3 dargestellte Platte 43 ist mit zwei einander diametral gegenüber angeordneten Sätzen von Gleitführungen 45 versehen, in denen sich die Werkzeugschlitten 46, die die Werkzeuge 47 tragen, radial

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bewegen können. Die Platte 43 ist auf einem Halter 44 -; montiertj dessen Umriß auf Fig_ffl 2 in unterbrochen» Linie dargestellt ist und der auf den FIg₃ 6 und 7 klar erkennbar ist« Dieser Halter ist auf der Stirn-·- ■ seite 39 des Kopfes 35 durch eine prismenförmige Erhebung 48 und eine entsprechende in dem Halter 44 vorgesehene Aussparung 49 positioniert» Auf der dem Kopf 35 zugewandten Seite der platte ist ein Zahnkranz 100 vorgesehen, der von einem an dem Kopf befestigten Motor 103 über ein Ritzel 101 angetrieben wird. Wenn an dem Kopf 35!seine Platte montiert ist, kann sich die Traverse 1 über die gesamte Länge ihrer GIeitbetten 6 und 7 bewegen, ohne von den Schalenhälften gehindert zu werden. Insbesondere können die Spitzen 41 und 42 der Stirnseiten 39 und 40 des Kopfes 35 in Höhe der den Lagerstellen 29 und 30 entsprechenden Bohrungshälften ungehindert hindurchgeführt werden.

Die Bearbeitung des Dampfturbinengehäuses mit der unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschriebenen Werkzeugmaschine ist einfach durchzuführen« Nachdem die Traverse 1 in Längsrichtung in die Höhe einer zu bearbeitenden Rotationsfläche gebracht wurde, wird an die Stirnseite 36 des Kopfes 35 eine Platte 43 montiert* Dann wird eine Rotationsflächenhälfte der unteren Schalenhälfte 18 in einem oder mehreren Schnitten mit einer durch den Vorschub des Werkzeugschlittens 46 bestimmten Tiefe mit dem gewünschten Durchmesser ausgeführt und anschließend wird die entsprechende Rotationsflächenhälfte in der oberen Schalenhälfte 24 hergestellt, wobei die Stellung der Traverse 1 unverändert bleibt. Nach Fertigstellung einer vollständigen

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Rotationsfläche kann durch entsprechenden Vorschub der Traverse 1 zur Bearbeitung des folgenden Bereiches übergegangen werden. In manchen Fällen ist es möglich, die beiden Rotationsflächenhälften gleichzeitig herzustellen. Dies kann insbesondere dadurch einfach durchgeführt werden, daß man den Kopf 35 in zwei voneinander unabhängig und senkrecht bewegliche Kopfhalften teilt, was später noch beschrieben werden soll. Im Falle eines zylindrischen Flächenabschnittes von einer gewissen Länge wird jede Flächenhälfte bearbeitet, indem die Traverse 1 einen Arbeitsvorschub durchführt.

Die auf Fig. 1 und 2 dargestellte Werkzeugmaschine eignet sich sowohl zur Bearbeitung sehr großer Durchmesser, wie bei der Nut 27 im Inneren des Turbinengehäuses, als auch zur Bearbeitung geringerer Durchmesser an den Lagerstellen 29 und 30 an den Gehäuseenden. Zu diesem Zweck kann der Kopf 35 je nach Anforderungen mit Platten verschiedener Durchmesser ausgerüstet werden. Wenn diese Platten große Abmessungen haben, wie es bei der auf Fig. 1 und 2 dargestellten Platte der Fall ist, besteht die Gefahr, daß sie sich gegenseitig behindern, wenn sie gleichzeitig an den Stirnseiten 39 und 40 des Kopfes 35 montiert sind. Aus diesem Grund wird die Schalenhälfte 18 mit der Platte 43 bearbeitet, anschließend wird diese abgenommen und zur Bearbeitung der Schalenhälfte 24 auf der entgegengesetzten Stirnseite in der Stellung 43' angebracht. Wenn die Platten geringere Abmessung haben, so daß es zu keiner gegenseitigen Behinderung kommen kann, können gleichzeitig zwei Platten an dem Kopf 35 angebracht werden (Fig. 3)·

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Der Austausch der Platten oder das Umsetzen der Platte von einer Stirnseite des Kopfes 35 auf die andere wird mit Hilfe eines Greifers 50 durchgeführt, der auf einer Traverse 51 montiert ist, die auf links und rechts und oberhalb der Gleitbetten für die Traverse 1 angeordneten Schienen verschiebbar ist. Im folgenden wird dieser Greifer eingehender beschrieben. Vorzugsweise wird auf der Traverse 51 des Greifers ein Steg installiert, der dem Arbeiter als Maschinenbedienungsplattform dienen kann und auf dem zu diesem Zweck alle Bedienungsgeräte vorgesehen sind. Ferner gibt dieser Steg Zugang zu der Bearbeitungsplatte und gestattet den Austausch,ihrer Werkzeuge oder die Änderung ihrer Stellung.

Zur Kontrolle der Stellung der Werkzeuge, der Genauigkeit und der Qualität der Maschinenarbeit in den beiden Schalenhälften ist eine optische Kontrolleinrichtung vorgesehen. Sie besteht aus zwei kleinen Schlitten 54, die sich bezüglich der Traverse 1 auf der Seite des Kopfes 35 auf den Gleitbetten 6 und 7 bewegen. Diese kleinen Schlitten 54 werden von der Traverse 1 mitgenommen, sind Jedoch von dieser insofern unabhängig, als die Senkungen der Traverse 1 unter Einwirkung der verschiedenen von ihr getragenen Lasten nicht auf sie einwirken. Ihre Stellung gegenüber den Schalenhälften bleibt somit während der Bearbeitung so konstant wie nur möglich. Auf dem Schlitten 54 sind zwei einander gegenüber in einer Linie ausgerichtete Visiervorrichtungen 55 und 56 montiert. Diese beiden Visiervorrichtungen 55 und 56 sind in einer zu den Gleitbetten 6 und 7 senkrechten Ebene um eine zur Turbinenachse absolut parallelen Achse schwenkbar. Die beiden Visiervorrichtungen gestatten durch Anvisieren der Reihe der

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an der platte 43 befestigten Werkzeuge die Kontrolle ihrer Abmessung und ihrer stellung in einer absolut senkrechten Ebene. Diese Kontrolle kann für die Werkzeuge einer Platte oder für die Werkzeuge der beiden gemeinsam an den Stirnseiten 39 und 40 des Kopfes 35 befestigten Platten durchgeführt werden.

Diese Kontrolle ist zur Einhaltung der notwendigen Toleranzen bei der Bearbeitung der entsprechenden Teile der Schalenhälften von sehr großer Bedeutung. Die Visiereinrichtungen 55 und 56 können auch zur Kontrolle, ob sich die beiden einander entsprechenden Nutenhälften in derselben Ebene befinden, und zur überprüfung der Parallelität der Drehachsen der Platten zur Bewegungsrichtung der Traverse 1 verwendet werden.

Wie bereits ausgeführt wurde, können mit der Werkzeugmaschine die großen Durchmesser, wie beispielsweise die Endwölbung 58 des Turbinengehäuses (Fig. 1), mit Hilfe von Platten 43 von in Richtung der Gleitführungen 45 länglicher Form bearbeitet werden, wobei die Lagerstellen 30 am Ende des Gehäuses in Folge des gegenseitigen Abstandes der beiden Schalenhälften 18 und 24 kein Hindernis darstellen. Dieser Abstand ist so groß, daß die kleine Achse 59 der von dem Greifer 50 gehaltenen Platte 43 ohne Schwierigkeit zwischen den Anlageebenen 16 und 25 hindurchgeführt werden kann.

Fig. 1 zeigt jedoch, daß es schwierig ist, manche zurückspringenden Teile, wie das Gewölbe 58», nur mit dem Kopf 35 zu bearbeiten, der auf der dem Gewölbe 58'

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entgegengesetzten Seite der Traverse 1 angeordnet ist. Um mit den Werkzeugen diese zurücktretenden Teile erreichen zu können, ohne an die Traverse 1 anzustoßen, müßte der Köpf 35 bezüglich des Mittelträgers 31 der Traverse 1 stark ausladend angeordnet sein. Zur Durchführung derartiger Arbeitsgänge wird deshalb anstelle des Gegengewichtes 38 ein ähnlich wie der Kopf 35 ausgebildeter Kopf vorgesehen. Diese Ausführungsform wird im folgenden noch anhand von Fig. 4 beschrieben.

Die wichtigsten der oben erwähnten Anordnungen sind auf den Fig· 3 bis 8 in ihren Einzelheiten dargestellt, Fig. 3 zeigt dieselbe Werkzeugmaschine wie Fig* I und 2, in der zwei Schalenhälften 60 und 61 eines Dampfturbinengehäuses mit kleineren Abmessungen als im vorhergehenden Tall montiert sind. Die Anlageebenen 62 und 63 der beiden Schalenhälften 60 und 61 sind in demselben gegenseitigen Abstand wie die Anlageebenen 16 und 25 der Schalenhälften 18 und 24 gemäß Fig. 2 angeordnet. Auf dem Kopf 35 sind zwei Platten 65 und 66 angebracht, die jeweils drei die Werkzeuge ^tragende Schlitten 67 besitzen, welche in Winkeln von 120° angeordnet sind und radial beweglich sind. Bei der auf Fig. 3 dargestellten Stellung führt nur die Platte 65 einen Bearbeitungsgang durch, während die Platte 66 ausgekuppelt und in Ruhestellung blockiert ist, wobei die drei Werkzeugschlitten 67 eingezogen sind.

Die Bearbeitung der Schalenhälften erfordert also die Verwendung von Platten verschiedenen Durchmessers und bei Platten sehr großer Abmessungen das Umsetzen einer einsigen Platte aus der Stellung, in der die untere

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Schalenhälfte bearbeitet wird, in die Stellung, in der die obere Schalenhälfte bearbeitet wird. Infolge des Vorhandenseins der Lagerstellen 29 und 30 geringen Durchmessers ist es nicht möglich, diese Platten zum Austausch oder zum Umsetzen lediglich durch Verschieben der Traverse 1 bis an das Ende ihrer GIeitbetten 6 und 7 zu dem Stirnende des zu bearbeitenden Gehäuses zu bewegen. Zum Herausführen der Platte ist es deshalb erforderlich, sie zunächst in den Raum zwischen den beiden Anlageebenen der beiden Schalenhälften zu bringen und sie anschließend parallel zu den Gleitbetten 6 und 7 zu verschieben.

Diese Arbeitsgänge werden von dem Greifer 50 durchgeführt, der auf der auf zwei Schienen 52 und 53 parallel zur Traverse 1 beweglichen Traverse 51 angebracht ist. Der eigentliche Greifer (Fig. 1 und 5) besteht aus einem Schlitten 70, der auf an einer Grundplatte 72 vorgesehenen GIeitführungen 71 gleitet. Die Grundplatte 72 ist über ein Kugellager 73 an der Traverse 51 um eine horizontale Achse drehbar angebracht. Auf der freien Seite des Schlittens 70 sind Halteorgane für die Platten, beispielsweise drei Stifte, die in Bohrungen 75 der Platte 43 angreifen können, vorgesehen.(Fig. 3).

Zur Abnahme einer Platte 43 führt der Greifer folgenden Arbeitsgang aus. Die Traverse 51 wird vor die Platte 43 gebracht. Der Schlitten 70 wird auf den Gleitführungen 71 so verschoben, daß die Stifte 74 in die entsprechenden Bohrungen 75 der Scheibe eingeführt werden können. Die Platte wird in ihrer Stellung auf diesen blockiert und der Halter 44 wird von der Stirnseite 39 abgelöst. Dann wird die Traverse 51 zurück-

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bewegt, so daß der Halter 44 und die Platte 43 von dem Kopf 35 abgenommen wird. Anschließend wird die Platte 43 und ihr Halter durch Verschieben des Schlittens 70 auf der Grundplatte 72 in den Zwischenraum zwischen den Anlageebenen der Schalenhalften gebracht und durch Rückbewegung der Traverse 51 aus der Arbeitszone herausgeführt,

Fig. 5 zeigt den Arbeitsgang, der vorzunehmen ist, um die Platte 43 (Fig. 2) in die Stellung 43» zu bringen. Wie im vorhergehenden Fall wird der Greifer mit der Platte 43 in Eingriff gebracht und diese wird mit ihrem Halter von der Stirnseite 39 des Kopfes 35 abgenommen.

. Dann dreht man die Grundplatte 72, ohne den Schlitten zu verschieben, in ihrem Lager 73 gemäß dem Pfeil 57 (Fig. 5) um eine halbe Umdrehung, Dadurch wird die Aussparung 49 vor die prismenförmige Erhebung 48 der oberen Stirnseite 40 des Kopfes 35 gebracht. Nun ist die Platte 43 und die Halter 44 lediglich auf diese Stirnseite 40 aufzusetzen and in dieser Stellung zu blockieren, Anschließend wird der Greifer 50 aus der Arbeitszone

herausgeführt.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine der Traverse 1 von Fig. 1 entsprechende Traverse 81, die in ihrer waagerechten Symmetrieebene geschnitten ist. Auf dieser Fig. sind die Gleitbetten 76 und 77 dargestellt auf denen sich die Schlitten 78 und 79, welch· die Enden 82 und 83 der Traverse 81 tragen, bewegen. Im Gegensatz zur Traverse 1 ist die Traverse 81 mit zwei gleich ausgebildeten, einander entgegengesetzt angeordneten Köpfen 84 und 85 ausgerüstet, die genauso wie der Kopf 35 der Traverse 1 ausgebildet sind. Beide Köpfe sind senkrecht

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auf Gleitführungen 86 und 87 bewegbar, die an den entgegengesetzten Seiten des Mittelträgers 80 der Traverse 81 befestigt sind. An der Unterseite dieser beiden Köpfe 84 und 85 sind Platten 88 und 89 (schematisch dargestellt) vorgesehen, die beispielsweise so wie die Platte 43 oder die Platten 65 und 66 von Fig. 3 ausgebildet sind. Die Köpfe 84 und 85 sind mit Einrichtungen 90 zu ihrer Blockierung auf ihren GIeitführungen versehen.

Die Traverse 81 besitzt ferner eine in Querrichtung verlaufende, rohrformige Torsionsstange 92, die sich in Endlagern 93 und 93* drehen kann und in der Mitte durch Keile 95 mit zwei zum Gerüst des Mittelträgers 80 gehörenden Querwänden 94 starr verbunden ist. Zwischen den Lagern 93 und 93* ist an Jedem Ende der Torsionsstange 92 ein Schwinghebel 96 befestigt, dessen Enden mit zwei Hydraulikzylindern 97 verbunden sind. Durch Einwirkung auf den Druck dieser Hydraulikzylinder 97 kann somit die Torsionsstange 92 verdreht werden, so daß auf den Träger 80 über die Keile 95 und die Querwände 94 eine Torrsionskraft ausgeübt werden kann.

Mit Hilfe der beiden Köpfe 84 und 85 gestattet die Traverse 81 die Bearbeitung mancher zurückspringender Teile, die mit einem einzigen Kopf nicht bearbeitet werden könnten. Bei anderen Bearbeitungsgängen ist es jedoch nicht möglich, beide Platten 88 und 99 auf ihren jeweiligen Köpfen zu belassen, was bei zu bearbeitenden Teilen mit einer bestimmten Form der Fall ist, beispielsweise wenn eine der Platten an einem Ende des Gehäuses anstößt. In einem derartigen Fall muß die Platte oder müssen die Platten eines Kopfes

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abgenoramen werden, damit die andere arbeiten kann. Dies hat jedoch ein Ungleichgewicht der Traverse 81 zur Folge, die infolgedessen dazu neigt, sich auf die Seite des mit Platten versehenen Kopfes zu neigen. Dies hat ein Verschwenken der Drehachse dieser Platten zur Folge, was dadurch korrigiert werden kann, daß die Torrsionsstauge 92 durch entsprechende Einstellung des Öldrucks in den Hydraulikzylindern 97 so verdreht wird, daß die das Ungleichgewicht erzeugende Kraft in dem Träger 80 ausgeglichen wird. Mit Hilfe der optischen Kontrolle der Plattenstellung kann diese Korrektur mit ziemlicher Genauigkeit vorgenommen werden.

Wenn eine Traverse gemäß Fig. 4 mit zwei symmetrisch' angeordneten Köpfen 84 und 85 verwendet wird, werden vorzugsweise vier optische Visiereinrichtungen vorgesehen, die ähnlich wie die Visiereinrichtungen 55 und 56 ausgebildet sind, wobei jeweils zwei auf jeder Seite der Traverse 81 angeordnet sind. Ferner wird bei Verwendung von zwei Köpfen 84 und 85 auch ein zweiter Greifer vorgesehen, der dem auf Fig. 1 dargestellten Greifer entspricht.

Die Fig. β und 7 zeigen ein Schema der Anbringung einer Platte 43, die ähnlich wie die auf Fig. 1 und 2 dargestellte Platte ausgebildet ist, und ihres Halters 44 auf dem Kopf 35 sowie der verschiedenen Antriebsmechanismen dieses Kopfes.

Fig. 6 zeigt einen Kopf mit zwei gleich ausgebildeten und an entgegengesetzten Enden angeordneten Haltern in einem Schnitt VI - VI von Fig. 7. Auf dieser Figur

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sind die Stirnseiten 39 und 40 des Kopfes 35 mit ihren Spitzen 41 und 42 und ihren prismenförmigen Erhebungen 48 dargestellt, welche mit den entsprechenden Aussparungen 49 der Halter 44 in Eingriff kommen.

Wie bei dem an der unteren Stirnseite 39 befestigten Halter dargestellt ist, sind an den Haltern 44 längsverlaufende T-Nuten 110 vorgesehen, in welche an dem Kopf 35 befestigte Blockierköpfe 111 eingreifen, die über ein Gestänge 112 und einen Zylinder 113 hydraulisch betätigt werden.

Die Platte 43 wird auf dem Halter 44 (Fig. 7) durch ein Lager 114 mit gekreuzten Rollen zentriert und wird durch ein Ritzel 101 um ihre Drehachse in Drehung versetzt, das in die Innenseite eines Zahnkranzes 100 eingreift. Der auf der Vorderseite der Platte 43 befindliche Werkzeugschlitten 46 wird durch eine Schnecke 104 angetrieben, die ihrerseits über Kegelräder 106 von einer in der Achs® der Platte 43 angeordneten Welle 105 angetrieben wird. Die Welle 105 ist mit dem Ausgang eines Differentials 116 verbunden. Eine mit dem Eingang dieses Differentials gekoppelte Welle 107 durchquert den Halter 44 und greift in eine Antriebestelle 108 ein, die mit einem in der oberen Spitze 42 des Kopfes 35 vorgesehenen Ritzel 109 verbunden ist. Jeder Stirnseite 39 und 40 des Kopfs 35 sind ein Ritzel 101 und eine Antriebestelle 108 zugeordnet· Bei der Befestigung der Platte 43 und ihres Halters 44 an einer der Stirnseiten 39 oder 40 des Kopfes 35 wird die Zentrierung automatisch durch Zusammenwirken der prismeaförmigen Erhebung 48 und der entsprechenden

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Nut 49 erreicht j gleichzeitig gelangt die Zahnstange mit dem Ritzel 101 in Eingriff und wird die Eintrittswelle des Differentials automatisch in die mit dem Ritzel 109 zum Antrieb der Werkzeugschlitten 46 verbundene Antriebsstelle 108 eingeführt.

Der Kopf 35 ist mit zwei Elektromotoren 102 und 103 ausgerüstet· Der Motor 103 gewährleistet über zwei gleiche Zahnradgetriebe, die voneinander unabhängig sind und an die Ritzel 101 der oberen und der unteren Stirnseiten 39 und 40 angreifen, den Drehantrieb der Platte 43« Diese Getriebe bestehen insbesondere aus einer Kupplung 120, die mit einer Schnecke 121 gekuppelt ist. Die Schnecke 121 greift in ein Ritzel 122 ein, das auf einer Welle 123 sitzt, an deren Ende das Ritzel 101 montiert ist. Auf Fig. 6 ist die Kupplung 120 zum Antrieb der oberen Platte eingerückt, während die Kupplung zum Antrieb der unteren Platte ausgerückt ist.

Der Motor 102, an den ein Untersetzungsgetriebe 126 anschließt, treibt über ein Getriebe 126 einerseits über eine Schnecke 127 die beiden Ritzel 109 zum Vorschub der Werkzeugschlitten 46 auf der Platte 43 und andererseits eine Schnecke zur senkrechten Bewegung des Kopfes 35 über eine kleine Zahnstange 128 an.

Im unteren Teil von Fig. 7 ist ein zweites abnehmbares Ritzel 130 dargestellt, das auf seiner in einer in dem Kopf vorgesehenen zylindrischen Bohrung sitzenden Achse 131 frei drehbar ist und mit dem Ritzel 101 in

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Eingriff steht. Ein derartiges Ritzel gestattet den Antrieb einer Platte, die einen kleineren Durchmesser als die Platte 43 hat, und greift in diesem Fall in einen an dieser platte angebrachten Außenzahnkranz ein. Wenn noch ein weiteres Ritzel 130 von anderem Durchmesser vorgesehen wird, können vier Plattentypen angetrieben werden, wobei die beiden größeren mit innen bzw. außen verzahnten Kränzen 100 versehen sind und durch das Ritzel 101 angetrieben werden und die beiden kleineren mit außen verzahnten Zahnkränzen versehen sind und von dem Ritzel 130 angetrieben werden.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines auf einer Traverse 1 oder 81 angebrachten Kopfes, der aus zwei Kopfhalften 135 oder 135« besteht. Die Traverse kann mit einem oder zwei derartigen Köpfen ausgerüstet sein. Die Kopfhälfte 135 besitzt eine Stirnseite 139 zur Aufnahme eines Halters 144 einer unteren Platte 143, die schematisch durch die Stellung ihres Zahnkranzes (in unterbrochenen Linien gezeichnet) dargestellt ist. Die andere Kopfhalfte 135' besitzt eine Stirnseite 140, welche den zweiten Halter 144* einer unteren Platte 143* aufnehmen kann, die auf dieselbe Weise wie die untere Platte dargestellt ist. Die beiden Kopfhälften 135 und 135' sind unabhängig voneinander senkrecht beweglich und sitzen so ineinander, daß sich die beiden Achsen der Platten 143 und 143- genau in derselben senkrechten Ebene befinden.

Hierbei wird die untere Platte von einem Motor 136 über eine Kupplung 137, eine Schnecke 138 und zwei

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auf derselben Welle sitzende Ritzel 141 und 142, deren zweites in den Zahnkranz 143 eingreift, angetrieben. Ein Motor 145 treibt über ein Untersetzungsgetriebe 146, ein Getriebe 147 und eine Schnecke 148 ein Ritzel 149 zum Vorschub der Werkzeugschlitten der Platte 143 an. Ferner ist ein Motor 150 vorgesehen^ der über ein Untersetzungsgetriebe 151 und ein Winkelgetriebe 152 eine Schnecke 153 antreibt, die die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Kopfhalfte 135 mittels einer an der senkrechten Seite der die Köpfe tragenden Traverse vorgesehenen Zahnstange 154 bewirkt. Die einzelnen Teile der Kopfhälfte 135* werden genau auf dieselbe W_eise wie die der Kopfhalfte 135 angetrieben. Für jeden Antrieb kann auch nur ein einziger Motor vorgesehen sein, wobei auf den beiden Kopfhalften verschiebbare Vorgelegen verwendet werden.

Diese beiden Kopfhalften gestatten in manchen Fällen die gleichzeitige Bearbeitung der einander entsprechenden Profile der beiden einander gegenüber aufgestellten Schalenhälften, so daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit verdoppelt werden kann.

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Claims (13)

1. Patentansprüche

   1J Werkzeugmaschine zur Innenbearbeitung von Hohlkörpern großer Abmessungen, die aus zwei mit ihren Anlageflächen aneinandergesetzten Schalenhälften bestehen, gekennzeichnet durch Stützen (19,20,21,22,23), auf welchen die beiden Schalenhälften (18,24) einander gegenüber und in einem gegenseitigen Abstand aufliegen, und einen Körper (1), der mindestens einen Bearbeitungskopf (35) trägt und zwischen den beiden aufgestellten Schalenhälften in einer zu ihren Anlageflächen (16,25) parallelen Richtung beweglich ist.
2. 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet , daß die Stützen (19,20,21,22,23) jede Schalenhälfte (18,24) an denselben Stellen und in derselben Stellung wie bei der endgültigen Montage des Hohlkörpers unterstützen.
3. 3. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Bearbeitungskopf (35) mit Einrichtungen (41) zur Befestigung und Einrichtungen (101) zum Antrieb mindestens einer austauschbaren Ausdrehplatte (43) versehen ist, die um eine zur Bewegungsrichtung des beweglichen Körpers (1) parallele Achse drehbar ist.

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4. 4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Bearbeitungskopf (35) mit Einrichtungen zur Befestigung und zum Antrieb von zwei Ausdrehplatten (65,66) versehen ist, die sich in einer gemeinsamen, zur Bewegungsrichtung des beweglichen Körpers (1) senkrechten Ebene befinden und jeweils zur Bearbeitung einer der auf ihren Stützen ruhenden Schalenhälften dienen«
5. 5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der bewegliche Körper (1) zwei Köpfe (84 und 85) trägt, die mit Ausdrehplatten (88 und 89) ausgerüstet sein können, die in seiner Bewegungsachse einander entgegengesetzt angeordnet sind·
6. 6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Bearbeitungskopf (35) in einer zu den Auflageflächen (16 und 25) der aufgestellten Schalenhälften senkrechten Richtung bewegbar ist,
7. 7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf aus zwei Kopfhalften (135 und 135») besteht, die senkrecht zu den Auflageflächen der aufgestellten Schalenhälften bewegbar sind. -'-'" - --""
8. 8« Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Befestigung einer Ausdrehplatte (43) auf einem Bearbeitüngskopf aus einem prismenförmigen Ansatz (41) für einen Halter (44) bestehen,

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   an welchem die Platte (43) über ein Wälzlager (114) befestigt ist, und daß die Antriebseinrichtungen aus einem in einen an der Ausdrehplatte befestigten Zahnkranz (100) eingreifenden Ritzel (101) bestehen.
9. 9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Bearbeitungskopf (35) ein Greifer (50) zur Manövrierung der Bearbeitungsorgane zugeordnet ist, der in der Bewegungsrichtung des beweglichen Körpers (1) beweglich ist und einen senkrecht zu den Auflageflächen der aufgestellten Schalenhälfte verschiebbaren und mit Greiforganen (44) für die Bearbeitungsorgane versehenen Schlitten (70) besitzt.
10. 10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß optische Visiereinrichtungen (55,56) zum Zwecke der Kontrolle zwischen den Auflageebenen der Schalenhälften beweglich sind.
11. 11. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der bewegliche Körper aus einer waagrechten Traverse (1) besteht, die auf zwei zueinander parallelen waagrechten Gleitbetten (6 und 7) zwischen Stützen (19,20,21) zum Abstützen einer unteren Schalenhälfte (18) an ihrem äußeren Teil und Stützen (22,23) zum Abstützen einer oberen Schalenhälfte (24) an ihrer Anlagefläche (25) beweglich ist.

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12. 12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß eine querverlaufende Torsionsstange (92) im Inneren der Traverse (1) zur Kompensierung der Torsionen infolge von Ungleichgewicht montiert ist.
13. 13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Torsionsstange (92) an ihren beiden Enden durch mit zwei paaren von Hydraulikzylindern (97) verbundenen Schwinghebeln (96) gesteuert ist.

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