DE19601743A1 - Vorrichtung zum Rundschleifen und Auswuchten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rundschleifen und Auswuchten von Werkstücken, insbesondere Turbinenroto­ ren für Flugzeugtriebwerke.

Normalerweise findet das Schleifen und das Auswuchten von Werkstücken jeweils auf speziellen Maschinen statt. Da die­ se Arbeitsweise bei großen Werkstücken umständlich, lang­ wierig und daher teuer ist, insbesondere wenn vor und nach dem Schleifen ausgewuchtet werden soll, ist es auch schon bekannt, Turbinenrotoren für Flugzeugtriebwerke auf kombi­ nierten Schleif- und Auswuchtmaschinen zu bearbeiten (vgl. Krauss Maffei Geschäftsbericht 1994). Die präzise Bearbei­ tung dieser verhältnismäßig großen, schweren Werkstücke hat besondere Bedeutung, weil es hierbei nicht nur um die Pro­ duktion neuer Triebwerke geht, sondern auch bei Wartung von Strahltriebwerken beschädigte Rotorschaufeln ausgetauscht und bei umlaufendem Rotor an ihren äußeren Enden nachge­ schliffen werden, wonach der Rotor erneut ausgewuchtet wird, bevor er wieder zum Einbau kommt.

Das Schleifen der freien Enden der Rotorschaufeln und das Auswuchten der Rotoren wird bisher bei horizontal gelager­ tem Rotor durchgeführt. Dabei wird der Rotor auf zwei ge­ teilten Ständern aufgenommen, die mit vertikal angeordneten Blattfedern verbunden sind, so daß sie in der vertikalen Achse steif und in der horizontalen Achse in radialer Rich­ tung weich sind. Im oberen Teil sind dementsprechend Schwingungsmesser horizontal angeordnet. Die Messungen der Unwucht leiden allerdings unter dem grundsätzlichen Mangel, daß sich die horizontal gelagerte Rotorwelle infolge ihres Eigengewichts durchbiegt und der Vektor der Unwucht mit dem Vektor des Eigengewichts einen Winkel bildet. Die Lagerrei­ bung infolge des radial wirkenden Eigengewichts beeinträch­ tigt die freie Beweglichkeit der schwingenden Einheit beim Messen der Unwucht. Weitere Mängel der bekannten Schleif- und Auswucht-Vorrichtung sind der hohe Platz- und Raumver­ brauch sowie die eingeschränkte Beobachtungsmöglichkeit der Arbeitsvorgänge durch die Bedienungsperson.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringerem Einsatz ein besseres Arbeitsergebnis gestattet, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkstücke mit senkrechter Mittellängsachse an einer oberen und einer unteren, jeweils in einer Führungsbüchse um eine gemeinsame senkrechte Achse drehbar gelagerten Werkstückaufnahme zentriert spannbar sind, von denen wenig­ stens eine wahlweise mit unterschiedlichen Drehzahlen zum Schleifen und zum Auswuchten antreibbar ist, und die beim Schleifen an einem Maschinenrahmen festlegbaren Führungs­ büchsen von diesem lösbar und mit einem Teil einer Aus­ wuchtvorrichtung verbunden sind, welcher beim Auswuchten horizontal beweglich gelagert ist.

Das für den Erfolg wesentliche Merkmal des erfindungsgemä­ ßen Vorschlags ist die vertikale Anordnung der Werkstück­ aufnahmen, zwischen denen der Rotor oder ein anderes ver­ hältnismäßig großes, schweres Werkstück mit vertikaler Drehachse auf spannbar ist. Man vermeidet auf diese Weise jegliche Durchbiegung mit deren Auswirkungen auf das Schleifergebnis und die Unwuchtmessung. Da das Eigengewicht axial abgestützt oder vorzugsweise frei hängend aufgenommen wird, wirkt in radialer Richtung nur noch die Unwucht, die deshalb sehr genau ermittelt werden kann.

Weil die Durchbiegung infolge Eigengewichts und die damit verbundene Fliehkraft entfällt, kann die Auswuchtdrehzahl erhöht werden und dadurch die durch eine ungleichmäßige Massenverteilung bedingte Unwucht mittels in horizontaler Lage angeordneter Schwingungsaufnehmer genauer erfaßt wer­ den. Außerdem führt die höhere Auswuchtsdrehzahl dazu, daß sich die Lage der mit vorgegebenem Spiel (z. B. mit Tannen­ baumprofil) im Grundkörper des Rotors aufgenommenen Schau­ feln besser stabilisiert und beim Auswuchten Bedingungen erreicht werden, die denen beim Flugbetrieb näher kommen.

Es leuchtet unmittelbar ein, daß bei vertikaler Lage der Werkstückachse der Platzbedarf geringer sein kann als bei einer Bearbeitung in horizontaler Lage. Tatsächlich braucht eine erfindungsgemäße Maschine mit der bei einer Werkstück­ drehzahl von maximal 6000/min notwendigen Sicherheits-Ein­ hausung nur einen Stellplatz von ca. 17 m², während hori­ zontale Maschinen ca. 36 m² benötigten. Das bedeutet eine Reduzierung des Flächenbedarfs von mehr als 50%. Gleich­ zeitig reduziert sich auch der Rauminhalt um 23,2% von 115,2 m³ auf 88,4 m³. Da die Einhausung meist doppelwandig ist und an gefährlichen Stellen mit Kunststoff ausgegossen wird, macht sich die genannte Reduzierung des Volumens um fast ein Viertel bei den Kosten stark bemerkbar.

Die vertikale Bauform hat den weiteren Vorteil, daß sie die Beobachtungsmöglichkeit und die Kombinationsmöglichkeit mit Dreh- und Schleifmaschinen für die Statorbearbeitung för­ dert und das Spannen und Entnehmen der Werkstücke erleich­ tert. Die Umstellung der Maschine vom Schleifen auf das Auswuchten und umgekehrt läßt sich mit sehr einfachen Mit­ teln erreichen, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beilie­ genden Zeichnungen ergibt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Vorrichtung zum Schleifen und Auswuchten eines Tur­ binenrotors in vertikaler Lage;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine mit Bezug auf Fig. 1 um 90° ge­ drehte Seitenansicht des Rotors während des Einspannens in die Vorrichtung;

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch die un­ tere Lagereinheit zur Aufnahme des Ro­ tors;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines mit den Werk­ stücklagerungen verbundenen Auswucht­ rahmens;

Fig. 6A, B horizontale Querschnitte durch den Aus­ wuchtrahmen nach Fig. 5 mit verschie­ denen elastischen Verbindungsgliedern zwischen diesem und dem Maschinenrah­ men;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 in Kombination mit einer im rechten Winkel angeschlossenen Dreh- und Schleifmaschine für Turbinen­ statoren;

Fig. 8 eine Teildraufsicht auf eine Vorrich­ tung nach Fig. 1 und 2 in Kombination mit einer in seitlicher Verlängerung angebauten Dreh- und Schleifmaschine für Turbinenstatoren;

Fig. 9A einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 8 zwischen der Vorrichtung zum Schleifen und Auswuch­ ten von Turbinenrotoren und der Dreh- und Schleifmaschine für Turbinenstato­ ren mit Blickrichtung auf letztere und

Fig. 9B einen Ausschnitt aus Fig. 9A mit einer anderen Werkzeugbestückung.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung zum Rund­ schleifen und Auswuchten eines Turbinenrotors 10 hat einen Maschinenrahmen, der sich in einen Untersatz 12 und einen sich an dessen Rückseite anschließenden Ständer 14 glie­ dert. Am Ständer 14 ist eine erste Vertikalführung 16 für einen Schlitten 18 angebracht, auf welchem ein durch einen Vorschubantrieb 20 bewegbarer Schleifstößel 22 horizontal verschiebbar geführt ist, an dem ein Schleifsupport 24 durch einen Antrieb 25 um eine horizontale Querachse schwenkbar gelagert ist. Auf dem Schleifsupport 24 ist eine Schleifma­ schine 26 montiert, mit deren durch einen Motor 27 ange­ triebenen Schleifscheibe 28 die radial äußeren, freien En­ den der Rotorschaufeln geschliffen werden, während der Turbinenrotor 10 mit einer verhältnismäßig hohen Drehzahl von mehr als 3000 U/min bis etwa 6000 U/min angetrieben wird.

Am Ständer 14 ist eine weitere-Vertikalführung 30 für einen Schlitten 32 angebracht, der mittels eines Vorschubantriebs 34 in senkrechter Richtung verfahrbar ist. Auf diesem Schlitten 32 ist längs einer horizontalen Führung ein gegen die Drehachse des Turbinenrotors 10 gerichtetes Laser-Meßgerät 35 verfahrbar. Der Einsatz derartiger Meßgeräte zur Messung des Durchmesser des Turbinenrotors 10 bzw. der Län­ ge der Turbinenschaufeln ist bekannt, so daß darauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.

Zwischen den beiden Vertikalführungen 16 und 30 ist am Ständer 14 ein Lagersupport 36 montiert, in dem ein senk­ recht nach unten ausfahrbarer Stößel 38 geführt ist. Außer­ dem trägt der Support 36 dessen Antrieb 39 (s. Fig. 9A). Im freien Ende des Stößels 38 ist eine Werkstückaufnahme 40 drehbar, aber axial fest gelagert. An ihr wird ein am mit Bezug auf Fig. 1 oberen Ende des Rotors 10 befestigter Spanndorn oder Adapter 41 zentriert und mit Schrauben be­ festigt.

Eine weitere Werkstückaufnahme 42 zur Spannung des Turbi­ nenrotors 10 ist am Untersatz 12 drehbar, aber axial fest gelagert. Die senkrechten Drehachsen der beiden Werkstück­ aufnahmen 40 und 42 fluchten. Der Turbinenrotor 10 wird mit einem an seinem mit Bezug auf Fig. 1 unteren Ende ange­ brachten Spanndorn oder Adapter 43 in zentrierter Lage auf die Werkstückaufnahme 42 aufgesetzt und dieser verschraubt.

Die Lagerung der Werkstückaufnahme 42 ist in Fig. 4 ge­ zeigt. Sie besteht aus einem mit einer zentralen Antriebs­ welle 44 fest verbundenen, auf einem Wellenzapfen 45 zen­ trierten Aufnahmeflansch 46, an dem der Spanndorn 43 zen­ triert und festgeschraubt werden kann. In Fig. 4 ist auf der linken Seite der senkrechten Mittellinie der Spanndorn in gelöstem Zustand dargestellt, während auf der rechten Seite die Teile im befestigten Zustand gezeigt sind. Die Antriebswelle 44 ist mittels mehrerer Wälzlager 48 in einer Führungsbüchse 50 radial und axial gelagert, die ihrerseits in einer hydraulisch betätigbaren Dehnspannbüchse 52 sitzt, welche im Untersatz 12 befestigt ist. Dabei stützt sich die Führungsbüchse 50 mit einem Flansch 54 auf einem oberen Flansch 56 der Dehnspann-Büchse 52 axial ab und kann durch einen an der Oberseite des Flansches 54 anliegenden, am Un­ tersatz 12 befestigten Dehnspann-Flansch 58 axial fixiert werden.

Die Welle 44 wird durch einen im Untersatz 12 gelagerten Motor 60 über einen Riementrieb mit zwei getrennten Zahn­ riemen 62 und 64 angetrieben. Der breitere Zahnriemen 62 überträgt über die zugehörigen Riemenscheiben die beim Schleifen, Bürsten und Messen des Turbinenrotors 10 benö­ tigte höhere Leistung. Er kann mittels einer automatisch einstellbaren Spannrolle 66 auf die erforderliche Vorspan­ nung gebracht werden. Zum Auswuchten wird die Antriebs­ scheibe des breiten Zahnriemens 62 ausgekuppelt und die Spannrolle 66 zurückgezogen. Der Antrieb der Welle 44 er­ folgt jetzt nur über den schmalen Riemen 64, der im Bei­ spielsfall eine einstellbare, gleichbleibende Vorspannung hat. Die drehfest auf der Welle 44 sitzende Riemenscheibe des schmalen Zahnriemens 64 ist vorzugsweise mit zwei Frei­ heitsgraden gelagert, so daß eine begrenzte axiale Ver­ schieblichkeit und Schrägstellung mit Bezug auf die Dreh­ achse der Welle 44 möglich sind.

Es versteht sich, daß auch zwei getrennte Antriebsmotoren für den Werkstückantrieb beim Schleifen und Auswuchten ver­ wendet werden können.

Die Lagerung der Werkstückaufnahme 40 hat grundsätzlich denselben Aufbau wie die in Fig. 4 gezeigte Lagerung der Werkstückaufnahme 42. Der einzige Unterschied besteht dar­ in, daß bei der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 4 die Welle 44 der Werkstückaufnahme 40 nicht angetrieben ist, sondern frei mitläuft, wenn der Turbinenrotor 10 vom Motor 60 über die Welle 44 der Werkstückaufnahme 42 angetrieben wird.

Um den Turbinenrotor 10 in einfacher Weise, schnell, aber genau spannen zu können, wird er zunächst auf einer nicht gezeigten, neben der Maschine stehenden, bekannten Montage­ vorrichtung in horizontaler Lage aufgenommen, und es werden an den Rotorenden die Spanndorne 41 und 43 angebracht. An­ schließend wird an den Spanndornen 41, 43 die in Fig. 3 ge­ zeigte Transportvorrichtung 68 befestigt. Um mit ihr Roto­ ren 10 unterschiedlicher Längen ergreifen zu können, hat sie im Ausführungsbeispiel ein teleskopisch ausziehbares Mittelteil 70 mit davon rechtwinkelig abstehenden Tragarmen 72, die an ihren Enden mit gegenüberliegenden Klemmteilen 74 zur zentrierten Einspannung je eines Spanndorns 41 bzw. 43 versehen sind. Auch die Tragarme 72 können in der Länge einstellbar sein.

Die Transportvorrichtung 68 ist mit mehreren Aufhängeösen 76 versehen und zeichnet sich durch die weitere Besonder­ heit aus, daß sie an ihrem einen Ende mit einer sich paral­ lel zu den Tragarmen 72 erstreckenden Führung 78 ausgebil­ det ist. Eine dazu passende Führung ist auf einer verfahr­ baren Palette angebracht. Somit besteht die Möglichkeit, mittels der Transportvorrichtung 68 und eines geeigneten Hebezeugs den Turbinenrotor 10 aus der Montagevorrichtung zu heben, um 90° in die senkrechte Lage zu drehen und dann die Transportvorrichtung 68 mit ihrer Führung 78 auf die Palette 80 zu setzen. Dies kann neben der Schleif- und Auswuchtvorrichtung nach Fig. 1 und 2 geschehen. Nachdem dann dort eine vorangegangene Bearbeitung eines anderen Werkstücks beendet und dieses ausgespannt und entfernt wor­ den ist, braucht nur noch die Palette 80 an den Untersatz 12 in eine bestimmte, zentrierte Lage herangefahren zu wer­ den. Anschließend kann die Transportvorrichtung 68 mittels der Führung 78 auf der Palette 80 aus einer in Fig. 3 strichpunktiert gezeigten Transportstellung in die mit ausgezogenen Strichen gezeigte, durch Anschläge gesicherte Ladestellung vorgeschoben werden, in welcher die Mittel­ längsachse des Turbinenrotors 10 und der Spanndorne 41, 43 mit der gemeinsamen, senkrechten Drehachse der Werkstück­ aufnahmen 40 und 42 fluchtet.

Das Spannen geschieht zweckmäßigerweise in der Reihenfolge, daß zunächst der Turbinenrotor 10 mit den Spanndornen 41, 43 mit ausreichendem Sicherheitsabstand zwischen die Werk­ stückaufnahmen 40 und 42 eingefahren wird. Dann wird mit­ tels des Stößels 38 die obere Werkstückaufnahme 40 mit dem oberen Spanndorn 41 zum zentrierten Eingriff gebracht und mit diesem fest verschraubt. Danach wird die Transportvor­ richtung 68 vom Turbinenrotor 10 gelöst und zusammen mit der Palette 80 entfernt. Im nächsten Schritt wird der Stö­ ßel 38 soweit abgesenkt, daß der Turbinenrotor 10 mit dem unteren Spanndorn 43 auf der unteren Werkstückaufnahme 42 in zentrierter Lage aufgesetzt wird. Die Verbindung zwischen dem Spanndorn 43 und der Werkstückaufnahme 42 wird eben­ falls mittels Schrauben gesichert. Damit ist der Lade- und Spannvorgang beendet, und es ist festzustellen, daß in des­ sen Verlauf kein schwieriges und langwieriges Ausrichten erforderlich ist, weil der Turbinenrotor 10 in der in Fig. 3 gezeigten, vorbestimmten Ladestellung, in der er durch die Transportvorrichtung 68 auf der Palette 80 gehalten wird, bereits ausgerichtet ist.

Beim Auswuchten des Turbinenrotors 10 müssen seine beiden Enden über einen Auswuchtrahmen 82 fest miteinander verbun­ den sein, so daß der Rotor und der Auswuchtrahmen ein Sy­ stem bzw. eine gemeinsam schwingende Einheit darstellen. Nicht gezeigte, horizontal angeordnete Schwingungsmesser registrieren die Schwingungen des Auswuchtrahmens 82.

Der Auswuchtrahmen 82 ist gemäß Fig. 2 auf der der Lade­ seite gegenüberliegenden Seite des Werkstücks 10 angeord­ net, befindet sich also in Blickrichtung der an der Front- bzw. Bedienungsseite der Maschine stehenden Bedienungsper­ son hinter dem Werkstück 10. Eine Beobachtung des Auswucht­ rahmens 82 ist auch nicht erforderlich, da dessen Schwin­ gungen von den genannten Schwingungsmessern erfaßt werden. Dagegen hat die Bedienungsperson die mit Bezug auf Fig. 2 links vom Werkstück 10 angeordnete Laser-Meßeinrichtung 35 und das rechts vom Werkstück 10 angeordnete Schleifwerkzeug 28 in allen Arbeitsstellungen gut im Blickfeld.

Der Auswuchtrahmen 82 hat in der Seitenansicht nach Fig. 5 die Form eines Bügels bzw. eines liegenden U und gliedert sich in ein senkrecht ausgerichtetes Mittelteil 84 mit im wesentlichen horizontal davon abstehenden Haltearmen 86 und 88. Der untere Haltearm 88 ist fest mit dem Mittelteil 84 verbunden. An seinem freien Ende ist er mit der Führungs­ büchse 50 der unteren Werkstückaufnahme 42 fest verspannt, siehe auch Fig. 4. Der obere Haltearm 86, der in gleicher Weise mit der Führungsbüchse der Werkstückaufnahme 40 fest verspannt wird, ist dagegen längs einer Führung 90 Mittel­ teil 84 des Auswuchtrahmens 82 verschieblich. Wenn also der Stößel 38 mit der oberen Werkstückaufnahme 40 in senkrech­ ter Richtung verfährt, nimmt er den oberen Haltearm 86 mit. Mittels einer mit dem Haltearm 86 verbundenen, an der Füh­ rung 90 angreifenden, hydraulischen Klemmeinrichtung wird vor dem Auswuchten automatisch der Haltearm 86 am Mittel­ teil 84 des Auswuchtrahmens 82 festgeklemmt.

Während des Auswuchten- muß der Auswuchtrahmen 82 frei schwingen können. Während des Schleifens kann er durch zwei untere Indexierungen 92 und eine obere Indexieung 94, die gesteuert formschlüssig in Eingriff zu bringen und zu lösen sind, am Ständer 14 festgelegt werden. Im gelösten Zustand ist der Auswuchtrahmen 82 nur noch über Feder- und/oder Dämpfungselemente 96, die sich in senkrechter Richtung längs des Mittelteils 84 erstrecken, mit dem Ständer 14 des Maschinenrahmens verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6A haben die Federelemente 96 die Form von aus Gummi und Metall bestehenden sog. Schwing-Metall-Schienen, wobei in Fig. 6A auf der linken Seite eine Geradschiene und auf der rechten Seite alternativ eine Schwing-Metall-Schrägschiene gezeigt ist. Bei der Ausführung nach Fig. 6B bestehen die Federelemente 96 aus Doppelblattfedern.

Der Auswuchtrahmen 82 ist über einen fest mit ihm verbun­ denen Tragarm 98, der sich oberhalb des oberen Haltearms 86 in dieselbe Richtung wie dieser erstreckt, an einem Trag­ seil 100 gelenkig aufgehängt, das seinerseits am Ständer 14 gelenkig aufgehängt ist. Der Aufhängepunkt am Ständer 14 ist in der Höhe einstellbar. Die gelenkige Verbindung zwi­ schen dem Tragseil 100 und dem Tragarm 98 des Auswuchtrah­ mens 82 befindet sich im wesentlichen senkrecht über dem Massenschwerpunkt der beim Auswuchten als Einheit schwin­ genden Masse des Auswuchtrahmens 82, des Turbinenrotors 10, der Werkstückaufnahmen 40, 42 und der Führungsbüchsen 50. Wenn unterschiedlich schwere Rotoren auszuwuchten sind, verlagert sich der Schwerpunkt nur wenig, weil die Masse des Auswuchtrahmens sehr viel größer ist als die Masse des Rotors. Falls erforderlich, können auch die Länge des Trag­ arms 98 und die Lage des Aufhängepunkts am Ständer 14 ver­ änderlich einstellbar sein.

Während des Schleifens sind die Dehnspann-Büchsen 52 und Dehnspann-Flansche 58 mit hydraulischem Druck beaufschlagt und dadurch die Führungsbüchsen 50 und die Werkstückaufnah­ men 40 und 42 radial und axial festgelegt. Zum Auswuchten werden die Dehnspann-Büchsen 52 und Dehnspann-Flansche 58 vom Druck entlastet, so daß die Führungsbüchsen 50 der Werkstückaufnahmen 40 und 42 ein radiales Spiel erhalten, welches Schwingungen in allen horizontalen Richtungen zu­ läßt. Das Gewicht der aus dem Auswuchtrahmen 82, dem Turbi­ nenrotor 10 und den damit fest verbundenen Teilen bestehen­ den Einheit wird zum großen Teil oder vollständig vom Trag­ seil 100 aufgenommen, so daß sie frei und ungehindert schwingen kann, während bei gelösten Indexierungen 92, 94 der Motor 60 über den schmalen, schwach vorgespannten Zahn­ riemen 64- den Turbinenrotor 10 mit der zum Auswuchten ge­ wählten Drehzahl von vorzugsweise mehr als 1000 U/min an­ treibt. Da sich beim Auswuchten in senkrechter Lage die Welle des Turbinenrotors 10 nicht durchbiegt, besteht ein sehr genauer Zusammenhang zwischen einer evtl. ungleichmä­ ßigen Massenverteilung und den von den Schwingungsmessern aufgenommenen Messungen. Die Federelemente 96 haben dabei die Funktion, die Eigenfrequenz der beim Auswuchten schwin­ genden Einheit auf eine geeignete Frequenz zu reduzieren. Nach dem Auswuchten werden die Dehnspann-Büchsen 52 und Dehnspann-Flansche 58 erneut mit Druck beaufschlagt und die Indexierungen 92, 94 in Eingriff gebracht.

Ein fertig bearbeiteter Turbinenrotor 10 kann wieder mit einer Transportvorrichtung 68 und einer Palette 80 aus der Maschine entnommen werden, während bereits auf einer ande­ ren Palette das nächste zu bearbeitende Werkstück zum Laden in die Maschine bereitgehalten wird. Zum Ent- und Beladen ist eine mit einem Panzerglas-Fenster versehene Tür 102 in einem die Maschine umschließenden Gehäuse 104 zu öffnen.

Für ein konkretes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Schleif- und Auswuchtvorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 können folgende Maße angegeben werden: Der Schleifsupport 24 ist in senkrechter Richtung längs der Führung 16 1800 mm und mittels des Schleifstößels 22 in horizontaler Richtung 950 mm verfahrbar. Die Laser-Meßeinrichtung 35 ist in senk­ rechter Richtung längs der Führung 30 um 1600 mm und hori­ zontal auf dem Schlitten 32 ca. 500 mm verfahrbar. Die Schrägstellung der Laser-Meßeinrichtung 35 und ihrer verti­ kalen Führung 30 relativ zur senkrechten Längs-Mittelebene der Maschine beträgt 300. Die Größe der Stellfläche und des eingenommenen Raums sind bereits einleitend im Vergleich zu den entsprechenden Maßen bekannter Maschinen genannt wor­ den.

In der Ausführung nach Fig. 7 ist die Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 ergänzt durch eine Dreh- und Schleifvorrichtung 106 für Turbinenstatoren. Eine Stator 108 ist in Fig. 7 strich­ punktiert angedeutet. Er ist auf einer um eine senkrechte Drehachse rotierenden Planscheibe gespannt. Ein Werkzeug­ halter 110, an dem Drehmeißel und Schleifwerkzeuge zu befe­ stigen sind, kann denselben Aufbau haben wie der Stößel 38. Bei der Vorrichtung 106 ist der Support des Stößels bzw. Werkzeughalters 110 jedoch auch längs einer horizontalen Führung derart verfahrbar, daß sich die senkrechte Mittel­ achse des Stößels 110 über den Mittelpunkt der Planscheibe und der Statorbohrung bewegt. Wie in Fig. 7 strichpunktiert angedeutet, kann der Werkzeughalter 110 seitlich über das Werkstück 108 hinaus in eine Werkzeugwechselposition ver­ fahren, um dort von einem Werkzeugmagazin 112 in Form eines drehbaren Tellers in einer automatischen Wechseloperation eines von z. B. zwölf codierten Schleif- und Drehwerkzeugen aufzunehmen.

Die Dreh- und Schleifvorrichtung 106 für Turbinenrotoren 108 ist im rechten Winkel an die Frontseite der Schleif- und Auswuchtvorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 angeschlossen. Man benötigt in diesem Fall nur einen Bediener, der von ei­ nem Standort aus beide Maschinen bedienen und überwachen kann. Außer dem mit dem Stößel 38 übereinstimmenden Werk­ zeughalter 110 können in beiden zusammengebauten Maschinen weitere Baugruppen, z. B. Vorschubantriebe, Führungselemente usw., baugleich sein. Dank der platzsparenden Anordnung un­ mittelbar nebeneinander ist nicht nur der Raumbedarf ge­ ring, sondern es können auch die Zusatzaggregate, z. B. die Kühlmittel- und Hydraulikanlagen, für die gemeinsame Ver­ sorgung beider Maschinen ausgelegt werden.

Die beiden gemäß Fig. 7 im rechten Winkel unmittelbar ne­ beneinander angeordneten Maschinen können unabhängig von­ einander Rotoren 10 und Statoren 108 bearbeiten. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, über eine korrespondierende CNC-Steuerung z. B. den Stator nach den erreichten Maßen des zugehörigen Rotors fertig zu bearbeiten und umgekehrt. Vor­ aussetzung ist lediglich ein automatisches Meßsystem.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die Dreh- und Schleifvorrichtung 106 für Turbinenstatoren 108 mitsamt Werkzeugmagazin 112 geradlinig in Verlängerung der Schleif- und Auswuchtvorrichtung nach Fig. 1 bis 3 an deren linkes Ende angebaut. Ein in Fig. 9A im Querschnitt gezeigter Querbalken 114, der eine horizontale Längsführung für den Support 36 des Stößels 38 bildet, erstreckt sich ohne Un­ terbrechung über die Anschlußstelle der beiden Maschinen hinweg bis zum Werkzeugmagazin 112, so daß der Stößel 38, der bei der Schleif- und Auswuchtvorrichtung nach Fig. 1 bis 3 der Werkstückaufnahme dient, mittels einer den Sup­ port 36 treibenden Gewindespindel 115 entlang des Querbal­ kens 114 nach links über einen auf einer Planscheibe 109 (s. Fig. 9A) der Dreh- und Schleifvorrichtung 106 gespann­ ten Turbinenstator 108 hinweg zum Werkzeugmagazin 112 ver­ fahren kann, um dort ein Dreh- oder Schleifwerkzeug auf zu­ nehmen und damit den Stator 108 zu bearbeiten. Weiterhin zeigt Fig. 9A eine hydraulische Gewichtsentlastung 113, die auf dem Support 36 abgestützt ist und ebenso wie der Stößelantrieb 39 an einem fest mit dem hinteren Ende des Stößels 38 verbundenen Joch 117 angreift.

Die Vorrichtung nach Fig. 8 und 9A, auf der Rotoren und Statoren einzeln nacheinander bearbeitet werden, wird ge­ wählt, wenn der Bedarf an zu fertigenden Werkstücken gerin­ ger ist, so daß die beiden gleichzeitig nebeneinander be­ triebenen Maschinen gemäß Fig. 7 nicht ausgelastet wären. Die Anordnung nach Fig. 8 ist im Vergleich zu der nach Fig. 7 noch platzsparender mit der Folge, daß auch der Aufwand für die Einhüllung geringer wird. Es genügt dann eine ein­ zige Tür, die den jeweils benutzen Bearbeitungsraum ab­ deckt. Beträchtliche Nebenzeiten werden gespart, weil der Bediener während der Bearbeitung eines Werkstücks in dem einen Teil der kombinierten Maschine gleichzeitig in deren anderem Teil ein weiteres Werkstück auf spannen oder zur Aufspannung vorbereiten kann. Vor dem Verfahren des Stößels 38 von der Turbinenrotorschleifstation zur Bearbeitungssta­ tion für die Statoren 108 wird der Haltearm 88 des Aus­ wuchtrahmens 82 von ihm gelöst.

In Fig. 9A, B ist die Aufnahme verschiedener Schleif- und Drehwerkzeuge am freien Ende des Stößels 38 gezeigt. Dieser hat wiederum grundsätzlich den in Fig. 4 gezeigten Aufbau, wobei jedoch die zentrale Welle 44 durch einen am Joch 117 gelagerten Schleifmotor 116 antreibbar ist. Die Schleif­ werkzeuge 118 zur Bearbeitung des Stators 108 werden über einen Adapter 119 mit einem hydraulischen Spanndorn und ei­ ner federbelasteten Kugelrastsicherung an dem durch die Welle 44 angetriebenen Aufnahmeflansch 46 befestigt. Demge­ genüber werden die Drehwerkzeuge 120 über einen Adapter 122, der vorzugsweise mit demselben Spanndorn und derselben Kugelrastsicherung versehen ist wie der Adapter 119, am ra­ dial äußeren, undrehbaren Teil des Stößels 38 befestigt, z. B. auf dem Umfangsabschnitt der Führungsbüchse 50, auf dem zuvor der Haltearm 88 des Auswuchtrahmens 82 festgelegt war.

Es versteht sich, daß die in der Zeichnung gezeigten und vorstehend beschriebenen Führungen, Lagerungen, Befestigun­ gen und Bewegungsantriebe nur beispielhaften Charakter ha­ ben und gegen andere Bauteile oder Baugruppen ausgewechselt werden können, die im Rahmen der Erfindung geeignet sind, dieselbe Funktion in zu erfüllen.

Claims (19)

1. Vorrichtung zum Rundschleifen und Auswuchten von Werk­ stücken, insbesondere Turbinenrotoren für Flugzeug­ triebwerke, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (10) mit senkrechter Mittellängsachse an einer oberen und einer unteren, jeweils in einer Führungsbüchse (50) um eine gemeinsame senkrechte Achse drehbar gelagerten Werkstückaufnahme (40, 42) zentriert spannbar sind, von denen wenigstens eine wahlweise mit unterschiedlichen Drehzahlen zum Schleifen und zum Auswuchten antreibbar ist, und die beim Schleifen an einem Maschinenrahmen (12, 14) festlegbaren Führungsbüchsen (50) von diesem lösbar und mit einem Teil einer Auswuchtvorrichtung (82) verbunden sind, welcher beim Auswuchten horizontal beweglich gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbüchsen (50) durch äußere, hydraulisch betätigbare Dehnspann-Büchsen (52) und Dehnspann-Flan­ sche (58) relativ zum Maschinenrahmen (12, 14) radial und axial fixierbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Werkstückaufnahmen (40, 42) axial fest und die andere an einem längs einer vertika­ len Führung (an 36) verfahrbaren Stößel (38) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der oberen Werkstückaufnahme (40) befestig­ tes Werkstück (10) mittels des Stößels (38) relativ zur axial festen unterer Werkstückaufnahme (42) heb- und senkbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Werkstückaufnahme (42) über einen Riementrieb (62, 64) antreibbar ist, dessen Riemenspannung zwischen einem höheren Wert beim Schlei­ fen und einem niedrigeren Wert beim Auswuchten verän­ derbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Riementrieb zwei Antriebsriemen (62, 64) auf­ weist, von denen beim Auswuchten einer von der Vorspan­ nung entlastbar und auskuppelbar ist, während der an­ dere mit verhältnismäßig niedriger Riemenspannung dreh­ momentübertragend eingekuppelt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbüchse (50) der oberen Werkstückaufnahme (40) in dem vom Maschinenrahmen (12, 14) gelösten Zustand an einem gelenkig gelagerten und/ oder flexiblen Tragorgan (100) frei hängend gelagert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Führungsbüchsen (50) ein bügelförmiger Auswuchtrahmen (82) verbunden ist, der an seinen durch Haltearme (86, 88) gebildeten Enden je­ weils an einer Führungsbüchse (50) festgelegt ist und sich mit seinem Mittelteil (84) im wesentlichen senk­ recht erstreckt, wobei einer der Haltearme (86) längs­ verschieblich am Mittelteil (84) geführt und beim Aus­ wuchten daran festlegbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Tragorgan (100) an dem Auswuchtrahmen (82) senkrecht über dem Schwerpunkt der aus diesem, dem Werkstück (10) und den Führungsbüchsen (50) mit Werk­ stückaufnahmen (40, 42) bestehenden Einheit angreift.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mittelteil (84) des Auswuchtrahmens (82) durch Feder- und/oder Dämpfungsglieder (96) beweg­ lich mit dem Maschinenrahmen (12, 14) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswuchtrahmen (82) während des Schleifens am Maschinenrahmen (12, 14) festlegbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in Draufsicht auf direkt oder schräg gegenüberliegenden Seiten der Werkstückaufnahmen (40, 42) Führungen (16, 18, 22, 30) für einen Schleifwerkzeug-Support (24) und eine Meßeinrichtung (35) und zwischen beiden, ebenfalls gegenüberliegend, die Auswuchtvorrichtung (82) und eine Anschlußstelle für eine Ladeeinrichtung (68, 80) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schleifwerkzeug-Support (24) neben dem Schleifwerkzeug (28) ein rotierend an­ treibbares Bürstwerkzeug zum Entgraten der Werkstücke (10) gelagert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schleifwerkzeug-Support (24) und die Meßeinrichtung (35) jeweils vertikal und horizontal ge­ steuert verfahrbar sind und der Schleifwerkzeug-Support (24) zusätzlich um eine horizontale Achse gesteuert schwenkbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeeinrichtung aus einer mit dem Maschinenrahmen (12, 14) in einer bestimmten Rela­ tivstellung zu kuppelnden, verfahrbaren Palette (80) und einer darauf in eine bestimmte Ladestellung ein­ stellbaren, von der Palette (80) abhebbaren Transport­ vorrichtung (68) besteht, die mit dem Werkstück (10) in einer bestimmten Relativstellung zu verbinden ist, wo­ bei in der Ladestellung der Transportvorrichtung (68) auf der gekuppelten Palette (80) die Mittellängsachse des Werkstücks (10) mit der Drehachse der Werkstückauf­ nahmen (40, 42) fluchtet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (68) auf der Palette (80) mittels einer Führung (78) zwischen einer Aufnahme­ stellung und der Ladestellung verschiebbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar angrenzend eine Dreh- und Schleifvorrichtung (106) für Turbinenstatoren (108) angeordnet ist, deren Steuerung und Antriebe we­ nigstens teilweise mit der Steuerung und den Antrieben für die Bearbeitung der Turbinenrotoren (10) verbunden sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (38), an dem die Führungsbüchse (50) der oberen Werkstückaufnahme (40) gelagert ist, längs eines zum Maschinenrahmen (12, 14) gehörenden Querbalkens (114) über eine mit vertikaler Drehachse umlaufende Planscheibe (109) zur Bearbeitung der Turbinenstatoren (108) verfahrbar ist und an der rotierend antreibbaren Werkstückaufnahme (40) ein Schleifwerkzeug (118) oder an einem drehfesten Teil (50) des Stößels (38) ein Drehwerkzeug (120) spannbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (38) zum automatischen Werkzeugwechsel längs des Querbalkens (114) über die Planscheibe (109) für die Turbinenstatoren (108) hinaus zu einem Werk­ zeugmagazin (112) verfahrbar ist.