DE2229048A1

DE2229048A1 - Vorrichtung zum Anordnen und Ausrichten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE2229048A1
Application number: DE19722229048
Authority: DE
Inventors: Herny G. New Orleans La. Constantine II (V.St.A.)
Original assignee: Avondale Shipyards Inc
Current assignee: Avondale Shipyards Inc
Priority date: 1971-06-14
Filing date: 1972-06-14
Publication date: 1972-12-21
Also published as: NL164784B; SE383698B; FR2142427A5; DE2229048C3; DE2229048B2; US3917249A; GB1398181A; NL7208029A; IT959203B; JPS52114386U; NO138196C; ES403854A1; NL164784C; JPS5346621Y2; NO138196B; JPS5367180A

Description

dipping. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosental 7, i. Aufg.

Tei.-Adr. Leinpat München Telefon (0811)260598»

Postschedc-Konto: MUnchen 22045

14. Juni 1972

den

Unser Zeichen

ßi/Sd

AVOiIDiLLiD SüIPlMDS, ING., Mew Orleans/USA · Vorrichtung zum Anordnen und Ausrichten eines Werkstücks

Die Jiln'indung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anoranen und Ausrichten eines Werkstücks, insbesondere auf einen Ausrichtständer oder eine Säule zum Anordnen oder Ausrichten eines Werkstücks wie etwa einer Schiffsschraube so, daß am Werkstück ein Bearbeitungsgang durchgeführt werden kann.

Beim Vorgang des Bearbeitens einer Schiffsschraube oder eines anderen Gegenstands von ähnlich komplexer Geometrie ist es notwendig, eine Feinsteuerung der relativen Stellung des Werkstücks zur Bearbeitungsausrüstung durchzuführen, um zu erreichen, daß die Schraubenoberflächen die erforderliche Genauigkeit erhalten. Bekannte Vorrichtungen zum Bearbeiten eines Werkstücks wie etwa einer Schiffsschraube beinhalten primär spezialisierte Fräseinrichtungen, die in Bezug zu den Schraubenflügeln in verschiedenen Achsen bewegbar sind, in Abhängigkeit von der zum fräsen eines bestimmten Oberflächenteils der Schraube

notwendigen Orientierung. Eine solche bekannte Einrichtung ist ihrer Art nacü äusserst teuer in der Herstellung und stellt

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eine spezialisierte Technik dar, mit deren nilie zwar bestimmte Werkstücke wie etwa Schili'ssciirauberi bearbeitet werden können, die jedoch keim Routinefräsarbeiten durchführen können. Außerdem ist es mit diesen bekannten Maschinen, obwohl sie teuer und spezialisiert sind, im allgemeinen nicht möglich, optimale Geschwindigkeiten der Materialabhebung oder der Erstellung von Präzisionsflächen zu erzielen, was Nachteile darstellt, die in erster Linie auf Beschränkungen einer solchen Einrichtung beim Einnehmen der zweckmässigsten Winkelhaltung und beim Vermindern des Abstands zwischen dem Werkstück und der Arbeitsmaschine auf ein Minimum beruhen. Andere bekannte Ausrüstungen, bei denen die Schraube selbst in die entsprechende lage gebracht wird, sind hinsichtlich ihrer Fähigkeit begrenzt, die Schraube geeignet auszurichten, um das Schneidwerkzeug in Übereinstimmung mit der zu schneidenden Fläche zu bringen. Außerdem ist die bekannte Maschinerie ihrer Art nach nicht in der Lage, den Schraubenumriß einschliesslich der Vorder- und der Hinterkante sowie der Nabe und der Auskehlungen in zufriedenstellender V/eise zu bearbeiten.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung, die ein Werkstück hinsichtlich vier oder fünf \Achsen anordnen oder ausrichten kann und die beispielsweise mit einer üblichen Hori-

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zontal-Bohirmascnine mit zusätzlidien drei Achsen und mit anderen Maschinen dieser allgemeinen Art und dieses Aufbaus zum Zweck des Bearbeitens der Oberfläche einer Schiffsschraube ■ auf die erforderliche Toleranz verwendet werden kann. Wird die Erfindung im Zusammenhang mit einer automatisch gesteuerten Fräseinrichtung verwendet, so liegt die zum Bearbeiten einer Schiffsschraube erforderliche Gesamtzeit oft in der

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Grossenordnung von 100 Stunden oder weniger, im Vergleich zu angenähert 25.00 Stunden bei Verwendung üblicher Handwerkzeuge.

Die Verwendung des Ausrichtständers oder der Säule gemäss der Erfindung mit einer üblichen Fräseinrichtung, etwa einer Dreiachsen-Waagerecht-Bohrfrase, beschränkt nicht andere Verwendungen der Waagrecht-Bohrfräse, da der Ausrichtständer leicht innerhalb weniger Hinuten aus dem Bereich der Waagrecht·+ •Bohrfräse entfernt werden kann, sodaß diese für Eoutinefräsarbeit zur Verfügung steht. Die Erfindung ist außerdem wirtschaftlich in der Herstellung, insbesondere im. Vergleich zu = bekannten Einrichtungen für den gleichen Zweck, die mindestens' das Zehnfache der erfindungsgemässen Einrichtung kosten. Der erfindungsgemässe Ausrichtständer verbindet wirtschaftliche Vorteile einerseits hinsichtlich des anfänglichen Kaufpreises und andererseits hinsichtlich des verminderten Risikos unausgelasteter Ausserbetriebszeit, da die Waagrecht-Bohrfräse, mit der die erfindungsgeuässe Vorrichtung kombinierbar ist, für allgemeine Fräsarbeiten verwendet werden kann,'sobald das Schraubenbearbeiten nicht möglich oder nicht erforderlich ist.

Aufgrund der Erfindung kann das Werkstück in die vorteilhafteste Stellung zum Bearbeiten seiner Oberfläche gebracht werden, um die maximale iiaterialabhebung vom Werkstück während der Herstellung genauer Workstückoberflächen zu erhalten. Auch kann das Fräswerkzeug Schraubenflächen erreichen, die \ mit der bekannten Fräseinrichtung schwierig oder überhaupt I nicht erreicht werden können. Außerdem sind nach dem Stand der Technik verwendete Dreh- und Kardangelenke in der Fräs- ' ^; spindel vom Standpunkt der Lebensdauer im Vergleich zu Standard Einstück-Spindeln, wie sie nach der Erfindung verwendbar sind, I

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deutlich unterlegen. Außerdem sind die Spindelstarrheit und die Leißtungsausnutzung bei einer Maschine mit gerader einstüokiger Frässpindel, etwa einer Horizontal-Bohrfräse, im Vergleich zu einer bekannten Ausrüstung mit Dreh- und Kardangelenken in den Spindeln nahe bei den Fräswerkzeugen überlegen. Es wurde auch herausgefunden, daß beim Vergleich einer Ausrichtung dee Werkstücks im Hinblick auf die Frässpindel und einer Ausrichtung der Frässpindel im Hinblick auf das Werkstück die erstere Massnahme zu einem genaueren Bearbeitungsgang und zu genauer bearbeiteten Werkstückflächen führt/ wobei obendrein dieses Vorgehen wesentlich einfach und billiger zu programmieren ist beim automatisch gesteuerten Bearbeitungsgang.

Dieerfindungsgemässe Vorrichtung umfasst einen vertikalen Ausrichtständer, der eine Winkelausrichtung hinsichtlich drei Achsen¹ eines Werkstücks wie beispielsweise einer mehrschaufligen Schiffsschraube ergibt. Der Ausrichtständer ist [ .ausserdem in einer horizontalen Ebene bewegbar, um beispielsweise das Werkstück in nahe Nachbarschaft mit der Waagrecht-Bohrfräse oder einer ähnlichen Maschine zu bringen. Zusätzlich > kann die Vorrichtung in einer vertikalen Ebene bewegt* werden, ^; um das Werkstück zu erhöhen oder su erniedrigen. Bei diesem Ständer sind also insgesamt fünf Freiheitsgrade umfasst und er kann drei Winkelstellungen sowie eine Ausrichtung in einer horizontalen und in einer vertikalen Richtung ermöglichen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann in Verbindung mit einer automatisch gesteuerten Fräseinrichtung verwendet werden, die solche Vorgänge wie beispielsweise eine numerische Steuerung umfasst, um eine schnelle, wirtschaftliche Einrichtung zum Bearbeiten der Schraubenflächen zu erhalten, (lemäss der Erfindung bearbeitbare Sohraubenflächen enthalten Druck - und - 5 -

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■ - 5 -

Saugflächen, Ausbuchtungen und Radien an der Verbindungsstelle der Flügel mit der Nabe, den Außendurohmesser der Nabe und den Schraubenflügelumriss einschliesslich der vorauseilenden Kante, der hinteren Kante und der Flügelspitze für jeden Flügel der Schraube.

Kurz zusammengefasst ergibt die Erfindung einen vertikalen Ausrichtständer, z.B. eine Säule, der ein Werkstück, beispielsweise eine Schiffsschraube, hinsichtlich vier oder fünf Achsen anordnen oder ausrichten kann. Der Ständer ist so konstruiert, daß er die schnelle Installation und das schnelle. Wegnehmen des Werkstücks ermöglicht und zwar zu einer Stellung, in der das Werkstück· in dichter Nachbarschaft zum betreffenden Werkzeug steht, das am Werkstück arbeitet. Der Ausrichtständer nach der Erfindung wird vorteilhafterweise bei der Bearbeitung von Schiffsschraubenflächen verwendet und der Ständer kann mit automatisch gesteuerten Werkzeugen zusammenarbeiten, beispielsweise mit durch numerische Steuerung betriebenen Bearbeitungswerkzeugen. Zusätzlich kann auch der Ausrichtständer selbst durch automatische Steuerung betrieben werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In den Zeichnungen zeigen.

Fig. 1 eine teilweise quergeschnittene Seitenansicht einer nach den Prinzipien der Erfindung konstruierten Vorrichtung mit einer auf ihrer Bühne horizontal angeordnet en, zu bearbeitenden Schraube; '

Fig. 2 eine iüickansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei j

die Schraube in Bearbeitungsstellung ist;

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Fig. 3 eine teilweise quergeschnittene Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei die zu bearbeitende Schraube vertikal auf der Vorrichtung angeordnet ist;

Fig. 4 eine teilweise quergeschnittene Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei die Schraube unmittelbar an einer Waagreoht-Bohrfräsmaschine in vertikaler Stellung angeordnet ist;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer Rechtsschraube, die in einem Winkel zur Mittellinie zwischen der Vorrichtung nach Fig. 1 und der Waagrecht-Bohrfräsmaschine so angeordnet ist, daß der untere Flügel im wesentlichen parallel zur horizontalen X-Achse, in der die Bohrfräsmaschine arbeitet, liegt;

Fig. 6 eine teilweise quergeschnittene Draufsicht auf eine Anordnung ähnlich der nach Fig. 5 mit der Ausnahme, j daß eine Linksschraube dargestellt ist, die von der Mittellinie in der entgegengesetzten Richtung gedreht ist;
und

Fig. 7, 8, 9 und 10 perspektivische Ansichten von Teilen der Vorrichtung nach Fig. 1.

Bei der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform dient eine Vorrichtung 10 zum Anordnen und Ausrichten einer ■ Propellerschraube zum Bearbeiten der Schraubenflächen. Die Vorrichtung 10 enthält einen vertikalen Trägerständer in Ji'oria ' einer Trägersäule 11 mit einem U-fqrmigen oberen Teil 12, ferner

einen horJaontalen Achsbauteil 13» dessen Enden in Lagern 2$ '.

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in den beiden Schenkeln des ü-förmigen Teils 12 montiert dnd und, um dessen Achse drehbar ist. Der Achsbauteil 13 und dae darauf montierte Spindelgehäuse 24 ßind auch in Fig. 7 zu Behen. Eine Spindel 28 ist drehbar in Lagern innerhalb des Spindelgehäuses 24 duroh geeignete Befestigungseinrichtungen wie beispielsweise einen Flansch gehalten. Diese Spindel 28 ist getrennt in Fig. dargestellt. Am äussren Teil der Spindel 28 ist eine Stirnplatte oder Bühne 14 zum Montieren einer Schiffsschraube oder eines anderen Werkstücks befestigt. An den Seiten des Spindelgehäuses 24 sind zwei Hebelarme 15 montiert, mit denen mit einem Ende zwei hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten 16. durch Befestigungsmittel wie etwa Gabelkopfbolzen verbunden sind. Mit dem anderen Ende sind die Kolben-Zylinder-Einheiten 16 mit einem Anguß 25 verbunden, der an einer die vertikale Säule-11 tragenden Basisplatte 17 sitzt. Einer der Hebelarme 15 ist getrennt in Fig. 9 dargestellt. Die Befestigung der Bühne 14 an der Spindel 18 sowie der Hebelarme 15 am Spindelgehäuse 24 kann mit Hilfe von Bolzen und Muttern durchgeführt sein. Eine zu bearbeitende Propellerschraube 18 kann auf der Bühne 14 durch geeignete Hilfsmittel wie einen in Fig. 10 gezeigten Dorn 29 oder durch eine übliche oder hydraulische Mutter- und Bolzeneinheit befestigt werden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann im Zusammenhang mit jedem allgemeinen Bearbeitungsvorgang verwendet werden. Die \ Vorrichtung kann beispielsweise mit Vorteil mit einer dreiachsigen Waagrecht-Bohrfräsmaschine 30 verwendet werden, die für gleichzeitige digital gesteuerte Konturenbewegung in drei Achsen während des Fräsvorgangs entworfen ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung selbst kann der Schraube 18 hinsichtlich '

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vier oder fünf Achsen Bewegungen mitteilen. So kann die Vorrichtung. 10 eine Drehung der Schraube 18 um die Achse der Spindel 28 bewirken, wie in Fig. 1 und 2 durch Linien ¹¹A" dargestellt ist. Diese Bewegung'wird im folgenden als Drehbewegung A bezeichnet. Die Vorrichtung kann außerdem mit Hilfe des Hebelarms 1J3 eine Verdrehung der Schraube 18 um den Achsbauteil 13 in einer Ebene senkrecht zum Untergrund bewirken, wie durch in den Fig. 1 und 3 mit "B" beseichnete Linien angedeutet ist. Diese Bewegung wird im iblgenden als Drehbewegung B bezeichnet. Außerdem ist eine· Drehung der Säule 11 mit der darauf montierten Schraube 18 um die vertikale Achse der Vorrichtung 10 möglich, wie es durch Linien "C" in Fig. 5 und β angedeutet ist. Diese Bewegung wird im folgenden als Drehbewegung G bezeichnet. Schliesslich kann die Säule 11 mit der Schraube 18 horizontal entlang dem Untergrund bewegt werden, wie es durch Linien "W" in Fig. 4 und 6 dargestellt ist. Diese Bewegung wird im folgenden als Bewegungsachse V/ bezeichnet. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung auch so konstruiert sein, daß die Säule 11 die Propellerschraube 18 hinsichtlich des Untergrunds erhöht oder erniedrigt.

Im Betrieb kann der Ausrichtstünder mit einer im Boden montierten Schiene verbunden sein, die der Säule 11 die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung in der Achse W ermöglicht. Die zu bearbeitende Schraube wird auf der bühne H unu der Säule 11 montiert, durch Umdrehen der Schraubenmutter mit der Drehbewegung A ausgerichtet und dann uu,.'ch uine geeignete Befestigungseinrichtung wie etwa eine Lol^on-Huttern kombination in ihrer Stellung festgelegt. Alternativ kanu die Schraubt; 18 auch direkt mit dor Spindel 28 verbunden i>ciu oder auf dem in Fig. dargestellten Dorn montiert sein unu mit hilfe beispielsweise

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einer hydraulischen Mutter befestigt sein. Die Verjüngung . j des Dorns kann im Vergleich zu der nach Fig. 10 umgekehrt seim abhängig vom Konus der zu bearbeitenden Schraube. Als Beispielj für die Größe der Propellerschraube, die mit der beschriebenen] Vorrichtung gehandhabt werden kann, seien mehrflüglige
Schiffsschrauben mit einem Gewicht von über 50 Tonnen und \ einem Durchmesser von 15 bis 30 Fuß genannt, die häufig unteri Verwendung des Ausrichtständers nach der Erfindung bearbeitet , werden. Die Schraube 18 und die Bühne 14 können als nächstes j durch die Drehbewegung B mit Hilfe des Hebelarms 15 in Kombi- ' nation mit der Kolben-Zylinder-Einheit 16 verdreht werden,
bis die Schraube 18 eine aufrechte oder vertikale Stellung
gemäss Fi^. 2 und ;>■ einnimmt. Sodarm kann die Säule 11 durch
die Drehbewegung C gemäss Fig. 5 und 6 gedreht werden, bis die, Druckfläche der Schraube 18 in einer Lage ist, die allgemein ' parallel zur horizontalen X-Achse (Fig. 5 und 6) liegt, in
der ein Fräser 31 der Uaagrecht-Bohrfräsmaschine 30 sich bei
seiner Arbeit über die Schraubenflächen vor und zurückbewegt.
Die Vorrichtung wird darm in der W-Achse entlang dem im
Untergrund angeordneten Geleis bewegt, bis sich die Säule 11
in einer Stellung unmittelbar an der Waagrecht-Bohrfräsmaschine 30 befindet und die Schraube 18 die naheste von den Seitenflügeln der Schraube 18 ermöglichte Stellung einnimmt. Es ist
insbesondere erwünscht, den kürzest möglichen Abstand zwischen der Waagrecht-Bohrfraumaschine 30 und dem Schraubenflügel
aufrechtzuerhalten, da der Fräser 31 sowenig als möglich aus- I gefahren werden soll, um soLne Steifigkeit zu erhalten und so einen genauen Fräs Vorgang sicherzustellen. Die Ausrichtständer-ivorrichtung 10 hat nun αίο Sohvaubü IJ lü diu StuÜLing zum
Bearbeiten der SoiirauueriiLucu·,!! _tjubrauht.

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_BAD

- ίο -

Häufig wird das untere Blatt oder der untere Flügel der Schraube 18 zuerst bearbeitet und der Bearbeitungsvorgang ■■ beginnt durch eine Bewegung des Fräsers 31 über die Breite _; des Flügels. Die Fig. 5 und 6 zeigen für Rechts- b^w. Linksschrauben die Stellung des unteren Flügels 26 und des oberen Flügels 27, wobei sich die un-teiai Flügel in der Stellung zum Bearbeiten durch die Waagrecht-Bohrfräsmaschine 30 befinden. Häufig wird als Horizontal-Bohrfräsmaschine 30 eine Dreiachsen¹-Kontur-Waagrecht-Bohrfräsmaschine gewählt, die gleichzeitig Bewegungen in der X-Achse, der X-Achse und der Z-Achse durchführen kann und* für numerische Steuerungsvorgänge eingerichtet ist. Numerische Steuerungsverfahren sind beispielsweise bekannt aus Nils 0. Olesten, Numerical Control, 1970. Die Bewegungsrichtung dieser drei Achsen ist mit aufeinander senkrechten Richtungen dreidimensional, wie in den Fig. 4, b und 6 gezeigt ist. Ks kann geschnitten werden, indem man einem gegebenen Radius der Propellerschraube 18 mit der Bewegung des Fräsers 31 in drei Achsen folgt und so den Fräserweg in einem festen Abstand vom Zentrum der Schraubennabe 19 hält. Alternativ kann die I-Achse festgehalten werden und der Fräser läuft nur mit Bewegungen in der X- und der Z-Achse über den Schraubenflügel. Dieses letztere Verfahren wird haul'it; bevoi¹-zugt, außer in der Ijähe der Stelle, an der der Flügel in die Nabe übergeht. Von der äussereu Spitze 20 ües unteren F1ü\;üLü können die Schneidgänge über die Flügelfläche entweder mit aufeinanderfolgenden Schneidkanten Ln entgegengesetzten Ri chtungen, beispielsweise von links nach rechts und darm von ruchts nach links, durchgeführt werduu, oder es können all υ Schneidklinge in dor selben Richtung'UiiL'chgefiihrt werden, wobei

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es sich erwiesen hat, daß dabei der Fräser-Rückwärtszug auf der Schraubenflügelfläche vermindert wird. Ein für diesen Vorganghäufig verwendeter Fräser ist ein Stirnfräser mit einem Durch-¹ messer von etwa 12". .

Beim Bearbeiten der Schraubenflächen ist es vorteilhaft, eine maximale Fräserstirnbreite in Berührung mit der Schraubenflügelflache zu halten, damit der Fräser mit optimaler Wirksamkeit hinsichtlich des Abhebens von Metall vom Flügel arbeiten kann. Indem ein solcher Kontakt zwischen der Schraubenfläche und dem Fräser aufrechterhalten wird, kann eine maximale Materialmenge bei jedem Überstreichen der Fläche durch den Fräser abgehoben werden. Außerdem werden glatte und sehr genaue Flächen ohne die für bekannte Bearbeitungsweiasn charakteristischen Gipfel und Täler erzeugt. Um diese Beziehung zwischen der Fräarflache und der Flügelfläche aufrechtzuerhalten, kann _; die Schraube 18 mit der Itehbewegung G zu einem Winkel verdreht werden, der in Abhängigkeit vom Abstand des Fräsers von ^: der Schraubennabe 19 veränderlich ist. Diese Möglichkeit, die Schraube mit der Drehbewegung G zu verdrehen, dient auch dazu, einen Fräser-iiückzug zu vermeiden und damit die an der Zwischenfläche zwischen dem Fräser und der Schraubenfläche entstehende Wärme zu vermindern. Die Abweichung des geforderten >■ Verdrehungswinkels von der Mittellinie weg beruht auf dem ^: Ansteigen des Helixwinkels des Schraubenflügels bei zunehmender Annäherung von der Flügelspitze 20 zur Nabe 19. So kann beispielsweise die Flügelfläche in drei Zonen unterteilt werden, i wobei die End- oder Spitzüiizone in einem Abstandsbereich von ι Ü,üii biu 1,01t, die Mittelzone von U,Uli bis 0,6H und die Haben-¹ zone von 0,6H bis 0,3H liegt, wobei Ii der Kadiuu de]· J/ropelloj·- ;,(;!Ji'uubis Xo oder der Abstand -vom Zentrum dor JJabe 19 zur

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Aussenspitze 20 des Flügels ist. Wird eine vierflüglige Schiffsschraube- mit einem Durchmesser von etwa 23 Fuß bearbeitet, . so stellen sich gute, Ergebnisse ein, wenn beispielsweise die Schraube 18 bei der Drehbewegung C um einen Winkel von 22 24' verdreht wird, während der Teil der Druckfläche in der Spitzenzone bearbeitet wird; der Winkel wird im Hinblick auf die Mittellinie zwischen der Säule 11 unü der Waagrecht-Bohrfräsinaschine 30 gemessen. Dieser Winkel von 22 24' entspricht dem Helixwinkel bei 0,9E, dem mittleren Radius der Spitzenzone. In der Mittelzone kann die Schraube zu einem Winkel von 26° 24' gedreht werden, dem Helixwinkel bei 0,7R, während in der Habenzone zum maximal aufgrund der herausstehenden Seitenflügel zulässigen Winkel verdreht werden kann, oder etwa zu 32 bis 35

Hat der Fräser 31 die Schraitennabe 19 erreicht, so ist die Bearbeitung der Druckfläche eines der Flügel vollendet. Es kann dann der Umfang des Flügels geschnitten werden, wobei Fräser wie etwa Schälfräser mit einem Durchmesser von etwa 6" verwendet werden können. Bevor man beginnt, die Umiaiigslinie der Flügel zu schneiden, wird die Schraube 1o zwecunässigerweise mit der Drehbewegung C verdreht, um die Außenlinienfläche in geeignete Beziehung zur X-Achse zu bringen. Der Fräser 31 wird dann am Mittelpunkt der Flügelspitze 20 angesetzt und entlang der X, Y und Z-Achse bewegt, um bei seinem Ue₁₃ entlang dem vorderen Rad des Flügels zur J^aüo 19 der Flügel-Umfangslinie zu folgen. Dieser Vorgang wird für den hinteren, nacheilenden Rand wiederholt, wobei wiederum an der Mitte der Flügelspitze 20 begonnen wird und in entgegengesetzter Richtung zur Nabe 19 gefahren wird. Für den Flügelrarid sind im ungemeinen Lwei Schneidgänge erforderlich, nämlich ein Grobschnitt, dem unter Verwendung eines Fräsers, der mit en_oeu Toleranzen bearbeiten

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kann, ein Feinschnitt folgt. Eine Hand-Übersteuerung der Waagreoht-Bohrfr äsmaschinen-Zuführgeschwindigkeiten kann als in den Bereichen um die Nabe 19 erforderlich angewandt werden, sowie in j Bereichen, in denen unregelmässiges G-iessen erfolgt oder wo j übermässig viel Metall vorhanden ist. ^:

Die beschriebenen Bearbeitungsgänge vervollständigen
die Maschinenarbeit im Hinblick auf die Druckfläche und die
Umiangslinie des einen Flügels. Bei Vollendung dieses Schritts
wird der Fräser 31 in der Z-Ächse zurückgezogen und die Säule ii bewegt sich in der W-Achse entlang ihrem horizontalen Gleis, sodaß sich die Schraube 18 von der Waagrecht-Bohrfräsmaschine 30
löst und die Schraubenflügel gedreht werden können, um den nach·* sten Flügel in die Stellung zum Bearbeiten zu bringen, wie es \ in Fig. 4 dargestellt ist. Die Säule 11 kehrt dann entlang ihrem Gleis in die Stellung nahe der Waagrecht-Bohrfräsmaschine 30 J zurück und die Schneidarbeitsgänge werden zum Bearbeiten der
Druckfläche und der Flügelumfangslinie des nächsten Flügels ; wiederholt. Dieser Arbeitsgang wird so oft wiederholt, als zum
Bearbeiten der Druckfläche und der Flügelumfangslinien jedes '' Flügels der Propellerschraube Ib erforderlich ist.

ι Sind die Druckflächen und die Flügelumfänge jedes Flügels

fertig, so wird der Fräser 31 in der Z-Achse zurückgezogen und ι die Säule 11 wird entlang der W-Achse zurückgezogen. Die Schraub be 18 wird mit der Drehbewegung C in eine Mittellinienstellung · mit einem Helixwinkel 0 verdreht. Die Säule wird dann entlang , der W-Achse in die Frässtellung zurückgebracht und die Schraube, 18 wird wieder so nahe als möglich an die Waagrecht-Bohrfräs- j

maschine 30 herangefahren, sodaß der Fräser 31 so starr als \ möglich bleiben kann und eine genaue Fräsung sichergestellt

ist. Der Fräser 31 folgt dann dem gesamten Umfang der

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Schraubennabe 19 entlang der X- und der Y-Achse, wobei er sich nach. Bedarf in der Z-Achse bewegt, wenn er sich der Naben-Auskehlung am voreilenden Rand nähert, wo der Flügel mit der ; Nabe am nächsten am Nabenende verbunden ist. Dieser Arbeits- ; gang führt dazu, daß der Außendurchmesser der Nabe 19 gedreht wird. Die Bewegung des Fräsers 31 auf dem Kreispfad wird bei ;· Erreichen des Schraubenflügels unterbrochen und es beginnt eine! hin- und hergehende Fräsertätigkeit mit Zirkularbewegung, die ; auf den Quadrant der Nabe 19 zwischen den Flügeln begrenzt ist.; Es kann geschnitten werden, indem abwechseln! von links nach | rechts, dann von rechts nach links bewegt wird, mit Bewegungen ; entlang der X-Achse und der Y-Achse und einer Zwischenbewegung ' entlang der 2-Achse wähiaad einer kurzen Yerweilzeit, die einem Wechsel der Bewegungsrichtung vorangeht. Dieser Vorgang wird j fortgesetzt, bis die maximale Tiefe zwischen den Flügeln erreicht

• + /iröifi äurch die Flügelüberlappung.begrenzt ist.. ist,/Nacn αϊesem Musxer^wira wieflerhöit in jedem Zwischenraum zwischen benachbarten Flügeln vorgegangen. Es ist nicht erforderlich, die Schraubenflügel zu drehen, um dieses Fräsen der Nabe 19 durchzuführen.

Mit der Bearbeitung der Nabe 19 ist die gesamte Bearbeitungstätigkeit auf der Druckseite der Schraube 18 vollendet. Der Fräser 31 der Waagrecht-Bohrfräsmasciiine 30 kann in .Richtung der Z-Achse zurückgezogen werden, während die Ausrichtstander- ^: Vorrichtung 10 mit der darauf montierten Propellerschraube 1Ü in der W-Achse zurückgezogen wird. Die Hebelarme 15 werden dann zum Zurückbringen der Schraube 1ϋ in die Installations- und Abnehmestellung gemäss Fig. 1 in Tätigkeit gesetzt. Um die gegenüberliegende oder Saugseite der Schraube 18 zu bearbeiten, kann die Schraube 18 von der Bühne 14 abgenommen und mit der

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Saugseite nach oben wieder montiert werden. Eine Wiederholung
der beim Bearbeiten der Druckseite der Schraube 18 aufeinander-]· folgenden Schritte führt zum Bearbeiten der Saugseite. i

Mit der Bearbeitung der Saugseite der Propellerschraube\ 18 ist das gesamte Maschinenwerk beendet und es verbleibt ! nur mehr eine geringfügige Handarbeit zum Herstellen der _; fertig bearbeiteten Schraube. Diese kann in die Stellung nach
Fig. 1 zurückgebracht und von der Bühne 14 abgenommen werden, j

Wie vorher erwähnt, kann die erfindungsgemässe Vorrichtung Massnahmen zum Heben und Senken der Schraube hinsichtlich l des Bodens enthalten. Eine solche Eigenschaft ist insbesondere' erwünscht, um zur erleichterten Installation und Abnahme
die Schraube auf Bodenhöhe zu bringen. Auch kann die Schraube ^: in die beste Stellung für die spezielle verwendete Fräsein- ι richtung gehoben oder gesenkt werden. Diese Massnahme der . vertikalen Lageänderung ist beispielsweise durch eine hydraulische Zylinderanordnung zu erzielen, die unterhalb des
Bodens zum Heben und Senken der vertikalen Säule 1V vorgesehen ist. Die Schraube wird gewöhnlich mit der Drehbewegung B
vor dem Heben oder Senken der Säule 11 in die Installier- ! und Abnehmstellung gedreht.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann manuell oder
durch motorgetriebene Mittel in den verschiedenen Achsen

betrieben werden, wobei eine Kombination von elektrischen j

ι Antriebsmotoren mit Getrieben in üblicher Weise oder Servo- j

motorantriebe verwendet werden können. Die Säule 11 kann ■

auf einer Gleitfläche für die Bewegung entlang dej/W-Achse '

stehen oder übliche reibungsarme Hollen aufweisen, die durch ;

ein ZahriötangensyBtem gesteuert werden. .,,- j

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Die Drehbewegung C kann beispielsweise mit Hilfe eines Schneckengetriebes, eines internen liingzahnrads mit iiitzel oder eines hydraulischen Servosystems, das einen hydraulischen Zylinder, einen Kolben und ein Verbindungsglied verwendet, gesteuert werden. Die Drehbewegung A wird leicht beispielsweise mit Hilfe eines Schneckengetriebes oder durch ein Planetengetriebesysteir. gesteuert und mit Energie versorgt. Die Drehbewegung B kann beispielsweise durch eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit oder mit Hilfe eines 3^sterne von Kugelschrauben gesteuert v/erden. Die Ausrichtständer-Vorrichtung 10 kann vorteilhafterweise in den verschiedenen Achsen durch automatische Steuerung betrieben werden und die Erfindung eignet sich insbesondere für einen betrieb duron numerische Steuerung in Verbindung mit einer numerisch gesteuerten Bearbeitungseiririchtung, um eine automatisch gesteuerte Bewegung in einer maximalen Anzahl von Achsen zu erhalten. Wie beschrieben, kann bis zu einer Gesamtzahl von acht Achsen zur Anwendung kommen, nämlich fünf in der aie Schraube ausrichtenden Säule una drei in der Waagrecht-Borhfräsmaschine.

Die Herstellun^smaterialien der Ausrichtstünder-Vorrichtung 10 sollten Stahl oder ähnliche iiaterialien Hoher Stärke und Abriebfestigkeit sein. Die Lager des Spindelgehäuses 24 und die Achsenlager bestehen vorzugsweise aus kö'rni_oem Gusseisen oder ähnlichem katerial in Verbindung mit geeigneten Lagerflächenmaterialien.

Die erfindungsgemälie Vorrichtung kann beim Anfan^sschnciden oder -bearbeiten der Oberflache einer Propellerschraube und ai ßerdem in der Test- und Überprüiphase der Herstellung "verwendet werden. Weitere Anwendun^Si.iö^lichkcitun umfassen die

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Verwendung in Verbindung mit einer Laserausrüstung und mit optischen Geräten sowie beim elektrischen Entladungsbearbeiten. Die verwendete Fräs- und Bearbeitungseinrichtung zum Schneiden der üchraubenoberilächen wird oft durch numerische Steuerungsveriahren gesteuert, um eine automatische Bearbeitung der Schraubeni'lächen zu ergeben.

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Claims

Patentansprüche':

1 .!Vorrichtung zum Ausrichten und Anordnen eines v'/erkstücks, gekennzeichnet durch einen vertikal angeordneten Tragständer (11), der um seine vertikale Achse drehbar ist und einen U-förmigen oberen Teil (12) aufweist; einen Achsbauteil (13), der zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Teils (12) liegt und drehbar mit jedem der Schenkel verbunden ist; ein Spindelgehäuse (24), das am Achsbauteil (13) montiert ist; und eine drehbar im Spindelgehäuse (24) montierte Spindel (28), auf der das Werkstück (18) montierbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (z.B. 15, 16) zum Drehen jedes der drehbaren Teile.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur vertikalen Bewegung des Tragständers zum Heben oder Senken des auf der Spindel montierten Werkstücks.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum horizontalen Bewegen des Tragständers (11) zum horizontalen Instellungbringen des auf der Spindel (2J) montierten Werkstücks (18).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eiiib am Spindelgehliuüe (2-0 angebrachte liebelarmanordnung (15) und durch eine Kulben-^ylirider-Einheit (1t>), uiü mit der Hebulan.iauordnung (15) iuu: Steuerung der jJrehuiL; dos SpinutilgD.iäuü-fS (2<O um uun Ach^uuuu; Ll (Ij) verbunüuu im,.
6. V'urrichtun_L nach einem dui¹ AtujpL'üche 1 bis 5_t dadurch gukennzeiuhne t, da Li υ in üoiinuc^ou^ü'ti'iubü uti u dot*

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BAD ORlGiMAL

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Spindel (28) zur Steuerung der Drehung der Spindel im Spindelgehäuse (24) verbuüen ist. :
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Teil der Spindel (28) zum Hontieren des Werkstücks (18) darauf eine Bühne (14) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Teil der Spindel (28) zum Montieren des Werkstücks (1b) darauf ein Dorn (29) befestigt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche· 1 bis 8, dadurch "gekennzeichnet, daß das Vierkstück eine Propellerschraube (18) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auszurichtende Propellerschraube eine Mehrflügel-Schiffsschraube (18) mit einem Durchmesser von etwa 15 bis 30 Fuß und einem Gewicht von etwa 50 Tonnen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Ausrichten und Anordnen einer mehrflügligeii Schiffsschraube während des Bearbeitens der Oberfläche der Schraube durch eine Waagrecht-Bohrfräsmaschine, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der vertikal angeordnete Tragständer (11) für seine .orizontale Bewegung auf einem Gleis montierbar ist, daß zwei Hebelarme (15) mit dem üpindelgehäuse (24) verbunden sind und daß von zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (15) jede mit einem der Hebelarme (15) zur Steuerung der Drehung des Spindelge- \ liäuses (24) um den Achsbauteil (13) verbunden ist. ■
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in Verbindung mit einer Dreiachs-Wuage- ■ , recjjt-liohriräsmaschine, die mit numerischen Steuerverfahren ^: Ij ο Ir j. ebon wird, verwendet ist.

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