DE3535809C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Halterungskörper zum Halten von zum direkten Einspannen schlecht geeigneten Werkstücken, insbesondere Turbinenschaufeln, bei dem der Raum zwischen dem aufgenommenen Teil des Werkstücks und den entsprechen­ den Innenwandungen des Halterungskörpers mit einem Ein­ gießmaterial ausfüllbar ist.

Insbesondere bei Turbinenschaufeln tritt das Problem auf, daß diese an bereits bearbeiteten Teilen gehaltert werden müssen, um beispielsweise an den Schaufelspitzen oder am Schaufelfuß bzw. bei Leitschaufelkranzsegmenten am Innen- und Außenkranz eine Schleifbearbeitung durchführen zu können.

Da naturgemäß eine unmittelbare beschädigungslose defi­ nierte Einspannung solcher Werkstücke schon wegen ihrer komplizierten geometrischen Formen mit üblichen Spann­ zeugen nicht möglich ist, ist man dazu übergegangen, solche Werkstücke in einen sogenannten Eingußspannblock einzugießen. Dieser umschließt das Werkstück bis auf die freibleibenden zu bearbeitenden Enden und läßt sich auf eine Werkzeugmaschine aufspannen. Der Block wird also gebildet durch das erstarrte, das Werkstück umschließende Eingießmaterial, das beispielsweise eine Zinn-Blei-Antimon- Legierung sein kann.

Nach der Bearbeitung des Werkstücks ist es nun notwendig, dieses wieder aus dem Eingußspannblock herauszulösen. Dies kann durch Abschmelzen des Blockmaterials oder durch mechanisches Aufbrechen des Eingußspannblockes geschehen. Eine besonders vorteilhafte Gestaltung eines Eingußspann­ blockes und entsprechende Aufbrechmittel für diesen Spann­ block zum Freilegen des Werkstücks nach seiner Bearbeitung hat die Anmelderin bereits in der nicht vorveröffentlichten DE 35 35 646 A1 vorge­ schlagen. Ein derartiger Eingußspannblock ist demnach ein nur einmal benutzbares Haltemittel, welches nach der Werkstückbear­ beitung zerstört wird.

Es ist aber auch bekannt, ein wiederverwendbares Träger­ element zu verwenden, welches das zu haltende Werkstück aufnimmt und bei dem der bestehende Raum zwischem dem Trägerelement und dem Werkstück mittels eines Eingieß­ materials ausgefüllt wird.

Ein auf diesem Prinzip aufgebautes Haltemittel für ein Werkstück ist beispielsweise aus der DE-OS 33 02 823 der Anmelderin bekannt.

Das nach der Werkstückbearbeitung notwendige Trennen des Werkstücks vom Trägerelement wird dabei durch Ausschmelzen des Eingießmaterials erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halterungs­ körper für komplizierte, zum direkten Einspannen schlecht geeignete Werkstücke, insbesondere für Turbinenschaufeln, zu schaffen, der neben seiner Wiederverwendbarkeit und der Möglichkeit seiner definierten Einspannung auf eine Werkzeugmaschine auch so ausgebildet ist, daß ein leichtes Entfernen des Werkstücks aus dem Halterungskörper ohne Ausschmelzen des Eingießmaterials möglich ist.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß er als teilbare Kapsel mit lösbar miteinander verbindbaren Kapselteilen ausgebildet ist, wobei mindestens an einem Kapselteil Referenzflächen zum Einspannen des Halterungs­ körpers vorgesehen sind.

Vorzugsweise ist die Kapsel dabei erfindungsgemäß so geteilt, daß sie aus einem Oberteil und aus einem Unterteil besteht.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Referenzflächen unmittelbar an einem Kapselteil angeordnet sind.

Es ist jedoch auch möglich, daß nach einem weiteren Merk­ mal der Erfindung die Referenzflächen an einem mit einem Kapselteil verbindbaren Spannteil angeordnet sind.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal sieht vor, daß zur Verhinderung des Austretens flüssigen Eingießmaterials aus der Kapsel diese beiderseits gegen das herausragende Werkstück mittels Dichtungen abgedichtet ist.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht auch darin, daß zur Verhinderung der Bildung eines geschlossenen Mantels aus Eingießmaterial um das Werkstück dieses mindestens an einer Kante durch ein Dichtelement von Ein­ gußmaterial freigehalten ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Eingießmaterial beim Trennen der Kapsel­ hälften in mehrere Einzelstücke zerfällt und mithin eine erleichterte Entnahme des Werkstücks möglich ist. Ein Ausschmelzen des Eingießmaterials ist dabei also nicht mehr nötig.

Wichtig ist dabei, daß erfindungsgemäß das Dichtelement als sich entlang der Werkstückkante über den Haltebereich in der Kapsel erstreckender Dichtstreifen ausgebildet ist. Somit wird sicher vermieden, daß sich das auf der einen Seite des Werkstücks befindliche Eingießmaterial mit dem an der gegenüberliegenden Werkstückseite befindlichen Eingießmaterial verbindet. Eine völlige Ummantelung des Werkstückes mit Eingießmaterial ist daher ausgeschlossen. Wie bereits ausgeführt, sind die Kapselteile lösbar mit­ einander verbindbar. Im allgemeinen wird man hierbei auf eine Schraubverbindung zurückgreifen. Es ist aber nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal auch möglich, daß die Verbindung zweier Kapselteile mittels des Eingießmaterials erfolgt, welches zwischen die Kapselteile und in in diesen angeordnete Ausnehmungen eindringt.

Diese Verbindung läßt sich beim Trennen der Kapselhälften leicht aufbrechen.

Wenn das zu haltende Werkstück aus mehreren zueinander beabstandeten Teilen besteht, insbesondere bei mehrflüg­ ligen Turbinenleitschaufeln, ist erfindungsgemäß vorge­ sehen, daß zumindest an einem Kapselteil Kammern für die einzelnen Werkstückteile, insbesondere Schaufelblätter, bildende Trennelemente angebracht sind.

Schließlich besteht die Erfindung auch darin, daß beider­ seits an den Durchtrittsstellen der Werkstückteile an der Kapsel separate, beim Entformen herausnehmbare Dichtein­ sätze vorhanden sind. Das trägt zusätzlich zur weiteren Erleichterung des Entnehmens des Werkstücks aus der Kapsel bei.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Halterungskörper zum Halten einer einzelnen Turbinenschaufel im Querschnitt,

Fig. 2 einen Halterungskörper zum Halten eines mehrflügligen Turbinenleitschaufelkranz­ segmentes in der Draufsicht,

Fig. 3 den Schnitt III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV nach Fig. 2,

Fig. 5 eine Verbindungsvariante von Ober- und Unterteil der Kapsel.

Der Halterungskörper, der gemäß der Fig. 1 für die Halte­ rung einer einzelnen Turbinenschaufel vorgesehen ist, ist als Kapsel 1 mit einem Oberteil 1a und einem Unter­ teil 1b ausgebildet. Das Oberteil 1a und das Unterteil 1b sind lösbar miteinander verbindbar, beispielsweise mittels einer in der Zeichnung als strichpunktierte Linie ange­ deuteten Schraubverbindung 2. Sowohl das Oberteil 1a als auch das Unterteil 1b sind im Innern so gestaltet, daß sie zusammen einen nur grob den Konturen des Werkstücks 3, hier einer Turbinenschaufel 3a, entsprechenden Raum 4 bilden, in dem das Werkstück 3 aufgenommen wird. Der nach der Aufnahme des Werkstücks 3 im Raum 4 verbleibende Spalt zwischen dem Werkstück 3 und der Kapsel 1 wird mit einem Eingießmaterial 6 ausgefüllt, welches im flüssigen Zustand über hier nicht sichtbare Einfüllöffnungen eingebracht wird und danach erstarrt. Die Einfüllöffnungen können beispielsweise hinter der in Fig. 1 dargestellten Schnittebene in den Bereichen 7a, 7b angeordnet sein, so daß sie mit dem Raum 4 verbunden sind. Am Grund des Raumes 4 ist ein Dichtelement 8 angeordnet, welches an der unteren Werkstückkante 9 anliegt und den Spalt zwischen der Innenwandung der Kapsel 1 und dem Werkstück 3 an dieser Stelle unterbricht. Auf diese Weise kann das Eingießmaterial 6 keinen geschlossenen Mantel um das Werk­ stück 3 bilden. Das bedeutet, daß ein Formschluß zwischen dem erstarrten Eingießmaterial 6 und dem Werkstück 3 vermieden wird, was dem späteren Herauslösen des Werk­ stücks 3 aus der Kapsel 1, dem sogenannten Entformen, sehr entgegenkommt. Das erstarrte Eingießmaterial 6 wird dabei nämlich in mehrere Teile 6a, 6b, 6c zerfallen.

Das in der Kapsel 1 gehalterte Werkstück 3 kann an seinen übrigen, außerhalb der Kapsel 1 liegenden Teilen bear­ beitet werden. Zur dazu notwendigen Einspannung an einer Werkzeugmaschine ist die Kapsel 1 mit entsprechenden Referenzflächen versehen. Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist dazu ein mit der Kapsel 1 verbindbares Spannteil 11 vorgesehen. Dieses kann eine universell für die Aufnahme verschiedenartiger Haltekapseln 1 ausgebildete Spann­ palette sein, da es im Gegensatz zu der das Werkstück 3 aufnehmenden Kapsel 1 nicht an die Werkstückform gebunden ist. An diesem Spannteil 11 befinden sich die für eine definierte Aufspannung erforderlichen Referenzflächen 12a, 12b, 12c, 12d.

In den Fig. 2 bis 4 ist ein Halterungskörper für ein mehrflügliges Turbinenleitschaufelkranzsegment gezeigt, wobei die der Fig. 1 funktionell entsprechenden Teile hier mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch vermehrt um 100, angegeben sind.

Der Halterungskörper ist auch hier als Kapsel 101 ausge­ bildet, die aus einem Oberteil 101a und einem Unterteil 101b besteht. Beide Teile 101a, 101b sind miteinander durch mehrere in der Zeichnung nur angedeutete Schraub­ verbindungen 102 lösbar verbunden. Das Werkstück 103 ist hier ein Turbinenleitschaufelkranzsegment 103a, welches aus mehreren zwischen einem Innenkranzsegment 103b und einem Außenkranzsegment 103c befindlichen Leitschaufel­ blättern 103d besteht. Das Turbinenleitschaufelkranz­ segment 103a ist in der Kapsel 101 im Bereich der Leit­ schaufelblätter 103d gehalten, so daß die herausragenden Innen- und Außenkranzsegmente 103b, 103c bearbeitet werden können. Das Oberteil 101a und das Unterteil 101b der Kapsel 101 bilden hier entsprechend der Anzahl der aufzunehmenden Schaufelblätter 103d mehrere Räume 104. Hierzu weist das Oberteil 101a mehrere Trennelemente 13 auf, die an diesem mittels in Fig. 2 nur angedeuteten Verbindungselementen 14 befestigt sind oder mit ihm aus einem Stück bestehen. Die in den Räumen 104 verbleibenden Zwischenräume zwischen den Schaufelblättern 103d und den Kapselinnenwänden werden mit Eingießmaterial 106 gefüllt, und zwar bis zu einem unterhalb der oberen Schaufelspitze liegenden Niveau 16 (Fig. 3). Der Zugang für die Füllvor­ gänge ist über eine im Oberteil 101a befindliche Aus­ nehmung 17 möglich. Die Räume 104 sind genauso wie bei der Ausführung nach Fig. 1 am Grund mit je einem Dicht­ element 108 versehen. Diese Dichtelemente 108 sowie das unterhalb der Schaufelspitzen liegende Füllungsniveau 16 des Eingießmaterials 106 bewirken auch hier, daß sich kein geschlossener Mantel von erstarrtem Eingießmaterial 106 um die Schaufelblätter 103d bildet. An den beiderseitigen Austrittsstellen der Schaufelblätter 103d aus der Kapsel 101 erfolgt eine Abdichtung mittels sich um den Umfang des Schaufelblattquerschnitts erstreckender Dichtungen 18 (Fig. 4), so daß ein seitliches Austreten des noch flüssigen Eingießmaterials 106 aus der Kapsel 101 verhin­ dert wird. Zusätzlich befinden sich im Bereich der Schaufelblattaustrittstellen im Oberteil 101a separate Dichteinsätze 19, die beim Entformen, d. h. beim Heraus­ nehmen des Werkstücks aus der Kapsel 101, herausnehmbar sind und somit das Entformen erleichtern.

Im Gegensatz zur in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind hier die Referenzflächen 112a, 112b, 112c, 112d, 112e zum Spannen der Kapsel 101 auf eine Werkzeugmaschine direkt am Unterteil 101b der Kapsel 101 vorgesehen (Fig. 2 und 3).

In Fig. 5 ist eine Möglichkeit der Verbindung von Ober­ teil 1a und Unterteil 1b der Kapsel 1 miteinander gezeigt, die anstelle der genannten Schraubverbindung 2 treten kann.

Das Verbindungselement 21 besteht hier aus dem beim Umgießen des Werkstücks 3 in der Kapsel 1 verwendeten Eingießmaterial, welches sich in am Oberteil 1a und am Unterteil 1b befindliche Ausnehmungen 22a, 22b setzt und nach dem Erstarren beide Teile 1a, 1b sicher miteinander verbindet. Zur Lösung der Verbindung ist dieses Eingieß­ material leicht aufbrechbar.

Als Eingießmaterial können Gießharze, geschmolzene Metalle bzw. Metallegierungen oder geschmolzene Kunststoffe verwendet werden.

Vor dem Eingießen des Eingießmaterials in die Kapsel 1, 101 muß das Werkstück 3, 103 natürlich genau positioniert sein, was mit einer speziellen Vorrichtung geschieht, die jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist.

Claims (10)

1. Halterungskörper zum Halten von zum direkten Einspannen schlecht geeigneten Werkstücken, insbesondere Turbinen­ schaufeln, bei dem der Raum zwischen dem aufgenommenen Teil des Werkstücks und den entsprechenden Innenwandungen des Halterungskörpers mit einem Eingießmaterial ausfüll­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß er als teilbare Kapsel (1, 101) mit lösbar miteinander verbindbaren Kapselteilen ausgebildet ist, wobei mindestens an einem Kapselteil Referenzflächen zum Einspannen des Halterungs­ körpers vorgesehen sind.

2. Halterungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kapsel (1, 101) aus einem Oberteil (1a, 101a) und einem Unterteil (1b, 101b) besteht.

3. Halterungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzflächen (112a, 112b, 112c, 112d, 112e) unmittelbar an einem Kapselteil (101b) ange­ ordnet sind.

4. Halterungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzflächen (12a, 12b, 12c, 12d) an einem mit einem Kapselteil (1b) verbindbaren Spannteil (11) angeordnet sind.

5. Halterungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Austretens flüssi­ gen Eingießmaterials (6, 106) aus der Kapsel (1, 101) diese beiderseits gegen das herausragende Werkstück (3, 103) mittels Dichtungen (18) abgedichtet ist.

6. Halterungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung der Bildung eines geschlossenen Mantels aus Eingießmaterial (6, 106) um das Werkstück (3, 103) dieses mindestens an einer Kante (9, 109) durch ein Dichtelement (8, 108) von Eingießmaterial frei­ gehalten ist.

7. Halterungskörper nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dichtelement (8, 108) als sich entlang der Werkstückkante (9, 109) über den Haltebereich in der Kapsel (1, 101) erstreckender Dichtstreifen ausgebildet ist.

8. Halterungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zweier Kapselteile (1a, 1b bzw. 101a, 101b) mittels des Eingießmaterials erfolgt, welches zwischen die Kapselteile und in in diesen angeordnete Ausnehmungen (22a, 22b) eindringt.

9. Halterungskörper nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche zur Aufnahme von aus mehreren zuein­ ander beabstandeten Teilen bestehenden Werkstücken, ins­ besondere von mehrflügligen Turbinenleitschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem Kapselteil (101a, 101b) Kammern für die einzelnen Werkstückteile, insbeson­ dere Schaufelblätter (103d), bildende Trennelemente (13) angebracht sind.

10. Halterungskörper nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beiderseits an den Durchtrittsstellen der Werkstückteile (103d) an der Kapsel (101) separate, beim Entformen herausnehmbare Dichteinsätze (19) vorhanden sind.