DE3727312A1 - Einrichtung zur positionierung eines werkstueckes in einer giessform fuer einen eingussspannblock - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Positionierung eines Werkstückes, insbesondere einer Turbinenschaufel, in einer Gießform, in der durch Umgießen des Werkstückes mit einem schmelzbaren Material ein Eingußspannblock ge­ bildet wird.

Eingußspannblöcke dienen zum Fixieren von ansonsten schwie­ rig einzuspannenden Werkstücken. Beispielsweise müssen Turbinenschaufeln, deren Schaufelblatt bereits fertig be­ arbeitet ist, an diesem fertig bearbeiteten Schaufelblatt zur Bearbeitung ihres Schaufelfußes eingespannt werden. Solche Werkstücke werden dann in einen sogenannten Einguß­ spannblock eingegossen, so daß mindestens die zu bearbei­ tenden Werkstückteile freibleiben.

In der DE-OS 35 35 646 hat die Anmelderin bereits einen solchen Eingußspannblock sowie eine Vorrichtung zu dessen Herstellung vorgeschlagen. Wesentlich ist, daß das Werk­ stück in einer bestimmten Lage im Eingußspannblock einge­ gossen wird, um beim Aufspannen des Eingußspannblockes auf eine Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifmaschine, eine genaue Bearbeitungsposition des Werkstückes zu er­ reichen und Bearbeitungsfehler auszuschließen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Positionierung eines Werkstückes in einer Gießform zur Herstellung eines Eingußspannblocks anzugeben.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß in der Form mehrere Positionierelemente für das Werkstück in bestimmten Positionen angeordnet sind und daß mindestens eines der Positionierelemente mit einer Anzeigeeinrichtung in Verbindung steht welche eine definierte Lage des Werkstückes anzeigt, wenn die Positionierelemente mit dem Werkstück kontaktieren.

Hierbei ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vor­ gesehen, daß die Positionierelemente als Positionierstifte ausgebildet sind, die jeweils aus einem hülsenförmigen Mantel und aus einem im wesentlichen von diesem umgebenen Kern bestehen, wobei der Kern den Kontakt zum Werkstück bildet. Dabei besteht der Kern des Positionierstiftes aus einem elektrisch leitfähigen Material.

Aufgrund des durch häufiges Kontaktieren mit einem Werk­ stück am Kern des Positionierstiftes möglichen Verschleißes wird erfindungsgemäß des weiteren vorgeschlagen, daß der Kern kontaktseitig mit einem verschleißfesten, elektrisch leitfähigem Einsatzteil versehen ist. Im allgemeinen ist es dabei ausreichend, wenn das Einsatzteil aus einem in längsaxialer Richtung in den Kern eingesetzten Kontaktstift, eine punktförmige Kontaktfläche bildend, besteht.

Für besondere Kontaktstellen des Werkstückes, beispielsweise für gerundete Außenkonturen, kann es vorteilhaft sein, wenn das Einsatzteil aus einem im wesentlichen queraxial eingesetzten und durch den Kern führenden Kontaktstift, eine linienförmige Kontaktfläche bildend, besteht. Dabei kann die linienförmige Kontaktfläche tangential an den Außenrundungen des Werkstückes anliegen.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß der Mantel des Positionierstiftes aus einem hitzebeständigen Material besteht. Dabei ist der Kern gegenüber dem Mantel elektrisch isoliert.

Eine Ausführungsform des Positionierstiftes kann darin bestehen, daß der Mantel aus Metall besteht, und der Kern mit dem Mantel unter Zwischenlage einer elektrisch isolie­ renden Klebemittelschicht fest verbunden ist.

Als zusätzliche elektrische Isolierung gegenüber möglichen Werkstückberührungen oder gegenüber Berührungen an Durch­ führungen in Gießformteilen kann gemäß einem weiteren Merk­ mal der Erfindung ein Teil des Mantels als Endkappe aus hitzebeständigem Kunststoff ausgebildet sein.

Für Kontaktstellen an besonderen Außenkonturen des Werk­ stückes ist es sehr vorteilhaft, wenn der Positionierstift an der Kontaktseite zum Werkstück eine mindestens annähernd der Werkstückkontur angepaßte Profilierung aufweist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht ein genaues Positionieren des Werkstückes in der Gießform vor dem Ein­ gießen des Eingußmaterials und somit eine lagegerechte Fixierung des Werkstückes im Eingußspannblock. Die Signal­ gebung beim Vorliegen einer gewünschten, definierten Werk­ stückposition erweist sich dabei zusätzlich als Vorteil auf dem Wege zur automatisierten Herstellung von Einguß­ spannblöcken.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Wirkprinzips einer Positioniereinrichtung anhand eines Po­ sitionierelements,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Positio­ niereinrichtung mit mehreren Positionierele­ menten zur Erreichung einer definierten Werk­ stückposition und die

Fig. 3 bis 6 verschiedene Ausführungsformen von Positionier­ elementen, jeweils im Längsschnitt.

Ein Werkstück 1, beispielsweise eine Turbinenschaufel 1 a, soll in einer Gießform 2 in einen Eingußspannblock einge­ gossen werden, der durch Umgießen der Turbinenschaufel 1 a mittels eines schmelzbaren Eingießmaterials, z. B. einer Zinn-Blei-Antimon-Legierung, gebildet wird. Die Gießform 2 ist in den Fig. 1 und 2 nur durch strichpunktierte Li­ nien angedeutet. In der eingangs genannten DE-OS 35 35 646 ist eine solche Gießform aber bereits hinreichend darge­ stellt und beschrieben worden, so daß hier darauf verzichtet werden kann.

Es geht nun darum, die Turbinenschaufel 1 a innerhalb der Gießform 2 vor dem Eingießen des flüssigen Eingießmaterials in eine definierte Position zu bringen, so daß sie im fer­ tigen Eingußspannblock die notwendige Bearbeitungslage beim Einspannen des Spannblockes in einer Werkzeugmaschine, ins­ besondere Schleifmaschine, hat. Deshalb sind in der Gießform 2 Positionierelemente 3 so angeordnet, daß deren Kontakt mit der Turbinenschaufel 1 a eine definierte Lage der Turbi­ nenschaufel 1 a signalisiert.

In Fig. 1 ist die Wirkungsweise beispielsweise an nur einem Positionierelement 3 gezeigt. Hierbei sind einer­ seits die Turbinenschaufel 1 a und andererseits das Posi­ tionierelement 3 mit einer Stromquelle 4 unter Zwischen­ schaltung eines Anzeigegerätes, z. B. einer Lampe 6, ver­ bunden. Der elektrische Anschluß an die Turbinenschaufel 1 a erfolgt über ein elektrisches Kontaktstück 7. Bei einer Berührung zwischen der Turbinenschaufel 1 a und dem Positio­ nierelement 3 ist der Stromkreis geschlossen und die An­ zeigelampe 6 leuchtet auf. Eine definierte Werkstücklage läßt sich aber nicht immer mit nur einem Positionierelement 3 erreichen. Hierzu sind in der Regel mehrere solche Positio­ nierelemente 3 erforderlich, die in der Gießform 2 in be­ stimmten Positionen angeordnet sind. Erst eine Werkstückanlage an allen Positionierelementen garantiert dann die gewünschte Werkstückposition.

In der Fig. 2 ist das am Beispiel von drei Positionier­ elementen 3 a, 3 b, 3 c gezeigt, wobei es, soweit es eine einwandfreie Positionierung erfordert, auch noch mehr sein können. Die Positionierelemente 3 a, 3 b, 3 c sind mit einem UND-Glied 8 verbunden, welches erst ein Ausgangssignal abgibt, wenn alle Positionierelemente 3 a, 3 b, 3 c mit dem Werkstück 1, der Turbinenschaufel 1 a, kontaktieren. Das vom UND-Glied abgegebene Ausgangssignal wird in einem Ver­ stärker 9 verstärkt und einem Stellglied 11 aufgegeben zur Betätigung einer Anzeigeeinrichtung 12, beispielsweise einer Anzeigelampe 6 gemäß Fig. 1. Die Anzeigeeinrichtung 12 kann auch eine andere optische oder akustische Signal­ einrichtung oder auch ein Bildschirm sein.

In den Fig. 3 bis 6 sind nun verschiedene Ausführungen von Positionierelementen 3 dargestellt. Dabei sind alle Positionierelemente 3 als Positionierstifte 13 ausgebildet, die aus einem hülsenförmigen Mantel 14 aus hitzebeständigem Material, einem elektrisch leitfähigem Kern 16 und einer elektrisch isolierenden Klebemittelschicht 17 zwischen dem Kern 16 und dem Mantel 14 bestehen. Durch die Klebe­ mittelschicht 17 sind der Kern 16 und der Mantel 14 fest miteinander verbunden und gegeneinander elektrisch iso­ liert. Der Kontakt zum Werkstück erfolgt durch die aus dem Mantel 14 herausstehende Kontaktfläche 16 a des Kernes 16.

Diese der Fig. 3 entsprechende Grundausführung ist gemäß der Fig. 4 dahingehend verändert, daß kontaktseitig der Kern 16 mit einem verschleißfesten Einsatzteil 18 versehen ist, welches aus einem in Richtung der Längsachse des Ker­ nes 16 eingesetzten Kontaktstift 18 a, beispielsweise aus Hartmetall, besteht. Ebenso wie in Fig. 3 gewährleistet auch die Kontaktfläche 16 a des Kontaktstiftes 18 a gemäß der Ausführung nach Fig. 4 eine punktförmige Berührung mit dem Werkstück. Das verschleißfeste Einsatzteil 18 trägt dabei wesentlich zur Erhöhung der Lebensdauer des Positio­ nierstiftes 13 bei.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Positionierstift 13 gezeigt, der zur Anlage an besonderen Werkstückkonturen, hier an der gerundeten Außenkontur einer Turbinenschaufel 1 a, aus­ gebildet ist. Um eine linienförmige Kontaktfläche 16 b zu erhalten, die tangential an der gerundeten Außenkontur der Turbinenschaufel 1 a anliegt, ist hier das Einsatzteil 18 als im wesentlichen queraxial durch den Kern 16 geführter Kontaktstift 18 b ausgebildet. Außerdem weist hierbei der Positionierstift 13 an seiner Kontaktseite zum Werkstück, d. h. zur Turbinenschaufel 1 a, eine der Werkstückkontur annähernd angepaßte Profilierung 19 auf.

Während bei den Ausführungen gemäß den Fig. 3, 4 und 6 der Mantel 14 durchgängig aus einem Material, z. B. Stahl, besteht, ist bei der Ausführung gemäß der Fig. 5 der Man­ tel 14 im dem Werkstück zugewandten Bereich als Endkappe 21 aus hitzebeständigem Kunststoff ausgebildet, worin eine zusätzliche elektrische Isolierung, z. B. bei Werkstück­ berührungen mit dem Mantel 14, besteht. In diesem Falle kann sich der querverlaufende Kontaktstift 18 b bis durch die isolierende Endkappe erstrecken.

Gemäß der Fig. 6 ist der Kern 16 in dem werkstückseitigen Endbereich erweitert. Diese Kernerweiterung 22 nimmt auch die genannte Profilierung 19 auf. Der querverlaufende Kon­ taktstift 18 b erstreckt sich nur durch die Kernerweiterung 22. Die elektrische Isolierung gegenüber dem Mantel 14 erfolgt hier wieder ausschließlich durch die Klebemittel­ schicht 17, die sich auch über den Bereich der Kernerwei­ terung 22 erstreckt.

Die beim Eingießen des Eingießmaterials in der Form verbleibenden Positionierstifte 13 benötigen nicht nur einen hitzebeständigen Mantel 14; auch der elektrisch lei­ tende Kern 16 und die Klebemittelschicht 17 sollen weitest­ gehend hitzebeständig sein.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Positionierung eines Werkstückes, ins­ besondere einer Turbinenschaufel, in einer Gießform, in der durch Umgießen des Werkstückes mit einem schmelzbaren Material ein Eingußspannblock gebildet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Form (2) mehrere Positionierelemente (3, 3 a, 3 b, 3 c) für das Werkstück (1) in bestimmten Positio­ nen angeordnet sind und daß mindestens eines der Positio­ nierelemente (3, 3 a, 3 b, 3 c) mit einer Anzeigeeinrichtung (12) in Verbindung steht, welche eine definierte Lage des Werkstückes (1) anzeigt, wenn die Positionierelemente (3, 3 a, 3 b, 3 c) mit dem Werkstück (1) kontaktieren.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die Positionierelemente (3) als Positionierstifte (13) ausgebildet sind, die jeweils aus einem hülsenförmigen Mantel (14) und aus einem im wesentlichen von diesem umge­ benen Kern (16) bestehen, wobei der Kern (16) den Kontakt zum Werkstück (1) bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (16) des Positionierstiftes (13) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kern (16) kontaktseitig mit einem ver­ schleißfesten, elektrisch leitfähigem Einsatzteil (18) versehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (18) aus einem in längsaxialer Rich­ tung in den Kern (16) eingesetzten Kontaktstift (18 a), eine punktförmige Kontaktfläche (16 a) bildend, besteht.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (18) aus einem im wesentlichen quer­ axial eingesetzten und durch den Kern (16) führenden Kon­ taktstift (18 b), eine linienförmige Kontaktfläche (16 b) bildend, besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (14) des Positionierstiftes (13) aus einem hitzebeständigen Material besteht.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (16) gegen­ über dem Mantel (14) elektrisch isoliert ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mantel (14) aus Metall besteht und der Kern (16) mit dem Mantel (14) unter Zwischenlage einer elektrisch isolierenden Klebemittelschicht (17) fest ver­ bunden ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Mantels (14) als Endkappe (21) aus hitzebeständigem Kunststoff ausgebildet ist.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierstift (13) an der Kontaktseite zum Werkstück (1) eine mindestens annähernd der Werkstückkontur angepaßte Profilierung (19) aufweist.