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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit Teilen mit exakter Formgebung
und betrifft im Spezielleren eine Vorrichtung zum Herstellen von
Teilen mit exakter Formgebung.
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Viele
Industrien verwenden Teile mit exakter Formgebung. Zum Beispiel
müssen
herkömmliche Schaufeln
zur Verwendung in Gasturbinenmaschinen eine exakte Formgebung erhalten.
Typischerweise wird durch ein Formgussverfahren oder Gesenkschmieden
ein Ausgangsrohling aus Metall zu einem Rohling mit einer Schaufelform
geformt. Im Allgemeinen beinhaltet die Schaufel ein äußeres Ende,
einen Wurzelbereich, der in Längsrichtung
von diesem beabstandet ist, sowie einen mittleren Erstreckungsbereich,
der sich zwischen dem äußeren Ende
und dem Wurzelbereich erstreckt. Das äußere Ende kann eine angebrachte
oder integral ausgebildete Verkleidung aufweisen. In diese Bereiche
des Rohlings muss eine Reihe von Details durch spanende Bearbeitung
eingebracht werden. Beispielsweise müssen mehrere Schwalbenschwanzeinrichtungen
in dem Wurzelbereich durch spanende Bearbeitung gebildet werden. Diese
Schwalbenschwanzeinrichtungen erlauben eine Befestigung der Schaufel
an der Rotorscheibe in der Maschine. Zum Erzielen einer akzeptablen
Maschinenleistungsfähigkeit
müssen
diese Schwalbenschwanzeinrichtungen mit kleinen Toleranzen gebildet
werden. Um dies zu erzielen, muss es Referenzeinrichtungen geben,
auf der Basis derer die Konfiguration der Schwalbenschwanzeinrichtungen
gemessen werden kann, und es muss eine Vorrichtung zum Halten des
Rohlings während
der spanenden Bearbeitung vorhanden sein.
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Es
wird auf das
US-Patent Nr. 2
577 747 , erteilt für
Gibian, sowie auf das
US-Patent
Nr. 3 818 646 , erteilt für Peterson, Bezug genommen.
Das bei Gibian gelehrte Verfahren ist jedoch nicht ausreichend exakt,
und das bei Peterson gelehrte Verfahren erfordert eine komplexe
Vorrichtungsausführung, die
in der Ausbildung, der Herstellung sowie der Unterhaltung teuer
ist. Darüber
hinaus ist eine andere Vorrichtung für unterschiedlich dimensionierte
und geformte Schaufeln erforderlich.
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Ferner
wird auch auf ein Verfahren zum Bereitstellen von Referenzeinrichtungen
Bezug genommen, das das Einkapseln des Rohlings in einen Materialblock,
beispielsweise eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, beinhaltet.
Der Materialblock wird um den Rohling herum geformt, so dass sich
der Wurzelbereich von dem Block weg erstreckt. Die Seiten des Blocks
bilden Referenzebenen, anhand derer die Konfiguration der Schwalbenschwanzeinrichtungen
oder anderer Details mit der erforderlichen Genauigkeit bestimmt
werden kann. Das Einkapseln des Rohlings macht jedoch ein komplexes
Einkapselungswerkzeug erforderlich. Ferner muss nach dem Bilden
der Schwalbenschwanzeinrichtungen durch spanende Bearbeitung das
Material von dem Rohling abgeschmolzen werden und entsorgt werden,
ohne dass Umweltprobleme entstehen.
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Zum Überwinden
der vorstehend beschriebenen Probleme beschreibt die
EP-A-0890410 , die Teil des Standes
der Technik gemäß Artikel
54 (3) EPÜ bildet,
einen Rohling mit einem Opferbereich und drei Festlegeeinrichtungen.
Der Opferbereich erstreckt sich in Längsrichtung von dem Wurzelbereich weg.
Die drei Festlegeeinrichtungen sind derart konfiguriert und positioniert,
dass sie mit entsprechenden Einrichtungen an einer Vorrichtung zusammenwirken.
Bei einer der Festlegeeinrichtungen handelt es sich um einen konisch
ausgebildeten Vorsprung, der an dem äußeren Ende angeordnet ist.
Bei den beiden anderen Festlegeeinrichtungen handelt es sich um
spanend gearbeitete Kerben in dem Opferbereich, und zwar eine rechteckig
ausgebildete Kerbe sowie eine keilförmig ausgebildete Kerbe. Der
konische Vorsprung und die rechteckige Kerbe liegen beide in einer
Ebene, die eine Stapelachse enthält. Die
keilförmige
Kerbe weist eine Ecke auf, die mit der Wurzel-Mittellinie rechtwinklig
zu der Stapelachse ausgerichtet ist.
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Die
Vorrichtung weist eine U-förmige
Basis mit voneinander beabstandeten Endwänden zum Aufnehmen des Rohlings
auf. Die eine der Endwände
stützt
einen Klemmmechanismus ab, der eine konische Bohrung aufweist. Die
andere Endwand stützt eine
Anlageeinrichtung ab, die rechteckige und keilförmige Vorsprünge aufweist.
Durch Betätigung
des Klemmmechanismus wird die konische Bohrung in Kontakt mit dem
konischen Vorsprung an dem Rohling gebracht. Dies bringt die mit
Kerben ausgebildeten Festlegeeinrichtungen in Kontakt mit den entsprechenden
Vorsprüngen
an der Anlageeinrichtung, um dadurch den Rohling in der Vorrichtung
zu positionieren. Die Oberflächen
des keilförmigen
Vorsprungs treten in beträchtlichen
Kontakt mit entsprechenden Oberflächen der keilförmigen Kerbe.
Dieser Kontakt trägt
dazu bei, dass eine Rotationsbewegung des Rohlings während der
spanenden Bearbeitung verhindert ist und ermöglicht ferner eine Befestigung
des Rohlings innerhalb der Vorrichtung unter Verwendung nur einer
minimalen Klemmkraft in Längsrichtung.
Details, wie z. B. Schwalbenschwanzeinrichtungen im Wurzelbereich,
können
in exakter Weise durch spanende Bearbeitung in dem Rohling gebildet
werden, so dass sich ein Teil mit exakter Formgebung herstellen
lässt.
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Der
Rohling und die Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben worden
sind, sind in der
EP-A-0890410 offenbart.
Diese Verfahrensweise ermöglicht
eine spanende Bearbeitung des Teils mit verbesserter Genauigkeit.
Weiterhin eliminiert sie die Notwendigkeit von Vorrichtungen mit
komplexen Klemmmechanismen, und sie macht auch kein Einkapseln in
eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt erforderlich. Die Vorrichtung
lässt sich
relativ einfach herstellen und kann leicht modifiziert werden, um
Schaufeln mit unterschiedlicher Größe oder Formgebung Rechnung
zu tragen. Die
DE-C-3522457 beschreibt
eine Klemmvorrichtung für einen
gabelförmigen
Gelenkrohling, wobei der Rohling zwischen zwei Schwenkbacken gehalten
ist.
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Es
wird jedoch immer nach besseren Vorrichtungen gesucht. Beispielsweise
muss bei dem Rohling und der Vorrichtung, wie diese vorstehend beschrieben
worden sind, ein signifikant höheres Ausmaß an Klemmkraft
in Längsrichtung
gelegentlich aufgewendet werden, um eine Rotationsbewegung des Rohlings
während
der spanenden Bearbeitung zu verhindern. Höhere Klemmkräfte können jedoch
zu Deformierung des Rohlings führen,
während dieser
in der Vorrichtung befestigt ist. Dies kann zu einer Fehlausrichtung
der anschließend
durch spanende Bearbeitung gebildeten Einrichtungen führen. Hohe
Klemmkräfte
stellen auch ein Risiko für
eine permanente Deformation des Rohlings dar. Aus diesem Grund sucht
man nach einer Vorrichtung, die keine signifikant höheren Klemmkräfte als
eine erwünschte
Klemmkraft zum Festlegen des Rohlings erfordert.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Halten eines Rohlings geschaffen, wie diese im Anspruch 1 beansprucht
ist.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Herstellen von Teilen mit exakter Formgebung geschaffen, wie
es im Anspruch 12 beansprucht ist.
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Es
hat sich herausgestellt, dass aufgrund von Grenzen bei der Herstellungstechnologie
unweigerlich Ungenauigkeiten bei dem spanenden Bearbeitungsvorgang
entstehen, in dem die in Form von Kerben ausgebildeten Festlegeeinrichtungen
an den Rohlingen gebildet werden. Somit kann die keilförmige Kerbe
bzw. Ausnehmung möglicherweise
an dem Rohling nicht perfekt positioniert sein, d. h. die Ecke der
keilförmigen
Kerbe ist möglicherweise
nicht perfekt mit der Wurzel-Mittellinie fluchtend angeordnet, d.
h. sie ist nicht perfekt rechtwinklig zu der Stapelachse. In einem
derartigen Fall benötigt
die bestehende Vorrichtung ein stärkeres Ausmaß an Klemmkraft
in Längsrichtung,
um einen beträchtlichen
Kontakt zwischen den Oberflächen
des keilförmigen
Vorsprungs und der keilförmigen
Kerbe zu erzielen. Bei Nichtvorhandensein eines derartigen Kontakts
besteht bei den Oberflächen
möglicherweise
nur in einem begrenzten Bereich Kontakt, wobei dieser zum Befestigen
des Rohlings möglicherweise
nicht ausreichend ist.
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Durch
Verwenden einer schwenkbaren Befestigung ermöglicht die vorliegende Erfindung
ein besseres Zusammenwirken zwischen einer Festlegeeinrichtung an
dem Rohling und einer entsprechenden Einrichtung an der Vorrichtung.
Als Ergebnis hiervon ist die Vorrichtung in der Lage, den Rohling
zu befestigen, wobei eine geringere Klemmkraft auf den Rohling ausgeübt wird
als bei der früheren Vorrichtung.
Die Verwendung einer geringeren Klemmkraft reduziert die Wahrscheinlichkeit,
dass der Rohling bei Befestigung in der Vorrichtung verformt wird,
so dass damit auch die Wahrscheinlichkeit einer Fehlausrichtung
von anschließend
durch spanende Bearbeitung gebildeten Einrichtungen vermindert wird.
Auch vermindert es das Risiko einer permanenten Verformung des Rohlings.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird dies ohne Beeinträchtigung
der Positionierung oder des Zusammenwirkens der anderen Festlegeeinrichtungen
erzielt, so dass sichergestellt ist, dass der Rohling in der gewünschten
Weise innerhalb der Vorrichtung positioniert ist.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun lediglich anhand eines Beispiels
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben; darin
zeigen:
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1 eine
schematische Seitenaufrissansicht eines Turbobläser-Gasturbinentriebwerks mit axialer
Strömung;
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2 eine
Perspektivansicht einer Vorrichtung zur Verwendung bei einem Rohling
gemäß einem
besten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
auseinander gezogene Darstellung der Vorrichtung der 2;
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4 eine
Perspektivansicht einer Anlageeinrichtung der Vorrichtung der 2;
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5 eine
Perspektivansicht der Vorrichtung und des Rohlings der 2,
wobei der Rohling auf der Vorrichtung aufliegt und die Vorrichtung
sich in einer geöffneten
Stellung befindet;
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6 eine
Perspektivansicht der Vorrichtung und des Rohlings der 2,
wobei der Rohling in der Vorrichtung befestigt ist und eine Seite
eines Wurzelbereichs an dem Rohling spanend bearbeitet worden ist;
und
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7 eine
Perspektivansicht der Vorrichtung des Rohlings der 6,
wobei der Rohling mittels einer Auswerfeinrichtung aus der Vorrichtung entfernt
wird.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Turbobläser-Gasturbinentriebwerk 10 mit
axialer Strömung
in einer Triebwerksgondel 12 eines Flugzeugs angebracht.
Die Gondel 12 umgibt das Gasturbinentriebwerk 10.
Das Triebwerk weist einen Bläserabschnitt 14,
einen Verdichterabschnitt 16, einen Brennerabschnitt 18 sowie
einen Turbinenabschnitt 20 auf. Eine Achse Ae ist
zentral in dem Triebwerk angeordnet und erstreckt sich in Längsrichtung
durch dieses hindurch. Ein Primärströmungsweg 22 für Arbeitsmediumgase
verläuft
in Längsrichtung
entlang der Achse Ae. Ein Sekundärströmungsweg 24 für Arbeitsmediumgase
verläuft
parallel zu sowie radial außerhalb
von dem Primärströmungsweg 22.
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Der
Turbinenabschnitt 20 beinhaltet eine strömungsaufwärtige Hochdruckturbine 26 sowie eine
strömungsabwärtige Niedrigdruckturbine 28. Die
Niedrigdruckturbine 28 ist z. B. durch eine Statoranordnung 30 und
eine Rotoranordnung 32 gebildet. Die Rotoranordnung 32 weist
eine Mehrzahl von Strömungsprofilen
oder Schaufeln 34 auf, die sich von einer Rotorscheibe 36 über den
primären
Arbeitsmedium-Strömungsweg 22 radial
nach außen erstrecken.
Jede Schaufel 34 zeichnet aus durch eine Stapelachse S,
die rechtwinklig zu der Triebwerksachse Ae verläuft.
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Unter
Bezugnahme auf 2 besitzt ein Rohling 80,
aus dem die Turbinenschaufel 34 (1) gebildet
wird, im Allgemeinen ein äußeres Ende 37, einen
Wurzelbereich 38, der in Längsrichtung von dem äußeren Bereich 37 beabstandet
ist, sowie einen dazwischen verlaufenden mittleren Erstreckungsbereich 40.
Eine Plattform 42 trennt den mittleren Erstreckungsbereich 40 von
dem Wurzelbereich 38. Die Plattform 42 weist eine
innere Oberfläche 44 angrenzend
an den Wurzelbereich 38 sowie eine entgegengesetzte äußere Oberfläche 46 auf. Das äußere Ende 37 weist
ferner eine integrale Abdeckung bzw. Verkleidung 47 auf.
Die Verkleidung 47 besitzt eine innere Oberfläche 48 angrenzend
an den mittleren Erstreckungsbereich 40 sowie eine entgegengesetzte äußere Oberfläche 50.
Der Wurzelbereich 38 beinhaltet eine Mehrzahl von Schwalbenschwanzeinrichtungen 41, über die
die Schaufel mit der Rotorscheibe 36 in Eingriff steht
(wie in 1 gezeigt). Ferner beinhaltet
der Wurzelbereich 38 eine Wurzelmittellinie C, die zentral
durch die Breite des Wurzelbereichs 38 hindurchgehend angeordnet
ist. Der mittlere Erstreckungsbereich beinhaltet eine Vorderkante 52,
eine von der Vorderkante beabstandete Hinterkante 54, eine
Druckfläche 56 sowie
eine Sogfläche 58.
Die Druckfläche 56 und
die Sogfläche 58 erstrecken
sich zwischen der Vorderkante 52 und der Hinterkante 54.
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Weiterhin
beinhaltet der Rohling 80 einen Opferbereich 62.
Der Opferbereich 62 erstreckt sich im Wesentlichen in Längsrichtung
von dem Wurzelbereich 38 weg (im Umriss dargestellt). Der
Opferbereich 62 beinhaltet eine erste Oberfläche 63,
eine von der ersten Oberfläche 63 beabstandete
zweite Oberfläche 64 sowie
eine dritte Oberfläche
(nicht gezeigt), die sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche 63 bzw. 64 erstreckt.
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Weiterhin
weist der Rohling 80 eine erste, zweite und dritte Festlegeeinrichtung 82, 84 bzw. 86 auf.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei der ersten Festlegeeinrichtung 82 um einen
Vorsprung, der sich von der radial äußeren Oberfläche 50 der
Verkleidung 47 weg erstreckt. Der Vorsprung weist vorzugsweise
eine konische Formgebung mit einer Spitze 87 auf und ist
auf der Sta pelachse S angeordnet. Die zweite und die dritte Festlegeeinrichtung 84 und 86 werden
durch Drahterosionsbearbeitung in den Rohling 80 eingearbeitet.
Bei der zweiten und der dritten Festlegeeinrichtung 84, 86 handelt
es sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils um eine
Kerbe bzw. Ausnehmung. Die zweite Festlegeeinrichtung 84 wird
ausgehend von der dritten Oberfläche
(nicht gezeigt) des Opferbereichs 62 eingeschnitten. Die
zweite Festlegeeinrichtung 84 ist vorzugsweise eine dreieckige prismenförmige Kerbe
mit einer Ecke 88, die von der Stapelachse S geschnitten
wird und parallel zu der Wurzelmittellinie C ist. Die dritte Festlegeeinrichtung 86 erstreckt
sich von der ersten Oberfläche 63 zu
der zweiten Oberfläche 64 des
Opferbereichs 62. Bei der dritten Festlegeeinrichtung 86 handelt
es sich vorzugsweise um eine rechteckig ausgebildete Kerbe mit vertikalen
Oberflächen 90.
Die vertikalen Oberflächen 90 weisen
von der Stapelachse S den gleichen Abstand auf.
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Eine
Vorrichtung 91 zum Halten des Rohlings 80 während der
anschließenden
spanenden Bearbeitung beinhaltet eine U-förmige Basis 92 mit einer
ersten und einer zweiten Endwand 94, 96, die voneinander
beabstandet sind, um den Rohling 80 dazwischen aufzunehmen.
Die zweite Endwand 96 ist vorzugsweise einstückig mit
der Basis 92 ausgebildet. Die erste Endwand 94 ist
an der Basis 92 vorzugsweise verschiebbar angebracht, um
eine Einstellung ihrer Position zu ermöglichen. Um dies zu erreichen,
beinhaltet die Basis eine obere Fläche 97, zwei abgeschrägte Flächen 99 und
einen T-förmigen Schlitz 98.
Die erste Endwand weist eine untere Oberfläche 100 sowie ein
hohles Inneres auf. Die untere Oberfläche 100 ist derart
konfiguriert, dass sie einen Freiraum gegenüber der oberen Oberfläche 97 der
Basis bildet sowie mit den abgeschrägten Flächen 99 der Basis
in Ausrichtung gelangt und mit diesen in Kontakt tritt. Der T-förmige Schlitz 98 nimmt das
eine Ende 101 eines T-förmigen
Festhaltebolzens 102 (3) auf.
Der Bolzen 102 (3) weist ein mit Gewinde versehenes
Ende 103 (3) auf, das durch eine Öffnung (nicht
gezeigt) in der unteren Oberfläche 100 der
ersten Endwand 94 hindurch sowie in das hohle Innere hinein
ragt. Eine Festhaltemutter 104, beispielsweise eine Spannschlossmutter mit
umfangsmäßig beabstandeten Öffnungen,
ist auf dem mit Gewinde versehenenen Ende 103 des Bolzens 102 festgezogen.
Das Vorhandensein eines nur minimalen Freiraums zwischen dem T-förmigen Bolzen 102 und
dem T-förmigen
Schlitz 98 stellt sicher, dass der T-förmige Bolzen 102 sich
nicht dreht, während
die Festhaltemutter 104 festgezogen wird.
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Die
erste Endwand beinhaltet ferner einen oberen Bereich 105,
der einen Klemmmechanismus 106 abstützt. Der obere Bereich 105 weist
eine erste und eine zweite Passage 107A, 107B (3)
mit einer gemeinsamen Achse 108 (3) auf.
Der Durchmesser der ersten Passage 107A ist größer als
der der zweiten Passage 107B. Die die Passagen umgebenden
Wände 107 sind
so dünn,
wie dies in der Praxis möglich
ist, um das Profil der ersten Endwand 94 zu minimieren.
Dies wiederum verschafft beträchtlichen
Zugang zu dem Verkleidungsbereich 47 des Rohlings 80 und
führt somit
zu weiteren Erleichterungen bei der spanenden Bearbeitung der Verkleidung 47.
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Der
Klemmmechanismus 106 kann eine Betätigungseinrichtung 109,
eine Hülse 110 (3)
sowie eine Verriegelungsmutter 111 aufweisen. Die Hülse 110 (3)
ist im Presssitz in der zweiten Passage 107B angeordnet.
Die Betätigungseinrichtung weist
einen Gleitstift 112 (3) auf,
der sich in die Hülse 110 hinein
erstreckt. Die Verriegelungsmutter 111 ist auf die Betätigungseinrichtung 109 aufgeschraubt.
Der Klemmmechanismus 106 weist ferner eine bewegliche Achse 113 auf,
die sich in die Hülse 110 hinein
erstreckt und an dem Gleitstift 112 der Betätigungseinrichtung 109 angebracht
ist. Die Betätigungseinrichtung 109 ist
vorzugsweise vom hydraulischen Typ, wobei jedoch alternativ hierzu
ein beliebiger anderer geeigneter Typ verwendet werden kann, beispielsweise
ein pneumatischer, elektromechanischer sowie manueller Typ, wobei
dies jedoch nicht einschränkend
zu verstehen ist. Die bewegliche Achse 113 beinhaltet eine
Bohrungseinrichtung 114, die mit dem konisch ausgebildeten
Vorsprung 82 an dem Rohling 80 zusammenwirkt.
Die Bohrung 114 ist vorzugsweise konisch ausgebildet.
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Die
Basis 92 weist eine untere Oberfläche 115 mit quer verlaufenden
Schlitzen 116, 117 auf, die zum exakten Positionieren
der Vorrichtung 91 auf einer Werkzeugmaschine verwendet
werden können. Eine
Werkzeugöffnung 119 wird
als Referenzeinrichtung bei der Herstellung der Basis 92 verwendet.
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Weiterhin
beinhaltet die Vorrichtung eine Anlageeinrichtung 120,
die an der zweiten Endwand 96 schwenkbar angebracht ist.
Unter Bezugnahme auf 4 beinhaltet die Anlageeinrichtung 120 vorzugsweise
einen im Wesentlichen keilförmigen
Vorsprung 121 mit einer oberen und einer unteren Oberfläche 122, 124,
die in Richtung auf eine Kante 126 konvergieren. Der Winkel
zwischen der oberen und der unteren Oberfläche 122, 124 des
Keils 121 erlaubt dem Keil, mit der zweiten Festlegeeinrichtung 84 des
Rohlings 80 in Ausrichtung zu gelangen. Die obere Oberfläche 122 weist
einen rechteckigen Vorsprung 127 auf, der zum Zusammenwirken
mit der rechteckig ausgebildeten Kerbe 86 des Rohlings 80 ausgebildet ist.
Der rechteckige Vorsprung beinhaltet entgegengesetzte Seitenflächen 128 und
eine obere Oberfläche 129.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 2 bilden die konische Bohrung 114 und
die Kante 126 des Keils 121 eine Einsetzachse
I, die parallel zu der oberen Oberfläche 97 der Basis 92 ist.
Der rechteckige Vorsprung 127 (4) liegt
auf der Einsetzachse I, und zwar vorzugsweise derart, dass die Seitenflächen 128 (4)
des rechteckigen Vorsprungs 127 (4) den gleichen
Abstand von der Einsetzachse I aufweisen.
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Die
Einrichtungen zum schwenkbaren Anbringen der Anlageeinrichtung 120 an
der zweiten Endwand 96 beinhalten bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
eine Bühne 130.
Unter Bezugnahme nunmehr auf 3 ist die
Bühne 130 an
der zweiten Endwand 96 in einer Vertiefung 132 (3)
zwischen einem Paar vertikaler Wände 134, 136 befestigt.
Die Bühne 130 beinhaltet
eine obere Oberfläche 138 und
eine Aussparung 140. Die Aussparung 140 ist von
Seitenwänden 142, 144 und
einer Bodenfläche 146 begrenzt.
Die Seitenwände 142, 144 treffen sich
vorzugsweise an einer Ecke 148 und sind vorzugsweise in
einem derartigen Winkel angeordnet, dass der Durchmesser an dem
oberen Ende der Aussparung 140 kleiner ist als der Durchmesser
an dem unteren Ende der Aussparung.
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Die
Anlageeinrichtung 120 weist eine untere Oberfläche 150 und
einen Schwenkvorsprung 152 auf. Beim Montieren der Vorrichtung
wird die Anlageeinrichtung 120 derart auf der Bühne 130 angeordnet,
dass die untere Oberfläche 150 der
Anlageeinrichtung 120 auf der oberen Oberfläche 138 der
Bühne 130 positioniert
ist und die Schwenkeinrichtung 152 in der Aussparung 140 positioniert
ist. Die Schwenkeinrichtung 152 weist vorzugsweise eine
im Wesentlichen schwalbenschwanzartige Formgebung mit einer kreisförmigen Basis 155 und
einer äußeren Hauptfläche 154 auf,
die relativ zu einer Schwenkachse 153 (4)
in einem geneigten Winkel angeordnet ist, um mit den Seitenwänden 142, 144 der Aussparung 140 zusammenzuwirken.
Diese Konfiguration ermöglicht
nicht nur der Anlageeinrichtung 120 eine Schwenkbewegung
um die Schwenkachse 153, sondern trägt auch dazu bei, dass die
Anlageeinrichtung 120 und die Bühne 130 miteinander
in Kontakt bleiben, wenn Längskräfte auf
den Keil ausgeübt werden.
Unter Bezugnahme nunmehr auf 4 ist die
Schwenkachse 153 vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig
zu der oberen Oberfläche 97 der Basis 92,
so dass Punkte an dem Keil 121 sich parallel zu der oberen
Oberfläche 97 der
Basis bewegen, wenn der keilförmige
Vorsprung 121 eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse 153 ausführt. Die Schwenkachse 153 hat
vorzugsweise die gleiche Beabstandung zu den entgegengesetzten Seitenflächen 128 des
rechteckigen Vorsprungs 127 und geht in weiter bevorzugter
Weise durch einen zentralen Punkt 156 auf der oberen Oberfläche 129 des
rechteckigen Vorsprungs 127 hindurch. Dies erlaubt der Anlageeinrichtung 120 eine
Schwenkbewegung ohne Beeinträchtigung
der lateralen Position des rechteckigen Vorsprungs 127.
Die zentrale Stelle (relativ zu der oberen Oberfläche) des
rechteckigen Vorsprungs verbleibt vorzugsweise auf der Einsetzachse.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 3 beinhaltet die Bühne ferner
zwei Sätze
von Öffnungen 158, 160 sowie
einen Ansatz 162. Ein Paar Bolzen 163 mit Gewindeende
erstreckt sich durch das eine Paar 158 der Öffnungen
hindurch und in die zweite Endwand 96 hinein, um die Bühne 130 an
der zweiten Endwand 96 zu befestigen. Der Ansatz 162 erstreckt
sich von der Bühne 130 weg,
um dazu beizutragen, ein Verschieben der Bühne 130 zu verhindern,
wenn diese Längskräften bzw.
in Längsrichtung wirkenden
Kräften
ausgesetzt wird. Ein Paar Klemmschrauben 164 erstreckt
sich durch Öffnungen 166 (3)
in einer der aufrechten Wände
hindurch und steht aus diesen heraus, um die Bühne 130 unter Kraftausübung an
der anderen 136 der aufrechten Wände zu positionieren.
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Die
Anlageeinrichtung 120 weist ferner eine obere Oberfläche 170 sowie
ein Paar Senköffnungen 172 auf.
Jede der Senköffnungen 172 ist
durch eine Innenwand 174 und eine Senkfläche parallel
zu der oberen Oberfläche 170 begrenzt.
Ein Paar Bolzen 176 erstreckt sich durch die Senköffnungen 172 in der
Anlageeinrichtung und die Öffnungen 160 in
der Bühne 130 hindurch,
um den Keil 121 an der Bühne 130 festzuhalten.
Jeder Bolzen 176 wird festgezogen, bis der Kopf des Bolzens
einen zugeordneten komprimierbaren O-Ring 178 in Kontakt
mit der Senkfläche
drückt.
Dies verursacht in effektiver Weise einen zwangsweisen Kontakt der
Anlageeinrichtung 120 mit der Bühne 130, verhindert
jedoch nicht eine Schwenkbewegung der Anlageeinrichtung relativ
zu der Bühne.
Freiräume
zwi schen den Bolzen 176 und den Innenwänden 174 stellen sicher,
dass zwischen diesen keine Beeinträchtigung besteht, die eine
Schwenkbewegung der Anlageeinrichtung 120 verhindern würde.
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Die
Anlageeinrichtung 120 kann ferner einen Führungsmechanismus 180 beinhalten,
der beim Führen
der rechteckig ausgebildeten Kerbe 86 des Rohlings in Ausrichtung
mit dem rechteckig ausgebildeten Vorsprung 127 an der Vorrichtung
von Hilfe ist. Trotz einer Verjüngung
kann nur wenig oder gar kein Spielraum für eine Fehlausrichtung zwischen
dem rechteckigen Vorsprung und der rechteckig ausgebildeten Kerbe
vorhanden sein. Der Führungsmechanismus 180 weist
vorzugsweise einen beweglichen Führungsstift 182 auf,
der in einer in Längsrichtung verlaufenden
Passage 184 angeordnet ist. Die Passage 184 hat
zwei Enden, von denen das eine offen ist, während das andere durch eine
Abdeckplatte 186 blockiert ist. Ein Ende 188 des
Führungsstifts 182 ragt
aus dem offenen Ende der Passage 184 heraus. Das offene
Ende der Passage ist in Vertikalrichtung mit dem rechteckig ausgebildeten
Vorsprung 127 ausgerichtet, um dadurch den Führungsstift 182 zum Zusammenwirken
mit dem unteren Bereich der rechteckig ausgebildeten Kerbe 86 an
dem Rohling zu positionieren. Das weg ragende Ende 188 weist
eine sich verjüngende
Spitze mit einem Durchmesser auf, der in seiner Größe kleiner
ist als die Breite des rechteckig ausgebildeten Vorsprungs 127.
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Der
Führungsmechanismus 180 kann
dazu ausgebildet sein, den Rohling 80 und die Vorrichtung 91 beim
Lösen des
Klemmmechanismus 106 voneinander zu trennen. Um dies zu
erreichen, kann der Führungsmechanismus 180 eine
Feder 182 beinhalten, die zwischen dem Führungsstift 182 und
der Abdeckplatte 186 angeordnet ist. Ein Bereich der federnd
nachgiebigen Komponente kann in das Ende 190 des Führungsstifts
versenkt angeordnet sein. Beim Befestigen des Rohlings 80 in
der Vorrichtung 91 tritt die hintere Oberfläche der
rechteckigen Kerbe 86 in Kontakt mit dem Führungsstift 182 und
drückt diesen
weiter in die in Längsrichtung
verlaufende Passage 184 hinein, so dass es zum Zusammendrücken der
federnd nachgiebigen Komponente 192 kommt. Beim Lösen des
Klemmmechanismus 106 liefert die zusammengedrückte, federnd
nachgiebige Komponente 192 eine Kraft, die wirkungsmäßig dazu beiträgt, den
Rohling 80 von der Vorrichtung 91 weg zu drücken.
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Die
Basis 92 kann ferner eine Plattform 198 und eine
Auswerfeinrichtung 200 beinhalten. Die Plattform 198 ist
auf der oberen Oberfläche 97 der Basis 92 der
Vorrichtung angeordnet und weist vorzugsweise eine vorstehende Rippe 202 auf,
die sich in den T-förmigen
Schlitz 98 hinein erstreckt. Die Plattform 198 ist
derart ausgebildet, dass bei Platzierung des Rohlings auf der Plattform
die Stapelachse S des Rohlings und die Einsetzachse I der Vorrichtung
im Wesentlichen miteinander fluchten.
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Die
Auswerfeinrichtung 200 beinhaltet einen Rotationsmechanismus 204,
eine Abstützeinrichtung 206 und
eine Welle 208, die sich zwischen dem Rotationsmechanismus 204 und
der Abstützeinrichtung 206 erstreckt.
Die Welle 208 steht mit dem Rotationsmechanismus 204 und
der Abstützeinrichtung 206 in Eingriff,
so dass der Rotationsmechanismus 204 die Welle 208 rotationsmäßig bewegt.
Die Auswerfeinrichtung 200 beinhaltet ferner zwei voneinander
beabstandete Arme 210, die auf der Welle angebracht sind.
Die Abstützeinrichtung 206 kann Öffnungen 214 in
Ausrichtung mit Öffnungen 212 in
der Basis 92 aufweisen, um das Anbringen des Auswerfmechanismus
zu unterstützen.
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Im
Folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtung erläutert. Die
Vorrichtung 91 wird an der Halterungsfläche innerhalb einer Schleifmaschine
(nicht gezeigt) unter Verwendung herkömmlicher Verfahrensweisen angebracht.
Unter Bezugnahme auf 5 wird in der geöffneten
Position der Vorrichtung 91 der Rohling 80 zwischen
den Endwänden 94 und 96 der
Vorrichtung 91 auf der Plattform 198 platziert. Nach
einer derartigen Positionierung wird die Betätigungseinrichtung 109 des
Klemmmechanismus 106 betätigt, so dass sich die Bohrung 114 der
Achse 113 entlang der Einsetzachse in Richtung auf die
zweite Endwand 96 bewegt. Unter Bezugnahme auf 6 befindet
sich der Klemmmechanismus in vollständigem Eingriff mit dem Rohling,
wenn die Bohrung 114 in vollständigen Eingriff mit dem konischen
Vorsprung 82 getreten ist, wobei die keilförmige Kerbe 84 mit
dem keilförmigen
Vorsprung 121 zusammenwirkt und die rechteckig ausgebildete
Kerbe 86 mit dem rechteckig ausgebildeten Vorsprung 127 zusammenwirkt.
Die in Längsrichtung
wirkende Klemmkraft veranlasst die Anlageeinrichtung 120 an
der Vorrichtung zur Ausführung
einer Schwenkbewegung um die Schwenkachse 153 in eine Position,
die die bestmögliche
Orientierung des keilförmigen
Vorsprungs 121 zum Zusammenwirken mit der keilförmigen Kerbe 84 an
dem Rohling liefert. Die keilförmige Kerbe 84 in
Kombination mit dem keilförmigen
Vorsprung 121 ver hindert eine Rotationsbewegung des Rohlings
während
der spanenden Bearbeitung. Der konische Vorsprung 82 zusammen
mit der Bohrung 114 sowie die rechteckig ausgebildete Kerbe 86 zusammen
mit dem rechteckig ausgebildeten Vorsprung 127 verhindern
eine Bewegung des Rohlings in Richtung der Breite.
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Wenn
die Schaufel in der Vorrichtung fest gehalten ist, können die
Schwalbenschwanzeinrichtungen 41 in die erste Oberfläche 63 des
Opferbereichs 62 unter Verwendung herkömmlicher Schleifmaschinen-Arbeitstechniken
eingeschliffen werden. Da die Vorrichtung als Referenzeinrichtungen
die Stapelachse und die Wurzelmittellinie aufweist, kann eine programmierbare
Schleifmaschine verwendet werden, wobei dies bevorzugt ist. Unter
Bezugnahme auf 7 wird nach Fertigstellung dieser
Schwalbenschwanzeinrichtungen die konische Bohrung 114 von dem
Rohling 80 getrennt, und die Auswerfeinrichtung 200 wird
automatisch aktiviert. Der Rotationsmechanismus 204 veranlasst
eine Rotationsbewegung der Welle 208, und als Ergebnis
hiervon heben die Arme 210 die Schaufel aus der Plattform 198 heraus.
Anschließend
wird der Rohling gedreht und in einer ähnlichen Vorrichtung platziert,
so dass nun die zweite Oberfläche 64 nach
oben weist. Nach einer derartigen Positionierung können zusätzliche
Schwalbenschwanzeinrichtungen in die zweite Oberfläche 64 des
Opferbereichs 62 eingeschliffen werden. Es können zusätzliche
Einrichtungen in den Rohling geschliffen werden, wie z. B. Kerben
bzw. Aussparungen in der Verkleidung oder Plattform. Anschließend wird
der Opferbereich 62 entfernt, so dass auch die zweite und
die dritte Festiegeeinrichtung 84 und 86 entfernt
werden. Der Vorsprung 82 kann dann durch spanende Bearbeitung
von der Verkleidung 47 entfernt werden.
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Da
die Anlageeinrichtung 120 an der zweiten Endwand 96 schwenkbar
angebracht ist, ist der keilförmige
Vorsprung 121 in der Lage, besser mit der Kerben-Festlegeeinrichtung 84 zusammenzuwirken, falls
die Kerbe 84 nicht perfekt an dem Rohling positioniert
ist, beispielsweise nicht perfekt mit der Wurzelmittellinie C ausgefluchtet
ist, d. h. nicht perfekt rechtwinklig zu der Stapelachse S ist.
Als Ergebnis hiervon ist die Vorrichtung in der Lage, den Rohling festzulegen,
während
eine geringere Kraft in der Längsrichtung
aufgebracht wird als im Fall der bekannten Vorrichtung. In einem
Fall wurde die erforderliche Kraft um 75% von 979 Newton (220 pounds) auf
256 Newton (58 pounds) reduziert. Die Verwendung einer geringeren
Klemmkraft in Längsrichtung reduziert
die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Deformationen des Rohlings bei
der Befestigung von diesem in der Vorrich tung kommt, so dass dadurch
wiederum die Wahrscheinlichkeit einer Fehlausrichtung von anschließend spanend
eingearbeiteten Einrichtungen vermindert wird. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
wird dies ohne Beeinträchtigung
der Positionierung oder des Zusammenwirkens der anderen Festlegeeinrichtungen
erzielt, so dass sichergestellt ist, dass der Rohling in der gewünschten
Weise in der Vorrichtung positioniert ist.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung ist erkennbar, dass die vorliegende
Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen eine Vorrichtung,
die eine geringere Klemmkraft zum Befestigen eines Rohlings mit
einer Mehrzahl von Festlegeeinrichtungen verwendet, sowie auch eine
Vorrichtung schaffen kann, die eine exaktere spanende Bearbeitung
eines Rohlings ermöglicht.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Basis muss keine verschiebbare Wand aufweisen und kann stattdessen
einstückig
ausgebildet sein. Ferner erlauben die Plattform und die Auswerfeinrichtung,
dass bei den Arbeitsvorgängen
ein automatisierter Klemmvorgang verwendet wird, bei dem nur ein
geringes Eingreifen seitens einer Bedienungsperson stattfindet,
wobei diese Merkmale jedoch optionaler Art sind. Obwohl die vorliegende
Erfindung in Bezug auf die Befestigung eines Rohlings mit Festlegeeinrichtungen
in einem Opferbereich offenbart ist, müssen die Festlegeeinrichtungen
an dem Rohling nicht in einem Opferbereich vorgesehen sein. Auch
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung für eine nachfolgende
spanende Bearbeitung beschränkt.
Die Vorrichtung kann z. B. auch dazu verwendet werden, den Rohling
für eine
nachfolgende Messung zu befestigen. Festlegeeinrichtungen können in
Form von Vorsprüngen
oder Vertiefungen vorliegen, solange die zugeordneten Einrichtungen
an der Vorrichtung entsprechend ausgebildet sind. Die Platzierung
der Festlegeeinrichtungen kann verändert werden, so dass die gleiche
oder eine andere Konstruktionsreferenzachse oder gleiche oder andere
Ebenen anstatt der Stapelachse oder der Wurzelmittellinie verwendet
werden, und die Vorrichtung kann komplementär zu dem Rohling modifiziert werden.