JP2005515906A - ブランクを全面的に加工するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
タービン翼の製造分野では、一般的に多軸加工によって加工される。このことはつまり、ブランクにまず粗い予備加工が施され、次いで翼形(エーロフォイル;airfoil)領域が細部にわたって加工され、次いで先端及び最後に付根が完成されるようになっている。これらの個別の加工段階の間で、ワークをその都度手動によって又はロボットによってリセットつまり緊締し直す必要がある。何故ならば、フライス盤は頻繁に個別の加工段階を実施する状態にあり、また特にワークをその都度保持するための各ホルダが常に所定の領域の加工しか許容しないからである。このような製造形式は一般的な形式でいわゆる「ボックス製造;box production」と称呼されている。何故ならば、一般的な形式でそれぞれ1つの機械が1つの所定の加工段階のために与えられており、また各加工段階後にワークがボックス内に中間貯蔵されるからである。
本発明の課題は、できるだけ少ない加工段階及び緊締作業(セットアップ)で、並びにできるだけ同一に構成された加工機械例えばいわゆるフライス盤(加工セル;Bearbeitungszellen)を用いて、すぐ使用できる構成部品を製造できるような、少なくとも1つの加工機械例えばフライス盤によってブランクを全面的に加工するための方法及び装置を提供することである。この場合、加工機械は、種々異なる作業例えばフライス加工、穿孔、旋削、放電加工を実施する。以上の関連性から、本発明においてフライス盤とは、非常に広い意味がある。つまり、フライス加工を実施するだけではなく、場合によっては、旋削、穿孔、放電加工、研削、焼入れその他を行うことができる加工機械のことである。
図2は、4つのフライス盤を備えたセルレイアウト、
図3は、6つのフライス盤を備えたセルレイアウト、
図4は、第1実施例によるブランクの各加工段階を示すものであり、
a)は加工しようとする典型的なブランク、
b)はブランクを有するクランピングアダプタを前方から見た図、
c)はブランクを有するクランピングアダプタを側方から見た図、
d)は片側が加工されたブランクを有するクランピングアダプタを前方から見た図、
e)は片側が加工されたブランクを有するクランピングアダプタを側方から見た図、
f)は片側が加工されたブランクを有する、グリッパを備えたクランピングアダプタを前方から見た図、
g)は片側が加工されたブランクを有する、グリッパを備えたクランピングアダプタを側方から見た図、
h)グリッパを備えたクランピングアダプタからの解除過程、
i)測定ステーション上における、片側が加工されたブランクの設置過程を前方から見た図、
k)測定ステーション上における、片側が加工されたブランクの設置過程を側方から見た図、
l)測定ステーション上の測定過程を前方から見た図、
m)測定ステーションの測定過程を側方から見た図、
n)片側が加工されたブランクを特殊なグリッパによって特別クランピングアダプタに導入する状態、
o)片側が加工されたブランクを翼フライス盤で固定する状態、
p)翼フライス盤で加工完成された翼、
図5は、第2実施例によるブランクの各加工段階を示すものであり、
a)は中央が加工されたブランクを有する翼フライス盤、
b)は中央が加工されたブランクを測定ステーションで測定する状態、
c)は中央が加工されたブランクを緊締している特別クランピングアダプタを前方から見た図、
d)中央が加工されたブランクを緊締している特別クランピングアダプタを側方から見た図、
e)完成された翼を緊締している特別クランピングアダプタを前方から見た図、
f)完成された翼を緊締している特別クランピングアダプタを側方から見た図、
である。
まず図1〜図3に、本発明に従ってワーク(工作物)を加工するための可能なセル(隔室)レイアウトが示されており、次いで図4及び図5に、本発明による2つの主要な実施例の本来の方法的な経過が示されている。
公差 +/−0,002mm
寸法: 長さ >10mm
<400mm又は<800mm
回転直径 >50mm
<400mm又は<800mm
重量 >0.01kg
<40kg又は<140kg
本発明の方法は、2つの製造及び測定段階でタービン翼を製造することができる。タービン翼は端部が完成されていて、品質ドキュメンテーションされている。すべての搬送、緊締作業、測定修正サイクルその他は、セル内で自動的に行われる。送り出しステーションにおいて、品質ドキュメンテーションされ、かつ必要であれば保存された翼が取り出される。
11 ローディングベルト
12 アダプタマガジン
13 送り出しステーション
14 洗浄及び保存装置
15 材料コード読み取りステーション
16 グリッパを備えた操作システム
17 引き渡し位置
18 操作ガントリ
19 作業フロント
20 書き込みユニット
21 洗浄ユニット(超音波)
22 測定ユニット
23 送り出しステーション
30 ブランク
31 材料コード
32 クランピングジョー
33 ブランクのためのクランピングアダプタ
34 可動なストッパ
35 ジョー緊締ストローク
36 可動なストッパのストローク
37 交換器のためのグリッパ機構
38 緊締ねじ機構
39 クランピングアダプタの特殊な構造のアタッチメント
40 クランピングアダプタの特殊な構造ではない保持部
41 緊締シリンダ
42 付根ジオメトリ
43 菱形ジオメトリ
44 通路若しくは翼形領域
45 上側の規定された緊締面
46 下側の緊締された緊締面
47 翼コードのための面
48 グリッパ
49 グリッパ48のクランピングアーム
50 クランピングアームの緊締ストローク
51 操作アーム
52 操作若しくはグリッパのZストローク
53 ブランクの加工されていない部分
54 グリップの退出走行方向
55 操作ストローク
56 グリッパトング
57 グリッパトングの緊締ストローク
58 測定エレメント
59 測定ヘッド
60 特別クランピングアダプタ
61 特別ジョー
62 特別ジョーのジョーストローク
63 心押し台
64 心出し突起
65 心押し台の摺動可能性
66 心押し台の折り畳み
67 翼フライス盤のA軸線
68 完成した翼
70 クランピンジョー
71 ジョー緊締ストローク
72 特殊な構造のアタッチメント
73 翼の先端
74 翼の先端における未加工の余剰部
75 翼の付根における未加工の余剰部
76 先端の切り込み
77 付根の切り込み
78 特別クランピングアダプタ
79 交換可能なクランピングジョー
80 クランピングジョー79の緊締ストローク
81 クランピングジョー79のシフト
82 完成された翼
Claims (19)
- ブランク(30)を、少なくとも1つの加工機械例えばフライス盤(10)によって全面的に加工するための方法において、
ブランク(30)を、第1の加工段階で少なくとも1つの第1のアダプタ(33,39,72)で保持し、加工機械若しくはフライス盤(10)によって、第1の領域(42,43,44,47;42,43,44,47,73)に、所定の用途に相当する最終的な部分形状を与え、
第2の加工段階で、部分的に加工されたブランクを、少なくとも1つの第2のアダプタ(60,78)によって、最終的に加工された第1の領域(42,43,44,47;42;43;44;47,73)で以て保持し、残りの領域(53;74,75)に、加工機械若しくはフライス盤(10)によって、所定の用途に相当する最終的な全体形状(68,82)を与えることを特徴とする、ブランクを全面的に加工するための方法。 - ブランク(30)として、円筒形又は多面体特に有利には平行六面体のブロックの形状のセラミック材料又は金属より成るブランク、或いは鋳造ブランクを使用する、請求項1記載の方法。
- 前加工段階を施していないブランク(30)を使用する、請求項2記載の方法。
- 部分加工されたブランクを第1の加工段階後で洗浄及び/又は測定し、この際に、ブランクを、特に有利には所定のホルダ(48,72)内で、加工機械若しくはフライス盤の加工領域から取り出して、洗浄しかつ/又は測定ステーション(22)で測定する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 第1の加工段階時に所定に保持するために、残りの領域(53)に所定の緊締面(45,46)を形成し、この緊締面(45,46)を介して、特にグリッパ(48)の形状の搬送手段、及び/又は測定ステーション(22)若しくは洗浄ユニット(21)の、特にグリッパ(56)の形状の保持手段が、部分加工されたブランクを所定の位置で保持する、請求項4記載の方法。
- 最終的な全体形状(68,82)として、シュラウドを備えた又はシュラウドを備えていないタービン翼、特に+/−0.002mmの公差を有するN4〜N5の範囲の表面と、50〜400mmの回転直径を有する10〜400mmの範囲の長さと、0.01〜40kgの重量とを有するタービン翼を形成する、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 最終的な全体形状(68,82)を、第2の加工段階後に洗浄し、かつ/又は測定し、かつ/又はパッキングする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 第1のアダプタ(33,39)によって、ブランク(30)を第1の端部で以て把持し、第1の加工段階でブランクの第2の端部に、所定の用途に相当する最終的な部分形状(42,43,44,47)を与え、第2のアダプタ(60)によって、部分加工されたブランクの部分成形部(42,43,44,47)を把持し、第2の加工段階で前記第1の端部(53)を最終的な全体形状(68)に加工する、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 部分形状(42,43,44,47)を、タービン翼の付根領域とする、請求項5,6及び8記載の方法。
- 第1の加工段階で、ブランクの互いに逆向きの2つの側に、止まり穴(45,46)の形状の2つの所定の緊締面をフライス加工し、部分加工されたブランクを加工機械若しくはフライス盤(10)の加工領域から取り出し、かつ再装入するために、上側の対(45)をグリッパ(48)で把持するために使用し、下側の対(46)を部分加工されたブランクを測定ステーション(22)で所定に固定するために使用する、請求項9記載の方法。
- 第2の加工段階において、付根とは反対の側にセンタリング穴をフライス加工し、第2の加工段階中の少なくとも幾つかの材料加工段階中に、前記センタリング穴に、走行可能及び/又は折り畳み可能な、保持のための心押し台を侵入させる、請求項10記載の方法。
- 第1のアダプタ(72)によって、ブランク(30)を第1の端部で以て把持し、場合によっては第2の端部を、走行可能及び/又は折り畳み可能な心押し台及びセンタリング穴を介して固定し、第1の加工段階で中央の領域及び場合によっては、ブランクの端部領域のうちの一方に、所定の用途に相応するその最終的な部分形状(42,43,44,47,73)を与え、第2のアダプタ(78)によって、部分加工されたブランクを中央の部分形状(42,43,44,47,73)で以て把持し、一方の若しくは、場合によって両方の端部領域を最終的な全体形状(82)に加工する、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 部分形状(42,43,44,47,73)を、先端及び/又は付根における未加工の余剰部(74,75)を残したタービン翼とし、この場合、特に有利には第1の加工段階で、余剰部(76,77)とタービン翼(42,43,44,47,73)との間に切り込み(76,77)を設ける、請求項6及び10記載の方法。
- 第2のアダプタ(78)の2つのクランピンジョー(79)によって、部分加工されたタービン翼を把持し、この場合、部分加工されたタービン翼の軸線を、加工機械若しくはフライス盤(10)内で第2のアダプタ(78)の固定軸線に対してほぼ垂直に位置するようにする、請求項13記載の方法。
- 少なくとも2つの加工機械若しくはフライス盤(10)を1つのセル内で同時に使用し、ブランク(30)、部分加工されたブランク並びに最終的な全体形状(68,82)を、操作システム(16)によって操作ガントリ(18)及び中央制御装置を介して、それぞれ提供可能な加工機械若しくはフライス盤(10)に供給し、この加工機械若しくはフライス盤(10)内で第1若しくは第2の加工段階を実施する、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
- セル内で同時に少なくとも1つの測定ユニット(22)及び/又は少なくとも1つの洗浄ユニット(21)及び/又は少なくとも1つのワーク緩衝箇所、及び/又はローディングベルト(11)及び/又はアダプタマガジン(12)及び/又は送り出しステーション(13)及び/又は洗浄及び保存装置(14)及び/又は材料コードステーション(15)及び/又は書き込みユニット(20)を操作ガントリに接続し、中央制御装置によって、これらの装置若しくはユニットに、各部分をそれぞれの条件に合わせて割り当てる、請求項15記載の方法。
- 請求項1から16までのいずれか1項記載の方法を実施するための装置。
- 請求項15又は請求項16のいずれか1項記載の方法を実施するための、請求項17に記載した装置において、
加工機械例えばフライス盤(10)並びに場合によっては測定ユニット(22)及び/又は少なくとも1つの洗浄ユニット(21)及び/又は少なくとも1つのワーク緩衝箇所及び/又はローディングユニット(11)及び/又はアダプタマガジン(12)及び/又は送り出しステーション(13)及び/又は洗浄及び保存装置(14)及び/又は材料コードステーション(15)及び/又は書き込みユニット(20)が、特にベルト又はレールの形状の、リニア状又は円形に構成された唯一の操作ガントリ(18)を介してブランク(30)、部分加工されたブランク並びに最終的な全体形状(68,82)を操作するようになっており、前記操作ガントリ(18)に少なくとも1つのグリッパを備えた操作システム(16)が走行可能に支承されていることを特徴とする、ブランクを全体的に加工するための装置。 - 請求項17に記載した装置の使用法において、
該装置を、タービン翼、特に+/−0.002mmの公差を有するN4〜N5の範囲の表面と、10〜400mmの範囲の長さと、50〜400mmの回転直径と、0.01〜40kgの重量とを有する、シュラウドを備えた又はシュラウドを備えていないタービン翼を製造するために使用することを特徴とする、ブランクを全体的に加工するための装置の使用法。
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