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Dokumentenidentifikation DE102005001555A1 27.07.2006
Titel Spannvorrichtung
Anmelder MTU Aero Engines GmbH, 80995 München, DE
Erfinder Bayer, Erwin, Dr., 85221 Dachau, DE
DE-Anmeldedatum 13.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005001555
Offenlegungstag 27.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.07.2006
IPC-Hauptklasse B25B 11/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23Q 3/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B23Q 3/15(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für ein zu bearbietendes Bauteil, insbesondere für eine zu bearbeitende Gasturbinenschaufel (12), mit mindestens einem mit einem magnetisch-sensitiven oder einem elektrisch-sensitiven oder einem Druck-sensitiven Medium gefüllten Spannkissen (21, 22), wobei das oder jedes Spannkissen (21, 22) unter Verformung des jeweiligen Spannkissens an eine Fläche des zu bearbeitenden Bauteils (12) anschmiegbar ist und wobei weiterhin durch Anlegen eiens magnetischen Felds oder durch Anlegen eines elektrischen Felds oder durch Aufbringen eines Drucks das oder jedes Spannkissen (21, 22) versteifbar ist, um so das zu bearbeitende Bauteil (12) zu spannen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für ein zu bearbeitendes Bauteil, insbesondere für eine zu bearbeitende Gasturbinenschaufel.

Das Spannen von komplex geformten Bauteilen, so zum Beispiel von Gasturbinenschaufeln, bereitet mit aus dem Stand der Technik bekannten Spannvorrichtungen erhebliche Schwierigkeiten. So lassen sich komplex geformte Bauteile entweder gar nicht spannen oder die erforderlichen Spannvorrichtungen sind unhandlich und teuer. Bedingt dadurch, dass das Spannen von komplex geformten Bauteilen nach dem Stand der Technik nur unzureichend möglich ist, bereitet auch die Bearbeitung dieser Bauteile zum Beispiel durch Fräsen Schwierigkeiten.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige Spannvorrichtung für ein zu bearbeitendes Bauteil, insbesondere für eine zu bearbeitende Gasturbinenschaufel, zu schaffen.

Dieses Problem wird durch eine Spannvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung weist mindestens ein mit einem magnetisch-sensitiven oder einem elektrisch-sensitiven oder einem drucksensitiven Medium gefülltes Spannkissen auf, wobei das oder jedes Spannkissen unter Verformung des jeweiligen Spannkissens an eine Fläche des zu bearbeitenden Bauteils anschmiegbar ist, und wobei weiterhin durch Anlegen eines magnetischen Felds oder durch Anlegen eines elektrischen Felds oder durch Aufbringen eines Drucks das oder jedes Spannkissen versteifbar ist, um so das zu bearbeitende Bauteil zu spannen.

Mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung lassen sich komplex geformte Bauteile, so zum Beispiel Gasturbinenschaufeln, einfach und sicher spannen. Die mit einem magnetisch-sensitiven oder einem elektrisch-sensitiven oder einem druck-sensitiven Medium gefüllten Spannkissen lassen sich an Oberflächen des zu spannenden bzw. zu bearbeitenden Bauteils anschmiegen und durch Anlegen eines magnetischen Felds oder eines elektrischen Felds oder durch Aufbringen eines Drucks versteifen.

Es ist ein formangepasstes Spannen der komplex geformten Bauteile über einen großen Oberflächenbereich derselben möglich, sodass hohe Bearbeitungskräfte beim Bearbeiten der gespannten Bauteile aufgenommen werden können. Die Spannkissen schmiegen sich jeweils formgenau an die individuelle Oberfläche des zu spannenden sowie zu bearbeitenden Bauteils an. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist demnach für eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteile geeignet.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 einen schematisierte Ansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf 1 in größerem Detail beschrieben.

1 zeigt schematisiert eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung 10 zusammen mit einem Schaufelblatt 11 einer in der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 10 zu spannenden Gasturbinenschaufel 12. Die Spannvorrichtung 10 der 1 verfügt über ein Gehäuse 13 aus einem Unterteil 14 und einem Oberteil 15, wobei das Oberteil 15 mit dem Unterteil 14 über ein Scharnier 16 schwenkbar verbunden ist, um durch Verschwenken des Oberteils 15 relativ zum Unterteil 14 die Spannvorrichtung 10 zu öffnen oder zu schließen.

In der Spannvorrichtung 10 sind mehrere Lagerstifte 17 angeordnet. Die Lagerstifte 17 bilden Anlagepunkte 18 für ein in der Spannvorrichtung 10 zu spannendes Bauteil, nämlich für die Gasturbinenschaufel 12. Wie 1 entnommen werden kann, wird das Schaufelblatt 11 der Gasturbinenschaufel 12 mit einer Seite, nämlich im Ausführungsbeispiel der 1 mit einer Druckseite 19, einseitig auf den Lagerstiften 17 bzw. den Anlagepunkten 18 desselben gelagert.

Zum Spannen der Gasturbinenschaufel 12 wird von beiden Seiten, also sowohl von der Druckseite 19 als auch von einer der Druckseite 19 gegenüberliegenden Saugseite 20 des Schaufelblatts 11 jeweils mindestens ein Spannkissen 21 bzw. 22 an dem Schaufelblatt 11 zur Anlage gebracht. So kann 1 entnommen werden, dass auf der Druckseite 19 das Spannkissen 21 und auf der Saugseite 20 das Spannkissen 22 zur Anlage gebracht wird. Die Spannkissen 21 und 22 sind jeweils mit einem magnetisch-sensitiven Medium gefüllt und sind unter plastischer Verformung derselben an die Druckseite 19 bzw. die Saugseite 20 des Schaufelblatts 11 anschmiegbar.

Zum Anschmiegen der Spannkissen 21 und 22 an der Druckseite 19 sowie der Saugseite 20 des Schaufelblatts 11 sind in die Spannvorrichtung 10 Vorspanneinrichtungen 23 und 24 integriert. Mithilfe der Vorspanneinrichtungen 23 und 24 können die Spannkissen 21 uns 22 konturgenau an die Oberflächen 19 und 20 des Schaufelblatts 11 angelegt bzw. angeschmiegt werden. Die Vorspanneinrichtungen 23 und 24 der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 10 können als pneumatische oder hydraulische Vorspanneinrichtungen ausgeführt sein.

Weiterhin ist in die Spannvorrichtung 10 des Ausführungsbeispiels der 1 ein Generator 25 zur Erzeugung eines magnetischen Felds integriert. Bei dem Generator 25 zur Erzeugung eines magnetischen Felds handelt es sich um eine Magnetspule. Durch Erzeugen sowie Anlegen eines magnetischen Felds können die an das Schaufelblatt 11 angeschmiegten Spannkissen 21 und 22 versteift werden. Durch Anlegen des magnetischen Felds versteift sich nämlich das magnetisch-sensitive Medium der Spannkissen 21 und 22, sodass unter Aufrechterhaltung des magnetischen Felds keine Verformung der Spannkissen 21 und 22 mehr möglich ist.

Die so in der Spannvorrichtung 10 gespannte Gasturbinenschaufel 12 kann dann im Bereich eines nicht-dargestellten Schaufelfußes und/oder im Bereich einer nicht dargestellten Spitze des Schaufelblatts zum Beispiel durch Fräsen bearbeitet werden.

Im Ausführungsbeispiel der 1 sind die Spannkissen 21 und 22 mit einem magnetisch-sensitiven Medium, nämlich einem magnetisch-sensitiven Fluid wie einer Flüssigkeit oder einem Gel, gefüllt. Es ist auch möglich, dass die Spannkissen 21 und 22 mit einem elektrisch-sensitiven oder einem druck-sensitiven Medium gefüllt sind. In diesem Fall wird dann durch Anlegen eines elektrischen Felds oder durch Aufbringen eines mechanischen Drucks das jeweilige Spannkissen versteift.

Es liegt im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, in die Lagerstifte 17 Sensoren zu integrieren, um so die durch die Spannkissen 21 und 22 aufgebrachte und auf das Schaufelblatt 11 einwirkende Spannkraft zu messen. Die in die Lagerstifte 17 integrierten Sensoren können als Widerstandssensoren oder auch als kapazitive Sensoren ausgebildet sein. Auf Basis der von den Sensoren bereitgestellten Messwerte kann das Versteifen der Spannkissen 21 und 22 durch Erzeugen eines individuell angepassten magnetischen Felds geregelt werden. Hierzu werden die von den Sensoren bereitgestellten Messwerte einer nicht-dargestellten Regelungseinrichtung zugeführt, welche die Messwerte mit einem Sollwert vergleicht und abhängig von diesem Vergleich ein Stellsignal für den Generator 25 erzeugt.

Mithilfe der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 10 ist ein formangepasstes Spannen von komplex geformten Bauteilen, wie zum Beispiel Gasturbinenbauteilen, möglich, um so bei einer nachfolgenden Bearbeitung der gespannten Bauteile möglichst hohe Bearbeitungskräfte aufnehmen zu können, ohne dass sich die Lage des zu bearbeitenden Bauteils bei der Bearbeitung verändert. Die Spannkissen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung schmiegen sich individuell an das jeweils zu spannende Bauteil an. Nach individuellem Anschmiegen der Spannkissen an das zu spannende Bauteil werden die Spannkissen versteift, um so das Bauteil zu spannen.

10Spannvorrichtung 11Schaufelblatt 12Gasturbinenschaufel 13Gehäuse 14Unterteil 15Oberteil 16Scharnier 17Lagerstift 18Anlagepunkt 19Druckseite 20Saugseite 21Spannkissen 22Spannkissen 23Vorspanneinrichtung 24Vorspanneinrichtung 25Generator

Anspruch[de]
  1. Spannvorrichtung für ein zu bearbeitendes Bauteil, insbesondere für eine zu bearbeitende Gasturbinenschaufel (12), mit mindestens einem mit einem magnetisch-sensitiven oder einem elektrisch-sensitiven oder einem druck-sensitiven Medium gefüllten Spannkissen (21, 22), wobei das oder jedes Spannkissen (21, 22) unter Verformung des jeweiligen Spannkissens an eine Fläche des zu bearbeitenden Bauteils (12) anschmiegbar ist, und wobei weiterhin durch Anlegen eines magnetischen Felds oder durch Anlegen eines elektrischen Felds oder durch Aufbringen eines Drucks das oder jedes Spannkissen (21, 22) versteifbar ist, um so das zu bearbeitende Bauteil (12) zu spannen.
  2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anlagepunkte (18) für das zu bearbeitende Bauteil (12) bildende Lagerstifte (17), die der einseitigen Lagerung des zu bearbeitenden Bauteils (12) dienen.
  3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens zwei Seiten (19, 20) des zu bearbeitenden Bauteils (12) jeweils mindestens ein Spannkissen (21, 22) an das zu bearbeitende Bauteil unter Verformung desselben anschmiegbar ist.
  4. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens eine Vorspanneinrichtung (23, 24), um das oder jedes Spannkissen (21, 22) unter Verformung desselben an das zu bearbeitende Bauteil (12) anzuschmiegen.
  5. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens einen Generator (25), um ein magnetisches Feld zu erzeugen und durch Anlegen des magnetischen Felds das oder jedes Spannkissen (21, 22) zu versteifen.
  6. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens einen Generator, um ein elektrisches Feld zu erzeugen und durch Anlegen des elektrischen Felds das oder jedes Spannkissen zu versteifen.
  7. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens einen Generator, um einen Druck zu erzeugen und durch Aufbringen des Drucks das oder jedes Spannkissen zu versteifen.
  8. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite, nämlich eine Druckseite (19) oder eine Saugseite (20), eines Schaufelblatts (11) einer zu bearbeitenden Gasturbinenschaufel (12) auf den Anlagepunkten (18) der Lagerstifte (17) lagerbar ist.
  9. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an gegenüberliegenden Seiten, nämlich an einer Druckseite (19) und einer Saugseite (20), eines Schaufelblatts (11) einer zu bearbeitenden Gasturbinenschaufel (12) jeweils mindestens ein Spannkissen (21, 22) unter Verformung derselben anschmiegbar ist, wobei durch Anlegen eines magnetischen Felds oder durch Anlegen eines elektrischen Felds oder durch Aufbringens eines Drucks das oder jedes Spannkissen versteifbar ist, um so die zu bearbeitende Gasturbinenschaufel zu spannen.
  10. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Spannkissen (21, 22) mit einem magnetisch-sensitiven oder einem elektrisch-sensitiven oder einem drucksensitiven Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit oder einem Gel, gefüllt ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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