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DE102005001555A1 - jig - Google Patents

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DE102005001555A1
DE102005001555A1 DE200510001555 DE102005001555A DE102005001555A1 DE 102005001555 A1 DE102005001555 A1 DE 102005001555A1 DE 200510001555 DE200510001555 DE 200510001555 DE 102005001555 A DE102005001555 A DE 102005001555A DE 102005001555 A1 DE102005001555 A1 DE 102005001555A1
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pad
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Erwin Dr. Bayer
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MTU Aero Engines AG
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MTU Aero Engines GmbH
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Abstract

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.The invention relates to a clamping device for a component to be provided, in particular for a gas turbine blade (12) to be machined, with at least one tension pad (21, 22) filled with a magnetically sensitive or electrically sensitive or pressure sensitive medium, wherein the or each clamping pad (21, 22) can be conformed to a surface of the component (12) to be machined while deforming the respective clamping pad, and wherein the or each tensioning pad (21) is further secured by applying a magnetic field or by applying an electric field or by applying a pressure , 22) is stiffenable so as to tension the component to be machined (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für ein zu bearbeitendes Bauteil, insbesondere für eine zu bearbeitende Gasturbinenschaufel.The Invention relates to a clamping device for a component to be machined, especially for one to be machined gas turbine blade.

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.The Clamping of complex shaped components, such as gas turbine blades prepared considerable with known from the prior art fixtures Difficulties. This allows complex components either do not cock at all or are the necessary tensioning devices unwieldy and expensive. Due to the fact that the clamping of complex molded components according to the prior art only insufficient possible is also preparing the machining of these components for example by milling Difficulties.

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.Of these, Based on the present invention, the problem underlying a novel clamping device for a component to be machined, in particular for one to create gas turbine blade to create.

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.This Problem is solved by a clamping device according to claim 1. The Inventive clamping device has at least one with a magnetic-sensitive or a electrically-sensitive or a pressure-sensitive medium filled clamping pad on, wherein the or each clamping pad under deformation of the respective clamping pad to a surface of the component to be machined is conformable, and further by applying a magnetic field or by applying a electric field or by applying a pressure of the or each Tensioning pad is stiffened so as to the component to be machined tighten.

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.With the tensioning device according to the invention can be complex shaped components, such as gas turbine blades, easy and safe clamping. Those with a magnetically sensitive or an electrically-sensitive or a pressure-sensitive medium filled Tension pads can be attached to surfaces of the exciting or Nestle to be machined component and by applying a magnetic Field or an electric field or by applying a Stiffen the pressure.

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.It is a form-fitting clamping of the complex shaped components over a large surface area same possible, so high machining forces can be absorbed when editing the tensioned components. The Tightening cushions nestle exactly in shape to the individual surface to be clamped and machined component. The device according to the invention is therefore for a variety of different components suitable.

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:preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. Embodiments of the invention without being limited to this to be closer to the drawing explained. Showing:

1 einen schematisierte Ansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung. 1 a schematic view of a clamping device according to the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf 1 in größerem Detail beschrieben.Hereinafter, the invention with reference to 1 described in more detail.

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. 1 schematically shows a clamping device according to the invention 10 together with a shovel blade 11 one in the tensioning device according to the invention 10 to exciting gas turbine blade 12 , The tensioning device 10 of the 1 has a housing 13 from a lower part 14 and a top 15 , where the top part 15 with the lower part 14 about a hinge 16 pivotally connected to pivot by the upper part 15 relative to the lower part 14 the tensioning device 10 to open or close.

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.In the tensioning device 10 are several bearing pins 17 arranged. The bearing pins 17 form investment points 18 for one in the jig 10 to exciting component, namely for the gas turbine blade 12 , As 1 can be removed, the blade is 11 the gas turbine blade 12 with one side, namely in the embodiment of 1 with a print side 19 , one-sided on the bearing pins 17 or the investment points 18 the same stored.

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.For clamping the gas turbine blade 12 is from both sides, so both from the print side 19 as well as from one of the printing side 19 opposite suction side 20 of the airfoil 11 in each case at least one tension pad 21 respectively. 22 on the blade 11 brought to the plant. So can 1 be taken that on the pressure side 19 the tension pad 21 and on the suction side 20 the tension pad 22 is brought to the plant. The tension cushions 21 and 22 are each filled with a magnetically sensitive medium and are under plastic deformation of the same to the pressure side 19 or the suction side 20 of the airfoil 11 conformable.

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.For clinging the tension pad 21 and 22 on the pressure side 19 as well as the suction side 20 of the airfoil 11 are in the tensioning device 10 pretensioners 23 and 24 integrated. Using the pretensioners 23 and 24 can the tension cushions 21 us 22 contoured to the surfaces 19 and 20 of the airfoil 11 be created or nestled. The pretensioners 23 and 24 the tensioning device according to the invention 10 can be designed as pneumatic or hydraulic biasing devices.

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.Furthermore, in the clamping device 10 of the embodiment of 1 a generator 25 integrated to generate a magnetic field. At the generator 25 to generate a magnetic field is a magnetic coil. By generating and applying a magnetic field that can be attached to the airfoil 11 snuggled cushions 21 and 22 be stiffened. By applying the magnetic field namely stiffens the magnetically sensitive medium of the clamping pad 21 and 22 so that, while maintaining the magnetic field no deformation of the clamping pad 21 and 22 more is possible.

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.The so in the jig 10 cocked gas turbine blade 12 can then be processed in the region of a non-illustrated blade root and / or in the region of a tip of the blade, not shown, for example by milling.

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.In the embodiment of 1 are the tension pads 21 and 22 with a magnetically sensitive medium, namely a magnetically sensitive fluid such as a liquid or a gel filled. It is also possible that the tension pad 21 and 22 are filled with an electrically-sensitive or a pressure-sensitive medium. In this case, the respective clamping pad is then stiffened by applying an electric field or by applying a mechanical pressure.

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 zuge führt, welche die Messwerte mit einem Sollwert vergleicht und abhängig von diesem Vergleich ein Stellsignal für den Generator 25 erzeugt.It is within the meaning of the present invention, in the bearing pins 17 Integrate sensors so as to pass through the tension pads 21 and 22 applied and on the blade 11 to measure acting tension. The in the bearing pins 17 integrated sensors can be designed as resistance sensors or as capacitive sensors. Based on the measurements provided by the sensors, stiffening of the tension pads may occur 21 and 22 controlled by generating a customized magnetic field. For this purpose, the measured values provided by the sensors are supplied to a control device, not shown, which compares the measured values with a desired value and, depending on this comparison, a control signal for the generator 25 generated.

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.With the help of the clamping device according to the invention 10 is a shape-adapted clamping of complex shaped components, such as gas turbine components, possible so as to be able to record as high processing forces in a subsequent processing of the tensioned components, without changing the position of the component to be machined during processing. The clamping pad of the clamping device according to the invention nestle individually on each exciting part. After individual fitting of the clamping pad to the component to be clamped, the clamping pads are stiffened so as to tension the component.

1010
Spannvorrichtungjig
1111
Schaufelblattairfoil
1212
GasturbinenschaufelGas turbine blade
1313
Gehäusecasing
1414
Unterteillower part
1515
Oberteiltop
1616
Scharnierhinge
1717
Lagerstiftbearing pin
1818
Anlagepunktcontact point
1919
Druckseitepressure side
2020
Saugseitesuction
2121
Spannkissenstressing cushion
2222
Spannkissenstressing cushion
2323
Vorspanneinrichtungbiasing means
2424
Vorspanneinrichtungbiasing means
2525
Generatorgenerator

Claims (10)

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.Clamping device for a component to be machined, in particular for a gas turbine blade to be machined ( 12 ), with at least one with a magnetic-sensitive or an electrically-sensitive or a pressure-sensitive medium filled dummies ( 21 . 22 ), wherein the or each ( 21 . 22 ) under deformation of the respective clamping pad to a surface of the component to be machined ( 12 ) and wherein further by applying a magnetic field or by applying an electric field or by applying a pressure, the or each tension pad ( 21 . 22 ) is stiffenable so as to the component to be machined ( 12 ) to tension. 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.Clamping device according to claim 1, characterized by bearing points ( 18 ) for the component to be machined ( 12 ) forming bearing pins ( 17 ), the one-sided storage of the component to be machined ( 12 ) serve. 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.Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that from at least two sides ( 19 . 20 ) of the component to be processed ( 12 ) at least one tension pad ( 21 . 22 ) Is conformable to the component to be machined while deforming the same. 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.Clamping device according to one or more of claims 1 to 3, characterized by at least one pretensioning device ( 23 . 24 ), the or each ( 21 . 22 ) with deformation of the same to the component to be machined ( 12 ). 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.Clamping device according to one or more of claims 1 to 4, characterized by at least one generator ( 25 ) to create a magnetic field and by applying the magnetic field, the or each ( 21 . 22 ) to stiffen. 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.Clamping device according to one or more of claims 1 to 4, characterized by at least one generator to an electrical Field and by applying the electric field the or to stiffen each dangling cushion. 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.Clamping device according to one or more of claims 1 to 4, characterized by at least one generator to a pressure and by applying the pressure, create the or each tension pad to stiffen. 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.Clamping device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that one side, namely a pressure side ( 19 ) or a suction side ( 20 ), an airfoil ( 11 ) of a gas turbine blade ( 12 ) at the investment points ( 18 ) of the bearing pins ( 17 ) is storable. 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.Clamping device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that on opposite sides, namely on a pressure side ( 19 ) and a suction side ( 20 ), an airfoil ( 11 ) of a gas turbine blade ( 12 ) at least one tension pad ( 21 . 22 ) is conformable under deformation, wherein by applying a magnetic field or by applying an electric field or by applying a pressure, the or each clamping pad is stiffened so as to tension the gas turbine blade to be machined. 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.Clamping device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the or each clamping pad ( 21 . 22 ) is filled with a magnetically sensitive or an electrically sensitive or a pressure-sensitive fluid, in particular a liquid or a gel.
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