DE10222674A1 - Verlorenes Modell für ein Genaugussverfahren - Google Patents

Abstract

Ein verlorenes Modell für ein Genaugussverfahren umfasst mehrere Positionierelemente, die so angeordnet sind, dass sie ein Bezugssystem bilden, durch das das Modell von einer Greifervorrichtung gehalten und an einer computergesteuerten robotischen Vorrichtung positioniert werden kann, um mit einem anderen Bestandteil des Modells verbunden zu werden. Die Positionierelemente befinden sich an einem Abschnitt des Modells, der an dem fertigen metallischen Gussteil nicht mehr vorhanden ist. Das Gussteil enthält integrierte gegossene Positionierelemente, durch die das Gussteil gehalten und positioniert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verlorenes Modell zur Verwendung bei einem Genaugussverfahren (investment casting), ein Verfahren zum Herstellen einer verlorenen Modellanordnung, eine Greifervorrichtung zum Erfassen eines verlorenen Modells sowie ein Gussteil.

Bei dem bekannten Wachsausschmelzverfahren für den Genauguss wird ein verlorenes Wachsmodell in der Weise hergestellt, dass geschmolzenes Wachs in eine Form eingespritzt wird, die der Gestalt des zu gießenden Gegenstandes ent­ spricht. Typischerweise umfasst jedes Wachsmodell einen integrierten Anguss­ abschnitt. Mehrere derartiger gegossener Wachsmodelle werden dann zu einer ge­ meinsamen Modellanordnung verbunden, indem der Angussbereich mit einer ge­ meinsamen Angussstange durch Wachsschweißen verbunden wird. Eine konischer Wachs-Gießtrichter wird typischerweise mit der Angussstange durch Wachs­ schmelzen verbunden, um die Modellanordnung zu vervollständigen. Die Modell­ anordnung wird zur Herstellung einer keramischen Maskenform verwendet, indem das Modell mehrfach in eine keramische Schlämme getaucht, von überschüssiger Schlämme durch Abtropfen befreit, mit groben keramischen Teilchen "stukkatiert" und luftgetrocknet wird, bis sich eine keramische Maskenform einer erwünschten Dicke auf der Modellanordnung gebildet hat. Die Modellanordnung wird dann aus der grünen Maskenform typischerweise in der Weise entfernt, dass die Maskenform erwärmt wird, um die Modellanordnung auszuschmelzen, was eine keramische Maskenform übrig lässt, die dann bei höheren Temperaturen gebrannt wird, um ihr die erforderliche Gießfestigkeit zum Gießen eines geschmolzenen Metalls oder einer geschmolzenen Legierung zu verleihen.

In der Vergangenheit wurden die Wachsmodelle von Hand mit der An­ gussstange durch Wachsschweißen verbunden. Ein derartiges manuelles Wachs­ schweißen ist zeitaufwendig und kostspielig und führt außerdem zu Modellanord­ nungen, die erhebliche Schwankungen von einer Modellanordnung zur anderen hin­ sichtlich der Positionen der Modelle an der Angussstange und der Festigkeit der Wachsschweißung zwischen dem Modellangussbereich und der Angussstange zei­ gen. Eine fehlerhafte Positionierung der Modelle an der Angussstange wie auch das Abbrechen einiger Modelle an der Wachsschweißung können hierbei auftreten.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verlorenes Modell sowie ein Verfahren zum Herstellen einer verlorenen Modellanordnung zur Verwendung in einem Genaugussverfahren, insbesondere Wachsausschmelzverfahren, zu schaffen, bei denen die oben erwähnten Nachteile vermieden werden. Ferner soll eine Greif­ vorrichtung zum Erfassen und Positionieren eines verlorenen Modells geschaffen werden, mit der das verlorene Modell relativ zu einem anderen Bestandteil einer Modellanordnung positioniert werden kann. Schließlich soll ein Gussteil geschaffen werden, das sich von einem Manipulator handhaben lassen kann.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Die vorliegende Erfindung schafft ein verlorenes Modell für einen zu gießen­ den Gegenstand, bei dem das Modell mehrere Positionierelemente hat, die so ange­ ordnet sind, dass sie ein Bezugssystem bilden, durch das das Modell von einem Manipulator wie z. B. einer Greifervorrichtung gehalten und positioniert werden kann, um es einem anderen Bestandteil einer Modellanordnung zuzuordnen. Die Greifervorrichtung ist zweckmäßigerweise mit einer computergesteuerten roboti­ schen Bewegungsvorrichtung gekuppelt. Vorzugsweise sind die Positionierungs­ elemente an einem Abschnitt des Modells vorgesehen, der von dem fertigen metal­ lischen Gussteil entfernt ist. Vorzugsweise sind die Positionierungselemente an einem Angussbereich des verlorenen Modells so angeordnet, dass der metallische Angussbereich von dem fertigen Gussteil in einem einzigen Bearbeitungsschnitt abgetrennt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Positionierele­ mente in Form von Vorsprüngen (Noppen) an dem verlorenen Modell (z. B. Wachsmodell) so angeordnet, dass die eine Bezugsebene definieren, die parallel zu einer Ausrichtungsebene verläuft, welche für die Oberfläche eines verlorenen Trä­ gerteils (z. B. aus Wachs) wie z. B. einer Angussstange bestimmt wird. Ehe die Be­ festigungsfläche des verlorenen Modells in der Nähe des verlorenen Trägerteils an­ geordnet wird, wird ein Sensor an der Greifervorrichtung über die Oberfläche des Trägerteils durch die robotische Bewegungsvorrichtung bewegt, um eine planare Ausrichtung eines speziellen Flächenbereichs des Trägerteils zu bestimmen, wo die Modelle jeweils befestigt werden, welche planare Ausrichtung im Speicher der ro­ botischen Steuervorrichtung gespeichert wird. Wenn die Befestigungsfläche des Modells dann in der Nähe des betreffenden Flächenbereichs des Trägerteils ange­ ordnet wird, wird die Greifervorrichtung von einem robotischen Arm so bewegt, dass die Befestigungsfläche des Modells eine Ausrichtung erhält, die im wesentli­ chen der detektierten und gespeicherten planaren Ausrichtung entspricht.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner einer Verfahren zum Herstellen einer verlorenen Modellanordnung, bei dem eine Befestigungsfläche des verlorenen Modells in der Nähe einer Oberfläche eines verlorenen Trägerteils wie z. B. einer Angussstange dieser zugewandt angeordnet wird. Eine Heizvorrichtung wird zwi­ schen die Befestigungsfläche des Modells und der betreffenden Fläche des Träger­ teils eingebracht, um ein Häufchen des verlorenen Materials an der betreffenden Fläche des Trägerteils zu schmelzen und die Befestigungsfläche des Modells zu erweichen, ohne sie zu schmelzen. Die Heizvorrichtung wird dann entfernt. Das Modell und das Trägerteil werden dann relativ zueinander bewegt, um die Befesti­ gungsfläche des Modells und das geschmolzene Häufchen in Kontakt zu bringen, welches während dieses Kontaktes erstarrt, um eine Verbindung dazwischen zu bil­ den. Vorzugsweise wird das Modell von einer robotischen Vorrichtung in der Weise manipuliert, dass die Befestigungsfläche des Modells zuerst eine vorgegebene Stre­ cke unter die Oberfläche des geschmolzenen Häufchens und dann in der entgegen­ gesetzten Richtung eine geringere vorgegebene Strecke bewegt wird, um eine glatte ausgefüllte Ecke an der Verbindung zwischen dem Modell und dem Trägerteil zu bilden.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Greifervorrichtung zum Erfas­ sen eines verlorenen Modells, um es relativ zu einem anderen Bestandteil einer Mo­ dellanordnung präzise zu positionieren. Die Greifervorrichtung umfasst vorzugs­ weise einen Positionssensor und eine Heizvorrichtung, die so bewegbar sind, dass ein Häufchen aus Modellmaterial an dem mit dem Modell zu verbindenden Teil aufgeschmolzen wird.

Das verlorene Modell mit den oben erwähnten Positionierelementen wird bei dem Wachsausschmelzverfahren dazu verwendet, einen Gegenstand zu gießen, der mehrere integrierte Positionierelemente in einer Anordnung umfasst, die ein Be­ zugssystem definiert, durch die der gegossene Gegenstand (das Gussteil) von einem Manipulator für die weitere Verarbeitung gehalten und positioniert werden kann.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine robotische Vorrichtung zum Positionieren mehrerer Wachs-Modelle relativ zu einer Wachs-Angussstange, um eine Modellanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu bilden;

Fig. 1A in perspektivischer Darstellung eine Haltevorrichtung zum Halten der Angussstange;

Fig. 1B eine Schnittansicht längs der Linien 1B-1B der Fig. 1A;

Fig. 1C eine Schnittansicht längs der Linien 1C-1C in Fig. 1A;

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein Modell mit Positionierelementen zum Erfassen mittels einer Greifervorrichtung an einem Arm einer robotischen Vor­ richtung;

Fig. 3A, 3B perspektivische Ansichten von vorne bzw. hinten der Greifervorrichtung mit einer Heizvorrichtung und einem Abstandssensor;

Fig. 3C eine vordere perspektivische Ansicht einer abgewandelten Greifervorrichtung mit einer Heißluft-Heizvorrichtung;

Fig. 4A, 4B, 4C schematische Darstellungen, die das Erfassen des Angussbereiches des Modells durch die Greifervorrichtung veranschaulichen;

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung die Greifervorrichtung mit der von den Greiferarmen weggeschwenkten Heizvorrichtung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Angussstange, des Angussbereiches des Modells und einer zwischen diese geschwenkten Heizplatte;

Fig. 7A, 7B und 7C teilweise geschnittene Teilansichten zum Veranschaulichen der Abfolge von Bewegungen des Modells, um den Angussbe­ reich zu der Angussstange zu beabstanden (Fig. 7A), den Angussbereich ein klei­ nes Stück in das geschmolzene Häufchen zu tauchen (Fig. 7B) und den Angussbe­ reich im geschmolzenen Häufchen abzuziehen und dadurch eine abgerundete ge­ füllte Ecke an der Verbindung zu bilden (Fig. 7C);

Fig. 7D eine teilweise geschnittene Teilansicht, die die Ausrichtung des Modells parallel zu einer Oberfläche der Angussstange mit gekippter planarer Aus­ richtung zeigt;

Fig. 8 in perspektivischer Darstellung mehrere Modelle, die an der An­ gussstange angeschweißt sind, wobei glatte ausgefüllte Ecken an den Verbindungen vorgesehen sind;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Angussbereichs eines Modells mit Positionierelementen zum Erfassen durch eine Greifervorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Gussteils, das unter Verwendung des Modells der Fig. 2 hergestellt wurde, wobei das Gussteil mit Positionierele­ menten versehen ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ein verlorenes Modell und eine verlorene Modellanordnung zur Verwendung bei einem Wachsausschmelz-Maskenform- Gießverfahren, wie es bei der Serienfertigung von Gussteilen aus Metall und Legie­ rungen verwendet wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden zu Veranschaulichungszwecken anhand eines verlorenen Modells zum Herstellen einer Modellanordnung zur Verwendung beim Maskenformgießen von Bauteilen aus einer Nickel- und Kobalt-Superlegierung wie z. B. Gasturbinenschaufeln be­ schrieben, wenngleich die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Die Erfindung ist besonders geeignet zum Herstellen einer Modellanordnung mit mehreren Wachs­ modellen, die mit einer Angussstange aus Wachs oder einem anderen Wachsbe­ standteil der Modellanordnung verbunden sind. Die Modelle, die Angussstange und andere Teile der Modellanordnung können aus irgendeinem geeigneten "verlore­ nen" Modellmaterial wie z. B. herkömmlichem Modellwachs oder massivem bzw. geschäumtem Kunststoff (z. B. polymerem Schaum wie Polyurethanschaum) herge­ stellt sein.

Die Fig. 1 zeigt mehrere einzelne verlorene Modelle 10 (z. B. aus Wachs) in Form von Gasturbinenschaufeln. Die Modelle 10 bestehen jeweils aus einem Schau­ felflügelbereich 12, einem Schaufelfußbereich 13, einem Scheibenbereich 14, einem wahlweise vorgesehenen Schaufelspitzenbereich 15 und einem Angussbereich 16 (Fig. 2). Die Modelle 10 werden z. B. aus einem herkömmlichen Modellwachs spritzgegossen, wenngleich andere Modellmaterialien und Modellherstellungsver­ fahren verwendet werden können.

Jedes Modell 10 ist mit mehreren Positionierelementen 20a, 20b, 20c in Form von Vorsprüngen bzw. Noppen, welche so angeordnet sind, dass sie an jedem Modell ein Bezugssystem bilden, durch das das Modell von einem Manipulator wie z. B. einer Greifervorrichtung 60 gehalten und positioniert werden kann, um mit einem anderen Teil der Modellanordnung verbunden zu werden. Die Greifervor­ richtung 60 ist, wie in Fig. 1 angedeutet, mit einer computergesteuerten roboti­ schen Vorrichtung 30 gekuppelt.

Der Angussbereich 16 jedes Modells 10 weist eine ebene Befestigungsfläche 16a auf, die an einer Fläche 40a eines Trägerteils 40 in Form einer Angussstange befestigt werden kann, wie weiter unten beschrieben wird. Die Befestigungsfläche 16a umfasst eine ebene, schmale Befestigungslippe 161, welche um eine Ausneh­ mung 16r verläuft, die in der Befestigungsfläche 16a gegossen ist, siehe Fig. 6 und 7a. Die Ausnehmung 16r hat eine solche Form, dass sie einen Stützkörper PP auf einem Tisch T (Fig. 1) aufnehmen kann.

Der Angussbereich 16 des Modells 10 umfasst ein erstes und zweites Positio­ nierelement 20a bzw. 20b auf gegenüberliegenden Seitenflächen 16s1 und 16s2, welche senkrecht zu der Befestigungslippe 161 an dem Angussbereich 16 verlaufen.

Das erste und zweite Positionierelement 20a und 20b sind koaxial angeordnet und definieren eine erste Achse A1. Wie dargestellt, werden die Positionierelemente 20a, 20b von teilkugelförmigen Endflächen 20s so definiert, dass die Achse A1 durch die Mittelpunkte der teilkugelförmigen Endflächen 20s verlaufen. Ein drittes Positionierelement 20c ist an einer seitlichen Fläche 16k angeordnet, die zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächen 16s1, 16s2 des Angussbereiches 16 verlau­ fen. Das dritte Positionierelement 20c definiert eine zweite Achse A2, die coplanar und senkrecht zu der ersten Achse A1 verläuft. Das Positionierelement 20c wird, wie dargestellt, von einer teilkugelförmigen Endfläche 20s so definiert, dass die Achse A2 durch den Mittelpunkt der betreffenden teilkugelförmigen Endfläche verläuft.

Die drei Positionierelemente 20a, b und c bilden eine dreieckige Anordnung und bilden somit eine Bezugsebene P1 (Fig. 7A), welche parallel zu der von der Befestigungslippe 161 definierten Ebene und parallel zu einer Ebene P2 verläuft, welche für die Fläche 40a des verlorenen Trägerteils 40 während der Befestigung der Befestigungsfläche 16a an der Fläche 40a bestimmt wird, wie weiter unten be­ schrieben wird. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte spezielle Anordnung der Positionierelemente 20a, 20b, 20c beschränkt, da auch eine andere Anzahl und an­ dere Anordnung der Positionierelemente je nach Anwendungsfall verwendet wer­ den können.

Die Positionierelemente 20a, 20b, 20c weisen jeweils einen relativ kurzen zylindrischen Abschnitt 201 auf, der in die teilkugelförmige Endfläche 20s übergeht (Fig. 7b). Die Abmessungen der Positionierelemente werden so gewählt, dass sie von der Greifervorrichtung 60, welche mit einem schwenkbaren Arm 30a der robo­ tischen Vorrichtung 30 verbunden ist, erfasst werden können. Die Endflächen 20s müssen nicht teilkugelförmig ausgebildet sein; beispielsweise können sie auch ko­ nisch, polyedrisch oder parabolisch ausgebildet sein. Die Positionierelemente sind als Vorsprünge dargestellt; stattdessen könnten sie jedoch auch als Vertiefungen bzw. Taschen ausgebildet werden.

Die Positionierelemente 20a, 20b, 20c werden durch Spritzgießen der Mo­ delle 10 in einem herkömmlichen Formhohlraum (nicht gezeigt) gebildet, der so maschinell bearbeitet ist, dass er die oben beschriebene Form des Modells 10 sowie Hohlräume entsprechend der Größe, Form und Lage der im Angussbereich 16 zu bildenden Positionierelemente hat. Jedes Modell 10 wird durch Spritzgießen von geschmolzenem Modellwachs (oder einem anderen verlorenen Material) in den Formhohlraum hergestellt, wo das Wachs erhärtet, um das Modell 10 zu bilden, wie es grundsätzlich bekannt ist. Das spritzgegossene Wachs-Modell 10 enthält die Po­ sitionierelemente 20a, 20b, 20c, die an dem Angussbereich 16 angegossen sind, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Vorzugsweise sind die Positionierelemente 20a, 20b, 20c an dem Angussbe­ reich 16 oder einem anderen Teil der Muster 10 angeordnet, der von dem fertigme­ tallischen Gussteil entfernt wird, das zum Kopieren des Modells gefertigt wurde.

Beispielsweise sind die Positionierelemente an dem Angussbereich 16 so angeord­ net, dass der metallische Angussbereich von dem fertigen Gussteil (z. B. von dem Schaufelfußbereich 13) in einem einzigen Bearbeitungsschritt abgetrennt wird.

Zusätzlich zu den Positionierelementen 20a, 20b, 20c an dem Angussbereich 16 kann jedes Modell 10 eine weitere entsprechende Gruppe von Positionierele­ menten (nicht gezeigt) in einem anderen Angussbereich vorgesehen werden, falls das Modell 10 zwei Angussbereiche hat, z. B. den dem Schaufelfußbereich 13 zuge­ ordneten Angussbereich 16 und einen dem Schaufelspitzenbereich 15 zugeordneten ähnlichen Angussbereich (nicht gezeigt).

Unter Bezugnahme auf die Figuren wird nun ein Verfahren zum Herstellen einer verlorenen Modellanordnung zur Verwendung bei dem Wachsausschmelzver­ fahren erläutert. So ist in den Bezeichnungen eine Anordnung der verlorenen Mo­ delle 10 auf der ebenen Fläche 40a des Trägerteils 40 (der Angussstange) darge­ stellt, das an einem Tisch T befestigt ist. Das Trägerteil 40 (die Angussstange) um­ fasst einen ebenen Bereich 40b mit ebenen Hauptflächen 40a, 40a' auf gegenüber­ liegenden Seiten des Trägerteils. Der ebene Bereich 40b ist ist mit einem integrier­ ten konischen Gießpfannen-Befestigungsbereich 40c verbunden. Der Befestigungs­ bereich 40c umfasst einen Gewindeeinsatz 40d, der während des Wachsgießens des Trägerteils 40 fest darin eingebettet wird. Stattdessen kann der Gießpfannen-Befes­ tigungsbereich 40c auch getrennt sein und an dem Bereich 40b durch Wachs­ schweißen befestigt werden. Wie in den Fig. 1, 1a, 1b und 1c dargestellt ist, ist eine Befestigungsvorrichtung 31 mit einer zentralen konischen Spannvorrichtung 32 vorgesehen, an die eine Schulter 40e des Befestigungsbereiches 40c mittels eines Betätigungsknopfes 32 festgezogen werden kann. Der Betätigungsknopf 33 hat ein Gewindeteils 33a, der in den Einsatz 40d eingeschraubt ist, wie am besten in Fig. 1b zu sehen ist. Die Befestigungsvorrichtung 31 umfasst ferner Schenkel 34, 35 mit V-Nuten 34a, 35a an den Rändern, derart, dass in Längsrichtung beabstandete teil­ kugelförmige Noppen 40s, die an der Stirnseite des Bereiches 40b angegossen sind, von den Nuten aufgenommen und gehalten werden, wenn der Befestigungsbereich 40b in der Spannvorrichtung 32 festgespannt ist (Fig. 1C). An dem Tisch T ist ein aufrechtstehender unterer Jochabschnitt Y1 befestigt, der so ausgebildet ist, dass er die Außenseite der Spannvorrichtung 32 der Befestigungsvorrichtung aufnimmt. Ein oberer Jochabschnitt Y2 ist an dem unteren Jochabschnitt Y1 befestigt, um die Spannvorrichtung 32 der Befestigungsvorrichtung 31 an dem Tisch T festzulegen. Der Befestigungsbereich 40b wird von den Jochabschnitten Y1, Y2 und der Befes­ tigungsvorrichtung 31 oberhalb des Tischs T so aufgehängt, dass die Fläche 40a parallel zur Ebene des Tisches T verläuft. Die Erfindung ist nicht auf eine spezielle Befestigungsart für das Trägerteil 40 beschränkt, d auch andere Befestigungsvor­ richtung verwendet werden können.

Mehrere verlorene Modelle 10 sind, wie dargestellt, in einem Bereit­ stellungsbereich PL auf dem Tisch T angeordnet. Jedes Modell 10 wird auf dem Tisch T von einem Stützteil TP aus Epoxy (oder einem anderen Material) abge­ stützt, das eine solche Form hat, dass es von der Ausnehmung 16r an der Befesti­ gungsfläche 16a des Modells aufgenommen werden kann, um das Modell so abzu­ stützen, dass die Ebene P1 parallel zur Ebene des Tischs T verläuft.

Die robotische Bewegungsvorrichtung 30 auf dem Tisch T umfasst einen schwenkbaren Arm 30a, der mit der Greifervorrichtung 60 versehen ist. Jedes Mo­ dell 10 wird einzeln von der Greifervorrichtung 60 aufgegriffen und in der Nähe der Fläche 40a des Trägerteils 40 positioniert, um daran befestigt zu werden. Die robo­ tische Vorrichtung 30 kann ein herkömmlicher Roboter vom 6-Achsentyp sein, wie er als Modell K3 von der Firma Motoman Inc., einer Tochter der Yaskawa Corpo­ ration, 805 Liberty Lane, W. Carrollton, Ohio 45449 erhältlich ist.

Die Greifervorrichtung 60 ist in der Lage, die Modelle 10 jeweils an den Positionierelementen 20a, 20b, 20c so zu ergreifen, dass der Arm 30a der roboti­ schen Vorrichtung 30 die Befestigungsflächen 60L (welche parallel zu der von den Positionierelementen 20a, 20b, 20c definierten Ebene P1 ist) parallel zu der Fläche 40a des Trägerteils 40 während des Befestigungsvorgangs auszurichten, wie weiter unten beschrieben wird. Zu diesem Zweck umfasst die Greifervorrichtung 60 eine Befestigungsplatte 62, die eine herkömmliche Kupplung 64 zwecks Verbindung mit dem schwenkbaren Arm 30a der robotischen Bewegungsvorrichtung 30 trägt. Eine nach unten ragende zweite Befestigungsplatte 66 ist an der ersten Befestigungs­ platte 62 befestigt. Ein erster und ein zweiter Greiferarm 72 bzw. 74 sind an der Befestigungsplatte 66 angebracht. Der erste Greiferarm 72 ist durch Befestigungs­ elemente an der Befestigungsplatte 66 fest angebracht, während der zweite Greifer­ arm 74 an der Kolbenstange 75a eines (z. B. pneumatischen) Stellzylinders 75 be­ festigt ist. Der Stellzylinder 75 ist an einer festgelegten Tragplatte 73 angebracht, die an einer nach unten ragenden Platte 66 befestigt ist. Der Greiferarm 74 wird von dem Stellzylinder 75 geradlinig bewegt. Der Stellzylinder 75 wird über ein (z. B. pneumatisches) Ventil 77 betätigt, das mit einer Druckluftquelle C unter Steuerung einer robotischen Steuereinheit 100 und mit einer zu dem Stellzylinder 75 verlau­ fenden Leitung an dem Arm 30a verbindbar ist.

Die Greiferarme 72, 74 haben jeweils eine konische Ausnehmung 72a bzw. 74a, die zur Aufnahme der seitlichen Positionierelemente 20a bzw. 20b an dem An­ gussbereich 16 der Modelle 10 dienen. Die Ausnehmungen 72a, 74a sind koaxial, wenn die Arme 72, 74 die Positionierelemente 20a, 20b aufnehmen und erfassen.

Ein dritter festliegender Greiferarm 78 ist durch Befestigungsmittel an der festgelegten Platte 66 befestigt und weist eine Nut 78a auf, die eine teilzylindrische Form oder eine V-Form haben kann, um das Positionierelement 20c des Angussbe­ reiches 16 der Modelle aufzunehmen. Die Achse A3 der Nut 78a (Fig. 4B) ver­ läuft parallel zur Achse A1 und senkrecht zu der Achse A2 und liegt in der Ebene P1.

Wenn die Positionierelemente 20a, 20b, 20c der Modelle 10 die Form von Vertiefungen haben, sind die Greiferarme 72, 74, 78 so gestaltet, dass sie entspre­ chende Vorsprünge anstelle der Ausnehmungen 72a, 74a und der Nut 78a haben, um in die Vertiefungen zu greifen und dadurch zu ermöglichen, dass die Greifervor­ richtung die Modelle 10 aufgreift.

Die Greiferumrichtung umfasst eine Heizvorrichtung 65. Die Heizvorrichtung 65 umfasst eine abstrahlende metallische Heizplatte 65a (z. B. aus Aluminium) mit elektrischen Widerstands-Heizelementen 65b, die in Kanälen auf jeder Seite der Heizplatte 65a verlaufen (Fig. 3A). Die Heizelemente 65b sind durch elektrische Leitungen 65c mit einer elektrischen Leistungsquelle 5 verbunden, die durch einen stationären Temperaturregler (nicht gezeigt) wie z. B. einem Omron ESAX Regler der Firma Omron Electronics, One E Commerce Drive, Schaumburg, Illinois 60173 erhältlich ist, ein- und ausgeschaltet wird. Die elektrischen Leitungen 65c werden lose auf dem robotischen Arm 30a zu der Leistungsquelle S geführt, welche außer­ halb der robotischen Bewegungsvorrichtung 30 (z. B. unter dem Tisch T) angeord­ net werden kann. Wenn die Heizelemente elektrisch erregt werden, heizen sie die Heizplatte 65a ähnlich wie einen Lötkolben.

Die Heizplatte 65a ist an einem nach unten ragenden Arm 65d angebracht und in seitlicher Richtung E durch den gleit- und verschiebbaren Arm 65d längs eines Trägers 65g verstellbar. Der Arm 65d und der Träger 65g sind durch ein oder mehrere Befestigungselemente 65t an diesem Arm lösbar befestigt. Der Arm 65d ist durch eine Verschiebung eines Befestigungsblockes 65n an einer Führung 63 nach oben und unten verstellbar, welche an der Befestigungsplatte 62 befestigt ist und von einem oder mehreren Befestigungselementen 65f in ihrer Lage gehalten wird.

Ein thermisch isolierender Körper 65i ist zwischen der Heizplatte 65a und dem Arm 65d angeordnet, wobei thermisch isolierendes Dichtungsmaterial 65s (z. B. Isolier­ wolle) zwischen jeder Seite des isolierenden Körpers 65i angeordnet ist. Mehrere Befestigungselemente (nicht gezeigt) verlaufen nach oben durch die Heizplatte 65a, den isolierenden Körper 65i und das Dichtungsmaterial 65s in den Boden des Armes 65d, um sie miteinander zu verbinden. Es können natürlich auch andere Heizele­ mente 65b anstelle der elektrischen Widerstandselemente im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Der Träger 65g ist gegabelt und mittels zweier Schwenkzapfen 65m an dem Befestigungsblock 65n gelagert. Die Heizvorrichtung 65 wird dadurch zwischen einer eingefahrenen Stellung, die in den Fig. 1 und 5 gezeigt ist, und einer Ar­ beitsstellung, die in den Fig. 3A, 6 und 7A gezeigt ist, schwenkbar gelagert. Die Heizplatte 65a wird zwischen diesen Stellungen von einem Aktuator wie z. B. einer (z. B. pneumatischen) Strömungsmittelstellvorrichtung 69 bewegt, die an einem Träger 67 befestigt ist, welcher seinerseits an der Platte 66 befestigt ist. Die Kolben­ stange 69a des Zylinders 69 ist mit dem Träger 65g in der dargestellten Weise ver­ bunden. Der Zylinder 69 wird über ein Ventil 71 gesteuert, das mit einer Druckluft­ quelle C (oder einer anderen Strömungsmittelquelle), die von der robotischen Steu­ ereinheit 100 gesteuert wird, und einer Druckluftleitung an dem Arm 30a, die zu dem Zylinder 69 führt, verbunden.

Statt der strahlenden Heizplatte 65a kann die Heizvorrichtung 65 mit einer Heißluft-Heizvorrichtung (Fig. 3C) ausgestattet sein. Hierbei ist die Heizplatte 65a hohl ausgebildet, um zwei Kammern 65p1, 65p2 zu enthalten, in die Druckluft ein­ gebracht wird, um sie durch mehrere Öffnungen 65h in Endplatten 65u auf den ge­ genüberliegenden Seiten der Heizplatte 65a angeordnet sind, um sie zu verschließen und um eine Verbindung mit den entsprechenden Kammern über die Öffnungen 65h in den Platten herzustellen. Elektrische Widerstands-Heizelemente 65b können in den Kammern oder außerhalb im Körper der Heizplatte 65a angeordnet werden. Die Druckluft wird den Kammern durch einen Kanal 65v im Arm 65d oder eine Leitung (nicht gezeigt) am Arm 65d zugeführt werden, die mit einer Druckluftquelle wie z. B. einem Leitungsnetz verbunden ist. Die Zufuhr von Druckluft zu den Kammern kann durch die robotische Steuereinheit 100 gesteuert werden, die so programmiert ist, dass sie ein oder mehrere Steuerventile (nicht gezeigt) zu gegebener Zeit öffnet bzw. schließt. Der Luftstrom durch die Öffnungen 65h an der Bodenplatte 65u wird dazu verwendet, die Fläche 40a des Trägerteils 40 zu erwärmen, um ein Häufchen MP zu bilden, während der Heißluftstrom durch die Öffnungen 65h an der oberen Platte 65u dazu verwendet wird, die flächige Lippe 161 des Modells 10 zu erwär­ men, ehe sie verbunden werden.

Die Greifervorrichtung 60 umfasst einen handelsüblichen Laser- Abstandssensor 80, der einen Laserstrahl B nach unten in eine Richtung lenkt, die durch den Schnittpunkt der Achsen A1 und A2 verläuft (Fig. 3B). Der Abstands­ sensor 80 wird dazu verwendet, die Ausrichtung des speziellen Flächenbereiches 41 der Fläche 40a des Trägerteils 40 zu bestimmen, an denen die Modelle 10 jeweils zu befestigen sind, wie weiter unten beschrieben wird. Ein geeigneter Sensor ist bei­ spielsweise von der Firma Omron Electronics, One E Commerce Drive, Schaum­ burg, Illinois 60173 erhältlich.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die Modelle 10 auf den ebenen horizontalen Tisch T in dem Bereitstellungsbereich PL so angeordnet, dass die von den Positionierelementen 20a, 20b, 20c definierte Ebene P1 in einer horizontalen Ebene liegt, die parallel zu der Ebene des Tisches T ist. Die Stützkörper PP werden zu diesem Zweck wie oben beschrieben verwendet.

Ehe die Modelle 10 im Bereitstellungsbereich PL auf dem Tisch T aufgegrif­ fen werden, wird der Abstandssensor 80 an der Greifervorrichtung 60 über den Flä­ chenbereich 41 der Fläche 40a bewegt, an der das Modell 10 mit dem Trägerteil 40 verbunden werden soll, und zwar durch die robotische Bewegungsvorrichtung (Fig. 8). Der Abstandssensor 80 bestimmt eine planare Ausrichtung des Flächenbe­ reichs 41 durch Messen des Abstandes zwischen dem Abstandssensor 80 und meh­ reren Punkten (beispielsweise 3 Punkte PT für ein kartesisches Koordinatensystem in Fig. 8) an dem speziellen Flächenbereich 41. Aus diesen Daten bestimmt die robotische Steuereinheit 100 eine planare Ausrichtung des Flächenbereichs 41 (z. B. den Winkel des Flächenbereichs 41 relativ zur Horizontalen) und speichert die pla­ nare Ausrichtung in einem Speicher 102. Entsprechende Computerprogramme zum Bestimmen der planaren Ausrichtung auf diese Weise sind im Handel erhältlich und an der oben beschriebenen im Handel erhältlich robotischen Vorrichtung 30 vorge­ sehen.

Eine Bestimmung der planaren Ausrichtung des Flächenbereichs 41 des Trä­ gerteils 40 in der beschriebenen Weise sollte wegen der unebenen Gestalt der Flä­ che 40a des Trägerteils 40 als Folge der Herstellung durch Spritzgießen durchge­ führt werden. Beispielsweise ist die Fläche 40a des Trägerteils 40 sowohl in Längs­ richtung wie in Querrichtung uneben, so dass die speziellen Flächenbereiche 41 nicht in derselben Ebene liegen. Die Fig. 7D zeigt beispielsweise einen gekippten Flächenbereich 41 an dem Trägerteil 40, wobei der gekippte Flächenbereich 41 nicht horizontal verläuft. Wenn das Trägerteil 40 so gefertigt oder nachträglich mo­ difiziert (z. B. maschinell bearbeitet) werden kann, dass die Fläche 40a absolut eben ist und parallel zur Tischebene durch die Befestigungsvorrichtung 31 und die Joch­ abschnitte Y1, Y2 ausgerichtet ist, kann auf eine planare Ausrichtung der Flächen­ bereiche 41 und die Speicherung der Ausrichtung in dem Speicher 102 verzichtet werden.

Nachdem die robotische Vorrichtung 30 die planare Ausrichtung des Flächenbereichs 41 auf der Fläche 40a bestimmt hat, bewegt sie die Greifervor­ richtung 60 so, dass diese ein Modell 40 aufgreift, um es zu dem Flächenbereich 41 an dem Trägerteil 40 zu bewegen. Beispielsweise wird die Greifervorrichtung 60 zuerst in Richtung des Pfeils in Fig. 4A bewegt, bis die festliegenden Greiferarme 72 und 78 so angeordnet sind, dass sie die Positionierelemente 20a, 20c aufnehmen (Fig. 4B). Der Abstandssensor 80 kann dazu benutzt werden, sicherzustellen, dass sich ein Modell 10 an einer betreffenden Stelle im Bereitstellungsbereich befindet.

Dann wird der bewegliche Greiferarm 74 von dem Zylinder 75 geradlinig in Rich­ tung auf das Positionierelement 20b bewegt, bis das Positionierelement 20b von der Ausnehmung 74a aufgenommen wird (Fig. 4C). Auf diese Weise erfassen die Arme 72, 74 und 78 sicher die koplanaren Positionierelemente 20a, 20b, 20c des Angussbereiches 16 jedes Modells 10. Die robotische Steuereinheit 100 steuert das Ventil 77, um den Zylinder 75 zu betätigen.

Das Modell 10 wird von dem robotischen Arm 30a aus dem Bereitstellungsbereich PL angehoben, während die Greifervorrichtung 60 den An­ gussbereich 16 an den Positionierelementen hält, und zu dem Flächenbereich 41 bewegt, wo die Befestigungslippe 161 an der Fläche 40a des von der Befestigungs­ vorrichtung 31 und den Jochabschnitten Y1, Y2 gehaltenen Trägerteils 40 befestigt werden soll. Die Befestigungslippe 161 des Modells 10 wird von dem robotischen Arm 30a in der Nähe des Flächenbereichs 41 des Trägerteils 40 zugewandt zu die­ sem angeordnet, wie in Fig. 7A dargestellt ist. Der Abstand D1 kann beispiels­ weise 25,4 mm (1 inch) betragen.

Da die planare Ausrichtung des Flächenbereichs 41 in dem Speicher 102 ge­ speichert wird, wird der robotische Arm 30a so bewegt, dass die Befestigungsfläche 16a des Modells 10 an der Greifervorrichtung 60 so ausgerichtet wird, dass ihre Ausrichtung mit der detektierten und gespeicherten planaren Ausrichtung des Flä­ chenbereichs 41 übereinstimmt. Das bedeutet, dass die Befestigungslippe 161 des Modells 10 im wesentlichen parallel zu der detektierten Ebene verläuft, die von dem Flächenbereich 41 an dem Trägerteil 40 definiert wird, siehe Fig. 7A für einen horizontalen Flächenbereich 41 und Fig. 7D für einen gekippten Flächenbereich 41.

Die Heizvorrichtung 65 wird dann aus ihrer eingefahrenen Stellung in ihrer Arbeitsstellung zwischen der Befestigungslippe 161 und dem Flächenbereich 41 in der Nähe jeder Fläche positioniert (z. B. Abstände D2 = 0,3 inch und D3 = 0,025 inch), Fig. 7A. Die Heizplatte 65a wird lange genug bestromt, um eine konstante Heizplattentemperatur (z. B. 700°F) aufrechtzuerhalten, um mittels Strahlungs­ wärme ein Häufchen MP des Materials (z. B. Wachs) des Flächenbereichs 41 des Trägerteils 40 aufzuschmelzen und die Befestigungslippe 161 zu erweichen, ohne sie zu schmelzen. Das schichtförmige Häufchen MP hat eine Konfiguration entspre­ chend der Form der Heizplatte 65a und der Befestigungslippe 161, wobei das Häuf­ chen MP größer ist. Beispielsweise kann das geschmolzene Häufchen MP eine Tiefe von 0,050 inch haben. Die Heizplatte 65a wird dann von dem Zylinder 69 rasch zurück in ihre eingefahrene Stellung an der Greifervorrichtung 60 bewegt. Das Modell 10 wird von dem robotischen Arm 30a nach unten bewegt, um die Be­ festigungslippe 161 in das Häufchen MP um eine vorgegebene Tiefe D4 (z. B. 0,03 inch Tiefe) abzusenken und dadurch die aufrechtstehenden Ränder 16w des An­ gussbereiches 16, die um die Befestigungsfläche 16a (d. h. die Befestigungslippe 161) herum verläuft, mit dem geschmolzenen Material zu benetzen, Fig. 7B. Das Modell 10 wird dann von dem Arm 30a angehoben, um die Befestigungslippe 161 in der entgegengesetzten Richtung in dem Häufchen MP in eine Stellung einer vorge­ gebenen kleineren Tiefe (z. B. 0,010 inch) zu bewegen und dadurch eine ausgefüllte, glatt abgerundete Ecke C an der Verbindungsstelle zwischen dem Angussbereich 16 des Modells und der Fläche 41a des Trägerteils 40 zu bilden (Fig. 7C). Das Modell 10 wird in dieser Lage von dem robotischen Arm 30a gehalten, bis das geschmol­ zene Material aushärtet, um die Verbindung zwischen dem Angussbereich 16 des Modells 10 und der Befestigungsfläche 40a des Trägerteils zu vervollständigen. Die auf diese Weise gebildeten Verbindungen zeichnen sich durch hohe Festigkeit und das Fehlen von Spannungskonzentrationen an scharfen Ecken sowie das Fehlen von Verformungen der Modelle 10 aus.

Die Greifervorrichtung 60 wird dann von dem mit dem Trägerteil 40 verbundenen Modell 10 gelöst, indem zunächst der Greiferarm 74 außer Eingriff mit dem Positionierelement 20b bewegt wird und die Greiferarme 72, 78 von dem robotischen Arm 30a außer Eingriff mit den Positionierelementen 20a, 20c bewegt werden, so dass die Greifervorrichtung 60 von dem robotischen Arm 30a zurück zu dem Bereitstellungsbereich PL bewegt werden kann, um das nächste Modell 10 zwecks Verbindung mit dem Trägerteil 40 aufzugreifen. Die oben beschriebenen Vorgänge werden dann wiederholt, um die Modelle 10 nacheinander an unter­ schiedlichen Flächenbereichen 41 des Trägerteils 40 zu befestigen und dadurch eine Modellanordnung 110 zu bilden, bei der eine Anzahl von Modellen 10 an dem Trä­ gerteil 40 (der Angussstange) befestigt sind, siehe Fig. 8.

Die robotische Bewegungsvorrichtung 30 ist so programmiert, dass sie den Arm 30a mit der Greifervorrichtung 60 steuert, um die oben beschriebenen Bewe­ gungen der Greifervorrichtung 60 auszuführen und den Zylinder 69 für den schwenkbaren Arm 65d der Heizvorrichtung 65 und den Zylinder 75 für den gerad­ linig bewegbaren Arm 74 der Greifervorrichtung 60 zu betätigen.

Wenngleich bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel jedes Modell 10 zu dem geschmolzenen Häufchen MP zur Herstellung der Verbindung J bewegt wird, umfasst die Erfindung jedoch jegliche Relativbewegung zwischen dem Mo­ dell 10 und dem Trägerteil 40, um die Befestigungsfläche 16a des Modells und das geschmolzene Häufchen MP in Kontakt zu bringen. Beispielsweise kann das Trä­ gerteil 40 auf einem zweiten Tisch (nicht gezeigt) angeordnet werden, der auf dem Tisch T angeordnet und zu diesem Zweck nach oben und unten bewegbar ist.

Nachdem die Modelle 10 an der Fläche 40a des Trägerteils 40 befestigt wor­ den sind, kann die Befestigungsvorrichtung 31 von den Jochabschnitten Y1, Y2 entfernt und das Trägerteil 40 mit der Befestigungsvorrichtung 31 neu ausgerichtet werden, um die gegenüberliegende Fläche 40a' des Bereichs 40b des Trägerteils so auszurichten, dass sie nach oben zeigt. Die Befestigungsvorrichtung 31 wird dann zwischen den Jochabschnitten Y1, Y2 wieder eingespannt, so dass die Modelle 10 an der Fläche 40a' in der gleichen Weise wie für die Fläche 40a oben beschrieben festgespannt werden können, um die Modellanordnung 110 zu vervollständigen. Nachdem die Modellanordnung 110 mit den an den Flächen 40a, 40a' des Träger­ teils 40 befestigten Modellen 10 fertiggestellt ist, wird eine Gießpfanne (nicht ge­ zeigt) aus Wachs (oder einem anderen verlorenen Material) an dem Befestigungsbe­ reich 40c befestigt. Die Modellanordnung mit der Gießpfanne wird dann zur Her­ stellung einer keramischen Maskenform verwendet, bei der die Modellanordnung mehrfach in eine keramische Schlämme getaucht, von überschüssiger Schlämme durch Abtropfen befreit, mit groben Keramikteilchen stukkatiert und luftgetrocknet wird, bis sich auf der Modellanordnung eine keramische Maskenform einer vorge­ gebenen Dicke aufgebaut hat. Die Modellanordnung wird dann aus der Grünform durch Erwärmen der Maskenform und Ausschmelzen der Modellanordnung ent­ fernt, was eine keramische Maskenform zurücklässt, die dann gebrannt wird, um ihr die erforderliche Festigkeit zum Vergießen geschmolzenen Metalls oder einer ge­ schmolzenen Legierung zu verleihen. Nach ihrer Entfernung aus der Maskenform bilden die Modelle 10 Formhohlräume zur Aufnahme des geschmolzenen Metalls bzw. der geschmolzenen Legierung, während das Trägerteil 40 (die Angussstange) einen Einlauf in die Formhohlräume aus einer Gießpfanne bilden, wie grundsätzlich bekannt ist.

Die metallischen Gussteile 200 (Fig. 10), die in den Formhohlräumen gebil­ det werden, haben eine Form (z. B. Schaufelform), die die der Modelle 10 kopiert.

Jedes einzelne Gussteil 200 (Strömungsschaufel) umfasst einen Schaufelflügelbe­ reich 212, einen Schaufelfußbereich 213, einen Scheibenbereich 214, einen wahl­ weise vorgesehenen Schaufelspitzenbereich 215 und einen Angussbereich 216 ( Fig. 10). Die metallischen Gussteile 200 werden von dem erhärteten Metall bzw. der erhärteten Legierung des Angusses (der eine Kopie des Trägerteils 40 ist) durch einen Schneidvorgang abgetrennt, durch den jeder Angussbereich 16 von dem An­ guss abgeschnitten wird. Jedes Gussteil 200 umfasst ferner mehrere Positionierele­ mente, die als Positionierelemente 220a, 220b, 220c dargestellt sind und die eine Anordnung an den Angussbereich 216 bilden, welche ein Referenzsystem an jedem Gussteil bildet, durch die jedes Gussteil von einem Manipulator wie z. B. einer ro­ botischen Greifervorrichtung ähnlich der Greifervorrichtung 60 gehalten und positi­ oniert werden kann. Die gegossenen Positionierelemente bilden somit ein Bezugs­ system, durch das die Gussteile 200 von der robotischen Greifervorrichtung zwecks weiterer Verarbeitung wie z. B. zum Schleifen, Polieren und Prüfen der Gussteile 200 gehalten und positioniert werden können. Der Angussbereich 216 jedes Guss­ teils 200 wird von dem Schaufelfußbereich 213 zu einem gegebenen Zeitpunkt nach der weiteren Bearbeitung der Gussteile 200 abgeschnitten.

Der Angussbereich 216 umfasst ein erstes und ein zweites Positionierelement 220a bzw. 220b auf gegenüberliegenden Seitenflächen 216s1 und 216s2, die senk­ recht zu der Lippe 216l an dem Angussbereich 216 verlaufen. Das erste und zweite Positionierelement 220a bzw. 220b sind koaxial und definieren eine erste Achse A21. Die Positionierelemente 220a, 220b werden, wie dargestellt, von teilkugelför­ migen Endflächen 220s so definiert, dass die Achse A21 durch die Mittelpunkte der teilkugelförmigen Endflächen verläuft. Das dritte Positionierelement 220c ist an einer seitlichen Fläche 216k angeordnet, die zwischen den Seitenflächen 216s1 und 216s2 des Angussbereiches 216 verläuft. Das dritte Positionierelement 220c defi­ niert eine zweite Achse A22, die koplanar und senkrecht zu der ersten Achse A21 verläuft. Das Positionierelement 20c wird, wie dargestellt, von einer teilkugelförmi­ gen Endfläche 220s so definiert, dass die Achse A22 durch den Mittelpunkt der teilkugelförmigen Endflächen verläuft. Wenn die Modelle 10 mit Positionierele­ menten 20a, 20b, 20c in Form von Taschen bzw. Vertiefungen versehen sind, hat jedes Gussteil 200 eine Anordnung von Positionierelementen in Form von Taschen bzw. Ausnehmungen, welche von einer robotischen Greifervorrichtung mit entspre­ chend modifizierten Greiferarmen erfasst werden können.

Die drei gegossenen Positionierelemente 220a, 220b und 220c bilden eine dreieckige Anordnung, welche eine Bezugsebene definiert, die die Achsen A21 und A22 enthält und parallel zu der von der Lippe 216l definierten Ebene verläuft. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die spezielle Anordnung der Positionierelemente 220a, 220b und 220c beschränkt, da auch andere Anordnungen und eine andere An­ zahl von Positionierelementen je nach Anwendung vorgesehen werden können.

In Fig. 9 ist eine andere Ausführungsform einer Greifervorrichtung 160 dargestellt, die sich von der Greifervorrichtung 60 dadurch unterscheidet, dass alle drei Arme 171, 174 und 178 an dem robotischen Arm 30a angeordnet und in Rich­ tung der Pfeile schwenkbar sind, um an den Positionierelementen 20a, 20b, 20c des Angussbereichs 16 des Modells 10 in dem oben erwähnten Bereitstellungsbereich PL anzugreifen. Jeder Arm 172, 174 hat eine konische Ausnehmung 172a, 174a zur Aufnahme der Positionierelemente 20a, 20b. Der Arm 178 hat eine teilzylindrische oder V-förmige Nut 178a zur Aufnahme des Positionierelementes 20c. Jeder Arm kann von einem geeigneten fluidbetätigten, elektrisch betätigten oder anderen Aktu­ ator (nicht gezeigt) verschwenkt werden, der an dem Arm 30a angebracht und von der Steuereinheit 100 gesteuert wird.

Claims (39)

1. Verlorenes Modell zur Verwendung bei einem Genaugussverfahren, mit mehreren am Modell (10) angeordneten Positionierelementen (20a, b, c), durch die das Modell (10) von einem Manipulator (60) gehalten und positioniert werden kann.

2. Modell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (10) eine Befestigungsfläche (16a) aufweist und dass die Positionierelemente (20a, b, c) eine Anordnung bilden, die eine zu der Befestigungsfläche (16a) parallele Ebene (P1) definiert.

3. Modell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierele mente (20a, b, c) eine dreieckige Anordnung bilden.

4. Modell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Positionierelemente (20a, b, c) an einem Angussbereich (16) des Mo­ dells (10) angeordnet sind.

5. Modell nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Angussbereich (16) die Befestigungsfläche (16a) senkrecht zu der Befestigungsfläche verlaufende Seitenflächen (16s1, 16s2) und eine zwischen den Seitenflächen verlaufende dritte Fläche (16k) umfasst, dass die erste Seitenfläche (16s1) mit einem ersten Positio­ nierelement (20a) und die zweite Seitenfläche (16s1) mit einem zweiten Positio­ nierelement (20b) versehen ist, wobei das erste und zweite Positionierelement (20a, 20b) eine erste Achse (A1) definieren, dass die dritte Fläche (16k) mit einem dritten Positionierelement (20c) versehen ist, welches eine senkrecht zu der ersten Achse (A1) verlaufende zweite Achse (A2) zwischen dem ersten Positionierelement (20a) und dem zweiten Positionierelement (20b) definiert.

6. Modell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass jedes Positionierelement (20a, b, c) in einer teilkugelförmigen Endfläche (20s) endet.

7. Modell nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Positionier­ element (20a, b, c) eine zylindrische Fläche aufweist, die mit der teilkugelförmigen Endfläche (20s) verbunden ist.

8. Modell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass es einen Schaufelflügelbereich (12), einen Schaufelfußbereich (13) und einen Schaufelspitzenbereich (15) hat, wobei der Angussbereich (16) mit dem Schaufelfussbereich (13) oder dem Schaufelspitzenbereich (15) verbunden ist.

9. Modell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass es aus einem Material besteht, das aus thermisch schmelzbarem Wachs und einem Polymer ausgewählt ist.

10. Verfahren zum Herstellen einer Modellanordnung, bei dem eine Befesti­ gungsfläche (16a) eines von einer robotischen Greifervorrichtung (60) gehaltenen verlorenen Modells (10) benachbart und zugewandt zu einer Fläche (40a) eines verlorenen Trägerteils (40) gehalten wird, eine Heizvorrichtung (65) in einem Raum zwischen der Befestigungsfläche (16a) und der Fläche (40a) des Trägerteils (40) angeordnet wird, um ein Häufchen (MP) des verlorenen Materials an der Fläche (40a) des Trägerteils (40) aufzuschmelzen, die Heizvorrichtung (65) aus dem Raum heraus bewegt wird, und das Modell (10) und der Trägerteil (40) relativ zueinander bewegt werden, um die Befestigungsfläche (16a) des Modells (10) und das aufge­ schmolzene Häufchen (MP) in Kontakt zu bringen, welches bei diesem Kontakt erstarrt, um sie miteinander zu verbinden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befesti­ gungsfläche (16a) des Modells (10) zuerst unter die Fläche des Häufchens (MP) und dann in einer entgegengesetzten Richtung bewegt wird, um eine glatte ausgefüllte Ecke (C) an der Verbindung zwischen dem Modell (10) und dem Trägerteil (40) zu bilden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsfläche (16a) des Modells (10) von der Heizvorrichtung (60) so erwärmt wird, dass die erweicht, nicht jedoch geschmolzen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (65) an der Greifervorrichtung (30) beweglich gelagert ist und aus einer eingefahrenen Stellung an der Greifervorrichtung in den Raum zwi­ schen der Befestigungsfläche (16a) des Modells (16) und der Fläche (40a) des Trä­ gerteils (40) bewegt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvor­ richtung (65) durch eine Schwenkbewegung in den besagten Raum bewegt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (65) aus dem besagten Raum zurück in die eingefahrene Stellung bewegt wird, nachdem das Häufchen (MP) gebildet wurde.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (10) mit mehreren Positionierelementen (20a, b, c) versehen ist, an denen das Modell (10) von der Greifervorrichtung (60) gehalten wird, wobei die Positionierelemente (20a, b, c) eine Modell-Bezugsebene (P1) bilden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierelemente (20a, b, c) eine Anordnung bilden, die eine zu der Befesti­ gungsfläche (16a) des Modells parallel verlaufende Ebene (P2) definiert.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (10) von der Greifervorrichtung (60) an den Positionierelementen (20a, b, c) so gehalten wird, dass die Befestigungsfläche (16a) des Modells einem Flächenbe­ reich (41) des Trägerteils (40), an dem die Befestigungsfläche (16a) des Modells (10) zu befestigen ist, zugewandt ist und parallel zu dieser verläuft.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine ebene Ausrichtung des besagten Flächenbereichs (41) bestimmt wird, ehe die Be­ festigungsfläche (16a) des Modells (10) so angeordnet wird, dass sie dem besagten Flächenbereich (41) zugewandt ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem die ebene Ausrichtung bestimmt wurde, das Modell (10) an dem besagten Flächenbe­ reich (41) so befestigt wird, dass die Befestigungsfläche (16a) des Modells (10) im wesentlichen dieselbe ebene Ausrichtung wie der besagte Flächenbereich (41) hat.

21. Verfahren zum Herstellen einer verlorenen Modellanordnung, bei dem ein verlorenes Modell (10) an einem Flächenbereich (41) eines verlorenen Träger­ teils (40) befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine ebene Ausrichtung des besagten Flächenbereiches (41) an dem Trägerteil (40) bestimmt wird und die Be­ festigungsfläche (16a) des Modells (10) an dem besagten Flächenbereich (41) so befestigt wird, dass die Befestigungsfläche (16a) des Modells (10) dieselbe ebene Ausrichtung wie der besagte Flächenbereich (41) während des Befestigungsvorgan­ ges hat.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die ebene Ausrichtung in der Weise bestimmt wird, dass Abstände zu mehreren Punkten an dem besagten Flächenbereich (41) gemessen werden.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch eine Ausrichtung des Modells (10) unter Verwendung eines robotischen Arms (30a) mit einer Greifervorrichtung (60), die mehrere Positionierelemente (20a, b, c) an dem Modell (10) erfasst, wobei die Positionierelemente (20a, b, c) eine Modell-Bezugs­ ebene (P1) definieren.

24. Greifervorrichtung zum Erfassen eines verlorenen Modells (10) an mehreren Positionierelementen (20a, b, c) des Modells (10), mit mehreren Greifer­ armen (72, 74, 78) zur Aufnahme jeweils eines der Positionierelemente (20a, b, c) und einer Heizvorrichtung (65), die an der Greifervorrichtung (60) beweglich gela­ gert und zu einer Stelle bewegbar ist, die unterhalb einer Fläche des Modells (10) mit Abstand zu dieser liegt.

25. Greifervorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch einen Ab­ standssensor (80) zum Erfassen des Abstandes zwischen der Greifervorrichtung (60) und einem Flächenbereich (41), an dem das Modell (10) mit einem anderen Bauteil verbunden werden soll.

26. Greifervorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Arme (78) der Arme (72, 74, 76) beweglich ist, und die anderen Arme (72, 74) an der Greifervorrichtung (60) festgelegt sind.

27. Greifervorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Arme (72, 74, 78) eine Ausnehmung (72a, 74a, 78a) zur Aufnahme eines entsprechenden Positionierelementes (20a, b, c) hat.

28. Greifervorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Arm (78) mit einem Stellzylinder (75) an der Greifervorrich­ tung (65) verbunden ist.

29. Greifervorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (65) ein Widerstandsheizelement (65b) in einer Heizplatte (65a) aufweist.

30. Greifervorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (65) an einem schwenkbaren Arm (65d) angebracht ist, der an der Greifervorrichtung (60) angebracht ist.

31. Greifervorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der schwenkbare Arm (65d) mit einem Stellzylinder (69) an der Greifervorrichtung (60) verbunden ist.

32. Greifervorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch eine Kupplung (64) einer robotischen Bewegungs­ vorrichtung (30) verbindbar ist.

33. Metallisches Gussteil mit mehreren Positionierelementen (20a, b, c), durch die das Gussteil von einem Manipulator (60) gehalten und positioniert werden kann.

34. Gussteil nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierelemente (20a, b, c) eine Anordnung bilden, die eine Ebene (P1) defi­ niert.

35. Gussteil nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierelemente (20a, b, c) eine dreieckige Anordnung bilden.

36. Gussteil nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierelemente (20a, b, c) an einem Angussbereicfr(16) des Gussteils angeordnet sind.

37. Gussteil nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Positionierelement (20a, b, c) in einer teilkugelförmigen Endfläche (20s) endet.

38. Gussteil nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Positionierelement (20a, b, c) eine zylindrische Fläche aufweist, die mit der teilku­ gelförmigen Endfläche (20s) verbunden ist.

39. Gussteil nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schaufelflügelbereich (12), einen Schaufelfußbereich (13) und einen Schaufelspitzenbereich (15) hat, wobei der Angussbereich (16) mit dem Schaufel­ fussbereich (13) oder dem Schaufelspitzenbereich (15) verbunden ist.