DE4244407A1 - Automatische Bohrmaschine - Google Patents
Automatische BohrmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Bohrmaschine
zum Herstellen von Nietbohrungen, wobei das Bohren in einem
weitgehend automatisierten Verfahren abläuft.
Aus der DE-PS 32 32 093 ist eine automatische Nietmaschine
bekannt, im wesentlichen bestehend aus einer
Bohrvorschubeinheit, einer Nietzuführungseinheit und einer
Vernietungseinheit, die jeweils steuerbar ausgeführt sind,
wobei die besagten Einheiten an einer Haltekonsole in
strahlenförmig zur Nietstelle hinweisenden Führungen
verfahrbar gelagert sind und die Haltekonsole
Pneumatikkupplungen, elektrische Stecker, sowie eine
Spannvorrichtung zum Ankoppeln der Nietmaschine an einen
Fertigungsroboter aufweist. Hiermit können beispielsweise
Nietverbindungen an einem Flugzeugstruktur-Bauteil anhand
eines entsprechenden Programms hergestellt werden. Dabei
erfolgt das Bohren der Nietlöcher sowie das Einsetzen und
Quetschen der Niete in einem automatischen Fertigungsablauf.
Mittels dieser Nietmaschine sind jedoch Nietverbindungen an
weniger gut zugänglichen Stellen des Bauteils nicht
herstellbar, weil die auf der Haltekonsole montierten zum
Nieten erforderlichen weiteren Einheiten ein Heranfahren des
Bohrers an schwer zugängliche Nietstelle verhindern.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
automatische Bohrmaschine für Nietbohrungen, wobei die
Bohrmaschine gegenüber einer Haltekonsole zur Nietstelle hin
verfahrbar ist und die Haltekonsole Spannelemente zum
Andocken der Bohrmaschine an einen Fertigungsroboter sowie
Kupplungen zur Energie- und Signalübertragung aufweist, so
auszubilden, daß damit auch schwer zugängliche Nietstellen
erreichbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Bohrmaschine der vorgenannten
Art dadurch gelöst, daß diese einen in einer parallel zur
Achse der Bohrspindel ausgerichteten auf der Haltekonsole
angeordneten Führung in einer Richtung z motorisch verfahrbar
gelagerten Schlitten für einen Spindelträger mit einem
Bohrkopf aufweist, in dem eine Bohrspindel drehbar gelagert
ist, wobei annähernd in der Mitte der Längserstreckung der
Bohrspindel ein Antriebsrad und an jedem ihrer Enden eine
Bohreraufnahme angeordnet ist und die Haltekonsole um eine
Achse drehbar ist, die die Achse der Bohrspindel etwa in
ihrer Mitte senkrecht schneidet.
Dabei ist insbesondere von Vorteil, daß mit dieser
Bohrmaschine auch schwer zugängliche Nietstellen,
beispielsweise auch über Kopf, erreichbar sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
So besteht ein Vorteil der Bohrmaschine nach Anspruch 2
darin, daß damit Paßbohrungen herstellbar sind.
Ein Vorteil der Bohrmaschine nach den Ansprüchen 3 bis 7
besteht darin, daß die betreffenden Motoren sehr gut regelbar
sind.
Ein Vorteil der Bohrmaschine nach Anspruch 8 besteht darin,
daß dabei das Auffinden einer Bohrstelle mit sehr großer
Genauigkeit möglich ist.
Ein Vorteil der Bohrmaschine nach den Ansprüchen 9 bis 11
besteht darin, daß dabei jede einzelne Operation auf einem
Monitor überwachbar ist.
Ein Vorteil der Bohrmaschine nach Anspruch 12 besteht darin,
daß eine unkontrollierte Abgabe von Metallspänen an die Umwelt
vermieden wird.
Ein Vorteil der Bohrmaschine nach Anspruch 13 besteht
schließlich darin, daß der Bohrer nicht überhitzt werden
kann.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt und
nachfolgend näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Ansicht der an einem Positionierer
angedockten Bohrmaschine,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Bohrmaschine nach
Fig. 1,
Fig. 3 die Teilansicht III nach Fig. 1,
Fig. 4 die Ansicht IV nach Fig. 1,
Fig. 5 vergrößerte Einzelheiten nach Fig. 3,
Fig. 6 den Schnitt VI-VI nach Fig. 5,
Fig. 7 Einzelheiten einer Aufnahme für den Bohrer,
Fig. 8 den Spindelträger mit Absaugleitungen und
Fig. 9 eine Absaughaube mit einer Sprühdüse.
Fig. 1 zeigt eine Bohrmaschine 1, die an einem
programmsteuerbaren Roboter R mittels einer durch die Linie S
angedeuteten Schnittstelle angedockt ist. Der Roboter R
besteht im wesentlichen aus einer Horizontalführung H, einer
Vertikalführung V und einem Positionierer 4, wodurch die
Bohrmaschine 1 gegenüber einem Fundament F in den
Richtungen x′, y′ und z′ verfahrbar ist. Die mit 6 bezeichnete
Bohreinheit, die praktisch alle mechanischen Bestandteile der
Bohrmaschine 1 umfaßt, ist über eine Haltekonsole 3 mit einem
Flansch 7 verbunden, der alle erforderlichen Kupplungen zur
Energie- und Signalübertragung sowie zum mechanischen
Andocken an den positioniererseitigen Flansch 7a enthält. Der
Flansch 7a, und damit auch die Bohrmaschine 1, sind um eine
Achse 5 schwenkbar. Zur Erfassung von Bauteilkoordinaten
weist die Bohrmaschine 1 ferner eine Meßeinrichtung M auf.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die Bohreinheit 6 in vergrößerter
Darstellung nach Fig. 1 mit dem Spindelträger 8, dem
Bohrmotor 9 und der innerhalb des Bohrkopfes 8a gelagerten
Bohrspindel 12 mit den Bohrern 13 und 14. Diese sind von
unterschiedlichem Durchmesser und stehen wahlweise zur
Verfügung. Die Auswahl des jeweils gewünschten Bohrers kann
gegebenenfalls durch eine entsprechende Drehung um die
Achse 5 der Haltekonsole 3 um 180° erreicht werden. Wird die
Bohrmaschine nur um 90° gedreht, so können damit horizontale
Bohrungen hergestellt werden. Der Spindelträger 8 ist mit
einem gegenüber der Haltekonsole 3 in Richtung der Achse der
Bohrspindel 12 verfahrbaren Schlitten 15 fest verbunden, der
seinerseits durch zwei mit der Konsole fest verbundene
zylindrische Säulen 16 und 17 geführt ist. Seitens der
Haltekonsole 3 ist ein elektrischer Vorschubmotor 18
angeordnet, der über eine Hubspindel 19 auf eine
Spindelmutter 20 einwirkt, die ihrerseits mit dem
Schlitten 15 starr verbunden ist. Alle im Hinblick auf ihre
Funktion mit der Konsole 3 starr verbundenen Elemente werden
im folgenden konsolenseitig genannt. Die Lagerung der
Hubspindel 19 erfolgt antriebsseitig durch ein Lager 39 und
konsolenseitig durch ein Lager 40. Die Führung des
Schlittens 15 geschieht vorteilhaft durch sog.
Kugelbuchsen 41. Oberhalb des Spindelträgers 8 ist die
Meßeinrichtung M angeordnet. Diese umfaßt im wesentlichen
eine Meßsonde 42, die innerhalb eines Schutzrohres 43 längs
verschiebbar montiert ist und zusammen mit dem Schutzrohr 43
anhand eines Pneumatikzylinders 44 parallel zur Achse 5
bewegt werden kann. Um die Meßsonde 42 aus dem Schutzrohr 43
auszufahren, ist ein weiterer Pneumatikzylinder 45
vorgesehen. Mittels der Meßeinrichtung M können die zur
Bearbeitung eines Bauteils abgespeicherten Koordinaten
überprüft bzw. korrigiert werden. Hierzu wird die
Bohrmaschine 1 mittels des Positionierers 4 bis auf einen
vorbestimmten Abstand zu einem Bezugspunkt des betreffenden
Bauteils herangefahren. Danach wird die Meßsonde 42 zusammen
mit dem Schutzrohr 43 durch Verfahren um eine weitere
vorbestimmte Strecke mittels des Pneumatikzylinders 44 in die
gezeigte Bereitschaftsposition gebracht. Dann wird der
eigentliche Meßvorgang durchgeführt. Dabei wird die Meßsonde
42 aus dem Schutzrohr 43 ausgefahren, bis sie das Bauteil
berührt. Da alle während des Meßvorganges durchfahrenen
Strecken durch Wegmessungen bekannt sind, ergibt sich aus
dieser Messung die tatsächliche Lage des bauteilfesten
Bezugspunktes. Damit können Ungenauigkeiten, verursacht durch
die Motorik des Roboters R bzw. durch das Aufspannen des
Bauteils korrigiert werden. Dies geschieht dadurch, daß dem
zuvor erfaßten Punkt des Bauteils die exakten
Bauteilkoordinaten zugeordnet werden. Die Spindelachse 2 wird
von der Achse 5, um die die Bohreinheit 6 drehbar ist, etwa
in deren Mitte senkrecht geschnitten, wenn sich die
Bohrspindel in ihrer Ruhelage befindet. Die Bohreinheit 6
umfaßt außer den vorgenannten Einheiten zwei in Fig. 2 nicht
gezeigte Videokameras 10 und 11.
Fig. 4 zeigt die Bohreinheit 6 in Blickrichtung der Achse 5
mit dem Spindelträger 8, der Bohrspindel 12, den beiden
Bohrern 13 und 14, dem Vorschubmotor 18 mit der Hubspindel 19
und der Spindelmutter 20 mit dem Schlitten 15. Zu beiden
Seiten der Bohrmaschine 1 befindet sich je ein mit der
Haltekonsole 3 fest verbundener kolbenstangenloser
Pneumatikzylinder 21 und 22, womit jeweils ein
Kameraträger 23 bzw. 24 in vertikaler Richtung verfahrbar
ist. Auf jedem Kameraträger 23, 24 befindet sich ein
Lagerbolzen 25, 26, auf dem wiederum jeweils ein
Kamerahalter 27 für die Videokamera 10 bzw. 28 für die
Videokamera 11 schwenkbar gelagert ist. Durch eine
Zugfeder 29 bzw. 30 wird jeder Kamerahalter 27, 28 horizontal
ausgerichtet, wenn auf diesen keine weitere Kraft einwirkt.
Im Endbereich des jeweiligen Weges der Kameraträger 24, 24
befindet sich jeweils ein einstellbarer Anschlag 31, 32 bzw.
33, 34. Je Kamerahalter 27, 28 sind zwei Schwenkstifte 35, 36
bzw. 37, 38 vorgesehen, die mit den Anschlägen 31 bis 34
zusammenwirken. Dargestellt ist die obere Position der
Kameras 10, 11, in der diese auf den Bohrer 14 ausgerichtet
sind. In der gezeigten Position des Bohrers 14 können
Bohrungen in Normallage hergestellt werden. Um nun
beispielsweise mit dem Bohrer 13 Bohrungen über Kopf
herzustellen, werden die Kameraträger 23, 24 mittels der
Pneumatikzylinder 21, 22 im Bild nach unten gefahren. Dabei
entfernen sich die Schwenkstifte 36, 37 von den Anschlägen 31
und 33, wodurch sich die Videokameras 10, 11 infolge der
Federn 29, 30 horizontal ausrichten. Gegen Ende der Bewegung
kommen die Schwenkstifte 35 und 38 mit den Anschlägen 32 und
34 in Berührung, was im weiteren Verlauf der Bewegung dazu
führt, daß die Videokameras 10, 11 nach oben geschwenkt werden
und am Ende der Verschiebung genau auf den Bohrer 13
ausgerichtet sind. Die Bohrmaschine ist damit bereit,
Bohrungen über Kopf herzustellen.
Fig. 5 zeigt den Spindelträger 8 mit dem Bohrmotor 9 und
der Spindelmutter 20 mit dem Schlitten 15 und den Säulen 16
und 17. Der Bohrmotor 9 treibt über einen Zahnriemen 46 eine
Welle 47, die schließlich mit der Bohrspindel 12 in
Wirkverbindung steht.
Fig. 6 zeigt den Spindelträger 8 im Schnitt mit dem
Zahnriemen 46, der Welle 47, der Bohrspindel 12 und den
Bohrern 13 und 14. Die Welle 47 treibt zwei Kegelräder 48 und
49. Letzteres ist mit einem Zahnrad 50 fest verbunden, das
über weitere Zahnräder 51 bis 53 auf das fest mit der
Bohrspindel 12 verbundene Ritzel 54 einwirkt.
Gemäß Fig. 7 sind die Aufnahmen für die Bohrer 13 und 14
direkt in die Bohrspindel 12 eingearbeitet und bestehen
jeweils aus einer mit der Spindelachse 2 fluchtenden
Aufnahmebohrung 55, deren - Durchmesser- und Rundlauffehler
innerhalb definierter enger Grenzen liegt, und einem
Innengewinde 56, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der
Durchmesser der Aufnahmebohrung 55. Bei den gezeigten
Bohrern 13, 14 handelt es sich im engeren Sinne um sog.
Senkbohrer, womit eine Bohrung mit einer Senkung in einem
Arbeitsgang gebohrt werden kann. Die hochgenaue Einpassung
der Bohrer 13, 14 in die Bohrspindel 12 eröffnet die
Möglichkeit, sog. Paßbohrungen in einem Arbeitsgang
herzustellen, wofür bisher mindestens zwei Arbeitsgänge
(Vorbohren und Aufreiben) erforderlich waren. Zur
Realisierung dieser Paßbohrungen in fachüblichen
Aluminiumlegierungen werden die Bohrer der erfindungsgemäßen
Bohrmaschine 1 mit ca. 6000 U/min betrieben, wobei besondere
Maßnahmen zu deren Kühlung und Schmierung erforderlich sind.
Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht des Spindelträgers 8 mit der
Bohrspindel 12 und den Bohrern 13 und 14. Je Bohrer ist eine
Absaughaube 57, 58 angeordnet, woran ein Absaugrohr 59, 60
angeschlossen ist. Am Spindelträger 8 sind zwei parallel zur
Bohrspindel 12 ausgerichtete Führungsstäbe 61 und 62
angeordnet. Mit jedem Absaugrohr 59, 60 ist eine auf dem
jeweiligen Führungsstab 61, 62 gleitende Führungsbuchse 63, 64
fest verbunden, so daß jede Absaughaube 57, 58 gegenüber dem
Spindelträger 8 in Richtung der Spindelachse 2 verschiebbar
ist. Am spindelträgerseitigen Ende ist jeweils eine
Druckfeder 65, 66 vorgesehen, die auf die betreffende
Führungsbuchse einwirkt, so daß diese an einem jeweils durch
einen Sprengring 67, 68 gebildeten Anschlag anliegt. Hierdurch
nehmen die Absaughauben 57, 58 die gezeigte Position ein. An
jedem Absaugrohr 59, 60 befindet sich ein
Schlauchanschluß 69, 70 über den die beim Bohren entstehenden
Späne abgesaugt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen,
wenn das Absaugen im Dauerbetrieb erfolgt. Die Kühlung und
Schmierung der Bohrer 13, 14 wird jeweils durch eine auf den
jeweiligen Bohrer 13, 14 ausgerichtete Sprühdüse 71, 72
erreicht, die im Mündungsbereich der betreffenden
Absaughaube 57, 58 angeordnet ist. Den Sprühdüsen 71, 72 wird
über entsprechende Zuleiturigen 73, 74 und nicht gezeigte
ansteuerbare Ventile ein unter Druck stehendes
Schmiermittel/Luft- Gemisch zugeführt.
Fig. 9 zeigt die Absaughaube 57 mit dem Bohrer 13 und der
Sprühdüse 71. Das Schmieren und Kühlen erfolgt durch kurze
Sprühimpulse, die jeweils nach Herstellung einer Bohrung von
der Düse 71 abgegeben werden. Durch die Absaugung im
Dauerbetrieb wird erreicht, daß überschüssiges Schmiermittel
nicht auf das Bauteil gelangt, sondern über die
Absaugrohre 59, 60 abgeführt wird. Außerdem ergibt sich durch
die dauernd eingeschaltete Absaugung eine zusätzliche
Kühlwirkung.
Claims (13)
1. Bohrmaschine zum automatischen Herstellen von
Nietbohrungen, wobei die Bohrmaschine gegenüber einer
Haltekonsole zur Nietstelle hin verfahrbar ist und die
Haltekonsole Spannelemente zum Andocken der Bohrmaschine an
einen Fertigungsroboter sowie Kupplungen zur Energie- und
Signalübertragung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Bohrmaschine (1) einen in einer parallel zur Achse (2) der
Bohrspindel (12) ausgerichteten auf der Haltekonsole
angeordneten Führung (Stäbe 16, 17) in einer Richtung z
motorisch verfahrbar gelagerten Schlitten (15) für einen
Spindelträger (8) mit einem Bohrkopf (8a) aufweist, in dem
eine Bohrspindel drehbar gelagert ist, wobei annähernd in der
Mitte der Längserstreckung der Bohrspindel (12) ein
Antriebsrad (54) und an jedem ihrer Enden eine
Aufnahmebohrung (55) für die Bohrer (13, 14) angeordnet ist
und die Haltekonsole (3) um eine Achse (5) drehbar ist, die
die Achse (2) der Bohrspindel (12) etwa in ihrer Mitte
senkrecht schneidet.
2. Bohrmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufnahmebohrungen (55) direkt in die Bohrspindel (12)
eingearbeitet sind.
3. Bohrmaschine nach Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der
Bohrspindel (12) durch einen Elektromotor (9) über einen
Zahnriemen (46) erfolgt.
4. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektromotor (9) regelbar ausgebildet ist.
5. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorschub des
Bohrers (13, 14) ein Elektromotor (18) vorgesehen ist.
6. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektromotor (18) als Schrittmotor ausgebildet ist.
7. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektromotor (18) über eine Hubspindel und eine Spindelmutter
mit dem Spindelträger (8) in Wirkverbindung steht.
8. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet, durch eine Meßeinrichtung (M)
mit einer innerhalb eines Schutzrohres ausfahrbar
angeordneten Meßsonde (42).
9. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß an der
Bohreinheit (6) mindestens eine in Richtung der
Bohrspindel (12) verfahrbare Videokamera (10, 11) angeordnet
ist.
10. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Videokamera (10, 11) mittels eines Pneumatikzylinders (21, 22)
verfahrbar ausgebildet ist.
11. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Verfahren der
Videokamera (10, 11) ein kolbenstangenloser
Pneumatikzylinder (21, 22) vorgesehen ist.
12. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Spindelträger (8) für jeden Bohrer (13, 14) mit einer
Absaughaube (57, 58) versehen ist.
13. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Schmieren und
Kühlen der Bohrer (13, 14) jeweils eine Sprühdüse (71, 72)
vorgesehen ist.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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