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Die vorliegende Erfindung betrifft die maschinelle
Bearbeitung und insbesondere einen Apparat zum Bohren
oder Senken von Löchern in zwei Werkstücke röhrenartiger
oder ringartiger Form, von denen eines in das andere
eingepaßt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Noch genauer gehört die Erfindung zu einem
Werkstückhaltemechanismus variabler Position in einem solchen
Apparat. Der Apparat gemäß der vorliegenden Erfindung
wird beim Senken (Ansenken) von Löchern benutzt, durch
welche ringförmige Verstärkungsrippen an den Rumpf eines
Flugzeuges anzunieten sind.
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Der röhrenartlge Rumpf des Luftfahrzeugs erfordert
eine Verstärkung, um einen erforderlichen Grad an
mechanischer Festigkeit vorzusehen. An der Innenfläche des
Rumpfes sind einige ringförmige Rippen mit Abständen in
axialer Richtung befestigt. Ringförmige Reihen von
Nietlöchern werden im Rumpf ausgebildet, um die Rippen und
den Rumpf zu befestigen. Daher werden vor der Vernietung
die Rippen gegen die Innenfläche des Rumpfes positioniert
gehalten, wobei die Nietlöcher in den Rippen paßgenau
mit denen im Rumpf plaziert werden. Dann werden die
ausgerichteten Nietlöcher aufeinanderfolgend von
außerhalb des Rumpfes gesenkt (oder angesenkt bzw. abgesenkt).
Anschließend werden die Rippen am Rumpf angenietet.
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Es ist ein der vorliegenden Anmelderin bekannter
Apparat für derartiges Senken von Nietlöchern in den
ineinandergesetzten Rumpf mit Verstärkungsrippen (vgl.
FIG. 4 und 5) vorgeschlagen worden. Dieser konventionelle
Apparat, der im Anspruch 1 gewürdigt ist und weiter unten
detaillierter beschrieben wird, weist einen Nachteil auf,
der auftritt, wenn jede ringförmige Verstärkungsrippe von
H-förmigem oder ähnlichem Querschnitt ist. Der äußere
Flansch jeder ringförmigen Verstärkungsrippe wird gegen
die Innenfläche eines Rumpfes gehalten und hieran durch
zwei ringförmige Reihen von Nieten befestigt, die durch
Löcher im äußeren Flansch geführt sind. Die beiden
Reihen von Nietlöchern im äußeren Flansch jeder
H-Abschnittsrippe sind auf beiden Seiten deren Steg
angeordnet.
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Wird jedoch der Rumpf mit den darin plazierten
H-Abschnittsrippen am bekannten Apparat an Ort und
Stelle angebracht, kann der Haltemechanismus des
Apparats das Werkstück nur zum Senken einer der beiden
Reihen von Nietlöchern in jeder Rippe zusammen mit der
zugeordneten Lochreihe im Rumpf halten. Dies ist
deshalb der Fall, weil eine Amboßanordnung des
Haltemechanismus nur auf einer Seite des Steges jeder Rippe
positioniert werden kann. Daher muß gemäß dem Stand
der Technik der Rumpf mit den H-Abschnittsrippen darin
mit seiner Längsrichtung umgekehrt erneut angebracht
werden, um die andere Reihe von Nietlöchern in jeder
Rippe zu senken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1
überwindet das oben dargelegte Problem aus dem Stand der
Technik und verbessert die
Werkstückhandhabungsfähigkeiten der Maschinen, die für die vorgenannte und analoge
Anwendung eingesetzt wird, wesentlich.
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Die vorliegende Erfindung ist zusammengefaßt als
ein Klemmmechanismus zum Senken oder Bohren von Löchern
in einem Werkstück. Der Mechanismus umfaßt einen
Trägerarm, der an einem Rahmen zur Einführung in das
Werkstück angebracht ist. Am Trägerarm ist ein lineares
Betätigungsglied oder Stellorgan (z.B. ein
fluidbetätigter Zylinder) gehaltert, der ein bewegbares Teil
(z.B. eine Kolbenstange) umfaßt, das eine Achse
aufweist, um die das bewegbare Teil relativ zum Trägerarm
bewegbar ist und entlang der das bewegbare Teil
relativ zum Trägerarm zu einem Werkzeugkopf am Rahmen hin
und von diesem weg linear hin- und herbewegbar ist. Das
bewegbare Teil ist an eine ab- oder versetzte
Amboßeinrichtung (Offset-Amboßeinrichtung) zur gemeinsamen
Drehung und hin- und hergehenden Bewegung hiermit
gekoppelt, wobei die Amboßeinrichtung am bewegbaren Teil
so angebracht ist, daß sie imstande ist,
entgegengesetzte Winkelstellungen bezüglich der Achse einzunehmen,
wobei sie so wirksam ist, daß sie das Werkstück bei
Bewegung des bewegbaren Teils zum Werkzeugkopf hin gegen
den Werkzeugkopf drückt. Ein Dreh-Stellorgan (z.B. ein
Fluidmotor) ist ebenfalls am Trägerarm angebracht und
antriebsmäßig mit dem bewegbaren Teil des linearen
Stellorgans gekoppelt, um diesem eine Drehung und folglich
der Amboßeinrichtung darauf über einen Winkel aufzuerlegen.
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Der Klemmmechanismus der vorliegenden Erfindung
ist insbesondere zum Senken von Nietlöchern in einen
Luftfahrzeugrumpf geeignet, wobei dieser ferner
ringförmige Verstärkungsrippen von H-förmigem Querschnitt
aufweist. Die ver- oder abgesetzte Amboßeinrichtung des
Klemmmechanismus ist auf einer Seite des Stegs jeder
Rippe plaziert, um einen Teil des äußeren Flansches
dieser Rippe und den Rumpf gegen den Werkzeugkopf zu
drücken. Dann wird die Reihe von Nietlöchern im äußeren
Flansch mit dem Werkzeugkopf gesenkt. Anschließend wird
der Amboß um 180º gedreht, um die andere Nietlochreihe
im äußeren Flansch der Rippe zu senken. Es besteht
keine Notwendigkeit zur erneuten Anbringung des
Werkstücks zum Senken der beiden Reihen von Nietlöchern in
jeder Rippe.
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Ein zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung
besteht darin, daß eine Einrichtung mit der versetzten
Amboßeinrichtung enthalten ist, um die Nietlöcher im
Rumpf und in den Rippen auszurichten. Solche Nietlöcher
werden somit vor dem Senken in präziser Ausrichtung
zueinander justiert.
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Jedoch ist, wie leicht verständlich wird, der
Apparat sowohl für das Bohren als auch Senken von
Nietlöchern in die eingepaßte Anordnung von Rumpf und Rippen
auslegbar. Zu diesem Zweck kann eine kombinierte
Bohrung und Senkung die einfache Senkung ersetzen. Die
Erfindung trägt zur schnellen Annietung von
Verstärkungsrippen an Luftfahrzeugrümpfe bei.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird aus der folgenden detaillierten
Beschreibung, die Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
nimmt, verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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FIG. 1 ist ein fragmentarischer Vertikalschnitt,
wobei Teile im Aufriß gezeigt sind, durch einen
Klemmmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;
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FIG. 2 ist ein vertikaler Schnitt durch den
Klemmmechanismus entlang der Linie II-II in FIG. 1;
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FIG. 3A bis 3G sind eine Folge fragmentarischer
schematischer Aufrisse, teilweise zum Zwecke der
Deutlichkeit weggebrochen und teilweise sektioniert, die
Betriebsvorgänge zum Ausrichten von Senken von
Nietlöchern in den Luftfahrzeugrumpf und in jede darin
installierte Verstärkungsrippe zeigen;
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FIG. 4 ist eine Aufrißansicht, teilweise zum
Zwecke der Klarheit weggebrochen, des bekannten Apparats
zum Senken von Nietlöchern in den Luftfahrzeugrumpf und
Verstärkungsrippen, wobei der Rumpf und die Rippen mit
gestrichelten Linien dargestellt sind; und
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FIG. 5 ist eine vergrößerte fragmentarische
Aufrißansicht, wobei Teile weggebrochen sind und Teile
sektioniert dargestellt sind, des Klemmmechanismus des
Apparats der FIG. 4.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird als wesentlich angesehen, daß der bekannte
Senkapparat detaillierter gezeigt und erläutert wird, um
die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
klarzumachen. Wie in FIG. 4 dargestellt, weist der
bekannte Apparat einen Rahmen 41 auf, der eine Basis 41a,
eine Säule 41b, die auf der Basis errichtet ist, und
einen Arm 41c umfaßt, der sich rechtwinklig vom oberen
Ende der Säule 41b erstreckt. Ein Trägerarm 42 erstreckt
sich horizontal von einer Stelle unterhalb des Arms 41c.
Ein Amboß 43 ist am distalen Ende des Trägerarms 42
befestigt, um so Kraft von einem darüberliegenden
Werkzeugkopf 45, der vom Arm 41c herabhängt, aufzunehmen.
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Die FIG. 4 zeigt auch ein röhrenartiges Werkstück
wie einen Luftfahrzeugrumpf 46 zusammen mit mehreren
ringförmigen Verstärkungsrippen 47, die um den
Trägerarm 42 herum angebracht sind. Die Verstärkungsrippen 47
sind an den Rumpf 46 anzunieten.
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Wie in einem vergrößerten Maßstab in FIG. 5
dargestellt ist, werden der Rumpf 46 und eine
Verstärkungsrippe 47 darin zwischen dem Amboß 43 und dem
Werkzeugkopf 45 gehalten, wenn der Amboß 43 angehoben ist und
der Werkzeugkopf 45 abgesenkt ist. Ein Senkwerkzeug 48
im Werkzeugkopf 45 ist zur Senkung des Mundes eines
Nietlochs 49 in den Rumpf 46 und jede Rippe 47
abzusenken.
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In FIG. 5 ist festzustellen, daß jede
Verstärkungsrippe 47 einen H-förmigen Querschnitt aufweist,
umfassend einen äußeren Flansch 47a, einen Steg 47b und
einen inneren Flansch 47c. Die Nietlöcher 49 werden in
zwei ringförmigen Reihen in diesen Bereichen des
äußeren Flansches 47a ausgebildet, der sich zu den
entgegengesetzten Seiten des Stegs 47b hin erstreckt. Der Amboß
43 weist die Form eines umgekehrten L auf, um sich in
einen Raum "a" zwischen der rechten Seite des äußeren
Flansches 47a und dem inneren Flansch 47c, wie in
FIG. 5 zu sehen, des Stegs 47b ohne Störung mit dem
inneren Flansch 47c einzupassen. Die Nietlöcher 49 auf
der rechten Seite des äußeren Flansches 47a jeder Rippe
47 und die entsprechenden Nietlöcher im Rumpf 46 können
so problemfrei gesenkt werden.
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Jedoch kann der Amboß 43, wie oben dargestellt,
möglicherweise nicht in einen Raum "b" auf der linken
Seite des Stegs 47b plaziert werden. Der Amboß 43 muß
zeitweise von oberhalb des Trägerarms 42 abgezogen und
mit umgedrehter Längsrichtung zum Senken der Nietlöcher
auf den linken Seiten der äußeren Flansche 47a der Rippen
47 erneut angebracht werden.
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Die vorliegende Erfindung eliminiert diese
Umzulänglichkeit des bekannten Apparats, wie im folgenden
an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
detailliert dargelegt ist. Die vorliegende Erfindung wird
auch beispielhalber in einer Auslegung zum Senken von
Nietlöchern in den Luftfahrzeugrumpf und in die
ringförmigen Verstärkungsrippen, die darin eingepaßt sind,
offenbart werden.
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Die FIG. 1 und 2 sind Darstellungen eines
Klemmmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung, der Teil
eines Senkapparats bildet. Der Klemmmechanismus umfaßt
einen Trägerarm 1. Obwohl die FIG. 1 und 2 nur den
Klemmmechanismus und diesem zugeordnete Teile, die zu
einem vollen Verständnich der Erfindung erforderlich sind,
zeigen, versteht sich, daß der Senkapparat einen Rahmen
umfaßt, wie er in FIG. 4 mit 41 gezeigt ist. Es ist
daher augenscheinlich, daß der Trägerarm 1 proximal
an der Säule 41b des Rahmens 41 auslegerartig
angebracht ist.
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Starr am distalen Ende des Trägerarms 1 ist ein
Gehäuse 2 angebracht, welches eine Befestigungsplatte 3
umfaßt, die darin unbeweglich montiert ist. Ferner sind
innerhalb des Gehäuses 2 ein Dreh-Stellorgan 5 und ein
lineares Stellorgan 6 auf der Befestigungsplatte 3 Seite
an Seite angebracht. Das Dreh-Stellorgan 5 ist hier als
fluidbetätigter Motor, vorzugsweise pneumatisch, gezeigt,
und das lineare Stellorgan 6 als fluidbetätigter Zylinder.
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Der Motor 5 umfaßt eine Antriebswelle 5a, die sich
drehbar durch die Befestigungsplatte 3 erstreckt. Der
Zylinder 6 umfaßt eine Antriebswelle 6a, die sich
drehbar durch den Teil der Befestigungsplatte 3 erstreckt,
der als eine der Endkappen des Zylinders 6 dient. Die
Antriebswelle 5a ist antriebsmäßig über zwei kämmende
Getriebescheiben 8 und 9 mit der Antriebswelle 6a
gekoppelt. Auf diese Weise wird der Antriebswelle 6a die
Drehung des Motors 5 auferlegt.
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Die Antriebswelle 6a, die sich drehbar in den
fluidbetätigten Zylinder 6 erstreckt, ist koaxial an
eine Kolbenstange 6b zur gemeinsamen Drehung mit dieser
relativ zu einem Zylindergehäuse 6c gekoppelt. Ein
Kolben 6d ist fest an der Kolbenstange 6b für eine lineare
hin- und hergehende Bewegung innerhalb des
Zylindergehäuses 6c angebracht. Auf diese Weise führt die
Kolbenstange 6b mit dem Kolben 6d darauf nicht nur eine linear
hin- und hergehende Bewegung aus, sondern rotiert
darüber hinaus um ihre eigene Achse mit der
angetriebenen Welle 6a bezüglich des Zylindergehäuses 6c,
welches in fester Relation zum Trägerarm 1 steht. Die
angetriebene Welle 6a kann an der Kolbenstange 6b zur
gemeinsamen Drehung hiermit verstiftet oder verkeilt
sein, wobei dessen unabhängige lineare Verschiebung
ermöglicht wird. Dichtringe 10 und 11 sind zwischen den
sich in bezug aufeinander bewegenden Teilen des
fluidbetätigten Zylinders 6 zur fluiddichten Abdichtung
installiert.
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Die Bezugszahl 15 zeigt eine ver- oder abgesetzte
Amboßanordnung an, die an einem Ende der Kolbenstange 6b
angebracht ist, das aus dem Zylindergehäuse 6c
herausragt. Die versetzte Amboßanordnung 15 ist insgesamt
als C-förmig erkennbar.
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Die versetzte Amboßanordnung 15 ist mit einem
Ausrichtstift 19 versehen. Der Ausrichtstift 19, der
sich gleitfähig durch ein Loch in einem Amboßteil 13
erstreckt, dient dem Zweck der Ausrichtung der vorgeformten
Nietlöcher im Luftfahrzeugrumpf 30 und in jeder
Verstärkungsrippe 31 vor dem Senken. Der Ausrichtstift 19
ist fest an einem Stiftschlitten 18 angebracht. Dieser
Schlitten 18 ist entlang einer Führungsschiene 17 in
einer Richtung parallel zur Achse der Kolbenstange 6b
linear hin- und herbewegbar. Ein zweiter fluidbetätigter
Zylinder 20 auf einer Amboßhalterung 12 weist eine
Kolbenstange auf, die an den Stiftschlitten 18 angekoppelt
ist, um den Ausrichtstift 19 in die vorgeformten
Nietlöcher hinein und aus diesen heraus zu bewegen. Um die
beiden fluidbetätigten Zylinder 26 klar voneinander zu
unterscheiden, wird der erste Zylinder 6 im folgenden
als Amboßzylinder bezeichnet, und der zweite Zylinder 10
wird als Stiftzylinder bezeichnet.
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Die FIG. 2 zeigt klar, daß das Amboßteil 13
gegenüberliegend einem Werkzeugkopf 22 angeordnet ist.
Dieser Werkzeugkopf 22 wird von einem Arm, wie dem in
FIG. 4 mit 41c gezeigten, über eine
Halterungseinrichtung 23 für eine Bewegung zum Amboßteil 13 hin und von
diesem weg gehaltert. Der Werkzeugkopf 22 beherbergt
ein Schneidwerkzeug 26, das an der Spitze einer Spindel
25 ersetzbar angebracht ist.
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Die Funktionsweise des Senkapparats insbesondere
dessen Klemmmechanismus wird besser unter Bezugnahme auf
die FIG. 3A bis 3G verständlich.
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Die FIG. 3A zeigt einen Normalzustand des
Klemmmechanismus, d.h. den Zustand, bei dem das Werkstück mit
in den Apparat geladen ist. Sowohl die Amboßanordnung 15
als auch der Werkzeugkopf 22 sind voneinander weggezogen.
Auch ist der Ausrichtstift 19 in die Amboßanordnung 15
zurückgezogen und das Senkwerkzeug 26 ist vom Mund des
Werkzeugkopfs 22 weg angehoben.
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In FIG. 3B ist dargestellt, wie der
Luftfahrzeugrumpf 30 zusammen mit den darin plazierten
ringförmigen Verstärkungsrippen 31 in seiner Position am Apparat
angebracht ist. Es wird bemerkt werden, daß die
Amboßanordnung 15 gemäß der Ansicht dieser Figur auf der
rechten Seite des Steges einer der Verstärkungsrippen 31
angeordnet ist. Die FIG. 3B zeigt auch, wie der
Ausrichtstift 19 durch den Stiftzylinder 20 in eines der
vorgeformten Nietlöcher in der rechtsseitigen Hälfte
des äußeren Flansches der Rippe 31 und in eines der
vorgeformten Nietlöcher im Rumpf 30 getrieben wird,
wodurch die beiden Nietlöcher ausgerichtet werden.
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Dann wird, wie in FIG. 3C dargestellt ist, der
Amboßzylinder 6 ausgefahren, um die Amboßanordnung 15
dazu zu veranlassen, den Rumpf 30 und die Rippe 31
gegen den Werkzeugkopf 22 zu drücken. Dann zieht der
Stiftzylinder 20 den Ausrichtstift 19 aus den beiden
ausgerichteten Nietlöchern zurück.
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Als nächstes erfolgt der Schritt des Senkens des
äußeren Mundes der beiden ausgerichteten Nietlöcher. Das
Senkwerkzeug 26 wird, wie in FIG. 3D gezeigt, gesenkt
und, wie in FIG. 3E gezeigt, nach dem Absenken
angehoben.
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Die FIG. 3F zeigt wie die Amboßanordnung 15
darauffolgend durch die Kontraktion des Amboßzylinders 6 vom
Werkzeugkopf 22 weggezogen wird. Ein Zyklus des
Senkvorgangs ist nun abgeschlossen. Derselbe Zyklus 18 wird
zum Senken der anderen Nietlöcher in der rechten Hälfte
des äußeren Flansches der Rippe 31 und der
entsprechenden Nietlöcher im Rumpf 30 wiederholt.
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Zur Ausrichtung und Senkung der Nietlochreihen in
der linksseitigen Hälfte des äußeren Flansches der Rippe
31 und den zugeordneten Nietlochreihen im Rumpf 30,
muß die Amboßanordnung 15 in die Position verschoben
werden, die in FIG. 3G dargestellt ist. Diese
Verschiebung der Amboßanordnung 15 aus ihrer Stellung in FIG. 3F
in die der FIG. 3G erfordert die Zuhilfenahme des
Trägerarms 1. Die Amboßanordnung 15 wird zunächst nach
rechts bewegt, dann nach unten, dann nach links und
dann, nachdem sie um die Achse des Amboßzylinders 6
über 180º gedreht worden ist, nach oben und dann nach
rechts, gemäß den Ansichten in den FIG. 3F und 3G.
Nachdem die Amboßanordnung 15 so in die in FIG. 3G
gezeigte Stellung getragen worden ist, wird der oben
beschriebene Senkzyklus wieder aufgenommen und für das
Senken der Nietlöcher in der linksseitigen Hälfte des
äußeren Flansches der Rippe 31 und der zugeordneten
Löcher im Rumpf 30 wiederholt.
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Die 180º-Drehung der vorausgegangenen
Amboßanordnungsverschiebung aus deren Position oder Stellung der
FIG. 3F in die Stellung der FIG. 3G wird durch den
Trägerarm 1 bewerkstelligt. Der fluidbetätigte Motor 5
veranlaßt die 180º-Drehung der Amboßanordnung 15. Die
Drehung dieses Motors wird von der Antriebswelle 5a
über die Getriebescheiben 8 und 9 auf die angetriebene
Welle 6a übertragen und folglich auf die Kolbenstange 6b
des Amboßzylinders 6. Die versetzte Amboßanordnung 15
dreht sich mit dieser Kolbenstange 6b um die Achse von
letzterer.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das schnelle
Senken der beiden Nietlochreihen in beiden Hälften des
äußeren Flansches äeder Verstärkungsrippe 31 H-förmigen
Querschnitts mit dem röhrenartigen Rumpf 30 vorgeformt.
Wie jedoch einfach zu verstehen ist, kann der
dargestellte Apparat sowohl für das Bohren und Senken von
Nietlöchern im Rumpf und den Verstärkungsrippen benutzt
werden, indem das Senkwerkzeug 26 durch ein als
kombinierter Bohrer und Senker bekanntes Werkzeug ersetzt
wird.
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Während das gegenwärtig bevorzugte
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt und
erläuter t wurde, wird verständlich, daß die Offenbarung
zum Zwecke der Verdeutlichung dient und daß vielfältige
Änderungen und Modifikationen getroffen werden können,
ohne den Umfang der Erfindung, wie er in den
beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, zu verlassen.