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Verfahren zur Festlegung der Umrißformen von Bauteilen Es hat sich-gezeigt,
daß es trotz sorgfältiger Werksarbeit bei Herstellung großer, ein inneres Stützgerippe,
z. B. Spanten, aufweisender Hohlkörper, -z. B. Flugzeugteile, mit gewölbten Außenflächen
nicht immer möglich ist, die äußeren Kanten oder Flächen des Innengerippes, welche
die Anlageflächen für die Außenhaut oder für die Beplankung- des Stützgerippes bilden,
so aufeinander abzustimmen, daß die Außenhaut des fertigen Hohlkörpers den windschnittig
günstigsten Wölbungsverlauf aufweist.
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Das Anpassen der -Anlageflächen für die Außenhaut bei der Herstellung
der Spanten für Tragflügel erfolgte bisher nach Schablonenkörpern, die ihrerseits
auf Grund rechnerischer Ermittlung entstanden waren. Man verglich die noch unfertigen
Spantkörper ein und desselben Hohlkörpers mit den entsprechenden Schablonenkörpern
. und gab den Spanten bezüglich ihrer Anlageflächen für die Außenhaut hiernach die-
endgültige Form. Nach dem Zusammenbau von auf solche Weise hergestellten Spantgruppen
und nach dem Aufbringen der Außenhaut stellte man dann meistens Unregelmäßigkeiten
im Wölbungsverlauf der äußeren Begrenzungsfläche des Hohlkörpers in der Bewegungsrichtung
fest. Wenn auch dieseUnregelmäßigkeiten oft nur wenige Millimeter betrugen, so waren
sie doch an neuzeitlichen Schnellflugzeugen sehr unerwünscht, weil die Geschwindigkeit
dadurch herabgesetzt und das innere Stützgerippe in unzulässiger Weise zusätzlich
beansprucht wurde.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Ungenauigkeiten der
beschriebenen Art an Strömungskörpern mit in Strömungsrichtung gewölbten Begrenzungsflächen
zu vermeiden.
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Man löst diese Aufgabe dadurch, daß man . für eine Gruppe von in parallelen
Ebenen liegenden Schablonen, z. B. Spantschablonen, nur- zwei, zweckmäßig die. Anfangs-
und die Endschablone, dieser Gruppe bezüglich ihrer Umrißformen rechnerisch genau
ermittelt und
hiernach anfertigt. Diese beiden fertigen Schablonen
bringt man dann zusammen mit noch unfertigen, gegenüber der endgültigen Form geringes
Übermaß aufweisenden Scha= blonenkörpern in eine besondere Haltevorrichtung, in
welcher die Schablonen `durch besondere Abstandringe oder Klemmvorrichtungen (Abb.8)
die dem späteren Einbau der Spantkörper entsprechende Lage zueinander einnehmen.
Nach der Erfindung werden alsdann mit Hilfe einer -einfachen Anzeichenvorrichtung,
bestehend beispielsweise aus einer am Rande der fertigen Schablonen befestigten
Führungsschiene mit auf dieser längs verschieblichean Anreißschieber, ,die Umrißlinienführungen
aller noch unfertigen Schablonenkörper in Abhängigkeit von den beiden fertigen Schablonen
so angezeichnet, daß danach die Fertigbearbeitung aller zur gleichen Gruppe gehörenden,
in parallelen Ebenen sich erstreckenden Schablonen, d. h. die endgültige Festlegung
des Wölbungsverlaufes, in Anpassung an die Außenhaut erfolgen kann. Um die Anzeichenvorrichtung
in der erwähnten Weise anwenden zu können, nimmt man auf dem Rande einer der beiden
Urschablonen eine Vielzahl von Randpunkten an und ermittelt hierzu, z. B. durch
Rechnung, die ihrer Lage entsprechenden Randpunkte auf der anderen Urschablone,
so daß die entsprechenden Punkte auf den beiden meist verschieden großen Urschablonenkörpern
nach Lage und Entfernung voneinander verhältnisgleich liegen. Die Verbindungslinie
zwischen zwei entsprechenden Randpunkten der Urschablonen ergibt dann auf allen
anderen zu derselben Gruppe gehörenden Schablonen entsprechende Punkte, die auf
der anzuzeichnenden Begrenzungslinie der Schablonenkörper liegen. Eine Vielzahl
nebeneinander so angezeichneter Punkte auf einer Schablone ergibt dann den Verlauf
der Randlinie, nach der die Schablonenkörper endgültig zu bearbeiten sind.
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Die Anzeichenvorrichtung besteht zweckmäßig aus einer im Interesse
geringster Durchbiegung profilierten geraden Schiene, die ungefähr an jedem Ende
eine mit einer Kennmarke versehene Klemmschraube aufweist, mit welcher die Schiene
an den Rändern der beidenUrschablonen festgelegt wird, so daß die erwähnten -Punkte
an den Rändern der Urschablonen sich mit den Kennmarken genau decken. Ein auf der
Schiene in Richtung ihrer Längsachse verschiebbarer Haltekörper für das Zeichengerät,
Anreißnadel oder ähnliches ermöglicht dann die Festlegung entsprechender Punkte
an den Rändern der übrigen Schablonenkörper.
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Mit Vorteil verwendet man als Anzeichengerät an Stelle einer Reißnadel
ein spanabhebendes Werkzeug, z. B. einen mittels besonderen Motors oder biegsamer
Welle angetriebenen Fräser. Der das Anzeichengerät tragende Schieber kann dann über
die 'ganze Schablonengruppe hinweg bewegt werden, ohne daß dabei die aus der Fluchtlinie
vorstehenden Kanten der noch unfertigen Schablonen hindernd im Wege sind. Die Tiefe
des durch den Fräser am Schablonenrand erzeugten Einschnittes ergibt dann die einzelnen
Randpunkte, nach deren Verbindungslinie die Fertigbearbeitung der Schablonen erfolgen
soll.
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Um die Längserstreckung der Schiene zwecks Ausschließung einer Durchbiegung
derselben klein halten zu können sowie ferner im Hinblick auf leicht zugängliche
und einfache Bedienung der ganzen Haltevorrichtung für die Schablonen, gibt man
dieser bei parallel flächigen Schablonengruppen eine gegenüber der Wirklichkeit
wesentlich geringere Bauhöhe oder Größe. Hierzu ist nur erforderlich, daß die Entfernungen
der einzelnen Schablonenkörper voneinander zu den der Wirklichkeit entsprechenden
Entfernungen verhältnisgleich sind.
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Befinden sich innerhalb einer Schablonengruppe mit parallelflächigen
Schablonen einzelne, die in einem Winkel zu der Lage der übrigen Schablonen angeordnet
sind, so sind die Abstände dieser zu der winklig liegenden Schablone gleich der
Entfernung der späteren Lage im Flugzeugkörper beim Anzeichnen zu wählen, weil eine
verhältnisgleiche Verkürzung der Schablonenabstände hierbei nicht anwendbar ist.
Sind die Anfangs- oder Endschablonen einer Gruppe zu den übrigen parallel verlaufenden
Schablonenebenen dieser Gruppe schräg gestellt (Abb. 5 und 6), so sind die beiden
nächstliegenden Schablonen als Urschablonen zu benutzen und dabei in einem der Wirklichkeit
entsprechenden Abstand in die Haltevorrichtung einzuspannen.
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Man hat somit die Möglichkeit, nach zwei auf Grund rechnerischer Ermittlung
hergestellten Urschablonen alle anderen zu demselben Strömungskörper gehörenden
noch unfertigen Schablonen in bezug auf günstigen Wölbungsverlauf in einfachster
Weise aneinander anzugleichen, d. h. deren Randlinien durch Anzeichnen so festzulegen,
daß danach die Fertigbearbeitung der Schablonen erfolgen kann. Bei einer auf diese
Weise hergestellten Schablonengruppe ist ein einwandfreier Wölbungsverlauf des mit
Hilfe dieser Schablonen angefertigten Strömungskörpers gewährleistet.
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Die Erfindung geht aber noch weiter. Mit Hilfe der Anzeichenvorrichtung
ist es auch möglich, andere zur Übertragung von der Schablone auf den Spantkörper
wichtige
Punkte, beispielsweise die Lage von Diagonalstreben oder
die Lage der Durchdringungslinien für Holme usw., nach den Urschablonen auf allen
übrigen Schablonen genau anzuzeichnen. .Hierzu ist es nur erforderlich, daß der
die Anreiß- oder Zeichennadel tragende Teil des Schiebekörpers quer zur Längsachse
der Führungsschiene verstellbar oder einstellbar ist und daß dieser - Teil außerdem
um die Längsachse der Führungsschiene schwenkbar angeordnet ist. Diese Teile werden
deshalb zweckmäßig auch mit Feineinstellung und Maßeinrichtung versehen.
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Eine wichtige Einzelheit der Erfindung ist, Mittel vorzusehen, daß
die Bearbeitungswerkzeuge zur Herstellung des genauen Umfanges der Schablonen von
jeglicher Handarbeit freigemacht werden und die Bearbeitungen in einem ununterbrochenen
Arbeitsgang, derart vorgenommen werden, daß die Umrißlinien der Schablonen ohne
jede Nacharbeit die verlangten, den Urschablonen verhältnisgleiche Abmessungen .erhalten.
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Nach der vorliegenden Erfindung können naturgemäß auch die Bauteile
selbst, die eine windschnittige Verkleidung aufnehmen sollen, mit dem spanabhebenden
Werkzeug in der Vorrichtung in der beschriebenen Weise fertig bearbeitet werden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt: Abb.i zeigt eine Schablonenanreiß- oder Anzeichenvorriclhtung in schaubildlicher
Darstellung, -Abb.2 eine Führungsschiene mit Anreißschieber in Ansicht von der Seite,
Abb. 2a eine Einzelheit ,in Ansicht, Abb. 3 eine Anordnung nach Abb. 2 in teilweiser
Ansicht nach der Linie III-III der Abb. 2, Abb. q. die Anordnung nach Abb. i in
Ansicht und im teilweisen Schnitt von der Seite, Abb. 5 dieselbe Anordnung unter
Zwischenschaltung einer zu der übrigen Schablonengruppe schräg -angeordneten Schablone
in der späteren Einbaulage entsprechenden Abständen voneinander, Abb. 6 eine schräg
angeordnete Schablone am Ende der parallel gerichteten Schablonengr uppe, Abb.7
ein als Fräser ausgebildetes. Anzeichengerät und Abb. 8 eine Klemmvorrichtung.
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Auf einer Grundplatte i sind auf dieser senkrecht stehend drei Säulen
2, 3 und q. angeordnet, auf welche die Schablonenkörper 5 bis i i unter Zwischenschaltung
von ringförmigen Abständgliedern 12, 11 (Abb. q.) so aufgereiht. sind, daß deren
Abstände voneinander den der späteren Einbaulage entsprechenden Abständen verhältnisgleich
sind. Die Säulen sind als Ankerschraube 1q. mit Mutter 15 ausgebildet, bei deren
Anziehen die Abstandglieder die einzelnen Schablonenbleche zwischen sich einspannen,
auf welche Weise die Schablonenbleche festgelegt werden. Ein die freien Enden der
Säulen 2, 3 und q. verbindendes Trägerpaar 16, 17 erhöht die Starrheit des
ganzen Systems. Die Urschablonen 5 und ii tragen auf ihrem Rande durch Einkerbung
hergestellte Kennmarken, z. B. i8 und ig oder 2o und 21, von denen die lagemäßig
einander entsprechenden Kennmarken ig und 21 durch die Führungsschiene25 miteinander
verbunden sind. Die Festlegung der Führungsschiene 25 an den Urschablonen 5 und
i i geschieht durch gabelförmige, mit Klemmschrauben 26, 27 versehene Halteglieder
28, 29, die den Rand der Urschablonen zwischen sich fassen, wobei ein federbelasteter
Stift 30 in die am Rande der Schablone befindliche, als Kennmarke dienende
Einkerbung 21 (Abb. 3) eingreift. Ein auf der Führungsschiene 25 längs verschieblich
und um die Achse der Schiene verdrehbarer Schiebekörper 31 trägt einen in
dem Schiebekörper senkrecht zur Achse der Schiene verschiebbaren Haltearm 32 für
die mittels Kugelgelenk 33 an demselben angeschlossene Reißnadel 3q., welche in
Richtung des Werkstückes unter dem ständigen Drucke einer Feder 35 steht. Das Kugelgelenk
33 wird vorteilhaft, wie Abb. 2a zeigt, mit dem Haltearm 32 durch ein Gelenk 36
verbunden, um den Schiebekörper 31 mit der eingestellten Reißnadel 3q. ungehindert
an den eingespannten, noch Übermaß aufweisenden Schablonen vorbeiführen zu können.
Die Einrichtungen zur Verstellung des Haltearmes 32 relativ zum Schiebekörper 31
sowie dieses Schiebekörpers relativ zur Führungsschiene besitzen eine Feineinstellung
mit Skala (Nonius), die das Maß der Verstellung bzw. die genaue Einstellung der
Nadelspitze in die Verbindungslinie zwischen den. Kennmarken der Urschablonen, z.
B. 21 und i g (Abb. i), gestattet.
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Die Abb. i und q. zeigen die Anordnung einer Gruppe parallelflächiger
Schablonen mit verkürzten, aber mit zur wirklichen Lage verhältnisgleichen Abständen
voneinander. Abb. 5 zeigt eine in einer Gruppe parallelflächiger Schablonen angeordnete
und gegenüber dieser Gruppe schräg gestellte Schablone. Die örtliche Festlegung
der als Urschablonen zu benutzenden und der schräg zu diesen angeordneten benachbarten
Schablonen (Abb. 5 und 6) in der Haltevorrichtung erfolgt in der späteren Einbaulage
genau entsprechenden Abständen. Befindet sich, wie in Abb. 6 dargestellt, die geneigt
zur Säulenachse angeordnete Schablone am Anfang oder Ende einer
parallelflächigen
Gruppe von Schablonen, so wählt man zweckmäßig die beiden nächstliegenden Schablonen
als Urschablonen für die Anzeichnung der schräg angeordneten Schablone, wobei wieder
die Abstände der Schablonen voneinander der späteren Einbaulage genau entsprechen.
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An Stelle der Reißnadel 34 kann an das Kugelgelenk 33 auch, wie Abb.
7 zeigt, ein durch einen Elektromotor 38 angetriebener Fräser 37 befestigt werden.
Mittels dieses Fräsers werden nun die eingespannten, noch ein gewisses Übermaß aufweisenden
Schablonen beim -Vorbeiführen des Werkzeuges angefräst. Die Tiefe dieser Einfräsungen
wird bestimmt durch die' Urschablone, nach der der Fräser zuvor eingestellt werden
muß. Die Tiefpunkte der Einfräsungen ergeben dann die Randpunkte der Schablonen,
nach deren Verbindungslinie die Fertigbearbeitung zu erfolgen hat.
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Wird unmittelbar über oder unter den Urschablonen je eine verzahnte
Schablone derart angeordnet, daß die Zahnteilkreislinie genau der Umfangslinie der
Urschablone entspricht, und läßt man die Führungsschiene 25 oder die Halteglieder
28 und 29 mittels eingebauter Zahnräder auf den Umfängen der Urschablonen oder ihrer
verzahnten Schablonen abrollen, so kann mit dem oben beschriebenen Werkzeug die
vollständige Bearbeitung der Umrandung jeder einzelnen Schablone in einem ununterbrochenen
Arbeitsgang, ohne daß für die Schablonen noch eine Einzelbearbeitung von Hand notwendig
ist, erfolgen.