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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Herstellung von Schichtkörpern aus unterschiedlichen Materialschichten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Klemm-Fixier-Einheit, die geeignet ist, um zwei miteinander zu verbindende Bauteilschichten fest miteinander zu verspannen, sodass beim Bohrvorgang zur Herstellung von Fastener-Löchern in den beiden Bauteilschichten keine Bohrspäne zwischen die beiden Bauteilschichten gelangen. Unter derartigen Fastener-Löchern werden in der einschlägigen Fachterminologie Bohrungen bezeichnet, welche in miteinander zu verbindenden Bauteilschichten vorgesehen werden müssen, um diese beispielsweise mit Nieten zu verbinden, welche sich durch diese Fastener-Löcher erstrecken. Letztendlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum punktuellen Verspannen von zumindest zwei miteinander zu verbindenden Bauteilschichten und zum Herstellen eines Bohrlochs in den zumindest zwei Bauteilschichten, sodass während des Bohrvorgangs keine Bohrspäne zwischen die Bauteilschichten gelangen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im Bereich des Flugzeugbaus und insbesondere in der Strukturmontage ist es häufig erforderlich, zwei oder mehr Bauteilschichten miteinander form- und kraftschlüssig zu verbinden, um die Steifigkeiten der Strukturbauteile zu erhöhen. Üblicherweise werden dabei die mit einem Dichtmittel, wie beispielsweise einem Kitt, versehenen Bauteilschichten aufeinandergefügt und miteinander vernietet. Bei der Herstellung der Fastener-Löcher für die Nieten oder andere Verbindungsmittel dürfen keine Bohrspäne zwischen die Bauteile gelangen, da dies zu Undichtigkeiten zwischen den Bauteilschichten und damit zu Korrosion führen kann.
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Um dies zu vermeiden, werden üblicherweise auf beiden Seiten der zu verbindenden Bauteilschichten Spannplatten angeordnet und anschließend miteinander verspannt. Das spätere Lochbild der Fastener-Löcher wird dabei durch entsprechende Bohrungen in den Spannplatten bestimmt, die somit also als Schablone dienen. Die Bohrungen für die Fastener-Löcher werden dann erzeugt, indem mit einer Bohrvorschubeinheit (BVE) die erforderlichen Löcher durch die miteinander verbundenen Bauteilschichten gebohrt werden. Um dabei zu gewährleisten, dass die Löcher absolut senkrecht zu den Bauteilschichten, bzw. in Richtung des Krümmungsmittelpunktes bei gekrümmtem Flächen verlaufen, wird die Bohrvorschubeinheit mit ihrem Bohrschaft in den Bohrungen einer der Spannplatten fixiert. Um bei dem anschließenden Bohrvorgang sicher zu stellen, dass keine Bohrspäne zwischen die beiden Bauteilschichten gelangen, werden diese mittels einer von der Bohrvorschubeinheit pneumatisch angetriebenen Klemmeinheit miteinander verspannt, indem eine Spannbuchse durch die Bohrung in der Spanplatte hindurch pneumatisch auf die Oberfläche einer der beiden Bauteilschichten gepresst wird. Anschließend wird dann durch die Durchgangsöffnung der Spannbuchse hindurch unter Verwendung der Bohrvorschubeinheit ein entsprechendes Fastener-Loch gebohrt.
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Bei diesem Bohrvorgang muss eine Bedienperson händisch gewährleisten, dass die Bohrvorschubeinheit die Spannbuchse optimal an eine der Bauteilschichten drückt, sodass die Spannbuchse exakt an dieser Spanplatte aufliegt. Eine derartige händische exakte Ausrichtung der Bohrvorschubeinheit ist jedoch insbesondere bei Überkopfarbeiten oder schlecht zugänglichen Montage-Orten äußerst schwierig und kann dazu führen, dass eine punktuelle bzw. kreisringförmige Flächenpressung um das herzustellende Fastener-Loch nicht oder nur mangelhaft gegeben ist. Das kann jedoch wiederum dazu führen, dass Bohrspäne zwischen die Bauteilschichten gelangen. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass beim Aufspannen der Bohrvorschubeinheit an das Presspaket Kontur-Abdrücke, Kratzer oder eingedrückte Bohrrückstände auf der Bauteiloberfläche entstehen, auf die die Bohrvorschubeinheit über die Spannbuchse aufgepresst wird.
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Das beschriebene bekannte Verfahren zur Erzeugung von Fastener-Löchern in miteinander zu verbindenden Bauteilschichten bringt weiterhin den Nachteil mit sich, dass das Gewicht der Bohrvorschubeinheit sowie die Länge des Schaftes derselben infolge der aufwendigen pneumatischen Spannbuchsen-Mechanik sehr groß ist. Dieses ernorme Gewicht sowie der große Hebelarm erhöht jedoch die Kraftanleitung im Bereich des Adaptierpunktes in der Spannplatte und kann dazu führen, dass sich die Bohrvorschubeinheit verkantet, was zu einer nicht optimalen Ausrichtung des Bohrlochs bzw. zu einer Beschädigung derselben führen kann.
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Die
DE 28 17 218 A1 zeigt eine Werkzeugmaschine mit einem zustellbaren, rotierenden Werkzeug, insbesondere einer Bohr- oder Fräsmaschine, welche einen Werkstück-Niederhalter mit einer Durchtrittsöffnung für das Werkzeug aufweist, wobei der Werkstück-Niederhalter zustellbar ist. Der Niederhalter kann als Werkzeugspindel dienen und zumindest an seinem dem Werkzeug zugeordneten Ende als ein konzentrisches, rohrförmiges Element ausgebildet sein. Die Durchtrittsöffnung des Niederhalters für das Werkzeug kann weiterhin als Zentrierorgan ausgebildet sein.
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Aus der
US 1 771 058 ist eine Vorrichtung zur Ausrichtung und zum Halten eines Maschinenteils bekannt, welches eine Buchse zur Einpassung in ein feststehendes Maschinenteil aufweist. Die Vorrichtung umfasst einen Zentrierstift, welcher in die Buchse passend ausgeführt ist. Der Zentrierstift weist eine sanfte Wand und ein Gewinde an seinem Ende zum Einschrauben in die Buchse auf. Der Zentrierstift ist derart ausgebildet, dass er mit einer ununterbrochen sanften Oberfläche in ein Werkstück einführbar ist und umfasst ferner eine Erweiterung, auf welcher das Werkstück aufliegen kann, wobei die genannte Erweiterung zum Aufliegen auf der Buchse ausgebildet ist.
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Die
US 3 742 591 offenbart ein Verfahren zum Einbringen und Halten eines Verankerungsteils in ein hochfestes Stahlteil, in welches eine Blindbohrung gebohrt wird, dessen Durchmesser geringfügig kleiner als derjenige des einzusetzenden Verankerungsteils ist. Das Verankerungsteil wird an der Blindbohrung ausgerichtet und ein Sprengsatz zum Einbringen des Verankerungsteils in die Blindbohrung an dem Verankerungsteil angebracht, was durch anschließendes Detonieren des Sprengsatzes erfolgt.
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Aus der
EP 1 437 188 A1 ist ferner eine Vorrichtung zum Klemmen von mindestens zwei Bauteilen bekannt, wobei ein Klemmbügel vorgesehen ist, der zwei Klemmteile an den Bauteilen im Bereich einer Bearbeitungsstelle positioniert. Eines der Klemmteile weist ein Führungselement für ein Bohrwerkzeug auf, wobei in das Führungselement ein entfernbarer Positionierstift zum Positionieren an einer Bearbeitungsstelle angeordnet ist. Das weitere Klemmteil weist Spannmittel zum Verstellen einer Druckbuchse von einer geöffneten Positionierposition in eine Feststellposition auf. Das Führungselement kann als Bohrbuchse oder als ein Adapter zum Adaptieren einer Bohrmaschine ausgebildet sein.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend von den zuvor beschriebenen Problemen des bekannten Verfahrens zur Herstellung von Fastener-Löchern in miteinander zu verbindenden Bauteilen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Verspann- und Bohrprozess dahingehend zu verbessern, dass eine stets optimale Flächenpressung in einem kreisringförmigen Bereich um das herzustellende Fastener-Loch zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilschichten gegeben ist, sodass keine Bohrspäne zwischen die beiden Bauteile gelangen können. Darüber hinaus soll mit der Erfindung ein Verkratzen oder dergleichen einer der Bauteilschichten während des Bohrvorgangs vermieden sowie die Gefahr des Verkantens der Bohrvorschubeinrichtung reduziert werden.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einer Klemm-Fixier-Einheit gemäß Anspruch 1 und mit dem Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweiligen Anspruchsgegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 sowie 10 und 11 niedergelegt.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die derselben zugrundeliegende Aufgabe mit einer Klemm-Fixier-Einheit zum punktuellen Verspannen von zumindest zwei zwischen miteinander verspannten Druckplatten angeordneten, miteinander zu verbindenden Bauteilschichten gelöst, welche eine Klemm-Adapter-Buchse sowie eine Fixier-Buchse umfasst. Die im Rahmen der folgenden Beschreibung der Klemm-Fixier-Einheit erläuterte Ausgestaltung der Klemm-Adapter-Buchse bezieht sich selbstverständlich ebenso auf die Klemm-Adapter-Buchse also solche, sowie auf die Vielzahl an Klemm-Adapter-Buchsen der Druck-Adapter-Platte. Die Klemm-Adapter-Buchse ist von im Wesentlichen hohlzylindrischer Gestalt, in der sich eine Durchgangsöffnung erstreckt, und ist in der Außenwandung mit einem Schraubgewinde versehen. Darüber hinaus weist die Klemm-Adapter-Buchse eine kreisringförmige Stirnfläche auf, die infolge eines Einschraubens der Klemm-Adapter-Buchse in eine Gewindebohrung einer der Druckplatten auf die zumindest zwei Bauteilschichten eine kreisringförmige Druckkraft ausübt, sodass die beiden Bauteilschichten im Bereich der kreisringförmigen Fläche dicht miteinander verspannt werden. Auch die Fixierbuchse ist ebenfalls von im Wesentlichen hohlzylindrischer Gestalt mit einer Durchgangsöffnung, welche ausgebildet ist, einen Bohrschaft einer Bohrvorrichtung konzentrisch aufzunehmen oder einen Teil desselben zu bilden. Letztendlich ist die Fixierbuchse ausgebildet, fest in der Durchgangsöffnung der Klemm-Adapter-Buchse fixiert zu werden.
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Wie dieser Beschreibung der erfindungsgemäßen Klemm-Fixier-Einheit entnommen werden kann, besteht das Grundprinzip dieser Klemm-Fixier-Einheit darin, dass zunächst in eine der Druckplatten, zwischen welchen die zwei miteinander zu verbindenden Bauteilschichten angeordnet sind, eine Klemm-Adapter-Buchse eingeschraubt wird, welche dann als Sitz für eine Bohrvorrichtung dient, die über eine Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse fixiert wird. Sofern hier davon die Rede ist, dass die Klemm-Adapter-Buchse eine kreisringförmige Stirnfläche aufweist, so ist hierunter die Stirnfläche der Klemm-Adapter-Buchse zu verstehen, mit welcher diese Buchse zuerst in eine Gewindebohrung einer der beiden Druckplatten eingeschraubt wird. Das Einschrauben der Klemm-Adapter-Buchse führt dann dazu, dass die kreisringförmige Stirnfläche in Anlage mit einer der beiden miteinander zu verbindenden Bauteilschichten gelangt und letztendlich bei weiterer Einschraubung entlang ihrer kreisringförmigen Stirn eine ebenso geartete kreisringförmige Druckkraft bzw. Flächenpressung auf diese Bauteilschicht ausübt.
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Die Fixierbuchse kann ein separates Bauteil sein, das ausgebildet ist, um den Bohrschaft einer Bohrvorrichtung konzentrisch aufzunehmen. Unter dem Bohrschaft einer Bohrvorrichtung ist hierbei der Teil des Gehäuses einer Bohrvorrichtung zu verstehen, in dessen Fortsetzung sich der Bohreinsatz (der eigentliche Bohrer) der Bohrvorrichtung erstreckt. Im zusammengebauten Zustand der Klemmeinheit führt dies somit dazu, dass sämtliche Bauteile, nämlich die Klemm-Adapter-Buchse, die Fixier-Buchse, der Bohrschaft sowie der Bohreinsatz konzentrisch zueinander angeordnet sind, sodass der Bohreinsatz durch die von der kreisringförmigen Stirnfläche gebildete Öffnung der Klemm-Adapter-Buchse hindurchgeführt werden kann, um ein Fastener-Loch in den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilschichten zu erzeugen.
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Um der Bohrvorrichtung beim Fixieren mittels der Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse einen optimalen Sitz zu verleihen, kann die Fixier-Buchse gleitend drehbar um den Bohrschaft einer Bohrvorrichtung angebracht oder einstückig mit dem Bohrschaft verbunden sein. Im zweiten Falle könnte dies bedeuten, dass die Fixier-Buchse kein eigenständiges Bauteil darstellt, sondern vielmehr Teil des Bohrschafts ist. Die Wirkungsweise der gleitend drehbaren bzw. einstückigen Ausbildung der Fixier-Buchse und des Bohrschaftes wird im weiteren Verlauf der vorliegenden Anmeldung noch genauer erläutert, wenn auf die Art der Fixierung der Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse eingegangen wird.
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Um die Fixier-Buchse und damit die Bohrvorrichtung fest in der Klemm-Adapter-Buchse zu fixieren, weist die Fixier-Buchse eine Außenwandung auf, deren Kontur so mit der Kontur der Innenwandung der Klemm-Adapter-Buchse korrespondiert, um kraft- und/oder formschlüssig mit dieser zusammenzupassen. Ein derartiger Kraft- und/oder Formschluss der beiden Buchsen kann beispielsweise erzielt werden, indem die beiden Buchsen über einen Verschlussmechanismus aus der Gruppe von Verschlussmechanismen, bestehend aus Schraubverschluss, Bajonettverschluss und Kreiskeil-(Drehverriegelungs)-Verschluss zusammenpassen.
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Diese Arten von Verschlussmechanismen erklären auch die bereits zuvor angesprochene gleitend-drehbare Anordnung der Fixier-Buchse an dem Bohrschaft der Bohrvorrichtung: Durch die drehbare Lagerung am Bohrschaft kann nämlich sichergestellt werden, dass wenn die Fixier-Buchse samt der Bohrvorrichtung in der Klemm-Adapter-Buchse eingepasst wurde, die Fixier-Buchse um ihre Längsachse gedreht werden kann, um so einen der genannten Verschlussmechanismen zu aktivieren. Im Falle eines Bajonett-Verschlusses würde dies bedeuten, dass zunächst die Fixier-Buchse senkrecht in die Klemm-Adapter-Buchse eingeschoben wird, um dann um ihre Längsachse gedreht zu werden, um in der Klemm-Adapter-Buchse zu verrasten. Im Falle eines Kreiskeil-Drehverriegelungs-Verschlusses wird die Fixier-Buchse ebenfalls zunächst im Wesentlichen senkrecht in die Klemm-Adapter-Buchse eingeschoben, um dann um ihre Längsachse gedreht zu werden, um in der Klemm-Adapter-Buchse sich mit dieser infolge der Kreiskeilausbildung zu verkeilen. Im Falle, dass der Verschlussmechanismus ein Schraubverschluss ist, kann die Bohrvorrichtung unter Verwendung der Fixier-Buchse bedingt durch deren gleitend-drehbaren Lagerung am Schaft der Bohrvorrichtung in die Klemm-Adapter-Buchse eingeschraubt werden. Im Falle jedoch, dass die Fixier-Buchse nicht drehbar-gleitend am Bohrschaft gelagert ist, sondern vielmehr einen Teil desselben bildet, muss die gesamte Bohrvorrichtung mit der Fixier-Buchse in die Klemm-Adapter-Buchse eingeschraubt (Schraubverschluss) bzw. eingedreht (Kreiskeil-Drehverriegelungs-Verschluss) oder eingesteckt und gedreht (Bajonett-Verschluss) werden.
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Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, den Kreiskeil-Drehverriegelungs-Verschluss mit drei Kreiskeilen auszubilden (so genannter 3 K-Kreiskeil-Drehverriegelungs-Verschluss). Die Ausbildung mit drei Kreiskeilen erweist sich dadurch als vorteilhaft, dass ein guter Kraft- und/oder Formschluss bei nur geringer Reibung während des Verbindens der beiden Buchsen gewährleistet wird, wohingegen bei der Ausbildung mit mehr Kreiskeilen die Reibung zunehmen würde, ohne dass dies erhebliche Vorteile hinsichtlich des Form- und Kraftschlusses der Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse bringen würde. Selbstverständlich ist es jedoch bei Bedarf auch möglich, den Kreiskeil-Drehverriegelungs-Verschluss mit mehr als drei Kreiskeilen auszubilden.
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Im miteinander verbundenen Zustand der Fixier-Buchse und der Klemm-Adapter-Buchse befinden sich diese beiden Buchsen konzentrisch zueinander, sodass auch die von der Fixier-Buchse aufnehmbare Bohrvorrichtung und deren Bohreinsatz konzentrisch in den beiden miteinander verbundenen Buchsen zum Liegen kommen. Um den Bohrvorgang durch die Klemm-Adapter-Buchse zu ermöglichen, weist diese – wie bereits zuvor erläutert – an ihrer Stirnseite eine kreisringförmige Stirnfläche auf, durch welche hindurch der Bohreinsatz der Bohrvorrichtung hindurch geführt werden kann. Indem diese Stirnfläche mittels der Klemm-Adapter-Buchse fest an die beiden miteinander zu verbindenden Bauteilschichten angedrückt wird, werden die beiden Bauteilschichten in einem (kreis-)ringförmigen Bereich dicht miteinander verspannt, sodass keine Bohrspäne während des Bohrvorgangs zwischen die beiden Flächen gelangen können. Um diesen verspannten Kieisringbereich zu verringern bzw. um mit größerer Sicherheit sicherzustellen, dass tatsächlich keine Bohrspäne zwischen die beiden Bauteilschichten gelangen, verjüngt sich die Klemm-Adapter-Buchse an ihrer Stirnseite trichterförmig zu einem ebenen, die Stirnfläche der Klemm-Adapter-Buchse bildenden Kreisring, der auf diese Weise eine kreisringförmige Andruckplatte bildet.
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Durch diese Verjüngung der Buchse an ihre Stirnseite nähert sich der kreisringförmige Andruckbereich an den Durchmesser des herzustellenden Bohrlochs an, sodass in unmittelbarer Umgebung um das herzustellende Bohrloch die beiden Bauteilschichten kreisringförmig miteinander verspannt werden, wodurch mit noch größerer Sicherheit gewährleistet wird, dass keine Bohrspäne zwischen die beiden miteinander zu verbindenden Bauteilschichten gelangen.
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Um eine möglichst rasche Fixierung der Bohrvorrichtung über die Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse zu ermöglichen, kann eine Vielzahl von Klemm-Adapter-Buchsen dauerhaft in entsprechenden Gewindebohrungen einer Druckplatte eingeschraubt sein. Um jedoch den Einschraubhub der Klemm-Adapter-Buchsen in der Druckplatte zu begrenzen, kann die Klemm-Adapter-Buchse geeignete Mittel umfassen, um den Einschraubhub zwischen einer Verspannstellung und einer gelösten Stellung zu begrenzen. Hierdurch kann zum einen sichergestellt werden, dass die Klemm-Adapter-Buchse bei einem zu weitem Herausschrauben nicht aus der Druckplatte herausfällt. Zum andern kann dadurch die maximale Andruckkraft, die durch die Klemm-Adapter-Buchse auf die beiden miteinander zu verbindenden Bauteilschichten ausgeübt wird, begrenzt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die derselben zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren zum punktuellen Verspannen von zumindest zwei zwischen zwei Druckplatten angeordneten, miteinander zu verbindenden Bauteilschichten und zum Herstellen eines Bohrlochs in den zumindest zwei Bauteilschichten gelöst, bei dem zunächst die zumindest zwei Bauteilschichten zwischen zwei Druckplatten angeordnet werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann eine im Wesentlichen hohlzylindrische Klemm-Adapter-Buchse in eine Gewindebohrung einer der beiden Druckplatten eingeschraubt, sodass die Klemm-Adapter-Buchse über eine kreisringförmige Stirnfläche eine ebenso kreisringförmige Druckkraft auf eine der zwei Bauteilschichten ausübt, wodurch die beiden Bauteilschichten im Bereich der kreisringförmigen Stirnfläche dicht miteinander verspannt werden. Anschließend wird eine Bohrvorrichtung in der Klemm-Adapter-Buchse, beispielsweise über eine Fixier-Buchse, fixiert. Sobald die Bohrvorrichtung kraft- und/oder formschlüssig in der Klemm-Adapter-Buchse eingepasst worden ist, wird dann der Bohrvorgang unter Verwendung der Bohrvorrichtung gestartet.
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Zwar wurden zuvor die einzelnen Verfahrensschritte in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben, jedoch ist es beispielsweise auch möglich, das Fixieren der Bohrvorrichtung in der Klemm-Adapter-Buchse und das Einschrauben der Klemm-Adapter-Buchse in einer der beiden Druckplatten teilweise gleichzeitig durchzuführen, indem zunächst die Bohrvorrichtung über eine Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse eingepasst wird und anschließend die Klemm-Adapter-Buchse in der Druckplatte eingeschraubt wird, indem sich die Drehkraft, mit der die Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse in selbige eingeschraubt wird, über Reibung überträgt, sodass die Klemm-Adapter-Buchse selbst ein Drehmoment erfährt. Es könnte auch zunächst die Bohrvorrichtung in der Klemm-Adapter-Buchse fixiert werden, anschließend die miteinander zu verbindenden Bauteilschichten zwischen den Druckplatten angeordnet und erst danach die Verspannung der beiden Bauteilschichten durch ein Einschrauben der Klemm-Adapter-Buchse in eine der beiden Druckplatten erfolgen.
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Um die Bauteilschicht nicht zu beschädigen, welche direkt durch die Klemm-Adapter-Buchse mit einer Druckkraft beaufschlagt wird, kann diese Bauteilschicht mit einer Andruckschicht beschichtet werden, bevor sie zwischen den Druckplatten angeordnet wird.
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Um einen festen Sitz der Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse zu gewährleisten, sodass die Bohrvorrichtung während des Bohrvorgangs nicht verkantet, wird die Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse form- und/oder kraftschlüssig eingepasst. Dieser Formschluss kann beispielsweise unter Verwendung eines Bajonett-Verschlusses, eines Schraubverschlusses oder eines Kreiskeil-Drehverriegelungs-Verschlusses erfolgen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
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1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer in einem Bohrpaket fixierten Bohrvorschubeinheit;
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2 zeigt eine Schnittdarstellung durch das Bohrpaket der 1 in vergrößerter Darstellung ohne die Bohrvorschubeinheit;
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3 zeigt das Detail ”A” der 2 in vergrößerter Darstellung;
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4 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Klemm-Adapter-Buchse in einer Verspannstellung;
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5 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Klemm-Adapter-Buchse in einer gelösten Stellung;
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6 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bohrschaftes der Bohrvorschubeinheit mit einer Fixier-Buchse; und
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7 erläutert das Funktionsprinzip eines Kreiskeilverschlusses.
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In allen Figuren hinweg sind gleiche oder ähnliche Komponenten mit übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die Darstellung in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN
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AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Die 1 zeigt eine Schnittansicht einer in einem Bohrpaket 9 unter Verwendung der erfindungsgemäßen Klemm-Fixier-Einheit fixierten Bohrvorschubeinheit 16 (im Folgenden BVE bezeichnet). Wie bereits aus dieser Darstellung entnommen werden kann, wird das Bohrpaket 9 mit einer Klemmkraft 17 beaufschlagt, wodurch die einzelnen Schichten dieses Bohrpakets 9 miteinander verspannt werden. Diese Klemmkraft 17 kann beispielsweise erzeugt werden, indem durch das gesamte Bohrpaket 9 ein Bolzen hindurch gesteckt und mit einer Mutter verschraubt wild. Selbstverständlich kann das Bohrpaket 9 jedoch auch mit anderen Mitteln, wie beispielsweise einer oder mehreren Schraubenzwingen oder anderen externen Pressvorrichtungen verspannt werden. Die BVE 16 kann einen pneumatischen Antrieb umfassen, um einen in dem Bohrschaft 18 befindlichen Bohreinsatz (Bohrer) in Rotation zu versetzen, welcher in dem Bohrschaft 18 in Längsrichtung verschieblich angeordnet ist, um durch einen Vorschub aus dem Bohrschaft 18 heraus ein Loch durch das Bohrpaket 9 zu erzeugen. Wie in der 1 nur sehr schematisch erkannt werden kann, ist die BVE 16 an dem Bohrpaket 9 mittels der erfindungsgemäßen Klemm-Fixier-Einheit mit einer 3 K-Kreiskeil-Drehverriegelung adaptiert, wobei jedoch lediglich die Klemm-Adapter-Buchse 10 zu erkennen ist.
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Wie der vergrößerten Darstellung der 2 entnommen werden kann, besteht das Bohrpaket 9 aus zwei Druckplatten 4, 5, einer Andruckschicht 6, zwei Bauteilschichten 1, 2 sowie einem Dichtmittel 3 zwischen den beiden Bauteilschichten 1, 2. Das Dichtmittel 3 ist zunächst auf eine der beiden Bauteilschichten 1, 2 aufgetragen worden, um diese beiden Bauteilschichten 1, 2 dicht miteinander zu verbinden, sodass keine Luft zwischen die beiden Bauteilschichten 1, 2 gelangen kann. Anschließend wurde eine Andruckschicht 6 auf die Bauteilschicht 2 aufgebracht, um die Bauteilschicht 2 während des Verspannen mittels der Klemm-Adapter-Buchse 10 nicht zu beschädigen. Dieses so hergestellte Schichtenpaket wird dann zwischen den beiden Druckplatten 4, 5 angeordnet, um zwischen diesen mittels mehrerer Bolzen-Mutter-Verbindungen 7, 8 verspannt zu werden. Die Bolzen-Mutter-Verbindungen erstrecken sich dabei durch vorgefertigte Bohrungen in dem Schichtpaket. In der oberen Druckplatte 5, die auch als Schablone für die herzustellenden Fastener-Löcher in den beiden Bauteilschichten 1, 2 dient, befinden sich an den Stellen, an denen die Fastener-Löcher hergestellt werden sollen, Klemm-Adapter-Buchsen 10 über ein Gewinde 11 eingeschraubt. Diese Klemm-Adapter-Buchsen 10 übernehmen für den späteren Bohrvorgang zweierlei Funktionen: Zum einen verspannen sie die beiden Bauteilschichten 1, 2 im Bereich der herzustellenden Fastener-Löcher; zum anderen stellen sie einen geeigneten Sitz zur Verfügung, um darin die BVE 16 mittels einer Fixier-Buchse 22 formschlüssig einzupassen.
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Die genauere Ausgestaltung sowie die Funktion der Klemm-Adapter-Buchse 10 wird nun unter Bezugnahme auf die 3 näher erläutert. Die Klemm-Adapter-Buchse 10 besitzt eine im Wesentlichen becherförmige Gestalt und weist am tiefsten Punkt des Bechers eine Öffnung auf, durch welche später der Bohreinsatz der BVE 16 hindurchgeführt wird, um in den Bauteilschichten 1, 2 ein Fastener-Loch zu erzeugen. Über ihre Längserstreckung hinweg weist die Klemm-Adapter-Buchse 10 eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt auf, welche an ihrer Außenwandung mit einem Gewinde 11 versehen ist, mit welchem die Klemm-Adapter-Buchse 10 in einer entsprechenden Gewindebohrung der Druckplatte 5 eingeschraubt werden kann. Im unteren Bereich der Becherform, also an der Stirnseite der Klemm-Adapter-Buchse 10, verjüngt sich diese trichterförmig zu einem ebenen, die Stirnfläche der Klemm-Adapter-Buchse 10 bildenden Kreisring, der als Andruckplatte 13 dient. Da die beiden Druckplatten 4, 5 fest miteinander verspannt sind, wirken diese quasi als Wiederlagerplatten, wenn die Klemm-Adapter-Buchse 10 in die Gewindebohrung der Druckplatte 5 eingeschraubt wird, und im eingeschraubten Zustand über ihre Andruckplatte 13 über die Andruckschicht 6 eine kreisringförmige Druckkraft auf die beiden Bauteilschichten 2, 1 aufbringt. Diese kreisringförmige Druckkraft bewirkt, dass die beiden Bauteilschichten 1, 2 sehr nah um den Umfang des herzustellenden Fastener-Lochs miteinander verspannt werden, sodass beim Bohrvorgang selbst keine Bohrspäne zwischen die beiden Bauteilschichten 1, 2 gelangen können.
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Um eine Andruckkraft definierter Größe zu erzeugen, ist in die Druckplatte 5 ein Anschlagstift 14 eingepasst, der, wie in Verbindung mit der 4 erkennbar wird, den Einschraubhub der Klemm-Adapter-Buchse 10 begrenzt, wenn diese mit dem Anschlag 19 am Anschlagstift 14 anstößt. In entsprechender Weise wird der Einschraubhub der Klemm-Adapter-Buchse in der andern Richtung begrenzt, wenn der Anschlag 20 auf den Anschlagstift 14 auftritt, wie dies in der 5 gezeigt ist.
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Über die Längserstreckung ihrer Innenwandung ist die Klemm-Adapter-Buchse 10 mit drei Kreiskeilen 21 versehen, welche dazu dienen, die BVE 16 über eine Fixier-Buchse in der Klemm-Adapter-Buchse 10 kraft- und formschlüssig zu fixieren.
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Wie der 6 entnommen werden kann, weist hierzu die Fixier-Buchse 22 ebenfalls drei keilförmige Konturflächen über ihre Längserstreckung hinweg in ihrer Außenwandung auf, deren Kontur mit den Kreiskeilen 21 der Klemm-Adapter-Buchse 10 korrespondiert. Die Fixier-Buchse 22 kann somit samt dem Bohrschaft 18 in die Klemm-Adapter-Buchse 10 eingepasst und infolge einer Drehung durch die Kreiskeil-Verbindung 21, 23 in dieser kraft- und formschlüssig verklemmt werden. Der Bohrschaft 18 ist auf diese Weise kraft- und formschlüssig in die Buchse 10 eingepasst worden, sodass der Bohrvorgang gestartet werden kann, ohne dass dabei Bohrspäne zwischen die beiden Bauteilschichten 2, 3 gelangen.
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Zur Erläuterung des Verschlussmechanismus mittels einer Kreiskeilverriegelung wird abschließend auf die 7 bezug genommen, die dieses Verschlussprinzip schematisch anhand einer Schrauben-Mutter-Verbindung zeigt. Wie hier erkannt werden kann, weist der Schraubenschaft im Querschnitt betrachtet drei keilförmige Konturflächen auf, die sich über die Länge des Schaftes hinweg erstrecken. In entsprechender Weise weist die Mutter in ihrer Durchgangsöffnung drei keilförmige Konturflächen auf, die mit denen der Schraube korrespondieren, so dass die Mutter auf die Schraube gesteckt werden kann, um dann mit dieser verkeilt zu werden, wie durch die Drehpfeile angedeutet ist. Auf die erfindungsgemäße Ausgestaltung übertragen entspricht daher, was die Kreiskeilverriegelung betrifft, die Mutter in 7 der Klemm-Adapter-Buchse (10) und die Schraube entspricht der Fixier-Buchse (22).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Bauteilschicht
- 2
- zweite Bauteilschicht
- 3
- Dichtmittel
- 4
- erste Druckplatte
- 5
- zweite Druckplatte
- 5
- Andruckschicht
- 7
- Mutter
- 8
- Bolzen
- 9
- Bohrpaket
- 10
- Klemm-Adapter-Buchse
- 11
- Gewinde
- 12
- 3 K-Kreiskeilkontur
- 13
- Andruckplatte
- 14
- Anschlag
- 15
- 3 K-Kreiskiel-Dreh-Verriegelung
- 16
- Bohrvorschubeinheit (BVE)
- 17
- Klemmkraft
- 18
- Bohrschaft
- 19
- erster Anschlag
- 20
- zweiter Anschlag
- 21
- Kreiskeil
- 22
- Fixier-Buchse
- 23
- Kreiskeilrücksprung
