DE4320282A1

DE4320282A1 - Vorrichtung zum Setzen von Blindnieten

Info

Publication number: DE4320282A1
Application number: DE4320282A
Authority: DE
Inventors: Erhard Rumpler
Original assignee: Dornier Luftfahrt GmbH
Current assignee: Fairchild Dornier GmbH
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1994-12-22

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Vorrichtung zum Setzen von Blindnieten, bestehend aus einem Multifunktions-Endeffektor, der zur exakten Positionierung mit einem Roboter verbunden ist.

Blindniete als Verbindungselemente in Leichtbaustrukturen mit nur einseitiger Zugänglichkeit sind weitverbreitet. Hochfeste Varianten sind insbesondere im Flugzeugbau üblich, wobei aufgrund der großen Zahl von Nieten pro Flugzeug zur Kostensenkung nach höchstmöglicher Automation gestrebt wird.

Da Blindniete allein sowohl in Scher- als auch in Zugrichtung nur gering belastbar sind, ist es üblich, zur Erhöhung der Tragfähigkeit den den Schließkopf formenden Nietdorn in der eigentlichen Niethülse zu belassen. Dies bedeutet, daß der lose Dorn nach dem Umformvorgang formschlüssig gesichert werden muß, wodurch sowohl der Montagevorgang als auch das zugehörige Werkzeug erheblich komplexer werden.

Die in bisher üblicher Weise eingesetzten Werkzeuge führen dabei nacheinander die folgenden Schritte aus:

- Auffaltung des Schließkopfes,
- Eindrückung des Sicherungsringes,
- Dornbruch.

Das Eindrücken des Sicherungsringes kann dabei in einer von der Schließkopfbildung entkoppelten gegenläufigen Bewegung durchgeführt werden; es ist auch möglich, die beiden Schritte zu einer einzigen Bewegung zu vereinigen, um so Ablauf und das Werkzeug zu vereinfachen.

Manuell betätigbare Werkzeuge werden dabei an den in die Bohrung eingesetzten Niet herangeführt, während Halbautomaten eine integrierte Nietförderung von einem Behälter zum Werkzeug besitzen; meistens wird der wiederkehrende Positioniervorgang des Werkzeuges dabei von Hand durchgeführt.

Insbesondere Flugzeugbauteile werden bei der Montage häufig naßvernietet, d. h. daß zwecks Korrosionsschutz eine Dichtmittelschicht zwischen Bauteil und Niet aufgebracht werden muß, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, die Benetzung des Nietschaftes und der Setzkopfunterseite mit Dichtmittel vorzunehmen und eine Benetzung der Bohrung im Bauteil auszuschließen. Die Entnahme eines benetzten Nietes aus einem Vorratsbehälter, z. B. einem Schüttbehälter, mit anschließender Druckluftförderung bis zum Bauteil durch eine Schlauchleitung ist jedoch unmöglich. Aus diesem Grund wird bisher bei manueller Nietung der Dichtstoff mittels eines Pinsels oder durch Eintauchen des Nietes in das Dichtmittel auf den Nietschaft und die Setzkopfunterseite aufgebracht und bei der automatischen Nietung einzelne Dichtmitteltupfen auf der Senkung angeordnet, wo dies zulässig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vollautomatische Vorrichtung zum Setzen von Blindnieten zu schaffen, bei der nicht nur die einzelnen Arbeitsgänge, d. h. das Anbringen der Bohrung, einschließlich der erforderlichen Senkung im Bauteil, das Einsetzen des Nietes in die Bohrung und die Schließkopfbildung mit anschließendem Dornauswurf automatisch ausgeführt werden, sondern auch eine automatisch arbeitende Nietschaftbenetzungsanordnung zur Verfügung zu stellen, mit dem das erforderliche Dichtmittel auf den Nietschaft unmittelbar vor dem Einsetzen in die Bohrung aufgebracht werden kann, ohne daß manuell eingegriffen werden muß, so daß ein höchstmöglicher Grad an Automation beim Setzen der Blindniete erreicht wird.

Ausgehend von der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die folgende Kombination:

Ein Werkzeugrevolver mit drei Aufnahmestationen;
eine Bohr- und Senkanordnung zur Herstellung der Aufnahmebohrung für den Blindniet und der Senkung, die in der ersten Aufnahmestation angeordnet ist;
eine Nietsetzanordnung zum Einsetzen des Nietes in die Bohrung, zur Spannung des Nietdornes und zur Schließkopfbildung mit anschließendem Dornauswurf, wobei die Nietsetzanordnung mit einem Vorratsbehälter für die Niete über eine Zufuhrleitung verbunden ist, die mit einer Druckluftquelle versehen ist und die in der zweiten Aufnahmestation angeordnet ist;
eine Anordnung zur Nietkopfüberarbeitung, die in der dritten Aufnahmestation angeordnet ist und
eine Nietschaftbenetzungsanordnung zum automatischen Aufbringen eines Dichtmittelrings auf den Nietschaft, unmittelbar vor dem Einsetzen in die Bohrung, bestehend aus einem Dosiersystem,
einem Schwenkarm, einem Antrieb, einer Dichtmittelzufuhrleitung, einer Düse für die Ablage des pro Niet aufzubringenden Dichtmittels und einer Anordnung, um den Niet um seine Längsachse zu verdrehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße vollautomatische Vorrichtung zum Setzen von Blindnieten eignet sich für den kontinuierlichen Dauereinsatz in der Großserienfertigung, bei der z. B. 600 000 Niete pro Jahr gesetzt werden müssen. Die für das Setzen der Blindniete erforderlichen Werkzeuge sind in einem Werkzeugrevolver eines Multifunktions-Endeffektors angeordnet, wobei das jeweils benötigte Werkzeug durch eine Verdrehung des Werkzeugrevolvers um ca. 120° an der exakten Arbeitsstelle positioniert wird; nach Anbringung der Bohrung mit entsprechender Senkung, in welche der Blindniet später einzusetzen ist, wird der am Werkzeugrevolver vorgesehene Schwenkarm in die Nähe des Nietes bewegt, wonach eine rotierende Reibscheibe, welche auf das Nietende gedrückt wird, diese in Rotation versetzt und das vorgesehene Dosiersystem das Dichtmittel, z. B. in Form einer Raupe, um den Schaft des rotierenden Nietes legt. Nach Ausführung dieses Benetzungsvorganges wird der Antriebsarm in die Ruhestellung zurück verschwenkt und gibt so den Weg für die Nietsetzanordnung in der nächsten Aufnahmestation des Werkzeugrevolvers frei, so daß der durch die Bewegung des Schwenkarmes unterbrochene Setzvorgang automatisch fortgesetzt wird. Die Nietsetzanordnung, d. h. ein herkömmliches Blindnietgerät, führt mittels einer Axialbewegung den benetzten Niet in die Bohrung ein, wonach das Ziehen des Dornes ausgelöst wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist; es zeigen

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Werkzeugrevolver mit drei Aufnahmestationen und einer Nietschaftbenetzungsanordnung und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung durch die Nietschaftbenetzungsanordnung.

In den Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, bezeichnet 1 das Chassis des Multifunktions-Endeffektors, welcher mit einem Werkzeugrevolver 4 mit drei Aufnahmestationen versehen ist. In einer der Aufnahmestationen ist dabei die Bohr- und Senkanordnung 6 vorgesehen zum Anbringen der Bohrung mit anschließender Senkung in dem Bauteil, in dem der Niet einzusetzen ist. Dabei setzt eine exakt reproduzierbare Senktiefe voraus, daß die Bohrmaschine über eine entsprechende (nicht dargestellte) Hülse auf das Bauteil aufgesetzt wird und so den Nullpunkt für den Spindelvorschub liefert. Vorteilhafterweise ist eine derartige Bohr- und Senkanordnung mit einem pneumatischen Antrieb versehen, wobei die Klemmkraft durch die Aufsetzhülse aufgebracht wird.

Nach Abschluß des Bohrvorganges führt der Werkzeugrevolver 4 des Multifunktions-Endeffektors in raumfester Position eine 120°-Drehung aus, wodurch die Nietsetzanordnung 5 über die vorher angebrachte Bohrung geschwenkt wird. Mit 3 ist dabei der Antrieb für den Werkzeugrevolver 4 bezeichnet und mit 2 eine Schnittstelle für einen Industrieroboter zur exakten Positionierung.

Die Nietsetzanordnung ist dabei in der zweiten Aufnahmestation des Werkzeugrevolvers 4 angeordnet. Eine nicht dargestellte Anordnung zur Nietkopfüberarbeitung ist in der dritten Aufnahmestation des Werkzeugrevolvers 4 vorgesehen und dient dazu, nach entsprechender Verschwenkung des Werkzeugrevolvers um 120° diese Anordnung über den bereits gesetzten Niet zu bringen und nach Aufsetzen des Werkzeuges auf den Niet die Dornbruchfläche zu überarbeiten, d. h. den noch bestehenden Überstand abzuschleifen.

Um nun vor dem Setzen des Nietes eine vollautomatische Benetzung des Nietschaftes vorzunehmen, ist der Werkzeugrevolver 4 mit einer Nietschaftbenetzungsanordnung versehen, welche aus einem Dosiersystem (9 in Fig. 2) besteht, einem Schwenkarm 8, einer Dichtmittelzufuhrleitung, einer Düse für das Ablegen des pro Niet aufzubringenden Dichtmittels und einer Anordnung, um den Niet um seine Längsachse zu verdrehen. Der unbenetzt in das Mundstück der Nietsetzanordnung 5 pneumatisch eingebrachte Niet wird dort unmittelbar vor dem Setzvorgang mit einem im Dichtmittelreservoir 9 angeordneten Dichtmittel versehen, und zwar dergestalt, daß der Niet mittels einer Reibscheibe 11 in Drehungen um seine Längsachse versetzt wird, so daß der Nietschaft 11, in dessen unmittelbarer Nähe die Auslaßdüse des Dosiersystems 9 nach dem Verschwenken in die Arbeitsstellung angeordnet ist, mit einem raupenförmigen Strang eines geeigneten Dichtmittels umwickelt wird. Der Antrieb der Reibscheibe 11, deren durch den Mittelpunkt verlaufende Achse senkrecht zu ihrer Oberfläche mit der Längsachse des Nietes zusammenfällt, kann z. B. über ein Zahnradgelege 16 mit einem Planetengetriebe 13 und einem Elektromotor 14 verbunden sein.

Nach dem Verschwenken des Schwenkarmes 8 der Nietschaftbenetzungsanordnung 7 in die in Fig. 2 gezeigte Arbeitsstellung wird das Dichtmittel aufgebracht, und zwar vorteilhafterweise in Form einer geschlossenen Dichtmittelraupe in Umfangsrichtung des Nietschaftes 10. Nach dem Verschwenken aus der Arbeitsstellung in die Ruhestellung erfolgt die eigentliche Nietung, wobei das Mundstück in der Nietsetzanordnung den Nietdorn spannt und der Setzvorgang des Nietes mit einer Axialbewegung der Nietsetzanordnung relativ zum Werkzeugrevolver eingeleitet wird. Dadurch wird der Niet in die Bohrung eingeführt und endet nach dem automatisch ausgelösten Ziehvorgang zur Schließkopfbildung mit dem Dornauswurf.

Anschließend wird der Werkzeugrevolver 4 noch einmal um ca. 120° verschwenkt, so daß die (nicht dargestellte) Anordnung zur Nietkopfüberarbeitung in der dritten Aufnahmestation die Überarbeitung der Dornbruchfläche übernehmen kann; bei hochwertigen aerodynamischen Oberflächen im Flugzeugbau ist eine Überarbeitung der Nietköpfe üblich, da die Toleranz der Bruchhöhe etwa 0,5 mm beträgt.

Nach einer abschließenden 120°-Verdrehung des Werkzeugrevolvers 4 ist die automatische Vorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, so daß der Positionierroboter die folgende Nietposition ansteuern kann.

In dem in den beiden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Verschwenkung des Schwenkarmes 8 der Nietschaftbenetzungsanordnung 7 nur ein Elektromotor vorgesehen, der sowohl den Arm verschwenkt als auch die Reibscheibe 11 und damit den Nietschaft 11 in Rotationen versetzt. Der Antrieb kann anstelle eines elektrischen auch einen pneumatischen Motor vorsehen und zwei elektromagnetische Wechselbremsen aufweisen sowie ein Planetengetriebe, um dergestalt sowohl die Drehbewegung der Reibscheibe als auch die Ein- und Ausschwenkbewegung des Schwenkarmes 8 zu erzeugen. Genauso gut möglich ist es auch, zwei getrennte Elektromotoren für diese beiden Bewegungen bereitzustellen.

Claims

1. Automatische Vorrichtung zum Setzen von Blindnieten, bestehend aus einem Multifunktions-Endeffektor, der zur exakten Positionierung mit einem Roboter verbunden ist, gekennzeichnet durch die folgende Kombination:
einen Werkzeugrevolver mit drei Aufnahmestationen;
eine Bohr- und Senkanordnung zur Herstellung der Aufnahmebohrung für den Blindniet und der Senkung, die in der ersten Aufnahmestation angeordnet ist;
eine Nietsetzanordnung zum Einsetzen des Nietes in die Bohrung, zur Spannung des Nietdornes und zur Schließkopfbildung mit anschließendem Dornauswurf, wobei die Nietsetzanordnung mit einem Vorratsbehälter für den Niet über eine Zufuhrleitung verbunden ist, die mit einer Druckluftquelle versehen ist und die in der zweiten Aufnahmestation angeordnet ist;
eine Anordnung zur Nietkopfüberarbeitung, die in der dritten Aufnahmestation angeordnet ist und
eine Nietschaftbenetzungsanordnung zum automatischen Aufbringen eines Dichtmittelrings auf den Nietschaft, unmittelbar vor dem Einsetzen in die Bohrung, bestehend aus einem Dosiersystem, einem Schwenkarm, einem Antrieb, einer Dichtmittelzufuhrleitung, einer Düse für die Ablage des pro Niet aufzubringenden Dichtmittels und einer Anordnung, um den Niet um seine Längsachse zu verdrehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, um den Niet um seine Längsachse zu verdrehen, aus einer rotierenden Scheibe besteht, die am Schwenkarm befestigt ist und in ihrer Arbeitsstellung derart auf dem Niet abstützt, daß die durch ihren Mittelpunkt und senkrecht zu ihrer Oberfläche verlaufende Achse mit der Längsachse des Nietes zusammenfällt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb aus einem Elektromotor, einem Planetengetriebe und mehreren elektromagnetischen Bremsen besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen pneumatischen Motor aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb sowohl mit dem Schwenkarm als auch mit der rotierenden Scheibe in Wirkverbindung steht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb nur mit dem Schwenkarm in Wirkverbindung steht und daß die rotierende Scheibe mit einem eigenen Motor versehen ist.