DE4320750C2 - Werkzeugführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugführung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bauteile aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, insbesondere solche für Flugzeuge sind bekanntlich nicht nur wegen der Material kosten, sondern vor allem auch infolge eines zumeist hohen manuellen Fertigungsaufwandes relativ teuer. Deshalb hat im Schadensfall dieser Bauteile die Reparatur eine große Bedeutung. Bei großflächigen Materialschäden erfolgt üblicherweise eine sog. Schäftung des Schadensbereiches um das Schadenszentrum (z. B. Loch) durch Ausfräsen mit anschließendem Ausschleifen zu einer konischen Fläche, auf die dann ein Reparaturflicken geklebt wird. U. a. aus Festigkeitsgründen dieser Flickstelle kann das sog. Schäftungsverhältnis 1 : 20, d. h. der Radius der Konusfläche das Zwanzigfache der Bauteildicke betragen bei einem Durchmesser der Konusfläche bis zu 350 mm, was bei mehrfach gekrümmten (nicht abwickelbaren) Bauteilen, wie Flugzeugaußenhautteilen, bisher nur durch rein manuelles Arbeiten mit einer Handschleifmaschine (mit Frästelleraufsatz) erreichbar ist, z. B. einer Handoberfräse gemäß der DE-AS 11 64 634, und folglich großes handwerkliches Geschick und Erfahrung erfordert. Denn es kann nicht wie bei ebenflächigen Bauteilen mit einem konischen Fräs- bzw. Schleifteller gearbeitet werden. Somit ist auch ein durch die DE-OS 35 34 920 bekanntes Gravierwerkzeug nicht hilfreich, ebenso wenig ein Gestell einer Fräsmaschine gemäß der DE-OS 34 40 786, welches nur ein exaktes Positionieren des Fräswerkzeugs über eine größere Positionierungsstrecke ermöglicht. Daher ist auch das Reproduzieren einer Schäftung äußerst schwierig und zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugführung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mittels welcher definierte Schäftungen in (sowohl in einer als auch in zwei Richtungen) gekrümmten Bauteilen einfach, schnell und reproduzierbar ausführbar sind.

Diese Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Mit dieser Werkzeugführung ist es möglich, mittels einer einfachen Oberfräse o. dgl. in einer gekrümmten Körperoberfläche eine Schäftung um ein Schadenszentrum auszuarbeiten, deren abgewickelte Fläche einen senkrechten Kreiskegel ergibt.

Aufgrund dieser idealen, reproduzierbaren Geometrie kann auf das Einpassen des Reparaturflickens verzichtet werden.

Zudem ist die Werkzeug- bzw. Fräserführung besonders einfach, es ist sogar das sog. Oberkopfarbeiten z. B. direkt am Flugzeug möglich.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles weiter erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung einen Querschnitt durch eine Werkzeugführung mit einem bloß symbolisch dargestellten Fräser, z. B. ein Scheiben-, Walzen- oder dgl. Fräser, über der gekrümmten Oberfläche 2 eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff, in dem eine durch eine Strichlinie 2.1 angedeutete kreiskegelflächenförmige Ausnehmung, die sog. Schäftung z. B. um ein Schadenszentrum auszufräsen ist. Zu diesem Zweck erfolgt die Führung des Fräsers 1 mit einem schwenkbaren Hebel 3, an dessen freiem Ende der Fräser 1 in rechtwinkliger Lage seiner Drehachse 1.1 zur Hebellängsachse 3.1 angeordnet ist. Vorzugsweise besteht der Hebel 3 aus zwei der dargestellten Hebelelemente in parallel er Anordnung mit solchem Abstand, daß der Fräser 1 an einem zwischen den Hebelelementen sich quer erstreckenden Träger 3.2 positionierbar ist. Mit seinem anderen Ende ist dieser Hebel 3 über ein Drehgelenk 4 (je Hebelelement) an einer Achswelle 5 angelenkt, welche im Verlauf der Mittellinie 2.2 der in der Bauteiloberfläche 2 auszufräsenden Schäftung liegt und in dieser Position zur Schwenkung des Hebels 3 in einer mittels eines Handrades 6.1 drehbaren hohlen Antriebswelle 6 nur längsverschiebbar gelagert ist, z. B. mittels üblicher Linearlager 7 ohne Rotationsfreiheitsgrad. Die Schwenkung des Hebels 3 bei linearer Bewegung der Achswelle 5 erfolgt um einen Drehpunkt an einem zum Hebel 3 parallelen Ausleger 8 der Antriebswelle 6, wobei das betreffende Drehgelenk 9 (je Hebelelement) des Hebels 3 in der Position zwischen der Achswelle 5 und dem Träger 3.2 verstellbar ist. Die Position des Drehgelenkes 9 auf dem Hebel 3 wird für jeden Arbeits- bzw. Fräsgang fest so eingestellt, daß jeweils der Hebel 3 zur Bauteiloberfläche 2 tangential steht. Von Arbeitsgang zu Arbeitsgang erfolgt schrittweise eine Verschiebung des Drehgelenkes 9 in Richtung der Achswelle 5 mit der Folge, daß die sog. Schäftung durch Ausfräsen von schrittweise im Durchmesser reduzierten konzentrischen Kreisbereichen erstellt wird. Selbstverständlich wird je Fräsgang die Antriebswelle 6 mit dem Handrad 6.1 gedreht. Statt dessen oder zusätzlich ist auch ein elektro­ motorischer Antrieb denkbar. Für den erforderlichen Arbeitsdruck auf die Achswelle 5 sorgt hierbei eine vorgespannte Federung 10 vorzugsweise mit einem Anpreßdruck von mindestens 30 N, so daß auch sog. Überkopfarbeiten möglich ist.

Zur Positionierung auf der Bauteiloberfläche 2 ist die Antriebswelle 6 in einem hohlzylindrischen Lagergehäuse 11 angeordnet, welches sich mit daran angelenkten, zweischenkligen Gelenkarmen 12 auf der Bauteiloberfläche 2 über Saugteller 13 abstützt. Vorzugsweise sind drei über den Umfang des Lagergehäuses 11 um 120° versetzt angeordnete Gelenkarme 12 vorgesehen, von denen nur einer dargestellt ist. Danach befindet sich sowohl zwischen dem einzelnen Gelenkarm 12 und dem Lagergehäuse 11 als auch zwischen den beiden Schenkeln des Gelenkarmes 12 je ein z. B. mittels eines (Exzenter-)Klemmhebels 14.1 feststellbares Drehgelenk 14. Dagegen ist der Saugteller 13 je Gelenkarm 12 über ein Kreuzgelenk 15 mit dem zugeordneten Schenkel verbunden, wodurch er auf die jeweilige Oberflächenkrümmung universell einstellbar ist. Das erforderliche Vakuum im Saugteller 13 wird über eine Leitung 16 hergestellt, die in eine zu diesem Zwecke in der Achswelle 5 vorgesehenen durchgehende und an eine nicht dargestellte Saugdruckquelle angeschlossene Bohrung 5.1 mündet. Hierdurch wird eine Behinderung beim fräsen durch "Fremd"-Leitungen ausgeschlossen.

Schließlich ist die Halterung 1.1 für den Fräser 1 am Träger 3.2 mit einem höhenverstellbaren Führungsrad 17 versehen. Beim ersten Fräsgang rollt das Führungsrad 17 auf der Bauteiloberfläche 2, danach auf den jeweils ausgefrästen Kreisbereichen, weshalb das Führungsrad 17 nach dem ersten Fräsgang entsprechend abgesenkt wird.

Claims (10)

1. Werkzeugführung für einen Fräser o. dgl. rotierend spanabhebendes Werkzeug zum Bearbeiten einer gekrümmten Oberfläche eines Körpers aus faserverstärktem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende eines Hebels (3) das Werkzeug (1) in rechtwinkliger Lage seiner Drehachse (1.1) zur Hebellängsachse (3.1) angeordnet und der Hebel (3) mit seinem anderen Ende an einer im Verlauf der Mittellinie einer an der Oberfläche (2) in den Körper kreiskegelflächenförmig einzuarbeitenden Ausnehmung (Schäftung) liegenden Achswelle (5) schwenkbar angelenkt ist (Drehgelenk 4), wobei die Achswelle (5) in einer auf der Körperoberfläche (2) fixierten, manuell drehbaren, hohlen Antriebswelle (6) nur längsbewegbar gelagert ist, und wobei der Hebel (3) um einen weiteren in Hebel-Längsrichtung verstellbaren Drehpunkt (Drehgelenk 9) an einem Ausleger (8) der hohlen Antriebswelle (6) schwenkbar gelagert ist.

2. Werkzeugführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Antriebswelle (6) in einem hohlzylindrischen Lagergehäuse (11) angeordnet ist, welches sich mit daran schwenkbar angelenkten, über seinen Umfang verteilten zweischenkligen Gelenkarmen (12) auf der gekrümmten Körperoberfläche (2) abstützt.

3. Werkzeugführung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens drei über den Umfang des Lagergehäuses (11) um 120° versetzt angeordnete Gelenkarme (12).

4. Werkzeugführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk zwischen dem Lagergehäuse (11) und dem einzelnen Gelenkarm (12) sowie das Gelenk zwischen dessen beiden Schenkeln ein Drehgelenk (14) und feststellbar ist.

5. Werkzeugführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Gelenkarm (12) sich mit einem daran angelenkten Saugteller (13) auf der gekrümmten Körperoberfläche (2) abstützt.

6. Werkzeugführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugteller (13) über ein Kreuzgelenk (15) mit dem zugeordneten Schenkel des Gelenkarmes (12) verbunden ist.

7. Werkzeugführung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugteller (13) über eine Leitung (16) an eine mit Saugdruck versorgte durchgehende Bohrung (5.1) der Achswelle (5) angeschlossen ist.

8. Werkzeugführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Antriebswelle (6) mit einem Handrad (6.1) drehbar ist.

9. Werkzeugführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Antriebswelle motorisch drehbar ist.

10. Werkzeugführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem freien Ende des Hebels (3) ein höhenverstellbares Führungsrad (17) zugeordnet ist.