EP0832722B1 - Device for clamping and drilling - Google Patents
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- EP0832722B1 EP0832722B1 EP97113087A EP97113087A EP0832722B1 EP 0832722 B1 EP0832722 B1 EP 0832722B1 EP 97113087 A EP97113087 A EP 97113087A EP 97113087 A EP97113087 A EP 97113087A EP 0832722 B1 EP0832722 B1 EP 0832722B1
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- drilling
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- Y10T408/5653—Movable relative to Tool along tool-axis with means to bias Tool away from work
Definitions
- the invention relates to a device for clamping and drilling at least two components to be connected to one another, a clamping part and a drilling part are arranged, the clamping part has a clamping bracket which with a Clamping element axially and against the feed direction, to a processing point indicative, from the open starting position to a clamping position by means of a clamping cylinder is movable and the drilling part has a drilling machine with a drill, the drilling machine via a feed drive coupled to the clamping cylinder is displaceable from the starting position in the direction of the processing point.
- a sealing compound is introduced between the joining surfaces and the parts after manual alignment are stapled using a screw stapler.
- the rivet are inserted into the prepared holes and the riveting process can be carried out become.
- the invention has for its object to provide a device that the time required to produce a hole in at least two with each other connecting components reduced to a minimum and an automatic process of Clamping and drilling achieved without manual work. Because of the at least partial The location of the processing points, which is difficult to access spatially, is manual Positioning of the tools at the riveting point is easy and space-saving.
- clamping and drilling of two together components to be connected can be realized in a single operation.
- For the production of a hole is now only a manual preparation of the device according to the invention at the processing point and starting the clamping and drilling cycle necessary. All work steps to be carried out manually beforehand are thus automated.
- clamping and drilling unit 1 shows a device for producing component connections, hereinafter referred to as clamping and drilling unit 1.
- clamping and drilling unit 1 With this clamping and drilling unit 1, the components to be joined, such as bulkhead and bulkhead coupling on aircraft fuselage shells, can be clamped and drilled before riveting for producing riveted connections.
- the functional principle of this clamping and drilling unit 1 can be seen from FIG. 1.
- the clamping and drilling unit 1 has a clamping part 2 and a drilling part 15.
- the clamping part 2 and the drilling part 15 are arranged on a common base body 6.
- the clamping part 2 consists essentially of a clamping bracket 3 which can be moved into the clamping position or into the open starting position by a preferably pneumatically operated clamping cylinder 4.
- the clamping bracket 3 is an almost U-shaped tubular element 7, a tube end 8 being guided in a longitudinal guide 11 in the base body 6 and the opposite tube end 9 forming the clamping element as a counterpart to a clamping sleeve 5.
- the clamping sleeve 5 is arranged on the base body 6 so that it can clamp the components to be joined in the area of the drilling point and at the same time forms a casing of a drill 17.
- the clamping sleeve 5 is provided with a cutout 14.
- a further pipe element 10 is provided as a guide element running parallel to the pipe end 8.
- the tubular element 10 is movable in a second longitudinal guide 12 which is provided in the base body 6 parallel to the first longitudinal guide 11.
- the guides 11 and 12 are introduced in the upper region of the base body 6.
- the tubular elements 7 and 10 of the clamping bracket 3 are preferably made of a material with a low weight.
- the clamping cylinder 4 is also arranged in the region of the longitudinal guides 11 and 12 on the base body 6 and is connected with its piston rod to at least one tubular element 7 or 10. The clamping bracket 3 can thus be moved into the clamping position or into the open starting position.
- the drilling part 15, which essentially consists of a pneumatic drilling machine 16 with a drill 17, a feed cylinder 18 and a damping device 19, is provided on the lower region of the base body 6.
- the drill axis 17A of the drill 17 runs parallel to the longitudinal guides 11 and 12, so that the components are pressed together precisely at the drilling point with the clamping bracket 3 in connection with the clamping sleeve 5.
- the drilling machine 16, the feed cylinder 18 and the pneumatic damper 19 are coupled to one another. A defined feed movement of the drilling machine 16 with the drill 17 is thus achieved, which enables an almost burr-free drilling. Furthermore, a clamping force of approx.
- 40-60 daN must be applied between the clamping sleeve 5 and the clamping element 9 in order to prevent burrs or chips between the joining surfaces.
- the required clamping force must be greater than the cutting force of the drill 17 and the force required for the components to be pressed together without a gap.
- FIGS. 2 and 3 The basic sequence of a clamping and drilling process with the invention Clamping and drilling unit 1 is based on FIGS. 2 and 3 explained in more detail.
- Figs. 2 and 3 is the clamping and drilling unit 1 in a first Embodiment can be seen.
- This embodiment is characterized in that that the drill 17 is exposed only with the drill tip 20, i.e. from the Drill 17 enveloping clamping sleeve 5 protrudes the drill tip 20, which as Management level is trained and for positioning the clamping and drilling unit 1 at a processing point 13, preferably the drill tip 20 is inserted into a pilot hole of the component 23.
- FIG. 2 shows the mobile clamping and Drilling unit 1 in start position.
- the drill tip 20 is already at the processing point 13 positioned.
- a pneumatic control valve 24 Controlled clamping and drilling process. Is in the start position shown in Fig. 2 the control valve 24 is still locked.
- the control valve 24 is opened and the clamping cylinder 4 pressurized with compressed air via a compressed air line 26.
- the clamp bracket 3 is moved in the direction of component 22 and touches down with its clamping element 9 the component 22.
- the clamping sleeve 5 is provided, which Frame coupling 23 presses against frame 22.
- the compressed air supply of the Clamping cylinder 4 must be large enough to achieve a sufficient clamping force (preferably approx.
- the Drill 16 is equipped with automatic feed and damping.
- the damping is implemented with a hydraulic brake 31.
- the hydraulic Brake 31 is already in the start position with its piston rod 34 the stop 30 of the drill 17 in contact.
- a feed line 33 is connected to the clamping cylinder 4 and allows the application of Compressed air for the automatic feed of the drilling machine 16 when the Clamping position is reached and the piston in the clamping cylinder 4 shortly before Stop 28 for opening the compressed air line 27 for driving the drill 17 is.
- Compressed air is supplied via the released feed line 33 a drilling cylinder 15A, which the pneumatic drilling machine 16 axially in Presses in the direction of the drilling point 13 and thus a feed movement of the drilling machine 16 realized.
- the hydraulic brake 31 is set so that a defined feed movement is achieved in order to achieve an almost burr-free To achieve a hole that makes reworking the hole unnecessary.
- the Bore is now made in one pass in rivet quality.
- the compressed air supply is interrupted.
- control valve 24 as Pressure switch 35 is formed, which is released after completion of the bore is and thus the switch 35 springs back and interrupts the compressed air supply.
- the clamping cylinder 4, the check valve 25 and the drill 16 are equipped with return springs 32 and all components move after the Compressed air back to the start position shown in Fig. 2. It is also conceivable the drilling machine 16 to provide a limit switch which, after completion of the Drilling automatically cuts off the compressed air supply.
- FIG. 4 is the clamping and drilling unit 1 with a spring-loaded drill 16 evident.
- the basic structure corresponds to that in FIGS. 2 and 3 shown embodiment, in which only the drill tip 20 from which the drill 17th enveloping clamping sleeve 5 protrudes.
- the embodiment shown in Fig. 4 is intended for positioning at a processing point 13 that does not Has pilot hole in which the drill tip 20 can be inserted. Without springback would be a break at the start of the clamping and drilling process to fear the drill tip 20.
- a spring 36 arranged on the drilling machine 16 which has an axial springback Drill 16 with drill 17 enables the distance that is necessary to achieve placement of the clamping sleeve 5 on the component for clamping and the drill tip 20 can be pressed into the clamping sleeve 5 by this distance to design.
- the placement spring 36 is stronger for this, with a higher spring characteristic designed as the counteracting return spring 32.
- FIG. 5 A second embodiment of the clamping and drilling unit 1 is shown in FIG. 5.
- This second embodiment is characterized by an exposed drill 17, which is not encased in the front area by the clamping sleeve 5. This makes it possible to position the drill 17, in particular in the case of machining points 13 which are difficult to see.
- the arrangement of the basic components, such as the clamping part 2 and the drilling part 16, is realized essentially as in the first embodiment of the clamping and drilling unit 1. Due to the more complex control that is necessary for the automatic sequence of the clamping and drilling process when the drill is exposed, a pulse valve 40, an OR valve 38, a check valve 43 at the feed end of the drilling machine 16 and associated compressed air or control lines are among others to be provided on the clamping and drilling unit 1.
- FIGS. 6 to 9 The principle of operation of this second embodiment of the clamping and drilling unit 1 is shown in the following FIGS. 6 to 9 based on different working positions of a drilling cycle.
- the pressurized lines and Components are dotted for better understanding.
- FIG. 6 shows the clamping and drilling unit 1 in a functional diagram Starting position.
- the pressure switch 35 is not pressed, although over a pressurized line 37 and an OR valve 38 the feed the drill 16 is pressurized and the drill 16 with the Drill 17 is axially extended, which is the positioning of the drill 17 on the Processing point 13 simplified.
- the drive of the drilling machine 16 is depressurized.
- the piston of the clamping cylinder 4 is extended Position.
- the hydraulic brake 31 is inserted into a cylinder 41.
- the piston rod 34 of the hydraulic brake 31 does not yet touch the stop 30 on the pneumatic drill 16.
- Fig. 7 the clamping and drilling unit 1 is clamping and drilling evident.
- the pressure switch 35 is pressed.
- a self-holding pulse valve 40 which interrupt the compressed air line 26 to the clamping cylinder 4 can is closed. So that pressure is on the compressed air line 26 Clamping cylinder 4 on and the piston of the clamping cylinder 4 begins to retract and clamps the components 22, 23.
- the clamping with the clamp 3 is for this embodiment of the clamping and drilling unit 1 is not shown in detail, in terms of function, however, runs as already explained in the description of FIG. 3.
- the drill 16 with the Drill 17 axially due to the clamping force occurring against the feed direction pressed.
- the stop 28 is provided, which is connected to the check valve 25.
- the piston of the clamping cylinder 4 abuts the stop 28, which thus opens the shut-off valve 25 and thus via a compressed air line 27 a drilling cylinder 1 5A of the pneumatically driven drill 16 releases compressed air necessary for the drive.
- the drilling machine 16 runs on Release of the compressed air.
- Via a leading to a feed cylinder 41 Compressed air line 29, the feed cylinder 41 is pressurized when the piston in the clamping cylinder 4 has reached the stop 28.
- the hydraulic Brake 31 is extended from the feed cylinder 41 and reaches with it Piston rod 34 the stop 30 on the drill 16.
- Via the feed line 33 is also from the pressurized feed cylinder 41st Compressed air to the pneumatic via the OR valve 38 and the line 37 Drill 16 directed and the feed of the drill 16 in motion set.
- the pressure switch 35 is still depressed.
- the drill 16 has reached its feed end position. In this position the hydraulic brake 31 reaches the check valve 43 and triggers a control signal via the control lines 27A and 42 on the pulse valve 40.
- the pulse valve 40 interrupts the connection to the compressed air line 26 and switches the compressed air line 26 depressurized.
- FIG. 9 the state of the clamping and drilling unit 1 due to the Control signal automatically running operations can be seen.
- the return spring moves the piston of the clamping cylinder 4 in the start position and Clamp is opened. Due to the piston return movement in the clamping cylinder 4 is also the compressed air supply for the feed via the lines 29 and 33 interrupted and by means of the return spring 32, the drill 16 with drill 17 again positioned in the retracted position.
- the Feed cylinder 41 is also depressurized and the hydraulic Brake 31 retracts. With the return movement of the piston in the clamping cylinder 4 at the check valve 25, the compressed air line 27 for driving the drill 16 interrupted, the drilling machine 16 is therefore also depressurized.
- This state of the clamping and drilling unit 1 is shown in FIG. 9.
- the drill 17 After completion of the drilling process, the drill 17 is out of the borehole again 13 extended and takes the starting position. At this time the pressure switch 35 is still actuated. After the clamping and drilling process, the pressure switch 35 is released and the compressed air supply for the compressed air line 27 is interrupted. The clamping and drilling unit 1 moves into the starting position shown in FIG. 6. Pressure is now applied on the line 37, the feed via the OR valve 38 the drilling machine 16 is pressurized. The drill 16 with the drill 17 is axially extended and the drill 17 is positioned next to it Processing point 13 can take place. This is obtained via a control line 39 Pulse valve 40 the signal, the connection to the compressed air line 26 again to manufacture. The clamping and drilling unit is for making a new borehole 1 now ready to start. This process then runs as described Working conditions in the figures 6 to 9 from.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Klemmen und Bohren von mindestens zwei miteinander zu verbindenen Bauteilen, wobei an einem Grundkörper ein Klemmteil und ein Bohrteil angeordnet sind, das Klemmteil einen Klemmbügel aufweist, der mit einem Klemmelement axial und entgegen der Vorschubrichtung, zu einer Bearbeitungsstelle hinweisend, aus der offenen Startposition in eine Klemmposition mittels eines Klemmzylinders bewegbar ist und das Bohrteil eine Bohrmaschine mit einem Bohrer aufweist, wobei die Bohrmaschine über einen mit dem Klemmzylinder gekoppelten Vorschubantrieb von der Startposition in Richtung Bearbeitungsstelle verschiebbar ist.The invention relates to a device for clamping and drilling at least two components to be connected to one another, a clamping part and a drilling part are arranged, the clamping part has a clamping bracket which with a Clamping element axially and against the feed direction, to a processing point indicative, from the open starting position to a clamping position by means of a clamping cylinder is movable and the drilling part has a drilling machine with a drill, the drilling machine via a feed drive coupled to the clamping cylinder is displaceable from the starting position in the direction of the processing point.
Bei der Fertigung von Flugzeugbauteilen, insbesondere zum Verbinden von Spanten und Spantkupplungen, werden eine Vielzahl von Nietverbindungen benötigt, für die entsprechende Bohrungen vorzusehen sind. Üblicherweise werden die zu fügenden Bauteile, wie Spant und Spantkupplung manuell zueinander ausgerichtet und in der ausgerichteten Position gespannt. Die in einem Bauteil (Spantkupplung, Spant, Halter) vorhandenen Vorbohrungen werden auf die Spantprofile mittels Abbohren übertragen. Nach diesem Arbeitsgang erfolgt ein manuelles Aufbohren der Vorbohrungen auf das Fertigmaß. Um die hergestellten Bohrungen zu Entgraten und die Bauteile von Spänen u. a. zu reinigen, müssen die Spannelemente entfernt werden und die schon zusammengefügten Teile noch einmal getrennt werden. Nach dem Reinigungsvorgang werden Spant- und Spantkupplung wieder zusammengefügt, wobei zumindest in Teilbereichen des Bauteils eine Dichtmasse zwischen die Fügeflächen eingebracht wird und die Teile nach dem manuellen Ausrichten mittels Schraubhefter geheftet werden. Die Niete werden in die vorbereiteten Bohrungen gesteckt und der Nietvorgang kann durchgeführt werden. In the manufacture of aircraft components, in particular for connecting frames and Frame couplings, a variety of rivet connections are needed for that appropriate holes must be provided. Usually the ones to be joined Components such as bulkhead and bulkhead coupling are manually aligned with each other and in the aligned position excited. The in one component (frame coupling, frame, holder) Existing pre-drilled holes are transferred to the frame profiles by drilling. After this step, the pilot holes are drilled out manually Finished size. To deburr the drilled holes and the components of chips u. a. To clean, the clamping elements must be removed and the already assembled Parts are separated again. After the cleaning process Frame and frame coupling reassembled, at least in some areas of the component, a sealing compound is introduced between the joining surfaces and the parts after manual alignment are stapled using a screw stapler. The rivet are inserted into the prepared holes and the riveting process can be carried out become.
Diese Vorgehensweise zum Herstellen von Nietverbindungen zwischen Spant und
Spantkupplung ist zeitaufwendig und somit sehr kostenintensiv.
Aus US-A-3 060 769 ist eine Bohrvorrichtung bekannt, die automatisch mit einer
vorbestimmten Vorschubkraft das Bohren ausführen kann. Das Klemmen des Bauteils
erfolgt mittels Handkraft, wobei eine Klemmbacke in Klemmrichtung bewegt werden
kann. Eine an einer Basiseinheit angeordnete Bohrmaschine wird mittels eines Hebels
und eines Federelementes entgegen der Vorschubrichtung vorgespannt. Die damit
erzielte Vorschubkraft ermöglicht nach dem Einschalten der elektrischen Bohrmaschine
einen automatischen Vorschub zum Bohren des Bohrloches. Mit dieser Lösung kann
jedoch nicht ein völlig automatischer Ablauf des Klemmens und Bohrens ohne manuelle
Tätigkeit erzielt werden.This procedure for producing riveted connections between the frame and the frame coupling is time-consuming and therefore very cost-intensive.
From US-A-3 060 769 a drilling device is known which can carry out the drilling automatically with a predetermined feed force. The component is clamped by hand, whereby a clamping jaw can be moved in the clamping direction. A drill arranged on a base unit is pretensioned against the feed direction by means of a lever and a spring element. The feed force thus achieved enables an automatic feed for drilling the borehole after the electric drill is switched on. With this solution, however, a completely automatic sequence of clamping and drilling can not be achieved without manual work.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Zeitaufwand zum Herstellen einer Bohrung in zumindest zwei miteinander zu verbindenen Bauteilen auf ein Minimum reduziert und einen automatischen Ablauf von Klemmen und Bohren ohne manuelle Tätigkeit erzielt. Aufgrund der zumindest teilweisen räumlich schlecht zugänglichen Lage der Bearbeitungsstellen ist eine manuelle Positionierung der Werkzeuge an der Nietstelle einfach und platzsparend zu realisieren.Accordingly, the invention has for its object to provide a device that the time required to produce a hole in at least two with each other connecting components reduced to a minimum and an automatic process of Clamping and drilling achieved without manual work. Because of the at least partial The location of the processing points, which is difficult to access spatially, is manual Positioning of the tools at the riveting point is easy and space-saving.
Diese Aufgabe wird mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved with the measures specified in
Dabei ist inbesondere von Vorteil, daß das Klemmen und Bohren von zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen in nur einem einzigen Arbeitsgang realisiert werden kann. Für die Fertigung einer Bohrung ist nunmehr nur noch ein manuelles Ansetzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der Bearbeitungsstelle und das Starten des Klemm- und Bohrzyklusses notwendig. Alle vorher manuell auszuführenden Arbeitsschritte sind somit automatisiert.It is particularly advantageous that the clamping and drilling of two together components to be connected can be realized in a single operation. For the production of a hole is now only a manual preparation of the device according to the invention at the processing point and starting the clamping and drilling cycle necessary. All work steps to be carried out manually beforehand are thus automated.
Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 - 10. Further developments and expedient refinements result from the subclaims 2 - 10.
Die Erfindung wird nachstehend beschrieben, wobei die Ausbildung der Vorrichtung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert ist. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.The invention is described below, the design of the device based on the embodiments shown in the drawing is explained. In the Figures are the same components with the same reference numerals.
Die Zeichnung zeigt
- in Fig. 1
- das Funktionsprinzip einer mobilen Klemm- und Bohreinheit,
- in Fig. 2
- die Klemm- und Bohreinheit in einer ersten Ausführungsform in Startposition,
- in Fig. 3
- die Klemm- und Bohreinheit gemäß Fig. 2 in Arbeitsposition,
- in Fig. 4
- die Klemm- und Bohreinheit der ersten Ausführungsform mit rückfederbarem Bohrteil,
- in Fig. 5
- die Klemm- und Bohreinheit in einer zweiten Ausführungsform und
- in Fign. 6 bis 9
- das Funktionsprinzip der Klemm- und Bohreinheit der zweiten Ausführungsform in vier Arbeitspositionen eines Bohrzyklusses.
- in Fig. 1
- the principle of operation of a mobile clamping and drilling unit,
- in Fig. 2
- the clamping and drilling unit in a first embodiment in the starting position,
- in Fig. 3
- 2 in the working position,
- in Fig. 4
- the clamping and drilling unit of the first embodiment with resilient drilling part,
- in Fig. 5
- the clamping and drilling unit in a second embodiment and
- in fig. 6 to 9
- the principle of operation of the clamping and drilling unit of the second embodiment in four working positions of a drilling cycle.
In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilverbindungen, im
weiteren Klemm- und Bohreinheit 1 genannt, gezeigt. Mit dieser Klemm- und
Bohreinheit 1 können für das Herstellen von Nietverbindungen die zu fügenden
Bauteile, wie Spant und Spantkupplung an Flugzeug-Rumpfschalen, vor dem
Nieten geklemmt und gebohrt werden.
Aus der Fig. 1 ist das Funktionsprinzip dieser Klemm- und Bohreinheit 1 ersichtlich.
Die Klemm- und Bohreinheit 1 weist ein Klemmteil 2 und ein Bohrteil
15 auf. Das Klemmteil 2 und das Bohrteil 15 sind auf einem gemeinsamen
Grundkörper 6 angeordnet. Das Klemmteil 2 besteht im wesentlichen aus einem
Klemmbügel 3, der von einem vorzugsweise pneumatisch betriebenen Klemmzylinder
4 in die Klemmposition bzw. in die offene Startposition bewegbar ist. 1 shows a device for producing component connections, hereinafter referred to as clamping and
The functional principle of this clamping and
Der Klemmbügel 3 ist in der gezeigten Ausführungsform ein nahezu u-förmig
gebogenes Rohrelement 7, wobei ein Rohrende 8 in einer Längsführung 11 im
Grundkörper 6 geführt ist und das entgegengesetzte Rohrende 9 das Klemmelement
als Gegenstück zu einer Klemmhülse 5 bildet. Die Klemmhülse 5 ist am
Grundkörper 6 so angeordnet, daß sie im Bereich der Bohrstelle die zu fügenden
Bauteile klemmen kann und gleichzeitig eine Umhüllung eines Bohrers 17 bildet.
Um beim Bohrvorgang eine Späneabfuhr zu ermöglichen, ist die Klemmhülse 5
mit einer Aussparung 14 versehen. Für eine präzise Bewegung des
Klemmbügels 3 ist ein weiteres Rohrelement 10 als parallel zum Rohrende 8
verlaufendes Führungselement vorgesehen. Das Rohrelement 10 ist in einer
zweiten Längsführung 12 bewegbar, die parallel zur ersten Längsführung 11 im
Grundkörper 6 vorgesehen ist. Die Führungen 11 und 12 sind im oberen Bereich
des Grundkörpers 6 eingebracht. Um die gesamte Klemm- und Bohreinheit 1 als
ein mobiles Gerät leicht zu gestalten, sind die Rohrelemente 7 und 10 des
Klemmbügels 3 vorzugsweise aus einem Werkstoff mit geringem Gewicht
gefertigt.
Der Klemmzylinder 4 ist im Bereich der Längsführungen 11 und 12 ebenfalls
auf dem Grundkörper 6 angeordnet und mit seiner Kolbenstange zumindest mit
einem Rohrelement 7 oder 10 verbunden. Damit kann der Klemmbügel 3 in die
Klemmposition oder in die offene Startposition bewegt werden. Das Bohrteil
15, welches im wesentlichen aus einer pneumatischen Bohrmaschine 16
mit Bohrer 17, einem Vorschubzylinder 18 und einer Dämpfungseinrichtung 19
besteht, ist am unteren Bereich des Grundkörpers 6 vorgesehen. Die Bohrerachse
17A des Bohrers 17 verläuft parallel zu den Längsführungen 11 und 12,
sodaß mit dem Klemmbügel 3 in Verbindung mit der Klemmhülse 5 die Bauteile
an der Bohrstelle präzise zusammengedrückt werden. Die Bohrmaschine 16, der
Vorschubzylinder 18 und der pneumatische Dämpfer 19 sind miteinander gekoppelt.
Damit wird eine definierte Vorschubbewegung der Bohrmaschine 16
mit dem Bohrer 17 erreicht, die eine nahezu gratfreie Bohrung ermöglicht.
Weiterhin ist eine Klemmkraft von ca. 40-60 daN zwischen Klemmhülse 5 und
Klemmelement 9 aufzubringen, um Grat bzw. Späne zwischen den Fügeflächen
zu verhindern. Die erforderliche Klemmkraft muß größer als die Schnittkraft des
Bohrers 17 sowie die zum spaltfreien Zusammendrücken der Bauteile erforderlichen
Kraft sein.In the embodiment shown, the
The
Der prinzipielle Ablauf eines Klemm- und Bohrvorganges mit der erfindungsgemäßen
Klemm- und Bohreinheit 1 wird anhand der Fign. 2 und 3 näher erläutert.
In den Fign. 2 und 3 ist die Klemm- und Bohreinheit 1 in einer ersten
Ausführungsform ersichtlich. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Bohrer 17 nur mit der Bohrerspitze 20 freiliegt, d.h. aus der den
Bohrer 17 umhüllenden Klemmhülse 5 ragt die Bohrerspitze 20 heraus, die als
Führungsstufe ausgebildet ist und zur Positionierung der Klemm- und Bohreinheit
1 an einer Bearbeitungsstelle 13 dient, wobei vorzugsweise die Bohrerspitze
20 in eine Vorbohrung des Bauteils 23 eingeführt wird. An dieser Stelle wird
zwischen Spant 22 und Spantkupplung 23 an einer Flugzeugrumpfhaut 21 eine
Nietverbindung hergestellt werden. Die Fig. 2 zeigt die mobile Klemm- und
Bohreinheit 1 in Startposition. Die Bohrerspitze 20 ist bereits an der Bearbeitungsstelle
13 positioniert. Mit einem pneumatischen Steuerventil 24 wird der
Klemm- und Bohrvorgang gesteuert. In der in Fig. 2 gezeigten Startposition ist
das Steuerventil 24 noch gesperrt. Um das Klemmen und Bohren gemäß Fig. 3
auszuführen, wird das Steuerventil 24 geöffnet und der Klemmzylinder 4 wird
über eine Druckluftleitung 26 mit Druckluft beaufschlagt. Der Klemmbügel 3
wird in Richtung Bauteil 22 bewegt und setzt mit seinem Klemmelement 9 auf
das Bauteil 22 auf. Als Gegenstück ist die Klemmhülse 5 vorgesehen, die die
Spantkupplung 23 an den Spant 22 andrückt. Die Druckluftbeaufschlagung des
Klemmzylinders 4 muß so groß sein, daß eine ausreichende Klemmkraft erreicht
wird (vorzugsweise ca. 40 - 60 daN) und sie hält solange an, bis der Bohrvorgang
beendet ist. Mit Federkraft wird der Klemmbügel 3 nach Beendigung der
Druckluftzufuhr wieder in die Startposition bewegt. Am zylinderseitigen Ende
des Klemmzylinders 4 ist ein Anschlag 28 vorgesehen, der mit einem Sperrventil
25 verbunden ist. Bei Erreichen der Klemmposition stößt der Kolben an
den Anschlag 28, der damit das Sperrventil 25 öffnet und somit über eine
Druckluftleitung 27 der pneumatisch angetriebenen Bohrmaschine 16 die für
den Antrieb notwendige Druckluft freigibt. Nunmehr kann im geklemmten
Zustand der Bauteile 22 und 23 der Bohrvorgang durchgeführt werden. Die
Bohrmaschine 16 ist dafür mit automatischem Vorschub und Dämpfung ausgestattet.
Die Dämpfung wird mit einer Hydraulikbremse 31 realisiert. Die hydraulische
Bremse 31 ist in der Startposition mit ihrer Kolbenstange 34 bereits mit
dem Anschlag 30 der Bohrmaschine 17 in Kontakt. Eine Vorschubleitung 33 ist
am Klemmzylinder 4 angeschlossen und ermöglicht das Beaufschlagen der
Druckluft für den automatischen Vorschub der Bohrmaschine 16, wenn die
Klemmposition erreicht ist und der Kolben im Klemmzylinder 4 kurz vor dem
Anschlag 28 zum Öffnen der Druckluftleitung 27 für den Antrieb der Bohrmaschine
17 ist. Über die freigegebene Vorschubleitung 33 wird Druckluft zu
einem Bohrzylinder 15A geleitet, die die pneumatische Bohrmaschine 16 axial in
Richtung Bohrstelle 13 drückt und so eine Vorschubbewegung der Bohrmaschine
16 realisiert. Die hydraulische Bremse 31 ist so eingestellt, daß eine
definierte Vorschubbewegung erreicht wird, um somit eine nahezu gratfreie
Bohrung zu erreichen, die eine Nacharbeit des Bohrloches unnötig macht. Die
Bohrung wird nunmehr in einem Arbeitsgang in Paßnietqualität gefertigt. Nach
Beendigung des Bohrvorganges wird die Druckluftzufuhr unterbrochen. Das ist
in der gezeigten Ausführung dadurch realisiert, daß das Steuerventil 24 als
Druckschalter 35 ausgebildet ist, der nach Fertigstellung der Bohrung losgelassen
wird und somit der Schalter 35 zurückfedert und die Druckluftzufuhr unterbricht.
Der Klemmzylinder 4, das Sperrventil 25 und die Bohrmaschine 16 sind
mit Rückholfedern 32 ausgestattet und alle Bauteile fahren nach Wegfall der
Druckluft wieder in die in Fig. 2 gezeigten Startposition. Denkbar ist auch, an
der Bohrmaschine 16 einen Endschalter vorzusehen, der nach Fertigstellung der
Bohrung automatisch die Druckluftzufuhr unterbricht.The basic sequence of a clamping and drilling process with the invention
Clamping and
In Fig. 4 ist die Klemm- und Bohreinheit 1 mit rückfederbarer Bohrmaschine 16
ersichtlich. Der grundsätzliche Aufbau entspricht der in den Fign. 2 und 3
gezeigten Ausführung, bei der nur die Bohrerspitze 20 aus der den Bohrer 17
umhüllenden Klemmhülse 5 herausragt. Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform
ist für das Positionieren an einer Bearbeitungsstelle 13 vorgesehen, die keine
Vorbohrung aufweist in der die Bohrerspitze 20 eingeführt werden kann. Ohne
eine Rückfederung wäre beim Start des Klemm- und Bohrvorganges ein Bruch
der Bohrerspitze 20 zu befürchten. Um dieses zu verhindern, ist eine Aufsetzfeder
36 an der Bohrmaschine 16 angeordnet, die eine axiale Rückfederung der
Bohrmaschine 16 mit Bohrer 17 um den Abstand ermöglicht, der notwendig ist,
um ein Aufsetzen der Klemmhülse 5 auf das Bauteil für das Klemmen zu erreichen
und die Bohrerspitze 20 um diesen Abstand in die Klemmhülse 5 eindrückbar
zu gestalten. Die Aufsetzfeder 36 ist dafür stärker, mit einer höheren Federkennlinie
als die entgegengesetzt wirkende Rückholfeder 32 ausgebildet.4 is the clamping and
Eine zweite Ausführungsform der Klemm- und Bohreinheit 1 ist in Fig. 5 gezeigt.
Diese zweite Ausführungsform ist durch einen freiliegenden Bohrer 17
gekennzeichnet, der im vorderen Bereich nicht von der Klemmhülse 5 umhüllt
wird. Damit ist ein Positionieren des Bohrers 17 insbesondere bei schwer einsehbaren
Bearbeitungsstellen 13 möglich.
Die Anordnung der grundlegenden Bauteile, wie Klemmteil 2 und Bohrteil 16 ist
im wesentlichen wie in der ersten Ausführungsform der Klemm- und Bohreinheit
1 realisiert. Aufgrund der komplexeren Steuerung, die für den automatischen
Ablauf des Klemm- und Bohrvorganges bei freiliegendem Bohrer notwendig
ist, sind unter anderem zusätzlich ein Impulsventil 40, ein Oder-Ventil 38,
ein Sperrventil 43 am Vorschubende der Bohrmaschine 16 und dazugehörige
Druckluft- bzw. Steuerleitungen an der Klemm- und Bohreinheit 1 vorzusehen.A second embodiment of the clamping and
The arrangement of the basic components, such as the clamping
Das Funktionsprinzip dieser zweiten Ausgestaltung der Klemm- und Bohreinheit
1 ist in den nachfolgenden Fign. 6 bis 9 anhand verschiedener Arbeitspositionen
eines Bohrzyklusses dargestellt. Die druckbeaufschlagten Leitungen und
Bauteile sind zum besseren Verständnis gepunktet gezeichnet.The principle of operation of this second embodiment of the clamping and
Die Fig. 6 zeigt in einem Funktionsschema die Klemm- und Bohreinheit 1 in
Startposition. Der Druckschalter 35 ist nicht gedrückt, wobei trotzdem über
eine druckbeaufschlagte Leitung 37 und einem ODER-Ventil 38 der Vorschub
der Bohrmaschine 16 druckbeaufschlagt ist und die Bohrmaschine 16 mit dem
Bohrer 17 axial ausgefahren ist, was das Positionieren des Bohrers 17 an der
Bearbeitungsstelle 13 vereinfacht. Der Antrieb der Bohrmaschine 16 ist drucklos.
In dieser Position ist der Kolben des Klemmzylinders 4 in ausgefahrener
Position. Die hydraulische Bremse 31 ist in einen Zylinder 41 eingefahren.
Die Kolbenstange 34 der Hydraulikbremse 31 berührt noch nicht den Anschlag
30 an der pneumatischen Bohrmaschine 16.6 shows the clamping and
In Fig. 7 ist die Klemm- und Bohreinheit 1 im Arbeitsgang Klemmen und Bohren
ersichtlich. Der Druckschalter 35 ist gedrückt. Ein selbsthaltendes Impulsventil
40, welches die Druckluftleitung 26 zum Klemmzylinder 4 unterbrechen
kann, ist geschlossen. Damit liegt Druck über die Druckluftleitung 26 am
Klemmzylinder 4 an und der Kolben des Klemmzylinders 4 beginnt einzufahren
und klemmt die Bauteile 22, 23. Das Klemmen mit dem Klemmbügel 3 ist für
diese Ausführungsform der Klemm- und Bohreinheit 1 nicht näher dargestellt,
verläuft funktionsmäßig aber wie in der Beschreibung zur Fig. 3 bereits erläutert.
Bei der Durchführung der Klemmung wird die Bohrmaschine 16 mit dem
Bohrer 17 infolge der auftretenden Klemmkraft axial entgegen der Vorschubrichtung
gedrückt. Am zylinderseitigen Ende des Klemmzylinders 4 ist der Anschlag
28 vorgesehen, der mit dem Sperrventil 25 verbunden ist. Bei Erreichen
der Klemmposition stößt der Kolben des Klemmzylinders 4 an den Anschlag 28,
der damit das Sperrventil 25 öffnet und somit über eine Druckluftleitung 27 auf
einen Bohrzylinder 1 5A der pneumatisch angetriebenen Bohrmaschine 16 die
für den Antrieb notwendige Druckluft freigibt. Die Bohrmaschine 16 läuft nach
Freigabe der Druckluft. Über eine zu einem Vorschubzylinder 41 führende
Druckluftleitung 29 wird der Vorschubzylinder 41 unter Druck gesetzt, wenn
der Kolben im Klemmzylinder 4 den Anschlag 28 erreicht hat. Die hydraulische
Bremse 31 ist aus dem Vorschubzylinder 41 ausgefahren und erreicht mit ihrer
Kolbenstange 34 den Anschlag 30 an der Bohrmaschine 16. Über die Vorschubleitung
33 wird ebenfalls vom druckbeaufschlagten Vorschubzylinder 41
über das ODER-Ventil 38 und der Leitung 37 Druckluft zur pneumatischen
Bohrmaschine 16 geleitet und der Vorschub der Bohrmaschine 16 in Gang
gesetzt.In Fig. 7, the clamping and
In der Fig. 8 ist das Funktionsschema der Bohr- und Klemmeinheit 1 am Ende
des Bohrvorganges gezeigt. Der Druckschalter 35 ist noch gedrückt. Die Bohrmaschine
16 ist an ihrer Vorschubendposition angelangt. In dieser Position
erreicht die hydraulische Bremse 31 das Sperrventil 43 und löst ein Steuersignal
über die Steuerleitungen 27A und 42 am Impulsventil 40 aus. Das Impulsventil
40 unterbricht die Verbindung zur Druckluftleitung 26 und schaltet die Druckluftleitung
26 drucklos.8 is the functional diagram of the drilling and
In Fig. 9 ist der Zustand der Klemm- und Bohreinheit 1 aufgrund der durch das
Steuersignal automatisch ablaufenden Arbeitsgänge ersichtlich. Die Rückholfeder
bewegt den Kolben des Klemmzylinders 4 in die Startposition und der
Klemmbügel wird geöffnet. Aufgrund der Kolbenrückbewegung im Klemmzylinder
4 wird auch die Druckluftversorgung für den Vorschub über die Leitungen
29 und 33 unterbrochen und mittels der Rückholfeder 32 wird die Bohrmaschine
16 mit Bohrer 17 wieder in der zurückgefahrenen Stellung positioniert. Der
Vorschubzylinder 41 wird ebenfalls drucklos geschaltet und die hydraulische
Bremse 31 fährt ein. Mit der Rückbewegung des Kolbens im Klemmzylinder 4
wird am Sperrventil 25 auch die Druckluftleitung 27 für den Antrieb der Bohrmaschine
16 unterbrochen, die Bohrmaschine 16 ist somit auch drucklos geschaltet.
Dieser Zustand der Klemm- und Bohreinheit 1 wird in Fig. 9 gezeigt.
Nach Beendigung des Bohrvorganges ist der Bohrer 17 wieder aus dem Bohrloch
13 herausgefahren und nimmt die Ausgangsposition ein. Zu diesem Zeitpunkt
ist immer noch der Druckschalter 35 betätigt. Nach Ablauf des Klemm-
und Bohrvorganges wird der Druckschalter 35 losgelassen und die Druckluftzufuhr
für die Druckluftleitung 27 wird unterbrochen. Die Klemm- und Bohreinheit
1 verfährt in die in Fig. 6 gezeigte Startposition. Nunmehr erfolgt eine Druckbeaufschlagung
auf die Leitung 37, die über das ODER-Ventil 38 den Vorschub
der Bohrmaschine 16 druckbeaufschlagt. Die Bohrmaschine 16 mit dem Bohrer
17 ist axial ausgefahren und eine Positionierung des Bohrers 17 an der nächsten
Bearbeitungsstelle 13 kann erfolgen. Über eine Steuerleitung 39 erhält das
Impulsventil 40 das Signal, die Verbindung zur Druckluftleitung 26 wieder
herzustellen. Für das Fertigen eines neuen Bohrloches ist die Klemm- und Bohreinheit
1 nunmehr startbereit. Dieser Vorgang läuft dann gemäß der beschriebenen
Arbeitszustände in den Fign. 6 bis 9 ab. In Fig. 9, the state of the clamping and
- 1 -1 -
- Klemm- und BohreinheitClamping and drilling unit
- 2 -2 -
- KlemmteilClamping part
- 3 -3 -
- KlemmbügelClamp
- 4 -4 -
- KlemmzylinderClamping cylinder
- 5 -5 -
- KlemmhülseClamping sleeve
- 6 -6 -
- GrundkörperBasic body
- 7 -7 -
- erstes Rohrelementfirst pipe element
- 8 -8th -
- RohrendePipe end
- 9 -9 -
- entgegengesetztes Rohrende (Klemmelement)opposite pipe end (clamping element)
- 10 -10 -
- zweites Rohrelementsecond pipe element
- 11 -11 -
- erste Längsführungfirst longitudinal guide
- 12 -12 -
- zweite Längsführungsecond longitudinal guide
- 13 -13 -
- BearbeitungsstelleProcessing point
- 14 -14 -
- Aussparung an KlemmhülseCut-out on clamping sleeve
- 15 -15 -
- BohrteilDrilling part
- 15A -15A -
- BohrzylinderDrilling cylinder
- 16 -16 -
- Bohrmaschinedrilling machine
- 17 -17 -
- Bohrerdrill
- 17A -17A -
- BohrerachseDrill axis
- 18 -18 -
- VorschubzylinderFeed cylinder
- 19 -19 -
- Dämpfungseinrichtung (Pneumatischer Dämpfer)Damping device (pneumatic damper)
- 20 -20 -
- BohrerspitzeDrill tip
- 21 -21 -
- RumpfhautTrunk skin
- 22 -22 -
- SpantFrame
- 23 -23 -
- SpantkupplungFrame coupling
- 24 -24 -
- SteuerventilControl valve
- 25 -25 -
- SperrventilCheck valve
- 26 -26 -
- Druckluftleitung zum KlemmzylinderCompressed air line to the clamping cylinder
- 27 -27 -
- Druckluftleitung zur BohrmaschineCompressed air line to the drill
- 27A -27A -
-
von Druckluftleitung 27 abgezweigte Steuerleitungcontrol line branched from
compressed air line 27 - 28 -28 -
-
Anschlag für Kolben des Klemmzylinders 4Stop for the piston of the
clamping cylinder 4 - 29 -29 -
- DruckluftleitungCompressed air line
- 30 -30 -
- Anschlag an BohrmaschineStop on the drill
- 31 -31 -
- hydraulische Bremsehydraulic brake
- 32 -32 -
- RückholfederReturn spring
- 33 -33 -
- VorschubleitungFeed line
- 34 -34 -
- Kolbenstange von hydraulischer BremsePiston rod from hydraulic brake
- 35 -35 -
- DruckschalterPressure switch
- 36 -36 -
- AufsetzfederTouchdown spring
- 37 -37 -
- Leitungmanagement
- 38 -38 -
- ODER-VentilOR valve
- 39 -39 -
-
Steuerleitung für Eingang Y des Ventils 40Control line for input Y of
valve 40 - 40 -40 -
- Impulsventil (selbsthaltend)Impulse valve (self-holding)
- 41 -41 -
- Vorschubzylinder für 31Feed cylinder for 31
- 42 -42 -
-
Steuerleitung für Eingang Z des Ventils 40Control line for input Z of
valve 40 - 43 -43 -
- Sperrventil am VorschubendeStop valve at the feed end
Claims (10)
- Device for clamping and drilling at least two components (22, 23) which are to be connected to one another, wherein a clamping part (2) and a drilling part (15) are disposed on a base member (6), the drilling part (15) has a drilling machine (16) with a drill (17), and the clamping part (2) has a clamping bracket (3) which can be moved, with a clamping element (9), axially and oppositely to the direction of feed of the drilling machine and in a manner pointing towards a machining point (13), from the open starting position into a clamping position by means of a clamping cylinder (4), and wherein the drilling machine (16) can be displaced from the starting position in the direction of the processing point (13) via a feed drive (33) coupled to the clamping cylinder (4), characterised in that the piston which is movable in the clamping cylinder (4) generates a control signal when it reaches a predetermined position, and the drive (27) of the drilling machine can be switched on by means of the control signal after the clamping position of the clamping cylinder (4) has been reached.
- Device according to claim 1,
characterised in that
the clamping bracket (3) can be moved by one end (8) in at least one longitudinal guide (11, 12) in the upper region of the base member (6) by means of a clamping cylinder (4) and the opposite end of the tube forms the clamping element (9) in the region of the machining point (13). - Device according to one of claims 1 or 2,
characterised in that
a clamping sleeve (5), which at least partially envelops the drill (17), is provided on the base member (6) as a counterpart to the clamping element (9), the clamping sleeve (5) and clamping element (9) pressing the components (22, 23) together in the region of the machining point (13) with adequate clamping force when in the clamping position. - Device according to one of claims 1 to 3,
characterised in that
the drilling machine (16) is constructed as a pneumatic drilling machine. - Device according to claim 4,
characterised in that
the piston which is movable in the clamping cylinder (4) is intended for opening, via a stop (28) belonging to a shut-off valve (25) disposed on the said clamping cylinder (4), a compressed-air line (27) for driving the drilling machine (16). - Device according to one of claims 1 to 5,
characterised in that
the clamping cylinder (4) is connected to a drilling cylinder (15A) via a feed line (33), the clamping cylinder (4) which is pressurised after the clamping position is reached exerting pressure, via the feed line (33), on the drilling cylinder (15A) for a feed movement of the pneumatic drilling machine (16) against a damping arrangement (31). - Device according to one of claims 1 to 6,
characterised in that
the damping arrangement (31) is constructed as a hydraulic brake for obtaining a defined feed movement. - Device according to one of claims 1 to 7,
characterised in that
the compressed-air feed to the pressure lines (26, 27) has a pressure switch (35) which can be sprung back. - Device according to one of claims 1 to 8,
characterised in that
the pneumatic cylinders (4, 15A, 41) which can be moved by pressurisation have restoring springs (32). - Device according to one of claims 1 to 9,
characterised in that
a self-locking impulse valve (40), which receives a control signal via a control line (42) when the end feed position is reached and which interrupts the compressed-air feed to the clamping cylinder (4), is provided for controlling a drilling cycle.
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