WO2004052590A1 - Drill system - Google Patents

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WO2004052590A1
WO2004052590A1 PCT/EP2003/007539 EP0307539W WO2004052590A1 WO 2004052590 A1 WO2004052590 A1 WO 2004052590A1 EP 0307539 W EP0307539 W EP 0307539W WO 2004052590 A1 WO2004052590 A1 WO 2004052590A1
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Uwe Kark
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Karg Ag
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    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B47/28Drill jigs for workpieces
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q9/00Arrangements for supporting or guiding portable metal-working machines or apparatus
    • B23Q9/0014Portable machines provided with or cooperating with guide means supported directly by the workpiece during action

Abstract

The invention relates to a drill system which comprises a drill device (32, 40, 42) and a carriage (1) carrying centering devices (20, 23) intended to interact with centering bores (24) of a drill jig (25). A feed block (8) is firmly linked with the drill device (23, 40, 42) and is movably guided on the carriage in the direction of the axis of drill (5) and is advanced by means of a feed drive (10, 11). The centering device (20, 23) is movably guided on the feed block (8) in the direction of the axis of drill (5). The spindle (40) of the drill device (32, 40, 42) engages from behind in the centering device (20). This allows for the compactness of the drill system. The drill spindle can be mounted close to the processing point, thereby allowing for high accuracy. The drive motor as well as the drill spindle and the tool can be easily replaced.

Description

KARK AGKARK AG
KARG028PWOKARG028PWO
D/SOD / SO
Bohranordnungdrilling assembly
Die Rümpfe großer Verkehrsflugzeuge werden sektionsweise aus vor- geformten Blechen zusammengesetzt, die an den Nähten vernietet werden. Für diese und ähnliche Arbeiten ist eine Vielzahl von Bohrungen erforderlich, deren Ort durch Zentrierbohrungen einer Bohrlehre festgelegt ist. Zum Bohren verwendet man eine Bohrvorrichtung, die an einem Wagen angeordnet ist, der entlang der Lehre ge- führt wird. Außer der Bohrvorrichtung trägt der Wagen eine Zentriereinrichtung, die mit den Zentrierbohrungen der Bohrlehre zusammenwirkt. Die Bohrvorrichtung ist an einem Vorschubblock fest montiert, der gegenüber dem Wagen in Richtung der Bohrachse beweglich geführt ist und mit einem Vorschubantrieb versehen ist.The fuselages of large commercial aircraft are assembled section by section from preformed sheets that are riveted to the seams. A large number of holes are required for this and similar work, the location of which is determined by centering holes in a drilling jig. For drilling, a drilling device is used, which is arranged on a carriage that is guided along the jig. In addition to the drilling device, the carriage carries a centering device which interacts with the centering holes of the drilling jig. The drilling device is fixedly mounted on a feed block which is movably guided relative to the carriage in the direction of the drilling axis and is provided with a feed drive.
Bekannte Bohranordnungen dieser Art sind schwer und konstruktiv aufwendig. Ihre große Masse erschwert die Handhabung und die genaue Zentrierung. Die Lager der Bohrspindel sind verhältnismäßig weit von der Bohrung entfernt, was die Genauigkeit mindert.Known drilling arrangements of this type are heavy and structurally complex. Their large mass makes handling and precise centering difficult. The bearings of the drill spindle are relatively far from the bore, which reduces the accuracy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die vergleichsweise leicht und unaufwendig ist und hohe Genauigkeit gewährleistet. Die Lösung liegt in den Merkmalen des Anspruchs 1 so- wie vorzugsweise denjenigen der Unteransprüche.The invention has for its object to provide a drilling assembly of the type mentioned in the preamble of claim 1, which is comparatively light and inexpensive and ensures high accuracy. The solution lies in the features of claim 1 and preferably those of the subclaims.
Demnach ist vorgesehen, daß an oder in dem Vorschubblock sowohl die Zentriereinrichtung als auch die Spindel der Bohrvorrichtung angeordnet ist. Die Spindel der Bohrvorrichtung greift von der dem Werkstück abgewandten Seite her durch die Zentriereinrichtung.Accordingly, it is provided that both the centering device and the spindle of the drilling device are arranged on or in the feed block. The spindle of the drilling device reaches through the centering device from the side facing away from the workpiece.
Einfachheitshalber kann im folgenden diese dem Werkstück abgewand- te Seite als die obere und die ihm zugewandte Seite als die untere bezeichnet werden. Eine Beschränkung bezüglich der Verwendungsrichtung soll damit nicht zum Ausdruck gebracht werden.In the following, for the sake of simplicity, th side as the top and the side facing it as the bottom. A limitation regarding the direction of use is not intended to be expressed thereby.
Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß ein die Spindel der Bohrvorrichtung über ein geeignetes Lager aufnehmendes Lagerrohr oberseitig an dem Vorschubblock befestigt ist und von oben in die Zentriereinrichtung hineinragt. Dadurch erhält man eine dem Bearbeitungsort nahe Spindellagerung, was der Genauigkeit der Be- arbeitung zugute kommt. Damit die Zentriereinrichtung unabhängig von dem Vorschubblock bewegt werden kann, ist sie im Verhältnis zum Vorschubblock um wenigstens etwa die Bewegungsstrecke des Vorschubblocks beweglich. Um ihr eine hinreichend lange Lagerstrecke zu geben und dennoch eine bearbeitungsnahe Lagerung der Bohrspin- del und eine geringe Ausdehnung des Vorschubblocks zu ermöglichen, ist sie wenigstens teilweise in einem Ringraum untergebracht, der zwischen der Wandung eines Aufnahmeschachts des Vorschubblocks und dem Lagerrohr der Bohrspindel gebildet ist.The arrangement is preferably such that a bearing tube which receives the spindle of the drilling device via a suitable bearing is fastened to the top of the feed block and projects into the centering device from above. This results in a spindle bearing close to the machining location, which benefits the accuracy of the machining. So that the centering device can be moved independently of the feed block, it is movable in relation to the feed block by at least approximately the movement distance of the feed block. In order to give it a sufficiently long storage distance and still allow machining-related storage of the drilling spindle and a small expansion of the feed block, it is at least partially housed in an annular space which is formed between the wall of a receiving shaft of the feed block and the bearing tube of the drilling spindle ,
An der Oberseite des Vorschubblocks ist vorzugsweise eine Halte- rung für die leicht lösbare Befestigung des wechselbaren Bohrspindel-Antriebsmotors vorgesehen. Dieser ist von der Bohrspindel leicht trennbar, indem sein Wellenstumpf mit einer mit der Bohrspindel zusammenwirkenden Kupplung versehen ist, die durch axiales Heranschieben des Motors an die Spindel in Eingriff gebracht wird bzw. bei entgegengesetzter Bewegung gelöst wird. Bspw. kann der Wellenstumpf mit einer Paßfeder versehen sein und greift er in eine Bohrung der Spindel ein, die eine endoffene, der Paßfeder entsprechende Nut enthält.A holder for the easily detachable fastening of the exchangeable drill spindle drive motor is preferably provided on the top of the feed block. This can be easily separated from the drilling spindle, in that its stub shaft is provided with a coupling which interacts with the drilling spindle and is brought into engagement by axially pushing the motor towards the spindle or is released in the opposite direction. For example. the stub shaft can be provided with a feather key and it engages in a bore in the spindle which contains an open end groove corresponding to the feather key.
Die Motorhalterung und der von ihr aufgenommene Teil des Motors sind so ausgebildet, daß sie eine genaue Zentrierung der Motorwelle im Verhältnis zur Bohrspindel ermöglichen. Sie ist vorzugsweise mit einer Schnellspanneinrichtung versehen. Für den Fall, daß die Drehzahl und/oder das Drehmoment änderbar sein sollen, bspw. , wenn unterschiedliche Werkstoffe (bspw. Aluminium und Titan im Flug- zeugbau) im Wechsel bearbeitet werden sollen, kann der Motor leicht austauschbar sein oder ist er programmgesteuert umstellbar.The motor bracket and the part of the motor it receives are designed so that they allow the motor shaft to be precisely centered in relation to the drilling spindle. It is preferably provided with a quick release device. In the event that the speed and / or the torque are to be changeable, for example if different materials (for example aluminum and titanium in flight) tool construction) are to be processed alternately, the motor can be easily exchangeable or it can be changed by program control.
Die Zentriereinrichung ist zweckmäßigerweise mit einem gesonderten Zentrierantrieb versehen. Dieser kann von einer Feder gebildet sein, die sie im Verhältnis zum Vorschubblock nach unten drückt. Diese Feder wird zweckmäßigerweise von einer Gasfeder gebildet, damit ihre Kraft leicht eingestellt werden kann. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird für den Zentrierantrieb eine ringförmige Kolbenzylindereinrichtung verwendet, die zwischen der Wandung des Aufnahmeschachts und der Zentriereinrichtung angeordnet ist. Diese Elemente können die Kolbenzylindereinrichtung auch unmittelbar bilden. Dieser Antrieb ist im Verhältnis zum Vorschubantrieb des Vorschubblocks zweckmäßigerweise schwächer und nach- giebig ausgebildet. Beispielsweise hat die ihn bildende Kolben- Zylinder-Einrichtung einen geringeren Querschnitt als eine Kolbenzylindereinrichtung, die den Antrieb des Vorschubblocks bildet, wobei beide von derselben Druckluftquelle her gespeist werden. Dadurch kann die Zentriereinrichtung vor dem Vorschubblock an die Lehre bzw. das Werkstück herangefahren werden und kann der Vorschubblock folgen, ohne daß er dabei von dem wie eine Luftfeder nachgebenden Antrieb der Zentriereinrichtung gestört wird. Es kann ausreichen, diesen Zentriervorschub nur als Luftfeder oder mechanische Feder auszubilden und auf den Antrieb in der zurückführen- den Richtung zu verzichten.The centering device is expediently provided with a separate centering drive. This can be formed by a spring that presses it down in relation to the feed block. This spring is expediently formed by a gas spring so that its force can be easily adjusted. According to a special feature of the invention, an annular piston cylinder device is used for the centering drive, which is arranged between the wall of the receiving shaft and the centering device. These elements can also form the piston-cylinder device directly. This drive is expediently weaker and more flexible in relation to the feed drive of the feed block. For example, the piston-cylinder device forming it has a smaller cross-section than a piston-cylinder device which forms the drive for the feed block, both being fed from the same compressed air source. As a result, the centering device can be moved up to the jig or the workpiece in front of the feed block and the feed block can follow without being disturbed by the drive of the centering device which yields like an air spring. It may be sufficient to design this centering feed only as an air spring or mechanical spring and to dispense with the drive in the returning direction.
Es ist wichtig, daß die Vorschubstrecke des Werkzeugs bei der Bearbeitung genau gemessen wird. Diese Messung kann nach der Erfindung automatisch durchgeführt werden, indem man die Meßstrecke bei derjenigen Position des Werkzeugs beginnen läßt, die es beim ersten Kontakt der Zentriereinrichtung mit der Werkstückoberfläche einnimmt. Diese Position ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierhülse der weiteren Vorschubbewegung des Vorschubblocks nicht mehr folgt. Dies wird dadurch festgestellt, daß die Zentrierhülse durch den Zentrierantrieb gegen einen Anschlag des Vorschubblocks gedrückt wird. Diese Anschlagstellung bleibt erhalten, so lange die Zentrierhülse sich mit dem Vorschubblock bewegen kann. Sobald aber die Zentrierhülse sich auf die Werkstückoberfläche aufsetzt und dadurch festgehalten wird, lösen sich die Anschläge voneinander, was durch einen geeigneten Sensor, beispielsweise einen induktiven Näherungssensor, festgestellt wird. Das Signal wird dann einem Steuergerät zugeleitet, das von nun an die Vorschubstrecke mißt. Ferner müssen dem Stuerungsgerät die Positionen längs der Vorschubstrecke in bezug auf die genannte Anfangsposition bekannt sein, an denen Steuerungsvorgänge veranlaßt werden müssen. Es kennt beispielsweise die Strecke, die die Spitze des Werkzeugs noch bis zur Werkstückoberfläche zurücklegen muß, nachdem das Signal eingetroffen ist, und kann daher, sobald dieser Abstand von dem Vorschub zurückgelegt ist, die programmierten Bearbeitungsparameter einstellen. Entsprechendes gilt an denjenigen Stellen der Vorschubstrecke, an denen die Materialeigenschaften und damit die Bearbeitungsparameter wechseln oder am Ende der Bearbeitungsstrecke, wenn der Vorschub beendet werden muß. Um diese Positionen nicht jedes Mal neu eingeben zu müssen, wenn das Werkzeug gewechselt wird, ist es zweckmäßig, dafür zu sorgen, daß die Werkzeuge stets mit einem konstanten, vorbestimmten Abstand von dem Vor- schubblock in die Werkzeughaiterung eingesetzt werden.It is important that the tool feed distance is precisely measured during machining. According to the invention, this measurement can be carried out automatically by letting the measuring path begin at the position of the tool which it occupies when the centering device first comes into contact with the workpiece surface. This position is characterized in that the centering sleeve no longer follows the further feed movement of the feed block. This is determined by the fact that the centering sleeve is pressed by the centering drive against a stop of the feed block. This stop position is maintained as long as the centering sleeve can move with the feed block. As soon as but the centering sleeve sits on the workpiece surface and is thereby held, the stops separate from each other, which is determined by a suitable sensor, for example an inductive proximity sensor. The signal is then fed to a control device which now measures the feed path. Furthermore, the control device must be aware of the positions along the feed path with respect to said starting position at which control processes must be initiated. For example, it knows the distance that the tip of the tool still has to travel to the workpiece surface after the signal has arrived, and can therefore set the programmed machining parameters as soon as this distance has been traveled from the feed. The same applies at those points on the feed path where the material properties and thus the machining parameters change or at the end of the machining path when the feed has to be stopped. In order not to have to re-enter these positions each time the tool is changed, it is expedient to ensure that the tools are always inserted into the tool holder at a constant, predetermined distance from the feed block.
Die exakte Bearbeitung verlangt eine genaue Führung des Werkzeugs und somit des Vorschubblocks . Besondere Führungen den Platzbedarf und das Gewicht der Vorrichtung stark erhöhen. Erfindungsgemäß wird dieser Platz- und Bauaufwand dadurch begrenzt, daß für den Vorschubantrieb des Vorschubblocks zwei symmetrisch beiderseits der Bohrachse angeordnete, synchron betreibbare Linearmotoren verwendet werden. Dadurch wird das Auftreten von Kippmomenten vermieden, und entsprechend geringe Kräfte sind für die Ausrichtung der Bohrvorrichtung erforderlich. Es können dann die Führungen genügen, die in den Linearmotoren vorgesehen sind. Unter einem Linearmotor wir ein Motor verstanden, der eine lineare Bewegung eines Betätigungselements erzeugt .Precise machining requires precise guidance of the tool and thus the feed block. Special guides greatly increase the space requirement and the weight of the device. According to the invention, this space and construction effort is limited in that two synchronously operable linear motors are used for the feed drive of the feed block, arranged symmetrically on both sides of the drilling axis. This avoids the occurrence of tilting moments and correspondingly low forces are required for the alignment of the drilling device. The guides provided in the linear motors can then suffice. A linear motor is understood to mean a motor that generates a linear movement of an actuating element.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigen: Fig. 1, 2 und 3 Längsschnitte gemäß Linie A-A der Fig. 5 durch eine erste Ausführungsform in unterschiedlichen FunktionsStadien,The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which illustrates an advantageous embodiment. In it show: 1, 2 and 3 longitudinal sections along line AA of FIG. 5 by a first embodiment in different functional stages,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie B-B der Fig. 5, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Anordnung undFig. 4 is a section along line B-B of Fig. 5, Fig. 5 is a plan view of the arrangement and
Fig. 6 bis 10 eine zweite Ausführungsform.6 to 10 a second embodiment.
Der Wagen 1, der kastenartig von einem teilweise durchbrochenen Boden 2 und von diesem an drei Seiten aufsteigenden Seitenwänden 3 gebildet ist, ist mittels vier Rollen 4 auf Führungsschienen 9 fahrbar, die mit der Lehre 25 verbunden sind und dafür sorgen, daß die Bohrachse 5 über derjenigen Linie geführt ist, längs welcher die Bohrungen entstehen sollen. Es kann ein programmgesteuerter Antrieb vorgesehen sein, der den Wagen so steuert, daß sich die Vorrichtung jeweils extra an denjenigen Stellen befindet, an denen die Bohrungen entstehen sollen, wobei anschließend die genaue Zentrierung mit einer besonderen Zentriereinrichtung geschieht, die mit Zentrierbohrungen 24 der Lehre 25 zusammenwirkt. Grundsätzlich ist aber die Art und Weise, wie der Wagen gegenüber dem Werkstück bzw. der Lehre geführt wird, für die Erfindung gleichgültig. So könnte der Wagen bspw. auch von dem Arm eines Roboters gehalten sein.The carriage 1, which is formed in a box-like manner from a partially perforated floor 2 and from this rising side walls 3 on three sides, is movable by means of four rollers 4 on guide rails 9, which are connected to the gauge 25 and ensure that the drilling axis 5 over the line along which the holes are to be made. A program-controlled drive can be provided which controls the carriage in such a way that the device is located at the places where the holes are to be made, with the exact centering then taking place with a special centering device which has centering holes 24 of the gauge 25 interacts. In principle, however, the way in which the carriage is guided relative to the workpiece or the teaching is of no consequence to the invention. For example, the car could also be held by the arm of a robot.
Der Wagen 1 der ersten Ausführungsform enthält zwei Führungsbolzen 6, die parallel zur Richtung der Bohrachse 5 verlaufen und über je eine Linearführung 7 den Vorschubblock 8 tragen. Dieser ist in der Richtung der Bohrachse 5 zwischen zwei Endstellungen verschiebbar, die in Fig. 1 bzw. 3 dargestellt sind. Für seinen Vorschub ist ein Druckmittelantrieb vorgesehen, der von einer Kolbenzylinderein- richtung 10, 11 gebildet ist. Der Zylinder 10 ist (bezogen auf die Ebene der Liniearführungslager 7) seitlich in dem Vorschubblock 8 angeordnet. Der Kolben 11 ist starr mit dem Boden 2 des Wagens 1 verbunden. Der Zylinder 10 ist oberhalb des Kolbens 11 durch einen Deckel 12 geschlossen, so daß zwei Zylinderräume entstehen, die über eine Steuer- und/oder Dämpfungseinheit 13 mit Druckmittel (bspw. Druckluft) versorgt werden können. Mittig zwischen den Bohrungen des Vorschubblocks 8, die die Linearführungslager 7 enthalten, enthält der Vorschubblock eine Bohrung 15, die den oben erwähnten Aufnahmeschacht bildet. Ein verengter Abschnitt 16 am unteren Ende dieser Bohrung und die Innen- fläche einer oben in diese Bohrung eingesetzten Führungsbuchse 17 bilden eine Führung für eine Zentrierhülse 20. Diese ist darin gegenüber dem Vorschubblock zwischen zwei Endstellungen axial verschiebbar, die in Bild 2 und Bild 3 dargestellt sind. Sie weist einen radial nach außen zur Oberfläche der Bohrung 15 vorragenden Ringkolben 21 auf, der zwischen der Bohrungsoberfläche 15 und der Zentrierhülse 20 einen oberhalb und einen unterhalb des Ringkolbens 21 gelegenen Zylinderraum 22 voneinander trennt. Durch gesteuerte Druckmittelzufuhr zu diesen Zylinderräumen kann die Zentrierhülse 20 im Verhältnis zum Vorschubblock 8 gehoben oder ge- senkt werden. Die Querschnittsfläche dieser Zylinderräume ist geringer als diejenige der Kolbenzylindereinrichtung 10, 11.The carriage 1 of the first embodiment contains two guide bolts 6, which run parallel to the direction of the drilling axis 5 and each carry the feed block 8 via a linear guide 7. This can be moved in the direction of the drilling axis 5 between two end positions, which are shown in FIGS. 1 and 3. A pressure medium drive is provided for its feed, which is formed by a piston-cylinder device 10, 11. The cylinder 10 is arranged laterally in the feed block 8 (based on the plane of the linear guide bearings 7). The piston 11 is rigidly connected to the bottom 2 of the carriage 1. The cylinder 10 is closed by a cover 12 above the piston 11, so that two cylinder spaces are created which can be supplied with pressure medium (for example compressed air) via a control and / or damping unit 13. Centered between the bores of the feed block 8, which contain the linear guide bearings 7, the feed block contains a bore 15, which forms the above-mentioned receiving shaft. A narrowed section 16 at the lower end of this bore and the inner surface of a guide bush 17 inserted into this bore at the top form a guide for a centering sleeve 20. This is axially displaceable in relation to the feed block between two end positions, which are shown in FIGS. 2 and 3 are. It has an annular piston 21 which projects radially outward to the surface of the bore 15 and which separates a cylinder space 22 above and below the annular piston 21 from the bore surface 15 and the centering sleeve 20. The centering sleeve 20 can be raised or lowered in relation to the feed block 8 by controlled pressure medium supply to these cylinder spaces. The cross-sectional area of these cylinder spaces is smaller than that of the piston-cylinder device 10, 11.
Die Zentrierhülse 20 endet unten in einem Zentrierzapfen 23, der zum Zusammenwirken mit den Zentrierbohrungen 24 der Bohrlehre 25 bestimmt ist, die den Ort von in Blechen 26 herzustellenden Bohrungen 27 vorgeben.The centering sleeve 20 ends at the bottom in a centering pin 23 which is intended to cooperate with the centering holes 24 of the drilling jig 25, which predetermine the location of holes 27 to be produced in sheets 26.
Auf der Oberseite des Vorschubblocks 8 ist eine Halterung 30 mit Schrauben befestigt, die auch zur Befestigung der Führungsbuchse 17 dienen. Der Innendurchmesser 31 der Halterung 30 entspricht genau dem entsprechenden Außendurchmesser eines Antriebsmotors 32, der in der Bohrung 31 mittels eines Schnellverschlusses 33 wechselbar und dennoch genau zentriert gehalten ist.On the top of the feed block 8, a bracket 30 is fastened with screws which also serve to fasten the guide bushing 17. The inner diameter 31 of the holder 30 corresponds exactly to the corresponding outer diameter of a drive motor 32, which is exchangeable in the bore 31 by means of a quick-release fastener 33 and yet is held precisely centered.
Von der Halterung 30 ragt ein Lagerrohr 34 zentrisch in den Auf- nahmeschacht und in die Zentrierhülse 20. Es enthält Hochgeschwindigkeitswälzlager 35, durch die die Bohrspindel 40 gelagert ist, die an ihrem vorderen Ende eine Werkzeugaufnahme 41 für ein Werkzeug 42 bildet. Es wird zweckmäßigerweise ein Spannsystem gewählt, das leicht ist und kurz baut und die für hohe Drehzahlen erforderliche Zentrizität gewährleistet, bspw. das unter der eingetragenen Marke TRIBOS im Handel befindliche Spannsystem. Sämtliche im Aufnahmeschacht befindlichen Teile können nach Lösen der die Halterung 30 haltenden Schrauben 36 nach oben aus dem Vorschubblock entnommen werden.A bearing tube 34 projects centrally from the holder 30 into the receiving shaft and into the centering sleeve 20. It contains high-speed roller bearings 35 through which the drilling spindle 40 is mounted, which forms a tool holder 41 for a tool 42 at its front end. A clamping system is expediently chosen which is light and short, and which ensures the centricity required for high speeds, for example the clamping system commercially available under the registered trademark TRIBOS. All the parts located in the receiving shaft can be removed from the feed block after loosening the screws 36 holding the holder 30.
Ein Absaugrohr 45 dient zum Absaugen der Bohrspäne aus dem oberhalb des Bohrlochs befindlichen Raum 44, der durch die Zentrierhülse abgeschlossen ist.An extraction pipe 45 serves to extract the drilling chips from the space 44 above the borehole, which is closed off by the centering sleeve.
Die Anordnung wird in folgender Weise benutzt:The arrangement is used in the following way:
Der Wagen 1 wird durch bekannte Mittel zu einer Stelle gefahren, in welcher seine Bohrachse 5 etwa mit dem Ort einer herzustellenden Bohrung 27 übereinstimmt. Dieser Zustand ist in Fig. 1 darge- stellt. Durch Druckluftbeaufschlagung des oberen Ringzylinderraums 22 wird die Zentrierhülse 20 nach vorne gefahren, bis der Zentrierzapfen 23 in die Zentrierbohrung 24 faßt, wodurch die Anordnung zentriert ist (Fig. 2) . Es wird nun Druckluft in den unteren Zylinderraum der Kolbenzylindereinrichtung 10, 11 eingelassen, so daß sich der Vorschubblock 8 bei drehendem Bohrmotor 32 absenkt. Die Vorschubgeschwindigkeit kann je Werkzeug und Material unterschiedlich gesteuert werden. Während dieser Vorschubbewegung des Vorschubblocks 8 behält die Zentrierhülse 20 ihre Stellung bei und hebt sich folglich im Verhältnis zum Vorschubblock 8. Dies ist deshalb möglich, weil der Ringzylinder der Vorschubhülse 20 eine geringere Querschnittsfläche hat als die Kolbenzylindereinrichtung 10, 11 und daher - wenn man gleiche Drücke voraussetzt - nachgibt. Unabhängig vom Werkzeugvorschub wird dadurch die Stellung des Zentrierzapfens 17 gesichert, weil er wie durch eine Feder in der zentrierenden Stellung gehalten wird.The carriage 1 is moved by known means to a point in which its drilling axis 5 corresponds approximately to the location of a bore 27 to be produced. This state is shown in FIG. 1. By applying compressed air to the upper ring cylinder space 22, the centering sleeve 20 is moved forward until the centering pin 23 engages in the centering bore 24, as a result of which the arrangement is centered (FIG. 2). Compressed air is now admitted into the lower cylinder space of the piston cylinder device 10, 11, so that the feed block 8 lowers when the drilling motor 32 rotates. The feed rate can be controlled differently for each tool and material. During this feed movement of the feed block 8, the centering sleeve 20 maintains its position and consequently rises in relation to the feed block 8. This is possible because the ring cylinder of the feed sleeve 20 has a smaller cross-sectional area than the piston cylinder device 10, 11 and therefore - if the same Presses presupposes - yields. Regardless of the tool feed, the position of the centering pin 17 is thereby secured because it is held in the centering position as if by a spring.
Sobald das Bohrwerkzeug die Endlager erreicht hat, wird über ein nicht dargestelltes Ventil die Druckmittelzufuhr an der Kolbenzylindereinrichtung 10, 11 umgekehrt, und der Vorschubblock 8 fährt wieder zurück. Gleichzeitig oder später kann auch der untere der beiden Ringzylinderräume 22 mit Druck beaufschlagt werden, um die Zentrierhülse wieder anzuheben. In Fig. 6 bis 10, die die zweite Ausführungsform betreffen, sind diejenigen Teile, die oben bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Man erkennt in Fig. 6 die zu bohrenden Bleche 26, die darauf aufgespannte Lehre 25 mit Zentrierbohrungen 24 sowie eine der Schienen 9, die mit der Lehre 25 für die Führung des Wagens 1 über Rollen 4 verbunden sind. An dem Wagen 1 sind quer zu den Schienen 9 verlaufende Schienen 9' angeordnet, an denen über Rol- len 4' ein Schlitten 1' quer verfahrbar ist. Dies ermöglicht dasAs soon as the drilling tool has reached the end bearings, the pressure medium supply to the piston cylinder device 10, 11 is reversed via a valve, not shown, and the feed block 8 moves back again. Simultaneously or later, the lower of the two ring cylinder spaces 22 can also be pressurized in order to raise the centering sleeve again. 6 to 10, which relate to the second embodiment, those parts which have already been described above in connection with the first embodiment are denoted by the same reference numerals. 6 shows the sheets 26 to be drilled, the gauge 25 clamped thereon with centering bores 24 and one of the rails 9 which are connected to the gauge 25 for guiding the carriage 1 via rollers 4. On the carriage 1 there are rails 9 'running transversely to the rails 9, on which a carriage 1' can be moved transversely via rollers 4 '. This makes it possible
Erreichen von Bohrungen, die neben den in der Zeichenebene liegenden Bohrungen 24 liegen. Wenn der Wagen 1 mit dem Schlitten 1' zu denjenigen Stellen gefahren wird, an denen in den Blechen 26 gebohrt werden soll, brauch die Anfahrgenauigkeit nicht der gefor- derten Bohrgenauigkeit zu entsprechen, da diese über die Zentrierbohrungen 24 der Lehre 25 hergestellt wird.Reaching holes that are adjacent to the holes 24 lying in the plane of the drawing. If the carriage 1 is moved with the carriage 1 'to those points at which drilling is to take place in the sheets 26, the starting accuracy need not correspond to the required drilling accuracy, since this is produced via the centering holes 24 of the gauge 25.
In Fig. 7, die eine lotrecht zur Fig. 6 stehende Ansicht zeigt, erkennt man ebenfalls die Schiene 9 und die damit zusammenwirken- den Rollen 4 des Wagens 1. Parallel zu der Schiene 9 ist eineIn FIG. 7, which shows a view perpendicular to FIG. 6, one can also see the rail 9 and the rollers 4 of the carriage 1 interacting with it. A parallel to the rail 9 is one
Hilfsschiene 9" zu sehen, die mit Rollen 4" des Wagens 1 zusammenwirkt. Die Schienen sind über eine Strucktur 60 mit der nicht dargestellten Schablone verbunden. Ferner erkennt man in Fig. 7 den Schlitten 1', der entbehrlich ist, wenn lediglich solche Bohrungs- stellen angefahren werden sollen, die parallel zu den Schienen 4 in einer Reihe liegen.Auxiliary rail 9 "to see, which interacts with rollers 4" of the carriage 1. The rails are connected to the template (not shown) via a structure 60. Furthermore, the carriage 1 'can be seen in FIG. 7, which is unnecessary if only those drilling points are to be approached which are parallel to the rails 4 in a row.
Mit dem Schlitten 1' (oder, falls dieser fehlt, mit dem Wagen 1) sind die Vorschubstangen 50 von zwei Vorschubmotoren 51 starr ver- bunden. Es handelt sich dabei um hochgenaue, stufenlos elektronisch gesteuerte Elektromotoren, deren Vorschubgeschwindigkeit zwischen 0 und 200 mm/Minute mit einer Wiederholgenauigkeit von wenigen μm gesteuert werden kann. Die Stellung der Vorschubstangen 50 kann daher stets als gleich vorausgesetzt werden. Mittig zwischen den Vorschubmotoren 51 ist mit diesen in symmetrischer Anordnung der Vorschubblock 8' starr verbunden. Dank der zum Vorschubblock und der Bohrachse symmetrischen Anordnung der Vorschubmotoren und der genauen Führung der VorSchubstangen 50 in den Gehäusen der Vorschubmotoren 51 ist eine weitere Führung für den Vorschubblock 8 'entbehrlich.The feed rods 50 of two feed motors 51 are rigidly connected to the slide 1 '(or, if this is missing, to the carriage 1). These are high-precision, continuously electronically controlled electric motors, whose feed speed can be controlled between 0 and 200 mm / minute with a repeat accuracy of a few μm. The position of the feed rods 50 can therefore always be assumed to be the same. Centered between the feed motors 51, the feed block 8 'is rigidly connected to them in a symmetrical arrangement. Thanks to the arrangement of the feed motors symmetrical to the feed block and the drilling axis and the precise guidance of the feed rods 50 in the housings of the feed motors 51, a further guide for the feed block 8 'is unnecessary.
Der Vorschubblock 8' ist topfförmig ausgebildet. Wie oben beschrieben bildet seine Bohrung 15 den Aufnahmeschacht zur Aufnahme der Zentrierhülse 20 und der Bohrspindel 40. Wegen der Beschreibung der Einzelheiten kann auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen werden. Die im Aufnahmeschacht enthaltenen Teile werden durch einen als Bajonettring 33' ausgebildeten Schnellverschluß im Vorschubblock gehalten. Der Motor 32 mit der Spindellagerung 34, der Spindel 40 und dem Werkzeug 42 kann daher leicht ausgewechselt werden.The feed block 8 'is cup-shaped. As described above, its bore 15 forms the receiving shaft for receiving the centering sleeve 20 and the drilling spindle 40. Because of the description of the details, reference can be made to the first exemplary embodiment. The parts contained in the receiving shaft are held in the feed block by a quick-release fastener designed as a bayonet ring 33 '. The motor 32 with the spindle bearing 34, the spindle 40 and the tool 42 can therefore be easily replaced.
Der obere Zylinderraum 22 steht mit einem Druckgasvorratsraum 52 in Verbindung. Diese Anordnung wirkt als Gasfeder auf den Ringkol- ben 21 und damit auf die Zentrierhülse 20 in einem sie nach unten vorschiebenden Sinne. Der Ringkolben 21 liegt dadurch im Ausgangszustand (Fig. 6) an dem Ringbund 53 der Bohrung 15 des Vorschubblocks 8' an. Dieser Ringbund 53 enthält einen induktiven Näherungsschalter 54, der ein Signal abgibt, sobald Ringkolben 21 sich von dem Ringbund 53 abhebt.The upper cylinder space 22 communicates with a compressed gas storage space 52. This arrangement acts as a gas spring on the annular piston 21 and thus on the centering sleeve 20 in a direction that pushes it downward. In the initial state (FIG. 6), the annular piston 21 bears against the annular collar 53 of the bore 15 of the feed block 8 '. This ring collar 53 contains an inductive proximity switch 54 which emits a signal as soon as ring piston 21 lifts off the ring collar 53.
Oberhalb des Druckbehälters 52 ist ein Kasten 56 angeordnet, der das elektronische Steuergerät 57 enthält. Er weist an seinem oberen Ende eine Steckbuchse 58 auf, in die beim Einsetzen des Motors 32 in den Vorschubblock ein mit dem Motor 32 verbundener Stecker 59 eingekuppelt wird, der die Energieversorgung und die Steuerungsbefehle für den Bohrantrieb vermittelt. Über nicht dargestellte Verbindungen ist das Steuergerät außerdem mit den Vorschubmotoren 51 verbunden.A box 56, which contains the electronic control unit 57, is arranged above the pressure vessel 52. It has a socket 58 at its upper end, into which, when the motor 32 is inserted into the feed block, a plug 59 connected to the motor 32 is coupled, which conveys the energy supply and the control commands for the drill drive. The control unit is also connected to the feed motors 51 via connections which are not shown.
Die Welle des Antriebsmotors 32 und die sich daran anschließende Spindel 40 enthalten eine Bohrung 54, für die oberhalb des Gehäu- ses des Motors 32 ein Anschluß 55 vorgesehen ist. Die Bohrung 54 ist (mit geeigneten Dichtungen zwischen ihren aufeinanderfolgenden Abschnitten) durch das Werkzeug 42 hindurch bis zur Werkzeugschneide durchgeführt. Sie dient zur Versorgung des Werkzeugs mit Kühlmedium und Schmiermittel . In der Praxis verwendet man eine sogenannte Minimalschmierung, die aus Preßluft besteht, der in Form eines Aerosols ein Schmiermittel, beispielsweise Öl, beigemischt ist. Die vom Werkzeug 42 entweichende Druckluft dieser Minimalschmierung nimmt die Späne mit und wird über einen Stutzen 56 ab- gezogen.The shaft of the drive motor 32 and the adjoining spindle 40 contain a bore 54, for which above the housing ses of the motor 32, a connection 55 is provided. The bore 54 is made (with suitable seals between its successive sections) through the tool 42 to the tool cutting edge. It is used to supply the tool with coolant and lubricant. In practice, so-called minimal lubrication is used, which consists of compressed air mixed with a lubricant, for example oil, in the form of an aerosol. The compressed air of this minimal lubrication escaping from the tool 42 takes the chips with it and is drawn off via a nozzle 56.
Die Anordnung arbeitet in folgender Weise. Die Folge der wesentlichen Bearbeitungsstationen ist in Fig. 8 bis 10 dargestellt. Nachdem die Bohrvorrichtung an den Ort einer vorgesehenen Bohrung ge- fahren wurde (Fig. 8), wird der Vorschubblock 8' durch die Vorschubmotoren 51 im Schnellgang abgesenkt. Dabei dringt der Zentrierzapfen 23 der Zentrierhülse 20 in die Zentrierbohrung 24 ein, wodurch die Anordnung zentriert und gegenüber seitlichen Kräften verriegelt ist. Die Absenkung des Vorschubblocks 8 'setzt sich fort, bis der Zentrierzapfen 23 auf das obere der zu bohrendenThe arrangement works in the following way. The sequence of the essential processing stations is shown in FIGS. 8 to 10. After the drilling device has been moved to the location of an intended bore (FIG. 8), the feed block 8 'is lowered by the feed motors 51 at high speed. The centering pin 23 of the centering sleeve 20 penetrates into the centering bore 24, as a result of which the arrangement is centered and locked against lateral forces. The lowering of the feed block 8 'continues until the centering pin 23 on the upper one to be drilled
Bleche 26 trifft (Fig. 9) . Diese werden dadurch spielfrei zusammengepreßt. Da die Zentrierhülse 20 sich nun nicht weiter absenken kann, hebt sich ihr Ringkolben 21 bei fortgesetzter Absenkbewegung des Vorschubblocks 8' von dem Ringbund 53 des Vorschubblocks 8' ab. In diesem Augenblick spricht der Sensor 54 an und gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 57. Die in diesem Augenblick erreichte Vorschubstellung der Spindel bildet den Ausgangspunkt für die nun folgende Messung der Vorschubstrecke des Werkzeugs 42. Dieses wird nämlich in die Spannvorrichtung 41 der Spindel 40 so eingesetzt, daß es eine vorbestimmte Stellung imSheets 26 meets (Fig. 9). These are pressed together without play. Since the centering sleeve 20 can now no longer lower, its ring piston 21 lifts from the collar 53 of the feed block 8 'when the feed block 8' continues to lower. At this moment the sensor 54 responds and sends a corresponding signal to the control device 57. The feed position of the spindle reached at this moment forms the starting point for the now following measurement of the feed distance of the tool 42. This is namely in the clamping device 41 of the spindle 40 used so that it has a predetermined position in the
Verhältnis zu dieser Spannvorrichtung aufweist. Damit ist der Steuervorrichtung "bekannt", um welche Strecke das Werkzeug, ausgehend von der signalisierten Position, noch vorgeschoben werden muß, um den Bohrvorgang zu beginnen. Sobald sie durch Vorschubmes- sung festgestellt hat, daß die Werkzeugspitze das oberste der Bleche 26 erreicht hat, sorgt sie für die Einschaltung der Kühlschmierung und für die Einstellung der für das Bohren des oberen Blechs vorgesehenen Vorschubgeschwindigkeit und Umdrehungszahl. Ferner können ausgehend von dieser Position auch die Strecken gemessen werden, in denen gegebenenfalls unterschiedliche Arbeitsverhältnisse vorliegen. Wenn beispielsweise die Bleche 26 aus un- terschiedlichem Werkstoff (e.g. Aluminium und Titan) bestehen, so muß das Werkzeug, während es die einen Bleche bearbeitet, mit anderer Umdrehungsgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit betrieben werden, als bei der Bearbeitung der anderen. Die Steuervorrichtung kann so programmiert werden, daß diese unterschiedli- chen Bearbeitungsparameter, die die Vorschubgeschwindigkeit der Motoren 51 und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 32 betrifft, automatisch umgestellt werden, sobald die eingestellten Vorschubstrecken durchmessen sind. Schließlich wird auch das Ende der Bearbeitung auf diese Weise festgestellt, um die Schmierung abschalten und das Werkzeug sowie die Zentrierhülse zurückholen zu können. Has relationship to this jig. The control device is thus “aware” of the distance that the tool, starting from the signaled position, must still be advanced in order to start the drilling process. As soon as it has determined by means of feed measurement that the tool tip has reached the uppermost of the sheets 26, it ensures that the cooling lubrication is switched on and that the drilling for the upper is set Sheet metal provided feed speed and number of revolutions. From this position it is also possible to measure the distances in which different employment relationships may exist. If, for example, the sheets 26 are made of different materials (eg aluminum and titanium), the tool, while it is processing one sheet, must be operated at a different rotational speed and feed rate than when processing the other. The control device can be programmed so that these different machining parameters, which relate to the feed speed of the motors 51 and the speed of rotation of the motor 32, are automatically changed as soon as the set feed distances have been measured. Finally, the end of machining is also determined in this way in order to be able to switch off the lubrication and to be able to retrieve the tool and the centering sleeve.

Claims

Ansprüche 1. Bohranordnung mit einem eine Bohrvorrichtung (23,40, 42) und eine mit einer Bohrlehre (25) zusammenzuwirken bestimmte Zent- riereinrichtung (20,23) tragenden Wagen (1), an dem ein mit der Bohrvorrichtung (32,40, 42) fest verbundener Vorschub- block (8, 8') in Richtung der Bohrachse (5) beweglich geführt ist, der mit einem Vorschubantrieb (10,11, 51) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (20,23) an dem Vorschubblock (8, 8') in Richtung der Bohrachse (5) be- weglich geführt und die Spindel (40) der Bohrvorrichtung (32, 40,42) von hinten durch die Zentriereinrichtung (20) hin- durchgreift.  Claims 1. Drilling arrangement with a trolley (1) carrying a drilling device (23, 40, 42) and a centering device (20, 23) to cooperate with a drilling jig (25), on which a carriage with the drilling device (32, 40, 42) fixedly connected feed block (8, 8 ') is movably guided in the direction of the drilling axis (5) and is provided with a feed drive (10,11, 51), characterized in that the centering device (20,23) the feed block (8, 8 ') is movable in the direction of the drilling axis (5) and the spindle (40) of the drilling device (32, 40, 42) extends through the centering device (20) from behind.
2. Bohranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Spindel (40) der Bohrvorrichtung (32,40, 42) aufnehmendes Lagerrohr (34) rückseitig an dem Vorschubblock (8) befestigt ist und von hinten in die Zentriereinrichtung (20,23) hinein- ragt. 2. Drilling arrangement according to claim 1, characterized in that the spindle (40) of the drilling device (32, 40, 42) receiving Bearing tube (34) is fastened on the back to the feed block (8) and protrudes into the centering device (20, 23) from behind.
3. Bohranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-zeichnet, dass an der Rückseite des Vorschubblocks (8) eine Halterung (30) für die leicht lösbare Befestigung des wechselbaren Bohr- spindel-Antriebsmotors (32) vorgesehen ist. 3. Drilling arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that on the back of the feed block (8) a holder (30) is provided for the easily detachable fastening of the exchangeable drill spindle drive motor (32).
4. Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da-durch ge- kennzeichnet, dass der Vorschubblock einen Aufnahmeschacht ent- hält, der die Zentriereinrichung und die Spindel (40) der Bohrvorrichtung aufnimmt. 4. Drilling arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the feed block contains a receiving shaft which the centering device and the spindle (40) Drilling device takes up.
5. Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da-durch gekennzeichnet, dass die Wandung (15) des Aufnahmeschachts mit der Zentriereinrichtung (20) eine ringförmige Kolbenzylinder- <Desc/Clms Page number 13> einrichtung (21,22) einschliesst.   5. Drilling arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wall (15) of the receiving shaft with the centering device (20) is an annular piston cylinder.  <Desc / Clms Page number 13>  device (21, 22).
6. Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (20) mit einem ge- sonderten, im Verhältnis zum Vorschubantrieb (10,11, 51) schwächeren und nachgiebigen Antrieb (21,22) versehen ist. 6. Drilling arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the centering device (20) is provided with a special drive (21, 22) which is weaker and more flexible in relation to the feed drive (10, 11, 51) ,
7. Bohranordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (21,22) der Zentriereinrichtung (20) von einer Feder, insbesondere Gasfeder (22,52) gebildet ist. 7. Drilling arrangement according to claim 6, characterized in that the Drive (21, 22) of the centering device (20) from one Spring, in particular gas spring (22,52) is formed.
8. Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zentriereinrichtung (20) im oder am Vor- schubblock (8') von dem Zentrierantrieb (21,22) in eine unte- re Endstellung gedrängt ist und ein Sensor (54) vorgesehen ist, der die Entfernung aus dieser Endstellung einer Steuer- vorrichtung (57) signalisiert, welche zum Messen der dann fol- genden Vorschubstrecke und zum Einstellen der Bearbeitungspa- rameter nach vorbestimmten Vorschubstrecken eingerichtet ist. 8. Drilling arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the centering device (20) in or on the feed block (8 ') is pushed into a lower end position by the centering drive (21, 22) and a sensor (54) is provided, which signals the distance from this end position to a control device (57) which is set up to measure the subsequent feed distance and to set the machining parameters according to predetermined feed distances.
9. Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekenn- zeichnet, dass als Vorschubantrieb des Vorschubblocks (8') zwei symmetrisch beiderseits der Bohrachse angeordnete, synchron betreibbare Linearmotoren (51) vorgesehen sind. 9. Drilling arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that two synchronously operable linear motors (51) are provided as the feed drive of the feed block (8 ') and are arranged symmetrically on both sides of the drilling axis.
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