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Dokumentenidentifikation DE3715927C2 30.03.1989
Titel Vorrichtung zum computergesteuerten Bohrsenken und Vernieten mit Hilfe eines wenigstens zweiteiligen Verbindungselements
Anmelder Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn, DE
Erfinder Stoewer, Udo-Henning, Dipl.-Ing., 2800 Bremen, DE
DE-Anmeldedatum 13.05.1987
DE-Aktenzeichen 3715927
Offenlegungstag 01.12.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.03.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.03.1989
IPC-Hauptklasse B21J 15/14
IPC-Nebenklasse B23B 51/10   
Zusammenfassung Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum automatisch gesteuerten Bohrsenken und Vernieten mit Hilfe eines wenigstens zweiteiligen Verbindungselements von in einem Traggerüst fixierten Bauteilen aus Metall und/oder faserverstärktem Kunststoff zur Herstellung einer Metall- und/oder Kunststoffkonstruktion, insbesondere im Bereich des Flugzeugbaus.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Nietvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.

Bekannte Vorrichtungen zum maschinellen Vernieten von Bauteilen mit mehrteiligen Verbindungselementen haben aufgrund ihres geschlossenen Kraftkreislaufs zum Verformen eines Schließrings eines solchen Verbindungselementes sehr große Baumaße, die ihr Einsatzgebiet eng begrenzen und beispielsweise im Flugzeugbau kaum Anwendung finden.

Aus der DE 34 38 584 A1 ist eine Vorrichtung zum Bohren, Senken und Vernieten von Bauteilen bekannt, die einteilige Nieten verwendet und aufgrund ihrer zweiteiligen Ausführungsform den Anforderungen des Flugzeugbaus gewachsen ist. Die zu verbindenden Bauteile sind in einem Traggerüst fixiert, auf dem ein in zwei Richtungen verfahrbarer Werkzeugträger angeordnet ist. Zum Bohren, Senken und dem Einführen sowie Verformen eines Niet durch Niethammer und Gegenhaltestempel werden die Bauteile von der Seite des Werkzeugträgers und der gegenüberliegenden Bauteilseite mit Hilfe von Gegenhaltewerkzeugen zusammengedrückt. Eine Steuereinrichtung mit Computern steuert dabei die Arbeitszyklen sowie die Positionierung des Werkzeugträgers und der auf der anderen Bauteilseite befindlichen Gegenhaltewerkzeuge.

Ein weiterer gattungsgemäßer Nietautomat ist aus der DE 35 35 761 G1 bekannt, mit welchem insbesondere großflächige und gekrümmte Werkstücke bearbeitbar sind. Der Nietautomat besteht aus einem Rahmen, in dem ein Werkstück entlang einer x-Achse verschiebbar gehaltert ist. Zwei kardanisch miteinander verkuppelte und entlang einer z-Achse verschiebbare Maschinenführungen tragen jeweils eine Werkzeugeinheit, die auf den Maschinenführungen entlang einer y-Achse positionierbar sind. Während an einer Werkzeugeinheit auf einem Revolerkopf verschiedene Werkzeuge unter anderem zum Bohren, Senken, Nietzuführen und Gegenhalten angeordnet sind, verfügt die auf der anderen Maschinenführung befindliche Werkzeugeinheit über eine Druckhülse, einen Döpper und einen Gegenhalter. Die Steuerung aller Positionier- und Nietvorgänge erfolgt mit Hilfe eines Computers. Neben der Verwendung von Senkkopfnieten können auch Paßnieten mit Verschraubung verarbeitet werden.

Nachteilig bei diesem Nietautomat ist, daß die beiden Maschinenführungen nicht in allen Raumachsen individuell verfahrbar sind und ihre Positioniergenauigkeit aufgrund der mechanischen Verkopplung begrenzt ist. Zudem eignet sich der Nietautomat zwar zur Herstellung von Rumpfschalen aus Spanten, Stringern und Beplankungsblechen, nicht aber zur Verbindung von Rumpfschalen zu Rumpfsektionen. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Werkstücke bei ihrer Bearbeitung in einer x-Achse verschoben werden müssen, weshalb eine schwere Haltekonstruktion und teure, weil leistungsstarke Antriebsmotoren benötigt werden. Auch die Beschränkung auf die Verarbeitung von Senkkopfnieten und Paßnieten mit Verschraubung ist als nachteilig anzusehen, da diese in der Regel nicht dazu geeignet sind, Faserverbund- oder Faserverbund-Blechkonstruktionen miteinander zu verbinden.

Fertigungstechnische Gesichtspunkte im Bereich des Flugzeugbaus, insbesondere im Bereich des Verbindens von Blech und/oder Faserverbundkonstruktionen lassen daher den Einsatz von mit mehrteiligen Verbindungselementen arbeitenden automatischen zweiteiligen Bohr-, Senk- und Nietvorrichtungen zum Verbinden der Bauteile sinnvoll erscheinen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nietautomaten vorzustellen, der in einem Traggerüst fixierte Bauteile mit seinen Werkzeugen positionsgerecht automatisch ansteuert und den Nietvorgang vorbereitet sowie durchführt. Zudem soll die Positioniergenauigkeit der Werkzeuge verbessert und die Verwendung von zwei- oder mehrteiligen Verbindungsbolzen ermöglicht werden, welche eine optimale Verbindung von Faserverbundkonstruktionen untereinander oder mit Blech gestatten.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs.

Mit Hilfe einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch die zweiteilige Bohrsenk- und Nietvorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, und

Fig. 3-11 den Ablauf eines Arbeitszyklus der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Die Darstellungen nach Fig. 1 und 2 zeigen eine automatische zweiteilige Bohrsenk- und Nietmaschine in teilweise geschnittener und perspektivischer Abbildung. Sie besteht aus zwei in ihrer Positionierung und ihren Arbeitsläufen von einem Computer gesteuerten und mechanisch getrennten Vorrichtungsteilen, von denen sich je ein Vorrichtungsteil auf der Setzkopf- und der Schließkopfseite befindet.

Auf der Setzkopfseite ist eine Maschinenführung 1 mit einer Werkzeugeinheit 3, bestehend aus einer Andruckplatte 2, einer Bohrsenkmaschine 4 und einer Zuführ- und Haltevorrichtung 5 für Verbindungselementbolzen 12 angeordnet, während sich auf der Schließkopfseite der zu verbindenden Bauteile 14 eine die Werkzeugeinheit 6 tragende Maschinenführung befindet, wobei die Werkzeugeinheit 6 aus einer zweiten Andruckplatte 7, einer Verbindungselementbolzen-Haltevorrichtung 8, einer Zuführ- und Haltevorrichtung 9 für einen Schließring 13 und einem Schließringsetzwerkzeug 10besteht.

Ein Arbeitszyklus mit dieser automatischen Bohrsenk- und Nietmaschine läßt sich wie folgt beschreiben:

Die beiden Werkzeugeinheiten 3, 6 werden auf ihren Maschinenführungen computergesteuert zu ihren Arbeitspositionen gefahren. Hier werden die zu verbindenden Bauteile 14 mit Hilfe der Andruckplatten 2, 7 mit einer definierten Kraft zusammengedrückt, um das exakte Durchbohren und gleichzeitige Bohrlochsenken mit Hilfe eines Bohrsenkwerkzeuges 11 der Bohrsenkmaschine 4 zu ermöglichen (Fig. 4). Nach dem Zurückziehen der Bohrsenkmaschine 4 und der Positionierung der Zuführ- und Haltevorrichtung 5 für Verbindungselementbolzen 12 über dem Bohrloch wird ein solcher Bolzen 12 in das Bohrloch eingeführt (Fig. 5) und dort von der Zuführ- und Haltevorrichtung 5 sowie von einer schließkopfseitigen Verbindungselementbolzen-Haltevorrichtung 8 fixiert (Fig. 6). Zur gleichen Zeit wird ein Schließring 13 aus einem Vorratsbehälter befördert und anschließend von einer Schließringzuführ- und Haltevorrichtung 9 auf den schließkopfseitigen Teil des Verbindungselementbolzens 12 gesetzt (Fig. 7).

Nach dem Zurückziehen der Schließringzuführ- und Haltevorrichtung 9 wird das Schließringsetzwerkzeug 10 auf den Verbindungselementbolzen 12 geschoben, die schließkopfseitige Verbindungsbolzen- Haltevorrichtung 8 für die Verbindungselementbolzen 12 zurückgefahren und der Schließring 13 vom Schließringsetzwerkzeug 10 so verformt, daß die Bauteile 14 miteinander fest verbunden sind (Fig. 8, 9).

Fig. 10 zeigt, daß durch das Verformen des Schließrings 13 bei gleichzeitigem Halten des Verbindungselementbolzens 12 am Abrißteil durch das Schließringsetzwerkzeug 10 die notwendige Abrißkraft aufgebracht wird, um den Abrißteil von dem in der Bauteilkonstruktion verbleibenden Teil zu trennen. Durch das Wegfahren der Andruckplatten 2, 7 von den Bauteiloberflächen wird der Arbeitszyklus beendet.

Die setzkopf- und die schließkopfseitigen Vorrichtungsteile der Bohrsenk- und Nietmaschine können eine mechanische Einheit bilden, die als Gesamtheit entlang der Bauteile 14 verschiebbar ist. Zudem könnte der Schließring 13 von Hand auf einen durch ein Bohrloch ragenden Verbindungselementbolzen 12 aufgeschoben werden. Ein ebenfalls manuell aufzusetzendes Schließringsetzwerkzeug 10 verformt anschließend den Schließring 13 und der Abriß des Verbindungselementbolzens 12 wird durchführt.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum computergesteuerten Bohrsenken und Vernieten von in einem Traggerüst fixierten Bauteilen aus Metall und/ oder faserverstärktem Kunststoff zur Herstellung einer Metall- und/oder Kunststoffkonstruktion mit Hilfe von wenigstens zweiteiligen Verbindungselementen, insbesondere im Bereich des Flugzeugbaus, gekennzeichnet durch eine setzkopfseitige Maschinenführung (1), auf der eine Werkzeugeinheit (3) beweglich angeordnet ist, wobei die Werkzeugeinheit (3) über eine Andruckplatte (2), eine Bohrsenkmaschine (4) mit einem Bohrsenkwerkzeug (11) und eine Zuführ- und Haltevorrichtung (5) für Verbindngselementbolzen (12) zum Herstellen, Vorbereiten und Bestücken der Nietlöcher verfügt, die im Bereich bzw. über einem Punkt der miteinander zu verbindenden Bauteile (14) positionierbar sind, eine schließkopfseitige Maschinenführung auf der eine Werkzeugeinheit (6) beweglich angeordnet ist, wobei die Werkzeugeinheit (6) über eine Andruckplatte (7), eine Verbindungselementbolzen- Haltevorrichtung (8), eine Schließringzuführ- und Haltevorrichtung (9) und eine Schließringsetzvorrichtung (10) verfügt, die im Bereich bzw. über einem Punkt auf der Schließkopfseite der miteinander zu verbindenden Bauteile (14) positionierbar sind, und daß die setzkopf- und schließkopfseitige Maschinenführung mechanisch voneinander getrennt sind.






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