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Die Erfindung bezieht sich auf Zwei-Bohrer-Bohrmaschinen
und betrifft insbesondere an diesen Bohrmaschinen benutzte
Bohrköpfe.
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Mutterplatten sind kleine Metallplatten, die häufig bei der
Herstellung von Flugzeugzellen als Befestigungskomponenten
für Konstruktionsteile benutzt werden. Sie sind in einer
großen Vielfalt von Größen und Konfigurationen verfügbar,
so daß sie sich für einen breiten Bereich von
Verwendungszwecken eignen. üblicherweise haben sie drei Löcher, ein
mit Gewinde versehenes ("primäres") Loch und zwei
("sekundäre") gewindelose Löcher. Bei der Verwendung wird
eine Mutterplatte an der Rückseite eines Konstruktionsteils
durch Nieten befestigt, die in die beiden sekundären Löcher
eingesetzt werden. Mit Gewinde versehene
Befestigungselemente, die durch andere Konstruktionsteile hindurchgeführt
werden und in das primäre Loch in der Mutterplatte
einfassen, werden benutzt, um Konstruktionsteile aneinander zu
befestigen.
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Häufig wird das Muster von Löchern, die erforderlich sind,
um eine Mutterplatte an der Rückseite eines
Konstruktionsteils zu befestigen, unter Verwendung eines zwei Schritte
umfassenden Verfahrens gebohrt. Erstens, ein "primäres"
Loch, das dem primären Loch in der Mutterplatte entspricht,
wird durch das Befestigungsteil gebohrt (d.h. durch das
Konstruktionsteil oder "Werkstück", an welchem die
Mutterplatte schließlich befestigt wird), wobei eine gewöhnliche
Handbohrmaschine benutzt wird. Dann wird eine Zwei-Bohrer-
Bohrmaschine benutzt, um zwei "sekundäre" Löcher in dem
Befestigungsteil zu bohren, die den beiden sekundären Löchern
in der Mutterplatte entsprechen. Ein Führungsbolzen, der
von der Vorderseite der Zwei-Bohrer-Bohrmaschine vorsteht,
wird in das primäre Loch des Befestigungsteils eingeführt,
um die sekundären Löcher, die durch das Befestigungsteil
gebohrt werden sollen, in bezug auf das primäre Loch des
Befestigungsteils richtig auszurichten.
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Bei der Zwei-Bohrer-Bohrmaschine werden die Positionen der
Bohrer relativ zueinander ("sekundärer Abstand") und zu dem
Führungsbolzen ("primärer Abstand") durch den "Bohrkopf"
festgelegt. Der Bohrkopf enthält drehbare Wellen, die mit
Motor getriebenen, flexiblen Antriebswellen an einem Ende
kuppelbar sind und am anderen Ende die Bohrer aufnehmen.
Der Bohrkopf wird für eine besondere
Mutterplattenkonfiguration speziell hergestellt. Das verlangt, daß ein
separater Bohrkopf für jede Mutterplattenkonfiguration verfügbar
ist, was erfordert, daß die Bohrmaschine immer dann außer
Betrieb gesetzt wird, um den Bohrkopf zu wechseln, wenn ein
neues Lochmuster verlangt wird. Übliche Konfigurationen von
Mutterplatten umfassen den "Einzelflügel" (wobei die
sekundären Löcher kollinear mit dem primären Loch und versetzt
auf einer Seite desselben sind), den "Doppelflügel" (wobei
die sekundären Löcher kollinear mit dem primären Loch und
auf entgegengesetzten Seiten desselben sind) und die
sogenannte "Mickymaus" (wobei die beiden sekundären Löcher in
bezug auf das primäre Loch nichtkollinear sind).
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Eine Zwei-Bohrer-Bohrvorrichtung gemäß dem kennzeichnenden
Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1, die eine
Bohrmaschine aufweist, welche einen Bohrkopf hat, der mit einer
Führungseinrichtung für zwei drehbare Wellen versehen ist,
die mit biegsamen Antriebswellen der Bohrmaschine
verbindbar sind, und eine Einrichtung zum Erfassen eines primären
Loches in einem Werkstück, ist in der US-A-4 286 902
beschrieben. Die bekannte Führungseinrichtung sorgt für einen
festen Abstand zwischen den Wellen, und deshalb ist eine
separate Führungseinrichtung für jede
Mutterplattenkonfiguration erforderlich, wie oben bereits erwähnt.
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Verwiesen wird außerdem auf die JP-A-60 34 204, die eine
Bohrmaschine beschreibt, welche zwei Drehbohrköpfe hat, die
jeweils auf einem Schlittenträger befestigt sind, der auf
einer Führungseinrichtung des Bohrmaschinenständers
justierbar ist; und auf die US-A-3 652 175, die einen
Mehrfachspindelbohrkopf beschreibt, der eine Einrichtung zum
Justieren des Abstands der Spindeln und eine Einrichtung
zum Festklemmen der Spindelgehäuse in der justierten
Position hat.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Zwei-Bohrer-Bohrvorrichtung der genannten Art zu schaffen, die justiert werden
kann, um sie den besonderen Konfigurationen einer breiten
Vielfalt von Mutterplatten anzupassen, indem ein
justierbarer Abstand (primärer Abstand) zwischen den sekundären
Löchern und dem primären Loch geschaffen wird.
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Gemäß der Erfindung wird, um das zu erreichen, eine Zwei-
Bohrer-Bohrvorrichtung geschaffen zum Bohren von zwei
Löchern, die relativ zu einem primären Loch in einem
Werkstück beabstandet sind, welche zwei biegsame Antriebswellen
aufweist, wobei die Vorrichtung mit einer Bohrmaschine
versehen ist, die einen Bohrkopf hat, der mit zwei drehbaren
Wellen versehen ist, die in einer Führungseinrichtung
drehbar gelagert sind, wobei diese drehbaren Wellen jeweils an
ihrem einen Ende an einer der Antriebswellen befestigbar
sind und an ihrem anderen Ende einen Bohrer aufnehmen
können, und wobei die Vorrichtung weiter mit einer Einrichtung
versehen ist zum Erfassen des primären Loches in einem
Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß die
Führungseinrichtung zwei Blockvorrichtungen aufweist, in denen jeweils
eine der drehbaren Wellen drehbar gelagert ist, zwei
Tragschienen, die jeweils eine der Blockvorrichtungen tragen,
wobei die Tragschienen parallel zu den drehbaren Wellen
sind und auf zwei zu den Tragschienen normalen
Führungsstangen verschiebbar befestigt sind, in der Richtung der
Ausdehnung der drehbaren Wellen gegenseitig beabstandet
sind und zu einer Ebene, die die Achsen der drehbaren
Wellen enthält, parallel sind, daß eine
Justiergewindespindeleinrichtung die Tragschienen miteinander verbindet, um den
Abstand zwischen denselben zu verändern, und daß eine
Befestigungseinrichtung an der Bohrmaschine befestigt ist zum
lösbaren Festhalten der Blockvorrichtungen in einem
gewählten Abstand.
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In einer Ausführungsform ist die Einrichtung zum Erfassen
eines primären Loches in einem Werkstück an der
Bohrmaschine vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform ist
die Bohrmaschine, die den justierbaren Bohrkopf hat, an dem
stationären Teil eines Bohrständers befestigt, und die
Einrichtung zum Erfassen eines primären Loches in einem
Werkstück ist auf einer beweglichen Plattform des Bohrständers
befestigt.
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Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Lichte
der folgenden Beschreibung derselben deutlich werden.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer bekannten
Zwei-Bohrer-Bohrmaschine.
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des justierbaren
Bohrkopfes nach der Erfindung.
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Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer
Klemmvorrichtung, die in Verbindung mit dem justierbaren Bohrkopf nach
Fig. 1 benutzt wird.
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Fig. 4 ist eine Seitenansicht des justierbaren Bohrkopfes
und der Klemmvorrichtung nach der Erfindung, wie sie bei
einer Ständerbohrmaschine ausgebildet sind.
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Fig. 5 ist eine Ansicht eines Ambosses, der in Verbindung
mit dem Bohrkopf und einer in den Fig. 3, 4 gezeigten
Fußplatte beim Positionieren eines Werkstückes benutzt wird.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der bekannten
Zwei-Bohrer-Bohrmaschine 5. Ein Bohrkopf 10, der an einer
Handbohrmaschine 17 geeignet befestigt ist, nimmt zwei
Antriebswellen 15, 16 auf. Eine Fußplatte 20 ist an einem
verlängerten Befestigungsbolzen 25 der Bohrmaschine
befestigt. Zwei Bohrer 30, 31 sind durch die Fußplatte 20 und
durch den Bohrkopf 10 hindurchgeführt und mit den
Antriebswellen 15, 16 gekuppelt. Ein Erfassungsbolzen 35 ist durch
die Fußplatte 20 und an einer Spreizspannzangenvorrichtung
34 befestigt. Die Position der Bohrer 30, 31 und des
Erfassungsbolzens 35 legt die Konfiguration der zu bohrenden
Löcher fest.
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des justierbaren
Bohrkopf es 100 nach der Erfindung. Zwei parallele,
gegenseitigen Abstand aufweisende Führungsstangen 110, 111 sind
an ihren Enden an einem Rahmen 115 befestigt. Die
Führungsstangen 110, 111 sind durch Löcher 112 in zwei parallelen,
gegenseitigen Abstand aufweisenden Schienen 105, 106
hindurchgeführt, welche sich rechtwinkelig zu den Achsen der
Führungsstangen 110, 111 erstrecken. Eine
Justiergewindespindel 130, die zum Justieren der Position der Schienen
105, 106 auf den Führungsstangen 110, 111 benutzt wird, ist
durch einen Abschnitt der Schienen 105, 106 zwischen den
Führungsstangen 110, 111 hindurchgeführt und ist zu den
beiden Führungsstangen 110, 111 parallel. Die Achsen der
Führungsstangen 110, 111 legen eine Referenzebene fest.
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Blockvorrichtungen 120, 121 sind unter der Referenzebene an
den vorderen Enden der Schienen 105, 106 befestigt, so daß
der Abstand zwischen den Schienen den Abstand zwischen den
Blockvorrichtungen festlegt. Jede Blockvorrichtung hat eine
drehbare Welle 125, 126, die durch sie hindurchgeführt ist,
wobei die Ausrichtung der zentralen Achse jeder drehbaren
Welle 125, 126 zu der Referenzebene parallel ist. Die
drehbaren Wellen 125, 126 sind mit biegsamen Antriebswellen
einer Hand- oder Ständerbohrmaschine am hinteren Ende
gekuppelt (nicht dargestellt) und sind an Bohrern am vorderen
Ende befestigt (strichpunktiert dargestellt). Der Bohrkopf
100 gestattet eine Veränderung des Abstands der Bohrer
relativ zu einem festen Punkt "P" (welches der Mittelpunkt
zwischen den beiden Bohrern ist), während er deren
Drehachsen im gesamten Justierbereich parallel zueinander und
parallel zu der Referenzebene hält.
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Zum Verbessern der Einfachheit der Justierbarkeit unter
gleichzeitiger Aufrechterhaltung der parallelen Ausrichtung
der Schienen 105, 106 im gesamten Justierbereich können
Büchsen oder Linearlager als Hülsen für die Löcher 112 in
den Schienen 105, 106 benutzt werden.
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Die Justierspindel 130 ist mit zwei Gewinden gleicher
Steigung und Größe, aber entgegengesetzter Richtung, versehen,
wobei jedes Gewinde eine der Schienen 105, 106 erfaßt. Ein
Teil der Justierspindel 130 steht über den Rahmen 115 vor
und ist an einem Knopf 140 befestigt. Die Schienen sind mit
Gewinde versehen, um die Justierspindel 130 richtig zu
erfassen. Wenn die Justierspindel 130 gedreht wird, bewegen
sich die Schienen 105, 106 vorzugsweise mit einer gleichen
Lineargeschwindigkeit aufeinander zu oder voneinander weg.
Das erlaubt eine präzise Justierung des Mittenabstands der
Bohrer 30, 31 längs der Führungsstangen 110, 111, wobei der
Mittelpunkt dieses Abstands immer mit dem Punkt P
zusammenfällt. Darüber hinaus ist eine Arretierhülse 145
vorgesehen, um das Festsetzen der Justierspindel in bezug auf den
Rahmen 115 oder das Drehen derselben zu gestatten.
Vorzugsweise ist sie von einem Typ, der eine wirksame Einrichtung
darstellt zum schnellen Verriegeln der Position der
Gewindespindel 130 von Hand, es können aber andere geeignete
Verriegelungseinrichtungen statt dessen benutzt und ohne
weiteres in die Konstruktion eingebaut werden.
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Führungsstifte 135, 136 sind in jeder Blockvorrichtung 120,
121 geeignet positioniert, wie zum Beispiel an einer
Vorderfläche 132, 133 derselben. Die Führungsstifte 135, 136
sind so positioniert, daß ihr Abstand gleich dem Abstand
der drehbaren Wellen 125, 126 bleibt. Die Führungsstifte
135, 136 können bei einer Mustermutterplatte benutzt
werden,
um den sekundären Abstand der Bohrer 30, 31 durch
Verändern des Abstands zwischen den Blockvorrichtungen 120,
121 einzustellen, indem der Abstand zwischen den
Blockvorrichtungen 120, 121 verändert wird, bis die sekundären
Löcher der Mustermutterplatte die Führungsstifte 135, 136
aufnehmen. Alternativ können die Führungsstifte weggelassen
werden, und die Bohrer selbst können auf gleiche Weise
statt der Führungsstifte 135, 136 benutzt werden, um den
sekundären Abstand für eine besondere Sicherungsmutter
festzulegen. Vorzugsweise ist der Durchmesser der
Führungsstifte 135, 136 gleich dem Durchmesser der Bohrer.
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Fig. 3 zeigt die Fußplatte 200, die schließlich an dem
verlängerten Befestigungsbolzen 25 (vgl. Fig. 1) einer Zwei-
Bohrer-Spindelbohrmaschine oder -Ständerbohrmaschine
festgeklemmt wird und die Blockvorrichtungen 120, 121 aufnimmt
(in Fig. 2 strichpunktiert gezeigt).
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Die Fußplatte 200 hat zwei Hauptabschnitte, einen unteren
Hauptabschnitt 205 und einen oberen Hauptabschnitt 230, von
denen jeder eine ebene Oberfläche 202, 201 hat, die
parallel zu einander und zu der Referenzebene angeordnet sind.
Ein Zwischenraum zwischen den ebenen Oberflächen ist
vorgesehen, um das vordere Ende der Blockvorrichtungen 120, 121
aufzunehmen. Der untere Hauptabschnitt 205 hat ein Loch
210, dessen Achse parallel zu den Achsen der Wellen 125,
126 ist und das einen Durchmesser hat, der geeignet ist, um
den verlängerten Befestigungsbolzen einer Hand- oder
Ständerbohrmaschine richtig zu erfassen. Ein Spalt 215 in dem
Hauptabschnitt 205 erstreckt sich von dem Loch 210 zu einem
Rand des Hauptabschnitts 205. Eine Schraube 216 zieht den
Spalt zusammen, wodurch der untere Hauptabschnitt 205 um
den verlängerten Befestigungsbolzen 25 einer Hand- oder
Ständerbohrmaschine befestigt wird.
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Eine Spannvorrichtung, die aus zwei Stangen 235, 236 und
zwei Nockenhebeln 240, 241, welche am Ende des oberen und
unteren Körperabschnitts 230, 205 angeordnet sind, besteht,
wird benutzt, um die ebenen Oberflächen 201, 202
zusammenzuspannen, wodurch die Blockvorrichtungen 120, 121 in einer
besonderen Position festgelegt werden. In der bevorzugten
Ausführungsform werden Stangen- und
Nockenhebelvorrichtungen benutzt, um die Position der Blockvorrichtungen 120,
121 festzulegen, andere geeignete Festlegungsmethoden
können aber benutzt werden. Das kann sogar die Eliminierung
der Spannanordnung und das Einbauen einer
Festlegungseinrichtung direkt in die Konstruktion des justierbaren
Bohrkopfes 100 beinhalten.
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Bei der Verwendung wird der justierbare Bohrkopf 100 auf
eine besondere Mutterplattenkonfiguration folgendermaßen
eingestellt. Die Nockenhebel 240, 241 werden in die
"offene" Position bewegt, damit sich die Blockvorrichtungen
120, 121 in dem Zwischenraum zwischen den parallelen
Oberflächen 201, 202 frei verschieben können. Danach wird die
Arretierhülse 145 gelöst, so daß der Knopf 140 gedreht
werden kann. Eine Mustermutterplatte wird hergenommen, und
eines der sekundären Löcher wird mit einem der Führungsstifte
135, 136 in Eingriff gebracht. Dann wird der Knopf 140
gedreht, um den Abstand zu justieren, bis der andere
Führungsstift 135, 136 in das verbleibende sekundäre Loch der
Mutterplatte einfassen kann. Die Mutterplatte wird dann
entfernt, und die Nockenhebel 240, 241 werden in die
"geschlossene" Position bewegt, um die ebenen Oberflächen
201, 202 zusammenzuspannen und die Position der
Blockvorrichtungen 120, 121 zu fixieren. Die Arretierhülse 145 wird
betätigt, um die Drehung der Justierspindel 130 relativ zu
dem Rahmen 115 zu verhindern.
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Die Bohrkopfvorrichtung wird dann in Relation zu dem
primären Loch (das in der Werkstückoberfläche vorgebohrt worden
ist) korrekt positioniert, indem ein Erfassungsbolzen 35
(vgl. Fig. 1) wie im Stand der Technik oder eine andere
Vorrichtung benutzt wird.
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Eine alternative Einrichtung, die zum Positionieren der
Bohrkopfvorrichtung (welche die Plazierung der sekundären
Löcher bestimmt) in Relation zu dem primären Loch geeignet
ist, ist in Fig. 4 gezeigt. Die Bohrkopfvorrichtung ist an
einer Doppelspindelbohrmaschine befestigt, die ihrerseits
an einem stationären Ständerbohrmaschinenrahmen 300
befestigt ist. Eine Plattform 315, die in zwei Achsen in
einer zu den Bohrern rechtwinkeligen Ebene justierbar ist,
ist unter der Bohrmaschine angeordnet. Ein Amboß 400 oder
eine andere geeignete Vorrichtung zum Erfassen des primären
Loches in einem Werkstück ist auf der Plattform 315
befestigt. Durch Verändern der horizontalen Position der
Plattform 315 kann die Position der Bohrkopfvorrichtung in bezug
auf das primäre Loch in einem Werkstück festgelegt werden.
Diese Art des Montierens der Bohrkopfvorrichtung und des
Ambosses 400 bietet die Möglichkeit, die Lage des primären
Loches in bezug auf die sekundären Löcher zu verändern. Das
gestattet, das primäre Loch und die sekundären Löcher, die
in ein Werkstück gebohrt werden, entweder kollinear oder
nichtkollinear anzuordnen, um sie den Einzelflügel-, den
Doppelflügel- und den Mickymaus-Typ-Mutterplatten
anzupassen.
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Eine geeignete Vorrichtung zum Erfassen einer Vielfalt von
primären Löchern mit unterschiedlichen Durchmessern ist in
Fig. 5 gezeigt. Ein Amboß 400 hat eine Stange 405, die ein
insgesamt konisches Ende 425 hat. Die Stange 405 ist in
einer Büchse 420 verschiebbar angeordnet, und eine Feder 415
innerhalb der Büchse und unterhalb der Stange 405 wird
benutzt, um das konische Ende der Stange 405 in einer über
das Ende der Büchse 420 ausgefahrenen Position zu halten.
Im Gebrauch wird das primäre Loch in einem Werkstück auf
dem konischen Abschnitt der Stange 405 aufgenommen, und es
wird gegen das Werkstück gedrückt, so daß die Feder 415
zusammengedrückt wird, um das Werkstück mit dem Ende der
Büchse 420 in Kontakt zu bringen. Dadurch wird das
Werkstück in Vorbereitung auf das Bohren der sekundären Löcher
positioniert.
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Es ist klar, daß Spezialschneidvorrichtungen statt der
Bohrer im Rahmen der Erfindung benutzt werden können.
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Weiter sollte klar sein, daß die Erfindung auch bei einer
Ständerbohrmaschine benutzt werden kann, bei der zwei
biegsame Antriebswellen mit den drehbaren Wellen 125, 126
des Bohrkopf es 100 gekuppelt sein können, und daß die
Ausrichtung der Erfindung hinsichtlich ihrer Funktion
unwesentlich ist.