DE102017213717A1 - Processing device for an aircraft - Google Patents

Processing device for an aircraft Download PDF

Info

Publication number
DE102017213717A1
DE102017213717A1 DE102017213717.7A DE102017213717A DE102017213717A1 DE 102017213717 A1 DE102017213717 A1 DE 102017213717A1 DE 102017213717 A DE102017213717 A DE 102017213717A DE 102017213717 A1 DE102017213717 A1 DE 102017213717A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
processing device
component
machining
tool
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102017213717.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Matthias Höfener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lufthansa Technik AG
Original Assignee
Lufthansa Technik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lufthansa Technik AG filed Critical Lufthansa Technik AG
Priority to DE102017213717.7A priority Critical patent/DE102017213717A1/en
Publication of DE102017213717A1 publication Critical patent/DE102017213717A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, 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
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, 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
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/56—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/58—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism a single sliding pair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005—Manipulators for mechanical processing tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/40—Maintaining or repairing aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, 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
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/20—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work before or after the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/22—Control or regulation of position of tool or workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, 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
    • B23Q2220/00—Machine tool components
    • B23Q2220/006—Spindle heads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung (1) zur Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen (10) an einem Luftfahrzeug, umfassend einen Führungsrahmen (2) zur Führung einer Werkzeugspindel (9), eine Haltevorrichtung (3) zur Aufnahme der Werkzeugspindel (9), wobei der Führungsrahmen über ein Linearlager (16) an der Haltevorrichtung (3) verschiebbar gelagert ist, ein mit dem Führungsrahmen (2) verbindbares oder verbundenes Abstützelement (4) zum Abstützen der Bearbeitungsvorrichtung (1) an einer Oberfläche (11) des zu bearbeitenden Bauteils (10), ein Element (5) zur Einstellung der Anpresskraft (FA), mit der die Bearbeitungsvorrichtung (1) gegen die Oberfläche des Bauteils (10) gedrückt wird, und eine Servoeinheit (19), mit der der Führungsrahmen (2) gegenüber der Haltevorrichtung (3) verschiebbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen (10), welches folgende Schritte umfasst: Positionieren der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung (1) relativ zu dem zu bearbeitenden großflächigen, freigeformten Bauteil (10) und Anpressen der Bearbeitungsvorrichtung gegen das Bauteil (10) mit einer Anpresskraft (FA) .

Figure DE102017213717A1_0000
The invention relates to a processing device (1) for processing large-area, free-formed components (10) on an aircraft, comprising a guide frame (2) for guiding a tool spindle (9), a holding device (3) for receiving the tool spindle (9) the guide frame is displaceably mounted on the holding device (3) via a linear bearing (16), a support element (4) which can be connected or connected to the guide frame (2) for supporting the processing device (1) on a surface (11) of the component to be processed ( 10), an element (5) for adjusting the pressing force (F A ) with which the processing device (1) is pressed against the surface of the component (10), and a servo unit (19) with which the guide frame (2) opposite the holding device (3) is displaceable. The invention further relates to a method for processing large-area, free-formed components (10), comprising the following steps: positioning the processing device (1) according to the invention relative to the large-area, free-formed component (10) to be machined and pressing the processing device against the component (10 ) with a contact force (F A ).
Figure DE102017213717A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen an einem Luftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Bearbeitung eines Luftfahrzeuges.The present invention relates to a processing apparatus for processing large-area, free-formed components on an aircraft and to a method for processing an aircraft.

Die präzise Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen an einem Luftfahrzeug ist eine Herausforderung in der Reparatur dieser Luftfahrzeuge. Insbesondere bei Flugzeugen mit einer Außenhaut aus einem Faserverbundwerkstoff werden heute Schäftungen vorwiegend mittels eines manuellen Schleifprozesses erzeugt. Dabei wird iterativ Material abgetragen, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist. Dieses Vorgehen ist jedoch vergleichsweise zeitaufwendig und nur begrenzt genau und reproduzierbar. Ein maschinelles Schäften wird bereits in begrenztem Umfang mit vergleichsweise kostenintensiven Sondermaschinen durchgeführt. Dabei kommen die Bearbeitungsverfahren Fräsen, Laserbearbeiten und Wasserstrahlbearbeiten zum Einsatz. Beim Fräsen erfolgt die Bewegung des Werkzeuges rein positionsgeregelt. Durch die Nachgiebigkeit eines großflächigen, freigeformten Bauteils, eine Verformung der Maschine, oder der Fixierung während der Bearbeitung kann es folglich zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung kommen. Bei der Bearbeitung mit einem Hochdruck-Wasserstrahl wird der Werkstoff des zu bearbeitenden Bauteils mit Wasser kontaminiert, was häufig eine zeitaufwendige Rücktrocknung des Bauteils erforderlich macht. Die Laserbearbeitung von Faserverbundwerkstoffen ist noch nicht umfangreich untersucht und technisch anspruchsvoll. Hier besteht die Gefahr, dass durch die thermische Belastung während der Laserbearbeitung an der Kunststoffoberfläche des Bauteils eine Oberflächenstruktur geschaffen wird, welche für einen nachfolgenden Klebeprozess nicht geeignet ist.The precise machining of large-area, free-formed components on an aircraft is a challenge in the repair of these aircraft. In particular, in aircraft with an outer skin made of a fiber composite material shankings are produced today mainly by means of a manual grinding process. Iteratively material is removed until the desired depth is reached. However, this procedure is relatively time-consuming and only limited and reproducible. A mechanical shafts is already carried out to a limited extent with relatively expensive special machines. The processing methods milling, laser machining and water jet machining are used. When milling, the movement of the tool is purely position-controlled. As a result of the flexibility of a large-area, free-formed component, deformation of the machine, or fixation during machining, machining inaccuracies may occur. When working with a high-pressure water jet, the material of the component to be processed is contaminated with water, which often requires time-consuming re-drying of the component. The laser processing of fiber composite materials is not yet extensively studied and technically demanding. Here there is a risk that the thermal load during the laser processing on the plastic surface of the component, a surface structure is created, which is not suitable for a subsequent gluing process.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und genaue Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen zu ermöglichen und eine Beschädigung der Bauteile während der Bearbeitung zu vermeiden und die Bearbeitungsgenauigkeit, insbesondere senkrecht zur Bauteiloberfläche, zu steigern.The object of the invention is to enable a simple and accurate machining of large-area, free-form components and to avoid damage to the components during processing and to increase the machining accuracy, in particular perpendicular to the component surface.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen an einem Luftfahrzeug gelöst, welche folgende Komponenten umfasst: einen Führungsrahmen zur Führung einer Werkzeugspindel, eine Haltevorrichtung zur Aufnahme der Werkzeugspindel, wobei der Führungsrahmen über ein Linearlager an der Haltevorrichtung verschiebbar gelagert ist, ein mit dem Führungsrahmen verbindbares oder verbundenes Abstützelement zum Abstützen der Bearbeitungsvorrichtung an einer Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils, ein Element zur Einstellung der Anpresskraft, mit der die Bearbeitungsvorrichtung gegen die Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils gedrückt wird, und eine Servoeinheit, mit der der Führungsrahmen gegenüber der Haltevorrichtung verschiebbar ist. Die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung ermöglicht die präzise Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen mit einem Industrieroboter oder einem anderen Manipulator. Dabei kann eine definierte Zustellung senkrecht zur Bauteiloberfläche exakt eingehalten werden, selbst wenn sich diese Bauteiloberfläche oder der Manipulator aufgrund ihrer geringen Biegesteifigkeit während der Bearbeitung verformt oder verschiebt, bzw. die Genauigkeit des Manipulators für die geplante Bearbeitung nicht ausreichend ist. Dies ist unter anderem bei der Herstellung von Schäftungen zur Reparatur von Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen, insbesondere von glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen wünschenswert, lässt sich aber auch auf andere biegeweiche Oberflächen, beispielsweise in der Bearbeitung von Holzplatten, übertragen. Die notwendige Bearbeitungsvorrichtung wird an einem Industrieroboter oder einem anderen Manipulator befestigt und umfasst ein Element zur Einstellung der Anpresskraft oder eine Federung, des Weiteren eine Frässpindel, einen Spindelhalter, einen Servozylinder, einen Führungsrahmen und einen Gleitbelag. Der Führungsrahmen ist über ein Linearlager am Spindelhalter befestigt und kann über den Servozylinder in Richtung der Fräswerkzeugachse verstellt werden. Die Erfindung ermöglicht sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeiten mit einer leichten und flexibel einsetzbaren Roboterkinematik. Bei dünnwandigen Bauteilen wie beispielsweise der Außenwand eines Luftfahrzeuges bietet die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung den Vorteil, dass Verformungen oder Verschiebungen des Bauteils nicht zu einer ungenauen Bearbeitung des Bauteils führen.According to the invention, this object is achieved by a processing device for processing large-area, free-form components on an aircraft, comprising the following components: a guide frame for guiding a tool spindle, a holding device for receiving the tool spindle, wherein the guide frame is slidably mounted on the holding device via a linear bearing a support member connectable or connected to the guide frame for supporting the machining device on a surface of the component to be machined, an element for adjusting the pressing force with which the machining device is pressed against the surface of the component to be machined, and a servo unit with which the guide frame is displaceable relative to the holding device. The processing device according to the invention enables the precise machining of large-area, free-form components with an industrial robot or another manipulator. In this case, a defined delivery can be maintained exactly perpendicular to the component surface, even if this component surface or the manipulator deforms or shifts due to their low bending stiffness during processing, or the accuracy of the manipulator for the planned processing is not sufficient. This is desirable, inter alia, in the production of shanks for the repair of fiber-plastic composite materials, in particular of glass fiber or carbon fiber reinforced plastics, but can also be transferred to other flexible surfaces, for example in the processing of wood panels. The necessary processing device is attached to an industrial robot or other manipulator and includes a member for adjusting the pressing force or a suspension, further comprising a milling spindle, a spindle holder, a servo cylinder, a guide frame and a sliding coating. The guide frame is attached to the spindle holder via a linear bearing and can be adjusted via the servo cylinder in the direction of the milling tool axis. The invention enables very high machining accuracy with a lightweight and flexible robot kinematics. In the case of thin-walled components, such as the outer wall of an aircraft, the machining device according to the invention offers the advantage that deformations or displacements of the component do not lead to inaccurate machining of the component.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Bearbeitungsvorrichtung möglich.By the features specified in the dependent claims advantageous improvements and developments of the processing device specified in the independent claim are possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Bearbeitungsvorrichtung ist vorgesehen, dass ein Sensorelement zur Regelung der Anpresskraft vorgesehen ist, mit welcher die Bearbeitungsvorrichtung gegen die Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils gedrückt wird. Durch ein Sensorelement kann eine direkte Bestimmung der Anpresskraft, mit der die Bearbeitungsvorrichtung gegen die Oberfläche gedrückt wird, erfolgen und somit erkannt werden, ob die Anpresskraft zu gering ist und ein Abheben des Werkzeuges droht, ob die Anpresskraft zu hoch ist und eine unerwünschte plastische Verformung oder sonstige Schädigung des zu bearbeitenden Bauteils zu befürchten ist, oder die Anpresskraft in einem definierten Intervall liegt, in dem eine zielgerichtete, genaue und reproduzierbare Bearbeitung des Bauteils möglich ist. Dabei kann die Anpresskraft derart geregelt werden, dass die Anpresskraft während der Bearbeitung des Bauteils in dem definierten Intervall liegt.In a preferred embodiment of the machining device, it is provided that a sensor element is provided for regulating the contact pressure with which the machining device is pressed against the surface of the component to be machined. By a sensor element, a direct determination of the contact pressure, with which the processing device is pressed against the surface, take place and thus be recognized whether the contact pressure is too low and a lifting of the tool threatens whether the contact pressure is too high and an undesirable plastic deformation or other damage to the component to be processed is to be feared, or the contact pressure in one defined interval, in which a targeted, accurate and reproducible machining of the component is possible. In this case, the contact pressure can be controlled such that the contact pressure during machining of the component in the defined interval.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Element zur Einstellung der Anpresskraft eine Feder zum Aufbringen der Anpresskraft umfasst. Durch eine Feder kann auf einfache Art und Weise eine Anpresskraft für die Bearbeitungsvorrichtung aufgebracht werden. Des Weiteren kann über die Federkennlinie eine sehr einfache Form einer Kraftbegrenzung realisiert werden, indem die Federkennlinie derart gestaltet wird, dass die Feder bei großen Kräften nachgiebiger als die Biegelinie der zu bearbeitenden Oberfläche ist. Zudem kann durch die Feder eine kontinuierlich wirkende Kraft realisiert werden, wenn die Bearbeitungsvorrichtung durch die Federkraft der Feder gegen die Oberfläche gedrückt wird.According to an advantageous embodiment, it is provided that the element for adjusting the contact pressure comprises a spring for applying the contact pressure. By a spring, a contact pressure for the processing device can be applied in a simple manner. Furthermore, a very simple form of force limitation can be realized by the spring characteristic by the spring characteristic is designed such that the spring is at large forces more flexible than the bending line of the surface to be machined. In addition, a continuously acting force can be realized by the spring when the processing device is pressed by the spring force of the spring against the surface.

In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Element zur Einstellung der Anpresskraft einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktor umfasst. Alternativ oder zusätzlich ist eine Kraftregelung durch den Aktor vorgesehen. Dabei wird die Anpresskraft durch einen hydraulischen, pneumatischen oder einen elektrischen Aktor realisiert und die Anpresskraft der Bearbeitungsvorrichtung entsprechend des zu bearbeitenden Bauteils und auf Basis der Daten des Sensorelements auf einen Sollwert geregelt.In a further improvement of the invention it is provided that the element for adjusting the contact pressure comprises an electric, hydraulic or pneumatic actuator. Alternatively or additionally, a force control is provided by the actuator. In this case, the contact pressure is realized by a hydraulic, pneumatic or electric actuator and the contact force of the processing device according to the component to be machined and controlled based on the data of the sensor element to a desired value.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aktor durch den Manipulator gebildet wird. In diesem Fall ist der Manipulator selbst Bestandteil der Bearbeitungsvorrichtung.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the actuator is formed by the manipulator. In this case, the manipulator itself is part of the processing device.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bearbeitungsvorrichtung eine Werkzeugspindel umfasst, welche in der Haltevorrichtung aufgenommen ist. Dabei ist die Haltevorrichtung ein gegenüber dem Führungsrahmen über die Linearlager verschiebbarer Teil der Bearbeitungsvorrichtung. Die Werkzeugspindel ist in der Haltevorrichtung aufgenommen und kann somit senkrecht zur Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils verschoben werden, sodass eine präzise Bearbeitung des zu bearbeitenden Bauteils möglich ist. Insbesondere ist eine exakte Zustellung der Bearbeitungstiefe möglich, da eine potenzielle Verformung des Bauteils dazu führt, dass das Abstützelement der Bearbeitungsvorrichtung an der Oberfläche des Bauteils anliegt und die Zustellung unabhängig von der absoluten Position der Werkzeugspindel ist.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the processing device comprises a tool spindle, which is accommodated in the holding device. In this case, the holding device is a relative to the guide frame on the linear bearing displaceable part of the processing device. The tool spindle is received in the holding device and can thus be moved perpendicular to the surface of the component to be machined, so that a precise machining of the component to be machined is possible. In particular, an exact delivery of the machining depth is possible, since a potential deformation of the component leads to the fact that the support element of the machining device rests against the surface of the component and the delivery is independent of the absolute position of the tool spindle.

Bevorzugt ist dabei, wenn die Werkzeugspindel ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung der Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils trägt. Besonders vorteilhaft ist die vorgeschlagene Bearbeitungsvorrichtung bei einer spanenden Bearbeitung des Bauteils, da hier eine exakte und reproduzierbare Bearbeitung allein durch die Bewegung der Werkzeugspindel von einer Ausgangsposition, an der die Bearbeitungsvorrichtung bereits an der Oberfläche des Bauteils anliegt, bis zu einer Endposition möglich ist.It is preferred if the tool spindle carries a tool for machining the surface of the component to be machined. Particularly advantageous is the proposed machining device in a machining of the component, since an exact and reproducible processing alone by the movement of the tool spindle from an initial position at which the processing device is already applied to the surface of the component, up to an end position is possible.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Werkzeug ein Bohrwerkzeug oder ein Fräswerkzeug ist. Durch die vorgeschlagene Bearbeitungsvorrichtung ist nicht nur eine vergleichsweise zeitaufwendige Bearbeitung mittels eines Schleifverfahrens möglich, sondern auch eine wesentlich schnellere Bohr- oder Fräsbearbeitung mit der gleichen oder einer besseren Präzision. Dadurch wird zum einen die Bearbeitungszeit verkürzt und zum anderen das Bearbeitungsergebnis verbessert. Zudem kann diese Bohr- oder Fräsbearbeitung numerisch gesteuert und somit reproduzierbar erfolgen, was einen weiteren Vorteil gegenüber einem manuellen Schleifprozess darstellt.It is particularly preferred if the tool is a drilling tool or a milling tool. The proposed processing device not only a relatively time-consuming machining by means of a grinding process is possible, but also a much faster drilling or milling with the same or better precision. As a result, on the one hand the processing time is shortened and on the other hand the processing result is improved. In addition, this drilling or milling can be numerically controlled and thus reproducible, which is another advantage over a manual grinding process.

In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abstützelement eine Gleitfläche, einen Gleitbelag oder eine Gleitbeschichtung aufweist. Durch eine Gleitfläche, einen Gleitbelag oder eine Gleitbeschichtung an dem Abstützelement wird die Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils geschont, sodass die Gefahr einer Beschädigung durch die Bearbeitungsvorrichtung verringert wird.In a further improvement of the invention it is provided that the support element has a sliding surface, a sliding coating or a sliding coating. By a sliding surface, a sliding coating or a sliding coating on the support element, the surface of the component to be machined is protected, so that the risk of damage is reduced by the processing device.

Bevorzugt ist dabei, wenn die Gleitfläche, der Gleitbelag oder die Gleitbeschichtung bei einem Abliegen an einer Oberfläche aus einem Faserverbundwerkstoff einen Gleitreibungskoeffizienten von weniger als 0,25, insbesondere von weniger als 0,15 aufweisen. Um eine Beschädigung, insbesondere ein Verkratzen der Oberfläche oder einen unzulässigen Wärmeeintrag durch erhöhte Reibung an der Oberfläche des Bauteils zu vermeiden, ist es vorteilhaft für die Bearbeitung von freigeformten großflächigen Bauteilen aus einem Faserverbundwerkstoff, wenn der Gleitreibungskoeffizient möglichst niedrig ausfällt. Dabei ist zu beachten, dass die zu bearbeitende Fläche gegen ein Verschieben gesichert ist, um ein Abrutschen der Bearbeitungsvorrichtung an der Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils zu vermeiden.It is preferred if the sliding surface, the sliding coating or the sliding coating have a sliding friction coefficient of less than 0.25, in particular of less than 0.15 when it is placed on a surface made of a fiber composite material. In order to avoid damage, in particular scratching of the surface or an inadmissible heat input by increased friction on the surface of the component, it is advantageous for the machining of free-formed large-area components made of a fiber composite material, if the coefficient of sliding friction is as low as possible. It should be noted that the surface to be machined is secured against displacement in order to prevent slippage of the processing device on the surface of the component to be machined.

Gemäß einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bearbeitungsvorrichtung eine Schnittstelle zur Kopplung an einen frei programmierbaren Manipulator aufweist. Um eine möglichst einfache Bearbeitung einer Oberfläche, insbesondere einer Oberfläche eines Luftfahrzeuges, zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Bearbeitung durch einen frei programmierbaren Manipulator, insbesondere durch einen Industrieroboter, erfolgen kann. Ein Manipulator kann entsprechend an der Oberfläche des Luftfahrzeuges angesetzt und zu diesem positioniert werden, sodass eine vergleichsweise einfache Bearbeitung des Luftfahrzeuges möglich ist.According to a further improvement of the invention it is provided that the processing device has an interface for coupling to a freely programmable manipulator. To simplify the processing of a surface, in particular a surface of an aircraft, to allow, it is advantageous if the processing can be done by a freely programmable manipulator, in particular by an industrial robot. A manipulator can be attached accordingly to the surface of the aircraft and positioned for this, so that a comparatively simple processing of the aircraft is possible.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen vorgeschlagen, welches folgende Schritte umfasst:

  • - Positionieren einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung relativ zu dem zu bearbeitenden großflächigen, freigeformten Bauteil, und
  • - Anpressen der Bearbeitungsvorrichtung gegen das Bauteil mit einer Anpresskraft.
According to the invention, a method for processing large-area, free-form components is proposed, which comprises the following steps:
  • - Positioning of a processing device according to the invention relative to the large-area, free-formed component to be machined, and
  • - Pressing the processing device against the component with a contact pressure.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Bearbeitung eines großflächigen, freigeformten Bauteils mit sehr hoher Bearbeitungsgenauigkeit möglich. Insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen bietet die Erfindung den Vorteil, dass Verformungen oder Verschiebungen des Bauteils oder des Manipulators nicht zu einer ungenauen Bearbeitung des Bauteils führen. Die Einstellung der Tiefenzustellung erfolgt dabei vorzugsweise durch den Servozylinder, wobei zunächst der Führungsrahmen relativ zu dem zu bearbeitenden Bauteil positioniert wird und dann die Anpresskraft durch den Manipulator aufgebracht wird. Dabei wird die Bearbeitungstiefe über den Servozylinder eingestellt, wobei das Werkzeug, insbesondere ein Fräser, durch die Werkzeugspindel angetrieben wird.By means of the method according to the invention, it is possible to machine a large-area, free-formed component with very high machining accuracy. Particularly with thin-walled components, the invention offers the advantage that deformations or displacements of the component or of the manipulator do not lead to inaccurate machining of the component. The setting of the depth infeed is preferably carried out by the servo cylinder, wherein first the guide frame is positioned relative to the component to be machined and then the contact pressure is applied by the manipulator. The machining depth is set via the servo cylinder, wherein the tool, in particular a milling cutter, is driven by the tool spindle.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten zusätzlichen Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen möglich.By the additional features listed in the dependent claims, advantageous improvements of the method according to the invention for processing large-area, free-form components are possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Verfahrensschritt, in welchem die Anpresskraft ermittelt wird und ein Abgleich der ermittelten Anpresskraft mit einem zulässigen Intervall für die Anpresskraft erfolgt. Dabei wird die Anpresskraft auf das zulässige Intervall geregelt. Durch diesen zusätzlichen Verfahrensschritt ist die Möglichkeit gegeben, festzustellen, ob die Anpresskraft zu gering ist und ein Abheben des Werkzeuges droht, ob die Anpresskraft zu hoch ist und eine unerwünschte plastische Verformung oder sonstige Schädigung des zu bearbeitenden Bauteils zu befürchten ist, oder die Anpresskraft in einem definierten Intervall liegt, in dem eine zielgerichtete genaue und reproduzierbare Bearbeitung des Bauteils möglich ist.In a preferred embodiment, the method comprises an additional method step, in which the contact pressure force is determined and an adjustment of the determined contact force with an allowable interval for the contact force. The contact pressure is regulated to the permissible interval. By this additional process step, the possibility is given to determine whether the contact pressure is too low and threatens a lifting of the tool, if the contact pressure is too high and is to be feared undesirable plastic deformation or other damage to the component to be machined, or the contact pressure in a defined interval in which a targeted accurate and reproducible machining of the component is possible.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Anpresskraft durch eine Federung und eine entsprechende Bahnprogrammierung des Manipulators eingestellt wird. Durch eine entsprechende Bahnprogrammierung des Manipulators wird für jeden Bahnpunkt der Bearbeitungskurve die Angabe der Werkzeugzustellung senkrecht zur lokalen Bauteiloberfläche vorgegeben. Bei der Bearbeitung erfolgt die Bewegung der Bearbeitungsvorrichtung in der Werkzeugachse durch den Manipulator kraftgeregelt, sodass der Gleitbelag auf die Bauteiloberfläche gedrückt wird. Dabei ist das System so parametrisiert, dass der Gleitbelag auch bei zusätzlichen Prozesskräften oder einer höheren Bauteilnachgiebigkeit immer in Kontakt mit der Bauteiloberfläche bleibt. In den beiden Richtungen senkrecht dazu erfolgt die Bewegung der Bearbeitungsvorrichtung positionsgeregelt, entsprechend des im Manipulator hinterlegten Fräsprogramms. Durch das Aufbringen der Anpresskraft durch eine Federung lässt sich eine Kraftregelung vermeiden. Somit kann auf einen zusätzlichen Regelkreis sowie einen teuren Kraftmomentsensor verzichtet werden. Die Anpresskraft FA ergibt sich dabei aus der Kompression der Feder, die durch die Manipulatorbahn relativ zur Bauteiloberfläche bestimmt wird. Die Zustellung in Richtung der Werkzeugachse ist somit von der Positionierung des Führungsrahmens abhängig. Die Positionierung des Führungsrahmens wird durch die Servoeinheit entsprechend der im Fräsprogramm hinterlegten Zustellung für jeden Bahnpunkt gesteuert.In a further preferred embodiment of the method it is provided that the contact pressure is adjusted by a suspension and a corresponding web programming of the manipulator. By means of a corresponding path programming of the manipulator, the specification of the tool delivery perpendicular to the local component surface is specified for each path point of the processing curve. During machining, the movement of the processing device in the tool axis is controlled by the manipulator force, so that the sliding coating is pressed onto the component surface. The system is parameterized in such a way that the sliding lining always remains in contact with the component surface, even with additional process forces or higher component compliance. In the two directions perpendicular to the movement of the processing device is position-controlled, according to the milling program stored in the manipulator. By applying the contact pressure by a suspension, a force control can be avoided. Thus, an additional control loop and an expensive force torque sensor can be dispensed with. The contact force F A results from the compression of the spring, which is determined by the manipulator track relative to the component surface. The delivery in the direction of the tool axis is thus dependent on the positioning of the guide frame. The positioning of the guide frame is controlled by the servo unit in accordance with the delivery stored in the milling program for each path point.

In einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass mit dem Verfahren ein freigeformtes, großflächiges Bauteil eines Luftfahrzeuges, insbesondere die Außenwand eines Flugzeuges, bearbeitet wird. Die generelle Aufgabe besteht im Fräsen mit hoher Genauigkeit innerhalb eines Systems mit hoher Nachgiebigkeit, bestehend aus Bearbeitungsmaschine, Fixierung und Werkstück. Ist das Werkstück Teil eines Luftfahrzeuges, so ist eine genaue Bearbeitung im Rahmen der Wartung und Reparatur besonders entscheidend. Durch die Abstützung der Bearbeitungsvorrichtung über den Gleitbelag nahe des Angriffspunktes des Bearbeitungswerkzeuges führen Prozesskräfte senkrecht zur Bauteiloberfläche zu keiner signifikanten Relativbewegung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Teil des Luftfahrzeuges, insbesondere der Außenwand eines Flugzeuges.In a further improvement of the method, it is provided that the method is used to machine a free-form, large-area component of an aircraft, in particular the outer wall of an aircraft. The general task consists in milling with high accuracy within a system with high compliance, consisting of machine tool, fixture and workpiece. If the workpiece is part of an aircraft, precise machining during maintenance and repair is particularly crucial. Due to the support of the machining device via the sliding coating near the point of application of the machining tool, process forces perpendicular to the component surface do not lead to any significant relative movement between the machining tool and the part of the aircraft, in particular the outer wall of an aircraft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Anpresskraft aktiv geregelt wird. Durch eine aktive Regelung der Anpresskraft in Kombination mit der Positionsregelung des Manipulators bei gleichzeitiger Abstützung des Führungsrahmens an der Bauteiloberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes kann eine verbesserte Genauigkeit in der Bearbeitung des Werkstückes erreicht werden.According to a preferred embodiment of the method it is provided that the contact pressure is actively controlled. By active control of the contact force in combination with the position control of the manipulator with simultaneous support of the guide frame on the component surface of the workpiece to be machined, a improved accuracy in the machining of the workpiece can be achieved.

In einer vorteilhaften Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine spanende Bearbeitung eines Bauteils unter Zuhilfenahme einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung nur dann erfolgt, wenn die Anpresskraft innerhalb des zulässigen Intervalls liegt, um ein Abheben des Bearbeitungswerkzeuges zu vermeiden. Durch eine entsprechende Regelung der Prozesskraft kann die Bearbeitung durch einen einfachen, frei programmierbaren Manipulator, insbesondere einen Industrieroboter in Kombination mit der vorgeschlagenen Bearbeitungsvorrichtung erfolgen, und es kann auf teure Spezialwerkzeugmaschinen verzichtet werden. Dabei lassen sich mit vergleichsweise einfachen Manipulatoren sehr exakte Bearbeitungsergebnisse erzielen, welche ansonsten nur mit teuren Spezialwerkzeugmaschinen möglich wären. Zudem bleibt das Gesamtsystem aus Manipulator und Bearbeitungsvorrichtung vergleichsweise kompakt, sodass eine Bearbeitung auch an vergleichsweise schwer zugänglichen Oberflächen möglich ist.In an advantageous improvement of the method is provided that a machining of a component with the aid of a processing device according to the invention only takes place when the contact pressure is within the allowable interval to avoid lifting of the machining tool. By a corresponding regulation of the process force, the processing can be carried out by a simple, freely programmable manipulator, in particular an industrial robot in combination with the proposed processing device, and it can be dispensed with expensive special machine tools. It can be achieved with comparatively simple manipulators very precise machining results, which would otherwise be possible only with expensive special machine tools. In addition, the overall system of manipulator and processing device remains relatively compact, so that machining is possible even on relatively hard to reach surfaces.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

  • 1 eine erste Darstellung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung in einer 3D-Darstellung;
  • 2 eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung in einer 3D-Darstellung;
  • 3 ein Bearbeitungssystem nach dem Stand der Technik;
  • 4 ein Bearbeitungssystem mit einer an einem Manipulator angeordneten Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines großflächigen, freigeformten Bauteils.
The invention will be explained below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying figures. It shows
  • 1 a first representation of a processing device according to the invention in a 3D representation;
  • 2 a further illustration of a processing device according to the invention in a 3D representation;
  • 3 a processing system according to the prior art;
  • 4 a processing system with a processing device arranged on a manipulator for processing a large, free-formed component.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung 1 zur Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen 10 dargestellt. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 umfasst einen Führungsrahmen 2 zur Führung einer Werkzeugspindel 9 sowie eine Haltevorrichtung 3 zur Aufnahme der Werkzeugspindel 9, wobei der Führungsrahmen 2 über ein Linearlager 16 an der Haltevorrichtung 3 verschiebbar gelagert ist. Der Führungsrahmen 2 ist mit einem Abstützelement 4 zum Abstützen der Bearbeitungsvorrichtung 1 an einer Oberfläche 11 des zu bearbeitenden Bauteils 10 verbunden, welches an seiner dem Bauteil 10 zugewandten Seite eine Gleitfläche 13, vorzugsweise einen Gleitbelag 14 oder eine Gleitbeschichtung 15 aufweist. Der Gleitbelag 14 oder die Gleitbeschichtung 15 weisen bei Anliegen an einer Oberfläche aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere einem mit Kohlenstofffasern oder Glasfasern verstärkten Kunststoff, einen Gleitreibungskoeffizienten von weniger als 0,25, vorzugsweise von weniger als 0,15 auf, um eine gleitende Verschiebung des Abstützelements 4 an der Oberfläche 11 des Bauteils 10 zu ermöglichen.In 1 is an embodiment of a processing device according to the invention 1 for processing large, free-formed components 10 shown. The processing device 1 includes a guide frame 2 for guiding a tool spindle 9 and a holding device 3 for holding the tool spindle 9 , where the guide frame 2 via a linear bearing 16 on the holding device 3 is slidably mounted. The guide frame 2 is with a support element 4 for supporting the processing device 1 on a surface 11 of the component to be machined 10 connected, which at its the component 10 facing side a sliding surface 13 , preferably a sliding coating 14 or a lubricious coating 15 having. The sliding coating 14 or the lubricious coating 15 have a sliding friction coefficient of less than 0.25, preferably less than 0.15 in case of contact with a surface made of a fiber composite material, in particular a reinforced with carbon fibers or glass fibers plastic, to a sliding displacement of the support element 4 on the surface 11 of the component 10 to enable.

Die Bearbeitungsvorrichtung 1 umfasst ferner ein Element 5 zur Einstellung einer Anpresskraft FA, mit der die Bearbeitungsvorrichtung 1 gegen die Oberfläche 11 des Bauteils 10 gedrückt wird. Ferner ist an der Bearbeitungsvorrichtung 10 eine Servoeinheit 19 vorgesehen, mit welcher der Führungsrahmen 2 gegenüber der Haltevorrichtung 3 verschiebbar ist. Ferner ist an der Bearbeitungsvorrichtung 1 ein Sensorelement 6 zur Erfassung der Anpresskraft FA vorgesehen, mit der die Bearbeitungsvorrichtung 1 gegen die Oberfläche 11 des zu bearbeitenden Bauteils 10 gedrückt wird. Dabei erfolgt die Kraftmessung durch einen Kraftmomentsensor 8, welcher in das Element zur Einstellung 5 der Anpresskraft FA integriert ist. Alternativ kann eine Kraftmessung auch an anderer Stelle, beispielsweise an dem Gleitbelag 14, an der Servoeinheit 19 oder an dem Abstützelement 4 erfolgen. Dadurch kann ein in 4 dargestellter Manipulator 20, welcher mit der Bearbeitungsvorrichtung 1 verbunden ist und diese steuert, in einer Achse senkrecht zu der Oberfläche 11 des zu bearbeitenden Bauteils 10 verschoben werden, wobei vorzugsweise eine definierte Anpresskraft FA der Bearbeitungsvorrichtung 1 eingestellt und insbesondere auf ein definiertes Intervall der Anpresskraft FA eingeregelt werden kann.The processing device 1 further comprises an element 5 for adjusting a contact force F A , with which the processing device 1 against the surface 11 of the component 10 is pressed. Further, on the processing device 10 a servo unit 19 provided with which the guide frame 2 opposite the holding device 3 is displaceable. Further, on the processing device 1 a sensor element 6 provided for detecting the contact force F A , with which the processing device 1 against the surface 11 of the component to be machined 10 is pressed. The force is measured by a force torque sensor 8th which is in the element for adjustment 5 the contact force F A is integrated. Alternatively, a force measurement at another location, for example on the sliding coating 14 , at the servo unit 19 or on the support element 4 respectively. This can be an in 4 illustrated manipulator 20 , which with the processing device 1 is connected and controls, in an axis perpendicular to the surface 11 of the component to be machined 10 be moved, wherein preferably a defined contact force F A of the processing device 1 set and in particular to a defined interval of the contact force F A can be adjusted.

In einer besonders einfachen Ausführungsform umfasst das Element 5 zur Einstellung der Anpresskraft FA lediglich eine Feder zum Aufbringen der Anpresskraft FA. In einer verbesserten Ausführungsform umfasst das Element 5 zur Einstellung der Anpresskraft FA einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktor, welcher auch den Manipulator 20 umfassen kann. Im vorliegenden Beispiel besteht der Aktor aus dem Manipulator 20.In a particularly simple embodiment, the element comprises 5 for adjusting the contact force F A only a spring for applying the contact force F A. In an improved embodiment, the element comprises 5 for adjusting the contact force F A an electric, hydraulic or pneumatic actuator, which also the manipulator 20 may include. In the present example, the actuator consists of the manipulator 20 ,

In der Haltevorrichtung 3 ist die Werkzeugspindel 9 aufgenommen, welche ein Werkzeug 12, insbesondere einen Bohrer oder einen Fräser zur spanenden Bearbeitung der Oberfläche 11 des Bauteils 10, trägt.In the holding device 3 is the tool spindle 9 which is a tool 12 , In particular a drill or a milling cutter for machining the surface 11 of the component 10 , wearing.

In 2 ist eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung 1 gezeigt. Zusätzlich ist ein Lasersensor 7 zur Abstandsmessung der Bearbeitungsvorrichtung 1 von der Oberfläche 11 des Bauteils 10 vorgesehen, um eine Beschädigung des Bauteils 10 durch ein Aufschlagen der Bearbeitungsvorrichtung 1 auf der Oberfläche 11 des Bauteils 10 zu vermeiden und eine sanfte Annäherung der Bearbeitungsvorrichtung in Richtung der Oberfläche 11 zu unterstützen. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 umfasst wie in 2 dargestellt einen Kraftsensor 6, insbesondere einen Kraftmomentsensor 8, eine Werkzeugspindel 9, insbesondere eine Frässpindel, eine Haltevorrichtung 3, einen Führungsrahmen 2, eine Servoeinheit 19 und ein Abstützelement 4 mit einer Gleitfläche 13.In 2 is a further illustration of a processing device according to the invention 1 shown. In addition, a laser sensor 7 for measuring the distance of the processing device 1 from the surface 11 of the component 10 provided to damage the component 10 by striking the processing device 1 on the surface 11 of the component 10 to avoid and a gentle approach of the processing device in the direction of the surface 11 to support. The processing device 1 includes as in 2 illustrated a force sensor 6 , in particular a force torque sensor 8th , a tool spindle 9 , in particular a milling spindle, a holding device 3 , a guide frame 2 , a servo unit 19 and a support element 4 with a sliding surface 13 ,

Für die Bearbeitung des Bauteils 10 wird zunächst auf Basis von theoretischen, numerischen Bauteildaten, insbesondere auf Basis eines CAD-Modells, oder auf Basis von Messdaten aus einem vorgelagerten Digitalisierungsprozess, insbesondere über die Abtastung der Oberfläche durch einen Lasersensor 7 ein Bearbeitungsprogramm erstellt. Hierbei wird für jeden Bahnpunkt der geplanten Bearbeitungslinie die Angabe der Werkzeugzustellung senkrecht zu der lokalen Bauteiloberfläche 11 im Programm vermerkt. Bei der Bearbeitung erfolgt die Bewegung der Bearbeitungsvorrichtung 1 in der Werkzeugachse durch den Manipulator 20 vorzugsweise kraftgeregelt, sodass die Gleitfläche 13 auf die Bauteiloberfläche 11 gedrückt wird. Dabei muss das Bearbeitungssystem aus Manipulator 20 und Bearbeitungsvorrichtung 1 so parametriert sein, dass die Gleitfläche 13 auch bei zusätzlichen Prozesskräften immer in Kontakt mit der Bauteiloberfläche 11 bleibt. In den beiden Richtungen senkrecht zu der Werkzeugachse erfolgt die Bewegung der Bearbeitungsvorrichtung 1 vorzugsweise positionsgeregelt, entsprechend des Bearbeitungsprogramms. Die Zustellung in Richtung der Werkzeugachse ist somit von der Positionierung des Führungsrahmens 2 abhängig. Die Positionierung des Führungsrahmens 2 wird durch die Servoeinheit 19 entsprechend der im Bearbeitungsprogramm vermerkten Zustellung für jeden Bahnpunkt gesteuert oder geregelt. Eine solche Bearbeitung ist schematisch in 4 dargestellt. Dabei ist die Bearbeitungsvorrichtung 1 an einem Arm eines Manipulators 20, insbesondere eines Industrieroboters, fixiert. Der Antrieb der Bearbeitungsvorrichtung 1 erfolgt über einen Anschlussflansch 18 an der Bearbeitungsvorrichtung 1, während eine Ansteuerung der Werkzeugspindel 9 über die elektrischen Spindelanschlüsse 17 an der Bearbeitungsvorrichtung 1 erfolgt. In 3 ist eine Bearbeitungsvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Dabei weist die in 3 dargestellte Bearbeitungsvorrichtung 1 ein größeres elastisches System auf, wodurch die Toleranzkette größer als bei einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung 1 ist und somit nur eine deutlich ungenauere Bearbeitung des Bauteils 10 möglich ist.For processing the component 10 is first based on theoretical, numerical component data, in particular based on a CAD model, or on the basis of measurement data from an upstream digitization process, in particular on the scanning of the surface by a laser sensor 7 created a machining program. In this case, the specification of the tool delivery is perpendicular to the local component surface for each path point of the planned processing line 11 noted in the program. During machining, the movement of the processing device takes place 1 in the tool axis through the manipulator 20 preferably force-controlled, so that the sliding surface 13 on the component surface 11 is pressed. The machining system must be made of manipulator 20 and processing device 1 be parameterized such that the sliding surface 13 even with additional process forces always in contact with the component surface 11 remains. In the two directions perpendicular to the tool axis, the movement of the processing device takes place 1 preferably position-controlled, according to the machining program. The delivery in the direction of the tool axis is thus of the positioning of the guide frame 2 dependent. The positioning of the guide frame 2 is through the servo unit 19 Controlled or regulated according to the notification noted in the machining program for each point of the web. Such editing is schematic in 4 shown. In this case, the processing device 1 on an arm of a manipulator 20 , in particular an industrial robot, fixed. The drive of the processing device 1 via a connection flange 18 on the processing device 1 while controlling the tool spindle 9 via the electrical spindle connections 17 on the processing device 1 he follows. In 3 is a processing device 1 represented according to the prior art. In this case, the in 3 illustrated processing device 1 a larger elastic system, whereby the tolerance chain is greater than in a processing device according to the invention 1 is and therefore only a much less accurate processing of the component 10 is possible.

Die Erfindung bietet insbesondere bei Oberflächen 11 mit einer geringen Biegesteifigkeit, insbesondere bei Leichtbauteilen, wie sie verstärkt bei Luftfahrzeugen Einsatz finden, den Vorteil, dass die Positionsregelung der Bearbeitungsvorrichtung 1 und die Kraftregelung des Bearbeitungsprozesses im Wesentlichen voneinander entkoppelt werden können. Dadurch ist eine exakte und reproduzierbare Bearbeitung solcher Bauteile 10 mit einem vergleichsweise einfachen Bearbeitungssystem 1, 20 möglich, wodurch Zeit und Kosten in der Instandhaltung von Luftfahrzeugen eingespart werden können.The invention offers particular surfaces 11 with a low bending stiffness, especially in lightweight components, as they are increasingly used in aircraft use, the advantage that the position control of the processing device 1 and the force control of the machining process can be substantially decoupled from each other. As a result, an exact and reproducible processing of such components 10 with a comparatively simple processing system 1 . 20 possible, which saves time and costs in the maintenance of aircraft.

Claims (17)

Bearbeitungsvorrichtung (1) zur Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen (10) an einem Luftfahrzeug, umfassend: - einen Führungsrahmen (2) zur Führung einer Werkzeugspindel (9), - eine Haltevorrichtung (3) zur Aufnahme der Werkzeugspindel (9), wobei der Führungsrahmen (2) über ein Linearlager (16) an der Haltevorrichtung (3) verschiebbar gelagert ist, - ein mit dem Führungsrahmen (2) verbindbares oder verbundenes Abstützelement (4) zum Abstützen der Bearbeitungsvorrichtung (1) an einer Oberfläche (11) des zu bearbeitenden Bauteils (10), - ein Element (5) zur Einstellung einer Anpresskraft (FA), mit der die Bearbeitungsvorrichtung (1) gegen die Oberfläche (11) des Bauteils (10) gedrückt wird, und - eine Servoeinheit (19), mit der der Führungsrahmen (2) gegenüber der Haltevorrichtung (3) verschiebbar ist.Machining device (1) for processing large-area, free-formed components (10) on an aircraft, comprising: - a guide frame (2) for guiding a tool spindle (9), - a holding device (3) for receiving the tool spindle (9), wherein Guide frame (2) via a linear bearing (16) on the holding device (3) is displaceably mounted - with the guide frame (2) connectable or connected support member (4) for supporting the processing device (1) on a surface (11) of machining element (10), - an element (5) for adjusting a contact force (F A ) with which the machining device (1) is pressed against the surface (11) of the component (10), and - a servo unit (19), with the guide frame (2) relative to the holding device (3) is displaceable. Bearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorelement (6) zur Regelung der Anpresskraft (FA) vorgesehen ist, mit welcher die Bearbeitungsvorrichtung (1) gegen die Oberfläche (11) des zu bearbeitenden Bauteils (10) gedrückt wird.Processing device (1) after Claim 1 , characterized in that a sensor element (6) for controlling the contact force (F A ) is provided, with which the processing device (1) against the surface (11) of the component to be machined (10) is pressed. Bearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (5) zur Einstellung der Anpresskraft (FA) eine Feder umfasst.Processing device (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the element (5) for adjusting the contact pressure (F A ) comprises a spring. Bearbeitungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (5) einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktor umfasst.Processing device (1) according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the element (5) comprises an electric, hydraulic or pneumatic actuator. Bearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor durch einen Manipulator (20) gebildet ist.Processing device (1) after Claim 4 , characterized in that the actuator is formed by a manipulator (20). Bearbeitungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsvorrichtung (1) eine Werkzeugspindel (9) umfasst, welche in der Haltevorrichtung (3) aufgenommen ist.Processing device (1) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the processing device (1) comprises a tool spindle (9) which is received in the holding device (3). Bearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (9) ein Werkzeug (12) zur spanenden Bearbeitung der Oberfläche (11) des zu bearbeitenden Bauteils (10) trägt.Processing device (1) after Claim 6 , characterized in that the tool spindle (9) has a tool (12) for machining the surface (11) of the component to be machined (10) carries. Bearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (12) ein Bohrwerkzeug oder ein Fräswerkzeug ist.Processing device (1) after Claim 7 , characterized in that the tool (12) is a drilling tool or a milling tool. Bearbeitungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (4) eine Gleitfläche (13), einen Gleitbelag (14) oder eine Gleitbeschichtung (15) aufweist.Processing device (1) according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the support element (4) has a sliding surface (13), a sliding coating (14) or a sliding coating (15). Bearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (13), der Gleitbelag (14) oder die Gleitbeschichtung (15) bei einem Anliegen an einer Oberfläche (11) aus einem Faserverbundwerkstoff einen Gleitreibungskoeffizienten von weniger als 0,25 aufweisen.Processing device (1) after Claim 9 , characterized in that the sliding surface (13), the sliding coating (14) or the sliding coating (15) when applied to a surface (11) made of a fiber composite material has a sliding friction coefficient of less than 0.25. Bearbeitungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsvorrichtung (1) eine Schnittstelle (18) zur Kopplung an einen frei programmierbaren Manipulator aufweist.Processing device (1) according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that the processing device (1) has an interface (18) for coupling to a freely programmable manipulator. Verfahren zur Bearbeitung von großflächigen, freigeformten Bauteilen (10), umfassend folgende Schritte: - Positionieren einer Bearbeitungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 relativ zu dem zu bearbeitenden großflächigen, freigeformten Bauteil (10), und - Anpressen der Bearbeitungsvorrichtung gegen das Bauteil (10) mit einer Anpresskraft (FA) .Method for processing large-area, free-formed components (10), comprising the following steps: - positioning a processing device (1) according to one of Claims 1 to 11 relative to the large-area, free-formed component (10) to be machined, and - pressing the processing device against the component (10) with a contact force (F A ). Verfahren nach Anspruch 12, umfassend des Weiteren folgenden Schritt: - Ermitteln der Anpresskraft (FA) und Abgleich der ermittelten Anpresskraft mit einem zulässigen Intervall für die Anpresskraft (FA) .Method according to Claim 12 , further comprising the following step: - Determining the contact force (F A ) and balancing the determined contact pressure with an allowable interval for the contact force (F A ). Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft (FA) durch eine Federung und eine entsprechende Bahnprogrammierung eines Manipulators (20) eingestellt wird.Method according to Claim 12 or 13 , characterized in that the contact pressure (F A ) by a suspension and a corresponding web programming of a manipulator (20) is set. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zu bearbeitende, großflächige, freigeformte Bauteil (10) Teil eines Luftfahrzeuges, insbesondere der Außenwandung des Luftfahrzeuges, ist.Method according to Claim 12 to 14 , characterized in that the machined, large-area, free-form component (10) is part of an aircraft, in particular the outer wall of the aircraft. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft (FA) aktiv geregelt wird.Method according to one of Claims 12 to 15 , characterized in that the contact pressure (F A ) is actively controlled. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine spanende Bearbeitung eines Bauteils (10) unter Zuhilfenahme einer Bearbeitungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 nur dann erfolgt, wenn die Anpresskraft (FA) innerhalb des zulässigen Intervalls liegt, um ein Abheben eines Bearbeitungswerkzeuges zu vermeiden.Method according to one of Claims 12 to 16 , characterized in that a machining of a component (10) with the aid of a processing device (1) according to one of Claims 1 to 11 only occurs when the contact force (F A ) is within the allowable interval to avoid lifting a machining tool.
DE102017213717.7A 2017-08-07 2017-08-07 Processing device for an aircraft Ceased DE102017213717A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017213717.7A DE102017213717A1 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Processing device for an aircraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017213717.7A DE102017213717A1 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Processing device for an aircraft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017213717A1 true DE102017213717A1 (en) 2019-02-07

Family

ID=65019980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017213717.7A Ceased DE102017213717A1 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Processing device for an aircraft

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017213717A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3770571A1 (en) * 2019-07-24 2021-01-27 Johannes Lübbering GmbH Method for determining stiffness information in drilling processes
WO2021191610A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 True Position Robotics Limited Robot drilling clamp and computer-implemented methods for operating a robotic drill
CN114683298A (en) * 2021-11-18 2022-07-01 西安交通大学 Magnetic control soft sensing robot

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006004932A1 (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Markus Eisold Holding-down clamp for a machine tool comprises a base plate, a holding-down plate and devices for transferring pressure forces from the base plate to the holding-down plate
US7959385B2 (en) * 2007-05-24 2011-06-14 Hitachi Via Mechanics, Ltd. Printed circuit board machining apparatus
DE102010008998A1 (en) * 2010-02-24 2011-08-25 KraussMaffei Technologies GmbH, 80997 Processing device for e.g. milling I-panel utilized in motor car, has processing unit whose mounting plate is fastened to robot arm, and adjustable spacer arranged in movable and spring-biased manner with respect to plate
EP2851153B1 (en) * 2012-05-16 2017-08-23 Loxin 2002, S.l. Electric spindle with axial force control, intended for friction welding and other uses

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006004932A1 (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Markus Eisold Holding-down clamp for a machine tool comprises a base plate, a holding-down plate and devices for transferring pressure forces from the base plate to the holding-down plate
US7959385B2 (en) * 2007-05-24 2011-06-14 Hitachi Via Mechanics, Ltd. Printed circuit board machining apparatus
DE102010008998A1 (en) * 2010-02-24 2011-08-25 KraussMaffei Technologies GmbH, 80997 Processing device for e.g. milling I-panel utilized in motor car, has processing unit whose mounting plate is fastened to robot arm, and adjustable spacer arranged in movable and spring-biased manner with respect to plate
EP2851153B1 (en) * 2012-05-16 2017-08-23 Loxin 2002, S.l. Electric spindle with axial force control, intended for friction welding and other uses

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3770571A1 (en) * 2019-07-24 2021-01-27 Johannes Lübbering GmbH Method for determining stiffness information in drilling processes
WO2021191610A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 True Position Robotics Limited Robot drilling clamp and computer-implemented methods for operating a robotic drill
GB2593501B (en) * 2020-03-25 2024-06-05 True Position Robotics Ltd Robot drilling clamp
CN114683298A (en) * 2021-11-18 2022-07-01 西安交通大学 Magnetic control soft sensing robot
CN114683298B (en) * 2021-11-18 2023-08-18 西安交通大学 Magnetically controlled soft sensing robot

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016108498B4 (en) WORKING SYSTEM FOR ADJUSTING THE SPEED OF A MACHINING TOOL AND THE FEEDING SPEED OF A WORKPIECE
DE102015104164B4 (en) Method and device for robot-assisted surface treatment
DE102009040062A1 (en) Device for finishing bearing ring, has tool turret whose tool holder is loaded with short-stroke device and receives machining tools, where short-stroke device includes oscillating drive to generate oscillation movement of stone holder
DE102017213717A1 (en) Processing device for an aircraft
DE102014017285B4 (en) An article fixing device for fixing an object to a receiving part, a machine tool, a robot, and a method of fixing an article to a receiving part
EP3288712B1 (en) Device for machining surfaces
EP2926943A1 (en) Profile machining device and method for machining profiles
EP3589459B1 (en) Articulated-arm robot and method for machining a workpiece by means of the articulated-arm robot
DE102018001505A1 (en) Method for machining a workpiece by means of an articulated robot
EP2162806A1 (en) Numerically controlled machine tool
AT512802A1 (en) Position compensation system in a transfer center for machining workpieces
DE102010008998B4 (en) Device for processing a plastic workpiece
DE102007024760A1 (en) Method for fine grinding of inner surfaces of roller bearing rings, involves determining contact of the cup wheel on workpiece by workpiece power sensors and measurement signals of sensors applied
EP2623257B1 (en) Position compensation device in a machine tool
AT512389B1 (en) Machine tool and method for machining a particular forged workpiece
DE10135139C1 (en) Numerically-controlled workpiece finishing device has force measuring device for measuring pressure force acting on tool spindle during finishing
DE19738818A1 (en) Pattern-controlled precision-machining system
DE102009059991B3 (en) Device for superfinish machining of workpieces, particularly annular workpieces, has cross slide and superfinishing unit, where unit is attached at cross slide
DE102020122685A1 (en) PARAMETER SETTING PROCEDURE AND CONTROL DEVICE
DE102011011754A1 (en) Method for applying an edge preparation to a cutting edge of a tool and control and processing machine for carrying out the method
DE102015113890A1 (en) Machine tool with workpiece position and weight-dependent deflection compensation
DE102019218485A1 (en) Work facility
DE102018006612A1 (en) Method for determining the mass and center of gravity of a load of a movement system, in particular in a machine tool
EP3223094A1 (en) Control device for a cnc milling machine
DE102006029936B4 (en) Repair tool for a grinding tool and method for repairing a grinding tool

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final