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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zur Erzeugung eines auf eine Seite eines Flugzeugbauteils ausgeübten Haltedrucks, der einer auf die entgegen gesetzte Seite des Flugzeugbauteils wirkenden Kraft entgegenwirkt, wobei die Haltevorrichtung aus einem Träger und mindestens einer mit dem Träger verbundenen Halteeinrichtung besteht, wobei jede Halteeinrichtung ein über den Träger hervorstehendes Halteelement aufweist, das zum Ansetzen an das Flugzeugbauteil in dem Haltebereich vorgesehen ist, wobei das Halteelement relativ zum Träger verschiebbar ist, so dass der Abstand des Kontaktbereiches des Halteelementes zum Träger variabel ist, und wobei der Abstand des Kontaktbereichs des Halteelements von dem Träger entsprechend der Kontur des Flugzeugbauteils in einem zu haltenden Bereich eingerichtet ist.
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Bei der Bearbeitung eines Flugzeugbauteils, beispielsweise bei der Anfertigung von Bohrungen in einem Flugzeugbauteil mittels einer Bohreinheit wird eine Haltevorrichtung verwendet, um auf das Flugzeugbauteil einen Haltedruck auszuüben, der der von der Bohreinheit auf das Flugzeugbauteil ausgeübten Kraft entgegenwirkt. Ein solcher Haltedruck kann beispielsweise erforderlich sein, um das Eindringen von Bohrspänen in die Zwischenräume zwischen zwei zu verbindenden Flugzeugbauteilen zu verhindern. Für einen bestimmten Bereich auf der Oberfläche eines Flugzeugbauteils ist beispielsweise eine Trägerplatte mit einer Mehrzahl von Haltestiften vorgesehen. Je nach der Kontur des Flugzeugbauteils in diesem Bereich ragen die Haltestifte um einen jeweils individuell festgelegten Abstand über die Trägerplatte hinaus, um eine konturgerechte Anpassung und dadurch einen gleichmäßigen Haltedruck der Haltestifte auf das Flugzeugbauteil zu erreichen. Für jeden bestimmten Bereich auf der Oberfläche eines Flugzeugbauteils ist daher eine individuell an die jeweilige Kontur angepaßte Haltevorrichtung erforderlich. Die Vorhaltung und Handhabung einer Vielzahl von individuellen Haltevorrichtungen ist kompliziert und verursacht einen hohen Aufwand. Bei einer Abweichung der Formung des Flugzeugbauteils von der vorgesehenen Form kann es zu einer nicht optimalen Anlage der Haltevorrichtung an das Flugzeugbauteil kommen. Hierdurch entsteht die Gefahr, daß Bohrspäne in die Zwischenräume zwischen zwei zu verbindenden Flugzeugbauteilen eindringen.
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Die
DE 100 23 921 C2 zeigt eine Haltevorrichtung mit einem Träger und mehreren mit dem Träger verbundenen Halteeinrichtungen. Die jeweilige Halteeinrichtung ist relativ zum Träger verschiebbar ausgeführt, so dass der Abstand des Kontaktbereiches des Halteelementes zum Träger derart variabel ist, dass der Abstand des Kontaktbereiches des Halteelements von dem Träger entsprechend der Kontur eines dreidimensionalen Gegenstandes in einem zu haltenden Bereich eingerichtet ist.
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Die
DE 42 03 992 C1 offenbart eine Einspannvorrichtung für Gegenstände mit unebener Oberfläche. Die Einspannvorrichtung umfasst einen Spannbock, der auf einer Außenseite Gleitlöcher aufweist, in denen zum Teil eingelassene, vorstehende Spannkolben verschiebbar eingeführt sind. Die Gleitlöcher sind über einen Ausgleichskanal untereinander verbunden, der mit einem inkompressiblen Medium gefüllt ist. Dieses Medium wird in die Gleitlöcher gepreßt, wodurch die Spannkolben mehr oder weniger weit herausgeschoben werden.
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Die
DE 41 35 490 C1 zeigt ein hydraulisches Spannelement zum Spannen und zur Abstützung von Formen und Werkstücken oder Werkzeugen auf Werkzeugmaschinen.
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Die
DE 41 10 328 A1 zeigt eine Spannvorrichtung zum gleichzeitigen Spannen von verschiedenen Profilen. Die Spannvorrichtung umfasst mehrere Zylinderstempeln, die ohne Zwischenraum jeden Punkt andrücken, um alle Profile zu erfassen.
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Die
DE 697 31 933 T2 zeigt eine Aufspannvorrichtung, die sich zum Halten und Befestigen eines Stabes mittels einer Klemmhülse eignet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfach und schnell handhabbare, mit geringem Aufwand verbundene und insbesondere genau anpaßbare Haltevorrichtung bereitzustellen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Mitteln des Anspruchs 1, insbesondere dadurch, dass jede Halteeinrichtung zur hydraulischen Verschiebung des Halteelementes einen Hydraulikzylinder aufweist, in dem ein mit dem Halteelement mechanisch verbundener Kolben verschiebbar gelagert ist, dass der Hydraulikzylinder einen mit einem Hydraulikflüssigkeits-Reservoir verbundenen Auslass aufweist, und dass das Halteelemente durch Abschließen des hydraulischen Systems festsetzbar ist. Dies ermöglicht es, dass sich die Haltevorrichtung beim Ansetzen an das Flugzeugbauteil durch Verschieben des mindestens einen Halteelements jeweils an die Bauteilkontur anpaßt. Es ist daher für eine Mehrzahl von Bereichen auf der Oberfläche eines Flugzeugbauteils eine einzige Haltevorrichtung universell anpaßbar und verwendbar, wodurch sich die Anzahl der vorzuhaltenden Haltevorrichtungen und damit der Aufwand entsprechend verringert. Ein manuelles Verstellen des mindestens einen Halteelements ist nicht erforderlich. Die Haltevorrichtung kann durch Umsetzen nacheinander für verschiedene Bauteilbereiche verwendet werden. Dies ermöglicht einen zügigen Ablauf. Aufgrund der hydraulischen Verschiebbarkeit des Halteelementes, läßt sich insbesondere das Festsetzen des Halteelements besonders einfach durch Abschließen des hydraulischen Systems, beispielsweise durch einfaches Schließen eines Ventils, realisieren.
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Vorzugsweise weist die Haltevorrichtung eine Feststelleinrichtung zum Festsetzen des mindestens einen Halteelements relativ zum Träger auf. Nach dem Ansetzen der Haltevorrichtung an das Flugzeugbauteil und der Anpassung des Halteelements an die Bauteilkontur durch dessen freie Verschiebung wird die Feststelleinrichtung betätigt, damit das Halteelement einen Haltedruck auf das Flugzeugbauteil ausüben kann. Die Feststelleinrichtung kann vorzugsweise ansteuerbar sein, beispielsweise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch. Die Erfindung umfaßt jedoch auch eine manuelle Betätigung der Feststelleinrichtung. Weiterhin kann vorzugsweise eine Feststelleinrichtung einer Mehrzahl von Halteelementen zugeordnet sein, um die Feststellung der Halteelemente zu beschleunigen.
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In einer anderen Ausführungsform ist das Halteelement hinsichtlich seiner Verschiebung relativ zum Träger ansteuerbar. Jedes Halteelement kann dann für die Verwendung in einem bestimmten Bereich eines Flugzeugbauteils konturgenau eingestellt werden. Dies ermöglicht es beispielsweise, die Einstellung der Halteelemente für unterschiedliche Bauteilkonturen in einer Speichereinrichtung zu speichern und je nach gewünschter Verwendung der Haltevorrichtung eine entsprechende Einstellung automatisch vorzunehmen. Die zu speichernde Einstellung kann mittels einer Kalibrierung der Haltevorrichtung ermittelt werden.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:
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1: eine Querschnittsansicht einer Haltevorrichtung in Ruheposition; und
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2: eine Querschnittsansicht einer auf ein Flugzeugbauteil aufgesetzten Haltevorrichtung.
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Eine Haltevorrichtung 10 umfaßt eine Trägerplatte 11 und eine Mehrzahl darauf montierter Halteeinrichtungen 12, 13. Die Halteeinrichtungen 12, 13 sind im vorliegenden Beispiel gleichartig aufgebaut; dies ist jedoch nicht notwendigerweise der Fall. Jede Halteeinrichtung 12, 13 umfaßt einen Hydraulikzylinder 14, in dem ein Kolben 15 verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 15 ist mit einem Stift 16 verbunden, der durch eine Bohrung in der Trägerplatte 11 geführt ist und über eine dem zu haltenden Flugzeugbauteil 40 zugewandte Oberfläche 17 der Trägerplatte 11 hervorsteht. Auf der dem Stift 16 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 15 ist der Hydraulikzylinder 14 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und weist einen mit einem Hydraulikflüssigkeits-Reservoir 23 verbundenen Auslaß 18 auf, der mittels eines Ventils 19 absperrbar ist.
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Ausgehend von der in 1 gezeigten Ruhestellung der Haltevorrichtung 10, bei der die Stifte 16 der Halteeinrichtungen 12, 13 einen maximalen Überstand über die Trägerplatte 11 aufweisen, kann die Haltevorrichtung 10 auf ein Flugzeugbauteil 40 aufgesetzt werden. Das Flugzeugbauteil 40 umfaßt beispielsweise einen Teil der äußeren Flugzeughaut 41 und einen Teil der inneren Flugzeughaut 42, die in einem bestimmten Bereich bearbeitet werden sollen. Es kann sich beispielsweise auch um ein Tragflächenteil handeln. In dem Bearbeitungsbereich weist die zu haltende Oberfläche 43 des Flugzeugbauteils 40 eine bestimmte gekrümmte, d. h. nicht-ebene Form auf. Beim Aufsetzen der Haltevorrichtung 10 auf die Oberfläche 43 des Flugzeugbauteils 40 im Bearbeitungsbereich werden die Stifte 16 der Halteeinrichtungen 12, 13 durch den Kontakt mit dem Flugzeugbauteil 40 relativ zu den Hydraulikzylindern 14 bzw. zur Trägerplatte 11 verschoben. Die Stärke der Verschiebung eines Stifts 16 ergibt sich je nach Kontur des Flugzeugbauteils 40 an der Position des Stifts 16, so daß eine individuelle Anpassung der Haltevorrichtung 10 an die Kontur des Flugzeugbauteils 40 stattfindet. Durch die Verschiebung des Kolbens 15 wird eine entsprechende Menge Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikzylinder 14 durch den Auslaß 18 verdrängt.
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Wenn die Halteposition erreicht ist, d. h. wenn sämtliche Stifte 16 der Halteeinrichtungen 12, 13 in Kontakt mit dem Flugzeugbauteil 40 stehen, wird das Ventil 19 gesperrt. Dies kann beispielsweise mittels eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Steuersignals über eine Steuerleitung 20 geschehen. Die Haltevorrichtung 10 weist zu diesem Zweck vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung 22 auf. Auch eine manuelle Betätigung des Ventils 19 ist möglich. Weiterhin ist kann auch in einer nicht gezeigten Ausführungsform ein gemeinsames Hydraulikflüssigkeits-Reservoir für mehrere oder sämtliche Halteeinrichtungen 12, 13 vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Verwendung eines Ventils zur Absperrung des Reservoirs ausreichen, so daß nicht für jedes Halteeinrichtung 12, 13 ein separates Ventil 19 erforderlich ist.
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Durch das Schließen des Ventils 19 wird aufgrund der Inkompressibilität der Hydraulikflüssigkeit die Position des entsprechenden Stifts 16 festgelegt. Wird nun auf das Flugzeugbauteil eine Kraft auf der den Halteeinrichtungen 12, 13 entgegengesetzten Seite des Flugzeugbauteils 40 ausgeübt, wie in 2 durch die Pfeile 21 schematisch angedeutet, so wird das Flugzeugbauteil 40 gegen die Stifte 16 der Halteeinrichtungen 12, 13 gedrückt. Die Stifte 16 üben eine der genannten Kraft entgegengesetzte Haltekraft auf das Flugzeugbauteil 40 aus, um dieses entsprechend seiner Kontur zu halten. Es ist daher eine exakte Anpassung der Halteelemente 16 an die Form des Flugzeugbauteils 40 möglich.
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Nach Beendigung der Bearbeitung des Flugzeugbauteils 40 werden die Ventile 19 wieder geöffnet. Die Haltevorrichtung 10 kann dann auf einen anderen Bearbeitungsbereich eines Flugzeugbauteils gesetzt werden, wobei sich die Halteelemente 16 wiederum an die jeweilige Oberflächenkontur des Flugzeugbauteils anpassen, wonach die Ventile 19 wiederum geschlossen werden. Die Haltevorrichtung 10 ist daher eine Universal-Haltevorrichtung, die in weiten Grenzen an beliebige Oberflächenkonturen von Flugzeugbauteilen angepaßt werden kann.
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Vorzugsweise weist die Haltevorrichtung 10 eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vorspannung auf das Halteelement 16 in Richtung des zu haltenden Flugzeugbauteils 40 auf. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Feder 24 handeln. Hierdurch wird erreicht, daß der Stift 16 einer Halteeinrichtung 12, 13 im Ruhezustand, d. h. in einem nicht auf ein Flugzeugbauteil 40 angesetzten Zustand, einen maximalen Überstand über die Trägerplatte 11 aufweist. Nach dem Abnehmen der Haltevorrichtung 10 wird daher selbsttätig eine Ruhestellung der Stifte 16 eingestellt, aus der eine Anpassung an eine beliebig geformte Oberfläche eines Flugzeugbauteils möglich ist.
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Vorzugsweise weist die Haltevorrichtung eine Druckmeßeinrichtung zur Messung des von dem Flugzeugbauteil auf die Haltevorrichtung ausgeübten Drucks auf. Dies kann beispielsweise eine Einrichtung zur Messung des Hydraulikflüssigkeitsdrucks sein. Das dadurch ermittelte Drucksignal kann zur Prozeßüberwachung oder beispielsweise als Steuergröße zum Steuern der Ventile 19 dienen.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform wird der Stift 16 mittels eines Elektroantriebs verschoben. In diesem Fall wird das Festsetzen der Position des Stifts 16 durch Ausschalten des Elektroantriebs erreicht, der zu diesem Zweck vorzugsweise elektrisch ansteuerbar ist. Sämtliche Stifte 16 sind zweckmäßigerweise zunächst in einer maximal gegenüber der Trägerplatte 11 zurückgezogenen Position. Dann wird die Trägerplatte 11 im Bereich der zu haltenden Oberfläche des Flugzeugbauteils 40 angeordnet und die Stifte 16 werden ausgefahren, bis sie in Kontakt mit dem Flugzeugbauteil 40 stehen. Vorzugsweise ist eine Steuerschaltung vorgesehen, die bei einem bestimmten Anpreßdruck des Flugzeugbauteils 40 an den Stift 16 den Elektroantrieb ausschaltet. Der Anpreßdruck wird vorzugsweise aus Kenngrößen des Elektroantriebs ermittelt; es kann jedoch statt dessen auch ein Drucksensor vorgesehen sein. Die Steuerschaltung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß bei einer Aufhebung des Anpreßdrucks, insbesondere durch Abnehmen der Haltevorrichtung 10 von dem Flugzeugbauteil 40, der Stift 16 selbsttätig in die Ruheposition verfahren wird.
