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Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares System zum Führen bzw. Positionieren eines Roboters für einen automatisierten Montage-/Fertigungsschritt an einem Bauteil eines Rumpfes eines Luft-/Raumfahrzeuges sowie einen Flugzeugrumpf mit einem derartigen modularen System.
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Eine Rumpfschale eines modernen Flugzeuges besteht typischerweise aus einer tragenden Rahmenstruktur aus starren Versteifungselementen, welche mit einer Außenhaut beplankt sind. Die tragende Rahmenstruktur umfasst in der Regel unter anderem Querträger der Bodenstruktur, Spante, die in einer Umfangsrichtung des Flugzeugrumpfes orientiert sind, sowie in einer Längsrichtung des Flugzeugrumpfes ausgerichtete Stringer. Ein üblicher Spant wird wiederum aus mehreren gekrümmten Spantsegmenten gebildet, welche mittels Verbindungselementen sowohl miteinander als auch mit den Stringern und/oder der Außenhaut verbunden sind.
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Im Zuge der fortschreitenden Automatisierung des Fertigungsprozesses von Flugzeugen werden bereits seit längerer Zeit semi- oder vollautomatisierte Systeme für bestimmte Montage- oder Fertigungsschritte verwendet, wie z.B. für Nietarbeiten, Bohrungen, Fräsarbeiten, Klebungen usw..
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Derartige Montage- oder Fertigungsarbeiten im Inneren eines Rumpfes eines Luftfahrzeuges sind aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit schwieriger zu automatisieren. Es werden hier beispielsweise roboterbasierte Ansätze mitsamt kostenaufwendiger Messsysteme verwendet, um die geforderte Genauigkeit zu erreichen. Um eine exakte senkrechte Ausrichtung der Werkzeuge bezüglich einer Montagefläche des Rumpfes zu erreichen, werden mitunter komplexe metrologische oder mechanische Systeme eingesetzt.
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Obwohl auf beliebige Montage-/Fertigungsschritte an beliebigen Bauteilen eines Rumpfes oder in einem Rumpf eines Luft-/Raumfahrzeuges anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf die Montage einen Einrichtungsgegenstand im Inneren eines Rumpfes eines Luftfahrzeuges näher erläutert.
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Im Rumpf eines Luftfahrzeuges ist üblicherweise ein ebener Boden vorgesehen, welcher eine Passagierkabine, ein Frachtraum oder allgemein eine Kabine begrenzt. Typischerweise wird eine Kabinenmöblierung des Luftfahrzeuges, wie z.B. Passagiersitze, Sitze für die Kabinenbesatzung, Trennwände, Bordtoiletten oder andere sogenannte Kabinenmonumente, am Boden verankert. Ferner werden beispielsweise Hutablagen oder Kabelschächte auch an den einzelnen Trägern des Rumpfes des Luftfahrzeuges befestigt. Für automatisierte Montageschritte wird in dem Rumpf des Luftfahrzeuges üblicher Weise ein Hilfsmontagesystem bestehend aus Schienen installiert, um die für die automatisierten Montageschritte benötigten Roboter mittels des vorinstallierten Schienensystems entlang der Montagerichtung zu führen und die einzelnen Schritte in Montagerichtung ausführen zu lassen.
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Des Weiteren ist es bekannt, autonom geführte Fahrzeuge, sogenannte AGVs, einzusetzen, bei denen beispielsweise ein portabler Roboter bestimmten Markierungen in Montagerichtung folgt oder mittels Radiowellen oder Lasermarkern entsprechend navigiert wird.
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Bekannt ist ferner, dass beispielsweise ein sogenanntes „Flex Track System“ für automatisierte Montageschritte verwendet wird, bei welchem Führungsschienen über Saugnäpfe oder dergleichen an Strukturelementen eines Rumpfes befestigt werden. An den Führungsschienen wiederum können Werkzeuge entlanggeführt werden, wie z.B. CNC-Maschinen, d.h. Werkzeugmaschinen mit rechnergestützter numerischer Steuerung, Bohr- und/oder Nietmaschinen oder dergleichen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vereinfachte Lösung für die automatisierte Montage oder Fertigung eines Bauteils eines Rumpfes zu finden, die zudem platzsparend und kostengünstig ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein modulares System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Flugzeugrumpf mit einem derartigen modularen System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
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Demgemäß wird ein modulares System zum Führen bzw. Positionieren eines Roboters für einen automatisierten Montage-/Fertigungsschritt an einem Bauteil eines Rumpfes eines Luft-/Raumfahrzeuges bereitgestellt mit mindestens zwei Halteeinrichtungen, welche jeweils einen Verbindungsabschnitt für eine Verbindung mit einem Strukturelement des Rumpfes und jeweils eine Lageranordnung aufweisen; einem Schlittenelement, welches mittels der Lageranordnungen der mindestens zwei Halteeinrichtungen gelagert ist; einer Basisplatte, welche an dem Schlittenelement befestigbar ist und an welcher der zu führende bzw. zu positionierende Roboter anbringbar ist; und Verstellmittel zum definierten Verschieben des Schlittenelementes relativ zu den mindestens zwei Halteeinrichtungen in einer Montagerichtung.
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Weiterhin wird ein Rumpf eines Luft-/Raumfahrzeuges bereitgestellt, welcher mit einem derartigen modularen System zum Führen bzw. Positionieren eines Roboters für einen automatisierten Montage-/Fertigungsschritt an einem Bauteil des Rumpfes des Luft-/Raumfahrzeuges ausgebildet ist.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass anstelle eines Schienensystems oder eines verwendeten autonom geführten Fahrzeuges ein modulares System zum Führen bzw. Positionieren eines Roboters vorgesehen ist, bei welchem der zu führende bzw. zu positionierende Roboter am Äußeren des Rumpfes oder im Inneren des Rumpfes eines Luft-/Raumfahrzeuges auf einfache, kostengünstige und platzsparende Weise mittels der Verwendung von speziellen Halteeinrichtungen gelagert und zu der gewünschten Position zum Durchführen eines automatisierten Montage-/Fertigungsschritts geführt werden kann. Im einfachsten Fall sind hierzu lediglich zwei voneinander beabstandete Halteeinrichtungen notwendig, welche an entsprechend zugeordneten Strukturelementen des Rumpfes vorab befestigbar sind. Da der auf der Basisplatte an dem Schlittenelement befestigte Roboter beispielsweise mittels eines GPS-Systems exakt positionierbar ist, kann das vorliegend vorgeschlagene modulare System als preiswertes Führungs- und Positioniersystem ausgebildet sein, welches auch durchaus ein gewisses Spiel aufweisen kann, welches aufgrund der sehr präzisen Roboterkopfausrichtung ausgleichbar ist.
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Ferner beansprucht das erfindungsgemäße System vorteilhaft einen geringen Platzbedarf, da auf räumlich weiträumig ausgedehnte Schienensysteme verzichtet werden kann.
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Auf eine ebene Führungsfläche, wie beispielsweise für die oben genannten AGVs in der Regel notwendig, kann vorliegend ferner vorteilhaft verzichtet werden, da die Halteeinrichtungen zum Lagern des Schlittens an beliebigen Strukturelementen des Rumpfes befestigbar sind.
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Ferner können vorteilhaft aufgrund der Aufteilung des Systems in einzelne Halteeinrichtungen die für den jeweiligen Anwendungsfall notwendigen Halteeinrichtungen lediglich an den Stellen installiert werden, an welchen eine Lagerung des zugeordneten Schlittens zum Führen und Positionieren des Roboters auch notwendig ist, d.h. lediglich an den Stellen, an welchen ein automatisierter Montage- oder Fertigungsschritt ausgeführt werden soll. Aufwendige Vorinstallationen an später nicht notwendigen Bereichen entfallen aufgrund des modularen Charakters des erfindungsgemäßen Systems daher vorteilhaft.
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Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Vielzahl an Halteeinrichtungen vorgesehen, welche in der Montagerichtung beabstandet zueinander angeordnet sind, vorzugsweise derart, dass eine Lagerung des Schlittenelementes in jeder Verfahrstellung durch eine an den jeweils zu verwendenden Roboter angepasste Anzahl an aufeinanderfolgenden Halteeinrichtungen gewährleistet ist. Dadurch wird eine stabile und ortsfeste Lagerung des Schlittenelementes und somit des an dem Schlittenelement befestigten Roboterkopfes durch eine geringe Anzahl an Halteeinrichtungen auf kostengünstige Weise gewährleistet. Etwaiges Spiel kann durch eine genaue Positionierung des Roboters vorteilhaft nachträglich noch ausgeglichen werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Verbindungsabschnitte der mindestens zwei Halteeinrichtungen als mechanische Clip-, Steck-, Einhänge- oder Verspanneinrichtungen, verschweißbare Verbindungsabschnitte, verklebbare Verbindungsabschnitte, verschraubbare Verbindungsabschnitte, vernietbare Verbindungsabschnitte, aufdruckbare Verbindungsabschnitte, polymere Befestigungsmittel nutzbare Verbindungsabschnitte oder dergleichen ausgebildet. Das bevorzugte Befestigungsmittel kann in Abhängigkeit des zugeordneten Strukturelementes, an welchem die Halteeinrichtung angebracht werden soll, derart ausgewählt werden, dass eine möglichst einfache, kostengünstige und mit einem geringen Zeitaufwand einhergehende Befestigungsart ausgewählt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Lageranordnungen der mindestens zwei Halteeinrichtungen zum Lagern des Schlittenelementes jeweils als Aufnahmeaussparungen, Anlagevorsprünge, Anlagekanten, Führungsnuten oder dergleichen ausgebildet. Dadurch sind insgesamt die Halteeinrichtungen kostengünstig herstellbar und weisen die für eine genaue Führung bzw. Positionierung des Roboters notwendige Lagerungsgenauigkeit auf.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die mindestens zwei Halteeinrichtungen an Standardinterfaces des zugeordneten Strukturelementes des Rumpfes, beispielsweise an standardmäßig vorgesehenen Löchern, Zapfen oder dergleichen, befestigbar. Durch die Nutzung von Standardinterfaces wird der Montageaufwand zum Anbringen der Halteeinrichtungen an den zugeordneten Strukturelementen vorteilhaft verringert, was zusätzlich eine Zeitersparnis und eine Kostenersparnis darstellt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die mindestens zwei Halteeinrichtungen an zugeordneten Querträgern, beispielsweise den Spanten, des Rumpfes befestigbar. Als Querträger können jedoch anstelle der Spanten auch andere Querträger, beispielsweise Querträger der Bodenstruktur oder dergleichen, verwendet werden. Im Falle der Verwendung von Spanten weisen diese einen vorbestimmten konstanten Abstand zueinander auf, sodass die Halteeinrichtungen ebenfalls mit einer definiert zueinander vorgesehenen Beabstandung vorteilhaft ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Verstellmittel zum definierten Verschieben des Schlittenelementes relativ zu den mindestens zwei Halteeinrichtungen in der Montagerichtung als integraler Bestandteil der jeweiligen Halteeinrichtungen ausgebildet, beispielsweise als Kugelantrieb, Zahnradantrieb, Gleitlager oder dergleichen. Dadurch weisen die Halteeinrichtungen eine Doppelfunktion auf, da sie neben der Lagerung des Schlittenelementes zusätzlich eine Verstellung des Schlittenelementes relativ zu den vorgesehenen Halteeinrichtungen unter Verwendung der vorgesehenen Verstellmittel gewährleisten. Vorteilhaft brauchen keine weiteren Verstellmittel zusätzlich vorgesehen werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Verstellmittel zum definierten Verschieben des Schlittenelementes relativ zu den mindestens zwei Halteeinrichtungen in der Montagerichtung als integraler Bestandteil des Schlittenelementes ausgebildet, beispielsweise als Schneckenantrieb, Spindelantrieb, Kugelantrieb, Zahnradantrieb, Antriebsriemen, Kettenantrieb oder dergleichen. Hierdurch wird vorteilhaft in dem Schlittenelement ein Antrieb integriert, welcher einen in Abhängigkeit der gewünschten Genauigkeit geeigneten Antrieb des Schlittens gewährleistet. Ferner müssen keine zusätzlichen Bauteile neben den Halteeinrichtungen und dem Schlittenelement vorgesehen werden, sodass ein kostengünstiges, platzsparendes und einfach zu montierendes Montagesystem vorteilhaft geschaffen wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Verstellmittel zum definierten Verschieben des Schlittenelementes relativ zu den mindestens zwei Halteeinrichtungen in der Montagerichtung einen Schrittmotor oder dergleichen auf, welcher vorzugsweise drahtlos ansteuerbar ist. Dadurch kann unter Verwendung von Standardbauteilen eine hohe Genauigkeit bei der Positionierung des Schlittenelementes und somit des Roboterkopfes gewährleistet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Lageranordnungen der mindestens zwei Halteeinrichtungen jeweils ein Spiel zum Lagern des Schlittenelementes derart auf, dass das Schlittenelement bei einer Mehrpunktlagerung einer gekrümmten Montagerichtung folgen kann. Somit wird ein beispielsweise bewusst vorgesehenes Spiel genutzt, um das Schlittenelement einen gekrümmten Führungsverlauf durchführen zu lassen. Dies kann insbesondere bei der Montage eines Einrichtungsgegenstandes in einer gekrümmten Montagerichtung vorteilhaft sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die mindestens zwei Halteeinrichtungen Mittel zum Ausgleichen bzw. Beseitigen des bewusst vorgesehenen Spiels in der Soll-Stellung des Schlittenelementes auf, beispielsweise federvorgespannte Lageranordnungen, Füllmittel oder dergleichen. Vorteilhaft wird hierdurch nach einer erfolgreichen Führung des Schlittenelementes auf einer gekrümmten Führungslinie das Schlittenelement bei Erreichen der Soll-Stellung in dieser Soll-Stellung fest arretiert, und die notwendige Präzision der Roboterkopfpositionierung zum Durchführen des geforderten Montageschrittes gewährleistet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die mindestens zwei Halteeinrichtungen nach ihrer Verwendung in dem modularen System als Halteeinrichtungen für eine Anbindung eines Einrichtungsgegenstandes weiterverwendbar. In diesem Fall müssen die Halteeinrichtungen nach den durchgeführten Montage/Fertigungsschritten nicht entfernt werden, sondern können anschließend als Befestigungsmittel zur Aufnahme eines zugeordneten Einrichtungsgegenstandes weiterverwendet werden. Eine derartige Doppelfunktion der Halteeinrichtungen liefert ein kostengünstiges und mit einem geringen Aufwand versehenes Montagesystem.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Schlittenelement an mindestens einer Stirnseite einen Zentrierabsatz für eine selbstzentrierende Aufnahme in den Lageranordnungen der mindestens zwei Halteeinrichtungen auf. Vorteilhaft wird hierdurch eine zuverlässige, definierte und stabile Lagerung des Schlittenelementes erreicht.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das modulare System eine Sensoreinrichtung für eine Erfassung der Ist-Position des Schlittenelementes, der Ist-Position der mindestens zwei Halteeinrichtungen und/oder der Soll-Position des Schlittenelementes auf. Dadurch kann vorteilhaft auf einfache und kostengünstige Weise das Schlittenelement zu der gewünschten Soll-Position verfahren werden, sodass der zugeordnete Roboterkopf den Montageschritt mit einer höchstmöglichen Präzision durchführen kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnungen näher erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Perspektivansicht von schräg unten vorne eines modularen Systems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Perspektivansicht von schräg oben hinten des modularen Systems aus 1;
- 3 eine schematische Vorderansicht in Längsrichtung des modularen Systems nach den 1 und 2;
- 4 eine schematische Seitenansicht eines Ausschnitts eines modularen Systems gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine schematische linksseitige Ansicht des modularen Systems aus 4, teilweise im Schnitt;
- 6 eine schematische Seitenansicht eines Ausschnitts eines modularen Systems gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 7 eine schematische Seitenansicht eines Ausschnitts eines modularen Systems gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 8 eine schematische Vorderansicht in Längsrichtung, teilweise im Schnitt, eines modularen Systems gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 9 eine schematische Perspektivansicht eines ausschnittsweise dargestellten modularen Systems gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 10 eine schematische Ansicht einer Halteeinrichtung mit aufgenommenem Schlittenelement gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 11 eine schematische Draufsicht einer Anbringungsart einer Halteeinrichtung an einem zugeordneten Strukturelement des Rumpfes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Halteeinrichtung aus 10;
- 12 eine schematische Seitenansicht eines Ausschnitts eines modularen Systems gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 13a und 13b eine schematische Darstellung einer Anbringungsart einer Halteeinrichtung an einem zugeordneten Strukturelement des Rumpfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 14 eine schematische Draufsicht auf ein modulares System zum Bewerkstelligen einer gekrümmten Linienführung des Schlittenelementes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 15 eine schematische Seitenansicht eines modularen Systems gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 16 eine schematische Querschnittsansicht des modularen Systems aus 15.
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In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Obwohl vorliegend spezifische Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargestellt und beschrieben sind, wird der Fachmann bevorzugen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder gleichartigen Ausführungen die dargestellten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzukehren. Diese Anmeldung soll allgemein alle Abwandlungen oder Änderungen der hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen abdecken.
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Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis von Ausgestaltungen der Erfindung vermitteln und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Die Zeichnungen sind lediglich als schematische Zeichnungen zu verstehen und die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgenau zueinander dargestellt.
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Roboter im Sinne der vorliegenden Offenbarung können jede automatische Maschine, automatisches Werkzeug oder künstliche Vorrichtung umfassen, die mithilfe einer elektronischen Verschaltung oder Computersoftware steuerbar ist.
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Die 1 bis 3 illustrieren schematische Ansichten eines modularen Systems 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. in den Figuren bezeichnet x die Längsrichtung, y die Querrichtung und z die Hochrichtung des modularen Systems 1, wobei im Folgenden der Einfachheit halber das modulare System 1 derart beispielhaft in einem Flugzeugrumpf orientiert ist, dass x auch die Längsrichtung des Flugzeuges, y die Querrichtung des Flugzeuges und z die Hochrichtung des Flugzeuges symbolisieren.
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Wie in den 1 bis 3 ersichtlich ist, besteht das modulare System 1 aus mehreren Halteeinrichtungen 10, welche jeweils einen Verbindungsabschnitt 11 für eine Anbindung an einem zugeordneten Strukturelement des Rumpfes des Flugzeuges aufweisen, beispielsweise für eine Befestigung an einem jeweils zugeordneten Spant. Die Verbindungsabschnitte 11 der Halteeinrichtungen 10 können auf unterschiedlichste Art und Weise mit dem jeweils zugeordneten Strukturelement verbunden werden. Beispielsweise können die Verbindungsabschnitte 11 der Halteeinrichtungen 10 jeweils als eine mechanischen Clip-, Einhänge- oder Verspanneinrichtung ausgebildet sein. Wie weiter unten näher beschrieben wird, ist auch eine Steckverbindung möglich, mittels welcher die Halteeinrichtungen 10 an den zugeordneten Strukturelementen aufsteckbar sind. Auch eine Befestigung mittels Verschweißen, Verkleben, Verschrauben, Vernieten, Aufdrucken, polymeren Befestigungsmitteln oder dergleichen ist ebenfalls vorstellbar. Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass die einzelnen Halteeinrichtungen 10 nicht notwendigerweise dieselben Befestigungsmittel aufweisen müssen, sondern dass in Abhängigkeit des jeweils zugeordneten Strukturelementes eine bevorzugte Befestigungsart für jede Halteeinrichtung 10 gesondert auswählbar sein kann.
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Des Weiteren weist jede Halteeinrichtung 10 eine Lageranordnung 15 auf, welche für eine geführten Aufnahme eines zugeordneten Schlittens 20 ausgebildet sind. Die Lageranordnungen 15 sind beispielsweise, wie in den 1 bis 3 ersichtlich ist, als Anlagekanten 16 ausgebildet, welche zusammen einen Aufnahmebereich 17 zur Aufnahme des zugeordneten Schlittens 20 definieren. Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass die Lageranordnungen 15 alternativ auch als Aufnahmeaussparungen, Anlagevorsprünge, Führungsnuten oder dergleichen ausgebildet werden können. Entscheidend ist lediglich, dass eine definierte Aufnahme und Führung des zugeordneten Schlittens 20 bewerkstelligt wird.
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Der Schlitten 20 ist beispielhaft, wie in den 1 bis 3 illustriert ist, als sich längserstreckender Formkörper ausgebildet, welcher vorzugsweise einen konstanten und beispielsweise rechteckigen Querschnitt aufweist und an den beiden Stirnseiten vorzugsweise zum Bilden von Zentrierspitzen 22 verjüngt zulaufend ausgebildet ist. Durch die Zentrierspitzen 22 wird die Aufnahme des Schlittens 20 in die Lageranordnung 15 der jeweils nächsten Halteeinrichtung 10 unterstützt und eine Selbstzentrierung für eine stabile Lagerung gewährleistet.
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Die Halteeinrichtungen 10, wie oben bereits erwähnt, sind beispielsweise an den jeweiligen zugeordneten Spanten des Flugzeugrumpfes derart angebracht, dass die Halteeinrichtungen 10 einen definierten Abstand zueinander in Längsrichtung aufweisen und eine sich in Längsrichtung geradlinig verlaufende Führungsrichtung definieren. Der Schlitten 20 wiederum weist vorzugsweise eine derartige Längserstreckung auf, dass zumindest zwei Halteeinrichtungen 10 in jeder Verfahrstellung des Schlittens 20 diesen lagestabil lagern. Somit ist aufgrund der zumindest vorgesehenen Zweipunktlagerung eine geradlinige Führung auf einfache Weise bewerkstelligbar.
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Wie in 1 dargestellt ist, weist der Schlitten 20 insbesondere eine derartige Längserstreckung auf, dass er in jeder Verfahrstellung von drei aufeinanderfolgenden Halteeinrichtungen 10 getragen und geführt wird. Eine derartige Dreipunktlagerung hat sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich einer definierten Führung mit herausgestellt.
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Wie in den 1 bis 3 ferner dargestellt ist, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Basisplatte 30 derart fest an dem Schlitten 20, beispielsweise an der Unterseite des Schlittens 20, befestigt, dass die Führung des Schlittens 20 durch die einzelnen Halteeinrichtungen 10 hindurch weiterhin gewährleistet ist. Beispielsweise können die Lageranordnungen 15 der Halteeinrichtungen 10 einen entsprechend nach unten geöffneten Bereich 18 aufweisen, durch welchen die Basisplatte 30 bei einem Verschieben des Schlittens 20 relativ zu den Halteeinrichtungen 10 hindurchführbar ist.
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An der oben genannten Basisplatte 30 ist ferner vorzugsweise ein Roboterarm 31 bzw. die Roboterkinematik befestigt, an welchem bzw. an welcher ein nicht dargestellter Roboterkopf derart befestigbar ist, dass die gewünschten Freiheitsgrade für ein Ausführen der gewünschten automatisierten Montage- bzw. Fertigungsschritte gewährleistet sind. In 3 ist für eine Vereinfachung der Darstellung der Roboterarm 31 nicht explizit dargestellt.
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Wie insbesondere in 3 ersichtlich ist, sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner Verstellmittel 40 in Form beispielsweise eines Rollenlagers 41 vorgesehen. Die Verstellmittel 40 dienen einem definierten Verschieben des Schlittens 20 relativ zu den einzelnen Halteeinrichtungen 10 in der vorgesehenen Montagerichtung, welche vorliegend vorzugsweise der x-Richtung entspricht.
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Die Rollenlager 41 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3 beispielhaft im Bereich der Lageranordnungen 15 der jeweiligen Halteeinrichtungen 10 derart vorgesehen, dass sie in formschlüssigem oder kraftschlüssigem Eingriff mit den jeweils zugeordneten Bereichen, beispielsweise Eckbereichen, des durchzuführenden Schlittens 20 stehen. Beispielsweise kann der Schlitten 20 entlang der Montagerichtung, d.h. vorliegend der x-Richtung, durch die einzelnen Halteeinrichtungen 10 manuell hindurchgeschoben werden, wobei die Rollenlager 41 die gleitende Verschiebung entsprechend unterstützen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Rollenlager 41, beispielsweise drahtlos, derart ansteuerbar sind, dass ein aktives Hindurchführen des Schlittens 20 durch die einzelnen Halteeinrichtungen 10 bewerkstelligt wird. Des Weiteren ist es auch möglich, dass die einzelnen Rollenlager erst bei In-Kontakt-Bringung mit dem zugeordneten Schlitten 20 derart entsprechend aktiviert werden, dass sie den Schlitten 20 aktiv beim Hindurchgleiten durch die einzelnen Halteeinrichtungen 10 fördern.
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Es ist ferner auch vorstellbar, dass die Verstellmittel 40 als andersartig ausgebildeter integraler Bestandteil der jeweiligen Halteeinrichtungen 10 ausgebildet sind, beispielsweise als Zahnradantrieb oder dergleichen.
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Es ist auch vorstellbar, dass die Verstellmittel 40 zum definierten Verschieben des Schlittens 20 als integraler Bestandteil des Schlittens 20 ausgebildet sind, beispielsweise als Kugelantrieb, Spindelantrieb, Zahnradantrieb, Antriebsriemen, Kettenantrieb oder Schneckenantrieb, welcher weiter unten unter Bezugnahme auf die 15 und 16 näher erläutert wird.
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Ebenfalls ist es vorstellbar, dass die Verstellmittel 40 sowohl Bestandteil der Halteeinrichtungen 10 als auch Bestandteil des Schlittens 20 sind, wobei in diesem Fall die einzelnen Verstellmittel sich derart miteinander in Eingriff befinden können, dass eine definierte Führung des Schlittens 20 durch die einzelnen Halteeinrichtungen 10 hindurch entlang der Montagerichtung gewährleistet ist.
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Vorzugsweise können die einzelnen Halteeinrichtungen 10 an Standardinterfaces der zugeordneten Strukturelemente befestigt werden. Beispielsweise können standardmäßig vorgesehene Löcher oder Zapfen an den Spanten, an den zugeordneten Querträgern oder an Befestigungsschienen als komplementäre Befestigungsmittel zum Befestigen der jeweiligen Halteeinrichtungen 10 verwendet werden. Dadurch entfällt vorteilhaft ein zusätzliches Vorsehen derartiger Bohrungen oder Zapfen an den jeweils zugeordneten Strukturelementen bzw. Schienensystemen.
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Weiter vorteilhaft können die Halteeinrichtungen 10 nach Beendigung der durchgeführten automatisierten Montage- bzw. Fertigungsschritte mithilfe des erfindungsgemäßen modularen Systems 1 als nachträglicher Halter für eine Anbringung eines Einrichtungsgegenstandes weiterverwendet werden, beispielsweise zur Befestigung einer Bordküche, einer Bordtoilette, einer Hutablage oder dergleichen. Dadurch müssen die jeweiligen Halteeinrichtungen 10 nicht wieder von den zugeordneten Strukturelementen entfernt werden und weisen vorteilhaft die oben genannte Doppelfunktion auf, was mit einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis verbunden ist.
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Mit dem oben beschriebenen modularen System 1 ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, den Schlitten 20 in einer vorbestimmten Montagerichtung mittels der zugeordneten Halteeinrichtungen 10 definiert zu führen. Im Falle der Verwendung eines beispielsweise GPS-gesteuerten Roboterkopfes kann das oben beschriebene modulare System 1 durchaus gewisse Toleranzen aufweisen, da diese Toleranzen durch die genaue Positionierung des Roboterkopfes ausgeglichen werden können. Dadurch ist das beschriebene modulare System 1 sehr kostengünstig herstellbar.
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Ferner können beispielsweise eine oder mehrere nicht dargestellte Sensoreinrichtungen vorgesehen sein, welche die Ist-Position des Schlittens 20 erfassen und mit der Soll-Position des Schlittens 20 abgleichen. Anschließend wird der Schlitten 20 so lange verfahren, bis er seine Soll-Position erreicht hat, in welcher der angebundene Roboter den gewünschten automatisierten Montage- bzw. Fertigungsschritt durchführt. Auch hier können etwaige Toleranzen des modularen Systems 1 durch eine genauere Positionierung des Roboterkopfes ausgeglichen werden. Vorteilhaft ist das gesamte modulare System 1 auf die gewünschte Genauigkeit und auf den jeweiligen Anwendungsfall derart abgestimmt, dass eine Kosten-Nutzen-Analyse die Fertigungstoleranzen der einzelnen Elemente des modularen Systems 1 vorgibt. Auch die jeweilige Antriebsart bzw. die Verstellmittel 40 zum Verstellen des Schlittens 20 relativ zu den zugeordneten Halteeinrichtungen 10 sind in Abhängigkeit der gewünschten Genauigkeit auszuwählen. Beispielsweise können Spindelantriebe, ein Schrittmotor, ein Schneckenantrieb wie weiter unten näher ausgeführt, ein Zahnradantrieb, ein Kugelantrieb, ein Riemenantrieb oder dergleichen Verwendung finden. Die jeweiligen Antriebe können vorteilhaft auch drahtlos oder mittels einer Kabelverbindung angesteuert werden. Etwaige Markierungen und Kamerasysteme können ebenfalls zur genauen Positionierung des Schlittens 20 verwendet werden.
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An der oben beschriebenen Roboterbasisplatte 30 kann jedes beliebige Werkzeug bzw. jeder beliebige Roboter direkt oder mittels eines Verbindungsarms 31 an den Schlitten 20 angebunden werden, wie beispielsweise ein Sprühkopf, ein Druckkopf, ein Schraubkopf, ein Nietkopf, ein Vibrationskopf, ein Schweißkopf, ein Induktionsschweißkopf, ein Schleifkopf, ein Greifroboter, ein Sauggreifroboter, ein Klemmkopf oder dergleichen. Ferner ist es auch möglich, dass mehrere Werkzeuge oder Roboter an der Basisplatte 30 des Schlittens 20 zum Ausführen eines oder mehrerer Montage- bzw. Fertigungsschritte gleichzeitig oder nacheinander vorgesehen sind. Auch können mehrere Basisplatten zum Anbinden mehrerer Werkzeuge oder Roboter vorgesehen sein.
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Im Folgenden wird anhand der 4 und 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines modularen Systems 1 der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Hierbei illustriert 4 eine schematische Seitenansicht und 5 eine schematische Vorderansicht, teilweise im Schnitt, eines Ausschnitts eines modularen Systems 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt eine Befestigung der Halteeinrichtungen 10 an den zugeordneten Strukturelementen 50 des Rumpfes des Flugzeuges mittels einer Steck- oder Schraubverbindung 110, wobei vorzugsweise Standardlochungen des Strukturelementes 50 verwendbar sind. Gemäß dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede Halteeinrichtung 10 im Bereich der jeweiligen Verbindungsabschnitte 11 eine oder mehrere Durchgangsbohrungen 111 auf, welche bei einer Anlage an dem jeweiligen Strukturelement 50 in Flucht mit den jeweiligen Lochungen des Strukturelementes 50 bringbar sind. Anschließend können entsprechende Befestigungsmittel 110, beispielsweise Steck-/Schraubverbindungen 110, in die Durchgangsbohrungen 111 eingesetzt und die jeweiligen Halteeinrichtungen 10 an dem zugeordneten Strukturelement 50 befestigt werden. Wie in den 4 und 5 ersichtlich ist, sind die Befestigungsmittel 110 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Längsrichtung des modularen Systems 1 vorgesehen, wobei vorzugsweise mindestens zwei in Querrichtung zueinander beabstandete Befestigungsmittel 110 zum Verhindern eines Drehmomentes vorgesehen sind.
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Es ist auch denkbar, dass ein an der Basisplatte 30 befestigter Roboter bei der Anbringung der jeweiligen Halteeinrichtungen 10 die notwendigen Montageschritte durchführt, wobei vorzugsweise jeweils die nächste zu verwendende Halteeinrichtung 10 mittels des Roboters entsprechend befestigt wird, bevor der Schlitten 20 durch diese Halteeinrichtung 10 hindurchgeführt wird.
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Gemäß dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verstellmittel 40 bzw. ist der Antrieb im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel nicht an allen vier Eckbereichen des Aufnahmebereichs 17 der Lageranordnung 15 vorgesehen, sondern an gegenüberliegenden Anlagekanten 16 des Aufnahmebereichs 17.
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6 illustriert eine schematische Seitenansicht eines Ausschnitts eines modularen Systems 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu dem oben genannten Ausführungsbeispiel nach den 4 und 5 weist vorliegend der Verbindungsabschnitt 11 zusätzlich einen einen Teilbereich des zugeordneten Strukturelementes 50 umgreifenden Arm 12 auf, wobei wiederum ein oder mehrere zugeordnete Befestigungsmittel 110 als Steck- oder Schraubverbindung in Hochrichtung entsprechende Befestigungen des Verbindungsabschnitts 11 der Halteeinrichtung 10 an dem zugeordneten Strukturelement 50 zusätzlich bewerkstelligen. Auch hier können Standardinterfaces des zugeordneten Strukturelementes 50 verwendet oder komplementäre Lochbohrungen vorgesehen werden. Dies sorgt für eine zusätzliche Arretierung, beispielsweise für den Fall, dass die Halteeinrichtungen 10 eine schwerere Last in Form eines oder mehrerer schwereren Roboter tragen sollen.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 7 ein modulares System 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 7 illustriert hierbei eine schematische Seitenansicht eines Ausschnitts eines modularen Systems 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei welchem die Halteeinrichtungen 10 an zugeordneten Spanten 50 angebracht sind, welche wiederum an einem Strukturelement des Rumpfes bzw. an einem Rumpfabschnitt 51 befestigt sind. Dabei weist jede Halteeinrichtung 10 einen Verbindungsabschnitt 11 auf, welche jeweils einen ersten Befestigungsarm 12 umfassen. Die ersten Befestigungsarme 12 sind beispielhaft über ein zugeordnetes Befestigungsmittel 110, beispielsweise in Form einer Schraubverbindung, an einem zugeordneten Schenkel des Spants 50 gelagert und daran befestigt, wie oben unter Bezugnahme auf 6 bereits beschrieben wurde, vorzugsweise unter Zuhilfenahme von standardmäßig vorgesehenen Standardinterfaces des Strukturelementes 50.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist jeder Verbindungsabschnitt 11 der jeweiligen Halteeinrichtungen 10 ferner einen zweiten Befestigungsarm 13 auf, welcher über eine zugeordnete Schwenk- bzw. Gelenkverbindung 14 relativ zu dem ersten Befestigungsarm 12 verschwenkbar gelagert ist. Die Schwenkverbindung 14 kann beispielsweise als Schnappverbindung ausgebildet sein und dadurch eine Arretierung derart gewährleisten, dass der in die Soll-Stellung verschwenkte Befestigungsarm 13 in der verschwenkten Befestigungsstellung fest arretiert ist und eine stabile Befestigung der jeweiligen Halteeinrichtung 10 an dem zugeordneten Abschnitt des zugeordneten Spants 50 in Verbindung mit dem ersten Befestigungsarm 12 gewährleistet.
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Neben den beispielhaften oben erläuterten Schraubverbindungen 110 können zusätzlich noch Schraubverbindungen zum Anschrauben des zweiten Befestigungsarms 13 an dem zugeordneten Abschnitt des Spants 50 vorgesehen werden.
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8 illustriert eine schematische Vorderansicht eines Ausschnitts eines modularen Systems 1, teilweise im Schnitt, in Montagerichtung bzw. Längsrichtung des Systems, welche beispielhaft auch die Längsrichtung des Flugzeuges darstellt.
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Die Lageranordnung 15 der Halteeinrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen der Lageranordnung 15 der Halteeinrichtung 10 aus 6, sodass auf die dort getätigten Ausführungen Bezug genommen wird. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach 6 ist der Verbindungsabschnitt 11 jeder Halteeinrichtung 10 allerdings für eine Befestigung an zwei in Längsrichtung verlaufende und voneinander beabstandeten Sitzschienen 50 als zugeordnete Strukturelemente ausgebildet. Die Sitzschienen 50 sind beispielsweise wiederum an zugeordneten Querträgern 51 des Rumpfes befestigt.
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Jede Halteeinrichtung 10 weist dazu beispielsweise einen T-förmigen Verbindungsabschnitt 11 auf, dessen erster Schenkel 12 von einer ersten Sitzschiene 50 und dessen zweiter Schenkel 13 von einer zweiten Sitzschiene 50 mittels wiederum entsprechend vorgesehener Befestigungsmittel 110, beispielsweise in Form von Schraubverbindungen, befestigt sind. Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass auch andere geeignete Befestigungsmittel vorstellbar sind. Entscheidend ist lediglich, dass die jeweiligen Verbindungsabschnitte 11 der jeweiligen Halteeinrichtungen 10 auf einfache und kostengünstige Weise an den zugeordneten Sitzschienen 50 montierbar sind. Auch hier können vorteilhaft wiederum Standardinterfaces der jeweiligen Sitzschienen 50 Verwendung finden.
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9 illustriert eine schematische Perspektivansicht eines modularen Systems 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Halteeinrichtungen 10 derart ausgestaltet, dass die jeweiligen Verbindungsabschnitte 11 beispielsweise jeweils an zwei zueinander beabstandeten und sich in Längsrichtung erstreckenden Strukturelementen 50 analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 befestigt sind.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Halteeinrichtungen 10 einen sich quer erstreckenden Verbindungsabschnitt 11 auf, welcher wiederum über jeweilige Befestigungsmittel 110 an dem zugeordneten Strukturelement 50 befestigt ist, vorzugsweise analog zu bereits weiter oben Erläutertem in Form einer Schraubverbindung, einer polymeren Befestigungsverbindung oder dergleichen. Beispielhaft sind senkrecht zu dem Verbindungsabschnitt 11 zum Bilden der Lageranordnung 15 zwei Schenkel 12, 13 senkrecht zu dem Verbindungsabschnitt 11 angeordnet und an den freien Enden in Richtung zueinander abgewinkelt, um einen Aufnahmebereich 17 zu bilden und den Schlitten 20 entsprechend zu lagern. Der Einfachheit halber sind entsprechende Verstellmittel vorliegend nicht näher dargestellt.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Hierbei illustriert 10 eine schematische Vorderansicht in Längsrichtung einer beispielhaften Halteeinrichtung 10, welche einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und welche im Bereich des Verbindungsabschnitts 11 zwei beabstandet zueinander und vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnete Durchgangsbohrungen 111 aufweist.
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Des Weiteren weist die Lageranordnung 15 der Halteeinrichtung 10 einen vorzugsweise ebenfalls rechteckförmigen Aufnahmebereich 17 auf. In 10 ist lediglich zum besseren Verständnis schematisch ein Schlitten 20 im Querschnitt dargestellt, welcher in dem Aufnahmebereich 17 beispielsweise derart gelagert ist, dass ein seitliches Spiel 19 existiert. Ein Ausnutzen eines derartigen Spiels 19 für eine gekrümmte Linienführung des Schlittens 20 sowie Möglichkeiten eines Ausgleichs eines derartigen Spiels 19 werden weiter unten näher erläutert.
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11 illustriert eine schematische Draufsicht auf ein modulares System 1 und 12 illustriert eine schematische Seitenansicht einer angebundenen Halteeinrichtung 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der in 10 dargestellten Halteeinrichtung 10.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die zugeordneten Strukturelemente 50, beispielsweise als standardmäßig vorgesehene Standardinterfaces, Befestigungsmittel in Form von Lagerzapfen 110 auf, welche voneinander beabstandet angeordnet sind. Die jeweiligen Halteeinrichtungen 10 weisen die oben beschriebenen Durchgangsbohrungen 111 nun an derartigen Bereichen auf, dass diese Durchgangsbohrungen 111 mit den Lagerzapfen 110 fluchten, derart, dass die jeweiligen Halteeinrichtungen 10 auf den Lagerzapfen 110 der zugeordneten Strukturelemente 50 für eine feste Anbindung der Halteeinrichtungen 10 aufgesteckt werden können, vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig. Die Aufsteckrichtung ist in 11 durch den Pfeil dargestellt. Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass zusätzliche Befestigungsmittel, wie beispielsweise polymere Befestigungsmittel, Klebeverbindungen oder dergleichen, Anwendung finden können.
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Aufgrund der oben beschriebenen Steckverbindungen können die Halteeinrichtungen 10 nach einer Verwendung auf einfache und kostengünstige Weise von den jeweils zugeordneten Strukturelementen 50 wieder entfernt werden, falls die Halteeinrichtungen 10 keine weitere Verwendung haben sollten.
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Die 13a und 13b illustrieren schematisch eine weitere Befestigungsmöglichkeit einer Halteeinrichtung 10 an einem zugeordneten Strukturelement 50. Hierbei weist das Strukturelement 50 einen Aufnahmebereich 52 auf, in welchem der Verbindungsabschnitt 11 der Halteeinrichtung 10 eingeführt und vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig verklemmt werden kann. Die Einsteckrichtung ist in 13a durch die Pfeilrichtung dargestellt. Ferner können wiederum zusätzliche Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine zusätzliche Schraubverbindung, vorgesehen sein, um den Verbindungsabschnitt 11 zusätzlich an dem zugeordneten Strukturelement 50 zu befestigen.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 14 beispielhaft erläutert, wie bei der Führung des Schlittens 20 mittels entsprechend ausgebildeter Halteeinrichtungen 10 bei Bedarf auch einer gekrümmten Montagerichtung gefolgt werden kann. Hierbei illustriert 14 eine schematische Draufsicht auf ein modulares System 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zum besseren Verständnis sind die jeweiligen Aufnahmebereiche 17 mit aufgenommenem Schlitten 20 mit dargestellt, obwohl diese in der Draufsicht nicht ersichtlich wären.
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Wie in 14 in Verbindung mit 10 dargestellt ist, weisen die Aufnahmebereiche 17 der Halteeinrichtungen 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft in Querrichtung jeweils ein Lagerspiel 19 derart auf, dass der Schlitten 20 quer zu seiner Verstellrichtung, d.h. beispielhaft in Querrichtung des Luftfahrzeuges, verstellbar ist und somit unter Ausnutzung entsprechend vorgesehener Spielbereiche 19 der jeweiligen Halteeinrichtungen 10 in der x-y-Ebene entlang einer gekrümmten Verstellrichtung bzw. Montagerichtung verschiebbar ist.
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Die Spielbereiche 19 sind beispielsweise in allen Aufnahmebereichen 17 der Halteeinrichtungen 10 einheitlich vorgesehen, oder bereits an die gewünschte Linienführung entsprechend derart angepasst, dass die Spielbereiche 19 der einzelnen Halteeinrichtungen 10 unterschiedliche Abmessungen und Anordnungen aufweisen.
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In 14 beispielsweise kann unter Ausnutzung der entsprechenden Spielbereiche 19 die vordere Zentrierspitze 22 des Schlittens 20 in der x-y-Ebene in Richtung des dargestellten Pfeils relativ zu seinem rückseitigen Ende versetzt werden, bis der Schlitten 20 in Anlage mit den entsprechenden Anlagekanten 16 der zugeordneten Aufnahmebereiche 17 gelangt.
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Für eine Arretierung des Schlittens 20 in dieser versetzten Soll-Stellung des Schlittens 20 weisen die Halteeinrichtungen 10 vorzugsweise nicht dargestellte Mittel zum Ausgleichen bzw. Beseitigen des vorhandenen Spiels auf, beispielsweise können federvorgespannte Lageranordnungen oder entsprechende Füllmittel verwendet werden. Auch entsprechend federvorgespannte Verstellmittel können zum Ausgleichen eines derartig vorgesehenen Spiels verwendet werden, wie beispielsweise federvorgespannte Rollenlager, Zahnräder oder dergleichen.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 15 und 16 eine bevorzugte Ausgestaltung eines Verstellmittels 40 zum Verschieben des Schlittens 20 relativ zu den jeweiligen Halteeinrichtungen 10 näher erläutert. 15 illustriert hierbei eine schematische Seitenansicht eines exemplarischen modularen Systems 1 und 16 zeigt eine schematische Seitenansicht des modularen Systems 1 aus 15, teilweise im Schnitt.
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Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist vorzugsweise der Schlitten 20 einen Schneckenantrieb 42 auf, welcher eine Schnecke 43 umfasst, die mittels Halteelementen 44 relativ zu dem Schlitten 20 drehbar gelagert ist. Die Schnecke 43 ist dazu vorgesehen, den Schlitten 20 relativ zu den Halteeinrichtungen 10 zu verstellen. Dazu wird die Schnecke 43 um ihre Drehachse gedreht, wobei die Schnecke 43 ein Gewinde 45 aufweist und mit diesem Gewinde 45 in eine Gegenverzahnung 46 der jeweiligen Halteeinrichtungen 10 eingreift. Beispielsweise weisen die entsprechend vorgesehenen Halteelemente 44 auch die jeweiligen Antriebe für eine Drehbewegung der Schnecke 43 um ihre Drehachse auf, welche beispielsweise mittels einer entsprechenden Bestromung der jeweiligen Antriebe ansteuerbar sind. Vorzugsweise ist die Schnecke 43 als selbsthemmende Schnecke ausgebildet. Beispielsweise können die Antriebseinrichtungen für eine Arretierung der Schnecke 43 stromlos geschaltet werden, wobei aufgrund einer Selbsthemmung der Schnecke 43 die erreichte Soll-Position des Schlittens 20 und somit des Roboters fixiert wird.
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Vorzugsweise weist die Schnecke 43 an den jeweiligen Stirnseiten jeweilige Zentrierspitzen 47 für ein definiertes Hindurchführen und Zentrieren der Schnecke 43 in den zugeordneten Lageranordnungen 15 bei einem Verfahren der Schnecke 43 durch die einzelnen Halteeinrichtungen 10 hindurch auf.
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Die jeweils zugeordnete Gegenverzahnung 46 ist beispielsweise zumindest abschnittsweise in den Bereichen des Aufnahmebereichs 17 der Halteeinrichtung 10 vorgesehen, wobei die jeweils zugeordnete Gegenverzahnung 46 mit dem Gewinde 45 der Schnecke 43 in Eingriff bringbar ist.
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Als Antriebseinrichtung für ein Drehen der Schnecke 43 um ihre Drehachse kann beispielsweise ein entsprechend zugeordneter Elektromotor oder dergleichen vorgesehen sein. Dabei kann der Elektromotor entweder drahtlos oder mittels eines entsprechenden Kabels angesteuert bzw. bestromt werden.
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Des Weiteren kann das modulare System 1 gemäß einem der vorhergehenden Ausgestaltungen nicht dargestellte Sensoreinrichtungen aufweisen, welche eine Soll-Position des zu verwendenden Roboters erfassen und die entsprechenden Verstellmittel 40 derart ansteuern, dass der Schlitten ausgehend von einer ebenfalls mittels einer Sensoreinrichtung erfassten Ist-Position in die detektierte Soll-Position verfahren wird. Bei einem entsprechenden Verfahren des Schlittens 20 und somit des darauf montierten Roboters können erneut die Soll- und Ist-Positionen mittels entsprechender Sensoreinrichtungen erfasst und der Schlitten 20 ggf. nachgesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch der entsprechend verwendete Roboterkopf mittels entsprechender Systeme in seine exakte Soll-Position verfahren werden und hierdurch beispielsweise Toleranzen in dem verwendeten modularen System 1 vorteilhaft ausgleichen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Ausgestaltungen auch miteinander kombiniert werden können, insbesondere die Art der verwendeten Verstellmittel, die Art der Lagerung des Schlittens in den jeweils zugeordneten Lageranordnung sowie die entsprechenden Verbindungsmöglichkeiten zur Anbindung der Halteeinrichtungen an den zugeordneten Strukturelementen. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass in Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalls eine geeignete Anbindungsart für eine Befestigung der Halteeinrichtung an den zugeordneten Strukturelementen, eine geeignete Antriebsart sowie eine geeignete Lageranordnung ausgewählt werden kann, um ein möglichst kostengünstiges und effektives modulares System zu schaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- modulares System
- 10
- Halteeinrichtung
- 11
- Verbindungsabschnitt
- 12
- erster Arm
- 13
- zweiter Arm
- 14
- Schwenk-/Gelenkverbindung
- 15
- Lageranordnung
- 16
- Anlagekante
- 17
- Aufnahmebereich
- 18
- nach unten geöffneter Bereich
- 19
- Spiel
- 20
- Schlitten
- 21
- sich längs erstreckender Formkörper
- 22
- Zentrierspitze
- 30
- Basisplatte
- 31
- Roboterarm
- 40
- Verstellmittel
- 41
- Rollenlager
- 42
- Schneckenantrieb
- 43
- Schnecke
- 44
- Halteelement
- 45
- Gewinde
- 46
- Gegenverzahnung
- 47
- Zentrierspitze
- 110
- Befestigungsmittel
- 111
- Durchgangsbohrung
