Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anfertigen von Bohrungen durch ein Werkstück und ein daran zu montierendes Bauelement. Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich insbesondere zur Anfertigung von Bohrungen durch ein Stützelement, das an einem aus Faserverbundmaterial hergestellten Spant für einen Flugzeugrumpf zu montieren ist. Sie können aber gleichfalls zur Anfertigung von Bohrungen durch andere Werkstücke und andere Bauelemente eingesetzt werden.The invention relates to a device and a method for making bores through a workpiece and a component to be mounted thereon. The device and the method are particularly suitable for producing bores through a support element which is to be mounted on a frame made of fiber composite material for an aircraft fuselage. However, they can also be used to drill holes through other workpieces and other components.
Rumpfsegmente von Flugzeugen umfassen üblicherweise ein Hautfeld, das die Außenhaut des Flugzeugs ausbildet, und eine daran angebrachte Versteifungsstruktur. Die Versteifungsstruktur enthält Längsversteifungen, die auch als Stinger bezeichnet werden, sowie gebogene, sich in Umfangsrichtung erstreckende Querversteifungen, die als Spanten bezeichnet werden. Die Spanten sind sowohl direkt als auch unter Verwendung von Stützelementen an das Hautfeld angebunden. Um ein möglichst geringes Flugzeuggewicht zu erzielen, können die Spanten aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), hergestellt werden.Aircraft fuselage segments typically include a skin panel that forms the outer skin of the aircraft and a stiffening structure attached thereto. The stiffening structure contains longitudinal stiffeners, which are also referred to as stingers, as well as curved transverse stiffeners extending in the circumferential direction, which are referred to as ribs. The ribs are connected to the skin area both directly and with the use of support elements. In order to achieve the lowest possible aircraft weight, the frames can be made from a fiber composite material, in particular from a carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
Die Spanten und Stützelemente werden üblicherweise durch ein Vernieten zusammengefügt. Dabei ist eine präzise Positionierung der Stützelemente an den dafür vorgesehenen Befestigungspositionen an den Spanten erforderlich. Um diese zu gewährleisten, werden die Spanten im herkömmlichen Fertigungsprozess in eine Form eingebracht und darin anhand von Passbohrungen oder anderen Passmerkmalen der Spanten ausgerichtet. Zur Positionierung der Stützelemente sind die Formen mit Schablonen versehen, an denen die Stützelemente in der vorgesehenen Fertigungsposition ausgerichtet und sodann durch Klemmen fixiert werden. Dann werden Bohrungen durch die Spanten und Stützelemente getrieben, und im Anschluss werden Nieten zur Verbindung der Spanten und Stützelemente in die Bohrlöcher eingebracht.The frames and support elements are usually joined together by riveting. Precise positioning of the support elements at the intended fastening positions on the frames is required. In order to guarantee this, the frames are placed in a mold in the conventional manufacturing process and aligned with the help of fitting bores or other fitting features of the frames. To position the support elements, the molds are provided with templates on which the support elements are aligned in the intended production position and then fixed by clamping. Then bores are driven through the frames and support elements, and then rivets for connecting the frames and support elements are inserted into the drill holes.
Dieses manuelle Vorgehen erfordert eine sehr große Sorgfalt des ausführenden Werkers und kann in der Regel nur von erfahrenen Werkern sachgerecht ausgeführt werden. Zudem ist es mit einem hohen Aufwand für die Bereitstellung von Formen und Schablonen verbunden. Denn zur Verwendung an verschiedenen Längspositionen des Flugzeugsrumpfs sind Spanten in unterschiedlichen, angepassten Ausführungsvarianten vorgesehen, die sich insbesondere in ihrer Länge, Krümmung und/oder Stärke voneinander unterscheiden, und für jede Ausführungsvariante der Spanten werden zur Positionierung der Stützelemente eine eigene Form und zugehörige Schablonen benötigt. Weiterhin müssen nach Anpassungen, wie etwa der Veränderung der Stützelementposition, stets neue Formen und Schablonen bereitgestellt werden.This manual procedure requires great care on the part of the worker and can usually only be carried out properly by experienced workers. In addition, there is a lot of effort involved in providing molds and templates. For use in different longitudinal positions of the aircraft fuselage, frames are provided in different, adapted design variants, which differ from one another in particular in their length, curvature and / or thickness, and for each design variant of the frames, a separate shape and associated templates are required for positioning the support elements . Furthermore, after adjustments, such as changing the position of the support element, new shapes and templates must always be provided.
Aus der US 2008/0277953 A1 geht ein Endeffektor hervor, der an einen Roboterarm angesetzt werden kann und eine Klemmanordnung zum Klemmen eines Werkstücks sowie ein Werkzeug, wie etwa einen Bohrer, zur Bearbeitung des Werkstücks umfasst. In einer Ausgestaltung umfasst die Klemmanordnung eine obere und eine untere Klemme, die jeweils an einem verschiebbaren Rahmen angebracht sind. Die Klemmen umgreifen das Werkstück und werden nacheinander in Kontakt mit dem Werkstück gebracht, um es einzuklemmen. Sodann kann das Werkstück bearbeitet werden. Insbesondere kann es mithilfe eines an dem oberen Rahmen angebrachten Bohrers mit Bohrungen versehen werden.From the US 2008/0277953 A1 shows an end effector which can be attached to a robot arm and comprises a clamping arrangement for clamping a workpiece and a tool, such as a drill, for machining the workpiece. In one embodiment, the clamping arrangement comprises an upper and a lower clamp which are each attached to a sliding frame. The clamps grip the workpiece and are successively brought into contact with the workpiece in order to clamp it. The workpiece can then be machined. In particular, it can be provided with bores with the aid of a drill attached to the upper frame.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen die positionsgerechte Ausführung von Bohrungen durch ein Werkstück und ein daran zu montierendes Bauelement vereinfacht werden kann. Die Vorrichtung und das Verfahren sollen insbesondere eine einfachere Ausführung von Bohrungen durch einen Spant und ein daran zu montierendes Stützelement ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a device and a method with which the correctly positioned execution of bores through a workpiece and a component to be mounted on it can be simplified. The device and the method are intended, in particular, to enable holes to be made more easily through a frame and a support element to be mounted thereon.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zum Anfertigen wenigstens einer Bohrung durch ein Werkstück und ein daran zu montierendes Bauelement vorgeschlagen, die einen durch eine Steuereinheit steuerbaren Arm und einen daran angebrachten Endeffektor umfasst, der mithilfe des Arms an eine vorgegebene Position in Bezug auf das Werkstück bewegbar ist. Der Endeffektor weist einen ersten Abschnitt und einen dem ersten Abschnitt in einer Bohrrichtung gegenüberliegenden zweiten Abschnitt auf, wobei die Abschnitte derart angeordnet sind, dass sich das Werkstück zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befindet, wenn der Endeffektor an der vorgegebenen Position angeordnet ist. Der erste Abschnitt umfasst eine Halteeinrichtung zur Halterung des Bauelements und der zweite Abschnitt umfasst ein Klemmelement und eine Bohreinheit. Der Endeffektor ist dazu ausgestaltet, das Werkstück mittels des Klemmelements gegen das in der Halteeinrichtung gehaltene Bauelement zu pressen, wenn sich das Werkstück zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befindet, und die Bohreinheit ist dazu ausgestaltet, in die Bohrrichtung wenigstens ein Loch durch das Werkstück und das Bauelement zu bohren, während das Werkstück mittels des Klemmelements gegen das in der Halteeinrichtung gehaltene Bauelement gepresst wird. Bei der vorgegebenen Position kann es sich insbesondere um die Montageposition des Bauelements handeln.To solve this problem, according to one aspect of the invention, a device for making at least one hole through a workpiece and a component to be mounted thereon is proposed, which comprises an arm controllable by a control unit and an end effector attached to it, which can be moved to a predetermined position with the aid of the arm is movable with respect to the workpiece. The end effector has a first section and a second section opposite the first section in a drilling direction, the sections being arranged such that the workpiece is located between the first section and the second section when the end effector is arranged at the predetermined position. The first section comprises a holding device for holding the component and the second section comprises a clamping element and a drilling unit. The end effector is designed to press the workpiece by means of the clamping element against the component held in the holding device when the workpiece is located between the first section and the second section, and the drilling unit is designed to drill at least one hole in the drilling direction through the To drill the workpiece and the component while the workpiece is pressed against the component held in the holding device by means of the clamping element. The predefined position can in particular be the assembly position of the component.
Mithilfe des steuerbaren Arms der Vorrichtung und des daran angebrachten Endeffektors können Bauelemente präzise an den vorgesehenen Montagepositionen an Werkstücken positioniert werden, um sodann Bohrungen durch die Bauelemente und Werkstücke zu treiben. Die herkömmlich verwendeten Formen und Schablonen sind für die Positionierung der Bauelemente mittels der Vorrichtung nicht erforderlich. Der mit der Bereitstellung der Formen und Schablonen verbundene Aufwand entfällt somit, wodurch sich die Positionierung der Bauelemente an den Werkstücken und die Ausführung der Bohrungen deutlich vereinfacht.With the aid of the controllable arm of the device and the end effector attached to it, components can be positioned precisely at the intended mounting positions on workpieces, in order then to drive bores through the components and workpieces. The conventionally used forms and templates are not required for the positioning of the components by means of the device. The effort associated with providing the molds and templates is thus eliminated, which significantly simplifies the positioning of the components on the workpieces and the execution of the bores.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass das Werkstück zur Ausführung der wenigstens einen Bohrung zwischen dem Klemmelement und dem in der Halteeinrichtung gehaltenen Bauelement eingeklemmt wird. Hierdurch werden Bewegungen des Werkstücks während des Bohrvorgangs, die zum Ausfransen der Bohrlöcher führen können, verhindert. Dies ermöglicht die Fertigung besonders sauberer Bohrungen, insbesondere bei Werkstücken aus einem Faserverbundmaterial, bei denen es leicht zum Ausfransen der Bohrlöcher kommen kann.Another advantage of the device is that the workpiece is clamped between the clamping element and the component held in the holding device in order to make the at least one bore. This prevents movements of the workpiece during the drilling process, which can lead to the drilled holes fraying. This enables the production of particularly clean bores, in particular in the case of workpieces made from a fiber composite material in which the bores can easily fray.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgestaltet, Bauelemente auf unterschiedlichen geformten Werkstücken, wie beispielsweise auf unterschiedlich geformten Spanten für Flugzeugrümpfe, zu positionieren und dort gemeinsam mit den Werkstücken mit Bohrungen zu versehen. In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung daher weiterhin eine Positionieranordnung zur Aufnahme des Werkstücks, wobei die Positionieranordnung zur Aufnahme unterschiedlicher geformter Werkstücke ausgestaltet ist.The device is preferably designed to position components on different shaped workpieces, such as, for example, on differently shaped frames for aircraft fuselages, and to provide bores there together with the workpieces. In one embodiment, the device therefore furthermore comprises a positioning arrangement for receiving the workpiece, the positioning arrangement being designed for receiving different shaped workpieces.
Die Steuerung des Haltearms erfolgt vorzugsweise auf der Grundlage elektronischer Formdaten der Spanten, in denen die Montagepositionen der Bauelemente spezifiziert sind. Die elektronischen Formdaten können beispielsweise in Form von Computer-Aided Design (CAD)-Daten vorliegen. Anhand der elektronischen Formdaten werden Steuerbefehle erzeugt, mit denen der Arm und der Endeffektor so gesteuert werden, dass die Bauelemente an den Montagepositionen positioniert werden und dort die Bohrungen durch die Bauelemente und die Werkstücke getrieben werden.The holding arm is preferably controlled on the basis of electronic shape data of the frames in which the assembly positions of the components are specified. The electronic shape data can be in the form of computer-aided design (CAD) data, for example. Using the electronic shape data, control commands are generated with which the arm and the end effector are controlled in such a way that the components are positioned at the assembly positions and the bores are driven through the components and the workpieces there.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Halteeinrichtung eine Anschlagfläche umfasst, die gegen einen Rand des Werkstücks gedrückt wird, um den Endeffektor in die vorgegebene Position zu bringen, und wobei die Halteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, das Bauelement so zu halten, dass ein Abstand des Bauelements von der Anschlagfläche einem gewünschten Abstand des Bauelements vom Rand des Werkstücks entspricht. Auf diese Weise kann anhand eines mechanischen Abgleichs eine genaue Positionierung des Bauelements relativ zu dem Rand des Werkstücks erreicht werden. Die Positionierung des Bauelements relativ zu dem Rand des Werkstücks kann hierdurch ohne Einsatz zusätzlicher Sensorik mit einer Genauigkeit durchgeführt werden, die typischerweise größer ist als die Positionsgenauigkeit des Arms, d.h. die Genauigkeit, mit welcher der Arm zu einer vorgegebenen Position gesteuert werden kann.In one embodiment of the device it is provided that the holding device comprises a stop surface which is pressed against an edge of the workpiece in order to bring the end effector into the predetermined position, and wherein the holding device is designed to hold the component so that a Distance of the component from the stop surface corresponds to a desired distance of the component from the edge of the workpiece. In this way, precise positioning of the component relative to the edge of the workpiece can be achieved on the basis of a mechanical adjustment. The positioning of the component relative to the edge of the workpiece can thereby be carried out without the use of additional sensors with an accuracy that is typically greater than the positional accuracy of the arm, i.e. the accuracy with which the arm can be controlled to a predetermined position.
In einer verbundenen Ausgestaltung der Vorrichtung weist der Endeffektor ein Federelement auf, und der Haltearm wird zur Positionierung des Endeffektors an der vorgegebenen Position so positioniert, dass eine von dem Federelement bewirkte Federkraft die Anschlagfläche gegen den Rand des Werkstücks drückt. Auf diese Weise kann der mechanische Positionsabgleich mit dem Rand des Werkstücks mit hoher Präzision unabhängig von der Positionsgenauigkeit des Arms vorgenommen werden. Um den Arm so zu positionieren, dass die Anschlagfläche durch die Federkraft gegen den Rand des Werkstücks gedrückt wird, ist nämlich eine Positionierung des Arms mit einer geringeren Genauigkeit ausreichend.In a connected embodiment of the device, the end effector has a spring element, and the holding arm is positioned for positioning the end effector at the predetermined position in such a way that a spring force caused by the spring element presses the stop surface against the edge of the workpiece. In this way, the mechanical position adjustment with the edge of the workpiece can be carried out with high precision regardless of the positional accuracy of the arm. In order to position the arm in such a way that the stop surface is pressed against the edge of the workpiece by the spring force, positioning of the arm with less accuracy is sufficient.
Zur Aufnahme des Bauelements kann die Halteeinrichtung des Endeffektors eine Klemmeinheit aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, einen Abschnitt des Bauelements in einem Klemmsitz an der Halteeinrichtung zu fixieren. Hierdurch wird eine besonders einfache, lösbare Fixierung des Bauelements an dem Endeffektor bzw. an der Halteeinrichtung des Endeffektors ermöglicht.In order to receive the component, the holding device of the end effector can have a clamping unit which is designed to fix a section of the component in a press fit on the holding device. This enables a particularly simple, releasable fixation of the component on the end effector or on the holding device of the end effector.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind der erste Abschnitt und das Klemmelement des Endeffektors mittels einer Antriebseinheit in Bohrrichtung relativ zueinander verschiebbar und das Klemmelement presst das Werkstück infolge einer relativen Verschiebung des ersten Abschnitts und des Klemmelements gegen das Bauelement, wenn sich das Werkstück zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befindet. Auf diese Weise kann das Werkstück mittels des Klemmelements gegen das Bauelement gedrückt werden, um die wenigstens eine Bohrung anzufertigen, nachdem dieses in der vorgesehenen Montageposition an dem Werkstück positioniert worden ist.In a further embodiment of the device, the first section and the clamping element of the end effector can be displaced relative to one another in the drilling direction by means of a drive unit and the clamping element presses the workpiece as a result of a relative displacement of the first section and the clamping element against the component when the workpiece is between the first Section and the second section is located. In this way, the workpiece can be pressed against the component by means of the clamping element in order to produce the at least one bore after it has been positioned in the intended mounting position on the workpiece.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der zweite Abschnitt mitsamt dem Klemmelement und der Bohreinheit mittels der Antriebseinheit relativ zu dem ersten Abschnitt verschiebbar sein kann, um das Werkstück gegen das Bauelement zu pressen. Eine verbundene Ausgestaltung sieht darüber hinaus vor, dass das Klemmelement mittels wenigstens eines weiteren Federelements im zweiten Abschnitt gelagert sein kann und der zweite Abschnitt gegen eine durch das wenigstens eine weitere Federelement bewirkte Federkraft in Richtung des ersten Abschnitts verschiebbar sein kann, wenn das Werkstück an dem Bauelement anliegt, um einen Vorschub der Bohreinheit zu erreichen. In dieser Ausführungsform kann mittels einer einzigen Antriebseinheit die Klemmkraft zum Einklemmen des Werkstücks zwischen dem Bauelement und dem Klemmelement aufgebracht und der Bohrvorschub erzielt werden. Dies führt zu einem einfachen und kompakten Aufbau des Endeffektors.In particular, it can be provided that the second section together with the clamping element and the drilling unit can be displaced relative to the first section by means of the drive unit in order to press the workpiece against the component. A connected embodiment also provides that the clamping element can be supported in the second section by means of at least one further spring element and the second section can be supported against one by the at least one further spring element Spring element caused spring force can be displaceable in the direction of the first section when the workpiece rests against the component in order to achieve a feed of the drilling unit. In this embodiment, the clamping force for clamping the workpiece between the component and the clamping element can be applied by means of a single drive unit and the drilling feed can be achieved. This leads to a simple and compact design of the end effector.
In der Regel werden das Bauelement und das Werkstück mit mehreren Bohrungen versehen. Daher ist eine Ausführungsform der Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Bohreinheit dazu ausgestaltet ist, gleichzeitig mehrere Bohrwerkzeuge anzutreiben, um mit den Bohrwerkzeugen gleichzeitig mehrere Löcher durch das Werkstück und das Bauelement zu bohren. Insbesondere können etwa zwei Bohrwerkzeuge vorgesehen sein, so dass gleichzeitig zwei Löcher durch das Bauelement und das Werkstück gebohrt werden können. Durch diese Löcher können dann Nieten oder andere Befestigungsmittel geführt werden, um das Bauelement und das Werkstück fest miteinander zu verbinden.As a rule, the component and the workpiece are provided with several holes. One embodiment of the device is therefore characterized in that the drilling unit is designed to drive several drilling tools at the same time in order to simultaneously drill several holes through the workpiece and the component with the drilling tools. In particular, about two drilling tools can be provided so that two holes can be drilled through the component and the workpiece at the same time. Rivets or other fastening means can then be passed through these holes in order to firmly connect the component and the workpiece to one another.
Die Bohrwerkzeuge können in einer Ausführungsform der Vorrichtung durch Löcher des Klemmelements hindurch zu dem Werkstück geführt werden. In dieser Ausgestaltung kann das Klemmelement somit auch als Bohrschablone dienen, durch deren Verwendung Ausfransungen der Bohrlöcher weiter verringert werden. Ferner kann die Bohreinheit in einer Ausführungsform der Vorrichtung eine Absaugeinheit umfassen, die dazu ausgestaltet ist, beim Bohren anfallenden Bohrstaub einzusaugen. In dieser Ausführungsform bleibt nach der Anfertigung von Bohrungen mithilfe der Vorrichtung kein Bohrstaub zurück.In one embodiment of the device, the drilling tools can be guided to the workpiece through holes in the clamping element. In this embodiment, the clamping element can thus also serve as a drilling template, through the use of which fraying of the drill holes can be further reduced. Furthermore, in one embodiment of the device, the drilling unit can comprise a suction unit which is designed to suck in drilling dust that arises during drilling. In this embodiment, no drilling dust remains after drilling holes with the aid of the device.
Bei dem Werkstück und dem Bauelement kann es sich um einen Spant für einen Flugzeugrumpf und ein daran anzubringendes Stützelement handeln. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Positionierung von anderen Bauelementen und zur Anfertigung von Bohrungen durch andere Bauelemente und Werkstücke eingesetzt werden.The workpiece and the component can be a frame for an aircraft fuselage and a support element to be attached to it. However, the invention is not restricted to this. Rather, the device according to the invention can also be used for positioning other components and for making bores through other components and workpieces.
Gemäß einem weiteren Aspekt schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Anfertigen wenigstens einer Bohrung durch ein Werkstück und ein daran zu montierendes Bauelement mittels einer Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art vor. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: (a) Bewegen des Endeffektors an eine vorgegebene Position in Bezug auf das Werkstück mithilfe des Arms, wobei das Werkstück an der vorgegebenen Position des Endeffektors zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Endeffektors angeordnet ist, (b) Pressen des Werkstücks gegen ein in der Halteeinrichtung des Endeffektors gehaltenes Bauelement mittels des Klemmelements des Endeffektors, wenn sich das Werkstück zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befindet, und (c) Bohren wenigstens eines Lochs durch das Werkstück und das Bauelement mittels der Bohreinheit des Endeffektors, während das Werkstück mittels des Klemmelements gegen das in der Halteeinrichtung gehaltene Bauelement gepresst wird.According to a further aspect, the invention proposes a method for producing at least one hole through a workpiece and a component to be mounted thereon by means of a device of the type described above. The method comprises the following steps: (a) moving the end effector to a predetermined position in relation to the workpiece with the aid of the arm, the workpiece being arranged at the predetermined position of the end effector between the first section and the second section of the end effector, (b) Pressing the workpiece against a component held in the holding device of the end effector by means of the clamping element of the end effector when the workpiece is located between the first section and the second section, and (c) drilling at least one hole through the workpiece and the component using the drilling unit of the End effector, while the workpiece is pressed against the component held in the holding device by means of the clamping element.
Die zuvor genannten und weitere Besonderheiten der Erfindung werden auch anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren deutlich. Von den Figuren zeigt
- 1 eine schematische und beispielhafte Darstellung einer Vorrichtung zur Montage eines Stützelements an einem Werkstück in einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine schematische und beispielhafte Darstellung eines Endeffektors der Vorrichtung in einer Ausführungsform,
- 3 eine schematische und beispielhafte Darstellung des Endeffektors mit einem an seiner Montageposition positionierten Bauelement, und
- 4 eine schematische und beispielhafte Darstellung eines Spants für einen Flugzeugrumpf mit daran angebrachten Stützelementen.
The aforementioned and other special features of the invention will also become clear from the following description of exemplary embodiments of the invention with reference to the figures. From the figures shows - 1 a schematic and exemplary representation of a device for mounting a support element on a workpiece in a first embodiment,
- 2 a schematic and exemplary representation of an end effector of the device in one embodiment,
- 3 a schematic and exemplary representation of the end effector with a component positioned at its mounting position, and
- 4th a schematic and exemplary representation of a frame for an aircraft fuselage with support elements attached thereto.
In der 1 ist schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anfertigung von Bohrungen durch Werkstücke und daran anzubringende Bauelemente 1 gezeigt. In der dargestellten Ausführungsform wird die Vorrichtung insbesondere dazu verwendet, Bohrungen durch Integralspanten 2 für einen Flugzeugrumpf und daran zu montierende Stützelemente 1 vorzunehmen. Die Spanten 2 werden zur Querversteifung in bestimmten Abständen entlang der Längsrichtung des Rumpfs angeordnet und erstrecken sich jeweils in Umfangsrichtung des Rumpfs. Jeder Spant 2 ist dabei an die jeweilige Einbauposition angepasst, wobei sich die für unterschiedliche Einbaupositionen vorgesehen Spanten 2 insbesondere in ihrer Länge, Krümmung und Stärke unterscheiden. Die Spanten 2 sind jeweils aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere aus CFK hergestellt. Beispielhaft ist in der 4 ein solcher Spant mir daran montierten Stützelementen 1 gezeigt. Wie in der Figur veranschaulicht ist, können die Spanten 2 an ihrem (in Radiusrichtung) äußeren Rand Füße 41 aufweisen, die später mit der Außenhaut des Flugzeugs verbunden werden. Die Stützelemente 1 werden an vorgegebenen Positionen an den Spanten 2 angebracht, und später ebenfalls mit der Außenhaut des Flugzeugs verbunden. Durch diese Stützelemente 1 wird der Flugzeugrumpf zusätzlich versteift. Die Stützelemente 1 können beispielsweise ebenfalls aus einem Faserverbundmaterial, wie etwa CFK, oder aus Metall, insbesondere etwa aus Aluminimum, hergestellt sein.In the 1 is a schematic of an exemplary embodiment of a device according to the invention for producing bores through workpieces and components to be attached thereto 1 shown. In the embodiment shown, the device is used in particular to drill holes through integral frames 2 for an aircraft fuselage and support elements to be mounted on it 1 to undertake. The frames 2 are arranged for transverse stiffening at certain intervals along the longitudinal direction of the fuselage and each extend in the circumferential direction of the fuselage. Every frame 2 is adapted to the respective installation position, with the frames provided for different installation positions 2 in particular differ in their length, curvature and strength. The frames 2 are each made from a fiber composite material, in particular from CFRP. An example is in the 4th such a bulkhead with support elements mounted on it 1 shown. As illustrated in the figure, the frames 2 feet on their outer edge (in the direction of the radius) 41 have, which are later connected to the outer skin of the aircraft. The support elements 1 are at predetermined positions on the frames 2 attached, and later also with the outer skin of the aircraft tied together. Through these support elements 1 the fuselage is additionally stiffened. The support elements 1 can for example also be made from a fiber composite material such as CFRP, or from metal, in particular from aluminum.
In einer Ausführungsform weist jedes Stützelement 1 einen Montageabschnitt 8a auf, mit dem es an einem Spant 2 befestigt wird. Daran schließt sich rechtwinklig ein Hauptabschnitt 8b an, dessen Seitenflächen quer zur Umfangsrichtung eines Spants 2 ausgerichtet sind, wenn das Stützelement 1 daran montiert ist. Bei dem Montageabschnitt 8a kann es sich um einen plattenförmigen viereckigen Abschnitt handeln, und der Hauptabschnitt 8b kann sich rechtwinklig an einer Seite an den Montageabschnitt 8a anschließen. Zudem weisen die Stützelemente 1 jeweils einen plattenförmigen Halteabschnitt 8c auf. Dieser dient zur Befestigung an der Außenhaut des Flugzeugs. Er kann rechtwinklig an den Hauptabschnitt 8b anschließen und rechtwinkelig zu dem Montageabschnitt 8a angeordnet sein, wobei der Montageabschnitt 8a und der Halteabschnitt 8c in gleicher Richtung von dem Hauptabschnitt 8b abragen können. Wenn das Stützelement 1 an einem Spant 2 montiert ist, sind die Seitenflächen des Halteabschnitts 8b quer zur Radiusrichtung des Spants 2 ausgerichtet und die dem Hauptabschnitt 8b abgewandte Seitenfläche weist in Radiusrichtung nach außen. Der Hauptabschnitt 8b kann sich in seiner Längsausdehnung zumindest teilweise in einem Winkel von beispielsweise 45° in Bezug auf die Oberflächen des Montageabschnitts 8a und des Halteabschnitts 8c erstrecken. Dabei können zwei Stützelementvarianten vorgesehen sein, die (nur) in den 2 und 3 mit unterschiedlichen Bezugsziffern 1a und 1b versehen sind und in denen der Montageabschnitt 8a und der Halteabschnitt 8b in unterschiedliche Richtungen von dem Hauptabschnitt 8b abragen. In one embodiment, each support element has 1 a mounting section 8a on, with which it is attached to a bulkhead 2 is attached. This is followed by a main section at right angles 8b on, the side surfaces of which are transverse to the circumferential direction of a frame 2 are aligned when the support member 1 is mounted on it. At the assembly section 8a it can be a plate-shaped square section, and the main section 8b can be at right angles on one side to the mounting section 8a connect. In addition, the support elements 1 each have a plate-shaped holding section 8c on. This is used to attach it to the outer skin of the aircraft. It can be at right angles to the main section 8b and at right angles to the mounting section 8a be arranged, the mounting portion 8a and the holding portion 8c in the same direction from the main section 8b can query. When the support element 1 on a frame 2 is mounted, are the side surfaces of the holding portion 8b across the direction of the radius of the frame 2 aligned and the main section 8b remote side face points outwards in the direction of the radius. The main section 8b can be at least partially in its longitudinal extent at an angle of, for example, 45 ° with respect to the surfaces of the mounting portion 8a and the holding portion 8c extend. Two support element variants can be provided, which (only) in the 2 and 3 with different reference numbers 1a and 1b are provided and in which the mounting section 8a and the holding portion 8b in different directions from the main section 8b protrude.
Die Stützelemente 1 werden über ihre Montageabschnitte 8a mit den Spanten 2 verbunden. Hierzu werden die Montageabschnitte 8a und die Spanten 2 mithilfe geeigneter Befestigungsmittel zusammengefügt. Bei den Befestigungsmitteln kann es sich insbesondere um Nieten handeln. Zur Anbringung der Befestigungsmittel werden die Halteabschnitte 8a und die Spanten 2 mit Bohrungen versehen. Vorzugsweise sind zur Befestigung jedes Stützelements 1 an einem Spant 2 zwei Befestigungsmittel vorgesehen, so dass für jedes Stützelement 1 zwei Bohrungen durch den zugehörigen Montageabschnitt 8a und den Spant 2 getrieben werden. Die Bohrungen werden mithilfe der nachfolgend näher beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung automatisiert ausgeführt. Die Befestigungsmittel können jeweils nach der Anfertigung der Bohrungen in einem weiteren Arbeitsschritt eingebracht werden. Dies kann in einer dem Fachmann an sich bekannten Art und Weise entweder manuell oder mithilfe einer weiteren Bearbeitungsvorrichtung vorgenommen werden.The support elements 1 are about their mounting sections 8a with the frames 2 tied together. To do this, the assembly sections 8a and the frames 2 assembled using suitable fasteners. The fastening means can in particular be rivets. The holding sections are used to attach the fastening means 8a and the frames 2 provided with holes. Preferably, for fastening each support element 1 on a frame 2 two fastening means are provided so that for each support element 1 two holes through the associated mounting section 8a and the bulkhead 2 to be driven. The bores are carried out in an automated manner with the aid of the device according to the invention, which is described in more detail below. The fastening means can be introduced in a further work step after the holes have been made. This can be done in a manner known per se to the person skilled in the art, either manually or with the aid of a further processing device.
Die Vorrichtung umfasst eine Positionieranordnung 3 zur Aufnahme der Werkstücke 2, die in einem Arbeitsbereich 4 angeordnet ist. Die Positionieranordnung 3 umfasst mehrere Ständer 9a-d, die beispielsweise jeweils mit dem Boden verschraubt sein können. Die Ständer 9a-d können ein Aufnahmeelement tragen (in den Figuren nicht gezeigt), das zur Aufnahme der vorgesehenen Ausführungsformen der Spanten 2 ausgestaltet und insbesondere als eine Aufspannplatte ausgebildet sein kann. Dabei kann das Aufnahmeelement über geeignete Passungselemente, wie beispielsweise Zapfen, verfügen, die mit entsprechenden Passungselementen der Spanten 2, wie etwa Bohrungen, zusammenwirken. Mithilfe der Passungselemente können die Spanten 2 in einfacher Weise in einer gewünschten Position an dem Aufnahmeelement positioniert werden. Zur Fixierung der Spanten 2 können geeignete Fixierungselemente vorgesehen sein, die etwa einen Hebelmechanismus zur Fixierung der Spanten 2 aufweisen können. Zudem verfügt die Positionieranordnung 10 vorzugsweise über Ausgleichsmittel, die es ermöglichen, die Position und Lage der Spanten 2 anzupassen, um hierdurch Fertigungstoleranzen auszugleichen. Die Ausgleichsmittel können insbesondere eine Höhen- und oder Winkelverstellung einzelner Segmente des Aufnahmeelements bzw. der daran gehaltenen Spanten 2 ermöglichen.The device comprises a positioning arrangement 3 to accommodate the workpieces 2 that are in a workspace 4th is arranged. The positioning arrangement 3 includes multiple stands 9a-d which, for example, can each be screwed to the floor. The stand 9a-d can carry a receiving element (not shown in the figures) for receiving the intended embodiments of the frames 2 configured and in particular can be designed as a clamping plate. In this case, the receiving element can have suitable fitting elements, such as, for example, pegs, which are connected to corresponding fitting elements of the frames 2 , such as holes, interact. With the help of the fitting elements, the frames 2 be positioned in a simple manner in a desired position on the receiving element. For fixing the frames 2 Suitable fixing elements can be provided, such as a lever mechanism for fixing the frames 2 can have. The positioning arrangement also has 10 preferably using compensation means that allow the position and location of the frames 2 adapt in order to compensate for manufacturing tolerances. The compensation means can in particular adjust the height and / or angle of individual segments of the receiving element or the frames held thereon 2 enable.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Endeffektor 12 zur Ausführung der Bohrungen, der an einem Haltearm 5 befestigt ist, welcher bei der in den Figuren veranschaulichten Ausführungsform Bestandteil einer Portalanlage ist. Diese ist vorzugsweise als eine sogenannte Drei-Achsen-Portalanlage ausgestaltet und ermöglicht es, den Haltearm 5 bzw. den daran angebrachten Endeffektor 12 im Arbeitsbereich 4 in drei zueinander senkrechte Richtungen zu verfahren. Der Haltearm 5 kann dabei als ein starrer Arm ausgestaltet sein. The device furthermore comprises an end effector 12th for the execution of the bores on a holding arm 5 is attached, which is part of a portal system in the embodiment illustrated in the figures. This is preferably designed as a so-called three-axis portal system and enables the holding arm 5 or the attached end effector 12th in the work area 4th to move in three mutually perpendicular directions. The holding arm 5 can be designed as a rigid arm.
In weiteren Ausgestaltungen kann jedoch auch ein Haltearm mit mehreren Gelenken eingesetzt werden, der mittels einer Portalanlage verfahren wird. Alternativ kann auch ein längerer mehrgelenkiger Haltearm verwendet werden, der in einen stationären Industrieroboter integriert ist, oder es kann ein kürzerer, mehrgelenkiger Haltearm eingesetzt werden, der Bestandteil eines im Arbeitsbereich 4 verfahrbaren mobilen Industrieroboters ist. Gegenüber der Ausführungsform mit einer Portalanlage sind die Ausführungsformen mit einem Industrieroboter jedoch mit einem höheren konstruktiven Aufwand verbunden. Zudem können vorgegebenen Positionen mit einer Portanlage in der Regel genauer angesteuert werden; bei Industrierobotern ist zur Erreichung derselben Positionsgenauigkeit oftmals eine Nachführung auf der Grundlage von Positionssensordaten erforderlich.In further refinements, however, a holding arm with several joints can also be used, which is moved by means of a portal system. Alternatively, a longer multi-articulated holding arm can be used, which is integrated in a stationary industrial robot, or a shorter, multi-articulated holding arm can be used, which is part of one in the work area 4th movable mobile industrial robot is. Compared to the embodiment with a portal system, however, the embodiments with an industrial robot are associated with a higher structural effort. In addition, predefined positions can usually be controlled more precisely with a port system; with industrial robots is to achieve the same Position accuracy often requires tracking based on position sensor data.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Haltearm 5 an einem sich horizontal über den Arbeitsbereich erstreckenden Portalquerträger 6 der Portalanlage angebracht. Dieser kann an seinen Enden jeweils an einem Portallängsträger 11 angebracht sein und mithilfe geeigneter Antriebsmittel in einer Bewegungsrichtung quer zu seiner Erstreckungsrichtung entlang der Portallängsträger 11 verfahrbar sein. Die Portallängsträger 11 können durch jeweils zwei Portalstützen 7a-d in einer bestimmten Höhe über den Boden gehalten werden. Alternativ kann der Portalquerträger 6 von zwei an seinen Enden angeordneten Portalstützen gehalten werden, die mittels eines Antriebs in einer Bewegungsrichtung quer zur Erstreckungsrichtung des Portalquerträgers 6 verfahren werden. Der Haltearm 5 lässt sich mithilfe eines Antriebsmittels entlang des Portalquerträgers 6 hin- und her bewegen. Durch ein Verfahren des Portalquerträgers 6 und eine Bewegung des Haltearms 5 entlang des Portalquerträgers 6 lässt sich der Endeffektor 12 in Bezug auf eine Horizontalebene (parallel zum Boden) grundsätzlich zu jeder beliebigen Position innerhalb des Arbeitsbereichs 4 bewegen. Weiterhin kann der Haltearm 5 durch ein Antriebsmittel in einer an dem Portalquerträger 6 angeordneten Linearführung in vertikaler Richtung nach oben und unten bewegt werden, um ihn auch in Bezug auf diese Richtung variabel positionieren zu können. Zudem kann der Haltearm 5 vorzugsweise mittels eines entsprechenden Antriebsmittels um seine Längsachse gedreht werden, um ihn in einer gewünschten Winkelstellung zu positionieren. Dieses und die zuvor genannten Antriebsmittel können beispielsweise als Elektromotoren und/oder pneumatische Antriebsmittel ausgestaltet sein.In the embodiment shown, the holding arm is 5 on a portal cross member that extends horizontally over the work area 6th attached to the portal system. This can at each of its ends on a portal side member 11 be attached and with the help of suitable drive means in a direction of movement transverse to its direction of extension along the portal side members 11 be movable. The portal side members 11 can through two portal supports 7a-d be held at a certain height above the ground. Alternatively, the portal cross member 6th are held by two portal supports arranged at its ends, which by means of a drive in a direction of movement transverse to the direction of extension of the portal cross member 6th be proceeded. The holding arm 5 can be moved along the portal cross member with the aid of a drive means 6th to move back and fourth. By moving the portal cross member 6th and a movement of the holding arm 5 along the portal cross member 6th can be the end effector 12th in relation to a horizontal plane (parallel to the floor) basically to any position within the work area 4th move. Furthermore, the holding arm 5 by a drive means in one on the portal cross member 6th arranged linear guide can be moved up and down in the vertical direction in order to be able to position it variably in relation to this direction. In addition, the holding arm 5 preferably be rotated about its longitudinal axis by means of a corresponding drive means in order to position it in a desired angular position. This and the aforementioned drive means can be designed, for example, as electric motors and / or pneumatic drive means.
Zur Steuerung der Bewegungen der Portalanlage und des Haltearms 5 ist eine (in den Figuren nicht gezeigte) Steuereinheit vorgesehen. Diese ist dazu ausgestaltet, Positioniersteuerbefehle zur Steuerung der in der Portalanlage enthaltenen Antriebsmittel an diese zu übermitteln, um den an dem Haltearm 5 angeordneten Endeffektor 12 zu positionieren. Weiterhin ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, Prozesssteuerbefehle zur Steuerung des Endeffektors 12 bzw. dessen steuerbare Komponenten, die nachfolgend noch näher erläutert werden, zu erzeugen und an den Endeffektor 12 bzw. dessen steuerbare Komponenten zu übermitteln.To control the movements of the portal system and the holding arm 5 a control unit (not shown in the figures) is provided. This is designed to transmit positioning control commands for controlling the drive means contained in the portal system to the latter in order to control the drive means on the holding arm 5 arranged end effector 12th to position. Furthermore, the control unit is designed to issue process control commands for controlling the end effector 12th or its controllable components, which are explained in more detail below, to be generated and to the end effector 12th or to transmit its controllable components.
Zur Erzeugung der Positioniersteuerbefehle können elektronische Formdaten der Spanten 2 verwendet werden, die für jede Ausführungsvariante der Spanten 2 in der Steuereinheit hinterlegt sein können und die Form der Spanten 2 sowie die Montagepositionen der Stützelemente 1 angeben. Die Formdaten können beispielsweise in Form von elektronischen CAD -Zeichnungen der Spanten 2 in der Steuereinheit gespeichert sein. Unter Verwendung der elektronischen Formdaten können die Steuerbefehle für einen Spant 2 auf der Grundlage der Positionen von wenigen Referenzpunkten des Spants 2 in dem Arbeitsbereich 4 erzeugt werden, aus denen sich Position und Ausrichtung des Spants 2 im Arbeitsbereich 4 ermitteln lassen. Die Positionen der Referenzpunkte werden durch die Positionierung des Spants 2 in der Positionieranordnung 3 festgelegt und können zusätzlich anhand von erfassten Positionsdaten des Spants 2 ermittelt werden, die etwa mittels eines (in der Figur nicht gezeigten) Laservermessungssystems ermittelt werden können.Electronic shape data of the frames can be used to generate the positioning control commands 2 used for each variant of the formers 2 can be stored in the control unit and the shape of the frames 2 as well as the mounting positions of the support elements 1 indicate. The shape data can, for example, be in the form of electronic CAD drawings of the frames 2 be stored in the control unit. Using the electronic form data, the control commands for a frame 2 based on the positions of a few reference points on the frame 2 in the work area 4th are generated, from which the position and orientation of the frame 2 in the work area 4th can be determined. The positions of the reference points are determined by the positioning of the frame 2 in the positioning arrangement 3 and can also be based on the recorded position data of the frame 2 can be determined, which can be determined for example by means of a laser measurement system (not shown in the figure).
Wenn Fertigungstoleranzen bei der Positionierung der Spanten 2 in der Positioniernordung 3 mittels der Ausgleichsmittel ausgeglichen werden, lassen sich anhand der Positionen der Referenzpunkte der Spanten 2 jeweils sehr genaue Positioniersteuerbefehle für mehrere Montagepositionen von Stützelementen 1 an dem Spant 2 auf der Grundlage der elektronischen Formdaten erzeugen. Alternativ ist es jedoch gleichfalls möglich, auf die Ausgleichsmittel zu verzichten und etwa die jeweilige Lage der einzelnen Montagepositionen anhand von Messungen zu bestimmen und bei der Erzeugung der Positioniersteuerdaten zu berücksichtigen. In diesem Fall kann grundsätzlich auch auf die Verwendung der Formdaten verzichtet werden, und die Steuerbefehle können direkt anhand der ermittelten Lagen der Montagepositionen erzeugt werden.If there are manufacturing tolerances in the positioning of the frames 2 in the positioning order 3 are compensated by means of the compensating means, can be based on the positions of the reference points of the frames 2 each very precise positioning control commands for several mounting positions of support elements 1 on the bulkhead 2 based on the electronic shape data. Alternatively, however, it is also possible to dispense with the compensating means and, for example, to determine the respective position of the individual assembly positions on the basis of measurements and to take them into account when generating the positioning control data. In this case, the use of the shape data can in principle also be dispensed with, and the control commands can be generated directly on the basis of the ascertained positions of the assembly positions.
Der Endeffektor 12 umfasst einen ersten, oberen Abschnitt 14 und einen zweiten, unteren Abschnitt 15. Der erste Abschnitt 14 weist eine Halteeinrichtung 16 zur Halterung eines Stützelements 1 auf, und der zweite Abschnitt 15 umfasst insbesondere eine Bohreinheit 13. Um einen Spant 2 und ein daran zu montierendes Stützelement 1 mit Bohrungen zu versehen, wird der Endeffektor 12 so positioniert und gesteuert, dass der Montageabschnitt 8a des von der Halteeinrichtung 16 gehaltenen Stützelements 1 und der Spant 2 zwischen dem ersten Abschnitt 14 und dem zweiten Abschnitt 15 des Endeffektors 12 eingeklemmt werden und sich das Stützelement 1 dabei an seiner Montageposition befindet. Sodann werden mittels der Bohreinheit 13 von unten, also von der Seite des Spants 2, Löcher in den Spant 2 und das Stützelement 1 gebohrt.The end effector 12th includes a first, upper section 14th and a second, lower section 15th . The first paragraph 14th has a holding device 16 for holding a support element 1 on, and the second section 15th includes in particular a drilling unit 13th . Around a frame 2 and a support member to be mounted thereon 1 Providing with holes becomes the end effector 12th positioned and controlled so that the mounting section 8a of the holding device 16 held support element 1 and the bulkhead 2 between the first section 14th and the second section 15th of the end effector 12th be clamped and the support element 1 is in its mounting position. Then by means of the drilling unit 13th from below, i.e. from the side of the frame 2 , Holes in the bulkhead 2 and the support element 1 drilled.
Auf diese Weise ermöglicht der Endeffektor 12 sehr positionsgenaue Bohrungen mit einer guten Bohrungsqualität. Die Klemmung stellt dabei sicher, dass der Spant 2 und das Stützelement 1 während des Bohrvorgangs nicht relativ zueinander und relativ zu dem Endeffektor 12 verrutschen. Hierdurch können die Bohrungen sehr positionsgenau ausgeführt werden. Zudem werden Bohrausfransungen verringert. Eine weitere Verringerung solcher Ausfransungen wird dadurch erreicht, dass die Bohrungen ausgehend von der Seite des Spants 2 (und nicht ausgehend von der Seite des darauf positionierten Stützelements 1) erfolgen.In this way the end effector enables 12th very precise holes with a good hole quality. The clamping ensures that the frame 2 and the support element 1 not relative to each other and relative to the end effector during the drilling process 12th slip. As a result, the bores can be carried out with very high positional accuracy. In addition, drilling fraying is reduced. Another reduction in such Fraying is achieved by drilling the holes starting from the side of the frame 2 (and not starting from the side of the support element positioned on it 1 ) take place.
Zur Verbindung mit dem Haltearm 5 weist der Endeffektor 12 ein Befestigungselement auf, das am oberen Ende des oberen Abschnitts 14 angeordnet ist. In einer Ausgestaltung ist das Befestigungselement als ein Linearschlitten 30 ausgestaltet, der in einer Linearführung 31 geführt wird, die in den oberen Abschnitt 14 des Endeffektors 12 integriert ist. Damit kann der Endeffektor 12 in Richtung der Linearführung 31 relativ zu dem Haltearm 5 bewegt werden. Weiterhin ist der Linearschlitten 30 vorzugsweise mittels eines Federelements 32 gehalten, das in Richtung der Linearführung 31 ausgerichtet ist und dessen Funktion nachfolgend weiter erläutert wird.For connection to the holding arm 5 instructs the end effector 12th a fastener attached to the top of the top section 14th is arranged. In one embodiment, the fastening element is designed as a linear slide 30th designed in a linear guide 31 that is led to the top section 14th of the end effector 12th is integrated. This allows the end effector 12th in the direction of the linear guide 31 relative to the support arm 5 be moved. Furthermore is the linear slide 30th preferably by means of a spring element 32 kept that in the direction of the linear guide 31 is aligned and its function is explained in more detail below.
Die beiden Abschnitte 14, 15 des Endeffektors 12 sind über einen Verbindungsabschnitt 17 miteinander verbunden, so dass sie zusammen mit dem Verbindungsabschnitt 17 einen C-Bogen ausbilden. Weiterhin können die beiden Abschnitte 14, 15 mithilfe einer Antriebseinheit 18, die etwa als pneumatische oder elektrische Antriebseinheit ausgestaltet sein kann, in der Bohrrichtung (also in vertikaler Richtung) relativ zueinander verschoben werden. Bei der in den Figuren veranschaulichten Ausgestaltung des Endeffektors 12 weist der Verbindungsabschnitt 17 hierzu eine Linearführung 19 auf, an welcher der zweite Abschnitt 15 angebracht ist und in welcher der zweite Abschnitt 15 mittels der Antriebseinheit 18 nach oben und unten verschoben werden kann. In dieser Ausgestaltung ist die Antriebseinheit 18 vorzugsweise unterhalb der Befestigung des zweiten Abschnitts 15 an der Linearführung 19 angeordnet und verfügt über eine bewegbare, mit dem zweiten Abschnitt 15 verbundene Kolbenstange, mit welcher der zweite Abschnitt 15 innerhalb der Linearführung 19 nach oben (also auf den oberen, ersten Abschnitt 14 zu) und nach unten (vom ersten Abschnitt 14 weg) bewegt werden kann. Gleichfalls sind auch andere Ausgestaltungen möglich. So kann beispielsweise der obere, erste Abschnitt 14 mittels der Antriebseinheit 18 innerhalb einer Linearführung des Verbindungsabschnitt 17 in vertikaler Richtung nach unten und oben bewegt werden, oder es können beide Abschnitte 14, 15 innerhalb einer Linearführung bewegbar sein.The two sections 14th , 15th of the end effector 12th are via a connecting section 17th connected to each other so that they are together with the connecting section 17th form a C-arm. Furthermore, the two sections 14th , 15th using a drive unit 18th , which can be designed as a pneumatic or electric drive unit, in the drilling direction (ie in the vertical direction) are moved relative to each other. In the embodiment of the end effector illustrated in the figures 12th has the connecting portion 17th for this purpose a linear guide 19th on at which the second section 15th is attached and in which the second section 15th by means of the drive unit 18th can be moved up and down. The drive unit is in this embodiment 18th preferably below the attachment of the second section 15th on the linear guide 19th arranged and has a movable, with the second section 15th connected piston rod with which the second section 15th within the linear guide 19th upwards (i.e. on the upper, first section 14th to) and down (from the first section 14th away) can be moved. Other configurations are also possible. For example, the upper, first section 14th by means of the drive unit 18th within a linear guide of the connecting section 17th can be moved vertically up and down, or both sections 14th , 15th be movable within a linear guide.
Die in dem oberen, ersten Abschnitt 14 enthaltene Halteeinrichtung 16 zur Halterung der Stützelemente 1 umfasst einen Stempel 20 und ist so ausgestaltet, dass der Montageabschnitt 8a eines Stützelements 1 flächig an einer Unterseite des Stempels 20 anliegt, wenn das Stützelement 1 in der Halteeinrichtung 16 gehalten wird. Der Stempel 20 ist vorzugsweise so bemessen, dass seine Unterseite die Montageabschnitte 8a der Stützelemente 1 vollständig überdeckt. Bei der zuvor erläuterten Ausgestaltung der Stützelemente 1 kann der Stempel 20 weiterhin einen viereckigen Querschnitt aufweisen, wobei der Hauptabschnitt 8b eines Stützelements 1 zumindest teilweise an einer der Seitenflächen des Stempels 20 anliegt, wenn das Stützelement 1 in der Haltevorrichtung 16 gehalten wird. In den beiden zuvor erläuterten Varianten (1a und 1b) liegt der Hauptabschnitt 8b dabei an gegenüberliegenden Seitenflächen des Stempels 20 an.The ones in the first section above 14th included holding device 16 to hold the support elements 1 includes a stamp 20th and is designed so that the mounting portion 8a a support element 1 flat on an underside of the stamp 20th when the support element 1 in the holding device 16 is held. The Stamp 20th is preferably dimensioned so that its underside the mounting sections 8a the support elements 1 completely covered. In the previously explained configuration of the support elements 1 can the stamp 20th furthermore have a square cross-section, the main portion 8b a support element 1 at least partially on one of the side surfaces of the stamp 20th when the support element 1 in the holding device 16 is held. In the two variants explained above ( 1a and 1b) is the main section 8b while on opposite side surfaces of the stamp 20th at.
Weiterhin kann die Halteeinrichtung 16 über eine steuerbare Klemmeinheit 21 verfügen, in welcher der Halteabschnitt 8c eines Stützelements 1 eingeklemmt werden kann, um das Stützelement 1 in der Halteeinrichtung 16 zu halten. Die Klemmeinheit 21 kann beispielsweise einen elektrisch oder pneumatisch betriebenen Klemmzylinder aufweisen, mit dessen Kolbenstange der Halteabschnitt 8c eines Stützelements 1 gegen eine Anschlagsfläche gedrückt wird.Furthermore, the holding device 16 via a controllable clamping unit 21 have in which the holding section 8c a support element 1 can be clamped to the support member 1 in the holding device 16 to keep. The clamping unit 21 can for example have an electrically or pneumatically operated clamping cylinder, with the piston rod of which the holding section 8c a support element 1 is pressed against a stop surface.
Die Stützelemente 1 können von der Halteeinrichtung 16 an einer Ausgabestation 23 aufgenommen werden, die in dem Arbeitsbereich 4 angeordnet sein kann. In der Ausgabestation 23 werden vorzugsweise mehrere Stützelemente 1 beider Varianten vorgehalten. Um ein Stützelement 1 und einen Spant 2 an der Montageposition des Stützelements 1 mit Bohrungen zu versehen, wird der Endeffektor 12 zunächst zu der Ausgabestation 23 bewegt. Dort nimmt die Halteeinrichtung 16 sodann das Stützelement 1 auf. Wenn dieses mittels der Klemmeinheit 21 eingeklemmt worden ist, wird der Endeffektor 12 zur Montageposition des Stützelements 1 bewegt, um die Bohrungen vorzunehmen.The support elements 1 can from the holding device 16 at an output station 23 included in the workspace 4th can be arranged. In the dispensing station 23 are preferably several support elements 1 of both variants. To a support element 1 and a bulkhead 2 at the mounting position of the support element 1 Providing with holes becomes the end effector 12th first to the output station 23 emotional. There the holding device takes 16 then the support element 1 on. If this by means of the clamping unit 21 has been pinched, becomes the end effector 12th the mounting position of the support element 1 moved to make the holes.
Neben der Halteeinrichtung 16 weist der Endeffektor 12 im Bereich des oberen, ersten Abschnitts 14 eine Anschlagfläche 22 auf, und die Halteeinrichtung 16 ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die relative Lage des Montageabschnitts 8a eines darin gehaltenen Stützelements 1 in Bezug auf die Anschlagfläche 22 in einer horizontalen Ebene der relativen Lage des Montageabschnitts 8a in Bezug auf den Rand des Spants 2 in der Horizontalen entspricht. Der Halteabschnitt 8c des Stützelemente 1 kann dabei in einer Ebene mit dem Spantfuß 41 liegen, wenn der Montageabschnitt 8a an der vorgesehenen Position relativ zum Rand des Spants 2 positioniert ist. Um ein Stützelement 1 mittels des Endeffektors an seiner Montageposition auf einem Spant 2 zu positionieren, kann der Endeffektor 12 dann so positioniert werden, dass die Anschlagfläche 22 gegen einen Rand des Spants 2 gedrückt wird. Hierdurch kann eine besonders genaue Positionierung der Stützelemente 1 in Bezug auf einen Rand des Spants 2 erreicht werden, die unabhängig von der Genauigkeit ist, mit welcher der Endeffektor 12 an einer vorgegebenen Position positioniert werden kann. Bei dem betreffenden Rand des Spants 2, gegen den die Anschlagfläche 22 gedrückt wird, handelt es sich vorzugsweise um den in radialer Richtung äußeren Rand des Spants 2 bzw. den Fuß des Spants 2, der in der zuvor erläuterten Ausgestaltung der Spanten 2 an deren (in Bezug auf die radiale Richtung) äußeren Rändern vorgesehen ist. Wenn der Montageabschnitt 8a an der vorgesehenen Position relativ zum Rand des Spants 2 positioniert ist, kann der Halteabschnitt 8c des Stützelemente 1 dabei in einer Ebene mit dem Spantfuß 41 liegen.Next to the holding device 16 instructs the end effector 12th in the area of the upper, first section 14th a stop surface 22nd on, and the holding device 16 is preferably designed so that the relative position of the mounting portion 8a a support member held therein 1 in relation to the stop surface 22nd in a horizontal plane of the relative position of the mounting section 8a in relation to the edge of the bulkhead 2 corresponds in the horizontal. The holding section 8c of the support elements 1 can be in one plane with the bulkhead 41 lie when the mounting section 8a at the intended position relative to the edge of the frame 2 is positioned. To a support element 1 by means of the end effector in its mounting position on a frame 2 position can be done by the end effector 12th then be positioned so that the stop surface 22nd against one edge of the frame 2 is pressed. This enables particularly precise positioning of the support elements 1 with respect to an edge of the bulkhead 2 can be achieved, which is independent of the accuracy with which the end effector 12th can be positioned at a predetermined position. At the edge in question of the frame 2 against which the stop surface 22nd is pressed, it is preferably the outer edge of the frame in the radial direction 2 or the foot of the frame 2 , the one in the previously explained configuration of the frames 2 is provided at their outer edges (with respect to the radial direction). When the mounting section 8a at the intended position relative to the edge of the frame 2 is positioned, the holding portion 8c of the support elements 1 in one plane with the bulkhead 41 lie.
Um den Endeffektor 12 in der zuvor beschriebenen Weise zu positionieren, kann der Haltearm 5 so positioniert werden, dass das zuvor bereits erläuterte Federelement 32 zur Halterung des Linearschlittens 31, über den der Endeffektor 12 mit dem Haltearm 5 verbunden ist, eine Federkraft bewirkt, welche die Anschlagfläche 22 gegen den Rand des Spants 2 bzw. gegen dessen Fuß 41 drückt. Es ist nicht erforderlich, den Haltearm 5 präzise so zu positionieren, dass die Anschlagfläche 22 gerade den Rand des Spants 2 berührt. In Bezug auf eine solche (hypothetische) Position kann der Haltearm 5 vielmehr weiter in radialer Richtung bezüglich das Spants 2 nach innen bewegt werden. Hierdurch wird das Federelement 32 gespannt, so dass es die Federkraft bewirkt, welche die Anschlagfläche 22 gegen den Rand des Spants 2 drückt. Eine besonders genaue Positionierung des Haltearms 5 ist dafür nicht erforderlich. Ungenauigkeiten der Positionierung des Haltearms 5 werden somit kompensiert.To the end effector 12th to position in the manner described above, the support arm 5 be positioned so that the previously explained spring element 32 for holding the linear slide 31 via which the end effector 12th with the holding arm 5 is connected, a spring force causes which the stop surface 22nd against the edge of the frame 2 or against his foot 41 presses. It is not necessary to use the support arm 5 precisely positioned so that the stop surface 22nd just the edge of the frame 2 touched. In relation to such a (hypothetical) position, the holding arm 5 rather, further in the radial direction with respect to the frame 2 be moved inwards. This is the spring element 32 tensioned, so that it causes the spring force, which the stop surface 22nd against the edge of the frame 2 presses. A particularly precise positioning of the holding arm 5 is not required for this. Inaccuracies in the positioning of the holding arm 5 are thus compensated.
In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, auf das Federelement 32 zu verzichten. Stattdessen kann die Anschlagfläche 22 mit einem Kraftsensor versehen werden, und der Haltearm 5 kann so lange in radialer Richtung bezüglich des Spants 2 nach innen bewegt werden, bis die Anschlagfläche 22 mit einer vorgegebenen Druckkraft gegen den Rand des Spants 2 bzw. dessen Fuß 41 drückt. Die zuvor erläuterte Ausgestaltung, in der die radiale Positionierung unter Verwendung des Federelements 32 erfolgt, hat jedoch den Vorteil, dass sie keine zusätzliche Sensorik benötigt, wodurch der Aufbau des Endeffektors 12 und die Steuerung des Haltearms 5 vereinfacht werden.In an alternative embodiment it can be provided on the spring element 32 to renounce. Instead, the stop surface 22nd be provided with a force sensor, and the holding arm 5 can as long in the radial direction with respect to the frame 2 be moved inwards until the stop surface 22nd with a predetermined compressive force against the edge of the frame 2 or its foot 41 presses. The embodiment explained above, in which the radial positioning using the spring element 32 takes place, however, has the advantage that it does not require any additional sensors, which reduces the structure of the end effector 12th and the control of the holding arm 5 be simplified.
Der untere, zweite Abschnitt 15 des Endeffektors 12 weist ein Klemmelement 24 auf, das beispielsweise quaderförmig ausgebildet sein kann. Das Klemmelement 24 ist so angeordnet, dass seine Oberseite der Unterseite des Stempels 21 der Halteeinrichtung 16 des ersten Abschnitts 14 gegenüberliegt. Vorzugsweise entsprechen die Abmessungen der Oberseite des Klemmelements 24 und der Unterseite des Stempels 21 einander, so dass sie sich deckungsgleich gegenüberliegen. Das Klemmelement 24 ist an einer Befestigungsplatte 25 montiert. Zur federnden Halterung des Klemmelements 24 kann die die Befestigungsplatte 25 optional von Federelementen 26a,b gehalten werden, die (nur) eine Bewegung der Befestigungsplatte 25 in vertikaler Richtung ermöglichen. Insbesondere können dabei zwei Federelemente 26a,b zur Abstützung der Befestigungsplatte 25 vorgesehen sein.The lower, second section 15th of the end effector 12th has a clamping element 24 on, which can be designed, for example, cuboid. The clamping element 24 is arranged so that its top is the bottom of the stamp 21 the holding device 16 of the first section 14th opposite. The dimensions preferably correspond to the upper side of the clamping element 24 and the bottom of the stamp 21 each other so that they are congruent opposite each other. The clamping element 24 is on a mounting plate 25th assembled. For resilient mounting of the clamping element 24 can the the mounting plate 25th optional spring elements 26a, b be held, the (only) one movement of the mounting plate 25th enable in the vertical direction. In particular, two spring elements 26a, b to support the mounting plate 25th be provided.
Das Klemmelement 24 dient dazu, einen zwischen dem ersten Abschnitt 14 und dem zweiten Abschnitt 15 angeordneten Spant 2 während der Ausführung der Bohrungen gegen den Montageabschnitt 8a eines in der Halteeinrichtung 16 des ersten Abschnitts 14 gehaltenen Stützelements 1 zu pressen und hierdurch zwischen dem Klemmelement 24 und dem Montageabschnitt 8a einzuklemmen. Hierzu wird der zweite Abschnitt 15 des Endeffektors 12 mithilfe der Antriebseinheit 18 in Richtung des ersten Abschnitts 14 bewegt. Zur Vermeidung von Beschädigungen des Spants 2 durch die Klemmung wird dieser zudem vorzugsweise so in der Positionieranordnung 3 angeordnet, dass seine Hauptoberfläche parallel zu der Oberseite des Klemmelements 24 und der Unterseite des Stempels 20 ausgerichtet ist. Dies kann mithilfe der Ausgleichsmittel der Positionieranordnung 3 erreicht werden. Hierdurch wird insbesondere verhindert, dass beim Einklemmen des Spants 2 zwischen dem Klemmelement 24 und dem Stempel 20 Torsionskräfte auf den Spant 2 einwirken, die zu dessen Beschädigung führen könnten.The clamping element 24 serves to put one between the first section 14th and the second section 15th arranged frame 2 while drilling the holes against the mounting section 8a one in the holding device 16 of the first section 14th held support element 1 to press and thereby between the clamping element 24 and the mounting section 8a to pinch. This is done in the second section 15th of the end effector 12th using the drive unit 18th towards the first section 14th emotional. To avoid damaging the frame 2 as a result of the clamping, it is also preferably so in the positioning arrangement 3 arranged so that its major surface is parallel to the top of the clamping element 24 and the bottom of the stamp 20th is aligned. This can be done with the aid of the compensation means of the positioning arrangement 3 can be achieved. This prevents in particular that when the frame is jammed 2 between the clamping element 24 and the stamp 20th Torsional forces on the bulkhead 2 act that could lead to its damage.
Die Bohreinheit 13 ist unterhalb des Klemmelements 24 angeordnet und kann mehrere, in zugehörige Aufnahmen 27a,b eingesetzte Bohrwerkzeuge antreiben. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der vorgesehenen Bohrwerkzeuge der Anzahl der in den Stützelementen 1 jeweils anzufertigenden Bohrungen. Wenn die Stützelemente 1 jeweils mit zwei Bohrungen zu versehen sind, sind mithin zwei Bohrwerkzeuge vorgesehen. Die Bohrwerkzeuge werden von einer Antriebseinheit 28 über eine in den Figuren nicht dargestellte Bohrspindel gemeinsam angetrieben. Da die Bohrungen in dem Bereich ausgeführt werden, in dem die Montageabschnitte 8a der Stützelemente 1 und die Spanten 2 zwischen dem Klemmelement 24 und dem Stempel 21 der Halteeinrichtung 16 des ersten Endeffektorabschnitts 14 während des Bohrens eingeklemmt sind, werden die Bohrwerkzeuge durch entsprechende Löcher des Klemmelements 24 hindurch zur Bohrposition bzw. zum Spant 2 geführt. Das Klemmelement 24 dient hierbei auch als Bohrschablone und trägt auch insoweit zur Verringerung von Ausfransungen der Bohrungen bei. Der Stempel 20 weist vorzugsweise ebenfalls Löcher auf, die zu den Löchern des Klemmelements 24 korrespondieren und die Enden der Bohrwerkzeuge aufnehmen, wenn diese während des Bohrvorgangs durch die Oberseiten der Montageabschnitte 8a der Stützelemente 1 dringen. Der Stempel 20 mit den darin vorgesehenen Löchern dient somit ebenfalls als Bohrschablone.The drilling unit 13th is below the clamping element 24 arranged and can be several, in associated recordings 27a , b drive the drilling tools used. The number of drilling tools provided preferably corresponds to the number in the support elements 1 holes to be made in each case. When the support elements 1 are to be provided with two holes each, therefore two drilling tools are provided. The drilling tools are driven by a drive unit 28 Driven jointly by a drilling spindle not shown in the figures. Since the holes are made in the area where the mounting sections 8a the support elements 1 and the frames 2 between the clamping element 24 and the stamp 21 the holding device 16 of the first end effector section 14th are clamped during drilling, the drilling tools are through corresponding holes of the clamping element 24 through to the drilling position or the frame 2 guided. The clamping element 24 also serves as a drilling template and also helps to reduce fraying of the holes. The Stamp 20th preferably also has holes which correspond to the holes in the clamping element 24 correspond and pick up the ends of the drilling tools when they pass through the tops of the mounting sections during the drilling process 8a the support elements 1 penetrate. The Stamp 20th with the holes provided therein also serves as a drilling template.
Zum Auffangen des bei den Bohrungen entstehenden Bohrstaubs kann der untere Abschnitt 15 des Endeffektors 12 eine Auffangeinrichtung 29 aufweisen. Da der Bohrstaub durch die Löcher des Klemmelements 24 aus den Bohrlöchern abgeführt wird, ist die Auffangeinrichtung 29 vorzugsweise im Bereich der unteren Austrittsöffnungen dieser Löcher angeordnet. Weiterhin kann eine Absaugeinheit vorgesehen sein, mit der Bohrstaub während des Bohrprozesses aus der Auffangeinrichtung 29 abgesaugt wird.The lower section can be used to collect the drilling dust generated during the drilling 15th of the end effector 12th a collection facility 29 exhibit. Since the drilling dust through the holes of the clamping element 24 is discharged from the boreholes, is the collecting device 29 preferably arranged in the area of the lower outlet openings of these holes. Furthermore, a suction unit can be provided with which drilling dust is removed from the collecting device during the drilling process 29 is sucked off.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform des Endeffektors 12 ist die Bohreinheit 13 fest an dem unteren, zweiten Abschnitt 15 des Endeffektors 12 angebracht und der gesamte zweite Abschnitt 15 einschließlich der Bohreinheit 12 und des Klemmelement 24 ist mittels der Antriebseinheit 18 relativ zu dem ersten Abschnitt 14 des Endeffektors 12 verschiebbar. In dieser Ausgestaltung wird mittels der Antriebseinheit 18 auch der Bohrvorschub erzielt. Nachdem ein Spant 2 durch eine Verschiebung des zweiten Abschnitts 15 zwischen dem Klemmelement 24 und dem Montageabschnitt 8a eines in der Halteeinrichtung 16 des ersten Abschnitts 14 gehaltenen Stützelements 1 eingeklemmt worden ist, wird der zweite Abschnitt 15 mittels der Antriebseinheit 18 während des Bohrvorgangs weiter in Richtung des ersten Abschnitts 14 verschoben, um die Bohrwerkzeuge durch den Spant 2 und den Montageabschnitt 8a des Stützelements 1 zu führen. Das Klemmelement 24 ist hierzu federnd gelagert und wird insbesondere durch die zwei Federelemente 26a und 26b an dem zweiten Abschnitt 15 gehalten. Die Federelemente 26a,b sind so angeordnet, dass sich der zweite Abschnitt 15 gegen eine durch die Federelemente 26a,b bewirkte Federkraft in Richtung des ersten Abschnitts 14 verschieben lässt und sich die Bohreinheit 13 dabei relativ zu dem Klemmelement 24 verschiebt. Wenn der Spant 2 zwischen dem Klemmelement 24 und dem Montageabschnitt 8a eines in der Halteeinrichtung 16 des ersten Abschnitts 14 gehaltenen Stützelements 1 eingeklemmt ist, kann somit durch eine Verschiebung des zweiten Abschnitts 15 bzw. der Bohreinheit 13 gegen die Federkraft der Bohrvorschub erzielt werden. Die Federelemente 26a,b begrenzen dabei die auf den Spant 2 wirkende Klemmkraft auf den vorgesehenen Maximalwert. Dieser kann beispielsweise zwischen 150 N und 250 N liegen und insbesondere 200 N betragen.In the embodiment of the end effector shown in the figures 12th is the drilling unit 13th firmly to the lower, second section 15th of the end effector 12th attached and the entire second section 15th including the drilling unit 12th and the clamping element 24 is by means of the drive unit 18th relative to the first section 14th of the end effector 12th movable. In this embodiment, the drive unit 18th the drilling feed rate is also achieved. After a frame 2 by moving the second section 15th between the clamping element 24 and the mounting section 8a one in the holding device 16 of the first section 14th held support element 1 has been pinched, becomes the second section 15th by means of the drive unit 18th continue in the direction of the first section during the drilling process 14th moved to the drilling tools through the bulkhead 2 and the mounting section 8a of the support element 1 respectively. The clamping element 24 is for this purpose resiliently mounted and is in particular by the two spring elements 26a and 26b on the second section 15th held. The spring elements 26a, b are arranged so that the second section 15th against one by the spring elements 26a, b caused spring force in the direction of the first section 14th can be moved and the drilling unit 13th thereby relative to the clamping element 24 shifts. If the bulkhead 2 between the clamping element 24 and the mounting section 8a one in the holding device 16 of the first section 14th held support element 1 is clamped, can thus by shifting the second section 15th or the drilling unit 13th the drilling feed rate can be achieved against the spring force. The spring elements 26a, b limit it to the bulkhead 2 acting clamping force to the intended maximum value. This can be between 150 N and 250 N and in particular 200 N, for example.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Bohreinheit 13 auch mittels einer separaten Antriebseinheit verschiebbar sein. Das Klemmelement 24 kann dann ebenfalls federnd gelagert sein, notwendig ist eine federnde Lagerung jedoch nicht. In dieser Ausgestaltung wird der Spant 2 zunächst durch eine Verschiebung des zweiten Abschnitts 15 zwischen dem Klemmelement 24 und dem Montageabschnitt 8a eines in der Halteeinrichtung 16 des ersten Abschnitts 14 gehaltenen Stützelements 1 eingeklemmt. Sodann wird die Bohreinheit 13 während des nachfolgenden Bohrvorgangs mittels der separaten Antriebseinheit in Bohrrichtung bewegt, um den Bohrvorschub zu erzielen.In a further embodiment, the drilling unit 13th also be displaceable by means of a separate drive unit. The clamping element 24 can then also be resiliently mounted, but a resilient mounting is not necessary. In this configuration, the bulkhead 2 initially by moving the second section 15th between the clamping element 24 and the mounting section 8a one in the holding device 16 of the first section 14th held support element 1 trapped. Then the drilling unit 13th moved during the subsequent drilling process by means of the separate drive unit in the drilling direction in order to achieve the drilling feed.
Um mit der zuvor erläuterten Vorrichtung Bohrungen durch ein Stützelement 1 und einen Spant 2 anzufertigen, wird der Spant 2 zunächst in die Positionieranordnung 3 eingesetzt und darin fixiert, wobei Position und Lage des Spants ggf. mit den Ausgleichsmitteln der Positionieranordnung 3 angepasst wird. Dies kann in einem manuellen Arbeitsschritt erfolgen. Sodann werden mittels der Vorrichtung automatisiert die Bohrungen ausgeführt. Dies geschieht unter Verwendung von Steuerbefehlen, die, wie erläutert, aus elektronischen Formdaten des Spants 2 erzeugt werden. Zu Beginn des automatisierten Prozesses wird der Endeffektor 12 mittels der Portalanlage zu der Ausgabestation 23 bewegt, um dort mittels der Halteeinrichtung 16 das benötigte Stützelement 1 aufzunehmen. Nachdem das Stützelement in der Klemmeinheit 21 der Halteeinrichtung 16 eingeklemmt wurde, wird der Endeffektor 12 mittels der Portalanlage an der Bohrposition positioniert, in der das Stützelement 1 in seiner Montageposition auf dem Spant 2 angeordnet ist.In order to drill holes through a support element with the device explained above 1 and a bulkhead 2 to make, becomes the bulkhead 2 first in the positioning arrangement 3 inserted and fixed therein, the position and location of the frame if necessary with the compensating means of the positioning arrangement 3 is adjusted. This can be done in a manual step. The bores are then carried out in an automated manner by means of the device. This is done using control commands which, as explained, are derived from electronic form data of the frame 2 be generated. At the beginning of the automated process becomes the end effector 12th by means of the portal system to the output station 23 moved to there by means of the holding device 16 the required support element 1 to record. After the support element in the clamping unit 21 the holding device 16 has been pinched, becomes the end effector 12th positioned by means of the portal system at the drilling position in which the support element 1 in its mounting position on the bulkhead 2 is arranged.
In der Umfangsrichtung des Spants 2 erfolgt die Positionierung (nur) durch geeignete Steuerbefehle ohne eine weitere Unterstützung. Eine solche ist jedoch für die Positionierung in radialer Richtung vorgesehen. Wie erläutert, wird die Positionierung des Endeffektors 12 in dieser Richtung insbesondere so durchgeführt, dass die Anschlagfläche 22 des oberen Abschnitts 14 des Endeffektors 12 gegen den äußeren Rand des Spants 2 gedrückt wird. Hierzu kann der Haltearm 5 so positioniert werden, dass die Anschlagfläche 22 durch die Federkraft gegen den äußeren Rand des Spants gedrückt wird, welche durch das Federelement 32 bewirkt wird, das an dem Befestigungselement 30 zur Befestigung des Endeffektors 12 an dem Haltearm 5 angebracht ist. In vertikaler Richtung wird der Endeffektor 12 zunächst anhand der Steuerbefehle so positioniert, dass die Unterseite des Montageabschnitts 8a des Stützelements 1 die Oberseite des Spants 2 kontaktiert. Dies kann mithilfe eines geeigneten Sensors, wie beispielsweise ein Abstandssensor oder ein in den Stempel 21 integrierter Kraftsensor, ermittelt werden.In the circumferential direction of the bulkhead 2 positioning is carried out (only) by means of suitable control commands without any further support. However, such is provided for positioning in the radial direction. As explained, the positioning of the end effector 12th in this direction carried out in particular so that the stop surface 22nd of the upper section 14th of the end effector 12th against the outer edge of the frame 2 is pressed. The holding arm 5 be positioned so that the stop surface 22nd is pressed by the spring force against the outer edge of the frame, which is caused by the spring element 32 is effected on the fastener 30th for attaching the end effector 12th on the holding arm 5 is appropriate. The end effector is in the vertical direction 12th first positioned using the control commands so that the underside of the mounting section 8a of the support element 1 the top of the bulkhead 2 contacted. This can be done with the help of a suitable sensor, such as a distance sensor or one in the stamp 21 integrated force sensor.
Nach der so erfolgten Positionierung des Endeffektors 12 und des darin gehaltenen Stützelements 1 wird der untere Abschnitt 15 des Endeffektors 12 mittels der Antriebseinheit 18 nach oben verfahren, um zunächst den Spant 2 mit der vorgesehenen Klemmkraft zwischen dem Montageabschnitt 8a des in der Halteeinrichtung 16 des ersten Abschnitts 14 gehaltenen Stützelements 1 und dem Klemmelement 24 des zweiten Abschnitts 15 des Endeffektors 12 einzuklemmen. Sodann wird die Bohreinheit 13 in Betrieb genommen und nach oben verfahren, um die Löcher durch den Spant 2 und den Montageabschnitt 8a des Stützelements 1 zu bohren. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform kann dies, wie erläutert, dadurch erfolgen, dass der untere Abschnitt 15 des Endeffektors 12 mittels der Antriebseinheit 18 gegen die Federkraft der zur Halterung des Klemmelements 24 vorgesehenen Federelemente 26a,b weiter nach oben verfahren wird.After the end effector has been positioned in this way 12th and the support member held therein 1 becomes the lower section 15th of the end effector 12th by means of the drive unit 18th move upwards to first remove the bulkhead 2 with the intended clamping force between the mounting section 8a des in the holding device 16 of the first section 14th held support element 1 and the clamping element 24 of the second section 15th of the end effector 12th to pinch. Then the drilling unit 13th put into operation and move up to the holes through the bulkhead 2 and the mounting section 8a of the support element 1 to drill. In the embodiment shown in the figures, this can, as explained, take place in that the lower section 15th of the end effector 12th by means of the drive unit 18th against the spring force of the to hold the clamping element 24 provided spring elements 26a, b is moved further upwards.
Nachdem die Bohrungen angefertigt worden sind, wird die Bohreinheit 13 wieder nach unten verfahren und die Klemmung wird gelöst. Sodann wird der Endeffektor 12 aus der Bohrposition entfernt. Danach wird das mit den Bohrungen versehene Stützelement 1 beispielsweise in der Abgabestation 23 oder einem anderen Ablagelageort abgelegt. Die Ablage erfolgt so, dass das Stützelement 1 mit den angefertigten Bohrlöchern seiner Montageposition bei der späteren Montage eindeutig zugeordnet werden kann.After the holes have been made, the drilling unit 13th Move down again and the clamp is released. Then becomes the end effector 12th removed from the drilling position. Then the support element provided with the holes 1 for example in the delivery station 23 or another storage location. The storage takes place so that the support element 1 can be clearly assigned to its mounting position during subsequent assembly with the drilled holes.
Sind weitere Stützelemente 1 an dem Spant 2 zu montieren, können diese in der gleichen Weise positioniert und mit Bohrungen versehen werden. Nachdem für alle Stützelemente 1, die an dem Spant 2 zu montieren sind, Bohrungen angefertigt worden sind, können die mit den Bohrungen versehenen Stützelemente 1 an dem Spant 2 montiert werden. Dies kann manuell oder ebenfalls in einem automatisierten Prozess geschehen.Are more support elements 1 on the bulkhead 2 To assemble, they can be positioned and drilled in the same way. After for all support elements 1 that on the bulkhead 2 are to be mounted, holes have been made, the support elements provided with the holes can 1 on the bulkhead 2 to be assembled. This can be done manually or in an automated process.
