JP5955354B2 - 構成部材支持体に用いられるセンタリングアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、構成部材支持体、特に航空機構造体構成部材のためのチャッキングフレームに用いられるセンタリングアッセンブリに関する。

さらに、本発明は、センタリング収容部材をセンタリングピンによって緊締面、特に構成部材支持体の緊締面にセンタリングすると共にロックする方法に関する。

航空機および別種の飛行体は、通常、極めて大きな構造体構成部材、たとえば翼、胴体またはそれらの一部を有している。飛行体の自動化された製造時には、これらの構造体構成部材が、相応に大きく寸法設定された加工ステーションにおいて取り扱われ、種々異なる工作機械によって加工される。作業ステップの一例として、一連のリベット締めを自動化して行うことが挙げられる。このことは、過去には、しばしば手で実施されなければならなかった。

公知先行技術、特に最も近いと考えられる米国特許第８２２０１３４号明細書に基づき、航空機構造体構成部材のための加工ステーションが公知である。この公知の加工ステーションでは、構成部材支持体としての方形のチャッキングフレームがその横方向面で２つの位置決めタワーによって保持され、加工の間に運動させられる。両位置決めタワーへの固定点の互いに独立した高さ変位と、固定点により規定された軸線を中心としたチャッキングフレームの回転とによって、チャッキングフレームと、このチャッキングフレームに固定されたワークピースもしくは航空機構造体構成部材とを、特にこの航空機構造体構成部材のそれぞれ異なる点での工具、たとえばリベット締め機による加工が可能となるように運動させることができる。工具は、チャッキングフレームの長手方向に可動のＣ形フレームに固定されている。こうして、工具が、ワークピースの加工すべき全ての箇所に達することができることが保証されている。

すでに説明したサイズの航空機構造体構成部材により、加工が行われた後の航空機構造体構成部材の交換には、極めて手間がかかる。加工ステーションでの加工が終了した航空機構造体構成部材がチャッキングフレームから取り外されなければならないばかりか、引き続き加工すべき次の航空機構造体構成部材が、直接的にまたは相応の固定箇所を有する特殊な中間結合エレメントを介して、チャッキングフレームに配置・固定されなければならない。航空機構造体構成部材のサイズのため、このことには、時間がかかるだけではない。それどころか、航空・宇宙飛行分野で要求される極めて狭幅の誤差によって、チャッキングフレームと工具とを互いに自動化して運動させる際に、航空機構造体構成部材に対する工具による要求された作業点を適正に制御することもできるようにするために、チャッキングフレームへの航空機構造体構成部材の極端に正確な配置も必要となる。公知先行技術に基づき公知である、チャッキングフレームへの航空機構造体構成部材の手での位置決めには、かなり長い時間がかかる。これに起因した、一般的に極めて高価な加工ステーションの長い休止時間によって、これに相応して、加工ステーションの稼働率が大幅に低下してしまい、したがって、生産される各飛行体に対する投資コストが著しく高くなってしまう。さらに、チャッキングフレームへの航空機構造体構成部材の位置決めの各手段は、複数の軸線を中心としたチャッキングフレームのそれぞれ異なる運動にもかかわらず、チャッキングフレームに対する航空機構造体構成部材のずれ滑りまたは剥離すら生じないことも確保しなければならない。

米国特許第８２２０１３４号明細書

すなわち、本発明の課題は、構成要素を含めた航空機構造体構成部材のための公知先行技術に基づき公知の加工ステーションを改良して、チャッキングフレームに対する加工すべき航空機構造体構成部材の交換時の加工ステーションの休止時間を短縮することができるようにすることである。

この課題を解決するために、本発明に係るセンタリングアッセンブリでは、該センタリングアッセンブリが、センタリングピンと、該センタリングピンに対するセンタリング収容部材と、センタリングピンを該センタリングピンの長手方向軸線を中心として回動させるための回動駆動装置とを備えており、これによって、センタリングピンが、回動によりセンタリング収容部材にセンタリングした状態で係合されるようになっている。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、センタリングした状態での係合を形成するために、センタリングピンが、閉鎖輪郭部を有していて、センタリング収容部材が、対応輪郭部を有しており、好ましくは、閉鎖輪郭部が、長手方向軸線を中心とした最大の外側の閉鎖半径を規定していて、対応輪郭部が、長手方向軸線を中心とした最小の内側の接触半径を規定しており、閉鎖半径が、接触半径を上回っていない。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、閉鎖輪郭部が、多角形、好ましくは四角形を成しており、特に、該多角形が、丸み付けられた角隅を有している。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、対応輪郭部が、内向きに突出した複数の接触凸部を有しており、該接触凸部の個数に多角形の角の個数が少なくとも、好ましくは正確に相当している。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、センタリングピンとセンタリング収容部材との間のセンタリングした状態での係合が、長手方向軸線に対して半径方向に延びかつ長手方向軸線に交差するセンタリング方向で形成されるようになっている。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、センタリングした状態での係合時に、センタリングピンとセンタリング収容部材との間に、好ましくはセンタリング方向に対して直交する、長手方向軸線に対して半径方向に延びかつ長手方向軸線に交差する遊び方向で、クリアランスが存在している。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、センタリングピンとセンタリング収容部材との間のセンタリングした状態での係合が、長手方向軸線に対して半径方向に延びると共に前記センタリング方向に対して直交して延びかつ長手方向軸線に交差する別のセンタリング方向で形成されるようになっている。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、センタリングアッセンブリが、長手方向軸線に対して垂直に配置された緊締面と、該緊締面に対する、好ましくは垂直な運動に関してセンタリング収容部材をロックするためのロック装置とを有している。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、ロック装置が、センタリングピンに設けられた、センタリング収容部材に裏側で係合するための係合輪郭部を有しており、好ましくは、該係合輪郭部が、閉鎖輪郭部に対して長手方向軸線の方向にずらされて配置されており、特に、係合輪郭部が、対応輪郭部、特に接触凸部に裏側で係合するために調整されており、さらに特に、センタリングピンが、回動によってセンタリング収容部材にセンタリングした状態で係合されている場合に、係合輪郭部が、接触凸部に裏側で係合するために調整されている。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、係合輪郭部が、複数の係合凸部を有しており、該係合凸部は、長手方向軸線を起点として半径方向に延びていて、センタリングピンが回動によりセンタリング収容部材にセンタリングした状態で係合されている場合に、接触凸部に裏側で係合するために調整されており、好ましくは、対応輪郭部が、接触凸部の間に凹部を有しており、特に、係合凸部が凹部に整合しかつ係合輪郭部が対応輪郭部を通して移動させられる対応輪郭部に対する位置に、係合輪郭部が、長手方向軸線を中心としたセンタリングピンの回動によりもたらされる限り、凹部が係合凸部に対応している。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、センタリングアッセンブリが、予荷重ばねを有しており、該予荷重ばねが、緊締面に向けられた方向でセンタリングピンに力、特に予荷重を加えるために調整されている。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、センタリングアッセンブリが、センタリングピンを長手方向軸線に沿って運動させるためのリニア駆動装置を有しており、好ましくは、該リニア駆動装置が、センタリングピンの、係合輪郭部と反対の側に位置する端部に配置されており、特に、リニア駆動装置が、センタリングピンを、緊締面から離れる方向に運動させるために調整されている。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、回動駆動装置が、長手方向軸線に対して半径方向に配置された、センタリングピンに対する変向アームを有しており、好ましくは、該変向アームが、半径方向外側の端部で回動ジョイントを介して行程ロッドに結合されている。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの好ましい態様では、センタリングアッセンブリが、センタリング収容部材をセンタリングピンの長手方向軸線に心合せするために調整されたガイドを有している。

さらに、前述した課題を解決するために、本発明に係る方法では、センタリングピンをセンタリング収容部材を通して、特に予荷重ばねの予荷重に抗して運動させ、これによって、センタリングピンの係合輪郭部の係合凸部をセンタリング収容部材の対応輪郭部の凹部を通して案内し、センタリングピンを該センタリングピンの長手方向軸線を中心として回動させ、これによって、センタリングピンの閉鎖輪郭部をセンタリング収容部材の対応輪郭部にセンタリングした状態で係合させると同時に係合凸部を対応輪郭部に裏側で係合させ、センタリングピンの、特に予荷重ばねの予荷重によっても発生させられる運動によって、センタリング収容部材を緊締面に向かって押圧する。

構成部材支持体に１つ以上のセンタリングピンを設けることができ、これらのセンタリングピンを、回動駆動装置による回動によって、該当するワークピース、すなわち、たとえば航空機構造体構成部材または場合により存在する中間結合エレメントに設けられた相応の各センタリング収容部材にセンタリングした状態で係合させることができるという知見が重要である。すなわち、ワークピースは、たとえばクレーンまたは別の装置によって構成部材支持体に載置することができる。このとき、位置決めは、センタリングピンが、最初まだ浮動状態でセンタリング収容部材内に案内される程度に正確に行われさえすればよい。その後、後続のステップにおいて初めて、センタリングが行われる。このセンタリング時には、センタリングした状態での係合を介して、加工のために必要となる位置決め精度が得られる。こうして、航空機構造体構成部材を運動させるために必要となる力を加えることができる装置、たとえばクレーンによって、特に正確な運動を実施する必要なしに、構成部材支持体への迅速なローディングを行うことができる。その後、第２のステップにおいて、センタリングが同じく自動的に行われる。結果として、これによって、構成部材支持体への、たとえば航空機構造体構成部材の鉛直なローディングも可能となる。

前述したセンタリング収容部材は、本来の意味でのワークピースの構成要素である必要はなく、別個の構成部材としてワークピースの相応の箇所に固定されてもよいし、相応の中間結合エレメントの構成要素であってもよい。しかし、ワークピースへのセンタリング収容部材の間接的なまたは直接的なこの固定は、加工ステーションに対して平行にかつ関係なく予め行われてよく、これによって、万が一ここで生じるあらゆる手間が、加工ステーションの稼働率を制限しないようになっている。

センタリングピンを回動させるための前述した回動駆動装置は、必ずしもモータを有していない。それどころか、回動駆動装置は、センタリングピンの長手方向軸線を中心として行われるセンタリングピンの回動を前述のように発生させることができる、場合によっては手動運転もされるあらゆるアッセンブリであってよい。

本発明におけるセンタリングした状態での係合は、通常、センタリングピンの前述した長手方向軸線に対して垂直である少なくとも１つの方向に沿って、センタリングピンとセンタリング収容部材との間の並進運動を阻止する。これによって、この方向での構成部材支持体とワークピースとの間の並進運動が間接的に阻止される。

すなわち、回動によって、製造誤差に起因した、ひいては、ここでは無視することができる運動を除いて、センタリングピンとセンタリング収容部材との間で長手方向軸線に対して垂直な全方向への運動が可能となる相対的な位置が、長手方向軸線に対して垂直なこのような少なくとも１つの方向でセンタリングピンとセンタリング収容部材との間の運動がもはや不可能となる位置に変換される。

請求項２〜４に記載の特に好適な態様は、センタリングピンおよびセンタリング収容部材の構成と、センタリング作用の達成のために特に適した両者の間の相応の係合とを説明している。特に回動時のセンタリング収容部材内でのセンタリングピンの引っ掛かりが有効に回避される。

請求項５および６の好適な態様は、形状接続がセンタリングピンの１つの半径方向で形成される、特にこの半径方向でのみ形成される変化態様を説明している。ワークピースは、それぞれ異なる方向にそれぞれ異なる誤差を有していて、特にワークピースの規定の長手方向における極めて大きな寸法設定によって、この長手方向に際立った膨張特性を有していることがある。この理由から、この長手方向と異なる方向でのみセンタリングアッセンブリによってセンタリングを行うことが有利である。さらに、ただ１つの構成部材支持体に規則的に本発明に係る複数のセンタリングアッセンブリが設けられている。これら全てのセンタリングアッセンブリのセンタリング時の引っ掛かりを阻止すると共に誤差の加算を限度内に保つかもしくは回避するためには、多数のセンタリングアッセンブリの、このような片側ではあるもののセンタリングアッセンブリごとに交互のセンタリングも同じく有利である。

これに対して、請求項７の好適な態様は、本発明に係るただ１つのセンタリングアッセンブリによる一方向よりも多くの方向でのセンタリングを提案している。これによって、１つの平面内でさらに一層正確な位置決めが達成される。

請求項８の好適な態様では、センタリングアッセンブリのセンタリング機能が緊締機能の分だけさらに補われる。この態様によって、驚くべきことに、自体合致させがたい両方の要求の組合せが可能となる。センタリング後、センタリングピンの鉛直な方向を中心としたワークピースの運動も阻止するために、センタリングピンに付加的にロック装置が設けられている。このロック装置は、ワークピースが構成部材支持体の下方にさえ位置していて、その結果、ロック装置が、ワークピースに作用する重力を吸収することができなければならないように、前述の如く構成部材支持体も回転することができる場合に特に有利である。

これに基づき、請求項９および１０の好適な態様は、特にセンタリング収容部材の、すでにセンタリング機能のために設けられた構造体と同一の構造体を使用するような緊締装置の特に適切な態様を説明している。

請求項１１の態様によれば、付加的にガイドが設けられている。このガイドによって、ある程度、センタリング収容部材をセンタリングピンに対して前もって心合せすることが容易になる。

請求項１２および１３の態様では、緊締面に対するセンタリング収容部材の緊締が、緊締方向でセンタリングピンに予荷重を加える予荷重ばねによって行われる。この場合には、まず、センタリングピンをリニア駆動装置によって予荷重ばねの予荷重に抗して緊締面から離れる方向に運動させ、センタリングのための回動後、センタリングピンを予荷重ばねによって再び緊締面に向かって押圧することができる。

最後に、請求項１４の好適な態様は、センタリングを実現する回動のための回動駆動装置が、センタリングピンの長手方向軸線に対して半径方向にずらされて設けられている変化態様に関する。このような配置によって、センタリングアッセンブリがチャッキングフレームに設けられている場合に、このチャッキングフレームの方形のフレームハウジングの内部の構成スペースをより良好に利用することができる。なぜならば、通常では、センタリングピンが、このようなフレームハウジングの辺方向に対して垂直に配置されているからである。

本発明に係る４つのセンタリングアッセンブリを備えた、航空機構造体構成部材のためのチャッキングフレームの斜視図ならびに４つのセンタリングアッセンブリのうちの１つの拡大図である。 図１に示した本発明に係るセンタリングアッセンブリのａ）センタリング収容部材およびｂ）センタリングピンの斜視図である。 図１の本発明に係るセンタリングアッセンブリのセンタリング工程のａ）第１の段階、ｂ）第２の段階、ｃ）第３の段階、ｄ）第４の段階およびｅ）第５の段階の斜視図である。 図３ａ）〜ｅ）に示したセンタリング工程の２つの時点に対する図１の本発明に係るセンタリングアッセンブリのａ）およびｂ）平面図ならびにｃ）およびｄ）横断面図である。 図１の本発明に係るセンタリングアッセンブリのａ）横断面図ならびに本発明に係る択一的なセンタリングアッセンブリのｂ）横断面図である。 本発明に係るセンタリングアッセンブリのガイドのａ）第１の変化形態およびｂ）第２の変化形態の斜視図である。

以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、本発明に係る４つのセンタリングアッセンブリを備えた構成部材支持体１、特に航空機構造体構成部材のためのチャッキングフレーム１ａが示してある。図１には、付加的に、構成部材支持体１に設けられた本発明に係るこれらのセンタリングアッセンブリのうちの１つの拡大斜視図が示してある。

図示のチャッキングフレーム１ａは、特に航空機構造体構成部材のための加工ステーション（図示せず）で使用される。チャッキングフレーム１ａにより支持可能な航空機構造体構成部材には、特に航空機の胴体および翼ならびにそれらの構成部材が含まれる。

本発明に係るセンタリングアッセンブリは、センタリングピン２と、このセンタリングピン２に対するセンタリング収容部材３とを有している。両者２，３は、それぞれ図２ｂおよび図２ａに拡大して示してある。

すなわち、センタリング収容部材３は、その開口内にセンタリングピン２を収容するために調整されている。センタリング収容部材３はワークピース側に配置されていて、ひいては、ワークピース、特に航空機構造体構成部材に対応配置されている。センタリング収容部材３は、ワークピースそれ自体に設けられた相応の収容部材および開口であってもよいし、図１に示したように、このような開口を備えた、ワークピースの加工前に適切な形式でこのワークピースに解離可能に固定される別個の構成部材であってもよい。さらに、センタリング収容部材３は、このような複数のセンタリング収容部材３を備えた中間結合エレメント（図示せず）の構成部材であってもよい。この中間結合エレメントは、その全体を予め適切な形式でワークピースに結合することができる。

その詳細についてはここでは重要でないものの、このような時間的に前もって行われるワークピースへのセンタリング収容部材３の間接的なまたは直接的な固定は、時間的にも、空間的にも、加工ステーションと関係なく行うことができるので、このために必要となる時間手間は問題とならない。なぜならば、これによって、加工ステーションの稼働率は損なわれないからである。

さらに、本発明に係るセンタリングアッセンブリは、センタリングピン２の、幾何学的に解釈すべき長手方向軸線５を中心としてセンタリングピン２を回動させるための回動駆動装置４を有しており、これによって、回動によりセンタリングピン２をセンタリング収容部材３にセンタリングした状態で係合させることができる。長手方向軸線５は、本実施の形態では、特に図１から明らかであるように、センタリングピン２の主延在方向に相当している。

ここでまず、「係合」という概念は、全般的には、センタリングピン２とセンタリング収容部材３との間の機械的な接触を意味している。係合は、センタリング収容部材３がまだセンタリングされておらず、このセンタリング収容部材３が、たとえば押圧によってセンタリングピン２に対して相対的に少なくとも一次元で予め規定された位置、すなわち、センタリングされた位置に機械的に移動させられた場合に、センタリングされた状態にあると云える。好ましくは、このセンタリングされた位置は、センタリングピン２の長手方向軸線５を基準としており、これによって、センタリングされた状態では、センタリング収容部材３の軸線の延び方向が、いずれにせよ、センタリングピン２の長手方向軸線５の延び方向に、前述した少なくとも一次元で相当している。したがって、二次元でのセンタリング時、すなわち、面でのセンタリング時には、センタリング収容部材３の相応の軸線が、センタリングされた位置で長手方向軸線５に合致している。この意味で行われたセンタリングした状態での係合は、たとえば図４ｄに示してある。

前述したセンタリングした状態での係合は、センタリングピン２がセンタリング収容部材３によって前もって収容された場合に達成される。前述した回動前には、センタリングピン２がセンタリング収容部材３内でいずれにせよ十分に遊びを有しており、これによって、センタリングした状態での係合の形成まで回動が実施される。すでに記載した図４ｄに相俟って、図４ｃには、センタリングした状態での係合前の相応の状態が示してある。

センタリングした状態での係合は、好適には、センタリングピン２の回動がセンタリング収容部材３によって妨害されず、センタリングピン２をまださらに回動させることもでき、その後、センタリングを引き続き解除することができるように行われる。特に図５ｂから明らかであるように、センタリングピン２の回動によって、センタリングすべき方向へのセンタリングピン２の有効な延在長さが増大させられる。回動が終了した場合には、図５ｂに示したように、センタリングピン２のこの延在長さが、その呼び寸法において、センタリング収容部材３の相応の開口の延在長さに達している。これによって、センタリング収容部材３が強制的にセンタリングされる。センタリングピン２の更なる回動は、センタリング方向におけるこの有効な延在長さの減少を招く。

これに相応して、好適には、センタリングした状態での係合を形成するために、センタリングピン２が閉鎖輪郭部６を有しており、センタリング収容部材３が対応輪郭部７ａ，７ｂを有している。１つの閉鎖輪郭部６と、２つの択一的な対応輪郭部７ａ，７ｂとは、たとえば図５ａおよび図５ｂに示してある。

閉鎖輪郭部６は、図５ａおよび図５ｂでは、センタリングピン２の横断面輪郭部を成している。これに相応して、対応輪郭部７ａ，７ｂはセンタリング収容部材３の横断面輪郭部である。

特に好適なこの形態では、好ましくは、さらに、閉鎖輪郭部６が、長手方向軸線５を中心とした最大の外側の閉鎖半径８ａを規定しており、対応輪郭部７が、長手方向軸線５を中心とした最小の内側の接触半径８ｂを規定している。閉鎖半径８ａは接触半径８ｂを上回っていない。好適にかつ同様に図５ａおよび図５ｂに示したように、閉鎖半径８ａの呼び寸法は接触半径８ｂの呼び寸法に相当しているので、偏差は製造誤差にしか起因しておらず、この製造誤差の範囲内で変動させられる。図示の両対応輪郭部７ａ，７ｂに対して、接触半径８ｂは同等であることを述べておく。

この意味での閉鎖輪郭部６の閉鎖半径８ａは、長手方向軸線５を基準とした、閉鎖輪郭部６を完全に内包する半径を表している。言い換えると、閉鎖輪郭部６は、長手方向軸線５から半径方向に閉鎖半径８ａよりも遠ざけられた成分を有していない。類似して、対応輪郭部７ａ，７ｂの接触半径８ｂは、同じ長手方向軸線５を基準とした、対応輪郭部７ａ，７ｂを完全に外側に形成する半径を表している。別の表現では、対応輪郭部７ａ，７ｂは、長手方向軸線５に対して半径方向で接触半径８ｂよりも近くに位置する成分を有していない。

閉鎖半径８ａが接触半径８ｂを上回っていないことによって、いずれにせよ、閉鎖輪郭部６と対応輪郭部７ａ，７ｂとの間の形状接続が、センタリングした状態での係合を形成するためのセンタリング収容部材３内でのセンタリングピン２の回動またはセンタリングピン２の更なる回動も阻止することができないことが保証されている。これによって、回動時のセンタリングピン２とセンタリング収容部材３との間の本来の衝突または引っ掛かりさえ排除される。それどころか、これによって、センタリングピン２の回動と共にセンタリング収容部材３をセンタリングピン２に対して相対的に運動させることができ、これによって、所望のセンタリングが達成されることが促進される。

さらに、特に好適には、閉鎖輪郭部６が多角形６ａ、好適には四角形を成している。このような多角形６ａは、この多角形６ａの角の個数によって規定される回転角分の回動によって、本発明の意味でのセンタリングした状態での係合が存在しない位置から、このようなセンタリングした状態での係合を伴う位置にもたらすために適している。このことは、特に多角形６ａが、図５ａ、図５ｂおよび図２ｂに認めることができるように、丸み付けられた角隅６ｂを有していることによって容易になる。

これに基づき、相応して、好適には、対応輪郭部７ａ，７ｂが、内向きに突出した複数の接触凸部９を有している。多角形６ａの角の個数は、接触凸部９の個数に少なくとも、好ましくは正確に対応している。これに関連して、「内向きに突出した」とは、接触凸部９が半径方向で長手方向軸線５の方向に向けられていて、接触凸部９の間に対応輪郭部７ａ，７ｂの、この半径方向に関して引っ込められた区分（下記でさらに詳細に説明する）が存在していることを意味している。すなわち、このような形態では、有利には、センタリングピン２とセンタリング収容部材３との間のセンタリングした状態での係合が、一方では、多角形６ａの、半径方向外側に向けられた角と、他方では、対応輪郭部７ａ，７ｂの、内向きに突出した接触凸部９とによって形成される。この特性は、特に図５ａおよび図５ｂに認めることができる。

さらに、好ましくは、センタリングピン２とセンタリング収容部材３との間のセンタリングした状態での係合が、長手方向軸線５に対して半径方向に延びかつ長手方向軸線５に交差するセンタリング方向１０ａで形成される。すなわち、センタリングピン２の回動時にセンタリング収容部材３が強制的に変位させられて、センタリング方向１０ａでセンタリング作用が生じ、センタリングした状態での係合の形成後、製造誤差に基づく無視することができる移動量は除いて、センタリング方向１０ａでの更なる相対運動が、このセンタリングした状態での係合によって阻止されるようになっている。センタリング方向１０ａが長手方向軸線５に対して半径方向に延びかつ長手方向軸線５に交差するという規定は、センタリング方向１０ａが長手方向軸線５の半径方向であると記載することもできる。

好適な形態の第１の可能性では、形状接続時に、センタリングピン２とセンタリング収容部材３との間に、遊び方向１２で、製造技術的に根拠のある間隔を越えるクリアランス１１が存在している。遊び方向１２は、長手方向軸線５に対して半径方向に延びていて、長手方向軸線５に交差している。センタリング方向１０ａに対する上述した規定に相応して、これは、遊び方向１２も長手方向軸線５の半径方向であるということに等しい。すなわち、この好適な第１の可能性によれば、センタリングピン２とセンタリング収容部材３との間の相対運動が、センタリング方向１０ａでは阻止されるものの、遊び方向１２では基本的に許容される。この場合、種々異なる理由から、構成部材支持体１のセンタリングアッセンブリあたり、一方のセンタリング方向１０ａしか規定しないことが有利である。

同じく好適であるように、遊び方向１２がセンタリング方向１０ａに対して直交している第１の可能性に関する変化形態が、図５ｂに示してある。

図５ａに例示した好適な形態の第２の可能性では、センタリングピン２とセンタリング収容部材３との間の形状接続が、長手方向軸線５に対して半径方向に延びると共にセンタリング方向１０ａに対して直交して延びかつ長手方向軸線５に交差する別のセンタリング方向１０ｂで形成される。すなわち、この別のセンタリング方向１０ｂも長手方向軸線５の半径方向である。また、この別のセンタリング方向１０ｂでも、センタリングピン２とセンタリング収容部材３との間のセンタリングした状態での係合が形成されている場合には、センタリングピン２の呼び寸法がセンタリング収容部材３の呼び寸法に相当している。

互いに直交する２つのセンタリング方向１０ａ，１０ｂでのセンタリングピン２とセンタリング収容部材３との間のこのようなセンタリングした状態での係合によって、両センタリング方向１０ａ，１０ｂにより規定された面内でのセンタリングピン２とセンタリング収容部材３との間の本質的なあらゆる並進相対運動が阻止される。すなわち、この好適な形態可能性は、たとえば、本発明に係るただ１つのセンタリングアッセンブリによって、チャッキングフレーム１ａにより規定された面での広範囲のセンタリングが所望される場合に提供される。

両センタリング方向１０ａ，１０ｂにより規定された面を、特に長手方向軸線５の方向で越えるセンタリングピン２とセンタリング収容部材３との間の相対運動も回避するために、さらに好適には、センタリングアッセンブリが、長手方向軸線５に対して垂直に配置された緊締面１３と、この緊締面１３に対する、好ましくは垂直な運動に関してセンタリング収容部材３をロックするためのロック装置１４とを有している。緊締面１３は、ロック装置１４が、たとえば摩擦接続によってセンタリング収容部材３の運動を阻止する表面の意味での、場合によっては縁状にまたはウェブ状にさえ成形された面と解釈することができる。これによって、間接的にワークピースのこのような運動も阻止される。特に緊締面１３に対する、好ましくは垂直の運動に関するセンタリング収容部材３のロックを長手方向軸線５の方向で行うことができる。こうして、構成部材支持体１に対するワークピースのセンタリングに加えて、構成部材支持体１に対するワークピースのロックも達成される。

この目的のための相応の好適な改良形態では、ロック装置１４が、センタリングピン２に設けられた、センタリング収容部材３に裏側で係合するための係合輪郭部１５を有している。このような係合輪郭部１５は、図２ｂ、図４ａおよび図４ｂに明確に認めることができる。すなわち、センタリング収容部材３は、閉鎖輪郭部６とのセンタリングした状態での係合のために使用されるだけでなく、係合輪郭部１５の裏側を係合させるためにも使用される。これによって、たとえば、係合輪郭部１５によりセンタリング収容部材３に加えられる力によって、センタリング収容部材３を緊締面１３に向かって押圧し、ひいては、所望のロックを達成することが可能となる。

更なる利点は、図２ｂに示したように、このような係合輪郭部１５が、閉鎖輪郭部６に対して長手方向軸線５の方向にずらされて、特に長手方向軸線５の方向にのみずらされて、ひいては、閉鎖輪郭部６と同一の長手方向軸線５に関してセンタリングされて配置されている場合に得られる。さらに、特に係合輪郭部１５は長手方向軸線５の方向で閉鎖輪郭部６に直接隣接して配置されていてよい。これによって、センタリング収容部材３に対するセンタリングピン２の相対運動によって、閉鎖輪郭部６も係合輪郭部１５も同時にセンタリング収容部材３内に挿入することができる。

洗練された形式では、好適であるように、係合輪郭部１５が、対応輪郭部７ａ，７ｂに裏側で係合する、特に接触凸部９に裏側で係合するために調整されている場合、センタリングした状態での係合のために設けられた対応輪郭部７ａ，７ｂの、たとえば図２ａに示したセンタリング収容部材３の接触凸部９を、前述した二重機能におけるロックのためにも使用することができる。対応輪郭部７ａ，７ｂの同一の成形部、すなわち、接触凸部９は、閉鎖輪郭部６と協働したセンタリングした状態での係合のためにも、係合輪郭部１５と協働したロックのためにも使用することができる。センタリング作用は、接触凸部９に対する係合輪郭部１５の位置決めにも役立つ。

二重機能は、付加的に、センタリングした状態での係合および裏側での係合のために同一の回動運動を利用することにもある。好ましくは、係合輪郭部１５は、センタリングピン２が回動によってセンタリング収容部材３にセンタリングした状態で係合されている場合に、接触凸部９に裏側で係合するために調整されている。図４ａおよび図４ｂと図４ｃおよび図４ｄとの相対位置は、同一の回動によって、センタリングした状態での係合と裏側での係合とがどのように実現されているのかを示している。

好適なかつ同様に図２ｂに示した係合輪郭部１５は、係合凸部１６を有している。この係合凸部１６は、長手方向軸線５を起点として半径方向に延びていて、センタリングピン２が回動によってセンタリング収容部材３にセンタリングした状態で係合されている場合に、接触凸部９に裏側で係合するために調整されている。この構成は、対応輪郭部７ａ，７ｂの、図２ａに示しかつ同様に好適な相応の構成に良好に適している。この対応輪郭部７ａ，７ｂは接触凸部９の間に凹部１７を有している。

これらの構成部材相互の特に適切な調和は、係合凸部１６が凹部１７に整合しかつ係合輪郭部１５を対応輪郭部７ａ，７ｂを通して移動させることができる対応輪郭部７ａ，７ｂに対する位置に、係合輪郭部１５を、長手方向軸線５を中心としたセンタリングピン２の回動によりもたらすことができる限り、凹部１７が係合凸部１６に対応している場合に付与されている。この状況は、図４ａに示してある。言い換えると、センタリングピン２は、係合輪郭部１５が、特にその係合凸部１６で対応輪郭部７ａ，７ｂを通過して移動することができる、長手方向軸線５の方向へのセンタリングピン２の運動が可能となるように回動させることができる。このような運動後、更なる回動、特にセンタリングした状態での係合のための本発明における回動によって、センタリングピン２が、閉鎖輪郭部６と対応輪郭部７ａ，７ｂの接触凸部９との間に形状接続を形成すると同時に係合凸部１６が接触凸部９に裏側で係合する位置にもたらされる。

すでに冒頭で説明したように、センタリングアッセンブリにより同じく形成されるロックは、構成部材支持体１により支持されたワークピース、すなわち、たとえば航空機構造体構成部材が、構成部材支持体１から落下しないことを確保しなければならない。このことは、加工ステーションでの、たとえば停電時のまたはキルスイッチの操作時の予期されない出力損失の場合にも有効であることが望ましい。この背景を前にして、好適には、センタリングアッセンブリが予荷重ばね１８を有している。この予荷重ばね１８は、図１に示した、緊締面１３に向けられた方向１８ａでセンタリングピン２に力、特に予荷重を加えるために調整されている。

ここに示した実施の形態では、予荷重ばね１８が、センタリングピン２に結合された中間支持体１８ｂを緊締面１３の裏側から押し離すように配置されている。その結果、センタリングピン２に方向１８ａで予荷重が加えられる。これによって、センタリングピン２をロック状況から運動させるためには、所定の力が消費されなければならないので、全てのモータの故障の際、センタリングピン２がセンタリング収容部材３に相応に係合されている場合には、予荷重ばね１８によってのみロックが保証されている。

この背景を前にして、好適には、すでに上述したセンタリングピン２の移動のために、センタリングアッセンブリが、センタリングピン２を長手方向軸線５に沿って運動させるためのリニア駆動装置１９を有している。特にこのリニア駆動装置１９は、センタリングピン２の、係合輪郭部１５ひいては、好ましくは閉鎖輪郭部６と反対の側に位置する端部に配置されていてよい。予荷重ばね１８の作用に相俟って、好適には、リニア駆動装置１９は、センタリングピン２を緊締面１３から離れる方向１９ａに運動させるために調整されている。特に有利には、リニア駆動装置１９が予荷重ばね１８と同じ中間支持体１８ｂに取り付けられている。

さらに、チャッキングフレーム１ａのスペースを特に経済的に使用する可能な改良形態では、回動駆動装置４が、長手方向軸線５に対して半径方向に配置された、センタリングピン２に対する変向アーム２０を有している。こうして、回動を発生させるためのモータをセンタリングピン２から半径方向に間隔を置いて配置することができる。このことは、センタリングピン２の長手方向軸線５の方向で構成スペースが不十分である場合に有利である。この改良形態では、変向アーム２０が、半径方向外側の端部で回動ジョイント２１を介して行程ロッド２２に結合されていてもよい。このことは、特に図１に認めることができる。行程ロッド２２は、図示のように、相応のリニアモータ２３に結合されていてよい。

本発明に係るセンタリングアッセンブリのさらに好適な形態は、図６ａおよび図６ｂに示したように、ガイド２５，２６を有している。このガイド２５，２６は、センタリング収容部材３をセンタリングピン２の長手方向軸線５に心合せするために調整されている。ガイド２５，２６の形は、チャッキングフレーム１ａに対するセンタリングアッセンブリの位置に関連していてよい。

図１に示したように、チャッキングフレーム１ａに設けられた本発明に係るセンタリングアッセンブリが、センタリングピン２の長手方向軸線５に基づき規定されて、鉛直方向上向きに方向付けられている場合には、ガイド２５が、図６ａに示したように、リング２５ａの形に形成されている。このリング２５ａは、縮径された内面２７を有している。上方から接近したセンタリング収容部材３は、縮径された内面においてガイド２５の中心に向かって滑動する。これによって、センタリング収容部材３が相応に前もって心合せされ、その後、センタリングピン２がセンタリング収容部材３の開口に整合する。

択一的には、本発明に係るセンタリングアッセンブリが、同じくセンタリングピン２の長手方向軸線５に基づき規定されて、チャッキングフレーム１ａにおいて水平に方向付けられていてもよい。この形態では、ガイド２６が、図６ｂに示したように、Ｕ字形の溝の形に形成されている。このＵ字形の溝の開いた側２８も同じく鉛直方向上側に向けられており、この方向から規則的にセンタリング収容部材３がガイド２６内に案内される。このようなガイドの別の形態も同じく可能である。

別の好適な実施の形態として、航空機構造体構成部材のためのチャッキングフレーム１ａは、たとえば図１に示したように、方形のフレームハウジング２４と、本発明に係る複数のセンタリングアッセンブリとを備えていてよい。

このようなチャッキングフレーム１ａの好適な改良形態では、センタリングアッセンブリの各緊締面１３がフレームハウジング２４の外面３０の一部を成している。好適に図１に示したように、センタリングアッセンブリの各緊締面１３が同一の方向に向けられていると、センタリングアッセンブリを、この方向からチャッキングフレーム１ａにもたらされた航空機構造体構成部材をセンタリングするために使用することができる。

さらに、チャッキングフレーム１ａの別の好適な改良形態では、チャッキングフレーム１ａが、変向アーム２０を操作するためのリニアモータ２３を有している。このリニアモータ２３はフレームハウジング２４の内部に方形の１つの辺方向２９で配置されている。このようなチャッキングフレーム１ａでは、センタリングおよびロックを全自動的に行うことができる。方形の１つの辺方向２９とは、チャッキングフレーム１ａの方形の４辺のうちの１つの延び方向に相当する任意の方向を意味している。

本発明に係るセンタリングアッセンブリの構成部材と、その好適な形態の構成部材とを説明したので、図３ａ〜図３ｅならびに図４ａ〜図４ｄに基づき、センタリング収容部材３をセンタリングピン２によって緊締面１３、特に構成部材支持体１の緊締面１３にセンタリングすると共にロックする相応の本発明に係る方法を説明する。

図４ａには、センタリングアッセンブリが、本発明に係る方法の実施前のかつ緊締面１３へのセンタリング収容部材３のまだ接近前の休止状態で示してある。

前述した本発明に係る方法は、センタリング収容部材３を通したセンタリングピン２の運動を含んでおり、これによって、このセンタリングピン２の係合輪郭部１５の係合凸部１６が、センタリング収容部材３の対応輪郭部７ａ，７ｂの凹部１７を通して案内される。この方法ステップは、図３ｂに示した状態と図３ｃに示した状態との間の移行ステップとして行われる。特にこの運動は、予荷重ばね１８の、すでに上述した予荷重に抗して行われてよく、図３の実施の形態によれば、リニア駆動装置１９によって実施される。

さらに、本発明に係る方法は、センタリングピン２の長手方向軸線５を中心としたセンタリングピン２の回動を含んでいる。これによって、センタリングピン２の閉鎖輪郭部６がセンタリング収容部材３の対応輪郭部７ａ，７ｂにセンタリングした状態で係合されると同時に係合凸部１６の裏側が対応輪郭部７ａ，７ｂに係合する。この方法ステップは、図３ｃと図３ｄとの間で行われる。また、相応の移行ステップを、対応輪郭部７ａ，７ｂへの裏側の係合に関しては、図４ａと図４ｂとの比較から認めることができ、センタリングした状態での係合に関しては、図４ｃと図４ｄとの比較から認めることができる。

最後に、本発明に係る方法は、センタリングピン２の運動による緊締面１３に向かってのセンタリング収容部材３の押圧を含んでいる。この方法ステップは、図３ｄの状況から図３ｅの状況への移行ステップに相当している。この運動は、特にすでに説明したように、予荷重ばね１８の予荷重によって実施することができる。すなわち、リニア駆動装置１９がこの方向に作用する必要はなく、予め予荷重ばね１８に加えられた力が再び解放されさえすればよい。

本発明に係る方法の別の好適な実施の形態は、すでに説明した本発明に係るセンタリングアッセンブリの好適な実施の形態から明らかである。

１ 構成部材支持体
１ａ チャッキングフレーム
２ センタリングピン
３ センタリング収容部材
４ 回動駆動装置
５ 長手方向軸線
６ 閉鎖輪郭部
６ａ 多角形
６ｂ 角隅
７ａ，７ｂ 対応輪郭部
８ａ 閉鎖半径
８ｂ 接触半径
９ 接触凸部
１０ａ，１０ｂ センタリング方向
１１ クリアランス
１２ 遊び方向
１３ 緊締面
１４ ロック装置
１５ 係合輪郭部
１６ 係合凸部
１７ 凹部
１８ 予荷重ばね
１８ａ 方向
１８ｂ 中間支持体
１９ リニア駆動装置
１９ａ 方向
２０ 変向アーム
２１ 回動ジョイント
２２ 行程ロッド
２３ リニアモータ
２４ フレームハウジング
２５ ガイド
２５ａ リング
２６ ガイド
２７ 内面
２８ 側
２９ 辺方向
３０ 外面

Claims (13)

1. 構成部材支持体（１）としてのチャッキングフレーム（１ａ）に用いられるセンタリングアッセンブリにおいて、該センタリングアッセンブリが、チャッキングフレーム（１ａ）に配置されたセンタリングピン（２）と、該センタリングピン（２）を収容するための開口を有する、ワークピース側に配置されたセンタリング収容部材（３）と、センタリングピン（２）を該センタリングピン（２）の長手方向軸線（５）を中心として回動させるための回動駆動装置（４）とを備えており、これによって、センタリングピン（２）が、回動によりセンタリング収容部材（３）にセンタリングした状態で係合されるようになっており、センタリングした状態での係合を形成するために、センタリングピン（２）が、閉鎖輪郭部（６）を有していて、センタリング収容部材（３）が、センタリングピン（２）を収容するための開口に対応輪郭部（７ａ，７ｂ）を有しており、閉鎖輪郭部（６）が、センタリングピン（２）の長手方向軸線（５）を中心とした最大の外側の閉鎖半径（８ａ）を確定していて、対応輪郭部（７ａ，７ｂ）が、センタリング収容部材（３）の軸線を中心とした最小の内側の接触半径（８ｂ）を確定しており、閉鎖半径（８ａ）が、接触半径（８ｂ）を上回っておらず、センタリングアッセンブリが、摩擦接続によってセンタリング収容部材（３）の運動を阻止するための、長手方向軸線（５）に対して垂直に配置された緊締面（１３）と、該緊締面（１３）に対する運動に関してセンタリング収容部材（３）をロックするためのセンタリングピン（２）に設けられたロック装置（１４）とを有しており、該ロック装置（１４）が、センタリングピン（２）に設けられた、センタリング収容部材（３）に、該センタリング収容部材（３）の開口へのセンタリングピン（２）の挿入方向とは反対側の、該センタリング収容部材（３）に面した裏側で係合するための係合輪郭部（１５）を有しており、該係合輪郭部（１５）が、閉鎖輪郭部（６）に対して長手方向軸線（５）の方向にずらされて配置されており、係合輪郭部（１５）が、対応輪郭部（７ａ，７ｂ）の接触凸部（９）に裏側で係合するために構成されており、さらに、センタリングピン（２）が、回動によってセンタリング収容部材（３）にセンタリングした状態で係合されている場合に、係合輪郭部（１５）が、接触凸部（９）に裏側で係合するために構成されており、係合輪郭部（１５）が、複数の係合凸部（１６）を有しており、該係合凸部（１６）は、長手方向軸線（５）を起点として半径方向に延びていて、センタリングピン（２）が回動によりセンタリング収容部材（３）にセンタリングした状態で係合されている場合に、接触凸部（９）にセンタリング収容部材（３）に面した裏側で係合するために構成されていることを特徴とする、チャッキングフレームに用いられるセンタリングアッセンブリ。
2. 閉鎖輪郭部（６）が、センタリングピン（２）の横断面輪郭部において、多角形（６ａ）を成しており、該多角形（６ａ）が、丸み付けられた角隅（６ｂ）を有している、請求項１記載のセンタリングアッセンブリ。
3. 対応輪郭部（７ａ，７ｂ）が、内向きに突出した複数の接触凸部（９）を有しており、該接触凸部（９）の個数に多角形（６ａ）の角の個数が相当している、請求項２記載のセンタリングアッセンブリ。
4. センタリングピン（２）とセンタリング収容部材（３）との間のセンタリングした状態での係合が、長手方向軸線（５）に対して半径方向に延びかつ長手方向軸線（５）に交差するセンタリング方向（１０ａ）で生じるようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載のセンタリングアッセンブリ。
5. センタリングした状態での係合時に、センタリングピン（２）とセンタリング収容部材（３）との間に、センタリング方向（１０ａ）に対して直交する、長手方向軸線（５）に対して半径方向に延びかつ長手方向軸線（５）に交差する遊び方向（１２）で、クリアランス（１１）が存在している、請求項４記載のセンタリングアッセンブリ。
6. センタリングピン（２）とセンタリング収容部材（３）との間のセンタリングした状態での係合が、長手方向軸線（５）に対して半径方向に延びると共に前記センタリング方向（１０ａ）に対して直交して延びかつ長手方向軸線（５）に交差する別のセンタリング方向（１０ｂ）で生じるようになっている、請求項４記載のセンタリングアッセンブリ。
7. 対応輪郭部（７ａ，７ｂ）が、接触凸部（９）の間に凹部（１７）を有しており、係合凸部（１６）が凹部（１７）に整合しかつ係合輪郭部（１５）が対応輪郭部（７ａ，７ｂ）を通して移動させられる対応輪郭部（７ａ，７ｂ）に対する位置に、係合輪郭部（１５）が、長手方向軸線（５）を中心としたセンタリングピン（２）の回動によりもたらされる限り、凹部（１７）が係合凸部（１６）に対応している、請求項１から６までのいずれか１項記載のセンタリングアッセンブリ。
8. センタリングアッセンブリが、予荷重を受けたばね（１８）を有しており、該予荷重を受けたばね（１８）が、緊締面（１３）に向けられた方向（１８ａ）でセンタリングピン（２）に力を加えるために構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のセンタリングアッセンブリ。
9. センタリングアッセンブリが、センタリングピン（２）を長手方向軸線（５）に沿って運動させるためのリニア駆動装置（１９）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のセンタリングアッセンブリ。
10. リニア駆動装置（１９）が、センタリングピン（２）の、該センタリングピン（２）の端部に設けられた係合輪郭部（１５）と反対の側に位置する端部に配置されており、リニア駆動装置（１９）が、センタリングピン（２）を、緊締面（１３）から離れる方向（１９ａ）に運動させるために構成されている、請求項９記載のセンタリングアッセンブリ。
11. 回動駆動装置（４）が、長手方向軸線（５）に対して半径方向に配置された、センタリングピン（２）に対する変向アーム（２０）を有しており、該変向アーム（２０）が、半径方向外側の端部で回動ジョイント（２１）を介して行程ロッド（２２）に結合されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のセンタリングアッセンブリ。
12. センタリングアッセンブリが、センタリング収容部材（３）をセンタリングピン（２）の長手方向軸線（５）に心合せするために調整されたガイド（２５，２６）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のセンタリングアッセンブリ。
13. センタリング収容部材（３）をセンタリングピン（２）によって構成部材支持体（１）の緊締面（１３）にセンタリングすると共にロックする方法において、
    センタリングピン（２）をセンタリング収容部材（３）の開口を通して、予荷重を与えられたばね（１８）の予荷重に抗して運動させ、これによって、センタリングピン（２）の係合輪郭部（１５）の係合凸部（１６）をセンタリング収容部材（３）の開口の対応輪郭部（７ａ，７ｂ）の凹部（１７）を通して案内し、
    センタリングピン（２）を該センタリングピン（２）の長手方向軸線（５）を中心として回動させ、これによって、センタリングピン（２）の閉鎖輪郭部（６）をセンタリング収容部材（３）の対応輪郭部（７ａ，７ｂ）にセンタリングした状態で係合させると同時に係合凸部（１６）を対応輪郭部（７ａ，７ｂ）に、センタリング収容部材（３）の開口へのセンタリングピン（２）の挿入方向とは反対側の裏側で係合させ、
    センタリングピン（２）の予荷重を与えられたばね（１８）の予荷重によっても発生させられる運動によって、センタリング収容部材（３）を緊締面（１３）に向かって押圧する
    ことを特徴とする、センタリング収容部材をセンタリングピンによって構成部材支持体の緊締面にセンタリングすると共にロックする方法。