DE102004056286B4

DE102004056286B4 - Vorrichtung und Verfahren zum form- und/oder abmessungsunabhängigen Zusammenfügen und Heften von mehreren Einzelkomponenten zur Bildung von eigensteifen, transportfähigen Sektionen für Verkehrsmittel, insbesondere für Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102004056286B4
Application number: DE102004056286.5A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Frauen Holger; Dipl.-Ing. Gnauck Tomas; Dipl.-Ing. Klemkow Eike
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2024-11-23
Also published as: DE102004056286A1; US8146222B2; US20060162140A1

Abstract

Vorrichtung zum form- und/oder abmessungsunabhängigen Zusammenfügen und Heften einer Unterschale (2), zwei Seitenschalen (3, 4), einer Oberschale (5) sowie einem Fußbodengerüst (7) zur Bildung von eigensteifen, transportfähigen Sektionen (7) für Luftfahrzeuge, wobei die genannten Einzelkomponenten (1) mittels mehrerer Positioniereinrichtungen form- und/oder abmessungsunabhängig im Raum zueinander positionierbar sind, umfassend: a) einen Basispositionierer zur Positionierung einer Unterschale (2), b) einen ersten und zweiten Seitenpositionierer (10, 13) zur Positionierung von zwei Seitenschalen (3, 4), c) einen Oberpositionierer (15) zur Positionierung einer Oberschale (5), d) einen lnnenpositionierer (16) zur Positionierung eines Fußbodengerüsts (6) und e) mindestens eine Messeinrichtung und eine Steuer- und Regeleinrichtung (40), wobei die Positionen der beiden Seitenschalen (3, 4), der Oberschale (5) sowie des Fußbodengerüstes (6) im Raum von der Messeinrichtung erfassbar und mittels der Positioniereinrichtungen gesteuert von der Steuer- und Regeleinrichtung (40) zeitgleich und in Bezug zu einer Position der Unterschale (2) zur Bildung einer in sich geschlossenen und heftbaren Sektion (7) zueinanderkoordiniert verfahrbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum form- und/oder abmessungsunabhängigen Zusammenfügen und Heften von mehreren Einzelkomponenten zur Bildung von eigensteifen, transportfähigen Sektionen für Verkehrsmittel, insbesondere für Luftfahrzeuge.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum form- und/oder abmessungsunabhängigen Zusammenfügen und Heften von mehreren Einzelkomponenten zur Bildung von eigensteifen, transportfähigen Sektionen für Verkehrsmittel, insbesondere für Luftfahrzeuge.
Vorrichtungen und Verfahren zur Bildung von Sektionen, insbesondere für Luftfahrzeuge, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Beispielsweise offenbart die DE 101 34 852 B4 eine Halteeinrichtung zum Halten von großformatigen Bauteilen, wobei die Halteeinrichtung als flexibles Spannsystem ausgebildet ist und mehrere Spanneinheiten aufweist. Diese Offenbarung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Aufrüsten und Halten von großformatigen Bauteilen, wobei eine Bauteilbearbeitung mit einer Bearbeitungsmaschine mit einem oberen und einem unteren Werkzeug erfolgt, die mit einer Halteeinrichtung zum Halten von großformatigen Bauteilen in Wirkverbindung steht.
Die DE 199 29 471 C1 betrifft ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Großbauteiles, insbesondere eines tonnenförmig ausgebildeten Flugzeugrumpfes eines Großraumflugzeuges, wobei das Großbauteil aus zusammengefügten, schalenförmigen und vorzugsweise durch lasttragende Elemente wie Stringer und Spante verstärkten Bauteilen besteht und in seinem Innenraum ein oder mehrere plattenförmige Fußbodenroste aufweist, die sich in Längsrichtung des Großbauteiles sowie von einer seiner Seitenwandungen zur gegenüberliegenden Seitenwandung erstrecken.
DE 198 34 703 C1 lehrt darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung, Ausrüstung und Ausstattung eines Flugzeugrumpfes und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ferner betrifft die DE 101 22 092 A1 eine Bearbeitungsvorrichtung für ein Rumpfelement eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Hubschraubers, mit einer Grundhaltevorrichtung und einer Bearbeitungsstation, wobei das Rumpfelement in der Grundhaltevorrichtung lagerbar ist und die Bearbeitungsstation neben der Grundhaltevorrichtung angeordnet ist und ein Bearbeitungswerkzeug für das Rumpfelement trägt, wobei das Bearbeitungswerkzeug einen Werkzeugkopf aufweist, der in einer Werkzeugverfahrrichtung verfahrbar ist.
Schließlich offenbart die US 5 694 690 A ein Verfahren zum Zusammenbauen einer großen Flugzeugstruktur mittels einer Vielzahl an Strukturuntereinheiten.
Bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren werden die Sektionen in Bauplätzen zusammengefügt, die jeweils auf eine Sektion mit einer bestimmten Form und/oder Abmessung, insbesondere mit einer bestimmten Querschnittsgeometrie bzw. Querschnittsabmessung und/oder Längenabmessung, ausgerichtet sind. Hierdurch muss für jeden Sektionstyp ein spezieller, an die jeweils dort zu fertigende Sektion angepasster Bauplatz vorgehalten werden, wodurch sich der Fertigungsaufwand erheblich erhöht. Darüber hinaus verbleiben bei bekannten Vorrichtungen und Verfahren die Sektionen im Allgemeinen bis zu deren Fertigstellung im jeweiligen Bauplatz, wodurch im Fall einer zunehmenden Teilautomatisierung einzelner Arbeitsschritte insbesondere die investitionsintensiven automatischen Fertigungseinrichtungen während der Durchführung zeitintensiver manueller Arbeiten nur unzureichend ausgelastet sind.
Bei der stetig zunehmenden Anzahl von Flugzeugtypen bzw. von Derivaten eines Flugzeugtyps, die jeweils aus einer Vielzahl von Sektionen mit unterschiedlichen Abmessungen gebildet werden, ergibt sich bei Anwendung der bekannten Vorrichtungen und Verfahren ein nicht mehr zu vernachlässigender Fertigungsaufwand. Darüber hinaus ist es bei der Anwendung von zumindest teilautomatisierten Fertigungsverfahren erstrebenswert, die Belegungszeiten der jeweiligen Bauplätze zu minimieren.
Damit sind die vorbekannten Vorrichtungen und Verfahren nur bedingt für eine weitgehend form- und/oder abmessungsunabhängige Bildung von Sektionen für Luftfahrzeuge im Rahmen moderner, zumindest teilautomatisierter Fertigungsverfahren geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein weitgehend form- und/oder abmessungsunabhängige Zusammenfügen und Heften von Einzelkomponenten zu Sektionen für unterschiedliche Flugzeugtypen bzw. für Derivate eines Flugzeugtyps innerhalb einer Vorrichtung möglich ist. Sektionen mit insbesondere unterschiedlichen Querschnittsgeometrien bzw. Querschnittsabmessungen und/oder Längenabmessungen sollen in einer Vorrichtung aus Einzelkomponenten zusammengefügt und geheftet werden können. Darüber hinaus sollen die Verweildauern der Sektionen in der Vorrichtung minimiert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass die Einzelkomponenten mittels mehrerer Positioniereinrichtungen form- und/oder abmessungsunabhängig im Raum zueinander positionierbar sind, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Einzelkomponenten unterschiedliche Sektionen, insbesondere Sektionen mit variierenden Querschnittsgeometrien bzw. Querschnittsabmessungen und/oder Längenabmessungen, für unterschiedliche Flugzeugtypen bzw. eine Vielzahl von Derivaten von Flugzeugtypen zusammengefügt und anschließend geheftet werden.
Nach Maßgabe einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist mindestens eine Messeinrichtung, insbesondere mindestens eine Lasermesseinrichtung, zur Erfassung von Positionswerten mindestens einer Einzelkomponente im Raum vorgesehen. Hierdurch sind zunächst die Positionen der an den Positioniereinrichtungen aufgenommenen Einzelkomponenten im Raum präzise erfassbar.
Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist mindestens eine Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen. Die Steuer- und Regeleinrichtung ermöglicht die Koordination und Steuerung sämtlicher Positioniereinrichtungen.
Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung zu Folge ist mittels der Steuer- und Regeleinrichtung die Position mindestens einer Positioniereinrichtung im Raum in Abhängigkeit von den Positionswerten der Messeinrichtung variierbar. Hierdurch können die von den Positioniereinrichtungen aufgenommenen Einzelkomponenten mittels der Steuer- und Regeleinrichtung entsprechend im Raum verfahren werden, bis die Einzelkomponenten passend zueinander zur Bildung einer Sektion positioniert sind und zusammengeheftet werden können.
Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist mindestens eine Positioniereinrichtung im Bereich einer Grundfläche angeordnet. Hieraus ergibt sich ein einfacher konstruktiver Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der im Wesentlichen nur auf einer Ebene erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass mindestens eine Hefteinrichtung vorgesehen ist. Hierdurch ist eine manuelle Heftung der zusammengefügten Einzelkomponenten und/oder eine zumindest teilautomatische Heftung möglich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen dargelegt.
Die Aufgabe wird darüber hinaus durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 34 gelöst.
Dadurch, dass die Positionen der Einzelkomponenten im Raum mittels einer Messeinrichtung, insbesondere mittels einer Lasermesseinrichtung, erfasst und solange mittels mehrerer Positioniereinrichtungen variiert werden, bis eine vorgegebene Position der Einzelkomponenten im Raum erreicht ist, in der die Einzelkomponenten zu einer Sektion zusammengeheftet werden,
ist eine Zusammenfügung und Heftung von unterschiedlichen Sektionen, insbesondere mit verschiedenen Querschnittsgeometrien bzw. Querschnittsabmessungen und/oder Längenabmessungen, aus mehreren Einzelkomponenten für unterschiedliche Flugzeugtypen bzw. eine Vielzahl von Derivaten von Flugzeugtypen in einer Vorrichtung möglich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in weiteren Patentansprüchen dargelegt.
In der Zeichnung zeigt:
1 Eine perspektivische Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine perspektivische Ansicht eines ersten und eines zweiten Seitenpositionierers,
3 eine perspektivische Detailansicht eines Positionierturms,
4 eine perspektivische Ansicht eines Oberpositionierers,
5 eine schematische Darstellung der Bewegungsmöglichkeiten des Oberpositionierers und eines Innenpositionierers,
6 eine perspektivische Ansicht des Innenpositionierers,
7 eine perspektivische Ansicht von zwei Arbeitsplattformen und
8, 9 den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf zum Zusammenfügen von Einzelkomponenten zur Bildung einer Sektion.
In der Zeichnung sind gleiche Elemente jeweils mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Gesamtansicht mit mehreren Positioniereinrichtungen zur Positionierung von Einzelkomponenten zum Zusammenfügen einer Sektion.
Eine mit mehreren Einzelkomponenten 1, insbesondere mit einer Unterschale 2, mit einer linken Seitenschale 3, mit einer rechten Seitenschale 4, mit einer Oberschale 5 sowie mit einem Fußbodengerüst 6, gebildete Sektion 7 ruht auf einer der besseren Übersicht halber in der 1 nicht dargestellten, als Basispositionierer ausgebildeten Positioniereinrichtung. Der Basispositionierer ist auf einer Grundfläche 8 unterhalb der Sektion 7 angeordnet. Der Basispositionierer weist unter anderem ein gleichfalls nicht dargestelltes Positioniergestell mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme und Positionierung der Unterschale 2 in Bezug auf die Vorrichtung und eine Transporteinrichtung auf. Mittels der Transporteinrichtung kann die Unterschale 2 zum Anfügen der weiteren Einzelkomponenten 1, insbesondere der linken und rechten Seitenschale 3, 4, der Oberschale 5 sowie des Fußbodengerüstes 6, zunächst in die Vorrichtung verbracht werden. Nach einer erfolgten Teilheftung der zusammengefügten Einzelkomponenten 1 kann die dann hinreichend eigensteife Sektion 7 mittels der Transporteinrichtung ohne die Gefahr von Deformationen aus der Vorrichtung herausgefahren werden.
Parallel beabstandet zu einer linken Sektionslängsseite 9 befindet sich eine weitere, als erster Seitenpositionierer 10 ausgebildete Positioniereinrichtung zur Ausrichtung der linken Seitenschale 3 sowie eine Arbeitsplattform 11. Parallel beabstandet zu einer rechten Sektionslängsseite 12 befindet sich eine weitere, als zweiter Seitenpositionierer 13 ausgebildete Positioniereinrichtung zur Ausrichtung der rechten Seitenschale 4 sowie eine Arbeitsplattform 14. Oberhalb der Sektion 7 ist eine weitere, als Oberpositionierer 15 ausgebildete Positioniereinrichtung zur Ausrichtung der Oberschale 5 angeordnet. Innerhalb der Sektion 7 ist schließlich eine letzte, als Innenpositionierer 16 ausgebildete Positioniereinrichtung zur Positionierung des Fußbodengerüstes 6 angeordnet.
Weiterhin ist im Bereich der Grundfläche 8 ein Koordinatensystem 17 dargestellt, um die Orientierungen der x-, der y-, sowie der z-Richtung im Raum innerhalb der Vorrichtung zu veranschaulichen, auf die im weiteren Verlauf der Beschreibung Bezug genommen wird. Die Positioniereinrichtungen sind hierbei jeweils unabhängig voneinander mindestens parallel zur x-Richtung, zur y-Richtung sowie zur z-Richtung positionierbar. Weiterhin können die Bewegungsabläufe der Positioniereinrichtungen in den genannten Richtungen gleichzeitig und in beliebiger Kombination miteinander, auch unter Einbeziehung von Drehungen um beliebig im Raum angeordnete Drehachsen herum, erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt mit den beiden Seitenpositionierern 10, 13, dem nicht dargestellten Basispositionierer, dem Oberpositionierer 15 sowie dem Innenpositionierer 16 eine abmessungsunabhängige und zugleich präzise Ausrichtung der Einzelkomponenten 1 einer Sektion 7 im Raum zueinander. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können daher eine Vielzahl von verschiedenen Sektionen, insbesondere Sektionen mit unterschiedlichen Querschnittsgeometrien bzw. Querschnittsabmessungen und/oder Längenabmessungen aus den entsprechenden Einzelkomponenten zusammengefügt und nach erfolgter Positionierung manuell oder teilautomatisch zusammen geheftet werden. Hierbei wird ein vorzugsweise geringer Ausheftungsgrad angestrebt, damit die Verweildauer der Sektionen innerhalb der Vorrichtung minimiert wird.
Die Ausrichtung der Einzelkomponenten 1 erfolgt hierbei im Wesentlichen relativ zu einer vom Basispositionierer aufgenommenen Unterschale 2. Ist die Unterschale 2 beispielsweise in Bezug zur Grundfläche 8 leicht verkippt auf dem Basispositionierer aufgenommen, so werden die linke Seitenschale 3, die rechte Seitenschale 4, die Oberschale 5 sowie das Fußbodengerüst 6 jeweils in Relation hierzu und gleichzeitig zueinander ausgerichtet. Sämtliche Einzelkomponenten 1 der Sektion 7 weisen in diesem Beispielsfall dann eine leichte Verkippung gegenüber der Grundfläche 8 auf, sind aber in Relation zueinander exakt zur Bildung der Sektion 7 positioniert.
In der 2, 4 und 6 sind der erste und der zweite Seitenpositionierer 10, 13, der Oberpositionierer 15 sowie der Innenpositionierer 16 als Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Gründen der besseren Übersicht jeweils für sich dargestellt.
Die 2 zeigt den ersten und den zweiten Seitenpositionierer 10, 13, die zur Positionierung der linken und rechten Seitenschale 3, 4 dienen. Der erste und der zweite Seitenpositionierer 10, 13 sind im Bereich der Grundfläche 8 auf beiden Seiten der Sektion 7 bzw. der Einzelkomponenten 1 angeordnet. Auf der Grundfläche 8 ist weiterhin das Koordinatensystem 17 zur Verdeutlichung der Lage der x-, der y- sowie der z-Richtung im Raum dargestellt. Die Seitenschalen 3, 4 werden mittels nicht dargestellter Einrichtungen an die Seitenpositionierer 10, 13 herangeführt.
Der erste Seitenpositionierer 10 zur Positionierung der linken Seitenschale 3 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel unter anderem drei Positioniertürme 18, 19, 20 zur Positionierung der linken Seitenschale 3. Eine hiervon abweichende Anzahl von Positioniertürmen ist möglich. Die Positioniertürme 18, 19, 20 weisen jeweils eine Verfahreinheit 21, 22, 23 auf, die parallel beabstandet auf einem zu der linken Sektionslängsseite 9 angeordneten Führungsmittel 24 angeordnet sind. Die Verfahreinheiten 22, 23 der Positioniertürme 19, 20 sind in der Darstellung der 2 dabei von der Sektion 7 verdeckt. Mittels der Verfahreinheiten 21, 22, 23 können die Positioniertürme 18, 19, 20 auf dem Führungsmittel 24 im Wesentlichen parallel zur linken Sektionslängsseite 9 bzw. in x-Richtung verfahren und dadurch positioniert werden. Hierdurch ist es möglich, verschiedene Seitenschalen mit insbesondere unterschiedlichen Längenabmessungen mittels des ersten Seitenpositionierers 10 auszurichten.
Der zweite Seitenpositionierer 13 zur Positionierung der rechten Seitenschale 4 weist die Positioniertürme 25, 26, 27 auf. Die Positioniertürme 25, 26, 27 weisen jeweils eine Verfahreinheit 28, 29, 30 auf. Mittels der Verfahreinheiten 28, 29, 30 sind die Positioniertürme 25, 26, 27 auf einem Führungsmittel 31 wiederum in etwa parallel beabstandet zur rechten Sektionslängsachse 12 bzw. in x-Richtung unabhängig voneinander verfahrbar. Die Führungsmittel 24, 31 können beispielsweise als Führungsschienen ausgebildet sein, auf denen die Verfahreinheiten 21, 22, 23 sowie 28, 29, 30 mittels nicht näher dargestellter Aktuatoren jeweils unabhängig voneinander verfahrbar sind.
Die 3 zeigt eine Detaildarstellung des Positionierturms 25 mit der Verfahreinheit 28. Zur Veranschaulichung der Lage der x-, der y- sowie der z-Richtung im Raum ist wiederum das Koordinatensystem 17 dargestellt. Der Aufbau des Positionierturms 25 mit allen nachfolgend im Detail beschriebenen Elementen entspricht hierbei exakt dem Aufbau der übrigen Positioniertürme 18 bis 20 sowie 26, 27 und ist daher repräsentativ für diese (vgl. insb. 2).
Der Positionierturm 25 weist zwei Haltearme 32, 33 auf. Die Haltearme 32, 33 sind mittels der Aktuatoren 34, 35 sowohl in der y-Richtung als auch in der z-Richtung jeweils unabhängig voneinander im Raum positionierbar. Die Haltearme 32, 33 weisen darüber hinaus Aufnahmemittel 36, 37 auf, die mittels der Aktuatoren 38, 39 jeweils unabhängig voneinander in der x-Richtung positionierbar sind. Die Aktuatoren 38, 39 erlauben zusätzlich zu der durch die Verschiebung der Verfahreinheit 28 auf dem Führungsmittel 31 gegebenen Positionierungsmöglichkeit des Positionierturms 25 in der x-Richtung eine hiervon unabhängige Feinpositionierungsmöglichkeit der Aufnahmemittel 36, 37 in der x-Richtung.
Die Aufnahmemittel 36, 37 dienen zur Aufnahme von nicht dargestellten Halteorganen an den zu positionierenden Seitenschalen. Die hier nicht näher beschriebenen Positioniertürme 18 bis 20 sowie 26 und 27 verfügen über dieselben, vorstehend beschriebenen Haltearme, Aufnahmemittel und Aktuatoren, sodass jeder der Positioniertürme 18 bis 20 sowie 26 und 27 über dieselben Bewegungsmöglichkeiten verfügt.
Die Bewegungen der Verfahreinheit 28 und der Aktuatoren 34, 35, 38, 39 des Positionierturms 25 werden während eines Ausrichtungsprozesses einer Seitenschale von einer Steuer- und Regeleinrichtung 40 kontrolliert und gesteuert. Das Gleiche gilt für die übrigen Positioniertürme 18 bis 20 sowie 26 und 27.
Die 4 zeigt eine Detailansicht des oberhalb der Sektion 7 angeordneten Oberpositionierers 15, der zur Positionierung der Oberschale 5 bestimmt ist. Die Sektion 7 ist unter anderem aus den Einzelkomponenten 1 gebildet. Zur Veranschaulichung der x-, der y-, sowie der z-Richtung im Raum ist im Bereich der Grundfläche wiederum das Koordinatensystem 17 dargestellt. Auf der Grundfläche 8 sind jeweils zwei vordere Positioniertürme 41, 42 und zwei hintere Positioniertürme 43, 44 angeordnet. Die vorderen und hinteren Positioniertürme 41, 42, 43, 44 sind stationär auf der Grundfläche 8 im Bereich einer vorderen und einer hinteren Sektionsquerseite 45, 46 angeordnet. Die Sektionsquerseiten 45, 46 verlaufen in etwa quer beabstandet zu den Sektionslängsseiten 9, 12. Der Abstand der vorderen Positioniertürme 41, 42 ist größer als die Breite der Sektion 7. Die hinteren Positioniertürme 43, 44 sind im Gegensatz hierzu mit einem geringeren Abstand zueinander angeordnet, der kleiner ist als die Breite der Sektion 7. Diese Ausgestaltung ist erforderlich, weil die Sektion 7 nach erfolgter Ausrichtung bzw. Positionierung der Einzelkomponenten 1 und deren Zusammenheftung zwischen den vorderen Positioniertürmen 41, 42 hindurch in der x-Richtung wieder aus der Vorrichtung herausgefahren wird.
Zwischen den vorderen Positioniertürmen 41, 42 ist eine Quertraverse 47 angeordnet. Durch die Aktuatoren 48 und 49 ist die Quertraverse 47 auf den vorderen Positioniertürmen 41, 42 vertikal bzw. in der z-Richtung positionierbar. Auf der Quertraverse 47 sind zwei Schlitten 50, 51 angeordnet, die im Wesentlichen in der y-Richtung mittels nicht näher dargestellter Aktuatoren verschiebbar sind. Auf den Schlitten 50, 51 sind zwei Aufnahmemittel 52, 53 angeordnet. Die Aufnahmemittel 52, 53 sind mindestens in der z-Richtung mittels nicht näher dargestellter Aktuatoren frei im Raum positionierbar. Die hinteren Positioniertürme 43, 44 weisen jeweils die Haltearme 54, 55 auf. Die Haltearme 54, 55 sind mittels der Aktuatoren 56, 57 auf den hinteren Positioniertürmen 43, 44 in vertikaler Richtung bzw. in der z-Richtung positionierbar. Die Haltearme 54, 55 weisen die Aufnahmemittel 58, 59 auf. Die Aufnahmemittel 58, 59 sind in Entsprechung zu den Aufnahmemitteln 52, 53 mittels nicht näher dargestellten Aktuatoren jeweils mindestens in vertikaler Richtung bzw. in der z-Richtung frei im Raum positionierbar.
Auf den Aufnahmemitteln 52, 53, 58, 59 ist ein Halterahmen 60 bzw. "Präsentierrahmen" lösbar aufgenommen. Der Halterahmen 60 ist hierbei gelenkig in den Aufnahmemitteln 52, 53, 58, 59 aufgenommen. Zu diesem Zweck weisen die Aufnahmemittel 52, 53, 58, 59 Gelenkpfannen, beispielsweise Kugel-, Kegelpfannen oder dergleichen auf, in die entsprechend gestaltete, am Halterahmen 60 angeordnete Organe, beispielsweise in der Form von Kugeln, Kegeln oder dergleichen einbringbar sind. Der Halterahmen 60 dient zur Heranführung der Oberschale 5 in die Vorrichtung mittels nicht näher dargestellter Einrichtungen durch geeignete Hebevorrichtungen, beispielsweise Kräne, Portalkräne oder dergleichen. Der "Präsentierrahmen" weist in der Darstellung der 4 nicht näher dargestellte Halteorgane zur Aufnahme der Oberschale 5 auf. Im Ausführungsbeispiel der 4 weist der Halterahmen 60 eine rechteckförmige Gestalt auf. Der Halterahmen 60 kann aber auch eine hiervon abweichende geometrische Gestaltung aufweisen.
Die 5 zeigt schematisch die Bewegungsmöglichkeiten der Aufnahmemittel 52, 53, 58, 59 des Oberpositionierers 15 zur Positionierung des Halterahmens 60 mit der daran aufgenommenen Oberschale 5. Diese Bewegungsmöglichkeiten entsprechen im Wesentlichen den Bewegungsmöglichkeiten des durch korrespondierende Aufnahmeelemente vom Innenpositionierer 16 aufgenommenen Fußbodengerüstes 6.
Zur Verdeutlichung der Orientierung der x-, der y- sowie der z-Richtung im Raum ist wiederum das Koordinatensystem 17 dargestellt. Die Oberschale 5 ist vom Halterahmen 60 durch nicht näher bezeichnete Aufnahmemittel aufgenommen bzw. daran lösbar befestigt. Der Halterahmen 60 selbst ist in vier Eckbereichen 61 bis 64 in den Aufnahmemitteln 52, 53 sowie 58, 59 aufgenommen bzw. gelagert.
Die Bewegungsmöglichkeiten bzw. die freien und angetriebenen Achsen der Aufnahmemittel 52, 53, 58, 59 im Raum sind durch die ergänzenden Koordinatensysteme 65, 66, 67, 68 symbolisiert. Die schwarzen Doppelpfeile in den Koordinatensystemen 65 bis 68 stehen für eine Bewegungsmöglichkeit des betreffenden Aufnahmemittels 52, 53, 58, 59 in der jeweiligen Raumrichtung parallel zu den Richtungen des Koordinatensystems 17, insbesondere der x-, y-Richtung. In Richtung der schwarzen Doppelpfeile sind die Aufnahmemittel 52, 53, 58 nicht durch Aktuatoren angetrieben bzw. positionierbar und daher frei beweglich. Die schwarz ausgefüllten Kreise bzw. Punkte stehen für eine durch nicht näher dargestellte Aktuatoren vermittelte Bewegungsmöglichkeit bzw. Positionierungsmöglichkeit der Aufnahmemittel 52, 53, 58, 59 in der z-Richtung. Das heißt, dass die Aufnahmemittel 52, 53, 58, 59 in der z-Richtung durch Aktuatoren aktiv positionierbar sind.
Die weißen Doppelpfeile stehen für eine durch Aktuatoren vermittelte Bewegungsmöglichkeit der Aufnahmemittel 53, 59. Dies bedeutet, dass zumindest die Aufnahmemittel 53, 59 in Richtung der weißen Doppelpfeile durch nicht näher dargestellte Aktuatoren aktiv positioniert werden können bzw. angetrieben sind.
Die Aufnahmemittel 52 und 58 folgen hingegen – abgesehen von den in der z-Richtung durch Aktuatoren vermittelten Bewegungsmöglichkeit – den durch die Aufnahmemittel 53, 59 vorgegebenen Bewegungen "schwimmend" nach, wodurch sich der Halterahmen 60 entsprechend bewegt.
Die Positionierung der Oberschale 5 mittels des Halterahmens 60 erfolgt also im Wesentlichen durch das im gezeigten Ausführungsbeispiel in alle Raumrichtungen (x-, y- und z-Richtung) aktiv positionierbare Aufnahmemittel 59 sowie das zumindest in der y- und z-Richtung aktiv positionierbare Aufnahmemittel 53. Die Aufnahmemittel 52 und 58 folgen hingegen passiv den von den Aufnahmemitteln 53, 59 vermittelten Bewegungen – bis auf die hiervon unabhängig gegebene Positionierungsmöglichkeit in der z-Richtung – nach.
Abweichend von der gezeigten Konfiguration der Aufnahmemittel 52, 53, 58, 59 können alle Aufnahmemittel 52, 53, 58, 59 unabhängig voneinander beliebige Bewegungsmöglichkeiten in der x-, der y- sowie der z-Richtung aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, sämtliche Aufnahmemittel 52, 53, 58, 59 in der x-, der y- und der z-Richtung des Raumes jeweils unabhängig voneinander durch Aktuatoren positionierbar auszubilden, was allerdings einen hohen Regelungsaufwand erfordert.
Zur Realisierung der in der 5 aufgezeigten Bewegungsmöglichkeiten des Halterahmens sind die Aufnahmemittel 52, 58 beispielsweise als untere Auflageplatten ausgebildet, die mittels eines Aktuators vertikal verschiebbar ausgebildet sind. Parallel zu den, vorzugsweise mit einer gleitfähigen Beschichtung, Kugeln oder anderen, Reibungsverluste vermindernden Mitteln versehenen, unteren Auflageplatten, liegen jeweils obere Auflageplatten auf, die mit dem Halterahmen 60 in den Eckbereichen 61, 62 gelenkig verbunden sind. Die oberen Auflageplatten sind frei horizontal verschiebbar und folgen somit allen vom Halterahmen 60 in der x- und der y-Richtung vermittelten bzw. vorgebenen Bewegungen "schwimmend" nach. Dennoch kann der Halterahmen 60 durch die den Aufnahmemitteln 52, 58 zugeordneten Aktuatoren zumindest in der z-Richtung frei im Raum positioniert werden. Das Aufnahmemittel 59 kann beispielsweise durch drei jeweils in der x-, der y- und z-Richtung wirkende, jeweils aufeinander angeordnete Aktuatoren gebildet werden, wobei der in der z-Richtung wirkende Aktuator im Eckbereich 63 gelenkig mit dem Halterahmen 60 verbunden ist. Das Aufnahmemittel 53 kann bekannte Gleitführungen, beispielsweise Linearführungen, Schwalbenschwanzführungen, Verfahrtische, Kreuztische oder dergleichen aufweisen.
Die vorstehend beschriebene Positionierung des Halterahmens 60 erlaubt mit minimalem Regelungsaufwand eine präzise Positionierung desselben. Weiterhin wird ein Verklemmen des Oberpositionierers 15 durch sich in derselben Raumrichtung gegenläufig bewegende Aktuatoren weitgehend vermieden.
Die 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Innenpositionierers 16, der zur Positionierung des Fußbodengerüstes 6 innerhalb der aus den Einzelkomponenten 1 gebildeten Sektion 7 dient. Das Koordinatensystem 17 dient wiederum zur Veranschaulichung der x-, der y- sowie der z-Richtung im Raum.
Der Innenpositionierer 16 umfasst unter anderem zwei vordere Positioniertürme 69, 70 und zwei hintere Positioniertürme 71, 72. Die vorderen Positioniertürme 69, 70 sowie die hinteren Positioniertürme 71, 72 sind jeweils gleichmäßig beabstandet im Wesentlichen parallel zur linken bzw. rechten Sektionslängsseite 9, 12 angeordnet. Die vorderen Positioniertürme 69, 70 sind durch Verfahreinheiten 73, 74 auf den Führungsmitteln 73a, 74a in der x-Richtung verschiebbar. Die hinteren Positioniertürme 71, 72 sind fest, d. h. stationär auf der Grundfläche 8 angeordnet. Die vorderen und hinteren Positioniertürme 69 bis 72 weisen jeweils Haltearme 75 bis 78 auf. Die Haltearme 75 bis 78 sind mittels der Aktuatoren 79 bis 82 auf den vorderen und hinteren Positioniertürmen 69 bis 72 vertikal bzw. in der z-Richtung verschiebbar. Zusätzlich sind die vorderen Haltearme 75, 76 um die vorderen Positioniertürme 69, 70 bzw. um eine in etwa parallel zur z-Richtung verlaufende, nicht dargestellte Hochachse, herum verschwenkbar ausgebildet. Die Haltearme 75 bis 78 weisen in ihren Endbereichen jeweils ein Aufnahmemittel 83 bis 86 zur Aufnahme des Halterahmens 87 bzw. des "Präsentierrahmens" auf. Der Halterahmen 87 ist hierbei gelenkig in den Aufnahmemitteln 83 bis 86 aufgenommen. Zu diesem Zweck weisen die Aufnahmemittel 83 bis 86 beispielsweise Gelenkpfannen, insbesondere Kugel-, Kegelpfannen oder dergleichen auf, in die entsprechend gestaltete, am Halterahmen 87 angeordnete Organe, beispielsweise in der Form von Kugeln, Kegeln oder dergleichen einbringbar sind.
Der Halterahmen 87 weist darüber hinaus nicht dargestellte Halteorgane zur Anbindung des Fußbodengerüstes 6 auf. Zum Austakten der teilgehefteten Sektion 1 werden die Haltearme 75, 76 nach außen verschwenkt und/oder abgesenkt.
Die Aufnahmemittel 83 bis 86 können in Entsprechung der Aufnahmemittel 52, 53, 58, 59 (vgl. 4, Oberpositionierer 15 zur Positionierung der Oberschale 5) mittels nicht näher dargestellter Aktuatoren positioniert werden. Die Positionierung des Halterahmens 87 mit dem daran angebundenen Fußbodengerüst 6 erfolgt in der gleichen Weise wie die Positionierung des Halterahmens 60 mit der daran befestigten Oberschale 5. Insoweit kann im Hinblick auf die Bewegungsmöglichkeiten der Aufnahmemittel 83 bis 86 auf die im Rahmen der Beschreibung der 4 und 5 weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen werden.
Der Halterahmen 87 ist entsprechend zum Halterahmen 60 lösbar in den Aufnahmemitteln 83 bis 86 aufgenommen, um die Einbringung des Fußbodengerüstes 6 in die Sektion 7 zu ermöglichen.
Die 7 zeigt eine perspektivische Ansicht auf an beiden Seiten der Sektion 7 angeordnete Arbeitsplattformen 11 und 14. Die Arbeitsplattformen 11, 14 sind in etwa parallel nach außen beabstandet zur ersten und zweiten Sektionslängsseite 9, 12 im Bereich der Oberschale 5 der aus den Einzelkomponenten 1 gebildeten Sektion 7 angeordnet. Zur Veranschaulichung der x-, der y- sowie der z-Richtung im Raum ist im Bereich der Grundfläche 8 das Koordinatensystem 17 dargestellt.
Die Arbeitsplattformen 11, 14 umfassen unter anderem vier Halter 88 bis 91, die parallel beabstandet nach außen zur ersten und zweiten Sektionslängsseite 9, 12 der Sektion 7 stationär auf der Grundfläche 8 angeordnet sind. An den oberen Enden der Halter 88 bis 91 ist jeweils ein Haltearm 92 bis 95 angeordnet. Auf den Haltearmen 92, 95 ist eine erste Arbeitsebene 96 angeordnet. Entsprechend ist auf den Haltearmen 93, 94 eine zweite Arbeitsebene 97 angeordnet.
Die erste Arbeitsebene und die zweite Arbeitsebene 96, 97 sind auf den Haltearmen 92 bis 95 in der y-Richtung verschiebbar ausgebildet. Hierdurch ist eine Anpassung der Arbeitsplattformen 11, 14 an Sektionen mit insbesondere unterschiedlichen Querschnittsabmessungen möglich.
Die umfangreichen Bewegungsmöglichkeiten des Basispositionierers, des ersten und zweiten Seitenpositionierers 10, 13, der Positioniertürme 18 bis 20, 25 bis 27, des Oberpositionierers 15 sowie des Innenpositionierers 16 in der x-, der y- sowie der z-Richtung nach Maßgabe der 1, 2 erlauben eine weitgehend abmessungsunabhängige Ausrichtung von Einzelkomponenten 1 zum Zusammenfügen von Sektionen 7 mit insbesondere unterschiedlichen Querschnittsgeometrien bzw. Querschnittsabmessungen und/oder Längenabmessungen.
Die Bewegung sämtlicher Aktuatoren wird hierbei mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 40 überwacht und koordiniert. Weiterhin weist die Vorrichtung mindestens eine nicht dargestellte Messeinrichtung, insbesondere mindestens eine Lasermesseinrichtung auf. Mittels der Messeinrichtung können beispielsweise die exakten Positionen der Einzelkomponenten 1 im Raum erfasst werden, sodass die Steuer- und Regeleinrichtung 40 durch eine entsprechend koordinierte Ansteuerung der Aktuatoren die Einzelkomponenten 1 zu einer heftbaren Sektion 7 zusammenfügen kann.
Ist die Lasermesseinrichtung beispielsweise als ein so genannter "Lasertracker" ausgebildet, so sind auf den Einzelkomponenten 1 optische Markierungen angebracht, die der Lasertracker zur Bestimmung deren exakter Position im Raum erfassen kann. Zur Erfassung der jeweiligen Positionen der Einzelkomponenten 1 im Raum ist alternativ auch die Verwendung eines Kamerasystems möglich. Die vom Kamerasystem gelieferten zwei- oder dreidimensionalen Bilder können dann von der Steuer- und Regeleinrichtung 40 zur Bestimmung der jeweiligen Position der Einzelkomponenten 1 im Raum ausgewertet werden.
Nach dem Zusammenfügen der Sektion 7 werden die Einzelkomponenten 1 schließlich zusammen geheftet. Das Zusammenheften erfolgt hierbei mit einem minimalen Ausheftungsgrad, der gerade noch einen Transport der Sektion 7 ohne die Gefahr von Deformationen erlaubt. Das Heften kann hierbei sowohl manuell als auch zumindest teilautomatisch, mittels einer nicht dargestellten Hefteinrichtung, erfolgen.
Sämtliche Aktuatoren können beispielsweise als Zahnstangenantriebe oder Spindelantriebe ausgebildet sein. Alternativ ist auch die Verwendung von Hydraulik- und/oder Pneumatikzylindern möglich. Die Erfassung der jeweils von Positioniereinrichtungen, insbesondere dem Basispositionierer, dem ersten und zweiten Seitenpositionierer 10, 13, dem Oberpositionierer 15, dem Innenpositionierer 16 sowie den Arbeitsplattformen 11, 14 eingenommenen Positionen im Raum erfolgt hierbei mittels bekannter Messverfahren, beispielsweise mit Laser- und/oder Kameramesssystemen, GPS-Ortungssystemen ("Indoor"-GPS-Ortungssystemen) oder anderen Ortungssystemen.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Zusammenfügen und Heften von verschiedenen Typen von Sektionen mit insbesondere unterschiedlichen Querschnittsgeometrien bzw. Querschnittsabmessungen und/oder Längenabmessungen, die beispielsweise für den Bau unterschiedlicher Flugzeugtypen bzw. für den Bau von Derivaten eines Flugzeugtyps Einsatz finden, möglich.
Die 8 und 9 illustrieren schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Zusammenfügen von Einzelkomponenten zur Bildung einer Sektion für insbesondere Luftfahrzeuge. Im Folgenden wird insoweit gleichzeitig auf die 8 und 9 Bezug genommen.
Die Sektion 7 wird aus den Einzelkomponenten 1 in Form der Unterschale 2 der linken Seitenschale 3, der rechten Seitenschale 4, der Oberschale 5 sowie dem Fußbodengerüst 6 gebildet. In der Darstellung der 8 sind die Einzelkomponenten 1 in einer Grundposition dargestellt, die in etwa einer Position entspricht, in der die Einzelkomponenten 1 durch die Positioniereinrichtungen in der Form des Basispositionierers, des ersten und zweiten Seitenpositionierers 10, 13, des Oberpositionierers 15 sowie des Innenpositionierers 16 anfänglich aufgenommen werden. Die Richtungen im Raum sind sowohl in der 8 als auch in der 9 durch das Koordinatensystem 17 veranschaulicht. Die Zuführung der Einzelkomponenten 1 zu diesen Positioniereinrichtungen erfolgt mittels nicht dargestellter Einrichtungen beispielsweise durch Hebevorrichtungen, insbesondere Kräne, Portalkräne oder dergleichen.
Mit einer geeigneten Messeinrichtung, insbesondere einer Lasermesseinrichtung 98, eines GPS-Ortungssystems ("Indoor"-GPS-Ortungssystem) und/oder Kamerasystems, werden zunächst die aktuellen Istpositionen der Einzelkomponenten 1 durch Laserstrahlen 99 im Raum erfasst. Die so ermittelten Positionsmesswerte werden dann zur Auswertung an die Steuer- und Regeleinrichtung 40 weitergeleitet. Die Einzelkomponenten 1 weisen zur Positionserfassung mit den Laserstrahlen 99 geeignete Markierungen 100, beispielsweise Reflektoren oder dergleichen auf. Alternativ kann die Erfassung der Positionen der Einzelkomponenten 1 im Raum auch durch ein Kamerasystem erfolgen, das sich zum Zweck der Positionsbestimmung an charakteristischen Merkmalen der Einzelkomponenten 1, beispielsweise an Körperkanten, Bauteilöffnungen, Verstärkungen, Befestigungselementen oder dergleichen, orientiert.
Sind die anfänglichen Istpositionen der Einzelkomponenten 1 im Raum von der Steuer- und Regeleinrichtung 40 erfasst, so werden der erste und zweite Seitenpositionierer 10, 13, der Oberpositionierer 15 sowie der Innenpositionierer 16 mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 40 solange koordiniert zueinander verfahren bzw. positioniert, bis die Positionen der Einzelkomponenten 1 im Raum einem Sollzustand entsprechen. Während des gesamten Verfahrprozesses erfolgt mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 40 eine ständige Überwachung bzw. Aktualisierung der Istpositionen der Einzelkomponenten 1 im Raum. Im Sollzustand bilden die Einzelkomponenten 1 im Allgemeinen eine in sich geschlossene und heftbare Sektion 7 (vgl. 9). Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erreichende Sollzustand wird durch innerhalb der Steuer- und Regeleinrichtung 40 hinterlegte mathematische Modelle definiert. Der zu erreichende Sollzustand hinsichtlich der Positionen der Einzelkomponenten 1 im Raum ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in der 9 dargestellt. Die Unterschale 2, die linke Seitenschale 3, die rechte Seitenschale 4, die Oberschale 5 sowie das Fußbodengerüst 6 bilden eine in sich geschlossene Sektion 7, die zur temporären Fixierung zusammen geheftet werden kann. Während des gesamten Verfahrensablaufs bleibt die Position des Basispositionierers und der hiervon aufgenommenen Unterschale 2 in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. die Grundfläche 8 unverändert.
Die nach Maßgabe der 9 endgültig zueinander positionierten Einzelkomponenten 1 können im Anschluss entweder manuell oder mittels einer nicht näher dargestellten Hefteinrichtung zumindest teilautomatisch zusammengeheftet werden. Das Zusammenheften der Einzelkomponenten 1 ist verfahrenstechnisch zwingend erforderlich, damit sich die Einzelkomponenten 1 nach dem Entfernen der Positioniereinrichtungen nicht undefiniert gegeneinander verschieben bzw. nicht auseinander fallen können. Die Heftung erfolgt vorzugsweise mit einem minimalen Ausheftgrad, sodass die Sektion 7 nach der erfolgten Heftung aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne die Gefahr von mechanischen Deformationen in nachfolgende Arbeitsstationen bzw. Fertigungsbereiche verbracht werden kann.
Alternativ können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens anstatt der vorstehend beschriebenen Ausrichtung, Zusammenfügung und Heftung einer Sektion 7 aus vier Schalen ("Viertelschalenbauweise") und einem separatem Fußbodengerüst beispielsweise auch Sektionen aus zwei Schalen ("Halbschalenbauweise"), wobei eine Halbschale dann das Fußbodengerüst beinhaltet, gebildet werden.
Zur weiteren Veranschaulichung sei abschließend ein beispielhafter Verfahrensablauf chronologisch dargestellt (vgl. insb. 8).
Zunächst werden die Seitenschalen 3, 4 mittels nicht dargestellter Einrichtungen in die Vorrichtung eingebracht, von den Seitenpositionierern 10, 13 aufgenommen und mittels der Seitenpositionierer 10, 13 in eine Parkposition zurückgefahren. Dann wird eine Unterschale 2 mittels des nicht dargestellten Basispositionierers in die Vorrichtung eingebracht und ausgerichtet. Anschließend erfolgt die Einbringung des am Halterahmen 87 lösbar aufgenommenen Fußbodengerüstes 6 in die Sektion 7. Danach erfolgt die Ausrichtung des Fußbodengerüstes 6 mittels des Innenpositionierers 16 in Relation zur Unterschale 2. Im Anschluss daran werden die Seitenschalen 3, 4 mittels der Seitenpositionierer 10, 13, gesteuert von der Steuer- und Regeleinrichtung 40, ausgerichtet. Der gesamte Positioniervorgang kann sowohl vollautomatisch als auch zumindest teilweise manuell gesteuert werden, um gegebenenfalls erforderliche Korrekturen, beispielsweise im Fall von Maßabweichungen der Einzelkomponenten 1, vornehmen zu können. Anschließend erfolgt zunächst das überwiegend manuelle Zusammenheften der Einzelkomponenten 1, insbesondere der Unterschale 2, der Seitenschalen 3, 4 sowie des Fußbodengerüstes 6. Nach diesem Verfahrensschritt kann der Halterahmen 87, der zur Aufnahme und Positionierung des Fußbodengerüstes 6 dient, aus der Sektion 7 entfernt werden. In diesem Verfahrensstadium wird eine in den Figuren der besseren Übersicht halber nicht dargestellte Innenbühne mittels einer Hebevorrichtung, eines Krans, eines Portalkrans oder dergleichen in die Sektion 7 eingefahren. Die Innenbühne dient hierbei insbesondere zur Durchführung manueller Heftarbeiten im Bereich der noch zu positionierenden und anzuheftenden Oberschale 5. Dabei ist die Innenbühne vorzugsweise freikragend im Bereich einer Sektionsquerseite der Sektion 7 aufgenommen.
Abschließend kann die am Halterahmen 60 aufgenommene Oberschale 5 mittels des Oberpositionierers 15 auf die beiden Seitenschalen 3, 4 aufgesetzt und in Bezug auf die Sektion 7 ausgerichtet werden. Hiernach kann von der Innenbühne aus die Oberschale 5 mit den Seitenschalen 3, 4 mit minimalem Ausheftungsgrad zumindest teilweise manuell zusammengeheftet werden. Damit ist die gesamte Sektion 7 eigensteif mit minimalem Ausheftungsgrad zusammengeheftet. Alle Positioniereinrichtungen – bis auf den Basispositionierer – werden sodann von den Einzelkomponenten 1 gelöst und zurückgefahren bzw. in ihre jeweiligen Parkpositionen gebracht. Zuletzt wird die Innenbühne mittels einer Hebeeinrichtung aus der Vorrichtung herausgebracht. Die gesamte Sektion 1 ruht dabei auf dem nicht dargestellten Positioniergestell des Basispositionierers und wird in einer Längsrichtung bzw. parallel zur x-Richtung mittels der gleichfalls nicht dargestellten Transporteinrichtung des Basispositionierers aus der Vorrichtung herausgefahren. Sämtliche Verfahrvorgänge der Positioniereinrichtungen werden von der Steuer- und Regeleinrichtung 40 gesteuert und überwacht. Im Anschluss daran ist die Vorrichtung zur Aufnahme der nächsten Einzelkomponenten und zu deren Ausrichtung, Zusammenfügung und Heftung zur Bildung einer weiteren, neuen Sektion bereit.
Bezugszeichenliste

1: Einzelkomponenten
2: Unterschale
3: linke Seitenschale
4: rechte Seitenschale
5: Oberschale
6: Fußbodengerüst
7: Sektion
8: Grundfläche
9: linke Sektionslängsseite
10: erster Seitenpositionierer
11: Arbeitsplattform
12: rechte Sektionslängsseite
13: zweiter Seitenpositionierer
14: Arbeitsplattform
15: Oberpositionierer
16: Innenpositionierer
17: Koordinatensystem
18: Positionierturm
19: Positionierturm
20: Positionierturm
21: Verfahreinheit
22: Verfahreinheit
23: Verfahreinheit
24: Führungsmittel
25: Positionierturm
26: Positionierturm
27: Positionierturm
28: Verfahreinheit
29: Verfahreinheit
30: Verfahreinheit
31: Führungsmittel
32: Haltearm
33: Haltearm
34: Aktuator
35: Aktuator
36: Aufnahmemittel
37: Aufnahmemittel
38: Aktuator
39: Aktuator
40: Steuer- und Regeleinrichtung
41: vorderer Positionierturm
42: vorderer Positionierturm
43: hinterer Positionierturm
44: hinterer Positionierturm
45: vordere Sektionsquerseite
46: hintere Sektionsquerseite
47: Quertraverse
48: Aktuator
49: Aktuator
50: Schlitten
51: Schlitten
52: Aufnahmemittel
53: Aufnahmemittel
54: Haltearm
55: Haltearm
56: Aktuator
57: Aktuator
58: Aufnahmemittel
59: Aufnahmemittel
60: Halterahmen
61: Eckbereich
62: Eckbereich
63: Eckbereich
64: Eckbereich
65: Koordinatensystem
66: Koordinatensystem
67: Koordinatensystem
68: Koordinatensystem
69: vorderer Positionierturm
70: vorderer Positionierturm
71: hinterer Positionierturm
72: hinterer Positionierturm
73: Verfahreinheit
73a: Führungsmittel
74: Verfahreinheit
74a: Führungsmittel
75: Haltearm
76: Haltearm
77: Haltearm
78: Haltearm
79: Aktuator
80: Aktuator
81: Aktuator
82: Aktuator
83: Aufnahmemittel
84: Aufnahmemittel
85: Aufnahmemittel
86: Aufnahmemittel
87: Halterahmen
88: Halter
89: Halter
90: Halter
91: Halter
92: Haltearm
93: Haltearm
94: Haltearm
95: Haltearm
96: Arbeitsebene
97: Arbeitsebene
98: Lasermesseinrichtung
99: Laserstrahl
100: Markierung

Claims

Vorrichtung zum form- und/oder abmessungsunabhängigen Zusammenfügen und Heften einer Unterschale (2), zwei Seitenschalen (3, 4), einer Oberschale (5) sowie einem Fußbodengerüst (7) zur Bildung von eigensteifen, transportfähigen Sektionen (7) für Luftfahrzeuge, wobei die genannten Einzelkomponenten (1) mittels mehrerer Positioniereinrichtungen form- und/oder abmessungsunabhängig im Raum zueinander positionierbar sind, umfassend: a) einen Basispositionierer zur Positionierung einer Unterschale (2), b) einen ersten und zweiten Seitenpositionierer (10, 13) zur Positionierung von zwei Seitenschalen (3, 4), c) einen Oberpositionierer (15) zur Positionierung einer Oberschale (5), d) einen lnnenpositionierer (16) zur Positionierung eines Fußbodengerüsts (6) und e) mindestens eine Messeinrichtung und eine Steuer- und Regeleinrichtung (40), wobei die Positionen der beiden Seitenschalen (3, 4), der Oberschale (5) sowie des Fußbodengerüstes (6) im Raum von der Messeinrichtung erfassbar und mittels der Positioniereinrichtungen gesteuert von der Steuer- und Regeleinrichtung (40) zeitgleich und in Bezug zu einer Position der Unterschale (2) zur Bildung einer in sich geschlossenen und heftbaren Sektion (7) zueinanderkoordiniert verfahrbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Messeinrichtung als Lasermesseinrichtung (98) oder als GPS-Ortungssystem ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Positioniereinrichtung im Bereich einer Grundfläche (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Hefteinrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Basispositionierer ein Positioniergestell mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme der Unterschale (2) aufweist, wobei das Positioniergestell auf einer Transporteinrichtung aufgenommen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioniergestell mindestens ein Positionierorgan zur Positionierung auf der Grundfläche (8) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Seitenpositionierer (10, 13) mindestens einen Positionierturm (18, 19, 20) zur Positionierung der linken Seitenschale (3) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass parallel beabstandet zu einer linken Sektionslängsseite (9) ein Führungsmittel (24) auf der Grundfläche (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Positionierturm (18, 19, 20) mindestens eine Verfahreinheit (21, 22, 23) aufweist, mit der mindestens ein Positionierturm (18, 19, 20) auf dem Führungsmittel (24) verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Positionierturm (18, 19, 20) mindestens einen mittels eines Aktuators (34, 35) positionierbaren Haltearm (32, 33) mit mindestens einem mittels mindestens eines Aktuators (38, 39) positionierbaren Aufnahmemittel (36, 37) zur Aufnahme der linken Seitenschale (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Seitenpositionierer (13) mindestens einen Positionierturm (25, 26, 27) zur Positionierung der rechten Seitenschale (4) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass parallel beabstandet zu einer rechten Sektionslängsseite (12) ein Führungsmittel (31) auf der Grundfläche (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Positionierturm (25, 26, 27) mindestens eine Verfahreinheit (28, 29, 30) aufweist, mit der mindestens ein Positionierturm (25, 26, 27) auf dem Führungsmittel (31) verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Positionierturm (25, 26, 27) mindestens einen mittels eines Aktuators (34, 35) positionierbaren Haltearm (32, 33) mit mindestens einem mittels mindestens eines Aktuators (38, 39) positionierbaren Aufnahmemittel (36, 37) zur Aufnahme der rechten Seitenschale (4) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberpositionierer (15) im Bereich einer linken und einer rechten Sektionslängsseite (9, 12) jeweils einen vorderen Positionierturm (41, 42) und einen hinteren Positionierturm (43, 44) aufweist, wobei die vorderen und die hinteren Positioniertürme (41, 42, 43, 44) auf der Grundfläche (8) stationär angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den vorderen Positioniertürmen (41, 42) eine mittels Aktuatoren (48, 49) vertikal verschiebbare Quertraverse (47) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Quertraverse (47) zwei Schlitten (50, 51) mittels Aktuatoren (48, 49) verschiebbar aufgenommen sind, wobei die Schlitten (50, 51) jeweils ein Aufnahmemittel (52, 53) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die hinteren Positioniertürme (43, 44) jeweils einen mittels eines Aktuators (56, 57) mindestens vertikal positionierbaren Haltearm (54, 55) mit einem Aufnahmemittel (58, 59) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmemittel (58, 59) mittels mindestens eines Aktuators (56, 57) mindestens vertikal positionierbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halterahmen (60) auf den Aufnahmemitteln (52, 53, 58, 59) aufgenommen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (60) mindestens ein Halteorgan zur lösbaren Anbindung der Oberschale (5) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der lnnenpositionierer (16) im Bereich einer linken und einer rechten Sektionslängsseite (9, 12) jeweils einen vorderen Positionierturm (69, 70) und einen hinteren Positionierturm (71, 72) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass parallel beabstandet zur linken und zur rechten Sektionslängsseite (9, 12) jeweils ein Führungsmittel (73a, 74a) auf der Grundfläche (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen Positioniertürme (69, 70) jeweils eine Verfahreinheit (73, 74) aufweisen, mit der die vorderen Positioniertürme (69, 70) auf den Führungsmitteln (73a, 74a) verfahrbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die hinteren Positioniertürme (71, 72) stationär auf der Grundfläche (8) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen und die hinteren Positioniertürme (69, 70, 71, 72) jeweils einen vertikal verschiebbaren Haltearm (75, 76, 77, 78) mit jeweils einem Aufnahmemittel (83, 84, 85, 86) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmemittel (83, 84, 85, 86) mittels mindestens eines Aktuators (79, 80, 81, 82) mindestens vertikal positionierbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halterahmen (87) auf den Aufnahmemitteln (83, 84, 85, 86) aufgenommen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (87) mindestens ein Halteorgan zur lösbaren Anbindung des Fußbodengerüstes (6) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Arbeitsplattformen (11, 14) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass parallel beabstandet zu einer linken und einer rechten Sektionslängsseite (9, 12) jeweils mindestens ein Halter (88, 89, 90, 91) auf der Grundfläche (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (88, 89, 90, 91) jeweils einen zur Sektion (7) weisenden Haltearm (92, 93, 94, 95) zur Aufnahme von mindestens zwei Arbeitsebenen (96, 97) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsebenen (96, 97) auf den Haltearmen (92, 93, 94, 95) an die Sektion (7) heranfahrbar sind.
Verfahren zum form- und/oder abmessungsunabhängigen Zusammenfügen und Heften einer Unterschale (2), zwei Seitenschalen (3, 4), eines Fußbodengerüstes (6) sowie einer Oberschale (5) zur Bildung einer hinreichend eigensteifen und transportfähigen Sektion (7) für ein Luftfahrzeug mittels einer Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 33, umfassend die folgenden Schritte: a) Erfassen der jeweiligen Positionen der Seitenschalen (3, 4), des Fußbodengerüstes (6) sowie der Oberschale (5) im Raum mittels einer Lasermesseinrichtung (98) oder eines GPSOrtungssystems, b) gleichzeitiges, zueinander koordiniertes Verfahren der Positionen der Seitenschalen (3, 4), des Fußbodengerüstes (6) sowie der Oberschale (5) im Raum in Relation zu einer Position der Unterschale (2) mittels mehrerer Positioniereinrichtungen bis eine Sollposition, in der ein Zusammenheften zur Bildung einer in sich geschlossenen Sektion (7) möglich ist, erreicht ist und c) Zusammenheften der Einzelkomponenten (1) zu einer in sich geschlossenen und hinreichend eigensteifen Sektion (7) bei einem geringstmöglichen Ausheftungsgrad, der zur Sicherstellung einer hinreichenden Eigensteifigkeit der Sektion (7) noch ausreichend ist.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensablauf von einer Steuer- und Regeleinrichtung (40) kontrolliert wird.