DE19834702A1 - Riveting device for making aircraft tails, etc., has outer part in form of annular machine guide round tail, movable in longitudinal direction of aircraft - Google Patents
Riveting device for making aircraft tails, etc., has outer part in form of annular machine guide round tail, movable in longitudinal direction of aircraftInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Nietvorrichtung zum Herstellen eines tonnenförmigen Bauteils, vorzugsweise eines Flugzeugrumpfes, aus großflächigen Bauteilen.The invention relates to a riveting device for producing a barrel-shaped Component, preferably an aircraft fuselage, from large-area components.
Für das Verbinden von großflächigen Bauteilen sind maschinelle Nietvorrichtun gen bekannt, die zum Fertigen von Flugzeugrumpfschalen geeignet sind. So zeigt die DE 35 35 761 C1 einen Nietautomaten mit dem großflächige, gekrümmte Werkstücke bearbeitet werden können. Der Nietautomat besteht aus einem Rahmenkörper, in dem ein Werkstück entlang der x-Achse verschieb bar gehaltert ist. Zwei, für die Durchführung der Nietung zusammenwirkende Nietsysteme, sind jeweils an einem in z-Richtung verfahrbaren Nietpositionier rahmen angeordnet, in y-Richtung positionierbar und um die x-Achse schwenk bar. Während ein Nietsystem eine Nieteinrichtung zum Bohren, Senken, Nietzu führen und Gegenhalten aufweist, verfügt das andere Nietsystem über eine Druckhülse, Döpper und einen Gegenhalter zum Herstellen des Schließkopfes vom entsprechenden Niet. Zur Durchführung der Nietung werden die beiden Nietsysteme rechnergestützt auf die entsprechende Nietstelle positioniert und rechnergestützt der Arbeitsablauf koordiniert. Mechanical riveting devices are used to connect large components gene known that are suitable for manufacturing aircraft fuselage shells. DE 35 35 761 C1 shows an automatic riveting machine with the large, curved workpieces can be processed. The riveter is there from a frame body in which a workpiece moves along the x-axis is held in cash. Two, cooperating for the execution of the riveting Rivet systems are each on a rivet position that can be moved in the z direction frame arranged, can be positioned in the y direction and swiveled around the x axis bar. During a riveting system a riveting device for drilling, countersinking, riveting lead and has counter hold, the other riveting system has one Pressure sleeve, anvil and a counterholder for the manufacture of the closing head from the corresponding rivet. To carry out the riveting, the two Computer-aided riveting systems positioned on the corresponding riveting point and computer-aided coordinated workflow.
Nachteilig bei diesem Nietautomaten ist, daß aufgrund der großen Baumaße nur ein begrenztes Einsatzgebiet vorhanden ist. Auch sind die Nietsysteme nicht in allen Raumachsen individuell verfahrbar und so können nur bestimmte Nietver bindungen hergestellt werden. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Werkstücke, beispielsweise Rumpfschalen, bei ihrer Bearbeitung in einer x-Achse verschoben werden müssen, wofür für eine präzise Positionierung eine schwere Haltekon struktion benötigt wird. Aus DE 37 15 927 ist eine weitere Nietvorrichtung bekannt, die zum Herstellen einer Nietverbindung bei großflächigen Bauteilen geeignet ist. Diese Nietvor richtung besteht aus zwei mechanisch getrennten Vorrichtungsteilen, d. h. je ein Vorrichtungsteil auf der Setzkopf- und der Schließkopfseite. Jedes Vorrich tungsteil besteht im wesentlichen aus einer Maschinenführung, die eine Werk zeugeinheit trägt. Die Positionierung und die Arbeitsabläufe zum Herstellen, Vorbereiten und Bestücken der Nietlöcher sowie zum Nieten werden von einem Computer gesteuert. Bei dieser Nietvorrichtung sind Maschinenführungen beidseitig der zu verbin denden, in einem Traggerüst fixierten Bauteile vorgesehen, um ein Heranführen der Werkzeugeinheit an die Nietstellen zu realisieren. Das Anordnen der Maschi nenführung insbesondere im Bereich innerhalb eines Flugzeugrumpfes zum Herstellen einer Längs- und/oder Quernaht ist aber an einigen Nietstellen sehr aufwendig bzw. nicht möglich, da der Innenbereich der Rumpfschalen unter anderem Spante, Stringer und Stützstangen aufweist und diese Hindernisse umfahren werden müssen oder die Zugänglichkeit zu den Nietstellen gar nicht gegeben ist.The disadvantage of this riveter is that due to the large dimensions only there is a limited area of application. The riveting systems are also not in can be moved individually on all spatial axes and so only certain rivets can bindings are made. Another disadvantage is that the workpieces, for example fuselage shells, shifted in an x-axis during processing must be, for which a heavy holding con structure is needed. From DE 37 15 927 a further riveting device is known, which is used to manufacture a riveted joint is suitable for large components. This rivet direction consists of two mechanically separate device parts, d. H. one each Device part on the setting head and the closing head side. Every device The processing part essentially consists of a machine guide that is a plant unit carries. The positioning and the work processes for manufacturing, Preparation and equipping of the rivet holes and for riveting are done by one Computer controlled. With this riveting device, machine guides must be connected on both sides end, provided in a supporting structure provided components to bring them closer the tool unit at the riveting points. Arranging the machine guidance in particular in the area within an aircraft fuselage Making a longitudinal and / or transverse seam is very good at some riveting points elaborate or not possible because the interior of the fuselage shells underneath other frames, stringers and support rods and these obstacles have to be bypassed or access to the riveting points is not possible given is.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine flexible Positionierung der Werkzeugeinhei ten am Bauteil ermöglicht und insbesondere an schwer zugängliche Nietstellen, die aufgrund von Verstärkungs- oder Ausrüstungsteilen wie Stringer, Spante oder Streben im Innenbereich des tonnenförmigen Bauteils entstehen, automa tisch eine Nietung erfolgen kann. The invention is therefore based on the object of a device at the outset to create the kind mentioned, the flexible positioning of the tool unit possible on the component and especially at rivet locations that are difficult to access, those due to reinforcement or equipment parts such as stringers, frames or struts arise in the interior of the barrel-shaped component, automa riveting can take place.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit den im Patent anspruch 1 genannten Maßnahmen gelöst.This object is achieved in a generic device with the in the patent Claim 1 measures resolved.
Dabei ist insbesondere von Vorteil, daß eine wirtschaftliche Nietfertigung von großflächigen, gekrümmten Bauteilen zu einem Flugzeugrumpf erreicht werden kann, die auch an schwer zugänglichen Nietstellen automatisch realisiert wird.It is particularly advantageous that an economical rivet production of large, curved components can be reached to an aircraft fuselage can, which is automatically realized even at rivets that are difficult to access.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.Further developments and advantageous refinements are in the subclaims 2 to 8 specified.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches nachstehend anhand der Fig. 1 bis 3 näher beschrieben wird. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which is described below with reference to FIGS. 1 to 3. In the figures, the same components are provided with the same reference symbols.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 ein Nietmaschinensystem als äußerer Teil einer Nietvor richtung zum Herstellen einer Quernaht und Teil einer Längsnaht an einer Rumpfsektion eines Flugzeuges in perspektivischer Darstellung, Fig. 1 is a rivet gun system as the outer part of a Nietvor direction for making a transverse seam and a longitudinal seam part of a fuselage section of an aircraft in perspective view;
Fig. 2 ein Haltegestell mit Nietroboter als innerer Teil der Nietvor richtung in einer Seitenansicht und Fig. 2 shows a holding frame with riveting robot as an inner part of the Nietvor direction in a side view
Fig. 3 der äußere Teil der Nietvorrichtung in einer Vorderansicht. Fig. 3 shows the outer part of the riveting device in a front view.
In Fig. 1 sind Rumpfsektionen 1A und 1B als Teil eines Flugzeugrumpfes 1 ersichtlich. Eine Verbindung der Rumpfsektionen 1A und 1B wird durch das Vernieten erreicht, eine solche Verbindungsstelle wird im Flugzeug üblicherwei se als Quernaht 2 bezeichnet. Für das Herstellen der Nietverbindungen bei der Montage des Flugzeugrumpfes 1 werden vorteilhaft automatische Nietvorrich tungen eingesetzt da aufgrund der Vielzahl der Nietverbindungen nur mit einem automatisierten Verfahren eine wirtschaftliche Fertigung möglich ist.In Fig. 1, fuselage sections 1 A and 1 B as part of an aircraft fuselage 1 visible. A connection of the fuselage sections 1 A and 1 B is achieved by riveting, such a connection point is usually referred to as a transverse seam 2 in the aircraft. For the manufacture of the rivet connections during the assembly of the aircraft fuselage 1 , automatic rivet devices are advantageously used because, due to the large number of rivet connections, economical production is only possible with an automated process.
Ersichtlich ist in der Fig. 1 der äußere Teil 3A einer Nietvorrichtung 3, der ein Nietmaschinensystem 8 auf einer Maschinenführung 4 aufweist. Die Maschi nenführung 4 ist ringförmig um das tonnenförmige Bauteil - den Flugzeugrumpf 1 - angeordnet und ist in Flugzeuglängsrichtung (x-Achse) verschiebbar. Sie besteht aus ringförmigen Führungsbahnen 5 und 6, auf denen mindestens ein verfahrbarer Schlitten 7 verläuft. Das Nietmaschinensystem 8 ist auf dem verfahrbaren Schlitten 7 angeordnet. Das Nietmaschinensystem 8 realisiert das Herstellen, Vorbereiten und Bestücken der Nietlöcher und das Herstellen der Nietverbindung. Dafür notwendige Einheiten sind beispielsweise aus DE 32 32 093 bekannt. Solche Einheiten, wie Bohreinheit, Nietfördereinheit und Nietinjektor (nicht gezeigt), bilden das Nietmaschinensystem 8. Die Nietpositio nen können durch das Nietmaschinensystem 8 rechnergestützt angefahren werden. 1 the outer part can be seen in FIG. 3 A a riveting apparatus 3 having a rivet gun 8 on a machine guide 4. The machine guide 4 is arranged in a ring around the barrel-shaped component - the aircraft fuselage 1 - and is displaceable in the longitudinal direction of the aircraft (x-axis). It consists of annular guideways 5 and 6 , on which at least one movable carriage 7 runs. The riveting machine system 8 is arranged on the movable carriage 7 . The riveting machine system 8 realizes the production, preparation and assembly of the rivet holes and the production of the rivet connection. Units required for this are known for example from DE 32 32 093. Such units as the drilling unit, rivet delivery unit and rivet injector (not shown) form the riveting machine system 8 . The rivet positions can be started by the riveting machine system 8 with the aid of a computer.
Zum Herstellen der Nietverbindung ist ein innerer Teil 3B der Nietvorrichtung 3 notwendig, der bei einteiligen Verbindungselementen die Funktion des Gegen halters oder bei mehrteiligen Verbindungselementen das Zuführen und Setzen des zweiten Verbindungselementes, beispielsweise eines Schließringes, reali siert. Dieser Teil 3B der Nietvorrichtung 3 ist in der Fig. 2 gezeigt. Der innere Teil 3B der Nietvorrichtung 3 weist ein in Flugzeuglängsrichtung verfahrbares Haltegestell 9 auf. An diesem Haltegestell 9 ist ein mehrachsig gesteuerter Nietroboter 14 angeordnet, der jede Arbeitsposition innerhalb des Flugzeug rumpfes 1 ansteuern kann. Das Haltegestell 9 besteht in der gezeigten Aus führung aus einem Tragarmständer 10, in dem in einer Tragarmführung 11 ein Tragarm 12 in Flugzeuglängsrichtung verfahrbar ist. Der Tragarm 12 oder zumindest das Tragarmende 13 ist um die x-Achse (Flugzeuglängsachse) drehbar. Am Tragarmende 13 ist der Nietroboter 14 angeordnet. Der Nietroboter 14 besteht aus mehreren Gliedern und weist am Endglied einen Werkzeugkopf 15 auf, der das entsprechende Werkzeug bzw. die entsprechende Arbeitseinheit enthält bzw. tragen kann. So ist es möglich, das als Werkzeug ein rückschlag gedämpfter Gegenhalter eingesetzt wird, der bei einteiligen Verbindungsele menten die zur Herstellung der Nietverbindung notwendige Gegenhaltekraft aufbringt oder bei zweiteiligen Verbindungselementen der Werkzeugkopf ein Schließkopfwerkzeug zur Schließringzuführung und zum Schließringsetzen trägt wie beispielsweise aus DE 37 15 927 bekannt ist. Der Tragarm 12 mit dem daran angeordneten Roboter 14 können zusammenwirkend rechnergesteu ert jeden beliebigen Punkt am Bauteil 1 ansteuern und bestimmte Konturen, wie beispielsweise die im Flugzeugrumpf üblichen Stringer, Spante, Fußböden und Stützstangen umfahren. Der Tragarmständer 10 ist auf einer Schienenführung außerhalb des Flugzeugrumpfes 1 verfahrbar.To produce the rivet connection, an inner part 3 B of the riveting device 3 is necessary, which realizes the function of the counter-holder in the case of one-piece connecting elements or the feeding and setting of the second connecting element, for example a locking ring, in the case of multi-part connecting elements. This part 3 B of the riveting device 3 is shown in FIG. 2. The inner part 3 B of the riveting device 3 has a holding frame 9 which can be moved in the longitudinal direction of the aircraft. On this support frame 9 , a multi-axis controlled riveting robot 14 is arranged, which can control each working position within the fuselage 1 . The holding frame 9 consists in the embodiment shown from a support arm stand 10 , in which a support arm 12 can be moved in the longitudinal direction of the aircraft in a support arm guide 11 . The support arm 12 or at least the support arm end 13 can be rotated about the x-axis (longitudinal axis of the aircraft). The riveting robot 14 is arranged at the end 13 of the support arm. The riveting robot 14 consists of several links and has a tool head 15 on the end link which contains or can carry the corresponding tool or the corresponding work unit. So it is possible that a non-return damped counterholder is used as the tool, which in one-piece connecting elements has the counterforce required to produce the rivet connection or, in the case of two-part connecting elements, the tool head carries a locking head tool for locking ring feed and for locking ring setting, as is known, for example, from DE 37 15 927 is. The support arm 12 with the robot 14 arranged thereon can interactively control computer-controlled any point on the component 1 and bypass certain contours, such as for example the stringers, frames, floors and support rods common in the fuselage. The support arm stand 10 can be moved on a rail guide outside the fuselage 1 .
In der Fig. 3 ist der äußere Teil 3A der Nietvorrichtung 3 - auch Orbitalnietsy stem genannt - schematisch in einer Vorderansicht gezeigt. Wie schon in der Fig. 1 ersichtlich und beschrieben, kann die Nietmaschine 8 über die ringförmig um den Flugzeugrumpf 1 angeordnete Führung 4 verfahren werden und die ent sprechende Nietstelle erreichen. Somit kann insbesondere die Quernaht eines Flugzeuges und ein Längsnahtanteil im Fertigungsprozeß eines Flugzeugrumpfes gefertigt werden. In Flugzeuglängsrichtung wird das Orbitalnietsystem über einen verfahrbaren Ständer 17 positioniert.In Fig. 3, the outer part 3 A of the riveting device 3 - also called Orbitalnietsy stem - is shown schematically in a front view. As can already be seen and described in FIG. 1, the riveting machine 8 can be moved over the guide 4 arranged in a ring around the fuselage 1 and reach the corresponding riveting point. Thus, in particular the transverse seam of an aircraft and a longitudinal seam portion can be produced in the manufacturing process of an aircraft fuselage. The orbital rivet system is positioned in the longitudinal direction of the aircraft via a movable stand 17 .
Der innere und äußere Teil 3A und 3B der Nietvorrichtung 3 wirken über Rech nereinheiten miteinander so zusammen, daß ein Ansteuern der Nietstelle und die Arbeitsabläufe zur Herstellung einer Nietverbindung zeitlich und räumlich abgestimmt sind und eine automatische Flugzeugrumpfmontage damit realisier bar ist. Außen um den Flugzeugrumpf 1 herum arbeitet das Orbitalnietsystem, bohrt mittels der Bohreinheit die Nietlöcher, bringt mittels der Dichtmittelzufüh reinheit Dichtmasse an die Bohrung, sucht rechnergesteuert den Niet aus dem Nietbehälter und führt den Niet in die Bohrung mittels der Nietzuführeinheit. Der rechnergesteuerte Nietroboter 14 auf dem Haltegestell 9 klemmt die Bautei le während des Bohrvorganges, führt bei einem zweiteiligen Verbindungsele ment den Schließring auf den eingesteckten Niet und verformt den Schließring. Nach erfolgter Nietung verfahren beide Teile 3A und 3B der Nietvorrichtung 3 zum nächsten programmierten Nietort und der Programmablauf zur Herstellung der Verbindung wird erneut automatisch gestartet. The inner and outer part 3 A and 3 B of the riveting device 3 interact with each other via computer units so that actuation of the riveting point and the work processes for establishing a riveted connection are coordinated in terms of time and space, and automatic fuselage assembly is thus feasible. The orbital rivet system works around the outside of the aircraft fuselage 1 , drills the rivet holes by means of the drilling unit, brings sealing compound to the bore by means of the sealant supply unit, computer-controlled searches for the rivet from the rivet container and guides the rivet into the bore by means of the rivet feed unit. The computer-controlled riveting robot 14 on the holding frame 9 clamps the component le during the drilling process, performs the locking ring on the inserted rivet with a two-part connecting element and deforms the locking ring. After riveting, both parts 3 A and 3 B of the riveting device 3 move to the next programmed riveting location and the program sequence for establishing the connection is started again automatically.
11
Flugzeugrumpf
Aircraft fuselage
22nd
Quernaht
Cross seam
33rd
Nietvorrichtung
Riveting device
33rd
A äußerer Teil der Nietvorrichtung
A outer part of the riveting device
33rd
B innerer Teil der Nietvorrichtung
B inner part of the riveting device
44th
Maschinenführung
Machine guidance
55
Führungsbahn Guideway
11
66
Führungsbahn Guideway
22nd
77
verfahrbarer Schlitten
movable carriage
88th
Nietmaschinensystem
Riveting machine system
99
Haltegestell
Holding frame
1010th
Tragarmständer
Support arm stand
1111
Tragarmführung
Support arm guide
1212th
Tragarm
Beam
1313
Tragarmende
Support arm end
1414
Nietroboter
Riveting robot
1515
Werkzeugkopf
Tool head
1616
Schließkopfwerkzeug (oder Gegenhalter)
Closing head tool (or counter holder)
1717th
verfahrbarer Ständer für Orbitalnietsystem
movable stand for orbital riveting system
Claims (8)
- - die Nietvorrichtung (3) weist als äußeren Teil (3A) eine ringförmig um das tonnenförmige Bauteil (1) angeordnete und in Flugzeuglängsrichtung (x-Achse) verschiebbare Maschinenführung (4) auf,
- - zumindest ein Nietmaschinensystem (8) mit Einrichtungen zum Herstellen, Vorbereiten und Bestücken der Nietlöcher und Durchführen des Nietens ist auf der Maschinenführung (4) angeordnet und zu den Nietstellen verfahrbar,
- - die Nietpositionen des Nietmaschinensystems (8) sind rechnergestützt an steuerbar,
- - innerhalb des tonnenförmigen Bauteils (1) ist ein innerer Teil (3B) der Nietvorrichtung (3) vorgesehen, der in Flugzeuglängsrichtung ein verfahr bares Haltegestell (9) aufweist, an den ein mehrachsig gesteuerter Nietro boter (14) angeordnet ist und durch Zusammenwirken von Haltegestell (9) und Nietroboter (14) der Arbeitskopf (15) des Nietroboters (14) rechnerge stützt jede Arbeitsposition innerhalb des tonnenförmigen Bauteils (1) an steuern kann und
- - eine Steuerungseinheit ist zur abgestimmten Positionierung vom inneren (3A) und äußeren (3B) Teil der Nietvorrichtung (3) an der Nietstelle und zur abgestimmten Steuerung des Arbeitsablaufs vorgesehen.
- - the riveting device (3) comprises, as outer part (3A), an annular movable around the barrel-shaped component (1) and arranged in aircraft longitudinal direction (x-axis) of the machine guide (4),
- at least one riveting machine system ( 8 ) with devices for producing, preparing and equipping the rivet holes and carrying out the riveting is arranged on the machine guide ( 4 ) and can be moved to the riveting points,
- - The riveting positions of the riveting machine system ( 8 ) can be controlled by computer,
- - Within the barrel-shaped component ( 1 ) an inner part ( 3 B) of the riveting device ( 3 ) is provided, which has a movable holding frame ( 9 ) in the longitudinal direction of the aircraft, to which a multi-axis controlled riveting robot ( 14 ) is arranged and by interaction of support frame ( 9 ) and riveting robot ( 14 ) of the working head ( 15 ) of the riveting robot ( 14 ) is computer-aided to control each working position within the barrel-shaped component ( 1 ) and
- - A control unit is provided for coordinated positioning of the inner ( 3 A) and outer ( 3 B) part of the riveting device ( 3 ) at the riveting point and for coordinated control of the workflow.
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