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Title:
MACHINING FACILITY FOR AIRCRAFT STRUCTURAL COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/020226
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a machining facility for aircraft structural components (2), comprising a machining station (3) having a mounting frame (4) for receiving each aircraft structural component (2) to be machined, the mounting frame (4) extending along a longitudinal axis (6) of the station, which runs in a longitudinal direction (X), and a machining unit (5) for machining the aircraft structural component (2), comprising a first upper tool unit (11) with an upper tool (13) oriented along a first tool axis (12a) and a lower tool unit (14) with a lower tool (15) oriented along a second tool axis (12b), the first tool axis (12a) and the second tool axis (12b) being oriented or orientable parallel to a height direction (Z) which is at an angle, particularly orthogonal, to the longitudinal direction (X), and in at least one machining position of the upper tool (13) of the first upper tool unit (11) and in at least one machining position of the lower tool (15) of the lower tool unit (14), the first tool axis (12a) and the second tool axis (12b) are oriented coaxially to each other. According to the invention, the machining unit (5) comprises a second upper tool unit (11') with an upper tool (13') oriented along a third tool axis (12a'), the third tool axis (12a') being oriented or orientable parallel to the height direction (Z), and in at least one machining position of the upper tool (13') of the second upper tool unit (11') and in at least one machining position of the lower tool (15) of the lower tool unit (14), the second tool axis (12b) and the third tool axis (12a') are oriented coaxially to each other.

Inventors:
VARRELMANN, Nils (Kurze Straße 4, Varel, 26316, DE)
NEEMANN, Volker (Garnholter Straße 3, Westerstede, 26655, DE)
Application Number:
EP2018/060898
Publication Date:
January 31, 2019
Filing Date:
April 27, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BROETJE-AUTOMATION GMBH (Am Autobahnkreuz 14, Rastede, 26180, DE)
International Classes:
B64F5/10; B21J15/14; B23Q39/04
Domestic Patent References:
WO2001017718A12001-03-15
Foreign References:
US4967947A1990-11-06
EP0956915A21999-11-17
US20170151643A12017-06-01
US20030024094A12003-02-06
DE102014113663A12016-03-24
EP2682225A12014-01-08
DE102006021946A12007-11-15
US20140251097A12014-09-11
US5778505A1998-07-14
Attorney, Agent or Firm:
GOTTSCHALD PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (Klaus-Bungert-Straße 1, Düsseldorf, 40468, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Bearbeitungsanlage für Flugzeugstrukturbauteile (2) mit einer Bearbeitungsstation (3) umfassend einen Aufspannrahmen (4) zur Aufnahme des jeweils zu bearbeitenden Flugzeugstrukturbauteils (2), wobei sich der Aufspannrahmen (4) entlang einer in eine Längsrichtung (X) verlaufenden Stationslängsachse (6) erstreckt, und eine Bearbeitungseinheit (5) für die Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils (2), die eine erste Oberwerkzeugeinheit (11) mit einem entlang einer ersten Werkzeugachse (12a) ausgerichteten Oberwerkzeug (13) und eine Unterwerkzeugeinheit (14) mit einem entlang einer zweiten Werkzeugachse (12b) ausgerichteten Unterwerkzeug (15) aufweist, wobei die erste Werkzeugachse (12a) und die zweite Werkzeugachse (12b) parallel zu einer zur Längsrichtung (X) winkeligen, insbesondere orthogonalen, Höhenrichtung (Z) ausgerichtet und/oder ausrichtbar sind und wobei in mindestens einer Bearbeitungsposition des Oberwerkzeugs (13) der ersten Oberwerkzeugeinheit (11) und in mindestens einer Bearbeitungsposition des Unterwerkzeugs (15) der Unterwerkzeugeinheit (14) die erste Werkzeugachse (12a) und die zweite Werkzeugachse (12b) koaxial zueinander ausgerichtet sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Bearbeitungseinheit (5) eine zweite Oberwerkzeugeinheit (11') mit einem entlang einer dritten Werkzeugachse (12a*) ausgerichteten Oberwerkzeug (13') aufweist, wobei die dritte Werkzeugachse (12a') parallel zu der Höhenrichtung (Z) ausgerichtet oder ausrichtbar ist, und dass in mindestens einer Bearbeitungsposition des Oberwerkzeugs (13') der zweiten Oberwerkzeugeinheit (11') und in mindestens einer Bearbeitungsposition des Unterwerkzeugs (15) der Unterwerkzeugeinheit (14) die zweite Werkzeugachse (12b) und die dritte Werkzeugachse (12a') koaxial zueinander ausgerichtet sind.

2. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberwerkzeugeinheit (11) und die zweite Oberwerkzeugeinheit (11'), in derselben Richtung (Y), insbesondere in einer zur Längsrichtung (X) und Höhenrichtung (Z) orthogonalen Querrichtung (Y), über eine Verfahrstrecke (27, 27') verfahrbar, insbesondere linear verfahrbar, sind.

3. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkzeugachse (12a) und die dritte Werkzeugachse (12a') bezogen auf die Richtung (Y) über zumindest einen Teil der Verfahrstrecke (27, 27'), bevorzugt über den größten Teil der Verfahrstrecke (27, 27'), besonders bevorzugt über die gesamte Verfahrstrecke (27, 27'), keinen Versatz zueinander aufweisen.

4. Bearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberwerkzeugeinheit (11) und die zweite Oberwerkzeugeinheit (11') in derselben Ebene, insbesondere in einer zur Höhenrichtung (Z) orthogonalen Ebene, über eine Verfahrstrecke (27, 27') ver- fahrbar, insbesondere linear verfahrbar, sind.

5. Bearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberwerkzeugeinheit (11) und die zweite Oberwerkzeugeinheit (11'), an einer gemeinsamen Führung (28), insbesondere Linearführung, über eine Verfahrstrecke (27, 27') verfahrbar, insbesondere linear verfahrbar, sind.

6. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberwerkzeug (13) der ersten Oberwerkzeugeinheit (11) und das Oberwerk- zeug (13') der zweiten Oberwerkzeugeinheit (11') jeweils an einem eigenen Oberwerkzeugträger (16, 16') gelagert ist, wobei die Oberwerkzeugträger (16, 16') an der Führung beweglich geführt sind.

7. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (28) Bestandteil eines oberen Gesteltteils (22d) eines insbesondere portalförmigen oder C-förmigen Gestells (22) ist.

8. Bearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberwerkzeugeinheiten (11, 11') unabhängig vonei- nander verfahrbar und/oder unabhängig voneinander in der Bearbeitungseinheit (5) betreibbar sind.

9. Bearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Oberwerkzeugeinheiten (11, 11'), insbesondere die erste Oberwerkzeugeinheit (11, 11'), in eine Serviceposition verfahrbar ist, in der die Oberwerkzeugeinheit (11 , 11 ') so weit von der anderen Oberwerkzeugeinheit (11, 11'), insbesondere der zweiten Oberwerkzeugeinheit (11'), beabstandet ist, dass das Oberwerkzeug (13, 13') der anderen Oberwerkzeugeinheit (11, 11') in mindestens einer Bearbeitungsposition, bevorzugt in mehreren Bearbeitungspositionen, besonders bevorzugt in sämtlichen Bear- beitungspositionen, in der/denen ihre Werkzeugachse (12a, 12a') koaxial zur zweiten Werkzeugachse (12b) ausgerichtet ist, anordenbar ist.

10. Bearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberwerkzeug (13) der ersten Oberwerkzeugeinheit (11) und/oder das Oberwerkzeug (13') der zweiten Oberwerkzeugeinheit (11') ein Nietwerkzeug oder Bohrwerkzeug ist, vorzugsweise, dass die erste Oberwerkzeugeinheit (11) und/oder die zweite Oberwerkzeugeinheit (11') jeweils eine kombinierte Oberwerkzeugeinheit (11, 11') mit einem Nietwerkzeug und einem Bohrwerkzeug als Oberwerkzeug (13, 13') ist.

11. Bearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsanlage (1) einen ersten Antriebsmotor für die Verfahrbewegung, insbesondere Linearbewegung, der ersten Oberwerkzeugeinheit (11) und einen zweiten Antriebsmotor für die Verfahrbewe- gung, insbesondere Linearbewegung, der zweiten Oberwerkzeugeinheit (11') aufweist, vorzugsweise, dass der erste Antriebsmotor und der zweite Antriebsmotor unabhängig voneinander betätigbar sind, und/oder, dass die Bearbeitungsanlage (1) einen gemeinsamen Antriebsmotor für die Verfahrbewegung, insbesondere Linearbewegung, der ersten Oberwerkzeugeinheit (11 ) und für die Verfahrbewegung, insbesondere Linearbewegung, der zweiten Oberwerkzeugeinheit (11') aufweist.

12. Verfahren zur Bearbeitung eines Flugzeugstrukturbauteils (2) mit einer Bearbeitungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass während der Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils (2), insbesondere während eines Niet- oder Bohrvorgangs, eine der Oberwerkzeugeinheiten (11, 11') betrieben wird, während die andere der Oberwerkzeugeinheiten (11, 11') außer Betrieb ist und/oder in einer Serviceposition angeordnet ist.

Description:
Bearbeitungsanlage für Flugzeugstrukturbauteile

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsanlage für Flugzeugstrukturbauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Bearbeitung eines Flugzeugstrukturbauteils mit einer vorschlagsgemäßen Bearbeitungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Die Herstellung von Flugkörpern und insbesondere Flugzeugen umfasst die Bearbeitung großer Flugzeugstrukturbauteile wie etwa der Flügel und des Rumpfes oder Teilen davon in speziellen Bearbeitungsanlagen. Die bekannte Bearbeitungsanlage (US 5,778,505), von der die Erfindung ausgeht, weist eine Bearbeitungsstation mit einem Aufspannrahmen zur Aufnahme des jeweils zu bearbeitenden Flugzeugstrukturbauteils auf. Die Bearbeitungsstation ist femer mit einer Bearbeitungseinheit in Form einer Nieteinheit ausgestattet, die eine Oberwerkzeugeinheit mit einem Oberwerkzeug und eine zugeordnete Unterwerkzeugeinheit mit einem Unterwerkzeug aufweist, wobei bei einer koaxialen Ausrichtung der Werkzeugachse des Oberwerkzeugs zur Werkzeugachse des Unterwerkzeugs ein Nietvorgang am Flugzeugstrukturbauteil durchgeführt werden kann.

Bei der bekannten Bearbeitungsanlage kann es während der Bearbeitung eines Flugzeugstrukturbauteils vorkommen, dass sich ein Nietelement im das Oberwerkzeug bildenden Nietwerkzeug verklemmt und, häufig von Hand, entfernt werden muss, bevor die Bearbeitung fortgesetzt werden kann. Aufgrund der besonderen Größe einer solchen Bearbeitungsanlage befindet sich das jeweilige Oberwerkzeug mehrere Meter, beispielsweise 6 m, über dem Boden und ist daher vom Servicepersonal nicht ohne Weiteres erreichbar. Um ein verklemmtes Nietelement entfernen oder sonstige Servicearbeiten ausführen zu können, muss daher eine Serviceplattform (Servicebühne) für das Servicepersonal in einen Bereich unterhalb des Oberwerkzeugs gefahren werden, über die die jeweilige Person das Oberwerkzeug bequem erreichen kann. Da das Oberwerkzeug während der Bearbeitung mit einem korrespondierenden Unterwerkzeug zusammenwirkt, ist es für besagte Servicearbeiten unter Umständen auch notwendig, einen dem Unterwerkzeug zugeordneten Unterwerkzeugträger und gegebenenfalls auch den Aufspannrahmen mit dem Flugzeugstrukturbauteil von dem Oberwerkzeug wegzufahren, damit die Serviceplattform platziert werden kann. Entsprechende Arbeiten am Oberwerkzeug sind daher relativ aufwendig und zeitintensiv und führen daher zu relativ langen Stillstandzeiten.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Bearbeitungsanlage derart auszugestalten und weiterzubilden, dass Servicearbeiten am Oberwerkzeug vereinfacht und servicebedingte Stillstandzeiten verringert werden können.

Das obige Problem wird bei einer Bearbeitungsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass durch das Vorsehen einer zweiten Oberwerkzeugeinheit ein weiteres Oberwerkzeug zur Verfügung steht, welches nach einem Ausfall des jeweils anderen Oberwerkzeugs die Bearbeitung oder zumindest einen Teil der Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils an seiner statt durchführen kann. Stillstandzeiten der Bearbeitungsanlage können dadurch erheblich reduziert werden. Im einfachsten Fall wird die Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils nur für den Zeitraum unterbrochen, in wel- ehern die weitere Oberwerkzeugeinheit anstelle der das ausgefallene Oberwerkzeug aufweisenden Oberwerkzeugeinheit relativ zu dem gemeinsam genutzten Unterwerkzeug platziert wird. Beispielsweise wird, wie im weiteren noch beschrieben wird, die Oberwerkzeugeinheit mit dem ausgefallenen Oberwerkzeug aus dem vorherigen Bearbeitungsbereich herausgefahren, insbesondere in eine Serviceposition, während die weitere Oberwerkzeugeinheit in den entsprechenden Bearbeitungsbereich, insbesondere ebenfalls aus einer Serviceposition heraus, verfahren wird. Auf diese Weise wird ermöglicht, ein Oberwerkzeug zu reparieren oder zu warten, dabei beispielsweise ein verklemmtes Nietelement zu entfernen, während ein weiteres Oberwerkzeug bzw. eine entsprechende weitere Oberwerkzeugeinheit eine Fortführung der Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils ermöglicht.

Im Einzelnen weist die Bearbeitungseinheit zusätzlich zu einer ersten Oberwerkzeugeinheit mit einer ersten Werkzeugachse, die zu einer zweiten Werk- zeugachse eines korrespondieren Unterwerkzeugs koaxial ausgerichtet werden kann, eine zweite Oberwerkzeugeinheit mit einem entlang einer dritten Werk- zeugachse ausgerichteten Oberwerkzeug auf, wobei auch die dritte Werkzeugachse zur zweiten Werkzeugachse koaxial ausgerichtet werden kann, wodurch ermöglicht wird, dass die zuvor von der ersten Oberwerkzeugeinheit bzw. dem ersten Oberwerkzeug durchgeführte Bearbeitung von der zweiten Oberwerk- zeugeinheit bzw. dem zweiten Oberwerkzeug fortgeführt werden kann. Die zweite Oberwerkzeugeinheit kann also so positioniert werden, dass das zugeordnete Oberwerkzeug in eine Bearbeitungsposition oder in Bearbeitungspositionen positioniert werden kann, die der Bearbeitungsposition bzw. den Bearbeitungspositionen entsprechen, in denen das Oberwerkzeug der ersten Ober- werkzeugeinheit positioniert war oder positioniert werden konnte. In diesen Bearbeitungspositionen wirkt das jeweilige Oberwerkzeug dann mit dem gemeinsamen Unterwerkzeug zusammen, dass in dem Fall eine zugeordnete Bearbeitungsposition einnimmt. Mit einer Bearbeitungsposition des Oberwerkzeugs bzw. Unterwerkzeugs ist eine Position des jeweiligen Werkzeugs gemeint, in der die Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils möglich ist. Insbesondere handelt es sich bei der Bearbeitung um einen Nietvorgang oder Bohrvorgang.

Es sei darauf hingewiesen, dass zusätzlich zu der zweiten Oberwerkzeugeinheit auch noch eine oder mehrere weitere entsprechende Oberwerkzeugeinhei- ten vorgesehen sein können, die demselben Zweck dienen. Der Einfachheit halber ist hier nur von einer zweiten Oberwerkzeugeinheit die Rede, wobei die entsprechenden Ausführungen aber auch für jede weitere Oberwerkzeugeinheit, die zusätzlich zu der ersten Oberwerkzeugeinheit vorgesehen sein kann, gelten.

Nach der Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 sind die erste Oberwerkzeugeinheit und die zweite Oberwerkzeugeinheit in derselben Richtung verfahrbar. Die Richtung ist insbesondere eine zur Längsrichtung und Höhenrichtung orthogonale Querrichtung. Dabei sind die erste Werkzeugachse und die dritte Werk- zeugachse bezogen auf diese Richtung bzw. Querrichtung vorzugsweise über zumindest einen Teil der Verfahrstrecke ohne Versatz zueinander angeordnet (Anspruch 3). Insbesondere besteht über den größten Teil oder die gesamte Verfahrstrecke kein Versatz in besagter Richtung bzw. Querrichtung. Besonders bevorzugt sind die erste Oberwerkzeugeinheit und die zweite Oberwerk- zeugeinheit in derselben Ebene, insbesondere in einer zur Höhenrichtung orthogonalen Ebene, verfahrbar (Anspruch 4). Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 sind die erste Oberwerkzeugeinheit und die zweite Oberwerkzeugeinheit an einer gemeinsamen Führung, insbesondere Linearführung, verfahrbar. Insbesondere weisen die beiden Oberwerkzeugeinheiten jeweils einen eigenen Oberwerkzeugträger auf, über den die Verbindung zur Führung hergestellt wird (Anspruch 6). Dies hat den Vorteil, dass die erste Oberwerkzeugeinheit und die zweite Oberwerkzeugeinheit unabhängig voneinander verlagerbar sind. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass das Oberwerkzeug der ersten Oberwerkzeugeinheit und das Oberwerkzeug der zweiten Oberwerkzeugeinheit über einen gemeinsamen Oberwerkzeugträger mit besagter Führung verbunden sind.

Die Führung ist nach der Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 Bestandteil eines oberen Gestellteils eines Gestells der Bearbeitungsanlage. Das obere Gestell- teil verläuft dabei insbesondere entlang der Querrichtung. Zusätzlich kann das Gestell auch ein unteres Gestellteil, das insbesondere auch entlang der Querrichtung verläuft, sowie ein oder zwei seitliche Gestellteile, die das oberen Gestellteil mit dem unteren Gestellteil verbinden, aufweisen. Das Gestell kann eine portalförmige oder C-förmige Gestalt haben. Die Führung ist bei einem solchen Gestell insbesondere an der Unterseite des oberen Gestellteils, insbesondere in einer Höhe von mindestens 5 m, bevorzugt mindestens 6 m, besonders bevorzugt mindestens 7 m, angeordnet.

Ein solches Gestell ermöglicht eine geeignete Arbeitshöhe zur Bearbeitung von diversen Flugzeugstrukturbauteilen, beispielsweise Rümpfen oder Flügeln. Die Arbeitshöhe, also die Stelle, an der das Oberwerkzeug mit dem Unterwerkzeug bestimmungsgemäß zusammenwirkt, liegt dabei insbesondere in einem Bereich von 5 m bis 7 m, bevorzugt in einem Bereich von 5,5 m bis 6,5 m, besonders bevorzugt in einem Bereich von 5,5 m bis 6 m.

Nach der Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 sind die Oberwerkzeugeinheiten unabhängig voneinander verfahrbar und/oder in der Bearbeitungseinheit unabhängig voneinander betreibbar. Insbesondere kann eine der Oberwerkzeugeinheiten außer Betrieb genommen werden, während die andere Oberwerkzeug- einheit mit ihrem Oberwerkzeug die entsprechenden Arbeiten durchführt. In Anspruch 8 ist definiert, dass dann, wenn eine der Oberwerkzeugeinheiten in bestimmungsgemäßer Verwendung ist, die andere Oberwerkzeugeinheit in einer Serviceposition angeordnet werden kann, in der diese Oberwerkzeugeinheit die Funktionsweise der anderen Oberwerkzeugeinheit insbesondere nicht be- einflusst. Die nicht in der Serviceposition befindliche Oberwerkzeugeinheit lässt sich dadurch so positionieren, dass die zugeordnete Werkzeugachse koaxial zur zweiten Werkzeugachse, das heißt zur Werkzeugachse des Unterwerkzeugs, ausgerichtet werden kann.

Anspruch 9 definiert verschiedene Ausgestaltungen des jeweiligen Oberwerkzeugs bzw. Bestückungen der jeweiligen Oberwerkzeugeinheit mit bestimmten Oberwerkzeugen. Insbesondere kann als Oberwerkzeug ein Nietwerkzeug oder Bohrwerkzeug vorgesehen sein. Auch kann die jeweilige Oberwerkzeugeinheit eine kombinierte Oberwerkzeugeinheit mit einem Nietwerkzeug und einem Bohrwerkzeug sein.

Anspruch 10 definiert Antriebsmöglichkeiten, die die genannten Verfahrbewegungen, insbesondere Linearbewegungen, der ersten und/oder zweiten Oberwerkzeugeinheit ermöglichen.

Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 11, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Bearbeitung eines Flugzeugstrukturbauteils mit einer vorschlagsgemäßen Bearbeitungsanlage beansprucht.

Wesentlich nach der weiteren Lehre ist, dass während der Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils, insbesondere bei einem Nietvorgang oder Bohrvorgang, eine der beiden Oberwerkzeugeinheiten betrieben wird, also das entsprechende Oberwerkzeug die bestimmungsgemäße Betätigung (Nieten oder Bohren) durchführt, während die andere der Oberwerkzeugeinheiten außer Betrieb ist und/oder in besagter Serviceposition angeordnet ist. Es steht somit immer eine Oberwerkzeugeinheit zur Fortführung der Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils zur Verfügung, wenn eine andere Oberwerkzeugeinheit repariert oder gewartet werden muss.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1a eine vorschlagsgemäße Bearbeitungsanlage während der Bearbeitung eines Flugzeugstrukturbauteils in einer perspektivischen Ansicht und

Fig. 1b die Bearbeitungsanlage gemäß Fig. 1a in einer geschnittenen Ansicht.

Die dargestellte Bearbeitungsanlage 1 dient der Bearbeitung von Flugzeugstrukturbauteilen 2, bei denen es sich, wie weiter oben angesprochen, um Rümpfe, Flügel oder andere große Flugzeugstrukturbauteile 2 handeln kann. Die Bearbeitungsanlage 1 weist eine Bearbeitungsstation 3 auf. Die Bearbeitungsstation 3 weist zum Einen einen Aufspannrahmen 4 zur Aufnahme des jeweils zu bearbeitenden Flugzeugstrukturbauteils 2 und zum Anderen eine Bearbeitungseinheit 5 für die Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils 2 auf.

Der Aufspannrahmen 4 erstreckt sich entlang einer Stationslängsachse 6, die in eine Längsrichtung X der Bearbeitungsanlage 1 verläuft. Die Erstreckung des Aufspannrahmens 4 entlang der Stationslängsachse 6 ist weit zu verstehen. Sie bedeutet, dass der Aufspannrahmen 4 zumindest in einer Grundstellung parallel zu der Stationslängsachse 6 verläuft, beispielsweise wenn der Aufspannrahmen 4 vertikal ausgerichtet ist und/oder horizontal ausgerichtet ist.

Der Aufspannrahmen 4 ist hier und vorzugsweise an zwei Positioniertürmen 7, 8, die sich parallel zur Höhenrichtung Z erstrecken, höhenverstellbar und schwenkbar angelenkt. Die Höhenverstellbarkeit ist in Fig. 1a mit dem Bezugszeichen 9 und die Schwenkbarkeit mit dem Bezugszeichen 10 angedeutet. Dabei kann die Höhenverstellbarkeit 9 für die beiden Positioniertürme 7, 8 getrennt möglich sein, so dass ein Kippen des Aufspannrahmens 4 um eine quer zur Stationslängsachse 6 verlaufende Kippachse (hier nicht dargestellt) realisierbar ist.

Die Bearbeitungseinheit 5 umfasst eine erste Oberwerkzeugeinheit 11 mit einem entlang einer ersten Werkzeugachse 12a ausgerichteten Oberwerkzeug 13 und eine zugeordnete Unterwerkzeugeinheit 14 mit einem entlang einer zweiten Werkzeugachse 12b ausgerichteten Unterwerkzeug 15. Darüber hin- aus umfasst die Bearbeitungseinheit 5 mindestens eine zweite Oberwerkzeugeinheit 11', hier und vorzugsweise genau eine zweite Oberwerkzeugeinheit 11', mit einem, entlang einer dritten Werkzeugachse 12a' ausgerichteten, Oberwerkzeug 13', wobei die Unterwerkzeugeinheit 14 gleichermaßen auch der zweiten Oberwerkzeugeinheit 11' zugeordnet ist, also sowohl die erste Oberwerkzeugeinheit 11 als auch die zweite Oberwerkzeugeinheit 11' jeweils mit der Unterwerkzeugeinheit 14 zur Bearbeitung eines Flugzeugstrukturbauteils 2 miteinander zusammenwirken. Die jeweilige Oberwerkzeugeinheit 11, 11' und die gemeinsame Unterwerkzeugeinheit 14 bilden Jeweils einen Endeffektor, wobei das jeweilige Oberwerkzeug 13, 13' insbesondere ein Nietkopf oder Bohrkopf ist und das Unterwerkzeug 15 das korrespondierende Gegenstück dazu bildet. Eine der beiden Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' oder beide Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' können auch mehr als ein Oberwerkzeug 13, 13' aufweisen, insbesondere einen Nietkopf und/oder Bohrkopf. Besonders bevorzugt weisen beide Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' jeweils sowohl einen Nietkopf als auch einen Bohrkopf auf.

Indem die Bearbeitungseinheit 5 hier und vorzugsweise zwei Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' aufweist, die mit ein und derselben Unterwerkzeugeinheit 14 zusammenwirken können, können die Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' einander bei der Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils 2 im Bedarfsfall ersetzen. Beispielsweise ist es denkbar, dass bei einem Nietvorgang, der von der ersten Oberwerkzeugeinheit 11 mit dem ersten Oberwerkzeug 13 durchgeführt wird, sich ein Nietelement im Oberwerkzeug 13 verklemmt, wodurch diese Ober- werkzeugeinheit 11 vorübergehend nicht mehr funktionsfähig ist. In diesem Fall kann anstelle der ersten Oberwerkzeugeinheit 11 die zweite Oberwerkzeugeinheit 11' mit einem oder mehreren dem bzw. den Oberwerkzeugen 13 der ersten Oberwerkzeugeinheit 11 entsprechenden Oberwerkzeugen 13' betrieben werden, und zwar in Verbindung mit derselben Unterwerkzeugeinheit 14 wie zuvor. Die zweite Oberwerkzeugeinheit 11' übernimmt dann die Funktion der ersten Oberwerkzeugeinheit 11, die in dieser Zeit außer Betrieb genommen wird. In dem Zeitraum, in welchem die erste Oberwerkzeugeinheit 11 außer Betrieb ist, kann diese repariert bzw. gewartet werden. Beispielsweise kann ein verklemmtes Nietelement aus dem Oberwerkzeug 13 entfernt werden. In dieser Zeit kann die Bearbeitungseinheit 5 und somit die gesamte Bearbeitungsanlage 1 weiter betrieben werden. Stillstandzeiten aufgrund einer Reparatur oder Wartung können auf diese Weise minimiert werden.

Die Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils 2 mithilfe der zweiten Oberwerk- zeugeinheit 11' 1 b1z'w. dem Oberwerkzeug 13' der zweiten Oberwerkzeugeinheit 11' erfolgt dabei bevorzugt auf dieselbe Weise wie die Bearbeitung mittels der ersten Oberwerkzeugeinheit 11 bzw. dem Oberwerkzeug 13 der ersten Oberwerkzeugeinheit 11. Die erste Werkzeugachse 12a des Oberwerkzeugs 13 der ersten Oberwerkzeugeinheit 11 und die zweite Werkzeugachse 12b des Unterwerkzeugs 15 verlaufen hier in eine Richtung winkelig und insbesondere orthogonal zur Längsrichtung X. Diese Richtung wird hier auch als Höhenrichtung Z bezeichnet. Die erste Werkzeugachse 12a und die zweite Werkzeugachse 12b sind bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1a und b in jeder Bearbeitungsposition des Oberwerkzeugs 13 der hier aktivierten ersten Oberwerkzeugeinheit 11 und des Unterwerkzeugs 15 koaxial zueinander ausgerichtet, verlaufen also beide fluchtend in der Höhenrichtung Z. In dem Fall, dass aufgrund einer vorzunehmenden Reparatur oder Wartung die erste Oberwerkzeugeinheit 11 außer Be- trieb genommen werden soll, kann diese in eine Serviceposition verfahren werden (in Fig. 1a und b gestrichelt dargestellt) und die zweite Oberwerkzeugeinheit 11' kann, um die weitere Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils 2 zu übernehmen, von der in den Fig. 1a und b dargestellten linken (inaktiven) Position in die Position verfahren werden, in der sich zuvor die erste Oberwerk- zeugeinheit 11 befunden hat. Während der dann erfolgenden weiteren Bearbeitung durch die zweite Oberwerkzeugeinheit 11' verlaufen dann die dritte Werkzeugachse 12a' und die zweite Werkzeugachse 12b ebenfalls in der Richtung winkelig und insbesondere orthogonal zur Längsrichtung X, das heißt der Höhenrichtung Z, wobei auch hier die dritte Werkzeugachse 12a' und die zweite Werkzeugachse 12b koaxial zueinander ausgerichtet sind, also ebenfalls beide in der Höhenrichtung Z fluchten.

Hier und vorzugsweise sind nicht nur die beiden Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' verfahrbar, sondern auch die Unterwerkzeugeinheit 14. Die Einstellbarkeit bzw. Verfahrbarkelt des Unterwerkzeugs 15 bzw. der Unterwerkzeugeinheit 14 ist in Fig. 1b mit dem Bezugszeichen 19 und die Einstellbarkeit bzw. Verfahr- barkeit der Oberwerkzeuge 13, 13' bzw. der Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' mit dem Bezugszeichen 20 angedeutet.

Das jeweilige Oberwerkzeug 13, 13' und das Unterwerkzeug 15 sind bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel jeweils an einem zugeordneten Werkzeugträger 16, 16', 17 gelagert, nämlich das Oberwerkzeug 13 an einem Oberwerkzeugträger 16, das Oberwerkzeug 13' an einem Oberwerkzeugträger 16' und das Unterwerkzeug 15 an einem Unterwerkzeugträger 17, wobei der Werkzeugträger 16, 16', 17 jeweils Bestandteil der jeweiligen Oberwerkzeugei- nheit 11, 11' bzw. Unterwerkzeugeinheit 14 ist. Der Unterwerkzeugträger 17 ist hier um eine zur Höhenrichtung Z parallele Unterwerkzeugträgerachse 18, die eine Drehachse bildet, drehbar, und zwar insbesondere um mindestens 180°, bevorzugt um mindestens 360°, was hier durch das Bezugszeichen 24 angedeutet ist. Zusatzlich ist der Unterwerkzeugträger 17 hier und vorzugsweise in einer zur Längsrichtung X und Höhenrichtung Z orthogonalen Querrichtung Y einstellbar bzw. verfahrbar, was hier mit dem Bezugszeichen 25 angedeutet ist. Für eine optimale Ausrichtung der Werkzeugachse 12b des Unterwerkzeugs 15 zu der jeweiligen Werkzeugachse 12a, 12a * des aktiven Oberwerkzeug 13' in verschiedenen Bearbeitungsstellungen des Aufspannrahmens 4 umfasst der Unterwerkzeugträger 17 einen oberen Trägerteil 17a in Form eines Tragbalkens 17a sowie einen seitlichen Trägerteil 17b in Form einer Tragsäule 17b, wobei der Tragbalken relativ zur Tragsäule 17b in der Höhenrichtung Z ebenfalls einstellbar bzw. verfahrbar ist, was in Fig. 1b mit dem Bezugszeichen 26 angedeutet ist.

Um nun im Bedarfsfall, insbesondere zu Servicezwecken, die erste Oberwerkzeugeinheit 11 und die zweite Oberwerkzeugeinheit 11' gegeneinander auf möglichst einfache Weise austauschen zu können, sind die erste Oberwerkzeugeinheit 11 und die zweite Oberwerkzeugeinheit 11' hier und vorzugsweise in derselben Richtung, nämlich in Querrichtung Y, über eine Verfahrstrecke 27, 27' linear verfahrbar. Die Verfahrstrecken 27, 27' sind in Fig. 1b gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die erste Oberwerkzeugeinheit 11 und/oder zweite Oberwerkzeugeinheit 11' für die Bearbeitung eines Flugzeugstrukturbauteils 2 grundsätzlich auch über die hier dargestellten Verfahrstrecken 27, 27' hinaus bewegt werden können, wenn dies notwendig ist. Wie anhand Fig. 1a erkennbar ist, sind die Werkzeugachse 12a des Oberwerkzeugs 13 der ersten Oberwerkzeugeinheit 11 (erste Werkzeugachse) und die Werkzeugachse 12a' des Oberwerkzeugs 13 * der zweiten Oberwerkzeugeinheit 11' (dritte Werkzeugachse) bezogen auf die Querrichtung Y hier und vorzugs- weise über ihre jeweilige gesamte Verfahrstrecke 27, 27' ohne Versatz zueinander angeordnet, das heißt, die Werkzeugachsen 12a und 12a' überlagern sich in Querrichtung Y, und zwar unabhängig von der jeweiligen Position der Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' relativ zur Querrichtung Y. Die beiden Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' verlaufen bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel auch in derselben Ebene, die sich hier orthogonal zur Höhenrichtung Z erstreckt. So weist die Bearbeitungsanlage 1 hier ein portalförmiges Gestell 22 auf, welches ein unteres Gestellteil 22a aufweist, das sich hier auch in die Querrichtung Y erstreckt. Das untere Gestellteil 22a ist beidsei- tig mit zwei sich in der Höhenrichtung Z erstreckenden Gestellteilen 22b, 22c verbunden, die in der Querrichtung Y voneinander beabstandet sind und ein oberes Gestellteil 22d tragen, das sich ebenfalls in der Querrichtung Y erstreckt. Das obere Gestellteil 22d weist wiederum eine Führung 28, insbesondere Linearführung, auf, die Bestandteil des oberen Gestellteils 22d ist. Das Oberwerkzeug 13 der ersten Oberwerkzeugeinheit 11 und das Oberwerkzeug 13' der zweiten Oberwerkzeugeinheit 11' sind jeweils mittels ihres jeweils zugeordneten Oberwerkzeugträgers 16, 16', an dem sie gelagert sind, an der Führung 28 beweglich geführt. Die Führung 28 ist hier und vorzugsweise also als gemeinsame Führung 28 für beide Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' ausge- bildet.

In dem Bereich innerhalb des Gestells 22 verläuft der Aufspannrahmen 4, an dem das zu bearbeitende Flugzeugstrukturbauteil 2 befestigt ist. Der Aufspannrahmen 4 ist, wie zuvor erläutert, innerhalb des Gestells 22 um die Rahmen- längsachse 21, die hier zur Stationslängsachse 6 parallel ausgerichtet ist, aber auch zu dieser gekippt werden kann, schwenkbar.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass das Gestell 22 der Bearbeitungsanlage 1 grundsätzlich auch anders ausgebildet sein kann, um die Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' zu tragen. Beispielsweise ist es auch denkbar, dass das Gestell 22 C-förmig ausgebildet ist, also nur ein einziges seitliches Gestellteil 22b aufweist, das das untere Gestellteil 22a mit dem oberen Gestellteil 22d verbindet. Auch ist es denkbar, auf das untere Gestellteil 22a zu verzichten, wobei dann der Unterwerkzeugträger 18 im Gegensatz zum vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel unabhängig vom Gestell 22 auf dem Unter- grund 23 anzuordnen wäre. Es ist aber von Vorteil, den Unterwerkzeugträger 18, wie im vorliegenden Fall, fest mit dem Gestell 22, bzw. auf dem unteren Gestellteil 22a, anzuordnen, da auf diese Weise die Gesamtheit aus Gestell 22, den beiden Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' und der Unterwerkzeugeinheit 14 relativ zum Aufspannrahmen 4 und dem Flugzeugstrukturbauteil 2 in Längsrich- tung X bzw. entlang der Stationslängsachse 6 verfahren werden kann, wobei die Oberwerkzeugeinheiten 11 , 11', wenn diese aktiv sind, zur Unterwerkzeugeinheit 14 immer optimal ausgerichtet bleiben. Die Verfahrbarkeit des Gestells 22 ist in Fig. 1a mit dem Bezugszeichen 29 angedeutet. Hier und vorzugsweise sind die beiden Oberwerkzeugeinheiten 11 , 11 ', die hier bevorzugt jeweils sowohl ein Nietwerkzeug als auch ein Bohrwerkzeug aufweisen, unabhängig voneinander verfahrbar und, wie bereits angedeutet, auch unabhängig voneinander betreibbar (aktivierbar). Um die voneinander unabhängigen Verfahrbewegungen zu ermöglichen, weist die Bearbeitungsanlage 1 hier und vorzugsweise zwei Antriebsmotoren (nicht dargestellt) auf, von denen ein erster Antriebsmotor der ersten Oberwerkzeugeinheit 11 und ein zweiter Antriebsmotor der zweiten Oberwerkzeugeinheit 11' zugeordnet ist. Die Antriebsmotoren sind unabhängig voneinander betätigbar. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, die erste Oberwerkzeugeinheit 11 und die zweite Ober- werkzeugeinheit 11' über einen gemeinsamen Antriebsmotor zu verfahren.

Zusätzlich zu diesen beiden Antriebsmotoren können noch weitere Antriebsmotoren vorgesehen sein, über die die weiteren genannten Drehbewegungen und Linearbewegungen der obigen Komponenten der Bearbeitungsanlage 1 bewirkt werden können. Auch diese Antriebsmotoren können insbesondere unabhängig voneinander betätigt werden. So kann die vorschlagsgemäße Bearbeitungsanlage 1 femer einen oder mehrere der folgenden Antriebsmotoren aufweisen:

- einen Antriebsmotor für die Drehbewegung des Unterwerkzeugträgers 17, insbesondere relativ zum unteren Gestellteil 22a, - einen Antriebsmotor für die Linearbewegung des Unterwerkzeugträgers 17, insbesondere relativ zum unteren Gestellteil 22a,

- einen Antriebsmotor für die Linearbewegung des Unterwerkzeugs 15, insbesondere relativ zum Unterwerkzeugträger 17,

- einen Antriebsmotor für eine Linearbewegung des Tragbalkens 17a des Unterwerkzeugträgers 17, insbesondere relativ zur Tragsäule 17b des Unterwerkzeugträgers 17,

- einen Antriebsmotor für die Linearbewegung des unteren Gestellteils 22a bzw. des Gestells 22, insbesondere relativ zum Untergrund 23.

Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Bearbeitung eines Flugzeugstrukturbauteils 2 mit einer vorschlagsgemäßen Bearbeitungsanlage 1 beansprucht.

Wesentlich bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist, dass durch die Ausbildung der vorschlagsgemäßen Bearbeitungsanlage 1 während der Bearbeitung, insbesondere während eines Niet- oder Bohrvorgangs, des Flugzeugstrukturbauteils 2 eine der Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' betrieben wird, während die andere der Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' außer Betrieb ist und/oder in einer Serviceposition angeordnet ist. Auf diese Weise wird ermöglicht, eine der Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' zu reparieren oder zu warten, beispielsweise ein verklemmtes Nietelement zu entfernen, während die jeweils andere der Oberwerkzeugeinheiten 11, 11' die Bearbeitung des Flugzeugstrukturbauteils 2 anstelle der zu reparierenden bzw. zu wartenden Oberwerkzeugeinheit übernimmt. Stillstandzeiten der Bearbeitungsanlage 1 können auf diese Weise auf ein Minimum reduziert werden.