Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung zur Positionierung einer Bearbeitungsmaschine an einer Außenwand eines Luftfahrzeuges sowie ein Bearbeitungs- oder Diagnosesystem mit einer solchen Positioniervorrichtung.

Die zunehmende Automatisierung von Instandhaltungsmaßnahmen in der Luftfahrt macht es erforderlich, Bearbeitungs- und/oder Diagnosesysteme relativ zu dem instandzuhaltenden Flugzeug zuverlässig positionieren zu können. Insbesondere bei Instandhaltungsmaßnahmen an der Außenseite eines Flugzeugrumpfs ist eine zuverlässige Befestigung von Bearbeitungs- und/oder Diagnosesystemen nicht ohne Weiteres möglich. Zum einen muss sichergestellt werden, dass eine Beschädigung des Flugzeugrumpfes vermieden wird, d.h. die entsprechenden Befestigungslasten müssen über eine ausreichend große Fläche auf den Flugzeugrumpf übertragen werden, zum anderen ist die Außenfläche eines Flugzeugrumpfs keine idealebene Fläche, sondern sie ist durch Unebenheiten gekennzeichnet. Ferner ist der Flugzeugrumpf gekrümmt, was die Befestigung an der freigeformten Oberfläche des Flugzeuges zusätzlich erschwert.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Befestigung von Gerätschaften an Oberflächen Saugfüße zu verwenden. Es existieren einfache Ausführungsformen von Saugfüßen, die im Wesentlichen aus einem elastischen Material bestehen, das zusammen mit einer glatten Oberfläche einen Druckraum bilden kann. Durch Andrücken eines solchen Saugfußes in Richtung der Oberfläche strömt Luft aus dem Druckraum in die Umgebung, sodass in dem Druckraum ein den Saugfuß an der Oberfläche haltender Unterdruck entsteht. Problematisch an dieser einfachen Art des Saugfußes ist, dass aufgrund des elastischen Materials keine stabile Befestigung von Gerätschaften an dem Saugfuß und damit auch keine zuverlässige Positionierung gegenüber dem Flugzeugrumpf möglich ist. Ferner sind sehr glatte und ebene Oberflächen für eine Befestigung erforderlich.

Eine Weiterentwicklung der vorangehend dargestellten einfachen Saugfußart bilden industrielle Saugfüße, die eine formstabile Befestigungsstruktur aufweisen, wobei durch eine Dichtung zwischen der Befestigungsstruktur und der Oberfläche ein Druckraum gebildet werden kann. Die Befestigung von Gerätschaften erfolgt über eine Befestigungseinrichtung, die an der formstabilen Befestigungsstruktur vorgesehen ist. Die Erzeugung eines Unterdrucks in dem Druckraum kann bei diesen industriellen Saugfüßen beispielsweise durch eine Vakuumpumpe oder einen Vakuumej ektor erfolgen. Typischerweise weisen industrielle Saugfüße eine Tellerform auf, sodass über eine Dichtung eine ringförmige Kontaktfläche zu der Oberfläche entsteht. Die Dichtung, bei der es sich in der Regel um eine elastische Gummidichtung handelt, kann nur eine geringe Höhe aufweisen, da sonst keine stabile Verbindung zwischen dem Saugfuß und der Oberfläche hergestellt werden kann. Demzufolge kann ein solcher industrieller Saugfuß allenfalls geringfügige Unebenheiten der Oberfläche ausgleichen. An Stellen mit größeren Unebenheiten kann durch die aus dem Stand der Technik bekannten Saugfüße keine zuverlässige Befestigung gewährleistet werden.

Problematisch an den vorangehend genannten Lösungen ist, dass diese nur auf ebenen, glatten Oberflächen zuverlässig verwendet werden können. Für die Anwendung an der Oberfläche eines Flugzeugrumpfs ist es jedoch erforderlich, dass der Saugfuß an gekrümmten Oberflächen und an unebenen Stellen, z.B. an den eingangs beschriebenen Überlappungskanten, befestigt werden kann .

Im Flugzeugbau finden zunehmend Verbundwerkstoffe eine Verwendung. Diese werden verstärkt z.B. im Bereich des Leitwerks, aber auch im Bereich des Flugzeugrumpfes eingesetzt. Die überaus hohe Festigkeit, Steifigkeit und Korrosionsbeständigkeit in Kombination mit ihrem geringen Gewicht machen moderne Verbundwerkstoffe, insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zu einem wichtigen Werkstoff für die Luftfahrtindustrie. Der verstärkte Einsatz dieser Verbundwerkstoffe bedingt jedoch zugleich auch die Entwicklung und Anwendung geeigneter Diagnose- und Reparaturverfahren.

Aus dem Stand der Technik sind stationäre Fräsroboter bekannt, mit denen die Außenwandung eines Flugzeuges aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff bearbeitet werden kann. Problematisch ist jedoch, dass mit solchen stationären Fräsrobotern nicht jeder Bereich des Flugzeugrumpfes bearbeitet werden kann. Zusätzlich sind aus dem Stand der Technik mobile Roboter bekannt, welche mittels einer Trag- oder Hebevorrichtung, beispielsweise einem Deckenkran oder einem Gabelstapler, relativ zum Flugzeug positioniert werden. Nachteilig an einer solchen Lösung ist jedoch, dass weiterhin nur bestimmte Bereiche des Flugzeugrumpfes erreicht werden können oder mehrere Vorrichtungen notwendig sind, um einen Roboter entsprechend zum Flugzeugrumpf zu positionieren. Zudem werden mehrere Personen und eine aufwendige Hebevorrichtung benötigt, um einen Fräsroboter relativ zu der Außenhaut des Flugzeugs auszurichten und für die geplante Bearbeitung zu positionieren.

Ferner sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der US 7 155 307 B2 , Roboter bekannt, welche mittels Saugfüßen an einer Oberfläche eines Flugzeuges befestigt werden können, um die Außenhaut des Flugzeuges zu reinigen oder zu inspizieren. Ein solcher Roboter ist jedoch nicht geeignet, um die Außenhaut eines Flugzeuges zu bearbeiten und insbesondere Teile der Außenhaut aus dem Flugzeugrumpf zu trennen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Positioniervorrichtung vorzuschlagen, mit der eine mobile Vorrichtung zur Diagnose oder Bearbeitung einer Außenwand eines Luftfahrzeuges auf einfache Art und Weise zu einer Außenwand eines Luftfahrzeuges ausgerichtet und/oder an der Außenwand befestigt werden kann, um eine vereinfachte Diagnose oder Bearbeitung der Außenwand zu ermöglichen und insbesondere die Positionierung durch eine einzelne Person zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung zur Positionierung eines Manipulators, insbesondere eines Industrieroboters, an einer Außenwand eines Luftfahrzeuges, insbesondere eines Flugzeuges, gelöst, wobei die Positioniervorrichtung einen Bügel mit einem ersten Bügelarm und einem zweiten Bügelarm sowie ein Aufnahmeelement zur Aufnahme eines Manipulators umfasst, wobei die Bügelarme jeweils ein erstes Ende zur zumindest mittelbaren Befestigung an einem Hebemittel aufweisen, wobei die Bügelarme jeweils an ihrem dem ersten Ende abgewandten zweiten Ende eine Aufnahme zur vorzugsweise formschlüssigen Aufnahme des Aufnahmeelements aufweisen, wobei das Aufnahmeelement nach Art einer kardanischen Lagerung in dem Bügel drehbar um eine erste Drehachse und um eine zweite Drehachse gelagert ist, wobei die zweite Drehachse senkrecht zu der ersten Drehachse verläuft . Die erste Drehachse wird im Folgenden auch als A-Achse und die zweite Drehachse als B-Achse bezeichnet. Durch eine solche Positioniervorrichtung kann ein ansonsten zur stationären Anordnung vorgesehener Manipulator auf einfache Art und Weise durch eine einzelne Person an der Außenwand des Luftfahrzeuges positioniert und temporär angebracht werden, sodass bekannte Bearbeitungs- oder Diagnosevorrichtungen für einen mobilen Einsatz adaptiert werden können. Unter einer Außenwand eines Luftfahrzeuges sind in diesem Zusammenhang sämtliche außenliegenden Oberflächen eines Luftfahrzeuges zu verstehen, also bei einem Flugzeug beispielsweise der Rumpf, die Tragflächen und das Leitwerk. Durch eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung kann beispielsweise ein Industrieroboter als Manipulator an der Außenhaut eines Flugzeuges, insbesondere an einem Flugzeugteil aus einem Faserverbundwerkstoff, besonders bevorzugt aus einem mit Kohlenstofffasern verstärktem Kunststoff (CFK) , angebracht werden, um eine mobile Diagnose und gegebenenfalls Reparatur des Luftfahrzeuges zu ermöglichen.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Positioniervorrichtung möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Aufnahmeelement derart in den Aufnahmen an den zweiten Enden der Bügelarme aufgenommen ist, dass eine Verbindungslinie zwischen den Aufnahmen im Wesentlichen durch den Schwerpunkt des Aufnahmeelements und/oder eines in dem Aufnahmeelement aufgenommenen Manipulators verläuft. Durch eine Aufnahme des Manipulators an oder nahe seinem Schwerpunkt können die durch den Manipulator auf das Aufnahmeelement ausgeübten Momente gering gehalten werden, sodass ein Verdrehen des Aufnahmeelements entlang der beiden Drehachsen mit relativ geringen Kräften, insbesondere mit Kräften von weniger als 350N möglich ist, sodass die Positionierung von einer einzelnen Person mit durchschnittlichen Körperkräften möglich ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweils ersten Enden der Bügelarme über eine Querstange miteinander verbunden sind. Durch einen Bügel, welcher aus zwei Bügelarmen und einer Querstange zusammengesetzt wird, ist eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung des Bügels möglich. Zudem kann durch eine Querstange die Steifigkeit des Bügels verbessert werden, sodass die Gefahr eines Verbiegens oder Verwindens der Bügelarme gegeneinander unter einer von außen einwirkenden Last reduziert wird. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn an der Querstange ein Befestigungselement zur Befestigung an dem Hebemittel ausgebildet ist. Durch ein solches Befestigungselement ist eine besonders einfache und komfortable Aufnahme der Positioniervorrichtung an einem Hebemittel möglich. Zudem wird die Gefahr eines Verdrehens oder Verrutschens des Bügels deutlich reduziert, wenn die Querstange oder vorzugsweise das Befestigungselement eine von einer Kreisform abweichende Außenkontur aufweisen, sodass eine formschlüssige Aufnahme der Querstange, insbesondere des Befestigungselements an dem Hebemittel möglich ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Enden der Bügelarme einen größeren Abstand voneinander aufweisen als die zweiten Enden. Dadurch kann der Abstand der beiden Bügelarme im Bereich des Hebemittels vergrößert werden, um zusätzlichen Platz für den Manipulator zu schaffen und auch bei horizontaler Lage des Manipulators eine Drehung um die B-Achse zu ermöglichen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Positioniervorrichtung ist vorgesehen, dass das Aufnahmeelement zer- störungsfrei teilbar ist. Dadurch ist eine vereinfachte Aufnahme eines Manipulators möglich, da der Manipulator seitlich in die Positioniervorrichtung eingebracht werden kann und nicht durch die vergleichsweise enge Öffnung in der Stirnseite. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Ausnahmeelement mindestens ein Scharnier aufweist, an dem ein Teilsegment des Aufnahmeelements aufklappbar ist. Durch ein aufklappbares Teilsegment ist ein besonders einfaches Einbringen des Manipu lators in die Positioniervorrichtung möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Aufnahmeelement einen ersten Ring und einen zweiten Ring aufweist, wobei der zweite Ring konzentrisch zu dem ersten Ring angeordnet ist, wobei der erste Ring über erste Lager drehbar in dem Aufnahmeelement gelagert ist und der zweite Ring über zweite Lager drehbar in dem ersten Ring gelagert ist. Durch zwei jeweils drehbar gelagerte Ringe ist eine kar- danische Lagerung eines in dem Aufnahmeelement aufgenommenen Manipulators möglich, sodass eine unabhängige Verdrehung um zwei Achsen möglich ist. Dadurch wird eine besonders einfache Positionierung des Manipulators an der Außenwand des Luftfahr zeuges ermöglicht. Zudem können durch entsprechende Lager die zur Drehung des Manipulators benötigten Kräfte reduziert werden, sodass eine Bedienung durch eine einzelne Person erleich tert wird. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die ersten Lager und die zweiten Lager jeweils um 90° versetzt an dem ersten Ring angeordnet sind. Dadurch wird sichergestellt, dass die Schnittachsen der beiden Drehachsen im Schwerpunkt des Aufnahmeelements liegen. Dabei trägt der erste Ring an seiner dem Schnittpunkt der Drehachsen abgewandten Seite ein Lagerelement des jeweils ersten Lagers und an seiner dem

Schnittpunkt der Drehachsen zugewandten Seite jeweils ein Lagerelement für die jeweils zweiten Lager. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Aufnahmeelement ein erstes Trägerelement und ein zweites Trägerelement aufweist, wobei an dem ersten Trägerelement oder an dem zweiten Trägerelement ein Kragen zur Aufnahme des Manipulators ausgebildet ist. Dadurch wird eine Auflagefläche mit einem kleineren Innendurchmesser als der Durchmesser der übrigen Öffnung im Aufnahmeelement geschaffen, wodurch ein Aufliegen des Manipulators auf dem Kragen möglich ist. Dadurch ist eine vereinfachte Aufnahme des Manipulators in dem Aufnahmeelement möglich. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn an dem Kragen ein Lagertopf aufgenommen oder der Kragen als Lagertopf ausgebildet ist, um den Manipulator derart aufzunehmen, dass der Schwerpunkt des Manipulators zumindest im Wesentlichen auf der Höhe der Schnittpunkte der ersten und zweiten Drehachse liegt. Durch einen Lagertopf kann der Manipulator derart aufgenommen werden, dass der

Schwerpunkt des aufgenommenen Manipulators auf Höhe des

Schnittpunkts der Drehachsen liegt. Somit werden durch den Manipulator keine oder nur sehr geringe Momente auf das Aufnahmeelement übertragen, sodass eine Verdrehung der Positioniervorrichtung ohne größere Kraftanstrengung möglich ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Positioniervorrichtung mindestens ein Befestigungsmittel zur zerstörungsfreien, reversiblen Verbindung der Positioniervorrichtung an der Außenwand des Luftfahrzeuges und mindestens ein Verbindungs- oder Sicherungselement zur Sicherung einer Position des in der Positioniervorrichtung aufgenommenen Manipulators relativ zur Positioniervorrichtung aufweist. Durch ein Befestigungsmittel kann die Positioniervorrichtung nach der Ausrichtung in einer beliebigen Position an der Außenwand des Luftfahrzeuges fixiert werden. Dabei wird die Position des Manipulators relativ zu der Positioniervorrichtung ebenfalls fixiert, um nach der Ausrichtung eine Bear beitung oder Analyse der Außenwand zu ermöglichen.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfin dung ist vorgesehen, dass die Positioniervorrichtung mindestens zwei Arme, vorzugsweise genau zwei Arme, aufweist, mit denen die Positioniervorrichtung an der Außenwand des Luftfahrzeuges befestigt ist. Durch zwei Arme an der Positioniervorrichtung können die Auflagepunkte relativ weit von dem Schwerpunkt der Positioniervorrichtung entfernt angebracht werden, wodurch sich mehrere positive Effekte ergeben. Zum ei nen kann die Last auf eine größere Fläche verteilt werden, so dass die Gefahr einer Beschädigung der Struktur des Luftfahrzeuges durch die Positioniervorrichtung verringert wird. Zum anderen verlängert sich durch die Arme der Hebel beim Abstützen, sodass die Gefahr eines Verkippens der Positioniervorrichtung durch über eine in der Positioniervorrichtung aufgenommene Bearbeitungsvorrichtung und die von dieser Bearbeitungsvorrichtung auf die Positioniervorrichtung ausgeübten Kräfte verringert wird. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn a: den Enden der zwei Arme sowie an der Aufnahmeöffnung Befestigungsmittel angeordnet sind, mit denen eine Dreipunktauflage auf der Außenwand des Luftfahrzeuges gebildet werden kann. Dadurch kann ein statisch bestimmtes System gebildet werden, welches sich durch drei Auflagepunkte an der Außenwand des Luftfahrzeuges auszeichnet und somit eine besonders stabile Positionierung ermöglicht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Befestigungsmittel Saugnäpfe umfassen. Durch Saugnäpfe ist eine besonders einfache und reversibel lösbare Befestigung der Positioniervorrichtung an der Außen- wand des Lauffahrzeuges möglich. Alternativ können an dem Luftfahrzeug Aufnahmebohrungen zur temporären Fixierung der Positioniervorrichtung vorgesehen sein. Hierzu notwendige Öffnungen können vorzugsweise in die CFK- Struktur des Flugzeugrumpfes eingelassen sein und im Betrieb durch Blindstopfen verschlossen werden.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmeöffnung kreisrund ausgebildet ist. Durch die kreisrunde Aufnahme wird die Aufnahme eines Industrieroboters erleichtert. Industrieroboter weisen vorzugsweise einen zylindrischen Fuß auf, welcher in dieser kreisrunden Ausnehmung aufgenommen werden kann und somit einfach mit der Positioniervorrichtung zu verbinden ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Aufnahmeöffnung Arretierbolzen zur temporären Verbindung der Positioniervorrichtung mit dem Manipulator angeordnet sind. Um den Manipulator, insbesondere einen Industrieroboter, an der Positioniervorrichtung zu fixieren, sind an dem Aufnahmeelement Arretierbolzen vorgesehen, mit welcher der Manipulator formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit der Positioniervorrichtung verbunden werden kann. Dadurch lässt sich der Manipulator gegen ein Verdrehen sichern und ermöglicht so die sichere Ausrichtung des Manipulators am Flugzeug .

In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Bügel und/oder an dem Aufnahmeelement Verriegelungselemente vorgesehen sind. Durch die Verriegelungselemente, insbesondere durch Kugelsperrbolzen, sind die beiden Stege des Aufnahmeelements miteinander verbindbar. Durch das Entfernen des Kugelsperrbolzens lassen sich die Stege aufklappen und der Topf mit dem Manipulator aus dem Aufnahmeelement entnehmen. Alternativ lassen sich die beiden Systeme auch durch Entfernen der beiden anderen Kugelsperrbolzen am Ende der Arme trennen. Zusätzlich ist vorgesehen, dass der Bügel zwischen einer Montageposition für eine Aufnahme des Manipulators und einer Bedienposition schwenkbar ist. Dadurch kann der Bügel als Absturzsicherung für einen in der Positioniervorrichtung aufgenommenen Manipulator dienen. Zudem kann durch den Bügel ein Führen des in der Positioniervorrichtung aufgenommenen Manipulators erleichtert werden, sodass der Manipulator von einer einzelnen Person positioniert und bedient werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Bügel und/oder an dem Aufnahmeelement Verriegelungselemente vorgesehen sind, um die Position des Aufnahmeelements und/oder des Manipulators relativ zu dem Bügel zu fixieren und eine Verdrehung um die erste Drehachse und um die zweite Drehachse zu unterbinden. Dadurch kann nach einer groben Vorpositionierung des Manipulators der Manipulator relativ zu dem Luftfahrzeug fixiert werden, sodass eine spätere genaue und exakte Positionierung zur Bearbeitung oder Analyse der Außenwand des Luftfahrzeuges durch eine Person erfolgen kann .

Erfindungsgemäß wird ein Bearbeitungs- oder Diagnosesystem für die Außenwand eines Luftfahrzeuges vorgeschlagen, welches eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung sowie einen Manipulator aufweist, welcher in der Positioniervorrichtung aufgenommen ist. Durch ein solches Bearbeitungssystem ist die spanende Bearbeitung der Außenwand des Luftfahrzeuges, insbesondere ein Heraustrennen eines RumpfSegmentes , möglich, um das entsprechende Rumpfsegment auszutauschen. Durch eine Diagnosevorrichtung kann die Außenwand des Luftfahrzeuges auf Beschädigungen untersucht werden, um eine mögliche Vorschädigung des Luftfahrzeuges zu erkennen, bevor es zu einem größeren Folgeschaden kommt .

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bearbeitungs- oder Diagnosesystem einen Industrieroboter umfasst. Ein Industrieroboter ist eine weit verbreitete und vergleichsweise kostengünstige Variante eines Manipulators. Industrieroboter können durch eine entsprechende Programmierung und eine Auswahl von Werkzeugen für verschiedene Aufgaben genutzt werden. So können sowohl durch eine entsprechende Werkzeugauswahl sowohl eine Diagnose, als auch eine Bearbeitung und Reparatur der Außenwand des Luftfahrzeuges durchgeführt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Manipulator an oder nahe seinem

Schwerpunkt in der Positioniervorrichtung gelagert ist. Durch eine Lagerung des Manipulators am Schwerpunkt bzw. in unmittelbarer Nähe des Schwerpunkts können die auftretenden Kräfte und Momente gleichmäßig in die Positioniervorrichtung eingeleitet werden, sodass die Gefahr eines Verkippens des Manipulators gegenüber der Positioniervorrichtung verringert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Industrieroboter mindestens ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung der Außenwand des Luftfahrzeuges trägt. Durch ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung kann ein Teil der Außenwand zur Reparatur des Luftfahrzeuges aus der restlichen Außenwand herausgetrennt werden und durch ein neues, passendes Bauteil ersetzt werden. Dabei ist vorzugsweise das Heraustrennen eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere einem mit Kohlenstofffasern verstärktem Kunststoff (CFK) , vorgesehen, wobei ein entsprechendes Ersatzteil das herausgetrennte Bauteil ersetzt. Das neue Bauteil wird vorzugsweise mittels eines Klebeprozesses fixiert, wodurch keine zusätzliche Bearbeitung der restlichen Außenwand des Luftfahrzeuges notwendig ist und somit die restliche Außenwand nicht zusätzlich geschwächt wird. Alternativ kann das erfindungsgemäße Be- arbeitungs- oder Diagnosesystem auch zur Bearbeitung von Außenwänden aus Metall, insbesondere aus Aluminium, genutzt werden, um eine schnelle Überprüfung und ggf. Reparatur der Außenwand zu ermöglichen.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Industrieroboter ein Schneidwerkzeug, vorzugsweise ein Bohr- oder Fräswerkzeug, aufweist, welches zur spanenden Bearbeitung der Oberfläche des Flugzeuges vorgesehen ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Industrieroboter ein Klebewerkzeug aufweist. Bei der Reparatur einer Außenwand aus einem Faserverbundwerkstoff ist es vorteilhaft, wenn der Industrieroboter zur Einpassung eines Ersatzteiles ein Klebewerkzeug aufweist, mit welchem das Ersatzteil in die restliche Außenwand des Luftfahrzeuges eingeklebt werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Industrieroboter mindestens eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung der Außenwand des Luftfahrzeuges trägt. Um die Funktionsfähigkeit des Luftfahrzeuges nicht zu gefährden, ist eine zerstörungsfreie Prüfung der Außenwand in regelmäßigen Inspektionsintervallen notwendig. Dabei kann neben einer Sichtprüfung auf oberflächliche (sichtbare) Beschädigungen oder Risse auch eine zerstörungs- freie Materialprüfung erfolgen, welche durch den Industrieroboter ermöglicht wird.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung mindestens eine Quelle zur Emittierung von Radarwellen, Ultraschall, Röntgenstrahlen oder zur Thermo- graphie aufweist. Die oben genannten Verfahren sind geeignet, um eine Außenwand aus einem metallischen Werkstoff und/oder einem Faserverbundwerkstoff zerstörungsfrei zu untersuchen. Dabei ist bevorzugt, wenn der Industrieroboter mindestens einen Prüfköpf trägt, mit dem eine solche zerstörungsfreie Prüfung durchgeführt werden kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert . Dabei zeigt

Fig. 1 einen Bügel einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung ;

Fig 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Posi tioniervorrichtung ;

Fig 3 ein Aufnahmeelement einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung ;

Fig 4 eine weitere Ansicht einer erfindungsgemäßen Positio niervorrichtung ;

Fig 5 ein Ausführungsbeispiel der Positioniervorrichtung, bei der ein Lagertopf in dem Aufnahmeelement aufgenommen ist; Fig. 6 den Aufnahmetopf aus Fig. 5 in einer weiteren Darstellung;

Fig. 7 mehrere Ansichten einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung, in der ein Industrieroboter aufgenommen ist;

Fig. 8 den Anschlussbereich der Positioniervorrichtung für einen Fuß eines Manipulators in Detaildarstellung;

Fig. 9 eine Seitenhalterung der Positioniervorrichtung in

Detaildarstellung;

Fig. 10 ein Sicherungselement zur Fixierung einer Position des Aufnahmeelements relativ zu dem Bügel der Positioniervorrichtung ;

Fig. 11 eine Ansicht der Öffnung eines Haltebügels der Positioniervorrichtung in Detaildarstellung;

Fig. 12 eine weitere Ansicht des Haltebügels;

Fig. 13 eine Ansicht der Begrenzung der Aufnahmeöffnung der

Positioniervorrichtung ;

Fig. 14 ein erfindungsgemäßes Bearbeitungs- oder Diagnosesystem an einer Außenwand eines Flugzeugrumpfes;

Fig. 15 das Bearbeitungs- oder Diagnosesystem an einer Tragfläche eines Flugzeuges;

Fig. 16 ein erfindungsgemäßes Bearbeitungs- oder Diagnosesystem; Fig. 17 eine weitere Darstellung eines erfindungsgemäßen Be- arbeitungs- oder Diagnosesystems.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung 10 dargestellt. Die Positioniervorrichtung 10 umfasst einen in Fig. 1 detailliert dargestellten Bügel 30 sowie ein in Fig. 3 dargestelltes Aufnahmeelement 19. Der Bügel 30 umfasst einen ersten Bügelarm 58 und einen zweiten Bügelarm 59, welche an ihren jeweils ersten Enden 68, 69 über eine Querstange 60 miteinander verbunden sind. Die Querstange 60 weist ein im Wesentlichen rundes Profil auf. Alternativ kann die Querstange 60 auch ein Mehrkant-Profil, insbesondere ein Dreikant-, Vierkant- oder Sechskant-Profil, aufweisen. An der Querstange 60 ist ein Befestigungselement 63 angeordnet, welches drehfest, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung, mit der Querstange 60 verbunden ist. Die Bügelarme 58, 59 weisen in ihrem Verlauf von dem jeweils ersten Ende 68, 69 zu ihrem jeweils zweiten Ende 70, 71 einen S-Schlag 72 auf. Dadurch weisen die ersten Enden 68, 69 einen größeren Abstand voneinander auf als die zweiten Enden 70, 71. Dadurch kann zwischen den beiden ersten Enden 68, 69 zusätzlicher Platz geschaffen werden, um einen Manipulator 11 auch in horizontaler Lage um eine in Fig. 3 dargestellte B-Achse drehen zu können. An den jeweils zweiten Enden 70, 71 sind Aufnahmen 61 zu Aufnahme des in Fig. 3 dargestellten Aufnahmeelements 19 ausgebildet, welche eine formschlüssige oder kraftschlüssige Aufnahme des Aufnahmeelements 19 ermöglichen. Alternativ kann der Bügel 30 auch ohne eine Querstange 60 ausgeführt werden, wobei die Bügelarme 58, 59 dann direkt von einem Hebemittel 75 aufgenommen werden. Das Aufnahmeelement 19 weist einen ersten Ring 76 und einen konzentrisch zum ersten Ring 76 angeordneten zweiten Ring 77 auf, welche als kardanische Lagerung für einen in dem zweiten Ring 77 aufgenommenen Manipulator 11 dienen. Der erste Ring des Aufnahmeelements 19 ist in einem ersten Lager 78 mit einem ersten Gelenk 62 um eine Achse A - A drehbar in den Aufnahmen 61 des Bügels 30 gelagert. Der zweite Ring 77 ist in einem zweiten Lager 79 mit einem zweiten Gelenk 64 drehbar um eine Achse B - B gelagert, welche senkrecht zu der ersten Achse A - A verläuft .

In Fig. 3 ist eine weitere Ansicht des Aufnahmeelements 19 der Positioniervorrichtung 10 dargestellt. Das Aufnahmeelement 19 umfasst einen Aufnahmering mit einem ersten Trägerelement 73 und einem zweiten Trägerelement 74. Die Trägerelemente 73, 74 sind durch Lagerstellen eines Gleitlagers 36 verbunden. Dabei ist der Aufnahmering des Aufnahmeelements 19 zerstörungsfrei teilbar und kann an in Fig. 9 dargestellten Scharnieren 35 aufgeklappt werden, sodass ein Manipulator 11, insbesondere ein Industrieroboter 21, in das Aufnahmeelement 19 eingeführt und in diesem aufgenommen werden kann. Dabei weist der Aufnahmering einen ersten Steg 44 und einen zweiten Steg 45 auf, welche jeweils über ein Scharnier 35 mit dem restlichen Abschnitt des Aufnahmerings verbunden sind. Die jeweils ersten Lager 78 sind vorzugsweise als Gleitlager ausgebildet und erlauben eine Drehbewegung um die erste Drehachse A - A. Die jeweils zweiten Lager 79 sind als Gleitlager 36 ausgebildet und können einen Kragen 67 an dem Manipulator 11 oder einem Lagerelement 66 zur Lagerung des Manipulators 11 aufnehmen. Dabei sind sowohl an dem jeweils ersten Lager 78 als auch an dem zweiten Lager 79 ein Sicherungselement 14 vorgesehen, um nach einer Verdrehung die Position des Aufnahmeelements 19 bzw. des in dem Aufnahmeelement 19 aufgenommenen Manipulators 11 relativ zu der Positioniervorrichtung 10 zu sichern. Zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement 73, 74 ist ein Spalt 80 ausgebildet, welcher bei einem unterbrochenen Kragen 67 alter- nativ oder zusätzlich zu dem Gleitlager 36 als Lagerstelle genutzt werden kann.

In Fig. 4 ist das Aufnahmeelement 19 in den Bügel 30 der Positioniervorrichtung 10 eingesetzt. Dabei kann der Manipulator 11 wahlweise in die bereits fertig montierte Positioniervorrichtung 10 eingesetzt werden, oder alternativ zunächst in das Aufnahmeelement 19 eingesetzt werden, wobei das Aufnahmeelement 19 mitsamt des im Aufnahmeelement 19 aufgenommenen Manipulators 11 dann in die Aufnahmen 61 an den jeweils zweiten Enden 70, 71 der Bügelarme 58, 59 eingesetzt und mit diesen verbunden werden.

In Fig. 5 ist ein in das Aufnahmeelement 19 eingesetztes Lagerelement 66 zur Lagerung des Manipulators 11 dargestellt. Dabei kann durch das Lagerelement 66 die Position des Manipulators 11 relativ zu dem Aufnahmeelement 19 angepasst werden, um eine Aufnahme des Manipulators 11 nahe seinem Schwerpunkt zu ermöglichen. Das Lagerelement 66 weist einen in Fig. 6 dargestellten Kragen 67 auf, welcher in den Lagerstellen des Gleitlagers 36 aufgenommen werden kann und somit eine einfache Verdrehung des Manipulators 11 um die zweite Drehachse B - B ermöglicht. Somit kann der in der Positioniervorrichtung 10 aufgenommene Manipulator 11 ebenso wie bei der in Fig. 2 dargestellten kardanischen Lagerung um zwei Achsen gedreht werden und durch das Hebemittel 75 in der Höhe angepasst werden, sodass quasi jede Position relativ zu der Außenwand 101 des Luftfahrzeuges 100 erreicht werden kann.

Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung 10 zur Positionierung eines Manipulators 11 an einer Außenwand 101 eines Luftfahrzeuges 100, insbesondere eines Flugzeuges 102. Der Manipulator 11 weist Befestigungsmittel 12 in Form von Saugnäpfen 17 zur zerstörungsfreien, reversibel lösbaren Verbindung der Positioniervorrichtung 10 mit der Außenwand 101 des Luftfahrzeuges 100 auf. Die Positioniervorrichtung 10 weist in dem Aufnahmeelement 19 eine Aufnahmeöffnung 13 zur Aufnahme des Manipulators 11, insbesondere eines Industrieroboters 21, auf. Ferner sind an dem Manipulator 11 zwei Arme 15, 15a, 15b ausgebildet. An den Enden 16, 16a, 16b der Arme 15, 15a, 15b sowie in Verlängerung der Aufnahmeöffnung 13 sind drei Befestigungsmittel 12, 17 angeordnet, mit denen eine Dreipunkt -Aufläge des Manipulators 11 bzw. der Positioniervorrichtung 10 an der Außenwand 101 des Luftfahrzeuges 100 möglich ist. Die Arme 15 und die Befestigungsmittel 12, 17 können alternativ auch Teil eines Grundgerusts 20 des Manipulators 11 oder der Positioniervorrichtung 10 sein, in welchem das Aufnahmeelement 19 drehbar bzw. schwenkbar gelagert ist. Die Positioniervorrichtung 10 umfasst ferner einen Bügel 30, mit welchem die Positioniervorrichtung 10 an einem Hebemittel 75 befestigbar ist, wobei der Bügel 30 um die erste Drehachse A - A an dem Aufnahmeelement 19 schwenkbar ist. Die Positioniervorrichtung 10 weist eine hinreichende Biegesteifigkeit und Torsionssteifigkeit auf, um auch schwere Manipulatoren 11 wie beispielsweise Industrieroboter 21 mit einem Gewicht von mehr als 50 kg aufnehmen zu können.

In Fig. 8 ist ein Anschlussbereich der Positioniervorrichtung 10 für einen zylindrischen Fuß des Manipulators 11 gezeigt. Der Anschlussbereich weist eine Anschlussschraube 40 zur Fixierung des Grundgerüstes 20 des Manipulators 11 auf. Die Sei- tenhalterung weist ferner eine Fußplatte 41 auf, welche mittels einer weiteren Anschlussschraube 52 mit dem Grundgerüst 20 des Manipulators 11 verbindbar ist. Der Manipulator 11 wird an der Fußplatte 41 der Positioniervorrichtung 10 über eine Gewindebohrung fixiert. Zusätzlich kann die Fußplatte 41 eine Öffnung 54 für einen Passstift 39 aufweisen, um eine exaktere Positionierung des Fußes des Manipulators 11 zu ermöglichen. An dem Grundgerüst 20, insbesondere an der Fußplatte 41, sind Anschlusselemente 43 vorgesehen, mit denen eine Blechverkleidung 42 die Fußplatte 41 mit dem Kragen 67 verbindet und somit eine Lagerung des Manipulators 11 im Schwerpunkt ermöglicht. Alternativ kann das Grundgerüst 20 auch Teil der Positioniervorrichtung 10 sein.

In Fig. 9 ist eine Seitenhalterung der Positioniervorrichtung 10 gezeigt. Die Seitenhalterung umschließt die zylindrische Aufnahmeöffnung 13 und weist ein Scharnier 35 auf, mit welchem ein in Fig. 3 dargestellter Steg 44, 45 des Aufnahmeelements 19 schwenkbar an dem Grundgerüst 20 der Positioniervorrichtung 10 befestigt ist. Die Seitenhalterung weist ferner ein Gleitlager 36, ein Blech 37 und einen Haltering 38 auf.

In Fig. 10 ist ein Sicherungselement 14 zur Fixierung einer Position eines in der Positioniervorrichtung 10 aufgenommenen Manipulators 11 dargestellt. Das Sicherungselement 14 umfasst einen Arretierbolzen 18 und eine gelochte Scheibe 53. An der gelochten Scheibe 53 ist ein Anschluss 31 für den Bügel 30 befestigt, sodass die Position des Bügels 30 durch ein Einrasten des Arretierbolzens 18 in der gelochten Scheibe 53 fixiert werden kann und eine Arretierung relativ zu der ersten Drehachse A - A möglich ist.

In Fig.11 ist eine weitere Ansicht der Aufnahmeöffnung 13 des Aufnahmeelements 19 der Positioniervorrichtung 10 gezeigt. Das Aufnahmeelement 19 umfasst einen ersten Steg 44 und einen zweiten Steg 45, welche mittels eines in Fig. 12 dargestellten Verschlusses 47 verbunden sind. An dem Aufnahmeelement 19 ist ein Sicherungselement 14 in Form eines Arretierbolzens 33 aus- gebildet, mit welchem an einer Arretierung 55 eine Fixierung relativ zu der zweiten Drehachse B - B möglich ist. Der erste und der zweite Steg 44, 45 sind jeweils über Gelenkbolzen 46 mit dem Grundgerüst 20 der Positioniervorrichtung 10 verbunden. An dem Aufnahmeelement 19 sind eine Sicherungslasche 34 und eine Ringhalterung 32 ausgebildet.

In Fig. 12 und Fig. 13 sind weitere Ansichten der Begrenzung der Aufnahmeöffnung 13 der Positioniervorrichtung 10 dargestellt. Fig. 12 zeigt eine weitere Ansicht des in Fig. 11 dargestellten Abschnitts der Begrenzung der Aufnahmeöffnung 13. Dabei ist zu erkennen, dass an dem Steg 45 ein Arretierbolzen 18 zur Fixierung einer Position angeordnet ist.

Fig. 13 zeigt einen dem in Fig. 11 und Fig. 12 gegenüberliegenden Halbkreisbogen des Aufnahmeelements 19. Das Aufnahmeelement 19 weist einen dritten Steg 48 auf, an dem eine Rück- halterung 50 zur Aufnahme des Fußes des Manipulators 11 ausgebildet ist. Der dritte Steg 48 ist an einem Seitenteil 49 des Grundgerüstes 20 mittels einer Schraubverbindung 51 befestigt. Dabei sind Passstifte 39 vorgesehen, um eine genauere relative Lage des dritten Steges 48 bezüglich der Seitenteile 49 zu ermöglichen .

In Fig. 14 ist ein Einsatz des Bearbeitungs- oder Diagnosesystems 1 an einer Außenwand 101 eines Flugzeuges 102, insbesondere eines Flugzeugrumpfes 103 dargestellt. Dabei ist die Positioniervorrichtung 10 mittels der Saugnäpfe 17 an den Enden 16 der beiden Arme 15 sowie mit einem Saugnapf 17 am Schwerpunkt mit einer Dreipunktlage auf der Außenwand 101 befestigt, sodass ein Verkippen der Positioniervorrichtung 10 bzw. des Bearbeitungs- oder Diagnosesystems 1 ausgeschlossen ist. Dabei ist der Industrieroboter 21 durch den Bügel 30 zusätzlich ge- sichert, sodass ein Herausfallen des Industrieroboters 21 aus der Positioniervorrichtung 10 durch diese zusätzliche Sicherungsmaßnahme unterbunden wird.

In Fig. 15 ist ein weiterer Einsatz der Positioniervorrichtung 10 dargestellt. Dabei wird die Positioniervorrichtung an der Unterseite einer Tragfläche 104 angebracht. Alternativ kann die Positioniervorrichtung 10 bzw. das Bearbeitungs- oder Diagnosesystem 1 auch an einem Leitwerk 105 des Flugzeugs 102 befestigt und eingesetzt werden.

In Fig. 16 ist ein Bearbeitungs- oder Diagnosesystem 1 für ein Luftfahrzeug 100 dargestellt. Das Bearbeitungs- oder Diagnosesystem 1 umfasst eine Positioniervorrichtung 10 und einen Manipulator 11, insbesondere einen Industrieroboter 21. Der Manipulator 11 ist dabei mit einem zylindrischen Fuß 57 nahe seinem Schwerpunkt 56 in dem Aufnahmeelement 19 der Positioniervorrichtung 10 aufgenommen. Der Industrieroboter 21 ist mit mindestens einem Werkzeug 22, vorzugsweise mit mehreren Werkzeugen 22 ausgerüstet, mit denen eine Diagnose und/oder Bearbeitung einer Außenwand 101 eines Luftfahrzeuges 100 möglich ist. Vorzugsweise trägt der Industrieroboter 21 ein

Schneidwerkzeug 23, insbesondere ein Bohrwerkzeug 24 oder ein Fräswerkzeug 25. Der Industrieroboter 21 kann ferner ein Klebewerkzeug 27 oder eine Vorrichtung 28 zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, insbesondere eine Ultraschalleinheit 26, aufweisen, wobei die Vorrichtung 28 eine Quelle zur Emittierung von Ultraschall, Radarwellen, Röntgenstrahlen oder zur Thermographie aufweist. Der Industrieroboter 21 kann ferner eine Quelle zur Emittierung von sichtbarem Licht, insbesondere von Laserstrahlen, aufweisen, um eine zerstörungsfreie Prüfung des Luftfahrzeuges 100 zu ermöglichen. Die Positioniervorrichtung 10 ist mittels des Bügels 30 an einem Stativ befestigt. In Fig. 17 ist ein weiterer Einsatz des Bearbeitungs- oder Diagnosesystems 1 an einer Außenwand 101 eines Flugzeugrumpfes 103 dargestellt. Dabei ist die Positioniervorrichtung 10 über den Bügel 30 mit einem Stativ verbunden, welches eine Positionierung der Positioniervorrichtung 10 an der Außenwand 101 des Flugzeuges 102 erleichtert.

Die Positionierung und/oder Montage des Bearbeitungs- oder Diagnosesystems 1 kann mit einfachen Hilfsmitteln wie einem Deckenkran oder einem Gabelstapler oder einem mobilen Lastenlift erfolgen, sodass eine einfache und schnelle Montage möglich ist. Durch die Positioniervorrichtung 10 ist eine Aufnahme des Industrieroboters 21 an oder nahe seinem Massenschwerpunkt 56 möglich. Ein Bewegen des Bearbeitungs- oder Diagnosesystems 1 inklusive der Positioniervorrichtung 10 ist sowohl vom Boden als auch von einer Decke aus möglich. Die Sicherstellung der Position während des Betriebes kann ebenfalls mittels eines Krans oder eines mobilen Lastenliftes erfolgen. Somit ermöglicht die Erfindung eine Verwendung des Bearbeitungs- oder Diagnosesystems 1 oberhalb und unterhalb eines Luftfahrzeuges 100. Durch die Lagerung, welche sich nahe dem Schwerpunkt 56 befindet, ist es möglich, den Industrieroboter 21 manuell, insbesondere von nur einer Person, innerhalb der Positioniervorrichtung 10 zu bewegen. Die Sicherung der Lage erfolgt durch die Arretierbolzen 18 bzw. die Sicherungselemente 14. Durch eine Rotation des Bearbeitungssystems 1 in der Positioniervorrichtung 10 lässt sich das Bearbeitungssystem 1 auf beliebig ausgerichteten Strukturen anbringen.