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Patent Searching and Data


Title:
PROCESSING STATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/025497
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a processing station for aircraft structural components, comprising a portal processing machine (3), a clamping frame (4) for fastening at least one component (2), and a holding device arrangement (5) for receiving the clamping frame (4). The portal processing machine (3) has a portal (6), said portal supporting a processing tool (7) that defines a processing point (P). The processing tool (7) is designed such that the processing tool is pivotable with respect to the portal (6), wherein the processing tool (7) is height-adjustable with respect to the portal (6) for displacing the processing point (P) in a z-direction. The holding device arrangement (5) has at least two holding devices (8), wherein at least one holding device (8) has a drive (9) for height adjustment, and the clamping frame (4) is height-adjustable in the z-direction by means of the holding device (8).

Inventors:
VARRELMANN NILS (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/068855
Publication Date:
February 16, 2017
Filing Date:
August 08, 2016
Export Citation:
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Assignee:
BROETJE-AUTOMATION GMBH (DE)
International Classes:
B23Q1/01; B21J15/14; B64F5/00
Foreign References:
EP1223002A22002-07-17
US5920974A1999-07-13
EP0956915A21999-11-17
EP2792431A12014-10-22
EP0956915A21999-11-17
Attorney, Agent or Firm:
GOTTSCHALD, Jan (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Bearbeitungsstation für Flugzeugstrakturbauteile mit einer Portalbearbeitungsmaschine (3), einem Aufspannrahmen (4) zum Befestigen mindestens eines Bauteils (2) und einer Haltevorrichtungsanordnung (5) zur Aufnahme des Aufspannrahmens (4), wobei die Portalbearbeitungsmaschine (3) ein Portal (6) aufweist und das Portal (6) ein Bearbeitungswerkzeug (7) trägt, das einen Bearbeitungspunkt (P) definiert, wobei das Bearbeitungswerkzeug (7) gegenüber dem Portal (6) verschwenkbar ausgebildet ist, und wobei das Bearbeitungswerkzeug (7) gegenüber dem Portal (6) zur Verschiebung des Bearbeitungspunktes (P) in z-Richtung höhenverstellbar ist, wobei die Haltevorrichtungsanordnung (5) mindestens zwei Haltevorrichtungen (8) aufweist und wobei mindestens eine Haltevorrichtung (8) einen Antrieb (9) zur Höhenverstellung aufweist und der Aufspannrahmen (4) mittels der Haltevorrichtung (8) in der z-Richtung höhenverstellbar ist.

2. Bearbeitungsstation nach Ansprach 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (7) der Portal bearbeitungsmaschine (3) gegenüber dem Portal (6) derart verschwenkbar ist, dass ein Bearbeirungspunkt (P) vom Bearbeitungswerkzeug (7) in mindestens zwei unterschiedlichen Winkelstellungen des Bearbeitungswerkzeugs (7) angefahren werden kann.

3. Bearbeitungsstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtungsanordnung (5) mindestens zwei Haltevorrichtungen (8) mit je mindestens einem Antrieb (9) zur Höhenverstellung aufweist und der Aufspannrahmen (4) mittels der Haltevorrichtungen (8) in der z-Richtung höhen verstellbar ist.

4. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Portalbearbeitungsmaschine (3) einen Verstellbereich in z-Richtung aufweist und die Haltevorrichtungsanordnung (5) zusammen mit dem Aufspannrahmen (4) einen Verstellbereich in z-Richtung aufweist, vorzugsweise, dass sich die beiden Versteilbereiche in der Art überlappen, dass eine gleichbleibende Bearbeitungsstelle (Q) des Bauteils (2) in. einer höheren und einer niedrigeren Stellung der Haltevorrichtung (8) bzw. Haltevorrichtungen (8) in z-Richtung mit der Portalbearbeitungsmaschine (3) bearbeitbar ist.

5. Bearbeitungsstation nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstation (1 ) derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass ein Bauteil (2) mit definierter Kontur, das an mindestens zwei Bearbeitungsstellen (Q, Ql , Q2) zu bearbeiten ist, wobei die beiden Bearbeitungsstellen (Q, Ql, Q2) in z- Richtung weiter beabstandet sind, als der Verstellbereich der Portalbearbeitungsmaschine (3) flr dieses Bauteil (2) in z-Richtung groß ist, durch eine Höhenverstellung des Aufspannrahmens (4) mit der Portalbearbeitungsmaschine (3) an den beiden Bearbeitungsstellen (Q, Ql, Q2) bearbeitbar ist.

6. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Portalbearbeitungsmaschine (3) eine Bohrmaschine oder eine Nietmaschine oder eine Bohr/-Nietmaschine ist.

7. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Portal (6) ortsfest oder verfahrbar ist, vorzugsweise, dass das Portal (6) in eine x-Richtung verfahrbar ist, welche orthogonal zu der z- Richtung angeordnet ist, weiter vorzugsweise, dass die x-Richtung orthogonal zu einem Querträger (6a) des Portals (6) angeordnet ist.

8. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwenkanordnung (1 1 ) zum Verschwenken des Bearbeitungswerkzeugs (7) gegenüber dem Portal (6), insbesondere parallel zu einer von dem Portal (6) aufgespannten Ebene (E), vorgesehen ist, vorzugsweise, dass die Schwenkanordnung ( 1 1) ein Schwenklager (12) und/oder eine nicht lineare Führung zum Verschwenken des Bearbeitungswerkzeugs (7) gegenüber dem Portal (6) aufweist.

9. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schwenkbare Bearbeitungswerkzeug (7) ein Oberwerkzeug (7) ist, die Portalbearbeitungsmaschine (3) ein Unterwerkzeug (13) aufweist und das Oberwerkzeug (7) und das Unterwerkzeug (13) eine Werkzeuganordnung (14) bilden, wobei das Unterwerkzeug (13) ortsfest oder insbesondere in x- Richtung verfahrbar ist, vorzugsweise, dass das Unterwerkzeug (13) auf einem Schlitten (15) der Portalbearbeitungsmaschine (3) insbesondere in x-Richtung verfahrbar ist.

10. Bearbeitungsstation nach einem, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich mindestens eine Haltevorrichtung (8) länglich erstreckt und mit ihrer Längsseite entlang der x-Richtung ausgerichtet ist, und/oder, dass sich der Aufspannrahmen (4) länglich erstreckt und derart in der Haltevorrich- tungsanordnung (5) aufgenommen ist, dass seine Längsseite in x-Richtung ausgerichtet ist.

1 1. Bearbeitungsstation nach einem, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug (1), insbesondere der Schlitten ( 1 5), zwischen den Haltevorrichtungen (8) insbesondere verfahrbar angeordnet ist. 12. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtungen (8) jeweils mindestens ein Hubcle- ment (16), vorzugsweise zwei, Hubelemente (16), zur Höhenverstellung aufweisen, vorzugsweise, dass die Hubelemente (16) einzeln angetrieben sind und/oder einzeln steuerbar sind.

13. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Haltevorrichtung (8), insbesondere alle Haltevorrichtungen (8), der Haltevorrichtungsanordnung (5), verfahrbar ist bzw. sind, vorzugsweise, dass mindestens eine Haltevorrichtung (8), insbesondere alle Haltevorrichtungen (8), der Haltevorrichtungsanordnung (5) in x-Richtung verfahrbar ist bzw. sind.

14. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtungsanordnung (5) mindestens zwei Äuf- nahmen ( 17) zur Aufnahme des Aufspannrahmens (4) aufweist, insbesondere, dass die Aufnahmen ( 17) verschiebbar und/oder verfahrbar an der Haltevorrichtungsanordnung (5) zur Aufnahme unterschiedlicher Aufspannrahmen (4) angeordnet sind. 15. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstation (1) eine Steuerung ( 19) zur Höhen- Verstellung des Aufspannrahmens (4) aufweist, und/oder, dass die Bearbeitungsstation (1 ) eine Steuerung (19), insbesondere eine NC-Steuerung, zur Bewegungssteuerung der Portalbearbeitungsmaschine (3) und/oder der Haltevorrich- tungsanordnung (5) aufweist, vorzugsweise, dass die Bewegungssteuerung der Halte vorn ehtungsanordnung (5) mit der Bewegungssteuerung der Portalbearbeitungsmaschine (3) gekoppelt, insbesondere funktionsgekoppelt, ist.

16, Bearbeitungsstation für Flugzeugstrukturbauteile, insbesondere nach einem der vorhergehenden Anspräche, mit einer Portalbearbeitungsmaschine (3), einem Aufspannrahmen (4) zum Befestigen mindestens eines Bauteils (2) und einer Haltevorrichtungsanordnung (5) zur Aufnahme des Aufspannrahmens (4), wobei die Portalbearbeitungsmaschine (3) ein Portal (6) aufweist und das Portal (6) ein Bearbeitungswerkzeug (7) trägt, das einen Bearbeitungspunkt (P) definiert, wobei das Bearbeitungswerkzeug (7) gegenüber dem Portal (6) verschwenkbar ausgebildet ist, und wobei das Bearbeitungswerkzeug (7) gegenüber dem Portal (6) zur Verschiebung des Bearbeitungspunktes (P) in z-Richtung höhenverstellbar ist und wobei die Haltevorrichtungsanordnung (5) mindestens zwei Haltevorrichtungen (8) aufweist und mindestens eine Haltevorrichtung (8) ein Schwenkgelenk (21) zum Verschwenken des Aufnahmerahmens (4) aufweist.

Description:
Bearbeitungsstation

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsstation für Flugzeugstrukturbauteile ge- mäß Anspruch 1 und eine Bearbeitungsstation für Flugzeugstrukturbauteile gemäß Anspruch 16.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bearbeitungsstationen für Flugzeugstrukturbauteile bekannt. Beispielsweise ist in der EP Ö 956 915 A2 eine Bearbeitungsstation mit einer Portalnietmaschine für Flugzeugstrukturbauteile beschrieben. Bei dieser Bearbeitungsstation sind Haltevorrichtungen vorgesehen, welche an die Kontur der zu haltenden Spanten des zu fertigenden Flugzeugstrukturbauteils anpassbar sind und an welchen die Spanten einzeln direkt festgelegt sind.

Darüber hinaus sind Bearbeitungsstationen mit Haltevorrichtungen bekannt, bei denen die Komponenten eines zu fertigenden Flugzeugstrukturbauteils, bspw. Spanten und/oder Planken nicht direkt von den Haltevorrichtungen aufgenommen werden, sondern in Aufspannrahmen lösbar festgelegt werden, welche an- schließend zur Bearbeitung in die Haltevorrichtungen gehoben werden.

Flugzeugstrukturbauteile sind zumeist sehr groß. Die Abmessungen der Bearbeitungsstationen für diese hängen erheblich von der Größe der zu bearbeitenden Flugzeugstrukturbauteile ab. Sollen größere Flugzeugstrukturbauteile bearbeitet werden, wird bei der Auslegung bspw. einer Portalbearbeitungsmaschine zur Vergrößerung des Verstellbereichs des Bearbeitungswerkzeugs in der Höhe in der Regel das Portal erhöht und die Linearhöhenführung des vom Portal getragenen Bearbeitungswerkzeugs verlängert. Beide Maßnahmen bedingen im Ergebnis eine Erhöhung der Portalbearbeitungsmaschine nach oben. Hier stellt in der Regel die Hallenhöhe oder eine Kranbahn das limitierende Maß für den Verstellbereich dar. Reicht die Deckenhöhe nicht aus, um ein Flugzeugstrukturbauteil vollständig auf einer Portalbearbeitungsmaschine zu bearbeiten, wird eine weitere Portalbearbeitungsmaschine benötigt, deren Verstellbereich gegenüber der ersten relativ zu dem Flugzeugstrukturbauteil versetzt angeordnet ist und auf wel- eher der weitere Bereich des Flugzeugstrukturbauteils bearbeitet werden kann. Dies führt zu erheblichen Produktivitätseinbußen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible und kompakte Bearbeitungsstation mit einem möglichst großen Verstellbereich zur produktiven und kostengünstigen Fertigung verschiedener, auch sehr großer Flugzeugstrukturbau- teile bereitzustellen.

Gelöst wird die obige Aufgabe durch eine Bearbeitungsstation mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die vorschlagsgemäße Bearbeitungsstation weist eine Portalbearbeitungsmaschine, einen Aufspannrahmen zum Befestigen mindestens eines Bauteils und eine Haltevorrichtungsanordnung zur Aufnahme des Aufspannrahmens auf. Der Aufspannrahmen ermöglicht es, das Bauteil oder die Komponenten des Bauteils an dem Aufspannrahmen außerhalb der Portalbearbeitungsmaschine lösbar fest- zulegen und auszurichten. Hierdurch werden Rüstzeiten an der Bearbeitungsmaschine reduziert und die Produktivität gesteigert.

Die Portalbearbeitungsmaschine weist ferner ein Portal auf, welches ein Bearbeitungswerkzeug trägt, das einen Bearbeitungspunkt definiert. Das Bearbeitungs- Werkzeug ist gegenüber dem Portal verschwenkbar ausgebildet und gegenüber dem Portal zur Verschiebung des Bearbeitungspunktes in z-Richtung höhenverstellbar.

Zudem weist die Haltevorrichtungsanordnung mindestens zwei Haltevorrichtun- gen auf. Mindestens eine Haltevorrichtung der Haltevorrichtungsanordnung weist einen Antrieb zur Höhenverstellung auf. Hierdurch ist der Aufspannrahmen mittels der Haltevorrichtungen in der z-Richtung zumindest teilweise höhenverstellbar. Dadurch, dass sowohl das Bearbeitungswerkzeug höhenverstellbar in der z- Richtung ist, als auch der Aufspannrahmen mittels der mindestens einen höhenverstellbaren Haltevorrichtung in der z-Richtung höhenverstellbar ist, kann der resultierende Verstellbereich in z-Richtung insgesamt erhöht werden, ohne dass das Portal und die Linearhöhenfuhrung desselben verändert werden müssen. Durch die Festlegung des Bauteils, insbesondere seiner Komponenten auf dem Aufspannrahmen, bleiben diese bei der Höhenverstellung genau ausgerichtet und ermöglichen auch bei einer Höhenverstellung der mindestens einen Haltevorrichtung eine hohe Fertigungsproduktivität.

Insgesamt wird ein kompaktes Maschinendesign bei hoher Bauteilflexibilität und einem großen Verstellbereich und damit eine produktive und kostengünstige Fertigung unterschiedlicher, auch sehr großer Flugzeugstrukturbauteile ermöglicht. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß dem Anspruch 3 sieht vor, dass die Haltevorrichtungsanordnung mindestens zwei Haltevorrichtungen mit je mindestens einem Antrieb zur Höhenverstellung aufweist und der Aufspannrahmen mittels der Haltevorrichtungen in der z-Richtung höhenverstellbar ist. Hierdurch wird eine symmetrische, insbesondere parallele Höhenverstellung des Aufspannrahmens ermöglicht.

Gemäß Anspruch 4 wird vorgeschlagen, dass die Portalbearbeitungsmaschine einen Verstellbereich in z-Richtung aufweist. Die Haltevorrichtungsanordnung zusammen mit dem Aufspannrahmen weist einen Verstellbereich in z-Richtung auf. Vorzugsweise überlappen sich die beiden Verstellbereiche in der Art, dass eine gleichbleibende Bearbeitungsstelle des Bauteils in einer höheren und einer niedrigeren Stellung der Haltevorrichtung bzw. Haltevorrichtungen in z- Richtung mit der Portalbearbeitungsmaschine bearbeitbar ist. Die Bearbeitungsstation kann gemäß Anspruch 5 derart eingerichtet und ausgebildet sein, dass ein Bauteil mit definierter Kontur, das an mindestens zwei Bearbeitungsstellen bearbeitet werden soll und bei dem die beiden Bearbeitungsstellen in z-Richtung weiter beabstandet sind, als der Verstellbereich der Portalbearbeitungsmaschine für dieses Bauteil in z-Richtung groß ist, durch eine Hö- henverstellung des Aufspannrahmens mit der Portalbearbeitungsmaschine an den beiden Bearbeitungsstellen bearbeitbar ist. Auf diese Weise wird ein sehr großer Gesamtverstellbereich der Bearbeitungsstation in z-Richtung erreicht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine Haltevorrich- hing sich länglich erstreckt und mit ihrer Längsseite entlang der x-Richtung ausgerichtet ist und/oder dass sich der Aufspannrahmen länglich erstreckt und derart in der Haltevorrichtungsanordnung aufgenommen ist, dass seine Längsseite in x- Richtung ausgerichtet ist (Anspruch 10). Auf diese Weise kann ein Unterwerkzeug der Portalbearbeitungsmaschine gut zwischen den Haltevorrichtungen angeordnet und/oder bewegt werden.

Vorzugsweise weisen die Haltevorrichtungen jeweils mindestens ein, bevorzugt zwei, Hubelemente zur Höhenverstellung auf (Anspruch 12). Weiter vorzugsweise sind die Hubelemente einzeln angetrieben und/oder einzeln steuerbar. Hierdurch ist eine individuell an die Bauteilgeometrie angepasste Höhenverstel- lung des Aufspannrahmens möglich. Insbesondere ist eine Neigung des Bauteils über ein unterschiedliches Antreiben der Hubelemente möglich.

Gemäß Anspruch 15 wird vorgeschlagen, dass die Bearbeitungsstation eine Steuerung zur Höhenverstellung des Aufspannrahmens aufweist, und/oder, dass die Bearbeitungsstation eine Steuerung, insbesondere eine NC-Steuerung, zur Bewegungssteuerung der Portalbearbeitungsmaschine und/oder der Haltevorrichtungsanordnung aufweist. Vorzugsweise ist die Bewegungssteuerung der Haltevorrichtungsanordnung mit der Bewegungssteuerung der Portalbearbeitungsmaschine gekoppelt, insbesondere funktionsgekoppelt. Besonders vorzugsweise er- folgt die Steuerung der gesamten Bearbeitungsstation über eine NC-Steuerung. Hierdurch wird eine besonders effiziente Steuerung der Bearbeitungsstation ermöglicht.

Darüber hinaus wird die obige Aufgabe durch eine Bearbeitungsstation mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Durch ein Schwenkgelenk an mindestens einer Haltevorrichtung kann zum einen das Beladen und Entladen der Haltevorrichtungsanordnung mit einem Aufspannrahmen erleichtert werden, zum anderen kann der Verstellbereich in z-Richtung durch ein teilweises Verschwenken des Schwenkgelenks vergrößert werden. Insofern ergeben sich die gleichen Vorteile wie zuvor im Zusammenhang mit Anspruch 1 beschrieben. Durch das Verschwenken zum Beladen und Entladen kann das Beladen und Entladen bspw. anstatt mit einem Kran auch mit einem Flurförderfahrzeug durchgeführt werden. Dann ist es bei begrenzter Hallenhöhe möglich, das Portal größer zu dimensionieren, denn zwischen Portal und Decke der Halle ist das Vorsehen einer Kran- bahn zum Be- und Entladen der Haltevorrichtungsanordnung mit dem Aufspann- rahmen nicht mehr notwendig. Der Arbeitsbereich der Maschine kann vergrößert werden.

Die Bearbeitungsstation kann alle zuvor und in den Ansprüchen beschriebenen Merkmale einzeln oder in Kombination aufweisen. Dieselben Vorteile ergeben sich entsprechend.

Verfahrensmäßig kann die obige Aufgabe durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gelöst werden.

Das Verfahren dient dem Bearbeiten eines Flugzeugstrukturbauteils mit einer Bearbeitungsstation, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - einen ersten Bearbeitungsschritt an einer ersten Bearbeitungsstelle eines

Bauteils mit einer definierten Kontur,

ein Verfahren des Bearbeitungswerkzeugs mit einem Bewegungsanteil in z-Richtung und ein Verfahren des Bauteils mit einem Bewegungsanteil in z-Richtung,

- einen zweiten Bearbeitungsschritt an einer zweiten Bearbeitungsstelle des Bauteils, wobei die zweite Bearbeitungsstelle in z-Richtung höher oder tiefer als die erste Bearbeitungsstelle liegt.

In einer Weiterbildung des Verfahrens sind die beiden Bearbeitungsstellen in z- Richtung weiter beabstandet, als der Verstellbereich der Portalbearbeitungsmaschine für dieses Bauteil in z-Richtung groß ist.

Zwischen dem ersten und dem zweiten Bearbeitungsschritt können ein oder mehrere Bearbeitungsschritte des Bauteils liegen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine vorschlagsgemäße Bearbeitungsstation für Flugzeugstruktur- bauteile in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Bearbeitungsstation aus Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 3 die Bearbeitungsstation aus Fig. 2 in einer Frontansicht bei der Bearbeitung einer ersten Bearbeitungsstelle,

Fig. 4 die Bearbeitungsstation aus der Fig. 2 bei der Bearbeitung an einer zweiten Bearbeitungsstelle,

Fig. 5 eine Bearbeitungsstation gemäß eines weiteren Ausführungsbei- spiets in einer schematischen Darstellung in einer Frontansicht.

Fig. 1 zeigt eine Bearbeitungsstation 1 für Flugzeugstrukturbauteile 2 mit einer Portalbearbeitungsmaschine 3, einem Aufspannrahmen 4 zum Befestigen mindestens eines Bauteils 2 und einer Haltevomchtungsanordnung 5 zur Aufnahme des Aufspannrahmens 4.

Im Ausführungsbeispiel ist die Portalbearbeitungsmaschine 3 eine Bohr- Nietmaschine. Die Portalbearbeitungsmaschine 3 kann jedoch auch eine andere Bearbeitungsmaschine sein, bspw. eine Bohrmaschine oder eine Nietmaschine. Ferner kann die Portalbearbeitungsmaschine 3 als Tape-Legemaschine oder Faser-Legemaschine ausgebildet sein.

Die Portalbearbeitungsmaschine 3 weist ein Portal 6 auf. Von diesem Portal 6 wird ein Bearbeitungswerkzeug 7 getragen, welches einen Bearbeitungspunkt P definiert.

Das Bearbeitungswerkzeug 7 ist gegenüber dem Portal 6 verschwenkbar ausgebildet. Darüber hinaus ist das Bearbeitungswerkzeug 7 gegenüber dem Portal 6 zur Verschiebung des Bearbeitungspunktes P in z-Richtung höhenverstellbar.

Hier und vorzugsweise ist das Bearbeitungs Werkzeug 7 der Portalbearbeitungsmaschine 3 gegenüber dem Portal 6 derart verschwenkbar, dass ein Bearbeitungspunkt P vom Bearbeitungswerkzeug 7 in mindestens zwei unterschiedlichen Winkelstellungen des Bearbeitungswerkzeugs 7 angefahren werden kann. Die Haltevorrichtungsanordnung 5 weist mindestens zwei Haltevorrichtungen 8 auf. Mindestens eine der Haltevorrichtungen 8 weist einen Antrieb 9 zur Höhenverstellung auf. Der Aufspannrahmen 4 ist mittels der mindestens einen höhenverstellbaren Haltevorrichtung 8 in der z-Richtung höhenverstellbar. Hier und vorzugsweise weist die Haltevorrichtungsanordnung 5 mindestens zwei Haltevorrichtungen 8 mit je mindestens einem Antrieb 9 zur Höhenverstellung auf und der Aufspannrahmen 4 ist mittels der Haltevorrichtung 8 in z-Richtung höhenverstellbar. Üblicherweise ist die z-Richtung orthogonal zum Boden ausgerichtet. Die Portalbearbeitungsmaschine 3 weist einen Verstellbereich VP in z-Richtung auf. Weiter weist auch die Haltevorrichtungsanordnung 5 zusammen mit dem Aufspannrahmen 4 einen Verstellbereich VH in z-Richtung auf, vgl. Fig. 2. Der Verstellbereich VP der Portalbearbeitungsmaschine 3 ist insofern von der Geometrie des Bauteils 2 abhängig, als dass, bspw. beim Nieten oder Bohren, vom Bearbeitungswerkzeug 7 eine definierte Ausrichtung zum Bauteil 2 eingenommen werden muss. Zumeist muss das Bearbeitungswerkzeug 7 zur Bearbeitung im Lot auf die Oberfläche des Bauteils 2 an der Bearbeitungsstelle Q ausge- richtet sein. Folglich setzt sich hier und vorzugsweise der Verstellbereich der Portalbearbeitungsmaschine 3 im Sinne eines bauteilkonturspezifischen Gesamtverstellbereichs VP in z-Richtung aus einem Linearverstellbereich VL in z- Richtung und einem Schwenkverstellbereich VS in z-Richtung zusammen. Zumeist hängt der Linearverstellbereich VL von der Länge der Linearhöhenfüh- rung 10 und der Schwenkverstellbereich VS von der erforderlichen Winkelstellung des Bearbeitungswerkzeugs 7 für die zu bearbeitende Bearbeitungsstelle Q und dem Abstand zwischen dem Bearbeitungspunkt P des Bearbeitungswerkzeugs 7 und der bzw. den Schwenkachsen A 1, B 1, A2, B2 ab. Bei der Bearbei- tung sind der bearbeitungswerkzeugseitig definierte Bearbeitungspunkt P und die bauteilseitig definierte Bearbeitungsstelle Q kongruent.

Der Verstellbereich VP der Portalbearbeitungsmaschine 3 und der Verstellbereich VH der Haltevorrichtungsanordnung 5 können sich derart überlappen, dass eine gleichbleibende Bearbeitungsstelle Q des Bauteils 2 in einer höheren und einer niedrigeren Stellung der Haltevorrichtung 8 bzw. Haltevorrichtungen 8 in z-Richtung mit der Portalbearbeitungsmaschine 3 bearbeitbar ist.

Das Bauteil 2 im Ausfuhrungsbeispiel besteht aus mehreren Komponenten, hier Spanten 2a und Planken 2b, welche von der Portalbearbeitungsmaschine 3 gebohrt und genietet werden.

Das Bauteil 2 weist eine definierte Kontur auf und wird an mindestens zwei Bearbeitungsstellen Ql , Q2 von der Portalbearbeitungsmaschine 3 bearbeitet. Die beiden Bearbeitungsstellen Ql und Q2 sind in z-Richtung weiter beabstandet, als der Verstellbereich der Portalbearbeitungsmaschine 3 für dieses Bauteil 2 in z- Richtung groß ist. Dies wird durch das jeweils gestrichelt dargestellten Oberwerkzeug 7 in den Fig. 3 und 4 verdeutlicht. Während in Fig. 3 die Bearbeitungsstelle Ql nicht erreicht werden kann, da die Linearhöhenführung 10 zu kurz ist, kann in der Stellung der Fig. 4 die obere Bearbeitungsstelle Q2 nicht erreicht werden, da das Bauteil 2 und das als Oberwerkzeug 7 ausgebildete Bearbeitungswerkzeug 7 dabei kollidieren würden. Dieser Fall ist gestrichelt in Fig. 4 gezeigt.

Dennoch ist die Bearbeitungsstation 1 derart eingerichtet und ausgebildet, dass durch eine Höhenverstellung des Aufspannrahmens 4 das Bauteil 2 mit der Portalbearbeitungsmaschine 3 an den beiden Bearbeitungsstellen Ql, Q2 bearbeitbar ist, wie die beiden Fig. 3 und 4 verdeutlichen. Die im oberen Bereich des Bau- teils 2 durchzuführenden Bearbeitungsschritte können bei einer abgesenkten Stellung der Haltevorrichtungsanordnung 4 bearbeitet werden, wie in Fig. 3 gezeigt. Die im unteren Bereich des Bauteils 2 durchzuführenden Bearbeitungsschritte können in einer höheren Stellung der Haltevorrichtungsanordnung 4 bearbeitet werden, wie in Fig. 4 gezeigt. Wie ebenfalls in diesen beiden Figuren zu erkennen ist, ist eine höhere Portalbearbeitungsmaschine 3 zur Vergrößerung hier nicht verwendbar, da aufgrund der geringen Deckenhöhe h eine höhere Maschine nicht stellbar ist. Durch die Höhenverstellung des Aufspannrahmens 4 mittels der Haltevorrichtungen 8 ist also eine Vergrößerung des Gesamtverstellbereichs möglich. Das Portal 6 weist zwei Säulen 6b auf, zwischen denen der Querträger 6a angeordnet ist. Das Portal 6 ist hier und vorzugsweise als Doppelportal ausgebildet. Es kann jedoch auch als Einzelportal ausgebildet sein. Das Portal 6 der Bearbeitungsstation 1 kann ortsfest oder verfahrbar ausgebildet sein. Hier und vorzugsweise ist das Portal 6 in eine x-Richtung verfahrbar, welche orthogonal zu der z-Richtung angeordnet ist und zusätzlich ebenfalls orthogonal zu einem Querträger 6a des Portals 6 angeordnet sein kann. Bevorzugt ist das Portal 6 in einer Führung verfahrbar. Die Bewegungsachse ist in der schema- tischen Darstellung der Fig. 2 die X 1 - Achse.

Der Querträger 6a des Portals 6 erstreckt sich bevorzugt in einer y-Richtung. An dem Querträger 6a ist die Linearhöhenfuhrung 10 entlang einer Achse Yl in y- Richtung verfahrbar, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Richtungen x, y und z spannen hier und vorzugsweise ein kartesisches Koordinatensystem auf.

Die Höhenverstellung des Bearbeitungswerkzeugs 7 erfolgt wiederum über die Linearhöhenführung 10. Gegenüber dieser, und damit auch gegenüber dem Portal 6, ist das Bearbeitungswerkzeug 7 verschwenkbar ausgebildet. Hierzu weist die Portalbearbeitungsmaschine 3 zum Verschwenken des Bearbeitungs Werkzeugs 7 gegenüber dem Portal 6 eine Schwenkanordnung 1 1 auf, welche insbesondere parallel zu einer von dem Portal 6 aufgespannten Ebene vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Schwenkanordnung 1 1 ein Schwenklager 12 a, vorzugsweise ein zweites Schwenklager 12b zum Verschwenken des Bearbeitungswerkzeugs 7 gegenüber dem Portal 6 aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann die Schwenkanordnung 1 1 eine nicht gezeigte nicht lineare Führung zum Verschwenken des Bearbeitungswerkzeugs 7 gegenüber dem Portal 6 aufweisen.

Das Bearbeitungswerkzeug 7 kann gegenüber dem Querträger 6a insbesondere entlang einer linearen Führung oder der nicht linearen Führung verfahrbar sein.

Im Ausführungsbeispiel ist das Bearbeitungs Werkzeug 7 zunächst um eine Achse AI, welche parallel zur x-Richtung verläuft verschwenkbar. Zusätzlich kann die Schwenkanordnung 1 1 auch noch eine weitere Schwenkachse bereitstellen, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fall ist. Hier ist das Bearbeitungswerkzeug 7 zusätzlich um eine Bl -Achse verschwenkbar. Die Ausrichtung der Schwenkachse B l ist von der Schwenkstellung um die AI -Achse abhängig. Die Bl -Achse liegt bevorzugt in einer Ebene durch das Portal 6.

Vorzugsweise, kann das Bearbeitungswerkzeug der Bearbeitungsmaschine somit gegenüber dem Portal derart um den Bearbeitungspunkt verschwenkbar sein, dass ein Bearbeitungspunkt vom Bearbeitungswerkzeug in mindestens zwei unterschiedlichen Winkelstellungen des Bearbeitungswerkzeugs gegenüber der x-Achse und/oder in mindestens zwei unterschiedlichen Winkelstellungen des Bearbeitungswerkzeugs gegenüber der y-Achse angefahren werden kann.

Hier und vorzugsweise ist das schwenkbare Bearbeitungswerkzeug 7 ein Oberwerkzeug 7. Ferner weist die Portalbearbeitungsmaschine 3 vorzugsweise ein Unterwerkzeug 13 auf, wobei das Oberwerkzeug 7 und das Unterwerkzeug 13 eine Werkzeuganordnung 14 bilden. Das Unterwerkzeug 13 kann ortsfest oder insbesondere in x-Richtung verfahrbar ausgebildet sein, wie Letzteres in den Ausführungsbeispielen der Fall ist. Vorzugsweise ist das Unterwerkzeug 13 auf einem Schlitten 15 der Portalbearbeitungsmaschine 3, insbesondere in x- Richtung, verfahrbar. Bevorzugt ist eine Bewegung des Schlittens 15 durch eine Führung geführt.

Das Unterwerkzeug 13 hat hier dieselben Bewegungs-Freiheitsgerade wie das Oberwerkzeug 7. In x-Richtung ist es entlang der Achse X2 mit dem Schlitten 15 verfahrbar. Gegenüber dem Schlitten 15 kann das Unterwerkzeug 13 sowohl in y-Richtung entlang der Achse Y2 als auch in z-Richtung entlang der Achse Z2 verfahren werden. Auch das Unterwerkzeug 13 ist gegenüber einer Linearhöhen- führung 10 des Schlittens 15 über eine Schwenkanordnung um eine Achse A2 und eine Achse B2 verschwenkbar. Die Achsen sind vorzugsweise analog zu den korrespondierenden Achsen AI und Bl des Portals 6 angeordnet.

Für die Bearbeitung des Bauteils 2 wirken das Oberwerkzeug 7 und Unterwerkzeug 13 zusammen. Sie haben vorzugsweise einen gemeinsamen Bearbeitungspunkt P. Zwar ist es vorteilhaft, wenn das Oberwerkzeug 7 und das Unterwerkzeug 13 unabhängig voneinander verfahrbar sind, hier und vorzugsweise sind das Oberwerkzeug 7 und das Unterwerkzeug 13 jedoch steuerungstechnisch koppel- bar, sodass sie eine gemeinsame Werkzeugwirkachse W bilden und diese beim Verfahren beibehalten.

Das Bearbeitungs Werkzeug 7 bzw. das Oberwerkzeug 7 und/oder das Unter- Werkzeug 13 können um eine Werkzeugachse W rotieren und/oder entlang der Werkzeugachse W eine Zustellbewegung in Richtung des Bauteils 2 zur Bearbeitung desselben ausfuhren.

Bevorzugt weist das Oberwerkzeug 7 ein Bohrwerkzeug und/oder Nietwerkzeug auf. Ferner kann eine insbesondere automatische Werkzeugwechseleinrichtung vorgesehen sein. Das Unterwerkzeug 13 ist bevorzugt als Gegenlager ausgebildet. Es kann ein nicht gezeigtes Zustellglied zum Nieten aufweisen. Natürlich kann im Sinne einer Bewegungsumkehr auch das Unterwerkzeug 7 ein Bohrwerkzeug und/oder Nietwerkzeug aufweisen sowie ggf. eine insbesondere auto- matische Werkzeugwechseleinrichtung. In diesem Fall kann das Oberwerkzeug ein Gegenlager ggf. mit Zustellglied bilden.

Nachdem die Bearbeitungsmaschine 3 vorstehend beschrieben wurde, soll nun auf die Haltevorrichtungsanordnung 5 eingegangen werden.

Vorzugsweise erstreckt sich mindestens eine Haltevorrichtung 8 länglich und ist mit ihrer Längsseite entlang der x-Richtung ausgerichtet. Zusätzlich oder alternativ kann sich der Aufspannrahmen 4 länglich erstrecken und derart in der Haltevorrichtungsanordnung 5 aufgenommen sein, dass seine Längsseite in x- Richtung gerichtet ist. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft, wenn das Unterwerkzeug 13, insbesondere der Schlitten 15, zwischen den Haltevorrichtungen 8 angeordnet ist. Das Unterwerkzeug 13 kann dann ohne größere Verstellwege zum Unterfahren der Haltevorrichtungen 8 das Bauteil 2 bearbeiten. Diese Merkmale des Unterwerkzeugs 13 sind natürlich auch bei nicht in x- Richtung erstreckten Haltevorrichtungen 8 beziehungsweise Aufspannrahmen 4 denkbar.

Hier und vorzugsweise sind die Haltevorrichtungen 8 und/oder Aufspannrahmen 4 von dem Portal 6 insbesondere vollständig überfahrbar. Zusätzlich oder alter- nativ sind die Haltevorrichtungen 8 und/oder Aufspannrahmen 4 von dem Schlitten 15 insbesondere vollständig unterfahrbar. Hier und vorzugsweise weisen die Haltevorrichtungen 8 jeweils mindestens ein, bevorzugt zwei Hubelemente 16 auf, wobei die Hubelemente 16 einzeln angetrieben sind und/oder einzeln steuerbar sind. Hierdurch wird eine dezentrale und sehr flexible Steuerung der Haltevorrichtung 8 ermöglicht. Vorzugsweise sind die Hubelemente 16 jedoch auch synchronisiert betreibbar.

Der Antrieb 9 der Haltevorrichtungen 8 bzw. der Hubelemente 16 kann motorisch, hydraulisch und/oder pneumatisch ausgelegt sein. Hier weisen die Hube- lemente 16 einen Gewindespindelantrieb auf. Die Hubelemente 16 sind jeweils vorzugsweise als Teleskopelement ausgebildet. Grundsätzlich ist jedoch auch beispielsweise die Realisierung eines Hubelements 16 nach Art einer Hubschere denkbar. Bevorzugt erstreckt und/oder bewegt sich das Hubelement 16 im Wesentlichen orthogonal zu einer Ebene durch den Aufspannrahmen 4, insbesonde- re parallel zur z-Richtung.

Vorzugsweise weist die Haltevorrichtungsanordnung 5 mindestens drei, insbesondere mindestens vier Hubelemente 16 auf. Um einen besonders stabilen Stand und eine gut regelbare Kinematik zu erhalten, weist die Haltevorrichtungsanord- nung 5 vorzugsweise genau vier Hubelemente 16 auf. Es können aber auch beispielsweise genau sechs oder genau acht Hubelemente 16 vorgesehen sein. Die Haltevorrichtungsanordnung 5 weist vorzugsweise genau zwei Halte Vorrichtungen 8 auf. Unabhängig hiervon, können die Haltevorrichtungen 8 unverbunden oder auch beispielsweise über Streben verbunden, insbesondere über Querstre- ben verbunden sein. Im Ausfuhrungsbeispiel sind die beiden Haltevomchtungen 8 unverbunden.

Die Haltevorrichtungsanordnung 5 können mindestens zwei Aufnahmen 17 zur Aufnahme des Aufspannrahmens 4 aufweisen. Die Aufnahmen 17 können insbe- sondere verschiebbar oder verfahrbar an der Haltevorrichtungsanordnung 5 zur Aufnahme unterschiedlicher Aufspannrahmen 4 angeordnet sein. Vorzugsweise weisen die Haltevorrichtungen 8 einen Träger 18 auf, an dem vorzugsweise die Aufnahmen fest und/oder verschiebbar und/oder verfahrbar angeordnet sind. Im Ausfuhrungsbeispiel sind die Aufnahmen in x-Richtung verschiebbar angeord- net. Sie können jedoch auch in x-Richtung verfahrbar ausgebildet sein. Der Aufspannrahmen 4 kann an der Haltevorrichtung 8 lösbar festgelegt werden. Der Träger 18 wird von zwei Hubelementen 16 getragen. Die beiden Hubelemente 16 und der Träger 18 mit dem ihm zugeordneten Aufnahmen 17 bilden eine Haltevorrichtung 8.

Vorzugsweise sind die Aufnahmen 17 als Rahmenspannsystem zur lösbar festlegbaren Aufnahme des Aufspannrahrnens 4 ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann die Bearbeitungsstation 1 eine Steuerung 19 zur Höhenverstellung des Aufspannrahmens 4 aufweisen. Insbesondere kann die Bearbeitungsstation 1 eine Steuerung 19, insbesondere eine NC-Steuerung, zur Bewegungssteuerung der Portalbearbeitungsmaschine 3 und/oder der Haltevorrichtungsanordnung 5 aufweisen. Besonders bevorzugt sind die Bewegungssteuerung der Haltevorrichtungsanordnung 5 und die Bewegungssteuerung der Portalbearbeitungsmaschine 3 gekoppelt, insbesondere funktionsgekoppelt. Auf diese Weise kann besonders bevorzugt durch eine einzige NC-Steuerung 19 der Bearbeitungsprozess einschließlich der Bewegungen sowohl der Portalbearbeitungsmaschine 3 als auch der Haltevorrichtungsanordnung 5 gesteuert werden.

Durch die Steuerung 19, insbesondere der NC-Steuerung, sind bevorzugt das Oberwerkzeug 7 und das Unterwerkzeug 13 miteinander bewegungsgekoppelt, bevorzugt derart bewegungsgekoppelt, dass die Werkzeugachse Wl des Oberwerkzeugs 7 und die Werkzeugachse W2 des Unterwerkzeugs 13 beim Verfahren des Ober- und Unterwerkzeugs 7, 13 koaxial, insbesondere auf den Bearbeitungspunkt P hin ausgerichtet, sind bzw. bleiben.

In der Fig. 5 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel dargestellt, welches sich im Wesentlichen in drei Punkten von dem der Fig. 1 bis 4 unterscheidet. Diese drei Merkmale können jedoch auch jeweils einzeln Anwendung finden.

Erstens, weist mindestens eine Haltevorrichtung 8 ein Schwenkgelenk 21 zum Verschwenken des Aufnahmerahmens 4 auf. Bevorzugt ist das Schwenkgelenk 21 verriegelbar, insbesondere in den Schwenkendlagen. Zum Verriegeln und/oder Halten der Haltevorrichtung 8 können in den Schwenkendlagen Anschläge 22 vorgesehen sein. Die Schwenkachse des Schwenkgelenks 21 kann außerhalb einer Hüllkurve des Bauteils 2 bei einem Schwenken um die Schwenkachse S liegen. Bevorzugt ist das Schwenkgelenk 21 einzig um eine feststehende Achse verschwenkbar. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Schwenkgelenk 21 um mehrere Achsen verschwenkbar ist, beispielsweise wenn es als Kugelgelenk ausgebildet ist. Zweitens, kann mindestens eine Haltevorrichtung 8 mindestens ein Gelenk 24, insbesondere Kugelgelenk, zur schwenkbaren Anlenkung des Aufspannrahmens 4 um die x-Achse und/oder y~Achse aufweisen. Vorzugsweise weist die Haltevorrichtung 8 ferner ein nicht gezeigtes Positionierelement zum definierten Ausrichten des Gelenks 24 bzw. der Gelenke 24 in einer Belade-Entiade-Stellung zum Beladen und/oder Entladen der Haltevomchtungsanordnung 5 mit einem Aufspannrahmen 4 auf. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 weist jedes Hubelement 16 ein Gelenk 24 auf. Die Gelenke 24 dienen dem definierten Halten des Aufspannrahmens 4 bei unterschiedlich hoch eingestellten Haltevorrichtungen 8 und/oder Hubelementen 16. Die Haltevorrichtungen 8 können nicht gezeigte Längenausgleichseinrichtungen zwischen ihren Aufnahmen 17 aufweisen, so dass der Aufspannrahmen 4 auch in unterschiedlichen Winkelstellungen sicher und in definierter Position gehalten wird.

Drittens, kann mindestens eine Haltevorrichtung 8, insbesondere die Haltevor- richtungsanordnung 5 verfahrbar sein. Im Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 5 sind alle Haltevorrichtungen 8 der Haltevorrichtungsanordnung 5 verfahrbar. Hier und vorzugsweise sind die Haltevorrichtungen 8 oder die Haltevorrichtungsanord- nungen 5 in x-Richtung verfahrbar. Das Be- und Entladen der Haltevorrichtungsanordnung 5 der Fig. 5 kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen.

Zum einen können die Haltevorrichtungen 8 in eine Belade-Entiade-Stellung gefahren werden, in der ein Positionierelement die Gelenke 24 in einer definierten Stellung hält. Dies kann beispielsweise eine ganz abgesenkte Stellung der Haltevorrichtungen 8 sein. Danach kann der Aufspannrahmen 4 auf die Aufnahmen auf und/oder abgeladen werden.

Zum anderen kann der Aufspannrahmen 4 mittels des Schwenkgelenks 21 in eine andere Belade-Entiade-Stellung geschwenkt werden. Bevorzugt wird der Aufspannrahmen dabei wie in Fig. 5 gezeigt über die Führung des Portals 6 hin- weggeschwenkt. Hierdurch kann der Aufspannrahmen 4 sehr leicht beispielsweise mit einem Flurförderfahrzeug zum Be- und/oder Entladen der Bearbeitungsstation 1 abgesetzt und/oder aufgenommen werden. Wird die Portalbearbeitungsmaschine 3 mit einem Flurförderfahrzeug Be- und Entladen, muss für einen Kran zwischen der Portalbearbeitungsmaschine 3 und der Decke 25 kein Verfahrraum vorgesehen werden, so dass die Portalbearbeitungsmaschine 3 höher ausgelegt werden kann.

Die vorgeschlagenen Bearbeitungsstationen 1 ennöglichen ein kompaktes Ma- schinendesign bei hoher Bauteilflexibilität und einem großen Verstellbereich und damit eine produktive und kostengünstige Fertigung unterschiedlicher, auch sehr großer Flugzeugstrukturbauteile.