Algemeen
Airbus robotisering montage vliegtugelvleugels
De robot krult zich als een slang door een nauwe opening in de binnenruimte van de vleugel (foto: Fraunhofer IWU)

Het Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz (D) doet voor vliegtuigbouwer Airbus onderzoek om productieprocessen in de vliegtuigbouw moderniseren. Vliegtuigvleugels worden tot nu toe handmatig gemonteerd. In de toekomst kan dit proces worden geautomatiseerd. Een nieuw soort, slangvormige robot is in staat om zelfs in de uiterste hoekjes van de vleugel te komen, om daar de componenten vast te schroeven.

Het gebruik van vliegtuigen is de laatste tientallen jaren razend snel toegenomen. De vliegtuigbouwer Airbus gaat er van uit, dat dit tot 2030 nog drie keer zoveel wordt. De luchthaven van Frankfurt heeft bijvoorbeeld op één dag meer dan 1300 starts en landingen. Dat komt overeen met een passagiersaantal van ongeveer 155.000 per dag alleen in Frankfurt. Om een dergelijk grote behoefte aan transportmiddelen af te dekken, is het noodzakelijk om in de productieketen te automatiseren.

Montage vliegtuigvleugels is arbeidsintensief

De montage van een vliegtuig wordt momenteel voornamelijk met de hand uitgevoerd. Om de productie te kunnen opvoeren moeten manuele handelingen geautomatiseerd worden. Bij een aantal processen in de vliegtuigbouw is dat probleemloos mogelijk. De montage van de vliegtuigvleugels vormt een echte uitdaging. De reden: het proces verloopt vooral aan de binnenkant van de vleugels, in naast elkaar liggende kamers. De toegang tot deze werkruimtes loopt via mangaten. Dat is voor het montagepersoneel erg vermoeiend: kruipen door openingen van slechts 45 x 25 cm in de vleugel, om daar de componenten van de vleugels met pasbouten te bevestigen en de naden af te dichten.

Per vleugel zijn er ongeveer drieduizend pasboringen. Dit vormt dus een tijdrovende, lichamelijk zware en vermoeiende procedure. Daar bovenop komen nog belastingen voor de gezondheid in de vorm van dampen, die ontstaan bij het kitten.

Slank robotsysteem voor in moeilijke hoeken

Conventionele industriële robots kunnen niet door nauwe openingen. Met hun starre armen bereiken ze ook niet de uiterste hoeken in de wel 5 m lange werkruimte. Hiervoor is een slanke robot nodig, die bovendien onder hoeken kan werken. Dit model met beweeglijke armen is ontwikkeld door onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz. “De robot bestaat uit acht as-gewricht combinaties. Door de achter elkaar gekoppelde, korte draai- en knikkoppelingen kan hij door zeer nauwe openingen komen en door de verst liggende hoeken van de kamers slingeren. We noemen hem daarom ook slangenrobot”, zegt Marco Breitfeld, verantwoordelijk projectleider aan het IWU.

Het werktuig wordt bevestigd aan het voorste deel van de acht armen. Als alternatief kan er ook een camera voor inspectiedoeleinden worden aangebracht. De robot met een totale lengte van 2,5 m is in staat om naast zijn eigen gewicht tot 15 kg zware gereedschappen te dragen.

Nieuw patent robotbewegingen

De robotbewegingen worden aangedreven door een uitgekiend mechanisme. De aandrijving wordt momenteel aangemeld voor een patentaanvraag. Vanwege de compacte bouw van de aparte robot armen valt de conventionele motor af. Breitfeld en zijn team hebben in elk van de acht armen en zeer kleine motor ingebouwd. Toch levert dit voor de aandrijving een zeer hoog draaimoment van maximaal 500 Nm. In combinatie met een trekkabel en een spindelaandrijving zorgt het voor een grote beweeglijkheid van de aparte armen, die elk binnen een gebied van 90° kunnen worden verdraaid.

“Het aandrijfconcept maakt een toepassing mogelijk, waar grote krachten en momenten in nauwe ruimtes noodzakelijk zijn. In de vliegtuigbouw, maar ook in de carrosseriebouw van auto’s of in krachtcentrales heeft men behoefte aan dergelijke compacte automatiseringsoplossingen”, aldus Breitfeld.

Robot op mobiel platform

Het is de bedoeling, om de 60 kg wegende robot op een mobiel platform of op een rail te monteren, zodat hij langs de onderkant van de vliegtuigvleugels kan rijden en hij elke kamer in kan konkelen. Hiervoor kan men terugvallen op een mobiel robotplatform, zoals dit ondanks werd gepresenteerd in het EU-Projekt Valeri door het Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und Automatisierung IFF.

De onderzoekers van het IWU testen momenteel het mechanische concept en de besturing. Van 3 tot 6 juni presenteert men een demonstratiemodel van de binnenruimterobot op de Messe Automatica in München (Hal B4, Stand 228). Voor het eind van 2014 moet een compleet opgebouwd systeem, uitgerust met acht robotarmen beschikbaar zijn.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven