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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung einer Kabinenkomponente an einer Primärstruktur eines Luftfahrzeuges. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Befestigung einer Kabinenkomponente an einer Primärstruktur eines Luftfahrzeuges.
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Zum technologischen Hintergrund der Erfindung wird auf folgende Literaturstellen verwiesen:
- [1] DE 10 2014 116 560 A1
- [2] WO 2008/144440 A2
- [3] DE 10 2007 011 617 A1
- [4] DE 10 2014 116 560A1
- [5] DE 10 2015 216 272 A1
- [6] DE 10 2018 210 507 A1
- [7] DE 20 2017 103 847 U1
- [8] EP 3 135 442 B1
- [9] US 2019/0176322 A1
- [10] US 2019/0195304 A1
- [11] WO 2016/102792 A1
- [12] EP 2 651 758 B1
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Aus [1] sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung eines Luftfahrzeug-Bauteils an einer Rumpfsektion eines Luftfahrzeugs bekannt.
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Aus [2] ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung von Gewindebuchsen an einer Primärstruktur eines Luftfahrzeuges unter Verwendung einer expandierbaren Buchse bekannt. Ein alternatives Verfahren und eine alternative Vorrichtung zur Befestigung von Gewindebuchsen an einer Primärstruktur sind in [3] beschrieben.
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[4] bis [9] beschreiben automatisierte Montageeinrichtungen, insbesondere Robotern, zur Verwendung an oder in Luftfahrzeugen.
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[10] bis [12] beschreiben die Befestigung von Luftfahrzeug-Komponenten mittels schockabsorbierenden Befestigerelementen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine exakte Befestigung von Kabinenkomponenten an einer Primärstruktur eines Luftfahrzeuges zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Befestigung einer Kabinenkomponente an einer Primärstruktur eines Luftfahrzeuges, umfassend:
- a) Bereitstellen eines Befestigungselements, welches einen Strukturbefestigungsabschnitt, einen Komponentenbefestigungsabschnitt und einen plastisch verformbaren Verbindungsabschnitt aufweist, der den Strukturbefestigungsabschnitt mit dem Komponentenbefestigungsabschnitt verbindet,
- b) Befestigen des Strukturbefestigungsabschnitts an der Primärstruktur;
- c) Positionieren des Komponentenbefestigungsabschnitts unter plastischer Verformung des Verbindungsabschnitts und
- d) Befestigen der Kabinenkomponente an dem Komponentenbefestigungsabschnitt.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a1) Bereitstellen des Befestigungselements in Form eines Schockabsorbers umfasst.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a2) Bereitstellen des Befestigungselements derart, dass der Verbindungsabschnitt einen plastisch verformbaren Bereich und einen elastomeren Bereich aufweist, die im Kraftfluss aufeinanderfolgend vorgesehen sind.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a3) Bereitstellen des Befestigungselements mit einem kaltverformbaren Verbindungsabschnitt.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a4) Bereitstellen des Befestigungselements mit einem aus zumindest bereichsweise aus einem thermoplastischen Material gebildeten Verbindungsabschnitt.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a5) Bereitstellen des Befestigungselements mit einem Außenteil, an dessen Ende ein Wandbereich vorgesehen ist, an dem der Strukturbefestigungsabschnitt und ein plastisch verformbarer Bereich des Verbindungsabschnitts ausgebildet ist, einem Innenteil, an dem der Komponentenbefestigungsabschnitt ausgebildet ist, und einer elastomeren Verbindung zwischen dem Außenteil und dem Innenteil.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a6) Bereitstellen des Befestigungselements mit einem als Platte ausgebildeten Stru kturbefestig u ngsbere ich.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a7) Bereitstellen des Befestigungselements mit einem als Platte ausgebildeten Kom ponentenbefestigungsbereich.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a8) Bereitstellen des Befestigungselements mit einem einen Hohlkörper und/oder eine prismatische Struktur bildenden Verbindungsabschnitt.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a9) Bereitstellen des Befestigungselements derart, dass der Strukturbefestigungsabschnitt und der Komponentenbefestigungsabschnitt elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a10) Bereitstellen des Befestigungselements mit einer kalt-expandierbaren Buchse zur Befestigung des Strukturbefestigungsbereichs in einer Bohrung an der Primärstruktur.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a11) Bereitstellen des Befestigungselements mit einer plastisch expandierbaren Buchse mit Innengewinde zur Befestigung des Strukturbefestigungsbereichs in einer Bohrung an der Primärstruktur.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) den Schritt umfasst:
- a12) Bereitstellen des Befestigungselements mit einem Strukturbefestigungsbereich, der eine Öffnung zur spielfreien Aufnahme eines Stiftes oder Dornes aufweist.
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Vorzugsweise umfasst Schritt b) Befestigen des Strukturbefestigungsabschnitts mittels einer Montageeinrichtung an der Primärstruktur. Besonders bevorzugt wird eine automatische oder autonome Montageeinrichtung, z.B. Roboter, verwendet.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b1) Anfahren der Montageeinrichtung an eine Montageposition.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b2) Abstützen der Montageeinrichtung an mehreren beabstandeten Punkten der Primärstruktur.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b3) Abstützen der Montageeinrichtung an einer Lastverteilungs- und Aufnahmestruktur, die an mehreren Stringern oder Spanten der Primärstruktur abgestützt ist.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b4) Bewegen und Positionieren eines Montagekopfs der Montageeinrichtung zu der vorbestimmten Befestigungsstelle für den Strukturbefestigungsabschnitt an der Primärstruktur.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b5) Verwenden eines Roboters als Montageeinrichtung.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b6) Vorsehen einer Befestigungsöffnung oder Bohrung an der Befestigungsstelle ab der Primärstruktur.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b7) Einsetzen einer plastisch verformbaren Buchse in eine Befestigungsöffnung oder Bohrung an der Primärstruktur.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b8) plastisches Expandieren einer in eine Befestigungsöffnung oder Bohrung an der Primärstruktur eingesetzten Buchse und Befestigen des Strukturbefestigungsabschnitts mittels dieser Buchse.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b9.1) Expandieren einer Buchse mittels eines Aufweitdorns der Montageeinrichtung.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b9.2) Expandieren einer Buchse mittels eines in ein kleineres Innengewinde der Buchse eingreifenden größeren Außengewindes an einem Gewindestift der Montageeinrichtung.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b10) Positionieren der Montageeinrichtung an einer Positioniermarke des Befestigungselements.
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Besonders bevorzugt wird die Montageeinrichtung mittels eines an dem Montagekopf vorgesehenen Stifts, der in eine komplementäre Struktur an dem Strukturbefestigungsabschnitts vorzugsweise formschlüssig eingreift, relativ zu dem Strukturbefestigungsabschnitt positioniert. Besonders bevorzugt weist der Stift den vorgenannten Aufweitdorn oder das vorgenannte Außengewinde auf. Die an der Primärstruktur zu befestigende Gewindebuchse wird demnach vorzugsweise als Positionsmarke verwendet.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) den Schritt umfasst:
- b11) elektrisches Verbinden des Strukturbefestigungsabschnitts mit einem elektrisch leitfähigen Abschnitt an der Primärstruktur.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt c) den Schritt umfasst:
- c1) Festhalten eines ersten Erfassungsbereichs der Montageeinrichtung an dem Strukturbefestigungsabschnitt; Festhalten des Komponentenbefestigungsabschnitts oder eines zwischen einem plastisch zu verformenden Bereichs des Verbindungsabschnitts und dem Komponentenbefestigungsabschnitts liegenden Bereichs des Verbindungsabschnitts mittels eines zweiten Erfassungsabschnitts der Montageeinrichtung und Relativbewegen des ersten und des zweiten Erfassungsabschnitts der Montageeinrichtung.
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Als erster Erfassungsabschnitt wird vorzugsweise der vorgenannte Stift der Montageeinrichtung eingesetzt. Besonders bevorzugt ist dieser mit Gewinde zum Erfassen der an der Primärstruktur befestigten oder zu befestigenden Gewindebuchse ausgebildet.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt c) den Schritt umfasst:
- c2) Positionieren des Komponentenbefestigungsabschnitts relativ zu einer globalen Positionsmarke an der Primärstrukur oder der Umgebung.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt c) den Schritt umfasst:
- c3) Positionieren mittels einer optischer Positioniereinrichtung oder mittels einer Laufzeitmessung oder eines GPS-Einrichtung.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt c) den Schritt umfasst:
- c4) plastisches Verformen eines zwischen dem Strukturbefestigungsabschnitt und einem elastischen Dämpfer befindlichen Bereichs eines als Befestigungselement eingesetzten Schockabsorbers.
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Es ist bevorzugt, dass die Schritte a) bis c) mehrfach durchgeführt werden, um mehrere Befestigungselemente an mehreren beabstandeten Punkten der Primärstruktur zu befestigen.
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Es ist bevorzugt, dass die Kabinenkomponente an den Komponentenbefestigungsabschnitten der mehreren Befestigungselemente befestigt wird.
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Es ist bevorzugt, dass eine Lastaufnahme- und Verteilungsstruktur an den Komponentenbefestigungsabschnitten der mehreren Befestigungselement befestigt wird, und die Kabinenkomponente an der Lastaufnahme- und Verteilungsstruktur befestigt wird.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren den nach Schritt a) durchzuführenden Schritt: e) Installation einer Primärstrukturisolierung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Befestigung einer Kabinenkomponente an einer Primärstruktur eines Luftfahrzeuges, umfassend:
- eine Montageeinrichtung mit
- einer Abstützeinrichtung zum Abstützen der Montageeinrichtung an mehreren beabstandeten Stellen der Primärstruktur,
- einen Montagekopf mit einer ersten Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Strukturbefestigungsabschnitts eines Befestigungselements, einer zweiten Erfassungseinrichtung zum Festhalten eines zweiten Bereichs des Befestigungselements und einer Relativbewegungseinrichtung zum Relativbewegen der ersten Erfassungseinrichtung und der zweiten Erfassungseinrichtung zwecks plastischen Verformens eines zwischen dem Strukturbefestigungsabschnitt und dem zweiten Bereich angeordneten Verbindungsabschnitts des Befestigungselements und eine Positioniereinrichtung zur Positionierung des Montagekopfs und/oder der zweiten Erfassungseinrichtung.
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Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung wenigstens ein Befestigungselement, welches einen Strukturbefestigungsabschnitt, einen Komponentenbefestigungsabschnitt und einen plastisch verformbaren Verbindungsabschnitt aufweist, der den Strukturbefestigungsabschnitt mit dem Komponentenbefestigungsabschnitt verbindet.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement ein Schockabsorbers ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement den Verbindungsabschnitt mit einem plastisch verformbaren Bereich und einen elastomeren Bereich aufweist, die im Kraftfluss aufeinanderfolgend vorgesehen sind.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement mit einem kaltverformbaren Verbindungsabschnitt versehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement mit einem zumindest bereichsweise aus einem thermoplastischen Material gebildeten Verbindungsabschnitt versehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement mit einem Außenteil, an dessen Ende ein Wandbereich vorgesehen ist, an dem der Strukturbefestigungsabschnitt und ein plastisch verformbarer Bereich des Verbindungsabschnitts ausgebildet ist, einem Innenteil, an dem der Komponentenbefestigungsabschnitt ausgebildet ist, und einer elastomeren Verbindung zwischen der Außenteil und dem Innenteil versehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement mit einem als Platte ausgebildeten Strukturbefestigungsbereich versehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement mit einem als Platte ausgebildeten Komponentenbefestigungsbereich versehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement mit einem einen Hohlkörper bildenden Verbindungsabschnitt versehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement derart ausgebildet ist, dass der Strukturbefestigungsabschnitt und der Komponentenbefestigungsabschnitt elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement mit einer kalt-expandierbaren Buchse zur Befestigung des Strukturbefestigungsbereichs in einer Bohrung an der Primärstruktur versehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement mit einer plastisch expandierbaren Buchse mit Innengewinde zur Befestigung des Strukturbefestigungsbereichs in einer Befestigungsöffnung oder Bohrung an der Primärstruktur versehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Befestigungselement mit einem Strukturbefestigungsbereich versehen ist, der eine Öffnung zur spielfreien Aufnahme eines Stiftes oder Dornes der ersten Erfassungseinrichtung aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung einen Roboterarm aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung eine GPS-Einrichtung und/oder Laufzeitmesseinrichtung zur Positionierung des Montagekopfs und/oder der zweiten Erfassungseinrichtung aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung eine Aufweitdorn oder Aufweitgewindestift an der ersten Erfassungseinrichtung zum Aufweiten einer kalt-expandierbaren Buchse des Strukturbefestigungsabschnitts aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung eine Klemmeinrichtung an der zweiten Erfassungseinrichtung aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung mehrere Aktoren zum Relativbewegen von erster und zweiter Erfassungseinrichtung in mehreren Bewegungsachsen aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Montagekopfs relativ zu der Abstützeinrichtung aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung einen Längsträger aufweist, mittels dem die Abstützeinrichtung an mehreren Spanten oder Stringern der Primärstruktur derart montierbar ist, dass die Abstützkraft darüber verteilt wird.
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Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung eine Längsbewegungseinrichtung zum Bewegen eines Roboterarms, an dem der Montagekopf angelenkt ist, entlang der Abstützeinrichtung aufweist.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung schaffen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Befestigung von Bauteilen an einer Primärstruktur eines Luftfahrzeuges, wie insbesondere Flugzeuges und mehr insbesondere Passagierflugzeuges, mittels denen Toleranzen kompensiert werden können.
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Vorzugsweise wird ein Befestigungselement verwendet, das mittels einer plastisch expandierbaren Buchse, vorzugsweise einer kalt-expandierbaren Buchse an der Primärstruktur befestigbar ist. Beispiel für derartige Befestigungen an der Primärstruktur und weitere Einzelheiten hierzu können den Literaturstellen [2] und [3] entnommen werden.
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Vorzugsweise wird eine Montageeinrichtung, mehr bevorzugt mit Roboterarm und Montagekopf verwendet, an der ein entsprechender Stift zum Eingreifen in die Buchse, insbesondere mit Aufweitdorn oder Gewindestift, angeordnet ist. Damit ist eine erste Erfassungseinrichtung an der Montageeinrichtung ausgebildet, mit der ein Strukturbefestigungsabschnitt des Befestigers durch den Montagekopf oder die Montageeinrichtung sicher so erfassbar ist, dass die Buchse positioniert festgehalten werden kann.
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Vorzugsweise werden mehrere Befestigungselemente an beabstandeten Stellen der Primärstruktur befestigt. Besonders bevorzugt kann hierdurch eine durchgängige Schnittstelle geschaffen werden. Besonders bevorzugt werden Kräfte, z.B. erhöhte Kräfte an einem Flugzeugmonument bei erhöhten Beschleunigungen verteilt auf die Primärstruktur übertragen.
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Zum Beispiel werden durch beabstandet befestigte Befestigungselemente zwei, drei, vier oder mehr Krafteinleitungsstellen an der Primärstruktur geschaffen. An den Befestigungselementen wird eine Kraftverteilungsstruktur, beispielsweise ein Rahmenelement, besonders bevorzugt ein Rohr oder Rohrelement befestigt. Ein Rohr ist die leichteste Form mit der Euler-Verformungen entgegengetreten werden kann. Vorzugsweise werden die Befestigungselemente um wenigstens einen Freiheitsgrad, mehr bevorzugt um wenigstens zwei Freiheitsgrade gelenkig an der Kraftverteilungsstruktur befestigt. Dadurch lassen sich lokale Lastanhäufungen an der Primärstruktur vermeiden.
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Besonders bevorzugt sind die Befestigungselemente als Schockabsorber ausgebildet. Durch eine elastomere Verbindung zwischen dem Strukturbefestigungsabschnitt und dem Komponentenbefestigungsabschnitt lässt sich die Übertragung von Stößen oder dergleichen abmildern oder dämpfen. Besonders bevorzugt werden gekapselte Schockabsorber verwendet. Durch eine Kapselung sind verbesserte Werkstoffe erreichbar.
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Schockabsorber als Befestigungselemente haben den Vorteil einer akustischen Entkopplung. Schwingungen der Primärstruktur werden allenfalls gedämpft auf die Kabinenkomponente übertragen. Dies trägt zur Geräuschminderung in der Kabine bei.
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Besonders bevorzugt ist das Befestigungselement elektrisch leitfähig ausgebildet. Bei der Verwendung eines Schockabsorbers wird besonders bevorzugt ein elektrisch leitfähiges Elastomer im Dämpfungsteil eingesetzt, oder es wird eine flexible elektrische Leitung zur Überbrückung vorgesehen. So können Elektrizität oder elektrische Signale zwischen einem Rumpfsegment, an dem die Primärstruktur ausgebildet ist, und der Kabinenkomponente, insbesondere einem Monument, übertragen werden.
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Vorzugsweise wird ein insbesondere modulares robotisches Führungs- und Positionssystem zum Führen und Positionieren eines Montagekopfs der Montageeinrichtung verwendet. Insbesondere wird eine Abstützeinrichtung eingesetzt, die sich an mehreren Lasteinleitungsstellen an der Primärstruktur abstützt. Insbesondere kann eine Schiene an mehreren Lasteinleitungsstellen an der Primärstruktur abgestützt sein, und eine Basis, an der ein Roboterarm oder eine sonstige Führungs- oder Transporteinrichtung für den Montagekopf angelenkt ist, lässt sich mittels der Schiene innerhalb der Primärstruktur verfahren. Vorzugsweise ist die Schiene in Längsrichtung eines Rumpfsegments des Luftfahrzeugs befestigt, an dem die Kabinenkomponente befestigt werden soll. Für nähere Einzelheiten zu möglichen Ausgestaltungen eines geeigneten Robotersystems wird auf jedes der Dokumente [4] bis [9] verwiesen.
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Eine Abstützung der Montageeinrichtung an der Primärstruktur hat den Vorteil, dass die Montageeinrichtung relativ zu der Primärstruktur positioniert ist und eventuelle Bewegungen der Primärstruktur keine Veränderung der relativen Lage von Montageeinrichtung und Primärstruktur bedingen.
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Eine Abstützung der Montageeinrichtung an mehreren beabstandeten Stellen der Primärstruktur hat den Vorteil, dass das Gewicht der Montageeinrichtung verteilt eingeleitet wird und somit eine bessere Lastverteilung vorliegt. Aufgrund dessen führt das Gewicht der Montageeinrichtung, insbesondere eines Roboters, nicht zu einer Verformung der Primärstruktur, so dass insgesamt eine exaktere Positionierung der Befestigungsstellen ermöglicht ist. Vorzugsweise gibt es keinen negativen Einfluss des Gewichts der eingesetzten Montageeinrichtung auf die Genauigkeit der Montage.
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Vorzugsweise fährt ein als Montageeinrichtung eingesetzter Roboter durch den Rumpf selbsttätig voran, um von Befestigungsstelle zu Befestigungsstelle zu gelangen.
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Vorzugsweise erfolgt die Befestigung der Kabinenkomponente an dem Komponentenbefestigungsabschnitt mittels eines Schnappbefestigers. Besonders bevorzugt wird mittels eines Schnapp- oder Klickbefestigers ein Rohrbefestiger an dem Komponentenbefestigungsabschnitt befestigt, um dann ein Rohr als Kraftverteilungsstruktur zu befestigten. Die Kabinenkomponente wird dann an dem Rohr befestigt.
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Die Kabinenkomponente kann insbesondere ein Monument, wie z.B. ein Waschraum, ein Bordküchenmonument, eine Trennwand, eine Gepäckfachstruktur oder dergleichen sein.
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Vorzugsweise wird die Positionen des Komponentenbefestigungsabschnitts gemessen und/oder gescannt. Vorzugsweise erfolgt das Ausmessen und Positionieren einer Befestigungsöffnung oder sonstigen Befestigungsstelle der Komponentenbefestigungsabschnitts dreiachsig. Besonders bevorzugt wird der Komponentenbefestigungsabschnitt mittels der zweiten Erfassungseinrichtung erfasst, und die zweite Erfassungseinrichtung wird relativ zu wenigstens einem Fixpunkt an der Primärstruktur positioniert.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine biegbare Halterung als Befestigungselement. Die biegbare Halterung hat einen plastisch verformbaren Verbindungsabschnitt, der den Strukturbefestigungsabschnitt mit dem Komponentenbefestigungsabschnitt verbindet. Der plastisch verformbare Bereich ist vorzugsweise hohlkörperartig oder prismatisch ausgebildet. Beispielsweise weist er eine Gabelung in mehrere Verbindungsbrücken auf, die konvex nach außen geformt sind, vorzugsweise eine Durchgangsöffnung zwischen sich bilden und aus einem plastisch verformbaren Material, wie z.B. einem kalt verformbaren Metall oder einem warmverformbaren Thermoplast, gebildet sind. Eine gezielte Verformung kann durch Erfassung der Befestigungsabschnitte erfolgen, so dass der bereits an der Primärstruktur befestigte Strukturbefestigungsabschnitt stationär gehalten wird, und keine Kraft aus der Verformung auf die Primärstruktur übertragen wird, und der Komponentenbefestigungsabschnitt zur plastischen Verformung bewegt wird.
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Die Montageeinrichtung kann eine Temperiereinrichtung, insbesondere Heizeinrichtung, aufweisen, um den Verbindungsabschnitt zur plastischen Verformung zu temperieren, insbesondere zu heizen. Somit kann ein aus einem Thermoplast gebildeter Verbindungsabschnitt erwärmt, plastisch geformt und unter Beibehaltung der gewünschten Relativposition wieder abgekühlt werden.
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Bei Kaltverformung kann über die Steuerung der Montageeinrichtung entsprechend eine Überdehnung erfolgen, die die Rückfederung mit berücksichtigt.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden deformierbare Schockabsorber verwendet.
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Besonders bevorzugt werden deformierbare Schockabsorber innerhalb der Primärstrukturhäute installiert. Die Montage kann insbesondere an Rahmenelementen, an Stringern oder Spanten oder dergleichen erfolgen. Vorzugsweise werden die Befestigungselemente zum Bilden einer durchgängigen Schnittstelle zwischen einer Kabinenkomponente und der Primärstruktur an vordefinierten Stringerstationen und Rahmenstationen vorinstalliert und können - z.B. beim Ausbau oder Umbau einer Kabine - dann verwendet werden, wenn sie benötigt werden.
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Vorzugsweise erfolgt ihre Struktur-Befestigung mit einer kaltexpandierten Buchse, die - in Verbindung mit einem elektrisch leitfähigen Gummi oder dergleichen Dämpfer - eine elektrische Verbindung darstellen kann.
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Die an verteilten Stellen der Primärstruktur befestigten Befestigerelemente - insbesondere Schockabsorber - können eine Schnittstelle für eine geklebte Primär-Isolation sein.
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Eine Toleranzkompensation wird vorzugsweise durch einen Roboter als Montageeinrichtung mittels plastischer Deformation des Verbindungsabschnitts durchgeführt.
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Bei Schockabsorbern erfolgt die plastische Deformation vorzugsweise an dem an der Primärstruktur befestigten Gehäuseteil, beispielsweise an einem Außengehäuse oder Käfig des Schockabsorbers.
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Vorzugsweise wird bei einer Kraftverteilungsstruktur zur Befestigung eines Monuments an der Primärstruktur eines Luftfahrzeuges eine Verbindung zwischen der Primärstruktur und der Kraftverteilungsstruktur/der Schnittstelle zum Kraftverteilungselement deformiert.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Rumpfsegments eines Flugzeugs mit Stringern und Rahmenelementen oder Spanten als Beispiel für eine Primärstruktur eines Luftfahrzeuges;
- 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Befestigungseinrichtung zum Befestigen einer Kabinenkomponente an der Primärstruktur des Luftfahrzeuges;
- 3 eine teils weggebrochene schematische Schnittansicht durch einen Rumpf des Flugzeuges mit Kabinenkomponenten, insbesondere in Form von Flugzeugmonumenten, die mittels der Befestigungseinrichtung von 2 an der Primärstruktur befestigt sind;
- 4 eine perspektivische schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Montageeinrichtung zum Montieren von Befestigungselementen der Befestigungseinrichtung von 2 an der Primärstruktur;
- 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines an der Primärstruktur befestigten Befestigungselements der Befestigungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 6 eine schematische perspektivische Schnittdarstellung durch ein an der Primärstruktur befestigtes Befestigungselement der Befestigungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 7 einen Schnitt vergleichbar der 6, der zusätzlich eine Isolierung der Primärstruktur zeigt;
- 8 eine teils geschnittene, teils in Draufsicht gezeigte Darstellung einer Befestigungsvorrichtung, die das Befestigungselement gemäß 6 und 7 und eine Montageeinrichtung ähnlich zu 4 umfasst, während eines ersten Schritts eines Befestigungsverfahrens zur Befestigung der Kabinenkomponente an der Primärstruktur;
- 9 eine Darstellung der Befestigungsvorrichtung vergleichbar zu 8 während eines zweiten Schritts des Befestigungsverfahrens;
- 10 eine Darstellung der Befestigungsvorrichtung vergleichbar zu 8 während eines dritten Schritts des Befestigungsverfahrens; und
- 11 eine Explosionsdarstellung, die das Anbringen einer Kraftverteilungsstruktur der Befestigungseinrichtung an dem mittels des ersten bis dritten Schritt von 8 bis 9 befestigten Befestigungselement zeigt.
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In 1 ist ein Rumpfsegment 10 eines Flugzeugs 12 gezeigt. Das Rumpfsegment 12 weist eine Haut 14 und eine Versteifungsstruktur 16 mit Stringern 18 und Spanten oder Rahmenelementen 20 auf. Das Rumpfsegment 10 mit der Versteigungsstruktur 16 ist ein Beispiel für eine Primärstruktur 22 eines Luftfahrzeuges 24.
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In 1 sind Befestigungselemente 26 angedeutet, die an vorbestimmten Stellen an der Primärstruktur 22 befestigt sind und für die Befestigung von Kabinenkomponenten 28 (siehe 3) an der Primärstruktur 22 genutzt werden können. Beispielsweise sind die Befestigungselemente 26 in regelmäßigen Abständen an den Rahmenelementen 20 und den Stringern 18 befestigt, um so ein Raster von Befestigungspunkten 30 zu bilden.
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In 1 ist außerdem eine Halterung 32 für eine Montageeinrichtung 34 (siehe 5) zum Montieren der Befestigungselemente 26 gezeigt. Mittels der Halterung 32 wird die Montageeinrichtung 34 an der Primärstruktur 22 abgestützt. Die Halterung 32 weist mehrere an beabstandeten Stellen an der Primärstruktur 22 befestigte Halter 36 auf, von denen in 1 nur einer dargestellt ist.
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In 2 ist eine Befestigungseinrichtung 38 zur Befestigung einer Kabinenkomponente 28 an der Primärstruktur 22 dargestellt. Die Befestigungseinrichtung 38 weist mehrere an beabstandeten Befestigungspunkten befestigte Befestigungselemente 26 und eine an den mehreren Befestigungselementen 26 gehaltene Kraftverteilungsstruktur 40 auf. Die Kraftverteilungsstruktur 40 weist einen Balken, eine Profilleiste, ein Hohlprofil oder dergleichen längliches Element auf, welches einen Stoß von der Kabinenkomponente aufnehmen kann und über die Befestigungspunkte verteilt auf die Primärstruktur übertragen kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kraftverteilungsstruktur 40 ein Hohlprofil in Form eines Rohres 42 auf. In 2 sind weiter mehrere Komponentenbefestigungsstellen 44 angedeutet, an denen die Kabinenkomponente 28 an die Kraftverteilungsstruktur 40 montiert werden kann.
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3 zeigt einen Schnitt durch das Rumpfsegment 12, in dem (Flugzeug-)Monumente 46 als Beispiel für Kabinenkomponenten 28 gezeigt sind, die mit der Befestigungseinrichtung 38 an der Primärstruktur 22 befestigt sind. Beispielsweise sind ein Kabinenboden 48, ein Waschraum 50 oder eine Gepäckaufnahme 52 als Monumente 46 mittels den Befestigungselementen 26 und der Kraftverteilungsstruktur 40 an der Primärstruktur 22 befestigt. Weitere Beispiele für die Kabinenkomponenten 28 sind Kabineninnenwände, Funktionskomponenten, wie Beleuchtungen, Klimaanlagenkomponenten, elektrische Einrichtungen, Belüftungen oder dergleichen, Kabinenverkleidungen, usw.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Montageeinrichtung 34. Die Montageeinrichtung 44 ist beispielsweise als modulares Robotersystem 54 ausgebildet und weist zum Beispiel wenigstens einen Roboter 56 und eine Steuerung 58 auf.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Montageeinrichtung 34 eine Bewegungseinrichtung 60 zum autonomen Bewegen der Montageeinrichtung 34 durch das Rumpfsegment 12 auf. Die Bewegungseinrichtung weist einen Wagen oder einen Schlitten 62 auf, der mittels der Halterung 32 an der Primärstruktur 22 derart abgestützt ist, dass das Gewicht der Montageeinrichtung 34 über die mehreren Halter 36 verteilt auf die Primärstruktur 22 übertragen wird. Somit werden Lastspitzen und damit Verformungen an der Primärstruktur 22 vermieden. Die Bewegungseinrichtung 60 weist weiter nicht näher dargestellte Aktoren auf, mittels der der Schlitten 62 oder Wagen in Längsrichtung entlang der Halterung bewegbar ist. Anstelle der dargestellten Ausgestaltung mit balkenartigem Schlitten, der durch Halter 36 umgriffen wird, könnte auch eine Schiene mittels entsprechender Halter 36 an der Primärstruktur 22 befestigt sein, entlang der der Wagen verfahrbar ist.
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Der Schlitten 62 oder Wagen bildet eine Basis 64 der Montageeinrichtung 34, an der ein Roboterarm 66 mit mehreren Bewegungsachsen montiert ist. Die Basis 64 und die Halterung 32 bilden eine Abstützeinrichtung 65 zum Abstützen der Montageeinrichtung 34 an mehreren verteilt angeordneten Abstützstellen an der Primärstruktur 22. Der Roboterarm 34 trägt einen Montagekopf 68, welcher zum Montieren der Befestigungselemente 26 an der Primärstruktur 22 ausgebildet ist und mehrere Werkzeuge hierfür tragen kann. Bei einer Ausgestaltung weist das Robotersystem einen ersten und einen zweiten der in 4 dargestellten Roboter auf, die nacheinander unterschiedliche Montageschritte an dergleichen Befestigungsstelle durchführen können und deren Montageköpfe 68 mit unterschiedlichen Werkzeugen bestückt ist. In der Steuerung 58 sind Daten für die vorbestimmten Befestigungsstellen und Steueranweisungen zum Durchführen des weiter unten näher erläuterten Befestigungsverfahrens enthalten.
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Weiter weist die Montageeinrichtung 34 eine Positioniereinrichtung 70 zum Bestimmen der relativen Position der Werkzeuge des Montagekopfes 68 auf. Mittels des Roboterarms 66 kann der Montagekopf 68 in vorbestimmte, über die Positioniereinrichtung 70 abgestimmte Positionen verfahren werden. Die Positioniereinrichtung 70 kann z.B. ein Lasersystem, ein Ultraschallsystem oder ein sonstigen auf der Messung von Laufzeiten von Signalen basiertes System und/oder ein GPS-System aufweisen.
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Die 5 und 6 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele für das Befestigungselement 26. Wie dargestellt, weist das Befestigungselement 26 einen Strukturbefestigungsabschnitt 72 zur Befestigung des Befestigungselements 26 an der Primärstruktur 22, einen Komponentenbefestigungsabschnitt 74 zur Befestigung der Kabinenkomponente 28 und einen Verbindungsabschnitt 76 auf, der den Strukturbefestigungsabschnitt 72 und den Komponentenbefestigungsabschnitt 74 miteinander verbindet und zumindest bereichsweise plastisch verformbar ist. Insbesondere weist der Verbindungsabschnitt 76 einen Verformbereich 78 zum plastischen Verformen auf.
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Hierzu weist der Montagekopf 68 an zumindest einem Roboterarm 66 des Robotersystems 54 eine erste Erfassungseinrichtung 80 zum Erfassen und Halten des Strukturbefestigungsabschnitts 72, eine zweite Erfassungseinrichtung 82 zum Erfassen und Halten des Komponentenbefestigungsabschnitts 74 oder eines zwischen dem Verformbereich 78 und dem Komponentenbefestigungsabschnitt 74 angeordneten Bereichs des Verbindungsabschnitts 76 und eine Relativbewegungseinrichtung 84 zum relativen Bewegen der ersten und der zweiten Erfassungseinrichtung 80, 82 auf. Die Relativbewegungseinrichtung 84 ist derart ausgebildet, dass die erste Erfassungseinrichtung 84 stationär gehalten werden kann und die zweite Erfassungseinrichtung 82 relativ zu der stationär gehaltenen ersten Erfassungseinrichtung 80 bewegt werden kann, um eine gezielte definierte plastische Verformung des Verformbereichs 78 durchzuführen.
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Der plastische Verformbereich 78 kann aus einem kaltverformbaren Material wie Metall oder aus einem Thermoplast (z.B. faserverstärkter thermoplastischer Kunststoff) gebildet sein. Für den letzteren Fall kann an der Montageeinrichtung 34 eine Heizeinrichtung (nicht dargestellt, z.B. Infrarotlampe) vorgesehen sein, um den Thermoplasten zur plastischen Verformung zu erwärmen.
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Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Strukturbefestigungsabschnitt 72 und der Komponentenbefestigungsabschnitt 74 jeweils als Platte mit Befestigungsöffnungen 86 für Schraub-, Schnapp- oder Nietverbindungen ausgebildet. Der Verformbereich 78 hat zwei sich aufgabelnde und wieder zusammengeführte Verbindungslaschen 88, die konvex nach außen gewölbt sind und so eine Hohlstruktur oder prismatische Struktur bilden. Die nicht dargestellten Erfassungseinrichtungen 80, 82 für das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel des Befestigungselement könnten jeweils durch Klemmeinrichtungen 106 mit Klemmbacken gebildet sein, die die plattenartigen Strukturen des Strukturbefestigungsabschnitts 72 und des Komponentenbefestigungsabschnitts 74 oder des zwischen dem Verformbereich 78 und dem Komponentenbefestigungsabschnitt 74 liegenden verbleibenden Bereichs 90 des Verbindungsabschnitts 76 klemmend erfassen, um so die Verbindungslaschen 88 plastisch zu verformen. Das plastische Verformen wird dann durchgeführt, wenn die Befestigungsöffnungen 86 des Komponentenbefestigungsabschnitts 74 aufgrund von Toleranzen in der Fertigung oder der Montage von vorbestimmten Positionen abweichen, um so die Toleranzen auszugleichen.
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Das Befestigen und Verformen kann vollautomatisiert erfolgen, ohne dass dabei die Primärstruktur 22 verformt wird. Somit werden Abweichungen der vorbestimmten Befestigungspunkte oder der Lage der Befestigungsöffnungen 86, die durch Verformungen der Primärstruktur 22 verursacht werden könnten, vermieden.
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Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel des Befestigungselements 26 ist dieses als Schockabsorber 92 ausgebildet, bei dem in dem Verbindungsabschnitt 76 ein Dämpfer 94 aus einem Elastomer vorgesehen ist, um die Übertragung von Stößen oder Schwingungen zwischen dem Strukturbefestigungsabschnitt 72 und dem Komponentenbefestigungsabschnitt 74 zu dämpfen. Der Schockabsorber 92 weist ein den Strukturbefestigungsabschnitt 72 aufweisendes ersten Teil 96 und ein den Komponentenbefestigungsabschnitt 74 aufweisendes zweites Teil 98 auf, die mittels des Dämpfers 94 verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt 76 ist durch den zwischen dem Strukturbefestigungsabschnitt 72 und dem Dämpfer 94 liegenden Bereich des ersten Teils 96, den Dämpfer 94 und den zwischen dem Dämpfer 94 und dem Komponentenbefestigungsabschnitt 74 liegenden Bereich des zweiten Teils gebildet.
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Die Teile 96, 98 können sehr unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. buchsenförmig, als Profilformen, Plattenelemente, Dome, U-Winkel, Omega-Profile, Kegelstümpfe oder dergleichen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Teile 96, 98 als Außenteil (auch Käfig genannt) und Innenteil in Form von zylinderbuchsenfömigen Kappen ausgebildet. Der Verformbereich 78 kann entsprechend der gewünschten Verformbarkeit optimiert sein, z.B. wie bei der ersten Ausführungsform in mehrere Verbindungslaschen aufgeteilt sein.
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Der Strukturbefestigungsabschnitt 72 und der Verformbereich 78 sind an dem hier als Außenteil ausgebildeten ersten Teil 96 ausgebildet. Der Strukturbefestigungsabschnitt 72 wird mit einer Gewindebuchse 102 mit Innengewinde mittels Kaltexpansion an der Primärstruktur 22 befestigt, wie dies aus [2] oder [3] bekannt ist. Der Komponentenbefestigungsabschnitt 74 weist eine zentrale Befestigungsöffnung 86 in dem hier als buchsenförmiges Innenteil ausgebildeten zweiten Teil 98 auf.
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Insbesondere weist das Befestigungselements 26 den Außenteil 96, an dessen Ende ein Wandbereich 99 vorgesehen ist, an dem der Strukturbefestigungsabschnitt 72 und der plastisch verformbare Verformbereich 78 des Verbindungsabschnitts 76 ausgebildet ist, den Innenteil 98, an dem der Komponentenbefestigungsabschnitt 74 ausgebildet ist, und eine durch den Dämpfer 94 gebildete elastomere Verbindung zwischen dem Außenteil 96 und dem Innenteil 98 auf.
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Wie in 7 gezeigt, kann eine Primärstruktur-Isolierung 100 zur elektrischen oder auch zur thermischen Isolierung um das Befestigungselement 26 herum installiert werden. Zumindest eines oder mehrere der Befestigungselemente 26 können elektrisch leitfähig ausgestaltet werden, indem die Teile 96, 98 aus elektrisch leitfähigem Material gebildet werden und der Dämpfer 94 aus einem elektrisch leitfähigen Gummi gebildet wird. Somit kann eine elektrische Verbindung, z.B. Masseverbindung, zur Primärstruktur 22 ausgebildet werden.
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Im Folgenden wird ein Befestigungsverfahren zur Befestigung der Kabinenkomponente 28 an der Primärstruktur 22 näher erläutert.
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Zunächst wird, wie dies in 6 dargestellt ist, das Befestigungselement 26 z.B. mittels der Montageeinrichtung 34 an der gewünschten Befestigungsstelle bereitgestellt.
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Der Strukturbefestigungsabschnitt 72 wird an der Primärstruktur 22 befestigt. Hierzu wird in dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ein mit einem entsprechenden Werkzeug - Aufweitdorn oder Gewindestift - zur Kaltexpansion, wie es aus [2] oder [3] bekannt ist, versehener Montagekopf 68 der Montageeinrichtung 34 mit dem Befestigungselement 22 an die vorbestimmte Befestigungsstelle gefahren und dort die Kaltexpansion durchgeführt, um die Gewindebuchse 102 und das Befestigungselement 26 mit der Primärstruktur 22 zu befestigen.
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Anschließend erfolgt die Befestigung der Primärstruktur-Isolierung 100 durch Kleben. Masseverbindungsbindungspunkte sind durch leitfähige Befestigungselemente 26 gebildet.
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An unterschiedlichen Stellen der Primärstruktur 22 können die Stringer 18 und Rahmenelemente 20 unterschiedlich gekrümmt sein, so dass die Orientierung der Befestigungsstellen nicht überall mit der gewünschten Orientierung für Befestigungsöffnungen 86 übereinstimmt. Eine Anpassung der Orientierung dieser Schnittstelle zwischen Primärstruktur 22 und Kraftverteilungsstruktur 40 kann nach der Befestigung des Befestigungselements 26 an der Primärstruktur mittels der plastischen Verformung durchgeführt werden, die durch einen Roboter 56 der Montageeinrichtung 34 durchgeführt wird, wie dies in 8 angedeutet wird. In 8 sind einige Werkzeuge des Montagekopfes 68 zur besseren Darstellbarkeit weggelassen.
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Die 8 bis 10 zeigen eine Befestigungsvorrichtung 103 zur Befestigung der Kabinenkomponente 28 an der Primärstruktur 22. Die Befestigungsvorrichtung 103 weist insbesondere die Montageeinrichtung 34 und einen Satz von Befestigungselementen 26 auf und ist zum Durchführen des Befestigungsverfahrens ausgebildet.
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Wie in 8 dargestellt, weist die erste Erfassungseinrichtung 80 einen als mit Außengewinde versehenen Stift 104 auf, der in die Gewindebuchse 102 eingeschraubt wird. Hierdurch ist die erste Erfassungseinrichtung 80 fest mit dem Strukturbefestigungsabschnitt 72 verbunden.
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9 zeigt eine Darstellung wie in 8, wobei auch die zweite Erfassungseinrichtung 82 und die Relativbewegungseinrichtung 84 dargestellt sind. Die zweite Erfassungseinrichtung 82 weist eine Klemmeinrichtung 104 mit Klemmbacken oder Klauen 110 zum Einklemmen des Randbereichs des als Außenteil ausgebildeten ersten Teils 96 auf. Die Relativbewegungseinrichtung weist einen ersten bis dritten Aktor 108a, 108b, 108c zur Bewegung der Klemmeinrichtung 106 gegenüber dem Stift 104 um drei Bewegungsachse auf.
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Wie in 9 dargestellt wird mittels Bewegung der Klemmeinrichtung 106 der Verformungsbereich 78 an dem ersten Teil 96 verformt, um so die Befestigungsöffnung 86 des Komponentenbefestigungsabschnitts 74 an die gewünschte Position und in die gewünschte Orientierung zu bringen.
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Es werden somit bevorzugt deformierbare Schockabsorber 92 als Befestigungselemente 26 verwendet; eine Toleranzkompensation erfolgt mit plastischer Verformung unter Einsatz der an mehreren Stellen der Primärstruktur 22 abgestützten Montageeinrichtung 34, vorzugsweise mit folgenden Schritten:
- 1) Ausmessen und Orientierung des Roboters 56;
- 2) Einschrauben in die Gewindebuchse 102;
- 3) Klemmen des Schockabsorbers 92 und
- 4) Deformation des Schockabsorbers 92.
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Die Deformationskräfte bleiben so innerhalb des Montagesystems, insbesondere innerhalb des Montagekopfes 68. Die Deformationskräfte werden weder auf die Primärstruktur 22 noch auf den Roboterarm 66 übertragen. Die Anordnung zur Durchführung der Deformation wird mittels des eingeschraubten Stifts 106 fixiert, und der Schockabsorber 92 wird mittels Klauen 108 relativ zu dem Stift deformiert.
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Die Messung eventueller Abweichungen der Lage und/oder Ausrichtung des Komponentenbefestigungsabschnitts 74 erfolgt mittels der Positioniereinrichtung 70. Dadurch wird die benötigte Toleranzkompensation definiert. Wie in 10 gezeigt, ermöglichen die Aktoren 108a, 108b, 108c um den Montagekopf 68 eine Kompensation aller Abweichungen einschließlich Winkel und Abstand. Der Verformungsbereich 78 liegt zwischen der Gewindebuchse 102 und den Klauen 110.
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Damit werden an dem Raster von Befestigungspunkten 30 von 1 an entsprechend zur Befestigung der Kabinenkomponenten 28 benötigten Stellen vollautomatisiert perfekt ausgerichtete und vorzugsweise auch gedämpfte Befestigungsöffnungen 86 bereitgestellt.
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Wie in 11 gezeigt, kann dann an jedem Befestigungselement 26 der Befestigungseinrichtung 38 eine Rohrklemme 112 zur Befestigung des Rohres 42 mittels einer Schnappverbindung 114 an der jeweiligen Befestigungsöffnung 86 befestigt werden. Die Schnappverbindung 114 weist einen Pin 116 mit Kopf 118 und Rastnase 120 auf.
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Im Folgenden werden einige Vorteile bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert.
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Bei einer Ausgestaltung wird der Strukturbefestigungsabschnitt 72 mit einer expandierten Buchse an der Primärstruktur 22 befestigt. Durch die gleichmäßige Expansion ergibt sich innerhalb der Bohrung in der Primärstruktur 22 keine Druckspitze.
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Die Befestigungseinrichtung 36 nutzt eine Lastverteilung über mehrere Anschlusspunkte in einer Flugzeugstruktur. Hierdurch können Momente besser verteilt auf die Flugzeugstruktur übertragen werden.
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Vorzugsweise wird ein Schockabsorber 92 integriert. Hierdurch lässt sich eine akustische Entkopplung erreichen.
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Vorzugsweise nutzt die Montageeinrichtung 34 ein modulares robotisches Führungs- und Positionierungssystem. Hierzu sind z.B. die Halteklammern an oder in der Primärstruktur 22 vorgesehen. Daran ist ein Roboter 56 mit einem Lastverteilungsbalken aufgehängt. Hierdurch wird die Primärstruktur 22 durch das Gewicht des Roboters 56 nicht belastet und auch nicht deformiert. Mit dem Roboter 56 können so sehr genaue Montagearbeiten durchgeführt werden.
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Die Befestigung der Kraftverteilungsstruktur 40 erfolgt vorzugsweise mittels sogenannter LFS-Pins. Hier kann durch eine einfach Schnappverbindung 114 eine hohe Last übertragen werden.
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Es können unterschiedliche Schockabsorber 92 eingesetzt werden.
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Die erste Ausführungsform des Befestigungselements 26 ist als Strukturhalter mit einem Strukturbefestigungsabschnitt 72 und einem Komponentenbefestigungsabschnitt 76 und einer prismatischen Struktur dazwischen ausgebildet. Der Strukturhalter ist insbesondere an der prismatischen Struktur verformbar.
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Hierzu ist der Strukturhalter aus Metallmaterial wie z. B. Aluminium oder dergleichen, welches durch Kaltverformung veränderbar ist, gebildet. Bei einem anderen Beispiel ist der Strukturhalter aus thermoplastischem Material gefertigt und z.B. unter Erwärmung verformbar.
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Eine Befestigung des Befestigungselements 26 gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiter Ausführungsformen erfolgt mittels des Roboters 56. Dadurch, dass es keine Verformungen der Primärstruktur 22 durch das eingebrachte Gewicht gibt, kann mittels des Roboters 56 und seiner Positionierungseinrichtung 70 eine sehr genaue Lokalisierung und genaue Befestigung des als Strukturhalters eingesetzten Befestigungselements 26 erfolgen. Ein anschließender Toleranzausgleich erfolgt über die Verformung des Verformbereichs 78.
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Bei dem derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiel erfolgt eine Befestigung an der Primärstruktur 22 mittels einer kaltverformten Buchse, wie in [2] und [3] näher erläutert. Die genaue Lage wird über das Robotersystem 54 erhalten. Ein Toleranzausgleich erfolgt dann über die Verformung des an der Buchse gehaltenen Schockabsorbers 92.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen eine Vorrichtung (103) und ein Verfahren zur Befestigung einer Kabinenkomponente (28) an einer Primärstrukur (22) eines Luftfahrzeuges (24). Um eine einfache und genaue Befestigung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, eine automatische Montageeinrichtung (34) an verteilten Punkten der Primärstruktur (22) abzustützen, eine erste Erfassungseinrichtung (80) der Montageeinrichtung (34) an einem an der Primärstruktur (22) befestigten Abschnitt (72) eines Befestigungselements (26) zu fixieren, einen zur Befestigung der Kabinenkomponente bestimmten Abschnitt (74) mittels einer zweiten Erfassungseinrichtung (82) der Montageeinrichtung (34) festzuhalten und diese zweite Erfassungseinrichtung zu bewegen, um definiert einen zwischen den Abschnitten liegenden Verformbereich (78) des Befestigungselements (26) plastisch zu verformen, um so Toleranzen auszugleichen. Das Befestigungselement (26) ist vorzugsweise ein Schockabsorber (92).
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rumpfsegment
- 12
- Flugzeug
- 14
- Haut
- 16
- Versteifungsstruktur
- 18
- Stringer
- 20
- Rahmenelement (Spant)
- 22
- Primärstruktur
- 24
- Luftfahrzeug
- 26
- Befestigungselement
- 28
- Kabinenkomponente
- 30
- Befestigungspunkt
- 32
- Halterung
- 34
- Montageeinrichtung
- 36
- Halter
- 38
- Befestigungseinrichtung
- 40
- Kraftverteilungsstruktur
- 42
- Rohr
- 44
- Komponentenbefestigungsstelle
- 46
- Monument
- 48
- Kabinenboden
- 50
- Waschraum
- 52
- Gepäckaufnahme
- 54
- Robotersystem
- 56
- Roboter
- 58
- Steuerung
- 60
- Bewegungseinrichtung
- 62
- Schlitten
- 64
- Basis
- 65
- Abstützeinrichtung
- 66
- Roboterarm
- 68
- Montagekopf
- 70
- Positioniereinrichtung
- 72
- Strukturbefestigungsabschnitt
- 74
- Komponentenbefestigungsabschnitt
- 76
- Verbindungabschnitt
- 78
- Verformbereich
- 80
- erste Erfassungseinrichtung
- 82
- zweite Erfassungseinrichtung
- 84
- Relativbewegungseinrichtung
- 86
- Befestigungsöffnung
- 88
- Verbindungslaschen
- 90
- verbleibender Bereich
- 92
- Schockabsorber
- 94
- Dämpfer
- 96
- erste Teil
- 98
- zweites Teil
- 99
- Wandbereich
- 100
- Primärstrukur-Isolierung
- 102
- Gewindebuchse
- 103
- Befestigungsvorrichtung
- 104
- Stift
- 106
- Klemmeinrichtung
- 108a
- erste Aktor
- 108b
- zweiter Aktor
- 108c
- dritter Aktor
- 110
- Klaue
- 112
- Rohrklemme
- 114
- Schnappverbindung
- 116
- Pin
- 118
- Kopf
- 120
- Rastnase
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014116560 A1 [0002]
- WO 2008/144440 A2 [0002]
- DE 102007011617 A1 [0002]
- DE 102015216272 A1 [0002]
- DE 102018210507 A1 [0002]
- DE 202017103847 U1 [0002]
- EP 3135442 B1 [0002]
- US 2019/0176322 A1 [0002]
- US 2019/0195304 A1 [0002]
- WO 2016/102792 A1 [0002]
- EP 2651758 B1 [0002]
