EP2882648A2 - Verfahren und vorrichtung zur montage von spanten an einem hautfeld bei der herstellung eines rumpfschalenbauteils für ein flugzeug, sowie verfahren zur herstellung eines rumpfschalenbauteils für ein flugzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur montage von spanten an einem hautfeld bei der herstellung eines rumpfschalenbauteils für ein flugzeug, sowie verfahren zur herstellung eines rumpfschalenbauteils für ein flugzeug

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Publication number
EP2882648A2
EP2882648A2 EP13785339.6A EP13785339A EP2882648A2 EP 2882648 A2 EP2882648 A2 EP 2882648A2 EP 13785339 A EP13785339 A EP 13785339A EP 2882648 A2 EP2882648 A2 EP 2882648A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
skin panel
clips
frames
frame
clip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13785339.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yilmaz KILIC
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Premium Aerotec GmbH
Original Assignee
Premium Aerotec GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Application filed by Premium Aerotec GmbH filed Critical Premium Aerotec GmbH
Publication of EP2882648A2 publication Critical patent/EP2882648A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/10—Manufacturing or assembling aircraft, e.g. jigs therefor

Definitions

  • the present invention relates to the production of a fuselage shell component for an aircraft, and more particularly to the manner of assembling it in such a way as to manufacture a fuselage shell component for an aircraft Frames on a skin field.
  • the invention further relates to a mounting device which is suitable for carrying out the method.
  • the hull of an aircraft represents the connection between carrying and controlling aircraft surfaces and takes in its interior the payload such. Crew, passengers and cargo.
  • the hull In the industrial production of larger aircraft, the hull is usually composed of individual sections, which in turn are assembled from individual hull shell components. To produce a section of the fuselage, it may be sufficient to mount two half-shell fuselage shell components to form a section. For larger sections, a so-called four-part division is often carried out, in which the relevant section is assembled from two side shells, an upper shell and a lower shell.
  • a fuselage shell component has as basic elements a so-called skin panel (eg preformed large panel), which forms the later outer skin or planking of the aircraft, and a stiffening structure attached to the inside of the skin panel.
  • skin panel eg preformed large panel
  • stiffening structure attached to the inside of the skin panel.
  • the stiffening structure typically comprises longitudinally extending "struts” and transversely extending "frames", which in the
  • the finished fuselage shell component then has a force-transmitting connection between the skin panel, the stringers and the frames.
  • a prefabricated skin field usually passes through a multiplicity of assembly or processing stations in order to "upgrade" the skin field gradually with the additional components required in the individual case, in particular the stringers and frames mentioned, ie these components on the skin panel to assemble.
  • mounting or “mounting” used in this application comprises both a temporary fixing of components and their final fastening.
  • a temporary fixation z. B. so-called staple rivets are used, which are replaced at a later date in the course of the manufacturing process by so-called original rivets to provide the final attachment of the components.
  • integral frames In the so-called integral construction of a fuselage shell component eliminates the need to install the clips or push combs. Instead of conventional frames or differential frames, so-called “integral frames” are used. These integral frames have feet that are riveted (riveted) to the skin panel during manufacture of the fuselage shell component. So that the integral bulkhead does not rest on the stringers, it has so-called “mouseholes”, ie recesses for the passage of the stringer in the longitudinal direction. Even with the integral construction, support brackets (cleats) can be used, which each form a connection between one of the stringer and the integral bulkhead.
  • the invention particularly relates to fuselage shell components in differential construction.
  • this object is achieved in particular insofar as the skin panel in an assembly station, hereinafter also referred to as "clip / frame upgrade station” is arranged and in this assembly station a combined assembly of frames and clips is done.
  • the ribs are preferably first brought to desired position and then first the clips with the skin panel and then connected the rib with the clips.
  • the method according to the invention has the advantage that a separate working and clocking process, namely a downstream upgrading of frames - as known from the prior art and practiced for years - is eliminated.
  • the assembly station (clip / frame upgrade station) has an outer stage with a
  • the inner stage is aligned relative to the outer stage relative to the outer stage after an upgrade of the outer stage with the brought in target contour skin field and the inner stage with the frames held thereon Frames are arranged in their desired position relative to the skin panel, and then the clips are manually installed to provide the connection between the skin panel and the ribs. Using this method, component stresses are virtually eliminated due to relative mispositioning of clips to frames.
  • the inventive method requires no two separate assembly stations, namely on the one hand for a clip assembly and on the other hand for a frame mounting. Compared to the latter procedure, the space-saving stations themselves as well as the space requirement of these and the pertinent buffer spaces thus no longer apply.
  • Another advantage is the prefabrication of the component parts, such as the elimination of the mounting holes in the frames. These were introduced in the prefabrication to align the frame in a non-inventive method on the clip. This reduces the sources of error in production.
  • both the riveting of the clips with the skin panel and the riveting of the frames with the clips can be performed. This has a positive effect on the throughput time in the production process of the fuselage shell.
  • the upgrading of the inner stage with the ribs and / or the installation of the clips takes place manually.
  • both the upgrading of the inner stage with the chips and the installation of the clips are carried out manually.
  • An advantage of a manual operation is that when upgrading or installation can be done directly a human optical and haptic control of the correct positioning of the ribs or clips.
  • fastening devices provided on the inner platform are used for carrying clamping units for frame and clip mounting. With such fasteners, such as quick releases, arranged on the inner stage clips can be mounted together with the also upgraded to the inner stage frames on the skin panel.
  • bore bushes provided on the fastening devices are used for introducing holes into the clips and the bores are used for referencing downstream riveting processes.
  • the position of a so-called D-bore is detected by the riveting and used as a starting position (reference point) for further riveting.
  • the clips that are initially prefixed only by means of the bond can be definitively fixed on the skin by additional riveting.
  • the first only provisional riveting of the clips on the frames in a separate processing station can be replaced by a final riveting of the clips on the frames, z.
  • rivet rivets eg blind rivet or "popniet”
  • original rivets eg solid rivet, "hip-lok", “hi-lite”
  • the present invention also provides an advantageous method for producing a fuselage shell component for an aircraft, comprising the following steps:
  • the invention also relates to a bulkhead receiving system for holding and positioning at least one bulkhead in an arcuate desired attitude relative to a skin panel, comprising at least one carrier and at least three support arms transversely extending on one side of the carrier with attachment means for direct or indirect holding at the ends thereof of the frame.
  • direct holding it is meant that the fastening device itself is designed to be held.
  • indirect holding it is meant that a separate holding device (e.g., a clamping device or quick release) is mounted on the attachment means by which the frames can be held.
  • An inventive Spantabilitysystem makes it possible to keep one or more frames from one side in a desired position to bring this relative to a skin field in desired position and to connect with this, in particular via known clips.
  • channels extending in the region of the ends of at least one carrier perpendicular to the direction of extension of the carrier are designed for holding and transporting a skin field in these channels.
  • a frame receiving system comprises a plurality of carriers, in particular so many carriers (with holding arms arranged thereon), such as ribs to be mounted on a skin panel, since in this case several chips can be brought into desired position and thus the cycle time for the assembly of all frames on a skin panel can be shortened.
  • the invention also relates to an assembly station for the combined assembly of frames and clips on a skin panel, comprising: a) a device for positioning a skin field brought into a desired contour; and b) a frame receiving system for holding and positioning at least one frame relative to the skin panel, that clips for connecting
  • Skin field and frame relative to the skin and the frame can be arranged and preassembled.
  • the device for positioning a skin panel brought into a desired contour is an outer stage with a contour-forming receiving system for the skin panel.
  • the device for holding and positioning at least one rib is an internal platform with a receiving system for the ribs.
  • the inner stage preferably has fastening devices for carrying clamping units for frame and clip mounting.
  • FIG. 1 shows a clip-Avemrüststation for use in a non-inventive method for producing a fuselage shell component for an aircraft
  • Fig. 2 is a flow chart illustrating an inventive
  • FIG. 3 shows a clip frame used in the method according to FIG.
  • Fig. 4 is a representation corresponding to FIG. 3 at a later time of the combined clip / frame upgrade
  • Fig. 5 is an enlarged view of a provided at the clip / Spant-Avemrüststation of Fig. 3 receiving system for frames.
  • FIG. 1 shows a "clip upgrade station" 1 as an example of an assembly station which may be used in conjunction with other assembly stations (not shown) and / or processing stations in conventional manufacture of a fuselage shell component for an aircraft.
  • the illustrated clip-Avemrüststation 1 has already been used by the applicant in a conventional manufacturing concept for producing a fuselage shell component.
  • a skin panel already provided with stringers passes through a plurality of assembly or processing stations, at which particular assembly or processing steps are performed to gradually fill the stringed skin panel with the other components required for the respective hull shell component upgrade.
  • the first clip-Avemrüststation 1 is used, which is mainly used for the assembly of clips and pushrods.
  • the clip-Avemrüststation 1 also the introduction of holes in the clips, by means of which the later mounted frames are aligned with respect to the clips.
  • the clip-Avemrüststation 1 comprises an outer stage 2 with a konturbineden receiving system 3 for the delivered by means of a crane harness 4 for clip-Avemrüststation 1 skin panel 5 and an inner stage 6 with a recording system 7 for the clips.
  • the workflow at the clip refurbishment station 1 is provided as follows:
  • the skin panel 5 is first moved up to and placed on the receiving system 3 formed by contour signs or outboard boards.
  • the skin panel 5 is sucked by means of a vacuum technique of the outboard in its nominal and thus assembly contour.
  • the clips to be mounted and shear combs are supplied to the clip on set-up station 1, which are prepared in the following operation for mounting.
  • joining surfaces are prepared by means of an activator on a gluing process.
  • the inner platform 6 is moved up to the outer stage 2, which has been upgraded with the skin panel 5, so that the receiving system 7 arrives in the correct position with respect to the skin panel 5 for mounting the clips (here: temporary fixation by means of adhesive bonding).
  • the clips are then set manually and positioned by abutment surfaces (contour shield, stringer and skin panel 5) and fixed with clamping devices provided on the receiving system 7 for the clips in all three spatial directions.
  • the arrangement of the skin panel 5 in vertical position shown in Fig. 1 is particularly favorable to realize the manual setting of the clips. There is a good accessibility for workers who are allowed to work while standing. Under this ergonomic point of view, the indoor platform 6 is expediently provided with a lifting platform 8. According to another known from the prior art approach, the skin panel is aligned in horizontal position.
  • the skin panel 5 provided with stringers forms the starting component
  • This first assembly process provides for a manual clip upgrade to the skin panel 5.
  • the overall process for producing the fuselage shell component according to the classical production concept comprises the following steps:
  • FIG. 2 shows a flowchart for illustrating an embodiment of the simplified manufacturing method.
  • fabrication comprises the following steps: Step S1: Combined upgrade of a skin panel with frames and clips in a clip / frame upgrade station;
  • Step S2 Transfer of the skin panel upgraded with the clip and the frames from the clip / frame upgrade station to a flat riveting installation
  • Step S3 surface riveting of the skin panel upgraded with the clips and the ribs in the flat riveting plant
  • Step S4 Transfer of the riveted skin panel from the flat rivet attachments to a clip / frame riveting installation
  • Step S5 Clip / frame riveting of the previously area-riveted skin panel in the clip / frame riveting installation
  • Step S6 Transfer of the skin panel to a residual workstation to make residual work on the fuselage shell component.
  • ClipMontage and on the other hand required for a frame mounting thus also eliminates the transfer of the skin field from a clip-Avemrüststation to a bulk-up station.
  • the rib is arranged in the desired position on the interior platform of the station by means of the fastening system and for this purpose the skin panel is arranged in a desired position relative to the ribs and in this assembly station a combined assembly of the ribs Frames and clips.
  • Figures 3 and 4 illustrate one embodiment of a clip / frame upgrade station 10 to be used in step S1.
  • the assembly station 10 for the combined assembly of frames 22 and clips on a skin panel 16 comprises: a) a device 14 for positioning a target contour and, b) means for holding and positioning at least one bulkhead 22 relative to the skin panel 16 such that clips and shear combs for bonding the skin panel 16 and bulkhead 22 relative to the skin panel 22 and bulkhead 22 are disposable and preassemblable.
  • door and gate frame units (modular units consisting of several frames) in the interior stage 18 of the clip / frame mounting station 10.
  • the assembly station 10 has an outer stage 12 with a contouring receiving system 14 for a skin panel 16 and a movable relative to the outer stage inner stage 18 with a receiving system 20 for the frames 22.
  • FIG. 3 the outer stage 12 is upgraded with the skin panel 16 and the indoor platform 18 is upgraded with the required number of frames 22.
  • a crane device (not shown) may be used to bring the skin panel 16 and the frames 22 into their positions on the receiving systems 14 and 20, respectively (in the figures, only a bulkhead 22 is shown for the sake of simplicity).
  • the inner stage 18 is aligned relative to the outer stage 12 (here, the inner stage 18 is moved to the outer stage 12) that the frames 22 be brought into their desired position with respect to the skin panel 16. This situation is shown in FIG.
  • FIG. 5 again enlarges the receiving system 20 for the frames 22 provided on the inner platform 18.
  • the upgrading of the inner platform 18 with the ribs 22 and the installation of the clips is done manually.
  • the inner platform 18 preferably also has fastening devices 28 for carrying clamping units for frame and clip assembly.
  • the fastening devices 28 may have bore bushings for introducing holes into the clips, by means of which a referencing of the riveting systems can take place.
  • the clip / bulkhead mounting station 10 is used to provide a pre-fixation of the clips on the skin panel 16, in particular a bond, and a riveting of the clips on the frames 22.
  • the invention is not limited to the embodiments described above, but can be varied within the scope of the claims and in consideration of the knowledge of the skilled person.
  • the starting component at the beginning of assembly is a skin panel with stringers.
  • the first assembly process mainly involves upgrading the clips.
  • a manual manufacturing process in the clip upgrade station is considered relevant in the prior art.
  • the clip / upgrade station is the only station in the manufacturing chain that provides station construction in the vertical position of the skin area. All other manufacturing sections of the assembly provide a horizontal position for the further assembly procedures.
  • the component (skin panel), except at the clip / upgrade station passes through all the production stations in a component carrier system.
  • an additional station is required after the clip upgrade station. In this station, the skin field is taken into the beam and turned into the horizontal position. Beams are the recording of the component carrier in which the component passes through all subsequent production processes.
  • the component located in the horizontal position is clocked into the flat riveting system by means of a transfer car between the stations.
  • the "clip-to-skin riveting" performed. If an upgrade of door and door frame units or individual frames for contour preservation has also taken place in the clip upgrade station, these will also be riveted out in this process. Subsequently, the transfer car clocks the component out of the flat riveting system into the frame upgrade station. In this station, the remaining frames are upgraded. The next section of the production chain is the clip / frame riveting system into which the component is clocked. This is followed by the remainder of the workstation, through which the component finally reaches the surface protection.
  • the manufacturing concept shown above is constructed in a circle for clarification purposes. This should represent the process in the production and not the arrangement of the stations and facilities. In addition, the buffer spaces that are located between the stations have been neglected in the upper illustration. These have no influence on the invention and are themselves not affected or impaired.
  • the invention pursues the basic idea of a combination of the clip and frame upgrade station.
  • a new, combined upgrade station according to the invention is required, which integrates the Spantaufrüstung in the clip upgrade station.
  • This combination of setup stations already enables the use of beams (component carriers) in this production process. The component goes through all other manufacturing processes in these beams. It is then also possible to use the function of
  • the new manufacturing concept is created by a combination of the two upgrade stations, whereby it is necessary to integrate the payload upgrade into the clip upgrade station. A separate Spantaufrüststation is then no longer required. Since the frames can already be taken up and upgraded in the beams in this process, the component can already be used in this production process, i. after the combined clip and frame assembly according to the invention, into which the component carrier system required for all further processes is introduced. Turning the component into the horizontal position can, if desired, be carried out with a transfer car. Such a rotation process during the cycle process would also make the need for an additional turning station void.
  • the invention can be implemented in particular as follows:
  • the skin panel After passing through the combined upgrade station, the skin panel can be clocked into the flat riveting system with the upgraded clips, frames, and door and gate frames.
  • the clock processes are taken over by the transfer car.
  • the skin riveting is carried out.
  • the skin panel is clocked after the foundednnietung directly into the frame / clip riveting.
  • the component is again clocked by means of a transfer car into the remaining workstation.
  • This manufacturing concept requires an extension of the claim to the upgrade station and to the transfer car.
  • the manufacturing concept also provides a clear technical advantage in the area of component rotation from the vertical position to the horizontal position.
  • the concept for this process requires the removal of the shell from the clip upgrade station by means of a suspension crane. This type of jolting of a component with such dimensions (up to 18m) hides risks. In particular, sufficient stability for the turning process must be ensured.
  • the technical changes or enhancements required for the realization mainly concern the clip upgrade station and the transfer car.
  • the suggested solution below refers to changing the clip upgrade station.
  • the layout of the vertical station with a lifting platform is taken over by a manual production station.
  • the decisive change of the station refers to the previous contour bord.
  • the origin of the contour bord is mainly based on the contouring of the skin.
  • the conventional contour rims are replaced by a beam receiving system (Beams) and mounting unit.
  • Beams beam receiving system
  • the contour rims no longer reproduce the former, but instead the frames to be mounted later are already being upgraded and installed in this production process.
  • Secondary functions of the contour book such as wearing the clip-mounting clamps and the D-bore bushings, are handled by a mounting unit.
  • the principle of production envisages manual assembly of the components. After the station setup the inner stage becomes
  • the station with the recorded frames, moved up to the outer stage with the skin field brought in nominal contour.
  • the skin field and the rib are thus in target position.
  • the clips which create the connection between the skin panel and frame, installed.
  • the clips are glued to the skin panel and fixed to the frames by means of staple rivets.
  • An upgrade of the door and door frame units can, as already planned, be completed in this station.
  • the component is clocked off laterally using the transfer car. The claim to the transfer car is therefore higher than before, but this would have the advantage that there is no need for another turning station.
  • the product of the station is the fuselage shell with clips and ribs, which has already been picked up in beams.
  • a combination of the two upgrade stations is made possible by a frame pick-up system.
  • the integration of the Spantaufrüstung takes place by the inclusion of the Spantes at two points in the Beams.
  • the Spantabilitysystem which is movable in the Z direction, fixed the bulkhead and at the same time carries the clamps for clip assembly. Starting from the known from the prior art upgrade station allows this inner component a narrower station structure.
  • the number of mounting points for the bulkhead, on the internal component of the bulkhead system, is expandable if necessary and here they are listed with only three positions.
  • the rigidity of the CFRP material is helpful in this regard.
  • the Spantabilitysystem described is merely illustrative of the invention. It may be varied in the light of specialist knowledge, taking account of specific needs, without thereby abandoning the scope of protection of the claims defining the patent protection.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage von Spanten (22) an einem Hautfeld (16) bei der Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Spanten (22) und das Hautfeld (16) in einer Montagestation (10) relativ zueinander in Solllage angeordnet werden und in dieser Montagestation (10) eine kombinierte Montage der Spanten (22) und der Clips erfolgt. Dazu kann die Montagestation (10) eine Außenbühne (12) mit einem konturgebenden Aufnahmesystem (14) für das Hautfeld (16) und eine Innenbühne (18) mit einem Aufnahmesystem (20) für die Spanten (22) (auch Spantaufnahmesystem genannt) aufweisen, wobei nach einem Aufrüsten der Außenbühne (12) mit dem in Sollkontur gebrachten Hautfeld (16) und der Innenbühne (18) mit den daran gehaltenen Spanten (22) die Innenbühne (18) relativ zu der Außenbühne (12) derart ausgerichtet wird, dass die Spanten (22) in ihrer Solllage bezüglich des Hautfeldes (16) angeordnet werden, und wobei daraufhin die Clips zur Schaffung der Verbindung zwischen dem Hautfeld (16) und den Spanten (22) manuell eingebaut werden. Damit lässt sich eine vorteilhaft einfache und kostengünstige Fertigung des Rumpfschalenbauteils realisieren. Außerdem betrifft die Erfindung ein Spantaufnahmesystem (20) sowie eine Montagestation mit einem Spantaufnahmesystem (20) für die kombinierte Montage von Spanten (22) und Clips an einem Hautfeld (16).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Montage von Spanten an einem Hautfeld bei der Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug, sowie Verfahren zur Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug und insbesondere die Art und Weise einer hierbei vorgesehenen Montage von Spanten an einem Hautfeld. Die Erfindung betrifft ferner eine Montagevorrichtung, die zur Durchführung der Verfahren geeignet ist. Der Rumpf eines Flugzeuges stellt die Verbindung zwischen tragenden und steuernden Flugzeugflächen dar und nimmt in seinem Inneren die Nutzlast wie z. B. Besatzung, Passagiere und Fracht auf.
Bei der industriellen Fertigung größerer Flugzeuge wird der Rumpf üblicherweise aus einzelnen Sektionen zusammengesetzt, die wiederum aus einzelnen Rumpfschalenbauteilen zusammenmontiert werden. Zur Fertigung einer Sektion des Flugzeugrumpfes kann es ausreichend sein, zwei Halbschalen darstellende Rumpfschalenbauteile zu einer Sektion zu montieren. Bei größeren Sektionen wird oftmals eine so genannte Vierereinteilung durchgeführt, bei welcher die betreffen- de Sektion aus zwei Seitenschalen, einer Oberschale und einer Unterschale zusammengefügt wird.
Ein Rumpfschalenbauteil besitzt als Grundelemente ein so genanntes Hautfeld (z. B. vorgeformtes Großblech), welches die spätere Außenhaut bzw. Beplankung des Flugzeuges bildet, und eine an der Innenseite des Hautfeldes angebundene Versteifungsstruktur.
Die Versteifungsstruktur umfasst in der Regel in Längsrichtung verlaufende "Strin- ger" und in Quer- bzw. Umfangsrichtung verlaufenden "Spanten", welche bei der
Ersatzblatt Herstellung des Rumpfschalenbauteils an der Innenseite des Hautfeldes angebracht werden. Am fertigen Rumpfschalenbauteil besteht dann eine kraftübertragende Verbindung zwischen dem Hautfeld, den Stringern und den Spanten. Bei der klassischen Herstellung eines Rumpfschalenbauteils durchläuft ein vorgefertigtes Hautfeld üblicherweise eine Vielzahl von Montage- bzw. Bearbeitungsstationen, um das Hautfeld nach und nach mit den im Einzelfall erforderlichen zusätzlichen Bauteilen, insbesondere den erwähnten Stringern und Spanten, "aufzurüsten", d. h. diese Bauteile am Hautfeld zu montieren.
Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff "Montieren" bzw. "Montage" umfasst sowohl ein vorübergehendes bzw. vorläufiges Fixieren von Bauteilen als auch deren endgültige Befestigung. Für eine vorübergehende Fixierung können z. B. so genannte Heftniete eingesetzt werden, welche zu einem späteren Zeitpunkt im Laufe des Herstellungsprozesses durch so genannte Originalniete ersetzt werden, um die endgültige Befestigung der Bauteile vorzusehen.
Bei der so genannten differenziellen Bauweise eines Rumpfschalenbauteils kommen für die Anbindung der Spanten "Clips" bzw. "Schubkämme" zum Einsatz. Der Unterschied zwischen den beiden Bauteilen liegt in der Geometrie. Während ein Clip zwischen zwei in Rumpfumfangsrichtung zueinander benachbarten Stringern platziert wird, um einerseits mit dem Hautfeld und andererseits mit einem Spant verbunden zu werden, überspannt ein Schubkamm in Umfangsrichtung mehrere Stringer, um wieder einerseits am Hautfeld und andererseits am Spant befestigt zu werden, wobei jedoch zusätzliche Verbindungen zwischen dem Schubkamm und den überspannten Stringern unter Verwendung von Stützwinkeln ("Cleats") erfolgt. Schubkämme und Stützwinkel werden in der Regel an Stellen des Rumpfes eingesetzt, an denen im späteren Flugbetrieb besonders hohe Belastungen zu erwarten sind.
Ersatzblatt Bei der so genannten integralen Bauweise eines Rumpfschalenbauteils entfällt die Montage der Clips bzw. Schubkämme. Anstatt herkömmlicher Spanten bzw. diffe- renzieller Spanten kommen hierbei so genannte "Integralspanten" zum Einsatz. Diese Integralspanten besitzen Füße, die bei der Herstellung des Rumpfschalenbauteils direkt mit dem Hautfeld verbunden (vernietet) werden. Damit der Integralspant nicht auf den Stringern aufliegt, besitzt er so genannte "mouseholes", d. h. Aussparungen zum Durchtritt der Stringer in Längsrichtung. Auch bei der integralen Bauweise können Stützwinkel (Cleats) zum Einsatz kommen, welche jeweils eine Verbindung zwischen einem der Stringer und dem Integralspant bilden.
Die Differenzialbauweise und die Integralbauweise sind beispielsweise in der DE 10 2009 060 706 A1 angesprochen. Zur Reduzierung des Fertigungsaufwandes und zur Sicherstellung einer höheren Prozesssicherheit schlägt diese Veröffentlichung vor, am Hautfeld eines Flugzeugrumpfes eine vorgefertigte gitterförmige Versteifungsstruktur anzubringen. Eine Erläuterung der Differenzialbauweise und der Integral bau weise findet sich ferner beispielsweise in der DE 103 14 039 A1. Diese Veröffentlichung schlägt einen Integralspant vor, der in einer Urform aus einem Strangpressprofil hergestellt ist und sowohl die Funktion eines herkömmlichen Spantes als auch die Funktion eines Clips bzw. Schubkammes integriert.
Der Stand der Technik gemäß der DE 10 2009 060 706 A1 und der DE 103 14 039 A1 erfordert einen erhöhten Aufwand für eine Vorfertigung der Versteifungsstruktur (DE 10 2009 060 706 A1 ) bzw. erhöhten Aufwand bei der Vorfertigung des Spantes (DE 103 14 039 A1 ).
Ersatzblatt Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und somit kostengünstiges Verfahren zur Aufrüstung von Spanten an einem Hautfeld anzugeben, um damit eine einfache und kostengünstige Herstellung eines Rumpfschalenbau- teils für ein Flugzeug zu ermöglichen. Die Erfindung betrifft insbesondere Rumpfschalenbauteile in Differenzialbauweise.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 , 7, 8 bzw. 10.
Ausgehend von einem Verfahren zur Montage von Spanten an einem Hautfeld bei der Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug wird diese Aufgabe erfindungsgemäß insoweit insbesondere dadurch gelöst, dass das Hautfeld in einer Montagestation, nachfolgend auch als "Clip-/Spant-Aufrüststation" bezeichnet, angeordnet wird und in dieser Montagestation eine kombinierte Montage von Spanten und Clips erfolgt. Dazu werden die Spante vorzugsweise zunächst in Solllage gebracht und dann zunächst die Clips mit dem Hautfeld und dann die Spante mit den Clips verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass ein separater Arbeits- und Taktprozess, nämlich ein nachgelagertes Auf- rüsten von Spanten - wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist und seit Jahren praktiziert wird - entfällt. Ferner ergeben sich weitere Vorteile, insbesondere eine verbesserte und spannungsärmere Positionierung und Befestigung der Spanten an den Clips, da die Clips unmittelbar an den in Solllage befindlichen Spanten ausgerichtet werden können und bereits bei Montage der Clips die tatsächliche Positionierung der Spanten berücksichtigt werden kann. Dies wird anhand der nachfolgenden beschriebenen Ausführungsform besonders deutlich.
In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Montagestation (Clip-/Spant-Aufrüststation) eine Außenbühne mit einem kon-
Ersatzblatt turgebenden Aufnahmesystem für das Hautfeld und eine Innenbühne mit einem Aufnahmesystem für die Spanten auf, wobei nach einem Aufrüsten der Außenbühne mit dem in Sollkontur gebrachten Hautfeld und der Innenbühne mit den daran gehaltenen Spanten die Innenbühne relativ zu der Außenbühne derart ausge- richtet wird, dass die Spanten in ihrer Solllage bezüglich des Hautfeldes angeordnet werden, und wobei daraufhin die Clips zur Schaffung der Verbindung zwischen dem Hautfeld und den Spanten manuell eingebaut werden. Bei Anwendung dieses Verfahrens sind Bauteilspannungen aufgrund einer relativen Fehlpositionierung von Clips zu Spanten praktisch ausgeschlossen.
Vorteilhaft erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine zwei gesonderten Montagestationen, nämlich einerseits für eine Clipmontage und andererseits für eine Spantenmontage. Gegenüber letzterer Verfahrensweise entfallen somit die Spantaufrüststationen selbst sowie der Flächenbedarf dieser und die dazu gehöri- gen Pufferplätze.
Weiterhin sind logistische Vorteile wie zum Beispiel in der Materialwirtschaft durch eine gemeinsame Aufrüststation (anstelle von zwei Aufrüststationen) die Folge. Hierdurch und durch die Synchronisation der beiden Aufrüstprozesse in einer ge- meinsamen Aufrüstung und das Entfallen separater Qualitätskontrollen sowie der Eintaktungsprozesse in die Spantaufrüststationen werden die Durchlaufzeiten in der Rumpfschalenmontage reduziert.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Vorfertigung der Einzelteilkomponenten, wie zum Beispiel dem Entfallen der Aufnahmebohrungen in den Spanten. Diese wurden in der Vorfertigung eingebracht, um den Spant bei einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren am Clip auszurichten. Hierdurch reduzieren sich die Fehlerquellen in der Fertigung.
Ersatzblatt Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach Durchlaufen der Clip-/Spant-Aufrüststation in einem automatischen Nietprozess (z.B. mittels einer Flächennietanlage) sowohl die Vernietung der Clips mit dem Hautfeld als auch die Vernietung der Spanten mit den Clips durchgeführt werden. Dies wirkt sich positiv auf die Durchlaufzeit im Fertigungsprozess der Rumpfschale aus.
Gemäß einer weiteren praktischen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Aufrüsten der Innenbühne mit den Spanten und/oder der Einbau der Clips manuell erfolgt. Vorzugsweise erfolgt sowohl das Aufrüsten der Innenbühne mit den Span- ten als auch der Einbau der Clips manuell. Vorteilhaft an einer manuellen Arbeitsweise ist, dass beim Aufrüsten bzw. Einbau unmittelbar eine menschliche optische und haptische Kontrolle der korrekten Positionierung der Spanten bzw. Clips erfolgen kann. In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist vorgesehen, dass an der Innenbühne vorgesehene Befestigungseinrichtungen zum Tragen von Klemmeinheiten zur Spant- und Clip-Montage verwendet werden. Mit solchen Befestigungseinrichtungen, beispielsweise Schnellspannern, können an der Innenbühne angeordnete Clips zusammen mit den ebenfalls an der Innenbühne aufgerüsteten Spanten am Hautfeld montiert werden.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass an den Befestigungseinrichtungen vorgesehene Bohrungsbuchsen zum Einbringen von Bohrungen in die Clips verwendet und die Bohrungen zum Referenzieren nachgelagerter Nietprozesse verwendet werden. Hierbei wird die Position einer sogenannten D- Bohrung von der Nietanlage erkannt und als Ausgangsposition (Referenzpunkt) für die weitere Vernietung genutzt.
Ersatzblatt In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass bei der Montage eine Verklebung der Clips am Hautfeld und eine Vernietung der Clips an den Spanten erfolgt. In einer Weiterbildung ist die Verklebung der Clips am Hautfeld und die Vernietung der Clips an den Spanten hierbei als eine vorläufige Fixierung dieser Bauteile am Hautfeld vorgesehen, um in einem oder mehreren später nachfolgenden Bearbeitungsschritten, der/die in einer oder mehreren gesonderten Bearbeitungsstationen durchgeführt wird/werden, eine endgültige Fixierung dieser Bauteile am Hautfeld vorzunehmen.
Beispielsweise können in einer gesonderten Bearbeitungsstation die zunächst nur mittels der Verklebung vorfixierten Clips durch eine zusätzliche Vernietung am Hautfeld endgültig fixiert werden. In ähnlicher Weise kann die zunächst nur vorläufige Vernietung der Clips an den Spanten in einer gesonderten Bearbeitungsstation durch eine endgültige Vernietung der Clips an den Spanten ersetzt werden, z. B. indem Heftniete (z. B. Blindniet oder "Popniet") durch Originalniete (z. B. Vollniet, "Hip-Lok", "Hi-Lite") ersetzt werden.
Vor diesem Hintergrund sieht die vorliegende Erfindung auch ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug vor, welches folgende Schritte umfasst:
- kombinierte Aufrüstung eines Hautfeldes mit Spanten und Clips in einer Clip-/Spant-Aufrüststation, insbesondere gemäß eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens,
- Übergabe des mit den Clips und den Spanten aufgerüsteten Hautfeldes von der Clip-/Spant-Aufrüststation an eine Flächennietanlage,
Ersatzblatt - Flächennieten des mit den Clips und den Spanten aufgerüsteten Hautfeldes in der Flächennietanlage,
- Übergabe des flächengenieteten Hautfeldes von der Flächennietanlage an eine Clip-/Spant-Nietanlage,
- Clip-/Spant-Vernietung des zuvor flächengenieteten Hautfeldes in der Clip-/Spant-Nietanlage.
Die Erfindung betrifft auch ein Spantaufnahmesystem zum Halten und Positionieren mindestens eines Spants in einer bogenförmigen Solllage relativ zu einem Hautfeld, umfassend mindestens einen Träger und mindestens drei sich auf einer Seite des Trägers in Querrichtung erstreckenden Haltearmen mit an deren Enden angeordneten Befestigungseinrichtungen zum direkten oder indirekten Halten des Spants. Mit direktem Halten ist gemeint, dass die Befestigungseinrichtung selbst zum Halten ausgebildet ist. Mit indirektem Halten ist gemeint, dass an der Befestigungseinrichtung eine separate Halteeinrichtung montiert wird (z.B. eine Klemmvorrichtung oder ein Schnellspanner), mittels welchem die Spanten gehalten werden können. Ein erfindungsgemäßes Spantaufnahmesystem ermöglicht es, einen oder mehrere Spanten von einer Seite aus in einer Solllage zu halten, diesen relativ zu einem Hautfeld in Solllage zu bringen und mit diesem, insbesondere über bekannte Clips, zu verbinden.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spantaufnahmesystems sind im Bereich der Enden mindestens eines Trägers senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Trägers verlaufende Kanäle für in diesen Kanälen anzuordnende Beams zum Halten und Befördern eines Hautfeldes ausgebildet.
Ersatzblatt Es ist vorteilhaft, wenn ein Spantaufnahmesystem mehrere Träger umfasst, insbesondere so viele Träger (mit daran angeordneten Haltearmen), wie Spante an einem Hautfeld montiert werden sollen, da in diesem Fall gleichzeitig mehrere Span- te in Solllage gebracht werden können und somit die Taktzeit für die Montage aller Spanten an einem Hautfeld verkürzt werden kann.
Die Erfindung betrifft auch eine Montagestation für die kombinierte Montage von Spanten und Clips an einem Hautfeld umfassend: a) eine Vorrichtung zum Positionieren eines in Sollkontur gebrachten Hautfeldes und b) ein Spantaufnahmesystem zum Halten und Positionieren mindestens ei- nes Spants relativ zu dem Hautfeld derart, dass Clips zur Verbindung von
Hautfeld und Spant relativ zu dem Hautfeld und dem Spant anordenbar und vormontierbar sind.
In einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Montagestation ist die Vorrichtung zum Positionieren eines in Sollkontur gebrachten Hautfeldes eine Außenbühne mit einem konturgebenden Aufnahmesystem für das Hautfeld.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Montagestation ist die Vorrichtung zum Halten und Positionieren mindestens eines Spants eine Innenbühne mit einem Aufnahmesystem für die Spanten.
Bevorzugt weist die Innenbühne Befestigungseinrichtungen zum Tragen von Klemmeinheiten zur Spant- und Clip-Montage auf.
Ersatzblatt Weiter bevorzugt weisen die Befestigungseinrichtungen Bohrungsbuchsen zum Einbringen von Bohrungen in die Clips auf. Auf die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile wird hiermit noch einmal verwiesen. Diese gelten für die erfindungsgemäße Montagestation entsprechend.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 eine Clip-Aufrüststation zur Verwendung in einem nicht- erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug, Fig. 3 eine bei dem Verfahren gemäß Fig. 2 eingesetzte Clip-/Spant-
Aufrüststation zu einem frühen Zeitpunkt einer damit bewerkstelligten kombinierten Aufrüstung eines Hautfeldes mit Clips und Spanten,
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung zu einem späteren Zeitpunkt der kombinierten Clip-/Spant-Aufrüstung, und
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines bei der Clip-/Spant-Aufrüststation von Fig. 3 vorgesehenen Aufnahmesystems für Spanten.
Ersatzblattl Fig. 1 zeigt eine "Clip-Aufrüststation" 1 als ein Beispiel einer Montagestation, die zusammen mit weiteren (nicht dargestellten) Montagestationen und/oder Bearbeitungsstationen bei einer herkömmlichen Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug eingesetzt werden kann.
Die dargestellte Clip-Aufrüststation 1 wurde von der Anmelderin bereits bisher in einem klassischen Fertigungskonzept zur Herstellung eines Rumpfschalenbauteils verwendet. Bei diesem Fertigungskonzept durchläuft ein bereits mit Stringern versehenes Hautfeld eine Mehrzahl von Montage- bzw. Bearbeitungsstationen, an welchen jeweils bestimmte Montage- bzw. Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, um das mit Stringern versehene Hautfeld nach und nach mit den weiteren, für das betreffende Rumpfschalenbauteil erforderlichen Bauteilen aufzurüsten.
Hierbei kommt als erstes die Clip-Aufrüststation 1 zum Einsatz, welche vor allem zur Montage von Clips und Schubkämmen dient. Darüber hinaus erfolgt in der Clip-Aufrüststation 1 auch die Einbringung von Bohrungen in die Clips, anhand derer die später montierten Spanten bezüglich der Clips ausgerichtet werden.
Die Clip-Aufrüststation 1 umfasst eine Außenbühne 2 mit einem konturgebenden Aufnahmesystem 3 für das mittels eines Krangeschirrs 4 zur Clip-Aufrüststation 1 angelieferte Hautfeld 5 und eine Innenbühne 6 mit einem Aufnahmesystem 7 für die Clips.
Der Arbeitsablauf an der Clip- Auf rüststation 1 ist wie folgt vorgesehen:
Wie mit Fig. 1 veranschaulicht, wird zunächst das Hautfeld 5 an das von Konturschildern bzw. Außenbords gebildete Aufnahmesystem 3 herangefahren und aufgelegt. Das Hautfeld 5 wird mittels einer Vakuumtechnik der Außenbords in seine Soll- und somit Montagekontur gesogen.
Ersatzblatt Außerdem werden die zu montierenden Clips und Schubkämme an die Clip- Auf rüststation 1 angeliefert, welche im folgenden Arbeitsgang für die Montage vorbereitet werden. Hierbei werden Fügeflächen mittels eines Aktivators auf einen Klebevorgang vorbereitet.
Die Innenbühne 6 wird an die mit dem Hautfeld 5 aufgerüstete Außenbühne 2 herangefahren, so dass das Aufnahmesystem 7 in die zur Montage der Clips (hier: vorübergehende Fixierung mittels Verklebung) richtige Lage bezüglich des Hautfeldes 5 gelangt. Die Clips werden sodann manuell gesetzt und durch Anlageflä- chen (Konturschild, Stringer und Hautfeld 5) positioniert und mit am Aufnahmesystem 7 für die Clips vorgesehenen Spanneinrichtungen in allen drei Raumrichtungen fixiert.
Als Alternative zu der Verklebung der Clips am Hautfeld 5 kommt auch ein Heften mittels Heftnieten in Betracht. Bei einer solchen Montage der Clips mittels Heftnieten würden die Heftniete in einem Folgeprozess wieder ausgebohrt und durch Originalniete ersetzt werden.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung des Hautfeldes 5 in Vertikallage ist besonders günstig, um das manuelle Setzen der Clips zu realisieren. Es ergibt sich eine gute Zugänglichkeit für Arbeiter, denen das Arbeiten im Stehen ermöglicht ist. Unter diesem ergonomischen Gesichtspunkt ist die Innenbühne 6 zweckmäßigerweise mit einer Hubbühne 8 versehen. Gemäß einer weiteren, aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise wird das Hautfeld in Horizontallage ausgerichtet.
Zusammenfassend bildet bei dem vorstehend beschriebenen klassischen Fertigungskonzept das mit Stringern versehene Hautfeld 5 das Ausgangsbauteil bei
Ersatzblatt Fertigungsbeginn mittels der Clip-Aufrüststation 1. Dieser erste Montageprozess sieht eine manuelle Clip-Aufrüstung an das Hautfeld 5 vor.
Das Gesamtverfahren zur Herstellung des Rumpfschalenbauteils nach dem klassischen Fertigungskonzept umfasst folgende Schritte:
- Aufrüstung des Hautfeldes 5 mit Clips und Schubkämmen in vorstehend beschriebener Weise, in der Clip-Aufrüststation 1 ,
- Übergabe zu einer Flächennietanlage
- Flächennieten des mit den Clips und Schubkämmen aufgerüsteten Hautfeldes in der Flächennietanlage,
- Übergabe des Hautfeldes zu einer Spant-Aufrüststation,
- Spant-Aufrüstung des Hautfeldes in der Spant-Aufrüststation,
- Übergabe des Hautfeldes zu einer Clip-/Spant-Nietanlage - Clip-/Spant- Vernietung in der Clip-/Spant-Nietanlage,
- Übergabe des Hautfeldes zu einer Restarbeitsstation um Restarbeiten am Rumpfschalenbauteil vorzunehmen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein demgegenüber vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug bereitgestellt. Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des vereinfachten Herstellungsverfahrens. In diesem Beispiel umfasst die Herstellung folgende Schritte: - Schritt S1 : kombinierte Aufrüstung eines Hautfeldes mit Spanten und Clips in einer Clip-/Spant-Aufrüststation,
- Schritt S2: Übergabe des mit den Clips und den Spanten aufgerüsteten Hautfeldes von der Clip-/Spant-Aufrüststation an eine Flächennietanlage
- Schritt S3: Flächennieten des mit den Clips und den Spanten aufgerüsteten Hautfeldes in der Flächennietanlage,
- Schritt S4: Übergabe des flächengenieteten Hautfeldes von der Flächenniet- anläge an eine Clip-/Spant-Nietanlage,
- Schritt S5: Clip-/Spant-Vernietung des zuvor flächengenieteten Hautfeldes in der Clip-/Spant-Nietanlage, - Schritt S6: Übergabe des Hautfeldes an eine Restarbeitsstation, um Restarbeiten am Rumpfschalenbauteil vorzunehmen.
Im Vergleich zu dem oben erläuterten klassischen Fertigungskonzept werden bei diesem Verfahren keine gesonderten Montagestationen einerseits für eine
ClipMontage und andererseits für eine Spantenmontage erfordert. Darüber hinaus entfällt somit auch der Transfer des Hautfeldes von einer Clip-Aufrüststation zu einer Spant-Auf rüststation.
Ersatzblattl Für die Realisierung dieses Verfahrens ist hinsichtlich der Montage der Spanten wesentlich, dass die Spante in die Innenbühne der Station mittels des Befestigungssystems in Solllage angeordnet werden und hierzu relativ das Hautfeld in Solllage zu den Spanten angeordnet wird und in dieser Montagestation eine kom- binierte Montage der Spanten und der Clips erfolgt.
Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel für eine im Schritt S1 einsetzbare Clip-/Spant-Aufrüststation 10. Die Montagestation 10 für die kombinierte Montage von Spanten 22 und Clips an einem Hautfeld 16 umfasst: a) eine Vorrichtung 14zum Positionieren eines in Sollkontur gebrachten Haut- feldes16und b) eine Vorrichtung zum Halten und Positionieren mindestens eines Spants 22 relativ zu dem Hautfeld 16 derart, dass Clips und Schubkämme zur Verbindung von Hautfeld 16 und Spant 22 relativ zu dem Hautfeld 22 und dem Spant 22 anordenbar und vormontierbar sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, ebenfalls Tür- und Torrahmeneinheiten (Moduleinheiten bestehend aus mehreren Spanten) in die Innenbühne 18 der Clip-/Spantaufrüststation 10 aufzunehmen und zu positionieren.
Die Montagestation 10 weist eine Außenbühne 12 mit einem konturgebenden Aufnahmesystem 14 für ein Hautfeld 16 und eine gegenüber der Außenbühne verfahrbare Innenbühne 18 mit einem Aufnahmesystem 20 für die Spanten 22 auf.
Ersatzblatt Die damit bewerkstelligte kombinierte Clip-/Spant-Montage beginnt in der in Fig. 3 dargestellten Situation, in welcher die Außenbühne 12 mit dem Hautfeld 16 aufgerüstet wird und die Innenbühne 18 mit der benötigten Anzahl von Spanten 22 aufgerüstet wird. Es kann eine (nicht dargestellte) Kraneinrichtung verwendet werden, um das Hautfeld 16 und die Spanten 22 in ihre Positionen an den Aufnahmesystemen 14 bzw. 20 zu bringen (in den Figuren ist der Einfachheit halber nur ein Spant 22 dargestellt).
Nach diesem Aufrüsten der Außenbühne 12 mit dem in Sollkontur gebrachten Hautfeld 16 und der Innenbühne 18 mit den daran gehaltenen Spanten 22 wird die Innenbühne 18 relativ zu der Außenbühne 12 ausgerichtet (hier wird die Innenbühne 18 an die Außenbühne 12 herangefahren), dass die Spanten 22 in ihre Solllage bezüglich des Hautfeldes 16 gebracht werden. Diese Situation ist in Fig. 4 dargestellt.
Daraufhin werden die benötigten Clips und Schubkämme zur Schaffung der Verbindung zwischen dem Hautfeld 16 und den Spanten 22 eingebaut, womit die kombinierte Montage der Spanten 22 und der Clips beendet ist. Fig. 5 zeigt nochmals vergrößert das an der Innenbühne 18 vorgesehene Aufnahmesystem 20 für die Spanten 22.
Das Aufrüsten der Innenbühne 18 mit den Spanten 22 und der Einbau der Clips erfolgt manuell. Bevorzugt weist die Innenbühne 18 ferner Befestigungseinrichtun- gen 28 zum Tragen von Klemmeinheiten zur Spant- und Clipmontage auf. Die Befestigungseinrichtungen 28 können Bohrungsbuchsen zum Einbringen von Bohrungen in die Clips aufweisen, mittels welchen ein Referenzieren der Nietanlagen erfolgen kann.
Ersatzblatt Die Clip-/Spant-Montagestation 10 wird eingesetzt, um eine Vor-Fixierung der Clips am Hautfeld 16, insbesondere eine Verklebung, und eine Vernietung der Clips an den Spanten 22 vorzusehen. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtung der Kenntnisse des einschlägigen Fachmanns variiert werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung anhand der beschriebenen und möglichen weiteren Ausführungsformen werden im Folgenden noch einmal einige Unterschiede zwischen dem Stand der Technik und der Erfindung gegenübergestellt:
Stand der Technik:
Es wird zunächst eine aus dem Stand der Technik bekannte Clip-/Aufrüststation beschrieben. Ausgangsbauteil bei Montagebeginn ist ein Hautfeld mit Stringer. Der erste Montageprozess sieht hauptsächlich eine Aufrüstung der Clips vor. Hierfür wird im Stand der Technik ein manueller Fertigungsprozess in der Clip-Aufrüststation als relevant betrachtet. Die Clip-/Aufrüststation ist die einzige Station der Fertigungskette, welche eine Stationsbauweise in vertikaler Lage des Hautfel- des vorsieht. Alle anderen Fertigungsabschnitte der Montage sehen eine Horizontallage für die weiteren Montageabläufe vor. Zudem ist zu beachten, dass das Bauteil (Hautfeld), außer bei der Clip-/Aufrüststation, alle Fertigungsstationen in einem Bauteilträgersystem durchläuft. Für das Fertigungskonzept bedeutet dies, dass im Anschluss der Aufrüstprozesse in der Clip-Aufrüststation, das Hautfeld in die Horizontallage gebracht und zudem eine Aufrüstung in das Bauteilträgersystem (Beams) stattfinden muss. Hierfür ist im Anschluss der Clip- Aufrüststation eine zusätzliche Station erforderlich. In dieser Station wird das Hautfeld in die Beams aufgenommen und in die Horizontallage gedreht. Beams sind die Aufnah- men des Bauteilträgers in welchem das Bauteil alle folgenden Fertigungsprozesse durchläuft.
Das sich in der Horizontallage befindliche Bauteil wird, mittels eines Transfercars zwischen den Stationen, in die Flächennietanlage eingetaktet.
Hier wird die "Clip-zum-Hautfeld-Vernietung" durchgeführt. Sollte in der Clip-Aufrüststation auch eine Aufrüstung von Tür und Torrahmeneinheiten oder einzelner Spanten zur Konturerhaltung stattgefunden haben, so werden diese auch in die- sem Prozess ausgenietet. Anschließend taktet das Transfercar das Bauteil aus der Flächennietanlage in die Spantaufrüststation. In dieser Station werden die restlichen Spanten aufgerüstet. Der nächste Abschnitt der Fertigungskette ist die Clip-/Spant-Nietanlage, in die das Bauteil eingetaktet wird. Darauf folgt die Restarbeitsstation, über die das Bauteil schließlich zum Oberflächenschutz gelangt.
Das oben dargestellte Fertigungskonzept ist zu Verdeutlichungszwecken im Kreis aufgebaut. Dies soll den Ablauf in der Fertigung darstellen und nicht die Anordnung der Stationen und Anlagen. Zudem sind die Pufferplätze, die sich zwischen den Stationen befinden, bei der oberen Darstellung vernachlässigt worden. Diese haben auf die Erfindung keinen Einfluss und werden selbst auch nicht beeinflusst oder beeinträchtigt.
Erfindung
Die Erfindung verfolgt den Grundgedanken einer Kombination der Clip- und Spant- Aufrüststation. Dazu ist eine erfindungsgemäße neue, kombinierte Aufrüststation erforderlich, welche die Spantaufrüstung in die Clip-Aufrüststation integriert. Diese Kombination der Rüststationen ermöglicht bereits in diesem Fertigungsprozess den Einsatz von Beams (Bauteilträger). Das Bauteil durchläuft alle weiteren Fertigungsprozesse in diesen Beams. Es ist dann ebenfalls möglich, die Funktion der
Ersatzblatt Drehstation auf das aus dem Stand der Technik bekannte Transfercar zu übertragen.
Das neue Fertigungskonzept entsteht durch eine Kombination der beiden Aufrüst- Stationen, wobei es dazu erforderlich ist, die Spantaufrüstung in die Clip- Aufrüststation zu integrieren. Eine separate Spantaufrüststation ist dann nicht mehr erforderlich. Da die Spanten bereits in diesem Prozess in die Beams aufgenommen und aufgerüstet werden können, kann das Bauteil bereits in diesem Fer- tigungsprozess, d.h. nach der erfindungsgemäßen, kombinierten Clip- und Spant- montage, in das für alle weiteren Prozesse erforderliche Bauteilträgersystem eingebracht werden. Ein Drehen des Bauteils in die Horizontallage kann, sofern gewünscht, mit einem Transfercar vorgenommen werden. Ein solcher Drehvorgang während des Taktprozesses würde zudem den Bedarf einer zusätzlichen Drehstation nichtig machen. Die Erfindung kann insbesondere wie folgt umgesetzt wer- den:
Nach Durchlaufen der kombinierten Aufrüststation kann das Hautfeld mit den aufgerüsteten Clips, Spanten sowie Tor- und Türrahmen in die Flächennietanlage eingetaktet werden. Die Taktprozesse werden vom Transfercar übernommen. In der Flächennietanlage wird die Hautfeldnietung durchgeführt. Da bereits eine Komplettaufrüstung aller Komponenten in der kombinierten Station stattfinden kann, entfallen der Prozess der Spantaufrüstung und somit auch die Station hierfür. Das Hautfeld wird nach der Flächennietung direkt in die Spant/Clip-Nietanlage getaktet. Im Anschluss an das Durchlaufen der Spant/Clip- Nietanlage wird das Bauteil wiederum mittels Transfercar in die Restarbeitsstation getaktet. Dieses Fertigungskonzept erfordert eine Erweiterung des Anspruches an die Aufrüststation und an das Transfercar. Hierdurch werden allerdings ernorme Vorteile erzielt. Zu denen gehören unter anderem das Entfallen zweier Taktungsprozesse, die Minderung des Investitionsvolumens, die Reduzierung der laufenden Kosten wäh-
Ersatzblatt rend der Produktion, die Rationalisierung der geplanten Mitarbeiter, die Reduzierung des Flächenbedarfs. Neben diesen produktiven und wirtschaftlichen Vorteilen liefert das Fertigungskonzept auch einen klaren technischer Vorteil im Bereich der Bauteildrehung von der Vertikallage in die Horizontallage. Das Konzept zu diesem Prozess erfordert das Herausnehmen der Schale aus der Clip- Aufrüststation mittels eines Hängekrans. Diese Art des Taktens eines Bauteils mit derartigen Abmessungen (bis zu 18m) verbirgt Risiken. Insbesondere muss eine ausreichende Stabilität für den Drehprozess gewährleistet werden. Technischer Lösungsvorschlag:
Die zur Realisierung erforderlichen technischen Änderungen bzw. Erweiterung betreffen hauptsächlich die Clip-Aufrüststation und das Transfercar. Der im Folgenden beschriebene Lösungsvorschlag bezieht sich auf die Änderung der Clip- Aufrüststation.
Aufbau und Funktionsprinzip
Das Layout der vertikalen Station mit einer Hubbühne wird von einer manuellen Fertigungsstation übernommen. Die ausschlaggebende Änderung der Station bezieht sich auf die bisherigen Konturbords. Die Entstehungsgrundlage der Kontur- bords begründet sich hauptsächlich mit der Konturgebung an das Hautfeld. Bei einer Konturgebung an das Hautfeld von außen, anhand eines Vakuum Systems, reduziert sich die Funktion der Konturbords lediglich auf die Findung der sogenannten C- Punktlage. Die konventionellen Konturbords werden durch ein Spantaufnahmesystem (Beams) und Befestigungseinheit ersetzt. Mittels dieser Ände- rung bilden die Konturbords nicht länger die Spantposition nach, stattdessen werden die später zu montierenden Spanten bereits in diesem Fertigungsprozess aufgerüstet und montiert. Nebenfunktionen des Konturbords, wie das Tragen der Spanner zur Clipmontage und die D- Bohrungsbuchsen, werden von einer Befestigungseinheit übernommen. Das Prinzip der Fertigung sieht eine manuelle Mon- tage der Bauteile vor. Nach dem Rüstvorgang der Station wird die innere Bühne
Ersatzblatt der Station, mit den aufgenommenen Spanten, an die Außenbühne mit dem in Sollkontur gebrachtem Hautfeld herangefahren. Das Hautfeld und die Spante stehen somit in Solllage. Im weiteren Prozess werden die Clips, welche die Verbindung zwischen Hautfeld und Spant schaffen, eingebaut. Die Clips werden an das Hautfeld geklebt und zu den Spanten mittels Heftnieten fixiert. Eine Aufrüstung der Tor- und Türrahmeneinheiten kann, wie bereits geplant, in dieser Station vollzogen werden. Nach den Montageprozessen wird das Bauteil anhand des Transfercars seitlich ausgetaktet. Der Anspruch an das Transfercar ist folglich ein höherer als zuvor, dies hätte allerdings den Vorteil das es keiner weiteren Drehstation mehr Bedarf. Das Produkt der Station ist schließlich die bereits in Beams aufgenommene Rumpfschale mit Clips und Spanten.
Spantaufnahmesystem
Eine Kombination der beiden Aufrüststationen wird durch ein Spantaufnahmesys- tem ermöglicht. Die Integration der Spantaufrüstung erfolgt durch die Aufnahme des Spantes an zwei Punkten in den Beams. Das Spantaufnahmesystem, welches in Z- Richtung verfahrbar ist, fixiert den Spant und trägt zugleich die Spanner zur Clipmontage. Ausgegangen von der aus dem Stand der Technik bekannten Aufrüststation ermöglicht diese Innenkomponente einen schmaleren Stationsaufbau. Die Anzahl der Befestigungspunkte für den Spant, an der Innenkomponente des Spantaufnahmesystems, ist bei Bedarf erweiterbar und hier sind sie lediglich mit drei Positionen aufgeführt. Die Steifigkeit des CFK- Materials ist allerdings in diesem Punkt dienlich. Das beschriebene Spantaufnahmesystem dient lediglich der Illustration der Erfindung. Es kann unter Berücksichtigung spezieller Bedarfe im Rahmen des Fachwissens variiert werden, ohne dass dadurch der Schutzbereich der den Patentschutz definierenden Patentansprüche verlassen wird.
Ersatzblatt Bezugszeichenliste
10 Montagestation / Clip-/Spantaufrüststation
12 Außenbühne
14 Aufnahmesystem
16 Hautfeld
18 Innenbühne
20 Spantaufnahmesystem
22 Spant
24 Träger
26 Haltearm
28 Befestigungseinrichtung
30 Kanal
32 Beam
Ersatzblatt

Claims

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Patentansprüche
Verfahren zur Montage von Spanten (22) an einem Hautfeld (16) bei der Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Hautfeld (16) in einer Montagestation (10) angeordnet wird und in dieser Montagestation (10) eine kombinierte Montage von Spanten (22) und Clips erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
die Montagestation (10) eine Außenbühne (12) mit einem konturgebenden Aufnahmesystem (14) für das Hautfeld (16) und eine Innenbühne (18) mit einem Aufnahmesystem (20) für die Spanten (22) aufweist, wobei nach einem Aufrüsten der Außenbühne (12) mit dem in Sollkontur gebrachten Hautfeld (16) und der Innenbühne (18) mit den daran gehaltenen Spanten (22) die Innenbühne (18) relativ zu der Außenbühne (12) derart ausgerichtet wird, dass die Spanten (22) in ihrer Solllage bezüglich des Hautfeldes (16) angeordnet werden und wobei daraufhin die Clips zur Schaffung der Verbindung zwischen dem Hautfeld (16) und den Spanten (22) eingebaut werden;
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Aufrüsten der Innenbühne (18) mit den Spanten (22) und/oder der Einbau der Clips manuell erfolgt;
Ersatzblatt 27
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenbühne (18) vorgesehene Befestigungseinrichtungen (28) zum Tragen von Klemmeinheiten zur Spant- und Clip- Montage verwendet werden.
5. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungseinrichtungen (28) vorgesehene Bohrungsbuchsen zum Einbringen von Bohrungen in die Clips verwendet werden, und die Bohrungen zum Referenzieren nachgelagerter automatisierter Nietprozesse verwendet werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei der Montage eine Verklebung der Clips am Hautfeld (16) und eine Vernietung der Clips an den Spanten (22) erfolgt.
7. Verfahren zur Herstellung eines Rumpfschalenbauteils für ein Flugzeug, umfassend folgende Schritte:
- kombinierte Aufrüstung eines Hautfeldes (16) mit Spanten (22) und Clips in einer Clip-/Spant-Aufrüststation (10) (S1 ),
- Übergabe des mit den Clips und den Spanten aufgerüsteten Hautfeldes von der Clip-/Spant-Aufrüststation (10) an eine Flächennietanlage (S2),
- Flächennieten des mit den Clips und den Spanten aufgerüsteten Hautfeldes (16) in der Flächennietanlage (S3),
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- Übergabe des flächengenieteten Hautfeldes (16) von der Flächennietan- lage an eine Clip-/Spant-Nietanlage (10) (S4),
- Clip-/Spant-Vernietung des zuvor flächengenieteten Hautfeldes (16) in der Clip-/Spant-Nietanlage (S5);
8. Spantaufnahmesystem zum Halten und Positionieren mindestens eines
Spants (22) in einer bogenförmigen Solllage relativ zu einem Hautfeld (16), umfassend mindestens einen Träger (24) und mindestens drei sich auf einer Seite des Trägers (24) in Querrichtung erstreckenden Haltearmen (26) mit an deren Enden angeordneten Befestigungseinrichtungen (28) zum Halten des Spants (22).
9. Spantaufnahmesystem nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekenn- zeichnet, dass im Bereich der Enden mindestens eines Trägers (24) senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Trägers (24) verlaufende Kanäle (30) für in diesen Kanälen (30) anzuordnende Beams (32) zum Halten und Befördern eines Hautfeldes (16) ausgebildet sind. 10. Montagestation für die kombinierte Montage von Spanten (22) und Clips an einem Hautfeld (16), umfassend a) eine Vorrichtung zum Positionieren eines in Sollkontur gebrachten Hautfeldes (16) und b) ein Spantaufnahmesystem (20) zum Halten und Positionieren mindestens eines Spants (22) relativ zu dem Hautfeld (16) derart, dass Clips zur Verbindung von Hautfeld (16) und Spant (22) relativ zu dem Hautfeld (16) und
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dem Spant (22) anordenbar und vormontierbar sind.
11. Montagestation nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Positionieren eines in Sollkontur gebrachten Hautfeldes (16) eine Außenbühne (12) mit einem konturgebenden Aufnahmesystem (14) für das Hautfeld (16) ist. 2. Montagestation nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spantaufnahmesystem (20) eine Innen- bühne (18) mit einem Aufnahmesystem (20) für die Spanten (22) umfasst.
13. Montagestation nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spantaufnahmesystem (20) ferner Befestigungseinrichtungen (28) zum Tragen von Klemmeinheiten zur Spant- und Clip-Montage aufweist.
14. Montagestation nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtungen (28) Bohrungsbuchsen zum Einbringen von Bohrungen in die Clips aufweisen.
15. Montagestation nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zum Positionieren eines in Sollkontur gebrachten Hautfeldes (16) und das Spantaufnahmesystem (20) relativ zueinander verfahrbar ausgebildet sind.
lEisatzblatt
EP13785339.6A 2012-08-09 2013-08-06 Verfahren und vorrichtung zur montage von spanten an einem hautfeld bei der herstellung eines rumpfschalenbauteils für ein flugzeug, sowie verfahren zur herstellung eines rumpfschalenbauteils für ein flugzeug Withdrawn EP2882648A2 (de)

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