JP2010530829A - 航空機の胴体セルの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、航空機の完全な胴体セルを経済的に製造する方法及びこの方法を実施するための設備に関する。
従来の断面組立てと異なり、本発明によれば、個別のシェル（シェル構成要素）が、実質的に完成したコックピット部及び／又は後方部に取り付けられる。このとき、ハーフシェル構造と４シェル構造の両方及びその組み合わせを用いることができる。また、コックピット部、後方部及び中央翼ボックス部を、設備内で、長手方向に隙間を形成しながら位置調節し、互いに対して位置決めすることができる。その後、シェル構成要素及び床構造部が、各部間で環状に展開するように調節され、理想的には、少なくとも４つの交差継ぎ目と複数の長手方向継ぎ目により、これらに同時に接続される。
本方法の使用により、予め製造された胴体部を結合する時の公差補正の問題を避けられる。
これに加えて、本方法は、状況に応じて装備された設備を用いて、製造工程間で設備を変えることなく胴体セルを製造することを考慮しており、これにより製造費用が減少し、製造精度が向上する。
さらに、本発明は、本方法の種々の変形を実施するための設備に関する。

Description

本発明は、少なくとも部分的には予め製造されたコックピット部及び少なくとも部分的には予め製造された後方部を用いて航空機の胴体セルを製造する方法に関する。

さらに、本発明は、前記方法を実施するための設備に関する。

昨今、航空機の建造においては、航空機の胴体セルの製造に、組立構造が広く用いられている。これによれば、胴体シェル、特に、２つのサイドシェル、上部及び下部シェルと床構造物とが、長手方向継ぎ目を形成しながら結合され、胴体部（「バレル」）となる。完全な胴体セルを製造するために、多数の胴体部と、例えば、コックピット、後方部、翼ボックスのような他の構成要素が、縦方向継ぎ目を形成しながら連結される。胴体シェルは、アルミニウム合金、炭素繊維強化プラスチック材料又は他の複合材料から形成することができる。

胴体部を結合して完全な胴体セルとする間、連結される胴体部間の交差補正の問題が生じる。特に、１０メートルまでの大きい直径を有する胴体部について、許容偏差、即ち、特に、連結領域における胴体部の要求される断面形状と実際の断面形状との偏差は、製造上の理由から完全には避けることができない。

本発明は、胴体部間の公差補正の問題がない、胴体セルの組立てのための新しい方法を生み出すことを目的とする。

本発明によれば、上記目的は、
少なくとも２つのシェル構成要素を、コックピット部及び／又は後方部に取り付ける作業工程と、
前胴部及び／又は後胴部を形成するために、床構造部を結合する作業工程とからなる請求項１記載の方法により達成される。

少なくとも２つのシェル構成要素を、既製のコックピット部及び／又は既製の後方部に環状に取り付けることで、効率的な製造が可能となり、同時に、大きい構成要素間の公差の問題が避けられる。

いわゆるハーフシェル構造が用いられる場合、取り付けられるシェル構成要素は、少なくとも１つの床構造部に加え、少なくとも１つの上部シェル及び少なくとも１つの下部シェルであってもよい。あるいは、いわゆる４シェル構造を用いることもできる。この場合、少なくとも１つの床構造部に加え、少なくとも１つの上部シェル、少なくとも２つのサイドシェル及び少なくとも１つの下部シェルがコックピット部及び／又は後方部に取り付けられる。これらの構造の両方を、部単位で組み合わせることもできる。

本方法の一実施形態によれば、
少なくとも１つの床構造部に加え、シェル構成要素としての、少なくとも２つのサイドシェル、少なくとも１つの下部シェル及び少なくとも１つの上部シェルが、コックピット部及び／又は後方部に関して位置決めされ、
前記２つのサイドシェル、下部シェル及び上部シェルは、少なくとも１つの環状の交差継ぎ目を形成しながら前記コックピット部及び／又は後方部に接続され、
前記２つのサイドシェル、１つの下部シェル及び１つの上部シェルが、連続する長手方向継ぎ目を形成しながら互いに接続され、少なくとも１つの床構造部が前記サイドシェルに接続されて前胴部及び／又は後胴部を生成することが提供される。

前胴部又は後胴部を生成するために、４シェル構造に従った前記シェル構成要素、特に両サイドシェル、上部及び下部シェルと床構造部とを、すでに完全に、予め製造されて完成したコックピット部及び／又は後方部に連続して又はほぼ同時に取り付けることにより、これまでの、予め製造された胴体部（いわゆる「胴体バレル」）から完全な胴体セルに加わる間の公差の問題は、ほぼ完全に避けられる。シェル構成要素の許容偏差が発生する可能性はあるが、それでも、接続工程中に、比較的簡単な方法で補正することができる。これまでの、胴体部（「胴体バレル」）の、特に連結領域において、後で必要となる大規模な公差補正手順を省くことができる。

好ましくは既に完全に完成しているコックピット部及び／又は状況に応じて（最初は、まだ垂直尾と水平尾を備えずに）準備される後方部の周囲に、徐々に、前記シェル構成要素が環状に「巡らされる」。４シェル構造においては、まず、両サイドシェルが、次いで上部及び下部シェルが、少なくとも１つの床構造部に取り付けられることが好ましい。ハーフシェル構造において、及び、いわゆる「三方」シェル分割の場合においては、これに準じて処理される。輪郭を形成する組立順序によって偏差が生じる可能性がある。前記シェル構成要素は、３０メートルまでの長さからなることができる。

前胴部及び後胴部の製造後の、完全な胴体セルの製造の変形として、例えば、胴体部を中央翼ボックス部の両側に取り付けて接続することができる。

十分に大きい設備では、前胴部及び後胴部を同時に製造することができる。さらに、そのような設備では、コックピット部及び後方部を、その中間に配置された中央翼ボックス部とともに、長手方向に一列に、互いから離れて位置決めし、同時に処理することができる。位置調節手順の完了後、４シェル構造の場合、前記シェル構成要素、特に、少なくとも４つのサイドシェル、少なくとも２つの上部シェル及び少なくとも２つの下部シェルと、少なくとも２つの床構造部とは、それぞれ、コックピット部と中央翼ボックスとの間及び中央翼ボックスと後方部との間の隙間に同時に嵌められ、少なくとも４つの連続する交差継ぎ目及び少なくとも８つの連続する長手方向継ぎ目を形成しながら、これら胴体セル構成物に接続される。ハーフシェル構造の場合は、これに準じて処理することができるが、この方法では、胴体セルを形成するために、少なくとも２つの床構造部に加え、少なくとも２つの上部シェル（上部ハーフシェル）及び少なくとも２つの下部シェル（下部ハーフシェル）のみが、コックピット部と中央翼ボックス部との間及び中央翼ボックス部と後方部と間の隙間で必要となり、少なくとも４つの連続する長手方向継ぎ目のみが製造される必要がある。

シェル構成要素の接続については、広く知られたリベット接続、ボルト接続、糊付け又はこれらを任意に組み合わせたものにより行うことができる。あるいは、任意の溶接方法、特にレーザ溶接及び／又は摩擦撹拌溶接を結合に用いることができる。シェル構成要素間に生じる長手方向継ぎ目及び交差継ぎ目は、永久に弾性及び耐温度性を有する適切な密封材により密封される。

本方法の一実施形態によれば、前胴部及び／又は後胴部は、第２交差継ぎ目を形成しながら中央翼ボックス部に同時に接続される。

この時、最も簡単な場合、少なくともコックピット部又は後方部がその設備で位置決めされる。次いで、翼を接続すれば完成する中央翼ボックス部を、前記コックピット部又は後方部に関して、離れて位置調節する。その後、十分な数のシェル構成要素が、両部の間にある隙間に、好ましくは円形環状に嵌められ、少なくとも２つの連続する交差継ぎ目と多数の長手方向継ぎ目を形成しながらこれらに結合される。

前記シェル構成要素は、４シェル構造とハーフシェル構造のどちらが用いられるかにより、少なくとも１つの上部シェル、少なくとも２つのサイドシェル及び少なくとも１つの下部シェルか、少なくとも２つのハーフシェルかのどちらかになる。用いられる構造の違いに依存せず、どちらの場合も、さらに床構造部が備えられることになっており、これは位置決めされて前記シェル構成要素と結合されることになっている。

十分に大きく寸法設定された設備では、基本的に、コックピット部、後方部及び中央翼ボックス部を、長手方向に離れて同時に位置決めすることができる。その後、各シェル構成要素が、コックピット部と中央翼ボックス部との間又は中央翼ボックス部と後方部との間に、好ましくは円形に嵌められ、その後、リベット接続、溶接、特にレーザ溶接や摩擦撹拌溶接又は糊付けにより結合される。

さらに長い胴体部を製造することができるように、既製のコックピット部及び／又は後方部にすでに取り付けられているシェル構成要素に、さらに、サイドシェルや、上部及び下部シェルを接続することができる。あるいは、それ自体がすでに、完全な胴体セルの形成に必要な長さを備えた、より長いシェル構成要素を用いることができる。

この新しい製造方法は、従来のアルミニウム合金材料から形成されるシェル構成要素と繊維複合材料から形成されるシェル構成要素の両方に好適に用いることができる。

本方法の他の好適な実施形態は、他の請求項に示す。

さらに、本発明の目的は、請求項１４記載の、本方法を実施するための設備であって、
コックピット部及び／又は後方部を支持して当該設備に関して位置決めする少なくとも１つの固定装置と、
少なくとも２つのシェル構成要素を位置調節する少なくとも２つの位置決め装置という特徴からなる設備により達成される。

これにより、前記設備は、４シェル構造に加え、２シェル構造又はハーフシェル構造での胴体セルの製造に用いることができる。

前記設備の一実施形態により、
少なくとも２つのサイドシェルを支持して位置調節する少なくとも２つのサイド位置決め装置と、
少なくとも１つの上部シェルを支持して位置調節する少なくとも１つの上部位置決め装置と、
少なくとも１つの下部シェルを支持して位置調節する少なくとも１つの循環フレームと、
少なくとも１つの床構造部を支持して位置調節する少なくとも１つの供給フレームと、
シェルが、長手方向継ぎ目及び交差継ぎ目を形成しながら、コックピット部及び／又は後方部に接続されることを可能にする、少なくとも２つの処理装置、特に、フレックスアームロボットとを、特に４シェル構造を実施するための追加構成要素として備えた設備を提供する。

したがって、前記設備は、本方法のほぼ完全に自動化された手順を考慮している。前記設備は、胴体部を製造するために、完全に予め製造されたコックピット部及び／又は後方部に、各シェル構成要素又はシェル、特に、少なくとも２つのサイドシェルと少なくとも１つの上部及び下部シェルを取り付けるために設けられることが好ましく、少なくとも１つの床構造部が、前記少なくとも２つのサイドシェルに同時に又は即座に接続されることが好ましい。その後、前胴部及び後胴部を中央翼ボックス部の両側に接続することにより航空機の完全な胴体セルが形成される。

装置内に設けられる複数の位置決め装置は、各々の場合において、それぞれが互いに独立した各シェル構成要素を支持し、当該設備の基部領域及び／又はコックピット部及び／又は後方部に関して位置調節することを考慮している。この時、空間の３軸方向すべてに位置決め選択が存在する。前記床構造部の結合のために、前記床構造部を作業中の胴体部内に持ち込み、空間において位置調節することができる供給フレームが設けられる。長手方向継ぎ目及び交差継ぎ目に沿った、シェル構成要素の、コックピット部及び／又は後方部への最終的な接続及びシェル構成要素間の最終的な接続のために、少なくとも１つの処理装置、特に、少なくとも６自由度を有するフレックスアームロボットが設けられる。前記処理装置は、前記シェル又はシェル構成要素について、リベット接続、ねじ止め、糊付け、密封を行う装置であってもよい。さらに、実際の接続手順の前に前記長手方向継ぎ目及び交差継ぎ目の領域内で密封手段を用いるために、追加の処理装置を設けてもよい。また、構成要素の最終的な接続は、手動で行われてもよい。

同様に、前記床構造部のサイドシェルへの接続は、このような処理装置を用いても、手動で行ってもよい。

さらに、前記装置は、前胴部及び後胴部を同時に結合するように設計されていてもよい。この場合、設備の、前胴部及び後胴部の結合が行われる部分が互いに鏡面反転となるよう設計されていてもよい。

本設備の好適な実施形態によれば、少なくとも部分的には予め製造された中央翼ボックス部を位置調節して位置決めする、追加の保持装置が存在することが提供される。この場合、前記コックピット部、中央翼ボックス部及び後方部は、長手方向に互いに離れて位置調節することができる。その後、シェル構成要素が、各部間に形成された隙間のそれぞれに前記位置決め装置により嵌められ、これらの部にしっかりと取り付けられる。このとき、少なくとも２つの交差継ぎ目が、コックピット部と中央翼ボックス部との間と中央翼ボックス部と後方部との間のそれぞれに、同時に形成される。これと平行して、シェル構成要素間に長手方向継ぎ目が製造される。４シェル構造用に設計されている場合、前記設備は、同時にハーフシェル構造に用いることができる。基本的に、胴体セルの結合のために、ハーフシェル構造と４シェル構造を、同時に行われるように用いることができる。

各部間で、全部で少なくとも４つの交差継ぎ目を同時に製造することにより、製造効率はかなり上昇するが、一方で「中央」設備のための領域の必要性も増す。コックピット部と、中間部を有しない翼ボックス部及び後方部との場合は、交差継ぎ目の数を「３」の数に減らすことができる。中間部を、コックピット部と中央翼ボックス部との間及び／又は中央翼ボックス部と後方部との間に挿し込む場合は、それに応じて交差継ぎ目の数が増える。

前胴部組み立て中の、本方法の手順の概略説明図である。 後胴部組み立て中の、本方法の手順の概略説明図である。 前胴部、後胴部及び中央翼ボックス部からなる、航空機の完全な胴体セルの概略説明図である。 交差線ＶＩ−ＶＩに沿った、図３の胴体セルの断面図である。 本方法を実施するための装置の、非常に簡単な概略説明図である。 いわゆる「ハーフシェル製造」又はハーフシェル建造中の、本発明による方法の手順である。

図１は、航空機の胴体セルの前胴部製造中の、本方法の手順の説明図を示している。

まず、予め完全に製造されて既に完成しているコックピット部１が、設備４（設備の基部領域）で２つの保持装置２、３により支持されて位置決め及び／又は位置調節される。さらに２つの保持装置が、前記保持装置２、３に加えて設けられるが、これらの裏に配置されるため、図１の説明図には図示されていない。前記コックピット部１は、これらの全部で４つの保持装置間で支持され、前記設備４の空間の３軸方向すべてにおいて位置決めすることができる。その後、複数のシェル構成要素（シェル又は胴体セル）、すなわち、上部シェル５、下部シェル６及び２つのサイドシェル７、８が、それぞれ、図１の説明図には図示されていない位置決め装置により、例えば、矢印９方向において前記コックピット部１に近づくように位置決めされ、環状の交差継ぎ目１０を形成しながらコックピット部に接続される。前記下部シェル６は、循環フレーム（図示せず）として形成される位置決め装置により設備４に持ち込まれ、これを持ち上げることにより、残りのシェル要素に関して適所に設けられる。前記シェル構成要素５〜８は、長手方向継ぎ目で接続されており、この長手方向継ぎ目の内、前記上部シェル５と下部シェル６とサイドシェル７との間の２つの長手方向継ぎ目１１、１２にのみ、残りの長手方向継ぎ目を代表して参照番号を付している。最後に、床構造部１４を、このようにして形成される前胴部１３内に持ち込むことができ、床構造部１４は、両側で前記サイドシェル７、８に接続可能であることが好ましい。前記床構造部１４は、図１には図示されていない位置決めフレームにより位置決めされ、少なくとも部分的には前胴部１３内に持ち込むことができる。床構造部１４は、前記上部シェル５、下部シェル６及びサイドシェル７、８の組立て及び結合中に、胴体部１３内に結合することもできる。あるいは、床構造部１４は、予め前記下部シェル６に接続することもできる。あるいは、床構造部１４は、まず、コックピット部１に接続することができ、両サイドシェル７、８が固定された後で、最後に下部シェル６と上部シェル５に接続される。

全シェル構成要素の最終的な接続は、当該技術において、例えば、リベット接続、溶接、ねじ止め又は糊付けとして知られている従来の結合方法を用いて行われる。交差継ぎ目１０及び前記長手方向継ぎ目１１、１２は、標準では、結合工程前に、永久的に弾性を有し、十分な耐温度性を有する密封材で密封される。前記長手方向継ぎ目１１、１２及び前記交差継ぎ目１０の製造は、密封も含めて、図示しない複数の処理装置、特に、それぞれが少なくとも６自由度を有するフレックスアームロボットにより、少なくとも部分的には自動で行われることが好ましい。前記処理装置は、空間における３軸方向に平行に、より長い距離にわたり当該処理装置をさらに移動させることを考慮した位置決めタレット上に配置することができる。前記と同様に少なくとも部分的には自動で、前記床構造材１４を残りの構造物に接続することが考慮されるように、当該床構造材１４の挿し込みに用いられることが好ましい供給フレームの領域内に、さらに処理装置を設けることができる。

より大きい寸法の前胴部を製造するために、コックピット部１に、すでに上述した方法で取り付けられたシェル構成要素に、さらにシェル構成要素が取り付けられる。基本的に、シェル構成要素は、長さが３０メートルまでであることができる。

図２は、後胴部製造中の、本方法の手順を概略的に説明している。

まず、予め完全に完成している後方部１５が、設備４で保持装置２、３及び最後部の隠れている両保持装置により支持されて位置調節される。その後、シェル構成要素、すなわち、上部シェル１６、下部シェル１７及び２つのサイドシェル１８、１９が、交差継ぎ目２１を形成しながら、矢印２０方向に平行に位置調節された前記後方部１５に、順次取り付けられる。このシェル構成要素の空間における位置調節は、図示しない位置決め装置により行われる。さらに、前記上部及び下部シェル１６、１７とサイドシェル１８、１９とが長手方向継ぎ目を形成しながら長手方向に接続され、この長手方向継ぎ目の内、長手方向継ぎ目２２、２３にのみ、残りの継ぎ目を代表して参照番号を付している。前記後方部１５は、前記下部及び上部シェル１６、１７及びサイドシェル１８、１９とともに後胴部２４を構成する。床構造部２５が、最後に又はシェル構成要素の結合中に、前記サイドシェル１８、１９に接続されることが好ましい。シェル構成要素の後方部１５への接続は、コックピット部の場合と同じ方法で行われる（明細書と図１を比較）。

前記交差継ぎ目及び長手方向継ぎ目２１、２２、２３の製造は、前記前胴部１３の製造の場合のように、当該技術で知られている従来の結合方法を用いて行われる。前記前胴部１３の場合のように、生じる交差継ぎ目及び長手方向継ぎ目２１、２２、２３の密封は、予め、弾性及び十分な耐温度性を有する密封材を用いて行われる。

本発明による方法のきわめて重要な利点は、シェル構成要素間及びシェル構成要素とコックピット部及び／又は後方部との間の交差継ぎ目及び長手方向継ぎ目が、まだ連続的には接続されていない限り、簡単な方法で公差補正ができるように胴体セルを形成するために、環状の、予め製造した胴体部ではなく、単なる単体のシェル構成要素が、予め製造されたコックピット部及び／又は後方部に取り付けられることである。

図１及び２に図示した手順は、１つの設備で同時に行うことができる。

図３は、本発明による方法を用いて構成された、航空機の胴体セルを示している。

中央翼ボックス部２６は、前記前胴部１３と前記後胴部２４との間に挿し込まれる。前記前胴部１３は、前記後胴部２４と前記中央翼ボックス部２６とともに、航空機の胴体セル２７を構成する。

前記前胴部１３は、コックピット部１、上部シェル５、下部シェル６、サイドシェル７、８及び床構造部１４から構成される。したがって、前記後胴部２４は、後方部１５、上部シェル１６、下部シェル１７、両サイドシェル１８、１９から構成される。サイドシェル７及び１９は図３の説明図中では隠れている。

中でも、中央翼ボックス部２６は、上部シェル２８、両側に翼接続領域を有する下部シェル２９、２つのサイドシェル３０、３１と、追加の床構造部３２からなる。中央翼ボックス部２６は、交差継ぎ目３３、３４で前記前胴部１３及び／又は前記後胴部２４に接続される。明瞭性の理由から、中央翼ボックス部２６の長手方向継ぎ目の内、長手方向継ぎ目３５、３６のみに、残りの長手方向継ぎ目を代表して参照番号を付している。

胴体部１３、２６、２４の支持及び位置決めは、図３には図示されていない位置決め装置により行われる。基本的に、胴体セル２７の結合は、設備４の二様の実施形態に対応する１つの設備で行うことができ（図１、２を比較）、この設備には、翼ボックス部２６を処理するための位置決め装置が追加で設けられている。この場合、前胴部１３、後胴部２４及び中央翼ボックス部２６は、本発明に従った方法によって同時に構成することができる。

図１及び２に図示した手順も、それに応じて寸法設定された設備４で、中間に配置された中央翼ボックス部２６と平行して行うことができる。

この場合、例えば、第１工程で、コックピット部１が設備４に持ち込まれて位置決めされる。次いで、中央翼ボックス部２６と後方部１５が、順次、長手方向に互いに離れて位置決めされ、コックピット部１と中央翼ボックス部２６との間及び中央翼ボックス部２６と後方部１５との間に、各々の場合において、各部１、１５、２６の長さ寸法と合計すると製造されるべき胴体セル２７の全長に略一致するような隙間が形成される。

これに続いて、第２工程で、少なくとも２つの床構造部１４、２５に加え、シェル構成要素、すなわち、いわゆる４シェル構造の場合には、少なくとも２つの上部シェル５、１６、少なくとも４つのサイドシェル７、８、１８、１９及び少なくとも２つの下部シェル６、１７が、コックピット部１と中央翼ボックス部２６との間及び／又は中央翼ボックス部２６と後方部１５との間の隙間に、好ましくは環状に展開するように嵌められ、少なくとも４つの連続する交差継ぎ目と少なくとも８つの連続する長手方向継ぎ目を形成しながらこれらに結合される。

当該手順は、上述した手順とは異なり、単に上部シェルと下部シェルのみが用いられる、いわゆるハーフシェル構造の場合にも合致する。

本方法のさらなる変形として、設備４で、コックピット部１と中央翼ボックス部２６との間又は中央翼ボックス部２６と後方部１５との間のどちらかにのみ、シェル構成要素を挿し込むことも可能である。その後、航空機の胴体セル２７を完成させるために、予め製造されたコックピット部１又は後方部１５の取り付けを、他の設備で又は同じ設備で行うことができる。

本発明による方法の実施の本質的要素は、標準的な胴体セルの「バレル組立て」が行われるのではなく、より簡単な許容偏差の補正のために、連続して及び／又は少なくとも部分的には同時に、シェル構成要素を予め製造されたコックピット部１及び／又は後方部１５に取り付けることにより、胴体部１３、２４、２６が形成されることである。

図４は、交差線ＩＶ−ＩＶに沿った、図３の前胴部の非常に概略的な断面図を示している。

前記前胴部１３は、実質的には円形の断面形状を有するが、これからはずれた断面形状、例えば、楕円形又は卵形の断面形状を有していてもよい。前記前胴部１３は、交差線ＩＶ−ＩＶに沿って、上部シェル５、下部シェル６及び両サイドシェル７、８から構成される。前記シェル構成要素は、チェーンドットで象徴的に示された長手方向継ぎ目１１、１２及び３７、３８により互いに接続される。前記床構造部１４は、前記サイドシェル７、８の下部に固定される。

図５は、本発明による方法の実施に適した設備の概略図を示している。

完全なコックピット部４０が設備３９に設けられる。このコックピット部４０は、全部で４つの保持装置で支持されており、明瞭性の理由から、この保持装置の内、両前側保持装置４１、４２のみ図示している。前記保持装置４１、４２は、ＸＹＺ座標系４３で示すような、設備３９の空間における全ての方向において、コックピット部４０をほぼ自由に位置決めすることを考慮している。前胴部４４を形成するために、上部シェル４５、下部シェル４６及び２つのサイドシェル４７、４８がコックピット部４０に取り付けられる。さらに、床構造部４９が前記前胴部４４内に持ち込まれる。空間における前記上部シェル４５の位置決めは、例えば、ＣＮＣ制御される門形配置として形成することができる、いわゆる上部位置決め装置５０により行われる。両サイドシェル４７、４８の位置決めは、胴体部４４の両長手側に配置されるサイド位置決め装置により行われ、明瞭性の理由から、このサイド位置決め装置の内、両前側サイド位置決め装置５１、５２にのみ参照番号を付している。両サイド位置決め装置５１、５２は、サイドシェル４７、４８を、設備３９内で前記座標系４３の空間における３軸方向に沿ってほぼ自由に位置決めすることを考慮している。

下部シェル４６の位置決めは、循環フレーム５３により行われる。少なくとも、循環フレーム５３は、設備３９の基部領域に平行に、すなわち、少なくとも前記座標系４３のＺＸ平面内で下部シェル４６を位置決めすることを考慮している。

床構造部４９の前胴部４４への挿し込みは、いわゆる供給フレーム５４により行われる。供給フレーム５４も、前記床構造部４９を、前記前胴部４４に関してほぼ自由に位置調節することを考慮している。あるいは、まず、床構造部４９がコックピット部４０に接続され、次いで、両サイドシェル４７、４８が床構造部４９に接続されてもよい。その後、下部シェル４６及び上部シェル４５を、両サイドシェル４７、４８及びコックピット部４０に接続して完成させる。

コックピット部４０の、上部シェル４５、両サイドシェル４７、４８、下部シェル４６及び床構造部４９への接続は、図５には図示されていない複数の処理装置により完全に自動的に行われることが好ましい。当該処理装置は、特に、前記前胴部４４への接近を容易にするために、前記座標系４３のＸＹＺ軸に対して平行移動が可能である位置決めタレット上に、状況に応じて付加的に取り付けられる、少なくとも６自由度を有するフレックスアームロボット（標準的な産業ロボット）である。コックピット部４０、上部シェル４５、下部シェル４６及び両サイドシェル４７、４８は、完成した前胴部４４を形成するために、交差継ぎ目５５及び長手方向継ぎ目で互いに永続的に接続されており、明瞭性の理由から、この長手方向継ぎ目の内、長手方向継ぎ目５７、５８にのみ参照番号を付している。

前記交差継ぎ目及び長手方向継ぎ目５５〜５７の密封処理は、上記と同様に、これらの処理装置又は追加の装置により行われる。

前記設備３９の、すべての保持装置４１、４２、上部位置決め装置５０、サイド位置決め装置５１、５２、循環フレーム５３及び供給フレーム５４は、中央制御装置、特に、複雑なＣＮＣ制御により制御される。

図５の説明図とは異なり、前記設備はコックピット部４０と図示しない後方部を同時に支持するように設計されていてもよい。この場合、当該設備は、図５に概略的に説明した位置決め装置及び保持装置の配置からなるが、これに対して鏡面反転して配置される。さらに、当該設備は、この時、コックピット部と後方部との間で、好ましくは自動の保持装置及び位置決め装置により、当該設備に関して位置調節される中央翼ボックス部を支持する、追加の位置決め装置及び保持装置を備えていてもよい。この実施形態は、前胴部及び後胴部と、その間にある中央翼ボックス部とからなる、航空機の完全な胴体セルをほぼ完全に自動的に製造することを考慮しており、ここでは、もはや、単体の胴体部を移動させる必要はない。さらに、これにより、製造効率と処理精度がかなり向上する。

さらに、図５の説明図に比べて長くした設備（図示せず）において、コックピット部、中央翼ボックス部及び後方部を、図示しない複数の保持装置により、同時に位置調節及び／又は位置決めすることができる。このとき、各部の位置決めは、製造されるべき胴体セルの長手方向の広がりに従って順次行われ、コックピット部と中央翼ボックス部との間と中央翼ボックスと後方部との間のそれぞれに、決められた隙間が形成される。その後、好ましくは、円形回転するシェル構成要素と床構造部は、完全な胴体セルを形成しながら前記隙間に嵌められ、これらの各部に結合される。前記シェル構成要素及び床構造部の位置決めのために、多数の位置決め装置及び／又は保持装置が必要となる。

この変形は、上述の設備３９の実施形態に比べて、特に、制御装置による処理制御と構造上の機械的構成に関してかなり高額の費用が必要である。

図６は、いわゆる「ハーフシェル製造」の場合の、本発明による方法の手順を非常に概略的に示しており、この変形では、１つの設備で、コックピット部、中央翼ボックス部及び後方部の周囲に、上部及び下部ハーフシェルが同時に巡らされる。設備６１で、コックピット部５８、中央翼ボックス部５９及び後方部６０が、図示しない保持装置により、長手方向に互いに離れて位置調節及び／又は位置決めされる。その後、コックピット部５８と中央翼ボックス部５９との間及び中央翼ボックス部５９と後方部６０との間に、図示しない位置決め装置により、上部シェル６２、６３（上部ハーフシェル）及び下部シェル６４、６５（下部ハーフシェル）が白矢印方向に挿し込まれる及び／又は嵌められる。これと同時に、両床構造部６６、６７の位置決めが、図示しない供給フレームにより、前記と同様に前記白矢印方向において行われる。すべての部及びシェル構成要素は、位置決め装置、供給フレーム及び保持装置により、前記白矢印方向だけでなく、実際には、好ましくは空間における３軸方向すべてにおいて、設備６１に関して自由に位置調節及び／又は位置決めすることができる。

まず、コックピット部５０、中央翼ボックス部５９及び後方部６０が、床構造部６６、６７により接続されることが好ましい。その後、下部シェル６４、６５及び上部シェル６２、６３が挿し込まれて、対応する構成要素及び／又はシェル構成要素に接続される。４シェル構造の場合、左サイドシェル、右サイドシェル及び上部及び下部シェルが、上部及び下部シェル６２〜６５の代わりに用いられる。

コックピット部５８、中央翼ボックス部５９及び後方部６０は、それぞれ、明瞭性の理由から図中では参照番号が付されていない、全部で４つの交差継ぎ目及び長手方向継ぎ目で、上記と同様に図示しない処理装置により、好ましくは完全に自動的にシェル構成要素６２〜６５に接続される。前記長手方向継ぎ目及び交差継ぎ目の製造も、完全に自動化された処理装置により、好ましくは、少なくとも６自由度を有する産業用フレックスアームロボットにより行われることが好ましい。この方法を用いることは、設備６１で、央翼ボックス部５９を含む前胴部及び／又は後胴部６９、７０をほぼ同時に組み立てることにより、航空機の胴体セル６８を同時に製造することを考慮している。

前記設備６１内の全ての保持装置、位置決め装置及び処理装置（フレックスアームロボット）は中央制御装置により制御される。

いわゆる「ハーフシェル構造」の場合、下部ハーフシェルは、事前の製造の段階で、左サイドシェル、右サイドシェル及び下部シェルを結合し、両サイドシェルの上端領域に床構造部を挿し込むことにより準備することができる。

さらに、本方法は、いわゆる「３シェル構造」（いわゆる「三方」シェル分割）を用いて実施することもできる。この場合、高さがより高い左サイドシェル及び右サイドシェルが、−両サイドシェルは、それぞれ、同時に下部シェルの半分を形成するので−上部シェルと、好ましくは事前に両サイドシェル間に挿し込まれて配置される床構造部とに接続されて、正確には、最後に永久的に接続されて、完全な胴体部を形成する。結合、すなわち、全構成要素（シェル構成要素及び／又は部）間の長手方向継ぎ目及び交差継ぎ目の形成は、広く知られた結合方法を用いて、特に、リベット接続、糊付け又は溶接方法を用いて行うことができる。

１ コックピット部
２ 保持装置
３ 保持装置
４ 設備
５ 上部シェル
６ 下部シェル
７ サイドシェル
８ サイドシェル
９ 方向矢印
１０ 交差継ぎ目
１１ 長手方向継ぎ目
１２ 長手方向継ぎ目
１３ 前胴部
１４ 床構造部
１５ 後方部
１６ 上部シェル
１７ 下部シェル
１８ サイドシェル
１９ サイドシェル
２０ 方向矢印
２１ 交差継ぎ目
２２ 長手方向継ぎ目
２３ 長手方向継ぎ目
２４ 後胴部
２５ 床構造部
２６ 中央翼ボックス部
２７ 胴体セル（航空機）
２８ 上部シェル
２９ 下部シェル
３０ サイドシェル
３１ サイドシェル
３２ 床構造部
３３ 交差継ぎ目
３４ 交差継ぎ目
３５ 長手方向継ぎ目
３６ 長手方向継ぎ目
３７ 長手方向継ぎ目
３８ 長手方向継ぎ目
３９ 設備
４０ コックピット部
４１ 保持装置
４２ 保持装置
４３ 座標系
４４ 前胴部
４５ 上部シェル
４６ 下部シェル
４７ サイドシェル
４８ サイドシェル
４９ 床構造部
５０ 上部位置決め装置
５１ サイド位置決め装置
５２ サイド位置決め装置
５３ 循環フレーム
５４ 供給フレーム
５５ 交差継ぎ目
５６ 長手方向継ぎ目
５７ 長手方向継ぎ目
５８ コックピット部
５９ 中央翼ボックス部
６０ 後方部
６１ 設備
６２ 上部シェル（上部ハーフシェル）
６３ 上部シェル（上部ハーフシェル）
６４ 下部シェル（下部ハーフシェル）
６５ 下部シェル（下部ハーフシェル）
６６ 床構造部
６７ 床構造部
６８ 胴体セル（航空機）
６９ 前胴部
７０ 後胴部

Claims (16)

1. 少なくとも部分的には予め製造されたコックピット部（１、４０、５８）及び／又は少なくとも部分的には予め製造された後方部（１５、６０）と、中央翼ボックス部（２６）とを用いて航空機の胴体セル（２７）を製造する方法であって、
   少なくとも２つのシェル構成要素を、前記コックピット部（１、４０、５８）及び／又は後方部（１５、４０、６０）と、中央翼ボックス部（２６）とに取り付ける工程であって、前記少なくとも２つのシェル構成要素は、前記コックピット部（１、４０、５８）及び／又は後方部（１５、４０、６０）と、前記中央翼ボックス部（２６）とに同時に接続される工程と、
   少なくとも１つの床構造部（１４、２５、３２、４９、６６、６７）を結合する工程とからなる航空機の胴体セル（２７）の製造方法。
2. シェル構成要素としての少なくとも２つのサイドシェル（７、８、１８、１９、３０、３１、４７、４８）、少なくとも１つの下部シェル（６、１７、２９、４６）及び少なくとも１つの上部シェル（５、１６、２８、４５）と、少なくとも１つの床構造部（１４、２５、３２、４９）とが、前記コックピット部（１、４０）及び／又は前記後方部（１５）と、前記中央翼ボックス部（２６）に関して位置決めされ、
   前記サイドシェル（７、８、１８、１９、３０、３１、４７、４８）、前記下部シェル（６、１７、２９、４６）及び前記上部シェル（５、１６、２８、４５）が、前記コックピット部（１、４０）及び／又は前記後方部（１５）と、前記中央翼ボックス部（２６）とに、少なくとも２つの環状の交差継ぎ目（１０、２１、３３、３４、５５）を形成しながら接続され、
   前記サイドシェル（７、８、１８、１９、３０、３１、４７、４８）、前記下部シェル（６、１７、２９、４６）及び前記上部シェル（５、１６、２８、４５）が、連続する長手方向継ぎ目（１１、１２、２２、２３、３５−３８、５６、５７）により互いに接続され、前記少なくとも１つの床構造部（１４、２５、３２、４９）が、前記サイドシェル（７、８、１８、１９、３０、３１、４７、４８）に接続されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 各場合における少なくとも２つの追加のサイドシェル（７、８、１８、１９、３０、３１、４７、４８）、各場合における少なくとも１つの追加の下部シェル（６、１７、２９、４６）、各場合における少なくとも１つの追加の上部シェル（５、１６、２８、４５）及び各場合における少なくとも１つの追加の床構造部（１４、２５、３２、４９）が、前胴部（１３、４４、６９）及び／又は後胴部（２４、７０）に取り付けられることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記交差継ぎ目（１０、２１、３３、３４、５５）及び前記長手方向継ぎ目（１１、１２、２２、２３、３５−３８、５６、５７）が、リベット接続により形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記交差継ぎ目（１０、２１、３３、３４、５５）及び前記長手方向継ぎ目（１１、１２、２２、２３、３５−３８、５６、５７）が、ねじ止め、糊付け、溶接又はこれらの任意の組み合わせにより形成されることを特徴とする請求項２乃至４記載のいずれかの方法。
6. 前記少なくとも２つのサイドシェル（７、８、１８、１９、３０、３１、４７、４８）、前記少なくとも１つの上部シェル（５、１６、２８、４５）及び前記少なくとも１つの下部シェル（６、１７、２９、４６）が、繊維複合材料、特に炭素繊維強化エポキシ樹脂を用いたプラスチック材料により形成されることを特徴とする請求項２乃至５記載のいずれかの方法。
7. 前記少なくとも２つのサイドシェル（７、８、１８、１９、３０、３１、４７、４８）、前記少なくとも１つの上部シェル（５、１６、２８、４５）及び前記少なくとも１つの下部シェル（６、１７、２９、４６）が、アルミニウム合金材料により形成されることを特徴とする請求項２乃至６記載のいずれかの方法。
8. 当該方法が、シェル構成要素としての、少なくとも１つの上部シェル（６２、６３）及び少なくとも１つの下部シェル（６４、６５）と、少なくとも１つの床構造部（６６、６７）を用いて実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 少なくとも１つの上部シェル（６２）、少なくとも１つの下部シェル（６４）及び少なくとも１つの床構造部（６６）が、コックピット部（５８）と中央翼ボックス部（５９）との間で位置決めされ、
   少なくとも１つの上部シェル（６３）、少なくとも１つの下部シェル（６５）及び少なくとも１つの床構造部（６７）が、前記中央翼ボックス部（５９）と後方部（６０）の間で位置決めされ、
   胴体セル（６８）を形成するために、前記上部シェル（６２、６３）、前記下部シェル（６４、６５）及び前記床構造部（６７、６８）が、それぞれ互いに接続され、また、それぞれ、前記コックピット部（５８）、前記中央翼ボックス部（５９）及び前記後方部（６０）に、交差継ぎ目を形成しながら接続されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記交差継ぎ目及び前記長手方向継ぎ目が、リベット接続、ねじ止め、糊付け又はこれらの任意の組み合わせにより形成されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記上部シェル（６２、６３）及び前記下部シェル（６４、６5）が、繊維複合材料、特に炭素繊維強化エポキシ樹脂を用いたプラスチック材料により形成されることを特徴とする請求項８乃至１０記載のいずれかの方法。
12. 前記上部シェル（６２、６３）及び前記下部シェル（６４、６５）が、アルミニウム合金材料により形成されることを特徴とする請求項８乃至１１記載のいずれかの方法。
13. ハーフシェル構造及び／又は４シェル構造において、請求項１乃至１３記載のいずれかの方法を実施するための、基部領域に配置された複数の保持装置（２、３、４１、４２）及び／又は位置決め装置（５０−５４）からなる設備（４、３９）であって、
    前記コックピット部（１、４０）及び／又は前記後方部（１５）を支持し、当該設備（４）に関して位置決めする少なくとも１つの保持装置（２、３、４１、４２）と、
    少なくとも２つのシェル構成要素を位置調節する少なくとも２つの位置決め装置（５０−５４）と、
    中央翼ボックス部（２６）を位置調節する少なくとも１つの追加の保持装置とをさらに備えた設備（４、３９）。
14. ４シェル構造を実施するために、
    前記少なくとも２つのサイドシェル（７、８、１８、１９、３０、３１、４７、４８）を支持して位置調節する少なくとも２つのサイド位置決め装置（５１、５２）と、
    前記少なくとも１つの上部シェル（５、１６、２８、４５）を支持して位置調節する少なくとも１つの上部位置決め装置（５０）と、
    前記少なくとも１つの下部シェル（６、１７、２９、４６）を支持して位置調節する少なくとも１つの循環フレーム（５３）と、
    前記少なくとも１つの床構造部（１４、２５、３２、４９）を支持して位置調節する少なくとも１つの供給フレーム（５４）と、
    前記シェル構成要素（５−８、１６−１９、２８−３１、４５−４８）を、長手方向継ぎ目及び交差継ぎ目（１０−１２、２１−２３、３３−３８、５５−５７）を形成しながら、前記コックピット部（１、４０）及び／又は前記後方部（１５）に接続できるようにする、少なくとも２つの処理装置、特にフレックスアームロボットとをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の設備。
15. 前記少なくとも１つの床構造部（１４、２５、３２、４９）を、前記少なくとも２つのサイドシェル（７、８、１８、１９、３０、３１、４７、４８）に接続するために、少なくとも２つの追加の処理装置、特にフレックスアームロボットが設けられることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の設備。
16. 長手方向継ぎ目及び交差継ぎ目（１０−１２、２１−２３、３３−３８、５５−５７）を製造及び／又は密封するために、少なくとも２つの追加の処理装置、特にフレックスアームロボットが設けられることを特徴とする請求項１３乃至１５記載のいずれかの設備。

Images