DE60104544T2 - Integration eines selbspositionierenden merkmals, in einzelteilen - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Montageverfahren und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Integrieren eines Montagewerkzeugs in eine Baugruppe.
  • Stand der Technik
  • Einzelteile für Flugzeuge sind im allgemeinen nur einmal vorhandene geometrische Strukturen, deren Konstruktion in direktem Zusammenhang mit der Größe, den Nutzlastanforderungen und dem Verwendungszweck bestimmter Flugzeuge steht, in denen sie eingesetzt werden. Auf Grund dieser Einmaligkeit fordert der Hersteller einer bestimmten Flugzeugkonstruktion konsequenterweise die Schaffung einer nur einmal vorhandenen und dedizierten Werkzeugausstattung, gewöhnlich in Form von Montagelehren und Vorrichtungen. Darüber hinaus müssen derartige nur einmal vorhandene Werkzeugausstattungen und Produktionseinrichtungen während der wirtschaftlichen Nutzungsdauer des Flugzeugs und darüber hinaus instandgehalten und aufbewahrt werden, wegen des zu erwartenden Ersatzteilbedarfs. Ein Flugzeughersteller, der eine Flugzeugflotte produziert, muß für jedes Flugzeug-Einzelteil eine separate Werkzeugausstattung sowie Einrichtungen (zum Beispiel für Tragfläche, Rumpf und Leitwerksektion) zur Verfügung stellen und instandhalten. Die Investitionen für eine neue Werkzeugausstattung und neue Einrichtungen für jede neue Flugzeugkonstruktion übersteigen gewöhnlich mehrere Millionen Dollar. Deshalb wird, wenn ein Hersteller über eine neue Flugzeugkonstruktion oder über eine Veränderung an einer bereits bestehenden Konstruktion nachdenkt, die Entscheidung zum Bau der neuen Konstruktion oder Variante stark von der beträchtlichen Höhe der Anfangsinvestition beeinflußt, die für den Bau einer neuen Werkzeugausstattung und neuer λ Einrichtungen erforderlich ist.
  • Zusätzlich zur Anfangsinvestition beeinflussen weitere, mit den gegenwärtigen Flugzeugherstellungsverfahren zusammenhängende ökonomische Faktoren direkt die Arbeitskosten und Überlegungen hinsichtlich der Qualität. Diese ökonomischen Faktoren schließen den Automatisierungsgrad der in Verbindung mit der elementaren Werkzeugausstattung verwendeten Hilfsmittel ein. All dies bedeutet für den Hersteller laufende Kosten, die zu den Kosten der Anfangsinvestition noch hinzukommen, für die Herstellung der Werkzeugausstattung für die Produktion und von Einrichtungen für die Herstellung beliebiger Einzelteile.
  • Die Montage und das Verbinden der Elemente von Flugzeugeinzelteilen untereinander ist ein mehrstufiges Verfahren. So können zum Beispiel die Elemente eines Tragwerks eine Aluminiumverstärkungsrippe, ein Paar Gelenkabdeckungen und etliche Versteifungen umfassen. Nachdem diese Elemente oder Einzelheiten einmal konstruiert wurden, liegt das Problem in den hohen Anforderungen hinsichtlich der Personenstunden, die benötigt werden, um die Elemente für die Montage und für weitere Arbeitsschritte vorzubereiten und zu positionieren, zum Beispiel für automatisches Befestigen, wie man es in modernen Montageanlagen für Flugzeuge findet. Ein derartiges Vorbereitungsverfahren kann auch das manuelle Bohren und das Anbringen zahlreicher provisorischer Befestigungsvorrichtungen einschließen, um die Tragwerke in ihrer Position zu halten, so wie sie für diesen Zweck mit Hilfe einer Montagelehre geführt werden.
  • Bei der Konstruktion war es bisher üblich, sich auf die Leistungsanforderungen zu konzentrieren, wobei die praktische Ausführung der Montage in der Produktion kaum berücksichtigt wurde. Die Produktion hing von den werkzeugbestimmenden Montageverfahren ab, wie dies oben beschrieben wurde, um Teile an „Flugzeug"-Koordinaten zu positionieren und Justierungen durch Unterlegen oder Hinterfüllen an Berührungsflächen vorzunehmen. Diese Methoden führen zu einem prozeßbelasteten, diskontinuierlichen Montagedurchlauf. Montageverfahren mit reduzierter Werkzeugausstattung würden die Perspektive für eine Fließbandfertigung verbessern, weil auf diese Art und Weise ein reibungsloser Fluß des Produktes durch den Produktionsprozeß ermöglicht wird.
  • Die zur Zeit übliche Betonung der schlanken Produktion hat das Bedürfnis geweckt, neue Verfahren für die Optimierung der Montage zu entwickeln. Eine Neuerung der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung von Bauteilmerkmalen, um die Teile bei der Montage zu plazieren. Bei der Montage mit reduzierter Werkzeugausstattung ist man bestrebt, schlanke Montageverfahren zu definieren, die vom technischen Fortschritt und den fortgeschrittenen Möglichkeiten der Produktion profitieren, indem durch die Paarung von Merkmalen das Ziel der Plazierung bei der Montage erreicht wird. Die projektierten Vorzüge umfassen eine reduzierte Montagewerkzeugausstattung und eine kürzere Montagezeit.
  • US 5 806 797 beschreibt ein Verfahren für die Montage eines Flugzeugrumpfes. Koordinatenlöcher werden in die Einzelteile der Baugruppe gebohrt, so daß diese Teile selbstzentrierend sind.
  • US 5 715 167 beschreibt ein System zur genauen Positionierung industriell gefertigter Teile einer Struktur, das für die Herstellung und die Prüfung des Teils geeignet ist.
  • EP 0 290 809 beschreibt ein Verfahren für den Bau eines Flugzeugs, bei dem konstruktive Definitionen von Einzelteilen des Flugzeugs und von Fertigungs- und Montagewerkzeugen in einem Rechnersystem generiert werden. Anschließend können virtuelle Werkzeugmodelle verwendet werden, um reale Werkzeuge zu fertigen, die den Modellen entsprechen.
  • Die oben geschilderten und weitere Nachteile des Standes der Technik werden durch die vorliegende Erfindung überwunden, indem sie ein Verfahren und ein System für das Integrieren eines Montagewerkzeugs in eine Baugruppe und für die Montage der Baugruppe durch Verwendung selbstzentrierender Bauteilmerkmale zur Verfügung stellt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Orientieren einer Baugruppe in einer vorher festgelegten Lage zur Verfügung, wobei die Baugruppe aus einer Vielzahl von Einzelteilen besteht und das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfaßt:
    • integrieren eines virtuellen Montagewerkzeugs in die Baugruppe, wobei das virtuelle Montagewerkzeug wie eine Montagelehre wirkt, die eine Plazierung und Ausrichtung der Vielzahl von Einzelteilen definiert;
    • ausstatten der Vielzahl von Einzelteilen mit mindestens einem selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmal, wobei eine Paarung der selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale mit der definierten Plazierung und Ausrichtung korrespondiert; und
    • einrasten der Vielzahl von Einzelteilen unter Verwen dung der besagten Paarung von selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmalen, um das virtuelle Montagewerkzeug unabhängig von einem Spannwerkzeug wirken zu lassen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch ein System zum integrieren eines virtuellen Montagewerkzeugs in eine Baugruppe bereit, die aus einer Vielzahl von Einzelteilen besteht, wobei jedes aus der Vielzahl von Einzelteilen jeweils mindestens eine Berührungsfläche aufweist, bestehend aus einem Mittel zum Definieren des virtuellen Montagewerkzeugs, wobei das virtuelle Montagewerkzeug eine Plazierung und Ausrichtung der Vielzahl von Einzelteilen in einer vorher festgelegten Orientierung definiert, wobei das System weiterhin umfaßt:
    • Mittel zum anordnen mindestens eines selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmals an der Vielzahl von Einzelteilen, wobei eine Paarung der angeordneten selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale mit dem definierten virtuellen Montagewerkzeug korrespondiert; und
    • Mittel zum einrasten der Berührungsflächen, die mit Hilfe der angeordneten, selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale ausgerichtet werden, so daß das virtuelle Montagewerkzeug unabhängig von einem Spannwerkzeug wirken kann und einen integralen Bestandteil der eingerasteten Baugruppe darstellt und wie ein Spannwerkzeug wirkt.
  • Unter den neuartigen Vorzügen der vorliegenden Erfindung sind zu nennen: erstens, das Integrieren selbstzentrierender Konstruktionsmerkmale in eine Baugruppe verringert oder eliminiert die Anzahl der Montage- und Plazierungsschritte, die verwendet werden, um Baugruppen, zum Beispiel Tragflächendurchführungen (WCT) zu montieren; zweitens, das Integrieren selbstzentrierender Konstruktionsmerkmale in die Baugruppen verringert die Montagedauer; drittens, die Verringerung oder Eliminierung der Anforderungen hinsichtlich der Instandhaltung der Plazierungs- und Montagewerkzeuge und die Reduzierung der Zahl der Werkzeuge und der Montagezeit führt zur folgerichtigen Reduzierung der Gesamtkosten bei der Montage der Baugruppe.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung anhand der Zeichnungen besser ersichtlich, auf denen folgendes dargestellt ist:
  • 1 stellt ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Orientieren einer Baugruppe in einer vorher festgelegten Lage dar;
  • 2A stellt ein erstes Bauteil dar, das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 2B stellt ein zweites Bauteil dar, das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 3A stellt eine Draufsicht auf eine vereinfachte Tragflächendurchführung dar, die von einer typischen Montagelehre plaziert und ausgerichtet wurde;
  • 3B stellt eine perspektivische Ansicht einer vereinfachten Tragflächendurchführung dar, die von einer typischen Montagelehre plaziert und ausgerichtet wurde;
  • 4A stellt eine Draufsicht auf eine vereinfachte Tragflächendurchführung dar, die von einer erfindungsgemäßen virtuellen Montagelehre plaziert und ausgerichtet wurde;
  • 4B stellt eine perspektivische Ansicht einer vereinfachten Tragflächendurchführung dar, die von einer erfindungsgemäßen virtuellen Montagelehre plaziert und ausgerichtet wurde; und
  • 5 stellt eine perspektivische Ansicht einer detaillierten Tragflächendurchführung mit einer vergrößerten Darstellung zweier Baugruppen dar, die mit Hilfe von erfindungsgemäßen Zentriernasen plaziert und ausgerichtet wurden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die zahlreichen innovativen Lehren der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf die gegenwärtig bevorzugten, exemplarischen Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei ist jedoch anzumerken, daß diese Klasse von Ausführungsbeispielen lediglich einige Beispiele der zahlreichen vorteilhaften Anwendungsfälle der hier offenbarten innovativen Lehren bietet. Im allgemeinen grenzen die in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung gegebenen Aussagen nicht notwendigerweise irgendwelche der zahlreichen beanspruchten Erfindungen ab. Überdies können sich einige Aussagen auf einige erfinderischen Merkmale, jedoch nicht auf andere beziehen.
  • Es wird nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 Bezug genommen, wo ein Flußdiagramm 100 eines Verfahrens zum Orientieren einer Baugruppe in einer vorher festgelegten Lage dargestellt ist, wobei die Baugruppe aus einer Vielzahl von Einzelteilen zusammengesetzt ist. Zuerst wird die Plazierung und Ausrichtung der Einzelteile in einem Volumenmodell oder einem virtuellem Modellentwurf definiert 102. Die Operation des Definierens kann unter Verwendung eines computerunterstützten, mehrdimensionalen, interaktiven Anwendungsprogramms oder anderer moderner Werkzeuge für die mehrdimensionale Visualisierungssimulation erfolgen. Für die Simulation von Baugruppen eines Luftfahrzeugs, zum Beispiel einer Tragflächendurchführungsbaugruppe (WCT) [Wing Carry Through assembly] sind die Simulationshilfen zumindest bis zu Maßtoleranzen von 0,01 Zoll genau.
  • Als nächstes werden die Einzelteile mit mindestens einem selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmal versehen oder ausgestattet 104. Selbstzentrierende Konstruktionsmerkmale werden in einer nur einmal vorhandenen Paarung so angeordnet, daß das Einrasten von Berührungsflächen der Einzelteile die Montage des Einzelteils ermöglicht, wie dies in der Operation des Definierens 102 definiert wurde. Auf diese Art und Weise wird das simulierte oder virtuelle Montage-/Plazierungswerkzeug in die Baugruppe hineinkonstruiert. Baugruppen können mit selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmalen konstruiert oder ausgestattet werden, so daß sie nur auf eine bestimmte Art und Weise zusammengebaut werden können (damit sie nicht verdreht oder falsch plaziert werden können). Schließlich läßt man die Baugruppen mit den korrespondierenden Baugruppen einrasten 106, die in der Operation des Definierens 102 festgelegt wurden, unter Verwendung der entsprechenden selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale. Die Montage sämtlicher Einzelteile ergibt eine Baugruppe, die in der vorgegebenen Konfiguration ausgerichtet ist.
  • Es wird nun auf 2A Bezug genommen, wo ein erstes Einzelteil 200 oder eine Rippe dargestellt ist das, bzw. die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. An dem Einzelteil 200 sind drei separate selbstzentrierende Konstruktionsmerkmale angeordnet, die einen angeformten Schenkel 205 an jedem Ende oder an der Berührungsfläche 206 und eine Zentrierwulst 210 einschließen. Die Anzahl der selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale dient nur der Veranschaulichung, es können weniger oder auch mehrere selbstzentrierende Konstruktionsmerkmale an einem Einzelteil vorgesehen werden.
  • Es wird nun auf 2B Bezug genommen, wo ein zweites Einzelteil 250 oder eine Rippe dargestellt ist das, bzw. die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das zweite Einzelteil 250 wird ebenfalls mit zwei separaten selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmalen dargestellt, die einen Zentriernase 220 an jedem Ende oder der Berührungsfläche 206 einschließen. Jedes der Einzelteile 200, 250 kann weniger oder mehr selbstzentrierende Konstruktionsmerkmale aufweisen, als abgebildet sind. Die selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale sind ebenfalls nicht auf eine spezifische Kombination beschränkt. So können zum Beispiel in einem Einzelteil zwei Zentrierwülste und zwei Zentriernasen oder eine Zentrierwulst und ein angeformter Schenkel oder eine andere Kombination untergebracht sein. Die einfachen selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale stellen Führungen dar und die Verifizierung der Plazierung und Ausrichtung für jedes Einzelteil, wenn dieses mit anderen Einzelteilen einrastet.
  • Es wird nun auf 3A Bezug genommen, wo eine Draufsicht auf eine vereinfachte Kombination 300 aus Tragflächendurchführung (WCT) und Montagelehren dargestellt ist. Die vereinfachte Tragflächendurchführung (WCT) wird mit Hilfe der vereinfachten Montagelehre 15 plaziert und ausgerichtet, die durch die kreuzweise schraffierte Fläche gekennzeichnet ist. Nachdem die Einzelteile der vereinfachten Tragflächendurchführung (WCT) plaziert und ausgerichtet wurden, können sie unter Verwendung von Nieten oder ähnlicher, nach dem Stand der Technik bekannter Methoden aneinander befestigt werden. Allgemein stellt die vereinfachte Montagelehre 15 ein Werkzeug dar, das mit bestimmten Maßtoleranzen hergestellt oder angefertigt wurde, und sie besteht gewöhnlich aus Stahl oder ähnlichen Werkstoffen. Eine separate Montagelehre ist für jede nur einmal vorhandene Baugruppe erforderlich, die montiert werden soll und erfordert eine ständige Kalibrierung und Wartung, um die Maßhaltigkeit sicherzustellen. So erfordert zum Beispiel eine Tragflächendurchführung (WCT) eine erste Montagelehre, ein Tragwerk erfordert eine zweite Montagelehre und ein Heckleitwerk erfordert eine dritte Montagelehre. Jede Montagelehre ist nur einmal vorhanden und wird während der Fertigungslebensdauer des Flugzeugs separat kalibriert und gewartet. Darüber hinaus erfordert jede separate Baugruppe eines Luftfahrzeugs ihre eigene Montagelehre. Die gezeigte vereinfachte Montagelehre 15 ist nur eine zweidimensionale Struktur, zusätzliche Schichten oder Dimensionen können jedoch zur Montagelehre hinzugefügt werden, um die Fähigkeit zu ermöglichen, komplexere Montagestrukturen zu plazieren und auszurichten.
  • Die zur Zeit verwendeten Montagelehren werden üblicherweise aus selbsttragenden Bauteilen 18 und Kontaktpositionsgebern 20 aufgebaut. Jeder Kontaktpositionsgeber 20 ist so konstruiert, daß er eine Montagekomponente plazieren und ausrichten kann, zum Beispiel in bezug auf andere Montagekomponenten einer Tragflächendurchführung (WCT). Ein Kontaktpositionsgeber 20 ist an der Stelle angeordnet, wo die Montagelehre 15 eine Montagekomponente berührt. Der Kontaktpositionsgeber 20 kann ein Stift sein, der in ein Paßloch paßt, daß an einer Montagekomponente oder einem anderen ähnlichen Typ einer Plazierungs- und Ausrichtungsanordnung nach dem Stand der Technik angeordnet ist.
  • Es wird nun auf 3B Bezug genommen, wo eine perspektivische Ansicht der vereinfachten Tragflächendurchführung 300 dargestellt ist, die mit Hilfe der vereinfachten Montagelehre 15, die durch die schraffierte Fläche gekennzeichnet wird, plaziert und ausgerichtet wurde. Die vereinfachte Tragflächendurchführung (WCT) wird aus einzelnen Komponenten aufgebaut, die Längsstreben 35 oder Rippen und Querstreben 25 und kopfseitige Streben 30 einschließen. Die vereinfachte Tragflächendurchführung (WCT) kann auch andere (nicht dargestellte) selbsttragende Bauteile einschließen. Die zur Zeit übliche Technik plaziert und richtet jede Längsstrebe 35, Querstrebe 25 und kopfseitige Strebe 30 unter Verwendung von starren Montagewerkzeugen aus, wie zum Beispiel der beschriebenen vereinfachten Montagelehre 15. Dabei ist anzumerken, daß. die Längsstreben 35 durch die dargestellte vereinfachte Montagelehre 15 anscheinend nicht plaziert und ausgerichtet werden; weitere räumliche Aspekte (zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt) der vereinfachten Montagelehre 15 sind für derartige Anwendungen erforderlich. Zusätzlich muß die Montagelehre 15 so konstruiert sein, daß eine vollständig montierte Baugruppe, an der Einzelteile zeitweilig oder dauerhaft befestigt sind, entfernt werden kann, ohne die Baugruppe oder die Montagelehre 15 zu beschädigen.
  • Es wird nun auf 4A Bezug genommen, wo eine Draufsicht auf eine vereinfachte Kombination 400 einer Tragflächendurchführung und einer virtuellen Montagelehre 15 dargestellt ist. Die vereinfachte Tragflächendurchführung (WCT) wird mit Hilfe der vereinfachten virtuellen Montagelehre 405, die durch die gestrichelten Linien gekennzeichnet ist, plaziert und ausgerichtet. Die vereinfachte virtuelle Montagelehre 405 repräsentiert und ersetzt die körperlich existente Montagelehre 15 (3A). Auf diese Weise wird eine körperlich existente Montagelehre mit Hilfe des erfindungsgemäßen Montagevorgangs der Tragflächendurchführung (WCT) vereinfacht. Die Montageverfahren der vorliegenden Erfindung sind nicht nur auf die Tragflächendurchführung (WCT) beschränkt, sondern können verwendet werden, um andere große, strukturelle Baugruppen zu montieren. Dabei ist jedoch anzumerken, daß die dargestellte, vereinfachte virtuelle Montagelehre 405 nur eine zweidimensionale Repräsentation ist, zusätzliche Schichten oder Dimensionen können jedoch zu den Montagelehren hinzugefügt werden, um die Fähigkeit auszubilden, komplexere Montagestrukturen zu plazieren und auszurichten. Weiter muß angemerkt werden, daß die Längsversteifungen 35 anscheinend nicht mit Hilfe der vereinfachten, virtuellen Montagelehren 405 plaziert und ausgerichtet werden müssen, weitere räumliche Aspekte sind nicht länger erforderlich, weil selbstzentrierende Konstruktionsmerkmale nunmehr in die Längsversteifungen integriert sind. Weiterhin kann die virtuelle Montagelehre 405 unter Verwendung eines computergestützten, mehrdimensionalen, interaktiven Anwendungsprogramms oder anderer Werkzeuge zur mehrdimensionalen Visualisierung definiert werden.
  • Es wird nun auf 4B Bezug genommen, wo eine perspektivische Ansicht einer vereinfachten Kombination 400 einer Tragflächendurchführung WCT dargestellt ist; die mit Hilfe der virtuellen Montagelehre 405, die durch die gestrichelte Linien gekennzeichnet wird, plaziert und ausgerichtet wurde. Dabei ist jedoch anzumerken, daß die dargestellte, vereinfachte virtuelle Montagelehre 405 nur eine zweidimensionale Repräsentation ist, zusätzliche Schichten oder Dimensionen können jedoch hinzugefügt werden, um die Fähigkeit zu ermöglichen, komplexere Montagestrukturen zu plazieren und auszurichten. Weiter muß angemerkt werden, daß die Längsversteifungen 35 anscheinend nicht mit Hilfe der vereinfachten, virtuellen Montagelehre 405 plaziert und ausgerichtet werden müssen. Wieder sind weitere räumliche Aspekte nicht länger erforderlich, weil nun selbstzentrierende Konstruktionsmerkmale in die Längsversteifungen integriert sind.
  • Es wird nun auf 5 Bezug genommen, wo eine perspektivische Ansicht einer detaillierten Tragflächendurchführung WCT 500 mit einer vergrößerten Darstellung 510 zweier Baugruppen dargestellt ist, die erfindungsgemäß mit Hilfe von selbstzentrierenden Zentriernasen 220 plaziert und ausgerichtet wurden. Jedes Einzelteil der detaillierten Tragflächendurchführung WCT 500 kann mit Hilfe einer virtuellen Montagelehre plaziert und ausgerichtet werden, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Im Anschluß an das Definieren einer virtuellen Montagelehre werden die Einzelteile mit selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmalen hergestellt. Die Paarung der selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale wird so gewählt, daß jede Einzelteilberührungsfläche zum Plazieren und Ausrichten an einer korrespondierenden Einzelteilberührungsfläche einrasten kann, wie dies mit Hilfe der virtuellen Montagelehre festgelegt wurde. Selbstzentrierende Konstruktionsmerkmale umfassen Flansche, Zentrierkerben, Zentrierwülste und Zentriernasen, sind jedoch nicht auf diese besehränkt. Ein Einzelteil kann eine Vielzahl von selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmalen aufweisen.
  • Im Anschluß an das Definieren der Tragflächendurchführung (WCT) und das Anordnen der selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale an den Einzelteilen kann das WCT-Montageverfahren mit dem Laden von Hauptspanten beginnen, zum Beispiel in eine Montagevorrichtung (nicht dargestellt). Hauptspanten umfassen die Querstreben 25 und die kopfseitigen Streben 30. Die Hauptspanten passen auf einfache Lokalisierer, die so bemessen sind, daß sie eine Vielzahl struktureller Baugruppen aufnehmen können. Der Aufbau der gesamten WCT-Struktur kann an diesen billigen Mehrfach-Montagevorrichtungen erfolgen, die später zu anderen Montagestationen, zum Beispiel automatischem Bohren oder zur Teilsysteminstallation verschoben werden können. Längsstreben 35 oder Rippen werden auf einfache Weise mit Hilfe der selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale, die direkt in das Teil hineinkonstruiert wurden, plaziert und an Ort und Stelle festgeklemmt. Diese selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale verlagern im Grunde genommen das Werkzeug in das Bauteil, was den Wegfall der meisten oder aller Werkzeuge zur Folge hat, die üblicherweise verwendet wurden, um auf dieser Montagestufe Teile zu plazieren und auszurichten.
  • Der Aufbau der gesamten WCT-Struktur wird fortgesetzt, bis jedes Einzelteil positioniert und für die weitere Bearbeitung, wie Bohren und Befestigen von Substrukturen, gebrauchsfertig ist. Das eigentliche Laden der strukturellen Baugruppe kann weniger als eine Stunde erfordern, im Vergleich zu einigen Tagen, die für diese Arbeitsgänge bei Verwendung traditioneller Montageverfahren erforderlich sind. Dazu kommt, daß die Montagevorrichtung von Hand, durch Roboter oder eine Kombination der oben genannten Verfahren geladen werden kann. Die aus der Anwendung der vorliegenden Erfindung, resultierende Hauptkostenersparnis war eine Verringerung der Montagedauer für das Laden der Montagelehre um 98 %, auf Grund solcher Faktoren wie selbstzentrierender Teile und intelligenter Konstruktionsverfahren. Die tatsächlichen Montagezeiten wurden mit Schätzwerten der Fertigungsorganisation für ähnliche Typen von Teilen und Formen der Gesamtkonstruktion verglichen. Die selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale eliminierten den Bedarf an Werkzeugen, die typischerweise verwendet werden, um den komplexen Umriß der Flugzeugstruktur zu emulieren.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Orientieren einer Baugruppe in einer vorher festgelegten Lage, wobei die Baugruppe aus einer Vielzahl von Einzelteilen besteht und das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfaßt: integrieren (102) eines virtuellen Montagewerkzeugs in die Baugruppe, wobei das virtuelle Montagewerkzeug wie eine Montagelehre wirkt, die eine Planierung und Ausrichtung der Vielzahl von Einzelteilen definiert; ausstatten (104) der Vielzahl von Einzelteilen (200, 250) mit mindestens einem selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmal (205, 210, 220), wobei eine Paarung der selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale mit der definierten Planierung und Ausrichtung korrespondiert; und einrasten (106) der Vielzahl von Einzelteilen (200, 250) unter Verwendung der Paarung der selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale, um das virtuelle Montagewerkzeug unabhängig von einem Spannwerkzeug wirken zu lassen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend die Wiederholung des besagten Einrastschrittes, bis jedes einzelne aus der genannten Vielzahl von Einzelteilen (200, 250) mit vorher festgelegten, korrespondierenden Einzelteilen unter Verwendung des selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmals eingerastet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das selbstzentrierende Konstruktionsmerkmal ein Merkmal aus der Gruppe ist, die eine Zentriernase (220), angeformte Schenkel (205), eine Zentrierkerbe oder Zentrierwulst (210) umfaßt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maßnahme des Integrierens mit Hilfe eines rechnergestützten, mehrdimensionalen Anwendungsprogramms durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Baugruppe eine Tragflächendurchführung (Wing Carry Through assembly) (400) enthält und die Einzelteile von Längsstreben (35), Querstreben (25) und kopfseitigen Streben (30) gebildet werden.
  6. System zum integrieren eines virtuellen Montagewerkzeugs in ein Baugruppe, die aus einer Vielzahl von Einzelteilen (200, 250) besteht, wobei jedes aus der Vielzahl von Einzelteilen jeweils mindestens eine Berührungsfläche (206) aufweist, bestehend aus einem Mittel zum Definieren des virtuellen Montagewerkzeugs, wobei das virtuelle Montagewerkzeug eine Plazierung und Ausrichtung der Vielzahl von Einzelteilen in einer vorher festgelegten Orientierung definiert, wobei das System weiterhin umfaßt: Mittel zum anordnen mindestens eines selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmals (205, 210, 220) an der Vielzahl von Einzelteilen, wobei eine Paarung der angeordneten selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale mit dem definierten virtuellen Montagewerkzeug (405) korrespondiert; und Mittel zum einrasten der Berührungsflächen (206), die mit Hilfe der angeordneten selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale ausgerichtet werden, so daß das virtuelle Montagewerkzeug unabhängig von einem Spannwerkzeug wirken kann und einen integralen Bestandteil der eingerasteten Baugruppe darstellt und wie ein Spannwerkzeug wirkt.
  7. System nach Anspruch 6, wobei das selbstzentrierende Konstruktionsmerkmal ein Merkmal aus der Gruppe ist, die eine Zentriernase (220), angeformte Schenkel (205), eine Zentrierkerbe und/oder Zentrierwulst (210) umfaßt.
  8. System nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Mittel zum definieren aus einem rechnergestützten, mehrdimensionalen Anwendungsprogramm besteht.
  9. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die selbstzentrierenden Konstruktionsmerkmale das Einrasten der Berührungsflächen (206) innerhalb einer vorher festgelegten Maßtoleranz ermöglichen.
  10. System nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Baugruppe aus einer Untergruppe eines Luftfahrzeugs besteht.
  11. System nach Anspruch 10, wobei die besagten Einzelteile aus Längsstreben (35), Querstreben (25) und kopfseitigen Streben (30) bestehen.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10314039A1 (de) * 2003-03-28 2004-10-07 Airbus Deutschland Gmbh Spantbauteil für ein Flugzeug
US6793183B1 (en) * 2003-04-10 2004-09-21 The Boeing Company Integral node tubular spaceframe
DE04775785T1 (de) * 2004-02-20 2007-02-22 Bell Helicopter Textron, Inc., Fort Worth Verfahren zur herstellung austauschbarer und ersetzbarer teile
US6883753B1 (en) * 2004-03-25 2005-04-26 The Boeing Company Overhead bin and monument attachment support system
US20080072527A1 (en) * 2006-08-01 2008-03-27 Honda Motor Co., Ltd. Fiber-reinforced composite member and method for producing structure using same
JP4825750B2 (ja) * 2006-08-01 2011-11-30 本田技研工業株式会社 繊維強化複合材部品を用いた構造体の製造方法
JP4657191B2 (ja) * 2006-11-02 2011-03-23 本田技研工業株式会社 飛行機の主翼構造
US9162436B2 (en) 2013-01-04 2015-10-20 The Boeing Company Method and apparatus for accurate registration of composite laminates
US10596683B2 (en) * 2013-09-11 2020-03-24 Saab Ab Fixture device for manufacture of aeronautical structures and a method for applying the device
US20170169135A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 Onshape Inc. Replication of Components Through Geometric Element Matching

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5106290A (en) * 1987-04-14 1992-04-21 Northrop Corporation Assembly data model tool system
JPS6464740A (en) 1987-04-14 1989-03-10 Northrop Corp Built-up data model system
US5565242A (en) * 1992-09-21 1996-10-15 The Boeing Company Lubricant applications to a hole
US5560102A (en) 1992-10-13 1996-10-01 The Boeing Company Panel and fuselage assembly
US5910894A (en) * 1994-01-11 1999-06-08 Sensor Adaptive Machines, Inc. Sensor based assembly tooling improvements
CA2510698C (en) 1995-06-28 2009-03-17 The Boeing Company Statistical tolerancing
US5715167A (en) 1995-07-13 1998-02-03 General Electric Company Fixture for calibrated positioning of an object
US6170157B1 (en) * 1996-03-22 2001-01-09 The Boeing Company Determinant spar assembly
EP0888201B1 (de) * 1996-03-22 2006-05-31 The Boeing Company Determinative montage für flügelholm

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