Vormontage und Integration von Flugzeugkabinen
BEZUG AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US Provisional Patentanmeldung Nr. 61/188,815, eingereicht am 13. August 2008 und der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2008 038 806.8, eingereicht am 13. August 2008, deren Inhalte hierin durch Referenz inkorporiert werden.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Montage und Integration von Flugzeugkabinen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Montagevorrichtung zur Vormontage und Integration zumindest eines Teils einer Flugzeugkabine in einer Flugzeugstruktur, ein Flugzeugkomponentenmontagesystem, sowie ein Verfahren zur Vormontage und Integration zumindest eines Teils einer Flugzeugkabine in einer Flugzeugstruktur.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein bedeutender Anteil der Kosten und der Durchlaufzeit bei der Produktion von Flugzeugen entfällt auf die Endmontage der Kabine. Aus der Vielzahl der im Flugzeug zu montierenden Verkleidungsteilen, Überkopfgepäckablagefächern und Komponenten des Versorgungskanals ergeben sich hohe Durchlaufzeiten.
Bei der derzeitigen Montage wird zuerst der mittlere Teil der dreiteiligen Seitenverkleidung montiert. Im Anschluss daran erfolgt die Montage der Überkopfablagefächer. Nach der Montage der Ablagefächer wird unter den Ablagefächern entsprechend der Bestuhlung des Luftfahrzeugs der Versorgungskanal aus Untereinheiten aufgebaut. Anschließend erfolgt die Montage des oberen und unteren Teils der Seitenverkleidung sowie der Deckenverkleidung.
Die Integration der Komponenten der Verkleidung erfolgt durch die Passagiertür. Größere Komponenten, Küchen und Toiletten, werden allerdings vor der endgültigen Montage des Rumpfes in die offenen Sektionen gestellt. Sollte dies nicht möglich sein, da die Struktur an einem anderen Standort geschlossen wird und die Kabine erst nachträglich integriert wird, ist eine Demontage der Baugruppen in türgängige Einheiten erforderlich. Dies führt allerdings zu einem deutlich erhöhten Montageaufwand. Im Sinne der Erfindung wird davon ausgegangen, dass eine Integration in die offene Sektion möglich ist.
US 2007295862 A offenbart ein modulares Wandsystem für Flugzeugkabinen, bei dem die Wandsegmente allerdings erst innerhalb der Flugzeugkabine installiert werden.
Die DE 102006048376 offenbart eine Kabinenstruktureinheit zur Anbringung von Kabinenbauelementen für ein Flugzeug. Die Kabinenstruktureinheit ist freitragend ausgebildet.
Die DE 102006039290 offenbart ein Rahmenelement zur Verwendung in einem Flugzeugkomponentenmontagesystem, das an einer Flugzeugstruktur anbringbar ist und mindestens eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung mindestens einer Flugzeuginterieurkomponente oder mindestens eines Isolationspakets an dem Rahmenelement aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Montagezeit von Flugzeugstruktur und Flugzeugkabine zu verkürzen.
Es sind eine Montagevorrichtung, ein Flugzeugkomponentenmontagesystem sowie ein Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen gleichermaßen die Montagevorrichtung, das Flugzeugkomponentenmontagesystem und das Verfahren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Montagevorrichtung zur Vormontage und Integration zumindest eines Teils einer Flugzeugkabine in einer Flugzeugstruktur angegeben, wobei die Montagevorrichtung einen Montagerahmen aufweist, der zu einer Vormontage des Teils der Flugzeugkabine ausgeführt ist. Weiterhin ist ein Transportsystem vorgesehen, das zum Fixieren des vormontierten Teils der Flugzeugkabine an den Montagerahmen und zum Verschieben des vormontierten Teils vom Montagerahmen in eine offene Sektion der Flugzeugstruktur ausgeführt ist.
Somit können die Flugzeugstruktur und Teile oder sogar die gesamte Flugzeugkabine parallel an verschiedenen Orten vormontiert werden. Durch die Vormontage der Kabine wird eine Parallelisierung der Montagetätigkeit und somit eine Verkürzung der Durchlaufzeit ermöglicht.
Die Verkleidungsteile der Kabine werden somit nicht erst nach der Fertigstellung der Flugzeugstruktur in die entsprechende Sektion der Flugzeugstruktur seriell montiert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Teil der Flugzeugkabine, der vorinstalliert wird, Kabinenseitenverkleidungsteile und Überkopfgepäckablagefächer und/oder gegebenenfalls einen Versorgungskanal auf.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der vorinstallierte Teil der Flugzeugkabine eine Deckenverkleidung auf.
Somit bezieht sich die Vormontage beispielsweise nur auf jeweils die Verkleidungen an einer Seite des Rumpfes sowie eine Reihe von Gepäckablagen mit montiertem Versorgungskanal oder aber alternativ auf den gesamten Bogen der Flugzeugkabine mitsamt Deckenverkleidung.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entspricht der
Montagerahmen der Flugzeugstruktur, bildet die Flugzeugstruktur also ab. Auf diese Weise wird erreicht, dass der oder die vorzumontierenden Teile der Flugzeugkabine bzw. die gesamte vorzumontierende Flugzeugkabine an dem Montagerahmen prinzipiell genauso angebracht sind, wie auch dann später in der entsprechenden Sektion der Flugzeugstruktur. Hierfür kann der Montagerahmen direkt an die
Flugzeugstruktur angeschlossen werden oder zumindest direkt daneben angeordnet werden, so dass ein späteres Übertragen (Verschieben) der vormontierten Teile bzw. des vormontierten Teils der Flugzeugkabine in die offene Sektion der Flugzeugstruktur auf einfache Weise durchgeführt werden kann, ohne dabei den vormontierten Teil mechanisch stark zu beanspruchen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Transportsystem als Schienensystem ausgeführt. Es weist hierfür eine oder mehrere Schienen und ein oder mehrere Halteelemente zum Fixieren des vormontierten Teils der Flugzeugkabine an den Montagerahmen auf. Weiterhin dienen die Schienen und die Halteelemente zum Verschieben des vormontierten Teils vom Montagerahmen in die offene Sektion der Flugzeugstruktur.
Hierbei greift das Halteelement beispielsweise in die Schiene ein, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich.
Auch ist es möglich, dass das Halteelement beispielsweise in Form einer Rolle ausgeführt ist, welche auf der Schiene läuft. Es ist weiterhin möglich, die
Halteelemente und/oder die Schienen nach der Endinstallation der Flugzeugkabine in der Flugzeugstruktur zu entfernen. Auch ist es möglich, die Halteelemente und/oder die Schienen so auszuführen, dass sie als Anbindungspunkte für die Flugzeugkabine an der Flugzeugstruktur eingesetzt werden können. Auf diese Weise kann weiterer Installationsaufwand gespart werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schiene in der Flugzeugstruktur und in dem Montagerahmen integriert. Es können auch mehrere Schienen vorgesehen sein, wobei eine der Schienen in der Flugzeugstruktur integriert ist und eine weitere, davon getrennte Schiene im Montagerahmen integriert ist bzw. an dem Montagerahmen angebracht ist. Die Halteelemente sind in diesem Fall in den Überkopfgepäckablagefächem oder an anderen Positionen der Flugzeugkabine bzw. Teilen der Flugzeugkabine angebracht bzw. integriert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schiene in den Überkopfgepäckablagefächem integriert, wobei die Halteelemente an den Spanten der Flugzeugstruktur befestigt sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Transportsystem Zugangsöffnungen auf, um eine Zugänglichkeit der Halteelemente zur Fixierung des vorinstallierten Kabinenteils in x-Richtung, einen Toleranzausgleich oder eine Demontage der Flugzeugkabine im Wartungsfall zu ermöglichen.
Bei der x-Richtung handelt es sich um die Flugrichtung, also die Längsachse der Flugzeugstruktur.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Montagevorrichtung eine Lagerung zur drehbar gelagerten Montage der Kabinenseitenverkleidungsteile unter den Überkopfgepäckablagefächern auf. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Seitenverkleidungen vor dem Einschieben des Kabinenteils in die Sektion in der Flugzeugstruktur nach innen geklappt werden können, ohne dass sie hierfür aus ihrer Verankerung gelöst werden müssen.
Zum abschließenden Fixieren der Kabinenseitenverkleidungsteile sind beispielsweise Schnappverbindungen vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Flugzeugkomponentenmontagesystem zur Montage von Flugzeugkomponenten eines Flugzeugs angegeben, welches einzelne Bauteile einer Flugzeugkabine und eine oben und im Folgenden beschriebene Montagevorrichtung zur Vormontage und Integration zumindest eines Teils der Flugzeugkabine in eine Flugzeugstruktur aufweist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zur Vormontage und Integration zumindest eines Teils einer Flugzeugkabine in eine Flugzeugstruktur angegeben, bei dem einzelne Bauteile der Flugzeugkabine unter Zuhilfenahme einer Montagevorrichtung vormontiert werden und die vormontierten Bauteile von der Montagevorrichtung in eine offene Sektion der Flugzeugstruktur
unter Verwendung eines Transportsystems der Montagevorrichtung verschoben werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden entsprechende Kabinenseitenverkleidungsteile unter den Überkopfgepäckablagefächern drehbar gelagert montiert und zur Integration der vormontierten Bauteile der Flugzeugkabine in die Flugzeugstruktur eingeklappt bzw. nach innen geklappt.
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Flugzeugstruktur und einer Montagevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt die Integration einer Schiene in eine Überkopfgepäckablage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 A bis 3 D zeigen schematische Darstellungen einer Seiten wandaufhängung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 4A und 4B zeigen schematische Darstellungen einer Schnappverbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFUHRUNGSBEISPIELEN
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
In der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Flugzeugstruktur 7 sowie einer damit korrespondierenden, also darauf abgestimmten Montagevorrichtung 8. Die Montagevorrichtung 8 weist einen Montagerahmen 1 auf. Der Montagerahmen 1 besteht beispielsweise aus mehreren parallelen, im Wesentlichen horizontal angeordneten Segmenten 11, 12 sowie senkrecht dazu stehenden, die Flugzeugstruktur nachbildenden Quersegmenten (siehe beispielsweise Bezugszeichen 6 und 13).
An den Quersegmenten 6, 13 und auch an den Flugzeugrippen, d.h. an den Spanten und/oder Stringern, der Flugzeugstruktur 7 sind Halteelemente 5 angebracht.
Diese Halteelemente 5 greifen in entsprechende Schienen ein, die an der vorinstallierten Flugzeugkabine befestigt sind und welche die vorinstallierte Flugzeugkabine tragen.
Weiterhin sind ein Versorgungskanal 3 sowie die Verkleidungen einer Seite des
Flugzeugs (siehe Bezugszeichen 2) vorgesehen.
Der Montagerahmen 1, die Seitenverkleidungsteile 2 und der Versorgungskanal 3 bilden ein Flugzeugkomponentenmontagesystem.
Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Montagekonzept, das eine Vormontage der Verkleidungsteile sowie der Hatracks und des Servicekanals ermöglicht. Wie in Fig. 1 zu sehen, erfolgt im Sinne dieses Konzepts die Montage der Kabinenverkleidung in einem Montagerahmen 1 , der die Rumpfstruktur abbildet. Hierbei kann sich die Vormontage, wie dargestellt, nur auf jeweils die Verkleidungen einer Seite 2 sowie einer Reihe von Gepäckablagen bei montiertem Versorgungskanal beziehen. Alternativ hierzu kann der gesamte Bogen der Flugzeugkabine mitsamt der Deckenverkleidung vormontiert werden (nicht gezeigt in Fig. 1).
Durch die somit ermöglichte Parallelisierung von Struktur- und Kabinenmontage kann eine erhebliche Verkürzung der Durchlaufzeit der Kabinenmontage erreicht werden. Zusätzlich wird durch die Vormontage in einem Rahmen der Anteil der Arbeit, die in einer Zwangslage (also unter eingeschränkten Bewegungsspielraum des Installateurs) ausgeführt werden muss, deutlich verringert, da die Zugänglichkeit der Bauteile sehr einfach und von beiden Seiten möglich ist. Durch die Verbesserte Zugänglichkeit sowie den erweiterten Handhabungsraum wird ebenfalls eine Automatisierung der Vormontage ermöglicht.
Hierdurch können die erforderlichen Arbeitsschritte schneller und bei Bedarf auch von mehr Monteuren ausgeführt werden, als dies im Flugzeuginneren möglich wäre.
Die Anbindung der Verkleidungsteile erfolgt über ein Schienenkonzept. Auf diesem Weg wird ermöglicht, dass die vormontierte Kabinenverkleidung vom Montagegerüst in die offene Sektion geschoben werden kann. Um eine Nutzung der Spantenzwischenräume hinter den Seitenverkleidungen zu ermöglichen (beispielsweise für den Fenstertrichter), sind die Seitenverkleidungen drehbar unter den Überkopfgepäckablagen montiert. Dies ist beispielsweise aus Fig. 3 ersichtlich.
Fig. 3 A bis 3D zeigen schematische Darstellungen einer drehbar gelagerten Aufhängung der Seitenverkleidungen.
Wie in Fig. 3A zu sehen, sind die Seitenwandverkleidungen 2 im Bereich des Versorgungskanals 3 drehbar gelagert. Nachdem die Flugzeugkabine bzw. der vorinstallierte Teil der Flugzeugkabine in die Flugzeugstruktur eingeschoben worden ist, können die Seitenteile 2 nach außen geklappt werden (siehe Fig. 3B). Beim nach außen klappen der Seitenverkleidungen schnappt die Steckverbindung 302, die sich im unteren Bereich der Seitenverkleidung 2 befindet, in das entsprechende
Gegenstück 301 an der Flugzeugstruktur ein, so dass die Seitenverkleidung arretiert ist.
Fig. 3C und 3D zeigen eine Detailvergrößerung des oberen Bereichs der Seitenver- kleidungsteile 2. Wie in Fig. 3 C zu erkennen ist, sind die Seitenverkleidungsteile 2 drehbar an den Überkopfablagefächern oder am Versorgungskanal gelagert. Hierfür sind an dem Versorgungskanal 3 halbkreisförmige Lagerungen 304 vorgesehen, auf welchen die achsartigen Nasen 305 der Seitenwände 2 zu liegen kommen, so dass sich die Seitenwände 2 um die dadurch definierte Achse drehen können.
Zur Integration in den Rumpf ist die Seitenverkleidung leicht nach innen eingeklappt. In der Sektion erfolgt zuerst die endgültige Fixierung der Baugruppe in x-Richtung und der Ausgleich von Toleranzen zwischen der Flugzeugstruktur und den Verteilungsbauteilen. Abschließend werden die erforderlichen Systemschnittstellen (Strom, Information, Luft, Sauerstoff) miteinander verbunden und die Seitenverkleidungen in ihre endgültigen Positionen ausgeklappt.
Die Integration der Schiene kann entsprechend zweier Konzepte vorgenommen werden. Der erste Ansatz ist die Integration der Schiene in die Flugzeugstruktur.
Hierbei sind die Halteelemente an den Überkopf gepäckablagen angebracht. Alternativ kann die Schiene 4 in die Überkopfgepäckablagen integriert werden. Die Halteelemente befinden sich in diesem Fall an der Flugzeugstruktur (siehe Fig. 2).
Fig. 2 zeigt zwei Teile 9, 10 eines Überkopfgepäckablagefaches sowie einen Querschnitt der Schiene 4 und ein darin eingreifendes und entlang der Schiene verschiebbares Halteelement 5.
In diesem Fall kann die Schiene zusätzlich die Funktion einer Kantenverbindung an den Ecken des Ablagefachs übernehmen und somit weitestgehend gewichtsneutral ausgeführt werden. Die entsprechenden Halteelemente 5 werden hierbei, wie in Fig. 1 dargestellt, an den Spanten befestigt. Eine Zugänglichkeit der Befestigungselemente zur Fixierung in x-Richtung, zum Toleranzausgleich oder aber zur Demontage im Wartungsfall wird durch Zugangsöffnungen in der Führungsschiene ermöglicht.
Die Anbindung der Seitenverkleidung kann nach dem Ausklappen am unteren Ende beispielsweise durch Schnapp Verbindungen erfolgen.
Fig. 4A und 4B zeigen eine solche Anbindung der Seiten Verkleidungen durch Schnappverbindungen.
Die Schnapp Verbindungen 301, 302 bestehen beispielsweise aus einer stab- oder achsförmigen Nase 302, die an die Seitenwandverkleidung 2 angebracht ist. Das Gegenstück wird durch ein Sicherungselement 301 gebildet, welches eine
Aussparung bzw. eine Bohrung aufweist, in welche die Nase 302 eingreift, wenn die Seitenwand 2 nach außen geschwenkt wird. Von der Rückseite der Sicherang 301 ist eine Klammer 401 vorgesehen, welche den Stift 302 vor einem Herausratschen
sichert, indem sie in die Aussparung 402 des Stiftes eingreift, wenn der Stift genügend weit in die Bohrung eingeschoben ist.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Schritt 501 werden einzelne Bauteile der Flugzeugkabine unter Zuhilfenahme einer Montagevorrichtung vormontiert. Die Vormontage erfolgt außerhalb der entsprechenden Sektion der Flugzeugstruktur. Die Kabinenseitenverkleidungsteile werden in Schritt 502 drehbar gelagert. Diese drehbare Lagerung erfolgt unter den Überkopfgepäckablagefächern.
In Schritt 503 erfolgt ein Einklappen der Kabinenseitenverkleidungsteile nach innen zur Integration der vormontierten Bauteile der Flugzeugkabine in die Sektion der Flugzeugstruktur. In Schritt 504 werden dann die vormontierten Bauteile von der Montagevorrichtung in eine offene Sektion der Flugzeugstruktur hineingeschoben. Hierfür wird das Transportsystem der Montagevorrichtung verwendet.
Ergänzend sei daraufhingewiesen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei daraufhingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.