BR102021001354A2

BR102021001354A2 - Sistema de perfuração assistida por vibração, e, método para realizar perfuração assistida por vibração

Info

Publication number: BR102021001354A2
Application number: BR102021001354-0A
Authority: BR
Inventors: Kwok Tung Chan; Tobias Weber
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2021-09-28
Also published as: EP3862118A1; US11148208B2; CN113199282A; US20210237172A1

Abstract

sistema de perfuração assistida por vibração, e, método para realizar perfuração assistida por vibração. um sistema de perfuração assistida por vibração é apresentado. o sistema de perfuração assistida por vibração compreende um sistema de movimento de alimentação de broca tendo um eixo geométrico de alimentação de broca, um sistema de movimento de oscilação tendo um eixo geométrico de oscilação, um fuso de perfuração tendo uma broca, e um sistema de montagem configurado para conectar o fuso de perfuração ao sistema de movimento de oscilação. o eixo geométrico de alimentação de broca é substancialmente paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de oscilação.

Description

SISTEMA DE PERFURAÇÃO ASSISTIDA POR VIBRAÇÃO, E, MÉTODO PARA REALIZAR PERFURAÇÃO ASSISTIDA POR VIBRAÇÃO

INFORMAÇÃO DOS FUNDAMENTOS 1. Campo:

[001] A presente descrição se refere geralmente a perfuração e mais especificamente a uma perfuração assistida por vibração (PAV).

2. Fundamentos:

[002] Perfuração e fixação são etapas realizadas no processo de montagem para muitos tipos diferentes de estruturas. Algumas estruturas são formadas de mais do que um tipo de material. A perfuração pode ser realizada através de pilhas de material misturadas, tais como uma camada de metal e uma camada de material compósito. A perfuração de pilhas de material misturadas pode ser indesejavelmente demorada, limitando o fluxo e a taxa de produção.

[003] Nos processos de perfuração convencionais, uma broca é impulsionada na direção para uma peça de trabalho quando a broca é girada. Na perfuração convencional, a broca é mantida em contato com o material da peça de trabalho. Processos de perfuração convencionais podem resultar em diferentes tamanhos de detritos. Os detritos podem incluir longos detritos enrolados. Em alguns exemplos ilustrativos, os detritos podem se tornar emaranhados em torno de uma broca. Enquanto emaranhados em torno da broca, os detritos giram dentro do furo, puxando material da peça de trabalho.

[004] A perfuração convencional cria fricção, aquecendo tanto a broca quanto a peça de trabalho. Em alguns exemplos ilustrativos, a perfuração convencional gera uma indesejável quantidade de calor na peça de trabalho.

[005] Por conseguinte, seria desejável se ter um método e aparelho que levem em conta pelo menos alguns dos problemas discutidos acima, bem como outros problemas possíveis.

SUMÁRIO

[006] Um exemplo da presente descrição que provê um sistema de perfuração assistida por vibração é apresentado. O sistema de perfuração assistida por vibração compreende um sistema de movimento de alimentação de broca tendo um eixo geométrico de alimentação de broca, um sistema de movimento de oscilação tendo um eixo geométrico de oscilação, um fuso de perfuração tendo uma broca, e um sistema de montagem configurado para conectar o fuso de perfuração ao sistema de movimento de oscilação. O eixo geométrico de alimentação de broca é substancialmente paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de oscilação.

[007] Outro exemplo da presente descrição provê um sistema de perfuração assistida por vibração. O sistema de perfuração assistida por vibração compreende um sistema de movimento de alimentação de broca tendo um servo e um número de trilhos lineares, um sistema de movimento de oscilação tendo um atuador e um eixo geométrico de oscilação, e um fuso de perfuração tendo uma broca. O fuso de perfuração é montado ao sistema de movimento de oscilação. O sistema de movimento de alimentação de broca tem um eixo geométrico de alimentação de broca e o eixo geométrico de oscilação é separado do eixo geométrico de alimentação de broca.

[008] Um método para realizar perfuração assistida por vibração. Um fuso de perfuração é movido na direção para um material por um sistema de movimento de alimentação de broca tendo um eixo geométrico de alimentação de broca. Uma broca do fuso de perfuração é girada quando o fuso de perfuração é impulsionado na direção para o material. O fuso de perfuração é oscilado na direção para o, e para longe do, material por um sistema de movimento de oscilação, em que o sistema de movimento de oscilação tem um eixo geométrico de oscilação substancialmente paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de alimentação de broca, e em que o sistema de movimento de oscilação conecta o fuso de perfuração ao sistema de movimento de alimentação de broca.

[009] As características e funções podem ser obtidas independentemente nos vários exemplos da presente descrição ou podem ser combinados em ainda outros exemplos, nos quais outros detalhes podem ser vistos com referência à descrição e desenhos que seguem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] Os novos recursos considerados característicos dos exemplos ilustrativos são expostos nas reivindicações anexas. Os exemplos ilustrativos, todavia, bem como um modo de uso preferido, objetivos e características adicionais dos mesmos, serão mais bem entendidos por referência à seguinte descrição detalhada de um exemplo ilustrativo da presente descrição, quando lida em conjunção com os desenhos anexos, nos quais:
a figura 1 é uma ilustração de um diagrama de blocos de um ambiente de fabricação, no qual um exemplo ilustrativo pode ser implementado;
a figura 2 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de um sistema de perfuração assistida por vibração de acordo com um exemplo ilustrativo;
a figura 3 é uma ilustração de uma vista lateral de um sistema de perfuração assistida por vibração de acordo com um exemplo ilustrativo;
a figura 4 é uma ilustração de uma vista explodida de um sistema de perfuração assistida por vibração de acordo com um exemplo ilustrativo;
a figura 5 é uma ilustração de uma vista de seção transversal de uma broca de um sistema de perfuração assistida por vibração em um furo, de acordo com um exemplo ilustrativo;
a figura 6 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de detritos de perfuração de acordo com um exemplo ilustrativo;
a figura 7 é uma ilustração de um fluxograma de um método para realizar perfuração assistida por vibração de acordo com um exemplo ilustrativo;
a figura 8 é uma ilustração de um método de fabricação e serviço de aeronave de um diagrama de blocos de acordo com um exemplo ilustrativo; e
a figura 9 é uma ilustração de uma aeronave em uma forma de um diagrama de blocos em que um exemplo ilustrativo pode ser implementado.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta uma ou mais diferentes considerações. Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta que a perfuração de metais, pode resultar em longos cavacos. Grandes detritos de perfuração, como longas tiras em espiral ou grandes cavacos, podem resultar em arranhados na parede do furo. Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta que grandes detritos podem também resultar em pelo menos um da criação de fricção adicional e calor adicional, danificando a superfície do furo e aumentando a aspereza, alterando o diâmetro do furo, que irá afetar o desempenho, ou produzindo extração de cavacos não confiável.

[0012] Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta que a furação intermitente (pecking) completamente retraída aumenta significantemente os tempos de processo, limitando a capacidade de automação e taxa. Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta que os processos de perfuração convencionais podem resultar em diferentes tamanhos de detritos. Os detritos podem incluir longos detritos enrolados. A perfuração convencional pode resultar em detritos que variam em peso de aproximadamente 20 mg a aproximadamente 70 mg.

[0013] Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta que a perfuração assistida por vibração (PAV) está sendo investigada para controlar os tamanhos de detritos de perfuração. Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta que, na perfuração assistida por vibração (PAV), a temperatura de perfuração é mais baixa do que na perfuração convencional.

[0014] Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta que, em alguns dispositivos de perfuração assistida por vibração, a alimentação da broca e o movimento de oscilação são providos por um servo motor. Nesses exemplos ilustrativos, a alimentação da broca e o movimento de oscilação são no mesmo eixo geométrico. A frequência de oscilação é limitada pelo tempo de resposta do servo motor. Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta que, em alguns dispositivos de perfuração assistida por vibração, a oscilação está presente dentro do fuso de perfuração. Os exemplos ilustrativos reconhecem e levam em conta que os sistemas de oscilação dentro de um fuso de perfuração são limitados em tamanho e tipo.

[0015] Retornando agora para a figura 1, uma ilustração de um diagrama de blocos de um ambiente de fabricação, no qual um exemplo ilustrativo pode ser implementado, é representada. O ambiente de fabricação 100 inclui o sistema de perfuração assistida por vibração 102, configurado para realizar perfuração assistida por vibração (PAV) no material 104. O sistema de perfuração assistida por vibração 102 compreende o sistema de movimento de alimentação de broca 106 tendo um eixo geométrico de alimentação de broca 108, o sistema de movimento de oscilação 110 tendo um eixo geométrico de oscilação 112, um fuso de perfuração 114 tendo uma broca 116, e um sistema de montagem 118 configurado para conectar o fuso de perfuração 114 ao sistema de movimento de oscilação 110. O eixo geométrico de alimentação de broca 108 é substancialmente paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de oscilação 112.

[0016] No sistema de perfuração assistida por vibração 102, a oscilação de alimentação é independente da alimentação da broca principal. O sistema de movimento de alimentação de broca 106 compreende um número de trilhos lineares 120 conectados à base 122. O sistema de movimento de alimentação de broca 106 move o sistema de movimento de oscilação 110 e o fuso de perfuração 114 ao longo de um número de trilhos lineares 120 para prover a alimentação da broca da broca 116. O servo 124 do sistema de movimento de alimentação de broca 106 provê o movimento do fuso de perfuração 114 em uma direção de alimentação de broca. O servo 124 controla a velocidade de alimentação de broca 126 e move o número de carrinhos de rolamento 128 ao longo de um eixo geométrico de alimentação de broca 108 no número de trilhos lineares 120. Carrinhos de rolamento lineares, o número de carrinhos de rolamento 128, nos trilhos, o número de trilhos lineares 120, é capaz de manipular o movimento de flexão induzido pelo manipulador terminal de perfuração incluindo o fuso de perfuração 114.

[0017] A velocidade de alimentação de broca 126 é a velocidade na qual a broca 116 se direciona na direção para o material 104. A velocidade de alimentação de broca 126 é ajustada com base na operação desejada. A velocidade de alimentação de broca 126 é limitada pela capacidade do servo 124. O servo 124 é um motor incluindo circuitos de controle e um eixo.

[0018] O sistema de movimento de oscilação 110 é conectado ao número de carrinhos de rolamento 128 do sistema de movimento de alimentação de broca 106. O sistema de movimento de oscilação 110 compreende o plano de deslizamento 130 e o atuador 132 com eixo geométrico de oscilação 112. O plano de deslizamento 130 é um sistema mecânico configurado para permitir o movimento em um único eixo geométrico. Em alguns exemplos ilustrativos, o plano de deslizamento 130 compreende um número de trilhos lineares 134 e um número de carrinhos de rolamento 136. Carrinhos de rolamento lineares, o número de carrinhos de rolamento 136, nos trilhos, o número de trilhos lineares 134, é capaz de manipular o movimento de flexão induzido pelo manipulador terminal de perfuração incluindo o fuso de perfuração 114.

[0019] O atuador 132 move o número de carrinhos de rolamento 136 ao longo de um número de trilhos lineares 134. O atuador 132 assume qualquer forma desejável. Em alguns exemplos ilustrativos, o atuador 132 é um dentre eletromagnético 138, mecânico 140, ou hidráulico 142. O atuador 132 provê velocidade de oscilação 144 ao número de carrinhos de rolamento 136 e componentes conectados a um número de carrinhos de rolamento 136. O atuador 132 é capaz de velocidade de oscilação 144 maior do que um valor máximo de velocidade de alimentação de broca 126 para o sistema de movimento de alimentação de broca 106.

[0020] As especificações para o sistema de movimento de oscilação 110 são determinadas com base nas especificações técnicas do furo de perfuração 154 no material 104. Por exemplo, as especificações desejadas para o sistema de movimento de oscilação 110 podem ser afetadas por um tipo de material 104, uma espessura de material 104, um tamanho de furo 154, uma ordem de camadas no material 104, ou outras características do processo de perfuração. Em alguns exemplos ilustrativos, o furo 154 tem um diâmetro na faixa de 0,64 cm a 2,22 cm (0,25 polegada a 0,875 polegada. Em alguns exemplos ilustrativos, a amplitude de oscilação do atuador 132 é na faixa de 0,06 mm - 0,20 mm. Em alguns exemplos ilustrativos, a amplitude de oscilação do atuador 132 é na faixa de 0,06 mm - 0,16 mm. Em alguns exemplos ilustrativos, a frequência de oscilação é desejavelmente até 100 Hz. Em alguns exemplos ilustrativos, a frequência de oscilação é na faixa de 25Hz-80Hz.

[0021] No sistema de perfuração assistida por vibração 102, o sistema de montagem 118 suporta o fuso de perfuração 114 ao número de carrinhos de rolamento 136. O servo 124 impulsiona o número de carrinhos de rolamento 128 na direção para o material 104 para prover velocidade de alimentação de broca 126 ao fuso de perfuração 114. Quando o sistema de movimento de alimentação de broca 106 provê o movimento do fuso de perfuração 114 na direção para o material 104, a broca 116 é girada.

[0022] Quando o fuso de perfuração 114 é impulsionado na direção para o material 104 pelo movimento do número de carrinhos de rolamento 128, o fuso de perfuração 114 é impulsionado na direção para o, e para longe do, material 104 em um movimento de oscilação ou furação intermitente pelo movimento do número de carrinhos de rolamento 136. O número de carrinhos de rolamento 136 é impulsionado de uma forma oscilante pelo atuador 132.

[0023] A provisão do movimento de alimentação de broca do fuso de perfuração 114 pelo sistema de movimento de alimentação de broca 106 e o movimento de oscilação do fuso de perfuração 114 pelo sistema de movimento de oscilação 110 provê maiores velocidades de oscilação. O controlador 146 é configurado para controlar pelo menos um dentre o servo 124, o atuador 132, ou um atuador de rotação da broca 116. O controlador 146 é configurado para sincronizar velocidade de oscilação 144 de sistema de movimento de oscilação 110 e velocidade de rotação 148 de broca 116 do fuso de perfuração 114. Em alguns exemplos ilustrativos, a velocidade de rotação 148 é referida como RPM (rotações por minuto), provida pelo fuso de perfuração 114. Em alguns exemplos ilustrativos, a RPM do fuso de perfuração 114 é de até 8000 RPM.

[0024] Por sincronização da velocidade de oscilação 144 e velocidade de rotação 148, o tamanho de cavaco 150 dos detritos de perfuração 152 gerados pelo sistema de perfuração assistida por vibração 102 é controlado. O sistema de perfuração assistida por vibração 102 perfura o furo 154 e gera detritos de perfuração 152 tendo o tamanho de cavaco 150. O tamanho de cavaco 150 é configurado para prover a extração confiável dos detritos de perfuração 152. Em alguns exemplos ilustrativos, o tamanho de cavaco 150 é menor do que os detritos de perfuração gerados pelas operações de perfuração convencionais. Em alguns exemplos ilustrativos, o tamanho de cavaco 150 é inferior a 5 mg em peso. Em alguns exemplos ilustrativos, a tolerância para o tamanho de cavaco 150 é +/- 1 mg.

[0025] O sistema de perfuração assistida por vibração 102 compreende o sistema de movimento de alimentação de broca 106 tendo o servo 124 e o número de trilhos lineares 120; o sistema de movimento de oscilação 110 tendo o atuador 132 e o eixo geométrico de oscilação 112; e o fuso de perfuração 114 tendo a broca 116, o fuso de perfuração 114 montado ao sistema de movimento de oscilação 110. O sistema de movimento de alimentação de broca 106 tem um eixo geométrico de alimentação de broca 108, e o eixo geométrico de oscilação 112 é separado do eixo geométrico de alimentação de broca 108. No sistema de perfuração assistida por vibração 102, o sistema de movimento de oscilação 110 compreende adicionalmente o plano de deslizamento 130.

[0026] Em alguns exemplos ilustrativos, a carga de empuxe de broca, fornecida pelo sistema de perfuração assistida por vibração 102, é de até 500 libras. O limite de carga de empuxe de broca é afetado por uma plataforma de automação conectada a o sistema de perfuração assistida 102.

[0027] A ilustração do ambiente de fabricação 100 na figura 1 não é destinada a implicar em limitações físicas ou arquitetônicas à maneira na qual um exemplo ilustrativo pode ser implementado. Outros componentes, em adição a, ou em lugar daqueles ilustrados, podem ser usados. Alguns componentes podem ser desnecessários. Também, os blocos são apresentados para ilustrar alguns componentes funcionais. Um ou mais desses blocos podem ser combinados, divididos, ou combinados e divididos em diferentes blocos quando implementados em um exemplo ilustrativo. Por exemplo, o plano de deslizamento 130 pode assumir a forma de outro tipo do sistema de movimento mecânico diferente do número de trilhos lineares 134 e do número de carrinhos de rolamento 136.

[0028] Como outro exemplo ilustrativo, os sensores associados com o fuso de perfuração 114, o sistema de movimento de oscilação 110, e o sistema de movimento de alimentação de broca 106 não são representados, mas podem estar presentes para o monitoramento de processo e o controle de processo.

[0029] Retornando agora para a figura 2, uma ilustração de uma vista em perspectiva de um sistema de perfuração assistida por vibração é representada de acordo com um exemplo ilustrativo. O sistema de perfuração assistida por vibração 200 é uma implementação física do sistema de perfuração assistida por vibração 102 da figura 1.

[0030] O sistema de perfuração assistida por vibração 200 compreende o sistema de movimento de alimentação de broca 202, o sistema de movimento de oscilação 204, e o fuso de perfuração 206 tendo broca 208, e um sistema de montagem (não representado) configurado para conectar o fuso de perfuração 206 ao sistema de movimento de oscilação 204.

[0031] No sistema de perfuração assistida por vibração 200, a oscilação de alimentação é independente de alimentação da broca principal. O sistema de movimento de alimentação de broca 202 compreende um número de trilhos lineares 210 conectados à base 212. O sistema de movimento de alimentação de broca 202 move o sistema de movimento de oscilação 204 e o fuso de perfuração 206 ao longo do número de trilhos lineares 210 para prover a alimentação de broca da broca 208. O servo (não representado) do sistema de movimento de alimentação de broca 202 provê o movimento do fuso de perfuração 206 na direção de alimentação da broca 214. O servo controla a velocidade de alimentação de broca e move o número de carrinhos de rolamento 216 ao longo do número de trilhos lineares 210.

[0032] O sistema de movimento de oscilação 204 é conectado ao número de carrinhos de rolamento 216 do sistema de movimento de alimentação de broca 202. O sistema de movimento de oscilação 204 compreende o plano de deslizamento 218 e o atuador 220. O plano de deslizamento 218 é um sistema mecânico configurado para permitir o movimento em um único eixo geométrico. Em alguns exemplos ilustrativos, o plano de deslizamento 218 compreende o número de trilhos lineares 222 e o número de carrinhos de rolamento 224.

[0033] Retornando agora para a figura 3, uma ilustração de uma vista lateral de um sistema de perfuração assistida por vibração é representada de acordo com um exemplo ilustrativo. A vista 300 é uma vista lateral do sistema de perfuração assistida por vibração 200 da figura 2.

[0034] Na vista 300 do sistema de perfuração assistida por vibração 200, o eixo geométrico de alimentação de broca 302 e o eixo geométrico de oscilação 304 são indicados. O sistema de movimento de alimentação de broca 202 tem o eixo geométrico de alimentação de broca 302. O eixo geométrico de alimentação de broca 302 é o eixo geométrico, ao longo do qual o número de carrinhos de rolamento 216 move. O sistema de movimento de oscilação 204 tem o eixo geométrico de oscilação 304. O eixo geométrico de alimentação de broca 302 é substancialmente paralelo ao, e deslocado do, eixo geométrico de oscilação 304.

[0035] Retornando agora para a figura 4, uma ilustração de uma vista explodida de um sistema de perfuração assistida por vibração é representada de acordo com um exemplo ilustrativo. A vista 400 é uma vista explodida de sistema de perfuração assistida por vibração 200 da figura 2. Na vista 400, um servo do sistema de movimento de alimentação de broca 202 não é representado. Em alguns exemplos ilustrativos, um servo motor (não representado) se acopla com um acionamento afixado aos trilhos lineares 210.

[0036] A ilustração do sistema de perfuração assistida por vibração 200 das figuras 2 a 4 não é destinada a implicar em limitações físicas ou arquitetônicas à maneira na qual um exemplo ilustrativo pode ser implementado. Outros componentes em adição àqueles, ou em lugar daqueles ilustrados, podem ser usados. Por exemplo, na vista 400, o atuador 220, um número de trilhos lineares 222, e o número de carrinhos de rolamento 224 fazem parte de um motor linear. Na vista 400, o atuador 220 assume a forma de uma placa linear de um sistema de motor linear. Nesse exemplo ilustrativo, o atuador 220 é eletromagnético. O atuador 220 assume qualquer forma desejável. Em outros exemplos não representados, o atuador 220 é um dentre mecânico ou hidráulico. Em alguns exemplos ilustrativos não representados, o atuador 220 inclui um servo e um conjunto de acionamento de parafuso de esfera, conectado ao número de carrinhos de rolamento 224 do sistema de movimento de oscilação 204. Adicionalmente, o sistema de perfuração assistida por vibração 200 não está em escala.

[0037] Retornando agora para a figura 5, uma ilustração de uma vista de seção transversal de uma broca de um sistema de perfuração assistida por vibração em um furo é representada de acordo com um exemplo ilustrativo. A vista 500 é uma vista de seção transversal de broca 502 dentro do furo 504 do material 506. A broca 502 pode ser uma implementação física da broca 116 da figura 1. Em alguns exemplos ilustrativos, a broca 502 é a mesma que a broca 208 das figuras 2 a 4.

[0038] Quando a broca 502 gira, a lâmina 508 e a lâmina 510 removem detritos de perfuração, como o detrito de perfuração 600 da figura 6, do material 506. Cada uma da lâmina 508 e da lâmina 510 irá remover um respectivo cavaco. A porção 512 será removida por uma da lâmina 508 ou da lâmina 510 seguindo o trajeto de corte 514. A porção 516 será removida pela outra da lâmina 508 ou da lâmina 510 seguindo o trajeto de corte 518.

[0039] Retornando agora para a figura 6, uma ilustração de uma vista em perspectiva de detritos de perfuração é representada de acordo com um exemplo ilustrativo. Em alguns exemplos ilustrativos, o detrito de perfuração 600 é uma implementação física dos detritos de perfuração 152 da figura 1. Em alguns exemplos ilustrativos, o detrito de perfuração 600 é gerado pelo sistema de perfuração assistida por vibração 200 das figuras 2 a 4. Em alguns exemplos ilustrativos, o detrito de perfuração 600 é gerado pelo material de perfuração 506 usando a broca 502 da figura 5.

[0040] Cada cavaco de detrito de perfuração 600 tem um tamanho e formato substancialmente dos mesmos tamanhos. O tamanho e formato de cavacos de detrito de perfuração 600 são controlados por sincronização da velocidade de oscilação e velocidade de rotação de uma broca. Cada cavaco de detrito de perfuração 600 tem um peso de aproximadamente 3 mg.

[0041] A produção de detrito de perfuração 600 de substancialmente os mesmos tamanho e formato e inferiores a 5 mg em peso melhora a qualidade do furo por extração de cavacos rápida e confiável. A produção de detrito de perfuração 600 reduz ou previne cavacos na interface.

[0042] Os diferentes componentes mostrados nas figuras 2 a 6 podem ser combinados com os componentes na figura 1, usados com os componentes na figura 1, ou uma combinação dos dois. Adicionalmente, alguns dos componentes nas figuras 2 a 6 podem ser exemplos ilustrativos de como os componentes mostrados na forma de bloco na figura 1 podem ser implementados como estruturas físicas.

[0043] Retornando agora para a figura 7, uma ilustração de um fluxograma de um método para realizar perfuração assistida por vibração é representada de acordo com um exemplo ilustrativo. O método 700 pode ser realizado no ambiente de fabricação 100 usando o sistema de perfuração assistida por vibração 102. O método 700 pode ser realizado usando o sistema de perfuração assistida por vibração 200 das figuras 2 a 6. O método 700 pode ser realizado para produzir o detrito de perfuração 600 da figura 6.

[0044] O método 700 move um fuso de perfuração na direção para um material por um sistema de movimento de alimentação de broca tendo um eixo geométrico de alimentação de broca (operação 702). O método 700 gira uma broca do fuso de perfuração quando o fuso de perfuração é impulsionado na direção para o material (operação 704). O método 700 oscila o fuso de perfuração na direção para o, e para longe do, material por um sistema de movimento de oscilação, em que o sistema de movimento de oscilação tem um eixo geométrico de oscilação substancialmente paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de alimentação de broca, e em que o sistema de movimento de oscilação conecta o fuso de perfuração ao sistema de movimento de alimentação de broca (operação 706). Depois disso, o método 700 termina.

[0045] Em alguns exemplos ilustrativos, o método 700 sincroniza uma velocidade de oscilação do sistema de movimento de oscilação e uma velocidade de rotação da broca do fuso de perfuração usando um controlador de um sistema de perfuração assistida por vibração compreendendo o fuso de perfuração, o sistema de movimento de oscilação, e o sistema de movimento de alimentação de broca (operação 712).

[0046] Em alguns exemplos ilustrativos, a sincronização da velocidade de oscilação e da velocidade de rotação da broca durante a oscilação do fuso de perfuração na direção para o, e para longe do, material, remove os detritos de perfuração tendo um tamanho de cavaco substancialmente uniforme (operação 714). Os termos “aproximadamente”, “cerca de”, e “substancialmente”, quando usados aqui, representa uma quantidade próxima à quantidade mencionada, que irá ainda realizar uma função desejada ou obter um resultado desejado. Por exemplo, os termos “aproximadamente”, “cerca de”, e “substancialmente” podem se referir a uma quantidade que está dentro de menos que 10 % de, dentro de menos que 5 % de, dentro de menos que 1 % de, dentro de menos que 0,1 % de, e dentro de menos que 0,01 % da quantidade mencionada. Em alguns exemplos ilustrativos, o tamanho de cavaco substancialmente uniforme está dentro de uma tolerância de +/- 1 mg.

[0047] Em alguns exemplos ilustrativos, 700 (atenção: verificar) conecta o sistema de movimento de oscilação ao sistema de movimento de alimentação de broca (operação 708) e suporta o fuso de perfuração ao sistema de movimento de oscilação (operação 710).

[0048] Quando usada aqui, frase “pelo menos um dentre”, quando usada com uma lista de itens, significa que diferentes combinações de um ou mais dos itens listados podem ser usadas e somente um de cada item na lista pode ser necessário. Por exemplo, “pelo menos um do item A, o item B, ou item C” pode incluir, sem limitação, o item A, o item A e item B, ou item B. Esse exemplo também pode incluir o item A, o item B, e item C ou item B e item C. Naturalmente, quaisquer combinações desses itens podem estar presentes. Em outros exemplos, “pelo menos um dentre” pode ser, por exemplo, sem limitação, dois do item A; um do item B; e dez do item C; quatro de item B e sete de item C; ou outras combinações apropriadas. O item pode ser um objeto particular, característica, ou uma categoria. Em outras palavras, pelo menos um dentre significa nem todos dos itens na lista são requeridos.

[0049] Quando usado aqui, “um número de”, quando usado com referência a itens, significa um ou mais itens.

[0050] Os fluxogramas e diagramas de blocos nos diferentes exemplos representados ilustram a arquitetura, funcionalidade, e operação de algumas possíveis implementações de aparelhos e métodos em um exemplo ilustrativo. A esse respeito, cada bloco nos fluxogramas ou diagramas de blocos pode representar pelo menos um de um módulo, um segmento, uma função, ou uma porção de uma operação ou etapa.

[0051] Em algumas implementações alternativas de um exemplo ilustrativo, a função ou funções notadas nos blocos podem ocorrer fora da ordem notada nas figuras. Por exemplo, em alguns casos, dois blocos mostrados em sucessão podem ser executados substancialmente simultaneamente, ou os blocos podem às vezes ser realizados na ordem reversa, dependendo da funcionalidade envolvida. Também, outros blocos podem ser acrescentados em adição aos blocos ilustrados em um fluxograma ou diagrama de blocos. Alguns blocos podem ser opcionais. Por exemplo, as operações 708 e 710 podem ser opcionais.

[0052] Exemplos ilustrativos da presente descrição podem ser descritos no contexto do método de fabricação e serviço de aeronaves 800 conforme mostrado na figura 8 e a aeronave 900 conforme mostrada na figura 9. Retornando primeiro para a figura 8, uma ilustração de um método de fabricação e serviço de aeronaves é representada de acordo com um exemplo ilustrativo. Durante a pré-produção, o método de fabricação e serviço de aeronaves 800 pode incluir especificação e projeto 802 da aeronave 900 na figura 9 e aquisição de material 804.

[0053] Durante a produção, a fabricação de componentes e subconjuntos 806 e a integração de sistemas 808 da aeronave 900 são realizadas. Depois disso, a aeronave 900 pode ir através da certificação e fornecimento 810 a fim de ser colocada no serviço 812. Enquanto no serviço 812 por um cliente, a aeronave 900 é programada para manutenção e serviço de rotina 814, que podem incluir modificação, reconfiguração, remodelação, ou outra manutenção e outro serviço.

[0054] Cada um dos processos do método de fabricação e serviço de aeronaves 800 pode ser realizado ou executado por um integrador de sistemas, um terceirizado, e/ou um operador. Nesses exemplos, o operador pode ser um cliente. Para a finalidade dessa descrição, um integrador de sistemas pode incluir, sem limitação, qualquer número de fabricantes de aeronaves e subcontratados para os sistemas principais; um terceirizado pode incluir, sem limitação, qualquer número de vendedores, subcontratados e fornecedores; e um operador pode ser uma empresa de transporte aéreo, uma empresa de arrendamento, uma organização militar, uma organização de serviço, e outras.

[0055] Com referência agora à figura 9, uma ilustração de uma aeronave é representada, na qual um exemplo ilustrativo pode ser implementado. Nesse exemplo, a aeronave 900 é produzida pelo método de fabricação e serviço de aeronaves 800 da figura 8 e pode incluir a fuselagem 902 com uma pluralidade de sistemas 904 e interior 906. Exemplos de sistemas 904 incluem um ou mais de o sistema de impulsão 908, o sistema elétrico 910, o sistema hidráulico 912, e o sistema ambiental 914. Qualquer número de outros sistemas pode ser incluído.

[0056] Os aparelhos e métodos incorporados aqui podem ser empregados durante pelo menos um dos estágios do método de fabricação e serviço de aeronaves 800. Um ou mais exemplos ilustrativos podem ser fabricados ou usados durante pelo menos um dentre a fabricação de componentes e subconjuntos 806, a integração de sistemas 808, no serviço 812, ou manutenção e serviço 814 da figura 8. A aeronave 900 pode incluir estruturas montadas usando o sistema de perfuração assistida por vibração 102 da figura 1. O sistema de perfuração assistida por vibração 102 da figura 1 pode ser usado durante a fabricação de componentes e subconjuntos 806. Como um exemplo, o método 800 pode ser usado durante a fabricação de componentes e subconjuntos 806 para perfurar furos para montar uma estrutura. Em alguns exemplos ilustrativos, a estrutura perfurada usando o sistema de perfuração assistida por vibração 102 da figura 1 é um componente da aeronave 900.

[0057] Os exemplos ilustrativos apresentam um sistema de perfuração assistida por vibração tendo um eixo geométrico de alimentação de broca e um eixo geométrico de oscilação paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de oscilação. O sistema de perfuração assistida por vibração dos exemplos ilustrativos provê um acionamento de alimentação de oscilação externo para temporização de fragmentação de cavacos de base através de micro furação intermitente. Nos exemplos ilustrativos, a oscilação de alimentação é independente de alimentação da broca principal no sistema de perfuração assistida por vibração.

[0058] A alimentação da broca e o movimento de oscilação são independentemente energizados por introdução de uma tabela de deslizamento/oscilação ou o plano de deslizamento entre o servo e o fuso de perfuração. Por separação do atuador de alimentação da broca e o atuador de oscilação, a frequência de oscilação pode ser muito mais altamente energizada. A oscilação pode ser controlada por um diferente tipo de atuador que o servo de alimentação da broca. Por separação do atuador de alimentação da broca e o atuador de oscilação, a oscilação não é restringida pela resposta do servo motor.

[0059] A implementação de perfuração assistida por vibração (PAV) com velocidade de oscilação e velocidade de rotação de broca sincronizadas pode reduzir o tempo de processo, reduzindo assim as taxas de produção. A perfuração assistida por vibração (PAV) com velocidade de oscilação e velocidade de rotação de broca sincronizadas pode melhorar a qualidade do furo por extração de cavacos rápida e confiável. Os exemplos ilustrativos podem também reduzir a carga de empuxe e torque. Os menores cavacos criados pelos exemplos ilustrativos produzem menos fricção durante a perfuração. A consistente fragmentação de cavacos provida pela perfuração assistida por vibração (PAV) com velocidade de oscilação e velocidade de rotação de broca sincronizadas reduz a carga do processo (carga de empuxe & torque). Com reduzida carga de empuxe, menos força de fixação adjacente pode ser usada na pilha de montagem. Assim, os exemplos ilustrativos podem reduzir pelo menos um de carga de torque ou força de fixação.

[0060] A perfuração assistida por vibração (PAV) com velocidade de oscilação e velocidade de rotação de broca sincronizadas melhora a aspereza de superfície. A perfuração assistida por vibração (PAV) com velocidade de oscilação e velocidade de rotação de broca sincronizadas aumenta a vida útil de fadiga de brocas. A sincronização da velocidade de oscilação e da velocidade de rotação de broca usando um controlador provê o monitoramento do desgaste de ferramenta e das cargas do processo.

[0061] O sistema de perfuração assistida por vibração com sistema de movimento de oscilação separado permite o uso de fuso de perfuração de uso geral para a integração do manipulador terminal. O uso de um fuso de perfuração de uso geral reduz os custos do sistema de perfuração assistida por vibração. Em alguns exemplos ilustrativos, pelo menos um do acionamento de alimentação ou da fonte de oscilação é também de uso geral.

[0062] Quando o sistema de movimento de oscilação é separado do eixo geométrico de acionamento de alimentação, um movimento de oscilação/onda de seno está ocorrendo independentemente dos movimentos de acionamento de alimentação principal. Por conseguinte, uma frequência máx. de oscilação não é mais restringida por quão rápido o acionamento de alimentação principal (tal como usando o servo motor) pode reagir/responder, permitindo frequência máx. mais alta para o processo de perfuração assistido por vibração e reduzindo o tempo de ciclo de perfuração.

[0063] Por provisão do sistema de movimento de oscilação como um sistema externo do fuso de perfuração, o dimensionamento e tipos do atuador de oscilação têm mais opções do que os atuadores internos para o fuso de perfuração. O carrinho de rolamento linear nos trilhos é uma maneira eficaz de manipular o movimento de flexão induzido por um manipulador terminal de perfuração.

[0064] Ainda, a descrição compreende modalidades de acordo com as seguintes cláusulas: Cláusula 1. Um sistema de perfuração assistida por vibração (102) compreendendo:
um sistema de movimento de alimentação de broca (106) tendo um eixo geométrico de alimentação de broca (108);
um sistema de movimento de oscilação (110) tendo um eixo geométrico de oscilação (112), em que o eixo geométrico de alimentação de broca (108) é substancialmente paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de oscilação (112);
um fuso de perfuração (114) tendo uma broca (116); e
um sistema de montagem (118) configurado para conectar o fuso de perfuração (114) ao sistema de movimento de oscilação (110).

[0065] Cláusula 2. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com a cláusula 1 compreendendo adicionalmente: um controlador (146) configurado para sincronizar uma velocidade de oscilação (144) do sistema de movimento de oscilação (110) e uma velocidade de rotação (148) da broca (116) do fuso de perfuração (114).

[0066] Cláusula 3. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com a cláusula 1 ou 2, em que o sistema de movimento de oscilação (110) compreende um plano de deslizamento (130) e um atuador (132) com o eixo geométrico de oscilação (112).

[0067] Cláusula 4. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com a cláusula 3, em que o plano de deslizamento (130) compreende um número de trilhos lineares (134) e um número de carrinhos de rolamento (136).

[0068] Cláusula 5. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com a cláusula 4, em que o fuso de perfuração (114) é montado ao número de carrinhos de rolamento (136).

[0069] Cláusula 6. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com qualquer das cláusulas 3 a 5, em que o atuador (132) é um dentre eletromagnético (138), mecânico (140), ou hidráulico (142).

[0070] Cláusula 7. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com qualquer das cláusulas 3 a 6, em que o atuador (132) é capaz de uma velocidade de oscilação (144) maior do que um valor máximo de uma velocidade de alimentação de broca (126) para o sistema de movimento de alimentação de broca (106).

[0071] Cláusula 8. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com qualquer das cláusulas 1 a 7, em que o sistema de movimento de alimentação de broca (106) compreende um número de carrinhos de rolamento (128) e um número de trilhos lineares (120), em que o sistema de movimento de oscilação (110) é conectado ao número de carrinhos de rolamento (128).

[0072] Cláusula 9. Um sistema de perfuração assistida por vibração (102) compreendendo:
um sistema de movimento de alimentação de broca (106) tendo um servo (124) e um número de trilhos lineares (120), em que o sistema de movimento de alimentação de broca (106) tem um eixo geométrico de alimentação de broca (108);
um sistema de movimento de oscilação (110) tendo um atuador (132) e um eixo geométrico de oscilação (112), em que o eixo geométrico de oscilação (112) é separado do eixo geométrico de alimentação de broca (108); e
um fuso de perfuração (114) tendo uma broca (116), o fuso de perfuração (114) montado ao sistema de movimento de oscilação (110).

[0073] Cláusula 10. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com a cláusula 9, em que o sistema de movimento de oscilação (110) compreende adicionalmente um plano de deslizamento (130).

[0074] Cláusula 11. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com a cláusula 10, em que o plano de deslizamento (130) compreende um número de trilhos lineares (134) e um número de carrinhos de rolamento (136).

[0075] Cláusula 12. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com qualquer das cláusulas 9 a 11, em que o atuador (132) é um dentre eletromagnético (138), mecânico (140), ou hidráulico (142).

[0076] Cláusula 13. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com qualquer das cláusulas 9 a 12 compreendendo adicionalmente: um controlador (146) configurado para sincronizar uma velocidade de oscilação (144) do sistema de movimento de oscilação (110) e uma velocidade de rotação (148) da broca (116) do fuso de perfuração (114).

[0077] Cláusula 14. O sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com qualquer das cláusulas 9 a 13, em que o atuador (132) é capaz de uma velocidade de oscilação (144) maior do que um valor máximo de uma velocidade de alimentação de broca (126) para o sistema de movimento de alimentação de broca (106).

[0078] Cláusula 15. Um método (700) para realizar perfuração assistida por vibração compreendendo:
mover um fuso de perfuração (114) na direção para um material (104) por um sistema de movimento de alimentação de broca (106) tendo um eixo geométrico de alimentação de broca (108);
girar uma broca (116) do fuso de perfuração (114) quando o fuso de perfuração (114) é impulsionado na direção para o material (104); e
oscilar o fuso de perfuração (114) na direção para o, e para longe do, material (104) por um sistema de movimento de oscilação (110), em que o sistema de movimento de oscilação (110) tem um eixo geométrico de oscilação (112) substancialmente paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de alimentação de broca (108), e em que o sistema de movimento de oscilação (110) conecta o fuso de perfuração (114) ao sistema de movimento de alimentação de broca (106).

[0079] Cláusula 16. O método (700) de acordo com a cláusula 15, compreendendo adicionalmente:
sincronizar uma velocidade de oscilação (144) do sistema de movimento de oscilação (110) e uma velocidade de rotação (148) da broca (116) do fuso de perfuração (114) usando um controlador (146) de um sistema de perfuração assistida por vibração (102) compreendendo o fuso de perfuração (114), o sistema de movimento de oscilação (110), e o sistema de movimento de alimentação de broca (106).

[0080] Cláusula 17. O método (700) de acordo com a cláusula 16, em que sincronizar a velocidade de oscilação (144) e a velocidade de rotação (148) da broca (116) durante a oscilação do fuso de perfuração (114) na direção para o, e para longe do, material (104) removem detritos de perfuração (152) tendo um tamanho de cavaco substancialmente uniforme (150).

[0081] Cláusula 18. O método (700) de acordo com qualquer das cláusulas 15 a 17, compreendendo adicionalmente:
conectar o sistema de movimento de oscilação (110) ao sistema de movimento de alimentação de broca (106); e
montar o fuso de perfuração (114) ao sistema de movimento de oscilação (110).

[0082] Cláusula 19. O método (700) de acordo com qualquer das cláusulas 15 a 18, em que o sistema de movimento de oscilação (110) compreende um atuador (132) capaz de uma velocidade de oscilação (144) maior do que um valor máximo de uma velocidade de alimentação de broca (126) para o sistema de movimento de alimentação de broca (106).

[0083] Cláusula 20. O método (700) de acordo com a cláusula 19, em que o atuador (132) é um dentre eletromagnético (138), mecânico (140), ou hidráulico (142).

[0084] A descrição dos diferentes exemplos ilustrativos foi apresentada para finalidade de ilustração e descrição, e não é destinada a ser exaustiva ou limitada aos exemplos na forma descrita. Muitas modificações e variações serão aparentes para aqueles de conhecimento comum na técnica. Ainda, diferentes exemplos ilustrativos podem prover diferentes características em comparação com outros exemplos ilustrativos. O exemplo ou exemplos selecionados são escolhidos e descritos a fim de mais bem explicar os princípios dos exemplos, a aplicação prática, e para permitir que outros de conhecimento comum na técnica compreendam a descrição para os vários exemplos com várias modificações, como são apropriadas para o uso particular contemplado.

Claims

Sistema de perfuração assistida por vibração (102), caracterizado pelo fato de que compreende:
um sistema de movimento de alimentação de broca (106) tendo um eixo geométrico de alimentação de broca (108);
um sistema de movimento de oscilação (110) tendo um eixo geométrico de oscilação (112), em que o eixo geométrico de alimentação de broca (108) é substancialmente paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de oscilação (112);
um fuso de perfuração (114) tendo uma broca (116); e
um sistema de montagem (118) configurado para conectar o fuso de perfuração (114) ao sistema de movimento de oscilação (110).
Sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
um controlador (146) configurado para sincronizar uma velocidade de oscilação (144) do sistema de movimento de oscilação (110) e uma velocidade de rotação (148) da broca (116) do fuso de perfuração (114).
Sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de movimento de oscilação (110) compreende um plano de deslizamento (130) e um atuador (132) com o eixo geométrico de oscilação (112).
Sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o plano de deslizamento (130) compreende um número de trilhos lineares (134) e um número de carrinhos de rolamento (136).
Sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 4, caracterizado pelo fato de que o atuador (132) é capaz de uma velocidade de oscilação (144) maior do que um valor máximo de uma velocidade de alimentação de broca (126) para o sistema de movimento de alimentação de broca (106).
Sistema de perfuração assistida por vibração (102) de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de movimento de alimentação de broca (106) compreende um número de carrinhos de rolamento (128) e um número de trilhos lineares (120), em que o sistema de movimento de oscilação (110) é conectado ao número de carrinhos de rolamento (128).
Método (700) para realizar perfuração assistida por vibração, caracterizado pelo fato de que compreende:
mover um fuso de perfuração (114) na direção para um material (104) por um sistema de movimento de alimentação de broca (106) tendo um eixo geométrico de alimentação de broca (108);
girar uma broca (116) do fuso de perfuração (114) quando o fuso de perfuração (114) é impulsionado na direção para o material (104); e
oscilar o fuso de perfuração (114) na direção para o, e para longe do, material (104) por um sistema de movimento de oscilação (110), em que o sistema de movimento de oscilação (110) tem um eixo geométrico de oscilação (112) substancialmente paralelo ao, e deslocado do, o eixo geométrico de alimentação de broca (108), e em que o sistema de movimento de oscilação (110) conecta o fuso de perfuração (114) ao sistema de movimento de alimentação de broca (106).
Método (700) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
sincronizar uma velocidade de oscilação (144) do sistema de movimento de oscilação (110) e uma velocidade de rotação (148) da broca (116) do fuso de perfuração (114) usando um controlador (146) de um sistema de perfuração assistida por vibração (102) compreendendo o fuso de perfuração (114), o sistema de movimento de oscilação (110), e o sistema de movimento de alimentação de broca (106).
Método (700) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que sincronizar a velocidade de oscilação (144) e a velocidade de rotação (148) da broca (116) durante a oscilação do fuso de perfuração (114) na direção para o, e para longe do, material (104) removem detritos de perfuração (152) tendo um tamanho de cavaco substancialmente uniforme (150).
Método (700) de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
conectar o sistema de movimento de oscilação (110) ao sistema de movimento de alimentação de broca (106); e
montar o fuso de perfuração (114) ao sistema de movimento de oscilação (110).