CN101439464B - 中心定位心轴 - Google Patents

Abstract

一种中心定位心轴。一种用于对准结构件的方法和装置。在一个优选具体实施方式中，一种装置包括锥形元件和多个段。该锥形元件具有第一端和第二端，直径从第一端到第二端增加，且该直径具有第一中心。所述多个段中的每一个都具有内表面和外表面，其中该多个段限定出能够容纳锥形元件的锥形槽道，其中外表面具有外径，该外径具有相应于第一中心的第二中心，且其中该多个段朝向第二端的移动增加了外径，同时第二中心保持在相同位置周围。

Description

中心定位心轴

技术领域

本公开基本涉及制造领域，并尤其涉及用于制造产品的方法和装置。更特别地，本申请涉及制造产品过程中用于对准组件进行装配的方法和装置。

背景技术

制造包括使用工具和加工手段将原料转化成制成品。关于飞行器的制造，组件和结构，例如发动机、机身、机翼、液压件和电子系统被生产和装配以构成飞行器。襟翼是在装配飞行器机翼时安装在机翼上的组件。襟翼是被铰接在固定翼飞机的机翼后缘和前缘上的翼面，其可以被用来改变机翼的系数和阻力。

当安装襟翼于机翼上时，襟翼被安装在支撑结构上。这些支撑结构可以包含带有槽道或管套的安装点，在此处襟翼的一部分被设置来保持襟翼在机翼上的适当位置并来允许襟翼旋转。这些用于襟翼的安装点被制造以使得装配点彼此在一条直线上。在某些情况下中，可以在安装襟翼过程中进行调整实现对准。

根据实际的构造和技术规格，用于襟翼的每个安装点的中点对准中的公差可能非常小。例如在两个安装点之间可能要求千之五英寸的公差。由于这些点之间的距离，对准这些安装点可能是困难的。两个安装点之间具有二十英尺的距离也并非罕见。

目前被用于对准组件的工具包括，例如，一种激光系统。激光发射器可以被放置在一个安装点，激光接收器可以被放置在另一个安装点。来自激光接收器的测量结果输出值可以指示用于襟翼的两个安装点的中心点之间的对准情况。利用现在所能提供的工具，在安装点处安装激光系统可能是困难的，而且通常需要两个或多个人来布置和执行该对准程序。

发明内容

不同的优选具体实施方式提供了一种用于对准结构件的方法和装置。在一个优选具体实施方式中，一种装置包括锥形元件和多个段。该锥形元件具有第一端和第二端，直径从第一端到第二端增加，且该直径具有第一中心。所述多个段中的每一个都具有内表面和外表面，其中该多个段限定出能够容纳锥形元件的锥形槽道，其中外表面具有外径，该外径具有相应于第一中心的第二中心，且其中该多个段朝向第二端的移动增加了所述外径，同时第二中心保持在相同位置周围。

在另一个优选具体实施方式中，一种中心定位心轴包括锥形轴，多个扩张段，联轴器装置，接合于锥形轴的轴承系统，和附接于锥形轴第二端的对准设备。该锥形轴具有第一端和第二端，该锥形轴具有从第一端向第二端增加的第一直径，且第一直径具有第一中心。该多个扩张段中的每一个都具有外表面和内表面，其中内表面具有锥形槽，且其中该多个扩张段的内表面限定出能够容纳锥形轴的锥形槽道，且其中该多个扩张段的外表面限定了外径，其具有相应于第一中心的第二中心。联轴器装置能够保持该多个扩张段于锥形轴的周围。轴承系统的操作沿着朝向锥形轴第二端的方向移动所述多个扩张段，且其中该多个扩张段朝向第二端的移动导致该多个扩张段的外径增加，而此时第二中心处于相同位置附近。

还在一个不同的优选具体实施方式中，一种方法用于安装位于第一安装点和第二安装点之间的结构件。具有激光定位单元的中心定位心轴放置入用于该结构件的第一安装点上的槽道中。该定位单元可以是，例如激光传感器或发射器。该中心定位心轴锁定于第一安装点上的槽道中，其中该中心定位心轴具有第一中心以及该槽道具有被对准于第一中心的第二中心。第一安装点和第二安装点利用激光定位系统对准。在第一安装点和第二安装点已经被对准后，该结构件接合于第一安装点和第二安装点。

特点、功能和优点可以分别在本公开的不同具体实施方式中被实现或者还可以被组合在其它具体实施方式中，其中进一步的细节可以参考下面的说明和附图而被理解。

附图说明

被认为是本发明的特点的新特征被在所附的权利要求中被提出。但是发明本身以及优选的使用模式、进一步的目的和因此产生的优点将通过参考下面的对于本公开的优选具体实施方式的具体描述同时联合对于附图的阅读将会被最好地理解，其中：

图1是说明飞行器制造和维护方法的图表，其中优选具体实施方式可以被实施；

图2是根据优选具体实施方式的飞行器的示图；

图3是说明根据优选具体实施方式的用于襟翼的安装结构的示图；

图4是说明根据优选具体实施方式的具有中心定位心轴的安装结构的示图；

图5是根据优选具体实施方式的安装结构中的中心定位心轴另一幅视图。

图6是根据优选具体实施方式的中心定位心轴的示图；

图7是根据优选具体实施方式的中心定位心轴的部件分解图；

图8是根据优选具体实施方式的锥形元件的端部的示图；

图9是根据优选具体实施方式的安装盘的顶视图；

图10是根据优选具体实施方式的锥形元件的侧视图；

图11是根据优选具体实施方式的扩张段的顶视图；

图12是根据优选具体实施方式的扩张段的横截面视图；

图13是根据优选具体实施方式的止推座的顶视图；

图14是根据优选具体实施方式的止推座的横截面视图；以及

图15是根据优选具体实施方式的用于安装机翼襟翼的工序的流程图。

具体实施方式

更具体地参照附图，本公开的具体实施方式可以在如图1所示的飞行器制造和维护方法以及图2所示的飞行器的语境下被描述。首先转向图1，说明飞行器制造和维护方法的图表根据优选具体实施方式而被描述。在生产准备期间，飞行器制造和维护方法100可以包括指定图2中的飞行器200的技术规格和设计102以及原料采购104。在生产期间，发生组件和配件制造106和图2中的飞行器200的系统集成108。然后，图2中的飞行器200可以通过认证和交货110而置于服役112中。当处于为客户服役期间，图2中的飞行器200按计划进行日常维修和保养114，可以包括修正、重新配置、修复以及其它维修和保养。

飞行器制造和维护方法100中的每一个步骤可以由系统集成商、第三方和或操作者来执行或实施，如在图1中的流程图右边格子中的“X”所指示。在这些例子中，操作者可以是用户。为了本说明书，系统集成商可以包括，但不限于，任何数量的飞机制造商和主系统转包商；第三方可以包括，但不限于，任何数量的销售商、转包商和供应商；操作者可以是航空公司、租赁公司、军事团体、服务组织等等。现在参考图2，描述了飞行器的视图，其中可以实施优选实施方式。在这个实施例中，飞行器200具有附接于机身主体206的机翼202和204。飞行器200包括安装在机翼上的发动机208，安装在机翼上的发动机210，和尾翼212。飞行器200也包括襟翼214和216。飞行器200是通过飞行器制造和维护方法100而制造生产的。

这里所实施的装置和方法可以在图1中的飞行器制造和维护方法100任何一个或多个生产阶段使用。例如，相应于组件和配件制造过程106的组件和配件可以按照类似于飞行器200处于服役期间生产的组件和配件的方式而加工或制造。此外，一个或多个装置实施方式，方法实施方式，以及它们的组合可以用于图1中的组件和配件制造过程106和系统集成过程108的生产阶段中，例如，通过充分加快飞行器200装配或减小成本。类似地，一个或多个装置具体实施方式、方法具体实施方式，以及它们的组合可以在安装组件时被利用，例如飞行器200的襟翼214和216的安装，其可以在图2中的飞行器200的组件和配件制造过程106和系统集成过程108中的一个工序期间发生。

不同的优选具体实施方式公认对准组件安装点，例如襟翼或机翼的，利用现有的对准设备来实现可能是困难的。例如，对准设备可以被设置在圆筒的一端，所述圆筒被制造来装配在安装点处的槽道或轴承中。激光发射器可以安装于放置在一个安装点处的槽道中的圆筒上。激光发射器可以发射激光束，其被放置在另一个安装点处的传感器所探测到。根据哪个安装点可调整，通过使用激光发射器和传感器，可以移动或调整一个或多个安装点，用来对准安装点。存在的困难是安装点处的槽道或孔的尺寸可能要根据这些安装点的公差而做出改变。因此，附接于放置在安装点或位置处的槽道或轴承中的圆筒上的激光发射器可能并不在槽道或轴承的中心点处。因此，与其它安装点的对准可能偏离或不正确。

不同的优选具体实施方式公认一个解决方案可以包括制造各种尺寸的圆筒，附接激光发射器至尺寸合适的，该尺寸合适的圆筒可以按照正确的中点或中线而装配入槽道中。但是这种类型的解决方案导致需要多种工具并在遇到新槽道尺寸时必须制造工具。

因此，不同的优选具体实施方式提供一种表现为中心定位心轴形式的装置，该中心定位心轴具有锥形轴，其中锥形轴具有第一端和第二端。该锥形轴具有从锥形轴第一端到锥形轴第二端增长的第一直径。该第一直径具有第一中心。该中心定位心轴也具有锥形扩张段，其中每个锥形扩张段具有外表面和内表面。该内表面具有锥形槽，并且锥形扩张段的该内表面限定了能够容纳锥形轴的锥形槽道。锥形扩张段的该外表面限定了具有相应于第一中心的第二中心的外径。使用一种联轴器装置，该联轴器装置能够将锥形扩张段保持在锥形轴的周围。该联轴器装置可以是，但不限于，一个或多个连接弹簧。此外，中心定位心轴包括连接于锥形轴的轴承系统。

操纵轴承系统，朝向锥形轴第二端的方向移动锥形扩张段。锥形扩张段朝向该第二端方向的移动导致锥形扩张段的外径增加，而第二中心处在相同的位置。当扩张段在直径上膨胀以配合于槽道中时，该中心定位心轴在这些实施例中被牢固地锁定在位置上。当中心定位心轴处在槽道中适当位置上时，中心定位心轴被对准或与槽道的中心一致，中心定位心轴是处于适当位置的。另外，在这些实施例中，中心定位心轴包括附接于锥形轴的第二端上的对准设备。

现在转向图3，根据一个优选实施例示出了表示襟翼安装结构的视图。在该实施例中，结构300和302包括安装点304和306。安装点304和306是将要安装襟翼的点。在这些图示实施例中，结构300是固定的，而结构302可以围绕旋转点308运动。在这些实施例中，对于结构302的位置的调整可以用来对准安装点304和安装点306。在这些实施例中，这些调整是通过调整螺丝扣310、312和314来实现的。

在所示实施例中，具有对准设备的中心定位心轴可以放置在安装点304处的槽道316中。在这些实施例中，槽道316是衬套，襟翼的一部分可以放置于其中。在这些实施例中，中心定位心轴包括激光传感器。另一个中心定位心轴可以放置在安装点306处的槽道318中。

在这个优选具体实施方式中，激光发射器安装在中心定位心轴上，该中心定位心轴类似于放置在槽道316中的那个。激光发射器从槽道318向安装在槽道316中的激光传感器发送激光束。这种类型的对准工序随着对准距离增加时特别有用。在这些实施例中，安装点304和安装点306之间的距离大约二十英尺。

现在参考图4，根据优选实施方式说明具有中心定位心轴的安装结构的视图。在这个实施例中，中心定位心轴400已插入结构300上的安装点304处的槽道316中。二维激光传感器402附接于中心定位心轴400且可以接收来自附接于图3中结构302上的安装点306的激光发射器所发射的光束。

在这些实施例中，只需要一个中心定位心轴。如果图3中的结构302上槽道318在尺寸上具有偏差，其导致放置激光发射器变得困难，可以使用另一个中心定位心轴，例如中心定位心轴400，带有附接于其上的激光器。

现在转向图5，根据一个优选具体实施方式描述安装结构上的中心定位心轴的另一个视图。如所能看到的，中心定位心轴400以一种方式被调整，允许中心定位心轴400放置在具有正确中点的槽道316中。用于在提供槽道316中提供准确中点的机构下面将更细致地描述。

现在转向图6，根据一个优选具体实施方式描述中心定位心轴的视图。中心定位心轴600是中心定位心轴的一个例子，其可以被用在图3中的槽道316和318中，以执行对安装点304和306的对准。在这个实施例中，中心定位心轴600包括锥形柄轴602和段604、606和608。在这些实施例中，这些段是直径变化的扩张段。中心定位心轴600也包括轴承系统609。

可以操纵轴承系统609来朝向锥形柄轴602的端部611移动扩张段604、606和608。通过朝向端部611移动扩张段604、606和608，这些扩张段的直径增加。在中心定位心轴600被放置在槽道中时，例如图3中的槽道316，这些扩张段的膨胀导致中心定位心轴600被“锁定”就位，中心定位心轴的轴线中心保持在槽道的中心。

利用联轴器装置将扩张段604、606和608固定在锥形柄轴602周围的位置上。在这些实施例中，联轴器装置可以采用弹簧612、614和616的形式。在这些实施例中，弹簧612、614和616是夹紧盘簧，类似于典型线绕弹簧，但是朝向自身作用张力或拉力。夹紧盘簧通过具有被压缩的一端而被构造成头尾相连地自身装配，其中该末端被构造成一旦卷绕就配合并保持该环形取向。当然，其它类型的联轴机构可以被使用。例如，可以代替夹紧盘簧而使用其它类型的弹簧，其特别地是定尺寸橡胶O型圈。在其它具体实施方式中，各个段两端可以都被机械锁定住，这需要一种复杂的内部弹簧机构。

用于不同组件的材料类型取决于心轴所要实现的意图可以是不同的。在这些实施例中，锥形柄轴602的锥形轴和段604、606和608由不锈钢制造得到。其余组件由铝制造得到。段604、606和608也可以由铝制造得到。

现在转向图7，根据一个优选具体实施方式描述中心定位心轴的部件分解图。在这个实施例中，中心定位心轴600在等轴分解图中显示。锥形柄轴602包括锥形元件702和安装盘704。在这些实施例中，锥形元件602具有端部708，其与端部611相对。锥形柄轴602的直径随着锥形元件702从端部708向端部706延伸而增加。

在该例中，锥形元件702是圆柱形元件，其中该圆柱形元件的直径从一端向另一端变小。锥形元件702的端部706安装在安装盘704上。在这些实例中，锥形元件602用螺丝安装于安装板704。

可调整力矩翼形螺丝724、止推座726、止推轴承728和止推垫圈730是轴承系统609中的组件。在这个实施例中，可调整力矩翼形螺丝724具有螺纹段732，其可以装配入锥形元件702的端部708的螺纹槽道734中。此外，对准设备，比如说激光传感器736被附接于锥形柄轴602的安装盘704的端部611。在这些实施例中，对准设备可以是激光发射器或激光传感器，这取决于具体的实施方式。

现在转向图8，根据一个优选具体实施方式描述锥形元件的端部的视图。在这个实施例中，锥形元件702的端部706包括槽道800、802、804和806。此外，端部706还包括孔808、810、812和814。现在转向图9，根据一个优选具体实施方式来描述安装盘的顶视图。安装盘704包括孔900、902、904和906。这些孔被用来允许螺丝钉或某种其它紧固机构穿过安装盘704进入图8中的孔808、810、812和814，作为将锥形柄轴602附接至安装盘704的机构的一部分。

另外，孔908、910、912和914提供螺丝钉穿过槽道800、802、804和806的孔，这些螺钉可以用来附接图7中的激光传感器736至安装盘704。在这些实施例中，在激光传感器安装至安装盘704时，盲孔916、918、920和922为激光传感器736提供角间隙。现在转向图10，根据一个优选具体实施方式来描述锥形元件702的侧视图。

现在转向图11，根据一个优选具体实施方式来描述扩张段的顶视图。在这个实施例中，扩张段604、606和608具有外表面1100、1102和1104。此外，这些扩张段具有内表面1108、1110和1112。这些内表面被设置成使得槽道1114被留出。槽道1114是锥形槽道。

在这个所示的实施例中，扩张段604、606和608的安排具有这样的构造，即在这些扩张段的一端包括直径1116和直径1118。如所能看见的，在这种安排中，直径尺寸从扩张段604、606和608的一端到另一端减小。接着参照图12，根据一个优选具体实施方式来描述扩张段的横截面图。在这个实施例中，扩张段1200是扩张段如图6中的扩张段604、606和608的一个横截面视图。在这个实施例中，内表面1202具有槽1204，当图11中所描述的结构中多个扩张段被放在一起时，其形成锥形槽道。

此外，扩张段1200包括槽1206、1208和1210。这些槽被用来为联轴机构提供地方，将不同的段一起保持在锥形元件周围。在这个特定实施例中，联轴机构采取弹簧的形式，当放置在图6中的锥形柄轴602的周围时，这些弹簧被放置入扩张段的槽道中。

现在转向图13，根据一个优选具体实施方式来描述止推座的顶视图。在这个实施例中，止推座726包括孔1300，其被配置来容纳图7中的可调整力矩翼形螺丝724。

现在转向图14，根据一个优选具体实施方式来描述止推座726的横截面图。该横截面视图是沿着图13中的线1302剖开。在这个实施例中，孔1300具有两个直径，直径1404和直径1402。孔1300的直径膨胀至直径1402从而构成接合部分1404。该部分接合轴承系统609的端部708上的直线部分并帮助来沿着轴向中心线引导轴承系统609，因此在可调整力矩翼形螺丝724被操纵来朝向锥形柄轴602移动止推座726的时候，接触扩张段604、606和608的一端，从而朝向锥形柄轴602的底座推那些扩张段。

现在转向图15，根据一个优选具体实施方式来描述用于安装机翼襟翼的工序的流程图。在这个实施例中，图15中的工序可以应用于安装机翼襟翼，例如用于图2中的飞行器200的襟翼216。

该工序以安装激光定位单元至中心定位心轴上(操作1500)开始。在这些实施例中，激光定位单元是一种二维激光传感器，安装于中心定位心轴的一端。中心定位心轴然后被置入安装点处的槽道(操作1502)。在这些实施例中，该槽道是这样的槽道，例如用于图3和4中的结构300上的安装点304的槽道316。该中心定位心轴是一种类似于图4中的中心定位心轴400的中心定位心轴。

然后，中心定位心轴被锁定入槽道中的适当位置(操作1504)。在这些实施例中，通过移动用于中心定位心轴的可扩张段而将中心定位心轴锁定入槽道中的适当位置，以使用于中心定位心轴的直径增加，而此时中心定位心轴的中点保持在相同位置附近，这样用于对准点的公差得以实现。第二安装点相对于第一安装点被对准(操作1506)。这种对准使用从第二安装点发射的激光束来完成。激光发射器可以放置在第二安装点处，和传感器一块使用来探测第二安装点的调整或移动何时是充分的，以使两个安装点上的槽道在可接受的或选择的公差范围内被正确地对准。在这些实施例中，槽道的对准是关于两个安装点上的槽道的中心点来进行的。

其次，中心定位心轴被取下(操作1508)。接着机翼襟翼的剩余组件安装入安装点(操作1510)，然后该工序结束。

因此，不同的优选实施例提供中心定位心轴和用以对准安装点的方法。一种装置具有锥形元件，该锥形元件具有第一端和第二端，其中从第一端到第二端的直径增加。存在多个段，每个都具有内表面和外表面，这些段限定了能够容纳锥形元件的锥形槽道。段朝向锥形槽道一端的移动增加了多个段的外径使得中点或中心保持在相同位置或在相同位置附近。

两个安装点，比如说机翼襟翼的安装点可以利用中心定位心轴而对准，例如在不同具体实施方式中所描述的一个中心定位心轴。该中心定位心轴可以放置入机翼襟翼第一安装点上的槽道中。该中心定位心轴然后可以被锁定在槽道中，这样中心定位心轴具有中心，轴线从其穿过，并且槽道具有第二轴线，第一轴线处于激光定位源附近，所述激光定位源可以安装于中心定位心轴，且可以使用激光定位源来进行第二安装点关于第一安装点的对准。

当然，不同的示例性具体实施方式可以被用于对准其它类型的安装结构或安装点，而不是机翼襟翼。不同的优选具体实施方式可以用来对准任何类型的结构的安装点。其它结构包括，例如工厂中的工具和构件和铰链装置，比方说货舱门。不同具体实施方式中的一些在处理不同尺寸的孔或尺度可变的孔/槽道时是有用的。在这些实施例中的中心定位心轴在它的径向运动范围内可以是无限可调整的。此外，中心定位心轴的构造是“可缩放的”且能够被修改以适应各种结构。

不同的优选具体实施方式的描述已经被呈现用来例证和说明，且不是要在公开的形式上穷举或限制本发明。多种修改或改变对于本领域普通技术人员将会是显而易见的。此外，不同的优选具体实施方式较之其它优选具体实施方式可以提供不同的优点。该具体实施方式或所选的具体实施方式被选择和被描述是为了最好地解释本发明的原理，实际的应用以及使得本领域普通技术人员之外的其他人能够理解本发明，具有各种修改的不同具体实施方式适合于企图实现的特别的应用。

Claims (10)

1.一种用于对准结构件的中心定位心轴，包括：锥形轴，其中该锥形轴具有第一端和第二端，该锥形轴具有从第一端向第二端增加的第一直径，且其中第一直径具有第一中心；

多个扩张段，其中该多个扩张段中的每一个都具有外表面和内表面，其中内表面具有锥形槽，其中该多个扩张段的内表面限定出能够容纳锥形轴的锥形槽道，且其中该多个扩张段的外表面限定了外径，其具有相应于第一中心的第二中心；

能够保持该多个扩张段于锥形轴周围的联轴器装置；以及

接合于锥形轴的轴承系统，其中轴承系统的操作沿着朝向锥形轴第二端的方向移动所述多个扩张段，且其中该多个扩张段朝向第二端的移动导致该多个扩张段的外径增加，而此时第二中心处于相同位置附近。

2.如权利要求1所述的中心定位心轴，进一步包括：

附接于锥形轴第二端的调整对准设备。

3.如权利要求1所述的中心定位心轴，其中轴承系统包括：

具有第一端和第二端的止推座，其具有从第一端至第二端延伸的槽道，其中第二端被机械接合于所述多个扩张段的一端；以及

从止推座的第一端延伸穿过该槽道而进入锥形轴第一端上的螺纹槽道中的可调整螺丝钉，其中可调整螺丝钉的操作使止推座能朝锥形轴的第二端移动该多个扩张段。

4.如权利要求2所述的中心定位心轴，其中所述对准设备被选自激光发射器和激光传感器中的一个。

5.如权利要求1所述的中心定位心轴，其中联轴器装置是一组连接弹簧。

6.一种用于对准结构件的装置，包括：

锥形元件，具有第一端和第二端，具有从第一端向第二端增加的直径，且该直径具有第一中心；以及

多个扩张段，其中该多个扩张段中的每一个都具有外表面和内表面，其中该多个段限定出能够容纳锥形元件的锥形槽道，其中外表面具有外径，其具有相应于第一中心的第二中心，且其中该多个段朝向第二端的移动增加了所述外径，而第二中心保持在相同位置或在相同位置附近。

7.如权利要求6所述的装置，进一步包括：

接合于该多个段的联轴器装置，其能够保持该多个段于锥形元件附近适当的位置。

8.一种用于在第一安装点和第二安装点之间安装结构件的方法，该方法包括：

将具有激光定位单元的根据权利要求1所述的中心定位心轴放置入用于该结构件的第一安装点上的槽道中；

锁定该中心定位心轴于第一安装点上的槽道中，使得该中心定位轴的所述第一中心与该槽道的所述第二中心对准；

利用激光定位系统对准第一安装点和第二安装点；以及

在第一安装点和第二安装点已经对准后，将该结构件接合于第一安装点和第二安装点。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述结构件是机翼襟翼。

10.如权利要求8所述的方法，其中激光定位单元是激光发射器。

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