CN104968457A - 用于声学组件的钻孔装置、钻孔盒、声学钻孔方法以及声学组件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于声学组件的钻孔装置(1)，该装置包括钻头(2)，所述钻头(2)包括支承单元(3)，所述支承单元(3)包括至少两个自主钻孔盒(5)，每个钻孔盒(5)包括至少一个钎头(8)，框架相对于支承单元(3)固定以及钎头支承件沿钻孔盒的主轴在收缩位置和展开位置之间移动，其特征在于每个钎头支承件装配有至少一个传感装置(7)，所述传感装置(7)用于传感待钻孔的声学组件表层，使得自动控制每个钻孔盒钎头的钻孔深度。

Description

用于声学组件的钻孔装置、钻孔盒、声学钻孔方法以及声学组件的制造方法

技术领域

本发明涉及航空技术领域的钻孔声学组件，特别地但并不仅仅涉及钻孔复合组件，更具体而言涉及用于钻孔声学组件的自适应装置。

背景技术

在钻孔声学组件领域，机器人手臂，或5轴机床用于承载集成有钎头的钻头，所述钎头呈直线或矩阵方式设置。上述钻头固定在机器人手臂或5轴机床上，并且编程控制每个机器人或5轴机床将钻头放置在待钻孔声学组件的区域上方，随后集成在钻头的钎头可以钻孔所述区域。随后，为了优化声学组件钻孔的时间和质量，钻头根据计算的轨迹设置在声学组件上方，以便于与其他待钻孔区域接合并执行其他区域的钻孔。

当前，通过矩阵方式设置钎头来获得钻孔声学头，例如9个钎头分成3行3列(3*3)或者甚至21个钎头分成7行3列(7*3)。在此类型装置中，钎头的钻孔端设置在相对于钻孔声学头的同一固定平面内。

矩阵钻孔比线形钻孔更有效率，然而具有以下缺陷，特别是不可能校准钎头的端部平行于非平面表层，并且随之不可能管理每个孔的深度，或者为了管理减小的内补丁空间或根据钻头的进入角度甚至相对低的钻孔速度，必须修改钻头。

内补丁的意思为两个相邻补丁(两个钻孔)之间剩余的非钻孔距离。

不可能校准钎头端部平行于待钻孔的声学组件的非平面表层有时需要破坏钎头，以便不过多穿透待钻孔的声学组件由此冒着直接钻孔穿透声学组件的风险，所述破坏操作使得操作者失去了宝贵的时间，并且由于一旦钎头不能再次使用，必须用新的钎头替换破坏的钎头，因此所述破坏是昂贵的。

此外，所述钻孔声学组件的钻头的维护是困难的，特别是目前专业生产操作者处理这些钻头，但是出现问题，操作者必须呼叫专业维护团队，这也是过于昂贵的并且降低生产速度。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种没有上述缺陷的声学组件的钻孔装置。

为此，本发明的目的为钻孔装置，所述钻孔装置包括钻头，其特征在于所述钻头包括至少两个自主钻孔盒的支承单元，每个钻孔盒包括至少一个钎头。

自主钻孔盒的意思为所述钻孔盒相互独立安装在支承单元上，一般而言每个钻孔盒独立地构成自主钻孔单元设置在支承单元上。

上述结构具有多个优点特别在于，由于实际上所述钻孔盒为自主单元，每个钻孔盒可以彼此独立调节。所述装置因此具有比标准矩阵型钻孔装置更好的灵活性。

根据本发明的可选特征，每个钻孔盒包括固定框架，所述固定框架相对于支承单元以及钎头支承件沿钻孔盒的主轴在收缩位置和展开位置之间移动。

有利地，所述设置允许调节每个钻孔盒相对于待钻孔表面的高度，并且彼此独立。的确，实际上钎头支承件沿钻孔盒主轴移动，从而使其平移移动。

根据本发明的可选特征，每个钻孔盒包括移动装置，所述移动装置通过安装在固定框架和钎头支承件上的机构平移移动钎头支承件。

根据本发明的可选特征，所述平移移动机构为滚珠螺杆，所述滚珠螺杆安装在钻孔盒的固定框架上。

所述滚珠螺杆因此通过传动装置旋转移动进入，所述传动装置将例如安装在固定框架上的电机与滚珠螺杆，特别是带型或链型滚珠螺杆相连接。

根据本发明的可选特征，所述平移移动装置允许调整钎头支承件位于其收缩位置和展开位置之间的中间位置。

根据本发明的可选特征，连续实施每个钎头支承件的中间位置的调整。

以此方式，可能实现每个钻孔盒的钎头支承件相对于待钻孔表面高度的精准调节。

根据本发明的可选特征，不连续实施每个钎头支承件的中间位置的调整。

有利地，彼此独立地调节每个钻孔盒的钎头支承件的高度，允许调节钎头相对于彼此的设置轮廓，以此方式来对应待钻孔表面的形状。

根据本发明的可选特征，每个钻孔盒可拆卸地安装在支承单元上。

有利地，如果用于实施钻孔的一组钻孔盒中的一个钻孔盒失效，仅需移出和替换该缺陷钻孔盒，而不是如目前必须替换全部钻头。

根据本发明的可选技术特征，所述钻孔盒通过螺钉或夹持元件固定在支承单元上。

根据本发明的可选技术特征，每个钻孔盒包括两个钎头。

根据本发明的可选技术特征，钻孔盒基本上呈直线以相邻的方式设置在支承单元上。

根据本发明的可选技术特征，所述钻孔装置包括11个呈一直线设置的钻孔盒，每个钻孔盒包括设置在因此形成的直线的轴两侧的两个钎头。

根据本发明的可选技术特征，每个钻孔盒包括惯性动态平衡机构。

惯性动态平衡的意思为对钎头支承件的移动所产生力的补偿，以此方式来减小或者甚至抵消移动所产生的振动，在钻孔操作过程中，所述振动可能导致不精确的情况发生。

根据本发明的可选技术特征，每个钻孔盒装配有无刷电机。

所述无刷电机特别用于管理钎头支承件相对于固定框架的位置。

有利地，所述无刷电机为获得高效率和高输出功率的电机。

根据本发明的可选技术特征，每个钎头支承件装配有至少一个传感装置，其用于传感待钻孔声学组件的表层。

所述传感装置包括至少一个传感器和至少一个探测器，其通过传感器探测钎头相对于待钻孔声学组件的表层的位置。在钻孔操作过程中，所述传感装置还允许将待钻孔声学组件压在支承件上。

根据本发明的可选技术特征，所述电机的尺寸适于惯性动态平衡机构相关惯性的增加。

根据本发明的可选技术特征，传感装置允许调节钎头支承件相对于待钻孔组件表层的位置，从而自动控制每个钻孔盒钎头的钻孔深度。

本发明还涉及一种能够与前述任一项权利要求所述的装置相配合的钻孔盒，包括：

‐无刷电机，

‐钎头支承件，

‐平移移动钎头支承件的装置。

‐惯性动态平衡机构，

‐至少一个钎头，

‐传感装置。

本发明还涉及一种声学钻孔方法，其特征在于该方法实施声学组件的钻孔装置，所述装置包括钻头，所述钻头包括支承单元，所述支承单元包括至少两个自主钻孔盒，所述每个钻孔盒包括至少一个钎头。

本发明最终涉及一种生产声学组件的方法，所述组件包括声学表层和蜂窝结构，所述方法包括如下顺序步骤：

‐通过织物形式的碳层覆合成形声学表层；

‐覆合成形由聚合物制成的双面粘合层，其用于将声学表层随后粘合在蜂窝结构上；

‐在声学表层上增加蜂窝结构；

‐单一固化，用于聚合碳层和声学表层的双面粘合层，并完成声学表层在蜂窝结构上的装配；

‐使用本发明所述的声学钻孔装置钻孔声学表层，因此允许控制被钻孔的声学孔的直径，从而控制最终声学组件的声学特性。

附图说明

本发明当前通过非限定实例、本发明的可能实施例，以及参考附图描述；在全部附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或部件组；

‐附图1所示为本发明优选实施例中钻孔装置的立体图，

‐附图2所示为本发明优选实施例中支承单元的立体图，

‐附图3所示为本发明优选实施例中钻孔盒的立体图，

‐附图4所示为本发明优选实施例中固定框架的立体图，

‐附图5所示为本发明优选实施例中平衡器的立体图，

‐附图6所示为本发明优选实施例中可移动钎头支承件的立体图，

‐附图7所示为本发明优选实施例中无防护帽的钻孔盒的立体图，

‐附图8所示为本发明优选实施例中钻头的局部立体图，

具体实施方式

参见附图1，所述钻孔装置1包括所述钻头2，其特征在于钻头2包括多个钻孔盒4的支承单元3。所述钻孔盒4可拆卸地安装在支承单元3上。

如附图1所示的钻孔盒4，其以拆卸或安装阶段处于支承单元3上，其中可见平衡器5用于惯性动态平衡。所述平衡器5装配钻孔装置1的每个钻孔盒4。

每个钻孔盒4装配有无刷电机6、两个传感器7以及两个钎头8(还参见附图7)。两个传感器7位于两个钎头8的两侧，以此方式所述传感器7和钎头8基本上位于同一轴线上。

参见附图2，所述支承单元3包括固定界面9，所述固定界面9用于将钻头2安装在机械臂型机器人的手臂上。

所述支承单元3还包括驱动模块10，所述驱动模块10用于驱动无刷电机6。

参见附图3，描述了装配所述钻孔装置1的钻孔盒4。

所示无刷电机6连接至第一平带11，其自身与滚珠螺杆12相配合。因此，无刷电机6通过第一平带11驱动滚珠螺杆12。

所述滚珠螺杆12作为机械驱动器，作为升降机。

所述滚珠螺杆12固定在钻孔盒4的固定框架13上，所述固定框架13基本上呈U形，以此方式使得滚珠螺杆12头与第一平带11接触，所述第一平带11基本上与U形固定框架13的基座的外部表层平齐。

附图3还显示平衡器5与第二平带14以及两个传感器7和两个钎头8。

参见附图4，详细描述了钻孔盒4的固定框架13。

所述固定框架13基本上呈U形，具有基座15和两个分支16和17。所述无刷电机6和平衡器5分别连接至基座15的一端部。

所述基座15和分支16分别包括衬垫18a和两个衬垫18b，18c，其用于引导平衡器5的平移移动。所获得的引导使得平衡器5基本上平行于分支16和17平移。

所述分支还包括第二平带14，平衡器5连接在所述第二平带14上。

每个分支16和17包括两个平移移动的导向衬垫19a和19b。所述分支17的衬垫19a，19b与分支16的衬垫19a，19b相对于固定框架13的主轴△对称。

在每个分支16和17的端部形成螺纹孔20，以此方式使得螺钉可以沿每个分支的主轴穿入每个螺纹孔20。

所述滚珠螺杆正交于固定框架13的基座15，并且其主轴基本上与固定框架13的主轴△一致。所述滚珠螺杆的螺纹的延伸长度大约为35mm。

第二平带14沿分支16设置，并且在两个滑轮21a和21b之间延伸，以此方式设置的滑轮21a和21b使得其最短分离距离值大于或等于35mm。

值得注意的是引用的带11和14优选为平带，但也可以是锯齿状的、梯形的或者任何其他类型带。同样的，所述带11和14可以是链条。

与齿轮相比，平带的优点在于无噪声，可以高速使用，并且吸收扭转振动以及具有非常良好的效率。

所述滚珠螺杆12头与固定框架13的基座15的外部表层平齐，作为第一平带11的滑轮。

有利地，滚珠螺杆12的滚珠设置在螺钉和外壳之间，由此可以显著降低或者甚至移除在滚珠螺杆12移动过程中出现的摩擦。

一般而言，滚珠螺杆的优点在于高效率，使得高精度的调节高位移速度，并且几乎不会过热。

参见附图5，进一步详细描述平衡器5。

所述平衡器5包括惯性质量22和金属片23。所述金属片23包括两个轨道24a和24b，其以使得轨道24a与衬垫18a(附图4)相配合，所述轨道24b与衬垫18b和18c相配合的方式设置和成型。所述平衡器5还包括连接凸缘25，所述连接凸缘25用于连接平衡器5和第二平带14。所述连接凸缘在第二平带14的线束上“咬合”第二平带14，所述第二平带位于两个滑轮之间。

参见附图6，所述钎头支承件26包括传感器7、钎头8、电子探测器28、横向轨道29、连接凸缘30，以及用于滚珠螺杆12(附图4)的外壳31，每个传感器7安装在弹簧27上。

当压力施加在传感器7的端部时，所述传感器7用于传感，由于压力，所述传感器7收缩在钎头支承件26的内部。当压力减小时，所述弹簧27安装在传感器7上，以此方式使得传感器再次位于初始位置。

所述电子传感器28设置在钎头支承件26内，以此方式可以探测进入其中一个传感器7传感端的远端探测区域，当传感器7与待钻孔组件的表面接触时，所述电子探测器28自动获知。

所述横向轨道29与衬垫19a和19b配合用于引导平移移动。

所述连接凸缘30用于连接钎头支承件26和第二平带14，以此方式使得连接凸缘30在带的线束上“咬合”第二平带14，其并不被平衡器5的连接凸缘25“咬合”(附图4和5)。

所述外壳31为钎头支承件26内滚珠螺杆12的外壳。

探测的电滞必须尽可能的短暂，因此可以使用例如激光探测器型的特殊探测器来代替电子探测器28，然而，应当被探测的传感器7传感端的远端还可以由软铁制成或者覆盖有软铁层。

为了促进调节，探测器安装在具有细牙螺纹的螺钉的调节衬垫上，并且在调节之后保持在原位置上。

保证附近冗余的自动作用可以克服探测器可能出现的失效，即如果在传感器的传感端并未探测到远端，所述探测器将被视为存在缺陷，通过最临近钻孔盒的探测器，自动作用将因此控制缺陷钻孔盒的钎头使其与最临近的钻孔盒的钎头以相同速度行进。上述优点避免每个装配有两个探测器的钻孔盒，其中一个处于考虑中，以防另一个出现缺陷。

所述传感装置允许自动控制每个钻孔盒钎头的钻孔深度。因此，现有技术仅允许在装配蜂窝结构之前钻孔声学表层，该控制的优点在于如果需要在声学表层装配蜂窝结构之后钻孔声学表层，而不会显著破坏蜂窝结构，并且如果需要钎头钻孔不会直接穿过最终声学组件。

在装配蜂窝结构之后钻孔声学表层具有多个优点，特别是根据必要的现有声学钻孔技术，在生产声学组件的过程中，

‐通过织物形式的碳层覆合形成声学表层，

‐通过第一固化聚合碳层，

‐钻孔声学表层，

‐涂覆由聚合物制成双面粘合剂，从而使得声学表层随后粘附在蜂窝结构上，随后

‐为了重新打开声学孔，通过加热双面粘合剂交联，因此导致声学孔不确定的直径数值，双面聚合粘合剂通过交联引入声学孔，并且显著降低声学组件的声学特性，

‐在声学表层上增加蜂窝结构，

第二固化用于完成声学板的组装，在双面粘合剂完全聚合的步骤中，本发明允许简化所述方法，降低实施成本并且改善最终声学组件的声学特性的控制，简单包括：

‐通过织物形式的碳层覆合形成声学表层，

‐覆合形成聚合物的双面粘合层，使得声学表层随后粘附在蜂窝结构上，

‐在声学表层上增加蜂窝结构，

‐单一固化，用于聚合碳层并且双面粘合声学表层，并完成声学表层在蜂窝结构上装配，

‐使用本发明中声学钻孔装置的钻孔声学表层，因此允许控制被钻孔的声学孔的直径，并从而控制最终声学组件的声学特性。

‐为了实施生产根据现有方法中的声学组件的技术，一定尽全部可能使用本发明中的声学钻孔装置。

参见附图7，附图7所述为钻孔盒4的常规操作。

当无刷电机被驱动时，所述无刷电机在第一平带11的行程上驱动第一平带11。所述第一平带11连接至滚珠螺杆12的头，所述滚珠螺杆12的头作为滑轮，从而旋转驱动滚珠螺杆12。当滚珠螺杆12旋转时，滚珠螺杆并不相对于固定框架13平移移动，所述滚珠螺杆12枢转连接至固定框架13。在旋转移动的过程中，由于外壳31包括滚珠螺母，所述滚珠螺杆12驱动钎头支承件26。由于两个轨道29和衬垫19a和19b用于引导固定框架13平移移动，所述钎头支承件26随后沿分支16和17平移移动。在此情况下，钎头支承件26的连接凸缘30还沿着与分支16和17轴线平行的轴线位移，驱动放置在两个滑轮21a和21b上的第二平带14移动。所述第二平带14随后驱动平衡器5的连接凸缘25移动，其“咬合”由连接凸缘30释放的第二平带14的线束，并且由于轨道24a和24b和衬垫18a，18b，18c用于沿平行于分支16和17轴线的轴线引导平移移动，所述第二平带14也平移移动；然而所述连接凸缘25的位移方向与钎头支承件26的连接凸缘30的位移方向相反。因此，钎头支承件26和平衡器5均沿平行轴线并以相反方向以同步的方式平移。以此方式使得平衡器5获得惯性动态平衡。钎头8和传感器7为钎头支承件26的一部分，并以与后者相同的方式移动。

参见附图8，附图8所述为在支承单元上固定钻孔盒4。

由于螺纹孔20和适合的螺钉(未图示)，所述钻孔盒4固定在支承单元3上。所述钻孔盒4相对于支承单元3以螺纹孔20全部朝向平孔32的方式放置，其中所述平孔32的直径大于用于拧入螺纹孔20的螺钉的公称直径，但是小于螺钉头的直径。因此，固定在支承单元3上的钻孔盒4的安装和拆卸非常简单，并且当钻孔盒4出现缺陷并需要替换时，避免维修队伍必须介入。

组件包括形成钻头2(附图1)的支承单元3和钻孔盒4。机械手型机器人的手臂或5轴机床(未图示)程序控制移动所述钻头2以将钻头2位移至待钻孔组件的连续区域上方。

当待钻孔组件的表面不具有均匀轮廓时，每个钻孔盒4的钎头支承件26以使得全部钻孔盒4的全部钎头8以距区域相同的距离朝向组件的方式设置。由于钻孔盒4的传感器7与电子探测器28相配合来探测待钻孔组件的表面并相应地调节钎头支承件26的高度，从而使得该操作能够实现。

当钻孔盒4的全部传感器7与待钻孔组件的表面接触，并且所述钎头支承件26相对于待钻孔组件的表面的高度相同时，开始实施钻孔操作。

有利地，如上所述的钻孔装置1可以由相关程序和设备补充来节省对于每个待钻孔组件区域的钎头支承件26相对彼此的各种结构，其中每个待钻孔组件区域上方放置有钻头2。因此，配置的钻头2更快速地从一个待钻孔区域移至另一个区域，如果必须钻孔之前已经被钻孔过的组件，可以在从一个待钻孔区域移至另一区域的过程中，调节钻孔盒4的钎头支承件26相对彼此之间的位置。

本发明理所当然并不限于上述举例说明的实施例，然而本发明的范围包括全部等效技术和所述方法的变形例以及其可能的组合。

Claims (15)

1.一种用于声学组件的钻孔装置(1)，所述装置包括钻头(2)和固定框架(13)，所述钻头(2)包括支承单元(3)，所述支承单元(3)包括至少两个自主钻孔盒(4)，每个钻孔盒(4)包括至少一个钎头(8)，所述固定框架(13)相对于支承单元(3)以及钎头支承件(26)沿钻孔盒的主轴(△)在收缩位置和展开位置之间移动，其特征在于，每个钎头支承件(26)装配有至少一个传感装置(7)，所述传感装置(7)用于传感待钻孔的声学组件表层，使得自动控制每个钻孔盒钎头的钻孔深度。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，每个钻孔盒(4)包括平移移动装置(12)，所述平移移动装置(12)通过安装在固定框架(13)和钎头支承件(26)上的机构平移移动钎头支承件(26)。

3.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述平移移动装置(12)为滚珠螺杆(12)，所述滚珠螺杆(12)安装在钻孔盒(4)的固定框架(13)上。

4.根据权利要求2或3所述的装置(1)，其特征在于，所述平移移动装置(12)允许调整钎头支承件(26)位于其收缩位置和展开位置之间的中间位置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，每个钻孔盒(4)可拆卸地固定在支承单元(3)上。

6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，每个钻孔盒(4)通过螺钉或者通过夹持固定在支承单元(3)上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，每个钻孔盒(4)包括两个钎头(8)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，钻孔盒(4)基本上呈直线以相邻的方式设置在支承单元(3)上。

9.根据权利要求8所述的装置(1)，其特征在于，包括呈一直线设置的11个钻孔盒(4)，每个钻孔盒(4)包括设置在因此形成的直线的轴两侧的两个钎头(8)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，每个钻孔盒(4)包括惯性动态平衡元件(5)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，每个钻孔盒(4)装配有无刷电机(6)。

12.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，传感装置(7)允许调整钎头支承件(26)相对于待钻孔组件的表层的位置。

13.一种能够与前述权利要求中任一项所述的装置(1)相配合的钻孔盒(4)，包括：

‐无刷电机(6)，

‐钎头支承件(26)，

‐平移移动钎头支承件(26)的装置(12)，

‐惯性动态平衡机构(5)，

‐至少一个钎头(8)，

‐传感装置(7)。

14.一种声学钻孔方法，其特征在于，该方法实施如权利要求1至12中任一项所述的声学组件钻孔装置(1)。

15.一种生产声学组件的方法，所述声学组件包括声学表层和蜂窝结构，所述方法包括如下顺序步骤：

‐通过织物形式的碳层覆合成形声学表层；

‐覆合成形由聚合物制成的双面粘合层，其用于将声学表层随后粘合在蜂窝结构上；

‐在声学表层上增加蜂窝结构；

‐单一固化，用于聚合碳层和声学表层的双面粘合层，并完成声学表层在蜂窝结构上的装配；

‐使用如权利要求1‐12中任一项所述的声学钻孔装置钻孔声学表层，因此允许控制被钻孔的声学孔的直径，从而控制最终声学组件的声学特性。