CN108202259A - 具有带悬臂式工具的组装构型的机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在零件(P)上执行操作的机床。所述机床包括：纵向轨道(1)；横向臂(3)；在所述横向臂与所述纵向轨道(1)之间的用于连接的模块(2)，所述模块被装配成在所述纵向轨道(1)上平移；工具(4)，所述工具由所述横向臂(3)支撑；以及固位单元(5)，所述固位单元被安排在所述横向臂(3)的一端(32)处并且包括至少一个吸盘(51)。所述机床具有组装构型，在所述组装构型中，所述固位单元(5)和所述工具(4)分别被定位在所述纵向轨道(1)的两侧上，使得所述工具(4)被装配成相对于所述纵向轨道(1)悬伸出。这为所述机床提供了极大的多用性，因为使得能够在尤其具有显著曲率的、难以触及的、或不适合紧固所述固位单元(5)的这个或这些吸盘(51)的区域中执行操作。

Description

具有带悬臂式工具的组装构型的机床

技术领域

本发明涉及用于在零件、尤其是大尺寸零件的表面上执行操作的机床，例如用于在飞行器机身上执行钻削操作。

更广义地，本发明涉及用于在具有大尺寸的零件或结构上执行自动化或半自动化的操作、典型地机加工或组装操作的机床的领域。

背景技术

飞行器机身或其他航空结构(例如机翼)的生产是以已知的方式通过将一般由金属制成的刚性面板组装在结构上来进行的。为此目的，将扁平或弯曲的面板在结构上放置就位并例如通过铆接而组装在该结构上。这使得一旦这些面板就位，就必须能够对组件进行机加工，典型地是用于执行为了铆接所必须的钻削操作。

这些操作可以由操作者执行。开发可以在整个机身上执行钻削操作的大尺寸机器人是昂贵的。

但是为了在大尺寸的组件上快速且精确地执行这些钻削操作或其他简单的机加工操作，已经开发了装置来部分地将这些操作自动化。

例如，已知一种包括两个平行柔性轨道的机床，这些柔性轨道被固定在有待机加工的结构上。这些轨道是通过吸盘固定在该结构上。机加工装置(典型地为钻头)在这两个轨道之间沿着横向模块移位。

然而，这种类型的装置实施起来复杂，因为它包括必须完美平行的两个轨道。此外，就构造而言，这两个轨道之间的宽度以及机床所可以够到的表面受到限制。最后，这种类型的装置不适合具有显著双曲率的表面，因为难以将两个平行轨道定位在这种类型的表面上。在航空结构、并且尤其是某些机身的某些区域中存在明显的双曲率。

文献FR3011494描述了一种能够在零件上执行操作的机床，该机床包括单一轨道、以及包括用于固位在该零件上的装置的单元、还具有支撑了工具的横向臂，该横向臂的两端分别连接至该轨道和单元上。这种类型的机床实施起来简单，因为它只需要定位的单一轨道。该机床适合于在具有双曲率的表面的零件上执行操作。然而，这种机床不适合特定构型的零件、或不适合在不能实施包括固位装置的单元的某些区域中执行操作。

发明内容

本发明的目的是提出一种优化的机床，所述机床使得能够消除至少一个上述缺点。

为此目的，因此本发明涉及一种用于在零件上执行操作的机床，所述机床包括：

纵向轨道，所述纵向轨道被配置成有待相对于所述零件定位；

横向臂，所述横向臂与所述纵向轨道正交，所述横向臂包括两端；

在所述横向臂与所述纵向轨道之间的用于连接的模块，所述连接模块被装配成在所述纵向轨道上平移；

工具，所述工具由所述横向臂支撑；

至少一个固位单元，所述至少一个固位单元被安排在所述横向臂的一端处并且包括至少一个吸盘，所述至少一个吸盘允许所述固位单元在所述零件上固位就位。

所述横向臂包括用于固定在所述连接模块上的、位于所述横向臂的两端之间的装置，使得所述机床具有组装构型，在所述组装构型中，所述固位单元和所述工具分别被定位在所述纵向轨道的两侧上，使得所述工具被装配成相对于所述纵向轨道悬伸出。

所述组装构型(其中，所述横向臂的一部分和所述工具相对于所述纵向轨道悬伸出)为所述机床提供了极大的多用性，因为使得能够在尤其具有显著曲率的、难以触及的、或不适合紧固所述固位单元的这个或这些吸盘的区域中执行操作。

在这种类型的机床中，在所述工具悬伸出的装配位置中，所述横向臂的悬伸长度对应于其两端之间的长度的50％至75％。

所述横向臂还包括用于固定在所述连接模块上、位于所述横向臂的与安排所述固位单元的位置相反的一端处的装置，使得所述机床具有组装构型，在所述组装构型中，所述工具被所述横向臂支撑在所述纵向轨道与所述固位单元之间。

所述固位单元可以包括移位系统，所述移位系统适合于平行于所述纵向轨道在所述零件上爬升。

所述机床还可以包括控制装置，所述控制装置被安排成将所述固位单元的移动与所述连接模块沿着所述纵向轨道的移动进行同步。

所述横向臂是由矩形框架形成，所述矩形框架包括两个横向立柱和两个纵向立柱。

所述工具与所述横向臂之间的连接可以包括枢转，所述枢转允许沿着基本上平行于所述纵向轨道的纵向轴线调节所述工具的取向。

沿着纵向轴线调节所述工具的取向可以是在具有20°与40°之间的角度的间隙上、并且优选地在具有大致30°的角度的间隙上进行。

所述工具与所述横向臂之间的连接可以包括枢转，所述枢转允许沿着基本上平行于所述横向臂的横向轴线调节所述工具的取向。

沿着横向轴线调节所述工具的取向可以是在具有5°与20°之间的角度的间隙上、并且优选地在具有大致10°的角度的间隙上进行。

所述工具与所述横向臂之间的连接可以包括滑动，所述滑动允许沿着基本上与所述纵向方向和横向方向正交的轴线调节所述工具的取向。

所述工具可以包括被装配成用于枢转的鼻部、以及用于测量和校正其相对于所述零件的正交性的装置。

所述机床还可以包括光学系统，所述光学系统包括相机并且允许对与所述工具相对的区域进行可视化和分析。

所述机床可以包括选自以下各项之中的装置：针对所述横向臂上的力的传感器、针对施加在所述纵向轨道上的力的传感器、被配置成用于确定所述横向臂与所述纵向轨道之间的角度的角度传感器、被定位在所述连接模块上的至少两个线性传感器、被定位在所述横向臂上的至少两个线性传感器。

所述固位单元和/或所述连接模块还可以包括用于检测存在的装置，所述装置沿移位方向定向、并且被配置成用于在这种类型的移位过程中检测障碍物。所述存在检测装置是例如激光装置。

所述机床可以包括多个控制器，每个控制器专用于相应控制所述机床的、与所述控制器相连接的元件的功能。

所述机床可以例如包括：

-连接至所述横向臂上的第一控制器；

-连接至工具支撑件上的第二控制器；

-连接至所述工具上的第三控制器。

附图说明

本发明的其他具体特征和优点将在下面说明中变得清楚。

在作为非限定性实例提供的附图中：

-图1根据三维示意图示出了根据本发明的实施例的处于第一组装构型的机床；

-图2根据侧视图示出了图1中的机床；

-图3根据三维示意图示出了根据本发明的实施例的处于第二组装构型的机床；

-图4根据分解视图示意性示出了构成图1至3中的机床的主元件；

-图5根据侧视图示出了处于图3中的组装构型的机床，该机床安装在高度弯曲的表面上以用于在其上执行操作；

-图6a、6b和6c展示了调节图1至5中的机床的工具的位置的第一旋转调节能力；

-图7a、7b和7c展示了调节图1至5中的机床的工具的位置的第二旋转调节能力；

-图8a和8b展示了该光学系统是在本发明的实施例中可以实施的光学系统；

-图9根据截面视图示意性展示了在本发明中可以使用的工具4的鼻部；

-图10示意性呈现了根据本发明的实施例的用于控制机床的分布式架构的实例。

具体实施方式

根据本发明的机床包括纵向轨道1，如图1所示。在本发明的一个实施例中，纵向轨道1包括固定用吸盘11，这些固定用吸盘能够确保其固定在例如有待在其上执行机加工操作的零件P上。在此情况下，纵向轨道1是挠性的、并且因此可以遵循零件P的曲率。连接模块2装配在纵向轨道1上、并且可以在该纵向轨道上平移移位。连接模块2确保纵向轨道1与横向臂3之间的连接。连接模块2可以装备有被夹紧到该轨道上的一组滚轮。此外，模块2有利地装备有引起其在纵向轨道1在上平移的至少一个马达。

横向臂3固定在连接模块2上。为此目的，该横向臂包括用于固定在连接模块2上的装置。

横向臂3可以具有梁的一般形式。在所展示的示例性实施例中，横向臂处于基本上矩形框架的形式。该横向臂包括两个端，即第一端31和第二端32。当该臂是由矩形框架形成时，该矩形框架包括两个横向立柱33和两个纵向立柱34。

横向臂3是、并且继续是基本上垂直于纵向轨道1的。横向臂3可以经由连接模块2的平移而沿着纵向轨道1平移移位。在此处所呈现的实例中，这种平移与连接模块2沿着纵向轨道1的平移直接相关联。

工具4、典型地机加工工具连接至横向臂3上。在实践中，工具4可以装配在工具支撑件41、例如多功能平台中，该工具支撑件经由接口连接至横向臂3上，这个模块包括至少一个工作工具(例如可以是机加工工具、用于测量的装置、用于沉积涂层的工具)。工具支撑件41还可以包括其他功能，例如定位控制以便确定该工作工具的位置，或在最后的工具上游的线性或旋转编码器。

联合使用两个用于控制位置的系统。事实上，第一系统负责控制连接模块2在纵向轨道1上的位置。

第二系统控制工具4在横向臂上、即在其上执行操作的零件P的表面上的定位。这个系统可以使用惯性传感器。

第三系统控制工具4在工作表面上、即在被执行操作的零件P的表面上的定位。

该第一、第二和第三系统可以实施线性传感器和/或旋转传感器类型的一组位置传感器。根据变体，该第三系统可以使用惯性传感器。

包含工作工具的工具支撑件41因此用于确保工具4与横向臂3的机械连接，以提供用于操作该工作工具所必须的能量、并且以通过不同的外围设备(例如千斤顶、传感器等)来确保功能性。工具支撑件41还可以通过由PSD(位置敏感装置)类型的多个位置传感器组成的系统来确保对横向臂3的正交性的控制。更确切地，该PSD系统是被配置成用于测量当模块5的移位不与模块2的移位同步时施加在臂3上的扭力的一组传感器。这些传感器可以是被配置成用于测量扭力的力传感器、但也可以是安装在框架3的高度处在模块5与模块2之间、或者在固定该模块2的点的高度处的位置传感器。

该测量可以基于以下事实：当框架3的正交性“完美”时，这些不同的传感器全都是对齐的，而当固位单元5相对于模块2偏移时，这些传感器不再对齐。因此，该PSD系统测量固位单元5相对于模块2的位置。

在所呈现的实例中，工具支撑件41(并且因此最终该工具4)被设计成沿着横向臂3平移移位。工具支撑件41因此与横向臂3处于滑动连接。

具体地，在所呈现的示例性实施例中，工具4被位于形成横向臂3的框架内部的工具支撑件41所支撑。工具支撑件41是在横向立柱33之间可平移移动的。工具支撑件因此被装配成在这些横向立柱33各自上滑动。工具支撑件41沿着横向臂3的平移可以被机动化。

工具4具体地可以是钻头或钻削工具，被称为“自动钻削单元”。举例而言并且非穷尽地，该工具还可以是用于切割、磨削、尺寸检查、例如通过超声进行无损检查、检测盲孔、施加膏剂、施加粘合剂、施加涂料的工具。

对模块2沿着纵向轨道移动和/或对工具4(经由工具支撑件41的移动)沿着横向臂3移动加以驱动的这些马达可以是“步进”类型的。这些马达有利地与电子控制系统(未展示)相关联，从而使得能够确保对该模块的位置控制。

因此，可以在正交参照系中非常精确地控制工具的位置，该正交参照系具有平行于纵向轨道的轴线(所谓的位置“x”)以及平行于横向臂的轴线(所谓的位置“y”)。“x”和“y”是指在图1中呈现的正交参照系x，y，z。

也可以使用现有技术中也已知的、使得能够操纵和控制该工具的位置的任何其他装置。

该机床包括固位单元5。固位单元5被固定在横向臂3的一端上、在此情况下是在横向臂3的第一端31上。

具体地，该机床可以根据图1和图3中分别呈现的两种构型来进行装配。在图1所示的第一构型中，工具4及其工具支撑件41被装配成相对于纵向轨道1悬伸出。在这个组装构型中，固位单元5被定位在纵向轨道1的一侧上，而工具4被定位在纵向轨道的另一侧上。因此，横向臂3的支撑着工具4的部分、以及工具4自身被装配成相对于纵向轨道1悬伸出，如具体在图2中可以清楚地看到。

在图3所示的第二构型中，工具4及其支撑件41被装配成支撑在纵向轨道1与固位单元5之间。在这种更常规的构型中，工具4及其工具支撑件41被定位在纵向轨道1与固位单元5之间。

为了装配成该机床的这些构型中的一种或另一种，横向臂3配备有允许将其固定在连接模块2上的不同固定装置。

因此，横向臂3包括用于固定在连接模块2上的、位于横向臂的两端31、32之间的装置。该固定装置允许根据图1和2中呈现的第一组装构型来组装构成该机床(图3中呈现)的元件。

在这种构型中，在航空应用中，该横向臂可以具有允许在大致550mm(沿方向y)进行机加工操作的悬伸长度。

臂3的悬伸长度具体地可以对应于其在第一端31与第二端32之间测量的总长度的50％至75％。

图3展示了所呈现的本发明示例性实施例所允许的第二组装构型。在这种构型中，固位单元5被固定在横向臂3的一端(在此情况下第一端31)上，而连接模块2被固定在横向臂3的另一端(即，在此情况下在第二端32)上。横向臂3、并且因此其所支撑的工具4被如此支撑在纵向轨道(经由连接模块2)和固位单元5。在这种组装构型中，该机床具有与文献FR3011494中描述的机床构型相似的构型。

总体上(并且无论所讨论的机床能还是不能具有其中横向臂3没有悬伸部分的组装构型)，固位单元5可以包括一个或多个元件固位单元。该固位单元包括一个吸盘51(或多个吸盘)，从而允许将固位单元5相对于该机床在其上执行操作的零件P固位在位。固位单元5有利地是机动化的、并且更具体地包括移位系统以便平行于该纵向轨道在零件P上爬行。

该固位单元可以包括存在检测装置。举例而言，所述存在检测装置包括激光器52。所述存在检测装置能够在固位单元5的移位方向上检测障碍物。当在附近检测到障碍物(例如，由于激光束被切断)时，固位单元5并且因此连接模块2停止移位。

类似地，连接模块2可以包括存在检测装置，所述存在检测装置例如包括激光器。这个装置检测障碍物是否存在于纵向轨道1附近。当在附近检测到障碍物(例如，由于激光束被切断)时，连接模块2并且因此固位单元5立即停止移位。

在此处呈现的实例中，固位单元5包括两个元件单元5a、5b，这两个元件单元各自通过连接元件7固定在横向臂3上。每个元件单元5a、5b包括至少一个吸盘51，用于产生真空的装置供应所述至少一个吸盘。

在零件P上执行操作(这可以在横向臂3中产生力)的过程中，所述一个或多个吸盘51准许将固位单元5相对于零件P固位在位。

每个元件单元5a、5b根据基本上平行于所述横向臂(即，沿方向y)的轴线的枢转来相对于所述横向臂铰接。这允许元件单元5a、5b与零件P完美地接触，即使所述零件P在所述纵向轨道的方向上具有明显的曲率半径也是如此。

此外，如图4所示，固位单元5有利地被铰接成根据平行于所述纵向轨道的轴线(即，沿方向x)相对于所述横向臂枢转。这允许固位单元5与零件P完美地接触，即使所述零件P在所述横向臂的方向上具有明显的曲率半径也是如此，如图4所示。

类似地，连接模块2有利地被铰接成根据平行于所述纵向轨道的轴线(即，沿方向x)来相对于所述横向臂枢转。这使得有可能对在纵向轨道1与横向臂3之间的连接加以适配，即使所述零件P在横向臂3的方向上具有明显的曲率半径也是如此，如图4所示。

虽然在图4中它们呈横向臂3没有悬伸部分的可选组装构型，但是准许针对弯曲表面对机床进行适配的或具有两个曲率半径的所有上述特征均可应用于处于以下组装构型的机床，在该组装构型中固位单元5和工具4位于纵向轨道1的两侧。

固位单元5的移动有利地被控制装置6控制。控制装置6可以连接至固位单元5上。根据不同的变体，控制装置6可以具有多个不同的位置和特征。作为连接至固位单元5上的位置的替代方案，控制装置6可以由连接模块2或者该机床的任何其他元件支撑。它可以位于机床的外部。在所谓的集中式控制架构(或部分集中的架构)的背景下，控制装置6还可以使用与控制着模块2在纵向轨道1上的移位的装置相同的物理装置(计算机等)。最后，从控制装置6获得的控制数据可以通过有线或无线手段传输至固位单元5。

控制装置6旨在使固位单元5的移动与模块2沿着纵向轨道1的移动同步。

在平坦表面上，固位单元5的移动必须始终与连接模块2沿着纵向轨道1的移动相同，以确保这些元件的相同且同时的移位，因此始终维持横向臂3相对于纵向轨道1的正交性。在另一方面，在具有双曲率的表面、例如在飞行器机身的前部处使用机床的过程中，固位单元5的速度必须与模块2的速度不同，以确保固位单元5和模块2以同步的方式移位(并且以始终维持横向臂3相对于纵向轨道1的正交性)，但是固位单元5和连接模块2各自前进的距离不同。控制装置6准许控制固位单元5和连接模块2的这种移位。

该机床还可以配备有用于确定由横向臂在与控制装置6所关联的纵向轨道的连接处产生的力的装置。所述装置可以典型地是传感器或应变仪，所述传感器或应变仪准许确定纵向轨道1与横向臂3之间的连接中的扭矩。

所述用于确定力的装置功能性地连接至控制装置6上。控制装置6因此接收来自这些传感器的测量值，并且根据这些测量值命令固位单元5移动(通过其马达)，从而将所述横向臂在与纵向轨道的连接处产生的力最小化。

总体而言，该机床可以包括一组几何学检查装置(未示出)，该装置能够标识可能影响工具4定位的精确性的变形(屈曲、扭曲)、并且能够通过校正环路来校正这种定位。

具体而言，对固位单元5并且因此横向臂3的第一端31的移位的检查可以实现多种不同的替代性或补充装置。例如，可以将旋转传感器定位在用于使固位单元5移位的系统的任何旋转部分上，即小轮、卡特彼勒滑轮、小齿轮、马达轴等。可以在横向臂3上安排力传感器，并且在纵向轨道上定位另一个力传感器，由此能够确定这两个传感器之间的测得力之差。可以在横向臂3与纵向轨道1之间的连接处定位角位置传感器，以测量在纵向轨道1与横向臂3之间形成的角度，并且如果适用的话测量相对于纵向轨道1与横向臂3之间的理论值90°而言的角度差。

总体而言，所实施的一个或多个传感器连接至计算机，由此能够将一个或多个测量与预限定阈值进行比较，以便如果适用的话对用于使固位单元5或连接模块2移位的系统的控制施加校正。

在固位单元5的所有实施例中，改变吸盘所产生的力可能是有利的。因此，改变吸盘中的低压可能是有利的。例如，当在其上执行操作的零件可以被近似为水平圆柱体、如可以是飞行器机身时，当在零件的下部分中执行操作时施加在固位单元5上的重力旨在将其与该零件分开，而当在零件的上部分中执行操作时这个重力旨在将该固位单元置于该零件上。典型地，固位单元5可以包括加速计和/或惯性传感器，这些惯性传感器被配置成准许确定其位置和/或其取向，以保证机床的均匀表现，无论其取向如何。

在此呈现的机床的示例性实施例包括工具4，该工具经由工具支撑件41连接至横向臂3上，该工具支撑件被设计成沿着横向臂3平移移位。根据本发明的多个变体，该工具还可以根据三条正交旋转轴线、或者根据这三条轴线中的一条或两条轴线来调节或控制其取向。

图6a至6c展示了根据基本上纵向的旋转轴线(即，在方向x上)调节工具4的取向的三个位置。在这种情况下，分别在图6a和6c中呈现的位置对应于在图6b中呈现的中间位置周围的、“顶”着工具4的两个极端调节位置。在图6b中呈现的中间位置中，该工具具有根据轴线z定向的主轴线A(例如对应于钻削方向，如果工具4是或具有钻头的话)。在图6a的极端位置中，该工具相对于方向z(或者换言之，相对于图6b的中间位置)朝第一方向倾斜了(即，其主轴线A倾斜了)15°的角度α1。在图6c的极端位置中，该工具相对于方向z(或者换言之，相对于图6b的中间位置)朝与第一方向相反的第二方向倾斜了(即，其主轴线A倾斜了)15°的角度α2。因此，在所呈现的实例中，工具4相对于中间位置具有15°左右的调节间隙，即30°的间隙。可以设想到其他值，并且这些值为工具提供了或多或少的多样性。例如，可以在20°与40°之间的间隙上调节该工具、使其在中间位置上居中或不居中。

图7a至7c展示了根据基本上横向的旋转轴线(即，沿方向y)调节工具4的取向的三个位置。在这种情况下，分别在图7a和7c中呈现的位置对应于在图7b中呈现的中间位置周围的、“顶”着工具4的两个极端调节位置。在图7b中呈现的中间位置中，该工具具有根据轴线z定向的主轴线A(例如对应于钻削方向，如果工具4是或具有钻头的话)。在图7a的极端位置中，该工具相对于方向z(或者换言之，相对于图7b的中间位置)朝第一方向倾斜了(即，其主轴线A倾斜了)5°的角度β1。在图7c的极端位置中，该工具相对于方向z(或者换言之，相对于图7b的中间位置)朝与第一方向相反的第二方向倾斜了(即，其主轴线A倾斜了)5°的角度β2。因此，在所呈现的实例中，工具4相对于中间位置具有5°左右的调节间隙，即10°的间隙。可以设想到其他值，并且这些值为工具提供了或多或少的多样性。例如，可以在5°与20°之间的间隙上调节该工具、使其在中间位置上居中或不居中。

还可以根据第三轴线来调节工具的位置，即在方向z上平移。出于这个目的，工具或其支撑件沿着这条轴线包括滑动连接件。

上述的三种调节准许将工具(如果适用的话)定位成垂直于零件P的可能具有复杂曲率的表面、以及使得工具4的鼻部42去到零件P的该表面附近或与之相接触，如图4所示。具体而言，鼻部42可以枢转(它可以被装配成枢转件)，这使得能够控制其相对于零件P的垂直性(即，其正交性)。

更具体地，系统控制(即，测量并校正)工具4相对于其工作表面(在零件P的面上)的正交性。图9所示的系统由以枢转件形式装配的组件构成，该枢转件围绕枢转点44在枢转表面43处枢转。该组件被安排在鼻部42处并且联接至一组位置传感器45上。在工具的鼻部接触在该表面上时，测量位置差异，并且确定工具相对于工作表面的取向。因此可以通过位置测量与工具移动的控制之间的环路控制来调节工具的取向(直至位置传感器45的测量值之间的差异为零，这对应于工具4相对于零件P的表面完美垂直)。

图8a和8b展示了光学系统，该光学系统是可以实施在本发明的实施例中的。该光学系统使得能够将与该工具相对的、必须执行操作的区域可视化并进行分析。这可以准许例如相对于钻削参考点对该工具进行非常精确的定位、或者还精确地实施预限定的钻削图案。

该光学系统包括相机8、第一反射镜81、以及第二反射镜82。第二反射镜82是在该光学系统为未启用(图8a)的位置与该光学系统正在工作(图8b)的位置之间可移动的。在所呈现的实施例中，工具4仅可以在该光学系统为未启用时使用，并且相反该光学系统仅可以在该工具未使用时启用。实际上，在图8b的启用位置中，第二反射镜82被定位在一些机加工工具(在这种情况下，钻头46)中，该钻头处于缩回位置(升高到工具模块中)中。在所呈现的实例中，相机8具有平行于钻头46的钻削轴线的视轴。在该光学系统的启用位置中，该第一反射镜和第二反射镜被定位成形成潜望镜，从而为相机提供与钻头46的轴线组合的视轴，因此允许透过鼻部42实现可视化。

在图8a所呈现的未启用位置中，该第二反射镜背离钻头46和鼻部42的轴线缩回。分隔件83将该光学系统与工具4并且与在机加工过程中可能上升到工具4中的任何切屑或灰尘隔开。

如前所述，对机床的控制实现了许多操控或控制系统，即，机床并且尤其是连接模块2在纵向轨道上的定位、横向臂3相对于纵向轨道1的正交性、工具支撑件41在横向臂3上的定位、工具4相对于零件P以及工具4自身的定位和取向、以及其他功能(光学可视化系统、防碰撞激光器等)。

所有这些功能可以由一个或多个计算机或控制器控制(如之前针对实施控制装置6的集中式架构所描述的)。有利的是，还可以使用分布式控制架构。图10展示了这方面。因此，图10展示了可以在本发明中实施的分布式控制架构的实例。

在所呈现的实例中,每个元件藉由一个或多个专用计算机来控制分配给所述元件的功能。每个元件还与其他元件逻辑接口连接(即，它可以互换信息)，这些其他元件是与所讨论的功能相关的、或者需要关于这种功能的信息以用于控制其他功能。例如，工具在零件上的位置(具体)取决于连接模块2在纵向轨道1上的位置以及工具支撑件41在横向臂3上的位置，使得去往该工具的信息可以被控制该工具的计算机并且被分别控制连接模块2和工具支撑件41的计算机进行寻址。

在所呈现的实例中，横向臂3包括第一控制器C1。第一控制器C1包括对下文所描述的其他控制器供电的功能。第一控制器C1通过产生去往连接模块2和/或固位单元5的命令来执行对横向臂3的正交性的测量及其控制。该第一控制器一般可以作为从其他控制模块获得和去往这些控制模块的数据的集中器和再分配器。

第二控制器C2被工具支撑件41支撑。第二控制器C2确定并控制工具固持器41沿着横向臂3的位置、以及工具4相对于零件P的工作表面的取向。

第三控制器C3连接至工具4上。第三控制器C3确定并控制工具4的位置和取向。该第三控制器也可以控制与工具相关的其他功能，例如实施相机8。

第四控制器C4被连接模块2支撑。第四控制器C4负责控制(确定并操控)连接模块2沿着纵向轨道1的移动。如果适用的话，该第四控制器可以获取从由连接模块2支撑的存在检测装置获得的数据，以防止与纵向轨道1上的障碍物的任何碰撞。

第五控制器C5被固位单元5支撑。第五控制器C5控制固位单元5在零件P的表面上的移动。如果适用的话，该第五控制器还控制固位装置5的吸盘51中的低压的分布和水平。

应了解的是，上文详述的分布仅是可能的示例性实施例。可以设想这些功能在多个控制器之间的多种其他分布，并且某些控制器还可以是机床的多个元件共用的。例如，第一控制器C1可以被配置成用于执行与第四控制器C4和第五控制器C5相关联的功能。

分布式控制架构在模块化方法方面与机床(如图4所示的机床)尤其相关。实际上，通过将这些功能分布在分别与每个模块或模块组相关联的多个控制器中，利于对机床的维护(能够拆卸和更换模块或控制器)，可以更容易在技术上发展或更新该机床(通过更换单一模块来改善这个模块的功能或增加新的功能)。应了解的是，可以设想到机床的其他实施例或变体而不背离本发明的内容。

具体而言，可以使用用于将纵向轨道1固定至零件P的其他装置，例如磁性装置。

在本发明的另一个变体中，纵向轨道1不包括用于直接固定在待机加工的零件上的装置。在这个变体中，纵向轨道1不是放在零件P上或者与之相接触、而是形成附近的设施或“工作站”的一部分。接着通过使零件P相对于工作站固定不动，来将纵向轨道1定位成相对于零件是固定的。

如此开发的机床使得能够在大尺寸零件的可以是弯曲的表面(例如，飞行器机身元件)上执行自动化或半自动化操作、尤其是简单的机加工操作。由于单一轨道需要被定位在零件上作为纵向基准，因此所开发的机床可以根据所讨论的实施例与具有双曲率的结构相适配。该机床它也是容易安装的，使得典型地单一操作者就足以实施。

归功于工具以悬伸形式进行组装，可以在难以触及或具有使得执行操作很复杂的形状的区域中执行操作。根据某些实施例，该机床具有多个组装构型，即，除了使工具悬伸出的组装构型之外，它还具有使工具被支撑在轨道与固位单元之间的构型。

所开发的机床还可以容易地进行重新配置、并且可以接纳多种类型的工具，这些工具使得能够进行实现许多类型的机加工操作、组装、或控制。

Claims (12)

1.一种用于在零件(P)上执行操作的机床，所述机床包括：

o纵向轨道(1)，所述纵向轨道被配置成有待相对于所述零件定位；

o横向臂(3)，所述横向臂与所述纵向轨道(1)正交，所述横向臂包括两端(31，32)；

o在所述横向臂与所述纵向轨道(1)之间的用于连接的模块(2)，所述连接模块(2)被装配成在所述纵向轨道(1)上平移；

o工具(4)，所述工具由所述横向臂(3)支撑；

o至少一个固位单元(5)，所述至少一个固位单元被安排在所述横向臂(3)的一端(32)处并且包括至少一个吸盘(51)，所述至少一个吸盘允许所述固位单元(5)在所述零件上固位就位，

其特征在于，所述横向臂(3)包括用于固定在所述连接模块(2)上的、位于所述横向臂(3)的两端(31、32)之间的装置，使得所述机床具有组装构型，在所述组装构型中，所述固位单元(5)和所述工具(4)分别被定位在所述纵向轨道(1)的两侧上，使得所述工具(4)被装配成相对于所述纵向轨道(1)悬伸出，

并且在于，所述横向臂(3)还包括用于固定在所述连接模块(2)上、位于所述横向臂(3)的与安排所述固位单元(5)的位置相反的一端处的装置，使得所述机床具有组装构型，在所述组装构型中，所述工具(4)被所述横向臂(3)支撑在所述纵向轨道(1)与所述固位单元(5)之间。

2.根据前一项权利要求所述的机床，其中，所述固位单元(5)包括移位系统，所述移位系统适合于平行于所述纵向轨道(1)在所述零件(P)上爬升。

3.根据权利要求2所述的机床，另外包括控制装置(6)，所述控制装置被安排成将所述固位单元(5)的移动与所述连接模块(2)沿着所述纵向轨道(1)的移动进行同步。

4.根据以上权利要求之一所述的机床，其中，所述横向臂(3)是由矩形框架形成，所述矩形框架包括两个横向立柱(33)和两个纵向立柱(34)。

5.根据以上权利要求之一所述的机床，其中，所述工具(4)与所述横向臂(3)之间的连接包括枢转，所述枢转允许沿着基本上平行于所述纵向轨道的纵向轴线调节所述工具的取向。

6.根据以上权利要求之一所述的机床，其中，所述工具(4)与所述横向臂(3)之间的连接包括枢转，所述枢转允许沿着基本上平行于所述横向臂(3)的横向轴线调节所述工具的取向。

7.根据以上权利要求之一所述的机床，其中，所述工具(4)与所述横向臂(3)之间的连接包括滑动，所述滑动允许沿着基本上与所述纵向方向和横向方向正交的轴线调节所述工具的取向。

8.根据以上权利要求之一所述的机床，另外包括光学系统，所述光学系统包括相机(8)并且允许对与所述工具(4)相对的区域进行可视化和分析。

9.根据以上权利要求中任一项所述的机床，包括选自以下各项之中的装置：针对所述横向臂上的力的传感器、针对施加在所述纵向轨道(1)上的力的传感器、被配置成用于确定所述横向臂(3)与所述纵向轨道(1)之间的角度的角度传感器、被定位在所述连接模块(2)上的至少两个线性传感器、被定位在所述横向臂(3)上的至少两个线性传感器。

10.根据以上权利要求中任一项所述的机床，其中，所述固位单元(5)和/或所述连接模块(2)还包括用于检测存在的装置，所述装置沿移位方向定向、并且被配置成用于在这种类型的移位过程中检测障碍物。

11.根据以上权利要求之一所述的机床，包括多个控制器(C1…C5)，每个控制器专用于相应控制所述机床的、与所述控制器相连接的一个元件或一组元件的功能。

12.根据权利要求11所述的机床，包括：

-连接至所述横向臂(3)上的第一控制器(C1)；

-连接至工具支撑件(41)上的第二控制器；

-连接至所述工具(4)上的第三控制器。