ES2237560T3 - Dispositivo y proceso de fijacion de unas piezas de fuselaje. - Google Patents
Dispositivo y proceso de fijacion de unas piezas de fuselaje.Info
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Abstract
Método de regulación de un dispositivo (2) utilizado para el ensamblaje de las piezas de un fuselaje de avión, donde el dispositivo consiste en una instalación (3) que comprende unos raíles principales (7) que pueden deslizarse paralelos entre sí a lo largo de la instalación (3) según una primera coordenada X, y en cada raíl principal (7) un número de raíles guía (8) que pueden deslizarse paralelos entre sí a lo largo del raíl principal (7) y según una segunda coordenada Y, y axialmente según una tercera coordenada Z, y con un elemento de fijación (9) en la extremidad del raíl guía (8), donde el método comprende las fases siguientes: a) un manipulador (1) engancha un elemento de fijación (9) del raíl guía (8) y después el elemento de fijación (9) es desplazado por el manipulador (1) en las direcciones X, Y y Z de tal modo que el elemento de fijación (9) puede adoptar una posición predeterminada en el espacio, b) la posición del elemento de fijación (9) en el espacio está bloqueada con respecto a la instalación (3) mediante una función de bloqueo automático, c) las fases a y b se repiten para un número predeterminado de elementos de fijación (9).
Description
Dispositivo y proceso de fijación de unas piezas
de fuselaje.
La invención se refiere a un dispositivo y a un
método de regulación de un dispositivo diseñado, por ejemplo, para
soportar varios armazones de fuselaje fijados en una posición
predeterminada y para fijar el recubrimiento del fuselaje en una
posición predeterminada para poder unir el recubrimiento y los
armazones para producir una sección del fuselaje. También se puede
utilizar el dispositivo para soportar la sección del fuselaje en
una posición predeterminada cuando las partes son fijadas a la
sección del fuselaje.
Para la producción de fuselajes, se necesitan
algunas formas de dispositivos de fijación o de sujeción, diseñados
para poder sostener firmemente en posición los armazones y el
recubrimiento de una sección de fuselaje, al menos en varios puntos
dentro de un volumen determinado, de tal modo que los armazones
puedan ser fijados en posiciones predeterminadas con el fin de
poder aplicar, fijar y sostener en posición el recubrimiento de la
sección del fuselaje contra los armazones mientras que los armazones
y el recubrimiento del fuselaje se fijan entre sí. En la producción
de aviones, por ejemplo, se fabrican unos dispositivos de fijación
para cada sección del fuselaje. De forma convencional, se requiere
un dispositivo de fijación diferente para cada tipo de sección del
fuselaje, por lo que se requiere un gran número de dispositivos de
fijación. Estos están diseñados para que una instalación con una
estructura sea fijada de tal manera que se incorporen varios puntos
de fijación para los armazones del fuselaje. Los puntos de fijación
asociados a un armazón específico se miden con un alto grado de
tolerancia.
Los dispositivos de sujeción fijos convencionales
descritos anteriormente pueden ser utilizados para una sección de
fuselaje específica, y eso indica que se requiere un gran número de
dichos dispositivos de fijación fijos y que éstos sólo pueden ser
utilizados para el avión para el cual han sido producidos
originalmente. Este proceso es muy caro, lo que significa que estos
dispositivos de fijación fijos pueden ser utilizados únicamente
para fuselajes producidos en serie. En principio, nunca se puede
reutilizar un dispositivo de fijación fijo diseñado para una nave
específica, por lo que este último se destruye una vez terminada la
producción del avión.
Algunos dispositivos semiflexibles están
disponibles en el mercado. Estos dispositivos pueden adaptarse y
ser utilizados en distintas secciones del fuselaje. Un ejemplo de
este dispositivo semiflexible está expuesto en la patente
estadounidense 4 695 032, que describe un dispositivo semiflexible
para la fabricación de un molde. Un número de barras o de raíles
principales están fijados a la estructura. Unas bielas de soporte
sostienen los elementos de fijación, cuyas posiciones pueden variar
en dirección axial. Aunque en cierto modo, el dispositivo descrito
permite disponer de forma individual los puntos de fijación, el
dispositivo es flexible sólo en parte. El montaje del dispositivo
depende de la determinación de la posición de los raíles principales
y de los raíles guía antes de la instalación de los elementos de
fijación móviles axialmente.
Otro ejemplo de este dispositivo semiflexible
incluye un mecanismo que tiene una mesa de sujeción horizontal. La
mesa de sujeción comprende varias filas de orificios, que están
dispuestas tanto de forma longitudinal como transversal sobre la
superficie de la mesa. Los orificios están diseñados para
proporcionar un soporte para las bielas verticales, y pueden estar
situados sobre la superficie de la mesa según el número requerido.
Cuando este dispositivo debe ser montado sobre varios armazones
utilizados para soportar una sección del fuselaje, dichas bielas se
disponen en fila sobre la mesa en unas posiciones que corresponden
a las posiciones de armazones recíprocas en la sección del
fuselaje. Cada biela comprende un elemento de fijación móvil
verticalmente, que se puede mover verticalmente mediante un
servomotor que pertenece a cada biela. Para cada fila de bielas
correspondiente a una posición del armazón en la sección del
fuselaje, cada elemento de fijación de la biela puede, mediante el
servomotor, desplazarse y estar sostenida a una altura que
corresponde a la altura requerida para que el armazón sea soportado
por dichas bielas. De esta manera, todos los elementos de fijación
en forma de bielas pueden ser previstos para producir una forma
correspondiente a la curvatura de los distintos armazones, después
de lo cual los armazones, de uno en uno, pueden ser fijados con la
distancia relativa apropiada y ser soportados por las bielas en
varios puntos de soporte sobre los elementos de fijación, donde el
armazón conserva su forma y en conjunto constituyen la geometría
del espacio que debe presentar el recubrimiento de la sección del
fuselaje particular. Posteriormente, el recubrimiento de la sección
del fuselaje puede situarse contra los armazones fijos y fijarse a
éstos, de forma que los armazones y el recubrimiento se acoplen
entre sí al unirse. Un inconveniente de la solución semiflexible
descrita en la presente es el coste elevado debido a que cada biela
mencionada anteriormente está provista de un dispositivo de control
separado para situar el elemento de fijación a la altura
correcta.
Además, existen unas dificultades prácticas
causadas por la plétora de cables fijados a cada biela para el
suministro de energía y para el control del mecanismo de
posicionamiento. Además, la solución técnica que consiste en colocar
dichas bielas sobre dichas filas en función de una matriz, tampoco
permite una disposición variable de las posiciones de los elementos
de fijación.
En un modelo alternativo de dispositivo
semiflexible se utilizan, de forma similar a la que se ha descrito
anteriormente, varias bielas dispuestas sobre una matriz, es decir
en fila sobre una mesa de sujeción, pero no se utilizan unidades de
potencia individuales para el control de los elementos de fijación
sobre las bielas cuando estas últimas son puestas en su posición. En
cambio, se instala una abertura móvil sobre la superficie de
sujeción. Esta abertura puede desplazarse por la superficie de
sujeción y ser dispuesta sobre cada fila de bielas. El armazón de
la abertura superior está equipado con uno o varios brazos
operativos verticalmente, diseñados para desplazarse hacia abajo y
enganchar un elemento de fijación en la parte superior de una biela.
Posteriormente mediante un brazo controlado de manera automática
por un programa de control, se puede disponer cada elemento de
fijación de biela a la altura adecuada en una fila de una vez.
Mediante el bloqueo de los elementos de fijación en cada biela
utilizada según este modelo, las bielas pueden soportar unos
recubrimientos curvados u otras estructuras con una buena
tolerancia. Una desventaja de este dispositivo semiflexible sigue
siendo que la posición de las bielas en el plano horizontal no
puede variar libremente. Además, el robot de la abertura utilizado
es caro y no puede ser utilizado para otras tareas que las que ya se
han mencionado, es decir que un manipulador en forma de robot de la
abertura es tan especializado como el propio dispositivo.
Según un aspecto de la invención se preve un
método para la regulación de un dispositivo utilizado para el
ensamblaje de piezas de un fuselaje de avión, donde el dispositivo
consiste en una instalación que comprende unos raíles principales
paralelos que se pueden deslizar paralelos entre sí a lo largo de la
instalación a lo largo de una primera coordenada X, y donde cada
raíl principal posee varios raíles guía paralelos que se pueden
deslizar paralelos entre sí a lo largo del raíl principal a lo
largo de una segunda coordenada Y, y donde además cada raíl guía
puede deslizarse axialmente a lo largo de una tercera coordenada Z,
con un elemento de fijación en la extremidad del raíl guía, y donde
el método incluye un manipulador que engancha un elemento de
fijación del raíl guía para que posteriormente el elemento de
fijación sea desplazado por el manipulador en las direcciones X, Y
y Z de tal forma que el elemento de fijación está previsto para
adoptar una posición predeterminada en el espacio, y durante el
movimiento del elemento de fijación:
- -
- el raíl principal al que el elemento de fijación está conectado se desliza paralelo a la dirección X cuando el manipulador dispone el elemento de fijación en una coordenada X determinada,
- -
- el raíl guía al que el elemento de fijación está conectado se desliza paralelo a la dirección Y cuando el manipulador dispone el elemento de fijación en una coordenada Y determinada,
- -
- el raíl guía se desliza axialmente en la dirección Z de tal modo que su elemento de fijación está previsto en una coordenada Z determinada.
Además, el método incluye el manipulador que se
mueve a su vez con respecto a cada elemento de fijación del raíl
guía restante con el que está enganchado, para que después el
elemento de fijación sea desplazado por el manipulador en la
dirección Y y Z de tal modo que el elemento de fijación está
previsto para adoptar una posición predeterminada en el espacio y
durante este movimiento, el raíl guía con el que el elemento de
fijación está conectado se desliza paralelo a la dirección Y cuando
el manipulador dispone el elemento de fijación en una coordenada
determinada Y, y el raíl de guía se desliza axialmente en la
dirección Z de tal modo que su elemento de fijación está dispuesto
en una coordenada Z dada. Se repiten todas las fases citadas
anteriormente para cada raíl principal hasta que todos los elementos
de fijación utilizados estén instalados en la posición
adecuada.
Una vez instalados todos los elementos de
fijación, se fija un armazón a los elementos de fijación de cada
raíl principal tras lo cual se mantiene en posición un
recubrimiento del fuselaje contra los armazones mediante mandrilado
para permitir el ensamblaje de los armazones y del recubrimiento.
De forma recíproca, un recubrimiento del fuselaje puede naturalmente
ser fijado y soportado por los elementos de fijación, tras lo cual
varios armazones determinados se ensamblan con el recubrimiento,
asegurando así la fijación del recubrimiento y los armazones entre
sí durante el ensamblaje de estas partes.
La invención incluye un dispositivo para la
implantación del método descrito anteriormente, según está
caracterizado en las reivindicaciones independientes.
Una ventaja de este método de ensamblaje es que
el dispositivo permite una disposición variable de los elementos de
fijación.
El manipulador utilizado en el método mencionado
anteriormente está constituido de preferencia por un robot
industrial. El uso de dicho robot industrial en forma de mecanismo
para la regulación de los elementos de fijación incluye una primera
entrada a los datos del sistema de control del robot en función de
la orientación de la instalación con respecto del robot. Esto se
obtiene, por ejemplo, haciendo que la mano de robot, con o sin
herramientas fijas, detecte uno o más puntos de referencia,
midiéndolos con precisión, y situándose en el brazo de la
instalación. Un punto de referencia puede consistir en una placa
cuadrada cuya posición sea detectada mecánicamente por la mano del
robot o la herramienta de la mano de robot, con lo cual los datos de
posición para el punto de referencia en forma de sus coordenadas X,
Y y Z sean enviados al sistema de control del robot.
En el estado normal, es decir cuando no se
ejecuta ningún ajuste del dispositivo, cada raíl principal se
engancha a la instalación mientras que cada raíl guía se engancha a
un raíl principal mediante algún tipo de dispositivo de bloqueo.
Una vez regulado el dispositivo, estos bloqueos son desbloqueados
por el manipulador.
Se dispone un acoplamiento entre la herramienta
de enganche del robot y el elemento de fijación. Este acoplamiento
puede consistir en una pieza hembra dispuesta sobre el elemento de
fijación y en una parte macho dispuesta sobre la herramienta de
enganche, que cooperan entre sí cuando el robot se une al elemento
de fijación. El acoplamiento comprende una o más conexiones para
enganchar la guía para el bloqueo. Se pueden realizar estas
conexiones mediante unos conectores neumáticos para el desbloqueo
neumático o hidráulico a través del manipulador, o de unos
conectores eléctricos para un control electromagnético o
electromecánico de desbloqueo de los dispositivos a través del
manipulador.
Una ventaja de estos conectores es que la
potencia para obtener un desbloqueo del bloqueo puede ser
transferida y controlada por el manipulador sin que los elementos
de fijación sean afectados por ninguna fuerza que pueda modificar
sus posiciones con respecto al bloqueo. La energía eléctrica,
hidráulica o neumática es transferida mediante el acoplamiento desde
el manipulador hasta los bloqueos, donde el manipulador funciona
simplemente como un transportador de la energía requerida para el
desbloqueo. Cuando dicha energía ya no es conducida a través del
manipulador hacia un bloqueo, dicho bloqueo vuelve a su posición
bloqueada. Este tipo de acoplamiento puede ser utilizado para la
regulación de los elementos de fijación, incluso si el manipulador
está fijo en el dispositivo, en forma de un robot de abertura o
similar, o se acciona manualmente y utiliza unos sistemas de
medición externos para poner en posición los elementos de
fijación.
Una ventaja de esta disposición de la función de
bloqueo, donde la potencia para desbloquear el bloqueo es conducida
a través del manipulador, es que no se necesita ningún cableado al
interior del dispositivo, lo cual sería, por otro lado, necesario
para transferir la potencia a cada bloqueo individual.
Otras ventajas del método y del dispositivo según
la invención son que el dispositivo puede ser ajustado de forma
simple y rápida para nuevos tipos de fuselaje. En consecuencia, se
puede usar el dispositivo para más de una serie de fuselaje, y
además, éste permite la modificación de un fuselaje de manera
relativamente fácil y económica después de la producción de varias
unidades en una serie del modelo. Además, se puede utilizar este
mismo dispositivo para distintas secciones del mismo fuselaje.
También se podrá utilizar el dispositivo en el futuro para
productos que todavía no se han desarrollado en la actualidad, por
lo que dicho dispositivo puede ser utilizado durante mucho tiempo.
De esta manera, este dispositivo sería apropiado en la producción a
pequeña escala de vehículos y de otras estructuras, donde, a nivel
económico no se pueden utilizar dispositivos de sujeción fijos o
soluciones semiflexibles de coste elevado. En caso de utilizar un
robot industrial en forma de manipulador para la regulación del
dispositivo, el método de la invención es particularmente útil, ya
que se puede utilizar este robot industrial para otras funciones
cuando la regulación del dispositivo no ha sido realizada. Unos
ejemplos de esta función son las funciones de perforación, de
remachado, y de trituración previstos en la estructura o fuselaje
real que están fijos en el dispositivo.
No se van a describir los principios del bloqueo
en esta descripción, puesto que ya se conocen. Estos bloqueos
pueden estar definidos por portapiezas u otros bloqueos de fricción,
que mediante el uso de unas fuerzas elásticas, por ejemplo, unos
cilindros o refuerzos de sujeción bajo tensión y ejercen una fuerza
entre los bloqueos y los raíles. Mediante la aplicación de una
fuerza contra la fuerza elástica, como se ha mencionado
anteriormente, usando la neumática, hidráulica o electromagnética,
se puede liberar el portapiezas.
La figura 1 ilustra el dispositivo y el robot
industrial que funcionan en conjunto para fijar los elementos de
fijación sobre la instalación del dispositivo según el método de la
invención.
La figura 2 muestra el mismo dispositivo que la
figura 1 desde otro punto de vista, y en el que de forma adicional
se ha fijado una sección de fuselaje en el dispositivo
instalado.
La figura 3 es una representación esquemática de
un raíl guía con su elemento de fijación auxiliar.
Varios ejemplos de la invención están descritos a
continuación con la ayuda de los dibujos anexos.
En la figura 1, se visualizan el método y el
dispositivo según la invención en una perspectiva en la que se
muestra la forma de utilización de un robot industrial 1 en forma de
manipulador para ajustar el dispositivo 2, en tal forma que éste
pueda aceptar una estructura en 3-D con el fin de
sostener esta estructura fija durante una o más fases en el
ensamblaje. El dispositivo está compuesto por una instalación 3,
que en este ejemplo está montada verticalmente en un piso. Si se
requiere, la instalación puede ser construida con un segundo nivel.
Es posible, por ejemplo, montar varias instalaciones en forma de
prisma, cuando un fuselaje entero debe ser construido
simultáneamente alrededor de estas instalaciones, donde las
instalaciones forman las superficies laterales de este prisma. La
instalación 3 tiene un armazón 4 con una biela longitudinal superior
5 y una biela longitudinal inferior 6. Estas bielas 5, 6 funcionan
en forma de vías para varios raíles principales 7, que están
dispuestos paralelos entre sí y donde cada uno tiene una fijación
deslizante con sus extremidades en la biela superior 5 e inferior
6. Debido al enganche deslizante, los raíles principales 7 pueden
desplazarse en paralelo a lo largo de la instalación con las
extremidades de los raíles principales desplazándose en las bielas
5, 6. La fijación deslizante entre las bielas 5, 6 y los raíles
principales 7 incluye también unos medios de guiado, de tal manera
que los raíles principales 7 pueden desplazarse de forma
perpendicular con respecto a las bielas 5, 6. Las extremidades de
los raíles principales se desplazan en la biela en forma de vía por
medio de un piloto de soporte deslizante, de una barra de guiado,
de un rodillo de guiado o de algún mecanismo conocido equivalente.
Una característica importante es que existe un bloqueo, entre el
mecanismo de cojinete deslizante o rodante que pertenece al raíl
principal, y la biela, con el que se puede bloquear el raíl
principal y fijarse en una posición predeterminada. Este tipo de
bloqueo es conocido y puede estar definido por unos manguitos de
sujeción, que por medio de unas fuerzas elásticas son presionados y
ejercen una fricción entre el raíl principal y la biela durante el
periodo de tiempo en el que los raíles deben estar mantenidos en una
posición fija.
Cada raíl principal 7 está equipado con varios
raíles guía 8, que están conectados al raíl principal 7 con un
cojinete deslizante. Los raíles guía 8 están dispuestos de manera
perpendicular al raíl principal 7. Los raíles guía 8 pueden
deslizarse en paralelo al raíl principal 7 y también en dirección
axial. La función del raíl guía está ilustrada de manera más
detallada en los dibujos. Las tres direcciones de movimiento
mostradas para los raíles guía definen un sistema de coordenadas,
en el que los raíles principales pueden desplazarse en la dirección
X a lo largo de las bielas, mientras que se pueden deslizar los
raíles guía en la dirección Y, es decir a lo largo de los raíles
principales, donde la dirección de los raíles principales define la
dirección Y. El movimiento axial que los raíles guía 8 pueden
realizar tiene lugar en la dirección denominada Z en la
presente.
Cada raíl guía 8 tiene un elemento de fijación 9
en su extremidad. Este elemento de fijación 9 está previsto para
incluir los puntos de fijación de las estructuras, como armazones o
recubrimientos de fuselaje, que se deben mantener en posición
mediante el dispositivo. De esta manera, el elemento de fijación
puede incluir unos orificios roscados, unos orificios de remache o
similares para un acoplamiento contra unos medios complementarios de
fijación en la estructura del fuselaje.
El raíl guía 8 tiene unos cojinetes deslizantes
en un dispositivo en forma de carruaje, al que llamaremos carruaje
10. El carruaje 10 se desliza a lo largo del raíl principal
mediante unas guías 11 que se desplazan a lo largo de un conducto
al interior del raíl principal 7. Se puede desplazar el raíl guía 8
en su dirección axial mediante un primer cojinete deslizante 12 y
un segundo cojinete deslizante 13 en la otra extremidad del
carruaje 10.
El raíl guía 8 está bloqueado en una posición
fija con respecto al carruaje 10 mediante una función de bloqueo.
La función de bloqueo puede estar diseñada de distintas formas.
Este tipo de bloqueo es conocido y puede consistir en unos
manguitos de sujeción, que mediante unas fuerzas elásticas son
presionados y ejercen una fricción entre el carruaje 10 y el raíl
principal 7 así como entre el carruaje y el raíl guía 8 durante el
periodo de tiempo en el que los raíles deben ser mantenidos en una
posición fija.
Puesto que se conoce de forma apropiada la
tecnología del bloqueo mencionado anteriormente, éste se representa
de forma esquemática en la figura 3, donde la posición del bloqueo
está indicada por el área 15 y donde, en este ejemplo, se considera
también que el bloqueo se desbloquea por aire comprimido, que
proviene del robot a través de unos conductos de aire en el rail
guía y posteriormente a través de unos tubos de aire 14. De esta
manera, el robot 1 es pasivo durante el desbloqueo y el bloqueo de
los raíles 7, 8, es decir que el robot no transfiere ninguna fuerza
mecánica al dispositivo, mientras que éste transmite el efecto de
potencia del bloqueo mediante una conexión o desconexión de un
medio que ejerce una fuerza, obtenida en el ejemplo por medio de
una potencia neumática, pero donde también se puede usar potencia
hidráulica y electromagnética. De esta manera, el riesgo de alterar
la posición del dispositivo en la que se sujeta el elemento de
fijación 9 por el robot 1 se reduce durante la fase de bloqueo del
proceso de montaje.
Los raíles principales están diseñados de tal
modo que se deslizan en las bielas 5, 6 usando un carruaje diseñado
de forma similar al carruaje 10, y que tampoco va a ser descrito en
la presente. Este diseño de carruaje también puede ser bloqueado
según el modo descrito anteriormente. El principio de bloqueo puede
variar mecánicamente de distintas maneras. Por ejemplo, se pueden
utilizar unos manguitos de sujeción. El desbloqueo se realiza según
el principio mencionado anteriormente, en el que incluso en este
caso, el aire comprimido es regulado por unos tubos de aire desde
el raíl guía 8 hasta los bloqueos en las extremidades de los raíles
principales 7. Mediante la regulación del flujo de aire desde el
robot a través del raíl guía 8, se puede desbloquear completamente
el raíl principal suministrando aire comprimido al bloqueo del raíl
principal.
El método según la invención para la regulación
del dispositivo está ejemplificado e ilustrado en las Figuras 1, 2,
y 3. Estos dibujos muestran un manipulador ejemplificado por un
robot industrial 1. El robot 1 puede ser transportado de
preferencia sobre una vía a lo largo del dispositivo 2. El sistema
de control del robot incluye unos datos sobre la forma del fuselaje
y por consiguiente contiene unos datos que hacen referencia a todas
las posiciones de los elementos de fijación requeridas en el
espacio indicadas por las coordenadas del espacio. El sistema de
control del robot también está calibrado en su propia posición en
relación con el dispositivo 2. Esto se consigue gracias a la mano
del robot 17 que localiza una placa de calibración 18 con la medida
apropiada, de tal forma que la mano del robot puede detectar la
posición de la placa 18, de ese modo el sistema de control del robot
puede leer las posiciones relativas del robot 1 y del dispositivo 2
de forma precisa.
Normalmente los raíles guía están dispuestos en
sus posiciones de referencia, por ejemplo en la parte inferior de
cada raíl principal 7. Según el método, el robot inicia el
procedimiento de montaje del dispositivo, para un primer raíl
principal 7, buscando el primer raíl guía 8 disponible en el raíl
principal. Esto se realiza a través del robot en el que ya se ha
cambiado una herramienta, puesto que se conecta una herramienta de
montaje 16 a un desviador de herramientas sobre la mano del robot
17. La herramienta de montaje 16 es un dispositivo diseñado para
conectarse al elemento de fijación 9. Se puede realizar la conexión
ya que la herramienta de montaje 16 está equipada con una parte
macho 19 y el elemento de fijación con una parte hembra 20,
formando juntos un acoplamiento, y cooperando entre sí de manera muy
precisa. El acoplamiento comprende unas conexiones para un medio de
presión que se puede obtener entre el robot y la herramienta para
obtener el desbloqueo de los bloqueos mencionados anteriormente
ajustando un elemento de fijación, y el bloqueo de los bloqueos
correspondientes cuando el elemento de fijación está colocado en la
posición correcta. Cuando se ha encontrado el primer raíl guía 8 y
la herramienta de montaje 16 sobre la mano del robot está fijada en
el elemento de fijación 9, se desbloquean tanto el bloqueo del raíl
principal 7 como el bloqueo del raíl guía 8.
En su sistema de control, el robot posee unos
datos de posición en forma de coordenadas en las direcciones X, Y y
Z para el elemento de fijación 9 de su raíl guía asociado 8
sostenido en ese momento por el robot, lo que permite que el robot
desplace libremente el elemento de fijación en estas tres
direcciones. Esto permite que el raíl principal 7 se deslice en la
dirección X, cuando se han introducido las coordenadas X adecuadas,
y que el raíl guía 8 se deslice en las direcciones Y y Z, al
introducir las coordenadas Y y Z. Cuando el robot desplaza el
elemento de fijación 9 hasta su posición predeterminada, de nuevo,
tanto el raíl principal como el raíl guía son bloqueados. El sistema
de control proporciona entonces al robot unos datos sobre la
posición del raíl guía siguiente 8 en el mismo raíl principal que
se ha citado anteriormente, por lo que el robot busca el nuevo raíl
guía, se conecta por sí mismo a éste y desplaza, esta vez sólo en
las direcciones Y y Z, al elemento de fijación del raíl guía 9
hasta la posición predeterminada. En este caso, no se desbloquea
nunca el bloqueo del raíl principal 7. Sólo el raíl guía se desliza
en las direcciones Y y Z. Para los raíles guía 8 que permanecen
sobre el mismo raíl principal 7, se aplica un procedimiento
similar.
Cuando se han instalado todos los elementos de
fijación 9 utilizados en un raíl principal 7, se desarrolla un
procedimiento equivalente para los demás raíles principales 7
utilizados en la instalación, con sus raíles guía y elementos de
fijación 9 asociados.
Cuando todos los elementos de fijación 9 están
colocados sobre el dispositivo según los datos predeterminados, se
puede iniciar el montaje, por ejemplo, de un armazón de fuselaje en
el dispositivo. Según el ejemplo, se instala un armazón 21 sobre
los elementos de fijación 9 localizados sobre el mismo raíl
principal, con el fin de mantener todos los armazones en su sitio
según los límites de tolerancia requeridos y que definan juntos el
perfil del fuselaje deseado. Se fija un recubrimiento del fuselaje
22 en varios puntos de una o más secciones y posteriormente se fija
a los armazones fijados previamente. A continuación, los armazones
y el recubrimiento pueden ser unidos entre sí usando tornillos,
remaches o unos dispositivos de fijación equivalentes. Tal y como
se ha mencionado anteriormente, el método según la invención tiene
como ventaja que el robot industrial utilizado para la regulación
del dispositivo puede ser utilizado también en forma de robot de
ensamblaje para fijar los armazones y el recubrimiento entre sí,
donde el robot es utilizado para hacer orificios, así como para el
atornillado o el remachado.
Se puede reemplazar el elemento de fijación 9, de
tal forma que éste pueda adaptarse a distintos tipos de objetos
fijos, como armazones o recubrimientos.
Una variación de la invención consiste en
utilizar una solución semiflexible en la que un robot de la
abertura utilizado en forma de manipulador para el montaje de los
elementos de fijación pueda ser dispuesto a lo largo de la
instalación y realizar el procedimiento de montaje de los elementos
de fijación. En este caso, no se puede utilizar el manipulador para
cualquier otra operación, aunque todavía existe la ventaja de que,
en comparación con las técnicas conocidas, los elementos de
fijación pueden ser dispuestos libremente al interior del volumen
de espacio proporcionado por el dispositivo.
En otra variación de la invención, el manipulador
puede consistir en un manipulador manual, que en consecuencia,
podrá estar diseñado en forma de herramienta manual, y que presenta
una forma que corresponde a la que se ha descrito anteriormente
para la mano del robot 17, y que es calibrado contra la placa de
calibración del dispositivo 18 y está conectado a los elementos de
fijación 9. En un monitor conectado a la herramienta manual, se lee
la posición del elemento de fijación que está conectado a la
herramienta manual, por lo que se puede, después de desbloquear
dichos bloqueos de una forma similar a la que se utiliza con el
robot 1, desplazar la herramienta hasta una posición en la que la
herramienta desplaza el elemento de fijación 9 hasta la posición
deseada en las direcciones X, Y y Z. Cuando se consigue la posición
deseada, los raíles se bloquean en una forma similar a la que se ha
mencionado anteriormente. Para garantizar la precisión del proceso
de montaje cuando se utiliza la herramienta manual, ésta puede
estar suspendida de un mecanismo en equilibrio que se puede
desplazar a lo largo de la instalación en las direcciones X e Y. La
medición de la posición de la herramienta manual en relación con el
dispositivo se obtiene en este caso por medio de un sensor de
posición láser, que mide por láser la posición de la herramienta
manual en relación con las tres coordenadas del espacio e indica la
posición actual de la herramienta manual, o más bien la posición
del punto de fijación del elemento de fijación que está sostenido
por la herramienta manual, en una pantalla de tal forma que el
operador de la herramienta manual puede controlar de manera
continua dicha posición actual y realizar los movimientos necesarios
de la herramienta manual para conseguir la posición deseada del
elemento de fijación 9.
Para los ejemplos descritos anteriormente, se ha
mencionado que las posiciones de los elementos de fijación se basan
en tres coordenadas previstas para ser orientadas de forma
perpendicular una respecto a la otra. No obstante, también se
pueden utilizar otras coordenadas, orientadas en distintos ángulos
entre sí distintas de las que se han adoptado anteriormente.
Claims (17)
1. Método de regulación de un dispositivo (2)
utilizado para el ensamblaje de las piezas de un fuselaje de avión,
donde el dispositivo consiste en una instalación (3) que comprende
unos raíles principales (7) que pueden deslizarse paralelos entre sí
a lo largo de la instalación (3) según una primera coordenada X, y
en cada raíl principal (7) un número de raíles guía (8) que pueden
deslizarse paralelos entre sí a lo largo del raíl principal (7) y
según una segunda coordenada Y, y axialmente según una tercera
coordenada Z, y con un elemento de fijación (9) en la extremidad
del raíl guía (8), donde el método comprende las fases
siguientes:
a) un manipulador (1) engancha un elemento de
fijación (9) del raíl guía (8) y después el elemento de fijación
(9) es desplazado por el manipulador (1) en las direcciones X, Y y
Z de tal modo que el elemento de fijación (9) puede adoptar una
posición predeterminada en el espacio,
b) la posición del elemento de fijación (9) en el
espacio está bloqueada con respecto a la instalación (3) mediante
una función de bloqueo automático,
c) las fases a y b se repiten para un número
predeterminado de elementos de fijación (9).
2. Método como en la reivindicación 1 para dicha
regulación del dispositivo (2) que incluye las etapas:
a) el elemento de fijación es enganchado y
desplazado por el manipulador mientras que durante el movimiento
del elemento de fijación:
- a1)
- el raíl principal (7) al que el elemento de fijación (9) está conectado se desliza paralelamente a la dirección X,
- a2)
- el raíl guía (8) al que el elemento de fijación (9) está conectado se desliza paralelamente a la dirección Y,
- a3)
- el raíl guía (8) se desliza axialmente en la dirección Z de tal forma que su elemento de fijación (9) está ajustado según una coordenada Z determinada,
- a4)
- cuando el elemento de fijación (9) ha adoptado su posición predeterminada, el raíl principal (7) y el raíl guía (8) están bloqueados por dicha función de bloqueo automático,
b) para un raíl guía (8) sobre el raíl principal
(7), un manipulador (1) engancha un elemento de fijación (9) del
raíl guía (8) y después el elemento de fijación (9) es desplazado
por el manipulador (1) en las direcciones X, Y y Z de tal modo que
el elemento de fijación (9) puede adoptar una posición
predeterminada en el espacio, mientras que durante el movimiento
del elemento de fijación (9):
- b1)
- el raíl guía (8) al que el elemento de fijación (9) está conectado se desliza paralelamente a la dirección Y,
- b2)
- el raíl guía (8) se desliza axialmente en la dirección Z de modo que su elemento de fijación (9) se ajusta según una coordenada Z determinada,
- b3)
- cuando el elemento de fijación (9) ha adoptado su posición predeterminada, el raíl guía (8) se bloquea por medio de una función de bloqueo automático,
c) las fases a y b son repetidas para cada raíl
principal (7).
3. Método como en la reivindicación 1 ó 2, en el
que el ajuste de los elementos de fijación (9) se realiza mediante
un robot industrial separado, que constituye en la presente dicho
manipulador (1).
4. Método según la reivindicación 3, en el que el
sistema de control del robot extrae unas informaciones sobre la
posición de la instalación (3) a partir de al menos un cuerpo de
referencia (18) situado sobre la instalación (3).
5. Método según la reivindicación 1 ó 2, donde el
ajuste de los elementos de fijación (9) se realiza mediante un
robot de abertura, que aquí constituye dicho manipulador (1) y que
está dispuesto de tal modo que éste se extiende sobre la
instalación (3) y puede desplazarse a lo largo de la instalación
(3).
6. Método como en la reivindicación 1 o 2, en el
que el ajuste de los elementos de fijación (9) se realiza mediante
una herramienta manual, que aquí constituye dicho manipulador
(1).
7. Método según la reivindicación 6, en el que la
posición de la herramienta manual es medida por un dispositivo de
medición, como un instrumento láser.
8. Método según la reivindicación 7, en el que,
durante el procedimiento de regulación del dispositivo, la
herramienta de mano está soportada por un dispositivo de soporte
que puede desplazarse a lo largo de la instalación (3).
9. Método según la reivindicación 2, en el que el
elemento de fijación (9) tiene una parte de acoplamiento (19) y el
manipulador tiene un componente de acoplamiento complementario
(20), y éstos se acoplan entre sí durante la regulación del
dispositivo (2).
10. Método según la reivindicación 9, en el que
el acoplamiento creado por dichos componentes de acoplamiento (19,
20) tiene unos medios para transferir un medio que activa o
desactiva el bloqueo o bloqueos asociados al elemento de fijación
(9) ajustados por el manipulador (1), y donde dicho medio es
proporcionado por el manipulador (1).
11. Dispositivo utilizado para el ensamblaje de
las piezas de un fuselaje de avión, caracterizado por el
hecho de que el dispositivo consiste en una instalación (3) que
comprende unos raíles principales (7) que se deslizan paralelamente
entre sí a lo largo de la instalación (3) según una primera
coordenada X, y sobre cada raíl principal (7) varios raíles guía (8)
que pueden deslizarse paralelamente entre sí a lo largo del raíl
principal (7) según una segunda coordenada Y, y axialmente según
una tercera coordenada Z, y en la extremidad del raíl guía (8) se
sitúa un elemento de fijación (9).
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que los raíles principales
pueden deslizarse de tal manera que varios elementos de fijación
(9) fijados en los raíles (7, 8) pueden estar situados libremente
sobre las tres coordenadas X, Y, Z en el espacio al interior de un
volumen dado.
13. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que las extremidades de los
raíles principales (7) pueden deslizarse a lo largo de unas bielas
dispuestas en paralelo (5, 6) que constituyen una parte de una
estructura en la instalación (3).
14. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado por el hecho de que las extremidades de los
raíles principales (7) están equipados con unos bloqueos que
permiten bloquear los raíles principales con respecto a dichas
bielas (5, 6).
15. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado por el hecho de que los raíles guía (8) están
dispuestos en un carruaje (10), donde dicho carruaje (10) se
desliza a lo largo del raíl principal (7) mediante unas guías (11),
y donde el raíl guía, mediante unos cojinetes deslizantes, puede
moverse con respecto al carruaje en su dirección axial.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado por el hecho de que el carruaje (10) está
equipado con unos bloqueos, con los que se bloquea el carruaje (10)
con respecto al raíl principal (7) a lo largo del cual el carruaje
(10) se desplaza, y el raíl guía (8) que pasa a través del carruaje
(10) está bloqueado con respecto a dicho carruaje (10).
17. Dispositivo según la reivindicación 14 y 16,
caracterizado por el hecho de que los bloqueos están
abiertos y cerrados por una transmisión de potencia neumática,
hidráulica o eléctrica.
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