ES2582634T3 - Sistema automatizado para unir partes de un chasis y método asociado - Google Patents

Abstract

Sistema automatizado sistema para unir al menos dos partes de un chasis, que comprende; - al menos un dispositivo (3) de actuación adaptado para mover al menos una parte en el espacio (XYZ) con tres grados de libertad; - una unidad (5) de control central para controlar cada dispositivo (3) de actuación en función de una pluralidad de datos obtenidos a través de una pluralidad de sensores (7); dicha pluralidad de sensores (7) pueden determinar de manera continua, en cada parte de chasis, una pluralidad de puntos (A, B, C) clave que son unívocos para cada parte; dicha unidad (5) de control central, dependiendo de los datos obtenidos a partir de dicha pluralidad de sensores (7), activa dicho al menos un dispositivo (3) de actuación con el fin de acercar y conectar dichas al menos dos partes, mientras monitoriza, a través de dicha pluralidad de sensores (7), la posición relativa entre dicha pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dichas partes y la posición absoluta de dichas partes en el espacio (XYZ); dicho sistema está adaptado para unir al menos dos secciones (T) de un fuselaje de una aeronave (V); cada dispositivo (3) de actuación comprende al menos una columna (31) para soportar y mover al menos una sección (T), que comprende al menos un soporte o brazo (310) para mover dicha sección (T) con tres grados de libertad; dicha al menos una columna (31) puede extenderse, de manera automática, a lo largo de un eje (Z) vertical y puede moverse sobre unas primeras guías (30) adaptadas a lo largo de un segundo eje (X), perpendicular a dicho eje (Z) vertical; dicha pluralidad de sensores (7) comprenden al menos un medidor (71) de láser para medir la posición de los diversos puntos (A, B, C) clave y las distancias absolutas y relativas de los mismos puntos (A, B, C) clave. caracterizado porque cada medidor (71) de láser puede moverse, estando asociado con al menos un carro (72) que desliza sobre al menos una segunda guía (70) dispuesta a lo largo de un segundo eje (X).

Description

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA UNIR PARTES DE UN CHASIS Y METODO ASOCIADO

DESCRIPCION

La presente invencion se refiere a un sistema automatizado para unir de manera estructural al menos dos partes principales que componen el chasis de un vetnculo o el fuselaje de una aeronave o el casco de un barco. Dicho sistema puede manejar de manera automatica y continua todas las etapas del metodo asociado para unir las partes. Dicho sistema puede manejar toda la cadena cinematica/mecanica para fabricar dicho vetnculo o aeronave o barco.

El metodo asociado de montaje se refiere a las etapas llevadas a cabo por el sistema para montar un chasis o fuselaje o partes de casco, cuyas etapas se llevan a cabo de forma automatica y son altamente reproducibles.

Preferiblemente, dicho sistema y el metodo asociado pueden aplicarse para fabricar fuselajes de aeronave uniendo al menos dos secciones de fuselaje.

Se conoce que montar las secciones de un fuselaje de aeronave es una tarea muy compleja que requiere mucho control con el fin de crear una aeronave que pueda pasar las pruebas de resistencia de vuelo. De hecho, si tales secciones no se ensamblan correctamente, la aeronave resultante sufrira problemas de estabilidad y aerodinamicos, que pueden poner en peligro la utilizacion de la aeronave montada de este modo.

Se conocen sistemas para unir al menos dos secciones de fuselaje que comprenden una pluralidad de sensores adaptados para facilitar las etapas de colocar, mover y unir dichas secciones, que se llevan a cabo por personal de montaje. De hecho, la mayona de las etapas de los metodos para fabricar una aeronave descritos en la tecnica anterior se llevan a cabo por personal humano con la ayuda de dispositivos electromecanicos y sensores de diversa naturaleza.

Por este motivo, cuando se fabrica una aeronave, pueden cometerse errores debido al componente humano mientras se ejecuta una o mas etapas del metodo para montar y unir las secciones de aeronave.

Se conocen dispositivos automaticos que estan adaptados para llevar a cabo una o mas etapas del metodo para fabricar una aeronave; dichos dispositivos se supervisan por un operario de montaje. Por tanto, con el fin de unir secciones de una aeronave, el operario tendra que supervisar una pluralidad de dispositivos automaticos. Fabricar una aeronave cumpliendo las normas de montaje depende en gran medida de las habilidades del operario de montaje, que se encarga de coordinar los diversos dispositivos y posiblemente tambien de supervisar cualquier operacion ejecutada de forma manual.

Un metodo de este tipo se vuelve muy costoso, puesto que requiere el uso de muchos dispositivos electromecanicos que deben hacerse actuar conjuntamente unos con otros, y tambien debido al gran numero de operaciones manuales implicadas. Ademas, un metodo de este tipo tambien es costoso en terminos de tiempo de produccion por aeronave, puesto que las diversas etapas deben supervisarse por la persona a cargo, aunque con la ayuda de sensores de diversas clases, que deben supervisar cada aspecto cntico del proceso de produccion de aeronaves.

Finalmente, este tipo de metodo, cuya implementacion requiere un componente humano, introduce una variable indeterminada que hace que el metodo sea diffcil de reproducir y que, en terminos probabilfsticos, provoca una alta incertidumbre con respecto al resultado del mismo. Dicha incertidumbre implica unos costes promedios aumentados de la produccion de aeronaves.

Debe tambien destacarse que cada dispositivo electromecanico usado para implementar el metodo introduce una incertidumbre intrmseca en las operaciones que esta adaptado para realizar; dicha incertidumbre se suma a las incertidumbres de los otros dispositivos electromecanicos, ya que los sistemas conocidos en la tecnica no incluyen un sistema de control central que pueda coordinar tales dispositivos electromecanicos para eliminar cualquier error para reducir la incertidumbre de todo el sistema y, como consecuencia, del metodo de fabricacion.

Los errores de union se deben tambien a factores ffsicos intrmsecos, tales como la expansion termica o mecanica de piezas de metal, dependiendo de la temperatura y humedad presentes en el sitio en el que se esta llevando a cabo el proceso de montaje.

Tambien se conoce que las comprobaciones se hacen en la union por medio de mediciones de laser tomadas en instantes discretos mientras se ejecuta el metodo de union.

El documento FR 2 821 778 A1 da a conocer las caractensticas segun el preambulo de la reivindicacion 1.

Sin embargo, tales comprobaciones no garantizan la repetibilidad de la union y la alineacion correcta de todos los puntos clave requeridos para unir correctamente las piezas.

La presente invencion tiene como finalidad solucionar los problemas mencionados anteriormente proporcionando un

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sistema para unir al menos dos partes principales de un chasis o un fuselaje de aeronave o un casco de barco, pudiendo el sistema controlar y gestionar de manera automatica una pluralidad de dispositivos de actuacion a traves de una unidad de control central en funcion de los datos obtenidos a partir de una pluralidad de sensores.

La presente invencion tambien tiene como finalidad solucionar los problemas mencionados anteriormente implementando un nuevo metodo para unir al menos dos partes principales o secciones de manera totalmente automatica, permitiendo la alineacion de nuevo de todos los puntos clave con el fin de garantizar la repetibilidad de la union entre las partes principales o secciones.

Un aspecto de la presente invencion se refiere a un sistema automatizado para unir al menos dos partes principales de un chasis o un fuselaje o un casco, que tiene las caractensticas dadas a conocer en el dispositivo de la reivindicacion independiente 1 adjunta.

Un aspecto adicional de la presente invencion se refiere a un metodo para unir de manera automatica al menos dos partes principales o secciones, que tiene las caractensticas dadas a conocer en el metodo de la reivindicacion independiente 5 adjunta.

Se dan a conocer caractensticas y etapas adicionales de la presente invencion en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

Las caractensticas y ventajas del sistema automatizado y del metodo asociado segun la presente invencion se haran mas evidentes a partir de la siguiente descripcion de al menos una realizacion de los mismos y a partir de los dibujos adjuntos, en los que:

• la figura 1 es una vista en planta esquematica de un sistema de union segun la presente invencion;

• la figura 2 es una vista en perspectiva general de una realizacion del sistema de union segun la presente invencion;

• las figuras 3A y 3B muestran el dispositivo de actuacion; en particular, la figura 3A muestra una realizacion de un dispositivo de actuacion, y la figura 3B muestra un detalle de una columna;

• la figura 4 muestra un diagrama de flujo de una implementacion del metodo de union segun la presente invencion;

• las figuras 5A, 5B son vistas en perspectiva que muestran la ejecucion de las etapas g) y h) del diagrama de flujo de la figura 4, implementado por el sistema mostrado en las figuras 1 y 2, para unir una seccion frontal de un fuselaje de aeronave, en el que la figura 5A muestra la etapa g) y la figura 5B muestra la etapa h);

• la figura 6 es una vista en perspectiva que muestra la colocacion de una tercera seccion para montar un fuselaje aplicando el metodo de union segun la presente invencion;

• la figura 7 es un diagrama de bloques de los circuitos de control comprendidos en el sistema automatizado segun la presente invencion.

Con referencia a los dibujos anteriormente mencionados, el sistema automatizado para unir al menos dos partes de un chasis, por ejemplo de un vetuculo o una aeronave o un barco, comprende al menos un dispositivo 3 de actuacion, preferiblemente al menos uno por parte, que esta adaptado para mover al menos una parte en el espacio “XYZ” con tres grados de libertad; una unidad 5 de control central, adaptada para controlar cada dispositivo 3 de actuacion en funcion de una pluralidad de datos obtenidos a traves de una pluralidad de sensores 7.

Dicha pluralidad de sensores 7 pueden determinar de manera continua, sobre cada parte de chasis, una pluralidad de puntos (A, B, C) clave que son umvocos para cada parte.

Para los fines de la presente invencion, la expresion “mediciones tomadas de manera continua” se refiere a una medicion tomada de una manera continua a lo largo del tiempo, durante las etapas del metodo segun la presente invencion, es decir no solo en instantes discretos.

Dicha unidad 5 de control central, dependiendo de los datos obtenidos a partir de dicha pluralidad de sensores 7, activa dicho al menos un dispositivo 3 de actuacion con el fin de acercar y conectar dichas partes, mientras monitoriza, a traves de dicha pluralidad de sensores 7, la posicion relativa entre dicha pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dichas partes, y la posicion absoluta de dichas partes en el espacio “XYZ”.

Segun la realizacion preferida del sistema, mostrada en las figuras 1 y 2, el sistema automatizado esta adaptado para unir al menos dos secciones “T” de un fuselaje de una aeronave “V” y comprende, para cada seccion “T” , al menos un dispositivo 3 de actuacion adaptado para mover dichas secciones “T” en el espacio “XYZ” con tres grados de libertad, y una unidad 5 de control central adaptada para controlar cada dispositivo 3 de actuacion en funcion de una pluralidad de datos obtenidos a partir de una pluralidad de sensores 7. Dicha pluralidad de sensores 7 pueden

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determinar de manera continua dicha pluralidad de puntos (A, B, C) clave en cada seccion “T”. Dicha una unidad 5 de control central, basandose en los datos obtenidos a partir de dicha pluralidad de sensores 7, activa dicho al menos un dispositivo 3 de actuacion con el fin de mover dichas secciones “T”, por ejemplo para acercar y conectar dichas secciones “T”. A traves de dicha pluralidad de sensores 7, se monitoriza la posicion relativa entre la pluralidad de puntos (A, B, C) clave y la posicion absoluta de dichas secciones “T” en el espacio (XYZ) mientras que cada seccion se esta moviendo mediante el al menos un dispositivo 3 de actuacion.

Una pluralidad de puntos (A, B, C) clave puede asociarse umvocamente con cada seccion “T”, cuyos puntos clave representan los puntos que deben medirse y/o monitorizarse mediante dicha pluralidad de sensores 7 con el fin de permitir que la unidad 5 de control mueva las secciones “T” individuales por medio de dichos dispositivos 3 de actuacion. Dichos puntos (A, B, C) clave, monitorizados y procesados adecuadamente, permiten que las secciones “T” se muevan y se unan correctamente dentro de tolerancias mecanicas y aerodinamicas.

Dichos puntos clave se dividen en:

- puntos “A” de referencia, que representan puntos de referencia de seccion que son importantes para la alineacion relativa entre las secciones “T”;

- puntos “B” de elevacion, que representan puntos en los que un andamio 2 o base se fija firmemente a la seccion “T”; dicho andamio 2 o base es la interfaz entre la seccion y el dispositivo 3 de actuacion;

- puntos “C” de comprobacion, que identifican la posicion correcta de la seccion “T” para el proceso de union;

- el punto “D”, que identifica el punto en el que dicho andamio 2 o base hace tope contra dicho dispositivo 3 de actuacion.

En la realizacion mostrada en las figuras 3A y 3B, cada dispositivo 3 de actuacion comprende al menos una columna 31 adaptada para soportar y mover al menos una seccion “T” de fuselaje, para garantizar una union correcta entre las secciones “T”. Dicho dispositivo 3 de actuacion permite mover la seccion “T” asociando con la misma diferentes grados de libertad, preferiblemente tres grados de libertad. Cada columna 31 comprende al menos un soporte o brazo 310 adaptado para soportar dicha seccion.

Cada soporte 310 comprende, a su vez, al menos un punto 311 de soporte en el que se ubica el punto “D” de contacto entre el andamio 2 o base y el dispositivo 3 de actuacion. Dicho andamio 2 o base se fija firmemente a su vez a al menos un punto “B” de elevacion de la seccion “T”, tal como se menciono anteriormente. Dicho punto 311 de soporte es preferiblemente un alojamiento, por ejemplo de forma semiesferica, adaptado para alojar una escuadra colocada en el punto “D” del andamio 2 y que tiene una forma complementaria a dicho alojamiento. Con el fin de fijar firmemente el andamio 2 al dispositivo 3 de actuacion, particularmente al punto 311 de soporte, el soporte o brazo 310 comprende al menos un mecanismo 312 de retencion adaptado para bloquear de manera separable el andamio 2. Preferiblemente, dicho al menos un elemento 312 de retencion es una abrazadera, que se mueve en coordinacion con los movimientos de todo el dispositivo 3 de actuacion.

La posibilidad de mover dicho soporte 310 o brazo, a traves de un actuador no mostrado en los dibujos, junto con la presencia de al menos un punto 311 de soporte, permite absorber las torsiones y tensiones internas de la seccion “T”.

Dicha al menos una columna 31 puede variar la altura de dicho punto 311 de soporte elevando dicho soporte 310. Preferiblemente, dicho soporte 310 o brazo puede extenderse a lo largo de un eje “Z” vertical, por ejemplo a traves de una grna (no mostrada en detalle) comprendida en la propia columna 31. La extension de dicho brazo 310 garantiza el primer grado de libertad.

En realizaciones no mostradas en los dibujos, dicha columna 31 es telescopica o puede deslizarse, de manera automatica, a lo largo de un eje “Z” vertical.

En la realizacion mostrada en las figuras 1 y 2, cada dispositivo 3 de actuacion comprende tres columnas 31, dispuestas de manera adecuada de tal manera que soportan correctamente la seccion “T”. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 3A, dos columnas estan alineadas a lo largo de un primer eje “Y” perpendicular al eje “Z” vertical; preferiblemente, las dos columnas 31' exteriores estan alineadas a lo largo de dicho primer eje “Y”, mientras que la tercera columna 31”, interpuesta entre dichas dos columnas exteriores, esta desviada con respecto a dicho eje “Y”, por ejemplo ubicada en la parte frontal a lo largo de un segundo eje “X” perpendicular al eje “Z” vertical y al primer eje “Y”.

Al menos una de dichas columnas incluidas en el dispositivo 3 de actuacion puede moverse sobre unas primeras grnas 30 adaptadas a lo largo de dicho segundo eje “X”, accionado mediante un actuador no mostrado. El movimiento de las columnas 31 sobre las segundas grnas 30 garantiza el segundo grado de libertad.

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Dicho soporte 310 o base se mueve por medio de un actuador, no mostrado, que esta adaptado para dar al menos el tercer grado de libertad al dispositivo 3 de actuacion, por ejemplo a traves de movimientos de rotacion o de rotacion-traslacion del punto 311 de soporte.

Preferiblemente, cada dispositivo de actuacion, mas espedficamente cada columna 31, se mueve con tres grados de libertad por medio de una pluralidad de motores electricos, cada uno controlado mediante dicha unidad 5 de control central.

Dichas columnas 31 se controlan, cuando se mueven sobre dichas grnas 30 a lo largo de dicho segundo eje “X”, mediante dicha unidad 5 de control central.

Dicho sistema de union segun la presente invencion comprende al menos una plataforma 6 adaptada para permitir que el operario se acerque al fuselaje de aeronave “V” con el fin de realizar la union, o verificar la calidad del trabajo, o comprobar cualquier error informado por la unidad 5 de control central.

Cada plataforma 6 comprende una pluralidad de estribos 60 extensibles, que se mueven por medio de actuadores, preferiblemente neumaticos y/o electricos, controlados mediante dicha unidad 5 de control central. Dicha pluralidad de estribos 60 estan adaptados para extenderse cuando se usan, creando por tanto una trayectoria continua desde dicha plataforma 6 hasta al menos una parte predeterminada del fuselaje de aeronave “V”. Dichos estribos 60 pueden tomar diferentes posiciones, adaptandose por tanto por sf mismos a la forma del fuselaje en diferentes alturas a lo largo del eje “Z” vertical y a los diferentes perfiles de diferentes aeronaves o vehfculos o barcos. Tales estribos 60, una vez se usan, se hacen retroceder hacia la plataforma 6, permitiendo por tanto que el sistema automatizado de union de la presente invencion avance con las siguiente etapas de union. Tales estribos 60 permiten que el operario se acerque al fuselaje de la aeronave con la maxima seguridad.

Preferiblemente, el sistema comprende una plataforma 61 fija, cerca de la cual hay una estacion 611 de control y una plataforma 62 movil, que puede tomar una configuracion abierta y una configuracion de trabajo.

Dicha plataforma 62 movil, cuando esta en la configuracion abierta, permite que diversas secciones “T” pasen con el fin de colocarse sobre los dispositivos 3 de actuacion, y permite que las secciones “T” o la totalidad del fuselaje se retire de los dispositivos de actuacion.

Cuando esta en la configuracion de trabajo, la plataforma 62 movil esta cerca de los diversos dispositivos 3 de actuacion, permitiendo por tanto la ejecucion de las etapas del metodo de union segun la presente invencion.

La estacion 611 de control comprende una interfaz de usuario entre el operario y la unidad 5 de control central, que permite emitir ordenes para la ejecucion del metodo de union. Dicha estacion 611 de control se coloca asf para permitir una visibilidad completa de la zona, aumentando por tanto adicionalmente el nivel de seguridad para el personal, el metodo de union y las piezas que se estan procesando.

La unidad 5 de control central realiza un control continuo con un bucle de retroalimentacion doble y puede controlar dicha pluralidad de sensores 7 y dicha pluralidad de dispositivos 3 de actuacion a traves de una red de transferencia de datos. Se muestra un diagrama de bloques de las diversas interacciones entre la unidad 5 de control central y el sistema de la presente invencion, por ejemplo, en la figura 7.

Dependiendo de las secciones “T” que han de unirse, la unidad 5 de control central puede, gracias al bucle de retroalimentacion doble, encontrar la posicion optima de las diversas secciones “T” basandose en los datos reales obtenidos a partir de la pluralidad de sensores 7, en los datos teoricos asociados con las diferentes secciones “T”, y de tolerancias aerodinamicas y mecanicas espedficas.

La unidad 5 de control central, por ejemplo implementada a traves de un PLC, permite los movimientos coordinados de cada dispositivo 3 de actuacion para obtener una alineacion optima entre las secciones “T”.

Dicha pluralidad de sensores 7 comprende al menos un medidor 71 de laser adaptado para medir, con alta resolucion y baja incertidumbre, las posiciones y distancias absolutas y relativas de los diversos puntos (A, B, C) clave. Los conceptos esenciales en los que se basa el funcionamiento de dicho medidor 71 de laser no se describiran en detalle en el presente documento puesto que los conoce el experto en la tecnica.

Cada medidor 71 de laser se monta de manera movil sobre al menos un carro 72, que desliza sobre al menos una segunda grna 70, preferiblemente dispuesta a lo largo de dicho segundo eje “X”. Dicho al menos un carro 72 se acciona mediante un motor, preferiblemente electrico (no mostrado), controlado mediante dicha unidad 5 de control central.

Dicho medidor 71 de laser tambien se ajusta con un primer actuador (no mostrado), que esta adaptado para mover dicho medidor 71 de laser a lo largo del eje “Z”, y que se controla tambien mediante dicha unidad 5 de control.

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Dicho medidor 71 de laser toma de manera continua una pluralidad de mediciones en dichos puntos clave, particularmente en los puntos “A” de referencia y puntos “C” de comprobacion. Los datos de tales mediciones tornados de manera continua por el medidor 71 de laser se transmiten, a traves de una red 80 de transferencia de datos, a dicha unidad 5 de control central.

En la realizacion mostrada en las figuras 1 y 2, el sistema de union comprende dos medidores 71 de laser, cuyas segundas grnas 70 estan dispuestas en paralelo a lo largo del segundo eje “X”, entre las cuales hay al menos un dispositivo 3 de actuacion adaptado para mover al menos una seccion “T”. En particular, entre dichas segundas grnas 70 hay tres dispositivos 3 de actuacion, comprendiendo cada unotres columnas 31.

Dicha pluralidad de sensores 7 comprende sensores de movimiento adaptados para medir los movimientos individuales de cada dispositivo 3 de actuacion, particularmente de cada columna 31. Ademas, dicha pluralidad de sensores 7 comprende sensores electronicos adaptados para detectar la variacion en la potencia absorbida por cada actuador individual de cada columna 31 individual, para detectar la presencia de secciones “T” sobre el dispositivo 3 individual de actuacion. Tales sensores tambien permiten determinar si cada columna 31 individual esta ejerciendo por error fuerzas sobre cada seccion individual, lo que puede danar la seccion “T” individual o la totalidad del fuselaje.

Cada soporte 310 puede comprender, por ejemplo en la zona correspondiente al punto 311 de soporte, al menos una celula de carga adaptada para verificar la presencia de una seccion sobre el dispositivo 3 de actuacion, y posiblemente para evaluar la distribucion de pesos sobre las diversas columnas 31.

Dicha pluralidad de sensores 7 comprenden ademas sensores de temperatura, sensores de presion y sensores de humedad, para tomar una imagen de la situacion ambiental mientras se realiza cada union entre dos o mas secciones. Tales datos ambientales, medidos a traves de dichos sensores (no mostrados), permiten predecir, y por tanto compensar, cualquier comportamiento ffsico intrmseco de cada seccion “T” dependiente de las condiciones ambientales reales.

Dicha unidad 5 de control central se conecta, a traves de dicha red 80 de transferencia de datos, a al menos una unidad 8 de almacenamiento de datos, que esta adaptada para almacenar, ya sea de manera continua o periodica, los datos a partir de las secciones individuales y a partir de las uniones de las mismas para cada aeronave “V”. Ademas, la unidad 5 de control central envfa a dicha unidad 8 de almacenamiento de datos el numero de secciones “T” tomadas desde el almacen y el numero de aeronaves fabricadas, asociando un codigo de identificacion con cada fuselaje con el fin de garantizar el seguimiento completo de las etapas llevadas a cabo para fabricar la aeronave y los componentes individuales de la misma.

Los datos almacenados en dicha al menos una unidad 8 de almacenamiento de datos permite que la unidad 5 de control central recupere los datos referentes a dichos puntos (A,B,C,D) clave para cada seccion “T” individual, incluso despues de perforar la seccion “T” individual o antes de la etapa de compensacion, en la que los compensadores se nivelan para colocar correctamente las piezas que comprenden la seccion o la propia aeronave.

Preferiblemente, los siguientes datos se almacenan en dicha unidad 8 de almacenamiento de datos:

• geometna de cada seccion “T” individual, particularmente los puntos clave de la misma;

• geometna del fuselaje despues de unir las diversas secciones “T”;

• temperatura, presion y humedad del ambiente;

• posicion de cada punto 311 de soporte en el espacio “XYZ” para cada columna individual;

• cada movimiento realizado por cada columna 31 a lo largo de cada eje de movimiento;

• sistema (X'Y'Z') de referencia creado a partir de los datos obtenidos a partir de los puntos clave de cada seccion individual, para fabricar cada fuselaje.

• historial de las alarmas producidas durante las etapas del metodo de union;

• diagnosticos completos de los dispositivos incluidos en el sistema;

• secuencia ytiempos de ejecucion del metodo de union;

• posicion y movimientos de cada estribo de cada plataforma.

Los datos se almacenan usando un metodo de codificacion de compresion apropiado, no mostrado en detalle en el presente documento, con el fin de limitar la ocupacion de memoria.

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El sistema automatizado de union segun la presente invencion comprende ademas dispositivos electromecanicos para la ejecucion de algunas operaciones o etapas para realizar la union entre dos secciones “T”, por ejemplo al menos un brazo robotizado para perforar y escariar los orificios en los que tendra lugar el remachado sobre las partes a las que se refiere la union.

El metodo para unir de manera automatica al menos dos partes con el fin de fabricar un chasis, controlado mediante una unidad 5 de control central, comprende las siguientes etapas consecutivas, tal como se muestra a modo de ejemplo en el diagrama de flujo de la figura 4:

a) colocar una primera parte sobre un primer dispositivo 3 de actuacion;

b) detectar una pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dicha primera parte, y enviar los datos a dicha unidad (5) de control central;

c) crear un sistema (X'Y'Z') de referencia que comienza a partir de los datos obtenidos en la etapa b), en funcion de las caractensticas de dicha primera parte;

d) colocar una segunda parte sobre un segundo dispositivo 3' de actuacion;

e) detectar una pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dicha segunda parte, y enviar los datos a dicha unidad 5 de control central;

f) traducir los datos obtenidos en la etapa e) al sistema (X'Y'Z') de referencia creado en la etapa c);

g) acercar entre sf dicha primera parte y dicha segunda parte a traves de dicho al menos un dispositivo (3, 3') de actuacion, mientras se monitoriza de manera continua, a traves de dicha pluralidad de sensores (7), la posicion relativa de dicha pluralidad de puntos (A, B, C) clave de cada parte, tal como se procesa mediante la unidad (5) de control central;

h) unir las partes;

i) repetir las etapas d)-h) para cada parte adicional del chasis.

Preferiblemente, dicho metodo puede aplicarse para unir al menos dos secciones “T” de un fuselaje de una aeronave “V” llevando a cabo las siguientes etapas consecutivas:

a) colocar una primera seccion “T” sobre un primer dispositivo 3 de actuacion;

b) detectar una pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dicha primera seccion “T”, y enviar los datos a dicha unidad (5) de control central;

c) crear un sistema (X'Y'Z') de referencia que comienza a partir de los datos obtenidos en la etapa b), en funcion de las caractensticas de dicha primera seccion “T”;

d) colocar una segunda seccion “T” de fuselaje sobre un segundo dispositivo 3' de actuacion;

e) detectar una pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dicha segunda seccion “T”, y enviar los datos a dicha unidad 5 de control central;

f) traducir los datos obtenidos en la etapa e) al sistema (X'Y'Z') de referencia creado en la etapa c);

g) acercar entre sf dicha primera seccion “T” y dicha segunda seccion “T” a traves de dicho al menos un dispositivo (3, 3') de actuacion, mientras se monitoriza de manera continua, a traves de dicha pluralidad de sensores (7), la posicion relativa de dicha pluralidad de puntos (A, B, C) clave de cada seccion (T, T'), tal como se procesa mediante la unidad (5) de control central;

h) unir las secciones;

i) repetir las etapas d)-h) para cada seccion “T” adicional del fuselaje.

Preferiblemente, el metodo segun la presente invencion comprende ademas las siguientes etapas:

• mover cada seccion individual a una altura predeterminada a lo largo del eje “Z”;

• mover el fuselaje montado;

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• llevar a cabo una comprobacion por parte de un operario.

Lo siguiente describira en detalle cada etapa incluida en el metodo de la presente invencion, que se implementa preferiblemente para fabricar fuselajes de aeronave.

Antes de cada etapa de colocar una seccion “T” sobre un dispositivo de actuacion, hay una etapa de mover la plataforma 62 movil, en la que dicha plataforma 62 movil se mueve desde la configuracion de trabajo hasta una configuracion abierta, permitiendo de ese modo que la seccion “T” se mueva hacia el dispositivo 3 de actuacion. Una vez que la etapa de colocar se ha completado, se lleva a cabo una etapa de mover adicional, en la que dicha plataforma 62 movil se mueve desde una configuracion abierta hasta una configuracion de trabajo.

Despues de haber ejecutado la etapa a) de colocar una primera seccion “T” sobre un primer dispositivo 3 de actuacion, y despues de la etapa de mover, se lleva a cabo una etapa b) de detectar una pluralidad de puntos (A, B, C) clave. Dicha etapa b) se ejecuta mediante dicha pluralidad de sensores 7, que miden y determinan puntos “A” de referencia, puntos “B” de elevacion, y puntos “C” de comprobacion tal como se describio anteriormente. Tales datos se envfan a dicha unidad 5 de control central. Preferiblemente, dicha unidad 5 de control central envfa los datos referentes a los puntos (A, B, C) clave recibidos desde la pluralidad de sensores 7, a traves de dicha red 80 de transferencia de datos, a dicha unidad 8 de almacenamiento de datos, en la que los datos se almacenan y se asocian umvocamente con dicha primera seccion “T”. Los datos referentes a cualquier seccion “T”, por ejemplo la primera seccion “T”, pueden tomarse de dicha unidad 8 de almacenamiento de datos en cualquier momento, por ejemplo mediante la unidad 5 de control central o mediante un ordenador remoto conectado a la red 80 de transmision de datos. Preferiblemente, cada dato contenido en la unidad de almacenamiento de datos puede solicitarse para un procesamiento adicional mediante la unidad 5 de control central.

Antes de avanzar con las siguientes etapas del metodo segun la presente invencion, los datos asociados con cada seccion individual se comparan con los datos teoricos de los dibujos del diseno, que tambien se ha almacenado, por ejemplo, en la misma unidad 8 de almacenamiento de datos. La unidad 5 de control central verifica si los datos asociados con la seccion “T” coinciden con los datos teoricos acerca de las tolerancias de diseno espedficas, realizando una ultima etapa de comprobar cada seccion, preferiblemente antes de que la misma seccion se coloque en el sistema automatizado de union segun la presente invencion.

Esta comprobacion tambien puede ser util para determinar que seccion “T” esta a punto de entrar en el sistema automatizado de union, antes de llevar a cabo la etapa de mover anterior, con la finalidad de identificar el dispositivo 3 de actuacion con el que debe asociarse, y para determinar y organizar el manejo de dicha seccion “T” con el fin de colocarla en el interior del sistema.

En la siguiente etapa c) de crear un sistema (X'Y'Z') de referencia, dicho sistema de referencia puede ser absoluto con respecto al espacio (XYZ) en el que esta ubicado el sistema de montaje automatizado, asf como relativo con respecto a dicha primera seccion “T”, ya colocada de manera apropiada en el sistema de union segun la presente invencion.

Se determinara el sistema (X'Y'Z') de referencia en funcion del numero de columnas 31 incluidas en el dispositivo 3 de actuacion asociado con dicha primera seccion. En el caso espedfico con tres columnas 31, el sistema (X'Y'Z') de referencia se definira mediante nueve coordenadas espaciales, es decir tres por columna 31. Una vez que se ha identificado dicho sistema (X'Y'Z') de referencia, sera imposible modificar dicho sistema de referencia hasta que se hayan completado las etapas del metodo segun la presente invencion, en particular hasta que se hayan unido las secciones y se haya montado la totalidad del fuselaje. Determinar un sistema (X'Y'Z') de referencia es util para simplificar el procesamiento que debe llevarse a cabo mediante la unidad 5 de control central con el fin de emitir instrucciones de manejo correctos a los dispositivos 3 de actuacion individuales.

Despues de la etapa c) y antes de la etapa d), hay preferiblemente una etapa adicional de mover la seccion “T” a una altura predeterminada “Z”.

Posteriormente, en la etapa d), se coloca una segunda seccion “T” sobre un segundo dispositivo 3' de actuacion, cuya etapa es sustancialmente similar a la etapa a) mencionada anteriormente. En particular, incluira las etapas de mover la plataforma movil.

La etapa d) va seguida de una etapa de deteccion e). Esta etapa de deteccion e) es sustancialmente similar a la etapa b) descrita anteriormente, y por tanto no se describira adicionalmente.

Los datos obtenidos en dicha etapa e) se usan en la siguiente etapa f) de traducir los datos obtenidos a un sistema (X'Y'Z') de referencia. Durante esta etapa, los datos referentes a dicha segunda seccion “T” se procesan de tal manera para expresarse con respecto a un sistema (X'Y'Z') de referencia, con la finalidad de conformar los datos de cada seccion individual para dicho sistema de referencia.

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45

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Preferiblemente, dicha etapa f) va seguida de una etapa adicional de mover la seccion “T” a una altura predeterminada “Z”.

Entonces, se lleva a cabo una etapa adicional f1) de primera alineacion, en la que dicha segunda seccion “T” se mueve, a traves del dispositivo 3' de actuacion respectivo, de una manera tal que dichos puntos clave (A, 3B, C) de la segunda seccion “T” se alinean sustancialmente con los puntos clave correspondientes de la primera seccion “T” con respecto al sistema (X'Y'Z') de referencia. Para las finalidades de la presente invencion, la expresion “sustancialmente alineado” significa que los puntos clave utiles para unir las dos secciones estan alineados, dentro de los lfmites de tolerancias permisibles, a lo largo de ejes paralelos a un eje del sistema (X'Y'Z') de referencia.

Dicha alineacion es gracias a la pluralidad de columnas 31 de cada dispositivo de actuacion, en particular gracias al soporte 310 o brazo y al punto 311 de soporte, que permite mover cada seccion individual con al menos tres grados de libertad de una manera automatica, coordinada y sincronizada. Ademas, dicha alineacion se hace posible mediante la deteccion continua realizada mediante la pluralidad de sensores 7 sobre las secciones individuales. Dicha etapa f1) de primera alineacion se controla y gestiona de manera solidaria mediante la unidad 5 de control central, que implementa un algoritmo, almacenado en un medio de memoria no volatil, que, basandose en los datos obtenidos a partir de los puntos clave medidos de manera continua mediante dicha pluralidad de sensores 7, determina la correccion que ha de hacerse a la posicion de la seccion con el fin de lograr una mejor alineacion, dentro de los lfmites de las tolerancias permisibles. Por tanto, los datos procesados se transforman en instrucciones para los dispositivos de actuacion individuales.

Esto conduce a la etapa g) de acercar entre sf las secciones por medio de dichos dispositivos 3 de actuacion, tal como se muestra en la figura 5A, en particular a traves de columnas 31, que pueden moverse de una manera coordinada y sincronizada a lo largo de dicho segundo eje “X” sobre dichas primeras grnas 30. Durante esta etapa de mover, se lleva a cabo de manera continua y simultanea una etapa de deteccion, que permite que la unidad 5 de control envfe instrucciones apropiadas a los dispositivos de actuacion individuales dependiendo de los datos procesados por dicho algoritmo. Preferiblemente, dicho algoritmo implementa una solucion con aproximaciones sucesivas para determinan la alineacion optima entre las secciones. Dicho algoritmo tambien comprende funciones de calculo que deben tener en cuenta de manera apropiada las expansiones termicas, torsiones, etc. a las que puede estar sometida cada seccion individual durante las etapas de mover y debido a las condiciones ffsicas, tales como humedad, temperatura, etc., del sitio donde se esta llevando a cabo el proceso de union.

La etapa de alineacion g) va seguida por la etapa de union h), ilustrada en la figura 5B. Durante esta etapa de union h), se unen entre sf dos o mas secciones “T”.

Se ejecutan etapas adicionales despues de la etapa h), durante las cuales se llevan a cabo por parte de personal humano las siguientes operaciones consecutivas:

• perforar ambas secciones;

• escariar los orificios;

• remachar las secciones.

Estas operaciones, que siguen preferiblemente a la etapa de union h), pueden llevarse a cabo o bien de forma manual por parte de un operario o de manera automatica, ya sea total o parcialmente, por medio de, por ejemplo, dispositivos electromecanicos controlados por dicha unidad 5 de control central.

Dependiendo de los datos procesados por dicho algoritmo, la unidad 5 de control enviara instrucciones de manejo a cada columna individual para corregir cualquier error de alineacion.

Los datos procesados por el algoritmo y las acciones resultantes llevadas a cabo sobre las secciones individuales se almacenan de manera adecuada en dicha unidad 8 de almacenamiento de datos. Dichos datos almacenados pueden permitir que la unidad 5 de control, a traves de un proceso de aprendizaje de maquina que se llevara a cabo despues de que las etapas b) y e) se hayan completado para cada seccion, determinar si, en el historial de las uniones realizadas por el sistema automatizado de union, contenido en la unidad de almacenamiento de datos, ya se han unido dos secciones sustancialmente similar a aquellas actualmente sometidas a examen usar tal informacion para manejar correctamente cada seccion individual. Dicho proceso de aprendizaje de maquina puede permitir acelerar el proceso de produccion de aeronaves, evitando la necesidad de volver a calcular cada vez la mejor alineacion por medio de dicho algoritmo. Preferiblemente, se realizan comprobaciones complementarias con el fin de realizar una comprobacion de calidad adicional en cada union individual. En particular, dichas comprobaciones se llevan a cabo por parte de personal humano mediante la unidad 5 de control con el fin de verificar si los datos obtenidos a partir de la unidad 8 de almacenamiento de datos acerca de las uniones realizadas anteriormente pueden aplicarse realmente, etapa a etapa, para realizar la union actual.

Este proceso permite hacer que el metodo de montaje pueda repetirse altamente con resultados optimos, mientras

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15

20

25

30

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50

55

60

65

que al mismo tiempo se garantizan tiempos de produccion de fuselajes reducidos.

El manejo de la seccion “T” individual puede o bien sincronizarse con las otras secciones “T” o bien ser independiente de las mismas, dependiendo de requisitos espedficos y de la etapa del metodo que se esta ejecutando. Por ejemplo, puede moverse una seccion “T” dada independientemente de las secciones restantes con el fin de permitir que el operario verifique algunos parametros de construccion de tal seccion individual, si es necesario.

En una realizacion alternativa, por medio de sistemas adecuados para transferir datos, por ejemplo de tiempo multiplexado, desde los sensores, desde los dispositivos 3 de actuacion, y desde/hasta la unidad 5 de control central, el metodo segun la presente invencion permite ejecutar las etapas f1)-h) en paralelo para unir multiples secciones “T” de manera sustancialmente simultanea.

Para las finalidades de la presente invencion, la expresion “uniones sustancialmente simultaneas” significa que las etapas f1)-h), gracias a la velocidad de computacion y procesamiento de la unidad 5 de control y a la alta velocidad de transferencia de datos, modulandose los datos de manera apropiada, pueden ejecutarse en paralelo para unir multiples secciones, dclicamente con el paso del tiempo.

Preferiblemente, cada seccion “T” se coloca a una altura tal que permite que un operario, desde la al menos una plataforma 6, alcance cada punto de la seccion de fuselaje a traves de dichos estribos 60.

Tras cada etapa de mover una o mas secciones “T”, hay al menos una etapa de detectar una pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dicha primera parte, que se envfan a dicha unidad 5 de control central.

La secuencia de etapas d)-g) se lleva a cabo para cada seccion “T” adicional que ha de conectarse a las secciones ya montadas con el fin de fabricar el fuselaje completo, tal como se muestra en la figura 6.

Despues de que todas las secciones “T” se hayan unido, hay una etapa adicional de mover el fuselaje montado.

Entonces, se lleva a cabo una etapa de comprobacion final por parte de un operario, con el fin de verificar los resultados obtenidos. Si la union entre las secciones coincide completamente con las especificaciones de diseno y dentro de las tolerancias asignadas a un fuselaje individual, se asignara un codigo de identificacion, tambien asociado con los puntos clave, de modo que pueden seguirse todas las fases de produccion de la aeronave.

Preferiblemente, el cambio de una etapa del metodo anterior a la siguiente se produce solo tras la autorizacion por parte del operario a cargo, que puede, al final de cada etapa, si es necesario, verificar los datos obtenidos y comprobar el progreso del metodo. Despues de que un sistema entre en fase de rodaje, en la que todos los datos necesarios estan almacenados en la unidad de almacenamiento de datos, gracias al proceso de aprendizaje de maquina puede ser posible automatizar totalmente el metodo de union permitiendo que la unidad 5 de control cambie de una etapa de sistema a otra sin esperar a la autorizacion del operario.

El sistema, y por tanto el metodo asociado, solo requiere un operario para supervisarlo con el fin de monitorizar la implementacion del metodo, permitiendo que las etapas del metodo avancen sin tener que verificar los datos obtenidos a partir del propio sistema, e interviniendo solo en el caso de grandes errores o problemas tecnicos provocados por fallos humanos.

El sistema automatizado de union y el metodo asociado pueden aplicarse para unir partes de cualquier chasis, ya sea en la industria de la aviacion, tal como se describe en el presente documento, o en la industria naval, para fabricar barcos, o para realizar dispositivos de cualquier tipo, potenciando por tanto considerablemente la velocidad de produccion y la repetibilidad del proceso de union.

La presencia de un unico dispositivo 5 de control central permite coordinar innumerables dispositivos con el fin de obtener un proceso automatizado, reduciendo por tanto la incertidumbre de montaje debido al componente humano.

Numeros de referencia

2 Andamio o base

3 Dispositivo de actuacion

30 Primeras grnas

31 Columna

31' Columna exterior

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

31” Tercera columna

310 Soporte o brazo

311 Punto de soporte o hemisferio

312 Elemento de retencion

5 Unidad de control central

7 Pluralidad de sensores

70 Segundas gmas

71 Medidor de laser

72 Carro

6 Plataforma

60 Estribos

61 Plataforma fija

611 Estacion de control

62 Plataforma movil

8 Unidad de almacenamiento de datos 80 Red de transferencia de datos

T Secciones

V Aeronave

(A, B, C) Puntos clave A Puntos de referencia B Puntos de elevacion C Puntos de comprobacion D Punto XYZ Espacio

Y Primer eje

X Segundo eje Z Eje vertical

X'Y'Z' Sistema de referencia

Claims (4)

1.

10

15

20

25

30

35

2.

40

45

3.

50

4.

55 5.

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REIVINDICACIONES

Sistema automatizado sistema para unir al menos dos partes de un chasis, que comprende;

• al menos un dispositivo (3) de actuacion adaptado para mover al menos una parte en el espacio (XYZ) con tres grados de libertad;

• una unidad (5) de control central para controlar cada dispositivo (3) de actuacion en funcion de una pluralidad de datos obtenidos a traves de una pluralidad de sensores (7);

dicha pluralidad de sensores (7) pueden determinar de manera continua, en cada parte de chasis, una pluralidad de puntos (A, B, C) clave que son umvocos para cada parte;

dicha unidad (5) de control central, dependiendo de los datos obtenidos a partir de dicha pluralidad de sensores (7), activa dicho al menos un dispositivo (3) de actuacion con el fin de acercar y conectar dichas al menos dos partes, mientras monitoriza, a traves de dicha pluralidad de sensores (7), la posicion relativa entre dicha pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dichas partes y la posicion absoluta de dichas partes en el espacio (XYZ);

dicho sistema esta adaptado para unir al menos dos secciones (T) de un fuselaje de una aeronave (V);

cada dispositivo (3) de actuacion comprende al menos una columna (31) para soportar y mover al menos una seccion (T), que comprende al menos un soporte o brazo (310) para mover dicha seccion (T) con tres grados de libertad;

dicha al menos una columna (31) puede extenderse, de manera automatica, a lo largo de un eje (Z) vertical y puede moverse sobre unas primeras grnas (30) adaptadas a lo largo de un segundo eje (X), perpendicular a dicho eje (Z) vertical;

dicha pluralidad de sensores (7) comprenden al menos un medidor (71) de laser para medir la posicion de los diversos puntos (A, B, C) clave y las distancias absolutas y relativas de los mismos puntos (A, B, C) clave.

caracterizado porque cada medidor (71) de laser puede moverse, estando asociado con al menos un carro (72) que desliza sobre al menos una segunda grna (70) dispuesta a lo largo de un segundo eje (X).

Sistema segun la reivindicacion 1, en el que dichos puntos clave se dividen en:

- puntos (A) de referencia, que representan puntos de referencia de seccion para la alineacion relativa entre las diversas secciones (T);

- puntos (B) de elevacion, en los que un andamio o base (2) se fija firmemente a la seccion (T);

- puntos (C) de comprobacion, que identifican la posicion correcta de la seccion (T) para el proceso de union.

Sistema segun la reivindicacion 1, en el que dicha unidad (5) de control central realiza un control continuo con un bucle de retroalimentacion doble y, a traves de una red (80) de transferencia de datos, puede controlar dicha pluralidad de sensores (7) y dicho al menos un dispositivo (3) de actuacion.

Sistema segun la reivindicacion 3, en el que dicha unidad (5) de control central esta conectada, a traves de dicha red (80) de transferencia de datos, a una unidad (8) de almacenamiento de datos, para almacenar los datos obtenidos durante las etapas de unir las diversas partes que componen el chasis.

Metodo para unir de manera automatica al menos dos partes con el fin de fabricar un chasis, usando un sistema segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4 para implementar dicho metodo, comprendiendo el metodo las siguientes etapas consecutivas:

a) colocar una primera parte sobre un primer dispositivo (3) de actuacion;

b) detectar una pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dicha primera parte, y enviar los datos a dicha unidad (5) de control central;

c) crear un sistema (X'Y'Z') de referencia que comienza a partir de los datos obtenidos en la etapa b), en funcion de las caractensticas de dicha primera parte;

5

10

15

20

25

30

d) colocar una segunda parte sobre un segundo dispositivo (3') de actuacion;

e) detectar una pluralidad de puntos (A, B, C) clave de dicha segunda parte, y enviar los datos a dicha unidad (5) de control central;

f) traducir los datos obtenidos en la etapa e) al sistema (X'Y'Z') de referencia creado en la etapa c);

g) acercar entre sf dicha primera parte y dicha segunda parte a traves de dicho al menos un dispositivo (3, 3') de actuacion, mientras se monitoriza de manera continua, a traves de dicha pluralidad de sensores (7), la posicion relativa de dicha pluralidad de puntos (A, B, C) clave de cada parte, tal como se procesa mediante la unidad (5) de control central;

h) unir las partes;

i) repetir las etapas d)-h) para cada parte adicional del chasis.

Metodo segun la reivindicacion 5, que comprende ademas las etapas de:

• mover cada una de las partes a una altura predeterminada a lo largo de un eje “Z” vertical:

• mover el chasis montado;

• llevar a cabo una comprobacion final por parte de un operario.

Metodo segun la reivindicacion 5, que comprende una etapa de almacenamiento de datos, en el que los datos referentes a al menos una parte de chasis se almacenan en una unidad (8) de almacenamiento de datos.