ES2909659T3

ES2909659T3 - Ensamblaje de piezas de nariz y método para la perforación automatizada de un ensamblaje estructural

Info

Publication number: ES2909659T3
Application number: ES14171053T
Authority: ES
Inventors: Don S Russell
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2034-06-04
Also published as: EP2821160B1; KR102223394B1; CA2850751C; KR20150004258A; EP2821160A1; US9314856B2; CN104275510B; JP2015013363A; US20150010368A1; CA2850751A1; JP6506509B2; CN104275510A

Abstract

Un ensamblaje de pieza de nariz (40) para una herramienta automatizada de ensamblaje de largueros que comprende: una base (40) un miembro de acoplamiento (50); y un miembro de desplazamiento (46) que se extiende entre dicha base (40) y dicho miembro de acoplamiento (50), dicho miembro de desplazamiento (46) que tiene sustancialmente una forma de U que permite el acceso de dicho miembro de acoplamiento a porciones de un ensamblaje estructural (10) detrás de un ángulo cerrado, en donde la base comprende una brida de rotación (42) para su acoplamiento a una estación de tronzado (28) de un sistema de perforación automatizado (24), que además comprende una estación de perforación (26), la estación de tronzado (28) que actúa en un lado del ensamblaje estructural (10) para proporcionar una fuerza de sujeción de reacción igual y opuesta a una fuerza de sujeción aplicada por la estación de perforación (26) que actúa en un lado opuesto del ensamblaje estructural (10), caracterizado por una pluralidad de imanes (43) incrustados en la brida de rotación (42) para su fijación a una piedra de cabecera (29) en la estación de tronzado (28).

Description

DESCRIPCIÓN

Ensamblaje de piezas de nariz y método para la perforación automatizada de un ensamblaje estructural

Campo de la invención

Las realizaciones de la divulgación se relacionan generalmente con el sistema de fabricación automatizado y más particularmente con un pie de presión de la herramienta de perforación que tiene un alivio geométrico para un registro mejorado en los sujetadores detrás de un ángulo cerrado. La invención se refiere particularmente a un ensamblaje de pieza de nariz para una herramienta de ensamblaje de larguero automatizada que comprende una base; un miembro de acoplamiento; y un miembro de desplazamiento que se extiende entre dicha base y dicho miembro de acoplamiento, dicho miembro de desplazamiento que tiene sustancialmente una forma de U que permite el acceso por dicho miembro de acoplamiento a las porciones de un ensamblaje estructural detrás de un ángulo cerrado, en donde la base comprende una brida de rotación para su acoplamiento a una estación de tronzado de un sistema de perforación automatizado, que además comprende una estación de perforación, actuando la estación de tronzado en un lado del ensamblaje estructural para proporcionar una fuerza de sujeción de reacción igual y opuesta a una fuerza de sujeción aplicada por la estación de perforación que actúa en un lado opuesto del ensamblaje estructural, y a un método para la perforación automatizada de un ensamblaje estructural que tiene un ángulo cerrado, que comprende: la fijación de una pieza de nariz de desplazamiento a una estación de tronzado; el posicionamiento de la pieza de nariz de desplazamiento, que incluye una brida de rotación, con la estación de tronzado para recibir un elemento estructural de bloqueo; empujando una porción de la nariz de la pieza de la nariz de desplazamiento en contacto con el ensamblaje estructural desde el que se extiende el elemento estructural de bloqueo utilizando la estación de tronzado para reaccionar a las fuerzas de perforación; posicionamiento de una estación de perforación con alineación de un taladro con la porción de nariz de la pieza de nariz de desplazamiento en un lado opuesto del ensamblaje estructural para la perforación un agujero; y perforación del agujero.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de perforación automatizados se emplean en diversas industrias para permitir la perforación y el ensamblaje rápido de componentes estructurales de gran tamaño. En el ensamblaje de grandes aeronaves comerciales o militares, las estructuras suelen requerir una conformación compleja de almas de carga que colocan los sujetadores en la brida estructural asociada detrás de un ángulo cerrado. Para una perforación eficaz, el sistema automatizado requiere un pie de presión para compensar las fuerzas de perforación contrarias a un pie de perforación. En los sistemas del arte previo se emplea un pie de presión rectangular o cilíndrico unido a una prensa automatizada. Ninguna de estas configuraciones se puede emplear con un alma de ángulo cerrado.

El documento US 2007/157453 A1 divulga un sistema y un método para alimentar miembros del collar a un sistema de fijación para el ensamblaje de aeronaves y ensamblajes mecánicos similares a gran escala. Los collares se alimentan lateralmente a lo largo de un tubo que tiene una sección transversal interna rectangular a una ruta de collar definida por una horquilla de sujeción y una combinación de pistón de prensado. La ruta del collar está curvada para presentar el collar a un elemento receptor montado en una matriz de prensado en una orientación adecuada en relación con un perno de fijación que se mueve a través de una abertura en la pieza de trabajo y luego a través del collar. A medida que el perno se mueve dentro del collar, el collar, el elemento receptor y la matriz de estampación se mueven juntos lateralmente para alinearse con el perno.

Por lo tanto, es deseable proporcionar un pie de presión para la perforación automatizada que permita el acceso detrás de alma de ángulo cerrado.

Breve descripción de la invención

Este objeto se resuelve mediante un ensamblaje según la reivindicación 1, en donde una pluralidad de imanes incrustados en la brida de rotación para la fijación a una piedra de cabecera en la estación de tronzado. Este objeto se resuelve además mediante un método de acuerdo con la reivindicación 4.

Las realizaciones descritas en el presente documento proporcionan un ensamblaje de pieza de nariz para una herramienta de ensamblaje de larguero automatizado que incorpora una base y un miembro de acoplamiento. Un miembro de desplazamiento se extiende entre la base y el miembro de acoplamiento. El miembro de desplazamiento tiene sustancialmente una forma de U que permite el acceso del miembro de acoplamiento a partes de un ensamblaje estructural detrás de un ángulo cerrado.

El ensamblaje de la pieza de nariz se puede incorporar en ciertas realizaciones en una estación de perforación automatizada para ensamblajes estructurales que tienen un ángulo cerrado con una estación de perforación que tiene un husillo de perforación y una estación de tronzado para la reacción de las fuerzas de perforación impuestas por el husillo de perforación. El ensamblaje de la pieza de nariz se monta en la estación de tronzado.

Las realizaciones proporcionan un método para la perforación automatizada de ensamblajes estructurales que tienen un ángulo cerrado en donde una pieza de nariz de desplazamiento se adjunta a una estación de reacción. La pieza de nariz de desplazamiento es entonces posicionada con la estación de reacción para recibir un elemento estructural de bloqueo. Una porción de nariz de la pieza de nariz de desplazamiento es instada a entrar en contacto con una estructura desde la que se extiende el elemento estructural de bloqueo utilizando la estación de reacción para reaccionar a las fuerzas de perforación.

Las características, funciones y ventajas que se han discutido pueden lograrse independientemente en varias realizaciones de la presente divulgación o se pueden combinar en otras realizaciones cuyos detalles adicionales se pueden ver con referencia a la siguiente descripción y dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es una vista isométrica de una estructura aeroespacial que tiene un larguero con una brida de fijación y un alma en ángulo con un ángulo cerrado en relación con la colocación de sujetadores requeridos a través de la brida;

La Figura 2 es una vista en sección inferior de la estructura de la FIG. 1 que muestra el alma en ángulo cerrado, la brida y los agujeros de los sujetadores;

La FIG. 3 es una vista frontal parcial ampliada de la estructura de la FIG. 1 que muestra el oscurecimiento de las ubicaciones de los agujeros de los sujetadores y las características mostradas como líneas ocultas;

La FIG. 4 es una representación de un sistema automatizado de perforación que tiene una sección de perforación y una sección de reacción para el ensamblaje de la estructura;

La FIG. 5 es una vista inferior detallada de una pieza de nariz del estado de la técnica empleada con el sistema de perforación automatizado de la FIG. 4.

La FIG. 6 es una vista isométrica de la pieza de nariz de la técnica anterior; la FIG. 7 es una vista inferior detallada de una pieza de nariz de desplazamiento para el pie de presión de la sección de reacción;

La FIG. 8 es una vista isométrica de la pieza de nariz de desplazamiento de la FIG. 7;

La FIG. 9 es una vista inferior de la pieza de nariz de desplazamiento y el pie de presión justo como se emplean con el alma de ángulo cerrado y la estructura de la FIG. 1; y,

La FIG. 10 es un diagrama de flujo de un método para emplear formas de realización de la pieza de nariz de desplazamiento como se ha revelado para proporcionar fuerza de reacción para la perforación de agujeros cubiertos por un elemento estructural de ángulo cerrado.

Descripción detallada de la invención

Las realizaciones divulgadas en el presente documento proporcionan una pieza de nariz de desplazamiento de pie de presión que permite que las máquinas de fabricación automatizadas, como una herramienta de ensamblaje de larguero automatizado (ASAT por sus siglas en inglés), alcancen detrás de las piezas de ángulos cerrados para la localización y perforación controlada numéricamente (NC por sus siglas en inglés) para automatizar la perforación de filas de sujetadores en accesorios terminales u otras piezas de ángulos cerrados. El desplazamiento en la pieza de nariz proporciona acceso a áreas que antes eran inaccesibles para una pieza de nariz recta y, por lo tanto, proporciona una trayectoria de carga para la fuerza de sujeción o reacción, lo que permite perforar desde un lado accesible de un ensamblaje estructural mientras se utiliza el desplazamiento para proporcionar fuerza de sujeción en el lado con el ángulo cerrado en la estructura. Las realizaciones divulgadas amplían la versatilidad y el potencial de aplicación de la automatización NC de las máquinas de tipo ASAT.

Refiriéndose a los dibujos, la FIG. 1 muestra un ejemplo de ensamblaje estructural 10, como un revestimiento y un molde del depósito de combustible para un gran avión comercial. El ensamblaje estructural 10 incorpora un revestimiento 12 y un formador 14. El molde 14 tiene una brida 16 y un alma 18. La brida 16 se sujeta a el revestimiento 12 con múltiples sujetadores 20 que se extienden a través de los agujeros 22, como se ve en la Figura 2. La brida 16 y el alma 18 forman un ángulo cerrado que oculta las posiciones de los agujeros en la brida, como se muestra en la FIG. 3.

Un sistema automatizado de perforación 24, como se muestra en la FIG. 4, incorpora una estación de perforación 26 y una estación de tronzado 28. El ejemplo mostrado se puede emplear para perforar agujeros de fijación del larguero entre un lado húmedo (lado interno del tanque de combustible del larguero) y un lado seco (lado exterior del larguero que no está en contacto con el combustible) del ensamblaje del tanque del ala de un avión comercial. La estación de perforación puede tener múltiples husillos o cabezales de perforación que se extienden para entrar en contacto con el ensamblaje estructural 10 a perforar, por ejemplo el husillo de perforación 30. Para evitar la formación de rebabas interlaminares durante el taladrado, la estación de tronzado 28 de la pieza de nariz que actúa en el lado húmedo proporciona una fuerza de reacción y sujeción igual y opuesta al husillo de perforación 30 y a la fuerza de sujeción de la pieza de la nariz aplicada por la estación de perforación 26 que actúa en el lado seco. Típicamente, una pieza de nariz 31 se extiende desde la estación de reacción 28 centrada sobre la ubicación del agujero a ser perforado para proporcionar fuerza de reacción para el husillo de perforación, permitir la recolección de astillas y otras funciones. La estación de perforanción 26 y la estación de tronzado 28 están adaptadas para el movimiento de posicionamiento bajo control automatizado NC para alinear el husillo de perforación 30 y la pieza de nariz 31 y acoplar el ensamblaje estructural para la perforación por el husillo de perforación 30 y la reacción de las fuerzas de perforación por la pieza de nariz 31. Para una configuración de ángulo cerrado como el ensamblaje estructural 10, una pieza de nariz recta 32, como se muestra en las FIG. 5 y 6 para un ejemplo del arte previo de una pieza de nariz 31, no puede acceder a las ubicaciones de los agujeros debido a la interferencia del alma 18.

En las FIG. 7 y 8 se muestra una realización de la presente configuración de desplazamiento. La pieza de nariz de desplazamiento 40 se proporciona para su uso como pieza de nariz 31. La pieza de nariz de desplazamiento 40 incorpora un accesorio de brida de rotación 42. Múltiples imanes de tierras raras 43 incrustados en el accesorio de brida de rotación 42 proporcionan un compromiso magnético a la piedra de cabecera 29 (visto en la FIG. 4) de la estación de tronzado 28. La fijación magnética de la pieza de nariz de desplazamiento 40 a la piedra de cabecera permite la capacidad de "ruptura" si la estación de tronzado 28 pone la pieza de nariz en contacto lateral forzado con una parte de la estructura. Un cuerpo 44 se extiende desde la brida de rotación 42 con una porción angular de desplazamiento 46 que proporciona un alivio 48 en donde el alma 18 se puede extender permitiendo una porción de nariz 50 a la cual una nariz de presión 52 está unida para acceder a las ubicaciones de los agujeros 22 para proporcionar presión de reacción para el husillo de perforación como se muestra en la FIG. 9. Para la realización mostrada, el cuerpo 44, la porción angulada de desplazamiento 46 y la porción de nariz 50 de la pieza de nariz de desplazamiento 40 crean una forma sustancialmente de U o C para recibir la brida de rotación 42 permite la orientación de la porción angulada de desplazamiento 46 de la pieza de nariz de desplazamiento 40 para ser posicionada por la estación de sujeción 28 para aceptar una brida de ángulo cerrado desde cualquier dirección deseada (representada por el ángulo 53). La nariz de presión 52 es sustancialmente cilíndrica con un agujero 54 a través del cual se recibe el taladro. La combinación de la nariz de presión 52 como un miembro de acomplamiento para la estructura y la porción angular de desplazamiento 46 como un miembro angular para acomodar el elemento estructural creando la condición de agujero ciego permite la operación automatizada para la perforación. En la FIG. 9, la broca 55 se muestra extendida a través de la nariz de presión del lado del husillo 56 como un ejemplo, sin embargo, en la operación normal, la broca no se extendería hasta que la brida 16 y el revestimiento 12 de la pieza de trabajo 10 fueran sujetados entre la nariz de presión 52 y la nariz de presión 56.

Como se muestra en la FIG. 10, las presentes realizaciones pueden ser empleadas para perforar agujeros en una estructura de ángulo cerrado mediante la fijación de una pieza de nariz de desplazamiento a una estación de reacción, paso 1002. La pieza de nariz de desplazamiento se gira entonces en la estación de reacción a un ángulo especificado para recibir un elemento estructural que bloquea la ubicación del agujero, paso 1004. La estación de reacción posiciona entonces la pieza de nariz de desplazamiento para recibir el elemento estructural de bloqueo, paso 1006. La estación de reacción entonces impulsa una nariz de presión en una porción de la nariz de la pieza de nariz de desplazamiento en contacto con la estructura para sujetar o reaccionar las fuerzas de perforación, paso 1008. A continuación, se coloca una estación de perforación con la alineación de un husillo de perforación con la porción de nariz de la pieza de nariz de desplazamiento en un lado opuesto de la estructura para la perforación de un agujero, paso 1010. Una nariz de presión en el husillo de perforación se pone en contacto con la estructura para evitar la formación de rebabas interlaminares durante la perforación, paso 1012. A continuación, se perfora el agujero, paso 1014. La estación de perforación se retira entonces, paso 1016 y la estación de reacción desengancha la parte de la nariz de la pieza de nariz de desplazamiento de la estructura, paso 1018. La estación de perforación y la estación de reacción se reposicionan entonces, paso 1020 para la siguiente ubicación del agujero y el proceso se reanuda en el paso 1004, 1006 o 1008 según sea apropiado para la ubicación.

Habiendo descrito ahora varias realizaciones de la divulgación en detalle, tal y como exigen los estatutos de la patente, los expertos en la materia reconocerán las modificaciones y sustituciones de las realizaciones específicas divulgadas en el presente documento. Dichas modificaciones están dentro del alcance de la presente divulgación según se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un ensamblaje de pieza de nariz (40) para una herramienta automatizada de ensamblaje de largueros que comprende:

una base (40)

un miembro de acoplamiento (50); y

un miembro de desplazamiento (46) que se extiende entre dicha base (40) y dicho miembro de acoplamiento (50), dicho miembro de desplazamiento (46) que tiene sustancialmente una forma de U que permite el acceso de dicho miembro de acoplamiento a porciones de un ensamblaje estructural (10) detrás de un ángulo cerrado, en donde la base comprende una brida de rotación (42) para su acoplamiento a una estación de tronzado (28) de un sistema de perforación automatizado (24), que además comprende una estación de perforación (26), la estación de tronzado (28) que actúa en un lado del ensamblaje estructural (10) para proporcionar una fuerza de sujeción de reacción igual y opuesta a una fuerza de sujeción aplicada por la estación de perforación (26) que actúa en un lado opuesto del ensamblaje estructural (10), caracterizado por una pluralidad de imanes (43) incrustados en la brida de rotación (42) para su fijación a una piedra de cabecera (29) en la estación de tronzado (28).

2. El ensamblaje de pieza de nariz (40) como se define en la reivindicación 1, en donde el miembro de acoplamiento comprende una nariz de presión (52) adaptada para acoplar una brida (16) para la presión de reacción a un husillo de perforación (30).

3. El ensamblaje de pieza de nariz (40) como se define en la reivindicación 2, en donde la nariz de presión (52) tiene una cavidad cilíndrica (54) para recibir una broca que sobresale (55) del husillo de perforación (30) al perforar la brida (16).

4. Un método para la perforación automatizada de un ensamblaje estructural (10) que tiene un ángulo cerrado que comprende:

fijar (1002) una pieza de nariz de desplazamiento (40) a una estación de tronzado (28);

posicionar (1006) la pieza de nariz de desplazamiento (40), que incluye una brida de rotación (42), con la estación de tronzado (28) para recibir un elemento estructural de bloqueo (18);

instar (1008) a una porción de nariz (52) de la pieza de nariz de desplazamiento (40) a entrar en contacto con el ensamblaje estructural (10) del que se extiende el elemento estructural de bloqueo (18) utilizando la estación de tronzado (28) para reaccionar a las fuerzas de perforación;

posicionar (1010) de una estación de perforación (26) con alineación de un husillo de perforación (30) con la porción de nariz (52) de la pieza de nariz de desplazamiento (40) en un lado opuesto del ensamblaje estructural (10) para la perforación de un agujero; y perforación (1014) del agujero;

caracaterizado porque

rotar (1004) la pieza de nariz de desplazamiento (40) en la estación de tronzado (28) a un ángulo especificado para recibir el elemento estructural (18) que bloquea la ubicación del agujero; y

separar la pieza de nariz de desplazamiento (40), donde una pluralidad de imanes (43) está incrustado en la brida de rotación (42) para la fijación magnética a una piedra de cabecera (29) de la estación de tronzado (28) si la estación de tronzado (28) pone a la pieza de nariz de desplazamiento (40) en contacto lateral forzado con el ensamblaje estructural (10).

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4 que comprende además:

retirar (1016) la estación de perforación (26); y, utilizando la estación de tronzado (28), desacoplar (1018) la porción de nariz (52) de la pieza de nariz de desplazamiento (40).

6. El método de de acuerdo con la reivindicación 4 que comprende además engranar (1012) una nariz de presión (56) en el husillo de perforación (30) con el ensamblaje estructural (10) para evitar las rebabas interlaminares.