JP2006051557A - Connecting and aligning device of structures and connecting and aligning method of structures - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物の結合位置合わせ装置および構造物の結合位置合わせ方法に関する。 The present invention relates to a structure bonding alignment apparatus and a structure bonding alignment method.
従来、航空機や船舶等の大型構造物を製造する際には、大型構造物をいくつかのブロックに分けた構造物を製造し、各構造物を組み立てることにより大型構造物を製造する方法が用いられている。例えば、航空機の機体を製造する際には、胴体、主翼等を複数の機体部分に分けて製造し、各機体部分を組み立てることにより機体を製造している。 Conventionally, when manufacturing a large structure such as an aircraft or a ship, a method in which a large structure is manufactured by dividing the large structure into several blocks and assembling each structure is used. It has been. For example, when manufacturing an aircraft body, a fuselage, a main wing, and the like are manufactured by dividing them into a plurality of body parts, and the body parts are manufactured by assembling each body part.
上述のように、各機体部分を組み立てて機体を製造する際には、機体部分を支持する鉄枠で形成された位置決め用の専用治具が用いられていた。この専用治具は、3軸方向に位置決めができるため、作業者が手作業で機体部分を移動させて各機体部分間のアライメント・シンメトリを調整していた。また、アライメント・シンメトリの検査には、CATシステム(測量システム)が用いられ、CATシステムにより各機体部分の位置関係が測定されていた。
このように、各機体部分を正確に組み合わせた後に、結合用のリベット、ボルト等を通す穴の穴開けが行われる。そして、一度各機体部分を分離して、穴開け時に発生する切子等の清掃およびシール材の塗布が行われる。その後、分離された各機体部分を再度正確に位置決めして組み合わせ、リベット、ボルト等により固定して機体の製造が行われていた。
As described above, when assembling each airframe part to manufacture the airframe, a positioning dedicated jig formed of an iron frame that supports the airframe part has been used. Since this dedicated jig can be positioned in the three-axis directions, the operator manually moves the machine parts to adjust the alignment and symmetry between the machine parts. For inspection of alignment symmetry, a CAT system (surveying system) is used, and the positional relationship of each body part is measured by the CAT system.
As described above, after the airframe parts are accurately combined, a hole for passing a connecting rivet, bolt, or the like is formed. Then, each machine body part is once separated, and cleaning of a face and the like generated at the time of drilling and application of a sealing material are performed. Thereafter, the separated machine parts are accurately positioned and assembled again, and fixed with rivets, bolts, etc., and the machine body is manufactured.
また、上記の機体部分を支持する専用治具として、鉄枠からなる専用治具の代わりに、マイクロプロセッサにより3軸方向に制御駆動されるポジショナーを用いる技術も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
上述した従来の組み立て方法においては、製造する航空機の機種および機体部分に応じた専用治具を用いていた。そのため、製造する航空機の機種が変更されるたびに、変更後の機種に応じた専用治具を準備する必要があった。そのため、多額の治具費が発生し且つ、機体の製造の前に専用治具を製作することとなり、製作工程が長くなるという問題があった。
また、専用治具は鉄枠で形成されているため、占有エリアが大きくなっている。そのため、機体部分同士を固定する作業等を行う際に、専用治具が邪魔になり作業が行いにくくなるという問題があった。
In the conventional assembling method described above, a dedicated jig corresponding to the model and body part of the aircraft to be manufactured is used. Therefore, every time the model of the aircraft to be manufactured is changed, it is necessary to prepare a dedicated jig corresponding to the changed model. For this reason, there is a problem that a large jig cost is generated and a dedicated jig is manufactured before manufacturing the machine body, and the manufacturing process becomes long.
Moreover, since the dedicated jig is formed of an iron frame, the occupied area is large. For this reason, there has been a problem that when performing operations such as fixing the machine body parts, the dedicated jig becomes an obstacle and the operation becomes difficult.
さらに、各機体部分のアライメント・シンメトリの調整およびその確認作業は、作業員が手動で機体部分を移動させ、各機体部分の位置関係を作業員が測定していたので、上記作業に要する時間が長くなるという問題があった。
また、上述のように各機体部分のアライメント・シンメトリの調整を行っていると、各機体部分を、設計上の位置関係と比較して最も誤差が少ない位置関係に配置するのが困難になり、多くの時間を要することになるという問題があった。さらに、一度組み合わせた機体部分を分離し、再び同じ位置関係に組み合わせるのにも多くの時間を要するという問題があった。
Furthermore, the alignment and symmetry adjustment of each airframe part and its confirmation work were carried out by the operator manually moving the airframe part and measuring the positional relationship of each airframe part. There was a problem of becoming longer.
Also, if the alignment and symmetry of each aircraft part is adjusted as described above, it will be difficult to place each aircraft part in a positional relationship with the least error compared to the designed positional relationship, There was a problem that it would take a lot of time. Furthermore, there is a problem that it takes a lot of time to separate the aircraft parts that have been combined once and combine them again in the same positional relationship.
また、特許文献1には、3軸方向に制御駆動されるポジショナーが開示されている。このようなポジショナーを用いて機体部分等を支持すると、機体部分の位置および姿勢を正確に制御することができる。また、同一のポジショナーで、製造する機種の変更および支持する機体部分の変更にも対応することができた。
しかしながら、ポジショナーの可動域等のキャリブレーションは行われても、支持された各機体部分のアライメント・シンメトリの確認作業はされないため、各機体部分の組み合わせ精度を確認することは困難であった。また、組み合わせ精度を確認するためには、上述のように作業員が各機体部分の位置関係を測定することになり、上記作業に要する時間が長くなるという問題があった。
However, even if calibration of the range of motion of the positioner is performed, it is difficult to check the accuracy of combination of the airframe parts because the work of checking the alignment and symmetry of each airframe part supported is not performed. In addition, in order to confirm the combination accuracy, the worker has to measure the positional relationship between the machine parts as described above, and there is a problem that the time required for the work becomes long.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、機体部分である構造物の組み合わせ位置精度を向上させるとともに、組み合わせ・結合に要する時間を短縮することができる構造物の結合位置合わせ装置および構造物の結合位置合わせ方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is possible to improve the combination position accuracy of a structure that is a body part, and to reduce the time required for combination and connection. An object of the present invention is to provide an alignment apparatus and a method for aligning a structure.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の構造物の結合位置合わせ装置は、一の構造物を支持するとともに所定方向に駆動制御可能な複数の支持部と、該複数の支持部に支持された前記一の構造物および他の構造物の位置情報を取得する計測部と、該計測部により取得された前記位置情報に基づいて、前記一の構造物を前記他の構造物に結合させるときの前記一の構造物の結合位置情報を算出する演算部と、該演算部により算出された前記結合位置情報に基づいて、前記一の構造物を支持する前記複数の支持部を駆動制御する制御部と、を有し、前記結合位置情報が、前記一の構造物を前記他の構造物に結合させたときの設計上の前記一の構造物の設計位置情報との差が最も小さくなる位置情報であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
A structure alignment apparatus according to the present invention includes a plurality of support portions that support one structure and can be driven and controlled in a predetermined direction, the one structure supported by the plurality of support portions, and the other structure. A measurement unit that acquires position information of a structure, and a coupling position of the one structure when the one structure is coupled to the other structure based on the position information acquired by the measurement unit An arithmetic unit that calculates information; and a control unit that drives and controls the plurality of support units that support the one structure based on the coupling position information calculated by the arithmetic unit; The position information is position information in which the difference from the design position information of the one structure on design when the one structure is coupled to the other structure is the smallest.
本発明によれば、一の構造物および他の構造物の位置情報を計測部により取得し、取得した各位置情報に基づいて、結合位置情報を算出している。そのため、一の構造物および他の構造物の製造時の形状誤差が組立に与える影響を最小限に抑え、一の構造物および他の構造物を配置した時の姿勢に関わらず結合位置情報の精度を確保することができ、一の構造物および他の構造物の組み合わせ位置精度を向上させることができる。 According to the present invention, the position information of one structure and another structure is acquired by the measurement unit, and the combined position information is calculated based on each acquired position information. For this reason, the influence of the shape error during manufacturing of one structure and other structures on the assembly is minimized, and the position information of the coupling position is not affected regardless of the posture when the one structure and other structures are arranged. Accuracy can be ensured, and the combined position accuracy of one structure and another structure can be improved.
一度組み合わせた一の構造物および他の構造物を分離して再び組み合わせる場合において、結合位置情報に基づいて一の構造物を他の構造物に組み合わせることができる。そのため、最初に組み合わせたときと同じ位置関係に、短時間で組み合わせることができる。
また、一の構造物を、制御部により駆動制御された支持部により移動させている。そのため、一の構造物の移動に要する時間および位置合わせに要する時間を、作業員が手動で行う場合と比較して、より短縮することができる。
In the case where one structure and another structure that have been combined once are separated and recombined, the one structure can be combined with another structure based on the coupling position information. Therefore, it can be combined in a short time in the same positional relationship as when it was first combined.
Further, the one structure is moved by the support unit that is driven and controlled by the control unit. Therefore, the time required for the movement of one structure and the time required for alignment can be further shortened as compared with the case where an operator performs it manually.
一の構造物を複数の所定方向に移動可能な支持部で支持しているため、一の構造物の位置および姿勢を所定の位置および姿勢に制御することができる。そのため、一の構造物を結合位置情報の位置に移動させやすく、一の構造物および他の構造物の組み合わせ位置精度を向上させやすくすることができる。また、一の構造物を移動させやすくすることにより、その移動時間を短縮することができる。
例えば、一の構造物を所定の回転軸回りに回動させることもでき、一の構造物を結合位置情報の位置に移動させやすくすることができる。
Since one structure is supported by a plurality of support portions movable in a predetermined direction, the position and posture of the one structure can be controlled to the predetermined position and posture. Therefore, it is easy to move the one structure to the position of the coupling position information, and it is possible to easily improve the combined position accuracy of the one structure and the other structure. Further, by making it easier to move one structure, the moving time can be shortened.
For example, one structure can be rotated around a predetermined rotation axis, and the one structure can be easily moved to the position of the coupling position information.
また、支持部は、一の構造物の形状に応じて使用する支持部の数を変更し、一の構造物を支持するポイントを変更することができる。そのため、さまざまな形状および大きさの一の構造物を支持することができる。また、一の構造物および他の構造物の結合作業に必要とされる空間を所定の領域に形成することができる。
さらに、専用治具よりも配置スペースの小さな支持部により一の構造物を支持することができる。そのため、一の構造物および他の構造物の結合に要する作業エリアをよりスリム化することができる。
Moreover, the support part can change the number of the support parts used according to the shape of one structure, and can change the point which supports one structure. Therefore, one structure having various shapes and sizes can be supported. In addition, a space required for the joining work of one structure and another structure can be formed in a predetermined region.
Furthermore, one structure can be supported by the support portion having a smaller arrangement space than the dedicated jig. Therefore, it is possible to further reduce the work area required for joining one structure and another structure.
また、上記発明においては、前記演算部が、前記一の構造物を前記他の構造物に接近させる前記一の構造物の移動経路を算出し、前記制御部が、前記移動経路に基づき前記一の構造物を支持する前記支持部を駆動制御することが望ましい。
本発明によれば、一の構造物を算出された移動経路に沿って移動させ、一の構造物および他の構造物を組み合わせることができる。例えば、一の構造物と他の構造物との組み合わせ面がステップ形状のように複雑な形状である場合、一の構造物と他の構造物とが干渉しないように接近させることができる。
また、一の構造物および他の構造物の設計情報に基づき、移動経路の長さが最も短くなるように算出されることが望ましい。このように移動経路を算出することにより、一の構造物の移動距離を最短にすることができ、一の構造物および他の構造物の組み合わせ・結合に要する時間を短縮することができる。
In the above invention, the calculation unit calculates a movement path of the one structure that causes the one structure to approach the other structure, and the control unit calculates the one path based on the movement path. It is desirable to drive and control the support portion that supports the structure.
According to the present invention, one structure can be moved along the calculated movement route, and the one structure and another structure can be combined. For example, when the combination surface of one structure and another structure has a complicated shape such as a step shape, the structure can be brought close to each other so as not to interfere with each other.
Further, it is desirable to calculate the length of the movement path to be the shortest based on the design information of one structure and another structure. By calculating the movement path in this way, the moving distance of one structure can be made the shortest, and the time required for combining / coupling one structure and another structure can be shortened.
さらに、上記発明においては、前記計測部が、前記構造物または前記支持部に配置されるターゲットと、該ターゲットに向けて光を照射し、前記ターゲットの配置された方向および距離を測定するレーザトラッカーと、を有することが望ましい。
本発明によれば、非接触の3次元計測を行うことができる。そのため、一の構造物および他の構造物の位置情報を速やかに取得することができる。また、位置情報を取得する際に、一の構造物および他の構造物の位置を乱す恐れがなく、取得した位置情報の精度を向上させることができる。そのため、一の構造物および他の構造物の組み合わせ精度を向上させることができるとともに、組み合わせ・結合に要する時間を短縮することができる。
Furthermore, in the said invention, the said measurement part irradiates light toward the target arrange | positioned at the said structure or the said support part, and the laser tracker which measures the direction and distance where the said target is arrange | positioned It is desirable to have.
According to the present invention, non-contact three-dimensional measurement can be performed. Therefore, the positional information of one structure and another structure can be acquired quickly. Moreover, when acquiring position information, there is no possibility of disturbing the positions of one structure and another structure, and the accuracy of the acquired position information can be improved. Therefore, the combination accuracy of one structure and another structure can be improved, and the time required for the combination / combination can be shortened.
本発明の構造物の結合位置合わせ方法は、一の構造物を他の構造物に結合させる際の結合位置合わせ方法であって、前記一の構造物および前記他の構造物の位置情報を取得する計測ステップと、取得された前記位置情報に基づいて、前記一の構造物を前記他の構造物に結合させたときの設計上の前記一の構造物の設計位置情報、または任意に指定した位置情報との差が最も小さくなる結合位置情報を算出する演算ステップと、算出された前記結合位置情報に基づいて、前記一の構造物を移動させる移動ステップと、を備えることを特徴とする。 The structure coupling alignment method of the present invention is a coupling alignment method for coupling one structure to another structure, and acquires positional information of the one structure and the other structure. Design position information of the one structure in design when the one structure is coupled to the other structure, or arbitrarily designated based on the measurement step to be performed and the acquired position information An operation step of calculating coupling position information that minimizes a difference from the position information, and a moving step of moving the one structure based on the calculated coupling position information are provided.
本発明によれば、一の構造物を他の構造物に結合させるときに、設計位置情報または任意に指定した位置情報との差が最も小さくなる位置に一の構造物を結合させることができ、組み合わせ位置精度を向上させることができる。
また、取得した一の構造物および他の構造物の位置情報に基づいて、結合位置情報を算出している。そのため、一の構造物および他の構造物の形状・姿勢に関わらず結合位置情報の精度を確保することができ、一の構造物および他の構造物の組み合わせ位置精度を向上させることができる。
一度組み合わせた一の構造物および他の構造物を分離して再び組み合わせる場合において、結合位置情報に基づいて一の構造物を他の構造物に組み合わせることができる。そのため、最初に組み合わせたときと同じ位置関係に、短時間で組み合わせることができる。
According to the present invention, when one structure is coupled to another structure, the one structure can be coupled to a position where the difference between the design position information or the arbitrarily specified position information is minimized. The combination position accuracy can be improved.
Further, the combined position information is calculated based on the acquired position information of one structure and another structure. Therefore, the accuracy of the coupling position information can be ensured regardless of the shape and orientation of the one structure and the other structure, and the combined position accuracy of the one structure and the other structure can be improved.
In the case where one structure and another structure that have been combined once are separated and recombined, the one structure can be combined with another structure based on the coupling position information. Therefore, it can be combined in a short time in the same positional relationship as when it was first combined.
本発明の構造物の結合位置合わせ装置によれば、一の構造物を他の構造物に結合させるときに、設計位置情報との差が最も小さくなる位置に一の構造物を結合させることができ、組み合わせ位置精度を向上させることができるという効果を奏する。また、計測部により取得した各構造物の位置情報に基づいて結合位置情報を算出しているため、組み合わせ位置精度を向上させることができるという効果を奏する。
一の構造物を、制御部により駆動制御された支持部により移動させているため、移動に要する時間および位置合わせに要する時間を短縮することができるという効果を奏する。また、結合位置情報に基づいて一の構造物を他の構造物に組み合わせることにより、一の構造物および他の構造物の組み合わせ位置関係を、短時間で何回でも再現することができるという効果を奏する。
According to the structure coupling position alignment apparatus of the present invention, when one structure is coupled to another structure, the one structure can be coupled to the position where the difference from the design position information is minimized. It is possible to achieve the effect that the combination position accuracy can be improved. In addition, since the combined position information is calculated based on the position information of each structure acquired by the measurement unit, the combined position accuracy can be improved.
Since the one structure is moved by the support unit that is driven and controlled by the control unit, the time required for the movement and the time required for the alignment can be shortened. In addition, by combining one structure with another structure based on the coupling position information, it is possible to reproduce the combined positional relationship between one structure and another structure any number of times in a short time Play.
本発明の構造物の結合位置合わせ方法によれば、一の構造物を他の構造物に結合させるときに、設計位置情報との差が最も小さくなる位置に一の構造物を結合させることができ、組み合わせ位置精度を向上させることができるという効果を奏する。また、取得した各構造物の位置情報に基づいて結合位置情報を算出しているため、組み合わせ位置精度を向上させることができるという効果を奏する。
一度組み合わせた一の構造物および他の構造物を分離して再び組み合わせる場合において、結合位置情報に基づいて一の構造物を他の構造物に組み合わせることができる。そのため、最初に組み合わせたときと同じ位置関係に、短時間で組み合わせることができるという効果を奏する。
According to the structure coupling position alignment method of the present invention, when one structure is coupled to another structure, the one structure can be coupled to a position where the difference from the design position information is minimized. It is possible to achieve the effect that the combination position accuracy can be improved. In addition, since the combined position information is calculated based on the acquired position information of each structure, the combined position accuracy can be improved.
In the case where one structure and another structure that have been combined once are separated and recombined, the one structure can be combined with another structure based on the coupling position information. For this reason, it is possible to combine the same positional relationship as the first combination in a short time.
この発明の一実施形態に係る構造物の結合位置合わせ装置であるLAPS(Laser Alignment Positioning System)について、図1から図12を参照して説明する。
図1は、本発明に係るLAPSの全体構成を説明する概略図である。図2は、本発明のLAPSにより結合・製造される胴体の構成を説明する側面図である。
なお、本実施形態においては、LAPSを用いた航空機の胴体を結合・製造する場合に適用して説明する。より具体的には、航空機の胴体を構成する前胴、中胴前部、中胴後部、後胴の結合のうちの、中胴前部と中胴後部との結合、および中胴後部と後胴との結合ついて説明する。
A LAPS (Laser Alignment Positioning System), which is a bonding alignment apparatus for structures according to an embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of LAPS according to the present invention. FIG. 2 is a side view for explaining the structure of the fuselage bonded and manufactured by the LAPS of the present invention.
In the present embodiment, description will be made by applying to the case of joining and manufacturing an aircraft fuselage using LAPS. More specifically, of the front torso, middle torso front, middle torso rear, and rear torso constituting the aircraft fuselage, the middle torso front and middle torso rear, and the middle torso rear and rear The connection with the trunk will be described.
LAPS(構造物の結合位置合わせ装置)1は、図1に示すように、中胴前部(他の構造物)MB1を支持する支持用治具2と、中胴後部(一の構造物)MB2を支持するポジショナー(支持部)3aと、後胴(一の構造物)RBを支持するポジショナー(支持部)3bと、中胴前部MB1、中胴後部MB2、後胴RB、ポジショナー3a,3bの位置を計測するレーザトラッカー(計測部)4およびターゲット(計測部)5a,5b,5c,5d,5e,5fと、中胴後部MB2および後胴RBの移動経路、結合位置を算出するとともにポジショナー3a,3bを駆動制御するPC6と、から概略構成されている。
As shown in FIG. 1, the LAPS (Structure Bonding Positioning Device) 1 includes a
支持用治具2は鉄製のフレーム枠から構成されており、床面に固定して設置されている。そのため、支持用治具2は中胴前部MB1を固定して支持するように構成されている。
ポジショナー3a,3bは、X,Y,Zの3軸方向に数値制御されるポジショナー(3軸NCポジショナー)である。より具体的には、ポジショナー3a,3bは、Z軸方向に駆動制御されるシリンダ部11と、シリンダ部11をX軸方向およびY軸方向に駆動制御するXYテーブル12とから概略形成されている。ポジショナー3a,3bは、シリンダ部11の先端部で中胴後部MB2および後胴RBを支持し、XYテーブル12の基台が床面に固定されるように配置されている。
The supporting
The
中胴後部MB2および後胴RBには、それぞれポジショナー3aおよびポジショナー3bと結合される支持受け部21が備えられている。支持受け部21は、中胴後部MB2および後胴RBの両側面に2ヶ所、合計4ヶ所に配置され、中胴後部MB2および後胴RBを安定して支持することができるように配置されている。
また、中胴前部MB1と中胴後部MB2との結合面31は、図2に示すように、クランク状に折れ曲がった面状に形成され、中胴後部MB2と後胴RBとの結合面32は平面状に形成されている。
The middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB are provided with
Further, as shown in FIG. 2, the
レーザトラッカー4は、図1に示すように、レーザ光をターゲット5a,5b,5c,5d,5e,5fに向けて照射し、ターゲット5a,5b,5c,5d,5e,5fからの戻り光を検出することにより、ターゲット5a,5b,5c,5d,5e,5fの位置データ(例えば、配置方向および距離)を計測することができる。また、レーザトラッカー4は、計測されたターゲット5a,5b,5c,5d,5e,5fの位置データをPC6に出力するように接続されている。
なお、中胴前部MB1、中胴後部MB2、後胴RB、ポジショナー3a,3bの位置を、上述のレーザトラッカー4およびターゲット5a,5b,5c,5d,5e,5fを用いて測定しても良いし、その他の非接触式の3次元測定器を用いてもよく、特に限定するものではない。
PC6は、レーザトラッカー4から出力された各位置データに基づき、中胴後部MB2および後胴RBの結合位置および移動経路等を算出する演算部7と、ポジショナー3a,3bをX,Y,Z軸方向に駆動制御する制御部8と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
Even if the positions of the middle cylinder front part MB1, the middle cylinder rear part MB2, the rear cylinder RB, and the
The
次に、上記の構成からなるLAPS1を用いた中胴前部MB1と中胴後部MB2との結合および中胴後部MB2と後胴RBとの結合について説明する。まず、中胴前部MB1と中胴後部MB2との結合作業について説明する。
図3は、中胴前部MB1と中胴後部MB2との結合作業の流れを説明するフローチャートである。図4は、支持用治具2およびポジショナー3a,3bの配置関係を説明する斜視図である。
まず、結合作業を行う床面に中胴前部MB1を支持する支持用治具2と、中胴後部MB2を支持する4つのポジショナー3aと、後胴RBを支持する4つのポジショナー3bとが、図4に示すように、中胴前部MB1、中胴後部MB2、後胴RBの配置位置に配置される。ポジショナー3aおよびポジショナー3bは、それぞれ中胴前部MB1および中胴後部MB2を支持するように、略矩形状に配置されている(STEP1)。
支持用治具2およびポジショナー3a,3bが配置されると、次に、中胴前部MB1が支持用治具2の上に設置される(STEP2)。
Next, the connection between the middle cylinder front part MB1 and the middle cylinder rear part MB2 and the connection between the middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB using the
FIG. 3 is a flowchart for explaining the flow of the joining operation between the middle cylinder front part MB1 and the middle cylinder rear part MB2. FIG. 4 is a perspective view for explaining the positional relationship between the supporting
First, a supporting
When the supporting
図5は、中胴前部MB1に配置されたレーザトラッカー4およびターゲット5a,5bの位置関係を説明する図である。
中胴前部MB1が支持用治具2に設置されたら、図5に示すように、中胴前部MB1の前部フロアF1上に治具を介してレーザトラッカー4が設置される。そして、同じく前部フロアF1上にターゲット5が6個取り付けられる。ターゲット5aは、前部フロアF1の四隅および長辺の略中央に配置される。また、中胴後部MB2を支持するポジショナー3aの先端部にもターゲット5bが配置される(STEP3)。
なお、ターゲット5aの配置位置は上述した6箇所でもよいし、前部フロアF1上の他の地点でもよいし、配置数も6箇所よりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定されるものではない。
FIG. 5 is a diagram for explaining the positional relationship between the
When the middle cylinder front part MB1 is installed on the supporting
In addition, the six positions mentioned above may be sufficient as the arrangement | positioning position of the
ターゲット5a,5bが配置されると、レーザトラッカー4により中胴前部MB1に配置されたターゲット5aの位置が測定され、測定された位置データはPC6に出力される。PC6は演算部7により、入力された位置データに基づき、基準となる中胴前部MB1の機体座標系を測定値と設計位置情報とのベストフィット演算により算出する(STEP4)。
次に、レーザトラッカー4によりポジショナー3aに取り付けられたターゲット5bの位置が、ポジショナー3aを動かしながら測定され、測定されたデータはPC6に出力される。PC6は、演算部7によりポジショナー3aの座標軸を算出し、上述の機体座標系とポジショナー3aの座標軸とのずれを算出して補正する(STEP5)。
When the
Next, the position of the
図6は、中胴前部MB1に配置されたレーザトラッカー4と中胴後部MB2に配置されたターゲット5cとの位置関係を説明する図である。
その後、ターゲット5bを取り外し、ポジショナー3aを中胴後部MB2の待ち受け位置に移動させる。ここで、ポジショナー3aの待ち受け位置とは、中胴後部MB2をポジショナー3aに設置する位置に配置した際に、中胴前部MB1と中胴後部MB2とが干渉せず、同時に中胴後部MB2とポジショナー3aとが干渉しない位置のことである。
ポジショナー3aが待ち受け位置に移動すると、中胴後部MB2がポジショナー3aの上方の設置位置に配置される。そして、ポジショナー3aをZ軸方向に移動させて、ポジショナー3aを中胴後部MB2の支持受け部21と結合させ、図6に示すように、中胴後部MB2を支持する(STEP6)。
FIG. 6 is a diagram for explaining the positional relationship between the
Thereafter, the
When the
中胴後部MB2が支持されると、中胴後部MB2の後部フロアF2の上にターゲット5cが配置される。ターゲット5cは、図6に示すように、後部フロアF2の略四隅に配置される。ターゲット5cが配置されると、レーザトラッカー4によりターゲット5cの位置が測定され、測定された位置データはPC6に出力される(STEP7(計測ステップ))。
PC6は演算部7により、ターゲット5cの位置データに基づき、後部フロアF2により構成される面の平面度を算出する。
その後、中胴後部MB2の結合位置が算出される。中胴後部MB2の結合位置は、5Cの位置データと設計位置情報との差が最も小さくなるように、最小2乗法を用いたベストフィット演算により算出される。また、同時に、中胴後部MB2を中胴前部MB1と干渉させることなく中胴前部MB1に接近させる経路である移動経路が、中胴前部MB1の3次元設計データに基づいて算出される(STEP8(演算ステップ))。
なお、上述の3次元設計データ上のフロアの平面度および中胴前部MB1の3次元設計データは、例えばCATIA(登録商標)のような3次元CAD(Computer Aided Design)により設計された3次元設計データであってもよいし、その他の設計支援ツールにより構築された3次元設計データであってもよい。
When the middle trunk rear part MB2 is supported, the
The
Thereafter, the coupling position of the middle trunk rear part MB2 is calculated. The coupling position of the middle waist rear part MB2 is calculated by the best fit calculation using the least square method so that the difference between the position data of 5C and the design position information is minimized. At the same time, a movement path that is a path for causing the middle trunk rear part MB2 to approach the middle trunk front part MB1 without interfering with the middle trunk front part MB1 is calculated based on the three-dimensional design data of the middle trunk front part MB1. (STEP 8 (calculation step)).
In addition, the flatness of the floor on the above-mentioned 3D design data and the 3D design data of the middle trunk front MB1 are 3D CAD (Computer Aided Design) such as CATIA (registered trademark), for example. It may be design data, or may be three-dimensional design data constructed by other design support tools.
図7は、中胴前部MB1に中胴後部MB2が組み合わされた状態を説明する図である。
結合位置および移動経路が算出されると、制御部8は、移動経路に基づきポジショナー3aを制御し、中胴後部MB2を結合位置に移動させる。中胴後部MB2が中胴前部MB1に所定距離まで接近するまでは、X軸方向に沿って直線的に中胴後部MB2を中胴前部MB1に接近させ、ラフ位置決めする。中胴後部MB2のラフ位置決め後、制御部8は、中胴後部MB2を移動経路に沿って中胴前部MB1と干渉しないようにステップ状に移動させ、図7に示すように、中胴後部MB2を結合位置に精密位置決めする。
精密位置決め後、レーザトラッカー4により後部フロアF2のターゲット5cの位置が測定され、演算部7により後部フロアF2が所定の位置に配置されたか確認が行われる(STEP9(移動ステップ))。
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the middle trunk rear part MB2 is combined with the middle trunk front part MB1.
When the coupling position and the movement path are calculated, the
After the precise positioning, the position of the
確認の完了後ポジショナー3aを固定(インターロック、ブレーキ)し、その後、レーザトラッカー4およびターゲット5a,5cを前部フロアF1および後部フロアF2から取り外す。そして、中胴前部MB1と中胴後部MB2とを結合する帯板などの結合用の部品の位置決めを行い、マーキングする。その後、中胴前部MB1と中胴後部MB2とを結合するリベット等を通す穴を開け、皿取りが行われる(STEP10)。
After completion of the confirmation, the
穴開けが終わると、開けた穴の位置や穴の径の大きさや穴の内部のキズ等の検査を行い、ポジショナー3aの固定が解除される。そして、制御部8がポジショナー3aを制御して、中胴後部MB2を中胴前部MB1と干渉しないように分離し、退避位置に移動させる(STEP11)。
中胴後部MB2を退避位置にまで移動させると、ポジショナー3aを固定し、上記穴および皿取り周囲のバリ取りや、中胴前部MB1および中胴後部MB2内部に落ちた切子等の清掃が行われる(STEP12)。
その後、中胴前部MB1および中胴後部MB2の結合部にシール材が塗布され、ポジショナー3aの固定が解除される。ポジショナー3aの固定が解除されると、制御部8は、記憶されている上記移動経路に沿って中胴後部MB2を、図7に示す上記結合位置にまで、自動的に、再び移動させ再結合する(STEP13)。
このとき、中胴後部MB2が中胴前部MB1に所定距離まで接近するまでは、X軸方向に沿って直線的に中胴後部MB2を中胴前部MB1に高速に移動させ接近させる。その後、結合位置までは低速で移動させる。その後、ポジショナー3aを固定し、中胴前部MB1と中胴後部MB2とをリベット等で打鋲し、結合する(STEP14)。
When the hole is finished, the position of the hole, the size of the diameter of the hole, the scratch inside the hole, and the like are inspected, and the fixing of the
When the middle cylinder rear part MB2 is moved to the retracted position, the
Thereafter, a sealing material is applied to the joint between the middle cylinder front part MB1 and the middle cylinder rear part MB2, and the fixing of the
At this time, until the middle cylinder rear part MB2 approaches the middle cylinder front part MB1 to a predetermined distance, the middle cylinder rear part MB2 is linearly moved along the X-axis direction and moved closer to the middle cylinder front part MB1 at high speed. Then, it moves at a low speed to the coupling position. After that, the
中胴前部MB1および中胴後部MB2の結合が終わると、再びレーザトラッカー4およびターゲット5aを前部フロアF1に取り付け、ターゲット5cを後部フロアF2に取り付ける。そして、レーザトラッカー4によりターゲット5a,5cが測定され、中胴前部MB1および中胴後部MB2の結合結果の検査データが取得(STEP15)される。取得された検査データは、検査記録書として出力され、中胴前部MB1および中胴後部MB2の結合作業が終了する。
When the middle cylinder front part MB1 and the middle cylinder rear part MB2 are joined, the
次に、中胴後部MB2と後胴RBとの結合作業について説明する。
図8は、中胴後部MB2と後胴RBとの結合作業の流れを説明するフローチャートである。図9は、レーザトラッカー4と、中胴後部MB2の結合面32に取り付けられたターゲット5dと、ポジショナー3bに取り付けられたターゲット5eとの位置関係を説明する図である。
まず、図9に示すように、床面の上にレーザトラッカー4が設置される。そして中胴後部MB2を支持しているポジショナー3aが固定されていることを確認する(STEP21)。
その後、中胴後部MB2の後胴RBとの結合面32にターゲット5dが4個取り付けられる。ターゲット5dが取り付けられると、レーザトラッカー4によりターゲット5dの位置が測定され、測定された位置データはPC6に出力される。PC6は、入力された位置データに基づき、演算部7により中胴後部MB2の機体座標系を算出する(STEP22)。
Next, a joining operation between the middle trunk rear part MB2 and the rear trunk RB will be described.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the flow of the joining operation between the middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB. FIG. 9 is a diagram for explaining the positional relationship among the
First, as shown in FIG. 9, the
Thereafter, four
機体座標系が算出されると、後胴RBを支持するポジショナー3bの先端部にターゲット5eが取り付けられる。そして、レーザトラッカー4によりターゲット5eの位置が測定されることによりポジショナー3bの稼動方向が測定され、そのデータがPC6に出力される。PC6は、入力されたデータに基づき、演算部7によりポジショナー3bの座標軸方向を算出し、後胴RBの機体座標系との軸ずれを補正する(STEP23)。
When the machine coordinate system is calculated, the
図10は、レーザトラッカー4と、中胴後部MB2に配置されたターゲット5dと、後胴RBに配置されたターゲット5fとの位置関係を説明する図である。
その後、ターゲット5eを取り外し、ポジショナー3bを後胴RBの待ち受け位置に移動させる。
ポジショナー3bが待ち受け位置に移動すると、後胴RBがポジショナー3bの設置位置に配置される。そして、ポジショナー3bのシリンダ部11をZ軸方向に移動させて、ポジショナー3bを後胴RBの支持受け部21と結合させ、後胴RBを支持する(STEP24)。
その後、図10に示すように、後胴RBの中胴後部MB2との結合面32にターゲット5fを4個取り付ける。ターゲット5fが取り付けられると、レーザトラッカー4によりターゲット5fの位置が測定され、測定された位置データはPC6に出力される(STEP25)。
PC6は、ターゲット5fの位置データに基づいて、演算部7により後胴RBの結合位置を算出する。5dと5fの位置情報の差が最も小さくなるように、ベストフィット演算により算出される(STEP26)。
FIG. 10 is a diagram for explaining the positional relationship among the
Thereafter, the
When the
After that, as shown in FIG. 10, four
Based on the position data of the
図11は、中胴後部MB2に後胴RBが組み合わされた状態を説明する図である。
その後、制御部8は、算出された結合位置データに基づいて、ポジショナー3bを駆動して、後胴RBの結合面32のレベル出しを行う。レベル出しとは、後胴RBの結合面32が中胴後部MB2の結合面32と略平行になるように位置調節することである。そして、中胴後部MB2および後胴RBに取り付けられたターゲット5d,5fを取り外し、図11に示すように、後胴RBを結合位置に移動させる(STEP27)。
後胴RBが結合位置に移動したら、中胴後部MB2および後胴RBの結合用穴等の相対位置を確認し、ポジショナー3bを固定する。
その後、中胴後部MB2と後胴RBとをボルトで固定し(STEP28)、中胴後部MB2と後胴RBとの相対位置を検査・確認し(STEP29)、中胴後部MB2と後胴RBとの結合作業が終了する。
FIG. 11 is a diagram illustrating a state where the rear cylinder RB is combined with the middle cylinder rear part MB2.
Thereafter, the
When the rear cylinder RB moves to the coupling position, the relative positions of the middle cylinder rear part MB2 and the coupling hole of the rear cylinder RB are confirmed, and the
Thereafter, the middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB are fixed with bolts (STEP 28), and the relative positions of the middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB are inspected and confirmed (STEP 29). The middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB The joining operation is completed.
次に、本発明のLAPS1を用いて胴体の結合を行った場合の、作業時間の試算結果について説明する。
図12は、従来の方法で胴体の結合を行った場合に要する作業時間と、本発明のLAPS1を用いて胴体の結合を行った場合に要する作業時間と、を比較したグラフである。図12に示すように、従来方法による1機あたりの作業時間は略53時間であり、LAPS1を用いる方法では、1機あたりの作業時間は略10.5時間に短縮されている。この時間の短縮は、検査、アライメント確認、再結合、レベル測定等の中胴後部MB2および後胴RBの位置測定、移動および配置位置の調整に要する時間が短縮されたことにより達成されている。
Next, a description will be given of the result of trial calculation of the working time when the fuselage is coupled using the
FIG. 12 is a graph comparing the work time required when the fuselage is coupled by the conventional method and the work time required when the fuselage is coupled using the
上記の構成によれば、中胴後部MB2および中胴前部MB1の位置データをレーザトラッカー4およびターゲット5a,5cにより取得した中胴後部MB2および中胴前部MB1の位置データに基づいて、結合位置情報を算出している。そのため、中胴後部MB2および中胴前部MB1の製造時の形状誤差・中胴後部MB2および中胴前部MB1を配置した時の姿勢に関わらず結合位置データの精度を確保することができ、組み合わせ位置精度を向上させることができる。
According to the above configuration, the position data of the middle cylinder rear part MB2 and the middle cylinder front part MB1 are combined based on the position data of the middle cylinder rear part MB2 and the middle cylinder front part MB1 obtained by the
中胴後部MB2を3次元設計データに基づいて算出された移動経路に沿って移動させているので、中胴後部MB2と中胴前部MB1とが干渉しないように接近させることができる。
また、3次元設計データに基づき、上記移動経路の長さが最も短くなる移動経路を算出することができる。その結果、中胴後部MB2の移動距離を最短にすることができ、中胴後部MB2および中胴前部MB1の組み合わせ・結合に要する時間を短縮することができる。
さらに、上記の移動経路や、最短距離の移動経路を再現することができ、これら移動経路の検証、検討を容易に行うことができる。
Since the middle cylinder rear part MB2 is moved along the movement path calculated based on the three-dimensional design data, the middle cylinder rear part MB2 and the middle cylinder front part MB1 can be brought close to each other so as not to interfere with each other.
Further, based on the three-dimensional design data, it is possible to calculate a movement route that makes the length of the movement route the shortest. As a result, the moving distance of the middle cylinder rear part MB2 can be minimized, and the time required for combining and coupling the middle cylinder rear part MB2 and the middle cylinder front part MB1 can be shortened.
Furthermore, it is possible to reproduce the above-described movement route and the movement route with the shortest distance, and it is possible to easily verify and examine these movement routes.
中胴後部MB2および後胴RBを、制御部8により駆動制御されたポジショナー3a,3bにより移動させている。そのため、中胴後部MB2および後胴RBの移動に要する時間および位置合わせに要する時間を、作業員が手動で行う場合と比較して、より短縮することができる。
また、中胴後部MB2および後胴RBを、それぞれの結合位置データに基づいて結合位置に移動させることができる。そのため、一度、中胴後部MB2および後胴RBを組み合わせ、分離した後でも、同じ結合位置に短時間に移動させ、組み合わせることができる。
The middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB are moved by
Further, the middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB can be moved to the coupling position based on the respective coupling position data. Therefore, even after the middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB are once combined and separated, they can be moved to the same coupling position in a short time and combined.
中胴後部MB2および後胴RBは、X,Y,Z軸の3軸方向に移動可能なポジショナー3a,3bにより支持されているため、中胴後部MB2および後胴RBの位置および姿勢を上記算出された結合位置に移動させやすく、中胴後部MB2および後胴RBの結合位置精度を向上させやすくすることができる。
ポジショナー3a,3bは、中胴後部MB2および後胴RBの形状に応じて使用するポジショナー3a,3bの数を変更し、中胴後部MB2および後胴RBを支持するポイントを変更することができる。そのため、ポジショナー3a,3bの形状を変更することなく、さまざまな形状および大きさの中胴後部MB2および後胴RB等を支持することができる。また、中胴後部MB2および後胴RBの結合作業に必要とされる空間を所定の領域に形成することができる。
また、専用治具よりも配置スペースの小さなポジショナー3a,3bにより中胴後部MB2および後胴RBを支持することができる。そのため、胴体結合に要する作業エリアをよりスリム化することができる。
Since the middle trunk rear part MB2 and the rear trunk RB are supported by
The
Further, the middle cylinder rear part MB2 and the rear cylinder RB can be supported by the
レーザトラッカー4およびターゲット5a,5b,5c,5d,5e,5fを用いることにより、中胴前部MB1、中胴後部MB2、後胴RB、ポジショナー3a,3bを非接触で3次元計測することができる。
そのため、中胴前部MB1、中胴後部MB2、後胴RB、ポジショナー3a,3bの位置データを速やかに、かつ、その位置を乱すことなく高い精度で取得することができる。その結果、中胴前部MB1、中胴後部MB2、後胴RBの組み合わせ精度を向上させることができるとともに、組み合わせ・結合に要する時間を短縮することができる。
By using the
Therefore, the position data of the middle cylinder front part MB1, the middle cylinder rear part MB2, the rear cylinder RB, and the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を航空機の胴体の結合に適応して説明したが、この発明は航空機の胴体の結合に限られることなく、その他翼の結合や、各種の航空機以外の構造物の結合に適応できるものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the present invention has been described in connection with the combination of the aircraft fuselage. However, the present invention is not limited to the combination of the aircraft fuselage. It can be applied to the coupling of structures.
1 LAPS(構造物の結合位置合わせ装置)
3a,3b ポジショナー(支持部)
4 レーザトラッカー(計測部)
5a,5b,5c,5d,5e,5f ターゲット(計測部)
7 演算部
8 制御部
MB1 中胴前部(他の構造物)
MB2 中胴後部(一の構造物)
RB 後胴(一の構造物)
1 LAPS (bonding alignment device for structures)
3a, 3b Positioner (supporting part)
4 Laser tracker (measurement unit)
5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f Target (measurement unit)
7
MB2 Middle trunk rear (one structure)
RB rear trunk (one structure)
Claims (4)
該複数の支持部に支持された前記一の構造物および他の構造物の位置情報を取得する計測部と、
該計測部により取得された前記位置情報に基づいて、前記一の構造物を前記他の構造物に結合させるときの前記一の構造物の結合位置情報を算出する演算部と、
該演算部により算出された前記結合位置情報に基づいて、前記一の構造物を支持する前記複数の支持部を駆動制御する制御部と、を有し、
前記結合位置情報が、前記一の構造物を前記他の構造物に結合させたときの設計上の前記一の構造物の設計位置情報との差が最も小さくなる位置情報であることを特徴とする構造物の結合位置合わせ装置。 A plurality of support portions that support one structure and can be driven and controlled in a predetermined direction;
A measurement unit that acquires positional information of the one structure and the other structure supported by the plurality of support units;
Based on the position information acquired by the measurement unit, a calculation unit that calculates the coupling position information of the one structure when coupling the one structure to the other structure;
A control unit that drives and controls the plurality of support units that support the one structure based on the coupling position information calculated by the calculation unit;
The coupling position information is position information that minimizes a difference from the design position information of the one structure in design when the one structure is coupled to the other structure. Device for aligning structures.
前記制御部が、前記移動経路に基づき前記一の構造物を支持する前記支持部を駆動制御することを特徴とする請求項1記載の構造物の結合位置合わせ装置。 The calculation unit calculates a movement path of the one structure that causes the one structure to approach the other structure;
2. The structure alignment apparatus according to claim 1, wherein the control unit drives and controls the support unit that supports the one structure based on the movement path.
前記一の構造物および前記他の構造物の位置情報を取得する計測ステップと、
取得された前記位置情報に基づいて、前記一の構造物を前記他の構造物に結合させたときの設計上の前記一の構造物の設計位置情報、または任意に指定した位置情報との差が最も小さくなる結合位置情報を算出する演算ステップと、
算出された前記結合位置情報に基づいて、前記一の構造物を移動させる移動ステップと、を備えることを特徴とする構造物の結合位置合わせ方法。 A bonding alignment method for bonding one structure to another structure,
A measurement step of acquiring positional information of the one structure and the other structure;
Based on the acquired position information, the difference between the design position information of the one structure on design and the arbitrarily specified position information when the one structure is coupled to the other structure A calculation step for calculating the bond position information that minimizes,
And a moving step of moving the one structure based on the calculated coupling position information.
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