JP2008517778A5 - - Google Patents

Description

有方向対象物の組み付けのための装置および方法

本発明は、有方向対象物の組み付けのための装置および方法に関するものである。

定期旅客機の内部には、たとえばエンジンの冷却、燃料の供給、油圧制動システム用としてガスまたは液体の搬送に用いるきわめて複雑な配管アセンブリーが存在する。飛行機の輪郭と高い圧力強度とを両立させるためには、これらの配管を構成する種々の要素はきわめて特殊な形状を有していなければならない。

これらの要素を組み付けるには、この配管に特有な組み付け模型を作製することが必要である。したがってこの配管の三次元幾何学形状においてその後に変化が生じた場合、新しい組み付け模型を作製する必要がある。ところが、新しい飛行機または新しい方法の開発時間は短縮化される傾向にあり、そのため新しい設備の製造時間が新しい配管の作製時間と合わなくなる。

さらに、飛行機の新規計画は有方向継手の使用を促進しているため、組み付け模型のコストならびにこれらの模型の保管に必要な表面積およびこの保管に関連するコストの大幅な上昇が予想される。

したがって本発明の目的は、設計および操作方法が簡単であり、経済的であり、組み付け形状の如何に関わらず、相互に方向が決められる少なくとも２つの有方向対象物の組み付けを可能にする、配管部品のような有方向対象物の組み付けのための装置および方法を提供することである。

本発明の別の目的は、これらの有方向対象物の空間内での組み付け作業を容易かつ有益なものにすることである。

この目的のため、本発明は、配管部品などの有方向対象物の組み付けのための装置において、
− 第１ベースおよび第２ベースの回転軸を中心とする回転移動手段と、
− 前記回転軸を中心に互いに独立して回転移動可能であり、前記第１ベースおよび前記第２ベースが同軸を中心に円状に移動するよう、前記手段が表面に対し垂直な回転軸を有する目盛付き円形板を備える前記第１ベースおよび前記第２ベースと、
− 回転軸に対し直交する第１主軸を有し、これらの対象物の第１支持手段を備え、第１支持手段が第１主軸に沿って直線移動が可能であるような前記第１ベースと、
− 回転軸に対し直交する第２主軸を有し、第２ベースとは別個のものであり且つ第２支持手段の下部は回転板装置が移動可能な第２主軸をまたぐように用いられる対象物の第２支持手段と、第１支持手段と第２支持手段が支持する対象物とは異なる対象物を支持しその角方向を決めるための回転板装置を備える前記第２ベースと、
− 第２支持手段に対し第２主軸に沿って移動することができる回転板装置と、
− 少なくとも板の回転角度および第２ベースの位置の表示手段と
を備える装置に関する。

有方向対象物の組み付けのための装置の種々の個別の実施形態においては、各実施形態は個別の長所を有し、以下のように多くの技術的組み合せが可能である：
− 回転板がセンタリング要素の支持を可能にするよう加工されたＴ字形溝を備える
− センタリング要素が、回転板の表面に平行で軸を有する穴と、対象物のうちの１つに結合されたアダプターを受け入れるための固定手段とを備える
− 第１支持手段が、第１主軸に対し直交する軸を中心として回転可能であるとともに、この直交する軸に沿って直線移動が可能であり、第２支持手段が、第２主軸に対し直交する軸に沿って直線移動が可能である
− 回転板装置が回転板の回転駆動手段を備える
− 駆動手段がステッピングモーターとウォームねじとを備える
− 回転板装置が、対象物の組み付け領域を画定するために第２支持手段と協動する
− 第２支持手段が、対象物のうちの１つを受け入れるためのスリットを含む不動第１制止壁と、第１壁に平行であり第１壁から距離だけ間隔が空けられた第２制止壁とを備え、第２壁は第２主軸に対し直交する軸に沿って直線移動することができる
− 第１ベースおよび第２ベースの回転移動手段が目盛付き円形板を備え、回転軸が板の表面に対し垂直でありこの表面の中心を通過する
− 本装置が、一連の穴および対象物の第３支持手段を含む平坦な表面を有するテーブルを備え、円形板がテーブルの延長部内に固定される
− 表示手段が、回転板の回転駆動手段に結合されたエンコーダーと表示ボックスとを備える。

本発明は配管部品などの有方向対象物の組み付け方法にも関する。本発明によれば、
− 相互に直交する組み付け基準面および方向決定面を定義し、次に、
ａ） 基準面内で、第１組み付け対象物の第１点を第１支持手段上に設定し、第１組み付け対象物の端部に近い第２点を第２支持手段上に設定し、第１組み付け対象物が、組み付け基準面内でこれら２つの点の間に含まれるようにする工程と、
ｂ） 第２組み付け対象物を回転板装置上に設置し、方向決定面に対し第２組み付け対象物の方向を決めるために回転板を角移動させ、基準面が第２組み付け対象物の対称軸を含むようにする工程と、
ｃ） 回転板装置を基準面に平行な共有軸に沿って第２支持手段側に移動させることにより、組み付け対象物の組み付け領域を決定する工程であって、一方では第１支持手段が、他方では第２支持手段および回転板装置とが、基準面に対し直交する同一の回転軸を中心として回転可能であり、第１支持手段が、回転軸に対し直交する軸に沿って直線移動が可能であるような工程と、
ｄ） はめ込み、溶接、あるいはその他の方法により、これらの対象物を組み付ける工程を実施し、
− 直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）の原点（０、０、０）を、この第１アセンブリーの、前記基準面（２７）と方向決定面（２８）との交点に設定され、原点の割り当てが、前記第２組み付け対象物の別の軸が方向決定面（２８）内に含まれるように行われたセンタリング点に割り当てることにより、この座標系を定義し、
− 既に得られたアセンブリーに新しい対象物を組み付けるために、場合によっては工程ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を繰り返し、表示手段によりこれらの要素に座標値（ｘ、ｙ、ｚ）を割り当てることができ、その結果、組み付け形状を基準とする空間内でこれらの要素の方向決定をすることができるようにする。

本発明は、種々の実施形態において、それぞれ個別なものとして、あるいは技術的に可能なあらゆる組み合せとしてとらえるべき以下の特徴にも関する：
− 表示手段が、少なくとも回転板の回転角度、および回転板装置と第２支持手段を連結する共有軸の位置を示す。

上で記載したような、相互に方向が決められる対象物の組み付け装置および方法は、飛行機または船舶の配管用として有利に利用することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明をより詳細に記載する。

図１は本発明の特定の一実施形態による有方向対象物の組み付けのための装置の略図である。この装置は、第１ベース１および第２ベース２の回転軸を中心とする回転移動手段を備える。この回転移動手段は、有穴テーブル４が目盛付き板の延長部になるよう、この有穴テーブルに固定された目盛付き円形板３を備えるのが有利である。回転軸５は目盛付き円形板３の表面に対し垂直であり、この表面の中心を通過する。したがって第１ベース１および第２ベース２の移動は板３の中心を軸とする円形である。図１において、第１ベース１および第２ベース２は目盛付き円形板の周囲の一部分上を移動する端部を有する。もちろんこの板３は、中心が目盛付き板３の中心と同じであるが直径が小さい少なくとも１つの円弧形の穴をもつことができる。この円弧形の穴はたとえば第１ベース１の端部を受け入れることができ、他方、第２ベース２の端部は目盛付き板３の周囲を移動することができる。第１および第２ベース１、２の回転移動手段は、たとえば歯車システムのような、前記ベース１、２の回転駆動手段、ならびに制御装置により制御されるステッピングモーターを備えることもできる。

第１ベース１は、目盛付き板３の中心を通る回転軸５に対し直交する第１主軸６を有する。この第１主軸６は目盛付き板３の表面に平行な面内に含まれる。第１ベース１は対象物の第１支持手段７を含む。この第１支持手段７は第１主軸６に沿って直線移動が可能である。この第１支持手段は、支持する対象物に対する第１支持手段７の方向および位置決めについて完全なる自由が確保されるよう、第１主軸６に対し直交する軸８を中心として回転可能であるとともに、この直交する軸８に沿って直線移動が可能であるのが好ましい。特定の実施形態においては、第１ベース１は、第１主軸６を含み、プラットフォームが直線移動できるようなレールを備える。このプラットフォームには第１円筒形チューブがたとえば、ねじにより固定され、前記円筒形チューブは、第１主軸６に対し直交する軸８の対称軸を有する。高さ方向において少なくとも部分的にくり抜かれ、第１円筒形チューブに沿って直線移動することができる第２円筒形チューブは、たとえばハンドルなど、第１円筒形チューブに沿って位置を固定するための固定手段を備える。第２円筒形チューブのくり抜かれていない部分は、たとえば管などの対象物を受け取ることができるたとえばクランプなどの把握手段３６と、この対象物をこの把握手段の内側の定位置にしっかりと固定するための手段とを支承する。これに替わるものとしては、上端で把握手段を支承する伸縮型マストであってもよい。これらの把握手段は第２円筒形チューブまたは伸縮型マストの上端に回転取り付けされる。

第２ベース２は、回転軸５に対し直角であって同じく目盛付き板３の表面に平行な面内に含まれる第２主軸９を有する。第２ベース２は、たとえば、第１組み付け対象物の１つの端部に近い部分を受け入れる対象物の第２支持手段１０を備える。有利には、この第２支持手段１０は、第２主軸９に対し直交する軸１１に沿って直線移動が可能である（図２ａ）。第２支持手段１０の直線移動は板ばね１２により確保される。たとえば２つのねじを備えるクランプ装置１３により、第２支持手段１０を定位置に保持することができる。位置ストッパー３５によりこの第２支持手段１０の最小上昇量が決まる。

第２ベース２は、第２組み付け対象物を支持しその方向を決めるための回転板装置１４も備える。

図３による好ましい実施形態において、回転板１５は、組み付け対象物のセンタリング要素の支持が行えるように加工されたＴ字形溝１６を備える。回転板１５の中心となる穴１７により、有利に、第２組み付け対象物のセンタリング、ならびに第２支持手段１０により支持されている第１組み付け対象物の端部を基準とした第２組み付け対象物の位置決めが可能である。このセンタリング要素は、回転板１５の表面に平行で軸を有する穴と、第２組み付け対象物に結合されるアダプターを受け入れるための固定手段とを備える。回転板装置１４は、第２支持手段１０に対し第２主軸９に沿って直線移動が可能である。このように、回転板装置は第２主軸９を含む案内レールに沿って移動することができる。図１に示す案内レールは円筒形バーおよび第２ベース２の壁により形成される。

回転板装置１４は回転板１５の回転駆動手段を備えることができる。この駆動手段はたとえばステッピングモーターおよびウォームねじを含み、有利には減速装置を含む。代替的にはこの駆動手段は、回転軸３９を中心として回転板１５を手動で操作することを可能にする少なくとも１つのハンドル３８を備える。

回転板装置１４は、第１および第２組み付け対象物の組み付け領域を画定するために第２支持手段１０と協動する。図２ｂ）によれば、第２支持手段１０は、対象物のうちの１つを受け入れるためのスリット１９を含む不動第１制止壁１８と、第１壁１８に平行であり第１壁から距離ｄだけ間隔が空けられた第２制止壁２０とを備える。第２壁２０は、第１壁１８のスリット１９と対面する（点線）またはしない（実線）ようにするために上昇または下降が可能になるよう、第２主軸９に対し直交する軸２１に沿って直線移動することができる。ハンドル３７によりたとえばこの第２壁２０を高位置または低位置に手動で移動させることが可能である。まず、高位置に保持されている第２壁２０に第１組み付け対象物の端部が制止されるよう、第２支持手段１０のスリット１９内に第１組み付け対象物を位置決めする。次に、固定手段２２によりこの第１組み付け対象物を定位置に固定する。次に第２壁２０を低位置に下げ、回転板装置１４を第２主軸９に沿って第２支持手段１０側に直線移動させる。すると第１組み付け対象物の端部が覆われることにより、第１組み付け対象物の端部は第２支持手段１０の第１壁１８に制止されるようになり、長さｄのたとえばはめ込みによる組み付け領域が画定される。

回転板１５は回転軸３９に沿って直線移動できることが有利である。ハンドル４０により、軸３９に沿った回転板１５の移動をロックすることができる。軸３９上のこのロック位置は、組み付け対象要素の位置決めおよびクランプの際の基準位置となる。次に回転板１５がフリーの状態になり、その後、たとえばはめ込みによる組み付け作業を行い、その結果、このはめ込みによる伸張が可能になる。

有方向対象物の組み付けのための装置は、少なくとも板の回転角度および第２ベースの位置の表示手段も含む。この表示手段はたとえば、回転板１５の回転駆動手段に結合されたエンコーダー２３と表示ボックスとを備える。デジタルエンコーダー２３と回転駆動手段の間の結合は歯車２４により行うことができる（図３ａ）。回転板１５内に設けられたスリット２５により、割り出しハンドル２６を使用して、デジタルエンコーダー２３を０にリセットすることができる（図３ｂ）。

本発明は配管部品などの有方向対象物の組み付け方法にも関する。まず、相互に直交する組み付け基準面２７および方向決定面２８を定義する。次に以下の工程を実施する：
ａ） 基準面２７内で、第１組み付け対象物３０の第１点２９を第１支持手段７上に設定し、第１組み付け対象物３０の端部に近い第２点３１を第２支持手段１０上に設定し、第１組み付け対象物３０が、組み付け基準面２７内でこれら２つの点２９、３０の間に含まれるようにする。
ｂ） 第２組み付け対象物３２を回転板装置１４上に設置し、方向決定面２８に対し第２組み付け対象物３２の方向を決めるためにこの回転板１５を角移動させ、基準面２７がこの第２組み付け対象物３２の軸を含むようにする。
ｃ） 回転板装置１４を基準面２７に平行な共有軸９に沿って第２支持手段１０側に移動させることにより、対象物の組み付け領域を決定する。その時、第１支持手段７と、第２支持手段１０および回転板装置１４とは、基準面２７に対し直交する同一の回転軸を中心として回転可能であり、第１支持手段は、回転軸に対し直交する軸に沿って直線移動が可能である。
ｄ） はめ込み、溶接、あるいはその他の方法により、これらの対象物を組み付ける。

この第１アセンブリーの後、直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）の原点（０、０、０）をこの第１アセンブリーのセンタリング点３３に割り当てることにより、この座標系を定義する。有利には、センタリング点３３は基準面２７と方向決定面２８との交点に設定され、原点の割り当ては、第２組み付け対象物３２の別の軸３４が方向決定面２８内に含まれるように行われる。

既に得られたアセンブリーに新しい対象物を組み付けるために、場合によっては工程ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）を繰り返すが、表示手段によりこれらの要素に座標値（ｘ、ｙ、ｚ）を割り当てることができ、その結果、組み付け形状を基準とする空間内でこれらの要素の方向決定をすることができる。

図４は、有方向継手配管の組み付けのために実施する形態における、第１継手（第２組み付け対象物（３２））を第１管（第１組み付け対象物（３０））にはめ込みした後の基準面および方向決定面をもっぱら例として示した略図である。基準面２７は、第１管の組み付け後の端部の後に来る第１折り曲げ部を備える。折り曲げ角度は０°から１８０°の間であればよい。たとえば９つまでの折り曲げを含む最終配管長は、チューブ径が６．２５ｍｍから２５．４ｍｍの場合、４ｍに達することがある。

本発明の一実施形態による有方向対象物の組み付けのための装置の略図である。 本発明の一実施形態による第２支持手段の略図である。 図２ａの第２支持手段の上部および同支持手段の旋回ストッパーの拡大図である。 図１の回転板装置を示す後部側面図である。 図１の回転板装置を示す前部側面図である。 本発明の一実施形態による直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）内で位置が示されるアセンブリーの略図である。

１ 第１ベース
２ 第２ベース
３ 目盛付き板
４ テーブル
５ 回転軸
６ 第１主軸
７ 第１支持手段
８ 直交する軸
９ 第２主軸
１０ 第２支持手段
１１ 第２主軸に対し直交する軸
１２ 板ばね
１３ クランプ装置
１４ 回転板装置
１５ 回転板
１６ Ｔ字形溝
１７ 穴
１８ 不動第１制止壁
１９ スリット
２０ 第２制止壁
２１ 第２主軸に対し直交する軸
２２ 固定手段
２３ エンコーダー
２４ 歯車
２５ スリット
２６ ハンドル
２７ 組み付け基準面
２８ 方向決定面
２９ 第１組み付け対象物の第１点
３０ 第１組み付け対象物
３１ 第２点
３２ 第２組み付け対象物
３３ センタリング点
３４ 第２対象物の別の軸
３５ 位置ストッパー
３６ 把握手段
３７、３８ ハンドル
３９ 回転軸

Claims (13)

1. 有方向対象物の組み付けのための装置において、
   − 第１ベースおよび第２ベース（１、２）の回転軸（５）を中心とする回転移動手段（３）と、
   − 前記回転軸を中心に互いに独立して回転移動可能であり、前記第１ベースおよび前記第２ベースが同軸を中心に円状に移動するよう、前記手段が表面に対し垂直な回転軸を有する目盛付き円形板を備える前記第１ベースおよび前記第２ベースと、
   − 前記回転軸（５）に対し直交する第１主軸（６）を有し、前記対象物の第１支持手段（７）を備え、前記第１支持手段（７）が前記第１主軸（６）に沿って直線移動が可能であるような前記第１ベース（１）と、
   − 前記回転軸（５）に対し直交する第２主軸（９）を有し、前記第２ベースとは別個のものであり且つ前記第２支持手段の下部は回転板装置が移動可能な第２主軸をまたぐように用いられる前記対象物の第２支持手段（１０）と、前記第１支持手段と前記第２支持手段が支持する対象物とは異なる対象物を支持しその角方向を決めるための回転板装置（１４）を備え、前記回転板装置が回転可能な板を有する前記第２ベース（２）と、
   − 前記第２支持手段（１０）に対し前記第２主軸（９）に沿って移動することができる前記回転板装置（１４）と、
   − 少なくとも前記回転板装置の前記板の角度および前記円形板上の前記第２ベースの位置の表示手段と
   を備えることを特徴とする装置。
2. 回転板（１５）がセンタリング要素の支持を可能にするよう形成されたＴ字形溝を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記センタリング要素が、回転板（１５）の表面に平行で軸を有する穴と、前記対象物のうちの１つに結合されたアダプターを受け入れるための固定手段とを備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 第１支持手段（７）が、前記第１主軸（６）に対し直交する軸（８）を中心として回転可能であるとともに、この直交する軸（８）に沿って直線移動が可能であること、および前記第２支持手段（１０）が、第２主軸（９）に対し直交する軸（１１）に沿って直線移動が可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記回転板装置（１４）が前記回転板の回転駆動手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記駆動手段がステッピングモーターとウォームねじとを備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記回転板装置（１４）が、前記対象物の組み付け領域を画定するために前記第２支持手段（１０）と協動することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記第２支持手段（１０）が、前記対象物のうちの１つを受け入れるためのスリット（１９）を含む不動第１制止壁（１８）と、前記第１壁（１８）に平行であり第１壁から距離だけ間隔が空けられた第２制止壁（２０）とを備え、前記第２壁（２０）は前記第２主軸（９）に対し直交する軸（１１）に沿って直線移動することができることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記第１ベースおよび前記第２ベース（１、２）の回転移動手段が目盛付き円形板（３）を備え、前記回転軸（５）が前記板の表面に対し垂直でありこの表面の中心を通過することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
10. 一連の穴および前記対象物の第３支持手段を含む平坦な表面を有するテーブル（４）を備え、前記円形板（３）が前記テーブル（４）の延長部内に固定されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記表示手段が、前記回転板の前記回転駆動手段に結合されたエンコーダー（２３）と表示ボックスとを備えることを特徴とする請求項５から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. − 相互に直交する組み付け基準面（２７）および方向決定面（２８）を定義し、次に、
    ａ） 基準面（２７）内で、第１組み付け対象物の第１点を第１支持手段（７）上に設定し、前記第１組み付け対象物の端部に近い第２点を第２支持手段（１０）上に設定し、前記第１組み付け対象物が、前記組み付け基準面（２７）内でこれら２つの点の間に含まれるようにする工程と、
    ｂ） 第２組み付け対象物を回転可能な板を有する回転板装置（１４）上に設置し、方向決定面（２８）に対し前記第２組み付け対象物の方向を決めるために前記回転板（１５）を角移動させ、前記基準面（２７）が前記第２組み付け対象物の対称軸を含むようにする工程と、
    ｃ） 前記回転板装置（１４）を基準面（２７）に平行な第２主軸（９）に沿って前記第２支持手段（１０）側に移動させることにより、組み付け対象物の組み付け領域を決定する工程であって、一方では前記第１支持手段（７）が、他方では前記第２支持手段（１０）および回転板装置（１４）とが、基準面（２７）に対し直交する同一の回転軸を中心として回転可能であり、前記第１支持手段（７）が、前記回転軸（５）に対し直交する軸（６）に沿って直線移動が可能であるような工程と、
    ｄ） はめ込み、溶接、あるいはその他の方法により、前記対象物を組み付ける工程を実施し、
    − 直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）の原点（０、０、０）を、この第１アセンブリーの、前記基準面（２７）と方向決定面（２８）との交点に設定され、原点の割り当てが、前記第２組み付け対象物の別の軸が方向決定面（２８）内に含まれるように行われたセンタリング点（３３）に割り当てることにより、この座標系を定義し、
    − 既に得られたアセンブリーに新しい対象物を組み付けるために、場合によっては工程ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）を繰り返し、表示手段によりこれらの要素に座標値（ｘ、ｙ、ｚ）を割り当てることができ、その結果、組み付け形状を基準とする空間内でこれらの要素の方向決定をすることができるようにすることを特徴とする、有方向対象物の組み付け方法。
13. 表示手段が、少なくとも前記回転板装置（１４）の前記板の角度および前記第２支持手段を連結する軸の位置を示すこと特徴とする請求項１２に記載の方法。
    

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