JP2009535612A - 多数のセグメントからなる物理的構造の寸法の不変性を組立の間に確保するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
現在のところ航空機機体製造に使用される生産施設は形状を定義する要素を有し、この要素の使用から、最終的な外皮形状が作成される。これらの形状を定義する要素は、通常、鉄鋼で構成されて、機体シェルの内部の流線形状をこれらの要素に固定できるように製造される。この固定は、得られる外部の流線形状の位置が予定通りの輪郭に対応するように行われる。この場合、要素の使用の期間の間中、特に夫々の航空機機体の製造の期間の間中、許容できる許容誤差幅の内にある1桁内でのみ形状を定義する要素が変化することを確保することが必要である。
本発明の要旨の有利な進歩及び改良は従属請求項内に見つけられる。
航空機構造という表現は、例えば、航空機の機体若しくは航空機の機体のセクション又はこれらの両方、主翼若しくは主翼のセクション又はこれらの両方、並びに、安定装置若しくは安定装置の部分又はこれらの両方を含む。
一例として、寸法の不変性が、要求される寸法の不変性に不適合であることが見つかったならば、これを修正する1つの適当な方法は、相互に組み立てられる物理構造の2つのセグメントを、それらがしっかり相互に接続される前に、もう一度相互に相対的に並べることである。また、セグメントの夫々の位置、又は、既に組み立てられたセグメントのグループの夫々の位置のこの修正は、寸法の不変性が所定の許容誤差幅内にあるように提供される。換言すれば、また、本発明によるその方法及び本発明によるその機構は、いかなる他の測定、検査方法又はこれらの両方と正確に同じように、一定の、望ましくは自由に予め定められる、許容誤差を許容する。
a)セグメント又はセグメントのグループの相互の相対的な位置は、空間的に固定された座標系の中で監視され、そして、セグメント又はセグメントのグループは、記録された位置に基づいて互いに相対的に並べられる。この場合、空間的に固定された座標系の中において、完全に組み立てられた物理構造の空間的な位置は、二次的に重要である。
b)空間的に固定された座標系の中の個々のセグメントかセグメントのグループの絶対位置は監視され、そして、セグメントは空間的に固定された座標系の中で予め決定可能な公称の位置に基づいて並べられる。この場合、空間的に固定された座標系の中において、完成した物理構造の空間的な位置は、主として重要である。
物理構造の組立の全期間の間中繰り返される、望ましくは連続的な、個々のセグメント若しくはセグメントのグループの位置の記録は、形状を定義する要素を使用するとき、排除する手段を用いて要求される寸法の不変性からのあらゆる不一致を排除することを可能にするので、望ましい寸法の不変性が組立作業の終わりに存在し、そして、物理構造が更に速やかに処理され得る。
本発明の1つの好ましい改良は、個々のセグメントかセグメントのグループの位置の非接触記録のために、空間的に固定された座標系の中で記録される測定点の位置か、記録された異なるセグメントに関連する測定点に対する相対的な位置か、又は、これら両方の位置とともに、物理構造の組立の間、測定点が個々のセグメントかセグメントのグループに並べられたまま不変にとどまることを提供する。要求され得る位置の修正はどれも、空間的に固定された座標系の中での測定点の位置の変化によってか、異なるセグメントに関連している測定点に対する相対的な位置の変化によってか、又は、これら両方の変化によって行われる。一例として、測定点は、数値制御された位置決め装置に通常使用される測定点、例えば個々のセグメントに着色された印、からなってもよい。望ましくは、測定点は補助の機構を備え、補助の機構は、セグメントかセグメントのグループに並べられ、例えば、衛星に基づく位置のデータを決定することができ、且つ、この位置のデータを中央制御機構に渡すことができる。
a)補助の道具をその公称の位置に新しく位置決め。
b)補助の道具によって記録された位置データのため、若しくは、この補助の道具の制御データのため、又は、これら両方のための、補助の道具の位置とその公称の位置との間の不一致の計算及び修正率の計算。修正率はこの不一致を考慮に入れる。
本発明の更なる好ましい改良は、レーザーで支援された位置のデータによって形成される空間的に固定された座標系を提供する。例えば、空間的に固定された座標系が、扇形状の複数のレーザー光線、いわゆるレーザーファンによって形成されることが可能である。レーザー光線は、空間的に固定された座標系で個々の送信機によって発信される。全ての送信機のレーザーファンは、空間的に固定された座標系の中の座標に対応して、多数の交差を形成する。既に組み立てられたセグメントのグループの個々のセグメントの位置、測定点の位置、又は、これらの両方の位置は、レーザー座標の光学式記録又はセグメント若しくは測定点での反射によって、又は、例えば測定点に配置されたレーザーに反応する受信機によって、監視され得る。レーザーで支援された座標系は同様に可能であり、この座標系では、それぞれの送信機に基づく遅延時間の測定値によって測定点の座標が決定される。
図示されていない準備の方法工程では、空間的に固定された3次元の座標系が、複数の個々のセグメントから航空機構造の形状の物理構造が後に組み立てられる予定の領域で設定される。このため、空間的に固定された3次元の座標系は、完全な航空機構造を収める。
これら2つの準備の方法ステップの終了後、図1に示される主要な方法が行われる。
第1の主な方法ステップa)では、目標を設けられたセグメントが記録されるか(clocked in)又は登録される。すなわち、個々のセグメントの目標の位置、セグメントの種類、及び、組み立てられる航空機構造の中でのセグメントの位置が決定される。
第4の主な方法ステップd)は、組立作業全体の間中、例えば温度の影響の結果として変化するかもしれないこの位置の連続的な調査を提供する。
この場合、3番目と4番目の主な方法ステップc)とd)は、制御ループRKをそれぞれ形成する。例えば温度の影響のために、位置に変化が見つけられたら、第1のセグメントはもう一度、その正確な公称の位置に移動させられる。
第6の主な方法ステップf)では、公称の位置と現実の位置との一致が記録され、そして、品質管理目的のために保たれる。
既に説明された主な方法ステップa)〜f)は、個々のセグメントのために引き続いて行われ、そしてそれから、航空機構造全体を形成するすべのセグメントが取り付けられ、航空機構造が完全に組み立てられるまで、周期的に繰り返される。
引き続きこの方法を実行し、且つ、この方法に関連する利点を達成するための基礎は、製造プロセスにおいて、十分正確な3次元の測定法の実現である。このため、品質評価に関連している測定点をいつでも監視することができ、あらゆる測定点が3次元の座標値として永久に利用可能である。
a)実際の作業環境の近傍に位置付けられている点の監視、及び、監視された点における変化と航空機機体形状で見つけられた変化との間の対応する相関関係の構成。
b)関連する航空機機体座標の直接の永久的な幾何学的測定、及び、見つけられたあらゆる変化のための対応する修正値の計算。修正値は、制御指令として数値制御された位置決め装置に渡される。
複数のセグメント31,32,33から組み立てられる航空機構造30を収める空間的に固定された座標系90は、主送信機10と複数の副送信機11,12,13によって形成される。副送信機11,12,13にはすべて、主送信機10との直接の光学上の繋がりがある。主送信機10は、副送信機に起こり得るあらゆる位置の移動を中央計算ユニット20に信号で伝えるために、副送信機11,12,13の位置を連続的に監視する。例えば、航空機構造30の後ろに配置された副送信機の位置は、例えば、直接の光学上の繋がりを有する副送信機11,12,13を経由して結合された、間接的な光学上の繋がりを通して監視してもよい。
本実施例の場合、航空機構造30は以下のように組み立てられる。
まず、第1セグメント31が座標系90の中に導入され、そして、送信機10,11,12,13の記録領域の中に導入される。セグメント31は、航空機構造30の中でのこのセグメント31の先験的な予定された位置に基づいて、座標系90内に位置決めされ且つ整列される。第2セグメント32は、2つのセグメント31,32が協働して、これら2つのセグメント31,32によって形成される航空機構造30の部分の寸法の不変性を確保するように、座標系90にすぐに同様に導入されて、絶対的又は第1セグメント31に対して相対的に、座標系内で位置決めされ且つ整列させられる。そして、2つのセグメント31,32は相互に堅固に接続される。
セグメント31,32から組み立てられた航空機構造30の部分に対するセグメント32の位置決めと整列の間に、それらの位置が、絶対的又は互いに相対的に、予め決められた最大の許容される公差の外にあることが見つけられたとき、寸法の不変性におけるどんな不一致も航空機構造30の組立の間に検出され得る。
本発明は、航空機構造を参照して説明されたが、航空機構造の生産のために使用することに制限されません。例えば、本発明による方法は、同様に非常に良い寸法の不変性の要求がある他の技術分野での、特に、大きい形式の軽量の構造の生産のために、例えば、宇宙飛行又は海の輸送システムの生産のために、使用されることが可能である。
11,12,13 副送信機
20 中央計算ユニット
30 航空機構造
31,32,33 セグメント
40 目標
50 数値制御位置決め装置
51 調整可能建造機構
90 空間的に固定された座標系
Claims (12)
- 後に組み立てられる物理構造を収める空間的に固定された3次元の座標系(90)が構成され、
組み立てられる前記物理構造の複数のセグメント(31,32,33)が前記空間的に固定された3次元の座標系(90)に導入され、
前記空間的に固定された3次元の座標系(90)内での個々の前記セグメント(31,32,33)の位置及び既に組み立てられたセグメント(31,32,33)のグループの位置が組立の間に繰り返し記録され、そして、
セグメント(31,32,33)の夫々の位置又は既に組み立てられたセグメント(31,32,33)のグループの夫々の位置が、所望の寸法の不変性に従って夫々の所定の公称値によって予め決定された許容誤差幅の外にあることを夫々の記録が示すならば、セグメント(31,32,33)の夫々の位置又は既に組み立てられたセグメント(31,32,33)のグループの夫々の位置が修正される
工程を有する、多数のセグメントからなる物理的構造、特に航空機構造の寸法の不変性を組立の間に確保するための方法。 - 前記位置を記録するために、測定点(40)が個々のセグメント(31,32,33)に固定して並べられることを特徴とし、それらの位置が記録され、そして、測定点(40)の位置を修正することにより前記位置は修正されることを特徴とする請求項1の方法。
- 前記空間的に固定された座標系(90)は、主送信機(10)及び複数の副送信機(11,12,13)によって形成されることを特徴とし、そして、前記副送信機(11,12,13)の位置は、主送信機(10)によって監視されることを特徴とし、そして、前記副送信機(11,12,13)からの測定値の予め設定された公称値からの不一致の結果、前記副送信機(11,12,13)からの測定値は修正されることを特徴とする請求項1又は2の方法。
- 前記主送信機(10)及び前記副送信機(11,12,13)の位置は非接触にて記録されることを特徴とする請求項3の方法。
- 前記空間的に固定された座標系(90)内において補助道具(50)の位置が連続的に監視された状態で、補助道具(50)の位置が監視されることを特徴とする請求項1、2又は3の方法。
- 前記空間的に固定された座標系(90)は衛星で保護された位置データによって形成されていることを特徴とする前述の請求項のうちの一つの方法。
- 前記空間的に固定された座標系(90)はレーザーで支援された位置データによって形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のうちの一つの方法。
- 前記セグメント(31,32,33)の相互の相対的な位置は、前記空間的に固定された座標系(90)において記録されることを特徴とする前述の請求項のうちの一つの方法。
- 前記空間的に固定された座標系(90)における前記セグメント(31,32,33)の絶対的な位置は、前記空間的に固定された3次元の座標系(90)において記録されることを特徴とする請求項1乃至7のうちの一つの方法。
- 前記セグメント(31,32,33)若しくはセグメントのグループの外部の輪郭は、前記位置を記録するために記録されることを特徴とする前述の請求項のうちの一つの方法。
- 後で組み立てられる物理構造を収める空間的に固定された3次元の座標系(90)を設定するための装置、
組み立てられる前記物理構造の複数のセグメント(31,32,33)を前記空間的に固定された3次元の座標系(90)を導入するための装置、
前記空間的に固定された3次元の座標系(90)内での個々の前記セグメント(31,32,33)の位置及び既に組み立てられたセグメント(31,32,33)のグループの位置を組立の間に記録するための装置、及び、
セグメント(31,32,33)の夫々の位置又は既に組み立てられたセグメント(31,32,33)のグループの夫々の位置が、所望の寸法の不変性に従って夫々の所定の公称値によって予め決定された許容誤差幅の外にあるという前記記録装置からの出力に応えて、セグメント(31,32,33)の夫々の位置又は既に組み立てられたセグメント(31,32,33)のグループの夫々の位置を修正するための装置
を有する、多数のセグメントからなる物理的構造、特に航空機構造の寸法の不変性を組立の間に確保するための機構。 - コンピュータとつないで使用される媒体に記憶され、コンピュータで実行されたときにコンピュータに請求項1乃至10のうちの一つの方法を実行させるコンピュータが判読可能なプログラム手段を備えるコンピュータプログラム製品。
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