JP2012513070A - 分解工学を用いた構成部品の合致 - Google Patents

Abstract

構成部品を合致させるための方法は、合致ツールを用いて第１構成部品を測定し、その測定に基づいて第１構成部品に対する位置データを記録することを含んでもよい。合致ツール用の経路は、位置データを用いて提供してもよく、かつ、第２構成部品は、その提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより修正してもよい。

Description

本開示は、一般に、合致構成部品の製造に関し、特に、ロボット／機械を用いて第１構成部品を分解工学し、次いで、同じロボット／機械を用いて第１構成部品と合致するよう第２構成部品を修正することにより第１構成部品と第２構成部品とを合致させるための方法および装置に関する。

航空機の主要な構造的構成部品の接合、例えば機体に対する翼の接合は、航空機の最終組立てに要する全体時間のかなりの部分を占める。航空機の最終組立ての全体サイクル時間は、例えばこれに限定されないが、３日間であるかもしれず、主要な構造的構成部品の接合に要する時間を短縮することが望ましい。

航空機の主要な構造的構成部品は、通常、構成部品同士を互いに隣接して位置決めし、次いで、多段式穿孔プロセスを用いて構成部品に穿孔することにより接合される。多段式穿孔により、確実に構成部品の孔の品質が高まり、かつ、バリが最小限となる。

多段式穿孔プロセスにおける各穿孔には約１５分かかることがあり、航空機の機体に翼を接合するためには何百もの孔を穿孔する必要がある可能性がある。したがって、全体的な航空機組立てプロセスは、進行がかなり遅いことがある。また、多段式穿孔プロセスでは許容誤差から外れた孔が作成される恐れが非常に高く、この結果、さらなる遅延が生じる可能性がある。

航空機構成部品の接合サイクル時間を短縮するために穿孔作業を迅速化する数多くの解決法が提案されてきた。提案されている解決法には、接合すべき２つの構成部品に小さめの孔を穿孔し、次いで、これら構成部品を接合する際に完全な大きさに孔を広げることが含まれる。この解決案により、多段式穿孔プロセスが回避され、組立て時間が短縮されるかもしれない。しかしながら、該解決案では依然として主要な穿孔の手間がかかり、許容誤差から外れた孔の生じる恐れが残る。

提案されている別の解決法では、接合すべき構成部品に公称の寸法、すなわち、分解工学を全く用いずに導いた寸法に穿孔する。ただし、許容誤差要件は、この解決案でははるかに厳しくなる。とりわけ、各構成部品が、他の構成部品の穿孔位置についての更新情報なしに穿孔されるため、各構成部品に対する許容誤差要件が最大限に厳しくなる。構成部品の最終的な合い具合に影響する可能性のある全側面を考慮したとき、許容誤差要件が極端に厳しくなりかねない。

提案されている別の解決法は、第１構成部品を分解工学し、次いで、第１構成部品に合致するよう第２構成部品を機械加工することである。分解工学は、度量衡学を介して行われ、機械加工の不確実性に加えて第２の不確実性の組をもたらすかもしれない。

したがって、構成部品の合致における上記問題を克服する方法および装置を有することが有利であろう。

有利な一実施形態において、構成部品を合致させるための方法は、合致ツールを用いて第１構成部品を測定し、上記測定に基づいて第１構成部品に対する位置データを記録することを含んでもよい。上記位置データを用いて合致ツール用の経路を作成してもよく、かつ、上記作成された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第２構成部品を修正してもよい。

別の有利な実施形態において、構成部品を合致させるための方法は、合致ツールを用いて第１構成部品の第１の特徴を測定し、上記測定に基づいて第１の特徴に対する位置データを記録することを含んでもよい。上記位置データを用いて合致ツール用の経路を提供してもよく、上記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第１構成部品上の第１の特徴に合致する第２の特徴を第２構成部品上に形成してもよい。

さらに別の有利な実施形態において、構成部品を合致させるための装置は、第１構成部品を測定するための合致ツールと、上記測定に基づいて第２構成部品を修正するために、合致ツール用の経路を提供するためのコントローラとを含んでもよい。上記装置は、第２構成部品を修正するために、提供された経路に沿って同じ合致ツールを移動させるためのドライバをさらに含んでもよい。

さらに別の有利な実施形態において、コンピュータプログラム製品は、構成部品を合致させるためのコンピュータ使用可能なプログラムコードを記憶するコンピュータ読み取り可能な媒体を含んでもよい。コンピュータプログラム製品はまた、合致ツールを用いて第１構成部品を測定するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードと、上記測定に基づいて第１構成部品に対する位置データを記録するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードとを含んでもよい。コンピュータプログラム製品はまた、上記測定された位置データを用いて合致ツール用の経路を提供するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードと、上記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第２構成部品を修正するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードとを含んでもよい。

さらに別の有利な実施形態において、航空機構成部品の孔を合致させるための方法は、ロボットのアームに取り付けられた測定部材により第１航空機構成部品の第１の孔を測定し、上記測定に基づいて第１の孔に対する位置データを記録することを含んでもよい。上記記録された位置データから第１の孔のマップを提供してもよく、上記マップを用いてＣＡＤファイルを修正してもよく、上記ＣＡＤファイルに基づいてロボットのための数値制御経路を作成してもよく、数値制御経路をロボットにダウンロードしてもよい。ロボットのアームにこれも取り付けられた穿孔機を露出させるようロボットのアームから測定部材を除去してもよく、上記ダウンロードされた数値制御経路に基づいてロボットのアームにこれも取り付けられた穿孔機を移動させることにより、第１航空機構成部品の第１の孔に合致する第２の孔を第２航空機構成部品に穿孔してもよい。

１３． 構成部品を合致させるための方法であって、
合致ツールを用いて第１構成部品の第１の特徴を測定し、
前記測定に基づいて第１の特徴に対する位置データを記録し、
前記位置データを用いて合致ツール用の経路を提供し、
前記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第１構成部品上の第１の特徴に合致する第２構成部品上の第２の特徴を形成すること
を含む方法。
１４． 合致ツールを用いて第１構成部品の第１の特徴を測定することが、
合致ツールの力制御された動きを用いて第１構成部品の第１の特徴を測定することを含む請求項１３に記載の方法。
１５． 前記位置データを用いて合致ツール用の経路を提供することが、
前記記録された位置データから第１の特徴のマップを提供し、
前記マップを用いてＣＡＤファイルを修正し、
前記ＣＡＤファイルに基づいて合致ツール用の数値制御経路を作成し、
数値制御経路を合致ツールにダウンロードすることを含み、前記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第２構成部品上の第２の特徴を形成することが、前記ダウンロードされた数値制御経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第２構成部品上の第２の特徴を形成することを含む請求項１３に記載の方法。
１６． 第１の特徴が、第１の孔を含み、前記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第１構成部品上の第１の特徴に合致する第２構成部品上の第２の特徴を形成することが、第２構成部品に第２の孔を形成することを含む請求項１３に記載の方法。
１７． 第２構成部品に第２の孔を形成することが、第２構成部品に第２の孔を穿孔することを含む請求項１６に記載の方法。
１８． 第１構成部品および第２構成部品が、互いに接合される航空機構成部品を含む請求項１６に記載の方法。
１９． 第１の特徴が、表面特徴を含み、前記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第１構成部品上の第１の特徴に合致する第２構成部品上の第２の特徴を形成することが、第２構成部品に第２の表面特徴を形成することを含む請求項１３に記載の方法。
２６． 構成部品を合致させるためのコンピュータ使用可能なプログラムコードを記憶するコンピュータ読み取り可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、
合致ツールを用いて第１構成部品を測定するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードと、
前記測定に基づいて第１構成部品に対する位置データを記録するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードと、
前記位置データを用いて合致ツール用の経路を提供するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードと、
前記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第２構成部品を修正するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードと
を含むコンピュータプログラム製品。
２７． 合致ツールを用いて第１構成部品を測定するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードが、
合致ツールの力制御された動きを用いて第１構成部品を測定するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードを含む請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
２８． 前記位置データを用いて合致ツール用の経路を提供するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードが、
前記記録された位置データから構成部品のマップを提供するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードと、
前記マップを用いてＣＡＤファイルを修正するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードと、
前記ＣＡＤファイルに基づいて合致ツール用の数値制御経路を作成するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードと
を含む請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
２９． 合致ツールを用いて第１構成部品を測定するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードが、
ロボットのアームに取り付けられた測定部材により第１構成部品の第１の特徴を測定するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードを含み、前記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを用いて第２構成部品を修正するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードが、ロボットのアームにこれも取り付けられた修正部材により第２構成部品の第２の特徴を形成するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードを含む請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
３０． 第１の特徴が、第１構成部品の第１の孔を含み、ロボットのアームにこれも取り付けられた修正部材により第２構成部品の第２の特徴を形成するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードが、第２構成部品の第２の孔を穿孔するためのコンピュータ使用可能なプログラムコードを含む請求項２９に記載のコンピュータプログラム製品。
３１． 航空機構成部品の孔を合致させるための方法であって、
ロボットのアームに取り付けられた測定部材により第１航空機構成部品の第１の孔を測定し、
前記測定に基づいて第１の孔に対する位置データを記録し、
前記記録された位置データから第１の孔のマップを提供し、
前記マップを用いてＣＡＤファイルを修正し、
前記ＣＡＤファイルに基づいてロボット用の数値制御経路を作成し、
数値制御経路をロボットにダウンロードし、
ロボットのアームにこれも取り付けられた穿孔機を露出させるようロボットのアームから測定部材を除去し、
前記ダウンロードされた数値制御経路に基づいてロボットのアームにこれも取り付けられた穿孔機を移動させることにより第１航空機構成部品の第１の孔に合致する第２航空機構成部品に第２の孔を穿孔すること
を含む方法。

特徴、機能および利点は、本開示のさまざまな実施形態において独立して達成可能であり、または、以下の説明および図面を参照してさらなる詳細が理解可能であるさらに他の実施形態において組み合わせてもよい。

有利な実施形態の新規な特徴や特性と信じられているものは、添付の請求項に記載されている。ただし、有利な実施形態および好適な使用形態、使用のさらなる目的および利点は、添付の図面とともに解釈すると、以下に示す本開示の有利な実施形態の詳細な説明を参照することにより、もっともよく理解されるだろう。

図１は、有利な実施形態を実現することができる航空機の製造および保守方法を示した図である。 図２は、有利な実施形態に係る航空機の図である。 図３は、有利な実施形態に係る構成部品合致システムを示したブロック図である。 図４は、有利な実施形態に係る合致ツールを示した図である。 図５Ａは、有利な実施形態に係る測定部材を示した図である。 図５Ｂは、有利な実施形態に係る修正部材を示した図である。 図６は、有利な実施形態に係るコントローラを示した図である。 図７は、有利な実施形態に係る構成部品の合致のためのプロセスのフローチャートである。 図８は、有利な実施形態に係る第１構成部品と第２構成部品との合致のためのプロセスのフローチャートである。

図面をさらに詳細に参照して、図１に示すような航空機の製造および保守方法１００ならびに図２に示すような航空機２００との関連において、開示の実施形態を説明することができる。本生産の前で、航空機の製造および保守方法１００は、航空機２００の仕様および設計１０２ならびに材料調達１０４を含んでいてもよい。

生産の際は、航空機２００の構成部品および部分組立品の製造１０６ならびにシステム統合１０８が行われる。その後、航空機２００は、認証および納品１１０を経て、運航１１２されてもよい。顧客による運航中、航空機２００は、（改修、再構成、修繕などをも含むかもしれない）定常的整備および保守１１４を受けることとなる。

航空機の製造および保守方法１００のプロセスの各々は、システムインテグレータ、第三者および／または操作者（例えば、顧客）により行われるかまたは実施されてもよい。本件の説明のため、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造者および主要なシステム下請け業者に限定されないがこれらを含んでもよい。第三者は、例えば、任意の数の取り扱い業者、下請け業者および供給業者に限定されないがこれらを含んでもよい。操作者は、航空会社、リース会社、軍隊、保守組織などであってもよい。

図２に示されているように、航空機の製造および保守方法１００により製造された航空機２００は、複数のシステム２０４および内装２０６とともに機体２０２を含んでいてもよい。システム２０４の例としては、推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２および環境システム２１４のうちの１つ以上が挙げられる。この例は、任意の数の他のシステムを含んでもよい。航空宇宙の例が示されているが、本開示の原理は、自動車産業といった他の産業に適用することもできる。

ここで実施されている装置および方法は、航空機の製造および保守方法１００のいずれか１つまたはそれ以上の段階中に使用してもよい。例えば限定はされないが、構成部品および部分組立品の製造１０６に対応する構成部品や部分組立品は、航空機２００が運航されている間に製造される構成部品や部分組立品と同様に製作または製造されてもよい。

また、航空機２００の組立てを大幅に早めるか、または、航空機２００のコストを削減することにより、例えばこれらに限定されないが、構成部品および部分組立品の製造１０６ならびにシステム統合１０８中に、一以上の装置の実施形態、方法の実施形態またはこれらの組み合わせを利用してもよい。特定の例として、構成部品および部分組立品の製造１０６ならびにシステム統合１０８中に有利な実施形態を実施して、航空機構成部品を接合してもよい。

有利な実施形態は、構成部品、例えば、航空機の組立ての際に接合される航空機構成部品を合致させるための方法および装置を提供する。種々の有利な実施形態では、同じツールを用いて、第１構成部品の測定と第１構成部品に合致させるための第２構成部品の修正との両方を行うことにより、第１構成部品と第２構成部品とを合致させる際、許容誤差から外れる状況をできるだけなくすことができることが分かっている。許容誤差から外れる状況をできるだけなくすことができるのは、第２構成部品の修正中のツール構成が、第１構成部品の測定中のツール構成と同様であるからである。第２構成部品を修正するツールとは異なるツールにより第１構成部品の測定を行う場合、別個のツールは異なる不確実性の特徴を有するので、許容誤差から外れる状況がより多いだろう。第１構成部品の分解工学と第２構成部品の修正との両方に同じ機械を用いることにより、許容誤差から外れる状況が低減され、かつ、第２構成部品への第１構成部品の接合に要する全体時間を短縮できる。

種々の有利な実施形態は、第１構成部品に合致させるための第２構成部品の修正において許容誤差から外れる状況をできるだけなくすことができるように力制御の使用を認識および考慮している。とりわけ、力制御は、第１構成部品の分解工学のために第１構成部品上で合致ツールを移動させながら、合致ツールにより測定されている第１構成部品に対する安定かつ一貫した接触力を達成するのに用いられ、次いで、分解工学は、第１構成部品に第２構成部品を合致させるための測定を行ったのと同じツールにより第２構成部品の修正用の有利な経路を作成するのに用いられる。

ここで図３を参照して、有利な実施形態に係る構成部品合致システムを示したブロック図を描写する。本実施例において、構成部品合致システムは、参照番号３００が付され、概して、構成部品３０４のような第１構成部品を測定し、かつ、構成部品３０５のような第２構成部品を修正して、第１構成部品３０４に第２構成部品３０５を合致させるための合致ツール３０２と、合致ツール３０２の動作を制御するためのコントローラ３０６とを含む。図３に示されている有利な実施形態において、合致ツール３０２は、ロボット３０２として実施される。他の有利な実施形態では、合致ツールは、工作機械または並列キネマティック機械（parallel kinematic machine）として実施されてもよい。

ロボット３０２は、ロボットアーム３１０を支持しているロボット本体３０８を含む。ロボットアーム３１０は、自動化マニピュレータとして機能し、モーションドライバ３１１を介して複数軸、例えば５軸または６軸に沿った動きが可能であり、その外側端において測定部材３１２および修正部材３１４を保持している。

修正部材３１４は、第２構成部品３０５に対して所望の修正動作を行うためのあらゆる適切なツールとすることができる。有利な一実施形態において、修正部材３１４は、第２構成部品３０５内にまたはこれを貫通して孔３２２を空けるための穿孔機として実施してもよい。他の有利な実施形態によると、修正部材３１４は、第２構成部品３０５に対して他の種類の修正を施して、第１構成部品３０４に第２構成部品を合致させるためのツールとすることができる。

測定部材３１２は、力制御を用いて第１構成部品３０４の特徴の現在位置および／または輪郭を測定してもよい。とりわけ、ロボットアーム３１０は、第１構成部品３０４の第１の特徴３２０に対する測定ツールの位置に関わらず測定中に安定かつ一貫して維持された接触力を伴って、測定されている第１構成部品３０４の第１の特徴３２０の上方で測定部材３１２を移動させるようロボットドライバ３１１を介して制御されている。本開示の有利な実施形態によると、第１の特徴３２０は、孔３２０を含み、かつ、測定部材３１２は、修正部材３１４を取り囲む着脱可能に取り付けられたスリーブ３３０を含む。スリーブ３３０は、スリーブ３３０の接触面３２３が孔３２０の側壁面３２４と接触している状態を維持するように孔３２０内へ延在し、かつ、ぴったりと嵌る大きさとすることにより、矢印３３４により大まかに示されている力の方向における孔の位置および向きを示す力制御を介して側壁面３２４の表面外形を測定してもよい。別の有利な実施形態において、測定部材は、上記測定部材を置き換える固体片であってもよい。

ロボットアーム３１０をロボットドライバ３１１により移動させて、スリーブ３３０の接触面３２３が力制御３３４を介して側壁面３２４に力接触している状態で、第１構成部品３０４の側壁面３２４の表面輪郭をスリーブ３３０に追跡させる際、スリーブが追跡する経路を、測定部材３１２により検出することができる。とりわけ、スリーブ３３０が第１構成部品３０４の孔３２０内を移動している際に、スリーブ３３０の位置を表す位置データ３３８が測定されてもよく、位置データ３３８は、コントローラ３０６内に記録されて、位置データ記録３４０を形成する。次いで、孔３２０の側壁面３２４のマップ３４２は、位置データから作成してもよく、かつ、該マップを用いて、第１構成部品３０４と合致するよう第２構成部品３０５を修正する修正部材を動作させるために、所望の数値制御（ＮＣ）経路３４６を作成できるようＣＡＤファイル３４４を修正する。ＮＣ経路は、３４８に示されているように機械言語に翻訳されてもよい。次いで、翻訳されたＮＣ経路は、３５０に示されているようにロボットアームへダウンロードされて、ロボットアーム３１０の移動を制御する、ゆえに、ロボットドライバ３１１を介して修正部材３１４の移動を制御することができる。

スリーブ３３０の接触面３２３は、修正部材３１４の中心線（軸）３３５に対して固定位置にある。したがって、測定部材上の接触面３２３は常に、第２構成部材３０５を修正するよう適合された修正部材に関連付けることができる。修正部材が穿孔機を含む有利な実施形態において、測定部材３１２上の接触面３２３は常に、穿孔機の穿孔機先端３３６および中心線（軸）３３５に関連付けることができる。

測定動作中、スリーブ３３０は、第１構成部品３０４の孔３２０内へ完全に延在していてもよい。スリーブ３３０は、孔３２０の予測される内側形状と一致する形状を有していてもよい。これに関して、孔３２０が皿穴を有するよう形成されている場合、スリーブ３３０は、同じ皿穴外形を有していてもよい。

スリーブ３３０は、力制御を用いてすべりばめを正確に行うことができるように、すべりばめにより孔３２０内に嵌る大きさとなっている。この結果、第１構成部品３０４における孔３２０の向きおよび位置を正しく測定することができる。

測定動作に続いて、第２構成部品３０５に対してロボットアーム３１０を位置決めし、かつ、スリーブ３３０を除去して修正部材３１４を露出させるか、あるいは、測定部材を除去して修正部材と置き換えてもよい。有利な実施形態によると、第２構成部品に対するロボットアームの位置決めは、第１構成部品を第２構成部品と置き換えること、または、ロボット３０２を第２構成部品３０５に隣接するか、第２構成部品３０５上にくるよう移動させることにより達成してもよい。第２構成部品に対するロボットの位置決めに続いて、修正部材３１４を動作させて、例えばこれに限定されないが、第２構成部品３０５に孔３２２を穿孔することにより、第２構成部品３０５に孔３２２を形成する。上に示した通り、３５０に示したようにロボットアーム３１０へダウンロードされた翻訳されたＮＣ経路を用いて、孔を形成するためにロボットドライバ３１１を介してロボットアーム３１０の移動を制御する、ゆえに、修正部材３１４の移動を制御してもよい。

ここで図４を参照して、有利な実施形態に係る合致ツールを示した図を描写する。本実施例において、合致ツール４００はロボット４００として実施されており、図３におけるロボット３０２の一実施構成の例である。本実施例において、ロボット４００は、ロボット本体４０２とロボットアーム４０４とを含む。ロボット４００は、測定される第１構成部品４０６に隣接し、かつ、修正される第２構成部品４０８に隣接して位置決めされていてもよい独立の構造物であってもよく、または、ロボット本体４０２は、吸着カップ、帯状片または別の装着機構を介して構成部品に直接装着されていてもよい。第１構成部品４０６は、図３における第１構成部品３０４の一実施構成の例であり、第２構成部品４０８は、図３における第２構成部品３０５の一実施構成の例である。

図４は、ロボットアーム４０４の端部４０７に装着されている測定部材４１０と修正部材４１２とを示している。測定部材４１０は、図３における測定部材３１２の一実施構成の例であり、修正部材４１２は、図３における修正部材３１４の一実施構成の例である。図４に示されている有利な実施形態によると、測定部材４１０は、第１構成部品４０６に対する測定プロセス中は、例えば、測定部材の側面を締め付けるグラブねじ４１８により、または、別の取り付け機構によりロボットアーム４０４の端部４０７に着脱可能に取り付けられるよう適合されており、次いで、第２構成部品４０８に対する修正プロセスのために修正部材４１２を露出させるよう除去される。別の有利な実施形態によると、測定部材を除去して、修正部材と置き換えてもよい。図４は、測定プロセス中に測定部材４１０を第１構成部品４０６の孔４２０内へ延在させるよう位置決めされたロボットアーム４０４を示している。

有利な実施形態において、第１構成部品４０６および第２構成部品４０８は、互いに合致させられる第１および第２構成部品からなり、測定部材４１０は、第１構成部品４０６の孔４２０の側壁面４２４を測定するためのスリーブを含み、かつ、修正部材４１２は、例えばこれに限定されないが、構成部品同士が適正に接合されるように第１構成部品４０６の孔４２０に合致する第２構成部品４０８の孔を穿孔するための穿孔機を含む。他の有利な実施形態では、修正部材４１２は、第１構成部品上の特徴と合致する第２構成部品上の特徴を形成するためのあらゆる種類のツールとすることができる。

ここで図５Ａおよび図５Ｂに注目すると、図５Ａは、有利な実施形態に係る測定部材を示した図であり、図５Ｂは、有利な実施形態に係る修正部材を示した図である。特に、図５Ａは、図４におけるロボットアーム４０４の端部４０７の拡大図であり、図５Ｂは、修正プロセスのために修正部材４１２を露出させるように測定部材４１０が除去されている状態のロボットアーム４０４の端部４０７の拡大図である。

図５Ａに示されているように、測定部材４１０は、ロボットアームの端部４０７に取り付けられているときに修正部材４１２を取り囲むスリーブを含む。スリーブ４１０は、測定プロセス中に第１構成部品４０６の側壁面５２３と力接触するよう適合されている接触面５２２を有する。

スリーブ４１０は、測定されている表面を傷つける、かつ／または、こすることがないよう、そして、スリーブ形状を維持するよう選択された金属または別の材料から形成することができる。側壁面５２３の測定に用いられる力の量は、第１構成部品を傷つける、変形させる、かつ／または、こする力の量より小さいが、測定プロセス中に側壁面５２３との接触を確実に維持できる、すなわち、力が小さすぎるために表面から跳ね返ったり浮き上がったりしないようにするのに十分でなければならない。有利な実施形態によると、第１構成部品４０６の側壁面５２３の測定に用いられる力の量は、行っている力検知の感度および能力により、約５から約２０ニュートンとすることができる。

測定プロセスの完了後、測定部材４１０を除去して、図５Ｂに示されているように機械加工プロセスのために修正部材４１２を露出させてもよい。次いで、ロボットアーム４０４を動作させて、第２構成部品４０８に対して修正部材４１２を移動させることにより、第２構成部品４０８を修正する（すなわち、孔３２０を形成する）ことができる。修正部材４１２の中心線（軸）５３５および軸５３５上の修正部材の接触先端５３６は、測定部材４１０の接触面５２２と関連付けることができるので、測定部材４１０により行われる測定を用いて、修正部材４１２用の経路を設計することにより、第２構成部品４０８を適正に修正することができる。これに関して、ロボットと構成部品とのいずれかを移動させて、第２構成部品に対してロボットアーム４０４を位置決めしてもよい。各段階中の各構成部品に対するロボットの位置の正しい割り出し（indexing）を維持して、第２構成部品の機械加工された特徴が、第１構成部品の特徴と確実に合致するようにせねばならない。これに関して、ロボットに対して第１および第２構成部品を同様に位置決めすることが望ましいこともある。

ここで図６に注目して、有利な実施形態に係るコントローラの図を描写する。本実施例において、コントローラ６００は、図３におけるコントローラ３０８の一実施構成の例である。この例示では、コントローラ６００は、通信機構６０２を含み、該通信機構６０２は、プロセッサユニット６０４、メモリ６０６、固定記憶域６０８、通信ユニット６１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット６１２および表示部６１４の間の通信を提供する。

プロセッサユニット６０４は、メモリ６０６へロードすることができるソフトウェアに対する命令を実行するよう機能する。プロセッサユニット６０４は、特定の実施構成により、１つ以上のプロセッサの組であっても、マルチプロセッサコアであってもよい。

メモリ６０６および固定記憶域６０８は、記憶装置の例である。記憶装置は、一時的および／または永久的に情報を記憶することができる任意のハードウェアである。これらの実施例において、メモリ６０６は、例えば、ランダムアクセスメモリまたはその他の適切な揮発性または不揮発性記憶装置とすることができる。固定記憶域６０８は、特定の実施構成によりさまざまな形態を取ることができる。

例えば、固定記憶域６０８は、１つ以上の構成部品または装置を含んでいてもよい。例えば、固定記憶域６０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書き換え可能な光ディスク、書き換え可能な磁気テープまたは上記のいくつかの組み合わせであってもよい。固定記憶域６０８により用いられる媒体はまた、取り外し可能であってもよい。例えば、取り外し可能ハードドライブは、固定記憶域６０８のために用いてもよい。

これらの実施例において、通信ユニット６１０は、他のデータ処理システムまたは装置との通信を提供する。これらの実施例において、通信ユニット６１０は、ネットワークインタフェースカードである。通信ユニット６１０は、物理的通信回線と無線通信回線とのいずれかまたは両方を用いて通信を提供してもよい。

入出力ユニット６１２は、コントローラ６００に接続されていてもよい他の装置に対してデータの入出力を許可する。例えば、入出力ユニット６１２は、キーボードおよびマウスによりユーザ入力に対する接続を提供していてもよい。さらに、入出力ユニット６１２は、プリンタへ出力を送信してもよい。表示部６１４は、ユーザに情報を表示する機構を提供する。

オペレーティングシステムおよびアプリケーションまたはプログラムに対する命令は、固定記憶域６０８上にある。これらの命令は、プロセッサユニット６０４による実行のためにメモリ６０６にロードされてもよい。種々の実施形態のプロセスは、コンピュータに実装された命令を用いてプロセッサユニット６０４により行われてもよく、上記命令は、メモリ６０６のようなメモリに位置していてもよい。これらの命令は、プロセッサユニット６０４内のプロセッサにより読み取りおよび実行されることができるプログラムコード、コンピュータ使用可能なプログラムコードまたはコンピュータ読み取り可能なプログラムコードと呼ばれる。種々の実施形態におけるプログラムコードは、メモリ６０６や固定記憶域６０８といった種々の物理的または有形のコンピュータ読み取り可能な媒体上で実現されてもよい。

プログラムコード６１６は、選択的に取り外し可能であり、かつ、プロセッサユニット６０４による実行のためにコントローラ６００上にロードされるか、または、これに転送されることのできるコンピュータ読み取り可能な媒体６１８上に機能的な形態で位置している。これらの実施例において、プログラムコード６１６は、図３における表面積マップ３４２、ＣＡＤファイル３４４、ＮＣ経路３４６および翻訳されたＮＣ経路３４８の作成に用いることができるソフトウェアの一例である。

プログラムコード６１６およびコンピュータ読み取り可能な媒体６１８は、これらの実施例においてコンピュータプログラム製品６２０を形成する。一実施例において、コンピュータ読み取り可能な媒体６１８は、記憶装置上への転送のために固定記憶域６０８の一部を成すドライブ、または、固定記憶域６０８の一部を成すハードドライブなどのその他の装置内に挿入または配置される、例えば、光ディスクまたは磁気ディスクのような有形の形態であってもよい。

有形の形態において、コンピュータ読み取り可能な媒体６１８はまた、コントローラ６００に接続されているハードドライブ、サムドライブまたはフラッシュメモリといった固定記憶域の形態を取っていてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体６１８の有形の形態はまた、コンピュータ記録可能な記憶媒体とも呼ばれる。場合によっては、コンピュータ読み取り可能な媒体６１８は、取り外し可能でないこともある。

あるいは、プログラムコード６１６は、通信ユニット６１０への通信回線を介して、および／または、入出力ユニット６１２への接続を介して、コンピュータ読み取り可能な媒体６１８からコントローラ６００へ転送されてもよい。通信回線および／または接続は、例示において物理的であっても無線であってもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体はまた、プログラムコードを含んだ通信回線または無線伝送といった無形媒体の形態をとっていてもよい。

ここで図７を参照して、有利な実施形態に係る構成部品の合致のためのプロセスのフローチャートを描写する。該プロセスは、全体として参照番号７００が付され、合致ツールを用いて第１構成部品を測定することにより開始できる（動作７０２）。該測定に基づいて第１構成部品に対する位置データを記録してもよく（動作７０４）、例えばこれに限定されないが、ツール用の数値制御経路を作成することにより、位置データを用いてツール用の経路を提供してもよい（動作７０６）。提供された経路に基づいて同じツールを移動させることにより、第２構成部品を修正することができる（動作７０８）。

ここで図８を参照して、有利な実施形態に係る第１構成部品と第２構成部品との合致のためのプロセスのフローチャートを描写する。該プロセスは、全体として参照番号８００が付され、図８に示されている有利な実施形態において、第１構成部品、例えばこれに限定されないが、第１航空機構成部品の第１の孔と合致するように第２構成部品、例えばこれに限定されないが、第２航空機構成部品の第２の孔を穿孔するためのプロセスであってもよい。プロセス８００は、測定する第１構成部品、例えばこれに限定されないが、図３における第１構成部品３０４または図４および図５Ａにおける第１構成部品４０６を安定化することにより開始できる（動作８０２）。安定化は、例えば、第１構成部品のたわみ移動および振動を最小化するよう第１構成部品を装着することにより達成してもよい。

次いで、合致ツールを位置決めして、第１構成部品を測定してもよい（動作８０４）。有利な一実施形態において、合致ツールは、ロボット、例えばこれに限定されないが、図３におけるロボット３０２または図４におけるロボット４００であってもよく、位置決めにより、測定される第１構成部品の特徴、例えばこれに限定されないが、図３における孔３２０または図４および図５Ａにおける孔４２０に対するロボットの完全なアクセスを確保するために、測定される第１構成部品に隣接するように、または、この上にロボットを位置決めしてもよい。次いで、ロボット３０２または４００は、測定される第１構成部品３０４または４０６に対する位置を固定して、ロボット３０２または４００と第１構成部品３０４または４０６との間の相対移動を防いでもよい（動作８０６）。例えば、ロボットは、第１構成部品に隣接した自立した位置に固定されても、吸着カップまたはその他の装着機構により第１構成部品に直接装着されてもよい。

次いで、ロボットのアーム、例えばこれに限定されないが、図３におけるロボットアーム３１０または図４、図５Ａおよび図５Ｂにおけるロボットアーム４０４に、修正部材、例えばこれに限定されないが、図３における修正部材３１４または図４、図５Ａおよび図５Ｂにおける修正部材４１２を取り付けてもよく（動作８０８）、また、ロボットアーム３１０またはロボットアーム４０４に、測定部材、例えばこれに限定されないが、図３における測定部材３１２または図４および図５Ａにおける測定部材４１０を装着してもよい（動作８１０）。有利な一実施形態において、測定部材は、測定プロセス中に修正部材を取り囲むよう装着されており、次いで、除去されて修正プロセスのために修正部材を露出させる測定スリーブ、例えばこれに限定されないが、図３におけるスリーブ３３０を含んでいてもよい。有利な実施形態において、スリーブは、接触面、例えばこれに限定されないが、図３における接触面３２３および図５Ａにおける接触面５２２を有し、スリーブ３３０の接触面３２３または５２２が、ＴＣＰといった軸システム、例えばこれに限定されないが、図３における軸３３５ならびに図４および図５Ｂにおける軸５３５と、修正ツールの接触先端、例えばこれに限定されないが、図３における接触先端３３６および図５Ｂにおける接触先端５３６とに関連付けられるように、ロボットアーム４０４に装着してもよい。

次いで、測定部材の力制御された動きを用いて測定部材により、測定される第１構成部品の特徴を測定してもよい（動作８１２）。第１構成部品の第１の特徴、例えばこれに限定されないが、図３における孔３２０ならびに図４および図５Ａにおける孔４２０の上方で測定部材を移動させながら、特徴の位置データ、例えばこれに限定されないが、図３における位置データ３３８を記録する（動作８１４）。位置データを用いて、測定されている特徴のマップ、例えばこれに限定されないが、図３におけるマップ３４２を作成してもよく（動作８１６）、マップは、該マップに基づいてＣＡＤファイル、例えばこれに限定されないが、図３におけるＣＡＤファイル３４４の修正に用いられてもよい（動作８１８）。次いで、機械加工ツール用の数値制御（ＮＣ）経路、例えばこれに限定されないが、図３におけるＮＣ経路３４６を作成してもよく（動作８２０）、作成されたＮＣ経路を機械言語、例えばこれに限定されないが、図３における翻訳されたＮＣ経路３４８に翻訳してもよく（動作８２２）、翻訳されたＮＣ経路をロボットへダウンロードし、例えばこれに限定されないが、図３におけるダウンロードされたＮＣ経路としてもよい３５０（動作８２４）。

次いで、修正される第２構成部品、例えばこれに限定されないが、図３における第２構成部品３０５または図４および図５Ｂにおける第２構成部品４０８に対してロボットを位置決めしてもよい（動作８２６）。有利な実施形態によると、位置決めは、第１構成部品に隣接した、または、該部品上の位置から第２構成部品に隣接した、または、該部品上の位置へロボットを移動させることにより、または、第１構成部品を第２構成部品と置き換えることにより達成してもよい。いずれにせよ、位置決めは、第２構成部品とロボットとの相対位置が測定動作中の第１構成部品とロボットとの相対位置と同様であるようなものとする。次いで、第２構成部品に対する位置にロボットを固定する（動作８２８）。

次いで、ロボットアームから測定部材を除去して、機械加工部材を露出させてもよく（動作８３０）、ダウンロードされたＮＣ経路に基づいて第２構成部品上で修正部材を移動させることにより第２構成部品を修正して、第２構成部品上に第２の特徴を形成してもよい（動作８３２）。例えばこれに限定されないが、修正部材は、穿孔機であってもよく、修正動作は、第１構成部品の第１の孔に合致するように第２構成部品に第２の孔を穿孔することであってもよい。別の有利な実施形態において、修正部材は、ミリングビットであってもよく、修正動作は、第１構成部品の表面に合致するように第２構成部品の表面を表面機械加工することであってもよい。

第２構成部品の修正に続いて、第２構成部品を洗浄し（動作８３４）、例えばこれに限定されないが、第１の孔および第２の孔を貫通して締結具を延在させることにより第１構成部品と第２構成部品とを接合するといったその後の動作を合致した構成部品に対して行うことができるよう検査する（動作８３６）。表面同士もまた合致し、これによりシミングの必要性が低減されるか、または、なくなる。

種々の有利な実施形態の説明は、例示および説明の目的で提示したものであり、かつ、網羅的であったり、開示された形式の実施形態に限定されたりすることは意図していない。多くの変更および変形例が、当業者にとって明らかであろう。さらに、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比較して異なる利点をもたらすかもしれない。選択された一または複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の適用をもっともよく説明するため、かつ、考慮された特定の使用に適したものとしてさまざまな変更を有するさまざまな実施形態に対する開示を当該技術分野における通常の技術を有する他者が理解できるようにするために選ばれ、説明されている。

Claims (15)

1. 構成部品を合致させるための方法であって、
   合致ツールを用いて第１構成部品を測定し、
   前記測定に基づいて第１構成部品に対する位置データを記録し、
   前記位置データを用いて合致ツール用の経路を提供し、
   前記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第２構成部品を修正すること
   を含む方法。
2. 合致ツールを用いて第１構成部品を測定することが、
   合致ツールの力制御された動きを用いて第１構成部品を測定することを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記位置データを用いて合致ツール用の経路を提供することが、
   前記記録された位置データから第１構成部品のマップを提供し、
   前記マップを用いてＣＡＤファイルを修正し、
   前記ＣＡＤファイルに基づいて合致ツール用の数値制御経路を作成することを含む請求項１に記載の方法。
4. 数値制御経路を合致ツールにダウンロードすることをさらに含み、前記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第２構成部品を修正することが、
   前記ダウンロードされた数値制御経路に基づいて同じ合致ツールを移動させることにより、第２構成部品を修正することを含む請求項３に記載の方法。
5. 合致ツールが、ロボット、工作機械または並列キネマティック機械（parallel kinematic machine）のうちの１つを含む請求項１に記載の方法。
6. 合致ツールを用いて第１構成部品を測定することが、
   ロボットのアームに取り付けられた測定部材により第１構成部品の第１の特徴を測定することを含み、前記提供された経路に基づいて同じ合致ツールを用いることにより、第２構成部品を修正することが、ロボットのアームにこれも取り付けられた修正部材により第２構成部品の第２の特徴を形成することを含む請求項５に記載の方法。
7. 第１の特徴が、第１構成部品の第１の孔を含み、ロボットのアームに取り付けられた測定部材により第１構成部品の第１の特徴を測定することが、第１の孔の側壁表面を測定することを含み、ロボットのアームにこれも取り付けられた修正部材により第２構成部品の第２の特徴を形成することが、第２構成部品の第２の孔を形成することを含む請求項６に記載の方法。
8. 修正部材が、穿孔機を含む請求項７に記載の方法。
9. 測定部材が、前記測定中は穿孔機を取り囲み、前記方法が、前記測定に続いて測定部材を除去することをさらに含む請求項８に記載の方法。
10. 測定部材が穿孔機を取り囲んでいるときに、穿孔機の穿孔機軸に対する固定位置に測定部材の接触面を位置決めすることをさらに含む請求項９に記載の方法。
11. 構成部品を合致させるための装置であって、
    第１構成部品を測定するための合致ツールと、
    前記測定に基づいて第２構成部品を修正するために、合致ツール用の経路を提供するためのコントローラと、
    第２構成部品を修正するために、提供された経路に沿って同じ合致ツールを移動させるためのドライバと
    を含む装置。
12. 合致ツールが、
    第１構成部品を測定するための測定部材と、
    第２構成部品を修正するための修正部材と
    を含む請求項１１に記載の装置。
13. 合致ツールがロボットを含み、測定部材および修正部材が、ロボットアームに取り付けられている請求項１１に記載の装置。
14. 測定部材が、第１構成部品の測定中は修正部材を取り囲むようにロボットアームに取り付けられており、測定部材が、第２構成部品の修正中は修正部材を露出させるようロボットアームから除去される請求項１３に記載の装置。
15. 測定部材が、第１構成部品の第１の孔を測定し、修正部材が、第２構成部材に第２の孔を穿孔するための穿孔機を含み、測定部材の接触面が、穿孔機の穿孔機軸に対する固定位置に位置決めされている請求項１４に記載の装置。

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