JP2015013363A - 押さえオフセットノーズピース - Google Patents

Abstract

【課題】構造体は、しばしば、締め具を閉角度後方の関連付けられた構造フランジに設置する耐荷重ウェブの複雑な成形を必要とする。効果的な穿孔のために、自動システムは、穿孔機足部に対向するオフセット穿孔力に対する必要な押さえを提供する【解決手段】自動桁組立工具用のノーズピースアセンブリ４０には、ベースと係合部材とが組み込まれている。オフセット部材は、ベースと係合部材との間に延びる。オフセット部材は、略Ｕ字型形状を有し、係合部材により、閉角度後方の構造アセンブリの部分にアクセス可能となる。【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、概して、自動製造システムに関し、より具体的には、閉角度後方の締め具における高度な位置合わせ精度のための幾何学形状のリリーフを有する穿孔工具の押さえに関する。

自動穿孔システムは、大型構造コンポーネントの迅速な整合穿孔及び組立てを可能にするために、様々な産業で用いられる。大規模な民間航空機又は軍用機の組み立てでは、構造体は、しばしば、締め具を閉角度後方の関連付けられた構造フランジに設置する耐荷重ウェブの複雑な成形を必要とする。効果的な穿孔のために、自動システムは、穿孔機足部に対向するオフセット穿孔力に対する押さえを必要とする。先行技術のシステムでは、矩形又は円筒形の押さえが、自動プレス機に取り付けられて用いられる。これらの構成のどちらも、閉角度ウェブと用いることができない。

ゆえに、閉角度ウェブの後方にアクセスできる押さえを自動穿孔に提供することが望ましい。

本明細書に記載される実施形態は、ベース及び係合部材を包含する自動桁組立工具用のノーズピースアセンブリを提供する。オフセット部材は、前記ベースと前記係合部材との間に延びる。前記オフセット部材は、略Ｕ字型形状を有し、前記係合部材により、閉角度後方の構造アセンブリの部分にアクセス可能となる。

ある実施形態では、ノーズピースアセンブリは、穿孔機スピンドルを有する穿孔ステーションを含む、閉角度を有する構造アセンブリのための自動穿孔ステーション、及び前記穿孔機スピンドルによりかけられた穿孔力の反応のためのバッキングステーションに組み込むことができる。ノーズピースアセンブリは、バッキングステーションに装着される。

実施形態は、閉角度を有する構造アセンブリの自動穿孔のための方法を提供し、オフセットノーズピースは、反応ステーションに取り付けられる。前記オフセットノーズピースは、次いで、遮断構造要素を受けるために、前記反応ステーションとともに位置決めされる。前記オフセットノーズピースのノーズ部分は、穿孔力に反応するために前記反応ステーションを使用して、前記遮断構造要素が延びる構造との接触が促進される。

上述の特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立して実現可能であるか、またはさらなる別の実施形態で組み合わせることが可能である。さらなる別の実施形態の詳細は以下の説明および図面を参照すると理解できる。

フランジを通して、必要な締め具の配置に対し閉角度で取り付けフランジ及び角度を有するウェブを含む桁を含む航空宇宙構造の等角図である。 閉角度のウェブ、フランジと締め具穴を示す、図１の構造の底部断面図である。 不明瞭な締め具及び特性が隠れ線として示される、締め具孔の場所の不明瞭さを示す、図１の構造の部分拡大正面図である。 穿孔機セクション及び構造アセンブリの反応セクションを有する自動穿孔システムの描写である。 図４の自動穿孔システムで用いられる、先行技術のノーズピースの詳細な底面図である。 先行技術のノーズピースの等角図である。 反応セクションの押さえについてのオフセットノーズピースの詳細な底面図である。 図７に示されたオフセットノーズピースの等角図である。 図１の閉角度ウェブ及び構造で用いられるような、オフセットノーズピース及び押さえの底面図である。 閉角度の構造要素によって覆われる穴をあけるために反力を提供することについて開示されるような、オフセットノーズピースの実施形態を用いるための方法のフローチャートである。

本明細書で開示される実施形態は、何列もの締め具の、端子金具又は他の閉角度部品での穿孔を自動化するために、数値制御された（ＮＣ）場所決め及び穿孔のための閉角度部品の後方に到達するように、自動桁組立工具（ＡＳＡＴ）などの自動製造機械を実現する、押さえオフセットノーズピースを提供する。ノーズピースのオフセットは、まっすぐなノーズピースがそれまでアクセスできなかった領域へのアクセスを提供し、ゆえに、荷重経路を型締力又は反力に提供し、型締力を、構造に閉角度を有する側面に提供するためにオフセットを使用しながら、構造アセンブリのアクセス可能な側面からの穿孔を可能にする。開示される実施形態は、ＡＳＡＴ型機械の汎用性及び潜在的なＮＣ自動適用を拡大する。

図を参照すると、図１は、大型民間航空機の燃料タンク外板及び成形具などの例示的な構造アセンブリ１０を示す。構造アセンブリ１０には、外板１２と成形具１４とが組み込まれている。成形具１４は、フランジ１６及びウェブ１８を有する。フランジ１６は、図２に見られるように、穴２２を通って延びる複数の締め具２０で、外板１２に固定される。フランジ１６及びウェブ１８は、図３に示されるように、フランジの穴の位置を不明瞭にする閉角度を形成する。

図４で示されるような自動穿孔システム２４には、穿孔ステーション２６とバッキングステーション２８とが組み込まれている。示される例は、民間航空機の翼タンクアセンブリの湿潤側（桁の内側の燃料タンク側）と乾燥側（燃料に触れない桁の外側）との間に桁取付け穴をあけるために用いることができる。穿孔ステーションは、例えば、穿孔機スピンドル３０など、穿孔される構造アセンブリ１０との接触のために延びる複数の穿孔機スピンドル又は穿孔機ヘッドを有することができる。穿孔中に層間のバリ形成を防止するために、湿潤側で作動するノーズピースバッキングステーション２８は、穿孔機スピンドル３０に等しい反力、穿孔機スピンドル３０に対向する型締力（ａ ｒｅａｃｔｉｏｎ，ｃｌａｍｐｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｅｑｕａｌ ａｎｄ ｏｐｐｏｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌ ｓｐｉｎｄｌｅ ３０）、及び乾燥側で作動する穿孔ステーション２６により加えられるノーズピース型締力を提供する。通常は、ノーズピース３１は、反力を穿孔機スピンドルに提供するために穿孔される穴の場所上方の中心で反応ステーション２８から延び、切屑収集及び他の機能を可能にする。穿孔ステーション２６及びバッキングステーション２８は、穿孔機スピンドル３０及びノーズピース３１を位置合わせするために、ＮＣ自動制御下で、位置決め運動のために適合され、穿孔機スピンドル３０による穿孔、及びノーズピース３１による穿孔力の反応のために、構造アセンブリを係合する。構造アセンブリ１０のような閉角度の構成では、まっすぐなノーズピース３２は、ノーズピース３１の先行技術例の図５及び図６に示されるように、ウェブ１８からの締め代（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）により、穴の場所にアクセスすることができない。

本発明のオフセット構成の実施形態が、図７及び図８に示される。ノーズピース３１として使用されるオフセットノーズピース４０が提供される。オフセットノーズピース４０には、回転フランジ取付け具４２が組み込まれている。回転フランジ取付け具４２に埋め込まれた複数のレアアースマグネット４３は、バッキングステーション２８のヘッドストーン２９（図４に見られる）に磁気係合を提供する。オフセットノーズピース４０のヘッドストーンへの磁気取付けにより、バッキングステーション２８がノーズピースを構造の一部分と強力に側面接触させる場合に、「離脱」機能が可能になる。図９に示されるように、本体４４は、ウェブ１８が延びることができるリリーフ４８を提供するオフセットの角度を有する部分４６とともに、回転フランジ４２から延び、圧力ノーズ５２が取り付けられるノーズ部分５０の、穴２２の場所へのアクセスを可能にし、反応圧力を穿孔機スピンドルに提供することができる。示された実施形態について、オフセットノーズピース４０の本体４４、オフセットの角度を有する部分４６及びノーズ部分５０は、回転フランジ４２を受けるために略Ｕ字型又はＣ字型形状を形成し、オフセットノーズピース４０のオフセットの角度を有する部分４６の方向性が、バッキングステーション２８により位置決めされ、任意の所望の方向（角度５３により表示される）から閉角度フランジを受け入れることができる。穿孔機ビットが受けられる内径５４を含む圧力ノーズ５２は、略円筒状である。構造の係合部材としての圧力ノーズ５２と、止まり穴の状態を形成する構造要素を収容するための角度を有する部材としてのオフセットの角度を有する部分４６との組み合わせにより、穿孔の自動操作が可能になる。図９では、穿孔機５５は、例として、スピンドル側面の圧力ノーズ５６を通って延びるように示されているが、通常の操作において、穿孔機は、フランジ１６及び工作物１０の外板１２が圧力ノーズ５２と圧力ノーズ５６との間で型締めされるまで、延びることはないだろう。

図１０に示されるように、本発明の実施形態は、オフセットノーズピースを反応ステーションに取り付けること（ステップ１００２）により、閉角度構造に穴をあけるために、用いることができる。オフセットノーズピースは、次いで、穴の場所を遮断する構造要素を受けるために、反応ステーションで特定の角度だけ回転する（ステップ１００４）。反応ステーションは、次いで、遮断構造要素を受けるために、オフセットノーズピースを位置決めする（ステップ１００６）。反応ステーションは、次いで、穿孔力を固定する又はそれに反応するために、オフセットノーズピースのノーズ部分の圧力ノーズの、構造との接触を促進する（ステップ１００８）。穿孔ステーションは、次いで、穿孔機スピンドルを、穴あけ用の構造の対向側のオフセットノーズピースのノーズ部分と位置合わせすることにより、位置決めされる（ステップ１０１０）。穿孔機スピンドルの圧力ノーズは、穿孔中に層間のバリ形成を防止するために、構造と接触させる（ステップ１０１２）。次いで、穴があけられる（ステップ１０１４）。次いで、穿孔ステーションが引き出され（ステップ１０１６）、反応ステーションは、オフセットノーズピースのノーズ部分を構造から外す（ステップ１０１８）。次いで、穿孔ステーション及び反応ステーションが、次の穴の場所について再び位置決めされ（ステップ１０２０）、プロセスが、場所に応じてステップ１００４、１００６又は１００８で再開する。

本開示による発明対象物の例示的な、排他的実施例は、条項Ａ１からＣ１６に記載される。

Ａ１．
自動桁組立工具用のノーズピースアセンブリ４０であって、
ベース、
係合部材、及び
前記ベースと前記係合部材との間に延びるオフセット部材４６であって、前記オフセット部材４６は、略Ｕ字型形状を有し、前記係合部材により、閉角度後方の構造アセンブリ１０の部分にアクセス可能となる、前記オフセット部材４６
を備える、ノーズピースアセンブリ４０。

Ａ２．
前記ベースは、バッキングステーション２８への取付け用の回転フランジ４２を備える、条項Ａ１で画定されるノーズピースアセンブリ４０。

Ａ３．
前記バッキングステーション２８のヘッドストーン２９への取付け用の前記回転フランジ４２に埋め込まれた複数のマグネット４３をさらに備える、条項Ａ２で画定されるノーズピースアセンブリ４０。

Ａ４．
前記係合部材は、穿孔機スピンドル３０への反応圧力のためにフランジ１６を係合するように適合された圧力ノーズ５２を備える、条項Ａ２及びＡ３のうちの一つで画定されるノーズピースアセンブリ４０。

Ａ５．
前記圧力ノーズ５２は、前記フランジ１６を貫通すると、突出穿孔機５５を前記穿孔機スピンドル３０から受けるための円筒空洞５４を有する、条項Ａ４で画定されるノーズピースアセンブリ４０。

Ｂ６．
閉角度を有する構造アセンブリ１０のための自動穿孔システム２４であって、
穿孔機スピンドル３０を有する穿孔ステーション２６、
前記穿孔機スピンドル３０によりかけられる穿孔力に対する反応のためのバッキングステーション２８であって、前記バッキングステーション２８は、
ベース、
係合部材、及び
前記ベースと前記係合部材との間に延びるオフセット部材４６であって、前記オフセット部材４６は、略Ｕ字型形状を有し、前記係合部材により、閉角度後方の構造アセンブリ１０の部分にアクセス可能となる、前記オフセット部材４６
を有するノーズピース４０を備える、前記バッキングステーション２８
を備える、自動穿孔システム２４。

Ｂ７．
前記ノーズピース４０は、前記バッキングステーション２８への取付け用の前記ベースから延びる回転フランジ４２をさらに備える、条項Ｂ６で画定される自動穿孔システム２４。

Ｂ８．
前記係合部材は、穿孔機スピンドルへの反応圧力のためにフランジを係合するように適合された圧力ノーズ５２を備える、条項Ｂ６及びＢ７のうちの一つで画定される自動穿孔システム２４。

Ｂ９．
前記圧力ノーズ５２は、前記フランジを貫通すると、突出穿孔機５５を前記穿孔機スピンドル３０から受けるための円筒空洞５４を有する、条項Ｂ８で画定される自動穿孔システム２４。

Ｂ１０．
前記バッキングステーション２８のヘッドストーン２９への取付け用の前記回転フランジ４２に埋め込まれた複数のマグネット４３をさらに備える、条項Ｂ７、Ｂ８及びＢ９のうちの一つで画定される自動穿孔システム２４。

Ｃ１１．
閉角度を有する構造アセンブリの自動穿孔のための方法であって、
オフセットノーズピース４０を反応ステーション２８に取り付けること１００２、
遮断構造要素１８を受けるために、前記オフセットノーズピース４０を前記反応ステーション２８とともに位置決めすること１００６、及び
穿孔力に反応するために前記反応ステーション２８を使用して、前記オフセットノーズピース４０のノーズ部分５２の、前記遮断構造要素１８が延びる構造１０への接触を促進すること１００８
を含む、方法。

Ｃ１２．
穿孔機スピンドル３０を、穴あけ用の前記構造１０の対向側の前記オフセットノーズピース４０の前記ノーズ部分５２と位置合わせすることにより、穿孔ステーション２６を位置決めすること１０１０、及び
前記穴をあけること１０１４
をさらに含む、条項Ｃ１１に記載の方法。

Ｃ１３．
前記穿孔ステーション２６を引き出すこと１０１６、及び
前記反応ステーション２８を使用して、前記オフセットノーズピース４０の前記ノーズ部分を外すこと１０１８
をさらに含む、条項Ｃ１１又はＣ１２に記載の方法。

Ｃ１４．
前記穿孔ステーション２６及び反応ステーション２８を前記次の穴の場所に再び位置決めすること１０２０をさらに含む、条項Ｃ１１からＣ１３のうちの一つに記載の方法。

Ｃ１５．
穴の場所を遮断する前記構造要素１８を受けるように、前記オフセットノーズピース４０を前記反応ステーション２８で特定の角度だけ回転させること１００４をさらに含む、条項Ｃ１１に記載の方法。

Ｃ１６．
層間のバリを防止するために、前記穿孔機スピンドル３０の圧力ノーズ５６を前記構造１０と係合させることをさらに含む、条項Ｃ１２に記載の方法。

ここまで本発明の様々な実施形態を特許法により要求されるように詳しく記述してきたが、当業者は、本明細書に開示された特定の実施形態に対する変更例及び代替例を認識するだろう。そのような変更例は、下記の特許請求の範囲で画定されるような本発明の範囲及び目的に含まれる。

１０ 構造アセンブリ
１２ 外板
１４ 成形具
１６ フランジ
１８ 構造要素／ウェブ
２０ 締め具
２２ 穴
２４ 自動穿孔システム
２６ 穿孔ステーション
２８ バッキングステーション／反応ステーション
２９ ヘッドストーン
３０ 穿孔機スピンドル
３２ まっすぐなノーズピース
４０ オフセットノーズピース
４２ 回転フランジ
４３ 複数のマグネット
４４ 本体
４６ オフセット部材
４８ リリーフ
５０ ノーズ部分
５２ 圧力ノーズ
５３ 角度
５４ 円筒空洞／内径
５５ 突出穿孔機
５６ 圧力ノーズ

Claims (10)

1. 自動桁組立工具用のノーズピースアセンブリ（４０）であって、
   ベース、
   係合部材、及び
   前記ベースと前記係合部材との間に延びるオフセット部材（４６）であって、略Ｕ字型形状を有し、前記係合部材により、閉角度後方の構造アセンブリ（１０）の部分にアクセス可能となる、前記オフセット部材（４６）
   を備えるノーズピースアセンブリ（４０）。
2. 前記ベースはバッキングステーション（２８）への取付け用の回転フランジ（４２）を備える、請求項１に記載のノーズピースアセンブリ（４０）。
3. 前記バッキングステーション（２８）のヘッドストーン（２９）への取付け用の前記回転フランジ（４２）に埋め込まれた複数のマグネット（４３）をさらに備える、請求項２に記載のノーズピースアセンブリ（４０）。
4. 前記係合部材は、穿孔機スピンドル（３０）への反応圧力のためにフランジ（１６）を係合するように適合された圧力ノーズ（５２）を備える、請求項２及び３のうちの一項に記載のノーズピースアセンブリ（４０）。
5. 前記圧力ノーズ（５２）は、前記フランジ（１６）を貫通すると、突出穿孔機（５５）を前記穿孔機スピンドル（３０）から受けるための円筒空洞（５４）を有する、請求項４に記載のノーズピースアセンブリ（４０）。
6. 閉角を有する構造アセンブリの自動穿孔方法であって、
   オフセットノーズピース（４０）を反応ステーション（２８）に取り付けること（１００２）、
   遮断構造要素（１８）を受けるために、前記オフセットノーズピース（４０）を前記反応ステーション（２８）とともに位置決めすること（１００６）、及び
   穿孔力に反応するために前記反応ステーション（２８）を使用して、前記オフセットノーズピース（４０）のノーズ部分（５２）の、前記遮断構造要素（１８）が延びる構造（１０）との接触を促進すること（１００８）
   を含む方法。
7. 穿孔機スピンドル（３０）を、穴あけ用の前記構造（１０）の対向側の前記オフセットノーズピース（４０）の前記ノーズ部分（５２）と位置合わせすることにより、穿孔ステーション（２６）を位置決めすること（１０１０）、及び
   前記穴をあけること（１０１４）
   をさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記穿孔ステーション（２６）を引き出すこと（１０１６）、及び
   前記反応ステーション（２８）を使用して、前記オフセットノーズピース（４０）の前記ノーズ部分（５２）を外すこと（１０１８）
   をさらに含む、請求項６又は７に記載の方法。
9. 穴の場所を遮断する前記構造要素（１８）を受けるように、前記オフセットノーズピース（４０）を前記反応ステーション（２８）で特定の角度だけ回転させること（１００４）をさらに含む、請求項６に記載の方法。
10. 層間のバリを防止するために、前記穿孔機スピンドル（３０）の圧力ノーズ（５６）を前記構造（１０）と係合させること（１０１２）をさらに含む、請求項７に記載の方法。

Images