JP2017206247A - パネル式航空機胴体の自動組立 - Google Patents

Abstract

【課題】より安定した環境における、大型民間航空機の胴体組み立て工程を実現する。【解決手段】航空機の胴体を組み立てる施設が複数の可動架台１３０を備える。組み立て工程は、各架台が、胴体キール構造を支持し、パネル式胴体を単一の垂直組上げ状態で組み立てるように構成されている。即ち工程は、胴体の配置を変えずに上方へパネルを付け加えて行く工程で進められる。【選択図】図２Ｅ

Description

民間航空機の胴体は、パネル式スキン構造を有し得る。たとえば、パネル式胴体は、フレームに取り付けられたクラウン、サイド、およびキールパネルなどの胴体パネルを備え得る。クラウンパネルは主として引張荷重を受け、サイドパネルは概ね剪断荷重および窓および扉の周りでの圧力再配分荷重を受け、キールは主として軸方向圧縮およびキールビームからの再配分荷重を受ける。

大型民間航空機のパネル式胴体を組み立てる施設は、治具および固定具が床に固定された広い床空間を有し得る。これら治具および固定具は、様々なパネルを胴体に組み込むために使用される。

大型民間航空機のパネル式胴体の組立は極めて労働集約的である。手作業に重度に依存するために、生産速度は絶えず変化に曝されている。生産速度の変化は生産時間を長引かせ得る。

大型民間航空機の胴体を組み立てるために、より安定した環境を創り出すことが望ましい。

本明細書の実施形態によれば、航空機の胴体を組み立てる施設が複数の可動架台を備える。各架台は、胴体キール構造を支持し、パネル式胴体を単一の垂直組上げ状態で組み立てるように構成されている。

本明細書の別の実施形態によれば、複数の航空機胴体を組み立てる方法が、可動架台を組立床上の様々な箇所へ移動させるステップと、胴体の配置を変えずにパネル式胴体を上方へ組み立てるために、架台を使用するステップとを含む。

本明細書の別の実施形態によれば、パネル式航空機胴体を組み立てる方法が、架台上にキール構造体を搭載するステップと、支柱をフロアグリッドに取り付けるステップと、フロアグリッドおよび支柱をキール構造体上に位置決めし、支柱をキール構造体に取り付けるステップと、下側パネルをフロアグリッド上に配置するステップとを含む。架台、フロアグリッド、およびキール構造体が、下側パネルを支持するために使用される。

本開示の一態様は、航空機の胴体を組み立てる施設に関する。施設は、複数の可動架台を備え、各架台が、胴体キール構造体を支持し、パネル式胴体を単一の垂直組上げ状態で組み立てるように構成されている。

一例では、施設はまた、複数の組立セルを収容する組立床を備え、セルは、床に固定された治具または固定具を有していない。

一変形形態では、施設はまた、胴体パネルおよび他の構造体を、床を横切って選択されたセルへ移動させるガントリを備える。

一代替形態では、施設はまた、胴体締結作業を行う複数のロボットを備え、ロボットは、選択されたセル内へ移動可能である。

施設の別の例では、ロボットが、胴体の特徴を使用して個々の基準系を確立し、それら基準系に対してその後の移動およびロボット作業を行うようにプログラムされている。

施設の別の変形形態では、架台およびロボットは、無人搬送車によって移動させられる。

施設の別の代替形態では、各ロボットが、胴体締結作業を行うエンドエフェクタと、エンドエフェクタを位置決めする位置決めシステムと、一連の締結箇所を通してエンドエフェクタを移動させるように位置決めシステムを制御し、一連のそれら箇所で締結作業を行うようにエンドエフェクタを制御するべくプログラムされている制御装置とを備える。

施設のさらに別の例では、ロボットには、長手方向の接合、および上側胴体部分の円周方向の接合を行う長身ロボットと、下側胴体部分の円周方向の接合を行う短身ロボットとが含まれる。

さらに別の変形形態では、施設はまた、胴体パネルおよび他の構造体を、施設を横切って選択された架台へ移動させるガントリを備える。

さらに別の代替形態では、施設はまた、架台、ガントリ、およびロボットの配置、シーケンス、および作動を制御する手段を備える。

施設のさらに別の例では、それら配置、シーケンス、および作動が、１組のロボットを使用して第１のセルで締結作業を行い、次いで、第１のセルでの締結作業が完了した後、その１組を第２のセルへ移動させることを含む。

施設のさらに別の変形形態では、その手段は、ガントリ、架台、およびロボットを制御して、キール構造体を架台の１つの上に搭載し、キール構造体上に配置される支柱を有するフロアグリッドをキール構造体上に搭載し、架台の１つ、フロアグリッド、およびキール構造体を使用して下側パネルを支持しながら下側パネルをフロアグリッド上に搭載するようにプログラムされている。

本開示の別の態様は、複数の航空機の胴体を組み立てる方法に関する。方法は、可動架台を組立床上の様々な箇所へ移動させるステップと、胴体の配置を変えずにパネル式胴体を上方へ組み立てるために、架台を使用するステップとを含む。

方法の一例では、各パネル式胴体を組み立てるステップが、選択された架台上にキール構造体を搭載するステップと、支柱をフロアグリッドにピン留めするために部品基準組立孔を使用するステップと、フロアグリッドおよび支柱をキール構造体上に位置決めし、支柱をキール構造体にピン留めするために部品基準組立孔を使用するステップと、下側パネルを支持するために架台、フロアグリッド、およびキール構造体を使用しながら、下側パネルをフロアグリッド上にピン留めするために部品基準組立孔を使用するステップとを含む。

本開示のさらに別の態様は、パネル式航空機胴体を組み立てる方法に関する。方法は、架台上にキール構造体を搭載するステップと、支柱をフロアグリッドに取り付けるステップと、フロアグリッドおよび支柱をキール構造体上に位置決めし、支柱をキール構造体に取り付けるステップと、下側パネルを支持するために架台、フロアグリッド、およびキール構造体を使用しながら、下側パネルをフロアグリッド上に配置するステップとを含む。

一例では、方法はまた、スプレッダバーを用いて下側パネルを分離するステップと、上側パネルをスプレッダバー上に搭載するステップと、上側パネルを下側パネルに組み付けるステップとを含む。

方法の別の例では、部品基準組立孔が、支柱をフロアグリッドおよびキール構造体に配置するために使用される。部品基準組立孔はまた、下側パネルをフロアグリッド上に配置し、上側パネルを下側パネルに対して配置するために使用される。

方法の別の変形形態では、部品基準組立孔を整合させながら、フロアグリッドをキール構造体にピン留めし、下側パネルをフロアグリッドにピン留めし、フロアグリッドによって補強し、上側パネルを下側パネルにピン留めすることによって、接合に先立って、胴体セクションの全体の外形が得られる。

方法の別の代替形態では、ピン留めは手作業で行われる。

方法のさらに別の例では、全ての部品基準組立配置孔は、胴体構造体の内側にある。

上記の用語「例」、「変形形態」、および「代替形態」は区別せずに用いられる。

これら特徴および機能は、様々な実施形態において個別に達成することができ、または他の実施形態において組み合わせることができる。諸実施形態のさらに詳細を、以下の説明および添付図面を参照することにより理解することができる。

航空機の胴体を組み立てる施設の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 複数の胴体を組み立てる例の図である。 胴体締結作業を行うロボットの図である。 ワンアップ締結作業の図である。 胴体の垂直組上げを行う方法の図である。 垂直組上げ工程の様々なフェーズ中の胴体の図である。 垂直組上げ工程の様々なフェーズ中の胴体の図である。 垂直組上げ工程の様々なフェーズ中の胴体の図である。 垂直組上げ工程の様々なフェーズ中の胴体の図である。 垂直組上げ工程の様々なフェーズ中の胴体の図である。

航空機の胴体を組み立てるための自動化施設１１０を示す図１を参照する。施設１１０は組立床１２０を備える。たとえば、床１２０は、十分な荷重負担能力を有する１つまたは複数の厚いコンクリートスラブを備え得る。スラブは比較的平坦で滑らかであり得る。従来の組立施設とは異なり、施設１１０は、床１２０に固定された胴体組立治具および固定具を有していない。

一部の実施形態では、組立床１２０は、複数の組立エリアまたは組立セルを収容できる十分な広さがある。各組立セル内で、胴体を組み立てることができる。複数の組立セルは、同時に複数の胴体を組み立てることを可能にする。

施設１１０は、複数の可動架台１３０をさらに備える。各架台１３０は、胴体キール構造体を支持し、パネル式胴体を単一の垂直組上げ状態で組み立てるように構成されている。パネル式胴体の単一の垂直組上げ状態とは、キール構造体を用いて開始され、胴体の配置を変えずに上方へパネルを付け加えて行く工程を意味する。

一部の実施形態では、各架台１３０は、無人搬送車によって組立床１２０を横切って移動することができる。他の実施形態では、各架台１３０は、クレーンまたはフォークリフトによって床１２０を横切って移動することができる。

施設１１０は、胴体パネルおよび他の構造体を、床１２０を横切って選択されたセルへ移動するために、ガントリ１４０をさらに備える。たとえば、ガントリ１４０は、胴体パネルまたはフロアグリッドを第１の場所で取り上げ、そのパネルまたはフロアグリッドを選択された組立セルの架台１３０上に配置するクレーンを備え得る。

施設１１０は、また、胴体締結作業を行う複数のロボット１５０を備える。胴体締結作業の例には、それらに限定されないが、穿孔、締結具挿入、および締結具成端処理が含まれる。

ロボット１５０は、選択されたセルの架台１３０の横の位置に移動できる。第１および第２の架台１３０が、第１および第２の胴体を組み立てるために稼働している例を考えられたい。いくつかの複数のロボット１５０を第１の架台の横の位置に床１２０を横切って移動させ、他方、他の複数のロボット１５０を第２の架台１３０の横の位置に床１２０を横切って移動させる。さらに他のロボット１５０が、組立床１２０上の他の場所にあり得る。さらに他のロボットが、保管庫または整備所に配置され得る。

一部の実施形態では、各ロボット１５０は、無人搬送車によって組立床１２０を横切って移動させることができる。他の実施形態では、各ロボット１５０は、無人搬送車および手動操作車両（たとえばクレーン、フォークリフト）の組み合わせによって床１２０を横断して移動させることができる。無人搬送車または手動操作車両のいずれも、床１２０を横切って選択したセルまでロボット１５０を移動させるために使用することができる。（作業中、無人搬送車は、胴体の全長および外周に沿ってロボット１５０を移動させて、複数の領域において穿孔および締結作業を完了させるために使用することができる。）

施設１１０の一部の実施形態は、架台１３０、ガントリ１４０、およびロボット１５０の配置、シーケンス、および作動を制御する制御センタ１６０をさらに備え得る。制御センタ１６０は、コンピュータシステムを備え得、その制御センタ１６０は、操作員およびカメラシステムが組立作業を視覚的に観察する俯瞰ができるように、組立床１２０の上方に配置することができる。架台１３０、ガントリ１４０、ロボット１５０は、制御センタ１６０と無線通信を行うことができる。制御センタ１６０はまた、衝突を回避させ、自動製造作業を混乱させることを回避するためにロボット１５０を制御し、あるロボット１５０を保管庫または整備所からの別のロボット１５０といつ交代させる必要があるかを判断し、胴体の穿孔／締結作業中に生じたあらゆる非適合性について修理／交換を決定することに責任をもつことができる。

一実施形態では、架台１３０、ガントリ１４０、およびロボット１５０は、人工知能によってプログラムすることができ、それによって、これらシステムがある種の作業を自律的に行うことを可能になる。自律的作業は、中央制御の負荷を低減し、負荷の一部を架台１３０、ガントリ１４０、およびロボット１５０に配分する。

図２Ａ〜２Ｔは、自動化施設１１０によって複数の胴体が組み立てられている例を示す。架台１３０、ガントリ１４０、およびロボット１５０の制御は、制御センタ１６０によって単独に、または中央制御と自立制御との組み合わせによって実施することができる。

図２Ａは、単独のガントリ１４０と、６つの組立セル２１０、供給ラインエリア２２０、およびロボット保持エリア２３０がある床１２０とを有する施設１１０の例を示す。セル２１０は、床１２０に固定されたいかなる胴体組立治具または固定具も有さない。各セル２１０は、架台位置、ロボット経路などを示すマーキングのみを有する。組立床１２０は、ペイント、テープ、床１２０に埋め込まれた無線認識タグ、レーザ投射などによってマーキングすることができる。以下に説明するように、マーキングは厳密でなくてもよい。

供給ラインエリア２２０は、胴体の材料が受け入れられるエリアである。それはまた、組み上げられた胴体が送り出されるエリアでもある。

休止ロボット１５０が、ロボット保持エリア２３０に配置されている。この例では、ロボット１５０は２つの異なるタイプを有し、すなわち、胴体全体に亘る長手方向の接合、および胴体の上側部分の円周方向の（たとえばストリンガ０でのクラウンの上端への）接合を行う長身ロボット１５０ａと、胴体の下側部分の円周方向の接合を行う短身ロボット１５０ｂとである。各ロボット１５０ａおよび１５０ｂは、無人搬送車によって移動させることができる。無人搬送車は、事前プログラムされた経路および組立床のマーキングに基づいてセル２１０を見付けることができる。

図２Ａは、架台１３０を全く示しておらず、制御センタ１６０も示していない。図２Ａは、あらゆる胴体の組立前の施設１１０を示す。組立床１２０は空いている。

図２Ｂは、第１の胴体の組立の開始を示す。第１の架台１３０が、供給ラインエリア２２０内へ移動させられる（下に入っている無人搬送車によって）。

図２Ｃは、６つの組立セル２１０の第１のセル内に移動させられた後の第１の架台１３０を示す。架台１３０は、第１の組立セル２１０の床１２０上の正確なマーキングに対して配置することができる。この例では、第１の架台１３０は、下側の最も左側のセル２１０内に移動させられている。ただし、その架台は、他の５つのセル２１０のいずれのセルに移動させることもできた筈である。組立セル２１０の選択は、無作為ではなく、速度および出荷順序に基づく（それは、顧客によって注文されたオプションのハードウェアを左右する）。この選択によって、無人搬送車による全ての移動の経路およびタイミングが、衝突を回避するように制御される。

第１の架台１３０を、選択された組立セル２１０内に移動させながら、胴体の構成要素を供給ラインエリア２２０へ移動させることができる。図２Ｃは、供給ラインエリア２２０内に配置された前方キール構造体を示す。前方キール構造体およびそれに続く構成要素を、フォークリフトによって移動させることができる大きな輸送／運送固定具に載せて供給ラインエリア２２０へ搬送することができる。第１の架台１３０を選択された組立セル２１０へ移動させた後、それを移動させた無人搬送車１３５は供給ラインエリア２２０へ戻される。

図２Ｄは、前方キール構造体上に配置されたガントリ１４０を示す。ガントリ１４０が、前方キール構造体を吊り上げ、その構造体を架台１３０上に移動し、図２Ｅに示すように、前方キール構造体を架台１３０上に置く。ガントリ１４０は、構造体を組立セル２１０へ搬入するに至るまで自動化されている。キール構造体が架台１３０上に配置されると、ガントリ１４０を手動で制御してキール構造体を架台１３０上に降ろすことができる。ガントリ１４０は、構造体の初期位置を架台１３０上に定めるための視認システムを有し得る。ガントリの視認システムは、衝突回避のために使用することもできる。

キール構造体を架台１３０上に厳密に位置決めする必要はない。キール構造体を、架台１３０のアーム１３２上に配置して、その中に降ろしさえすればよい。アーム１３２は、キール構造体を初期位置に案内するような形状になっている。

架台１３０は、複数のセグメント１３０ａ〜１３０ｄに分割することができる。この例では、前方キール構造体は、２つのセグメント１３０ａおよび１３０ｂに載置され、それらセグメントは、キール構造体への予荷重を防ぐために、縦並びで一体に動く。架台１３０は、アーム１３２に対するキール構造体の位置を微調整するために、ｘ、ｙ、およびｚ軸の位置決めシステム（図示せず）を有し得る（したがって、床マーキングに対する架台１３０の位置は厳密でなくてよい）。

一方で、中央キール構造体が、供給ラインエリア２２０に搬入される。ガントリ１４０は、前方キール構造体を架台１３０上に降ろした後、供給ラインエリア２２０へ戻される。

図２Ｆに示すように、ガントリ１４０が中央キール構造体上に移動し、次いで、ガントリ１４０は、中央キール構造体を架台１３０上に移動させる。ガントリ１４０は、次いで、図２Ｇに示すように、中央キール構造体を架台１３０のセグメント１３０ｃに載置する。ｘ、ｙ、およびｚ軸位置決めシステムが、中央キール構造体の位置を微調整する。

後方キール構造体が、架台１３０のセグメント１３０ｄ上に搬入され、配置される。後方キール構造体が配置されているとき、フロアグリッドが、供給ラインエリア２２０に搬入される（図２Ｈ）。ガントリ１４０が、図２Ｉに示すように、フロアグリッドを移動させ、それを中央および後方キール構造体上に配置する。

図２Ｊ、２Ｋ、および２Ｌに示すように、ガントリ１４０が、次いで、前方、中央、および後方サイドパネルをキール構造体上に移動させる。サイドパネルは、キール構造体に固定（たとえばピン結合）される。

図２Ｍ、および２Ｎに示すように、ガントリ１４０が、次いで、機首、前方、中央、および後方クラウンパネルをサイドパネル上に移動させる。クラウンパネルはサイドパネルに固定される。

サイドパネルとクラウンパネルとの位置合せは、部品基準組立孔を用いて行うことができ、それら孔は、フレーム、支柱、フロアビームなどの構造構成要素に正確に穿孔される。部品基準組立孔の使用法は、図４に関連してより詳細に以下に説明される。

次いで、パネルとキール構造体とが一体に締結される。図２Ｏに示されるように、１組の４つの長身ロボット１５０ａが、ロボット保持エリア２３０から第１のセル２１０へ移動するように命令される。長身ロボット１５０ａは、高い領域の作業を行うために導入される。次いで、長身ロボット１５０ａは、図２Ｐに示すように、胴体の周りに位置を占める。ロボット１５０ａは、胴体の基準孔を特定することができ、または他の特徴を特定することができる。ロボット１５０ａは、これら特徴を、胴体に対する個々の基準系を確立するために使用する。その後の移動およびロボット作業は、それら基準系に対して行われる。

配置された後は、長身ロボット１５０ａは、長手方向接合および上部円周方向接合を行う（短身ロボット１５０ｂは円周方向接合の残部を行う）。接合に際し、スキンパネルがスキンパネルに締結される。長手方向接合では、スキンパネルをスキンパネルに締結するために重ね合せ接合を使用することができる。ストリンガおよびシェアタイなどの内部構造体を接合部に加えることができる。円周方向接合では、スキンパネルをスキンパネルに締結するために突合せ接合を使用することができる。スプライスプレート、シェアタイ、ストリンガ、ストリンガスプライスなどの内部構造体もまた、突合せ接合によって一体に締結することができる。

長身ロボット１５０ａが長い領域の作業を行った後、短身ロボット１５０ｂが、低いアクセスの作業を行うためにロボット保持エリア２３０（図２Ｑ）から導入される。短身ロボット１５０ｂは、胴体に対する個々の基準系を確立し、それら基準系に対してその後の移動および下側の円周方向接合を行う。

締結作業が行われている間に、他の胴体を組み立てることができる。図２Ｑに示すように、第２の架台１３０を第２の組立セル２１０へ移動させ、第２の胴体のキール構造体を第２の架台１３０に搭載することができる。

図２Ｒに示すように、組立が、２つのさらに別の胴体で行われている。長身ロボット１５０ａが、第１のセル２１０の胴体での作業を終了した後、それらロボット１５０ａは、第２の組立セル２１０へ移動して第２の胴体での作業を行うことができる。さらに別の長身ロボット１５０ａが、第３のセルへ移動して、第３の胴体での作業を行うことができる。短身ロボット１５０ｂが第１のセル２１０の胴体での作業を行った後、それらロボットは、第２のセル２１０に移動し、またはロボット保持エリア２３０へ戻ることができる。

図２Ｓに示すように、６つの全てのセル２１０が占有されるまで、さらに別の胴体が組み立てられる。図２Ｔに示すように、胴体の組立が完了すると、その完成した胴体は、架台１３０によって床１２０から運び去ることができる。完成した胴体は、洗浄、シール処理、および塗装用の場所へ移動することができる。

このように開示されたのは、複数の胴体の同時組立を完成させるために連携して作業する可動架台、ガントリ、および複数のロボットシステムを使用する自動化組立施設である。胴体組立が大幅に自動化されているので、手作業への依存は大幅に減少している。したがって、生産状況はより安定している。

組立施設の床空間は、構成し直すことができる。固定具または治具が組立床に固定されていないので、組立セルを配置し直すことができ、セル間の間隔を変更することができる。再構成可能な床空間はまた、生産ラインの多重化を容易にする。１つのモデルの供給網が滞った場合、床空間を再構成して、その供給網が回復するまで、他のモデルを生産することができる。

組立施設は拡縮可能である。生産速度を向上させるために、または新しい生産ラインに変換するために、床空間を拡張することも、再構成することも行える。既存のロボットを新しいセルで働かせるために使用することができる。

様々なタイプの胴体を、同時に様々なセルで組み上げることができる。ロボットがあるセルから別のセルへ移動するとき、それらのプログラミングおよび／またはエンドエフェクタを変更することができる。

ここで、ロボット１５０の例を示す図３を参照する。ロボット１５０は、胴体接合を行うように構成されたエンドエフェクタ３１０を備える。エンドエフェクタ３１０は、それらに限定されないが、検査、シール材塗布、および電磁クランピングを含む作業を行うようにさらに構成することができる。

ロボット１５０は、エンドエフェクタ３１０を移動させ配置する位置決めシステム３２０を有し得る。たとえば、ｘ−ｙ−ｚ移動装置３２２および球面リスト３２４の組み合わせが、胴体の表面に対してエンドエフェクタ３１０を位置決めするために、６自由度を実現する。ロボットアーム３２６は、エンドエフェクタ３１０を胴体の下部およびクラウンに届かせることができる。

ロボット１５０は、無人搬送車３３０を備え得、それによって自由度が追加される。無人搬送車３３０は、ロボット１５０を、組立床を横切って移動させる。無人搬送車３３０はまた、ロボット１５０を、作動に際し胴体に沿って配置する。

ロボット１５０は、位置決めを補助する視認システム３４０を備え得る。たとえば、ロボット１５０は、組立セル内の大体の位置へ移動するようにプログラムされている。次いで、視認システム３４０が、基準系を形成する主要な特徴（たとえば、スキンパネルの縁、長手方向および円周方向接合部に穿孔された孔）を検出する。

基準系が確立されると、ロボットは、「作業領域」へ移動するためにその基準系を使用する。たとえば、無人搬送車３３０は、ロボット１５０を、基準系に対して正確な補正距離だけ移動させることができる。ロボットは、作業領域内の全ての箇所で穿孔および締結作業を行うことができる。

制御装置３５０は、ロボット１５０に命令して作業を行わせるＮＣプログラムを実行することができる。一部の実施形態では、作業には、ワンアップ締結工程を含めることができ、その工程を接合部に沿う各箇所に行うことができる。

ここで、ワンアップ締結工程を示す図４を参照する。ブロック４１０では、接合構造体が、たとえば、ロボットのエンドエフェクタ３１０に取り付けられた電磁石と胴体の反対側（内側）にある鋼板を用いて、締め上げられる。鋼板は、胴体フレームの主要な特徴を用いて手動またはロボットによって配置することができる。ワンアップ工程では、クランプは、２つ以上の部品を一体に保持するのみでなく、締め付けられた部品間に層間のばりが捕捉されることも防止する。クランプはまた、締め付けられた部品からのシールの漏洩を防止する。削り屑やばりが締め付けられた部品間に捕捉されないので、ワンアップ工程は接合部の疲労強度を向上させる。

ブロック４２０では、孔が開けられ、皿座ぐりされる。ブロック４３０では、開けられた孔および皿座ぐりが検査される。ブロック４４０では、締結具が、開けられた孔に挿入される。接合部がボルト締めされる場合、シール材を塗布することもまたできる。これらのステップは、ロボットによって実施することができる。

ブロック４５０では、締結具が成端処理される。たとえば、締結具がボルトであれば、カラーおよびナットをボルトのねじ端部に取り付け締め付けることができる。締結具がリベットであれば、自由端部をアップセットする（据え込む）ために、バッキングバーを使用することができる。締結具の成端処理は、ロボットまたは手作業によって行うことができる。

ブロック４６０では、接合構造体がクランプから外される。その後、エンドエフェクタ３１０は、接合部に沿う新たな箇所に配置される。ブロック４１０〜４６０の作業が繰り返される。

ロボット作業領域内で全ての接合が行われると、無人搬送車３３０が、ロボット１５０を、胴体に沿って新たな作業領域へ移動させる。さらに別の接合が、新たな作業領域内で行われる。

図５は、パネル式胴体を単一の垂直組上げ状態で組み立てる方法を示す。一部の実施形態では、パネルは、スキンおよび下層の補強構造を備える。パネルはまた、一体化フレーム（たとえば環状フレーム）を備え得る。

図６Ａおよび図５のブロック５１０を参照する。キール構造体６１０が架台１３０上に搭載される。一部の実施形態では、キール構造体６１０は、キールパネルと、一体化キールビームを備え得る。キール構造体６１０は、一体の構造体として搭載することもでき、分割して搭載することもできる（図２Ｃ〜２Ｈは、分割して搭載されるキール構造体を示す）。キール構造体６１０は、次いで、一直線に整合され、水準を合わせられる。

図６Ｂおよび図５のブロック５２０を参照する。組立支柱６３０が、フロアグリッド６２０に取り付けられ、支柱６３０が、キール構造体６１０のパネル上に降ろされる。フロアグリッド６２０は、フロアビームと、垂直支柱と、他の構成要素（たとえば、シートトラック、フロアフィッティング、肋材）とを備える。組み立てられた構造体が、キール構造体６１０の上に配置され、その上に降ろされ、組立支柱６３０が、キール構造体６１０に締結される。

図６Ｃおよび６Ｄ、ならびに図５のブロック５３０を参照する。下側（たとえばサイド）パネル６４０が、フロアグリッド６２０のフロアビームに搭載され、組み付けられる。支柱６３０、キール構造体６１０、および架台１３０が、下側パネル６４０を支持するために使用される。一部の実施形態では、下側パネル６４０は、一体の構造体として搭載することができる。（図２Ｊ、２Ｋ、および２Ｌに示される一部の例では、下側パネルは分割して搭載されている。）図６Ｃおよび６Ｄに示される例では、左側の下側パネル６４０が搭載され、取り付けられ（図６Ｃ）、次いで、右側の下側パネル６４０が搭載され、取り付けられる（図６Ｄ）。スプレッダバー６５０を、下側パネル６４０の自由両端部を支持するために使用することができる。

図６Ｅおよび図５のブロック５４０を参照する。上側（たとえばクラウン）パネル６６０が搭載される。上側パネル６６０は、一体構造体として搭載することもでき、分割して（図２Ｍおよび２Ｎに示すように）搭載することもできる。図６Ｅでは、上側パネル６６０は、スプレッダバー６５０上に搭載され、下側パネル６４０に組み付けられている。

部品基準組立孔は、様々なパネルを配置するために使用することができる。第１の組の部品基準組立孔は、フロアグリッド６２０を組立支柱６３０上に配置するために使用することができ、第２の組の部品基準組立孔は、組立支柱６３０をキール構造体６１０上に配置するために使用することができ、第３の組の部品基準組立孔は、下側パネル６４０をフロアグリッド６２０上に配置するために使用することができ、第４の組の部品基準組立孔は、上側パネル６６０を下側パネル６４０に対して配置するために使用することができる。部品基準組立孔が一直線に整合されると、工員が部品基準組立孔を手作業でピン留めすることができる。

図５の方法に従うことによって、接合に先立ち、胴体部分の全体の外形が得られる。

一部の実施形態では、全ての部品基準組立孔は、胴体構造体の内部（大部分はフレーム、支柱、およびフロアビームなどの内側の補強構造体上）にあり、部品基準組立孔は、キール構造体または胴体スキンパネルのいずれの外部構造体上にも配置されていない。これら部品基準組立配置孔は、内部構造上に精密機械加工することができる。

一部の実施形態では、胴体セクションの前方および後方隔壁を初期位置合せ面として使用することができる。それら面は、隔壁とキール構造体との直角度関係を維持するために使用される。これによって、パネルの組立全体の結果が真の円筒形になることが保証される。

１１０ 施設
１２０ 組立床
１３０ 可動架台
１３０ａ 架台のセグメント
１３０ｂ 架台のセグメント
１３０ｃ 架台のセグメント
１３０ｄ 架台のセグメント
１３２ アーム
１３５ 無人搬送車
１４０ ガントリ
１５０ ロボット
１５０ａ 長身ロボット
１５０ｂ 短身ロボット
１６０ 制御センタ
２１０ 組立セル
２２０ 供給ラインエリア
２３０ ロボット保持エリア
３１０ エンドエフェクタ
３２０ 位置決めシステム
３２２ ｘ−ｙ−ｚ移動装置
３２４ 球面リスト
３２６ ロボットアーム
３３０ 無人搬送車
３４０ 視認システム
３５０ 制御装置
６１０ キール構造体
６２０ フロアグリッド
６３０ 組立支柱
６４０ 下側パネル
６５０ スプレッダバー
６６０ 上側パネル

Claims (10)

1. 航空機の胴体を組み立てる施設（１１０）であって、複数の可動架台（１３０）を備え、各架台が、胴体キール構造体（６１０）を支持し、パネル式胴体を単一の垂直組上げ状態で組み立てるように構成されている、施設（１１０）。
2. 胴体締結作業を行う複数のロボット（１５０）をさらに備え、前記ロボット（１５０）が、選択されたセル内へ移動可能である、請求項１に記載の施設（１１０）。
3. 前記ロボット（１５０）が、胴体の特徴を使用して個々の基準系を確立し、それら基準系に対してその後の移動およびロボット作業を行うようにプログラムされている、請求項２に記載の施設（１１０）。
4. それぞれの前記ロボット（１５０）が、胴体締結作業を行うエンドエフェクタ（３１０）と、前記エンドエフェクタ（３１０）を位置決めする位置決めシステム（３２０）と、一連の締結箇所を通して前記エンドエフェクタ（３１０）を移動させるように前記位置決めシステム（３２０）を制御し、前記一連のそれら箇所で前記締結作業を行うように前記エンドエフェクタ（３１０）を制御するべくプログラムされている制御装置（３５０）とを備える、請求項２または３に記載の施設（１１０）。
5. 胴体パネルおよび他の構造体を、前記施設（１１０）を横切って選択された架台（１３０）へ移動させるガントリ（１４０）をさらに備える、請求項２ないし４のいずれか一項に記載の施設（１１０）。
6. 前記架台（１３０）、前記ガントリ（１４０）、および前記ロボット（１５０）の配置、シーケンス、および作動を制御する手段（１６０）をさらに備える、請求項５に記載の施設（１１０）。
7. 前記配置、シーケンス、および作動が、１組の前記ロボット（１５０）を使用して第１のセルで締結作業を行い、次いで、前記第１のセル（２１０）での前記締結作業が完了した後、前記１組を第２のセル（２１０）へ移動させることを含む、請求項６に記載の施設（１１０）。
8. 前記手段（１６０）が、前記ガントリ（１４０）、架台（１３０）、およびロボット（１５０）を制御して、
   キール構造体（６１０）を前記架台（１３０）の１つの上に搭載し、
   前記キール構造体（６１０）上に配置される支柱（６３０）を有するフロアグリッド（６２０）を前記キール構造体（６１０）上に搭載し、
   前記架台（１３０）の１つ、前記フロアグリッド（６２０）、および前記キール構造体（６１０）を使用して下側パネル（６４０）を支持しながら、前記下側パネル（６４０）を前記フロアグリッド（６２０）上に搭載する
   ようにプログラムされている、請求項６または７に記載の施設（１１０）。
9. 複数の航空機胴体を組み立てる方法であって、可動架台（１３０）を組立床（１２０）上の様々な箇所へ移動させるステップと、前記胴体の配置を変えずにパネル式胴体を上方へ組み立てるために、前記架台（１３０）を使用するステップとを含む方法。
10. 各パネル式胴体を組み立てるステップが、
    選択された架台（１３０）上にキール構造体（６１０）を搭載するステップと、
    支柱（６３０）をフロアグリッド（６２０）にピン留めするために部品基準組立孔を使用するステップと、
    前記フロアグリッド（６２０）および支柱（６３０）を前記キール構造体（６１０）上に位置決めし、前記支柱（６３０）を前記キール構造体（６１０）にピン留めするために部品基準組立孔を使用するステップと、
    下側パネル（６４０）を支持するために前記架台（１３０）、前記フロアグリッド（６２０）、および前記キール構造体（６１０）を使用しながら、下側パネル（６４０）を前記フロアグリッド（６２０）上にピン留めするために部品基準組立孔を使用するステップと
    を含む、請求項９に記載の方法。