JP2018086644A - 可変半径印刷ヘッドエンドエフェクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】大型構造物の表面処理の自動化する表面処理アセンブリの提供。
【解決手段】輪郭形成された表面を処理するための表面処理アセンブリ60は、少なくとも第1の輪郭形状及び第2の輪郭形状を有する調節可能な基部を含む。表面処理アセンブリは、調節可能な基部に連結されている複数のアプリケータヘッドを更に含む。更に、各アプリケータヘッドは、輪郭形成された表面48に表面処理を適用するように構成される。更に、表面処理アセンブリ60は、調節可能な基部に動作可能に連結されるアクチュエータを含み、アクチュエータは、第1の輪郭形状と第2の輪郭形状との間で調節可能な基部を操作するように構成される表面処理アセンブリ。
【選択図】図2

Description

本開示は、一般に、自動表面処理システム及び方法に関し、より具体的には、輪郭形成された表面に対する自動表面処理システム及び方法に関する。
民間航空機などの機械の構造表面を処理及びコーティングするプロセスは、長く、費用がかかる。表面処理は、様々な大型の輪郭形成された表面を含む構造表面のコーティングを必要とすることが多い。更に、構造表面をコーティングすることは、装飾塗装を適用するだけではなく、エンジニアリング特性に対する多層コーティングを適用することを含む。装飾塗装は、一連のマスキング作業、更にその後、必要とされる場合には着色された塗料又はコーティングの適用を要する複雑なプロセスを使用して適用される。これらのマスキング作業及び塗装作業は、外面処理が完了するまで、連続的に繰り返される。したがって、様々な輪郭形成された表面を有する大きなエリアでのこれらのプロセスは、かなりの量の時間と資源を必要とする。
本開示の1つの態様によれば、輪郭形成された表面を処理するための表面処理アセンブリが開示される。表面処理アセンブリは、少なくとも第1の輪郭形状及び第2の輪郭形状を有する調節可能な基部を含む。表面処理アセンブリは、調節可能な基部に連結されている複数のアプリケータヘッドを更に含む。更に、各アプリケータヘッドは、輪郭形成された表面に表面処理を適用するように構成される。更に、表面処理アセンブリは、調節可能な基部に動作可能に連結されるアクチュエータを含み、アクチュエータは、第1の輪郭形状と第2の輪郭形状との間で調節可能な基部を操作するように構成される。
本開示の別の態様によれば、輪郭形成された表面のターゲットエリアを処理するための方法が開示される。輪郭形成された表面のターゲットエリアを処理する方法は、調節可能な基部の上に複数のアプリケータヘッドを設けることであって、各アプリケータヘッドが郭形成された表面に表面処理を適用するように構成されている、設けることを含む。輪郭形成された表面のターゲットエリアを処理する方法は、輪郭形成された表面の既存の形状を決定することと、輪郭形成された表面の決定された既存の形状に基づき、アクチュエータで所望の輪郭形状に調節可能な基部を操作し、これにより、輪郭形成された表面の形状にしたがって、アプリケータヘッドをターゲットエリアに隣接して位置付けることとを更に含む。加えて、輪郭形成された表面のターゲットエリアを処理する方法は、輪郭形成された表面のターゲットエリアに表面処理を適用するために、複数のアプリケータヘッドを選択的に操作することを含む。
本開示の更に別の態様によれば、飛行機の外面を処理するための表面処理システムが開示される。表面処理システムは、少なくとも第1の半径及び第2の半径を有する調節可能な基部を含む。表面処理システムは、調節可能な基部に連結された複数のアプリケータヘッドであって、飛行機の外面に表面処理を適用するように各々が構成されているアプリケータヘッドを更に含む。更に、アクチュエータは、調節可能な基部に動作可能に連結され、少なくとも第1の半径と第2の半径との間で調節可能な基部を操作するように構成されている。加えて、表面処理システムは、アクチュエータに通信可能に接続されているコントローラを含み、コントローラは、アクチュエータを操作して、調節可能な基部を第1の半径又は第2の半径に対して操作し、複数のアプリケータヘッドを選択的に操作し、飛行機の外面に表面処理を適用するようにプログラムされている。
本明細書で開示される特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において独立して達成できるか、又は更なる詳細が以下の説明及び図面を参照してよりよく理解され得る更に他の実施形態において組み合わされ得る。
本開示により構成された例示的ビークルの透視図である。 本開示による、例示的な輪郭形成された表面及び表面処理アセンブリの透視図である。 本開示による例示的な表面処理アセンブリの透視図である。 本開示による表面処理アセンブリの別の実施形態の側面図である。 本開示による表面処理アセンブリの追加の実施形態の別の側面図である。 本開示による表面処理アセンブリの追加の実施形態の別の側面図である。 本開示による例示的な制御及び通信システムの概略図である。 本開示による輪郭形成された表面を処理する例示的方法を示すフローチャートである。
図面は、必ずしも縮尺通りではなく、開示された実施形態は図式的に、概略的に、場合によっては部分的に示されていることを理解すべきである。場合によっては、開示されている方法及び装置の理解には必要のない詳細事項や、理解することが困難なその他の細部を示す詳細事項については省略されることがある。以下の詳細な説明は単なる例示であって、その用途又は使用を限定するものではないことを更に理解すべきである。したがって、本開示は、例示的な実施形態でのみ図示及び記載された説明の便宜を目的とするものであるが、多数の他の実施形態において、及び本明細書に図示又は記載されていない様々なシステム及び環境内で実施され得る。
以下の詳細な説明は、本開示を実施するための方法及びデバイスの両方を提供することを意図している。開示の実際の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定されるとおりである。
図1を参照すると、ビークル20が示されている。ビークル20の1つの非限定的例は航空機であるが、本開示は、他の種類のビークル及び機械にも適用される。図示されるように、ビークル20は、胴体24、翼26、及び尾部28を含む機体26で構成される。幾つかの実施形態では、一又は複数の推進ユニット30は、ビークル20を進行方向に推進するために、各翼26に連結される。更に、翼26は、胴体24に固定して取り付けられ、推進ユニット30は、翼26の下面に取り付けられるが、推進ユニット30の他の取付位置も可能である。幾つかの実施形態では、翼26は、胴体24に沿って実質的に中心位置に位置付けられ、翼26は、複数のフラップ32、前縁デバイス34、及び周縁デバイス36(即ち、ウィングレット)を含むように構成される。更に、ビークル20の動作中に、フラップ32、前縁デバイス34及び周縁デバイス36は、ビークル20を制御及び安定させるために、複数の位置で調節可能である。例えば、フラップ32及び前縁デバイス34は、翼26の所望のリフト特性を生成するために幾つかの異なる位置で調節可能である。加えて、機体22の尾部28は、エレベータ38、方向舵40、垂直安定板フィン42、及び水平安定板44などのビークル20の他の安定機能及び操縦機能を提供する構成要素を含む。
図2は、尾部28が取り付けられた状態の胴体24の1つの非限定的な例を示す。概して、ビークル20の胴体24及び他の構成要素は、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、炭素複合体、又は他の既知の材料から構成される。更に、胴体24は、ビークル20の管状構造を形成する。幾つかの実施形態では、ノーズ部分46は、胴体24の前部として設計され、尾部28は、胴体24の後部として設計されている。加えて、胴体24は、ノーズ部分46と尾部28との間の胴体24の長さに沿って変化する寸法及びトポグラフィーを示す管状構造である。結果として、胴体24は、輪郭形成された外形又は表面48を有すると記載されることが多い。1つの実施形態では、輪郭形成された表面48は、胴体24及び他のビークル20の構成要素の一連の変化する表面寸法によって形成された種々の表面外形を含む。例えば、胴体24に沿ってノーズ46から尾部28まで輪郭形成された表面48を移動させることにより、例えば限定されないが、直径の増減、凸面、凹面、又はそのような表面幾何学形状及び外形若しくはこれらの組み合わせなどの、幾何学形状及び外形の変化が表れる。
ビークル20製造及び/又は点検中に、胴体24、及び他のビークル構成要素は、作業エリア50内に位置付けられ、一又は複数の製造及び/又は予定された点検ステップに備えられる。幾つかの実施形態では、ビークル20の製造及び/又は点検は、胴体24、翼26、尾部28、又はビークルの他の部分に沿って輪郭形成された表面48に表面処理を適用することを含む。一般に、輪郭形成された表面48の表面処理は、輪郭形成された表面48の洗浄、研磨、下塗り、塗装、保護、修理、又は他の既知の表面処理のうちの一又は複数を含む。更に、表面処理の1つの非限定的例は、装飾塗装コーティングを含み、このコーティングは、ビークル20が直面するひどい環境条件からの表面を保護するだけでなく、胴体24での装飾設計を形成し、1つのビークル20を別のビークルとから識別及び区別する助けとなる。
図2に更に示されるように、胴体24は、ビークル20への翼26及び他の構成要素の取り付け又はそうでなければ連結前に、胴体24を作業エリア50内に位置付けることによって表面処理に備えられる。しかしながら、これらに限定されないが、ビークル20の点検又は保守中などの代替的実施形態において、翼26、尾部28及びビークル20に既に取り付けられている他の構成要素に表面処理が可能である。表面処理の開始に先立ち、胴体24は、複数の自動案内されたビークル52(AGV)により作業エリア50に運ばれる。AGVは、十分な支持を提供するために胴体24の下面に沿って位置付けられ、胴体24を適所に移動させるように構成される。図2は4つのAGV52の使用を示しているが、他の数(即ち、それ以下又はそれ以上)のAGV52も確かに可能である。
AGV52が胴体を作業エリア50内に移動させた後に、表面処理中に支持を提供するために、一又は複数の構造が胴体24の下面に沿って位置付けられる。幾つかの実施形態では、ノーズ支持構造54は、胴体24のノーズ部分46の下面に位置付けられ、中心支持構造56は、胴体24の中心部分の下に位置付けられる。加えて、ノーズ支持構造54及び中心支持構造56が図2に示されているが、一又は複数の追加の支持構造を、支持を必要とする胴体24に沿って他の場所、例えば限定されないが、尾部28の下などに載置することができる。
1つの非限定的実施形態では、ノーズ構造54及び中心支持構造56は、一組の支持構造レール58によってスライド可能に支持され、支持構造レール58に沿ってスライドし、胴体24の下に位置付けられて、胴体24又はビークル20の他の構成要素が適切に支持されることを確実にする。更に、ノーズ構造54及び中心支持構造56は、AGV52に干渉せずに、支持構造レール58に沿って移動できるように構成される。その結果、AGV52は、表面処理中に、ノーズ支持体54及び中心支持構造56と共に使用可能となり、胴体24又はビークル20の他の構成要素を支持する。図2は、胴体24及びビークル20の他の構成要素を運搬及び支持するためのAGV52、ノーズ構造54及び中心支持構造56を図示しているが、当業者には、胴体24及びビークル20の他の構成要素の位置付け、支持及び運搬の他の方法が可能であることが明らかだろう。
図2に更に示されるように、作業エリア50には、ビークル20の輪郭形成された表面48を処理するように構成されている表面処理アセンブリ60が装備されている。幾つかの実施形態では、表面処理アセンブリ60は、作業エリア50内で表面処理アセンブリ60を支持し移動させるように構成されているガントリ62に取り付けられている。1つの非限定的例において、ガントリ62は、表面処理中に胴体24又はビークル20の他の構成要素を収容する作業エリア50の長さL−Lを進行する高架構造に取り付けられる。ガントリ62は、表面処理アセンブリ60がビークル20の輪郭形成された表面48を処理する際に、作業エリア50の長さL−Lに沿って表面処理アセンブリ60を移動させるように構成される。
代替的には、ガントリ62を使用する代わりに、表面処理アセンブリ60は、胴体を作業エリア50から出し入れするために使用されるAGVに類似した、表面処理AGV64に装着される。表面処理AGV64は、表面処理アセンブリ60がビークル20の輪郭形成された表面48を処理する際に、作業エリア50の長さL−Lに沿って移動するように構成される。1つの実施形態では、表面処理AGV64は、胴体24に沿って横方向に位置付けられ、作業エリア50の長さL−Lに沿って進行するように構成されている、一組のAGVレール65に連結される。更に、幾つかの実施形態は、胴体24がAGVレール65の間に位置付けられ、実質的にそれらの間の中心に存在可能となるように、作業エリア50内で間隔を空けて配置される二組のAGVレール65を含む。その結果、一又は複数の表面処理アセンブリ60は、輪郭形成された表面48の表面処理中に胴体24の各側面に位置付け可能となる。代替的実施形態では、表面処理AGV64は、AGVレール65に装着する必要のない一組の車輪又は他の地面係合要素で構成され、表面処理アセンブリ60がビークル20の輪郭形成された表面48を処理する間に、作業エリア50のフロアに沿って走行する。
ここで図3を参照すると、表面処理アセンブリ60の1つの例が示される。表面処理アセンブリ60は、調節可能な基部66、複数の表面処理アプリケータヘッド68、及び表面処理アセンブリ60の調節可能な基部66に連結された少なくとも1つの作動デバイス70を含む。少なくとも1つの作動デバイス70は、ビークル20の胴体24の輪郭形成された表面48又は他の構成要素に沿って対面した、種々の表面幾何学形状(即ち、半径が増減したり、表面に凹凸があったりする形状)に一致し追従するために、表面処理アセンブリ60の調節可能な基部66を適合させるように構成される。更に、例示的構成では、調節可能な基部66が、複数の表面処理アプリケータヘッド68を表面処理アセンブリ60に取り付けるための装着スペース72を画定する2つのフレキシブルな支持ストリップ71を含むように示されている。その結果、調節可能な基部66、複数の表面処理アプリケータヘッド68、及び少なくとも1つの作動デバイス70を含む表面処理アセンブリ60は、輪郭形成された表面48に沿って対面した複雑な幾何学形状に対して汎用性と弾力性のある応答が可能になるように構成される。
加えて、表面処理アプリケータヘッド68は、フレキシブルな支持ストリップ71に取り付けられ、装着スペース72内に配置され、表面処理アプリケータヘッド68がアプリケータヘッドアレイ74を形成する。1つの非限定的例では、表面処理アプリケータヘッド68は、千鳥状の形態で配置され、表面処理アプリケータヘッド68の各々が、独立して制御可能に構成される。更に、アプリケータヘッドアレイ74の表面処理アプリケータヘッド68の千鳥状の配置により、表面処理アセンブリ60が、輪郭形成された表面48の様々な表面幾何学形状にしたがって、表面処理アプリケータヘッド68の配向に対してリアルタイムの調節を行うことが可能になる。加えて、アプリケータヘッドアレイ74の千鳥状の構成は、表面処理アプリケータヘッド68の重なり及び/又は冗長性を提供し、これにより表面処理アセンブリ60は、輪郭形成された表面48全域に均一のコーティングを提供し、胴体24の半径及び外径の変化、及び/又はそのような状況を考慮することが可能になる。
上記のように、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71は、少なくとも1つの作動デバイス70とともに作動し、輪郭形成された表面48の可変幾何学形状にしたがって表面処理アセンブリ60を調節し及び/又は適合させるように構成される。その結果、実施形態において、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71は、炭素繊維、ガラス繊維、又は類似の材料を含むフレキシブルな複合材料から形成される。更に、作動デバイス70は、輪郭形成された表面48の様々な幾何学形状及び寸法に従って、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71を調節するように構成される。
図3に更に示されるように、少なくとも1つの作動デバイス70の1つの非限定的例は、調節可能な基部66に連結されたはさみ型の機械アクチュエータ、及び表面処理アセンブリ60のフレキシブルな支持ストリップ71を含む。表面処理アセンブリ60が輪郭形成された表面48に沿って移動する際に、ハサミ型の作動デバイス70は、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71を作動させ、半径を変化させ(即ち、増加又は減少させ)、及び/又は調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71の他の寸法を調節する。調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71のそのような作動及び調節により、表面処理アセンブリ60は、輪郭形成された表面48の複雑なトポグラフィーに追従可能となる。その結果、表面処理アプリケータヘッド68は、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71の作動に従って位置付け及び配向され、胴体24の輪郭形成された表面48に対して適切に位置付けられる(即ち、垂直に/直交して位置付けられる)ことが保証される。
ここで図4を参照すると、代替的な調節可能な基部、代替的なフレキシブルな支持ストリップ及び/又は代替的な作動デバイスを使用する表面処理アセンブリ60の代替的な実施形態が示されている。例えば、表面処理アセンブリ60は、例えば限定されないが、炭素繊維、ガラス繊維、又はニッケル−チタン合金(例えば、ニチノール)のような変形可能な金属合金、又は他のこのような変形可能な合金と組み合わされた他のこのような材料などの複合材料から成る複数の複合フレキシブル支持ストリップ78を含む、複合調節可能基部76を含む。表面処理アセンブリ60は、アプリケータヘッドアレイ74内に配置された複数の表面処理アプリケータヘッド68と、表面処理アセンブリ60の複合調節可能基部76及び複合フレキシブル支持ストリップ78に連結された少なくとも1つの複合作動デバイス80とを更に含む。
幾つかの実施形態では、複合調節可能基部76及び複合フレキシブル支持ストリップ78に含まれる変形可能な金属合金(即ち、ニッケル−チタン合金)は、スマート金属であるか、その形状を変えることができる形状記憶合金である。例えば、ニッケル−チタン合金の温度が特定の変形温度で制御されるとき、複合調節可能基部76は変形し、輪郭形成された表面48、又は他のそのような所望の形状に一致する。更に、ニッケル−チタン合金は、別の特定の温度で合金温度を制御すると、元の変形していない形状に回復可能である。
したがって、実施形態において、少なくとも1つの複合作動デバイス80は、温度調節デバイスとして構成され、複合作動デバイス80は、複合調節可能基部76及び複合フレキシブル支持ストリップ78に連結される。更に、複合作動デバイス80は、ニッケル−チタン合金の温度を上昇又は下降させるために、コントローラ96(図7)によって制御される。結果として、複合調節可能基部76及び複合フレキシブル支持ストリップ78は、ビークル20の輪郭形成された表面48の輪郭に追従するように、表面処理アセンブリ60を適合及び/又は変形させる。更に、複合調節可能基部76及び複合フレキシブル支持ストリップ78は、表面処理アセンブリ60に調節性能及びフレキシビリティ性能を提供し、これにより、表面処理アセンブリ60が、ビークル20の胴体24の輪郭形成された表面48又は他の構成要素に沿って対面した、トポグラフィー及び種々の表面幾何学形状(即ち、半径が増減したり、表面に凹凸があったりする形状)に一致し追従できるようになる。
図5を参照すると、表面処理アセンブリ60の追加の実施形態が示される。表面処理アセンブリ60は、調節可能な基部66と、2つ以上のフレキシブルな支持ストリップ71と、アプリケータヘッドアレイ74を形成するように構成されている複数の表面処理アプリケータヘッド68と、表面処理アセンブリ60の調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71に連結された少なくとも1つのリニア作動デバイス82とを含む。幾つかの実施形態では、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71は、炭素繊維、ガラス繊維、又は類似の材料を含むフレキシブルな複合材料から形成される。更に、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71は、少なくとも1つのリニア作動デバイス82とともに作動し、輪郭形成された表面48の可変幾何学形状にしたがって調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71を調節し及び/又は適合させるように構成される。
1つの非限定的例では、少なくとも1つのリニア作動デバイス82は、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71と直接接触するように位置付けられる。また、リニア作動デバイス82は、輪郭形成された表面48の様々な幾何学形状及び寸法に従って、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71を作動させるようにコントローラ96(図7)によって制御される。例えば、表面処理アセンブリ60が輪郭形成された表面48に沿って移動する際に、少なくとも1つのリニア作動デバイス82は、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71の輪郭を調節するために延びる及び/又は縮む。幾つかの実施形態では、少なくとも1つのリニア作動デバイス82は、半径を変え(即ち、増加又は減少させ)、及び/又は調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71の他の寸法を調節し、表面処理アセンブリ60が輪郭形成された表面48のトポグラフィーに追従することが保証される。その結果、表面処理アプリケータヘッド68は、調節可能な基部66及びフレキシブルなストリップ71の輪郭に従って位置付け及び配向され、胴体24の輪郭形成された表面48に対して適切に位置付けられる(即ち、垂直に/直交して位置付けられる)ことが保証される。
図6は、代替的な調節可能な基部、代替的なフレキシブルな支持ストリップ及び/又は代替的な作動デバイスを使用する表面処理アセンブリ60の追加の実施形態が示されている。図6の実施形態では、表面処理アセンブリ60は、2つ以上の磁気フレキシブル支持ストリップ86を含む、磁気複合調節可能基部84を含む。磁気複合調節可能基部84及び磁気フレキシブル支持ストリップ86は、炭素繊維、ガラス繊維、又は他のそのような材料、及び複合材料内に分散した磁気材料を含む複合材料から成る。表面処理アセンブリ60は、アプリケータヘッドアレイ74内に配置された複数の表面処理アプリケータヘッド68と、表面処理アセンブリ60の磁気複合調節可能基部84及び磁気フレキシブル支持ストリップ86を作動させるように構成された少なくとも1つの磁気作動デバイス88とを更に含む。
1つの非限定的例では、少なくとも1つの磁気作動デバイス88は、胴体24の輪郭形成された表面48に沿って配置された電磁石である。更に、少なくとも1つの磁気作動デバイス88は、磁気作動デバイス88が、表面処理アセンブリ60の磁気複合調節可能基部84及び磁気フレキシブル支持ストリップ86と相互作用するように配置される。少なくとも1つの磁気作動デバイス88は、一又は複数の磁気作動デバイス88の電磁石によって生成される磁場を調節するために、コントローラ96(図7)によって制御される。結果として、磁気複合調節可能基部84及び磁気複合フレキシブル支持ストリップ86は、ビークル20の輪郭形成された表面48の輪郭に追従するように、表面処理アセンブリ60を適合及び/又は変形させる。したがって、磁気複合調節可能基部84及び磁気複合フレキシブル支持ストリップ86は、表面処理アセンブリ60に調節性能及びフレキシビリティ性能を提供し、これにより、表面処理アセンブリ60が、ビークル20の胴体24の輪郭形成された表面48又は他の構成要素に沿って対面した、複雑なトポグラフィー及び種々の表面幾何学形状(即ち、半径が増減したり、表面に凹凸があったりする形状)に一致し追従できるようになる。
引き続き図2と共に図3を参照すると、表面処理アセンブリ60のアプリケータヘッドアレイ74は、複数の表面処理アプリケータヘッド68から成る。幾つかの実施形態では、複数の表面処理アプリケータヘッド68は、複数のインクジェットノズル又はその他の、例えば、ビークル20の胴体24の輪郭形成された表面48又は他の構成要素における表面コーティング(即ち、インク、下塗り、塗装、クリアコート)を拡散するように構成されている流体拡散デバイスなどである。更に、幾つかの実施形態では、調節可能な基部66及びフレキシブルな支持ストリップ71を補完するために、アプリケータヘッドアレイ74はまた、輪郭形成された表面48の変化する幾何学形状を考慮する調節性能を含む。1つの非限定的例では、複数の表面処理アプリケータヘッド68は、胴体24の輪郭形成された表面48の変化する寸法及び複雑なトポグラフィーに従って、独立して調節可能である。
例えば、アプリケータヘッドアレイ74及び複数の表面処理アプリケータヘッド68は、アプリケータヘッドアレイ74の複数の表面処理アプリケータヘッド68と胴体24の輪郭形成された表面48との間に特定の間隙を維持するために、独立して制御可能及び調節可能である。加えて、表面処理アプリケータヘッド68の各々は、複数の表面処理アプリケータヘッド68と胴体24の輪郭形成された表面48、又はビークル20の他の構成要素との間で垂直な又は直交する配向を維持するために、継続的にモニタリングされ調節される。従って、個々の制御性能及び調節性能を提供するために、アプリケータヘッドアレイ74及び複数の表面処理アプリケータヘッド68の幾つかの実施形態は、表面処理アセンブリ60の周囲に取り付けられ位置付けられた少なくとも1つの処理アセンブリセンサ90を含む。少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90は、アプリケータヘッドアレイ74、及び表面処理アプリケータヘッド68のうちの少なくとも1つの周囲に配置される。更に、表面処理アセンブリセンサ90の各々は、輪郭形成された表面48及び周囲エリアの表面トポグラフィーを走査し収集するように構成される。表面処理アセンブリセンサ90は、メトロロジー及び他の表面外形データ、例えば限定しないが、表面画像データ、場所/位置データ、高感度データ、角度配向データ、並びに表面処理アセンブリ60の制御及び調節に関する任意のその他のデータなどを収集するように構成される。更に、幾つかの実施形態では、表面処理アセンブリセンサ90は、コントローラ96(図7)に通信可能に接続され、コントローラ96は、表面処理アセンブリセンサ90の各々によって収集されるデータを受信する。
引き続き図3を参照しつつ図2に戻ると、表面処理アセンブリ60は、ビークル20の胴体24の輪郭形成された表面48又は他の構成要素に表面処理層92を適用する。1つの実施形態では、アプリケータヘッドアレイ74の複数の表面処理アプリケータヘッド68は、輪郭形成された表面48に表面処理層92を適用する。表面処理アセンブリ60は、尾部28から胴体24のノーズ部分46まで、ガントリ62、表面処理AGV64、又は他のそのようなデバイスによって、輪郭形成された表面に沿って移動させられる。代替的には、表面処理アセンブリ60は、ガントリ62、表面処理AGV64、又は他のそのようなデバイスによって、胴体24に沿った中間的な場所に位置付けられ、アプリケータヘッドアレイ74の複数の表面処理アプリケータヘッド68は、胴体24の輪郭形成された表面48の少なくとも一部に表面処理層92を適用する。
表面処理アセンブリ60は、単独又は組み合わせて表面処理層92を構成する複数のコーティングを適用するように構成可能である。例えば、表面処理アセンブリ60は、複数の表面コーティング、例えば限定しないが、表面保護層、接着促進層、下塗り層、ベースコート層、トップコート層、クリアコート層、装飾塗装コーティング、又は他の既知のコーティングなどを適用可能である。更に、表面処理アセンブリ60は、表面処理アセンブリ60が胴体24の輪郭形成された表面48に沿って移動する際に、表面処理層92を輪郭形成された表面48にシングルパスで射出、噴霧、又は適用するように構成される。加えて、表面処理アセンブリ60の作動及び調節により、輪郭形成された表面48に沿って対面した複雑な幾何学形状及び輪郭に対して汎用性と弾力性のある応答が可能になる。幾つかの実施形態では、表面処理アセンブリ60によって提供された調節性能は、輪郭形成された表面48を処理するために必要とされる時間量を短縮するだけではなく、表面処理層92の適用の精度を向上させる。
幾つかの実施形態では、表面処理層92は、単一の表面コーティングから成り、輪郭形成された表面48に沿ってシングルパスで分散させる。しかしながら、必要であれば、輪郭形成された表面48に沿って表面処理層92を適用するために、回数を追加してパスが行われる。1つの非限定的例では、表面処理アセンブリ60は、表面処理層92を形成するために組み合わせた複数のコーティングを適用するように構成される。表面処理アセンブリ60は、胴体の輪郭形成された表面48に沿って一度に1つのコーティングを分散させる。その結果、表面処理アセンブリ60は、表面処理層92を含む複数のコーティングの各々を分散させるために、一又は複数のパスを行う。代替的には、2以上の表面処理アセンブリ60は、2以上の表面処理アセンブリ60の各々が、表面処理層92を含む複数のコーティングを分散させるために、胴体24の輪郭形成された表面48に沿って移動する際に、単一のコーティングを各々が適用するように構成される。
図2から図6までを引き続き参照するが、図7は、表面処理アセンブリ60を動作及びモニタリングするように構成されている制御及び通信システム94の概略を示している。制御及び通信システム94は、コントローラ96と、コントローラ96に通信可能に接続されている入出力端子98から成る。更に、コントローラ96は、アプリケータヘッドアレイ74及び複数の表面処理アプリケータヘッド68の移動及び調節を制御するだけではなく、表面処理アセンブリ60の移動を制御するようにプログラムされる。幾つかの実施形態では、コントローラ96及び入出力端子98は、作業エリア50から離れて位置する。その結果、コントローラ96、入出力端子98及び表面処理アセンブリ60の間の通信は、無線周波数ネットワーク、コンピュータデータネットワーク、Wi−Fiデータネットワーク、携帯電話データネットワーク、衛星データネットワーク、又は任意の他の既知のデータ通信ネットワークを使用して確立される。代替的には、コントローラ96及び入出力端子98は、作業エリア50で近位に位置し、かつ表面処理アセンブリ60に隣接した位置にセットアップされるように構成される。近位に位置する構成では、コントローラ96及び入出力端子98はなおも、無線周波数ネットワーク、コンピュータデータネットワーク、Wi−Fiデータネットワーク、携帯電話データネットワーク、衛星データネットワーク、又は任意の他の既知の通信ネットワークを使用して通信するように構成され得る。
制御及び通信システム94のユーザ、例えば、オペレータ、スーパーバイザー、又は他の関与する人などは、入出力端子98を使用して、コントローラ96にアクセスすることができる。幾つかの実施形態では、入出力端子98によって、キーボード、マウス、ダイアル、ボタン、タッチスクリーン、マイクロフォン又は他の既知の入力デバイスを介して、命令および他の指示が入力可能になる。更に、制御及び通信システム94並びにコントローラ96によって生成されるデータ及び他の情報は、モニタ、タッチスクリーン、スピーカ、プリンタ、又はユーザ用の他の既知の出力デバイスを通して入出力端子98に出力されることになる。幾つかの実施形態では、入出力端子98は、ワイヤ結合を通してコントローラ96に通信可能に接続される。代替的には、入出力端子98は、無線通信ネットワーク、例えば、Bluetooth、近距離無線通信、無線周波数ネットワーク、コンピュータデータネットワーク、Wi−Fiデータネットワーク、携帯電話データネットワーク、衛星データネットワーク又は任意の他の既知のデータ通信ネットワークなどを通して、コントローラ96に通信可能に接続される。幾つかの実施形態では、入出力端子98は、ハンドヘルドモバイルデバイス、例えば、タブレットコンピュータ、スマートフォンデバイス又は他のそのようなモバイルデバイスなどであり、ハンドヘルドモバイルデバイスは、コントローラ96に無線で接続される。その結果、制御及び通信システム94の一又は複数のユーザは、コントローラ96にアクセスすることができ、各ユーザは、コントローラ96及び/又は表面処理アセンブリ60から遠隔に位置している異なるハンドヘルド入出力端子98を有している。そのような構成より、胴体24の輪郭形成された表面48の処理中に、制御及び通信システム94をモニタリングし操作する際のフレキシビリティが可能になるだろう。
幾つかの実施形態では、制御及び通信システム94のコントローラ96は、ユーザが表面処理アセンブリ60を管理及び制御できるようにする制御機構及び/又はソフトウェアを実行可能な一又は複数のコンピューティングデバイスから成る。コントローラ96の一又は複数のコンピューティングデバイスは、作業エリア50内で表面処理アセンブリ60を移動させるために、ガントリ62、表面処理AGV64、又は他の移動デバイスの移動を制御するようにプログラムされる。更に、コントローラ96の一又は複数のコンピューティングデバイスは、表面処理アセンブリ60の作動及び調節を制御し、輪郭形成された表面48で表面処理層92の適用を制御するようにプログラムされる。制御及び通信システム94の1つの例示的適用では、ユーザは、コントローラ96及び入出力端子98を使用することができ、表面処理アセンブリ60が輪郭形成された表面48に沿って表面処理層92を適用する間に従うためのパターン又はプロセスをプログラムする。更に、通信ネットワークを使用した、コントローラ96、入出力端子98、及び表面処理アセンブリ60の通信可能な接続は、双方向の通信を可能にし、よって、コントローラ96によって送信された命令が、表面処理アセンブリ60によって受信され、表面処理アセンブリ60によって収集されたデータは、コントローラ96に送信され、コントローラ96によって受信される。
実施形態において、少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90は、表面処理アセンブリ60内に組み込まれ、コントローラ96及び入出力端子98に通信可能に接続される。加えて又は代替的に、複数の表面処理センサ90は、表面処理アセンブリ60の様々な位置に装着される。表面処理アセンブリセンサ90によって収集されたデータは、コントローラ96に送信され、コントローラ96によって利用される。更に、コントローラ96は、複数のセンサ90によって収集されたデータからの情報を蓄積、分析及び抽出し、抽出した情報を使用して表面処理アセンブリ60を制御及び調節するようにプログラムされる。例えば、少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90は、センサ、例えば限定されないが、視覚センサ(即ち、カメラ)、レーザスキャニングトポグラフィー及び表面高さ感知センサ(即ち、LIDAR)、並びに他のそのような表面メトロロジーセンサなどを含む。
更に、少なくとも1つの表面処理センサ90及びコントローラ96は、動作可能に連結され、したがって、それらは、一緒に動作することが可能になり、胴体24の半径の変化を検出し、輪郭形成された表面48の画像データ及び視覚データを収集し、輪郭形成された表面48のトポグラフィカルなマップを提供し、表面処理アセンブリ60の位置データ及びロケーションデータを提供し、少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90によって収集された任意の他の表面データを提供する。収集されたデータは、次いで少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90によって送信され、コントローラ96によって受信され、コントローラ96の制御機構及び/又はソフトウェアは、そのデータを利用して、表面処理アセンブリ60の制御及び動作に対する調節を行うことが可能になる。加えて、ユーザは、入出力端子98において少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90によって収集されたデータを見ることができ、必要であれば、コントローラ96から表面処理アセンブリ60まで送信された制御命令に対して調節を行うことができる。幾つかの実施形態では、制御及び通信システム94は、表面処理アセンブリ60と制御及び通信システム94との間で確立した双方向の通信リンクを通して、表面処理アセンブリ60に対する調節をリアルタイムで行うことができる。
ここで、引き続き図1から図7を参照しつつ、図8を参照すると、輪郭形成された表面を処理する例示的な表面処理方法又はプロセス100を示すフローチャートが示されている。輪郭形成された表面処理プロセス100の第1のブロック102では、飛行機の胴体24などの輪郭形成された表面48を有する構造が、表面処理に対して調整され、作業エリア50内に位置付けられる。1つの非限定的例では、表面調整は、輪郭形成された表面48における任意の保護コーティング又は以前に適用されたコーティングの除去、処理対象ではない輪郭形成された表面48の幾つかのエリアのマスキング、輪郭形成された表面48の研磨、洗浄及び乾燥、並びに輪郭形成された表面48の処理前に必要な任意の他の表面調整を含む。更に、輪郭形成された表面処理プロセス100の開始前に、輪郭形成された表面48を含む構造(即ち、胴体24)は、作業エリア50内の処理位置に移動される。1つの非限定的例では、胴体24は、一又は複数のAGV52によって作業エリア内に転置され、ノーズ支持構造54、中心支持構造56、又は他の支持構造まで運ばれる。表面処理中に、胴体24は、ノーズ支持構造54、中心支持構造56、一又は複数のAGV52、及び必要とされる任意の他の支持構造によって支持される。
輪郭形成された表面処理プロセス100の次のブロック104では、構造処理アセンブリ60は、作業エリア50内に位置付けられ、胴体24の輪郭形成された表面48に沿って調節及び位置合わせされる。1つの非限定的例において、表面処理アセンブリ60の調節及び位置合わせ中に、少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90は、輪郭形成された表面48の表面トポグラフィーデータを走査及び収集するように構成される。表面トポグラフィーデータは、次いで、制御及び通信システム94のコントローラ96に送信され、制御及び通信システム94のコントローラ96によって受信され、アプリケータヘッドアレイ74及び複数の表面処理アプリケータヘッド68の命令及び制御パラメータを調節し、表面処理層92の均一の適用を保証するために用いられる。幾つかの実施形態では、表面処理層92は、複数の保護材料及び調整材料、並びにコーティング、例えば限定されないが、表面保護コーティング、接着促進コーティング、下塗り材コーティング、ベースコートコーティング、ゾルゲルコーティング、最上層コーティング、装飾塗装コーティング、クリアコーティング、及び/又は他の保護コーティング及び/又は調整コーティングなどのうちの少なくとも1つである。
次のブロック106によれば、表面処理層92の適用前に、表面処理アセンブリ60が輪郭形成された表面48に対して正しく調節及び位置合わせされていることを確認するために、調節チェックが行われる。幾つかの実施形態では、調節チェックは、輪郭形成された表面48とアプリケータヘッドアレイ74の各表面処理アプリケータヘッド68との間の適切に分散した間隙を確認することを含む。加えて、調節チェックは、各表面処理アプリケータヘッド68が、輪郭形成された表面48に対して垂直な配向又は直交する配向にあることを確認する。輪郭形成された表面48に対する表面処理アセンブリ60の適切な調節及び位置合わせが上手くいかないと、表面処理層92の不均一な適用、又は他の欠陥が生じることになるだろう。したがって、検査がコントローラ96に入力される一組の所定の調節基準を損なう場合、次に表面処理アセンブリ60は、任意の調節エラーを訂正するために、アプリケータヘッドアレイ74の複数の表面処理アプリケータヘッド68の調節を続ける。幾つかの実施形態では、表面処理アセンブリのオペレータ又は他のユーザには、調節エラーが通知され、表面処理アセンブリ60の必要な調節及び位置合わせを行うよう指示されることになる。
表面処理アセンブリ60がいったん適切に調節及び位置合わせされると、次のブロック108において、表面処理アセンブリ60は、表面処理層92の適用を開始する。幾つかの実施形態では、表面処理アセンブリ60は、ビークル20の尾部28で表面処理層92の適用を開始し、胴体24のノーズ部分46に向かって移動する。表面処理アセンブリ60が胴体24に沿って移動する際に、アプリケータヘッドアレイ74の複数の表面処理アプリケータヘッド68は、複数の保護コーティング及び調整コーティング、例えば限定されないが、表面保護コーティング、接着促進コーティング、下塗り材コーティング、ベースコートコーティング、ゾルゲルコーティング、最上層コーティング、装飾塗装コーティング、クリアコーティング、及び/又は他の保護コーティング及び/又は調整コーティングなどのうちの1つを分散させる。代替的には、表面処理アセンブリ60は、尾部28とノーズ部分46との間の中間的な場所で表面処理層の適用を開始し、表面処理アセンブリ60は、指示された表面処理層92を分散させる。
次のブロック110において、表面処理アセンブリ60が輪郭形成された表面48に沿って移動する際に、少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90は、輪郭形成された表面48のトポグラフィーデータを走査及び収集し続ける。幾つかの実施形態では、少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90によって収集されたデータは、コントローラ96によって利用され、表面処理層92を分散させる際に表面処理アセンブリ60をリアルタイムで調節する。例えば、アプリケータヘッドアレイ74の各表面処理アプリケータヘッド68は、輪郭形成された表面48に垂直又は直交する配向を維持するように継続的に調節される。更に、コントローラ96は、表面処理アセンブリ60が胴体24の輪郭形成された表面48に沿って移動し続ける際に、少なくとも1つの表面処理アセンブリセンサ90によって収集される表面トポグラフィーデータを分析し続ける。
その結果、次のブロック112において、コントローラ96を含む、制御及び通信システム94は、各表面処理アプリケータヘッド68が適切に調節、位置合わせ及び配向されていることを確認するために、調節チェックを継続的に実行することになる。幾つかの実施形態では、表面処理アプリケータヘッド68の一又は複数の調節、位置合わせ及び/又は配向がずれている場合には、次に表面処理アセンブリ60が、これらの表面処理アプリケータヘッド68を再調節することになる。次のブロック114では、アプリケータヘッドアレイ74の位置合わせがずれていることが決定した場合、次に、表面処理アセンブリ60は、再調節を実行するために、胴体24の輪郭形成された表面48に沿った移動を停止する。幾つかの実施形態では、輪郭形成された表面を処理する方法100は、アプリケータヘッドアレイ74の再調節のためのブロック112に戻る。代替的実施形態では、表面処理アセンブリ60は、表面処理アセンブリ60の再調節及び再位置合わせを実行するために、より遅いペースで輪郭形成された表面48に沿って移動する。
表面処理アセンブリ60が継続的な調節、位置合わせ及び配向のチェックをパスすると仮定すれば、次のブロック116において、表面処理アセンブリ60は、輪郭形成された表面48に沿って移動する際に、表面処理層92の分散を継続することになる。次のブロック118では、表面処理アセンブリ60がノーズ部分46、又は胴体24に沿った他の予め決定された停止地点に到達すると、コントローラ96は、別の表面コーティングが必要であるかの決定を行う。別のコーティングが必要な場合、次に、1つの非限定的例では、輪郭形成された表面処理の方法100はブロック104に戻り、表面処理アセンブリ60が、指示された開始位置(即ち、ノーズ部分46、尾部28、又は代替的な予め決定された開始地点)に位置付けられ、胴体24の輪郭形成された表面48に沿って次のコーティングを分散させるための調整が行われる。幾つかの実施形態では、同一の表面処理アセンブリ60は、表面処理層92の後続のコーティング又は層を適用するために使用され、適用プロセスは、表面処理層92を含むコーティング又は層の全てが輪郭形成された表面48に適用されるまで繰り返される。代替的には、他の実施形態において、後続の層は、一又は複数の追加的方面処理アセンブリ60、又は他の表面処理機器を使用して、輪郭形成された表面48に適用される。表面処理層92を形成する所望のコーティング又は層のすべてがいったん適用されると、表面処理プロセスは完了し、胴体24は、次の製造ステップ又は点検ステップに移動する。
前述の詳細な説明はある特定の実施形態に関して与えられ提供されているが、本開示の範囲はそのような実施形態に限定されるべきではなく、有効化及びベストモードのためだけに提供されることを理解すべきである。本開示の範囲及び主旨は、具体的に開示され添付の特許請求の範囲に包含される実施形態よりも広い。更に、幾つかの特徴がある特定の実施形態と併せて記載されているが、これらの特徴は、それらが記載されている実施形態のみによる使用に限定されるのではなく、その代わりに代替的な実施形態と併せて開示される他の特徴と共に又はそれらと分離して使用されてもよい。

Claims (16)

  1. 輪郭形成された表面を処理するための表面処理アセンブリであって、
    少なくとも第1の輪郭形状及び第2の輪郭形状を有する調節可能な基部と、
    前記調節可能な基部に連結された複数のアプリケータヘッドであって、前記輪郭形成された表面に表面処理を適用するように各々が構成されている複数のアプリケータヘッドと、
    前記調節可能な基部に動作可能に連結され、前記第1の輪郭形状と前記第2の輪郭形状との間で前記調節可能な基部を操作するように構成されているアクチュエータと
    を備える表面処理アセンブリ。
  2. 前記アクチュエータが、前記調節可能な基部に動作可能に連結され、前記第1の輪郭形状と前記第2の輪郭形状との間で前記調節可能な基部を操作するように構成された一対のはさみアームを備える、請求項1に記載の表面処理アセンブリ。
  3. 前記アクチュエータが、前記調節可能な基部に動作可能に連結され、前記第1の輪郭形状と前記第2の輪郭形状との間で前記調節可能な基部を操作するように構成された複数のリニアアクチュエータを備える、請求項1に記載の表面処理アセンブリ。
  4. 前記調節可能な基部が複合材料を含む、請求項1に記載の表面処理アセンブリ。
  5. 前記複合材料が、複合樹脂に分散した磁気材料を含み、前記アクチュエータが、前記第1の輪郭形状と前記第2の輪郭形状との間で前記磁気材料及び前記複合樹脂を操作するように構成された少なくとも1つの電磁石を備える、請求項4に記載の表面処理アセンブリ。
  6. 前記輪郭形成された表面の既存の形状を検出し、輪郭データセットを生成するように構成されたセンサと、前記アクチュエータを操作して、前記輪郭データセットに基づき前記調節可能な基部を操作するように前記アクチュエータに通信可能に接続されたコントローラとを更に備える、請求項1に記載の表面処理アセンブリ。
  7. 前記複数のアプリケータヘッドが、装飾層である前記表面処理を前記輪郭形成された表面に適用するように構成された複数のインクジェット印刷ヘッドを備える、請求項1に記載の表面処理アセンブリ。
  8. 前記第1の輪郭形状が第1の半径を含み、前記第2の輪郭形状が第2の半径を含む、請求項1に記載の表面処理アセンブリ。
  9. 輪郭形成された表面のターゲットエリアを処理する方法であって、
    調節可能な基部の上に複数のアプリケータヘッドを設けることであって、各アプリケータヘッドが前記郭形成された表面に表面処理を適用するように構成されている、設けることと、
    前記輪郭形成された表面の既存の形状を決定することと、
    前記輪郭形成された表面の決定された前記既存の形状に基づき、アクチュエータで所望の輪郭形状に前記調節可能な基部を操作し、これにより前記アプリケータヘッドを前記ターゲットエリアに隣接して位置付けることと、
    前記輪郭形成された表面の前記ターゲットエリアに前記表面処理を適用するために、前記複数のアプリケータヘッドを選択的に操作することと
    を含む方法。
  10. 前記輪郭形成された表面の前記既存の形状を決定することが、前記輪郭形成された表面をセンサで走査することを含む、請求項9に記載の方法。
  11. 飛行機の外面を処理するための表面処理システムであって、
    少なくとも第1の半径及び第2の半径を有する調節可能な基部と、
    前記調節可能な基部に連結された複数のアプリケータヘッドであって、前記飛行機の前記外面に表面処理を適用するように各々が構成されている複数のアプリケータヘッドと、
    前記調節可能な基部に動作可能に連結され、少なくとも前記第1の半径と前記第2の半径との間で前記調節可能な基部を操作するように構成されたアクチュエータと、
    前記アクチュエータに通信可能に接続されたコントローラであって、
    前記アクチュエータを操作して、前記調節可能な基部を前記第1の半径又は前記第2の半径に対して操作し、前記複数のアプリケータヘッドを選択的に操作し、前記飛行機の前記外面に表面処理を適用するようにプログラムされたコントローラと
    を備える表面処理システム。
  12. 前記アクチュエータが、前記調節可能な基部に動作可能に連結され、少なくとも前記第1の半径と前記第2の半径との間で前記調節可能な基部を操作するように構成された一対のはさみアームを備える、請求項11に記載の表面処理システム。
  13. 前記アクチュエータが、前記調節可能な基部に動作可能に連結され、少なくとも前記第1の半径と前記第2の半径との間で前記調節可能な基部を操作するように構成された複数のリニアアクチュエータを備える、請求項11に記載の表面処理システム。
  14. 前記調節可能な基部が複合材料を含む、請求項11に記載の表面処理システム。
  15. 前記飛行機の前記外面の既存の形状を検出し、輪郭データセットを生成するように構成されたセンサを更に備え、前記コントローラが、前記アクチュエータを操作して、前記輪郭データセットに基づき、前記調節可能な基部を操作する、請求項11に記載の表面処理システム。
  16. 前記複数のアプリケータヘッドが、装飾層である前記表面処理を前記外面に適用するように構成された複数のインクジェット印刷ヘッドを備える、請求項11に記載の表面処理システム。
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