JP2019537105A - 関節式アーム及び工作機械を具備する装置及び対応する機械加工方法 - Google Patents

Abstract

工作機械（２８）は、関節式アーム（２６）によって支持され、少なくとも一つの開口部（３２）を画定するハウジング（３０）であって、開口部（３２）が機械加工されるべき表面（１６）に面して配置される機械加工位置に関節式アーム（２６）によって設置されることが意図されたハウジング（３０）と、ハウジングに固定された少なくとも三つの支持体であって、機械加工されるべき表面（１６）を機械加工位置に支持することが意図された少なくとも三つの支持体と、機械加工されるべき表面にハウジングを固定する取り付けシステム（５０）と、ハウジングに対して移動可能に取り付けられた少なくとも一つの支持部（５２）と、支持部（５２）に取り付けられるように設計された機械加工工具（５４）と、機械加工されるべき表面のハウジングに対する相対位置を示す位置パラメータを提供するように設計された少なくとも一つの位置センサ（５６）とを備える。装置は、支持部を作動させて移動命令に従って機械加工工具をハウジングに対して移動させるように設計された制御システムを備える。制御システムは位置パラメータを使用して移動命令を算出するように設計される。

Description

本発明は、物体、特に飛行機の翼の一部を機械加工するための装置に関し、物体は、機械加工されるべき表面、例えば検査孔の周囲を画定し、装置は工作機械を具備する。本発明は、対応する機械加工方法にも関する。

飛行機の翼は概して翼の下面（内弧面）に検査孔を具備する。これら検査孔は、通常、翼の残りの部分と連続的なカバーによって閉じられている。カバーが除去されると、検査孔は、例えばメンテナンスを行うために、翼の内部へのアクセスを提供する。

斯かる検査孔の周囲は、概して、翼の下部が既に組み立てられているときに機械加工される。このため、この部分は既に極めて広範である。このため、検査孔は、非常に広範な斜面上の例えば楕円形の開口部である。

機械加工されるべき検査孔の数は、典型的には数十の孔、例えば約３０である。工作機械は、予めプログラムされた経路に従うため、全ての場合において非常に正確に位置決めされなければならない。

各検査孔は概して最初に非常に高圧のウォータージェットカッターで作られる。その後、検査孔の縁を正確に機械加工する必要がある。

斯かる機械加工作業を行うために、開口部を画定するハウジングと、ハウジング内で移動可能に取り付けられた機械加工工具とを具備する工作機械を使用することが知られている。

第１の手順によれば、工作機械が、機械加工装置を収容する作業場に対して固定され、機械加工されるべき検査孔が開口部に面するまで翼が移動せしめられる。その後、翼が適切な手段によって固定され、ハウジングに対して機械加工工具を移動させることによって機械加工が行われる。しかしながら、翼の位置決めは複雑であり、全ての検査孔を処理するために翼を何回も移動させる必要がある。

第２の手順によれば、工作機械が、機械加工されるべき物体に固定されたシャーシに固定される。このことは、各検査孔を機械加工するために工作機械を移動させることを伴う。

このため、本発明の目的は、機械加工作業の品質要件に適合しつつ既存の装置よりも迅速な、物体、特に航空機の翼の一部を機械加工するための装置を提供することである。

この目的のために、本発明は、物体、特に航空機の翼の一部を機械加工するための装置であって、物体が、機械加工されるべき表面、例えば検査孔の周囲を画定し、装置が、関節式アームと、関節式アームによって支持された工作機械とを具備し、工作機械が、少なくとも一つの開口部を画定するハウジングであって、開口部が機械加工されるべき表面に面して配置される機械加工位置に関節式アームによって設置されることが意図されたハウジングと、ハウジングに固定された少なくとも三つの支持体であって、機械加工されるべき表面を機械加工位置に支持することが意図された少なくとも三つの支持体と、機械加工されるべき表面にハウジングを固定する取り付けシステムと、ハウジングに対して移動可能に取り付けられた少なくとも一つの支持部と、支持部に取り付けられるように設計された機械加工工具と、機械加工されるべき表面のハウジングに対する相対位置を示す位置パラメータを提供するように設計された少なくとも一つの位置センサ、例えばカメラとを備え、装置が、支持部を作動させて移動命令に従って機械加工工具をハウジングに対して移動させるように設計された制御システムであって、位置パラメータを使用して移動命令を算出するように設計された制御システムを更に具備する、装置に関する。

特定の実施形態によれば、装置は、技術的に実現可能な全ての組合せが考慮された以下の特徴のうちの１つ以上を含む。
支持体は、それぞれ、機械加工されるべき表面に支持体によってそれぞれ及ぼされる圧力を測定するように設計された歪みゲージを備える。
取り付けシステムは、ハウジングに固定され且つ機械加工位置において機械加工されるべき表面に押し付けられるように設計された少なくとも三つの吸着カップと、吸着カップと機械加工されるべき表面との間に真空を選択的に生成する少なくとも一つの真空生成部材とを具備する。
工作機械は少なくとも三つのテレメーターを更に具備し、少なくとも三つのテレメーターはそれぞれ少なくとも三つの距離パラメータを提供するように設計され、各距離パラメータはテレメーターのうちの一つと機械加工されるべき表面との間の距離をそれぞれ示す。
三つの支持体はそれぞれ実質的に三つの吸着カップの中央に配置される。
装置は、好ましくは実質的に機械加工工具と同じ位置において、支持部に取り付けられるように設計された少なくとも一つのプローブを更に具備し、制御システムは、機械加工されるべき表面を探査すべく支持部及びプローブを移動させ、機械加工されるべき表面の形状を示す形状パラメータを算出し、形状パラメータを考慮して機械加工工具のための移動命令を算出するように設計され、装置は、好ましくは、プローブ又は機械加工工具をそれぞれの格納位置に受け入れるように設計されたマガジンを具備する。

また、本発明は、物体、特に航空機の翼の一部を機械加工する方法であって、物体が、機械加工されるべき表面、例えば検査孔の周囲を画定し、方法が、関節式アームと、関節式アームによって支持された工作機械と、制御システムとを提供するステップであって、工作機械が、少なくとも一つの開口部を画定するハウジングと、ハウジングに固定された少なくとも三つの支持体と、取り付けシステムと、ハウジングに対して移動可能に取り付けられた少なくとも一つの支持部と、機械加工工具と、支持部に取り付けられた少なくとも一つの位置センサ、例えばカメラとを具備する、ステップと、支持部に機械加工工具を取り付けるステップと、開口部が機械加工されるべき表面に面して配置される機械加工位置にハウジングを関節式アームによって設置するステップであって、機械加工されるべき表面に三つの支持体を適用することを含むステップと、取り付けシステムを使用して、機械加工されるべき表面にハウジングを固定するステップと、機械加工位置における機械加工されるべき表面のハウジングに対する相対位置を示す位置パラメータを位置センサによって提供するステップと、位置パラメータを使用して制御システムによって機械加工工具のための移動命令を算出するステップと、制御システムによって支持部を作動させ、算出された移動命令に従って機械加工工具をハウジングに対して移動させるステップとを含む、方法に関する。

特定の実施形態によれば、方法は、技術的に実現可能な全ての組合せが考慮された以下の特徴のうちの１つ以上を含む。
三つの支持体が機械加工されるべき表面に適用されるとき、歪みゲージが、機械加工されるべき表面に支持体によってそれぞれ及ぼされる圧力を測定し、ハウジングが機械加工されるべき表面に固定されるとき、吸着カップが機械加工されるべき表面に適用される。
方法は、提供された工作機械が少なくとも三つのテレメーターを具備し、ハウジングを設置するステップが、テレメーターによって少なくとも三つの距離パラメータをそれぞれ提供することを含み、各距離パラメータがテレメーターのうちの一つと機械加工されるべき表面との間の距離をそれぞれ示すように行われる。
ハウジングを位置決めするステップは、ハウジングの接近段階において、距離パラメータを使用して機械加工されるべき表面に対するハウジングの向きを示す少なくとも一つのパラメータを制御システムによって算出し、向きのパラメータを考慮して制御システムによって関節式アームを制御し、位置センサを随意に使用して、機械加工されるべき表面に対するハウジングの位置に関する少なくとも一つのパラメータを算出し、位置のパラメータに従って制御システムによって関節式アームを制御するステップ、及び／又は、機械加工されるべき表面に第１の支持体を接触させ、その後、第１の支持体が接触したままの状態で第２の支持体を接触させ、その後、他の二つの支持体が接触したままの状態で第３の支持体を接触させるステップであって、接触の各々が、好ましくは、対応する圧力が予め定められた値に漸進的に達するように行われる、ステップを含む。
方法は、好ましくは実質的に機械加工工具と同じ位置において、支持部にプローブを取り付けるステップと、機械加工位置にハウジングを設置するステップの後に機械加工されるべき表面を探査するステップであって、制御システムによってハウジングに対して支持部及びプローブを移動させることと、機械加工されるべき表面の形状を示す形状パラメータを制御システムによって算出することとを含むステップとを更に含み、制御システムによって機械加工工具のための移動命令を算出するステップは形状パラメータを使用する。
方法は、探査するステップが、機械加工されるべき表面にハウジングを固定するステップの後で且つ支持部に機械加工工具を取り付けるステップの前に行われ、支持部に機械加工工具を取り付けるステップの間、ハウジングが機械加工されるべき表面に固定されたままであり、工作機械が、好ましくは、プローブ又は機械加工工具をそれぞれの格納位置に受け入れるように設計されたマガジンを具備するように行われる。
探査するステップの後、ハウジングが関節式アームによって機械加工されるべき表面から離れるように移動せしめられ、プローブが支持部から取り外され、その後、機械加工工具が支持部に取り付けられ、ハウジングがハウジングを機械加工位置に戻すべく再び位置決めされる。

図１は、本発明に係る装置の概略的な斜視図である。 図２は、航空機の翼の一部と、図１に描かれた工作機械の特定の要素との部分断面図である。 図３は、図１に描かれた工作機械の上からの図である。 図４は、図１及び図２に描かれた機械加工されるべき表面に対して、図１及び図３に描かれた工作機械の支持体を示す下からの概略図である。 図５は、機械加工されるべき真の形状に関して、機械加工工具を移動させるための移動指示と、修正された移動指示とを示す図である。

本発明は、単に例として与えられた以下の説明を添付の図面を参照して読むことによってより良く理解されるだろう。

物体５を機械加工するように設計された、本発明に斯かる装置１が図１に関して説明される。

物体５は、例えば、複合材料から作られた航空機の翼の一部である。物体５は、例えば、航空機の翼の下部又は内弧面（intrados）であり、複数の検査孔１０を具備し、複数の検査孔１０のうちの一つが図２及び図４に描かれている。物体５は、長手方向Ｘ’、例えば水平に延在する。

また、長手方向Ｘ’に対して実質的に垂直で且つ実質的に水平な横方向Ｙ’と、鉛直方向Ｚ’とが定義される。

物体５は、長手方向Ｘ’及び横方向Ｙ’に湾曲（curvature）を有する下側斜面１２を有する。

各検査孔１０（図２）は、例えば、材料１４の一片を除去可能な機械（図示せず）を用いた高圧のウォータージェット切断によって得られる。各検査孔１０は、例えば、図４に描かれた楕円形状を有する。

各検査孔１０の周囲は、機械加工されるべき表面１６（図２）を画定する。描かれた例では、機械加工の目的は、肩部２０を形成すべく検査孔１０の周りの全ての材料の一部１８を除去することである。

図２では簡略化のために物体５が直線的に描かれていることに留意されたい。実際には、上記のように、物体５は長手方向Ｘ’及び横方向Ｙ’に湾曲を示す。

図１に見られるように、装置１は、物体５を支持する架台（gantries）２２と、レール２４と、レール上に取付けられた関節式アーム（articulated arm）２６と、関節式アームによって支持された工作機械２８とを具備する。

装置１は、関節式アーム２６及び工作機械２８を制御するように設計された制御システム３１も具備する。

レール２４は例えば架台２２の間に横方向に配置される。レール２４は物体５の下で長手方向Ｘ’に延在する。

関節式アーム２６は制御システム３１によってレール２４に沿った並進移動で移動せしめられるように設計されている。有利には、関節式アーム２６は、三つの方向Ｘ’、Ｙ’及びＺ’に並進移動で且つ方向Ｘ’及びＹ’回りに傾斜して、物体５に対して工作機械２８を移動させるように設計される。

工作機械２８は、開口部３２を画定し且つ関節式アーム２６によって機械加工位置に設置されることが意図されたハウジング３０（図１）を具備し、ハウジング３０において、開口部３２は、機械加工されるべき表面１６に面して配置される。

開口部３２は、関節式アーム２６が中立位置（図示せず）にあるときに、例えば、有利には鉛直である方向Ｚに対して垂直な平面Ｐ内で延びる。

開口部３２は例えば平面Ｐ内で長方形であり、開口部３２の縁は、互いに実質的に垂直であり且つ方向Ｚに対して実質的に垂直な方向Ｘ及び方向Ｙを画定する。

ハウジング３０は、例えば、方向Ｙにおいて互いに対向し且つ方向Ｘに対して平行な二つの側面３４、３６（図３）と、方向Ｘにおいて互いに対向し且つ方向Ｙに対して実質的に平行な二つの側面３８、４０とを有する実質的に平行六面体の全体形状を有する。ハウジング３０は、方向Ｚに対して垂直に且つ方向Ｚにおいて開口部３２の反対側に延在する底部４２も具備する。

また、工作機械２８は、ハウジング３０に固定され、且つ機械加工位置において機械加工されるべき表面１６を支持することが意図された三つの支持体（bearers）と、機械加工されるべき表面にハウジングを固定する取り付けシステム５０と、ハウジングに対して移動可能に取り付けられた支持部（support）５２と、支持部５２に取り付けられるように設計された機械加工工具５４と、同様に支持部に取り付けられた位置センサ５６とを具備する。

工作機械２８は、三つのテレメーター５８、６０、６２と、好ましくは実質的に機械加工工具５４と同じ位置において支持部５２に取り付けられるように設計されたプローブ６４とを随意に具備する。

機械加工工具５４及びプローブ６４は、支持部５２に取り付けられることが意図され、又は有利にはハウジング３０内に配置されたマガジン６６に格納されることが意図されている。

代替案（図示せず）として、マガジン６６は工作機械２８の外側に配置される。

三つの支持体４４、４６、４８は、機械加工されるべき表面１６に支持体によってそれぞれ及ぼされる圧力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３（図４）を測定するように設計された歪みゲージ４４Ａ、４６Ａ、４８Ａを備える。支持体４４、４６、４８は、例えば、ハウジング３０のリム６８から方向Ｚに突出する。例えば、支持体４４、４６は、方向Ｙに整列され、開口部３２に対してハウジングの面３８の側に配置される。例えば、支持体４８は、方向Ｘにおいて支持体４４、４６に対して開口部３２の他方の側に配置される。図４に見られるように、支持体４４、４６、４８は、有利には、方向Ｚから見られたときに二等辺三角形を形成する。

本発明のこの例示的な実施形態では、取り付けシステム５０は、ハウジング３０に固定され、且つ機械加工位置において機械加工されるべき表面１６に押し付けられるように設計された吸着カップ７０と、吸着カップと機械加工されるべき表面との間に真空を選択的に生成する真空生成部材７２とを具備する。

吸着カップ７０は、例えば、方向Ｘにおいて開口部３２の両側に一つずつ位置決めされた二つの列に編成され、列は方向Ｙに対して実質的に平行である。各列は例えば五つの吸着カップを具備する。有利には、三つの吸着カップ７０が支持体４４、４６、４８の周りに配置される。言い換えると、支持体４４、４６、４８は、それぞれ、方向Ｚにおいて見られたときに三つの吸着カップ７０の中央に配置される。

真空生成部材７２は流体ネットワーク（図示せず）によって吸着カップ７０の各々に接続される。

本発明の他の例示的な実施形態によれば、取り付けシステム５０は、機械加工されるべき材料に適した取り付け手段を使用する。例えば、スチール製の表面の場合、取付システム５０は電磁石を用いることができる。

位置センサ５６は、例えば、形状の制御のより良い精度のために、レーザを具備するカメラを具備する。

テレメーター５８、６０は、例えば、方向Ｘにおいて開口部３２の一方の側に配置され、方向Ｙにおいて実質的に整列される。テレメーター６２は、例えば、方向Ｘにおいてテレメーター５８、６０から開口部３２の他方の側に配置される。テレメーター５８、６０、６２はそれぞれ少なくとも三つの距離パラメータを提供するように設計され、各距離パラメータは、それぞれ、テレメーターのうちの一つと、機械加工されるべき表面１６との間の方向Ｚにおける距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３（図２）を示す。

支持部５２は、三つの方向Ｘ、Ｙ及びＺに並進移動で且つ有利には方向Ｘ及びＹに対して傾斜して機械加工工具５４又はプローブ６４をハウジング３０に対して移動させるように設計される。有利には、支持部５２は、マガジン６６内の機械加工工具５４又はプローブ６４を取り出し又はこれらをマガジンに戻すようにも設計される。

描かれた例では、支持部５２は、ハウジング３０上で方向Ｘに並進移動可能に取り付けられた第１の部分７４と、第１の部分上で方向Ｙに並進移動可能に取り付けられた第２の部分７６と、第２の部分上で方向Ｚに並進移動可能に取り付けられた第３の部分７８とを具備する。また、支持部５２は、方向Ｘに実質的に平行な軸線Ｘ１回りに第３の部分上で回転可能に取り付けられた第４の部分８０と、第４の部分に固定され且つ支持部が図３に描かれた静止位置にあるときに方向Ｙと実質的に平行な軸線Ｙ１回りに第４の部分上で回転可能に取り付けられた第５の部分８２とを具備する。

第１の部分７４は、例えば、方向Ｙに延在する二つのビーム８４Ａ及び８４Ｂを具備し、第２の部分７６はビーム８４Ａとビーム８４Ｂとの間に取り付けられる。

位置センサ５６は例えば第４の部分８０に固定される。

機械加工工具５４又はプローブ６４は第５の部分８２上に取付けられる。

制御システム３１は、例えば、プロセッサ８６、メモリ８８、及び有利にはマンマシンインタフェース９０を具備する。

メモリ８８は、検査孔１０の形状に関する情報と、ソフトウェア命令とを格納するように設計され、ソフトウェア命令は、プロセッサ８６によって実行されると、位置センサ５６及びテレメーター５８、６０、６２から関節式アーム２６、支持部５２及び位置センサ５６を制御することを可能とする。

また、制御システム３１は、位置センサ５６から来る位置パラメータと、テレメーター５８、６０、６２から来る距離パラメータと、プローブ６４から来る情報とを受信するように設計されている。

装置１の動作が以下に説明され、この動作は本発明に係る方法を示す。

この方法は、関節式アーム２６がハウジング３０を機械加工位置に設置することと、機械加工されるべき表面１６にハウジングを取り付けシステム５０によって固定することと、機械加工位置における機械加工されるべき表面のハウジングに対する相対位置を示す位置パラメータを位置センサ５６によって提供することと、位置パラメータを使用して制御システム３１によって機械加工工具５４のための移動命令Ｃ２（図５）を算出することと、制御システムによって支持部５２を作動させることと、算出された移動命令に従ってハウジングに対して機械加工工具を移動させることとを含む。

機械加工位置にハウジング３０を設置することは、関節式アーム２６の粗位置決めと、その後のハウジングの接近段階と、工作機械２８が物体５に接触する最終的な段階とを随意に含む。

粗位置決めは、機械加工されるべき検査孔１０が工作機械２８の到達範囲内にあるように関節式アーム２６を移動させることから成る。描かれた例では、制御システム３１は、図１に描かれるように、関節式アーム２６をレール２４に沿って並進移動させて、関節式アームを実質的に検査孔の下に持ってくる。その後、工作機械２８は例えば物体５から約５０ｍｍに位置する。

接近段階の間、テレメーター５８、６０、６２は、距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を示すパラメータを提供し、このことは、開口部３２と、機械加工されるべき表面１６の平均平面Ｐ’との間の平行度を制御することを可能とする。例えば、制御システム３１はこれらパラメータから（ハウジング３０に対して固定される）方向Ｚと平均平面Ｐ’との間の角度θを算出する。描かれた例では、９０°の角度θは完全な平行度を表す。角度θが減少するほど、ハウジング３０はこの平行位置から逸脱する。

制御システム３１は、角度θが９０°から過度に逸脱しないように、すなわち平面Ｐと平均平面Ｐ’とがほぼ平行に保たれるように、ハウジング３０を移動させる。

代替案として、接近段階は、平面Ｐと平面Ｐ’との間の平行度を示す、角度θ以外の別のパラメータを制御することによって実行される。

更に別の代替形態（図示せず）によれば、装置１はテレメーターを有さず、平行度の特定の制御無しで直接的な接近が行われる。

随意に、ハウジングの接近段階の間、位置センサ５６が使用され、機械加工されるべき表面１６に対するハウジング３０の位置に関する一つ以上の位置パラメータが算出される。制御システム３１は一つ又は複数の位置パラメータを評価し、これらが予め定められた基準を満たさない場合、関節式アーム２６は、機械加工されるべき表面１６に対するハウジング３０の位置を修正するように制御される。このことは、図４に描かれるように、検査孔１０が支持体４４、４６、４８の間で再びセンタリングされることを可能とする。

接近段階の間、いくつかの再センタリング作業が行われてもよい。

依然として接近段階の間、随意に、検査孔１０が位置センサ５６のカメラによって認識され、検査孔１０に関し且つ制御システムのメモリ８８内に存在するデータが起動される。これらは、例えば、検査孔１０の理論形状に関するデータである。

接触段階は、機械加工されるべき表面１６に三つの支持体４４、４６、４８を適用することと、機械加工されるべき表面に支持体によって及ぼされた圧力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を歪みゲージ４４Ａ、４６Ａ、４８Ａによって測定することとを含む。

関節式アーム２６は、歪みゲージ４４Ａ、４６Ａ、４８Ａが配置された三つの支持体４４、４６、４８に圧力を加えるべく作動される。歪みゲージ４４Ａ、４６Ａ、４８Ａによって提供される値は制御システム３１によって監視される。有利には、機械加工されるべき表面１６にどの支持体が最初に接触したとしても、関節式アーム２６によって及ぼされる圧力は、歪みゲージが、予め定められた値、例えば１５ｋｇよりも高い圧力値を提供する場合に中断される。

有利には、三つの支持体４４、４６、４８の適用は連続して行われる。例えば、支持体４４が機械加工されるべき表面１６に最初に接触した場合、その後、圧力Ｆ１が例えば１１ｋｇの予め定められた値に達するまで、支持体４４に加重が掛けられる。

次に、関節式アーム２６は、第２の支持体、例えば支持体４６が機械加工されるべき表面に接触し、且つ歪みゲージ４６Ａによって測定された圧力Ｆ２が例えば１１ｋｇの予め定められた値に達するまで、支持体４４回りにハウジング３０を回転させる。支持体４４回りのハウジング３０の回転は、例えば、支持体４４及び支持体４８を通る軸線Δ１回りで行われる。

最後に、この例では支持体４８である第３の支持体は、支持体４４及び支持体４６を通過する軸線Δ２回りにハウジング３０を回転移動させることによって、機械加工されるべき表面１６に接触せしめられる。測定された圧力Ｆ３が例えば１１ｋｇの予め定められた値に達すると、回転が中断される。

当然のことであるが、代替案として、支持体４４、４６、４８を異なる順番で接触させることが可能であり、機械加工されるべき表面１６に支持体を適用するための手順は、上述された手順の円順列によって演繹可能である。

支持体４４、４６、４８を適用するための斯かる手順は、工作機械２８が機械加工されるべき表面１６に適用される方法において高レベルの再現性を得ることを可能とし、この適用の結果として検査孔１０の周囲が変形される程度を最小にすることができる。

描かれた例では、接触段階の終わりに、吸着カップ７０は、機械加工されるべき表面１６と接触している。その後、真空生成部材７２は、吸着カップ７０の各々と機械加工されるべき表面１６との間の空気を吸い出すことによってこれらの間に真空を生成する。その後、ハウジング３０は、機械加工されるべき表面１６に堅固に固定される。

その後、位置センサ５６は、機械加工位置における機械加工されるべき表面１６のハウジング３０に対する相対位置を示す位置パラメータを提供する。例えば、検査孔１０が、二重曲率（double curvature）を有する斜面上にプロットされた楕円である場合、六つの点Ａ１〜Ａ６（図４）が検査孔１０の周囲の周りの位置センサ５６によって特定される。このことは、例えば、Ｘ及びＹにおける楕円の中心を見つけることを可能とする。位置センサ５６は、支持体４４、４６及び４８に最も近い三つの他の点を特定することによって、三角測量を使用して、機械加工されるべき表面の平面Ｐ’のＺにおける平均高さを測定する。

このことは、方向Ｘ、Ｙ及びＺに機械加工工具５４を移動させるための命令を算出することを可能とする。

移動命令は、例えば、方向Ｘ、Ｙ、Ｚにおいてもたらされるべき機械加工工具５４の並進移動及び支持部５２による向きの変化のパラメータ化である。

有利には、機械加工工具５４のための移動命令を修正するために探査（probing）が行われる。これを行うために、プローブ６４は、機械加工工具５４が後で取り付けられる場所で支持部５２に最初に取り付けられる。

その後、支持部５２は、制御システム３１によってハウジング３０に対して移動せしめられ、制御システム３１は、検査孔１０の真の形状を示す形状パラメータを算出する。例えば、所定数の探査が行われ、有利には約２０回の探査が行われる。これら探査された点のＸ、Ｙ及びＺにおける座標はスプラインタイプの曲線を算出することを可能とし、このスプラインタイプの曲線は、その後、軸線Ｚに沿った機械加工工具５４の経路を更新して機械加工精度を改善するための基準として使用される。

このことは、形状パラメータを使用することによって機械加工工具５４のための移動命令を修正することを可能とする。

次に、支持部５２は、プローブ６４をマガジン６６に戻し、マガジンに格納された機械加工工具５４を取り上げる。その後、機械加工工具５４は、プローブ６４が配置されていた場所で支持部５２に取り付けられる。

その後、実際の機械加工が行われる。制御システム３１は、修正された移動命令に従ってハウジング３０に対して機械加工工具５４を移動させるように支持部５２を作動させる。

描かれていない代替案によれば、マガジン６６はハウジング３０の外側に配置される。プローブ６４を機械加工工具５４に置き換えるために、ハウジング３０は、この置換を達成するために、制御システム３１によって、機械加工されるべき表面１６から離れるように移動せしめられる。

その後、関節式アーム２６は、上述された手順に従ってハウジング３０を機械加工位置に再配置し、配置を再現する。その後、機械加工位置への二回目の配置後に機械加工が行われる。

図５は、ハウジング３０に関連付けられた方向Ｘ及びＺに投影された移動命令Ｃ１及びＣ２を示す。これら移動指示を、機械加工工具５４が検査孔１０を機械加工するために移動するときに機械加工工具５４が占める一連の点として見ることができる。

Ｘ座標は、＋２５０ｍｍと−２５０ｍｍとの間で変動し、方向Ｘにおける検査孔の拡がりを表す。Ｚ座標が正の方向又は負の方向に数ミリメートルに等しいという事実は、機械加工されるべき表面１６の傾斜の性質を示す。

移動命令Ｃ１は、位置センサ５６によって提供された形状パラメータから算出された命令であるが、探査によってもたらされる修正を有しない。曲線Ｃ３は、機械加工されるべき検査孔１０の周囲の真の形状を表す。見ることができるように、曲線Ｃ１は、或る点において、曲線Ｃ３のＺ方向に０．２５ｍｍを超えて曲線Ｃ３と異なっている。斯かる位置決め誤差は、所定の用途について許容可能であるが、概して航空工学において許容されない。このことが、探査による修正を行うことが有利である理由である。

曲線Ｃ２は、探査後の修正された移動命令の方向Ｘ及びＺへの投影である。見ることができるように、曲線Ｃ２は、曲線Ｃ１よりも曲線Ｃ３にはるかに近い。このため、探査は、航空工学において完全に許容可能な低い値（方向Ｚにおいて０．１ｍｍ未満）まで誤差を減少させることを可能とする。

このため、上述された特徴によって、装置１は迅速であり且つ機械加工公差を遵守することを可能とする。

さらに、探査が行われるという随意の特徴は、より正確な移動命令を得ることを可能とし、機械加工誤差を更に低減することができる。

ハウジング３０がテレメーターを備えるという随意の特徴は、接近段階の間、ハウジングと機械加工されるべき表面１６との間の平行度を制御することを可能とする。

最後に、マガジン６６がハウジング３０内に存在することは、探査が行われた後にプローブ６４が機械加工工具５４に置き換えられる間、ハウジングを機械加工位置に残すことができることを意味する。

「ハウジングに固定された」とは、例えば、支持体がハウジングに対して固定されることを意味する。

Claims (13)

1. 物体（５）、特に航空機の翼の一部を機械加工するための装置（１）であって、
   前記物体（５）が、機械加工されるべき表面（１６）、例えば検査孔（１０）の周囲（１８）を画定し、
   当該装置（１）が、関節式アーム（２６）と、該関節式アーム（２６）によって支持された工作機械（２８）とを具備し、
   前記工作機械（２８）が、
   少なくとも一つの開口部（３２）を画定するハウジング（３０）であって、前記開口部（３２）が前記機械加工されるべき表面（１６）に面して配置される機械加工位置に前記関節式アーム（２６）によって設置されることが意図されたハウジング（３０）と、
   前記ハウジング（３０）に固定された少なくとも三つの支持体（４４、４６、４８）であって、前記機械加工されるべき表面（１６）を前記機械加工位置に支持することが意図された少なくとも三つの支持体（４４、４６、４８）と、
   前記機械加工されるべき表面（１６）に前記ハウジング（３０）を固定する取り付けシステム（５０）と、
   前記ハウジング（３０）に対して移動可能に取り付けられた少なくとも一つの支持部（５２）と、
   前記支持部（５２）に取り付けられるように設計された機械加工工具（５４）と、
   前記機械加工されるべき表面（１６）の前記ハウジング（３０）に対する相対位置を示す位置パラメータを提供するように設計された少なくとも一つの位置センサ（５６）、例えばカメラと
   を備え、
   当該装置（１）が、前記支持部（５２）を作動させて移動命令（Ｃ１、Ｃ２）に従って前記機械加工工具（５４）を前記ハウジング（３０）に対して移動させるように設計された制御システム（３１）であって、前記位置パラメータを使用して前記移動命令（Ｃ１、Ｃ２）を算出するように設計された制御システム（３１）を更に具備する、装置（１）。
2. 前記支持体（４４、４６、４８）が、それぞれ、前記機械加工されるべき表面（１６）に該支持体（４４、４６、４８）によってそれぞれ及ぼされる圧力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）を測定するように設計された歪みゲージ（４４Ａ、４６Ａ、４８Ａ）を備える、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記取り付けシステム（５０）が、前記ハウジング（３０）に固定され且つ前記機械加工位置において前記機械加工されるべき表面（１６）に押し付けられるように設計された少なくとも三つの吸着カップ（７０）と、前記吸着カップ（７０）と前記機械加工されるべき表面（１６）との間に真空を選択的に生成する少なくとも一つの真空生成部材（７２）とを具備する、請求項１又は２に記載の装置（１）。
4. 前記工作機械（２８）が少なくとも三つのテレメーター（５８、６０、６２）を更に具備し、該少なくとも三つのテレメーター（５８、６０、６２）がそれぞれ少なくとも三つの距離パラメータを提供するように設計され、各距離パラメータが前記テレメーター（５８、６０、６２）のうちの一つと前記機械加工されるべき表面（１６）との間の距離（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）をそれぞれ示す、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置（１）。
5. 前記三つの支持体（４４、４６、４８）がそれぞれ実質的に前記三つの吸着カップ（７０）の中央に配置される、請求項３に記載の装置（１）。
6. 好ましくは実質的に前記機械加工工具（５４）と同じ位置において、前記支持部（５２）に取り付けられるように設計された少なくとも一つのプローブ（６４）を更に具備し、
   前記制御システム（３１）が、前記機械加工されるべき表面（１６）を探査すべく前記支持部（５２）及び前記プローブ（６４）を移動させ、前記機械加工されるべき表面（１６）の形状を示す形状パラメータを算出し、前記形状パラメータを考慮して前記機械加工工具（５４）のための移動命令（Ｃ２）を算出するように設計され、
   当該装置（１）が、好ましくは、前記プローブ（６４）又は前記機械加工工具（５４）をそれぞれの格納位置に受け入れるように設計されたマガジン（６６）を具備する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１）。
7. 物体（５）、特に航空機の翼の一部を機械加工する方法であって、
   前記物体（５）が、機械加工されるべき表面（１６）、例えば検査孔（１０）の周囲（１８）を画定し、
   当該方法が、
   関節式アーム（２６）と、該関節式アーム（２６）によって支持された工作機械（２８）と、制御システム（３１）とを提供するステップであって、前記工作機械（２８）が、少なくとも一つの開口部（３２）を画定するハウジング（３０）と、該ハウジング（３０）に固定された少なくとも三つの支持体（４４、４６、４８）と、取り付けシステム（５０）と、前記ハウジング（３０）に対して移動可能に取り付けられた少なくとも一つの支持部（５２）と、機械加工工具（５４）と、前記支持部（５２）に取り付けられた少なくとも一つの位置センサ（５６）、例えばカメラとを具備する、ステップと、
   前記支持部（５２）に前記機械加工工具（５４）を取り付けるステップと、
   前記開口部（３２）が前記機械加工されるべき表面（１６）に面して配置される機械加工位置に前記ハウジング（３０）を前記関節式アーム（２６）によって設置するステップであって、前記機械加工されるべき表面（１６）に前記三つの支持体（４４、４６、４８）を適用することを含むステップと、
   前記取り付けシステム（５０）を使用して、前記機械加工されるべき表面（１６）に前記ハウジング（３０）を固定するステップと、
   前記機械加工位置における前記機械加工されるべき表面（１６）の前記ハウジング（３０）に対する相対位置を示す位置パラメータを前記位置センサ（５６）によって提供するステップと、
   前記位置パラメータを使用して前記制御システム（３１）によって前記機械加工工具のための移動命令（Ｃ１、Ｃ２）を算出するステップと、
   前記制御システム（３１）によって前記支持部（５２）を作動させ、算出された前記移動命令（Ｃ１、Ｃ２）に従って前記機械加工工具（５４）を前記ハウジング（３０）に対して移動させるステップと
   を含む、方法。
8. 前記三つの支持体（４４、４６、４８）が前記機械加工されるべき表面に適用されるとき、歪みゲージ（４４Ａ、４６Ａ、４８Ａ）が、前記機械加工されるべき表面（１６）に前記支持体（４４、４６、４８）によってそれぞれ及ぼされる圧力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）を測定し、前記ハウジング（３０）が前記機械加工されるべき表面（１６）に固定されるとき、吸着カップ（７０）が前記機械加工されるべき表面（１６）に適用される、請求項７に記載の方法。
9. 提供された前記工作機械（２８）が少なくとも三つのテレメーター（５８、６０、６２）を具備し、
   前記ハウジングを設置するステップが、前記テレメーター（５８、６０、６２）によって少なくとも三つの距離パラメータをそれぞれ提供することを含み、各距離パラメータが前記テレメーター（５８、６０、６２）のうちの一つと前記機械加工されるべき表面（１６）との間の距離（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）をそれぞれ示す、請求項８に記載の方法。
10. 前記ハウジングを設置するステップが、
    ハウジング（３０）の接近段階において、前記距離パラメータを使用して前記制御システム（３１）によって前記機械加工されるべき表面（１６）に対する前記ハウジングの向きを示す少なくとも一つのパラメータを算出し、該向きのパラメータを考慮して前記制御システム（３１）によって前記関節式アーム（２６）を制御し、前記位置センサ（５６）を随意に使用して、前記機械加工されるべき表面（１６）に対する前記ハウジング（３０）の位置に関する少なくとも一つのパラメータを算出し、該位置のパラメータに従って前記制御システム（３１）によって前記関節式アーム（２６）を制御するステップ、及び／又は、
    前記機械加工されるべき表面に第１の支持体（４４、４６、４８）を接触させ、その後、該第１の支持体が接触したままの状態で第２の支持体（４４、４６、４８）を接触させ、その後、他の二つの支持体（４４、４６、４８）が接触したままの状態で第３の支持体（４４、４６、４８）を接触させるステップであって、接触の各々が、好ましくは、対応する前記圧力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）が予め定められた値に漸進的に達するように行われる、ステップ
    を含む、請求項９に記載の方法。
11. 好ましくは実質的に前記機械加工工具（５４）と同じ位置において、前記支持部（５２）にプローブ（６４）を取り付けるステップと、
    前記機械加工位置に前記ハウジング（３０）を設置するステップの後に前記機械加工されるべき表面を探査するステップであって、前記制御システム（３１）によって前記ハウジング（３０）に対して前記支持部（５２）及び前記プローブ（６４）を移動させることと、前記機械加工されるべき表面（１６）の形状を示す形状パラメータを前記制御システム（３１）によって算出することとを含むステップと
    を更に含み、
    前記制御システム（３１）によって前記機械加工工具（５４）のための移動命令を算出するステップが前記形状パラメータを使用する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記探査するステップが、前記機械加工されるべき表面（１６）に前記ハウジング（３０）を固定するステップの後で且つ前記支持部（５２）に前記機械加工工具（５４）を取り付けるステップの前に行われ、
    前記支持部（５２）に前記機械加工工具（５４）を取り付けるステップの間、前記ハウジング（３０）が前記機械加工されるべき表面に固定されたままであり、
    前記工作機械（２８）が、好ましくは、前記プローブ（６４）又は前記機械加工工具（５４）をそれぞれの格納位置に受け入れるように設計されたマガジン（６６）を具備する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記探査するステップの後、前記ハウジング（３０）が前記関節式アーム（２６）によって前記機械加工されるべき表面（１６）から離れるように移動せしめられ、前記プローブ（６４）が前記支持部（５２）から取り外され、その後、前記機械加工工具（５４）が前記支持部（５２）に取り付けられ、前記ハウジング（３０）が該ハウジング（３０）を前記機械加工位置に戻すべく再び位置決めされる、請求項１２に記載の方法。

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