JP5286364B2 - 製造処理の間に部品を保持するための方法と装置 - Google Patents
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Description
製造においては、道具と労働を使用して、使用又は販売するためのものを生成又は作成する。この種のプロセスでは、一般には大規模に、原材料が最終品又は製品へと変換される。航空機の製造では、金属加工と、疲れ強さの強化、化学処理、及び塗装といった他の作業とを組み合わせて最終構造又は機械部品を作成することが多い。このような金属加工は、フライス削り、旋削、切断、穴あけ、及びねじ切りといった処理を含みうる。
例えば、特定の部品に必要な材料の大きさ又は量は、製造の間に部品を保持するために使用可能な部分の機械加工又は切り出しに十分な材料の必要性を考慮したものである。部品の保持に使用できる部分の必要性を考慮すると、部品の作成に使用される材料の量は増加する。必要な材料の量には、製造の間に部品を保持するための部分以外も含まれる。材料のブロックはまた、機械加工プロセスの間に、これらの構成要素を機械加工又は作成可能にするのに十分な大きさを有している。
別の有利な実施形態では、製造システムは、複数のスタッド、溶接ユニット、複数のタブ、及び製造工具を備える。溶接ユニットは、複数のスタッドを部品に強固に取り付けることができる。複数のタブは、複数のスタッドに含まれるスタッドに取り付けることができる。複数のタブに含まれる各タブは、スタッドの一部を受けるチャネルを有し、このスタッドをタブに機械的に取り付ける。製造工具は、複数のスタッドに取り付けられた複数のタブを使用して、処理のために部品を所定の位置に保持することができる。
新規の態様と考えられる本発明の特徴は、特許請求の範囲に規定する。しかしながら、本発明自体、並びにその好ましい使用モード、更なる目的及び利点は、添付図面と併せて本発明の有利な実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。
航空機の製造及び使用方法100の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び/又はオペレータによって実施又は実行されうる。このような実施例において、オペレータは顧客でありうる。本明細書の目的のために、システムインテグレータには、限定しないが、任意の数の航空機製造者と主要システムの下請業者とが含まれ、第三者には、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者が含まれ、オペレータには、航空会社、リース会社、軍事団体、行政法人などが含まれる。
本明細書に具現化される装置及び方法は、図1の製造及び使用方法100の一又は複数の段階において利用することができる。例えば、図1の構成要素及びサブアセンブリの製造工程106において製造される構成要素又はサブアセンブリは、航空機200の図1の就航112中に製造される構成要素又はサブアセンブリと類似の方法で製作又は製造することができる。
様々な実施形態により、部品を処理するための方法と装置とが提供される。一の有利な実施形態では、一組のスタッドを部品に溶接することにより、一組の固定スタッドを形成する。この固定スタッドの組には一組のタブが取り付けられる。当該タブの組は、製造工具に固定される。この種のタブは、部品上にタブを形成するための追加の材料を必要としないため、最初に部品を形成する際に必要な材料を減らすことができる。
溶接ユニット304は、保持システム部品310からスタッド312を取得して、これらスタッドを部品316に溶接することができる。配置ユニット306は、タブ314を取得してそれらのタブをスタッド312に取り付ける。スタッド312とタブ314との組み合わせは、製造工具308により部品316を処理するときに部品316を保持するために使用される保持構成要素を形成する。コントローラ302は、溶接ユニット304、配置ユニット306、及び製造工具308を制御する。コントローラ302は、溶接ユニット304を部品316に溶接することにより、スタッド312の適用又は溶接を制御する。更に、コントローラ302は、配置ユニット306によるタブ314のスタッド312への取り付けを制御する。また、コントローラ302は、製造工具308による部品316の処理を制御することができる。
製造工具308は種々の形態をとることができる。例えば、製造工具308は、コンピュータ、ロボット製造工具、又は作業員により操作される製造工具とすることができる。製造工具308は、例えば、限定しないが、フライス削り機、旋盤、切断機、穴あけ及びねじ切り機、研磨機、溶接機又は塗装システムとすることができる。
図5は、有利な一実施形態による、タブを有するフレームを示す図である。この実施例では、フレーム500は、表面526及び528に取り付けられたタブ502、504、506、508、510、512、514、516、518、520、522、及び524を有する。これらのタブを使用して、処理のためにフレーム500を製造工具に取り付ける。このような実施例では、タブは表面526と528に対して間接的に取り付けられる。タブは、この図には示されないスタッドに機械的に取り付けられるか又はロックされる。これらのスタッドはこれら表面に強固に固定される。
溶接ユニット604のような溶接ユニットは、持ち運び可能であることにより、オフラインで、又は費用のかかる機械加工部から離れた場所で、スタッドの溶接を行うことができる。この種の持ち運び可能性と柔軟性により、様々な地点又は位置において、スタッドを部品に取り付けることができる。更に、コンデンサ放電式溶接は、熱影響域を最小限まで縮小することができる。このようにして、この種の溶接により、続いて行われる機械加工プロセスの間に、確実に熱影響域がすべて除去される。このような熱影響域の除去は、重要な構成要素上での部品完全性を維持するために行なわれる。
この特定の実施例では、部品606はスタッドガン600に固定されており、スタッドが部品606上に溶接される。当然のことながら、溶接以外の他の種類の取り付けプロセスを使用して、スタッドを部品に取り付けることができる。例えば、限定しないが、接着によりスタッドを部品606に取り付けることができる。
このような実施例において、溶接が完了するまでの時間は約0.004秒である。更に、溶接は、複数種のエネルギー源を使用して実行することができる。例えば、ガスの炎、アーク、レーザ、電子ビーム、摩擦、及び超音波は、部品へのスタッドの溶接に使用できるエネルギー源の非限定的な例である。
スタッドを使用することで、不規則な断面及び/又は複雑な形状を有する構成要素にタブを取り付けることができる。更に、スタッドを用いたタブの取り付けは、機械加工エリアから離れたオフラインで実行することができる。この種のプロセスにより、部品にタブを取り付けることが可能な時点及び位置を柔軟に決定することができる。
区域804は、スタッド800と部品802の表面806との間の溶融エリアを示す。この実施例では、部品802はチタン製の部品である。
用途によっては、デバイス1016及び1018は、機械的ロックの機能を提供する締め金具1020及び1022を用いることにより省略可能である。別の非限定的実施例として、スタッド1000及び1002は、区域1012及び1014を有するのではなく、リベットの形態をとることもできる。タブ1006に対してスタッド1000及び1002を機械的に取り付けるために、あらゆる機構を使用することができる。
この実施例では、タブ1006は、二つのスタッド、即ちスタッド1000及び1002に取り付けられる。他の実施形態では、異なる数のスタッドを使用することができる。例えば、タブ1006に対して単一のスタッドを使用することができる。他の実施形態では三つのスタッドを使用することができる。更に、このような実施例では、デバイス1018及び1016は、スタッド1000及び1002の区域1012及び1014に固定された状態で示されている。
このように、部品1004内に器械タブを形成するために材料の大きなブロックを使用する必要がなくなる。その結果、このような実施例では、部品1004の形成に必要な材料が減少する。この種のタブアセンブリにより、タブ1006は、図10のスタッド1000及び1002とは異なる種類の材料を使用して製造することができる。更に、タブ1006は、部品1004とは異なる種類の材料から作製することができる。例えば、タブ1006は、部品1004とは異なる種類の金属又は合金からから作製することができる。加えて、タブ1006は、用途に応じて、例えばプラスチック又は複合材料といった非金属材料からも作製することができる。
この実施例では、タブ1200は、スタッド1214を挿入できるチャネル1212も含んでいる。このような特定の実施例では、チャネル1212がスタッド1214を受けるためにねじ切りされているので、別の締め金具は不要である。
これらの図に示す寸法及び構成は、有利な一実施形態を説明するための例であり、使用可能な構成又は寸法を限定するものではない。例えば、タブは、締め金具用に二つのチャネルを含むことができる。チャネルはまた、円形でなくともよい。チャネルの一部又は全部は六角形又は八角形の形状を有してもよい。このように、上述のような寸法形状は、用途に応じて変化させることができる。更に、異なる大きさ又は形状のタブを同じ部品に取り付けることができる。
次に、前記スタッドの組に一組のタブを取り付ける(工程1402)。このような実施例では、前記スタッドの組は、一又は複数のスタッドからなる。用途によっては、一のスタッドに一のタブを取り付けることができる。他の実施例では、一のタブを二つ以上のスタッドに取り付けることができる。タブは、締め金具によって又はタブに設けられたチャネルに位置するねじ山によって、スタッドに取り付けることができる。
部品の処理後、タブを取り除くことができる(工程1408)。タブは、タブに対して曲げ/せん断タイプの力を適用し、スタッドをポキっと折ることにより取り除くことができる。このような実施例では、タブは、部品の一部として形成されていないので、容易に除去することができる。加えて、タブ自体が、部品に溶接されても直接固定されてもいない。部品に対するスタッドの取り付け面積は、タブの同面積より小さい。スタッドは、機械加工又は処理の完了時にアンダーカットすることにより、タブ自体が部品に取り付けられているか又は溶接されている場合よりも容易に、手で除去するか又は「ポキっと」折ることができる。部品上にタブを形成する現行のプロセスでは、部品からタブを除去するために機械加工又は他の処理が必要である。
このようにして、種々の実施形態により、部品を処理するための方法と装置が提供される。有利な一実施形態では、一組のスタッドを部品に溶接することにより、一組の固定スタッドを形成する。一組のタブを前記固定スタッドの組に取り付ける。タブのセットを製造工具に固定する。
本発明に関する記述は、例示及び説明を目的として提示したのであり、開示した形態に本発明を制限又は限定することを意図したものではない。当業者には、多くの修正及び変形が可能であることは明らかであろう。更に、様々に有利な実施形態は、他の有利な実施形態とは異なる利点を提供しうる。選択された一又は複数の実施形態は、本発明の原理、実際の用途を最もよく説明するため、並びに当業者が本発明を理解して、考慮する特定の使用に合わせて様々な修正を施した種々の実施形態を実現できるように、選ばれている。
Claims (3)
- 部品の処理方法であって、
(a)コンデンサ放電式溶接工具を用いて溶接することにより部品に対して一組のスタッドを強固に取り付けることにより、一組の固定スタッドを形成し、取り付けることの結果として熱影響域が前記部品に生成されること、
(b)前記固定スタッドの組を使用して前記部品に一組のタブを取り付けることであって、前記固定スタッドの組における各スタッドがねじ切りされた区域を有すること、
前記一組のタブの各タブが第1のチャネル及び第2のチャネルを有し、第1のチャネルが各スタッドのねじ切りされた区域を受け入れ、
前記第1のチャネルと第2のチャネルとがお互いに垂直に各タブを通り、
前記一組のタブを前記部品に取り付けることが前記ねじ切りされた区域を第1のチャネルに配置することを含み、
(c)第2のチャネルと締め金具とを用いて前記タブの組を工作機械台(1100)に固定することであって、前記タブの組が固定ブロック(1102)上に配置され、前記締め金具が第2のチャネルを通るように配置され、前記タブの組が前記工作機械台(1102)に固定されること、及び
(d)前記部品に生成された熱影響域が除去されるように、前記部品を処理すること
を含む方法。 - 前記スタッドの組が、部品と同じ材料からなる、請求項1に記載の方法。
- 前記一組のタブと前記一組のスタッドとを前記部品から取り除くことと、前記部品のバリ取りを行うことにより、前記一組のスタッドの取り付けによって残った前記部品上の粗い表面を除去することとを含む請求項1に記載の方法。
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