JP5889516B2 - 自動的な穴の作製 - Google Patents
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Description
スパー、ストリンガー、及びリブを一緒に組立てて翼構造を形成するにあたって、異なるパーツに穴を掘削することができ、締結具を穴に固定してパーツを互いに接続させる及び/又は付着させることができる。外板が翼構造に付着される時は、ものすごい数の穴を外板及び/又は翼構造の一部に掘削する可能性がある。その後、締結具を取り付けて外板を翼構造に付着させることができる。
現在利用可能である、航空機構造への最終的な組立段階における穴の掘削方法には、複数の航空機の整備士が関わる可能性がある。航空機の整備士は、構造周囲の及び/又は構造内のアクセスが難しい場所に位置して、ハンドヘルドの電動工具を使用して穴を掘削することができる。この種のプロセスは面倒で、厄介であり、及び/又は時間がかかりやすい。
さらに、自動掘削機械の大きなサイズ、及びこれら機械の動きにより、航空機の整備士が、自動掘削機械が使用されている最中に他の作業を行うために、これらの機械が位置している及び/又はその周囲の場所に入ることができなくなる可能性がある。この結果、他の作業は、特定の場所の掘削作業が完了するまで遅れる可能性がある。
したがって、上述した一又は複数の問題だけでなく、可能性のある他の問題も考慮に入れた方法を有することが有利である。
構造に対して可動プラットフォームを位置づけして操作領域を画定するステップであって、可動プラットフォームが、可動プラットフォームを使用して操作領域内の複数の軸周囲で移動可能な工具に接続されているステップと、
可動プラットフォームを使用して、操作領域内の複数の位置に工具を移動させるステップと、
可動プラットフォームを使用して、操作領域内の複数の位置の各々において工具で作業を行うステップ
を含む。
操作領域内の複数の位置の各々における工具での作業の実施に対応して、可動プラットフォームを構造に相対的な別の場所に位置づけして、第2操作領域を形成するステップと、
可動プラットフォームを使用して、第2操作領域内の別の複数の位置に工具を移動するステップと、
可動プラットフォームを使用して、第2操作領域全体の別の複数の位置の各々において工具で別の作業を行うステップ
を含むことができる。
構造に取り付けられた行路システム上の可動プラットフォームを移動するステップ
を含むことができる。
上述した方法において、可動プラットフォームは、行路システムに沿って移動できる台車に取り付けることができる。
上述した方法はさらに、
可動プラットフォームを構造上の複数の位置に移動させるステップであって、関連の操作領域が複数の位置の各々において画定されるステップ
を含むことができる。
作業を行う前に予め、構造に対して工具を垂直に配置するステップ
を含むことができる。
上述した方法では、可動プラットフォーム及び工具はパラレルメカニズム形機械の一部であってよい。
上述した方法では、パラレルメカニズム形機械は六脚を備えることができ、工具は六脚に接続されている。
構造に対して固定プラットフォームを位置づけして操作領域を画定するステップ
を含む。
上述した方法では、操作領域は可動プラットフォームに接続する固定プラットフォームの開口部によって画定することができ、開口部によって構造表面が工具に対して露出する。
複数の位置の各々において、可動プラットフォームを使用して、穴の中央ラインからずれた、構造表面上の選択された位置に切削工具を位置づけし、
切削工具の位置づけに応じて切削工具を回転させ、
切削工具の回転に応じて可動プラットフォームを使用して、切削工具を構造表面に移動させ、
切削工具の回転に応じて可動プラットフォームを使用して、中央ライン周囲で切削工具を移動させる
ステップを含むことができる。
上述した方法では、工具は、ドリル、リベットガン、封止剤塗布器、スプレーガン、レーザー、プローブ、超音波ドリル、締結機械のうちの1つから選択することができる。
上述した方法では、操作領域は、可動プラットフォームを使用して作業を行うために工具により到達可能な場所の構造の各部分であってよい。
上述した方法では、構造は可動プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上構造、水上構造、宇宙基盤構造、航空機、水上艦、戦車、人員運搬車、電車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、航空機の翼、航空機の尾部、胴体、エンジン室、エンジンケース、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、製造設備、及び建物のうちの1つから選択することができる。
可動プラットフォームに接続する固定プラットフォームを、航空機構造に相対的な場所に六脚の形態で配置して操作領域を画定するステップであって、可動プラットフォームは切削工具に接続されており、この工具は可動プラットフォームを使用して複数の軸周囲を可動であり、操作領域は、固定プラットフォームの開口部によって画定され、開口部により、航空機構造の表面が切削工具に対して露出するステップと、
切削工具を、可動プラットフォームを使用して、操作領域内の複数の位置に移動させるステップと、
切削工具を、複数の位置の各々において作業を行う前に、予め航空機構造に対して垂直に配置するステップと、
複数の位置の各々において可動プラットフォームを使用して、穴の中央ラインからずれている、航空機構造の表面上の選択された位置に、切削工具を位置づけし、
切削工具の位置づけに対応して切削工具を回転させ、
切削工具の回転に対応して、可動プラットフォームを使用して、切削工具を航空機構造の表面に移動させ、
切削工具の回転に対応して可動プラットフォームを使用して、中央ライン周囲で切削工具を移動させることによって、
操作領域内の複数の位置の各々において可動プラットフォームを使用して掘削作業を行って、その場所の航空機構造に複数の穴を形成するステップ
を含み、
可動プラットフォームは、その場所の構造に取り付けられた行路システム上の固定プラットフォームを移動させることによって、その場所に配置され、固定プラットフォームは、行路システムに沿って移動できる台車に取り付けられており、移動及び作業を行うステップは、プロセッサ装置によって実行されるプログラムコードによって制御され、このプログラムコードによって複数の作業が定義される。
製造段階においては、図2の航空機200の構成要素及びサブアセンブリの製造106と、システムの統合108が行われる。その後、図2の航空機200は検査及び納入110を経て就航112されることができる。顧客によって就航されている間、図2の航空機200には、変更、再構成、改装、及び他の保守又は点検を含むことができる所定の保守及び点検114が予定される。
ここで図2に示すように、有利な実施形態が実施可能である航空機の図面が図示されている。この実施例では、航空機200は図1の航空機の製造及び点検方法100によって製造され、複数のシステム204と内部装飾206を有する機体202を含むことができる。システム204の実施例は、一又は複数の推進システム208、電気システム210、油圧システム212、及び環境システム214を含む。任意の数の他のシステムを含むことができる。航空宇宙における実施例を示したが、異なる有利な実施形態を自動車産業等の他の業界に応用することができる。
また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、例えば、航空機200を実質的に組立てやすくする、又は航空機200にかかる費用を削減することによって、例えば非限定的に、図1の構成要素及びサブアセンブリの製造106及びシステムの統合108等の製造段階において用いることが可能である。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、航空機200が就航112中に、又は図1の保守及び点検114中に用いることができる。
さらに具体的には、一又は複数の異なる有利な実施形態を実行して、航空機200の構造を製造する作業を行うことができる。これらの作業は、例えば非限定的に、航空機200の構造内で、締結システムを取り付けるための穴を掘削してパーツを互いに固定するステップを含むことができる。例えば、機体202の構造内部に穴を掘削して、外板を機体202の構造に固定することが可能である。
また、これらのタイプの機械は、専用のドリル板上に手動で設置することが可能である。このドリル板は、穴を掘削するために選択された位置に位置づけすることができる。この位置づけには、ドリル板の軸を使用する。ドリル板が調節された後で、携帯可能な掘削機械の軸を使用して掘削作業を行うことができる。言い換えれば、ドリル板の位置調整は、ある機構又は位置調整装置の軸を使用する一方で、掘削作業では、別の装置、ドリルの軸を使用する。異なる有利な実施形態では、2つの異なる軸の使用には追加の構成要素が必要であることが認識され考慮されている。これらの追加の構成要素により、掘削装置の複雑性、サイズ及び費用が増加する可能性がある。
異なる有利な実施形態ではまた、このタイプの機械を床に設置可能であることが認識され考慮されている。穴を掘削している時に、自動掘削機械が、組立プロセスにおいて行われている他の活動によって起こる運動及び/又は振動にさらされる可能性がある。
言い換えれば、工具の位置調整及び/又は作業は、複数の軸を有する可動プラットフォームを使用して行うことができる。この同じ仕組を使用して、工具を位置づけし作業を行うことが可能である。このプロセスにより、異なる位置において構造上に作業を行うのに現在用いられる技術と比べて、より小さい製造装置を使用する能力が得られる。
可動プラットフォームは切削工具に接続することができ、この切削工具は、複数の軸の駆動によって、操作領域内で動きまわることができる。工具は、可動プラットフォームを使用して、操作領域内の複数の位置に移動させることができる。作業は、可動プラットフォームを使用して、操作領域内の複数の位置の各々において工具を用いて行うことができる。
実施例では、製造装置302を使用して構造306上に作業304を行うことができる。これらの作業は、特定の実行形態によって様々な形を取ることができる。例えば、非限定的に、作業304は掘削作業、リベット打ち作業、ボーリング作業、締結作業、封止作業、測定作業、マーキング作業、塗装作業及び/又は他の好適な種類の作業を含むことができる。この掘削作業は掘削作業336であってよい。
可動プラットフォーム308は、これらの実施例では固定プラットフォーム313に接続することができる。可動プラットフォーム308は、固定プラットフォームに取り付けられ、固定され、接着され、付着され、及び/又は固定プラットフォーム313の一部となることにより、固定プラットフォーム313と接続することができる。これらの実施例では、可動プラットフォーム308は固定プラットフォーム313に相対的に移動することができる。
可動プラットフォーム308は駆動システム315によって固定プラットフォーム313に移動可能に取り付けることができる。駆動システム315は、例えば非限定的に、可動プラットフォーム308を移動できる複数の部材及びアクチュエータであってよい。さらに、駆動システム315はまた、工具310を可動プラットフォームに接続することもできる。実施例では、可動プラットフォーム308は固定プラットフォーム313に取り付けることができる。
これらの実施例では、プログラムコード314は複数の記憶装置316に保存することができる。複数の記憶装置316はプログラムコード314をプロセッサ装置312によって実行される関数形式で保存できてよい。複数の記憶装置316は例えば、ランダム・アクセス・メモリ、リード・オンリー・メモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステート・ディスクドライブ、及び/又は他の好適なタイプの記憶装置のうちの少なくとも1つであってよい。本明細書に使用されている、品目に関する数字は一又は複数の品目を指している。例えば、複数の記憶装置は、一又は複数の記憶装置である。
この実施例では、操作領域318は固定プラットフォーム313の開口部322によって画定することができる。開口部322により、可動プラットフォーム308が構造306に相対的な場所326に保持可能な時に、構造306の表面324が露出可能になる。これらの実施例では、可動プラットフォーム308を構造306に相対的な場所326に配置することができる。可動プラットフォーム308の配置は、開口部322を有する固定プラットフォーム313に相対的に移動する及び/又は位置づけして、操作領域318を画定することができる。
工具310は、複数の軸311を有する可動プラットフォーム308を使用して複数の位置320に移動することができる。さらに、この実施例では、工具310を使用して複数の位置の各々320に作業304内の作業328を行うことができる。
複数の位置の各々320の作業が行われた後に、可動プラットフォーム308を構造306上の場所330等の別の位置に移して、第2操作領域である操作領域332を形成することができる。場所330では、操作領域332の複数の位置の各々334で作業328を行うことができる。
これらの実施例では、工具310はスピンドル・モータ337及び切削工具338の形態を取ることができる。これらの実施例では、作業328は掘削作業336であってよい。この実施例では、工具310を、可動プラットフォーム308用の複数の軸311を有する可動プラットフォーム308を使用して、複数の位置320のうちの位置340に移動させることができる。その後、切削工具338を、可動プラットフォーム308によって選択された位置342の位置340の表面324上に位置づけすることができる。
加えて、切削工具338を、可動プラットフォーム308によって中央ライン344周囲を移動させて穴346を形成することができる。これらの実施例では、切削工具338の移動は、例えば非限定的に、丸い穴を形成するために円形であってよい。当然ながら、他の有利な実施形態では、他の形の穴346を形成することができる。例えば、非限定的に、穴346は正方形の穴、長方形の穴、楕円形の穴、又は他の好適な形の穴であってよい。
有利な実施形態では、固定プラットフォーム313、駆動システム315、及び可動プラットフォーム308は様々な形態を取ることができる。例えば非限定的に、固定プラットフォーム313、駆動システム315、及び可動プラットフォーム308は、パラレルメカニズム形機械348、六脚350、及び/又は任意の他の好適なプラットフォームによって具現化することができる。
図3の製造環境300の図は、異なる有利な実施形態が実行可能な方法に対して、物理的又は構造上の制限を暗示するように意図されたものではない。図示したものに加えて、及び/又は図示したものの代わりに他の構成部品を使用することができる。ある構成部品はある有利な実施形態では不必要である可能性がある。また、ブロック図は幾つかの機能部品を示すために記載されている。これらの一又は複数のブロックは、異なる有利な実施形態において実行される時に異なるブロックに組み合わせる及び/又は分けることができる。
ある有利な実施形態では、プログラムコード314はプロセッサ装置312から遠く離れた別のプロセッサ装置によって実行することができる。この種の実行形態では、コマンドを通信リンクを介してプロセッサ装置312に送って構造306上に作業を行うことができる。
ここで図4を見てみると、製造環境の図が有利な一実施形態にしたがって図示されている。この実施例では、製造環境400は図3の製造環境300の一実行形態の実施例である。
ここで図5を見てみると、製造装置の図が有利な一実施形態にしたがって図示されている。この実施例では、図4の製造装置402が更に詳しく図示されている。
固定プラットフォーム506は、台車システム508に固定することができ、行路システム510に沿って矢印512の方向に可動であり得る。行路システム510は真空装置516を使用して構造404の表面514に固定することができる。
ここで図6を参照すると、製造装置の図が有利な一実施形態にしたがって図示されている。製造装置600は図3の製造装置302の実行形態の実施例である。
さらに、製造装置600は工具618を有することもできる。工具618はスピンドル・モータ620、スピンドル622、カッター624、及び/又は任意の他の好適な構成部品を含むことができる。固定プラットフォーム604の開口部626によって、この実施例では、操作領域628を画定することができる。製造装置600のアクチュエータの組み合わせにより、位置調整工具618だけでなく、操作領域628全体の作業の実施に対して6自由度を得ることを可能にすることができる。さらに、駆動システム617のZ軸アクチュエータ616はスピンドル・モータ620、スピンドル622、及びカッター624をZ軸632に沿って移動させることができる。
ここで図7を見てみると、製造装置の図が有利な一実施形態にしたがって図示されている。図示したように、製造装置700は図3の製造装置302のある実行形態の実施例である。
さらに、可動部材724は可動プラットフォーム702に取り付けることもできる。工具726を可動部材724に取り付けることができる。これらの実施例では、工具726は切削工具730を有するモータ728であってよい。操作領域732は、工具726により到達可能な構造738の表面736上の場所734によって画定することができる。この実施例では、可動プラットフォーム702は、固定プラットフォーム704上の位置調整部材740、742、744、及び746によって構造738の表面736に相対的に保持することができる。
ここで図8を見ると、構造上に作業を行うためのフローチャートの図が有利な一実施形態にしたがって図示されている。図8に示すこのプロセスは、例えば非限定的に、図3の製造環境300等の製造環境で実行可能である。
このプロセスでは次に、複数の軸311を有する可動プラットフォーム308を使用して、工具310を操作領域332内の複数の位置334に移動させることによって開始することができる(作業802)。作業328は、複数の軸311を有する可動プラットフォーム308を使用して、操作領域318全体の複数の位置の各々334において、工具310を用いて行うことができる(作業804)。作業328を行うことができる別の場所があるかどうかが判定される(作業806)。別の場所がある場合は、次の場所が特定される(作業808)。
ここで図9を参照すると、ある位置で掘削作業を行うためのフローチャートの図が有利な一実施形態にしたがって図示されている。図9に示すこのプロセスは、工具310が図3に示すスピンドル・モータ337及び切削工具338の形態を取るときに、製造装置302を使用して製造環境300で実行可能である。
切削工具338の回転に応答して、可動プラットフォーム308を使用して切削工具338を構造306の表面324に移動させることができる(作業904)。作業904では、可動プラットフォーム308はある有利な実施形態では移動可能である。他の有利な実施形態では、可動プラットフォーム308は、駆動システム315のアクチュエータを介して、構造306の表面324に切削工具338を移動させることができる。例えば非限定的に、駆動システム315はスピンドルを1つの軸に沿って移動させるZ軸アクチュエータを含むことができる。
したがって、異なる有利な実施形態は、構造上に作業を行う方法を提供する。異なる有利な実施形態では、可動プラットフォーム308を構造306に相対的な場所326に位置づけして、操作領域318を画定することができる。可動プラットフォーム308は、複数の軸311と可動プラットフォーム308を使用して、あちこち移動する工具310に接続することができる。工具310は、可動プラットフォーム308を使用して操作領域318内の複数の位置320へ移動させることができる。作業328は、可動プラットフォーム308を使用して、操作領域318全体の複数の位置の各々320において工具310を使用して行うことができる。
異なる有利な実施形態では、この製造装置により、工具を位置づけすると同時に作業を行うために同じ軸を組み込む能力が提供される。一又は複数の異なる有利な実施形態によって、軌道ドライブを有する既存の携帯可能な機械の位置調整能力を、数値的に制御されたモータのずれ調節能力とともに単一の機械に組み入れることができる能力が提供可能である。
例えば非限定的に、他の有利な実施形態を可動プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上構造、水上構造、宇宙基盤構造、及び/又は他の好適な対象物に応用することができる。さらに具体的な実施例として、構造は水上艦、戦車、人員運搬車、電車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、航空機の翼、航空機の尾部、胴体、エンジン室、エンジンケース、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、製造設備、及び建物であってよい。
104 材料の調達
106 構成要素及びサブアセンブリの製造
108 システム統合
110 検査及び納入
112 就航
114 保守及び点検
200 航空機
202 機体
204 システム
206 内部装飾
208 推進
210 電気
212 油圧
214 環境
300 製造環境
302 製造装置
304 作業
306 構造
308 可動プラットフォーム
310 工具
311 複数の軸
312 プロセッサ装置
313 固定プラットフォーム
314 プログラムコード
315 駆動システム
316 複数の記憶装置
318 操作領域
320 複数の位置
322 開口部
324 表面
326 相対的な場所
328 作業
330 構造上の場所
332 操作領域
334 複数の位置
336 掘削作業
337 スピンドル・モータ
338 切削工具
340 位置
342 選択された位置
344 中央ライン
346 穴
348 パラレルメカニズム形機械
350 六脚
352 複数の場所
354 台車システム
356 行路システム
400 製造環境
402 製造装置
404 構造
405 胴体
406 表面
408 位置
500 六脚
502 可動プラットフォーム
506 固定プラットフォーム
507 駆動システム
508 台車システム
509 リニアアクチュエータ
510 行路システム
512 矢印
514 表面
516 真空装置
518 工具
600 製造装置
602 可動プラットフォーム
604 固定プラットフォーム
606 アクチュエータ
608 アクチュエータ
610 アクチュエータ
612 アクチュエータ
614 アクチュエータ
615 アクチュエータ
616 Z軸アクチュエータ
617 駆動システム
618 工具
620 スピンドル・モータ
622 スピンドル
624 カッター
626 開口部
628 操作領域
630 構造
632 Z軸
700 製造装置
702 可動プラットフォーム
704 固定プラットフォーム
712 細長い部材
714 細長い部材
716 細長い部材
718 モータ
720 モータ
722 モータ
723 駆動システム
724 可動部材
726 工具
728 モータ
730 切削工具
732 操作領域
734 場所
736 表面
738 構造
740 位置調整部材
742 位置調整部材
744 位置調整部材
746 位置調整部材
Claims (12)
- 構造(306; 404; 630)に対して作業を行う方法であって、
構造に対して可動プラットフォーム(308; 502; 602)を位置づけして操作領域(318; 628)を画定するステップであって、該可動プラットフォームが、該可動プラットフォームを使用して該操作領域内の複数の軸(311)の周囲を移動可能である工具(310; 518; 618)に接続されているステップ、
該可動プラットフォームを使用して該操作領域内の複数の位置に該工具を移動するステップ、及び
該可動プラットフォームを使用して、該操作領域内の複数の位置の各々において、該工具を用いて作業を行うステップ
を含む方法であって、
該複数の軸により、6自由度を得ることができ、該可動プラットフォーム及び該工具がパラレルメカニズム形機械(348)の一部であり、該可動プラットフォームによって該工具の位置づけ及び該作業を行い、該可動プラットフォームは動作する際、該パラレルメカニズム形機械(348)によって支持され、
該操作領域が、該可動プラットフォームに結合している固定プラットフォーム(313; 506; 604)の開口部(322; 626)によって画定されており、該開口部によって該構造の表面が該工具に露出している方法であって、
前記作業を行うステップが、
該複数の位置の各々において、該可動プラットフォーム(308; 502; 602)を使用して、穴の中央ラインからずれた、構造の表面(324)上の選択された位置に切削工具(338; 624)を位置づけすること、
該切削工具の位置づけに応答して、該切削工具を回転させること、
該切削工具の回転に応答して、該可動プラットフォームを使用して、該切削工具を該構造の表面に移動させること、及び
該切削工具の回転に応答して、該可動プラットフォームを使用して、該中央ライン周囲で該切削工具を移動させること
を含む、方法。 - 該操作領域内の該複数の位置の各々における該工具での作業の実施に応答して、該可動プラットフォームを該構造に相対的な別の場所に位置づけして第2操作領域(332)を形成するステップ、
該可動プラットフォームを使用して、該工具を該第2操作領域内の別の複数の位置に移動するステップ、及び
該可動プラットフォームを使用して、該第2操作領域の該別の複数の位置の各々において別の作業を行うステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 該操作領域内の複数の位置に該工具を移動するステップ及び該工具を該第2操作領域内の別の複数の位置に移動するステップが、
該構造に取り付けられた行路システム上(356; 510)で該可動プラットフォームを移動させること
を含む、請求項2に記載の方法。 - 該可動プラットフォームが該行路システムに沿って移動可能な台車(354; 508)に取り付けられている、請求項3に記載の方法。
- 移動するステップ及び作業を行うステップが、プロセッサ装置(312)の実行プログラムコード(314)によって制御され、プログラムコードによって複数の作業が定義される、請求項1に記載の方法。
- 該可動プラットフォームを該構造上の複数の場所に移動させ、該複数の場所の各々で関連の操作領域を画定するステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 該作業を行う前に、該工具を該構造に対して垂直に配置するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 該パラレルメカニズム形機械が六脚(350)を備え、該工具が該六脚に接続されている、請求項1に記載の方法。
- 該可動プラットフォームが該固定プラットフォーム(313; 506; 604)に結合しており、該構造に対して該可動プラットフォームを位置づけして該操作領域を画定するステップが、
該構造に対して該固定プラットフォームを位置づけして該操作領域を画定すること
を含む、請求項1に記載の方法。 - 該作業が、掘削作業である、請求項1に記載の方法。
- 該工具が、ドリル及び超音波ドリルから選択されるいずれか1つである、請求項1に記載の方法。
- 該操作領域が、該作業を行うために該可動プラットフォームを使用して該工具により到達可能な場所の構造の各部分である、請求項1に記載の方法。
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