JP6523633B2 - パイロットホールを通る自動化された穴開け - Google Patents

パイロットホールを通る自動化された穴開け Download PDF

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Description

本開示は、概して、穴開けに関し、具体的にはパイロットホールを通る穴開けに関する。さらにより具体的には、本開示は、選ばれた許容差の範囲内でスタックアップを通るパイロットホールに重なる、スタックアップの中の穴を開けることを自動化するための方法及び機構に関する。
いくつかの製造工程において、2つの部品を一時的に一緒に固定してスタックアップを形成し、スタックアップを通る穴を開け、かつ穴を通る留め具を設置することによって、第1の部品は第2の部品に留められる。一例示的実施例として、航空機の外板などの第1の部品は、航空機のフレームなどの第2の部品に関して位置決めされて、スタックアップを形成する。特に、外板における第1のパイロットホールが少なくとも部分的にフレームおけるパイロットホールと位置合わせされるように、第1の部品は第2の部品に関して位置決めされる。外板は、2つのパイロットホールを通して、鋲状留め具などの一時的な留め具を挿入することによって、フレームに一時的に固定される。鋲状留め具は、穴開け作業の間に外板及びフレームの間の相対的な動き低減し、又は妨げる。
2つパイロットホール及び鋲状留め具を通る穴を開けるためにドリルが使用され、それによって、開けられた穴は留め具を受け入れることができる。ドリル穴は、製造の要求を満たすために、外板の中の第1のパイロットホール及びフレームの中の第2のパイロットホールの両者に完全に重なることが必要である。しかしながら、最近のいくつかの利用可能な穴開けシステム及び方法においては、形成されるドリル穴は、両者のパイロットホールに完全に重ならなくてもよい。
1つの最近の利用可能な穴開けシステムは、ドリルビットの中心を鋲状留め具の露出された端部の中心に合わせて、ドリルを位置決めし穴開けを実行することができる。穴開けシステムのドリルビットを位置決めすることは、ドリルコラムを穴開けシステムに対して位置決めすることに等しい。ドリルコラムは、開けられるべき穴を表現する想像上のコラムである。ドリルビットは、第1の部品の露出される側面において位置決めされる。このやり方において、第2の部品の中の第2のパイロットホールは、ドリルに対して可視的ではない。言い換えると、第2のパイロットホールは、「止まり穴」である。
ドリルコラムが鋲状留め具の露出端の中心に置かれる場合、開けられるドリル穴は、両者の部品の中の両者のパイロットホールに完全には重ならない。例えば、ドリル穴は、止まり穴に完全には重ならないが、それに限定されるものではない。このタイプのドリル穴は、穴開けの工程によって止まり穴が完全には重ねられずかつ破壊されないので、ダブルのドリル穴として言及される。第2の部品を通るドリル穴の直径は、第1の部品を通るドリル穴の直径よりも大きい。結果として、このドリル穴は、製造の要求を満たさず又はそれに一致しない。
ダブルのドリル穴が形成される場合、作業者は、部品が捨てられるべきか否か、又は穴が止まり穴と完全に一致するためにより大きくされることが可能かどうかを検査する必要がある。その後、より大きな留め具が、より大きな穴に設置される。しかしながら、より大きな穴を形成することは、部品の中の穴のためのエッジマージン(edge margins)に対する要求を所与のものとすると、常に可能というわけではない。
複数の穴が、鋲で固定されたパイロットホールを有するスタックアップの中へ穴開けされるべき場合、自動化された穴開けシステムは、望ましい速さ及び効率においてこれらの穴を開けることができない。作業者は、穴がダブルのドリル穴ではないことを確認するために、自動化システムによって開けられた各々の穴を手動で検査する必要がある。この工程は、望ましいものと比較してより時間を浪費してかつ多くの人手を要し、かつ製造時間を遅らせる可能性がある。さらに、ダブルのドリル穴を開けることを目下のところ避けるために必要とされる装備は、望ましいものと比較してより高価である。それゆえ、少なくとも上述の問題点のいくつかと、起こりうる他の問題点を考慮する方法及び機構を有することが望ましい。
一例示的実施形態において、第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための方法が提供される。第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像は、イメージングシステムを使用して発生される。第1の部品の中の第1のパイロットホールに関する第1の特徴は、画像に基づいて識別される。第2の部品の中の第2のパイロットホールに関する第2の特徴は、画像に基づいて識別される。第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための穴開けベクトルは、第1の特徴及び第2の特徴に基づいて識別される。
別の例示的実施形態において、第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための方法が提供される。穴開け装置は、第1の部品の外側の表面を覆う予め選ばれたドリル位置において位置決めされる。予め選ばれたドリル位置において位置決めされた穴開け装置を伴う第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像は、一時的な留め具が第1のパイロットホールの範囲内に置かれるイメージングシステムを使用して発生される。第1のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第1の端部の第1の中心は、画像に基づいて第1の特徴として識別される。第2のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第2の端部の第2の中心は、画像に基づいて第2の特徴として識別される。第1の中心及び第2の中心の間の線は、識別され得る。線に沿った穴開けポイントは、識別され得る。穴開けポイントは、第2の部品の内側の表面と交差する線の上のポイントである。穴開けポイントを含み、かつ第1の部品の外側の表面に対して実質的に垂直なベクトルは、穴開けベクトルとして識別され得る。穴開けベクトルに沿った穴は、第1の部品及び第2の部品を通して穴開けされ、それによって、穴は選ばれた許容差の範囲内において第1のパイロットホール及び第2のパイロットホールに完全に重なる。
さらに別の例示的実施形態では、機構は、穴開け装置、イメージングシステム、及びコントローラを備える。穴開け装置は、第1のパイロットホールを有する第1の部品及び第2のパイロットホールを有する第2の部品を通る穴を開けるように構成されることができる。イメージングシステムは、第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生するように構成されることができる。コントローラは、画像に基づいて第1のパイロットホールに関する第1の特徴及び第2のパイロットホールに関する第2の特徴を識別し、かつ第1の特徴及び第2の特徴に基づいてそれに沿って穴が開けられるべき穴開けベクトルを識別するように構成されることができる。
さらにまた別の例示的実施形態において、自動化された穴開けシステムは、イメージングシステム、コントローラ、及び穴開け装置を備える。イメージングシステムは、第2のパイロットホールを有する第2の部品に関して位置決めされる第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生するように構成されることができる。一時的な留め具は、第1のパイロットホール及び第2のパイロットホールの範囲内に置かれる。コントローラは、画像に基づいて、第1のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第1の端部の第1の中心、及び第2のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第2の端部の第2の中心を識別するように構成されることができる。コントローラはさらに、第1の中心及び第2の中心の間の線を識別するように構成されることができる。コントローラはさらに、線に沿った穴開けポイントを識別するように構成されることができる。穴開けポイントは、第2の部品の内側の表面と交差する線の上のポイントである。コントローラはさらに、穴開けポイントを含み、かつ第1の部品の外側の表面に対して実質的に垂直なベクトルを、穴開けベクトルとして識別するように構成されることができる。穴開け装置は、識別された穴開けベクトルに沿って第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるように構成されることができ、それによって穴は、選ばれた許容差の範囲内において、第1の部品の中の第1のパイロットホール及び第2の部品の中の第2のパイロットホールと完全に重なる。
概要において、本発明の一態様にしたがって、第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための方法が提供され、方法は、イメージングシステムを使用して第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生すること;画像に基づいて第1の部品の中の第1のパイロットホールに関する第1の特徴を識別すること;画像に基づいて第2の部品の中の第2のパイロットホールに関する第2の特徴を識別すること;及び第1の特徴及び第2の特徴に基づいて、第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための穴開けベクトルを識別することを含む。
有利なことに、方法はさらに、穴開けベクトルに沿って第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けることを含み、それによって、穴は、選ばれた許容差の範囲内において、第1のパイロットホール及び第2のパイロットホールに完全に重なる。
有利なことに、方法では、イメージングシステムを使用して、第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生させることは、イメージングシステムを使用して、第1のパイロットホールの範囲内に置かれる一時的な留め具を有する第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生させることを含む。
有利なことに、方法では、画像に基づいて、第1のパイロットホールに関する第1の特徴を識別することは、画像に基づいて、第1のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第1の端部の第1の中心を第1の特徴として識別することを含む。
有利なことに、方法では、画像に基づいて、第2のパイロットホールに関する第2の特徴を識別することは、画像に基づいて、第2のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第2の端部の第2の中心を第2の特徴として識別することを含む。
有利なことに、方法では、画像に基づいて、一時的な留め具の第2の端部の第2の中心を第2の特徴として識別することは、画像及び一時的な留め具の既知の長さに基づいて、第1の部品の外側の表面に関する一時的な留め具の角度を識別すること;並びに識別された第1の中心及び識別された角度に基づいて、第2のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第2の端部の第2の中心を識別することを含む。
有利なことに、方法では、第1の特徴及び第2の特徴に基づいて第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための穴開けベクトルを識別することは、第1の中心及び第2の中心の間の線を識別すること;穴開けポイントが第2の部品の内側の表面と交差する線の上のポイントとなる、線に沿った穴開けポイントを識別すること;及び穴開けポイントを含み、かつ第1の部品の外側の表面に対して実質的に垂直なベクトルを穴開けベクトルとして識別することを含む。
有利なことに、方法はさらに、第1の部品の外側の表面に関する穴開けベクトルの角度を調整することを含み、それによって、穴開けベクトルに沿って開けられるべき穴は、第1のパイロットホール及び第2のパイロットホールと完全に重なる。
有利なことに、方法では、イメージングシステムを使用して、第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生することは、穴開け装置を第1の部品の外側の表面を覆う予め選ばれたドリル位置において位置決めすること;及びイメージングシステムを使用して、予め選ばれたドリル位置において位置決めされた穴開け装置を伴って第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生することを含む。
本発明の別の態様にしたがって、第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための方法が提供され、方法は、第1の部品の外側の表面を覆う予め選ばれたドリル位置において穴開け装置を位置決めすること;一時的な留め具が第1のパイロットホールの範囲内に置かれるイメージングシステムを使用して、予め選ばれたドリル位置において位置決めされた穴開け装置を伴って第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生すること;画像に基づいて、第1のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第1の端部の第1の中心を第1の特徴として識別すること;画像に基づいて、第2のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第2の端部の第2の中心を第2の特徴として識別すること;第1の中心及び第2の中心の間の線を識別すること;穴開けポイントが第2の部品の内側の表面と交差する線の上のポイントである、線に沿った穴開けポイントを識別すること;穴開けポイントを含み、かつ第1の部品の外側の表面に対して実質的に垂直なベクトルを穴開けベクトルとして識別すること;並びに穴開けベクトルに沿って第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けることであって、それによって穴が選ばれた許容差の範囲内において第1のパイロットホール及び第2のパイロットホールと完全に重なる、穴を開けることを含む。
本発明のさらに別の態様にしたがって、第1のパイロットホールを有する第1の部品及び第2のパイロットホールを有する第2の部品を通る穴を開けるように構成される穴開け装置;第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生するように構成されるイメージングシステム;及び画像に基づいて、第1のパイロットホールに関する第1の特徴及び第2のパイロットホールに関する第2の特徴を識別して、かつ穴がそれに沿って第1の特徴及び第2の特徴に基づいて開けられるべき穴開けベクトルを識別するように構成されるコントローラを含む、機構が提供される。
有利なことに、機構では、穴開け装置は、識別された穴開けベクトルにそって穴を開けるように構成され、それによって選ばれた許容差の範囲内で、穴が、第1のパイロットホール及び第2のパイロットホールと完全に重なる。
有利なことに、機構では、画像は、第1の部品の中の第1のパイロットホール、及び第1のパイロットホールの範囲内に置かれる一時的な留め具を記録する。
有利なことに、機構では、一時的な留め具は、鋲状留め具である。
有利なことに、機構では、第1のパイロットホールに関する第1の特徴は、第1のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第1の端部の第1の中心である。
有利なことに、機構では、第2のパイロットホールに関する第2の特徴は、第2のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第2の端部の第2の中心である。
有利なことに、機構では、コントローラは、画像及び一時的な留め具の既知の長さに基づいて、第1の部品の外側の表面に関する一時的な留め具の角度を識別して、かつ識別された第1の中心及び識別された角度に基づいて、第2のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第2の端部の第2の中心を識別するように構成される。
有利なことに、機構では、コントローラは、第1の中心及び第2の中心の間の線を識別して、穴開けポイントが第2の部品の内側の表面と交差する線の上のポイントである、線に沿った穴開けポイントを識別し、かつ穴開けポイントを含みかつ第1の部品の外側の表面に対して実質的に垂直なベクトルを穴開けベクトルとして識別するように構成される。
有利なことに、機構では、コントローラはさらに、第1の部品の外側の表面に関する穴開けベクトルの角度を調整するように構成され、それによって、穴開けベクトルに沿って開けられるべき穴は、第1のパイロットホール及び第2のパイロットホールと完全に重なる。
有利なことに、機構では、画像システムはカメラシステムである。
有利なことに、機構では、第1の部品は航空機の外板であり、かつ第2の部品は航空機のフレームの中の構造体である。
本発明の別の態様にしたがって、一時的な留め具が第1のパイロットホール及び第2のパイロットホールの範囲内に置かれる第2のパイロットホールを有する第2の部品に関して位置決めされる第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生するように構成されるイメージングシステム;画像に基づいて、第1のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第1の端部の第1の中心及び第2のパイロットホールにおいて露出される一時的な留め具の第2の端部の第2の中心を識別して;第1の中心及び第2の中心の間の線を識別し;穴開けポイントが第2の部品の内側の表面と交差する線の上のポイントである、線に沿って穴開けポイントを識別し;かつ穴開けポイントを含みかつ第1の部品の外側の表面に対して実質的に垂直なベクトルを穴開けベクトルとして識別するように構成される、コントローラ;及び識別された穴開けベクトルに沿って第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるように構成される穴開け装置であって、それによって穴が、選ばれた許容差の範囲内において第1の部品の中の第1のパイロットホール及び第2の部品の中の第2のパイロットホールと完全に重なる、穴開け装置を含む、自動化された穴開けシステムが提供される。
上述の特性及び機能は、本発明の種々の実施形態において単独で達成することができるか、又は他の実施形態において組み合わせることができ、これらの実施形態のさらなる詳細は、後述の説明及び図面を参照して理解できるだろう。
例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の機能は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的な実施形態と、好ましい使用モードと、さらにはその目的及び特徴とは、添付図面を参照して本開示の例示的な実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより最もよく理解されるであろう。
図1は、例示的実施形態による、製造環境のブロック図を示す。 図2は、例示的実施形態による、一時的に固定された2つの部品の図解である。 図3は、例示的実施形態による、穴開けのために識別される第1の特徴の図解である。 図4は、例示的実施形態による、穴開けベクトルに沿って形成されたドリルコラムの図解である。 図5は、例示的実施形態による、2つの特徴を使用して識別される穴開けベクトルに基づいて形成されたドリルコラムの図解である。 図6は、例示的実施形態による、調整されたドリルコラムの図解である。 図7は、例示的実施形態による、第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための工程の流れ図を示す。 図8は、例示的実施形態による、第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための工程の流れ図を示す。 図9は、例示的実施形態による、航空機の製造及び保守方法の流れ図を示す。 図10は、例示的実施形態が実装される、航空機のブロック図を示す。
例示的実施形態は、様々な検討事項を認識し、考慮する。例えば、例示的実施形態は、選ばれた許容差の範囲内において部品のスタックアップの中のパイロットホールと完全に重なる穴を開けることができる自動化された穴開けシステムを有することが望ましい、ということを認識して考慮に入れる。
ここで図面を参照するが、特に図1を参照すると、製造環境の図解が例示的実施形態によるブロック図の形で描かれている。製造環境100は、穴開けシステム102が使用される環境の実施例である。穴開けシステム102は、この例示的な実施例において、自動化された穴開けシステム104の形をとる。
穴開けシステム102は、部品アセンブリ108を通る穴106を開けるために使用される。部品アセンブリ108は、少なくとも2つの部品から成る。一例示的な実施例において、部品アセンブリ108は、第1の部品110及び第2の部品112を含む。第1の部品110及び第2の部品112は、任意の数の種々の形をとる。一例示的な実施例において、第1の部品110は第1のパネルであり、かつ第2の部品112は第2のパネルである。別の例示的な実施例において、第1の部品110は外板であり、かつ第2の部品112はフレームの中の構造体である。
第1の部品110及び第2の部品112は、第1の部品110が第2の部品112を覆うように積み重ねられるように、互いに関して位置決めされる。このやり方において、部品アセンブリ108は、この実施例において部品のスタックアップの形をとる。
描かれるように、第1の部品110は第1のパイロットホール114を有し、かつ第2の部品112は第2のパイロットホール116を有する。第1のパイロットホール114は、第1の部品110の外側の表面118から第1の部品110の内側の表面120へ延伸する。第2のパイロットホール116は、第2の部品112の外側の表面122から第2の部品112の内側の表面124へ延伸する。描かれるように、第1の部品110の内側の表面120及び第2の部品112の内側の表面124は、互いに接触するこれらの部品の表面である。いくつかの場合において、第1の部品110の外側の表面118は、部品アセンブリ108のための外側のモールド線(OML)を形成する。さらに、第1の部品110の内側の表面120及び/又は第2の部品112の内側の表面124は、部品アセンブリ108のための内側のモールドライン(IML)を形成する。
この例示的な実施例において、一時的な留め具126は、第1のパイロットホール114及び第2のパイロットホール116を通して挿入され、第1の部品110を第2の部品112に一時的に固定する。一時的な留め具126は、第1の部品110及び第2の部品112を通して穴106を開けている間に、第1の部品110及び第2の部品112の間の相対的な動きを妨げる。穴106を開けている間に、一時的な留め具126は破壊される。
例えば、一時的な留め具126は、鋲状留め具127を使用して提供されるが、それに限定されるものではない。鋲状留め具127はまた、いくつかの場合において、単に鋲として言及される。一時的な留め具126は、第1のパイロットホール114及び第2のパイロットホール116の直径よりも小さい、実質的に一定の直径を有する。
穴開けシステム102は、部品アセンブリ108を通して穴106を開けるように構成され、それによって、穴106は、選ばれた許容差の範囲内において第1のパイロットホール114及び第2のパイロットホール116の両者と実質的に重なる。描かれるように、穴開けシステム102は、穴開け装置128、コントローラ130、及びイメージングシステム132を含む。
この例示的な実施例において、穴開け装置128は穴106を開けるために使用される装置である。コントローラ130は、イメージングシステム132から受信したイメージングデータ134に基づいて穴開け装置128の作動を制御するために使用される。例えば、イメージングシステム132は、カメラシステム135の形をとるが、それに限定されるものではない。コントローラ130は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその2つの組み合わせを使用して実装される。一例示的な実施例において、コントローラ130は、1以上のコンピュータから成るコンピュータシステムを使用して提供される。これらのコンピュータは、穴開け装置128と関連し、又は穴開け装置128に関して遠隔に配置される。
本明細書の中において使用されるように、1つの構成要素が別の構成要素に「関連する」場合、このような関連は、描かれる実施例における物理的な関連である。例えば、コンピュータなどの第1の構成要素は、いくつかの適切なやり方において、第2の構成要素に固定されること、第2の構成要素に接着されること、第2の構成要素に設置されること、第2の構成要素に溶接されること、第2の要素に留められること、及び/又は第2の構成要素に接続されることによって、第2の構成要素と関連すると考えられる。第1の構成要素はまた、第3の構成要素を使用して、第2の構成要素に接続されてもよい。さらに、第1の構成要素は、第2の構成要素の部分として及び/又は拡張部分として形成されることによって、第2の要素に関連すると考えられてもよい。
いくつかの例示的な実施例において、第1のパイロットホール114は、第2のパイロットホール116と同軸に位置合わせされないかもしれない。言い換えると、第1のパイロットホール114を通る第1の中心軸115は、第2のパイロットホール116を通る第2の中心軸117と一致しないかもしれない。このずれは、第1の部品110及び/又は第2の部品の移動によるものである。第1の部品110及び/又は第2の部品112は、一時的な留め具126の直径が第1のパイロットホール114及び第2のパイロットホール116の直径よりも小さいために、移動する可能性がある。他の実施例において、ずれは、第1の部品110が第2の部品に対して積み重ねられるやり方によるものである。
穴開けシステム102は、穴開け装置128が、パイロットホールどうしが位置合わせされない場合でさえも、これらのパイロットホールの両者に重なる穴106を形成するように、位置決めされかつ方向付けられることが必要である。この例示的な実施例において、穴開けシステム102は、第1の部品110の外側の表面116において穴106を開けることを始めるように構成される。穴開け装置128は、第1の部品110を覆う予め選ばれたドリル位置136へ移動される。例えば、イメージングシステム132は、予め選ばれたドリル位置136において位置決めされる穴開け装置128を有する画像138の形をとるイメージングデータ134を発生するが、それに限定されるものではない。画像138は、第1のパイロットホール114及び一時的な留め具126を伴う第1の部品110の外側の表面118を記録する。
コントローラ130は、第1のパイロットホール114に関する第1の特徴140及び第2のパイロットホール116に関する第2の特徴を識別するために、画像138を使用する。一例示的な実施例において、第1の特徴140は第1の中心144である。第1の中心144は、穴開け装置128に対して露出される一時的な留め具126の第1の端部146の中心である。この例示的な実施例において、第2の特徴142は第2の中心148である。第2の中心148は、穴開け装置128から見ることができない一時的な留め具126の第2の端部149の中心である。第1の中心144及び第2の中心148は、3次元の座標、X、Y、及びZの中で識別される。
第2の中心148は、任意の種々の方法において識別される。一例示的な実施例において、画像138は、部品アセンブリ108に関する一時的な留め具126の角度を決定するために使用される。第1のパイロットホール114及び第2のパイロットホール116が同軸に位置合わせされない場合、一時的な留め具126は、約90度以外の何らかの角度において、第1の部品110の外側の表面118に関して角度を付けられる。言い換えると、第1のパイロットホール114及び第のパイロットホール116が同軸に位置合わせされない場合、一時的な留め具126は、第1の部品110の外側の表面118に対して実質的に垂直ではない。
一例示的な実施例において、画像138の中のシャドーイング及び/又は他の特徴は、部品アセンブリ108に関する一時的な留め具126の角度を決定するために使用される。この角度及び一時的な留め具126の既知の長さに基づいて、第2の中心148は識別される。
コントローラ130は、第1の特徴140及び第2の特徴142によって形成される線150を識別する。線150は、第1の特徴140及び第2の特徴142を接続することによって形成される線である。第1の特徴140及び第2の特徴142が、それぞれ、鋲状留め具127の第1の端部146の第1の中心144、及び鋲状留め具127の第2の端部149の第2の中心148である場合、線150は、鋲状留め具127を通る中心線151である。中心線151はまた、いくつかの場合において、中心又は中心軸として言及される。
その後、コントローラ130は、線150の上の穴開けポイント152を識別する。穴開けポイント152は、部品アセンブリ108のための内側のモールド線と交差する線150の上のポイントである。例えば、穴開けポイント152は、第2の部品112の内側の表面124と交差する線150の上のポイントであるが、それに限定されるものではない。
コントローラ130は、外側の表面118及び内側の表面120の間の第1の部品110の既知の厚さ、並びに外側の表面122及び内側の表面124の間の第2の部品112の既知の厚さに基づいて、穴開けポイント152を識別する。
穴開けポイント152に基づいて、その後、コントローラ130は、穴開けベクトル154及び新しいドリル位置155を識別する。穴開けベクトル154は、穴開けポイント152を含む第1の部品110の外側の表面118に対して実質的に垂直なベクトルである。新しいドリル位置155は、穴開け装置128が位置決めされるべき第1の部品110の外側の表面118を覆う新しい位置である。
コントローラ130は、穴開け装置128が、新しいドリル位置155における穴開けベクトル154に沿って部品アセンブリ108の中を穴開けするように、穴開け装置128の作動を制御する。穴開けベクトル154にそった穴開けは、穴開けベクトル154が穴106の中心軸を形成するように形成される穴106をもたらす。
いくつかの例示的な実施例において、新しいドリル位置155における穴開けベクトル154に沿った穴106の穴開けは、完全に重なり合った第1のパイロットホール114及び第2のパイロットホール116の両者をもたらさず、及び/又は穴開け工程によって十分に破壊されるべき一時的な留め具をもたらさない可能性がある。これらの実施例において、コントローラ130は、調整された穴開けベクトル156を形成するために、穴開けするのに先立って、穴開けベクトル154の角度を調整する。特に、調整された穴開けベクトル156は、何らかの選ばれた範囲の程度の範囲内において、穴開けベクトル154からオフセットされる。例えば、調整された穴開けベクトル156は、一時的な留め具126が第1の部品110の外側の表面118に関して存在する角度に向かって、穴開けベクトル154から約2度までの上限においてオフセットされるが、それに限定されるものではない。穴開けベクトル154の角度を調整することはまた、新しいドリル位置155を変化させる。
このやり方において、イメージングシステム132を使用して、コントローラ130は穴開け装置128を制御し、それによって、穴106は、選ばれた許容差の範囲内において、第1のパイロットホール114及び第2のパイロットホール116が完全に重なり、かつ一時的な留め具126が完全に破壊されるようなやり方で開けられる。第1の特徴140及び第2の特徴142は、第1の中心144及び第2の中心148であると説明されてきたが、第1の特徴140及び第2の特徴142は、他の例示的な実施例においてはそれとは異なるように識別され得る。
例えば、第1のパイロットホール114の中心158は、第1の端部146の第1の中心144の代わりに、第1の特徴140であると識別され得るが、それに限定されるものではない。さらに、いくつかの場合において、第2の特徴142は、第2の中心148以外の一時的な留め具126の第2の端部149におけるいくつかのポイントであると識別され得る。
図1における製造環境100の図解は、例示的実施形態が実装されるやり方に対する物理的または構造的な限定を意味することを企図するものではない。図解される構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素が使用されることができる。いくつかの構成要素は、随意のものである。また、ブロックは、いくつかの機能的な構成要素を示すために提示されている。例示的実施形態において実装される場合、1以上のこれらのブロックは結合、分割、又は組み合わされて異なるブロックに分割されることができる。
ここで図2を参照すると、例示的実施形態による、一時的に一緒に固定される2つの部品の図解が描かれている。この例示的な実施例において、第1の部品200及び第2の部品202は、一緒に積み重ねられて描かれている。第1の部品200は、外側の表面204及び内側の表面206を有する。第2の部品202は、内側の表面208及び外側の表面210を有する。
描かれているように、第1のパイロットホール212は第1の部品200の中に存在し、かつ第2のパイロットホール214は第2の部品202の中に存在する。第1のパイロットホール212は直径216を有し、一方、第2のパイロットホール214は直径218を有する。直径216及び直径218は、この例示的な実施例において実質的に等しい。もちろん、他の例示的な実施例において、直径216は直径218よりも大きくても小さくてもよい。
第1のパイロットホール212及び第2のパイロットホール214は、この例示的な実施例において同軸に位置合わせされない。しかしながら、鋲状留め具220は、第1のパイロットホール212及び第2のパイロットホール214の両者に挿入されてきた。鋲状留め具220は、直径222を有する。直径222は、直径216及び直径218よりも小さい。結果として、第1の部品200及び/又は第2の部品202は、互いに相対的に矢印224の方向及び/又は矢印226の方向へ移動するように構成される。
ここで、図3を参照すると、例示的実施形態による、穴を開けるために識別される第1の特徴の図解が描かれている。この例示的な実施例において、第1の特徴300は識別されてきた。第1の特徴300は、鋲状留め具220の第1の端部301の中心である。
描かれているように、穴開けベクトル302が形成される。穴開けベクトル302は、第1の部品200の外側の表面204に対して実質的に垂直であり、かつ第1の特徴300を含むベクトルである。しかしながら、第1の特徴300だけを穴開けベクトル302を形成するために使用する場合、穴開けベクトル302に沿って穴開けすることによって形成される(図示されぬ)穴は、第1のパイロットホール212及び第2のパイロットホール214の両者に完全には重ならない。
今度は図4を参照すると、図3の穴開けベクトル302に沿って形成されるドリルコラムの図解が、例示的な実施例にしたがって描かれている。この例示的な実施例において、ドリルコラム400は、穴開けベクトル302が使用される場合に、第1の部品200及び第2の部品202を通って穴開けされる穴を表現している。ドリルコラム400は、直径402を有する。描かれているように、ドリルコラム400は、第1のパイロットホール212及び第2のパイロットホール214の両者と完全には重ならない。結論として、第2の特徴は、穴開けベクトルを形成することにおける使用に対して識別される必要がある。
今度は図5を参照すると、2つの特徴を使用して識別される穴開けベクトルに基づいて形成されたドリルコラムの図解が、例示的実施形態にしたがって描かれている。この例示的な実施例において、第2の特徴500は、第1の特徴300に加えて識別されてきた。第2の特徴500は、鋲状留め具220の第2の端部501の中心である。特に、第2の特徴500は、鋲状留め具220を通る中心線502に対して実質的に垂直な鋲状留め具220の断面の中心である。
この例示的な実施例では、第1の特徴300及び第2の特徴500が、鋲状留め具220を通る中心線502を識別するために使用される。特に、第1の特徴300及び第2の特徴500を接続することによって形成される線は、中心線502として識別される。中心線502は、図1の線150及び中心線151の両者に対する一実施態様の実施例である。
中心線502は、穴開けポイント504を識別するために使用される。穴開けポイント504は、第2の部品202の内側の表面208と交差する中心線502に沿ったポイントである。ドリルコラム506は、穴開けポイント504を含み、かつ外側の表面204に対して実質的に垂直に形成される穴開けベクトルに沿って穴開けされる穴を表現している。ドリルコラム506は、直径508を有する。描かれているように、ドリルコラム506は、第1のパイロットホール212及び第2のパイロットホール214の両者と完全に重なる。
今度は図6を参照すると、調整されたドリルコラムの図解が、例示的実施形態にしたがって描かれている。この例示的な実施例において、調整されたドリルコラム600は、穴開けされる穴を表現している。ドリルコラム600は、直径602を有する。描かれるように、調整されたドリルコラム600は、図5におけるドリルコラム506に関するオフセットにおいて約2度を上限とする角度が付けられてきた。
この角度付けは、形成される穴が第1のパイロットホール212及び第2のパイロットホール214の両者と完全に重なることをより良く確実にするために実行される。この例示的な実施例において、調整されたドリルコラム600は、鋲状留め具220が方向付けられる角度に向かって角度付けられる。
図2から図6までの図解は、例示的な実施形態が実装されるやり方に対する物理的又は構造的な限定を意味することを企図するものではない。図解される構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素が使用されることができる。いくつかの構成要素は、随意のものである。
図2から図6までの中に示される種々のコンポーネントは、図1のブロック図の形で示される構成要素が物理的な構造としてどのように実装できるかを示す例示的な実施例であってよい。加えて、図2から図6までの中に示される構成要素のうちのいくつかは、図1の中の構成要素と組み合わせるか、図1の中の構成要素とともに使用するか、又はそれら2つの場合の組み合わせとすることができる。
今度は図7を参照すると、第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための工程の図解が、例示的実施形態にしたがって流れ図の形で描かれている。図7の中において図解される工程は、図1の中の穴開けシステム102を使用して実施される。
工程は、第1のパイロットホール114が部品アセンブリ108の第2の部品112の中の第2のパイロットホール116と部分的に重なるイメージングシステム132を使用して、部品アセンブリ108の第1の部品110の中の第1のパイロットホール114の画像138を発生することによって始まる(オペレーション700)。第1のパイロットホール114に関する第1の特徴140は、画像138に基づいて識別される(オペレーション702)。第2の部品112の中の第2のパイロットホール116に関する第2の特徴142は、画像138に基づいて識別される(オペレーション704)。
その後、第1の部品110及び第2の部品112を通る穴106を開けるための穴開けベクトル154は、第1の特徴140及び第2の特徴142に基づいて識別される(オペレーション706)。次に、穴106は、穴開けベクトル154に沿って穴開けされ、それによって穴106は、選ばれた許容差の範囲内において第1のパイロットホール114及び第2のパイロットホール116と完全に重なり(オペレーション708)、その後、工程は終了する。
今度は図8を参照すると、第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための工程の図解が、例示的実施形態にしたがって流れ図の形で描かれている。図8の中において図解される工程は、図1の中の穴開けシステム102を使用して実施される。
工程は、第1の部品110の外側の表面118を覆う予め選ばれたドリル位置136において穴開け装置128を位置決めすることによって始まる(オペレーション800)。第1の部品110の中の第1のパイロットホール114の画像138は、一時的な留め具126が第1のパイロットホール114の範囲内に置かれるイメージングシステム132を使用して、予め選ばれたドリル位置136において位置決めされた穴開け装置128とともに発生される(オペレーション802)。第1のパイロットホール114において露出される一時的な留め具126の第1の端部146の第1の中心144は、第1の特徴140として、画像138に基づいて識別される(オペレーション804)。第2のパイロットホール116において露出される一時的な留め具126の第2の端部149の第2の中心148は、第2の特徴142として、画像138に基づいて識別される(オペレーション806)。
第1の中心144及び第2の中心148の間の線150が、識別される(オペレーション808)。線150に沿った穴開けポイント152は、第2の部品112の内側の表面124と交差する線150の上のポイントとなるように、識別される(オペレーション810)。穴開けポイント152を含み、かつ第1の部品110の外側の表面118と実質的に垂直なベクトルが、穴開けベクトル154として識別される(オペレーション812)。穴106は、第1の部品110及び第2の部品112を通る穴開けベクトル154に沿って穴開けされ、それによって穴106は、選ばれた許容差の範囲内において第1のパイロットホール114及び第2のパイロットホール116と完全に重なり(オペレーション814)、その後、工程は終了する。
本開示の例示的実施形態は、図9の中において示される航空機の製造及び保守方法900、並びに図10の中において示される航空機1000の文脈から説明することができる。最初に図9を参照すると、例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守方法の図解が流れ図の形で描かれている。生産前の段階では、航空機の製造及び保守方法900は、図10の航空機1000の仕様及び設計902、並びに材料の調達904を含む。
製造段階では、図10の航空機1000の構成要素及びサブアセンブリの製造906と、システムインテグレーション908とが行われる。その後、図10の航空機1000は認可及び納品910を経て運航912に供される。顧客による運航912中、図10の航空機1000は、定期的な整備および点検914(改造、再構成、改修、およびその他の整備または点検を含み得る)がスケジューリングされる。
航空機の製造及び保守方法900の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び/又はオペレータによって実施又は実行されることができる。これらの実施例においては、オペレータは顧客であってもよい。本明細書の目的では、システムインテグレーターは、限定されないが、任意の数の航空機製造業者、および主要システムの下請業者を含み;第三者は、限定されないが、任意の数のベンダー、下請業者、および供給業者を含み;オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などを含む。
今度は図10を参照すると、例示的な実施形態が実装される航空機の図解がブロック図の形で描かれている。この実施例では、航空機1000は、図9の航空機の製造および保守方法900によって生産され、複数のシステム1004および内装1006を有する機体1002を含むことができる。システム1004の実施例は、推進システム1008、電気システム1010、油圧システム1012、及び環境システム1014のうちの1以上を含む。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例が示されたが、自動車産業などの他の産業にも種々の実施形態を適用することができる。
本明細書で具現化した装置及び方法は、図9の航空機の製造及び保守方法900のうちの少なくとも一つの段階で使用可能である。特に、図1の穴開けシステム102は、航空機の製造及び保守方法900の複数の段階のうちの任意の1つの間において、航空機1000の1以上の構造体の中に穴を開けるために使用され得る。例えば、図1の穴開けシステム102は、構成要素及びサブアセンブリの製造906、システムインテグレーション908、定期的な整備および点検914、又は航空機の製造及び保守方法900のうちのいくつかの他の段階のうちの少なくとも1つの間に、穴を開けるために使用され得る。さらに、穴開けシステム102は、機体1002などの航空機1000の1以上の構造体の中に穴を開けるために使用され得る。
一例示的な実施例の中において、図9の構成要素及びサブアセンブリ製造906において生産される構成要素又はサブアセンブリは、航空機1000が図9の運航中912である間に、生産される構成要素及びサブアセンブリと類似のやり方で、組み立てられ、又は製造され得る。さらに別の実施例のように、1以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、図9の構成要素及びサブアセンブリの製造906、並びにシステムインテグレーション908などの生産段階で利用することができる。1以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、航空機1000が図9における運航912、及び/又は整備及び保守914の間に、利用することができる。任意の数の種々の例示的実施形態の利用により、航空機1000の組み立てを大幅に効率化すること、及び/又はコストを削減することができる。
描かれた種々の実施形態における流れ図及びブロック図は、例示的実施形態において実装可能な装置及び方法の構造、機能、及び作業を示している。これに関して、流れ図又はブロック図における各々のブロックは、オペレーション若しくはステップの1つのモジュール、セグメント、機能、及び/又は一部分を表現することができる。
例示的実施形態のいくつかの代替的な実装態様において、ブロックに記載された1以上の機能は、図中に記載の順序を逸脱して現れることがある。例えば、いくつかの場合において、連続して示されている2つのブロックが実質的に同時に遂行され、又は時には含まれる機能によってはブロックが逆順に実行されることもあり得る。また、流れ図やブロック図の中で説明されたブロックに、他のブロックが付加されてもよい。
種々の例示的実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、開示された形における実施形態を包括し、又は開示された形における実施形態に限定することを企図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が自明である。さらに、種々の例示的実施形態は、他の好適な実施形態と比較して種々の特徴を提供することができる。選択された1以上の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最も好ましく説明するため、及び他の当業者に対して、考慮される特定の用途に適したものとして様々な修正を伴う様々な実施形態に対する開示の理解を促すために、選択及び記述されている。
100 製造環境
102 穴開けシステム
104 自動化された穴開けシステム
106 穴
108 部品アセンブリ
110 第1の部品
112 第2の部品
114 第1のパイロットホール
115 第1の中心軸
116 第2のパイロットホール
117 第2の中心軸
118 外側の表面
120 内側の表面
122 外側の表面
124 内側の表面
126 一時的な留め具
127 鋲状留め具
128 穴開け装置
130 コントローラ
132 イメージングシステム
134 イメージングデータ
135 カメラシステム
136 予め選ばれたドリル位置
138 画像
140 第1の特徴
142 第2の特徴
144 第1の中心
146 第1の端部
148 第2の中心
149 第2の端部
150 線
151 中心線
152 穴開けポイント
154 穴開けベクトル
155 新しいドリル位置
156 調整された穴開けベクトル
158 中心
200 第1の部品
202 第2の部品
204 外側の表面
206 内側の表面
208 内側の表面
210 外側の表面
212 第1のパイロットホール
214 第2のパイロットホール
216 直径
218 直径
220 鋲状留め具
222 直径
224 矢印
226 矢印
300 第1の特徴
301 第1の端部
302 穴開けベクトル
400 ドリルコラム
402 直径
500 第2の特徴
501 第2の端部
502 中心線
504 穴開けポイント
506 ドリルコラム
508 直径
600 ドリルコラム
602 直径
700 ステップ
702 ステップ
704 ステップ
706 ステップ
708 ステップ
800 ステップ
802 ステップ
804 ステップ
806 ステップ
808 ステップ
810 ステップ
812 ステップ
814 ステップ
900 航空機の製造及び保守方法
902 ステップ
904 ステップ
906 ステップ
908 ステップ
910 ステップ
912 ステップ
914 ステップ
1000 航空機
1002 機体
1004 システム
1006 内装
1008 推進システム
1010 電気システム
1012 油圧システム
1014 環境システム

Claims (15)

  1. 第1の部品及び第2の部品を通る穴を開けるための方法であって、
    イメージングシステムを使用して、前記第1の部品の中の第1のパイロットホールの画像を発生することと、
    前記画像に基づいて、前記第1の部品の中の前記第1のパイロットホールに関する第1の特徴を識別することと、
    前記画像に基づいて、前記第2の部品の中の第2のパイロットホールに関する第2の特徴を識別することと、
    前記第1の特徴及び前記第2の特徴に基づいて、前記第1の部品及び前記第2の部品を通る前記穴を開けるための穴開けベクトルを識別することとを含む、方法。
  2. 選ばれた許容差の範囲内おいて前記穴が前記第1のパイロットホール及び前記第2のパイロットホールと完全に重なるように、前記穴開けベクトルに沿って前記第1の部品及び前記第2の部品を通る前記穴を開けることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記イメージングシステムを使用して、前記第1の部品の中の前記第1のパイロットホールの前記画像を発生することは、
    前記イメージングシステムを使用して、前記第1のパイロットホールの範囲内に置かれる一時的な留め具を有する前記第1の部品の中の前記第1のパイロットホールの前記画像を発生することを含む、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記画像に基づいて、前記第1のパイロットホールに関する前記第1の特徴を識別することは、
    前記画像に基づいて、前記第1のパイロットホールにおいて露出される前記一時的な留め具の第1の端部の第1の中心を、前記第1の特徴として識別することを含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記画像に基づいて、前記第2の部品の中の前記第2のパイロットホールに関する前記第2の特徴を識別することは、
    前記画像に基づいて、前記第2のパイロットホールにおいて露出される前記一時的な留め具の第2の端部の第2の中心を、前記第2の特徴として識別することを含む、請求項4に記載の方法。
  6. 前記画像に基づいて、前記一時的な留め具の前記第2の端部の前記第2の中心を、前記第2の特徴として識別することは、
    前記画像及び前記一時的な留め具の既知の長さに基づいて、前記第1の部品の外側の表面に関する前記一時的な留め具の角度を識別することと、
    識別された前記第1の中心及び識別された前記角度に基づいて、前記第2のパイロットホールにおいて露出される前記一時的な留め具の前記第2の端部の前記第2の中心を識別することとを含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記第1の特徴及び前記第2の特徴に基づいて、前記第1の部品及び前記第2の部品を通る前記穴を開けるための前記穴開けベクトルを識別することは、
    前記第1の中心及び前記第2の中心の間の線を識別することと、
    穴開けポイントが前記第2の部品の内側の表面と交差する前記線の上の点である、前記線に沿って前記穴開けポイントを識別することと、
    前記穴開けポイントを含み、かつ前記第1の部品の外側の表面に対して実質的に垂直なベクトルを、前記穴開けベクトルとして識別することとを含む、請求項5に記載の方法。
  8. 前記穴開けベクトルに沿って開けられるべき前記穴が、前記第1のパイロットホール及び前記第2のパイロットホールと完全に重なるように、前記第1の部品の外側の表面に関する前記穴開けベクトルの角度を調整することをさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記イメージングシステムを使用して、前記第1の部品の中の前記第1のパイロットホールの前記画像を発生することは、
    前記第1の部品の外側の表面を覆う予め選ばれたドリル位置において穴開け装置を位置決めすることと、
    前記イメージングシステムを使用して、前記予め選ばれたドリル位置において位置決めされた前記穴開け装置を伴う前記第1の部品の中の前記第1のパイロットホールの前記画像を発生することとを含む、請求項1から3又は8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 第1のパイロットホールを有する第1の部品及び第2のパイロットホールを有する第2の部品を通る穴を開けるように構成される穴開け装置と、
    前記第1の部品の中の前記第1のパイロットホールの画像を発生するように構成されるイメージングシステムと、
    前記画像に基づいて、前記第1のパイロットホールに関する第1の特徴及び前記第2のパイロットホールに関する第2の特徴を識別し、かつ前記第1の特徴及び前記第2の特徴に基づいて、それに沿って前記穴が開けられるべき穴開けベクトルを識別するように構成されるコントローラとを備える、機構。
  11. 前記穴開け装置は、選ばれた許容差の範囲内において前記穴が前記第1のパイロットホール及び前記第2のパイロットホールと完全に重なるように、識別された前記穴開けベクトルに沿って前記穴を開けるように構成される、請求項10に記載の機構。
  12. 前記画像は、前記第1の部品の中の前記第1のパイロットホール、及び前記第1のパイロットホールの範囲内に置かれる一時的な留め具を記録する、請求項10又は11に記載の機構。
  13. 前記第1のパイロットホールに関する前記第1の特徴は、前記第1のパイロットホールにおいて露出される前記一時的な留め具の第1の端部の第1の中心である、請求項12に記載の機構。
  14. 前記第2のパイロットホールに関する前記第2の特徴は、前記第2のパイロットホールにおいて露出される前記一時的な留め具の第2の端部の第2の中心であり、前記コントローラは、前記画像及び前記一時的な留め具の既知の長さに基づいて、前記第1の部品の外側の表面に関する前記一時的な留め具の角度を識別し、かつ識別された前記第1の中心及び識別された前記角度に基づいて、前記第2のパイロットホールにおいて露出される前記一時的な留め具の前記第2の端部の前記第2の中心を識別するように構成され、前記コントローラは、前記第1の中心及び前記第2の中心の間の線を識別し、穴開けポイントが前記第2の部品の内側の表面と交差する前記線の上のポイントである、前記線に沿った前記穴開けポイントを識別し、かつ前記穴開けポイントを含みかつ前記第1の部品の外側の表面に対して実質的に垂直なベクトルを前記穴開けベクトルとして識別するように構成される、請求項13に記載の機構。
  15. 前記コントローラはさらに、前記穴開けベクトルに沿って開けられるべき前記穴が、前記第1のパイロットホール及び前記第2のパイロットホールと完全に重なるように、前記第1の部品の外側の表面に関する前記穴開けベクトルの角度を調整するように構成される、請求項10から12のいずれか一項に記載の機構。
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