JPH0516888A - 航空機胴体外板の穴あけ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 熱伸縮のために胴体外板と、マスタースケー
ルとの間に穴のピッチ差が生じないようにした上で、基
準穴を拾ってＮＣ工作機に記憶させ、これにより胴体外
板に、精確なピッチで穴あけする方法を提供する。 【構成】 航空機の胴体外板を多軸ＮＣ工作機のテーブ
ル上に於いて高熱貫流抵抗材で支承すると共に、熱的伸
縮対応の固定端１５と自由端５を設け、胴体外板長手方
向に長手方向のマスタースケール１１を配設し、また胴
体外板固定端に胴体外板曲面に密着装着を可能とし、長
手方向にほぼ直交する方向にマスタースケール１４を配
設し、両マスタースケールの穴位置座標を機上計測して
ＣＮＣのカスタムマクロの配列内へ格納することにより
ソフトウエアテンプレートを形成させ、これにより胴体
外板に“テンプレート穴明け”を行う準備を完了した時
は、ドリル開始前に長手方向マスタースケールとＮＣ工
作機の熱的相対伸縮を看視する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大型輸送機等の航空機
胴体・長尺外板の穴あけ加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１９は従来の航空機胴体外板の組立工
程の一部を示す。図では胴体外板に縦通材と外板肋材連
結材を仮留鋲で留めている。この仮留鋲工程の後、外板
は次工程の自動打鋲機で正寸穴明け打鋲が行なわれる。
ここで、胴体外板、縦通材の仮留穴（以下本明細書では
組立用基準穴と称す）の穴あけを非空調工場等ワーク及
び工作機械の環境温度が季節差、時間差で変動する場所
で個別に穴あけを行うと胴体外板はアルミニウム合金
で、穴あけに供する工作機械はスチールでそれぞれ構成
されている為このアルミニウムとスチールの熱膨張率の
差の為、正確な穴ピッチが確保できない。従って、代表
的な胴体外板の穴あけは図２０に示されるように、予め
縦通材に明けた仮留穴を胴体外板へ移し穴する方法が採
られている。即ち縦通材をある種のテンプレートとして
利用している。

【０００３】次に単曲面の胴体外板の円周方向の温度補
正は断念するケースとして図２１〜図２４に示すピッチ
・バーによる方法がある。ここでピッチバー５は、ブレ
ース１、ブロック２とクランプボルト９で左端が固定さ
れ、右端はピッチバー５と機械テーブル１０との間に介
在させたころ８上で伸縮する。ここでピッチバー５に
は、アライメントの必要上、ボルト１３と１１で機械テ
ーブルに固定されるせりブロック６とサイドブロック４
およびピッチバー５の水平方向押圧力を調整するボルト
１２とせり板７が連接されている。このピッチバー５に
設けられたピッチ穴３によって数値制御穴あけ機の指令
値を補正する。

【０００４】次に従来技術として穴あけ用ドリルプレー
トによる穴あけがある。これは胴体外板の機外側又は機
内側の胴体外板形状に合致させた形状を有するアルミニ
ウム合金製の単曲面板にドリルガイドブッシュを多数個
配設したドリルプレートを胴体外板に取付け、穴あけを
行うものであり穴あけ用ＮＣ機と当該ブッシュとの温度
起因誤差は、主軸先端部に設けたコンプライアンス機構
で吸収する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の航空機胴体
外板の穴あけ方法には解決すべき次の課題があった。

【０００６】即ち、従来技術による航空機用長尺胴体外
板と縦通材（等）の組立用基準穴のピッチ精度は、これ
らの部品を、大型組立治具に取付け、予め明けられた縦
通材の穴から胴体外板に対して移し穴を行うことにより
確保しているが、大型治具を要するうえ、人手作業とな
っている。これを合理化するには胴体外板、縦通材を別
々に数値制御工作機により穴あけ加工することが望まし
いが、この別々の加工時の環境温度が変化すると航空機
部品（アルミ合金）と工作機械（スチール）の熱膨張率
に差があるため、胴体外板と縦通材の穴ピッチに差が出
て、両者組立の支障となっていた。これが対策としては
上述の通り次の（１），（２）があったが、それぞれ併
記するような欠点があった。

【０００７】（１）従来技術の項で述べたピッチバー技
術があるが、これにはピッチバーがせり機構の押圧力を
受けて自由膨張しないことによる誤差があることに加え
て単曲面の円周側補正にはまったく効果がないという欠
点があった。

【０００８】（２）また従来技術の項で示したドリルプ
レート方式には、長尺単曲面外板全域にドリルプレート
を密着クランプすることが難しくこれが誤差の原因とな
る欠点があった。

【０００９】本発明は基準穴を設けたマスタースケール
を胴体外板と同質材料のアルミ合金で作る共に、胴体外
板、マスタースケール両方を、同一の側で固定、他端を
熱伸縮自由端とし、同じ熱伸縮のために胴体外板と、マ
スタースケールとの間に穴のピッチ差が生じないように
した上で、基準穴を拾ってＮＣ工作機に記憶させ、これ
により胴体外板に精確なピッチで穴あけする方法を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、航空機の胴体外板（アルミ合金）を多軸Ｎ
Ｃ工作機のテーブル上に於いて高熱貫流抵抗材で支承す
ると共に、熱的伸縮対応の固定端と自由端を設け、また
当該胴体外板長手方向に一部が高熱貫流抵抗体で構成さ
れた固定端及びベヤリングで支承され且つ熱的自由伸縮
端へ引張力を印加するスプリングを有する長手方向のア
ルミ合金製マスタースケールを配設し、また胴体外板固
定端に胴体外板曲面に密着装着を可能とする柔軟性を有
する上記長手方向にほぼ直交する方向にアルミ合金製マ
スタースケールを配設し、これらアルミ合金製の両マス
タースケールの穴位置座標を機上計測してＣＮＣのカス
タムマクロの配列内へ格納することによりソフトウエア
・テンプレートを形成させ、これにより胴体外板に“テ
ンプレート穴明け”を行う準備を完了し穴明け実行時
は、ドリルサイクル開始前に長手方向マスタースケール
とＮＣ工作機の熱的相対伸縮を看視し、これが許容値を
越えた場合は再機上計測を行いソフトウエアテンプレー
トの更新を行った後ドリルサイクルを継続することを特
徴とする航空機胴体外板の穴あけ方法を提供しようとす
るものである。

【００１１】

【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。

【００１２】即ち、航空機の胴体外板（被穴あけ材）と
長手方向マスタースケールは、それぞれ左端が固定さ
れ、右端が自由膨張端となっているため、環境温度に対
応して同一方向へ伸縮することができ、かつ、それぞれ
熱貫流抵抗の高い部材で支承されているので機械テーブ
ル等からの熱的影響を受けにくい。

【００１３】従って、それらは周囲環境温度のみによく
追随し、かつ、長手方向マスタースケールも胴体外板も
共にアルミ合金製であるところから、熱膨張率も等しい
ので、長手方向マスタースケールに設けられている穴ピ
ッチの熱変位量と、その穴ピッチを機上計測してＣＮＣ
のカスタムマクロに入力、それによって形成させたソフ
トウエアテンプレートに従いドリルサイクルによって同
ピッチの穴を明けられた胴体外板の穴ピッチの熱変位量
は等しく、従って、環境温度の高低に拘りなく胴体外板
には常に精確な穴ピッチの穴が明けられる。

【００１４】また、長手方向にほぼ直交する方向、即ち
胴体の円周方向のマスタースケールもアルミ合金製であ
ることから、上記と同様の理由により穴ピッチの精確な
穴が得られる。

【００１５】また、長手方向マスタースケールはベアリ
ングで支承され、かつ自由膨張端側をスプリングで引張
られているので長手方向マスタースケールの長手方向の
あらゆる断面には常に一様のテンションが働いており、
局所的摩擦力等によって伸び切れず、昆布状の面歪が生
じて穴ピッチを不精確にするという不具合が生じない。
また、穴明け実行時、長手方向マスタースケールとＮＣ
工作機との熱的相対伸縮を看視し、もし、その差が許容
値を越えていれば再機上計測（ＮＣ工作機上での計測）
を行なって上記ソフトウエアテンプレートの更新を行な
った後、穴明け加工するので、穴ピッチ精度の狂う機会
は一層完全に排除される。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例の方法について図１〜図１
８により説明する。

【００１７】先ず、詳細説明に入る前に理解を容易にす
るため、本実施例の方法の要約を（ａ）〜（ｆ）の項目
に、その作用の要約を（ｇ）〜（ｋ）の項目にそれぞれ
分けて概述する。 （ａ）航空機用長尺胴体外板４（図１の部材番号）を、
図２の如く機械テーブル３上に配設した外板支持パッド
１７上に載置すると共に片端を図１の１５の如く固定端
（図６、図７に詳細）、他端を図１の５の如く自由膨張
端（図８、図９に詳細）として位置決めする。 （ｂ）当該胴体外板４の長手方向に隣接して図５の如く
熱貫流抵抗の高いナイロン外輪（３５，３７）を有する
ベヤリングで支承され、且つ図１に示される固定端１２
は図３の如く熱貫流抵抗の高いベークライト製ブロック
２０で支承され、また自由膨張端（図１の１６）には、
機械側から引張力を与えるスプリング８と、スケールと
機械の相対熱変位を得るレーザー変位計６を有するアル
ミ合金製マスタースケールを配設してある。 （ｃ）また、図１に於て胴体外板４の固定端１５の側に
前記外板の単曲面の内周径に合致するマスタースケール
１４を配設した。尚上記（ｂ）の長手方向マスタースケ
ールは、胴体外板長手方向の組立用基準穴２に対応した
ピッチ穴９、円周側マスタースケールは、胴体外板円周
方向の組立用基準穴ヒッチに対応したピッチ穴１を有
し、これらの穴は、気温２０℃の環境で穴あけ加工され
たものである。 （ｄ）上記長手方向マスタースケール、円周方向マスタ
ースケールの、任意環境温度に於ける穴位置を、図１１
のフローチャートに示すＣＮＣのカスタムマクロ（ＣＮ
Ｃで変数入力・演算・判断のできるサブプログラム）を
主体とした数値制御プログラムにより、図１０のＮＣヘ
ッド１８に装着されたタッチセンサー５２を駆動制御す
ることにより計測するようにした。この為図１１のフロ
ーチャートに示すように、メインプログラムから長手方
向芯出し、座標入力マクロ、周長方向芯出し、座標入力
マクロへ飛ぶことにより、計測とカスタムマクロエリヤ
へのマスタースケール穴位置座標入力を行っている。 （ｅ）上記のマスタースケールの穴位置座標入力完了
后、メインプログラムから、穴あけ実行マクロを呼び出
し、先に入力、記憶済みの穴位置座標値を用いて胴体外
板への穴明けを行うようにした。尚この穴あけ実行マク
ロ動作中にも、ワーク及びマスタースケールは周囲環境
温度により伸縮することから、工作機械テーブルとマス
タースケールの相対的伸縮を、穴あけ実行マクロが、実
際にドリルサイクルへ入る前にその都度モニターし、許
容伸縮を越えた場合は、上記（ｄ）で述べた長手、周長
両方向の芯出し、座標入力を再度実行するようにした。 （ｆ）また長手方向マスタースケールは、胴体外板と空
間的に離隔配置されているので、夫々の物温差が許容値
を越えた場合は、上記の穴あけ実行マクロの動作を停止
するようにした。

【００１８】次に上記方法の作用は以下の（ｇ）〜
（ｋ）に要約される。 （ｇ）図１、図２に於て、胴体外板４と長手方向マスタ
ースケールは夫々左端に固定端、右端に自由膨張端を設
けたことにより必ず同一方向に環境温度に対応して伸縮
することができ、且つこの二者は夫々熱貫流抵抗の高い
部材で支承されているので機械テーブルからの熱的影響
を受けにくいことから、これらの物温は周囲環境温度に
良く追随する。 （ｈ）長手方向マスタースケールは、ベヤリングで上下
面、両側面を支承し且つ自由膨張面をスプリングで引張
る機構にしたことにより、局部的摩擦力により充分伸び
切れず“コンブ”のようになるスケールの変形現象が回
避できる。また当該スケールの自由膨張端に於てはスケ
ールベース１３にレーザー変位計６、スケール端部にレ
ーザー反射板７を設けたことによりスケールと機械テー
ブルの相対伸縮データが得られるので、これを図１１の
レーザー変位補正マクロのデータ“Ｅ”として使用す
る。また長手方向マスタースケールには胴体外板と同一
ピッチの穴が、環境温度２０℃で明けられており、当該
スケールの任意環境温度に於ける熱的伸縮は、胴体外板
の穴あけを行う数値制御工作機上で機上測定する。具体
的には図１０のタッチセンサー５２により穴の中心位置
を求める。そして、ＮＣヘッド１８を長手方向にスキッ
プ入力モードで走らせ、ＸｍとＸｐのアブソリュート値
を求めＸｍ＋（Ｘｐ−Ｘｍ）／２として中心位置を得
る。これらの計測動作は図１１フローチャートに於て、
環境温度２０℃の標準ＮＣプログラム（メインプログラ
ム）で長手方向位置決めを行った後、長手方向芯出・座
標入力マクロへ飛ぶことにより行っている。このシーケ
ンスは、マスタースケール上の穴がｎ個の場合ｎ回実行
される。ここで図１０のレーザー変位計６のキャリブレ
ーションは機上測定による実測により行う。 （ｉ）次に胴体外板周長方向マスタースケールは、外板
の余白部に密着取付され、外板と同一物温となり、外板
と同時伸縮する。図１８は、アルミ合金（マスタースケ
ールと胴体外板）とスチール（工作機）の熱膨張率の差
の為、Ｈ_A という仮想穴へ位置決めされたＮＣ機ｂ軸ピ
ボット中心Ｑ₁ （ｙ₁ ，ｚ₁ ，ｂ₁ ）とタッチセンサス
タイラス先端Ｐ₁ を、マスタースケールの実際の穴位置
Ｈ_B に対応するＱ₂ （ｙ₂ ，ｚ₂ ，ｂ₂ ）とＰ₁₂に修正
する為の手順アルゴリズムである。これは、図１１のメ
インプログラムで先ず周長方向ＮＣ位置決めを行った後
周長方向芯出し、座標入力マクロへ飛ぶことによって開
始される。タッチセンサスタイラスをＰ₄ 及びＰ₅ の点
に於いて、スキップ入力状態で移動させ、Ｙ_m1，Ｚ_m1，
Ｙ_p1，Ｚ_p1及びＹ_m2, Ｚ_m2，Ｙ_P2，Ｚ_p2の座標値を得る
ことにより穴Ｈ_B の中心線とｂ軸修正角度Δｂが得られ
る。次いで修正されたベクトルＱ₁ Ｐ₈ をＱ₃ Ｐ₉ 迄移
動させた後、スキップ入力によりｌ_v を求めることによ
り、最終的なベクトルＱ₂ Ｐ₁₂が得られる。これらのシ
ーケンスを図１１のメインプログラムにより、周長方向
の穴数ｍに対してｍ回繰返す。 （ｊ）上記（ｈ），（ｉ）の作用により、ＣＮＣのカス
タムマクロ内に環境温度に対応して伸縮可能な単曲面ド
リルテンプレートが出現したこととなる（以降ソフトウ
エアーテンプレートと称す）。 （ｋ）このソフトウエアーテンプレートにより図１１の
メインプログラムから穴明実行マクロへ飛ぶことにより
実際に胴体外板穴明けが行われる。

【００１９】次に本発明の一実施例の方法について、詳
しく説明する。図１に於て、数値制御工作機の機械テー
ブル３上で予め胴体外板４の単曲面形状に合致するよう
上下方向位置が設定された図２の複数個の外板支持パッ
ド１７（外板との接触部はナイロン材）へ胴体外板４を
載置する。当該外板の固定端１５は図６及び図７の如
く、機械テーブル３へボルト４６で固定されたロケータ
４３へ胴体外板４の外板タブに設けられた取付穴へ位置
決めピン４５を挿入することにより位置決めされる。ま
た胴体外板４の自由膨張端５（図１）は図８、図９に示
す如く機械テーブル３にボルト４６で固定されたロケー
タ４３へ、胴体外板４の外板タブに設けられた長穴４７
へ位置決めピン４８を挿入することにより位置決めされ
る。

【００２０】次に図１に於て、胴体外板組立時の基準穴
２の長手方向のピッチの基準となるピッチ穴９を有する
マスタースケール１１をガイドベヤリング１０及び１９
（図２）によるガイド機構へ装着する。当該ガイドベヤ
リング１０，１９は、図５に示すようにスケールベース
１３にボルト４１で固定されたベークライトブロック４
２へ、マスタースケール１１の上面・側面のガイドベヤ
リング１０はボルト３２で、マスタースケール１１の下
面のガイドベヤリング１９はボルト３６でそれぞれ装着
される。ガイドベヤリング１０は、鋼製内輪３３、ボー
ル３４、ナイロン外輪３５で構成される。またガイドベ
ヤリング１９も前記ベヤリング同様鋼製内輪３９、ボー
ル３８、ナイロン外輪３７で構成される。尚カラー４
３，４０はスペーサ用カラーである。また図１に於ける
スケール固定端１２は図３に示す如くスケールベース１
３にボルト２４で接続固定されたベークライト製ロケー
タブロック２０へピン２３で位置決めされ、ボルト２２
で固定される。一方マスタースケール１１の自由膨張端
１６（図１）は図４に示すように、マスタースケール１
１の開放端部にスプリング８の一端をボルト２６、スペ
ーサ２５で取付またスプリング８の他端をスケールベー
ス１３にナット２９で固定された２８へボルト２７で取
付け、図４の図上で右方向へ引張力を与えている。本実
施例のマスタースケール１１は、マスタースケール長６
８０８mm（固定端ピンから自由膨張端迄）、断面５５mm
×５mmの寸法であり、前記引張力を１０KgF としている
ので当該スケールは、０．０３mm伸びるが、これは閑却
可能な伸びである。またマスタースケール自由膨張端に
はボルト３１によりレーザー反射板７を、また、スケー
ルベース１３へボルト３０によりレーザー変位計６をそ
れぞれ装着した。尚マスタースケール１１の穴ピッチ９
は５５８．８mmである。

【００２１】次に図１、図２に示すように胴体外板４の
固定端に単曲面を有するマスタースケール１４を取付け
た。当該マスタースケール１４は本実施例では実長１６
６６mm、穴ピッチは４１６．５mmである。

【００２２】次に図１０は本実施例の方法に用いるシス
テム構成を示す。その操作プロセスは次の（ア）〜
（ウ）の通りである。 （ア）ＮＣヘッド１８（本実施例では５軸数値制御機先
端回転軸のｂ軸）に装着されたタッチセンサ５２がマス
タースケール１１のピッチ穴９の内周壁に接触した情報
を数値制御装置内のシーケンサ部位用のＰＭＣ５０へＯ
Ｎ−ＯＦＦ信号として与える。この情報がカスタムマク
ロ５１によるスキップ入力に於けるスキップ値を決め
る。 （イ）レーザー変位計６からのアナログ出力は、ＡＤ変
換器５７でデジタル化され、ＰＭＣ５０を経由してカス
タムマクロ５１へ入力される。 （ウ）マスタースケール１１と胴体外板４の物温差が許
容値を越えた場合または、胴体外板４を工場外部から搬
入したばかりで、マスタースケール１１と胴体外板４の
物温差が大きい場合に穴あけ実行マクロを停止させる
為、マスタースケール１１に温度センサ５３を、胴体外
板４に温度センサ５４をそれぞれクリップ取付し、これ
のアナログ出力をＡＤ変換器５５，５６でデジタル化し
た後、ＰＭＣ５０へ入力しインターロックをかける。

【００２３】次に図１８は、仮想穴Ｈ_A に位置決めされ
たベクトルＱ₁ Ｐ₁ を単曲面側マスタースケールの実際
の穴位置Ｈ_B のＱ₂ Ｐ₁₂へ修正する為のアルゴリズム説
明図である。図中（１）〜（１１）はアルゴリズムの手
順を示す番号で、以下にこの手順を番号順に説明する。 （１）マスタースケール（アルミワーク）と機械の熱膨
張差の為、仮想穴Ｈ_A に対してベクトルＱ₁ Ｐ₁ は面直
角でその中心軸が一致している。 （２）スキップ入力で点Ｐ₃ の座標を求める為、点Ｐ₂
へ移動する。 （３）上記（２）によりＹ軸（円周方向）マスタースケ
ール下面に接する胴体外板上面座標が得られる。 （４）Ｐ₃ からＰ₄ へ移動（距離は実験値）。続いて被
計測穴のセンター座標Ｙ _C1，Ｚ_C1を求める。

【００２４】 Ｙ_C1＝Ｙ_m1＋（Ｙ_P1−Ｙ_m1）／２，Ｚ_c1＝Ｚ_m1＋（Ｚ_P1−Ｚ_m1）／２ （５）Ｐ₄ からＰ₅ へ移動（ｌ_k は実験的定数本実施例
３mm）。続いて被計測穴センター座標Ｙ_C2，Ｚ_c2を求め
る。

【００２５】 Ｙ_C2＝Ｙ_m2＋（Ｙ_p2−Ｙ_m2）／２，Ｚ_c2＝Ｚ_m2＋（Ｚ_p2−Ｚ_m2）／２ （６）ｂ軸角度修正量Δｂを求める。

【００２６】 Δｂ＝tan ^-1 〔｛（Ｙ_c2−Ｙ_a2）² ＋（Ｚ_c2−Ｚ_a2）² ｝^1/2 −｛（Ｙ_c1− Ｙ_a1）² ＋（Ｚ_c1−Ｚ_a1）² ｝^1/2 〕／ｌ_k （７）Δｂだけ実際にｂ軸角度を修正する。即ちベクト
ルＱ₁ Ｐ₈ が被計測マスタースケール穴に対して面直角
となる。 （８）ｂ軸ＰｉＢＯＴ中心をＱ₃ （座標Ｙ₃ ，Ｚ₃ ，ｂ
₂ ）へ移動する。ｌ_s は定数。

【００２７】Ｙ₃ ＝Ｙ₁ ＋ｌ_s cosb₂ ，Ｚ₃ ＝Ｚ₁ ＋ｌ
_s sinb₂ ，ｂ₂ は（７）で修正済 （９）ｌ_v を求めるためスキップ入力で点Ｐ₁₀迄移動。
スキップ値からＰ₁₁（Ｙ ₁₁，Ｚ₁₁）の座標を得る。 （１０）先のイベント（９）のＹ₁₁，Ｚ₁₁を用いてｌ_v
を求める。

【００２８】 ｌ_v ＝〔｛（Ｚ₃ −Ｌ・cosb² ）−Ｚ₁₁｝² ＋｛Ｙ₁₁−（Ｙ₃ ＋Ｌ・sinb² ） ｝² 〕^1/2 （１１）最終修正ポイントＱ₂ ，Ｐ₁₂を求める。

【００２９】 ｌ_p ＝〔｛（Ｙ_a1＋ｌ_x ・sin Δｂ）−Ｙ₁ ｝² ＋｛Ｚ₁ −（Ｚ_a1−ｌ_x ・ sin Δｂ）｝² 〕^1/2 ×sin Δｂ Ｙ₂ ＝Ｙ₁ ＋ｌ_p ・cosb₂ ×sinb₂ Ｚ₂ ＝Ｚ₁ ＋ｌ_p ・sinb₂ −（ｌ_v −ｌ_d ）cosb₂ 次に図１２はメインプログラムであり、本実施例では、
長手Ｘ軸方向は、穴数１２、円周方向は穴数８ある為、
フローチャートのｎ，ｍは１２と８である。図１３は初
期設定マクロであり、“Ｉ”は図１４長手方向芯出し、
座標入力マクロに於て芯出后のＸ軸座標を配列Ｘ〔Ｉ〕
へ順次格納する為のカウンターであり、また“Ｊ”は図
１５周長方向芯出し、座標入力マクロに於て、芯出后の
Ｙ，Ｚ，ｂ座標を配列Ｙ〔Ｊ〕，Ｚ〔Ｊ〕，ｂ〔Ｊ〕へ
順次格納する為のカウンターである。図１２メインプロ
グラム及び図１３，１４，１５のカスタムマクロによ
り、胴体外板長手方向対応マスタースケールの穴位置
（Ｘ軸）、周長方向対応マスタースケールの穴位置
（Ｙ，Ｚ，ｂ軸）のＣＮＣへの取込みが完了すると図１
２メインプログラムから図１６の穴明実行マクロによる
胴体外板穴明加工に入る。本実施例では、変数“Ａ”，
“Ｂ”に上記計数値“Ｉ”，“Ｊ”（Ｉ，Ｊは夫々長手
方向穴数と周長方向穴数）を代入しドリルサイクルマク
ロをＡ×Ｂ回行わせる。本フローチャート（図１６）で
は先ずカウンター“Ｍ”を固定しておいてカウンター
“Ｎ”を１から“Ａ”迄カウントアップすることにより
Ｘ軸方向（外板長手方向）に穴明けを行っていく。Ｘ軸
方向の一列の穴明が（Ｎ＞Ａ？）で判断されるとＹ，
Ｚ，ｂ軸方向のカウンター“Ｍ”がカウントアップされ
次のＸ軸方向の穴あけが行われる。穴明実行マクロに於
いては、Ｘ，Ｙ，Ｚ，ｂ軸位置決め、ドリルサイクルを
行う前にレーザー変位補正を行う。この為穴明実行マク
ロから図１７のレーザー変位補正マクロへその都度ジャ
ンプしている。このレーザー変位補正マクロでは、先に
図１３の初期設定マクロで取込んだレーザー変位計デー
タ“Ｄ”と、ドリルサイクルの前ごとに行うレーザー変
位看視で得られるレーザー変位データ“Ｅ”との差を看
視しており、これが許容値を越えると、穴明実行マクロ
を中断して長手、周長両マスタースケールの再測定を行
う。この再測定は、前述の図１４長手方向芯出し、座標
入力マクロ、図１５周長方向芯出、座標入力マクロを使
用して行われる。このレーザー変位補正マクロによる再
測定が完了すると穴明実行マクロへ戻る。

【００３０】穴明実行マクロでは、カウンター“Ｎ”，
“Ｍ”は記憶されたままとなっているので、レーザー補
正で実行を止められた穴からドリルサイクルが再開され
る。

【００３１】以上の通り、本実施例の方法によればアル
ミ合金製の胴体外板４を、機械テーブル３の上にナイロ
ン製の外板支持パッド１７を介して、図１に示すよう左
端側を外板固定端１５において固定し、右端側は外板自
由膨張端５として環境温度に応じて自由に伸縮できるよ
う保持する一方、その長手方向に沿わせて同一の機械テ
ーブル３の上に、アルミ合金製の長手方向のマスタース
ケール１１をナイロン外輪３７を有するガイドベヤリン
グ１９及びナイロン外輪３５を有するガイドベヤリング
１０を介して、やはり左端をスケール固定端１２によっ
て固定し、右端をスケール自由膨張端１６として環境温
度に応じて自由に伸縮できるよう保持すると同時に、そ
の右端をスプリング８によって長手方向の右方向へ引張
った状態で穴あけの準備を整えるので、熱伝導性が低
く、かつ、可撓性の高いナイロン製の外板支持パッド１
７に保持される胴体外板４と、やはりナイロン外輪３
７，３５を有するガイドベヤリング１９，１０によって
伸縮自由に保持されたマスタースケール１１とは共に固
定された左端を基点にして右方向に自由に熱伸縮し、し
かも両方共アルミ合金製であるところからその伸縮率も
伸縮量も等しいので、マスタースケール１１のピッチ穴
９をタッチセンサー５２で拾ってソフトウエアーテンプ
レートとし、それを介して胴体外板４に移すことによ
り、精確なピッチを有する長手方向の穴を胴体外板４上
に得ることができる。

【００３２】一方、長手方向と直交する方向については
胴体の曲面に相応した曲率を有する、アルミ合金製のマ
スタースケール１４を胴体外板４の左端に沿わせて、即
ち、胴体外板４の円周面に沿わせて重ね保持するので、
やはり、共にアルミ合金製であるところから、熱伸縮
率、量共に同じでマスタースケール１４のピッチ穴１と
同じピッチの穴を胴体外板４上に得ることができる。即
ち、マスタースケール１１，１４により２次元方向に精
確なピッチを有する穴を胴体外板４上に得ることができ
る。そのプロットの代わりにドリルサイクルによって穴
明けすれば、所望のピッチを有する穴を胴体外板４に穿
設することができ、縦通材の穴と許容範囲で一致する穴
を、多くの人手を要することなく、かつ、基本的には環
境温度と拘りなく明けることができるという利点があ
る。

【００３３】また、たとえばマスタースケール１１及び
１４のピッチ穴９及び１をタッチセンサー５２で拾う
（検出し、座標入力を行なう）際の環境温度と、穴あけ
を行なう際の環境温度とに差が生じていてそれが許容値
を越えているような場合は穴あけ実行マクロがモニター
して、ピッチ穴９及び１の検出、座標入力を再度実行す
るので、胴体外板４に穿設される穴のピッチ精度が、こ
の点からも許容値を越えることはない、という利点があ
る。

【００３４】また、たとえば胴体外板４が工場部外から
搬入された直後で、穴あけ作業場の環境温度に順応して
いないような場合、マスタースケール１１，１４との間
に有為な温度差が生じていて、そのままでは許容ピッチ
の穴があけられないときは、穴ピッチの入力座標に連動
する形で予め用意されている穴位置補正のためのアルゴ
リズムが温度差をパラメータとして補正し、あるべき位
置に穴をあけるので、胴体外板４の温度が環境温度に落
着するのを待つといった無駄な時間を費す必要がないと
いう利点がある。

【００３５】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。

【００３６】即ち、ＣＮＣ（ＣＯＭＰＵＴＥＲＩＺＥＤ
ＮＵＭＥＲＩＣＡＬ ＣＯＮＴＲＯＬ）のカスタムマ
クロ上にソフトウエアテンプレートを形成させ、これに
より胴体外板へのテンプレートによる穴あけが可能とな
ったことにより、従来、縦通材から胴体外板に対して行
っていた人手による移し穴作業が排除でき胴体外板単独
でのＮＣ工作機による自動穴あけが可能となった。

【００３７】また、これにより、移し穴を行うために必
要であった高価なアルミ合金製大型組立治具を不要化し
た。

【００３８】また、ソフトウエアテンプレートは、あた
かも胴体外板に穴あけを行うＮＣ工作機が全アルミ合金
製の如く作用し、アルミ合金（胴体外板）とスチール
（ＮＣ工作機）間の適切な温度補正が可能となった。

【００３９】また、単曲面の円周側の温度差制御技術を
提供できるという付随効果が有る。また、従来のせり機
構式ピッチバーの不具合を高熱貫流抵抗材になるベアリ
ング等により支持する方式により解消できるという付随
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の方法に係るマスタースケー
ルと胴体外板を設置した機械系の平面図である。

【図２】図１の矢視Ｃ（マスタースケール部は断面略
図）を時計方向に９０°回転示した図である。

【図３】図１のスケール固定端１２部位の矢視Ａ拡大詳
細断面図である。

【図４】図１のスケール自由膨張端１６部位の矢視Ｂ拡
大詳細図である。

【図５】図１のＤ−Ｄ矢視断面図である。

【図６】図１の外板固定端１５部位の拡大詳細図であ
る。

【図７】図６の矢視Ｅ図である。

【図８】図１の外板自由膨張端５部位の拡大詳細図であ
る。

【図９】図８の矢視Ｆ図である。

【図１０】上記実施例の方法に係るシステム構成を示す
模式図である。

【図１１】上記実施例の方法に係る制御プログラム（ソ
フトウエア）の全体構成図である。

【図１２】上記実施例の方法に係るメインプログラムの
フローチャート図である。

【図１３】図１２の初期設定マクロの詳細フローチャー
ト図である。

【図１４】図１２の長手方向芯出、座標入力マクロの詳
細フローチャート図である。

【図１５】図１２の周長方向芯出し、座標入力マクロの
詳細フローチャート図である。

【図１６】図１２の穴明実行マクロの詳細フローチャー
ト図である。

【図１７】図１６のレーザー変位補正マクロの詳細フロ
ーチャート図である。

【図１８】上記実施例の方法に係る周長方向芯出しのア
ルゴリズム説明図である。

【図１９】従来の方法による航空機胴体外板の組立工程
の一部を示す説明図である。

【図２０】従来の方法による移し穴工法を示す図であ
る。

【図２１】従来の方法によるせり機構式ピッチバーの平
面図である。

【図２２】図２１の一部側面図である。

【図２３】図２１の矢視Ａを時計方向に９０°回転示し
た図である。

【図２４】図２３の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ピッチ穴 ２ 基準穴 ３ 機械テーブル ４ 胴体外板 ５ 外板自由膨張端 ６ レーザー変位計 ７ レーザー反射板 ８ スプリング ９ ピッチ穴 １０ ガイドベヤリング １１ マスタースケール（長手方向） １２ スケール固定端 １３ スケールベース １４ マスタースケール １５ 外板固定端 １６ スケール自由膨張端 １７ 外板支持パッド １８ ＮＣヘッド １９ ガイドベヤリング ２０ ロケータブロック ２１ マスタースケール固定端 ２２ ボルト ２３ ピン ２４ ボルト ２５ スペーサ ２６，２７ ボルト ２８ スタッドボルト ２９ ナット ３０，３１，３２ ボルト ３３ 鋼製内輪 ３４ ボール ３５ ナイロン外輪 ３６ ボルト ３７ ナイロン外輪 ３８ ボール ３９ 鋼製内輪 ４０ カラー ４１ ボルト ４２ ベークライトブロック ４３ａ カラー ４３ ロケータ ４４ 外板タブ ４５ 位置決めピン ４６ ボルト ４７ 長穴 ４８ 位置決めピン ５０ ＰＭＣ ５１ カスタムマクロ（ＣＮＣ） ５２ タッチセンサー ５３，５４ 温度センサー ５５，５６，５７ ＡＤ変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 達夫 名古屋市港区大江町10番地 三菱重工業株 式会社名古屋航空宇宙システム製作所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 航空機の胴体外板（アルミ合金）を多軸
   ＮＣ工作機のテーブル上に於いて高熱貫流抵抗材で支承
   すると共に、熱的伸縮対応の固定端と自由端を設け、ま
   た当該胴体外板長手方向に一部が高熱貫流抵抗体で構成
   された固定端及びベヤリングで支承され且つ熱的自由伸
   縮端へ引張力を印加するスプリングを有する長手方向の
   アルミ合金製マスタースケールを配設し、また胴体外板
   固定端に胴体外板曲面に密着装着を可能とする柔軟性を
   有する上記長手方向にほぼ直交する方向にアルミ合金製
   マスタースケールを配設し、これらアルミ合金製の両マ
   スタースケールの穴位置座標を機上計測してＣＮＣのカ
   スタムマクロの配列内へ格納することによりソフトウエ
   ア・テンプレートを形成させ、これにより胴体外板に
   “テンプレート穴明け”を行う準備を完了し穴明け実行
   時は、ドリルサイクル開始前に長手方向マスタースケー
   ルとＮＣ工作機の熱的相対伸縮を看視し、これが許容値
   を越えた場合は再機上計測を行いソフトウエアテンプレ
   ートの更新を行った後ドリルサイクルを継続することを
   特徴とする航空機胴体外板の穴あけ方法。