KR20030062721A

KR20030062721A - 항공기 동체 자동 연결 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20030062721A
Application number: KR1020020003070A
Authority: KR
Inventors: 김남형
Original assignee: 한국항공우주산업 주식회사
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-07-28
Also published as: KR100453625B1

Abstract

본 발명은 항공기 동체 자동 연결 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 항공기의 동체에 부위별로 타겟을 부착하고, 센서부에서 이 타겟의 위치를 감지하여 제어부에 전송하며, 제어부에서는 미리 저장되어 있는 정상위치와 전송되어 오는 위치감지신호를 비교 연산하여 항공기 동체가 정상위치로 가도록 하기 위한 미세구동명령을 발생하여 액튜에이터에 전송함으로써, 액튜에이터의 미세구동에 따라 항공기 동체가 정상위치에 위치하도록 한 후, 최종적인 조립을 수행하도록 하는 자동 연결 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 효율적인 작업 공간의 활용이 가능하여 기존 대비 50% 가량의 공간만으로도 원활하게 조립공정을 수행할 수 있고, ±0.002″이하의 정밀한 위치작업이 가능해지는 효과가 있으며, 수작업에 의해 발생되던 에러발생 가능성이 완전 제거된다. 그리고, 접합과 분리의 반복적 수작업으로 인한 과도한 공수 수요가 기존 대비 70%가량 절감되는 효과가 있으며, 통계적 품질관리가 가능해진다.

Description

항공기 동체 자동 연결 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FUSELAGE AUTOMATED SPLICING}

본 발명은 항공기 동체 자동 연결 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 최초에 항공기의 동체가 로딩되어 위치를 잡으면 항공기 동체의 위치를 레이저 센서에서 감지하여 제어부로 인가하고, 제어부에서는 감지된 위치 데이터와 미리 저장되어 있는 정상 위치간의 차이를 연산하여 액튜에이터에 미세 구동 데이터를 전송하며, 액튜에이터에서는 인가받은 미세 구동 데이터에 의해 항공기 동체의 위치가 미세하게 조정될 만큼 구동되어 정확한 위치를 잡도록 하고, 다시 레이저 센서에서 항공기 동체의 위치를 감지하여 정상 위치간의 차이가 없을 때 액튜에이터를 X축 방향으로 구동시켜 각각의 항공기 동체가 서로 이어 붙을 수 있도록 하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 항공기의 기체는 매우 복잡하여 흔히 여러 개의 구조요소로 분할하여 조립하는데, 대표적으로 날개, 동체, 꼬리날개, 엔진 마운트 및 착륙장치 등으로 구분되며, 대형 항공기의 동체는 앞부분, 중앙부분 및 뒷부분으로 분리 제작한 뒤 상호간의 연결위치를 정렬한 뒤 조립하여 제작한다.

이와 같이 항공기의 동체를 조립하는 공정은 동체의 부피가 매우 큼에 따라 자동화 기술을 적용하기 힘드는 부분이며, 따라서 작업자들은 도 1과 같이 하드 툴링을 사용하여 중앙 동체(20)의 위치고정, 전방 동체(10)의 위치고정, 중앙 동체(20)와 전방 동체(10)간의 최적 결합, 중앙 동체(20)와 전방 동체(10)의 체결, 후방 동체(30)의 위치고정, 중앙 동체(20)와 후방 동체(30)간의 최적 결합, 중앙 동체(20)와 후방 동체(30)의 체결순으로 조립공정을 진행하게 된다.

특히 중앙 동체(20)와 전방 동체(10)간의 최적 결합이나, 중앙 동체(20)와 후방 동체(30)간의 최적 결합은 GAP/간섭 체크에 의해 반복적으로 수행하여 최적의 상태를 찾아내는 작업으로서 수동적인 작업으로는 힘이 드는 부분이 많으며, 작업의 정밀도 부분에서 어느 한계 이상의 정밀한 작업 수행은 힘이 들며, 접합/분리의 반복적인 수작업으로 인한 과다한 공수가 소요되어 작업의 능률이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 항공기 동체를 조립하는 공정을 보다 쉽고도 정밀하게 진행할 수 있도록 하는 데 있고, 본 발명의 다른 목적은 항공기 동체를 조립하는 공정에서 과도하게 소요되는 공수를 절감하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 후술될 구성 및 작용에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

도 1은 종래의 항공기 동체를 연결하는 방법을 나타내기 위한 예시도.

도 2는 본 발명에 따라 항공기 동체를 자동으로 연결하는 바람직한 장치를 나타내기 위한 사시도.

도 3은 도 2의 바람직한 장치의 측면도.

도 4는 본 발명의 따른 장치에 의해 중앙 동체와 전방 동체를 연결하는 것을 나타내는 부분 사시도.

도 5는 도 4의 측면을 나타내는 측면도.

도 6은 도 4의 정면을 나타내기 위한 정면도.

도 7은 본 발명에 따른 연결 방법을 나타내기 위한 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 전방 동체 20: 중앙 동체

30: 후방 동체 40: 센서부

50: 제어부 60: 액튜에이터

본 발명에 따른 항공기 동체 자동 연결 장치는, 항공기의 동체가 로딩되어 위치를 잡으면 항공기 동체의 위치를 감지하여 위치감지신호를 전송하는 센서부;와, 상기 센서부에서 전송되는 위치감지신호를 인가받아 설정된 정상위치 데이터와의 차이를 연산하여 상호간의 위치차이가 없을 때까지 미세 구동 데이터를 생성하여 전송하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 미세 구동 데이터를 인가받아 항공기 동체의 위치가 미세하게 조정될 만큼 구동시키는 액튜에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 액튜에이터의 미세 구동은 항공기 동체의 위치차이가 없어질 때까지는 X,Y,Z 축의 3차원 구동이며, 이후 레이저 센서부에 의해 정상적으로 위치되었는지 확인되면 X축 구동명령이 인가되어 전방 동체,중앙 동체 및 후방 동체간의 체결작업을 위한 동체연결구동에 들어가게 된다.

그리고, 본 발명에 따라 항공기 동체를 자동으로 연결하는 방법은, 항공기의 중앙 동체를 중앙 액튜에이터에 지지되도록 위치시켜 고정하는 단계; 전방 동체를 전방 액튜에이터에 지지되도록 위치시켜 고정하는 단계; 중앙 및 전방 액튜에이터에 각각 위치된 중앙 동체와 전방 동체의 위치를 레이저 센서로 감지하여 제어부에서 상기 액튜에이터에 X,Y,Z 축의 미세구동명령을 인가하여 위치를 자동으로 교정하는 단계; 중앙 동체와 전방 동체의 위치 교정이 끝나면 상기 엑튜에이터를 X축 구동시켜 중앙 동체와 전방 동체를 체결하는 단계; 후방 동체를 후방 엑튜에이터에 지지되도록 위치시켜 고정하는 단계; 중앙 및 후방 액튜에이터에 각각 위치된 중앙 동체와 후방 동체의 위치를 레이저 센서로 감지하여 제어부에서 상기 액튜에이터에 X,Y,Z 축의 미세구동명령을 인가하여 위치를 자동으로 교정하는 단계 및 중앙 동체와 후방 동체의 위치 교정이 끝나면 상기 엑튜에이터를 X축 구동시켜 중앙 동체와 후방 동체를 체결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 항공기 동체를 자동으로 연결하는 바람직한 장치를나타내기 위한 예시도이고, 도 3은 도 2의 측면도로서, 도 2와 도 3에 따르면 본 발명에 따른 항공기 동체 자동 연결 장치는 센서부(40), 제어부(50), 액튜에어터(60)로 구성된다.

구체적으로 센서부(40)는 레이저 트래커로서, 중앙 동체(20)와 전방 동체(10)의 위치를 감지하도록 배치됨과 동시에 중앙 동체(20)와 후방 동체(30)의 위치를 감지하도록 배치되며, 로딩된 항공기 동체의 위치를 감지하여 위치감지신호를 발생하여 제어부(50)로 전송하도록 구성된다.

그리고, 레이저 트래커에 의해 항공기의 위치가 감지되어 질 수 있도록 중앙 동체(20), 전방 동체(10) 및 후방 동체(30)의 소정 부위들에는 타겟(미도시)이 부착된다.

제어부(50)는 센서부(40)에서 동체들의 위치를 감지하여 발생된 위치감지신호를 인가받아 중앙 동체(20), 전방 동체(10) 및 후방 동체(30)들의 정상위치와의 오차를 계산하며, 계산된 오차에 따라 각각의 동체들이 바람직하게 ??겨져야 할 위치값을 계산하여 액튜에이터(60)에 제어신호를 전송하여 액튜에이터(60)가 X,Y,Z축 구동을 수행하여 동체들간의 위치를 정정하도록 구성된다.

그리고, 센서부(40)에서 인가받은 위치감지신호로부터 중앙 동체(20)와 전방 동체(10) 또는 중앙 동체(20)와 후방 동체(30)간의 위치가 정상적인 위치임이 계산되면 액튜에이터(60)에 X축 구동신호를 전송하여 최종적인 조립을 위한 수평이동 구동을 수행하도록 구성된다.

그리고, 액튜에이터(60)는 서버 모터(미도시) 및 로드 셀(미도시)이 장착된유압 액튜에이터(60)로서, 제어부(50)에서 인가되는 제어신호, 예를 들어 PLC제어 신호를 인가받아 ±0.002″이하의 정밀한 위치 제어 및 항공기 결합시 과도한 예비하중이 발생되었을 때 전체 시스템을 지지하도록 구성되며, 제어신호에 따라 X,Y,Z축으로 구동이 가능하도록 구성되어 있다.

그리고, 액튜에이터(60)의 미세 구동은 항공기 동체들간의 위치가 이론적으로 정상위치가 될 때까지는 X, Y, Z 축의 3차원 구동이며, 이후 센서부(40)에서 감지된 위치신호가 제어부(50)에서 정상위치로 확인되면 X축 구동명령이 인가되어 전방 동체(10), 중앙 동체(20) 및 후방 동체(30)간의 체결작업을 위한 동체연결구동에 들어가게 된다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 항공기 동체 자동 연결 장치에 의해 자동으로 연결시키는 방법을 도 3에 나타난 순서도를 이용하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 항공기의 중앙 동체(20)를 중앙 액튜에이터(60)에 지지되도록 위치시켜 고정하고(단계 S1), 전방 동체(10)를 전방 액튜에이터(60)에 지지되도록 위치시켜 고정한다(단계 S2).

단계 S1과 S2에서 중앙 및 전방 액튜에이터(60)에 각각 위치된 중앙 동체(20)와 전방 동체(10)에 부착된 타겟(미도시)을 센서부(40)가 감지하여 제어부(50)에 위치감지신호를 인가하고(단계 S3), 제어부(50)에서는 인가되는 위치감지신호에 따라 상기 액튜에이터(60)에 X, Y, Z 축의 미세구동명령을 인가하여 위치를 자동으로 교정하며(단계 S4), 단계 S4에서 중앙 동체(20)와 전방 동체(10)의 위치 교정이 끝나면 상기 엑튜에이터를 X축 구동시켜 중앙 동체(20)와 전방동체(10)를 최종 체결위치로 이동시킨다(단계 S5).

단계 S1 내지 단계 S5를 통해 중앙 동체(20)와 전방 동체(10)간의 위치조정이 종료되면 이후 후방 동체(30)와 중앙 동체(20)간의 위치조정 단계를 수행하게 된다.

후방 동체(30)를 후방 엑튜에이터에 지지되도록 위치시켜 고정하고(단계 S6), 중앙 및 후방 액튜에이터(60)에 각각 위치된 중앙 동체(20)와 후방 동체(30)의 위치를 동체에 부착된 타겟을 센서부(40)가 감지하여 제어부(50)에 인가하며(단계 S7), 제어부(50)에서는 인가되는 위치감지신호에 따라 상기 액튜에이터(60)에 X, Y, Z 축의 3축 미세구동명령을 인가하여 중앙 동체(20)와 후방 동체(30)의 위치를 자동으로 교정한다(단계 S8).

단계 S8에서 중앙 동체(20)와 후방 동체(30)의 위치 교정이 끝나면 상기 엑튜에이터를 X축 구동시켜 중앙 동체(20)와 후방 동체(30)를 최종 체결위치로 이동시킨다(단계 S9).

이상과 같은 단계들을 거쳐 중앙 동체(20)와 전방 동체(10) 및 후방 동체(30)의 위치를 정상위치로 잡아 조립작업을 수행하게 된다(단계 S10).

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하였지만, 본 발명의 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 얼마든지 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 잘 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면 효율적인 작업 공간의 활용이 가능하여 기존 대비 50% 가량의 공간만으로도 원활하게 조립공정을 수행할 수 있으며, ±0.002″이하의 정밀한 위치작업이 가능해지는 효과가 있으며, 수작업에 의해 발생되던 에러발생 가능성이 완전 제거된다.

그리고, 접합과 분리의 반복적 수작업으로 인한 과도한 공수 수요가 기존 대비 70%가량 절감되는 효과가 있으며, 통계적 품질관리가 가능해진다.

Claims

항공기의 동체가 로딩되어 위치를 잡으면 항공기 동체의 위치를 감지하여 위치감지신호를 전송하는 센서부;

상기 센서부에서 전송되는 위치감지신호를 인가받아 설정된 정상위치 데이터와의 차이를 연산하여 상호간의 위치차이가 없을때까지 미세 구동 데이터를 생성하여 전송하는 제어부; 및

상기 제어부로부터 미세 구동 데이터를 인가받아 항공기 동체의 위치가 미세하게 조정될 만큼 구동시키는 액튜에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 동체 자동 연결 장치.
제 1항에 있어서,

상기 액튜에이터의 미세 구동은 항공기 동체의 위치차이가 없어질 때까지는 X,Y,Z 축의 3차원 구동이며, 이후 레이저 센서부에 의해 정상적으로 위치되었는지 확인되면 X축 구동명령이 인가되어 전방 동체, 중앙 동체 및 후방 동체간의 체결작업을 위한 동체연결구동임을 특징으로 하는 항공기 동체 자동 연결 장치.
항공기 동체를 연결하는 방법에 있어서,

항공기의 중앙동체를 중앙 액튜에이터에 지지되도록 위치시켜 고정하는 단계;

전방동체를 전방 액튜에이터에 지지되도록 위치시켜 고정하는 단계;

중앙 및 전방 액튜에이터에 각각 위치된 중앙동체와 전방동체의 위치를 레이저 센서로 감지하여 제어부에서 상기 액튜에이터에 X,Y,Z 축의 미세구동명령을 인가하여 위치를 자동으로 교정하는 단계;

중앙동체와 전방동체의 위치 교정이 끝나면 상기 엑튜에이터를 X축 구동시켜 중앙동체와 전방동체를 체결하는 단계;

후방동체를 후방 엑튜에이터에 지지되도록 위치시켜 고정하는 단계;

중앙 및 후방 액튜에이터에 각각 위치된 중앙동체와 후방동체의 위치를 레이저 센서로 감지하여 제어부에서 상기 액튜에이터에 X,Y,Z 축의 미세구동명령을 인가하여 위치를 자동으로 교정하는 단계 및 중앙동체와 후방동체의 위치 교정이 끝나면 상기 엑튜에이터를 X축 구동시켜 중앙동체와 후방동체를 체결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 동체 자동 연결 방법.