WO2011007845A1 - 加工装置及び加工方法 - Google Patents

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WO2011007845A1
WO2011007845A1 PCT/JP2010/062011 JP2010062011W WO2011007845A1 WO 2011007845 A1 WO2011007845 A1 WO 2011007845A1 JP 2010062011 W JP2010062011 W JP 2010062011W WO 2011007845 A1 WO2011007845 A1 WO 2011007845A1
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WO
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object detection
detection unit
magnetized object
magnet
magnet holder
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PCT/JP2010/062011
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English (en)
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Inventor
豊 足立
後藤 雄一
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B49/00Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B39/00General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines
    • B23B39/14General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines with special provision to enable the machine or the drilling or boring head to be moved into any desired position, e.g. with respect to immovable work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B49/00Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
    • B23B49/02Boring templates or bushings
    • B23B49/026Boring bushing carriers attached to the workpiece by glue, magnets, suction devices or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B11/00Work holders not covered by any preceding group in the subclass, e.g. magnetic work holders, vacuum work holders
    • B25B11/005Vacuum work holders
    • B25B11/007Vacuum work holders portable, e.g. handheld
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2260/00Details of constructional elements
    • B23B2260/118Suction pads or vacuum cups, e.g. for attachment of guides to workpieces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2260/00Details of constructional elements
    • B23B2260/128Sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2270/00Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/38Using magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to a processing apparatus and a processing method, and more particularly to a processing apparatus and a processing method suitable for an aircraft assembly process.
  • the main wing of an aircraft has a plurality of spar extending in the wing width direction combined with ribs in a direction perpendicular thereto, and a plurality of skins (outer plates) are attached above and below the ribs.
  • the rib, the spar, and the skin are arranged at predetermined positions, and then a portion of the skin that is coaxial with the hole provided in the rib and the spar is specified.
  • This coaxial part is generally identified by visual observation from the cross-sectional direction of the skin, spar and rib. And a hole is drilled in a specific part and a bolt etc. are penetrated to the hole provided in skin, a spar, and a rib, and both are fixed.
  • CFRP Carbon Fiber Reinforced Plastics
  • CFRP Carbon Fiber Reinforced Plastics
  • Japanese Patent Laid-Open No. 4-212111 discloses a displacement detector.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 7-98613 discloses a positioning device and a positioning method using an electromagnet.
  • a processing apparatus and a processing method are provided.
  • a machining apparatus includes a magnetized object detection unit that is sensitive to a magnetic field generated by a magnetized object on one side of a workpiece, and that is sensitive from the opposite side of the one side.
  • the processing unit that performs processing on the workpiece from the opposite side and the magnetized object detection unit are supported at the first position on the opposite side, and the processing unit is supported at the first position.
  • a support structure a support structure.
  • the magnetized object detection unit includes a magnet holder provided with a magnet that magnetically attracts the magnetized object on one end side, and a support frame that supports the magnet holder so that the magnet holder can swing about the center of gravity of the magnet holder.
  • the fulcrum of the magnet holder is centered on the relative positional relationship between the displacement display part provided at the end of the magnet holder opposite to the magnet and the indicator part provided on the support frame side. It is preferable to include an attitude display unit that displays the swing attitude.
  • the support structure preferably includes a mounting portion.
  • Each of the magnetized object detection unit and the processing unit is detachably attached to the attachment portion.
  • the mounting part preferably includes a through hole formed in the support structure. It is preferable that the processing unit includes a guide bush inserted into the through hole and a drilling machine including a drill blade.
  • the guide bush guides the drilling machine in the axial direction of the drill blade.
  • the processing device further includes a control device, a storage device, a first swing angle sensor, and a second swing angle sensor.
  • the magnetized object detection unit includes a magnet holder provided with a magnet that magnetically attracts the magnetized object on one end side, and a support frame that supports the magnet holder so that the magnet holder can swing about the center of gravity of the magnet holder. Is provided.
  • the support frame includes a first bearing portion that supports the magnet holder so as to be able to swing around the X axis, and a first bearing portion that supports the first bearing portion so that the magnet holder can swing around the Y axis orthogonal to the X axis. 2 bearing parts.
  • the first swing angle sensor detects a first swing angle of swinging about the X axis of the magnet holder.
  • the second rocking angle sensor detects a second rocking angle of rocking around the Y axis of the magnet holder.
  • the support structure includes a base fixed to the workpiece, a movable body that supports the magnetized object detection unit and the machining unit, and the movable body moves in parallel to the X axis with respect to the base. And a servo drive mechanism that moves the movable body parallel to the Y-axis with respect to the base.
  • the control device moves the moving body to the servo drive mechanism, and the magnetization when the first swing angle and the second swing angle become a predetermined first angle and a predetermined second angle, respectively.
  • the moving unit is moved to the servo drive mechanism based on the relative displacement amount of the processing unit and the XY coordinates, and the processing unit is arranged at the first position.
  • the processing device further includes a control device and a storage device.
  • the magnetized object detection unit includes a magnetic sensor.
  • the support structure includes a base fixed to the workpiece, a moving body that supports the magnetized object detection unit and the processing unit, and a servo drive mechanism that moves the moving body relative to the base. .
  • the control device searches the first position as the position of the magnetized object detection unit where the sensitivity of the magnetic sensor is maximized by moving the moving body to the servo drive mechanism, and the magnetized object detection unit Is stored in the storage device, and is moved to the servo drive mechanism based on the relative displacement amount and the coordinates of the magnetized object detection unit and the machining unit. A body is moved to place the processing unit at the first position.
  • the processing is, for example, drilling using a drill, nailing, or hammering.
  • a machining method includes a magnetized object detection unit that is sensitive to a magnetic field generated by a magnetized object on one side of a work piece and sandwiches the work piece from the opposite side of the one side. Arranging at a first position on the opposite side, arranging a machining unit at the first position, and performing a machining process on the workpiece by the machining unit.
  • the magnetized object detection unit includes a magnet holder provided with a magnet that magnetically attracts the magnetized object on one end side, and a support frame that supports the magnet holder so that the magnet holder can swing about the center of gravity of the magnet holder.
  • the fulcrum of the magnet holder is centered on the relative positional relationship between the displacement display part provided at the end of the magnet holder opposite to the magnet and the indicator part provided on the support frame side.
  • a posture display unit that displays a swinging posture. It is preferable that the step of arranging the magnetized object detection unit at the first position on the opposite side includes a step of moving a support structure that supports the magnetized object detection unit while looking at the posture display unit. .
  • the step of disposing the processing unit at the first position preferably includes a step of removing the magnetized object detection unit from the support structure and a step of attaching the processing unit to the support structure.
  • the magnetized object detection unit includes a magnet holder provided with a magnet that magnetically attracts the magnetized object on one end side, and a support frame that supports the magnet holder so that the magnet holder can swing about the center of gravity of the magnet holder. Is provided.
  • the support frame includes a first bearing portion that supports the magnet holder so as to be able to swing around the X axis, and a first bearing portion that supports the first bearing portion so that the magnet holder can swing around the Y axis orthogonal to the X axis. 2 bearing parts.
  • the step of disposing the magnetized object detection unit at the first position on the opposite side includes detecting a first swing angle of swing of the magnet holder about the X axis, and the magnet holder Detecting a second swing angle of the swing about the Y axis, moving a moving body supporting the magnetized object detection unit and the machining unit in parallel to the X axis, and the Y axis.
  • the step of disposing the processing unit at the first position may include moving the movable body parallel to the X axis or the Y based on the relative displacement amount of the magnetized object detection unit and the processing unit and the XY coordinates. It preferably includes a step of moving parallel to the axis.
  • the magnetized object detection unit includes a magnetic sensor.
  • the sensitivity of the magnetic sensor is maximized by moving a moving body that supports the magnetized object detection unit and the processing unit.
  • the method includes a step of searching for the first position as the position of the magnetized object detection unit, and a step of storing coordinates of the moving body when the magnetized object detection unit is at the first position.
  • the step of disposing the processing unit at the first position includes a step of moving the moving body based on a relative displacement amount and the coordinates of the magnetized object detection unit and the processing unit.
  • the workpiece is preferably an aircraft wing skin.
  • the processing is a drilling process using a drill.
  • the processing is, for example, drilling using a drill, nailing, or hammering.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION it is possible to process with high positional accuracy from the opposite side of one side across the workpiece with respect to the processing target portion of the workpiece specified from one side of the workpiece.
  • FIG. 1 is an X-axis vertical sectional view showing a schematic configuration of a magnetized object detection unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a Y-axis vertical sectional view showing a schematic configuration of the magnetized object detection unit.
  • FIG. 3 is a front view of a displacement display unit provided at one end of the magnet holder.
  • FIG. 4 is a front view of a support portion that supports a magnet holder provided in the magnetized object detection unit.
  • FIG. 5 is a front view of the mask plate attached to the posture display unit provided in the magnetized object detection unit.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the relative positional relationship between the displacement display section and the mask plate.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where the magnetized object detection unit is removed from the processing apparatus.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which a magnet to be detected is attached so that the position of the bolt hole provided in the rib can be detected.
  • FIG. 10 is an X-axis vertical cross-sectional view showing the machining apparatus that is searching the position of the magnet to be detected on the skin.
  • 11 is a Y-axis vertical sectional view of the processing apparatus of FIG.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the relative positional relationship between the displacement display unit and the mask plate in the posture display unit of the processing apparatus of FIG.
  • FIG. 13 is an X-axis vertical sectional view showing the machining apparatus in a state where the position detection of the magnet to be detected is completed on the skin.
  • 14 is a Y-axis vertical sectional view of the processing apparatus of FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the processing apparatus showing a state in which the magnetized object detection unit is replaced with the drilling unit 70.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a processing apparatus according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 17 is a perspective view of a processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a block diagram of a control system of the machining apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a block diagram of a control system of the machining apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 is an X-axis vertical sectional view showing a schematic configuration of a magnetized object detection unit according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a Y-axis vertical sectional view showing a schematic configuration of the magnetized object detection unit
  • FIG. 3 is one end of a magnet holder.
  • FIG. 4 is a front view of a support unit that supports a magnet holder provided in the magnetized object detection unit
  • FIG. 5 is a mask plate attached to the attitude display unit provided in the magnetized object detection unit.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the relative positional relationship between the displacement display portion and the mask plate.
  • the magnetized object detection unit 10 includes a case (support frame) 11 having a bottomed cylindrical shape made of aluminum, a magnet holder 20 disposed inside the case 11, A support unit 30 that supports the magnet holder 20 in a swingable manner, and a posture display unit 40 that is disposed on the top of the housing 11 and displays the posture of the magnet holder.
  • the magnet holder 20 is a rod-shaped body made of aluminum as a whole, and a magnet 21 is fitted into one end portion of the magnet 21 so that one end face is exposed.
  • a spherical plate-like displacement display portion 22 having a larger diameter than the magnet holder 20 and projecting upward is attached to the end of the magnet holder 20 opposite to the side on which the magnet 21 is fitted. Yes.
  • the displacement display unit 22 has a dot pattern 23 formed at the center thereof, and a wide annular pattern 24 centered on the dot pattern 23 is formed therearound.
  • the dot pattern 23 and the annular pattern 24 have an orange fluorescent color, and have high brightness and are easily visible.
  • the magnet holder 20 is supported by the support portion 30 at the center of gravity of the casing 11 with the side on which the magnet 21 is fitted facing down at the center of the circular cross section of the housing 11. It can be swung (see FIG. 1).
  • the support portion 30 includes a first bearing portion 31 and a second bearing portion 32 that supports the first bearing portion from the outside.
  • the first bearing portion 31 is provided with a rod-shaped first shaft portion 33 that penetrates the magnet holder 20 in the X-axis direction. Both end portions of the first shaft portion 33 are pointed and project from the side surface of the magnet holder 20.
  • An intermediate ring 34 is provided around the portion of the magnet holder 20 where the first shaft portion 33 is provided with a slight gap.
  • First shaft screws 35a and 35b are attached to portions of the intermediate ring 34 facing both ends of the first shaft portion 33, and both ends of the first shaft portion 33 and the first bearing screws 35a and 35b are connected. The end face is in point contact.
  • the first bearing portion 31 allows the magnet holder 20 to swing around the X axis.
  • the intermediate ring 34 of the first bearing portion 31 is provided with two second shaft portions 36a and 36b on the Y axis orthogonal to the first shaft portion 33 described above.
  • the end located outside the intermediate ring 34 has a pointed shape and protrudes from the side surface of the intermediate ring 34.
  • a peripheral ring 37 extending from the inner wall of the housing 11 with a slight gap is provided around the intermediate ring 34.
  • Second bearing screws 38a and 38b are attached to portions of the outer ring 37 facing the end portions of the second shaft portions 36a and 36b, and one ends of the second shaft portions 36a and 36b protruding from the intermediate ring 34.
  • the portion and the end surfaces of the second bearing screws 38a, 38b are in point contact.
  • the second shaft portions 36a and 36b, the second bearing screws 38a and 38b, and the outer ring 37 constitute the second bearing portion 32, and the magnet bearing 20 swings around the Y axis by the second bearing portion 32. It is possible.
  • the magnet holder 20 is tilted in all directions around the point supported by both the bearing portions 31 and 32. It is possible to take the posture.
  • a light-shielding mask plate 41 having a convex spherical shape is attached so as to face the displacement display unit 22 provided at the upper end of the magnet holder 20 (see FIG. 1).
  • the mask plate 41 is formed with a circular see-through hole (index portion) 42 at the center thereof.
  • the see-through hole 42 has the same diameter as the dot pattern 23 formed in the displacement display portion 22 of the magnet holder 20.
  • a convex lens 44 is attached above the mask plate 41, and when viewed from above the convex lens 44, the see-through hole 42 is enlarged and displayed.
  • the swinging posture of the magnet holder 20 can be confirmed as the support display unit 40 based on the relative positional relationship between the fixed see-through hole 42 and the displacement display unit 22 whose position changes with the swinging posture. .
  • the positional relationship between the fluoroscopic hole 42 and the dot pattern 23 of the displacement display unit 22 is such that the magnet holder 20 takes a swinging posture in which the magnet 63 to be detected and the magnet 21 to be described later have the shortest distance.
  • the dot pattern 23 can be removed from the perspective hole 42 and viewed.
  • the mask plate 41 is provided with four triangular holes (direction indicating fluoroscopic holes) 43 on the circumference centered on the fluoroscopic hole 42. More specifically, as shown in FIG. 5, along the surface of the mask plate 41, on the orthogonal axis that intersects the center of the mask plate 41, the X1 triangular hole 43a in the X1 direction and the X2 triangular hole 43b in the X2 direction, respectively.
  • the Y1 triangular hole 43c is arranged in the Y1 direction
  • the Y2 triangular hole 43d is arranged in the Y2 direction, and each vertex is directed outward.
  • the diameter D2 of the imaginary circle connecting the outermost portions of each of the four triangular holes 43 is the same as the diameter D1 (see FIG. 3) of the inner circumference of the annular pattern 24 formed on the displacement display portion 22 of the magnet holder 20. Or slightly smaller dimensions.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the processing apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where the magnetized object detection unit is removed from the processing apparatus.
  • the processing apparatus 50 includes a magnetized object detection unit 10 and a main body 51 into which the magnetized object detection unit 10 is fitted, as shown in FIG.
  • the main body 51 has a substantially box shape with an open bottom side, and an attachment hole 52 penetrating to the bottom surface is formed at the approximate center of the top surface.
  • the main body 51 is a support structure that supports the magnetized object detection unit 10.
  • the magnetized object detection unit 10 is mounted in the mounting hole 52 with the side on which the magnet 21 is mounted facing the bottom surface side of the main body 51. That is, the processing apparatus 50 is configured such that the bottom surface of the magnetized object detection unit 10 is exposed on the bottom surface side.
  • the magnetized object detection unit 10 is configured to be removable upward from the mounting hole 52 of the main body 51 as shown in FIG. In this case, when the main body 51 is viewed from the upper surface side, the surface of the object on which the processing device 50 is placed is visible (exposed) through the attachment hole 52.
  • the fixing mechanism 53 is provided with a suction cup 54 that is exposed through an opening on the bottom surface side of the main body 51 and sucks and fixes the main body 51 to an object.
  • a suction cup support shaft 55 is attached to the upper surface of the suction cup 54, and the suction cup support shaft 55 protrudes toward the upper surface side of the main body 51 through a shaft insertion hole 56 provided in the upper surface of the main body 51.
  • a disc-shaped main body fixing button 57 is attached to the upper end of the suction cup support shaft 55, and the suction cup support shaft 55 is allowed to move up and down with elastic deformation between the main body fixing button 57 and the upper surface of the main body 51.
  • a spring 58 is interposed.
  • a suction path 59 a penetrating from the upper surface of the suction cup 54 to the side surface of the suction cup support shaft 55 is provided inside the suction cup support shaft 55.
  • the suction path 59 a is connected to a suction port (suction mechanism) 59 attached to the side surface of the suction cup support shaft 55.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which a magnet to be detected is attached so that the position of the bolt hole provided in the rib can be detected
  • FIG. 10 shows a processing apparatus that is searching for the position of the magnet to be detected on the skin.
  • 11 is a vertical cross-sectional view of the X-axis, FIG.
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional view of the Y-axis of the processing apparatus of FIG. 10, and FIG. FIG. 13 is an X-axis vertical sectional view showing the machining apparatus in a state where the position detection of the magnet to be detected is completed on the skin, and FIG. 14 is a Y-axis vertical sectional view of the machining apparatus in FIG.
  • ribs 61 for connecting and fixing the skin 60 and a skin (not shown) opposed to each other are arranged at predetermined positions of the CFRP skin 60 which is a nonmagnetic material.
  • the rib 61 includes a plate surface 61a that comes into contact with the skin 60 and a column portion 61b that extends perpendicularly from the plate surface 61a.
  • the plate surface 61a may be referred to as a flange.
  • the support 61b may be referred to as a web.
  • a fixed hole 62 for inserting a bolt or the like is formed in a predetermined portion of the plate surface 61a.
  • a flanged cylinder 64 into which a magnet to be detected (magnetized object 63) is fitted is attached.
  • the magnet 63 to be detected is magnetically attracted to the magnet 21 provided in the magnetized object detection unit 10, and is disposed immediately below the fixed hole 62, that is, on an extension line of the axis of the fixed hole 62.
  • the processing apparatus 50 identifies the position of the fixing hole 62 immediately above by detecting the position where the magnet 63 to be detected is disposed, and the processing apparatus 50 according to the present embodiment locates the position overlapping the fixing hole 62 of the skin 60.
  • the processing is performed on it.
  • the suction cup 54 is slightly lifted from the lowermost end of the main body 51 (the lowermost end of the magnetized object detection unit 10), and a vacuum pump (not shown) is placed in the suction port 59. ) To perform suction operation.
  • the suction cup 54 is not in contact with the skin 60 even when the processing device 50 is placed on the skin 60, the processing device 50 can be moved freely without being fixed to the skin 60. Can do.
  • the processing device 50 is disposed on the upper surface of the skin 60 at a position approximately overlapping with the fixing hole 62 (the magnet 63 to be detected) of the rib 61. Then, the magnet 21 attached to the processing device 50 is magnetically attracted to the detected magnet 63 through the plate surface 61 a of the skin 60 and the rib 61.
  • the magnet holder 20 is supported so as to be swingable about the fulcrum 25, the end of the magnet holder 20 on the side including the magnet 21 has a swinging posture directed toward the magnet 63 to be detected. It will be. That is, the magnet holder 20 is responsive to the magnetic field generated by the magnet 63 to be detected and assumes a swinging posture in which the end of the magnet holder 20 on the side including the magnet 21 is directed toward the magnet 63 to be detected.
  • the state is as shown in FIG. That is, in FIG. 10, the displacement display unit 22 is displaced in the X1 direction relative to the mask plate 41 because the processing device 50 is displaced in the X1 direction with respect to the magnet 63 to be detected. Thereby, a part of the annular pattern 24 of the displacement display unit 22 is confirmed by the X2 triangular hole 43b of the mask plate 41.
  • the displacement display unit 22 is displaced in the Y1 direction relative to the mask plate 41 because the processing device 50 is displaced in the Y1 direction with respect to the magnet 63 to be detected. Thereby, a part of the annular pattern 24 of the displacement display part 22 is confirmed by the Y2 triangular hole 43d of the mask plate 41.
  • the processing apparatus 50 is moved in the direction in which the X2 triangular hole 43b and the Y2 triangular hole 43d in which the annular pattern 24 is confirmed are arranged. Then, as the distance between the magnet 21 and the magnet 63 to be detected becomes smaller, the magnet holder 20 changes to take a swinging posture close to an upright position, and is visually recognized from the X2 triangular hole 43b and the Y2 triangular hole 43d. The ratio of the annular pattern 24 gradually decreases.
  • the movement of the processing device 50 is stopped at that position.
  • the relative positional relationship between the processing device 50 and the magnet 63 to be detected is in the state shown in FIGS.
  • the magnet holder 20 provided in the magnetized object detection unit 10 has a swinging posture in which the magnet 21 and the magnet 63 to be detected have the shortest distance, and is placed on the extension of the perpendicular line dropped from the magnet 21 to the skin 60.
  • the positional relationship is that the detection magnet 63 exists. In this way, the position where the magnet 63 to be detected is disposed, that is, the position of the fixing hole 62 provided in the rib 61 can be detected through the skin 60.
  • the main body fixing button 57 of the processing device 50 is pushed in the axial direction of the suction cup support shaft 55 at that position. Then, the suction cup support shaft 55 is lowered, and accordingly, the suction cup 54 is also lowered until it contacts the surface of the skin 60. Since the suction cup 54 is always sucked from the suction port, an adsorption force is generated between the suction cup 54 and the skin 60, and the main body 51 is fixed on the skin 60. Thereby, after the position of the magnet 63 to be detected is detected, the positional deviation between the magnet 63 to be detected and the processing device 50 can be suppressed.
  • the magnetized object detection unit 10 is removed from the attachment hole 52 of the main body 51, and a drilling unit 70 as a machining unit is attached to the attachment hole 52.
  • the drilling unit 70 is detachably attached to the attachment hole 52.
  • the main body 51 supports the drilling unit 70.
  • the drilling unit 70 includes a drilling machine 71 and a guide bush 73.
  • the guide bush 73 is inserted into the mounting hole 52.
  • the drilling machine 71 includes a drill blade 72.
  • the guide bush 73 guides the drilling machine 71 in the axial direction of the drill blade 72. With the drill blade 72 rotated, the drilling machine 71 is pressed against the skin 60 to form the through hole 60a.
  • the magnetized object detection unit 10 when the portion to be processed of the skin 60 is specified by the magnet 63 to be detected from the rib 61 side of the skin 60, the magnetized object detection unit 10 from the opposite side of the skin 61 to the rib 61 side. Detects the position of the magnet 63 to be detected, and the drilling machine 71 processes the part to be processed with high positional accuracy from the side opposite to the rib 61 side of the skin 60. Therefore, even if it is difficult to perform the processing operation on the skin 60 from the rib 61 side of the skin 60 due to the narrow space on the rib 61 side of the skin 60, the rib 60 and the spar are opposed to the reference holes. The perforating process can be performed on the skin 60 with high positional accuracy.
  • the magnetized object detection unit 10 and the processing apparatus 50 including the magnetized object detection unit 10 according to the present embodiment have the following operational effects.
  • the magnetized object detection unit 10 according to the present embodiment includes a magnet holder 20 provided with a magnet 21 that is magnetically attracted to the magnet 63 to be detected on one end side, and the magnet holder 20 is swung with its center of gravity as a support point 25.
  • the magnet holder depends on the relative positional relationship between the housing 11 that is movably supported, the displacement display portion 22 provided at the end of the magnet holder 20 opposite to the magnet 21, and the indicator portion 42 on the housing 11 side.
  • An attitude display unit 40 that displays 20 swinging attitudes is provided.
  • the magnetized object detection unit 10 When the magnetized object detection unit 10 having such a configuration is arranged on the surface of the skin 60 opposite to the magnet 63 for detection, the magnet 21 and the magnet 63 for detection provided on one end side of the magnet holder 20 are provided. In order to attract over the skin 60, the end of the magnet holder 20 moves toward the magnet 63 for detection. Therefore, if the magnetized object detection unit 10 is moved on the skin 60 to change the distance between the magnet 21 provided on the magnet holder 20 and the magnet 63 to be detected, the magnetized object detection unit 10 is supported so as to be swingable. When the magnet holder 20 swings around the fulcrum 25, its posture changes.
  • attitude display section 40 comprising a displacement display section 22 provided at the end of the magnet holder 20 opposite to the magnet 21 and an indicator section 42 on the housing 11 side.
  • the magnet for detection 63 is arranged on the extension of the perpendicular drawn from the magnet 21 to the skin 60.
  • the magnet holder 20 is supported so as to be able to swing with its center of gravity as a fulcrum 25, for example, even when the skin 60 forms an inclined surface, the influence of gravity can be eliminated.
  • the position of the magnet 63 to be detected in the region hidden by the skin 60 can be easily and without worrying about the shape of the skin 60 made of nonmagnetic material. It becomes possible to detect accurately.
  • the magnet holder 20 includes a first bearing portion 31 that supports the magnet holder 20 so as to be swingable about the X axis, and a first bearing portion 31 that is centered on the Y axis orthogonal to the X axis. It is supported by a second bearing portion 32 that is supported so as to be swingable.
  • the magnet holder 20 is mainly supported by the two bearing portions 31 and 32 by the combination of the first bearing portion 31 and the second bearing portion 32 in the swingable direction of the magnet holder 20. It is possible to take a posture inclined in every direction. Accordingly, the magnet 21 provided at the end of the magnet holder 20 changes the swinging posture of the magnet holder 20 regardless of the direction in which the magnet 63 to be detected is arranged with respect to the magnetized object detection unit 10. Accordingly, the direction of the magnet 63 to be detected can be directed, and the position where the magnet 63 to be detected is disposed can be detected.
  • a light-shielding mask plate 41 is provided on the upper portion of the housing 11 corresponding to the displacement display portion 22, and a dot pattern 23 is formed on the displacement display portion 22 of the magnet holder 20.
  • 41 is formed with a see-through hole 42 through which the dot pattern 23 can be seen in the swinging posture of the magnet holder 20 when the magnet 21 and the magnet 63 to be detected have the shortest distance.
  • a lens for enlarging the see-through hole 42 of the mask plate 41 is provided.
  • the magnetized object detection unit 10 when the magnetized object detection unit 10 is moved on the skin 60 while looking through the see-through hole 42 provided in the mask plate 41, and the dot pattern 23 formed on the magnet holder 20 from the see-through hole 42 is confirmed, The magnetized object detection unit 10 is stopped at the position. Then, the magnet 63 to be detected is arranged on the extension of the perpendicular drawn from the magnet 21 to the skin 60 at that time. Further, since the see-through hole 42 is enlarged and displayed by the lens 44, it can be confirmed that the see-through hole 42 and the dot pattern 23 are exactly coincident with each other, and the position where the magnet 63 for detection is arranged can be accurately confirmed. Can be detected.
  • an annular pattern 24 centered on the dot pattern 23 is further formed as the displacement display portion 22, and the mask plate 41 has four triangular holes 43a independent from each other on orthogonal axes intersecting at the center. 43b, 43c, 43d are formed, and the outermost part of these triangular holes 43a, 43b, 43c, 43d is when the magnet holder 20 takes a swinging posture in which the magnet 21 and the magnet 63 to be detected are at the shortest distance. It is assumed to overlap with the inner periphery of the annular pattern 24.
  • the relative positional relationship between the magnet 21 and the magnet 63 to be detected is shown by the mode of the annular pattern 24 confirmed from each triangular hole 43a, 43b, 43c, 43d, and magnetization is performed.
  • the direction in which the object position detection unit 10 should be moved is indicated. If the magnet 21 and the magnet 63 to be detected are not at the shortest distance, the annular pattern 24 is confirmed from one or two of the triangular holes 43a, 43b, 43c, 43d of the mask plate 41. The annular pattern 24 is not confirmed from the remaining triangular holes.
  • the magnetized object detection unit 10 is moved in the direction in which the triangular hole in which the annular pattern 24 is confirmed, the distance between the magnet 21 and the magnet 63 to be detected approaches.
  • the aspect of the annular pattern 24 confirmed from the triangular hole changes.
  • the magnetized object detection unit 10 is stopped at a position where the annular pattern is no longer confirmed from all the triangular holes 43a, 43b, 43c, 43d, it is on the extension of the perpendicular dropped from the magnet 21 to the skin 60 at that time.
  • the magnet 63 to be detected is arranged.
  • the processing apparatus 50 includes the above-described magnetized object detection unit 10 and a main body 51 having a mounting hole 52 to which the magnetized object detection unit 10 is detachably attached. When the unit 10 is removed, the surface of the skin 60 is exposed through the attachment hole 52.
  • the processing apparatus 50 having the above configuration, first, after the skin 60 is moved and the position of the magnet 63 to be detected is detected with the magnetized object detection unit 10 attached, the magnetized object detection unit 10 is removed from the main body 51. As a result, the surface of the skin 60 is exposed through the mounting hole 52 of the main body 51.
  • the position of the magnet 21 when the distance between the magnet 21 and the magnet 63 to be detected is the minimum is the center of the mounting hole 52 of the main body 51. It is trying to become.
  • the surface of the skin 60 exposed through the attachment hole 52 indicates that the magnet 63 to be detected is disposed on the perpendicular extending from the center thereof. It will be. In this way, an index indicating the position of the magnet 63 to be detected can be formed over the skin 60, and a desired process can be performed on the position of the magnet 63 to be detected using this index.
  • the main body 51 has a fixing mechanism 53 including a suction cup 54 disposed on the side of the main body 51 facing the skin 60 and a suction port 59 for sucking air in the suction cup 54. Is provided.
  • the processing device 50 after detecting the position of the magnet 63 to be detected, the processing device 50 is fixed on the skin 60 by the fixing mechanism 53 provided in the main body 51. It is difficult for the position shift between 51 and the skin 60 to occur, and the detection position of the magnet 63 to be detected can be accurately indicated. Furthermore, by adopting a simple configuration in which the fixing mechanism 53 has a suction cup 54 structure, the processing device 50 does not need to be a large-scale device, and can be made excellent in handleability.
  • the punching unit 70 that can be exchanged with the magnetized object detection unit 10 is provided.
  • the magnetized object detection unit 10 can be removed and replaced with the drilling unit 70. As a result, it is possible to drill a hole at the detection position shown on the skin 60 without causing a shift in the detection position.
  • a nailing unit 80 as a processing unit is attached to the attachment hole 52 instead of the drilling unit 70.
  • the processing apparatus 50 according to this modification couples the plate 100 and the plate 101 by hitting a nail on the plate 100.
  • the plates 100 and 101 are made of a nonmagnetic material. Through the nailing process, a through hole is formed in the plate 100.
  • the magnet 66 to be detected is fixed to the plate 101 by fixing means such as an adhesive or a double-sided tape.
  • a hammering unit (not shown) instead of the nailing unit 80.
  • the hammering unit performs a hammering process on the plates 100 and 101. Through the nailing process, a through hole is formed in the plate 100.
  • the processing apparatus 90 includes a magnetized object detection unit 10, a drilling machine 71 as a processing unit, an XY moving body 93, and a support structure 99.
  • the support structure 99 includes an outer frame 91 as a base, a fixing mechanism 53, an X-axis direction servo drive mechanism 92X, and a Y-axis direction servo drive mechanism 92Y.
  • the fixing mechanism 53 fixes the outer frame 91 to the skin 60.
  • the X-axis direction servo drive mechanism 92X moves the XY moving body 93 parallel to the X-axis with respect to the outer frame frame 91.
  • the Y-axis direction servo drive mechanism 92 ⁇ / b> Y moves the XY moving body 93 parallel to the Y axis with respect to the outer frame frame 91.
  • the X axis and the Y axis are the X axis and the Y axis of the swing of the magnet holder 20.
  • the XY moving body 93 supports the magnetized object detection unit 10.
  • the XY moving body 93 includes a Z-axis direction servo drive mechanism 92Z.
  • the Z-axis direction servo drive mechanism 92Z moves the drilling machine 71 in the Z-axis direction.
  • the Z axis direction is perpendicular to the X axis and the Y axis.
  • the Z-axis direction servo drive mechanism 92Z supports the drilling machine 71 so that the axial direction of the drill blade 72 is parallel to the Z-axis direction.
  • the processing apparatus 90 includes a first swing angle sensor 98A, a second swing angle sensor 98B, a control device 94, and a storage device 95.
  • the first swing angle sensor 98 ⁇ / b> A detects a first swing angle of swinging about the X axis of the magnet holder 20.
  • the second swing angle sensor 98B detects a second swing angle of swinging about the Y axis of the magnet holder 20.
  • the storage device 95 stores the relative XY displacement amount 96 of the magnetized object detection unit 10 and the drilling machine 71.
  • the relative XY displacement amount 96 is a fixed value.
  • the outer frame 91 is fixed to the skin 60 using the fixing mechanism 53 in the vicinity of the corresponding position corresponding to the position of the magnet 63 to be detected.
  • the processing device 90 is disposed on the opposite side of the detected magnet 63 with the skin 60 interposed therebetween. The corresponding position is on the extension of the perpendicular drawn from the magnet 63 to be detected to the skin 60.
  • control device 94 moves the XY moving body 93 to the X-axis direction servo drive mechanism 92X and the Y-axis direction servo drive mechanism 92Y so that the first swing angle and the second swing angle are predetermined first angles, respectively. And the corresponding position as a position of the magnetized object detection unit 10 when it becomes a predetermined 2nd angle is searched.
  • control device 94 stores in the storage device 95 the XY coordinates 97 of the XY moving body 93 when the magnetized object detection unit 10 is at the corresponding position.
  • control device 94 moves the XY moving body 93 to the X-axis direction servo drive mechanism 92X, the Y-axis direction servo drive mechanism 92Y, or both based on the relative XY displacement amount 96 and the XY coordinates 97, and the drilling machine 71 is arranged at a corresponding position.
  • control device 94 moves the drilling machine 71 in the Z-axis direction to the Z-axis direction servo drive device 92Z to form the through hole 60a in the skin 60.
  • the process of forming the through hole 60a in the skin 60 is automated.
  • a machining apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the machining apparatus according to the present embodiment is the second embodiment except that the magnetized object detection unit 10, the first swing angle sensor 98A, and the second swing angle sensor 98B are replaced with a magnetic sensor 110. It is the same as the processing apparatus 90 concerning.
  • the magnetic sensor 110 functions as a magnetized object detection unit that is sensitive to the magnetic field generated by the magnet for detection 63 and is supported by the XY moving body 93.
  • the outer frame 91 is fixed to the skin 60 using the fixing mechanism 53 in the vicinity of the corresponding position corresponding to the position of the magnet 63 to be detected.
  • the processing apparatus according to the present embodiment is disposed on the opposite side of the magnet 63 to be detected with the skin 60 interposed therebetween. The corresponding position is on the extension of the perpendicular drawn from the magnet 63 to be detected to the skin 60.
  • control device 94 moves the XY moving body 93 to the X-axis direction servo drive mechanism 92X and the Y-axis direction servo drive mechanism 92Y, and the corresponding position as the position of the magnetic sensor 110 at which the sensitivity of the magnetic sensor 110 is maximized. Explore.
  • control device 94 stores in the storage device 95 the XY coordinates 97 of the XY moving body 93 when the magnetic sensor 110 is at the corresponding position.
  • control device 94 moves the XY moving body 93 to the X-axis direction servo drive mechanism 92X, the Y-axis direction servo drive mechanism 92Y, or both based on the relative XY displacement amount 96 and the XY coordinates 97, and the drilling machine 71 is arranged at a corresponding position.
  • control device 94 moves the drilling machine 71 in the Z-axis direction to the Z-axis direction servo drive device 92Z to form the through hole 60a in the skin 60.
  • the process of forming the through hole 60a in the skin 60 is automated.
  • the drilling machine 71 can be replaced with a nail driving unit 80 or a hammering unit.
  • the skin 60, the rib 61, and the magnet for detection 63 are replaced with the plate 100, the plate 110, and the magnet for detection 66.
  • the processing apparatus and the processing method according to each of the above embodiments can be applied to a case where a wall material, a ceiling material, or the like is drilled and nailing in a blind state from the surface of a backbone of a building or the like.
  • a wall material, a ceiling material, or the like is drilled and nailing in a blind state from the surface of a backbone of a building or the like.
  • the contact surface between the back bone and the wall material, ceiling material, etc. can be reduced, and the cost is reduced.

Landscapes

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Abstract

 加工装置は、被加工物の一方側にある着磁物が生成する磁場に被加工物を挟んで一方側の反対側から感応する着磁物検出ユニットと、反対側から被加工物に対して加工処理を実行する加工ユニットと、着磁物検出ユニットを反対側の第1位置に支持し、加工ユニットを第1位置で支持する支持構造とを具備する。被加工物の一方側から特定されている被加工物の加工対象部位に対して被加工物の反対側から高い位置精度の加工を行うことが可能である。

Description

加工装置及び加工方法
 本発明は、加工装置及び加工方法に関し、特に、航空機の組立工程に好適な加工装置及び加工方法に関する。
 例えば航空機の主翼は、翼幅方向に延びる複数本のスパーに、これと直交する方向のリブが組み合わされ、そのリブの上下に複数枚のスキン(外板)が取り付けられる。スキンをリブ及びスパーに固定する工程では、リブ及びスパーとスキンとを所定位置に配置した後、スキンのうちのリブ及びスパーに設けられた孔と同軸上の部位を特定する。この同軸上の部位は、一般にスキン、スパー及びリブの断面方向から目視等によって特定される。そして、特定の部位に孔を開け、スキン、スパー及びリブに設けた孔にボルト等を挿通して両者を固定する。
 ところで、近年、主翼のスキン材料として、軽量かつ高耐久性のCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)が選択されるようになり、片翼の上下のスキンをそれぞれ一枚板で成形することが可能となっている。このような大型のスキンの場合には、リブ、スパーを配する部位に人が近づくことができない場合があり、スキンに孔をあける部位をリブ、スパー及びスキンの断面方向から目視にて特定することが困難となり、スキンへの孔開け位置の特定に苦慮するという事情がある。
 本発明に関連して、特開平4-212011号公報は変位検出装置を開示している。特開平7-98613号公報は、電磁石を用いる位置決め装置及び位置決め方法を開示している。
特開平4-212011号公報 特開平7-98613号公報
 本発明の目的は、被加工物の一方側から特定されている被加工物の加工対象部位に対して被加工物を挟んで一方側の反対側から高い位置精度の加工を行うことが可能な加工装置及び加工方法を提供することである。
 本発明の第1の観点による加工装置は、被加工物の一方側にある着磁物が生成する磁場に前記被加工物を挟んで前記一方側の反対側から感応する着磁物検出ユニットと、前記反対側から前記被加工物に対して加工処理を実行する加工ユニットと、前記着磁物検出ユニットを前記反対側の第1位置に支持し、前記加工ユニットを前記第1位置で支持する支持構造とを具備する。
 前記着磁物検出ユニットは、一端側に前記着磁物と磁気的に引き合う磁石を備えた磁石ホルダと、前記磁石ホルダを前記磁石ホルダの重心位置を支点として揺動可能に支持する支持フレームと、前記磁石ホルダの前記磁石とは反対側の端部に設けられた変位表示部と前記支持フレーム側に設けられた指標部との相対的な位置関係によって前記磁石ホルダの前記支点を中心とした揺動姿勢を表示する姿勢表示部とを備えることが好ましい。
 前記支持構造は取付部を備えることが好ましい。前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの各々は、前記取付部に脱着可能に取り付けられる。
 前記取付部は、前記支持構造に形成された貫通孔を含むことが好ましい。前記加工ユニットは、前記貫通孔に挿入されるガイドブッシュと、ドリル刃を備えたドリリングマシンとを備えることが好ましい。前記ガイドブッシュは、前記ドリリングマシンを前記ドリル刃の軸方向に案内する。
 上記加工装置は、制御装置と、記憶装置と、第1揺動角センサと、第2揺動角センサとを更に具備することが好ましい。前記着磁物検出ユニットは、一端側に前記着磁物と磁気的に引き合う磁石を備えた磁石ホルダと、前記磁石ホルダを前記磁石ホルダの重心位置を支点として揺動可能に支持する支持フレームとを備える。前記支持フレームは、前記磁石ホルダをX軸を中心に揺動可能に支持する第1軸受部と、前記第1軸受部を前記X軸に直交するY軸を中心に揺動可能に支持する第2軸受部とを備える。前記第1揺動角センサは、前記磁石ホルダの前記X軸を中心とした揺動の第1揺動角を検出する。前記第2揺動角センサは、前記磁石ホルダの前記Y軸を中心とした揺動の第2揺動角を検出する。前記支持構造は、前記被加工物に固定される基部と、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットを支持する移動体と、前記移動体を前記基部に対して前記X軸に平行に移動し、且つ、前記移動体を前記基部に対して前記Y軸に平行に移動するサーボ駆動機構とを備える。前記制御装置は、前記サーボ駆動機構に前記移動体を移動させて前記第1揺動角及び前記第2揺動角がそれぞれ所定の第1角度及び所定の第2角度になるときの前記着磁物検出ユニットの位置としての前記第1位置を探索し、前記着磁物検出ユニットが前記第1位置にあるときの前記移動体のXY座標を前記記憶装置に記憶し、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの相対変位量と前記XY座標とに基づいて前記サーボ駆動機構に前記移動体を移動させて前記加工ユニットを前記第1位置に配置する。
 上記加工装置は、制御装置と、記憶装置とを更に具備することが好ましい。前記着磁物検出ユニットは磁気センサを備える。前記支持構造は、前記被加工物に固定される基部と、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットを支持する移動体と、前記移動体を前記基部に対して移動するサーボ駆動機構とを備える。前記制御装置は、前記サーボ駆動機構に前記移動体を移動させて前記磁気センサの感度が最大となる前記着磁物検出ユニットの位置としての前記第1位置を探索し、前記着磁物検出ユニットが前記第1位置にあるときの前記移動体の座標を前記記憶装置に記憶し、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの相対変位量と前記座標とに基づいて前記サーボ駆動機構に前記移動体を移動させて前記加工ユニットを前記第1位置に配置する。
 前記加工処理は、例えば、ドリルを用いた孔開け処理、釘打ち処理、又は、鋲打ち処理である。
 本発明の第2の観点による加工方法は、被加工物の一方側にある着磁物が生成する磁場に前記被加工物を挟んで前記一方側の反対側から感応する着磁物検出ユニットを前記反対側の第1位置に配置するステップと、前記第1位置に加工ユニットを配置するステップと、前記加工ユニットが前記被加工物に対して加工処理を実行するステップとを具備する。
 前記着磁物検出ユニットは、一端側に前記着磁物と磁気的に引き合う磁石を備えた磁石ホルダと、前記磁石ホルダを前記磁石ホルダの重心位置を支点として揺動可能に支持する支持フレームと、前記磁石ホルダの前記磁石とは反対側の端部に設けられた変位表示部と前記支持フレーム側に設けられた指標部との相対的な位置関係によって前記磁石ホルダの前記支点を中心とした揺動姿勢を表示する姿勢表示部とを備える。前記着磁物検出ユニットを前記反対側の前記第1位置に配置する前記ステップは、前記姿勢表示部を見ながら、前記着磁物検出ユニットを支持する支持構造を移動するステップを含むことが好ましい。前記第1位置に前記加工ユニットを配置する前記ステップは、前記着磁物検出ユニットを前記支持構造から取り外すステップと、前記加工ユニットを前記支持構造に取り付けるステップとを備えることが好ましい。
 前記着磁物検出ユニットは、一端側に前記着磁物と磁気的に引き合う磁石を備えた磁石ホルダと、前記磁石ホルダを前記磁石ホルダの重心位置を支点として揺動可能に支持する支持フレームとを備える。前記支持フレームは、前記磁石ホルダをX軸を中心に揺動可能に支持する第1軸受部と、前記第1軸受部を前記X軸に直交するY軸を中心に揺動可能に支持する第2軸受部とを備える。前記着磁物検出ユニットを前記反対側の前記第1位置に配置する前記ステップは、前記磁石ホルダの前記X軸を中心とした揺動の第1揺動角を検出するステップと、前記磁石ホルダの前記Y軸を中心とした揺動の第2揺動角を検出するステップと、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットを支持する移動体を前記X軸に平行に移動し及び前記Y軸に平行に移動して前記第1揺動角及び前記第2揺動角がそれぞれ所定の第1角度及び所定の第2角度になるときの前記着磁物検出ユニットの位置としての前記第1位置を探索するステップと、前記着磁物検出ユニットが前記第1位置にあるときの前記移動体のXY座標を記憶するステップとを含むことが好ましい。前記第1位置に前記加工ユニットを配置する前記ステップは、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの相対変位量と前記XY座標とに基づいて前記移動体を前記X軸に平行に又は前記Y軸に平行に移動するステップを含むことが好ましい。
 前記着磁物検出ユニットは磁気センサを備える。前記着磁物検出ユニットを前記反対側の前記第1位置に配置する前記ステップは、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットを支持する移動体を移動して前記磁気センサの感度が最大となる前記着磁物検出ユニットの位置としての前記第1位置を探索するステップと、前記着磁物検出ユニットが前記第1位置にあるときの前記移動体の座標を記憶するステップとを含むことが好ましい。前記第1位置に前記加工ユニットを配置する前記ステップは、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの相対変位量と前記座標とに基づいて前記移動体を移動するステップを含むことが好ましい。
 前記被加工物は航空機の翼のスキンであることが好ましい。前記加工処理は、ドリルを用いた孔開け処理である。
 前記加工処理は、例えば、ドリルを用いた孔開け処理、釘打ち処理、又は、鋲打ち処理である。
 本発明によれば、被加工物の一方側から特定されている被加工物の加工対象部位に対して被加工物を挟んで一方側の反対側から高い位置精度の加工を行うことが可能な加工装置及び加工方法が提供される。
 本発明の上記目的、他の目的、効果、及び特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
図1は本発明の第1の実施形態に係る着磁物検出ユニットの概略構成を示すX軸垂直断面図である。 図2は着磁物検出ユニットの概略構成を示すY軸垂直断面図である。 図3は磁石ホルダの一端部に備わる変位表示部の正面図である。 図4は着磁物検出ユニットに備わる磁石ホルダを支持する支持部の正面図である。 図5は着磁物検出ユニットに備わる姿勢表示部に取り付けられたマスク板の正面図である。 図6は変位表示部とマスク板との相対的な位置関係を説明する模式図である。 図7は第1の実施形態に係る加工装置の概略構成を示す断面図である。 図8は加工装置から着磁物検出ユニットを取り外した状態を示す断面図である。 図9はリブに設けられたボルト孔の位置を検出可能とすべく被検出用磁石を取り付けた状態を示す断面図である。 図10はスキン上で被検出用磁石の位置を探査中の加工装置を示すX軸垂直断面図である。 図11は図10の加工装置のY軸垂直断面図である。 図12は図10の加工装置の姿勢表示部における変位表示部とマスク板との相対的な位置関係を説明する模式図である。 図13はスキン上で被検出用磁石の位置検出を完了した状態の加工装置を示すX軸垂直断面図である。 図14は図13の加工装置のY軸垂直断面図である。 図15は着磁物検出ユニットを穴あけユニット70に交換した状態を示す加工装置の断面図である。 図16は第1の実施形態の変形例に係る加工装置の断面図である。 図17は本発明の第2の実施形態に係る加工装置の斜視図である。 図18は第2の実施形態に係る加工装置の制御系のブロック図である。 図19は本発明の第3の実施形態に係る加工装置の制御系のブロック図である。
 添付図面を参照して、本発明による加工装置及び加工方法を実施するための形態を以下に説明する。
 (第1の実施形態)
 本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。
 まず本実施形態に係る着磁物検出ユニットの構造について、図1ないし図6を用いて説明する。
 図1は本実施形態に係る着磁物検出ユニットの概略構成を示すX軸垂直断面図、図2は着磁物検出ユニットの概略構成を示すY軸垂直断面図、図3は磁石ホルダの一端部に備わる変位表示部の正面図、図4は着磁物検出ユニットに備わる磁石ホルダを支持する支持部の正面図、図5は着磁物検出ユニットに備わる姿勢表示部に取り付けられたマスク板の正面図、図6は変位表示部とマスク板との相対的な位置関係を説明する模式図である。
 着磁物検出ユニット10は、図1及び図2に示すように、アルミ製の有底筒状をなす筐体(支持フレーム)11と、筐体11の内部に配される磁石ホルダ20と、磁石ホルダ20を揺動可能に支持する支持部30と、筐体11の上部に配され磁石ホルダの姿勢を表示する姿勢表示部40とを備える。
 磁石ホルダ20は、全体としてアルミ製の棒状体であり、一方の端部には磁石21が嵌め込まれ、当該磁石21は一方の端面が露出する態様とされている。また、磁石ホルダ20のうち、磁石21が嵌め込まれた側と反対側の端部には、当該磁石ホルダ20より大径とされ上に凸をなす球面板状の変位表示部22が取り付けられている。
 変位表示部22は、図3に示すように、その中心に点模様23が形成され、さらにその周囲には点模様23を中心とした幅広の環状模様24が形成されている。本実施形態では、これら点模様23及び環状模様24は橙蛍光色を呈しており、明度が高く視認し易いものとされている。
 かかる磁石ホルダ20は、筐体11の円形断面の中心において、磁石21が嵌めこまれた側を下方にした状態でその重心位置を支持部30により支持されており、当該重心位置を支点25として揺動可能とされている(図1参照)。
 支持部30は、図4に示すように、第1軸受部31と、第1軸受部をさらに外側から支持する第2軸受部32とを備える。第1軸受部31には、磁石ホルダ20をX軸方向に貫通する棒状の第1軸部33が設けられている。第1軸部33の両端部は尖形形状をなし、磁石ホルダ20の側面から突出している。磁石ホルダ20において第1軸部33が設けられた部位の周囲には、わずかな隙間を開けて中間リング34が設けられている。中間リング34のうち、第1軸部33の両端部と対向する部位には第1軸ネジ35a、35bが取り付けられており、第1軸部33の両端部と第1軸受ネジ35a、35bの端面とは点接触した状態とされている。第1軸受部31により、磁石ホルダ20はX軸を中心に揺動可能とされている。
 一方、第1軸受部31の中間リング34には、上記した第1軸部33と直交するY軸上に2本の第2軸部36a、36bが設けられている。各第2軸部36a、36bのうち、中間リング34の外側に位置する端部は尖形形状をなし、中間リング34の側面から突出している。中間リング34の周囲には、わずかな空隙を開けて筐体11の内壁から延出した外周リング37が設けられている。外周リング37のうち、第2軸部36a、36bの端部と対向する部位には第2軸受ネジ38a、38bが取り付けられており、中間リング34から突出した第2軸部36a、36bの一端部と第2軸受ネジ38a、38bの端面とは点接触した状態とされている。上記した第2軸部36a、36b、第2軸受ネジ38a、38b、及び外周リング37により第2軸受部32が構成され、第2軸受部32により、磁石ホルダ20はY軸を中心に揺動可能とされている。
 これら第1軸受部31及び第2軸受部32における磁石ホルダ20の揺動可能な方向の組合せにより、磁石ホルダ20は両軸受部31、32により支持されている点を中心として、あらゆる方向に傾斜した姿勢をとることが可能となっている。
 磁石ホルダ20の上端部に設けられた変位表示部22と対向するようにして、上に凸の球面形状をなす遮光性のマスク板41が取り付けられている(図1参照)。マスク板41には、図5に示すように、その中心に円形形状の透視孔(指標部)42が形成されている。透視孔42は、磁石ホルダ20の変位表示部22に形成された点模様23と同一径とされている。また、マスク板41の上方には、凸レンズ44が取り付けられており、凸レンズ44の上方から覗いた場合には、透視孔42が拡大表示されることとなる。
 磁石ホルダ20の揺動姿勢は、この固定された透視孔42と、揺動姿勢に伴って位置が変化する変位表示部22との相対的な位置関係により支持表示部40として確認することができる。本実施形態では、透視孔42と変位表示部22の点模様23との位置関係は、磁石ホルダ20が後述する被検出用磁石63と磁石21とが最短距離となる揺動姿勢をとったときには、図6に示すように、透視孔42から点模様23を除き見ることが可能なものとされている。
 さらに、マスク板41には、透視孔42を中心とした円周上に4つの三角孔(方向指示透視孔)43が設けられている。より具体的には、図5に示すように、マスク板41の表面に沿って、マスク板41の中心で交わる直交軸上に、それぞれX1方向にX1三角孔43a、X2方向にX2三角孔43b、Y1方向にY1三角孔43c、Y2方向にY2三角孔43dが配されており、それぞれ一頂点が外側に指向している。これら4つの三角孔43のそれぞれの最外部を結んだ仮想円の直径D2は、磁石ホルダ20の変位表示部22に形成された環状模様24の内周円の直径D1(図3参照)と同一かそれよりも僅かに小さい寸法とされている。そして、磁石ホルダ20が後述する被検出用磁石63と磁石21とが最短距離となる揺動姿勢をとったときには、図6に示すように、環状模様24が三角孔43の外側に位置することとなり、三角孔43から環状模様24を確認することができない構成とされている。
 次に、上記した着磁物検出ユニット10を備える加工装置50について、図7及び図8を用いて説明する。
 図7は本実施形態に係る加工装置の概略構成を示す断面図、図8は加工装置から着磁物検出ユニットを取り外した状態を示す断面図である。
 加工装置50は、図7に示すように、着磁物検出ユニット10と、これが嵌め込まれる本体51とを備える。本体51は、底面側が開口した略箱状をなし、その上面のほぼ中央には底面へ貫通する取付孔52が形成されている。本体51は、着磁物検出ユニット10を支持する支持構造である。着磁物検出ユニット10は、磁石21が取り付けられた側を本体51の底面側に向けた状態で取付孔52に装着される。すなわち、加工装置50は、その底面側に着磁物検出ユニット10の底面が露出した構成とされている。なお、着磁物検出ユニット10は、図8に示すように、本体51の取付孔52から上方に取り外し可能な構成とされている。この場合、本体51をその上面側から見ると、取付孔52を通じて、当該加工装置50が載置された対象物の表面が視認可能(露出した状態)となる。
 さらに、本体51のうちの取付孔52を挟む形で、本体51を対象物に固定するための固定機構53が2つ設けられている(図7参照)。固定機構53には、本体51の底面側の開口を通じて露出し、本体51を対象物に吸着固定する吸盤54が備わっている。吸盤54の上面には吸盤支持シャフト55が取り付けられ、吸盤支持シャフト55は本体51の上面に設けられたシャフト挿通孔56を通じて本体51の上面側に突出している。吸盤支持シャフト55の上端部には円盤状の本体固定用ボタン57が取り付けられ、本体固定用ボタン57と本体51の上面との間には、吸盤支持シャフト55の昇降を弾性変形を伴って許容するスプリング58が間在している。
 また、吸盤支持シャフト55の内部には、吸盤54の上面から吸盤支持シャフト55の側面まで貫通する吸引路59aが設けられている。吸引路59aは、吸盤支持シャフト55の側面に取り付けられた吸引口(吸引機構)59に繋がっている。
 続いて、本実施形態に係る加工方法を図9ないし図15を用いて説明する。本実施形態では特に、大型飛行機の主翼の組立工程のうちスキン(外板)とリブとを固定する工程で、加工装置50を使用する方法を例示する。なお、スキンとスパーとを固定する工程でも加工装置50を使用できる。
 図9はリブに設けられたボルト孔の位置を検出可能とすべく被検出用磁石を取り付けた状態を示す断面図、図10はスキン上で被検出用磁石の位置を探査中の加工装置を示すX軸垂直断面図、図11は図10の加工装置のY軸垂直断面図、図12は図10の加工装置の姿勢表示部における変位表示部とマスク板との相対的な位置関係を説明する模式図、図13はスキン上で被検出用磁石の位置検出を完了した状態の加工装置を示すX軸垂直断面図、図14は図13の加工装置のY軸垂直断面図である。
 非磁性材たるCFRP製のスキン60の所定位置には、図9に示すように、スキン60と対向配置されたスキン(図示せず)とを連結固定するリブ61が配されている。リブ61は、スキン60と接触する板面61aと、板面61aから垂直に延びる支柱部61bとを備える。板面61aはフランジといわれる場合がある。支柱部61bはウエブといわれる場合がある。板面61aの所定部位には、ボルト等を挿通するための固定孔62が形成されている。固定孔62の下方(スキン60とは反対側)には、被検出用磁石(着磁物63)が嵌めこまれたフランジ付き円筒64が取り付けられている。被検出用磁石63は、着磁物検出ユニット10に備わる磁石21と磁気的に引き合うものとされており、固定孔62の直下、すなわち固定孔62の軸線の延長線上に配されている。
 本実施形態に係る加工装置50は、上記した被検出用磁石63の配された位置を検出することで、その直上の固定孔62の位置を特定し、スキン60の固定孔62と重なる部位に対して加工処理を行う。まず、加工装置50において、吸盤54を本体51の最下端部(着磁物検出ユニット10の最下端部)よりもやや持ち上げた状態とした上で、吸引口59に例えば真空ポンプ(図示せず)を接続して吸引動作を行う。この場合、加工装置50をスキン60に載置しても、吸盤54はスキン60とは接触しない状態とされているため、加工装置50はスキン60に固定されることなく、自由に移動させることができる。
 加工装置50を、図10及び図11に示すように、スキン60の上面において、おおよそリブ61の固定孔62(被検出用磁石63)と重畳する位置に配する。すると、加工装置50に取り付けられた磁石21がスキン60及びリブ61の板面61a越しに被検出用磁石63と磁気的に引き合う。ここで、磁石ホルダ20は支点25を中心として揺動可能に支持されているため、磁石ホルダ20の磁石21を備える側の端部は被検出用磁石63の方向に指向する揺動姿勢をとることとなる。すなわち、磁石ホルダ20は被検出用磁石63が生成する磁場に感応して、磁石ホルダ20の磁石21を備える側の端部が被検出用磁石63の方向に指向する揺動姿勢をとる。
 このときの磁石ホルダ20の揺動姿勢を、着磁物検出ユニット10の上端側の姿勢表示部40において確認すると、図12に示すような態様となっている。すなわち、図10において加工装置50が被検出用磁石63に対してX1方向に位置ずれしていることにより、変位表示部22がマスク板41に対して相対的にX1方向に位置ずれする。これにより、変位表示部22の環状模様24の一部が、マスク板41のX2三角孔43bにより確認されることとなる。一方、図11において加工装置50が被検出用磁石63に対してY1方向に位置ずれしていることにより、変位表示部22がマスク板41に対して相対的にY1方向に位置ずれする。これにより、変位表示部22の環状模様24の一部が、マスク板41のY2三角孔43dにより確認されることとなる。
 そこで、環状模様24が確認されたX2三角孔43b及びY2三角孔43dの配置されている方向へ加工装置50を移動させていく。すると、磁石21と被検出用磁石63との間の距離が小さくなることで磁石ホルダ20が直立に近い揺動姿勢をとるように変化し、X2三角孔43b及びY2三角孔43dから視認される環状模様24の割合が徐々に減少していく。
 そして、全ての三角孔43a、43b、43c、43dから環状模様24が視認されなくなり、かつ、変位表示部22の点模様23がマスク板41の透視孔42から視認される状態となったとき(図6に示す状態)、その位置で加工装置50の移動を停止する。すると、加工装置50と、被検出用磁石63との相対的な位置関係は、図13及び図14に示す状態となっている。すなわち、着磁物検出ユニット10に備わる磁石ホルダ20は磁石21と被検出用磁石63とが最短距離となる揺動姿勢をとっており、磁石21からスキン60に降ろした垂線の延長上に被検出用磁石63が存するという位置関係になっている。このようにして、被検出用磁石63の配された位置、すなわちリブ61に設けられた固定孔62の位置を、スキン60越しに検出することができるのである。
 上記のようにして被検出用磁石63の位置検出を完了したら、その位置で加工装置50の本体固定用ボタン57を吸盤支持シャフト55の軸線方向に押し込む。すると、吸盤支持シャフト55が下降し、これに伴い吸盤54もスキン60の表面に接触するまで下降することとなる。吸盤54内は常に吸引口から吸引されているため、吸盤54とスキン60との間で吸着力が生じ、本体51はスキン60上に固定されることとなる。これにより、被検出用磁石63の位置検出後、被検出用磁石63と、加工装置50との位置ずれを抑止することができるのである。
 図15を参照して、スキン60にボルトを挿通するための貫通孔60aを開ける作業を説明する。まず、本体51の取付孔52から着磁物検出ユニット10を取り外し、加工ユニットとしての穴あけユニット70を取付孔52に取り付ける。穴あけユニット70は取付孔52に脱着可能に取り付けられる。本体51は、穴あけユニット70を支持する。穴あけユニット70は、ドリリングマシン71と、ガイドブッシュ73を備える。ガイドブッシュ73は、取付孔52に挿入される。ドリリングマシン71はドリル刃72を備える。ガイドブッシュ73は、ドリル刃72の軸方向にドリリングマシン71を案内する。ドリル刃72が回転した状態でドリリングマシン71をスキン60に押し付けて貫通孔60aを形成する。
 最後に、吸引口59に接続された真空ポンプの吸引を停止する。すると、吸盤54とスキン60との間の吸着力が解消され、スプリング58の弾性回復力により本体固定用ボタンが押し上げられることで、吸盤54が上方へ引き上げられる。これにより、本体51をスキン60から取り外すことができ、その後スキン60とリブ61とをボルトで固定することが可能となる。
 上述したように、スキン60のリブ61の側からスキン60の加工対象部位が被検出用磁石63によって特定されている場合に、スキン60のリブ61の側の反対側から着磁物検出ユニット10が被検出用磁石63の位置を検出し、スキン60のリブ61の側の反対側からドリリングマシン71が加工対象部位を高い位置精度で加工する。したがって、スキン60のリブ61の側の空間が狭隘なためにスキン60のリブ61の側からスキン60に対する加工作業を行うことが困難な場合であっても、リブ、スパーの基準孔に正対した孔開け加工を高い位置精度でスキン60に対して行うことができる。
 以上、本実施形態に係る着磁物検出ユニット10、及びこれを備える加工装置50は、以下のような作用効果を奏する。
 本実施形態に係る着磁物検出ユニット10は、一端側に被検出用磁石63と磁気的に引き合う磁石21を備えた磁石ホルダ20と、この磁石ホルダ20をその重心位置を支持点25として揺動可能に支持する筐体11と、磁石ホルダ20の磁石21とは反対側の端部に設けられた変位表示部22と筐体11側の指標部42との相対的な位置関係によって磁石ホルダ20の揺動姿勢を表示する姿勢表示部40を備えている。
 このような構成の着磁物検出ユニット10を、スキン60のうち被検出用磁石63とは反対側の面に配すると、磁石ホルダ20の一端側に備わる磁石21と被検出用磁石63とがスキン60越しに引き合うため、磁石ホルダ20の当該端部は被検出用磁石63に指向する動きを生じる。そのため、当該着磁物検出ユニット10をスキン60上を移動させて磁石ホルダ20に設けられた磁石21と被検出用磁石63との間の距離を異ならせると、揺動可能に支持されている磁石ホルダ20がその支点25を中心にして揺動することでその姿勢が変化することになる。この磁石ホルダ20の姿勢変化は、磁石ホルダ20の磁石21とは反対側の端部に設けられた変位表示部22と筐体11側の指標部42とからなる姿勢表示部40により認識することができる。そこで、姿勢表示部40を見ながら着磁物検出ユニット10を動かして、磁石21と被検出用磁石63との間の距離が最小となる磁石ホルダ20の揺動姿勢をとらせると、そのときの磁石21からスキン60に降ろした垂線の延長上に被検出用磁石63が配されていることになる。
 さらに、磁石ホルダ20はその重心を支点25として揺動可能に支持されているため、例えばスキン60が傾斜面をなす場合にも、重力の影響を解消することができる。このように、着磁物検出ユニット10によれば、非磁性材製のスキン60の形状を気にすることなく、スキン60によって隠された部位にある被検出用磁石63の位置を、簡単かつ正確に検出することが可能となる。
 また、本実施形態では、磁石ホルダ20は、磁石ホルダ20をX軸を中心に揺動可能に支持する第1軸受部31と、第1軸受部31をX軸と直交するY軸を中心に揺動可能に支持する第2軸受部32とにより支持されている。
 上記構成によれば、第1軸受部31と第2軸受部32とにおける磁石ホルダ20の揺動可能方向の組合せにより、磁石ホルダ20は両軸受部31、32により支持されている点を中心として、あらゆる方向に傾斜した姿勢をとることが可能となる。これにより、着磁物検出ユニット10に対して被検出用磁石63がいかなる方向に配されている場合にも、磁石ホルダ20の端部に備わる磁石21は磁石ホルダ20の揺動姿勢の変化を伴って、被検出用磁石63の方向を指向することができ、被検出用磁石63の配されている位置を検出することが可能となる。
 また、本実施形態では、筐体11上部には変位表示部22に対応して遮光性のマスク板41が設けられ、磁石ホルダ20の変位表示部22には点模様23が形成され、マスク板41には磁石21と被検出用磁石63とが最短距離となるときの磁石ホルダ20の揺動姿勢において点模様23を覗き見ることが可能な透視孔42が形成され、姿勢表示部40にはマスク板41の透視孔42を拡大するレンズが設けられている。
 この場合、マスク板41に設けた透視孔42を覗きながら着磁物検出ユニット10をスキン60上で移動させて、透視孔42から磁石ホルダ20に形成された点模様23が確認されたら、その位置で着磁物検出ユニット10を止める。すると、そのときの磁石21からスキン60に降ろした垂線の延長上に被検出用磁石63が配されていることとなる。さらに、透視孔42がレンズ44により拡大して表示されるため、透視孔42と点模様23とが正確に一致したことを確認することができ、被検出用磁石63の配された位置を正確に検出することが可能となる。
 特に、本実施形態では、変位表示部22として点模様23を中心とする環状模様24がさらに形成され、マスク板41には、その中心で交わる直交軸上に互いに独立した4つの三角孔43a、43b、43c、43dが形成され、これら三角孔43a、43b、43c、43dの最外部は、磁石21と被検出用磁石63とが最短距離となる揺動姿勢を磁石ホルダ20がとったときに環状模様24の内周と重畳するものとされている。
 このような構成によれば、各三角孔43a、43b、43c、43dから確認される環状模様24の態様により、磁石21と被検出用磁石63との相対的な位置関係が示され、着磁物位置検出用ユニット10を移動させるべき方向が示されることとなる。磁石21と被検出用磁石63とが最短距離となっていない場合には、マスク板41の各三角孔43a、43b、43c、43dのうち1ないし2個の三角孔からは環状模様24が確認され、残りの三角孔からは環状模様24が確認されない。この場合、着磁物検出ユニット10を、環状模様24が確認された三角孔の配置されている方向へ移動させれば、磁石21と被検出用磁石63との距離が近づいていくこととなり、三角孔から確認される環状模様24の態様が変化していく。そして、すべての三角孔43a、43b、43c、43dから環状模様が確認されなくなった位置で、着磁物検出ユニット10を止めると、そのときの磁石21からスキン60に降ろした垂線の延長上に被検出用磁石63が配されていることとなる。
 また、本実施形態に係る加工装置50は、上記した着磁物検出ユニット10と、着磁物検出ユニット10が脱着可能に取り付けられる取付孔52を有する本体51と、を備え、着磁物検出ユニット10を取り外した場合には、取付孔52を通じてスキン60の表面が露出するものとされている。
 上記構成の加工装置50によれば、まず着磁物検出ユニット10を取り付けた状態でスキン60を動かして被検出用磁石63の位置を検出した後、着磁物検出ユニット10を本体51から取り外すことにより、本体51の取付孔52を通じてスキン60の表面が露出することとなる。ここで、特に本実施形態では、着磁物検出ユニット10において、磁石21と被検出用磁石63との間の距離が最小となるときの磁石21の位置を、本体51の取付孔52の中心となるようにしている。そのため、着磁物検出ユニット10を本体51から取り外した後、取付孔52を通じて露出するスキン60の表面において、その中心から延びる垂線上に被検出用磁石63が配されていることを指し示していることとなる。このように、スキン60越しに被検出用磁石63の位置を示す指標を形成することができ、この指標により被検出用磁石63の位置に対して所望の処理を行うことが可能となる。
 また、本実施形態では、本体51には、本体51のうちスキン60と相対する側に配置された吸盤54と、吸盤54内の空気を吸引するための吸引口59とからなる固定機構53が設けられている。
 この場合、被検出用磁石63の位置を検出した後、本体51に備わる固定機構53により加工装置50をスキン60上に固定することにより、例えば人が把持している場合に比して、本体51とスキン60との間の位置ずれが生じ難く、被検出用磁石63の検出位置を正確に示すことが可能となる。さらに、固定機構53を吸盤54構造という簡便な構成とすることにより、加工装置50を大掛かりな装置とする必要がなく、取扱い性に優れたものとすることが可能となる。
 また、本実施形態では、着磁物検出ユニット10を取り外した場合、着磁物検出ユニット10と交換取り付け可能な穴あけユニット70を有している。
 このような構成によれば、着磁物検出ユニット10を取り付けた状態で被検出用磁石63の位置を検出した後、着磁物検出ユニット10を取り外して穴あけユニット70と交換することができる。これにより、検出位置のずれを生じることなく、スキン60上に示された検出位置に孔開け加工をすることが可能となる。
 図16を参照して、本実施形態の変形例に係る加工装置50を説明する。加工ユニットとしての釘打ちユニット80は、穴あけユニット70のかわりに取付孔52に取り付けられる。本変形例に係る加工装置50は、板100に釘を打ちつけて板100と板101とを結合する。板100及び101は非磁性材製である。この釘打ち処理により板100に貫通孔が形成される。更に、本変形例においては、被検出用磁石63のかわりに被検出用磁石66を用いることが可能である。被検出用磁石66は、接着剤や両面テープ等の固定手段により板101に固定される。
 釘打ちユニット80のかわりに鋲打ちユニット(不図示)を用いることも可能である。鋲打ちユニットは板100及び101に対して鋲打ち処理を実行する。この釘打ち処理により板100に貫通孔が形成される。
 (第2の実施形態)
 図17を参照して、本発明の第2の実施形態に係る加工装置90を説明する。加工装置90は、着磁物検出ユニット10と、加工ユニットとしてのドリリングマシン71と、XY移動体93と、支持構造99を備える。支持構造99は、基部としての外枠フレーム91と、固定機構53と、X軸方向サーボ駆動機構92Xと、Y軸方向サーボ駆動機構92Yを備える。固定機構53は外枠フレーム91をスキン60に固定する。X軸方向サーボ駆動機構92Xは、XY移動体93を外枠フレーム91に対してX軸に平行に移動する。Y軸方向サーボ駆動機構92Yは、XY移動体93を外枠フレーム91に対してY軸に平行に移動する。ここで、X軸及びY軸は、磁石ホルダ20の揺動のX軸及びY軸である。XY移動体93は、着磁物検出ユニット10を支持する。XY移動体93はZ軸方向サーボ駆動機構92Zを備える。Z軸方向サーボ駆動機構92Zは、ドリリングマシン71をZ軸方向に移動する。Z軸方向は、X軸及びY軸に垂直である。Z軸方向サーボ駆動機構92Zは、ドリル刃72の軸方向がZ軸方向に平行になるようにドリリングマシン71を支持する。
 図18を参照して、加工装置90は、第1揺動角センサ98Aと、第2揺動角センサ98Bと、制御装置94と、記憶装置95を備える。第1揺動角センサ98Aは、磁石ホルダ20のX軸を中心とした揺動の第1揺動角を検出する。第2揺動角センサ98Bは、磁石ホルダ20のY軸を中心とした揺動の第2揺動角を検出する。記憶装置95は、着磁物検出ユニット10及びドリリングマシン71の相対XY変位量96を記憶する。相対XY変位量96は固定値である。
 以下、第2の実施形態に係る加工方法を説明する。
 被検出用磁石63の位置に対応する対応位置の近傍で固定機構53を用いて外枠フレーム91をスキン60に固定する。加工装置90は、スキン60を挟んで被検出用磁石63の反対側に配置される。対応位置は、被検出用磁石63からスキン60に降ろした垂線の延長上にある。
 その後、制御装置94は、X軸方向サーボ駆動機構92X及びY軸方向サーボ駆動機構92YにXY移動体93を移動させて、第1揺動角及び第2揺動角がそれぞれ所定の第1角度及び所定の第2角度になるときの着磁物検出ユニット10の位置としての対応位置を探索する。
 その後、制御装置94は、着磁物検出ユニット10が対応位置にあるときのXY移動体93のXY座標97を記憶装置95に記憶する。
 その後、制御装置94は、相対XY変位量96とXY座標97とに基づいてX軸方向サーボ駆動機構92X、Y軸方向サーボ駆動機構92Y、又は両者にXY移動体93を移動させて、ドリリングマシン71を対応位置に配置する。
 その後、制御装置94は、Z軸方向サーボ駆動装置92Zにドリリングマシン71をZ軸方向に移動させて、スキン60に貫通孔60aを形成する。
 本実施形態によれば、スキン60に貫通孔60aを形成する工程が自動化される。
 (第3の実施形態)
 図19を参照して、本発明の第3の実施形態に係る加工装置を説明する。本実施形態に係る加工装置は、着磁物検出ユニット10、第1揺動角センサ98A、及び第2揺動角センサ98Bが磁気センサ110で置き換えられている点を除いて第2の実施形態に係る加工装置90と同じである。磁気センサ110は、被検出用磁石63が生成する磁場に感応する着磁物検出ユニットとして機能し、XY移動体93に支持される。
 以下、第3の実施形態に係る加工方法を説明する。
 被検出用磁石63の位置に対応する対応位置の近傍で固定機構53を用いて外枠フレーム91をスキン60に固定する。本実施形態に係る加工装置は、スキン60を挟んで被検出用磁石63の反対側に配置される。対応位置は、被検出用磁石63からスキン60に降ろした垂線の延長上にある。
 その後、制御装置94は、X軸方向サーボ駆動機構92X及びY軸方向サーボ駆動機構92YにXY移動体93を移動させて、磁気センサ110の感度が最大となる磁気センサ110の位置としての対応位置を探索する。
 その後、制御装置94は、磁気センサ110が対応位置にあるときのXY移動体93のXY座標97を記憶装置95に記憶する。
 その後、制御装置94は、相対XY変位量96とXY座標97とに基づいてX軸方向サーボ駆動機構92X、Y軸方向サーボ駆動機構92Y、又は両者にXY移動体93を移動させて、ドリリングマシン71を対応位置に配置する。
 その後、制御装置94は、Z軸方向サーボ駆動装置92Zにドリリングマシン71をZ軸方向に移動させて、スキン60に貫通孔60aを形成する。
 本実施形態によれば、スキン60に貫通孔60aを形成する工程が自動化される。
 第2の実施形態及び第3の実施形態において、ドリリングマシン71を釘打ちユニット80又は鋲打ちユニットで置き換えることが可能である。この場合、スキン60、リブ61、及び被検出用磁石63が板100、板110、及び被検出用磁石66で置き換えられる。
 以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に様々な変更を行うことが可能である。上記実施形態を互いに組み合わせることが可能である。
 例えば、上記各実施形態に係る加工装置及び加工方法を、建造物等の裏骨に壁材、天井材等を表面からブラインド状態で孔あけ及び釘打ちする場合に適用することが可能である。上記各実施形態によれば孔あけ及び釘打ちを行うべき部位の検索精度が高いため、裏骨と壁材、天井材等との接触面の縮小化が可能となり、コストが低減される。
 この出願は、2009年3月4日に出願された日本出願特願2009-168273号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (13)

  1.  被加工物の一方側にある着磁物が生成する磁場に前記被加工物を挟んで前記一方側の反対側から感応する着磁物検出ユニットと、
     前記反対側から前記被加工物に対して加工処理を実行する加工ユニットと、
     前記着磁物検出ユニットを前記反対側の第1位置に支持し、前記加工ユニットを前記第1位置で支持する支持構造と
    を具備する
     加工装置。
  2.  前記着磁物検出ユニットは、
     一端側に前記着磁物と磁気的に引き合う磁石を備えた磁石ホルダと、
     前記磁石ホルダを前記磁石ホルダの重心位置を支点として揺動可能に支持する支持フレームと、
     前記磁石ホルダの前記磁石とは反対側の端部に設けられた変位表示部と前記支持フレーム側に設けられた指標部との相対的な位置関係によって前記磁石ホルダの前記支点を中心とした揺動姿勢を表示する姿勢表示部と
    を備える
     請求項1の加工装置。
  3.  前記支持構造は取付部を備え、
     前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの各々は、前記取付部に脱着可能に取り付けられる
     請求項2の加工装置。
  4.  前記取付部は、前記支持構造に形成された貫通孔を含み、
     前記加工ユニットは、
     前記貫通孔に挿入されるガイドブッシュと、
     ドリル刃を備えたドリリングマシンと
    を備え、
     前記ガイドブッシュは、前記ドリリングマシンを前記ドリル刃の軸方向に案内する
     請求項3の加工装置。
  5.  制御装置と、
     記憶装置と、
     第1揺動角センサと、
     第2揺動角センサと
    を更に具備し、
     前記着磁物検出ユニットは、
     一端側に前記着磁物と磁気的に引き合う磁石を備えた磁石ホルダと、
     前記磁石ホルダを前記磁石ホルダの重心位置を支点として揺動可能に支持する支持フレームと
    を備え、
     前記支持フレームは、
     前記磁石ホルダをX軸を中心に揺動可能に支持する第1軸受部と、
     前記第1軸受部を前記X軸に直交するY軸を中心に揺動可能に支持する第2軸受部と
    を備え、
     前記第1揺動角センサは、前記磁石ホルダの前記X軸を中心とした揺動の第1揺動角を検出し、
     前記第2揺動角センサは、前記磁石ホルダの前記Y軸を中心とした揺動の第2揺動角を検出し、
     前記支持構造は、
     前記被加工物に固定される基部と、
     前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットを支持する移動体と、
     前記移動体を前記基部に対して前記X軸に平行に移動し、且つ、前記移動体を前記基部に対して前記Y軸に平行に移動するサーボ駆動機構と
    を備え、
     前記制御装置は、
     前記サーボ駆動機構に前記移動体を移動させて前記第1揺動角及び前記第2揺動角がそれぞれ所定の第1角度及び所定の第2角度になるときの前記着磁物検出ユニットの位置としての前記第1位置を探索し、
     前記着磁物検出ユニットが前記第1位置にあるときの前記移動体のXY座標を前記記憶装置に記憶し、
     前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの相対変位量と前記XY座標とに基づいて前記サーボ駆動機構に前記移動体を移動させて前記加工ユニットを前記第1位置に配置する
     請求項1の加工装置。 
  6.  制御装置と、
     記憶装置と
    を更に具備し、
     前記着磁物検出ユニットは磁気センサを備え、
     前記支持構造は、
     前記被加工物に固定される基部と、
     前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットを支持する移動体と、
     前記移動体を前記基部に対して移動するサーボ駆動機構と
    を備え、
     前記制御装置は、
     前記サーボ駆動機構に前記移動体を移動させて前記磁気センサの感度が最大となる前記着磁物検出ユニットの位置としての前記第1位置を探索し、
     前記着磁物検出ユニットが前記第1位置にあるときの前記移動体の座標を前記記憶装置に記憶し、
     前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの相対変位量と前記座標とに基づいて前記サーボ駆動機構に前記移動体を移動させて前記加工ユニットを前記第1位置に配置する
     請求項1の加工装置。
  7.  前記加工処理は、ドリルを用いた孔開け処理、釘打ち処理、又は、鋲打ち処理である
     請求項1の加工装置。
  8.  被加工物の一方側にある着磁物が生成する磁場に前記被加工物を挟んで前記一方側の反対側から感応する着磁物検出ユニットを前記反対側の第1位置に配置するステップと、
     前記第1位置に加工ユニットを配置するステップと、
     前記加工ユニットが前記被加工物に対して加工処理を実行するステップと
    を具備する
     加工方法。
  9.  前記着磁物検出ユニットは、
     一端側に前記着磁物と磁気的に引き合う磁石を備えた磁石ホルダと、
     前記磁石ホルダを前記磁石ホルダの重心位置を支点として揺動可能に支持する支持フレームと、
     前記磁石ホルダの前記磁石とは反対側の端部に設けられた変位表示部と前記支持フレーム側に設けられた指標部との相対的な位置関係によって前記磁石ホルダの前記支点を中心とした揺動姿勢を表示する姿勢表示部と
    を備え、
     前記着磁物検出ユニットを前記反対側の前記第1位置に配置する前記ステップは、前記姿勢表示部を見ながら、前記着磁物検出ユニットを支持する支持構造を移動するステップを含み、
     前記第1位置に前記加工ユニットを配置する前記ステップは、
     前記着磁物検出ユニットを前記支持構造から取り外すステップと、
     前記加工ユニットを前記支持構造に取り付けるステップと
    を備える
     請求項8の加工方法。
  10.  前記着磁物検出ユニットは、
     一端側に前記着磁物と磁気的に引き合う磁石を備えた磁石ホルダと、
     前記磁石ホルダを前記磁石ホルダの重心位置を支点として揺動可能に支持する支持フレームと
    を備え、
     前記支持フレームは、
     前記磁石ホルダをX軸を中心に揺動可能に支持する第1軸受部と、
     前記第1軸受部を前記X軸に直交するY軸を中心に揺動可能に支持する第2軸受部と
    を備え、
     前記着磁物検出ユニットを前記反対側の前記第1位置に配置する前記ステップは、
     前記磁石ホルダの前記X軸を中心とした揺動の第1揺動角を検出するステップと、
     前記磁石ホルダの前記Y軸を中心とした揺動の第2揺動角を検出するステップと、
     前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットを支持する移動体を前記X軸に平行に移動し及び前記Y軸に平行に移動して前記第1揺動角及び前記第2揺動角がそれぞれ所定の第1角度及び所定の第2角度になるときの前記着磁物検出ユニットの位置としての前記第1位置を探索するステップと、
     前記着磁物検出ユニットが前記第1位置にあるときの前記移動体のXY座標を記憶するステップと
    を含み、
     前記第1位置に前記加工ユニットを配置する前記ステップは、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの相対変位量と前記XY座標とに基づいて前記移動体を前記X軸に平行に又は前記Y軸に平行に移動するステップを含む
     請求項8の加工方法。
  11.  前記着磁物検出ユニットは磁気センサを備え、
     前記着磁物検出ユニットを前記反対側の前記第1位置に配置する前記ステップは、
     前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットを支持する移動体を移動して前記磁気センサの感度が最大となる前記着磁物検出ユニットの位置としての前記第1位置を探索するステップと、
     前記着磁物検出ユニットが前記第1位置にあるときの前記移動体の座標を記憶するステップと
    を含み、
     前記第1位置に前記加工ユニットを配置する前記ステップは、前記着磁物検出ユニット及び前記加工ユニットの相対変位量と前記座標とに基づいて前記移動体を移動するステップを含む
     請求項8の加工方法。
  12.  前記被加工物は航空機の翼のスキンであり、
     前記加工処理は、ドリルを用いた孔開け処理である
     請求項8の加工方法。
  13.  前記加工処理は、ドリルを用いた孔開け処理、釘打ち処理、又は、鋲打ち処理である
     請求項8の加工方法。
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