WO2018151168A1 - 部品製造システム及び部品製造方法 - Google Patents

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WO2018151168A1
WO2018151168A1 PCT/JP2018/005123 JP2018005123W WO2018151168A1 WO 2018151168 A1 WO2018151168 A1 WO 2018151168A1 JP 2018005123 W JP2018005123 W JP 2018005123W WO 2018151168 A1 WO2018151168 A1 WO 2018151168A1
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WO
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unit
shot
workpiece
stringer
peening
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PCT/JP2018/005123
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴史 小▲崎▼
宏輔 赤沼
加賀　秀明
恭一 岩田
誠也 池田
Original Assignee
三菱重工業株式会社
新東工業株式会社
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Publication date
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Priority to EP18754120.6A priority patent/EP3584036A4/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24C3/32—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/10—Manufacturing or assembling aircraft, e.g. jigs therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/18—Spars; Ribs; Stringers
    • B64C3/182—Stringers, longerons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/26—Construction, shape, or attachment of separate skins, e.g. panels

Definitions

  • the present invention relates to a component manufacturing system and a component manufacturing method, and more particularly to a component manufacturing system and a component manufacturing method for manufacturing an aircraft component manufactured by combining a skin that is a plate-like member and a stringer that is a long member. is there.
  • An aircraft part such as a main wing is configured by combining, for example, a skin that is a plate-like member and a stringer that is a long member provided on the skin.
  • the aircraft part has a three-dimensional curved surface such as a saddle shape, for example, the skin and the stringer are processed so as to have a predetermined curved surface by a peening method.
  • the pine forming method is a processing method in which a steel ball called a shot (for example, a diameter of 5 mm) is projected onto a workpiece (workpiece) to plastically deform the workpiece.
  • FIG. 9A peening is performed on an integrated material 50 including a flat skin 51 and a stringer 52 provided on the skin 51 to plastically deform the integrated material 50.
  • FIG. 9B a saddle-shaped aircraft part 55 is manufactured.
  • a flat plate portion (main wing outer plate) is formed by projecting a shot at high speed toward a surface opposite to a surface on which a reinforcing portion (stringer) is provided to give plastic strain.
  • the technology which has the main processing process to perform and the correction processing process of projecting a shot at a high speed to a reinforcement part after the main processing process is disclosed. In the correction process, the plastic strain of the plate-like metal member in the direction along the longitudinal direction of the reinforcing portion is corrected.
  • a nozzle or impeller rotary blade having a plurality of blades
  • the distance between the nozzle or impeller and the object to be processed is used. Must be separated by a predetermined distance or more. Therefore, there is a problem that it is difficult to hit a shot with high accuracy.
  • a processing portion to be processed is divided into a plurality of areas in advance, and a target value of a curvature radius and a plate thickness is set for each area.
  • shot projection conditions for example, shot flow rate, air pressure in the case of nozzles, rotation speed in the case of impellers
  • the shot projection position is moved while the shot projection conditions are changed while continuously projecting the shot onto the workpiece, so that the two areas are moved (transition period). Also shots are being projected. Therefore, since the shot is projected onto the workpiece even while the shot projection conditions are not stable, there is a problem that unexpected deformation occurs.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and can accurately apply a shot to an object to be processed while the object to be processed is deformed. It is an object of the present invention to provide a component manufacturing system and a component manufacturing method capable of performing the above.
  • the component manufacturing system includes a peening apparatus having a nozzle unit that projects a plurality of shots toward a workpiece, a detection unit that detects a distance to the workpiece, and the peening device.
  • a robot unit having a hand unit to which the device is attached and a control unit that controls the hand unit based on the distance detected by the detection unit and adjusts the position or orientation of the peening device;
  • a plurality of shots for example, steel balls are projected from the nozzle portion onto the workpiece, and the workpiece is deformed. Further, the distance to the workpiece is detected by the detection unit, and the position or orientation of the peening apparatus is adjusted by the robot device based on the distance detected by the detection unit. As a result, it is possible to accurately hit a shot toward a predetermined position of the workpiece.
  • the object to be processed is an elongated member
  • the detection unit is provided with at least two
  • the control unit is calculated based on the distance detected by at least two of the detection units.
  • the position of the peening apparatus may be adjusted based on the average distance to the workpiece.
  • the distance to the workpiece is detected by at least two detection units, and the average distance to the workpiece is calculated. Then, the position of the peening apparatus is adjusted based on the calculated average distance.
  • the object to be processed is an elongated member
  • the detection unit is provided with at least two
  • the control unit is calculated based on the distance detected by at least two of the detection units. You may adjust the direction of the said peening apparatus based on the inclination angle of a workpiece.
  • the distance to the workpiece is detected by at least two detection units, and the tilt angle of the workpiece is calculated. Then, the orientation of the peening apparatus is adjusted based on the calculated inclination angle.
  • the peening apparatus may further include a protection unit that covers a part of the workpiece.
  • the protection unit covers a part of the workpiece, so that the protection unit It is possible to prevent the deformation of the part to be processed covered with.
  • the peening apparatus further includes a blocking unit capable of being installed in a passage unit through which the shot from the nozzle unit to the workpiece is passed and installed outside the channel unit, The part may reflect the shot projected from the nozzle part in a direction different from the object to be processed when installed in the passage part.
  • the blocking part is installed in the passage part through which the shot from the nozzle part to the object to be processed passes or is installed outside the passage part, and when the blocking part is installed in the passage part
  • the shot projected from the nozzle part reflects in a direction different from the direction toward the workpiece.
  • the nozzle unit projects a plurality of shots toward the workpiece
  • the detection unit detects the distance to the workpiece
  • a robot apparatus to which a peening apparatus including a nozzle section and the detection section is attached includes a step of adjusting the position or orientation of the peening apparatus based on the distance detected by the detection section.
  • the present invention it is possible to accurately apply a shot to a workpiece while the workpiece is deformed, and to perform machining with high accuracy.
  • 1 is a perspective view showing an aircraft part manufacturing system according to an embodiment of the present invention. It is a front view which shows the peening apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the peening apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the peening apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows the peening apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 1 is a block diagram showing an aircraft part manufacturing system according to an embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the aircraft components using the aircraft component manufacturing system which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the aircraft component manufacturing system 1 can deform a workpiece by a peening (peening) method.
  • the aircraft part manufacturing system 1 is used for manufacturing aircraft parts, for example.
  • the aircraft part is, for example, an aircraft main wing.
  • an integrated material 50 in which the skin 51 and the stringer 52 before being processed by the peening molding method are integrally combined, or the skin 51 or the stringer 52 before being processed is used. It is called a workpiece (workpiece).
  • the direction parallel to the longitudinal direction of the stringer 52 to be processed is defined as the X axis
  • the direction parallel to the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the stringer 52 is defined as the Y axis.
  • the direction parallel to the height direction of the stringer 52 is taken as the Z axis.
  • the plurality of stringers 52 are arranged in parallel to one direction with respect to one surface of the skin 51 and are integrally combined with the skin 51. After that, the integrated skin 51 and stringer 52 (object to be processed) are subjected to peening, and the integrated member 50 is plastically deformed to produce an aircraft part such as a main wing having a three-dimensional curved surface.
  • the pine forming method is a processing method in which a steel ball called a shot (for example, a diameter of 5 mm) is projected onto a processing target to plastically deform the processing target.
  • the aircraft part 55 after the pine molding has, for example, a saddle shape. That is, a cross section cut along a plane parallel to the XZ plane has a convex curve on the lower side, and a cross section cut along a plane parallel to the YZ plane has a convex curve on the upper side.
  • the stringer 52 to be processed is divided into a plurality of regions along the longitudinal direction, and the target values of the radius of curvature and the plate thickness are changed for each region.
  • the integrated skin 51 and stringer 52 have not only a simple curved surface shape (conical shape or cylindrical shape) bent in one direction but also a complicated curved surface shape (saddle shape) bent in two directions. Can be processed.
  • the aircraft part manufacturing system 1 includes a peening apparatus 2, a processing robot 3 in which the peening apparatus 2 is attached to a hand 5, and the like.
  • the processing robot 3 includes an arm 4, and a peening device 2 is fixed to the tip of the arm 4 or a hand 5 that holds the peening device 2 is attached.
  • the processing robot 3 adjusts the position and orientation (posture) of the peening apparatus 2 by controlling the position or orientation (posture) of the hand 5.
  • the processing robot 3 is controlled by the control unit 6.
  • the peening apparatus 2 includes a casing 7, a shot supply unit 8, a nozzle 9, a blocking plate 10, a reflection plate 11, a sensor 12, a protection unit 13, and the like.
  • the casing 7 is provided with the above-described shot supply unit 8, nozzle 9, blocking plate 10, reflection plate 11, sensor 12, protection unit 13, and the like.
  • the shot supply unit 8 is connected to an external supply pipe (not shown), and a plurality of shots are continuously supplied via the supply pipe.
  • a nozzle 9 is installed at the tip of the shot supply unit 8, that is, at the downstream part of the shot flow.
  • a shot is projected from the nozzle 9 toward the workpiece.
  • the position and orientation of the shot supply unit 8 and the nozzle 9 are fixed with respect to the casing 7.
  • the shot projected from the nozzle 9 hits the reflector 11 and then hits the stringer 52 that is the object to be processed.
  • the nozzles 9 are installed one by one along the Y-axis direction with the stringer 52 to be processed interposed therebetween.
  • the two nozzles 9 can project shots on the plate surfaces on both sides of the stringer 52.
  • the shot passes through the passage 15 from the nozzle 9 to the reflector 11.
  • the blocking plate 10 is an example of a blocking unit, and is installed in the casing 7 so as to be movable so as to be installed in the passage unit 15 or installed outside the passage unit 15.
  • the shot projected from the nozzle 9 reflects in a direction different from the direction toward the stringer 52.
  • a plurality of shots are not projected onto the stringer 52, and deformation of the stringer 52 is suppressed.
  • the blocking plate 10 is installed outside the passage portion 15, the shot projected from the nozzle 9 is projected to the reflecting plate 11, and the shot reflected by the reflecting plate 11 is projected to the stringer 52.
  • the reflection plate 11 is a plate-like member that is installed on the downstream side of the passage portion 15 and reflects the shot.
  • the reflector 11 is made of a material that is not easily deformed by hitting a shot.
  • the reflector 11 is installed so as to change the flow direction of the shot projected from the nozzle 9 so as to face the stringer 52, for example.
  • the flow direction of the shot toward the stringer is, for example, a direction that is substantially perpendicular to the plate surface of the stringer 52 or an angle that is formed with respect to the plate surface within a range of 60 ° to 90 °.
  • An opening 16 into which a stringer 52 can be inserted is formed at one end of the peening apparatus 2. Further, a concave portion 17 is formed in the side surface portion of the casing 7 so that the long stringer 52 can be inserted.
  • the opening 16 is provided with a sealing material 14 that prevents the shot from hitting the skin 51 along the X-axis direction.
  • the sealing material 14 is made of rubber, for example.
  • the sensor 12 is installed in the casing 7 and detects the distance from the stringer 52 or the skin 51 that is the object to be processed.
  • the sensor 12 is, for example, a laser displacement meter, and detects the distance to the object to be measured by irradiating the laser beam and receiving the reflected laser beam.
  • the sensor 12 is fixed in position and orientation with respect to the casing 7, and the relative position and relative direction of the nozzle 9 and the sensor 12 are constant. Therefore, the position and orientation of the nozzle 9 can be changed based on the detection result of the sensor 12.
  • the installation direction of the sensor 12 may be perpendicular
  • the sensors 12 ⁇ / b> A and 12 ⁇ / b> C are respectively arranged on one side of the stringer 52 along the longitudinal direction of the stringer 52 installed in the peening apparatus 2, that is, along the X-axis direction.
  • the sensors 12 ⁇ / b> A and 12 ⁇ / b> C are installed in a direction of irradiating laser light toward the plate surface of the skin 51 when a workpiece is installed in the peening apparatus 2.
  • the sensors 12A and 12C detect the distance from the sensors 12A and 12C to the skin 51.
  • the sensors 12 ⁇ / b> D and 12 ⁇ / b> E are respectively arranged on one side of the stringer 52 along the longitudinal direction of the stringer 52 installed in the peening apparatus 2, that is, along the X-axis direction.
  • the sensors 12 ⁇ / b> D and 12 ⁇ / b> E are installed in a direction in which laser light is irradiated toward the plate surface of the stringer 52 when a workpiece is installed in the peening apparatus 2.
  • the sensors 12D and 12E detect the distance from the sensors 12D and 12E to the stringer 52.
  • the sensors 12 ⁇ / b> A and 12 ⁇ / b> B are arranged with the stringer 52 interposed therebetween in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the stringer 52 installed in the peening apparatus 2, that is, in the Y-axis direction. .
  • the sensor 12 ⁇ / b> A is disposed on one side of the stringer 52
  • the sensor 12 ⁇ / b> B is disposed on the other side of the stringer 52.
  • the sensor 12 ⁇ / b> B is installed in a direction in which laser light is irradiated toward the plate surface of the skin 51 when a workpiece is installed in the peening apparatus 2.
  • the sensor 12B detects the distance from the sensor 12B to the skin 51.
  • the control unit 6 of the processing robot 3 includes position calculation units 18 and 19, inclination calculation units 20, 21 and 22, a position adjustment unit 23, an inclination adjustment unit 24, and a projection control unit. 25, a memory 26, and the like.
  • the operation of the control unit 6 is realized by a hardware resource such as a CPU by executing a pre-recorded program.
  • the distance detected by the sensor 12A and the sensor 12C Based on the distance detected by the sensor 12A and the sensor 12C, the distance detected by the sensor 12A and the sensor 12B, or the distance detected by the sensor 12A, the sensor 12B, and the sensor 12C.
  • the average distance from 12B, 12C to the skin 51 is calculated.
  • the distance is calculated by a weighted average.
  • the position calculation unit 19 calculates the average distance from the sensors 12D and 12E to the stringer 52 based on the distances detected by the sensors 12D and 12E. In addition, since the installation positions of the sensors 12D and 12E may not be provided at the same height, in that case, the distance is calculated by a weighted average.
  • the inclination calculation unit 20 calculates the inclination angle in the longitudinal direction of the stringer 52 with respect to the horizontal plane based on the distance detected by the sensor 12A and the sensor 12C. That is, the rotation angle around the Y axis is calculated by the inclination calculation unit 20.
  • the inclination calculation unit 21 calculates the inclination angle in the stringer width direction with respect to the horizontal plane based on the distance detected by the sensor 12A and the sensor 12B. That is, the rotation angle around the X axis is calculated by the inclination calculating unit 21.
  • the inclination calculation unit 22 calculates the inclination angle of the stringer longitudinal direction with respect to the X-axis direction based on the distance detected by the sensor 12D and the sensor 12E. That is, the rotation angle around the Z axis is calculated by the inclination calculation unit 22.
  • the position adjustment unit 23 adjusts the position of the peening apparatus 2 based on the average distance calculated by the position calculation units 18 and 19.
  • the position adjusting unit 23 adjusts the projection position in the Z-axis direction by using the average distance from the sensors 12A and 12C calculated by the position calculating unit 18 to the skin 51.
  • the position adjustment unit 23 adjusts the projection position in the Y-axis direction by using the average distance from the sensors 12D and 12E calculated by the position calculation unit 19 to the stringer 52.
  • the position adjustment unit 23 calculates the correction distance so that the calculated average distance to the skin 51 or the stringer 52 is within a range determined by a predetermined threshold. Then, the position adjustment unit 23 moves the arm 4 and the hand 5 of the processing robot 3 along the Z-axis direction or the Y-axis direction based on the calculated correction distance, and moves the position of the peening apparatus 2. .
  • the predetermined threshold is recorded in advance in the memory 26, for example.
  • the inclination adjusting unit 24 adjusts the orientation of the peening apparatus 2 based on the inclinations calculated by the inclination calculating units 20, 21, and 22.
  • the inclination adjusting unit 24 adjusts the orientation (posture) around the Y axis of the peening apparatus 2 by using the rotation angle around the Y axis calculated by the inclination calculating unit 20. Further, the inclination adjusting unit 24 adjusts the orientation (posture) around the X axis of the peening apparatus 2 by using the rotation angle around the X axis calculated by the inclination calculating unit 21. Furthermore, the inclination adjusting unit 24 adjusts the orientation (posture) around the Z axis of the peening apparatus 2 by using the rotation angle around the Z axis calculated by the inclination calculating unit 22.
  • the inclination adjusting unit 24 calculates the correction angle so that the calculated rotation angles around the X axis, the Y axis, and the Z axis are within a range determined by a predetermined threshold. Then, the inclination adjusting unit 24 changes the orientation of the peening apparatus 2 by rotating the hand 5 of the processing robot 3 around the X axis, the Y axis, and the Z axis based on the calculated correction angle.
  • the predetermined threshold is recorded in advance in the memory 26, for example.
  • the projection control unit 25 projects a shot onto the stringer 52 when it is determined that the calculated distance or angle is within a range determined by a predetermined threshold. Thereby, a shot can be projected in a state in which the position and orientation of the peening apparatus 2 are optimal for performing peening.
  • the projection control unit 25 blocks the outside of the passage unit 15 so that a shot is projected onto the stringer 52. The plate 10 is moved.
  • the projection control unit 25 prevents the shot projection from being performed on the stringer 52 to the passage unit 15. Move 10.
  • the projection control unit 25 determines whether the plate thickness or curvature of the stringer 52 has reached the target value based on the detection result of the plate thickness or curvature of the stringer 52 after the start of projection, and the plate thickness or curvature is the target. When it is determined that the value has been reached, the shot projection is stopped. In this case, a detector (not shown) for detecting the plate thickness or curvature of the stringer 52 is provided. Alternatively, the projection control unit 25 determines whether or not the projection at the predetermined flow rate has been completed after the start of projection, and stops the shot projection when it is determined that the projection at the predetermined flow rate has been performed. In order to stop the projection of the shot, the projection control unit 25 moves the blocking plate 10 to the passage unit 15.
  • the protection part 13 includes a cover part 27 that covers the upper end part of the stringer 52, and an elastic part 28 in which a force acts in a direction in which the cover part 27 is pressed against the stringer 52.
  • the cover portion 27 is, for example, a synthetic resin or rubber member, and is a member that is long in one direction along the longitudinal direction of the stringer 52, that is, the X-axis direction.
  • the elastic portion 28 is, for example, a compression spring or a cylinder mechanism.
  • the elastic portion 28 acts in a direction in which the cover portion 27 is pressed against the stringer 52.
  • the case where the sensors 12A and 12C are arranged on one side of the stringer 52 along the X-axis direction has been described.
  • the sensor 12F is disposed on the other side of the stringer 52 along the X-axis direction together with the sensor 12B.
  • the peening apparatus 2 is installed in the area to be subjected to peening molding among the workpieces before processing (step S1).
  • the processing robot 3 may detect a region to be processed based on a positioning mark or the like, and move the peening apparatus 2 based on the detection result.
  • the processing robot 3 is provided with a detection unit (not shown) that detects a region to be processed.
  • step S2 When the stringer 52 is inserted into the opening 16 of the peening apparatus 2 (step S2), the cover part 27 of the protection part 13 comes into contact with the stringer 52, and the elastic part 28 presses the cover part 27 against the stringer 52. Apply force in the direction.
  • the position calculation units 18 and 19 calculate the average distance to the skin 51 or the stringer 52 based on the distance detected by the sensor 12. Further, the position adjusting unit 23 adjusts the position of the peening apparatus 2 by using the calculated average distance to the skin 51 or the stringer 52. The position adjustment unit 23 moves the position of the peening apparatus 2 by moving the hand 5 of the processing robot 3 along the Z-axis direction or the Y-axis direction based on the calculated correction distance (step S3).
  • the inclination calculation units 20, 21, and 22 calculate the inclination of the peening device 2 based on the distance detected by the sensor 12, and the inclination adjustment unit 24 adjusts the direction of the peening device 2.
  • the inclination adjusting unit 24 rotates the hand 5 of the processing robot 3 around the X axis, the Y axis, and the Z axis based on the calculated correction angle to change the direction of the peening apparatus 2 (step S4).
  • step S5 it is determined whether or not the distance and angle calculated by the position calculation units 18 and 19 and the inclination calculation units 20, 21, and 22 are within a range determined by a predetermined threshold (step S5).
  • the calculated distance or angle is out of the range defined by the predetermined threshold, the adjustment of the position and orientation of the peening apparatus 2 in steps S3 and S4 is continued.
  • a shot is projected onto the stringer 52 (step S6). While the shot is being projected, it is determined whether or not the distance and angle calculated by the position calculation units 18 and 19 and the inclination calculation units 20, 21 and 22 are within a range determined by a predetermined threshold (step). S7).
  • the position and orientation of the peening apparatus 2 are adjusted in steps S3 and S4. That is, while the shot is being projected, the stringer 52 and the skin 51 that are the workpieces are sequentially deformed, so that the position and orientation of the peening device 2 are always within a predetermined range. The position and orientation of 2 continue to be adjusted.
  • step S8 it is determined whether or not the thickness or curvature of the stringer 52 has reached the target value (step S8), and the thickness or curvature is the target.
  • step S9 shot projection is stopped (step S9).
  • step S8 it is determined whether or not the projection at the predetermined flow rate has been completed.
  • step S9 the projection of the shot is stopped (step S9). At this time, the blocking plate 10 is moved to the passage portion 15 in order to stop projecting shots to the stringer 52.
  • step S10 it is determined whether or not peening has been performed on all the areas to be subjected to peening. If peening is not performed for all regions, the peening apparatus 2 is moved to another region where peening is performed (step S11). After moving the peening apparatus 2, peening is performed while detecting the position and orientation of the peening apparatus 2 in the same manner as described above (step S ⁇ b> 1 and thereafter). On the other hand, if it is determined that the peening has been completed for all the regions, the series of operations is terminated.
  • the position and orientation of the peening device 2 are adjusted while the position and orientation of the peening device 2 are detected. Even while the stringer 52 and the skin 51 that are the workpieces are sequentially deformed, the position and orientation of the peening apparatus 2 are adjusted so that the predetermined position or orientation is determined in advance. Thereby, it is possible to hit a shot with high accuracy at a predetermined position of a workpiece to be processed that is always predetermined. As a result, it is possible to perform highly accurate processing on the processing target including the stringer 52 and the skin 51.
  • the upper end portion of the stringer 52 is protected from the shot by the protection portion 13, it is possible to prevent deformation due to the shot hitting the corner of the stringer 52, and there is no possibility of occurrence of cracks or a decrease in strength.
  • a shot is directly applied to a region such as a corner of the stringer 52 that is not desired to be deformed by using a rubber sheet or the like. Time and effort can be reduced, and the use of secondary materials such as rubber sheets can be reduced.
  • the pressing force acts on the cover portion 27 toward the stringer 52 while being protected by the protective portion 13 attached to the casing 7, the protective portion 13 is detached while the shot is being projected at high speed. There is no fear. Therefore, the end of the stringer 52 is reliably protected as compared with the case where a rubber sheet is pasted.
  • Aircraft parts manufacturing system 2 Peening device 3: Processing robot 4: Arm 5: Hand 6: Control unit 7: Casing 8: Shot supply unit 9: Nozzle 10: Blocking plate 11: Reflecting plate 12: Sensor 12A: Sensor 12B: Sensor 12C: Sensor 12D: Sensor 12E: Sensor 12F: Sensor 13: Protection part 14: Sealing material 15: Passage part 16: Opening part 17: Recess 18: Position calculation part 19: Position calculation part 20: Inclination calculation part 21 : Inclination calculation part 22: Inclination calculation part 23: Position adjustment part 24: Inclination adjustment part 25: Projection control part 26: Memory 27: Cover part 28: Elastic part 50: Integrated material 51: Skin 52: Stringer 55: Aircraft parts

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Abstract

被加工対象の変形が生じている間にも、ショットを被加工対象に対して精度良く当てることができ、精度の良い加工を施すことを目的とする。部品製造システムは、複数のショットを被加工対象に向けて投射するノズルと、被加工対象までの距離を検出するセンサー（１２Ａ～１２Ｅ）とを有するピーニング装置（２）と、ピーニング装置（２）が取り付けられたハンド（５）と、センサー（１２Ａ～１２Ｅ）で検出された距離に基づいて、ハンド（５）を制御し、ピーニング装置（２）の位置又は向きを調整する制御部（６）とを有する加工用ロボット（３）とを備える。

Description

部品製造システム及び部品製造方法
　本発明は、部品製造システム及び部品製造方法に関し、特に板状部材であるスキンと、長尺状部材であるストリンガーを組み合わせて製作される航空機部品を製造する部品製造システム及び部品製造方法に関するものである。
　主翼等の航空機部品は、例えば、板状部材であるスキンと、スキンに設けられる長尺状部材であるストリンガーを組み合わせて構成される。航空機部品が例えば鞍型形状等の３次元曲面を有する場合、例えば、ピーン成形方法によって、所定の曲面を有する形状となるようにスキン及びストリンガーに対して加工が行われる。ピーン成形方法は、ショットと呼ばれる鋼球（例えば直径５ｍｍ）を被加工対象（ワーク）に投射して、被加工対象を塑性変形させる加工方法である。
　例えば、図９Ａに示すように、平板状のスキン５１と、スキン５１に設けられたストリンガー５２からなる一体化材５０に対してピーン成形を行って、一体化材５０を塑性変形させる。その結果、図９Ｂに示すように、鞍型形状の航空機部品５５が製作される。
　下記の特許文献１では、平板部（主翼外板）において補強部（ストリンガー）が設けられた側の面とは反対側の面に向かってショットを高速投射して塑性歪を持たせることによって成形する主加工工程と、主加工工程の後、補強部に対してショットを高速投射する修正加工工程とを有する技術が開示されている。修正加工工程では、補強部の長手方向に沿った方向の板状金属部材の塑性歪が修正される。
特許第３７４０１０３号公報
　ピーン成形方法において、被加工対象に対してショット（鋼球）を高速投射している間、被加工対象は逐次変形しており、それに伴い、ショットが当たる位置も変化するため、その変形過程の精密な予測が困難である。そのため、ショットを当てるのに適切な位置を予測して、ティーチング等によってショットの投射方向を事前に設定しておくことは難しい。
　また、ピーン成形方法には、ショットを投射する手段としてノズル又はインペラ（複数の翼を有する回転翼）を用いる方法があるが、いずれの場合も、ノズル又はインペラと被加工対象との間の距離を所定の距離以上離しておく必要がある。そのため、ショットを精度良く当てることが困難であるという問題がある。
　ショットが被加工対象の角に当たり被加工対象の角が変形すると、強度が低下するため、航空機部品の場合、飛行時等において負荷が作用したとき亀裂等の原因となるおそれがある。そのため、被加工対象の角などピーン成形方法によって変形を施したくない領域に対しては、ゴムシート等を用いてショットが直接当たることを防止する技術がある。この場合、ピーン成形を実施する前にショットを当てたくない領域に対しゴムシートを貼る作業が発生し、時間と手間がかかるという課題がある。また、ショットを高速投射している間にゴムシートが剥がれるおそれがあり、ゴムシートが剥がれた場合は、被加工対象の角をショットによって変形させてしまう。
　複雑な３次元形状を有する航空機部品を形成する場合、被加工対象の加工部分を予め複数の領域に分割し、領域ごとに曲率半径や板厚の目標値を設定しておく。この場合、領域ごとに設定された目標値に応じて、ショットの投射条件（例えば、ショット流量、ノズルの場合、エア圧、インペラの場合、回転数）が領域ごとに設定される。従来の技術では、被加工対象に対してショットを連続して投射しながら、ショットの投射条件を変更しつつショットの投射位置を移動させているため、二つの領域を移動する間（過渡期間）もショットの投射が行われている。そのため、ショットの投射条件が安定しない間にも被加工対象に対してショットが投射されるため、予期しない変形が生じるという問題がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被加工対象の変形が生じている間にも、ショットを被加工対象に対して精度良く当てることができ、精度の良い加工を施すことが可能な部品製造システム及び部品製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１態様に係る部品製造システムは、複数のショットを被加工対象に向けて投射するノズル部と、前記被加工対象までの距離を検出する検出部とを有するピーニング装置と、前記ピーニング装置が取り付けられたハンド部と、前記検出部で検出された前記距離に基づいて、前記ハンド部を制御し、前記ピーニング装置の位置又は向きを調整する制御部とを有するロボット装置とを備える。
　この構成によれば、複数のショット、例えば鋼球がノズル部から被加工対象に投射され、被加工対象が変形される。また、検出部によって被加工対象までの距離が検出されて、ロボット装置によって、検出部で検出された距離に基づいて、ピーニング装置の位置又は向きが調整される。その結果、被加工対象の所定位置に向けてショットを精度良く当てることができる。
　上記態様において、前記被加工対象は、長尺状部材であり、前記検出部は、少なくとも二つ設けられ、前記制御部は、少なくとも二つの前記検出部で検出された前記距離によって算出される前記被加工対象までの平均距離に基づいて、前記ピーニング装置の位置を調整してもよい。
　この構成によれば、少なくとも二つの検出部によって、被加工対象までの距離が検出されて、被加工対象までの平均距離が算出される。そして、ピーニング装置の位置が、算出された平均距離に基づいて調整される。
　上記態様において、前記被加工対象は、長尺状部材であり、前記検出部は、少なくとも二つ設けられ、前記制御部は、少なくとも二つの前記検出部で検出された前記距離によって算出される前記被加工対象の傾斜角度に基づいて、前記ピーニング装置の向きを調整してもよい。
　この構成によれば、少なくとも二つの検出部によって、被加工対象までの距離が検出されて、被加工対象の傾斜角度が算出される。そして、ピーニング装置の向きが、算出された傾斜角度に基づいて調整される。
　上記態様において、前記ピーニング装置は、前記被加工対象の一部を覆う保護部を更に備えてもよい。
　この構成によれば、複数のショット、例えば鋼球がノズル部から被加工対象に投射され、被加工対象が変形されるとき、保護部によって被加工対象の一部が覆われることから、保護部によって覆われた被加工対象の一部の変形を防ぐことができる。
　上記態様において、前記ピーニング装置は、前記ノズル部から前記被加工対象までの前記ショットが通過する通路部への設置と、前記通路部の外部への設置が可能な遮断部を更に備え、前記遮断部は、前記通路部へ設置されたとき、前記ノズル部から投射された前記ショットを前記被加工対象とは異なる方向に反射させてもよい。
　この構成によれば、遮断部は、ノズル部から被加工対象までのショットが通過する通路部へ設置されたり、通路部の外部へ設置されたりし、遮断部が、通路部へ設置されたとき、ノズル部から投射されたショットは、被加工対象への方向とは異なる方向に反射する。その結果、遮断部が通路部へ設置されている間は、複数のショットが被加工対象に投射されず、被加工対象の変形が抑制される。
　本発明の第２態様に係る部品製造方法は、ノズル部が、複数のショットを被加工対象に向けて投射するステップと、検出部が、前記被加工対象までの距離を検出するステップと、前記ノズル部と前記検出部を備えるピーニング装置が取り付けられたロボット装置が、前記検出部で検出された前記距離に基づいて、前記ピーニング装置の位置又は向きを調整するステップとを有する。
　本発明によれば、被加工対象の変形が生じている間にも、ショットを被加工対象に対して精度良く当てることができ、精度の良い加工を施すことができる。
本発明の一実施形態に係る航空機部品製造システムを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るピーニング装置を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係るピーニング装置を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るピーニング装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るピーニング装置を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る航空機部品製造システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る航空機部品製造システムを用いた航空機部品の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るピーニング装置の変形例を示す斜視図である。 一体化材を示す斜視図である。 一体化材に対しピーン成形が施された航空機部品を示す斜視図である。
　本発明の一実施形態に係る航空機部品製造システム１は、ピーン成形（ピーニング加工）方法によって被加工対象を変形することができる。航空機部品製造システム１は、例えば、航空機部品を製作するために用いられる。ここで、航空機部品とは、例えば、航空機の主翼などである。
　以下では、航空機の主翼を製造するため、板状部材であるスキンと、長尺状部材であるストリンガーとを組み合わせた場合について説明する。また、以下では、図９Ａに示すような、ピーン成形方法によって加工を施す前のスキン５１とストリンガー５２が一体的に組み合わされた一体化材５０や、加工を施す前のスキン５１又はストリンガー５２を被加工対象（ワーク）という。
　さらに、説明の便宜上、被加工対象であるストリンガー５２の長手方向に対して平行な方向をＸ軸とし、ストリンガー５２の長手方向に対して垂直である幅方向に対して平行な方向をＹ軸とし、ストリンガー５２の高さ方向に対して平行な方向をＺ軸とする。
　複数のストリンガー５２は、スキン５１の一面に対して、一方向に対して平行に配置され、スキン５１と一体的に組み合わされる。その後、一体化されたスキン５１とストリンガー５２（被加工対象）に対してピーン成形を施し、一体化材５０を塑性変形させることによって、３次元曲面を有する主翼等の航空機部品が製作される。ピーン成形方法は、ショットと呼ばれる鋼球（例えば直径５ｍｍ）を被加工対象に投射して、被加工対象を塑性変形させる加工方法である。ピーン成形後の航空機部品５５は、図９Ｂに示すように、例えば鞍型形状を有する。すなわち、ＸＺ平面に対して平行な面で切断した断面は下側に凸形状の曲線を有し、ＹＺ平面に対して平行な面で切断した断面は上側に凸形状の曲線を有する。
　本実施形態では、被加工対象であるストリンガー５２を長手方向に沿って複数の領域に分割し、領域ごとに曲率半径や板厚の目標値を変化させる。これにより、一体化されたスキン５１とストリンガー５２が、一方向に曲がった単純な曲面形状（円錐形状又は円筒形状）のみならず、二方向に曲がった複雑な曲面形状（鞍型形状）を有するように加工を行うことができる。
　本実施形態に係る航空機部品製造システム１は、図１に示すように、ピーニング装置２と、ピーニング装置２がハンド５に取り付けられた加工用ロボット３などを備える。
　加工用ロボット３は、図１に示すように、アーム４を備え、アーム４の先端には、ピーニング装置２が固定された、又は、ピーニング装置２を把持したハンド５が取り付けられている。加工用ロボット３は、ハンド５の位置又は向き（姿勢）を制御することによって、ピーニング装置２の位置や向き（姿勢）を調整する。加工用ロボット３は、制御部６によって制御される。
　ピーニング装置２は、図１～図３に示すように、ケーシング７と、ショット供給部８と、ノズル９と、遮断板１０と、反射板１１と、センサー１２と、保護部１３などを備える。
　ケーシング７には、上述したショット供給部８、ノズル９、遮断板１０、反射板１１、センサー１２及び保護部１３などが取り付けられている。
　ショット供給部８は、外部の供給管（図示せず。）と接続され、供給管を介して複数のショットが連続して供給される。
　ショット供給部８の先端、すなわち、ショット流れの下流部には、ノズル９が設置される。ノズル９からはショットが被加工対象へ向けて投射される。ショット供給部８及びノズル９は、ケーシング７に対して、位置及び向きが固定されている。本実施形態では、図５に示すように、ノズル９から投射されたショットは反射板１１に当たり、その後、被加工対象であるストリンガー５２に当たる。
　ノズル９は、Ｙ軸方向に沿って、被加工対象であるストリンガー５２を間に挟んで一つずつ設置される。二つのノズル９によって、ストリンガー５２の両側の板面にショットを投射できる。
　ショットは、ノズル９から反射板１１まで通路部１５を通過する。遮断板１０は、遮断部の一例であり、通路部１５へ設置されたり、通路部１５の外部へ設置されたりするように、移動可能にケーシング７に設置される。遮断板１０が通路部１５へ移動し設置されたとき、ノズル９から投射されたショットは、ストリンガー５２に向かう方向とは異なる方向に反射する。その結果、遮断板１０が通路部１５へ設置されている間は、複数のショットがストリンガー５２に投射されず、ストリンガー５２の変形が抑制される。一方、遮断板１０が通路部１５の外部へ設置されたとき、ノズル９から投射されたショットは、反射板１１へ投射され、反射板１１で反射したショットは、ストリンガー５２へ投射される。
　反射板１１は、通路部１５の下流側に設置され、ショットを反射させる板状部材である。反射板１１は、ショットが当たることによって変形しにくい材料が用いられる。反射板１１は、例えば、ノズル９から投射されたショットの流れ方向をストリンガー５２へ向くように変更するように設置される。ストリンガーへ向くショットの流れ方向は、例えばストリンガー５２の板面に対して概ね垂直となる方向、又は、板面に対してなす角が６０°以上９０°以下の範囲である。
　ピーニング装置２の一端部には、ストリンガー５２を挿入することが可能な開口部１６が形成されている。また、長尺状のストリンガー５２を挿入できるように、ケーシング７の側面部には凹部１７が形成されている。開口部１６には、ショットがスキン５１に当たることを防止するシール材１４がＸ軸方向に沿って設けられる。シール材１４は例えばゴム製である。
　センサー１２は、ケーシング７に設置され、被加工対象であるストリンガー５２又はスキン５１との距離を検出する。センサー１２は、例えば、レーザー変位計であり、レーザー光を照射し、反射したレーザー光を受光することによって、被測定対象までの距離を検出する。センサー１２は、ケーシング７に対して位置及び向きが固定されており、ノズル９とセンサー１２の相対位置及び相対方向は一定である。したがって、センサー１２の検出結果に基づいて、ノズル９の位置や向きを変更することができる。なお、センサー１２の設置方向は、被測定対象に対して垂直でもよいし、必ずしも垂直でなくてもよい。センサー１２の設置角度に応じて換算した測定値に基づいて、センサー１２と被測定対象までの距離が検出される。
　センサー１２Ａ，１２Ｃは、図４に示すように、ピーニング装置２に設置されるストリンガー５２の長手方向、すなわち、Ｘ軸方向に沿って、ストリンガー５２の一側でそれぞれ配置される。センサー１２Ａ，１２Ｃは、ピーニング装置２に被加工対象が設置されたとき、スキン５１の板面へ向けてレーザー光を照射する方向に設置されている。センサー１２Ａ，１２Ｃは、センサー１２Ａ，１２Ｃからスキン５１までの距離を検出する。
　センサー１２Ｄ，１２Ｅは、図４に示すように、ピーニング装置２に設置されるストリンガー５２の長手方向、すなわち、Ｘ軸方向に沿って、ストリンガー５２の一側でそれぞれ配置される。センサー１２Ｄ，１２Ｅは、ピーニング装置２に被加工対象が設置されたとき、ストリンガー５２の板面へ向けてレーザー光を照射する方向に設置されている。センサー１２Ｄ，１２Ｅは、センサー１２Ｄ，１２Ｅからストリンガー５２までの距離を検出する。
　センサー１２Ａ，１２Ｂは、図４に示すように、ピーニング装置２に設置されるストリンガー５２の長手方向に対する垂直方向の幅方向、すなわち、Ｙ軸方向に沿ってストリンガー５２を間に挟んで配置される。センサー１２Ａは、ストリンガー５２の一側に配置され、センサー１２Ｂは、ストリンガー５２の他側に配置される。センサー１２Ｂは、ピーニング装置２に被加工対象が設置されたとき、スキン５１の板面へ向けてレーザー光を照射する方向に設置されている。センサー１２Ｂは、センサー１２Ｂからスキン５１までの距離を検出する。
　加工用ロボット３の制御部６は、図６に示すように、位置算出部１８，１９と、傾き算出部２０，２１，２２と、位置調整部２３と、傾き調整部２４と、投射制御部２５と、メモリ２６等を有する。制御部６の動作は、予め記録されたプログラムを実行して、ＣＰＵ等のハードウェア資源によって実現される。
　位置算出部１８は、センサー１２Ａとセンサー１２Ｃによって検出された距離、センサー１２Ａとセンサー１２Ｂによって検出された距離、又は、センサー１２Ａ，センサー１２Ｂ及びセンサー１２Ｃによって検出された距離に基づいて、センサー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃからスキン５１までの平均距離を算出する。なお、センサー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの設置位置が同一高さに設けられない場合があるため、その場合は、加重平均で距離が算出される。
　位置算出部１９は、センサー１２Ｄ及びセンサー１２Ｅによって検出された距離に基づいて、センサー１２Ｄ，１２Ｅからストリンガー５２までの平均距離を算出する。なお、センサー１２Ｄ，１２Ｅの設置位置が同一高さに設けられない場合があるため、その場合は、加重平均で距離が算出される。
　傾き算出部２０は、センサー１２Ａ及びセンサー１２Ｃによって検出された距離によって、水平面に対するストリンガー５２長手方向の傾斜角度を算出する。すなわち、傾き算出部２０によって、Ｙ軸周りの回転角度が算出される。
　傾き算出部２１は、センサー１２Ａ及びセンサー１２Ｂによって検出された距離によって、水平面に対するストリンガー幅方向の傾斜角度を算出する。すなわち、傾き算出部２１によって、Ｘ軸周りの回転角度が算出される。
　傾き算出部２２は、センサー１２Ｄ及びセンサー１２Ｅによって検出された距離によって、Ｘ軸方向に対するストリンガー長手方向の傾斜角度を算出する。すなわち、傾き算出部２２によって、Ｚ軸周りの回転角度が算出される。
　位置調整部２３は、位置算出部１８，１９によって算出された平均距離に基づいて、ピーニング装置２の位置を調整する。
　具体的には、位置調整部２３は、位置算出部１８によって算出されたセンサー１２Ａ，１２Ｃからスキン５１までの平均距離を用いることによって、Ｚ軸方向の投射位置を調整する。また、位置調整部２３は、位置算出部１９によって算出されたセンサー１２Ｄ，１２Ｅからストリンガー５２までの平均距離を用いることによって、Ｙ軸方向の投射位置を調整する。
　その際、位置調整部２３は、算出されたスキン５１又はストリンガー５２までの平均距離が所定閾値で定められた範囲内となるように補正距離を算出する。そして、位置調整部２３は、算出された補正距離に基づいて、加工用ロボット３のアーム４及びハンド５をＺ軸方向又はＹ軸方向に沿って移動させて、ピーニング装置２の位置を移動させる。所定閾値は、例えばメモリ２６に予め記録されている。
　傾き調整部２４は、傾き算出部２０，２１，２２によって算出された傾きに基づいて、ピーニング装置２の向きを調整する。
　具体的には、傾き調整部２４は、傾き算出部２０によって算出されたＹ軸周りの回転角度を用いることによって、ピーニング装置２のＹ軸周りの向き（姿勢）を調整する。また、傾き調整部２４は、傾き算出部２１によって算出されたＸ軸周りの回転角度を用いることによって、ピーニング装置２のＸ軸周りの向き（姿勢）を調整する。さらに、傾き調整部２４は、傾き算出部２２によって算出されたＺ軸周りの回転角度を用いることによって、ピーニング装置２のＺ軸周りの向き（姿勢）を調整する。
　その際、傾き調整部２４は、算出されたＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転角度が所定閾値で定められた範囲内となるように補正角度を算出する。そして、傾き調整部２４は、算出された補正角度に基づいて、加工用ロボット３のハンド５をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りに回転させて、ピーニング装置２の向きを変更する。所定閾値は、例えばメモリ２６に予め記録されている。
　投射制御部２５は、算出された距離や角度が所定閾値で定められた範囲内であると判断されたとき、ストリンガー５２に対してショットを投射する。これにより、ピーニング装置２の位置や向きがピーニングの実施に最適な状態でショットを投射できる。
　投射制御部２５は、ピーニング装置２の位置や向きが、予め定められた範囲内にあると判断されたとき、ストリンガー５２に対してショットの投射が実施されるように通路部１５の外部へ遮断板１０を移動する。一方、投射制御部２５は、ピーニング装置２の位置や向きが、予め定められた範囲外にあると判断されたとき、ストリンガー５２に対してショットの投射が実施されないように通路部１５へ遮断板１０を移動する。
　投射制御部２５は、投射開始後、ストリンガー５２の板厚又は曲率の検出結果に基づいて、ストリンガー５２の板厚又は曲率が目標値に到達したか否かを判断し、板厚又は曲率が目標値に到達したと判断されたとき、ショットの投射を停止する。この場合、ストリンガー５２の板厚又は曲率を検出する検出部（図示せず。）が設けられる。または、投射制御部２５は、投射開始後、所定流量の投射が完了したか否かを判断し、所定流量の投射がされたと判断されたとき、ショットの投射を停止する。ショットの投射を停止するため、投射制御部２５は、通路部１５へ遮断板１０を移動させる。
　保護部１３は、図２及び図３に示すように、ストリンガー５２の上端部を覆うカバー部２７と、カバー部２７をストリンガー５２に対して押圧する方向に力が作用する弾性部２８とを有する。カバー部２７は、例えば合成樹脂製又はゴム製部材であり、ストリンガー５２の長手方向、すなわち、Ｘ軸方向に沿って一方向に長い部材である。これにより、複数のショットがノズル９から被加工対象に投射され、被加工対象が変形されるとき、保護部１３のカバー部２７によって被加工対象の一部が覆われることから、カバー部２７によって覆われた被加工対象の一部の変形を防ぐことができる。カバー部２７は、ストリンガー５２と接する側の形状が傘状に傾斜していることで、被加工対象の角を確実に保護できる。
　弾性部２８は、例えば圧縮ばね又はシリンダ機構である。弾性部２８は、開口部１６にストリンガー５２が挿入されて、ストリンガー５２の上端部がカバー部２７に当接したとき、カバー部２７をストリンガー５２に対して押圧する方向に力が作用する。
　なお、上述した実施形態では、Ｘ軸方向に沿って、ストリンガー５２の一側でセンサー１２Ａ，１２Ｃが配置される場合について説明したが、図８に示すように、センサー１２Ｆが更に設置されてもよい。センサー１２Ｆは、センサー１２Ｂと共に、Ｘ軸方向に沿って、ストリンガー５２の他側で配置される。これにより、ストリンガー５２の一側と他側でスキン５１の板厚が異なる場合にスキン５１までの距離をより正確に検出できる。
　次に、図７を参照して、本実施形態に係る航空機部品製造システム１を用いた航空機部品の製造方法について説明する。
　まず、加工前の被加工対象のうちピーン成形を実施する領域にピーニング装置２を設置する（ステップＳ１）。このとき、加工用ロボット３は、位置決め用のマークなどに基づいて、加工を施す領域を検出し、検出結果に基づいて、ピーニング装置２を移動してもよい。この場合、加工用ロボット３には、加工を施す領域を検出する検出部（図示せず。）が設置される。
　ストリンガー５２がピーニング装置２の開口部１６に挿入される（ステップＳ２）と、保護部１３のカバー部２７が、ストリンガー５２に当接し、弾性部２８がカバー部２７をストリンガー５２に対して押圧する方向に力を作用させる。
　そして、位置算出部１８，１９が、センサー１２によって検出された距離に基づいて、スキン５１又はストリンガー５２までの平均距離を算出する。また、位置調整部２３が、算出されたスキン５１又はストリンガー５２までの平均距離を用いることによって、ピーニング装置２の位置を調整する。位置調整部２３は、算出された補正距離に基づいて、加工用ロボット３のハンド５をＺ軸方向又はＹ軸方向に沿って移動させて、ピーニング装置２の位置を移動させる（ステップＳ３）。
　また、傾き算出部２０，２１，２２が、センサー１２によって検出された距離に基づいて、ピーニング装置２の傾きを算出し、傾き調整部２４が、ピーニング装置２の向きを調整する。傾き調整部２４は、算出された補正角度に基づいて、加工用ロボット３のハンド５をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りに回転させて、ピーニング装置２の向きを変更する（ステップＳ４）。
　また、位置算出部１８，１９や傾き算出部２０，２１，２２によって算出された距離や角度が所定閾値で定められた範囲内であるか否かが判断される（ステップＳ５）。算出された距離や角度が所定閾値で定められた範囲から外れているときは、ステップＳ３及びＳ４におけるピーニング装置２の位置や向きの調整が継続される。
　算出された距離や角度が所定閾値で定められた範囲内であると判断されたとき、ストリンガー５２に対してショットが投射される（ステップＳ６）。ショットが投射されている間、位置算出部１８，１９や傾き算出部２０，２１，２２によって算出された距離や角度が所定閾値で定められた範囲内であるか否かが判断される（ステップＳ７）。算出された距離や角度が所定閾値で定められた範囲から外れたときは、ステップＳ３及びＳ４におけるピーニング装置２の位置や向きの調整が行われる。すなわち、ショットが投射されている間、被加工対象であるストリンガー５２とスキン５１は逐次変形することから、ピーニング装置２の位置や向きが、常に予め定められた範囲内にあるように、ピーニング装置２の位置や向きが調整され続ける。
　そして、投射開始後、ストリンガー５２の板厚又は曲率の検出結果に基づいて、ストリンガー５２の板厚又は曲率が目標値に到達したか否かが判断され（ステップＳ８）、板厚又は曲率が目標値に到達したと判断されたとき、ショットの投射が停止される（ステップＳ９）。または、投射開始後、所定流量の投射が完了したか否かが判断され（ステップＳ８）、所定流量の投射がされたと判断されたとき、ショットの投射が停止される（ステップＳ９）。このとき、ストリンガー５２に対するショットの投射を停止するため、通路部１５へ遮断板１０が移動される。
　そして、ピーン成形を施す全ての領域に対してピーン成形を実施したか否かが判断される（ステップＳ１０）。全ての領域に対してピーン成形を実施していない場合は、ピーン成形を施す別の領域へピーニング装置２を移動する（ステップＳ１１）。ピーニング装置２を移動した後、上述した方法と同様に、ピーニング装置２の位置や向きを検出しながら、ピーン成形を実施する（ステップＳ１以降）。一方、全ての領域に対してピーン成形を実施し終えていると判断された場合は、一連の動作を終了する。
　以上、本実施形態によれば、ピーニング装置２によってショットが投射されている間、ピーニング装置２の位置や向きが検出されつつ、ピーニング装置２の位置や向きが調整される。被加工対象であるストリンガー５２とスキン５１が逐次変形されている間も、予め定められた所定の位置又は向きになるようにピーニング装置２の位置や向きが調整される。これにより、常に予め定められた被加工対象の所定の位置に向けてショットを精度良く当てることができる。その結果、ストリンガー５２及びスキン５１からなる被加工対象に対して精度の良い加工を施すことができる。
　また、保護部１３によって、ストリンガー５２の上端部がショットから保護されることから、ショットがストリンガー５２の角に当たることによる変形を防止でき、亀裂等の発生や強度低下のおそれがなくなる。従来、ストリンガー５２の角など変形を施したくない領域に対してゴムシート等を用いてショットが直接当たることを防止していたが、本実施形態によれば、ゴムシートを貼る作業にかかる時間と手間を低減でき、ゴムシート等の副資材の使用を削減できる。また、ケーシング７に取り付けられた保護部１３によって保護されつつ、カバー部２７にはストリンガー５２に向けて押圧力が作用していることから、ショットを高速投射している間に保護部１３が外れるおそれがない。そのため、ゴムシートを貼る場合に比べて、ストリンガー５２の端部が確実に保護される。
　さらに、遮断板１０によって、ショットの投射及び非投射を切り替えることができることから、２箇所のピーン成形を施す領域を移動する間（過渡期間）にショットの投射を停止できる。そのため、ピーニング装置２の位置や向きが確実に決定されている間のみストリンガー５２に対してショットを投射でき、ショットの投射条件が安定しない間にショットが投射されることがないため、予期しない変形が生じにくい。したがって、ストリンガー５２及びスキン５１からなる被加工対象に対して精度の良い加工を施すことができる。
１　　　：航空機部品製造システム
２　　　：ピーニング装置
３　　　：加工用ロボット
４　　　：アーム
５　　　：ハンド
６　　　：制御部
７　　　：ケーシング
８　　　：ショット供給部
９　　　：ノズル
１０　　：遮断板
１１　　：反射板
１２　　：センサー
１２Ａ　：センサー
１２Ｂ　：センサー
１２Ｃ　：センサー
１２Ｄ　：センサー
１２Ｅ　：センサー
１２Ｆ　：センサー
１３　　：保護部
１４　　：シール材
１５　　：通路部
１６　　：開口部
１７　　：凹部
１８　　：位置算出部
１９　　：位置算出部
２０　　：傾き算出部
２１　　：傾き算出部
２２　　：傾き算出部
２３　　：位置調整部
２４　　：傾き調整部
２５　　：投射制御部
２６　　：メモリ
２７　　：カバー部
２８　　：弾性部
５０　　：一体化材
５１　　：スキン
５２　　：ストリンガー
５５　　：航空機部品

Claims (6)

  1. 　複数のショットを被加工対象に向けて投射するノズル部と、
    　前記被加工対象までの距離を検出する検出部と、
    を有するピーニング装置と、
    　前記ピーニング装置が取り付けられたハンド部と、
    　前記検出部で検出された前記距離に基づいて、前記ハンド部を制御し、前記ピーニング装置の位置又は向きを調整する制御部と、
    を有するロボット装置と、
    を備える部品製造システム。
  2. 　前記被加工対象は、長尺状部材であり、
    　前記検出部は、少なくとも二つ設けられ、
    　前記制御部は、少なくとも二つの前記検出部で検出された前記距離によって算出される前記被加工対象までの平均距離に基づいて、前記ピーニング装置の位置を調整する請求項１に記載の部品製造システム。
  3. 　前記被加工対象は、長尺状部材であり、
    　前記検出部は、少なくとも二つ設けられ、
    　前記制御部は、少なくとも二つの前記検出部で検出された前記距離によって算出される前記被加工対象の傾斜角度に基づいて、前記ピーニング装置の向きを調整する請求項１又は２に記載の部品製造システム。
  4. 　前記ピーニング装置は、前記被加工対象の一部を覆う保護部を更に備える請求項１から３のいずれか１項に記載の部品製造システム。
  5. 　前記ピーニング装置は、前記ノズル部から前記被加工対象までの前記ショットが通過する通路部への設置と、前記通路部の外部への設置が可能な遮断部を更に備え、
    　前記遮断部は、前記通路部へ設置されたとき、前記ノズル部から投射された前記ショットを前記被加工対象とは異なる方向に反射させる請求項１から４のいずれか１項に記載の部品製造システム。
  6. 　ノズル部が、複数のショットを被加工対象に向けて投射するステップと、
    　検出部が、前記被加工対象までの距離を検出するステップと、
    　前記ノズル部と前記検出部を備えるピーニング装置が取り付けられたロボット装置が、前記検出部で検出された前記距離に基づいて、前記ピーニング装置の位置又は向きを調整するステップと、
    を有する部品製造方法。
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