用于確定孔深度的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多層結(jié)構(gòu)的制造。具體地，本發(fā)明涉及在結(jié)構(gòu)中(特別是在多層結(jié)構(gòu)中)形成的孔的孔深度的測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]在制造許多不同產(chǎn)品時(shí)，需要將相同或不同材料的多個(gè)層彼此附接。這可以通過(guò)穿過(guò)多個(gè)材料層進(jìn)行鉆孔或機(jī)器加工而形成孔并且將伸長(zhǎng)的固定裝置(諸如鉚釘(rivet)、螺絲(s cr ew)或螺栓(bo 11))插入孔中來(lái)執(zhí)行。
[0003]在某些情形下，剩余孔的深度或材料的厚度不是關(guān)鍵的，或者根據(jù)設(shè)計(jì)圖和來(lái)自被鉆孔和固定的部件的制造商的已知因素，已知深度或厚度達(dá)到足夠程度。在這些實(shí)例中，可以基于根據(jù)設(shè)計(jì)和部件指定處理而已知的設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)選擇螺栓或鉚釘。
[0004]然而，在其他應(yīng)用中，被固定的材料的厚度可能不是已知的，這可以歸因于由用于使材料緊固在一起的制造處理所產(chǎn)生的制造容限。另外，在某些應(yīng)用中，準(zhǔn)確地將固定裝置的長(zhǎng)度與孔的深度非常精確地匹配是重要的。這在高精確性和安全性關(guān)鍵產(chǎn)品(諸如飛行器部件和組件)中是特殊問(wèn)題。該問(wèn)題會(huì)特別出現(xiàn)在使用多個(gè)不同材料層的情況下，特別是在使用復(fù)合物的情況下，復(fù)合物的厚度可以根據(jù)復(fù)合部件中的纖維制品的特定鋪疊(Iay-UP )而變化。
[0005]因此，在一些情況下在選擇用于將多個(gè)部件固定在一起的適當(dāng)尺寸的固定裝置之前需要準(zhǔn)確地測(cè)量孔深度。
[0006]因此，本發(fā)明尋求解決這些問(wèn)題并且提供改進(jìn)的制造和組裝處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一方面提供了一種確定要定位在機(jī)器加工孔中的部件的長(zhǎng)度的方法，包括下述步驟:
[0008]使用機(jī)器來(lái)在工件中形成從工件的第一表面通過(guò)工件而至工件的第二表面的至少一個(gè)孔；
[0009]在形成孔期間，監(jiān)視表示機(jī)器的工具上的負(fù)載的工具負(fù)載信號(hào)；
[0010]根據(jù)工具負(fù)載信號(hào)來(lái)確定從工件的第一表面至工件的第二表面的、孔的深度；以及
[0011]基于所確定的孔深度來(lái)確定針對(duì)要定位在孔中的部件的指定長(zhǎng)度。
[0012]本發(fā)明的方法允許基于在形成孔時(shí)所收集的數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)確定使用孔形成機(jī)器所制成的一個(gè)或多個(gè)孔的孔深度，這消除了對(duì)其他深度測(cè)量操作的需求。
[0013]該方法還可以包括在工件中形成孔陣列。這使得能夠在形成孔陣列期間測(cè)量更大的孔陣列。
[0014]工件可以是包括多個(gè)部件的組件，多個(gè)部件是使用要定位在要鉆的孔中的固定裝置而固定在一起的。
[0015]工件可以包括組件，優(yōu)選地包括多個(gè)板材(sheet material)層。
[0016]工件可以包括飛行器的機(jī)翼部件。
[0017]確定孔深度可以包括將偏移值應(yīng)用于根據(jù)工具負(fù)載信號(hào)所確定的、計(jì)算的孔深度。這使得能夠基于孔形成操作、工件或形成孔的工具的已知參數(shù)來(lái)對(duì)計(jì)算的孔深度進(jìn)行校正。
[0018]偏移值可以是基于工件的一種或多種材料的性質(zhì)來(lái)選擇的。
[0019]偏移值可以是基于工具的性質(zhì)來(lái)選擇的。
[0020]確定孔深度的步驟可以包括:確定閾值，在該閾值以上工具負(fù)載指示孔正在被形成；以及確定負(fù)載保持在該閾值以上的長(zhǎng)度。這使得能夠簡(jiǎn)單處理負(fù)載信號(hào)以確定計(jì)算的孔深度。對(duì)負(fù)載信號(hào)的處理可以實(shí)時(shí)地發(fā)生，或者可以在形成孔之后針對(duì)負(fù)載信號(hào)的存儲(chǔ)記錄來(lái)執(zhí)行。
[0021]確定孔深度可以包括確定針對(duì)工具負(fù)載信號(hào)的工具突破(tool breakthrough)閾值，基本上在該工具突破閾值處或在該工具突破閾值以下，工具被確定為已穿透工件的相對(duì)表面。工具突破表示工具的端部已完全穿透工件的相對(duì)表面以形成通過(guò)整個(gè)工件的完整且基本上一致的最小孔徑(bore diameter)。
[0022]工具突破閾值可以是基于突破之前的工具負(fù)載信號(hào)的值來(lái)確定的。這可以說(shuō)明在形成孔的主孔(main bore)期間的工具負(fù)載值。
[0023]工具突破閾值可以是基于突破之后的工具負(fù)載信號(hào)的值來(lái)確定的。這使得在確定工具端部突破時(shí)能夠說(shuō)明甚至在端部已經(jīng)離開(kāi)工件之后仍存在工具上的負(fù)載。
[0024]工具突破閾值可以是基于突破之前的工具負(fù)載信號(hào)的值與突破之后的工具負(fù)載信號(hào)的值之差來(lái)確定的。這使得在確定工具突破的點(diǎn)時(shí)能夠說(shuō)明這兩個(gè)值。
[0025]工具突破閾值可以是基于突破之前的負(fù)載信號(hào)的平均值來(lái)確定的。
[0026]工具突破閾值可以是基于突破之后的負(fù)載信號(hào)的平均值來(lái)確定的。該求平均使得能夠?qū)⒂捎谡駝?dòng)所產(chǎn)生的變化和工件的變化從負(fù)載信號(hào)中消除，以避免由信號(hào)的快速波動(dòng)引起的顯著誤差。
[0027]本發(fā)明還提供了一種電子裝置，該電子裝置被布置成基于工具負(fù)載信號(hào)來(lái)確定在工件中所鉆的孔的、從工件的第一表面至工件的第二表面的深度，該工具負(fù)載信號(hào)表示在由機(jī)器形成孔期間在孔形成機(jī)器的工具上的負(fù)載。
[0028]該裝置可以被配置成執(zhí)行確定步驟、計(jì)算步驟或指定步驟中的任一步驟，并且該裝置可以包括在與形成孔的機(jī)器分離的計(jì)算機(jī)中，或者可以包括在形成孔的機(jī)器中。本文中所描述的步驟中的一些步驟可以在形成孔的機(jī)器上執(zhí)行，并且之后的步驟或其他步驟可以在第二分離的計(jì)算裝置上執(zhí)行。
【附圖說(shuō)明】
[0029]現(xiàn)在將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中:
[0030]圖1示出了飛行器機(jī)翼的示意性機(jī)翼圖；
[0031]圖2示出了圖1的組件上的要鉆孔的位置的示例；
[0032]圖3示出了可以在執(zhí)行本發(fā)明時(shí)使用的機(jī)器；
[0033]圖4示出了用在實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)控制的鉆孔機(jī)的示意圖；以及
[0034]圖5示出了用在本實(shí)施例中的通過(guò)鉆孔穿過(guò)工件的距離的工具上的負(fù)載的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1示出了機(jī)翼圖10。該機(jī)翼圖示意性地示出了機(jī)翼的一部分的輪廓以及示出了各個(gè)孔的行11、12的圖，諸如螺栓的固定裝置將通過(guò)各個(gè)孔放置以將一個(gè)或多個(gè)外翼層附接至機(jī)翼組件的翼肋(rib)和/或翼梁(spar)，機(jī)翼組件包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)翼蒙皮(wingcover)以及一個(gè)或多個(gè)翼梁和翼肋。行11表示下述孔:所述孔將被鉆成使得固定裝置能夠?qū)C(jī)翼外蒙皮附接至翼梁。行12表示下述孔:所述孔將被鉆成使得固定裝置能夠?qū)C(jī)翼外蒙皮附接至翼肋。組件中要鉆的每個(gè)孔的位置將被存儲(chǔ)為相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)13的X維、Y維以及優(yōu)選地Z維坐標(biāo)的集合。還將對(duì)每個(gè)孔分配對(duì)于在該部件上的孔而言唯一的單獨(dú)標(biāo)識(shí)碼。
[0036]在初始機(jī)翼圖中，不存儲(chǔ)孔的深度值，這是因?yàn)榭妆仨毲『么┻^(guò)組件。由于在組件中使用的材料的制造容限，所以可能不知道孔深度達(dá)到足夠精確度，直到已經(jīng)鉆了孔為止。這會(huì)意味著，由于關(guān)于在組件中使用的材料的厚度的容限變化，所以一旦鉆了所有的孔，則需要使用手動(dòng)操作工具來(lái)測(cè)量每個(gè)孔的精確深度的手動(dòng)動(dòng)作。對(duì)孔深度的測(cè)量可以在單獨(dú)的操作中使用在已經(jīng)鉆了孔之后插入孔中的手動(dòng)操作工具來(lái)執(zhí)行，以測(cè)量從在孔的第一側(cè)的表面至在孔的另一側(cè)的表面的距離。該手動(dòng)測(cè)量的孔深度然后可以用于針對(duì)所測(cè)量的孔而選擇適當(dāng)尺寸的固定裝置。手動(dòng)測(cè)量處理是足夠準(zhǔn)確的，但是會(huì)需要大量時(shí)間和工作量，并且因此會(huì)是漫長(zhǎng)且耗時(shí)的。
[0037]圖2示出了通過(guò)要在圖1的機(jī)翼圖中所示的全部位置之一處鉆孔的一組部件的截面。翼肋腳(rib foot)21和至少機(jī)翼蒙皮22被夾緊或以其他方式保持在彼此相對(duì)的位置，以準(zhǔn)備好要在由23處的虛線所示的位置處鉆孔。其他部件可以包括在組件中。
[0038]一旦已經(jīng)鉆了孔23，在圖3中示意性地表示的組件30將通過(guò)將螺栓31定位在所鉆的孔中來(lái)緊固，而墊圈32和螺母33將被定位在螺栓上以將組件固定在如圖3所示的位置中。組件30可以包括圖2所示的部件或其他機(jī)翼部件或任一組件的部件中的任一個(gè)。
[0039]在某些實(shí)現(xiàn)方式中并且特別是在制造飛行器部件時(shí)，關(guān)鍵的是，在組件處理期間適當(dāng)?shù)刂付菟?1以使得其軸長(zhǎng)度足以使得墊圈32和螺母33能夠準(zhǔn)確地定位且牢固地固定在適當(dāng)位置。螺栓31可以是埋頭的，以保持與被固定的組件的外表面齊平。另外，在某些實(shí)現(xiàn)方式中，螺栓的軸在最終組件中的工件內(nèi)必須無(wú)螺紋。另外，可能需要確保螺栓31也不太長(zhǎng)，以防止螺栓31從螺母33過(guò)度突出。另外，在飛行器制造中，重要的是，每個(gè)部件在整個(gè)處理中是完全可追蹤的，因此指定的螺栓或螺栓類型必須被指定并且可追蹤地記錄為在已在圖1的機(jī)翼圖上所示的每個(gè)位置處插入。出于該原因，需要準(zhǔn)確地測(cè)量通過(guò)組件所鉆的孔23的深度，從而能夠針對(duì)組件中的每個(gè)單