本發(fā)明涉及將航空器的零件設(shè)置于其他零件時(shí)所使用的航空器零件定位裝置、航空器組裝系統(tǒng)以及航空器組裝方法。

背景技術(shù)：

設(shè)于航空器的機(jī)身、機(jī)翼等的構(gòu)造體通過對(duì)具有三維曲面且剛性低的零件進(jìn)行組合來確保最終的剛性。因此，組裝時(shí)，各個(gè)構(gòu)造用零件使用定位夾具被裝配于其他零件的規(guī)定位置。定位夾具例如形成有多個(gè)凹部，在凹部載置構(gòu)造用零件，并使定位夾具基于基準(zhǔn)點(diǎn)接近其他零件。由此，在規(guī)定的位置裝配構(gòu)造用零件。

當(dāng)欲通過定位夾具同時(shí)對(duì)許多構(gòu)造用零件進(jìn)行定位時(shí)，構(gòu)造用零件間的間隔變窄，裝配零件的操作者難以進(jìn)行操作。因此，為了提高操作性，定位夾具必須采用操作者可夠及的沒有狹窄部的構(gòu)成。

因此，一般情況下，將零件的裝配工序分為多個(gè)，按工序使用不同的定位夾具。由此，能擴(kuò)大構(gòu)造用零件間的間隔。然后，工件相對(duì)于按工序設(shè)置的專用的定位夾具移動(dòng)，經(jīng)過所有的工序后，工件作為最終的構(gòu)造體而完成。由于工件在多個(gè)夾具間移動(dòng)，因此與夾具的數(shù)量相應(yīng)的夾具的公差累積于工件，所以，作為組裝品的構(gòu)造體的品質(zhì)取決于夾具的精度。

需要說明的是，在下述的專利文獻(xiàn)1中，公開了用于高精度地組裝大型航空器的機(jī)身這樣的大型產(chǎn)品的技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：美國專利第6408517號(hào)說明書

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

為了提高作為組裝品的構(gòu)造體的品質(zhì)，需要使用精度高的定位夾具。另一方面，由于精度高的夾具制造困難，因此要求一種不使用夾具地提高組裝品的品質(zhì)并提高生產(chǎn)率的其他工作方案。例如，存在如下工作方案：在形成用于所要裝配的零件彼此結(jié)合的結(jié)合孔時(shí)，高精度地對(duì)零件開孔，使結(jié)合孔彼此對(duì)齊來進(jìn)行定位。但是，在航空器領(lǐng)域中，進(jìn)行了鈑金加工的零件較多，難以確保零件自身的加工精度，因此難以通過結(jié)合孔來進(jìn)行高精度的定位。

本發(fā)明是鑒于以上問題而完成的發(fā)明，其目的在于提供不使用定位夾具就能將零件高精度地配置于航空器的板狀構(gòu)件的航空器零件定位裝置、航空器組裝系統(tǒng)以及航空器組裝方法。

技術(shù)方案

本發(fā)明的第一方案的航空器零件定位裝置具備：檢測(cè)部，檢測(cè)設(shè)置于航空器的板狀構(gòu)件的多個(gè)第一零件的位置；虛擬位置創(chuàng)建部，基于所檢測(cè)的所述第一零件的所述位置，在多個(gè)所述第一零件間創(chuàng)建虛擬位置；以及位置確定部，基于所創(chuàng)建的所述虛擬位置，確定設(shè)置于所述板狀構(gòu)件的、與所述第一零件不同的第二零件的設(shè)置位置。

根據(jù)該構(gòu)成，在設(shè)置有多個(gè)第一零件的航空器的板狀構(gòu)件中，確定與第一零件不同的第二零件在包含多個(gè)第一零件的虛擬位置上或距離虛擬位置規(guī)定距離的位置的設(shè)置位置。由此，不使用定位夾具就能將第二零件準(zhǔn)確地裝配于板狀構(gòu)件。

在上述第一方案中，也可以是：所述檢測(cè)部檢測(cè)形成于所述板狀構(gòu)件的供所述第二零件設(shè)置的設(shè)置孔，所述位置確定部基于所創(chuàng)建的所述虛擬位置和所檢測(cè)的所述設(shè)置孔確定所述第二零件的設(shè)置位置。

在上述第一方案中，也可以是：所述虛擬位置創(chuàng)建部基于至少三個(gè)以上所述第一零件創(chuàng)建兩個(gè)以上所述虛擬位置，所述位置確定部基于所創(chuàng)建的兩個(gè)以上所述虛擬位置確定所述第二零件的設(shè)置位置。

本發(fā)明的第二方案的航空器組裝系統(tǒng)具備：上述的航空器零件定位裝置；以及航空器零件裝配裝置，基于由所述航空器零件定位裝置確定的所述第二零件的設(shè)置位置，將所述第二零件設(shè)置于所述板狀構(gòu)件。

本發(fā)明的第三方案的航空器組裝方法包含：檢測(cè)設(shè)置于航空器的板狀構(gòu)件的多個(gè)第一零件的位置的步驟；基于所檢測(cè)的所述第一零件的所述位置，在多個(gè)所述第一零件間創(chuàng)建虛擬位置的步驟；以及基于所創(chuàng)建的所述虛擬位置，確定設(shè)置于所述板狀構(gòu)件的、與所述第一零件不同的第二零件的設(shè)置位置的步驟。

在上述第三方案中，還可以包含基于所確定的所述第二零件的設(shè)置位置將所述第二零件設(shè)置于所述板狀構(gòu)件的步驟。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明，不使用定位夾具就能將零件高精度地配置于航空器的板狀構(gòu)件。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的航空器組裝系統(tǒng)的框圖。

圖2是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的航空器組裝系統(tǒng)的工作的流程圖。

圖3是表示薄板構(gòu)件以及載置于薄板構(gòu)件的構(gòu)造用零件的側(cè)視圖。

圖4是表示載置于薄板構(gòu)件的構(gòu)造用零件的俯視圖。

圖5是表示載置于薄板構(gòu)件的構(gòu)造用零件以及設(shè)置孔的俯視圖。

圖6是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的航空器組裝系統(tǒng)的實(shí)例的工作的流程圖。

圖7是表示構(gòu)成航空器的機(jī)身的蒙皮以及構(gòu)造用構(gòu)件的俯視圖。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式的航空器組裝系統(tǒng)進(jìn)行說明。

航空器組裝系統(tǒng)1對(duì)航空器的機(jī)身、主翼等進(jìn)行組裝。機(jī)身、主翼等構(gòu)造體由多個(gè)構(gòu)造用零件組合構(gòu)成，機(jī)身、主翼等由構(gòu)造體、薄板構(gòu)件(蒙皮)結(jié)合構(gòu)成。航空器組裝系統(tǒng)1具備確定構(gòu)造用零件在薄板構(gòu)件上的設(shè)置位置的定位裝置2、以及將構(gòu)造用零件裝配于薄板構(gòu)件的裝配裝置3。需要說明的是，以下，在將構(gòu)造用零件裝配于薄板構(gòu)件的情況下，包含構(gòu)造用零件直接裝配于薄板構(gòu)件的情況和構(gòu)造用零件將其他零件夾在中間地裝配于薄板構(gòu)件的情況這兩種。

如圖1所示，定位裝置2具備傳感器部4、檢測(cè)部5、虛擬位置創(chuàng)建部6以及位置確定部7等。檢測(cè)部5、虛擬位置創(chuàng)建部6以及位置確定部7通過執(zhí)行程序的計(jì)算機(jī)等控制裝置來實(shí)現(xiàn)。

裝配裝置3例如是機(jī)器人，具備傳感器部8、檢測(cè)部9、抓持部10、緊固件接合部11等。需要說明的是，在裝配裝置3是機(jī)器人的情況下，定位裝置2的傳感器部4等也可以設(shè)于機(jī)器人，裝配裝置3的傳感器部8和檢測(cè)部9也可以兼用作定位裝置2的傳感器部4、檢測(cè)部5。檢測(cè)部9通過執(zhí)行程序的計(jì)算機(jī)等控制裝置來實(shí)現(xiàn)。

定位裝置2的傳感器部4例如是激光距離傳感器、或攝像機(jī)等攝像裝置。如圖2所示，傳感器部4測(cè)定到達(dá)對(duì)象物、例如已經(jīng)設(shè)置于航空器的薄板構(gòu)件12的構(gòu)造用零件13的距離。傳感器部4將所測(cè)定的結(jié)果發(fā)送給檢測(cè)部5。傳感器部4也可以測(cè)定到達(dá)形成于薄板構(gòu)件12的、新設(shè)置的構(gòu)造用零件14的設(shè)置孔15的距離(參照?qǐng)D2以及圖5)。需要說明的是，薄板構(gòu)件12是板狀構(gòu)件的一例。

檢測(cè)部5基于作為由傳感器部4測(cè)定的結(jié)果的距離信息，檢測(cè)對(duì)象物、例如上述的已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13的位置。所檢測(cè)的位置是指例如相對(duì)于某一基準(zhǔn)點(diǎn)(原點(diǎn))的坐標(biāo)點(diǎn)等的位置信息。此外，也可以對(duì)于一個(gè)已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13，提取多個(gè)代表點(diǎn)，檢測(cè)各代表點(diǎn)的位置。需要說明的是，在通過傳感器部4測(cè)定到達(dá)形成于薄板構(gòu)件12的設(shè)置孔15的距離時(shí)，檢測(cè)部5檢測(cè)設(shè)置孔15的位置。

虛擬位置創(chuàng)建部6在多個(gè)對(duì)象物、例如已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13間創(chuàng)建虛擬位置。虛擬位置可以是虛擬線或虛擬面。在對(duì)于一個(gè)已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13檢測(cè)一個(gè)代表點(diǎn)的位置的情況下，通過連結(jié)兩個(gè)已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13的位置來創(chuàng)建虛擬線?；蛘?，在對(duì)于一個(gè)已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13檢測(cè)兩個(gè)代表點(diǎn)的位置的情況下，通過連結(jié)兩個(gè)已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13的各自的兩個(gè)位置來創(chuàng)建虛擬面。

虛擬位置創(chuàng)建部6也可以基于至少三個(gè)以上已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13，創(chuàng)建兩個(gè)以上虛擬位置(虛擬線或虛擬面)。

位置確定部7基于所創(chuàng)建的虛擬位置，確定新設(shè)置于薄板構(gòu)件12的、構(gòu)造用零件14的設(shè)置位置。位置確定部7也可以還考慮所檢測(cè)的新設(shè)置的構(gòu)造用零件14的設(shè)置孔15的位置來確定新設(shè)置的構(gòu)造用零件14的設(shè)置位置。在創(chuàng)建兩個(gè)以上虛擬位置的情況下，位置確定部7基于兩個(gè)以上虛擬位置，例如，對(duì)兩個(gè)虛擬位置取平均來確定新設(shè)置的構(gòu)造用零件14的設(shè)置位置。

裝配裝置3的傳感器部8例如是激光距離傳感器或攝像機(jī)等攝像裝置。傳感器部8測(cè)定到達(dá)對(duì)象物的距離。傳感器部8例如測(cè)定到達(dá)新設(shè)置的構(gòu)造用零件14的設(shè)置位置的距離。

檢測(cè)部9基于作為由傳感器部8測(cè)定的結(jié)果的距離信息來檢測(cè)對(duì)象物、例如上述的新設(shè)置的構(gòu)造用零件14的位置。

抓持部10抓持所設(shè)置的構(gòu)造用零件14，基于檢測(cè)部9的結(jié)果以及由定位裝置2確定的虛擬位置，將構(gòu)造用零件14移動(dòng)至新設(shè)置的位置。在構(gòu)造用零件14通過緊固件被固定后，抓持部10釋放對(duì)構(gòu)造用零件14的抓持。

緊固件接合部11通過緊固件將移動(dòng)至新設(shè)置的位置的構(gòu)造用零件14接合于薄板構(gòu)件12。緊固件是螺栓或鉚釘?shù)取?/p>

接著，參照?qǐng)D2所示的流程圖以及圖3至圖5對(duì)航空器的零件組裝方法進(jìn)行說明。

首先，通過定位裝置2的傳感器部4分別測(cè)定到已經(jīng)設(shè)于薄板構(gòu)件12的兩個(gè)構(gòu)造用零件13的距離(步驟s1)。然后，測(cè)定結(jié)果從傳感器部4被送至檢測(cè)部5。然后，通過檢測(cè)部5檢測(cè)已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13的位置(步驟s2)。此時(shí)，對(duì)于一個(gè)構(gòu)造用零件13，檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)代表點(diǎn)p的位置。

接著，通過虛擬位置創(chuàng)建部6，基于兩個(gè)構(gòu)造用零件13的代表點(diǎn)p的位置，在已經(jīng)設(shè)置的構(gòu)造用零件13間創(chuàng)建虛擬線或虛擬面等虛擬位置(步驟s3)。在圖3所示的例子中，創(chuàng)建虛擬面v。此時(shí)，基于三個(gè)以上構(gòu)造用零件13的代表點(diǎn)p的位置，也可以創(chuàng)建兩個(gè)以上虛擬位置，并創(chuàng)建平均的虛擬位置。例如，如圖3以及圖4所示，基于三個(gè)構(gòu)造用零件13的代表點(diǎn)p的位置，創(chuàng)建兩個(gè)虛擬面v1、v2，在將兩個(gè)虛擬面v1、v2取平均的位置創(chuàng)建虛擬面v3。

另一方面，新設(shè)置的構(gòu)造用零件14被裝配裝置3的抓持部10抓持，做好設(shè)置準(zhǔn)備。然后，創(chuàng)建虛擬位置后，新設(shè)置的構(gòu)造用零件14通過抓持部10移動(dòng)至被確定為新設(shè)置的位置的虛擬位置并載置。在圖3以及圖4所示的例子中，新設(shè)置的構(gòu)造用零件14載置于虛擬面v1、v2或取平均的位置的虛擬面v3上。此后，載置于設(shè)置位置的構(gòu)造用零件14通過緊固件接合部11通過緊固件接合(步驟s4)。

需要說明的是，在新設(shè)置的構(gòu)造用零件14的設(shè)置位置預(yù)先形成有設(shè)置孔15的情況下，也可以通過傳感器部4測(cè)定到達(dá)設(shè)置孔15的距離，并通過檢測(cè)部5檢測(cè)設(shè)置孔15的位置。此時(shí)，通過位置確定部7，基于所檢測(cè)的設(shè)置孔15的位置和所創(chuàng)建的虛擬位置來確定新設(shè)置的構(gòu)造用零件14的設(shè)置位置。例如，如圖5所示，新設(shè)置于兩個(gè)構(gòu)造用零件13間的構(gòu)造用零件14的設(shè)置位置15v被確定為在相對(duì)于虛擬面v平行的方向(例如機(jī)身的蒙皮的圓周方向)，與設(shè)置孔15在相同的軸上(機(jī)軸方向的軸上)，并被確定為在相對(duì)于虛擬面v垂直的方向(機(jī)軸方向)，在虛擬面v內(nèi)。

[實(shí)例]

接著，參照?qǐng)D6以及圖7，對(duì)組裝航空器的機(jī)身的情況下的一例進(jìn)行說明。機(jī)身的成品由蒙皮21和多個(gè)構(gòu)造用零件構(gòu)成。以下，多個(gè)構(gòu)造用零件是桁條(stringer)、卡箍(clip)、剪切帶(sheartie)等。

如圖7所示，在開始組裝時(shí)，預(yù)先通過夾具20將蒙皮(薄板構(gòu)件)21固定于基準(zhǔn)位置。

首先，相對(duì)于蒙皮21設(shè)置桁條子組裝體22。桁條子組裝體22是相對(duì)于桁條23例如等間隔地設(shè)置有多個(gè)卡箍24的構(gòu)造。需要說明的是，在圖7中，省略一部分卡箍24地進(jìn)行圖示。在將桁條子組裝體22設(shè)置于蒙皮21之前，將卡箍24設(shè)置于桁條23，桁條子組裝體22處于預(yù)組裝的狀態(tài)。

提取設(shè)置于桁條子組裝體22的卡箍24中的一個(gè)卡箍24來作為主卡箍24m。然后，使用例如激光距離傳感器等傳感器部4(或傳感器部8)，以主卡箍24m處于蒙皮21上的裝配位置的方式進(jìn)行對(duì)位(步驟s11)，在處于裝配位置時(shí)，桁條子組裝體22通過緊固件被固定于蒙皮21(步驟s12)。對(duì)于多個(gè)桁條子組裝體22，通過重復(fù)進(jìn)行該操作，在各主卡箍24m對(duì)齊于同一裝配位置的狀態(tài)下，多個(gè)桁條子組裝體22固定于蒙皮21。

接著，通過定位裝置2測(cè)定到達(dá)相鄰的兩個(gè)桁條子組裝體22的卡箍24的距離，檢測(cè)兩個(gè)卡箍24各自的位置(步驟s13)。然后，在兩個(gè)卡箍24間創(chuàng)建虛擬面(步驟s14)。此后，裝配裝置3將新設(shè)置的剪切帶25移動(dòng)至所創(chuàng)建的虛擬位置并載置。所載置的剪切帶25通過緊固件接合部11被固定于蒙皮21。對(duì)多個(gè)卡箍24間重復(fù)進(jìn)行該操作并創(chuàng)建虛擬面，將剪切帶25接合于各虛擬面(步驟s15)。

由此，新設(shè)置的剪切帶25以卡箍24與剪切帶25對(duì)齊的狀態(tài)配置于蒙皮21上的裝配位置。此時(shí)，不使用以往的定位夾具就能高精度地進(jìn)行組裝。

需要說明的是，在軸向設(shè)置其他桁條子組裝體22b的情況下，也可以將其他桁條子組裝體22b的一個(gè)卡箍24作為子主卡箍24s，通過一個(gè)桁條子組裝體22a的主卡箍24m的位置和子主卡箍24s的位置，在軸向設(shè)置其他桁條子組裝體22b。

需要說明的是，在上述實(shí)施方式中，對(duì)新設(shè)置的構(gòu)造用零件設(shè)置于與所創(chuàng)建的虛擬位置相同的位置的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于該例子。即，新設(shè)置的構(gòu)造用零件也可以設(shè)置于距離所創(chuàng)建的虛擬位置規(guī)定距離的位置。

符號(hào)說明

1航空器組裝系統(tǒng)

2定位裝置

3裝配裝置

4、8傳感器部

5、9檢測(cè)部

6虛擬位置創(chuàng)建部

7位置確定部

10抓持部

11緊固件接合部

12薄板構(gòu)件

13、14構(gòu)造用零件

15設(shè)置孔