用于飞行器结构的移动式自动架空组装工具制造技术

本发明专利技术涉及一种用于飞行器结构的移动式自动架空组装工具。一种用于在结构(106)的工作表面(116)上执行操作(111)的设备和方法。所述设备可包括运动平台(122)和架空支撑系统(118)。所述运动平台(122)可构造成定位在结构(106)的工作表面(116)之上，以在所述工作表面(116)上执行操作(111)。所述架空支撑系统(118)可构造成为在制造环境(100)的地板(107)上将所述运动平台(122)从第一位置(117)运送到第二位置(121)。

Mobile Automatic Overhead Assembly Tool for Aircraft Structure

The invention relates to a mobile automatic overhead assembly tool for aircraft structure. A device and method for performing an operation (111) on a working surface (116) of a structure (106). The equipment may include a moving platform (122) and an overhead support system (118). The motion platform (122) can be constructed to be positioned on the working surface (116) of the structure (106) to perform operations (111) on the working surface (116). The overhead support system (118) can be constructed to transport the motion platform (122) from the first position (117) to the second position (121) on the floor (107) of the manufacturing environment (100).

【技术实现步骤摘要】
用于飞行器结构的移动式自动架空组装工具本专利技术是申请号为201510217407.4、申请日为2015年4月30日、专利技术名称为“用于飞行器结构的移动式自动架空组装工具”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本公开大体上涉及飞行器，具体地，涉及飞行器结构的制造。更加具体地，本公开涉及利用自动化工具系统在飞行器结构上执行操作的方法和设备。
技术介绍
可制造和组装各种零部件来形成飞行器的各种飞行器结构。例如，但不限于，可将肋材、桁条和翼梁组装在一起形成飞行器机翼的机翼结构。然后可将蒙皮面板放置并固定在机翼结构上，从而形成机翼。例如，对飞行器结构的组装可包括(但不限于)在多个零部件上钻一个或多个孔，将紧固件穿过这些孔安装，从而将零部件相互固定。操作者可利用手动工具执行一些这样的操作。为了满足人工操作者的人体工程学要求，现有的解决方案要求在飞行器结构处于竖直取向时完成组装。例如，在组装机翼时，当前采用的一些系统应使机翼呈如下取向：后缘向下、前缘向上。人工操作者在地面上绕机翼移动，或者采用工作平台来组装机翼。一旦在飞行器结构的某一部分上执行完操作之后，必须重新定向飞行器结构，或者将其在多个位置之间移动。这一过程可能会涉及到从将飞行器结构保持就位的固定装置卸下飞行器结构、在多个位置之间移动飞行器结构、以及将飞行器结构重新连接到另一组不同固定装置上。在一些情况下，可能要翻转飞行器结构，以便人工操作者能触及到飞行器结构的另一侧。这样的组装过程会花费太多的时间，或者要利用过多的资源。例如，卸下、移动和重新连接飞行器结构所花费的时间大大地降低了生产设施的生产率。此外，即使是组装单个飞行器结构也要花费大量的劳力，从而增加了生产成本。这样的组装过程还会占用过大的空间。例如，将飞行器结构移动到生产设施，以及旋转、倾斜、展开、移动、升高或降低或倾斜飞行器结构所需的空间极大地降低了生产设施的空间使用率。作为另一实例，在安装或改造大结构时，空间可能不够大，从而难以进行制造。其他的一些现有方法会采用自动系统来组装飞行器结构。然而，一些这样的自动系统尺寸会过大，重量会过重。在其他一些情况下，这些自动系统可采用通过螺栓固定至生产设施地面上的机器人装置。这些自动系统的尺寸、重量及其不可移动性会降低生产设施的灵活性和重构性。因此，飞行器结构的组装会花费过多的时间，或者其成本会过高。因此，就飞行器结构的组装而言，需要有一种能提供高效率、高生产率过程的方法和设备。
技术实现思路
在一示例性实施方式中，一种设备可包括运动平台和架空支撑系统。该运动平台可构造成定位在结构的工作表面之上，以在所述工作表面上执行操作。该架空支撑系统可构造成在制造环境的地板上将所述运动平台从第一位置运送到第二位置。在另一示例性实施方式中提供一种方法。可使用架空支撑系统在制造环境的地板上将运动平台从第一位置运送到第二位置。可将所述运动平台定位在结构的工作表面之上，以在所述工作表面上执行操作。在另一示例性实施例中，一种用于安装紧固件的组装系统包括六角体和龙门架系统。该六角体可构造成定位在结构的上蒙皮面板上方，以将所述紧固件安装在所述上蒙皮面板内。该龙门架系统可构造成在制造环境的地板上从第一位置被驱动到第二位置。在另一示例性实施方式中提供一种用于安装紧固件的方法。可利用运动系统在制造环境的地板上将承载着六角体的龙门架系统从第一位置驱动到第二位置。可移动地将所述六角体定位在结构的上蒙皮面板上方，以在上蒙皮面板上执行操作。在另一示例性实施方式中，提供一种用于将工具定位在表面上的方法。可利用第一运动系统相对于所述表面移动所述工具，以将所述工具大致定位在所述表面上的所选区域内。可利用第二运动系统使所述工具相对于所述表面以至少一个自由度运动，从而将所述工具精确定位在所述表面上的所选区域内的所选位置处。在另一示例性实施方式中，提供一种用于将工具定位在表面上的方法。可利用第一运动系统相对于所述表面移动所述工具，以将所述工具大致定位在所述表面上的所选区域内。可利用第二运动系统使所述工具相对于所述表面以至少一个自由度的运动，从而将所述工具精确定位在所述表面上的所选区域内的所选位置处。可利用第三运动系统将与所述工具相关联的用于在所选位置执行操作的元件对准所选位置。上述特征和功能可以在本公开的各个实施方式中独立地实现，或者可以在另一实施方式中进行组合，其中更多的细节可以参考如下的说明和附图而得知。附图说明所附权利要求描述了示例性实施方式的新特征。然而，从以下结合附图对本公开示例性实施方式的描述中将更好地理解示例性实施方式、其最佳实施例、及其目的和特征，附图中：图1为根据示例性实施方式的制造环境的示意性框图；图2为根据示例性实施方式的制造环境的示意图；图3为根据示例性实施方式的架空组装系统的示意图；图4为根据示例性实施方式的六角体示意图；图5为根据示例性实施方式的末端执行器以及工具组的示意图；图6为根据示例性实施方式的六角体的仰视示意图；图7为根据示例性实施方式的工具管理系统的示意图；图8至图16为根据示例性实施方式的架空组装系统的示意图，该架空组装系统定位在上蒙皮面板的工作表面上并且在该工作表面上执行操作；图17为根据示例性实施方式的具有两个架空组装系统的制造环境的示意图；图18为根据示例性实施方式的两个架空组装系统的俯视图，这两个架空组装系统在面板的工作表面上协同工作；图19至图24为根据示例性实施方式的架空组装系统的替代实施方式的示意图；图25为根据示例性实施方式相对于某一结构定位架空组装系统以执行操作的流程图；图26为更加详细示出了根据示例性实施方式定位架空组装系统以执行操作的方法的流程的示意图；图27为示出了根据示例性实施方式将紧固件安装在面板工作表面上的过程的流程图；图28为以框图的方式示出了根据示例性实施方式的飞行器制造和维护方法的示意图；图29为以框图的方式示出了其中实施了根据示例性实施方式的飞行器的示意图。具体实施方式示例性实施方式认识到并考虑到了一种或多种情形。例如，但是不限于，示例性实施方式考虑了，在飞行器结构处于水平取向的情况下执行飞行器结构的制造操作是有利的。具体地，示例性实施方式考虑了，有利的是自动装置能在飞行器结构在生产设施内移动时从飞行器结构上方执行钻进、测量、检测和紧固操作。示例性设施方式还考虑到了，有利的是在不使用固定的柱状固定装置的情况下从飞行器结构上方执行制造操作。在本示例性实施例中，“固定的柱状固定装置”构造成不能从制造设施内的一个地点移动到另一地点。例如，但是不限于，这些固定的柱状固定装置可包括通过螺栓固定到设施地板上的机器人装置、固定的龙门系统、或其他的结构。固定的柱状固定装置会降低在制造设施内的灵活性、占用过大的空间，而且不利于接近飞行器结构。而且，固定的柱状装置在制造、改造或维修方面的费用都过高。示例性实施方式还考虑到了，有利的是自动装置能在飞行器结构上方前后快速移动，以从上方执行操作。例如，示例性实施方式考虑了，有利的是架空支撑系统能承载自动装置，且能在制造环境内自动移动。因此，示例性实施方式可提供用于从上方在结构的工作表面上执行操作的方法和设备。该设备可包括运动平台和架空支撑系统。该运动平台可构成为定位在结构的工作表面之上，以在工作表面上执行操作。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造飞行器结构的设备，该设备包括：运动平台，该运动平台构造成定位在结构的工作表面之上，从而在所述工作表面上执行操作；架空支撑系统，其构造成为在制造环境的地板上将所述运动平台从第一位置运送到第二位置；与所述架空支撑系统相关联的第一运动系统，其中，所述第一运动系统构造成使所述架空支撑系统从所述第一位置运动到所述第二位置；以及第二运动系统，该第二运行系统与所述运动平台相关联并且被构造成使所述运动平台沿着竖直轴线朝向所述工作表面运动。

【技术特征摘要】
2014.04.30 US 61/986,807;2014.12.03 US 14/558,8991.一种用于制造飞行器结构的设备，该设备包括：运动平台，该运动平台构造成定位在结构的工作表面之上，从而在所述工作表面上执行操作；架空支撑系统，其构造成为在制造环境的地板上将所述运动平台从第一位置运送到第二位置；与所述架空支撑系统相关联的第一运动系统，其中，所述第一运动系统构造成使所述架空支撑系统从所述第一位置运动到所述第二位置；以及第二运动系统，该第二运行系统与所述运动平台相关联并且被构造成使所述运动平台沿着竖直轴线朝向所述工作表面运动。2.根据权利要求1所述的设备，其还包括：架空导轨系统，该架空导轨系统与所述架空支撑系统相关联并且被构造成使所述运动平台沿着所述架空支撑系统的纵向轴线运动。3.根据权利要求2所述的设备，其还包括：多个附加的运动平台，所述多个附加的运动平台可移动地连接至所述架空支撑系统并且被构造成沿着所述架空导轨系统运动。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述多个附加的运动平台同时在所述工作表面上执行所述操作。5.根据权利要求1所述的设备，该设备包括：末端执行器，其位于所述运动平台上，其中所述末端执行器构造成保持工具组并利用所述工具组执行所述操作，其中，所述工具组包括：钻进系统，该钻进系统构造成在所述工作表面内钻孔。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述钻进系统包括主轴和进给轴。7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述工具组包括：检测系统，该检测系统具有构造成对所述工作表面内钻取的孔进行检测的孔探针。8.根据权利要求5所述的设备，其中，所述工具组包括：紧固件安装器，其构造成将紧固件插入到在所述工作表面内钻出的所述孔内。9.根据权利要求8所述的设备，其还包括：紧固件管理系统，该紧固件管理系统构造成保持所述紧固件，向所述紧固件施加密封剂，以及向所述紧固件安装器供应所述紧固件。10.根据权利要求5所述的设备，其中，所述末端执行器包括往复台，该往复台构造成使所述工具组在该往复台内沿着所述导轨系统运动。11.一种用于制造飞行器结构的方法，其包括：使用架空支撑系统在制造环境的地板上将运动平台从第一位置运送到第二位置；以及将所述运动平台定位在结构的工作表面之上，以在所述工作表面上执行操作，其中，利用第一运动系统使所述架空支撑系统从所述第一位置运动到所述第二位置，并且利用第二运动系统使所述运动平台沿着竖直轴线朝向所述工作表面运动。12.根据权利要求11所述的方法，其还包括：利用所述运动平台将末端执行器相对于所述工作表面上的位置进行定位。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述末端执行器构造成保持工具组，并利用所述工具组在所述工作表面上执行所述操作。14.根据权利要求11所述的方法，其还包括：利用与所述架空支撑系统相关联的架空导轨系统使所述运动平台沿着所述架空支撑系统的纵向轴线运动；使多个附加运动平台沿着所述架空导轨系统运动，从而同时在所述工作表面上执行所述操作。15.根据权利要求13所述的方法，其还包括：利用所述工具组中的钻进系统在所述工作表面内钻孔。16.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·R·德雅尔丹，E·M·里德，S·A·贝斯特，D·S·马丁，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US