用于制造过程的方法和设备技术

公开了用于制造过程的方法和设备。在一个实施例中，用于相对于工件表面支撑工具的设备包括适于附着到工件的基座，连接到基座的工具架，以及连接到基座和工具架二者的偏置装置。工具架可沿平移轴相对于基座移动，偏置装置可沿至少部分沿平移轴的偏置轴偏置。偏置装置适于至少部分地平衡沿平移轴作用在工具架上的力（例如，重力）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于改进的制造过程的方法和设备，更明确地，涉及用于执 行平衡辅助的制造过程、反作用力支撑系统、中性轴齿条系统、非接触位置 感应系统、以及伺服控制制造过程的方法和设备。
技术介绍
大型结构的制造可能涉及大量制造过程(manufacturing operations )的执 行，例如在结构的构件上钻大量的孔。需要大量钻孔操作的常规结构包括， 例如，航空器、导弹、船、有轨车、金属板建筑物、以及其它类似结构。具 体地，常规航空器制造过程典型地涉及在航空器的机翼部件上钻大量的孑L, 以通过紧固件(例如，铆钉)使这些部件彼此连接并且连接到机身。在结构 的建造中可能涉及的其它类型的制造过程包括铆接、切割、焊接、砂磨、测 量和检查操作。已经开发了多种装置来便利包括大量钻孔的钻孔操作。例如，授权于 Jack等人的美国专利No.4,850,763公开了包括临时附着于航空器机身的一对 轨道的钻孔系统。支撑架可滑动地连接到轨道并且支撑钻机组件。附着于航 空器机身的模板提供了要在航空器机身形成的孔的预期位置的索引。当支架 沿轨道移动时，锁定机构(或触发器)与模板相合以为后来的钻孔操作可靠 地定位支架。尽管使用现有技术的钻孔系统，已经获得了预期结果，但还应注意一些 缺点。通常用于这种操作的钻机组件典型地重大约20磅，而且可能相对庞 大且难以操作。这些特征可能导致操作者疲劳，并且可能降低制作过程的效 率。另外，钻机组件的重量和体积可引起轨道和支架的支撑组件下垂、扭曲 或弯曲，这取决于被加工的机身部件的取向，这可能导致成品孔的不精确或 未对准。另外，当在相对较轻、更柔性的结构上操作时，现有技术的钻机组件的 性能会降低。在这种情况下，钻削力可能变得太高并且可能导致工件发生不合要求的弯曲或结构变形，这可能依次导致孔质量的降低。另外，在这种相 对较轻、柔性的结构上，由钻孔系统施加在结构上的力可能需要仔细的控制 以避免对结构用力过度。这可能减慢制作过程以及减小生产能力。另外，当结构外形为异形时，可能损害在工件上精确定位制造工具的能 力。当结构是在多个弯曲面中弯曲的复杂异形结构时，这种情况特别明显。 因为定位精度可能降低，所以在这种结构上的制造过程由于需要增加制造工 具定位的检查及调节可能需要增加延迟，由于制造过程中的不精确也可能需 要额外的工件修理和再加工。现有技术的制造组件在执行制造过程之前通常需要仔细地在工件上确 定方向，以确保制造过程在合适的位置执行。在工件上确定现有技术组件的 方向可能需要支撑架或组件其它部分以及工件上的一个或多个接触点之间 的物理接触。这种物理接触可能受到老化，特别是通过重复使用，并且还可 能不利地影响某些类型的工件表面的质量。另外，现有技术的制造组件典型地包括远离在工件上支撑工具组件的支撑架定位的控制器，如例如授权于Buttrick的美国专利No.6,550,129Bl或授 权于Banks等人的美国专利No.6，073,326Bl所公开的组件。在这种系统中， 用来命令支撑架移动和利用工具组件来控制制造过程的控制信号通过在远 处定位的控制器和支撑架及工具组件的构件之间延伸的控制电缆系统传送。 尽管使用这种制造组件已经达到预期效果，但支撑架的移动和工具组件的操 作的范围由于控制电缆的长度或制造环境边界内的控制器的机动性可能受 到限制。另外，现有技术的制造工具可能令人讨厌的重，特别是气动工具以及其 它来自具有单独壳体和支撑轴承的常规部件的工具组件。至少某些常规气动工具不提供执行制造过程的精确控制能力。某些风钻组件，例如，不允许钻 孔进给速率或旋转速度的精确控制。由于上述原因，对于用来执行制造过程的改进的设备和方法，仍然存在 未能满足的需求。
技术实现思路
本专利技术涉及用于改进的制造过程的方法和设备。在一个实施例中，用于相对于工件表面支撑工具的设备包括适于附着到所述工件的基座，连接到所述基座的工具架，以及连接到所述基座和所述工 具架二者的偏置装置。所述工具架可沿平移轴相对于所述基座移动，所述偏 置装置可沿至少部分沿所述平移轴的偏置轴偏置。所述偏置装置适于至少部 分地平衡沿所述平移轴作用在所述工具架上的力(例如，重力)。如下文更 全面描述的那样，根据本专利技术的设备和方法可有利地减小制造工具的操作者 承受的疲劳量，并且可改善由所述制造工具执行的制造过程的效率和精度。在另 一实施例中，用来相对于工件支撑制造工具的设备包括适于附着到 所述工件的轨道组件，和可移动地连接到所述轨道组件的支架。所述支架包 括适于接收和支撑制造工具的工具架。反作用力支撑组件可操作地连接到所述支架并且适于固定到所述工件。所述反作用力支撑组件至少部分平衡了由 所述制造工具作用在所述工件上的制造力。可减小制造过程期间工件的偏 斜，从而改善了制造过程的精度、 一致性、效率和生产量。在本专利技术的进一步实施例中，用来相对于工件支撑制造工具的设备包括 适于附着到所述工件并且包括至少一条导轨的轨道组件，所述导轨具有纵向 延伸的中性轴和沿至少大致于所述纵向延伸的中性轴重合的节线延伸的齿 条。在备选实施例中，所述齿条包括多个楔形孔或多个圆锥形孔。可实现制 造工具定位控制的改进，从而提高了制造过程的精度、 一致性、效率和生产量。在又一实施例中，用于在工件上执行制造过程的设备包括适于附着到所 述工件的轨道组件，可移动地连接到所述轨道组件并可相对于所述工件移动 的支架组件，和位置传感器。所述位置传感器可操作地连接到所述支架組件 并且包括适于可操作相对于所述工件定位的传感器元件。所述传感器元件还 适于从远离指标特征的距离探测所述工件上的指标特征的至少一个边缘。因 为传感器元件从远离指标特征的距离探测指标特征的边缘，所以所述传感器 元件有利地与所述指标特征实际接触，并且因此与现有技术的系统相比，可 提供改进的可靠性和可维护性。在另 一实施例中，用于在工件上执行制造过程的设备包括适于附着到所 述工件的轨道组件，可移动地连接到所述轨道组件并且可相对于所述工件移 动的支架组件，以及可操作地连接到所述支架组件的位置传感器。所述位置 传感器包括适于可操作地相对于所述工件定位的传感器元件，和具有连接到 所述感应元件的第一部分的读出电路，所述第一部分适于接收模拟输入信号 并在第 一输出电极提供条件模拟输出信号。所述读出电路还包括连接到所述 第一部分并且适于接收所述条件模拟输出信号并在第二输出电极提供数字 输出信号的第二部分。因此，所述传感器元件可有利地为所述相关的控制器 设备提供模拟的和数字的输出信号二者，从而改进了制造系统的多功能性和 精度。在进一步的实施例中，用于在工件上执行制造过程的设备包括适于附着 到所述工件的轨道组件，可移动地连接到所述轨道组件并且包括可被操作以 沿所述轨道组件平移所述支架组件的驱动组件的支架组件，和安置在所述支 架组件上并可操作地连接到所述驱动组件的控制器。所述控制器适于将控制 信号传送到所述驱动组件，以控制所述支架组件在所述工件上的移动。由于 所述控制器安置在所述支架组件上，所以所述支架组件可自动操作以在所述 工件上执行制造过程，并且可减少支撑设备的数量。在另一实施例中，用于在工件上执行制造过程的设备包括基座部件，以 一定间距与所述基座部件隔开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来相对于工件表面支撑工具的设备，所述设备包括：　　　　适于附着到所述工件的基座；　　　　连接到所述基座并可相对于所述工件沿平移轴移动的工具架；以及　　　　可操作地连接到所述基座和所述工具架至少其中之一的偏置装置，所述偏置装置适于至少部分平衡沿所述平移轴作用在所述工具架上的力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小詹姆斯M巴特里克，西奥多M博伊尔戴维斯，罗杰A盖奇，达雷尔D琼斯，保罗R阿恩特森，罗纳德W奥图斯，莱尔华莱士，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[]