航空器零件定位装置、航空器组装系统以及航空器组装方法

摘要

本发明的目的在于提供一种不使用定位夹具就能将零件高精度地配置于航空器的板状构件的航空器零件定位装置、航空器组装系统以及航空器组装方法。定位装置(2)具备：检测部(5)，检测设置于航空器的板状构件的多个第一零件的位置；虚拟位置创建部(6)，基于所检测的所述第一零件的所述位置，在多个所述第一零件间创建虚拟位置；以及位置确定部(7)，基于所创建的所述虚拟位置，确定设置于所述板状构件的、与所述第一零件不同的第二零件的设置位置。

说明书

技术领域

本发明涉及将航空器的零件设置于其他零件时所使用的航空器零件定位装置、航空器组装系统以及航空器组装方法。

背景技术

设于航空器的机身、机翼等的构造体通过对具有三维曲面且刚性低的零件进行组合来确保最终的刚性。因此，组装时，各个构造用零件使用定位夹具被装配于其他零件的规定位置。定位夹具例如形成有多个凹部，在凹部载置构造用零件，并使定位夹具基于基准点接近其他零件。由此，在规定的位置装配构造用零件。

当欲通过定位夹具同时对许多构造用零件进行定位时，构造用零件间的间隔变窄，装配零件的操作者难以进行操作。因此，为了提高操作性，定位夹具必须采用操作者可够及的没有狭窄部的构成。

因此，一般情况下，将零件的装配工序分为多个，按工序使用不同的定位夹具。由此，能扩大构造用零件间的间隔。然后，工件相对于按工序设置的专用的定位夹具移动，经过所有的工序后，工件作为最终的构造体而完成。由于工件在多个夹具间移动，因此与夹具的数量相应的夹具的公差累积于工件，所以，作为组装品的构造体的品质取决于夹具的精度。

需要说明的是，在下述的专利文献1中，公开了用于高精度地组装大型航空器的机身这样的大型产品的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第6408517号说明书

发明内容

发明要解决的问题

为了提高作为组装品的构造体的品质，需要使用精度高的定位夹具。另一方面，由于精度高的夹具制造困难，因此要求一种不使用夹具地提高组装品的品质并提高生产率的其他工作方案。例如，存在如下工作方案：在形成用于所要装配的零件彼此结合的结合孔时，高精度地对零件开孔，使结合孔彼此对齐来进行定位。但是，在航空器领域中，进行了钣金加工的零件较多，难以确保零件自身的加工精度，因此难以通过结合孔来进行高精度的定位。

本发明是鉴于以上问题而完成的发明，其目的在于提供不使用定位夹具就能将零件高精度地配置于航空器的板状构件的航空器零件定位装置、航空器组装系统以及航空器组装方法。

技术方案

本发明的第一方案的航空器零件定位装置具备：检测部，检测设置于航空器的板状构件的多个第一零件的位置；虚拟位置创建部，基于所检测的所述第一零件的所述位置，在多个所述第一零件间创建虚拟位置；以及位置确定部，基于所创建的所述虚拟位置，确定设置于所述板状构件的、与所述第一零件不同的第二零件的设置位置。

根据该构成，在设置有多个第一零件的航空器的板状构件中，确定与第一零件不同的第二零件在包含多个第一零件的虚拟位置上或距离虚拟位置规定距离的位置的设置位置。由此，不使用定位夹具就能将第二零件准确地装配于板状构件。

在上述第一方案中，也可以是：所述检测部检测形成于所述板状构件的供所述第二零件设置的设置孔，所述位置确定部基于所创建的所述虚拟位置和所检测的所述设置孔确定所述第二零件的设置位置。

在上述第一方案中，也可以是：所述虚拟位置创建部基于至少三个以上所述第一零件创建两个以上所述虚拟位置，所述位置确定部基于所创建的两个以上所述虚拟位置确定所述第二零件的设置位置。

本发明的第二方案的航空器组装系统具备：上述的航空器零件定位装置；以及航空器零件装配装置，基于由所述航空器零件定位装置确定的所述第二零件的设置位置，将所述第二零件设置于所述板状构件。

本发明的第三方案的航空器组装方法包含：检测设置于航空器的板状构件的多个第一零件的位置的步骤；基于所检测的所述第一零件的所述位置，在多个所述第一零件间创建虚拟位置的步骤；以及基于所创建的所述虚拟位置，确定设置于所述板状构件的、与所述第一零件不同的第二零件的设置位置的步骤。

在上述第三方案中，还可以包含基于所确定的所述第二零件的设置位置将所述第二零件设置于所述板状构件的步骤。

有益效果

根据本发明，不使用定位夹具就能将零件高精度地配置于航空器的板状构件。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的航空器组装系统的框图。

图2是表示本发明的一实施方式的航空器组装系统的工作的流程图。

图3是表示薄板构件以及载置于薄板构件的构造用零件的侧视图。

图4是表示载置于薄板构件的构造用零件的俯视图。

图5是表示载置于薄板构件的构造用零件以及设置孔的俯视图。

图6是表示本发明的一实施方式的航空器组装系统的实例的工作的流程图。

图7是表示构成航空器的机身的蒙皮以及构造用构件的俯视图。

具体实施方式

以下，对本发明的一实施方式的航空器组装系统进行说明。

航空器组装系统1对航空器的机身、主翼等进行组装。机身、主翼等构造体由多个构造用零件组合构成，机身、主翼等由构造体、薄板构件(蒙皮)结合构成。航空器组装系统1具备确定构造用零件在薄板构件上的设置位置的定位装置2、以及将构造用零件装配于薄板构件的装配装置3。需要说明的是，以下，在将构造用零件装配于薄板构件的情况下，包含构造用零件直接装配于薄板构件的情况和构造用零件将其他零件夹在中间地装配于薄板构件的情况这两种。

如图1所示，定位装置2具备传感器部4、检测部5、虚拟位置创建部6以及位置确定部7等。检测部5、虚拟位置创建部6以及位置确定部7通过执行程序的计算机等控制装置来实现。

装配装置3例如是机器人，具备传感器部8、检测部9、抓持部10、紧固件接合部11等。需要说明的是，在装配装置3是机器人的情况下，定位装置2的传感器部4等也可以设于机器人，装配装置3的传感器部8和检测部9也可以兼用作定位装置2的传感器部4、检测部5。检测部9通过执行程序的计算机等控制装置来实现。

定位装置2的传感器部4例如是激光距离传感器、或摄像机等摄像装置。如图2所示，传感器部4测定到达对象物、例如已经设置于航空器的薄板构件12的构造用零件13的距离。传感器部4将所测定的结果发送给检测部5。传感器部4也可以测定到达形成于薄板构件12的、新设置的构造用零件14的设置孔15的距离(参照图2以及图5)。需要说明的是，薄板构件12是板状构件的一例。

检测部5基于作为由传感器部4测定的结果的距离信息，检测对象物、例如上述的已经设置的构造用零件13的位置。所检测的位置是指例如相对于某一基准点(原点)的坐标点等的位置信息。此外，也可以对于一个已经设置的构造用零件13，提取多个代表点，检测各代表点的位置。需要说明的是，在通过传感器部4测定到达形成于薄板构件12的设置孔15的距离时，检测部5检测设置孔15的位置。

虚拟位置创建部6在多个对象物、例如已经设置的构造用零件13间创建虚拟位置。虚拟位置可以是虚拟线或虚拟面。在对于一个已经设置的构造用零件13检测一个代表点的位置的情况下，通过连结两个已经设置的构造用零件13的位置来创建虚拟线。或者，在对于一个已经设置的构造用零件13检测两个代表点的位置的情况下，通过连结两个已经设置的构造用零件13的各自的两个位置来创建虚拟面。

虚拟位置创建部6也可以基于至少三个以上已经设置的构造用零件13，创建两个以上虚拟位置(虚拟线或虚拟面)。

位置确定部7基于所创建的虚拟位置，确定新设置于薄板构件12的、构造用零件14的设置位置。位置确定部7也可以还考虑所检测的新设置的构造用零件14的设置孔15的位置来确定新设置的构造用零件14的设置位置。在创建两个以上虚拟位置的情况下，位置确定部7基于两个以上虚拟位置，例如，对两个虚拟位置取平均来确定新设置的构造用零件14的设置位置。

装配装置3的传感器部8例如是激光距离传感器或摄像机等摄像装置。传感器部8测定到达对象物的距离。传感器部8例如测定到达新设置的构造用零件14的设置位置的距离。

检测部9基于作为由传感器部8测定的结果的距离信息来检测对象物、例如上述的新设置的构造用零件14的位置。

抓持部10抓持所设置的构造用零件14，基于检测部9的结果以及由定位装置2确定的虚拟位置，将构造用零件14移动至新设置的位置。在构造用零件14通过紧固件被固定后，抓持部10释放对构造用零件14的抓持。

紧固件接合部11通过紧固件将移动至新设置的位置的构造用零件14接合于薄板构件12。紧固件是螺栓或铆钉等。

接着，参照图2所示的流程图以及图3至图5对航空器的零件组装方法进行说明。

首先，通过定位装置2的传感器部4分别测定到已经设于薄板构件12的两个构造用零件13的距离(步骤S1)。然后，测定结果从传感器部4被送至检测部5。然后，通过检测部5检测已经设置的构造用零件13的位置(步骤S2)。此时，对于一个构造用零件13，检测一个或多个代表点P的位置。

接着，通过虚拟位置创建部6，基于两个构造用零件13的代表点P的位置，在已经设置的构造用零件13间创建虚拟线或虚拟面等虚拟位置(步骤S3)。在图3所示的例子中，创建虚拟面V。此时，基于三个以上构造用零件13的代表点P的位置，也可以创建两个以上虚拟位置，并创建平均的虚拟位置。例如，如图3以及图4所示，基于三个构造用零件13的代表点P的位置，创建两个虚拟面V1、V2，在将两个虚拟面V1、V2取平均的位置创建虚拟面V3。

另一方面，新设置的构造用零件14被装配装置3的抓持部10抓持，做好设置准备。然后，创建虚拟位置后，新设置的构造用零件14通过抓持部10移动至被确定为新设置的位置的虚拟位置并载置。在图3以及图4所示的例子中，新设置的构造用零件14载置于虚拟面V1、V2或取平均的位置的虚拟面V3上。此后，载置于设置位置的构造用零件14通过紧固件接合部11通过紧固件接合(步骤S4)。

需要说明的是，在新设置的构造用零件14的设置位置预先形成有设置孔15的情况下，也可以通过传感器部4测定到达设置孔15的距离，并通过检测部5检测设置孔15的位置。此时，通过位置确定部7，基于所检测的设置孔15的位置和所创建的虚拟位置来确定新设置的构造用零件14的设置位置。例如，如图5所示，新设置于两个构造用零件13间的构造用零件14的设置位置15V被确定为在相对于虚拟面V平行的方向(例如机身的蒙皮的圆周方向)，与设置孔15在相同的轴上(机轴方向的轴上)，并被确定为在相对于虚拟面V垂直的方向(机轴方向)，在虚拟面V内。

[实例]

接着，参照图6以及图7，对组装航空器的机身的情况下的一例进行说明。机身的成品由蒙皮21和多个构造用零件构成。以下，多个构造用零件是桁条(Stringer)、卡箍(Clip)、剪切带(Shear tie)等。

如图7所示，在开始组装时，预先通过夹具20将蒙皮(薄板构件)21固定于基准位置。

首先，相对于蒙皮21设置桁条子组装体22。桁条子组装体22是相对于桁条23例如等间隔地设置有多个卡箍24的构造。需要说明的是，在图7中，省略一部分卡箍24地进行图示。在将桁条子组装体22设置于蒙皮21之前，将卡箍24设置于桁条23，桁条子组装体22处于预组装的状态。

提取设置于桁条子组装体22的卡箍24中的一个卡箍24来作为主卡箍24M。然后，使用例如激光距离传感器等传感器部4(或传感器部8)，以主卡箍24M处于蒙皮21上的装配位置的方式进行对位(步骤S11)，在处于装配位置时，桁条子组装体22通过紧固件被固定于蒙皮21(步骤S12)。对于多个桁条子组装体22，通过重复进行该操作，在各主卡箍24M对齐于同一装配位置的状态下，多个桁条子组装体22固定于蒙皮21。

接着，通过定位装置2测定到达相邻的两个桁条子组装体22的卡箍24的距离，检测两个卡箍24各自的位置(步骤S13)。然后，在两个卡箍24间创建虚拟面(步骤S14)。此后，装配装置3将新设置的剪切带25移动至所创建的虚拟位置并载置。所载置的剪切带25通过紧固件接合部11被固定于蒙皮21。对多个卡箍24间重复进行该操作并创建虚拟面，将剪切带25接合于各虚拟面(步骤S15)。

由此，新设置的剪切带25以卡箍24与剪切带25对齐的状态配置于蒙皮21上的装配位置。此时，不使用以往的定位夹具就能高精度地进行组装。

需要说明的是，在轴向设置其他桁条子组装体22B的情况下，也可以将其他桁条子组装体22B的一个卡箍24作为子主卡箍24S，通过一个桁条子组装体22A的主卡箍24M的位置和子主卡箍24S的位置，在轴向设置其他桁条子组装体22B。

需要说明的是，在上述实施方式中，对新设置的构造用零件设置于与所创建的虚拟位置相同的位置的情况进行了说明，但本发明并不限于该例子。即，新设置的构造用零件也可以设置于距离所创建的虚拟位置规定距离的位置。

符号说明

1 航空器组装系统

2 定位装置

3 装配装置

4、8 传感器部

5、9 检测部

6 虚拟位置创建部

7 位置确定部

10抓持部

11紧固件接合部

12薄板构件

13、14 构造用零件

15设置孔