专利名称：飞机修整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及切割装置，尤其涉及用于将飞机分组件修整成预定形状的一种轨道引导的气动手动工具。
飞机结构总成中，通常是首先制造较大分组件，然后再将这些分组件接合在一起。通常，这些分组件的接合与装配会因部件的边缘匹配不好而受到影响。例如，蒙皮层尺寸可能比图纸规定的短或长。为了在将一分组件与相邻分组件装配时形成合适的对抵接头，需要对这两个分组件之一或两者的边缘进行修整，以平滑其外廓，形成可匹配的边缘。
通常，修整边缘包括对形状不规则的部件进行划线，将不规则部件从分组件上拆下，切割到合适尺寸，然后再将之重新装入该分组件中。很显然，这要求大量机械工付出长时间的劳动。虽然在安装状态下用手工加工修整边缘是可能的，但实际上并不是这样做，因为几乎没有人能达到所要求的精确度。另外，某些边缘在一维以上的方向弯曲，这就使得无论用手工或用传统的切割机械切割边缘者更为困难。
通常的修整方法的缺点还有，用一种刀具一般只可切割一种材料，某些部件，例如机翼蒙皮通常具有铝层及玻璃纤维层，每一层均对各自的最佳刀具几何形状、进给量、主轴转速等有要求。用一种刀具切割两种材料会使玻璃纤维烧蚀，使刀刃崩裂、极快地变钝，而且通常切割质量很差。为了避免这些问题，公知的做法是将此部件的各层拆开，以便对每种材料单独切割。因此，对分组件的修整是一项费力、费时的工作。
因而需有一种用于切割大尺寸的飞机分组件边缘的改进方法及装置。该装置必须能够按所要求的尺寸快速地切割部件，而无需工人将部件从分组件上拆下。该装置在用于多种材料构成的部件切割时应易于操作。为安全起见，该装置的重量应轻、易于操作和调整，且只响应操作者输入的指令。
根据本发明，提供一种具有一导向组件及切割工具的飞机修整装置。导向组件具有一刚性板，及一安装于该板的一侧的支承及导向切割工具的T形导轨。切割工具具有一底部组件，一安装于底部组件上的气源组件及与气源组件接通的一切割组件。在操作过程中，切割工具被气源组件推至导轨上方一微小距离，从而使工人可以沿导轨平移切割工具，由此沿一预定路径修整分组件的边缘。
根据本发明的另一方面，底部组件用于支承切割组件和气源组件、沿导轨导引并平移切割工具，并将切割工具按操作者的指令沿导轨夹持在任一特定位置。底部组件具有一底板，一气源支承板，一个和T形导轨相邻的空气轴承，一平移运动部件及夹紧部件。
根据本发明的又一方面，气源组件可适当地调节提供给切割工具各气动元件的空气压力。气源组件具有一壳体，两个圆柱形手柄及多个各种气道彼此连通的空气调节部件。通常，调节部件及气道均位于壳体内，手柄则安装在壳体外面。
根据本发明的另一方面，在由气源组件给空气轴承提供正压力时，空气轴承从T形导轨被抬高一微小距离。那么工人就很容易将“浮起”的切割工具沿导轨移动。当给空气轴承提供负气压时，在导轨与空气轴承之间就产生吸附力。无论切割工具的方向或重量如何，吸附力都足以将切割工具牢牢地保持在导轨上的任何位置处。
根据本发明的另一方面，切割组件至少具有一个用于将传统的气动工具安装于气源组件壳体上的支架，第一、二侧导轨及多个楔锁钮。加工工具最好有一个闭合/断开开关及一个排放多余压缩空气的排气导流器。
根据本发明的另一方面，本发明的飞机修整装置的操作包括以下步骤将气动加工工具紧固于切割组件上，将切割工具沿T形轨道滑动，将压缩空气源安装在切割工具上，沿轨道使切割工具适当地相对工件定位，使各部件启动，以及通过沿轨道移动垂直放置的切割工具来修整分组件的边缘。
从上面的描述中可以看到，本发明的飞机修整装置具有能将飞机分组件边缘切割成预定形状的高效率的机构，利用此机构，无需为进行切割而从该分组件上拆下任何部分。可以通过将导向组件形成切割所要求的形状，从而获得很高的精度，从而减少相同部件之间的切割形状的差异。通过简单地调整刀具的切削深度和方向，可以对切割材料的不同进行补偿。本发明允许机械工人为了对下一层进行修整而更换刀具及重新安装切割工具。
此外，本发明的飞机修整工具易于操作，且包括一些安全部件，这些安全部件可以降低操作时可能产生的伤害。
通过以下结合附图进行的详细说明，本发明的上述各方面及其它优点将会更明显，更易于理解。附图中
图1是根据本发明构成的一种飞机修整装置的立体图，示出了加工飞机机翼边缘的情况。
图2是根据本发明构成的一切割工具的后视图，虚线部分示出的是导向组件及机翼边缘的一部分。
图3是图2所示切割工具的俯视图。
图4是图2所示切割工具的侧视图。
图5是图2所示本发明的切割工具底部组件的俯视图。
图6是图5所示底部组件一部分的侧视图。
图7是图5所示底部组件的导向滚子组件的侧视图，图中示出了该导向滚子组件的一部分。
图8是图5所示底部组件用的空气轴承的俯视图。
图9是图2所示切割工具用的气源组件的后视图。
图10是图9所示气源组件的正视图。
图11是图9所示气源组件的侧视图。
图12是图2所示切割工具的局部后视图。
图13是图2所示切割工具的局部侧视图。
图14是图2所示切割工具的局部俯视图。
图15是图3、14所示刀具挡板的正视图。
图16是图15所示刀具挡板的底视图。
图17是本发明的切割工具的气动逻辑图。
下面参照切割、即修整飞机机翼这一特定应用来描述本发明装置的结构及其操作。但是应该明白，本发明并不只限于这一特定应用场合，也不只局限于这一种特定的切割功能。可以联想到，本发明能够以与修整机翼边缘相同的方式加工(如，磨、刻、钻、钉、铆、切割等)飞机的各种结构(如舱门、窗户等)。因此，尽管本发明是为修整机翼边缘研制的，而且结合机翼边缘的修整进行了描述，但是应该理解，本发明也可以在其它的飞机精密构件的加工场合中使用。顺便说一下，附图并未示出所有的部件。为了更好地显示内部部件，有些部件已被略去。
图1是根据本发明构成的一飞机修整装置20的立体示意图，示出了对飞机机翼22的加工情况。机翼22被置于垂直方向以避免不必要的承载及产生潜在的变形。修整装置20包括一导向组件24及一切割工具26。为作图方便，图1中的切割工具26已大大地简化。
导向组件24包括一刚性板28，在其一侧安装有用于对切割工具26导向及支承的横截面为T形导轨30。T形导轨30包括一下边缘31及一上支承面33。T形导轨的垂直部分29具有大致成正方形的截面形状。T形导轨的横向部分35具有大致为矩形的截面形状。T形导轨可以整体地形成，也可以由分离件组装而成。顺便说一下，术语“水平”是指图2和图4坐标系的X或Y方向，“垂直”是指Z方向。
T形道轨30安装在板28上，它形成切割工具导向的路径。根据被修整的对象要求，路径的形状可以简单也可以复杂，通过下述的滚子组件的适当移动，本发明的切割工具能够靠紧所有的曲面并且绕过曲面。下边缘31可以用传统的方法安装在板28上，如用图1所示的“L”形支架安装。
导轨上表面33十分平滑，从面使切割工具26可在上表面33上方约0.002寸处沿导轨靠气动导向。上表面33的最好是由钢制成，当然，能够被光整到63RMS或更高的任何合适的刚性材料都可以被采用。
如图1所示，导轨上表面33位于大致沿机翼横向的平面内，从而使切割工具26和导轨30对机翼定位。导轨走势追随着一个略大于、但基本上相当于待切割机翼边缘形状的曲面。切割工具在导轨上的定位使得安装在切割工具上的加工刀具200在随着切割工具沿导轨运动时基本垂直于机翼外表面。对于带刀刃的加工刀具来说，刀刃的回转轴线大致平行于机翼外表面并垂直于导轨的上表面。
还有其它定位的方式，切割工具26的加工刀具200可以便于加工作业的任何方法定位。例如，导轨走势可以追随其尺寸与待加工的边缘一样的曲面。在以一个小直径迹线在机身上切割一门洞，或切割直线边缘时这种变化是非常有用的。导轨走势也可以追随适当地小于待切割边缘的一曲面。这对于仅有大直径曲面的大边缘，例如连接大型机身截面分组件时最为有用。
参看图2-4。切割工具26包括一底部组件32，一个支承在底部组件32上的气源组件34以及一与气源组件34接通的切割组件36。切割工具26由机械工人38沿导轨30移动；以便使切割组件36沿预定的路径40修整机翼边缘22。
参看图5，底部组件32的作用是支承切割组件36和气源组件34，沿导轨30引导和平移切割工具26，并根据操作者的指令，将切割工具26夹持在沿导轨30的任何指定位置，底部组件32主要由一底板42，一气源支承板44，一空气轴承46，平移运动部件及夹紧部件组成。
底板42大致为一厚矩形板，它具有上、下表面21、23，前、后边25、27及两侧边37。两个U形接头39安装在靠近后边缘27之侧边37处。U形接头39由两个平行于底板上、下表面21、23的第一、二尖叉45定向，尖叉45从侧边缘37向外水平延伸，U形接头39的销子49的方向大致垂直于底板上、下表面21、23。U形接头39可与底板42制成一体，也可以用传统的紧固方式，例如用小螺钉41将之固定于底板。底板42还有两个矩形槽43，槽从前边缘25向后切入底板，并穿过底板的整个厚度。U形接头39和槽43两者对于夹紧部件是很重要的，这将在下面进行讨论。
底板42有三个空气轴承加压口82，它们从底板下表面23向上表面21延伸。加压口82的作用是使压缩空气穿过底板42到达空气轴承46。加压口的大小和数量可根据气动设计领域中熟知的要考虑的因素加以变化。
气源支承板44为尺寸远小于底板42的一矩形板。板44可有一个通孔51，孔51连通压缩空气管系与底板42，最后通到空气轴承46。根据所采用的精确形状，可能需要用多个孔，或者一个孔都不必要。气源支承板44最好安装在底板上表面21的中央区域，以便将各部件的重量集中在底板上。如图5所示，板44可以用螺栓之类的传统方法来安装。
参看图5、6及8，空气轴承46大致是一块其尺寸小于底板42的矩形板。空气轴承46的长边大致与底板前、后边缘25、27平行，其短边大致与导轨30横向宽度相同。空气轴承用传统的紧固方法如螺钉安装在底板下表面23上。传统紧固螺钉的紧固孔47绕空气轴承46四周间隔分布。空气轴承46有上、下表面61、63。上表面61有两处突起。第一突起65环绕着上表面61的周边，第二突起即低突起67位于上表面61的中央区域。上表面的突起可以通过在上表面61的中间域区镗一个浅槽50而变化，也可以通过使上表面61之外边缘增高来形成浅槽50。
空气轴承46还可以有多个沿横向穿透轴承46厚度的小孔48，所有这些小孔均处于低突起67区域内。所有的空气轴承加压口82必须形成在底板42上的直接位于空气轴承上表面低突起67上的位置面。容易想到，通过空气轴承加压口82穿过底板42的空气进入浅槽50，并通过多个小孔48排出。重要的是，空气轴承上表面的较高突起65与底板下表面23彼此间为密封连接。这会使从空气轴承加压口进入的空气只能通过多个小孔48从空气轴承46排出。
当高压空气通过空气轴承加压口82导入空气轴承46时，空气轴承就通过多个小孔48排放这些高压空气。被排出的高压空气推向导轨上表面33，迫使切割工具26向上离开上表面33。在如图所示结构中，轴承将切割工具从上表面33升高约0.002寸需要约60psig空气压力。当然，这些数值可以依据轴承的形状，加工的种类，切割工具的材料及导轨形状等不同情况有极大的变化。当空气从空气轴承46抽出时，多个小孔48可用作抽吸孔，足够的空气负压力能在空气轴承下表面63与T形导轨30之间建立起强大的吸力，因而将切割工具26压紧到T形导轨30上。
参看图2至7，当空气轴承工作时，切割工具被平移运动部件保持在导轨上，这些部件大致是位于底板42下表面的多个滚子凸轮。具体地说，有第一、二凸轮滚子52、54，第一、二凸轮吊架滚子56、58及第一、二导向滚子86、89。这些滚子置于底板42之下面，并与T形导轨30的水平件的边缘表面和底表面可转动地连接。所有的滚子最好都用钢制造。
凸轮滚子及凸轮吊架滚子52、54、56、58的作用是沿T形导轨30全长给切割工具26纵向导向。导向滚子86、96的作用是在空气轴承工作时，使切割工具沿垂直方向附着在导轨30上。如果导轨30的形状包括倒置的部分，导向滚子是十分重要的。这样可以使导轨在任何可能的方向上被设计成任意的形状，从而使那些难移动或难以定位的分组件更容易修整。
第一、二凸轮滚子52、54被安置在底板24下表面靠近其前边缘25处，见图4及5。为了更好地示出导向滚子86、96，凸轮滚子已从图6中略去。凸轮滚子52、54的回转轴线大致垂直于底板42的平面。凸轮滚子52、54绕安装在第一、二摇臂66、68上的销子73转动。摇臂是下面将要介绍的卡紧部件的一部分。销子73沿垂直方向从摇臂66、68延伸各进入底板前边缘25每个槽43中。因此，凸轮滚子52、54直接置于槽43的下方。
第一、二凸轮拔叉滚子56、58置于底板42下表面靠近其后边缘27处。第一、二凸轮吊架滚子56、58的回转轴线也大致垂直于底板42的平面。吊架滚子56、58以可回转方式直接安装在底板42上。这些滚子与底板的可回转安装方式可以是任何一种公知的方式。图5、6示出了优选的安装方式，它具有由垫圈及弹性锁母夹持的套筒和轴。
在操作时，T形导轨30的横向部分位于一对凸轮滚子52、54及一对凸轮吊架滚子56、58之间，从而使这些滚子分别与横向部分的相反边缘结合。导轨上表面33直接与空气轴承的下表面邻接。因此，凸轮滚子对52、54与凸轮吊架滚子对56、58间的距离将取决于导轨横向部分之宽度。很重要的是，这些滚子的定位应使得在其正常运作模式中这些滚子对之间有足够的压力而将切割工具夹紧在导轨上，但这个压力又不是太大，以致沿导轨30移动切割工具26时，普通机械工人不能克服凸轮和导轨的磨擦阻力。滚子的这种布局方案使切割工具可以沿导轨向任一方向移动。
滚子对之间的距离可以根据特定场合所要求的曲线半径的大小而变化。例如，对小半径曲线场合需要使凸轮滚子对和凸轮吊架滚子对靠近布置，以便使之紧靠着曲线通过。在图1中，当切割工具被沿着导轨反时针移动时，图1中所示曲线全都向左弯曲。因此，在导轨曲线内侧的滚子彼此布置得比曲线外侧的滚子更为靠近。
第一、二导向滚子86、96布置在底板42的下面，一个安置在靠近底板前边缘25的中部，另一个则安置在靠近底板后边缘27中部处。图5、6示出了导向滚子86、96。滚子96、86之回转轴线大致平行于底板42的平面及平行于底板侧边缘37。
导向滚子86、96每个都用一导向滚子组件83安装在底板42上，图6和7示出了导向滚子组件83。导向滚子组件83有一个借助突肩螺栓87安装在底板下表面23上的壳体85，突肩螺栓87穿过底板42延伸到底板上表面21外。螺栓87被螺栓87的头部与底板上表面21之间的压簧88(见图5、6)不断地向上推压。即使在空气轴承46将高压空气排向导轨上表面33时，压簧88也能使切割工具26保持贴近导轨30。在没有来自空气轴承46的正压力时，压簧88还将切割工具26朝导轨30推层，其作用就像是一个预载的闸片。不管导轨的走向如何，这都有助于切割工具在导轨上更好地保持定位。压簧88的精确挤压强度取决于待克服的压缩空气的压力、切割工具26的重量、部件尺寸等因素。
一定位销89安插在壳体85与底板下表面23之间，销子89平行于突肩螺栓87，用以防止壳体85绕螺栓87转动。壳体85向下延伸，在其下部有一轴91。导向滚子可以绕螺栓93转动，螺栓93穿过壳体轴91并用螺母将之固定于该轴。为了便于转动，也可在导向滚子组件83中配置各种衬套。
导向滚子86、96相对底板42的最佳位置是彼此相对，一个安置在靠近底板前边缘25，另一个则安置在后边缘27附近。导向滚子组件83相对导轨30的最佳位置是使导向滚子86、96一边一个分布在导轨两侧，并与T形导轨30之横向部分裸露的下表面以可转动方式相接触。
参看图5，夹紧部件包括第一、二气缸62、64，第一、二摇臂66、68及第一、二枢轴销70、71。夹紧部件使凸轮滚子52、54夹住凸轮吊架滚子56、58，以助于将切割工具26夹持在沿导轨30全长方向上的任一指定位置处。
气缸62、64可以是任何一种公知的结构，如可以是图2-5及17中所示的那种活塞杆-活塞型致动器。气缸62、64设置在底板42的侧边缘37，每一侧设置一个，其伸缩方向大致平行于底板侧边缘37。每一气缸的未端80可配装在U形接头45之间。U形接头的销子49穿过末端80从而允许U形接头以可转动方式夹持住气缸。每个气缸62、64还包括设在其末端80附近的气动加压口78，用以为气缸杆74伸缩提供所需的空气压力。
第一、二摇臂66、68是犬腿形件，每个均有A、B部分及位于A、B部分交汇点附近的横向枢轴销70。每个臂还有位于A部分开放端处的第一端71及位于B部分开放端处的第二端72。
通常，第一气缸62的杆件以可转动方式与第一摇臂66之第一端71相连，第一摇臂66之第二端72则以可转动方式安装于第一凸轮滚子52的枢轴销73。第一摇臂66的枢轴销70则以可转动方式安装在靠近底板42的前边缘25处。同样，第二气缸64的杆件以可转动方式连接于第二摇臂68的第一端71，第二摇臂68之第二端72以可转动方式安装于第二凸轮滚子54的枢轴销73，第二摇臂68的枢轴销70则以可转动方式安装在靠近底板42前边缘25处。
每个气缸的杆端均以可转动方式用传统方法连接于一摇臂的第一端71。图5所示的方法是采用了一个小配件75，在其一端有容纳该杆端的插口77，在配件75另一端处有一轴79，该轴用于安置贯穿配件75的一衬套及枢轴销。衬套和枢轴销55横向穿过摇臂第一端71及配件75。
为了使上述系统工作，必须在底板42和摇臂66、68上形成各种切槽，以避免在空间上发生干涉。在图5中，每个摇臂之一部分90已从紧靠底板前边缘25围绕枢轴销的区域内去掉。去掉的部分90形成一个缺口，缺口内为由侧边缘37、前边缘25及槽43边缘确定的一底板42的一部分。在前缘25与各侧边缘37交汇处底板42的角部已被裁去，以进一步避免与摇臂66、68产生空间干涉。此外，摇臂下表面一部分已被除去，从而允许底板能容易地装配入摇臂的已被切除部分。
这样，摇臂在气缸杆74伸缩时可以环绕枢轴销70自由回转。杆74之伸展使凸轮滚子对T形导轨30施加一增大的压力。空气压力大，气缸62、64就可以给摇臂66、68及凸轮滚子52、54提供足够的力，以使切割工具26在某一位置处夹紧T形导轨30。在气缸64、62后退及空气轴承46受到较大的正空气压力时，切割工具26将在各个滚子52、54、56、58、86、96导引下易于沿着导轨上表面33悬浮。
气源组件34的作用是适当地调节供给切割工具各气动元件的空气压力。气源组件34在图9-14中示出，它具有一壳体98，两个圆柱形手柄168及多个通过各气道彼此气动连通的压力调节元件。通常，调节元件及气道都置于壳体98内，手柄168则置于壳体98外面。
壳体98由后板100，前板102，第一、二侧板104、106，顶板108及气源支承板44组成。如图5、12、13所示，这些板用普通螺钉110彼此安装在一起。支承板44还用螺钉按如上所述紧固在底板42上。这些板最好是用3/8英寸的铝材制成。
参看图12，后板100是其上至少有两个圆形开孔99的矩形金属板。在装配时，后板100大致垂直地放置。第一侧板104是大致与后板100等高的一块金属板，其下边缘与气源支承板44之宽度相同，但其上边缘宽度则大致与加工刀具200的长度相当。第一侧板104上，至少有两个孔101、103孔101在第一侧板104上以便可进入壳体内部之入口，第二侧板106和第一侧板104是镜像对称的。在组装时，第一、二侧板104、106均大致垂直地定位。
前板102是其上至少有两个通孔130、140的矩形金属件，其尺寸与后板104相似，并大致垂直地安置在两侧板104、106之间。该前板的下角邻近侧板的下角。顶板108是矩形金属板，其尺寸可使其边缘与侧板和后板的上边缘对接。在装配壳体98时，顶板108大致水平地放置。这样，形成一个方形壳体。
圆柱形手柄168安装在侧板104、106上，每个手柄均与一个孔101靠接。其安装可用任何一种公知的方法。手柄的大小最好使一般机械工人都能容易地操作。每个手柄168均由空心铝管制成，这样，手柄内部和侧板孔101连通。每个手柄168上还在其外表面配有一个手推钮172，该钮的位置靠近侧板(见图14)。钮172作用将在下面结合空气调节元件进行描述。
下面结合气动逻辑线路图17对多个空气调节元件及各气道进行描述。图17示出了某些元件的结构图。参看图17，空气调节元件包括两个三通手动阀170，一开关阀176，一压力调节器150，一个四通阀158，一真空发生器164及一个三通空气阀112。这些元件通过各气道相互连通。每个元件及气道均以本领域人员公知的结构构成，也可以在市场上购买到。
向切割工具26提供一外接压缩空气源。作为一个实施例，业已发现，90psig的压力已可提供足够大的力。通过空气压力供应口122(见图9，11，12)高压空气被通入切割工具26。供应口122可以为任何一种能够安装于压力气源的气动附件，附件水平地延伸，穿过后板100上的一个孔99，最好，附件被紧固在后板100上，以便在操作时防止加压空气供应管线影响壳体98内的空气调节元件。
压力空气供应口122与T形管接头126(见图9，11)气动连接，接头126允许将气源分为一分支气源通道124(见图11，14)及一个三通阀输入压力通道132(见图9，10，11，13)。T形管接头126置于壳体98内。分支气源通道124又分成两条管线。每一条管线从侧板第一孔101延伸出来进入手柄168的空心内腔与安装在此空心手把168内腔中的三通手柄阀170(图14)连接。在图17示出的三通阀处于其通常的闭合位置。阀170与手动推钮172连通并受其控制(见图14)。将钮172压下可使压缩空气通过阀170进入开关阀176。阀176置于壳体98内。
仍然参看图17，从开关阀176输出的压缩空气进入开关阀压力输出通道116(见图11)。通道116在接头134处分成压力通道A(标号118)及压力通道B(标号120)。压力通道B(见图9-11)在手柄开关压力输入口114(见图10，11)将压缩空气通入三通空气阀112(见图4，9-11，13)，三通空气阀112通常是闭合的。当压缩空气从三通阀压力输入通道132及压力通道B两者进入阀112时，阀112就将空气压力通过空气阀输出通道142(见图3，4，9，12，13)输送至气动加工刀具200(见图2-4，13-14)。压力通道142通过后板100上的孔99穿出壳体98。
再参看图17，气源通道124有两个从其本身延伸出的分支，一个是夹紧机构输入通道148，另一个是四通阀输入通道146。压紧机构通道148和压力调节器150连通。压力调节器150使从其向外输出的空气的压力值不超过一特定值。作为一个实施例，将空气压力限定至30psig就可达到良好的效果。很重要的是，只是将压力限定到能使气缸62、64紧紧地将T形导轨30夹紧所需的值，又不至于使机械工人在操作期间沿导轨30移动切割工具26感到困难。
压力调节器150通过调节器输出管线152输出压缩空气(见图2、3、12)。管线152又分成两部分154、156(见图2、3、5)，每一部分分别通过气缸空气压力出口78(见图5)进入气缸62，64。
四通阀输入通道146与四通阀158连通。在本优选实施例中，四通阀158具有一个与之形成一整体的真空发生器164。真空发生器164是本领域中专业人员公知的一种。它具有一主通道165，一小截面的次通道167及一排放口169。压力通道A(118)从开关阀输出通道116分出，并且也与四通阀158连接。阀158的输出通道由空气轴承输入通道160延续，通道160可以分为各个分支管线84(见图2-5，13)，用以将空气压力分配至处于不同位置的各空气轴承腔50。
四通阀158有两个工作位置。在第一位置(见图17)使来自该阀输入通道146的压缩空气通过其主通道165通入真空发生器164，并立即从该发生器排出。壳体98未被密封，因而排出的空气易于从该壳体板之间以及穿过前后板的孔而排出。在发生器164内，由于快速流动，在通道165内的高压空气在分支通道167内形成一真空，该真空将空气从空气轴承输入通道160中抽出。换句话说，在四通阀158的第一工作位置，通过空气轴承输入通道160最终在空气轴承腔50内产生负压。负压在空气轴承与导轨上表面之间产生一适当的吸附力，不管其重量大小、定位如何，均将切割工具26夹持在沿导轨30的任何特定位置上。
在第二位置可避开真空发生器，使来自四通阀输入通道146的高压空气直接通入空气轴承输入通道160。该正压力进入空气轴承腔50，并随后从其内的多个小孔48排出。虽然这时借助导向滚子86、96仍然与导轨30保持连接，但只要有足够的压力，空气轴承就将被从导轨30上推起。压簧88直接压缩而使导向滚86、96沿垂直方向略微升高一距离。
本领域的熟练人员容易看出，气源组件34有两个基本状态。在第一状态中，将调节过的空气压力提供给气缸62、64而使之连续不断地将凸轮滚子52、54朝凸轮吊架滚子56、58推压。空气压力提供到三通阀112的一个输入口，但是由于阀112只是被部分地被致动，故阀112不能将空气压力提供给加工刀具200。空气压力被提供给两个手动三通阀176，由于按钮172还没有被压下，这些手动三通阀仍处于关闭状态。空气压力还被送至四通阀158及真空发生器从而使空气轴承借助真空发生器的真空吸力而牢牢地附着于导轨30上。
第二状态是通过压下按钮172而实现的。在压下按钮的同时，空气压力提供给四通阀158，从而迫使该阀关断真空发生器164，并将正空气压力施加于空气轴承46。空气轴承46使切割工具26悬浮于导轨30上方。与此同时，空气压力还被送入三通阀112。从而使该阀向加工刀具200提供空气压力。空气压力以前述的方式提供到气缸62、64。在第二状态，机械工人可沿导轨30滑移切割工具26，从而容易地将工件切割成预定的形状。
本领域中熟练人员可以理解，为了在需要时有足够的空气压力提供给各部件，应使对气源气动平衡。尤其是空气流在空气轴承与加工刀具之间应有效地平衡。为达到最佳悬浮功能，上述实施例中的空气轴承中的压力应在50、60psig之间。
切割组件有一个使加工刀具可活动安装的结构。有多种结构方案，可采用其中的任何一个。唯一的要求是，在使用期间，能够将加工刀具200紧固于壳体98并能够使该刀具被稳固地夹持。图3、4、13和14中所示的切割组件结构包括一个夹持加工刀具200的支承架210，用以将支承架210楔入其间的第一、二侧导轨216、218以及用于将侧导轨朝互相靠拢的方向推动从而将支承架压紧的三个楔锁钮214。
加工刀具最好具有控制其起动状态用的闭合/断开开关202，以及用于排放剩余压缩空气的排放导流器212。加工刀具实际上可以是多个已知机构中的一个。附图中示出了切断用的磨砂轮。加工刀具200还应有一个使碎屑不朝机械工人喷溅的碎粒挡板206，以及一个喷嘴208，喷嘴208用于与一真空机构连接而抽去碎屑。图3、14-16示出了用切割刀具204切割时所采用的圆形碎粒挡板206及管状喷嘴208。
参看图12和13，支承架210包括一个具有上、下表面215、217的平底部213及两个刚性夹紧板220，每个夹紧板都有紧固螺栓211。两个夹紧板220永久性地安装于平底部213的上表面215。夹紧板螺栓211最好位于夹紧板220的上部区域以便于操作。平底部下表面217的形状是矩形，其尺寸小于顶板108。在操作中，平底部下表面217与顶板108的上表面邻接。
第一、二侧导轨216、218通常是沿平底部213之纵侧边安置的金属板条。第一侧导轨216沿纵向用传统方法安装在顶板108上表面上靠近一侧板处。第二侧导轨218则沿纵向安装在顶板108上表面上靠近另一侧板处。三个楔锁钮214包括螺钉219。螺钉穿过钮214。螺钉219拧入螺纹孔中，螺钉内斜穿过第二侧导轨218然后进入顶板108。
参看图12，侧导轨216、218之间相交成的形状和平底面213的形状最好是互补的。在图12中，纵向脊224从每一平底侧边缘延伸。每个侧导轨之配合表面做成可将该脊容纳在纵槽226中。可以有许多不同的相交形状，也有许多将支承架固紧在侧导轨之间的方法，例如鸽尾结构、暗销结构、轴承结构等。
在操作中，加工刀具200被适当地安置在夹紧板220中，而且夹紧板螺钉211被拧紧而将加工刀具200固紧在其内。支承架平底部213在第一、二侧导轨216、218间滑动，并将其定位使之相对于切割工具伸出所期望的量。楔锁钮213被向下拧，这会使第二侧导轨218沿水平方向越过顶板108的表面朝第一侧导轨216移动。支承架平底部213安置在第一、二侧导轨之间，因而也就被紧紧地夹在两个侧导轨之间，从而沿X方向紧固住加工刀具200(参看图4)。
支架和调整机构的在一些特定场合也可采用另外的结构。对本发明而言，重要的是，可以采用许多装置将加工刀具紧固于切割工具26上，这些装置最好应是既可以调整又可以拆卸的。这使得操作人员灵活地对切割工具精确定位，更换磨损工具及对不同的任务选择不同的工具。
飞机总体修整装置的操作步骤包括首先将气动加工刀具紧固于切割工具26，使切割工具26沿T形导轨30滑动，将气源连接到气压供应口122，通入空气压力将气缸62、64紧压在导轨30上，并使空气轴承吸附在导轨上表面33上，将手动钮172压下，从而使切割工具26悬浮于导轨上方，并将切割工具26沿导轨30移至其开始位置，松开手动钮172，从而再次由空气轴承将切割工具26固定在导轨30上。以此方式，手动钮172就可用作一种锁定开关。在机械工人因故让切割工具停下时，加工刀具立即停止，空气轴承抽吸闸则立即被启用。
接着，将真空机构安装在喷嘴208上。飞机修整装置于工件邻近定位，然后对工件的各种小量调整(如切削深度、切削高度等)。加工刀具的闭合/断开开关202被移动至其闭合位置。这样，修整装置20作好了修整工件的准备。机械工人抓住手柄同时压下手动钮172，与此同时，使切割工具26沿导轨30平移，即可完成上述操作。按下手柄按钮172就可启动磨削机和空气轴承的“悬浮”功能。由于切割工具26是悬浮于导轨上表面33上方，故操作工人只须很小的力就可以导引工具运动。(不论操作任何工具时，建议工人着防护用具，尤其是要戴防护镜)。
如被加工工件是不同材料制成的多层结构，修整装置20可以先用一把刀具切割第一层，按着用另一把刀具切割下一层，只需使工具停下，换上另一合适的刀具即可。
虽然上面描述了本发明的实施例，但是可以看到，在不背离本发明精神的前题下可以作出各种变化。例如，根据应用的场合，本发明装置的尺寸和材料可以改变，可以利用各种加工刀具完成切割以外的其它工作，也可以将其应用于机翼以外的其它飞机部件的修整。本发明的技术人员应当明白，本发明包括上述各种变化。
权利要求
1.一种飞机修整装置，通入压缩空气以移动加工刀具对飞机分组件进行修整，所述修整装置包括(a)一导向组件，它包括一导轨，导轨的形状至少与待修整的飞机部件的一部分相对应，导轨可以安置在邻近待加工的部件处，而且导轨具有一光整的上表面；(b)一修整组件，它可沿导向组件移动，该修整组件具有(i)一底部组件，它与导轨可移动地配合，底部组件具有一空气轴承，该轴承具有与导轨上表面毗邻的一下表面，加工刀具由底部组件支承，底部组件还具有将其固定于导轨上某一特定位置处的夹紧部件，以及(ii)一将压缩空气通入空气轴承的气源组件；(c)在加工刀具修整工件的同时，通过空气轴承将压缩空气向导轨上表面排放，以助于底部组件沿导轨移动。
2.如权利要求1所述的飞机修整装置，其特征在于，加工刀具是气动加工刀具，而且气源组件还将压缩空气通入加工刀具。
3.如权利要求1所述的飞机修整装置，其特征在于，导向组件的导轨是T形截面，它具有侧边缘及一个背对导轨光滑上表面的下表面；底部组件还具有移动部件，移动部件包括安装于底部组件并与导轨可滚动接触的多个滚子。
4.如权利要求3所述的飞机修整装置，其特征在于，所述多个滚子包括一个或多个与导轨一侧边缘结合的凸轮滚子，一个或多个与导轨的另一侧边缘接触结合的凸轮吊架滚子，以及一个或多个与导轨下表面可滚动接触的导向滚子。
5.一种手动工具，从一气源通入用于移动修整工件的加工刀具的压缩空气，该手动工具包括(a)与工件相邻置放的导向组件，导向组件包括一具有光滑上表面的导轨；(b)一能够沿导向组件移动的加工刀具组件，它具有(i)一与导轨可移动地配合的底部组件，它包括空气轴承，空气轴承具有一毗邻导轨上表面的下表面，空气轴承至少有一空气排放孔，加工刀具由底部组件支承，(ii)一个由底部组件支承的气源组件，它用于向空气轴承提供压缩空气，由此而使空气轴承通过至少一个空气排放孔向导轨上表面排放加压空气，以便在加工刀具修整工件的同时，帮助底部组件沿导轨移动。
6.如权利要求5所述的手动工具，其特征在于，加工刀具是气动的，而且气源组件还将压缩空气通向加工刀具。
7.如权利要求5所述的手动工具，其特征在于，加工刀具包括一切割刀具。
8.如权利要求5所述的手动工具，其特征在于，还包括安装在底部组件上的用于将加工刀具以可拆卸方式和以可调整方式紧固于底部组件的一支架。
9.如权利要求5所述的手动工具，其特征在于，导轨上表面被光整加工到63RMS或更高。
10.如权利要求5所述的手动工具，其特征在于，工件有待修整的边缘，且导向组件的导轨具有与工件边缘形状相对应的形状。
11.如权利要求5所述的手动工具，其特征在于，导向组件导轨有侧边缘及背对光滑上表面的一下表面，底部组件具有移动部件，移动部件包括安装于底部组件上且与导轨进行可滚动接触的多个滚子。
12.如权利要求11所述的手动工具，其特征在于，底部组件还包括固定于其上且与一个或多个滚子配合连接的夹紧部件，夹紧部件用于将工件组件固定到导轨上。
13.如权利要求12所述的手动工具，其特征在于，夹紧部件至少包括一空气气缸，气源组件将压缩空气通入该气缸。
14.如权利要求11所述的手动工具，其特征在于，多个滚子包括一个以上与导轨一侧边缘结合的凸轮滚子，一个以上与导轨另一侧边缘结合的凸轮吊架滚子，以及一个以上与导轨下表面可滚动接触的导向滚子。
15.如权利要求14所述的手动工具，其特征在于，底部组件还包括夹紧部件，它具有置于一凸轮滚子与一凸轮吊架滚子之间的气缸，气缸用于向凸轮滚子及凸轮吊架滚子施压。以助于将加工工具组件夹持于导轨上。
16.如权利要求5所述的手动工具，其特征在于(a)底部组件还包括将气源组件与空气轴承连接的压缩空气出口，用以将压缩空气通入空气轴承，(b)空气轴承包括多个空气通道，空气通道的尺寸小于压缩空气出口的尺寸，且与压缩空气出口连通供空气流过，空气通道延伸至空气轴承下表面，用以向光滑的导轨上表面排放空气。
17.如权利要求16所述的手动工具，其特征在于，该手动工具通入正压空气时离开导轨上表面距离0.001-0.003英寸。
18.如权利要求16所述的手动工具，其特征在于，空气轴承的下表面尺寸完全与导轨上表面的尺寸相对应，由此，负压使空气轴承将手动工具吸附于导轨上表面，并且由吸附力将该手动工具夹持于导轨的一特定位置。
19.如权利要求6所述的手动工具，其特征在于(a)气源组件包括用于从气源组件通入压缩空气的空气阀门，以将空气通入加工刀具；(b)底部组件还包括(i)与底部组件相连接的致动机构，以及(ii)手动阀，致动机构与手动阀相连通，手动阀用以从气源组件通入压缩空气，然后将压缩空气输出到空气阀门；(c)致动机构的起动使压缩空气通过手动阀流向空气阀门，从气源及手动阀通入的压缩空气经空气阀门将压缩空气输送至加工刀具。
20.如权利要求19所述的手动工具，其特征在于，底部组件还包括一手柄，致动机构和此手柄连接。
21.如权利要求5所述的手动工具，其特征在于，气源组件包括(a)一用以从气源通入压缩空气并将其通入至空气轴承的空气轴承阀，空气轴承阀具有第一、第二位置，第一位置用于输出正压的压缩空气，第二位置用以输出负压空气，空气轴承阀还包括一个输入控制件，以确定空气轴承阀的位置；(b)一个和空气轴承阀气动连接，用以将正压空气转变为负压空气的真空发生器；(c)从空气轴承阀输出正压的压缩空气时，使空气轴承向导轨排放压缩空气，从空气轴承阀输出负气压时，空气轴承在导轨上产生吸附力。
22.如权利要求21所述的手动工具，其特征在于，底部组件还包括(a)一安装于底部组件上的致动机构；(b)一与致动机构接通的手动阀，手动阀用于从气源通入压缩空气，手动阀的输出可对空气轴承阀的输入进行控制；以及(c)致动机构的动作使压缩空气经手动阀流入空气轴承阀，从而使空气轴承阀处于空气轴承阀输出正压压缩空气的第一位置。
23.如权利要求22所述的手持工具，其特征在于，致动机构停止致动时，压缩空气不能经过手动阀流向空气轴承阀，从而使空气轴承阀位于第二位置，在此位置，负压空气输出到空气轴承。
24.如权利要求22所述的手动工具，其特征在于，底部组件还包括一手柄，致动机构和该手柄相连接。
25.如权利要求21所述的手动工具，其特征在于，(a)加工刀具是气动的，气源组件将压缩空气通入该加工刀具；(b)气源组件包括从气源通入压缩空气并将压缩空气通入加工刀具的空气阀；(c)底部组件还包括(i)安装于底部组件的致动机构，以及(ii)手动阀，致动机构与手动阀接通，手动阀用于从气源通入压缩空气并将压缩空气通入空气阀门，且手动阀的输出为空气轴承阀的输入。(d)致动机构的起动使压缩空气经手动阀通入空气阀门，来自气源及手动阀的压缩空气使空气阀门将压缩空气送到加工刀具。(e)致动机构的起动还使压缩空气经手动阀通入空气轴承阀而使空气轴承阀位于第一位置，在第一位置上，正压的压缩空气通入空气轴承，而致动机构停止致动则不允许压缩空气经手动阀通入空气轴承阀，从而使空气轴承阀位于第二位置，在第二位置，允许将负压施加于空气轴承。
26.一种气动装置，它从气源通入压缩空气，该气动装置包括加工工具和空气轴承，该装置的改进之处包括(a)一空气轴承阀，用于从气源通入压缩空气并将其输出至空气轴承，该空气轴承阀具有第一、第二位置，在第一位置输出正压的压缩空气，在第二位置输出负压压缩空气，空气轴承阀还具有一输入控制件，以确定空气轴承阀的位置；(b)一真空发生器，它与空气轴承阀气动连接，用以将正压压缩空气转变成负压压缩空气；(c)从空气轴承阀输出正压压缩空气使空气轴承排放正压压缩空气，从空气轴承输出负压压缩空气，使空气轴承产生吸力。
27.如权利要求26所述的气动装置的改进之处，还包括(a)一空气阀门用于从气源通入压缩空气并将其输出至加工刀具；(b)一安装于气动装置上的致动机构；(c)一与致动机构接通的手动阀，手动阀用于从气源通入压缩空气并将其输入至空气阀门，手动阀的输出还为空气轴承阀的输入；(d)致动机构的起动使压缩空气经手动阀通入空气阀门，来自气源及手动阀的输入使空气阀门将压缩空气输出至加工刀具；(e)致动机构的起动还使压缩空气经手动阀通入空气轴承阀，从而使空气轴承阀处于第一位置，在第一位置使正压压缩空气通入空气轴承，致动机构停止致动时，不允许压缩空气经手动阀通入空气轴承阀，从而使空气轴承阀处于使负压空气输入空气轴承的第二位置。
28.如权利要求26所述的气动装置，其改进之处还包括(a)一安装于气动装置的致动机构；(b)一与致动机构接通的手动阀，手动阀用于从气源通入压缩空气，手动阀的输出还为空气轴承阀的控制输入。(c)致动机构的起动使压缩空气经手动阀流入空气轴承阀而使空气轴承阀处于可使正压压缩空气输入空气轴承的第一位置。
29.如权利要求28所述的气动装置，其改进之处还包括致动机构停止致动时，不允许压缩空气经手动阀流入空气轴承阀，而使空气轴承阀处于允许将负压压缩空气通入空气轴承的第二位置。
全文摘要
飞机修整装置，具有一导向组件及一切割工具。导向组件包括一刚性板及安装于板一侧用于支撑和导向切割工具的T形导轨。切割工具包括底部组件，由底部组件支承的气源组件及与气源组件气动接通的切割组件。操作时气源组件使切割工具略微由导轨向上升起，以便沿导轨移动切割工具，从而沿一预定路径修整飞机部件的边缘。
文档编号B23D45/02GK1155463SQ96122749
公开日1997年7月30日 申请日期1996年9月13日 优先权日1995年9月13日
发明者达雷尔·D·琼斯 申请人:波音公司