用于支撑机翼组件的装置、系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开大体涉及结构的制造，并且具体地涉及飞行器结构的制造。更具体地，本公开涉及在使用结构制造完整的飞行器结构期间用于维持该结构的选定配置的方法和装置。
【背景技术】
[0002]作为一个示例，机翼的前翼梁组件和后翼梁组件相对于彼此可能需要被固定在特定位置，同时执行各种操作以装配机翼。这些操作可以同时执行、在不同时间下执行或两者兼顾下被执行。所执行的操作可以包括，例如不限于，钻孔、打埋头孔、紧固、耦接、密封、涂覆、检查、涂漆、焊接、机械加工、粘合、附加制造过程的任意组合或其它合适类型的操作。
[0003]—些当前用于装配飞行器结构的可用方法在装配过程期间使用刚性夹具将部件保持在特定位置中。在某些情况下，这些刚性夹具可以被紧固到工厂地板以形成用于制造飞行器结构的装配线。然而，这些夹具可以限制装配线的进一步扩展，因为夹具通常被永久地紧固到工厂地板。例如，这些刚性夹具可以采取固定建筑物(monument)的形式，该些建筑物用螺栓紧固到工厂地板或以一些其它方式固定到工厂地板。
[0004]进一步地，这些夹具可能不能适合制造不同形状和大小的飞行器结构。一旦被安装，刚性夹具可能不考虑飞行器设计变化、制造位置变化、飞行器生产率变化或其它类型的变化所需要的灵活性。因此，使用这些类型的刚性夹具来装配飞行器结构可能造成装配过程比所期望的更耗时且更昂贵。附加地，随时间变化，刚性夹具可能需要比期望的更多的维护。
[0005]例如，当前将飞行器结构(诸如机翼)可以被保持在水平位置的一种方式可能涉及诸如固定架的固定支撑件的使用。这种类型的机翼装配可以被称为水平构建。固定架可以是可以用于保持机翼的零件的结构或设备。
[0006]固定架可以被附接到制造环境的地板并且可以从一个地板位置不移动或被移动到另一地板位置。换言之，固定架可以是固定的。固定架可以具有可以被附接到控制点处的机翼的零件的工具。这些工具可以将零件保持在控制点处以抑制容差内的装配尺寸形状并将零件保持在期望位置中用于装配机翼。控制点可以是结构上的附接点，诸如前缘或后缘附接点或诸如缝翼、扰流器、方向舵、襟翼、控制表面的结构的控制表面铰接点，或在构建过程期间某些东西能够被附接到结构的另一些点。
[0007]固定架中的工具可以具有反馈回路、可以具有到地板的支撑件并且可以相对于全局位置被标定。这些类型的固定架可能是昂贵的、固定的、刚性的，并且可能引起制造瓶颈。不连续的弹簧单高跷(pogos)系统可以用于保持零件并装配到机翼中。随着控制点的数量增加，这种类型的系统可能变的混乱并且这种类型的系统的优点可能被减少。进一步地，弹簧单高跷可以是数字上受控的并且可能需要相当大的资金投入。
[0008]利用当前使用的用于保持零件的系统用于到机翼的装配，大量的控制点用于确保使机翼可以以正确的取向、位置和可接受的偏向被装配。利用机翼的水平构建管理这些控制点可能导致比期望的制造状况更少的状况。例如，利用大量的控制点，存取装配机翼的翼梁、翼缘和底侧可能比期望的困难。因此，希望有一种方法和装置可以考虑到上面讨论的至少一些问题以及其它可能的问题。
【发明内容】
[0009]在一个示例性实施例中，装置可以包含支撑件、与支撑件相关联的负载平衡结构和与负载平衡结构相关联的一组连接设备。该组连接设备可以经配置连接到结构以形成一组控制点。该组连接设备中的每个可以经配置独立地控制该组控制点中的相应控制点的位置。
[0010]在另一示例性实施例中，装置可以包含第一支撑件、第二支撑件、与第一支撑件和第二支撑件相关联的负载平衡结构以及与负载平衡结构相关联的一组连接设备。该组连接设备可以经配置连接到结构以形成一组控制点。该组连接设备中的每个可以经配置独立地控制该组控制点中的相应控制点的位置。
[0011]在又一示例性实施例中，装置可以包含若干支撑件、与若干支撑件相关联的负载平衡结构和与负载平衡结构相关联的一组连接设备。该若干支撑件可以经配置相对于结构被粗略地定位。该组连接设备可以经配置精确地连接到一组控制点处的结构。
[0012]在又一示例性实施例中，可以提供用于支撑结构的方法。若干支撑件可以使用第一移动系统相对于工作表面被移动以相对于结构定位该若干支撑件。与若干支撑件相关联的负载平衡结构可以使用第二移动系统被移动以相对于结构定位该负载平衡结构。与负载平衡结构相关联的元件可以使用第三移动系统被移动以相对于结构上的位置定位该元件。
[0013]在又一示例性实施例中，可以提供用于支撑结构的方法。支撑件可以使用第一移动系统被移动到工作表面上以相对于结构粗略地定位该支撑件。与支撑件相关联的负载平衡结构可以使用第二移动系统被移动以相对于支撑件精细地定位与该负载平衡结构相关联的连接设备。连接设备的元件可以使用第三移动系统相对于负载平衡结构被移动以将该元件精确地定位在结构上的位置处。
[0014]特征和功能能够在本公开的各种实施例中被独立地实现或可以在又一些实施例中被结合，其中参考下面的【具体实施方式】和附图能够了解进一步的细节。
【附图说明】
[0015]被认为是示例性实施例的特性的新颖特征在所附权利要求中被阐述。然而，当结合附图阅读时，示例性实施例及其优选的使用模式、进一步目标和特征通过参考本公开的示例性实施例的下面【具体实施方式】将被更好地理解，其中:
[0016]图1是根据示例性实施例的以框图形式的制造环境的图示说明；
[0017]图2是根据示例性实施例的与负载平衡结构相关联的连接设备的等距视图的图示说明；
[0018]图3是根据示例性实施例的连接设备的放大等距视图的图示说明；
[0019]图4是根据示例性实施例的连接设备的前视图的图示说明；
[0020]图5是根据示例性实施例的连接设备的侧视图的图示说明；
[0021]图6是根据示例性实施例的附接到两个支撑件的横梁的等距视图的图示说明；
[0022]图7是根据示例性实施例的横梁、第一支撑件和第二支撑件的前视图的图示说明；
[0023]图8是根据示例性实施例的支撑件的等距视图的图示说明；
[0024]图9是根据示例性实施例的支撑件的前视图的图示说明；
[0025]图10是根据示例性实施例的制造环境的等距视图的图示说明；
[0026]图11是根据示例性实施例的制造环境和可驱动支撑系统的一部分的放大视图的图示说明；
[0027]图12是根据示例性实施例的以流程图形式的用于保持结构的方法的图示说明；
[0028]图13是根据示例性实施例的以流程图形式的在飞行器的机翼装配期间用于保持结构的方法的图示说明；
[0029]图14是根据示例性实施例的以框图形式的飞行器制造和使用方法的图示说明；
[0030]图15是以框图形式的飞行器的图示说明，其中在飞行器中可以实施示例性实施例。
【具体实施方式】
[0031]示例性实施例认识并且考虑不同的因素。例如，示例性实施例认识并且考虑期望使用移动和可重新配置的支撑系统用于保持飞行器结构的装配中使用的部件。该移动和可重新配置的支撑系统可以包括任意数量的自动导引车(automated guided vehicle, AGV)。具体地，能够被移入诸如工厂区域的制造环境中并且移出制造环境的支撑系统期望像所需要的那样装配一种或更多种不同类型的飞行器结构。通常，移动和可重新配置的支撑系统将在制造环境内穿过车间从一个位置被移动或驱动到另一位置。
[0032]附加地，示例性实施例认识并且考虑期望具有能够在制造环境内的不同工作间或工作区域之间移动的支撑系统，其中每个工作间或工作区域针对制造过程的不同阶段而被指定。示例性实施例还认识并且考虑当使用自动导引车时，期望具有以选定的阵型聚集的自动导引车。该选定的阵型可以在构建过程期间形成保持机翼零件装配的移动夹具。
[0033]示例性实施例认识并且考虑期望以协调方式将移动夹具中的这些自动导引车从不同工作区域、工作间的一个位置移动到另一位置或其它位置直到达到装配点，使得组件可以从由自动导引车的阵型产生的移动夹具中被移除。示例性实施例认识并且考虑将期望自动导引车移回另一移动夹具、存储室或两者的阵型的另一位置。
[0034]以此方式，由支撑系统所支撑的结构可以在工作间之间较容易且较快地移动。示例性实施例认识并且考虑到移动和可重新配置的支撑系统可以提供整个制造过程的灵活性并且可以减少制造诸如飞行器结构的产品所需要的总时间、费用和精力。
[0035]进一步地，示例性实施例认识并且考虑期望使用相对于彼此独立可移动的支撑件，使得该支撑件能够沿工厂地板移动以相对于工厂地板形成某一期望阵型或布置。以此方式，不同数量的支撑件可以用于支撑具有不同大小、不同形状或两者的部件。
[0036]示例性实施例认识并且考虑到自动导引车的阵型或布置可以形成一个或更多个移动夹具以在制造过程期间相对于车间地板将组件从一个位置运输到另一位置。进一步地，示例性实施例还认识并且考虑到零件装配可以在移动夹具从一个位置移动到另一位置期间进行。
[0037]示例性实施例还认识并且考虑到在过去，组件的尺寸控制严重依赖于定位(fixturing)。这种依赖性需要笨重、不灵活并且用螺栓紧固到车间地板的夹具。示例性实施例认识并且考虑到基于装配部件和构建过程和越来越少的坚硬、大、刚性和附加的夹具，趋势朝向越来越多的组件的尺寸控制。示例性实施例认识并且考虑到伴随着这种趋势，正被装配的结构的取向和尺寸控制通过在装配期间由定位有待控制的相对大量的点来控制。随着保持点的数量增加，在装配期间结构的尺寸控制的可能性也增加。自动导引车(AGV)将被采用以保持在装配期间由定位有待控制的大量的点处的结构。
[0038]然而，示例性实施例还认识并且考虑到当使用一个自动导引车与一个控制点的比率时，大量的保持点也将需要大量的自动导引车。由于一对一的比率，大量的自动导引车在装配期间将密集地填充结构下的车间地板部分。为了对前缘和后缘、尖端和上表面以及下表面进行装配操作，进入结构下和自动导引车周围的区域比期望的困难。这种困难关于结构的装配可能增加时间、费用或两者。
[0039]因此，示例性实施例认识并且考虑到避免一个自动导引车与一个控制点的比率可能是期望的。当存在的每个自动导引车的控制点的数量增加时，进行装配操作的进和出可以被改善。例如，示例性实施例认识并且考虑到控制点与自动导引车的比率可以被增加到3:2、4:2、5:2、3:1、4:1、2:1、6:2、8:2的比率或除了 1:1之外的某一其它比率。因此，较少的自动导引车可以在较轻的装配区域被需要。例如，较少的自动导引车可以在机翼装配的尖端部分处被需要。
[0040]附加地，示例性实施例认识并且考虑到期望具有包括夹具可以被可移动地紧固到其上的可移动平台的支撑系统。以此方式，支撑系统可以允许装配线根据需要扩展或减小大小。进一步地，这种类型的支撑系统可以提供说明飞行器设计变化、制造位置变化、飞行器生产率变化或其它类型的变化所需要的灵活性。
[0041]然而，示例性实施例还认识并且考虑到移动支撑系统可能引起由支撑系统保持的部件的位置从这些部件的期望位置偏离。在某些情况下，在制造过程期间执行特定操作可以引起由支撑系统支撑的部件的不期望的移动。
[0042]因此，示例性实施例认识并且考虑到具有自动选择的连接点并在装配期间监测连接点可能是期望的。因此，示例性实施例可以包括计算机数字控制或将计算机数字控制(CNC)嵌入自动导引车。
[0043]作为一个示例，支撑系统可以用于保持在工厂中的机翼制造期间以选定配置形成飞行器的机翼的机翼装配。示例性实施例认识并且考虑到可以期望具有能够在制造期间维持机翼装配的选定配置以说明在工作间之间的支撑系统的移动期间从选定配置的任意偏差和基于在制造期间施加到机翼装配的增加的或减小的重力和负载从选定配置的偏差的支撑系统。
[0044]因此，示例性实施例认识并且考虑期望具有能够粗略地、精细地和精确地定位结构上的控制点的支撑系统。例如，支撑系统可以利用自动导引车的较高的负载容量。在两个自动导引车之间可以形成桥以在单个智能展延器(speader)梁上支撑众多点。这种类型的支撑件可以在机翼的尖端处特别有效，在该尖端处负载轻，并且控制点密集。以此方式，可以改善操作的进出。
[0045]进一步地，计量系统可以用于确保由自动导引车和智能展延器梁提供的各种控制点可以用于提供每个控制点的反馈控制。具体地，由智能展延器梁和自动导引车支撑的机翼组件上的每个点可以使用计量系统来监测。自动导引车和智能展延器梁上的连接设备可以被操作以确保被支撑的点在期望位置。
[0046]以此方式，展延器梁和自动导引车可以提供自动连接点位置并且在装配期间监测连接点。进一步地，计量系统可以提供临界数据反馈以确保自动连接点位置的期望准确性。
[0047]在一个示例性示例中，用于计算机数字控制的过程可以被包括在自动导引车中。示例性示例提供灵活性以全局定位零件并且使用控制点处的精细定位系统。以此方式，一个或更多个示例性实施例可以利用自动导引车的能力并且通过计算机数字控制过程提供附加控制。根据下面描述的示例性实施例中的这些和其它特征，自动导引车的数量、大小和重量或其某一组合可以被降低。
[0048]例如，可以使用负载平衡结构，所述负载平衡结构可以以比当仅使用单个自动导引车时轻并且需要较小刚度的方式连接到两个自动导引车。以此方式，存取组件、将工具、人和设备移动至各个位置可以更容易发生。
[0049]现参考附图并且更具体地参考图1，其根据示例性实施例以框图形式示出制造环境的图示说明。在这个示例性示例中，制造环境100可以是产品101可以在其中被制造的环境的示例。产品101可以是由任意数量的零件、部件、子组件、组件或系统组成的物理产品O
[0050]在一个示例性示例中，产品101可以采取飞行器104的机翼102的形式。所装配的机翼102可以是产品101的一个实施方式的示例。在另一些示例性示例中，产品101可以采取某一其它形式，诸如，例如不限于，飞行器104的机身、飞行器104的控制表面、飞行器104的发动机系统、飞行器104本身、船体、卫星、外壳、框架、容器或某一其它类型的产品。
[0051]产品101的制造可以以若干不同方式执行。产品101的制造可以包括执行任意数目的操作。例如，制造过程105可以用于制造产品101。制造过程105可以包括钻孔、打埋头孔、紧固、耦接、密封、涂覆、检查、涂漆、焊接、机械加工、粘合、附加制造过程的任意数量和任意组合或其它合适类型的操作。
[0052]在一个示例性示例中，用于执行制造过程105的制造系统可以采取灵活的制造系统106的形式。灵活的制造系统106可以是制造系统，该制造系统具有改变生产新产品类型的灵活性、改变对产品101的零件执行的操作的顺序的能力、使用多个设备在零件上执行相同操作的能力、处理体积、容量或能力的大比例变化的能力或其某一组合。
[0053]在这个示例性示例中，灵活的制造系统106可以是至少部分自动化的制造系统。在一个示例性示例中，灵活的制造系统106是大体完全自动化的系统，用于在工作表面115上制造广品101。在这个不例中，灵活的制造系统106可以被称为自主灵活的制造系统。
[0054]在一些示例性示例中，制造过程105可以采取装配过程107的形式。装配过程107可以用于装配形成产品101所需要的各种零件、子组件和组件。当制造过程105采取装配过程107的形式时，灵活的制造系统106可以采取灵活的装配系统的形式。
[0055]在这个示例性示例中，灵活的制造系统106可以是可移动和可重新配置的。具体地，灵活的制造系统106可以包括多个设备110，其中每个均可以相对于工作表面115移动到各个位置197。每个位置197可以由相对于工作表面115的位置、取向或两者组成。该位置可以关于二维坐标系或三维坐标系。
[0056]如本文所用的，“可移动的”设备可以意味着该项能够移动或被移动。在某些情