部件制造方法及部件制造系统与流程

本发明涉及部件制造方法及部件制造系统，特别涉及用于制造航空器部件的部件制造方法及部件制造系统，其中，该航空器部件是组合板状构件即蒙皮和细长状构件即框架或桁条制作而成的部件。

背景技术：

机体等航空器部件例如通过利用铆钉将桁条或框架相对于板状构件(蒙皮)联接而一体化来制作。以往，这些构件的组装以如下方式进行：在将蒙皮固定于梯形状夹具的状态下，使由另一定位用夹具定位的框架或桁条与其重合后，通过临时铆钉将框架或桁条临时固定于蒙皮。然后，在临时固定完成并结束了检查后，在事先确定的铆钉联接位置进行铆接。由此，制作出蒙皮、框架及桁条一体化而成的航空器部件。

就航空器的机体而言，由于其截面为圆形状、且圆形状的直径沿着机轴方向变化，因而，涉及多种蒙皮、框架、桁条。因此，需要事先准备多种固定蒙皮的梯形状夹具、和多种框架或桁条的定位用夹具。因此，对于使用夹具来制作航空器部件的方法，存在如下方法：使用机器人进行蒙皮、框架、桁条等构件的定位，对于由机器人定位后的构件，通过铆钉将各构件铆接而一体化。由此，无需准备多种夹具即能够制作航空器部件，能够降低航空器部件的制作准备所需的时间和成本，同时能够减少夹具的保管场所还有更换夹具所需的工时。

下述的专利文献1中，公开了如下技术：为了在翼板上配置桁构件，使用对位孔将桁构件安装于翼板，进一步地，使用位于翼肋端部及翼肋柱(ribpost)上的对位孔将桁间翼肋安装于桁上的翼肋柱。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特表2000－506816号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

对于使用上述机器人进行蒙皮、框架、桁条等构件的定位的方法，本申请发明人研究了使板状构件即蒙皮、和在一个方向上长的细长状构件即框架或蒙皮在规定位置重合的方法。另外，机器人的自动化中，对于相同构件，能够使机器人进行相同动作，而为此，事先通过示教等，对机器人的动作予以规定。但是，实际上，各构件会产生制造误差，因而，为了减少将多个构件一体化而组装部件时产生的组装误差，需要对事先规定的机器人的动作进行校准。

本发明是鉴于这种情形而作出的，其目的在于，提供重合组装两个构件时能够精度良好地将这两个构件对位的部件制造方法及部件制造系统。

用于解决课题的技术方案

本发明第一方面的部件制造方法包括：第一步骤，关于形成于第一构件、且沿着所述第一构件上的第一轴的方向呈列状配置的多个第一定位用孔，算出与所述第一轴的方向平行的第一虚拟线，该第一虚拟线通过所述多个第一定位用孔在与所述第一轴垂直的方向即第二轴的方向上的平均位置；第二步骤，关于形成于与所述第一构件不同的第二构件、且沿着所述第二构件上的第三轴的方向呈列状配置的多个第二定位用孔，算出与所述第三轴的方向平行的第二虚拟线，该第二虚拟线通过所述多个第二定位用孔在与所述第三轴垂直的方向即第四轴的方向上的平均位置；第三步骤，以所述第一虚拟线及所述第二虚拟线一致的方式使所述第一构件与所述第二构件重合。

根据该结构，关于沿着第一构件上的第一轴的方向呈列状配置的多个第一定位用孔，算出通过这多个第一定位用孔在与第一轴垂直的方向即第二轴的方向上的平均位置的第一虚拟线，关于沿着第二构件上的第三轴的方向呈列状配置的多个第二定位用孔，算出通过这多个第二定位用孔在与第三轴垂直的方向即第四轴的方向上的平均位置的第二虚拟线。然后，以第一虚拟线及第二虚拟线一致的方式使第一构件与第二构件重合，由此，能够以第一定位用孔与第二定位用孔之间的位置偏移最少的状态使第一构件与第二构件重合。

在上述第一方面中，也可以是，所述第一步骤具有如下步骤：检测所述多个第一定位用孔的位置；基于检测到的所述多个第一定位用孔的位置，算出所述多个第一定位用孔在所述第二轴的方向上的平均位置；算出通过所述第一定位用孔的所述平均位置的所述第一虚拟线；所述第二步骤具有如下步骤：检测所述多个第二定位用孔的位置；基于检测到的所述多个第二定位用孔的位置，算出所述多个第二定位用孔在所述第四轴的方向上的平均位置；算出通过所述第二定位用孔的所述平均位置的所述第二虚拟线。

根据该结构，关于沿着第一构件上的第一轴的方向呈列状配置的多个第一定位用孔，算出这多个第一定位用孔在与第一轴垂直的方向即第二轴的方向上的平均位置，关于沿着第二构件上的第三轴的方向呈列状配置的多个第二定位用孔，算出这多个第二定位用孔在与第三轴垂直的方向即第四轴的方向上的平均位置。然后，算出通过这些平均位置的、与第一定位用孔相关的第一虚拟线和与第二定位用孔相关的第二虚拟线。之后，以第一虚拟线及第二虚拟线一致的方式使第一构件与第二构件重合，由此，能够以第一定位用孔与第二定位用孔之间的位置偏移最少的状态使第一构件与第二构件重合。

本发明第二方面的部件制造系统具备相对第一构件安装第二构件的安装用机器人，所述安装用机器人具有控制所述安装用机器人的控制部，所述控制部具有：虚拟线算出部，其关于形成于第一构件、且沿着所述第一构件上的第一轴的方向呈列状配置的多个第一定位用孔，算出与所述第一轴的方向平行的第一虚拟线，并且，关于形成于与所述第一构件不同的第二构件、且沿着所述第二构件上的第三轴的方向呈列状配置的多个第二定位用孔，算出与所述第三轴的方向平行的第二虚拟线，其中，所述第一虚拟线通过所述多个第一定位用孔在与所述第一轴垂直的方向即第二轴的方向上的平均位置，所述第二虚拟线通过所述多个第二定位用孔在与所述第三轴垂直的方向即第四轴的方向上的平均位置；驱动控制部，其驱动所述安装用机器人，以所述第一虚拟线及所述第二虚拟线一致的方式使所述第一构件与所述第二构件重合。

在上述第二方面中，也可以是，具备检测用机器人，该检测用机器人检测所述多个第一定位用孔的位置并检测所述多个第二定位用孔的位置，所述安装用机器人的所述控制部还具有：平均算出部，其基于检测到的所述多个第一定位用孔的位置，算出所述多个第一定位用孔在所述第二轴的方向上的平均位置，并且，基于检测到的所述多个第二定位用孔的位置，算出所述多个第二定位用孔在所述第四轴的方向上的平均位置。

发明效果

根据本发明，在将两个构件重合进行组装时，能够以第一构件上的第一定位用孔与第二构件上的第二定位用孔之间的位置偏移最少的状态精度良好地将这两个构件对位。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的航空器部件制造系统的框图；

图2是表示本发明一实施方式的航空器部件制造系统的检测用机器人和蒙皮的概略图；

图3是表示本发明一实施方式的航空器部件制造系统的检测用机器人和框架的概略图；

图4是表示本发明一实施方式的航空器部件制造系统的安装用机器人和蒙皮、框架及桁条的概略图；

图5是表示框架及小孔的主视图；

图6是表示蒙皮上的小孔和第一虚拟线、以及框架或桁条上的小孔和第二虚拟线的概略图；

图7是表示使用了本发明一实施方式的航空器部件制造系统的航空器部件制造方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

本发明一实施方式的航空器部件制造系统1在使多个构件重合的情况下，在以形成于各构件上的多个小孔(keyhole)为基准进行对位时，能够精度良好地使这多个构件重合。这里，航空器部件指的是，例如，航空器的机体、或主翼等。以下，针对如下情况进行说明：在制造航空器的机体时，将板状构件即蒙皮、和细长状构件即框架或桁条组合。另外，小孔指的是，定位用孔的一例，其是贯通形成于构件的通孔。小孔能够用于构件安装时的定位，另外，也能够插通临时铆钉。

就蒙皮而言，其相对于航空器的机轴方向垂直剖切的截面具有圆弧形状。框架是沿着蒙皮的圆周配置的构件，为圆弧形状而具有曲率。桁条是相对于蒙皮、且相对于航空器的机轴方向平行配置的构件，其是直线状的构件。相对于蒙皮安装框架或桁条，由此制作机体等航空器部件。这时，能够基于形成于蒙皮上的小孔和形成于框架或桁条上的小孔，进行相对蒙皮安装框架或桁条时的定位。另外，在形成于蒙皮上的小孔和形成于框架或桁条上的小孔插通临时铆钉进行联接，从而能够使蒙皮和框架或桁条一体化。

如图1所示，航空器部件制造系统1具备：检测形成于构件上的小孔60的检测用机器人2；相对一构件安装另一构件的安装用机器人3等。

如图2及图3所示，检测用机器人2具备臂4，在臂4安装有摄像头5。检测用机器人2由控制部6控制。控制部6的动作通过执行预记录的程序，由cpu等硬件资源实现。

如图1所示，检测用机器人2的控制部6具有驱动控制部7、存储器8等。

驱动控制部7基于存储器8中记录的与形成于构件(蒙皮51、框架52或桁条53)上的小孔60的位置相关的数据，驱动检测用机器人2的臂4，使安装于臂4上的摄像头5向小孔60的附近移动。摄像头5拍摄形成于蒙皮51、框架52或桁条53上的小孔60。驱动控制部7驱动检测用机器人2的臂4，在结束了一个小孔60的拍摄时，使摄像头5向相邻的小孔60移动，进行移动目标的小孔60的拍摄。重复该动作，拍摄形成于蒙皮51、框架52或桁条53上的多个小孔60。

由摄像头5取得的拍摄数据向安装用机器人3的控制部11发送。

如图4所示，安装用机器人3具备臂9，在臂9的前端，安装有把持构件的把持部(手)10。安装用机器人3由控制部11控制。控制部11的动作通过执行预记录的程序，由cpu等硬件资源实现。

如图1所示，安装用机器人3的控制部11具有位置算出部12、平均算出部13、虚拟线算出部14、安装位置确定部15、驱动控制部16等。

位置算出部12从摄像头5接收拍摄数据。位置算出部12基于摄像头5对小孔60的拍摄结果，算出各小孔60的位置坐标。小孔60的位置坐标是针对形成于蒙皮51上的小孔60和形成于框架52或桁条53的小孔60双方被算出的。

平均算出部13对于沿y轴方向配置成一列的多个小孔60，基于多个小孔60的位置坐标，算出这多个小孔60在与y轴方向垂直的方向即x轴方向上的平均位置。与多个小孔60相关的x轴方向的平均位置是针对形成于蒙皮51上的小孔60和形成于框架52或桁条53的小孔60双方被算出的。

如图6所示，虚拟线算出部14算出通过由平均算出部13算出的多个小孔60的平均位置、且平行于y轴的虚拟线。虚拟线是针对形成于蒙皮51上的小孔60和形成于框架52或桁条53的小孔60双方被算出的。与形成于蒙皮51上的小孔60相关的虚拟线作为第一虚拟线被算出，与形成于框架52或桁条53的小孔60相关的虚拟线作为第二虚拟线被算出。

如图6所示，安装位置确定部15以由虚拟线算出部14算出的第一虚拟线与第二虚拟线重合的方式确定将蒙皮51与框架52或桁条53安装的位置。经安装位置确定部15确定的安装位置以坐标数据的形式被算出。由于经安装位置确定部15确定的安装位置是基于通过形成于蒙皮51的小孔60的x轴方向的平均位置的第一虚拟线、和通过形成于框架52或桁条53的小孔60的x轴方向的平均位置的第二虚拟线的位置，故而，在使框架52或桁条53相对于蒙皮51重合时，能够将小孔60的制造误差对位置偏移的影响抑制在最小限度。

驱动控制部16基于经安装位置确定部15确定的安装位置相关的数据，驱动安装用机器人3的臂9，使框架52或桁条53向经确定的安装位置移动。其结果，通过安装用机器人3，将框架52或桁条53相对于蒙皮51重合。

接着，参照图7，对使用了本实施方式的航空器部件制造系统1的航空器部件制造方法进行说明。

首先，如图2所示，检测用机器人2利用摄像头5，拍摄形成于蒙皮51上的小孔60的位置(步骤s11)。多个小孔60呈列状配置，且相邻的小孔60彼此空开间隔地配置，因而，检测用机器人2优选逐个拍摄小孔60。需要说明的是，本发明不限于该例，也可以是，同时拍摄两个以上的小孔60。

另外，关于与蒙皮51重合的框架52或桁条53也是，如图3所示，检测用机器人2拍摄形成于框架52或桁条53上的小孔60的位置(步骤s21)。该情况下也是，检测用机器人2既可以逐个拍摄小孔60，也可以同时拍摄两个以上的小孔60。

需要说明的是，检测用机器人2在拍摄各小孔60时，取得与小孔60的位置相关的数据(例如，通过示教教导的数据、或各构件的cad数据)，检测用机器人2基于所取得的数据，向各构件上的小孔60相对应的位置、即实际上小孔60附近的位置移动。

接着，安装用机器人3的控制部11基于摄像头5对小孔60的拍摄结果，算出各小孔60的位置坐标(步骤s12、s22)。将与配置于蒙皮51的细长状框架52或桁条53的长度方向平行的轴方向设为y1轴方向，将与y1轴方向垂直的轴方向设为x1轴方向(参照图2)，此时，形成于蒙皮51上的小孔60的位置坐标由x1坐标及y1坐标构成。框架52由于以长度方向为与机轴方向垂直的方向的方式配置，因而，在安装蒙皮51和框架52时，y1轴是与机轴方向垂直的方向。另一方面，桁条53由于以长度方向为与机轴方向平行的方向的方式配置，因而，在安装蒙皮51和桁条53时，y1轴是与机轴方向平行的方向。蒙皮51上的多个小孔60沿着根据安装于蒙皮51的框架52或桁条53的长度方向确定的y1轴方向呈列状配置。

如图5所示，将与细长状框架52或桁条53的长度方向平行的轴方向设为y2轴方向，将与y2轴方向垂直的轴方向设为x2轴方向，这时，形成于一个框架52或桁条53上的小孔60的位置坐标由x2坐标及y2坐标构成。框架52或桁条53上的多个小孔60沿着y2轴方向呈列状配置。

接着，基于形成于蒙皮51上的多个小孔60的位置坐标，算出在蒙皮51上配置成一列的多个小孔60的x1轴方向的平均位置x1avg(步骤s13)。另外，基于形成于框架52上或桁条53上的多个小孔60的位置坐标，算出在框架52上或桁条53上配置成一列的多个小孔60的x轴方向的平均位置x2avg(步骤s23)。

然后，算出通过形成于蒙皮51上的多个小孔60的平均位置x1avg、且与蒙皮51上的y1轴平行的第一虚拟线(步骤s14)。另外，算出通过形成于框架52上或桁条53上的多个小孔60的平均位置x2avg、且与框架52上或桁条53上的y2轴平行的第二虚拟线(步骤s24)。

之后，如图4所示，安装用机器人3相对于蒙皮51安装框架52或桁条53。

这时，首先，安装用机器人3通过由示教教导的数据、或各构件的cad数据，取得相对蒙皮51安装框架52或桁条53的位置附近的位置。安装用机器人3把持框架52或桁条53，同时基于所取得的数据，使框架52或桁条53向构件的安装位置附近的位置移动。

在蒙皮51、框架52及桁条53上形成有定位用的小孔60。由于框架52或桁条53是细长状构件，因而，在框架52或桁条53呈列状地配置多个小孔60，使这多个小孔60对应于在蒙皮51上配置的多个小孔60。

本实施方式中，通过取得蒙皮51上的第一虚拟线、和框架52上或桁条53上的第二虚拟线，来确定安装位置。

各小孔60与各构件上所设计的位置不同，产生制造误差。因此，在以通过某任意一个小孔60的中心的方式设定安装位置的基准线的情况下，基于该小孔60的制造误差，将产生位置偏移。

因此，本实施方式中，如图6所示，以基于多个小孔60算出的蒙皮上的第一虚拟线与框架52上或桁条53上的第二虚拟线重合的方式确定构件的安装位置(步骤s5)。

然后，安装用机器人3基于与所确定的安装位置相关的数据，使框架52或桁条53向所确定的安装位置移动，使框架52或桁条53相对于蒙皮51重合(步骤s6)。由于所确定的安装位置是基于通过形成于蒙皮51上的小孔60的x1轴方向的平均位置的第一虚拟线、和通过形成于框架52或桁条53上的小孔60的x2轴方向的平均位置的第二虚拟线的位置，故而，在使框架52或桁条53相对于蒙皮51重合时，能够将小孔60的制造误差对位置偏移的影响抑制到最小限度。另外，由于小孔60彼此的重合面积最大，故而，在将铆钉插通于小孔60时，不易产生不良情况。

接着，铆接用机器人(未图示。)将临时铆钉插通于重合后的蒙皮51与框架52或桁条53的小孔60，通过临时铆钉将蒙皮51和框架52或桁条53联接(步骤s7)。这时，优选地，从位于安装于臂前端的手的定位误差少的位置的小孔60进行临时铆钉的铆接。如果位于安装于臂前端的手的定位误差少的位置的小孔60是蒙皮51的y1轴方向的中间位置，则是蒙皮51的刚性高的位置，故而，容易将构件彼此可靠地联接。另外，由于开始铆接临时铆钉的小孔60位于安装于臂前端的手的定位误差少的位置，因而，能够将最先被铆接的临时铆钉在误差少的准确位置进行铆接。

使用上述的检测用机器人2、安装用机器人3进行蒙皮51、框架52、桁条53等构件的定位的方法中，使形成于蒙皮51上的小孔60与形成于框架52或桁条53的小孔60一致后，对两者铆接临时铆钉。这时，由于框架52或桁条53是在一个方向上长的细长状构件，因而，多个小孔60配置为列状，与此对应地，蒙皮51上的多个小孔60也配置为列状。由于多个小孔60在以呈列状配置的方式形成时具有制造误差，因而，难以将多个小孔60准确地配置在一直线上。

因此，使蒙皮51与框架52或桁条53重合后，这时，存在形成于蒙皮51上的小孔60与形成于框架52或桁条53上的小孔60不完全一致的问题。因此，在使蒙皮51与框架52或桁条53重合时，优选地，以尽可能不影响铆接的方式对各构件进行定位。

根据本实施方式，构件的安装位置是基于通过形成于蒙皮51上的多个小孔60的x1轴方向的平均位置的第一虚拟线、和通过形成于框架52或桁条53的多个小孔60的x2轴方向的平均位置的第二虚拟线的位置，故而，在使框架52或桁条53相对于蒙皮51重合时，能够将小孔60的制造误差对位置偏移的影响抑制到最小限度。与基于呈列状配置的多个小孔60之中一个小孔60进行框架52或桁条53相对蒙皮51的安装的情况相比，能够使蒙皮51与框架52或桁条53精度良好地重合。另外，由于小孔60彼此的重合面积最大，故而，在将铆钉插通于小孔60时，不易产生不良情况。

标记说明

1：航空器部件制造系统

2：检测用机器人

3：安装用机器人

4：臂

5：摄像头

6：控制部

7：驱动控制部

8：存储器

9：臂

11：控制部

12：位置算出部

13：平均算出部

14：虚拟线算出部

15：安装位置确定部

16：驱动控制部

51：蒙皮

52：框架

53：桁条