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技術 航空機構造体製造装置

出願人 三菱重工業株式会社
発明者 山根茂巳小南金洋
出願日 2009年2月27日 (11年9ヶ月経過) 出願番号 2009-047305
公開日 2010年9月16日 (10年3ヶ月経過) 公開番号 2010-201986
状態 特許登録済
技術分野 飛行船・気球・飛行機 航空機用地上設備
主要キーワード 中間スライド 水平方向回転軸 航空機構造物 方向回転軸 航空機構造体 軸スライド機構 骨格構造体 軸方向相対位置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

本発明の目的は、短時間に高精度の位置決めを可能とする航空機構造体製造装置及び航空機構造体製造方法を提供することである。

解決手段

第1昇降スタンド30Aは、位置決め対象物6の部位61を支持する第1支持ユニットと、第1支持ユニットを鉛直方向に駆動するサーボ装置を備える。第2昇降スタンド30Aは、位置決め対象物6の部位62を支持する第2支持ユニットと、第2支持ユニットを鉛直方向に駆動するサーボ装置を備える。第3昇降スタンド30Bは、位置決め対象物6の部位69を支持する第3支持ユニットと、第3支持ユニットを鉛直方向に駆動するサーボ装置を備える。第4昇降スタンド30Cは、位置決め対象物6の部位70を支持する第4支持ユニットと、第4支持ユニットを鉛直方向に駆動するサーボ装置を備える。

概要

背景

特許文献1及び2は、航空機主翼組立方法を開示している。主翼の組立工程において、骨格構造体翼パネルを取り付けるため、翼パネルを高精度に位置決めする必要がある。工数削減のため、翼パネルを短時間で位置決めすることが望まれる。

概要

本発明の目的は、短時間に高精度の位置決めを可能とする航空機構造体製造装置及び航空機構造体製造方法を提供することである。第1昇降スタンド30Aは、位置決め対象物6の部位61を支持する第1支持ユニットと、第1支持ユニットを鉛直方向に駆動するサーボ装置を備える。第2昇降スタンド30Aは、位置決め対象物6の部位62を支持する第2支持ユニットと、第2支持ユニットを鉛直方向に駆動するサーボ装置を備える。第3昇降スタンド30Bは、位置決め対象物6の部位69を支持する第3支持ユニットと、第3支持ユニットを鉛直方向に駆動するサーボ装置を備える。第4昇降スタンド30Cは、位置決め対象物6の部位70を支持する第4支持ユニットと、第4支持ユニットを鉛直方向に駆動するサーボ装置を備える。

目的

本発明の目的は、短時間に高精度の位置決めを可能とする航空機構造体製造装置及び航空機構造体製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
3件

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請求項1

位置決め対象物の第1部位を支持する第1支持ユニットと、前記位置決め対象物の第2部位を支持する第2支持ユニットと、前記位置決め対象物の第3部位を支持する第3支持ユニットと、前記位置決め対象物の第4部位を支持する第4支持ユニットと、サーボ装置群と、前記サーボ装置群を制御する制御装置とを具備し、前記サーボ装置群は、前記第1支持ユニットを鉛直方向に駆動する鉛直軸第1サーボ装置と、前記第2支持ユニットを前記鉛直方向に駆動する鉛直軸第2サーボ装置と、前記第3支持ユニットを前記鉛直方向に駆動する鉛直軸第3サーボ装置と、前記第4支持ユニットを前記鉛直方向に駆動する鉛直軸第4サーボ装置とを含む航空機構造体製造装置

請求項2

前記位置決め対象物は航空機構造体の部品を支持する治具であり、前記サーボ装置群は、前記第1支持ユニットを第1水平方向に駆動する第1水平軸第1サーボ装置と、前記第1支持ユニットを前記第1水平方向に垂直な第2水平方向に駆動する第2水平軸第1サーボ装置と、前記第2支持ユニットを前記第1水平方向に駆動する第1水平軸第2サーボ装置と、前記第2支持ユニットを前記第2水平方向に駆動する第2水平軸第2サーボ装置と、前記第3支持ユニットを前記第1水平方向に駆動する第1水平軸第3サーボ装置とを含み、前記第1支持ユニット及び前記第1部位の間に、前記鉛直方向に平行な第1回転軸と、第1の2軸ジンバルとが設けられ、前記第2支持ユニット及び前記第2部位の間に、前記鉛直方向に平行な第2回転軸と、第2の2軸ジンバルとが設けられ、前記第3支持ユニット及び前記第3部位の間に、前記鉛直方向に平行な第3回転軸と、第3の2軸ジンバルと、1軸スライド機構とが設けられ、前記第4支持ユニット及び前記第4部位の間に、前記鉛直方向に平行な第4回転軸と、第4の2軸ジンバルと、2軸スライド機構とが設けられる請求項1の航空機構造体製造装置。

請求項3

前記位置決め対象物は、前記第1乃至第4の2軸ジンバルと、前記1軸スライド機構と、前記2軸スライド機構とを備え、前記第1の2軸ジンバルは、前記第1部位に取り付けられた第1ジンバル基部と、直交する2軸まわりにそれぞれ揺動するように前記第1ジンバル基部に支持された第1揺動体とを備え、前記第1揺動体に形成された穴に配置される第1ピンと前記第1揺動体が載せられる第1受け座とが前記第1支持ユニットに設けられ、前記第1ピン及び前記第1揺動体は前記第1回転軸を形成し、前記第2の2軸ジンバルは、前記第2部位に取り付けられた第2ジンバル基部と、直交する2軸まわりにそれぞれ揺動するように前記第2ジンバル基部に支持された第2揺動体とを備え、前記第2揺動体に形成された穴に配置される第2ピンと前記第2揺動体が載せられる第2受け座とが前記第2支持ユニットに設けられ、前記第2ピン及び前記第2揺動体は前記第2回転軸を形成し、前記1軸スライド機構は、前記第3部位に取り付けられた第1スライド基部と、前記第1スライド基部に対してスライドする第1スライド体とを備え、前記第3の2軸ジンバルは、前記第1スライド体に取り付けられた第3ジンバル基部と、直交する2軸まわりにそれぞれ揺動するように前記第3ジンバル基部に支持された第3揺動体とを備え、前記第3揺動体に形成された穴に配置される第3ピンと前記第3揺動体が載せられる第3受け座とが前記第3支持ユニットに設けられ、前記第3ピン及び前記第3揺動体は前記第3回転軸を形成し、前記2軸スライド機構は、前記第4部位に取り付けられた第2スライド基部と、前記第2スライド基部に対して第1スライド方向にスライドするスライド中間体と、前記スライド中間体に対して前記第1スライド方向に垂直な第2スライド方向にスライドする第2スライド体とを備え、前記第4の2軸ジンバルは、前記第2スライド体に取り付けられた第4ジンバル基部と、直交する2軸まわりにそれぞれ揺動するように前記第4ジンバル基部に支持された第4揺動体とを備え、前記第4揺動体に形成された穴に配置される第4ピンと前記第4揺動体が載せられる第4受け座とが前記第4支持ユニットに設けられ、前記第4ピン及び前記第4揺動体は前記第4回転軸を形成する請求項2の航空機構造体製造装置。

請求項4

前記1軸スライド機構は、前記第1スライド基部と前記第1スライド体の相対位置をスライドセンター位置に戻す第1引張ばねを備え、前記2軸スライド機構は、前記第2スライド基部と前記中間スライド体の相対位置をスライドセンター位置に戻す第2引張ばねと、前記中間スライド体と前記第2スライド体の相対位置をスライドセンター位置に戻す第3引張ばねとを備える請求項3の航空機構造体製造装置。

請求項5

前記部品が取り付けられるべき前記航空機構造体の取り付け対象部分を支持するメジャー治具を更に具備し、前記制御装置は、前記位置決め対象物が前記取り付け対象部分に対して固定された回転中心をとおり前記鉛直方向に平行な鉛直方向回転軸まわりに回転するように前記サーボ装置群を制御し、前記位置決め対象物が前記回転中心をとおり前記第1水平方向に平行な第1水平方向回転軸まわりに回転するように前記サーボ装置群を制御し、前記位置決め対象物が前記回転中心をとおり前記第2水平方向に平行な第2水平方向回転軸まわりに回転するように前記サーボ装置群を制御する請求項2乃至4のいずれかに記載の航空機構造体製造装置。

請求項6

前記制御装置は、前記サーボ装置群のストロークを制限するストローク制限データを記憶する記憶部を備え、前記制御装置は、前記ストローク制限データに基づいて前記サーボ装置群を制御する請求項1乃至5のいずれかに記載の航空機構造体製造装置。

請求項7

前記制御装置は、オペレータが指定した前記位置決め対象物の運動が前記ストローク制限データに抵触する場合、前記サーボ装置群の全てに定点保持を実行させる請求項6の航空機構造体製造装置。

請求項8

サーボ装置群が第1乃至第4支持ユニットの鉛直方向の位置決めを独立に実行するステップを具備し、前記第1第4支持ユニットは、位置決め対象物の第1乃至第4部位をそれぞれ支持する航空機構造体製造方法。

技術分野

0001

本発明は、航空機の製造技術に関する。

背景技術

0002

特許文献1及び2は、航空機の主翼組立方法を開示している。主翼の組立工程において、骨格構造体翼パネルを取り付けるため、翼パネルを高精度に位置決めする必要がある。工数削減のため、翼パネルを短時間で位置決めすることが望まれる。

先行技術

0003

特許第4128626号公報
特開2008−7114号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明の目的は、短時間に高精度の位置決めを可能とする航空機構造体製造装置及び航空機構造体製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0005

以下に、(発明を実施するための形態)で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、(特許請求の範囲)の記載と(発明を実施するための形態)との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、(特許請求の範囲)に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

0006

本発明による航空機構造物製造装置(1)は、位置決め対象物(6)の第1部位を支持する第1支持ユニット(34A、33C)と、前記位置決め対象物の第2部位を支持する第2支持ユニット(34A、33C)と、前記位置決め対象物の第3部位を支持する第3支持ユニット(33B、33C)と、前記位置決め対象物の第4部位を支持する第4支持ユニット(33C)と、サーボ装置群(41A、41B、42A〜42C、43A)と、前記サーボ装置群を制御する制御装置(50)とを具備する。前記サーボ装置群は、前記第1支持ユニットを鉛直方向(Z軸方向)に駆動する鉛直軸第1サーボ装置(42A、42C)と、前記第2支持ユニットを前記鉛直方向に駆動する鉛直軸第2サーボ装置(42A、42C)と、前記第3支持ユニットを前記鉛直方向に駆動する鉛直軸第3サーボ装置(42B、42C)と、前記第4支持ユニットを前記鉛直方向に駆動する鉛直軸第4サーボ装置(42C)とを含む。

0007

したがって、位置決め対象物(6)の位置決めが複数のサーボ装置(42A〜42C)により短時間で高精度に実行される。本発明による航空機構造物製造装置(1)を用いることで、位置決め対象物(6)の位置決めがクレーンを用いる場合に比較して短時間化され高精度化される。

0008

前記位置決め対象物は航空機構造体の部品(103)を支持する治具である。前記サーボ装置群は、前記第1支持ユニットを第1水平方向(Y軸方向)に駆動する第1水平軸第1サーボ装置(41A)と、前記第1支持ユニットを前記第1水平方向に垂直な第2水平方向(X軸方向)に駆動する第2水平軸第1サーボ装置(43A)と、前記第2支持ユニットを前記第1水平方向に駆動する第1水平軸第2サーボ装置(41A)と、前記第2支持ユニットを前記第2水平方向に駆動する第2水平軸第2サーボ装置(43A)と、前記第3支持ユニットを前記第1水平方向に駆動する第1水平軸第3サーボ装置(41B)とを含む。前記第1支持ユニット及び前記第1部位の間に、前記鉛直方向に平行な第1回転軸(79A、37A)と、第1の2軸ジンバル(76A)とが設けられる。前記第2支持ユニット及び前記第2部位の間に、前記鉛直方向に平行な第2回転軸(79A、37A)と、第2の2軸ジンバル(76A)とが設けられる。前記第3支持ユニット及び前記第3部位の間に、前記鉛直方向に平行な第3回転軸(79B、37B)と、第3の2軸ジンバル(76B)と、1軸スライド機構(87)とが設けられる。前記第4支持ユニット及び前記第4部位の間に、前記鉛直方向に平行な第4回転軸(79C、37C)と、第4の2軸ジンバル(76C)と、2軸スライド機構(88)とが設けられる。

0009

したがって、位置決め対象物(6)の鉛直方向の平行移動、第1水平方向の平行移動、第2水平方向の平行移動、鉛直方向に平行な回転軸まわりの回転、第1水平方向に平行な回転軸まわりの回転、及び第2水平方向に平行な回転軸まわりの回転が可能である。

0010

前記位置決め対象物は、前記第1乃至第4の2軸ジンバルと、前記1軸スライド機構と、前記2軸スライド機構とを備える。前記第1の2軸ジンバルは、前記第1部位に取り付けられた第1ジンバル基部(77A)と、直交する2軸(R1、S1)まわりにそれぞれ揺動するように前記第1ジンバル基部に支持された第1揺動体(79A)とを備える。前記第1揺動体に形成された穴(80)に配置される第1ピン(37A)と前記第1揺動体が載せられる第1受け座(36A)とが前記第1支持ユニットに設けられる。前記第1ピン及び前記第1揺動体は前記第1回転軸を形成する。前記第2の2軸ジンバルは、前記第2部位に取り付けられた第2ジンバル基部(77A)と、直交する2軸(R1、S1)まわりにそれぞれ揺動するように前記第2ジンバル基部に支持された第2揺動体(79A)とを備える。前記第2揺動体に形成された穴(80)に配置される第2ピン(37A)と前記第2揺動体が載せられる第2受け座(36A)とが前記第2支持ユニットに設けられる。前記第2ピン及び前記第2揺動体は前記第2回転軸を形成する。前記1軸スライド機構は、前記第3部位に取り付けられた第1スライド基部(75B)と、前記第1スライド基部に対してスライドする第1スライド体(82B)とを備える。前記第3の2軸ジンバル(76B)は、前記第1スライド体に取り付けられた第3ジンバル基部(77B)と、直交する2軸(R2、S2)まわりにそれぞれ揺動するように前記第3ジンバル基部に支持された第3揺動体(79B)とを備える。前記第3揺動体に形成された穴に配置される第3ピン(37B)と前記第3揺動体が載せられる第3受け座(36B)とが前記第3支持ユニットに設けられる。前記第3ピン及び前記第3揺動体は前記第3回転軸を形成する。前記2軸スライド機構は、前記第4部位に取り付けられた第2スライド基部(75C)と、前記第2スライド基部に対して第1スライド方向にスライドするスライド中間体(82C)と、前記スライド中間体に対して前記第1スライド方向に垂直な第2スライド方向にスライドする第2スライド体(83C)とを備える。前記第4の2軸ジンバルは、前記第2スライド体に取り付けられた第4ジンバル基部(77C)と、直交する2軸(R3、S3)まわりにそれぞれ揺動するように前記第4ジンバル基部に支持された第4揺動体(79C)とを備える。前記第4揺動体に形成された穴に配置される第4ピン(37C)と前記第4揺動体が載せられる第4受け座(36C)とが前記第4支持ユニットに設けられる。 前記第4ピン及び前記第4揺動体は前記第4回転軸を形成する。

0011

したがって、位置決め対象物(6)は支持ユニット(34A、33B、33C)から分離可能である。位置決め対象物(6)の種類によっては、位置決め対象物(6)を回転させる必要がない場合がある。そのため、位置決め対象物(6)が位置決め対象物(6)の回転に必要な2軸ジンバル(76A〜76C)、1軸スライド機構(87)、及び、2軸スライド機構(88)を備えることは合理的である。

0012

前記1軸スライド機構は、前記第1スライド基部と前記第1スライド体の相対位置をスライドセンター位置に戻す第1引張ばね(84)を備える。前記2軸スライド機構は、前記第2スライド基部と前記中間スライド体の相対位置をスライドセンター位置に戻す第2引張ばね(84)と、前記中間スライド体と前記第2スライド体の相対位置をスライドセンター位置に戻す第3引張ばね(85)とを備える。

0013

したがって、位置決め対象物(6)をAGV(90)から第1乃至第4支持ユニット(34A、33B、33C)に受け渡すことが容易である。

0014

航空機構造体製造装置(1)は、前記部品が取り付けられるべき前記航空機構造体の取り付け対象部分(100)を支持するメジャー治具(2)を更に具備する。前記制御装置は、前記位置決め対象物が前記取り付け対象部分に対して固定された回転中心(300)をとおり前記鉛直方向に平行な鉛直方向回転軸(300C)まわりに回転するように前記サーボ装置群を制御し、前記位置決め対象物が前記回転中心をとおり前記第1水平方向に平行な第1水平方向回転軸(300B)まわりに回転するように前記サーボ装置群を制御し、前記位置決め対象物が前記回転中心をとおり前記第2水平方向に平行な第2水平方向回転軸(300A)まわりに回転するように前記サーボ装置群を制御する。

0015

部品(103)を支持する位置決め対象物(6)の回転中心(300)が取り付け対象部分(100)に対して固定されているため、部品(103)を取り付け対象部分(100)に取り付けるための位置合わせが容易である。

0016

前記制御装置は、前記サーボ装置群のストロークを制限するストローク制限データ(55)を記憶する記憶部(53)を備える。前記制御装置は、前記ストローク制限データに基づいて前記サーボ装置群を制御する。

0017

したがって、ストローク制限データ(55)を変更することで、位置決め対象物(6)の種類に応じた制御が可能である。

0018

前記制御装置は、オペレータが指定した前記位置決め対象物の運動が前記ストローク制限データに抵触する場合、前記サーボ装置群の全てに定点保持を実行させる。

0019

したがって、位置決め対象物(6)がオペレータの意図しない運動をすることが防がれる。

0020

本発明による航空機構造体製造方法は、サーボ装置群(41A、41B、42A〜42C、43A)が第1乃至第4支持ユニット(34A、33B、33C)の鉛直方向の位置決めを独立に実行するステップを具備する。前記第1第4支持ユニットは、位置決め対象物(6)の第1乃至第4部位をそれぞれ支持する。

0021

したがって、位置決め対象物(6)の位置決めが複数のサーボ装置(42A〜42C)により短時間で高精度に実行される。

発明の効果

0022

本発明によれば、短時間に高精度の位置決めを可能とする航空機構造体製造装置及び航空機構造体製造方法が提供される。

図面の簡単な説明

0023

図1は、本発明の第1の実施形態に係る航空機構造体製造装置の正面図である。
図2は、航空機構造体製造装置が備えるNC位置決め装置及びドーリーの上面図である。
図3は、回転中心と回転中心をとおる3つの回転軸を示す。
図4は、NC位置決め装置が備える昇降スタンドの斜視図である。
図5は、NC位置決め装置が備える他の昇降スタンドの斜視図である。
図6は、NC位置決め装置が備える他の昇降スタンドの斜視図である。
図7は、ドーリーが備える脚ユニットの斜視図である。
図8は、ドーリーが備える他の脚ユニットの斜視図である。
図9は、ドーリーが備える他の脚ユニットの斜視図である。
図10は、脚ユニットに設けられる引張ばねを示す。
図11は、脚ユニットに設けられる他の引張ばねを示す。
図12は、昇降スタンドと脚ユニットの係合状態を示す。
図13は、NC位置決め装置が備える制御装置のブロック図である。
図14は、制御装置が実行する処理を説明する説明図である。

実施例

0024

添付図面を参照して、本発明による航空機構造体製造装置及び航空機構造体製造方法を実施するための形態を以下に説明する。

0025

(第1の実施形態)
図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る航空機構造体製造装置1を説明する。航空機構造体製造装置1は、メジャー治具2と、NC(Numerical Control)位置決め装置3と、ドーリー6を備える。メジャー治具2は、床200に固定され、主翼骨格構造100を固定的に支持する。主翼骨格構造100の位置及び姿勢は床200に対して固定される。主翼骨格構造100は、リブ101と、上側パネル102と、前縁スパー104と、後縁スパー105を備える。上側パネル102は主翼の上面を形成する。床200に対して固定されたX、Y、Z直交座標系が定義されている。X軸方向は、第1水平方向である。Y軸方向は、第1水平方向に垂直な第2水平方向である。Z軸方向は、鉛直方向である。ドーリー6は、主翼骨格構造100に取り付けられるべき下側パネル103を支持する治具である。下側パネル103は主翼の下面を形成する。ドーリー6は、AGV(Automated Guided Vehicle)90によって搬送され、NC位置決め装置3に受け渡される。NC位置決め装置3は、並進3軸及び回転3軸についてのドーリー6の位置決めを数値情報に基づいて実行する。NC位置決め装置3は、仮想的な回転中心300を通る回転軸まわりにドーリー6を回転する。回転中心300は、床200に対して固定され、したがって、主翼骨格構造100に対して固定されている。回転中心300の位置は、例えば、後縁スパー105に形成された基準穴の位置に一致する。

0026

図2を参照して、ドーリー6は、下側パネル103が載置されるドーリー本体60を備える。ドーリー本体60に対して固定されたR、S、T直交座標系が定義される。ドーリー本体60は、胴体側60aと、翼端側60bと、前縁側60cと、後縁側60dを備える。胴体側60a及び翼端側60bは、ドーリー本体60のR軸方向の両側にそれぞれ位置する。前縁側60c及び後縁側60dは、ドーリー本体60のS軸方向の両側にそれぞれ位置し、それぞれR軸方向に延びている。下側パネル103は、下側パネル103の胴体側が胴体側60aの上方に配置され、下側パネル103の翼端側が翼端側60bの上方に配置され、下側パネル103の前縁側が前縁側60cの上方に配置され、下側パネル103の後縁側が後縁側60dの上方に配置されるように、ドーリー本体60に載置される。ドーリー6は、後縁側60dに沿って胴体側60aから翼端側60bに向かって配列される部位61、63、65、67、69、及び71と、前縁側60cに沿って胴体側60aから翼端側60bに向かって配列される部位62、64、66、68、70、及び72とを備える。部位61及び62のR軸座標は同じであり、部位63及び64のR軸座標は同じであり、部位65及び66のR軸座標は同じであり、部位67及び68のR軸座標は同じであり、部位69及び部位70のR軸座標は同じであり、部位71及び部位72のR軸座標は同じである。

0027

NC位置決め装置3は、部位61及び62をそれぞれ支持する2基の昇降スタンド30Aと、部位63〜68、70〜73をそれぞれ支持する9基の昇降スタンド30Cと、部位69を支持する昇降スタンド30Bを備える。すなわち、12基の昇降スタンドが12の部位をそれぞれ支持する。NC位置決め装置3は、例えば、R軸方向がX軸方向に平行、S軸方向がY軸方向に平行、且つ、T軸方向がZ軸方向に平行となる状態で、ドーリー6をAGV90から受け取る。ドーリー6がNC位置決め装置3に支持されている間、R軸方向がX軸方向にほぼ平行に保たれ、S軸方向がY軸方向にほぼ平行に保たれ、且つ、T軸方向がZ軸方向にほぼ平行に保たれる。

0028

図3を参照して、回転中心300を通りX軸に平行な回転軸300Aと、回転中心300を通りY軸に平行な回転軸300Bと、回転中心300を通りZ軸に平行な回転軸300Cが示されている。NC位置決め装置3は、ドーリー6をX軸方向に平行移動し、ドーリー6をY軸方向に平行移動し、ドーリー6をZ軸方向に平行移動し、ドーリー6を回転軸300Aまわりに回転し、ドーリー6を回転軸300Bまわりに回転し、ドーリー6を回転軸300Cまわりに回転する。

0029

図4を参照して、昇降スタンド30Aは、ベース31Aと、Y軸スライドユニット32Aと、Z軸スライドユニット33Aと、X軸スライドユニットとしての支持ユニット34Aと、ドーリー受け部35Aと、サーボ装置41Aと、サーボ装置42Aと、サーボ装置43Aを備える。サーボ装置41A、サーボ装置42A、及びサーボ装置43Aの各々は、サーボモータ45及びボールねじ46を備える。サーボ装置41Aはベース31Aに設けられ、サーボ装置42AはY軸スライドユニット32Aに設けられ、サーボ装置43AはZ軸スライドユニット33Aに設けられる。ドーリー受け部35Aは、支持ユニット34Aに設けられ、受け座36A及びピン37Aを備える。ピン37Aの中心軸Z1はZ軸方向に平行である。ベース31Aは、床200に固定される。ベース31Aは、Y軸スライドユニット32Aを支持し、Y軸方向に直線的に案内する。サーボ装置41Aは、Y軸スライドユニット32AをY軸方向に駆動し、位置決めする。Y軸スライドユニット32Aは、Z軸スライドユニット33Aを支持し、Z軸方向に直線的に案内する。サーボ装置42Aは、Z軸スライドユニット33AをZ軸方向に駆動し、位置決めする。Z軸スライドユニット33Aは、支持ユニット34Aを支持し、X軸方向に直線的に案内する。サーボ装置43Aは、支持ユニット34AをX軸方向に駆動し、位置決めする。したがって、サーボ装置41Aは、支持ユニット34AをY軸方向に駆動し、位置決めする。サーボ装置42Aは、支持ユニット34AをZ軸方向に駆動し、位置決めする。

0030

Y軸スライドユニット32AのY軸方向のストローク(移動範囲)を制限するリミットスイッチ(不図示)がベース31Aに設けられる。サーボ装置41Aは、リミットスイッチからの信号に基づいてY軸スライドユニット32Aを停止する。その結果、支持ユニット34AはY軸方向の移動を停止する。Z軸スライドユニット33AのZ軸方向のストロークを制限するリミットスイッチ(不図示)がY軸スライドユニット32Aに設けられる。サーボ装置42Aは、リミットスイッチからの信号に基づいてZ軸スライドユニット33Aを停止する。その結果、支持ユニット34AはZ軸方向の移動を停止する。支持ユニット34AのX軸方向のストロークを制限するリミットスイッチ(不図示)がZ軸スライドユニット33Aに設けられる。サーボ装置43Aは、リミットスイッチからの信号に基づいて支持ユニット34Aを停止する。

0031

図5を参照して、昇降スタンド30Bは、ベース31Bと、Y軸スライドユニット32Bと、Z軸スライドユニットとしての支持ユニット33Bと、ドーリー受け部35Bと、サーボ装置41Bと、サーボ装置42Bを備える。サーボ装置41B及びサーボ装置42Bの各々は、サーボモータ45及びボールねじ46を備える。サーボ装置41Bはベース31Bに設けられ、サーボ装置42BはY軸スライドユニット32Bに設けられる。ドーリー受け部35Bは、支持ユニット33Bに設けられ、受け座36B及びピン37Bを備える。ピン37Bの中心軸Z2はZ軸方向に平行である。ベース31Bは、床200に固定される。ベース31Bは、Y軸スライドユニット32Bを支持し、Y軸方向に直線的に案内する。サーボ装置41Bは、Y軸スライドユニット32BをY軸方向に駆動し、位置決めする。Y軸スライドユニット32Bは、支持ユニット33Bを支持し、Z軸方向に直線的に案内する。サーボ装置42Bは、支持ユニット33BをZ軸方向に駆動し、位置決めする。したがって、サーボ装置41Bは、支持ユニット33BをY軸方向に駆動し、位置決めする。

0032

Y軸スライドユニット32BのY軸方向のストロークを制限するリミットスイッチ(不図示)がベース31Bに設けられる。サーボ装置41Bは、リミットスイッチからの信号に基づいてY軸スライドユニット32Bを停止する。その結果、支持ユニット33BはY軸方向の移動を停止する。支持ユニット33BのZ軸方向のストロークを制限するリミットスイッチ(不図示)がY軸スライドユニット32Bに設けられる。サーボ装置42Bは、リミットスイッチからの信号に基づいて支持ユニット33Bを停止する。

0033

図6を参照して、昇降スタンド30Cは、スライドユニット支持部38Cと、Z軸スライドユニットとしての支持ユニット33Cと、ドーリー受け部35Cと、サーボ装置42Cを備える。サーボ装置42Cは、サーボモータ45及びボールねじ46を備える。サーボ装置42Cはスライドユニット支持部38Cに設けられる。ドーリー受け部35Cは、支持ユニット33Cに設けられ、受け座36C及びピン37Cを備える。ピン37Cの中心軸Z3はZ軸方向に平行である。スライドユニット支持部38Cは、床200に固定される。スライドユニット支持部38Cは、支持ユニット33Cを支持し、Z軸方向に直線的に案内する。サーボ装置42Cは、支持ユニット33CをZ軸方向に駆動し、位置決めする。

0034

支持ユニット33CのZ軸方向のストロークを制限するリミットスイッチ(不図示)がスライドユニット支持部38Cに設けられる。サーボ装置42Cは、リミットスイッチからの信号に基づいて支持ユニット33Cを停止する。

0035

図7を参照して、ドーリー6は、部位61に設けられる脚ユニット74Aを備える。脚ユニット74Aは、基部75Aと、2軸ジンバル76Aを備える。基部75Aは、部位61に固定的に取り付けられている。2軸ジンバル76Aは、フローティング機構ともいわれる。2軸ジンバル76Aは、ジンバル基部77Aと、第1揺動体78Aと、第2揺動体79Aを備える。第2揺動体79Aは、筒形状を有する。ジンバル基部77Aは、基部75Aに固定的に取り付けられている。ジンバル基部77Aは、第1揺動体78Aが揺動軸R1まわりに揺動可能なように第1揺動体78Aを支持する。第1揺動体78Aは、第2揺動体79Aが揺動軸S1まわりに揺動可能なように第2揺動体79Aを支持する。揺動軸R1はR軸に平行であり、揺動軸S1はS軸に平行である。揺動軸R1及び揺動軸S1は直交する。第2揺動体79Aの中心軸V1は揺動軸R1及び揺動軸S1の交点を通る。ドーリー6がNC位置決め装置3に支持されていないとき、2軸ジンバル76Aは第2揺動体79Aの自重により中心軸V1がZ軸方向に平行になる状態を保つ。ドーリー6は、他の脚ユニット74Aを備える。他の脚ユニット74Aは、部位62に設けられる。

0036

図8を参照して、ドーリー6は、部位69に設けられる脚ユニット74Bを備える。脚ユニット74Bは、1軸スライド機構87と、2軸ジンバル76Bを備える。1軸スライド機構87は、基部75Bと、R軸スライド体82Bを備える。基部75Bは、部位69に固定的に取り付けられている。基部75Bは、R軸スライド体82BをR軸方向に直線的に案内する。2軸ジンバル76Bは、フローティング機構ともいわれる。2軸ジンバル76Bは、ジンバル基部77Bと、第1揺動体78Bと、第2揺動体79Bを備える。ジンバル基部77Bは、R軸スライド体82Bに固定的に取り付けられている。ジンバル基部77Bは、第1揺動体78Bが揺動軸R2まわりに揺動可能なように第1揺動体78Bを支持する。第1揺動体78Bは、第2揺動体79Bが揺動軸S2まわりに揺動可能なように第2揺動体79Bを支持する。揺動軸R2はR軸に平行であり、揺動軸S2はS軸に平行である。揺動軸R2及び揺動軸S2は直交する。第2揺動体79Bの中心軸V2は揺動軸R2及び揺動軸S2の交点を通る。ドーリー6がNC位置決め装置3に支持されていないとき、2軸ジンバル76Bは第2揺動体79Bの自重により中心軸V2がZ軸方向に平行になる状態を保つ。

0037

図9を参照して、ドーリー6は、部位63に設けられる脚ユニット74Cを備える。脚ユニット74Cは、2軸スライド機構88と、2軸ジンバル76Cを備える。2軸スライド機構88は、基部75Cと、R軸スライド体82Cと、S軸スライド体83Cを備える。基部75Cは、部位63に固定的に取り付けられている。基部75Cは、R軸スライド体82CをR軸方向に直線的に案内する。R軸スライド体82Cは、S軸スライド体83CをS軸方向に直線的に案内する。2軸ジンバル76Cは、フローティング機構ともいわれる。2軸ジンバル76Cは、ジンバル基部77Cと、第1揺動体78Cと、第2揺動体79Cを備える。ジンバル基部77Cは、S軸スライド体83Cに固定的に取り付けられている。ジンバル基部77Cは、第1揺動体78Cが揺動軸R3まわりに揺動可能なように第1揺動体78Cを支持する。第1揺動体78Cは、第2揺動体79Cが揺動軸S3まわりに揺動可能なように第2揺動体79Cを支持する。揺動軸R3はR軸に平行であり、揺動軸S3はS軸に平行である。揺動軸R3及び揺動軸S3は直交する。第2揺動体79Cの中心軸V3は揺動軸R3及び揺動軸S3の交点を通る。ドーリー6がNC位置決め装置3に支持されていないとき、2軸ジンバル76Cは第2揺動体79Cの自重により中心軸V3がZ軸方向に平行になる状態を保つ。ドーリー6は、他の脚ユニット74Cを備える。他の脚ユニット74Cは、部位63〜68、70〜72にそれぞれ設けられる。

0038

図10を参照して、1軸スライド機構87は、引張ばね84を備える。引張ばね84は、基部75B及びR軸スライド体82BのR軸方向相対位置をスライドセンター位置に戻すように基部75B及びR軸スライド体82Bを付勢する。2軸スライド機構88も、基部75C及びR軸スライド体82CのR軸方向相対位置をスライドセンター位置に戻すように基部75C及びR軸スライド体82Cを付勢する引張ばね84を備える。

0039

図11を参照して、2軸スライド機構88は、引張ばね85を備える。引張ばね85は、R軸スライド体82C及びS軸スライド体83CのS軸方向相対位置をスライドセンター位置に戻すようにR軸スライド体82C及びS軸スライド体83Cを付勢する。

0040

図12を参照して、昇降スタンド30Aと脚ユニット74Aの係合状態を説明する。第2揺動体79Aは、端面81を備える。第2揺動体79Aには端面81に開口する穴80が形成される。穴80の中心軸及び中心軸V1は同一直線上に配置される。第2揺動体79Aは、端面81が下を向いた状態で、ピン37Aが穴80に配置されるように受け座36Aに載せられる。このとき、中心軸V1及び中心軸Z1は同一直線上に配置され、第2揺動体79A及びピン37Aは回転軸を形成する。第2揺動体79Aは支持ユニット34Aに対して中心軸Z1まわりに回転可能である。ピン37Aは、第2揺動体79Aが支持ユニット34Aに対してX軸方向及びY軸方向に動くことを防止する。

0041

第2揺動体79B及び79Cは、第2揺動体79Aと同様に形成される。第2揺動体79B及び79Cは、第2揺動体79Aの場合と同様に、それぞれ支持ユニット33B及び33Cに支持される。

0042

図13を参照して、NC位置決め装置3は、制御装置50を備える。制御装置50は、12基の昇降スタンド30A〜30Cが備える合計17個のサーボ装置41A、41B、42A〜42C、43Aを制御する。制御装置50は、操作部51と、指令信号生成部52と、記憶部53を備える。操作部51は、タッチパネルや押しボタンスイッチ群を備える。オペレータがタッチパネルや押しボタンスイッチ群を操作する。指令信号生成部52は、演算装置を備える。記憶部53は、プログラム54及びストローク制限データ55を記憶する。ストローク制限データ55は、下側パネル103に対応し、合計17個のサーボ装置41A、41B、42A〜42C、43Aの各々のストロークを制限する。指令信号生成部52は、プログラム54に基づいて動作する。操作部51は、オペレータによる操作に基づいて操作信号500を生成する。操作信号500は、オペレータの指定したドーリー6の運動を示す。ドーリー6の運動は、例えば、X、YもしくはZ軸方向の指定された距離だけの平行移動、回転軸300A、300Bもしくは300Cまわりの指定された角度の回転、X、YもしくはZ軸方向の押しボタンスイッチが押下されている期間の平行移動、又は、回転軸300A、300Bもしくは300Cまわりの押しボタンスイッチが押下されている期間の回転、というように指定される。指令信号生成部52は、操作信号500及びストローク制限データ55に基づいて17の指令信号501〜517を生成し、指令信号501〜517を合計17個のサーボ装置41A、41B、42A〜42C、43Aにそれぞれ出力する。

0043

航空機構造体製造装置1を用いた航空機構造体製造方法を以下に説明する。航空機構造体が主翼構造体の場合を説明するが、航空機構造体は主翼構造体に限定されない。

0044

はじめに、AGV90からNC位置決め装置3にドーリー6を受け渡す。ドーリー6がNC位置決め装置3に支持されていない状態において、基部75B及びR軸スライド体82Bの相対位置と基部75C及びR軸スライド体82Cの相対位置とが引張ばね84によりスライドセンター位置に配置され、R軸スライド体82C及びS軸スライド体83Cの相対位置とが引張ばね85によりスライドセンター位置に配置される。したがって、支持ユニット34A、支持ユニット33B、及び支持ユニット33Cを所定の位置に配置し、ドーリー6を搭載したAGV90を所定の位置に配置するだけで、受け渡しのための位置合わせが完了する。NC位置決め装置3は、AGV90から受け取ったドーリー6を上述のように支持する。

0045

制御装置50は、オペレータの操作に基づいて、ドーリー6がX軸方向に平行移動するようにサーボ装置41A、41B、42A〜42C、及び43Aを制御する。制御装置50は、オペレータの操作に基づいて、ドーリー6がY軸方向に平行移動するように、サーボ装置41A、41B、42A〜42C、及び43Aを制御する。制御装置50は、オペレータの操作に基づいて、ドーリー6がZ軸方向に平行移動するように、サーボ装置41A、41B、42A〜42C、及び43Aを制御する。

0046

制御装置50は、オペレータの操作に基づいて、ドーリー6が回転軸300Aまわりに回転するように、サーボ装置41A、41B、42A〜42C、及び43Aを制御する。制御装置50は、オペレータの操作に基づいて、ドーリー6が回転軸300Bまわりに回転するように、サーボ装置41A、41B、42A〜42C、及び43Aを制御する。制御装置50は、オペレータの操作に基づいて、ドーリー6が回転軸300Cまわりに回転するように、サーボ装置41A、41B、42A〜42C、及び43Aを制御する。

0047

回転軸300A及び300Bまわりの回転により、ドーリー6の姿勢が変化する。部位61〜72をそれぞれ支持するスライドユニット34A、33B、33Cの鉛直方向位置がサーボ装置42A〜42Cにより独立に制御可能であるため、ドーリー6の姿勢を変化させることが可能である。

0048

なお、引張ばね84及び引張ばね85がNC位置決め装置3によるドーリー6の位置決めに影響を与えないように、引張ばね84及び引張ばね85の強さが調節されている。

0049

部位61は、昇降スタンド30AからX軸方向の力及びY軸方向の力を受ける。部位62は、別の昇降スタンド30AからX軸方向の力及びY軸方向の力を受ける。部位69は、昇降スタンド30BからY軸方向の力を受ける。部位61及び部位62はY軸方向に離れており、部位61及び部位69はX軸方向に離れている。これらは、ドーリー6のX軸方向の平行移動、Y軸方向の平行移動、及び回転軸300Cまわりの回転を実行する上で有利である。

0050

ストローク制限データ55を用いたストロークの制限を以下に説明する。指令信号生成部52は、操作信号500に基づいて17個のサーボ装置の各々について指令値を計算する。指令値は、X、Y、又はZ軸方向位置に対応する。ストローク制限データ55は、17個のサーボ装置の各々について指令値の上限値及び下限値を設定している。全ての指令値が上限値及び下限値の間にある場合、指令信号501〜517は計算された指令値を示す。ある時刻において少なくとも一つのサーボ装置について計算された指令値が上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合、指令信号501〜指令信号517は、それぞれその時刻の後においてその時刻における指令値を示し続ける。すなわち、少なくとも一つの指令値が上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合、17個のサーボ装置は定点保持を実行する。すなわち、操作信号500が示すオペレータが指定したドーリー6の運動がストローク制限データ55に抵触する場合、制御装置50は12基の昇降スタンド30A、30B、及び30Cが備える17個のサーボ装置41A、41B、42A〜42C、及び43Aの全てに定点保持を実行させる。したがって、下側パネル103が主翼骨格構造100にぶつかることが防止される。更に、ドーリー6が静止するため、ドーリー6がオペレータの意図していない運動をすることが防止される。

0051

図14を参照して、ストローク制限データ55を用いたストロークの制限を具体的に説明する。ここで、部位61を支持する昇降スタンド30Aが備えるサーボ装置42Aが指令信号501に基づいて動作し、部位62を支持する昇降スタンド30Aが備えるサーボ装置42Aが指令信号502に基づいて動作するものとして説明する。計算値531は、部位61に対応するサーボ装置42Aについて計算された指令値である。計算値541は、部位62に対応するサーボ装置42Aについて計算された指令値である。時刻tより前において、計算値531及び541は、それぞれ上限値と下限値の間にある。時刻tより後において、計算値531は、上限値を上回っている。時刻tより前において、指令信号501は計算値531を示し、指令信号502は計算値541を示す。時刻tより後において、指令信号501は一定値532を示し。一定値532は、時刻tにおける計算値531に等しい。時刻tより後において、計算値541が上限値と下限値の間にある場合であっても、指令信号502は一定値542を示す。一定値542は、時刻tにおける計算値541に等しい。

0052

本実施形態において、NC位置決め装置3は、下側パネル103を支持するドーリー6の位置決めだけでなく、リブ101を支持する治具、ナセルを支持する治具、及び穴あけ機のような加工装置の位置決めにも用いることが可能である。この場合、12基の昇降スタンド30A、30B、30Cのうち必要なものだけが使用される。例えば、二つの昇降スタンド30Aと、一つの昇降スタンド30Bと、一つの昇降スタンド30Cが使用される場合、二つの昇降スタンド30Aと、二つの昇降スタンド30Cが使用される場合、四つの昇降スタンド30Cが使用される場合が考えられる。これらの場合の各々において、更に昇降スタンド30Cが追加されてもよい。NC位置決め装置3は、プログラム54及びストローク制限データ55を変更することで様々な位置決め対象物に対応可能である。

0053

本実施形態においては、昇降スタンド30Bと脚ユニット74Bを組み合わせて用い、昇降スタンド30Cと脚ユニット74Cを組み合わせて用いることで、サーボ装置の数が削減される。なお、脚ユニット74Bに1軸スライド機構87を設けるかわりに、ドーリー受け部35Bを支持ユニット33Bに対してX軸方向にスライドさせる1軸スライド機構を支持ユニット33Bとドーリー受け部35Bの間に設けてもよい。脚ユニット74Cに2軸スライド機構88を設けるかわりに、ドーリー受け部35Cを支持ユニット33Cに対してX軸方向及びY軸方向にスライドさせる2軸スライド機構を支持ユニット33Cとドーリー受け部35Cの間に設けてもよい。

0054

1…航空機構造体製造装置
2…メジャー治具
3…NC位置決め装置
30A〜30C…昇降スタンド
31A、31B…ベース
32A、32B…Y軸スライドユニット
33A…Z軸スライドユニット
34A、33B、33C…支持ユニット
35A〜35C…ドーリー受け部
36A〜36C…受け座
37A〜37C…ピン
Z1〜Z3…中心軸
38C…スライドユニット支持部
41A、41B、42A〜42C、43A…サーボ装置
45…サーボモータ
46…ボールねじ
50…制御装置
51…操作部
52…指令信号生成部
53…記憶部
54…プログラム
55…ストローク制限データ
500…操作信号
501〜517…指令信号
531、541…計算値
532、542…一定値
6…ドーリー
60…ドーリー本体
60a…胴体側
60b…翼端側
60c…前縁側
60d…後縁側
61〜72…部位
74A〜74C…脚ユニット
75A〜75C…基部
76A〜76C…2軸ジンバル
77A〜77C…ジンバル基部
78A〜78C…第1揺動体
R1〜R3、S1〜S3…揺動軸
79A〜79C…第2揺動体
80…穴
81…端面
V1〜V3…中心軸
82B、82C…R軸スライド体
83C…S軸スライド体
84、85…引張ばね
87…1軸スライド機構
88…2軸スライド機構
90…AGV
100…主翼骨格構造
101…リブ
102…上側パネル
103…下側パネル
104…前縁スパー
105…後縁スパー
200…床
300…回転中心
300A、300B、300C…回転軸

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