BRPI0411927B1

BRPI0411927B1 - métodos e aparelhos para operações de fabricação

Info

Publication number: BRPI0411927B1
Application number: BRPI0411927A
Authority: BR
Inventors: Darrell D Jones; James M Butrick Jr; Lyle M Wallace; Paul R Arntson; Roger A Gage; Ronald W Outous; Theodore M Boyl-Davis
Original assignee: Boeing Co
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2016-05-03
Also published as: CA2529904C; CA2529904A1; PT2564988T; ES2400243T3; CA2708811C; PT2564990T; PT2564987T; EP1651392A4; EP2564989A3; EP2564988A2; EP2564990B1; EP2564989A2; EP2564987A2; TR201911015T4; HK1110264A1; JP2007526134A; ES2620298T3; EP2564988B1; ES2619413T3; ES2742779T3

Abstract

"métodos e aparelhos para operações de fabricação". a presente invenção refere-se a métodos e aparelhos para operações de fabricação. em uma modalidade, um aparelho para sustentar uma ferramenta em relação a uma superfície de uma peça a trabalhar inclui uma base adaptada para ser presa na peça a trabalhar, um suporte de ferramenta acoplado na base, e um dispositivo de indução acoplado tanto na base quanto no suporte de ferramenta. o suporte de ferramenta é móvel em relação à base ao longo de um eixo geométrico de translação, e o dispositivo de indução é induzível ao longo de um eixo geométrico de indução que está pelo menos parcialmente ao longo do eixo geométrico de translação. o dispositivo de indução está adaptado para pelo menos parcialmente contrabalançar uma força (por exemplo, uma força gravitacional) exercida sobre o suporte de ferramenta ao longo do eixo geométrico de translação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOS E APARELHOS PARA OPERAÇÕES DE FABRICAÇÃO".

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a métodos e aparelhos para operações de fabricação aperfeiçoadas, e mais especificamente, a métodos e aparelhos para executar operações de fabricação auxiliadas por contrabalanço, sistemas de suporte de força de oposição, sistemas de cremalheira de eixo geométrico neutro, sistemas de detecção de posição sem contato, e operações de fabricação servo-controladas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A fabricação de grandes estruturas pode envolver a execução de grandes números de operações de fabricação, tal como a perfuração de um grande número de furos nos componentes da estrutura. As estruturas convencionais que requerem um grande número de operações de perfuração incluem por exemplo, os aviões, os mísseis, os navios, os vagões, os prédios de chapa metálica, e outras estruturas similares. Especificamente, os processos de fabricação de aviões convencionais tipicamente envolvem a perfuração de um grande número de furos em seções de asa do avião para permitir que estas seções sejam presas umas nas outras e na estrutura do avião com fixadores (por exemplo, rebites). Outros tipos de operações de fabricação que podem estar envolvidas na construção de estruturas incluem . as operações de rebitamento, de corte, de soldagem, de lixamento, de medição e de inspeção.

Uma variedade de dispositivos foram desenvolvidos para facilitar as operações de perfuração que envolvem a perfuração de um grande número de furos. Por exemplo, a Patente U.S. Número 4.850.763 emitida para Jack et al. descreve um sistema de perfuração que inclui um par de trilhos temporariamente presos a uma fuselagem de avião. Um carro de suporte está acoplado deslizante nos trilhos e sustenta um conjunto de broca. Um gabarito preso na fuselagem do avião provê um índice dos locais desejados dos furos que devem ser formados na fuselagem do avião. Conforme o carro é movido ao longo dos trilhos, um mecanismo de travamento (ou gatilho) interage com o gabarito para posicionar seguramente o carro para uma operação de perfuração subseqüente.

Apesar de resultados desejáveis terem sidos conseguidos utilizando os sistemas de perfuração da técnica anterior, algumas desvantagens foram notadas. Os conjuntos de broca que são convencionalmente utilizados para tais operações tipicamente pesam aproximadamente nove quilos (vinte libras), e podem ser relativamente volumosos e desajeitados para manipular. Estes atributos podem levar à fadiga do operador, e podem reduzir a eficiência do processo de fabricação. Mais ainda, o peso e o volume do conjunto de broca pode fazer com que o conjunto de suporte dos trilhos e do carro ceda, torça, ou dobre, dependendo da orientação da seção de fuselagem sob trabalho, o que pode resultar em Imprecisões ou desalinhamento dos furos resultantes.

Além disso, o desempenho dos conjuntos de broca da técnica anterior pode ser reduzido quando operando em estruturas relativamente mais leves, mais flexíveis. Em tais casos, a pressão da broca pode tornar-se muito alta e pode causar um dobramento ou deflexão estrutural indesejável da peça a trabalhar, o que pode por sua vez resultar em uma qualidade de furo reduzida. Também, em tais estruturas flexíveis relativamente leves, as forças aplicadas pelo sistema de perfuração sobre a estrutura podem requerer um controle cuidadoso para evitar um sobre-esforço contra a estrutura. Isto pode tornar lenta a operação de fabricação e reduzir o rendimento.

Mais ainda, a capacidade de posicionar precisamente uma ferramenta de fabricação sobre uma peça a trabalhar pode ser comprometida quando a estrutura é contornada, isto é, especificamente verdadeiro quando a estrutura é uma estrutura contornada complexa que é curva em múltiplos planos de curvatura. Como a precisão de posição pode ser reduzida, as operações de fabricação sobre tais estruturas podem requerer atrasos crescentes devido à necessidade de uma verificação e ajuste da posição aumentados da ferramenta de fabricação, e podem requerer reparos adicionais e re-trabalho da peça a trabalhar devido a imprecisões nas operações de fabricação.

Os conjuntos de fabricação da técnica anterior tipicamente precisam ser cuidadosamente orientados sobre a peça a trabalhar antes da e-xecução das operações de fabricação para assegurar que as operações de fabricação sejam executadas nos locais apropriados. A orientação dos conjuntos da técnica anterior sobre a peça a trabalhar pode requerer contatos físicos entre o carro de suporte ou outras porções do conjunto e um ou mais pontos de contato sobre a peça a trabalhar. Tais contatos físicos podem ser sujeitos à degradação, especialmente através da utilização repetida, e podem também impactar adversamente a qualidade de alguns tipos de superfícies de peças a trabalhar.

Mais ainda, os conjuntos de fabricação da técnica anterior tipicamente incluem um controlador que está posicionado remotamente do carro de suporte que sustenta um conjunto de ferramenta sobre a peça a trabalhar, como descrito, por exemplo, na Patente U.S. Número 6.550.129 B1 e-mitida para Buttrick e na Patente U.S. Número 6.073.326 emitida para Banks et al. Em tais sistemas, os sinais de controle para comandar o movimento do carro de suporte e para controlar as operações de fabricação que utilizam o conjunto de ferramenta são transmitidos através de um sistema de cabos de controle que estendem-se entre o controlador remotamente posicionado e os componentes do carro de suporte e o conjunto de ferramenta. Apesar de resultados desejáveis terem sido conseguidos utilizando tais conjuntos de fabricação, a extensão de movimento do carro de suporte e a operação do conjunto de ferramenta podem ser limitados peíos comprimentos dos cabos de controle ou pela mobilidade do controlador dentro do confinamento do ambiente de fabricação.

Além disso, as ferramentas de fabricação podem ser indeseja-velmente pesadas, especificamente as ferramentas pneumaticamente acionadas e outras ferramentas montadas de componentes convencionais que têm alojamentos individuais e rolamentos de suporte. Pelo menos algumas ferramentas pneumaticamente acionadas convencionais não proveem uma controlabilidade precisa para executar as operações de fabricação. Alguns conjuntos de broca pneumática, por exemplo, não permitem um controle preciso da taxa de alimentação de broca ou da velocidade rotacional.

Pelas razões acima, uma necessidade não atendida existe para aparelhos e métodos aperfeiçoados para executar as operações de fabricação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção está direcionada a métodos e aparelhos para operações de fabricação aperfeiçoadas.

Em uma modalidade, um aparelho para sustentar uma ferramenta em relação a uma superfície de uma peça a trabalhar inclui uma base a-daptada para ser presa na peça a trabalhar, um suporte de ferramenta acoplado na base, e um dispositivo de indução acoplado tanto na base quanto no suporte de ferramenta. O suporte de ferramenta é móvel em relação à base ao longo de um eixo geométrico de translação, e o dispositivo de indução é induzível ao longo de um eixo geométrico de indução que fica pelo menos parcíalmente ao longo do eixo geométrico de translação. O dispositivo de indução está adaptado para pelo menos parcialmente contrabalançar uma força (por exemplo, uma força gravitacional) exercida sobre o suporte de ferramenta ao longo do eixo geométrico de translação. Como abaixo descrito mais completamente, os aparelhos e métodos de acordo com a presente invenção podem vantajosamente reduzir a quantidade de fadiga experimentada por um operador de uma ferramenta de fabricação, e podem aperfeiçoar a eficiência e a precisão das operações de fabricação executadas com a ferramenta de fabricação.

Em outra modalidade, um aparelho para sustentar uma ferramenta de fabricação em relação a uma peça a trabalhar inclui um conjunto de pista adaptado para ser preso na peça a trabalhar, e um carro acoplado móvel no conjunto de pista. O carro inclui um suporte de ferramenta adaptado para receber e sustentar uma ferramenta de fabricação. Um conjunto de suporte de oposição de força está operativamente acoplado no carro e está adaptado para ser preso na peça a trabalhar. O conjunto de suporte de oposição de força pelo menos parcialmente contrabalança uma força de fabricação exercida sobre a peça a trabalhar pela ferramenta de fabricação. As de- flexões sobre uma peça a trabalhar durante uma operação de fabricação podem ser reduzidas, por meio disto aperfeiçoando a precisão, a consistência, a eficiência, e o rendimento da operação de fabricação.

Em uma modalidade adicional da invenção, um aparelho para sustentar uma ferramenta de fabricação em relação a uma peça a trabalhar incluí um conjunto de pista adaptado para ser preso na peça a trabalhar e que inclui pelo menos um trilho, o trilho tendo um eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente e uma cremalheira que estende-se ao longo de uma linha de passo que pelo menos aproximadamente coincide com o eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente. Em modalidades alternativas, a cremalheira inclui uma pluralidade de aberturas em forma de cunha ou uma pluralidade de aberturas em forma afilada. Aperfeiçoamentos no controle de posição de uma ferramenta de fabricação podem ser conseguidos, por meio disto aperfeiçoando a precisão, a consistência, a eficiência, e o rendimento da operação de fabricação.

Em ainda outra modalidade, um aparelho para executar uma operação de fabricação sobre uma peça a trabalhar inclui um conjunto de pista adaptado para ser preso na peça a trabalhar, um conjunto de carro a-coplado móvel no conjunto de pista e móvel em relação à peça a trabalhar, e um sensor de posição. O sensor de posição está operativamente acoplado no conjunto de carro e inclui um elemento de sensor adaptado para ser operativamente posicionado em relação à peça a trabalhar. O elemento de sensor está ainda adaptado para detectar pelo menos uma borda de um detalhe de índice sobre a peça a trabalhar de uma distância afastada do detalhe de índice. Como o elemento de sensor detecta uma borda do detalhe de índice de uma distância afastada do detalhe de índice, o elemento de sensor vantajosamente não contacta fisicamente o detalhe de índice, e pode portanto prover uma confiabilidade e uma facilidade de manutenção aperfeiçoadas em comparação com os sistemas da técnica anterior.

Em outra modalidade, um aparelho para executar uma operação de fabricação sobre uma peça a trabalhar inclui um conjunto de pista adaptado para ser preso na peça a trabalhar, um conjunto de carro acoplado mó- vel no conjunto de pista e móvel em relação à peça a trabalhar, e um sensor de posição operativamente acoplado no conjunto de carro. O sensor de posição inclui um elemento de sensor adaptado para ser operativamente posicionado em relação à peça a trabalhar, e um circuito de detecção que tem uma primeira porção acoplada no elemento de detecção, a primeira porção estando adaptada para receber um sinal de entrada analógico e prover um sinal de saída analógico condicionado sobre um primeiro nodo de saída. O circuito de detecção ainda inclui uma segunda porção acoplada na primeira porção e adaptada para receber o sinal de saída analógico condicionado e prover um sinal de saída digital sobre um segundo nodo de saída. Assim, o elemento de sensor vantajosamente provê sinais de saída tanto analógicos quanto digitais para o aparelho controlador relevante, por meio disto aperfeiçoando a versatilidade e a precisão do sistema de fabricação.

Em uma modalidade adicional, um aparelho para executar uma operação de fabricação sobre uma peça a trabalhar que inclui um conjunto de pista adaptado para ser preso na peça a trabalhar, um conjunto de carro acoplado móvel no conjunto de pista e que inclui um conjunto de acionamento operável para transladar o conjunto de carro ao longo do conjunto de pista, e um controlador montado sobre o conjunto de carro e operativamente acoplado no conjunto de acionamento. O controlador está adaptado para transmitir os sinais de controle para o conjunto de acionamento para controlar o movimento do conjunto de carro sobre a peça a trabalhar. Como o controlador está montado sobre o conjunto de carro, o conjunto de carro pode operar autonomamente para executar as operações de fabricação sobre a peça a trabalhar e a quantidade de equipamento de suporte pode ser reduzida.

Em ainda outra modalidade, um aparelho para executar uma operação de fabricação sobre uma peça a trabalhar inclui um membro de base, uma plataforma de acionamento espaçada do membro de base por uma distância de separação, e uma pluralidade de membros de guia que estende-se entre a plataforma de acionamento e o membro de base. Pelo menos uma da plataforma de acionamento e do membro de base é móvel ao longo dos membros de guia para aumentar ou diminuir a distância de separação. O aparelho também inclui um membro de acionamento operativamente acoplado entre a plataforma de acionamento e o membro de base, e um sen/o-motor operativamente acoplado no membro de acionamento. Conforme o servo-motor aciona o membro de acionamento, a distância de separação é variada. Em uma modalidade alternativa, uma ferramenta de fabricação pode estar acoplada a pelo menos uma da plataforma de acionamento e do membro de base, e conforme o motor aciona o membro de acionamento, a ferramenta de fabricação é acoplada com a peça a trabalhar. Novamente, como abaixo descrito mais completamente, os aparelhos e métodos de a-cordo com a presente invenção podem vantajosamente aperfeiçoar a precisão, a eficiência, e o rendimento das operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar.

BREVE DESCRICÃQ DOS DESENHOS

As modalidades preferidas e alternativas da presente invenção estão abaixo descritas em detalhes com referência aos desenhos seguintes.

Figura 1 é uma vista isométrica de um conjunto de suporte para executar as operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar de acordo com uma modalidade da invenção;

Figura 2 é uma vista isométrica do conjunto de suporte da Figura 1 acoplado com um conjunto de broca de acordo com uma modalidade da invenção.

Figura 3 é uma vista em elevação lateral do conjunto de suporte e do conjunto de broca da Figura 2;

Figura 4 é uma vista isométrica de um conjunto de carro estando acoplado com o conjunto de pista da Figura 1;

Figura 5 é uma vista isométrica de um conjunto de carro estando preso com o conjunto de pista da Figura 1;

Figura 6 é uma vista isométrica do conjunto de contrabalanço da Figura 1 em uma primeira posição de indução;

Figura 7 é uma vista isométrica do conjunto de contrabalanço da Figura 1 em uma segunda posição de indução;

Figura 8 é uma vista isométrica de um conjunto de broca estando acoplado com o conjunto de contrabalanço da Figura 1;

Figura 9 é uma vista isométrica de uma modalidade alternativa de um conjunto de pista e um conjunto de carro para utilização com um conjunto de suporte de acordo com outra modalidade da invenção;

Figura 10 é uma vista de topo isométrica parcial ampliada do conjunto de pista e de uma porção do conjunto de carro da Figura 9;

Figura 11 é uma vista inferior isométrica parcial ampliada do conjunto de pista e de uma porção do conjunto de carro da Figura 9;

Figura 12 é uma vista isométrica de um conjunto de fabricação para executar as operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar de acordo com ainda outra modalidade da invenção;

Figura 13 é uma vista isométrica do conjunto de fabricação da Figura 12 acoplado com uma peça a trabalhar contornada de acordo com uma modalidade alternativa da invenção;

Figura 14 é uma vista isométrica frontal de um conjunto de fabricação que tem um conjunto de suporte de força de oposição para executar as operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar de acordo com uma modalidade da invenção;

Figura 15 é uma vista isométrica traseira do conjunto de fabricação da Figura 14;

Figura 16 é uma vista isométrica inferior do conjunto de fabricação da Figura 14;

Figura 17 é uma vista isométrica dianteira ampliada do conjunto de suporte de força de oposição do conjunto de fabricação da Figura 14;

Figura 18 é uma vista isométrica traseira ampliada do conjunto de suporte de força de oposição do conjunto de fabricação da Figura 14;

Figura 19 é uma vista isométrica superior ampliada de uma primeira engrenagem de acionamento acoplada com a cremalheira integralmente formada do trilho da Figura 14;

Figura 20 é uma vista isométrica parcial ampliada do trilho do conjunto de pista da Figura 14;

Figura 21 é uma vista parcial em elevação de topo ampliada do trilho da Figura 14;

Figura 22 é uma vista em corte transversal lateral ampliada de uma porção do trilho feita ao longo da linha A-A da Figura 21;

Figura 23 é uma vista em elevação frontal de um conjunto de fabricação que tem um conjunto de sensor de posição de acordo com uma modalidade da invenção;

Figura 24 é uma vista isométrica superior de um conjunto de pista e um conjunto de carro do conjunto de fabricação da Figura 23;

Figura 25 é uma vista isométrica parcial ampliada de um conjunto de sensor e conjunto de controle do conjunto de fabricação da Figura 23;

Figura 26 é uma vista isométrica lateral de um sensor do conjunto de sensor da Figura 25;

Figura 27 é uma vista isométrica inferior do sensor da Figura 26;

Figura 28 é um fiuxograma de um método de determinação de posição de acordo com uma modalidade da invenção;

Figura 29 é uma representação esquemática do método de determinação de posição da Figura 28;

Figura 30 é um gráfico de um nível de sinal representativo de uma varredura de sensor utilizado para detectar uma posição de um detalhe de índice de acordo com uma modalidade da invenção;

Figura 31 é um circuito de controle para executar uma determinação de posição de acordo com outra modalidade alternativa da invenção;

Figura 32 é uma representação esquemática de um conjunto de fabricação de acordo com ainda outra modalidade da invenção;

Figura 33 é uma vista em elevação frontal ampliada de um conjunto de ferramenta servo-controiada do conjunto de fabricação da Figura 24;

Figura 34 é uma vista em elevação de topo parcialmente exposta do conjunto de ferramenta servo-controiada da Figura 33; e Figura 35 é uma vista em elevação lateral do conjunto de ferramenta servo-controiada da Figura 33.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a métodos e aparelhos para operações de fabricação aperfeiçoadas, e mais especificamente, a métodos e aparelhos para executar operações de perfuração contrabalançadas sobre seções de fuselagem de aviões. Muitos detalhes específicos de certas modalidades da invenção estão apresentados na descrição seguinte e nas Figuras 1-35 para prover uma compreensão extensa de tais modalidades. Alguém versado na técnica, no entanto, compreenderá que a presente invenção pode ter modalidades adicionais, ou que a presente invenção pode ser praticada sem diversos dos detalhes descritos na descrição seguinte. OPERAÇÕES DE FABRICAÇÃO AUXILIADAS POR CONTRABALANÇO A Figura 1 é uma vista isométrica de um conjunto de suporte 100 para executar as operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar 102 de acordo com uma modalidade da invenção. Nesta modalidade, o conjunto de suporte 100 inclui um conjunto de pista alongado 110 fixável na peça a trabalhar 102, um conjunto de carro 120 acoplado móvel no conjunto de pista 110, e um conjunto de contrabalanço 130 acoplado no conjunto de carro 120. Como abaixo descrito mais completamente, como o conjunto de suporte 100 que tem o conjunto de contrabalanço 130 pode vantajosamente reduzir as cargas suportadas por um operador 104 (parcialmente visível) durante a operação de fabricação, o conjunto de suporte 100 pode reduzir a fadiga do operador, e pode aperfeiçoar a eficiência e a qualidade da operação de fabricação.

Como mostrado na Figura 1, o conjunto de pista 110 inclui uma viga 112 equipada com uma pluralidade de conjuntos de copos de vácuo 114. Os conjuntos de copos de vácuo 114 estão fluidamente acoplados a uma linha de vácuo 116 que leva a uma fonte de vácuo 118, tal como uma bomba de vácuo ou similar. Uma válvula de controle de vácuo 115 está acoplada entre a linha de vácuo 116 e os conjuntos de copo de vácuo 114 e permite que o vácuo seja controladamente removido ou aplicado aos conjuntos de copo de vácuo 114 durante, por exemplo, a montagem e a remoção do conjunto de pista 110 na e da peça a trabalhar 102. Os conjuntos de copo de vácuo 114 são de construção conhecida e podem ser do tipo descrito, por exemplo, na Patente U.S. Número 6.467.385 B1 emitida para Buttrick et al. ou na Patente U.S. Número 6.210.084 B1 emitida para Banks et al. Em modalidades alternativas, os conjuntos de copo de vácuo 114 podem ser substituídos por outros tipos de conjuntos de fixação, que incluem os conjuntos de fixação magnéticos, os parafusos ou outros membros de fixação roscados, ou quaisquer outros conjuntos de fixação adequados. Em algumas modalidades, a viga 112 do conjunto de pista 110 pode ser relativamente rígida e inflexível, e em outras modalidades, a viga 112 pode ser uma viga flexível ou parcialmente flexível que pode ser dobrada ou torcida para conformar-se com os contornos de superfície da peça a trabalhar 102, como abaixo mais completamente descrito. O conjunto de carro 120 mostrado na Figura 1 inclui um membro de base 122 que tem uma pluralidade de rolamentos de carro 124 que acoplam roláveis as bordas superior e inferior 113a, 113b da viga 112. Assim, o conjunto de carro 120 pode transladas para trás e para frente ao longo do comprimento da viga 112 ao longo de um eixo geométrico x. Em modalidades alternativas, os rolamentos de carro 124 podem ser substituídos por rolos, engrenagens, membros de corrediça, rodas de borracha, ou outros dispositivos de acoplamento adequados. Em uma modalidade específica, os rolamentos de carro 124 podem ser substituídos por engrenagens pinhão que acoplam com uma porção de cremalheira dentada (por exemplo, posicionada sobre a borda superior 113a) da viga 112. O conjunto de carro 120 ainda inclui um par de mecanismos de travamento 126 presos no membro de base 122 e acopláveis com a viga 112 do conjunto de pista 110. Nesta modalidade, os mecanismos de travamento 126 estão acoplados articulados no membro de base 122 e podem estender-se através do membro de base 122 para um acoplamento de fixação com a viga 112, deixando o conjunto de carro 120 livre para atravessar ao longo do eixo geométrico x da viga 112, mas de outro modo impedindo que o conjunto de carro 120 torne-se desacoplado do conjunto de pista 110. Uma trava de carro 137 (Figura 3) está acoplada no membro de base 122 e pode estar acoplada com o conjun- to de pista 110 para prender o conjunto de carro 120 em uma posição desejada sobre o conjunto de pista 110.

Com referência continuada à Figura 1, o conjunto de contrabalanço 130 inclui um trilho alongado 132 acoplado móvel no conjunto de carro 120, o trilho 132 sendo móvel ao longo de um eixo geométrico y em relação ao conjunto de carro 120. Nesta modalidade, o trilho 132 está acoplado móvel com o membro de base 122 do conjunto de carro 120 por uma pluralidade de rolamentos de trilho 133. Na modalidade mostrada na Figura 1, o eixo geométrico y (ou o eixo geométrico de translação da ferramenta) é perpendicular ao eixo geométrico x, e tanto o eixo geométrico y quanto o eixo geométrico x são perpendiculares a uma normal local à superfície da peça a trabalhar 102. Em modalidades alternativas, o eixo geométrico y (e o eixo geométrico x) podem estar orientados em diferentes ângulos em relação à normal local à superfície da peça a trabalhar 102, de modo que quando a peça a trabalhar 102 tem uma superfície contornada, especialmente uma peça a trabalhar 102 que tem uma superfície contornada composta (isto é, uma superfície que tem curvaturas em múltiplos pontos de curvatura). Pode ser a-preciado, no entanto, que o eixo geométrico y do conjunto de suporte 100 pode estar posicionado de modo que o eixo geométrico y tenha pelo menos um componente que seja perpendicular à normal local à superfície da peça a trabalhar 102, de modo que o eixo geométrico y fique pelo menos parcialmente perpendicular à normal local. Em outras palavras, o eixo geométrico y de preferência não está alinhado com a normal local à superfície da peça a trabalhar 102.

Como ainda mostrado na Figura 1, um suporte de ferramenta 134 está acoplado no trilho 132 e projeta-se para fora do mesmo. Um cilindro de indução (ou dispositivo de contrabalanço) 136 tem uma primeira porção acoplada no conjunto de carro 120 e uma segunda porção acoplada no trilho 132 (ou no suporte de ferramenta 134). A primeira e a segunda porção do cilindro de indução 136 são móveis uma em relação à outra. Em modalidades alternativas, o cilindro de indução 136 pode incluir um cilindro pneumático, um cilindro hidráulico, um ou mais membros de mola, ou qualquer outro dispositivo de contrabalanço adequado. De preferência, o dispositivo de contrabalanço 136 é controlavelmente induzível por um mecanismo de controle que permite que o operador acople e desacople uma força de indução aplicada pelo dispositivo de contrabalanço 136, e também controlar a magnitude da força de indução. Como adicionalmente mostrado na Figura 1, uma linha de suprimento 138 que leva para uma fonte de fluido pressurizado {por exemplo, ar ou fluido hidráulico) está acoplada a uma válvula de controle de contrabalanço 140 a qual controla a pressão dentro do cilindro de indução 136. Em uma modalidade, o cilindro de indução 136 é induzível em uma única direção (por exemplo, ou para cima ou para baixo ao longo do eixo geométrico y) pela aplicação de pressão no cilindro de indução 136 através da válvula de controle de contrabalanço 140. Altemativamente, o cilindro de indução 136 pode ser seletivamente induzido tanto na primeira quanto na segunda direção (por exemplo, tanto para cima quanto para baixo ao longo do eixo geométrico y} por meio da válvula de controle de contrabalanço 140. Em uma modalidade preferida, a válvula de controle de contrabalanço 140 pode ser ajustável para controlar a direção de indução e a quantidade de pressão de indução dentro do cilindro de indução 136, o qual por sua vez controla a quantidade de força de indução aplicada pelo cilindro de indução 136 sobre o suporte de ferramenta 134.

Em uma modalidade específica, o conjunto de suporte 100 de acordo com uma modalidade da presente invenção pode ser empregado em operações de perfuração. Por exemplo, as Figuras 2 e 3 são vistas isométri-ca e em elevação lateral, respectivamente, do conjunto de suporte 100 da Figura 1 acoplada com um conjunto de broca 160 de acordo com uma modalidade da invenção. Nesta modalidade, o conjunto de broca 160 inclui um dispositivo de perfuração 162 acoplado a um apoio de suporte 164 que está, por sua vez, acoplado no suporte de ferramenta 134 do conjunto de contrabalanço 130. O dispositivo de perfuração 162 pode incluir uma pinça de retenção 166 que pode estar seguramente acoplada em um furo da peça a trabalhar 102. O dispositivo de perfuração 162 pode ser qualquer dispositivo de perfuração conhecido adequado para executar as operações de perfura- ção sobre uma peça a trabalhar, que inclui, por exemplo, aqueles dispositivos de perfuração comercialmente disponíveis da Cooper Tools, Inc. de Le-xington, Carolina do Sul, da West Coast Industries, Inc. de Seattle, Washington, da Recoules, S.A. de Ozoir-la-Ferriére, França e da Global Industrial Technologies, Inc. de Dallas, Texas.

Em operação, a válvula de controle de vácuo 115 (Figura 1) pode ser atuada para desacoplar a fonte de vácuo 118 dos conjuntos de vácuo 114, permitindo que o conjunto de pista 110 seja posicionado em um local desejado sobre a peça a trabalhar 102. A válvula de controle de vácuo 115 pode então ser reatuada para acoplar a fonte de vácuo 118 com os conjuntos de vácuo 114, prendendo seguramente o conjunto de pista 110 na peça a trabalhar 102. A seguir, o conjunto de carro 120 pode ser acoplado no conjunto de pista 110. A Figura 4 é uma vista isométríca de um conjunto de carro 120 sendo acoplado com o conjunto de pista 110. Como mostrado na Figura 4, os rolamentos de carro mais superiores 124 podem ser posicionados em contato com a borda superior 113a da viga 112 do conjunto de pista 110 em uma posição tombada ou inclinada, e então o conjunto de carro 120 pode ser girado para baixo até que os rolamentos de carro mais inferiores 124 acoplem a borda inferior 113b da viga 112.

Com o conjunto de carro 120 posicionado sobre o conjunto de trilho 110, o conjunto de carro 120 pode ser preso no conjunto de pista 110 de modo que o conjunto de carro 120 possa mover-se para trás e para frente ao longo do eixo geométrico x do conjunto de pista 110, mas não será de outro modo separado do conjunto de pista 110. A Figura 5 é uma vista iso-métrica do conjunto de carro 120 sendo preso no conjunto de pista 110 por um operador 104 pressionando os mecanismos de travamento 126 do conjunto de carro 120 em acoplamento com a viga 112 do conjunto de pista 110. A seguir, com a linha de suprimento 138 acoplada na válvula de controle de contrabalanço 140, o operador 104 pode ajustar a pressão de indução dentro do cilindro de indução 136 pela atuação da válvula de controle de contrabalanço 140, por meio disto provendo a quantidade desejada de força de indução ao longo do eixo geométrico y. Por exemplo, a Figura 6 é uma vista isométrica do conjunto de contrabalanço 130 posicionado em uma primeira posição de indução 170, e a Figura 7 é uma vista isométrica do conjunto de contrabalanço 130 posicionado em uma segunda posição de indução 172. Na primeira posição de indução 170 (Figura 6), a válvula de controle de contrabalanço 140 está fechada de modo que não existe uma pressão de indução dentro do cilindro de indução 136, por meio disto permitindo que a gravidade acione o trilho 136 e o suporte de ferramenta 134 para baixo, em relação ao conjunto de pista 110. Ao contrário, na segunda posição de indução 172 (Figura 7), a válvula de controle de contrabalanço 140 está atuada para prover uma pressão de indução dentro do cilindro de indução 136 que tende a acionar o trilho 136 e o suporte de ferramenta 134 para cima em relação ao conjunto de pista 110.

Será apreciado que o cilindro de indução 136 pode ser utilizado para contrabalançar o peso de um conjunto de ferramenta 160 montado sobre o conjunto de contrabalanço 130. Em algumas modalidades, o conjunto de ferramenta 160 pode estar montado abaixo do conjunto de pista 110 de modo que o conjunto de contrabalanço 130 tende a puxar o conjunto de ferramenta 160 na direção do conjunto de pista 110. Em modalidades alternativas, o conjunto de ferramenta 160 pode estar montado acima do conjunto de pista 110 de modo que o conjunto de contrabalanço 130 tende a puxar o conjunto de ferramenta 160 afastando do conjunto de pista 110.

Uma ferramenta de fabricação pode então ser acoplada no conjunto de contrabalanço 130 para executar um processo de fabricação sobre a peça a trabalhar 102. Por exemplo, a Figura 8 é uma vista isométrica de um conjunto de broca 160 (Figura 3) sendo acoplado com o conjunto de contrabalanço 130. Especificamente, o apoio de suporte 164 acoplado com o dispositivo de perfuração 162 pode ser acoplado deslizante por sobre o suporte de ferramenta 134 pelo operador 104, e pode ser preso em posição, por exemplo, sobre um ou mais parafusos de travamento 168 (Figura 3). Em uma modalidade, um gabarito de furos 106 (Figura 2) pode ser afixado na peça a trabalhar 102 para prover uma guia de onde uma pluralidade de furos 107 devem ser perfurados na peça a trabalhar 102 utilizando o conjunto de perfuração 160.

Com o conjunto de perfuração 160 (ou outra ferramenta de fabricação) preso no conjunto de contrabalanço 130, o operador pode ajustar a válvula de controle de contrabalanço 140 de modo que o suporte de ferramenta 134 seja induzido para cima ao longo do eixo geométrico y (Figura 7), e de modo que a pressão dentro do cilindro de indução 136 contrabalance (ou contra-atue) uma força gravitacional sobre o conjunto de perfuração 160. Em um método de operação preferido, a força de indução exercida pelo cilindro de indução 136 sobre o suporte de ferramenta 134 aproximadamente balanceia o peso do conjunto de perfuração 160, de modo que o conjunto de ferramenta 160 "flutue" sobre o conjunto de suporte 100 e possa ser movido ao longo do eixo geométrico y com uma quantidade de força relativamente pequena aplicada pelo operador 104. Assim, o operador 104 pode posicionar o conjunto de perfuração 160 em uma posição desejada ao longo do eixo geométrico x pela translação do conjunto de carro 120 ao longo do conjunto de pista 110, e em uma posição desejada ao longo do eixo geométrico y pelo deslizamento do trilho 136 para cima ou para baixo em relação ao conjunto de carro 120, com relativamente pouco esforço. É claro, em modos de operação alternativos, a força de indução exercida pelo cilindro de indução 136 pode ser ajustada para menor do que ou maior do que o peso do conjunto de perfuração 160 como desejado.

Em um método de operação alternativo, o conjunto de suporte 100 pode estar preso na peça a trabalhar 102, e uma ferramenta de fabricação (por exemplo, o conjunto de perfuração 160) pode ser presa no conjunto de carro 120 do conjunto de suporte 100. A seguir, o conjunto de perfuração 160 pode ser seguramente acoplado com a peça a trabalhar 102, tal como, por exemplo, pelo acoplamento da pinça de retenção 166 do conjunto de broca 160 através de um furo 107 na peça a trabalhar 102. Com o conjunto de perfuração 160 preso na peça a trabalhar 102, o conjunto de suporte 100 pode então ser desacoplado da peça a trabalhar 102 de modo que o conjunto de suporte 100 seja sustentado pelo conjunto de perfuração 160 preso na peça a trabalhar 102. O conjunto de suporte 100 pode então ser movido (ou transladado) em relação ao conjunto de perfuração 160 para um local diferente sobre a peça a trabalhar 102, com o conjunto de suporte 100 permanecendo acoplável móvel no conjunto de perfuração 160 durante esta porção do processo. Com o conjunto de suporte 100 posicionado em novo local sobre a peça a trabalhar 102, o conjunto de suporte 100 pode ser reacopla-do com a peça a trabalhar 102, e a operações de fabricação com a ferramenta de fabricação podem ser continuadas ao longo de uma nova seção da peça a trabalhar 102.

Em uma modalidade especifica, o conjunto de perfuração 160 (ou outra ferramenta de fabricação) está preso na peça a trabalhar 102, e com o conjunto de perfuração 160 acoplado no conjunto de contrabalanço 130, a válvula de controle de contrabalanço 140 do conjunto de contrabalanço 130 pode ser ajustada para prover uma força de indução em uma direção que contrabalance a força gravitacional sobre o conjunto de suporte 100. Deste modo, o conjunto de contrabalanço 130 pode ser utilizado para auxiliar o operador 104 no reposicionamento do conjunto de suporte 100 sobre a peça a trabalhar 102. Em uma modalidade preferida, o conjunto de contrabalanço 130 está ajustado para aproximadamente igual à força gravitacional sobre o conjunto de suporte 100 de modo que quando o conjunto de suporte 100 é desacoplado da peça a trabalhar 102 e é sustentado pelo conjunto de perfuração 160 preso na peça a trabalhar 102, o conjunto de suporte 100 pode ser facilmente transladado (rolado ou deslizado) através do conjunto de carro 120 similar a um carro em uma máquina de escrever de modelo reiati-vamente antigo. O conjunto de suporte 100 pode prover vantagens significativas em relação aos aparelhos e métodos da técnica anterior para executar as operações de fabricação sobre a peça a trabalhar 102. Como o conjunto de contrabalanço pode ser ajustado para contrabalançar o peso de uma ferramenta de fabricação, o operador não é requerido sustentar o peso da ferramenta de fabricação enquanto executando a operação de fabricação. O operador portanto é menos provável de tornar-se fatigado durante a operação de fabricação, o que pode melhorar a satisfação e o conforto do operador durante o desempenho da operação de fabricação. A redução da fadiga do operador pode também ievar a uma eficiência aperfeiçoada e uma precisão aperfeiçoada no desempenho da operação de fabricação. Mais ainda, a redução da fadiga do operador pode ser especialmente vantajosa para aquelas operações de fabricação que requerem um grande número de operações utilizado a ferramenta de fabricação sobre a peça a trabalhar. O conjunto de suporte 100 pode também vantajosamente aperfeiçoar a qualidade das operações de fabricação assegurando um posicionamento preciso, consistente da ferramenta de fabricação em relação à peça a trabalhar. Como o conjunto de suporte 100 sustenta e controla a orientação da ferramenta de fabricação em relação à superfície da peça a trabalhar, as operações de fabricação podem ser mais precisamente e consistentemente conduzidas. O operador não precisa sustentar o peso da ferramenta de fabricação durante a operação de fabricação, mas ao contrário, pode permanecer envolvido em mover a ferramenta de fabricação para o local desejado e operar os controles da ferramenta de fabricação para executar a operação desejada. Assim, a orientação da ferramenta de fabricação em relação à superfície da peça a trabalhar pode não ser afetada pela fadiga ou pelo nível de habilidade do operador.

Mais ainda, como os conjuntos de suporte de acordo com a presente invenção podem ser facilmente movidos ao longo da superfície da peça a trabalhar, a velocidade com a qual as operações de fabricação podem ser executadas pode ser aumentada. Como acima notado, com uma ferramenta de fabricação seguramente acoplada com a peça a trabalhar, o conjunto de suporte 100 pode ser destacado da peça a trabalhar e pode ser transladado móvel em relação à ferramenta de fabricação para um novo local sobre a peça a trabalhar. No novo local, o conjunto de suporte pode ser reacopiado com a peça a trabalhar, e as operações de fabricação podem ser permitidas continuar. O conjunto de contrabalanço pode também ser utilizado para facilitar este processo pela provisão de uma força de indução que contrabalança o peso do conjunto de suporte, por meio disto auxiliando o operador com a translação do conjunto de suporte para o novo local. Assim, os aparelhos e métodos de acordo com a presente invenção podem prover ainda outro aperfeiçoamento na eficiência das operações de fabricação.

Pode ser apreciado que os conjuntos de suporte de acordo com a presente invenção, que incluem a modalidade específica do conjunto de suporte 100 acima descrito, podem ser utilizados para proverem uma sustentação de contrabalanço para uma ampla variedade de ferramentas de fabricação, e que os ensinamentos da presente invenção não estão limitados a operações de fabricação que envolvem perfurações. Por exemplo, os conjuntos de suporte de acordo com a presente invenção podem ser utilizados para sustentar rebitadores, puxadores de amassados mecânicos e eletromagnéticos, soldadores, chaves, grampos, lixadores, pregadores, pistolas de parafuso, ou virtualmente qualquer outro tipo desejado de ferramentas de fabricação ou de instrumentos de medição.

Pode também ser apreciado que uma variedade de modalidades alternativas dos aparelhos e métodos pode ser concebida de acordo com a presente invenção, e que a invenção não está limitada aos aparelhos e métodos específicos acima descritos e mostrados nas figuras acompanhantes. Por exemplo, pode ser notado que o conjunto de pista 110 e o conjunto de carro 120 podem ser eliminados, e que o conjunto de contrabalanço 130 pode simplesmente ser preso diretamente na peça a trabalhar 102 por um ou mais conjuntos de fixação (por exemplo, os conjuntos de copo de vácuo 114), para permitir as operações de fabricação contrabalançadas em um único ponto sobre a peça a trabalhar 102, ou ao longo de uma única linha de pontos sobre a peça a trabalhar 102 que pode ser paralela ao eixo geométrico y. Mais ainda, o conjunto de contrabalanço 130 pode ser modificado ou invertido em relação ao conjunto de carro 120 de modo que o suporte de ferramenta 134 fique posicionado acima do conjunto de pista 110 ao invés de abaixo do conjunto de pista 110.

Mais ainda, o conjunto de carro 120 e o conjunto de pista 110 podem assumir uma ampla variedade de modalidades alternativas. Por e-xemplo, em uma modalidade, o conjunto de contrabalanço 130 pode ser a-copiado nos conjuntos de trilho e de carro ensinados pela Patente U.S. Nú- mero 4.850.763 emitida para Jack et al. Em ainda outra modalidade, o conjunto de contrabalanço 130 pode ser utilizado em combinação com qualquer um dos conjuntos de carro ou conjuntos de pista descritos no Pedido de Patente U.S. Copendente e de co-propriedade Número 10/016.524, cujo pedido está aqui incorporado por referência.

Especificamente, a Figura 9 é uma vista isométrica de uma modalidade alternativa de um conjunto de pista 210 e um conjunto de carro 220 para utilização em um conjunto de suporte 200 de acordo com outra modalidade da invenção, como descrito Pedido de Patente U.S. Número 10/016.524. As Figuras 10 e 11 são vistas isométricas parciais superior e inferior, respectiva mente, do conjunto de pista 210 e do conjunto de carro 220 da Figura 9.

Como mostrados nas Figuras 9-11, o conjunto de pista 210 inclui um par de trilhos 22, 24 nos quais uma pluralidade de dispositivos de fixação, de preferência na forma de conjuntos de copo de vácuo 114 (Figura 1) está afixada liberável em intervalos espaçados ao longo do comprimento de cada trilho. Os trilhos 22,24 de preferência tem uma largura substancialmente maior do que a sua espessura de modo que estes são substancialmente mais rígidos no dobramento ao redor de um eixo geométrico que estende-se na direção de espessura do que são ao redor de um eixo geométrico que estende-se na direção de largura. Os trilhos 22, 24 estão orientados aproximadamente paralelos um ao outro, apesar do espaçamento lateral entre os trilhos 22, 24 poder variar quando os trilhos 22, 24 estão montados sobre uma superfície de peça a trabalhar de contorno composto. De preferência, os trilhos 22, 24 estão rigidamente presos um no outro em somente uma extremidade por um membro de conexão 28a, o qual fixa o espaçamento lateral entre os trilhos naquela extremidade. Em outros locais ao longo dos trilhos 22, 24, o espaçamento entre os trilhos 22, 24 pode variar como notado. Pode existir outro membro de conexão 28b na extremidade oposta dos trilhos 22, 24, mas este membro de conexão 28b pode prover uma conexão "flutuante" que permite ajustar o espaçamento entre os trilhos 22 e 24 como necessário dependendo do contorno da superfície da peça a trabalhar 102.

As larguras dos trilhos 22, 24 estendem-se substancialmente paralelas à superfície da peça a trabalhar 102 quando os conjuntos de copo de vácuo 114 estão presos na superfície da peça a trabalhar 102. Como os trilhos 22, 24 podem dobrar relativamente facilmente ao redor das direções no sentido de largura e torcer ao redor de seus eixos geométricos longitudinais, os trilhos 22, 24 podem flexionar e torcer como necessário para substancialmente acompanhar a superfície da peça a trabalhar 102 e os conjuntos de copo de vácuo 114 mantém cada trilho em uma distância substancialmente constante da superfície da peça a trabalhar 102, Deste modo, as superfícies principais dos trilhos 22, 24 podem ser substancialmente perpendiculares à superfície normal à peça a trabalhar 102 em qualquer ponto ao longo de cada trilho.

Com referência continuada às Figuras 9-11, montado sobre os trilhos 22, 24 está um conjunto de carro 220 que pode transladar ao longo dos trilhos 22, 24 em virtude de rolos 32 que estão montados sobre um primeiro membro de base 30 do carro 220 e acoplam os trilhos 22, 24. O primeiro membro de base 30 do conjunto de carro 220 na modalidade ilustrada compreende um membro de forma de placa. Os rolos 32 estão montados ao longo de cada uma das bordas laterais opostas do primeiro membro de base 30. Mais especificamente, placas de mola 34 e 36 (melhor mostradas na Figura 11) estão presas no primeiro membro de base 30 adjacentes a uma sua superfície inferior em cada uma das bordas laterais opostas do primeiro membro de base. As placas de mola 34, 36 estão presas no primeiro membro de base 30 em locais 37 (Figura 11) espaçados para dentro das extremidades opostas das placas de mola 34, 36, de modo que cada placa de mola tenha duas porções de extremidades opostas que estão em balanço do primeiro membro de base 30. Os rolos 32 estão montados sobre estas porções de extremidade em balanço das placas de mola 34, 36. Existem dois rolos 32 opostos montados sobre cada porção de extremidade em balanço de cada uma das placas de mola 34, 36. Cada trilho 22, 24 é recebido entre os rolos 32 opostos. Os trilhos 22, 24 de preferência tem bordas em forma de V acopladas pelos rolos 32, e os rolos 32 são rolos de ranhura em V que tem ranhuras em forma de V que recebem as bordas em forma de V dos trilhos 22, 24. Os rolos 32 assim impedem um movimento relativo entre os rolos 32 e os trilhos 22, 24 na direção ao longo dos eixos geométricos rotacionais dos rolos 32, cujos eixos geométricos são substancialmente normais à superfície da peça a trabalhar 102.

As placas de mola 34, 36 sobre as quais os rolos 32 estão montados podem flexionar e torcer como necessário (isto é, como ditado pelo contorno da superfície da peça a trabalhar 102 conforme o conjunto de carro 220 atravessa os trilhos 22, 24} para permitir que um grau limitado de movimento relativo ocorra entre o primeiro membro de base 30 e os rolos 32. Isto é, facilitado fazendo as placas de mola 34, 36 relativamente estreitas em seus meios e mais largas em suas extremidades, de modo que placas 34,36 de preferência dobrem e torçam aproximadamente no meio ao invés de nas extremidades onde os rolos 32 estão montados. Assim, um grau limitado de movimento relativo pode ocorrer entre o primeiro membro de base 30 e os trilhos 22, 24. O resultado líquido é que o conjunto de suporte 200 permite que o conjunto de carro 220 atravesse os trilhos 22, 24 ao longo do eixo geométrico x (isto é, o eixo geométrico paraleio à direção de comprimento dos trilhos 22, 24} mesmo se os trilhos 22, 24 estiverem dobrando e torcendo em modos um pouco diferentes um em relação ao outro. Em efeito, os trilhos 22, 24 conformam-se ao contorno da superfície da peça a trabalhar 102 e assim aproximado a uma normal à superfície em qualquer ponto ao longo do percurso definido pelos trilhos 22, 24. Consequentemente, um eixo geométrico de referência do conjunto de carro 220 (na modalidade ilustrada, um eixo geométrico normal ao plano do primeiro membro de base 30) é mantida substancialmente normal à superfície da peça a trabalhar 102 em qualquer posição do conjunto de carro 220 ao longo dos trilhos 22, 24.

Como melhor mostrado na Figura 9, uma cremalheira 38 para uma disposição de cremalheira e pinhão está montada ao longo da superfície do trilho 24 que faceia a placa de mola 36, e o conjunto de carro 220 inclui um primeiro motor 40 e uma caixa de engrenagens 42 associada montados sobre a placa de mola 36. Um eixo de saída da caixa de engrenagens 42 tem uma engrenagem pinhão 44 montada sobre o mesmo, e a placa de mola 36 inclui uma janela 46 (Figura 10) através da qual a engrenagem pinhão 44 estende-se para acoplar a cremaiheira 38 sobre o trilho 24. Assim, a rotação da engrenagem pinhão 44 pelo primeiro motor 40 aciona o conjunto de carro 220 ao longo dos trilhos 22, 24. Pode ser apreciado que o trilho 24 que tem a cremaiheira 38 compreende um trilho de referência em relação ao qual o posicionamento de eixo geométrico x do conjunto de carro 220 pode ser executado. Nenhuma tentativa é necessária para determinar ou controlar o posicionamento de eixo geométrico x do conjunto de carro 220 em relação ao outro trilho 22.

Para aperfeiçoar a precisão da posição do eixo geométrico x do conjunto de carro 220, a engrenagem pinhão 44 pode ter uma altura constante em relação à cremaiheira 38 em qualquer ponto ao longo do trilho de referência 24. Para executar este controie de altura, o eixo geométrico de rotação da engrenagem pinhão 44 pode de preferência ficar no mesmo plano que aquele definido pelos eixos geométricos rotacionais dos dois rolos 32 montados sobre a extremidade da placa de mola 36. Mais especificamente, os eixos geométricos dos rolos 32 podem ser substancialmente paralelos um ao outro e substancialmente normais à superfície da peça a trabalhar 102, e o eixo geométrico da engrenagem pinhão 44 pode ser substancialmente paralelo à superfície da peça a trabalhar 102 e pode ficar no plano dos eixos geométricos dos rolos.

Como ainda mostrado nas Figuras 9-11, o conjunto de carro 220 ainda inclui um segundo membro de base 50 montado deslizante sobre o primeiro membro de base 30 de modo que o segundo membro de base 50 possa deslizar para trás e para frente ao longo de uma direção de eixo geométrico y perpendicular à direção de eixo geométrico x. Mais especificamente, os trilhos 52, 54 estão presos nas bordas opostas do primeiro membro de base 30, e os rolos 56 estão montados sobre o segundo membro de base 50 para acoplar os trilhos 52, 54. Uma cremaiheira 58 para uma disposição de cremaiheira e pinhão está fixa no primeiro membro de base 30 ao iongo de sua borda adjacente ao trilho 54 (ver Figura 10). Um segundo motor 60 e uma segunda caixa de engrenagens 62 associada estão montados sobre uma placa 64 que está presa no segundo membro de base 50 adjacente à cremalheira 58. A placa 64 inclui uma janela através desta, e o eixo de saída da segunda caixa de engrenagens 62 estende-se através da janela e aciona uma engrenagem pinhão 66 que acopla a cremalheira 58. Assim, a rotação da engrenagem pinhão 66 pelo segundo motor 60 aciona o segundo membro de base ao longo dos trilhos 52, 54 na direção do eixo geométrico y.

Em operação, o conjunto de contrabalanço 130 acima descrito com referência às Figuras 1-8 pode estar acoplado no segundo membro de base 50 do conjunto de carro 220 mostrado na Figura 9, com o trilho 132 alinhado com o eixo geométrico y, e uma ferramenta de fabricação pode estar acoplada no conjunto de contrabalanço 130. As operações de fabricação auxiliadas por contrabalanço podem então ser executadas substancialmente de acordo com os procedimentos e métodos acima descritos. O movimento do conjunto de carro 220 ao longo do eixo geométrico x pode ser provido por uma combinação de força aplicada pelo operador 104 e/ou pelo primeiro motor 40. Similarmente, o posicionamento da ferramenta de fabricação ao longo do eixo geométrico y pode ser provido por uma combinação de força aplicada pelo operador 104 e/ou o segundo motor 60. Em modalidades adicionais, o posicionamento bruto da ferramenta de fabricação pode ser provido pelo primeiro e segundo motores 40, 60, e o posicionamento fino pode ser provido pelo operador 104, ou vice-versa. Assim, as vantagens acima descritas dos aparelhos e métodos de acordo com a presente invenção podem ser conseguidas utilizando um conjunto de carro que tem um ou mais motores que provêem uma força de acionamento para posicionar a ferramenta de fabricação.

As Figuras 12 e 13 são vistas isométricas de um conjunto de fabricação 300 para executar as operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar contornada 302 de acordo com ainda outra modalidade da invenção. Nesta modalidade, o conjunto de fabricação 300 inclui um conjunto de pista 310, um conjunto de carro 320 acoplado móvel no conjunto de pista 310 e um conjunto de contrabalanço 330 acoplado no conjunto de carro 320.

Muitos dos detalhes do conjunto de fabricação 300 são similares ou idênticos às modalidades anteriormente descritas. Portanto, para o bem da brevidade, somente as diferenças significativas do conjunto de fabricação 300 serão abaixo discutidas.

Como melhor mostrado na Figura 12, o conjunto de contrabalanço 330 inclui um motor 332 que aciona um membro de acoplamento 334 que, por sua vez, acopla com o conjunto de pista 310. Mais especificamente, na modalidade mostrada na Figura 12, o membro de acoplamento 334 é uma engrenagem que acopla com uma cremalheira 314 formada em uma viga 312 do conjunto de pista 310. Um conjunto de ferramenta 360 está acoplado no conjunto de carro 320 para executar uma operação de fabricação sobre a peça a trabalhar 302. Em modalidades alternativas, o motor 332 pode ser um motor de torque constante, um motor de força constante, um motor de torque variável, um motor de corrente constante, ou qualquer outro motor adequado. Em uma modalidade específica, o motor 332 é um servo-motor elétrico.

Como mostrado na Figura 13, em operação, o conjunto de pista 310 pode estar preso na peça a trabalhar contornada 302 de tal modo que as forças gravitacionais tendem a puxar os conjuntos de carro e de ferramenta 320, 360 ao longo do comprimento do conjunto de pista 310 em uma direção geralmente para baixo 370. O conjunto de contrabalanço 330, no entanto, pode contra-atuar as forças gravitacionais pela atuação do membro de acoplamento 334 (a engrenagem) para exercer uma força de contrabalanço contra as forças gravitacionais em uma direção geralmente para cima 372, por meio disto mantendo o conjunto de carro 320 e o conjunto de ferramenta 360 em uma estação desejada sobre a peça a trabalhar 302. De preferência, o conjunto de contrabalanço 330 pode resistir às forças gravitacionais exercidas sobre o conjunto de carro 320 e o conjunto de ferramenta 360, no entanto, pode permitir que o conjunto de carro 320 seja movido pela aplicação manual de força sobre o conjunto de fabricação 300 por um operador quando posicionando o conjunto de ferramenta 360 em uma posição desejada para executar uma operação de fabricação. 0 conjunto de fabricação 300 mostrado nas Figuras 12 e 13 pode prover as vantagens acima notadas de fadiga de operador reduzida e rendimento de fabricação aperfeiçoado utilizando um conjunto de contrabalanço 330 baseado em motor. Como o motor 332 contrabalança as forças gravitacionais que atuam na direção para baixo 370, a um operador não é requerido exercer uma força manual sobre o conjunto de fabricação para impedir que o conjunto de carro 320 role pelo conjunto de pista 310 abaixo durante o posicionamento ou durante o desempenho da operação de fabricação. Também, como o conjunto de contrabalanço 330 utiliza o motor 332, o cilindro de contrabalanço e as linhas pneumáticas e a bomba associadas podem ser eliminados.

Será apreciado que o conjunto de suporte 100 acima descrito em relação às Figuras 1-8, o cilindro de indução podería ser substituído por um motor e um dispositivo de acoplamento similar à modalidade do conjunto de fabricação 300 mostrado nas Figuras 12 e 13. Assim, um conjunto de contrabalanço baseado em motor podería ser implementado para contrabalançar as forças que atuam ao longo do eixo geométrico longitudinal do conjunto de pista (Figuras 12 e 13) ou transversais ao eixo geométrico longitudinal do conjunto de pista (Figuras 1-8). Deste modo, o conjunto de fabricação 300 demonstra que os conjuntos de contrabalanço de acordo com a presente invenção podem ser implementados utilizando uma variedade de dispositivos de contrabalanço, e podem ser utilizados para contrabalançar as forças gravitacionais que atuam ao longo ou transversalmente ao eixo geométrico longitudinal do conjunto de pista. Realmente, as modalidades da presente invenção podem ser implementadas para contrabalançar as forças que atuam substancialmente em qualquer direção em relação ao conjunto de pista para auxiliar o operador com as operações de fabricação e aperfeiçoar o desempenho de uma ampla variedade de diferentes operações de fabricação sobre peças a trabalhar que têm superfícies substancialmente planas ou contornadas complexas.

OPERAÇÕES DE FABRjCACÃO QUE UTILIZAM SISTEMAS DE SUPORTE DE FORÇA DE OPOSIÇÃO A Figura 14 é uma vista isométrica frontal de um conjunto de fabricação 400 que tem um conjunto de suporte de força de oposição 460 para executar as operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar 402 de acordo com uma modalidade da invenção. Nesta modalidade, o conjunto de fabricação 400 inclui um conjunto de pista 410 afixável na peça a trabalhar 402, e um conjunto de carro 420 acoplado móvel no conjunto de pista 410. Um conjunto de ferramenta 450 (por exemplo, um conjunto de perfuração) está operativamente acoplado no conjunto de carro 420 de modo que o conjunto de ferramenta 450 possa ser acoplado com a peça a trabalhar 402. Como mostrado na Figura 14, o conjunto de suporte de força de oposição 460 está acoplado no conjunto de carro 420 e preso destacável na peça a trabalhar 402. Como o conjunto de suporte de força de oposição 460 pode sustentar a peça a trabalhar 402 durante as operações de fabricação, o conjunto de fabricação 400 pode vantajosamente reduzir ou eliminar as defle-xões da peça a trabalhar 402, e pode aperfeiçoar a eficiência e a qualidade da operação de fabricação, como abaixo mais totalmente descrito.

As Figuras 15 e 16 são vistas isométricas traseira e inferior, respectivamente, do conjunto de fabricação 400 da Figura 14. Nesta modalidade o conjunto de pista 410 inclui um par de vigas 412, cada viga 412 estando equipada com uma pluralidade de conjuntos de copo de vácuo 414. Os conjuntos de copo de vácuo 414 estão fluidamente acoplados a uma ou mais linhas de vácuo que levam a uma fonte de vácuo 418 (não mostrada) tal como uma bomba de vácuo ou similar, de modo que o vácuo possa ser contro-ladamente aplicado (e removido) dos conjuntos de copo de vácuo 414 durante, por exemplo, a montagem, o reposicionamento, e a remoção do conjunto de pista 410 na e da peça a trabalhar 402. Os conjuntos de copo de vácuo 414 são de construção conhecida e podem ser do tipo descrito, por exemplo, na Patente U.S. Número 6.467.385 B.1 emitida para Buttrick et al. ou na Patente U.S. Número 6.210.084 B1 emitida para Banks et al. Em modalidades alternativas, os conjuntos de copo de vácuo 414 podem ser substituídos por outros tipos de conjuntos de fixação, que incluem os conjuntos de fixação magnéticos, os parafusos ou outros membros de fixação roscados, ou quaisquer outros conjuntos de fixação adequados.

Com referência continuada às Figuras 14-16, o conjunto de carro 420 inclui um carro de eixo geométrico x (ou primeiro) 422 e um carro de eixo geométrico y (ou segundo) 424. O carro de eixo geométrico x 422 inclui um membro de base 426 que tem uma pluralidade de raios 428 que acoplam roláveis as bordas das vigas 412. Assim, o carro de eixo geométrico x 422 pode transladar para trás e para frente ao longo do comprimento das vigas 412 ao longo de um eixo geométrico x que está alinhado com os eixos geométricos longitudinais das vigas 412. Em modalidades alternativas, os rolos 428 podem ser substituídos com rolamentos de carro, engrenagens, membros de corrediça, rodas de borracha, ou outros dispositivos de acoplamento adequados. Em uma modalidade específica, os rolos 428 podem ser substituídos por engrenagens pinhão que acoplam com uma porção de cremalhei-ra dentada ou serrilhada de uma ou ambas as vigas 412. Como mostrado na Figura 15, o carro de eixo geométrico x 422 ainda inclui um primeiro motor de acionamento 430 que está operativamente acoplado a uma primeira engrenagem 432. Nesta modalidade, a primeira engrenagem 432 projeta-se através do membro de base 426 e acopla com as aberturas de acionamento 413 dispostas em uma das vigas 412. Um controlador 434 está posicionado sobre o carro de eixo geométrico x 422 e está operativamente acoplado no primeiro motor de acionamento 430.

Similarmente, o carro de eixo geométrico y inclui um membro de suporte 436 acoplado deslizante em um rasgo 438 disposto no membro de base 426 do carro de eixo geométrico x 422 (Figura 14). Um segundo motor de acionamento 440 está preso no carro de eixo geométrico x 422 e no membro de suporte 436, e está também operativamente acoplado no controlador 434. Como mostrado na Figura 14, nesta modalidade, o segundo motor de acionamento 440 aciona um eixo (ou parafuso) 442 que acopla uma porca de esferas 444 acoplada no membro de suporte 436. Assim, o segundo motor de acionamento 440 pode acionar o membro de suporte 436 do carro de eixo geométrico y 424 ao longo de um eixo geométrico y orientado trans-versaimente ao eixo geométrico x.

Como melhor mostrado na Figura 14, o conjunto de ferramenta 450 está acopiado no membro de suporte 436 do carro de eixo geométrico y 424 e pode estar operativamente acoplado no controlador 434. Nesta modalidade, o conjunto de ferramenta 450 inclui um módulo de mandril de broca 452 e um pé de pressão 454 (Figura 16) que é controlável mente acoplável com a peça a trabalhar 402 durante uma operação de perfuração. O módulo de mandril de broca 452 é controlavelmente acoplável com a peça a trabalhar 402 ao longo de um eixo geométrico z o qual está aproximadamente alinhado com uma normal local à peça a trabalhar 402. O módulo de mandril de broca 452 pode ser qualquer dispositivo de perfuração conhecido adequado para executar as operações de perfuração, que inclui, por exemplo, aqueles dispositivos de perfuração comercialmente disponíveis da Cooper Tools, Inc. de Lexington, Carolina do Sul, da West Coast Industries, Inc. de Seattle, Washington, da Recoules, S.A. de Ozoír-la-Ferriére, França ou da Global Industrial Technologies, Inc. de Dallas, Texas.

As Figuras 17 e 18 são vistas isométricas dianteira e traseira ampliadas, respectivamente, do conjunto de suporte de força de oposição 460 do conjunto de fabricação 400 da Figura 14. Nesta modalidade, o conjunto de suporte de força de oposição 460 inclui um atuador de retenção 462 que tem um pino de retenção 464 que é acoplável com a peça a trabalhar 402. Um primeiro atuador (ou de eixo geométrico y) 466 está acoplado no atuador de retenção 462 e a uma primeira placa de base 468, e é extensível ao longo do eixo geométrico y. A primeira placa de base 468 está acoplada deslizante a um par de primeiros trilhos auxiliares 470 montados sobre uma segunda placa de base 472. Similarmente, a segunda placa de base 470 está acoplada deslizante a segundos trilhos auxiliares 474 montados sobre o carro de eixo geométrico x 422. Como melhor mostrado na Figura 18, os primeiros trilhos auxiliares 470 são aproximadamente paralelos ao eixo geométrico x, e os segundos trilhos auxiliares 474 são aproximadamente paralelos ao eixo geométrico z. Um segundo atuador (ou de eixo geométrico x) 476 está acoplado entre a primeira placa de base 468 e a segunda placa de base 472, e é extensível ao longo do eixo geométrico x. Um terceiro atuador (ou de eixo geométrico z) 478 está acoplado entre a segunda placa de base 472 e o carro de eixo geométrico x 422, e é extensível ao longo do eixo geométrico z. O primeiro, o segundo, e o terceiro atuadores 466, 476, 478 podem estar operativamente acoplados no controlador 434. Assim, o primeiro, o segundo, e o terceiro atuadores 466, 476, 478 podem ser utilizados para posicionar controlável mente o pino de retenção 464 do conjunto de suporte de força de oposição 460 em um local desejado ao longo do eixo geométrico y, do eixo geométrico x, e do eixo geométrico z, respectivamente.

Será apreciado que o atuador de retenção 462 pode ser qualquer tipo de atuador adequado, que inclui um atuador hidráulico, pneumático, ou eletricamente acionado. Similarmente, o primeiro, o segundo, e o terceiro atuadores 466,476,478 podem ser hidráulicos, pneumáticos, elétricos, ou qualquer outro tipo adequado de atuadores. Em uma modalidade específica, o primeiro, o segundo, e o terceiro atuadores 466, 476, 478 são os assim denominados atuadores pneumáticos de "retorno à origem’1 que estão acoplados por uma ou mais linhas de suprimento pneumático 479 (Figuras 17 e 18) a uma fonte de ar pressurizado (não mostrada).

Em operação, o conjunto de fabricação 400 pode ser montado por sobre a peça a trabalhar 402 e um vácuo pode ser provido para os conjuntos de vácuo 414, por meio disto prendendo o conjunto de pista 410 em uma posição desejada. Um furo 403 pode ser formado na peça a trabalhar 402 de qualquer modo desejado, tal como durante a fabricação da peça a trabalhar 402, ou utilizando o conjunto de ferramenta 450 ou outro dispositivo de perfuração. A seguir, o pino de retenção 464 pode ser posicionado dentro do furo 403. O posicionamento do pino de retenção 464 dentro do furo 403 pode ser executado em uma variedade de modos. Por exemplo, a posição do pino de retenção 464 ao longo do eixo geométrico x pode ser executada posicionando controlavelmente o carro de eixo geométrico x 422 utilizando o primeiro motor de acionamento 430, ou posicionando controlavelmente a primeira placa de base 468 ao longo dos primeiros trilhos auxiliares 470 utilizando o segundo atuador 476, ou por uma combinação de ambos estes métodos. Similarmente, a posição do pino de retenção 464 ao lon- go do eixo geométrico y pode ser executada posicionando controlavelmente o carro de eixo geométrico y 424 utilizando o segundo motor de acionamento 440, ou atuando controlavelmente o primeiro atuador 466, ou ambos. Final-mente, a posição do pino de retenção 464 ao longo do eixo geométrico z pode ser executada posicionando controlavelmente a segunda placa de base 472 ao longo dos segundos trilhos auxiliares 474 utilizando o terceiro atuador 478. Em uma modalidade específica, os carros de eixo geométrico x e de eixo geométrico y 422, 424 são empregados para executar um posicionamento bruto, de escala relativamente grande, e o segundo e o primeiro atuadores 476, 466 são utilizados para prover um posicionamento mais fino, de escala relativamente pequena do pino de retenção 464 ao longo dos eixos geométricos x e y, respectivamente. O posicionamento acima descrito, do conjunto de suporte de força de oposição 460 pode ser executado em um modo automatizado ou semi-automatizado utilizando o controlador 434 equipado com métodos e algoritmos computadorizados numericamente controlados (CNC) convencionais. Altemativamente, o posicionamento pode ser executado manualmente por um operador, tal como, por exemplo, temporariamente desabilitando ou neutralizando os motores e atuadores acima referenciados dos conjuntos de carro e de retenção 420, 460 para permitir que o conjunto de suporte de força de oposição 460 seja posicionado manualmente.

Com referência adicional às Figuras 14-18, após o pino de retenção 464 ser posicionado dentro do furo 403, o atuador de retenção 462 pode ser atuado para acoplar seguramente o pino de retenção 464 dentro do furo 403, por meio disto fixando a posição do conjunto de suporte de força de oposição 460 em relação à peça a trabalhar 402. Após o conjunto de suporte de força de oposição 460 estar seguramente acoplado com a peça a trabalhar 402, o conjunto de ferramenta 450 pode ser utilizado para executar as operações de fabricação sobre a peça a trabalhar 402. Especificamente, na modalidade mostrada nas Figuras 14-16, o módulo de mandril de broca 452 pode ser operado para perfurar um ou mais furos adicionais 403 na peça a trabalhar 402. Por exemplo, os furos adicionais 403 podem ser criados posicionando controlavelmente o conjunto de ferramenta 450 utilizando o conjunto de carro 420 em um modo automatizado ou semi-automatizado utilizando o controlador 434 e os métodos e algoritmos de CNC convencionais. Como o conjunto de suporte de força de oposição 460 está preso móvel no conjunto de carro 420, o conjunto de carro 420 pode ser utilizado para repo-sicionar o conjunto de ferramenta 450 sem destacar o conjunto de suporte de força de oposição 460 da peça a trabalhar 402. Assim, com o conjunto de suporte de força de oposição 460 preso na peça a trabalhar 402, o conjunto de ferramenta 450 pode ser sucessivamente e repetidamente reposicionado em uma pluralidade de locais desejados sobre a peça a trabalhar 402 para executar as operações de fabricação.

Após uma ou mais operações de fabricação terem sido executadas sobre a peça a trabalhar 402, o conjunto de suporte de força de oposição 460 pode ser destacado da peça a trabalhar 402 pela desativação do atuador de retenção 462 e remoção do pino de retenção 464 do furo 403. Se desejado, o conjunto de suporte de força de oposição 460 pode então ser reposicionado para um novo local e pode ser preso novamente na peça a trabalhar 402 pela inserção do pino de retenção 464 em um diferente furo 403 (tal como um dos furos recentemente formados) e atuando o conjunto de suporte de força de oposição 460 no modo acima descrito. Com o conjunto de suporte de força de oposição 460 na peça a trabalhar 402 no novo local, operações de fabricação adicionais podem ser conduzidas sobre a peça a trabalhar 402 como desejado.

Os conjuntos de fabricação que tem os sistemas de suporte de oposição de acordo com os ensinamentos da presente invenção podem vantajosamente aperfeiçoar a qualidade das operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar. Como o conjunto de suporte de força de oposição 460 sustenta em oposição (ou contrabalança) a peça a trabalhar durante a aplicação de forças sobre a peça a trabalhar pelo conjunto de ferramenta 450, a peça a trabalhar 402 pode ser menos provável de dobrar ou defletir durante o processo de fabricação, especialmente para as peças a trabalhar relativamente finas ou relativamente flexíveis. Como as defiexões da peça a traba- Ihar 402 podem ser reduzidas ou eíiminadas, a orientação do conjunto de ferramenta 450 em relação à peça a trabalhar 402 pode ser mais facilmente mantida pelo conjunto de carro 420. Assim, as operações de fabricação podem ser mais precisamente e consistentemente conduzidas utilizando o conjunto de fabricação 400. Como as operações de fabricação podem ser mais precisamente e consistentemente executadas, os custos associados com a inspeção e o retrabalho da peça a trabalhar 402 durante a operação de fabricação podem ser reduzidos. O conjunto de fabricação 400 que tem o conjunto de suporte de força de oposição 460 pode também aperfeiçoar a velocidade com a qual as operações de fabricação podem ser executadas. Como o conjunto de suporte de força de oposição 460 provê um suporte de oposição para a peça a trabalhar 402 durante as operações de fabricação, o conjunto de ferramenta 450 pode ser mais forçadamente aplicado na peça a trabalhar 402. Deste modo, a velocidade com a qual as operações de fabricação são executadas pode ser aumentada, e a eficiência e o rendimento das operações de fabricação podem ser aperfeiçoados.

Será apreciado que uma ampla variedade de modalidades adequadas de conjuntos de suporte de oposição 460 pode ser concebida de acordo com os ensinamentos da presente invenção. Por exemplo, uma variedade de pinos de retenção 464 e de atuadores de retenção 462 são conhecidas que podem ser empregadas para prender o conjunto de suporte de força de oposição 460 na peça a trabalhar 402, incluindo, por exemplo, um dispositivo de pinça do tipo geralmente descrito na Patente U.S. Número 4.396.318 emitida para Jensen et al., na Patente U.S. Número 5.395.187 emitida para Slesinski et al., e na Patente U.S, Número 6.036.409 emitida para Rissler, ou um dispositivo de retenção do tipo geralmente descrito na Patente U.S. Número 5.482.411 emitida para McGlasson e na Patente U.S. Número 6.283.684 B1 emitida para Jarvis. Em uma modalidade alternativa, o furo 403 pode ser um furo roscado 403, e o pino de retenção 464 pode ser um membro roscado que acopla roscavelmente o furo roscado 403. Em modalidades adicionais, o pino de retenção 464 e o atuador de retenção 462 podem ser substituídos por quaisquer outros dispositivos de fixação adequados, que incluem um ou mais dos acima referenciados conjuntos de copo de vácuo 414, ímãs, ou outros aparelhos eletromagnéticos, ta! como, por exemplo, um aparelho que exerce uma força sobre uma peça a trabalhar em um modo similar ao aparelho de remoção de amassados eletromagnético comercialmente disponível da Electroimpací, Inc. de Everett, Washington.

Pode também ser apreciado que os conjuntos de fabricação de acordo com a presente invenção, que incluem a modalidade específica do conjunto de fabricação 400 acima descrito, podem ser utilizados para prover um suporte de oposição para uma ampla variedade de ferramentas de fabricação, e que os ensinamentos da presente invenção não estão limitados simplesmente a operações de fabricação que envolvem perfuração. Por e-xempio, os conjuntos de fabricação que têm conjuntos de suporte de oposição de acordo com a presente invenção podem ser utilizados para sustentar rebitadores, puxadores de amassados mecânicos e eletromagnéticos, soldadores, chaves, grampos, lixadores, pregadores, pistolas de parafuso, ou virtualmente qualquer outro tipo desejado de ferramentas de fabricação ou de instrumentos de medição.

Pode também ser apreciado que uma variedade de modalidades alternativas dos aparelhos e métodos pode ser concebida de acordo com a presente invenção, e que a invenção não está limitada aos aparelhos e métodos específicos acima descritos e mostrados nas figuras acompanhantes. Por exemplo, pode ser notado que o conjunto de carro 420 e o conjunto de pista 410 podem assumir uma ampla variedade de modalidades alternativas. Por exemplo, em uma modalidade, o conjunto de suporte de força de oposição 490 pode estar acoplado ao conjunto de trilho e de carro ensinado pela Patente Ü.S. Número 4.850.763 emitida para Jack et al. Em ainda outra modalidade, o conjunto de suporte de força de oposição 460 pode ser utilizado em combinação com qualquer dos conjuntos de carro e dos conjuntos de pista descritos no Pedido de Patente U.S. Copendente e de co-propriedade Número 10/016.524, cujo pedido está aqui incorporado por referência.

Especificamente, em uma modalidade alternativa, os sistemas de suporte de força de oposição podem ser utilizados em combinação com o conjunto de pista 210 e o conjunto de carro 220 acima descritos com referência às Figuras 9-11. Mais especificamente, como mostrado na Figura 9, montado sobre o carro de eixo geométrico y está um conjunto de anel de retenção 70. O conjunto de anel de retenção 70 pode ser utilizado para sustentar e prender um conjunto de ferramenta 450, tal como módulo de mandril de broca 452 acima descrito. O conjunto de ferramenta 450 pode ser estendido através de uma janela no carro de eixo geométrico y 50 {visível na Figura 10), e através de uma janela no carro eixo geométrico x 30 {visível na Figura 11), que é alongada na direção do eixo geométrico y. O eixo geométrico do conjunto de ferramenta 450 pode ser aproximadamente paralelo ao eixo geométrico z, e assim pode ser substancialmente normal à peça a trabalhar 402.

Em operação, o conjunto de suporte de força de oposição 460 acima descrito com referência às Figuras 14-18 pode estar acoplado no conjunto de carro 220 mostrado nas Figuras 9-11 de qualquer modo adequado, e um conjunto de ferramenta de fabricação 450 pode estar acoplado no conjunto de carro 220 (por exemplo, no conjunto de anel de retenção 70). As operações de fabricação podem então ser executadas substancialmente de acordo com os procedimentos e métodos acima descritos. O movimento do conjunto de carro 220 ao longo do eixo geométrico x pode ser provido por uma combinação de força aplicada pelo operador 404 e/ou pelo primeiro motor 40. Similarmente, o posicionamento da ferramenta de fabricação ao iongo do eixo geométrico y pode ser provido por uma combinação de força aplicada pelo operador 404 e/ou pelo segundo motor 60. Em modalidades adicionais, o posicionamento bruto da ferramenta de fabricação pode ser provido pelo o primeiro e segundo motores 40, 60, e o posicionamento fino pode ser provido pelo operador 404, ou vice-versa, Assim, as vantagens acima descritas podem ser conseguidas utilizando as modalidades alternativas de conjuntos de pista e conjuntos de carro para criaras modalidades adicionais dos conjuntos de fabricação de acordo com os ensinamentos da presente invenção.

OPERAÇÕES PE FABRICAÇÃO UTILIZANDO MEMBROS DE PISTA QUE TÊM UMA CREMALHE1RA DE EIXO GEOMÉTRICO NEUTRO

Referindo novamente às Figuras 14 e 15, nesta modalidade, o conjunto de pista 410 inclui um par de vigas flexíveis 412, cada vida 412 tendo uma cremalheira integralmente formada 480. Como abaixo mais completamente descrito, as cremalheiras integralmente formadas 480 podem prover um controle de posicionamento aperfeiçoado do conjunto de carro 420, por meio disto aperfeiçoando a qualidade das operações de fabricação executadas sobre a peça a trabalhar 402.

Como adicionalmente mostrado nas Figuras 19-21, a cremalheira 480 inclui uma pluralidade de aberturas 488 integralmente formadas no trilho 412a ao longo do eixo geométrico neutro 486 do trilho 412a. Em outras palavras, uma linha de passo da cremalheira 480 estende-se ao longo e pelo menos aproximadamente coincide com o eixo geométrico neutro 486 do trilho 412. Pontes 490 são formadas entre cada par de sucessivas aberturas 488. Como melhor mostrado na Figura 19, os dentes 435 da primeira engrenagem de acionamento 432 estão acoplados pelo menos parcialmente nas aberturas 488 e contra as pontes 490 da cremalheira 480. A Figura 22 é uma vista lateral em corte transversal ampliada de uma porção do trilho 412a feita ao longo da linha A-A da Figura 21. Como mostrado na Figura 22, nesta modalidade, as aberturas 488 são afiladas em um modo em forma de cunha (ou bidimensional). Em um aspecto alternativo, as aberturas 488 são afiladas ao íongo do eixo rígido 482 de forma que as aberturas 488 são maiores na superfície do topo 487 do trilho 412a e menores na superfície do fundo 489 do trilho 412 a em uma aspecto, as aberturas 488 são formadas parcíalmente conicamente (ou tridimensionalmente). Como adicionalmente mostrado na- Figura 22, as aberturas 488 podem ser afiladas para corresponderem justamente ao perfil dos dentes 435 da engrenagem de acionamento 432. Em uma modalidade específica, a espessura do trilho 412 é igual ao comprimento do dente 435 da engrenagem de acionamento 432 (Figura 22). Como a linha de passo da cremalheira 480 pelo menos aproximadamente coincide com o eixo geométrico neutro 486, a crema- Iheira 480 permanece alinhada ao longo do eixo geométrico neutro 486 durante o dobramento e o flexionamento do trilho 412a sobre a peça a trabalhar 402. Assim, os dentes 435 da engrenagem de acionamento 432 podem permanecer mais positivamente acoplados com a cremalheira 480 conforme o conjunto de carro 420 é operado sobre o conjunto de pista 410, mesmo quando os trilhos 412 estão torcidos e flexionados sobre superfícies contornadas.

Será apreciado que a cremalheira 480 pode ser integralmente formada com o trilho 412 utilizando qualquer técnica de fabricação desejada. Por exemplo, a cremalheira 480 pode ser formada no trilho 412 após o trilho 412 ter sido formado, tal como por usinagem, perfuração, frezagem, ou utilizando qualquer outro método adequado. Alternativamente, a cremalheira 480 pode ser formada simultaneamente com a formação do trilho 412, tal como por fundição, estampagem, ou prensagem.

Em operação, o conjunto de fabricação 400 pode estar montado sobre a peça a trabalhar 402 e um vácuo pode ser provido para os conjuntos de vácuo 414, por meio disto prendendo o conjunto de pista 410 em uma posição desejada. O conjunto de carro 420 pode então ser movido para uma posição desejada ao longo do conjunto de pista 410, de modo que o conjunto de ferramenta 450 possa ser utilizado para executar as operações de fabricação sobre a peça a trabalhar 402. O controlador 434 pode transmitir os sinais de controle para o primeiro motor de acionamento 430, girando a primeira engrenagem de acionamento 432 a qual acopla com a cremalheira integralmente formada 480 no trilho 412a. Como melhor mostrado na Figura 22, os dentes 435 da primeira engrenagem de acionamento 432 podem estar parcialmente ou totalmente acoplados nas aberturas 488 e podem exercer uma força de acionamento contra as pontes 490 da cremalheira 480, por meio disto acionando o conjunto de carro 420 ao longo dos trilhos 412 até que o conjunto de carro 420 atinja a posição desejada.

Será apreciado que o posicionamento do conjunto de carro 420 sobre o conjunto de pista 410, e o posicionamento e o acoplamento do conjunto de suporte de força de oposição 460 e do conjunto de ferramenta 450 em relação à peça a trabalhar 402 podem ser executados em um modo automatizado ou semi-automatizado utilizando o controlador 434 equipado com métodos e algoritmos computadorizados numericamente controlados (CNC) convencionais. Alternativamente, o posicionamento pode ser executado manualmente ou parcialmente manualmente por um operador, tal como, por exemplo, fazendo o operador prover entradas de controle manual para o controlador 434, ou temporariamente desabilitando ou neutralizando os motores e atuadores acima referenciados dos conjuntos de carro e de retenção 420,460 para permitir um movimento manual. A seguir, o pino de retenção 464 pode ser posicionado em um furo 403, e o atuador de retenção 462 pode ser atuado, para acoplar seguramente o pino de retenção 464 dentro do furo 403, por meio disto fixando a posição do conjunto de suporte de força de oposição 460 em relação à peça a trabalhar 402. O conjunto de ferramenta 450 pode então ser empregado para executar as operações de fabricação sobre a peça a trabalhar 402. Especificamente, na modalidade mostrada nas Figuras 14 e 15, o módulo de mandril de broca 452 pode ser operado para perfurar um ou mais furos adicionais 403 na peça a trabalhar 402. Como o conjunto de carro 420, o conjunto de ferramenta 450 pode ser controlado e operado em um modo automatizado ou semi-automatizado utilizando o controlador 434 e os métodos e algoritmos de CNC convencionais.

Os conjuntos de fabricação que têm cremalheiras integralmente formadas de acordo com os ensinamentos da presente invenção podem vantajosamente aperfeiçoar a qualidade das operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar. Como a cremalheira 480 está integralmente formada com o trilho 412 com a linha de passo da cremalheira 480 pelo menos aproximadamente alinhada com o eixo geométrico neutro 486 do trilho 412, os dentes 435 da engrenagem de acionamento 432 permanecem em acoplamento positivo com a cremalheira 480 mesmo quando o trilho 412 está flexionado e torcido sobre superfícies contornadas. A cremalheira integralmente formada 480 pode vantajosamente permitir um posicionamento mais preciso do conjunto de carro 420 sobre o conjunto de pista 410, e assim, um posi- cionamento mais preciso do conjunto de ferramenta 450 sobre a peça a trabalhar 402. O conjunto de fabricação 400 pode portanto prover uma precisão e consistência aperfeiçoadas de operações de fabricação em comparação com os conjuntos de fabricação da técnica anterior. Como as operações de fabricação podem ser mais precisamente e consistentemente executadas, os custos associados com a inspeção e o retrabalho da peça a trabalhar 402 durante a operação de fabricação podem ser reduzidos. O conjunto de fabricação 400 que tem o conjunto de pista 410 de acordo com a invenção pode também aperfeiçoar a velocidade com a qual as operações de fabricação podem ser executadas. Como a cremalhei-ra integralmente formada 480 do conjunto de pista 410 pode prover um controle de posição aperfeiçoado do conjunto de ferramenta 450 durante as o-perações de fabricação, o conjunto de ferramenta 450 pode ser posicionado e operado com relativamente menos retardos para a verificação de posição e o ajuste de posição, e a necessidade de reparo e retrabalho das operações de fabricação (por exemplo, o retrabalho de furos, etc.) pode ser reduzida. Deste modo a velocidade com que as operações de fabricação são executadas pode ser aumentada, e a eficiência e o rendimento as operações de fabricação podem ser aperfeiçoados.

Será apreciado que os conjuntos de fabricação de acordo com a presente invenção, que inclui a modalidade específica do conjunto de fabricação 400 acima descrito, podem ser utilizados para proverem um suporte de oposição para uma ampla variedade de ferramentas de fabricação, e que os ensinamentos da presente invenção não estão limitados simplesmente a operações que envolvem perfurações. Por exemplo, os conjuntos de fabricação que têm conjuntos de suporte de oposição de acordo com a presente invenção podem ser utilizados para sustentar rebitadores, puxadores de amassados mecânicos e eletromagnéticos, soldadores, chaves, grampos, lixadores, pregadores, pistolas de parafuso, roteadores, desengraxadores, lavadores, gravadores, ferramentas de rebarbamento, lasers, aplicadores de fita, ou virtualmente qualquer outro tipo desejado de ferramentas de fabricação ou de instrumentos de medição.

Pode também ser apreciado que uma variedade de modalidades alternativas dos aparelhos e métodos pode ser concebida de acordo com a presente invenção, e que a invenção não está limitada aos aparelhos e métodos específicos acima descritos e mostrados nas figuras acompanhantes. Por exemplo, pode ser notado que o conjunto de carro 420 e o conjunto de pista 410 podem assumir uma ampla variedade de modalidades alternativas. Por exemplo, em modalidades alternativas, uma cremalheira integralmente formada 480 de acordo com a presente descrição pode ser utilizada em combinação com qualquer um dos conjuntos de carro e dos conjuntos de pista descritos no Pedido de Patente U.S. Copendente e de co-propriedade Número 10/016.524, cujo pedido foi anteriormente aqui incorporado por referência.

OPERAÇÕES DE FABRICAÇÃO UTILIZANDO DETECCÃO DE POSIÇÃO SEM CONTATO A Figura 23 é uma vista em elevação frontai de um conjunto de fabricação 500 que tem um conjunto de sensor de posição 540 de acordo com uma modalidade da invenção. Nesta modalidade, o conjunto de fabricação 500 inclui um conjunto de pista 510 fixável a uma peça a trabalhar 20, e um conjunto de carro 520 acoplado móvel no conjunto de pista 510. Um controlador 530 está operativamente acoplado no conjunto de sensor de posição 540 e no conjunto de carro 520. Como abaixo mais completamente descrito, o conjunto de fabricação 500 que tem o conjunto de sensor de posição 540 pode vantajosamente aperfeiçoar a precisão e a eficiência das operações de fabricação executadas na peça a trabalhar 20. A Figura 24 é uma vista isométrica superior do conjunto de pista 510 e do conjunto de carro 520 da Figura 23 com o conjunto de sensor de posição 540 removido. Nesta modalidade, o conjunto de pista 510 e o conjunto de carro 520 são substancialmente similares às modalidades de conjunto de pista e de carro acima descritas em relação às Figuras 9-11. Portanto, para o bem da brevidade, somente as diferenças significativas mostradas nas Figuras 23 e 24 serão agora descritas.

Figura 25 é uma vista isométrica parcial ampliada do conjunto de sensor de posição 540 e do controlador 530 do conjunto de fabricação 500 da Figura 23. Como mostrado na Figura 25, o conjunto de sensor de posição 540 inclui um montante 542 que está acoplado no conjunto de carro 520 (por exemplo, no conjunto de anel de retenção 70), e um sensor 544 que está operativamente acoplado no montante 542. Uma conexão de sensor 546 está acoplada entre o sensor 544 e o controlador 530 para transmitir e receber os sinais.

As Figuras 26 e 27 são vistas isométrícas lateral e inferior, respectivamente, do sensor 544 da Figura 25. Como melhor mostrado na Figura 27, o sensor 544 inclui um elemento de detecção 548 para transmitir os sinais na direção da peça a trabalhar 20 e para receber os sinais refletidos da peça a trabalhar 20, como mais completamente abaixo descrito. Será apreciado que o sensor 544 pode ser qualquer elemento de detecção digital ou analógico adequado, que inclui, por exemplo, aqueles sensores comercialmente disponíveis da Sunx, Inc. de Des Moines, lowa ou da Keyence, Inc. de American, New Jersey. Em uma modalidade, o elemento de detecção 548 pode ser um elemento de detecção de fibra óptica, e em uma modalidade específica, o elemento de detecção pode ser um elemento de detecção retro-refletor de fibra óptica coaxial. Em outras modalidades alternativas, por exemplo, o elemento de sensor 548 pode incluir câmeras (por exemplo, sistemas de visão de câmera DVT), sensores de proximidade magnéticos, ou qualquer outro elemento de sensor adequado. Será apreciado que os sinais transmitidos do sensor 544 para a peça a trabalhar 20, e refletidos de volta da peça a trabalhar 20 para o sensor 544, podem ser sinais de luz visível, infravermelhos ou ultravioletas, sinais acústicos, ou qualquer outro tipo desejado de sinal.

Com referências às Figuras 23 até 25, o conjunto de pista 510 pode estar preso na peça a trabalhar 20, e o conjunto de carro 520 pode ser utilizado para sustentar o conjunto de sensor de posição 540 de modo que o elemento de detecção 548 fique apontado na direção da peça a trabalhar 20. O conjunto de sensor de posição 540 pode então ser empregado para localizar as coordenadas de um ou mais detalhes de índice (ou pontos de refe- rência) localizados sobre a peça a trabalhar 20. Como mais completamente abaixo descrito, o conjunto de sensor de posição 540 provê uma capacidade para o conjunto de fabricação 500 determinar uma orientação posicionai do conjunto de fabricação 500 com base em um ou mais detalhes de índice conhecidos (por exemplo, um furo, um fixador, uma bucha, ou outro detalhe) sem um contato físico entre o conjunto de sensor 540 e a peça a trabalhar 20.

Em um aspecto, o elemento de detecção 548 inclui um cabo de fibra óptica coaxial de LED brilhante que utiliza um sistema de lente para focalizar a luz incidente ou de iluminação por sobre a peça a trabalhar 20. Em resumo, a luz incidente pode ser transmitida através da fibra central do cabo de fibra óptica coaxial, através de uma lente, e pode ser refletida pela superfície da peça a trabalhar 20. A luz refletida pode então ser coletada através da lente e retornada para um amplificador de sensor através da porção externa do cabo de fibra óptica coaxial. O sensor amplificado pode então converter a intensidade da luz em um sinal elétrico analógico. A saída do amplificador de sensor pode ser calibrada para um ponto foca! da lente pela leitura da luz refletida de uma superfície refletora branca padrão. Como o percurso de varredura encontra vários detalhes sobre a superfície, a luz refletida pode ser analisada e quando os dados coletados correspondem a um conjunto de parâmetros definido, um detalhe de índice conhecido (por e-xemplo, um fixador, um furo, etc.) pode ser reconhecido. O sinal pode ser lido e correlacionado com uma posição sobre a superfície pela utilização de retomo do sistema de posicionamento. Estas informações de local podem então ser utilizadas para posicionar outros equipamentos sobre a superfície da peça a trabaihar 20, tornando possível controlar um sistema de ferramentas ou processos, como abaixo descrito mais compietamente. A Figura 28 é um fluxograma que mostra um método 600 de determinação de posição que utiliza o conjunto de sensor 540 de acordo com uma modalidade da invenção. A Figura 29 é uma representação esquemáti-ca do método 600, de determinação de posição da Figura 28. As etapas do método 600 podem ser implementadas utilizando os componentes progra- máveis ou semiprogramáveis e as rotinas de software conhecidos. Como mostrado nas Figuras 28 e 29, o método 600 pode começar em uma etapa inicial 602 na qual o conjunto de sensor de posição 540 está inicialmente posicionado próximo de um detalhe de índice 21 que deve ser detectado, tal como por um operador posicionando manualmente o conjunto de carro 520 em um local adequado sobre o conjunto de pista 510, e o conjunto de sensor de posição 540 começa a transmitir um ou mais sinais de detecção 601 por sobre a peça a trabalhar 20 e receber os sinais refletidos 603 correspondentes de volta da peça a trabalhar 20. A seguir, na etapa 604, o sensor 544 é ou íncrementalmente ou continuamente avançado ao longo de um primeiro percurso 605 em uma primeira direção (mostrada como a direção y na Figura 29).

Com referência continuada às Figuras 28 e 29, conforme o sensor 544 é avançado ao longo do primeiro percurso 605, o método 600 continua a transmitir os sinais de detecção 601 e monitorar os sinais refletidos 603 recebidos para determinar se uma primeira borda 607 do detalhe de índice 21 foi detectada (etapa 606). Se o sensor 544 for um sensor digital, o sensor 544 pode indicar que a borda foi alcançada provendo uma saída de sensor que transiciona de um primeiro estado bem definido que indica que o sensor 544 está recebendo os sinais refletidos 603 que estão refletindo da peça a trabalhar 20, para um segundo estado bem definido que indica que o sensor 544 está recebendo os sinais refletidos 603 que estão refletindo do detalhe de índice 21. Alternativamente, se o sensor 544 for um sensor analógico, a saída do sensor pode ser proporcional aos sinais refletidos 603 da peça a trabalhar 20 e do detalhe de índice 21, por meio disto provendo uma indicação de quando o sensor 544 está sobre cada componente, respecti-vamente.

Eventualmente, com base nos sinais refletidos 603, a primeira borda 607 (Figura 29) do detalhe de índice 21 pode ser detectada (etapa 606). A seguir, na etapa 608, a posição do sensor 544 pode ser reajustada e uma re-varredura localizada, de baixa velocidade (ou pequenos incrementos) pode ser executada para determinar as coordenadas da primeira borda 607, e as coordenadas da primeira borda 607 são armazenadas. Na etapa 610, o método 600 determina se a borda que acabou de ser detectada é uma segunda borda 609 (ver Figura 29) do detalhe de índice 21, e se não, o método 600 repete as etapas 604 até 608 para determinar e armazenar as coordenadas da segunda borda 609. A seguir, na etapa 612, o método 600 utiliza as coordenadas da primeira e da segunda borda 607, 609 para calcular um primeiro centro 611 ao longo do primeiro percurso 605, e reposiciona o sensor 544 em um local espaçado do detalhe de índice 21 com um valor ao longo da primeira direção (por exemplo, a coordenada y) que corresponde ao valor do primeiro centro 611. O sensor 544 é então avançado ao longo de um segundo percurso 613 (mostrado como a direção x na Figura 29) na etapa 614, e a saída do sensor 544 é monitorada para determinar se uma primeira borda 615 do detalhe de índice 21 ao longo do segundo percurso 613 ser detectada (etapa 616). Após a primeira borda 615 ao longo do segundo percurso 613 foi detectada, como acima descrito, a posição do sensor 544 pode ser reajustada e uma revarredura localizada, de baixa velocidade (ou pequenos incrementos) pode ser executada ao longo do segundo percurso 613 para determinar as coordenadas da primeira borda 615, e as coordenadas da primeira borda 615 ao longo do segundo percurso 613 são armazenadas (etapa 618). Após armazenar as coordenadas, o método 600 determina se a borda que acabou de ser detectada é uma segunda borda 617 d o detalhe de índice 21 ao longo do segundo percurso 613 (ver Figura 29) na etapa 620, e se não, o método 600 repete as etapas 614 até 618 para determinar e armazenar as coordenadas da segunda borda 617 ao longo do segundo percurso 613. Na etapa 622, o método 600 utiliza as coordenadas da primeira e da segunda borda 615, 617 ao longo do segundo percurso 613 para calcular um segundo centro 619 (Figura 29).

Com referência à Figura 28, as etapas 604 até 612 podem geralmente ser referidas como uma primeira varredura 624 do sensor 544, e as etapas 614 até 622 podem ser referidas como uma segunda varredura 626 do sensor 544. Após determinar as coordenadas do primeiro e do segundo centro 611, 619 utilizando a primeira e a segunda varredura 624, 626, o método 600 pode simplesmente assumir que as coordenadas de um centro de índice do detalhe de índice 21 são as mesmas que as coordenadas do segundo centro 619. Se esta proposta for considerada satisfatória na etapa 628, então o método 600 prossegue com a emissão das coordenadas do centro do detalhe de índice 21 na etapa 630. Se uma precisão adicional ou uma confirmação for desejada, no entanto, o método 600 poderá incluir uma ou mais varreduras 632 adicionais do sensor 544.

Como mostrado na Figura 28, uma varredura 632 adicional é desejada, e o sensor 544 é reposicionado na etapa 634 em um local espaçado do detalhe de índice 21 mas tendo o mesmo valor ao longo da segunda direção (coordenada x na Figura 29) que o segundo centro 619. A seguir, o sensor 544 é avançado ao longo de um terceiro percurso 613 (mostrado como a direção y na Figura 29) na etapa 636, e a saída do sensor 544 é monitorada para determinar se uma primeira borda 623 do detalhe de índice 21 ao longo do terceiro percurso 621 foi detectada (etapa 636). Após a primeira borda 623 ao longo do terceiro percurso 621 ter sido detectada, a posição do sensor 544 pode ser reajustada e uma revarredura localizada, de baixa velocidade (ou pequenos incrementos) pode ser executada ao longo do terceiro percurso 621 para determinar as coordenadas da primeira borda 623, e as coordenadas da primeira borda 623 ao longo do terceiro percurso 621 são armazenadas (etapa 640). Após o armazenamento das coordenadas, o método 600 a seguir determina se a borda que acabou de ser detectada é uma segunda borda 625 do detalhe de índice 21 ao longo do terceiro percurso 621 (etapa 642). Se não, o método 600 repete as etapas 636 até 640 para determinar e armazenar as coordenadas da segunda borda 625 ao longo do terceiro percurso 621. Na etapa 646, o método 600 utiliza as coordenadas da primeira e da segunda borda 623, 625 ao longo do terceiro percurso 621 para computar um terceiro centro (ou adicional) 627.

Após a varredura adicional 632 ser conduzida, o método 600 pode novamente determinar se o grau desejado de precisão foi atingido na etapa 628. Se não, varreduras adicionais similares à terceira varredura 632 podem ser conduzidas ao longo, por exemplo, de diferentes percursos. Se varreduras adicionais não forem desejadas, então o método 600 prossegue para a etapa 630, e as coordenadas do centro de índice são emitidas. Os resultados da terceira varredura 632 (ou mais varreduras) podem prover uma indicação aperfeiçoada do centro de índice do detalhe de índice 21. Por exemplo, o centro de índice pode ser determinado como a média das coordenadas do segundo e do terceiro centro 619, 627. Após o centro de índice do detalhe de índice 21 ser emitido (etapa 630) o método 600 pode continuar na etapa 648 para a próxima fase das operações de fabricação.

Pode ser apreciado que os locais e as direções particulares do primeiro, do segundo, e do terceiro percurso 605, 613, 621 do método 600 podem ser variados da modalidade específica mostrada na Figura 29, e que a presente invenção não está limitada aos detalhes específicos acima descritos e mostrados na figura acompanhante. Por exemplo, a primeira direção do primeiro percurso pode ser ao longo do eixo geométrico x,ea segunda direção do segundo percurso pode ser ao longo do eixo geométrico y, ou alternativamente, o primeiro e o segundo percurso podem ser ao longo de qualquer direção desejada através do detalhe de índice 21. De preferência, no entanto, o primeiro e o segundo percurso estão ortogonalmente orientados. Pode também ser apreciado que o método 600 pode ser melhor adequado para localizar um centro de índice de um detalhe de índice que tem uma forma redonda (ou aproximadamente redonda), apesar de outras formas de detalhes de índice poderem ser empregadas e detectadas utilizando os aparelhos e métodos de acordo com a presente invenção. A Figura 30 é um gráfico 700 de um nível de sinal de saída de sensor 702 representativo de uma varredura de sensor 704 utilizada para detectar uma posição de um detalhe de índice 21 de acordo com uma modalidade da invenção. Nesta modalidade, o detalhe de índice 21 é uma cabeça de fixador que está elevada acima da superfície da peça a trabalhar 20 circundante. O nível de sinal 702 da Figura 30 pode ser provido por um sensor 544 do tipo analógico. Como mostrado na Figura 30, durante uma primeira porção A de uma varredura de sensor 704, o nível de sinal 702 está caracte- rizado por um nível geralmente constante conforme os sinais refletidos são recebidos pelo sensor 544 da superfície da peça a trabalhar 20. Em uma segunda porção B o nível de sinal 702 está caracterizado por um nível des-cendente de sinais refletidos recebidos pelo sensor 544 conforme o sinais de detecção começam a impingir sobre e refletir de uma borda dianteira 706 da cabeça de fixador 21.

Como adicionalmente mostrado na Figura 30, conforme a varredura de sensor 704 continua, o nível de sinal 702 atinge um primeiro valor de reflexão mínimo em um local C, e então entra em uma porção D que está caracterizada por um nível de sinal ascendente conforme um nível crescente de sinais refletidos são recebidos pelo sensor 544. A seguir, o nível de sinal geralmente nivela durante a próxima porção E da varredura de sensor 704 conforme o sensor 544 começa a receber um nível relativamente constante de sinais refletidos do topo da cabeça de fixador 21. Continuando a varredura de sensor 704 através do topo da cabeça de fixador 21 para uma borda traseira 708 da cabeça de fixador 21, o nível de sinal 702 eventualmente está caracterizado por uma descida relativamente substancial para um segundo nível de reflexão mínima em um local F, e então sobe novamente para um nível de reflexão ambiente característico de reflexões da superfície da peça a trabalhar 20. Em uma modalidade, o método 600 acima descrito com referência às Figuras 28 e 29 executa as determinações de borda acima referenciadas (etapas 606, 608, 616, 618, 638, e 640) pela atribuição das coordenadas do sensor 544 que correspondem aos locais do primeiro e do segundo nível de reflexão mínimos (locais C e F) como sendo as posições de coordenada da primeira e da segunda borda para cada um dos percursos 605,613,621.

Mais especificamente, as bordas dianteira e traseira 706, 708 podem ser computadas do nível de sinal 702 primeiro computando um nível de reflexibilidade ambiente (porção A), tal como pela computação de uma média corrente do nível de sensor 702. Durante a varredura de sensor 704, conforme o nível de sensor 702 cai abaixo de um limite predeterminado, tal como uma percentagem predeterminada do nívef de reflexibilidade ambien- te, um procedimento de detecção de borda pode ser invocado. O procedimento de detecção de borda pode armazenar o valor de sensor mínimo (local C) que corresponde à borda dianteira 706 e as suas coordenadas de posição, e pode também armazenar as mesmas informações do valor de sensor mínimo que corresponde à borda traseira 708 (local F). Um centro pode então ser matematicamente computado das posições dos dois valores de sensor mínimos (locais C e F).

Será apreciado que as características no nível de sensor podem variar, e que vários detalhes de índice podem prover níveis de sensor que têm diferentes formas, tendências, e características do que aquelas mostradas no gráfico 700 da Figura 30. Similarmente, pode ser desejável monitorar diferentes aspectos do nível de sensor outros que os locais dos valores de sensor mínimos, tal como, por exemplo, a derivada (ou inclinação) dos níveis de sensor. Em uma modalidade alternativa, por exemplo, o detalhe de índice pode ser uma bucha que tem uma borda rolada côncava. Para uma tal bucha, as bordas da bucha podem ser mais prontamente determinadas pelo monitoramento de uma derivada do nível de sensor (por exemplo, em relação à distância percorrida pelo sensor 544) durante uma varredura de sensor sobre a bucha. Neste caso, os picos ou os máximos dos valores de derivada podem ser representativos da taxa de mudança do perfil das superfícies sobre as quais o sensor 544 é varrido, efetivamente mudando o padrão em tempo por uma diferenciação constante.

Em operação, o conjunto de sensor de posição 540 pode ser empregado para determinar os locais de um ou mais detalhes de índice 21 sobre a peça a trabalhar 20, por meio disto precisamente definindo a posição do conjunto de fabricação 500 sobre a peça a trabalhar 20. Estas informações podem então ser armazenadas em um dispositivo de memória do controlador 530. Após o conjunto de sensor de posição 540 ter sido empregado para este propósito, o conjunto de sensor de posição 540 pode ser removido do conjunto de carro 520, e o conjunto de ferramenta 550 pode ser instalado sobre o conjunto de carro 520. Utilizando as informações de comando e de controle armazenadas no seu dispositivo de memória, o controlador 530 po- de então autonomamente controlar o conjunto de carro 520 e o conjunto de ferramenta 550 para executar as operações de fabricação desejadas nos locais desejados sobre a peça a trabalhar 20. Diferentes conjuntos de ferramenta podem ser intercambiados para o e do conjunto de carro 520 para executar diferentes operações de fabricação como desejado.

Os conjuntos de fabricação que têm o conjunto de sensor de posição de acordo com os ensinamentos da presente invenção podem vantajosamente aperfeiçoar a qualidade e a eficiência das operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar. O conjunto de sensor de posição pode prover um método automatizado, relativamente rápido para localizar precisamente o conjunto de fabricação sobre a peça a trabalhar utilizando um detalhe de índice que pode já fazer parte da peça a trabalhar ou da estrutura. A necessidade de pontos de índice de contato físico, a precisão dos quais pode tornar-se degradada, é por meio disto reduzida ou eliminada. A necessidade de posicionar precisamente o conjunto de pista sobre a peça a trabalhar no início das operações de fabricação é também reduzida ou eliminada. O sensor de posição pode precisamente determinar o local do conjunto de fabricação sobre a peça a trabalhar e os dados que correspondem aos locais desejados das operações de fabricação (por exemplo, o padrão de furos para uma pluralidade de operações de perfuração) os quais estão armazenados na memória podem simplesmente ser girados ou transformados em espaço de máquina em alinhamento e orientação apropriados com o local real do conjunto de pista sobre a peça a trabalhar utilizando os algoritmos de matriz de transformação padrão. Deste modo, a precisão, a consistência, e a eficiência da operação de fabricação sobre a peça a trabalhar podem ser aperfeiçoadas, e os custos associados com a execução, inspeção e retrabalho da peça a trabalhar podem ser reduzidos. O conjunto de fabricação 500 que tem o conjunto de sensor de posição 540 ainda provê a capacidade de detectar um detalhe de índice sobre a peça a trabalhar 20 sem a necessidade de contato físico entre os sensores de contato, os calibres apalpadores, ou outros dispositivos de contato físico sobre o conjunto de carro 520 e os detalhes de contato correspondem tes sobre a peça a trabalhar 20. O elemento de sensor pode detectar o detalhe de índice de uma distância afastada do detalhe de índice, por meio disto eliminando qualquer necessidade de contato físico entre o elemento de sensor e o detalhe de índice, Como não existe nenhum contato físico, o conjunto de sensor de posição pode prover um desempenho aperfeiçoado em relação aos sistemas de sensor alternativos que requerem contato físico e que podem ser dobrados, danificados, ou de outro modo degradados durante o transporte, o armazenamento, ou durante o desempenho das operações de fabricação. Deste modo, o conjunto de sensor de posição pode aperfeiçoar a precisão dos processos de fabricação, e pode reduzir a mão de obra associada com o processo para orientar o conjunto de fabricação sobre a peça a trabalhar. Também, o conjunto de sensor de posição pode vantajosamente reduzir ou eliminar a possibilidade de danos à superfície da peça a trabalhar que podem de outro modo ser causados pelo contato físico com a superfície, reduzindo a necessidade de reparos e de retrabalho da peça a trabalhar. Assim, a eficiência e o rendimento totais da operação de fabricação podem ser aperfeiçoados.

Pode ser apreciado que uma variedade de modalidades alternativas de aparelhos e métodos pode ser concebida de acordo com a presente invenção, e que a invenção não está limitada aos aparelhos e métodos específicos acima descritos e mostrados nas figuras acompanhantes. Por e-xemplo, pode ser notado que o conjunto de carro 520 e o conjunto de pista 510 podem assumir uma ampla variedade de modalidades alternativas, que incluem, por exemplo, os conjuntos de trilho e de carro ensinados pela Patente U.S. Número 4.850.763 emitida para Jack et al., e qualquer um dos conjuntos de carro e conjuntos de pista descritos no Pedido de Patente U.S. Copendente e de co-propriedade Número 10/016.524, cujo pedido foi anteriormente aqui incorporado por referência.

Em outro aspecto, um circuito de controle 800 pode ser empregado que recebe e melhora um sinal de saída de um sensor analógico do conjunto de sensor de posição 540. Por exemplo, a Figura 31 é um circuito de detecção 800 para executar uma determinação de posição de acordo com outra modalidade alternativa da invenção. Nesta modalidade, o circuito de detecção 800 inclui um estágio de comparador por meio de que um sinal de saída 804 de um sensor analógico 806 é feito funcionar como um sensor de proximidade digital simultaneamente com a sua utilização como um sensor analógico. Como mostrado na Figura 31, o sinal de saída 804 é alimentado para uma primeira porção de circuito 808 configurado para prover um estágio de deslocamento de ganho e de nível. A primeira porção de circuito 808 pode prover uma resposta ótima para os diferentes tipos de superfícies de peça a trabalhar. Um sinal analógico condicionado 810 emitido pela primeira porção de circuito 808 é provido para o controlador 530 sobre um no-do de saída analógico 812. Similarmente, o sinal analógico condicionado 810 emitido pela primeira porção de circuito 808 é provido como uma entrada para uma segunda porção de circuito 814. A segunda porção de circuito 814 está configurada como um estágio de comparador de limite o qual dispara acima ou abaixo de uma dada voltagem de sinal provendo um sinal digital 816 apropriado sobre um nodo de saída digital 818. Os valores de ganho, de deslocamento, e de limite do circuito de detecção 800 podem ser constantes predeterminadas, ou podem ser programáveis pelo controlador 530 de acordo com as condições de operação variáveis.

Os conjuntos de fabricação que incluem o circuito de detecção 800 podem prover uma precisão de posição aperfeiçoada em relação aos sistemas alternativos. Como o circuito de detecção 800 pode receber um sinal analógico do elemento de detecção e prover tanto uma saída analógica condicionada quanto uma saída digital, o circuito de detecção pode prover uma capacidade de verificação cruzada dos resultados da detecção de posição de um detalhe de índice permitindo que o controlador compare e utilize tanto os sinais de saída analógicos quanto digitais. O circuito de detecção 800 pode também prover uma versatilidade aperfeiçoada permitindo que o conjunto de sensor de posição seja utilizado com os controladores tanto analógicos quanto digitais ou outros componentes eletrônicos desejados.

Pode ser apreciado que as várias operações do conjunto de fabricação 500 podem ser controladas pelo controlador 530, incluindo o posi- cionamento do conjunto de carro 520 sobre o conjunto de pista 510, as operações de conjunto de sensor de posição 540, e o posicionamento e o acoplamento do conjunto de ferramenta 550 em relação à peça a trabalhar 20. Estas operações podem ser executadas em um modo automatizado ou se-mi-automatizado utilizando o controlador 534 equipado com métodos e algoritmos computadorizados numericamente controlados (CNC). Alternativamente, o posicionamento pode ser executado manualmente ou parcíalmente manualmente por um operador, tal como, por exemplo, fazendo o operador prover entradas de controle manuais para o controlador 534, ou temporariamente desabilitando ou neutralizando os motores e atuadores acima referenciados dos conjuntos de carro e de retenção 520, 560 para permitir um movimento manual.

Tipicamente, para prover um grau desejado de precisão posicionai para executar as operações de fabricação, os centros de índice de dois detalhes de índice 21 podem ser determinados utilizando os métodos e aparelhos acima descritos. Após o um ou mais centros de índice dos detalhes de índice 21 terem sido determinados, algoritmos de controle do conjunto de fabricação 500 podem ser utilizados para transformar um padrão de dados armazenados em uma memória de um sistema de controle (por exemplo, no controlador 530) em espaço de máquina para controlar as operações de fabricação executadas pelo conjunto de fabricação 500 sobre a peça a trabalhar 20. Estas transformações podem ser executadas utilizando os algoritmos matemáticos padrão, bem conhecidos comumerrte empregados nos processo de usinagem CNC presentemente existentes.

Referindo novamente às Figuras 23 até 25, em ainda outro aspecto, o controlador 530 pode incluir um sistema de controle CNC inteiro. Por exemplo, em uma modalidade específica, o controlador 530 inclui um servo-controlador de 8 eixos geométricos, e uma pluralidade de servo-amplificadores, servo-motores, e solenóides de ar. Como o controlador 530 está preso diretamente no conjunto de carro 520 (por exemplo, no carro de eixo geométrico y 50), o controlador 530 desloca-se com o conjunto de carro 520 durante o desempenho das operações de fabricação. Assim, as cone- xões ou cabos entre o controlador 530 e os outros componentes do conjunto de fabricação 500 para transmitir os sinais de controle para os {e receber os sinais de retomo dos) motores de acionamento 40, 60 do conjunto de carro 520, o conjunto de sensor de posição 540, o conjunto de ferramenta 550, e quaisquer outros componentes do conjunto de fabricação, são grandemente reduzidos ou eliminados. Um umbilical de controlador 532 (ver Figura 23) pode prover ar de controle, energia elétrica, e cabos de comunicação de uma unidade de suprimento 534 para o controlador 530. Altemativamente, o umbilical de controlador 532 pode também prover um fluido de alto volume (por exemplo, ar ou hidráulico) para alimentar o conjunto de ferramenta 550. O conjunto de fabricação 500 que tem o controlador 530 montado no conjunto de carro 520 pode ainda aperfeiçoar a eficiência e o rendimento das operações de fabricação. Como o controlador 530 está montado sobre o conjunto de carro 520, a quantidade de cabos que estendem-se entre o controlador 530 e as porções do conjunto de carro (por exemplo, o conjunto de acionamento, o conjunto de sensor de posição, etc.) e o conjunto de ferramenta 550 pode ser reduzida comparada com os conjuntos de fabricação da técnica anterior. Assim, o conjunto de fabricação pode prover uma mobilidade aperfeiçoada do conjunto de carro sobre o conjunto de pista porque o movimento do conjunto de carro não fica limitado pelos comprimentos dos cabos de controle que estendem-se entre o conjunto de carro para um controlador remotamente localizado, ou pela mobilidade de um controlador remotamente localizado dentro dos confins do ambiente de fabricação. A combinação do conjunto de carro 520 e do controlador 530 pode mesmo permitir que um único operador mova estes componentes entre os vários locais para conduzir as operações de fabricação em diferentes locais ou em diferentes peças a trabalhar, por meio disto adicionalmente aperfeiçoando a eficiência e o rendimento do processo de fabricação. A Figura 32 é uma representação esquemática de um conjunto de fabricação 900 de acordo com ainda outra modalidade da invenção. Nesta modalidade, o conjunto de fabricação 900 inclui uma unidade de sensor 902 e um par de unidades de ferramenta 904 que operam sobre um conjunto de pista 510 (não visível) que está acopiado a uma peça a trabalhar contornada 920. As unidades de sensor e de ferramenta 902, 904 cada uma inclui um conjunto de carro como acima descrito. A unidade de sensor 902 também inclui um conjunto de sensor de posição 540, enquanto que as unidades de ferramenta 904 incluem um conjunto de ferramenta 550. As unidades de sensor e de ferramenta 902, 904 estão operativamente acopladas a um controlador mestre 906, tal como por conexões de comunicação sem fio ou com fio 908. As unidades de sensor e de ferramenta 902, 904 podem também incluir um controlador 530, como acima descrito.

Em operação, cada das unidades de sensor e de ferramenta 902, 904 pode operar autonomamente sob o controle de seus respectivos controladores 530, ou semi-autonomamente sob o controle tanto do controlador 530 quanto do controlador mestre 906, ou podem ser totalmente controladas pelo controlador mestre 906. Em uma modalidade, a unidade de sensor 902 pode executar a função de localizar vários detalhes de índice distribuídos sobre a peça a trabalhar 920 no modo acima descrito, cujas informações podem ser transmitidas para o controlador mestre 906. O controlador mestre 906 pode então prover os sinais de comando e de controle para a uma ou mais unidades de ferramenta 904 para posicionar precisamente as unidades de ferramenta 904 e executar as operações de fabricação desejadas sobre a peça a trabalhar 920. Altemativamente, os locais dos detalhes de índice podem ser transmitidos da unidade de sensor 902 diretamente para uma ou mais das unidades de ferramenta 904, e as unidades de ferramenta 904 podem operar autonomamente para executar as operações de fabricação desejadas nos locais apropriados sobre a peça a trabalhar 920. Após localizar os detalhes de índice sobre uma primeira porção da peça a trabalhar 920, a unidade de sensor 902 pode mover-se automaticamente para uma próxima porção, ou pode ser comandada para prosseguir para a próxima porção da peça a trabalhar 920 pelo controlador mestre 906 para fazer espaço para as unidades de ferramenta 904 ou para localizar detalhes de índice adicionais. O conjunto de fabricação 900 pode ainda aperfeiçoar a eficiência e o rendimento das operações de fabricação. Como acima notado, como o controlador 530 de cada unidade 902, 904 está montado no conjunto de carro 520, o número de cabos e fios associados com cada unidade 902, 904 pode ser reduzido, por meio disto aperfeiçoando a mobilidade de cada unidade sobre a peça a trabalhar 920. Como a necessidade de cabos estendendo-se entre cada uma das unidades 902, 904 e um controlador remotamente localizado pode ser reduzida, o número de diferentes unidades 902, 904 que podem ser localizados e operados relativamente próximos sobre um único conjunto de pista pode ser aumentado. Assim, a eficiência e o rendimento das operações de fabricação podem ser aperfeiçoados.

OPERAÇÕES DE FABRICAÇÃO SERVO-CQNTROLADAS

Referindo novamente à Figura 24, em uma modalidade específica, um conjunto de fabricação 500 de acordo com a presente invenção inclui um conjunto de pista 510 controlavelmente preso a uma peça a trabalhar 20, e um conjunto de carro 520 acoplado móvel no conjunto de pista 510. Um controlador 530 está montado sobre o conjunto de carro e está operativamente acoplado no conjunto de ferramenta servo-controiado 550 e no conjunto de carro 520. Novamente, será apreciado que o conjunto de pista 510 e o conjunto de carro 520 são substancialmente similares às modalidades de conjunto de pista e de carro acima descritas em relação às Figuras 9-11. Como mais abaixo totalmente descrito, o conjunto de fabricação 500 que tem o conjunto de ferramenta servo-controlado 550 pode vantajosamente aperfeiçoar a precisão e a eficiência das operações de fabricação executadas sobre a peça a trabalhar 20. A Figura 33 é uma vista em elevação frontal, ampliada do conjunto de ferramenta servo-controlado 550 do conjunto de fabricação 500 da Figura 24. As Figuras 34 e 35 são vistas em elevação de topo e lateral ex- t postas, respectivamente, do conjunto de ferramenta servo-controlado 550 da Figura 33. Nesta modalidade o conjunto de ferramenta 550 inclui um módulo de mandril de broca 552 e uma unidade de acionamento (ou unidade de alimentação) 554, O módulo de mandril de broca 552 inclui um eixo de motor 556 centralmente disposto que tem enrolamentos de armadura 558 (Figura 34) dispostos sobre o mesmo. 0 eixo de motor 556 inclui uma pinça de retenção de broca 562 que prende um membro de broca 560 que pode ser acoplado com a peça a trabalhar 20, O eixo de motor 556 ainda inclui um reservatório de lubrificação 555 posicionado na extremidade superior do eixo de motor 556 e um canal de lubrificação 557 (Figura 33) que estende-se longitudinalmente através do comprimento do eixo de motor 556 do reservatório de lubrificação 555 para o membro de broca 560 para permitir que um lubrificante seja aplicado através do eixo 556 do membro de broca 560. Uma bucha piloto 563 estende-se para baixo ao redor do membro de broca 560 e acopla seguramente contra a peça a trabalhar 20 durante uma operação de fabricação. Um alojamento de motor de mandrit 564 que tem uma pluralidade de orifícios de resfriamento de ar 565 está disposto ao redor do eixo de motor 556, e um conjunto de campo 566 (Figura 34) está posicionado dentro do alojamento de motor 564 e mais próximo dos enrolamentos de armadura 558 do eixo de motor 556. O conjunto de campo 566 pode incluir um ou mais ímãs permanentes de terra rara que, em combinação com os enrolamentos de armadura 558, proveem um motor sem escovas leve. Uma cobertura superior 569 (removida na vista parcialmente exposta da Figura 34) cobre a porção superior do alojamento de motor de mandril 564. Como adicionalmente mostrado na Figura 34, um codificador de velocidade de broca 568 está montado sobre o eixo de motor 556.

Com referência continuada às Figuras 33-35, a unidade de acionamento 554 do conjunto de ferramenta 550 inclui um membro de base 570 acoplado deslizante a uma plataforma de acionamento 572 por quatro hastes de guia 574 circunferencialmente espaçadas. Nesta modalidade, a plataforma de acionamento 572 está acoplada no módulo de mandril de broca 552 enquanto que o membro de base 570 está acoplado no conjunto de carro 520. O eixo de motor 556 do módulo de mandril de broca 552 está montado girável através do membro de base 570 e da plataforma de acionamento 572 por um mancai rotativo 571. Apesar do alojamento de motor 564 (e o conjunto de campo 566) serem mostrados nas figuras acompanhantes como estando acoplados na plataforma de acionamento 572, em modalidades alternativas, o alojamento de motor 564 pode estar acoplado no membro de base 570, ou tanto no membro de base quanto na plataforma de acionamento 572.

Como melhor mostrado na Figura 33, a unidade de acionamento (ou unidade de alimentação) 554 inclui dois parafusos de esferas 576 que estendem-se entre o membro de base 570 e a plataforma de acionamento 572. Um servo-motor 578 está montado na plataforma de acionamento 572 e está acoplado a cada um dos parafusos de esferas 576 por uma correia de acionamento 580 (Figura 35). Como mostrado na Figura 34, as correias de acionamento 580 estão acopladas sobre uma pluralidade de tensionadores de correia 582 que ajudam a manter o acoplamento positivo das correias de acionamento 580 com os parafusos de esferas 576. O servo-motor 578 e o módulo de mandril de broca 552, que inclui o codificador de velocidade de broca 568, estão operativamente acoplados no controlador 530.

Em operação, o conjunto de carro 520 é posicionado em um local desejado sobre a peça a trabalhar 20 no modo acima descrito. A unidade de acionamento 554 do conjunto de ferramenta 550 pode então ser ativada pelo controlador 530, fazendo com que o servo-motor 578 acione os parafusos de esferas 576, impelindo a plataforma de acionamento 572 na direção do membro de base 570, e assim, acionando o módulo de mandril de broca 552 na direção da peça a trabalhar 20 e acoplando a bucha piloto 563 com a peça a trabalhar 20. Similarmente, o módulo de mandril de broca 552 pode ser ativado para preparar o membro de broca 560 para acoplamento com a peça a trabalhar 20. Conforme a unidade de acionamento 554 continua a acionar a plataforma de acionamento 572 na direção do membro de base 570, o membro de broca 560 é acionado para dentro da peça a trabalhar 20, executando a operação de fabricação desejada sobre a peça a trabalhar 20. Após a operação de fabricação ser executada, o controlador 530 pode transmitir os sinais de controle apropriados para o servo-motor 578 girar os parafusos de esferas 576 na direção oposta, por meio disto puxando a plataforma de acionamento 572 afastando do membro de base 570 e retirando o módulo de mandril de broca 552 da peça a trabalhar 20. O conjunto de carro 520 pode então ser reposicionado em um novo local, e o processo repetido como desejado.

Os conjuntos de fabricação que tem os conjuntos de ferramenta servo-controlados de acordo com os ensinamentos da presente invenção podem vantajosamente aperfeiçoar a qualidade e a eficiência das operações de fabricação sobre uma peça a trabalhar. Por exemplo, o conjunto de ferramenta servo-controlado 550 de acordo com a presente invenção provê um aparelho de fabricação extremamente leve. Especificamente, como o conjunto de ferramenta 550 combina um conjunto de campo 566 que pode incluir um ou mais ímãs de terra rara com os enrolamentos de armadura 558 sobre o eixo de motor 556 para prover um motor sem escovas, o conjunto de ferramenta 550 pode ser consideravelmente mais leve do que os conjuntos de ferramenta pneumaticamente acionados da técnica anterior. Economias de peso adicionais são conseguidas provendo o eixo de motor 556 que incorpora a pinça de retenção de broca 562, e que inclui o canal de lubrificante interno 557. Mais ainda, todos os componentes do módulo de mandril de broca 552, incluindo o motor sem estrutura, estão providos sobre um eixo e compartilham um conjunto de mancais rotativos. Assim, os conjuntos de ferramenta servo-controlados de acordo com os ensinamentos da presente invenção podem ser substancialmente mais leves do que os conjuntos de ferramenta da técnica anterior, provendo uma controlabilidade e uma precisão aperfeiçoadas durante as operações de fabricação. Também, como os conjuntos de ferramenta são mais leves, a montagem e desmontagem do conjunto de fabricação 500 pode ser simplificada, e a eficiência e o rendimento das operações de fabricação podem ser aperfeiçoados.

Mais ainda, como a taxa de alimentação da unidade de acionamento 554 pode ser precisamente controlada através do servo-motor 578, o conjunto de ferramenta servo-controlado 550 pode prover um desempenho aperfeiçoado em relação aos conjuntos de ferramenta da técnica anterior. Por exemplo, pelo monitoramento da velocidade rotacional do eixo de motor 556 através do codificador de velocidade 568, o controlador 530 pode transmitir os sinais de controle apropriados para o servo-motor 578 (ou para o módulo de mandril de broca 552) para prover uma relação desejada entre a velocidade rotacional do eixo e a taxa de alimentação do módulo de mandril de broca 552. Em uma modalidade, por exemplo, o controlador 530 pode cuidadosamente controlar a taxa de alimentação e/ou a velocidade rotacio-nal do módulo de mandril de broca 552 para prover uma taxa de perfuração máxima na peça a trabalhar. Alternativa mente, o controlador 530 pode controlar o conjunto de ferramenta para manter uma carga de trabalho desejada sobre o módulo de mandril de broca 552, ou prover uma operação de perfuração com a mais alta qualidade. A controlabilidade melhorada do conjunto de ferramenta servo-controlado 550 pode ser especificamente eficiente em casos onde as características físicas da peça a trabalhar 20 são variáveis, tal como para uma peça a trabalhar 20 que inclui uma pluralidade de camadas de diferentes materiais que tem diferentes valores de dureza. Neste caso, o controlador 530 pode rapidamente e eficientemente ajustar a taxa de alimentação provida pelo servo-motor 578 para manter a velocidade de perfuração desejada do módulo de mandril de broca 552. Assim, utilizando os conjuntos de ferramenta servo-controlados de acordo com a presente invenção, tanto a velocidade da broca quanto a taxa de alimentação podem ser precisamente controladas para prover um ótimo desempenho e aperfeiçoar o rendimento de fabricação.

Pode ser apreciado que uma variedade de modalidades alternativas dos aparelhos e métodos pode ser concebida de acordo com a presente invenção, e que a invenção não está limitadas aos aparelhos e métodos específicos acima descritos e mostrados nas figuras acompanhantes. Por exemplo, pode ser notado que o conjunto de carro 520 e o conjunto de pista 510 podem assumir uma ampla variedade de modalidades alternativas que incluem, por exemplo, os conjuntos de trilho e de carro ensinados pela Patente U.S. Número 4.850.763 emitida para Jack et al., e qualquer um dos conjuntos de carro e conjuntos de pista descritos no Pedido de Patente U.S. Copendente e de co-propriedade Número 10/016.524, cujo pedido foi anteriormente aqui incorporado por referência.

Pode também ser notado que em modalidades alternativas, o módulo de mandril de broca 552 pode ser substituído por uma ampla variedade de ferramentas de fabricação para executar qualquer operação de fabricação desejada sobre a peça a trabalhar 20. Em modalidades alternativas, por exemplo, o módulo de mandril de broca 552 pode ser substituído por um ou mais de rebitadores, puxadores de amassados mecânicos e eletromagnéticos, soldadores, chaves, grampos, lixadores, pregadores, pistolas de parafuso, roteadores, desengraxadores, lavadores, gravadores, ferramentas de rebarbamento, lasers, aplicadores de fita, ou virtualmente qualquer outro tipo desejado de ferramentas de fabricação ou de instrumentos de medição.

CONCLUSÃO

Apesar de modalidades específicas da invenção terem sido aqui ilustradas e descritas, como acima notado, muitas mudanças podem ser feitas sem afastar-se do espírito e do escopo da invenção. Conseqüentemente, o escopo da invenção não deve ser limitado pela descrição das modalidades específicas acima apresentadas. Ao contrário, a invenção deve ser determinada inteiramente por referência às reivindicações que seguem.

Claims

1. Aparelho para sustentar uma ferramenta em relação a uma superfície de uma peça a trabalhar, o aparelho compreendendo: uma base adaptada para ser presa na peça a trabalhar; um suporte de ferramenta acoplado na base e móvel ao longo de um eixo geométrico de translação em relação à peça a trabalhar; caracterizado pelo fato de que um dispositivo de indução é operativamente acoplado a pelo menos uma da base e do suporte de ferramenta, o dispositivo de indução sendo adaptado para pelo menos parcialmente contrabalançar uma força exercida sobre o suporte de ferramenta ao longo do eixo de translação.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eixo geométrico de translação tem pelo menos um componente que é perpendicular a uma normal local á superfície da peça a trabalhar.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte de ferramenta está acoplado deslizante na base ao longo de um trilho de guia.

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte de ferramenta é móvel em uma primeira e uma segunda direções ao longo do eixo geométrico de translação.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução inclui um atuador pneumático.

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução inclui um motor.

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução inclui um motor de torque constante.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eixo geométrico de indução está alinhado com o eixo geométrico de translação.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução é controlável mente induzível em uma direção de indução ao longo do eixo geométrico de indução.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a base inclui: pelo menos um membro de trilho alongado acoplável na superfície da peça a trabalhar; e um conjunto de carro acoplado móvel no pelo menos um membro de trilho, o suporte de ferramenta estando acoplado no conjunto de carro.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a direção de translação é pelo menos parcialmente transversal ao pelo menos um membro alongado.

12. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o conjunto de carro inclui um conjunto de acionamento que tem um motor de acionamento que acopla operativamente o pelo menos um membro de trilho e adaptado para acionar o conjunto de carro ao longo de pelo menos um membro de trilho.

13. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a base inclui: uns primeiro e segundo trilhos flexíveis alongados, os trilhos sendo espaçados e aproximadamente paralelos um ao outro; uma pluralidade de dispositivos de fixação a vácuo conectados a cada trilho e espaçados a intervalos ao longo do mesmo para prender liberável cada trilho na superfície da peça a trabalhar por vácuo; e um carro acoplado no suporte de ferramenta e acoplando móvel os trilhos, o carro sendo móvel ao longo dos trilhos para posicionar o suporte de ferramenta em vários locais em relação à peça a trabalhar.

14. Conjunto para executar uma operação de fabricação sobre uma superfície de uma peça a trabalhar, o conjunto compreendendo: uma base adaptada para ser presa na peça a trabalhar; um suporte de ferramenta acoplado na base e móvel ao longo de um eixo geométrico de translação em relação à peça a trabalhar; uma ferramenta de fabricação acoplada no suporte de ferramenta e adaptada para ser acoplável com a superfície da peça a trabalhar para executar a operação de fabricação sobre a superfície da peça a trabalhar; caracterizado pelo fato de que um dispositivo de indução é operativamente acoplado a pelo menos uma da base e do suporte de ferramenta, o dispositivo de indução sendo adaptado para pelo menos parcialmente contrabalançar uma força exercida sobre o suporte de ferramenta ao longo do eixo de translação.

15. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o eixo geométrico de translação tem pelo menos um componente que é perpendicular a uma normal local á superfície da peça a trabalhar.

16. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o suporte de ferramenta está acoplado deslizante na base ao longo de um trilho de guia.

17. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o suporte de ferramenta é móvel em uma primeira e uma segunda direções ao longo do eixo geométrico de translação.

18. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução inclui um atuador pneumático.

19. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução inclui um motor.

20. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução inclui um motor de torque constante.

21. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o eixo geométrico de indução está alinhado com o eixo geométrico de translação.

22. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução é controlável mente induzível em uma direção de indução ao longo do eixo geométrico de indução.

23. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a base inclui: pelo menos um membro de trilho alongado acoplável na superfície da peça a trabalhar; e um conjunto de carro acoplado móvel no pelo menos um membro de trilho, o suporte de ferramenta estando acoplado no conjunto de carro.

24. Conjunto de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a direção de translação é pelo menos parcialmente transversal ao pelo menos um membro alongado.

25. Conjunto de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o conjunto de carro inclui um conjunto de acionamento que tem um motor de acionamento que acopla operativamente o pelo menos um membro de trilho e adaptado para acionar o conjunto de carro ao longo de pelo menos um membro de trilho.

26. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a base inclui: uns primeiro e segundo trilhos flexíveis alongados, os trilhos sendo espaçados e aproximadamente paralelos um ao outro; uma pluralidade de dispositivos de fixação a vácuo conectados a cada trilho e espaçados a intervalos ao longo do mesmo para prender liberável cada trilho na superfície da peça a trabalhar por vácuo; e um carro acoplado no suporte de ferramenta e acoplando móvel os trilhos, o carro sendo móvel ao longo dos trilhos para posicionar o suporte de ferramenta em vários locais em relação à peça a trabalhar.

27. Conjunto de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de fabricação inclui uma broca e a operação de fabricação inclui uma operação de perfuração.

28. Método para executar uma operação de fabricação sobre a superfície de uma peça a trabalhar, o método compreendendo: sustentar móvel uma ferramenta de fabricação próxima de uma superfície da peça a trabalhar, a ferramenta de fabricação sendo móvel ao longo de uma direção de translação sobre a superfície da peça a trabalhar; caracterizado pelo fato de que o método compreende adicionalmente a etapa de prover uma força de indução em uma direção de indução utilizando um dispositivo de indução, a direção de indução sendo substancialmente paralela à direção de translação.

29. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que sustentar móvel uma ferramenta de fabricação próxima de uma superfície da peça a trabalhar inclui sustentar deslizante a ferramenta de fabricação sobre um trilho de guia posicionado próximo da superfície da peça a trabalhar, a ferramenta de fabricação sendo móvel em uma primeira direção de translação ao longo do trilho de guia, e também em uma segunda direção de translação opostamente orientada à primeira direção de translação.

30. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que prover uma força de indução em uma direção de indução utilizando um dispositivo de indução inclui prover uma força de indução que está adaptada para contrabalançar uma força exercida sobre a ferramenta de fabricação ao longo da direção de translação.

31. Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que prover uma força de indução que está adaptada para contrabalançar uma força exercida sobre a ferramenta de fabricação inclui prover uma força de indução que está adaptada para contrabalançar uma força gravitacional exercida sobre a ferramenta de fabricação.

32. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que prover uma força de indução em uma direção de indução utilizando um dispositivo de indução inclui prover uma força de indução que está orientada oposta à direção de translação.

33. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que prover uma força de indução em uma direção de indução utilizando um dispositivo de indução inclui prover uma força de indução em uma direção de indução utilizando um cilindro de indução.

34. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que prover uma força de indução em uma direção de indução utilizando um dispositivo de indução inclui prover uma força de indução em uma direção de indução utilizando um motor.

35. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende mover a ferramenta de fabricação ao longo da direção de translação.

36. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que ainda compreende executar a operação de fabricação com a ferramenta de fabricação sobre a superfície da peça a trabalhar.

37. Método de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de fabricação inclui uma broca e a operação de fabricação inclui uma operação de perfuração.

38. Aparelho para sustentar uma ferramenta de fabricação em relação a uma peça a trabalhar, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de pista adaptado para ser preso na peça a trabalhar; um carro acoplado móvel no conjunto de pista e móvel em relação à peça a trabalhar ao longo de um eixo geométrico de translação, o carro incluindo um suporte de ferramenta adaptado para receber e sustentar uma ferramenta de fabricação; e um conjunto de suporte de oposição de força operativamente acoplado no carro e adaptado para ser preso na peça a trabalhar para pelo menos parcial mente contrabalançar uma força de fabricação exercida sobre a peça a trabalhar pela ferramenta de fabricação.

39. Aparelho de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o conjunto de suporte de oposição de força inclui um pino de retenção adaptado para acoplar um furo na peça a trabalhar, e um atuador de retenção operativamente acoplado no pino de retenção e adaptado para atuar o pino de retenção em acoplamento seguro com a peça a trabalhar.

40. Aparelho de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o conjunto de suporte de oposição de força inclui um conjunto de copo de vácuo adaptado para prender a uma superfície da peça a trabalhar.

41. Aparelho de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o conjunto de suporte de oposição de força inclui um pino roscado adaptado para acoplar roscável um furo roscado na peça a trabalhar.

42. Aparelho de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o conjunto de suporte de oposição de força inclui: um primeiro membro acoplado móvel no carro e móvel ao longo de um primeiro eixo geométrico; um primeiro atuador acoplado no primeiro membro e no carro e adaptado para mover o primeiro membro ao longo do primeiro eixo geométrico; um segundo membro acoplado móvel no primeiro membro e móvel ao longo de um segundo eixo geométrico ortogonalmente orientado em relação ao primeiro eixo geométrico; um segundo atuador acoplado no segundo membro e no primeiro membro e adaptado para mover o segundo membro ao longo do segundo eixo geométrico; e um dispositivo de fixação acoplado no segundo membro e adaptado para ser preso na peça a trabalhar.

43. Aparelho de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de fixação está acoplado no segundo membro por um terceiro atuador, o terceiro atuador sendo adaptado para mover o dispositivo de fixação ao longo de um terceiro eixo geométrico ortogonal mente orientado em relação aos primeiro e segundo eixos geométricos.

44. Aparelho de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que o segundo eixo geométrico é aproximadamente paralelo ao eixo geométrico de translação do carro, e em que o primeiro eixo geométrico está adaptado para ser aproximadamente paralelo ao eixo geométrico longitudinal da ferramenta de fabricação.

45. Aparelho de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro está acoplado móvel a um par de membros alongados sobre o carro, os membros alongados estando adaptados para serem aproximadamente paralelos a um eixo geométrico longitudinal da ferramenta de fabricação.

46. Aparelho de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que o segundo membro está acoplado móvel a um par de membros alongados sobre o primeiro membro, os membros alongados estando adaptados para serem aproximadamente paralelos ao eixo geométrico de translação do carro.

47. Aparelho de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o conjunto de pista inclui pelo menos um trilho, e em que o carro está acoplado rolável no trilho.

48. Aparelho de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o carro inclui uma porção de eixo geométrico x acoplada móvel no conjunto de pista, e uma porção de eixo geométrico y acoplada móvel na porção de eixo geométrico x e móvel em relação à porção de eixo geométrico x ao longo de um eixo geométrico y orientado transversal mente ao eixo geométrico de translação.

49. Aparelho de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o carro inclui um conjunto de acionamento que tem um motor de acionamento que acopla operativamente o conjunto de pista e adaptado para acionar o carro ao longo do conjunto de pista.

50. Conjunto para executar uma operação de fabricação em uma peça a trabalhar, o conjunto caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de pista adaptado para ser preso na peça a trabalhar; um carro acoplado móvel no conjunto de pista e móvel em relação à peça a trabalhar ao longo de um eixo geométrico de translação, o carro incluindo um suporte de ferramenta adaptado para receber e sustentar uma ferramenta de fabricação; uma ferramenta de fabricação acoplada no suporte de ferramenta e adaptada para ser acoplável com a peça a trabalhar para executar a operação de fabricação sobre a peça a trabalhar; e um conjunto de suporte de oposição de força operativamente acoplado no carro e adaptado para ser preso na peça a trabalhar para pelo menos parcial mente contrabalançar uma força de fabricação exercida sobre a peça a trabalhar pela ferramenta de fabricação.

51. Conjunto de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que o conjunto de suporte de oposição de força inclui um pino de retenção adaptado para acoplar um furo na peça a trabalhar, e um atuador de retenção operativamente acoplado no pino de retenção e adaptado para atuar o pino de retenção em acoplamento seguro com a peça a trabalhar.

52. Conjunto de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que o conjunto de suporte de oposição de força inclui um conjunto de copo de vácuo adaptado para prender a uma superfície da peça a trabalhar.

53. Conjunto de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que o conjunto de suporte de oposição de força inclui um pino roscado adaptado para acoplar roscável um furo roscado na peça a trabalhar.

54. Conjunto de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que o conjunto de suporte de oposição de força inclui: um primeiro membro acoplado móvel no carro e móvel ao longo de um primeiro eixo geométrico; um primeiro atuador acoplado no primeiro membro e no carro e adaptado para mover o primeiro membro ao longo do primeiro eixo geométrico; um segundo membro acoplado móvel no primeiro membro e móvel ao longo de um segundo eixo geométrico ortogonalmente orientado em relação ao primeiro eixo geométrico; um segundo atuador acoplado no segundo membro e no primeiro membro e adaptado para mover o segundo membro ao longo do segundo eixo geométrico; e um dispositivo de fixação acoplado no segundo membro e adaptado para ser preso na peça a trabalhar.

55. Conjunto de acordo com a reivindicação 54, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de fixação está acoplado no segundo membro por um terceiro atuador, o terceiro atuador sendo adaptado para mover o dispositivo de fixação ao longo de um terceiro eixo geométrico ortogonalmente orientado em relação aos primeiro e segundo eixos geométricos.

56. Conjunto de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pelo fato de que o segundo eixo geométrico é aproximadamente paralelo ao eixo geométrico de translação do carro, e em que o primeiro eixo geométrico está adaptado para ser aproximadamente paralelo ao eixo geométrico longitudinal da ferramenta de fabricação.

57. Conjunto de acordo com a reivindicação 56, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro está acoplado móvel a um par de membros alongados sobre o carro, os membros alongados estando adaptados para serem aproximadamente paralelos a um eixo geométrico longitudinal da ferramenta de fabricação.

58. Conjunto de acordo com a reivindicação 56, caracterizado pelo fato de que o segundo membro está acoplado móvel a um par de membros alongados sobre o primeiro membro, os membros alongados estando adaptados para serem aproximadamente paralelos ao eixo geométrico de translação do carro.

59. Conjunto de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que o conjunto de pista inclui pelo menos um trilho, e em que o carro está acoplado rolável no trilho.

60. Conjunto de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que o carro inclui uma porção de eixo geométrico x acoplada móvel no conjunto de pista, e uma porção de eixo geométrico y acoplada móvel na porção de eixo geométrico x e móvel em relação à porção de eixo geométrico x ao longo de um eixo geométrico y orientado transversal mente ao eixo geométrico de translação.

61. Conjunto de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que o carro inclui um conjunto de acionamento que tem um motor de acionamento que acopla operativamente o conjunto de pista e adaptado para acionar o carro ao longo do conjunto de pista.

62. Conjunto de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de fabricação inclui uma broca e a operação de fabricação inclui uma operação de perfuração.

63. Método para executar uma operação de fabricação em uma peça a trabalhar, o método caracterizado pelo fato de que compreende: sustentar móvel um conjunto de fabricação próximo de uma superfície da peça a trabalhar, o conjunto de fabricação incluindo uma ferramenta de fabricação e um conjunto de suporte de oposição de força, o conjunto de fabricação sendo móvel ao longo de uma direção de translação que é pelo menos parcialmente ao longo de uma direção perpendicular a uma normal local a uma superfície da peça a trabalhar; aplicar uma força de fabricação contra a peça a trabalhar utilizando a ferramenta de fabricação, a força de fabricação sendo pelo menos parcialmente ao longo da normal local; e simultaneamente com a aplicação da força de fabricação contra a peça a trabalhar, aplicar uma força de oposição contra a peça a trabalhar utilizando o conjunto de suporte de oposição de força, a força de oposição sendo em uma direção substancial mente paralela e oposta à força de fabricação.

64. Método de acordo com a reivindicação 63, caracterizado pelo fato de que sustentar móvel um conjunto de fabricação próximo de uma superfície da peça a trabalhar inclui sustentar deslizante o conjunto de fabricação sobre um trilho posicionado próximo da superfície da peça a trabalhar.

65. Método de acordo com a reivindicação 63, caracterizado pelo fato de que aplicar uma força de oposição contra a peça a trabalhar inclui inserir um pino de retenção em um furo na peça a trabalhar e atuar um atuador de retenção operativamente acoplado no pino de retenção.

66. Método de acordo com a reivindicação 63, caracterizado pelo fato de que aplicar uma força de oposição contra a peça a trabalhar inclui aplicar uma pressão de vácuo a uma superfície da peça a trabalhar.

67. Método de acordo com a reivindicação 63, caracterizado pelo fato de que aplicar uma força de oposição contra a peça a trabalhar inclui inserir um membro roscado em um furo roscado na peça a trabalhar e atuar um atuador operativamente acoplado no membro roscado.

68. Método de acordo com a reivindicação 63, caracterizado pelo fato de que aplicar uma força de oposição contra a peça a trabalhar inclui aplicar uma força de oposição que pelo menos aproximadamente contrabalança a força de fabricação.

69. Método de acordo com a reivindicação 63, caracterizado pelo fato de que compreende ainda mover a ferramenta de fabricação ao longo da direção de translação simultaneamente com a aplicação da força de oposição contra a peça a trabalhar utilizando o conjunto de suporte de oposição de força.

70. Método de acordo com a reivindicação 63, caracterizado pelo fato de que compreende ainda executar a operação de fabricação na peça a trabalhar utilizando a ferramenta de fabricação.

71. Método de acordo com a reivindicação 63, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de fabricação inclui uma broca e a operação de fabricação inclui uma operação de perfuração.

72. Aparelho para sustentar uma ferramenta de fabricação em relação a uma peça a trabalhar, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende; um conjunto de pista adaptado para ser preso na peça a trabalhar e que inclui pelo menos um trilho, o trilho tendo um eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente e uma cremalheira que estende-se ao longo de uma linha passo que pelo menos aproximadamente coincide com o eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente.

73. Aparelho de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de que a cremalheira está integralmente formada no trilho.

74. Aparelho de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de que a cremalheira compreende uma pluralidade de aberturas.

75. Aparelho de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de que a cremalheira compreende uma pluralidade de aberturas, pelo menos algumas das aberturas sendo aberturas em forma de cunha, afinadas.

76. Aparelho de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de que a cremalheira compreende uma pluralidade de aberturas, pelo menos algumas das aberturas sendo aberturas em forma cônica, afinadas.

77. Aparelho de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de que o trilho compreende um membro substancialmente plano que tem uma largura substancialmente maior do que uma espessura do membro substancial mente plano, o membro substancialmente plano sendo substancialmente mais rígido no dobramento ao redor de um eixo geométrico rígido que estende-se em uma primeira direção alinhado ao longo da espessura do membro substancialmente plano, e sendo substancialmente mais flexível no dobramento ao redor de um eixo geométrico de dobramento que estende-se em uma segunda direção alinhada ao longo da largura do membro substancialmente plano.

78. Aparelho de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de que o trilho compreende um primeiro trilho e em que o conjunto de pista inclui um segundo trilho orientado aproximadamente paralelo ao primeiro trilho, os primeiro e segundo trilhos cada um tendo um eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente e uma cremalheira, a cremalheira estendendo-se ao longo de uma linha de passo que pelo menos aproximadamente coincide com o eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente.

79. Aparelho de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de que o conjunto de pista inclui: uns primeiro e segundo trilhos flexíveis alongados, os trilhos sendo espaçados e aproximadamente paralelos um ao outro; e uma pluralidade de dispositivos de fixação a vácuo conectados a cada trilho e espaçados a intervalos ao longo do mesmo para prender liberável cada trilho na superfície da peça a trabalhar por vácuo, com as larguras dos trilhos estendendo-se substancialmente paralelas à superfície da peça a trabalhar, os trilhos dobrando e torcendo conforme necessário para substancialmente acompanhar a superfície da peça a trabalhar.

80. Aparelho de acordo com a reivindicação 79, caracterizado pelo fato de que cada trilho é relativamente rígido no dobramento ao redor de um primeiro eixo geométrico de dobramento e relativamente flexível no dobramento ao redor de um segundo eixo geométrico de dobramento ortogonal ao primeiro eixo geométrico de dobramento, e em que cada trilho está montado sobre a peça a trabalhar de modo que o primeiro eixo geométrico de dobramento é substancialmente normal à superfície da peça a trabalhar e o segundo eixo de dobramento é substancialmente paralelo à superfície da peça a trabalhar.

81. Aparelho de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um carro acoplado móvel no conjunto de pista e móvel em relação à peça a trabalhar ao longo do pelo menos um trilho, o carro incluindo um suporte de ferramenta adaptado para receber e sustentar uma ferramenta de fabricação.

82. Aparelho de acordo com a reivindicação 81, caracterizado pelo fato de que o carro inclui um conjunto de acionamento adaptado para acionar o carro ao longo do conjunto de pista e que tem um motor de acionamento acoplado a uma engrenagem de acionamento, a engrenagem de acionamento operativamente acoplando a cremalheira.

83. Aparelho de acordo com a reivindicação 81, caracterizado pelo fato de que a cremalheira inclui uma pluralidade de aberturas e em que o carro inclui um conjunto de acionamento adaptado para acionar o carro ao longo do conjunto de pista e que tem um motor de acionamento acoplado a uma engrenagem de acionamento, a engrenagem de acionamento tendo uma pluralidade de dentes, pelo menos alguns dos dentes operativamente acoplando as aberturas da cremalheira, as aberturas sendo adaptadas para coincidir com um perfil de seção transversal dos dentes.

84. Aparelho de acordo com a reivindicação 81, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um conjunto de suporte de oposição de força operativamente acoplado no carro e adaptado para ser preso na peça a trabalhar para pelo menos parcialmente contrabalançar uma força de fabricação exercida sobre a peça a trabalhar pela ferramenta de fabricação.

85. Aparelho de acordo com a reivindicação 81, caracterizado pelo fato de que o carro inclui uma porção de eixo geométrico x acoplada móvel no conjunto de pista, e uma porção de eixo geométrico y acoplada móvel na porção de eixo geométrico x e móvel em relação à porção de eixo geométrico x ao longo de um eixo geométrico y orientado transversal mente ao conjunto de pista.

86. Conjunto para executar uma operação de fabricação sobre uma peça a trabalhar, o conjunto caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de pista adaptado para ser preso na peça a trabalhar e que inclui pelo menos um trilho, o trilho tendo um eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente e uma cremalheira que estende-se ao longo de uma de passo que pelo menos aproximadamente coincide com o eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente; um carro acoplado móvel no conjunto de pista e móvel em relação à peça a trabalhar do conjunto de pista, o carro incluindo um suporte de ferramenta adaptado para receber e sustentar uma ferramenta de fabricação; e uma ferramenta de fabricação acoplada no suporte de ferramenta e adaptada para ser acoplável com a peça a trabalhar para executar a operação de fabricação sobre a peça a trabalhar.

87. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que a cremalheira está integralmente formada no trilho.

88. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que a cremalheira compreende uma pluralidade de aberturas.

89. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que a cremalheira compreende uma pluralidade de aberturas, pelo menos algumas das aberturas sendo aberturas em forma de cunha, afinadas.

90. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que a cremalheira compreende uma pluralidade de aberturas, pelo menos algumas das aberturas sendo aberturas em forma cônica, afinadas.

91. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que o trilho compreende um membro substancialmente plano que tem uma largura substancialmente maior do que uma espessura do membro substancial mente plano, o membro substancialmente plano sendo substancialmente mais rígido no dobramento ao redor de um eixo geométrico rígido que estende-se em uma primeira direção alinhado ao longo da espessura do membro substancialmente plano, e sendo substancialmente mais flexível no dobramento ao redor de um eixo geométrico de dobramento que estende-se em uma segunda direção alinhada ao longo da largura do membro substancialmente plano.

92. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que o trilho compreende um primeiro trilho e em que o conjunto de pista inclui um segundo trilho orientado aproximadamente paralelo ao primeiro trilho, os primeiro e segundo trilhos cada um tendo um eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente e uma cremalheira, a cremalheira estendendo-se ao longo de uma linha de passo que pelo menos aproximadamente coincide com o eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente.

93. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que o conjunto de pista inclui: uns primeiro e segundo trilhos flexíveis alongados, os trilhos sendo espaçados e aproximadamente paralelos um ao outro; e uma pluralidade de dispositivos de fixação a vácuo conectados a cada trilho e espaçados a intervalos ao longo do mesmo para prender liberável cada trilho na superfície da peça a trabalhar por vácuo, com as larguras dos trilhos estendendo-se substancialmente paralelas à superfície da peça a trabalhar, os trilhos dobrando e torcendo conforme necessário para substancialmente acompanhar a superfície da peça a trabalhar.

94. Conjunto de acordo com a reivindicação 93, caracterizado pelo fato de que cada trilho é relativamente rígido no dobramento ao redor de um primeiro eixo geométrico de dobramento e relativamente flexível no dobramento ao redor de um segundo eixo geométrico de dobramento ortogonal ao primeiro eixo geométrico de dobramento, e em que cada trilho está montado sobre a peça a trabalhar de modo que o primeiro eixo geométrico de dobramento é substancialmente normal à superfície da peça a trabalhar e o segundo eixo de dobramento é substancialmente paralelo à superfície da peça a trabalhar.

95. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que o carro inclui um conjunto de acionamento adaptado para acionar o carro ao longo do conjunto de pista e que tem um motor de acionamento acoplado a uma engrenagem de acionamento, a engrenagem de acionamento operativamente acoplando a cremalheira.

96. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que a cremalheira inclui uma pluralidade de aberturas e em que o carro inclui um conjunto de acionamento adaptado para acionar o carro ao longo do conjunto de pista e que tem um motor de acionamento acoplado a uma engrenagem de acionamento, a engrenagem de acionamento tendo uma pluralidade de dentes, pelo menos alguns dos dentes operativamente acoplando as aberturas da cremalheira, as aberturas sendo adaptadas para coincidir com um perfil de seção transversal dos dentes.

97. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que compreendendo ainda um conjunto de suporte de oposição de força operativamente acoplado no carro e adaptado para ser preso na peça a trabalhar para pelo menos parcialmente contrabalançar uma força de fabricação exercida sobre a peça a trabalhar pela ferramenta de fabricação.

98. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que o carro inclui uma porção de eixo geométrico x acoplada móvel no conjunto de pista, e uma porção de eixo geométrico y acoplada móvel na porção de eixo geométrico x e móvel em relação à porção de eixo geométrico x ao longo de um eixo geométrico y orientado transversal mente ao conjunto de pista.

99. Conjunto de acordo com a reivindicação 86, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de fabricação inclui uma broca e a operação de fabricação inclui uma operação de perfuração.

100. Método para executar uma operação de fabricação sobre uma peça a trabalhar, o método caracterizado pelo fato de que compreende: prender um conjunto de pista na peça a trabalhar, o conjunto de pista incluindo pelo menos um trilho que tem um eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente e uma cremalheira que estende-se ao longo de uma linha de passo que pelo menos aproximadamente coincide com o eixo geométrico neutro que estende-se longitudinalmente; sustentar móvel uma ferramenta de fabricação sobre o conjunto de pista; acoplar um aparelho de acionamento com a cremalheira; e acionar a ferramenta de fabricação ao longo do conjunto de pista utilizando o aparelho de acionamento.

101. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que prender um conjunto de pista na peça a trabalhar inclui aplicar uma força de sucção contra a peça a trabalhar com o conjunto de pista.

102. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que prender um conjunto de pista na peça a trabalhar inclui prender um conjunto de pista que tem pelo menos um trilho que inclui uma cremalheira integralmente formada no trilho.

103. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que prender um conjunto de pista na peça a trabalhar inclui prender um conjunto de pista que tem pelo menos um trilho que inclui uma cremalheira que compreende uma pluralidade de aberturas.

104. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que prender um conjunto de pista na peça a trabalhar inclui prender um conjunto de pista que tem pelo menos um trilho que inclui uma cremalheira que compreende uma pluralidade de aberturas, pelo menos algumas das aberturas sendo aberturas em forma de cunha, afinadas.

105. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que prender um conjunto de pista na peça a trabalhar inclui prender um conjunto de pista que tem pelo menos um trilho que inclui uma cremalheira que compreende uma pluralidade de aberturas, pelo menos algumas das aberturas sendo aberturas em forma cônica, afinadas.

106. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que prender um conjunto de pista na peça a trabalhar inclui prender um conjunto de pista que tem pelo menos um trilho, em que o trilho compreende um membro substancialmente plano que tem uma largura substancialmente maior do que uma espessura do membro substancialmente plano, o membro substancialmente plano sendo substancialmente mais rígido no dobramento ao redor de um eixo geométrico rígido que estende-se em uma primeira direção alinhado ao longo da espessura do membro substancialmente plano, e sendo substancialmente mais flexível no dobramento ao redor de um eixo geométrico de dobramento que estende-se em uma segunda direção alinhada ao longo da largura do membro substancialmente plano.

107. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que sustentar móvel uma ferramenta de fabricação sobre o conjunto de pista inclui acoplar móvel um carro no conjunto de pista, o carro incluindo um suporte de ferramenta adaptado para receber e sustentar uma ferramenta de fabricação.

108. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que sustentar móvel uma ferramenta de fabricação sobre o conjunto de pista inclui acoplar móvel um carro no conjunto de pista, o carro incluindo um conjunto de acionamento adaptado para acionar o carro ao longo do conjunto de pista e que tem um motor de acionamento acoplado a uma engrenagem de acionamento, a engrenagem de acionamento operativamente acoplando a cremalheira.

109. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que acoplar um aparelho de acionamento com a cremalheira inclui acoplar pelo menos um dente com pelo menos uma abertura, a abertura estando adaptada para coincidir com um perfil de seção transversal do dente.

110. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que compreende ainda executar uma operação de fabricação sobre a peça a trabalhar utilizando a ferramenta de fabricação.

111. Método de acordo com a reivindicação 115, caracterizado pelo fato de que executar uma operação de fabricação inclui executar uma operação de perfuração.

112. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que compreende ainda aplicar uma força de oposição contra a peça a trabalhar utilizando um conjunto de suporte de oposição de força, a força de oposição sendo em uma direção substancialmente oposta a uma força de fabricação exercida contra a peça a trabalhar durante uma operação de fabricação.

113. Método de acordo com a reivindicação 100, caracterizado pelo fato de que compreende ainda simultaneamente com a aplicação de uma força de oposição, executar uma operação de fabricação sobre a peça a trabalhar utilizando a ferramenta de fabricação.