JP3577039B2

JP3577039B2 - 航空機組立てツールとその製造方法

Info

Publication number: JP3577039B2
Application number: JP2001535349A
Authority: JP
Inventors: スコット、ウィリアム・スミス; チーサム、サイモン; マッケオウン、ラッセル・パトリック; フォーラー、ケビン・ジョン
Original assignee: BAE Systems PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: US20010025406A1; DE60025031T2; US20040055130A1; ES2250213T3; EP1600379B1; AU1404201A; EP1600379A3; EP1600379A2; US6671941B2; JP2003512975A; DE60043675D1; US7047614B2; ES2338894T3; WO2001036270A1; EP1230124A1; DE60025031D1; EP1230124B1

Description

【０００１】
発明の属する技術分野
この発明は航空組立てツール（エアクラフト・アッセンブリィ・ツール）と、この種のツールの製造方法とに関する。
【０００２】
従来の技術
航空機組立てツールは航空機部品を支持しながら、ツールが作業にあてられるように、また異なる部品が一緒に航空機組立て中に正しい相対的な位置をとるように設計されている。伝統的に、各異なる組立てプロセスが少くとも１つの専用組立てツールを必要とし、このツールは部品の所与の組について特別に作られ、また特定のやり方で部品を支持するように設計されていて、それにより組立て動作がツールから干渉を受けずに実行できるようにしている。このような組立てツールは既存の標準規格で製造されていなければならない。
【０００３】
通常の組立てツールは硬い（リジットな）金属ジグを備え、このフレームワーク（枠組）は溶接された箱形断面（ボックスセクション）の鋼鉄から作られている。複数のピックアップデバイスが枠組上にマウントされていて組立てプロセスの際に航空機部品を支え、またこれも溶接した鋼鉄部品から通常は作られている。
【０００４】
各組立てツールは支持されることになる部品に対して特別に設計されることを要し、航空機産業における支持されるべき航空機部品に対して非常に高度な精度をもつとする要件が意味しているところは、通常のジクの構築についてのすべての段階が非常に正確を期した精度レベルが実行されなければならないことを指している。このことがこの種のジグの製造を時間を費ししかもコストのかかるものとし、しかもジグが異なる部品を支持するために簡単に再構成できなくしたり、あるいは摩耗やきずに対処するために修理とか調節とかができにくくしている。
【０００５】
明らかなように、このような構成は著しく不利益であり、そのうちの多くは各航空機組立てプロセスに対する専用のジグについての要件から生ずる高いツールに関するコストであり、しかも各ジグを作るために必要とされる精度のレベルがそれに伴っている。航空機部品設計で僅かな修正をすることは通常は完全に新しいピックアップデバイスか、その構成が作り出されねばならず、別のツールを用意するコストと組立ての遅れとを生じさせている。加えて、損耗ときず（裂け目）（ｗｅａｒａｎｄｔｅａｒ）あるいは損傷かジグにあることが一般に置換えを必要とし、それは修理とか調節がすぐにできず、枠組とピックアップデバイスについての必要とされる精度と完全性のレベルを維持しなければならないことによる。
【０００６】
こういった欠点にも拘わらず、このような航空機組立てのツーリングの構造はほぼ５０年にわたって本質的には変更されずに留まっていた。
本件発明の従来技術に次のものがある。
【特許文献１】
ＵＳ特許第４，９４９，９４４号明細書
【特許文献２】
ＵＳ特許第５，９８４，２８７号明細書
【０００７】
発明が解決しようとする課題
したがって航空機組立てのツーリングシステムに対しては設計がもっとフレキシブルでありしかも製造と使用とがもっと経済的であるものについて著しい需要が存在している。
【０００８】
この発明は組立てツールとこのようなツールを作る方法とを提供することを探究するものであり、このツールは従来の構成よりももっと融通性があり、しかもこのツールでは精度についての要件がツールとその製造のある部分にだけ限定されている。
【０００９】
課題を解決するための手段
この発明の１つの特徴によると、航空機部品を支持するための航空機組立てツールであって、
ａ）該部品が支持されるべき空間内の複数の所定の計算された場所と対応する計算された配向と関係するフレームの所定の位置に支持体を用意するように構成された固定フレームと、
ｂ）所定の長さを有する延在する部材であって取外し可能な固定用手段によって一緒に接続された部材を含む該固定フレームと、
ｃ）各々が該部品を支えるための受け入れ用素子を有している複数のピックアップデバイスであって、各々が、前記所定の位置の各１つにおいて該固定フレームに固定されているピックアップデバイスと、
ｄ）所定の長さをもつ複数の別の延在する部材と、
別の延在する部材を一緒に接続するとともに、受け入れ用素子を前記別の延在する部材の１つに接続して、各受け入れ用素子が少くとも２つの直交軸に沿って、しかもその直交軸とは共平面の少くとも１つの軸の周りに少くとも３つの自由度をもつ動きができるように選択的に適応されている複数のクランプ素子と、
を有する複数のピックアップデバイスと、
ｅ）該受け入れ用素子をそれぞれ所定の場所と対応する配向に関して空間内において整列するように直交軸に沿いあるいはその周りで調節して、組立てツールを航空機部品を受け入れるように構成する各受け入れ用素子と、の組合せを特徴とする組立てツール、となっている。
【００１０】
固定フレームは押し出し成型された（エクストルーデッド）アルミニウムセクションの長尺物と、この長尺物を固定する固定手段（ファスニングミーンズ）とを備えて構成できる。例えば、押し出し成型部分はその縁（エッジ）に沿ってリップ（唇状のもの）を有する長手方向のチャンネルを備えて形成できて、また固定手段はねじを切った接続用素子を備えていてこれが１つのセクションのチャンネル内に受け入れ可能とされ、またねじを切った受け入れ用手段があって他のセクションのチャンネルによって用意されるが、チャンネル内に受け入れ可能とされている。
【００１１】
構造上の精度の理由に対しまた固定フレームの強度と堅牢さとに対し、延在する部材は断面が矩形であるか、あるいは少くとも１つの実質的に平坦な平面状の表面を有しているのが好く、この平面にはピックアップデバイスがクランプされ、必要であれば移動されて、例えば異なる部品が適用できる。またこれらの延在した部材の平面状の表面がピックアップデバイスをその上にマウントしたときにひずみを生じないように構成されているのが重要なことであり、とくに航空機部品の重さからの荷重をデバイスが受けたときにひずみを生じないようにされていることが重要である。好ましい実施例ではピックアップデバイスの急速な動き及び／又は再整列と再位置決めに機能するという追加の利点をもっている。この実施例では、使用時にデバイスが平面状のフェース（顔）表面に沿って移動するから摩耗やきずに対処するのにあるいは異なる部品に適応するのに必要とされる動きの範囲は容易かつ正確に一次元の動き（延在する部材の軸に沿っているがその周りの回転はない）として計算機内でモデル形成でき、しかも受け入れ用素子について可能な６つの自由度をもつ調節を考慮することができる。ピックアップの所望再位置決めが実現可能性がない場合には、例えば延在する部材の位置とか受け入れ用素子の調節の範囲制限とかそれらの両方とかが原因となっている場合には、必要とされる再整列はピックアップデバイスを取り除いて、代りに延在する部材の他の平面状表面の一つにそれをマウントすることによって対処される。このようにして、延在する部材に対して平面状のフェースを用意することは延在する部材に対してピックアップデバイスの単純な動きを単一軸に沿った動きで何らの相対的な回転を伴わないものに制限することを確実としている。これが従来技術の構造に対してかなりのしかも好都合な差異となっている。
【００１２】
ピックアップデバイスはユニバーサル（広く行なわれている）構造であるのが好い。
【００１３】
この発明の別の特徴によると、固定フレーム上にマウントするためのユニバーサルピックアップが提供されていて、組立てプロセスの際に航空機部品を支持するための航空機組立てツールが用意できるようにし、このピックアップデバイスは固定フレーム上にマウントするためのマウント用素子と、航空機部品を支えるための受け入れ用素子と、所定長を有しクランプ用素子によって一緒に接続されてそれにより少くとも３つの自由度をもつ該受け入れ素子の動きが少くとも２つの直交軸に沿いまたこの直交軸と共平面にある少くとも１つの軸の周りにできるようにした複数の延在する部材とを備えている。
【００１４】
以下に記述する好ましい実施例では、延在する部材とクランプ用素子との組合せが、３つの直交軸に沿いかつその周りに受け入れ用素子の６つの自由度をもつ動きができるようになっている。
【００１５】
ピックアップデバイスはまたアルミニウムから作られていてよい。
【００１６】
この発明による航空機組立てツールとピックアップデバイスとは数多くの著しい利点を提供する。
【００１７】
とくに、この発明はフレキシブルな組立てツーリングシステムで完全で調節可能でしかも再使用可能なものを提供する。組立てツーリングに対する調節と変更とはすぐに効果を発揮でき、例えば航空機部品の設計における修正変更に対処するために有効である。保守は単に個々のフレーム部材及び／又はピックアップデバイスを置換えることを含んでおり、これは著しい損耗とか、フレーム部材及び／又はピックアップデバイスの再位置決めとかを時間経過で相対的な動きが発生した場合にすることである。さらに、既存の組立てツールは一旦特定の組立て作業が完了したときに異なる航空機部品に適するように変更することができる。
【００１８】
この発明の別な特徴は航空機組立てツールを作る方法である。
【００１９】
この発明のこの特徴によると、航空機部品を支持するための航空機組立てツールを作る方法であって、
ａ）該部品が支持さるべき空間内の複数の所定の場所と配向を計算するステップと、
ｂ）空間内の前記所定位置とそれぞれ関係するフレームの所定の位置に支持体を用意するように構成された固定フレームを設計するステップと、
ｃ）所定の長さを有する延在する部材を選び、かつ取外し可能な固定用手段によって該延在する部材を接続することにより該固定フレームを構築するステップと、
ｄ）各々が該部品を支えるための受け入れ用素子を有している複数のピックアップデバイスを用意するステップと、
ｅ）各ピックアップデバイスは、所定の長さをもつ別の延在する部材と、別の延在する部材を一緒に接続するとともに、受け入れ用素子を１つの前記別の延在する部材に接続する複数のクランプ用素子とを有し、該クランプ用素子は各受け入れ用素子が少くとも２つの直交軸に沿って、しかもその直交軸とは共平面の少くとも１つの軸の周りに少くとも３つの自由度をもつ動きができるように選択的に適応されているステップと、
ｆ）該ピックアップデバイスを該所定の位置の各一方で固定フレームに固定するステップと、
ｇ）各受け入れ用素子を、該直交軸に沿いあるいはその周りで動かして該受け入れ用素子をそれぞれ所定の場所と配向に関して空間内において整列するように調節することによって、組立てツールを航空機部品を受け入れるように構成するステップ、の組合せを特徴とする方法である。
【００２０】
好ましいのは、ステップｇ）は、それぞれの受け入れ用素子を概ね前記所定の位置と対応する配向とに設定し、それぞれの受け入れ用素子の実際の位置と配向とを測定して、受け入れ用素子を所定の位置と配向とに向けて移動し、前記測定と移動のステップを所定の位置と配向とが得られるまで繰返すことを含んでいる。
【００２１】
好ましいのは、ピックアップデバイスの受け入れ用素子についての所定の位置と配向とが各航空機部品についての計算機支援設計（ＣＡＤ）データから決められることである。
【００２２】
好ましいのは、各受け入れ用素子の実際の位置と配向とがレーザトラッキングデバイスによって測定されることである。
【００２３】
この発明の方法と組立てツールとは、とくに航空機産業で使用するように設計されたのではあるが、好都合にも他の分野でも応用を有しており、例えば自動車産業がある。
【００２４】
発明の実施の形態
この発明を例を挙げて添付図面を参照してさらに記述する。
【００２５】
最初に図１を参照すると、これがこの発明による航空機組立てツール１０を示している。組立てツール１０は固定フレーム（フィクスチャフレーム）１２を備え、これが複数の延在する部材１４で正方形もしくは矩形断面をもつものから構成されていて、実質的に四角の枠組（フレームワーク）１６を形成するために相互接続がとられている。延在する部材１４の大部分は互に直角に接続されて枠組１６を形成するようにしているが若干の部材は対角状部材１８を形成し、枠組１６の堅牢さを強化するための強化支柱（ストラット）として機能している。固定フレーム１２は組立ての際に航空機部品用の支持構造として作用している。
【００２６】
固定フレーム１２上にマウントされた複数のピックアップデバイス２０は組立て工程中に航空機部品を保持するように作用し、固定フレーム１２に関して所定位置に配置されて部品の所定支持場所で部品と係合し、支えるようにしている。
【００２７】
図１に示した組立てツールは特定の航空機部品の組立て用に特別に設計されており、この例では小規模部品の組立て用であって、航空機胴体の組立て用である：固定フレーム１２とピックアップデバイス２０の位置と配向との精密設計とは航空機の他の部品の組立てでは違ったものとなる。固定フレーム１２の組立て精度と固定フレーム１２に対するピックアップデバイス２０の位置の精度とは比較的重要でないとされる。大切なことは、ピックアップデバイス２０が航空機部品と係合する場所と、その場所でのピックアップデバイスとの配向であり、以下に記述するようにかなり正確に決められる。
【００２８】
延在する部材（エロンゲートメンバ）１４が押し出し成型したアルミニウムセクションから形成されていて、このセクションが特定の固定フレーム１２要件に適った所定長に切断されている。図２，３，４，６は押し出し成型セクションの異なるプロフィル（輪郭）を示し、このセクションは各場合に正方形か矩形となっている。長手方向に伸びたチャンネル２２が部材１４の４つの長手方向表面２４に沿って作られていて、両側にはリップ２６がフランカ（側面固め）となっている。
【００２９】
図２，３，４に示したセクションはすべてが実質的に固体の（ソリッド）中心軸部２８を有していて、中央孔３０が一緒に作られているのに対して、図６に示したものは開かれた中心軸部２８′とそれぞれの孔３０′で開かれた部分２８′のフランカとなりまた各チャンネル２２の基礎となっている金属の中に作られている。
【００３０】
２つの延在する部材１４の直角での相互接続は固定用手段（ファスニングミーンズ）３２により容易に得られる。図２に示すようにこれらの固定用手段３２は、例えば、ねじを切った接続用素子３４が一方の部材１４の中心部分２８を通って垂直に挿入されたものを備えている。この接続用部材３４は位置決め用ヘッド３６を有していて、それが部材１４のチャンネル２２のそれぞれの１つ内に置かれていて、ねじを切ったシャフト３８が部材１４から直角に突出している。
【００３１】
第２の延在する部材１４は第１のものに対して直角にはめ合わされて、それによりその端面４０が第１の延在する部材１４の隣接する表面２４に当接する。ねじを切った素子３４の突出したシャフト３８はしたがって第２の延在する部材１４の中心孔３０の中にタップ入れされる。しっかりとした長持ちする接続がこうして作られる。
【００３２】
図３に示すように、固定用手段３２は、これに代って、ねじを切った接続用素子５２を備えて、それが第１の延在する部材１４の１つのチャンネル２２内に受入れ可能とし、また位置決め用カラー（つば）５４を備えて、それがこの延在する部材１４の端面４０の近くの関係する表面２４内に作られた受け入れ用井戸５６内部にはめ込まれるようにされるようにした構成をとることができる。
【００３３】
位置決め用カラー５４には孔５８があり、それが２つの突出（オーバーハング）したリップ２６の間で第２の垂直に延在する部材１４の正面のチャンネル２２に向けられている。内部にねじを切った受け入れ用素子６０がこのチャンネル２２内部で受け入れられて、このチャンネル内で突出したリップ２６によりしっかりと保持されている。接続用素子５２を受け入れ用素子６０内に固くねじばめすることにより、２つの延在する部材が互に直角にしっかりと固定される。
【００３４】
現在の例では、第２のこのような接続用素子５２が第１の延在する部材１４の反対側でも同じように用意されることが理解できよう。この第２の接続用素子５２はそこで第２の延在する部材１４の同じチャンネル２２内に第２の受け入れ用素子６０を係合させて、２つの部材１４間でのしっかりとした接続を確保することになる。
【００３５】
図２と３とは明瞭にするために延在する部材１４について単純な方形の押し出し成型セクションを示した。実際には、延在する部材１４はもっと複雑な部分を有していてよいし、ファスナ（固定具）の群を採用する複数の固定用手段３２を要するものとしてもよい。実質的に方形もしくは矩形である断面積は強度と剛性で好都合である。
【００３６】
図４に示した固定用手段３２の別形式は高強度ジョイント用に採用できる。この例では、固定用手段３２は一対のねじを切ったボルト４２であり、その各々にはそれぞれのヘッド（頭部）４４があって、構造上の板４６と係合し、また各々が方形セクションの一方の延在する部材１４内の横方向のクリアランス孔４８を通って真直ぐに延びている。各ボルト４２のステム５０はそれぞれの位置決めカラー５４内部のねじを切った孔と係合し、そこが他方の延在する部材１４（ここでは図３に示すように矩形セクションである）の受け入れ用井戸５６内部に受け入れられる。荷重はここで第１の部材１４をまたいで板４６によって分散されている。
【００３７】
固定フレーム１２内での垂直接続のすべては図２，３，４に示し、かつそれに関して記述したように固定用手段によって実行をあげている。
【００３８】
加えて、前述したように、もし枠組１６の剛性がさらに強化される必要があるときは対角状の強化支柱（ストラット）１８を多数用意することができ、これも同じように押し出し成型したアルミニウムセクションから作られる。このような支柱はヒンジ素子６２，６４の対によってその場所に接続され、ヒンジ素子は対角状の強化支柱１８の端と枠組１６の隣接する部分との間に例えば図１と７とに示したようにそれぞれマウントされる。
【００３９】
図５ないし７に目を向けると、これらの図はピックアップデバイス２０のそれぞれのものを詳細に示している。図示のように、各ピックアップデバイス２０は管（チューブ）６６とクランプ用素子６８とが一緒に接続されて、少くとも３つの、好ましいのは６つの、自由度で動くことができるような構成を備えている。
【００４０】
さらに特定すると、各ピックアップデバイス２０は固定フレーム１２上にピックアップデバイスを、マウントするためのマウント用素子７０を備えていて、マウントは例えば関係する延在する部材１４のチャンネル２２内でナット（図示せず）と係合するボルトによっている。マウント用素子７０は実質的に平坦な表面を有していて、この表面が部材１４の隣の平坦な平面状の表面と協調するようにされていて、それによりピックアップデバイス２０が部材１４の表面に沿ってすぐに移動できて、しっかりと位置にボルトどめされる前に位置決めもしくは調節の目的にあてられる。
【００４１】
第１のクランプ用素子６８ａはボルト７２を用いてマウント用素子７０に固定されている。第１のクランプ用素子６８ａから延びているのが第１の管６６ａであり、図示のように第２のクランプ用素子６８ｂのところで終っている。第２の管６６ｂは第１の管６６ａと垂直とされて、クランプ用素子６８ｂと別のクランプ用素子６８ｃとの間に延びている。同じように、第３の管６６ｃは第２の管６６ｂに対して直角となっていてクランプ用素子６８ｃと別なクランプ用素子６８ｄとの間に延びている。最後に、クランプ用素子６８ｄはボルト７４によって受け入れ用素子７６に接続され、この素子７６が航空機部品と係合し、保持する。
【００４２】
管６６とクランプ用素子６８とはまたアルミニウムから作られている。もっと特定すると、各クランプ用素子６８はアルミニウムのブロック７８を備えていて、管６６を回動しかつ摺動するように受け入れるための円筒状の開口８０を備えている。それぞれのスロットがブロック７８には作られていて、各円筒状開口８０の片側に沿っていて、それがギャップ（空隙）を作り、このギャップは別のボルト８４によって閉じることができて、クランプ用部材６８をそれぞれの管６６上で所要場所にしっかりと係合しかつロックすることを確かにしている。
【００４３】
このような構成によって、管６６が互に他に対して３つの相互に垂直な軸の周りに回転できるし、あるいは互に他に対して変位することができるし、また両方のこともできることは理解できよう。
【００４４】
結果として、ピックアップデバイス２０の調節は、固定フレーム１２に対するピックアップデバイス２０の位置決めについても、また空間内での受け入れ用素子７６の位置決めと配向についてもすぐに対処ができるという実効が得られる：ａ）ピックアップデバイス２０の場所の僅かな変動、とｂ）時間経過とともに損耗とかきず（裂け目）及び熱膨張と構築といった要因に基づいて生ずる固定フレーム１２の動きに対処できる。同じようにピックアップデバイス２０は航空機部品自体における小さな設計変更に対処するのに容易に適応できて、固定フレーム１２に対して既存のピックアップデバイス２０の位置とか受け入れ用素子７６の位置及び／又は配向を単に変更することにより、あるいはこれに代って追加のピックアップデバイス２０を加えることにより容易に適応できる。さらに、特定の組立てプロセスが完了すると、この組立てツール１０を分解して、それを別の航空機部品の組立てのための全く違った構造で再組立てすることが完全に可能とされている。
【００４５】
例示した組立てツール１０を作る方法は次による。
【００４６】
先ず、特定の組立てツール１０であって、固定フレーム１２とピックアップデバイス２０とを含むものについての設計要件が特定の航空機部品についての既知の計算機支援設計（ＣＡＤ）システムから得られたデータから決められる。このようなデータから、複数の点でそこでは部品が支持されなければならないところと、各場合について支持について要件とされている方向とが求められる。固定フレーム１２の構造と、ピックアップデバイス２０の数と位置とが、受け入れ用素子７６の場所と配向と一緒に、次に計算される。
【００４７】
次に、固定フレーム１２についての部品が押し出し成型されたアルミニウムセクションの長さを所要寸法に切断して延在する部材１４を作るようにされる。このような延在する部材１４は前述のように固定手段３２により一緒に接続され、後にいずれかの追加の延在する部材１４で強化用支柱１８を形成するものが枠組１６に前述のように接続される。
【００４８】
このように固定フレーム１２が構築されると、ピックアップデバイス２０が固定フレーム１２上に所定の位置でマウントされる。
【００４９】
複数の違ったピックアップデバイス２０で各々が所要目的により違った長さに切断された管６６を多数含んでいるものを作ることは可能ではなるが、それでもなお、この発明によると、単一のユニバーサル（汎用）設計のピックアップデバイス２０を採用し、かつこういったものをいつでも在庫して供給するようにするのが好い。この場合に各ピックアップデバイス２０は同じようなクランプ用素子により接合された管材の所定長のものから形成されていることになる。
【００５０】
したがって、製造工程の次の段階はピックアップデバイス２０の所要数を選び、それらを固定フレーム１２上でＣＡＤで決められた位置にマウントすることである。
【００５１】
これまでは、製造工程が標準公差として許される精度のレベルで実行できる。しかしながら製造工程のこれに続く段階は実際に非常に微細な公差内での一段と高い精度を必要とするものとなっている。
【００５２】
固定フレーム１２上に一旦マウントされると、ピックアップデバイス２０は次に所要の配向に設定されなければならず、それで航空機部品が構造の所定の正確な点に所定の正確な方向で保持されるようにする。各ピックアップデバイスを適切にしかも必要とされる精度で設定するためには、レーザトラッカ（追跡器）や他の測定用装置が採用される。
【００５３】
より特定すると、このレーザトラッカは計算機制御されたレーザ測定用装置であって、その中には各ピックアップデバイス２０の受け入れ用素子７６の所定の位置と配向とに関するデータがすでにプログラムされている。ピックアップデバイス２０は最初に固定フレーム上に所要の位置と配向で粗にマウントされ、次にレーザトラッカが使用されて受け入れ用素子７６の最初の位置と配向とが測定されかつこの位置が所要位置と比較される。比較の結果は調節用データを生じ、これに従ってピックアップデバイス２０が対応するように調節されて、受け入れ用素子７６が新しい位置と配向とを備えるようにされる。レーザトラッカは現在の状態についての別な測定な行ない、再びそれを所定要件と比較する。これが別の調節データを生じ、また別の調節はしたがって所定位置と配向とが所要の精密公差内に入るまで行なわれる。したがって、ピックアップデバイス２０の受け入れ用素子７６の設定は現在の位置と配向との測定と、現在の位置と配向を所定の位置と配向と比較することと、二者間の誤差を低減するための調節との繰返しを含んでいる。
【００５４】
図７を参照して、各ピックアップデバイス２０を２つのステージで設定する工程を詳細に記述して行く。
【００５５】
ステージ１では、受け入れ用素子７６のフェース（面）８６とそのフェース内の孔８８とが所定の位置と配向とに調節されている。第１に、受け入れ用素子７６のフェース８６は空間内の所要面に対して方形に設定されていて、それには順にＸ，Ｙ，Ｚ軸の各々に対して管６６ａ，６６ｂ，６６ｃを継続して回転することとしている。各回転に続いて、測定がレーザトラッカによってフェース８６をまたいで行なわれて所定配向との比較がされる。
【００５６】
第２に、受け入れ用素子のフェース８６にある孔は所要位置に移されるが、それはＸ，Ｙ，Ｚ軸に沿って順に継続的に並進を実行し、またクランプ用素子６８ｂ，６８ｃ，６８ｄを管６６ａ，６６ｂ，６６ｃに沿ってそれぞれ変位させることによって行なわれる。ここでもまた、測定が各継続した並進の後にレーザトラッカによって行なわれて、所定位置との比較がされる。
【００５７】
ステージ２では、プロフィルボード９０が受け入れ用素子７６に対して所定位置と配向でマウントされている。
【００５８】
先ずプロフィルボード９０はレーザトラッカの支援を受けて受け入れ用素子７６のフェース８６に関して所定位置に移動される。プロフィルボード９８はそこで受け入れ用素子７６に回転可能に取付けられ、それにはピンをプロフィルボード９０内の孔９２とフェース８６内にある対応する孔（図示せず）を通って挿入することが行なわれる。
【００５９】
次に、プロフィルボード９０内の第２の孔９４がレーザトラッカの支援で位置決めされ、それにはボード９０の繰返し回転調節が、孔９４の現在の位置の測定と所定位置との比較との各機会に続いて、行なわれる。これがプロフィルボード９０の位置決めエッジ９６を所定位置にもって来るようにし、この点でプロフィルボードが受け入れ用素子７６に固定される。
【００６０】
最後にグリップフィンガ（つかみどりする指）９８がプロフィルボード９０に、したがって受け入れ用素子７６に取り付けられる。
【００６１】
この例では、設定工程の２つのステージの間にピックアップデバイス２０のパーツ（部品）の調節が手操作で実行される。こういった調節はレーザトラッカの制御の下で自動的に行なわれるようにできる。
【００６２】
別の修正変更も記述してきた方法と組立てツールについて可能である。
【００６３】
例えば、記述してきた実施例はピックアップデバイスが受け入れ用素子に６つの自由度をもつ動き（３つの直交軸に沿うものとその周りのもの）を備えるようになっているものを想定している。しかしながら、３つだけの自由度をもつ動き、すなわち少くとも２つの直交軸と少くともそのうちの１軸の周りの動きがある環境では十分なことがあろう。
【００６４】
航空機組立てツールを作る記述してきた方法は狭い公差の中でツールの生産に高精度を許し、また必要であれば調節をも容易にしている。
【００６５】
組立てツール自体とその製造の方法とはともに融通性に富んだもので、経済的でしかもフレキシブルなツーリング（道具立て）システムをもたらしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による航空機組立てツールの一実施例の斜視図。
【図２】図１からの詳細を示す部分的な、一部断面の外観図。
【図３】図２の構成の変更を示す別の部分的な外観図。
【図４】図２と図３との構成の別な変更を示す部分的な外観図。
【図５】ツールの固定フレーム上に２つのピックアップデバイスがマウントされている、図１の組立てツールの一部の斜視図。
【図６】固定フレーム上にそれぞれのピックアップデバイスをマウントするところを示す別の斜視図。
【図７】固定フレーム上別のピックアップデバイスがマウントされている組立てツールの別の部分の斜視図。

Claims

航空機部品を支持するための航空機組立てツールを作る方法であって、
ａ）該部品が支持さるべき空間内の複数の所定の場所と配向を計算するステップと、
ｂ）空間内の前記所定位置とそれぞれ関係するフレームの所定の位置に支持体を用意するように構成された固定フレーム(１２)を設計するステップと、
ｃ）所定の長さを有する延在する部材(１４)を選び、かつ取外し可能な固定用手段(３２)によって該延在する部材を接続することにより該固定フレームを構築するステップと、
ｄ）各々が該部品を支えるための受け入れ用素子(７６)を有している複数のピックアップデバイス(２０)を用意するステップと、
ｅ）各ピックアップデバイスは、所定の長さをもつ別の延在する部材(６６)と、別の延在する部材を一緒に接続するとともに、受け入れ用素子を１つの前記別の延在する部材に接続する複数のクランプ用素子(６８)とを有し、該クランプ用素子は各受け入れ用素子が少くとも２つの直交軸に沿って、しかもその直交軸とは共平面の少くとも１つの軸の周りに少くとも３つの自由度をもつ動きができるように選択的に適応されているステップと、
ｆ）該ピックアップデバイスを該所定の位置の各一方で固定フレームに固定するステップと、
ｇ）各受け入れ用素子を、該直交軸に沿いあるいはその周りで動かして該受け入れ用素子をそれぞれ所定の場所と配向に関して空間内において整列するように調節することによって、組立てツールを航空機部品を受け入れるように構成するステップ、の組合せを特徴とする方法。
前記ステップｇ）は、それぞれの受け入れ用素子を概ね前記所定の位置と対応する配向とに設定し、それぞれの受け入れ用素子の実際の位置と配向とを測定して、受け入れ用素子を所定の位置と配向とに向けて移動し、前記測定と移動のステップを所定の位置と配向とが得られるまで繰返すこととを含む点を特徴とする請求項１記載の方法。
前記クランプ用素子は３つの直交軸に沿いかつその周りに６つの自由度をもつ動きができるように選択的に適応されており、ステップｇ）は、各受け入れ用素子を３つの直交軸に沿いかつその周りに移動することを含む点を特徴とする請求項１または２記載の方法。
前記所定の位置と対応する配向とは関係する航空機部品についての電子計算機支援設計（ＣＡＤ）データから決められる点を特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の方法。
各受け入れ用素子の実際の位置と実際の配向とが測定されて、関係する航空機部品についての電子計算機支援設計（ＣＡＤ）データから決められた所定の位置と対応する配向と比較される点を特徴とする請求項２記載の方法、または、請求項２に従属する請求項３もしくは４記載の方法。
各受け入れ用素子の実際の位置と実際の配向とがレーザトラッキングデバイスによって測定される点を特徴とする請求項１〜５のいずれか１記載の方法。
ａ）請求項１ないし６のいずれか１項記載の方法により組立てツールを作ること、
ｂ）該組立てツール上に少くとも１つの航空機部品をマウントすること、および、
ｃ）該少くとも１つの航空機部品に対して組立て作業を実行すること、を特徴とする航空機組立てプロセス。
更に、前記組立て作業の完了で組立てツールを再構成し、少くとも１つの他の航空機部部品を再構成された組立てツール上にマウントし、他の組立て作業を実行する点を特徴とする請求項７記載の組立てプロセス。
前記組立てツールの再構成は固定フレームのそれぞれの延在する部材の相対的関係を調節することと、該固定フレームとの関係でそれぞれのピックアップデバイスの位置を調節することとの一方もしくは両方を含む点を特徴とする請求項８記載の組立てプロセス。
航空機部品を支持するための航空機組立てツールであって、
ａ）該部品が支持されるべき空間内の複数の所定の計算された場所と対応する計算された配向と関係するフレームの所定の位置に支持体を用意するように構成された固定フレーム(１２)と、
ｂ）所定の長さを有する延在する部材であって取外し可能な固定用手段(３２)によって一緒に接続された部材(１４)を含む該固定フレームと、
ｃ）各々が該部品を支えるための受け入れ用素子(７６)を有している複数のピックアップデバイスであって、各々が、前記所定の位置の各１つにおいて該固定フレームに固定されているピックアップデバイス(２０)と、
ｄ）所定の長さをもつ複数の別の延在する部材(６６)と、
別の延在する部材を一緒に接続するとともに、受け入れ用素子を前記別の延在する部材の１つに接続して、各受け入れ用素子が少くとも２つの直交軸に沿って、しかもその直交軸とは共平面の少くとも１つの軸の周りに少くとも３つの自由度をもつ動きができるように選択的に適応されている複数のクランプ素子(６８)と、
を有する複数のピックアップデバイス(２０)と、
ｅ）該受け入れ用素子をそれぞれ所定の場所と対応する配向に関して空間内において整列するように直交軸に沿いあるいはその周りで調節して、組立てツールを航空機部品を受け入れるように構成する各受け入れ用素子と、の組合せを特徴とする組立てツール。
クランプ用素子は、３つの直交軸に沿いかつその周りに受け入れ用素子の６つの自由度をもつ動きができるように選択的に適応されている点を特徴とする請求項１０記載の組立てツール。
前記固定フレームについてモジュール形式の構造が採用されて、前記延在する部材は各々が押し出し成型された断面を含み、また、固定用手段は、各々が一つの延在する部材により作られたか、その中に受入れ可能とされたねじを切った接続素子と、別の延在する部材により作られたかその中に受入れ可能とされかつ接続用素子により係合可能とされたねじを切った受入れ手段とを備えている点を特徴とする請求項１０または１１記載の組立てツール。
前記固定フレームの延在する部材は、前記ピックアップデバイスをそこにクランプするための少くとも１つの実質的に平坦な平面状の表面、好ましくは、矩形断面を有する点を特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１記載の組立てツール。
前記延在する部材と固定手段、および/または、別の延在する部材とクランプ用手段はアルミニウムから作られている点を特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１記載の組立てツール。