用于支撐機翼組件的裝置、系統和方法
【技術領域】
[0001]本公開大體涉及結構的制造，并且具體地涉及飛行器結構的制造。更具體地，本公開涉及在使用結構制造完整的飛行器結構期間用于維持該結構的選定配置的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]作為一個示例，機翼的前翼梁組件和后翼梁組件相對于彼此可能需要被固定在特定位置，同時執行各種操作以裝配機翼。這些操作可以同時執行、在不同時間下執行或兩者兼顧下被執行。所執行的操作可以包括，例如不限于，鉆孔、打埋頭孔、緊固、耦接、密封、涂覆、檢查、涂漆、焊接、機械加工、粘合、附加制造過程的任意組合或其它合適類型的操作。
[0003]—些當前用于裝配飛行器結構的可用方法在裝配過程期間使用剛性夾具將部件保持在特定位置中。在某些情況下，這些剛性夾具可以被緊固到工廠地板以形成用于制造飛行器結構的裝配線。然而，這些夾具可以限制裝配線的進一步擴展，因為夾具通常被永久地緊固到工廠地板。例如，這些剛性夾具可以采取固定建筑物(monument)的形式，該些建筑物用螺栓緊固到工廠地板或以一些其它方式固定到工廠地板。
[0004]進一步地，這些夾具可能不能適合制造不同形狀和大小的飛行器結構。一旦被安裝，剛性夾具可能不考慮飛行器設計變化、制造位置變化、飛行器生產率變化或其它類型的變化所需要的靈活性。因此，使用這些類型的剛性夾具來裝配飛行器結構可能造成裝配過程比所期望的更耗時且更昂貴。附加地，隨時間變化，剛性夾具可能需要比期望的更多的維護。
[0005]例如，當前將飛行器結構(諸如機翼)可以被保持在水平位置的一種方式可能涉及諸如固定架的固定支撐件的使用。這種類型的機翼裝配可以被稱為水平構建。固定架可以是可以用于保持機翼的零件的結構或設備。
[0006]固定架可以被附接到制造環境的地板并且可以從一個地板位置不移動或被移動到另一地板位置。換言之，固定架可以是固定的。固定架可以具有可以被附接到控制點處的機翼的零件的工具。這些工具可以將零件保持在控制點處以抑制容差內的裝配尺寸形狀并將零件保持在期望位置中用于裝配機翼。控制點可以是結構上的附接點，諸如前緣或后緣附接點或諸如縫翼、擾流器、方向舵、襟翼、控制表面的結構的控制表面鉸接點，或在構建過程期間某些東西能夠被附接到結構的另一些點。
[0007]固定架中的工具可以具有反饋回路、可以具有到地板的支撐件并且可以相對于全局位置被標定。這些類型的固定架可能是昂貴的、固定的、剛性的，并且可能引起制造瓶頸。不連續的彈簧單高蹺(pogos)系統可以用于保持零件并裝配到機翼中。隨著控制點的數量增加，這種類型的系統可能變的混亂并且這種類型的系統的優點可能被減少。進一步地，彈簧單高蹺可以是數字上受控的并且可能需要相當大的資金投入。
[0008]利用當前使用的用于保持零件的系統用于到機翼的裝配，大量的控制點用于確保使機翼可以以正確的取向、位置和可接受的偏向被裝配。利用機翼的水平構建管理這些控制點可能導致比期望的制造狀況更少的狀況。例如，利用大量的控制點，存取裝配機翼的翼梁、翼緣和底側可能比期望的困難。因此，希望有一種方法和裝置可以考慮到上面討論的至少一些問題以及其它可能的問題。
【發明內容】
[0009]在一個示例性實施例中，裝置可以包含支撐件、與支撐件相關聯的負載平衡結構和與負載平衡結構相關聯的一組連接設備。該組連接設備可以經配置連接到結構以形成一組控制點。該組連接設備中的每個可以經配置獨立地控制該組控制點中的相應控制點的位置。
[0010]在另一示例性實施例中，裝置可以包含第一支撐件、第二支撐件、與第一支撐件和第二支撐件相關聯的負載平衡結構以及與負載平衡結構相關聯的一組連接設備。該組連接設備可以經配置連接到結構以形成一組控制點。該組連接設備中的每個可以經配置獨立地控制該組控制點中的相應控制點的位置。
[0011]在又一示例性實施例中，裝置可以包含若干支撐件、與若干支撐件相關聯的負載平衡結構和與負載平衡結構相關聯的一組連接設備。該若干支撐件可以經配置相對于結構被粗略地定位。該組連接設備可以經配置精確地連接到一組控制點處的結構。
[0012]在又一示例性實施例中，可以提供用于支撐結構的方法。若干支撐件可以使用第一移動系統相對于工作表面被移動以相對于結構定位該若干支撐件。與若干支撐件相關聯的負載平衡結構可以使用第二移動系統被移動以相對于結構定位該負載平衡結構。與負載平衡結構相關聯的元件可以使用第三移動系統被移動以相對于結構上的位置定位該元件。
[0013]在又一示例性實施例中，可以提供用于支撐結構的方法。支撐件可以使用第一移動系統被移動到工作表面上以相對于結構粗略地定位該支撐件。與支撐件相關聯的負載平衡結構可以使用第二移動系統被移動以相對于支撐件精細地定位與該負載平衡結構相關聯的連接設備。連接設備的元件可以使用第三移動系統相對于負載平衡結構被移動以將該元件精確地定位在結構上的位置處。
[0014]特征和功能能夠在本公開的各種實施例中被獨立地實現或可以在又一些實施例中被結合，其中參考下面的【具體實施方式】和附圖能夠了解進一步的細節。
【附圖說明】
[0015]被認為是示例性實施例的特性的新穎特征在所附權利要求中被闡述。然而，當結合附圖閱讀時，示例性實施例及其優選的使用模式、進一步目標和特征通過參考本公開的示例性實施例的下面【具體實施方式】將被更好地理解，其中:
[0016]圖1是根據示例性實施例的以框圖形式的制造環境的圖示說明；
[0017]圖2是根據示例性實施例的與負載平衡結構相關聯的連接設備的等距視圖的圖示說明；
[0018]圖3是根據示例性實施例的連接設備的放大等距視圖的圖示說明；
[0019]圖4是根據示例性實施例的連接設備的前視圖的圖示說明；
[0020]圖5是根據示例性實施例的連接設備的側視圖的圖示說明；
[0021]圖6是根據示例性實施例的附接到兩個支撐件的橫梁的等距視圖的圖示說明；
[0022]圖7是根據示例性實施例的橫梁、第一支撐件和第二支撐件的前視圖的圖示說明；
[0023]圖8是根據示例性實施例的支撐件的等距視圖的圖示說明；
[0024]圖9是根據示例性實施例的支撐件的前視圖的圖示說明；
[0025]圖10是根據示例性實施例的制造環境的等距視圖的圖示說明；
[0026]圖11是根據示例性實施例的制造環境和可驅動支撐系統的一部分的放大視圖的圖示說明；
[0027]圖12是根據示例性實施例的以流程圖形式的用于保持結構的方法的圖示說明；
[0028]圖13是根據示例性實施例的以流程圖形式的在飛行器的機翼裝配期間用于保持結構的方法的圖示說明；
[0029]圖14是根據示例性實施例的以框圖形式的飛行器制造和使用方法的圖示說明；
[0030]圖15是以框圖形式的飛行器的圖示說明，其中在飛行器中可以實施示例性實施例。
【具體實施方式】
[0031]示例性實施例認識并且考慮不同的因素。例如，示例性實施例認識并且考慮期望使用移動和可重新配置的支撐系統用于保持飛行器結構的裝配中使用的部件。該移動和可重新配置的支撐系統可以包括任意數量的自動導引車(automated guided vehicle, AGV)。具體地，能夠被移入諸如工廠區域的制造環境中并且移出制造環境的支撐系統期望像所需要的那樣裝配一種或更多種不同類型的飛行器結構。通常，移動和可重新配置的支撐系統將在制造環境內穿過車間從一個位置被移動或驅動到另一位置。
[0032]附加地，示例性實施例認識并且考慮期望具有能夠在制造環境內的不同工作間或工作區域之間移動的支撐系統，其中每個工作間或工作區域針對制造過程的不同階段而被指定。示例性實施例還認識并且考慮當使用自動導引車時，期望具有以選定的陣型聚集的自動導引車。該選定的陣型可以在構建過程期間形成保持機翼零件裝配的移動夾具。
[0033]示例性實施例認識并且考慮期望以協調方式將移動夾具中的這些自動導引車從不同工作區域、工作間的一個位置移動到另一位置或其它位置直到達到裝配點，使得組件可以從由自動導引車的陣型產生的移動夾具中被移除。示例性實施例認識并且考慮將期望自動導引車移回另一移動夾具、存儲室或兩者的陣型的另一位置。
[0034]以此方式，由支撐系統所支撐的結構可以在工作間之間較容易且較快地移動。示例性實施例認識并且考慮到移動和可重新配置的支撐系統可以提供整個制造過程的靈活性并且可以減少制造諸如飛行器結構的產品所需要的總時間、費用和精力。
[0035]進一步地，示例性實施例認識并且考慮期望使用相對于彼此獨立可移動的支撐件，使得該支撐件能夠沿工廠地板移動以相對于工廠地板形成某一期望陣型或布置。以此方式，不同數量的支撐件可以用于支撐具有不同大小、不同形狀或兩者的部件。
[0036]示例性實施例認識并且考慮到自動導引車的陣型或布置可以形成一個或更多個移動夾具以在制造過程期間相對于車間地板將組件從一個位置運輸到另一位置。進一步地，示例性實施例還認識并且考慮到零件裝配可以在移動夾具從一個位置移動到另一位置期間進行。
[0037]示例性實施例還認識并且考慮到在過去，組件的尺寸控制嚴重依賴于定位(fixturing)。這種依賴性需要笨重、不靈活并且用螺栓緊固到車間地板的夾具。示例性實施例認識并且考慮到基于裝配部件和構建過程和越來越少的堅硬、大、剛性和附加的夾具，趨勢朝向越來越多的組件的尺寸控制。示例性實施例認識并且考慮到伴隨著這種趨勢，正被裝配的結構的取向和尺寸控制通過在裝配期間由定位有待控制的相對大量的點來控制。隨著保持點的數量增加，在裝配期間結構的尺寸控制的可能性也增加。自動導引車(AGV)將被采用以保持在裝配期間由定位有待控制的大量的點處的結構。
[0038]然而，示例性實施例還認識并且考慮到當使用一個自動導引車與一個控制點的比率時，大量的保持點也將需要大量的自動導引車。由于一對一的比率，大量的自動導引車在裝配期間將密集地填充結構下的車間地板部分。為了對前緣和后緣、尖端和上表面以及下表面進行裝配操作，進入結構下和自動導引車周圍的區域比期望的困難。這種困難關于結構的裝配可能增加時間、費用或兩者。
[0039]因此，示例性實施例認識并且考慮到避免一個自動導引車與一個控制點的比率可能是期望的。當存在的每個自動導引車的控制點的數量增加時，進行裝配操作的進和出可以被改善。例如，示例性實施例認識并且考慮到控制點與自動導引車的比率可以被增加到3:2、4:2、5:2、3:1、4:1、2:1、6:2、8:2的比率或除了 1:1之外的某一其它比率。因此，較少的自動導引車可以在較輕的裝配區域被需要。例如，較少的自動導引車可以在機翼裝配的尖端部分處被需要。
[0040]附加地，示例性實施例認識并且考慮到期望具有包括夾具可以被可移動地緊固到其上的可移動平臺的支撐系統。以此方式，支撐系統可以允許裝配線根據需要擴展或減小大小。進一步地，這種類型的支撐系統可以提供說明飛行器設計變化、制造位置變化、飛行器生產率變化或其它類型的變化所需要的靈活性。
[0041]然而，示例性實施例還認識并且考慮到移動支撐系統可能引起由支撐系統保持的部件的位置從這些部件的期望位置偏離。在某些情況下，在制造過程期間執行特定操作可以引起由支撐系統支撐的部件的不期望的移動。
[0042]因此，示例性實施例認識并且考慮到具有自動選擇的連接點并在裝配期間監測連接點可能是期望的。因此，示例性實施例可以包括計算機數字控制或將計算機數字控制(CNC)嵌入自動導引車。
[0043]作為一個示例，支撐系統可以用于保持在工廠中的機翼制造期間以選定配置形成飛行器的機翼的機翼裝配。示例性實施例認識并且考慮到可以期望具有能夠在制造期間維持機翼裝配的選定配置以說明在工作間之間的支撐系統的移動期間從選定配置的任意偏差和基于在制造期間施加到機翼裝配的增加的或減小的重力和負載從選定配置的偏差的支撐系統。
[0044]因此，示例性實施例認識并且考慮期望具有能夠粗略地、精細地和精確地定位結構上的控制點的支撐系統。例如，支撐系統可以利用自動導引車的較高的負載容量。在兩個自動導引車之間可以形成橋以在單個智能展延器(speader)梁上支撐眾多點。這種類型的支撐件可以在機翼的尖端處特別有效，在該尖端處負載輕，并且控制點密集。以此方式，可以改善操作的進出。
[0045]進一步地，計量系統可以用于確保由自動導引車和智能展延器梁提供的各種控制點可以用于提供每個控制點的反饋控制。具體地，由智能展延器梁和自動導引車支撐的機翼組件上的每個點可以使用計量系統來監測。自動導引車和智能展延器梁上的連接設備可以被操作以確保被支撐的點在期望位置。
[0046]以此方式，展延器梁和自動導引車可以提供自動連接點位置并且在裝配期間監測連接點。進一步地，計量系統可以提供臨界數據反饋以確保自動連接點位置的期望準確性。
[0047]在一個示例性示例中，用于計算機數字控制的過程可以被包括在自動導引車中。示例性示例提供靈活性以全局定位零件并且使用控制點處的精細定位系統。以此方式，一個或更多個示例性實施例可以利用自動導引車的能力并且通過計算機數字控制過程提供附加控制。根據下面描述的示例性實施例中的這些和其它特征，自動導引車的數量、大小和重量或其某一組合可以被降低。
[0048]例如，可以使用負載平衡結構，所述負載平衡結構可以以比當僅使用單個自動導引車時輕并且需要較小剛度的方式連接到兩個自動導引車。以此方式，存取組件、將工具、人和設備移動至各個位置可以更容易發生。
[0049]現參考附圖并且更具體地參考圖1，其根據示例性實施例以框圖形式示出制造環境的圖示說明。在這個示例性示例中，制造環境100可以是產品101可以在其中被制造的環境的示例。產品101可以是由任意數量的零件、部件、子組件、組件或系統組成的物理產品O
[0050]在一個示例性示例中，產品101可以采取飛行器104的機翼102的形式。所裝配的機翼102可以是產品101的一個實施方式的示例。在另一些示例性示例中，產品101可以采取某一其它形式，諸如，例如不限于，飛行器104的機身、飛行器104的控制表面、飛行器104的發動機系統、飛行器104本身、船體、衛星、外殼、框架、容器或某一其它類型的產品。
[0051]產品101的制造可以以若干不同方式執行。產品101的制造可以包括執行任意數目的操作。例如，制造過程105可以用于制造產品101。制造過程105可以包括鉆孔、打埋頭孔、緊固、耦接、密封、涂覆、檢查、涂漆、焊接、機械加工、粘合、附加制造過程的任意數量和任意組合或其它合適類型的操作。
[0052]在一個示例性示例中，用于執行制造過程105的制造系統可以采取靈活的制造系統106的形式。靈活的制造系統106可以是制造系統，該制造系統具有改變生產新產品類型的靈活性、改變對產品101的零件執行的操作的順序的能力、使用多個設備在零件上執行相同操作的能力、處理體積、容量或能力的大比例變化的能力或其某一組合。
[0053]在這個示例性示例中，靈活的制造系統106可以是至少部分自動化的制造系統。在一個示例性示例中，靈活的制造系統106是大體完全自動化的系統，用于在工作表面115上制造廣品101。在這個不例中，靈活的制造系統106可以被稱為自主靈活的制造系統。
[0054]在一些示例性示例中，制造過程105可以采取裝配過程107的形式。裝配過程107可以用于裝配形成產品101所需要的各種零件、子組件和組件。當制造過程105采取裝配過程107的形式時，靈活的制造系統106可以采取靈活的裝配系統的形式。
[0055]在這個示例性示例中，靈活的制造系統106可以是可移動和可重新配置的。具體地，靈活的制造系統106可以包括多個設備110，其中每個均可以相對于工作表面115移動到各個位置197。每個位置197可以由相對于工作表面115的位置、取向或兩者組成。該位置可以關于二維坐標系或三維坐標系。
[0056]如本文所用的，“可移動的”設備可以意味著該項能夠移動或被移動。在某些情