ES2338894T3 - Instalacion de ensamblaje de aeronaves. - Google Patents
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Abstract
Una herramienta de ensamblaje de aeronaves para sostener un componente de una aeronave caracterizada por una combinación de: a) un bastidor de fijación (12) configurado para proporcionar soporte en ubicaciones predeterminadas del bastidor asociadas respectivamente con posiciones y orientaciones predeterminadas en el espacio en las que ha de estar sostenido el componente; b) comprendiendo el bastidor de fijación miembros de bastidor alargados (14) que tienen longitudes predeterminadas conectados entre sí por medio de medios de unión liberables (32); c) una pluralidad de dispositivos de agarre (20), teniendo cada dispositivo de agarre un elemento receptor (76) para llevar el componente y que comprende miembros de agarre alargados (66) que tienen longitudes predeterminadas y elementos de sujeción (68) que conectan de manera ajustable los miembros de agarre alargados entre sí y el elemento receptor a uno de dichos miembros de agarre alargados, conectando los elementos de sujeción los miembros de agarre alargados entre sí en pares mutuamente perpendiculares y permitiendo el ajuste por rotación relativa y desplazamiento de los miembros de agarre alargados de cada uno de dichos pares con respecto a sus ejes, por medio de lo cual permitir selectivamente seis grados de libertad de movimiento del elemento receptor con respecto a tres ejes ortogonales; d) estando montados los dispositivos de agarre en el bastidor de fijación en las ubicaciones predeterminadas por medio de otros elementos de sujeción (68a) que aseguran los dispositivos de agarre a superficies sustancialmente llanas o planas (24) de dichos miembros de bastidor alargados asociados del bastidor de fijación; y e) estando alineado cada elemento receptor con una posición y orientación predeterminadas respectivas.
Description
Instalación de ensamblaje de aeronaves.
Esta invención se refiere a una herramienta de
ensamblaje de aeronaves.
Las herramientas de ensamblaje de aeronaves
están diseñadas para sostener los componentes de las aeronaves
mientras se está trabajando en ellos y para situar juntos diferentes
componentes en las posiciones relativas correctas durante el
ensamblaje de las aeronaves. Tradicionalmente, cada procedimiento de
ensamblaje diferente ha requerido al menos una herramienta de
ensamblaje especializada, que se produce específicamente para un
conjunto dado de componentes y que está diseñada para sostener los
componentes de una manera particular de modo que las operaciones de
ensamblaje puedan llevarse a cabo sin interferencia de la
herramienta. Tales herramientas de ensamblaje han tenido que ser
fabricadas de acuerdo con estándares exigentes.
Una herramienta de ensamblaje convencional
comprende una plantilla de posicionamiento cuyo armazón está
construido de acero con sección de caja soldada. En el armazón está
montada una pluralidad de dispositivos de agarre para llevar los
componentes de la aeronave durante el procedimiento de ensamblaje, y
estos también se producen convencionalmente a partir de partes de
acero soldadas.
Cada herramienta de ensamblaje tiene que ser
diseñada específicamente para el componente que ha de ser sostenido
y el requisito de la industria aeronáutica de que un componente de
una aeronave ha de ser sostenido con un grado de precisión muy
elevado significa que cada fase de la construcción de la plantilla
de posicionamiento convencional tiene que llevarse a cabo con
niveles de exactitud muy exigentes. Esto hace que la producción de
tales plantillas de posicionamiento ocupe mucho tiempo y sea
costosa, y no pueden ser reconfiguradas fácilmente para sostener
componentes diferentes, o reparadas/ajustadas para adaptarse al
desgaste por el uso.
Como es evidente, tal disposición tiene
inconvenientes significativos, siendo unos de los más importantes
los elevados costes de herramental que resultan del requisito de una
plantilla de posicionamiento para cada procedimiento de ensamblaje
de una aeronave junto con los niveles de exactitud necesarios para
producir cada plantilla de posicionamiento. Modificaciones de poca
importancia en el diseño de componentes de la aeronave normalmente
significan que debe producirse un dispositivo de agarre o una
disposición del mismo completamente nueva, causando nuevos costes de
herramental y retrasos de ensamblaje. Además, el desgaste por el uso
o el daño producido en una plantilla de posicionamiento generalmente
tiene como resultado la necesidad de una sustitución ya que las
reparaciones y ajustes no pueden realizarse inmediatamente
manteniendo al mismo tiempo el nivel de precisión necesario y la
integridad del armazón y los dispositivos de agarre.
A pesar de estos inconvenientes, la construcción
de tal herramental de ensamblaje de aeronaves ha permanecido
esencialmente sin cambios durante casi cincuenta años.
Por lo tanto, existe una significativa necesidad
de un sistema de herramental de ensamblaje de aeronaves que sea de
diseño más flexible y más económico de producir y usar.
El documento
DE-U-2961332 desvela una disposición
para uso en el agarre y transporte de piezas de trabajo en ciclos de
funcionamiento automatizados. Esta disposición ofrece una placa de
asiento sobre la que están fijados de manera liberable carriles de
guía para recibir medios de unión para elementos de agarre para las
piezas de trabajo.
Los documentos US-6349912 y
DE-U-29905687 desvelan una
estructura de sujeción que comprende un bastidor de barras de
soporte de sección octogonal sujetas juntas por miembros de sujeción
que se ajustan al perfil de las barras de soporte. Con este
propósito, al menos alguna de las caras de cada barra de soporte
está provista de ranuras rebajadas dentro de las cuales se meten
tiras de ajuste para recibir clavijas de ajuste para situar los
miembros de sujeción. Después de esto, los miembros de sujeción son
sujetados en posición por medio de tuercas y pernos.
La presente invención trata de proporcionar una
herramienta de ensamblaje que sea más versátil que las disposiciones
convencionales y en la que la necesidad de precisión esté
restringida sólo a algunas partes de la herramienta y su
producción.
Según la invención, una herramienta de
ensamblaje de aeronaves para sostener un componente de una aeronave
está caracterizada por una combinación de:
- a)
- un bastidor de fijación configurado para proporcionar soporte en ubicaciones predeterminadas del bastidor asociadas respectivamente con posiciones y orientaciones predeterminadas en el espacio en las que ha de estar sostenido el componente;
- b)
- comprendiendo el bastidor de fijación miembros de bastidor alargados que tienen longitudes predeterminadas conectados entre sí por medio de medios de unión liberables;
- c)
- una pluralidad de dispositivos de agarre, teniendo cada dispositivo de agarre un elemento receptor para llevar el componente y que comprende miembros de agarre alargados que tienen longitudes predeterminadas, y elementos de sujeción que conectan de manera ajustable los miembros de agarre alargados entre sí y el elemento receptor a uno de dichos miembros de agarre alargados, conectando los elementos de sujeción los miembros de agarre alargados entre sí en pares mutuamente perpendiculares y permitiendo el ajuste por rotación relativa y desplazamiento de los miembros de agarre alargados de cada uno de dichos pares con respecto a sus ejes, por medio de lo cual permitir selectivamente seis grados de libertad de movimiento del elemento receptor con respecto a tres ejes ortogonales;
- d)
- estando montados los dispositivos de agarre en el bastidor de fijación en las ubicaciones predeterminadas por medio de otros elementos de sujeción que aseguran los dispositivos de agarre a superficies sustancialmente llanas o planas de dichos miembros de bastidor alargados asociados del bastidor de fijación; y
- e)
- estando alineado cada elemento receptor con una posición y orientación predeterminadas respectivas.
El bastidor de fijación puede estar construido a
partir de longitudes de sección de aluminio extrudido con los medios
de unión que aseguran las longitudes entre sí. Por ejemplo, la
sección de aluminio extrudido puede estar formada con canales
longitudinales que tienen labios a lo largo de sus bordes, y los
medios de unión pueden comprender elementos conectores roscados que
pueden ser recibidos en un canal de una sección y medios receptores
roscados provistos por o que pueden ser recibidos dentro de un canal
de otra sección.
Por razones de exactitud constructiva y por
resistencia y rigidez del bastidor de fijación, es preferible que
los miembros alargados sean de sección transversal rectangular, o
tengan al menos una superficie sustancialmente llana, plana a la que
puedan sujetarse los dispositivos de agarre, y desplazarse a lo
largo si fuera necesario - para adaptarse a un componente diferente,
por ejemplo. También es importante que estas superficies planas de
los miembros alargados estén configuradas de tal manera que
permanezcan sin deformar cuando sobre ellas se monta un dispositivo
de agarre, particularmente cuando el dispositivo está bajo carga del
peso del componente de la aeronave. Esta realización preferida tiene
la ventaja adicional de que facilita el rápido movimiento y/o
realineación/recolocación de los dispositivos de agarre. En esta
realización, como durante el uso el dispositivo de agarre se
desplaza a lo largo de una cara plana, el intervalo de movimiento
necesario para adaptarse al desgaste por el uso o para adaptarse a
un componente diferente puede ser modelizado fácilmente y con
exactitud en el ordenador como un movimiento en una sola dimensión
(a lo largo de los ejes del miembro alargado, pero sin ninguna
rotación alrededor de los mismos), teniendo en cuenta al mismo
tiempo los seis grados de libertad de ajuste posible para el
elemento receptor. Cuando no es factible una reubicación deseada del
agarre, debido, por ejemplo, a la posición del miembro alargado y/o
el limitado intervalo de ajuste del elemento receptor, la
realineación requerida puede adaptarse quitando el dispositivo de
agarre y montándolo en cambio sobre una de las otras superficies
planas del miembro alargado. De este modo, la provisión de una cara
plana en los miembros alargados asegura que el simple movimiento del
dispositivo de agarre en relación con el miembro alargado está
limitado al movimiento a lo largo de un solo eje, y sin ninguna
rotación relativa: esto es una diferencia sustancial y ventajosa
respecto a las construcciones de la técnica anterior.
Los dispositivos de agarre son preferentemente
de construcción universal.
El dispositivo de agarre universal, para montar
en un bastidor de fijación para proporcionar una herramienta de
ensamblaje de aeronaves para sostener un componente de la aeronave
durante el procedimiento de ensamblaje, comprende un elemento de
montaje para montar el dispositivo en el bastidor de fijación, un
elemento receptor para llevar el componente de la aeronave, y una
pluralidad de miembros alargados que tienen longitudes
predeterminadas conectados entre sí por medio de elementos de
sujeción para permitir seis grados de libertad de movimiento del
elemento receptor a lo largo y alrededor de tres ejes
ortogonales.
Los dispositivos de recogida también pueden
estar formados de aluminio.
La herramienta de ensamblaje de aeronaves y el
dispositivo de agarre según la presente invención ofrecen varias
ventajas significativas.
En particular, la invención proporciona un
sistema de herramental de ensamblaje flexible que es totalmente
ajustable y reutilizable. Los ajustes y alteraciones en el
herramental de ensamblaje pueden efectuarse inmediatamente, por
ejemplo para adaptarse a modificaciones en el diseño de los
componentes de la aeronave. El mantenimiento simplemente implica la
sustitución de miembros individuales del bastidor y/o los
dispositivos de agarre en caso de desgaste excesivo, o recolocación
de los miembros del bastidor y/o los dispositivos de agarre si se ha
producido desplazamiento relativo con el tiempo. Además, las
herramientas de ensamblaje existentes pueden ser alteradas para
adaptarse a diferentes componentes de la aeronave una vez que se
termina una operación de ensamblaje particular.
Un procedimiento de producción de la herramienta
de ensamblaje de aeronaves para sostener un componente de las
aeronaves puede comprender:
- a)
- determinar una pluralidad de posiciones y orientaciones predeterminadas en el espacio en las que el componente debe estar sostenido;
- b)
- diseñar un bastidor de fijación configurado para proporcionar soporte en ubicaciones predeterminadas del bastidor asociadas con dichas posiciones predeterminadas;
- c)
- construir el bastidor de fijación seleccionando miembros alargados que tengan longitudes predeterminadas y conectar los miembros alargados entre sí por medio de medios de unión liberables;
- d)
- construir una pluralidad de dispositivos de agarre, que tengan cada uno un elemento receptor para llevar el componente, seleccionando miembros alargados adicionales que tengan longitudes predeterminadas y conectar los miembros alargados adicionales entre sí por medio de elementos de sujeción adaptados selectivamente para permitir al menos tres grados de libertad de movimiento de cada elemento receptor a lo largo de al menos dos ejes ortogonales y alrededor de al menos un eje coplanar con los ejes ortogonales;
- e)
- montar los dispositivos de agarre en el bastidor de fijación en las ubicaciones predeterminadas; y
- f)
- desplazar cada elemento receptor a lo largo/alrededor de los ejes ortogonales para alinear el elemento receptor con una posición y orientación predeterminadas respectivas.
Preferentemente, la etapa f) comprende poner un
elemento receptor aproximadamente en su posición y orientación
predeterminadas, y repetir las etapas de medir la posición y
orientación reales del elemento receptor y desplazarlo hacia la
posición y orientación predeterminadas hasta que alcanza la posición
y orientación predeterminadas.
Preferentemente, las posiciones y orientaciones
predeterminadas para los elementos receptores de los dispositivos de
agarre se determinan a partir de datos de diseño asistido por
ordenador para cada componente de la aeronave.
Preferentemente, la posición y orientación
reales de cada elemento receptor se miden mediante un dispositivo de
seguimiento por láser.
La invención se describe más detalladamente, a
modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los
que:
la Figura 1 es una vista en perspectiva de una
realización de la herramienta de ensamblaje de aeronaves según la
presente invención;
la Figura 2 es una vista fragmentaria,
parcialmente en corte, que muestra un detalle de la Figura 1;
la Figura 3 es otra vista fragmentaria que
muestra una modificación de la disposición de la Figura 2;
la Figura 4 es una vista fragmentaria que
muestra una nueva modificación de las disposiciones de las Figuras 2
y 3;
la Figura 5 es una vista en perspectiva de una
porción de la herramienta de ensamblaje de la Figura 1 que muestra
dos dispositivos de agarre montados en un bastidor de fijación de la
herramienta;
la Figura 6 es otra vista en perspectiva que
muestra el montaje de un dispositivo de agarre respectivo en el
bastidor de fijación; y
la Figura 7 es una vista en perspectiva de otra
porción de la herramienta de ensamblaje que muestra un nuevo
dispositivo de agarre montado en el bastidor de fijación.
Haciendo referencia inicialmente a la Figura 1,
esta muestra una herramienta de ensamblaje de aeronaves 10 según la
presente invención. La herramienta de ensamblaje 10 comprende un
bastidor de fijación 12, construido a partir de una pluralidad de
miembros alargados 14 de sección transversal cuadrada y rectangular
conectados unos a otros para formar un armazón sustancialmente
rectangular. La mayoría de los miembros alargados 14 están
conectados unos a otros en ángulo recto para formar el armazón 16
pero algunos de ellos forman miembros diagonales 18 que sirven como
puntales de refuerzo para aumentar la rigidez del armazón 16. El
bastidor de fijación 12 sirve como estructura de soporte para un
componente de aeronave durante el ensamblaje.
Una pluralidad de dispositivos de agarre 20
montados en el bastidor de fijación 12 sirve para sujetar el
componente durante el procedimiento de ensamblaje, y están situados
en ubicaciones predeterminadas en relación con el bastidor de
fijación 12 para enganchar y llevar el componente a posiciones de
soporte preseleccionadas del componente.
La herramienta de ensamblaje 10 mostrada en la
Figura 1 está diseñada específicamente para el ensamblaje de un
componente de aeronave particular, o una pequeña gama de
componentes, siendo en este ejemplo para el ensamblaje de un
fuselaje de aeronave: el diseño preciso del bastidor de fijación 12
y la ubicación y orientación de los dispositivos de agarre 20 serian
diferentes para el ensamblaje de otra parte de una aeronave. La
exactitud de construcción del bastidor de fijación 12 y la exactitud
de ubicación de los dispositivos de agarre 20 en relación con el
bastidor de fijación 12 carecen relativamente de importancia. Lo que
importa es que las posiciones en las que los dispositivos de agarre
20 enganchan el componente de la aeronave, y la orientación de los
dispositivos de agarre en estas posiciones, sean determinadas con
mucha exactitud, como se describe más adelante.
Los miembros alargados 14 están formados a
partir de sección de aluminio extrudido, que se corta a las
longitudes predeterminadas adecuadas al bastidor de fijación
especifico 12 requerido. Las Figuras 2, 3, 4 y 6 muestran diferentes
perfiles para la sección extrudida, que se ilustra como cuadrada o
rectangular en cada caso. A lo largo de las cuatro superficies
longitudinales 24 de miembro 14 están formados canales que se
extienden longitudinalmente 22, y cada uno está flanqueado en ambos
lados por labios 26.
Todas las secciones ilustradas en las Figuras 2,
3 y 4 tienen una porción axial central sustancialmente sólida 28
formada con un taladro central 30, mientras que la mostrada en la
Figura 5 tiene una porción axial central abierta 28' y taladros
respectivos 30' formados en el metal que flanquea la porción abierta
28' y que hay debajo de cada canal 22.
La interconexión de dos miembros alargados 14 en
ángulo recto se logra fácilmente por medios de unión 32. Como se
muestra en la Figura 2, estos medios de unión 32 pueden comprender,
por ejemplo, un elemento conector roscado 34 insertado
perpendicularmente a través de la porción central 28 de un miembro
14. El elemento conector 34 tiene una cabeza de posicionamiento 36
que se asienta dentro de un canal respectivo de los canales 22 del
miembro 14, y un eje roscado 38 que entonces sobresale en ángulo
recto del miembro 14.
Un segundo miembro alargado 14 está colocado en
ángulo recto respecto al primero de manera que su cara extrema 40 se
apoya en una superficie adyacente 24 del primer miembro alargado 14.
El eje saliente 38 del elemento conector roscado 34 puede ser
roscado así dentro del taladro central 30 del segundo miembro
alargado 14. Así puede proporcionarse una conexión firme y
sólida.
Como se muestra en la Figura 3, el medio de
unión 32 puede comprender alternativamente un elemento conector
roscado 52 que puede ser recibido dentro de un canal 22 de un primer
miembro alargado 14, y un casquillo de posicionamiento 54 dispuesto
para que sea colocado dentro de un pozo receptor 56 formado en la
superficie asociada 24 cerca de la cara extrema 40 de este miembro
alargado 14.
El casquillo de posicionamiento 54 tiene un
taladro 58, que está dirigido hacia un canal enfrentado 22 de un
segundo miembro alargado perpendicular 14 entre los dos labios
salientes 26. Un elemento receptor roscado internamente 60 es
recibido dentro de este canal 22 y es sujetado firmemente dentro del
canal por medio de los labios salientes 26. Roscando apretadamente
el elemento conector 52 dentro del elemento receptor 60, los dos
miembros alargados 14 pueden ser fijados firmemente uno a otro en
ángulo recto.
Se apreciará que en el presente ejemplo también
puede estar provisto un segundo de tales elementos conectores 52 de
la misma manera en el lado opuesto del primer miembro alargado 14.
Este segundo elemento conector 52 enganchará entonces en un segundo
elemento receptor 60 en el mismo canal 22 del segundo miembro
alargado 14 para asegurar una conexión firme entre los dos miembros
14.
Las Figuras 2 y 3 ilustran una simple sección
extrudida cuadrada para los miembros alargados 14 por claridad. En
la práctica, los miembros alargados 14 pueden tener secciones más
complicadas y pueden requerir múltiples medios de unión 32 que
emplean grupos de remaches. Una sección transversal que sea
sustancialmente cuadrada o rectangular es ventajosa en cuanto a
resistencia y rigidez.
Para una unión de alta resistencia puede
emplearse una nueva forma de medio de unión 32 mostrada en la Figura
4. En este ejemplo, el medio de unión 32 puede comprender un par de
pernos roscados 42, teniendo cada uno una cabeza respectiva 44
encajada con una placa estructural 46 y extendiéndose cada uno justo
a través de un orificio de paso transversal 48 dentro de un miembro
alargado 14 de sección cuadrada. El vástago 50 de cada perno 42
encaja en un taladro roscado dentro de un casquillo de
posicionamiento respectivo 54, que es recibido dentro de un pozo
receptor 56 de otro miembro alargado 14, esta vez de sección
rectangular, como se muestra en la Figura 3. La carga se distribuye
entonces por el primer miembro alargado 14 por medio de la placa
46.
Todas las conexiones perpendiculares dentro del
bastidor de fijación 12 se efectúan por medios de unión como los
mostrados y descritos en relación con las Figuras 2, 3 y 4.
Además, como se mencionó previamente, si la
rigidez del armazón 16 tiene que aumentarse más, pueden
proporcionarse varios puntales de refuerzo diagonales 18 que están
formados igualmente a partir de sección de aluminio extrudido. Tales
puntales están conectados en posición por medio de pares de
elementos de articulación 62, 64 montados respectivamente entre los
extremos de los puntales de refuerzo diagonales 18 y porciones
adyacentes del armazón 16 como se muestra en las Figuras 1 y 7, por
ejemplo.
Volviendo ahora a las Figuras 5 a 7, estas
muestran con mayor detalle dispositivos respectivos de los
dispositivos de agarre 20. Tal como se muestra, cada dispositivo de
agarre 20 comprende una disposición de tubos 66 y elementos de
sujeción 68 conectados entre sí para permitir el movimiento con al
menos tres, y preferentemente seis, grados de libertad.
Más particularmente, cada dispositivo de agarre
30 comprende un elemento de montaje 70 para montar el dispositivo de
agarre en el bastidor de fijación 12, por ejemplo por medio de
pernos 72 que encajan con tuercas (no mostradas) en los canales 22
de los miembros alargados asociados 14. El elemento de montaje 70
tiene una superficie plana sustancialmente llana dispuesta para
cooperar con la superficie plana llana adyacente del miembro 14, de
manera que el dispositivo de agarre 20 puede ser desplazado
fácilmente a lo largo de la superficie del miembro 14, por
propósitos de ubicación o ajuste, antes de ser empernado firmemente
en posición.
Un primer elemento de sujeción 68a está fijado
al elemento de montaje 70 usando los pernos 72. Extendiéndose desde
el primer elemento de sujeción 68a está un primer tubo 66a que
termina en un segundo elemento de sujeción 68b, tal como se ilustra.
Un segundo tubo 66b, dispuesto perpendicular al primer tubo 66a, se
extiende entre el elemento de sujeción 68b y un nuevo elemento de
sujeción 68c. Asimismo, un tercer tubo 66c está dispuesto en ángulo
recto respecto al segundo tubo 66b y se extiende entre el elemento
de sujeción 68c y un nuevo elemento de sujeción 68d. Por último, el
elemento de sujeción 68d está conectado por medio de pernos 74 a un
elemento receptor 76, que sirve, durante el uso, para encajar y
sujetar el componente de la aeronave.
Los tubos 66 y los elementos de sujeción 68
también están formados de aluminio. Más particularmente, cada
elemento de sujeción 68 comprende un bloque 78 de aluminio provisto
de aberturas cilíndricas 80 para recibir de manera giratoria y
deslizante los tubos 66. Una muesca respectiva 82 está formada en el
bloque 78 a lo largo de un lado de cada abertura cilíndrica 80 para
proporcionar un espacio que se puede cerrar por medio de más pernos
84 para asegurar que el elemento de sujeción 68 encaja firmemente y
se cierra sobre un tubo respectivo 66 en la posición requerida.
Se apreciará que por medio de esta disposición
los tubos 66 puede ser girados unos respecto a otros y/o desplazados
unos respecto a otros, alrededor y a lo largo de tres ejes
mutuamente perpendiculares.
Por consiguiente, el ajuste de los dispositivos
de agarre 20, tanto en cuanto a ubicación de los dispositivos de
agarre 20 en relación con el bastidor de fijación 12 como en cuanto
a colocación y orientación de los elementos receptores 76 en el
espacio, puede efectuarse inmediatamente para adaptarse a: a)
variaciones de poca importancia en las posiciones de los
dispositivos de agarre 20; y b) movimientos del bastidor de fijación
12 que se producen a lo largo del tiempo debido a factores como
desgaste por el uso, y dilatación y contracción térmica. Asimismo,
los dispositivos de agarre 20 pueden ser adaptados fácilmente para
adaptarse a modificaciones de diseño de poca importancia en el
propio componente de la aeronave, simplemente alterando la ubicación
de los dispositivos de agarre existentes 20 en relación con al
bastidor de fijación 12, y la posición y/o la orientación de los
elementos receptores 76, o alternativamente añadiendo dispositivos
de agarre adicionales 20. Además, es completamente posible, una vez
que está terminado un procedimiento de ensamblaje particular,
desmontar la herramienta de ensamblaje 10 y volver a montarla en una
configuración totalmente diferente para el ensamblaje de un
componente de aeronave diferente.
El procedimiento de producción de la herramienta
de ensamblaje ilustrada 10 es el siguiente:
- En primer lugar, se determinan los requisitos de diseño para la herramienta de ensamblaje especifica 10, incluyendo tanto el bastidor de fijación 12 como los dispositivos de agarre 20, a partir de datos tomados de un sistema de diseño asistido por ordenador conocido para el componente de aeronave particular. A partir de tales datos, se determina una pluralidad de puntos en los que debe estar sostenido el componente, y la dirección requerida del soporte en cada caso. Después se calcula la construcción del bastidor de fijación 12 y el número y ubicación de los dispositivos de agarre 20, junto con la colocación y la orientación de los elementos receptores 76.
A continuación, las partes para el bastidor de
fijación 12 son producidas cortando longitudes de sección de
aluminio extrudido a las dimensiones requeridas para proporcionar
los miembros alargados 14. Tales miembros alargados 14 son
conectados entre sí por medios de unión 32 como se describió
previamente, y posteriormente cualquier miembro alargado adicional
14 que forme los puntales de refuerzo 18 es conectado en el armazón
16 como se describió previamente.
Habiendo construido así el bastidor de fijación
12, los dispositivos de agarre 20 son seleccionados y montados en el
bastidor de fijación 12 en las ubicaciones predeterminadas.
Aunque es posible producir una pluralidad de
dispositivos de agarre diferentes 20 que incluyan, cada uno, varios
tubos 66 cortados a diferentes longitudes según el propósito
requerido, no obstante, según la invención, se prefiere emplear un
solo diseño universal de dispositivo de agarre 20 y tener ya en
reserva un suministro de estos en cualquier momento. En este
ejemplo, cada dispositivo de agarre 20 habría sido preformado a
partir de longitudes predeterminadas de tubería unidas por elementos
de sujeción similares.
Por consiguiente, la siguiente etapa del
procedimiento de fabricación implica simplemente seleccionar el
número requerido de dispositivos de agarre 20 y montarlos en el
bastidor de fijación 12 en ubicaciones predeterminadas a partir de
los datos de diseño asistido por ordenador.
Hasta ahora, el procedimiento de fabricación
puede llevarse a cabo hasta un nivel de exactitud que tiene en
cuenta tolerancias estándar. Sin embargo, las siguientes fases del
procedimiento de fabricación requieren un grado mucho más alto de
exactitud dentro de tolerancias incluso muy estrechas:
Una vez montados en el bastidor de fijación 12,
los dispositivos de agarre 20 luego han sido puestos en la
orientación requerida para sujetar el componente de la aeronave en
puntos precisos predeterminados de su estructura y en direcciones
precisas predeterminadas. Para poner cada dispositivo de agarre 20
apropiadamente y con la precisión necesaria, se emplea un seguidor
láser u otro dispositivo de medición.
Más particularmente, el seguidor láser comprende
un aparato de medición por láser controlador por ordenador dentro
del cual ya han sido programados los datos relacionados con la
posición y orientación predeterminadas del elemento receptor 76 de
cada dispositivo de agarre 20. El dispositivo de agarre 20 se monta
primero aproximadamente en la posición y orientación requeridas en
el bastidor de fijación 12, y luego se usa el seguidor láser para
medir la posición y orientación iniciales del elemento receptor 76 y
para comparar esta posición con la posición requerida. Los
resultados de la comparación producen datos de ajuste tras lo cual
el dispositivo de agarre 20 es ajustado en consecuencia para llevar
el elemento receptor 76 a una nueva posición y orientación. El
seguidor láser toma otra medición del estado actual y vuelve a
compararlo con los requisitos predeterminados. Esto produce nuevos
datos de ajuste y se hace un nuevo ajuste de acuerdo a eso hasta que
se logra la posición y orientación predeterminadas dentro de las
tolerancias estrechas requeridas. Por lo tanto, la colocación del
elemento receptor 76 del dispositivo de agarre 20 implica repetidas
etapas de medición de una posición y orientación actuales,
comparación de una posición y orientación actuales con la posición y
orientación predeterminadas, y ajuste para reducir el error entre
las dos.
Haciendo referencia a la Figura 7, se describirá
con mayor detalle el procedimiento de colocación de cada dispositivo
de agarre 20 en dos fases.
En la fase 1, una cara 86 del elemento receptor
76 y un orificio 88 dentro de esa cara son ajustados en posiciones y
orientaciones predeterminadas.
En primer lugar, la cara 86 del elemento
receptor 76 se pone a escuadra respecto a un plano requerido en el
espacio mediante rotaciones sucesivas de los tubos 66a, 66b y 66c en
relación con cada uno de los ejes X, Y y Z a su vez Tras cada
rotación, se toman mediciones a través de la cara 86 mediante el
seguidor láser y se hace una comparación con la orientación
predeterminada.
En segundo lugar, el orificio 88 de la cara 86
del elemento receptor es desplazado a la posición requerida
efectuando traslaciones sucesivas a lo largo de los ejes X, Y y Z a
su vez efectuando desplazamientos de los elementos de sujeción 68b,
68c y 68d a lo largo de los tubos 66a, 66b y 66c, respectivamente.
De nuevo, se toman mediciones mediante el seguidor láser después de
cada traslación sucesiva y se hace una comparación con la posición
predeterminada.
En la fase 2, se monta una placa de perfil 90 en
una posición y orientación predeterminadas en relación con el
elemento receptor 76.
En primer lugar, la placa de perfil 90 se
desplaza a una posición predeterminada en relación con la cara 86
del elemento receptor 76 con la ayuda del seguidor láser. Luego se
conecta de manera giratoria la placa de perfil 90 al elemento
receptor 76 insertando una clavija a través de un orificio 92 en la
placa de perfil 90 y un orificio correspondiente (no mostrado) en la
cara 86.
A continuación, un segundo orificio 94 en la
placa de perfil 90 se coloca con la ayuda del seguidor láser
mediante ajuste de rotación repetido de la placa 90, seguido en cada
ocasión por la medición de la posición actual del orificio 94 y la
comparación con la posición predeterminada. Esto lleva un borde de
posicionamiento 96 de la placa de perfil 90 a una posición
predeterminada, punto en el cual la placa de perfil es fijada al
elemento receptor 76.
Por último, las uñas de agarre 98 son conectadas
a la placa de perfil 90 y por lo tanto al elemento receptor 76.
En el presente ejemplo, los ajustes de las
partes del dispositivo de agarre 20 durante las dos fases del
procedimiento de colocación se llevan a cabo manualmente. Es
igualmente posible que estos ajustes se hagan automáticamente bajo
el control del seguidor láser.
También son posibles otras modificaciones en el
procedimiento y la herramienta de ensamblaje descritos:
Por ejemplo, la realización descrita prevé que
el dispositivo de agarre esté dispuesto de tal manera que
proporcione al elemento receptor seis grados de libertad de
movimiento, a lo largo y alrededor de tres ejes ortogonales. Sin
embargo, en al menos algunas circunstancias seria suficiente la
provisión de sólo tres grados de libertad de movimiento,
concretamente a lo largo de al menos dos ejes ortogonales y
alrededor de al menos uno de esos ejes.
El procedimiento descrito de producción de una
herramienta de ensamblaje de aeronaves permite un elevado grado de
exactitud en la producción de la herramienta dentro de tolerancias
estrechas, y también facilidad de ajuste cuando es necesario.
Tanto la propia herramienta de ensamblaje como
el procedimiento de fabricación de la misma son versátiles, y tienen
como resultado un sistema de herramental económico y flexible.
Claims (9)
1. Una herramienta de ensamblaje de aeronaves
para sostener un componente de una aeronave caracterizada por
una combinación de:
- a)
- un bastidor de fijación (12) configurado para proporcionar soporte en ubicaciones predeterminadas del bastidor asociadas respectivamente con posiciones y orientaciones predeterminadas en el espacio en las que ha de estar sostenido el componente;
- b)
- comprendiendo el bastidor de fijación miembros de bastidor alargados (14) que tienen longitudes predeterminadas conectados entre sí por medio de medios de unión liberables (32);
- c)
- una pluralidad de dispositivos de agarre (20), teniendo cada dispositivo de agarre un elemento receptor (76) para llevar el componente y que comprende miembros de agarre alargados (66) que tienen longitudes predeterminadas y elementos de sujeción (68) que conectan de manera ajustable los miembros de agarre alargados entre sí y el elemento receptor a uno de dichos miembros de agarre alargados, conectando los elementos de sujeción los miembros de agarre alargados entre sí en pares mutuamente perpendiculares y permitiendo el ajuste por rotación relativa y desplazamiento de los miembros de agarre alargados de cada uno de dichos pares con respecto a sus ejes, por medio de lo cual permitir selectivamente seis grados de libertad de movimiento del elemento receptor con respecto a tres ejes ortogonales;
- d)
- estando montados los dispositivos de agarre en el bastidor de fijación en las ubicaciones predeterminadas por medio de otros elementos de sujeción (68a) que aseguran los dispositivos de agarre a superficies sustancialmente llanas o planas (24) de dichos miembros de bastidor alargados asociados del bastidor de fijación; y
- e)
- estando alineado cada elemento receptor con una posición y orientación predeterminadas respectivas.
2. Una herramienta de ensamblaje según la
reivindicación 1, caracterizada porque se emplea una
construcción modular para el bastidor de fijación, comprendiendo
cada miembro de bastidor alargado una sección extrudida (14), y
comprendiendo cada medio de unión un elemento conector roscado (34,
52) provisto por, o que puede ser recibido dentro de una de dichas
secciones extrudidas y medios receptores roscados (30, 54) provistos
por, o que pueden ser recibidos dentro de, otra de dichas secciones
extrudidas y con los que puede encajar el elemento conector
roscado.
3. Una herramienta de ensamblaje según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque se emplea una
construcción modular para los dispositivos de agarre, comprendiendo
los miembros de agarre alargados miembros cilíndricos (66)
conectados entre sí de manera liberable por los medios de sujeción
para permitir la rotación relativa de los miembros cilíndricos
alrededor y/o el desplazamiento relativo de los miembros cilíndricos
a lo largo de los ejes ortogonales.
4. Una herramienta de ensamblaje según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada
porque los miembros de bastidor alargados del bastidor de fijación
son de sección transversal rectangular.
5. Una herramienta de ensamblaje según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada
porque los miembros de bastidor alargados y los miembros de unión
del bastidor de fijación están formados de aluminio.
6. Una herramienta de ensamblaje según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada
porque los miembros de agarre alargados y los medios de sujeción de
los dispositivos de agarre están formados de aluminio.
7. Una herramienta de ensamblaje según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende un
ordenador de control que contiene datos que representan las
posiciones y orientaciones predeterminadas requeridas para un
componente de aeronave particular y un seguidor láser que responde
al ordenador de control para proporcionar datos de ajuste para
colocar los dispositivos de agarre.
8. Una herramienta de ensamblaje según la
reivindicación 7 en la que el seguidor láser responde al ordenador
de control para medir las posiciones y orientaciones actuales
respectivas de los dispositivos de agarre con respecto a las
posiciones y orientaciones predeterminadas y proporcionar los datos
de ajuste.
9. Una herramienta de ensamblaje según la
reivindicación 7 u 8 en la que el seguidor láser está dispuesto
automáticamente para ajustar los dispositivos de agarre con respecto
a las posiciones y orientaciones predeterminadas bajo el control del
ordenador de control.
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