構造物製造方法及び構造物製造装置
【課題】一対の部材を組み付けて構造物を製造する際に、簡略な作業によって一対の部材を高い精度で位置決めすることが可能な構造物製造方法を提供することにある。
【解決手段】上側パネル３１に形成されたターゲット穴３３の画像を取得するカメラ４１をリアスパー２２に設置する撮像手段設置工程と、カメラ４１が取得してモニター画面上に表示するターゲット穴３３の画像を、モニター画面上に予め設定したターゲットラインに位置合わせしながら、上側パネル３１とリアスパー２２とを相対移動させることで相対位置を位置決めする位置決め工程と、を含むものである。
【解決手段】上側パネル３１に形成されたターゲット穴３３の画像を取得するカメラ４１をリアスパー２２に設置する撮像手段設置工程と、カメラ４１が取得してモニター画面上に表示するターゲット穴３３の画像を、モニター画面上に予め設定したターゲットラインに位置合わせしながら、上側パネル３１とリアスパー２２とを相対移動させることで相対位置を位置決めする位置決め工程と、を含むものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の部材を組み付けることによって構造物を製造する構造物製造方法及び構造物製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一対の部材を組み付けることによって構造物を製造する場合、一方の部材と他方の部材とを正確に位置決めする作業が必要となる。この位置決めの方法としては、糸の一端に錘が取り付けられたいわゆる下げ振りを用いる方法が従来用いられてきた。この下げ振りを用いる場合、まず両方の部材の位置を合わせようとする箇所に、位置決め用の穴をそれぞれ形成する。次に、各部材を上下方向に離間させてそれぞれ配置し、上方に位置する部材の穴に下げ振りの糸を挿通させて、錘を鉛直下方に吊り下げた状態とする。そして、この錘を下方に位置する部材の穴の位置に合わせるように保ちながら、一方の部材を他方の部材に向かって下降させる、または他方の部材を一方の部材に向かって上昇させる。そして、一方の部材の穴と他方の部材の穴とを一致させることにより、一対の部材を正確に位置決めすることができる。
【０００３】
この下げ振りを用いた位置決めは、各部材の表面が湾曲面である場合に特に有効な位置決め手段として用いられる。これは、湾曲面に直交して位置決め用の穴をそれぞれ形成すると、一方の部材とその鉛直下方に位置する他方の部材とでは穴の軸線方向が一致せず、一方の部材の穴を通して他方の部材の穴を見ることができない状態だからである。
【０００４】
ところで、構造物の一例としては、航空機の主翼のような航空機構造物が挙げられる。本出願人は、高い精度で一方の部材を他方の部材に向かって上昇または下降させることが可能な航空機構造物製造装置を従来提唱している（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０１９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の構造物製造方法によれば、両部材が正確に位置決めされず、位置決め作業のやり直しが発生するという問題があった。より詳細には、下げ振りを用いる場合、一方の部材と他方の部材との間に錘が位置した状態で、いずれかの部材を下降または上昇させる。従って、錘が各部材に干渉するのを防止すべく、両部材が接触する直前に下げ振りを両部材の間から取り除く必要があり、その後は操作者の勘や目測に頼って部材を下降または上昇させることになる。これにより、操作者の技量等によっては両部材の位置決めに誤差が生じる場合があり、この場合、位置決め作業のやり直しが発生する。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、一対の部材を組み付けて構造物を製造する際に、簡略な作業によって一対の部材を高い精度で位置決めすることが可能な構造物製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る構造物製造方法は、穴がそれぞれ形成された部材同士を、相対移動させて前記穴同士を合わせるようにして組み付けて構造物を製造する構造物製造方法であって、一方の部材に形成された前記穴の画像を取得する撮像手段を他方の部材に設置する撮像手段設置工程と、前記撮像手段が取得してモニター画面上に表示する前記穴の画像を、前記モニター画面上に予め設定したマーキングに位置合わせしながら、部材同士を相対移動させることで部材同士の相対位置を位置決めする位置決め工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
このような製造方法によれば、撮像手段によって取得されモニター画面上に表示される穴の画像を、モニター画面上のマーキングに位置合わせしながら、部材同士を相対移動させるという簡略な作業により、部材同士を高い精度で位置決めすることができる。また、このような作業は１人の作業者で行うことが可能であるため、人件費の削減によるコストダウンを図ることができる。
また、このような製造方法によれば、各部材に形成された穴の軸線が、部材を相対移動させる方向に対して傾斜している場合でも、他方の部材に設置した撮像手段で一方の部材の穴の画像を確実に取得することができる。これにより、部材同士の正確な位置決めが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る構造物製造方法は、前記撮像手段が、他方の部材に形成された穴を通して一方の部材に形成された前記穴の画像を取得することを特徴とする。
【００１１】
このような製造方法によれば、位置決め用の穴を用いた簡略な構成により、一方の部材に形成された穴の画像を確実に取得することができる。
【００１２】
また、本発明に係る構造物製造方法は、前記構造物が航空機の翼体であって、前記一方の部材が、前記翼体の外面を形成するパネル部材であり、前記他方の部材が、前記翼体の長手方向に配設される桁部材であることを特徴とする。
【００１３】
このような製造方法によれば、航空機の翼体のような巨大な構造物であっても、１人の作業者による簡略な作業によって、パネル部材と桁部材とを高い精度で位置決めすることができる。
【００１４】
また、本発明に係る構造物製造方法は、前記位置決め工程で前記翼体の基端を位置決めした後に、前記翼体の先端で部材同士の側面の相対位置を位置決めする他の位置決め工程を備えることを特徴とする。
【００１５】
このような製造方法によれば、航空機の翼体のような巨大な構造物であっても、基端側を穴基準で位置合わせした後に、先端側を側面基準で位置合わせすることにより、構造体の全体に渡って、パネル部材と桁部材とを高い精度で位置決めすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る構造物製造装置は、穴がそれぞれ形成された部材同士を、相対移動させて前記穴同士を合わせるようにして組み付けて構造物を製造する構造物製造装置であって、一方の部材に取り付けられ、他方の部材に形成された前記穴の画像を取得する撮像手段と、前記穴の画像に対し、予め設定された前記他方の部材を位置合わせすべきマーキング情報を合成することにより合成画像を生成する合成画像生成手段と、前記合成画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、合成画像生成手段が、撮像手段によって取得される穴の画像に対し、予め設定されたマーキング情報を合成することにより合成画像を生成する。そしてこの合成画像が、表示手段に表示される。これにより、穴の画像をマーキングに位置合わせしながら、部材同士を相対移動させるという簡略な作業により、部材同士を高い精度で位置決めすることができる。また、このような作業は１人の作業者で行うことが可能であるため、人件費の削減によるコストダウンを図ることができる。
また、このような構成によれば、各部材に形成された穴の軸線が、部材を相対移動させる方向に対して傾斜している場合でも、他方の部材に設置した撮像手段で一方の部材の穴の画像を確実に取得することができる。これにより、部材同士の正確な位置決めが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る構造物製造方法によれば、一対の部材を組み付けて構造物を製造する際に、簡略な作業によって一対の部材を高い精度で位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る主翼の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】主翼の基端部を模式的に示した斜視図である。
【図３】主翼の先端部を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る主翼製造装置の構成を示す概略正面図である。
【図５】基端部カメラユニットのリアスパーへの取り付け状態を示す概略断面図である。
【図６】カメラホルダーへのカメラの取り付けを説明する概略斜視図である。
【図７】先端部カメラユニットのリアスパーへの取り付け状態を示す概略断面図である。
【図８】主翼製造装置の機能構成を示すブロック図である。
【図９】モニター画面に表示される合成画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の実施形態に係る構造物製造方法で製造する構造物について説明する。本実施形態では、構造物として航空機の主翼を製造する場合を例に説明する。
【００２１】
図１は、主翼１の概略構成を示す分解斜視図である。主翼１は、その長手方向に沿って両側部を形成する一対のスパー２（桁部材）と、その上面及び下面を形成する一対のパネル３と、その内部に設けられる複数のリブ４と、を備えるものである。
【００２２】
一対のスパー２は、図１に示すように、主翼１の両側部のうち航空機前方側の側部を形成するフロントスパー２１と、航空機後方側の側部を形成するリアスパー２２と、を具備している。ここで、図２は、主翼１の基端部すなわち航空機の胴体側の端部を模式的に示した斜視図である。尚、図２ではリブ４の図示を省略している。フロントスパー２１及びリアスパー２２は、共に断面略Ｕ字形状を有する長手部材であって、所定間隔で互いに略平行する一対の平行片２２ａと、この平行片２２ａの一端部を接続する接続片２２ｂと、を有している。そして、リアスパー２２の基端部には、一対の平行片２２ａを垂直に貫通して撮影用穴２２ｃがそれぞれ形成されている。
このように構成される一対のスパー２は、それぞれの開口部を互いに向かい合わせるようにして、所定間隔でそれぞれ配置される。
【００２３】
一対のパネル３は、図１に示すように、主翼１の上面を形成する上側パネル３１と、下面を構成する下側パネル３２と、具備している。上側パネル３１及び下側パネル３２は、湾曲した断面形状を有するパネル本体３ａと、このパネル本体３ａの一方の面に長手方向に延びるように設けられた複数本のストリンガー３ｂと、をそれぞれ有している。
【００２４】
ここで図２に示すように、上側パネル３１のパネル本体３ａは、平面視で基端側から先端側に向かって徐々に幅が狭くなるような略台形形状を有し、その基端部における前記リアスパー２２の撮影用穴２２ｃに対応する位置には、パネル本体３ａを垂直に貫通してターゲット穴３３が形成されている。また、下側パネル３２のパネル本体３ａも、上側パネル３１のパネル本体３ａと平面視で略同形状を有し、その基端部における前記リアスパー２２の撮影用穴２２ｃに対応する位置には、パネル本体３ａを垂直に貫通してターゲット穴３４が形成されている。
一方、ストリンガー３ｂは、上側パネル３１及び下側パネル３２の曲げ剛性を高めるためのものであって、図１に示すように、断面略Ｈ字形状を有している。
【００２５】
このように構成される上側パネル３１及び下側パネル３２は、ストリンガー３ｂを内側に向けた状態で、一対のスパー２の上方及び下方を覆うようにしてそれぞれ配置される。ここで、図３は、主翼１の先端部すなわち航空機の胴体と逆側の端部を模式的に示した断面図である。主翼１の先端部では、上側パネル３１及び下側パネル３２の幅方向両端は、一対のスパー２より所定距離だけ外側へ突出している。
【００２６】
複数のリブ４は、主翼１を構造的に補強するためのものである。このリブ４は、図１に示すように主翼１の長手方向に所定間隔で設けられ、各リブ４の一端はフロントスパー２１に他端はリアスパー２２にそれぞれ接続されている。これにより、フロントスパー２１とリアスパー２２は一定間隔で保持されている。
【００２７】
次に、本発明の実施形態に係る構造物製造方法で使用する構造物製造装置について説明する。ここで本実施形態では、構造物製造装置として、航空機の主翼１を製造する主翼製造装置を例に説明する。図４は、主翼製造装置１０の構成を示す概略正面図である。主翼製造装置１０は、主翼１を構成するリアスパー２２と上側パネル３１とを互いに位置決めする第１位置決め装置１１と、リアスパー２２と下側パネル３２とを互いに位置決めする第２位置決め装置１２と、主翼１を構成する各種部材を組み立てる組み立て装置１３と、を備えるものである。
【００２８】
第１位置決め装置１１は、主翼１を構成するリアスパー２２の基端部に設置される基端部カメラユニット１４と、リアスパー２２の先端部に設置される先端部カメラユニット１５と、基端部カメラユニット１４及び先端部カメラユニット１５と配線を介してそれぞれ電気的に接続されるモニター画面１６（表示手段）と、を具備している。ここで、図５は、基端部カメラユニット１４のリアスパー２２への取り付け状態を示す概略断面図である。尚、本実施形態では基端部カメラユニット１４及び先端部カメラユニット１５を、リアスパー２２の基端部及び先端部にそれぞれ設置したが、これに代えてフロントスパー２１の基端部及び先端部にそれぞれ設置してもよい。
【００２９】
基端部カメラユニット１４は、図５に示すように、リアスパー２２に固定されるクランプ部１７と、リアスパー２２の内側面に対して位置決めされる位置決め部１８と、カメラを保持するカメラ保持部１９と、を備えるものである。
【００３０】
前記クランプ部１７は、図５に示すように、リアスパー２２に当接する当接片２０と、この当接片２０に螺合されたシャフト２１と、このシャフト２１の一端に設けられた押圧部材２２と、シャフト２１の他端に設けられた第１操作ノブ２３と、当接片２０から突出して側方へ延びる突出片２４と、を有している。
このように構成されるクランプ部１７によれば、第１操作ノブ２３を摘んで回転させると、これに伴ってシャフト２１が当接片２０に対して進退し、押圧部材２２と当接片２０との間隔が変化する。これにより、この押圧部材２２と当接片２０との間にリアスパー２２の所定箇所を挟持することによってカメラユニットをリアスパー２２に取り付けることが可能となっている。
【００３１】
前記位置決め部１８は、図５に示すように、突出片２４に螺合されたボルト２５と、このボルト２５の軸部に固定して設けられた第２操作ノブ２６と、ボルト２５の軸部に螺合されたナット２７と、このナット２７に対しサポートブラケット２８を介して固定された基準ブロック２９と、を有している。
このように構成される位置決め部１８によれば、第２操作ノブ２６を回してボルト２５を回転させると、これに螺合されたナット２７がボルト２５の軸部に沿って移動する。これにより、ナット２７に固定された基準ブロック２９を上下方向に移動させることが可能となっている。
【００３２】
基準ブロック２９は、図５に示すように、リアスパー２２の平行片２２ａに当接される第１基準面２９ａと、リアスパー２２の接続片２２ｂに当接される第２基準面２９ｂと、第１基準面２９ａに突出して設けられた凸部２９ｃと、カメラを挿通させるためのカメラ挿通穴２９ｄと、を有している。ここで、第１基準面２９ａ及び第２基準面２９ｂのなす角度は、リアスパー２２の平行片２２ａ及び接続片２２ｂのなす角度と略等しく形成されている。また、凸部２９ｃの断面形状は、平行片２２ａに形成された撮影用穴２２ｃの断面形状に略合致するよう形成されている。
【００３３】
前記カメラ保持部１９は、位置決め部１８の基準ブロック２９に取り付けられるカメラホルダー４０と、このカメラホルダー４０によって保持されるカメラ４１（撮像手段）と、を有している。
【００３４】
カメラホルダー４０は、図５に示すように、カメラ４１が固定されるカメラ固定穴４２と、基準ブロック２９に固定するための固定ネジ４３と、この固定ネジ４３を挟んで両側に突出して設けられた一対の位置決めピン４４と、を具備している。このように構成されるカメラホルダー４０は、一対の位置決めピン４４が基準ブロック２９に挿入されることで位置決めされた上で、固定ネジ４３が基準ブロック２９に螺合されることにより、基準ブロック２９の内側面に固定される。
【００３５】
カメラ４１は、図５に示すように、断面略円形の細長い形状を有している。このカメラ４１は、カメラホルダー４０のカメラ固定穴４２に挿通固定される。更にカメラ４１は、カメラホルダー４０の裏側へ突出して基準ブロック２９のカメラ挿通穴２９ｄ及び凸部２９ｃを挿通されて、リアスパー２２の平行片２２ａに形成された撮影用穴２２ｃの内部に突出することにより、鉛直上方を向いた状態となっている。
【００３６】
ここで、図６は、カメラホルダー４０へのカメラ４１の取り付けを説明する概略斜視図である。カメラホルダー４０にカメラ４１を取り付ける際には、カメラ４１をカメラ固定穴４２の周方向に位置決めした上で、カメラ４１を固定する必要がある。そこで、本実施形態では、図６に示すカメラ基準位置確認装置４５を用いている。このカメラ基準位置確認装置４５は、下台４５ａと、下台４５ａから上方へ延びる脚部４５ｂと、脚部４５ｂの上端に下台４５ａと略平行して設けられた上台４５ｃと、を有している。ここで、上台４５ｃには、カメラ４１を挿通可能なカメラ挿通穴４５ｄが貫通形成されるとともに、固定ネジ４３を固定するための固定用ネジ穴４５ｅが設けられている。そして、この固定用ネジ穴４５ｅを挟んだ両側には、一対の位置決めピン４４を挿入するための一対のピン穴４５ｇがそれぞれ形成されている。また、下台４５ａには、十字形状の基準ライン４５ｆが表示されており、この基準ライン４５ｆの交点は、カメラ挿通穴４５ｄの中心線から水平方向に所定距離だけ離間している。このような構成によれば、カメラ４１が固定されず回転可能な状態で装着されたカメラホルダー４０を、カメラ４１をカメラ挿通穴４５ｄに挿通させるとともに固定ネジ４３を固定用ネジ穴４５ｅに螺合させることにより、上台４５ｃに固定する。そうすると、カメラ４１が基準ライン４５ｆの画像を取得し、この画像が不図示のモニター画面に表示される。ここで、このモニター画面上には、基準ライン４５ｆの表示されるべき位置を示すターゲットラインが予め表示されている。従って、カメラ固定穴４２及びカメラ挿通穴４５ｄの内部でカメラ４１を適宜回転させて、基準ライン４５ｆの画像をターゲットラインに合わせた後、カメラ４１の位置を固定すれば、カメラ４１を適切な状態でカメラホルダー４０に取り付けることができる。
【００３７】
一方、図７は、先端部カメラユニット１５のリアスパー２２への取り付け状態を示す概略断面図である。先端部カメラユニット１５は、リアスパー２２に固定されるクランプ部４６と、リアスパー２２の外側面に対して位置決めされる位置決め部４７と、カメラ５７を保持するカメラ保持部４８と、を備えるものである。
【００３８】
前記クランプ部４６は、図７に示すように、リアスパー２２を構成する接続片２２ｂの外側面に当接する当接片４９と、この当接片４９に螺合されたシャフト５０と、シャフト５０の一端に設けられた押圧部材５１と、シャフト５０の他端に設けられた第１操作ノブ５２と、を有している。このように構成されるクランプ部４６によれば、第１操作ノブ５２を摘んで回転させると、これに伴ってシャフト５０が当接片４９に対して進退し、押圧部材５１と当接片４９との間隔が変化する。これにより、この押圧部材５１と当接片４９との間にリアスパー２２の所定箇所を挟持することによって先端部カメラユニット１５をリアスパー２２に取り付けることが可能となっている。
【００３９】
前記位置決め部４７は、図７に示すように、リアスパー２２の接続片２２ｂに沿って進退可能に設けられたＬ字型の基準ブロック５３と、この基準ブロック５３から内側へ突出して設けられた位置決め突部５４と、を有している。
【００４０】
前記カメラ保持部４８は、位置決め部４７の基準ブロック５３に取り付けられるカメラホルダー５６と、このカメラホルダー５６に挿通固定されて鉛直上方を向いたカメラ５７（撮像手段）と、を有している。尚、カメラホルダー５６へのカメラ５７の取り付け時には、前述のカメラ基準位置確認装置４５を用いる。
【００４１】
図４に示す第２位置決め装置１２は、リアスパー２２の基端部に設置される基端部カメラユニット５８と、リアスパー２２の先端部に設置される先端部カメラユニット５９と、基端部カメラユニット５８及び先端部カメラユニット５９と配線を介してそれぞれ電気的に接続されるモニター画面１６（表示手段）と、を具備している。尚、これら各部の構成は第１位置決め装置１１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４２】
図４に示す組み立て装置１３は、上側パネル吸着部１３１と、上側昇降スタンド１３２と、下側パネル支持部１３３と、下側昇降スタンド１３４と、フロントスパー保持部１３５と、リアスパー保持部１３６と、搬送部１３７と、操作盤１３８と、を備えるものである。
【００４３】
上側パネル吸着部１３１は、主翼１を構成する上側パネル３１を吸着して保持するものである。また、上側昇降スタンド１３２は、上側パネル吸着部１３１に保持された上側パネル３１の動作を制御するものであって、より詳細には水平面内における相直交する２軸方向、鉛直方向、及び鉛直軸回りへの回転方向に、上側パネル３１を任意に移動させることができる。
【００４４】
下側パネル支持部１３３は、主翼１を構成する下側パネル３２を下方から支持するものである。また、下側昇降スタンド１３４は、下側パネル支持部１３３に支持された下側パネル３２の動作を制御するものであって、上側昇降スタンド１３２と同様に４軸方向に上側パネル３１を移動させることができる。
【００４５】
フロントスパー保持部１３５及びリアスパー保持部１３６は、主翼１を構成するフロントスパー２１及びリアスパー２２を、その開口部を相対向させるようにして側方から保持するものである。これらフロントスパー保持部１３５及びリアスパー保持部１３６は、水平方向に進退可能に設けられている。
【００４６】
搬送部１３７は、図４の紙面に略直交する方向へ走行可能に設けられ、下側パネル３２を支持した状態の下側パネル支持部１３３を搬入しまたは搬出するものである。
【００４７】
操作盤１３８は、組み立て装置１３の各部の動作を操作するためのものである。この操作盤１３８の上には、第１位置決め装置１１及び第２位置決め装置１２を構成するモニター画面１６が設置されている。これにより作業者は、モニター画面１６を見ながら、操作盤１３８を操作して組み立て装置１３の各部を適宜動作させることができる。
【００４８】
次に、主翼製造装置１０の機能構成について説明する。図８は、主翼製造装置１０の機能構成を示すブロック図である。主翼製造装置１０は、カメラ４１及び５７（撮像手段）と、記憶手段６０と、合成画像生成手段６１と、モニター画面１６（表示手段）と、を備えるものである。
【００４９】
カメラ４１は、上側パネル３１及び下側パネル３２にそれぞれ形成されたターゲット穴３３，３４の画像を取得するものである。また、記憶手段６０は、上側パネル３１及び下側パネル３２を位置合わせすべきターゲットライン情報６２（マーキング情報）を予め記憶するものである。また、合成画像生成手段６１は、カメラ４１から入力された画像と記憶手段６０から入力されたターゲットライン情報６２とを合成することにより合成画像を生成するものである。また、モニター画面１６は、合成画像生成手段６１が生成した合成画像を表示するものである。尚、本実施形態では、本発明に係るマーキング情報として線を表示する情報を用いたが、これに限られず点を表示する情報やその他の図形を表示する情報であってもよい。
【００５０】
次に、本発明の実施形態に係る構造物製造方法の工程、及びその作用効果について説明する。
【００５１】
まず作業者は、リアスパー２２にカメラ４１を設置する撮像手段設置工程を行う。すなわち作業者は、第１位置決め装置１１を構成する基端部カメラユニット１４をリアスパー２２の基端部に、先端部カメラユニット１５をリアスパー２２の先端部にそれぞれ設置する。より詳細に説明すると、図５に示すように、リアスパー２２の内側面に突出して設けられた突片６３を、基端部カメラユニット１４のクランプ部１７で挟持することにより、基端部カメラユニット１４をリアスパー２２に仮固定する。そして、位置決め部１８の第２操作ノブ２６を操作して、基準ブロック２９を上方へ移動させることにより、その第１基準面２９ａを平行片２２ａに、第２基準面２９ｂを接続片２２ｂに対してそれぞれ当接させる。この時、第１基準面２９ａに突出した凸部２９ｃを、平行片２２ａに形成された撮影用穴２２ｃに嵌合させる。このように、基端部カメラユニット１４をリアスパー２２に対して正確に位置決めすることにより、カメラ保持部１９に保持されたカメラ４１は鉛直上方を向いた状態となる。尚、図に詳細は示さないが、第２基準面２９ｂについては、所定厚みを有する板状のシムが所定の枚数だけ重ねた状態で取り付けることにより、接続片２２ｂに当接するように予め調節している。
【００５２】
また作業者は、図７に示すように、リアスパー２２の接続片２２ｂを、先端部カメラユニット１５のクランプ部４６で挟持し、先端部カメラユニット１５をリアスパー２２に対して正確に位置決めすることにより、カメラ保持部４８に保持されたカメラ５７は鉛直上方を向いた状態となる。
【００５３】
尚、第２位置決め装置１２を構成する基端部カメラユニット５８及び先端部カメラユニット５９も、第１位置決め装置１１と同様に、リアスパー２２の基端部及び先端部にそれぞれ設置する。
【００５４】
次に作業者は、リアスパー２２及びフロントスパー２１を設置するスパー設置工程を行う。すなわち作業者は、図４に示すように、フロントスパー保持部１３５によってフロントスパー２１を保持するとともに、リアスパー保持部１３６によってリアスパー２２を保持する。そして、フロントスパー保持部１３５をリアスパー保持部１３６から遠ざかる方向へ若干後退させた状態で、リアスパー２２にリブ４の一端を固定し、フロントスパー保持部１３５を前進させてリブ４の他端をフロントスパー２１に固定する。これにより、リブ４を介してフロントスパー２１とリアスパー２２とが一体化される。尚、リアスパー２２をリアスパー保持部１３６で保持した状態では、リアスパー２２に形成された図５に示す撮影用穴２２ｃは、その軸線が鉛直方向に対して傾斜した状態となっている。
【００５５】
次に作業者は、リアスパー２２及びフロントスパー２１に対して上側パネル３１及び下側パネル３２をそれぞれ位置決めする位置決め工程を行う。すなわち作業者は、図４に示すように、上側パネル吸着部１３１で上側パネル３１を保持した状態で、操作盤１３８を操作して上側昇降スタンド１３２を駆動することにより、上側パネル３１を略鉛直下方に下降させる。尚、上側パネル３１を上側パネル１３１で吸着した状態では、上側パネル３１に形成された図５に示すターゲット穴３４は、その軸線が鉛直方向に対して傾斜した状態となっている。
【００５６】
この時、操作盤１３８の上に設置されたモニター画面１６には、前記合成画像生成手段６１が生成した合成画像が表示される。ここで、図９（ａ）は、モニター画面１６に表示される合成画像を示す図である。モニター画面１６には、第１位置決め装置１１を構成する基端部カメラユニット１４のカメラ４１が取得した画像、すなわち上側パネル３１に形成されたターゲット穴３４の画像が表示されるとともに、記憶手段６０が予め記憶した縦方向２本×横方向２本の合計４本のターゲットライン６４が表示される。尚、図９（ａ）には、カメラ４１が取得したそれ以外の画像、すなわちリアスパー２２に形成された撮影用穴２２ｃの開口縁６５も表示されている。
【００５７】
作業者は、図９（ａ）に示すように、ターゲット穴３４の略円形の画像が、４本のターゲットライン６４に内接する状態を保持するようにして、上側パネル３１を鉛直下方に徐々に下降させる。尚、ターゲット穴３４の画像は、上側パネル３１がリアスパー２２に近付くに連れて徐々に大きくなる。従って、これに対応してモニター画面１６はモード切り替えが可能となっており、縦方向２本のターゲットライン６４の間隔、及び横方向２本のターゲットライン６４の間隔が、モード切り替えごとにそれぞれ広がるようになっている。
【００５８】
そして作業者は、ターゲット穴３４の画像と撮影用穴２２ｃの画像とが一致する位置を支点として、上側パネル３１を水平面内で回転させることにより、上側パネル３１の先端部をリアスパー２２の先端部に対して位置決めする。この時、作業者は、モニター画面１６の表示を切り替えて、第１位置決め装置１１を構成する先端部カメラユニット１５のカメラ５７が取得した画像を表示させる。ここで、図９（ｂ）は、モニター画面１６に表示される合成画像を示す図である。モニター画面１６には、先端部カメラユニット１５のカメラ５７が取得した画像、すなわち上側パネル３１のエッジ６６が表示されるとともに、記憶手段６０が予め記憶した横方向１本のターゲットライン６７が表示される。
【００５９】
このように、軸線が鉛直方向に対して傾斜した上側パネル３１を、同じく軸線が鉛直方向に対して傾斜した撮影用穴２２ｃを有するリアスパー２２に対して鉛直方向に組み付ける場合でも、カメラ４１が撮影用穴２２ｃを通して鉛直上方を向いた状態で保持されるため、上側パネル３１とリアスパー２２とが当接するまで、上側パネル３１のターゲット穴３４の画像を確実に取得することができる。これにより、上側パネル３１とリアスパー２２との正確な位置決めが可能となる。
【００６０】
そして、作業者は、図９（ｂ）に示すように、上側パネル３１のエッジ６６の画像がターゲットライン６７に一致すると、上側パネル３１の水平面内での回転を停止させる。これにより、上側パネル３１の先端部とリアスパー２２の先端部とが互いに位置決めされる。その後、作業者は、上側パネル３１とリアスパー２２とが当接すると、上側パネル３１の下降を停止させる。これにより、ターゲット穴３４と撮影用穴２２ｃとが位置合わせされることにより、上側パネル３１の基端部とリアスパー２２の基端部とが互いに位置決めされる。その後、作業者は、ボルト等の締結具（不図示）を用いることにより、上側パネル３１の先端部とリアスパー２２の先端部とを固定する。
【００６１】
次に作業者は、図４に示すように、下側パネル支持部１３３で下側パネル３２を支持した状態で、操作盤１３８を操作して下側昇降スタンド１３４を駆動することにより、下側パネル３２を鉛直上方に上昇させる。尚、下側パネル３２を下側パネル支持部１３３で下方から支持した状態では、下側パネル３２に形成されたターゲット穴３４は、その軸線が鉛直方向に対して傾斜した状態となっている。
【００６２】
この時、モニター画面１６に合成画像生成手段６１が生成した合成画像が表示される点、作業者はこの合成画像を見ながら下側パネル３２を鉛直上方に上昇させる点、下側パネル３２のターゲット穴３４とリアスパー２２とが一致すると下側パネル３２の上昇を停止させる点、については上側パネル３１の手順と同様である。
【００６３】
更にその後、リアスパー２２に固定した位置を支点として下側パネル３２を水平面内で回転させる点、モニター画面１６に表示される下側パネル３２のエッジ６６がターゲットライン６７に一致すると下側パネル３２の回転を停止させる点、締結具を用いて下側パネル３２の基端部とリアスパー２２の基端部とを固定する点、締結具を用いて下側パネル３２の先端部とリアスパー２２の先端部とを固定する点、についても下側パネル３２の手順と同様である。
【００６４】
尚、本実施形態では上側パネル３１及び下側パネル３２をリアスパー２２に対して位置決めするために、上側パネル３１を下降させまたは下側パネル３２を上昇させたが、これとは逆に、リアスパー２２を上側パネル３１に向かって上昇させ、または下側パネル３２に向かって下降させてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、作業者がモニター画面１６を見ながら、操作盤１３８を操作して上側パネル３１を下降させまたは下側パネル３２を上昇させたが、これに限られず、不図示の制御部による制御の下、上側パネル３１の下降や下側パネル３２の上昇を自動化してもよい。すなわち、モニター画面１６におけるターゲット穴３４とターゲットライン６４との位置関係、またはエッジ６６とターゲットライン６７との位置関係を検知し、その検知結果に基づいて制御部が上側パネル吸着部１３１や下側パネル支持部１３３等の動作を制御するようにしてもよい。
【００６６】
尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 主翼
２ スパー
３ パネル
４ リブ
１０ 主翼製造装置
１１ 第１位置決め装置
１２ 第２位置決め装置
１３ 組み立て装置
１４ 基端部カメラユニット
１５ 先端部カメラユニット
１６ モニター画面
１７ クランプ部
１８ 位置決め部
１９ カメラ保持部
２０ 当接片
２１ フロントスパー
２１ シャフト
２２ リアスパー
２２ 押圧部材
２３ 第１操作ノブ
２４ 突出片
２５ ボルト
２６ 第２操作ノブ
２７ ナット
２８ サポートブラケット
２９ 基準ブロック
３１ 上側パネル
３２ 下側パネル
３３ ターゲット穴
３４ ターゲット穴
４０ カメラホルダー
４１ カメラ
４２ カメラ固定穴
４３ 固定ネジ
４４ 位置決めピン
４５ カメラ基準位置確認装置
４６ クランプ部
４７ 位置決め部
４８ カメラ保持部
４９ 当接片
５０ シャフト
５１ 押圧部材
５２ 第１操作ノブ
５３ 基準ブロック
５４ 位置決め突部
５６ カメラホルダー
５７ カメラ
５８ 基端部カメラユニット
５９ 先端部カメラユニット
６０ 記憶手段
６１ 合成画像生成手段
６２ ターゲットライン情報
６３ 突片
６４ ターゲットライン
６５ 開口縁
６６ エッジ
６７ ターゲットライン
１３１ 上側パネル吸着部
１３２ 上側昇降スタンド
１３３ 下側パネル支持部
１３４ 下側昇降スタンド
１３５ フロントスパー保持部
１３６ リアスパー保持部
１３７ 搬送部
１３８ 操作盤
２２ａ 平行片
２２ｂ 接続片
２２ｃ 撮影用穴
２９ａ 第１基準面
２９ｂ 第２基準面
２９ｃ 凸部
２９ｄ カメラ挿通穴
３ａ パネル本体
３ｂ ストリンガー
４５ａ 下台
４５ｂ 脚部
４５ｃ 上台
４５ｄ カメラ挿通穴
４５ｅ 固定用ネジ穴
４５ｆ 基準ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の部材を組み付けることによって構造物を製造する構造物製造方法及び構造物製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一対の部材を組み付けることによって構造物を製造する場合、一方の部材と他方の部材とを正確に位置決めする作業が必要となる。この位置決めの方法としては、糸の一端に錘が取り付けられたいわゆる下げ振りを用いる方法が従来用いられてきた。この下げ振りを用いる場合、まず両方の部材の位置を合わせようとする箇所に、位置決め用の穴をそれぞれ形成する。次に、各部材を上下方向に離間させてそれぞれ配置し、上方に位置する部材の穴に下げ振りの糸を挿通させて、錘を鉛直下方に吊り下げた状態とする。そして、この錘を下方に位置する部材の穴の位置に合わせるように保ちながら、一方の部材を他方の部材に向かって下降させる、または他方の部材を一方の部材に向かって上昇させる。そして、一方の部材の穴と他方の部材の穴とを一致させることにより、一対の部材を正確に位置決めすることができる。
【０００３】
この下げ振りを用いた位置決めは、各部材の表面が湾曲面である場合に特に有効な位置決め手段として用いられる。これは、湾曲面に直交して位置決め用の穴をそれぞれ形成すると、一方の部材とその鉛直下方に位置する他方の部材とでは穴の軸線方向が一致せず、一方の部材の穴を通して他方の部材の穴を見ることができない状態だからである。
【０００４】
ところで、構造物の一例としては、航空機の主翼のような航空機構造物が挙げられる。本出願人は、高い精度で一方の部材を他方の部材に向かって上昇または下降させることが可能な航空機構造物製造装置を従来提唱している（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０１９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の構造物製造方法によれば、両部材が正確に位置決めされず、位置決め作業のやり直しが発生するという問題があった。より詳細には、下げ振りを用いる場合、一方の部材と他方の部材との間に錘が位置した状態で、いずれかの部材を下降または上昇させる。従って、錘が各部材に干渉するのを防止すべく、両部材が接触する直前に下げ振りを両部材の間から取り除く必要があり、その後は操作者の勘や目測に頼って部材を下降または上昇させることになる。これにより、操作者の技量等によっては両部材の位置決めに誤差が生じる場合があり、この場合、位置決め作業のやり直しが発生する。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、一対の部材を組み付けて構造物を製造する際に、簡略な作業によって一対の部材を高い精度で位置決めすることが可能な構造物製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る構造物製造方法は、穴がそれぞれ形成された部材同士を、相対移動させて前記穴同士を合わせるようにして組み付けて構造物を製造する構造物製造方法であって、一方の部材に形成された前記穴の画像を取得する撮像手段を他方の部材に設置する撮像手段設置工程と、前記撮像手段が取得してモニター画面上に表示する前記穴の画像を、前記モニター画面上に予め設定したマーキングに位置合わせしながら、部材同士を相対移動させることで部材同士の相対位置を位置決めする位置決め工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
このような製造方法によれば、撮像手段によって取得されモニター画面上に表示される穴の画像を、モニター画面上のマーキングに位置合わせしながら、部材同士を相対移動させるという簡略な作業により、部材同士を高い精度で位置決めすることができる。また、このような作業は１人の作業者で行うことが可能であるため、人件費の削減によるコストダウンを図ることができる。
また、このような製造方法によれば、各部材に形成された穴の軸線が、部材を相対移動させる方向に対して傾斜している場合でも、他方の部材に設置した撮像手段で一方の部材の穴の画像を確実に取得することができる。これにより、部材同士の正確な位置決めが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る構造物製造方法は、前記撮像手段が、他方の部材に形成された穴を通して一方の部材に形成された前記穴の画像を取得することを特徴とする。
【００１１】
このような製造方法によれば、位置決め用の穴を用いた簡略な構成により、一方の部材に形成された穴の画像を確実に取得することができる。
【００１２】
また、本発明に係る構造物製造方法は、前記構造物が航空機の翼体であって、前記一方の部材が、前記翼体の外面を形成するパネル部材であり、前記他方の部材が、前記翼体の長手方向に配設される桁部材であることを特徴とする。
【００１３】
このような製造方法によれば、航空機の翼体のような巨大な構造物であっても、１人の作業者による簡略な作業によって、パネル部材と桁部材とを高い精度で位置決めすることができる。
【００１４】
また、本発明に係る構造物製造方法は、前記位置決め工程で前記翼体の基端を位置決めした後に、前記翼体の先端で部材同士の側面の相対位置を位置決めする他の位置決め工程を備えることを特徴とする。
【００１５】
このような製造方法によれば、航空機の翼体のような巨大な構造物であっても、基端側を穴基準で位置合わせした後に、先端側を側面基準で位置合わせすることにより、構造体の全体に渡って、パネル部材と桁部材とを高い精度で位置決めすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る構造物製造装置は、穴がそれぞれ形成された部材同士を、相対移動させて前記穴同士を合わせるようにして組み付けて構造物を製造する構造物製造装置であって、一方の部材に取り付けられ、他方の部材に形成された前記穴の画像を取得する撮像手段と、前記穴の画像に対し、予め設定された前記他方の部材を位置合わせすべきマーキング情報を合成することにより合成画像を生成する合成画像生成手段と、前記合成画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、合成画像生成手段が、撮像手段によって取得される穴の画像に対し、予め設定されたマーキング情報を合成することにより合成画像を生成する。そしてこの合成画像が、表示手段に表示される。これにより、穴の画像をマーキングに位置合わせしながら、部材同士を相対移動させるという簡略な作業により、部材同士を高い精度で位置決めすることができる。また、このような作業は１人の作業者で行うことが可能であるため、人件費の削減によるコストダウンを図ることができる。
また、このような構成によれば、各部材に形成された穴の軸線が、部材を相対移動させる方向に対して傾斜している場合でも、他方の部材に設置した撮像手段で一方の部材の穴の画像を確実に取得することができる。これにより、部材同士の正確な位置決めが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る構造物製造方法によれば、一対の部材を組み付けて構造物を製造する際に、簡略な作業によって一対の部材を高い精度で位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る主翼の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】主翼の基端部を模式的に示した斜視図である。
【図３】主翼の先端部を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る主翼製造装置の構成を示す概略正面図である。
【図５】基端部カメラユニットのリアスパーへの取り付け状態を示す概略断面図である。
【図６】カメラホルダーへのカメラの取り付けを説明する概略斜視図である。
【図７】先端部カメラユニットのリアスパーへの取り付け状態を示す概略断面図である。
【図８】主翼製造装置の機能構成を示すブロック図である。
【図９】モニター画面に表示される合成画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の実施形態に係る構造物製造方法で製造する構造物について説明する。本実施形態では、構造物として航空機の主翼を製造する場合を例に説明する。
【００２１】
図１は、主翼１の概略構成を示す分解斜視図である。主翼１は、その長手方向に沿って両側部を形成する一対のスパー２（桁部材）と、その上面及び下面を形成する一対のパネル３と、その内部に設けられる複数のリブ４と、を備えるものである。
【００２２】
一対のスパー２は、図１に示すように、主翼１の両側部のうち航空機前方側の側部を形成するフロントスパー２１と、航空機後方側の側部を形成するリアスパー２２と、を具備している。ここで、図２は、主翼１の基端部すなわち航空機の胴体側の端部を模式的に示した斜視図である。尚、図２ではリブ４の図示を省略している。フロントスパー２１及びリアスパー２２は、共に断面略Ｕ字形状を有する長手部材であって、所定間隔で互いに略平行する一対の平行片２２ａと、この平行片２２ａの一端部を接続する接続片２２ｂと、を有している。そして、リアスパー２２の基端部には、一対の平行片２２ａを垂直に貫通して撮影用穴２２ｃがそれぞれ形成されている。
このように構成される一対のスパー２は、それぞれの開口部を互いに向かい合わせるようにして、所定間隔でそれぞれ配置される。
【００２３】
一対のパネル３は、図１に示すように、主翼１の上面を形成する上側パネル３１と、下面を構成する下側パネル３２と、具備している。上側パネル３１及び下側パネル３２は、湾曲した断面形状を有するパネル本体３ａと、このパネル本体３ａの一方の面に長手方向に延びるように設けられた複数本のストリンガー３ｂと、をそれぞれ有している。
【００２４】
ここで図２に示すように、上側パネル３１のパネル本体３ａは、平面視で基端側から先端側に向かって徐々に幅が狭くなるような略台形形状を有し、その基端部における前記リアスパー２２の撮影用穴２２ｃに対応する位置には、パネル本体３ａを垂直に貫通してターゲット穴３３が形成されている。また、下側パネル３２のパネル本体３ａも、上側パネル３１のパネル本体３ａと平面視で略同形状を有し、その基端部における前記リアスパー２２の撮影用穴２２ｃに対応する位置には、パネル本体３ａを垂直に貫通してターゲット穴３４が形成されている。
一方、ストリンガー３ｂは、上側パネル３１及び下側パネル３２の曲げ剛性を高めるためのものであって、図１に示すように、断面略Ｈ字形状を有している。
【００２５】
このように構成される上側パネル３１及び下側パネル３２は、ストリンガー３ｂを内側に向けた状態で、一対のスパー２の上方及び下方を覆うようにしてそれぞれ配置される。ここで、図３は、主翼１の先端部すなわち航空機の胴体と逆側の端部を模式的に示した断面図である。主翼１の先端部では、上側パネル３１及び下側パネル３２の幅方向両端は、一対のスパー２より所定距離だけ外側へ突出している。
【００２６】
複数のリブ４は、主翼１を構造的に補強するためのものである。このリブ４は、図１に示すように主翼１の長手方向に所定間隔で設けられ、各リブ４の一端はフロントスパー２１に他端はリアスパー２２にそれぞれ接続されている。これにより、フロントスパー２１とリアスパー２２は一定間隔で保持されている。
【００２７】
次に、本発明の実施形態に係る構造物製造方法で使用する構造物製造装置について説明する。ここで本実施形態では、構造物製造装置として、航空機の主翼１を製造する主翼製造装置を例に説明する。図４は、主翼製造装置１０の構成を示す概略正面図である。主翼製造装置１０は、主翼１を構成するリアスパー２２と上側パネル３１とを互いに位置決めする第１位置決め装置１１と、リアスパー２２と下側パネル３２とを互いに位置決めする第２位置決め装置１２と、主翼１を構成する各種部材を組み立てる組み立て装置１３と、を備えるものである。
【００２８】
第１位置決め装置１１は、主翼１を構成するリアスパー２２の基端部に設置される基端部カメラユニット１４と、リアスパー２２の先端部に設置される先端部カメラユニット１５と、基端部カメラユニット１４及び先端部カメラユニット１５と配線を介してそれぞれ電気的に接続されるモニター画面１６（表示手段）と、を具備している。ここで、図５は、基端部カメラユニット１４のリアスパー２２への取り付け状態を示す概略断面図である。尚、本実施形態では基端部カメラユニット１４及び先端部カメラユニット１５を、リアスパー２２の基端部及び先端部にそれぞれ設置したが、これに代えてフロントスパー２１の基端部及び先端部にそれぞれ設置してもよい。
【００２９】
基端部カメラユニット１４は、図５に示すように、リアスパー２２に固定されるクランプ部１７と、リアスパー２２の内側面に対して位置決めされる位置決め部１８と、カメラを保持するカメラ保持部１９と、を備えるものである。
【００３０】
前記クランプ部１７は、図５に示すように、リアスパー２２に当接する当接片２０と、この当接片２０に螺合されたシャフト２１と、このシャフト２１の一端に設けられた押圧部材２２と、シャフト２１の他端に設けられた第１操作ノブ２３と、当接片２０から突出して側方へ延びる突出片２４と、を有している。
このように構成されるクランプ部１７によれば、第１操作ノブ２３を摘んで回転させると、これに伴ってシャフト２１が当接片２０に対して進退し、押圧部材２２と当接片２０との間隔が変化する。これにより、この押圧部材２２と当接片２０との間にリアスパー２２の所定箇所を挟持することによってカメラユニットをリアスパー２２に取り付けることが可能となっている。
【００３１】
前記位置決め部１８は、図５に示すように、突出片２４に螺合されたボルト２５と、このボルト２５の軸部に固定して設けられた第２操作ノブ２６と、ボルト２５の軸部に螺合されたナット２７と、このナット２７に対しサポートブラケット２８を介して固定された基準ブロック２９と、を有している。
このように構成される位置決め部１８によれば、第２操作ノブ２６を回してボルト２５を回転させると、これに螺合されたナット２７がボルト２５の軸部に沿って移動する。これにより、ナット２７に固定された基準ブロック２９を上下方向に移動させることが可能となっている。
【００３２】
基準ブロック２９は、図５に示すように、リアスパー２２の平行片２２ａに当接される第１基準面２９ａと、リアスパー２２の接続片２２ｂに当接される第２基準面２９ｂと、第１基準面２９ａに突出して設けられた凸部２９ｃと、カメラを挿通させるためのカメラ挿通穴２９ｄと、を有している。ここで、第１基準面２９ａ及び第２基準面２９ｂのなす角度は、リアスパー２２の平行片２２ａ及び接続片２２ｂのなす角度と略等しく形成されている。また、凸部２９ｃの断面形状は、平行片２２ａに形成された撮影用穴２２ｃの断面形状に略合致するよう形成されている。
【００３３】
前記カメラ保持部１９は、位置決め部１８の基準ブロック２９に取り付けられるカメラホルダー４０と、このカメラホルダー４０によって保持されるカメラ４１（撮像手段）と、を有している。
【００３４】
カメラホルダー４０は、図５に示すように、カメラ４１が固定されるカメラ固定穴４２と、基準ブロック２９に固定するための固定ネジ４３と、この固定ネジ４３を挟んで両側に突出して設けられた一対の位置決めピン４４と、を具備している。このように構成されるカメラホルダー４０は、一対の位置決めピン４４が基準ブロック２９に挿入されることで位置決めされた上で、固定ネジ４３が基準ブロック２９に螺合されることにより、基準ブロック２９の内側面に固定される。
【００３５】
カメラ４１は、図５に示すように、断面略円形の細長い形状を有している。このカメラ４１は、カメラホルダー４０のカメラ固定穴４２に挿通固定される。更にカメラ４１は、カメラホルダー４０の裏側へ突出して基準ブロック２９のカメラ挿通穴２９ｄ及び凸部２９ｃを挿通されて、リアスパー２２の平行片２２ａに形成された撮影用穴２２ｃの内部に突出することにより、鉛直上方を向いた状態となっている。
【００３６】
ここで、図６は、カメラホルダー４０へのカメラ４１の取り付けを説明する概略斜視図である。カメラホルダー４０にカメラ４１を取り付ける際には、カメラ４１をカメラ固定穴４２の周方向に位置決めした上で、カメラ４１を固定する必要がある。そこで、本実施形態では、図６に示すカメラ基準位置確認装置４５を用いている。このカメラ基準位置確認装置４５は、下台４５ａと、下台４５ａから上方へ延びる脚部４５ｂと、脚部４５ｂの上端に下台４５ａと略平行して設けられた上台４５ｃと、を有している。ここで、上台４５ｃには、カメラ４１を挿通可能なカメラ挿通穴４５ｄが貫通形成されるとともに、固定ネジ４３を固定するための固定用ネジ穴４５ｅが設けられている。そして、この固定用ネジ穴４５ｅを挟んだ両側には、一対の位置決めピン４４を挿入するための一対のピン穴４５ｇがそれぞれ形成されている。また、下台４５ａには、十字形状の基準ライン４５ｆが表示されており、この基準ライン４５ｆの交点は、カメラ挿通穴４５ｄの中心線から水平方向に所定距離だけ離間している。このような構成によれば、カメラ４１が固定されず回転可能な状態で装着されたカメラホルダー４０を、カメラ４１をカメラ挿通穴４５ｄに挿通させるとともに固定ネジ４３を固定用ネジ穴４５ｅに螺合させることにより、上台４５ｃに固定する。そうすると、カメラ４１が基準ライン４５ｆの画像を取得し、この画像が不図示のモニター画面に表示される。ここで、このモニター画面上には、基準ライン４５ｆの表示されるべき位置を示すターゲットラインが予め表示されている。従って、カメラ固定穴４２及びカメラ挿通穴４５ｄの内部でカメラ４１を適宜回転させて、基準ライン４５ｆの画像をターゲットラインに合わせた後、カメラ４１の位置を固定すれば、カメラ４１を適切な状態でカメラホルダー４０に取り付けることができる。
【００３７】
一方、図７は、先端部カメラユニット１５のリアスパー２２への取り付け状態を示す概略断面図である。先端部カメラユニット１５は、リアスパー２２に固定されるクランプ部４６と、リアスパー２２の外側面に対して位置決めされる位置決め部４７と、カメラ５７を保持するカメラ保持部４８と、を備えるものである。
【００３８】
前記クランプ部４６は、図７に示すように、リアスパー２２を構成する接続片２２ｂの外側面に当接する当接片４９と、この当接片４９に螺合されたシャフト５０と、シャフト５０の一端に設けられた押圧部材５１と、シャフト５０の他端に設けられた第１操作ノブ５２と、を有している。このように構成されるクランプ部４６によれば、第１操作ノブ５２を摘んで回転させると、これに伴ってシャフト５０が当接片４９に対して進退し、押圧部材５１と当接片４９との間隔が変化する。これにより、この押圧部材５１と当接片４９との間にリアスパー２２の所定箇所を挟持することによって先端部カメラユニット１５をリアスパー２２に取り付けることが可能となっている。
【００３９】
前記位置決め部４７は、図７に示すように、リアスパー２２の接続片２２ｂに沿って進退可能に設けられたＬ字型の基準ブロック５３と、この基準ブロック５３から内側へ突出して設けられた位置決め突部５４と、を有している。
【００４０】
前記カメラ保持部４８は、位置決め部４７の基準ブロック５３に取り付けられるカメラホルダー５６と、このカメラホルダー５６に挿通固定されて鉛直上方を向いたカメラ５７（撮像手段）と、を有している。尚、カメラホルダー５６へのカメラ５７の取り付け時には、前述のカメラ基準位置確認装置４５を用いる。
【００４１】
図４に示す第２位置決め装置１２は、リアスパー２２の基端部に設置される基端部カメラユニット５８と、リアスパー２２の先端部に設置される先端部カメラユニット５９と、基端部カメラユニット５８及び先端部カメラユニット５９と配線を介してそれぞれ電気的に接続されるモニター画面１６（表示手段）と、を具備している。尚、これら各部の構成は第１位置決め装置１１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４２】
図４に示す組み立て装置１３は、上側パネル吸着部１３１と、上側昇降スタンド１３２と、下側パネル支持部１３３と、下側昇降スタンド１３４と、フロントスパー保持部１３５と、リアスパー保持部１３６と、搬送部１３７と、操作盤１３８と、を備えるものである。
【００４３】
上側パネル吸着部１３１は、主翼１を構成する上側パネル３１を吸着して保持するものである。また、上側昇降スタンド１３２は、上側パネル吸着部１３１に保持された上側パネル３１の動作を制御するものであって、より詳細には水平面内における相直交する２軸方向、鉛直方向、及び鉛直軸回りへの回転方向に、上側パネル３１を任意に移動させることができる。
【００４４】
下側パネル支持部１３３は、主翼１を構成する下側パネル３２を下方から支持するものである。また、下側昇降スタンド１３４は、下側パネル支持部１３３に支持された下側パネル３２の動作を制御するものであって、上側昇降スタンド１３２と同様に４軸方向に上側パネル３１を移動させることができる。
【００４５】
フロントスパー保持部１３５及びリアスパー保持部１３６は、主翼１を構成するフロントスパー２１及びリアスパー２２を、その開口部を相対向させるようにして側方から保持するものである。これらフロントスパー保持部１３５及びリアスパー保持部１３６は、水平方向に進退可能に設けられている。
【００４６】
搬送部１３７は、図４の紙面に略直交する方向へ走行可能に設けられ、下側パネル３２を支持した状態の下側パネル支持部１３３を搬入しまたは搬出するものである。
【００４７】
操作盤１３８は、組み立て装置１３の各部の動作を操作するためのものである。この操作盤１３８の上には、第１位置決め装置１１及び第２位置決め装置１２を構成するモニター画面１６が設置されている。これにより作業者は、モニター画面１６を見ながら、操作盤１３８を操作して組み立て装置１３の各部を適宜動作させることができる。
【００４８】
次に、主翼製造装置１０の機能構成について説明する。図８は、主翼製造装置１０の機能構成を示すブロック図である。主翼製造装置１０は、カメラ４１及び５７（撮像手段）と、記憶手段６０と、合成画像生成手段６１と、モニター画面１６（表示手段）と、を備えるものである。
【００４９】
カメラ４１は、上側パネル３１及び下側パネル３２にそれぞれ形成されたターゲット穴３３，３４の画像を取得するものである。また、記憶手段６０は、上側パネル３１及び下側パネル３２を位置合わせすべきターゲットライン情報６２（マーキング情報）を予め記憶するものである。また、合成画像生成手段６１は、カメラ４１から入力された画像と記憶手段６０から入力されたターゲットライン情報６２とを合成することにより合成画像を生成するものである。また、モニター画面１６は、合成画像生成手段６１が生成した合成画像を表示するものである。尚、本実施形態では、本発明に係るマーキング情報として線を表示する情報を用いたが、これに限られず点を表示する情報やその他の図形を表示する情報であってもよい。
【００５０】
次に、本発明の実施形態に係る構造物製造方法の工程、及びその作用効果について説明する。
【００５１】
まず作業者は、リアスパー２２にカメラ４１を設置する撮像手段設置工程を行う。すなわち作業者は、第１位置決め装置１１を構成する基端部カメラユニット１４をリアスパー２２の基端部に、先端部カメラユニット１５をリアスパー２２の先端部にそれぞれ設置する。より詳細に説明すると、図５に示すように、リアスパー２２の内側面に突出して設けられた突片６３を、基端部カメラユニット１４のクランプ部１７で挟持することにより、基端部カメラユニット１４をリアスパー２２に仮固定する。そして、位置決め部１８の第２操作ノブ２６を操作して、基準ブロック２９を上方へ移動させることにより、その第１基準面２９ａを平行片２２ａに、第２基準面２９ｂを接続片２２ｂに対してそれぞれ当接させる。この時、第１基準面２９ａに突出した凸部２９ｃを、平行片２２ａに形成された撮影用穴２２ｃに嵌合させる。このように、基端部カメラユニット１４をリアスパー２２に対して正確に位置決めすることにより、カメラ保持部１９に保持されたカメラ４１は鉛直上方を向いた状態となる。尚、図に詳細は示さないが、第２基準面２９ｂについては、所定厚みを有する板状のシムが所定の枚数だけ重ねた状態で取り付けることにより、接続片２２ｂに当接するように予め調節している。
【００５２】
また作業者は、図７に示すように、リアスパー２２の接続片２２ｂを、先端部カメラユニット１５のクランプ部４６で挟持し、先端部カメラユニット１５をリアスパー２２に対して正確に位置決めすることにより、カメラ保持部４８に保持されたカメラ５７は鉛直上方を向いた状態となる。
【００５３】
尚、第２位置決め装置１２を構成する基端部カメラユニット５８及び先端部カメラユニット５９も、第１位置決め装置１１と同様に、リアスパー２２の基端部及び先端部にそれぞれ設置する。
【００５４】
次に作業者は、リアスパー２２及びフロントスパー２１を設置するスパー設置工程を行う。すなわち作業者は、図４に示すように、フロントスパー保持部１３５によってフロントスパー２１を保持するとともに、リアスパー保持部１３６によってリアスパー２２を保持する。そして、フロントスパー保持部１３５をリアスパー保持部１３６から遠ざかる方向へ若干後退させた状態で、リアスパー２２にリブ４の一端を固定し、フロントスパー保持部１３５を前進させてリブ４の他端をフロントスパー２１に固定する。これにより、リブ４を介してフロントスパー２１とリアスパー２２とが一体化される。尚、リアスパー２２をリアスパー保持部１３６で保持した状態では、リアスパー２２に形成された図５に示す撮影用穴２２ｃは、その軸線が鉛直方向に対して傾斜した状態となっている。
【００５５】
次に作業者は、リアスパー２２及びフロントスパー２１に対して上側パネル３１及び下側パネル３２をそれぞれ位置決めする位置決め工程を行う。すなわち作業者は、図４に示すように、上側パネル吸着部１３１で上側パネル３１を保持した状態で、操作盤１３８を操作して上側昇降スタンド１３２を駆動することにより、上側パネル３１を略鉛直下方に下降させる。尚、上側パネル３１を上側パネル１３１で吸着した状態では、上側パネル３１に形成された図５に示すターゲット穴３４は、その軸線が鉛直方向に対して傾斜した状態となっている。
【００５６】
この時、操作盤１３８の上に設置されたモニター画面１６には、前記合成画像生成手段６１が生成した合成画像が表示される。ここで、図９（ａ）は、モニター画面１６に表示される合成画像を示す図である。モニター画面１６には、第１位置決め装置１１を構成する基端部カメラユニット１４のカメラ４１が取得した画像、すなわち上側パネル３１に形成されたターゲット穴３４の画像が表示されるとともに、記憶手段６０が予め記憶した縦方向２本×横方向２本の合計４本のターゲットライン６４が表示される。尚、図９（ａ）には、カメラ４１が取得したそれ以外の画像、すなわちリアスパー２２に形成された撮影用穴２２ｃの開口縁６５も表示されている。
【００５７】
作業者は、図９（ａ）に示すように、ターゲット穴３４の略円形の画像が、４本のターゲットライン６４に内接する状態を保持するようにして、上側パネル３１を鉛直下方に徐々に下降させる。尚、ターゲット穴３４の画像は、上側パネル３１がリアスパー２２に近付くに連れて徐々に大きくなる。従って、これに対応してモニター画面１６はモード切り替えが可能となっており、縦方向２本のターゲットライン６４の間隔、及び横方向２本のターゲットライン６４の間隔が、モード切り替えごとにそれぞれ広がるようになっている。
【００５８】
そして作業者は、ターゲット穴３４の画像と撮影用穴２２ｃの画像とが一致する位置を支点として、上側パネル３１を水平面内で回転させることにより、上側パネル３１の先端部をリアスパー２２の先端部に対して位置決めする。この時、作業者は、モニター画面１６の表示を切り替えて、第１位置決め装置１１を構成する先端部カメラユニット１５のカメラ５７が取得した画像を表示させる。ここで、図９（ｂ）は、モニター画面１６に表示される合成画像を示す図である。モニター画面１６には、先端部カメラユニット１５のカメラ５７が取得した画像、すなわち上側パネル３１のエッジ６６が表示されるとともに、記憶手段６０が予め記憶した横方向１本のターゲットライン６７が表示される。
【００５９】
このように、軸線が鉛直方向に対して傾斜した上側パネル３１を、同じく軸線が鉛直方向に対して傾斜した撮影用穴２２ｃを有するリアスパー２２に対して鉛直方向に組み付ける場合でも、カメラ４１が撮影用穴２２ｃを通して鉛直上方を向いた状態で保持されるため、上側パネル３１とリアスパー２２とが当接するまで、上側パネル３１のターゲット穴３４の画像を確実に取得することができる。これにより、上側パネル３１とリアスパー２２との正確な位置決めが可能となる。
【００６０】
そして、作業者は、図９（ｂ）に示すように、上側パネル３１のエッジ６６の画像がターゲットライン６７に一致すると、上側パネル３１の水平面内での回転を停止させる。これにより、上側パネル３１の先端部とリアスパー２２の先端部とが互いに位置決めされる。その後、作業者は、上側パネル３１とリアスパー２２とが当接すると、上側パネル３１の下降を停止させる。これにより、ターゲット穴３４と撮影用穴２２ｃとが位置合わせされることにより、上側パネル３１の基端部とリアスパー２２の基端部とが互いに位置決めされる。その後、作業者は、ボルト等の締結具（不図示）を用いることにより、上側パネル３１の先端部とリアスパー２２の先端部とを固定する。
【００６１】
次に作業者は、図４に示すように、下側パネル支持部１３３で下側パネル３２を支持した状態で、操作盤１３８を操作して下側昇降スタンド１３４を駆動することにより、下側パネル３２を鉛直上方に上昇させる。尚、下側パネル３２を下側パネル支持部１３３で下方から支持した状態では、下側パネル３２に形成されたターゲット穴３４は、その軸線が鉛直方向に対して傾斜した状態となっている。
【００６２】
この時、モニター画面１６に合成画像生成手段６１が生成した合成画像が表示される点、作業者はこの合成画像を見ながら下側パネル３２を鉛直上方に上昇させる点、下側パネル３２のターゲット穴３４とリアスパー２２とが一致すると下側パネル３２の上昇を停止させる点、については上側パネル３１の手順と同様である。
【００６３】
更にその後、リアスパー２２に固定した位置を支点として下側パネル３２を水平面内で回転させる点、モニター画面１６に表示される下側パネル３２のエッジ６６がターゲットライン６７に一致すると下側パネル３２の回転を停止させる点、締結具を用いて下側パネル３２の基端部とリアスパー２２の基端部とを固定する点、締結具を用いて下側パネル３２の先端部とリアスパー２２の先端部とを固定する点、についても下側パネル３２の手順と同様である。
【００６４】
尚、本実施形態では上側パネル３１及び下側パネル３２をリアスパー２２に対して位置決めするために、上側パネル３１を下降させまたは下側パネル３２を上昇させたが、これとは逆に、リアスパー２２を上側パネル３１に向かって上昇させ、または下側パネル３２に向かって下降させてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、作業者がモニター画面１６を見ながら、操作盤１３８を操作して上側パネル３１を下降させまたは下側パネル３２を上昇させたが、これに限られず、不図示の制御部による制御の下、上側パネル３１の下降や下側パネル３２の上昇を自動化してもよい。すなわち、モニター画面１６におけるターゲット穴３４とターゲットライン６４との位置関係、またはエッジ６６とターゲットライン６７との位置関係を検知し、その検知結果に基づいて制御部が上側パネル吸着部１３１や下側パネル支持部１３３等の動作を制御するようにしてもよい。
【００６６】
尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 主翼
２ スパー
３ パネル
４ リブ
１０ 主翼製造装置
１１ 第１位置決め装置
１２ 第２位置決め装置
１３ 組み立て装置
１４ 基端部カメラユニット
１５ 先端部カメラユニット
１６ モニター画面
１７ クランプ部
１８ 位置決め部
１９ カメラ保持部
２０ 当接片
２１ フロントスパー
２１ シャフト
２２ リアスパー
２２ 押圧部材
２３ 第１操作ノブ
２４ 突出片
２５ ボルト
２６ 第２操作ノブ
２７ ナット
２８ サポートブラケット
２９ 基準ブロック
３１ 上側パネル
３２ 下側パネル
３３ ターゲット穴
３４ ターゲット穴
４０ カメラホルダー
４１ カメラ
４２ カメラ固定穴
４３ 固定ネジ
４４ 位置決めピン
４５ カメラ基準位置確認装置
４６ クランプ部
４７ 位置決め部
４８ カメラ保持部
４９ 当接片
５０ シャフト
５１ 押圧部材
５２ 第１操作ノブ
５３ 基準ブロック
５４ 位置決め突部
５６ カメラホルダー
５７ カメラ
５８ 基端部カメラユニット
５９ 先端部カメラユニット
６０ 記憶手段
６１ 合成画像生成手段
６２ ターゲットライン情報
６３ 突片
６４ ターゲットライン
６５ 開口縁
６６ エッジ
６７ ターゲットライン
１３１ 上側パネル吸着部
１３２ 上側昇降スタンド
１３３ 下側パネル支持部
１３４ 下側昇降スタンド
１３５ フロントスパー保持部
１３６ リアスパー保持部
１３７ 搬送部
１３８ 操作盤
２２ａ 平行片
２２ｂ 接続片
２２ｃ 撮影用穴
２９ａ 第１基準面
２９ｂ 第２基準面
２９ｃ 凸部
２９ｄ カメラ挿通穴
３ａ パネル本体
３ｂ ストリンガー
４５ａ 下台
４５ｂ 脚部
４５ｃ 上台
４５ｄ カメラ挿通穴
４５ｅ 固定用ネジ穴
４５ｆ 基準ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴がそれぞれ形成された部材同士を、相対移動させて前記穴同士を合わせるようにして組み付けて構造物を製造する構造物製造方法であって、
一方の部材に形成された前記穴の画像を取得する撮像手段を他方の部材に設置する撮像手段設置工程と、
前記撮像手段が取得してモニター画面上に表示する前記穴の画像を、前記モニター画面上に予め設定したマーキングに位置合わせしながら、部材同士を相対移動させることで部材同士の相対位置を位置決めする位置決め工程と、
を含むことを特徴とする構造物製造方法。
【請求項２】
前記撮像手段が、他方の部材に形成された穴を通して一方の部材に形成された前記穴の画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の構造物製造方法。
【請求項３】
前記構造物が航空機の翼体であって、
前記一方の部材が、前記翼体の外面を形成するパネル部材であり、前記他方の部材が、前記翼体の長手方向に配設される桁部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物製造方法。
【請求項４】
前記位置決め工程で前記翼体の基端を位置決めした後に、前記翼体の先端で部材同士の側面の相対位置を位置決めする他の位置決め工程を備えることを特徴とする請求項３に記載の構造物製造方法。
【請求項５】
穴がそれぞれ形成された部材同士を、相対移動させて前記穴同士を合わせるようにして組み付けて構造物を製造する構造物製造装置であって、
一方の部材に取り付けられ、他方の部材に形成された前記穴の画像を取得する撮像手段と、
前記穴の画像に対し、予め設定された前記他方の部材を位置合わせすべきマーキング情報を合成することにより合成画像を生成する合成画像生成手段と、
前記合成画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする構造物製造装置。
【請求項１】
穴がそれぞれ形成された部材同士を、相対移動させて前記穴同士を合わせるようにして組み付けて構造物を製造する構造物製造方法であって、
一方の部材に形成された前記穴の画像を取得する撮像手段を他方の部材に設置する撮像手段設置工程と、
前記撮像手段が取得してモニター画面上に表示する前記穴の画像を、前記モニター画面上に予め設定したマーキングに位置合わせしながら、部材同士を相対移動させることで部材同士の相対位置を位置決めする位置決め工程と、
を含むことを特徴とする構造物製造方法。
【請求項２】
前記撮像手段が、他方の部材に形成された穴を通して一方の部材に形成された前記穴の画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の構造物製造方法。
【請求項３】
前記構造物が航空機の翼体であって、
前記一方の部材が、前記翼体の外面を形成するパネル部材であり、前記他方の部材が、前記翼体の長手方向に配設される桁部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物製造方法。
【請求項４】
前記位置決め工程で前記翼体の基端を位置決めした後に、前記翼体の先端で部材同士の側面の相対位置を位置決めする他の位置決め工程を備えることを特徴とする請求項３に記載の構造物製造方法。
【請求項５】
穴がそれぞれ形成された部材同士を、相対移動させて前記穴同士を合わせるようにして組み付けて構造物を製造する構造物製造装置であって、
一方の部材に取り付けられ、他方の部材に形成された前記穴の画像を取得する撮像手段と、
前記穴の画像に対し、予め設定された前記他方の部材を位置合わせすべきマーキング情報を合成することにより合成画像を生成する合成画像生成手段と、
前記合成画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする構造物製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３１２３９（Ｐ２０１２−１３１２３９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２３６９（Ｐ２０１０−２８２３６９）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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