穴開け埋め込み組立における工程内品質管理の方法及びシステム
【課題】工程内品質管理に要する時間を短縮する組み立て方法を提供する。
【解決手段】重ね板の組立品において、ワンサイドファスナ３００が取り付けられる位置を特定するステップと、その位置で重ね板の組立品を貫通する穴５２４を開けるステップと、穴に指定された深さの皿穴を開けるステップと、穴及び穴の近傍における重ね板の１つ又は複数に関連するパラメータを少なくとも決定するために、較正されたプローブを操作するステップと、穴にワンサイドファスナを挿入するステップと、ワンサイドファスナの取り付けを完了するために回転トルクをワンサイドファスナに付与するステップと、ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされる角度変位の測定結果をファスナが正しく取り付けられていることを指標する角度変位の範囲と比較するステップとを含む。
【解決手段】重ね板の組立品において、ワンサイドファスナ３００が取り付けられる位置を特定するステップと、その位置で重ね板の組立品を貫通する穴５２４を開けるステップと、穴に指定された深さの皿穴を開けるステップと、穴及び穴の近傍における重ね板の１つ又は複数に関連するパラメータを少なくとも決定するために、較正されたプローブを操作するステップと、穴にワンサイドファスナを挿入するステップと、ワンサイドファスナの取り付けを完了するために回転トルクをワンサイドファスナに付与するステップと、ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされる角度変位の測定結果をファスナが正しく取り付けられていることを指標する角度変位の範囲と比較するステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般に、２つ以上の機械的なコンポーネント間で行われる連結に関しており、より詳細には、穴開け埋め込み組立における工程内品質管理の方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最も関連性のある例では、航空宇宙構造物の組立は、一般的に、ファスナの取り付けを完了して品質保証の承認を得るために、複数の「接触」工程を必要とする。これらの複数の工程は、相当のフロー時間を必要とするため、労働コストが高くなってしまう。また、組立工程を段階的に行う場合、工程ラインでは１箇所に１工程だけが通常組み入れられることになるため、一般的に、工程における作業量が相当に多くなってしまう。さらに、下記の工程について検討すれば分かるように、労働力となっている組立作業員が、繰り返しの動きにより負傷する可能性がある。
【０００３】
例えば、典型的な航空宇宙組立品の製作を示すと、その製作には、穴の位置を決め穴を開ける第１工程、開けられた穴に対して皿穴を開ける第２工程、穴及び皿穴を検査する第３工程、ファスナを取り付ける第４工程、及び、その取り付けを検査及び承認する第５工程が含まれる。典型的な機体では、このようなファスナの取り付けが何千何万も行われる。上記に加えて、穴を開けるステップ及び皿穴を開けるステップが完了した後に、組立品は、穴を開けるのに伴うバリを取り除くために分解されることがある。したがって、組立品は、ファスナを取り付けるために再度組み立てられなければならない。つまり、通常の組立品は、仮組立、穴開け、分解、再組立、及び複数回の検査の工程が途中必要になるのである。
【０００４】
穴のバリ取りのために構造物を分解することに労力が払われており、例えば、バリの影響を受けにくい締まりばめのファスナを使用することは、構造物を完全なものとする上で効果がある。しかしながら、航空宇宙構造物の製作において一般的なブラインドサイドファスナ及びワンサイドファスナを含むファスナの取り付けでは、品質保証担当者による手作業による検査及び検証が依然として行われている。検査のためのこのような組立品への必要なアクセスによって、製作工程で時間が取られることになる。
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、構造物を組み立てる方法が提供されている。この方法は、重ね板の組立品において、ワンサイドファスナが取り付けられる位置を特定するステップと、その位置で重ね板の組立品を貫通する穴を開けるステップと、穴に指定された深さの皿穴を開けるステップと、穴及び穴の近傍における重ね板の１つ又は複数に関連するパラメータを少なくとも決定するために、較正されたプローブを操作するステップと、穴にワンサイドファスナを挿入するステップと、ワンサイドファスナの取り付けを完了するために回転トルクをワンサイドファスナに付与するステップと、ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされる角度変位の測定結果をファスナが正しく取り付けられていることを指標する角度変位の範囲と比較するステップとを含む。
【０００６】
別の態様では、ワンサイドファスナが正しく取り付けられていることを確認する方法が提供されている。この方法は、ワンサイドファスナのボルトを、ボルトを回転させるのに必要なトルクによってボルトの駆動頭部がボルトから分離するまで回転させるステップと、ボルトの回転が開始する位置から駆動頭部がボルトから分離する位置までのボルトの回転を測定するステップと、ファスナが正しく取り付けられていることを確認するために、測定された回転を予測される回転と比較するステップとを含む。
【０００７】
さらに別の態様では、加工装置と、その加工装置に通信可能に接続された回転角度センサとを有するファスナ挿入システムが提供されている。システムは、ワンサイドファスナのボルトを、ボルトを回転させるのに必要なトルクによってボルトの駆動頭部がボルトから分離するまで回転させるように操作可能となっている。加工装置は、システムによるボルトの回転の測定結果を受信し、駆動頭部がボルトから分離したときの回転角度を特定し、駆動頭部がボルトから分離したときの回転角度をファスナに関連する既知の値と比較するようにプログラムされている。
【０００８】
検討された特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態で個別に実現することができ、あるいは、さらに別の実施形態では組み合わせられてもよく、それら実施形態のさらなる詳細は、以下の記載及び図面を参照することで理解できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】航空機の生産及び修理の方法論の流れ図である。
【図２】航空機のブロック図である。
【図３】組立品の穴に挿通されるワンサイドファスナの図である。
【図４】図３のボルトの図であり、駆動頭部は、球状部が組立品の底面においてナット部に形成され、駆動頭部がボルトの残余部から離脱するまで回転されている。
【図５】組立品の前板と後板とが互いに位置合わせされた状態において、穴開け位置に位置する数値制御穴開け埋め込みシステムを示す概略図である。
【図６】組立品を貫通する穴を開ける図５の数値制御穴開け埋め込みシステムを示す概略図である。
【図７】較正されたプローブを用いて、組立品における穴の直径、重ね板の厚さ、皿穴深さなどをチェックする図５の数値制御穴開け埋め込みシステムを示す概略図である。
【図８】ファスナを穴内に挿入するのに利用される穴開け埋め込みシステムのファスナ供給ヘッドを示す図である。
【図９】穴開け埋め込みシステムが、回転防止フランジが組立品の前面に接触するまで穴内にファスナを挿入するのを示す図である。
【図１０】穴開け埋め込みシステムが、ボルトを回転させるとともにボルトの駆動頭部を破断させることにより、組立品の裏側において球状部を形成するようにファスナを操作するのを示す図である。
【図１１】記載の実施形態を利用して構造物を組み立てる方法を示す流れ図である。
【図１２】ファスナの取り付けにおけるトルク−角度をプロットした図である。
【図１３】トルクセンサ及び回転角度センサを含むデータ処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
記載の実施形態は、ワンサイドファスナを用いた片側からの穴開け埋め込み工程を対象としている。本明細書でさらに記載されるように、穴が重ね板の組立品を貫通するように開けられ、皿穴が開けられ、皿穴、穴直径、及び重ね板の組立品の厚さから測定結果が得られる。正確なグリップ長さのファスナが、厚さの測定結果に基づいて選択され、１回のステップで完全に取り付けられる。ファスナの駆動頭部は、最終的な取り付けに向けて回転されるとき、最後には、トルクの付与によってボルトから取り除かれる。このトルクは、監視され、試験及び／又は事前のファスナの取り付けで採られたトルクデータと相関され、ファスナの取り付けが正しく行われたかどうかが判定される。したがって、ファスナに関連する取り付け後の検査が必要ないのである。
【００１１】
実施形態では、駆動頭部がボルトの残余部から破断するまでに駆動頭部に与えられた回転量が測定される。適切なファスナの取り付けにおいては、範囲内に収まる特定の回転量が予測される。測定される回転は、例えば角度によって測定され、ファスナの取り付けが正しく行われたかどうかを判定するために、例えば試験及び／又は事前のファスナの取り付けで採られた予測の回転範囲と比較される。
【００１２】
より具体的には、図面を参照することで、本発明の開示の実施形態が、図１に示される航空機の製造及び保守の方法１００、並びに、図２に示される航空機２００と照らして記載され得る。生産前においては、航空機の製造及び保守の方法１００には、航空機２００の仕様及び設計１０２、並びに、資材調達１０４が含まれる。
【００１３】
生産中においては、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６、並びに、航空機２００のシステムインテグレーション１０８が行われる。その後、航空機２００は、運航１１２させるために、認可及び納品１１０が行われることになる。客先において運航されている間、航空機２００には、定期的な整備及び保守１１４（変更、再構成、改修などもまた含まれる）が予定される。
【００１４】
航空機の製造及び保守の方法１００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実施又は実行されてもよい。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、いくつかの航空機製造者及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、例えば、限定はされないが、いくつかのベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、また、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。
【００１５】
図２に示すように、航空機の製造及び保守の方法１００によって生産された航空機２００は、複数のシステム２０４及び内装２０６を備えた機体２０２を有し得る。システム２０４の例は、１つ又は複数の推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２、及び環境システム２１４を有している。この例には、いくつかの他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例が示されているが、本発明の開示の本質は、自動車産業などの他の産業にも適用可能である。
【００１６】
本明細書で実施された装置及び方法は、航空機の製造及び保守の方法１００のうちの１つ又は複数の段階において採用することができる。例えば、限定されることはないが、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６に相当するコンポーネント及びサブアセンブリは、航空機２００の運航中において生産されたコンポーネント及びサブアセンブリと同様の方法で組み立てられ、あるいは製造されてもよい。
【００１７】
また、装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせの１つ又は複数は、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６及びシステムインテグレーション１０８の最中に、例えば、限定されることはないが、実質的に組立を早めたり、航空機２００のコストを下げたりすることで利用されてもよい。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせの１つ又は複数は、例えば、限定されることはないが、整備及び保守１１４は、部品が互いに接続されているかどうか、及び／又は、互いに一体となっているかどうかを判定するために、システムインテグレーション１０８及び／又は整備及び保守１１４の最中に用いられてもよいといった、航空機２００が運航中において利用されてもよい。
【００１８】
異なる利点を有する実施形態の記載は、解説及び説明の目的で提供されており、開示された態様の実施形態に包括され、あるいは、限定されるようには意図されていない。多くの変更及び変形が通常の当業者には明らかとなろう。さらに、異なる利点を有する実施形態は、他の利点を有する実施形態と比較して、異なる利点を提供することができる。選択された１つ又は複数の実施形態は、実施形態の本質及び実際の適用を最もよく説明するために、並びに、通常の当業者以外の者が、検討される特定の使用に適合する、様々な変更が施された様々な実施形態の開示を理解できるように選択されて記載されている。
【００１９】
図３は、前板３１２及び後板３１４から構成され、切断された状態で示された組立品３１０に挿入されたワンサイドファスナ３００の図である。後板３１４は裏側３１６を有し、前板３１２は表側３１８を有している。ファスナ３００は、ナット部３２０及び心部ボルト３２２を有している。心部ボルト３２２は、ナット部３２０及び破壊可能な駆動頭部３２４を貫通して延びる下方部（図３では示されていない）を有している。ナット部３２０の一部は、回転防止凹みパターン３３２が形成された回転防止フランジ３３０とされている。ナット部３２０はまた、心部ボルト３２２のねじ部（図３では示されていない）と係合するねじロック部３３４を有している。ファスナ３００は、既製品の構成で示されている。組立品３１０を貫通する穴を開ける工程が完了すると、ファスナ３００は、図に示すように、回転防止フランジ３３０が前板３１２の前側３１８に隣接するまで穴に挿入される。
【００２０】
ファスナ３００は、エンドエフェクタモジュールを用いて組立品３１０に挿入される。エンドエフェクタモジュールの駆動部は、駆動頭部３２４と係合して心部ボルト３２２の回転を開始させたときである取り付けの最終状態において、回転防止凹みパターン３３２と係合してナット部３２０の回転を防ぐ１つ又は複数の突出具を備えている。
【００２１】
ここで図４を参照すると、心部ボルト３２２が回転されると、ねじロック部３３４は、心部ボルト３２２のねじ部３４０を上方へと移動させ、球状部３５０がナット部３２０の最も弱い部分に形成される。なお、球状部３５０は、後板３１４の裏側３１６に隣接して実質的に形成される。理解されるように、この形成において、球状部３５０は、前板３１２及び後板３１４を一体に保持するように、心部ボルト３２２及び回転防止フランジとともに、従来のナットと同じ方法で実質的に機能する。
【００２２】
球状部３５０が適切に形成されると、駆動頭部３２４が、組立品３１０の前面３１８と実質的に面一となるように構成された心部ボルト３２２の残余部３６０から分離する特定のトルク範囲に達するまでに、心部ボルトの回転は徐々に困難になっていく。
【００２３】
ここで図５〜１１を参照すると、組立品３１０を組み立てる工程がさらに記載されている。上記のように、ファスナ３００（図５には示されていない）は、前板３１２と後板３１４を着設するために利用される。数値制御埋め込みシステム５１０が利用され、数値制御埋め込みシステム５１０は、例えば、少なくとも一部がエンドエフェクタ５２０に配置された視覚システムを用いて穴開け位置を突き止め、組立品３１０に形成される基準穴などの基準点を特定する。実施形態では、穴開け埋め込みシステムは、前板３１２及び後板３１４を押し合わせるように作動し、基準点に対して参照される穴開け位置に移動するようにプログラムされている。
【００２４】
図６に示すように、穴開け埋め込みシステム５１０は、ドリルビット５２２を内蔵するエンドエフェクタモジュール５２０を前板３１２及び後板３１４に向かって延ばし、それらの板を貫通する穴５２４の穴開けを開始する。どのタイプのファスナが利用されるかに依存するが、穴開け埋め込みシステム５１０は、ファスナ３００の取り付けが完了した際に、ファスナ３００及び前板３１８が面一となるように、（図に示すような）皿穴を設けるように作動されてもよい。
【００２５】
図７は、穴開け埋め込みシステム５１０のドリルビット５２２が、穴５２４から除かれ、較正されたプローブ５５２に交換されている状態を示す。較正されたプローブ５５２及び穴開け埋め込みシステム５１０は、自動化されており、穴の直径、重ね板の厚さ、皿穴深さ、前板３１２及び後板３１４の間の隙間などをチェックするように操作される。
【００２６】
穴開け埋め込みシステム５１０は、組立品３１０及び組立品３１０を貫通して延びる穴５２４が仕様に合っていることを確認すると、ファスナ供給ヘッド５６０を利用して、図８に示すように、ファスナ３００を穴５２４に挿入する。一実施形態において、穴開け埋め込みシステム５１０は、ファスナ３００が利用される組立品３１０に対して正確なグリップ長さとなるように、上記の厚さの測定結果に基づいて、ファスナ３００を選択する。ある実施形態では、穴開け埋め込みシステム５１０は、ファスナ３００の長さを確認し、及び／又は、ファスナ３００が適切な大きさ及び長さのねじ部を備えていることを確認する。
【００２７】
図９は、穴開け埋め込みシステム５１０がファスナ３００を穴５２４に挿入する状態を示している。ファスナ３００は、回転防止フランジ３３０が組立品３１０の前面３１８に接触し、ナット部３２０が遠位側から延び出すまで挿入される。ファスナ供給ヘッド５６０はまた、駆動部として機能し、上記及び図１０に示されるように、駆動部が駆動頭部３２４と係合して心部ボルト３２２の回転が開始してから球状部３５０が形成されて駆動頭部３２４が破断するまでの取り付けの最終状態において、回転防止フランジ３３０と係合してナット部３２０の回転を防ぐ。
【００２８】
図１１は、組立品３１０などの構造物を組み立てる上記の方法を示す流れ図６００である。この方法は、重ね板の組立品において、ワンサイドファスナ（例えばファスナ３００）が取り付けられる位置を特定するステップ６０２と、その位置で重ね板の組立品を貫通する穴を開けるステップ６０４と、穴５２４に指定された深さの皿穴を開けるステップ６０６と、穴の近傍における重ね板の厚さを少なくとも決定するために、較正されたプローブ５５２を操作するステップ６０８と、穴にワンサイドファスナを挿入するステップ６１０と、ワンサイドファスナの取り付けを完了するためにトルクをワンサイドファスナに付与するステップ６１２と、ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされるトルクの測定結果を、ファスナが正しく取り付けられていることを確認するために、監視されたトルク−角度曲線（トルク範囲曲線と言う場合がある）と比較するステップ６１４とを含む。
【００２９】
追加で又は代替で、この方法は、ファスナが正しく取り付けられているのを確認するために、ワンサイドファスナ３００の取り付けにおいて、駆動頭部３２４を心部ボルト３２２から破断するのに必要とされる角度変位の測定結果を、ファスナが正しく取り付けられていることを指標する角度変位の範囲と比較するステップを含んでいてもよい。
【００３０】
実施形態では、重ね板の組立品において位置を特定するステップ６０２は、重ね板の組立品に基準を突き止め、ワンサイドファスナを取り付けるための位置を基準の位置に対して特定することを含む。さらに、ワンサイドファスナ３００を穴５２４に挿入することは、重ね板の組立品３１０の決定された厚さに基づくグリップ長さを有するワンサイドファスナ３００を選択することを含む。
【００３１】
較正されたプローブ５５２を用いた検証に関しては、プローブ５５２は、本明細書に記載されるように、穴５２４の直径を確認し、穴開けされた穴５２４に係る皿穴の深さを確認し、並びに、穴５２４の近傍で組立品３１０の厚さを計測するように操作可能である。他の検証工程には、トルク及び回転角度の測定結果に基づいて、ファスナの面一性及び突出性、及び／又は、取り付けられたファスナに係るファスナ球状部の直径を確認することが含まれてもよい。
【００３２】
本明細書に記載されるように、実施形態は、ファスナ３００にトルクを付与することで、ナット部３２０がボルト３２２をそれ以上引き付けることができなくなるように球状部が組立品の裏側３１６に対して引き付けられることでボルト３２２を回転させるのに必要なトルクが増加するために、破壊可能な駆動頭部３２４がボルト３２２の残余部から破断するまでファスナ３００のボルト３２２を回転させることで、ファスナ３００の取り付けを完了するように操作されるファスナ３００を対照としている。
【００３３】
実施形態はまた、ワンサイドファスナが正しく取り付けられていることを確認する方法を導く。この方法は、ワンサイドファスナ３００のボルト３２２を、ボルト３２２を回転させるのに必要なトルクによってボルト３２２の駆動頭部３２４がボルト３２２から分離するまで回転させるステップと、駆動頭部３２４がボルト３２２から分離したときのトルクの測定結果を受信するステップと、ファスナ３００が正しく取り付けられていることを確認するために、トルク測定値をファスナ３００に関するトルク−角度曲線又はトルク範囲と比較するステップとを含む。ワンサイドファスナのボルトを回転させることで、ボルト３２２に係る一体のナット部３２０に、重ね板の組立品の裏側において球状部３５０が形成させられる。さらに、ボルト３２２の回転が開始する位置から駆動頭部３２４がボルト３２２から分離する位置までのボルト３２２の回転を測定することができ、例えば、角度で測定された回転を、ファスナ３００が正しく取り付けられていることをさらに確認するために、予測される回転と比較することができる。このような回転の測定結果もまた、ファスナが正しく取り付けられているのを確認することの代替と考えることができる。
【００３４】
図１２は、１０個のファスナ３００の取り付けに関するトルクと角度とのプロット７００である。９個のファスナ３００において示されるように、約２２５０°の回転（６個は回転の完了を若干越えている）において、トルク値は急激に増加し、球状部３５０が形成され、ボルト３２２が回転するのが困難になったことを示しており、本明細書に記載されるように、駆動頭部３２４がボルト３２２から分離することになる。回転及び／又はトルクを監視することで、ファスナの取り付けが正しく行われていることを判定することができるトルク範囲などの試験データ又は事前の取り付けデータと比較される。しかしながら、１０個目のファスナに関しては、プロット７１０では、１０００°未満の回転の後にトルクが増加したことが示されている。これは、取り付けが正しくなかったことを示している可能性があり、例えば、球状部３５０の不適切な形成、不適当な又は不良のファスナ３００の選択、あるいは、開けられた穴に問題があったことを示している。
【００３５】
図１３は、上記の穴開け埋め込みシステム５１０に内蔵されるデータ処理システムの概略図である。示した例では、データ処理システム８００が通信ファブリック８０２を備えており、その通信ファブリック８０２によって、プロセッサ装置８０４、メモリ８０６、固定記憶域８０８、通信装置８１０、入出力装置８１２、及び表示部８１４の間での通信が提供される。データ処理システム８００は、本明細書に記載される実施形態の説明から理解されるように、駆動頭部３２４を破断させるのに必要なトルクの検知、及び、駆動頭部３２４が破断する前のボルト３２２の回転する数の記録に使用するために操作可能に設けられたトルクセンサ８３０及び回転角度センサ８４０を備えてもよい。トルクセンサ８３０及び回転角度センサ８４０は、図に示すように、通信装置８１０を介して通信することができ、また、他の実施形態においては、プロセッサ装置８０４と直接通信してもよい。データ処理システム８００は、記載された実施形態で利用されるデータ処理システムの一実施形態でしかないことは理解されたい。トルクセンサ８３０及び回転角度センサ８４０からセンサのデータを受信することができるデータ処理システムの他の構造及び構成は公知となっている。
【００３６】
続いて、プロセッサ装置８０４は、メモリ８０６にロードされるソフトウェアに命令を実行するように機能する。プロセッサ装置８０４は、特定の実施に依存して、１つ又は複数のプロセッサの組み合わせであってもよいし、あるいは、マルチプロセッサコアであってもよい。さらに、プロセッサ装置８０４は、１次プロセッサが２次プロセッサとともに単体のチップ上に存在する１つ又は複数の異種プロセッサシステムを用いて実施されてもよい。別の例として、プロセッサ装置８０４は、同じタイプのプロセッサを複数有する対称型マルチプロセッサシステムであってもよい。
【００３７】
メモリ８０６及び固定記憶域８０８は、記憶装置の例である。記憶装置は、一時的及び／又は永続的かに基づいて情報を保存することができる何らかのハードウェアである。これらの例においてメモリ８０６は、例えば、限定されることはないが、ランダムアクセスメモリ、あるいは、他の適切な揮発性又は不揮発性の記憶装置であってもよい。固定記憶域８０８は、具体的な実施に応じて様々な形態を取ることができる。例えば、限定されることはないが、固定記憶域８０８は、１つ又は複数の機器又は装置を有してもよい。例えば、固定記憶域８０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換可能光ディスク、書換可能磁気テープ、又は、それらの組み合わせであってもよい。固定記憶域８０８によって使用されるメディアはまた、取り外し可能であってもよい。例えば、限定されることはないが、取り外し可能なハードドライブを固定記憶域８０８に用いることができる。
【００３８】
これらの例において通信装置８１０は、他のデータ処理システム又は装置との通信を提供する。これらの例では、通信装置８１０はネットワークインターフェースカードである。通信装置８１０は、物理的な通信リンク及び無線通信リンクのいずれか又は両方を用いて通信を提供してもよい。
【００３９】
入出力装置８１２は、データ処理システム８００に接続され得る他の装置とのデータの入力及び出力を可能とする。例えば、限定されることはないが、入出力装置８１２は、キーボード及びマウスを介して使用者の入力に対する接続を提供してもよい。さらに、入出力装置８１２は、出力をプリンタに送信してもよい。表示部８１４は、使用者に情報を表示する機構を提供する。
【００４０】
オペレーティングシステム及びアプリケーション又はプログラムへの命令は、固定記憶域８０８にある。これらの命令は、プロセッサ装置８０４によって実行されるため、メモリ８０６にロードされてもよい。別の実施形態の処理は、メモリ８０６などのメモリにあるコンピュータ実行命令を用いてプロセッサ装置８０４によって実施されてもよい。これらの命令は、プロセッサ装置８０４のプロセッサによって読み取り及び実行され得るプログラムコード、コンピュータ使用可能なプログラムコード、又はコンピュータ読取り可能なプログラムコードとして参照される。別の実施形態におけるプログラムコードは、メモリ８０６又は固定記憶域８０８などの様々な物理的又は有形のコンピュータで読取可能な媒体で具体化されてもよい。
【００４１】
プログラムコード８１６は、コンピュータで読取可能な媒体８１８に機能的な形態で位置し、コンピュータで読取可能な媒体８１８は、選択的に取り外し可能であり、プロセッサ装置８０４によって実行するためにデータ処理システム８００にロード又は転送することができる。プログラムコード８１６及びコンピュータで読取可能な媒体８１８は、これらの例においては、コンピュータプログラム製品８２０を形成している。１つの例では、コンピュータで読取可能な媒体８１８は、例えば、固定記憶域８０８の一部であるハードドライブなどの記憶装置に移動するため、固定記憶域８０８の一部であるドライブ又は他の装置に挿入又は配置される光又は磁気ディスクなどの有形の形態であってもよい。有形の形態では、コンピュータで読取可能な媒体８１８はまた、データ処理システム８００に接続するハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリなどの固定記憶域の形態をとってもよい。コンピュータで読取可能な媒体８１８の有形の形態はまた、コンピュータ記録可能な保存メディアとされてもよい。例の中には、コンピュータで読取可能な媒体８１８が取り外しできないものもある。
【００４２】
代わりに、プログラムコード８１６は、通信装置８１０への通信リンクを介して、及び／又は、入出力装置８１２への接続を介して、コンピュータで読取可能な媒体８１８からデータ処理システム８００に移動されてもよい。通信リンク及び／又は接続は、例に示される物理的又は無線のものであってもよい。コンピュータで読取可能な媒体はまた、プログラムコードを含む通信リンク又は無線送信などの無形のメディアの形態を取ってもよい。
【００４３】
例示の実施形態の中には、プログラムコード８１６が、データ処理システム８００内で使用するために、他の装置又はデータ処理システムからネットワークを介して固定記憶域８０８にダウンロード可能とされているものもある。例えば、サーバデータ処理システムにあるコンピュータで読取可能な媒体に保存されたプログラムコードが、ネットワークを介してサーバからデータ処理システム８００にダウンロードされてもよい。プログラムコード８１６を提供するデータ処理システムは、サーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、又は、プログラムコード８１６を保存及び送信できる何らかの他の装置であってもよい。
【００４４】
データ処理システム８００について示された他の構成要素は、異なる実施形態が実施される方法に構造上の限定を与えるように意図されてはいない。異なる例示の実施形態が、データ処理システム８００について例示された構成要素に加えられた、あるいは、それらに代わる構成要素を含むデータ処理システムで実施されてもよい。図１３に示す他の構成要素は、示された例から異なるものとすることができる。
【００４５】
一例として、データ処理システム８００の記憶装置は、データを保存できる何らかのハードウェア装置である。メモリ８０６、固定記憶域８０８、及びコンピュータで読取可能な媒体８１８は、有形の形態の記憶装置の例である。
【００４６】
別の例では、通信ファブリック８０２を実施するのに、バスシステムが用いられてもよく、バスシステムは、システムバス又は入力／出力バスなどの１つ又は複数のバスから構成されてもよい。当然ながら、バスシステムは、バスシステムに接続される異なる構成要素又は装置間のデータの移動を提供する何らかの適切なタイプの構造を用いて実施されればよい。また、通信装置は、モデム又はネットワークアダプタなどの、データを送受信するのに用いられる１つ又は複数の装置を備えてもよい。さらに、メモリは、例えば、限定されることはないが、メモリ８０６、又は、通信ファブリック８０２にあるインターフェース及びメモリ制御ハブなどに見られるキャッシュであってもよい。
【００４７】
ここに記載した説明は、様々な実施形態を開示するために実施例を用いており、それらの実施形態は、当業者が、いずれかの装置又はシステムを製作及び使用すること、並びに、取り入られた方法を行えることを含めてそれらの実施形態を実行できるように、最良の形態を含む。発明の範囲は特許請求の範囲によって規定され、当業者の思いつく他の例を含む可能性がある。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有している場合、あるいは、特許請求の範囲の文言と非実質的に異なる同等の構成要素を有している場合には、特許請求の範囲内にあると意図される。
【符号の説明】
【００４８】
３００ ワンサイドファスナ
３１０ 組立品
３１２ 前板
３１４ 後板
３１６ 裏側
３１８ 表側
３２０ ナット部
３２２ 心部ボルト
３２４ 駆動頭部
３３０ 回転防止フランジ
３３２ 回転防止凹みパターン
３３４ ねじロック部
３４０ ねじ部
３５０ 球状部
３６０ 心部ボルト残余部
５１０ 穴開け埋め込みシステム
５２０ エンドエフェクタモジュール
５２２ ドリルビット
５２４ 穴
５５２ 較正されたプローブ
５６０ ファスナ供給ヘッド
７００、７１０ プロット
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般に、２つ以上の機械的なコンポーネント間で行われる連結に関しており、より詳細には、穴開け埋め込み組立における工程内品質管理の方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最も関連性のある例では、航空宇宙構造物の組立は、一般的に、ファスナの取り付けを完了して品質保証の承認を得るために、複数の「接触」工程を必要とする。これらの複数の工程は、相当のフロー時間を必要とするため、労働コストが高くなってしまう。また、組立工程を段階的に行う場合、工程ラインでは１箇所に１工程だけが通常組み入れられることになるため、一般的に、工程における作業量が相当に多くなってしまう。さらに、下記の工程について検討すれば分かるように、労働力となっている組立作業員が、繰り返しの動きにより負傷する可能性がある。
【０００３】
例えば、典型的な航空宇宙組立品の製作を示すと、その製作には、穴の位置を決め穴を開ける第１工程、開けられた穴に対して皿穴を開ける第２工程、穴及び皿穴を検査する第３工程、ファスナを取り付ける第４工程、及び、その取り付けを検査及び承認する第５工程が含まれる。典型的な機体では、このようなファスナの取り付けが何千何万も行われる。上記に加えて、穴を開けるステップ及び皿穴を開けるステップが完了した後に、組立品は、穴を開けるのに伴うバリを取り除くために分解されることがある。したがって、組立品は、ファスナを取り付けるために再度組み立てられなければならない。つまり、通常の組立品は、仮組立、穴開け、分解、再組立、及び複数回の検査の工程が途中必要になるのである。
【０００４】
穴のバリ取りのために構造物を分解することに労力が払われており、例えば、バリの影響を受けにくい締まりばめのファスナを使用することは、構造物を完全なものとする上で効果がある。しかしながら、航空宇宙構造物の製作において一般的なブラインドサイドファスナ及びワンサイドファスナを含むファスナの取り付けでは、品質保証担当者による手作業による検査及び検証が依然として行われている。検査のためのこのような組立品への必要なアクセスによって、製作工程で時間が取られることになる。
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、構造物を組み立てる方法が提供されている。この方法は、重ね板の組立品において、ワンサイドファスナが取り付けられる位置を特定するステップと、その位置で重ね板の組立品を貫通する穴を開けるステップと、穴に指定された深さの皿穴を開けるステップと、穴及び穴の近傍における重ね板の１つ又は複数に関連するパラメータを少なくとも決定するために、較正されたプローブを操作するステップと、穴にワンサイドファスナを挿入するステップと、ワンサイドファスナの取り付けを完了するために回転トルクをワンサイドファスナに付与するステップと、ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされる角度変位の測定結果をファスナが正しく取り付けられていることを指標する角度変位の範囲と比較するステップとを含む。
【０００６】
別の態様では、ワンサイドファスナが正しく取り付けられていることを確認する方法が提供されている。この方法は、ワンサイドファスナのボルトを、ボルトを回転させるのに必要なトルクによってボルトの駆動頭部がボルトから分離するまで回転させるステップと、ボルトの回転が開始する位置から駆動頭部がボルトから分離する位置までのボルトの回転を測定するステップと、ファスナが正しく取り付けられていることを確認するために、測定された回転を予測される回転と比較するステップとを含む。
【０００７】
さらに別の態様では、加工装置と、その加工装置に通信可能に接続された回転角度センサとを有するファスナ挿入システムが提供されている。システムは、ワンサイドファスナのボルトを、ボルトを回転させるのに必要なトルクによってボルトの駆動頭部がボルトから分離するまで回転させるように操作可能となっている。加工装置は、システムによるボルトの回転の測定結果を受信し、駆動頭部がボルトから分離したときの回転角度を特定し、駆動頭部がボルトから分離したときの回転角度をファスナに関連する既知の値と比較するようにプログラムされている。
【０００８】
検討された特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態で個別に実現することができ、あるいは、さらに別の実施形態では組み合わせられてもよく、それら実施形態のさらなる詳細は、以下の記載及び図面を参照することで理解できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】航空機の生産及び修理の方法論の流れ図である。
【図２】航空機のブロック図である。
【図３】組立品の穴に挿通されるワンサイドファスナの図である。
【図４】図３のボルトの図であり、駆動頭部は、球状部が組立品の底面においてナット部に形成され、駆動頭部がボルトの残余部から離脱するまで回転されている。
【図５】組立品の前板と後板とが互いに位置合わせされた状態において、穴開け位置に位置する数値制御穴開け埋め込みシステムを示す概略図である。
【図６】組立品を貫通する穴を開ける図５の数値制御穴開け埋め込みシステムを示す概略図である。
【図７】較正されたプローブを用いて、組立品における穴の直径、重ね板の厚さ、皿穴深さなどをチェックする図５の数値制御穴開け埋め込みシステムを示す概略図である。
【図８】ファスナを穴内に挿入するのに利用される穴開け埋め込みシステムのファスナ供給ヘッドを示す図である。
【図９】穴開け埋め込みシステムが、回転防止フランジが組立品の前面に接触するまで穴内にファスナを挿入するのを示す図である。
【図１０】穴開け埋め込みシステムが、ボルトを回転させるとともにボルトの駆動頭部を破断させることにより、組立品の裏側において球状部を形成するようにファスナを操作するのを示す図である。
【図１１】記載の実施形態を利用して構造物を組み立てる方法を示す流れ図である。
【図１２】ファスナの取り付けにおけるトルク−角度をプロットした図である。
【図１３】トルクセンサ及び回転角度センサを含むデータ処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
記載の実施形態は、ワンサイドファスナを用いた片側からの穴開け埋め込み工程を対象としている。本明細書でさらに記載されるように、穴が重ね板の組立品を貫通するように開けられ、皿穴が開けられ、皿穴、穴直径、及び重ね板の組立品の厚さから測定結果が得られる。正確なグリップ長さのファスナが、厚さの測定結果に基づいて選択され、１回のステップで完全に取り付けられる。ファスナの駆動頭部は、最終的な取り付けに向けて回転されるとき、最後には、トルクの付与によってボルトから取り除かれる。このトルクは、監視され、試験及び／又は事前のファスナの取り付けで採られたトルクデータと相関され、ファスナの取り付けが正しく行われたかどうかが判定される。したがって、ファスナに関連する取り付け後の検査が必要ないのである。
【００１１】
実施形態では、駆動頭部がボルトの残余部から破断するまでに駆動頭部に与えられた回転量が測定される。適切なファスナの取り付けにおいては、範囲内に収まる特定の回転量が予測される。測定される回転は、例えば角度によって測定され、ファスナの取り付けが正しく行われたかどうかを判定するために、例えば試験及び／又は事前のファスナの取り付けで採られた予測の回転範囲と比較される。
【００１２】
より具体的には、図面を参照することで、本発明の開示の実施形態が、図１に示される航空機の製造及び保守の方法１００、並びに、図２に示される航空機２００と照らして記載され得る。生産前においては、航空機の製造及び保守の方法１００には、航空機２００の仕様及び設計１０２、並びに、資材調達１０４が含まれる。
【００１３】
生産中においては、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６、並びに、航空機２００のシステムインテグレーション１０８が行われる。その後、航空機２００は、運航１１２させるために、認可及び納品１１０が行われることになる。客先において運航されている間、航空機２００には、定期的な整備及び保守１１４（変更、再構成、改修などもまた含まれる）が予定される。
【００１４】
航空機の製造及び保守の方法１００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実施又は実行されてもよい。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、いくつかの航空機製造者及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、例えば、限定はされないが、いくつかのベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、また、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。
【００１５】
図２に示すように、航空機の製造及び保守の方法１００によって生産された航空機２００は、複数のシステム２０４及び内装２０６を備えた機体２０２を有し得る。システム２０４の例は、１つ又は複数の推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２、及び環境システム２１４を有している。この例には、いくつかの他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例が示されているが、本発明の開示の本質は、自動車産業などの他の産業にも適用可能である。
【００１６】
本明細書で実施された装置及び方法は、航空機の製造及び保守の方法１００のうちの１つ又は複数の段階において採用することができる。例えば、限定されることはないが、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６に相当するコンポーネント及びサブアセンブリは、航空機２００の運航中において生産されたコンポーネント及びサブアセンブリと同様の方法で組み立てられ、あるいは製造されてもよい。
【００１７】
また、装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせの１つ又は複数は、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６及びシステムインテグレーション１０８の最中に、例えば、限定されることはないが、実質的に組立を早めたり、航空機２００のコストを下げたりすることで利用されてもよい。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせの１つ又は複数は、例えば、限定されることはないが、整備及び保守１１４は、部品が互いに接続されているかどうか、及び／又は、互いに一体となっているかどうかを判定するために、システムインテグレーション１０８及び／又は整備及び保守１１４の最中に用いられてもよいといった、航空機２００が運航中において利用されてもよい。
【００１８】
異なる利点を有する実施形態の記載は、解説及び説明の目的で提供されており、開示された態様の実施形態に包括され、あるいは、限定されるようには意図されていない。多くの変更及び変形が通常の当業者には明らかとなろう。さらに、異なる利点を有する実施形態は、他の利点を有する実施形態と比較して、異なる利点を提供することができる。選択された１つ又は複数の実施形態は、実施形態の本質及び実際の適用を最もよく説明するために、並びに、通常の当業者以外の者が、検討される特定の使用に適合する、様々な変更が施された様々な実施形態の開示を理解できるように選択されて記載されている。
【００１９】
図３は、前板３１２及び後板３１４から構成され、切断された状態で示された組立品３１０に挿入されたワンサイドファスナ３００の図である。後板３１４は裏側３１６を有し、前板３１２は表側３１８を有している。ファスナ３００は、ナット部３２０及び心部ボルト３２２を有している。心部ボルト３２２は、ナット部３２０及び破壊可能な駆動頭部３２４を貫通して延びる下方部（図３では示されていない）を有している。ナット部３２０の一部は、回転防止凹みパターン３３２が形成された回転防止フランジ３３０とされている。ナット部３２０はまた、心部ボルト３２２のねじ部（図３では示されていない）と係合するねじロック部３３４を有している。ファスナ３００は、既製品の構成で示されている。組立品３１０を貫通する穴を開ける工程が完了すると、ファスナ３００は、図に示すように、回転防止フランジ３３０が前板３１２の前側３１８に隣接するまで穴に挿入される。
【００２０】
ファスナ３００は、エンドエフェクタモジュールを用いて組立品３１０に挿入される。エンドエフェクタモジュールの駆動部は、駆動頭部３２４と係合して心部ボルト３２２の回転を開始させたときである取り付けの最終状態において、回転防止凹みパターン３３２と係合してナット部３２０の回転を防ぐ１つ又は複数の突出具を備えている。
【００２１】
ここで図４を参照すると、心部ボルト３２２が回転されると、ねじロック部３３４は、心部ボルト３２２のねじ部３４０を上方へと移動させ、球状部３５０がナット部３２０の最も弱い部分に形成される。なお、球状部３５０は、後板３１４の裏側３１６に隣接して実質的に形成される。理解されるように、この形成において、球状部３５０は、前板３１２及び後板３１４を一体に保持するように、心部ボルト３２２及び回転防止フランジとともに、従来のナットと同じ方法で実質的に機能する。
【００２２】
球状部３５０が適切に形成されると、駆動頭部３２４が、組立品３１０の前面３１８と実質的に面一となるように構成された心部ボルト３２２の残余部３６０から分離する特定のトルク範囲に達するまでに、心部ボルトの回転は徐々に困難になっていく。
【００２３】
ここで図５〜１１を参照すると、組立品３１０を組み立てる工程がさらに記載されている。上記のように、ファスナ３００（図５には示されていない）は、前板３１２と後板３１４を着設するために利用される。数値制御埋め込みシステム５１０が利用され、数値制御埋め込みシステム５１０は、例えば、少なくとも一部がエンドエフェクタ５２０に配置された視覚システムを用いて穴開け位置を突き止め、組立品３１０に形成される基準穴などの基準点を特定する。実施形態では、穴開け埋め込みシステムは、前板３１２及び後板３１４を押し合わせるように作動し、基準点に対して参照される穴開け位置に移動するようにプログラムされている。
【００２４】
図６に示すように、穴開け埋め込みシステム５１０は、ドリルビット５２２を内蔵するエンドエフェクタモジュール５２０を前板３１２及び後板３１４に向かって延ばし、それらの板を貫通する穴５２４の穴開けを開始する。どのタイプのファスナが利用されるかに依存するが、穴開け埋め込みシステム５１０は、ファスナ３００の取り付けが完了した際に、ファスナ３００及び前板３１８が面一となるように、（図に示すような）皿穴を設けるように作動されてもよい。
【００２５】
図７は、穴開け埋め込みシステム５１０のドリルビット５２２が、穴５２４から除かれ、較正されたプローブ５５２に交換されている状態を示す。較正されたプローブ５５２及び穴開け埋め込みシステム５１０は、自動化されており、穴の直径、重ね板の厚さ、皿穴深さ、前板３１２及び後板３１４の間の隙間などをチェックするように操作される。
【００２６】
穴開け埋め込みシステム５１０は、組立品３１０及び組立品３１０を貫通して延びる穴５２４が仕様に合っていることを確認すると、ファスナ供給ヘッド５６０を利用して、図８に示すように、ファスナ３００を穴５２４に挿入する。一実施形態において、穴開け埋め込みシステム５１０は、ファスナ３００が利用される組立品３１０に対して正確なグリップ長さとなるように、上記の厚さの測定結果に基づいて、ファスナ３００を選択する。ある実施形態では、穴開け埋め込みシステム５１０は、ファスナ３００の長さを確認し、及び／又は、ファスナ３００が適切な大きさ及び長さのねじ部を備えていることを確認する。
【００２７】
図９は、穴開け埋め込みシステム５１０がファスナ３００を穴５２４に挿入する状態を示している。ファスナ３００は、回転防止フランジ３３０が組立品３１０の前面３１８に接触し、ナット部３２０が遠位側から延び出すまで挿入される。ファスナ供給ヘッド５６０はまた、駆動部として機能し、上記及び図１０に示されるように、駆動部が駆動頭部３２４と係合して心部ボルト３２２の回転が開始してから球状部３５０が形成されて駆動頭部３２４が破断するまでの取り付けの最終状態において、回転防止フランジ３３０と係合してナット部３２０の回転を防ぐ。
【００２８】
図１１は、組立品３１０などの構造物を組み立てる上記の方法を示す流れ図６００である。この方法は、重ね板の組立品において、ワンサイドファスナ（例えばファスナ３００）が取り付けられる位置を特定するステップ６０２と、その位置で重ね板の組立品を貫通する穴を開けるステップ６０４と、穴５２４に指定された深さの皿穴を開けるステップ６０６と、穴の近傍における重ね板の厚さを少なくとも決定するために、較正されたプローブ５５２を操作するステップ６０８と、穴にワンサイドファスナを挿入するステップ６１０と、ワンサイドファスナの取り付けを完了するためにトルクをワンサイドファスナに付与するステップ６１２と、ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされるトルクの測定結果を、ファスナが正しく取り付けられていることを確認するために、監視されたトルク−角度曲線（トルク範囲曲線と言う場合がある）と比較するステップ６１４とを含む。
【００２９】
追加で又は代替で、この方法は、ファスナが正しく取り付けられているのを確認するために、ワンサイドファスナ３００の取り付けにおいて、駆動頭部３２４を心部ボルト３２２から破断するのに必要とされる角度変位の測定結果を、ファスナが正しく取り付けられていることを指標する角度変位の範囲と比較するステップを含んでいてもよい。
【００３０】
実施形態では、重ね板の組立品において位置を特定するステップ６０２は、重ね板の組立品に基準を突き止め、ワンサイドファスナを取り付けるための位置を基準の位置に対して特定することを含む。さらに、ワンサイドファスナ３００を穴５２４に挿入することは、重ね板の組立品３１０の決定された厚さに基づくグリップ長さを有するワンサイドファスナ３００を選択することを含む。
【００３１】
較正されたプローブ５５２を用いた検証に関しては、プローブ５５２は、本明細書に記載されるように、穴５２４の直径を確認し、穴開けされた穴５２４に係る皿穴の深さを確認し、並びに、穴５２４の近傍で組立品３１０の厚さを計測するように操作可能である。他の検証工程には、トルク及び回転角度の測定結果に基づいて、ファスナの面一性及び突出性、及び／又は、取り付けられたファスナに係るファスナ球状部の直径を確認することが含まれてもよい。
【００３２】
本明細書に記載されるように、実施形態は、ファスナ３００にトルクを付与することで、ナット部３２０がボルト３２２をそれ以上引き付けることができなくなるように球状部が組立品の裏側３１６に対して引き付けられることでボルト３２２を回転させるのに必要なトルクが増加するために、破壊可能な駆動頭部３２４がボルト３２２の残余部から破断するまでファスナ３００のボルト３２２を回転させることで、ファスナ３００の取り付けを完了するように操作されるファスナ３００を対照としている。
【００３３】
実施形態はまた、ワンサイドファスナが正しく取り付けられていることを確認する方法を導く。この方法は、ワンサイドファスナ３００のボルト３２２を、ボルト３２２を回転させるのに必要なトルクによってボルト３２２の駆動頭部３２４がボルト３２２から分離するまで回転させるステップと、駆動頭部３２４がボルト３２２から分離したときのトルクの測定結果を受信するステップと、ファスナ３００が正しく取り付けられていることを確認するために、トルク測定値をファスナ３００に関するトルク−角度曲線又はトルク範囲と比較するステップとを含む。ワンサイドファスナのボルトを回転させることで、ボルト３２２に係る一体のナット部３２０に、重ね板の組立品の裏側において球状部３５０が形成させられる。さらに、ボルト３２２の回転が開始する位置から駆動頭部３２４がボルト３２２から分離する位置までのボルト３２２の回転を測定することができ、例えば、角度で測定された回転を、ファスナ３００が正しく取り付けられていることをさらに確認するために、予測される回転と比較することができる。このような回転の測定結果もまた、ファスナが正しく取り付けられているのを確認することの代替と考えることができる。
【００３４】
図１２は、１０個のファスナ３００の取り付けに関するトルクと角度とのプロット７００である。９個のファスナ３００において示されるように、約２２５０°の回転（６個は回転の完了を若干越えている）において、トルク値は急激に増加し、球状部３５０が形成され、ボルト３２２が回転するのが困難になったことを示しており、本明細書に記載されるように、駆動頭部３２４がボルト３２２から分離することになる。回転及び／又はトルクを監視することで、ファスナの取り付けが正しく行われていることを判定することができるトルク範囲などの試験データ又は事前の取り付けデータと比較される。しかしながら、１０個目のファスナに関しては、プロット７１０では、１０００°未満の回転の後にトルクが増加したことが示されている。これは、取り付けが正しくなかったことを示している可能性があり、例えば、球状部３５０の不適切な形成、不適当な又は不良のファスナ３００の選択、あるいは、開けられた穴に問題があったことを示している。
【００３５】
図１３は、上記の穴開け埋め込みシステム５１０に内蔵されるデータ処理システムの概略図である。示した例では、データ処理システム８００が通信ファブリック８０２を備えており、その通信ファブリック８０２によって、プロセッサ装置８０４、メモリ８０６、固定記憶域８０８、通信装置８１０、入出力装置８１２、及び表示部８１４の間での通信が提供される。データ処理システム８００は、本明細書に記載される実施形態の説明から理解されるように、駆動頭部３２４を破断させるのに必要なトルクの検知、及び、駆動頭部３２４が破断する前のボルト３２２の回転する数の記録に使用するために操作可能に設けられたトルクセンサ８３０及び回転角度センサ８４０を備えてもよい。トルクセンサ８３０及び回転角度センサ８４０は、図に示すように、通信装置８１０を介して通信することができ、また、他の実施形態においては、プロセッサ装置８０４と直接通信してもよい。データ処理システム８００は、記載された実施形態で利用されるデータ処理システムの一実施形態でしかないことは理解されたい。トルクセンサ８３０及び回転角度センサ８４０からセンサのデータを受信することができるデータ処理システムの他の構造及び構成は公知となっている。
【００３６】
続いて、プロセッサ装置８０４は、メモリ８０６にロードされるソフトウェアに命令を実行するように機能する。プロセッサ装置８０４は、特定の実施に依存して、１つ又は複数のプロセッサの組み合わせであってもよいし、あるいは、マルチプロセッサコアであってもよい。さらに、プロセッサ装置８０４は、１次プロセッサが２次プロセッサとともに単体のチップ上に存在する１つ又は複数の異種プロセッサシステムを用いて実施されてもよい。別の例として、プロセッサ装置８０４は、同じタイプのプロセッサを複数有する対称型マルチプロセッサシステムであってもよい。
【００３７】
メモリ８０６及び固定記憶域８０８は、記憶装置の例である。記憶装置は、一時的及び／又は永続的かに基づいて情報を保存することができる何らかのハードウェアである。これらの例においてメモリ８０６は、例えば、限定されることはないが、ランダムアクセスメモリ、あるいは、他の適切な揮発性又は不揮発性の記憶装置であってもよい。固定記憶域８０８は、具体的な実施に応じて様々な形態を取ることができる。例えば、限定されることはないが、固定記憶域８０８は、１つ又は複数の機器又は装置を有してもよい。例えば、固定記憶域８０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換可能光ディスク、書換可能磁気テープ、又は、それらの組み合わせであってもよい。固定記憶域８０８によって使用されるメディアはまた、取り外し可能であってもよい。例えば、限定されることはないが、取り外し可能なハードドライブを固定記憶域８０８に用いることができる。
【００３８】
これらの例において通信装置８１０は、他のデータ処理システム又は装置との通信を提供する。これらの例では、通信装置８１０はネットワークインターフェースカードである。通信装置８１０は、物理的な通信リンク及び無線通信リンクのいずれか又は両方を用いて通信を提供してもよい。
【００３９】
入出力装置８１２は、データ処理システム８００に接続され得る他の装置とのデータの入力及び出力を可能とする。例えば、限定されることはないが、入出力装置８１２は、キーボード及びマウスを介して使用者の入力に対する接続を提供してもよい。さらに、入出力装置８１２は、出力をプリンタに送信してもよい。表示部８１４は、使用者に情報を表示する機構を提供する。
【００４０】
オペレーティングシステム及びアプリケーション又はプログラムへの命令は、固定記憶域８０８にある。これらの命令は、プロセッサ装置８０４によって実行されるため、メモリ８０６にロードされてもよい。別の実施形態の処理は、メモリ８０６などのメモリにあるコンピュータ実行命令を用いてプロセッサ装置８０４によって実施されてもよい。これらの命令は、プロセッサ装置８０４のプロセッサによって読み取り及び実行され得るプログラムコード、コンピュータ使用可能なプログラムコード、又はコンピュータ読取り可能なプログラムコードとして参照される。別の実施形態におけるプログラムコードは、メモリ８０６又は固定記憶域８０８などの様々な物理的又は有形のコンピュータで読取可能な媒体で具体化されてもよい。
【００４１】
プログラムコード８１６は、コンピュータで読取可能な媒体８１８に機能的な形態で位置し、コンピュータで読取可能な媒体８１８は、選択的に取り外し可能であり、プロセッサ装置８０４によって実行するためにデータ処理システム８００にロード又は転送することができる。プログラムコード８１６及びコンピュータで読取可能な媒体８１８は、これらの例においては、コンピュータプログラム製品８２０を形成している。１つの例では、コンピュータで読取可能な媒体８１８は、例えば、固定記憶域８０８の一部であるハードドライブなどの記憶装置に移動するため、固定記憶域８０８の一部であるドライブ又は他の装置に挿入又は配置される光又は磁気ディスクなどの有形の形態であってもよい。有形の形態では、コンピュータで読取可能な媒体８１８はまた、データ処理システム８００に接続するハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリなどの固定記憶域の形態をとってもよい。コンピュータで読取可能な媒体８１８の有形の形態はまた、コンピュータ記録可能な保存メディアとされてもよい。例の中には、コンピュータで読取可能な媒体８１８が取り外しできないものもある。
【００４２】
代わりに、プログラムコード８１６は、通信装置８１０への通信リンクを介して、及び／又は、入出力装置８１２への接続を介して、コンピュータで読取可能な媒体８１８からデータ処理システム８００に移動されてもよい。通信リンク及び／又は接続は、例に示される物理的又は無線のものであってもよい。コンピュータで読取可能な媒体はまた、プログラムコードを含む通信リンク又は無線送信などの無形のメディアの形態を取ってもよい。
【００４３】
例示の実施形態の中には、プログラムコード８１６が、データ処理システム８００内で使用するために、他の装置又はデータ処理システムからネットワークを介して固定記憶域８０８にダウンロード可能とされているものもある。例えば、サーバデータ処理システムにあるコンピュータで読取可能な媒体に保存されたプログラムコードが、ネットワークを介してサーバからデータ処理システム８００にダウンロードされてもよい。プログラムコード８１６を提供するデータ処理システムは、サーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、又は、プログラムコード８１６を保存及び送信できる何らかの他の装置であってもよい。
【００４４】
データ処理システム８００について示された他の構成要素は、異なる実施形態が実施される方法に構造上の限定を与えるように意図されてはいない。異なる例示の実施形態が、データ処理システム８００について例示された構成要素に加えられた、あるいは、それらに代わる構成要素を含むデータ処理システムで実施されてもよい。図１３に示す他の構成要素は、示された例から異なるものとすることができる。
【００４５】
一例として、データ処理システム８００の記憶装置は、データを保存できる何らかのハードウェア装置である。メモリ８０６、固定記憶域８０８、及びコンピュータで読取可能な媒体８１８は、有形の形態の記憶装置の例である。
【００４６】
別の例では、通信ファブリック８０２を実施するのに、バスシステムが用いられてもよく、バスシステムは、システムバス又は入力／出力バスなどの１つ又は複数のバスから構成されてもよい。当然ながら、バスシステムは、バスシステムに接続される異なる構成要素又は装置間のデータの移動を提供する何らかの適切なタイプの構造を用いて実施されればよい。また、通信装置は、モデム又はネットワークアダプタなどの、データを送受信するのに用いられる１つ又は複数の装置を備えてもよい。さらに、メモリは、例えば、限定されることはないが、メモリ８０６、又は、通信ファブリック８０２にあるインターフェース及びメモリ制御ハブなどに見られるキャッシュであってもよい。
【００４７】
ここに記載した説明は、様々な実施形態を開示するために実施例を用いており、それらの実施形態は、当業者が、いずれかの装置又はシステムを製作及び使用すること、並びに、取り入られた方法を行えることを含めてそれらの実施形態を実行できるように、最良の形態を含む。発明の範囲は特許請求の範囲によって規定され、当業者の思いつく他の例を含む可能性がある。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有している場合、あるいは、特許請求の範囲の文言と非実質的に異なる同等の構成要素を有している場合には、特許請求の範囲内にあると意図される。
【符号の説明】
【００４８】
３００ ワンサイドファスナ
３１０ 組立品
３１２ 前板
３１４ 後板
３１６ 裏側
３１８ 表側
３２０ ナット部
３２２ 心部ボルト
３２４ 駆動頭部
３３０ 回転防止フランジ
３３２ 回転防止凹みパターン
３３４ ねじロック部
３４０ ねじ部
３５０ 球状部
３６０ 心部ボルト残余部
５１０ 穴開け埋め込みシステム
５２０ エンドエフェクタモジュール
５２２ ドリルビット
５２４ 穴
５５２ 較正されたプローブ
５６０ ファスナ供給ヘッド
７００、７１０ プロット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物を組み立てる方法であって、
重ね板の組立品において、ワンサイドファスナが取り付けられる位置を特定するステップと、
前記の位置で重ね板の組立品を貫通する穴を開けるステップと、
前記穴に指定された深さまで皿穴を開けるステップと、
前記穴及び前記穴の近傍における前記重ね板の１つ又は複数に関連するパラメータを少なくとも決定するために、較正されたプローブを操作するステップと、
前記穴に前記ワンサイドファスナを挿入するステップと、
前記ワンサイドファスナの取り付けを完了するために、回転トルクを前記ワンサイドファスナに付与するステップと、
前記ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされる角度変位の測定結果を、前記ファスナが正しく取り付けられていることを指標する角度変位の範囲と比較するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされる前記トルクの測定結果を、測定されたトルク−角度曲線と比較するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
取り付けを完了するのに必要とされる角度変位の測定結果を比較するステップが、前記ファスナが正しく取り付けられていることを確認するために、取り付けの間に、心部ボルトを破壊するのに必要とされる角度変位の量を測定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
重ね板の組立品において位置を特定するステップが、
重ね板の組立品上に基準を特定するステップと、
前記ワンサイドファスナを取り付けるための位置を前記基準の位置に対して特定するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記穴に前記ワンサイドファスナを挿入するステップが、前記重ね板の決定された厚さに基づくグリップ長さを有するワンサイドファスナを選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
較正されたプローブを操作するステップが、前記開けられた穴の直径を確認するステップと、前記開けられた穴に係る皿穴の深さを確認するステップとの少なくとも一方をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記取り付けられたファスナに関する面一性、突出性、及びファスナ球状部の直径を検証するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ワンサイドファスナの取り付けを完了するためにトルクを前記ワンサイドファスナに付与するステップが、前記ファスナのボルトを、破壊可能な駆動頭部が前記ボルトの残余部から破断するまで回転させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ワンサイドファスナが正しく取り付けられていることを確認する方法であって、
前記ワンサイドファスナのボルトを、前記ボルトを回転させるのに必要なトルクによって前記ボルトの駆動頭部がボルトから分離するまで回転させるステップと、
前記ボルトの回転が開始する位置から前記駆動頭部が前記ボルトから分離する位置までの前記ボルトの回転を測定するステップと、
前記ファスナが正しく取り付けられていることを確認するために、前記測定された回転を予測される回転と比較するステップと
を含む方法。
【請求項１０】
前記ワンサイドファスナのボルトを回転させるステップが、前記ボルトに関する一体のナット部に、重ね板の組立品の裏側において球状部を形成するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの前記トルクの測定結果を受信するステップと、
前記トルクの測定結果を前記ファスナに関するトルク範囲曲線と比較するステップと
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ボルトの前記駆動頭部の前記回転が角度によって測定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
加工装置と、
前記加工装置と通信可能に接続された回転角度センサと
を備えるファスナ挿入システムであって、
ワンサイドファスナのボルトを、前記ボルトを回転させるのに必要なトルクによって前記ボルトの駆動頭部が前記ボルトから分離するまで回転させるように操作可能であり、
前記加工装置が、
前記システムによる前記ボルトの回転の測定結果を受信し、
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの回転角度を特定し、
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの前記回転角度を、前記ファスナに関連する既知の値と比較する
ようにプログラムされている、ファスナ挿入システム。
【請求項１４】
前記加工装置と通信可能に接続されたトルクセンサをさらに備え、
前記加工装置が、
前記システムによって前記ボルトを回転させるのに利用された前記トルクの測定結果を受信し、
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときのトルクを特定し、
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの前記トルクの測定結果を、前記ファスナに関連する既知の値と比較する
ようにプログラムされている、請求項１３に記載のファスナ挿入システム。
【請求項１５】
前記加工装置が、前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの前記トルクの測定結果及び前記回転角度を、メモリに保存されたトルク回転曲線と比較し、前記ファスナが正しく取り付けられたかどうかを判定するようにプログラムされている、請求項１４に記載のファスナ挿入システム。
【請求項１６】
前記トルク回転曲線が、事前のファスナの取り付けから生成されたファスナ取り付け試験データ及びトルク角度データの少なくとも一方から生成されている、請求項１５に記載のファスナ挿入システム。
【請求項１】
構造物を組み立てる方法であって、
重ね板の組立品において、ワンサイドファスナが取り付けられる位置を特定するステップと、
前記の位置で重ね板の組立品を貫通する穴を開けるステップと、
前記穴に指定された深さまで皿穴を開けるステップと、
前記穴及び前記穴の近傍における前記重ね板の１つ又は複数に関連するパラメータを少なくとも決定するために、較正されたプローブを操作するステップと、
前記穴に前記ワンサイドファスナを挿入するステップと、
前記ワンサイドファスナの取り付けを完了するために、回転トルクを前記ワンサイドファスナに付与するステップと、
前記ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされる角度変位の測定結果を、前記ファスナが正しく取り付けられていることを指標する角度変位の範囲と比較するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記ワンサイドファスナの取り付けを完了するのに必要とされる前記トルクの測定結果を、測定されたトルク−角度曲線と比較するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
取り付けを完了するのに必要とされる角度変位の測定結果を比較するステップが、前記ファスナが正しく取り付けられていることを確認するために、取り付けの間に、心部ボルトを破壊するのに必要とされる角度変位の量を測定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
重ね板の組立品において位置を特定するステップが、
重ね板の組立品上に基準を特定するステップと、
前記ワンサイドファスナを取り付けるための位置を前記基準の位置に対して特定するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記穴に前記ワンサイドファスナを挿入するステップが、前記重ね板の決定された厚さに基づくグリップ長さを有するワンサイドファスナを選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
較正されたプローブを操作するステップが、前記開けられた穴の直径を確認するステップと、前記開けられた穴に係る皿穴の深さを確認するステップとの少なくとも一方をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記取り付けられたファスナに関する面一性、突出性、及びファスナ球状部の直径を検証するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ワンサイドファスナの取り付けを完了するためにトルクを前記ワンサイドファスナに付与するステップが、前記ファスナのボルトを、破壊可能な駆動頭部が前記ボルトの残余部から破断するまで回転させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ワンサイドファスナが正しく取り付けられていることを確認する方法であって、
前記ワンサイドファスナのボルトを、前記ボルトを回転させるのに必要なトルクによって前記ボルトの駆動頭部がボルトから分離するまで回転させるステップと、
前記ボルトの回転が開始する位置から前記駆動頭部が前記ボルトから分離する位置までの前記ボルトの回転を測定するステップと、
前記ファスナが正しく取り付けられていることを確認するために、前記測定された回転を予測される回転と比較するステップと
を含む方法。
【請求項１０】
前記ワンサイドファスナのボルトを回転させるステップが、前記ボルトに関する一体のナット部に、重ね板の組立品の裏側において球状部を形成するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの前記トルクの測定結果を受信するステップと、
前記トルクの測定結果を前記ファスナに関するトルク範囲曲線と比較するステップと
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ボルトの前記駆動頭部の前記回転が角度によって測定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
加工装置と、
前記加工装置と通信可能に接続された回転角度センサと
を備えるファスナ挿入システムであって、
ワンサイドファスナのボルトを、前記ボルトを回転させるのに必要なトルクによって前記ボルトの駆動頭部が前記ボルトから分離するまで回転させるように操作可能であり、
前記加工装置が、
前記システムによる前記ボルトの回転の測定結果を受信し、
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの回転角度を特定し、
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの前記回転角度を、前記ファスナに関連する既知の値と比較する
ようにプログラムされている、ファスナ挿入システム。
【請求項１４】
前記加工装置と通信可能に接続されたトルクセンサをさらに備え、
前記加工装置が、
前記システムによって前記ボルトを回転させるのに利用された前記トルクの測定結果を受信し、
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときのトルクを特定し、
前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの前記トルクの測定結果を、前記ファスナに関連する既知の値と比較する
ようにプログラムされている、請求項１３に記載のファスナ挿入システム。
【請求項１５】
前記加工装置が、前記駆動頭部が前記ボルトから分離したときの前記トルクの測定結果及び前記回転角度を、メモリに保存されたトルク回転曲線と比較し、前記ファスナが正しく取り付けられたかどうかを判定するようにプログラムされている、請求項１４に記載のファスナ挿入システム。
【請求項１６】
前記トルク回転曲線が、事前のファスナの取り付けから生成されたファスナ取り付け試験データ及びトルク角度データの少なくとも一方から生成されている、請求項１５に記載のファスナ挿入システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３５１１８（Ｐ２０１３−３５１１８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１３３３５８（Ｐ２０１２−１３３３５８）
【出願日】平成２４年６月１３日（２０１２．６．１３）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３３３５８（Ｐ２０１２−１３３３５８）
【出願日】平成２４年６月１３日（２０１２．６．１３）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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