用於製造飛機機身的裝置的扇區的約束系統的製作方法

2023-06-01 21:39:11 1

本發明涉及一種用於製造飛機機身的裝置的扇區的約束系統。

背景技術：
專利申請PCTWO2007/148301描述了一種用於製造飛機機身的裝置，在該裝置中，分層心軸(laminationmandrel)由外表面界定，該外表面相對於對稱軸限定旋轉固件(尤其是圓筒件)。分層心軸適合於接收和支撐浸漬合成材料的帶件，所述浸漬合成材料被圍繞和沉積在心軸的外表面上，在分層步驟中形成多個重疊層。所述重疊層經受在高壓鍋中在真空下接下來聚合過程，用於形成飛機(通常地為機身的管狀部分)的結構部。分層心軸包括圍繞軸線成角度地被分隔且在以下兩個位置之間移動的多個扇區：擴張分層(expandedlamination)位置以及收縮拆卸(contracteddisassembling)位置。在擴張分層位置，所述扇區具有平行於該軸且被並排布置的更大的直線邊緣，以及，所述扇區與該軸相對的外表面限定外表面；在收縮拆卸位置，所述扇區靠近遠離該表面的蹤跡移動的軸，以便減少心軸的軸向尺寸，允許在真空下在聚合工藝結束時從飛機的結構部中抽取分層心軸。在擴張分層位置處，對於扇區重要的是相對於另外一個扇區維持成角度地穩定的位置，因為在零件之間的任何微小的移動都可能無法恢復地改變結構部的幾何形狀。例如，專利申請人已經指出，用來製造大型客機的結構部的分層心軸必須具有低的尺寸公差，例如，低於0.5mm。因此，感覺需要產生一種扇區的約束系統，所述約束系統允許兩個扇區的分度(indexing)，防止在上述分層步驟(在所述步驟中，可以旋轉心軸)期間和後續在高壓鍋中移動和維護分層心軸期間在所述扇區之間的任何相對的移動。

技術實現要素：
前述目的通過本發明獲得，本發明涉及一種用於製造飛機機身的裝置的扇區的約束系統，其中，分層心軸由外表面界定，所述外表面相對於對稱軸限定旋轉固件；所述分層心軸適合於接收和支撐浸漬合成材料的帶件，所述浸漬合成材料的帶件被沉積且纏繞在外表面上，形成多個重疊層，所述多個重疊層經受在真空下的聚合工藝，用於形成飛機的結構部；分層心軸包括繞軸線成角度地被分隔且在以下兩個位置之間移動的多個扇區：擴張分層位置和收縮拆卸位置，在擴張分層位置上，該扇區具有平行於該軸且被並排布置的更大的直線邊緣，以及所述扇區相對於該軸的外表面一起限定該外表面；在收縮拆卸位置上，所述扇區的至少一部分靠近遠離表面的蹤跡移動的軸，以便減少心軸的徑向尺寸並且允許從飛機的結構部中抽取所述心軸；不同扇區的並排鄰近邊緣適合於在外圍重疊區域中一個布置在另外一個上，其特徵在於，約束系統被設置在各扇區和與所述各扇區鄰近的扇區之間，所述約束系統包括由第一扇區所支撐的第一抓取本體和由鄰近於該第一扇區的第二扇區所支撐的第二抓取本體；該第一抓取本體和第二抓取本體被配置，使得當彼此耦合時，獲得第一扇區相對於與其鄰近的第二扇區的預定空間布置，從而阻止沿著兩個方向(x-y)的任何平移，所述兩個方向(x-y)位於垂直於軸RD的調整平面中，所述軸RD從所述對稱軸徑向地延伸到所述外表面。附圖說明現在參考附圖來圖示本發明，所述附圖示出了其優選的實施例範例，其中：-圖1以透視圖圖示了使用根據本發明的約束系統的用於製造飛機機身的裝置；-圖2以透視圖圖示了圖1的裝置的內部支撐部分；-圖3圖示了圖1的裝置的一部分的橫截面和放大圖；-圖4以側視和放大圖圖示了被布置在第一閉合操作位置中的根據本發明的約束系統；-圖5以側視和放大圖圖示了被布置在第二開啟操作位置中的根據本發明的約束系統；以及-圖6圖示了約束系統的細節。在圖4、5和6中，用於製造飛機機身的裝置2(圖1)的扇區的阻塞(blocking)系統用1來全部指示。具體實施方式特別地，裝置2(圖1)包括由外表面5所界定的分層心軸4，所述外表面5相對於對稱軸7限定旋轉固件。分層心軸4適合於接收和支撐浸漬合成材料的帶件，所述浸漬合成材料的帶件被沉積和纏繞在外表面5上，形成多個重疊層，所述重疊層完全地且一致地覆蓋表面5。合成材料(例如，碳纖維)的帶件由在分層心軸4上的(已知類型、未圖示的)分層頭來沉積。例如，所述帶件可以通過使心軸4圍繞軸7旋轉且使分層頭(未圖示)沿著所述軸7以協調的方式平移而被沉積。例如，專利申請US2005/0039843圖示了分層頭。在所述帶件的分層的端部處，浸漬複合材料的帶件經受在真空下的聚合工藝，用於形成飛機的管狀結構部(section)。所述工藝通過將分層心軸4放置在高壓鍋(未圖示)中並執行已知類型的熱循環來執行。在所示出的示例中，外表面5是圓柱形的且分層心軸4被使用來形成飛機機身的圓柱形管狀部分。分層心軸4包括繞軸7成角度地被分隔且由支撐結構10支撐的多個扇區12(在圖示的示例中有六個，但是該數量明顯可以變動)，所述支撐結構10在圖2中示意地示出，沿著軸7線性地延伸。該扇區12在以下兩位置之間移動：-擴張分層位置(圖1和4)，在該擴張位置，扇區12具有平行於軸7被並排布置的更大的直線邊緣13，以及，扇區12的相對於軸7的外表面是連續的且作為整體限定表面5；以及-收縮拆卸位置(圖5)，在該收縮拆卸位置，扇區12靠近遠離表面5的蹤跡移動的軸7，從而減少心軸4的徑向尺寸以及允許在工藝結束時從飛機的結構部中抽取心軸。在進一步的細節(圖2)中，支撐結構10在第一環形端部結構16a和第二環形端部結構16b之間延伸。支撐結構10確保沿著軸7的高剛性(由於其藉助已知類型的技術來製造，所述結構將不進一步描述)。各環形結構16a、16b設置有截頭圓錐形(frustoconical)鋼鐵端部部分17a、17b，所述截頭圓錐形鋼鐵端部部分17a、17b在軸方向上延伸且界定與軸7同軸的開口18。專利申請WO2007/148301提供了實施例的範例以及上述類型的網格結構的使用和端部部分16a、16b的使用。各扇區12包括：彎曲金屬壁20(例如參考圖3)，所述彎曲金屬壁20的橫截面具有(在示例中)中心在軸7中且孔徑(aperture)為60°的圓弧形輪廓；以及，加強(stiffening)結構21，所述加強結構21面向心軸4的內側且適合於阻止壁20的偏移/變形，確保表面5維持完美的圓柱形且與軸7同軸。加強結構21可以包括多個肋(rib)，所述多個肋沿著軸7被分隔且具有帶有彎曲較長基底的等腰梯形輪廓。兩個扇區12的相鄰邊緣13適合於在周邊重疊區域13s(圖4)中將一個布置在另外一個上。各扇區12設置在一個端部處，有一對直線引導件17，所述直線引導件17被定位在支撐結構10和加強結構21之間。該引導件17(為已知類型的，因此不圖示)在徑向方向上延伸、支撐所述扇區12且允許各扇區12在擴張分層位置和收縮拆卸位置之間可逆地運動。各對引導件17設置有致動器24(圖3)，所述致動器24設置有構件25，所述構件25在平行於引導件的延伸方上移動。遠離軸7移動的移動構件25將移動將扇區12從收縮拆卸位置移位到擴張分層位置，同時，靠近軸7的移動構件25將移動將扇區12從擴張分層位置移動到收縮拆卸位置。優選地，約束裝置25被設置在各扇區12和與其相鄰的扇區之間。當扇區12被布置在擴張分層位置且適合於與兩個相鄰扇區12的並排邊緣13保持接觸時，可以激活約束裝置25，將控制力施加在重疊區域13s(圖4)中的邊緣之間。約束裝置25包括兩個零件，所述兩個零件適於耦合：-第一移動零件(以下詳細說明)，所述第一移動零件被布置在附件26上，所述附件26從扇區12-A的加強結構21-A朝向鄰近於扇區12-A的扇區12-B的加強結構21-B延伸；以及-第二固定零件(以下詳細說明)，所述第二固定零件適於與第一零件耦合且由加強結構21-B扇區12-B所支撐。以這種方式，兩個以上所述零件被包含在心軸4內。更詳細地，約束裝置25的組成零件是：-槓桿本體30，所述槓桿本體30具有鉸接到平行六面體金屬塊32的中心部分30c，所述平行六面體金屬塊32從附件26朝向加強結構21-B延伸-槓桿本體30自由地繞著平行於對稱軸7的鉸接軸33旋轉；-致動器34，所述致動器34由附件26支撐且設置有線性出口構件35，所述線性出口構件35具有鉸接到槓桿本體30的第一端部部分30a的端部部分36，且沿著垂直於鉸接軸33的方向D的相反的方向上線性地移動，以便獲得槓桿本體30繞著鉸接軸線33的旋轉。-抓取組件38，所述抓取組件38從加強結構21朝向附件26延伸。槓桿主體30相對於鉸接軸33具有相對於第一部分30a被布置在相對側面上的第二錐形端部部分30b(掛鈎齒)。槓桿主體30具有大約U形的形狀且包括兩個臂30a、30b，所述兩個臂30a、30b從中心部分30c延伸且分別地在第一端部部分30a中和在第二端部部分30b中終止，所述第一端部部分30a和所述第二端部部分30b具有面朝彼此的側面。槓桿本體30在第一方向上(例如，順時針)的旋轉將掛鈎齒30b從與抓取組件38分隔的停留(rest)位置(圖5)設定在了致動位置(圖4)，在所述致動位置，掛鈎齒30b伸入座部39的內側，所述座部39朝向在抓取組件38的本體40中的外側開口。以這種方式，掛鈎齒30b與本體40耦合，所述本體40反過來與加強結構21-B成為一體。掛鈎齒30b由平坦金屬壁形成，所述平坦金屬壁的側視圖中具有基本上C形的輪廓；所述C形金屬壁緊靠座部39的內壁，所述座部39在指向心軸4的內側的徑向準線上施加力，從而確保在重疊區域13s中的邊緣13之間的壓縮。以這種方式，在致動器24已經將扇區12布置在延伸分層位置中後，出口構件35被延伸，使得槓桿本體30沿順時針方向旋轉，且掛鈎齒30b與抓取組件38耦合，在兩個相鄰扇區12-A、12-B之間建立強約束。由於阻止了在相鄰扇區之間的所有的成角度的平移，所以可以安全地執行沉積帶件的工藝和後續將分層心軸移入高壓鍋中。以這種方式，保證了外表面5的不可修改性。在帶件硬化工藝結束時，控制出口構件35回縮，以便使槓桿本體30逆時針旋轉，使得第二部分30b可以被布置在停留位置中。在所述位置中，扇區可以朝向軸7回縮，即，扇區可以從擴張操作位置(它們先前所在的位置)被設置到拆卸位置。此外根據本發明，致動器34(圖4和5)與荷載儀表控制器40-C耦合，所述荷載儀表控制器40-C適於(藉助已知技術)測量和調節由齒件30b所施加到抓取元件38的荷載，以及因此測量和調節扇區12-B施加到與其鄰近的另一扇區12-B上的閉合力。荷載可以直接地測量，通過藉助於已知類型的裝置測量由槓桿本體30的臂31b在閉合操作期間所維持的變形，在閉合操作中，所述臂31b設置到致動位置，在所述致動位置，端部部分30b通過按壓伸入到座部39中。通常地，藉助於已知技術，在所述臂31b上可以布置由多個導體線圈形成的延伸儀SG，所述延伸儀SG的電阻根據臂的變形(和因此施加到臂的荷載)而變化。此外，可能將延伸儀SG2安裝在臂31a上，以便檢測槓桿本體30的角度的限制部分，在槓桿本體30的角度的限制部分中，壁31a緊靠在停止件32f上。測量信號可以被發送到已知類型的閉合線路控制系統(未圖示)，所述閉合線路控制系統在輸入端接收指示目標荷載值的參考信號，且在輸出端生成用於致動器34的控制信號，使得由齒件30b所施加的荷載與參考荷載匯集。可替代地，可以獲得該荷載的間接測量。例如，如果致動器34由受電動機42驅動的螺旋起重器組成，則荷載的測量可以通過測量由電動機42所吸收的電流Ia間接地獲得，所述電動機42藉助已知類型的插值(interpolation)追回荷載。當槓桿本體30a自由地旋轉而不與鄰近零件接觸時，電動機42的供應電流Ia取恆定的值Ir，所述恆定的值Ir在由於致動器34施加閉合應力而使齒件30b緊靠抓取組件38時極大地增大。當達到第一電流限制值If1時-相應於由齒件30b施加在抓取組件38上的力值-電動機42被堵塞(blocked)。這確保了參考荷載被達到且阻止了在彼此接觸地布置的扇區12之間施加過度的力，從而防止接觸布置的零件受損。當槓桿本體30-在其逆時針旋轉結束時-緊靠由塊件(block)32所支撐的停止件32f時，第二電流限制值If2被檢測-相應於角度停止件(anangularstop)-以及電動機42被堵塞。根據本發明，抓取組件38執行定中心功能，並且為了所述目的進一步包括：第一抓取本體R1(圖5和圖6)以及第二抓取本體R2，所述第一抓取本體R1從附件26延伸且因此和加強結構21-A和扇區12-A成一體所述第二抓取本體R2從本體40延伸且因此與加強結構21-B和扇區12-B成一體。在第一抓取本體R1和第二抓取本體R2之間的耦合確保了扇區12-A相對於與其鄰近的其它扇區12-B的預設定空間定位，從而阻止了沿著垂直於軸RD的平面PZ的方向x-y(圖4)的任何平移，所述軸RD從對稱軸7徑向地延伸到分層表面5。特別地，第一抓取本體R1包括杯形本體50，所述杯形本體50與附件26成一體、與軸RD同軸且開口朝向抓取本體R2。第一抓取本體R1進一步地包括三個金屬元件52，所述三個金屬元件52被容置在杯形本體50內且由-除了其他的以外-平壁53所界定，所述平壁53面向軸RD且相對於該軸傾斜。第二抓取本體R2包括直線金屬附件56，所述直線金屬附件56由平行六面體本體40支撐且在終止在自由部分56c的徑向方向RD上延伸，所述自由部分56c從本體40突出、面向杯形本體50的開口且被塑造成球形帽狀件的形狀。當抓取本體R1和R2被耦合到一起時，自由部分56伸入杯形本體50，且球形帽狀件56以單點P1、P2、P3分別緊靠傾斜平壁53(圖6)。平面PZ穿過三個點P1、P2、P3。球形帽狀件56與三個傾斜平面53的接觸因此確保了零件沿著平面PZ的正確的空間定位，防止沿著軸xy的任何平移。特別地，在杯形本體內側的三個金屬元件52的位置可以藉助於螺釘59被調節(圖6)，所述螺釘59延伸穿過設置在杯形本體50的底座臂中的螺紋孔60。各螺釘59具有：第一端部，所述第一端部被布置在設置在各自的金屬元件52內側的座部中；以及，第二端部，所述第二端部從杯形本體中突出且設置有六角形的座部。通過軸向地調整螺釘59的位置，可能修改在杯形本體50內側的傾斜壁53的位置且因此修改三個點P1、P2、P3的空間位置。所述操作在扇區的閉合步驟中執行，以便存儲扇區相對於彼此的最佳位置。所述最佳位置接著在扇區的開啟-閉合操作期間被維持。