Спосіб складання панелі повітряного судна

Реферат: Спосіб складання панелі повітряного судна, при якому збирають панель, разом з її каркасом, та встановлюють її в стенді на відповідний ложемент і здійснюють кероване переміщення свердлильно-зенкувального пристрою, з функцією установки заклепок, і пристрою для утворення замикаючої головки заклепки в місце її постановки, і здійснюють постановку кожної з заклепок, при цьому послідовно свердлять отвір, здійснюють його зенкування, встановлюють заклепку і утворюють замикаючу головку, причому перед постановкою заклепки панель разом з ложементом керовано повертають по направляючих, профіль яких виконаний з можливістю збігу осі розташування засобів постановки заклепки з нормаллю до обшивки панелі в цьому місці. UA 120956 U (12) UA 120956 U UA 120956 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Заявлена корисна модель належить до літакобудування, а саме до технологічного устаткування для складання панелей одинарної кривизни повітряного судна і реалізує його безплазовий метод збирання (БПМЗ). БПМЗ базується на реалізації ІПВ-технологій (ІПВ - Інформаційна Підтримка життєвого циклу Виробів), що є за своєю суттю система цифрових технологій, які беруть участь на всіх етапах життєвого циклу повітряного судна, в тому числі в процесі загального складання агрегатів фюзеляжу, так і складання самих агрегатів і його вузлів, в тому числі каркасних панелей, які потребують розробки відповідної технології і оснащення. Відомо, що для повітряного судна характерно, з-за його габаритів і складних зовнішніх обводів, панелювання, під яким розуміється технологічне членування агрегатів, відсіків і секцій на каркасні або монолітні панелі /1/. У свою чергу каркасні панелі складаються з обшивки і силових елементів каркасу (частини стрингерів, частини шпангоутів) і для їх складання необхідна спеціалізована оснастка, така як стапель збірки, під ручне складання або автоматизований стенд складання. Відомий спосіб складання панелі повітряного судна, при якому панель, разом з її каркасом, встановлюють нерухомо в стенді на відповідний ложемент і здійснюють постановку кріпильних елементів у вигляді заклепок за допомогою комплексу пристроїв постановки. Зверху це свердлильно-зенкувальний пристрій з функцією установки заклепки в підготовлений отвір, а знизу - пристрій для утворення замикаючої головки заклепки. При цьому вони виконані з можливістю їх позиціонування (повороту) відносно їх місця постановки /2/. Недоліком даного способу є складність реалізації способу і труднощі в забезпеченні точності позиціонування пристроїв для постановки заклепок. Задачею, яка вирішене в заявленій корисній моделі, є удосконалення способу збирання панелей повітряного судна, шляхом спрощення позиціонування виконавчих пристроїв з використанням ІПВ-технологій, забезпечити точність і продуктивність процесу. Поставлена задача забезпечена в способі збирання панелей повітряного судна, при якому панель, призначену для складання, разом з її каркасом, встановлюють в стенді на відповідний ложемент і здійснюють кероване переміщення свердлильно-зенкувального пристрою, з функцією установки заклепок, і пристрою для утворення замикаючої головки заклепки в місце її постановки, і здійснюють постановку кожної з заклепок. При цьому послідовно свердлять отвір, здійснюють його зенкування, встановлюють заклепку і утворюють замикаючу головку, відповідно до корисної моделі, перед постановкою заклепки панель разом з ложементом скеровано повертають по направляючих, профіль яких виконаний з можливістю збігу осі розташування засобів постановки заклепки з нормаллю до обшивки панелі в цьому місці. Профілі напрямні мають вигляд монотонної кривої, описаної точкою, розташованою на кінці крайньої утворюючої панелі шляхом обкатування контуру поверхні обшивки панелі повітряного судна по прямій. Якщо контуром обшивки є частина кола, то при її обкатуванні по прямій точка, розташована на кінці крайньої утворюючої, описує траєкторію відповідної евольвенти. Сукупність суттєвих ознак, наведена в розділі опису "Суть корисної моделі", дозволяє здійснити поворот ложемента разом із закріпленою на ньому панеллю з кривизною першого порядку по направляючих, що мають розрахункову геометрію. Це дасть можливість підводити пристрої призначених для установки заклепок на те місце на обшивці панелі, де необхідно її встановити, з особливою точністю, і дає можливість реалізувати наведений технічний результат. Заявлена корисна модель ілюстрована наступними графічними матеріалами: на фігурі 1 приведена кінематична схема загального вигляду автоматизованого складального стенда, в ізометричній аксонометрії, що реалізує заявлений спосіб; на фігурі 2 наведено вигляд А (див. фіг. 1) в ізометричній аксонометрії; на фігурі 3 приведена блок-схема системного блока управління автоматизованим стендом, що реалізує заявлений спосіб; на фігурі 4 приведена розрахункова схема побудови геометрії профілю направляючої; на фігурі 5 приведена кінематична схема загального вигляду автоматизованого складального стенда, в ізометричній аксонометрії в початковий момент його роботи (попередня розстановка пристроїв складального стенда), що реалізує заявлений спосіб; на фігурі 6 зображена виноска І на фігурі 1. Заявлений спосіб реалізується за допомогою автоматизованого складального стенда 1 (див. фігури 1-6), який містить портал 2, що складається з вертикальних стійок 3 і 4, верхньої балки 5 і нижньої балки 6, яка виконана рознімною з вертикальними стійками 3 і 4. Спочатку нижня балка 6 змонтована на основі стенда 1, на тимчасових стійках 7 і 8, окремо (див. фігуру 5). На верхній балці 5 розташована свердлильно-зенкувальний пристрій 9 з функцією установки 1 UA 120956 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 заклепок. А на нижній балці 6 розташований пристрій 10 для утворення замикаючої головки заклепки. У зоні складання розміщений ложемент 28, виконаний з можливістю закріплення на ньому панелі 11 і має цапфи 12, 13, 14, 15 циліндричної форми, розташовані по його кутах, осі яких співпадають відповідно з крайніми утворюючими поверхні обшивки панелі. Верхні частини керованих приводів повороту 16, 17, 18, 19 панелі 11, а нижні їх частини закріплені на основі стенда 1, також через шарніри. На основі стенда 1 закріплені направляючі 20, 21, 22, 23, які кінематично пов'язані з відповідними циліндричними цапфами 12, 13, 14, 15 (з їх периферійними частинами) виконаними, наприклад, через підшипник кочення 53 (див. фіг. 6). Профілі направляючих 20, 21, 22, 23 мають вигляд монотонної кривої, описаної точкою, розташованою на осі цапфи ложемента 28, і отриманої шляхом обкатування контуру поверхні обшивки панелі повітряного судна по прямій. Наприклад, якщо контуром обшивки є частина кола (з радіусом R), то при її обкатуванні по прямій, наприклад пряма к-к. точка В (див. фіг. 4), що знаходиться на ній, описує траєкторію відповідно евольвенті /3/. Траєкторію даної евольвенти розраховують відповідно до рівняння евольвенти, яка має вигляд (див. фіг. 4): ry=R/Cosαy invαy=tgαy-αy, де: ry - радіус довільного кола з центром в т. О; αy - кут між радіусом-вектором поточної точки на евольвенті і дотичній до неї в цій точці; invαy - полярний кут поточної евольвенти; Для панелі з обшивкою радіусом R=2000 мм і шириною, рівною 1000 мм, розрахункова довжина евольвенти як підйомна гілка, так і гілка, що опускається, рівні близько 285мм. У кожному кутку панелі розміщені реперні лазерні відбивачі 24, 25, 26, 27, наприклад, сферичний відбивач компанії FARO діаметром 22 мм. На основі стенда 1 розміщені в районі кутів ложемента 28, в зоні прямої видимості з відповідними реперними лазерними відбивачами 24, 25, 26, 27, керовані лазерні трекери 29, 30, 31, 32, за які використовується, наприклад, FARO Laser Tracker Vantage (або інших марок з аналогічними експлуатаційними параметрами) в режимі ADM (Abcolute Distance Measuremtnt), що дозволяє відстежувати поворот ложемента 28 разом з панеллю 11 по засобу візуалізації 46, наприклад, з комп'ютерного монітора. Керовані: портал 2; свердлильно-зенкувальний пристрій 9 з функцією установки заклепок; пристрій для утворення замикаючої головки заклепки 10 - обладнані (див. фіг. 4) датчиками їх переміщень, відповідно 33, 34, 35, за які наприклад використовується, наприклад, оптичні датчики відстаней фірми SICK AG, серії DS60, а також обладнані керованими виконавчими пристроями, відповідно 36, 37, 38 (див. фіг. 3). До того ж для автоматизованого управління всіма пристроями стенда, що беруть участь в процесі складання каркасної панелі, стенд містить (див. фіг. 4) також системний блок управління 39, виконаний, наприклад, на базі мікропроцесорної техніки і містить послідовно з'єднані: блок 40 введення математичної моделі панелі повітряного судна, призначеної для складання, в системі координат XYZ (на підставі загальної математичної моделі повітряного судна в системі координат будівельних осей повітряного судна XYZ); блок 41 визначення масиву координат розташування, потрібних для постановки, заклепок на обшивці панелі в системі координат XYZ; блок 42 перетворення координат розташування, потрібних для постановки, заклепок на обшивці панелі з системи координат будівельних осей повітряного судна XYZ в систему c c c координат будівельних осей стенда X Y Z , при вибраному положенні місця розташування c c c центру системи координат X Y Z на складальному стенді. При цьому останній блок приєднаний до програмно-апаратного блока 43, до якого, в свою чергу, приєднані: блок 44 введення даних розташування в складальному стенді чотирьох лазерних трекерів в c c c системі координат X Y Z ; блок 45 визначення масиву координат розташування в кутах панелі реперних лазерних відбивачів для кожної встановлюваної заклепки на обшивці панелі, через відповідні лазерні c c c трекери в системі координат X Y Z . До багатопозиційного виходу програмного апаратного блока 43 системного блока управління 39 під'єднані: виконавчий пристрій 36 переміщення порталу 2; виконавчий пристрій 37 переміщення свердлильно-зенкувальною головкою 9 з функцією установки заклепок; 2 UA 120956 U виконавчий пристрій 38 переміщення пристрою для утворення замикаючої головки заклепки 10; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лазерні трекери 29, 30, 31, 32; датчики переміщень 33, 34, 35 відповідно порталу 2, свердлильно-зенкувального пристрою 9 з функцією установки заклепок, пристрою для утворення замикаючої головки заклепки 10; засіб візуалізації 46 процесу постановки заклепок, призначеного для використання оператором складання при постійному контролі й ручній корекції процесу в окремих екстремальних випадках; блок введення 47 програмних продуктів для здійснення постановки заклепок; виконавчі пристрої 51, 52, 53, 54 відповідних керованих приводів повороту 12, 13, 14, 15 панелі. А до програмних продуктів можна віднести: програму визначення масиву координат розташування, потрібних для постановки, заклепок на обшивці панелі в системі координат XYZ; програму перетворення координат розташування, потрібних для постановки, заклепок на c c c обшивці панелі в системі координат X Y Z , при обраному положенні місця розташування c c c центру системи координат X Y Z на складальному стенді; програму визначення масиву координат розташування в кутах панелі реперних лазерних відбивачів для кожної заклепки. Функціонує наведений вище автоматизований стенд наступним чином, в кілька етапів. Після проведеної підготовки автоматизованого стенда до процесу складання оператор включає системний блок управління 39. При цьому оператор за допомогою програмноапаратного блока 43 подає сигнал на генерування керуючого впливу на відповідні елементи стенда, а саме: спершу портал 2 переміщують по направляючих 52 складального стенда 1, за допомогою виконавчого пристрою 36 уздовж нього до стикування з нижньої балкою 6 і закріплюють її з вертикальними стійками 3, 4 порталу 2; далі портал 2 переміщують по сигналу від програмно-апаратного блока 43 та датчика його переміщення 33, за допомогою виконавчого пристрою 36, до відповідного ряду встановлення заклепок; по верхній бальці 5 свердлильно-зенкувальний пристрій 9 з функцією установки заклепок переміщують по сигналу від програмно-апаратного блока 43, за допомогою виконавчого пристрою 37 та датчика його переміщення 34 до місця установки заклепки; по ніжній бальці 6 пристрій 10 для утворення замикаючої головки заклепки переміщують по сигналу від програмно-апаратного блоку 43, за допомогою виконавчого пристрою 38 та датчика його переміщення 35 до місця установки заклепки; програмно-апаратний блок 43 корегує взаємне розташування свердлильно-зенкувального пристрою 9 з функцією установки заклепок та пристрій 10 для утворення замикаючої головки с с заклепки таким чином, щоб координати по осях X та Z співпадали і цю інформацію виводиться на засіб візуалізації 46 для оператора з метою корегування в разі помилки в їх розташуванні; використовуючи керуючий вплив від системного блока управління 39 відповідно до робочої програми позиціонування і з урахуванням баз даних закладених в програмно апаратний блок 43 кожним з лазерних трекерів виробляють свій захват реперного лазерного відбивача (лазерний трекер 20 - реперний лазерний відбивач 24, лазерний трекер 21 - реперний лазерний відбивач 25, лазерний трекер 22 - реперний лазерний відбивач 26, лазерний трекер 23 - реперний лазерний відбивач 27); - за даними від системи орієнтації, лазерний трекер - реперний лазерний відбивач, за допомогою приводів повороту 16, 17, 18,19 ложемент, що несе панель, переміщують цапфи ложемента 12, 13, 14, 15 по направляючих 20, 21, 22, 23 на запрограмовану величину таким чином, щоб нормаль до поверхні в місці постановки заклепки збігалася з віссю свердлильнозенкувального пристрою 9 і пристрою 10 для утворення замикаючої головки. після цього здійснюють постановку заклепки в даному місці (свердління отвору, його зенковку і установку заклепки - свердлильно-зенковальним пристроєм 9 і отримання замикаючої головки заклепки пристроєм 10). Аналогічно роблять постановку інших заклепок. Постійний контроль автоматизованого процесу складання панелі здійснюють через засоби візуалізації 46 і в разі виникнення нештатної ситуації, відхід від запрограмованого процесу складання, оператор має можливість втручатися в хід збирання. Джерела інформації: 3 UA 120956 U 5 1. Технология сборки самолётов: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов /В.И. Ершов, В.В. Павлов, М.Ф. Каширин, В.С. Кухорев. - М.: Машиностроение, 1986. -456 с. 2. Публікація: WO 2017/025497. 3. Рашевский П.К. Курс дифференциальной геометрии. Изд. 3-е, перераб. - М. -Л., ГИТТЛ, 1950. -428 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Спосіб складання панелі повітряного судна, при якому збирають панель, разом з її каркасом, та встановлюють її в стенді на відповідний ложемент і здійснюють кероване переміщення свердлильно-зенкувального пристрою, з функцією установки заклепок, і пристрою для утворення замикаючої головки заклепки в місце її постановки, і здійснюють постановку кожної з заклепок, при цьому послідовно свердлять отвір, здійснюють його зенкування, встановлюють заклепку і утворюють замикаючу головку, який відрізняється тим, що перед постановкою заклепки панель разом з ложементом керовано повертають по направляючих, профіль яких виконаний з можливістю збігу осі розташування засобів постановки заклепки з нормаллю до обшивки панелі в цьому місці. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що профілі направляючих мають вигляд монотонної кривої, описаної точкою, розташованою на кінці крайньої утворюючої панелі шляхом обкатування контуру поверхні обшивки панелі повітряного судна по прямій лінії. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що коли контуром обшивки є частина кола, то при її обкатуванні по прямій лінії точка, розташована на кінці крайньої утворюючої панелі, описує траєкторію відповідної евольвенти. 4 UA 120956 U 5 UA 120956 U 6 UA 120956 U 7 UA 120956 U 8 UA 120956 U 9 UA 120956 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10