ГИБКАЯ СИСТЕМА ДЕРЖАТЕЛЕЙ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2013 года по МПК B23Q1/03 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, по существу, к устройствам для позиционирования деталей, в частности к устройствам позиционирования, способным поддерживать детали, которые обрабатывают, обрезают, сверлят, фрезеруют и/или осматривают.

Уровень техники

Производственные системы часто включают в себя опору и обрабатывающий инструмент для механической обработки детали, удерживаемой опорой. Может быть необходимым обработать детали (например, сборочные секции самолетов, фюзеляжи, обшивки крыла, корпуса двигателей или другие конструкции), которые имеют сложную геометрию. Традиционные опоры часто имеют группу вертикально выдвигаемых модулей, способных принимать различные конфигурации таким образом, что модули взаимодействуют, чтобы поддерживать детали. Модули могут перемещаться горизонтально вдоль рельсов в различные положения под деталью. К сожалению, для перемещения этих модулей вдоль рельсов используются сложные приводные устройства. Эти сложные приводные устройства часто требуют значительного количества тренингов для пользователей, частого обслуживания, рекалибровки и дорогих управляющих устройств. Кроме того, может быть сложно или невозможно увеличить или уменьшить число модулей, установленных на рельсах, если приводные устройства сконструированы специально для постоянного числа модулей, за счет этого ограничивая производственную гибкость. Соответственно, эти типы производственных систем могут быть непригодными для обработки конструкций, которые обычно используются во многих отраслях, таких как аэрокосмическая промышленность.

Устройства крепления группы держателей часто используются, чтобы поддерживать относительно большие обрабатываемые детали, такие как сборочные секции самолета. Группа неподвижных или подвижных панелей с держателями постоянной высоты может опираться на два горизонтальных рельса. Такие типы устройств для крепления группы держателей могут быть непригодны для обработки деталей, имеющих различную геометрию, особенно деталей с большой кривизной (например, участок фюзеляжа) со сложной геометрией. Соответственно, группы держателей с постоянной высотой часто могут быть заменены группой держателей, имеющих различную высоту или которые были неоднократно переустановлены, чтобы обработать различные детали, приводя к значительному простою при обработке и потере производительности.

Раскрытие изобретения

Производственная система может включать в себя установку для водоструйной резки или фрезерный станок для обработки детали, удерживаемой гибкой системой держателя. Гибкая система держателя может иметь различные конфигурации для удержания деталей различных типов, таких как панели, фюзеляжи, обшивки крыла, корпуса двигателей или другие большие сложные конструкции. Система держателя, в некоторых вариантах осуществления изобретения, включает в себя первый несущий рельс и второй несущий рельс, расположенный на расстоянии от первого несущего рельса. Первый и второй несущие рельсы поддерживают множество составляемых держателей, которые содействуют позиционированию детали. Держатели имеют высоту, регулируемую вдоль их длины для согласования с формой детали. Система держателя может удерживать деталь неподвижно или может перемещать деталь между любым числом требуемых положений.

В некоторых вариантах осуществления изобретения система для поддерживания детали включает в себя раму и перестраиваемый держатель. Рама включает в себя первый несущий рельс, второй несущий рельс и принимающее окно между первым несущим рельсом и вторым несущим рельсом. Первый несущий рельс имеет множество дискретных первых установочных областей, разнесенных друг от друга вдоль длины первого несущего рельса. Второй несущий рельс имеет множество дискретных вторых установочных областей, разнесенных друг от друга вдоль длины второго несущего рельса. Первые установочные области и соответствующие вторые установочные области образуют множество установочных положений, проходящих в поперечном направлении между первым несущим рельсом и вторым несущим рельсом. Держатель имеет такие размеры, чтобы опираться на первый несущий рельс и на второй несущий рельс и поддерживать, по меньшей мере, один участок детали.

Держатель может включать в себя один или более жестких элементов (например, балки), группу исполнительных механизмов, закрепленные инструменты, распорки или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления изобретения группа исполнительных механизмов жестко соединена с балкой таким образом, что свободные концы исполнительных механизмов для контакта с деталью перемещаются от балки к балке. В некоторых вариантах осуществления изобретения держатель дополнительно включает в себя первый блокирующий механизм на первом конце держателя и второй блокирующий механизм на втором конце держателя, который противоположен первому концу. Первый и второй блокирующие механизмы выполнены с возможностью соединения с парой из первой и второй установочных областей для удержания держателя в известном установочном положении, проходящем между парой из первой и второй установочных областей при нахождении первого блокирующего механизма и второго блокирующего механизма в заблокированных положениях. Держатель является подвижным по отношению к раме при нахождении первого и второго блокирующих механизмов в разблокированных положениях.

В некоторых вариантах осуществления изобретения предложена производственная система для обработки деталей. Производственная система включает в себя неподвижную раму и множество держателей, а также устройство для механической обработки, такое как устройство для водоструйной обработки или фрезерное устройство. Неподвижная рама имеет первый несущий рельс и второй несущий рельс. Первый несущий рельс включает в себя множество образованных в нем дискретных первых установочных областей. Второй несущий рельс включает в себя множество образованных в нем дискретных вторых установочных областей. Соответствующие поперечные пары первой и второй установочных областей образуют установочные положения. Множество держателей размещают в соответствующих установочных положениях. В некоторых вариантах осуществления изобретения каждый из держателей включает в себя ряд подвижных исполнительных механизмов, выполненных с возможностью поддержания, по меньшей мере, одного участка детали. Система механической обработки расположена рядом с неподвижной рамой. Система механической обработки имеет один или более инструментов (например, режущий инструмент, устройство для водоструйной обработки, сопло и т.п.), которые подвижны относительно детали, поддерживаемой множеством держателей для обработки детали.

В других вариантах осуществления изобретения система для позиционирования детали включает в себя первый несущий рельс и второй несущий рельс. Первый и второй несущие рельсы образуют множество дискретных установочных областей вдоль осевой длины первого и второго несущих рельсов. Система дополнительно включает в себя множество удлиненных вертикальных держателей, выполненных с возможностью независимого перемещения вдоль осевой длины первого и второго несущих рельсов и жесткого соединения с первым и вторым несущими рельсами в соответствующих дискретных установочных положениях. Каждый из держателей выполнен с возможностью опирания на первый и второй несущий рельсы.

В некоторых вариантах осуществления изобретения предложен способ обработки детали. Способ включает в себя расположение множества держателей рядом с множеством первых установочных областей, образованных в первом несущем рельсе, и множеством вторых установочных областей, образованных во втором установочном рельсе таким образом, что множество держателей проходят в поперечном направлении между первым и вторым рельсами. Держатели жестко соединены с первым и вторым рельсами с использованием блокирующих механизмов держателей, таким образом, что каждый блокирующий механизм принимается одной из первой и второй установочных областей. Деталь размещают, по меньшей мере, на некоторых из исполнительных механизмов держателей. Деталь обрабатывают с использованием инструментов механической обработки. Затем обработанную деталь извлекают с исполнительных механизмов. Затем отсоединяют держатели от первого и второго рельсов с использованием блокирующих механизмов.

В некоторых вариантах осуществления изобретения исполнительный механизм держателя может быть расположен эксцентрично относительно балки держателя, поддерживающей исполнительный механизм. В некоторых вариантах осуществления изобретения исполнительный механизм перемещается в различные положения вдоль балки при прохождении через балку. Например, исполнительный механизм может быть перемещен из первого установочного положения во второе установочное положение при прохождении исполнительного механизма через отверстие в балке. Балка поддерживает исполнительный механизм и в первой и во второй установочных областях.

В некоторых вариантах осуществления изобретения держатель содержит основной корпус, выполненный с возможностью размещения множества исполнительных механизмов. Основной корпус включает в себя, по меньшей мере, один проход для текучей среды, соединяемый с множеством исполнительных механизмов, которые находятся на основном корпусе. В некоторых вариантах осуществления изобретения основной корпус является экструдированным. Проход может быть интегральным проходом, выполненным посредством выдавливания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе производственной системы согласно одному проиллюстрированному варианту осуществления изобретения.

Фиг.2 представляет собой вид спереди устройства механической обработки, обрабатывающего деталь, опирающуюся на вертикально перестраиваемый держатель с группой исполнительных механизмов в соответствии с одним проиллюстрированным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.3А представляет собой вид в перспективе двух вертикально перестраиваемых держателей, установленных на несущем рельсе в соответствии с одним проиллюстрированным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.3В представляет собой вид в перспективе одного из вертикально перестраиваемых держателей, показанных на фиг.3А, расположенного на расстоянии от несущего рельса.

Фиг.4 представляет собой вид сверху участков двух несущих рельсов в соответствии с одним проиллюстрированным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.5 представляет собой вид в перспективе производственной системы в соответствии с одним проиллюстрированным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.6 представляет собой вид спереди производственной системы, показанной на фиг.5.

Фиг.7 представляет собой вид в перспективе производственной системы с модульным устройством для позиционирования в соответствии с одним проиллюстрированным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.8 представляет собой вид в перспективе модульного устройства для позиционирования детали.

Фиг.9 представляет собой вид сверху устройства позиционирования с исполнительными механизмами, неподвижными устройствами фиксации и крышками в соответствии с одним проиллюстрированным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.10 представляет собой вид сверху четырех исполнительных механизмов устройства позиционирования, показанного на фиг.9.

Фиг.11 представляет собой вид в перспективе устройства позиционирования с исполнительными механизмами и неподвижными опорами в соответствии с одним проиллюстрированным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.12 представляет собой вид в перспективе устройства позиционирования, поддерживающего секцию фюзеляжа в соответствии с одним проиллюстрированным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.13 представляет собой наглядный вид близко расположенных пустых держателей и крышек.

Фиг.14 представляет собой вид сбоку двух держателей, входящих в зацепление друг с другом.

Фиг.15 представляет собой подробный вид в разрезе уплотнительного устройства держателя, показанного на фиг.14.

Фиг.16 представляет собой подробный вид в разрезе альтернативного уплотнительного устройства.

Фиг.17 представляет собой вид сбоку двух держателей и уплотнительного устройства на держателях.

Фиг.18 представляет собой вид сбоку уплотнительного устройства между двумя держателями в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

Фиг.19 представляет собой наглядный вид основания держателя.

Подробное описание изобретения

Следующее описание относится к производственным системам, которые включают в себя одну или более систему обработки, подходящую для отделки, фрезерования, сверления, осмотра, очистки, шлифовки и/или другой обработки деталей. Производственные системы могут включать в себя устройство позиционирования детали и устройство механической обработки, подвижное относительно устройства позиционирования детали. Устройство механической обработки может быть устройством водоструйной обработки, фрезерным устройством или системой другого типа для осуществления требуемой обработки. Одна или более деталей (например, сборочные секции, фюзеляжи, обшивки крыла, корпуса двигателей, составные элементы самолета и тому подобное) могут находиться на устройстве позиционирования, которое уменьшает, ограничивает или существенно предотвращает нежелательное перемещение деталей, пока устройство механической обработки использует инструмент для обработки деталей. Устройство позиционирования может по существу включать в себя один или более составляемых вертикальных держателей, которые могут перемещаться от или к друг к другу. Каждый держатель может независимо принимать конфигурацию, основанную на геометрии детали. Например, вертикально ориентированный держатель может иметь регулируемую и/или программируемую высоту вдоль своей продольной длины таким образом, что держатель, по существу, повторяет форму детали. Такие держатели могут включать в себя панель из независимо управляемых подвижных исполнительных механизмов, предназначенных для поддержания, расположения (например, поднятия и/или опускания), удерживания и/или другим образом поддерживания детали.

Для содействия описанию проиллюстрированных вариантов осуществления изобретения, термины, такие как вверх, верхний, вниз, нижний, вертикально, вертикальный и горизонтальный используются для описания приложенных чертежей. Однако, следует понимать, что проиллюстрированные варианты осуществления изобретения могут быть расположены или ориентированы во множестве требуемых положений, включая различные углы, боком и даже сверху вниз.

Если из контекста не следует иного, в описании и в нижеследующей формуле изобретения слово «содержат» и его варианты, такие как «содержит» и «содержащий», должны быть истолкованы в широком, охватывающем смысле, таком как «включающий, но не ограниченный».

На фиг.1 показана производственная система 100 для обработки широкого диапазона деталей различного типа. Производственная система 100 включает в себя устройство 102 позиционирования детали и систему 103 обработки, которая перемещается относительно устройства 102 позиционирования с помощью системы 115 приведения в действие. Система 117 управления контролирует траекторию перемещения устройства 114 механической обработки. Устройство 114 механической обработки включает в себя один или более инструментов, пригодных для отделки, обрезки, фрезерования, сверления, осмотра, очистки, шлифования или другой обработки одной или более деталей (не показаны на фиг.1), опирающихся на устройство 102 позиционирования. Система 103 обработки может быть, но не ограничиваясь, системой водоструйной обработки, системой фрезерования или т.п. Проиллюстрированная система 103 обработки является системой водоструйной обработки с соплом, пригодным для создания и доставки водяной струи. Различные типы известных систем водоструйной обработки могут быть встроены в производственные системы, описанные здесь, такие как система водоструйной обработки, описанная в патенте США № 6000308. Проиллюстрированное устройство 102 позиционирования, показанное на фиг.1, включает в себя жесткую раму 128 с первым несущим рельсом 130, вторым несущим рельсом 132 и принимающим окном 134 между первым и вторым несущими рельсами 130, 132. Группа держателей находится между самыми крайними держателями 140а, 140с. Вертикально перестраиваемые держатели 140а, 140b, 140c (обозначенные по существу позицией 140) находятся на и проходят между первым и вторым несущими рельсами 130, 132. Держатели 140 могут быть составлены (например, горизонтально составлены) вдоль первого и второго несущих рельсов 130,132 и иметь изменяемую высоту вдоль своей длины. Такие держатели 140 могут принимать верхний профиль, который подобен профилю поверхности детали.

Каждый из держателей 140 включает в себя группу независимо подвижных исполнительных механизмов, которые могут действовать вместе, чтобы поддерживать детали (см. фиг.2). Например, верхние концы исполнительных механизмов могут быть расположены, чтобы приблизительно соответствовать форме детали. Поэтому держатели 140 могут служить опорой и располагать детали, имеющие широкий диапазон геометрии. В некоторых вариантах осуществления изобретения, включая проиллюстрированный вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.1, держатели 140 имеют группы с близко разнесенными исполнительными механизмами и расположены по существу вертикально вверх.

Оператор может вручную плавно перемещать любой из держателей 140 вдоль первого и второго несущих рельсов 130, 132 в направлениях, указанных стрелками 164, 166, чтобы соответствующим образом переконфигурировать устройство 102 позиционирования. Держатели 140 затем могут быть жестко соединены (например, блокированы) с первым и вторым несущими рельсами 130, 132, чтобы разместить деталь на держателях 140.

Проиллюстрированное устройство 102 позиционирования, показанное на фиг.1, имеет одиннадцать держателей 140. На первом и втором несущих рельсах 130, 132 может быть установлено большее или меньшее число держателей. Например, дополнительные держатели могут быть установлены между держателями 140а, 140b, чтобы обработать относительно широкую деталь. Эти дополнительные держатели могут быть транспортированы и размещены вручную на несущих рельсах 130, 132 для быстрой установки. Это обеспечивает большую гибкость в обработке, чем традиционные держатели детали, которые имеют постоянное число модулей для поддержания детали. Дополнительно или в качестве альтернативы, крышки могут быть размещены между держателями 140, как более подробно описано ниже.

Со ссылкой снова на фиг.1, система 115 приведения в действие включает в себя вертикальные салазки 170 для перемещения вдоль вертикальной оси Z. Вертикальные салазки 170 соединены с возможностью скольжения с порталом 172 для перемещения вдоль горизонтальной оси Y, которая по существу параллельна продольной оси 174 портала 172. Портал 172 установлен на двух разнесенных рельсах 180, 182 таким образом, что портал 172 может перемещаться в направлении, по существу перпендикулярном его продольной оси 174. Например, портал 172 может перемещаться вдоль оси X, которая, по существу, перпендикулярна оси Y. Таким образом, устройство 114 механической обработки может быть перемещено вдоль оси X, вдоль оси Y и/или вдоль оси Z, чтобы обработать деталь на устройстве 102 позиционирования. Другие виды систем приведения в действия, использующие салазки линейного перемещения, системы рельс, каретки, двигатели и т.п. могут быть применены, чтобы избирательно перемещать и приводить в действие устройство 114 механической обработки, когда это необходимо или требуется. В патенте США № 6000308 и публикации заявки на патент США 2003/0037650 (номер заявки 09/940689), содержания которых полностью включены сюда путем ссылки, описаны системы, составные элементы и механизмы, которые могут быть встроены в производственную систему 100. Например, обрабатывающая головка может быть использована для обрезания, сверления, фрезерования, проверки, чистки, шлифовки, их комбинаций или другой обработки детали 150, показанной на фиг.2

Настраиваемый держатель 140, показанный на фиг.2 включает в себя удлиненную балку 200 и группу вертикальных исполнительных механизмов 204, жестко соединенных с балкой 200. Балка 200 проходит между и находится на рельсах 130, 132 таким образом, что группа исполнительных механизмов 204 располагается внутри принимающего окна 134. Проиллюстрированная балка 200 расположена, по существу, на середине вдоль группы исполнительных механизмов 204, которые проходят через балку 200.

Первые и вторые концы 210, 212 балки 200 накладываются на несущие рельсы 130, 132 соответственно. Использованный здесь термин «балка» толкуется широко, как включающий, но не ограничивающий, по существу, жесткий элемент или конструкцию, способную устанавливаться на каждом конце. Например, проиллюстрированная балка 200 является просто установленным жестким элементом, который избирательно соединяют с первым и вторым несущими рельсами 130, 132. Балка 200 может быть I-образной балкой, квадратной балкой (полой или твердой квадратной балкой), прямоугольной балкой (полой или твердой прямоугольной балкой), балкой типа С-образного швеллера или балкой другого типа, имеющей подходящие механические свойства, и она может быть выполнена, полностью или частично, из одного или более металлов (например, стали, алюминия или т.п.), дерева, композиционных материалов или их комбинаций, а также из других материалов с подходящими механическими свойствами.

Держатели 140 могут быть, по существу, перпендикулярными первому и второму несущим рельсам 130, 132. Например, держатель 140а, показанный на фиг.1 имеет продольную ось 220, которая, по существу, перпендикулярна одной или обеим продольным осям 230, 232 рельсов 130, 132 соответственно. Группа исполнительных механизмов 204 держателя 140а также может быть перпендикулярна одной или обеим продольным осям 230, 232.

Исполнительные механизмы 204, показанные на фиг.2, могут быть, по существу, подобны друг другу и, соответственно, нижеследующее описание одного из исполнительных механизмов равноценным образом применимо к другим, если не указано иное. Исполнительные механизмы 204 могут быть механическими исполнительными механизмами, электрическими исполнительными механизмами, пневматическими исполнительными механизмами и/или гидравлическими исполнительными механизмами, а также исполнительными механизмами других типов, подходящих для зацепления с деталью. Например, исполнительные механизмы 204 могут быть линейными исполнительными механизмами с сервоуправлением.

Исполнительный механизм 204а (показанный полностью в нижнем положении на фиг.2) включает в себя линейно перемещаемую опору 250а детали, имеющую контактную головку 252а для взаимодействия с нижней поверхностью детали. Поскольку исполнительный механизм 204а не находится под проиллюстрированной деталью 150, он может быть оставлен в нижнем положении. Исполнительный механизм 204b (показанный в полностью верхнем положении на фиг.2) имеет контактную головку 252b, взаимодействующую с нижней поверхностью 254 детали 150. Каждый из исполнительных механизмов 204 может быть перемещен вертикально между верхним положением и нижним положением, чтобы служить опорой, располагать, держать или другим образом войти в зацепление с деталями.

Линии действия исполнительных механизмов 204 могут проходить через принимающее окно 134. Например, исполнительный механизм 204а имеет линию 270а действия, вдоль которой перемещается держатель 250а детали. Линия 270а действия проходит через принимающее окно 134.

Балка 200 может удерживать любое число исполнительных механизмов. Число исполнительных механизмов может быть увеличено, чтобы поддерживать детали со сверхсложной геометрией (например, с нижней поверхностью, имеющей большую кривизну), могут быть использованы держатели с большим числом близко разнесенных исполнительных механизмов.

Исполнительные механизмы 204 закреплены на балке 200 таким образом, что ориентации исполнительных механизмов 204, даже на различных высотах, могут поддерживаться в ходе всего процесса обработки. Исполнительные механизмы 204 различных держателей 140 также могут оставаться, по существу, параллельными друг другу для обеспечения того, чтобы деталь 150 оставалась, по существу, неподвижной во время процесса обработки, за счет этого уменьшая производственные допуски по сравнению с традиционными системами.

Исполнительные механизмы 204 могут быть выполнены с возможностью контролирования поперечного перемещения детали 150. Контактная головка 252а, показанная на фиг.2, например, может быть выполнена с возможностью уменьшения, ограничения или, по существу, предотвращения поперечного перемещения детали 150. Например, контактная головка 252а может иметь обращенную наружу клеевую, текстурированную поверхность и/или зажим для сопряжения/стыковки с нижней поверхностью 254 детали 150. Дополнительно или в качестве альтернативы, контактная головка 252а может быть выполнена с возможностью создания вакуума между ней и деталью 150. Вакуум может быть достаточен, чтобы предотвратить или ограничить поперечное перемещение детали 150. Также могут быть использованы другие типы контактных головок для требуемого взаимодействия между исполнительными механизмами 204 и деталью 150. В качестве примера, контактная головка 252а может включать в себя мягкую прокладку для защиты и поддержания деталей.

На фиг.3А показаны концы 300, 210 вертикально конфигурируемых держателей 140b, 140c соответственно, прикрепленных к первому несущему рельсу 130. Конец 300 включает в себя область 316 соединения и блокирующий механизм 320 для соединения с несущим рельсом 130. Конец 210 включает в себя область 318 соединения и блокирующий механизм 322 для соединения с несущим рельсом 130. Блокирующие механизмы 320, 322 могут быть, по существу, похожими друг на друга, и, соответственно, нижеследующее описание одного из блокирующих механизмов равноценным образом применимо к другому, если не указано иное.

Блокирующий механизм 320, показанный на фиг.3А, включает в себя множество разнесенных крепежных элементов 330, 332, 334, которые проходят вниз через область 316 соединения (показанную в виде отверстий 340, 342, 344 на фиг.3В) нижнего участка 341 конца 300 и через соответствующие отверстия 350, 352, 354 в рельсе 130 (см. фиг.3В). Когда конец 300 находится на верхней поверхности 362 рельса 130, отверстия 340, 343, 344 могут быть вертикально выровнены с соответствующими отверстиями 350, 352, 354 в рельсе 130.

Использованный здесь термин «крепежный элемент» толкуется широко, включая, но не ограничиваясь, один или более элементов, которые могут скреплять вместе два элемента. Крепежные элементы включают в себя, но не ограничиваются, механические крепежные узлы (например, узел болта с гайкой), винты, штифты (например, блокирующие штифты), заклепки и т.п. Например, крепежные элементы 330, 334, показанные на фиг.3А являются болтами, которые проходят через соответствующие отверстия 340, 344 и отверстия 350, 354. Крепежный элемент 332, показанный на фиг.3А, является подвижным в вертикальном направлении блокирующим штифтом.

Блокирующий механизм 320 может быть соответствующим образом установлен, чтобы жестко соединять конец 300 с рельсом 130. Например, блокирующий штифт 332 может быть пропущен через отверстие 342 нижнего участка 341 и отверстие 352, чтобы расположить конец относительно рельса 130. Крепежные элементы 330, 334 затем устанавливают таким образом, что блокирующий механизм 320 находится в заблокированном положении. Таким образом, конец 300 может быть быстро и соответствующим образом прикреплен к рельсу 130 без использования сложного инструмента и оборудования.

В некоторых вариантах осуществления изобретения блокирующий механизм 320 может быть выполнен в виде одного или более зажимов. Зажимы могут иметь открытое положение (например, разблокированное положение) и закрытое положение (т.е. заблокированное положение). Когда зажим находится в открытом положении, конец 300 может быть свободно перемещен относительно рельса 130. Зажимы в закрытом положении могут надежно зажимать и фиксировать рельс 130 с концом 300. Также могут быть применены другие типы блокирующих механизмов.

Со ссылкой на фиг.4, первый и второй несущие рельсы 130, 132, по существу, параллельны друг другу. Первый несущий рельс 130 включает в себя множество дискретных установочных областей 370а-f (обозначенных в общем позицией 370), при этом второй несущий рельс 132 включает в себя множество дискретных установочных областей 372а-f (обозначенных в общем позицией 372). Соответствующие поперечные пары установочных областей 370, 372 определяют установочные положения 380 а-f (обозначенные в общем позицией 380 и показанные линией воображаемого контура), представляющие собой поперечные установочные положения для держателей, которые соединены с соответствующими поперечными парами установочных областей 370, 372.

Расстояние между установочными областями 370 и расстояние между установочными областями 372 может быть выбрано на основании требуемого наклона установочных областей 380. Например, установочные области 370, 372 могут быть равномерно или неравномерно разнесены вдоль продольной длины рельсов 130, 132, соответственно. Проиллюстрированные установочные области 370, 372 равномерно разнесены вдоль продольной длины рельсов 130, 132 соответственно.

Чтобы установить держатель в установочном положении 380а, например, держатель может быть сопряжен с установочными областями 380а, 372а. Блокирующий механизм на одном конце держателя может сопрягаться с установочной областью 370а, при этом другой блокирующий механизм на другом конце держателя может сопрягаться с установочной областью 372а. Оба блокирующих механизма затем могут быть перемещены в положения блокирования, чтобы жестко соединить держатель с рельсами 130, 132. Блокирующие механизмы могут быть перемещены в положения разблокирования для того, чтобы держатель скользил вдоль рельсов 130, 132. Таким образом, держатели могут быть избирательно соединены с рельсами 130, 132 в любом из положений 380.

Установочные области 370, 372 могут быть похожими или идентичными друг другу и, соответственно, нижеследующее описание одной из установочных областей равноценным образом применимо к другим, если не указано иное. Установочная область 370а, показанная на фиг.3B и 4, включает в себя отверстия 350, 352, 354, выполненные с возможностью сопряжения с ответными отверстиями 340, 342, 344 области 316 соединения. В других вариантах осуществления изобретения установочная область 370а может включать в себя один или более проходящий в вертикальном направлении резьбовой элемент (например, стержни), штифты (например, подвижные установочные штифты), шпоночные элементы или другие удерживающие конструкции.

Снова со ссылкой на фиг.4, размеры зазоров между соседними положениями 380 могут быть выбраны на основании требуемого расстояния между держателями. Например, ширина W зазора 390 может быть увеличена или уменьшена, чтобы уменьшить или увеличить число установочных областей. В некоторых вариантах осуществления изобретения ширина W меньше, чем среднее расстояние между соседними исполнительными механизмами одного из держателей. В некоторых вариантах осуществления изобретения ширина W равна или меньше чем 0,1 дюйм. Другая ширина W также возможна, особенно если будут применены уплотнительные устройства. Кроме того, ширина W может быть уменьшена, чтобы получить близко разнесенные исполнительные механизмы. Таким образом, ширина W может быть увеличена или уменьшена, чтобы увеличить или уменьшить расстояние между соседними исполнительными механизмами. Распорки, инструменты, неподвижные опоры и т.п. могут быть использованы, чтобы достичь требуемой расстановки исполнительных механизмов.

В некоторых вариантах использования производственной системы 100, показанной на фиг.1, области соединения конфигурируемых держателей 140 сопрягаются с ответными установочными областями рельса 130 и установочными областями рельса 132 таким образом, что держатели 140 проходят через рельсы 130, 132. Держатели 140 затем крепят к рельсам 130, 132, используя соответствующие блокировочные механизмы.

Деталь 150 затем располагают на исполнительных механизмах 204 держателей 140. Исполнительные механизмы 204 могут быть расположены до того или после того, как деталь 150 размещена на них. В некоторых вариантах осуществления изобретения исполнительные механизмы 204 размещают с использованием программы, сохраненной в системе 117 управления, перед тем, как на исполнительные механизмы 204 помещают деталь 150. После того как контактные головки 252 исполнительных механизмов 204 размещены надлежащим образом, деталь 150 перемещают сверху и затем размещают на контактных головках 252. В других вариантах осуществления изобретения деталь 150 удерживают над исполнительными механизмами 204, которые затем одновременно или последовательно поднимают вверх, пока контактные головки 252 под деталью 150 не войдут в контакт с нижней поверхностью 254 детали 150. Вертикальное перемещение каждой контактной головки 252 останавливают, как только она контактирует с деталью 150. Таким образом, комплект исполнительных механизмов 204 может быть расположен, основываясь на геометрии детали 150.

После того как держатели 140 удерживают деталь 150 на требуемой высоте и в требуемой ориентации, инструмент 198, показанный на фиг.2 (например, вращающийся инструмент, водоструйный и т.п.) используют, чтобы осуществить некоторое число обработок детали 150. Во время обработки держатели 140 могут удерживать деталь 150, по существу, неподвижной, чтобы сохранить обработку с требуемыми допусками. После обработки, обработанную деталь 150 снимают с держателей 140. В некоторых вариантах осуществления изобретения другую деталь затем располагают на держателях 140 и обрабатывают с использованием устройства 114 механической обработки.

Устройство 102 позиционирования может быть переконфигурировано, чтобы обрабатывать различные типы деталей. Блокирующие механизмы соответствующих держателей 140 могут быть перемещены из заблокированного положения в разблокированное положение, чтобы переместить соответствующие держатели 140. Держатели 140 могут скользить вдоль рельс 130, 132 в направлениях, указанных стрелками 164, 166, до требуемых установочных областей 380, как описано в отношении фиг.4. Держатели 140 затем блокируют на рельсах 130, 132.

На фиг.5 и 6 показано устройство 400 позиционирования, включающее в себя неподвижный элемент 410 основания и раму 420, прикрепленную к элементу 410 основания. Элемент 410 основания образует утопленную область 430 с размерами и формой, обеспечивающими размещение исполнительных механизмов комплекта держателей 440, установленных на раме 420. Показанные группы исполнительных механизмов проходят в поперечном направлении через утопленную область 430 таким образом, что крайние исполнительные механизмы в группах расположены рядом с боковыми стенками 434, 436 утопленной области 430.

Показанная утопленная область 430 на фиг.5 представляет собой U-образный проходящий в продольном направлении канал, который вплотную окружает держатели 440. Утопленная область 430 по существу выровнена с рамой 420. Утопленная область 430 может иметь другие осевые поперечные сечения, такие как, по существу, V-образное осевое поперечное сечение или другое осевое поперечное сечение, подходящее для размещения держателей 440.

Рама 420 включает в себя первый и второй несущие рельсы 450, 452, установленные на соответствующих горизонтальных верхних поверхностях 460, 462 элемента 410 основания. Рельсы 450, 452 могут быть постоянно или временно соединены с верхними поверхностями 460, 462 с использованием одного или более крепежного элемента. В некоторых вариантах осуществления изобретения рельсы 450, 452 могут быть выполнены за одно целое с элементом 410 основания. Утопленная область 430 расположена между и проходит вниз от верхних поверхностей 460, 463 с образованием ямы.

На фиг.7 показана производственная система 500, включающая в себя модульное устройство 502 позиционирования детали, выполненное с возможностью перемещения относительно устройства 514 механической обработки системы 515 обработки. Устройство позиционирования 502 может быть переносным для удобной установки и снятия. Может быть использовано любое число модульных устройств 502 позиционирования деталей, чтобы служить опорой единственной детали. Например, два модульных устройства 502 позиционирования детали могут действовать вместе, чтобы поддерживать единственную деталь.

Устройство 502 позиционирования, показанное на фиг.7 и 8, имеет жесткую раму 510, несущую множество держателей 514а-k (обозначенных в общем позицией 514). Показанная рама 510 включает в себя два несущих рельса 520, 522, несущих держатели 514 и горизонтальные поперечные элементы 534 (задний поперечный элемент не показан на фиг.7 и 8), проходящие между рельсами 520, 522. Рельсы 520, 522 и поперченные элементы 534 образуют принимающее окно 530, имеющее размеры, чтобы принимать держатели 514. Четыре вертикальные ножки рамы 510 могут быть опорой для рельсов 520, 522 и поперченных элементов 534, 536.

Чтобы установить держатели 514, их вставляют в и пропускают через принимающее окно 530, пока противоположные проходящие наружу концы держателей 514 не войдут в контакт с установочными областями рельс 520, 522. Чтобы снять держатели 514, держатели 514 могут быть подняты вертикально вверх от рельсов 520, 522 до тех пор, пока держатели 514 не будут извлечены из окна 530. Таким образом держатели 514 могут быть соответствующим образом извлечены из рамы 510 без использования сложного инструмента или оборудования.

Модульное устройство 502 позиционирования может поддерживать детали, имеющие широкий диапазон размеров, путем добавления или извлечения держателей, основываясь на размерах деталей. Один или более оператор может установить, извлечь и расположить устройства, описанные здесь.

На Фиг.9 показано устройство 600 позиционирования, которое включает в себя множество держателей 610а-k (обозначенных в общем позицией 610) и крышек 612а-d (обозначенных в общем позицией 612), установленных на рельсах 611, 613. Крышки 612 могут быть достаточно широкими, чтобы образовывать дорожки для прохода через устройство 600 позиционирования, и описаны в отношении фиг.13. Держатели 610 могут быть, по существу, похожими друг на друга и, соответственно, следующее описание одного из держателей равноценным образом применимо к другим, если не указано иное.

Держатель 610е включает в себя группу исполнительных механизмов 622, подвижных друг относительно друга. Относительные взаимные положения между исполнительными механизмами могут быть отрегулированы. Каждый исполнительный механизм группы 622 может иметь множество различных положений установки относительно удлиненной балки 624, обеспечивая таким образом относительно точные настройки расстояний.

Расстояния между (например, исполнительными механизмами соседних держателей или одного и того же держателя) могут быть увеличены или уменьшены, чтобы достичь требуемого пространственного взаимного расположения между исполнительными механизмами. Исполнительные механизмы 670, 672 держателей 610j, 610k расположены рядом друг с другом, а исполнительные механизмы 630, 632 держателя 610е разнесены друг от друга. Исполнительные механизмы также могут быть расположены, чтобы уменьшить, ограничить или, по существу, предотвратить перекашивание удлиненных балок при использовании. Исполнительные механизмы держателей могут быть размещены вдоль или смещены от центральной линии соответствующего держателя, чтобы контролировать моменты, если это имеет место, приложенные к балкам держателей. Поскольку и расстановка исполнительных механизмов, и расстановка держателей могут быть изменены, может быть получен широкий диапазон конфигураций.

На фиг.10 показаны исполнительные механизмы 630, 632, 640, 642 в другой компоновке. Описание одного из исполнительных механизмов равноценным образом применимо к другим, если не указано иное. Исполнительный механизм 630 имеет подвижный поршень 690, расположенный эксцентрично относительно установочной плиты 692, если смотреть сверху. Поршень 690 может быть установлен в различных положениях путем изменения ориентации установочной плиты 692. Исполнительные механизмы могут быть повернуты с шагом (например, 90 градусов) чтобы задать установочные положения. Каждый из исполнительных механизмов может быть размещен в четырех различных положениях. Например, исполнительный механизм 632, показанный на фиг.9, может быть повернут на 90 градусов против часовой стрелки в положение, показанное на фиг.10, позволяя таким образом перепозиционировать, даже поперечно перепозиционировать посредством поворота установочную плиту 698. Установочная плита 698 может быть заменена другой установочной плитой, которая устанавливает исполнительный механизм 632 по середине относительно балки 624.

Установочная пластина 692, показанная на фиг.10, может быть соединена с установочной областью (например, плитой основания) удлиненной балки 624. Держатель 610d, показанный только с одним исполнительным механизмом на фиг.9, включает в себя ряд плоских установочных областей 691, каждая из которых имеет угловые отверстия 693а, 693b, 693c, 693d (обозначенных в общем позицией 693), расположенные для сопряжения с соответствующими отверстиями установочных плит исполнительного механизма. Угловые отверстия 693 окружают центральное отверстие, через которое может проходить исполнительный механизм. Исполнительный механизм 630, показанный на фиг.9 и 10, может быть установлен в установочной области путем пропускания крепежных элементов 694a, 694b через отверстия установочной плиты (или другие отверстия), чтобы временно соединить установочную плиту 692 с расположенной ниже установочной областью. В некоторых вариантах осуществления изобретения исполнительный механизм может быть вставлен и пропущен через отверстие 697 держателя 610d. Исполнительный механизм затем поворачивают для сопряжения установочной плиты с установочной областью 691. Пользователь может вручную перемещать исполнительный механизм между различными эксцентричными положениями при прохождении исполнительного механизма через отверстие 697. Многие из других отверстий держателей покрыты квадратными плитами.

На фиг.11 показано устройство 700 позиционирования, которое включает в себя держатели, имеющие и исполнительные механизмы, и неподвижные опоры. Держатель 710а включает в себя множество неподвижных опор 712а, 712b, 712c и множество крышек 714a, 714b отверстий. Неподвижная опора 712а представлена в виде проходящей вверх арки, имеющей платформу 720 для поддержания детали. Платформа 720 находится на постоянной высоте по отношению к удлиненной балке 713 держателя 710а. Неподвижная опора 712b представляет собой опору для детали с проходящим вверх удлиненным стержнем, который заканчивается свободным концом 722. Неподвижная опора 712с включает в себя арку, имеющую две разнесенные, вертикально проходящие ножки 730, 732 и платформу 740, которая включает в себя множество соединительных устройств 742, 744. Соединительные устройства 742, 744 могут быть временно или постоянно соединены с инструментом, элементами обрабатываемой детали и т.п. Различные комбинации подвижных и неподвижных элементов могут быть смешаны и сопряжены. Неподвижные элементы могут обеспечивать исходные положения, используемые для позиционирования детали. Неподвижные опоры могут быть сняты или переустановлены любое число раз, чтобы переконфигурировать устройство 700 позиционирования.

Чтобы создать зазоры между соседними элементами, крышки отверстий могут быть установлены в держателях. Держатель 710а имеет крышку 714а между неподвижной опорой 712а и опорой 712b, а крышка 714b находится между ножками 730, 732 опоры 712с. Крышки могут быть расположены ниже секций детали, непригодных для контакта с металлическими инструментами.

Со ссылкой на фиг.12, устройство 800 позиционирования включает в себя два расположенных наклонно устройства 810, 812 и центральное устройство 814 позиционирования между ними. Показанная система 800 поддерживает секцию фюзеляжа, имеющую криволинейную форму. Количество и относительные взаимные расположения устройств позиционирования могут быть выбраны на основании размера, конфигурации, свойств (например, прочности) детали.

На фиг.13 показано устройство позиционирования, которое включает в себя крышки 1002а-d (обозначенные в общем позицией 1002) и держатели 1010а-d (обозначенные в общем позицией 1010), которые показаны с удаленными исполнительными механизмами. Может быть предотвращено падение, по меньшей мере, некоторых из отходов, полученных во время обработки в пространство между близко размещенными крышками 1002 и держателями 1010, таким образом уменьшая до минимума, ограничивая или, по существу, предотвращая накапливание отходов под устройством 1014 позиционирования. Крышки 1002 (например, крышки 1002а, 1002с, 1002d) могут быть достаточно широкими, чтобы образовать дорожки для прохода через устройство 1014 позиционирования. Крышка 1002b может заполнить относительно малый зазор между держателем 1010с и держателем 1010d.

Отходы могут включать в себя, но не ограничиваются, материал, удаляемый с детали (например, стружку, обрезанные секции и т.д.), материалы, используемые для создания струи (например, воду, абразивный материал или т.п.), или другие нежелательные или выброшенные материалы, получаемые во время обработки детали. Пространства, если они имеются, между крышками 1002 и держателями 1010 могут быть относительно маленькими, такими что мусор скапливается на крышках 1002 и держателях 1010. Вода может протекать вдоль каналов между соседними элементами. Например, вода может протекать вдоль канала 1020 к сторонам устройства 1014 позиционирования, чтобы способствовать стоку воды. Одно или более уплотнительных устройств, которые более подробно описаны ниже, может быть использовано для обеспечения слива воды в основном вдоль каналов.

Персонал может ходить по крышкам 1002, чтобы получить доступ к деталям или элементам устройства 104 позиционирования, таким как исполнительные механизмы, даже к исполнительным механизмам, размещенным в центре, для замены, ремонта, осмотра исполнительных механизмов и т.п. Показанная крышка 1002а имеет относительно широкую опорную балку 1041, служащую дорожкой. Балка 1041 способна выдерживать, по меньшей мере, одного человека и образует, по существу, плоскую пешеходную поверхность 1043. Крышки 1002с, 1002d также могут служить в качестве дорожек.

Размеры крышек 1002 могут быть выбраны на основании размеров зазоров между держателями 1010. Каждая из крышек 1002 может заполнять большую часть из, по существу, всех зазоров между соседними парами держателей 1010. Например, крышка 1002а может проходить через большую часть расстояния, отделяющего держатели 1010b, 1010c. В некоторых вариантах осуществления изобретения ширина W крышки 1002а составляет, по меньшей мере, 90% расстояния, отделяющего держатели 1010b, 1010c.

Крышки 1002c, 1002d по размеру являются одинаковыми с держателями 1010. Как показано на фиг.13, крышки 1002c, 1002d имеют ширину, по существу, равную ширине держателей 1010. Крышка 1002b имеет ширину, которая составляет примерно половину ширины держателей 1010. Крышка 1002а имеет ширину, которая примерно в два или три раза больше ширины крышки 1002b и в 1,5 раза больше ширины крышек 1002c, 1002d. Возможны и другие размеры ширины. Крышки могут иметь ширину, которая, по существу, равна или вполовину превышает ширину держателей. В некоторых компоновках, множество крышек 1002 расположено между соседними держателями 1010.

Держатели 1010 и крышки 1002 могут быть заново размещены любое число раз, чтобы получить широкий диапазон различных конфигураций, чтобы создать верхнюю поверхность, по существу, без зазоров. Крышки 1002 могут опираться на рельсы, которые также поддерживают держатели 1010. Пользователь может соответствующим образом добраться и расположить концы крышек 1002 и держатели 1010, чтобы переконфигурировать устройство 1014 обработки. В других вариантах осуществления изобретения крышки могут опираться на держатели или другие подходящие элементы устройства 1014 обработки. Например, крышка может опираться на пару соседних держателей.

Несущие рельсы могут быть сконфигурированы таким образом, что установочные области позволяют разместить держатели 1010 в «двускатной» конфигурации. Если группа держателей составлена вместе близко (например, касаясь друг друга), пользователь может удалить два соседних держателя и может установить один держатель по центру в зазор, где были размещены два держателя. Крышки (например, крышки, подобные крышкам 1002b на фиг.13) могут быть установлены в образовавшийся зазор с любой стороны держателя. Различные крышки и держатели могут быть смешаны и сопряжены, чтобы создать близко составленные узлы или держатели, которые разнесены друг от друга.

Держатели 1110 могут включать в себя различные элементы, которые облегчают сборку и/или улучшают работу, надежность и/или производительность. На фиг.14 показаны установленные в собранном виде держатель 1010а, имеющий установочные элементы 1113, 1115 с пазами 1123, 1125 для удержания модульных устройств или элементов инструментов, такие как приспособления с T-пазами. В некоторых вариантах осуществления изобретения элементы для маркировки и укладки трубопроводов (например, маркировки и укладки кабелей, маркировки и укладки шлангов, маркировки и укладки труб и т.п.) соединены с установочными элементами 1113, 1115, чтобы облегчить сборку и установку исполнительных механизмов. Этими элементами могут быть зажимы или другие типы ограничивающих устройство других видов. Таким образом, трубопроводы могут оставаться далеко от основания исполнительных механизмов.

Держатель 1110а на фиг.14 включает в себя основание 1169, торцевой колпачок 1175 и шланги 1171, 1173, проходящие через торцевой колпачок 1175. Основание 1169 включает в себя множество выполненных за одно целое проходов 1161, 1163 для текучей среды. Текучая среда под давлением (например, воздух) или вакуум могут быть поданы через проходы 1161, 1163. В некоторых вариантах осуществления изобретения проходы 1161, 1163 используются для пневматического управления исполнительным механизмом 1177. Текучая среда под давлением может быть использована, чтобы привести в действие исполнительный механизм 1177, а вакуум используется опорой исполнительного механизма 1177. Поскольку проходы 1161, 1163 выполнены за одно целое с основанием 1169, сообщение по текучей среде с исполнительным механизмом 1177 может быть надежно обеспечено, чтобы минимизировать или избежать проблем, связанных с отдельными пневматическими/вакуумными трубопроводами. В других вариантах осуществления изобретения держатель 1110а может иметь пневматические/вакуумные трубопроводы, которые отделены от основания 116, чтобы позволить заменить соответствующим образом трубопроводы.

Показанные держатели 1111a, 1110b могут быть собраны и установлены/прикреплены для облегчения добавления или изъятия исполнительных механизмов. Кроме того, элементы могут быть защищены или изолированы для обеспечения надежной работы. Например, полая балка 1118 основания 1169 может вмещать в себя соединения, такие как электрические соединения, соединения по текучей среде (например, пневматические соединения) или т.п. Широкий диапазон соединений различных типов может быть расположен вдоль внутреннего пространства полой балки 1118. Исполнительные механизмы могут быть легко установлены с использованием этих внутренних соединений для уменьшения до минимума или ограничения простоя станка, тем самым уменьшая простои станка для увеличения производительности.

Держатель и соседний элемент, такой как держатель или крышка, могут заслонять пространство под ними от побочных продуктов, полученных при обработке. На фиг.14 и 15 показаны держатели 1110а, 1110b, герметизирующие при взаимодействии друг друга для предотвращения, ограничения или, по существу, предотвращения падения материала (например, воды, отходов и т.п.) между держателями 1110а, 1110b. Показанный держатель 1110а включает в себя уплотнительное устройство 1121, которое контактирует с держателем 1110b с образованием уплотнения.

Со ссылкой на фиг.15, уплотнение 1119 образовано посредством прижатия уплотнительного устройства 1121 к держателю 1110b. Уплотнение 1119 может быть герметичным уплотнением (например, водонепроницаемым уплотнением), непроницаемым уплотнением или уплотнением другого типа. Требуемое уплотнение может быть получено путем изменения расстояния между поверхностью 1120 держателя 1110а и поверхностью 1122 держателя 1110b. Если отходы или вода проникают за уплотнение 1119, уплотнительное устройство 1121 может быть отрегулировано, пока не достигнуто требуемое уплотнение 1119.

Уплотнительное устройство 1121 может быть жестко соединено с балкой 1118 держателя 1110а посредством адгезива (например, клеев, связывающих веществ или т.п.), одного или более крепежных элементов или т.п. Уплотнительное устройство 1121, показанное на фиг.15, по существу включает в себя уплотнительный элемент 1137 (показанный в виде уплотнительной диафрагмы), камеру 1136 в уплотнительном элементе 1137 и впускной клапан 1130, соединенный с трубопроводом 1141 текучей среды. Основной корпус 1137 может быть выполнен полностью или частично из податливого материала, который может принимать различные формы. Податливый материал может представлять собой пену, полимеры, смолы, их комбинации и т.п.

Впускной клапан 1130 может находиться в сообщении с одним или более контрольным устройством или переключателем, которые контролируют количество текучей среды в уплотнительном элементе 1137. Камера 1136 может быть наполнена текучей средой, чтобы достичь требуемого уровня наполнения уплотнительного элемента 1137. Чтобы наполнить уплотнительный элемент 1137, источник жидкой среды 1146 (показанный на фиг.14) может доставлять текучую среду по трубопроводу 1141 и в камеру 1136. В одном варианте осуществления изобретения источником текучей среды 1146 может быть устройство для создания давления, такое как воздушный компрессор. Частично или полностью накачанный уплотнительный элемент 1137 прижимается к держателю 1110b таким образом, чтобы образовать уплотнение 1119, которое может удерживаться, даже если существует некоторое перемещение между держателями 1110а, 1110b. После обработки уплотнительный элемент 1137 может быть спущен путем выпуска текучей среды, находящейся внутри камеры 1136, через и из клапана 1130, или через другой клапан, такой как выпускной клапан. Таким образом, уплотнительный элемент 1137 может быть накачан или спущен на основании положения держателя 1110а и соседнего элемента, чтобы обеспечить взаимозаменяемость между держателями и крышками различных размеров и/или допусков.

На фиг.16 показано уплотнительное устройство 1200, которое, по существу, аналогично уплотнительному устройству 1121 на фиг.15, за исключением того, что будет подробно дополнительно описано ниже. Уплотнительное устройство 1200 имеет, по существу, сплошное поперечное сечение (т.е. не полое) и может быть выполнено, полностью или частично, из сжимаемого материала, такого как пена (например, пенопласт с закрытыми порами, ячеистый пенопласт или т.п.), способного выдерживать сильные деформации. Уплотнительное устройство 1200 может быть прикреплено к поверхности 1210 держателя 1212 и может выступать к соседнему держателю 1214. В некоторых вариантах осуществления изобретения уплотнительное устройство 1200 является выполненным за одно целое с уплотнительным элементом.

Уплотнительные элементы могут иметь цельную или составную конструкцию и могут иметь любой соответствующий профиль поперечного сечения. Например, профили поперечного сечения уплотнительных элементов могут быть, по существу, многоугольными (например, прямоугольными или квадратными), цилиндрическими, полукруглыми или т.п. Уплотнительный элемент 1137 на фиг.15 является, по существу, полукруглым, а уплотнительный элемент 1200 на фиг.116 является, по существу, многоугольным, показанным как, по существу, прямоугольный. Также возможны другие профили поперечных сечений, если это необходимо или требуется. Уплотнительные элементы также могут иметь, по существу, профиль поперечного сечения, постоянный по всей продольной длине. Такие уплотнительные элементы особенно хорошо подходят для использования между, по существу, параллельными элементами. В качестве альтернативы, уплотнительные элементы могут иметь профили поперечного сечения, изменяющиеся вдоль их продольной длины, для использования между непараллельными элементами.

На фиг.17 и 18 показаны уплотнительные устройства, которые могут быть использованы с держателями и/или крышками. На фиг.17 показано уплотнительное устройство 1300, проходящее через зазор 1302, образованный между держателями 1306, 1308. Уплотнительное устройство 1300 уменьшает до минимума, ограничивает или, по существу, предотвращает падение отходов в зазор 1302 и обычно включает в себя пару элементов 1310, 1312 зацепления и основной корпус 1320. Элементы 1310, 1312 могут герметично входить в зацепление с держателями 1306, 1308 соответственно. Пользователь может надлежащим образом снять уплотнительное устройство 1300 с держателей 1306, 1308, чтобы переставить или извлечь уплотнительное устройство 1300. В некоторых вариантах осуществления изобретения уплотнительное устройство 1300 соединено жестко или с возможностью поворота с одним из держателей 1306, 1308.

Со ссылкой на фиг.18, уплотнительное устройство 1400 проходит между держателями 1406, 1408. Уплотнительное устройство 1400 может быть вставлено в держатели 1406, 1408, чтобы заслонить зазор 1402. В показанном варианте осуществления изобретения уплотнительное устройство 1400 проходит в пазы 1416, 1418 держателей 1406, 1408 соответственно и может быть жестко соединено с одним из держателей 1406, 1408. Если уплотнительное устройство 1400 жестко соединено с держателем 1406, уплотнительное устройство 1400 может скользить в пазу 1418 при перемещении держателей 1406, 1408 навстречу друг другу.

На фиг.19 показано основание 1500, включающее в себя полую балку 1510 и юбку 1512, проходящую вниз от балки 1510. Балка 1510 включает в себя линейную группу отверстий 1525 для размещения исполнительных механизмов. Юбка 1512 включает в себя первый участок 1532, расположенный на расстоянии от второго участка 1534. Показанные первый и второй участки 1532, 1534 являются ограждениями, которые образуют пространство 1536. Первый и второй участки 1532, 1534 таким образом защищают исполнительные механизмы и создают пространство для размещения элементов, таких как шланги, водопроводные трубы и т.п.

Основание 1500 может быть образовано посредством различных производственных процессов, включая процессы, использующие экструзию, формование, механическую обработку, фрезерование и т.п. Показанное основание 1500 может быть выполнено из машиностроительных материалов, таких как композиты, полимеры, металлы (например, алюминиевые сплавы, анодированный алюминий и т.д.), полученных экструзией. Каналы, установочные элементы, пазы, участки уплотнительных устройств и т.п. также могут быть выполнены в процессе экструзии. Отверстия 1525 могут быть выполнены посредством сверления или фрезерования, чтобы изготовить основание как цельную конструкцию. В других вариантах осуществления изобретения основание 1500 может быть конструкцией, состоящей из многих элементов. Например, балка 1510 может содержать множество отдельных элементов, соединенных вместе крепежными элементами. В некоторых вариантах осуществления изобретения основание 1500 и/или балка 1510 могут быть сварной конструкцией. Например, участки основания 1500 могут быть выполнены экструзией, а участки могут быть сварными конструкциями, собранными с отформованными участками.

Основание 1500 может быть выполнено, полностью или частично, из одного или более металлов, композитов, полимеров или их комбинаций. Композиты могут содержать, но не ограничиваются, усиливающие элементы (например, волокна, частицы и т.п.), наполнители, связующие вещества, матрицу и т.п. Металл, дерево, стекловолокно, полимеры, пластмассы, металлы, керамика, стекло и или т.п. могут быть скомбинированы вместе, чтобы изготовить балки со свойствами, которые отличаются от свойств их отдельных составляющих. В некоторых вариантах осуществления изобретения основание 1500 может содержать композит, усиленный волокном, композит, усиленный частицами, ламинаты (например, пакет слоев собранных вместе) или их комбинации. Матрица композитов может быть выполнена из металла, полимеров или других подходящих материалов для капсулирования других усиливающих компонентов, таких как волокно. Ламинаты могут быть слоистыми материалами с однонаправленными армирующими волокнами, слоистыми материалами с перекрестно-направленными армирующими волокнами, слоистыми материалами с расположением армирующих волокон под углом, слоистыми материалами с симметричным расположением армирующих волокон и т.п. Композитные основания 1500 могут включать в себя не композитные элементы (например, введенные металлические установочные детали) или т.п. В некоторых вариантах осуществления изобретения основание 1500 выполнено в основном из композита, армированного волокном. Металлические элементы могут быть введены в композиционный материал, если это необходимо или требуется.

Для снижения производственных затрат и держатели, и крышки могут быть выполнены или включать одни и те же элементы. Некоторые из оснований могут быть использованы как крышки для отходов без существенных изменений, а другие основания могут быть дополнительно обработаны с образованием отверстия 1525 или других элементов для получения держателей. Например, крышка может быть выполнена из основания 1500 на фиг.19 без отверстий 1525. Производственные затраты и сложность могут быть таким образом снижены путем использования одних и тех же элементов для основных элементов устройства позиционирования.

Различные способы и инструменты, описанные выше, обеспечивают множество путей для осуществления заявленных вариантов осуществления изобретения. Кроме того, специалисту в данной области техники будет понятна взаимозаменяемость различных элементов, таких как рельсы и держатели, из различных вариантов осуществления изобретения, описанных здесь. Аналогичным образом различные элементы и действия, описанные выше, также как другие известные эквиваленты для каждого такого элемента или действия, могут быть перемешаны и сопряжены специалистом в данной области техники, чтобы осуществить способы в соответствии с принципами, описанными здесь. Например, устройство позиционирования, описанное здесь, может быть использовано с широким диапазоном производственных систем, таких как станки, фрезерные станки, сверлильные станки, измерительные станки (например, координатно-измерительный станок), станки для неразрушающего контроля, сборочные системы и т.п. Кроме того, способы, которые описаны и показаны здесь, не только не ограничены точной последовательностью описанных действий, но и не обязательно ограничены выполнением всех изложенных действий. Другие последовательности событий или действий, или меньше, чем все события, или одновременное осуществление событий, могут быть использованы в осуществлении описанных вариантов осуществления изобретения.

Хотя изобретение было изложено в контексте некоторых вариантов осуществления изобретения и примеров, специалистам в данной области техники будет понятно, что изобретение охватывает другие альтернативные варианты осуществления изобретения и/или применения и очевидные изменения и их эквиваленты кроме конкретно раскрытых вариантов осуществления изобретения. Соответственно, не подразумевается, что изобретение ограничено только приложенной формулой изобретения.

Группа изобретений относится к системе позиционирования деталей при их механической обработке и систему механической обработки для обработки детали, удерживаемой системой позиционирования. Система позиционирования имеет различные конфигурации для удержания деталей различного типа, таких как панели, фюзеляжи, обшивки крыла и корпуса двигателей. Система позиционирования включает в себя первый несущий рельс и второй несущий рельс, расположенный на расстоянии от первого несущего рельса. Первый и второй несущие рельсы поддерживают множество составляемых держателей, которые взаимодействуют для позиционирования детали. Держатели имеют высоту, регулируемую вдоль их длины, для согласования с формой детали. Описан способ обработки деталей, использующий систему позиционирования. Обеспечено упрощение системы и увеличение ее производственной гибкости. 5 н. и 44 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Система для поддерживания обрабатываемой детали, содержащая первый несущий рельс, имеющий множество дискретных первых установочных областей, второй несущий рельс, имеющий множество дискретных вторых установочных областей, причем вторые установочные области и соответствующие первые установочные области образуют множество поперечных установочных положений, принимающее окно между первым несущим рельсом и вторым несущим рельсом и держатель, имеющий такие размеры, чтобы опираться на первый несущий рельс и второй несущий рельс и поддерживать, по меньшей мере, один участок детали, содержащий балку, группу исполнительных механизмов, жестко соединенных с балкой так, что свободные концы исполнительных механизмов перемещаются от и к балке, и первый блокирующий механизм на первом конце держателя и второй блокирующий механизм на втором конце держателя, противоположном первому концу, при этом первый и второй блокирующие механизмы выполнены с возможностью соединения с парой из первой и второй установочных областей для удержания держателя в одной из поперечных установочных областей при нахождении первого и второго блокирующих механизмов в заблокированных положениях, причем держатель выполнен с возможностью перемещения относительно первого несущего рельса и второго несущего рельса при нахождении первого блокирующего механизма и второго блокирующего механизма в разблокированных положениях.

2. Система по п.1, в которой держатель выполнен с возможностью подъема вертикально от первого несущего рельса и второго несущего рельса при нахождении первого и второго блокирующих механизмов в разблокированных положениях.

3. Система по п.1, в которой группа исполнительных механизмов проходит через балку.

4. Система по п.1, в которой группа исполнительных механизмов является, по существу, перпендикулярной, по меньшей мере, одной из продольных осей первого несущего рельса и продольной оси второго несущего рельса.

5. Система по п.1, в которой каждый из исполнительных механизмов выполнен с возможностью независимого перемещения вдоль соответствующих линий действия, продолжающихся через принимающее окно.

6. Система по п.1, в которой держатель включает в себя, по меньшей мере, одну неподвижную опору, которая взаимодействует с группой исполнительных механизмов для поддерживания детали или соединения с инструментом.

7. Система по п.6, в которой, по меньшей мере, одна неподвижная опора представляет собой удлиненный стержень или арку с платформой.

8. Система по п.1, в которой, по меньшей мере, один из первого и второго блокирующих механизмов включает в себя блокирующий штифт, выполненный с возможностью прохождения через одну из первой и второй установочных областей.

9. Система по п.1, в которой балка имеет достаточно протяженную длину в осевом направлении, так что первый конец и второй конец балки накладываются на первый несущий рельс и второй несущий рельс, соответственно.

10. Система по п.1, в которой первые установочные области выполнены в верхней поверхности первого несущего рельса, а вторые установочные области выполнены в верхней поверхности второго несущего рельса.

11. Система по п.1, дополнительно содержащая:
множество держателей, выполненных с возможностью расположения в соответствующих поперечных установочных областях и имеющих такие размеры, чтобы опираться на первый несущий рельс и второй несущий рельс.

12. Система по п.1, в которой, по меньшей мере, один из исполнительных механизмов выполнен с возможностью перемещения между смещенными в сторону положениями относительно продольной оси балки.

13. Система по п.1, в которой, по меньшей мере, один из исполнительных механизмов имеет установочную плиту, выполненную с возможностью сопряжения с установочной областью балки с образованием множества заданных установочных областей исполнительного механизма.

14. Система по п.1, в которой держатель дополнительно содержит уплотнительное устройство, выполненное с возможностью образования уплотнения с другим элементом, перемещаемым относительно держателя.

15. Система по п.14, в которой уплотнительное устройство представляет собой накачиваемую уплотнительную диафрагму, проходящую в продольном направлении вдоль балки.

16. Система для обработки детали, содержащая неподвижную раму, имеющую первый несущий рельс и второй несущий рельс, при этом первый несущий рельс включает в себя множество разнесенных дискретных первых установочных областей, образованных в нем, а второй несущий рельс включает в себя множество разнесенных дискретных вторых установочных областей, образованных в нем, причем соответствующие поперечные пары первых установочных областей и вторых установочных областей образуют установочные положения, и множество держателей, выполненных с возможностью расположения в соответствующих установочных положениях, при этом каждый из держателей включает в себя ряд подвижных исполнительных механизмов, выполненных с возможностью поддерживания, по меньшей мере, одного участка детали, обрабатываемой системой механической обработки.

17. Система по п.16, в которой каждый из держателей выполнен с возможностью жесткого соединения с соответствующей парой из первой и второй установочных областей.

18. Система по п.16, в которой, по меньшей мере, один из держателей включает в себя балку, которая проходит в поперечном направлении между первым несущим рельсом и вторым несущим рельсом и опирается на них.

19. Система по п.16, в которой каждый держатель включает в себя блокирующий механизм, имеющий заблокированное состояние для жесткого соединения с рамой и разблокированное состояние для перемещения относительно рамы.

20. Система по п.16, в которой, по меньшей мере, один из держателей имеет балку и исполнительный механизм, выполненный с возможностью установки во множестве заданных установочных областей относительно балки, с заданными установочными положениями между соседними держателями.

21. Система по п.16, в которой, по меньшей мере, один из держателей имеет удлиненный элемент и исполнительный механизм, который включает в себя установочную плиту, выполненную с возможностью сопряжения с установочной областью удлиненного элемента с образованием множества заданных установочных областей исполнительного механизма.

22. Система по п.16, дополнительно содержащая, по меньшей мере, одну крышку, поддерживаемую первым несущим рельсом и вторым несущим рельсом, при этом крышка заполняет, по существу, весь зазор между соседними парами держателей.

23. Система по п.22, в которой, по меньшей мере, одна из крышек является достаточно широкой для образования дорожки для прохода.

24. Система по п.16, дополнительно содержащая множество крышек, каждая из которых имеет ширину, которая, по существу, равна или в половину больше ширины одного из держателей.

25. Система по п.16, дополнительно содержащая крышку между соседней парой элементов для заслонения пространства, по существу, под соседними элементами от воды и отходов при обработке детали.

26. Система по п.25, в которой крышка образует герметичное уплотнение с, по меньшей мере, одним из соседних элементов, который выполнен в виде держателя.

27. Система по п.16, в которой множество держателей соединены друг с другом с образованием герметичных уплотнений между ними.

28. Система по п.16, в которой один из держателей включает в себя накачиваемое уплотнительное устройство, выполненное с возможностью взаимодействия с соседним держателем или крышкой.

29. Система для позиционирования обрабатываемой детали, содержащая первый несущий рельс, второй несущий рельс, расположенный на расстоянии от первого несущего рельса, при этом первый несущий рельс и второй несущий рельс образуют множество дискретных установочных областей, расположенных вдоль продольной длины первого несущего рельса и второго несущего рельса, и множество удлиненных вертикальных держателей, выполненных с возможностью независимого перемещения вдоль длины первого несущего рельса и второго несущего рельса и жесткого соединения с первым несущим рельсом и вторым несущим рельсом в соответствующих дискретных установочных областях, причем каждый держатель выполнен с возможностью опирания на первый несущий рельс и второй несущий рельс.

30. Система по п.29, в которой, по меньшей мере, один из держателей включает в себя блокирующий механизм, имеющий заблокированное положение для жесткого соединения с одним из первого и второго несущих рельсов и разблокированное положение для обеспечения перемещения держателя относительно одного из первого и второго несущих рельсов.

31. Система по п.29, в которой один из держателей имеет группу исполнительных механизмов с постоянной длиной, при этом каждый из исполнительных механизмов имеет верхнее положение и нижнее положение для регулирования высоты группы исполнительных механизмов.

32. Система по п.29, в которой, по меньшей мере, один из держателей имеет множество исполнительных механизмов, при этом верхние поверхности первого и второго несущих рельсов расположены вертикально посередине вдоль множества исполнительных механизмов.

33. Система по п.29, в которой, по меньшей мере, один из держателей имеет, по меньшей мере, один вертикальный подвижный исполнительный механизм и, по меньшей мере, один опорный элемент постоянной высоты, который взаимодействует с, по меньшей мере, одним вертикальным подвижным исполнительным механизмом для поддержания детали.

34. Система по п.29, в которой множество удлиненных вертикальных держателей являются составляемыми в горизонтальном направлении вдоль первого и второго несущих рельсов.

35. Держатель, предназначенный для использования в системе для позиционирования обрабатываемой детали по п.29, содержащий экструдированный основной корпус, выполненный с возможностью размещения множества исполнительных механизмов и включающий в себя, по меньшей мере, один проход для текучей среды, соединяемый с множеством исполнительных механизмов, установленных на основном корпусе.

36. Держатель по п.35, дополнительно содержащий уплотнительное устройство, расположенное с возможностью взаимодействия с элементом, расположенным рядом с держателем с образованием с соседним элементом непроницаемого для воды и отходов барьера.

37. Держатель по п.36, в котором экструдированный основной корпус включает в себя, по меньшей мере, один экструдированный элемент для образования участка уплотнительного устройства.

38. Держатель по п.36, в котором уплотнительное устройство включает в себя накачиваемый уплотнительный элемент.

39. Держатель по п.36, в котором экструдированный основной корпус включает в себя паз для установки элемента.

40. Держатель по п.39, в котором паз для установки элемента имеет, по существу, Т-образный профиль поперечного сечения.

41. Держатель по п.35, в котором основной корпус содержит в основном композит, металл или их комбинации.

42. Способ обработки детали, включающий позиционирование множества держателей на множестве первых установочных областей, образованных в первом рельсе, и множестве вторых установочных областей, образованных во втором рельсе, расположенном на расстоянии от первого рельса так, что множество держателей проходят в поперечном направлении между первым рельсом и вторым рельсом, при этом каждый держатель содержит балку, чтобы опираться на первый несущий рельс и второй несущий рельс, группу исполнительных механизмов, жестко соединенных с балкой так, что свободные концы исполнительных механизмов перемещаются от и к балке, и первый блокирующий механизм на первом конце держателя и второй блокирующий механизм на втором конце держателя, противоположном первому концу, жесткое соединение держателей с первым и вторым рельсами с использованием блокирующих механизмов держателей так, что каждый блокирующий механизм принимается одной из первых и вторых установочных областей, размещение детали на исполнительных механизмах держателей, обработку детали с использованием подвижного устройства механической обработки, извлечение обработанной детали с исполнительных механизмов и отсоединение одного из держателей от первого и второго рельсов с использованием блокирующих механизмов.

43. Способ по п.42, дополнительно включающий перемещение, по меньшей мере, одного из держателей относительно первого и второго рельсов после отсоединения держателей от первого и второго рельсов.

44. Способ по п.42, в котором позиционирование множества держателей дополнительно включает в себя горизонтальное составление множества держателей вдоль первого и второго рельсов.

45. Способ по п.42, в котором размещение детали на исполнительных механизмах дополнительно включает в себя позиционирование детали на группе, образованной из рядов исполнительных механизмов.

46. Способ по п.42, дополнительно включающий эксцентричное позиционирование, по меньшей мере, одного из исполнительных механизмов относительно балки одного из держателей, поддерживающих, по меньшей мере, один исполнительный механизм.

47. Способ по п.42, дополнительно включающий перемещение одного из исполнительных механизмов из первого установочного положения во второе установочное положение при прохождении исполнительного механизма через балку держателя, который поддерживает исполнительный механизм в первой и второй установочных областях.

48. Способ по п.42, дополнительно включающий введение в зацепление соседних держателей для образования непроницаемого для воды и/или отходов барьера.

49. Способ по п.48, дополнительно включающий сжатие уплотнительного устройства между соседними держателями.