用于制造飞机机身的装置的扇区的约束系统 |
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| 申请号 | CN201310111335.6 | 申请日 | 2013-04-01 | 公开(公告)号 | CN103358562B | 公开(公告)日 | 2017-03-01 |
| 申请人 | 阿莱尼亚·马基公司; | 发明人 | 硅多·西伯纳; 埃托雷·莫斯塔尔达; 朱塞佩·约维内; | ||||
| 摘要 | 一种用于制造飞机 机身 的装置的扇区的约束系统，分层 心轴 包括围绕轴线成 角 度地被分隔且在以下两 位置 之间移动的多个扇区：扩大分层位置，在扩大分层位置，扇区具有平行于轴被并排布置的较大的直线边缘，扇区相对于轴的外表面一起限定外表面；以及，收缩拆卸位置，在收缩拆卸位置，扇区的至少一部分靠近远离表面的踪迹移动的轴，以便允许从飞机的结构断面中 抽取 心轴。在各扇区和与其邻近的扇区之间提供约束系统，约束系统保证了第一扇区相对于与其邻近的第二扇区的预定布置，从而防止沿着两个方向(x-y)的任何平移，两个方向(x-y)位于在垂直于轴RD的调整平面(PZ，图4)中，轴RD从对称轴径向地延伸到外表面。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种约束系统，被配置成与用于制造飞机机身的装置(2)的扇区合作，在所述装置(2)中，分层心轴(4)由外表面(5)限定，所述外表面(5)相对于对称轴(7)限定旋转固件；所述分层心轴(4)适于接收和支撑浸渍合成材料的带件，所述浸渍合成材料的带件被沉积且缠绕在所述外表面(5)上，形成多个重叠层，所述重叠层经受在真空下的聚合工艺，以用于形成所述飞机的结构部； |
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| 说明书全文 | 用于制造飞机机身的装置的扇区的约束系统技术领域[0001] 本发明涉及一种用于制造飞机机身的装置的扇区的约束系统。 背景技术[0002] 专利申请PCT WO2007/148301描述了一种用于制造飞机机身的装置，在该装置中，分层心轴(lamination mandrel)由外表面界定，该外表面相对于对称轴限定旋转固件(尤其是圆筒件)。分层心轴适合于接收和支撑浸渍合成材料的带件，所述浸渍合成材料被围绕和沉积在心轴的外表面上，在分层步骤中形成多个重叠层。所述重叠层经受在高压锅中在真空下接下来聚合过程，用于形成飞机(通常地为机身的管状部分)的结构部。 [0003] 分层心轴包括围绕轴线成角度地被分隔且在以下两个位置之间移动的多个扇区：扩张分层(expanded lamination)位置以及收缩拆卸(contracted disassembling)位置。 在扩张分层位置，所述扇区具有平行于该轴且被并排布置的更大的直线边缘，以及，所述扇区与该轴相对的外表面限定外表面；在收缩拆卸位置，所述扇区靠近远离该表面的踪迹移动的轴，以便减少心轴的轴向尺寸，允许在真空下在聚合工艺结束时从飞机的结构部中抽取分层心轴。 [0004] 在扩张分层位置处，对于扇区重要的是相对于另外一个扇区维持成角度地稳定的位置，因为在零件之间的任何微小的移动都可能无法恢复地改变结构部的几何形状。例如，专利申请人已经指出，用来制造大型客机的结构部的分层心轴必须具有低的尺寸公差，例如，低于0.5mm。 [0005] 因此，感觉需要产生一种扇区的约束系统，所述约束系统允许两个扇区的分度(indexing)，防止在上述分层步骤(在所述步骤中，可以旋转心轴)期间和后续在高压锅中移动和维护分层心轴期间在所述扇区之间的任何相对的移动。 发明内容[0006] 前述目的通过本发明获得，本发明涉及一种用于制造飞机机身的装置的扇区的约束系统，其中，分层心轴由外表面界定，所述外表面相对于对称轴限定旋转固件；所述分层心轴适合于接收和支撑浸渍合成材料的带件，所述浸渍合成材料的带件被沉积且缠绕在外表面上，形成多个重叠层，所述多个重叠层经受在真空下的聚合工艺，用于形成飞机的结构部；分层心轴包括绕轴线成角度地被分隔且在以下两个位置之间移动的多个扇区：扩张分层位置和收缩拆卸位置，在扩张分层位置上，该扇区具有平行于该轴且被并排布置的更大的直线边缘，以及所述扇区相对于该轴的外表面一起限定该外表面；在收缩拆卸位置上，所述扇区的至少一部分靠近远离表面的踪迹移动的轴，以便减少心轴的径向尺寸并且允许从飞机的结构部中抽取所述心轴；不同扇区的并排邻近边缘适合于在外围重叠区域中一个布置在另外一个上，其特征在于，约束系统被设置在各扇区和与所述各扇区邻近的扇区之间，所述约束系统包括由第一扇区所支撑的第一抓取本体和由邻近于该第一扇区的第二扇区所支撑的第二抓取本体；该第一抓取本体和第二抓取本体被配置，使得当彼此耦合时，获得第一扇区相对于与其邻近的第二扇区的预定空间布置，从而阻止沿着两个方向(x-y)的任何平移，所述两个方向(x-y)位于垂直于轴RD的调整平面中，所述轴RD从所述对称轴径向地延伸到所述外表面。附图说明 [0007] 现在参考附图来图示本发明，所述附图示出了其优选的实施例范例，其中： [0008] -图1以透视图图示了使用根据本发明的约束系统的用于制造飞机机身的装置； [0009] -图2以透视图图示了图1的装置的内部支撑部分； [0010] -图3图示了图1的装置的一部分的横截面和放大图； [0011] -图4以侧视和放大图图示了被布置在第一闭合操作位置中的根据本发明的约束系统； [0012] -图5以侧视和放大图图示了被布置在第二开启操作位置中的根据本发明的约束系统；以及 [0013] -图6图示了约束系统的细节。 [0014] 在图4、5和6中，用于制造飞机机身的装置2(图1)的扇区的阻塞(blocking)系统用1来全部指示。 具体实施方式[0015] 特别地，装置2(图1)包括由外表面5所界定的分层心轴4，所述外表面5相对于对称轴7限定旋转固件。分层心轴4适合于接收和支撑浸渍合成材料的带件，所述浸渍合成材料的带件被沉积和缠绕在外表面5上，形成多个重叠层，所述重叠层完全地且一致地覆盖表面5。合成材料(例如，碳纤维)的带件由在分层心轴4上的(已知类型、未图示的)分层头来沉积。 [0016] 例如，所述带件可以通过使心轴4围绕轴7旋转且使分层头(未图示)沿着所述轴7以协调的方式平移而被沉积。例如，专利申请US2005/0039843图示了分层头。在所述带件的分层的端部处，浸渍复合材料的带件经受在真空下的聚合工艺，用于形成飞机的管状结构部(section)。所述工艺通过将分层心轴4放置在高压锅(未图示)中并执行已知类型的热循环来执行。 [0017] 在所示出的示例中，外表面5是圆柱形的且分层心轴4被使用来形成飞机机身的圆柱形管状部分。 [0018] 分层心轴4包括绕轴7成角度地被分隔且由支撑结构10支撑的多个扇区12(在图示的示例中有六个，但是该数量明显可以变动)，所述支撑结构10在图2中示意地示出，沿着轴7线性地延伸。 [0019] 该扇区12在以下两位置之间移动： [0020] -扩张分层位置(图1和4)，在该扩张位置，扇区12具有平行于轴7被并排布置的更大的直线边缘13，以及，扇区12的相对于轴7的外表面是连续的且作为整体限定表面5；以及[0021] -收缩拆卸位置(图5)，在该收缩拆卸位置，扇区12靠近远离表面5的踪迹移动的轴7，从而减少心轴4的径向尺寸以及允许在工艺结束时从飞机的结构部中抽取心轴。 [0022] 在进一步的细节(图2)中，支撑结构10在第一环形端部结构16a和第二环形端部结构16b之间延伸。 [0023] 支撑结构10确保沿着轴7的高刚性(由于其借助已知类型的技术来制造，所述结构将不进一步描述)。 [0025] 专利申请WO2007/148301提供了实施例的范例以及上述类型的网格结构的使用和端部部分16a、16b的使用。 [0026] 各扇区12包括：弯曲金属壁20(例如参考图3)，所述弯曲金属壁20的横截面具有(在示例中)中心在轴7中且孔径(aperture)为60°的圆弧形轮廓；以及，加强(stiffening)结构21，所述加强结构21面向心轴4的内侧且适合于阻止壁20的偏移/变形，确保表面5维持完美的圆柱形且与轴7同轴。加强结构21可以包括多个肋(rib)，所述多个肋沿着轴7被分隔且具有带有弯曲较长基底的等腰梯形轮廓。 [0027] 两个扇区12的相邻边缘13适合于在周边重叠区域13s(图4)中将一个布置在另外一个上。 [0028] 各扇区12设置在一个端部处，有一对直线引导件17，所述直线引导件17被定位在支撑结构10和加强结构21之间。该引导件17(为已知类型的，因此不图示)在径向方向上延伸、支撑所述扇区12且允许各扇区12在扩张分层位置和收缩拆卸位置之间可逆地运动。 [0029] 各对引导件17设置有致动器24(图3)，所述致动器24设置有构件25，所述构件25在平行于引导件的延伸方上移动。远离轴7移动的移动构件25将移动将扇区12从收缩拆卸位置移位到扩张分层位置，同时，靠近轴7的移动构件25将移动将扇区12从扩张分层位置移动到收缩拆卸位置。 [0030] 优选地，约束装置25被设置在各扇区12和与其相邻的扇区之间。当扇区12被布置在扩张分层位置且适合于与两个相邻扇区12的并排边缘13保持接触时，可以激活约束装置25，将控制力施加在重叠区域13s(图4)中的边缘之间。 [0031] 约束装置25包括两个零件，所述两个零件适于耦合： [0032] -第一移动零件(以下详细说明)，所述第一移动零件被布置在附件26上，所述附件26从扇区12-A的加强结构21-A朝向邻近于扇区12-A的扇区12-B的加强结构21-B延伸；以及[0033] -第二固定零件(以下详细说明)，所述第二固定零件适于与第一零件耦合且由加强结构21-B扇区12-B所支撑。 [0034] 以这种方式，两个以上所述零件被包含在心轴4内。 [0035] 更详细地，约束装置25的组成零件是： [0036] -杠杆本体30，所述杠杆本体30具有铰接到平行六面体金属块32的中心部分30c，所述平行六面体金属块32从附件26朝向加强结构21-B延伸-杠杆本体30自由地绕着平行于对称轴7的铰接轴33旋转； [0037] -致动器34，所述致动器34由附件26支撑且设置有线性出口构件35，所述线性出口构件35具有铰接到杠杆本体30的第一端部部分30a的端部部分36，且沿着垂直于铰接轴33的方向D的相反的方向上线性地移动，以便获得杠杆本体30绕着铰接轴线33的旋转。 [0038] -抓取组件38，所述抓取组件38从加强结构21朝向附件26延伸。 [0039] 杠杆主体30相对于铰接轴33具有相对于第一部分30a被布置在相对侧面上的第二锥形端部部分30b(挂钩齿)。杠杆主体30具有大约U形的形状且包括两个臂30a、30b，所述两个臂30a、30b从中心部分30c延伸且分别地在第一端部部分30a中和在第二端部部分30b中终止，所述第一端部部分30a和所述第二端部部分30b具有面朝彼此的侧面。 [0040] 杠杆本体30在第一方向上(例如，顺时针)的旋转将挂钩齿30b从与抓取组件38分隔的停留(rest)位置(图5)设定在了致动位置(图4)，在所述致动位置，挂钩齿30b伸入座部39的内侧，所述座部39朝向在抓取组件38的本体40中的外侧开口。 [0041] 以这种方式，挂钩齿30b与本体40耦合，所述本体40反过来与加强结构21-B成为一体。 [0042] 挂钩齿30b由平坦金属壁形成，所述平坦金属壁的侧视图中具有基本上C形的轮廓；所述C形金属壁紧靠座部39的内壁，所述座部39在指向心轴4的内侧的径向准线上施加力，从而确保在重叠区域13s中的边缘13之间的压缩。 [0043] 以这种方式，在致动器24已经将扇区12布置在延伸分层位置中后，出口构件35被延伸，使得杠杆本体30沿顺时针方向旋转，且挂钩齿30b与抓取组件38耦合，在两个相邻扇区12-A、12-B之间建立强约束。 [0045] 在带件硬化工艺结束时，控制出口构件35回缩，以便使杠杆本体30逆时针旋转，使得第二部分30b可以被布置在停留位置中。在所述位置中，扇区可以朝向轴7回缩，即，扇区可以从扩张操作位置(它们先前所在的位置)被设置到拆卸位置。 [0046] 此外根据本发明，致动器34(图4和5)与荷载仪表控制器40-C耦合，所述荷载仪表控制器40-C适于(借助已知技术)测量和调节由齿件30b所施加到抓取元件38的荷载，以及因此测量和调节扇区12-B施加到与其邻近的另一扇区12-B上的闭合力。 [0047] 荷载可以直接地测量，通过借助于已知类型的装置测量由杠杆本体30的臂31b在闭合操作期间所维持的变形，在闭合操作中，所述臂31b设置到致动位置，在所述致动位置，端部部分30b通过按压伸入到座部39中。 [0048] 通常地，借助于已知技术，在所述臂31b上可以布置由多个导体线圈形成的延伸仪SG，所述延伸仪SG的电阻根据臂的变形(和因此施加到臂的荷载)而变化。 [0049] 此外，可能将延伸仪SG2安装在臂31a上，以便检测杠杆本体30的角度的限制部分，在杠杆本体30的角度的限制部分中，壁31a紧靠在停止件32f上。测量信号可以被发送到已知类型的闭合线路控制系统(未图示)，所述闭合线路控制系统在输入端接收指示目标荷载值的参考信号，且在输出端生成用于致动器34的控制信号，使得由齿件30b所施加的荷载与参考荷载汇集。可替代地，可以获得该荷载的间接测量。 [0050] 例如，如果致动器34由受电动机42驱动的螺旋起重器组成，则荷载的测量可以通过测量由电动机42所吸收的电流Ia间接地获得，所述电动机42借助已知类型的插值(interpolation)追回荷载。当杠杆本体30a自由地旋转而不与邻近零件接触时，电动机42的供应电流Ia取恒定的值Ir，所述恒定的值Ir在由于致动器34施加闭合应力而使齿件30b紧靠抓取组件38时极大地增大。当达到第一电流限制值If1时-相应于由齿件30b施加在抓取组件38上的力值-电动机42被堵塞(blocked)。这确保了参考荷载被达到且阻止了在彼此接触地布置的扇区12之间施加过度的力，从而防止接触布置的零件受损。 [0051] 当杠杆本体30-在其逆时针旋转结束时-紧靠由块件(block)32所支撑的停止件32f时，第二电流限制值If2被检测-相应于角度停止件(an angular stop)-以及电动机42被堵塞。 [0052] 根据本发明，抓取组件38执行定中心功能，并且为了所述目的进一步包括：第一抓取本体R1(图5和图6)以及第二抓取本体R2，所述第一抓取本体R1从附件26延伸且因此和加强结构21-A和扇区12-A成一体所述第二抓取本体R2从本体40延伸且因此与加强结构21-B和扇区12-B成一体。 [0053] 在第一抓取本体R1和第二抓取本体R2之间的耦合确保了扇区12-A相对于与其邻近的其它扇区12-B的预设定空间定位，从而阻止了沿着垂直于轴RD的平面PZ的方向x-y(图4)的任何平移，所述轴RD从对称轴7径向地延伸到分层表面5。 [0054] 特别地，第一抓取本体R1包括杯形本体50，所述杯形本体50与附件26成一体、与轴RD同轴且开口朝向抓取本体R2。第一抓取本体R1进一步地包括三个金属元件52，所述三个金属元件52被容置在杯形本体50内且由-除了其他的以外-平壁53所界定，所述平壁53面向轴RD且相对于该轴倾斜。 [0055] 第二抓取本体R2包括直线金属附件56，所述直线金属附件56由平行六面体本体40支撑且在终止在自由部分56c的径向方向RD上延伸，所述自由部分56c从本体40突出、面向杯形本体50的开口且被塑造成球形帽状件的形状。 [0056] 当抓取本体R1和R2被耦合到一起时，自由部分56伸入杯形本体50，且球形帽状件56以单点P1、P2、P3分别紧靠倾斜平壁53(图6)。平面PZ穿过三个点P1、P2、P3。球形帽状件56与三个倾斜平面53的接触因此确保了零件沿着平面PZ的正确的空间定位，防止沿着轴x y的任何平移。 [0057] 特别地，在杯形本体内侧的三个金属元件52的位置可以借助于螺钉59被调节(图6)，所述螺钉59延伸穿过设置在杯形本体50的底座臂中的螺纹孔60。各螺钉59具有：第一端部，所述第一端部被布置在设置在各自的金属元件52内侧的座部中；以及，第二端部，所述第二端部从杯形本体中突出且设置有六角形的座部。通过轴向地调整螺钉59的位置，可能修改在杯形本体50内侧的倾斜壁53的位置且因此修改三个点P1、P2、P3的空间位置。 [0058] 所述操作在扇区的闭合步骤中执行，以便存储扇区相对于彼此的最佳位置。所述最佳位置接着在扇区的开启-闭合操作期间被维持。 |
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