用于确定孔深度的方法和设备的制造方法_2

文档序号:9926833阅读:来源:国知局
独孔来选择适当指定的螺栓31。另外,找到长度合适的螺栓的“尝试错误”法会是耗时的。
[0040]如上所述,对孔深度的足够准确的测量可以是手动处理,其导致劳动密集型的且相对缓慢的处理。
[0041]图4示意性地示出了计算机控制的钻孔机,其可以用于自动地钻出图1的机翼图中所示的所有孔。这样的机器用在对螺栓固定的组件的钻孔中是已知的,并且由申请人用在生产中的特定机器被称为由EI e c t r ο I m p a c t公司经销的综合自动化机翼钻孔设备(Composite Automated Wing Drilling Equipment)或CAWDE。机器可以由电子控制器42来监视和控制。控制器可以包括用于向用户输出的显示器43和用于接收用户输入的输入装置44。可以提供数据通信链路43,该数据通信链路43允许将控制数据提供至钻孔机构40并且可以使得能够将输出数据(诸如表示在钻头41上的负载的信号)输出至控制器42。这样的负载信号可以由控制器42实时地或接近实时地来处理,或者可以被保存用于之后的用以确定由钻孔机4形成的孔的孔深度的处理。数据通信链路43可以是有线或无线的,并且控制器42可以包括在钻孔机4中或者可以是分离的电子装置。控制和数据处理可以在下述的两个装置42之间分摊,一个装置42被集成到钻孔机4中,而一个装置42为分离的电子装置。
[0042]仅其一部分在图4中示出的组件20被紧固在钻孔机4的适当位置或者相对于钻孔机4紧固,并且如图所示,钻孔机构40可沿X轴和Y轴移动,以将钻头41的位置移动至如图1的机翼图上所示的新孔位置。接着,钻孔器沿Z轴前进以在机翼图上定义的位置处钻出所需要的穿过材料的孔。
[0043]当可以优选地为钻头的工具41在Z方向上前进时,随着工具41初始地接触工件,穿过工件的完全深度,然后显露于工件的相对侧24,工具41经历变化的负载。工具41经历的这些变化的负载通过工具41传递并且可以在可选地设置在工具41自身中或者设置在钻孔机构或电机或机器40中的负载测量装置上被测量。所测量的负载可以是旋转转矩或是如图上所示的Z方向上的负载。
[0044]图5中示出了示例性负载曲线图。在L轴上示出负载,而在水平轴上示出距离Z。用于形成孔的机器可以配备有夹紧喷嘴(clamping nose piece)、或者用于钻孔处理的定义或感测Z轴上的起始点的另一装置。该点可以被定义为用于计算Z轴上的位置的基准点并且可以定义为了创建图5的负载信号曲线图而收集的数据的开头。因此,负载信号可以被表示为随着负载信号图被创建所监视的实时信号,或者被表示为被记录用于之后的处理以及在必要时以图形的形式进行表示的信号。
[0045]如在曲线图中可见,在初始接触期间,在图上被标记为a的区域中,随着钻头进入材料中,负载L增大。一旦钻孔器穿透正在被钻孔的材料的表面,负载信号就达到峰值,然后,随着钻孔器穿透构成工件的组件,负载信号将示出在平均值附近的变化。在曲线图的b部分期间,随着钻头穿透不同的材料层,随着钻头遭遇材料内的变化(诸如交替穿透复合材料的纤维成分和树脂成分),或者随着钻头遭遇材料自身内的任何不一致,钻头正在穿过组件并且经历相对高、相对恒定但仍轻微变化的负载。机器的振动还将引起实际信号的一些变化。
[0046]随着工具穿透工件的相对表面24,该工具将经历减小的负载,其被检测到并且在图5所示的曲线图中以曲线图的c部分表示。
[0047]负载信号可以按以下方式处理,以确定根据表示形成孔的工具上的负载的负载信号L所确定的测量孔深度。
[0048]可以定义工具的起始位置。诸如当机器的喷嘴或传感器或其他装置将Z位置定义为当工具接触工件时的点时,可以将工具的起始位置定义在测量的点处、已知的点处或感测的点处。工具的起始位置可以被称为“工具接触外皮(tool at skin)”位置,并且因此可以根据负载传感器信号或根据其他系统输入或已知参数来定义。
[0049]在工具穿透进入工件中期间监视负载信号。可以计算信号的平均值,该信号的平均值可以为关于某个Z距离所计算的滑动平均值(running average)。这使得尽管负载信号发生小或快速的变化,仍能够确定平均负载以验证工具是否仍被确定为在工件中。
[0050]针对指示突破点的负载的下降来监视和/或分析该信号,该突破点是当工具完全穿透工件的相对表面24时的点。突破点可以通过计算突破之前的负载信号的平均值50、突破之后的平均负载值52,设置突破阈值51并且确定在负载信号下降至阈值以下的点处工具的Z轴位置来确定,其中在突破阈值51以下认为工具已经穿过工件而完全形成孔。然后,可以将孔深度计算为从工具首次接触外皮的已知的“工具接触外皮”位置至突破位置的Z距离,在该突破位置处,利用已下降至所选阈值以下的负载信号来将工具确定为已经完全穿透工件的相对表面24。
[0051]可将突破阈值计算为差动负载(differential load)的百分比,该差动负载可以被设置为工具突破之前的平均工具负载与突破之后的平均工具负载之差。例如,在图5中,确定了在突破之前的平均工具负载与突破之后的平均工具负载之差为62.5%,或者差动负载的62.5%。然而,用于确定突破的百分比阈值可以被设置为其他有益值。有用的值可以在差动负载的1 %与90 %之间,优选地在差动负载的20 %与80 %之间,更优选地在差动负载的25%与75%之间,更优选地在差动负载的30%与70%之间,进一步优选地在差动负载的55%与65%之间,并且更进一步优选地在差动负载的60%与65%之间。
[0052]随着负载信号在工具穿透和突破期间增大或减小,不同工具可以创建不同的负载信号梯度。例如,具有成窄角的端头的钻头可以随着其成角度的端头部分穿透进入工件中而具有更渐进的负载增大,而平头工具或钻头随着其初始地穿透、然后突破相对表面而会展现较急剧的负载增大和下降。
[0053]因此,不一定是下述情况:如以上所述的根据负载信号直接计算的孔深度总是真实地表示在组件20中所钻的孔30的实际深度。各种因素会适合于考虑该潜在的错误源。
[0054]以上所示的百分比范围可以改变以对工具性能的这些变化进行补偿。替选地,可以将偏移值应用于关于图5的曲线图的b部分所确定的初始孔深度,以将测量的表观孔深度转换成实际孔深度。该偏移值可以根据在图5中由c所示的突破阶段期间工具所遭遇的层之一(诸如工具所遭遇的最后层24)的性质和/或工具自身的性质而变化。
[0055]—旦已识别出对偏移的需求,需要应用的实际偏移值就可以从一个工具至下一个工具而改变并且可以根据经验来确定。可以用一系列样本来重复处理以确定适当的偏移并且对重复性进行优化。在本发明的方法中,初始步骤可以包括基于表示在钻孔处理期间在钻孔机的工具上的负载的信号L来确定孔的第一测量长度。对于所钻的每个孔,基于负载的孔深度可以根据图5的曲线图来确定并且然后被存储且与孔基准相关联,该孔基准与图1中所示的机翼图的孔相联。
[0056]该计算可以发生在控制钻孔机的计算机自身中,或者可以输出负载与时间或距离的关系的数据,并且可以在分离的计算机上执行计算以确定机翼图10上的每个孔的计算深度b0
[0057]根据组件的第一层和/或最后一层或者实际上组件中的可以影响计算的任一层中的材料和/或工具,可以将偏移值应用于每个孔的长度b,并且可以将该偏移值确定为从0_至若干毫米的任何值。关于一些部件的尺寸的容限可以高达7%,因此。在多个部件包括在组件中的情况下,这些容限可以在多个层之上增长。所应用的偏移值可以为如下范围中的任一个:各个整数百分比值、或百分之十的值、高达所计算的深度值的7%或更多,在一些情况下高达10%或更多。
[0058]一旦调整后的该孔长度已基于测量长度b加上要应用的任何偏移来确定,然后可以执行进一步的操作以确定是否要由固定装置(即,正在讨论的螺栓)来保持任何附加部件。例如,如果根据存在的设计记录来确定垫圈,则指定的螺栓的轴的长度必须足以占据该垫圈,因此可以将另一部件深度与先前所计算的值相加,以确定针对正在讨论的孔所指定的螺栓的轴长度或“握固长度”。这可以定义螺栓的长度,在该长度内,柄(shank)必须不包含螺纹和/或将包含在其中已经形成孔的部件或组件中。
[0059]因此,可以将也称为螺栓的“握固长度”的总“埋置”长度确定为初始计算长度b加上偏移A再加上与要添加到组件中的任何附加部件相关联的另外的厚度T。
[0060]通过该处理,可以基于所测量的参数和已知部件性
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1