(57)【要約】  本発明は、作業台、および前記工具が随時作動しなければならない一方の表面と反対側の加工物表面の部分に押し当たるように設計される反スラスト手段を有する機械加工ユニット上で、パネルまたは金属シートなどの薄く可撓性のある、成形された加工物の表面から材料を除去機械加工することにより、この加工物を軽量化するための装置に関する。作業台（１３）は、機械加工される加工物の支持手段（２３）、および前記支持手段とは独立して、加工物を機械加工する間に加工物を支えるように設計されたグリップ手段（２８）を備える。反スラスト手段は、いくつかの軸に従って移動可能であり、複数の支持要素（３３）を支えるボード（１４）からなる。支持要素（３３）は、反スラスト手段が押し当てなければならない加工物表面の形状に応じて支持平面を規定するように、引っ込められた位置および伸びた位置の間で、個々に、またはグループで平行移動させることができる。本発明はさらに、支持要素を用いて加工物表面をマッピングする方法に関する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル、プレートまたは金属シートなどの薄く可撓性のある、成形された加工物（１９）を、前記加工物の表面から材料を除去機械加工により軽量化するための装置（１１）であって、少なくとも１つの工具（１８）、機械加工される、あらかじめ成形された加工物（１９）を受け入れ、かつ支持するために移動式ポータル機械加工ユニットに対して固定されたまたは移動可能な作業台、および前記工具（１８）が作動する一方の表面と反対側の前記加工物（１９）の前記表面の部分に押し当たるように設計された反スラスト手段を備える前記移動式ポータル機械加工ユニットを備える装置（１１）であって、前記作業台（１３）が、機械加工される前記加工物（１９）を一時的に支持するためのベッドまたは可変構成平面を構成するように設計された支持手段（２３）、および前記支持手段（２３）とは独立に、前記加工物を機械加工する間に前記加工物を支持するように設計されたグリップ手段（２８）を備えること、ならびに前記反スラスト手段が、機械加工される前記加工物（１９）の方を向く複数の支持要素（３３）を支えるボード（１４）からなり、前記ボード（１４）がいくつかの軸に従って移動可能であり、前記支持要素（３３）を、前記反スラスト手段が押し当たらなければならない前記加工物（１９）の前記表面の形状と実質的に相補の支持平面を規定するように、前記ボード（１４）に対して基部位置および前記ボード（１４）に対して末端位置の間で個々に、またはグループで動作させることができることを特徴とする装置（１１）。
【請求項２】
前記作業台（１３）が、可変の距離に配置することが可能な、前記支持手段（２３）と協働する２つの平行な横方向の肩（２０）をさらに備え、前記グリップ手段（２８）が、前記加工物の少なくとも縦方向の側面を締めつけ、かつ前記支持手段（２３）とは独立に前記加工物を機械加工する間に前記加工物を支持するように設計された、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記作業台（１３）が、前記機械加工ユニット（１２）に対して固定され、前記反スラストボード（１４）が、前記作業台（１３）に対して移動可能である、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記支持手段（２３）が、前記作業台（１３）の前記横方向の肩（２０）の間に取り付けられたベッド（２２）のボード上にあり、前記グリップ手段（２８）が、前記作業台の縦方向の軸の方を向く前記横方向の肩（２０）に関連づけられ、あらゆる支持手段が実質的に直立し、高さが調節可能であり、前記ベッドが、機械加工される前記加工物に応じて、相互に接近し、引き離されるように、前記横方向の肩（２０）の方向に従って前記ベッド自体に平行に誘導され、移動することが可能な、請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
各前記支持手段が、高さ方向に伸びることができ、かつすべての方向に調節可能な、少なくとも真空源に接続された吸着カップ（２７）を備えるヘッドを支えるステム（２６）の制御サーボモータ（２５）を備えるアクチュエータ（２４）を備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記支持手段（２３）が、前記個々のベッド（２２）に固定される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記支持手段（２３）が、前記作業台（１３）に対して横方向に前記ベッド（２２）に沿って制御され、選択的に移動可能である、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
あらゆる前記グリップ手段（２８）が、前記作業台（１３）の個々の前記横方向の肩（２０）に関連づけられた支持物（３１）により支えられるロッド（３０）の末端に取り付けられたクランプ（２９）を備える、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記グリップ手段（２８）の前記支持物（３１）が、前記横方向の肩（２０）に対して固定され、前記クランプ（２９）を支える前記ロッド（３０）が、前記作業台（１３）に対して前記横方向に位置決め可能な、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記グリップ手段（２８）の前記支持物（３１）が、前記横方向の肩（２０）に沿って移動可能であり、前記クランプ（２９）を支える前記ロッド（３０）が、前記作業台に対して前記横方向に位置決め可能な、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
各前記クランプ（２９）が接合され、個々の前記ロッド（３０）に対してあらゆる方向に向くことができる、請求項８〜１０のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記反スラストボード（１４）が、前記加工物（１９）の前記表面全体と比較して限られた寸法を有するが、前記作業工具により一瞬途中で捕らえられる領域より広い領域を途中で捕らえる、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記工具が動作していない間に、前記反スラストボード（１４）が前記加工物に対して静止位置に支えられ、前記工具が作動しているときに、前記静止位置で静止した状態を保つ、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記反スラストボード（１４）が、３つの直交する直線軸に従って前記作業台（１３）に対して移動可能であり、一方が他方に対して垂直な少なくとも２つの方向に往復／傾斜可能な、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記反スラストボード（１４）が、整然とした複数の支持要素（３３）を支える平坦な本体（３２）を備え、前記支持要素が、対応するアクチュエータ（３５）を備え、前記アクチュエータ（３５）を用いて、前記基部位置および前記末端位置の間を、一方が他方から独立して、前記平面に対して活動化し、動かすことができる、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
あらゆる支持要素（３３）が、前記加工物（１９）に押し当たるように設計されたヘッド（３４）を備え、前記ヘッドを特定の方向に向けることができる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記反スラストボード（１４）上の前記支持要素（３３）が、迫台内で前記表面自体に対して移動することにより、前記加工物（１９）の前記表面に自己適合するように制御され、前記支持要素が、前記基部位置および前記末端位置の間を同時に移動可能であり、前記加工物（１９）の前記表面に押し当たるとすぐに、それぞれその前記基部位置で個々に停止する、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記支持要素（３３）が、前記加工物の前記表面に自己適合するように制御され、前記要素が、同一の末端位置に位置決めされ、前記加工物の前記形状に応じて、前記加工物の前記表面（１９）に前記支持要素（３３）の静止ヘッド（３４）で押し当たるとすぐに、前記末端位置に対して異なる範囲まで後方へ移動する、請求項１６〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
あらゆる前記支持要素（３３）が、前記基部位置および前記末端位置の間を、前記静止ヘッド（３４）が押し当たらなければならない前記加工物（１９）の前記表面の前記形状に応じて、異なる範囲で移動可能であり、前記アクチュエータ（３５）が、到達した位置を安定にするためのブレーキまたは他のブロッキング装置を含む、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記反スラスト手段が、各前記支持要素（３３）について、前記加工物（１９）の前記表面に対して迫台内で移動させるために個々の前記支持要素（３３）により行われた移動を検出するためのセンサ（３３２）を備える、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
各前記センサ（３３２）が、個々の前記支持要素（３３）により採用された位置を示す信号を発生させるエンコーダである、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
各前記エンコーダ（３３２）により発生させられた前記信号を取得し、同じ前記信号を処理して、前記加工物（１９）の前記表面の数学的モデルを規定するようにプログラムされたコントローラを備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記コントローラが、前記数学的モデルに基づき、機械加工プログラムを実行するようにプログラムされる、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
パネル、プレートまたは金属シートなどの薄く可撓性のある、成形された加工物の表面の少なくとも部分をマッピングする方法であって、
ａ）請求項１に記載の装置を配置し、前記装置（１１）の作業台（１３）上で機械加工される前記加工物（１９）を配置するステップ；および
ｂ）マッピングされる前記加工物（１９）の対応する部分に前記ボード（１４）を位置決めするステップ；
ｃ）前記支持要素（３３）の１つまたは複数を前記ボード（１４）に対して動かし、前記加工物（１４）の前記表面に対して迫台内で前記支持要素（３３）を位置決めするステップ；
ｄ）前記加工物（１９）の前記表面に対して前記迫台内で移動させるために、前記支持要素（３３）の各々により行われた移動を検出するステップ；
ｅ）前記ステップｄ）の検出に基づき、前記支持要素（３３）が前記迫台内で移動させられた前記加工物（１９）の各表面地点の座標を計算するステップ；および
ｆ）前記加工物（１９）の１つまたは複数の表面部分、または前記加工物（１９）の表面全体をマッピングするために、前記ステップｂ）〜ｅ）を繰り返すステップ
を備える方法。
【請求項２５】
ｇ）前記ステップｅ）および／または前記ステップｆ）に基づき、前記加工物（１９）の前記表面の数学的３次元モデルを規定するステップ
をさらに備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
ｈ）前記数学的３次元モデルに基づき、前記加工物（１９）の機械加工を行うために、前記装置（１１）を活動化するステップ
を備える、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム、チタンもしくは金属化合物の軽合金から作られる、または有機樹脂に基づくパネル、プレート、または金属シートなどの薄く可撓性のある、成形された品目から材料を除去機械加工するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの産業分野では、たとえば航空分野では、胴体コーティングする際、厚さの薄い、数ミリメートルのオーダーの、さらにさまざまな形状の、湾曲した金属パネルが必要とされ、使用され、予備成形後、エアポケットもしくはピットを得ること、皿穴または単に軽量化のための厚さ低減を目的とした作業を行わなければならず、この場合、作業は金属パネルの耐性に影響を及ぼすことなく行うことができる。
【０００３】
公知の技術によれば、このような作業は、ケミカルミリングとも定義されるエッチング処理により行うことができる。この処理は、「マスカント（ｍａｓｋａｎｔ）」と呼ばれる保護膜によりパネル表面を予防マスキングし、次いで、処理される領域を覆われていない状態にしておくために、処理される領域だけ洗浄することにより行われる。その後、パネルは、金属塩の中の金属を変換することができる溶液の中に浸される、またはこの溶液を噴霧され、金属塩は、反応液を継続的に新しくすることによりその後取り除かれる。しかしながら、この工程はさまざまな作業および欠点を必然的に伴う。実際には、パネルを予備洗浄にかけなければならない。次いで、パネルを保護膜で覆い、ケミカルミリングを行わなければならない膜部分を、注意を払って切断し、取り除かなければならない。化学的処理の後、少なくとも、残っているマスキング膜を取り除くために、パネルを洗わなければならない。異なる深さを有する領域を１度の作業だけで、もはや実現することができない；使用済反応液は、処理すべき廃棄物の供給源になる可能性があり、洗浄液も処理しなければならない。
【０００４】
ケミカルミリングの処理の欠点を克服する目的で、機械加工工具、穴開け工具または類似物により材料を局所的に取り除くことによる、前記タイプの薄く可撓性のあるパネルの機械加工が、同じく提案された。この場合、各パネルは、機械加工される各パネルの側面部分を、異なるレイアウトを有してもよい工作機械の少なくとも１つの作業ヘッドにより支えられる工具でアクセスすることができるように、個々の固定したまたは可動の支持物上に支持される。しかし、この場合、工具のスラストが、薄く可撓性のあるパネルを過度に変形させる傾向があり、随時、作業領域内の通過深度を直接制御することができない傾向がある。したがって、加工物上で工具のスラストを平衡させるという問題が生じ、この問題は、反対側で動作している工具の前方の作業領域でパネルと反対側に押し当たる照合要素を使用することにより解決が試みられた。
【０００５】
たとえば、米国特許第５，１２１，９０７号明細書、国際公開第２００５／０４６９３１号パンフレットおよび欧州特許第１５６４１３５（Ｂ１）号明細書という文献が、これに関する背景技術を示している。特に、これらの文献のうち最初の文献が、平坦なプレートを湾曲した／成形されたプレートに再構成し、かつこのプレートを機械加工中に支持するための回転テーブルについてだけ記載しているが、作業がどのように行われるかについて開示も、示唆もしていない。その他の文献は、反スラストヘッドを備える実質的に球形または半球形の個々の支持要素を主に使用することを含む、シート材料の処理方法に関する。しかしながら、この支持要素は、実質的に点形状であるが、おおよそ工具のスラスト面とサイズが同等の加工物支持面を規定し、しかも、加工物が湾曲しているとき、支えられる領域上で接線方向にだけ押し当たる。したがって、支持要素が絶えず工具の前に存在し、支持要素の支持動作が効果的であるように、支持要素は、工具の動きに絶えず従わなければならず、それほどまでに、工具および支持要素が同期して制御され、動かされなければならず、工具および支持要素の軸は互いに一致しなければならない。換言すれば、支持要素が工具のあらゆる動きに従わなければならないので、支持要素は機能的および映像的に工具に制約され、工具および支持要素の間の距離が、作動中に絶えず測定されなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，１２１，９０７号明細書
【特許文献２】国際公開第２００５／０４６９３１号パンフレット
【特許文献３】欧州特許第１５６４１３５（Ｂ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述の問題を解決し、上記で言及した欠点を除去し、たとえば民間航空機の製造で使用するためのパネル、または薄く可撓性のある、成形されたプレート（以下、単に１つまたは複数の加工物と呼ぶ）の材料の除去機械加工をより柔軟かつ効果的にすることを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的が、加工物の数学的モデル化により得ることができる製造品質を最大化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明の第１の様態では、本発明は、パネル、プレートまたは金属シートなどの薄く可撓性のある、成形された加工物の材料を除去機械加工することにより軽量化するための装置であって、少なくとも１つの工具、機械加工される、あらかじめ成形された加工物を受け入れ、かつ支持するために、機械加工ユニットに対して固定したまたは移動可能な作業台、および前記工具が作動する面と反対側の加工物表面の部分に押し当たるように設計された反スラスト手段を備える移動式ポータル機械加工ユニット備え、
−作業台が、機械加工ユニットに対して加工物を支持する手段を備え、
−反スラスト手段が、機械加工される加工物の方を向く複数の支持要素を支えるボードからなり、
−ボードがいくつかの軸に従って移動可能であり、反スラスト手段が押し当たらなければならない加工物表面の形状に実質的に相補的な支持面を規定するように、前記支持要素が、前記ボードの近傍の、受動位置と呼ばれる位置、および能動位置と呼ばれる、前記ボードに対する末端位置の間を互いに独立して移動可能である
装置に関する。
【００１０】
好ましくは、各支持要素が、ボードに対する動きを制御する、対応する空気圧式アクチュエータに関連づけられる。
【００１１】
本明細書で提案される装置は、従来技術に対してかなり改善し、かなり有利になる。実際、本装置は、一般に、作業空間を最適化できるようになり、機械加工される加工物の最大寸法よりはるかに大きくならないように制限し、金属の削りくずからきれいに保たれるべき領域を縮小し、さらに、金属の削りくずの排出を促進し、作業サイクルの時間を低減する。
【００１２】
好ましくは、作業台は固定され、さまざまな距離で平行な２つの肩、および前記肩に関連して、機械加工される加工物を一時的に支持するための可変構成平面を構成するように設計された支持手段、および少なくとも加工物の側面をしっかりつかみ、かつ前記支持手段とは独立して加工物の機械加工中に加工物を支持するように設計されたグリップ手段を含む。
【００１３】
あるいは、作業台は、少なくとも、機械加工される加工物が静止平面内で、または機械加工ユニットの取扱面に平行に移動させることができる。また、この構成では、作業台は、機械加工される加工物の支持手段および独立したグリップ手段を有する。
【００１４】
一般に、この場合、作業台は、その構成のために、作業サイクル全体の間に加工物を単独で配置し、したがって、加工物を取り扱う必要をより少なくし、作業サイクルの間に加工物を解放し、戻すことをなくし、作業誤りの危険性、および同じく穴開けまたは軽量化ステップの他のことなどの補助工程を行う可能性を低減するができるようにする。さらに、および有利には、作業台は、異なるサイズおよび形状の加工物に自己適応させるために調節可能であり、作業台を用いると、加工物は、すべての製作作業に対して常にしっかりと同一水平位置になる。
【００１５】
支持ボードおよび反スラストボードに関しては、作業台には以下の利点がある：
−このような表面形状を考慮する制御プログラムに従って、機械加工される加工物表面のあらゆるレイアウトに対して、さらに加工物自体と相互作用する前に適合することが可能である、
−工作物をよりよく支持し、作業台のスラストを相殺するためのより大きな静止面を提供する、
−工具から機能的に解放され、その結果、進行中の作業を工具が行う間に、静止していることができ、さらに、
−同一反スラストボードに対して静止した領域で、いくつかの加工物部分で工具を使った製作作業を可能にし、
−随時行われる作業に応じて、通過深度だけでなく工具の動きを調節し、管理することができる。
【００１６】
装置、およびあらゆる加工物の作業サイクルは、ＮＣ装置を使ってプログラムし、管理することができる。
【００１７】
好ましくは、反スラスト手段は、ボードのあらゆる支持要素に対して、移動を検出する対応するセンサを備える。たとえば、あらゆる支持要素に対して、機械加工される加工物表面に対して迫台内で移動させるために支持要素により達成された移動を検出するエンコーダが関連づけられる。
【００１８】
好ましくは、支持要素は、ボードに対して前記基部（受動）位置および前記末端（能動）位置の間の任意の位置に、実際には、引っ込んだ位置、および正常作業で加工物表面に対して迫台に対応する伸びた位置との間の任意の位置に平行移動させることができる。
【００１９】
より好ましくは、あらゆる支持要素が、活動化されたときに、ボードに対して平行移動を引き起こす、支持要自体の空気式アクチュエータを備える。
【００２０】
好ましくは、支持要素の移動が、移動検出値に対応する電気信号を発生させる個々のエンコーダにより測定される。エンコーダにより発生させられた電気信号は、装置の専用処理ユニットより収集され、処理される；処理は、加工物表面をマッピングするために、すなわち加工物表面の地点の座標を取得することにより得られるような、加工物表面の数学的モデルを規定するために使用される。
【００２１】
有利には、加工物表面のマッピングは、軽量化作業とは別に得ることができる。換言すれば、ボードは、加工物表面のマッピングだけを得るために、工具と共に、または同じく単独で動作することができる。したがって、ボードは、作業台の上に配置された加工物表面の全体または部分をマッピングするためにユーザにより独立して動作させることができる。
【００２２】
加工物表面が完全にまたは部分的にマッピングされると、処理された数学的モデルを使用して、マッピングされた表面と反対側の加工物表面のその後の数学的処理を最適化する。たとえば、マッピングされた表面が金属プレートの下側面であり、製造工程が、プレートの対応する上側面の機械加工である。加工物の実際の形状のモデルとして、数学的モデルが採用されてもよい。
【００２３】
第１の様態とは独立した、出願者が分割出願を提出する権利を確保する、本発明の第２の様態では、本発明は、パネル、プレートまたは金属シートなどの薄く可撓性のある、成形された加工物表面を機械加工するための装置で、加工物表面をマッピングするための、請求項２４に記載の方法に関する。
【００２４】
詳細には、方法は：
ａ）装置であって、
−移動式ポータル機械加工ユニットであって、少なくとも１つの工具、機械加工される加工物を支持するように設計された、機械加工ユニットに対して固定した作業台または移動可能な作業台、および前記工具が作動する一方の表面と反対側の加工物表面の部分に押し当たるように設計された反スラスト手段を備える移動式ポータル機械加工ユニットを備え、
−反スラスト手段が、機械加工される加工物の方を向く複数の支持要素を支える、少なくとも２軸に沿って移動可能なボードからなり、
−前記支持要素が、前記ボードの基部の、受動位置と呼ばれる位置、および能動位置と呼ばれる、前記ボードに対して末端位置の間を、互いに独立して移動可能である
装置を配置するステップ、および
ｂ）マッピングされる加工物の、対応する位置に前記ボードを位置決めするステップ；
ｃ）前記支持要素の１つまたは複数をボードに対して動かし、加工物表面に対して迫台内でこれらの支持要素を移動させるステップ；
ｄ）加工物表面に対して迫台内で得る、前記支持要素の各々により行われた移動を検出するステップ；
ｅ）ステップｄ）の検出に基づき、支持要素が迫台内で移動させられた加工物の各表面地点の座標を計算するステップ；および
ｆ）加工物の１つもしくは複数の表面部分、または加工物表面全体をマッピングするために、ステップｂ）〜ｅ）を繰り返すステップ
を備える。
【００２５】
「マッピング」という表現で、基準座標系に対する加工物表面の点座表を検出することが意図される。このような検出により、加工物表面の数学的モデルを、たとえば、加工物自体に対する機械加工を、たとえばマッピングされた表面と反対側の加工物表面のその後の機械加工を最適化するために使用可能な３次元モデルを規定することが可能になる。
【００２６】
加工物表面の部分の数学的モデルが規定されると、このようなモデルは、加工物の反対側表面のその後の機械加工を最適化するために、たとえばこのような表面を機械加工するために使用される。換言すれば、装置ボードは、加工物表面の部分を、たとえば外面をマッピングし、直後のステップで、反対側表面、すなわち内面に対して行われる製作作業で工具を支持するために使用される。
【００２７】
実際には、装置は、マッピングにより規定された数学的モデルに基づくフィードバックの形で動作する。作業台上に配置された加工物の可能な局所的変形が、すなわち、たとえば屈曲、ねじれ、熱膨張などにより引き起こされる変形が平衡する。装置の制御ユニットは、数学的モデルをその瞬間の加工物の実際の表面の指示として考慮するようプログラムすることができ、次いで、数学的モデルは、マッピングされた表面と反対側表面に対して実現される処理の基準として採用される。この方法では、処理誤差が避けられ、たとえば、マッピングされた表面と反対側表面をあまりにも深く機械加工し過ぎることが避けられる。
【００２８】
したがって、本発明による方法は、上述の装置を使って可能な処理の質を最適化するために非常に有用である。
【００２９】
好ましくは、あらゆる支持要素の移動が、対応するセンサにより、たとえば、コントローラにより収集される信号を発生させるエンコーダにより検出される。信号は、本方法のステップｅ）の座標を計算し、かつ前記数学的モデルを規定するために、前述のようにコントローラにより処理される。
【００３０】
実際には、支持要素はまた、必要に応じて、加工物表面上のトレーサとして使用される。この用途は、加工物のスラストを平衡させるための用途とは独立しており、加工物のスラストを平衡させるための用途に先立つ。好ましくは、ボードは、反対側表面で加工物を機械加工するステップの直前に表面マッピングを行うように動作させることができる。
【００３１】
実際には、支持要素の移動検出により、加工物表面上の対応する地点の、たとえばボードと直交するＺ軸に沿った少なくとも１つの座標を規定することができるようになる；作業台と比較した、垂直線に対するボードの位置が、残りの座標、たとえばＸ、Ｙにより規定される。最終的に、本方法により、支持要素により探索された加工物表面の地点のＸ、Ｙ、Ｚ座標からなる行列を処理することが可能になる。
【００３２】
探索される地点の数が多くなるほど、それだけ加工物表面のマッピングが正確になることを当業者は理解されよう。
【００３３】
上述のように、支持要素は互いに独立に動作することができるが、所定のグループで動作することが好ましい。たとえば、支持要素がグリッドに従って配置され、平行な列および／または直交する列で、さもなければ隣接する支持要素のグループなどで動作する。
【００３４】
本発明による方法の一実施形態では、加工物表面の数学的モデルの規定は、いずれにしろ、検出された座標の補間を提供してもよい：この方法では、モデルを得るために探索される地点の数が最小になる。
【００３５】
一方、本発明が、単なる例として、限定することなく、添付図面を参照して行われる説明の中でより詳細に例示される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による装置の概略的な不等角投影図を示す。
【図１ａ】図１の装置の上面図を示す。
【図２】作業台で加工物を位置決めするステップにおける、図１ａの装置の側面図を示す。
【図３】図２の装置に類似するが、加工物が作業位置で側面クランプにより把持され、かつ異なる位置に反スラストボードを備える装置の図を示す。
【図４】図３の垂直面Ｆ−Ｆの図を示す。
【図４ａ】図４に類似するが、工具および反スラストボードの動作位置が異なる図を示す。
【図５】反スラストボードだけの斜視図を示す。
【図５ａ】図５の反スラストボードの側面図を示す。
【図５ｂ】図５の反スラストボードの上面図を示す。
【図５ｃ】図５の反スラストボードの正面図を示す。
【図６】作業台上の支持要素の垂直断面図を示す。
【図６ａ】図６の枠で囲まれた部分の拡大図を示す。
【図７】作業工具に対する反スラストボードの位置、およびボードに対して工具が作動してもよい領域を示す。
【図８】図１に示される装置の詳細な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明による装置が、参照番号１１で図１に総称的に示され、本質的に、数値制御機械加工ユニット１２、作業台１３および反スラスト手段またはボード１４を備える。
【００３８】
詳細には、機械加工ユニット１２は、レール１７に沿って移動可能であり、かつ例としてであるが、排他的ではなく、航空機胴体を覆うことを意図するパネル形状の、薄く可撓性があり、さらに予防的に湾曲した加工物１９に対して行われる機械加工作業のための少なくとも１つの工具１８を支える、支持橋かけ構造１６上で組み立てられた多軸作業ヘッド１５を有するタイプでもよい。
【００３９】
図に示される実施形態では、作業台１３は固定されている。作業台１３は、機械加工ユニット１２のレール１７の間に、好ましくは固定した位置に配置される。作業台１３は、一方が他方に対して、およびレール１７に対して平行であるだけでなく、Ｙ軸（図１ａ）に従って一方が他方から可変の距離にあり、両方とも横断ガイド２１により支持され、かつ好都合に駆動される肩２０を両側に備える。両側の肩２０の間に、横ビームまたはベッド２２が横向きに組み立てられ、両方とも少なくとも１列の支持手段２３を支える。これらのベッド２２は、個々にまたはグループで一方が他方に対して平行に駆動され、移動させることができ、その結果、機械加工される加工物に基づき、Ｘ軸（図１ａ）に従って、相互に接近させ、引き離すことが可能である。
【００４０】
各ベッド２２上の支持手段２３が、すべて垂直に配置される。支持手段２３の各々が、高さ方向に伸びることができ、かつすべての方向に調節可能な、少なくとも真空源に接続された吸着カップ２７を備えるヘッドをその最上部で支えるステム２６を制御するためのサーボモータ２５を備えるアクチュエータ２４からなる。さらに前記支持手段２３は、個々のベッド２２上に固定されてもよいが、好ましくは、Ｙ軸に従ってベッド２２自体に沿って駆動され、選択的に移動可能である。
【００４１】
全体に、適切に選択され、活動化され、高さが異なる位置に配置された支持手段２３は、随時一時的に静止している加工物１９の縦方向および横方向の形状に従って配置を変更することができるベッドまたは支持面を共同で提供する。
【００４２】
作業台の側面の肩２０上に、Ｙ軸方向に向けられたグリップ手段２８が組み立てられ、肩上のこのグリップ手段が、反対側の肩上のグリップ手段を向く。
【００４３】
詳細には、グリップ手段２８はそれぞれ、個々の側面の肩２０に関連づけられた支持物３１のボード上に位置決めされたロッド３０の末端に組み立てられたクランプ２９を備える。この場合、グリップ手段２８の支持物３１が移動可能でもよく、Ｘ軸に従って側面の肩２０に沿って位置決めすることができるが、クランプ２９を支えるロッド３０が側面の肩２０に対してＹ軸に従っていずれにしろ移動可能であり、かつ位置決め可能であり、各クランプ２９が、あらゆる方向に有機的に関連づけられ、調節可能である。さらに、グリップ手段２８は：
−加工物１９が作業台１３の支持手段２３に押し当てられたときに、機械加工される加工物１９の、少なくとも縦方向の側端をしっかりつかむように、
−加工物の形状を保持し、加工物の機械加工中に、支持手段なしに、加工物をしっかりと支えるように、および
−機械加工ユニットにより行われる機械加工の終了時に、支持手段上の加工物を解放するように
選択的に活動化され、機械加工される加工物の幾何形状に基づき位置決めされてもよい。
【００４４】
あるいは、作業台１３は、公知の方法に従って、床および／または機械加工ユニット１２に対して移動可能である。
【００４５】
反スラストボード１４は、作業台１３の肩２０の間に組み立てられ、移動可能であり、好ましくはベッド２２の間に置かれ、少なくとも１つのベッドが片側にあり、残りのベッド２２がベッド自体の対向する部分にある（図１〜図３）。
【００４６】
本発明の装置により行われる作業は、通常、機械加工センター１２の工具１８を使って、ポケット、ピット、皿穴など、および／または加工物１９の少なくとも片面の厚さ低減を局所的に得ることを対象とし、この工具は、機械加工領域内の少なくとも１つの直交成分を有するスラストを、すなわち、上述のように、加工物の変形を裂けるために釣り合う力を必要とするスラストを加える。
【００４７】
反スラストボード１４は、このような機能を実現し、機械加工領域上で随時、工具が作業している面と反対側の加工物表面に押し当たり、適合することを意図する。工具が凹面部分上で作動するとき、反スラストボード１４は、図面に示すように、加工物の凸面部分で静止し、その逆も成り立つ。
【００４８】
詳細には、反スラストボード１４は（図５）、加工物１９の表面に対して限られているが、いずれにしろ加工物の寸法より大きな寸法を有する、実質的に四辺形の、平坦な本体３２を備える。このような本体３２が、加工物１９の方を向く本体の面から立ち上がる、組織化された複数の支持要素３３を支える。あらゆる支持要素３３が、加工物１９に押し当たることを意図したヘッド３４を備えてもよく、ヘッドは、図面に示される例のような吸着カップ形状３４または任意の他の形状とすることができるが、ヘッドは、加工物自体の表面に適合することが可能なように、あらゆる方向に往復するように配置される。
【００４９】
特許請求される方法を実現するために特に適合された、本発明の一実施形態では、支持要素３３のヘッド３４がトレーサである。
【００５０】
さらに、あらゆる支持要素３３が（図６、図６ａ）、支持要素３３が押し当たらなければならない表面の形状に応じて、異なる範囲で加工物に向けて、および加工物から離れて支持要素３３が軸方向に動くための支持要素３３独自のアクチュエータ３５を有し、支持要素３３は、選択された位置を安定させるために、ブレーキまたは他のブロッキング装置を備えてもよい。
【００５１】
好ましくは、アクチュエータ３５は空気圧タイプである；あるいは、アクチュエータ３５は、油で動作する（ｏｌｅｏｄｙｎａｍｉｃ）、または磁性を有する。
【００５２】
ボード１４の支持要素３３を支える本体３２が、今度は、作業台１３の肩２０の間に組み立てられた水平な横ビーム３９のボード上に配置されたポスト３８（図２および図３）に沿って高さ方向に移動可能なスライド３７に関連づけられた支持物３６に適用される。
【００５３】
より詳細には、本体３２は、第１の水平往復軸４０により個々の支持物３６の上に組み立てられ、このような軸上で本体３２の往復を駆動し、かつ制御するために、装置４１に接続される。支持物３６は、第１の軸４０と直交する第２の水平往復軸４２によりスライド３７に関連づけられる。スライド３７は、Ｚ軸上のポスト３８に沿って高さ方向にそれ自体が動くように、図示されていない始動手段に接続される。このポスト３８は、作業台１３のＹ軸上に向けられた横ビーム３９に沿って、好都合な手段により駆動し、制御し、移動させることができる。さらに、横ビーム３９は、今度は、作業台１３のＹ軸上で駆動し、制御し、移動させることができる。
【００５４】
したがって、反スラストボード１４にはいくつかの自由度がある：実際には、反スラストボード１４は、第１の軸４０上でも、第２の軸４２上でも往復し、上記で規定されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸上で直線的に動き、さらに、反スラストボード自体のヘッドまたは吸着カップ３４をそれぞれ有する支持要素３３を支えることが可能であり、ヘッドまたは吸着カップ３４も往復可能である。
【００５５】
ベッド２２、支持手段２３および作業台１３だけでなく反スラストボード１４の動きおよび位置、ならびに支持要素３３の場合の動きおよび位置が、加工物の形状および部分ならびに／または支持される表面に基づき、ならびに機械加工ユニット１２により加工物に対して行われる機械加工に従って、随時選択的にプログラムされ、管理される。
【００５６】
反スラストボード１４上の支持要素３３に関しては、加工物がボード面より狭い場合に、または加工物の湾曲が特殊であるためという理由で、加工される加工物の表面から見いだすことができる支持要素の使用を避けるために、反スラストボード１４上の支持要素３３がグループで配置され、選択的に活動化されてもよい。
【００５７】
好ましくは、あらゆる支持要素３３に、圧力計３３および対応する制御回路（図示せず）が関連づけられる。支持要素のヘッド３４が、迫台内で加工物１９の表面に対して移動させられたとき、ヘッド３４内部にくぼみが発生し、くぼみは、個々の制御回路により即座に検出される。この場合、アクチュエータ３５が非活動化される。すなわち、加工物１９に向かう支持要素３３のスラストが停止する。この方法では、加工物１９自体の望ましくない局所的変形を引き起こす可能性のある、支持要素３３による加工物１９へのスラスト発生が避けられる。
【００５８】
このとき、好ましくは、すべての支持要素３３が、理想的には、受動位置および能動位置の間の移動を完全に完了するように駆動され、管理されてもよいので、個々の吸着カップで、機械加工される加工物１９の外面に衝突するとすぐにではあるが、移動を完全に完了する前に、すべての支持要素３３が実際に停止する。
【００５９】
このとき、支持要素３３は、その吸着カップ形状のヘッド３４が自分の位置を随時、加工物表面の形状に自動的に合わせるので、自己適合することができる。換言すれば、反スラストボード１４を、実質的に垂直な位置に、機械加工される表面と反対側の加工物表面に隣接して位置決めした後に、支持要素３３が、その移動を完全に行うために推進力を受けるが、吸着カップ形状のヘッド３４で「取得」すべき表面に衝突するとすぐに、移動を完全に完了する前に停止する。
【００６０】
あるいは、支持要素３３が、反スラストボード１４が加工物に接近するステップの間に、すなわち、吸着カップ形状のヘッド３４が、機械加工される表面と反対側の加工物表面に衝突する前に、完全に伸びた位置にすでに配列されてもよい。この場合、支持要素またはその静止ヘッド３４が、当然のことながら、加工物表面からボードまでの距離が各要素３３のアクチュエータの完全に伸びた高さより短いときに、ボードの配置により加工物表面に適合するという事実のおかげで、自己適合が達成される。実際には、支持要素３３のヘッド３４が加工物表面に対して支持されるとすぐに、支持要素３３のアクチュエータ３５が、外へ押しつぶされるために部分的に引っ込み、ヘッド位置を随時、加工物表面の形状に合わせる。
【００６１】
異なる実施形態では、ボードの前方でさえ加工物の幾何形状に応じて、またはボードが加工物自体に押し当たるとすぐに、個々の静止ヘッド３４を使って「あらかじめ成形された」ベッドを形成するように、反スラストボード１４上の支持要素３３が、あらかじめ構成された移動を伴い、管理されてもよい。
【００６２】
装置が静止状態にあるとき、機械加工ユニットの作業ヘッド１５が、たとえば作業台１３の末端に待機させておかれ、反スラストボード１４が、他方の末端に待機させておかれる（図１、図１ａ）。次いで、あらかじめ成形された加工物１９の作業サイクルを開始する前に、作業台の肩２０の間の距離を、加工物１９の寸法に従って調節することができ、グリップ手段２８が非活動状態で引っ込められ、個々の支持手段２３を備えるベッド２２が、加工物を受け入れるように構成されるベッドまたは支持平面を一緒に形成するように自動的に管理され、位置決めされる。次いで、この加工物は、加工物を配向するための基準手段の可能な助けを借りて支持手段２３（図２）上に配置される。その後、たとえば手動で個々のロッド３０に作用し、グリップ手段２８のクランプ２９が加工物１９の近くにまず移動させられ、クランプ２９が活動化した後に、縦方向の加工物の縁部を固定する。加工物が側面クランプだけにより支持されるように、支持手段２３が非活動化され、加工物から離して移動させられる。次いで、個々の支持要素２３を備えるベッド２２が、加工物の作業領域を妨害することなく、別個の位置に移動させられ、この場合、加工物の形状を「保持する」機能でベッド２２のうち１つを有効なままとする（図３）。
【００６３】
この地点で、反スラストボード１４が、高さを調節し、かつ加工物自体の幾何形状に従って自分を向けることにより、軽量化される領域と反対側の加工物表面のすぐ近くで、加工物の真下に（再び有効な可能なベッドの隣に）置かれ、その後、最初に引っ込められた支持要素３３が、機械加工される表面であるが、それと反対側の加工物表面で、すなわち作業が行われる工具の前で、加工物表面に密着するまで活動化される。
【００６４】
この場合、加工物表面部分のマッピングが行われ、対応する数学的モデルの規定が行われる。
【００６５】
工具１８を活動化させるために、装置１１のコントローラにより数学的モデルが使用される。この場合、ボードが再度位置決めされることはないが、工具１８に対して反スラストを加えるために待機状態にある。明らかに、支持要素のステムが、工具のスラストの下で位置を安定化させ、引っ込まないように、遮断装置またはブロッキング装置によりブロックされる。
【００６６】
次いで、機械加工ユニット１２の作業ヘッド１５のボード上で工具１８を使って第１の作業を行うために、図７にＳで示される、反スラストボード１４の静止領域内部で、加工物が反スラストボード１４に配置され、支持される。これらの第１の作業後、工具が静止位置に持って行かれ、反スラストボード１４が非活動化され、次いで、工具を使って他の機械加工を行うことができる加工物の新しい作業領域内の表面に押し当たり、適合するように、プログラムに基づき再び動かされ、活動化される（図３）。異なる加工物領域内での他のあらかじめ確立された機械加工についても同様である。この場合、機械加工される表面と反対側の加工物１９表面のマッピングを行うために、ボードが活動化される。
【００６７】
したがって、前述のように、反スラストボード１４は、工具による機械加工の間に同一位置を採用し、保持し、反スラストボード１４を再度位置決めするたびに、反スラストボード１４は、作業による工具の動きとは独立して移動可能である。
【００６８】
さらに、加工物および反スラストボード２３の支持手段２３およびグリップ手段２８を都合よく管理することにより、加工物の補足的および追加的機械加工をさらに行うことができる。
【００６９】
図８は、単一の支持要素３３を斜視図で示す。要素３３自体の中に収容されたヘッド３４およびアクチュエータ３５が見える。
【００７０】
本発明の第２の様態では、本発明は、加工物１９表面をマッピングする方法、すなわち、加工物表面の地点の空間座標を検出するための方法に関する。
【００７１】
詳細には、本方法は、支持要素３３を、装置の基準フレームに対して加工物１９表面上の対応する地点の位置を検出することができるトレーサであるとして使用することを提供する。
【００７２】
これは、要素３３自体の移動を検出するための対応するセンサ３３２を各支持要素３３に提供することにより得られる。たとえば、センサ３３２は、光学エンコーダまたは磁気エンコーダ、静電容量エンコーダなどである。
【００７３】
実際には、エンコーダ３３２が、たとえばボード１４に対して平行移動する調節可能なヘッド３４を使って、迫台の中で加工物表面に対して移動させるために、個々の支持要素３３により行われた移動を検出する。活動化されたあらゆる支持要素３３のエンコーダにより発生させられた信号が、探索または追跡される地点の座標を抽出するために、コントローラにより収集され、処理される。この方法では、加工物１９のプロファイルが、３次元で数学的に規定される。
【００７４】
本方法は、支持要素３３が、一方が他方から独立して活動化されてもよいことを提供する。実際には、コントローラは、支持要素３３により探索された加工物１９の各地点の座標行列を得る。
【００７５】
支持要素３３は、同時に、または一方が他方に対して異なる時間に活動化されてもよい。さらに支持要素３３はまた、個々に、または所定のグループで、たとえば行、セクタなどで活動化されてもよい。
【００７６】
加工物１９のプロファイルの数学的モデルは、マッピングされた表面の反対側の加工物表面で、加工物１９に対する装置１１によるその後の製作作業の質を最大にするように、または一定の寸法要件に対して加工物１９が不適合であることを即座に検出して、不要な製作作業を行う前に、修理不可能な加工物１９を即座に拒絶することができるように使用することができる。たとえば、使用されるモデルは、加工物１９の上面の機械加工品質を最大にする。
【図１】
2014501625.tif 000003
【図１ａ】
2014501625.tif 000004
【図２】
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【図３】
2014501625.tif 000006
【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
2014501625.tif 000011
【図５ｃ】
2014501625.tif 000012
【図６】
2014501625.tif 000013
【図６ａ】
2014501625.tif 000014
【図７】
2014501625.tif 000015
【図８】
2014501625.tif 000016
【国際調査報告】
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