(57)【要約】【課題】位置決め可能な機械工具を担持するための相互連結する可撓性精密レールシステムを与える。【解決手段】レールシステムは、所定の長さで第１の端部から終端まで延在する第１の段部を下表面に有する第１のレール要素、および第１の段部を受取るよう第２の端部から延在する対になる段部を上表面に有する第２のレール要素を用いる。第１のクリップの対は、第１の端部に隣接する第１のレール要素の上面に第１のピンで、かつ第２のレール要素に第２のピンで、取外し可能に取付けられる。第２のクリップの対は、第２の端部に隣接して第２のレール要素の上面に第３のピンで、かつ第１のレール要素に第４のピンで、取外し可能に取付けられる。ピンを受取る位置合わせ穴は段部の所定の長さに関して規定された許容誤差を有し、段部の長さにより許容誤差が減じられ得る。第１および第２のクリップの対ならびに関連するピンがレール要素を合わせて係合して横方向に固定する。【選択図】図３
2008114367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決め可能な機械工具を担持するための相互連結する可撓性精密レールシステムであって、
予め定められた長さで第１の端部から終端まで延在する第１の段部を下表面に有するアスペクト比の高い第１のレール要素と、
第１の段部を受取るために第２の端部から延在する対になる段部を上表面に有するアスペクト比の高い第２のレール要素と、
第１の端部に隣接して第１のレール要素の上面に第１の位置合わせ穴に係合された第１のピンで、かつ第２のレール要素に第２の位置合わせ穴に係合された第２のピンで、取外し可能に取付けられた、少なくとも１つの第１のクリップと、
第２の端部に隣接して第２のレール要素の底面に第３の位置合わせ穴の第３のピンで、かつ第１のレール要素に第４の位置合わせ穴の第４のピンで、取外し可能に取付けられた、少なくとも１つの第２のクリップとを含み、少なくとも１つの第１および第２のクリップならびに関連付けられたピンはレール要素を合わせて係合して横方向に固定する、相互連結する可撓性精密レールシステム。
【請求項２】
第１のレール要素および第２のレール要素の上面に少なくとも１つのクリップを固定するための複数のねじ締結手段と、第１および第２のレール要素の下表面に少なくとも１つの第２のクリップを固定するための複数のねじ締結手段とをさらに含む、請求項１に記載の相互連結する可撓性精密レールシステム。
【請求項３】
予め定められた長さは、位置合わせ穴において所望の許容誤差を可能にするよう規定される、請求項１に記載の相互連結する可撓性精密レールシステム。
【請求項４】
各レールを通して輪郭のあるアパーチャをさらに含み、前記アパーチャ輪郭は上部において第１の特性を、かつ下部において第２の特性を有し、第１の段部は前記第１の特性のアパーチャを含み、前記対になる段部は前記第２の特性のアパーチャを含む、請求項１に記載の相互連結する可撓性精密レールシステム。
【請求項５】
上部キャップは前記第１の特性のアパーチャを含み、下部キャップは前記第２の特性のアパーチャを含む、請求項４に記載の相互連結する可撓性精密レールシステム。
【請求項６】
レール要素の側面は、位置決め可能な機械工具を支持する横方向ローラを係合するために、その厚みに輪郭を組込んだ、請求項１に記載の相互連結する可撓性精密レールシステム。
【請求項７】
位置決め可能な機械工具を動作するための方法であって、
アスペクト比の高い第１のレール要素において下表面に予め定められた長さで第１の端部から終端まで延在する段部を機械加工することにより、機械工具を担持するための相互連結する可撓性精密レールシステムを組立てるステップと、
アスペクト比の高い第２のレール要素において上表面に第１の段部を受取るために第２の端部から延在する対になる段部を機械加工するステップと、
第１の端部に隣接して第１のレール要素の上面に第１の位置合わせ穴に係合された第１のピンで、かつ第２のレール要素に第２の位置合わせ穴に係合された第２のピンで、取外し可能に少なくとも１つの第１のクリップを取付けるステップと、
第２の端部に隣接して第２のレール要素の底面に第３の位置合わせ穴の第３のピンで、かつ第１のレール要素に第４の位置合わせ穴の第４のピンで、取外し可能に少なくとも１つの第２のクリップを取付けるステップとを含み、少なくとも１つの第１および第２のクリップならびに関連付けられたピンはレール要素を合わせて係合して横方向に固定し、さ
らに
組立てられたレール要素に機械工具を取付けるステップと、
動作のために組立レール要素に沿って機械工具を位置決めするステップとを含む、方法。
【請求項８】
相互連結する可撓性精密レールシステムを組立てるステップはさらに、
第１のレール要素および第２のレール要素の上面に少なくとも１つのクリップを固定するための複数のねじ締結手段と、第１および第２のレール要素の下表面に少なくとも１つの第２のクリップを固定するための複数のねじ締結手段とを設置するステップを含む、請求項７に記載の位置決め可能な機械工具を動作するための方法。
【請求項９】
相互連結する可撓性精密レールシステムを組立てるステップはさらに、位置合わせ穴の所望の許容誤差を可能にするために予め定められた長さを規定するステップをさらに含む、請求項７に記載の位置決め可能な機械工具を動作するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
この発明は一般に再構成可能な製造工具システムの分野に関し、より特定的には、延長長さに制限がなく、延長部を相互連結しても可撓性が残る、自動位置決めドリルまたは工具システムのための可撓性レールシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機および他の大規模システムにおける大規模な構造要素の製作のために自動位置決め工具システムを使用することは、現在の製造業において普及している。しかしながら、工具位置決めのための可撓性精密レールシステムは長さが長いと作りにくく、扱いが困難である。この問題を解決するために、レールは、長さが４〜７フィートという短さで作られる。長いレールを達成するためには、レールは単にスプライスされる。しかしながら、スプライスには技術的な難問が生じる。典型的なスプライスは連結部で歪む傾向がある。マッチドリル（match drilling）によって真っ直ぐな連結部を作ることができるが、最終結果として交換できないレールのセットができる。交換できないことは極めて望ましくなく、ほとんどの製造環境において非実用的と考えられる。
【０００３】
主な問題の特質は、交換でき、かつ可撓性レールの曲げ特性を維持するような真っ直ぐなレールのスプライスを作ることが困難なことである。レール連結部を適度に真っ直ぐに、かつ可撓性および交換可能性をもって保持する他の方法が試みられてきたが、不都合なことに、それらはすべて目的を果たせなかった。その例としては、各連結部にわたって応力を担持する短板と長板によってはさむことが含まれる。この応力は、作業部材に合わせて可撓性レールを曲げることにより生じる。
【０００４】
はさむための短い金属クリップなどの以前の装置は短すぎて、交換可能性および精度の反復可能性を同時に達成できない。はさむための長板は正確かつ交換可能性があり得るが、可撓性レールに著しい局所的な剛性を加えかねない。レールが作業部材の輪郭に合わせて曲げられると、この剛性によって顕著な平らなスポットを生じる場合がある。
【０００５】
したがって、航空機および他の大規模構造システム開発の新規プログラムに用いるための自動位置ロック用手動ドリルまたは工具位置決め機械とともに使用する長さ制限のないレールを与えることが望ましい。さらに、このようなレールとともに用いるための真っ直ぐで交換可能性のある連結部を与えることが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
この発明は、位置決め可能な機械工具を担持するための相互連結する可撓性精密レールシステムを与え、予め定められた長さで第１の端部から終端まで延在する第１の段部を下表面に有する第１のレール要素と、第１の段部を受取るために第２の端部から延在する対になる段部を上表面に有する第２のレール要素とを採用する。第１のクリップの対は、各クリップにおいて、第１の端部に隣接して第１のレール要素の上面に第１のピンによって、第２のレール要素に第２のピンによって、取外し可能に取付けられる。第２のクリップの対は、各クリップにおいて、第２の端部に隣接して第２のレール要素の底面に第３のピンによって、第１のレール要素に第４のピンによって、取外し可能に取付けられる。第１および第２のクリップの対および関連付けられたピンは、レール要素を合わせて係合して横方向に固定する。ねじ締結具が、第１のクリップの対を第１のレール要素および第２の
レール要素の上面に、また第２のクリップの対を第１および第２のレール要素の下表面に固定する。
【０００７】
この発明のこれらの、および他の特徴ならびに利点は、添付図面に関して考慮されると、下記の詳細な説明を参照することにより一層よく理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
発明の詳細な説明
この発明は、可撓性精密レールのスプライスについて３つの最も望ましい特性を達成する。第１に、比較的長い階段状の重複部からできているので、真っ直ぐな連結部が達成される。第２に、組立のために適度なクリアランスを用いることができるように位置合わせピンが十分な距離を隔てているので、交換可能性が達成される。第３に、階段状レールが各端部に短いスプライスクリップを備えているので、連結部におけるレールの可撓性が失われない。図１に示されるように、可撓性精密レールの第１の長さ１４の第１の端部１２に機械加工される段部１０と、可撓性精密レールの第２の長さ２０の対になる端部１８における対になる段部１６とによって、相互連結機構が与えられる。段部は、第１の長さの下側と第２の長さの上側とから、レールを曲げている間に応力が生じない中心線にまで直に下がった、レールの厚みの実質的に半分にまで機械加工される。レール要素は、幅２２対厚さ２４に高いアスペクト比を有し、レールの上表面２６と下表面２８とに直交する可撓性を維持する。例示的な実施例では、典型的にはレールの寸法は幅３インチおよび厚さ０．１６７インチである。厚さはさほど精度に影響せず、むしろ可撓性および複雑な輪郭に対する一致性の要因となる。より幅広い、より厚いレールであれば、主として平面において用いられれば、特にレールの曲げが極めて重要な場合に片持ちの負荷（cantilevered
loads）を置く時には、より精密なシステムとなるであろう。
【０００９】
底端部キャップとして図１ａに示される端部キャップ片３０ａが、軌道の第１の端部を構成する、レールの第２の長さの第１の端部において、機械加工されたスプライス連結部に取付けられる。同様に、上端部キャップ３０ｂは、図１ｂに示されるように、軌道の第２の端部において可撓性レール要素の機械加工された第２の端部に取付けられるよう与えられる。
【００１０】
図２ａおよび図３に示されるように、２つの金属クリップ３２が、上段部分および下段部分の位置合わせ穴３６および３８に受取られるピン３４を用いて、レールの上表面および下表面の各段部の端部でレール要素に締付けられる。対になる穴４２のパターンを通してクリップ要素に受取られるねじ締結具４０と、レール要素のねじ穴４４とが、クリップをレール要素に固定する。レールを曲げることから生じる圧縮および張力の応力をクリップおよびピンが担持する一方、締結具がレール要素を使用のための定位置に固定する。各穴にピンが嵌合するためのわずかなクリアランスが許容される。許容誤差が生じることによる妨げを受けることなく締結具を受取るために、対になる穴に同様のクリアランスが与えられる。このクリアランスは、対になるスプライスの対向端で下部クリップと上部クリップとを隔てる距離と比べると比較的小さい。例示的な実施例では、段部の重複は約６インチである。これにより、穴／ピンの許容誤差が約０．００１インチになり得る一方で許容誤差全体として所望の０．０００１インチを維持する。先行技術における手法では、４つのフットレール間で１インチ重複すると結果として４８対１の許容誤差比を生じたが、本システムでは８対１となって許容誤差要件を著しく緩和する。付加的な許容誤差の増加については、１２インチの重複部は結果として４対１の比となり、利用可能な許容誤差の緩和を２倍にする。結果として生じるパッケージは交換可能性、精密度、直線度および事実上中断されない可撓性特性を有する。
【００１１】
図面に示される実施例については、ピンは、クリップおよびレール要素の同心の穴を通
して挿入される、クリップとは別個の要素である。代替実施例では、ピンはクリップの底面に組込まれている。
【００１２】
可撓性レール要素は、自動位置決めドリルまたは軌道に動作する他の工具の駆動歯車を受取るために、機械加工されたテーパ状の歯状アパーチャ５０を含む。アパーチャは、図２ｂに示されるように、軌道の上面にあるより大きな直径の卵形部５２から軌道の底面にあるより小さな直径の卵形部５４までテーパ状である。軌道両端上の重複する段部では、上部軌道要素、第１の機械加工された段部、または上端部キャップのいずれかがアパーチャのテーパ部の頂部の直径部分を利用する一方で、図２ｂに示されるように、対になる要素が取付けられていない第２の機械加工された段部または底端部キャップが、テーパ部の底部の直径部分を利用している。ピンが挿入されたクリップによる可撓性レール要素の係合により、テーパ状の卵形アパーチャの上部および下部の位置合わせが維持される。
【００１３】
図面に示される実施例については、レール縁部５６は、レール要素に対して機械工具運搬具６０を位置決めし固定するための横方向ローラ５８を受取るために、凸面または三角形である。工具は、軌道において卵形テーパ状アパーチャに係合する歯車６２を用いて組立てられたレール上で移動可能である。
【００１４】
ここで特許制定法によって要求されるように詳細に発明を記載したが、当業者は本願明細書で開示された特定の実施例の修正および置換を認識するだろう。そのような修正は以下の請求項で規定される本発明の範囲内であり意図されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１ａ】軌道の第１の端部を示す、この発明で採用された軌道に使用される可撓性レール要素の部材の側面の断面図である。
【図１ｂ】軌道の第２の端部を示す、この発明で採用された軌道に使用される可撓性レール要素の部材の側面の断面図である。
【図２ａ】組立てられた図１の軌道要素の上面図である。
【図２ｂ】対になる上部要素のない軌道の第１の要素の上面図である。
【図３】図１の軌道要素の分解された等角図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０，１６  段部、１２  第１の端部、１４  第１の長さ、１８  対になる端部、２０
第２の長さ、３４  ピン、３６，３８  位置あわせ穴。
【図１ａ】
2008114367.tif 000003
【図１ｂ】
2008114367.tif 000004
【図２ａ】
2008114367.tif 000005
【図２ｂ】
2008114367.tif 000006
【図３】
2008114367.tif 000007