(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸周りに延びる環状部を有する胴体セクションを保持するとともに、前記軸に沿って互いに離間配置された複数の保持構造体と、
コントローラからコマンドが受信されると、前記複数の保持構造体に前記胴体セクションが保持された状態で、前記胴体セクションの前記環状部の少なくとも一部に力を加えることにより、前記胴体セクションの現在形状を所望形状に向かって変化させるアクチュエータシステムと、を含む装置であって、
前記アクチュエータシステムは、
前記胴体セクションに当接するアクチュエータと、
前記アクチュエータが物理的に関連付けられたフレームと、を含む、装置。
【請求項２】
前記複数の保持構造体は、複数の第１保持構造体であり、前記アクチュエータシステムは、第１アクチュエータシステムであり、前記胴体セクションは、第１胴体セクションであり、前記現在形状は、第１現在形状であり、前記所望形状は、第１所望形状であり、
第２胴体セクションを保持する第２保持構造体と、
前記コントローラから前記コマンドが受信されると、前記第２保持構造体に前記第２胴体セクションが保持された状態で、前記第２胴体セクションに力を加えることにより、前記第２胴体セクションの第２現在形状を第２所望形状に向かって変化させる第２アクチュエータシステムと、を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１所望形状及び前記第２所望形状は、前記第１胴体セクションの第１端部を前記第２胴体セクションの第２端部に接続するために選択される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の保持構造体及び前記アクチュエータシステムは、クレードルシステムにおけるクレードルを形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記環状部は、前記胴体セクションの端部に位置する周縁である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アクチュエータシステムは、前記周縁の約半分に力を加える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記フレームは、前記胴体セクションが前記クレードルに保持されているときに、前記胴体セクションの周りの部分において、複数のアクチュエータを保持する、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記アクチュエータは、前記複数の保持構造体に保持されている前記胴体セクションの端部に位置する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記アクチュエータは、リニアアクチュエータ、油圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、又は、電気機械アクチュエータから選ばれた少なくとも１つである、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
胴体セクションを形作る方法であって、
クレードルシステムにおけるクレードルの複数の保持構造体に、軸周りに延びる環状部を有する第１胴体セクションを保持することと、
アクチュエータシステムを前記第１胴体セクションに用いて、前記第１胴体セクションの前記環状部の少なくとも一部に力を加えることにより、前記第１胴体セクションの第１現在形状を、前記第１胴体セクションを第２胴体セクションに接続するための前記第１胴体セクションの第１所望形状に向かって変化させることと、を含む方法であって、
前記複数の保持構造体は、前記軸に沿って互いに離間配置されており、
前記アクチュエータシステムが、前記第１胴体セクションに当接するアクチュエータと、当該アクチュエータが物理的に関連付けられたフレームと、を含んでいる、方法。
【請求項１１】
前記クレードルは、第１クレードルであり、前記複数の保持構造体は、複数の第１保持構造体であり、前記保持することは、
前記クレードルシステムにおける第２クレードルに前記第２胴体セクションを保持することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２クレードルに保持された前記第２胴体セクションに対して、前記第１クレードルに保持された前記第１胴体セクションを位置決めすることと、
前記第２クレードルに保持された前記第２胴体セクションに対して、前記第１クレードルに保持された第１胴体セクションを位置決めした後に、前記第１所望形状を有する前記第１胴体セクションと、第２所望形状を有する前記第２胴体セクションとを接合することと、を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の保持構造体は、複数の第１保持構造体であり、前記クレードルは、第１クレードルであり、前記アクチュエータシステムは、第１アクチュエータシステムであり、前記一部分は、第１部分であり、前記所望形状は、第１所望形状であり、
前記クレードルシステムにおける第２クレードルの第２保持構造体に前記第２胴体セクションを保持することと、
第２アクチュエータシステムを前記第２胴体セクションの第２部分に用いて、前記第２胴体セクションに力を加えることにより、前記第２胴体セクションの第２現在形状を前記第２胴体セクションの第２所望形状に向かって変化させて、前記第１胴体セクションを、前記第１現在形状と実質上同一の前記第２現在形状を有する前記第２胴体セクションと接続する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２胴体セクションは、第２所望形状を有し、前記第１所望形状及び前記第２所望形状は、前記第１胴体セクションの第１端部を前記第２胴体セクションの第２端部に接続するために選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記環状部は、前記第１胴体セクションの端部に位置する周縁である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記アクチュエータシステムは、前記周縁の約半分に力を加える、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して物の製造に関し、特に、航空機の製造に関する。より具体的には、本開示は、複合胴体セクションを互いに接続するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の設計及び製造において、複合材料が占める割合が増えつつある。複合材料を航空機に用いることにより、航空機を軽量化することができる。この軽量化により、有料荷重容量及び燃料効率などの性能特性を向上させることができる。更に、複合材料により、航空機における種々のコンポーネントの耐用年数を延ばすことができる。
【０００３】
複合材料は、２つ又はそれ以上の機能要素を組み合わせることにより形成される硬質な軽量材料である。例えば、複合材料は、ポリマー樹脂マトリックスに結合された強化繊維を含みうる。繊維は、一方向であってもよいし、織布又はファブリックの形態であってもよい。繊維及び樹脂を配置し硬化することにより、複合材料を形成する。
【０００４】
更に、複合材料を用いて航空宇宙産業用の複合構造体を作製することにより、航空機の各部分をより大きな構成部分又はセクションとして製造することができる。例えば、航空機の胴体を、複数の円筒状のセクションとして作製し、これらを組み立てて航空機の胴体を形成することができる。他の例として、限定するものではないが、翼セクションを接続して翼を形成したり、スタビライザーセクションを接続してスタビライザーを形成したりすることもできる。
【０００５】
円筒状の胴体セクションに関して、これらのセクションを互いに接続して航空機の胴体を形成する際、セクション同士を所望通りにフィットさせるためには、胴体セクションの寸法が重要となる。例えば、２つの胴体セクションの端部を互いに接続して、航空機の胴体の一部を形成する。これらの端部の形状は、できるだけ厳密に一致している必要がある。
【０００６】
端部の形状が異なると、所望のフィット状態が得られない可能性がある。端部の形状が異なる原因として、様々なものが考えられる。例えば、胴体セクションの製造時に設計仕様からのばらつきが生じることにより、端部の形状が所望通りに形成されないことが考えられる。胴体セクションは重力により胴体セクションが変形するほど大きいため、端部の形状が、互いの接続には望ましくない形状となる可能性がある。
【０００７】
上述したように、所望のフィット状態が得られない場合、航空機の胴体の性能が所望通り実現されない可能性がある。例えば、胴体セクションが望ましくない形状で接合された場合、飛行中に発生しうる望ましくない気流により、燃料の消費量が増える可能性がある。また、望ましくない気流により騒音が増大し、旅客のフライト快適度が低減することが考えられる。
【０００８】
現状においては、製造現場のオペレータが、２つの胴体セクションの端部を接続するために、当該端部を隣同士になるように動かしている。オペレータは、隙間ゲージ（feeler gauges）などの工具を用いて、端部の形状の違いを測定する。オペレータは、ジャッキ又は他の工具を設置及び操作して胴体セクションを押すことにより、一方又は両方の胴体セクションの形状を変化させる。
【０００９】
胴体セクションを接続するために現在用いられているプロセスは、時間も労力もかかる。更に、２つの胴体セクションの形状は類似していても、これらの間のフィット状態は所望のレベルには達していない可能性がある。
【００１０】
したがって、上述した問題のうち少なくともいくつかと、その他の考えられる問題を考慮にいれた方法及び装置を有することが望ましい。例えば、所望レベルのフィット状態を達成しつつ航空機の胴体セクションを接続するための方法及び装置を有すると有利である。
【発明の概要】
【００１１】
１つの例示的な実施形態において、装置は、保持構造体と、アクチュエータシステムとを含む。保持構造体は、胴体セクションを保持する。アクチュエータシステムは、コントローラからコマンドを受信すると、保持構造体に胴体セクションが保持された状態で、胴体セクションに力を加えることにより、胴体セクションの現在形状を所望形状に向かって変化させる。
【００１２】
他の例示的な実施形態において、胴体セクションを形作る方法が提供される。第１胴体セクションは、クレードルシステムにおけるクレードルの保持構造体に保持される。アクチュエータシステムが第１胴体セクションの一部分に用いられ、これにより、第１胴体セクションに力が加えられ、第１胴体セクションの第１現在形状が、第１胴体セクションを第２胴体セクションに接続するための第１胴体セクションの第１所望形状に向かって変化させる。
【００１３】
特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において個別に達成可能であり、また、他の実施形態との組み合わせも可能である。この詳細については、以下の記載と図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
例示的な実施形態に特有のものと考えられる新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態、並びに、好ましい使用形態、更にその目的及び利点は、以下に示す添付の図面と共に本開示の例示的な実施形態の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。
【００１５】
【図１】例示的な実施形態に係る、航空機の製造環境を示すブロック図である。
【図２】例示的な実施形態に係る、クレードルシステムを示すブロック図である。
【図３】例示的な実施形態に係る、計測システムを示すブロック図である。
【図４】例示的な実施形態に係る、胴体セクションに加える力を特定するためのデータフローを示すブロック図である。
【図５】例示的な実施形態に係る、フィードバックループを示す図である。
【図６】例示的な実施形態に係る、航空機の製造環境を示す図である。
【図７】例示的な実施形態に係る、胴体製造システムにおける胴体セクションを示す図である。
【図８】例示的な実施形態に係る、クレードルを示す図である。
【図９】例示的な実施形態に係る、第１クレードルを示す図である。
【図１０】例示的な実施形態に係るアクチュエータを示す図である。
【図１１】例示的な実施形態に係る他のアクチュエータを示す図である。
【図１２】例示的な実施形態に係る計測システムの配置を示す図である。
【図１３】例示的な実施形態に係る、胴体セクションを加工するプロセスのフローチャートである。
【図１４】例示的な実施形態に係る、胴体セクションに力を加えるためのプロセスを示すフローチャートである。
【図１５】例示的な実施形態に係る、計測システムを用いて胴体セクションの計測値を生成するプロセスを示すフローチャートである。
【図１６】例示的な実施形態に係る、胴体セクションの形状を変化させるための力を特定するプロセスを示すフローチャートである。
【図１７】例示的な実施形態に係る、胴体セクションを接続するプロセスのフローチャートである。
【図１８】例示的な実施形態に係る、航空機の製造及び保守方法を示すブロック図である。
【図１９】例示的な実施形態を実施可能な航空機を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで、図面を参照すると、特に、図１には、例示的な実施形態にかかる航空機の製造環境のブロック図が示されている。この例では、航空機の製造環境１００は、航空機の製造工程の一部として、胴体セクション１０３を互いに接続するために用いられる、胴体製造システム１０２を含む。
【００１７】
この図示例では、胴体製造システム１０２は、複数のコンポーネントを用いて、胴体セクション１０３における第１胴体セクション１０４と第２胴体セクション１０６とを接続する。図示のように、胴体製造システム１０２におけるコンポーネントは、クレードルシステム（cradle system）１０８と、計測システム１１０と、コントローラ１１２とを含む。
【００１８】
クレードルシステム１０８は、物理的装置である。図示のように、クレードルシステム１０８は、第１胴体セクション１０４を保持するとともに、当該第１胴体セクション１０４に力１１４を加えることにより、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６を変化させる。
【００１９】
第１胴体セクション１０４に対してクレードルシステム１０８により力１１４が加えられると、第１胴体セクション１０４に第１変形１１８が生じる。力１１４は、例えば、第１変形１１８が生じて、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６が、第１胴体セクション１０４の第１所望形状１２０へと変化するように加えられる。
【００２０】
この図示例では、第１現在形状１１６及び第１所望形状１２０は、第１胴体セクション１０４の輪郭１２１である。具体的には、輪郭とは、第１胴体セクション１０４の周縁１２２の輪郭をいう。
【００２１】
更に、クレードルシステム１０８により生成する力１１４の一部は、第２胴体セクション１０６にも加えることができる。クレードルシステム１０８は、力１１４を加えて第２変形１２３を生じさせる。この結果、第２胴体セクション１０６の第２現在形状１２４に第２変形１２３が生じ、当該第２現在形状１２４が、第２胴体セクション１０６の第２所望形状１２６へと変化する。
【００２２】
すなわち、クレードルシステム１０８は、力１１４を加えることにより、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６を、第１所望形状１２０へと変化させること、又は、第２胴体セクション１０６の第２現在形状１２４を、第２所望形状１２６へと変化させること、のうち少なくとも一方を行うことができる。本明細書において、「少なくとも１つの」という語句がアイテムのリストについて用いられる時は、リストアップされたアイテムの１つ又は複数の様々な組み合わせを使用してもよいということであり、リストのアイテムの１つだけを必要とする場合もあることを意味する。換言すると、「少なくとも１つの」は、あらゆる組み合わせのあらゆる数のアイテムをリストから使用してもよいが、リスト上の全てのアイテムを必要とするわけではないということを意味する。アイテムは、ある特定の対象、物、又はカテゴリーであってもよい。
【００２３】
例えば、限定するものではないが、「アイテムＡ、アイテムＢ、又はアイテムＣのうち少なくとも１つ」は、アイテムＡ、アイテムＡとアイテムＢ、又は、アイテムＢを含む場合がある。また、この例では、アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ、又は、アイテムＢとアイテムＣ、を含む場合もある。勿論、これらのアイテムのあらゆる組み合わせが存在する。いくつかの例において、「少なくとも１つの」とは、例えば、限定するものではないが、２個のアイテムＡと、１個のアイテムＢと、１０個のアイテムＣ；４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ；又は、他の適切な組み合わせを意味してもよい。
【００２４】
この図示例では、計測システム１１０は、ハードウェアセンサシステムである。計測システム１１０は、胴体セクション１０３の計測１２８を行う。図示のように、計測１２８は、胴体セクション１０３と接触することなく行われる。
【００２５】
例えば、計測システム１１０は、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６の計測１２８を行う。計測システム１１０は、第２胴体セクション１０６の第２現在形状１２４の計測１２８も行う。
【００２６】
図示例では、コントローラ１１２は、クレードルシステム１０８及び計測システム１１０の動作を制御する。コントローラ１１２は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又は、これらの組み合わせで実現することができる。ソフトウェアを用いる場合、コントローラ１１２により実行される動作は、処理ユニットなどのハードウェアで動作するように構成されたプログラムコードで実現することができる。ファームウェアを用いる場合、コントローラ１１２により実行される動作は、プログラムコード及びデータにより実現され、これらは、処理ユニットで動作するために永続性メモリに保存することができる。ハードウェアを用いる場合、このハードウェアは、コントローラ１１２での機能を実行するように動作する回路を含みうる。
【００２７】
本実施例では、ハードウェアは、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス、又は、複数の処理を行うように構成された他の適切なタイプのハードウェアの形態であってもよい。プログラマブルロジックデバイスを用いる場合、当該デバイスは、複数の処理を行うように構成してもよい。このデバイスは、後に構成を変更してもよいし、複数の処理を行うように恒久的な構成としてもよい。プログラマブルロジックデバイスの例としては、プログラマブルロジックアレイ、プログラマブルアレイロジック、フィールドプログラマブルロジックアレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び、他の適切なハードウェアデバイスが挙げられる。また、プロセスは、無機要素が組み込まれた有機要素によって実施してもよいし、人間を除く有機要素によって全体を構成してもよい。例えば、プロセスは、有機半導体の回路として実現してもよい。
【００２８】
この図示例では、コントローラ１１２は、コンピュータシステム１３２に設けられている。コンピュータシステム１３２は、１つ又は複数のデータ処理システムを含む。複数のデータ処理システムが存在する場合、これらのデータ処理システムは、ネットワークなどの通信媒体を用いて互いに通信することができる。データ処理システムとして、例えば、コンピュータ、サーバコンピュータ、タブレット、携帯電話、又は、他の適切なデータ処理システムのうち少なくとも１つが選択される。
【００２９】
この図示例に示すように、コントローラ１１２は、計測システム１１０から計測１２８の結果を受信する。コントローラ１１２は、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６を、第１胴体セクション１０４と第２胴体セクション１０６とを接続するための第１所望形状１２０に変化させるために必要な力１１４を特定する。次に、コントローラ１１２は、力１１４を加えることにより、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６を、第１所望形状１２０へと変化させるために、クレードルシステム１０８にコマンド１３４を送信する。
【００３０】
第１胴体セクション１０４に対して力１１４を加えた場合、第１現在形状１１６は変化しても第１所望形状１２０には到達しないこともある。その代わりに、第１現在形状１１６は、第１所望形状１２０には達しないものの、当該第１所望形状１２０に近づいてはいるであろう。
【００３１】
この場合、計測システム１１０により、計測１２８が再度行われる。この例では、計測１２８は、計測システム１１０により行われる新たな計測１４０であって、クレードルシステム１０８が、当該第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６を、第１所望形状１２０へと変化させるために、第１胴体セクション１０４に対して力１１４を加えた後に行われる計測である。
【００３２】
コントローラ１１２は、第１所望形状１２０に達していない場合、新たな計測１４０の結果をフィードバックとして用いて、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６を変化させて第１所望形状１２０に更に近づけるために必要な力１１４を特定する。次に、コントローラ１１２は、力１１４を加えることにより、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６を変化させて第１所望形状１２０に近づけるために、クレードルシステム１０８に新たなコマンド１４２の形態でコマンド１３４を送信する。
【００３３】
更に、計測システム１１０からの計測１２８の結果は、第２胴体セクション１０６の計測結果を含みうる。この特定の例では、コントローラ１１２は、第２胴体セクション１０６の第２現在形状１２４を、第１胴体セクション１０４と第２胴体セクション１０６とを接続するための第２所望形状１２６に変化させるために必要な力１１４を特定する。次に、コントローラ１１２は、クレードルシステム１０８にコマンド１３４を送信し、この結果、クレードルシステム１０８は、力１１４を加えて、第２胴体セクション１０６の第２現在形状１２４を、第２所望形状１２６へと変化させる。
【００３４】
図示例では、第１所望形状１２０は、第２胴体セクション１０６の第２現在形状１２４、第１胴体セクション１０４のモデル、第１胴体セクション１０４の設計で指定されたパラメータ、又は、他の規格若しくは仕様のうち少なくとも１つに基づいている。例えば、第１胴体セクション１０４の第１所望形状１２０は、第２胴体セクション１０６の第２現在形状１２４であってもよい。他の例では、第２胴体セクション１０６の第２所望形状１２６は、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６であってもよい。
【００３５】
このように、現在用いられている技術を利用する場合に比べて、より効率的に、所望する手法で胴体セクション１０３を互いに接続することができる。胴体製造システム１０２を用いると、胴体セクション１０３を互いに接続するために必要な時間及び労力を削減することができる。更に、より少ない労力又は時間で、第１胴体セクション１０４と第２胴体セクション１０６との間で所望レベルのフィット状態を達成することができる。このように、胴体の製造に必要な時間及び費用を削減するとともに、胴体セクション１０３間で所望レベルのフィット状態を実現することができる。
【００３６】
次に図２を参照すると、例示的な実施形態に係るクレードルシステムのブロック図が示されている。同図において、図１に示されるクレードルシステム１０８の実施例が示されている。この図示例では、クレードルシステム１０８は、一組のクレードル２００を含む。本明細書において、参照アイテムの「一組の」とは、１つ又は複数のアイテムをいう。例えば、一組のクレードル２００とは、１つ又は複数のクレードル２００をいう。
【００３７】
この例では、一組のクレードル２００内のクレードル２０２は、複数のコンポーネントを含む。図示のように、保持構造体２０１及びアクチュエータシステム２０３は、クレードル２０２を形成するコンポーネントである。クレードル２０２は可動式である。すなわち、クレードル２０２は、図１に示す航空機の製造環境１００内で移動するように構成されている。例えば、クレードル２０２は、人間のオペレータ又は乗り物により移動可能であってもよいし、移動システムを含んでいてもよい。
【００３８】
保持構造体２０１は、胴体セクション２０４を保持する。胴体セクション２０４は、図１に示す胴体セクション１０３の一例である。この図示例では、アクチュエータシステム２０３は、胴体セクション２０４が保持構造体２０１に保持された状態で、胴体セクション２０４に力２１０を加える。図１に示すコントローラ１１２からのコマンド１３４が受信されると、力２１０は、胴体セクション２０４の現在形状２１２を、所望形状２１４へと変化させる。
【００３９】
図示例では、アクチュエータシステム２０３は、胴体セクション２０４の部分２１５に力２１０を加えて、胴体セクション２０４の現在形状２１２を変化させる。特定の実施形態に応じて、部分２１５は、胴体セクション２０４の一部又は全てであってもよい。例えば、部分２１５は、胴体セクションの周縁の約半分であってもよい。他の例として、アクチュエータシステム２０３は、胴体セクション２０４の端部２１６に位置する、当該胴体セクション２０４の部分２１５に力２１０を加える。
【００４０】
図示のように、アクチュエータシステム２０３は、複数の様々なコンポーネントから形成されている。図示のように、アクチュエータシステム２０３におけるコンポーネントは、アクチュエータ２１７及びフレーム２１８を含む。
【００４１】
この図示例では、アクチュエータ２１７は、１つ又は複数の様々なタイプのアクチュエータを用いて実現することができる。例えば、アクチュエータ２１７として、リニアアクチュエータ、油圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、電気機械アクチュエータ、又は、他の適切なタイプのアクチュエータのうち少なくとも１つが選択される。
【００４２】
図示のように、フレーム２１８は、アクチュエータ２１７を保持する構造体である。具体的には、アクチュエータ２１７は、フレーム２１８に物理的に関連付けられている。１つのコンポーネントが他のコンポーネントと「関連付けられている」場合、この関連付けは、記載の例では、物理的関連付けである。例えば、第１のコンポーネントは、第２コンポーネントに対する固定、接合、搭載、溶接、締結、又は、他の適切な方法での接続のうち少なくとも１つにより、当該第２コンポーネントに物理的に関連付けられていると看做すことができる。第１コンポーネントは、第３コンポーネントを用いて、第２コンポーネントに接続されてもよい。第１コンポーネントは、第２コンポーネントの一部、第２コンポーネントの延長部、又は、その両方として形成することにより、第２コンポーネントと物理的に関連付けられると看做してもよい。
【００４３】
この図示例では、胴体セクション２０４がクレードル２０２の保持構造体２０１で保持されているときに、フレーム２１８は、胴体セクション２０４の周りの位置２２０でアクチュエータ２１７を保持する。例えば、フレーム２１８は、アクチュエータ２１７が、保持構造体２０１で保持されている胴体セクション２０４の端部２１６に位置するように、当該アクチュエータ２１７を保持してもよい。
【００４４】
次に図３を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る計測システムのブロック図である。同図において、図１に示される計測システム１１０の実施例が示されている。
【００４５】
この図示例において、計測システム１１０は、胴体セクション３０２の計測３００を行う。胴体セクション３０２は、図１に示す胴体セクション１０３の一例である。計測３００は、図１に示す計測１２８の一例である。
【００４６】
図示のように、計測システム１１０は、非接触計測システム３０４である。すなわち、計測システム１１０は、計測３００を行うために、胴体セクション３０２と物理的に接触する必要がない。
【００４７】
その代わりに、計測システム１１０は、例えば、信号３０６を用いて計測３００を行う。図示のように、信号３０６は、光、赤外線信号、無線周波数信号、又は、他の適切なタイプの信号のうち少なくとも１つを含みうる。この図示例では、非接触計測システム３０４は、光計測システム３０８の形態をとる。
【００４８】
計測システム１１０は、複数の様々なコンポーネントを含む。この特定の例では、計測システム１１０は、走査システム３１０とターゲット３１２とを含む。
【００４９】
図示のように、走査システム３１０は、信号３０６を送信して、計測３００を行う。この図示例では、走査システム３１０は、ライダーシステム（lidar system）、レーザー走査システム、又は、他の適切なタイプの装置のうち少なくとも１つを含む。すなわち、これらの装置又は他の適切な装置の１つ又は複数を任意に組み合わせて走査システム３１０で用いることができる。
【００５０】
走査システム３１０は、当該走査システム３１０が信号３０６の送信、反射信号３１８の検出、又は、これらの両方を、約３６０度に亘って行うことができるように選択される。上記検出は、信号３０６の送信、又は、反射信号３１８の検出を行っている間、走査システム３１０の移動、再配置、又は位置変更を行わないように実行される。
【００５１】
すなわち、走査システム３１０及びターゲット３１２を有する計測システム１１０は、自己参照を行う（self-referencing）。自己参照型であるため、計測３００を行うに際して、所望の分解能（resolution）を得るための絶対的位置決め（absolute positioning）は必要ない。所望の分解能は、システムの走査システム３１０、ターゲット３１２、又は、これらの両方の絶対的位置に依存することなく得ることができる。
【００５２】
ターゲット３１２は、信号３０６を反射する構造体である。反射信号３１８は、走査システム３１０により検出され、計測３００が行われる。ターゲット３１２として、反射テープ、ツーリングボール（tooling ball）、胴体セクション３０２の特異部、又は他の適切なターゲットのうち少なくとも１つを選択することができる。すなわち、ターゲット３１２は、胴体セクション３０２に取り付けられてもよいし、胴体セクション３０２の一部として製造時に設けられていてもよいし、これらを組み合わせてもよい。
【００５３】
胴体セクション３０２の特異部を用いることにより、胴体セクション３０２を形作ったり、他の構造体と接続したりするために要する時間及び労力を削減することができる。例えば、ターゲットの取り付け及び取り外しが不要になる。また、胴体セクション３０２に屑（debris）が存在していないかを検査することで、胴体セクション３０２とターゲット３１２との不整合を避けることができる。特異部は、胴体セクション３０２において、信号３０６を反射する任意の構造体又は部分であってもよい。
【００５４】
この図示例において、計測システム１１０は、２つの胴体セクションの計測を行うために用いられてもよい。例えば、胴体セクション３０２は、第１胴体セクション３１４であり、第１胴体セクション３１４及び第２胴体セクション３１６に対して走査システム３１０を位置決めしてもよい。これらの２つの胴体セクションは、図１に示すクレードルシステム１０８に保持されてもよい。例えば、走査システム３１０は、第１胴体セクション３１４と第２胴体セクション３１６との間に設けられてもよい。
【００５５】
ターゲット３１２は、この図示例では、第１胴体セクション３１４と第２胴体セクション３１６の両方に設けられている。具体的には、ターゲット３１２は、第１胴体セクション３１４の第１内面３２０、及び、第２胴体セクション３１６の第２内面３２２に設けられてもよい。
【００５６】
走査システム３１０は、第１胴体セクション３１４と第２胴体セクション３１６とに設けられたターゲット３１２に対して信号３０６を送信する。ターゲット３１２からの反射信号３１８は、走査システム３１０により検出される。図示のように、走査システム３１０は、第１胴体セクション３１４と第２胴体セクション３１６の両方からの反射信号３１８に基づき、計測３００を行う。第１胴体セクション３１４のみではなく、第１胴体セクション３１４と第２胴体セクション３１６の両方が存在する場合、走査システム３１０の位置は、当該走査システム３１０が、第１胴体セクション３１４及び第２胴体セクション３１６上の両方のターゲット３１２に実質的に同時に信号３０６を送ることができるように選択される。
【００５７】
この図示例において、信号３０６は、一組の光ビーム３２４であってもよい。この図示例において、一組の光ビーム３２４は、一組のレーザービームであってもよい。単一のレーザービームを用いる場合、走査システム３１０は、当該レーザービームを、第１胴体セクション３１４及び第２胴体セクション３１６上のターゲット３１２に実質的に同時に送るために、ミラー又は他の反射体を用いてもよい。
【００５８】
この図示例では、計測システム１１０は、単独で動作することができる。すなわち、人間のオペレータ又は他の装置からの入力の必要なしに、計測３００を行うことができる。走査システム３１０は、プログラム、制御ファイル、又は他の情報を受信して、計測３００を行うために動作することができる。計測３００は、例えば、計測システム１１０が事象を検出する度に行われる。
【００５９】
例えば、計測システム１１０が、第１胴体セクション３１４又は第２胴体セクション３１６の少なくとも一方の形状の変化を検出する度に、計測３００を行ってもよい。走査システム３１０は、第１胴体セクション３１４又は第２胴体セクション３１６の少なくとも一方の形状が変化したことを検出するために、連続的又は周期的に信号を送信してもよい。
【００６０】
図４を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る、胴体セクションに加える力を特定するためのデータフローブロック図が示されている。この図示例では、コントローラ１１２は、図１に示す第１胴体セクション１０４などの胴体セクションに加える力１１４を特定する。
【００６１】
図示のように、コントローラ１１２は、胴体セクションの計測４００の結果を受信する。計測４００は、図１に示す計測１２８の一例である。コントローラ１１２は、計測４００の結果を用いて、胴体セクションの現在形状４０２を特定する。コントローラ１１２は、次に、所望形状４０４を特定する。
【００６２】
これらの図示例では、所望形状４０４は、モデル４０６から特定することができる。モデル４０６は、所望寸法を有する胴体セクションのモデルであってもよい。この図示例では、モデル４０６は、コンピュータ支援設計モデルである。他の図示例では、所望形状４０４は、加工中の胴体セクションの接続先である第２胴体セクションの現在形状４０２から特定してもよい。
【００６３】
次に、コントローラ１１２は、胴体セクションに加える力４１０を特定する。これらの力は、複数の様々な技術を用いて特定することができる。例えば、胴体セクションの有限要素モデル（finite element model）４１２を用いて、様々なレベルの力が、加工中の胴体セクションの現在形状４０２に対してどの程度影響を及ぼすのかを特定することもできる。力４１０の特定に基づいて、コントローラ１１２は、コマンド４１４を生成する。当該コマンドは、コントローラ１１２により特定された力４１０を加えるため、胴体セクションを保持しているクレードルに送られる。
【００６４】
次に図５を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係るフィードバックループが示されている。この図示例では、フィードバックループ５００は、クレードルシステム１０８と、計測システム１１０と、コントローラ１１２とで形成される。
【００６５】
図示のように、計測システム１１０は、クレードルシステム１０８に保持される胴体セクション５０２の計測１２８を行う。この図示例において、胴体セクション５０２は、図１に示す胴体セクション１０３のうちの１つの胴体セクションである。
【００６６】
計測１２８の結果は、計測システム１１０によりコントローラ１１２へ送信される。次に、コントローラ１１２は、計測１２８の結果を用いて、力１１４を特定する。力１１４は、胴体セクション５０２の現在形状５０４を、胴体セクション５０２の所望形状５０６へと変化させるために、胴体セクション５０２に加えるべき力である。
【００６７】
この図示例では、コントローラ１１２は、コマンド１３４を生成し、当該コマンド１３４をクレードルシステム１０８へ送信する。次に、クレードルシステム１０８は、力１１４を胴体セクション５０２に加える。胴体セクション５０２の現在形状５０４を、所望形状５０６へと変化させることは、例えば、図示例において、現在形状５０４が所望形状５０６に達すること、又は、現在形状５０４が所望形状５０６には達しないが所望形状５０６に近づくことの何れかを意味する。
【００６８】
計測システム１１０は、力１１４が加えられた後に、再度、計測１２８の結果を生成する。計測１２８の結果は、コントローラ１１２へ送信されて、フィードバックループ５００が形成される。フィードバックループ５００は、所望形状５０６になるように現在形状５０４を徐々に変化させるための閉ループである。
【００６９】
いくつかのケースでは、胴体セクション５０２に対して最初に力１１４を加えた後に、現在形状５０４が所望形状５０６に達しないこともある。このようなケースでは、所望形状５０６に達するまで、フィードバックループ５００を用いて力１１４を更に加える。
【００７０】
この図示例において、測定１２８は、現在形状５０４の測定である。コントローラ１１２は、現在形状５０４の計測１２８の結果と、所望形状５０６のパラメータとを比較して、力１１４を胴体セクション５０２に加えるべきか否かを判断する。他の例では、計測１２８は、例えば、胴体セクション５０２の現在形状５０４と所望形状５０６との差異の測定であってもよい。
【００７１】
図１に示す航空機の製造環境１００及び様々なコンポーネントは、例示的な実施形態を実施する方法に対して物理的又は構造的な限定を加えるものではない。図示されたコンポーネントに加えて、又はこれらのコンポーネントに代えて、他のコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは、必要としない場合もある。また、図中のブロックは、機能コンポーネントを示す。これらのブロックのうち１つ又は複数は、例示的な実施形態において実施する際には、組み合わせたり、分割したり、組み合わせてから異なるブロックに分割したりすることができる。
【００７２】
例えば、計測システム１１０又はコントローラ１１２のうち少なくとも一方は、第１胴体セクション１０４の第１現在形状１１６と、第１胴体セクション１０４の第１所望形状１２０との差異を特定する。更に他の例では、第１胴体セクション１０４及び第２胴体セクション１０６に加えて、又は、これらの代わりに、異なる数の胴体セクションを、クレードルシステム１０８で加工することもできる。例えば、１つ、３つ、６つ、又は、その他の数の胴体セクション１０３をクレードルシステム１０８に保持して、力１１４を加えることにより、当該クレードルシステム１０８に保持されている胴体セクション１０３のうちの１つ又は複数の現在形状を変化させることができる。
【００７３】
ここで、図６を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る航空機の製造環境が示されている。航空機の製造環境６００は、図１にブロック形式で示される航空機の製造環境１００を物理的に実現した一例である。
【００７４】
この図示例では、航空機の製造環境６００における胴体製造システム６０２は、複数の様々なコンポーネントを含む。図示のように、航空機の製造環境６００におけるコンポーネントは、第１クレードル６０４と、第２クレードル６０６と、レーザートラッカー６０８と、ターゲット６１０と、コンピュータ６１２と、を含む。これらのコンポーネントは、図１〜４の胴体製造システム１０２にブロック形式で示すコンポーネントを、物理的コンポーネントとして実現した例である。
【００７５】
第１クレードル６０４及び第２クレードル６０６は、この図示例において、クレードルシステムを形成する。第１クレードル６０４及び第２クレードル６０６は、図２にブロック形式で示すクレードルシステム１０８におけるクレードル２００を、物理的に実現した例である。
【００７６】
レーザートラッカー６０８及びターゲット６１０は、計測システムの一部である。レーザートラッカー６０８は、図３に示す計測システム１１０における走査システム３１０を物理的に実現した例である。
【００７７】
この図示例では、ターゲット６１０は、航空機の製造環境６００のフロア６１４に設けられている。ターゲット６１０は、胴体セクション、又は他の構造体（不図示）に設けて、レーザートラッカー６０８による計測を行うのに用いてもよい。図示のように、ターゲット６１０は、図３にブロック形式で示されるターゲット３１２を物理的に実現した例である。
【００７８】
コンピュータ６１２は、胴体製造システム６０２のコントローラである。コンピュータ６１２は、図１に示すコントローラ１１２を物理的に実現した例である。具体的には、コンピュータ６１２は、図１にブロック形式で示すコンピュータシステム１３２のコンピュータを実現するために用いることができる。
【００７９】
図示のように、コンピュータ６１２は、第１クレードル６０４、第２クレードル６０６、及びレーザートラッカー６０８と通信する。この特定の例では、これらのコンポーネント間の通信は、無線信号６１６の使用を含む通信媒体を介して行われる。
【００８０】
次に図７を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る、胴体製造システムにおける胴体セクションが示されている。この図示例では、第１胴体セクション７００は、第１クレードル６０４に保持された状態にて示されている。第２胴体セクション７０２は、第２クレードル６０６に保持された状態にて示されている。第１胴体セクション７００は、図１にブロック形式で示す第１胴体セクション１０４を物理的に実現した例である。第２胴体セクション７０２は、図１にブロック形式で示す第２胴体セクション１０６を物理的に実現した例である。この図示例では、第１クレードル６０４及び第２クレードル６０６は、それぞれ、第１胴体セクション７００及び第２胴体セクション７０２の形状を能動的に変化させることができる。
【００８１】
図示のように、ターゲット６１０は、第１胴体セクション７００の内面７０４、又は、第２胴体セクション７０２の内面７０６のうち少なくとも一方に設けられてもよい。ターゲット６１０は、この図において、第１胴体セクション７００の内面７０４に仮想線（phantom）で示されている。
【００８２】
ターゲット６１０は、レーザートラッカー６０８が、第１胴体セクション７００又は第２胴体セクション７０２のうち少なくとも一方の現在形状の計測を行うために用いられる。計測の対象は、例えば、第１胴体セクション７００の現在形状、第２胴体セクション７０２の現在形状、第１胴体セクション７００の現在形状と所望形状との差異、又は、第２胴体セクション７０２の現在形状と所望形状との差異のうち少なくとも１つであってもよいし、第１胴体セクション７００の所望形状を規定する他の基準又はパラメータであってもよい。
【００８３】
図示のように、計測は、コンピュータ６１２が、第１胴体セクション７００、第２胴体セクション７０２、又はこれら両方の現在形状を、これら胴体セクションの所望形状へと変化させるために必要な力を特定するために用いられる。コンピュータ６１２は、第１胴体セクション７００又は第２胴体セクション７０２のうち少なくとも１つに力を加えるために、第１クレードル６０４又は第２クレードル６０６のうち少なくとも１つにコマンドを送信する。
【００８４】
次に図８を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係るクレードルを示している。同図は、図６に示す矢印８−８の方向から見た第１クレードル６０４の端面図である。
【００８５】
この図において、第１クレードル６０４は、複数のコンポーネントを有する。図示のように、これらのコンポーネントは、保持構造体８００と、フレーム８０２と、アクチュエータ８０４とを含む。
【００８６】
保持構造体８００は、胴体セクションに力が加えられている間、当該胴体セクションを保持するように設計されている。保持構造体８００は、胴体セクションの現在形状の計測が行われる間、当該胴体セクションを保持する。保持構造体８００は、胴体セクションと他の胴体セクションとを接続するための、当該胴体セクションの位置決めに用いることもできる。この図示例では、第１クレードル６０４を動かすことにより、上記位置決めを行う。
【００８７】
フレーム８０２及びアクチュエータ８０４は、アクチュエータシステムを形成する。この例に示すように、アクチュエータ８０４は、アクチュエータ８０６と、アクチュエータ８０８と、アクチュエータ８１０と、アクチュエータ８１２と、アクチュエータ８１４と、アクチュエータ８１６と、アクチュエータ８１８と、アクチュエータ８２０と、アクチュエータ８２２と、アクチュエータ８２４とを含む。
【００８８】
次に図９を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る第１クレードルが示されている。この図示例では、図７に示す矢印９−９の方向から見た、第１胴体セクション７００を保持する第１クレードル６０４が示されている。この例では、第１胴体セクション７００は、保持構造体８００に保持されている。保持構造体８００に保持されている間、アクチュエータ８０４は、第１胴体セクション７００に力を加えることにより、第１胴体セクション７００の現在形状を、第１胴体セクション７００の所望形状へと変化させる。
【００８９】
この図示例では、アクチュエータ８０４は、第１胴体セクション７００の一部分に力を加える。図示ように、アクチュエータ８０４の力が加えられる第１胴体セクション７００の一部分とは、当該第１胴体セクション７００の周縁９００の約半分である。この特定の例では、保持構造体８００に載せられた第１胴体セクション７００の下半分９０４に対して、力が加えられる。セクション９０６におけるアクチュエータ８２４を、図１０に示し、以下でより詳細な説明を行う。
【００９０】
次に図１０を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係るアクチュエータが示されている。同図において、セクション９０６におけるアクチュエータ８２４が、より詳細に示されている。
【００９１】
図示のように、アクチュエータ８２４は、リニアアクチュエータである。アクチュエータ８２４は、フレーム８０２（この図には示されていない）と関連付けられており、第１胴体セクション７００に力を加えるために配置されている。
【００９２】
この図示例では、アクチュエータ８２４は、モーター１０００と、リニア部材１００２とを含む。モーター１０００は、特定の実施態様に応じて様々な形態をとることができる。例えば、モーター１０００は、電気、油圧、空圧、又は、他のタイプのモーターであってもよい。リニア部材１００２は、端部１００６において、第１胴体セクション７００の表面１００８に接触するフット部１００４を有する。
【００９３】
アクチュエータ８２４のリニア部材１００２は、矢印１０１０の方向に動くことができる。この例では、アクチュエータ８２４は、矢印１０１２の方向に力を加える。
【００９４】
次に図１１を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る他のアクチュエータを示している。この例において、アクチュエータ１１００は、図８に示すアクチュエータ８０４において使用可能な、他のアクチュエータの例として示されている。図示のように、アクチュエータ１１００は、リニアアクチュエータである。アクチュエータ１１００は、モーター１１０２と、リニア部材１１０４とを有している。
【００９５】
アクチュエータ１１００は、リニア部材１１０４の端部１１０８にフット部１１０６を有する。この例において、フット部１１０６は、吸着カップ１１１０を有する。吸着カップ１１１０と共に、フット部１１０６は、矢印１１１２の方向に力を加えることができる。すなわち、アクチュエータ１１１０は、構造体を押したり引いたりすることができる。矢印１１１２は、二方向に力を加えることを示しており、この点で、図１０に示す、一方向に力を加えるアクチュエータ８２４とは異なる。
【００９６】
次に図１２を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る計測システムの配置が示されている。この特定の例では、レーザートラッカー６０８は、第１胴体セクション７００の内部１２００の形状を測定するために、第１胴体セクション７００に対して位置決めされている。
【００９７】
この図示例に示すように、第１胴体セクション７００は、第１クレードル６０４に保持されおり、第２胴体セクション７０２は、第２クレードル６０６に保持されている。第１胴体セクション７００及び第２胴体セクション７０２は、軸１２１０が、第１胴体セクション７００及び第２胴体セクション７０２の内部において、実質的に中心を通るように配置される。
【００９８】
この例では、仮想線で示すように、ターゲット６１０の一部は、第１胴体セクション７００の内面７０４に取り付けられている。ターゲット６１０の他の部分は、第２胴体セクション７０２の内面７０６に取り付けられている。レーザートラッカー６０８は、第１胴体セクション７００の内部１２００における内面７０４に取り付けられたターゲット６１０の一部へ向かって、レーザービーム１２１５の形態の信号を送信する。また、レーザートラッカー６０８は、第２胴体セクション７０２の内部１２１４における内面７０６に取り付けられたターゲット６１０の一部へ向かって、レーザービーム１２０８の形態の信号を送信する。レーザートラッカー６０８は、反射光１２１６及び反射光１２１８の形態で、レーザービームに対する応答信号を検出する。このように、レーザートラッカー６０８は、第１胴体セクション７００及び第２胴体セクション７０２の計測を順次行ってもよいし、第１胴体セクション７００及び第２胴体セクション７０２の計測を両方同時に行ってもよい。
【００９９】
図６〜１２に示す航空機の製造環境６００における胴体製造システム６０２は、他の実施例を実現する態様に対して限定を加えるものではない。例えば、他の実施例では、上記以外の数のアクチュエータを用いてもよい。他の実施例において、５個、１５個、２４個、又は、他の数のアクチュエータを用いてもよい。また、アクチュエータの配置は、他の実施例では、異なる場合もある。例えば、アクチュエータは、胴体セクションの周縁の５０パーセントの部分、８０パーセントの部分、又は、他の部分に力を加えてもよい。
【０１００】
他の例として、軸１２１０は、第１胴体セクション７００と第２胴体セクション７０２との位置決めに用いなくてもよい。これらの胴体セクションについて他の位置を用いてもよく、軸１２１０は、胴体セクションの中心を通っていなくてもよい。胴体セクションは、レーザートラッカー６０８が胴体セクションの計測を行うことができれば、どこに配置されてもよい。
【０１０１】
図６〜１２に示す様々なコンポーネントは、図１〜５に示すコンポーネントと組み合わせたり、図１〜５に示すコンポーネントと共に用いたり、これらの両方を行ったりすることができる。更に、図６〜１２に示すコンポーネントのいくつかは、図１〜１２にブロック形式で示すコンポーネントが、物理的構造体としてどのように実現されるかを示す具体例である。
【０１０２】
次に、図１３を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る、胴体セクションを加工するプロセスのフローチャートが示されている。図１３に示すプロセスは、胴体セクション１０３を加工するために、航空機の製造環境１００において実行することができる。具体的には、図１に示す胴体製造システム１０２を用いて、様々な工程を実行することができる。
【０１０３】
プロセスを開始すると、まず、クレードルシステムにおいて第１胴体セクションを保持する（工程１３００）。次に、このプロセスにおいて、クレードルシステムにおける第１胴体セクションの現在形状を計測する（工程１３０２）。
【０１０４】
このプロセスにおいて、第１胴体セクションの現在形状を、第１胴体セクションと第２胴体セクションとを接続するための所望形状に変化させるために必要な力を特定する（工程１３０４）。力の特定において、このプロセスでは、計測システム又はコントローラのうち少なくとも１つを用いて、第１胴体セクションの現在形状と、第１胴体セクションの所望形状との差異を特定することができる。この差異は、第１胴体セクションの形状を変化させるために必要な力の特定に用いることができる。次に、このプロセスでは、クレードルシステムを用いて、特定された力を加えることにより、第１胴体セクションの現在形状を所望形状へと変化させる（工程１３０６）。
【０１０５】
このプロセスでは、第１胴体セクションに力が加えられた後に、当該第１胴体セクションの現在形状を計測する（工程１３０８）。次に、第１胴体セクションの現在形状が、その所望形状に達したか否かを判断する（工程１３１０）。
【０１０６】
現在形状が所望形状に達していれば、プロセスは終了する。達していなければ、プロセスは、工程１３０４に戻る。このプロセスは、第１胴体セクションの所望形状に達するまで、必要なだけ何度でも、工程１３０４、工程１３０６、工程１３０８、及び、工程１３１０を繰り返すことができる。これらの工程は、第１胴体セクションの現在形状を能動的に変化させるためのフィードバックループを形成する。
【０１０７】
更に、図１３に示す様々な工程を第２胴体セクションに適用することもできる。これらの工程は、第１胴体セクション及び第２胴体セクションに対して、順次適用してもよいし、ほぼ同時に適用してもよい。
【０１０８】
例えば、プロセスにおいて、クレードルシステムにより第２胴体セクションを保持し、第２胴体セクションの第２現在形状を計測してもよい。また、このプロセスにおいて、第１胴体セクションと第２胴体セクションとを接続するために、第１胴体セクションの第１現在形状を第１所望形状へと変化させること、又は、第２胴体セクションの第２現在形状を第２所望形状に変化させること、のうち少なくとも一方を行うために必要な力を特定してもよい。更に、このプロセスにおいて、第１胴体セクションの第１現在形状を、第１所望形状へと変化させること、又は、第２胴体セクションの第２現在形状を、第２所望形状に変化させること、のうち少なくとも一方を行うために、力を加えてもよい。
【０１０９】
次に、図１４を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る、胴体セクションに力を加えるためのプロセスのフローチャートが示されている。図１４に示すプロセスは、図１に示す航空機の製造環境１００で実行することができる。具体的には、図２に示すクレードルシステム１０８のクレードル２０２を用いることにより、プロセスを実行することができる。
【０１１０】
プロセスを開始すると、まず、クレードルシステムの保持構造体により第１胴体セクションを保持する（工程１４００）。次に、このプロセスにおいて、第１胴体セクションに加える力を特定するコマンドを受信する（工程１４０２）。
【０１１１】
その後、このプロセスにおいて、第１クレードルにおけるアクチュエータシステムを第１胴体セクションの一部分に用いて、当該第１胴体セクションに力を加えることにより、第１胴体セクションの第１現在形状を第１所望形状へと変化させる（工程１４０４）。第１所望形状は、第１胴体セクションを第２胴体セクションに接続するために望ましい胴体セクションの形状である。
【０１１２】
図１５を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る、計測システムを用いて胴体セクションの計測結果を生成するプロセスのフローチャートが示されている。図１５に示す処理は、図３に示す計測システム１１０を用いて実行することができる。この例において、計測システム１１０における走査システム３１０及びターゲット３１２は、２つの胴体セクションの計測を行うために用いられる。
【０１１３】
プロセスを開始すると、まず、第１クレードルに保持された第１胴体セクションと、第２クレードルに保持された第２胴体セクションとの間に走査システムを配置する（工程１５００）。走査システムの配置は、走査システム、第１クレードル、又は第２クレードルのうち少なくとも１つを動かすことにより行うことができる。上記配置は、走査システムが、一組の光ビームなどの信号を、第１胴体セクション又は第２胴体セクションのうち少なくとも一方に設けられるターゲットに送信することができるように行う。
【０１１４】
次に、このプロセスにおいて、第１胴体セクションの第１内面と、第２胴体セクションの第２内面とにターゲットを載置する（工程１５０２）。次に、このプロセスにおいて、第１胴体セクションの第１内面上及び第２胴体セクションの第２内面上のターゲットに対して、走査システムから、一組の光ビームを送信する（工程１５０４）。上記プロセスにおいて、上記光ビームから反射光を検出する（工程１５０６）。
【０１１５】
その後、このプロセスにおいて、光ビームに応答して生成された反射光を用いて、第１胴体セクション及び第２胴体セクションの計測値を生成する（工程１５０８）。この例では、計測値は、例えば、第１胴体セクション及び第２胴体セクションの現在形状の寸法である。他の例では、計測値は、胴体セクションの現在形状と所望形状との差異であってもよい。更に他の例では、これら両方のタイプの計測値を生成してもよい。
【０１１６】
次に、このプロセスにおいて、計測値をコントローラに送信する（工程１５１０）。コントローラは、これらの計測値を用いて、胴体セクションに対して力を加えるか否か、及び、どのタイプの力を加えるのか、についての判断を行う。
【０１１７】
次に、追加の計測を行うか否かを判断する（工程１５１２）。例えば、追加の計測は、第１胴体セクションの現在形状が変更される度に行ってもよい。追加の計測を行う場合、プロセスは、工程１５０４に戻る。追加計測しない場合、処理を終了する。この計測の結果により、第１胴体セクションを第２胴体セクションに接続するために、当該第１胴体セクション及び第２胴体セクションのうち少なくとも一方を形作ることができる。
【０１１８】
次に、図１６を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る、胴体セクションの形状を変化させるための力を特定するプロセスのフローチャートが示されている。図１６に示すプロセスは、図１に示すコントローラ１１２などの、コントローラにおいて実行することができる。
【０１１９】
プロセスを開始すると、まず、計測システムからの計測値を受信する（工程１６００）。次に、このプロセスにおいて、計測値から、胴体セクションの現在形状を特定する（工程１６０２）。その後、このプロセスにおいて、胴体セクションの現在形状と、胴体セクションの所望形状とを比較する（工程１６０４）。上記比較は、その胴体セクションの所望形状のモデル、又は、加工される胴体セクションが接続される第２胴体セクションの現在形状のモデルを用いて行うことができる。
【０１２０】
次に、現在形状が、所望形状に達したか否かを判断する（工程１６０６）。現在形状が所望形状に達している場合、プロセスは終了する。
【０１２１】
所望形状に達していない場合には、プロセスにおいて、胴体セクションの現在形状を胴体セクションの所望形状へと変化させるために、胴体セクションの現在形状に加える力を特定する（工程１６０８）。工程１６０８において、力は、様々なモデルを用いて特定することができる。例えば、胴体セクションの有限要素モデルを用いて、加えられる力による胴体セクションの現在形状の変化を特定してもよい。力の選択は、これらの変化により、胴体セクションの現在形状が所望形状に変化するか否かにより行う。これらの力は、様々な技術を用いて選択することができる。例えば、人工知能システム、知識ベース（knowledgebase）、エキスパートシステム、又は、その他の技術のうち少なくとも１つを用いて力を特定することができる。
【０１２２】
力が特定されると、力を加えるために、アクチュエータに対するコマンドを生成する（工程１６１０）。次に、上記プロセスにおいて、特定されたコマンドをアクチュエータに送信し（工程１６１２）、その後、プロセスを終了する。図１６に示すプロセスは、計測システムから計測値を受信する度に繰り返すことができる。
【０１２３】
次に、図１７を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る、胴体セクションを接続するプロセスのフローチャートが示されている。図１７に示すプロセスは、胴体セクションを互いに接続するために、図１に示す航空機の製造環境１００において実行することができる。このプロセスは、２つの胴体セクションが、これら２つの胴体セクションを互いに接続するための所望形状を有する場合に、用いることができる。
【０１２４】
プロセスを開始すると、まず、第１胴体セクションを第２胴体セクションに対して位置決めする（工程１７００）。この位置決めは、図１３に示すプロセスを用いて形状が変更された胴体セクションを用いて行う。
【０１２５】
次に、第１所望形状を有する第１胴体セクションを、第２所望形状を有する第２胴体セクションに接続し（工程１７０２）、その後、プロセスを終了する。工程１７０２における第１胴体セクションと第２胴体セクションとの接続は、様々な技術を用いて行うことができる。例えば、２つの胴体セクションは、突合せジョイント（butt joint）、スプライスジョイント（splice joint）、又は、他の適切な構造体のうち少なくとも１つを用いて接続することができる。
【０１２６】
図示された様々な実施形態のフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法のいくつかの考えられる実施態様の構造、機能、及び動作を示すものである。この点で、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、又は、工程若しくはステップの一部のうち、少なくとも１つを表しうる。例えば、これらのブロックのうち１つ又は複数は、プログラムコードとして実現されてもよいし、ハードウェアで実現されてもよいし、プログラムコードとハードウェアの組み合わせで実現されてもよい。ハードウェアにおいて実現する場合、当該ハードウェアは、例えば、フローチャート又はブロック図における１つ又は複数の工程を実行するように製造又は構成された集積回路の形態をとりうる。プログラムコードとハードウェアの組み合わせとして実現する場合、ファームウェアの形態で実現されうる。
【０１２７】
例示的な実施形態のいくつかの代替の態様において、ブロックで述べられている１つ又は複数の機能は、図で述べられている順序とは異なる順序で実行してもよい。例えば、いくつかのケースにおいては、関連する機能に応じて、連続して示されている２つのブロックは実質的に同時に実行されてもよいし、逆の順序で実行されてもよい。また、フローチャート又はブロック図に示されたブロックに対して、さらに他のブロックを追加してもよい。
【０１２８】
例えば、工程１５０２及び工程１５０４は、逆の順序で行ってもよい。他の例では、工程１５０２及び工程１５０４は、実質的に同時に行ってもよい。
【０１２９】
他の例として、図１５に示すプロセスでは、複数の胴体セクションではなく、単一の胴体セクションの計測を行ってもよい。更に他の例では、このプロセスを用いて、３つ又は複数の胴体セクションの測定を行ってもよい。このような実施例では、追加のレーザートラッカーを胴体セクション間に配置してもよい。
【０１３０】
更に他の例では、図１５に示す工程１５０２を省略してもよい。ターゲットの載置は、例えば、ターゲットが、胴体セクションの特異部である場合に省略することができる。
【０１３１】
本開示の例示的な実施形態を、図１８に示すように航空機の製造及び保守方法１８００に関連させ、図１９に示すように航空機１９００に関連させて説明する。まず、図１８を参照すると、例示的な実施形態に係る航空機の製造及び保守方法が、ブロック図の形態で示されている。生産開始前の工程として、航空機の製造及び保守方法１８００は、図１９に示す航空機１９００の仕様決定及び設計１８０２と、材料調達１８０４とを含みうる。
【０１３２】
生産中には、図１９に示す航空機１９００の部品及び小組立品の製造１８０６、並びに、システムインテグレーション１８０８が行われる。その後、図１９に示す航空機１９００は、認可及び納品１８１０の工程を経て、使用１８１２に入る。顧客による使用１８１２中は、図１９の航空機１９００は、定例の整備及び保守１８１４に組み込まれる。これは、調整、変更、改修、及び他の整備又は保守を含みうる。
【０１３３】
航空機の製造及び保守方法１８００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、オペレータ、又はこれらの組み合わせによって実行又は実施することができる。これらの例において、オペレータは顧客であってもよい。説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカー及び主要システム下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等であってもよい。
【０１３４】
図１９を参照すると、例示的な実施形態を実施可能な航空機がブロック図で示されている。この例において、航空機１９００は、図１８に示した航空機の製造及び保守方法１８００によって生産され、複数のシステム１９０４及び内装１９０６を備えた機体１９０２を含みうる。システム１９０４の例には、１つ又は複数の推進系１９０８、電気系１９１０、油圧系１９１２、及び環境系１９１４が含まれる。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として示しているが、種々の例示的な実施形態を、例えば自動車産業等の他の産業に適用してもよい。本明細書において具現化される装置及び方法は、図１８に示す航空機の製造及び保守方法１８００おける、少なくとも１つの段階において、採用することができる。
【０１３５】
一例では、図１８に示す部品及び小組立品の製造１８０６で製造された部品又は小組立品は、図１８に示す航空機１９００の使用１８１２中に製造される部品又は小組立品と同様の方法で組み立て又は製造することができる。更に他の例として、１つ又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせを、例えば、図１８に示す部品及び小組立品の製造１８０６やシステムインテグレーション１８０８等の、製造工程中に用いてもよい。例えば、部品及び小組立品の製造１８０６中に、航空機１９００の胴体セクションを互いに接続することにより、航空機１９００の胴体を形成してもよい。
【０１３６】
１つ又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、航空機１９００の使用１８１２中、整備及び保守１８１４中、又は、その両方の過程で用いることができる。例えば、整備及び保守１８１４における航空機１９００の改修中に、胴体の１つ又は複数のセクションを取り外してから、胴体製造システムを用いて接続された新たなセクションに交換することもできる。複数の様々な例示的な実施形態を用いることにより、実質的に、航空機１９００の組み立て速度を速めたり、航空機１９００のコストを削減したり、又は、航空機１９００の組み立て速度を速めるとともに航空機１９００のコストを削減したりすることができる。
【０１３７】
従って、上述した例示的な実施形態の１つ又は複数は、航空機の胴体を形成するために胴体セクションを加工する方法及び装置を提供する。１つの実施例では、装置は、クレードルシステムと、計測システムと、コントローラとを含む。胴体セクションを保持するクレードルシステムは、胴体セクションに力を加えることにより、胴体セクションの現在形状を変化させる。計測システムは、胴体セクションの現在形状の計測を行う。コントローラは、計測システムから計測結果を受信して、胴体セクションの現在形状を、胴体セクションの所望形状へと変化させるために必要な力を特定する。この所望形状は、胴体セクションと他の胴体セクションとの接続に用いることができる形状である。
【０１３８】
実行される様々なプロセスで上記装置を用いることより、現在用いられている技術と比較して、より容易に、且つ少ない人件費で、胴体セクションの接続を行うことができる。実施例において、フィードバックループを用いて胴体セクションを変形することにより、胴体セクションの形状を所望形状にすることができる。更に、寸法の変更を行うために必要な人間のオペレータの数は、胴体セクションを接続するために用いられる現在入手可能なシステムの場合と比べて少ない。従って、実施例において、胴体セクション間のより良いフィット状態、胴体セクションの接続にかかるコストの削減、胴体セクションの接続に必要な労働力の削減、又は、これらの組み合わせを提供することができる。
【０１３９】
計測システムに関して、１つの例示的な実施形態では、胴体セクションの計測方法が提供される。走査システムは、第１クレードルに保持された第１胴体セクションと、第２クレードルに保持された第２胴体セクションとの間に配置される。第１胴体セクションの第１内面上及び第２胴体セクションの第２内面上のターゲットに対して、走査システムから、一組の光ビームが送信される。光ビームから反射光が検出される。
【０１４０】
光ビームに応答して生成された反射光を用いて、第１胴体セクション及び第２胴体セクションの計測値が生成される。この計測値により、第１胴体セクションを第２胴体セクションに接続するために、当該第１胴体セクション及び第２胴体セクションのうち少なくとも一方を形作ることができる。
【０１４１】
このプロセスでは、第１胴体セクションの第１内面と、第２胴体セクションの第２内面とにターゲットが載置される。更に、計測値の生成は、第１胴体セクション及び第２胴体セクションの現在の形状を特定することを含みうる。一実施例では、計測値の生成は、第１胴体セクションの現在形状と、第１胴体セクションの所望形状との差異を特定することを更に含みうる。
【０１４２】
他の実施例では、現在形状は、第１現在形状であり、所望形状は、第１胴体セクションの第１現在形状及び第２胴体セクションの第２現在形状のうち少なくとも一方、又は、第１胴体セクションの設計で指定されたパラメータに基づいている。一実施例では、現在形状及び所望形状は、第１胴体セクションの輪郭である。
【０１４３】
胴体セクションを計測するプロセスは、走査システムからの一組の光ビームを、第１胴体セクションの第１内面上及び第２胴体セクションの第２内面上のターゲットに対して繰り返し送信することと、前記一組の光ビームから反射光を検出することと、一組の光ビームに応答して生成された反射光を用いて第１胴体セクション及び第２胴体セクションの計測値を生成することと、を含み、第１胴体セクションの現在形状が変更される度に、前記計測値を用いて、第１胴体セクションを第２胴体セクションに接続するために、当該第１胴体セクション及び第２胴体セクションの少なくとも一方を形作ることができる。
【０１４４】
一実施例では、走査システムは、光計測システムであり、ライダーシステム又はレーザー走査システムのうち少なくとも一方を含む。
【０１４５】
このプロセスにおいて、更に、第１胴体セクションの現在形状を第１胴体セクションと第２胴体セクションとを接続するための所望形状に変化させるために必要な力を特定するコントローラに対して、走査システムから計測値が送信されてもよく、第１胴体セクションの現在形状を所望形状へと変化させるための力を加えるべく、クレードルシステムへコマンドが送信されてもよい。一実施例において、計測値は、走査システムが第１胴体セクション及び第２胴体セクションに接触することなく生成される。一実施例では、走査システム及びターゲットは、計測システムを形成する。
【０１４６】
他の例示的な実施形態において、胴体セクションを計測する他の方法が提供される。走査システムは、第１クレードルに保持された第１胴体セクションと、第２クレードルに保持された第２胴体セクションとの間に配置される。走査システムを用いて、第１胴体セクション及び第２胴体セクションの計測値が生成される。この計測値により、第１胴体セクションを第２胴体セクションに接続するために、当該第１胴体セクション及び第２胴体セクションのうち少なくとも一方を形作ることができる。一実施例では、このプロセスにおいて、更に、第１胴体セクションの第１内面と、第２胴体セクションの第２内面とにターゲットが載置されてもよい。他の実施例では、このプロセスにおいて、更に、第１胴体セクションの現在形状を第１胴体セクションと第２胴体セクションとを接続するための所望形状に変化させるために必要な力を特定するコントローラに対して、走査システムから計測値が送信されてもよく、第１胴体セクションの現在形状を所望形状へと変化させるための力を加えるべく、クレードルシステムへコマンドが送信されてもよい。
【０１４７】
計測値を生成する際、このプロセスでは、第１胴体セクションの第１内面上及び第２胴体セクションの第２内面上のターゲットに対して、走査システムからの光ビームが送信され、前記光ビームから反射光が検出され、前記光ビームに応答して生成された反射光を用いて、第１胴体セクション及び第２胴体セクションの計測値が生成されてもよい。一実施例では、走査システムは、光計測システムであり、ライダーシステム又はレーザー走査システムのうち少なくとも１つを含む。
【０１４８】
更に他の例示的な実施形態において、胴体セクションを計測する計測システムが提供される。計測システムは、第１胴体セクションの第１内面上及び第２胴体セクションの第２内面上のターゲットに対して、走査システムから、一組の光ビームを送信するスキャナを含む。上記スキャナは、更に、光ビームから反射光を検出し、光ビームに応答して生成された反射光を用いて、第１胴体セクション及び第２胴体セクションの計測値を生成する。この計測値により、第１胴体セクションを第２胴体セクションに接続するために、当該第１胴体セクション及び第２胴体セクションのうち少なくとも一方を形作ることができる。
【０１４９】
他の実施例では、スキャナは、第１胴体セクションの現在形状を第１胴体セクションと第２胴体セクションとを接続するための所望形状に変化させるために必要な力を特定するコントローラに対して、計測値を送信し、第１胴体セクションの現在形状を所望形状へと変化させるための力を加えるべく、クレードルシステムへコマンドを送信する。他の実施例において、一組の光ビームは、一組のレーザービームである。一実施例において、計測システムは、ターゲットを更に含み、当該ターゲットとして、反射テープ、ツーリングボール、又は、第１胴体セクション及び第２胴体セクションのうち一方の特異部、の中から少なくとも１つが選択される。
【０１５０】
様々な例示的な実施形態の説明は、例示および説明のために提示したものであり、全てを網羅することや、開示した形態での実施に限定することを意図するものではない。多くの改変または変形が当業者には明らかであろう。さらに、例示的な実施形態は、他の望ましい実施形態とは異なる特徴をもたらす場合がある。選択した実施形態は、実施形態の原理及び実際の用途を最も的確に説明するために、且つ、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の改変を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択且つ記載したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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