ЦЕНТРИРУЮЩЕЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ НОСИТЕЛЯ КОНСТРУКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА И СПОСОБ ЦЕНТРИРОВАНИЯ И ФИКСАЦИИ ЦЕНТРИРУЮЩЕЙ ОПРАВКИ
CENTRING APPARATUS FOR STRUCTURAL ELEMENT CASE ASSOCIATION AND CENTERING AND TRACKING FIXATION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к центрирующему приспособлению для носителя конструктивного элемента с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также к способу центрирования и фиксации центрирующей оправки при помощи центрирующего пальца с признаками пункта 15 формулы изобретения.
Уровень техники
Воздушные суда и другие летательные аппараты обычно содержат очень большие конструктивные элементы, например, крылья, фюзеляжи или их части. В случае автоматизированного процесса изготовления летательных аппаратов эти конструктивные элементы обрабатываются различными металлорежущими машинами на рабочих станциях большого размера. Так, например, одна технологическая операция предусматривает автоматизированную установку ряда заклепочных соединений, что в прошлом часто приходилось делать вручную.
Из современного уровня техники и, в частности, из рассмотренного в качестве ближайшего документа US 8,220,134, известна рабочая станция для конструктивных элементов воздушного судна, в которой прямоугольная зажимная рама, используемая в качестве носителя конструктивного элемента, удерживается двумя позиционирующими опорами на ее поперечных сторонах и перемещается во время обработки. Благодаря независимому сдвигу по высоте точек крепления к позиционирующим опорам, а также повороту зажимной рамы вокруг оси, проходящей вокруг точек крепления, зажимная рама и прикрепленная к ней обрабатываемая деталь или конструктивный элемент воздушного судна можно специально перемещать таким образом, чтобы обеспечить проведение обработки инструментом, в частности, заклепочной машиной, в различных точках конструктивного элемента воздушного судна. Этот инструмент, в свою очередь, прикреплен к С-образной станине, которая перемещается в продольном направлении зажимной рамы. Таким образом, обеспечивается возможность доступа инструмента ко всем участкам детали, подлежащим обработке.
Вследствие вышеуказанного размера конструктивных элементов воздушного судна смена конструктивных элементов воздушного судна после произведенной обработки является очень трудоемкой. При этом необходимо не только снять с зажимной рамы конструктивный элемент воздушного судна, готовый после обработки на этой рабочей станции, но также расположить на зажимной раме и прикрепить к ней следующий, еще подлежащий обработке конструктивный элемент воздушного судна - непосредственно или при помощи специального промежуточного крепления, которое имеет соответствующие точки крепления. Это требует больших затрат времени не только из-за размера конструктивных элементов воздушного судна. Гораздо важнее то, что очень узкие допуски, которые требуются в воздушно-космической отрасли, требуют также чрезвычайно точного позиционирования конструктивного элемента воздушного судна на зажимной раме, чтобы при автоматическом перемещении зажимной рамы и инструмента друг к другу можно было правильно настроить инструмент на соответствующие рабочие точки на конструктивном элементе воздушного судна. В соответствии с этим длительное время требуется для известного из современного уровня техники ручного центрирования конструктивного элемента воздушного судна на зажимной раме. Обусловленное этим длительное время простоя, как правило, очень дорогостоящей рабочей станции, соответственно, уменьшает в значительной степени степень ее загрузки и, таким образом, приводит к гораздо более высоким капитальным затратам на каждый изготовленный летательный аппарат. Кроме того, на зажимной раме необходимо установить соответствующее устройство для центрирования конструктивного элемента воздушного судна таким образом, чтобы, несмотря на различные перемещения зажимной рамы вокруг нескольких осей, исключить смещение или даже освобождение конструктивного элемента воздушного судна на зажимной раме.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы дополнительно усовершенствовать известную из современного уровня техники рабочую станцию для конструктивных элементов воздушного судна с ее составными частями до такой степени, чтобы иметь возможность сократить время простоя рабочей станции во время смены подлежащего обработке конструктивного элемента воздушного судна на зажимной раме.
Вышеуказанная задача решена при помощи центрирующего приспособления для носителя конструктивного элемента с признаками пункта 1 и способа центрирования и фиксации центрирующей оправки при помощи центрирующего пальца с признаками пункта 15.
Важным является тот факт, что на носителе конструктивного элемента может быть предусмотрен один или несколько центрирующих пальцев, которые путем поворота при помощи поворотного привода могут быть переведены в положение центрирующего зацепления с соответствующей центрирующей оправкой на соответствующей детали, т.е., на конструктивном элементе воздушного судна, или на, возможно, используемом промежуточном креплении. Указанная деталь может быть поднята на носитель конструктивного элемента, например, при помощи крана или другого устройства, при этом точность позиционирования необходимо обеспечивать только в такой степени, чтобы ввести в центрирующую оправку центрирующий палец, который вначале находится в плавающей позиции. Только на следующей операции осуществляют центрирование, в результате которого при помощи центрирующего зацепления обеспечивают точность позиционирования, необходимую для обработки. Таким образом, можно осуществить быструю загрузку носителя конструктивного элемента при помощи такого устройства, как кран, которое может обеспечить необходимую силу для перемещения конструктивного элемента воздушного судна без необходимости совершать при этом особенно точные движения. При этом центрирование во время второй операции также осуществляется автоматически. В результате, таким образом можно производить также вертикальную загрузку носителя конструктивного элемента, например, конструктивным элементом воздушного судна.
Указанные центрирующие оправки не обязательно должны быть частью детали в прямом смысле, но могут быть прикреплены в виде отдельных компонентов к соответствующим местам детали или могут представлять собой элементы соответствующего промежуточного крепления. Однако такое опосредованное или прямое присоединение центрирующих оправок к детали можно выполнять в подготовительной зоне параллельно и независимо от рабочей станции, поэтому любые связанные с этим затраты времени не ограничивают степень загрузки рабочей станции.
Указанный поворотный привод, предназначенный для поворота центрирующего пальца, не обязательно содержит двигатель. Скорее, здесь может идти речь о любой конструкции, потенциально также с ручным приводом, при помощи которой, как указано, можно осуществлять поворот центрирующего пальца, выполняемый вокруг продольной оси центрирующего пальца.
Центрирующее зацепление согласно изобретению, в свою очередь, по меньшей мере в одном направлении, которое, как правило, является перпендикулярным указанной продольной оси центрирующего пальца, препятствует линейному перемещению между центрирующим пальцем и центрирующей оправкой. Косвенно это обеспечивает препятствие линейному перемещению между носителем конструктивного элемента и деталью в том же самом направлении.
При этом в результате поворота относительное положение, в котором возможно движение во всех направлениях перпендикулярно продольной оси между центрирующим пальцем и центрирующей оправкой, переходит в положение, в котором по меньшей мере в одном таком направлении, перпендикулярном продольной оси, невозможно перемещение между центрирующим пальцем и центрирующей оправкой, если не учитывать перемещений, которые обусловлены допусками на изготовление, и которыми здесь можно пренебречь.
Особенно предпочтительные варианты осуществления согласно пунктам 2-4 формулы изобретения описывают конструкцию центрирующего пальца и центрирующей оправки, а также соответствующее зацепление между ними, которые являются особенно подходящими для обеспечения центрирования. Особенно эффективно исключается заедание центрирующего пальца при повороте в центрирующей оправке.
Предпочтительные примеры осуществления согласно пунктам 5 и 6 формулы изобретения описывают вариант, в котором кинематическое замыкание производится в радиальном направлении центрирующего пальца и, в частности, только в этом радиальном направлении. Деталь в различных направлениях может иметь разные допуски и прежде всего в результате очень большого размера в определенном продольном направлении может иметь характерное относительное удлинение. По этой причине может быть целесообразным производить центрирование при помощи центрирующей оправки только в другом направлении, отличном этого продольного направления. Кроме того, как правило, несколько центрирующих приспособлений согласно изобретению могут быть предусмотрены на одном носителе конструктивного элемента. Чтобы предотвратить во время центрирования смещение всех этих центрирующих приспособлений и поддерживать в заданных границах или исключить суммирование допусков, такое одностороннее, но непостоянное центрирование от одного центрирующего приспособления к другому, большое число центрирующих приспособлений также может быть предпочтительным.
Напротив, предпочтительный вариант осуществления согласно пункту 7 формулы изобретения предусматривает центрирование более чем в одном направлении при помощи одного центрирующего приспособления согласно изобретению, при этом обеспечивается еще более высокая точность позиционирования на плоскости.
В предпочтительном варианте осуществления согласно пункту 8 формулы изобретения функция центрирования центрирующего приспособления дополнена функцией зажима. Такая конструкция позволяет получить поразительную комбинацию этих двух трудно согласующихся между собой требований. Для того чтобы после центрирования предотвратить перемещение детали в вертикальном направлении центрирующего пальца, дополнительно предусмотрено фиксирующее устройство. Это фиксирующее устройство является особенно полезным в том случае, если носитель конструктивного элемента может поворачиваться таким образом, чтобы деталь находилась под носителем конструктивного элемента, поэтому фиксирующее устройство должно принимать на себя силу тяжести, действующую на деталь.
Основанные на этом предпочтительные варианты осуществления, описанные в пунктах 9 и 10 формулы изобретения, представляют особенно пригодные конструкции такого зажимного устройства, которое использует, в частности, те же самые элементы центрирующей оправки, которые предусмотрены для выполнения функции центрирования.
В варианте осуществления, описанном в пункте 11 формулы изобретения, дополнительно предусмотрено направляющее устройство, при помощи которого облегчается определенная предварительная ориентация центрирующей оправки относительно центрирующего пальца.
Варианты осуществления согласно пунктам 12 и 13 формулы изобретения предусматривают, что прижим центрирующей оправки к зажимной поверхности осуществляется при помощи предварительно натянутой пружины, которая находится в зажимном устройстве и создает предварительное натяжение в центрирующем пальце. При помощи линейного привода центрирующий палец может быть вначале перемещен от зажимной поверхности в направлении, противоположном направлению предварительного натяжения предварительно натянутой пружины, а затем, после поворота в центрированное положение - снова прижат предварительно натянутой пружиной к зажимной поверхности.
И, наконец, в предпочтительном варианте осуществления согласно пункту 14 формулы изобретения предусмотрен поворотный привод для поворота, который обеспечивает центрирование, смещенный в радиальном направлении к продольной оси центрирующего пальца. Благодаря такой конструкции, можно лучше использовать монтажное пространство внутри прямоугольного корпуса зажимной рамы, если центрирующее приспособление установлено на такой зажимной раме, поскольку центрирующий палец обычно расположен перпендикулярно к горизонтальной плоскости такого корпуса рамы.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание примеров осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фиг. 1 - угловая проекция зажимной рамы для конструктивных элементов воздушного судна с четырьмя центрирующими приспособлениями согласно изобретению, одно из которых представлено в увеличенном масштабе;
фиг. 2а, b - угловая проекция центрирующей оправки и центрирующего пальца центрирующего приспособления с фиг. 1 согласно изобретению;
фиг. 3а-е - угловая проекция центрирующего приспособления с фиг. 1 согласно изобретению на различных стадиях процесса центрирования;
фиг. 4a-d - вид сверху и поперечный разрез центрирующего приспособления согласно изобретению с фиг. 1 во время двух моментов процесса центрирования с фиг. 3а-е;
фиг. 5а, b - поперечный разрез центрирующего приспособления согласно изобретению с фиг. 1 и поперечный разрез альтернативного центрирующего приспособления согласно изобретению, и
фиг. 6а, b - угловая проекция двух вариантов направляющего устройства центрирующего приспособления согласно изобретению.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан носитель 1 конструктивного элемента, в частности, зажимная рама 1а для конструктивных элементов воздушного судна с четырьмя центрирующими приспособлениями согласно изобретению. Кроме того, на фиг. 1 показана угловая проекция в увеличенном масштабе одного из центрирующих приспособлений согласно изобретению, используемых в носителе 1 конструктивного элемента.
Показанная зажимная рама 1а применяется, в частности, - в не представленной здесь - рабочей станции для обработки конструктивных элементов воздушного судна. К конструктивным элементам воздушного судна, которые устанавливаются на этой зажимной раме 1а, относятся, в частности, фюзеляж и крылья воздушного судна, а также их компоненты.
Центрирующее приспособление согласно изобретению содержит центрирующий палец 2 и центрирующую оправку 3 для центрирующего пальца 2, которые показаны в увеличенном масштабе на фиг. 2b и 2а, соответственно.
Центрирующая оправка 3 предназначена также для ввода центрирующего пальца 2 в ее отверстие. При этом центрирующая оправка 3 расположена со стороны детали и прикреплена к детали, в частности, к конструктивному элементу воздушного судна. Эта центрирующая оправка 3 может представлять собой соответствующее крепление с отверстием, выполненное непосредственно на детали, или, как показано на фиг. 1, отдельный компонент с таким отверстием, который перед обработкой детали соответствующим образом прикрепляется к ней с возможностью отсоединения. При этом центрирующая оправка 3 может быть также составной частью не показанного здесь промежуточного крепления, которое содержит несколько таких центрирующих оправок 3, и которое в виде единого узла можно соответствующим способом присоединять к детали в подготовительной зоне.
Поскольку такое временное опосредованное или непосредственное крепление центрирующей оправки 3 к детали - не останавливаясь на подробностях - может производиться, как во времени, так и в пространстве, независимо от рабочей станции, необходимый для этого расход времени не играет критической роли, так как он не влияет на степень загрузки рабочей станции.
Кроме того, центрирующее приспособление согласно изобретению содержит поворотный привод 4 для поворота центрирующего пальца 2 вокруг - геометрически понимаемой - продольной оси 5 центрирующего пальца 2, таким образом, чтобы в результате поворота можно было ввести центрирующий палец 2 в центрирующее зацепление с центрирующей оправкой 3. При этом продольная ось 5 соответствует направлению основного протяжения центрирующего пальца 2, как следует, в частности, из фиг. 1.
Под термином "зацепление" здесь следует прежде всего в общем случае понимать механический контакт между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3. Это зацепление является центрирующим в такой степени, что оно приводит к механическому сдвигу центрирующей оправки 3, например, путем, нажима, в заданное центрированное положение по меньшей мере в одномерном представлении относительно центрирующего пальца 2, если центрирующая оправка 3 еще не была центрирована в этом смысле. Это центрированное положение предпочтительно относится к продольной оси 5 центрирующего пальца 2, поэтому в центрированном состоянии положение оси центрирующей оправки 3, соответствующей продольной оси 5 центрирующего пальца 2, во всяком случае, в указанном по меньшей мере одномерном представлении соответствует положению продольной оси 5 центрирующего пальца 2. Следовательно, при центрировании в двухмерном представлении, т.е., на плоскости, соответствующая ось центрирующей оправки 3 в центрированном положении совпадает с продольной осью 5. Получаемое центрирующее зацепление в этом смысле в качестве примера показано на фиг. 4d.
Указанное центрирующее зацепление возникает, когда центрирующий палец 2 заранее вводится в центрирующую оправку 3. Перед указанным поворотом центрирующий палец 2 в центрирующей оправке 3 всегда имеет достаточный зазор, который позволяет выполнить поворот до получения центрирующего зацепления. Учитывая указанную фиг. 4d, на фиг. 4с показано соответствующее положение перед центрирующим зацеплением.
При этом центрирующее зацепление предпочтительно осуществляется таким образом, что поворот центрирующего пальца 2 не блокируется центрирующей оправкой 3, напротив, центрирующий палец 2 может продолжать поворот, при этом центрирование может быть снова свободным. Как, в частности, следует из фиг. 5b, поворот центрирующего пальца 2 вызывает увеличение эффективного удлинения центрирующего пальца 2 в направлении центрирования. Когда поворот закончен, как показано на фиг. 5b, эта номинальная величина удлинения центрирующего пальца 2 обеспечивает его вход в соответствующее отверстие центрирующей оправки 3, при этом происходит принудительное центрирование центрирующей оправки 3. Дальнейший поворот центрирующего пальца 2 приводит затем к фиксации этого эффективного удлинения в направлении центрирования.
В соответствии с этим предпочтительно, чтобы центрирующий палец 2 имел замыкающий контур 6, а центрирующая оправка 3 имела ответный контур 7а, b для создания центрирующего зацепления. Замыкающий контур 6 и два альтернативных ответных контура 7а, b, показаны в качестве примеров на фиг. 5а-b.
Замыкающий контур 6 представляет собой в данном случае контур поперечного сечения центрирующего пальца 2. Ответный контур 7а, b, соответственно, представляет собой контур поперечного сечения центрирующей оправки 3.
В этом особенно предпочтительном варианте осуществления предусмотрено также, что замыкающий контур 6 образует максимальный наружный замыкающий радиус 8а, а ответный контур 7 образует минимальный внутренний контактный радиус 8b вокруг продольной оси 5, при этом замыкающий радиус 8а не превосходит по величине контактный радиус 8b. Предпочтительно и, как показано на фиг. 5а, b, номинальный размер замыкающего радиуса 8а соответствует номинальному размеру контактного радиуса 8b, поэтому их отклонения вызваны только технологическими допусками, и перемещение возможно в их пределах. При этом следует указать, что контактный радиус 8b для обоих показанных ответных контуров 7а, b является идентичным.
Замыкающий радиус 8а замыкающего контура 6 в этом смысле представляет собой радиус относительно продольной оси 5, внутри которого полностью содержится замыкающий контур 6. Иными словами, замыкающий контур 6 не содержит какого-либо компонента, который в радиальном направлении удален от продольной оси 5 на расстояние, превышающее замыкающий радиус 8а. Аналогично этому контактный радиус 8b ответного контура 7а, b представляет собой радиус относительно той же самой продольной оси 5, снаружи которого полностью содержится ответный контур 7а, b. Иными словами, ответный контур 7а, b не содержит какого-либо компонента, который в радиальном направлении расположен ближе к продольной оси 5, чем контактный радиус 8b.
Вследствие того, что замыкающий радиус 8а не превосходит по величине контактный радиус 8b, гарантируется, что в любом случае никакое кинематическое замыкание между замыкающим контуром 6 и ответным контуром 7а, b не будет препятствовать повороту центрирующего пальца 2 в центрирующей оправке 3 для создания центрирующего зацепления или также дальнейшему повороту центрирующего пальца 2. Таким образом, исключается собственное столкновение между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 при повороте или полное заедание. Более того, благодаря этому, при повороте центрирующего пальца 2 обеспечивается возможность перемещения центрирующей оправки 3 относительно центрирующего пальца 2 таким образом, чтобы обеспечить требуемое центрирование.
Кроме того, особенно предпочтительно, чтобы замыкающий контур 6 образовывал многоугольник 6а и предпочтительно - квадрат. Такой многоугольник 6а является удобным для того, чтобы путем поворота на угол, который определяется количеством граней многоугольника 6а, обеспечить перевод из положения, в котором отсутствует центрирующее зацепление в виде выступа, в положение с таким центрирующим зацеплением. Это облегчается, в частности, тем, что многоугольник 6а, как можно видеть на фиг. 5а, b и фиг. 2b, имеет закругленные углы.
Кроме того, соответственно, предпочтительно, чтобы ответный контур 7а, b имел выходящие внутрь контактные выступы 9, при этом число граней многоугольника 6а по меньшей мере, а предпочтительно - точно, соответствует числу контактных выступов 9. В этой связи термин "выходящие внутрь" означает, что контактные выступы 9 расположены радиально в направлении продольной оси 5, и что между этими контактными выступами 9 относительно этого радиального направления имеются выемки в ответном контуре 7а, b, которые ниже поясняются более подробно. В таком варианте осуществления также целесообразно, чтобы центрирующее зацепление между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 было образовано, с одной стороны, проходящими радиально наружу гранями многоугольника 6а, а, с другой стороны, выходящими внутрь контактными выступами 9 ответного контура 7а, b. Такая конструкция показана, в частности, на фиг. 5а, b.
Также предпочтительно предусмотрено, чтобы центрирующее зацепление между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 образовывалось в направлении 10а центрирования, которое проходит радиально к продольной оси 5 и пересекает продольную ось 5. При повороте центрирующего пальца 2 центрирующая оправка 3 также принудительно перемещается таким образом, что происходит центрирование в этом направлении 10а центрирования, и после получения центрирующего зацепления дальнейшее относительное перемещение - не считая незначительных смещений вследствие технологических допусков - в этом направлении 10а центрирования исключается, благодаря указанному центрирующему зацеплению. Положение о том, что направление 10а центрирования проходит радиально к продольной оси 5 и пересекает продольную ось 5, можно также сформулировать таким образом, что направление 10а центрирования представляет собой радиальное направление относительно продольной оси 5.
Первый вариант исполнения предпочтительной конструкции согласно изобретению предусматривает, что при кинематическом замыкании имеется зазор 11, который превышает технологически необходимое расстояние между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 в направлении 12 зазора, при этом направление 12 зазора проходит радиально к продольной оси 5 и пересекает продольную ось 5. В соответствии с вышеуказанными положениями о направлении 10а центрирования это означает также, что направление 12 зазора является радиальным направлением относительно продольной оси 5. Согласно этому первому предпочтительному варианту предотвращается также относительное перемещение между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 в направлении 10а центрирования, однако, перемещение в направлении 12 зазора, в принципе, допускается. При этом по различным причинам может быть предпочтительным определение для каждого центрирующего приспособления носителя 1 конструктивного элемента только одного направления 10а центрирования.
Одно из исполнений этого первого варианта осуществления, в котором - что также является предпочтительным - направление 12 зазора проходит перпендикулярно направлению 10а центрирования, представлено на фиг. 5b.
Второй вариант осуществления предпочтительной конструкции, который в качестве примера представлен на фиг. 5а, в свою очередь предусматривает, что кинематическое замыкание между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 происходит в другом направлении 10b центрирования, которое проходит радиально к продольной оси 5, а также перпендикулярно к направлению 10а центрирования и пересекает продольную ось 5. Это направление 10b центрирования также представляет собой радиальное направление относительно продольной оси 5. В этом направлении 10b центрирования предусмотрено, что после образования центрирующего зацепления между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 номинальный размер центрирующего пальца 2 соответствует номинальному размеру центрирующей оправки 3.
Благодаря такому центрирующему зацеплению между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 в двух взаимно перпендикулярных направлениях 10а, b центрирования, предотвращается любое значительное линейное относительное перемещение между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 в плоскости, определяемой обоими направлениями 10а, b центрирования. Этот предпочтительный вариант осуществления предлагается также в том случае, когда при помощи одного центрирующего приспособления согласно изобретению требуется произвести центрирование на плоскости, определяемой зажимной рамой 1.
Кроме того, чтобы исключить относительное перемещение между центрирующим пальцем 2 и центрирующей оправкой 3 в плоскости, определяемой двумя направлениями 10а, b центрирования, но прежде всего - в направлении продольной оси 5, предпочтительно предусмотрено также, что центрирующее приспособление содержит зажимную поверхность 13, расположенную перпендикулярно продольной оси 5, а центрирующее приспособление содержит фиксирующее устройство 14 для фиксации центрирующей оправки 3 с целью предотвращения предпочтительно перпендикулярного перемещения относительно зажимной поверхности 13. Эту зажимную поверхность 13 следует понимать как поверхность, выполненную в виде, в том числе потенциальной, кромки или вертикальной стенки, относительно которой фиксирующее устройство 14, например, при помощи силового замыкания, предотвращает перемещение центрирующей оправки 3. При этом косвенно предотвращается также такое перемещение детали. В частности, может быть предусмотрена фиксация центрирующей оправки 3, предотвращающая предпочтительно вертикальное перемещение относительно зажимной поверхности 13 в направлении продольной оси 5. Таким образом, наряду с центрированием детали на носителе 1 конструктивного элемента обеспечивается также фиксация детали на носителе 1 конструктивного элемента.
Соответствующее предпочтительное усовершенствование предусматривает для этой цели, что фиксирующее устройство 14 содержит контур 15 зацепления на центрирующем пальце 2 для упора в центрирующую оправку 3. Такой контур 15 зацепления наглядно показан на фиг. 2b, а также на фиг. 4а-b. Таким образом, центрирующая оправка 3 применяется не только для центрирующего зацепления с замыкающим контуром 6, но также и для обеспечения зацепления с контуром 15 зацепления. Это, в свою очередь, позволяет при помощи силы, действующей через контур 15 зацепления на центрирующую оправку 3, прижимать центрирующую оправку 3 к зажимной поверхности 13 и, таким образом, обеспечивать требуемую фиксацию.
Дополнительные достоинства можно получить, если, как показано на фиг. 2b, такой контур 15 зацепления смещен в направлении продольной оси 5, в частности, смещен только в направлении продольной оси 5 и при этом центрирован относительно этой продольной оси 5, как замыкающий контур 6, и расположен у замыкающего контура 6. Так, в частности, контур 15 зацепления может быть ограничен в направлении продольной оси 5 непосредственно замыкающим контуром 6. Таким образом, при относительном перемещении центрирующего пальца 2 к центрирующей оправке 3, как замыкающий контур 6, так и контур 15 зацепления, одновременно вводятся в центрирующую оправку 3.
Элегантным образом можно использовать предусмотренный для центрирующего зацепления ответный контур 7а, b с показанными на фиг. 2b контактными выступами 9 центрирующей оправки 3 также для описанной здесь фиксации с двойной функцией, если, контур 15 зацепления предназначен для зацепления с ответным контуром 7а, b и при этом, в частности, для зацепления с контактными выступами 9, что является предпочтительным. Тогда одни и те же элементы ответного контура 7а, b - в данном случае контактные выступы 9 - используются, как для центрирующего зацепления - во взаимодействии с замыкающим контуром 6, так и для фиксации - во взаимодействии с контуром 15 зацепления. При этом центрирование также способствует соответствующему позиционированию контура 15 зацепления относительно контактных выступов 9.
Двойная функция может также состоять в применении одного и того же поворотного движения для центрирующего зацепления и упора. В этом случае предпочтительно предусмотрено, что контур 15 зацепления предназначен для того, чтобы упираться в контактные выступы 9, когда центрирующий палец 2 путем поворота вводится в центрирующее зацепление с центрирующей оправкой 3. Противопоставление фиг. 4а, b, с одной стороны, и фиг. 4с, d, с другой стороны, показывает, как один и тот же поворот обеспечивает, как центрирующее зацепление, так и упор.
Предпочтительный - и также показанный на фиг. 2b - такой контур 15 зацепления содержит захватные выступы 16, которые отходят от продольной оси 5 в радиальном направлении и предназначены для того, чтобы упираться в контактные выступы 9, когда центрирующий палец 2 путем поворота переводится в центрирующее зацепление с центрирующей оправкой 3. Этот вариант осуществления хорошо согласуется с соответствующим, показанным на фиг. 2а и также предпочтительным вариантом осуществления ответного контура 7а, b, в котором предусмотрены выемки 17 между контактными выступами 9.
Особенно подходящее согласование этих компонентов друг с другом получается, если выемки 17 настолько соответствуют захватным выступам 16, что контур 15 зацепления в результате поворота центрирующего пальца 2 вокруг продольной оси 5 можно переместить в такое положение относительно ответного контура 7, в котором захватные выступы 16 совпадают с выемками 17, и контур 15 зацепления можно перемещать при помощи ответного контура 7а, b. Эта ситуация показана на фиг. 4а. Иными словами, центрирующий палец 2 можно поворачивать таким образом, что возможным является его перемещение в направлении продольной оси 5, в котором контур 15 зацепления, благодаря его захватным упорам 16, может перемещаться с ответным контуром 7а,b.
После такого перемещения дальнейший поворот - поворот согласно изобретению специально для получения центрирующего зацепления - переводит центрирующий палец в положение, в котором возникает кинематическое замыкание между замыкающим контуром 6 и контактными выступами 9 ответного контура 7а, b, при этом захватные выступы 16 упираются в контактные выступы 9.
Как указано вначале, фиксация, создаваемая центрирующим приспособлением, должна исключать падение установленной на носителе 1 конструктивного элемента, детали, например, конструктивного элемента воздушного судна, с носителя 1 конструктивного элемента. Это должно относиться также к случаю непредвиденной потери мощности рабочей станции, например, при прерывании подачи электропитания или при срабатывании аварийного выключателя. По этой причине предпочтительно предусмотреть, чтобы центрирующее приспособление содержало предварительно натянутую пружину 18, которая предназначена для приложения усилия, в частности, усилия предварительного натяжения, к центрирующему пальцу 2 в направлении 18а к зажимной поверхности 13, которое показано на фиг. 1.
В показанных примерах осуществления предварительно натянутая пружина 18 расположена таким образом, что она отжимает соединенный с центрирующим пальцем 2 промежуточный носитель 18b от обратной стороны зажимной поверхности 13, в результате чего центрирующий палец 2 имеет предварительное натяжение в указанном направлении 18а. Таким образом, для вывода центрирующего пальца 2 из зафиксированного положения требуется приложить силу, поэтому в случае отказа всех двигателей обеспечивается фиксация предварительно натянутой пружиной 18, если центрирующий палец 2 находится в соответствующем зацеплении с центрирующей оправкой 3.
По этой причине для вышеописанного смещения центрирующего пальца 2 предпочтительно предусмотреть, чтобы центрирующее приспособление содержало линейный привод 19 для перемещения центрирующего пальца 2 вдоль продольной оси 5. При этом линейный привод 19 может быть расположен, в частности, на конце центрирующего пальца 2, противоположном контуру 15 зацепления и предпочтительно также замыкающему контуру 6. В связи с действием предварительно натянутой пружины 18 предпочтительно, чтобы линейный привод 19 обеспечивал перемещение центрирующего пальца 2 в направлении, противоположном направлению 19b зажимной поверхности 13. При этом особенно предпочтительно, чтобы линейный привод 19 был установлен на том же самом промежуточном носителе 18b, что и указанная предварительно натянутая пружина 18.
Далее, имеется возможность усовершенствования, в котором особенно экономично используется пространство зажимной рамы 1а, если поворотный привод 4 содержит на центрирующем пальце 2 поворотный рычаг 20, расположенный радиально к продольной оси 5. При этом двигатель, обеспечивающий поворот в радиальном направлении, может быть установлен на расстоянии от центрирующего пальца 2. Это является целесообразным в случае ограниченного монтажного пространства в направлении продольной оси 5 центрирующего пальца 2. При таком усовершенствовании может быть также предусмотрено соединение радиального наружного конца поворотного рычага 20 при помощи шарнира 21 с подъемной штангой 22. Это показано, в частности, на фиг. 1. Подъемная штанга 22, в свою очередь, как показано на чертеже, может быть соединена с соответствующим линейным двигателем 23.
Другой предпочтительный вариант осуществления центрирующего приспособления согласно изобретению, показанный на фиг. 6а, b, содержит направляющее устройство 25, 26, которое предназначено для того, чтобы ориентировать центрирующую оправку 3 на продольной оси 5 центрирующего пальца 2. При этом форма направляющего устройства 25, 26 может зависеть от положения центрирующего приспособления на зажимной раме 1а.
Если, как показано на фиг. 1, центрирующее приспособление согласно изобретению имеет на зажимной раме 1а вертикальную, направленную вверх ориентацию, определяемую при помощи продольной оси 5 центрирующего пальца 2, то направляющее устройство 25, как показано на фиг. 6а, может быть выполнено в виде кольца 25а, которое имеет сужающуюся внутреннюю поверхность 27. Вставляемая сверху центрирующая оправка 3 скользит по этой сужающейся внутренней поверхности в направлении центра направляющего устройства 25, в результате чего происходит предварительное центрирование центрирующей оправки 3, а затем центрирующий палец 2 устанавливается соосно с центрирующей оправкой 3.
Альтернативно этому центрирующее приспособление согласно изобретению может также иметь горизонтальную ориентацию на зажимной раме 1а, в свою очередь, определяемую при помощи продольной оси 5 центрирующего пальца 2. В этом случае направляющее устройство 26, как показано на фиг. 6b, может быть выполнено в виде U-образного упора. Открытая сторона 28 U-образного упора также обращена в вертикальном направлении вверх, откуда, как правило, в направляющее устройство 26 вводится центрирующая оправка 3. Возможны также другие варианты осуществления таких направляющих устройств.
В качестве другого предпочтительного варианта осуществления можно указать зажимную раму 1а для конструктивных элементов воздушного судна, представленную, например, на фиг. 1, с рамным корпусом 24 прямоугольной формы и несколькими центрирующими приспособлениями согласно изобретению.
Предусмотренное здесь предпочтительное усовершенствование такой зажимной рамы 1а заключается в том, что соответствующая зажимная поверхность 13 центрирующих приспособлений образует часть наружной поверхности 30 рамного корпуса 24. При этом, если соответствующие зажимные поверхности 13 центрирующих приспособлений имеют одинаковое направление, что является предпочтительным и показано на фиг. 1, центрирующие приспособления можно использовать для центрирования в этом направлении конструктивного элемента воздушного судна, установленного на зажимной раме 1а.
Еще одно предпочтительное усовершенствование зажимной рамы 1а предусматривает, что зажимная рама 1а содержит линейный двигатель 23 для управления поворотным рычагом 20, при этом указанный линейный двигатель 23 расположен внутри рамного корпуса 24 в боковом направлении 29 прямоугольника. Такая зажимная рама 1а позволяет производить центрирование и фиксацию в автоматическом режиме. Под боковым направлением 29 прямоугольника следует понимать любое направление, которое соответствует протяжению одной из четырех сторон прямоугольной зажимной рамы 1а.
После описания компонентов центрирующего приспособления согласно изобретению и их предпочтительных вариантов осуществления при помощи фиг. 3а-е и фиг. 4a-d поясняется соответствующий способ центрирования и фиксации центрирующей оправки 2 согласно изобретению при помощи центрирующего пальца 2 на зажимной поверхности 13, в частности, на зажимной поверхности 13 носителя 1 конструктивного элемента.
На фиг. 4а центрирующее приспособление показано в состоянии покоя перед осуществлением способа согласно изобретению и также перед приближением центрирующей оправки 3 к зажимной поверхности 13.
Указанный способ согласно изобретению содержит прохождение центрирующего пальца 2 через центрирующую оправку 3, при этом захватные выступы 16 контура 15 зацепления центрирующего пальца 2 проходят через выемки 17 ответного контура 7а, b центрирующей оправки 3. Эта операция осуществляется в качестве перехода между состоянием, показанным на фиг. 3b, и состоянием, показанным на фиг. 3с. В частности, это перемещение может происходить в направлении, противоположном направлению предварительного натяжения вышеописанной предварительно натянутой пружины 18, согласно примеру осуществления, показанному на фиг. 3, под действием линейного привода 19.
Далее способ согласно изобретению содержит поворот центрирующего пальца 2 вокруг продольной оси 5 центрирующего пальца 2, в результате чего замыкающий контур 6 центрирующего пальца 2 входит в центрирующее зацепление с ответным контуром 7а, b центрирующей оправки 3 и одновременно захватные выступы 16 упираются в ответный контур 7а, b. Эта операция происходит между состояниями, показанными на фиг. 3с и фиг. 3d. Точно так же соответствующий переход для упора ответного контура 7а, b можно видеть, сравнивая фиг. 4а с фиг. 4b, а для центрирующего зацепления - сравнивая фиг. 4с с фиг. 4d.
И, наконец, способ согласно изобретению содержит прижатие центрирующей оправки 3 к зажимной поверхности 13 в результате перемещения центрирующего пальца 2. Эта операция соответствует переходу от ситуации, показанной на фиг. 3d, к ситуации, показанной на фиг. 3е. Это перемещение можно осуществить, в частности, как описано выше при помощи предварительного натяжения предварительно натянутой пружины 18. При этом линейный привод 19 не должен действовать в этом направлении, а только снова противодействовать силе, вначале направленной противоположно действию предварительно натянутой пружины 18.
Другие предпочтительные варианты осуществления способа согласно изобретению получаются из описанных выше предпочтительных вариантов осуществления центрирующего приспособления согласно изобретению.