[发明专利]用于确定孔深度的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及多层结构的制造。具体地，本发明涉及在结构中(特别是在多层结构中)形成的孔的孔深度的测量。

背景技术

在制造许多不同产品时，需要将相同或不同材料的多个层彼此附接。这可以通过穿过多个材料层进行钻孔或机器加工而形成孔并且将伸长的固定装置(诸如铆钉(rivet)、螺丝(screw)或螺栓(bolt))插入孔中来执行。

在某些情形下，剩余孔的深度或材料的厚度不是关键的，或者根据设计图和来自被钻孔和固定的部件的制造商的已知因素，已知深度或厚度达到足够程度。在这些实例中，可以基于根据设计和部件指定处理而已知的设计参数来选择螺栓或铆钉。

然而，在其他应用中，被固定的材料的厚度可能不是已知的，这可以归因于由用于使材料紧固在一起的制造处理所产生的制造容限。另外，在某些应用中，准确地将固定装置的长度与孔的深度非常精确地匹配是重要的。这在高精确性和安全性关键产品(诸如飞行器部件和组件)中是特殊问题。该问题会特别出现在使用多个不同材料层的情况下，特别是在使用复合物的情况下，复合物的厚度可以根据复合部件中的纤维制品的特定铺叠(lay-up)而变化。

因此，在一些情况下在选择用于将多个部件固定在一起的适当尺寸的固定装置之前需要准确地测量孔深度。

因此，本发明寻求解决这些问题并且提供改进的制造和组装处理。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种确定要定位在机器加工孔中的部件的长度的方法，包括下述步骤：

使用机器来在工件中形成从工件的第一表面通过工件而至工件的第二表面的至少一个孔；

在形成孔期间，监视表示机器的工具上的负载的工具负载信号；

根据工具负载信号来确定从工件的第一表面至工件的第二表面的、孔的深度；以及

基于所确定的孔深度来确定针对要定位在孔中的部件的指定长度。

本发明的方法允许基于在形成孔时所收集的数据来自动确定使用孔形成机器所制成的一个或多个孔的孔深度，这消除了对其他深度测量操作的需求。

该方法还可以包括在工件中形成孔阵列。这使得能够在形成孔阵列期间测量更大的孔阵列。

工件可以是包括多个部件的组件，多个部件是使用要定位在要钻的孔中的固定装置而固定在一起的。

工件可以包括组件，优选地包括多个板材(sheetmaterial)层。

工件可以包括飞行器的机翼部件。

确定孔深度可以包括将偏移值应用于根据工具负载信号所确定的、计算的孔深度。这使得能够基于孔形成操作、工件或形成孔的工具的已知参数来对计算的孔深度进行校正。

偏移值可以是基于工件的一种或多种材料的性质来选择的。

偏移值可以是基于工具的性质来选择的。

确定孔深度的步骤可以包括：确定阈值，在该阈值以上工具负载指示孔正在被形成；以及确定负载保持在该阈值以上的长度。这使得能够简单处理负载信号以确定计算的孔深度。对负载信号的处理可以实时地发生，或者可以在形成孔之后针对负载信号的存储记录来执行。

确定孔深度可以包括确定针对工具负载信号的工具突破(toolbreakthrough)阈值，基本上在该工具突破阈值处或在该工具突破阈值以下，工具被确定为已穿透工件的相对表面。工具突破表示工具的端部已完全穿透工件的相对表面以形成通过整个工件的完整且基本上一致的最小孔径(borediameter)。

工具突破阈值可以是基于突破之前的工具负载信号的值来确定的。这可以说明在形成孔的主孔(mainbore)期间的工具负载值。

工具突破阈值可以是基于突破之后的工具负载信号的值来确定的。这使得在确定工具端部突破时能够说明甚至在端部已经离开工件之后仍存在工具上的负载。

工具突破阈值可以是基于突破之前的工具负载信号的值与突破之后的工具负载信号的值之差来确定的。这使得在确定工具突破的点时能够说明这两个值。

工具突破阈值可以是基于突破之前的负载信号的平均值来确定的。

工具突破阈值可以是基于突破之后的负载信号的平均值来确定的。该求平均使得能够将由于振动所产生的变化和工件的变化从负载信号中消除，以避免由信号的快速波动引起的显著误差。

本发明还提供了一种电子装置，该电子装置被布置成基于工具负载信号来确定在工件中所钻的孔的、从工件的第一表面至工件的第二表面的深度，该工具负载信号表示在由机器形成孔期间在孔形成机器的工具上的负载。