机器人航空制造

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自从莱特兄弟在1903年的第一次飞行以来,到了SpaceX在2015年的发射和落地,航空航天已经高出了。对我们来说很幸运 因为原来的双翼飞机基本上是由风筝,由木头,电线和亚麻制成的,由裁缝团队缝合在一起。是的,在Rosie的Riveter之前,Sally是Seamstress,还是Ida Holdgreve。

飞机仍然“缝合”在一起,但现在他们的金属和复合材料的表皮是铆接和粘合的。越来越多的现代裁缝是机器人。

凭借其着名的重复性,并且现在具有更大的刚性和精度,机器人是许多航空航天制造业的首选的低成本工具。钻孔,紧固,密封,涂装和复合零件生产都受益匪浅。加上添加剂制造,不久之后,一种新的无铆钉技术可以改变飞机的制造方式,机器人正在帮助塑造未来的航空航天工厂。

下一次登机并准备跳过门槛时,请看一下机身侧面。您可能会对进入飞机生产的所有工艺和技术全新欣赏。

自动化飞机生产
随着飞机积压高昂,竞争激烈,许多清洁飞机在工程中,航空航天制造商都很难自动化。人员对工人的挑战,生产力和质量要求正在加剧。原始设备制造商及其顶级供应商正在部署机器人以最大限度地提高效率并提高速度。

波音777喷气式飞机使用先进的自动化技术在移动的装配线上生产。 (由波音提供)波音公司于1916年启动波音飞机公司。今天,波音公司是商业喷气客机和国防,空间和安全系统的领先制造商。波音公司在芝加哥设有办事处,在美国和超过65个国家拥有超过165,000名员工。随着波音公司成立百周年,世界上最大的航空航天公司继续推出一系列战略性先进制造计划和项目,其中许多包括自动化。

波音公司发言人Nate Hulings说:“在考虑实施自动化时,我们将重点放在通过消除人体工程学风险来改善员工安全的领域。“我们还研究了自动化可以提高质量和生产力的构建功能。先进的制造流程将使我们能够通过提高生产率和改善流程来满足日益增长的未来速度。

机器人航空制造

波音公司是机器人早期采用飞机的机器人


波音公司是机器人早期采用飞机的机器人,并在全球设有在飞机装配线上部署钻机和紧固机器人的设施。

钻机机器人飞行商业
机器人部署正在挽救航空工人免受重复性压力伤害,并降低昂贵的返工。自动钻孔和紧固机器沿着机身爬行正在帮助飞机制造商减少积压。这些机器人装置是连接工业机器人的遥远的表兄弟,开始填补航空钻井和紧固作业。

库卡系统公司业务管理总监Dan Friz说:“紧固件对于航空航天业而言,焊接是汽车行业。“这是加入流程的核心技术。当您开始考虑像波音777这样的大型飞机时,每架飞机附近有一百万个紧固件。“

位于密歇根州克林顿镇的库卡系统北美有限责任公司是汽车,航空和替代能源行业自动化系统的全球集成商和供应商。姐妹公司库卡机器人设计和建造工业机器人。

机器人航空制造

机身直立,机器人工作


机身直立,机器人工作
波音与库卡系统紧密合作,为其广泛的商业客机开发先进的自动化制造工艺。被称为机身自动立式车身(FAUB)的机器人生产线组装波音777喷气式客机的前后机身部分。这个机器人装配线的几个方面使其独特。

波音公司的FAUB装配程序使用机器人来钻和固定宽体商用飞机的机身部分。 (由波音提供)传统上,铆接过程是手动进行的,机械设置在机身两侧,进行重复的运动,在肩膀,手臂和手上施加相当大的压力和冲击力。在昂贵而耗时的过程中,大量的机身必须旋转,因此力学可以人体工程学地访问铆接位置。

在FAUB工作区中,机身在整个构建过程中保持“直立”。因为与人类不同,机器人可以在任何角度工作。

根据波音公司的说法,该过程还通过使用面板和地面索引的决定性组件(零件间索引)来简化构建。决定因素组件通过使用诸如钻孔的部件的特征来快速对准部件而不需要额外的工具或固定装置来提供更快的过程。

工人通过装载和组装地板梁和框架开始建造,然后同步机器人在机身面板上工作,纵向和圆周接合。机身两侧工作时,库卡机器人成对地同时钻孔和埋头孔,插入紧固件,并完成铆接。

这个过程称为钻孔,填充和弯曲。机身外侧的机器人正在钻孔,插入紧固件(填充孔)并锤击,而内部的机器人作为砧座(抵抗)作为锤紧紧固件正确变形(称为'不高兴'),并创造铆钉。

库卡系统还开发了用于机器人的多功能端部执行器,其夹紧构成机身的不同材料层,然后钻孔,填充和降低 - 全部采用一个末端工具工具。

KR QUANTEC机器人通过KUKA机器人公司也制造的移动平台在机身上定位。该库卡KMP omn​​iMove实现在任意方向运动的自主无需人工标记在地板上。名为KUKA Navigation Solution的专有软件使用板载安全激光扫描仪和车轮传感器的数据,使用SLAM(同步定位和映射)技术创建其周围地图。

紧凑的软件和硬件集成在这种先进的飞机组装过程中实现了高度的精度和灵活性。我们首先在2015年1月的预测文章中报道了FAUB计划,当时我们将机器人 - 机器人协作作为增长趋势。观看波音公司提供的FAUB组装系统。

波音公司的生产线位于华盛顿州埃弗雷特的波音巨型工厂。飞机制造商目前正在以低的初始生产率使用该过程。当全速运行时,几对库卡机器人将在每个机身上串联安装大约50,000个紧固件。

新型波音777X宽体喷气式飞机将拥有铝合金机身和复合翼,采用先进的制造工艺,采用自动化和机器人技术。 (由波音提供)据波音公司称,与FAUB进程组合的首批777在2015年12月交付。最终,机器人装配系统将于2017年投入生产时,将对这架新型波音777X飞机的机身进行钻孔,充填和扣压。

波音公司表示,新的自动化过程有助于造成人类工程学最重大问题的领域,但预计其他剩余利益将包括质量,成本和流程。当生产达到一个一年的预期时,可量化的绩效指标将被公布。

机器人的准确性,而不是一个Oxymoron
机器人因其重复性而闻名。但是,当涉及到精度和精度方面,特别是在航空航天工业所要求的水平上,机器人总是把机床放在后台。一家公司着手改变这一点。

距离波音埃弗雷特工厂一箭之遥的是Electroimpact Inc.,这是世界上最大的飞机装配线集成商之一。客户包括所有主要的飞机制造商,其中许多使用集成商的定制自动化系统来组装大型飞机结构。Electroimpact还集成了用于航空结构的钻孔和紧固的机器人系统,以及用于复合飞机生产的机器人自动化纤维布置(AFP)系统。

请记住我们早期展示的机身紧固装置吗?是的,Flex Track。同一家公司 但是,从600多名工程师强大的组织来看,你还会期待什么呢?Electroimpact拥有超过20项专利用于航空航天工业中使用的各种自动化系统和工艺。我们稍后会探讨他们的机器人AFP技术。

华盛顿州Mukilteo的Electroimpact机器人系统负责人Russell DeVlieg说:“我们在五大洲拥有机器人进行钻井应用。“最大的是波音公司,我们拥有787,777和737个钻井应用。我们在诺斯罗普·格鲁曼,庞巴迪,巴西航空工业公司等许多钻井系统。我们在中国的XAC(西安飞机有限公司)拥有机器人。

“这些通常是襟翼,机翼和机身系统的组成部分,”他继续说。“我们用机器人接触许多主要飞机。”

DeVlieg表示,2015年是机器人和定制机器蓬勃发展的一年。集成商报告说,他们的机器人系统销售中有大约85%用于钻井或钻井和紧固,而约有10%用于法新社,其余的归因于采购和专业应用。用于钻井和AFP工艺,由Electroimpact开发的专利系统将为机器人OEM及其顶级供应商的工厂车间带来更多机器人。

“自2001年以来,我们一直在使用机器人进行钻井和紧固作业,”DeVlieg说。“当我们开始使用时,我们使用了现成的机器人及其控制器。”

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机器人及其控制器


第7轴滑块上的精确机器人系统钻孔并将紧固件安装在航空结构部件中。 (由Electroimpact,Inc.提供)他表示,这种现成的解决方案适用于不需要紧密位置公差的应用。但是他们很快意识到,为了扩大机器人的应用基础,他们需要一个更高精度的解决方案。输入Electroimpact的专利精确机器人技术。

机械工程师和技术发明人DeVlieg解释说:“我们有一段时间想法来对每个机器人关节进行二次反馈,因为我们认识到这种机会不正确的重要原因。“去除反向间隙的一种方法是控制轴的输出而不是输入,因此我们将传感器放在每个轴的输出上并进行控制。我们关闭了周围的位置。“

DeVlieg表示,他们仍然使用现成的铰接机器人,但是它们还添加了二次反馈系统,并将西门子CNC控制器的机器人控制器进行了沟槽,该控制器处理所有过程功能,机器人运动和位置精度。

Electroimpact还为每个机器人创建自己的运动学模型,以补偿体积制造产品常见的加工和组装公差的差异。他们将该运动模型与二级反馈系统的数据一起插入到CNC控制器中,以控制工具的位置,在这种情况下是多功能钻孔末端执行器或AFP头。迄今为止仅使用库卡机器人,DeVlieg表示可以将其应用于任何机器人。

DeVlieg说:“我们有一种艺术。“数据采集数据并产生精确的机器人大约需要2-1 / 2小时,而且全部都是自动化的。我们没有测量,或反馈信息做抵消。这是所有的实时准确性。“

经济实惠的机床性能
专利系统实现了+/- 0.25 mm的零件精度。Electroimpact能够实现定制机床的性能和控制,同时保持铰接机器人的灵活性和低成本。DeVlieg说,这符合越来越多的顶级航空航天供应商的需求,这些供应商组成Electroimpact的客户群。

“以前是波音制造的一切。现在我们正在处理那些没有很大预算的一级和二级供应商。他们仍在为波音公司和空中客车公司提供组件,所以他们希望在自己的车间实现自动化,但是它需要能够负担得起。机器人首先是负担得起的。“

机器人也是自己的联盟​​,用于灵活的关节和运动范围。

DeVlieg说:“例如,你可以拿一个机器人,钻一个机翼的整个前沿。“你本来就是在180度左右。你正在前面,顶部,然后在一部分的后面围绕着一台机器,而不是设计一些习惯做的事情。“

使用机器人钻出硬质金属,如钛框架中使用的复合材料航空结构改善人体工程学,节省工具成本。 (由Spirit AeroSystems提供)领先的航空航天供应商正在对机器人进行再次研究,以增强其功能和真正的灵活性。

Spirit AeroSystems副总裁柯蒂斯•理查森(Curtis Richardson)总部设在堪萨斯州的威奇托(Wichita),“机器人在航空航天工业中的使用方式发生了变化。15年前,我们工厂的机器人针对非精密应用。从那时起,由于工业机器人的能力得到提高,我们已经能够将它们用于许多其他过程。“

Spirit AeroSystems公司拥有遍及美国,欧洲和东南亚的设施,为许多世界主要航空OEM制造商制造航空结构,包括波音,空中客车,庞巴迪,罗尔斯·罗伊斯,三菱和贝尔直升机。核心部件包括机身,大翼结构,机舱,塔架,风扇整流罩,推力反向器和系统集成。Spirit AeroSystems 在世界各地的生产应用中拥有40多台机器人。

理查森说:“我们在各种制造过程中使用机器人,钻井和紧固可能是两个主要的例子。“但是我们也在使用机器人来绘画和涂装应用,检查过程和材料处理。”

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机器人在航空航天工业中的使用方式发生了变化


机器人,如安川Motoman(如图),在钛和铝结构中钻孔,支持波音787喷气式客机鼻部的复合材料表面。Spirit AeroSystems还使用机器人在环绕或支撑推进系统(如机舱和发动机塔架)的结构飞机部件上施加耐磨涂层。

航空结构制造商目前使用定制自动化或具有多轴头的大型龙门架系统,用于空中客车A350 XWB和波音787喷气式飞机的复合零件上的AFP工艺。但理查森说,机器人对法新社的使用是一个令人感兴趣的领域。

他表示:“至少到五,十年前,航空航天制造业中绝大多数的自动化都被归功于定制自动化。” “现在的趋势更多的是将工业机器人作为更大的定制自动化的有效替代品。”

龙门机器人机为商用飞机制造复合机身面板。 (由Spirit AeroSystems提供)那就是一个供应商的车库。Electroimpact为复合航空结构制造提供了定制的AFP机器和机器人。

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AFP机器和机器人

复合材料的机器人AFP复合材料已经成为航空业的一部分时间。与金属材料相比,它们的结构强度和重量更轻,复合材料有助于提高燃油效率和减少飞机排放。AFP(自动纤维布置)工艺使用计算机引导的机器人技术将碳纤维胶带的一层或多层称为丝束铺在模具上以形成复合空气结构。

法新社Electroimpact负责人凯尔·杰弗里斯(Kyle Jeffries)表示:“行业中使用AFP正在急剧增长,Electroimpact作为一家公司正在开展更多的法新社工作,并已成为我们总市场份额的较大部分。

他指出,大部分的工作都是用定制的自动化机器,如波音777X的 Electroimpact的AFP系统。

“我们建造的刚性机器就像法新社的赛车或法拉利。如果有人来到我们的飞机结构,他们需要建立在未来30年的飞机计划的生活,他们将支付大量的定制。为了挤压效率的一点点,他们将优化大量的具体过程和形状。法新社的很多利基正在建造适合特定航空结构部件的法拉利式高性能机器。“

机器人法新社仍然是新兴趋势。Jeffries说,他们的第一架AFP机器人于2013年投产,用于制造空中客车A350 XWB复合桁架和框架。所有Electroimpact的机器人AFP系统都利用了之前描述的精确机器人技术。

与其重型机床相比,AFP机器人的主要优点是总体成本和交货时间。法新社机器人也较轻,所以具体的基础要求不那么严格。他们的足迹也小得多。

习惯于汽车工厂的高负荷循环工作,机器人处理通常的低负荷循环法新社工作而不打破汗水。建立在全天候运行15年或更长时间,机器人在低负荷周期的法新社世界保持长时间的维护。

Jeffries说:“当您与客户谈论运营成本和持续成本时,机器人AFP系统非常经济。“这都是关于钱。

自动纤维布置机器人在复合航空结构生产中执行胶带铺设和切割过程。 (由Electroimpact,Inc.提供)“很多时候,我们正在研究的部分只是在机器人的体积范围之外。但是,如果客户的部分符合轨道上的机器人手臂的距离,那么我们总是非常看重这个问题。

Jeffries继续说道:“我们为航空航天做了很多低曲率零件。“使用低曲率部分,您可以轻松地在机器人旁边设置一个8英尺宽的部件,部件可以具有2到3英尺深的轮廓,然后只要你愿意放下一个跟踪,长度本质上是无限的。我们的一个机器人的工作体积是8英尺宽,2英尺深,60英尺长。

该视频演示显示了一条轨道上的AFP机器人,该轨道铺设了碳纤维胶带的交叉丝束,然后由一层切割机架分段。你看到的辉光是加热元件,使每个层发粘,所以后续的层很容易粘合。

与旋转定位器搭配搭载轨道的法新社机器人,您将有一个令人着迷的舞蹈。查看这个AFP应用程序的航天器。再次,像Electroimpact的钻探机器人,这些AFP机器人都是CNC控制的。Jeffries表示,他们正在使用西门子内置的轴协调功能。

现在看NASA的马歇尔太空飞行中心的专家解释如何使用AFP机器人来构建迄今为止最大的复合火箭部件。

机器人手套穿孔
虽然一些飞机的庞大尺寸通常决定需要体力劳动或跨越组件宽度的大型机器,但航空结构的优雅轮廓使其柔性铰接式操纵杆很好。

Spirit AeroSystems的理查德森说:“机器人的设计真的非常有效率。“一个工业机器人是一个非常小的包装,但它有一个巨大的运动范围,你可以做很多事情。这是大的推动力之一。如果你有一个龙门架,你有一个定义的,因此有限的运动范围,你被锁定。稍后修改是非常困难的和成本高昂的。它不是以与机器人相同的方式具有固有的可扩展性。“

他描述了波音737客机的机舱(喷气发动机外壳)的机器人过程。

“这个特定的应用是机器人的一个很好的展示,因为它是增加机器人能力的结果,这使得过程成为可能。这是一个很强大的应用程序。“

机器人过程使用专有方法在复合机舱的内层中产生穿孔以帮助发动机噪声抑制。

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机器人


机器人能力的改进使得Spirit能够实现低成本和更灵活的自动化替代方案,用于穿孔复合机舱结构的内层。 (由Spirit AeroSystems提供)理查德森说:“我们已经做了20多年的工作。” “直到机器人被引入,它是用定制自动化完成的。机器人带给桌子的是一种较低成本的替代方案。与使用自定义自动化相同的事情相比,它节省了近400万美元。它使我们拥有更小的占地面积,几乎减少了50%。它给了我们更多的可用能力。“

通过这种机器人解决方案,Spirit AeroSystems能够在两个处理区域中工作。当机器人在一个区域工作时,工人能够在另一个区域进行零件或完成后期处理工作。

理查森说:“部件之间没有停机切换。使用定制自动化解决方案,所有准备工作必须离线完成,然后进入机器,导致停机。这是一个更顺序的流程。我们可以和机器人并行地做事情。“

这种双重区域工作区域可以通过灵活的安全方法实现。安全激光扫描仪不是将机器人围起来,而是用机器人的工作区域进行监控,并结合最新机器控制器上的安全技术,机器人运动减缓或停止,以防止意外的接触。有关灵活安全范式的更多信息,请参阅机器人安全的收缩脚印。

“机器周围和附近的工人是安全的,但是我们还能够通过不产生流失门的方式使流程更有效率,”Richardson补充说。

机器人不仅灵活,便于携带,特别是与大龙门机或其他定制自动化相比。下一个机器人在移动性方面达到了新的高度。

机器人提升商务喷气机装配
严格的商务旅客信任公司喷气式飞机,使其从A点到B点可靠。商务喷气机制造商依靠自动化从设计到高效构建。机器人钻井在这种自动化解决方案中可移动。

移动机器人平台和多功能机器人末端执行器用于钻机和紧固飞机机翼组件。 (由KUKA Systems北美有限责任公司提供)库卡系统集成了湾流航空航天的移动机器人钻井和紧固平台。Friz表示,他们在格鲁吉亚萨凡纳的商务喷气机制造商的设施上拥有两个移动平台。

移动平台支持配有多功能末端执行器的库卡机器人,以达到机身上的不同钻孔位置。它还允许在工厂车间周围的移动。

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可移动机器人平台和多功能末端执行器的作用


该技术由Alema Automation公司开发,该公司于2014年被KUKA AG收购,该公司是机器人和系统部门的母公司。库卡系统公司在法国建立了一个新的设施,为航空航天集团提供研发和生产。

移动机器人平台用于新型湾流G500和G600商用飞机的翼组件。机器人主要在飞机的机翼和水平稳定器结构上钻孔,包括非常难以手动钻孔的包含钛的部分。

战斗机中的机器人战斗机也在进行中。库卡系统公司负责为诺思罗普·格鲁曼的F-35闪电II中心机身综合装配线(IAL)整合五台机器人钻井站。诺斯罗普·格鲁门航空航天系统公司位于加利福尼亚州棕榈代尔市的工厂获得了2013年度装备工厂大会,旨在为国际航空组织开创性的机身装配方式做出最大的贡献。

以前的手动过程中,机器人对前进和后退入口管进行钻孔操作。自动化过程已经消除了人机工程学关注和飞机机械工人的不安全工作条件。

Friz说,FANUC机器人被选为这个特定的过程,主要是为了达到其能力。在2007年加入KUKA Systems之前,Friz在洛克希德·马丁(F-35 Lightning II)上工作。

“我是几乎每一个F-35大型结构组合工作的少数人之一。当我来到库卡并能够在中心机身上工作时,这覆盖了整个缝隙,从鼻子到尾巴。“

F-35战机的自动化可能使汽车装配线羡慕。看着它在行动。

F-35闪电II是具有先进自动化和机器人技术生产的第5代Multirole,超音速,隐形战斗机。 (由洛克希德马丁公司提供)从鼻到尾,机器人在航空航天工业的各种先进制造场景中取得进展。

密封翼Spars
Scott Melton是FANUC美国公司销售部西部地区总监,总部设在密歇根州的罗切斯特山,是北美最大的机器人制造商之一。梅尔顿从他在西海岸的基地,与波音,诺斯罗普·格鲁曼,洛克希德·马丁和SpaceX等主要航空航天制造商紧密合作。

他说,FANUC机器人用于航空航天领域,用于钻孔和铆接,涂层和除漆,铝结构焊接和抛光。机器人也用于航空结构上的密封应用,例如飞翼,飞机机翼的主承载支架。

Melton说:“ 密封中使用的机器人类型是像M-710iC系列这样的中型机器人。“他们有有效载荷和达到需要,因为分配设备确实有一些重量。您可以使用该机器人做一个相当好的尺寸的部件,并覆盖相当大的运动范围。

他说,机器视觉通常用于定位关节并沿着缝线引导机器人。机器人密封是汽车行业的主要支柱,多年来,该工艺已经在大批量生产中得到完善。看着这支FANUC组装车队的队伍,在将封盖机插入这个无所顾忌的汽车的角落和角落之前,会弹出罩子和后备箱。

现在想象一个类似的过程应用于飞机机翼的翼梁。(但是没有“外部”相机允许)

机器人密封不是汽车行业唯一的自动化解决方案。绘画机器人覆盖了它。

绘画机器人航空结构
汽车工业已经完善了几代人的机器人绘画艺术。最近,一位航空航天先驱从他们的地面表亲手中借来了。

波音公司采用机器人画家为其777商务客机的翅膀。机器人为飞机制造商的油漆生产线带来了长期的改进清单,包括更快的油漆应用,提高的表面质量和显着的重量节省。看这个动态二重奏在行动。

现在机器人绘画已经扩展到飞机的其他部分,机身,尾部,鼻子,甚至门。川崎重工近日宣布与波音公司签订合同,为新型777X客机生产货物门。川崎将在川崎汽车制造公司(KMM)所在的内布拉斯加州林肯市建立一个自动化生产线,用于加工和喷涂复合货物门。

对于其摩托车或喷气滑雪机来说,可能最为出名,川崎在制造业世界中代表着更多。它是造船商,发动机制造商,精密机械设计师,机器人专家和飞机制造商的跨国企业集团。看一看。

“我们在日本拥有一个整个航空航天部门,负责为建造飞机的公司制造零部件。但是,我们也建造了自己的直升机和川崎重工业出售的训练喷气式飞机,而且从20世纪70年代以来,我们作为造船厂从根本上演化起来。“川崎机器人(Automotive)的汽车/通用产业销售与工程总监Ed Minch USA)Inc.在Wixom,Michigan。

“由于我们拥有自己的航空航天部门,我们为此提供了工具,我们有机会实施最终可以向航空航天制造商本身出售和包装的新技术。”Minch补充说。

这些技术之一是川崎在机器人绘画方面长期以来的专业知识。用于其自己的工厂和世界各地的客户设施,专门的防爆机器人将汽车,摩托车和家具的所有物品涂上高速子弹列车。

将工作信封加倍
自动化画家将安装在内布拉斯加州的KMM新型波音777X生产线上,将作为专为大联盟设计的7轴基座机器人川崎KJ314型号。第七轴是一个额外的腰部,允许机器人垂直旋转,以及其水平旋转。

Minch说:“为了绘制大型零件,这比单机器人的能力提升了一倍以上。” “加倍机器人的工作范围是能够继续大型零件上的油漆路径的重大进步。机器人可以定位在升高的基座或线性横移器上,并完全旋转180度,将其工作范围一直保持在该范围的运动(一次连续运动)上。

大型油漆的实际应用包括8类卡车,机车,直升机机身和飞机机翼。放置在辅助线性轴上,机器人可用于绘制商用飞机机身。Minch说,目标是通常需要多个标准机器人的非常大的结构。

“这归功于零件的巨大,”他说。“他们一直在通过应用汽车上使用的标准油漆机器人,在航空航天市场上长期实施自动化涂装技术。但是您必须通过辅助轴获得非常有创意的机器人,使机器人向上移动,并将其从左到右移动。现在我们有一个不需要的机器人。它有一个工作信封足够大,无需额外的垂直升降。

预计在二零一七年五月前,川崎的新型机器人油漆生产线预计将在波色公司上市。

油漆,一次性物料搬运
描述了加拿大航空结构组件制造商的另一个应用,该公司正在为商用客机喷涂9英尺长的铝合体到机翼的框架结构。

七轴喷漆机器人为商用喷气客机施工底架到机身到机翼的框架结构。 (由川崎机器人(美国)公司提供)Minch解释说:“他们正在使用我们的KJ314进行材料处理和油漆在一个单一的展位。“他们必须在这些结构上涂上特氟龙涂层(和底漆,如图所示),以保护它们免受飞机使用寿命的影响。涂料非常昂贵,部件也很贵,所以没有错误的余地。“

通常,这样的过程将包括一个自动化系统,其中部件被一次一次地穿过涂漆室进行喷漆。但不是与这个机器人。

“这是它的美丽,”Minch说。“制造商不想提供输送机,不希望工人不得不走进油漆车间。机器人的工作范围如此之大,可以从展位的一边占据部分,将其放入展台中间的油漆夹具,涂漆,然后将其放置在展位的另一端,供操作员去除并放入其固化炉。

他补充说:“现在他们可以在3个小时内完成手动操作8小时。” “这个应用程序已经很好了,他们正在寻找机器人的其他应用程序。”

虽然有些机器人正在喷涂,但其他机器人正在关闭。

机器人绘画和油漆清除,大时间
涂漆和涂层去除是一件令人讨厌的危险工作。适合机器人 这就是为什么美国空军与西南研究所(SwRI)签订了开发机器人油漆清除系统,用于战斗机维修。

机器人绘图系统(RDS)使用9轴机器人喷射塑料喷射介质,以防止防御和战术飞机上的油漆和表面污染物。根据德克萨斯州圣安东尼奥市SwRI机器人和自动化工程部助理总监Clay Flannigan的说法,RDS是为F-15,F-16和F-22战斗机设计的。他说这些系统已经服役了近25年。

但是,SwRI的目标设置得越来越大。

RDS被限制在轨道上。SwRI知道,如果他们想要将这一概念以经济高效的方式应用于像商业飞机和货物喷气式飞机这样的大型飞机,机器人就需要移动。在扩大规模之前,SwRI研究人员通过使用计量参考粗纱精确机械手或ROAM先生,小规模地证明了这些技术。

ROAM先生由来自安川Motoman的7轴机器人手臂组成,它安装在全指向底座上,配有Mecanum车轮,允许移动操纵器在其轴上枢转并且在任何方向,甚至侧向移动。该系统配备了大量的板载传感器和先进的软件,用于位置精度和协调运动。

观看ROAM先生和喷气式战斗机油漆清除机器人的行动,由SwRI提供。现在想象一个RDS风格的机器人5层高,配有激光消融系统,并安装在自主的移动平台上。

为商用飞机和大型军用飞机开发的激光镀膜去除机器人的概念图。 (由西南研究所提供)移动激光涂层去除机器人(LCR)将为50英尺高,具有8个轴,并且能够在空中达到90英尺,这是理想的激光涂层去除,最终对商业飞机的喷漆和检查。荷兰创始人LR Systems BV正在资助该技术的商业化项目,并将其最初提供给客机MRO(维修,修理和大修)市场。SwRI的Flannigan表示,LCR将于2017年中期部署。

嗨,吉尼斯世界纪录,你可能有一个新的候选人,最大的(或至少最高的)机器人在这个星球上。移动Tradinno的龙。这些新的机器人将射出激光束。

移动机器人和人机合作(HRC)
无论是否有激光,移动机器人都会在漫游的地方引起眉毛。移动自主机器人,AGV和全向平台提供的移动性和灵活性是航空航天工业的增长趋势。

沿着装配线和将机器人和其他自动化设备移动到飞机周围的位置,甚至是工厂其他部分的位置的装置线和移动平台缓慢地传送飞行器的系统正在以各种形式出现。另一个密切相关的趋势是人机协作,航空部门的主要探索领域。

该VALERI项目组装的欧洲研究机构和产业合作伙伴的联盟,以开发设计,组装航空航天部件和工作手拉手与他们的人类同事,主动的为厂家对未来的憧憬移动自主机器人。

波音公司刚刚获得了全自动机身制造工厂的专利权,这一概念就是飞机和机器人将在进行中。

波音研究与技术(BR&T)是波音高级中央研发机构。为确保技术在需要时准备就绪,BR&T自主开发,并与全球顶尖的政府,私立和大学研究中心合作,解决航空航天业最棘手的挑战。

BR&T参与了RIA认证机器人集成商计划的严格认证过程,是30个高性能集成商中唯一的飞机制造商。

Hulings代表波音公司说:“我们作为系统集成商的知识,技能和能力的外部评估为我们的优势提供了更大的视野,我们需要改进的地方。“我们的策略是自动整合技术在知识产权中高度利用的地方,波音公司希望防止信息离开公司。波音公司成为一个认证的集成商,以确保我们的内部客户,团队开发技术,将系统整合到生产中有资格将技术带到家中。“

飞机制造商报告说,目前它正在为开发项目以及生产操作使用电力和力量限制协作机器人。

Hulings表示:“我们目前的重点是将其用于强制控制和共享的工作空间应用(机械和机器人在同一空间中工作,但不在同一个任务中)。“我们正在探索机会和技术,使真正的协作运作(机器人和机械师共同完成任务)。我们看到使用这种新的机器人技术的巨大机会和优势。特别是,从位置控制应用程序转变为强制和阻抗控制的应用程序,使我们能够更加模仿人们通过触摸和感觉进行工作的方式。“

同时,空中客车公司也是一个挑战。机器人无疑将会接听电话。

库卡系统正在研究更多的人机交互应用。

“有很多机会,”弗里兹说。“我们正在尝试参与LBR iiwa机器人,因为我们可以做很多事情,特别是在航空航天中,可以利用iwa机器人的灵敏度和安全性。”

Friz指的是KUKA LBR iiwa机器人。这种轻巧的机器人具有动力和力量限制技术,可以实现人机交互的安全。目前,库卡系统正在开发一种机器人工艺和特殊的末端执行器,用于在机身组件中使用的紧固件上自动化螺母安装。

FANUC 在2015年推出了业界首款35 kg有效载荷协同机器人。FANUC CR-35iA机器人是强制限制的,旨在与人类工作安全地工作,而不需要安全栅栏。通用汽车已经开始生产机器人,以帮助制造商通过处理对人体要求苛刻的应用来解决人体工程学的挑战,如重型起重机。

机器人航空制造

KUKA LBR iiwa机器人


力量有限的协同机器人在处理更高的有效载荷的同时安全地与人类同事一起工作。 (由FANUC America Corporation提供)Melton说,他的一些航空航天客户对于用于装载/卸载型应用和数控机床倾斜的新型CR-35iA表示了兴趣。FANUC去年年底,来自日本富士山基地的母公司的堡垒,FANUC为大多数机器人装置提供了世界纪录。他们将这一成就归功于新协作机器人的普及。

“如果你能让机器人能够与这些飞机结构上的工人一起工作,那将是非常适合的。”Melton说。“现在更多的是调查。移动和协作机器人将在航空业务中发展。“

精神航空系统公司理查德森认为航空航天制造业中人机交互的巨大潜力。

“我一直在说很长一段时间,这将是航空航天的游戏规则。我们在我们所有的网站上制造了巨大的飞机零部件。我们拥有如此广泛的产品尺寸和配置。因此,人类将对制造过程保持批判,特别是在组装世界中,事情变得如此复杂。标准的工业机器人技术并没有真正让我们一路走来。我们对ROS-Industrial等软件工具感兴趣,为我们提供了更多的功能,使我们的自动化更具适应性。

“当您有几十年的产品生命周期测量时,重要的是您可以利用技术,当它们成熟时,可以有效地集成到现有的制造环境中。”Richardson继续说道。“对我来说,这是我们在协作和移动机器人以及ROS-Industrial等工具中取得的进步的完美选择。我认为这是我们要去那里的。

他指出,人类协作机器人的理念是自动化是一种生产力工具,而不是人的替代。

理查德森说:“我们希望自动化做最好的工作,处理沉闷,肮脏,危险和最困难的任务,并允许人们做最好的工作,决策和指导工作。“自动化将为我们带来最大的冲击,将补充我们熟练的员工队伍。”

HRC和移动机器人仍然在航空业中占有一席之地。其他新兴技术正在出现。

无铆钉的未来?
自从Wrights'12秒以来,这似乎是光年。自阿姆斯壮向人类飞跃以来的一生。航空航天业才回头看待。它倾向于期待。

就在地平线上,我们看到了新的加入技术,以改造航空结构装配。

用于制造飞机结构的传统的硬自动化铆钉机系统需要大型的部件专用夹具来处理在钻孔和铆接过程中施加的高力。这些专用铆接系统的成本可高达1500万美元。一种技术可以在航空航天应用中拼出铆钉和昂贵的专用铆接系统的结束。

机器人展示了用于组装没有铆钉的飞机机身的补充摩擦点连接技术。 (由川崎机器人(美国)公司提供)川崎新的解决方案使用两个高度刚性的机器人,用铆钉或补充摩擦点接合(RFSJ)(一种创新的金属接合方法)来加入机身部分(如图)。与使用摩擦热和锻造压力接合材料的摩擦搅拌焊接类似,RFSJ据报替代了铆钉和紧固件,同时创建了无头,孔或压痕的声音接头。去年9月在SAE航空技术大会和展览会上提出了一个关于这个问题的技术文件。

威奇托州立大学先进连接加工实验室在2013年捐赠的川崎补充紧固机器人的帮助下, 在RFSJ技术和航空结构的其他先进连接方法的开发进行中。其他同类机器人在日本也是如此。

新的川崎MG10HL机器人将于今年晚些时候在美洲发布。它具有1000公斤的有效载荷,具有高刚性和长距离,非常适合高强度航空航天应用。据该公司称,机器人解决方案大大简化了固定工作,为飞机制造业的小批量生产提供了灵活性。

对于需要较高有效载荷的应用,将提供1500 kg的机器人版本。川崎原有的混合连杆机构结合了联轴器2(臂外插)并联连杆和联轴节3(臂上下)串联连接配置,以实现1吨的最大有效载荷能力。影响运动精度的第二轴和第三轴使用高度刚性的滚珠丝杠,齿隙最小。川崎川说,这样可以减少臂偏转,同时实现高定位精度。

川崎MG10HL的高刚性还允许制造商使用机器人钻孔零件而不是专用的钻床,从而提高生产灵活性并显着降低成本。

真的,没有更多的铆钉?愿我们向你表示哀悼。RIP,Rosie。欢迎来到航空航天,机器人AM。添加剂制造,通常称为3D打印,都是嗡嗡声。机器人正在调高音量。他们一起正在翻转其航空航天制造模式。

机器人+添加剂制造
当将两种灵活的技术(添加剂制造和机器人技术)集成到现场演示中并在全国各地推出时,会发生什么?你会得到一个展示演示,阻止他们在他们的轨道。但是,您也创造了一个想法的催化剂,一个辅助技术的测试平台,以及一个新的范式的基础。这是航空航天工业未来的一个窗口。

航空航天巨头洛克希德·马丁和RIA认证的机器人集成商Wolf Robotics开发的多添加机器人集群自2014年首次发布以来一直在展会电路上展示。集群展示了多种集成技术,以及如何将其用于制造整个卫星公共汽车在未来。

科林多堡柯林斯堡林肯电机公司Wolf机器人技术项目经理Jason Flamm说:“主要是将这个集群作为一个概念证明,也是一个示范系统。” “现在我们不仅限于引进原料,而且将其削减,”减去制造和添加剂制造之间的区别。“我们本来可以从根本上开始,建立一个结构,然后根据需要添加块。”

机器人集群是为位于丹佛附近的洛克希德·马丁空间系统公司开发的。

Flamm说:“他们的愿景是将六到八个机器人围绕建筑区域聚集在一起,并让每个机器人都执行不同的制造功能。

由于现场展览在展会之外全国各地展出,洛克希德•马丁(Wolfheed Martin)和沃尔夫(Wolf)已逐渐向系统添加组件。下一步的每一次迭代建设,展现更大的技术可能性。

配备聚合物挤压头的柔性铰接式机器人开始在添加剂制造示范中建造卫星架。 (由林肯电机公司Wolf Robotics提供)最新的迭代有两台ABB机器人一起工作。第一台机器人致力于添加剂制造功能。它运动着一个挤出头,随着结构的形成,一层一层地聚集聚合物的珠子连续运动。另一个机器人是多功能的。它使用刀具更换器在加工头之间切换以去除多余的材料,结构化的光扫描装置来监视构建的进度,以及一组夹具来完成各种其他任务。

“我们还让机器人拿起一台较小的桌面3D打印机,并将其放置在机器人构造的结构表面上,然后打印出精细的功能,”Flamm说。“我们能做的事情你以前不能做,”描述如何在这个最新的迭代他们把卫星燃料箱结合到结构。“我们以一种你不能做的方式建立和围绕坦克。在最后一场展会上,两台机器人大概有六种不同的工具。“

使用传统设备,这种过程发生在一个系列中。你建立,然后减去,然后添加组件。这是结合机器人和添加剂制造的美好之处。所有这些过程都可以并行完成。在早期的迭代之一中,Wolf在机器人集群中引入了专有的CAD到路径软件解决方案。

“这真的是我们能够在Wolf机器人上带来的工具和软件支持,以帮助洛克希德的愿景,”Flamm说。“我们倾向于从事需要更多工程支持的项目,无论采矿业是非常大的系统还是更复杂的航空航天系统。这些市场需要更大的工程力量。“

像洛克希德·马丁这样的大型跨国公司邀请世界了解其技术实验是不寻常的。Flamm非常感谢经验。

“在这个游戏的这个阶段,他们已经很开放了,这对于他们的规模公司来说是独一无二的。他们说,“嘿,行业,这是我们要去的地方。这是我们的愿景,来加入我们。这是一个整洁的过程。

即使只是瞥见技术领导者的考验和胜利,这是很容易被允许的。看看我们要去哪里,看看行业对我们有什么看法。不仅仅是作为先进技术的制造商,集成商和最终用户,而是作为飞行公众的成员,我们都有共同点。

特别感谢波音公司发言人Nate Hulings的贡献。

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