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無(wú)人機(jī)整機(jī)
無(wú)人機(jī)配件
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設(shè)備與工具工業(yè)機(jī)器人主要用在工業(yè)生產(chǎn)方面，比如搬運(yùn)、焊接、噴漆等，現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是在汽車(chē)制造領(lǐng)域。但如今，自動(dòng)化生產(chǎn)需求促使工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始走進(jìn)飛機(jī)制造領(lǐng)域。
為制造波音777 X巨大機(jī)翼的復(fù)合材料部分，美國(guó)因帕克電子公司（Electroimpact）在波音公司的參與下，設(shè)計(jì)和制造了新一代的機(jī)器人，準(zhǔn)備用這種最新的自動(dòng)化技術(shù)來(lái)生產(chǎn)飛機(jī)零部件和裝配飛機(jī)。
2016年2月5日，《西雅圖時(shí)報(bào)》航宇記者多米尼克·蓋茨第一次報(bào)道了即將開(kāi)始在埃弗雷特飛機(jī)廠制造波音777X機(jī)翼的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)展。“機(jī)器人的頭部以極大的速度飛逝、旋轉(zhuǎn)，然后回歸到原位，在眼前就像一根火線在閃動(dòng)，就這樣一條條鋪設(shè)著中間灌有環(huán)氧樹(shù)脂的碳纖維。”
因帕克公司項(xiàng)目經(jīng)理托德·拉德伯格介紹說(shuō)，雖然類(lèi)似的制造復(fù)合材料零部件機(jī)器的存在已有幾年了，但他的團(tuán)隊(duì)把機(jī)器人的速度、規(guī)模和精密度提高到一個(gè)新的水平。“我們有數(shù)據(jù)在支撐著，在我的大樓里，我有兩臺(tái)世界上最好的機(jī)器同時(shí)在運(yùn)行，這是極為了不得的?！?
一臺(tái)是所謂的自動(dòng)纖維敷設(shè)機(jī)（AFP），它精確地將注入環(huán)氧樹(shù)脂的碳纖維條一層摞一層地敷設(shè)在機(jī)身旁，成33.4米長(zhǎng)、最寬的地方跨度6米的777 X的復(fù)合材料機(jī)翼蒙皮。第二臺(tái)AFP機(jī)做的工作就稍微復(fù)雜一點(diǎn)了：它將這種碳纖維條敷設(shè)在一個(gè)具有兩個(gè)90度角呈U形的結(jié)構(gòu)，即翼梁的表面上。由于這種復(fù)合材料制造技術(shù)能做出精確的外形輪廓，使波音工程師得以設(shè)計(jì)新的更為細(xì)長(zhǎng)和氣動(dòng)力完美的機(jī)翼。
目前，因帕克公司已經(jīng)向波音新的復(fù)合材料機(jī)翼中心交付了第一臺(tái)AFP翼梁機(jī)。今年夏天，波音就將開(kāi)始使用該機(jī)器人為777X制造機(jī)翼蒙皮和翼梁。整幅制造這樣巨大機(jī)翼的蒙皮和翼梁是新工藝。因?yàn)闆](méi)有連接件，這樣有助于降低制造成本和節(jié)省重量。開(kāi)始時(shí)，由于777 X的生產(chǎn)速度尚低，每種機(jī)器波音只需要兩臺(tái)。但到2020年生產(chǎn)達(dá)到高潮時(shí)，每種可能要6臺(tái)，甚至更多。
據(jù)稱(chēng)，在日本三菱重工制造的波音787的復(fù)合材料翼梁是用完全不同的方法制造的，由三部分組成；在英國(guó)，空客的供應(yīng)商GKN公司采用AFP機(jī)為A350制造的機(jī)翼翼梁也是分三段。為保護(hù)波音采用新設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因帕克公司與波音簽署了關(guān)于777X所使用的機(jī)器頭的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)協(xié)議。盡管因帕克公司將來(lái)會(huì)把AFP機(jī)賣(mài)給互相競(jìng)爭(zhēng)的各國(guó)飛機(jī)制造商，但機(jī)器內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)只屬于波音。
波音777 X機(jī)翼3.34米長(zhǎng)的折疊翼尖是一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)，由波音公司在圣路易斯制造，發(fā)送到埃弗雷特去裝配。
機(jī)翼蒙皮AFP機(jī)的1.7噸重的機(jī)器人頭優(yōu)雅地懸在12.8米寬的門(mén)架上，在曲線形的水平表面上往返運(yùn)動(dòng)，敷設(shè)著一條條碳纖維帶，每一次運(yùn)動(dòng)都構(gòu)成又一層材料。每當(dāng)機(jī)器頭輕輕地接觸到它所制造的表面的地方，在其尖端灼熱的加熱元件就會(huì)使基質(zhì)發(fā)黏，從而使下一層很容易地被粘住了。隨著這種“催眠舞式”動(dòng)作的展開(kāi)，機(jī)器頭同時(shí)從20個(gè)像電影膠帶盤(pán)一樣的大型卷軸拉出帶子，每次敷設(shè)一條76.2厘米寬的帶子。機(jī)器工作時(shí)唯一的聲響是氣壓制動(dòng)器發(fā)出的輕輕地嘀嗒聲，也就是在機(jī)器頭改變角度敷設(shè)另一層帶時(shí)，或在一趟敷設(shè)結(jié)束后切斷帶子時(shí)才有聲音。
翼梁AFP機(jī)的半噸重的機(jī)器人頭從16個(gè)大套管上拉出較薄的半英寸（約1.27厘米）寬的碳纖維帶，進(jìn)行敷設(shè)。當(dāng)機(jī)器頭走到翼梁邊緣時(shí)，帶子可以毫不停歇地按需要移位。每個(gè)機(jī)翼有前梁和后梁，沿著前緣和后緣有長(zhǎng)長(zhǎng)的彎曲的結(jié)構(gòu)梁。
該機(jī)器可在10分鐘內(nèi)沿翼梁完成一層的全長(zhǎng)敷設(shè)。轉(zhuǎn)一個(gè)角度的另一層敷設(shè)可在25分鐘左右時(shí)間完成。AFP機(jī)一旦啟動(dòng)，開(kāi)始生產(chǎn)機(jī)翼部件，波音就會(huì)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏不分晝夜地連續(xù)作業(yè)。停機(jī)的時(shí)間必須控制在最短區(qū)間。在目前的AFP機(jī)上, 每時(shí)每刻都在監(jiān)控著零件是否有缺陷，而機(jī)器停止所花費(fèi)的時(shí)間與敷設(shè)材料的時(shí)間相當(dāng)。
年僅29歲的機(jī)翼蒙皮AFP機(jī)頭首席工程師布洛克·亞納說(shuō)，在設(shè)計(jì)所有這些新硬件中，所能制造的每一件新技術(shù)產(chǎn)品都是一個(gè)集成的自檢測(cè)系統(tǒng)。碳纖維條在進(jìn)行敷設(shè)的過(guò)程中，機(jī)器就進(jìn)行著各種測(cè)量，如果任何一部分的碳纖維條有缺失或沒(méi)有對(duì)齊，機(jī)器就會(huì)發(fā)出警告。在上方的激光探頭就會(huì)在需要注意的瑕疵周?chē)丈涑鼍G光，從而使操作者可以快速?zèng)Q定是否需要將瑕疵層取下重做。為了提高效率，因帕克公司還在機(jī)器旁搞了一個(gè)更換機(jī)頭的工作臺(tái)。當(dāng)某個(gè)碳纖維條的卷軸不能完整地放出纖維條時(shí)，一個(gè)提前準(zhǔn)備好的機(jī)頭便可在兩分鐘內(nèi)將其換下。
除了以上介紹的為波音制造777 X復(fù)合材料機(jī)翼的設(shè)備外，因帕克公司的類(lèi)似設(shè)備也被其他飛機(jī)制造商使用，如為空客飛機(jī)的機(jī)翼裝配提供所有的主要工裝系統(tǒng)；為加拿大龐巴迪也提供因帕克設(shè)計(jì)的總裝線，來(lái)裝配其公務(wù)噴氣機(jī)和C系列噴氣機(jī)的機(jī)翼裝配線；為巴西安博威公司提供KC-390軍用運(yùn)輸機(jī)的機(jī)翼工裝；為波音公司在西雅圖倫頓生產(chǎn)的波音737窄體飛機(jī)機(jī)翼整體壁板提供自動(dòng)鉆和緊固設(shè)備，成為提高月產(chǎn)量的關(guān)鍵部分；為中國(guó)西安飛機(jī)公司提供因帕克公司研制的E7000機(jī)身鉚釘槍?zhuān)渲圃霢RJ21的機(jī)身。
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