(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯方向に沿った線で分割された略矩形状を成す複数のセグメントを互いに結合して筒状のマンドレルを組み立てるマンドレルの組立方法であって、
対向配置した一対のサポートリングのそれぞれに、周方向に沿って複数設定されている固定箇所の１つである特定固定箇所に、固定対象である１個の前記セグメントを固定するセグメント固定工程と、
前記セグメント固定工程の前に、前記特定固定箇所を、前記サポートリングの最上部に位置させるように、前記一対のサポートリングを回転させる回転工程と、を含み、
前記複数のセグメントには、互いに形状の異なる第一セグメントおよび第二セグメントが含まれ、前記第一セグメントおよび前記第二セグメントは、隣接して側面で結合されるように構成され、
前記セグメント固定工程では、前記固定対象の前記セグメントを、前記一対のサポートリングの間に配置し、鉛直方向に沿って前記特定固定箇所に対応する高さまで上昇させてから、前記一対のサポートリングに固定する、マンドレルの組立方法。
【請求項２】
前記特定固定箇所に隣接する２つの前記固定箇所の少なくとも一方に、すでに前記セグメントが固定されているときには、
前記セグメント固定工程の後に、前記固定対象の前記セグメントを、隣接する前記セグメントに結合するセグメント結合工程を含む、請求項１に記載のマンドレルの組立方法。
【請求項３】
前記セグメント固定工程では、略矩形状を成す当該セグメントの少なくとも四隅近傍の各位置を支持しつつ上方へ変位させることにより、前記固定対象の前記セグメントを前記特定固定箇所へ向かって上昇させる、請求項１または２に記載のマンドレルの組立方法。
【請求項４】
前記セグメント固定工程では、前記サポートリングおよび前記固定対象の前記セグメントの間に設けた環状固定ガイド機構により、上昇中の当該セグメントを前記特定固定箇所に案内し、当該特定固定箇所に到達した前記セグメントを、前記サポートリングに固定する、請求項１から３のいずれか１項に記載のマンドレルの組立方法。
【請求項５】
前記回転工程では、前記サポートリングの軸芯を通る鉛直線を挟む少なくとも２箇所で当該サポートリングを下方から支持しつつ回転力を付与し、かつ、前記サポートリングの上部にて当該サポートリングの前記軸芯方向の移動を制約するように支持する、請求項１から４のいずれか１項に記載のマンドレルの組立方法。
【請求項６】
前記回転工程では、前記特定固定箇所が前記サポートリングの最上部に位置していると判断すべく、前記サポートリングに設けられた被検出部が当該サポートリングの回転により所定の検出位置に到達したことを、位置検出部により検出する、請求項１から５のいずれか１項に記載のマンドレルの組立方法。
【請求項７】
最初の前記セグメント固定工程の前に行われ、前記一対のサポートリングを、前記セグメントが固定可能な状態に対向配置するサポートリング設置工程を含み、
当該サポートリング設置工程では、最初に固定される前記セグメントに対応する前記特定固定箇所を、前記サポートリングの最上部に位置させるように、前記サポートリングを設置する、請求項１から６のいずれか１項に記載のマンドレルの組立方法。
【請求項８】
前記複数のセグメントは、前記第一セグメントおよび前記第二セグメントから構成され、
前記一対のサポートリングに設定される前記複数の固定箇所は、前記第一セグメントが固定される第一固定箇所および前記第二セグメントが固定される第二固定箇所から構成されているとともに、当該第一固定箇所および当該第二固定箇所は、前記一対のサポートリングのそれぞれに、周方向に沿って交互に設定され、
前記セグメント固定工程には、前記第一固定箇所に前記第一セグメントを固定する第一セグメント固定工程と、前記第二固定箇所に前記第二セグメントを固定する第二セグメント固定工程とが含まれる、請求項１から７のいずれか１項に記載のマンドレルの組立方法。
【請求項９】
略矩形状の前記第二セグメントにおける、前記マンドレルの外周面となる表面の面積は、前記第一セグメントの前記表面の面積よりも広くなっており、
前記第一セグメント固定工程は、前記第二セグメント固定工程により、前記第二セグメントの全てが前記サポートリングの前記周方向の１箇所置きに固定されてから、行われ、
当該第一セグメント固定工程では、前記一対のサポートリングの間に配置された前記第一セグメントを、前記第一固定箇所に対応する高さで、２個の前記第二セグメントの間となる位置まで上昇させ、前記一対のサポートリングに固定するとともに隣接する前記第二セグメントに結合する、請求項８に記載のマンドレルの組立方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のマンドレルの組立方法に用いられ、
前記一対のサポートリングの中空に挿入されるレール本体と、
当該レール本体上に設けられ、当該レール本体の後端から先端に向かって前記セグメントを水平移動させるコンベヤ部と、
前記レール本体上に設けられ、前記コンベヤ部から移動された前記セグメントを、鉛直方向に沿って上昇移動させるジャッキ部と、を備え、
前記ジャッキ部は、前記レール本体が前記サポートリングの中空に挿入された状態で、前記サポートリングそれぞれの間で、略矩形状を成す前記セグメントの少なくとも四隅近傍の各位置を支持し、かつ、当該各位置を独立して鉛直方向に沿って変位可能とするセグメント支持部材を有している、マンドレルの組立装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂複合材料を用いた複合材料構造物の製造に用いられ、複数のセグメントを筒状に保持して成るマンドレルの組立方法およびこれに用いられるマンドレルの組立装置に関し、特に、航空機の胴体部等として用いられる巨大な複合材料構造物の製造に好適に用いられるマンドレルの組立方法およびマンドレルの組立装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、これまで金属材料が用いられてきた分野において、繊維強化樹脂複合材料（以下、適宜「複合材料」と略す。）が広く用いられるようになっている。この複合材料の中でも、強化繊維として炭素繊維を用い、これにエポキシ樹脂等のマトリクス樹脂を含浸させて成形した炭素繊維強化型のものは、金属材料よりも軽量であることに加え、より高強度であることから、スポーツ用品、産業機械、航空宇宙等の分野に広く採用されている。
【０００３】
これら分野のうち航空宇宙の分野では、例えば、航空機の翼や胴体等の構造物において、軽量な金属の骨格部材であるスティフナ（stiffener）に複合材料からなるスキンを一体化するスティフンドパネル（stiffened panel）が採用されている。代表的なスティフナとしては、ストリンガが挙げられる。ストリンガは構造物の形状に組み合わせられた上で各種治具により支持され、これにプリプレグが複数枚積層され、オートクレーブ（圧力釜）により加圧、加熱される。これによりプレプリグが硬化してスキンとなるとともに、当該スキンにスティフナが密着されて一体化されることで、スティフンドパネルが形成される。
【０００４】
スティフンドパネルからなる構造物の一例として、図２２に示すような、ワンピースバレル（ＯＰＢ）として形成される航空機の胴体部１０１等が挙げられる。胴体部１０１は、スキン１０２と当該スキン１０２の内面側に密着されている複数のストリンガ１０３とから構成され、航空機として組み立てられたときに扉となる開口部１０４および窓となる開口部１０５が形成されている。
【０００５】
このような航空機の構造体の製造に関する技術としては、特許文献１に開示されている、航空機胴体の複合バレルセクションが知られている。この文献では、バレルセクションは「軸周りに３６０°延在する密封されたシェル構造」として定義され、このバレルセクションを製造するために、複数のツール断片（例えば６個）をツール固定具で円筒状に配置して支持することにより構成される成形型が用いられている。
【０００６】
特許文献１では、複合バレルセクションの製造システムの一例として、複数の製造ステーションが直列配置され、各製造ステーションに、前記成形型を含むバレルセクションツールアセンブリ（以下、ツールアセンブリと略す。）が移動する構成が開示されている。
【０００７】
具体的には、まず、スティフナ装填ステーションにおいて、各ツール断片に形成された複数のスティフナ溝に複数のスティフナを装填し、その後、当該ツール断片を前記ツール固定具に装填して円筒形に支持され、単一の成形型（同文献ではツールアセンブリ）を構成する。このとき、ツール固定具は、複数のローラによってツール支持構造に回転可能に支持され、ツール固定具が長手軸周りを回転することを可能にしている。
【０００８】
次に、円筒形に支持されて構成された成形型は、ツール支持構造により外板積層ステーションに運搬され、ここで、前記長手軸周りに前記成形型が回転することで、繊維配置機械によって繊維トウ（熱硬化樹脂材料にあらかじめ含浸した連続的なフィラメントの撚られていない束）が積層され、前記成形型の外周に積層体（スキンに相当）が形成される。
【０００９】
次に、積層体が形成された前記成形型（同文献ではツールアセンブリ）は、ツール支持構造によりバキュームステーションに運搬され、ここで、積層体の外周に圧力パッドが据え付けられ、バキュームバックが積層体の周囲に据え付けられ、バキュームバック内を排気する。その後、バキュームバックが付いた成形型（ツールアセンブリ）は、ガントリービームにより硬化ステーションに運搬され、オートクレーブ処理が行われることにより、積層体およびスティフナが硬化する。これにより、前記成形型の外周に、前記積層体およびスティフナが硬化してスティフンドパネルが形成される。
【００１０】
スティフンドパネルが形成された状態の成形型（ツールアセンブリ）は、ガントリービームにより検査ステーションに運搬され、硬化後の積層体（スキン）に空隙または剥離が無いか検査され、次に、ガントリービームによりトリミングステーションに運搬され、積層体（スキン）にトリミングおよび穴開けが行われる。その後、ツール断片がスティフンドパネルから除去され、スティフナ装填ステーションに戻されるとともに、除去後のスティフンドパネル（ツールアセンブリ）は、ツール支持構造により最終アセンブリステーションに運搬され、複数のフレームセクションが取付けられ、複合バレルセクションが完成する。
【００１１】
このように、ＯＰＢの製造においては、成形型として略円筒形のマンドレルを備え、このマンドレルは、巨大な成形型を用いて、成形品（複合材料構造物）であるＯＰＢの中空を形成するために、外周面に当該成形品が成形されるように構成されている。それゆえ、このマンドレルにおいては、単一の巨大な筒状部材ではなく、複数のセグメント、例えば６つのセグメントに分割される構造が採用される。この構造であれば、単一の巨大な成形型を用いなくてもよく、必要に応じて、各セグメントを組み立てればよいため、ＯＰＢ等の大きな成形品を成形するときに有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００７−５３２３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここで、前記円筒形のマンドレルは、成形品であるＯＰＢが、航空機の胴体部のように非常に大きなものであることから、各セグメントを円筒形に組み立てるときに、その作業に困難性が伴うとともに、作業そのものも非常に煩雑となる。
【００１４】
例えば、航空機の胴体部であれば、その寸法は、直径が約４〜６ｍで円筒の長さが約５〜１５ｍという巨大なものとなる。胴体部を構成するスティフンドパネル（スキンおよびスティフナ）は、当該胴体部全体から見れば、非常に厚みの小さいものであることから、これを製造するマンドレルの大きさは、当該胴体部の外形寸法とほぼ同じ大きさとなる。しかも、特許文献１にも記載されている通り、マンドレルのセグメント（同文献ではツール断片）は、「鉄、インバール、アルミニウム」等の金属材料を主体として製造されることが多く、大きくかつ重い断片を単一のマンドレルに組み立てることは容易な作業ではない。
【００１５】
さらに、複数のセグメントを円筒形の単一のマンドレルに組み立てたときに、円筒の外周に段差が生じれば、その外周に形成されるスティフンドパネルにも段差が生じてしまう。それゆえ、マンドレルを組み立てるときには、各セグメントを単に組み合わせて概ね円筒形になればよいのではなく、各セグメントによって円滑な外周面が形成されるような位置精度を確保する必要がある。したがって、巨大な金属製の断片を、高い位置精度で円筒形に組み立てることは、非常に困難性を伴い、かつ、煩雑なものとなる。
【００１６】
一般に大型構造物の組立には、天井クレーン等を用いて、当該構造物の大きな構成部材を吊り上げてから水平移動させ、所定の位置に配置させるという過程を経ることになる。しかしながら、上記のように、複数のセグメントを単一の円筒形に高い精度で組み立てる場合には、天井クレーンを用いると、所定の位置にセグメントを配置させるために煩雑な操作が必要となるので、効率的でない上に、高い位置精度を実現することもできない。
【００１７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、例えば航空機の胴体部等の複合材料構造物の製造に用いられる成形型の主たる構成であり、略円筒形で、複数のセグメントに分割可能な構成を有するマンドレルを、高い位置精度で容易に組み立てることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るマンドレルの組立方法は、前記の課題を解決するために、軸芯方向に沿った線で分割された略矩形状を成す複数のセグメントを互いに結合して筒状のマンドレルを組み立てるマンドレルの組立方法であって、対向配置した一対のサポートリングのそれぞれに、周方向に沿って複数設定されている固定箇所の１つである特定固定箇所に、固定対象である１個の前記セグメントを固定するセグメント固定工程と、前記セグメント固定工程の前に、前記特定固定箇所を、前記サポートリングの最上部に位置させるように、前記一対のサポートリングを回転させる回転工程と、を含み、前記複数のセグメントには、互いに形状の異なる第一セグメントおよび第二セグメントが含まれ、前記第一セグメントおよび前記第二セグメントは、隣接して側面で結合されるように構成され、前記セグメント固定工程では、前記固定対象の前記セグメントを、前記一対のサポートリングの間に配置し、鉛直方向に沿って前記特定固定箇所に対応する高さまで上昇させてから、前記一対のサポートリングに固定する構成を有している。
【００１９】
前記構成によれば、固定対象のセグメントをサポートリングに固定する際、その固定箇所はサポートリングの最上部に位置しており、当該固定対象のセグメントは、一対のサポートリングの間に位置する状態から、鉛直上方へ向かって移動する。このように、固定対象のセグメントが固定される固定箇所の位置が、サポートリングの最上部という一箇所に決められており、移動方向も鉛直方向のみで一定となっているため、固定対象のセグメントの姿勢を安定的に一定に保って移動することができ、位置決め精度の向上を図ることができる。
【００２０】
前記組立方法においては、前記特定固定箇所に隣接する２つの前記固定箇所の少なくとも一方に、すでに前記セグメントが固定されているときには、前記セグメント固定工程の後に、前記固定対象の前記セグメントを、隣接する前記セグメントに結合するセグメント結合工程を含む構成であると好ましい。
【００２１】
前記構成によれば、セグメント固定工程で、固定対象のセグメントをサポートリングに対して固定するとともに、セグメント結合工程でセグメント同士を結合するので、セグメントを順次サポートリングに固定しながら各セグメントを結合して徐々にマンドレルを組み立てていくことになる。それゆえ、マンドレルの組み立てを効率的に行うことができる。
【００２２】
前記組立方法においては、前記セグメント固定工程では、略矩形状を成す当該セグメントの少なくとも四隅近傍の各位置を支持しつつ上方へ変位させることにより、前記固定対象の前記セグメントを前記特定固定箇所へ向かって上昇させる構成であると好ましい。
【００２３】
前記構成によれば、四隅近傍の位置を独立して個別に変位させながら固定対象のセグメントをサポートリングに固定するので、固定対象のセグメントの姿勢制御および位置制御を高い精度で行うことができる。
【００２４】
前記組立方法においては、前記セグメント固定工程では、前記サポートリングおよび前記固定対象の前記セグメントの間に設けた環状固定ガイド機構により、上昇中の当該セグメントを前記特定固定箇所に案内し、当該特定固定箇所に到達した前記セグメントを、前記サポートリングに固定する構成であると好ましい。
【００２５】
前記構成によれば、サポートリングへ固定する前に固定対象のセグメントの上昇移動を案内するため、固定位置（特定固定箇所）へ正確に位置決めすることができる。
【００２６】
前記組立方法においては、前記回転工程では、前記サポートリングの軸芯を通る鉛直線を挟む少なくとも２箇所で当該サポートリングを下方から支持しつつ回転力を付与し、かつ、前記サポートリングの上部にて当該サポートリングの前記軸芯方向の移動を制約するように支持する構成であると好ましい。
【００２７】
前記構成によれば、サポートリングの上部と下部とを回転可能に支持しているため、サポートリングの転倒を防止しつつこれを回転させることができる。
【００２８】
前記組立方法においては、前記回転工程では、前記特定固定箇所が前記サポートリングの最上部に位置していると判断すべく、前記サポートリングに設けられた被検出部が当該サポートリングの回転により所定の検出位置に到達したことを、位置検出部により検出する構成であると好ましい。
【００２９】
前記構成によれば、サポートリングの回転に伴って、特定固定箇所が最上部にあることを検出できるので、回転するサポートリングの正確な位置決めが可能となる。
【００３０】
前記組立方法においては、最初の前記セグメント固定工程の前に行われ、前記一対のサポートリングを、前記セグメントが固定可能な状態に対向配置するサポートリング設置工程を含み、当該サポートリング設置工程では、最初に固定される前記セグメントに対応する前記特定固定箇所を、前記サポートリングの最上部に位置させるように、前記サポートリングを設置する構成であると好ましい。
【００３１】
前記構成によれば、サポートリングを設置するときに、最上部に特定固定箇所を位置させた状態でサポートリングを設置するので、マンドレルの組み立てを効率的に行うことができる。
【００３２】
前記組立方法においては、前記複数のセグメントは、前記第一セグメントおよび前記第二セグメントから構成され、前記一対のサポートリングに設定される前記複数の固定箇所は、前記第一セグメントが固定される第一固定箇所および前記第二セグメントが固定される第二固定箇所から構成されているとともに、当該第一固定箇所および当該第二固定箇所は、前記一対のサポートリングのそれぞれに、周方向に沿って交互に設定され、前記セグメント固定工程には、前記第一固定箇所に前記第一セグメントを固定する第一セグメント固定工程と、前記第二固定箇所に前記第二セグメントを固定する第二セグメント固定工程とが含まれる構成を、好ましい一例として挙げることができる。
【００３３】
前記構成によれば、複数のセグメントが２種類のセグメントのグループに分類され、それぞれの種類のセグメントの固定箇所が予め特定されているので、各種セグメントの形状等に応じて、複数のセグメントの固定順序を容易に設定することができる。
【００３４】
前記第一セグメントおよび前記第二セグメントの具体的構成は特に限定されないが、例えば、略矩形状の前記第二セグメントにおける、前記マンドレルの外周面となる表面の面積は、前記第一セグメントの前記表面の面積よりも広くなっている構成が挙げられ、この構成であれば、前記組立方法においては、前記第二セグメント固定工程により、前記第二セグメントの全てが前記サポートリングの前記周方向の１箇所置きに固定されてから、前記第一セグメント固定工程が行われ、当該第一セグメント固定工程では、前記一対のサポートリングの間に配置された前記第一セグメントを、前記第一固定箇所に対応する高さで、２個の前記第二セグメントの間となる位置まで上昇させ、前記一対のサポートリングに固定するとともに隣接する前記第二セグメントに結合する構成であるとより好ましい。
【００３５】
前記構成によれば、先に、表面の面積が広い第二セグメントをサポートリングに全て固定してから、表面の面積が狭い第一セグメントをサポートリングに順次固定するので、大面積のセグメント（第二セグメント）の間に、姿勢制御および位置制御が行いやすい小面積のセグメント（第一セグメント）を埋め込むようにして、マンドレルを組み立てることになる。これにより、個々のセグメントの位置決めが容易になるとともに、位置決めの精度を良好なものとすることができるので、マンドレルを容易に組み立てることができることに加え、組み立てられたマンドレルの外周面を段差のできるだけ小さな円滑な周面とすることができる。
【００３６】
本発明には、前記マンドレルの組立方法に加えて、当該組立方法に好適に用いることができる組立装置も含まれる。具体的には、本発明に係るマンドレルの組立装置は、前記構成のマンドレルの組立方法に用いられ、前記一対のサポートリングの中空に挿入されるレール本体と、当該レール本体上に設けられ、当該レール本体の後端から先端に向かって前記セグメントを水平移動させるコンベヤ部と、前記レール本体上に設けられ、前記コンベヤ部から移動された前記セグメントを、鉛直方向に沿って上昇移動させるジャッキ部と、を備え、前記ジャッキ部は、前記レール本体が前記サポートリングの中空に挿入された状態で、前記サポートリングそれぞれの間で、略矩形状を成す前記セグメントの少なくとも四隅近傍の各位置を支持し、かつ、当該各位置を独立して鉛直方向に沿って変位可能とするセグメント支持部材を有している構成を挙げることができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明では、略円筒形で、複数のセグメントに分割可能な構成を有するマンドレルを、高い位置精度で容易に組み立てることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係るマンドレルを含む成形型の全体構成の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すマンドレルを形成する第一セグメントの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す第一セグメントを端部から見た平面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示すマンドレルを形成する第二セグメントの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す第二セグメントを端部から見た平面図である。
【図４】（ａ）は、図１に示すマンドレルを両端で支持するサポートリングの構成の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すサポートリングで保持されるセグメントの位置関係を示すマンドレルの模式的な端面図である。
【図５】図１に示すマンドレルを組み立てる組立装置の一例であるプレシジョンレールの全体構成を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は、図５に示すプレシジョンレールにセグメントを載置した状態を模式的に示す概略平面図であり、（ｂ）は、図５に示すプレシジョンレールに含まれるリング回転駆動部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】図１に示すマンドレルの組立方法の全体構成を説明する工程図である。
【図８】図４に示す部位＃４の第二セグメントをサポートリングに固定するために、ジャッキ部に当該第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、図８に示す第二セグメントを持ち上げてサポートリングに固定するときのプレシジョンレールの動作を示す当該プレシジョンレールの側面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、図９（ｂ）に続くプレシジョンレールの動作を示す当該プレシジョンレールの側面図である。
【図１１】図４に示す部位＃４の第二セグメントをサポートリングに固定した状態を示す模式図である。
【図１２】図４に示す部位＃６の第二セグメントをサポートリングに固定するために、ジャッキ部に当該第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１３】図４に示す部位＃６の第二セグメントをサポートリングに固定した状態を示す模式図である。
【図１４】図４に示す部位＃２の第二セグメントをサポートリングに固定するために、ジャッキ部に当該第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１５】図４に示す部位＃６の第二セグメントをサポートリングに固定した状態を示す模式図である。
【図１６】図４に示す部位＃３の第一セグメントをサポートリングに固定するために、ジャッキ部に当該第一セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１７】図４に示す部位＃３の第一セグメントをサポートリングに固定し、部位＃２の第二セグメントおよび部位＃４の第二セグメントに結合している作業状態を示す模式図である。
【図１８】図４に示す部位＃５の第一セグメントをサポートリングに固定するために、ジャッキ部に当該第一セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１９】図４に示す部位＃５の第一セグメントをサポートリングに固定し、部位＃４の第二セグメントおよび部位＃６の第二セグメントに結合している作業状態を示す模式図である。
【図２０】図４に示す部位＃１の第一セグメントをサポートリングに固定するために、ジャッキ部に当該第一セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図２１】図４に示す部位＃１の第一セグメントをサポートリングに固定し、部位＃６の第二セグメントおよび部位＃２の第二セグメントに結合している作業状態を示す模式図である。
【図２２】複合材料構造物の一例である、ワンピースバレル（ＯＰＢ）として形成される航空機の胴体部の構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００４０】
［成形型の全体構成］]
まず、本実施の形態に係る組立方法で組み立てられる複合材料構造物製造用成形型（以下、成形型と略す。）の全体構成について図１を参照して説明する。図１は本実施の形態に係るマンドレルを含む成形型の全体構成の一例を示す斜視図である。
【００４１】
図１に示すように、本実施の形態に係る成形型１０は、マンドレル１１と、その両端に位置する一対のサポートリング４０ａ，４０ｂとから少なくとも構成されている。マンドレル１１は、６個のセグメント２０ａ，３０ａ，２０ｂ，３０ｂ，２０ｃ，および３０ｃが、互いにその側面で結合されることにより形成されており、このマンドレル１１の両端はサポートリング４０ａ，４０ｂによりそれぞれ支持されている。これによって６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃが円筒状に保持されることになる。なお、以下の説明では、セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃを包括して説明するときには、単に、「セグメント２０，３０」と略す。
【００４２】
ここで、後述するように、セグメント２０，３０の表面には、ストリンガを装着するための溝状凹部が形成されているが、図１では、全体構成を明確に示す便宜上、溝状凹部の記載を省略している。また、セグメント２０，３０およびサポートリング４０ａ，４０ｂの具体的な構成について、後述する。
【００４３】
サポートリング４０ａ，４０ｂは、それぞれクレードル１２ａ，１２ｂによって直立した状態で回転可能に支持されている。サポートリング４０ａを支持するクレードル１２ａは、本実施の形態では、一対の腕部１２１，１２１、クレードル本体１２２および複数の支持ローラ１２３（図１では４個）を備えている。一対の腕部１２１，１２１は、直立した状態のサポートリング４０ａの外周を挟持するよう立設して設けられる。クレードル本体１２２は、サポートリング４０ａの下方に位置し、両端で腕部１２１，１２１を支持している。の支持ローラ１２３は、外力によりサポートリング４０ａ，４０ｂが回転するように、クレードル本体１２２およびサポートリング４０ａ，４０ｂの間に介在されている。なお、サポートリング４０ｂを支持するクレードル１２ｂも同一の構成を有しているので、その説明は省略する。
【００４４】
台車１３は、クレードル１２ａ，１２ｂ、サポートリング４０ａ，４０ｂおよびマンドレル１１を搬送するものであり、本実施の形態では、矩形平板状で、図１には示さないが、台車１３の下面には、複数の車輪が設けられており、上面に成形型１０を載置した状態で搬送することが可能となっている。本実施の形態では、台車１３は、その上面がマンドレル１１の寸法（円筒の軸方向の長さおよび円筒の直径）に対応した広がり面積を有している。なお、クレードル１２ａ，１２ｂは、図１に示す状態では、台車１３とは接しておらず、互いに対向するサポートリング４０ａおよびサポートリング４０ｂの高さを水平に調整できる状態で、床面に対して自立している。
【００４５】
なお、クレードル１２ａ，１２ｂ、台車１３の具体的な構成は、本実施の形態で開示される構成に限定されず、それぞれの作用、機能等を発揮できるものであれば、さまざまな構成を採用することができる。
【００４６】
［セグメントの構成］
次に、マンドレル１１を構成する６個のセグメント２０，３０について、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図２（ａ）は、図１に示すマンドレル１１を形成する第一セグメントの構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す第一セグメントを端部から見た平面図である。図３（ａ）は、図１に示すマンドレル１１を形成する第二セグメントの構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す第二セグメントを端部から見た平面図である。
【００４７】
本実施の形態では、マンドレル１１を構成する６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃは、その形状から、図２（ａ），（ｂ）に示す第一セグメント２０ａ〜２０ｃと、図３（ａ），（ｂ）に示す第二セグメント３０ａ〜３０ｃとの２種類に分類される。なお、下記の説明のうち、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）を参照する説明では、便宜上、同一形状の第一セグメント２０ａ〜２０ｃは「第一セグメント２０」、第二セグメント３０ａ〜３０ｃは「第二セグメント３０」と、一般化してまとめて説明する。
【００４８】
マンドレル１１を構成する第一セグメント２０および第二セグメント３０は、いずれも軸芯方向に沿った線で分割された略矩形状を有している。このうち、第一セグメント２０は、図２（ａ）に示すように、全体が矩形平板状で、その表面２１が凸状の曲面（凸面状あるいは凸曲面）となっており、この表面２１を上側として水平に配置させたときに、その両側面２２，２２が、水平方向に面しているか、または、水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している形状となっている。本実施の形態では、例えば、図２（ｂ）に示すように、側面２２は、その法線方向が、水平方向の上側に傾斜した方向に向かっている。
【００４９】
後述するように、本実施の形態では、マンドレル１１を円筒形に組み立てるときに、先に第二セグメント３０がサポートリング４０ａ，４０ｂに固定され、その後に、各第二セグメント３０，３０の間に、第一セグメント２０が下から上に向かって嵌め込まれて固定される。したがって、第一セグメント２０の両側面２２，２２は、上記嵌め込みを妨げないように、その法線方向が水平方向（図２（ｂ）の矢印Ａｒ１方向）に向かうように（水平方向を向くように）形成されていればよい。言い換えれば、第一セグメント２０を水平に配置させたときには、側面２２は、垂直方向（図２（ｂ）の一点鎖線に沿った方向）に沿った位置となっている
ここで、マンドレル１１は、当該マンドレル１１を含む成形型１０を用いてワンピースバレル（ＯＰＢ）を成形した後、当該ＯＰＢを成形型１０から脱型することになる。この脱型は、マンドレル１１を解体することにより行われる。マンドレル１１の解体は、マンドレル１１の組み立てとは逆の順序で行われる。したがって、第一セグメント２０は、第二セグメント３０，３０の間から引き抜かれることになる。
【００５０】
そこで、第一セグメント２０の両側面２２，２２は、図２（ｂ）に示すように、側面２２の法線方向が上側（表面２１側）に傾斜（図２（ｂ）の矢印Ａｒ２方向）するように形成されていることが好ましい。法線方向が上側に傾斜しているということは、側面２２が上側に向くように傾斜しているということができる。言い換えれば、側面２２は、当該側面２２の裏側の縁が表側の縁よりも外側に広がるように傾斜しているということができる。このような側面２２の傾斜は、第一セグメント２０の両側面２２，２２に「抜き勾配」を形成することになるので、第一セグメント２０を第二セグメント３０，３０の間から引き抜きやすくなることから、マンドレル１１を解体しやすくすることができる。
【００５１】
なお、側面２２の傾斜角（抜き勾配角度）は特に限定されず、マンドレル１１および成形型１０の具体的な形状または寸法等に応じて好適な角度が適宜設定される。例えば、本実施の形態では、８〜１２°の範囲、好ましくは約１０°の角度であればよい。また、対向する両側面２２，２２の双方が同じ角度で傾斜してもよいし、異なる角度で傾斜してもよい。
【００５２】
第一セグメント２０の端面２３には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、この端面２３をサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面（後述）に固定させる雄型固定部材２５１と、第一セグメント２０を固定するときの固定部材同士の位置決めに用いられる雄型ガイド部材２５２とが設けられている。雄型固定部材２５１は、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面に設けられている雌型固定部材および固定状態保持部材（後述）とともに、環状固定保持機構を構成している。また、雄型ガイド部材２５２は、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面に設けられている雌型ガイド部材（後述）とともに、環状固定ガイド機構を構成している。
【００５３】
雄型固定部材２５１は、端面２３に２個設けられ、雄型固定部材２５１，２５１の間の中間位置に雄型ガイド部材２５２が位置している。雄型ガイド部材２５２の位置は、図２（ｂ）に示すように、端面２３を図中縦方向（第一セグメント２０が水平配置されていれば鉛直方向）に分割する中央線（図中、二点鎖線）上の位置であるので、雄型固定部材２５１，２５１は、中央線から等距離となる位置に設けられていることになる。また、雄型ガイド部材２５２は、雄型固定部材２５１，２５１よりも表面２１寄りに位置している。これは、第一セグメント２０を、表面２１を上側として持ち上げるように移動させてサポートリング４０ａ，４０ｂに固定させるので、環状固定ガイド機構を構成する雄型ガイド部材２５２と雌型ガイド部材とを先に接触させることにより、環状固定保持機構を構成する固定部材同士の位置決めを行うためである。
【００５４】
第一セグメント２０の両側面２２，２２には、図２（ａ）に示すように、複数の雄型結合部材２６１および外周側雌型ガイド部材２６２、並びに、図２（ａ）には図示されない、結合用くさび部材および内周側雄型ガイド部材が設けられている（図２（ａ）では５個）。雄型結合部材２６１は、第一セグメント２０の裏側に位置し、外周側雌型ガイド部材２６２は、雄型結合部材２６１から見て表面２１寄りに隣接して位置している。また、結合用くさび部材は、雄型結合部材２６１から見て側面２２の内側に設けられており、後述するように、第二セグメント３０と結合するときに、側面２２の外側に突出するように構成されている。また、内周側雄型ガイド部材は、図２（ａ）では図示されないが、雄型結合部材２６１の下方に一体化して設けられている。
【００５５】
雄型結合部材２６１および結合用くさび部材は、第二セグメント３０の側面に設けられている雌型結合部材（後述）とともにセグメント結合保持機構を構成している。また、外周側雌型ガイド部材２６２は、第二セグメント３０の側面に設けられている外周側雄型ガイド部材（後述）とともにセグメント結合ガイド機構を構成している。同様に、内周側雄型ガイド部材は、第二セグメント３０の側面に設けられている内周側雌型ガイド部材（後述）とともにセグメント結合ガイド機構を構成している。なお、図２（ｂ）では、側面２２，２２の位置関係を説明する便宜上、雄型結合部材２６１、外周側雌型ガイド部材２６２、内周側雄型ガイド部材、および結合用くさび部材は図示していない。
【００５６】
雄型結合部材２６１および外周側雌型ガイド部材２６２の位置関係は、図中縦方向（第一セグメント２０が水平配置されていれば鉛直方向）において、外周側雌型ガイド部材２６２が上側（表面２１側）に雄型結合部材２６１が下側（裏面側）に並んで配置される関係となっている。これは、第一セグメント２０を持ち上げるように移動させて、第二セグメント３０，３０の間に挿入してから互いに結合させるので、前記環状固定保持機構と同様に、セグメント結合ガイド機構によってセグメント結合保持機構の位置決めをするためである。
【００５７】
一方、内周側雄型ガイド部材は後述するように雄型結合部材２６１の図中下方（裏面側）となる位置に設けられている。これは、セグメント２０，３０で形成される略円筒形のマンドレル１１においては、外周面が滑らかな円周面となっている必要があることから、各セグメント２０，３０の側面同士を結合するときの位置決めが重要となるためである。すなわち、各セグメント２０，３０の側面同士を結合するとき、外周側雌型ガイド部材２６２および外周側雄型ガイド部材により、外周側の位置決めが行われ、内周側雄型ガイド部材および内周側雌型ガイド部材により、内周側の位置決めが行われることで、マンドレル１１の外周面に段差を小さくし、滑らかな円周面を形成することができる。
【００５８】
なお、環状固定保持機構および環状固定ガイド機構、並びに、セグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の具体的な構成および固定方法、結合方法またはガイド方法については、マンドレル１１の組み立て方法とともに後述する。また、本実施の形態では、後述するように、側面２２に設けられるクランプ部材がセグメント結合保持機構に含まれるが、このクランプ部材についても、マンドレル１１の組み立て方法とともに後述する。また、図示されないが、第一セグメント２０の表面２１はストリンガが装着可能に構成されている。
【００５９】
第二セグメント３０は、図３（ａ）に示すように、全体が矩形平板状で、その表面３１が凸状の曲面（凸面状あるいは凸曲面）となっており、この表面３１を上側として水平に配置させたときに、その両側面３２，３２が水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有している。つまり、第二セグメント３０の裏側から表面３１に向かって、その幅が広がるように、両側面３２，３２が傾斜している。
【００６０】
後述するように、本実施の形態では、マンドレル１１を円筒形に組み立てるときには、先にサポートリング４０ａ，４０ｂに第二セグメント３０が固定され、その後に、各第二セグメント３０，３０の間に第一セグメント２０が嵌め込まれる。したがって、先に固定された第二セグメント３０は、第一セグメント２０の嵌め込みを妨げないように、その裏側の面積が小さくなっていることが好ましい。それゆえ、第二セグメント３０の両側面３２，３２は、その法線方向が下側（図３（ｂ）の矢印Ａｒ３方向）に向かうように、言い換えれば、側面３２が下側に向かって傾斜するように形成されていると好ましい。
【００６１】
また、第二セグメント３０の側面３２，３２には、表面３１につながる縁部がそれぞれの側面３２，３２よりも外側に突出した庇部３７，３７が設けられている。したがって、図３（ａ），（ｂ）に示すように、第二セグメント３０を表面３１から見れば、下側を向いている側面３２は、庇部３７によって完全に隠れた状態となる。
【００６２】
このように第二セグメント３０は両側面３２に庇部３７が設けられているので、当該第二セグメント３０の表面３１（マンドレル１１を構成したときに当該マンドレル１１の外周面となる面）は、第一セグメント２０の表面２１よりも広い面積となっている。それゆえ、後述するように、先に、表面３１の面積が広い第二セグメント３０をサポートリング４０ａ，４０ｂに全て固定してから、表面２１の面積が狭い第一セグメント２０をサポートリング４０ａ，４０ｂに順次固定することで、大面積のセグメント（第二セグメント３０）の間に、姿勢制御および位置制御が行いやすい小面積のセグメント（第一セグメント２０）を埋め込むようにして、マンドレル１１を組み立てることになる。これにより、個々のセグメント２０，３０の位置決めが容易になるとともに、位置決めの精度を良好なものとすることができるので、マンドレル１１を容易に組み立てることができることに加え、組み立てられたマンドレル１１の外周面を段差のできるだけ小さな円滑な周面とすることができる。
【００６３】
また、第二セグメント３０においては、庇部３７の下方となる側面３２に、セグメント結合保持機構を構成する雌型結合部材（後述）およびセグメント結合ガイド機構を構成する前記外周側雄型ガイド部材および前記内周側雌型ガイド部材が設けられている。なお、図３（ｂ）では、側面３２，３２の位置関係を説明する便宜上、雌型結合部材、外周側雄型ガイド部材および内周側雌型ガイド部材は図示していない。これらについては、マンドレル１１の組み立て方法とともに後述する。
【００６４】
なお、側面３２が下側へ傾斜する程度、および、庇部３７が突出する程度は、特に限定されず、マンドレル１１の具体的構成、第二セグメント３０そのものの具体的構成、あるいは、第二セグメント３０に結合する第一セグメント２０の具体的構成に応じて適宜設定される。
【００６５】
第二セグメント３０の端面３３には、第一セグメント２０の端面２３と同様に、端面３３をサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面に固定させる２個の雄型固定部材３５１と１個の雄型ガイド部材３５２とが、雄型固定部材２５１および雄型ガイド部材２５２と同じ位置関係で設けられている。そして、雄型固定部材３５１も、雄型固定部材２５１と同様に、環状固定保持機構を構成し、雄型ガイド部材３５２も雄型ガイド部材２５２と同様に環状固定ガイド機構を構成している。
【００６６】
また、図３（ａ）に示すように、図示されている第二セグメント３０には、扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂが形成されている。これら扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂは、本実施の形態に係る成形型１０を用いて形成されたＯＰＢにおいて、扉および窓に対応する部位に相当し、トリミング処理における切り取りまたは穴開け加工時に利用される凹凸部である。本実施の形態では、扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂは第二セグメント３０の表面３１に形成されているが、もちろんこれに限定されず、第一セグメント２０の表面２１に形成されてもよいし、第一セグメント２０および第二セグメント３０のいずれに形成されてもよい。なお、図示されないが、第二セグメント３０の表面３１もストリンガが装着可能に構成されている。
【００６７】
［サポートリングの構成］
次に、セグメント２０，３０を単一の円筒状のマンドレル１１に保持するための保持部材であるサポートリング４０ａ，４０ｂの構成と、サポートリング４０ａ，４０ｂに設けられているセグメント２０，３０の固定箇所の位置関係について、図４（ａ），（ｂ）を参照して具体的に説明する。図４（ａ）は、マンドレル１１を両端で支持するサポートリング４０ａ，４０ｂの構成の一例を示す平面図であり、図４（ｂ）は、サポートリング４０ａ，４０ｂで円筒状に保持されるセグメント２０，３０の位置関係を示す、マンドレル１１の模式的な端面図である。
【００６８】
なお、下記の説明のうち、図４（ａ）を参照する説明では、便宜上、実質的に同一の構成を有するサポートリング４０ａ，４０ｂは「サポートリング４０」と、一般化してまとめて説明する。サポートリング４０を支持するクレードル１２ａ，１２ｂについても同様に「クレードル１２」と、まとめて説明する。
【００６９】
図１に示すように、上記構成のマンドレル１１を支持するサポートリング４０ａ，４０ｂは、いずれも楕円形の環状で互いに対向する位置関係で、直立した状態でクレードル１２ａ，１２ｂにより支持されている。図４（ａ）に示すように、サポートリング４０における互いの対向面は、マンドレル１１の端面を固定する固定面４３となっている。なお、図４（ａ）では、クレードル１２については、その外形を点線で示している。
【００７０】
この固定面４３には、図４（ａ）に示すように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃが固定される位置である第一固定箇所４２０ａ〜４２０ｃと、第二セグメント３０ａ〜３０ｃが固定される位置である第二固定箇所４３０ａ〜４３０ｃとが設けられている（図中、一点鎖線の領域）。これら第一固定箇所４２０ａ〜４２０ｃおよび第二固定箇所４３０ａ〜４３０ｃは、固定面４３の周方向に沿って交互に設定されており、各固定箇所には、２個の雌型固定部材４１とその間に配置される１個の雌型ガイド部材４２が設けられている。
【００７１】
ここで、第一固定箇所４２０ａに第一セグメント２０ａの端面２３が固定され、第一固定箇所４２０ｂに第一セグメント２０ｂの端面２３が固定され、第一固定箇所４２０ｃに第一セグメント２０ｃの端面２３が固定される。同様に、第二固定箇所４３０ａに第二セグメント３０ａの端面３３が固定され、第二固定箇所４３０ｂに第二セグメント３０ｂの端面３３が固定され、第二固定箇所４３０ｃに第二セグメント３０ｃの端面３３が固定される。このように、サポートリング４０の固定面４３には、特定のセグメント２０，３０を固定するために、特定固定箇所が設けられている。
【００７２】
雌型固定部材４１は、マンドレル１１を構成する第一セグメント２０ａ〜２０ｃが備えている雄型固定部材２５１、または、第二セグメント３０ａ〜３０ｃが備えている雄型固定部材３５１が挿入されることで、第一セグメント２０ａ〜２０ｃまたは第二セグメント３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０の固定面４３に固定するための部材であり、これら雄型固定部材２５１，３５１とともに環状固定保持機構を構成している。さらに、図４（ａ）には図示されないが、上記固定状態を保持する固定状態保持部材としての固定用くさび部材も固定面４３に設けられている。
【００７３】
また、雌型ガイド部材４２は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃが備えている雄型ガイド部材２５２および第二セグメント３０ａ〜３０ｃが備えている雄型ガイド部材３５２が挿入されるよう構成され、雄型固定部材２５１，３５１が雌型固定部材４１に挿入される状態をガイドするものであり、雄型ガイド部材２５２，３５２とともに環状固定ガイド機構を構成している。雌型ガイド部材４２は、例えば、図４（ａ）に示すように、サポートリング４０の中心側から外側に向かって放射状に設けられる一対のレール状部材として構成されている。そして、サポートリング４０の内側となる端部は各レールの間が開いており、外側となる端部は、各レールの間が封止されている。このレールの間の陥凹部に雄型ガイド部材２５２，３５２が挿入されることで環状固定ガイド機構として機能する。
【００７４】
固定面４３において雌型固定部材４１が設けられている位置は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの端面２３および第二セグメント３０ａ〜３０ｃの端面３３に設けられている上記雄型固定部材２５１，３５１の位置に対応している。例えば、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの雄型固定部材２５１は、端面２３の中心線上に位置する雄型ガイド部材２５２から見て等距離となる位置に設けられているので、固定面４３上では、雌型ガイド部材４２を中心線として、等間隔となる位置に、同方向に雌型固定部材４１が１個ずつ、合計２個設けられている。
【００７５】
また、サポートリング４０には、固定面４３とは反対側となる面（外面４４）の外周には、図４（ａ）には図示されない鍔状の回転ギヤ部が設けられている。この回転ギヤ部に関しては、プレシジョンレールとともに説明する。
【００７６】
上記構成のサポートリング４０にセグメント２０，３０が固定されることで形成され保持されるマンドレル１１は、図４（ｂ）に示すように、第一セグメント２０および第二セグメント３０が交互に配置する構成となっている。
【００７７】
ここで、本実施の形態では、セグメント２０，３０をそれぞれ固定する順序と、マンドレル１１として保持されている状態での位置との関係性が重要となる。それゆえ、以下の説明では、マンドレル１１を構成している各セグメント２０，３０を、当該マンドレル１１の一部（部位）と見なして序数で特定する。すなわち、図４（ｂ）に示すように、図中最上部に位置する第一セグメント２０ａを基準として、図中時計回り（右回り）の順に序数を付し、この序数を「部位番号」として、各セグメント２０，３０がマンドレル１１を形成したときに、相当する位置を特定する。
【００７８】
すなわち、図４（ｂ）に示すように、図中最上部の第一セグメント２０ａが「部位＃１セグメント」であり、第二セグメント３０ａが「部位＃２のセグメント」であり、第一セグメント２０ｂが「部位＃３セグメント」であり、第二セグメント３０ｂが「部位＃４のセグメント」であり、第一セグメント２０ｃが「部位＃５セグメント」であり、第二セグメント３０ｃが「部位＃６のセグメント」である。
【００７９】
［プレシジョンレールの構成］
次に、本実施の形態において、セグメント２０，３０を円筒形のマンドレル１１に組み立てる組立装置である、プレシジョンレールの具体的構成について、図５および図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図５は、プレシジョンレールの全体構成の一例を示す斜視図である。図６（ａ）は、図５に示すプレシジョンレールにセグメントを載置した状態を模式的に示す概略平面図であり、図６（ｂ）は、図５に示すプレシジョンレールに含まれるリング回転駆動部の概略構成を示すブロック図である。
【００８０】
図５に示すように、本実施の形態で用いられるプレシジョンレール１７は、レール本体１７３、レール移動支持台１７５、一対のレール支持作業台１７６ａ，１７６ｂを備えている。レール本体１７３は、レール移動支持台１７５により長手方向に沿って移動可能な状態で支持される１本のレール部材であり、その上面にジャッキ部１７１ａ，１７１ｂおよび１７１ｃと、コンベヤ部１７４ａ，１７４ｂおよび１７４ｃとが設けられている。
【００８１】
レール移動支持台１７５は、レール支持作業台１７６ａとともに、レール本体１７３を、移動可能に支持している。本実施の形態では、明確に図示されないが、台座部の上に、レール本体１７３を移動可能に支持するクリップまたははさみ状の移動支持機構が設けられている。この移動支持機構は、レール本体１７３が移動するときには左右に開放され、レール本体１７３が停止している状態では、当該レール本体１７３を挟んだ状態で閉じる構成となっている。
【００８２】
レール支持作業台１７６ａ，１７６ｂは、その間に、台車１３を配置させた状態で互いに対向しており、その上側にはそれぞれ上作業台１７７が設けられているとともに、説明の便宜上、図示されないが、床面から上作業台１７７へ至る、つづら折り状の階段部が設けられている。また、レール支持作業台１７６ａの下側には、明確に図示されないが、レール移動支持台１７５と同様に移動支持機構が設けられているとともに、サポートリング４０ａを回転させるリング回転駆動部が設けられている。また、レール支持作業台１７６ｂの下側には、明確に図示されないが、レール本体１７３が、当該レール支持作業台１７６ｂの位置を超えて移動しない状態で、当該レール本体１７３を支持する、停止支持機構が設けられているとともに、サポートリング４０ｂを回転させるリング回転駆動部が設けられている。
【００８３】
ここで、サポートリング４０ａ，４０ｂは、クレードル１２ａ，１２ｂによりそれぞれ支持されているとともに、レール支持作業台１７６ａ，１７６ｂによっても支持されている。具体的には、クレードル１２ａ，１２ｂは、サポートリング４０ａ，４０ｂの軸芯を通る鉛直線を挟む少なくとも２箇所で、腕部１２１，１２１により、サポートリング４０ａ，４０ｂを下方から支持しつつ、支持ローラ１２３を介してリング回転駆動部から回転力が付与される（図１参照）。また、サポートリング４０ａ，４０ｂの上部では、レール支持作業台１７６ａ，１７６ｂにより、当該サポートリング４０ａ，４０ｂの軸芯方向の移動が制約されている（図５参照）。このように、上部と下部との双方でサポートリング４０ａ，４０ｂが支持されていることで、サポートリング４０ａ，４０ｂの転倒を防止しつつこれを回転させることができる。
【００８４】
レール支持作業台１７６ａ，１７６ｂの間に配置される台車１３には、クレードル１２ａ，１２ｂを介してサポートリング４０ａ，４０ｂが載置されている。サポートリング４０ａは、台車１３だけでなくレール支持作業台１７６ａにも支持されており、この状態では、上作業台１７７がサポートリング４０ａの上側に向かうように位置している。同様に、サポートリング４０ｂは、台車１３およびレール支持作業台１７６ｂに支持されており、この状態で、上作業台１７７がサポートリング４０ｂの上側に向かうように位置している。
【００８５】
サポートリング４０ａ，４０ｂの間に、後述するように第一セグメント２０ａ〜２０ｃおよび第二セグメント３０ａ〜３０ｃが固定されて、円筒形のマンドレル１１が組み立てられる。レール本体１７３は、このマンドレル１１の内部（またはサポートリング４０ａ，４０ｂの中空）に挿入されたり、当該内部（または中空）から引き出されたりするように、長手方向に移動可能となっている。したがって、図５に示すように、内部から引き出された状態では、レール本体１７３は、その先端がサポートリング４０ａの中空に向かう状態で、サポートリング４０ａ，４０ｂとともに一直線状に並ぶような位置関係で、支持されている。
【００８６】
なお、以下の説明においては、レール本体１７３の移動に関しては次のように定義する。まず、サポートリング４０ａ，４０ｂの中空内またはマンドレル１１の内部にレール本体１７３が挿入されるように移動するときには、「前進」と表現し、挿入されたレール本体１７３が引き抜かれるように移動するときには、「後退」と表現する。
【００８７】
レール本体１７３の上面に設けられる３つのジャッキ部１７１ａ〜１７１ｃと、３つのコンベヤ部１７４ａ〜１７４ｃは、図５に示すように、レール本体１７３の後端側から、コンベヤ部１７４ａ、ジャッキ部１７１ａ、コンベヤ部１７４ｂ、ジャッキ部１７１ｂ、コンベヤ部１７４ｃ、およびジャッキ部１７１ｃの順で、交互に位置している。これらジャッキ部１７１ａ〜１７１ｃおよびコンベヤ部１７４ａ〜１７４ｃの具体的な構成は特に限定されず、公知の構成を好適に用いることができる。
【００８８】
ジャッキ部１７１ａ〜１７１ｃは、本実施の形態では、いずれも、ほぼ同寸法、同構成であり、上側に載置した物体を上方に移動可能に構成されている。コンベヤ部１７４ａ〜１７４ｃのうち、最も後端側にあるコンベヤ部１７４ａは、他のコンベヤ部１７４ｂおよび１７４ｃよりも、その搬送方向の長さが大きくなっている。
【００８９】
後述するように第一セグメント２０ａ〜２０ｃまたは第二セグメント３０ａ〜３０ｃを上面に載置して先端側へ移動する構成となっている。それゆえ、コンベヤ部１７４ａの半双方向の長さは、第一セグメント２０ａ〜２０ｃまたは第二セグメント３０ａ〜３０ｃの長手方向の寸法よりも大きくなっている。一方、コンベヤ部１７４ｂは、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂに挟まれるように位置し、コンベヤ部１７４ｃは、ジャッキ部１７１ｂおよび１７１ｃに挟まれるように位置している。これらコンベヤ部１７４ｂ，１７４ｃは、ジャッキ部１７１ａ〜１７１ｃのいずれか２つの上に移動した第一セグメント２０ａ〜２０ｃまたは第二セグメント３０ａ〜３０ｃの位置を微調整するものである。
【００９０】
３つのジャッキ部１７１ａ〜１７１ｃのうち、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂは、主として、第一セグメント２０ａ〜２０ｃおよび第二セグメント３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂの上方に移動させるために用いられる。なお、これらジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂに関する次の説明では、第一セグメント２０ａ〜２０ｃまたは第二セグメント３０ａ〜３０ｃを、単に、第一セグメント２０または第二セグメント３０と略す。
【００９１】
具体的には、レール本体１７３の上に載置された第一セグメント２０または第二セグメント３０は、後端側のコンベヤ部１７４ａにより先端側に水平移動し、図６（ａ）に示すように、ジャッキ部１７１ａ、コンベヤ部１７４ｂ、およびジャッキ部１７１ｂの上面を覆う位置まで達する。ここで、ジャッキ部１７１ａ〜１７１ｃは、いずれも、セグメント２０，３０を支持するために一対の支持ロッド部を備えている。図６（ａ）に示す例では、ジャッキ部１７１ａは、支持ロッド部１７１ａ−１および１７１ａ−２を備え、ジャッキ部１７１ｂは、支持ロッド部１７１ｂ−１および１７１ｂ−２を備えている。これら支持ロッド部は、レール本体１７３の長手方向に平行で、かつ、レール本体１７３の断面方向における中央部を挟むように互いに対向する位置で、レール本体１７３の上面に設けられている。
【００９２】
この状態では、略矩形状をなす第一セグメント２０または第二セグメント３０の下面において、その四隅近傍の各位置に、支持ロッド部１７１ａ−１および１７１ａ−２と、支持ロッド部１７１ｂ−１および１７１ｂ−２が配置され、これらの間にコンベヤ部１７４ｂが配置されている。それゆえ、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂによって、四隅それぞれの位置を変位させながら上方へ持ち上げることができる。これにより、後述するように、高い位置精度で第一セグメント２０または第二セグメント３０をサポートリング４０ａ，４０ｂに固定することができる。
【００９３】
ここで、第一セグメント２０または第二セグメント３０が固定されたサポートリング４０ａ，４０ｂは回転可能となっているが、このサポートリング４０ａ，４０ｂを回転させる構成として、前述したように、レール支持作業台１７６ａ，１７６ｂの下方にリング回転駆動部が設けられている。なお、リング回転駆動部に関する次の説明では、サポートリング４０ａ、４０ｂを、単に、サポートリング４０と略す。
【００９４】
図６（ｂ）に示すように、リング回転駆動部１６は、サポートリング４０の外周に設けられる回転ギヤ部４５に噛み合っている駆動ギヤ１６１と、モータおよびギヤ等から構成され、駆動ギヤ１６１を回転させる駆動源１６２と、サポートリング４０の最上部の位置に、第一固定箇所４２０ａ〜４２０ｃまたは第二固定箇所４３０ａ〜４３０ｃが位置しているか否かを検出する位置検出部１６３と、これらを制御する回転制御部１６４を備えている。位置検出部１６３としては公知の位置センサが用いられる。回転制御部１６４としてはＣＰＵ等の演算装置が用いられる。
【００９５】
ここで、位置検出部１６３による位置検出の具体的構成は特に限定されず、本実施の形態では、サポートリング４０に設けられた図示されない被検出部を検出する構成となっている。図６（ｂ）に示す構成では、位置検出部１６３がサポートリング４０の最上部に特定固定箇所が位置していることを検出しているので、特定固定箇所に被検出部が設けられている構成となっているが、これに限定されず、サポートリング４０の回転により所定の検出位置に到達したことが位置検出部１６３で検出できればよい。例えば、サポートリング４０の最上部に特定固定箇所が位置したときに、当該サポートリング４０の下方に被検出部が位置する構成としてもよい。これにより、リング回転駆動部１６の構成をコンパクト化することができる。被検出部は光学的な構成であってもよいし、機械的または物理的な構成であってもよい。
【００９６】
このリング回転駆動部１６によってサポートリング４０が回転することで、セグメント２０，３０がそれぞれ異なる動きでサポートリング４０に固定されるのではなく、下から上へ持ち上げるという同一の動きで固定されることになる。
【００９７】
［マンドレルの組立方法・全体構成］
次に、上記プレシジョンレール１７を用いて、６個のセグメント２０，３０をサポートリング４０ａ，４０ｂに１個ずつ固定し、マンドレル１１を組み立てる方法について具体的に説明する。まず、マンドレル１１の組立方法の全体について、図７を参照して説明する。図７は、本実施の形態におけるマンドレル１１の組立方法の全体構成を説明する工程図である。
【００９８】
図７に示すように、本実施の形態では、まず、プレシジョンレール１７のレール支持作業台１７６ａ，１７６ｂの間に、台車１３およびクレードル１２ａ，１２ｂを介して、一対のサポートリング４０ａ，４０ｂを設置する（工程Ｐ０１）。このとき、サポートリング４０ａ，４０ｂは、その最上部に第二固定箇所４３０ｂが位置するように設置し、第二固定箇所４３０ｂを最上部に移動させるためにサポートリング４０ａ，４０ｂを回転させてもよい。
【００９９】
次に、レール本体１７３をサポートリング４０ａ，４０ｂの中空内に挿入する（工程Ｐ０２）。これにより、サポートリング４０ａ，４０ｂに対して第二セグメント３０ａ〜３０ｃを固定できる状態となる。
【０１００】
次に、第二セグメント３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂの第二固定箇所４３０ａ〜４３０ｃにそれぞれ固定していくが、この固定の順序は、第二セグメント３０ｂ、３０ｃおよび３０ａの順となっている（工程Ｐ０３−１〜Ｐ０５−２）。次に、第一セグメント２０ａ〜２０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂの第一固定箇所４２０ａ〜４２０ｃにそれぞれ固定するとともに、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２と第二セグメント３０ａ〜３０ｃとの側面３２とを結合していくが、このうち、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの固定の順序は、第一セグメント２０ｂ、２０ｃおよび２０ａの順となっている（工程Ｐ０６−１〜Ｐ０８−２）。
【０１０１】
全てのセグメントがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されれば、図１に示すようなマンドレル１１が組み立てられる。その後、レール本体１７３をサポートリング４０ａ，４０ｂ内から引き抜き（工程Ｐ０９）、マンドレル１１およびサポートリング４０ａ，４０ｂから構成される成形型１０を台車１３で移動させて（工程Ｐ１０）、複合材料構造物の成形に利用する。
【０１０２】
なお、上記各工程のうち、工程Ｐ０３−１，Ｐ０４−１，Ｐ０５−１，Ｐ０６−１，Ｐ０７−１およびＰ０８−１をセグメント固定工程と称し、工程Ｐ０３−２，Ｐ０４−２，Ｐ０５−２，Ｐ０６−３およびＰ０７−３と回転工程と称する。また、工程Ｐ０６−２，Ｐ０７−２およびＰ０８−２をセグメント結合工程と称し、工程Ｐ０１をサポートリング設置工程と称し、工程Ｐ０２をレール挿入工程と称し、工程Ｐ０９をレール引抜工程と称する。ここで、セグメント固定工程は、第一セグメント固定工程である工程Ｐ０６−１，Ｐ０７−１およびＰ０８−１と、第二セグメント固定工程である工程Ｐ０３−１，Ｐ０４−１およびＰ０５−１とに分けることができる。
【０１０３】
このように、本実施の形態に係る組立方法は、第二セグメント３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂに１個ずつ固定してから、これら第二セグメント３０ａ〜３０ｃの間に、第一セグメント２０ａ〜２０ｃを１個ずつ固定する。そこで、次に、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの固定方法および固定作業について、図８〜図１５を参照して説明する。
【０１０４】
［マンドレルの組立方法・第二セグメントの固定］
本実施の形態では、第二セグメント３０ａ〜３０ｃは、図７に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂの第二固定箇所４３０ａ〜４３０ｃのそれぞれに１個ずつ固定していくが、その固定は、第二セグメント３０ｂ、第二セグメント３０ｃおよび第二セグメント３０ｃの順で行われる。以下の説明では、図４（ｂ）に示されるセグメント２０，３０の部位番号を利用して、各第二セグメント３０の固定に関する説明を行う。
【０１０５】
図８は、部位＃４の第二セグメント３０ｂを１２時方向（鉛直方向、直上方向）に持ち上げてサポートリング４０ａ（およびサポートリング４０ｂ）に固定するために、ジャッキ部１７１ａ（およびジャッキ部１７１ｂ）に第二セグメント３０ｂを載置した状態（載置状態）を示す模式図（サポートリング４０ａ側から見た図）である。図９（ａ），（ｂ）は、第二セグメント３０ｂを持ち上げてサポートリング４０ａに固定するときのプレシジョンレール１７の動作を示す当該プレシジョンレール１７の側面図であり、図１０（ａ），（ｂ）は、図９（ｂ）に続くプレシジョンレール１７の動作を示す当該プレシジョンレール１７の側面図である。図１１は、部位＃４の第二セグメント３０ｂをサポートリング４０ａに固定した状態を示す模式図であり、図１２〜図１５は、部位＃６の第二セグメント３０ｃまたは部位＃２の第二セグメント３０ａをサポートリング４０ａに順次固定するときの載置状態または固定状態をそれぞれ示す模式図である。
【０１０６】
なお、図８を含めて各セグメント２０，３０をサポートリング４０ａに固定する状態を示す模式図では、各セグメント２０，３０がサポートリング４０ａ上で固定される位置を明確に示す便宜上、クレードル１２ａおよび台車１３は、一部構成を省略して示している。また、各セグメント２０，３０は、その両端がサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されるが、説明の便宜上、同じく前記模式図では、一方のサポートリング４０ａ（およびこれを支持するクレードル１２ａ）のみを代表例として図示している。したがって、他方のサポートリング４０ｂにおいても、サポートリング４０ａと同様にクレードル１２ｂで支持され、各セグメント２０，３０がそれぞれ固定されることは言うまでもない。
【０１０７】
図８に示すように、台車１３に取り付けられたクレードル１２ａにより、サポートリング４０ａおよび図示されないサポートリング４０ｂは立設して支持された状態にある（図７に示す工程Ｐ０１、サポートリング設置工程）。そして、これらサポートリング４０ａ，４０ｂの間であって、サポートリング４０ａ，４０ｂの外面４４から見て、環状の各サポートリング４０ａ，４０ｂの中空に相当する位置に、プレシジョンレール１７が配置される。なお、図８には、サポートリング４０ａにおける第二セグメント３０ａ〜３０ｃを固定する第二固定箇所４３０ａ〜４３０ｃについても図示しており、図１０〜図１４においては、各第二セグメント３０ａ〜３０ｃが固定されていない第二固定箇所４３０ｃおよび４３０ａを図示している。
【０１０８】
図８に示される位置に移動するまでのプレシジョンレール１７の動作について説明すると、図９（ａ）に示すように、プレシジョンレール１７のレール本体１７３は、サポートリング４０ａ，４０ｂの中空に挿入されておらず、完全にサポートリング４０ａ，４０ｂから引き出された状態で、レール移動支持台１７５およびレール支持作業台１７６ａにより支持されている。図９（ａ）に示す状態は、図５に示すプレシジョンレール１７の全体図と同じ状態である。なお、このときのレール本体１７３の位置は、完全に後退した位置である。
【０１０９】
この状態で、レール本体１７３の後端側に位置するコンベヤ部１７４ａに、部位＃４の第二セグメント３０ｂが載置される。そして、レール本体１７３は、図中矢印Ｉｓで示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂに向かって前進する（図７に示す工程Ｐ０２、レール挿入工程）。
【０１１０】
次に、図９（ｂ）に示すように、レール本体１７３は、サポートリング４０ａ，４０ｂの中空に挿入され、これらを貫通するまで前進してから停止し、レール移動支持台１７５、レール支持作業台１７６ａおよび１７６ｂにより支持される。そして、第二セグメント３０ｂは、コンベヤ部１７４ａの搬送動作により、図中矢印Ｈｒで示すように、サポートリング４０ａに向かって、レール本体１７３上を水平移動する。
【０１１１】
次に、図１０（ａ）に示すように、第二セグメント３０ｂは、サポートリング４０ａ，４０ｂの間で停止する。このとき、コンベヤ部１７４ｂおよびコンベヤ部１７４ｃによって、第二セグメント３０ｂの水平方向の位置が微調整されてもよい。この状態をサポートリング４０ａの外面４４から見れば、図８に示すように、サポートリング４０ａの中空内に、レール本体１７３、ジャッキ部１７１ａ、第二セグメント３０ｂが、下からこの順で位置している状態となる。そして、図８および図１０（ａ）において矢印Ｌｆで示すように、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂが上昇するように動作を開始する。この状態では、図８に示すように、サポートリング４０ａ（およびサポートリング４０ｂ）の最上部には、第二固定箇所４３０ｂが位置している。
【０１１２】
次に、図１０（ｂ）に示すように、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂによって、第二セグメント３０ｂは、１２時方向へ上昇移動するが、このとき、前述したとおり、図６（ａ）に示すように、第二セグメント３０ｂの四隅近傍の位置は、それぞれ支持ロッド部１７１ａ−１，１７１ａ−２，支持ロッド部１７１ｂ−１，１７１ｂ−２により、独立して上昇位置を変えることができるように構成されている。
【０１１３】
しかも、第二セグメント３０ｂの端面３３（図３（ａ），（ｂ）も参照）には、雄型固定部材３５１および雄型ガイド部材３５２が設けられ、サポートリング４０ａの固定面４３（図４も参照）には、雌型固定部材４１および雌型ガイド部材４２、並びに図示されない固定用くさび部材が設けられている。雄型ガイド部材３５２および雌型ガイド部材４２は、環状固定ガイド機構を構成し、雄型固定部材３５１、雌型固定部材４１および固定用くさび部材は、環状固定保持機構を構成している。
【０１１４】
上記環状固定保持機構によって第二セグメント３０ｂは、サポートリング４０ａ，４０ｂの第二固定箇所４３０ｂに固定される（図７に示す工程Ｐ０３−１、第二セグメント固定工程）。ここで、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂによる第二セグメント３０ｂの上昇に際しては、環状固定ガイド機構によって、上昇中の第二セグメント３０ｂが第二固定箇所４３０ｂに案内されるとともに、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂによってそれぞれの角部の位置も調整されるので、サポートリング４０ａ，４０ｂの第二固定箇所４３０ｂに、第二セグメント３０ｂの端面３３を高精度に固定することができる。
【０１１５】
なお、以下の説明では、環状固定ガイド機構および環状固定保持機構それぞれの動作を、「固定ガイド動作」および「固定保持動作」と称する。同様に、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂによる第一セグメント２０ａ〜２０ｃおよび第二セグメント３０ａ〜３０ｃの四隅近傍の位置調整を、「四隅位置調整動作」と称する。
【０１１６】
また、図８および図１１、並びに他の図においては、レール本体１７３の上に、ジャッキ部１７１ａ以外に内部作業台１７２が設けられている。この内部作業台１７２は後述するように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃと第二セグメント３０ａ〜３０ｃとを結合する作業等を作業員が行うために設けられるものであり、レール本体１７３に支持されている。
【０１１７】
次に、図１１の矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ（および図示されないサポートリング４０ｂ）が、リング回転駆動部１６によって約１２０°回転する（図７に示す工程Ｐ０３−２、回転工程）。これにより、図中上側の位置に固定された第二セグメント３０ｂは、図１２に示すように、図中向かって左下側の位置に移動する。このとき、位置検出部１６３はサポートリング４０ａ（およびサポートリング４０ｂ）の最上部で位置検出を行い、その結果を回転制御部１６４に入力する。それゆえ、リング回転駆動部１６は、図中向かって右下側の位置であった第二固定箇所４３０ｃが最上部に適切に移動するように、回転角度を調整しながら、サポートリング４０ａ，４０ｂを回転させる。
【０１１８】
第二固定箇所４３０ｃが最上部に位置すれば、プレシジョンレール１７は、図９（ｂ）から図１０（ａ）に示す動作を行い、図１２に示すように、部位＃６の第二セグメント３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂの間の中空内に配置させる。そして、図１０（ｂ）に示す動作を行い、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂを動作させて、第二セグメント３０ｃを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させる。
【０１１９】
この上昇移動に伴い、四隅位置調整動作、固定ガイド動作および固定保持動作が行われ、図１２に示すように、第二セグメント３０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定される（図７に示す工程Ｐ０４−１、第二セグメント固定工程）。その後、矢印Ｒｔ１に示すように、リング回転駆動部１６により、サポートリング４０ａ，４０ｂが約１２０°回転する（図７に示す工程Ｐ０４−２、回転工程）。これによって、図１３に示すように、図中上側の位置に固定された部位＃６の第二セグメント３０ｃは、図中向かって左下側の位置に移動し、当該位置にあった部位＃４の第二セグメント３０ｂは、図中向かって右下側の位置に移動する。そして、最上部の位置には、第二固定箇所４３０ａが移動する。
【０１２０】
次に、図１４に示すように、部位＃２の第二セグメント３０ａが図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動され、これに伴い、前記四隅位置調整動作、固定ガイド動作および固定保持動作が行われ、図１５に示すように、部位＃２の第二セグメント３０ａがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定される（図７に示す工程Ｐ０５−１、第二セグメント固定工程）。これによって、全ての第二セグメント３０ａ〜３０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されたことになる。
【０１２１】
［マンドレルの組み立て方法・第一セグメントの固定と結合］
次に、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの間に、第一セグメント２０ａ〜２０ｃを固定する作業へ移る。この第一セグメント２０ａ〜２０ｃの固定方法および固定作業の順序について、図１５に加えて図１６〜図２１を参照して、セグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の具体的構成とともに説明する。なお、以下の説明においても、図４（ｂ）に示されるセグメント２０，３０の部位番号を利用して、各第一セグメント２０の固定に関する説明を行う。
【０１２２】
図１６は、部位＃３の第一セグメント２０ｂを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリング４０ａ（およびサポートリング４０ｂ）に固定するために、ジャッキ部１７１ａ（およびジャッキ部１７１ｂ）に第一セグメント２０ａを載置した状態（載置状態）を示す模式図である。図１７は、部位＃３の第一セグメント２０ｂをサポートリング４０ａに固定し、部位＃２の第二セグメント３０ａおよび部位＃４の第二セグメント３０ｂに結合している作業状態を示す模式図であり、図１８〜図２１は、部位＃５の第一セグメント２０ｃまたは部位＃１の第一セグメント２０ａをサポートリング４０ａに順次固定し、第二セグメント３０ａ〜３０ｃに順次結合するときの載置状態または固定および結合の作業状態をそれぞれ示す模式図である。
【０１２３】
第二セグメント３０ａ〜３０ｃが全て取り付けられれば、図１５の矢印Ｒｔ２に示すように、リング回転駆動部１６により、サポートリング４０ａ，４０ｂは約６０°回転する（図７に示す工程Ｐ０５−２、回転工程）。これは、第二セグメント３０ａ〜３０ｃを先に固定するときには、各セグメント３０ａ〜３０ｃを１個置きの固定位置（第二固定箇所４３０ａ〜４３０ｃ）に固定するため、サポートリング４０ａ，４０ｂは、セグメント２個分の固定位置に相当する約１２０°の回転角度で回転させる必要があったが、この工程では、異なる種類の第一セグメント２０ａを固定するため、回転角度は、セグメント１個分の約６０°となる。
【０１２４】
この回転によって、図１６に示すように、図中上側の位置に固定された部位＃２の第二セグメント３０ａは、図中向かって左上側の位置に移動し、図中向かって左下側の位置にあった部位＃６の第二セグメント３０ｃは、図中下側の位置（最下部）に移動し、図中向かって右下側の位置にあった部位＃４の第二セグメント３０ｂは、図中向かって右上側の位置に移動する。そして、最上部の位置には、第一固定箇所４２０ｂが移動する。
【０１２５】
なお、図１５には、サポートリング４０ａにおける第一セグメント２０ａ〜２０ｃを固定する第一固定箇所４２０ａ〜４２０ｃについても図示しており、図１６〜図２０においては、各第一セグメント２０ａ〜２０ｃが固定されていない第一固定箇所４２０ａ〜４２０ｃのみを図示している。
【０１２６】
第一固定箇所４２０ｃが最上部に位置すれば、プレシジョンレール１７は、図９（ｂ）から図１０（ａ）に示す動作を行い、図１６に示すように、部位＃３の第一セグメント２０ｂをサポートリング４０ａ，４０ｂの間の中空内に配置させる。そして、図１０（ｂ）に示す動作を行い、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂを動作させて、第一セグメント２０ｂを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させる。
【０１２７】
ここで、第一セグメント２０ｂの端面２３（図２（ａ），（ｂ）も参照）には、雄型固定部材２５１および雄型ガイド部材２５２が設けられている。それゆえ、第一セグメント２０ｂにおいても、第二セグメント３０ａ〜３０ｃと同様に、四隅位置調整動作、固定ガイド動作および固定保持動作が行われ、図１７に示すように、第一セグメント２０ｂがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定される（図７に示す工程Ｐ０６−１、第一セグメント固定工程）。
【０１２８】
この固定においては、２個の第二セグメント３０ａおよび３０ｂの間に、第一セグメント２０ｂを適切に固定できるだけでなく、高精度な位置調整が行われるので、これら３個のセグメント３０ａ，２０ｂおよび３０ｂの表面２１または３１によって、成形上、段差として認識されることがほとんどない円滑な曲面が形成されることになる。
【０１２９】
さらに、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの両側面２２には、図２に示すように、セグメント結合保持機構としての雄型結合部材２６１および図示されない結合用くさび部材と、セグメント結合ガイド機構としての外周側雌型ガイド部材２６２および図示されない内周側雄型ガイド部材が設けられている。一方、固定済みの第二セグメント３０ａ〜３０ｃの両側面３２には、セグメント結合保持機構としての雌型結合部材と、これらセグメント結合保持機構の位置を案内するセグメント結合ガイド機構としての外周側雄型ガイド部材および内周側雌型ガイド部材が設けられている。加えて、本実施の形態では、セグメント結合保持機構としてクランプ部材も備えている。
【０１３０】
上記セグメント結合保持機構によって第一セグメント２０ｂは、第二セグメント３０ａ，３０ｂに結合される（図７に示す工程Ｐ０６−２、セグメント結合工程）。ここで、上記セグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構を備えていれば、第一セグメント２０ｂの上昇移動に伴い、各セグメント２０，３０同士を適切に結合することができる。また、セグメント結合保持機構としてクランプ部材も備えていれば、図１７に示すように、例えば、内部作業台１７２に作業者を配備し、作業者の人手によってクランプ部材を取り付けることで、各セグメント２０，３０の結合が二重となるので、第一セグメント２０ｂおよび第二セグメント３０ａ，３０ｂの結合状態がより一層安定して保持されることになる。
【０１３１】
なお、以下の説明では、セグメント結合ガイド機構およびセグメント結合保持機構それぞれの動作を、「結合ガイド動作」および「結合保持動作」と称する。
【０１３２】
次に、図１７の矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ（および図示されないサポートリング４０ｂ）が、リング回転駆動部１６によって約１２０°回転する（図７に示す工程Ｐ０６−３、回転工程）。これにより、図中上側の位置に固定された第一セグメント２０ｂは、図１８に示すように、図中向かって左下側の位置に移動する。また、図中向かって左上側の位置にあった部位＃２の第二セグメント３０ａは最下部に移動し、最下部にあった部位＃６の第二セグメント３０ｃは、図中向かって右上の位置に移動し、図中向かって右上側の位置にあった部位＃４の第二セグメント３０ｂは左上側の位置に移動する。そして、最上部の位置には、第一固定箇所４２０ｂが移動する。
【０１３３】
第一固定箇所４２０ｃが最上部に位置すれば、プレシジョンレール１７は、図９（ｂ）から図１０（ａ）に示す動作を行い、図１８に示すように、部位＃５の第一セグメント２０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂの間の中空内に配置させる。そして、図１０（ｂ）に示す動作を行い、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂを動作させて、第一セグメント２０ｃを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させる。
【０１３４】
この上昇移動に伴い、四隅位置調整動作、固定ガイド動作および固定保持動作が行われ、図１９に示すように、第一セグメント２０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定される（図７に示す工程Ｐ０７−１、第一セグメント固定工程）とともに、結合ガイド動作および結合保持動作も並行して行われ、第一セグメント２０ｃに第二セグメント３０ｂ，３０ｃが結合される（図７に示す工程Ｐ０７−２、セグメント結合工程）。
【０１３５】
その後、矢印Ｒｔ１に示すように、リング回転駆動部１６により、サポートリング４０ａ，４０ｂが約１２０°回転する（図７に示す工程Ｐ０７−３、回転工程）。これによって、図２０に示すように、図中上側の位置に固定された部位＃５の第一セグメント２０ｃは、図中向かって左下側の位置に移動し、当該位置にあった部位＃３の第一セグメント２０ｂは、図中向かって右下側の位置に移動する。また、図中向かって左上側の位置にあった部位＃４の第二セグメント３０ｂは最下部に移動し、最下部にあった部位＃２の第二セグメント３０ａは、図中向かって右上の位置に移動し、図中向かって右上側の位置にあった部位＃６の第二セグメント３０ｃは左上側の位置に移動する。そして、最上部の位置には、第一固定箇所４２０ａが移動する。
【０１３６】
第一固定箇所４２０ａが最上部に位置すれば、プレシジョンレール１７は、図９（ｂ）から図１０（ａ）に示す動作を行い、図２０に示すように、部位＃１の第一セグメント２０ａをサポートリング４０ａ，４０ｂの間の中空内に配置させる。そして、図１０（ｂ）に示す動作を行い、ジャッキ部１７１ａおよび１７１ｂを動作させて、第一セグメント２０ａを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させる。
【０１３７】
この上昇移動に伴い、四隅位置調整動作、固定ガイド動作および固定保持動作が行われ、図２１に示すように、第一セグメント２０ａがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定される（図７に示す工程Ｐ０８−１、第一セグメント固定工程）とともに、結合ガイド動作および結合保持動作も並行して行われ、第一セグメント２０ａに第二セグメント３０ａ，３０ｃが結合される（図７に示す工程Ｐ０８−２、セグメント結合工程）。
【０１３８】
これによって、全ての第一セグメント２０ａ〜２０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されるとともに、全てのセグメント２０，３０が互いに結合されて保持されたことになる。その結果、図１に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂに保持されたマンドレル１１から構成される成形型１０の組み立てが完成する。
【０１３９】
その後、前述したとおり、レール本体１７３をサポートリング４０ａ，４０ｂから引き抜き（図７に示す工程Ｐ０９、レール引抜工程）、マンドレル１１およびサポートリング４０ａ，４０ｂから構成される成形型１０を台車１３で次の工程に移動させる（図７に示す工程Ｐ１０）。
【０１４０】
このように本実施の形態に係るマンドレルの組立方法では、対向配置した一対のサポートリング４０ａ，４０ｂのそれぞれに、周方向に沿って複数設定されている固定箇所の１つである特定固定箇所（第一固定箇所４２０ａ〜４２０ｃまたは第二固定箇所４３０ａ〜４３０ｃ）に、固定対象である１個のセグメント（第一セグメント２０ａ〜２０ｃまたは第二セグメント３０ａ〜３０ｃ）を固定するセグメント固定工程と、当該セグメント固定工程の前に、前記特定固定箇所を、サポートリング４０ａ，４０ｂの最上部に位置させるように、前記一対のサポートリングを回転させる回転工程と、を含んでいる。
【０１４１】
この方法では、セグメント固定工程において、固定対象の１個のセグメント２０，３０を、一対のサポートリング４０ａ，４０ｂの間に配置し、鉛直方向に沿って前記特定固定箇所に対応する高さまで上昇させてから、一対のサポートリング４０ａ，４０ｂに固定し、先に他のセグメント２０，３０が固定されていれば、当該固定済みのセグメント２０，３０と固定対象のセグメント２０，３０とを側面で結合する。これによって、固定対象のセグメントが固定される固定箇所の位置が、サポートリングの最上部という一箇所に決められており、移動方向も鉛直方向のみで一定となっているため、固定対象のセグメントの姿勢を安定的に一定に保って移動することができ、位置決め精度の向上を図ることができる。
【０１４２】
［変形例］
本発明に係るマンドレルの組立方法は、前述したような、第一セグメント２０および第二セグメント３０がそれぞれ３個ずつ組み合わせられた構成のマンドレル１１のみに限定されるものではなく、他の構成のマンドレル１１にも好適に用いることができる。つまり、組立対象のマンドレル１１が、略矩形状を成す複数のセグメントから成り、各セグメントを鉛直方向に上昇移動させてサポートリングに固定できる構成となっていれば、セグメント固定工程および回転工程を実行できるので、本発明に係る組立方法を好適に用いることができる。
【０１４３】
また、図５に示されるプレシジョンレール１７は、レール本体１７３の上に３台のコンベヤ部１７４ａ〜１７４ｃと３台のジャッキ部１７１ａ〜１７１ｃを備えているが、この構成に限定されるものではなく、レール本体１７３がサポートリング４０ａ，４０ｂの中空に挿入された状態で、各サポートリング４０ａ，４０ｂの間で、固定対象のセグメントの少なくとも四隅近傍の各位置を支持し、かつ、各位置を独立して鉛直方向に沿って変位させることが可能なセグメント支持部材を有している構成であればよい。したがって、図６（ａ）に示すようなロッド状のセグメント支持部材（支持ロッド部１７１ａ−１，１７１ａ−２，１７１ｂ−１，１７１ｂ−２）以外の構成のセグメント支持部材が用いられてもよいし、セグメントの四隅近傍の位置をそれぞれ支持するようにジャッキ部が４台設けられてもよいし、１台のジャッキ部が四隅近傍の各位置を全て支持可能な構成を有するものであってもよい。
【０１４４】
さらに、本発明で用いられるマンドレルの組立装置は、図５に示されるプレシジョンレール１７に限定されるものではなく、他の構成の組立装置を用いることもできる。もちろん、図５に示されるプレシジョンレール１７が特に好ましい組立装置であることは言うまでもない。
【０１４５】
なお、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明は、例えば、航空機の胴体部等、大型で略円筒形状の複合材料構造物を成形する分野に広く用いることができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１０    成形型
１１    マンドレル
１６    リング回転駆動部
１７    プレシジョンレール（組立装置）
２０，２０ａ〜２０ｃ    第一セグメント
２１    第一セグメントの表面
３０，３０ａ〜３０ｃ    第二セグメント
３１    第二セグメントの表面
４０，４０ａ，４０ｂ    サポートリング
４２    雌型ガイド部材（環状固定ガイド機構）
１６３    位置検出部
１７１ａ〜１７１ｃ    ジャッキ部
１７１ａ−１，１７１ａ−２    支持ロッド部（セグメント支持部材）
１７１ｂ−１，１７１ｂ−２    支持ロッド部（セグメント支持部材）
１７３    レール本体
１７４ａ〜１７４ｃ    コンベヤ部
２５２，３５２    雄型ガイド部材（環状固定ガイド機構）
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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