(57)【要約】  単一の複合航空機胴体部分を搬送するための搬送ツールは、第１の塔状構造物上に搭載された第１のスピンドル溶接部と、第２の塔状構造物上に搭載された第２のスピンドル溶接部とを含み、単一の複合航空機胴体部分を塔状構造物に結合するよう構成される。第１のジンバルアセンブリは、第１のスピンドル溶接部が第１の塔状構造物から独立して移動することを可能にするよう構成され、第２のジンバルアセンブリは、第２のスピンドル溶接部が第２の塔状構造物から独立して移動することを可能にするよう構成される。
2009527401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送ツールであって、
第１の塔状構造物と、
第２の塔状構造物と、
前記第１の塔状構造物を前記第２の塔状構造物に固定してペイロードを支持する第１の構造フレーム部材および第２の構造フレーム部材とを含み、
前記第１および第２の構造フレーム部材は真空チャンバアキュムレータを規定する、搬送ツール。
【請求項２】
前記第１および第２の構造フレーム部材は、オートクレーブにおける処理のために袋詰にされたペイロードの真空状態を維持する、請求項１に記載のツール。
【請求項３】
前記ペイロードは、一片の複合胴体部分を含む、請求項１に記載のツール。
【請求項４】
軌道上で用いるためのキャスタをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項５】
軌道には使用されないキャスタをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項６】
ペイロードを第１および第２の塔状構造物に結合するための、第１の塔状構造物上に搭載される第１のスピンドル溶接部と、第２の塔状構造物上に搭載される第２のスピンドル溶接部とをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項７】
第１の塔状構造物上に搭載された第１のジンバルアセンブリと、第２の塔状構造物上に搭載された第２のジンバルアセンブリとをさらに含み、前記第１および第２のジンバルアセンブリは、ペイロードが前記第１および第２の塔状構造物から独立して移動することを可能にするよう構成される、請求項１に記載のツール。
【請求項８】
前記第１および第２のジンバルアセンブリは各々、ジンバルアセンブリを上げ下げするよう構成された移動可能な柱上に搭載される、請求項７に記載のツール。
【請求項９】
ペイロードを回転させるよう構成された駆動システムをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項１０】
ペイロードを静止させたままにするよう構成されたブレーキシステムをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項１１】
前記ブレーキシステムはさらに、ペイロードを静止位置に固定するピンをさらに含む、請求項１０に記載のツール。
【請求項１２】
前記搬送ツールは、単一の複合航空機胴体部分を搬送するためのものである、請求項１に記載のツール。
【請求項１３】
単一の複合航空機胴体部分を搬送するための搬送ツールであって、
第１の塔状構造物上に搭載された第１のスピンドル溶接部と、
第２の塔状構造物上に搭載された第２のスピンドル溶接部とを含み、前記スピンドル溶接部は、単一の複合航空機胴体部分を第１および第２の塔状構造物に結合するよう構成され、前記搬送ツールはさらに、
第１のスピンドル溶接部が第１の塔状構造物から独立して移動することを可能にするよう構成された第１のジンバルアセンブリと、
第２のスピンドル溶接部が第２の塔状構造物から独立して移動することを可能にするよう構成された第２のジンバルアセンブリと、
前記第１の塔状構造物を、支持すべき前記第２の塔状構造物に固定する第１の構造フレーム部材および第２の構造フレーム部材とを含み、前記第１および第２の構造フレーム部材は真空チャンバアキュムレータを規定する、搬送ツール。
【請求項１４】
前記第１および第２の構造フレーム部材は、オートクレーブにおける処理のために、袋詰にされた単一の複合航空機胴体部分の真空状態を維持する、請求項１２に記載のツール。
【請求項１５】
軌道上で用いるためのキャスタをさらに含む、請求項１２に記載のツール。
【請求項１６】
軌道には使用されないキャスタをさらに含む、請求項１２に記載のツール。
【請求項１７】
前記第１および第２のジンバルアセンブリは各々、ジンバルアセンブリを上げ下げするよう構成された移動可能な柱上に搭載される、請求項１２に記載のツール。
【請求項１８】
ツールに搭載されると、単一の複合航空機胴体部分を回転させるよう構成された駆動システムをさらに含む、請求項１２に記載のツール。
【請求項１９】
ツールに搭載されると、回転を減速させ、単一の複合航空機胴体部分を静止させた状態で保持するよう構成されたブレーキシステムをさらに含む、請求項１２に記載のツール。
【請求項２０】
前記ブレーキシステムはさらに、ツールに搭載されると、単一の複合航空機胴体部分を静止位置に固定するピンをさらに含む、請求項１８に記載のツール。
【請求項２１】
一片の複合航空機胴体を製造するための方法であって、
複合胴体を支持構造に積載するステップと、
複合胴体上で真空袋詰動作を実行するステップと、
支持構造に一体化された真空アキュムレータを用いて、オートクレーブにおける処理のために、袋詰にされた複合胴体の真空状態を維持するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
この発明は、一体型の関連するツール類で、複数の長さの複合胴体部分を処理するのに用いられ、トリムおよび非破壊検査（ＮＤＩ：Non Destructive Inspection）の作業を支援するのに用いられるツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
航空機製造技術は、ほぼ５０，０００ｌｂｓの負荷要件をもたらす非常に大きな一片の航空機複合胴体部分の製造を可能にする状態にまで進歩してきた。
【０００３】
これらの特有の航空機胴体部分のために、適切な処理設備が必要となった。たとえば、大型の航空機複合胴体部分のためのテストプログラムにおいては、長さの異なる大型の複合胴体部分を、レイアップツールおよび内部の支持ツール類とに一体化させた状態で支持、位置決めおよび搬送することを可能にするツールが必要となった。これらの部分は、工場全体にわたって搬送されている間、および、オートクレーブから出し入れする間に支持および位置決めされなければならない。これまで、大型の複合胴体部分が製造されていなかったため、このような大型の搬送ツールは不要であった。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の概要
この発明は、長さの異なる大型の複合胴体部分を支持、位置決めおよび搬送することのできるツールを提供する。さらに、この発明のツールは、一体型のレイアップツールおよび内部の支持ツール類を用いて、工場全体にわたって、そしてオートクレーブから出し入れしている間に、当該部分を支持、位置決めおよび搬送することができる。
【０００５】
この発明の一局面においては、第１の塔状構造物および第２の塔状構造物を含む搬送ツールが提供される。第１の構造フレーム部材および第２の構造フレーム部材は、第１の塔状構造物を第２の塔状構造物に固定してペイロードを支持するのに用いられる。第１および第２の構造フレーム部材は真空チャンバアキュムレータを規定する。
【０００６】
この発明の別の局面においては、単一の複合航空機胴体部分を搬送するための搬送ツールが提供される。当該ツールは、第１の塔状構造物上に搭載された第１のスピンドル溶接部と、第２の塔状構造物上に搭載された第２のスピンドル溶接部とを含み、当該スピンドル溶接部は、単一の複合胴体部分を第１および第２の塔状構造物に結合するよう構成される。また、第１のスピンドル溶接部が第１の塔状構造物から独立して移動することを可能にするよう構成された第１のジンバルアセンブリと、第２のスピンドル溶接部が第２の塔状構造物から独立して移動することを可能にするよう構成された第２のジンバルアセンブリとが含まれる。当該ツールはさらに、第１の塔状構造物を第２の塔状構造物に固定するための第１の構造フレーム部材および第２の構造フレーム部材を含む。第１および第２の構造フレーム部材は真空チャンバアキュムレータを規定する。
【０００７】
この発明のさらに別の局面においては、一片の複合航空機胴体を製造するための方法が提供される。当該方法は、複合胴体を支持構造に積載するステップと、複合胴体上で真空袋詰動作を実行するステップと、支持構造に一体化された真空アキュムレータを用いて、
オートクレーブにおける処理のために、袋詰にされた複合胴体の真空状態を維持するステップとを含む。
【０００８】
この発明のさらなる目的および特徴を以下の詳細な説明において部分的に説明する。上述の一般的な説明および以下の詳細な説明はともに、単にこの発明を例示するものに過ぎず、クレームされているとおりにこの発明の性質および特徴を理解するために概要または枠組みを提供することを意図するものであることが理解されるべきである。
【０００９】
添付の図面は、この発明をさらに理解できるようにし、この発明のさまざまな実施例を例示し、その記載ともに、この発明の原理および動作を説明する役割を果たすために含まれている。添付の図面においては、同じ構成要素には同じ参照番号が付される。例示される実施例は、この発明を例示することを意図したものであり、この発明を限定することを意図したものではない。添付の図面には後述の図が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の詳細な説明
図１は、約５０，０００ｌｂｓの容量を有するペイロード１０２を支持、位置決めおよび搬送するよう製造された多目的の搬送ツール１００またはカートを示す図である。一実施例においては、ペイロード１０２は、航空機の複合胴体部分を含み、さらに、一体化されたレイアップおよび支持ツール類を含み得る。ツール１００の容量の一例として、ペイロード１０２は、長さが最大で４２ｆｔで、直径が約２０ｆｔであるペイロードであってもよい。
【００１１】
ペイロード１０２は、複合材料を硬化させるのにオートクレーブの使用を必要とするテープレイアッププロセスを用いる周知の複合材製造技術を用いて製造される。したがって、ツール１００は、オートクレーブによってもたらされるような不利な環境、たとえば、華氏４５０度の高温や、９０ｐｓｉの高圧に耐えることができる。ツール１００は、ペイロード１０２を支持し、当該ペイロード１０２をテープレイアップ装置を含む区域からオートクレーブを収納する区域まで搬送するのに用いられてもよい。ツール１００は、硬化サイクル中にオートクレーブによってもたらされる環境においてペイロード１０２を支持しなければならないかもしれない。ツール１００は、さらに、ペイロード１０２を非破壊検査（ＮＤＩ）およびトリム区域に搬送するのに用いられてもよい。
【００１２】
ツール１００が複合レイアップおよび硬化プロセス全体にわたってペイロード１０２を支持するのに用いられた後、ツール１００は、たとえば２マイルほど離れている可能性のある位置にペイロード１０２を搬送するために、二次的な支持ツール類とともに用いられてもよい。以下に記載のとおり、ツール１００は、全搬送シーケンス中に被る動的な負荷効果によってペイロード１０２にもたらされる撓みを最小限にする特徴を含む。
【００１３】
図２は、この発明の実施例に従ったツール１００の分解図である。一実施例においては、ツール１００は、第１の塔２０２、第２の塔２０４、第１のサイドレール２０６、第２のサイドレール２０８、自由端スピンドル溶接部２１０、ギヤ付きの端部スピンドル溶接部２１２、自由端ジンバルアセンブリ２１４、およびギヤ付きの端部ジンバルアセンブリ２１６を含む。ツール１００の搬送機能は、８個のスイベルキャスタ２１８、１２個のオートクレーブキャスタ２２０、空気圧を動力とする駆動システム２２２、および、空気圧制御される空気圧ディスクブレーキシステム２２４で促進される。
【００１４】
支持されたペイロード１０２は、球形のハブ（図示せず）を捉える受け部３０２（図３）でスピンドル溶接部２１０および２１２を割出しする。図１に図示のとおり、概して、ハブはマンドレル１０４とともに、ペイロード１０２と一体化されており、このため、異
なる種類のペイロードの間でも共通している。
【００１５】
ペイロード１０２の割出し後、マンドレル１０４、支持ペイロード１０２およびツール１００は、たとえば、図３に示されるボルトパターン３０４に沿って、スピンドル溶接部２１０および２１２においてボルト締めされてもよい。
【００１６】
図４Ａ、図４Ｂおよび図５に図示のとおり、スピンドル溶接部２１０および２１２は、それぞれ、ジンバルアセンブリ２１４および２１６の上に載っている。各々のジンバルアセンブリ２１４および２１６は、構造上の第１の塔２０２および第２の塔２０４によって支持される。塔２０２および２０４は、如何なる好適な材料、好ましくは鋼でできていてもよい。
【００１７】
ツール１００はさまざまな搬送経路を通る。たとえば、未硬化のペイロード１０２は、レイアップ区域から硬化区域に搬送される。硬化後のペイロード１０２は、硬化区域からトリム、テストおよびアセンブリ区域に搬送される。トリムされたペイロード１０２は、（鉄道線路を含み得る）道路にわたるトリム／アセンブリ区域から他のさまざまな位置、たとえば塗装ハンガーに搬送される。これらのすべての動きにより、ペイロード１０２は、粗くて不均一な面がもたらす動的効果を被ることとなる。結果として、第１の塔２０２と第２の塔２０４との相対的位置では、移動、撓み、ラッキングおよび振動が確認される。不所望な負荷、撓み、ラッキングまたは振動が製造ペイロード１０２に伝えられると、当該ペイロード１０２に悪影響を及ぼす可能性がある。たとえば、硬化前のペイロード１０２は、レイアップ区域から硬化区域に動かされると、皺が寄ってしまう可能性がある。
【００１８】
この発明の実施例に従うと、ジンバルアセンブリ２１４および２１６は、不所望な負荷の影響を低減させるようツール１００に組込まれる。ジンバルアセンブリ２１４および２１６は、硬化前や硬化後のペイロード１０２（すなわち、複合胴体部分）にもたらされる撓みを最小限にし、さらに、支持および回転のための軸受を提供する。
【００１９】
ジンバルアセンブリ２１４および２１６は、ツール１００が被る撓みとは無関係にペイロード１０２を支持することを可能にする。ジンバルアセンブリ２１４および２１６は、たとえば１組のころ軸受を用いて、ペイロード１０２ならびにスピンドル溶接部２１０および２１２が長手方向軸５０２ｘ、横方向の水平軸５０２ｙおよび垂直軸５０２ｚを中心に回転することを可能にする。
【００２０】
ジンバルアセンブリ２１４に関連して図５に最もよく示されるように、各々のジンバルアセンブリ２１４および２１６は、矢印５０６で示されるように、上昇させた高さＨに再度位置決めされてもよい。高さＨは０ｆｔから約３ｆｔまでの範囲であり得る。矢印５０６に沿ってジンバルアセンブリ２１４および２１６を移動させるために、ペイロード１０２を取除かなければならない。主な負荷が取除かれると、ジンバルアセンブリ２１４および２１６が持上げられて、柱５０８の一部が露出される。ピン５１０が、柱５０８を通じて位置決めされて、当該柱５０８を高い位置Ｈで保持する。ジンバルアセンブリ２１４および２１６を上げたり下げたりする能力は、ＮＤＩ、袋詰およびトリムの動作を支援する。
【００２１】
図３、図４Ａおよび図６に図示のとおり、ツール１００の駆動端部における第１の塔２０２上のスピンドル溶接部２１２は、ペイロード１０２の縦方向の回転を制御する駆動システム２２２に結合される。
【００２２】
一実施例においては、駆動システム２２２は空気圧を動力とする。たとえば、駆動システム２２２は、制御ボックスを通る工場供給空気で動作し得る。一実施例においては、図
３に図示のとおり、負荷は、エアモータ３０６と一連のチェーン駆動ギヤ３０８とによって伝えられ得る。一実施例においては、特定のギヤ配置により、モータ３０６は、８３００ｆｔ−ｌｂｓのトルクを上回る出力を生成することができる。
【００２３】
一実施例においては、駆動システム２２２は、時計回り方向および反時計回り方向にペイロード１０２を回転させる。モータ３０６が「オン」にされると、空気圧ディスクブレーキ６０２が解放される。
【００２４】
モータ３０６が「オフ」にされると、空気圧ディスクブレーキ６０２が係合する。ペイロード１０２が停止すると、空気圧ディスクブレーキ６０２がペイロード１０２の不所望な回転を防止する。一実施例においては、ディスクブレーキ６０２は、義務付けられている安全係数を含む１６６００ｆｔ−ｌｂｓのトルクにまで耐え得る。一実施例においては、エアモータ３０６およびディスクブレーキ６０２は、オートクレーブ環境に晒される可能性がないように、ツール１００から取外し可能である。オートクレーブ動作が完了すると、モータ３０６およびブレーキ６０２は再度取付けられてもよい。
【００２５】
ある動作例においては、動力およびブレーキシステムは、８，３３３ｆｔ−ｌｂｓまでのトルクの不均衡なペイロード１０２の向きを変えたりこれを停止させたりするものと予想され得る。この例においては、ペイロード１０２は複合胴体部分に対応する。レイアップツールの製造およびレイアップの変動性のために、５０ｋｉｐの負荷が、論理上の回転軸から最大２ｉｎまで変動し得る。また、胴体部分のさまざまな幾何学的形状により、不均衡な負荷の生成が増す可能性がある。一体型の動力およびブレーキシステムは作業員や特性に対するリスクを低減させる。
【００２６】
不均衡なペイロード１０２が自由にスプールすることは望ましくない。スプーリングの防止は、エアモータに背圧を加えることによって制御され得る。しかしながら、この例において企図される負荷の量に耐えるエアモータが利用可能であることは知られていない。
【００２７】
当該システムは、空気圧を動力とするので、空気が通されると、モータ３０６が回り、ブレーキ６０２が解放されるように機能する。一実施例においては、エアモータ３０６に動力を供給するために、オペレータは、制御ノブを物理的に「オン」の位置に保持しなければならない。空気が通されなくなると、モータ３０６の動作が停止し、ばね荷重式のブレーキ６０２が適用される。ブレーキ６０２は空気圧で解放され、そして、ばね機構を作動させるために空気圧を解放することによって係合される。
【００２８】
代替的には、図４Ｂに示される１組のロックピンは、塔２０２および２０４毎に１つずつ、ジンバルアセンブリ２１４および２１６上の軸受アセンブリを通じて挿入され、定置動作中に回転するのを防ぐためにブレーキ６０２に対するバックアップとしての役割を果たし得る。一実施例においては、ロックピンおよびハウジングは、義務付けられている安全係数を含む、４１６００ｆｔ−ｌｂｓのトルクに耐えるよう設計されている。加えて、ロックピンは、地上搬送動作のために同じ機能を果たす。ピンの設置および取外しは手動でなされる。
【００２９】
図４Ｂに図示のとおり、ツール１００の自由端における第２の塔２０４上のスピンドル溶接部２１０は軸受上に載っており、長手方向の回転を可能にする。スピンドル溶接部２１０はまた長手方向の平行移動を可能にするが、これは、オートクレーブ硬化サイクル中に受ける熱に起因する熱膨張によってもたらされる可能性がある。
【００３０】
図２、図４Ａおよび図４Ｂに図示のとおり、第１の塔２０２および第２の塔２０４は、第１のサイドレール２０６、第２のサイドレール２０８および締結具４１０によって繋ぎ
合わされている。
【００３１】
一実施例においては、中空のサイドレール２０６および２０８は、袋詰にされた（bagged）加工前の複合胴体部分などのペイロード１０２に対する真空圧を維持するために、真空チャンバ（負圧アキュムレータ）としての役割を果たす。サイドレール２０６および２０８は、真空ホースを接続するための適切な取付具を備えている。
【００３２】
典型的には、真空アキュムレータは、ツールを搬送するために取付けられた別個の独立したシステムである。この発明に従うと、ツール１００の一体化された部分、すなわち中空のサイドレール２０６および２０８は、真空アキュムレータとして用いられる。このように適応させることによりツール類のコストが低減する。
【００３３】
真空アキュムレータ２０６および２０８は、ペイロード１０２がたとえばレイアップ区域から硬化区域に搬送されている間、袋詰にされたペイロード１０２上で真空を保持するのに用いられる。一体型の真空システムはまた、ペイロード１０２をＮＤＩおよびトリム区域に搬送するために、硬化後に用いられてもよい。
【００３４】
搬送中に真空の低下が起こると、当て板（caul plates）などのペイロード１０２の断片が外れるおそれがある。
【００３５】
一実施例においては、空気がすべてサイドレールチャンバ２０６および２０８から排出されると、ホースがバルブから外れ、サイドレールチャンバ２０６および２０８から離れ、ここで負圧が加えられる。ホースは、搬送プロセスにおいて必要とされる場合、サイドレールチャンバ２０６および２０８から袋詰にされたペイロード１０２に再度接続され得る。この実施例においては、袋詰にされたペイロード１０２は、そこからすべての空気が予め排出されて封止されている。袋詰にされたペイロード１０２がホースを介してサイドレールチャンバ２０６および２０８に接続されると、バルブが開かれ、これにより、サイドレールチャンバ２０６および２０８における真空圧が袋詰にされたペイロード１０２に移送される。この態様では、袋詰にされたペイロード１０２上で真空圧が維持可能であり、このため、袋システム（bag system）における如何なる漏れも克服され、袋詰にされたペイロード１０２を安全に保持し搬送することができる。
【００３６】
図４Ａおよび図４Ｂに最もよく示されるように、地上での搬送のために、各々の塔２０２および２０４は、４つのばね荷重式のスイベルキャスタ２１８を備える。
【００３７】
ペイロード１０２を往復させてオートクレーブから出し入れするために、ばね荷重式のスイベルキャスタ２１８が各々の塔２０２および２０４から取外される。塔２０２および２０４は、塔を上げ下げするためのジャッキ支持点を備えている。ジャッキ支持部を用いて、ツール１００が、オートクレーブキャスタ２２０と称される別の組のキャスタ２２０にまで下げられる。各々の塔２０２および２０４は少なくとも６個のオートクレーブキャスタ２２０を有し得る。各々のオートクレーブキャスタ２２０は、キャスタを囲む隆起部を有していてもよく、窪んだ床に装着された鋼の軌道に整合する。
【００３８】
また図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、各々の塔２０２および２０４は牽引棒４１２を備えていてもよい。牽引棒４１２は、組合されたツール１００をタグまたはフォークトラックに接続するのに用いられる。一方の牽引棒が長手方向の牽引に用いられ、他方の牽引棒が、横方向の位置決めのために側面に取付けられてもよい。
【００３９】
したがって、この発明の範囲は、この明細書中に例示および記載される特定の実施例に限定されるべきではなく、当該実施例は、本質的に単に例示的なものであり、添付の特許
請求の範囲およびそれらの機能上の同等例に十分に相応するはずである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施例に従った大型のペイロードのための支持、位置決めおよび搬送用のツールを示す図である。
【図２】この発明の実施例に従った図１のツールを示す分解図である。
【図３】この発明の実施例に従った図１のツールの構成要素を示す分解図である。
【図４Ａ】この発明の実施例に従った第１および第２の塔を示す斜視図である。
【図４Ｂ】この発明の実施例に従った第１および第２の塔を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施例に従った、図１の搬送ツールの塔を示す詳細な斜視図である。
【図６】この発明の実施例に従った、駆動システムとともに用いられる取外し可能なディスクブレーキを示す図である。
【図１】
2009527401.tif 000003
【図２】
2009527401.tif 000004
【図３】
2009527401.tif 000005
【図４Ａ】
2009527401.tif 000006
【図４Ｂ】
2009527401.tif 000007
【図５】
2009527401.tif 000008
【図６】
2009527401.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月20日(2008.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送ツールであって、
第１の塔と、
第２の塔と、
前記第１の塔を前記第２の塔に固定してペイロードを支持する第１のサイドレールおよび第２のサイドレールとを含み、
前記第１および第２のサイドレールは真空チャンバアキュムレータを規定する、搬送ツール。
【請求項２】
前記第１および第２のサイドレールは、オートクレーブにおける処理のために袋詰にされたペイロードの真空状態を維持する、請求項１に記載のツール。
【請求項３】
前記ペイロードは、一片の複合胴体部分を含む、請求項１に記載のツール。
【請求項４】
前記搬送ツールを表面にわたって転がすためのキャスタをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項５】
ペイロードを第１および第２の塔に結合するための、第１の塔上に搭載される第１のスピンドル溶接部と、第２の塔上に搭載される第２のスピンドル溶接部とをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項６】
第１の塔上に搭載された第１のジンバルアセンブリと、第２の塔上に搭載された第２のジンバルアセンブリとをさらに含み、前記第１および第２のジンバルアセンブリは、ペイロードが前記第１および第２の塔から独立して移動することを可能にするよう構成される、請求項１に記載のツール。
【請求項７】
前記第１および第２のジンバルアセンブリは各々、ジンバルアセンブリを上げ下げするよう構成された移動可能な柱上に搭載される、請求項６に記載のツール。
【請求項８】
ペイロードを回転させるよう構成された駆動システムをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項９】
ペイロードを静止させたままにするよう構成されたブレーキシステムをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項１０】
前記ブレーキシステムはさらに、ペイロードを静止位置に固定するピンをさらに含む、請求項９に記載のツール。
【請求項１１】
一片の複合航空機胴体部分を製造するための方法であって、
複合胴体部分を支持構造に積載するステップと、
複合胴体部分上で真空袋詰動作を実行するステップと、
支持構造に一体化された真空アキュムレータを用いて、オートクレーブにおける処理のために、袋詰にされた複合胴体部分の真空状態を維持するステップとを含む、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この実施例は、一体型の関連するツール類で、複数の長さの複合胴体部分を処理するのに用いられ、複数の長さの複合胴体部分についてのトリムおよび非破壊検査（ＮＤＩ：non-destructive inspection）の作業を支援するのに用いられるツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
航空機製造技術は、ほぼ５０，０００ｌｂｓ（２２，６８０ｋｇ）の負荷要件をもたらす非常に大きな一片の航空機複合胴体部分の製造を可能にする状態にまで進歩してきた。
【０００３】
これらの特有の航空機胴体部分のために、適切な処理設備が必要となった。たとえば、大型の航空機複合胴体部分のためのテストプログラムにおいては、長さの異なる大型の複合胴体部分を、レイアップツールおよび内部の支持ツール類とに一体化させた状態で支持、位置決めおよび搬送することを可能にするツールが必要となった。これらの部分は、工場全体にわたって搬送されている間、および、オートクレーブから出し入れする間に支持および位置決めされなければならない。これまで、大型の複合胴体部分が製造されていなかったため、このような大型の搬送ツールは不要であった。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
この開示は、長さの異なる大型の複合胴体部分を支持、位置決めおよび搬送することのできるツールを提供する。さらに、この開示のツールは、工場全体にわたって、そしてオートクレーブから出し入れしている間に、一体型のレイアップツールおよび内部の支持ツール類を用いて、当該部分を支持、位置決めおよび搬送することができる可能性がある。
【０００５】
この開示の一局面においては、第１の塔および第２の塔を含む搬送ツールが提供される。第１のサイドレールおよび第２のサイドレールは、第１の塔を第２の塔に固定してペイ
ロードを支持する。第１および第２のサイドレールは真空チャンバアキュムレータを規定する。
【０００６】
この開示の別の局面においては、単一の複合航空機胴体部分を搬送するための搬送ツールが提供される。当該ツールは、第１の塔上に搭載された第１のスピンドル溶接部と、第２の塔上に搭載された第２のスピンドル溶接部とを含む。当該スピンドル溶接部は、単一の複合航空機胴体部分を第１および第２の塔に結合するよう構成される。また、第１のスピンドル溶接部が第１の塔から独立して移動することを可能にするよう構成された第１のジンバルアセンブリと、第２のスピンドル溶接部が第２の塔から独立して移動することを可能にするよう構成された第２のジンバルアセンブリとが含まれる。当該ツールはさらに、第１の塔を第２の塔に固定するための第１のサイドレールおよび第２のサイドレールを含む。第１および第２のサイドレールは真空チャンバアキュムレータを規定する。
【０００７】
この開示のさらに別の局面においては、一片の複合航空機胴体を製造するための方法が提供される。当該方法は、複合胴体を支持構造に積載するステップと、複合胴体上で真空袋詰動作を実行するステップと、支持構造に一体化された真空アキュムレータを用いて、オートクレーブにおける処理のために、袋詰にされた複合胴体の真空状態を維持するステップとを含む。
【０００８】
単一の複合航空機胴体部分を搬送するための搬送ツールは、第１の塔上に搭載された第１のスピンドル溶接部と、第２の塔上に搭載された第２のスピンドル溶接部とを含み、当該スピンドル溶接部は、単一の複合航空機胴体部分を第１および第２の塔に結合するよう構成され、当該搬送ツールはさらに、第１のスピンドル溶接部が第１の塔から独立して移動することを可能にするよう構成された第１のジンバルアセンブリと、第２のスピンドル溶接部が第２の塔から独立して移動することを可能にするよう構成された第２のジンバルアセンブリと、当該単一の複合航空機胴体部分を支持するために、当該第１の塔を当該第２の塔に固定する第１のサイドレールおよび第２のサイドレールとを含み、当該第１および第２のサイドレールは真空チャンバアキュムレータを規定する。
【０００９】
当該第１および第２のサイドレールは、オートクレーブにおける処理のために、袋詰にされた単一の複合航空機胴体部分の真空状態を維持する。
【００１０】
当該搬送ツールを表面にわたって転がすためのキャスタをさらに含む。
当該第１および第２のジンバルアセンブリは各々、ジンバルアセンブリを上げ下げするよう構成された移動可能な柱上に搭載される。
【００１１】
ツールに搭載されると、単一の複合航空機胴体部分を回転させるよう構成された駆動システムをさらに含む。
【００１２】
ツールに搭載されると、回転を減速させ、単一の複合航空機胴体部分を静止させた状態で保持するよう構成されたブレーキシステムをさらに含む。
【００１３】
当該ブレーキシステムはさらに、ツールに搭載されると、単一の複合航空機胴体部分を静止位置に固定するピンをさらに含む。
【００１４】
この開示のさらなる目的および特徴を以下の詳細な説明において部分的に説明する。上述の一般的な説明および以下の詳細な説明はともに、単にこの開示の実施例に過ぎず、クレームされているとおりにこの開示の実施例の性質および特徴を理解するために概要または枠組みを提供することを意図するものであることが理解されるべきである。
【００１５】
添付の図面は、この開示をさらに理解できるようにし、さまざまな実施例を例示し、その記載ともに、実施例の原理および動作を説明する役割を果たすために含まれている。添付の図面においては、同じ構成要素には同じ参照番号が付される。添付の図面は、この実施例を例示するものであり、クレームを限定するものではない。添付の図面には後述の図が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
詳細な説明
図１は、約５０，０００ｌｂｓ（２２，６８０ｋｇ）までの容量を有するペイロード１０２を支持、位置決めおよび搬送するよう製造された多目的の搬送ツール１００またはカートを示す図である。一実施例においては、ペイロード１０２は、航空機の複合胴体部分を含み、さらに、一体化されたレイアップおよび支持ツール類を含み得る。ツール１００の容量の一例として、ペイロード１０２は、長さが最大で約４２ｆｔ（１２．８ｍ）で、直径が最大で約２０ｆｔ（６．１ｍ）であるペイロードであってもよい。
【００１７】
ペイロード１０２は、複合材料を硬化させるのにオートクレーブの使用を必要とするテープレイアッププロセスを用いるステップを含み得る周知の複合材製造技術を用いて製造され得る。したがって、ツール１００は、オートクレーブによってもたらされるような不利な環境、たとえば、約４５０°Ｆ（２３２°Ｃ）の高温や、約９０ｐｓｉ（６２１ｋＰａ）の高圧に耐えることができる。ツール１００は、ペイロード１０２を支持し、当該ペイロード１０２をテープレイアップ装置を含む区域からオートクレーブを収納する区域まで搬送するのに用いられてもよい。ツール１００は、硬化サイクル中にオートクレーブによってもたらされる環境においてペイロード１０２を支持しなければならないかもしれない。ツール１００は、さらに、ペイロード１０２を非破壊検査（ＮＤＩ）およびトリム区域に搬送するのに用いられてもよい。当業者であれば、この多目的の搬送ツール１００が複合ペイロードを含む応用例に限定されないことを認識するだろう。
【００１８】
ツール１００が複合レイアップおよび硬化プロセス全体にわたってペイロード１０２を支持するのに用いられた後、ツール１００は、たとえば数マイルほど離れている可能性のある位置にペイロード１０２を搬送するために、二次的な支持ツール類（図示せず）とともに用いられてもよい。以下に記載のとおり、ツール１００は、全搬送シーケンス中に被る動的な負荷効果によってペイロード１０２にもたらされる撓みを低減させる特徴を含む。
【００１９】
図２は、この実施例のうちの１つに従ったツール１００の分解図である。例示される実施例においては、ツール１００は、第１の塔２０２、第２の塔２０４、第１のサイドレール２０６、第２のサイドレール２０８、自由端スピンドル溶接部２１０、ギヤ付きの端部スピンドル溶接部２１２、自由端ジンバルアセンブリ２１４、およびギヤ付きの端部ジンバルアセンブリ２１６を含む。８個のスイベルキャスタ２１８、１２個のオートクレーブキャスタ２２０、空気圧を動力とする駆動システム２２２、および、空気圧制御される空気圧ディスクブレーキシステム２２４により、ツール１００の搬送機能が促進される。当業者であれば、異なる数のスイベルキャスタ２１８およびオートクレーブキャスタ２２０を備え得ることを認識するだろう。
【００２０】
支持されたペイロード１０２は、球形のハブ（図示せず）を捉える受け部３０２（図３）でスピンドル溶接部２１０、２１２を割出しする。図１に図示のとおり、概して、ハブはマンドレル１０４とともに、ペイロード１０２と一体化された部分であり、このため、異なる種類のペイロードの間でも共通している。ペイロード１０２の割出し後、マンドレル１０４、支持ペイロード１０２およびツール１００は、たとえば、図３に示されるボルトパターン３０４に沿って、スピンドル溶接部２１０、２１２においてボルト締めされて
もよい。
【００２１】
図２、図４Ａ、図４Ｂおよび図５に図示のとおり、スピンドル溶接部２１０、２１２は、それぞれ、ジンバルアセンブリ２１４、２１６の上に載っている。各々のジンバルアセンブリ２１４、２１６は、それぞれ、構造上の第１の塔２０２および第２の塔２０４によって支持される。塔２０２、２０４は、如何なる好適な材料、たとえば鋼などでできていてもよい。
【００２２】
ツール１００はさまざまな搬送経路を通り得る。たとえば、未硬化のペイロード１０２は、レイアップ区域から硬化区域に搬送され得る。硬化後のペイロード１０２は、硬化区域からトリム、テストおよびアセンブリ区域に搬送され得る。トリムされたペイロード１０２は、（鉄道線路を含み得る）道路にわたるトリム／テスト／アセンブリ区域から他のさまざまな位置、たとえば塗装ハンガーに搬送され得る。これらのすべての動きにより、ペイロード１０２は、粗くて不均一な面がもたらす動的効果を被ることとなり得る。結果として、第１の塔２０２と第２の塔２０４との相対的位置では、互いに対するおよび／またはペイロード１０２に対する移動、撓み、ラッキングおよび振動が確認され得る。不所望な負荷、撓み、ラッキングまたは振動が製造ペイロード１０２に伝えられると、当該ペイロード１０２に不所望な影響を及ぼす可能性がある。たとえば、硬化前のペイロード１０２は、レイアップ区域から硬化区域に動かされると、皺が寄ってしまう可能性がある。
【００２３】
この実施例のうちの１つに従うと、ジンバルアセンブリ２１４、２１６は、不所望な負荷の影響を低減させるようツール１００に組込まれる。ジンバルアセンブリ２１４、２１６は、硬化前や硬化後のペイロード１０２にもたらされる撓みを低減させ、さらに、支持および回転のための軸受を提供する。
【００２４】
ジンバルアセンブリ２１４、２１６は、ツール１００が被る撓みとは無関係にペイロード１０２を支持することを可能にする。図５を参照すると、ジンバルアセンブリ２１４、２１６は、たとえば１組のころ軸受を用いて、ペイロード１０２およびスピンドル溶接部２１０、２１２が長手方向軸５０２Ｘ、横方向の水平軸５０２Ｙおよび垂直軸５０２Ｚを中心に回転することを可能にする。
【００２５】
ジンバルアセンブリ２１４に関連して図５に最もよく示されるように、各々のジンバルアセンブリ２１４、２１６は、矢印５０６で示されるように、上昇させた高さＨに垂直に再度位置決めされてもよい。高さＨは０ｆｔ（０ｍ）から約３ｆｔ（０．９ｍ）までの範囲であり得る。矢印５０６に沿ってジンバルアセンブリ２１４、２１６を移動させる前に、ペイロード１０２を取除いてもよい。ペイロード１０２が取除かれると、ジンバルアセンブリ２１４、２１６が持上げられて、柱５０８の一部が露出される。次いで、ピン５１０が、柱５０８を通じて位置決めされて、プラットフォーム５１１上に載り、当該柱５０８を高い位置Ｈで保持する。ジンバルアセンブリ２１４、２１６を上げたり下げたりする能力は、たとえば、ＮＤＩ、袋詰およびトリムの動作を支援する。
【００２６】
図３、図４Ａおよび図６に図示のとおり、ツール１００の駆動端部における第１の塔２０２上のスピンドル溶接部２１２は、ペイロード１０２の縦方向の回転を制御する駆動システム２２２に結合される。一実施例においては、駆動システム２２２は空気圧を動力とする。たとえば、駆動システム２２２は、制御ボックス（図示せず）を通る工場供給空気で動作し得る。一実施例においては、図３に図示のとおり、負荷は、エアモータ３０６と一連のチェーン駆動ギヤ３０８とによって伝えられ得る。一実施例においては、特定のギヤ配置により、モータ３０６は、８，３００ｆｔ−ｌｂｓ（１１，２００Ｎｍ）のトルクを上回る出力を生成することができる。
【００２７】
一実施例においては、駆動システム２２２は、時計回り方向および反時計回り方向にペイロード１０２を回転させ得る。モータ３０６がオンにされると、空気圧ディスクブレーキ６０２（図６）が解放され得る。モータ３０６がオフにされると、空気圧ディスクブレーキ６０２が係合され得る。ペイロード１０２が停止すると、空気圧ディスクブレーキ６０２がペイロード１０２の不所望な回転を阻止する。一実施例においては、ディスクブレーキ６０２は、安全係数を含む１６，６００ｆｔ−ｌｂｓ（２２，５１０Ｎｍ）のトルクにまで耐え得る。一実施例においては、エアモータ３０６およびディスクブレーキ６０２は、オートクレーブ環境に晒されないように、ツール１００から取外し可能である。オートクレーブ動作が完了すると、モータ３０６およびブレーキ６０２は再度取付けられてもよい。
【００２８】
ある動作例においては、動力およびブレーキシステムは、８，３３３ｆｔ−ｌｂｓ（１１，３００Ｎｍ）までのトルクで不均衡なペイロード１０２の向きを変えたりこれを停止させたりするものと予想され得る。この例においては、ペイロード１０２は複合胴体部分に対応する。レイアップツールの製造における許容差およびレイアップの変動性のために、５０，０００ｌｂ（２２，６８０ｋｇ）の負荷が、論理上の回転軸から最大２ｉｎ（５ｃｍ）まで変動し得る。また、胴体部分のさまざまな幾何学的形状により、不均衡な負荷の生成が増す可能性がある。
【００２９】
不均衡なペイロード１０２が自由にスプールすることは望ましくない。スプーリングは、エアモータ３０６に背圧を加えることによって制御され得る。この例のシステムは、空気圧を動力とするので、空気が通されると、モータ３０６が回り、ブレーキ６０２が解放されるように機能し得る。一実施例においては、エアモータ３０６に動力を供給するために、オペレータは、制御ノブを物理的にオンの位置に保持しなければならない。空気が通されなくなると、モータ３０６の動作が停止し、ばね荷重式のブレーキ６０２が適用される。ブレーキ６０２は空気圧で解放され、そして、ばね機構を作動させるために空気圧を解放することによって係合される。
【００３０】
代替的には、図４Ａおよび図４Ｂに示される１組のロックピン４００は、塔２０２、２０４毎に１つずつ、ジンバルアセンブリ２１４、２１６上の軸受アセンブリを通じて挿入され、定置動作中に回転するのを防ぐためにブレーキ６０２に対するバックアップとしての役割を果たし得る。一実施例においては、ロックピン４００およびハウジング４０２は、安全係数を含む、４１，６００ｆｔ−ｌｂｓ（５６，４００Ｎｍ）のトルクに耐えるよう設計されている。加えて、ロックピンは、地上搬送動作のために同じ機能を果たし得る。ピンの設置および取外しは手動でなされる。
【００３１】
図４Ａおよび図４Ｂに図示のとおり、第１および第２の塔２０４上のスピンドル溶接部２１０、２１２は軸受４０４上に載っており、長手方向軸ＡLを中心としたスピンドル溶接部２１０、２１２の回転を可能にする。スピンドル溶接部２１０、２１２はまた長手方向軸ＡLに沿った平行移動を可能にするが、これは、ペイロード１０２の構築／硬化／搬送サイクル中に熱膨張によってもたらされる可能性がある。
【００３２】
図２、図４Ａおよび図４Ｂに図示のとおり、第１の塔２０２および第２の塔２０４は、第１の中空のサイドレール２０６、第２の中空のサイドレール２０８および締結具４１０によって繋ぎ合わされている。或る実施例においては、サイドレール２０６、２０８は中空でなくてもよい。しかしながら、サイドレール２０６、２０８が中空である実施例においては、これらは、袋詰にされた加工前の複合胴体部分などの袋詰にされた（bagged）ペイロードに対する真空圧を維持するために、真空アキュムレータとしての役割を果たし得る。中空のサイドレール２０６、２０８は、真空ホースを接続するための適切な取付具を備えている。
【００３３】
典型的には、真空アキュムレータは、ツールを搬送するために取付けられた別個の独立したシステムである。この実施例に従うと、ツール１００の一体化された部分、すなわち中空のサイドレール２０６、２０８は、真空アキュムレータとして用いられてもよい。このように適応させることによりツール類のコストが低減する。
【００３４】
中空のサイドレール２０６、２０８が含む一体型の真空システムは、袋詰にされたペイロード１０２がたとえばレイアップ区域から硬化区域に搬送されている間、当該ペイロード上で真空を保持するのに用いられ得る。一体型の真空システムはまた、ペイロードをＮＤＩおよびトリム区域に搬送するために、硬化後に用いられてもよい。
【００３５】
一実施例においては、空気が中空のサイドレール２０６、２０８から排出されると、ホースがバルブから外れ、大気圧未満である中空のサイドレール２０６、２０８から離れる。ホースは、搬送プロセスにおいて必要とされる場合、中空のサイドレール２０６、２０８から袋詰にされたペイロードに再度接続され得る。この実施例においては、袋詰にされたペイロードは、そこから空気が予め排出されて封止されている。袋詰にされたペイロードがホースを介して中空のサイドレール２０６、２０８に接続されると、バルブが開かれ、これにより、中空のサイドレール２０６、２０８における真空圧が袋詰にされたペイロードに移送される。この態様では、袋詰にされたペイロード上で真空圧が維持可能であり、このため、袋システム（bag system）における如何なる漏れも克服される。
【００３６】
図４Ａおよび図４Ｂに最もよく示されるように、地上での搬送のために、各々の塔２０２、２０４は、４つのスイベルキャスタ２１８を備える。或る実施例においては、スイベルキャスタ２１８はばね荷重されていてもよい。ペイロード１０２を往復させてオートクレーブから出し入れするために、スイベルキャスタ２１８が各々の塔２０２、２０４から取外される。塔２０２、２０４は、塔２０２、２０４を上げ下げするためのジャッキ支持点４０６（図４Ｂ）を備えている。ジャッキ支持部（図示せず）を用いて、ツール１００が、オートクレーブキャスタ２２０と称される別の組のキャスタ２２０にまで下げられ得る。各々の塔２０２、２０４は少なくとも６個のオートクレーブキャスタ２２０を有し得る。各々のオートクレーブキャスタ２２０は、キャスタ２２０に外接する隆起部４０８を有していてもよく、窪んだ床に装着された鋼の軌道（図示せず）に整合する。
【００３７】
また図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、各々の塔２０２、２０４は牽引棒４１２を備えていてもよい。牽引棒４１２は、組合されたツール１００をタグまたはフォークトラックなどの牽引装置（図示せず）に接続するのに用いられ得る。一方の牽引棒４１２が長手方向の牽引に用いられ、他方の牽引棒が、横方向の位置決めのために側面に取付けられてもよい。
【００３８】
この開示の範囲は、この明細書中に例示および記載される特定の実施例に限定されるべきではなく、当該実施例は、単なる例にすぎず、添付の特許請求の範囲およびそれらの機能上の同等例に十分に相応するはずである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この実施例のうちの１つに従った大型のペイロードのための支持、位置決めおよび搬送用のツールを示す図である。
【図２】この実施例のうちの１つに従った図１のツールを示す分解図である。
【図３】この実施例のうちの１つに従った図１のツールの構成要素を示す分解図である。
【図４Ａ】この実施例のうちの１つに従った第１および第２の塔を示す斜視図である。
【図４Ｂ】この実施例のうちの１つに従った第１および第２の塔を示す斜視図である。
【図５】この実施例のうちの１つに従った、図１の搬送ツールの塔を示す詳細な斜視図である。
【図６】この実施例のうちの１つに従った、駆動システムとともに用いられる取外し可能なディスクブレーキを示す図である。
【国際調査報告】
2009527401.tif 000010
2009527401.tif 000011