(57)【要約】【課題】硬化ツールへの積層体の移送を容易にするためのレイアップツールを提供する。【解決手段】調整可能なツールのためのシステム及び方法を提供する。一実施形態は、凸状外形を有し、かつ複合材レイアップツールの固定モールドの第１の外形面と、複合材レイアップツールの可動モールドの第２の外形面とを有する連続面上に、繊維強化材料の積層体をレイアップするステップを含む方法である。方法はまた、可動モールドを少なくとも部分的に固定モールドに向かう方向に移動させ、連続面を分割し、積層体を複合材レイアップツールから解放するステップを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸状外形であり、かつ複合材レイアップツールの固定モールドの第１の外形面と、前記複合材レイアップツールの可動モールドの第２の外形面とを含む連続面上に繊維強化材料の積層体をレイアップするステップ（７０２）と、
少なくとも部分的に前記固定モールドに向かう方向に前記可動モールドを移動させ、前記連続面を分割して、前記積層体を前記複合材レイアップツールから解放するステップ（７１０）と
を含む、方法。
【請求項２】
前記複合材レイアップツールからの前記積層体の分離を容易にするフィルムを前記連続面に配置するステップと、
前記連続面に前記フィルムを保持するよう第１の吸引を行うステップと、
前記第１の吸引が行われている間に前記積層体をレイアップするステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに挿入した後に前記第１の吸引を解放するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記積層体の上に真空バッグを配置するステップと、
前記真空バッグを前記積層体上に圧縮する第２の吸引を行うステップと
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
複合材を形成するために、前記積層体をメス型硬化ツールに挿入している間に前記積層体を硬化させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記積層体をレイアップするステップが、複数の層をレイアップするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに移送するステップ（７０４）と、
前記複合材レイアップツールを前記メス型硬化ツールに挿入するステップ（７０６）と
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記可動モールドを線形レールを介して前記固定モールドに対して移動させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法によって組み立てられた航空機の一部分。
【請求項１０】
複合材レイアップツール（１００）を含む装置であって、前記複合材レイアップツール（１００）が、
レイアップの第１の部分（４００）を受け入れるための第１の外形面（１２６）を画定する固定モールド（１２０）と、
前記固定モールドから離れて配置され、前記レイアップの第２の部分を受け入れるための第２の外形面（１３６）を画定する可動モールド（１３）であって、前記第１の外形面及び前記第２の外形面は共に、凸状外形を有する連続面（２５２）を画定する、可動モールド（１３）と、
前記可動モールドの第２の端部（１３２８）に当接する前記固定モールドの第１の端部（１３１８）と、
前記レイアップを前記第１の外形面に保持する吸引力を前記第１の外形面に加えるシステム（１２８）と、
前記連続面を分割して、前記複合材レイアップツールから前記レイアップを解放する方向に前記可動モールドを移動させる機構（６２０）と
を含む、装置。
【請求項１１】
前記システムが、前記固定モールドを貫通して前記第１の外形面に入る第１の複数の真空ポート（１２２）を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記可動モールドを貫通して前記第２の外形面に入り、前記レイアップを前記第２の外形面に保持する吸引力を前記第２の外形面に加える第２の複数の真空ポート（１２４）をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の複数の真空ポート及び前記第２の複数の真空ポートに真空を供給する真空リザーバ（１４０）をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記可動モールドが、線形レール（６１０）を介して前記固定モールドに摺動可能に取り付けられている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記複合材レイアップツールから前記固定モールド及び前記可動モールドを超えて垂直に延伸し、前記複合材レイアップツールを支持するスタンドオフ（１６０）をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記固定モールドに前記可動モールドを固定的に取り付け、レイアップ中の前記固定モールドに対する前記可動モールドの動きを防止する取付プレート（６４２〜６５０）をさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１０に記載の装置を使用して航空機の一部分を製造するステップ。
【請求項１８】
前記固定モールドの前記第１の端部が、前記固定モールドに向かって少なくとも部分的に進む方向に平行になるように傾斜している、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、国防総省によって授与された契約番号Ｎ０００１９−１２−Ｇ−０００６Ｃのもとで政府の支援によってなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
【０００２】
分野
本開示は、複合材の分野に関し、特に、繊維強化複合材に関する。
【背景技術】
【０００３】
所望の特性を達成するために、複合材を複雑な外形にレイアップすることができる。例えば、一部の複合材は、狭い曲率半径を有する外形を示してもよい。これらの狭い半径及び複雑な外形は、硬化ツール上に積層体を直接レイアップすることを困難または非効率にすることもある。これらの例では、積層体は、硬化ツールに移送される前に中間レイアップツール上にレイアップされてもよい。しかし、移送プロセス中のレイアップツールとメス型硬化ツールとの間に隙間がほとんどないので、レイアップツールと硬化ツールとの間の移送プロセスは複雑なままである。これにより、積層体をレイアップツールから解放することがより困難になる。一部の例では、積層体は、積層体を変形させないとレイアップツールを積層体から取り出せなくなる程レイアップツールの周りを包むことがあり、これは一般にトラップ状態と呼ばれる。一般的に、取り外しの際に積層体を変形させることは、可能な限り回避される。
【０００４】
したがって、上述の問題の少なくとも一部、及び他の可能性のある問題を考慮する方法及び装置が望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に記載の実施形態は、積層体をメス型硬化ツールに容易に解放するためにその断面サイズを縮小することができるレイアップツールを提供する。このプロセスはまた、積層体が解放された後のメス型硬化ツールからのレイアップツールの取り出しを容易にする。一実施形態は、凸状外形を有し、かつ複合材レイアップツールの固定モールドの第１の外形面と、複合材レイアップツールの可動モールドの第２の外形面とを有する連続面上に、繊維強化材料の積層体をレイアップするステップを含む方法である。方法はまた、可動モールドを少なくとも部分的に固定モールドに向かう方向に移動させ、連続面が分かれ、積層体を複合材レイアップツールから解放するステップを含む。
【０００６】
さらなる実施形態は、プロセッサによって実行される場合に、方法を実行するように動作可能な命令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体である。本方法は、凸状外形を有し、かつ複合材レイアップツールの固定モールドの第１の外形面と、複合材レイアップツールの可動モールドの第２の外形面とを有する連続面上に、繊維強化材料の積層体をレイアップするステップを含む。方法はまた、可動モールドを少なくとも部分的に固定モールドに向かう方向に移動させ、連続面が分かれ、積層体を複合材レイアップツールから解放するステップを含む。
【０００７】
さらなる実施形態は、装置である。装置は、複合材レイアップツールを含む。複合材レイアップツールは、レイアップの第１の部分を受けるための第１の外形面を画定する固定モールドと、固定モールドから離れて配置され、レイアップの第２の部分を受けるための第２の外形面を画定する可動モールドとを含み、第１の外形面及び第２の外形面は共に、凸状外形を有する連続面を画定する。複合材レイアップツールは、可動モールドの第２の端部に当接し、かつ固定モールドに向かって少なくとも部分的に進行する方向と平行に傾斜している固定モールドの第１の端部と、固定モールドを貫通して第１の外形面に入り、レイアップを第１の外形面に保持する吸引力を第１の外形面において加える第１の複数の真空ポートと、連続面が分かれて複合材レイアップツールからレイアップを解放する方向に可動モールドを移動させる機構とをさらに含む。
【０００８】
他の例示的な実施形態（例えば、前述の実施形態に関連する方法及びコンピュータ可読媒体）を以下に説明することができる。議論された形状、機能、及び利点は、様々な実施形態において独立して達成され得るか、またはさらなる詳細が以下の説明及び図面を参照して理解され得るさらに他の実施形態において組み合わされ得る。
【０００９】
本開示の一部の実施形態を、単なる例示として、添付の図面を参照して説明する。同じ参照番号は、すべての図面上の同じ要素または同じタイプの要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な実施形態におけるレイアップツールの斜視図である。
【図２】例示的な実施形態における図１のレイアップツールのさらなる斜視図である。
【図３】例示的な実施形態における引き込まれたレイアップツールの斜視図である。
【図４】例示的な実施形態におけるレイアップツールの断面切断正面図である。
【図５】例示的な実施形態における引き込まれたレイアップツールの断面切断正面図である。
【図６】例示的な実施形態におけるレイアップツールの内部構成要素の斜視図である。
【図７】例示的な実施形態におけるレイアップツールを利用する方法を示すフローチャートである。
【図８】例示的な実施形態におけるレイアップツールからメス型硬化ツールへの積層体の移送を示す。
【図９】例示的な実施形態におけるレイアップツールからメス型硬化ツールへの積層体の移送を示す。
【図１０】例示的な実施形態におけるレイアップツールからメス型硬化ツールへの積層体の移送を示す。
【図１１】例示的な実施形態におけるレイアップツールからメス型硬化ツールへの積層体の移送を示す。
【図１２】例示的な実施形態におけるレイアップツールからメス型硬化ツールへの積層体の移送を示す。
【図１３】例示的な実施形態におけるレイアップツールのブロック図である。
【図１４】例示的な実施形態における航空機の製造及び保守点検方法論のフロー図である。
【図１５】例示的な実施形態における航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面及び以下の説明は、本開示の特定の例示的な実施形態を例示する。したがって、当業者であれば、本明細書に明示的に記載または図示していないが、本開示の原理を具現化し、本開示の範囲内に含まれる様々な構成を考案できることが理解されるであろう。さらに、本明細書に記載された例は、本開示の原理の理解を助けることを意図しており、そのように具体的に列挙された例及び条件に限定されるものではないと解釈されるべきである。結果として、本開示は、以下に記載される特定の実施形態または実施例に限定されず、特許請求の範囲及びそれらの等価物によって限定される。
【００１２】
図１は、例示的な実施形態における複合材レイアップツール（以下、「レイアップツール１００」と称する）の斜視図である。レイアップツール１００（例えば、オス型レイアップツール）は、複数層の繊維強化材料（例えば、炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維、セラミックマトリックス中のセラミック繊維、またはガラス繊維強化プラスチック（ＦＧＲＰ））のレイアップを受けるように動作可能な任意のシステム、デバイス、または構成要素を含む。この実施形態では、レイアップツール１００は、シャフト１１０、固定モールド１２０、可動モールド１３０を備える。シャフト１１０は、固定モールド１２０及び可動モールド１３０の領域１８０上への積層体のレイアップを容易にするために、端部ストック１１２で把持され、シャフトの中心軸線の周りを回転することができる。固定モールド１２０は、積層体の層を受けるための第１の外形面１２６を画定し、シャフト１１０に固定的に取り付けられる。固定モールド１２０は、フィルム（例えば、離型フィルム）を定位置に保持するために吸引力を使用する第１のセットのポート１２２を含むシステム１２８をさらに含む。次いで、積層体（「レイアップ」とも称する）が領域１８０上にレイアップされる。図１はまた、（例えば、レイアップが完了した後に積層体を圧縮するために）積層体の上に配置される真空バッグ（例えば、図４の真空バッグ４１０）を領域１８０及び領域１８２上で圧縮するために吸引力を使用する第２のセットのポート１２４を示す。可動モールド１３０は、積層体の層を受けるために垂直に配向され、かつ固定モールド１２０に摺動可能に取り付けられた第２の外形面１３６を画定する。
【００１３】
図１は、離型フィルム（例えば、図４の離型フィルム４０２）を定位置に保持するポートに吸引力を加える真空リザーバ１４０をさらに示す。図１は、レイアップツール１００がシャフト１１０の中心軸線と整列した質量中心を有することを保証するカウンタウェイト１５０と、保守点検中にレイアップツール１００を据え置くことができるスタンドオフ１６０とをさらに示す。モーターまたは真空ポートのようなレイアップツール１００の動作構成要素を制御するために使用することができるコントローラー１７０も示されている。コントローラー１７０は、例えば、カスタム回路として、プログラムされた命令を実行するハードウェアプロセッサとして、またはそれらの何らかの組み合わせとして実装されてもよい。
【００１４】
図２は、例示的な実施形態における図１のレイアップツールのさらなる斜視図であり、図１の矢印２に対応する。図２によれば、可動モールド１３０は、図４の積層体４００（またはレイアップツール１００に接触する図４の離型フィルム４０２）を定位置に保持する第３のセットのポート２３２と、真空バッグを積層体上に圧縮する第４のセットのポート２３４とを含む。可動モールド１３０の第２の外形面１３６は、交差部２５０において固定モールド１２０の第１の外形面１２６と結合し、積層体をレイアップするための連続面２５２となる。この実施形態では、連続面２５２は、その断面が少なくとも１つの凸部を含むという点で凸状外形である。
【００１５】
図３は、例示的な実施形態における引き込まれたレイアップツールの斜視図である。図３は、図２に示す図に対応する。引き込みプロセスは、第２の外形面１３６を第１の外形面１２６から分離することによって、連続面２５２を分割する方向Ｄ（例えば、上向き及び左向き）に可動モールド１３０を移動させた。レイアップツール１００は、連続面２５２が図４の積層体４００の内部モールドライン（ＩＭＬ）を画定するので、ＩＭＬツールと称してもよい。レイアップツール１００を引き込む間、連続面２５２は分かれ、ＩＭＬを破り、レイアップツール１００が取り外されているときに存在する可能性のある干渉の潜在的な箇所を完全に除去するのに十分遠くまで、レイアップツール１００の一部を積層体４００から離す。
【００１６】
図４は、例示的な実施形態におけるレイアップツールの断面切断正面図である。具体的には、図４は、図２の矢印４に対応する。この図において、積層体４００は、第１の外形面１２６、第２の外形面１３６、及び交差部２５０を含む連続面２５２上にレイアップされている。積層体４００は、まだ複合材に硬化されていない点で「グリーン」である。積層体４００は、真空バッグ４１０によって覆われている。連続面２５２の連続性は、第２の外形面１３６の左端部４５４が第１の外形面１２６の右端部４５６に接触することによって達成されている。左端部４５４及び右端部４５６の両方が、上向き及び左向きに延びて、傾斜路を形成している。すなわち、左端部４５４及び右端部４５６の両方は、固定モールド１２０に向かって少なくとも部分的に進行する方向と平行に配向されている。図５は、例示的な実施形態における引き込まれたレイアップツールの断面切断正面図であり、図３の矢印５に対応する。真空バッグ４１０は、レイアップツール１００を引き込む前に取り外されている。図５に示すように、可動モールド１３０の移動により、連続面が分かれ、積層体４００が第２の外形面１３６から分離する。これは、積層体４００をレイアップツール１００から別の構成要素、例えばメス型硬化ツールへ移送することを容易にする。さらに、可動モールド１３０の移動により、積層体４００をトラップ状態形状から取り外すことが可能になる。したがって、ＩＭＬ面の一部は、レイアップツール１００が除去されているときに存在する可能性のある干渉の潜在的な箇所を完全に除去するのに十分遠くまで、積層体４００から離される。
【００１７】
図６は、例示的な実施形態におけるレイアップツール１００の内部構成要素の斜視図である。図６は、図１の可動モールド１３０が、機構（例えば、モーター６２０）によって駆動されるアクチュエータ６３０及び線形レール６１０の組み合わせを介して固定モールド１２０に摺動可能に取り付けられていることを示し、これにより可動モールド１３０の正確に制御された動きが可能になる。しかし、さらなる実施形態では、アクチュエータ６３０及び線形レール６１０を駆動するために、空気圧システム、油圧システム、手動システム、ヒンジなどの任意の適切なシステムを利用することができる。このようにして、モーター６２０の動作により、可動モールド１３０が効果的に、反復可能に、かつ制御可能に移動する。取付プレート６４２、６４４、６４６、６４８、及び６５０も示されている。これらの取付プレートは、レイアップ中に可動モールド１３０を固定モールド１２０に固定的に取り付けるために、可動モールド１３０の動きを防止する取り外し可能な締め具（図示せず）を介して利用され、その後、積層体４００の移送中に可動モールド１３０が移動できるように、除去またはボルト固定を解除される。
【００１８】
レイアップツール１００の動作の例示的な詳細を、図７に関して説明する。この実施形態では、レイアップツール１００は現在、メス型硬化ツール（「外部モールドライン」（ＯＭＬ）ツールとも称する）に移送され、次いで硬化される積層体のレイアップを待っていると仮定する。したがって、可動モールド１３０は、現在、取付プレート６４２〜６５０を介して固定モールド１２０に固定的に取り付けられている。
【００１９】
図７は、例示的な実施形態におけるレイアップツールを利用する方法７００を示すフローチャートである。方法７００のステップは、図１のレイアップツール１００を参照して説明されるが、当業者は、方法７００が他のシステムで実行されてもよいことを理解するだろう。本明細書に記載されたフローチャートのステップは、すべてを含むものではなく、図示されていない他のステップを含むことができる。本明細書に記載のステップは、代替の順序で実行することもできる。
【００２０】
自動化された繊維配置（ＡＦＰ）機械、他の構成要素、または技術者は、（例えば、数値制御（ＮＣ）プログラムによって）連続面２５２の領域１８０上に、繊維強化材料の複数の層を含む積層体４００をレイアップする（ステップ７０２）。連続面２５２は、レイアップツール１００の固定モールド１２０の第１の外形面１２６及び可動モールド１３０の第２の外形面１３６を含む。レイアッププロセス中、真空リザーバ１４０は、第１のセットのポート１２２及び第３のセットのポート２３２において吸引を行う。これは、積層体４００（またはレイアップツール１００に接触するフィルム）をレイアップツール１００に接着する。レイアッププロセスが完了すると、真空バッグ（例えば、図４の真空バッグ４１０）が領域１８０において積層体４００上に配置され、さらに領域１８２の上に配置される。吸引は、第２のセットのポート１２４及び第４のセットのポート２３４において行われる。これは、真空バッグを積層体４００上に圧縮し、積層体４００を圧縮する。
【００２１】
積層体４００の硬化ツールへの移送を準備するために、取付プレート６４２〜６５０からボルトが取り外される。これにより、可動モールド１３０は、線形レール６１０を介して固定モールド１２０に摺動可能に取り付けられる。したがって、モーター６２０は、レイアップツール１００の連続面２５２（積層体４００のＩＭＬを画定する）を分割するために、固定モールド１２０から可動モールド１３０を摺動可能に移動させることができる。
【００２２】
レイアップが完了すると、レイアップツール１００（オス型）がメス型硬化ツールに移送される（ステップ７０４）。レイアップツール１００が剛性であるので、積層体４００をメス型硬化ツールに移動させるための移送媒体としてレイアップツール１００を利用する場合、積層体４００の形状を安定的に維持することができる。例えば、レイアップツール１００は、対応するメス型硬化ツールの近傍に移送されてもよい。レイアップツール１００をさらにメス型硬化ツールに挿入する（ステップ７０６）。例えば、図８〜図１０に示すように、コントローラー１７０は、レイアップツール１００の全体をＹ方向に沿ってメス型硬化ツール８００の表面８２０によって画定される空隙部８１０内に動かす動作を指示することができる。さらなる実施形態では、レイアップツール１００は、メス型硬化ツール８００の第１のセグメント８３０及び第２のセグメント８４０の厚さに応じて、Ｘ方向またはさらにはＺ方向に沿って移動することもできる。
【００２３】
レイアップツール１００がメス型硬化ツール８００に正常に挿入されると、例えば第１のセグメント８３０及び第２のセグメント８４０を一緒に引き出すことによって、メス型硬化ツール８００の組み立てが完了する（ステップ７０８）。メス型硬化ツール８００が組み立てられた状態で、コントローラー１７０は、可動モールド１３０を少なくとも部分的に固定モールド１２０に向かう方向（すなわち固定モールド１２０に対して上向き及び左向き）に移動させるようモーター６２０に指示する（ステップ７１０）。これにより、可動モールド１３０の左端部４５４を固定モールド１２０の右端部４５６から分離することによって連続面２５２を分割し、レイアップツール１００から積層体４００（またはこれに結合された離型フィルム４０２）を解放する。これはまた、レイアップツール１００の断面サイズを減少させるが、これは、レイアップツール１００が、積層体４００に接触することなく、メス型硬化ツール８００から取り外され得ることを意味する。これは、積層体４００が解放された後にレイアップツール１００をメス型硬化ツール８００から取り外すことを可能にする。
【００２４】
コントローラー１７０は、可動モールド１３０の第２の外形面１３６が移動されている間に、レイアップツール１００のメス型硬化ツール８００（例えば、ＯＭＬツール）からの引き込みをさらに指示する（ステップ７１２）。このプロセスを図１１〜図１２に示す。次に、積層体４００を硬化させて複合材にすることができる。方法７００により、レイアップツール１００がメス型硬化ツール８００から取り外される前に断面サイズが縮小され得るので、方法７００は、メス型硬化ツール８００におけるレイアップツール１００の挿入及び取り外しを容易にする。レイアップツール１００上にレイアップされたあらゆる積層体は、レイアップツール１００のサイズが縮小すると解放され、レイアップツール１００は、そのサイズが縮小すると同時に干渉されずにメス型硬化ツール８００から出ることができる。オス型レイアップツールとメス型硬化ツールとの間の積層体の移送を容易にするためのこの形状は、ロック状態形状を有する積層体がオス型（すなわちＩＭＬ）ツールにレイアップされ得ることを意味し、これはこのような積層体をメス型（すなわちＯＭＬ）ツールにレイアップするよりも実質的により複雑でなく時間のかからないプロセスである。同時に、積層体は、レイアップ中に使用されるオス型ツールから硬化に使用されるメス型ツールに容易に移送することができる。オス型ツールからの硬化複合材の取り外しが実質的により困難になることがあるので、メス型ツール上での硬化が非常に望ましい。したがって、有利なことに、レイアップツール１００及び方法７００により、製造プロセスは、オス型ツールのレイアップ関連の利点と共にメス型ツールの硬化関連の利点を利用することが可能になる。
【００２５】
方法７００は、従来技術に比べて実質的な利点を提供するが、それは互いに対して移動可能な２つの補完的な型を利用するための方法７００のプロセスによって、積層体が移送されるときにレイアップツール１００がその断面サイズを縮小することが可能になるからである。これは、積層体をレイアップツールから解放する際の利点を提供する。この技術は、レイアップツールの断面領域を減少させる際のさらなる利点を提供し、トラップ状態形状が存在する場合にレイアップツールをメス型硬化ツールから容易に取り外すことを可能にする。したがって、積層体が移送されている間の積層体の完全性を保持する可能性が高くなる。
【００２６】
例
以下の例では、複合材用のレイアップツールに関して追加のプロセス、システム、及び方法について説明する。
【００２７】
図１３は、例示的な実施形態におけるレイアップツール１３００のブロック図である。図１３によれば、レイアップツール１３００は、カウンタウェイト１３３２及びスタンドオフ１３３４が取り付けられたシャフト１３３０を含む。固定モールド１３１０は、シャフト１３３０に固定的に取り付けられ、第１の端部１３１８を有する第１の外形面１３１２を画定する。固定モールド１３１０は、積層体（または積層体が適用されるフィルム）に吸引力を加えるグリップポート１３１４を含むポートの第１のセットと、積層体上に配置された真空バッグに吸引力を加える圧縮ポート１３１６とをさらに含む。
【００２８】
さらなる実施形態では、膨張部の半分を画定する複数の表面を互いに向かって移動させ、次いで複数の表面をレイアップツール内に任意に引き込むことによって、膨張部において引き込むことが可能である。したがって、レイアップツールの膨張部を、レイアップツールの残りの部分に引き込む前または後に、より小さな膨張部に折りたたむ機会がある。可動モールド１３２０は、モーター１３５０がアクチュエータ１３４２を駆動するときに可動モールド１３２０が移動するように、線形レール１３４０を介して固定モールド１３１０に摺動可能に取り付けられている。線形レール１３４０も示されている。可動モールド１３２０は、第２の端部１３２８を有する第２の外形面１３２２を画定する。レイアップが生じると、第２の端部１３２８が第１の端部１３１８に接触し、その結果、連続面１３６０が生じる。レイアップが完了すると、レイアップツール１３００がメス型硬化ツールに挿入され、可動モールド１３２０を固定モールド１３１０に対して移動させるためにモーター１３５０が利用される。これは積層体を解放し、メス型硬化ツールからのレイアップツール１３００の取り外しを容易にする。図１３には、固定及び可動モールドが示されているが、さらなる実施形態では、任意の適切な数のモールドが使用されてもよく、及び／または任意の数のモールドが移動可能であってもよい。
【００２９】
レイアップツール１３００が硬化ツールから取り外されるときに干渉が存在しないことを確実にするために、第１の外形面１３１２及び第２の外形面１３２２を所望通りに配置することができ、したがって、垂直方向に、横方向に、角度をつけてというように配向することができる。さらに、モールドの可動部分または表面は、膨張部が積層体またはレイアップツール１３００に配置される箇所に配置されるように設計されてもよい。例えば、可動部分または表面は、膨張部が近くにある場合にレイアップツール１３００の端部に配置されてもよく、または任意の適切な箇所に配置されてもよい。レイアップツール１３００は、積層体が膨張した箇所に可動部分または表面を含むように特に計画的に設計されてもよい。
【００３０】
より詳細に図面を参照すると、本開示の実施形態は、図１４に示す航空機の製造及び保守点検方法１４００と、図１５に示す航空機１４０２との関連で説明することができる。予備製造段階において、例示的な方法１４００は、航空機１４０２の仕様及び設計１４０４ならびに材料調達１４０６を含んでもよい。製造段階において、航空機１４０２の構成要素及び部分組立品の製造１４０８ならびにシステム統合１４１０が行われる。その後、航空機１４０２は、認証及び搬送１４１２を経て就航中１４１４とされる。顧客による就航中、航空機１４０２は、変更、再設定、改装なども含む定期的な整備及び保守点検１４１６を予定されてもよい。本明細書で具体化される装置及び方法は、製造及び保守点検方法１４００の任意の１つ以上の適切な段階（例えば、仕様及び設計１４０４、材料調達１４０６、構成要素及び部分組立品の製造１４０８、システム統合１４１０、認証及び搬送１４１２、就航中１４１４、整備及び保守点検１４１６）及び／または航空機１４０２の任意の適切な構成要素（例えば、機体１４１８、システム１４２０、内部１４２２、推進１４２４、電気１４２６、油圧１４２８、環境１４３０）において使用されてもよい。
【００３１】
方法１４００の各プロセスは、システムインテグレータ、サードパーティ、及び／またはオペレータ（例えば、顧客）によって実施または実行されてもよい。この説明のために、システムインテグレータは、任意の数の航空機の製造業者及び主要システムの下請け業者を含むことがあるがこれらに限定されず、サードパーティは、任意の数のベンダ、下請け業者、及びサプライヤを含むことがあるがこれらに限定されず、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事エンティティ、サービス組織などであってもよい。
【００３２】
図１５に示すように、例示的方法１４００によって製造された航空機１４０２は、複数のシステム１４２０及び内部１４２２を有する機体１４１８を含んでもよい。複数のシステム１４２０の例は、推進システム１４２４、電気システム１４２６、油圧システム１４２８、及び環境システム１４３０の１つ以上を含んでもよい。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙の例が示されているが、本発明の原理は、自動車産業のような他の産業にも適用することができる。
【００３３】
すでに上述したように、本明細書で具体化される装置及び方法は、製造及び保守点検方法１４００の任意の１つ以上の段階において使用することができる。例えば、製造段階１４０８に対応する構成要素または部分組立品は、航空機１４０２が就航中に製造される構成要素または部分組立品と同様の方法で組み立てまたは製造することができる。また、例えば、航空機１４０２の組み立てを実質的に迅速化するか、またはコストを削減することによって、製造段階１４０８及び１４１０の間に、１つ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、またはそれらの組み合わせを利用することができる。同様に、航空機１４０２の就航中、例えばそしてこれに限定されず、整備及び保守点検１４１６のために、装置の実施形態、方法の実施形態、またはそれらの組み合わせの１つ以上を利用することができる。例えば、本明細書に記載の技術及びシステムは、ステップ１４０６、１４０８、１４１０、１４１４、及び／または１４１６に使用することができ、及び／または機体１４１８及び／または内部１４２２に使用することができる。これらの技術及びシステムは、さらに、例えば、推進１４２４、電気１４２６、油圧１４２８、及び／または環境１４３０を含むシステム１４２０に利用されることもある。
【００３４】
一実施形態では、レイアップツール１００上にレイアップされた複合材は機体１４１８の一部を含み、構成要素及び部分組立品の製造１４０８中に製造される。次いで、部品は、システム統合１４１０において航空機に組み立てられ、摩耗がその部品を使用不能にするまで就航中１４１４で利用され得る。その後、整備及び保守点検１４１６において、部品は廃棄され、レイアップツール１００を介して製造された新規製造部品と交換される。本発明の構成要素及び方法は、新しい部品を製造するために、構成要素及び部分組立品の製造１４０８の間を通して利用されてもよい。
【００３５】
図面に示されている、または本明細書に記載されている様々な制御要素（例えば、電気または電子構成要素）のいずれも、ハードウェア、ソフトウェアを実装するプロセッサ、ファームウェアを実装するプロセッサ、またはこれらの一部の組み合わせとして実装されてもよい。例えば、要素は、専用ハードウェアとして実装されてもよい。専用ハードウェア要素は、「プロセッサ」、「コントローラー」、または同様の用語で呼ばれることがある。プロセッサによって提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサ、単一の共用プロセッサ、またはそのうちの一部が共有されてもよい複数の個別プロセッサによって提供されてもよい。さらに、「プロセッサ」または「コントローラー」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアのみを指すものと解釈すべきではなく、暗黙的に、限定なしに、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）または他の回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性記憶装置、ロジック、または他の何らかの物理ハードウェア構成要素またはモジュールを含んでいてもよい。
【００３６】
また、制御要素は、要素の機能を実行するためにプロセッサまたはコンピュータによって実行可能な命令として実装されてもよい。命令の例には、ソフトウェア、プログラムコード、ファームウェアなどがある。命令は、プロセッサによって実行されるときに、要素の機能を実行するようにプロセッサに命令するために動作可能である。命令は、プロセッサによって読み取り可能な記憶デバイスに格納されてもよい。記憶デバイスの一部の例は、デジタルまたはソリッドステートメモリ、磁気ディスク及び磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、または光学的に読み取り可能なデジタルデータ記憶媒体である。
【００３７】
本発明の装置及び方法は、特許請求の範囲と混同されるべきではない以下の節でも言及される。
【００３８】
Ａ１．凸状外形であり、かつ複合材レイアップツールの固定モールドの第１の外形面と、複合材レイアップツールの可動モールドの第２の外形面とを含む連続面上に繊維強化材料の積層体をレイアップするステップ（７０２）と、
少なくとも部分的に固定モールドに向かう方向に可動モールドを移動させ、連続面を分割し、積層体を複合材レイアップツールから解放するステップ（７１０）と
を含む、方法。
【００３９】
Ａ２．複合材レイアップツールからの積層体の分離を容易にするフィルムを連続面に配置するステップと、
連続面においてフィルムを保持する第１の吸引を行うステップと、
第１の吸引が行われている間に積層体をレイアップするステップと
をさらに含む、段落Ａ１の方法。
【００４０】
Ａ３．複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに挿入した後に第１の吸引を解放するステップ
をさらに含む、段落Ａ２の方法。
【００４１】
Ａ４．積層体の上に真空バッグを配置するステップと、
真空バッグを積層体上に圧縮する第２の吸引を行うステップとをさらに含む、段落Ａ２の方法。
【００４２】
Ａ５．真空バッグを積層体上に圧縮した後に第２の吸引を解放するステップと、
複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに挿入する前に積層体から真空バッグを取り外すステップと
をさらに含む、段落Ａ４の方法。
【００４３】
Ａ６．複合材を形成するために、積層体をメス型硬化ツールに挿入している間に積層体を硬化させるステップ
をさらに含む、段落Ａ１の方法。
【００４４】
Ａ７．メス型硬化ツールから複合材を引き出すステップ
をさらに含む、段落Ａ６の方法。
【００４５】
Ａ８．積層体をレイアップするステップが、複数の層をレイアップするステップを含む、
段落Ａ１の方法。
【００４６】
Ａ９．複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに移送するステップ（７０４）と、
複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに挿入するステップ（７０６）と
をさらに含む、段落Ａ１の方法。
【００４７】
Ａ１０．可動モールドが移動されている間に、複合材レイアップツールをメス型硬化ツール及び積層体から引き込むステップ（７１２）
をさらに含む、段落Ａ９の方法。
【００４８】
Ａ１１．可動モールドを線形レールを介して固定モールドに対して移動させるステップ
をさらに含む、段落Ａ１の方法。
【００４９】
Ａ１２．段落Ａ１の方法によって組み立てられた航空機の一部分。
【００５０】
Ａ１３．繊維強化材料が繊維強化ポリマーを含む、
段落Ａ１の方法。
【００５１】
Ａ１４．積層体がまだ複合材に硬化されていない、
段落Ａ１の方法。
本媒体のさらなる態様によって、以下が提供される。
【００５２】
Ｂ１．プロセッサによって実行されるときに、方法を実行するように動作可能なプログラム命令を具現化する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、方法が、
凸状外形であり、かつ複合材レイアップツールの固定モールドの第１の外形面と、複合材レイアップツールの可動モールドの第２の外形面とを含む連続面上に繊維強化材料の積層体をレイアップするステップ（７０２）と、
少なくとも部分的に固定モールドに向かう方向に可動モールドを移動させ、連続面を分割し、積層体を複合材レイアップツールから解放するステップ（７１０）と
を含む、媒体。
【００５３】
Ｂ２．方法が、
複合材レイアップツールからの積層体の分離を容易にするフィルムを連続面に配置するステップと、
連続面においてフィルムを保持する第１の吸引を行うステップと、
第１の吸引が行われている間に積層体をレイアップするステップと
をさらに含む、段落Ｂ１の媒体。
【００５４】
Ｂ３．方法が、
複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに挿入した後に第１の吸引を解放するステップ
をさらに含む、段落Ｂ２の媒体。
【００５５】
Ｂ４．方法が、
積層体の上に真空バッグを配置するステップと、
真空バッグを積層体上に圧縮する第２の吸引を行うステップと
をさらに含む、段落Ｂ１の媒体。
【００５６】
Ｂ５．方法が、
真空バッグを積層体上に圧縮した後に第２の吸引を解放するステップと、
複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに挿入する前に積層体から真空バッグを取り外すステップと
をさらに含む、段落Ｂ４の媒体。
【００５７】
Ｂ６．方法が、
複合材を形成するために、積層体をメス型硬化ツールに挿入している間に積層体を硬化させるステップ
をさらに含む、段落Ｂ１の媒体。
【００５８】
Ｂ７．方法が、
メス型硬化ツールから複合材を引き出すステップ
をさらに含む、段落Ｂ６の媒体。
【００５９】
Ｂ８．積層体をレイアップするステップが、複数の層をレイアップするステップを含む、
段落Ｂ１の媒体。
【００６０】
Ｂ９．複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに移送するステップ（７０４）と、
複合材レイアップツールをメス型硬化ツールに挿入するステップ（７０６）と
をさらに含む、段落Ｂ１の媒体。
【００６１】
Ｂ１０．方法が、
可動モールドが移動されている間に、複合材レイアップツールをメス型硬化ツール及び積層体から引き込むステップ（７１２）
をさらに含む、段落Ｂ１の媒体。
【００６２】
Ｂ１１．可動モールドを線形レールを介して固定モールドに対して移動させるステップ
をさらに含む、段落Ｂ１の媒体。
【００６３】
Ｂ１２．段落Ｂ１の非一時的なコンピュータ可読媒体によって実施される方法によって組み立てられた航空機の一部分。
【００６４】
Ｂ１３．繊維強化材料が繊維強化ポリマーを含む、
段落Ｂ１の媒体。
【００６５】
Ｂ１４．積層体がまだ複合材に硬化されていない、
段落Ｂ１の媒体。
本装置のさらなる態様によって、以下が提供される。
【００６６】
Ｃ１．レイアップの第１の部分（４００）を受け入れるための第１の外形面（１２６）を画定する固定モールド（１２０）と、
固定モールドから離れて配置され、レイアップの第２の部分を受け入れるための第２の外形面（１３６）を画定する可動モールド（１３）であって、第１の外形面及び第２の外形面は共に、凸状外形を有する連続面（２５２）を画定し、
固定モールドの第１の端部（１３１８）は可動モールドの第２の端部（１３２８）に当接する、可動モールド（１３）と、
レイアップを第１の外形面に保持する吸引力を第１の外形面において加えるシステム（１２８）と、
可動モールドを、連続面を分割し、複合材レイアップツールからレイアップを解放する方向に移動させる機構（６２０）と
を含む複合材レイアップツール（１００）
を含む、装置。
【００６７】
Ｃ２．システムが、固定モールドを貫通して第１の外形面に入る第１の複数の真空ポート（１２２）を含む、
段落Ｃ１に記載の装置。
【００６８】
Ｃ３．可動モールドを貫通して第２の外形面に入り、レイアップを第２の外形面に保持する吸引力を第２の外形面において加える第２の複数の真空ポート（１２４）
をさらに含む、段落Ｃ２の装置。
【００６９】
Ｃ４．第１の複数の真空ポート及び第２の複数の真空ポートに真空を供給する真空リザーバ（１４０）
をさらに含む、段落Ｃ１の装置。
【００７０】
Ｃ５．固定モールドを貫通して第１の外形面に入り、真空バッグをレイアップに押し付ける吸引力を第１の外形面において加える第３の複数の真空ポート（１３２）と、
可動モールドを貫通して第２の外形面に入り、真空バッグをレイアップに対して圧縮する吸引力を第２の外形面において加える第４の複数の真空ポート（１３４）と
をさらに含む、段落Ｃ４の装置。
【００７１】
Ｃ６．可動モールドが、線形レール（６１０）を介して固定モールドに摺動可能に取り付けられている、
段落Ｃ１の装置。
【００７２】
３５．複合材レイアップツールから固定モールド及び可動モールドを超えて垂直に延伸し、複合材レイアップツールを支持するスタンドオフ（１６０）
をさらに含む、段落Ｃ１の装置。
【００７３】
Ｃ７．複合材レイアップツールに固定的に取り付けられ、複合材レイアップツールの質量中心が複合材レイアップツール内のシャフト（１１０）と整列するようにする、カウンタウェイト（１５０）
をさらに含む、段落Ｃ１の装置。
【００７４】
Ｃ８．固定モールドに可動モールドを固定的に取り付け、レイアップ中の固定モールドに対する可動モールドの動きを防止する取付プレート（６４２〜６５０）
をさらに含む、段落Ｃ１の装置。
【００７５】
Ｃ９．段落Ｃ１の装置を使用して航空機の一部分を製造するステップ。
【００７６】
Ｃ１０．機構がモーター（６２０）を含む、
段落Ｃ１の装置。
【００７７】
Ｃ１１．固定モールドの第１の端部が、固定モールドに向かって少なくとも部分的に進行する方向と平行に傾斜している、
段落Ｃ１の装置。
【００７８】
特定の実施形態が本明細書に記載されているが、本開示の範囲はこれらの特定の実施形態に限定されない。本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその等価物によって定義される。
【符号の説明】
【００７９】
１００  レイアップツール
１１０  シャフト
１１２  端部ストック
１２０  固定モールド
１２２，１２４  ポート
１２６  外形面
１２８  システム
１３０  可動モールド
１３６  外形面
１４０  真空リザーバ
１５０  カウンタウェイト
１６０  スタンドオフ
１７０  コントローラー
１８０，１８２  領域
２３２，２３４  ポート
２５０  交差部
２５２  連続面
４００  積層体
４０２  フィルム
４１０  真空バッグ
４５４  左端部
４５６  右端部
６１０  線形レール
６２０  モーター
６３０  アクチュエータ
６４２〜６５０  取付プレート
８００  メス型硬化ツール
８１０  空隙部
８２０  表面
８３０，８４０  セグメント
【図１】
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【図２】
2019107882.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019107882.tif 000007
【図７】
2019107882.tif 000008
【図８】
2019107882.tif 000009
【図９】
2019107882.tif 000010
【図１０】
2019107882.tif 000011
【図１１】
2019107882.tif 000012
【図１２】
2019107882.tif 000013
【図１３】
2019107882.tif 000014
【図１４】
2019107882.tif 000015
【図１５】
2019107882.tif 000016
【外国語明細書】
2019107882000001.pdf