(57)【要約】【課題】コンポジットチャージを形成するためのヒートブランケットアセンブリを提供する。【解決手段】成形マンドレル上にコンポジットチャージを成形するためのブランケットアセンブリは、成形マンドレルに沿った並進中にそれらの間で摺動可能なコンポジットチャージを有するように構成された上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットを含む。ブランケットアセンブリは、下部加熱ブランケットとマンドレル側面との間にそれぞれ配置可能なテーパ部を有する一対のウェッジ要素を有する。ウェッジ要素上面は、テーパ部前端部からテーパ部後端部へ傾斜している。上部加熱ブランケットは、コンポジットチャージがブランケットアセンブリのテーパ部の上を通過する際に、マンドレル側面とウェッジ要素上面によって集合的に画定される成形マンドレルの断面形状にコンポジットチャージを徐々に成形するためのブランケット成形圧力を及ぼす。ウェッジ要素上面は、コンポジットチャージの横方向外側部分をマンドレル上部に対するレベル接線にほぼ平行な関係に維持する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形マンドレル（２０２）上にコンポジットチャージ（５００）をグライド成形するためのブランケットアセンブリ（３４０）であって、前記成形マンドレル（２０２）は、マンドレル上部（２０４）によって相互接続された対向するマンドレル側面（２１２）を有し、前記ブランケットアセンブリ（３４０）は、
上部加熱ブランケット（３４４）と下部加熱ブランケット（３４６）との間に摺動可能なコンポジットチャージ（５００）を有するように構成された前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）と、
前記コンポジットチャージ（５００）を加熱するための前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の少なくとも一方に含まれる加熱要素（３８６）と、
前記下部加熱ブランケット（３４６）と前記対向するマンドレル側面（２１２）との間に配置可能であり、各々がテーパ部（４０６）を含み、前記成形マンドレル（２０２）に取り付けられた場合に前記コンポジットチャージ（５００）および前記ブランケットアセンブリ（３４０）を支持するように構成されたウェッジ要素上面（４０２）を有する一対のウェッジ要素（４００）であって、前記ウェッジ要素上面（４０２）がテーパ部前端部（４０８）からテーパ部後端部（４１０）まで下方に傾斜している、一対のウェッジ要素（４００）と、を含み、
前記上部加熱ブランケット（３４４）は、前記成形マンドレル（２０２）に沿って前記ブランケットアセンブリ（３４０）が並進する間に前記マンドレル側面（２１２）および前記ウェッジ要素上面（４０２）に対して前記コンポジットチャージ（５００）および前記下部加熱ブランケット（３４６）を徐々に形成するために、前記コンポジットチャージ（５００）上にブランケット成形圧力（３７８）を及ぼすように構成される、
ブランケットアセンブリ（３４０）。
【請求項２】
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の各々のブランケット前端部（３５０）に結合された剛性要素（３６６）をさらに含み、
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の前記剛性要素（３６６）は、前記ブランケットアセンブリ（３４０）を並進させるために前記成形マンドレル（２０２）に沿って引っ張られるように構成される、
請求項１に記載のブランケットアセンブリ（３４０）。
【請求項３】
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の各々は、前記テーパ部後端部（４１０）から後方に延在するブランケット後方延長部（３７４）を含み、
前記ブランケット後方延長部（３７４）は、前記マンドレル側面（２１２）に対して前記コンポジットチャージ（５００）上に成形装置圧力（４３２）を加えるように構成された成形装置（４３０）を受け取るように構成され、
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の前記剛性要素（３６６）は、互いに向かって付勢され、前記コンポジットチャージ（５００）上にブランケット入口クランプ圧力（３７２）を生成して、前記ブランケットアセンブリ（３４０）が前記剛性要素（３６６）によって引っ張られた場合に、前記ブランケット前端部（３５０）と前記成形装置（４３０）との間の前記コンポジットチャージ（５００）に長手方向の張力（４４２）を誘起させるように構成される、
請求項２に記載のブランケットアセンブリ（３４０）。
【請求項４】
前記ウェッジ要素（４００）は、弾性的に圧縮可能であり、前記ブランケットアセンブリ（３４０）が前記成形マンドレル（２０２）に沿って並進する際に、前記成形マンドレル（２０２）の断面内の局所的な変化に適合するように構成される、
請求項１から３のいずれか一項に記載のブランケットアセンブリ（３４０）。
【請求項５】
前記ブランケット成形圧力（３７８）を増加させるために前記上部加熱ブランケット（３４４）の上部に取り付け可能に構成された質量要素（３８０）をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のブランケットアセンブリ（３４０）。
【請求項６】
前記質量要素（３８０）は、
前記上部加熱ブランケット（３４４）の上部に取り付け可能であり、ブランケット前端部（３５０）とブランケット後端部（３５２）との間に少なくとも部分的に延在する質量層（３８２）と、
前記上部加熱ブランケット（３４４）に取り付けられ、ブランケット中心線（３４２）の対向する側にそれぞれ配置され、前記ウェッジ要素（４００）の前記ウェッジ要素上面（４０２）と前記成形マンドレル（２０２）の前記マンドレル側面（２１２）との接合部における対角線ノッチ（３７６）とほぼ整列する、一対の個別の質量ストリップ（３８４）と、
の少なくとも一方として構成される、請求項５に記載のブランケットアセンブリ（３４０）。
【請求項７】
前記ウェッジ要素（４００）は各々、テーパ部前端部（４０８）の前方に位置し、前記マンドレル上部（２０４）とほぼ面一であるウェッジ要素上面（４０２）を有する前方部分（４２２）を含み、
前記少なくとも１つの加熱要素（３８６）は、前記成形マンドレル（２０２）に沿って前記ブランケットアセンブリ（３４０）が並進する間に前記コンポジットチャージ（５００）が前記テーパ部（４０６）を通過する前に、前記コンポジットチャージ（５００）を加熱するために前記前方部分（４２２）内に延在する、
請求項１から６のいずれか一項に記載のブランケットアセンブリ（３４０）。
【請求項８】
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の少なくとも一方は、
上部ブランケット層（３５６）と、
下部ブランケット層（３５８）と、
前記上部ブランケット層（３５６）と前記下部ブランケット層（３５８）との間に挟まれる加熱要素（３８６）と、
から構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のブランケットアセンブリ（３４０）。
【請求項９】
成形マンドレル（２０２）上にコンポジットチャージ（５００）をグライド成形するための成形システム（２００）であって、
マンドレル上流側端部（２１４）と、マンドレル下流側端部（２１６）と、マンドレル上部（２０４）によって相互接続された対向するマンドレル側面（２１２）と、を有する成形マンドレル（２０２）と、
ブランケットアセンブリ（３４０）であって、
前記マンドレル上流側端部（２１４）から前記マンドレル下流側端部（２１６）まで前記成形マンドレル（２０２）に沿って上部加熱ブランケット（３４４）および下部加熱ブランケット（３４６）のブランケット前端部（３５０）を引っ張る間に、前記上部加熱ブランケット（３４４）と前記下部加熱ブランケット（３４６）との間に摺動可能なコンポジットチャージ（５００）を有するように構成された前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）と、
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の少なくとも一方に含まれ、前記コンポジットチャージ（５００）を加熱するように構成された加熱要素（３８６）と、
前記下部加熱ブランケット（３４６）の下側に対して配置可能であり、各々がテーパ部（４０６）を含み、内側が前記対向するマンドレル側面（２１２）を圧迫するように構成されたウェッジ要素（４００）と、前記成形マンドレル（２０２）上に取り付けられた場合に前記コンポジットチャージ（５００）および前記ブランケットアセンブリ（３４０）を支持するように構成されたウェッジ要素上面（４０２）と、を有する一対のウェッジ要素（４００）であって、前記ウェッジ要素上面（４０２）は、前記テーパ部（４０６）の前端部（４０８）から後端部（４１０）まで前記マンドレル上部（２０４）に対して下方に傾斜している、一対のウェッジ要素（４００）と、
を含む、ブランケットアセンブリ（３４０）と、
を含み、
前記上部加熱ブランケット（３４４）は、前記成形マンドレル（２０２）に沿って前記ブランケットアセンブリ（３４０）が並進する間に前記マンドレル側面（２１２）および前記ウェッジ要素上面（４０２）に対して前記コンポジットチャージ（５００）および前記下部加熱ブランケット（３４６）を徐々に形成するために、前記コンポジットチャージ（５００）上にブランケット成形圧力（３７８）を及ぼすように構成される、
成形システム（２００）。
【請求項１０】
前記ブランケットアセンブリ（３４０）は、
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の各々のブランケット前端部（３５０）に結合され、前記ブランケットアセンブリ（３４０）を並進させるために前記成形マンドレル（２０２）に沿って引っ張られるように構成された剛性要素（３６６）をさらに含み、
前記上部加熱ブランケット（３４４）および下部加熱ブランケット（３４６）は各々、テーパ部後端部（４１０）から後方に延在し、前記マンドレル側面（２１２）に対して前記コンポジットチャージ（５００）上に成形装置圧力（４３２）を加えるように構成された成形装置（４３０）を受け取るように構成されたブランケット後方延長部（３７４）を含み、
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の前記剛性要素（３６６）は、互いに向かって付勢され、前記コンポジットチャージ（５００）上にブランケット入口クランプ圧力（３７２）を生成して、前記ブランケットアセンブリ（３４０）が前記剛性要素（３６６）によって引っ張られた場合に、前記ブランケット前端部（３５０）と前記成形装置圧力（４３２）の位置との間の前記コンポジットチャージ（５００）に長手方向の張力（４４２）を誘起させるように構成される、
請求項９に記載の成形システム（２００）。
【請求項１１】
成形マンドレル（２０２）上にコンポジットチャージ（５００）を形成する方法（６００）であって、
マンドレル上部（２０４）によって相互接続された対向するマンドレル側面（２１２）を有する成形マンドレル（２０２）上に取り付けられた上部加熱ブランケット（３４４）と下部加熱ブランケット（３４６）との間にコンポジットチャージ（５００）を配置するステップであって、前記下部加熱ブランケット（３４６）は、前記対向するマンドレル側面（２１２）と前記下部加熱ブランケット（３４６）の下面との間にそれぞれ一対のウェッジ要素（４００）を有し、各ウェッジ要素（４００）は、テーパ部（４０６）の前端部（４０８）から後端部（４１０）に向かって下方に傾斜したウェッジ要素上面（４０２）を有する前記テーパ部（４０６）を含み、前記上部加熱ブランケット（３４４）、前記下部加熱ブランケット（３４６）、および前記ウェッジ要素（４００）は、ブランケットアセンブリ（３４０）を集合的に形成する、ステップと、
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）のうちの少なくとも一方を用いて前記コンポジットチャージ（５００）を加熱して、前記コンポジットチャージ（５００）内の樹脂の粘度を低下させるステップと、
前記成形マンドレル（２０２）と前記ブランケットアセンブリ（３４０）との間で前記コンポジットチャージ（５００）が摺動する状態で、前記成形マンドレル（２０２）の長手方向に沿って前記ブランケットアセンブリ（３４０）を並進させるステップと、
前記上部加熱ブランケット（３４４）を使用して、前記テーパ部（４０６）上を通過する前記コンポジットチャージ（５００）上にブランケット成形圧力（３７８）を加えるステップと、
前記ブランケット成形圧力（３７８）に応じて、前記マンドレル側面（２１２）および前記ウェッジ要素上面（４０２）に対して前記コンポジットチャージ（５００）を徐々に形成するステップと、
前記コンポジットチャージ（５００）の横方向に対向する側の各々において、各マンドレル側面（２１２）とウェッジ要素上面（４０２）との接合部に沿って位置する横方向外方に移動するスリップゾーン（５１２）を有するＺ字形外形（５１０）を誘起させるステップであって、前記スリップゾーン内で前記コンポジットチャージ（５００）のコンポジットプライ（５０４）が互いに対して層間で滑る、ステップと、
前記マンドレル側面（２１２）および前記ウェッジ要素上面（４０２）に対する前記コンポジットチャージ（５００）の成形中に、前記マンドレル上部（２０４）に対するレベル接線（２０８）にほぼ平行な関係で前記コンポジットチャージ（５００）の各横方向に対向する側の前記Ｚ字形外形（５１０）の横方向外側部分（５２０）を支持するステップと、
を含む方法（６００）。
【請求項１２】
前記ブランケットアセンブリ（３４０）を前記成形マンドレル（２０２）に沿って並進させる前記ステップは、
ブランケット前端部（３５０）において前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）にそれぞれ結合された一対の剛性要素（３６６）を引っ張るステップを含む、請求項１１に記載の方法（６００）。
【請求項１３】
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の各々は、前記テーパ部の前記後端部（４１０）から後方に延在するブランケット後方延長部（３７４）を含み、前記方法（６００）は、
前記ブランケット後方延長部（３７４）上に配置された成形装置（４３０）を使用して、前記マンドレル側面（２１２）に対して前記コンポジットチャージ（５００）上に成形装置圧力（４３２）を加えるステップと、
前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の前記剛性要素（３６６）を互いに向かって付勢し、前記コンポジットチャージ（５００）上にブランケット入口クランプ圧力（３７２）を生成させるステップと、
前記ブランケットアセンブリ（３４０）が前記剛性要素（３６６）によって引っ張られた場合に、前記ブランケット前端部（３５０）と前記成形装置圧力（４３２）の位置との間の前記コンポジットチャージ（５００）に長手方向の張力（４４２）を誘起させるステップと、
をさらに含む、請求項１２に記載の方法（６００）。
【請求項１４】
前記ウェッジ要素（４００）は弾性的に圧縮可能であり、前記方法（６００）は、
前記成形マンドレル（２０２）の前記長手方向に沿って前記ブランケットアセンブリ（３４０）が並進する間に、前記成形マンドレル（２０２）の断面の局所的変化に前記ウェッジ要素（４００）を適合させるステップをさらに含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法（６００）。
【請求項１５】
前記ウェッジ要素（４００）は各々、テーパ部前端部（４０８）の前方に位置し、前記マンドレル上部（２０４）とほぼ面一であるウェッジ要素上面（４０２）を有する前方部分（４２２）を含み、前記コンポジットチャージ（５００）を加熱する前記ステップは、
前記前方部分（４２２）内に延在する前記上部加熱ブランケット（３４４）および前記下部加熱ブランケット（３４６）の少なくとも一方を使用して、前記コンポジットチャージ（５００）が前記テーパ部（４０６）を通過する前に前記コンポジットチャージ（５００）を加熱するステップ
を含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法（６００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、コンポジット材料の製造に関し、より詳細には、成形マンドレル上にコンポジットチャージを形成するためのヒートブランケットアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンポジット構造体は、高い強度対重量比、改善された耐腐食性、および他の好ましい特性のために、広範囲の用途に使用される。航空機の構築では、胴体、翼、および他の構成要素を形成するために多量のコンポジット材料が使用される。例えば、翼パネルは、複数の細長いコンポジットストリンガをコンポジット翼スキンに共硬化または共結合することによって製造することができる。各コンポジットストリンガを製造するプロセスは、コンポジットチャージが成形マンドレルの形状をとり、その後にコンポジットチャージが硬化するようにして、細長い成形マンドレル上に未硬化コンポジットプライのスタックまたはチャージを形成するステップを含むことができる。各コンポジットプライは、ポリマー母材（例えば、エポキシ樹脂）が含浸された強化繊維（例えば、炭素繊維）から構成することができる。
【０００３】
成形マンドレル上に未硬化のコンポジットチャージを形成する従来の方法は、強化繊維のしわまたは座屈の発生をもたらす可能性がある。このようなしわは、コンポジットチャージに形成された内側コーナーに沿った位置の最も内側のコンポジットプライにおいて生じ得る。成形マンドレルに最も近接して配置されたコンポジットプライにおける圧縮力の蓄積の結果として、コンポジットチャージの内側コーナーに沿った局所的なしわまたは座屈が生じることがある。圧縮力の蓄積は、コンポジットチャージが成形マンドレルの断面形状に一致するので、隣接するコンポジットプライが互いに滑ることができないことに起因する。しわはまた、コンポジットチャージの一部の領域が圧縮状態になるような外形に形成される場合に、部分的に硬化したコンポジットチャージのコンポジットプライのいずれか１つまたは複数に生じる可能性もある。コンポジット構造体におけるしわの領域は、局所的に曲がったまたは捩れた強化繊維を表し、硬化したコンポジット構造体の強度および／または剛性を低下させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
理解することができるように、コンポジットプライの局所的なしわまたは座屈の発生なしに、成形マンドレル上にコンポジットチャージを形成するためのシステムおよび方法の必要性が、当該分野において存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
成形マンドレル上にコンポジットチャージを形成することに関連する上記の必要性は、本明細書でグライド成形と呼ばれる一般的な引張り離散押出（ＧＬＩＤＥ）成形として知られている方法を使用することによって、成形マンドレル上にコンポジットチャージを形成するためのブランケットアセンブリを提供する本開示によって具体的に対処され、緩和される。成形マンドレルは、マンドレル上部によって相互接続された対向するマンドレル側面を有する。ブランケットアセンブリは上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットを含み、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットは、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットが成形マンドレルの長手方向に沿って並進する際にそれらの間で摺動可能なコンポジットチャージを有するように構成される。ブランケットアセンブリは、コンポジットチャージを加熱するための上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの少なくとも一方に含まれる加熱要素をさらに含む。ブランケットアセンブリはまた、下部加熱ブランケットの下側に配置可能な一対のウェッジ要素を含む。ウェッジ要素の各々は、テーパ部を含み、対向するマンドレル側面の一方を支持するように構成されたウェッジ要素内側を有する。
【０００６】
ブランケットアセンブリでは、各ウェッジ要素は、成形マンドレル上に取り付けられた場合に、コンポジットチャージおよびブランケットアセンブリを支持するように構成されたウェッジ要素上面を有する。テーパ部内では、ウェッジ要素上面は、テーパ部前端部からテーパ部後端部への方向に沿って下方に傾斜している。上部加熱ブランケットは、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリ並進する際に、マンドレル側面およびウェッジ要素上面に対してコンポジットチャージおよび下部加熱ブランケットを徐々に形成する手段として、マンドレル側面およびウェッジ要素上面に向かってコンポジットチャージおよび下部加熱ブランケットを付勢するために、コンポジットチャージにブランケット成形圧力を及ぼすように構成される。ブランケット成形圧力は、コンポジットチャージの横方向に対向する側において、各マンドレル側面とウェッジ要素上面との接合部に沿って位置する横方向外方に移動するスリップゾーンを有するＺ字形外形を誘起する。スリップゾーン内では、コンポジットチャージのコンポジットプライは、加熱要素からの熱によるコンポジットチャージの樹脂粘度の低下によって促進される層間の摩擦が低減されているので、互いに対して層間で滑る。ブランケットアセンブリが成形マンドレルに沿って並進するにつれて、コンポジットチャージ内に形成された内側コーナーに沿った位置でしわの発生を低減または防止する手段として、ウェッジ要素上面は、それぞれ、マンドレル上部に対するレベル接線にほぼ平行な関係で、コンポジットチャージの各側のＺ字形外形の横方向外側部分を維持するように構成される。
【０００７】
成形マンドレル上にコンポジットチャージをグライド成形するための成形システムも開示される。成形システムは、上述したように、マンドレル上流側端部と、マンドレル下流側端部と、マンドレル上部によって相互接続された対向するマンドレル側面と、を有する成形マンドレルを含む。さらに、成形システムは、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリが並進する際に、初期のほぼ平坦な構成から成形マンドレルの断面形状に対応する折り畳まれた構成にコンポジットチャージを徐々に成形するための上述のブランケットアセンブリを含む。
【０００８】
さらに、成形マンドレル上にコンポジットチャージを成形する方法が開示される。本方法は、マンドレル上部によって相互接続された対向するマンドレル側面を有する成形マンドレル上に取り付けられた上部加熱ブランケットと下部加熱ブランケットとの間にコンポジットチャージを配置するステップを含む。上に示したように、下部加熱ブランケットは、対向するマンドレル側面と下部加熱ブランケットの下面との間にそれぞれ一対のウェッジ要素を有する。ウェッジ要素の各々は、テーパ部の前端部から後端部までマンドレル上部に対して下方に傾斜したウェッジ要素上面を有するテーパ部を含む。上部加熱ブランケット、下部加熱ブランケット、およびウェッジ要素は、集合的にブランケットアセンブリを形成する。本方法は、上部加熱ブランケットおよび／または下部加熱ブランケットを使用してコンポジットチャージを加熱し、コンポジットチャージ中の樹脂の粘度を低下させてコンポジットプライ間の層間摩擦を減少させ、コンポジットチャージをその間で摺動させて成形マンドレルの長手方向に沿ってブランケットアセンブリを並進させるステップを含む。
【０００９】
ブランケットアセンブリの並進中に、本方法は、マンドレル側面およびウェッジ要素上面に対してコンポジットチャージを徐々に形成するために、上部加熱ブランケットを用いて、テーパ部を通過するコンポジットチャージにブランケット成形圧力を加え、コンポジットチャージおよび下部加熱ブランケットをマンドレル側面およびウェッジ要素上面に向かって付勢するステップを含む。本方法は、ブランケット成形圧力は、コンポジットチャージの横方向に対向する側の各々において、各マンドレル側面とウェッジ要素上面との接合部に沿って位置する横方向外方に移動するスリップゾーンを有するＺ字形外形を誘起するステップを含み、ブランケットアセンブリによるコンポジットチャージの加熱による樹脂粘度の低下の結果としてコンポジットプライ間の層間の摩擦が低減されるので、コンポジットチャージのコンポジットプライが相互に層間で摺動する。本方法は、しわの発生を低減または防止するための手段として、マンドレル側面およびウェッジ要素上面に対するコンポジットチャージの成形中に、マンドレル上部に対するレベル接線にほぼ平行な関係でコンポジットチャージの各横方向に対向する側のＺ字形外形の横方向外側部分を支持するステップをさらに含む。
【００１０】
説明された特徴、機能および利点は、本開示の様々な実施形態において独立して達成することができるか、またはさらなる詳細が以下の説明および図面を参照して理解することができる、さらに他の実施形態において組み合わせることができる。
【００１１】
本開示のこれらの特徴および他の特徴は、図面を参照することにより、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】複数のコンポジットストリンガによって補強されたコンポジット翼パネルをそれぞれ含むコンポジット翼を有する航空機の斜視図である。
【図２】Ｌ字形ストリンガの一例の斜視図であり、そのうちの２つは、Ｔ字型コンポジットストリンガを形成するために背中合わせの関係で組み立てることができ、各Ｌ字形ストリンガは、本明細書に開示するヒートブランケットアセンブリおよび方法を使用して成形マンドレル上で形成することができる。
【図３】コンポジットチャージがブランケットアセンブリを通って摺動する間に成形マンドレルに沿って本明細書に開示したヒートブランケットアセンブリを並進させることによって成形マンドレル上にコンポジットチャージを形成するための成形システムの一例の斜視図である。
【図４】図３の成形システムの分解斜視図である。
【図５】図４の線５に沿ったヒートブランケットアセンブリの上部加熱ブランケットの一例の斜視図であり、加熱要素を示している。
【図６】図５の線６に沿った上部加熱ブランケットの一部の断面図であり、電気絶縁性スリーブによってカプセル化された電気抵抗性ワイヤからなる加熱要素を示している。
【図７】図３の成形システムの分解側面図である。
【図８】ブランケットアセンブリの下側に向かって上向きに見た成形システムの斜視図であり、ブランケットアセンブリが成形マンドレルに沿って並進する際にコンポジットチャージを成形マンドレルの断面形状に徐々に形成するためのウェッジ要素を示している。
【図９】成形システムの一例の上面図であり、ブランケットアセンブリが、１つまたは複数のロボット装置によって成形マンドレルの長手方向に沿って並進される。
【図１０】コンポジットチャージが成形マンドレルに対して静止して保持されている間に、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリを並進させる際の成形システムの一例の側面図である。
【図１１】コンポジットチャージが成形マンドレルの断面形状に徐々に成形されるテーパ部を有するウェッジ要素の一例の側面図である。
【図１２】成形マンドレルの対向する側に取り付け可能な一対のウェッジ要素の一例の上面図である。
【図１３】一対のウェッジ要素の一例の端面図である。
【図１４】ウェッジ要素のテーパ部を横切るコンポジットチャージの長手方向断面の斜視図であり、ウェッジ要素のテーパ部の領域における成形マンドレルの対向する側の対角線ノッチに沿ったコンポジットチャージにおけるしわを最小化または防止するために、コンポジットチャージに加えられた長手方向の張力をさらに示している。
【図１５】ウェッジ要素のテーパ部に沿って成形マンドレルの断面形状にコンポジットチャージを徐々に成形するために、上部加熱ブランケットによって加えられるブランケット成形圧力を増加させるための成形マンドレルおよび任意の質量要素の一例の斜視図である。
【図１６】ブランケットアセンブリの上部に取り付け可能な質量ストリップおよび／または質量層の形態の質量要素を示す成形システムの分解断面図である。
【図１７】成形マンドレル上に取り付けられたブランケットアセンブリおよびコンポジットチャージを示す成形システムの一部の側面図である。
【図１８】図１７の線１８に沿った成形システムの断面図であり、ブランケットアセンブリのほぼ平坦な構成と、ウェッジ要素の前方部分によって支持されたコンポジットチャージを示す。
【図１９】図１８の線１９に沿ったコンポジットチャージの拡大断面図であり、コンポジットチャージの初期のほぼ平坦な構成を示している。
【図２０】図１７の線２０に沿った成形システムの断面図であり、上部加熱ブランケットによって加えられるブランケット成形圧力の適用のために、コンポジットチャージの横方向の対向する側の各々に誘起されるＺ字形外形を示す。
【図２１】図２０の線２１に沿ったコンポジットチャージの拡大断面図であり、マンドレル側面とウェッジ要素上面との接合部に沿って位置する横方向外方に移動するスリップゾーンを示し、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリが並進する間に、コンポジットチャージのコンポジットプライが互いに層間で滑り、ウェッジ要素は、コンポジットチャージの横方向外側部分をマンドレル上部に対するレベル接線に平行な関係（例えば、水平）に維持する。
【図２２】図１７の線２２に沿った成形システムの断面図であり、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリが並進する間にコンポジットチャージがウェッジ要素のテーパ部の上を移動する際の、コンポジットチャージの各側のさらに顕著なＺ字形外形を示す。
【図２３】図２２の線２３に沿ったコンポジットチャージの拡大断面図であり、マンドレル側面とウェッジ要素上面との接合部に位置する比較的小さい横方向外方に移動するスリップゾーンを示し、さらに、スリップゾーンの反対側の非スリップゾーンと、ウェッジ要素によって水平方向に維持されたコンポジットチャージの横方向外側部分と、を示している。
【図２４】図１７の線２４に沿った成形システムの断面図であり、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリが並進する間にコンポジットチャージがウェッジ要素のテーパ部の上を移動する際の、コンポジットチャージの各側のさらに顕著なＺ字形外形を示す。
【図２５】図２４の線２５に沿ったコンポジットチャージの拡大断面図であり、横方向外方に移動するスリップゾーンと、スリップゾーンの反対側の非スリップゾーンと、ウェッジ要素によって水平方向に維持されたコンポジットチャージの横方向外側部分と、を示している。
【図２６】図１７の線２６に沿った成形システムの断面図であり、ウェッジ要素のテーパ部の後方の位置で成形マンドレルに適合するコンポジットチャージの各側面を示す。
【図２７】図２６の線２７に沿ったコンポジットチャージの拡大断面図であり、成形マンドレルのマンドレル側面に適合するコンポジットチャージを示す。
【図２８】成形マンドレル上にコンポジットチャージを成形する方法に含まれる１つまたは複数の動作を有するフローチャートである。
【図２９】成形マンドレル上に取り付けられたブランケットアセンブリおよびコンポジットチャージを示す成形システムの側面図であり、ブランケットアセンブリ上に成形装置を適用する前の図である。
【図３０】コンポジットチャージをマンドレル側面およびウェッジ要素に最初に漸進的に適合させるためにテーパ部の前端部でブランケットアセンブリに適用される成形装置を示す成形システムの側面図である。
【図３１】ブランケット後部延長部に固定された成形装置を示す成形システムの側面図である。
【図３２】成形システムの側面図であり、ブランケットアセンブリおよび成形装置がマンドレル上流側端部に向かってユニットとして並進して、コンポジットチャージを成形マンドレルの断面形状に徐々に成形する様子を示す。
【図３３】成形システムの側面図であり、マンドレル下流側端部におけるブランケットアセンブリおよび成形装置を示す。
【図３４】成形システムの側面図であり、成形マンドレルからブランケットアセンブリおよび成形装置を取り外し、成形マンドレルの断面形状に適合したコンポジットチャージを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面は、本開示の好ましい実施形態および様々な実施形態を説明するためのものであり、図１に示す航空機１００は、本明細書に開示するヒートブランケットアセンブリ３４０（図３）および成形方法６００（図２８）を使用して製造することができる１つまたは複数のコンポジット構造体１０２を組み込むことができる。航空機１００は、１つまたは複数の水平尾部１０８および垂直尾部１１０を含む尾翼を有する胴体１０４を含むことができる。さらに、航空機１００は、胴体１０４から外向きに延在する一対の翼１０６を含むことができる。胴体１０４、翼１０６、水平尾部１０８、垂直尾部１１０、および他の構成要素は、複数の細長いコンポジットストリンガ１１２によって補強されたコンポジットスキン（図示せず）を含むことができる。コンポジットストリンガ１１２は、本明細書に記載されたブランケットアセンブリ３４０（図３）および方法６００を使用して、成形マンドレル２０２（図３）上に未硬化または部分硬化のコンポジットチャージ５００（図３）をグライド成形することによって製造することができる。図２は、本開示のブランケットアセンブリ３４０を使用して成形マンドレル２０２上に形成することができるＬ字形ストリンガ１１４の一例の斜視図である。
【００１４】
図３は、コンポジットチャージ５００がブランケットアセンブリ３４０の上部加熱ブランケット３４４と下部加熱ブランケット３４６との間を摺動する間に、本開示のブランケットアセンブリ３４０を成形マンドレル２０２に沿って並進させることによって、成形マンドレル２０２上にコンポジットチャージ５００を成形するための成形システム２００の一例の斜視図である。ブランケットアセンブリ３４０は、逆Ｖ字形の断面を有する成形マンドレル２０２上にコンポジットチャージ５００を成形するという文脈で説明されているが、ブランケットアセンブリ３４０は、様々な断面形状のいずれか１つを有する成形マンドレル２０２上にコンポジットチャージ５００を成形するためのサイズおよび構成にすることができる。例えば、図示していないが、ブランケットアセンブリ３４０は、それぞれが水平ベースフランジで終端する垂直または傾斜側壁を相互連結する水平キャップを有するハットセクションストリンガ（図示せず）を製造するために、矩形形状または台形形状（例えば、オメガ形状）の断面（図示せず）を有する成形マンドレル上にコンポジットチャージ５００を形成するために実施されてもよい。
【００１５】
図３において、コンポジットチャージ５００の対向する端部は、成形マンドレル２０２の対向する端部２１４、２１６に対するそれぞれの位置に保持されている。コンポジットチャージ５００は、ブランケット前端部３５０（すなわち、ヒートブランケット入口）およびブランケット後端部３５２（すなわち、ヒートブランケット出口）を有するブランケットアセンブリ３４０の上部加熱ブランケット３４４と下部加熱ブランケット３４６との間に配置される。上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６の各々は、コンポジットチャージ５００の幅よりも広くてもよいブランケット幅３６０（図４）を有する。しかし、いくつかの例では、ブランケット幅３６０は、コンポジットチャージ５００の幅よりも広くなくてもよいし、狭くてもよい。上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６は、コンポジットチャージ５００を加熱してコンポジットチャージ５００中の樹脂の粘度を低下させるための加熱要素３８６（図４）を含み、以下に説明するように、上部加熱ブランケット３４４によって適用されるブランケット成形圧力３７８（図２９〜図３２）の下で成形マンドレル２０２の断面形状の上のコンポジットチャージ５００の成形を容易にする。成形システム２００は、ブランケットアセンブリ３４０のブランケット後方延長部３７４上に支持された成形装置４３０（例えば、膨張可能なブラダー）を含むことができる。成形装置４３０は、図２９〜図３４に示され、以下で説明するように、ブランケットアセンブリ３４０および成形装置４３０が成形マンドレル２０２に沿ってユニットとして並進する際に、成形マンドレル２０２の断面形状または外形にコンポジットチャージ５００を完全に適合させるために成形装置圧力４３２（例えば、図３０〜図３３）を適用するように構成することができる。
【００１６】
特に、ブランケットアセンブリ３４０は、下部加熱ブランケット３４６の下側（例えば、図８）に対して配置可能な一対のウェッジ要素４００（例えば、図４、図７〜図１２）を含む。ウェッジ要素４００の各々は、テーパ部４０６（例えば、図３〜図４、図７および図１０〜図１３）を含み、それに沿ってコンポジットチャージ５００は、テーパ部４０６の前方の位置における初期のほぼ平坦な構成３１２（図３）から、テーパ部４０６の後方の位置における傾斜した構成３１４（図３）に移動し、ここで、コンポジットチャージ５００は、成形マンドレル２０２の断面形状に概ね適合する。上部加熱ブランケット３４４および任意の質量要素３８０（図１５〜図１６）の重量は、図２９〜図３４に示すようにブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿って並進する際に、マンドレル側面２１２およびウェッジ要素上面４０２（例えば、図４、図１１、図１６）に対してコンポジットチャージ５００を徐々に成形する手段として、コンポジットチャージ５００の上に一様にブランケット成形圧力３７８（図２９〜図３２）を及ぼして、コンポジットチャージ５００および下部加熱ブランケットをマンドレル側面２１２およびウェッジ要素上面４０２（例えば、図４、図１１、図１６）に向かって付勢する。
【００１７】
図２０〜図２５を簡単に参照すると、コンポジットチャージ５００上のブランケット成形圧力３７８をマンドレル側面２１２およびウェッジ要素上面４０２に適用することにより、以下に説明するように、コンポジットチャージ５００の横方向の対向する側の各々にＺ字形外形５１０が誘起される。以下で述べるように、逆Ｖ字形断面のマンドレル側面２１２は、図２０〜図２５における鋭角を形成するが、マンドレル側面２１２は、成形マンドレル２０２によって形成されるストリンガの脚部間の角度に応じて様々な角度のうちのいずれか１つに向くことができる。例えば、マンドレル側面２１２は、鋭角、鈍角、または直角を形成することができる。図２０〜図２５において、各Ｚ字形外形５１０は、各マンドレル側面２１２とウェッジ要素上面４０２との接合部に沿って位置するスリップゾーン５１２（図２１、図２３、図２５）を有する。各スリップゾーン５１２内で、コンポジットプライ５０４は、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６によってコンポジットチャージ５００が加熱された結果、コンポジットチャージ５００内の樹脂の粘度が低下するので、層間摩擦が低減され、相互に層間で滑る。コンポジットチャージ５００の長さに沿った各点において、成形マンドレル２０２の各側のスリップゾーン５１２は、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿って並進する間にコンポジットチャージ５００がウェッジ要素４００のテーパ部４０６を通過する際に横方向外方に移動する。テーパ部４０６は、コンポジットチャージ５００がテーパ部４０６上を通過する際に、コンポジットチャージ５００の対向する横方向外側部分５２０を水平方向に維持する。
【００１８】
コンポジットチャージ５００の横方向外側部分５２０を水平方向に維持することによって（図２０〜図２５）、スリップゾーン５１２は比較的狭い横幅を有する。スリップゾーン５１２の幅が比較的狭いため、本開示のブランケットアセンブリ３４０および方法６００を使用してコンポジットチャージ５００をマンドレル側面２１２に逐次的にまたは徐々に成形する代わりに、コンポジットチャージ５００の各側面がマンドレル側面２１２に対して一度に成形されるならば隣接するコンポジットプライ５０４の間に生じるであろう層間摩擦またはせん断力の量が減少する。有利なことに、層間摩擦またはせん断の減少により、コンポジットプライ５０４は、コンポジットプライ５０４における圧縮力の蓄積を低減または最小にするように、コンポジットプライ５０４が互いに対して滑ることが可能となり、成形マンドレル２０２の頂点２０６（図４）などに沿ったコンポジットプライ５０４の局所的なしわまたは座屈の発生を防止することができる。
【００１９】
図３〜図４を参照すると、上に示したように、コンポジットチャージ５００は、成形マンドレル２０２上で傾斜した構成３１４に成形される前には、最初はほぼ平坦な構成３１２を有してもよい。コンポジットチャージ５００は、最初に、積み重ねられた形態の複数のコンポジットプライ５０４として敷設されてもよい。コンポジットプライ５０４は、炭素繊維強化エポキシ材料などの繊維強化ポリマー母材から構成されてもよく、プリプレグ熱硬化性材料またはプリプレグ熱可塑性材料として提供されてもよい。しかしながら、繊維強化ポリマー母材は、金属、ガラス、セラミック、または他の繊維組成物を含む任意の材料で形成された繊維を含むことができる。母材は、任意のタイプの熱硬化性マ母材またはエポキシ母材のような熱可塑性母材であってもよい。
【００２０】
コンポジットチャージ５００は、チャージ上流側端部５０６およびチャージ下流側端部５０８を有し、これらは、それぞれ、マンドレル上流側端部２１４およびマンドレル下流側端部２１６に対して所定の位置に保持することができる。成形マンドレル２０２は、マンドレル上部２０４と、マンドレル上部２０４によって相互接続された一対の対向するマンドレル側面２１２と、を有する。図３の例では、マンドレル上部２０４は、成形マンドレル２０２の逆Ｖ字形断面のマンドレル側面２１２を相互接続する丸みのある頂点２０６（例えば、図１３）として説明することができる。マンドレル側面２１２は、成形マンドレル２０２によって成形されるストリンガの形状に応じて様々な角度のいずれか１つに向くことができる。例えば、マンドレルの側面２１２は、Ｌ字形ストリンガを形成するのに望ましい鋭角、鈍角、または直角を形成することができ、その一対は背中合わせの配置で組み立ててＴ字形ストリンガ（図示せず）を形成することができる。しかしながら、上に示したように、成形マンドレル２０２は、ハット形状の断面（図示せず）などの様々な異なる断面形状のいずれか１つで提供されてもよく、マンドレル上部は、ハット形状のコンポジットストリンガ（図示せず）のキャップを形成するための水平に配向されたキャップ部分であってもよい。
【００２１】
図３〜図４において、チャージ上流側端部５０６およびチャージ下流側端部５０８は、それぞれのマンドレル上流側端部２１４およびマンドレル下流側端部２１６に対して着脱可能に取り付けられ、固定され、固着され、クランプされ、および／または保持することができる。図示する例では、チャージ上流側端部５０６およびチャージ下流側端部５０８は、クランプシステム３００の上流側ヒンジクランプ３０２および下流側ヒンジクランプ３０４によってそれぞれ定位置にクランプされてもよい。  上流側ヒンジクランプ３０２および下流側ヒンジクランプ３０４はそれぞれ、ヒンジ半部３１６がピボットするヒンジ軸線３１８（図３）を有する少なくとも１つのヒンジピン（図示せず）によって共に枢動可能に結合された一対のヒンジ半部３１６を有するヒンジ３１０（図３）を含むことができる。上流側ヒンジクランプ３０２および／または下流側ヒンジクランプ３０４のヒンジ軸線３１８は、成形マンドレル２０２に適合したときのコンポジットチャージ５００の折り畳み軸線３２０（図示せず）に対してほぼ平行に（例えば、３０度以内に）配向されていてもよく、および／またはそれに整列されていてもよく、またはほぼ一致して（例えば、２５ｍｍ以内）いてもよい。折り畳み軸線３２０は、マンドレル上部２０４とマンドレル側面２１２の少なくとも１つとの交点で定義されてもよく、または折り畳み軸線３２０は、一対のマンドレル側面２１２の交点で定義されてもよい。
【００２２】
各ヒンジ３１０は、ブランケットアセンブリ３４０がマンドレル上流側端部２１４からマンドレル下流側端部２１６に並進する間にコンポジットチャージ５００が成形マンドレル２０２の断面形状に徐々に適合する際に、コンポジットチャージ５００が最初にほぼ平坦な構成３１２から傾斜した構成３１４に移行することを可能にする。図３の例では、折り畳み軸線３２０は、ほぼ成形マンドレル２０２の頂点２０６に位置している。しかし、上述したように、成形マンドレルは、マンドレル側面の各々とハット形状の断面の水平に配向されたマンドレル上部との交点にそれぞれ位置する、対応する一対の折り畳み軸（図示せず）を有することができるハット形状の断面を有することができる。この点に関して、ハット形状の断面の成形マンドレル（図示せず）の各ヒンジクランプは、折り畳み軸にほぼ平行におよび／またはほぼ整列して配置された平行な一対のヒンジ軸（図示せず）を有することができる。
【００２３】
さらに図３〜図４を参照すると、上流側ヒンジクランプ３０２および下流側ヒンジクランプ３０４は、それぞれ、互いに並んで配置され、一対のヒンジ半部３１６にそれぞれ結合された一対の下部プレート３０６を含むことができる。さらに、上流側ヒンジクランプ３０２および下流側ヒンジクランプ３０４は、それぞれ、一対の下部プレート３０６の上に取り付け可能な一対の上部プレート３０８を含むことができる。上流側ヒンジクランプ３０２および下流側ヒンジクランプ３０４は、上部プレート３０８と下部プレート３０６との間にコンポジットチャージ５００をクランプするために、一対の上部プレート３０８および下部プレート３０６の上に着脱可能に取り付けられるように構成された一対のばねクランプ３２４などの一対のクランプ装置３２２をそれぞれ含むことができる。上流側ヒンジクランプ３０２は、ヒンジ取り付けブラケット３２６（例えば、図４および図７）によってマンドレル上流側端部２１４に結合されてもよい。
【００２４】
下流側ヒンジクランプ３０４は、成形マンドレル２０２上にコンポジットチャージ５００を成形する間に、コンポジットチャージ５００に長手方向の張力４４２（図９）を加えるように構成され得るチャージテンション機構４４０（図９）に結合されてもよい。図９の例では、チャージテンション機構４４０は、これは、下流側ヒンジクランプ３０４から長手方向に延在する薄い剛性の細長いストリップ、バー、または他の要素として提供され得る、前方延長要素３２８を引っ張るように構成されたロボット装置３３２であってもよい。前方延長要素３２８は、以下でより詳細に説明するように、ブランケットアセンブリ３４０が、ロボット装置３３２などの並進機構３３０（図９）によって成形マンドレル２０２の全長にわたって引っ張られることを可能にする長さで提供することができる。チャージテンション機構４４０は、成形マンドレル２０２に沿ってブランケットアセンブリ３４０が移動する間にコンポジットチャージ５００内に発生する可能性があるスラックを吸収する手段として、成形プロセス中に一定の長手方向の張力４４２をコンポジットチャージ５００に加えるように構成することができる。さらに、チャージテンション機構４４０は、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿ってマンドレル下流側端部２１６に向かって押されまたは引っ張られる（すなわち、並進される）際にチャージ下流側端部５０８を横方向に導くことによって、コンポジットチャージ５００のチャージ中心線５０２（図４）を成形マンドレル２０２の中央に維持するように構成することができる。
【００２５】
図５を参照すると、１つまたは複数の加熱要素３８６を組み込んだ上部加熱ブランケット３４４の一例が示されている。上部加熱ブランケット３４４の図示する構成は、下部加熱ブランケット３４６の代表的なものであり得る。上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６は、それぞれ少なくとも１つのブランケット層を含むことができる。ブランケット層は、織布または布などの可撓性材料で形成されてもよい。あるいは、ブランケット層は、非織物膜などの不織布材料で形成されてもよい。例えば、ブランケット層は、繊維補強の有無にかかわらず、シリコーンゴムなどのポリマー材料で形成されてもよい。いくつかの例では、ブランケット層は、綿または羊毛などの天然材料で形成されてもよく、および／またはブランケット層は、ガラス繊維布またはアラミド布などの合成材料で形成されてもよい。ブランケット層は、上部加熱ブランケット３４４と下部加熱ブランケット３４６との間でコンポジットチャージ５００の摺動を促進するために、シリコーン、テフロン（商標）、または他の低摩擦材料で任意にコーティングすることができる。さらに、低摩擦材料は、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿って並進する際に、成形マンドレル２０２上の下部加熱ブランケット３４６のアセンブリ３４０の摺動を容易にすることができる。
【００２６】
図５〜図６を参照すると、加熱要素３８６は、上述のブランケット層と同様に構成することができる上部ブランケット層３５６と下部ブランケット層３５８との間に挟み込むことができる。  １つまたは複数の加熱要素３８６を上部加熱ブランケット３４４に一体化することができ、かつ／あるいは１つまたは複数の加熱要素３８６を下部加熱ブランケット３４６に一体化することができる。例えば、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６は、上部ブランケット層３５６と下部ブランケット層３５８との間に挟まれた１つまたは複数の抵抗加熱要素３８６を含むことができる。上部ブランケット層３５６および下部ブランケット層３５８は、それらの間に挟まれた加熱要素３８６と共に結合（例えば、縫合）されてもよい。図６の加熱要素３８６は、電気絶縁性スリーブ３９０によって任意にカプセル化された電気抵抗性ワイヤ３８８またはコードを含むことができる。いくつかの例では、電気抵抗性ワイヤ３８８またはコードの各々は、ニクロムフィラメント（すなわち、ニッケル−クロム合金）などの金属フィラメントの束として形成され、アラミド布などの電気抵抗性で可撓性材料の布スリーブによって覆われ、またはカプセル化されてもよい。フィラメントおよび各束の量は、コンポジットチャージ５００のための所望の熱３９２出力を提供するように選択することができる。
【００２７】
図５において、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６の加熱要素３８６は、互いに間隔を空けて平行に配置された長手方向部分として配置されてもよい。長手方向部分の端部は、連続した電気回路を形成するように直列に接続されてもよい。しかしながら、加熱要素３８６は、様々な形状、パターンまたは構成のうちの任意の１つに配置することができ、図５に示す構成に限定されない。さらに、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６は、複数の別個の加熱要素３８６を含んでもよい。
【００２８】
上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６のそれぞれの１つまたは複数の加熱要素３８６は、加熱要素３８６への電流の流れを制御するように構成されたコントローラ３９８に電気的に結合されてもよい。コントローラ３９８は、加熱ブランケット内に組み込まれ得る複数の熱電対３９４（図５）によってコントローラ３９８に提供される温度測定値に基づいて加熱ブランケットの温度を調整することによって、コンポジットチャージ５００の温度を間接的に調整するように構成することができる。コントローラ３９８は、樹脂の粘度を低下させてコンポジットチャージ５００のスリップゾーン５１２（例えば、図２１、２３、２５）内のコンポジットプライ５０４の層間の滑りを可能にするように、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６の温度を調整するようにプログラムすることができ、成形マンドレル２０２に沿ってブランケットアセンブリ３４０が並進する間にコンポジットチャージ５００がウェッジ要素４００のテーパ部４０６上を通過する際に、コンポジットチャージ５００が成形マンドレル２０２の断面形状に徐々に適合することが可能になる。一実施形態では、コントローラ３９８は、コンポジットチャージ５００の加熱を、硬化したコンポジットチャージの機械的特性を低下させる可能性のあるレベルまで樹脂の硬化を望ましくなく進める温度より下に制限するように構成されてもよい。いくつかの例では、コントローラ３９８は、コンポジットチャージ５００の上面および下面に適用され、加熱によって保護層３５４の除去が困難になることがあるフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）フィルムなどの保護層３５４（図７）の過熱を防止するように構成されてもよい。コンポジットチャージ５００の材料組成および成形条件に応じて、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６は、通常の成形作業では室温（例えば、２０℃）から９０℃まで、高温コンポジット材料では最高温度２００℃以上までの温度範囲で作業することができる。非限定的な例では、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６は、熱分布および温度調整を最適化するための金属編組ヒートイコライザ３９６（図５）を有する３重冗長熱電対構成をそれぞれ含むことができる。
【００２９】
図示していない別の実施形態では、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６は、交流電流が印加される（例えば、コントローラ３９８によって）導体（例えば、ワイヤ、チューブなど）によって生成された磁界に応答して誘導加熱される磁性材料を有するスマートサセプタ加熱ブランケット（図示せず）として構成されてもよい。磁性材料は、上部および／または下部加熱ブランケット内に収容された熱伝導性母材（例えばシリコーン）に埋め込まれた誘導加熱粒子として提供されてもよく、それを通って導体がスマートサセプタ加熱ブランケット内の蛇行したパターンなどで延在することができる。別の実施形態では、磁性材料は、スマートサセプタ加熱ブランケットに収容された熱伝導性母材内に（例えば、蛇行パターンで）配置された導体上に同軸に取り付けられた複数の誘導加熱された端部間のスリーブセグメントとして提供されてもよい。熱伝導性母材は、磁性材料（例えば、粒子、サセプタスリーブ）によって発生した熱をスマートサセプタ加熱ブランケットの表面に熱伝導させて、スマートサセプタ加熱ブランケットと接触するコンポジットチャージの部分を加熱するのを促進する。磁性材料は、キュリー温度に基づいて選択することができ、キュリー温度は磁性材料が磁性を失い、それに対応して熱出力の低下をもたらす温度である。磁性材料のキュリー温度は、成形マンドレルの外形へのコンポジットチャージの成形中にコンポジットチャージが加熱されるべき所望の温度に対応することができる。
【００３０】
有利なことに、磁性材料のキュリー温度は、スマートサセプタ加熱ブランケットと接触しているコンポジットチャージのすべての部分の過熱または熱不足を防止するように選択することができる。このようにして、スマートサセプタ加熱ブランケットは、スマートサセプタ加熱ブランケット（例えば、上部および下部加熱ブランケット）が成形マンドレルに沿って並進するときに、コンポジットチャージがスマートサセプタ加熱ブランケットを通過するにつれて、コンポジットチャージへの均一な熱の適用を容易にする。磁性材料のほぼキュリー温度に達していないスマートサセプタ加熱ブランケットの部分は、コンポジットチャージの局所的に隣接する部分を加熱し続ける。ほぼキュリー温度に達したスマートサセプタ加熱ブランケットの部分は、磁性材料が非磁性になるためコンポジットチャージの局所的に隣接する部分を導電的に加熱しなくなり、導体によって生成された誘導電流を磁性材料の局所温度をキュリー温度に維持するのに十分なレベルまで減少させる。このようにして、スマートサセプタ加熱ブランケットは、磁性材料の温度依存磁気特性に起因して、本質的にコンポジットチャージの過熱および熱不足を制限する。いくつかの例では、導体内の交流電流の周波数および／または振幅は、スマートサセプタ加熱ブランケットのキュリー温度および／または加熱速度を微調整する手段として調整されてもよい。
【００３１】
図７は、成形システム２００の一例の分解側面図であり、上部加熱ブランケット３４４と下部加熱ブランケット３４６との間に位置するコンポジットチャージ５００を示す。コンポジットチャージ５００の対向する端部は、それぞれの対向するマンドレル上流側端部２１４およびマンドレル下流側端部２１６を超えて延在することができる。上述したように、チャージ上流側端部５０６は、マンドレル上流側端部２１４に位置するヒンジ取り付けブラケット３２６に固定して結合された上流側ヒンジクランプ３０２にクランプされてもよい。チャージ下流側端部５０８は、下流側ヒンジクランプ３０４に結合されてもよく、下流側ヒンジクランプ３０４は、マンドレル下流側端部２１６においてチャージテンション機構４４０（図９）に結合されてもよい。上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６の各々は、ブランケット前端部３５０とブランケット後端部３５２との間に延在し、コンポジットチャージ５００の長さよりも短いブランケット長さ３６４を有する。上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６は、ブランケット前端部３５０およびブランケット後端部３５２において互いに整列されていることが好ましい。上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６はそれぞれ、ウェッジ要素４００のテーパ部４０６の上流に位置する上述のブランケット後方延長部３７４を含むことができる。ブランケット後方延長部３７４は、成形装置４３０（例えば、膨張可能なブラダー）を支持することができる位置を提供する。いくつかの例では、ブランケット後方延長部３７４は、加熱要素３８６を欠いていてもよい。任意の質量層３８２を上部加熱ブランケット３４４上に適用して、少なくともテーパ部４０６の長さに沿ってコンポジットチャージ５００上のブランケット成形圧力３７８を増加させることができる。
【００３２】
さらに図７を参照すると、上述したように、上部加熱ブランケット３４４とコンポジットチャージ５００との間、および下部加熱ブランケット３４６とコンポジットチャージ５００との間に、除去可能な保護層３５４（例えば、剥離層）を含めることができる。保護層３５４は、ポリエステル、ナイロン、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、またはコンポジットプライ５０４のレイアップ後に、または成形マンドレル２０２上にブランケットアセンブリ３４０およびコンポジットチャージ５００を設置するプロセスの間に、コンポジットチャージ５００に適用することができる他の材料のフィルムの層であってもよい。保護層３５４は、成形プロセス中にコンポジットチャージ５００の汚染を防止し、コンポジットチャージ５００をブランケットアセンブリ３４０の間で摺動させるのを容易にすることができる。保護層３５４は、硬化する前に、または硬化コンポジット構造体１０２を別のコンポジット部品に接合する前に除去することができる。
【００３３】
図７には、下部加熱ブランケット３４６の下面と成形マンドレル２０２のマンドレル側面２１２との間に配置されたウェッジ要素４００も示されている。ウェッジ要素４００の各々は、ウェッジ要素上面４０２と、ウェッジ要素４００の長さに沿って延在するウェッジ要素４００の内面と、を有する。さらに、ウェッジ要素４００の各々は、テーパ部４０６と、任意に前方部分４２２と、を有する。テーパ部４０６は、テーパ部前端部４０８とテーパ部後端部４１０との間に延在する。上述したように、テーパ部４０６は、図３に示して上述したように、コンポジットチャージ５００を、最初のほぼ平坦な構成３１２（図３）から成形マンドレル２０２の断面形状に対応する傾斜した構成３１４（図３）に移行させるように構成されている。
【００３４】
図７において、ウェッジ要素４００はそれぞれ、テーパ部前端部４０８の前方に位置する前方部分４２２を含む。前方部分４２２の前方縁部は、成形マンドレル２０２上の、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６のブランケット前端部３５０と同じ長手方向位置に整列して、またはそこに配置されてもよい。ウェッジ要素４００の前方部分４２２は、コンポジットチャージ５００を加熱することを可能にするために、コンポジットチャージ５００を最初にほぼ平坦な構成３１２に支持するための、かつ、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿って移動する間にコンポジットチャージ５００がウェッジ要素４００のテーパ部４０６の上を通過する前に樹脂の粘度を低下させるための位置を提供することができる。
【００３５】
図８〜図１２を参照すると、一対のウェッジ要素４００は、下部加熱ブランケット３４６の下側に配置可能であり、下部加熱ブランケット３４６の長手方向に沿って互いにほぼ長手方向に平行な関係で配向されている。さらに、ウェッジ要素内側４０４は、下部加熱ブランケット３４６が成形マンドレル２０２に取り付けられたときに、成形マンドレル２０２の対向するマンドレル側面２１２に対してそれぞれ配置されるように構成される。ウェッジ要素内側４０４は、マンドレルの側面２１２と直接的または間接的に接触して載置されるように構成されている。一対のウェッジ要素４００は、下部加熱ブランケット３４６に恒久的にまたは取り外し可能に取り付けられてもよい。例えば、ウェッジ要素上面４０２は、接着剤結合、ステッチング、機械的取り付け、Ｖｅｌｃｒｏ（商標）、または様々な他の取り付け機構のいずれか１つによって下部加熱ブランケット３４６の下側に直接取り付けられてもよい。
【００３６】
図１６を簡単に参照すると、代替的な実施形態では、ウェッジ要素４００は、下部加熱ブランケット３４６の一対のウェッジ要素スリーブ３４８によって下部加熱ブランケット３４６によって支持されてもよい。ウェッジ要素スリーブ３４８の各々は、ウェッジ要素４００を受け入れるようなサイズおよび構成にすることができる。各ウェッジ要素スリーブ３４８の形状は、横断面で見た場合に、各ウェッジ要素スリーブ３４８がウェッジ要素４００を取り囲むように、ウェッジ要素４００の形状と実質的に等しく構成される。ウェッジ要素スリーブ３４８は、アラミド布などのブランケット層と同じ材料で形成することができる。
【００３７】
再び図８〜図１２を参照すると、ウェッジ要素４００は、ウェッジ要素上面４０２が、ウェッジ要素４００の前方部分４２２に沿って、かつテーパ部４０６の前端部において、マンドレル上部２０４とほぼ面一（例えば、１３ｍｍ以内）であるように構成されてもよい。上述したように、マンドレル上部２０４は、成形マンドレル２０２上の最上点として説明することができる。図に示す逆Ｖ字形成形マンドレル２０２の場合には、マンドレル上部２０４は、マンドレル側面２１２を接合する丸みのある頂点２０６の最上部として説明することができる。成形マンドレル２０２を側面（例えば、図１０）から見ると、ウェッジ要素４００の各々のテーパ部４０６は、テーパ部前端部４０８からテーパ部後端部４１０への方向に沿って、高さが先細りまたは減少している。
【００３８】
ウェッジ要素４００および下部加熱ブランケット３４６が成形マンドレル２０２に取り付けられ、横断面で見た場合（例えば、図１８〜図２４）には、ウェッジ要素上面４０２は、図２１、図２３、および図２５に示され、以下で説明するように、互いにほぼ平行（例えば、３０度以内）であり、かつ、マンドレル上部２０４に対するレベル接線２０８にほぼ平行（例えば、３０度以内）である。ウェッジ要素上面４０２は、ウェッジ要素４００および下部加熱ブランケット３４６が成形マンドレル２０２に取り付けられたときに、テーパ部４０６の長さに沿った任意の点でほぼ水平である。ウェッジ要素上面４０２をレベル接線２０８にほぼ平行に構成することによって、コンポジットチャージ５００の対向する横方向外側部分５２０は、レベル接線２０８（例えば、水平）に対して実質的に平行な関係（例えば、水平）に維持される。上述したように、上部加熱ブランケット３４４によってコンポジットチャージ５００に加えられたブランケット成形圧力３７８は、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿って並進する間に、コンポジットチャージ５００の各側をほぼＺ字形の構成（図２０〜図２５）に押し込む。
【００３９】
図９を参照すると、上述したように、ブランケットアセンブリ３４０は、軌道システム３３６に沿って移動可能なロボット装置３３２などの並進機構３３０によって成形マンドレル２０２に沿って並進することができる。成形装置４３０は、また、軌道システム３３６に沿って移動可能な別個の並進機構３３０によってブランケットアセンブリ３４０と同時に並進することもできる。あるいは、ブランケットアセンブリ３４０および成形装置４３０は、同じ並進機構３３０によって成形マンドレル２０２に沿って並進することができる。さらなる実施形態では、ブランケットアセンブリ３４０および／または成形装置４３０は、オーバーヘッドガントリー（図示せず）によって、またはブランケットアセンブリ３４０および成形装置４３０をマンドレル上流側端部２１４からマンドレル下流側端部２１６に向かって並進させるように構成された様々な他の機構のいずれか１つによって、成形マンドレル２０２に沿って並進されてもよい。成形装置４３０を並進させる並進機構３３０は、成形装置圧力４３２をブランケットアセンブリ３４０に加えるために成形装置４３０に下向きの力を加えることもでき、コンポジットチャージ５００を成形マンドレル２０２の断面形状に適合させるのを助けることができる。
【００４０】
図８〜図１０に示すように、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６はそれぞれ、ブランケット前端部３５０において剛性要素３６６を含むことができる。剛性要素３６６は、成形マンドレル２０２に沿ってブランケットアセンブリ３４０を並進させるために並進機構３３０（図９）によって係合されてもよい。剛性要素３６６は、ブランケットアセンブリ３４０を並進機構３３０によって押す、または引くことができる構造的に剛性の位置を提供することができる。剛性要素３６６は、それぞれ、金属材料または非金属材料で形成された、ほぼ平坦および／または直線のバー、プレート、ロッドまたは他の剛性部材であってもよい。図８〜図９に示すように、上部加熱ブランケット３４４の剛性要素３６６および／または下部加熱ブランケット３４６の剛性要素３６６は、ブランケット幅３６０よりも広くすることができ、剛性要素３６６の対向する端部がブランケット側縁部３６２を越えて突出して、剛性要素３６６が並進機構３３０によって係合され得る位置を提供することができる。
【００４１】
図１０において、上述したように、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６はそれぞれ、テーパ部後端部４１０の後方に延在するブランケット後方延長部３７４を含むことができる。一実施形態では、ブランケット後方延長部３７４は、テーパ部長さ４１２の少なくとも２０パーセントの長さを有することができる。上述したように、成形装置４３０は、コンポジットチャージ５００がほぼ平坦な構成３１２（図３）から、コンポジットチャージ５００が成形マンドレル２０２の断面形状に適合する傾斜した構成３１４（図３）に移行した後で、マンドレル側面２１２に対してコンポジットチャージ５００に成形装置圧力４３２を加えるように構成することができる。成形装置４３０は、弾力的および／または弾性的に圧縮可能な要素として提供することができる。一例では、成形装置４３０は、膨張可能なローラーまたはブラダーなどの転動可能要素４３４として提供されてもよい。このような転動可能要素４３４は、コンポジットチャージ５００をマンドレル側面２１２およびテーパ部４０６のウェッジ要素上面４０２に適合させるために、図３０に示すように、最初にテーパ部４０６に沿って上流方向に転動可能であってもよい。転動可能要素４３４が上流方向に沿ってテーパ部４０６の上を転動した後に、転動可能要素４３４はブランケット後方延長部３７４上に静止して保持され、以下に説明する図３１〜図３３に示すように、成形マンドレル２０２に沿った並進中にブランケットアセンブリ３４０とともにユニットとして移動する。ブランケットアセンブリ３４０は、コンポジットチャージ５００を成形マンドレル２０２の断面形状にさらに適合させるために、成形装置４３０の上流の位置でブランケット後方延長部３７４に取り付けられた成形プレート４３８を任意に含むことができる。
【００４２】
図８〜図１０を参照すると、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６の剛性要素３６６は、互いに向かって付勢されて、コンポジットチャージ５００上にブランケット入口クランプ圧力３７２を生成することができる。ブランケット入口クランプ圧力３７２は、剛性要素３６６に係合した並進機構３３０によってブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿って並進する（例えば、押されまたは引っ張られる）際に、剛性要素３６６と成形装置４３０との間のコンポジットチャージ５００の部分に沿ってコンポジットチャージ５００に長手方向の張力４４２を誘起することができる。いくつかの例では、長手方向の張力４４２は、約６０ｋｇの総張力に対して、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６のそれぞれに加えられる張力の約３０ｋｇのオーダーであり得る。しかし、長手方向の張力４４２は、８０ｋｇの力（すなわち、各ブランケットについて４０ｋｇ）を超えてもよい。長手方向の張力４４２は、コンポジットチャージ５００がテーパ部４０６に沿って通過する際にＺ字形外形５１０の形成中に生じるであろうコンポジットチャージ５００のしわおよび／または折り目の形成を低減または防止することができる。
【００４３】
図８〜図１０において、ブランケットアセンブリ３４０は、剛性要素３６６を互いに向かって付勢するように構成された１つまたは複数のばね機構３６８を含むことができる。一実施形態では、ばね機構３６８は、剛性要素３６６の対向する端部に配置することができる。  例えば、ばね機構３６８は、図８に示すように剛性要素３６６のそれぞれの対向する端部にそれぞれ形成された穴を貫通して延在する一対のねじ付きロッド３６９を含むことができる。コンポジットチャージ５００上にブランケット入口クランプ圧力３７２を調整可能に生成するために、クランプばね３７０を剛性要素３６６の対向する端部のねじ付きロッド３６９の各々の対向する端部の各々に取り付けることができる。代替的な実施形態では、ブランケット入口クランプ圧力３７２は、電気機械アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、またはコンポジットチャージ５００上にブランケット入口クランプ圧力３７２を生成するために剛性要素３６６を互いに向かって付勢することができる任意の他のタイプの機構などの、剛性要素３６６に取り付けられたアクチュエータ（図示せず）により生成することができる。ブランケット入口クランプ圧力３７２の結果として、剛性要素３６６を（例えば、並進機構３３０−図９を介して）押すまたは引っ張ることによって成形マンドレル２０２に沿ってブランケットアセンブリ３４０を並進させる間に、長手方向の張力４４２が剛性要素３６６と成形装置４３０との間のコンポジットチャージ５００内に生成される。ブランケットアセンブリ３４０を並進させるために剛性要素３６６を押すまたは引っ張ることによって生成される長手方向の張力４４２は、ブランケットアセンブリ３４０がブランケット入口クランプ圧力３７２を介してコンポジットチャージ５００に長手方向の張力を加える際にコンポジットチャージ５００の長さの僅かな増加を収容または吸収する手段として、上述のチャージテンション機構４４０によってチャージ下流側端部５０８に加えられる長さ方向の張力４４２よりも大きくすることができる。
【００４４】
図１１〜図１３および図１５を参照すると、ウェッジ要素４００は、剛性要素３６６においてコンポジットチャージ５００に生成された長手方向の張力４４２が、テーパ部前端部４０８でのほぼ平坦な構成３１２からテーパ部後端部４１０での傾斜した構成３１４へのコンポジットチャージ５００の移行による、成形マンドレル２０２の対向する側のコンポジットチャージ５００の対角線ノッチ３７６（図３、図９）に沿ったしわの発生を低減または防止することを可能にする幾何学的形状で提供されてもよい。図１１〜図１３に示すように、ウェッジ要素４００の各々のテーパ部４０６は、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に取り付けられたときに成形マンドレルの長手方向に平行な方向に沿って測定されるテーパ部前端部４０８とテーパ部後端部４１０との間の距離として説明することができる  テーパ部長さ４１２を有する。さらに、テーパ部４０６の各々は、レベル接線２０８（図１３）からテーパ部後端部４１０のウェッジ要素上面４０２までの垂直距離として説明することができるテーパ部深さ４２０を有する。ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に取り付けられている場合には、垂直距離は、マンドレル上部２０４に対するレベル接線２０８に垂直な方向に沿って測定されてもよく、テーパ部前端部４０８でのウェッジ要素上面４０２とテーパ部後端部４１０でのウェッジ要素上面４０２との間の距離である。一実施形態では、ウェッジ要素４００は、テーパ部長さ４１２がテーパ部深さ４２０の少なくとも２倍になるように構成することができる。
【００４５】
図１４を参照すると、テーパ部長さ４１２（図１２）をテーパ部深さ４２０（図１１および図１３）の少なくとも２倍に構成することによって、コンポジットチャージ５００は、剛性要素３６６を引っ張る間にコンポジットチャージ５００に生成された長手方向の張力４４２が対角線ノッチ３７６に沿ったコンポジットチャージ５００のしわの発生を低減または防止することを可能にするのに十分な材料の長さを有することができるが、そうでなければ、テーパ部前端部４０８でのほぼ平坦な構成３１２からテーパ部後端部４１０の傾斜した構成３１４へのコンポジットチャージ５００の幾何学的形状の移行によりしわが生じる可能性がある。図１４に示すように、テーパ部前端部４０８とテーパ部後端部４１０との間に瞬間的に配置されたコンポジットチャージ５００の部分に対して、コンポジットチャージ５００は、マンドレル中心線２１０に沿って測定される第１の長さ４１４と、コンポジットチャージ５００の外側横方向縁部のそれぞれに沿って測定される第２の長さ４１６と、成形マンドレル２０２の各側の対角線ノッチ３７６に沿って測定される第３の長さ４１８と、を有する。
【００４６】
コンポジットチャージ５００がほぼ平坦な構成３１２にある場合には、第３の長さ４１８は、第１の長さ４１４が辺のうちの１つである三角形の斜辺であり、第１の長さ４１４は第２の長さ４１６に等しい。ほぼ平坦な構成３１２にあるコンポジットチャージ５００では、第３の長さ４１８は、第１の長さ４１４および第２の長さ４１６より大きい。ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿って並進し、コンポジットチャージ５００が図１４に示すような構成に適合すると、第３の長さ４１８に沿って過剰なコンポジットチャージ材料が存在し、コンポジットチャージ５００にほぼ長手方向に配向したしわが生じ得る。しかしながら、テーパ部長さ４１２がテーパ部深さ４２０の少なくとも２倍になるようにウェッジ要素４００を構成することにより、剛性要素３６６において並進機構３３０（図９）によって加えられる長手方向の張力４４２が、ほぼ長手方向のしわの発生を低減または防止することを可能にするのに十分な長さのコンポジットチャージ材料が提供される。
【００４７】
図１１〜図１３および図１５を参照すると、ウェッジ要素４００は、ウェッジ要素４００が長手方向に沿って成形マンドレル２０２の断面形状の局所的な変化（図示せず）に適合することを可能にするように構成された弾性圧縮可能な材料で形成することができる。例えば、ウェッジ要素４００は、連続気泡発泡体、独立気泡発泡体、ゴム、発泡ゴムなどの発泡体、または任意の他の弾性圧縮可能な材料で形成されてもよい。あるいは、成形マンドレル２０２が長手方向に沿って実質的に一定の断面形状を有する場合には、ウェッジ要素４００は非圧縮性材料で形成されてもよい。例えば、ウェッジ要素４００は、金属材料（例えば、アルミニウム）などの剛性材料および／またはプラスチックなどの剛性非金属材料、スタイロフォーム（商標）、ファイバーグラスなどの繊維強化ポリマー母材、または他の剛性材料で形成することができる。
【００４８】
図７、図１５、および図１６を参照すると、ブランケットアセンブリ３４０は、上部加熱ブランケット３４４の上部に取り付けることができる少なくとも１つの質量要素３８０を任意に含むことができる。質量要素３８０は、成形マンドレル２０２に沿ってブランケットアセンブリ３４０が並進する間にコンポジットチャージ５００がウェッジ要素４００のテーパ部４０６上を通過する際に、コンポジットチャージ５００をマンドレル側面２１２およびウェッジ要素上面４０２の断面形状に徐々に適合させるために、ブランケット成形圧力３７８の大きさを増加させることができる  。質量要素３８０は、上部加熱ブランケット３４４の上部に取り外し可能にまたは恒久的に取り付け可能である。
【００４９】
図７において、質量要素３８０は、上部加熱ブランケット３４４の上部に配置され、接着剤、Ｖｅｌｃｒｏ（商標）、機械的な固定、またはその他の手段などの恒久的または着脱可能な取り付け手段を使用して固定された質量層３８２またはシートとして提供されてもよい。質量層３８２は、ブランケット前端部３５０とブランケット後端部３５２との間に部分的または全体的に延在し、上部加熱ブランケット３４４の対向するブランケット側縁部３６２の間に部分的にまたは全体的に延在することができる。一実施形態では、質量層３８２は、テーパ部前端部４０８からテーパ部後端部４１０まで延在し、ブランケット成形圧力３７８の均一に分布した増加を提供することができる。この点で、上部加熱ブランケット３４４と任意の質量層３８２との組み合わせは、上述し図２０〜図２５に示すように、コンポジットチャージ５００がテーパ部４０６の上を通過する際にコンポジットチャージ５００の横方向に対向する側をＺ字形外形５１０に成形するために、マンドレル側面２１２およびウェッジ要素上面４０２によって集合的に画定される断面形状に適合させるように、コンポジットチャージ５００を付勢することができる。
【００５０】
質量層３８２は、面外方向に可撓性である材料で形成されてもよい。例えば、質量層３８２は、羊毛などの天然材料で形成された高密度織物の１つまたは複数の層として提供されてもよく、かつ／あるいは質量層３８２は、シリコーンゴムシートなどの合成材料または他の可撓性材料の１つまたは複数の層として提供されてもよい。質量層３８２の可撓性により、質量層３８２は、コンポジットチャージ５００がウェッジ要素４００のテーパ部４０６の上を通過する際に、成形マンドレル２０２およびウェッジ要素４００の断面形状に適合することができる。あるいは、質量層３８２は、上部加熱ブランケット３４４の上部に配置されてもよく、かつ／あるいは、質量層３８２は、上部加熱ブランケット３４４の上部ブランケット層３５６および下部ブランケット層３５８の間に挟まれてもよい。
【００５１】
図１５〜図１６において、質量要素３８０は、上部加熱ブランケット３４４の上に配置されるか、または上部加熱ブランケット３４４に取り付けられる一対の個別の質量ストリップ３８４として提供することができる。図１５に示すように、質量ストリップ３８４は、コンポジットチャージ５００を対角線ノッチ３７６内に押し込むための追加の圧力を提供するために、成形マンドレル２０２の対向する側面に対角線ノッチ３７６（図１５）に沿ってそれぞれ配置されてもよい。質量ストリップ３８４は、局所的に配置されたＶｅｌｃｒｏ（商標）ストリップ、ジップタイ、または他の機械的取り付け手段を用いて上部加熱ブランケット３４４に取り付けられてもよく、あるいは質量ストリップ３８４は、上部加熱ブランケット３４４の上部ブランケット層３５６と下部ブランケット層３５８との間に挟まれてもよい。非限定的な例では、各質量ストリップは、プラスチック、ゴム、織物、または任意の他の軟質材料などの保護および／または弾性変形可能な材料、あるいは上部加熱ブランケット３４４の布地への損傷を防止するための他の任意の軟質材料で任意に覆われた金属ロッドなどの細長い高密度要素として提供されてもよい。質量ストリップ３８４および質量層３８２は、単独で、または互いに組み合わせて使用することができる。
【００５２】
図１５を参照すると、成形システム２００は、テーパ部４０６の後方に位置するブランケット後方延長部３７４の上に配置されるように構成された成形装置４３０を含むことができる。上述したように、成形装置４３０は、成形マンドレル２０２の断面プロファイルに対してコンポジットチャージ５００に成形装置圧力４３２を均一に加えて、加熱されたコンポジットチャージ５００を成形マンドレル２０２の外形に適合させる。さらに、弾性圧縮可能な成形装置４３０は、成形マンドレル２０２の長手方向に沿った成形マンドレル２０２の断面形状の僅かな変化をより良好に収容することができる。図示した実施形態では、成形装置４３０は、転動可能要素４３４として提供される。図９に示すように、成形装置４３０は、転動可能要素４３４の軸４３６に係合したロボット装置３３２（図９）のエンドエフェクタ３３４によって支持され、並進させられてもよい。
【００５３】
上述して図３０〜図３１に示すように、転動可能要素４３４は、まずブランケット後方延長部３７４上の所定の位置に転動され、その後に、コンポジットチャージ５００を成形マンドレル２０２上に静止して保持しつつ、成形マンドレル２０２に沿ってブランケットアセンブリ３４０が摺動可能に並進する間に、転動可能要素４３４はブランケットアセンブリ３４０に対して静止したままである（すなわち非転動である）。いくつかの例では、転動可能要素４３４は、膨張可能要素などの空気圧装置であってもよい。転動可能要素４３４は、中空であってもよいし、加圧ガスまたは空気で充填されてもよい。任意に、転動可能要素４３４は、成形装置４３０がコンポジットチャージ５００を成形マンドレル２０２に対して圧縮する能力を向上させ、それによってしわの発生を低減または防止するために、リードショット、磁性粒子、または他の材料などの質量微粒子で充填することができる。転動可能要素４３４として示されているが、成形装置４３０は、ブランケット後方延長部３７４上に配置可能な非転動要素（図示せず）であってもよい。
【００５４】
図１７を参照すると、明確にするため成形装置４３０を省略した成形システム２００の側面図が示されている。図１７は、成形マンドレル２０２上に取り付けられたブランケットアセンブリ３４０およびコンポジットチャージ５００と、ウェッジ要素４００の前方部分４２２でのほぼ平坦な構成３１２からテーパ部４０６の後方の傾斜した構成３１４へのコンポジットチャージ５００の移行と、を示す。以下でより詳細に説明するように、ブランケットアセンブリ３４０は、コンポジットチャージ５００を加熱して樹脂の粘度を低減し、それによって、コンポジットプライ５０４間の層間摩擦または粘着を低減し、以下で説明するようにコンポジットプライ５０４の層間滑りを容易にするように構成される。
【００５５】
図１８は、成形システム２００の断面図であり、一対のウェッジ要素４００の前方部分４２２によって成形マンドレル２０２上に支持されたコンポジットチャージ５００を示す。コンポジットチャージ５００は、最初はほぼ平坦な構成３１２を有する。成形マンドレル２０２は、マンドレル側面２１２を相互接続する成形マンドレル２０２の頂点２０６（例えば、半径）に対するレベル接線２０８を有する。図示する例では、レベル接線２０８は水平に向いている。
【００５６】
図１９は、図１８のコンポジットチャージ５００の一方の横方向側部の拡大図であり、最初はほぼ平坦な構成３１２である。分かりやすくするために、ウェッジ要素４００を含むブランケットアセンブリ３４０を省略している。コンポジットチャージ５００は、複数のコンポジットプライ５０４からなる。また、図１９には、互いに等間隔に離間した一連の垂直な仮想線が示されている。
【００５７】
図２０は、成形システム２００の断面図であり、コンポジットチャージ５００の横方向の対向する側の各々にＺ字形外形５１０が最初に形成されている様子を示している。コンポジットチャージ５００の対向する側は、上部加熱ブランケット３４４および任意の質量要素３８０によってコンポジットチャージ５００に加えられるブランケット成形圧力３７８の結果として、それぞれＺ字形外形５１０に成形される。
【００５８】
図２１は、図２０のコンポジットチャージ５００の一方の横方向側部の拡大図であり、Ｚ字形外形５１０を示している。分かりやすくするために、ブランケットアセンブリ３４０およびウェッジ要素４００を省略している。ブランケット成形圧力３７８は、コンポジットプライ５０４をスリップゾーン５１２内で互いに層間で滑らせる。スリップゾーン５１２内で、以前の垂直（図１９）な仮想線は今や非垂直である。コンポジットチャージ５００の横方向外側部分５２０は、非スリップゾーン５１８であり、コンポジットプライ５０４は、垂直な仮想線で示されるように、互いに静止しているか、または滑っていない。有利なことに、ウェッジ要素上面４０２は、成形マンドレル２０２の頂点２０６に対するレベル接線２０８とほぼ平行な関係で、コンポジットチャージ５００の横方向外側部分５２０を支持し、横方向外側部分５２０内のコンポジットプライ５０４間の層間の滑りの必要性を回避し、それにより非スリップゾーン５１８を比較的狭い幅に維持する。
【００５９】
図２２は、図１７の成形システム２００の断面図であり、コンポジットチャージ５００の各側のさらに顕著なＺ字形外形５１０を示している。この点に関して、成形マンドレル２０２に沿ってブランケットアセンブリ３４０が並進する間にコンポジットチャージ５００がウェッジ要素４００のテーパ部４０６上を移動するにつれて、Ｚ字形外形５１０は徐々に深くなる。
【００６０】
図２３は、図２２のコンポジットチャージ５００の一方の横方向側面の拡大図であり（分かりやすくするためにブランケットアセンブリは省略）、マンドレル側面２１２とウェッジ要素上面４０２との接合部に位置する比較的小さい横方向外方に移動するスリップゾーン５１２を示す。コンポジットチャージ５００の横方向外側部分５２０を成形マンドレル２０２の頂点２０６に対するレベル接線２０８にほぼ平行な関係（例えば、ほぼ水平）に維持することによって、非スリップゾーン５１８は比較的狭い幅に維持される。非スリップゾーン５１８は、スリップゾーン５１２の各側のコンポジットチャージ５００に生じる。
【００６１】
図２４は、図１７の成形システム２００の断面図であり、図２２よりも深いところにあるコンポジットチャージ５００の各側のＺ字形外形５１０を示す。この点に関して、成形マンドレル２０２の各横方向側面上のスリップゾーン５１２は、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿って並進する間に上部加熱ブランケット３４４の重量がコンポジットチャージ５００を成形マンドレル２０２の断面形状に徐々に適合させるにつれて、横方向に外方に移動する。
【００６２】
図２５は、図２４のコンポジットチャージ５００の拡大断面図であり（分かりやすくするためブランケットアセンブリを省略）、横方向外方に移動するスリップゾーン５１２と、スリップゾーン５１２の対向する側にある非スリップゾーン５１８と、を示す。上述したように、ウェッジ要素上面４０２は、図示する例では水平に向いているレベル接線２０８にほぼ平行（例えば、３０度以内、より好ましくは１０度以内）の関係でコンポジットチャージ５００の横方向外側部分５２０を維持する。
【００６３】
図２６は、図１７の成形システム２００の断面図であり、ウェッジ要素４００の上流の位置で成形マンドレル２０２にほぼ適合するコンポジットチャージ５００の各側面を示している。成形装置４３０（図１０）は、分かりやすくするために省略されている。上述のように、成形装置４３０は、ウェッジ要素４００の上流に位置している。成形装置４３０は、コンポジットチャージ５００を成形マンドレル２０２の断面形状に成形するために、コンポジットチャージ５００に成形装置圧力４３２（例えば、図３１〜図３３）を均一に加える。
【００６４】
図２７は、図２６のコンポジットチャージ５００の拡大断面図であり、成形マンドレル２０２のマンドレル側面２１２に適合するコンポジットチャージ５００を示す。ブランケットアセンブリ３４０および成形装置４３０は、分かりやすくするために省略されている。図２０〜図２７の一連の図は、成形マンドレル２０２へのコンポジットチャージ５００の成形を示しており、成形マンドレル２０２の上のコンポジットチャージ５００の対向する横方向側部の全長を全体にわたって一度に折り畳むことによってコンポジットチャージ５００が成形されたならば生じるであろう、コンポジットチャージ５００の内側コーナー（例えば、頂点２０６）に沿ったしわ、折り目、および／またはバックルがない。
【００６５】
図２９〜図３４をさらに参照して図２８を参照すると、成形マンドレル２０２上にコンポジットチャージ５００を成形する方法６００に含まれる１つまたは複数の操作を有するフローチャートが示されている。方法６００のステップ６０２は、ブランケットアセンブリ３４０の上部加熱ブランケット３４４と下部加熱ブランケット３４６との間にコンポジットチャージ５００を配置するステップを含む。図３０は、成形マンドレル２０２上に取り付けられたブランケットアセンブリ３４０およびコンポジットチャージ５００を示す。上述したように、下部加熱ブランケット３４６は、対向するマンドレル側面と下部加熱ブランケット３４６の下面との間にそれぞれ位置する一対のウェッジ要素４００を有する。各ウェッジ要素４００は、テーパ部前端部４０８からテーパ部後端部４１０まで上流方向に沿って下方に傾斜しているウェッジ要素上面４０２を有するテーパ部４０６を含む。テーパ部の下方への傾斜は、マンドレル上部２０４に対するものである。
【００６６】
ステップ６０２は、下部加熱ブランケット３４６を成形マンドレル２０２に取り付けるステップと、対向するマンドレル側面２１２と下部加熱ブランケット３４６の下側との間にそれぞれ一対のウェッジ要素４００を配置するステップと、を含む。ウェッジ要素４００は、それぞれ、マンドレル側面２１２を支持するウェッジ要素内側４０４（図１３）を有する。図８に示すように、各ウェッジ要素４００のウェッジ要素上面４０２は、コンポジットチャージ５００およびブランケットアセンブリ３４０を支持する。ステップ６０２は、コンポジットチャージ５００の対向する端部がそれぞれ、少なくとも成形マンドレル２０２のマンドレル上流側端部２１４およびマンドレル下流側端部２１６まで延在するように、コンポジットチャージ５００を下部加熱ブランケット３４６の上に配置するステップをさらに含むことができる。ステップ６０２はまた、図９に示すように上流側ヒンジクランプ３０２を使用するなどして、コンポジットチャージ５００のチャージ上流側端部５０６をマンドレル上流側端部２１４に固定するステップを含むことができる。成形マンドレル２０２の上に成形する前に、コンポジットチャージ５００は、最初はほぼ平坦な構成３１２を有していてもよい。
【００６７】
ステップ６０２は、コンポジットチャージ５００のチャージ下流側端部５０８をチャージテンション機構４４０に固定するステップをさらに含むことができる。上述し図９に示すように、チャージテンション機構４４０は、成形マンドレル２０２へのコンポジットチャージ５００の成形中にコンポジットチャージ５００に長手方向の張力４４２を加えるように構成されたエンドエフェクタ３３４を有するロボット装置３３２であってもよい。あるいは、チャージテンション機構４４０は、ばね（図示せず）、アクチュエータ（図示せず）、またはマンドレル下流側端部２１６に対して固定して取り付けられた他の装置として構成されてもよい。ステップ６０２は、上部加熱ブランケット３４４のブランケット前端部３５０が下部加熱ブランケット３４６のブランケット前端部３５０とほぼ整列するように、上部加熱ブランケット３４４をコンポジットチャージ５００の上に配置するステップをさらに含むことができる。
【００６８】
方法６００のステップ６０４は、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６の加熱要素３８６（図５）を用いてコンポジットチャージ５００を加熱して（図２９〜図３２）、コンポジットチャージ５００を成形マンドレル２０２上に成形する前および／または成形中にコンポジットチャージ５００中の樹脂の粘度を低下させるステップを含む。上述したように、ウェッジ要素４００は、テーパ部前端部４０８の前方に位置する前方部分４２２をそれぞれ含むことができる。上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６の加熱要素３８６は、テーパ部４０６の上に、およびウェッジ要素４００の前方部分４２２の上に延在することができる。前方部分４２２のウェッジ要素上面４０２は、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２上に取り付けられたときに、マンドレル上部２０４とほぼ面一（例えば、約１３ｍｍ以内）であってもよい。前方部分４２２を含むウェッジ要素４００を有するブランケットアセンブリ３４０では、コンポジットチャージ５００を加熱するステップは、前方部分４２２内に延在する上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６を使用してコンポジットチャージ５００を加熱するステップを含むことができる。さらに、コンポジットチャージ５００は、コンポジットチャージ５００がテーパ部４０６上を通過する際に、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６によって加熱されてもよい。
【００６９】
コンポジットチャージ５００の加熱に関して、方法６００は、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６に組み込むことができる熱電対３９４から受信された温度データに基づいて、加熱ブランケット３４４、３４６の熱３９２の出力を、コントローラ３９８（図５）を用いて調整するステップを含むことができる。コントローラ３９８は、コンポジットチャージ５００の成形中にコンポジットチャージ５００を所定の温度範囲内に維持するように、上部加熱ブランケット３４４および／または下部加熱ブランケット３４６の温度を調整することができる。例えば、コントローラ３９８は、コンポジットチャージ５００の温度を、樹脂の硬化を望ましくなく進行させる温度、またはコンポジットチャージ５００の上面および下面に適用され得る保護層３５４（例えば、ＦＥＰフィルム）を過熱する温度より下に制限することができる。さらに、コントローラ３９８は、マンドレルの側面２１２およびウェッジ要素上面４０２に対してコンポジットチャージ５００を成形する際にスリップゾーン５１２内の隣接するコンポジットプライ５０４の層間の滑りを可能にするために、樹脂の粘度を十分に低下させる温度より上にコンポジットチャージ５００を維持することができる。
【００７０】
方法６００のステップ６０６は、コンポジットチャージ５００をブランケット前端部３５０からブランケット後端部３５２まで摺動させて、ブランケットアセンブリ３４０を成形マンドレル２０２の長手方向に沿って並進させるステップを含む。ブランケットアセンブリ３４０を並進させるステップは、図９に示すように、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６にそれぞれ結合されるかまたは含まれ得る剛性要素３６６を係合させるステップを含むことができる。例えば、ロボット装置３３２のエンドエフェクタ３３４は、ブランケットアセンブリ３４０をマンドレル下流側端部２１６に向かって引っ張るために、剛性要素３６６に係合することができる。上述したように、剛性要素３６６は、ブランケットアセンブリ３４０をロボット装置３３２、オーバーヘッドガントリー、または他の並進機構３３０などの並進機構３３０によって引っ張ることができる構造的に剛性の箇所を提供することができる。
【００７１】
図５、図７〜図１０、および図１５に示すように、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６は、ブランケット後方延長部３７４をそれぞれ含むことができる。ブランケット後方延長部３７４は、テーパ部後端部４１０の後方に延在することができる。そのような配置では、本方法は、成形装置４３０をブランケット後方延長部３７４上に配置するステップを含むことができる。例えば、成形装置４３０は、図９に示すように、ロボット装置３３２によって係合されて保持されてもよい。図２９において、成形装置４３０は、最初にテーパ部前端部４０８の位置でブランケットアセンブリ３４０上に降下することができる転動可能要素４３４である。図３０は、ブランケットアセンブリ３４０の一部の上に上流方向に沿って転動される転動可能要素４３４と、テーパ部４０６を覆うコンポジットチャージ５００と、を示す。転動可能要素４３４は、ブランケット後方延長部３７４の上に転動されて、コンポジットチャージ５００をＺ字形外形５１０（例えば、図２０〜図２５）にほぼ適合させることができ、その後に、ブランケットアセンブリ３４０および転動可能要素４３４が成形マンドレル２０２に沿って第１のロボット装置および第２のロボット装置３３２（例えば、図９）によってユニットとして並進する間に、転動可能要素４３４は、ブランケットアセンブリ３４０上に（例えば、第１のロボット装置３３２−図９によって）静止して保持される。
【００７２】
方法６００は、成形装置４３０を使用して、マンドレル側面２１２に対してコンポジットチャージ５００に成形装置圧力４３２を加えるステップを含むことができる。これに関して、第１のロボット装置３３２は、転動可能要素４３４の軸４３６に係合されてもよい。第１のロボット装置３３２および第２のロボット装置３３２が協働して、ブランケットアセンブリ３４０および成形装置４３０を成形マンドレル２０２の下流方向に沿ってユニットとして並進させる間に、第１のロボット装置３３２は、ブランケットアセンブリ３４０に下向きの成形装置圧力４３２を加えるように構成することができる。ブランケットアセンブリ３４０および成形装置４３０の並進中に、方法６００は、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６の剛性要素３６６を互いに向かって付勢して、コンポジットチャージ５００上に上述したブランケット入口クランプ圧力３７２を生成するステップを含むことができる。剛性要素３６６を互いに向かって付勢するステップは、コンポジットチャージ５００上にブランケット入口クランプ圧力３７２を生成するために、剛性要素３６６に含まれる上述のクランプばね３７０などのばね機構３６８を使用して、剛性要素３６６を互いに向かって付勢するステップを含むことができる。
【００７３】
ブランケット入口クランプ圧力３７２がコンポジットチャージ５００に加えられるので、方法６００は、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２に沿って並進する際にブランケット前端部３５０と成形装置４３０との間のコンポジットチャージ５００に長手方向の張力４４２を誘起させるステップを含むことができる。上述したように、ブランケットアセンブリ３４０は、図３１〜図３３に示すように、剛性要素３６６をマンドレル下流側端部２１６に向かって押しかつ／または引っ張るロボット装置３３２（図９）などの並進機構３３０によって、成形マンドレル２０２に沿って並進することができる。ブランケットアセンブリ３４０を引っ張ることによって、ブランケット入口（例えば、ブランケット入口クランプ圧力３７２がコンポジットチャージ５００に加えられる）と成形装置４３０（例えば、成形装置圧力４３２がコンポジットチャージ５００に加えられる）の位置との間のコンポジットチャージ５００の一部に長手方向の張力４４２が生じる。長手方向の張力４４２は、コンポジットチャージ５００がテーパ部４０６の上を通過するときに、コンポジットチャージ５００の横方向に対向する側の各々にＺ字形外形５１０が形成されることにより生じるであろう、コンポジットチャージ５００内の長手方向のしわおよび／または折り目（図示せず）の形成を防止または低減する。上に示したように、テーパ部４０６の幾何学的形状は、コンポジットチャージ５００の長手方向のしわの形成を防止することができる。図１１〜図１３を参照して上述した実施形態では、テーパ部長さ４１２は、テーパ部深さ４２０の少なくとも２倍であり、長手方向の張力４４２が成形マンドレル２０２の対向する側の対角線ノッチ３７６内の余分なコンポジットチャージを吸収または収容することを可能にするためにコンポジットチャージ材料の十分な長さを提供することができ、それにより、コンポジットチャージ５００の長手方向のしわの発生を低減または防止することができる。
【００７４】
方法６００のステップ６０８は、図３１〜図３２に示すように、成形マンドレル２０２に沿ってブランケットアセンブリ３４０が並進する間にコンポジットチャージ５００がテーパ部４０６の上を通過する際に、上部加熱ブランケット３４４を使用してコンポジットチャージ５００にブランケット成形圧力３７８を及ぼすステップを含む。ブランケット成形圧力３７８をコンポジットチャージ５００に及ぼすステップは、上部加熱ブランケット３４４の上部に質量要素３８０を適用して、上部加熱ブランケット３４４がコンポジットチャージ５００に加えるブランケット成形圧力３７８の量を増加させるステップを任意に含むことができる。図４、図７、および図１６に示すように、質量要素３８０は、上部加熱ブランケット３４４の上部に取り外し可能にまたは恒久的に取り付け可能であり、かつ、ブランケット前端部３５０とブランケット後端部３５２との間に少なくとも部分的に延在することができる、質量層３８２として提供することができる。  代替的にまたは追加的に、質量要素３８０は、上部加熱ブランケット３４４に取り付けられ、かつ、対角線ノッチ３７６とほぼ整列したブランケット中心線３４２の対向する横方向側部にそれぞれ位置する一対の個別の質量ストリップ３８４として提供されてもよい。
【００７５】
方法６００のステップ６１０は、マンドレル側面２１２とウェッジ要素上面４０２とによって集合的に画定された断面形状にコンポジットチャージ５００を徐々に成形するステップを含む。コンポジットチャージ５００は、図３１〜図３３に示すように、成形マンドレル２０２に沿ってブランケットアセンブリ３４０および成形装置４３０が並進する間にコンポジットチャージ５００がウェッジ要素４００のテーパ部４０６上を通過する際に、マンドレル断面形状に徐々に成形される。上述したように、成形マンドレル２０２上へのコンポジットチャージ５００の漸進的成形は、ブランケットアセンブリ３４０および成形装置４３０の並進中に上部加熱ブランケット３４４および任意の質量要素３８０がコンポジットチャージ５００に及ぼすブランケット成形圧力３７８の適用によって促進される。
【００７６】
方法６００のステップ６１２は、図２０〜図２５に示し上述したように、横方向外方に移動するスリップゾーン５１２を有するＺ字形外形５１０をコンポジットチャージ５００の横方向の対向する側の各々に誘起させるステップを含む。スリップゾーン５１２の各々は、図２１、図２３、および図２５に示すように、各マンドレル側面２１２とウェッジ要素上面４０２との接合部に画定された対角線ノッチ３７６に近接して位置する。各Ｚ字形外形５１０のスリップゾーン５１２内で、コンポジットチャージ５００のコンポジットプライ５０４は、互いに層間で滑り、上部加熱ブランケット３４４および下部加熱ブランケット３４６の加熱要素３８６による加熱の結果として、コンポジットチャージ５００中の樹脂の粘度の低下による層間の摩擦またはせん断の減少によって促進される。
【００７７】
方法６００のステップ６１４は、マンドレル側面２１２およびウェッジ要素上面４０２に対するコンポジットチャージ５００の漸進的な成形中に、マンドレル上部２０４に対するレベル接線２０８にほぼ平行な関係でコンポジットチャージ５００の各横方向に対向する側のＺ字形外形５１０の横方向外側部分５２０を支持するステップを含む。図２０〜図２５の例では、レベル接線２０８は、成形マンドレル２０２の丸みのある頂点２０６に接している。Ｚ字形外形５１０の横方向外側部分５２０は、水平方向に維持され、レベル接線２０８の水平方向に平行である。有利なことに、スリップゾーン５１２の各々は、コンポジットチャージ５００の横方向外側部分５２０を水平方向に維持する結果として、比較的狭い横幅を有する。上述したように、スリップゾーン５１２の幅が比較的狭いことにより、隣接するコンポジットプライ５０４間の層間のせん断の大きさが減少し、それによってコンポジットプライ５０４がスリップゾーン５１２内で互いに対して滑ることが可能になる。コンポジットプライ５０４間の層間のせん断の減少によって、成形マンドレル２０２の頂点２０６などの内側コーナーに沿ったコンポジットプライ５０４内の圧縮力の蓄積が低減され、それによって、硬化コンポジット構造体１０２の強度および／または剛性を低下させるであろうコンポジットプライ５０４の局所的なしわまたは座屈の発生を防止する。
【００７８】
図３１〜図３３を簡単に参照すると、方法６００は、ブランケット後方延長部３７４上に支持することができる成形装置４３０を使用して、成形マンドレル２０２の断面形状にコンポジットチャージ５００を適合させるステップをさらに含むことができる。  上述したように、成形装置４３０は、成形装置圧力４３２を加えて、テーパ部４０６の下流の成形マンドレル２０２の断面形状にコンポジットチャージ５００を適合させ、それによってコンポジットチャージ５００のしわを低減または防止することができる。図１０を参照すると、任意の実施形態では、成形システム２００は、ブランケット後方延長部３７４に支持され、かつ成形装置４３０の後方に取り付けられた逆Ｖ字形成形プレート４３８を含むことができる。成形プレート４３８は、成形マンドレル２０２の断面形状に対してコンポジットチャージ５００を圧縮するために、別個のロボット装置３３２またはオーバーヘッドガントリー（図示せず）によって加圧されてもよい。
【００７９】
図３４は、ブランケットアセンブリ３４０が成形マンドレル２０２の全長に沿って並進した後の、成形マンドレル２０２からのブランケットアセンブリ３４０および成形装置４３０の除去を示す。コンポジットチャージ５００は、成形マンドレル２０２の断面形状に適合して示されている。チャージ上流側端部５０６およびチャージ下流側端部５０８は、マンドレル上流側端部２１４およびマンドレル下流側端部２１６にそれぞれ位置する上流側ヒンジクランプ３０２および下流側ヒンジクランプ３０４からアンクランプされて、成形マンドレル２０２から除去することができる。成形されたコンポジットチャージ５００は、別のコンポジットチャージ５００とともに組み立てられてもよい。例えば、２つのＬ字形コンポジットストリンガを背中合わせに組み立てて、未硬化のＴ字形断面ストリンガを形成してもよく、これを硬化させた後にコンポジットスキンなどの別のコンポジット部品に共接合してもよい。あるいは、未硬化のＴ字形断面ストリンガを、コンポジットスキンなどのコンポジット部品と共硬化させてもよい。
【００８０】
さらに、本開示は、以下の列挙された項に記載される実施例を含む。
【００８１】
第１項．成形マンドレル上にコンポジットチャージをグライド成形するためのブランケットアセンブリであって、成形マンドレルは、マンドレル上部によって相互接続された対向するマンドレル側面を有し、ブランケットアセンブリは、上部加熱ブランケットと下部加熱ブランケットとの間に摺動可能なコンポジットチャージを有するように構成された上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットと、コンポジットチャージを加熱するための上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの少なくとも一方に含まれる加熱要素と、下部加熱ブランケットと対向するマンドレル側面との間に配置可能であり、各々がテーパ部を含み、成形マンドレルに取り付けられた場合にコンポジットチャージおよびブランケットアセンブリを支持するように構成されたウェッジ要素上面を有する一対のウェッジ要素であって、ウェッジ要素上面がテーパ部前端部からテーパ部後端部まで下方に傾斜している、一対のウェッジ要素と、を含み、上部加熱ブランケットは、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリが並進する間にマンドレル側面およびウェッジ要素上面に対してコンポジットチャージおよび下部加熱ブランケットを徐々に形成するために、コンポジットチャージ上にブランケット成形圧力を及ぼすように構成される、ブランケットアセンブリ。
【００８２】
第２項．上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの各々のブランケット前端部に結合された剛性要素をさらに含み、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの剛性要素は、ブランケットアセンブリを並進させるために成形マンドレルに沿って引っ張られるように構成される、第１項に記載のブランケットアセンブリ。
【００８３】
第３項．上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの各々は、テーパ部後端部から後方に延在するブランケット後方延長部を含み、ブランケット後方延長部は、マンドレル側面に対してコンポジットチャージ上に成形装置圧力を加えるように構成された成形装置を受け取るように構成され、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの剛性要素は、互いに向かって付勢され、コンポジットチャージ上にブランケット入口クランプ圧力を生成して、ブランケットアセンブリが剛性要素によって引っ張られた場合に、ブランケット前端部と成形装置との間のコンポジットチャージに長手方向の張力を誘起させるように構成される、第２項に記載のブランケットアセンブリ。
【００８４】
第４項．ウェッジ要素の各々は、テーパ部長さおよびテーパ部深さを有し、テーパ部長さはテーパ部深さの少なくとも２倍である、第１項に記載のブランケットアセンブリ。
【００８５】
第５項．ウェッジ要素は、弾性的に圧縮可能であり、ブランケットアセンブリが成形マンドレルに沿って並進する際に、成形マンドレルの断面内の局所的な変化に適合するように構成される、第１項に記載のブランケットアセンブリ。
【００８６】
第６項．ブランケット成形圧力を増加させるために上部加熱ブランケットの上部に取り付け可能に構成された質量要素をさらに含む、第１項に記載のブランケットアセンブリ。
【００８７】
第７項．質量要素は、上部加熱ブランケットの上部に取り付け可能であり、ブランケット前端部とブランケット後端部との間に少なくとも部分的に延在する質量層と、上部加熱ブランケットに取り付けられ、ブランケット中心線の対向する側にそれぞれ配置され、ウェッジ要素のウェッジ要素上面と成形マンドレルのマンドレル側面との接合部における対角線ノッチとほぼ整列する、一対の個別の質量ストリップと、の少なくとも一方として構成される、第６項に記載のブランケットアセンブリ。
【００８８】
第８項．ウェッジ要素は各々、テーパ部前端部の前方に位置し、マンドレル上部とほぼ面一であるウェッジ要素上面を有する前方部分を含み、少なくとも１つの加熱要素は、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリが並進する間にコンポジットチャージがテーパ部を通過する前に、コンポジットチャージを加熱するために前方部分内に延在する、第１項に記載のブランケットアセンブリ。
【００８９】
第９項．上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの少なくとも一方は、上部ブランケット層と、下部ブランケット層と、上部ブランケット層と下部ブランケット層との間に挟まれる加熱要素と、から構成される、第１項に記載のブランケットアセンブリ。
【００９０】
第１０項．成形マンドレル上にコンポジットチャージをグライド成形するための成形システムであって、マンドレル上流側端部と、マンドレル下流側端部と、マンドレル上部によって相互接続された対向するマンドレル側面と、を有する成形マンドレルと、ブランケットアセンブリであって、マンドレル上流側端部からマンドレル下流側端部まで成形マンドレルに沿って上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットのブランケット前端部を引っ張る間に、上部加熱ブランケットと下部加熱ブランケットとの間に摺動可能なコンポジットチャージを有するように構成された上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットと、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの少なくとも一方に含まれ、コンポジットチャージを加熱するように構成された加熱要素と、下部加熱ブランケットの下側に対して配置可能であり、各々がテーパ部を含み、対向するマンドレル側面を圧迫するように構成されたウェッジ要素内側と、成形マンドレル上に取り付けられた場合にコンポジットチャージおよびブランケットアセンブリを支持するように構成されたウェッジ要素上面と、を有する一対のウェッジ要素であって、ウェッジ要素上面は、テーパ部の前端部から後端部までマンドレル上部に対して下方に傾斜している、一対のウェッジ要素と、を含む、ブランケットアセンブリと、を含み、上部加熱ブランケットは、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリが並進する間にマンドレル側面およびウェッジ要素上面に対してコンポジットチャージおよび下部加熱ブランケットを徐々に形成するために、コンポジットチャージ上にブランケット成形圧力を及ぼすように構成される、成形システム。
【００９１】
第１１項．ブランケットアセンブリは、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの各々のブランケット前端部に結合され、ブランケットアセンブリを並進させるために成形マンドレルに沿って引っ張られるように構成された剛性要素をさらに含み、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットは各々、テーパ部後端部から後方に延在し、マンドレル側面に対してコンポジットチャージ上に成形装置圧力を加えるように構成された成形装置を受け取るように構成されたブランケット後方延長部を含み、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの剛性要素は、互いに向かって付勢され、コンポジットチャージ上にブランケット入口クランプ圧力を生成して、ブランケットアセンブリが剛性要素によって引っ張られた場合に、ブランケット前端部と成形装置圧力の位置との間のコンポジットチャージに長手方向の張力を誘起させるように構成される、第１０項に記載の成形システム。
【００９２】
第１２項．ウェッジ要素の各々は、テーパ部長さおよびテーパ部深さを有し、テーパ部長さはテーパ部深さの少なくとも２倍である、第１０項に記載の成形システム。
【００９３】
第１３項．ブランケットアセンブリは、上部加熱ブランケットにより及ぼされるブランケット成形圧力を増加させるために上部加熱ブランケットの上部に取り付け可能に構成された質量要素をさらに含む、第１０項に記載の成形システム。
【００９４】
第１４項．ウェッジ要素は各々、テーパ部前端部の前方に位置し、マンドレル上部とほぼ面一であるウェッジ要素上面を有する前方部分を含み、少なくとも１つの加熱要素は、成形マンドレルに沿ってブランケットアセンブリが並進する間にコンポジットチャージがテーパ部を通過する前に、コンポジットチャージを加熱するために前方部分内に延在する、第１０項に記載の成形システム。
【００９５】
第１５項．成形マンドレル上にコンポジットチャージを形成する方法であって、マンドレル上部によって相互接続された対向するマンドレル側面を有する成形マンドレル上に取り付けられた上部加熱ブランケットと下部加熱ブランケットとの間にコンポジットチャージを配置するステップであって、下部加熱ブランケットは、対向するマンドレル側面と下部加熱ブランケットの下面との間にそれぞれ一対のウェッジ要素を有し、各ウェッジ要素は、テーパ部の前端部から後端部に向かって下方に傾斜したウェッジ要素上面を有するテーパ部を含み、上部加熱ブランケット、下部加熱ブランケット、およびウェッジ要素は、ブランケットアセンブリを集合的に形成する、ステップと、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットのうちの少なくとも一方を用いてコンポジットチャージを加熱して、コンポジットチャージ内の樹脂の粘度を低下させるステップと、成形マンドレルとブランケットアセンブリとの間でコンポジットチャージが摺動して、成形マンドレルの長手方向に沿ってブランケットアセンブリを並進させるステップと、上部加熱ブランケットを使用して、テーパ部上を通過するコンポジットチャージ上にブランケット成形圧力を及ぼすステップと、ブランケット成形圧力に応答して、マンドレル側面およびウェッジ要素上面に対してコンポジットチャージを徐々に形成するステップと、各マンドレル側面とウェッジ要素上面との接合部に沿って位置する横方向外方に移動するスリップゾーンを有するＺ字形外形を、コンポジットチャージの横方向に対向する側の各々に誘起させるステップであって、コンポジットチャージのコンポジットプライが互いに対して層間で滑る、ステップと、マンドレル側面およびウェッジ要素上面に対するコンポジットチャージの成形中に、マンドレル上部に対するレベル接線にほぼ平行な関係でコンポジットチャージの各横方向に対向する側のＺ字形外形の横方向外側部分を支持するステップと、を含む、方法。
【００９６】
第１６項．ブランケットアセンブリを成形マンドレルに沿って並進させるステップは、ブランケット前端部において上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットにそれぞれ結合された一対の剛性要素を引っ張るステップを含む、第１５項に記載の方法。
【００９７】
第１７項．上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの各々は、テーパ部後端部から後方に延在するブランケット後方延長部を含み、方法は、ブランケット後方延長部上に配置された成形装置を使用して、マンドレル側面に対してコンポジットチャージ上に成形装置圧力を加えるステップと、上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの剛性要素を互いに向かって付勢し、コンポジットチャージ上にブランケット入口クランプ圧力を生成させるステップと、ブランケットアセンブリが剛性要素によって引っ張られた場合に、ブランケット前端部と成形装置圧力の位置との間のコンポジットチャージに長手方向の張力を誘起させるステップと、をさらに含む、第１６項に記載の方法。
【００９８】
第１８項．ウェッジ要素は弾性的に圧縮可能であり、本方法は、成形マンドレルの長手方向に沿ってブランケットアセンブリが並進する間に、成形マンドレルの断面の局所的変化にウェッジ要素を適合させるステップをさらに含む、第１５項に記載の方法。
【００９９】
第１９項．テーパ部の上を通過するコンポジットチャージにブランケット成形圧力を及ぼすステップは、上部加熱ブランケットの上部に取り付けられた質量要素と組み合わせて上部加熱ブランケットを使用して、コンポジットチャージにブランケット成形圧力を及ぼすステップを含む、第１５項に記載の方法。
【０１００】
第２０項．ウェッジ要素は各々、テーパ部前端部の前方に位置し、マンドレル上部とほぼ面一であるウェッジ要素上面を有する前方部分を含み、コンポジットチャージを加熱するステップは、前方部分内に延在する上部加熱ブランケットおよび下部加熱ブランケットの少なくとも一方を使用して、コンポジットチャージがテーパ部を通過する前にコンポジットチャージを加熱するステップを含む、第１５項に記載の方法。
【０１０１】
前述の説明および関連する図面に提示された教示の利点を有する、本開示に関係する当業者には、本開示の多くの改変および他の構成が想到されるであろう。本明細書に記載された構成は例示的なものであり、限定的または網羅的であることを意図するものではない。本明細書では特定の用語を使用しているが、それらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用され、限定の目的では使用されていない。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  航空機
１０２  硬化コンポジット構造体
１０４  胴体
１０６  翼
１０８  水平尾部
１１０  垂直尾部
１１２  コンポジットストリンガ
１１４  Ｌ字形ストリンガ
２００  成形システム
２０２  逆Ｖ字形成形マンドレル
２０４  マンドレル上部
２０６  頂点
２０８  レベル接線
２１０  マンドレル中心線
２１２  マンドレル側面
２１４  マンドレル上流側端部
２１６  マンドレル下流側端部
３００  クランプシステム
３０２  上流側ヒンジクランプ
３０４  下流側ヒンジクランプ
３０６  下部プレート
３０８  上部プレート
３１０  ヒンジ
３１２  ほぼ平坦な構成
３１４  傾斜した構成
３１６  ヒンジ半部
３１８  ヒンジ軸線
３２０  折り畳み軸線
３２２  クランプ装置
３２４  ばねクランプ
３２６  ヒンジ取り付けブラケット
３２８  前方延長要素
３３０  並進機構
３３２  ロボット装置
３３４  エンドエフェクタ
３３６  軌道システム
３４０  ヒートブランケットアセンブリ
３４２  ブランケット中心線
３４４  上部加熱ブランケット
３４６  下部加熱ブランケット
３４８  ウェッジ要素スリーブ
３５０  ブランケット前端部
３５２  ブランケット後端部
３５４  保護層
３５６  上部ブランケット層
３５８  下部ブランケット層
３６０  ブランケット幅
３６２  ブランケット側縁部
３６４  ブランケット長さ
３６６  剛性要素
３６８  ばね機構
３６９  ねじ付きロッド
３７０  クランプばね
３７２  ブランケット入口クランプ圧力
３７４  ブランケット後方延長部
３７６  対角線ノッチ
３７８  ブランケット成形圧力
３８０  質量要素
３８２  質量層
３８４  質量ストリップ
３８６  抵抗加熱要素
３８８  電気抵抗性ワイヤ
３９０  電気絶縁性スリーブ
３９２  熱
３９４  熱電対
３９６  金属編組ヒートイコライザ
３９８  コントローラ
４００  ウェッジ要素
４０２  ウェッジ要素上面
４０４  ウェッジ要素内側
４０６  テーパ部
４０８  テーパ部前端部
４１０  テーパ部後端部
４１２  テーパ部長さ
４１４  第１の長さ
４１６  第２の長さ
４１８  第３の長さ
４２０  テーパ部深さ
４２２  前方部分
４３０  成形装置
４３２  成形装置圧力
４３４  転動可能要素
４３６  軸
４３８  逆Ｖ字形成形プレート
４４０  チャージテンション機構
４４２  長手方向の張力
５００  コンポジットチャージ
５０２  チャージ中心線
５０４  コンポジットプライ
５０６  チャージ上流側端部
５０８  チャージ下流側端部
５１０  Ｚ字形外形
５１２  スリップゾーン
５１８  非スリップゾーン
５２０  横方向外側部分
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【外国語明細書】
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