(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機または宇宙機用の繊維強化複合材料から、より高速な及び/またはより自動化された製造工程を可能にし得る新規なシステム及び製造モジュールの方法を提供する。【解決手段】システム１は、統合補剛構造体に対する少なくとも１つの補剛要素を構成するためのフォームコア組立ステーションと、組み立てられたフォームコアを成型工具内または上に設置または堆積するために、フォームコアを組立ステーションから受け入れるフォームコア設置ステーション６と、組み立てられたフォームコアを回転または反転するための旋回ステーション９であって、組み立てられたフォームコアを組立ステーションから設置ステーション６へと搬送または移送するように構成され、フォームコアが設置ステーション６に搬送または移送される際に、それらを回転または反転するように構成される経路Ｉを規定する旋回ステーション９とを備える。【選択図】図２
2015086074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
統合補剛構造体（Ｃ）を有する繊維強化複合モジュール、特にパネルモジュール（Ｐ）を製造する際に、予備組立体（Ｒ）を回転または反転するための、旋回装置（９）であって、
前記装置（９）は、前記予備組立体（Ｒ）を、前記予備組立体（Ｒ）が前記装置（９）に受け入れられる第１位置（Ａ）から、前記予備組立体（Ｒ）が前記装置から排出される第２位置（Ｂ）まで搬送または移送するように構成され、
前記装置（９）は、前記第１位置（Ａ）から前記第２位置（Ｂ）への経路（Ｉ）であって、前記予備組立体（Ｒ）が前記第２位置（Ｂ）まで搬送または移送される際に、それを回転または反転するように構成される経路（Ｉ）を規定している、旋回装置（９）。
【請求項２】
前記経路（Ｉ）が、前記予備組立体（Ｒ）が前記第１位置（Ａ）から前記第２位置（Ｂ）まで搬送または移送される際に、前記予備組立体（Ｒ）を累進的に回転または反転するように構成される、請求項１に記載の旋回装置（９）。
【請求項３】
前記第１位置（Ａ）から前記第２位置（Ｂ）までの前記経路（Ｉ）が、少なくとも部分的に曲線状または弧状となっており、特に、半円または半楕円形状となっており、
曲線状または弧状の前記経路（Ｉ）の湾曲中心は、前記予備組立体（Ｒ）が回転または反転させられる際における前記予備組立体（Ｒ）の回転軸に相当する、請求項２に記載の旋回装置（９）。
【請求項４】
前記装置（９）が、前記第１位置（Ａ）から前記第２位置（Ｂ）までの前記経路（Ｉ）を規定する軌道またはレール（９）を少なくとも１つ、好ましくは複数含み、
前記装置（９）が、前記予備組立体（Ｒ）を、該軌道またはレール（１０）の少なくとも１つに沿って前記第２位置（Ｂ）まで搬送または移送するよう構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の旋回装置（９）。
【請求項５】
航空機または宇宙機のための統合補剛構造体（Ｃ）を有する繊維強化複合モジュール、特にパネルモジュール（Ｐ）を製造するシステム（１）であって、
前記統合補剛構造体（Ｃ）の少なくとも１つの補剛要素（Ｓ）を構成するように、強化繊維層（Ｌ）に覆われた複数のフォームコア（２）を組み立てるためのフォームコア組立ステーション（３）と、
組み立てられたフォームコア（２）を成型工具（Ｔ）内または上に設置または堆積するために、前記組み立てられたフォームコア（２）を前記組立ステーション（３）から受け入れるフォームコア設置ステーション（６）と、
前記組み立てられたフォームコア（２）を回転または反転するための旋回ステーション（９）であって、前記組み立てられたフォームコア（２）を前記組立ステーション（３）から前記設置ステーション（６）へと搬送または移送するように構成され、前記組み立てられたフォームコア（２）が前記設置ステーション（６）に搬送または移送される際に、それらを回転または反転するように構成される経路（Ｉ）を規定する旋回ステーション（９）とを備える、システム（１）。
【請求項６】
前記旋回ステーション（９）が、前記組み立てられた前記フォームコア（２）を、曲線状の経路に沿って、または円弧を通って搬送または移送し、それにより前記組み立てられたフォームコア（２）が前記設置ステーション（６）内に受け入れられる前にそれらを回転または反転させるように構成され、
前記曲線状の経路または円弧の湾曲中心が、前記フォームコアの回転軸に相当する、請求項５に記載のシステム（１）。
【請求項７】
前記設置ステーション（６）が、前記旋回ステーション（９）からの前記組み立てられたフォームコア（２）を、１以上の列または直線配列内に受け入れるように構成されており、
前記列または直線配列が、前記構造体（Ｃ）の要素（Ｓ）を形成し、及び／または、前記設置ステーション（６）が、前記組み立てられたフォームコア（２）が前記旋回ステーション（９）より受け入れられる位置である上部位置（Ｂ）と、前記組み立てられたフォームコア（２）を前記成型工具（Ｔ）内または上に設置または堆積する位置である下部位置（Ａ）との間に移動、例えば実質的に垂直に移動させるように構成される、請求項５または６に記載のシステム（１）。
【請求項８】
前記組立ステーション（３）で前記フォームコアが組み立てられる前に、強化繊維層（Ｌ）、好ましくはプレプラグ層形状の強化繊維層を、複数の前記フォームコア（２）の各々に適用するための強化繊維適用ステーション（６）をさらに備え、
前記システム（１）が、強化繊維層（Ｌ）に覆われた前記フォームコア（２）を、前記適用ステーション（６）から前記組立ステーション（３）まで搬送または移送するための搬送または移送機構（４）をさらに含む、請求項５〜７のいずれか１項に記載のシステム（１）。
【請求項９】
前記組立ステーション（３）が、列または直線配列に並んだ複数の前記フォームコア（２）を組み立てることにより、前記統合補剛構造体（Ｃ）のための長尺構造要素（Ｓ）を製造するよう構成される、請求項５〜８のいずれか１項に記載のシステム（１）。
【請求項１０】
航空機または宇宙機のための統合補剛構造体（Ｃ）を備えた繊維強化複合モジュール、特にパネルモジュール（Ｐ）の製造方法であって、
前記統合補剛構造体（Ｃ）のための１つ以上の補剛要素（Ｓ）を構成するように、組立ステーション（３）において強化繊維層（Ｌ）に覆われた複数のフォームコア（２）を組み立てる工程と、
組み立てられたフォームコア（２）を成型工具（Ｔ）内または上に設置または堆積するために、前記組み立てられたフォームコア（２）を前記組立ステーション（３）から設置ステーション（６）に受け入れる工程とを備え、
前記組み立てられたフォームコア（２）が前記設置ステーション（６）内に受け入れられる前に、前記組み立てられたフォームコア（２）を回転または反転させることを含む、製造方法。
【請求項１１】
前記組み立てられた前記フォームコア（２）を、前記組立ステーション（３）から前記設置ステーション（９）まで経路（Ｉ）に沿って搬送または移送する工程をさらに備え、
前記経路は（Ｉ）は、前記組み立てられたフォームコア（２）が前記設置ステーション（６）に搬送または移送される際に、それらを回転または反転するように構成される、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記組み立てられた前記フォームコア（２）が、曲線状の経路に沿って、または円弧を通って搬送または移送され、それにより前記組み立てられたフォームコア（２）が前記設置ステーション（６）内に受け入れられる前に反転を起こしまたは生じ、
好ましくは、前記曲線状の経路または円弧の湾曲中心が、前記組み立てられたフォームコア（２）の回転軸に相当する、請求項１０または１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記組み立てる工程が、１つ以上の列または直線配列（Ｒ）内に並んでいる前記組み立てられた複数のフォームコア（２）を組み立てることを備え、及び／または、
前記受け入れる工程が、旋回ステーション（９）からの前記組み立てられたフォームコア（２）を、１つ以上の列または直線配列内に受け入れることを備え、列または直線配列の各々が、前記統合補剛構造体（Ｃ）の１つ以上の要素（Ｓ）を形成するよう構成される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１４】
繊維強化複合材料を備えた少なくとも１つのモジュール及び請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法により製造された統合補剛構造体（Ｃ）を有する機体または胴体（Ｆ）を備えた、航空機（Ｄ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に航空機または宇宙機に使用するための、パネルモジュールのような統合補剛構造体を有する繊維強化複合モジュールの製造システム及び製造方法に関する。
【０００２】
したがって、本発明のシステム及び方法は、機体部品または航空機もしくは宇宙機のモジュールの製造、特に主翼面及び尾翼面のモジュールまたは構造の製造における使用に特に適しており、本明細書においては、この例示の文脈において本発明を説明するのに好都合と思われる。しかしながら、本発明のシステム及び方法はこの用途に限定されるものではなく、列車、自動車、軌道または船舶のような他の様々な車両用の構造体を製造するために使用され得ることが理解されるであろう。したがって、本発明のシステム及び方法は、航海、航空、自動車及び航空宇宙用途の範囲に適している。
【背景技術】
【０００３】
本発明者らは、パネルモジュールのような統合補剛構造体を有する繊維強化モジュールを製造するためのモジュール式製造システム及び方法を開発した。該統合補剛構造体は、補強構造体要素と外部空力表面または外板との間にリベット等の追加の締結要素を必要としない単一の統合された一体化モジュールを形成するため、望ましくはその外表面またはその空力外板部品と共硬化されている。統合された繊維強化複合モジュールを製造するための共硬化要素の概念は新しいものではないが、現在の製造概念では、特に大規模なモジュールにおいて、複雑で高価な非常に重い工具が必要となり、そのため、生産ラインの複製が困難かつ非常に高価になる。同様に、これにより生産時間が余分にかかってしまい、生産のボトルネックとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、上述の問題の１つ以上を克服するための新規で改良された方法及びシステムを提供することにある。特に、航空機または宇宙機用の繊維強化複合材料から、より高速な及び/またはより自動化された製造工程を可能にし得る新規なシステム及び製造モジュールの方法を提供することは、有用であると思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、請求項１において、パネルモジュールのような繊維強化複合モジュールを製造する際に使用するための旋回装置が提供される。さらに、請求項５及び請求項１０において、パネルモジュールのような航空機または宇宙機のための繊維強化複合モジュールを製造するシステム及び方法が提供される。加えて、請求項１４において、本発明は航空機のような車両を提供する。好ましい特徴は、従属請求項において詳述される。
【０００６】
したがって、一態様によれば、本発明は、統合補剛構造体を有する繊維強化複合モジュール、特にパネルモジュールを製造する際に、組立体（または予備組立体）を回転または反転するための旋回装置を提供する。該装置は、該組立体を、該組立体が該装置に受け入れられる第１位置から、該組立体が該装置から排出または除去される第２位置まで搬送または移送するように構成される。該装置は、該第１位置から該第２位置への経路であって、該組立体が該第２位置まで搬送または移送される際に、それを回転または反転するように構成される経路を提供または規定する。該組立体または予備組立体は、モジュール自身またはモジュールの一部に、及び／またはモジュール製造工程において使用される組み立てられた部品を含んでいてもよい。
【０００７】
好ましい実施形態では、上記装置が上記組立体を上記第１位置から上記第２位置まで上記経路に沿って搬送または移送するよう設計されている中での該経路は、該組立体が該第１位置から該第２位置まで搬送または移送される際に、該組立体を累進的に回転または反転するように構成される。換言すれば、該組立体が該経路に沿って並進移動する際に、それは回転または反転を受ける。回転軸（すなわち、その周りで回転が効果的に生じる軸）は、移動経路から離間している。すなわち、それは、該第１位置から該第２位置までの走行経路上には存在しない。この点において、上記旋回装置における該第１位置から該第２位置までの経路は、好ましくは、少なくとも部分的に曲線状または弧状であり、より好ましくは、少なくとも部分的に円形または楕円形であり、例えば、半円または半楕円である。そのとき、曲線状または弧状の該経路の湾曲中心は、該組立体（または予備組立体）が回転または反転させられる際における該組立体（または予備組立体）の回転軸に相当してもよい。したがって、該組立体が該経路に沿って移動する際において、該経路は、好ましくは連続的であり、かつ該組立体の回転または反転だけでなく並進にも影響を与え、特に同時に起こる並進及び回転に影響を与える。
【０００８】
好ましい実施形態では、上記装置は、少なくとも１つの軌道またはレールを含み、好ましくは複数の軌道またはレールを含む。該軌道またはレールは、上記第１位置から上記第２位置までの上記経路を規定する。このようにして、該装置は、上記組立体を、該軌道またはレールの少なくとも１つに沿って該第２位置まで搬送または移送するように構成される。
【０００９】
別の態様では、したがって、本発明は、統合補剛構造体を有するパネルモジュールのような繊維強化複合モジュールの製造時に、組立体（または予備組立体）を回転または反転する方法を提供する。該方法は、該組立体を第１受け入れ位置から第２排出位置まで搬送または移送し、その際、該組立体が該第１位置から該第２位置まで搬送または移送されるときに該組立体を回転または反転するように構成された経路を辿ることを備える。
【００１０】
既に上述したように、上記組立体が移動または搬送される上記第１位置と上記第２位置との間の上記経路は、好ましくは、少なくとも部分的に曲線状または弧状の経路であり、望ましくは、少なくとも部分的に円形または楕円形の経路である。このようにして、該組立体は、該第１位置から該第２位置まで移動または運動する際に、累進的または段階的な回転または反転を、例えば並進と同時に受けてもよい。回転軸（すなわち、その周りで回転が効果的に生じる軸）は、該第１位置と該第２位置との間の移動経路から離間している。
【００１１】
さらなる態様では、本発明は、パネルモジュールのような航空機または宇宙機のための統合補剛構造体を有する繊維強化複合モジュールを製造するシステムを提供する。該システムは、以下を備える。
該統合補剛構造体の少なくとも１つの補剛要素を構成するように、強化繊維層に覆われた複数のフォームコアを組み立てるためのフォームコア組立ステーション、
組み立てられたフォームコアを成型工具内または上に設置または堆積するために、該組み立てられたフォームコアを該組立ステーションから受け入れるフォームコア設置ステーション、及び、
該組み立てられたフォームコアを回転または反転するための旋回ステーションであって、該組み立てられたフォームコアを該組立ステーションから該設置ステーションへと搬送または移送するように構成され、該組み立てられたフォームコアが該設置ステーションに搬送または移送される際に、それらを回転または反転するように構成される経路を規定する旋回ステーション。
【００１２】
本発明のシステム及び方法で通常使用されるフォームコアはブロック状の要素であり、好ましくは金属により形成されることに留意されたい。このように、個々のフォームコアは通常は非常に重く、その質量は１０〜５０ｋｇの範囲である。主翼パネルモジュール及び尾翼パネルモジュールのようなより大きな空力モジュールに必要な該フォームコアの総数は数百にもなることがあり、設置ステーションが負担する全てのフォームコアを合わせた質量は１０トンを超えることがある。この質量は、成型工具に設置するための組み立てられたフォームコアの全てを回転または反転することにおいて問題となる。特に、重量を支持するだけでなく、反転するために１８０°の角度を介して航空機の翼の寸法にわたり回転させることを求められる該構造は、したがって、非常に厳しい。しかしながら、本発明は、組み立てられたフォームコアが該設置ステーションに導入及び／または受け入れられる前において組み立てられたフォームコアの個々のグループを旋回または反転するために考案された旋回装置または旋回ステーションの開発により、この困難を克服している。このように、該設置ステーション自体も、はるかに単純でより費用対効果の高い方法で構築され得る。このことは、法外なコストなしに複数の生産設備を並列に動作させることを可能にするため、該構造がより容易に複製され得ることを意味する。
【００１３】
好ましい実施形態では、上記旋回ステーションは、上記組み立てられたフォームコアを上記設置ステーションまで搬送または移送する。この点において、該旋回ステーションは、それらが該設置ステーションまで搬送または移送される際に、該組み立てられたフォームコアを累進的に反転するように構成される。上記回転軸（すなわち、その周りで該回転または反転が生じる軸）は、上記移動経路から離間している。すなわち、それは、上記第１位置から上記第２位置までの走行経路上には存在しない。より具体的には、該旋回ステーションは、該組み立てられたフォームコアが該設置ステーション内に受け入れられる前に、該組み立てられたフォームコアを、曲線状の経路に沿って、または円弧を通って移送または搬送するように構成されてもよい。これにより、該曲線状または弧状の経路の湾曲中心は、該反転のための回転軸に相当してもよい。
【００１４】
特に好ましい実施形態では、上記組立ステーションは、列または直線配列に並んだ複数の上記フォームコアを組み立てることにより、上記統合補剛構造体のための長尺補剛要素を製造するよう構成される。すなわち、強化繊維層に覆われたフォームコアの並んだ該直線配列は、共にプレスされて一つになり、強化繊維層の連続した稜線または外郭を生成してもよい。このために、該組立ステーションは、該複数のフォームコアを、長尺板要素のような連結要素を介して一つにすると共に相互に連結し、該フォームコアを一緒にまとめると共にそれらを一緒にその状態で固定された状態に保持するように構成されていてもよい。
【００１５】
したがって、好ましい実施形態では、上記設置ステーションは、上記旋回ステーションからの上記組み立てられたフォームコアを、１つ以上の列または直線配列内に受け入れるように構成されてもよく、それぞれの列または直線配列は、長尺構造要素または上記統合補剛構造体の外郭を形成するよう設計または意図されている。例えば、上記強化繊維の層に覆われたそれぞれの列または直線配列が、上記モジュールの該統合補剛構造体内において長手方向補剛要素を形成または構築するように構成されてもよい。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、上記設置ステーションは、上記組み立てられたフォームコアが上記旋回ステーションより受け入れられる位置である上部位置と、該組み立てられたフォームコアを上記成型工具内または上に設置または堆積する位置である下部位置との間に移動するように構成されてよい。この点において、該設置ステーションは、該組み立てられたフォームコアを受け入れて保持または運搬するよう構成されたホルダーまたは運搬フレームを含んでいてよい。該ホルダー及び運搬フレームはまた、上部位置と下部位置との間においてほぼ垂直に移動するよう構成される。このように、本発明の上記システムにおける該設置ステーションは、垂直方向の移動のみを必要とするため、巨大な該フォームコア配列を回転させる結果としての該設置ステーションの支持構造において余分な望まれない負荷が発生しない。むしろ、該設置ステーションの該支持構造は、該成型工具上部の該運搬フレームに吊るされた該フォームコア配列を垂直方向に移動させるための支柱状吊上げ部材を単に備えるだけでもよい。
【００１７】
好ましい実施形態では、上記製造システムは、上記組立ステーションで上記フォームコアが組み立てられる前に、（例えば、プレプラグ層形状の）強化繊維層を、該複数のフォームコアの各々に適用するための強化繊維適用ステーションをさらに含む。この点において、炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）複合材料の生成用の炭素繊維層が航空用途には好ましいが、ガラス繊維強化ポリマー（ＧＦＲＰ）用のガラス繊維及びアラミド繊維強化ポリマー（ＡＦＲＰ）用のアラミド繊維層もまた該システムのために考慮されることが、当業者には理解されるであろう。該適用ステーションは、各フォームコアの外表面上に該強化繊維層（例えば、プレプラグ層）を覆わせるための覆布ユニットを含んでいてもよい。さらに、該適用ステーションは、覆っている該強化繊維層を各フォームコアの周囲にぴったりと引きつけるための真空ユニットを含んでいてもよい。
【００１８】
別の態様では、本発明は、航空機または宇宙機に使用するための統合補剛構造体を備えた繊維強化複合モジュール、特にパネルモジュールの製造方法を提供する。該方法は、
該統合補剛構造体のための１つ以上の補剛要素を形成または構成するように、組立ステーションにおいて強化繊維層に覆われた複数のフォームコアを組み立てる工程と、
強化繊維層に覆われた複数のフォームコアを組み立てることにより、該統合補剛構造体のための１つ以上の補剛要素を構成する工程と、
組み立てられたフォームコアを成型工具内または上に設置または堆積するために、該組み立てられたフォームコアを該組立ステーションから設置ステーションに受け入れる工程とを備えており、
該方法は、該組み立てられたフォームコアが該設置ステーション内に受け入れられる前に、該組み立てられたフォームコアを回転または反転させることを含む。
【００１９】
好ましい実施形態では、上記方法は、上記組み立てられた上記フォームコアを、上記組立ステーションから上記設置ステーションまで経路に沿って搬送または移送することを含み、該経路は、該組み立てられたフォームコアが該設置ステーションに搬送または移送される際に、それらを回転または反転するように構成され、特に累進的または段階的に回転または反転するように構成される。このために、該組み立てられたフォームコアは、好ましくは、曲線状の経路に沿って、または円弧を通って搬送または移送され、それにより該組み立てられたフォームコアが該設置ステーション内に受け入れられる前に反転を起こしまたは生じる。この工程の間に、該曲線状の経路または円弧の湾曲中心は、好ましくは該組み立てられたフォームコアの該反転のための回転軸に相当する。
【００２０】
特に好ましい実施形態では、上記組み立てる工程は、１つ以上の列または直線配列内に並んでいる複数の上記組み立てられたフォームコアを予備的に組み立てること、及び／または、該複数のフォームコアを、長尺板要素のような連結要素を介して一つにすると共に相互に連結することを備える。そのため、該受け入れ工程は、上記旋回ステーションからの予備的に組み立てられたフォームコアを、１つ以上の列または直線配列内に受け入れることを含んていてもよく、そこでは列または直線配列の各々が、上記繊維強化複合モジュールに統合された上記統合補剛構造体の１つ以上の長尺補剛要素を形成するよう構成される。
【００２１】
本発明の特に好ましい実施形態では、上記方法は、上記組立ステーションにて上記フォームコアを組み立てる前に、１つ以上の（例えば、プレプラグ層形状の）強化繊維層を該複数のフォームコアの各々に適用することをさらに備える。
【００２２】
さらなる態様によれば、本発明は、統合補剛構造体を有すると共に、上述の本発明の任意の実施形態に従うシステムまたは方法により製造された繊維強化複合材料を備える、少なくとも１つのモジュール含む本体またフレームを有した、航空機のような車両を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明及びその利点のより完璧な理解のため、本発明の例示の実施形態を、以下の説明において添付の図面を参照しつつより詳細に説明する。これらの図面において、類似の参照番号は類似の部品を示す。
【００２４】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態に従うシステムの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施形態に従うシステムの操作における２つの段階（ｉ）及び（ｉｉ）を斜視図により示す。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施形態に従うシステムの一部の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施形態に従うシステムの一部の斜視図である。
【図５】図５は、完成したパネルモジュールの統合補剛構造体からフォームコアまたはコアブロックを除去する工程１〜５を示す。
【図６】図６は、好ましい実施形態に従う方法を模式的に示すフロー図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に従って製造された１つ以上のパネルモジュールが搭載された航空機の模式図である。
【図８】図８は、本発明の一部を構成しないシステムの操作における段階（１）〜（５）を斜視図により示す。
【００２５】
添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含められ、本明細書に統合されると共に本明細書の一部を構成する。該図面は、本発明の特定の実施形態を示しており、詳細な説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。本発明の他の実施形態及び多くの本発明に伴う利点は、以下の詳細な説明を参照してより理解されるように、容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
商業的に実現可能な実施形態において有用または必要であり得る一般的な及び／または十分に理解される要素は、より抽象化された実施形態の表示を容易にするために、必ずしも示されていないことが理解される。図面の要素は、必ずしも相対的な縮尺では示されていない。さらに、方法の実施形態における所定の行為及び／または工程は、特定の発生順序により記載または示されてもよいことが理解されるが、当業者は、順序に関するそのような特殊性は必ずしも要求されないことを理解するであろう。また、本明細書で使用される用語及び表現は、本明細書において特定の意味が記載されている部分を除いて、それらの対応するそれぞれの調査及び研究範囲に関するそのような用語及び表現と一致する通常の意味を有することが理解されるであろう。
【００２７】
図面の図１〜３に関し、本発明の好ましい実施形態に従う航空機用のパネルモジュールＰを製造するためのシステム１が、模式的に示されている。このシステム１により製造されるパネルモジュールＰは、ＣＦＲＰのような繊維強化ポリマーを備えると共に、パネルモジュールＰの外板の内部側面を一体的に形成している、縦通材のような複数の長尺補剛要素Ｓを備えた統合補剛構造体Ｃを含む。
【００２８】
当業者には理解されるように、該ＣＦＲＰパネルモジュールのパネル外板または空力外板は、成型工具Ｔの内部表面からその三次元形状を取ったものであり、強化炭素繊維層が積層されている。これらの繊維層は、当技術分野にて知られるように、真空補助樹脂移送成型（ＶＡＲＴＭ）のような樹脂移送成型（ＲＴＭ）プロセスにより樹脂を含浸させられた後に、続いてオーブンまたはオートクレーブ内において硬化させられる乾燥繊維層であってもよい。代わりに、成型において積層された該繊維層が、樹脂（例えば、「プレプラグ」層）を予備的に含浸させられていてもよく、その後オーブンまたはオートクレーブ内において直接硬化させられてもよい。
【００２９】
しかしながら、上記パネルモジュールのパネル外板または空力外板が上記成型及び硬化を受け得る前に、パネルモジュールＰの補剛構造体Ｃは、成型工具Ｔ内において該パネル外板と密接して構築及び積層され、そのため、それは任意の注入及び／または硬化処理の間においても存在する。このようにして、補剛構造体Ｃは後に共硬化されて、それにより該パネルモジュールの該外板と統合される。本発明のシステム１は、特に、統合補剛構造体Ｃを形成すること、及びそれを続く硬化のための成型工具Ｔへ導入することを目的とする。
【００３０】
この点において、パネルモジュールＰの外板と統合される補剛構造体Ｃは、上記パネルモジュールの長手方向及び幅方向の剛性をもたらすよう設計された複数の長尺な補剛要素または外郭Ｓを備える。これらの長尺な外郭または補剛要素Ｓは、以下に説明するように、複数の個々のフォームコア２を組み立てることにより、システム１内に直線配列で提供または構築される。本実施形態では、フォームコア２は、通常は直方体またはブロック状の（例えば、金属製の）部品であり、図１に見られるように、列または直線Ｒに組み立てられ得る。
【００３１】
したがって、システム１は、複数のフォームコア２が移送または搬送機構(図示しない)により移送される先であるフォームコア組立ステーション３を含む。しかしながら、組立ステーション３に到達する前に、フォームコア２には、まずブロック２の各々に適用された（例えば、プレプラグシートまたは層のような）炭素繊維層Ｌが設けられる。パネルモジュールＰのための補剛構造体Ｃを構築するため、それぞれが炭素繊維プレプラグ層Ｌにより覆われている一連のフォームコアまたはブロック２が、組立ステーション３まで移送または搬送され、組立ステーション３の組立テーブル４上の列または直線配列Ｒに並べられる。このために、組立テーブル４は、その列または直線配列Ｒにおけるフォームコア２のそれぞれが上に載置される長尺な支承板または帯板要素５を有する。さらに、その長尺な支承板５は、複数のフォームコア２と相互に接続し、これらのフォームを密な直線配列にまとめるように構成される。特に、コアブロック２は、通常は組立ステーション５において共にプレスされ、その後、この密な状態で、共通の支承板または帯板５に据え付けられる。
【００３２】
フォームコア２の直線状の列または配列が組立ステーション３においてテーブル４上の支承板５により併合されたまたは予備的に組み立てられた後に、この列または配列は、次にフォームコア２の組み立てられた直線配列Ｒを成型工具Ｔの中または上に設置または堆積するように設計されたフォームコア設置ステーション６に移送される。この移送が起こると、統合補剛構造体Ｃのための次の補剛要素または外郭を製造または生成するため、新たなフォームコア２の列または直線配列Ｒが予備的に組み立てられる。この点において、（例えば、航空機の主翼の）パネルモジュールが、通常は該パネルの内部補剛構造体に渡って配される複数の補剛外郭を含むことが当業者には理解されるであろう。換言すれば、単一のパネルモジュールには、通常、成型工具Ｔに設置されるか統合される強化繊維層Ｌに覆われたフォームコア２の複数の（例えば、５〜１５個の）個々の列または直線配列または予備組立体Ｒが必要となる。
【００３３】
図面の図２〜４に関し、本実施形態のシステム１において、フォームコア２の組み立てられた直線状の列または配列を設置ステーション６まで移送することが記載される。特に、組立ステーション３の組立テーブル４のそれぞれが、それ自身が設置ステーション６の支持構造７を通じて幅方向に移動可能であることに留意されたい。この点において、以下において見られるように、設置ステーション６の支持構造７が４つの柱または支柱を備えており、これらの柱は、図２（ｉ）及び図２（ｉｉ）に見られるように、設置ステーション６の長方形の運搬フレーム８を支持し、運搬フレーム８の上部位置と下部位置との間における垂直方向の移動のための吊上げ器として動作する。設置ステーション７のこの運搬フレーム８は、設置ステーション６が上部位置から下部位置まで移動する際に、フォームコア２の組み立てられた直線状の列または配列Ｒを受け入れると共に保持または運搬するように構成される。
【００３４】
図２〜４から明らかなように、システム１はまた、組み立てられたフォームコア２の個々の直線配列を、設置ステーション６の長方形の運搬フレーム８まで移送または搬送すると同時に、直線配列Ｒが該設置ステーションの運搬フレーム８内に導入されるまたは受け入れられる前に予備的に組み立てられたフォームコア２を反転するように設計及び構成された装置を備える旋回ステーション９を含む。旋回ステーション９は、予備的に組み立てられたフォームコア２を移送または搬送するための移動経路Ｉを提供することにより、これら両方の機能を果たすことができる。特に、旋回ステーションまたは装置９は、ほぼ平行に間隔を隔てて配された一連の曲線状の梁１０を備えており、各々の梁１０は、フォームコア２の組み立てられた列Ｒを、まずは組立テーブル４の下部位置Ａ（例えば、梁１０の下端の隣）から、次に設置ステーション６の運搬フレーム８の上部位置Ｂまで搬送または移送するように構成された曲線状または半円状の経路Ｉを共に規定するレールまたは軌道１１を設けている。このとき、これらのフォームコア２が設置ステーション６の運搬フレーム８へと移動させられる際に、旋回ステーション９の梁１０または軌道１１により表された曲線状または弧状の経路Ｉに沿ったフォームコア２の予備組立列Ｒの移動は、フォームコア２の長尺な配列を、軌道１１の湾曲中心の周りに回転または反転させる。
【００３５】
パネルモジュールＰ用に作製された組み立てられたフォームコア２の直線配列Ｒは、運搬フレーム８まで個々にまたは１つずつ移送され、その後、製造されるパネルモジュールＰの補剛構造体Ｃに必要な互いの既定の間隔で、該運搬フレーム８内に積載または設置される。それぞれのそれらのＣＦＲＰプレプラグ層Ｌに覆われている組み立てられたフォームコア２の全てが運搬フレーム８内に積載されまたは受け入れられて運搬フレーム８に保持されると、設置ステーション６は、組み立てられたフォームコア２と共にそれが積載される上部位置Ｂから、パネル外板を形成するために予備的に含浸させられた繊維層が既に積層されている成型工具Ｔの中または上にフォームコア２の組み立てられた列Ｒを設置または堆積するための下部位置Ａ（図２（ｉｉ）及び図３参照）まで移動させられ得る。
【００３６】
図３に関し、組み立てられたフォームコア２の直線配列Ｒの全てが旋回ステーション９により組立テーブル４から運搬フレーム８まで移送された後、組立テーブル４は、設置ステーション６の外へと幅方向に移動させられる。続いて、成型工具Ｔは、レールまたは軌道１２上の運搬フレーム８のすぐ下の位置へと移動され得る。図３は、支柱７内の軌道に沿って成型工具Ｔへと下降させられている際の、運搬フレーム８内の該組み立てられたフォームコア２の列または直線配列Ｒを示す。このようにして、フォームコア２は設置ステーション６により成型工具Ｔ上に堆積され、それによって、続く成型処理における硬化段階の間に、パネルモジュールＰの内部側面上の補剛要素または外郭Ｓを形成してもよい。図４に関し、例えば、このとき反転された組み立てられたフォームコア２の直線配列Ｒの全てを運搬する成型工具Ｔは、さらにレールまたは軌道１２に沿って硬化ステーション（図示しない）まで移送される。該硬化ステーションでは、このとき完全に積層されており、予備含浸された繊維層を運搬している成型工具Ｔが、硬化のためにオートクレーブまたはオーブン内へと（例えば、レールまたは軌道１２上を）移動させられる。
【００３７】
硬化後、成型工具Ｔは冷却される。その後、組み立てられたフォームコア２の直線配列Ｒは、新たに製造されたパネルモジュールＰから分解または除去され得る。図５に見られるように、例えば、組み立てられたフォームコア２の列または直線配列Ｒの除去または分解は、図５における別々の画像１〜５に示されるように、一連の工程により進行してもよい。図５の画像１は、統合され共硬化された統合補剛構造体Ｃを備えたパネルモジュールＰであって、それが成型工具Ｔから除去された後のパネルモジュールＰを表示する。図５の画像２は、組み立てられたフォームコアのそれぞれ隣り合う直線配列Ｒ間の間隔を固定していた接続板Ｎの除去を示す。図５の画像３は、個々のフォームコア２のそれぞれをそれらの列または直線配列Ｒ内に保持し、組み立てまたは固定していた支承板５の除去を示す。図５の画像４は、パネルモジュールＰからの個々のフォームコア２の除去を示し、図５の画像５は、新たに製造されたパネルモジュールＰの一部を示す。
【００３８】
ここで、図面の図６に関し、図１〜３に関して上述した本発明に従い、統合補剛構造体Ｃを有すると共に繊維強化複合材料を備えている、航空機または宇宙機に使用するためのパネルモジュールＰの製造方法における工程を模式的に表したフロー図を示す。この点において、図６の第１の枠Ｉは、複数のフォームコアまたはブロック２のそれぞれに（例えば、プレプラグ層形状の）強化繊維層Ｌを適用する工程を示す。次に、第２の枠ＩＩは、組立ステーション３において強化繊維層Ｌに覆われた複数のフォームコア２を予備的に組み立てることにより、パネルモジュール内に統合される補剛構造体Ｃの１つ以上の補剛要素Ｓを形成または構築する工程を示す。第３の枠ＩＩＩは、組み立てられたフォームコア２が、組立ステーション３から、予備的に組み立てられたフォームコア２を成型工具Ｔの中または上に設置または堆積するための設置ステーション６まで搬送または移送される際に、それらを回転または反転する工程を示す。続いて、図面における図６の最後の枠ＩＶは、組み立てられたフォームコア２を成型工具Ｔの中または上に設置または堆積するために、設置ステーション６を移動させる工程を示す。
【００３９】
ここで、図７に関し、胴体Ｆと、主翼Ｗと、垂直安定板Ｖ及び水平安定板Ｈを含む尾翼Ｅとを備えた機体を伴う航空機 Ｄが示される。該機体と、特に主翼Ｗ及び／または尾翼Ｅとは、上述の本発明の任意の実施形態に従うシステムまたは方法により製造された１つ以上のＣＦＲＰパネルモジュールを含む。
【００４０】
最後に、図８に関し、上述のシステム１の利点の説明を補助するため、本発明の一部に含まれない代替システムの操作における段階（１）〜（５）を示す。図８に示される該代替システムは、上記組み立てられたフォームコアを反転すること及びこれらの組み立てられたフォームコアを成型工具内に設置することの両方を果たすためには、修正された設置ステーションに依存する。すなわち、段階（１）では、該組み立てられたフォームコアの全てが、下部位置における修正された該設置ステーションの長方形の運搬フレーム内へ積載させられる。段階（２）では、積載された該運搬フレームは、上部位置まで移動させられ、該位置では、段階（３）及び（４）において、該組み立てられたフォームコアを反転させるために１８０°回転させられる。これは、上記上部位置から上記下部位置までの垂直経路に位置する回転軸を対する、運搬フレームの長手方向軸周りの純粋な回転である。段階（５）では、該組み立てられたフォームコアは、続いて、成型工具内に設置するために移動させられて下部位置へと戻される。主翼パネルまたは尾翼パネルのモジュールのようなより大きい空力パネルモジュールにおいて必要なフォームコア一式が２０トンの質量を有することがあるため、図８の該修正された設置ステーションは、そのような操作中に非常に大きな力及び曲げモーメントに耐えるのに十分に強力に構築される必要がある。同様に、これは複雑で高価な非常に重い構造を必要とするため、生産ラインの複製が困難かつ非常に高価となる。結果として、これにより生産時間が余分にかかることがあり、生産のボトルネックとなり得る。
【００４１】
本発明の特定の実施形態を図示し説明してきたが、様々な代替の及び／または等価の実装が存在することは、当業者により理解されるであろう。単一または複数の例示の実施形態は単なる例であって、どのような範囲、適用性または構成を限定するものではないことが理解されるべきである。むしろ、前述の概要および詳細な説明は、少なくとも一つの例示の実施形態を実装するための便宜的なロードマップを当業者に提供するものであり、添付の特許請求の範囲に記載された範囲及びその法的均等物から逸脱することなく、様々な変更が例示の実施形態で説明した要素の機能及び設置においてなされ得ることが理解されるものである。概して、本出願は、本明細書において論じた具体的な実施形態における任意の改作または変形を包含することを意図している。
【００４２】
この文章において、用語「備える（comprise, comprising）」、「含む（include, including, contain, containing）」、「有する（have, having）」及びそれらの任意の変形は、包括的な(すなわち、非排他的な)意味で理解されることが意図され、そのため本明細書に記載されるプロセス、方法、デバイス、装置またはシステムは、それらの詳述された機能、部品、要素または工程に限定されるものではなく、そのようなプロセス、方法、デバイスまたは装置には明確に記載されていない、またはそれらに固有でない他の要素、機能、部品または工程を含んでいてもよい。さらに、本明細書で使用される用語「a」および「an」は、特に明記しない限り、１つ以上を意味すると理解されることが意図される。また、用語「第一（first）」、「第二（second）」、「第三（third）」などは、単に標識として使用されているだけであり、数値要件を課すこと、またはそれらの対象の重要性について所定の順位を確立することを意図するものではない。
【符号の説明】
【００４３】
１     システム
２     フォームコアまたはコアブロック
３     フォームコア組立ステーション
４     組立テーブル
５     支承板または帯板
６     フォームコア  設置ステーション
７     支持構造または支柱
８     運搬フレーム
９     旋回ステーションまたは旋回装置
１０   梁またはレール
１１   レールまたは軌道
Ｐ     パネルモジュール
Ｃ     統合補剛構造体
Ｓ     補剛要素または縦通材
Ｌ     強化繊維層またはプレプラグ層
Ｔ     成型工具
Ｒ     予備組立列または直線配列  ｏｆ  フォームコア
Ｎ     接続板
Ａ     第１位置または下部位置
Ｂ     第２位置または上部位置
Ｄ     航空機
Ｆ     胴体
Ｗ     主翼
Ｅ     尾翼
Ｖ     垂直安定板
Ｈ     水平安定板
【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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【外国語明細書】
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【Ｆｉｇ１】
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【Ｆｉｇ２】
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【Ｆｉｇ３】
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【Ｆｉｇ４】
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【Ｆｉｇ５】
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【Ｆｉｇ６】
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【Ｆｉｇ７】
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【Ｆｉｇ８】
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