(57)【要約】      （修正有）【課題】貫通孔の閉塞又は欠落の発生を最小限に抑えるか、取り除いて、時宜にかない、費用効果のある方法で実施される、音響構造に貫通孔を形成するシステム及び方法を提供する。【解決手段】穿孔システム２００は、複数のロボット穿孔ユニット２０８を含みうる。ロボット穿孔ユニットは各々、バレル部分１２０内部に位置決めされた穿孔エンドエフェクタ２３４を含みうる。バレル部分は、内側表面板を有する複合サンドイッチ構造として構成されうる。ロボット穿孔ユニットは、内側表面板に所定の開口割合が得られるように、穿孔エンドエフェクタを使用して内側表面板の中に複数の貫通孔を穿孔するために、互いに同期して動くように操作可能であってよい。【選択図】図６
2015061736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔システムであって、
複数のロボット穿孔ユニットを備え、
前記ロボット穿孔ユニットは各々、内側表面板を有する複合サンドイッチ構造として構成されるバレル部分内部に位置決めされた穿孔エンドエフェクタを有し、
前記ロボット穿孔ユニットは、前記内側表面板に所定の開口割合が得られるように穿孔エンドエフェクタを使用して前記内側表面板の中に複数の貫通孔を穿孔するために、互いに同期して動くように操作可能である、穿孔システム。
【請求項２】
前記穿孔エンドエフェクタが、一段階で硬化された単一のエンジン吸気口の内側バレル部分内部に位置決めされている、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項３】
前記ロボット穿孔ユニットが、貫通孔の孔パターンを前記複合サンドイッチ構造のハニカムコアの一又は複数のセル壁に指標づけするように構成されている、請求項１又は２に記載の穿孔システム。
【請求項４】
前記穿孔エンドエフェクタが、前記貫通孔が前記ハニカムコアの前記セル壁からある間隔を置いて位置づけされるよう、前記表面版に前記孔パターンを形成するように構成されている、請求項３に記載の穿孔システム。
【請求項５】
前記ロボット穿孔ユニットは各々、前記バレル部分内部に位置決めされた穿孔ユニット基部を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の穿孔システム。
【請求項６】
前記バレル部分と前記ロボット穿孔ユニットが、前記バレル部分を支持している少なくとも一つの器具に指標付けされている、請求項１から５のいずれか一項に記載の穿孔システム。
【請求項７】
エンジン吸気口の加工方法であって、
内側表面板を有する複合サンドイッチ構造として構成されるエンジン吸気口の内側バレル部分を供給し、
前記複合サンドイッチ構造の最終硬化後に、前記内側表面板に複数の貫通孔をロボットで穿孔し、
前記内側表面板に所定の開口割合が得られる数の前記複数の貫通孔を形成する
ステップを含む方法。
【請求項８】
前記複数の貫通孔をロボットで穿孔するステップが、
前記複合サンドイッチ構造のハニカムコアの一又は複数のセル壁に、前記貫通孔の孔パターンを指標づけすること
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記孔パターンを指標づけするステップが、
各貫通孔が前記セル壁から間隔を置いて位置づけされるように、前記孔パターンを位置決めすることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の貫通孔をロボットで穿孔するステップが、
前記内側表面板のある部分の開口割合が、前記内側表面板の別の部分の開口割合とは異なるものとなるように前記複数の貫通孔を穿孔すること
を含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の貫通孔をロボットで穿孔するステップが、
前記バレル部分内部に位置決めされた複数のロボット穿孔ユニットを使用して、前記複数の貫通孔を穿孔すること
を含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のロボット穿孔ユニットを使用して、前記複数の貫通孔をロボットで穿孔するステップが、
前記エンジン吸気口の内側バレル部分の中で、前記ロボット穿孔ユニットが互いに同期して動くように操作すること
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ロボット穿孔ユニットが互いに同期して動くように操作するステップが、
前記複数のロボット穿孔ユニットの穿孔エンドエフェクタを使用して、前記内側表面板に前記複数の貫通孔を同時に堀削すること
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記エンジン吸気口の内側バレル部分内部に、前記ロボット穿孔ユニットの穿孔ユニット基部を位置決めすること
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。
【請求項１５】
前記エンジン吸気口の内側バレル部分と前記ロボット穿孔ユニットを、前記バレル部分を支持している少なくとも一つの器具に指標付けすること
をさらに含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して構造体の音響処理の生産に関し、さらに具体的には、エンジン吸気口のバレル部分の音響貫通孔を形成することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
民間旅客機は、離陸及び着陸中などに特定の騒音基準を満たす必要がある。離陸及び着陸中に民間旅客機によって生じる騒音の大部分は、旅客機に良く使われるガスタービンエンジンによって発生する。ガスタービンエンジンの騒音レベルを削減する既知の方法には、エンジンナセルのエンジン吸気口の音響処理が含まれる。これに関連して、ガスタービンエンジン吸気口の内側バレル部分の壁に形成される複数の比較的小さい貫通孔を配設することができる。貫通孔は、エンジン吸気口において高速回転するファンの羽根によって発生する騒音の一部を吸収し、これにより、ガスタービンエンジンの全出力騒音が低減する。
【０００３】
バレル部分等の音響構造に貫通孔を形成する従来の方法には、バレル部分の内壁を個別の構成要素として形成し、その後内壁に貫通孔を形成することが含まれる。内壁はその後、バレル部分を構成する他の構成要素とともに組み立てることができ、それからガスタービンエンジンのナセルとともに組み立てることができる。残念なことに、音響構造を形成する上記の従来の方法には、貫通孔が形成された後で、貫通孔の一部を閉塞させうる工程が含まれる。
【０００４】
音響構造を形成する従来の方法では、貫通孔の欠落も起こりうる。上記の貫通孔の閉塞、又は貫通孔の欠落により、騒音の吸収又は騒音の軽減における音響構造の全般的有効性を図る音響構造の特徴である、内壁の開口割合（ＰＯＡ）（例：貫通孔の全面積を内壁の表面積の割合で表したもの）が縮小する。さらに、音響構造に貫通孔を形成する従来の方法は、生産スケジュールが延び、費用がかさむ時間のかかるプロセスである。
【０００５】
以上のように、当技術分野において、貫通孔の閉塞又は欠落の発生を最小限に抑えるか、取り除いて、時宜にかない、費用効果のある方法で実施される、音響構造に貫通孔を形成するシステム及び方法が必要である。
【発明の概要】
【０００６】
エンジン吸気口等の音響構造に貫通孔を形成することに関連した上述の必要性は、複数のロボット穿孔ユニットを含みうる穿孔システムを提供する本発明によって具体的に取り組まれ、緩和される。ロボット穿孔ユニットは各々、エンジン吸気口のバレル部分内部に位置決めされた穿孔エンドエフェクタを含みうる。バレル部分は、内側表面板を有する複合サンドイッチ構造として構成することができる。ロボット穿孔ユニットは、内側表面板に所定の開口割合が得られるように、穿孔エンドエフェクタを使用して内側表面板に複数の貫通孔を穿孔するために、互いに同期して動くように操作可能である。
【０００７】
さらに、エンジン吸気口の加工方法が開示される。本方法は、内側表面板、コア、および外側表面板を有する複合サンドイッチ構造として構成されるエンジン吸気口の内側バレル部分を提供することを含みうる。本方法はさらに、複合サンドイッチ構造を最終的に硬化させた後で、内側表面板に複数の貫通孔をロボットで穿孔することを含みうる。本方法はさらに、内側表面板に所定の開口割合を得ることができる数の複数の貫通孔を形成することを含みうる。
【０００８】
さらなる実施形態では、内側表面板、外側表面板、及びハニカムコアを有する単一の複合サンドイッチ構造として構成されるエンジン吸気口の内側バレル部分を提供するステップを含む、エンジン吸気口の加工方法が開示される。複合サンドイッチ構造は、内側表面板、コア、及び外側表面板を単一工程において同時硬化させる、及び／又は同時接着させる一段階硬化で形成することができる。本方法は、複合サンドイッチ構造の最終硬化後に、複数のロボット穿孔ユニットを使用して、内側表面板に複数の貫通孔を穿孔することを含みうる。本方法はさらに、複数の貫通孔を同時に穿孔するために、複数のロボット穿孔ユニットを、互いに同期して動くように操作することを含みうる。本方法は、内側表面板の所定の開口割合を得ることができる数の複数の貫通孔を形成することも含みうる。
【０００９】
要約すると、本発明の一態様によれば穿孔システムが提供されており、この穿孔システムは複数のロボット穿孔ユニットを含み、複数のロボット穿孔ユニットは各々、内側表面板を有する複合サンドイッチ構造として構成されるバレル部分内部に位置決めされた穿孔エンドエフェクタを有し、内側表面板に所定の開口割合を得ることができるように、穿孔エンドエフェクタを使用して、内側表面板に複数の貫通孔を穿孔するために、互いに同期して動くように操作可能である。
【００１０】
穿孔システムでは、穿孔エンドエフェクタが一段階で硬化された単一のエンジン吸気口の内側バレル部分内部に位置決めされているため、有利である。
【００１１】
穿孔システムでは、複合サンドイッチ構造のハニカムコアの一又は複数のセル壁に貫通孔の孔パターンを指標づけするように、ロボット穿孔ユニットが構成されているため、有利である。
【００１２】
穿孔システムでは、貫通孔がハニカムコアのセル壁からある間隔を置いて位置づけされるように、内側表面板に孔パターンを形成するようにロボット穿孔ユニットが構成されているため、有利である。
【００１３】
穿孔システムでは、内側表面板の一部分の開口割合が内側表面板の別の部分の開口割合と異なるものとなるように貫通孔を穿孔するようにロボット穿孔ユニットが操作されるため、有利である。
【００１４】
穿孔システムでは、複数のロボット穿孔ユニットが、少なくとも３つのロボット穿孔ユニットを含むため、有利である。
【００１５】
穿孔システムでは、ロボット穿孔ユニットのうちの少なくとも一つが、少なくとも５つの軸周囲で移動可能なロボットアームアセンブリを有するため、有利である。
【００１６】
穿孔システムでは、ロボット穿孔ユニットが各々、バレル部分内部に位置決めされた穿孔ユニットを有するため、有利である。
【００１７】
穿孔システムでは、バレル部分及びロボット穿孔ユニットが、バレル部分を支持している少なくとも一つの器具に指標づけされているため、有利である。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、エンジン吸気口の加工方法が提供されており、この方法は、内側表面板を有する複合サンドイッチ構造として構成されたエンジン吸気口の内側バレル部分を提供し、複合サンドイッチ構造の最終硬化後に、内側表面板に複数の貫通孔をロボットで穿孔し、内側表面板に所定の開口割合が得られる数の複数の貫通孔を形成するステップを含む。
【００１９】
本方法では、エンジン吸気口の内側バレル部分を提供するステップが、一段階で硬化された単一の複合サンドイッチ構造としてエンジン吸気口のバレル部分を提供することを含むため、有利である。
【００２０】
本方法では、複数の貫通孔をロボットで穿孔するステップが、複合サンドイッチ構造のハニカムコアの一又は複数のセル壁に貫通孔の孔パターンを指標づけすることを含むため、有利である。
【００２１】
本方法では、孔パターンを指標づけするステップが、各貫通孔がセル壁からある間隔を置いて位置づけされるように孔パターンを位置決めすることを含むため、有利である。
【００２２】
本方法では、複数の貫通孔をロボットで穿孔するステップが、内側表面板の一部分の開口割合が内側表面板の別の部分の開口割合と異なるものとなるように、複数の貫通孔を穿孔することを含むため、有利である。
【００２３】
本方法では、複数の貫通孔をロボットで穿孔するステップが、バレル部分内部に位置決めされた複数のロボット穿孔ユニットを使用して複数の貫通孔を穿孔することを含むため、有利である。
【００２４】
本方法では、複数のロボット穿孔ユニットを使用して複数の貫通孔をロボットで穿孔するステップが、エンジン吸気口の内側バレル部分内部でロボット穿孔ユニットを互いに同期して動くように操作することを含むため、有利である。
【００２５】
本方法では、ロボット穿孔ユニットを互いに同期して動くように操作するステップが、複数のロボット穿孔ユニットの穿孔エンドエフェクタを使用して、内側表面板に複数の貫通孔を同時に穿孔することを含むため、有利である。
【００２６】
本方法ではさらに、エンジン吸気口の内側バレル部分内部にロボット穿孔ユニットの穿孔ユニット基部を位置決めすることを含むため、有利である。
【００２７】
本方法ではさらに、エンジン吸気口の内側バレル部分とロボット穿孔ユニットを、バレル部分を支持している少なくとも一つの器具に指標づけすることを含むため、有利である。
【００２８】
本発明のさらに別の態様によれば、エンジン吸気口の加工方法が提供されており、この方法は、エンジン吸気口の内側バレル部分を、内側表面板とハニカムコアを有する、一段階で硬化された単一の複合サンドイッチ構造として提供し、複数のロボット穿孔ユニットを使用して、複合サンドイッチ構造の最終硬化後に内側表面板に複数の貫通孔を穿孔し、複数の貫通孔を同時に穿孔するために、複数のロボット穿孔ユニットを互いに同期して動くように操作し、内側表面板に所定の開口割合が得られる数の複数の貫通孔を形成するステップを含む。
【００２９】
既に説明した特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【００３０】
本発明の上述の特徴及び他の特徴は、添付図面からさらに明らかとなる。図全体で、同様の参照番号は同様のパーツを示す。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】航空機の斜視図である。
【図２】図１の航空機のガスタービンエンジンのナセルの斜視図である。
【図３】図２のガスタービンエンジンのエンジン吸気口の内側バレル部分の斜視図である。
【図４】図２のガスタービンエンジンのエンジン吸気口の前縁の断面図である。
【図５】バレル部分に貫通孔を形成する穿孔システムの一実施形態の斜視図である。
【図６】穿孔システムの複数のロボット穿孔ユニットを説明するために二点鎖線で示すバレル部分を有する穿孔システムの斜視図である。
【図７】穿孔システムの側面図である。
【図８】穿孔システムの上面図である。
【図９】内側バレル部分の内側表面板に沿って孔パターンを形成するロボット穿孔ユニットのうちの一つの側面図である。
【図１０】内側バレル部分の複合サンドイッチ構造の内側表面板に貫通孔を形成する穿孔エンドエフェクタの斜視図である。
【図１１】複合サンドイッチ構造の内側表面板に貫通孔を穿孔する穿孔エンドエフェクタの穿孔ビットを示す、図１０の線１１に沿って切り取った断面図である。
【図１２】穿孔システムの一実施形態のブロック図である。
【図１３】エンジン吸気口の加工方法において実行されうる一又は複数の工程を含むフロー図である。
【図１４】航空機の製造及び保守方法のフロー図である。
【図１５】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本開示の種々の実施形態を示す目的で示された図面を参照すると、図１には航空機１００の斜視図が示されている。航空機１００は、機首から尾部１０４まで延在する胴体１０２を含む。尾部１０４は、航空機１００の方向制御のための一又は複数の尾翼面を含みうる。航空機１００は、胴体１０２から外側に延びる一対の翼１０６を含む。
【００３３】
図１では、航空機１００は、一実施形態において翼１０６によって支持されうる一又は複数の推進ユニットを含む。推進ユニットは各々、ナセル１１０で囲まれるコアエンジン（図示せず）を有するガスタービンエンジン１０８として構成されうる。ナセル１１０は、コアエンジンの前方端部（図示せず）上に装着される一又は複数のファン（図示せず）を囲むエンジン吸気口１１４及びファンカウル１１８を含みうる。ナセル１１０は、ガスタービンエンジン１０８の後方端部（図示せず）において、排気ノズル１１２（例：主排気ノズル及びファンノズル）を有しうる。
【００３４】
図２は、エンジン吸気口１１４を有するガスタービンエンジン１０８の一実施形態を示す。エンジン吸気口１１４は、先端１１６と、エンジン吸気口１１４の先端１１６の後部に位置づけされた内側バレル部分１２０を含みうる。内側バレル部分１２０により、エンジン吸気口１１４に進入し、ガスタービンエンジン１０８を通過する気流（図示せず）を方向づけする境界面又は壁が提供される。内側バレル部分１２０は、一又は複数のファン（図示せず）に比較的近接近して位置づけされうる。これに関して、内側バレル部分１２０は、回転ファンによって生じる騒音、及び／又はエンジン吸気口１１４から入りガスタービンエンジン１０８を通過する気流によって生じる騒音を吸収するために、内側バレル部分１２０の内側表面板１３４（図１０）に複数の貫通孔１３６（図９）を有する音響構造として機能するように構成することもできる。
【００３５】
下記のように、内側表面板１３４の貫通孔１３６の総面積は、開口割合１４４（図９）として表わされ、これは、貫通孔１３６の総面積を内側表面板１３４の表面積の割合として提示する。開口割合１４４は、内側バレル部分１２０の全般的有効性又は音響軽減性能を測るための特性でありうる。航空機１００の設計及び／又は開発中に、エンジン吸気口１１４の音響性能要件を満たすために、内側バレル部分１２０の特定の、所定の開口割合１４４（図９）を選択することができる。
【００３６】
図３は、エンジン吸気口１１４の内側バレル部分１２０の一実施形態の斜視図である。図示した実施形態では、バレル部分１２０の直径（図示せず）は最大５〜８フィート又はそれ以上であってよく、後縁１２６から前縁１２４までの長さ（図示せず）は最大２〜３フィート又はそれ以上であってよい。しかしながら、バレル部分１２０は限定することなく、任意のサイズ、形状、及び構成で供給されうる。内側バレル部分１２０は、コア１２８で分離される内側表面板１３４及び外側表面板１３２を有する複合サンドイッチ構造１２２として形成されうる。内側表面板１３４及び／又は外側表面板１３２は、黒鉛エポキシ、繊維ガラスエポキシ、又は他の複合材料などの繊維強化ポリマー・マトリクス材料を含む複合材料でできていてよい。あるいは、内側表面板１３４及び／又は外側表面板１３２は、チタン、鋼鉄、又は他の金属材料、又は材料の組み合わせ等の金属材料からできていてよい。コア１２８は、内側表面板１３４及び外側表面板１３２に対しておおむね横向きである複数のセル１３０を有するハニカムコアを含むことができる。コア１２８は、金属材料及び／又は非金属材料でできていてよく、アルミニウム、チタン、アラミド、繊維ガラス、又は他のコア材料を含みうる。
【００３７】
図３では、一実施形態において、エンジン吸気口１１４は、単一のエンジン吸気口１１４の内側バレル部分１２０を含みうる。内側バレル部分１２０は、一又は複数の段階で、原料物質（図示せず）から加工し、組み立てて硬化させることができる。たとえば、内側表面板１３４及び外側表面板１３２は、乾燥繊維織物（図示せず）、又は樹脂含浸プライ材料（すなわち、プリプレグ）を別々のレイアップ・マンドレル（図示せず）上にレイアップし、別々に硬化させた後で、内側表面板１３４及び外側表面板１３２をコア１２８に接着させることによって別々に形成することができる。あるいは、内側バレル部分１２０は一段階硬化プロセスにおいて加工することができ、このプロセスでは、内側表面板１３４をレイアップ・マンドレル（図示せず）上にレイアップした後で、コア１２８を内側表面板１３４の上にレイアップし、次にコア１２８の上に外側表面板１３２をレイアップすることができる。レイアップ・アセンブリ（図示せず）は一段階で硬化され、その後本明細書に開示される穿孔システム２００（図５）を実行して、内側表面板１３４に貫通孔１３６（図９）を形成することができる。
【００３８】
下にさらに詳しく説明する一実施形態では、本明細書に開示される穿孔システム２００（図５）を実行して、組み立てられたバレル部分１２０の内側表面板１３４（図９）に複数の貫通孔１３６（図９）を形成することができる。たとえば、本明細書に開示される穿孔システム２００（図５）は、複合サンドイッチ構造１２２のエンジン吸気口の内側バレル部分１２０の最終硬化後に、内側表面板１３４に複数の貫通孔１３６をロボットで穿孔するために、バレル部分１２０内部に位置決めされた複数のロボット穿孔ユニット２０８（図８）を含みうる。内側バレル部分１２０がエンジン吸気口１１４の音響性能要件を満たすことができるように、内側バレル部分１２０の所定の開口割合１４４が得られるサイズ及び数の貫通孔１３６（図９）を形成することができる。
【００３９】
図３では、内側バレル部分１２０は、おおむね円筒構成の閉じられた形状を有する単一構造を含みうる。しかしながら、一実施形態では、内側バレル部分１２０は、互いに組み立てられて閉じられた形状を形成する多数の分割部分（図示せず）として形成することができる。内側バレル部分１２０は、ガスタービンエンジン１０８を気流（図示せず）が通りやすくなるように、曲線状の断面形状（図示せず）で供給されうる。これに関連して、円周方向に沿って見た時に、内側バレル部分１２０が複雑に曲がりうる断面を有することができ、内側バレル部分１２０の前縁１２４においてエンジン吸気口１１４の先端１１６の形状を補完するように、また内側バレル部分１２０の後部の内部ナセル面（図示せず）の形状を補完するように形成することができる。しかしながら、内側バレル部分１２０は、単純な円筒形状及び／又は円錐形状を含む任意の形状で供給することができる。
【００４０】
図４は、円周の内側表面板１３４、円周の外側表面板１３２、及びバレル部分１２０の内側表面板１３４と外側表面板１３２を分離するコア１２８を含む複合サンドイッチ構成を示すエンジン吸気口１１４の先端１１６の断面図である。内側バレル部分１２０の前縁１２４は、エンジン吸気口１１４の先端１１６と結合しうる、又は先端１１６と連動しうる。内側バレル部分１２０の後縁１２６は、ナセル内部（図示せず）と結合しうる、又はナセル内部（図示せず）と連動しうる。図示した実施形態では、内側表面板１３４、コア１２８、及び外側表面板１３２は、ナセル１１０を気流が効率的に通りやすくなるように複雑に曲がった断面形状を有する。
【００４１】
図５は、ガスタービンエンジン１０８（図３）のエンジン吸気口１１４の内側バレル部分１２０等のバレル部分１２０に貫通孔１３６（図９）を形成するために実行されうる穿孔システム２００の一実施形態の図である。しかしながら、本明細書に開示される穿孔システム２００は、非限定的に、任意の応用形態において任意の種類のバレル構造に貫通孔１３６（図９）を形成するために実行することができる。たとえば、穿孔システム２００は、様々に異なる種類の商業航空機、民間航空機、及び軍用機１００（図１）のうちの任意の航空機のバレル部分に貫通孔１３６（図９）を形成するために実行することができる。さらに、穿孔システム２００を、回転翼航空機、ホバークラフト、又は音響を軽減する目的でバレル部分１２０に所定の数の音響貫通孔１３６（図９）が要求される他のなんらかの乗り物又は乗り物以外の応用形態のガスタービンエンジン１０８（図１）のバレル部分１２０に貫通孔１３６（図９）を形成するために実行することができる。
【００４２】
図５に示す穿孔システム２００は、バレル部分１２０内部の中に装着されている。穿孔システム２００は、バレル部分１２０の内側表面板１３４に所定の開口割合１４４（図９）が得られるように、バレル部分１２０に貫通孔１３６（図９）を形成することを有利に可能にするロボット穿孔ユニット２０８を含みうる。上述したように、所定の開口割合１４４は、エンジン吸気口１１４の音響性能要件を満たすために、航空機１００（図１）の設計及び／又は開発中に決定されうる。本明細書に開示される穿孔システム２００により、内側表面板１３４に所定の開口割合１４４（図９）が得られるように、複合サンドイッチ構造１２２のバレル部分１２０の内側表面板１３４に貫通孔１３６を連続的に形成することが可能になるため有利である。これに関して、穿孔システム２００により、従来の多段階形成プロセス（図示せず）における従来の内側バレル部分（図示せず）の後続処理が原因の、及び／又は従来の内側バレル部分の内側外板（図示せず）の従来の貫通孔形成中（図示せず）の貫通孔（図示せず）の欠落が原因の閉塞貫通孔（図示せず）に関連する上述の不利点等の従来の内側バレル部分（図示せず）に貫通孔（図示せず）を形成する従来の方法に関連する不利点が有利に克服される。上記のような閉塞貫通孔、又は貫通孔の欠落により、従来の内側バレル部分の内板の所定の開口割合１４４が削減され、エンジン吸気口１１４の音響性能が低下しうる。
【００４３】
図５では、複数のロボット穿孔ユニット２０８（例：２つのロボット穿孔ユニット２０８、３つのロボット穿孔ユニット２０８）はシステム基部２０２上に支持されうる。各ロボット穿孔ユニット２０８は、穿孔エンドエフェクタ２３４を含みうる。一実施形態では、システム基部２０２は比較的剛性の構造を含み、複数のロボット穿孔ユニット２０８を支持するように構成されるツール器具、工場の作業現場、又はテーブルを含みうる。加えて、システム基部２０２はバレル部分１２０を支持するように構成されうる。しかしながら、代替実施形態において提供されうる穿孔システム２００では、複数のロボット穿孔ユニット２０８が、バレル部分１２０とは別に位置づけされている構造によって支持されている。例えば、複数のロボット穿孔ユニット２０８は、高架式器具（図示せず）等によって内側バレル部分１２０の上に宙吊りになっていてもよく、これにより、穿孔エンドエフェクタ２３４がバレル部分１２０内部の中に位置決めされうる、及び／又は複数のロボット穿孔ユニット２０８がバレル部分１２０内部又は外部に装着されうる。
【００４４】
図６は、バレル部分１２０がシステム基部２０２に装着された時に、バレル部分１２０が複数のロボット穿孔ユニット２０８を囲むようにシステム基部２０２上に位置決めされ、比較的互いに近接近して装着された複数のロボット穿孔ユニット２０８の斜視図である。４つのロボット穿孔ユニット２０８を図示したが、任意の数のロボット穿孔ユニット２０８を配設することができる。一実施形態では、ロボット穿孔ユニット２０８を配列して装着することができる。例えば、各ロボット穿孔ユニット２０８は、穿孔ユニット基部２１２（図７）を含みうる。穿孔ユニット基部２１２（図７）を円形配列２０６（図８）させてシステム基部２０２に装着することができ、これにより、バレル部分１２０がシステム基部２０２に装着された時に、各穿孔ユニット基部２１２（図７）がバレル部分１２０の内側表面板１３４からほぼ同じ距離に位置決めされる。
【００４５】
図７は、穿孔システム２００の一実施形態の側面図である。二点鎖線で示すバレル部分１２０を、一つの器具２０４、又は多数の器具２０４上に支持することができる。器具２０４は、バレル部分１２０を、ロボット穿孔ユニット２０８の穿孔エンドエフェクタ２３４の移動能力に相補的な垂直配置に位置決めするようにサイズ調整され、構成されたスペーサを備えうる。これに関連して、穿孔エンドエフェクタ２３４により、バレル部分１２０の前縁１２４とバレル部分１２０の後縁１２６の間の任意の垂直配置で、バレル部分１２０の内側表面板１３４に貫通孔１３６（図９）を形成することができるように、器具２０４を構成することができる。器具２０４は、剛性材料からできていてよく、金属又はポリマー材料でできた単一ブロック（図示せず）として構成することができ、システム基部２０２に固定結合させることができる。器具２０４は、バレル部分の高さの任意の部分に沿って垂直に、そしてバレル部分１２０の円周の任意の部分に沿って水平に延在することができる。
【００４６】
図８は、ロボット穿孔ユニット２０８の配置を示す穿孔システム２００の上面図である。各ロボット穿孔ユニット２０８は、ロボットアームアセンブリ２１０の端部に装着された穿孔エンドエフェクタ２３４を有するロボットアームアセンブリ２１０を含みうる。ロボット穿孔ユニット２０８は、穿孔ユニット基部２１２がロボット穿孔ユニット２０８の配列の中央に隣接して位置決めされるように、装着されうる。一実施形態では、穿孔システム２００は、単一のロボット穿孔ユニット２０８、又は複数のロボット穿孔ユニット２０８を備えうる。例えば、穿孔システム２００は、互いに対してほぼ等角間隔で等、互いに対して所定の間隔をおいて配置されうる穿孔ユニット基部２１２を有する２以上のロボット穿孔ユニット２０８を備えることができる。
【００４７】
図８をさらに参照する。複数のロボット穿孔ユニット２０８は、ほぼ同等のバレル部分１２０の弧状区分１４２内に貫通孔１３６（図９）を穿孔するように構成（例：プログラミング）されうる。例えば、図示した実施形態において、複数のロボット穿孔ユニット２０８は、４つのロボット穿孔ユニット２０８を備えうる。穿孔ユニット基部２１２は、互いに対して約９０度の角距離をおいて位置決めされるように配置することができる。一実施形態では、ロボット穿孔ユニット２０８は各々、バレル部分１２０において約９０度の弧状区分１４２内に貫通孔１３６（図９）を穿孔するように構成される。しかしながら、ロボット穿孔ユニット２０８を互いに対して任意の配置に位置決めすることができ、バレル部分１２０の任意の円周配置、又は任意の垂直配置において貫通孔１３６（図９）を形成するように構成することができる。
【００４８】
図８では、各ロボット穿孔ユニット２０８の穿孔エンドエフェクタ２３４は、穿孔ユニット基部２１２からおおむね半径方向に外側に離れるように配向されうる。穿孔ユニット基部２１２は、穿孔システム２００の操作中に、ロボットアームアセンブリ２１０の移動スペースを提供するように位置決めすることができる。これに関連して、ロボット穿孔ユニット２０８は互いに同期して動くように同時に操作可能であり、これにより、穿孔エンドエフェクタ２３４がバレル部分１２０に複数の貫通孔１３６（図９）を同時に穿孔することが可能になる。ロボット穿孔ユニット２０８は、互いに同期して動く間、互いとの、またバレル部分１２０との衝突を避けるようにプログラミングすることができる。
【００４９】
図９は、器具２０４上に支持されたバレル部分１２０を示し、穿孔エンドエフェクタ２３４のうちの一つの穿孔ビット２３６が、内側バレル部分１２０の内側表面板１３４に沿って所定の孔パターン１４０に貫通孔１３６を形成する様を示すロボット穿孔ユニット２０８のうちの一つの側面図である。これに関連して、一実施形態において、ロボット穿孔ユニット２０８の各々がシステム基部２０２に指標づけされる。バレル部分１２０も器具２０４等でシステム基部２０２に指標づけすることができ、これにより、穿孔エンドエフェクタ２３４が、バレル部分１２０の円周方向（図示せず）に対して、またバレル部分１２０の軸方向（図示せず）に対して比較的小さい位置公差内で貫通孔１３６を形成する手段が得られる。しかしながら、バレル部分１２０とロボット穿孔ユニット２０８を他の手段によって互いに指標づけすることができ、必ずしもシステム基部２０２に指標づけすることに限定されない。
【００５０】
図９では、ロボット穿孔ユニット２０８は、内側表面板１３４に貫通孔１３６を穿孔し、これにより、内側表面板１３４のある部分の開口割合１４４が内側表面板１３４の別の部分の開口割合１４４とは異なるものとなるように操作されうる。これに関連して、ロボット穿孔ユニット２０８は、穿孔貫通孔１３６に対して内側表面板１３４の第１部分１４８の開口割合１４４が高くなり、内側表面板１３４の第２部分１５０の開口割合１４４が低くなるように貫通孔１３６を穿孔するようにプログラミングすることができる。例えば、開口割合１４４の低い第２部分１５０は、バレル部分１２０の前縁１２４及び／又は後縁１２６に隣接して位置づけされ、開口割合１４４の高い第１部分１４８は、内側バレル部分１２０の前縁１２４及び／又は後縁１２６の間の内部領域（図示せず）に位置づけされうる。しかしながら、ロボット穿孔ユニット２０８は、内側表面板１３４の開口割合１４４が、バレル部分１２０の異なる円周部分（図示せず）において異なるものとなるように、又は内側バレル部分１２０の開口割合１４４が上述した実施形態とは異なる仕方で変動するように、貫通孔１３６を穿孔することができる。
【００５１】
図９では、一又は複数のロボット穿孔ユニット２０８は６軸のロボットアームアセンブリ２１０を有し、これにより、穿孔エンドエフェクタ２３４を内側表面板１３４に沿って任意の所望の配置及び向きに正確に位置決めすることが可能になる。穿孔エンドエフェクタ２３４が貫通孔１３６の所望の場所に位置決めされ、配向されると、穿孔エンドエフェクタ２３４は軸方向に動いて、回転している穿孔ビット２３６で内側表面板１３４の中を掘って貫通孔１３６を形成することができる。あるいは、穿孔エンドエフェクタ２３４を内側表面板１３４上の貫通孔１３６の所望の配置に位置決めすることができ、穿孔エンドエフェクタ２３４は穿孔ビット軸２３８の方向に沿って回転している穿孔ビット２３６を軸方向に駆動させて、内側表面板１３４に貫通孔１３６を穿孔することができる。一実施形態では、６軸のロボットアームアセンブリ２１０は、肩関節２１６において穿孔ユニット基部２１２に取り付けることができる第１アーム２２０を含みうる。第１アーム２２０は、肘関節２２２において第２アーム２２６に取り付けることができる。第２アーム２２６は、手首関節２３０において穿孔エンドエフェクタ２３４に取り付けることができる。
【００５２】
図９では、穿孔ユニット基部２１２は、システム基部２０２に対して垂直基部軸２１４周囲を回転するように構成されうる。第１アーム２２０は、肩関節２１６の肩軸２１８周囲を回転するように構成され、これにより第１アーム２２０が穿孔ユニット基部２１２と結合することができる。第２アーム２２６は、肘関節２２２の肘軸２２４周囲を回転するように構成され、これにより第２アーム２２６が第１アーム２２０と結合することができる。第２アーム２２６の一部は、肘関節２２２から手首関節２３０まで一方向に沿って延びる第２アーム軸２２８周囲を旋回するようにも構成されうる。穿孔エンドエフェクタ２３４は、手首関節２３０の手首軸２３２周囲で回転するように構成されうる。加えて、穿孔エンドエフェクタ２３４は、穿孔ビット軸２３８に対しておおむね平行しうるエンドエフェクタ軸２３５周囲で回転するように構成されうる。任意の実施形態では、エンドエフェクタは、内側表面板１３４に貫通孔１３６を穿孔する時などに、穿孔ビット軸２３８に沿って穿孔ビット２３６を直線的に平行移動させるように構成することができる。
【００５３】
図９では、ロボットアームアセンブリ２１０を６軸の実施形態で示す。しかしながら、ロボットアームアセンブリ２１０は代替配置で提供されうる。例えば、ロボットアームアセンブリ２１０は、３軸の実施形態（図示せず）、４軸の実施形態（図示せず）、又は５軸の実施形態（図示せず）で提供されうる。加えて、ロボットアームアセンブリ２１０は、６軸を超える軸を有する実施形態で提供されうる。さらに、ロボットアームアセンブリ２１０は、動作制御システム（図示せず）、エンドエフェクタがそれに沿って移動可能な直線軸を有する剛性フレーム（図示せず）、又は貫通孔１３６を穿孔するために穿孔エンドエフェクタ２３４を制御する他の何らかの種類の動作制御デバイスとして構成することができる。加えて、各ロボットアームアセンブリ２１０は、一よりも多い穿孔エンドエフェクタ２３４を含みうる。さらに、各穿孔エンドエフェクタ２３４は、貫通孔１３６を同時に形成するために、一よりも多い穿孔ビット２３６を有することができる。
【００５４】
図１０に、内側バレル部分１２０の複合サンドイッチ構造１２２の内側表面板１３４に貫通孔１３６を形成する穿孔エンドエフェクタ２３４を示す。穿孔システム２００は、所定の孔パターン１４０（図９）に貫通孔１３６を形成する穿孔エンドエフェクタ２３４を正確に素早く配置する手段を有利に提供する。例えば、一実施形態では、ロボット穿孔ユニット２０８の穿孔エンドエフェクタ２３４は各々、一つの穿孔エンドエフェクタ２３４が毎秒最大３又はそれ以上の貫通孔１３６を形成するように構成されうる。一実施形態では、穿孔エンドエフェクタ２３４には、約０．０１０〜０．１０インチの孔直径を有する音響貫通孔１３６を形成するように構成される穿孔ビット２３６が配設されるが、穿孔ビット２３６の直径に基づいてさらに大きい、又は小さい貫通孔１３６が可能である。
【００５５】
図１０では、複合内側表面板１３４に貫通孔１３６を形成するために、穿孔エンドエフェクタ２３４は、毎分約２０〜６０インチの送り速度、及び約２００００〜４００００ｒｐｍの回転速度で穿孔ビット２３６を駆動させるように構成されるが、穿孔される材料、及び穿孔ビット２３６の組成に基づいて、さらに速い又は遅い送り速度、及びさらに速い又は遅い回転速度を選択することができる。穿孔ビット２３６の送り速度、及び穿孔ビット２３６の回転速度は、穿孔ビット２３６の摩耗を最小限に抑えて、貫通孔１３６が真円度及び他の孔パラメータの厳しい公差要件を満たすことができるように制御されうる。重要なのは、各ロボット穿孔ユニット２０８は、例えば約０．０１０インチ以下の中心間の位置公差等の比較的小さい中心間（すなわち貫通孔間）の位置公差において、素早く、また正確に孔パターン１４０（図９）を形成するように構成されることである。しかしながら、中心間の位置公差は最大約０．０５０インチ以上等、０．０１０インチを超える場合がある。
【００５６】
図１０では、一又は複数の穿孔エンドエフェクタ２３４は、貫通孔１３６の穿孔中に生じうる埃と破片等の屑（図示せず）を取り除くための真空アタッチメント２４０を含みうる。真空アタッチメント２４０は、穿孔ビット２３６周囲に位置決めされうる中空（図示せず）又は開口部分（図示せず）を有し、穿孔ビット２３６が内側表面板１３４と接触し、貫通孔１３６を穿孔する時に、内側表面板１３４に隣接して、又はそれと接触するように配置されうる。真空アタッチメント２４０は、貫通孔１３６を囲むエリアから屑（図示せず）を引き込む真空アタッチメント２４０を減圧して真空２４４にする真空ホース（図示せず）を使用して、真空源（図示せず）と結合する真空ポート２４２を含みうる。
【００５７】
図１０では、さらなる実施形態において、穿孔システム２００にはロボット制御を使用して穿孔ビット２３６を交換する自動ビットチェンジャー（図示せず）が配設されうる。このように、所定数の貫通孔１３６を穿孔した後で、摩耗した穿孔ビット２３６を交換することができる。例えば、自動ビットチェンジャ（図示せず）により、約１０００〜３００００個の範囲の貫通孔１３６を穿孔した後で各穿孔ビット２３６を交換することができるが、穿孔ビット２３６を上述した範囲以外の少ない又は多い数の貫通孔１３６を穿孔した後で交換することができる。内側バレル部分１２０のサイズ（例：直径及び高さ）と、使用されるロボット穿孔ユニット２０８の総数により、一つのバレル部分１２０に対して各穿孔エンドエフェクタ２３４の穿孔ビット交換の回数は１〜２０回以上でありうる。
【００５８】
図９を簡単に参照する。一実施形態では、バレル部分１２０の高さに沿って垂直列（図示せず）の孔パターン１４０に貫通孔１３６を穿孔するように、穿孔エンドエフェクタ２３４を制御することができる。これに関連して、各穿孔エンドエフェクタ２３４は垂直列の貫通孔１３６を穿孔することができ、穿孔エンドエフェクタ２３４は垂直基部軸２１４周囲を回転することができ、これにより、穿孔エンドエフェクタ２３４が以前穿孔した垂直列の貫通孔１３６に隣接する別の垂直列の貫通孔１３６を穿孔することが可能になる。穿孔エンドエフェクタ２３４は、水平列（図示せず）、又は他の何らかの方向又は方向の組み合わせの貫通孔１３６を穿孔するためにも制御されうる。上述したように、ロボットアームアセンブリ２１０は同期した状態で操作可能であり、これにより、穿孔エンドエフェクタ２３４は、バレル部分１２０の内側表面板１３４に貫通孔１３６を同時に穿孔している間に、互いからおおむね等角に間隔をおいて維持される。例えば、４つのロボット穿孔ユニット２０８を有する穿孔システム２００において、穿孔エンドエフェクタ２３４は、内側表面板１３４に貫通孔１３６を同時に穿孔している間に、互いからおおよそ９０度の角距離に維持されうる。
【００５９】
図１１は、複合サンドイッチ構造１２２の内側表面板１３４に貫通孔１３６を形成している穿孔エンドエフェクタ２３４の穿孔ビット２３６の断面図である。一実施形態では、穿孔エンドエフェクタ２３４は、複合サンドイッチ構造１２２の中に穿孔ビット２３６が延びる深さ１３８を制御し、コア１２８材料に入る穿孔ビット２３６の深さ１３８を最小限に抑える穿孔停止部（図示せず）を含みうる。さらに、穿孔停止部（図示せず）は、貫通孔１３６を穿孔する時に穿孔エンドエフェクタ２３４を安定させて貫通孔１３６に対して穿孔ビット２３６が横方向に動くのを防止することができ、貫通孔１３６の位置公差、真円度公差、又は他の公差パラメータに関する不適合を有利に回避することができる。一実施形態では、各穿孔エンドエフェクタ２３４は、各貫通孔１３６がレーザー装置（図示せず）、超音波装置（図示せず）、及び他の非接触装置を使用する等によって穿孔される深さ１３８を計測する非接触法を含みうる。穿孔の深さ１３８は、穿孔エンドエフェクタ２３４を制御しているコントローラ（図示せず）によっても制御することができる。
【００６０】
図１２は、穿孔システム２００の一実施形態のブロック図である。穿孔システム２００は、複数のロボット穿孔ユニット２０８を含みうる。各ロボット穿孔ユニット２０８は、上述したようにロボットアームアセンブリ２１０を含みうる。穿孔エンドエフェクタ２３４は、各ロボット穿孔ユニット２０８の各ロボットアームアセンブリ２１０の端部と結合可能である。ロボット穿孔ユニット２０８は、互いに同期して動くように同時に操作可能であり、これにより、穿孔エンドエフェクタ２３４は、バレル部分１２０に複数の貫通孔１３６を同時に穿孔することができる。
【００６１】
図１２において、バレル部分１２０は、上述のように例えばガスタービンエンジン１０８（図３）等のエンジン吸気口１１４の内側バレル部分１２０を備えうる。一実施形態では、バレル部分１２０は複合サンドイッチ構造１２２として形成することができる。複合サンドイッチ構造１２２は、外側表面板１３２、コア１２８、及び内側表面板１３４を有することができ、これらを互いに組み立てて、又は接着させて単一のエンジン吸気口の内側バレル部分１２０を形成することができる。穿孔システム２００は、内側表面板１３４に貫通孔１３６（図９）の所定の孔パターンで、複数の貫通孔１３６を素早く正確に形成することができ、これにより、内側バレル部分１２０に音響性能要件を満たす所定の開口割合１４４が得られる。
【００６２】
図１３は、エンジン吸気口１１４（図３）の加工方法３００に含まれうる一又は複数の工程を含むフロー図である。この方法のステップ３０２は、エンジン吸気口１１４（図３）の内側バレル部分１２０（図３）等のバレル部分１２０（図３）を供給することを含みうる。上述したように、内側バレル部分１２０（図３）を単一の複合サンドイッチ構造１２２（図３）として供給することができる。上記複合サンドイッチ構造１２２（図３）では、内側表面板１３４（図３）は複合材料でできていてよく、外側表面板１３２（図３）は複合材料（例えば、繊維強化ポリマー・マトリクス材料）でできていてよい。しかしながら、内側表面板１３４（図３）及び／又は外側表面板１３２（図３）は、金属材料、又は金属材料と非金属材料を組み合わせたものでできていてよい。
【００６３】
上述したように、コア１２８（図３）は金属材料及び／又は非金属材料でできたハニカムコアを含むことができ、アルミニウム、チタン、アラミド、繊維ガラス、又は他のコア材料を含みうる。エンジン吸気口１１４（図３）の内側バレル部分１２０（図３）は、一段階硬化で形成された単一の複合サンドイッチ構造１２２（図３）として加工することができる。上述したように、バレル部分１２０（図３）は一段階硬化で供給することができ、この一段階硬化では、内側表面板１３４（図３）、コア１２８（図３）、及び外側表面板１３２（図３）をレイアップ・マンドレル上にレイアップした後で、そのレイアップ（図示せず）に熱及び／又は圧力を所定時間加え、一段階で硬化させることができる。
【００６４】
図１３の方法３００のステップ３０４は、内側バレル部分１２０（図７）をシステム基部２０２（図７）に装着し、指標づけすることを含みうる。これに関連して、内側バレル部分１２０（図７）は、システム基部２０２（図７）に装着されうる複数の器具２０４（図７）上で支持されうる。器具２０４（図７）により、システム基部２０２（図７）上に内側バレル部分１２０（図７）が固定して位置決めされ、このシステム基部２０２（図７）は、テーブル（図示せず）、アセンブリ（図示せず）、又は内側バレル部分１２０（図７）を支持し、内側バレル部分１２０（図７）に貫通孔１３６（図９）を穿孔している間に、内側バレル部分１２０（図７）の動きを防止するように構成される他の比較的剛性の構造を備えうる。
【００６５】
上述したように、器具２０４は、内側バレル部分１２０の後縁１２６（図９）又は前縁１２４（図９）に沿って等、内側バレル部分１２０の周囲（図示せず）に間隔をおいて位置決めすることができる。器具２０４は、器具２０４に内側バレル部分１２０の指標づけをする機械的指標づけ器具（図示せず）を含みうる。レーザシステム（図示せず）を実行して、内側バレル部分１２０の器具２０４に対する位置決めを支援することができる。内側バレル部分１２０を機械的に器具２０４と結合させて、内側バレル部分１２０を適所に固く締め付けることができる。
【００６６】
図１３の方法３００のステップ３０６は、図７に示すように、複数のロボット堀削ユニットをシステム基部２０２（図７）に指標づけすることを含みうる。一実施形態では、複数のロボット堀削ユニット２０８（図７）は各々、システム基部２０２に直接装着することができ、内側バレル部分１２０（図７）を支持しているシステム基部２０２及び／又は器具２０４（図７）に指標づけされる穿孔ユニット基部２１２（図７）を有することができる。例えば、ロボット堀削ユニット２０８の穿孔ユニット基部２１２は、図７に示すようにシステム基部２０２に装着することができ、内側バレル部分１２０内部に位置づけすることができる。あるいは、穿孔ユニット基部２１２は、内側バレル部分１２０の外側に位置づけすることができ、ロボットアームアセンブリ２１０（図７）の穿孔エンドエフェクタ２３４（図７）は、内側バレル部分１２０の中に延びて、貫通孔１３６（図９）を穿孔することができる。さらなる実施形態では、ロボット堀削ユニット２０８は、システム基部２０２から離れ、バレル部分１２０から離れて位置づけされる構造（図示せず）によって支持することができる。例えば、ロボット堀削ユニット２０８の穿孔ユニット基部２１２は、頭上の器具（図示せず）に装着することができ、この器具を、内側バレル部分１２０を支持しているシステム基部２０２及び／又は器具２０４に指標づけすることができる。穿孔エンドエフェクタ２３４は、バレル部分１２０の中に延びて貫通孔１３６を穿孔することができる。
【００６７】
図１３の方法３００のステップ３０８は、複合サンドイッチ構造１２２の最終硬化後等に、複合サンドイッチ構造１２２（図９）のエンジン吸気口１１４の内側バレル部分１２０（図９）の内側表面板１３４（図９）の中に複数の貫通孔１３６（図９）をロボットで穿孔することによって、エンジン吸気口１１４（図９）の音響処理をおこなうことを含みうる。例えば、方法３００は、複数のロボット堀削ユニット２０８（図９）を使用して、内側バレル部分１２０に複数の貫通孔１３６をロボットで堀削することを含みうる。方法３００は、穿孔エンドエフェクタ２３４（図９）を使用して内側表面板１３４に複数の貫通孔１３６を同時に穿孔して、内側表面板１３４に所定の開口割合１４４を得ることを含みうる。一実施形態では、ロボット堀削ユニット２０８は各々、３軸、４軸、５軸及び６軸をそれぞれ有する３軸、４軸、５軸、又は６軸のアームアセンブリとして構成されるロボットアームアセンブリ２１０（図９）を含みうる。ロボットアームアセンブリ２１０は、穿孔エンドエフェクタ２３４が互いに同期して動いて、比較的急速度で貫通孔１３６を穿孔するようにプログラミング可能である。例えば、穿孔エンドエフェクタ２３４は各々、毎秒２〜３個以上の貫通孔１３６を形成するように構成可能である。
【００６８】
方法３００（図１３）は、ハニカムコア１２８（図１１）を有しうるエンジン吸気口１１４（図９）の内側バレル部分１２０（図９）に所定の孔パターン１４０（図９）の貫通孔１３６（図９）を穿孔することを含みうる。ロボット穿孔ユニット２０８（図９）は、穿孔エンドエフェクタ２３４（図９）を制御して、内側表面板１３４（図１０）に対して垂直に（例えば直角に）貫通孔１３６を穿孔するように構成可能である。加えて、ロボット堀削ユニット２０８は、ハニカムコア１２８のセル壁１３１（図１１）に対して距離をおいて貫通孔１３６を穿孔するように構成可能である。これに関連して、ロボット堀削ユニット２０８は、セル壁１３１を穿孔することがないように、セル壁１３１から一定距離をおいて各セル１３０に一又は複数の貫通孔１３６を穿孔するように構成可能である。ロボット穿孔ユニット２０８は、ハニカムコア１２８のセル１３０の形状及びサイズを補完するように構成できる孔パターン１４０の貫通孔１３６を穿孔することができる。例えば、孔パターン１４０（図９）は、各セル１３０（図１１）の中、例えば各セル１３０のほぼ中央（図示せず）等に一つの貫通孔１３６（図１１）が穿孔されるようなものであってよい。しかしながら、孔パターン１４０は、ハニカムコア１２８（図１１）の各セル１３０の中に二以上の貫通孔１３６を穿孔できるようなものであってよい。
【００６９】
ロボット穿孔ユニット２０８（図９）は、ハニカムコア１２８のセル１３０（図１１）の中央（図示せず）に対して、又はセル壁１３１（図１１）に対して孔パターン１４０（図９）を指標付けする又は位置決めするように構成できる。例えば、同等のサイズ及び形状のセル１３０がおおむね均一に配置されているハニカムコア１２８の場合、ロボット穿孔ユニット２０８は、ハニカムコア１２８のセル１３０の配置に対して孔パターン１４０を指標付けするために、セル壁１３１のうちの一つの配置を確立するように構成されうる。一又は複数のセル壁１３１の配置を確立した後で、ロボット穿孔ユニット２０８は、ハニカムコア１２８の内側表面板１３４に孔パターン１４０の貫通孔１３６を穿孔するように構成することができ、これにより、各貫通孔１３６は、各セル１３０の所定の配置で、例えば各セルの中央（図示せず）に、又は各セル１３０のセル壁１３１に対して所定の配置で又はある距離１４６を置いて穿孔される。孔パターン１４０により、各セル１３０に多数の貫通孔１３６を穿孔することができ、各セル１３０のセル壁１３１から所定の距離に、又はある距離１４６を置いて位置づけすることができる。
【００７０】
ロボット穿孔ユニット２０８（図９）は、孔同士の間隔が比較的大きい位置公差（例：中央において０．０１０インチ）内で貫通孔１３６（図９）を形成するように有利に構成されうる。加えて、上述したように、穿孔エンドエフェクタ２３４（図１０）は各々、貫通孔１３６の穿孔中に内側表面板１３４に隣接して、又は内側表面板１３４に当接して位置決めされるように構成される真空アタッチメント２４０（図１０）を含みうる。真空アタッチメント２４０は、貫通孔１３６が穿孔される場所から埃、破片、及び他の屑を吸引するための真空２４４（図１０）を供給する、真空ホース（図示せず）を介して真空源（図示せず）と結合できる真空ポート２４２（図１１）を含みうる。  
【００７１】
図１３の方法３００のステップ３１０は、内側バレル部分１２０（図１０）に貫通孔１３６（図１０）を穿孔するプロセスの間に、穿孔エンドエフェクタ２３４（図１０）の穿孔ビット２３６（図１０）を定期的に交換することを含みうる。一実施形態では、方法は自動ビットチェンジャ（図示せず）を使用して穿孔ビット２３６をロボットで変更することを含むことができる。穿孔ビット２３６は、所定数の貫通孔１３６を穿孔した後で交換することができる。例えば、各穿孔ビット２３６は、数千個以上の貫通孔１３６を穿孔した後で交換することができる。穿孔ビット２３６を交換できる頻度は、内側表面板１３４（図１１）の厚さ、内側表面板１３４の材料組成、穿孔ビット２３６の回転速度、穿孔ビット２３６の送り速度、穿孔ビット２３６の材料組成、及び他の要因の影響を受ける場合がある。図示していない実施形態では、本方法は、穿孔ビット２３６の切れの鈍りを検出することを含むことができ、この時点で、本方法は、鈍った穿孔ビット２３６を新たな、又は尖った穿孔ビット（図示せず）と交換することを含むことができる。
【００７２】
穿孔システム２００（図１２）及び本明細書に開示された方法は、複数のロボット穿孔ユニット２０８（図１２）を同期させて操作し、高度な再現性で内側バレル部分１２０（図１２）の内側表面板１３４（図１２）に貫通孔１３６（図１２）を正確に素早く形成することを有利に提供する。加えて、穿孔システム２００は、従来の方法につきものの欠陥及び再加工を大幅に削減する、貫通孔１３６を形成する手段を提供する。これに関連して、穿孔システム２００及び本明細書に開示された方法により、多数段階のバレル部分加工プロセス（図示せず）において後続処理中に、上述した貫通孔の欠落（図示せず）、及び／又は閉塞貫通孔（図示せず）、及び関連性のある内側バレル部分１２０の内側表面板１３４の開口割合１４４（図９）の縮小等の欠陥を回避することができる。
【００７３】
上述したように、内側表面板１３４の開口割合１４４（図９）は、内側表面板１３４（図９）の表面積（図示せず）の割合としての貫通孔１３６（図９）の総面積であり、内側バレル部分１２０（図９）の音響軽減性能の全体的な効率性を測る特性である。図９では、ロボット穿孔ユニット２０８（図９）は、内側表面板１３４のある部分の開口割合１４４（図９）が内側表面板１３４の別の部分の開口割合１４４と異なるものとなるような仕方で貫通孔１３６の穿孔を操作することが可能である。例えば、図９では、内側表面板１３４に穿孔された貫通孔１３６の第１部分１４８の開口割合１４４は、バレル部分１２０の前縁１２４及び／又は後縁１２６に隣接して位置づけされうる貫通孔１３６の第２部分１５０に対して高い場合がある。しかしながら、上述したように、開口割合１４４の異なる部分（図示せず）は、内側バレル部分１２０（図９）の内側表面板１３４に沿って任意の仕方で配置することができ、図９に示す、又は上述した配置に限定されない。
【００７４】
ここで図１４及び１５を参照する。本発明の実施形態は、図１４に示す航空機の製造及び保守方法４００、及び図１５に示す航空機４０２に照らして説明することができる。製造前の段階では、製造及び保守方法４００は、航空機４０２の仕様及び設計４０４及び材料の調達４０６を含みうる。製造段階では、航空機４０２の構成要素及びサブアセンブリの製造４０８と、システム統合４１０とが行われる。その後、航空機４０２は認可及び納品４１２を経て運航４１４に供される。顧客により運航される間に、航空機４０２は（改造、再構成、改修なども含む）定期的な整備及び点検４１６を受ける。
【００７５】
製造及び保守方法４００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレータは、限定しないが、任意の数の航空機メーカー、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。
【００７６】
図１５に示されるように、製造及び保守方法４００によって製造された航空機４０２は、複数のシステム４２０及び内装４２２を有する機体４１８を含みうる。高レベルのシステム４２０の例には、推進システム４２４、電気システム４２６、油圧システム４２８、及び環境システム４３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業などの他の産業にも適用しうる。
【００７７】
本明細書に具現化された装置と方法は、製造及び保守方法４００の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、構成要素及びサブアセンブリの製造４０８に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機４０２の運航中に製造される構成要素又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造されうる。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、例えば、航空機４０２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機４０２のコストを削減することにより、構成要素及びサブアセンブリの製造４０８及びシステム統合４１０の段階で利用することができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせのうちの一又は複数を、航空機４０２の運航中に、例えば限定しないが、整備及び点検４１６に利用することができる。
【００７８】
上述の説明及び関連する図面に示した教示の利点を有するこのような発明に関連する当業者であれば、本発明の多数の変形例および他の実施形態が想起されよう。本明細書に記載した実施形態は、例示することを意図したものであって、限定的又は網羅的であることを意図していない。本明細書では特定の用語を使用しているが、それらは、一般的及び説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的として使用されているものではない。
【符号の説明】
【００７９】
１００    航空機
１０２    胴体
１０４    尾部
１０６    翼
１０８    ガスタービンエンジン
１１０    ナセル
１１２    排気ノズル
１１４    エンジン吸気口
１１６    エンジン吸気口の先端
１１８    ファンカウル
１２０    バレル部分
１２２    複合サンドイッチ構造
１２４    前縁
１２６    後縁
１２８    コア
１３０    ハニカムコアのセル
１３１    ハニカムコアのセル壁
１３２    外側表面板
１３４    内側表面板
１３６    貫通孔
１３８    穿孔ビットが延びる深さ
１４０    孔パターン
１４２    バレル部分の弧状区分
１４４    開口割合
１４６    セル壁から貫通孔までの距離
１４８    内側表面板の第１部分
１５０    内側表面板の第２部分
２００    穿孔システム
２０２    システム基部
２０４    器具
２０６    穿孔ユニット基部の円形配列
２０８    ロボット穿孔ユニット
２１０    ロボットアームアセンブリ
２１２    穿孔ユニット基部
２１４    垂直基部軸
２１６    肩関節
２１８    肩軸
２２０    第１アーム
２２２    肘関節
２２４    肘軸
２２６    第２アーム
２２８    第２アーム軸
２３０    手首関節
２３２    手首軸
２３４    エンドエフェクタ
２３５    エンドエフェクタ軸
２３６    穿孔ビット
２３８    穿孔ビット軸
２４０    真空アタッチメント
２４２    真空ポート
２４４    真空
３００    エンジン吸気口の加工方法
４００    航空機の製造及び保守方法
【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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【外国語明細書】
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2015061736000002.pdf
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