(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合縦通材を加工し外板に取り付ける方法であって、
工具アセンブリを使用して複合材料の一投入量を予備成形された縦通材に成形するステップであって、工具アセンブリが、トレイと、複合材料の一投入量を成形するための、トレイ上の工作機械設備とを含むステップ、
工具アセンブリを使って外板に予備成形された縦通材を配置するステップであって、
予備成形された縦通材を工具アセンブリのほぼ固定された位置に保持するステップ、及び、
予備成形された縦通材を工具アセンブリ上に保持したまま工具アセンブリを外板の近傍に移動させるステップとを含むステップ、及び
工作機械設備をトレイに対して移動させ予備成形された縦通材を外板に押し付けることによって圧縮するステップ
を含む方法。
【請求項２】
工具アセンブリを使って複合材料の一投入量を予備成形された縦通材に成形するステップが、複合材料の一投入量を第１工具と第２工具との間でプレス加工するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
予備成形された縦通材が圧縮された後に、工具アセンブリから予備成形された縦通材を外すステップと、
予備成形された縦通材を外した後に、工具アセンブリを予備成形された縦通材から遠ざけるステップ
をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
予備成形された縦通材にマンドレルを配置するステップ、及び
工具アセンブリを外板の近傍へ移動させる間、予備成形された縦通材の中にマンドレルを保持するステップ
をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
予備成形された縦通材を工具アセンブリのほぼ固定された位置に保持するステップが、工具アセンブリを外板の近傍に移動させる前に工具アセンブリに縦通材の押し下げ部材を取り付けるステップを含み、本方法は、
予備成形された縦通材が外板上に配置された後で、縦通材の押し下げ部材を取り外すステップ
をさらに含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
予備成形された縦通材が、工作機械設備にまで延び予備成形された縦通材を工作機械設備に対して保持するための押し下げストラップにより押し下げられている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
外板と、予備成形されて圧縮された縦通材とに真空バッグ処理を行うステップ、及び
外板と、予備成形されて圧縮された縦通材とを同時硬化させるステップ
をさらに含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
複合縦通材を成形し外板上に配置する装置であって、
予備成形された縦通材を保持し、トレイと、複合材料の一投入量を予備成形された縦通材に成形するためのトレイ上の工作機械設備とを含む、工具アセンブリと、
予備成形された縦通材を外板上に配置するために工具アセンブリに係合した可動の構造体と、
予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮するための、工具アセンブリ上の圧縮機であって、工作機械設備をトレイから外板に向かって移動させる手段を含む圧縮機と
を備える装置。
【請求項９】
可動の構造体が、
ロボットアーム、及び
梁部材
のうちの一つを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
工作機械設備が一対の工具を含み、
工具アセンブリが、工具をトレイに移動可能に取り付けて、工具を外板の表面外形におおむね適合できるようにする手段と、工具アセンブリが外板の近傍に移動される間に、トレイ上の動きに対抗して工具を選択的に固定するロック手段とを更に備える、
請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
工具アセンブリが、
一以上の工具と、
予備成形された縦通材を一以上の工具に対して締め付ける手段と
を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
締め付け手段が、
予備成形された縦通材を一以上の工具に引き付ける真空手段、
予備成形された縦通材の一以上の端部を一以上の工具に対して機械的に締め付ける手段、及び
予備成形された縦通材の全体に亘って延び、当該縦通材を一以上の工具に当接させて保持するストラップ
のうちの少なくとも一つを含む、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、航空機産業において使用されるような複合構造体を加工するための技術に関し、更に具体的には複合縦通材を成形し外板上に取り付ける方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機産業において「補強材」は、機体部分、翼、フィン及び同様の構造に使用される外板を強化あるいは補強するために使われる。ある場合には、縦通材であってよい補強材は複合材料からできており、接着された接合部を形成する構造用接着剤を使用して複合外板に取り付けられている。縦通材は例えば翼構造のように特定の応用形態において比較的長くてもよく、これには外板上の所望の位置において処理し配置することができるように十分な剛性を与えるために、縦通材を予め硬化させる必要がある。予め硬化された縦通材は外板に接着され、ある場合には、個別の締結具を使用して更に固定する必要があり得る。
【０００３】
予め硬化された縦通材の使用には、硬化処理用工作機械設備の据付、真空バッグ処理及びオートクレーブの操作が必要となるため、航空機製造に関連する経常費用が増加する可能性がある。加えて、外板に縦通材を取り付けるために構造用接着剤を使用することで得られる接着接合部は、製造における課題であり、航空機の重量を増加させる可能性があり、ある場合には検査を難しくする可能性もある。
【０００４】
したがって、上述した問題を低減する又は解消する、縦通材を成形し外板上に取り付ける方法及び装置が必要である。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の実施形態は、縦通材を成形し、外板に配置及び圧縮する方法及び装置を提供し、これにより比較的長い縦通材を外板とともに同時硬化して頑丈な接合部を得ることができる。優れた接合部を製造するのに加えて、本方法及び装置は人手の要らない縦通材の成形及び配置操作を提供するため、製造にかかる時間を短縮することができ、縦通材を成形し予め硬化するのに通常必要となる工作機械設備と装置を縮小又はなくすことができる。
【０００６】
本開示の方法の一実施形態によると、複合縦通材を加工し外板に取り付けるには、工具アセンブリを使用して複合材料の一投入量を予め成形された縦通材に成形するステップ、及び、工具アセンブリを使って外板に予備成形された縦通材を配置し圧縮するステップが含まれる。工具アセンブリを使って複合材料の一投入量を成形するには、第１工具上に複合材料の一投入量を置き、複合材料を第１工具と第２工具との間で圧縮するステップを含むことができる。予備成形された縦通材を外板に配置し圧縮するには、予備成形された縦通材を工具アセンブリのほぼ固定された位置に保持し、予備成形された縦通材を工具アセンブリ上に保持したまま工具アセンブリを外板の近傍に移動させるステップを含むことができる。予備成形された縦通材の圧縮には、工具アセンブリの一部を使って予備成形された縦通材を外板に押し付けるステップを含むことができる。本方法は更に、真空バッグ処理及び外板と圧縮された縦通材を同時硬化させるステップを含むことができる。
【０００７】
本方法の別の実施形態によれば、複合縦通材を加工し航空機の外板に取り付けるには、複合材料の一投入量を工具アセンブリ上に置き、工具アセンブリを使用して複合材料の一投入量を予備成形された縦通材に成形し、工具アセンブリを使用して外板に予備成形された縦通材を位置づけし、工具アセンブリを使用して予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮し、工具アセンブリを圧縮された縦通材から分離し、圧縮された縦通材と外板に真空バッグ処理を行い、縦通材と外板を同時硬化するステップが含まれる。本方法は予備成形された縦通材を工具アセンブリ上の固定位置に保持し、予備成形された縦通材を工具アセンブリ上に保持したまま工具アセンブリを外板の近傍に移動させるステップを更に含むことができる。予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮するには、工具アセンブリの第２部分をほぼ不動に保持している間に、工具アセンブリの第１部分を外板に向かって移動させるステップを含むことができる。工具アセンブリの第１部分の移動は、空気袋を膨張させて工具アセンブリの第１及び第２部分と接触して反発させることによって行うことができる。
【０００８】
本開示の別の実施形態によれば、複合縦通材を成形し外板に配置するための装置が提供され、この装置は、予備成形された縦通材を成形し保持するトレイ及びトレイ上の工作機械設備を含む工具アセンブリと、工具アセンブリと予備成形された縦通材を外板の近傍に移動させて外板に予備成形された縦通材を配置する手段と、予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮するための工具アセンブリの手段を備えている。工作機械設備には一対の工具を含むことができ、工具アセンブリは工具をトレイに移動可能に取り付けて、工具が外板の表面外形におおむね適合できるようにする手段と、予備成形された縦通材が外板の近傍に移動される間に、トレイの動きに対抗して工具を選択的に固定するロック手段を備えることができる。
【０００９】
本開示の実施形態は、非常に効率的であり装置、工作機械設備及び工程操作の必要を削減する、未硬化の又は部分的に硬化された縦通材を成形し複合外板に配置する方法及び装置の必要を満たすものである。
【００１０】
本発明はまた下に記載する実施形態にも関するものである。
【００１１】
複合縦通材を加工し航空機の外板に取り付ける方法は、
複合材料の一投入量を工具アセンブリ上に置き、
工具アセンブリを使って複合材料の一投入量を予備成形された縦通材に成形し、
工具アセンブリを使って予備成形された縦通材を外板上に位置づけし、
工具アセンブリを使って予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮し、
圧縮された縦通材から工具アセンブリを取り外し、
圧縮された縦通材と外板に真空バッグ処理を施し、
そして、
縦通材と外板を同時硬化させる
ステップを含む。
【００１２】
工具アセンブリを使って複合材料の一投入量を成形する、段落００１１に記載された本方法は、雄型及び雌型工具の間に複合材料の一投入量を圧縮させるステップを含む。
【００１３】
段落００１１に記載された本方法は、
予備成形された縦通材を工具アセンブリの固定位置に保持し、
予備成形された縦通材をその上に保持している工具アセンブリを、外板の近傍に移動させる
ステップを更に含む。
【００１４】
工具アセンブリに予備成形された縦通材を保持させる、段落００１３に記載された本方法は、予備成形された縦通材と工具アセンブリの周りにストラップを巻きつけるステップを含み、この方法は更に、
予備成形された縦通材が外板に位置づけされた後にストラップをはずすステップを含む。
【００１５】
工具アセンブリを使って予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮する、段落００１１に記載の本方法は、
工具アセンブリの第２部分をほぼ不動状態で保持している間に、工具アセンブリの第１部分を外板に向かって移動させる
ステップを含む。
【００１６】
段落００１１に記載の本方法は、工具アセンブリの第１部分の移動が、空気袋を膨張させて工具アセンブリの第１及び第２部分と接触して反発させることを含む。
【００１７】
工具アセンブリを使って予備成形された縦通材を外板に位置づけする、段落００１１に記載の本方法は、
工具アセンブリ上の工具を移動させることによって、予備成形された縦通材を外板に接触させて、移動した工具が外板の形状に適合できるようにする
ステップを含む。
【００１８】
複合縦通材を成形し外板に配置する装置は、
予備成形された縦通材を保持する工具アセンブリと、
予備成形された縦通材を外板に配置するための工具アセンブリに係合した可動の構造体と、
予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮する工具アセンブリ上の圧縮機
を備えている。
【００１９】
段落００１８に記載の装置の工具アセンブリは、
トレイと、
複合材料の一投入量を予備成形された縦通材に成形するトレイ上の工作機械設備
を含む。
【００２０】
段落００１８に記載の装置の可動構造体は、
ロボットアーム、及び
梁部材
のうちの一つを含む。
【００２１】
段落００１９に記載の装置では、
工作機械設備が一対の工具を含み、
工具アセンブリが、工具をトレイに移動可能に取り付けることで工具が外板の表面外形におおむね適合できるようにする手段と、工具アセンブリが外板の近傍に移動する間、トレイ上の動きに対抗して工具を選択的に固定するロック手段を更に備えている。
【００２２】
段落００１９に記載の装置では、圧縮機が、工作機械設備をトレイから外板に向かって移動させる手段を含む。
【００２３】
段落００１８に記載の装置では、工具アセンブリが、
一以上の工具と、
予備成形された縦通材を一以上の工具に対して締め付ける手段
を含む。
【００２４】
段落００２３に記載の装置では、締め付け手段が、
予備成形された縦通材を一以上の工具に引き付ける真空手段と、
予備成形された縦通材の一以上の端部を一以上の工具に対して機械的に締め付ける手段と、
予備成形された縦通材の全体に延在し、縦通材を一以上の工具に当接させて保持するストラップ
のうちの少なくとも一つを含む。
【００２５】
段落００１８に記載の装置では、圧縮機が、工作機械設備をトレイに対して移動させる膨張可能な空気袋を含む。
【００２６】
複合縦通材を加工し航空機の外板に取り付ける方法は、
平坦な複合材料の一投入量を工具アセンブリに置き、
工具アセンブリを成形ステーションまで移動させ、
平坦な複合材料の一投入量を工具アセンブリと成形ステーションの工具との間で圧縮することによって、成形ステーションで予備成形された縦通材に成形し、
工具アセンブリに予備成形された縦通材を締め付けし、
工具アセンブリと予備成形された縦通材を外板の近傍に移動し、
工具アセンブリを使用して予備成形された縦通材を外板に配置し、
工具アセンブリを外板に向かって移動させることによって予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮し、
圧縮された縦通材から工具アセンブリを取り外し、
圧縮された縦通材と外板に真空バッグ処理を施し、
圧縮された縦通材と外板を同時硬化させる
ステップを含む。
【００２７】
複合縦通材を成形し航空機の外板に配置する装置は、
トレイと、
複合材料の一投与量を予備成形された縦通材に成形する一対の工具と、
外板の外形に工具が適合できるように動かすために、トレイに工具を取り付ける手段と、
予備成形された縦通材を工具に対して締め付けるための締め付けアセンブリと、
トレイを外板の近傍に移動し、外板に予備成形された縦通材を配置する手段と、
工具をトレイに対して移動させ、予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮するための、トレイ上に支持された圧縮機
を備えている。
【００２８】
本開示の実施形態の他の特徴、利点及び効果は、添付の図面及び請求項に従った観点により下記の実施形態の説明から明示される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は縦通材を成形し航空機の外板に配置する装置の機能ブロック図である。
【図２】図２は縦通材が外板に配置されている、ロボットアーム上の装置を示す断面図である。
【図３】図３は装置を外板の近傍に移動させるのに使われる、Ｉビームに取り付けられた装置の断面図である。
【図４】図４はＩビームに取り付けられた状態を示す装置の斜視図である。
【図５】図５は工具アセンブリの底部を示す斜視図である。
【図６】図６は図３に示す装置の一部を形成している成形ブロックを詳細に示す斜視図である。
【図７】図７ａ及び７ｂは成形ブロックを動きに対抗して選択的に固定するロック手段を示す断面図である。
【図８】図８は平坦な複合材料の一投入量が工具アセンブリ上に置かれた状態を示す工具アセンブリの端面図である。
【図９】図９は図８と同様であるが、雄型工具と、平坦な複合材料の一投入量が予備成形された縦通材に成形された状態も示す図である。
【図１０】図１０は図３と同様であるが、予備成形された縦通材を外板に配置するのに備えて取り付けられたマンドレル、フィラーヌードル、及び押し下げストラップを示す図である。
【図１１】図１１は工具アセンブリの上面を示す斜視図であり、組み立てられたマンドレル、ヌードル、及び拘束ストラップをより良く図示している。
【図１２】図１２はＩビームを使用して外板に配置され固定された工具アセンブリを示す斜視図である。
【図１３】図１３は予備成形された縦通材を外板に当接させて圧縮するために膨張可能な空気袋を使用する様子を示す工具アセンブリの断面図であり、マンドレル及びヌードルは明確にするために図示していない。
【図１４】図１４は縦通材を成形ブロックに締め付けて成形ブロックを適所に固定するための代替技術を示す斜視図である。
【図１５】図１５は図１４に示す成形ブロックの底面図であり、マグネットをより良く図示するためにトレイは除去されている。
【図１６】図１６は縦通材を成形し外板に取り付ける方法を図示するフロー図である。
【図１７】図１７は航空機の製造及び就航方法のフロー図である。
【図１８】図１８は航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１及び２を参照すると、本開示の実施形態は概して未硬化の又は部分的に硬化された複合縦通材３４を成形し複合外板２４の表面２４ａに配置して圧縮する方法及び装置に関するものである。本開示の実施形態を航空機（図示せず）の外板２４に取り付けられた縦通材３４に関連して説明するが、当然ながらこの実施形態を用いて、特に縦通材が比較的長く、縦通材３４と外板２４との間を頑丈に接着するために縦通材３４を外板２４とともに同時硬化させることが望ましい他のタイプの車両及び構造体に縦通材を配置し圧縮させることも可能である。
【００３１】
この装置は概して、一以上の圧縮機３０によって移動することが可能な一対の成形ブロック２６が移動可能に取り付けられているトレイ２８を備える工具アセンブリ２０を備えている。下記に更に詳細に示すように、成形ブロック２６は縦通材３４を成形し、配置工程の間に縦通材を保持し、圧縮工程の間に縦通材３４に対して均一に力を伝達するのに使用される。トレイ２８は、図２に示す実施形態において実装ヘッド４２によってトレイ２８に係合されたロボットアーム４４を備える反応質量３２に取り付けられている。ロボットアーム４４は工具アセンブリ２０を外板２４の近傍に移動させ、外板２４の所望の位置に縦通材３４を配置するのに使用される。圧縮機３０は、トレイ２８から成形ブロック２６を外板２４に向かって移動させて、縦通材３４を外板２４に当接させて圧縮するように機能する。圧縮機３０によって成形ブロック２６に課された力は、反応質量３２から反動を受ける。
【００３２】
図２に示す実施例では、航空機の外板２４は曲線を有するように図示されているが、本開示の実施形態を、縦通材を平坦な外板、又は他の形状の外板に置いて圧縮させるのに有効に用いることができる。以下に記載するように、人手を用いることなく工具アセンブリ２０を縦通材３４の成形、配置及び圧縮に用いることができ、ここでは縦通材が配置され圧縮された後で縦通材３４から工具アセンブリ２０が外されるまで、縦通材３４が工具アセンブリ２０に指標付けされたまま維持される。
【００３３】
ここで図３〜７に注目する。図３〜７は、縦通材の成形及び配置工程中に工具アセンブリ２０を移送することを可能にする持ち上げリング５４を有するＩビーム５２のフランジ５０に取り付けられた工具アセンブリ２０を示す。本開示の実施形態は、帽子型縦通材３４の成形、配置及び圧縮に関連して説明するが、帽子型縦通材３４は本開示の実施形態を用いて成形、配置及び圧縮できる広い範囲の縦通材の形状の単なる一例にすぎないことに注目すべきである。この帽子型縦通材３４は、傾斜側面３７によって先端部３９に接続された「縁」を形成している一対のフランジ３６を備えている。各成形ブロック２６は、フランジ３６を成形するのに使用される上部の平坦な工作機械設備の表面２６ａと、縦通材３４の側面３７を成形するのに使用される斜めの工作機械設備の表面２６ｂを含んでいる。
【００３４】
一実施形態においては、図６に示すように、各成形ブロック２６は係合部４８を介して真空システム４９につながっている通路５８を含む工作機械設備の表面２６ａの中のくぼんだチャネル５６を含んでいる。真空システム４９は空気を通路５８に排出させてフランジ３７の下部の気圧を低減し、フランジ３７を成形ブロック２６に引き込んで堅く当接させる。各成形ブロック２６の底面２６ｃはその中に、圧縮機３０を収容する縦に延びるチャネル４６を含み、この圧縮機３０は図示した実施例において後述する空気袋１０６（図１３）を備えている。成形ブロック２６はトレイ２８の上面２８ａに移動可能に取り付けられている。本明細書で使用されている「トレイ」２８は、成形ブロック２６が取り付け可能な好適な支持面を指すが、トレイ２８は平坦なプレートからなるように図示されており、他の形状を取ることも可能である。トレイ２８は全ての好適な手段、例えば非限定的にネジ９４によってＩビーム５２に固定されている。
【００３５】
図６に示すように、各成形ブロック２６はバネ仕掛けのＴナット６０（図７ａ及び７ｂ）を受けるガイドスロット６２をその中に備えている。Ｔナット６０は、スロット６２を囲む成形ブロック２６の一部２６ｄの上面の上にある先端部６４を含む。図７ａ及び７ｂに示すように、先端部６４はスロット６２の中を通って延び、トレイ２８の開口部６７を通るシャフト６６によってナット６８に接続される。ナット６８とトレイ２８の間に留められたバネワッシャ７０は普通Ｔナット６０を下方に偏らせるため先端部６４が成形ブロック２６に当接し、これにより成形ブロック２６の動きがロックされる。しかし、ナット６８にかかる上向きの力が、バネワッシャ７０の偏力に打ち勝って、先端部６４を上向きに押し上げて隙間７８（図７ｂ）を形成し、これにより成形ブロック２６のＸ及びＹ方向８０両方への動きのロックを解除する。このため、図１３で最も良く分かるように、外板２４の傾斜、パッドアップ又はその他のでこぼこの表面形状に対応するために、縦通材３４のフランジ３６が外板２４と係合して成形ブロック２６が外板２４ａの表面形状に適合する時に、成形ブロック２６が必要に応じて滑動及び傾斜することができる。
【００３６】
成形ブロック２６のロックを解除するためのＴナット６０の移動は、例えばナット６８の底部と係合するプッシャ７６付きの出力シャフト７４を有する油圧又は空気圧シリンダー７２を使用することによって、手動あるいは自動のいずれかで行うことができる。シリンダー７２が駆動されると、シャフト７４の移動によってプッシャ７６がナット６８に接触し、先端部６４が成形ブロック２６の表面から離れるまで、Ｔナット６０全体が上向きに移動することにより、成形ブロック２６が動けるように解除される。
【００３７】
工具アセンブリ２０が移動している間、そして縦通材３４が外板２４に置かれているときに、予備成形された縦通材３４が成形ブロック２６に当接して保持される、固定で常に指標付けされた位置にあることが望ましい。真空システム４９（図６）によってフランジ３７に加えられる真空力の量によっては、ある応用形態においては、縦通材３４をこの真空力を利用してブロック２６に当接した固定位置に保持することが可能である。
【００３８】
ここで特に図３、５、１０及び１１を参照する。未硬化の又は部分的に硬化された予備成形された縦通材３４が配置及び圧縮工程の間確実にその形状を保つように、柔軟性、半柔軟性、又は剛性のマンドレル１０４（図１０及び１１）が縦通材３４内部の成形ブロック２６の間に配置される。縦通材３４の具体的な形状によっては、マンドレル１０４、フランジ３６及び側壁３７の間に規定された半径領域にフィラーヌードル１０８を配置することもできる。
【００３９】
配置及び圧縮工程中にマンドレル１０４とヌードル１０８を適所に保持するには、複数の押し下げストラップ９０を、図１１に示すように工具アセンブリ２０全体の周囲に工具アセンブリ２０の長さに沿って間隔をおいた位置に巻き付ける。図５及び１０に示すように、ネジ８４によって固定された押し下げプレート８２で表されるように、各ストラップ９０の一端は何らかの好適な手段によってトレイ２８の底部に固定することができる。各ストラップ９０の反対側の端部は、トレイ２８の底面に固定されたピローブロックベアリング８８に回転可能に取り付けられたシャフト８６の周囲に巻きつけることができる。ピローブロックベアリング８８は、シャフト８６に歯止めをかけてストラップ９０を所望の張力で締めることができるようにするラチェットデバイス（図示せず）を含むことができる。その他の種々のデバイス又は構造体（図示せず）を用いて縦通材３６のアセンブリ、ヌードル１０８及びマンドレル１０４を共に保持することができる。
【００４０】
図８に、縦通材３４を成形し、配置しそして圧縮させる方法の予備ステップを示す。未硬化の又は部分的に硬化された（プリプレグ）複合材料の複数の層を含む、平坦な複合材料の一投入量３４ａは成形ブロック２６の上のほぼ中央に配置される。平坦な複合材料の一投入量３４ａは、一連のプリプレグ層を成形ブロック２６上に配置することにより成形される、又は成形ブロック２６上に連続的に配置された完全な一投入量に成形されることが可能である。応用形態によっては、複合材料の一投入量３４ａは例えば、例示目的で限定するものではない、エポキシ樹脂マトリクスに保持されるグラファイト繊維等の、全ての様々な周知の材料の組み合わせを含むことができる。
【００４１】
複合材料の一投入量３４ａは通常、工具アセンブリ２０が複合材料の一投入量３４ａをその最終形状に成形するのに使用される他の工具が存在する成形ステーションに配置されるまで、成形ブロック２６上に置かれる。例えば、図９に示すように、複合材料の一投入量３４ａは、成形ブロック２６上に置かれた後、縦通材３６の内部のモールドラインに適合する形状を有する雄形工具１０２がプラテン１０４によって駆動されて複合材料の一投入量３４ａ上を稼働することにより、成形ブロック２６上で工具１０２と前述した工具表面２６ａ、２６ｂ（図６参照）の間に押し付けられる。この成形工程によって平坦な複合材料の一投入量３４ａから未硬化の又は部分的に硬化された予備成形の縦通材３６が形成される。
【００４２】
縦通材３６が予備成形されると、剛性の又は柔軟なマンドレル１０４が次にヌードル１０８に沿って取り付けられ、その後図１０及び１１に示すように押し下げストラップ９０が取り付けられる。工具アセンブリ２０は次にＩビーム５２を持ち上げて移動させることによって外板２４の近傍に移動される。Ｉビーム５２を使用して、工具アセンブリ２０は予備成形された縦通材３４が図１２に示すように外板２４の所望の位置に配置されるように位置づけされる。ある応用形態においては、Ｉビーム５２は反応質量３２（図１）として機能できるほど充分な重量がある一方、別の応用形態では、種々の機構を用いてＩビーム５２を一時的に押さえつける必要がある場合がある。図示した実施例では、Ｉビーム５２はネジ９８で外板２４の縁に据付けられた固定具９６を利用して固定位置に保持されている。Ｉビーム５２も同様にネジ１００で固定具９６に固定されているため、外板２４自体は圧縮工程の間に圧縮機３０から発生する力に反動するために使用される。
【００４３】
図１３を参照すると、工具アセンブリ２０が一旦外板２４の近傍に移動されると、縦通材３６が外板２４の表面２４ａの上に位置づけされ、これと接触する。図１３には、図面を簡略化するために、マンドレル１０４とヌードル１０８は図示していない。Ｉビーム５０、したがってトレイ２８が固定位置に保持されている時に、図６、７ａ及び７ｂに示す前述したＴナット６０が解放されて成形ブロック２６の動きが自由になり、そして空気袋１０６が膨張する。空気袋１０６が膨らんだ結果、成形ブロック２６が外板２４に向かって距離「Ｄ」だけ移動し、同様にフランジ３６が外板２４に当接して圧縮される。ブロック２６は、圧縮工程を完了させ且つフランジ３６が外板２４に接着されるように予め選択された時間、今説明した位置に保持される。この接着は予備成形された縦通材３４と外板２４の両方に存在する未硬化の樹脂の「粘性」によって可能になる。ある応用形態においては、縦通材３６を加熱して樹脂を柔らかくし粘性を強めることによって、圧縮と相まって外板２４への接着を向上させることが望ましい場合もある。
【００４４】
装置の特徴にはいくつものバリエーションが可能である。例えば、図１４及び１５に示すように、押し下げストラップ９０を使う代わりに、ある応用形態では、フランジ３６の縁部を工具表面２６ａに解放可能に押し下げる流体シリンダー１１２によって操作される縁部押し下げ部材１１０を用いることが可能である。同様に、成形ブロック２６をトレイ２８上に選択的にロックするために前述したＴナット６０を使用する代わりに、成形ブロック２６とトレイ２８の間に配置された電気的に活性化できるマグネット１１４を用いることが可能である。マグネット１１４が活性化されると、成形ブロック２６はトレイ２８の適所に固定されるが、マグネットが非活性化されると、成形ブロック２６はトレイ２８に対して可動に解放される。
【００４５】
ここで、簡略化した形で縦通材３４を成形し、外板２４に配置し圧縮する方法のステップを示す図１６に注目する。まずステップ１１６において、おおむね平坦な複合材料の一投入量３４ａが成形ブロック２６に置かれる。次に、ステップ１１８において、工具アセンブリ２０が成形ステーションに移動し、図９に示すようにこの成形ステーションでは工具１０２を成形ブロック２６と組ませて、縦通材３４をステップ１２０に示すように予備成形された形状に成形するのに使用する。次にステップ１２２において、工具アセンブリ２０と予備成形された縦通材３４を成形ステーションから移動させる。次にステップ１２４においては、剛性の又は柔軟なマンドレル１０４とヌードル１０８が取り付けられ、次のステップ１２６において、押し下げストラップ９０が取り付けられる。工具アセンブリ２０がまだ反応質量３２（図１）に取り付けられていない場合、工具アセンブリ２０は例えばＩビーム５２又はロボットアーム４４（図２）等の構造体に取り付けられるが、このステップは所望するならば前の複数のステップに先行しておこなってもよい。
【００４６】
次にステップ１３０において示すように、予備成形された縦通材３４がその上に保持された工具アセンブリ２０が外板２４の近傍に移動し、予備成形された縦通材３４が外板２４に配置される。次に、ステップ１３２において押し下げストラップ９０が取り外される。この時点では、成形ブロック２６はステップ１３４で示すように動きが自由になり、外板２４の外形に適合することが可能になる。ステップ１３６においては、空気袋１０６が膨張して成形ブロック２６を移動させて予備成形された縦通材３４を外板２４に当接させて荷重をかける。予備成形された縦通材３４に荷重をかけることにより、縦通材３４が外板２４に当接して圧縮され、縦通材が配置された位置において外板２４に接着される。縦通材３４は予め選択された長さの時間、外板２４に当接して保持され、その後マンドレル１０４とヌードル１０８がステップ１３８において取り外されることが可能になり、ステップ１４０で示すように、工具アセンブリ２０全体が縦通材３４から取りはずされる、又は分離される。次にステップ１４２においては、縦通材３４がその上に配置され圧縮された外板２４全体に、ステップ１４２において真空バッグ処理が施され、ステップ１４４において同時硬化が行われる。
【００４７】
本開示の実施形態は、豊富な種類の可能性のある応用形態、特に航空宇宙、海洋及び自動車への応用を含む運送業に使用することが可能である。したがって、ここで図１７及び１８を参照する。本開示の実施形態は図１７に示すように航空機の製造及び点検方法１５０、及び図１８に示すような航空機１５２に使用することが可能である。本開示の実施形態の航空機への応用は、例えば非限定的に、機体外板、翼外板、操縦翼面、ハッチ、床パネル、ドアパネル、アクセスパネル、及び尾部等がごく一部の例である複合補強部材への応用を含むことができる。試作段階では、例示の方法１５０は航空機１５２の規格及び設計１５４と材料調達１５６を含むことができる。製造段階では、航空機１５２の部品及び部分組立品の製造９８と、システムの一体化１６０が行われる。その後、航空機１５２を就航１６４させるために、認証及び納品１６２を行ってよい。顧客によって運用されている間は、航空機１５２は定期的な保守及び点検１６６（これには変更、再構成、改装等も含むことができる）が予定される。
【００４８】
本方法１５０の各工程は、システム・インテグレータ、第三者、及び／又は操作者（例：顧客）によって行う、又は実行することができる。本明細書向けには、システム・インテグレータは非限定的にいくつもの航空機メーカー及び主要システムの請負業者を含むことができ、第三者は非限定的にいくつもの供給メーカー、下請け業者及びサプライヤーを含むことができ、操作者は航空会社、リース会社、軍部、サービス組織等であってよい。
【００４９】
図１８に示すように、例示の本方法１５０で製造された航空機１５２は、複数のシステム１７０と内装１７２を有する機体１０８を含むことができる。高水準システム１７０の実施例は、一以上の推進システム１７４、電気システム１７０、油圧システム１７８、及び環境システム１８０を含んでいる。他のシステムをいくつでも含むことができる。航空宇宙業界での実施例を示したが、本開示の原理は例えば海洋及び自動車産業等の他の業界に応用することができる。
【００５０】
本明細書に具現化されたシステム及び方法は、一以上の製造及び点検方法１５０の段階全てにおいて用いることが可能である。例えば、製造工程１５８に対応した部品又は部分組立品は、航空機１５２が就航している間に製造される部品又は部分組立品と同様の方法で加工又は製造することができる。また、製造段階１５８及び１６０の際に、一以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを用いて、例えば航空機１５２の組立を実質的にしやすくする、又は航空機１５２の費用を低減することが可能である。同様に、航空機１５２が就航している間に、一以上の装置の実施形態、方法の実施形態又はこれらの組み合わせを、例えば非限定的に保守及び点検１６６に用いることができる。
【００５１】
本開示の実施形態を、特定の例示の実施形態に関して説明したが、当然ながら特定の実施形態は説明目的のためであり限定するものではなく、当業者による他の変化形の発想も可能である。
【符号の説明】
【００５２】
２０    工具アセンブリ
２４    外板
２４ａ  外板の表面
２６    成形ブロック
２６ａ  工具表面
２６ｂ  工具表面
２６ｃ  成形ブロックの底面
２６ｄ  成形ブロックの一部
２８    トレイ
２８ａ  トレイの上面
３０    圧縮機
３２    反応質量
３４    縦通材
３４ａ  複合材料の一投入量
３６    フランジ
３７    フランジの傾斜側面
３９    フランジの先端部
４２    実装ヘッド
４４    ロボットアーム
４６    チャネル
４８    係合部
４９    真空システム
５０    フランジ
５２    Ｉビーム
５４    持ち上げリング
５６    チャネル
５８    通路
６０    Ｔナット
６２    ガイドスロット
６４    先端部
６６    シャフト
６７    開口部
６８    ナット
７０    バネワッシャ
７２    油圧又は空気圧シリンダー
７６    プッシャ
７４    出力シャフト
７８    隙間
８０    Ｘ及びＹ方向
８２    押し下げプレート
８４    ネジ
８６    シャフト
８８    ピローブロックベアリング
９０    押し下げストラップ
９４    ネジ
９６    固定具
９８    ネジ
１００  ネジ
１０２  雄型工具
１０４  マンドレル
１０６  空気袋
１０８  ヌードル
１１０  縁部押し下げ部材
１１２  シリンダー
１１４  マグネット
【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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