(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料アセンブリ（２００）の製造方法であって、
第１複合材料層（２０４）によって形成されると共に第１硬化部分（２０８）及び第１未硬化部分（２１０）を有する第１積層体（２０６）と、第２複合材料層（２１４）によって形成されるとともに第２硬化部分（２１８）及び第２未硬化部分（２２０）を有する第２積層体（２１６）とを用意することと、
接合領域（２５６）を形成すべく、前記第１未硬化部分（２１０）内の前記第１複合材料層（２０４）のうちの少なくとも１つを、前記第２未硬化部分（２２０）内の前記第２複合材料層（２１４）に挟み込み配置することにより、挟み込み配置層（２５４）を形成することと、
前記接合領域（２５６）内の前記挟み込み配置層（２５４）に対して、前記第１積層体（２０６）および前記第２積層体（２１６）それぞれの継ぎ合わせ層とは異なる、１つ又は複数の継ぎ合わせ層（２８２）をレイアップすることと、
前記接合領域（２５６）を硬化することによって、前記第１積層体（２０６）を前記第２積層体（２１６）と接合し、一体複合材料アセンブリ（２００）を形成することと、を含む方法。
【請求項２】
前記挟み込み配置する工程は、前記第１未硬化部分（２１０）内の前記第１複合材料層（２０４）のうちの少なくとも１つを、前記第２未硬化部分（２２０）内の一対の隣接する第２複合材料層（２１４）の間に挿入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接合領域（２５６）を硬化する工程は、
前記接合領域（２５６）を加熱することを含み、
前記接合領域（２５６）を加熱する際には、前記第１及び第２硬化部分（２０８、２１８）の加熱度合は、前記接合領域（２５６）の加熱度合より少ない、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記挟み込み配置する工程は、前記接合領域（２５６）を形成すべく、前記第１未硬化部分（２１０）内の前記第１複合材料層（２０４）のうちの少なくとも１つを、前記第２未硬化部分（２２０）内の前記第２複合材料層（２１４）のうちの少なくとも１つと、少なくとも部分的に重ね合わせることを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記挟み込み配置する工程は、前記第１積層体（２０６）と前記第２積層体（２１６）とを接合する少なくとも２つの層ジョイント部（２６０）を互いずらして配置することを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第１複合材料層（２０４）及び前記第２複合材料層（２１４）のそれぞれは、少なくとも１つのゼロ角度層（２４４）を含み、
前記挟み込み配置する工程は、前記第１積層体（２０６）の前記第１未硬化部分（２１０）内のゼロ角度層（２４４）を、前記第２積層体（２１６）の前記第２未硬化部分（２２０）内のゼロ角度層（２４４）と重ね合わせることによって、重なりジョイント部（２６２）を形成することを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第１複合材料層（２０４）及び前記第２複合材料層（２１４）は、それぞれ、少なくとも１つの非ゼロ角度層（２４６、２４８）を含み、前記挟み込み配置する工程は、
前記第１積層体（２０６）の前記第１未硬化部分（２１０）内の非ゼロ角度層（２４６、２４８）を、前記第２積層体（２１６）の前記第２未硬化部分（２２０）内の非ゼロ角度層（２４６、２４８）と突き合わせ配置することによって、突き合わせジョイント部（２６４）を形成することを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記挟み込み配置する工程は、少なくとも１つの追加のレイアップの追加の未硬化部分を、前記第１及び第２未硬化部分（２１０、２２０）に挟み込み配置することによって、前記接合領域（２５６）を形成することを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記接合領域（２５６）を硬化する工程は、オートクレーブ、プレスクレーブ（３３２）、オーブン、及び、サーマルブランケットのうちの少なくとも１つを用いて行われる、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記接合領域（２５６）を硬化する工程は、前記接合領域（２５６）を接合領域硬化ツール（２６６）で支持する一方、前記第１積層体（２０６）及び前記第２積層体（２１６）の残りの少なくとも一部は、前記接合領域硬化ツール（２６６）で支持しない状態とすることを含む、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記第１積層体（２０６）及び前記第２積層体（２１６）内の前記複合材料層（２０４、２１４）のうちの少なくとも１つは、一方向性テープ（２４２）によって形成されるとともに前記第１及び第２未硬化部分（２１０、２２０）に鋸歯状のエッジ（２４０）を形成する非ゼロ角度層又は非９０度層であり、
前記挟み込み配置する工程は、第１複合材料層（２０４）の前記一方向性テープ（２４２）のテープ端部（２４３）を、一対の前記第２複合材料層（２１４）の間に挿入することを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、複合材品の製造に関し、より具体的には、複合材料構造体を組み立てるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料構造体を製造する伝統的な方法においては、留め具又は接着剤を用いて、硬化された複合材料コンポーネント同士が組み付けられる。留め具を使用するには、接合しようとする複合材料コンポーネントに留め具穴を形成するための特殊な穿孔設備が必要である。また、複数の留め具穴に個別の留め具を取り付けるプロセスは、時間と手間がかかる。さらに、組み立てられた構造体内の複数の留め具によって重量が増し、これによって、航空機などの重量の影響を受けやすい構造体では、性能が低下する。
【０００３】
複合材料コンポーネント同士を接着剤を用いて接合することによって複合材料構造体を組み立てる場合、そのような構造体は、主たる荷重を支持する必要のない用途に限定される可能性がある。留め具や接着剤を使用する組み立て技術では、個々のコンポーネントの対応する面（例えば接合面）同士を、比較的厳しい幾何学的公差内に収まるように配置する必要がある。比較的厳しい幾何学的公差が要求されることで、製造コストが増し、製造時間も増える。
【０００４】
比較的大型なものや複雑な輪郭を有する複合材料構造体を形成する場合は、さらに難題が発生する可能性がある。例えば、大型の複合材料構造体用のレイアップ（layup）を硬化する伝統的なプロセスでは、熱及び圧力を均一に付与するための大型のオートクレーブが必要となるかもしれない。しかしながら、大型のオートクレーブは、初期建設費、ならびに、運用コスト及び維持費が高く、高い生産率で複合材料部品を生産するには限界があるであろう。複雑な輪郭を有する複合材料構造体の製造では、以前より、個々のコンポーネントを個別にレイアップ及び硬化した後、これらのコンポーネント同士を締結や接着剤により接合することが必要とされており、これには、上述したような欠点を伴う。
【０００５】
このように、当技術分野においては、留め具や接着剤の使用を低減又は回避することができ、比較的大型なものや複雑な輪郭を有する複合材料部品の製造も可能とするような、複合材料構造体の製造方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
複合材料構造体を製造することに関する上述の問題点は、本開示によって具体的に対処及び緩和される。ここで、本開示は、２つ以上の複合材料積層体の未硬化部分を一体的に共硬化することによって複合材料アセンブリを製造する方法を提供するものである。当該方法は、例えば、第１複合材料層によって形成されると共に第１硬化部分及び第１未硬化部分を有する第１積層体と、第２複合材料層によって形成されるとともに第２硬化部分及び第２未硬化部分を有する第２積層体とを用意することを含む。当該方法は、例えば、接合領域を形成すべく、第１未硬化部分内の第１複合材料層のうちの少なくとも１つを、第２未硬化部分内の第２複合材料層に挟み込み配置することをさらに含む。当該方法は、例えば、接合領域を硬化することによって、第１積層体を第２積層体と接合し、一体複合材料アセンブリを形成することをさらに含む。
【０００７】
さらなる実施形態において、第１レイアップを形成すべく複数の第１複合材料層をレイアップすることと、第２レイアップを形成すべく複数の第２複合材料層をレイアップすることとを含む、複合材料アセンブリの製造方法が開示される。当該方法は、例えば、第１硬化部分及び第１未硬化部分を有する第１積層体と、第２硬化部分及び第２未硬化部分を有する第第２積層体とを形成するように、第１及び第２レイアップを硬化することをさらに含む。当該方法は、例えば、接合領域を形成すべく、第１未硬化部分内の第１複合材料層を、第２未硬化部分内の第２複合材料層に挟み込み配置することをさらに含む。当該方法は、例えば、接合領域を硬化することによって、第１積層体を第２積層体と接合し、一体複合材料アセンブリを形成することをさらに含む。
【０００８】
さらなる実施形態において、複数の第１複合材料層及び複数の第２複合材料層をそれぞれレイアップすることによって、第１レイアップ及び第２レイアップを形成することを含む、複合材料アセンブリの製造方法が開示される。当該方法は、例えば、第１レイアップの第１硬化部分及び第２レイアップの第２硬化部分を完全硬化することをさらに含む。当該方法は、例えば、各第１レイアップの第１未硬化部分及び第２レイアップの第２未硬化部分を、約５パーセントまで部分硬化することをさらに含む。また、当該方法は、第１未硬化部分内の第１複合材料層のうちの少なくとも１つを、第２未硬化部分内の一対の複合材料層の間に挟み込み配置することによって、接合領域を形成すすることをさらに含む。当該方法は、例えば、接合領域を硬化することによって、第１積層体を第２積層体と接合し、一体複合材料アセンブリを形成することをさらに含む。
【０００９】
上述した特徴、機能、及び、利点は、本願の開示の様々な実施形態によって個別に達成することができ、あるいは、さらに他の実施形態と組み合わせてもよく、そのさらなる詳細は、以下の記載及び図面を参照することによって明らかになるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示のこれら及び他の特徴は、図面を参照することによってより明らかになるであろう。これらの図面を通して、同様の部品については同様の数字を付している。
【００１１】
【図１】航空機の概略斜視図である。
【図２】本明細書に開示の方法を用いて複合材料によって形成された燃料タンクの概略図である。
【図３】本明細書に開示の方法を用いて複合材料によって形成された水平安定板の概略図である。
【図４】複合材料アセンブリを製造する方法に含まれうる１つ又は複数の工程を示すフローチャートである。
【図５】硬化部分及び少なくとも１つの未硬化部分をそれぞれが有する第１積層体及び第２積層体の概略上面図である。
【図６】接合領域に沿って接合された第１及び第２積層体の概略上面図であり、接合領域内で第１未硬化部分が第２未硬化部分と挟み込み配置され、一体複合材料アセンブリを形成すべく接合領域が硬化されている状態を示す図である。
【図７】図６の接合領域の概略断面図である。
【図８】複数の第１複合材料層を含む第１レイアップの概略側面図であり、第１未硬化部分内の第１複合材料層同士を離間させる層セパレータを示す図である。
【図９】第１積層体の第１硬化部分に熱及び圧縮圧力を付与する状態を示す概略側面図であり、第１硬化部分の硬化中に第１未硬化部分が硬化することを防ぐべく、第１未硬化部分上に配置された温度制御装置を示す図である。
【図１０】第１及び第２硬化部分を硬化した後の第１積層体及び第２積層体の概略側面図である。
【図１１】層セパレータを取り除いた後の、図１０の第１及び第２積層体の概略側面図である。
【図１２】互いに組み付けられた第１及び第２積層体の概略側面図であり、接合領域を接合領域硬化ツール上で硬化することによって一体複合材料アセンブリが形成される状態を示し、さらに、接合領域の硬化中に第１及び第２硬化部分に配置された温度制御装置を示す図である。
【図１３】第１積層体と第２積層体とを組み付けるための代替の構成の概略側面図であり、第１複合材料層のすべてが第２複合材料層と挟み込み配置された状態を示す図である。
【図１４】図１３の第１積層体及び第２積層体の接合領域を硬化することによって形成された一体複合材料アセンブリの概略側面図である。
【図１５】第１及び第２積層体の４５度層の概略上面図であり、第１及び第２積層体のそれぞれの４５度層が、一方向性テープによって形成されており、鋸歯状のエッジを有する状態を示す図である。
【図１６】接合領域に沿って接合された、図１５の第１積層体及び第２積層体の概略上面図であり、第１及び第２積層体の一方向性テープのテープ端部の挟み込み配置を示す図である。
【図１７】図１６の接合領域の概略断面図である。
【図１８】第１及び第２積層体のさらなる実施形態の概略側面図であり、接合領域において第１及び第２複合材料層をスプライス接合するための複合材料スプライスを挿入できるように構成された積層体を示す図である。
【図１９】層セパレータを除去した後の図１８の第１及び第２積層体の概略側面図である。
【図２０】図１９の第１及び第２積層体が組み付けられた状態の概略側面図であり、第１積層体の第１複合材料層のうちの１つが、第２積層体の一対の隣接する第２複合材料層の間に挟み込まれた状態を示す図である。
【図２１】図２０の第１及び第２積層体の概略側面図であり、接合領域内の第１及び第２複合材料層と重なる複数の複合材料継ぎ合わせ層を配置することによって、第１及び第２複合材料積層体を継ぎ合わせ接合している状態を表す図である。
【図２２】図２１の第１及び第２積層体の組み付けられた状態の概略側面図であり、未硬化の複合材料継ぎ合わせ層を、接合領域内の第１及び第２複合材料層の未硬化部分と共硬化している状態を示す図である。
【図２３】図３の水平安定板の一部の概略斜視図であり、複数の複合材料スパーが未硬化複合材料外板によって包囲されて閉止複合材料構造体を形成している状態を示す図である。
【図２４】図２３の線２４に沿う、水平安定板の概略端面図であり、外板によって規定された水平安定板の内部における複合材料スパーの配置を示す図である。
【図２５】スパーの概略端面図であり、スパーの第１硬化部分を含むスパーのウェブ、及び、ウェブの両側に設けられた、スパーの第１未硬化部分を含むフランジ及びアール部を示す図である。
【図２６】複合材料スパーを形成するためのレイアップ硬化ツール上に配置された複合材料層のレイアップを示す概略側面図である。
【図２７】ウェブの第１硬化部分を硬化するための、レイアップ硬化ツール上における複合材料スパーの真空バギングを示す概略側面図であり、第１未硬化部分の硬化を防止すべく、複合材料スパーの一対の第１未硬化部分上に配置された一対の温度制御装置を含む図である。
【図２８】ＯＭＬツールの一対の外側成形輪郭（ＯＭＬ）ツール半体の間に配置された水平安定板のスパー及び外板の概略側面図であり、各スパーの各フランジの両側に配置された複数のアール部用ツールも示す図である。
【図２９】水平安定板を形成すべくスパーと外板との複合材料アセンブリを硬化するためのＯＭＬツールの概略斜視図である。
【図３０】図２９の線３０に沿う概略断面図であり、ＯＭＬツールの内面に押し付けてスパーと外板の複合材料アセンブリに熱及び圧縮圧力を付与することによって、各スパーの未硬化部分を未硬化の外板と共硬化する状態を示す図である。
【図３１】図３０の複合材料アセンブリの一部の概略拡大図であり、スパーのうちの１つの複合材料層と挟み込み配置された水平安定板外板の複合材料層を示し、硬化中にスパーの未硬化部分に圧縮圧力を付与するアール部用ツールも示す図である。
【図３２】スパーの未硬化部分を外板と共硬化することによって形成された水平安定板の一体複合材料アセンブリの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の様々な実施形態を説明するために提示した図面を参照すると、図１には、本明細書に開示の方法によって製造することができる１つ又は複数の複合材料アセンブリ２００を有する航空機１００が示されている。例えば、航空機１００は、一対の主翼１２０を有する胴体１０２を含み、主翼は、例えば、図２に示すような１つ又は複数の比較的大型の燃料タンク１２２を含む。燃料タンク１２２の比較的大型の部分あるいは燃料タンク１２２の全体は、本明細書に開示の方法を用いて、複合材料積層体における複合材料層の未硬化部分を挟み込み配置することによって好適に製造することができる。挟み込み配置された複合材料層によって接合領域２５６が規定され、当該領域が一体的に共硬化されることによって、積層体同士が接合され、１つの一体複合材料アセンブリ２００が形成される。ここに開示の方法によれば、留め具及びシーラントの使用量を減らすことができる。これらは、従来、燃料タンクを形成するための個々のコンポーネント同士を組み付けるために、通常必要であったものである。場合によっては、複合材料コンポーネント同士を接合するために従来必要であった留め具や接着剤を、ここに開示の方法によれば、なくすことができる。
【００１３】
当該方法を実施することによって、比較的複雑な輪郭を有する複合材料アセンブリ２００を形成することもできる。例えば、図３は、水平安定板１０４を示しており、これは、例えば、水平安定板１０４の機外側端部が閉じられた閉鎖ボックス型ハット（closed box hat）として設計されたものである。水平安定板１０４は、例えば、複合材料外板１０６に組み付けられた複数の複合材料スパー（spar）１１０によって形成される。ここに開示の方法によれば、スパー１１０及び外板１０６を形成する複合材料層の未硬化部分を挟み込み配置し、一体的に共硬化することによって、留め具や接着剤を使用することなく、１つの一体複合材料アセンブリ２００として水平安定板１０４を形成することができる。本開示において、複合材料積層体の未硬化部分とは、完全に未硬化の部分をいう場合もあれば、比較的低い硬化状態（例えば完全硬化の１０パーセント未満）まで未硬化部分が部分硬化されたものをいう場合もある。
【００１４】
本明細書に開示の方法を、航空機の燃料タンク１２２（図２）のような比較的大型の複合材料アセンブリ２００の製造や、水平安定板１０４（図３）のような複雑な複合材料アセンブリ２００の製造に関連させて説明するが、当該方法は、特に限定されることなく、任意の大きさ、形状、及び構成の複合材料アセンブリ２００の製造において実施することができる。図には示していないが、例えば、当該方法は、１つ又は複数の複合材料サンドイッチ構造体から一体複合材料アセンブリ２００を製造することも含む。複合材料サンドイッチ構造体とは、例えば、一対のフェースシートの間に挟まれたバルサ、ハニカム、又は発泡体などのコア材料を有するものといってもよいであろう。例えば、フェースシートの一方又は両方が、１つ又は複数の複合材料層によって形成されており、複合材料層の少なくとも一部が未硬化又は部分硬化（例えば完全硬化の１０パーセント未満）の状態であってもよい。これによれば、フェースシートの複合材料層を、別の複合材料コンポーネント（例えば複合材料積層体又は別のサンドイッチ構造体）の未硬化又は部分硬化複合材料層に挟み込み配置し、次にこれらを共硬化することによって、一体複合材料アセンブリ２００を形成することができ、これは、少なくとも接合領域２５６においては留め具や接着剤を使用せずに行うことができる。
【００１５】
図４は、例えば複合材料アセンブリ２００を製造する方法４００の一例に含まれる１つ又は複数の工程を示すフローチャートである。方法４００の工程４０２は、例えば、複数の第１複合材料層２０４をレイアップすることによって第１レイアップ２０２を形成することを含む。方法４００の工程４０４は、例えば、複数の第２複合材料層２１４をレイアップすることによって第２レイアップ２１２を形成することを含む。本明細書に開示の方法は、２つの複合材料積層体同士を組み付けることによって一体複合材料アセンブリ２００を形成することについて述べているが、当該方法を反復的に適用することによって、以下に述べるように、任意の数の複合材料積層体同士を組み付けて一体複合材料アセンブリ２００を形成することができる。
【００１６】
本実施例においては、第１レイアップ２０２の第１複合材料層２０４及び／又は第２レイアップ２１２の第２複合材料層２１４は、例えば、繊維強化ポリマーマトリックス材料によって形成される。複合材料層は、例えば樹脂を予備含浸させた繊維（例えばプリプレグ）によって構成することができる。プリプレグ複合材料層内の繊維は、一方向性テープ又は一方向性シート内の繊維のような連続繊維を含め、様々な繊維形態のうちの任意のものであってよい。複合材料層は、織物（例えば二方向性繊維）複合材料層、ブレーデッド（braided）ファイバー、チョップドファイバー層、ステッチド（stitched）ファイバーの形態、又は他の様々な繊維形態のうちの任意のものであってもよい。
【００１７】
一方向性テープ又はシートの場合、レイアップの複合材料層内の繊維は、様々な繊維配向（例えば、０度、２２．５度、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度、又はその他の繊維角度）のうちのいずれの配向で配置されたものでもよい。一例において、当該方法は、複合材料層をレイアップすることにより、０度、±４５度、及び９０度の層を含む準等方性複合材料積層体を形成することを含む。第１レイアップ２０２及び第２レイアップ２１２のそれぞれにおける複合材料層を、所定の積層順序に従って積層することによって、完成後の複合材料アセンブリ２００を、所望の強度及び剛性特性を有するものとすることができる。
【００１８】
繊維を形成する材料は、アラミド、ポリオレフィン、金属、ガラス、炭素、ホウ素、セラミック、鉱物、及び、様々な他の材料又は材料の組み合わせのうちの任意のものを含んでよい。樹脂は、様々な材料組成、例えば、限定するものではないが、アクリル、エポキシ、フルオロカーボン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルイミド、ビスマレイミド、及び他の材料組成、を含む様々な材料組成のうちの任意のものであってよい。本方法は、熱硬化性樹脂によって形成されたプリプレグ複合材料層に関連させて説明するが、実施例によっては、プリプレグ複合材料層は、熱可塑性樹脂を含んでもよい。この点において、以下に述べる、個々のレイアップを硬化する工程、及び、組み付けられた積層体の未硬化部分を一体的に共硬化する工程は、プリプレグ熱可塑性層の熱可塑性樹脂を固化することも包含する。
【００１９】
方法４００の工程４０６は、例えば、第１及び第２積層体２０６、２１６を形成するように、第１及び第２レイアップ２０２、２１２を個別に硬化することを含む。この点において、第１レイアップ２０２は、第１硬化部分２０８及び第１未硬化部分２１０を有する第１積層体２０６を形成するように、硬化される。同様に、第２レイアップ２１２は、第２硬化部分２１８及び第２未硬化部分２２０を有する第２積層体２１６を形成するように、硬化される。
【００２０】
図５は、個別にレイアップ及び硬化された第１積層体２０６及び第２積層体２１６の平面図である。第１積層体２０６及び第２積層体２１６は、いずれも、１つの０度層２４４、一対の９０度層２４６、及び１つの４５度層２４８を有するレイアップとして示されている。第１積層体２０６における積層順序は、第２積層体２１６おける積層順序と対応する（例えば同じ）ものであってよい。第１積層体２０６は、第１硬化部分２０８及び第１未硬化部分２１０を有する。第２積層体２１６は、第２硬化部分２１８及び第２未硬化部分２２０を有する。図示の実施例では、各積層体の硬化部分は、未硬化部分より長さが長い。ただし、積層体の硬化部分及び未硬化部分は、任意の比率で設けることができ、硬化部分が未硬化部分よりも長い又は大きい構成に限定されない。レイアップを硬化する工程は、例えば、レイアップ又はレイアップの任意の部分を、一体化すること、圧縮すること、及び／又は、デバルクすること（de-bulking）を含む。例えば、レイアップにおける硬化部分を規定する部分を硬化する前又は硬化中に、当該レイアップの硬化部分と未硬化部分とが同時に圧縮又はデバルクされる場合もある。
【００２１】
積層体の一方又は両方における未硬化部分は、完全に未硬化の初期状態（green state）であってもよい。これに代えて、積層体の一方又は両方における未硬化部分は、完全硬化よりは低い硬化状態まで、例えば１０パーセント未満の硬化状態や約５パーセントの低硬化状態まで、進行させてもよい。未硬化部分を部分硬化（例えば５パーセント）させると、積層体内の樹脂のガラス転移温度が上昇することにより、未硬化部分内の複合材料層の粘着性が低減もしくは消失したり、未硬化部分内の複合材料層の剛性が高まる。未硬化部分内の複合材料層における粘着性の低減もしくは消失や剛性の増加によって、接合領域２５６を硬化する前に積層体同士を組み付ける工程において、例えば、複合材料層を挟み込み配置する作業が容易になる。
【００２２】
方法４００の工程４０８は、例えば、第１未硬化部分２１０内の第１複合材料層２０４を、第２未硬化部分２２０内の第２複合材料層２１４に挟み込み配置することによって、接合領域２５６を形成することを含む。例えば、当該方法は、第１未硬化部分２１０内の第１複合材料層２０４のうちの少なくとも１つを、第２未硬化部分２２０内の一対の第２複合材料層２１４の間に挿入することによって、接合領域２５６を形成することを含む。図６は、組み付けられた第１及び第２積層体２０６、２１６の上面図であり、第１未硬化部分２１０が、第２未硬化部分２２０に挟み込み配置されることによって、接合領域２５６が形成されている。
【００２３】
方法４００の工程４１０は、例えば、以下により詳しく説明するように、接合領域２５６を硬化することによって、第１積層体２０６を第２積層体２１６に接合し、一体複合材料アセンブリ２００を形成することを含む。接合領域２５６は、複合材料アセンブリ２００をオートクレーブ内に配置した状態で硬化させてもよいが、接合領域２５６の硬化は、オートクレーブを使用せずに行ってもよい。接合領域２５６のオートクレーブ外硬化は、オーブン又はプレスクレーブ（press clave）３３２（図１２）を用いて、あるいは、真空バッグ３２０（図９）及びサーマルパッド及び／又はサーマルブランケット、ヒートランプ、輻射加熱装置、又は、接合領域２５６を硬化するために熱３３６及び圧縮圧力３３４を局所的に付与するための他の装置及び技術を用いて、行うことができる。
【００２４】
図７は、第１未硬化部分２１０及び第２未硬化部分２２０を完全硬化まで硬化した後の、図６の接合領域２５６の断面図である。図からわかるように、層スタックの底部にある第１複合材料層２０４は、一対の第２複合材料層２１４の間に挟み込まれている。層スタックの中ほどの第１複合材料層２０４と第２複合材料層２１４の間には、突き合わせジョイント部（butt joints）２６４が形成されている。突き合わせジョイント部２６４は、図示においては垂直方向に整列しているが、好ましくは、突き合わせジョイント部２６４を相互にずらして配置し、且つ、接合領域２５６内の他のジョイント部に対してもずらして配置することによって、接合された複合材料アセンブリ２００（図６）にコブや隆起部（図示せず）を形成するおそれのある継ぎ合わせ部（splices）又はジョイント部の積み重なりを回避することができる。図７において、層スタックの最上部においては、第２複合材料層２１４が第１複合材料層２０４と、重なりジョイント部２６２を形成しており、これは、図示において、接合領域２５６内の他のジョイント部からずれている。
【００２５】
図８は、複数の第１複合材料層２０４を含む第１レイアップ２０２の一例を示している。第１複合材料層２０４は、レイアップ硬化ツール２５０上でレイアップされる。例えば、本方法は、挟み込み配置の前であるとともに、第１及び第２硬化部分２０８、２１８を最初に硬化する前に、第１及び第２積層体２０６、２１６における、少なくとも一対の隣接する第１複合材料層２０４の間、及び／又は、少なくとも一対の隣接する第２複合材料層２１４の間に、層セパレータ２５２を挿入することを含む。例えば、当該方法は、第１及び第２複合材料層２０４、２１４を挟み込み配置し、接合領域２５６を硬化する前に、層セパレータ２５２を取り除くことを含む。以下に説明するように、例えば、層セパレータ２５２は、第１及び／又は第２硬化部分２０８、２１８の硬化中に、第１及び／又は第２未硬化部分２１０、２２０内の隣接する複合材料層の樹脂が互いに混ざり合って接着するのを好適に防止する。層セパレータ２５２は、複合材料層内の樹脂と化学的に反応することのない任意の材料によって形成することができる。一例において、層セパレータ２５２は、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）によって形成してもよい。
【００２６】
図９は、第１レイアップ２０２を、一体化、圧縮、及び／又はデバルクし、第１レイアップ２０２の硬化部分２０８を硬化するために、第１レイアップ２０２の上に配置された真空バッグ３２０の断面図である。第２レイアップ２１２は、ここで説明する第１レイアップ２０２と同様の方法で、加工及び硬化することができる。図９において、例えば、真空バッグ３２０は、無孔質又は不透過性のバギングフィルム３２２を含み、当該フィルムは、シーラントテープなどのエッジシーラント３２４を用いて、レイアップ硬化ツール２５０の第１レイアップ２０２の周りにシールされる。例えば、真空バッグ３２０は、少なくとも１つの真空孔３２６を含み、当該真空孔は、バギングフィルム３２２内に真空圧を生成するための真空ポンプ又は真空発生器などの真空源（図示せず）に連結されている。第１レイアップ２０２とバギングフィルム３２２の間には、剥離層（図示せず）及び１つ又は複数のブリーザ（breather）層３２８などの追加の層を設けてもよい。例えば、真空バッグ３２０に真空圧をかけることによって、レイアップ硬化ツール２５０に押し付けるように第１レイアップ２０２に圧縮圧力３３４がかかる。例えば、圧縮圧力３３４をかけることによって、第１レイアップ２０２の硬化中に空気及び／又はその他の気体を除去することができるとともに、第１レイアップ２０２を一体化させて空隙又は気泡の発生を防止し、これにより複合材料積層体の繊維体積分率を向上させることができる。
【００２７】
図９は、第１レイアップ２０２に対して熱及び圧縮圧力３３４を加える状態を図示している。この点において、当該方法は、例えば、第１及び第２レイアップ２０２、２１２における第１及び第２硬化部分２０８、２１８を規定する部分を個別に加熱し、第１及び第２レイアップ２０２、２１２の硬化中に第１及び第２未硬化部分２１０、２２０が加熱されるのを防止することを含む。このようにして、第１及び第２硬化部分２０８、２１８、及び、第１及び第２未硬化部分２１０、２２０を有する第１及び第２積層体２０６、２１６が形成される。第１及び第２レイアップ２０２、２１２に圧縮圧力３３４をかけることによって、第１及び第２硬化部分２０８、２１８における樹脂の硬化前又は硬化と同時に、第１及び第２複合材料層２０４、２１４の一体化及び／又はデバルクを行うことができる。上記で示唆したように、第１及び第２硬化部分２０８、２１８をそれぞれ硬化する際に、第１及び第２未硬化部分２１０、２２０の圧縮又はデバルクが起こる場合もある。
【００２８】
図９は、さらに、第１硬化部分２０８の硬化中に第１未硬化部分２１０が硬化することを防止するために、第１レイアップ２０２の第１未硬化部分２１０に隣接配置された温度制御装置２９０を示している。温度制御装置２９０は、第１及び第２未硬化部分２１０、２２０の温度を制御し、これによって、第１及び第２硬化部分２０８、２１８を硬化する際に第１及び第２未硬化部分２１０、２２０が（例えば所定の閾値温度以上に）加熱されることを防止するように構成してもよい。実施例によっては、温度制御装置２９０を、第１未硬化部分２１０に直接接触させて配置し、第１未硬化部分２１０の温度を所定の値より低く維持するように構成してもよい。図示の実施例では、温度制御装置２９０は、第１未硬化部分２１０に対応する形状を有し、冷却用流体が内部を通って循環するように構成された冷却ジャケット２９２として構成されている。例えば、冷却ジャケット２９２は、流体入口２９４及び流体出口２９６を含み、これらが１つ又は複数のホースを介して、冷却流体を収容する流体貯槽（図示せず）に流体連結されている。レイアップがオートクレーブ内で硬化される使用態様では、任意の構成として、流体貯槽をオートクレーブの外に配置し、１つ又は複数のホース又は流体導管を介して冷却ジャケット２９２に対する流体の送出入を行ってもよい。
【００２９】
なお、温度制御装置２９０は、レイアップの硬化部分の硬化中に、レイアップの未硬化部分における熱を吸収又は遮断する様々な構成のうちの任意のものであってよい。実施例によっては、１つ又は複数のヒートシンク又は冷却ジャケット２９２を、未硬化部分を覆う真空バッグ３２０の上に直接配置してもよい。１つ又は複数の冷却ジャケット２９２を、未硬化部分の真下にも直接接触させて配置してもよい。図示していないが、任意の構成として、流体出口２９６から出る流体の温度を監視するためのシステムを設けてもよい。このようなシステムは、未硬化部分の局所温度を所定の値より低く維持するための手段として、流体入口２９４に入る流体の温度及び／又は流量を調節することが可能なものであってもよい。
【００３０】
なお、他の方法を実施することによって、レイアップの硬化部分の硬化中に未硬化部分の温度を能動的又は受動的に制御してもよい。例えば、未硬化部分の温度は、未硬化部分への熱の流入を減らすことによって制御することができ、例えば、真空バッグのブリーザ層の厚みを、未硬化部分への熱伝導を低減するために未硬化部分を覆っている部分において、局所的に分厚くすることによって実現してもよい。追加的な方法として、未硬化部分への熱伝達を低減（又は防止）するために、未硬化部分の少なくとも一部を封止又は包囲する気流バリア（図示せず）又はボックス構造（図示せず）を使用してもよい。当該方法においては、例えば、レイアップ硬化ツールのサーマルマス（thermal mass）（例えばツールの体積）を、未硬化部分の真下において局所的に増大させることによって、未硬化部分の下の領域におけるレイアップ硬化ツールへの熱吸収を局所的に促進し、これによって、未硬化部分への熱の供給を低減してもよい。レイアップ硬化ツール内に空気ポケット（図示せず）を設けることによって、未硬化部分への熱伝導を低減してもよい。さらに、相変化材料を含むポケットも、レイアップ硬化ツール内に設けることによって、特定の温度又は温度範囲におけるレイアップ硬化ツール２５０の潜熱を、局所的に増大させてもよい。
【００３１】
図１０は、第１及び第２硬化部分２０８、２１８を硬化した後の第１積層体２０６及び第２積層体２１６の側面図である。図示においては、各第１及び第２複合材料層２０４、２１４の間に、層セパレータ２５２が挿入されている。層セパレータ２５２は、各層セパレータ２５２の端部が、各第１及び第２未硬化部分２１０、２２０の端で終結するように配置されている。例えば、層セパレータ２５２の一部を突出させておくことによって、第１及び第２積層体２０６、２１６を組み付けて接合領域２５６を硬化する前に、層セパレータ２５２を取り除くことができる。
【００３２】
図１１は、層セパレータ２５２を取り除いた後で、第１及び第２積層体２０６、２１６を組み付ける前の、図１０の第１及び第２積層体２０６、２１６を示している。第１及び第２積層体２０６、２１６は、所望の態様で第１複合材料層２０４を第２複合材料層２１４と挟み込み配置できるように並列デザイン（co-design）されている。この点において、第１及び第２複合材料層２０４、２１４の層端部２２２が互いに補完し合う位置で終結することによって、第１及び第２積層体２０６、２１６を組み付けた際に第１及び第２複合材料層２０４、２１４の間に所望の層ジョイント部２６０構造が形成されるように、第１及び第２積層体２０６、２１６が並列デザインされる。
【００３３】
図１２は、接合領域硬化ツール２６６上で組み付けられた第１及び第２積層体２０６、２１６を示しており、第１複合材料層２０４のうちの１つが、一対の第２複合材料層２１４の間に挟み込まれた状態を示している。当該方法は、例えば、接合領域２５６を、接合領域硬化ツール２６６で支持することを含む。例えば、第１積層体２０６及び第２積層体２１６の残りの部分（例えば、第１及び／又は第２硬化部分２０８、２１８）は、接合領域硬化ツール２６６で支持せず、代わりに、１つ又は複数の単純な積層体支持部材２６８によって、あるいは複合材料アセンブリ２００の全長にわたる工具を必要としない別の方法で、支持すればよい。
【００３４】
本明細書に開示の方法は、第１未硬化部分２１０内の第１複合材料層２０４を第２未硬化部分２２０内の第２複合材料層２１４に挟み込み配置することによって、接合領域２５６を形成することを含む。第１及び第２積層体２０６、２１６を組み付ける前に、層セパレータ２５２が取り除かれる。上述したように、層セパレータ２５２は、第１及び第２複合材料層２０４、２１４同士の間を広げておくことができ、積層体同士を最初に組み付ける際に、対応する複合材料層の一部を挿入しやすくする。
【００３５】
第１及び第２積層体２０６、２１６を組み付ける際に、例えば、本開示の方法は、接合領域２５６内で、第１未硬化部分２１０の第１複合材料層２０４の少なくとも１つを、第２未硬化部分２２０の第２複合材料層２１４の少なくとも１つと、少なくとも部分的に重ね合わせることを含む。図示の実施例では、例えば、一番下の第１複合材料層２０４の層端部２２２が、一番下の第２複合材料層２１４と、所定の分量だけ重なり合うことにより、第１積層体２０６から第２積層体２１６への負荷伝達が促進される。複合材料層間の負荷伝達を可能にするためには、第１複合材料層２０４の層端部２２２は、少なくとも０．５インチ、第２複合材料層２１４に重なり合っていればよい。ただし、挟み込み配置層２５４は、０．５インチ未満の距離だけ重なり合っていてもよく、この場合でもなお、挟み込み配置層２５４間の負荷伝達が可能である。
【００３６】
図１１及び１２において、層スタック内の中央の２つの複合材料層はそれぞれ、突き合わせジョイント部２６４を形成している。ここに開示の方法において、第１複合材料層２０４及び第２複合材料層２１４は、それぞれ、複合材料アセンブリ２００の主たる負荷方向に非平行に配向された繊維を有する非ゼロ角度層を含む。複合材料層の挟み込み配置は、例えば、第１積層体２０６の第１未硬化部分２１０内の非ゼロ角度層の少なくとも１つを、第２積層体２１６の第２未硬化部分２２０内の非ゼロ角度層の少なくとも１つと突き合わせ配置にすることを含む。
【００３７】
実施例によっては、第１レイアップ２０２及び第２レイアップ２１２の層端部２２２は、各突き合わせジョイント部２６４に所定の間隙が形成される位置で終結していてもよい。例えば、第１及び第２積層体２０６、２１６が組み付けられた際に、第１複合材料層２０４の層端部２２２と、対応する第２複合材料層２１４の層端部との突き合わせジョイント部２６４において、層端部２２２同士の間に０．２５インチ未満の間隙ができるように、第１及び第２レイアップ２０２、２１２を配置してもよい。他の実施例において、層端部２２２間の突き合わせジョイント部２６４における間隙は、０．１０インチ未満であってもよい。突き合わせジョイント部２６４にまたがる（例えば、第１複合材料層２０４から第２複合材料層２１４への）負荷伝達は、例えば、突き合わせジョイント部２６４の真上及び／又は真下の複合材料層によって実現される。
【００３８】
図１２に示した積層体において、第１複合材料層２０４及び第２複合材料層２１４のそれぞれは、主たる負荷方向に平行に繊維が配向されたゼロ角度層２４４を含む。第１及び第２複合材料層２０４、２１４を挟み込み配置する工程は、例えば、第１積層体２０６の第１未硬化部分２１０内のゼロ角度層２４４のうちの少なくとも１つを、第２積層体２１６の第２未硬化部分２２０内のゼロ角度層２４４のうちの少なくとも１つと重ね合わせることによって、重なりジョイント部を形成することを含む。ただし、非ゼロ角度層２４４も、重なりジョイント部２６２（図１１も参照）を含んでもよい。
【００３９】
図１１及び１２は、一番上の第２複合材料層２１４が第１複合材料層２０４に重なることによって形成された重なりジョイント部２６２を示している。重なりジョイント部においては、例えば、１つの複合材料層が別の複合材料層に少なくとも０．５インチ重なることによって複合材料層間の負荷伝達が可能となるように、第１及び第２の層レイアップが配置される。ただし、重なる量はこれより小さくてもよい。重なりジョイント部２６２及び挟み込み配置層２５４によって、第１複合材料積層体と第２複合材料積層体のゼロ角度層２４４間の負荷伝達が可能になる。
【００４０】
第１及び第２積層体２０６、２１６は、例えば接合領域硬化ツール２６６上に配置されて組み付けられるが、当該硬化ツールは、第１積層体２０６を第２積層体２１６と接合して一体複合材料アセンブリ２００を形成すべく接合領域２５６を硬化する間、接合領域２５６を支持することができる大きさ、形状、構成のものであればよい。接合領域硬化ツール２６６は、第１及び第２積層体２０６、２１６の各未硬化部分２１０、２２０の端部を超えて、第１及び第２硬化部分２０８、２１８の一部までわずかに（例えば数インチ）延びていてもよい。これによれば、接合領域硬化ツール２６６が第１及び第２硬化部分２０８、２１８のそれぞれの端部の手前で終結している場合とは異なり、第１及び第２未硬化部分２１０、２２０の下側に境目（mark-off）ができるのを回避することができる。第１及び第２積層体２０６、２１６のそれぞれの硬化部分２０８、２１８は、１つ又は複数の単純な積層体支持部材によって支持することができるため、最後に用いる硬化ツールが、一体複合材料アセンブリ２００の全長及び全幅にわたって延びるものである必要はない。
【００４１】
接合領域２５６を局所的に加熱するため、例えば、１つ又は複数の加熱機構が設けられる。例えば、１つ又は複数の局所加熱装置３３０が、接合領域２５６の上に配置される。接合領域２５６を硬化するための熱３３６を付与するため、（例えば、硬化ツール内に埋設した抵抗ワイヤなどの加熱要素を用いて）接合領域硬化ツール２６６を直接加熱するための１つ又は複数の局所加熱装置３３０を、さらに設けてもよい。また、例えば、接合領域２５６に圧縮圧力を付与するための１つ又は複数の圧力付与機構を設けてもよい。例えば、オートクレーブ外硬化を行うために、熱３３６及び圧縮圧力３３４を接合領域２５６に付与するため、接合領域２５６の上にプレスクレーブ（press clave）３３２を設けてもよい。これに代えて、オートクレーブ外硬化プロセスにおいて接合領域２５６に圧縮圧力３３４を付与するための、ダブル真空バッグデバルクアセンブリ（double-vacuum-bag debulking assembly）（図示せず）を、接合領域２５６の上に配置してもよい。
【００４２】
実施例によっては、オートクレーブ外硬化プロセスの場合のように、１気圧未満で硬化するように配合された樹脂で形成された複合材料レイアップに圧縮圧力３３４を付与するために、伝統的な真空バッグ３２０（図９）を用いてもよい。ただし、複合材料アセンブリ２００が十分に小さく、オートクレーブに嵌め込むことができる場合もあり、この場合には、接合領域２５６を接合領域硬化ツール２６６で支持し、真空バッグに封入し、オートクレーブ加熱によって接合領域２５６を加熱しつつ、増加した圧縮圧力３３４を接合領域２５６に付与するようにしてもよい。
【００４３】
上述の硬化の実施例のいずれにおいても、接合領域２５６を硬化する工程は、例えば、接合領域２５６を加熱すること、及び、接合領域２５６を加熱及び硬化する際に、レイアップにおける第１及び第２硬化部分２０８、２１８を規定する部分の加熱を防止すること、を含む。この点に関して、１つ又は複数の温度制御装置２９０を、第１及び／又は第２硬化部分２０８、２１８に適用又は配置（例えば上や下に）することによって、接合領域２５６の硬化中にこれらの部分が過度に加熱されるのを防止してもよい。例えば、上述した冷却ジャケット２９２を、第１及び第２硬化部分２０８、２１８の上に直接配置してもよい。第１及び／又は第２硬化部分２０８、２１８の温度を所定の値より低く維持する上述の態様で、水などの冷却流体を、冷却ジャケット２９２を通して循環させてもよい。
【００４４】
図１３は、第１積層体２０６と第２積層体２１６とのアセンブリの一例を示しており、この例では、第１複合材料層２０４と第２複合材料層２１４のすべてが挟み込み配置されている。第１及び第２レイアップ２０２、２１２は、すべての重なりジョイント部２６２において、第１複合材料層２０４の層端部２２２が第２複合材料層２１４の層端部２２２に同じ量だけ重なるように、配置されている。
【００４５】
また、図１４は、接合領域２５６内におけるジョイント部又は継ぎ合わせ部の積み重なりを回避する手段として、層スタック内の重なりジョイント部２６２を接合領域２５６内で相互にずらして配置した状態を示している。いくつかの実施例において、本明細書に開示の方法は、例えば、第１及び第２積層体２０６、２１６を接合する層スタック内の少なくとも２つの層ジョイント部２６０を相互にずらして配置することを含む。この点に関して、２つ以上の重なりジョイント部２６２が相互にずれては配置されず、結果として層ジョイント部２６０が垂直方向に整列するように、第１及び第２積層体２０６、２１６を構成してもよい。他の実施例において、すべてのジョイント部を、接合領域２５６内において相互にずらして配置してもよい。層ジョイント部２６０を相互にずらして配置することは、複合材料積層体の厚みが局所的に大きくなることを回避する手段として好ましい。
【００４６】
図１５は、各第１及び第２積層体２０６、２１６の第１複合材料層２０４又は第２複合材料層２１４の１つに含まれうる４５度層２４６の上面図である。４５度層２４６は、一方向性テープ２４２を互いに平行に配置して、一方向性テープ２４２の側辺同士を隣接接触させることで形成することができる。一方向性テープ２４２のテープ端部２４３を、テープ側辺に対して垂直にカットすることによって、テープのレイアッププロセスを簡単にすることができる。例えば、テープ端部２４３をテープ側辺に対して垂直にカットすることによって、自動テープ敷設マシーン（automated tape laying machine）２８４（ＡＴＬＭ）（図２１参照）が、各テープ端部を特別な角度にカットする必要がなくなり、これによって、複合材料層をレイアップするのに要する時間を減らすことができる。この点に関して、複合材料層のうちの少なくとも１つが、垂直のテープ端部２４３を有する一方向性テープ２４２によって形成された非ゼロ角度層又は非９０度層（例えば、±４５度層２４６）であるレイアップのいずれにおいても、図１５に示すように、当該複合材料層の１つ又は複数の辺、例えば、第１未硬化部分２１０及び／又は第２未硬化部分２２０の辺に沿って、鋸歯状のエッジ２４０が形成される。
【００４７】
図１６は、接合領域２５６において接合された、図１５の第１積層体２０６と第２積層体２１６とのアセンブリを示し、一方向性テープ２４２のテープ端部の挟み込み配置を示している。ここに開示の方法において、第１及び第２積層体２０６、２１６を挟み込み配置する工程は、例えば、第１複合材料層２０４の一方向性テープ２４２のテープ端部を、一対の第２複合材料層２１４の間に挿入することを含む。４５度配向の第１複合材料層２０４のテープ端部を、４５度配向の第２複合材料層２１４のテープ端部に重ね合わせてもよい。ただし、異なる繊維配向を有する第２複合材料層（例えば、非４５度層）２１４を、４５度配向の第１複合材料層２０４に重ね合わせてもよい。
【００４８】
図１７は、図１６の接合領域２５６を示す断面図であり、一対の第２複合材料層２１４の間に挟まれた第１複合材料層２０４のテープ端部２４３を示している。テープ端部２４３が重なる距離は、例えば、図１２に示した重なりジョイント部２６２について上述した重なり距離と同様であってよい。図示していないが、接合領域２５６内の２つ以上のジョイント部を、相互にずらして配置してもよい。例えば、層のうちの１つ（例えば層３）が鋸歯状の重なりジョイント部２６２を有する４５度層２４８であり、別の層（例えば層５）が４５度層２４８である場合、２つの４５度層の重なりジョイント部２６２を、互いに対して、そして他の層に対しても、ずらして配置することによって、接合複合材料アセンブリ２００にコブ又は隆起部を形成するおそれのある局所的な厚みの増大を回避することができる。
【００４９】
図１８は、第１及び第２積層体２０６、２１６の一実施形態を示しており、これらは、第１及び第２複合材料層２０４、２１４を接合領域２５６内で継ぎ合わせ接合するための複合材料継ぎ合わせ部材２８０（図２１も参照）を用いて接合されるように構成されたものである。第１及び第２レイアップ２０２、２１２は、例えば、層端部２２２の位置がずれるように、個別にレイアップされる。例えば、各第１及び第２未硬化部分２１０、２２０内の第１及び第２複合材料層２０４、２１４のうちの一対又は複数対の隣接する層の間に層セパレータ２５２を挿入しておくことによって、硬化部分２０８、２１８の最初の硬化中に複合材料層同士が接着するのを防止することができる。
【００５０】
図１９は、層セパレータ２５２を取り除いた後の、図１８の第１及び第２積層体２０６、２１６を示している。図２０は、組み付けられた第１及び第２積層体２０６、２１６を示しており、第１積層体２０６の第１複合材料層２０４のうちの１つが、第２積層体２１６の一対の隣接する第２複合材料層２１４の間に挟み込まれた状態を示している。例えば、挟み込み配置層２５４の上方に位置する層同士の間には、突き合わせジョイント部が形成される。残りの層では、第１及び第２複合材料層２０４、２１４の層端部２２２の間隙が徐々に大きくなっており、（図２１に関連させて説明する）複合材料継ぎ合わせ部材２８０の継ぎ合わせ層２８２による傾斜角を収容できるようになっている。
【００５１】
図２１は、図２０の第１及び第２積層体２０６、２１６の側面図であり、接合領域２５６内の第１複合材料層２０４及び第２複合材料層２１４の上に、１つ又は複数の継ぎ合わせ層２８２を配置する工程を示している。複合材料継ぎ合わせ層２８２は、手作業でレイアップしてもよいし、自動テープ敷設マシーン２８４（ＡＴＬＭ）を用いるなどして、自動でレイアップしてもよい。接合領域２５６内に継ぎ合わせ層２８２をレイアップするための他の自動プロセス（例えば、ファイバープレイスメント（fiber placement）、フィラメントワインディング（filament winding））を実施してもよい。レイアップの手法にかかわらず、１つ又は複数の継ぎ合わせ層２８２をレイアップする工程は、例えば、第１複合材料層２０４の少なくとも１つ及び第２複合材料層２１４の少なくとも１つの上に、継ぎ合わせ層２８２の少なくとも１つを重ね合わせることを含む。
【００５２】
例えば、複数の複合材料継ぎ合わせ層２８２を、接合領域２５６内の第１及び第２複合材料層２０４、２１４上にレイアップすることによって、第１及び第２積層体２０６、２１６を継ぎ合わせるための複合材料継ぎ合わせ部材２８０が形成される。第１及び第２レイアップ２０２、２１２は、継ぎ合わせ層２８２のスタックがテーパー状となるように、テープ端部２４３の位置が設定されている。この点に関して、例えば、複合材料継ぎ合わせ層２８２の各層が、第１複合材料層２０４及び／又は第２複合材料層２１４と、１：１より大きい傾斜率で重なるように、第１及び第２レイアップ２０２、２１２のテープ端部２４３を相互にずらして配置する。例えば、継ぎ合わせ層２８２と第１及び第２複合材料層２０４、２１４との重なりジョイント部２６２のすべてがほぼ同じ位置となった際に発生する応力集中を回避できるように、傾斜率を設定すればよい。
【００５３】
いくつかの実施例において、継ぎ合わせ層２８２のレイアップが、２０：１より大きい傾斜率、例えば約３０：１の傾斜率、を成すように、第１及び第２レイアップ２０２、２１２を構成してもよい。継ぎ合わせ層２８２が、第１複合材料層２０４及び第２複合材料層２１４に重なる距離は、図１２の重なりジョイント部２６２に関して上述した重なり距離と同様であってもよい。一実施例において、例えば、重なりジョイント部２６２は、継ぎ合わせ層２８２と第１複合材料層２０４の間、及び、継ぎ合わせ層２８２と第２複合材料層２１４の間に、約０．２５インチの重なりを規定する。ただし、重なりジョイント部２６２には、０．５０インチまで又はそれ以上を含め、いかなる量の重なりを設けてもよい。
【００５４】
図２２は、接合領域硬化ツール２６６上の第１及び第２積層体２０６、２１６のアセンブリを示している。接合領域硬化ツール２６６は、例えば、図１２に示した接合領域硬化ツール２６６に関して上述したものと同様のサイズ及び構成であってもよい。例えば、第１硬化部分２０８及び／又は第２硬化部分２１８の大部分は、接合領域硬化ツール２６６によってはおおむね支持されず、代わりに、単純な積層体支持部材２６８によって支持される。図１２に関連付けて上述した加熱機構及び／又は圧力付与機構のうちの任意のものを用いることによって、複合材料継ぎ合わせ部材２８０及び図２２の接合領域２５６内の第１及び第２未硬化部分２１０、２２０を、局所的に加熱し圧縮圧力３３４を付与することができる。この点に関して、当該方法は、継ぎ合わせ層２８２及び接合領域２５６内の第１及び第２複合材料層２０４、２１４の未硬化部分２１０、２２０を共硬化することによって、第１及び第２積層体２０６、２１６の一体複合材料アセンブリ２００を形成することを含みうる。
【００５５】
図２３は、水平安定板１０４の斜視図である。水平安定板１０４は、複雑な輪郭を有し、単一の結合された一体複合材料アセンブリ２００として形成されるよう設計された複合材料構造体の代表例である。図示の実施例では、水平安定板１０４は、複合材料スパー１１０などの複数の内部複合材料コンポーネントによって支持され且つこれらを包囲する複合材料外板１０６を有する閉鎖ボックス型構造である。
【００５６】
図２４は、図２３の線２４に沿う、水平安定板１０４の端面図であり、外板１０６によって規定された水平安定板１０４の内部に配置された３つの複合材料スパー１１０としての内部コンポーネント１０８を示している。図示の実施例では、複合材料スパー１１０のそれぞれは、Ｃ字形の断面を有している。各Ｃ字形断面は、外板１０６に繋ぎ合わされた一対のフランジ１１４同士を連結するウェブ１１２を含む。
【００５７】
なお、本開示では、Ｃ字形複合材料スパー１１０を、水平安定板１０４の外板１０６の複合材料層と挟み込み配置し共硬化する方法について説明するが、ここに開示の方法は、特に限定されることなく、任意のサイズ、形状、及び構成の複合材料構造体の挟み込み配置及び共硬化のために実施することができる。また、この点に関して、ここに開示の方法は、閉鎖ボックス型構造体を挟み込み配置及び共硬化することに限定されず、フラットパネルや湾曲パネルなどの非閉鎖型構造体の挟み込み配置及び共硬化にも適用することができ、これらを、例えば、ストリンガー、補強材、スパー、クリップ、ブラケット、重ね板のうちの１つもしくは複数の複合材料構造体、又は他の任意のタイプの複合材料構造体と、挟み込み配置及び共硬化してもよい。
【００５８】
さらに、当該方法は、例えば、１つ（又はそれ以上）の追加のレイアップにおける追加の未硬化部分を、第１及び第２積層体２０６、２１６と挟み込み配置して共硬化することを含む。例えば、第１及び第２積層体２０６、２１６の第１及び第２未硬化部分２１０、２２０を挟み込み配置し、これによって形成される接合領域２５６を、第３の積層体（図示せず）の第３未硬化部分と一体的に共硬化してもよい。この点に関して、いかなる数の複合材料積層体を挟み込み配置してもよく、その結果形成される接合領域２５６は、ここに開示の方法によって一体的に共硬化することができる。
【００５９】
図２５は、図２４のスパー１１０の１つの端面図であり、スパー１１０のウェブ１１２、フランジ１１４、及びアール部１１６を示している。図示の実施例において、例えば、ウェブ１１２は、スパー１１０の第１硬化部分２０８を含み、ウェブ１１２の両側のフランジ１１４及びアール部１１６は、それぞれ、スパー１１０の第１未硬化部分２１０を含む。以下に述べるように、例えば、スパー１１０は、ウェブ１１２が完全に硬化されている一方、ウェブ１１２の両側のフランジ１１４及びアール部１１６は、未硬化状態又は部分硬化状態（例えば、完全硬化の１０パーセント未満）で、用意される。また、水平安定板１０４の外板１０６は、例えば、未硬化状態（例えば初期状態）で用意される。これに代えて、外板１０６におけるフランジ１１４と繋げられる領域を、比較的低い硬化状態（例えば、完全硬化の１０パーセント未満）まで部分硬化しておくことによって、フランジ１１４に対する外板１０６の挟み込み配置を容易に行えるようにしてもよい。
【００６０】
図２６は、複合材料スパー１１０をレイアップ及び硬化するためのレイアップ硬化ツール２５０上の複合材料層レイアップを示している。例えば、複合材料層のうちの少なくとも一対の層の間には、１つ又は複数の層セパレータ２５２が挿入される。層セパレータ２５２は、未硬化部分内の任意の深さまで挿入することができる。上記で示唆したように、スパーの各未硬化部分は、例えばフランジを含み、さらにアール部や、場合によってはウェブの一部を含みうる。層セパレータ２５２は、フランジ１１４の未硬化部分の一部に挿入してもよいし、あるいは、層セパレータ２５２は、フランジ１１４及びアール部１１６内の、アール部１１６がウェブ１１２につながる箇所まで挿入してもよい。上記で示唆したように、層セパレータ２５２は、スパーの硬化部分（例えばウェブ１１２）の硬化中に隣接する複合材料層同士が接着することを防止する。層セパレータ２５２は、複合材料層同士の間を広げておくことができ、これによって、外板１０６の複合材料層のうちの１つ又は複数を挿入しやすくする。
【００６１】
図２７は、第１硬化部分２０８（例えばウェブ）を硬化するための、レイアップ硬化ツール２５０上の複合材料スパー１１０の真空バギングを示している。例えば、一対の温度制御装置２９０を、各第１未硬化部分（例えば各フランジ１１４及び対応するアール部１１６）の上に配置することによって、未硬化部分の硬化を防止することができる。上記で示唆したように、未硬化部分は、完全に未硬化であってもいし、例えば完全硬化の１０パーセント未満などの部分硬化状態まで進行させてもよい。一例において、未硬化部分は、約５パーセントの硬化状態まで進行させることができる。
【００６２】
本明細書に記載の実施例の任意の１つにおいて、例えば、未硬化部分のガラス転移温度（Ｔg）が室温（例えば、約７０°Ｆ）より高くなることにより樹脂がガラス状となり、結果として未硬化部分内の複合材料層の剛性が増すように、未硬化部分が部分硬化される。図２７に示したスパー１１０の場合、例えば、フランジ１１４及びアール部１１６の複合材料層の未硬化部分の剛性が増すことで、フランジ１１４の複合材料層を外板１０６の複合材料層に挟み込み配置しやすくなる。また、例えば、未硬化部分を部分硬化することによって、複合材料層の未硬化部分の粘着性を低減もしくは消失させることができ、これによっても複合材料層の挟み込み配置が容易になる。
【００６３】
いくつかの実施例において、コンピュータモデリングツールを使用することによって、オーブン又はオートクレーブ内のような加熱環境内での複合材料層の硬化中における、複合材料積層体の局所的温度変化を予測してもよい。例えば、このようなコンピュータモデリングツールによって、所定の硬化温度変化中の複合材料積層体の硬化状態の進行を予測することが可能になる。例えば、このようにして、複合材料積層体の温度及び時間のパラメータを監視することによって、硬化部分は完全硬化させつつ、未硬化部分における限られた量の樹脂硬化を行うことができる。
【００６４】
図２８は、一対の外側成形輪郭（outer mold line）（ＯＭＬ）ツール半体３０２の間に配置された、水平安定板１０４の複合材料スパー１１０及び複合材料外板１０６の側面図である。例えば、複数のアール部用ツール３０６が、各フランジ１１４及び対応するアール部１１６の両側に配置される。例えば、アール部用ツール３０６によって、硬化中に、アール部１１６、フランジ１１４及び外板１０６に対して、圧縮圧力３３４を局所的に付与することができる。
【００６５】
図２９は、一対のＯＭＬツール半体３０２によって構成されたＯＭＬツール３００の一例を示す斜視図である。例えば、ＯＭＬツール半体３０２のそれぞれは、ＯＭＬツール３００の両側の合わせ目に沿ってＯＭＬツール半体３０２同士を接合するためのツールフランジ３０４を有する。例えば、ＯＭＬツール３００を用いることによって、スパー１１０及び外板１０６の複合材料アセンブリ２００を、ＯＭＬツール３００の内面に押し付けて一体化及び硬化させ、これによって、一体複合材料アセンブリ２００としての水平安定板１０４を形成することができる。
【００６６】
図３０は、複合材料スパー１１０及び複合材料外板１０６のアセンブリを示す、ＯＭＬツール３００の断面図である。上記で示唆したように、例えば、各複合材料スパー１１０のウェブ１１２部分は、スパー１１０を外板１０６内に組み付ける前に完全に硬化される。例えば、外板１０６は、未硬化状態で用意される。これに代えて、複合材料スパー１１０の未硬化部分と連結及び／又は一体的に共硬化される外板１０６の領域を除いて、外板１０６の大部分を完全硬化してもよい。
【００６７】
図３１は、スパー１１０のうちの１つの対向するフランジの一対の複合材料層の間に挟み込み配置された外板１０６の複合材料層を示す。例えば、上記で示唆したように、ウェブ１１２（例えば硬化部分）を硬化する前に、フランジ１１４（例えば未硬化部分）の複合材料層のうちの１つ又は複数の間に最初に層セパレータ２５２を配置しておくことによって、スパー１１０と外板１０６との組み付けの間、複合材料層同士の間を広げておくことができ、フランジ１１４の複合材料層同士が接着することを防止することができる。
【００６８】
図３１には、各スパー１１０の上側フランジ１１４及び下側フランジ１１４の長さに沿って各フランジ１１４の後ろ側に設けられたアール状フィラー１１８が示されている。例えば、図示のようにアール部用ツール３０６を各フランジ１１４の両側に配置した後、スパー／外板アセンブリ（図３０も参照）の各ベイ（bay）に、真空バッグ３２０を配置する。ベイとは、例えば、一対のスパー１１０及び上側及び下側の外板１０６の表面によって囲まれた区域のことをいう。真空バッグ３２０は、後方側スパー１１０と、対応するＯＭＬツール半体３０２との間にも、ＯＭＬツールの合わせ目に沿って設けてもよい。
【００６９】
例えば、真空バッグ３２０に真空圧を付与することによって、ＯＭＬツール３００の内面に押し付けて、外板１０６に対して圧縮圧力３３４を付与することができる。また、例えば、真空バッグ３２０によってアール部用ツール３０６にも圧力を付与することができ、ひいては、スパー１１０のフランジ１１４及びアール部１１６の未硬化部分にも圧縮圧力３３４を付与することができる。例えば、ＯＭＬツール３００を加熱することによって、スパー及び外板の未硬化部分に熱を付与してもよい。例えば、ＯＭＬツール３００をオートクレーブ又はオーブン内に配置してもよい。例えば、ＯＭＬツール３００からの熱によって、外板１０６が加熱され、ひいては各スパー１１０の未硬化のフランジ１１４及びアール部１１６が加熱され、スパー１１０と外板１０６とを一体化及び最終硬化することができる。
【００７０】
各スパー１１０のウェブ１１２を事前硬化しておくことによって、スパーのフランジ及びアール部を完全に硬化させるために熱を伝導させなければならない距離を短くすることができ、有利である。複合材料アセンブリは、加熱要素、輻射加熱、又は他の任意のタイプの加熱手段によっても、加熱してよい。硬化が完了した後は、例えば、真空バッグ３２０及びアール部用ツール３０６を、水平安定板１０４の内部から取り除く。例えば、ＯＭＬツール半体３０２同士を分離することによって、図３２に示す、一体化された水平安定板１０４を取り除くことができる。
【００７１】
ここに開示の方法によれば、複合材料部品を連結するために他の方法では必要とされる締結及び／又は接着を減らすことができ、有利である。締結及び／又は接着を減らすことによって、複合材料部品を締結及び／又は接着する場合に求められるような厳しい幾何学的公差内に収めなければならない面の数を、減らすことができる。留め具の量を減らすこと、接着を減らすこと、及び、厳しい寸法公差の必要性を減らすことは、例えば、ツールの設計、部品の組み付け、及び部品の検査にかかる費用及び時間の低減につながる。厳しい寸法公差の必要性が減ることによって、複合材料部品の硬化によって発生しうる部品のそりを許容するよう工具を設計する必要性が、低減あるいは解消されうる。また、留め具を減らすことは、硬化複合材料アセンブリの軽量化につながる。
【００７２】
複合材料アセンブリにおいて留め具の使用を低減又は回避することに関連するさらなる利点は、積層体の機械的特性が向上することである。例えば、ある種の複合材料構造体は、複合材料パネルのオープンホールコンプレッション（open-hole-compression）（ＯＨＣ）強度に基づいて設計される。例えば、ＯＨＣ強度は、留め具が無くなった場合に構造体が破損することを防止する手段として、留め具を用いる構造体に付与される。ＯＨＣ強度を付与することによって、部品の厚みの増加が余儀なくされ、これが構造体の重量の増加につながる場合がある。留め具の使用に代えて、本明細書に記載の一体共硬化方法を用いて複合材料部品を接合することによって、複合材料アセンブリの設計においてＯＨＣ強度を適用することを低減又は解消し、より制限の少ない設計要素を適用することができ、これは構造体の軽量化につながりうる。航空機などの重量の影響を受けやすい用途においては、構造体の軽量化は、距離の拡大や燃料効率の改善など、航空機の動作性能の改善につながりうる。
【００７３】
また、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【００７４】
付記１．  複合材料アセンブリの製造方法であって、
第１複合材料層によって形成されると共に第１硬化部分及び第１未硬化部分を有する第１積層体と、第２複合材料層によって形成されるとともに第２硬化部分及び第２未硬化部分を有する第２積層体とを用意することと、
接合領域を形成すべく、前記第１未硬化部分内の前記第１複合材料層のうちの少なくとも１つを、前記第２未硬化部分内の前記第２複合材料層に挟み込み配置することと、
前記接合領域を硬化することによって、前記第１積層体を前記第２積層体と接合し、一体複合材料アセンブリを形成することと、を含む方法。
【００７５】
付記２．  前記挟み込み配置する工程は、前記第１未硬化部分内の前記第１複合材料層のうちの少なくとも１つを、前記第２未硬化部分内の一対の隣接する第２複合材料層の間に挿入することを含む、付記１に記載の方法。
【００７６】
付記３．  前記接合領域を硬化する工程は、前記接合領域を加熱することを含み、
前記接合領域を加熱する際には、前記第１及び第２硬化部分の加熱度合は、前記接合領域の加熱度合より少ない、付記１又は２に記載の方法。
【００７７】
付記４．  前記挟み込み配置する工程は、前記接合領域を形成すべく、前記第１未硬化部分内の前記第１複合材料層のうちの少なくとも１つを、前記第２未硬化部分内の前記第２複合材料層のうちの少なくとも１つと、少なくとも部分的に重ね合わせることを含む、付記１〜３のいずれかに記載の方法。
【００７８】
付記５．  前記挟み込み配置する工程は、前記第１積層体と前記第２積層体とを接合する少なくとも２つの層ジョイント部を互い違いに配置することを含む、付記１〜４のいずれかに記載の方法。
【００７９】
付記６．  前記第１複合材料層及び前記第２複合材料層のそれぞれは、少なくとも１つのゼロ角度層を含み、
前記挟み込み配置する工程は、前記第１積層体の前記第１未硬化部分内のゼロ角度層を、前記第２積層体の前記第２未硬化部分内のゼロ角度層と重ね合わせることによって、重なりジョイント部を形成することを含む、付記１〜５のいずれかに記載の方法。
【００８０】
付記７．  前記第１複合材料層及び前記第２複合材料層は、それぞれ、少なくとも１つの非ゼロ角度層を含み、
前記挟み込み配置する工程は、前記第１積層体の前記第１未硬化部分内の非ゼロ角度層を、前記第２積層体の前記第２未硬化部分内の非ゼロ角度層と突き合わせ配置することによって、突き合わせジョイント部を形成することを含む、付記１〜６のいずれかに記載の方法。
【００８１】
付記８．  前記挟み込み配置する工程は、少なくとも１つの追加のレイアップの追加の未硬化部分を、前記第１及び第２未硬化部分と挟み込み配置することによって、前記接合領域を形成することを含む、付記１〜７のいずれかに記載の方法。
【００８２】
付記９．  前記接合領域内の前記第１複合材料層及び前記第２複合材料層に対して、１つ又は複数の継ぎ合わせ層をレイアップすることをさらに含む、付記１〜８のいずれかに記載の方法。
【００８３】
付記１０．  前記１つ又は複数の継ぎ合わせ層をレイアップする工程は、前記第１複合材料層の少なくとも１つの層端部及び前記第２複合材料層の少なくとも１つの層端部に対して、前記継ぎ合わせの少なくとも１つを重ね合わせることを含む、付記９に記載の方法。
【００８４】
付記１１．  前記１つ又は複数の継ぎ合わせ層をレイアップする工程は、１：１より大きい傾斜率で、前記第１及び第２複合材料層に対して複数の継ぎ合わせ層をレイアップすることを含む、付記１０に記載の方法。
【００８５】
付記１２．  前記接合領域を硬化する工程は、オートクレーブ、プレスクレーブ、オーブン、及び、サーマルブランケットのうちの少なくとも１つを用いて行われる、付記１〜１１のいずれかに記載の方法。
【００８６】
付記１３．  前記接合領域を硬化する工程は、前記接合領域を接合領域硬化ツールで支持する一方、前記第１積層体及び前記第２積層体の残りの少なくとも一部は、前記接合領域硬化ツールで支持しない状態とすることを含む、付記１〜１２のいずれかに記載の方法。
【００８７】
付記１４．  前記第１積層体及び前記第２積層体内の前記複合材料層のうちの少なくとも１つは、一方向性テープによって形成されるとともに前記第１及び第２未硬化部分に鋸歯状のエッジを形成する非ゼロ角度層又は非９０度層であり、
前記挟み込み配置する工程は、第１複合材料層の前記一方向性テープのテープ端部を、一対の前記第２複合材料層の間に挿入することを含む、付記１〜１３のいずれかに記載の方法。
【００８８】
付記１５．  複合材料アセンブリの製造方法であって、
第１レイアップを形成すべく、複数の第１複合材料層をレイアップすることと、
第２レイアップを形成すべく、複数の第２複合材料層をレイアップすることと、
第１硬化部分及び第１未硬化部分を有する第１積層体と、第２硬化部分及び第２未硬化部分を有する第２積層体とを形成するように、前記第１及び第２レイアップを硬化することと、
接合領域を形成すべく、前記第１未硬化部分内の前記第１複合材料層を、前記第２未硬化部分内の前記第２複合材料層に挟み込み配置することと、
前記接合領域を硬化することによって、前記第１積層体を前記第２積層体と接合し、一体複合材料アセンブリを形成することと、を含む方法。
【００８９】
付記１６．  前記第１及び第２レイアップを硬化する工程は、前記第１及び前記第２レイアップにおける前記第１及び第２硬化部分を規定する各部分を加熱することを含み、
前記第１及び前記第２レイアップにおける前記第１及び第２硬化部分を規定する各部分を加熱する際には、前記第１及び第２レイアップにおける前記第１及び第２未硬化部分を規定する部分の加熱度合は、前記第１及び第２硬化部分の加熱度合より少ない、付記１５に記載の方法。
【００９０】
付記１７．  前記第１及び第２レイアップを硬化する工程は、前記第１及び第２未硬化部分の少なくとも一方を、約１０パーセント未満の部分硬化状態まで部分硬化することを含む、付記１５又は１６に記載の方法。
【００９１】
付記１８．  前記部分硬化する工程は、前記第１及び第２未硬化部分の少なくとも一方を、粘着性が低下するまで部分硬化することを含む、付記１７に記載の方法。
【００９２】
付記１９．  前記第１及び第２複合材料層をレイアップし挟み込み配置する工程は、
第１及び第２未硬化部分内の少なくとも一対の第１複合材料層の間及び／又は少なくとも一対の第２複合材料層の間に層セパレータを挿入することと、
前記各第１及び第２未硬化部分を少なくとも部分硬化することと、
前記層セパレータが前記複合材料層の間に挿入されたことによって、前記各第１及び第２未硬化部分内の前記第１複合材料層同士及び第２複合材料層同士が接着するのを防止することと、
前記第１及び第２複合材料層を挟み込み配置する前に、前記層セパレータを取り除くことと、を含む、付記１５〜１８のいずれかに記載の方法。
【００９３】
付記２０．  複合材料アセンブリの製造方法であって、
複数の第１複合材料層及び複数の第２複合材料層をそれぞれレイアップすることによって、第１レイアップ及び第２レイアップを形成することと、
前記第１レイアップの第１硬化部分及び前記第２レイアップの第２硬化部分を完全硬化することと、
前記第１レイアップの第１未硬化部分及び前記第２レイアップの第２未硬化部分を、約５パーセントまで部分硬化することと、
前記第１未硬化部分内の前記第１複合材料層のうちの少なくとも１つを、前記第２未硬化部分内の一対の第２複合材料層の間に挟み込み配置することによって、接合領域を形成することと、
前記接合領域を硬化することによって、一体複合材料アセンブリを形成することと、を含む方法。
【００９４】
本開示の追加的な改変及び改良は、当業者には明らかであろう。従って、本明細書において記載及び図示した部品の特定の組み合わせは、本開示の実施形態のいくつかの例を表すことを意図したものであり、本開示の精神及び範囲内の代替の実施形態又は装置を制限することを意図するものではない。
【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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