(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャップ（２４）と、１対のフランジ（２６）と、前記キャップ（２４）を前記フランジ（２６）に接続する１対のウェブ（２２）とを有する、輪郭付けられたハット型複合補剛材（２０）を形成する方法であって、
中に前記キャップ（２４）及び前記ウェブ（２２）が成形され得るダイキャビティ（４６）を間に有する、第一及び第二の相隔てられたダイ部材（３８）を含むダイ（３６）の上に、概して平坦な複合チャージ（３４）を置くことと、
前記ダイキャビティ（４６）の中に前記複合チャージ（３４）を押し込むためのパンチ（４２）を用いて、前記キャップ（２４）及び前記ウェブ（２２）を成形することと、
前記フランジ（２６）と前記キャップ（２４）のうちの一つを圧縮し、インフレータブルホース（４８）を用いて前記第一及び第二の相隔てられたダイ部材（３８）を互いの方に動くように付勢することによって、前記複合チャージ（３４）の一部分を引張状態（４５）に置くことと、
前記複合チャージ（３４）の前記一部分が、引張状態（４５）に保持されている間に、前記複合チャージ（３４）に輪郭（３０）を形成することと
を含む方法。
【請求項２】
前記複合チャージ（３４）の一部分を引張状態に置くことが、前記キャップ（２４）を圧縮する（４３）ことによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複合チャージ（３４）に輪郭（３０）を形成することが、前記複合チャージ（３４）を、前記キャップ（２４）によって定められる内側半径を有する凹形状（３０）に曲げることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記キャップを圧縮する（４３）ことが、前記複合チャージ（３４）を前記パンチ（４２）の端部に対して押し付けることによって実施され、前記複合チャージ（３４）を前記パンチ（４２）の端部に対して押し付けることが、前記複合チャージ（３４）を前記パンチ（４２）に対して押し付けるための圧力プレート（５４）を用いて実施される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記複合チャージ（３４）の一部分を引張状態（４５）に置くことが、前記フランジ（２６）を圧縮することによって実施される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記複合チャージ（３４）に輪郭（３０）を形成することが、前記複合チャージ（３４）を、前記フランジ（２６）によって定められる内側半径を有する凹形状（３０ａ）に曲げることを含み、前記フランジ（２６）を圧縮することが、前記フランジ（２６）を前記ダイ（３６）に対して押し付けることによって実施される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記複合チャージ（３４）を前記ダイ（３６）に対して前記フランジ（２６）に対して押し付けることが、前記複合チャージ（３４）を前記ダイ（３６）に対して押し付けるための１対の圧力プレート（５４）を用いて実施される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複合チャージ（３４）に輪郭（３０）を形成することが、
最初に、前記複合チャージ（３４）の中間部分（７５）に前記輪郭（３０）の第一の部分を形成することと、
前記輪郭の前記第一の部分が、前記中間部分（７５）に形成された後に、前記複合チャージ（３４）の残りの部分（７７、７９）に前記輪郭の他の部分を形成することと
を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
キャップ（２４）を１対のフランジ（２６）と接続する１対のウェブ（２２）を含む、長さに沿って輪郭（３０）付けられたハット型補剛材（２０）を形成する装置であって、
複合チャージ（３４）が上に置かれるように適合されたダイ（３６）であって、間にダイキャビティ（４６）を画定する第一及び第二の相隔てられたダイ部材（３８）を含むダイ（３６）と、
前記第一及び第二の相隔てられたダイ部材（３８）を互いの方に動くように付勢するように構成されたインフレータブルホース（４８）と、
前記複合チャージ（３４）の一部分を前記キャップ（２４）及び前記ウェブ（２２）に成形するために、前記ダイキャビティ（４６）の中に押し込まれるように適合されたパンチ（４２）と、
前記ハット型補剛材（２０）が成形された後に、輪郭（３０）を前記ハット型補剛材（２０）に形成する形成器（６５）と、
前記形成器（６５）が前記輪郭（３０）を前記ハット型補剛材（２０）に曲げているときに、前記ウェブ（２２）のリンクリングを減少させるデバイス（５４、５６、５８）であって、前記複合チャージ（３４）の一部分を圧縮する（４３）ように適合された少なくとも一つの圧力プレート（５４）を含むデバイス（５４、５６、５８）と
を備える装置。
【請求項１０】
圧縮される前記複合チャージ（３４）の前記一部分が、前記キャップ（２４）であり、
リンクリングを減少させる前記デバイス（５４、５６、５８）が、前記複合チャージ（３４）を前記パンチ（４２）に対して圧縮する（４３）ように配置された圧力プレート（５４）と、当該圧力プレート（５４）と連結された、前記圧力プレート（５４）に力を加えるための力生成器（５６）とを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
圧縮される前記複合チャージ（３４）の前記一部分が、前記フランジ（２６）であり、
リンクリングを減少させる前記デバイス（５４、５６、５８）が、前記フランジ（２６）の一つを前記ダイ部材（３８）の一つに対して圧縮するように各々が配置された１対の圧力プレート（５４）と、前記圧力プレート（５４）の各々と連結された、前記圧力プレート（５４）に力を加えるための力生成器（５６）とを含む、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記形成器（６５）が、前記複合チャージ（３４）の長さに沿って分布された、前記複合チャージ（３４）をシーケンシャルに曲げる力を加えるようにシーケンシャルに動作可能な複数の力アプリケータ（６８）を含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、複合補剛材の製造に関し、より詳細には、単一の複合チャージから形成された輪郭付けられたハット型補剛材のリンクリングを減少させる方法及び装置を扱う。
【背景技術】
【０００２】
スパー及びストリンガなどの複合補剛材が、広範囲の航空宇宙、海及び他の用途に用いられる。場合によっては、補剛材は、航空機の翼又は胴体スキンなどの構造体の形状に一致するように、それらの長さに沿って輪郭付けられなければならない。
【０００３】
輪郭付けられた複合補剛材を製造する一つの技法は、複合積層板チャージを真っ直ぐな補剛材にパンチ成形することと、輪郭付け可能な真空固定具を補剛材の内部に置くことによって、真っ直ぐな補剛材を輪郭付けることを含む。真空が真空固定具に加えられ、その後、補剛材が、所望の補剛材輪郭を有する雌型の硬化ツールに移送される。この方法は、労働集約的であり、工具費を増加させる。
【０００４】
平坦な複合積層板チャージがダイの中にパンチ成形され、所望の断面形状を達成するパンチ成形を用いて、ストリンガなどの輪郭付けられた複合補剛材を製造することが、つい最近、提案された。パンチとダイの両方が、その長さに沿って関節があり、曲がることができる。チャージが所望の断面形状にパンチ成形されると、パンチとダイが、曲がるように強いられて、それにより、補剛材を所望の輪郭に形成する。しかしながら、複合補剛材が高度に輪郭付けられる場合、問題が生じる。成形されたチャージは、所望の輪郭に曲げられるので、ハット型補剛材のウェブなどのチャージの一部は、圧縮状態に置かれ、その結果、チャージのプライのうちのいくつかの不必要なリンクリングをもたらす。補剛材の手作業による再加工が、リンクリングを除去するために必要とされ、労働コストを増加させ、生産速度を減少させる。
【０００５】
したがって、ハット型ストリンガなどの高度に輪郭付けられた複合補剛材のパンチ成形を可能にし、補剛材が所望の輪郭に形成されるときに、材料の圧縮により引き起こされるプライリンクリングを実質的に減少又は除去する、方法及び装置に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
開示される実施形態は、実質的にシワのない、高度に輪郭付けられた複合積層板補剛材を製造する方法及び装置を提供する。補剛材は、単一の複合チャージからパンチ成形され、それから、その長さに沿って輪郭付けられる。成形された複合チャージが輪郭付けられているときに、成形された補剛材の一部が、締め付けられ、それにより圧縮される。チャージの一部の圧縮により、補剛材の残りが、引張状態に置かれ、補剛材が輪郭付けられているときに、補剛材のプライがリンクリングするのを防止する。方法の一変形において、補剛材は、輪郭付けの間のプライの起こり得るブリッジングを減少又は除去するために、意図される輪郭の頂点から始まって、その長さに沿ってシーケンシャルに輪郭付けられてもよい。
【０００７】
一つの開示された実施形態によれば、キャップ、１対のフランジ及びキャップをフランジに接続する１対のウェブを有する輪郭付けられたハット型複合補剛材を形成する方法が提供される。本方法は、キャップとウェブが形成され得るダイキャビティを有するダイの上に、概して平坦な複合積層板チャージを置くことを含む。本方法はまた、ダイキャビティの中にチャージを押し込むパンチを用いて、キャップとウェブを形成することを含む。フランジ又はキャップを圧縮することによって、チャージの一部が、引張状態に置かれる。チャージの一部が引張状態に保持されている間に、輪郭が、複合チャージに形成される。輪郭付けの間、チャージの一部で張力を維持することにより、プライリンクリングが実質的に減少又は除去される。
【０００８】
別の開示された実施形態によれば、長さに沿って輪郭付けられたハット型複合補剛材を形成する方法が提供される。本方法は、ダイの上に平坦な複合チャージを置くことと、ダイとパンチの間で複合チャージをパンチ成形して、ハット形状の断面を有する概して真っ直ぐな補剛材にすることを含む。本方法はまた、最初に、真っ直ぐな補剛材の中間部分に輪郭の一部を形成し、その後に、輪郭の他の部分を形成することによって、真っ直ぐな補剛材に輪郭を形成することを含む。形成工程は、補剛材の輪郭付けが最初に輪郭の頂点で実施され、その後、補剛材の残りを輪郭付けする、シーケンシャルな方法で実施され得る。
【０００９】
更に別の開示された実施形態によれば、キャップを１対のフランジに接続する１対のウェブを含む、長さに沿って輪郭付けられたハット型補剛材を形成する装置が提供される。装置は、複合チャージが上に置かれるように適合されたダイを含む。ダイは、相隔てられた第一及び第二のダイ部材を含み、その間にダイキャビティを画定する。装置はまた、複合チャージの一部をキャップ及びウェブに成形するために、ダイキャビティの中に押し込められるように適合されたパンチを含む。装置はまた、ハット型補剛材がパンチ成形された後に、輪郭をハット型補剛材に形成するための形成器デバイスを含む。装置は、形成器が輪郭をハット型補剛材に曲げているときに、ウェブのリンクリングを減少させるデバイスを更に含む。デバイスは、複合チャージの一部を圧縮するように適合された少なくとも一つの圧力プレートを含む。
【００１０】
特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態で独立に実現することができ、又は更に別の実施形態で組み合わせてもよく、以下の説明及び図面を参照して、更なる詳細を理解することができる。
【００１１】
例示的実施形態を特徴付けると思われる新規の特徴が、添付の特許請求の範囲に述べられる。しかしながら、例示的実施形態並びに好適な使用モード、それらの更なる目的及び利点は、添付図面と併せて、本開示の例示的実施形態についての以下の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】凹形の輪郭を有する複合ハット型補剛材の透視図である。
【図２】図１と類似しているが、凸形の輪郭を有する複合ハット型補剛材の一つの端部を示す図である。
【図３】図１に示された輪郭付けられた複合ハット型補剛材をパンチ成形するための装置の横断断面図であり、パンチ成形工程を実施する準備中のダイの配置を示す。
【図４】図３の線４−４に沿って見た断面図である。
【図５】図３と類似しているが、パンチがチャージをダイに部分的に成形したのを示す図である。
【図６】図５で「図６」と指定された領域の図である。
【図７】図５と類似しているが、ハット型補剛材が所望の断面形状に完全に成形されたのを示す図である。
【図８】図７と類似しているが、成形された補剛材の中立軸をシフトさせ、それによりウェブ及びフランジを引張状態に置くために、圧力プレートがキャップをパンチに対して圧縮しているのを示す図である。
【図９】パンチ成形されたハット型補剛材を輪郭付けるのに用いられる輪郭形成デバイスの側面図であり、明瞭さのため、圧力プレートシリンダーのうちの一つだけが示されている。
【図９Ａ】図９で「図９Ａ」と指定された領域の図である。
【図１０】輪郭形成工程が開始される前の、セグメント化されたダイの側面図である。
【図１１】図１０と類似しているが、輪郭の頂点におけるセグメント化されたダイの中間部分の最初の輪郭付けを示す図である。
【図１２】図８と類似しているが、図２に示された凸形状の複合ハット型補剛材の形成中にプライリンクリングを減少させる装置の代替的実施形態を示す図である。
【図１３】長さに沿って輪郭付けられたハット型複合補剛材を形成する方法のフロー図である。
【図１４】長さに沿って輪郭付けられたハット型複合補剛材を形成する別の方法のフロー図である。
【図１５】航空機生産及び保守の方法のフロー図である。
【図１６】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
最初に図１を参照すると、下記の開示された実施形態は、ハット型断面と曲がった長さ方向軸３２を有するハット型補剛材２０などの、輪郭付けられた複合積層板補剛材を製造するために、用いられ得る。ハット型補剛材２０は、キャップ２４を１対のフランジ２６と接続する１対のウェブ２２を備えるハット部分２８を含む。キャップ２４は、アールコーナー３１に沿ってウェブ２２と接続され、一方、フランジ２６は、アールコーナー３３に沿ってウェブ２２と接続される。ハット型補剛材２０は、その長さにわたって、ＹＺ平面で輪郭付けられる３０。この例では、補剛材２０は、凹形の輪郭３０を有し、キャップ２４は、補剛材２０の内側半径上に置かれる。他の例では、ハット型補剛材２０は、長さに沿ったどこか１つ以上の場所で輪郭付けられ得る。例えば、ハット型補剛材２０は、中間部分のみで輪郭付けられてもよいし、又はその外端部のみで輪郭付けられてもよい。
【００１４】
以下でより詳細に論じられるように、ハット型補剛材２０は、限定しないが、炭素繊維強化プラスチックなどの、繊維強化プライの単一の複合積層板チャージから形成され得る。図２は、開示された実施形態により生産され得るハット型補剛材２０ａの代替的な形を示し、輪郭３０ａを有し、フランジ２６が、輪郭３０ａの内側半径上にある。上記のハット型補剛材２０、２０ａは、開示された方法及び装置を用いて製造され得る広範囲の輪郭付けられた複合積層板補剛材の単に例示にすぎない。
【００１５】
図１及び図２にそれぞれ示される輪郭付けられた複合積層板補剛材２０、２０ａなどの複合積層板補剛材を製造する装置を示す図３及び図４に、次に注意が向けられる。本装置は、上部フレキシブルプレート４４に取り付けられたパンチ４２及び下部フレキシブルプレート４０上に搭載されたダイ３６を、大まかに備える。プレート４０、４４が、共に押し付けられて、プレス機（図示せず）などの機械によって、パンチ４２をダイ３６の中に押し込む。プレス機では、プレート４０、４４は、後で論じられる２つのプレスプラテン７０（図９）の間に置かれる。図４において最も良くわかるように、ダイ３６及びパンチ４２の両方が、それぞれの長さに沿ってセグメント化される。ダイ３６及びパンチ４２のセグメントは、連結器６０により互いに接続され、ダイ３６及びパンチ４２が、それらの長さに沿って曲がることができるようにする。ダイ３６は、その間にダイキャビティ４６を画定する１対の相隔てられたダイ部材３８を備え、ダイキャビティ４６の中で、補剛材２０、２０ａのウェブ２２及びキャップ２４が、下記のパンチ成形工程で形成され得る。ダイ部材３８の各々が、補剛材２０、２０ａのアールコーナー３３を形成するための外側アールエッジ３８ａを含み、パンチ４２が、補剛材２０、２０ａのアールコーナー３１を形成するための外側アールエッジ４２ａを含む。
【００１６】
インフレータブルホース４８を含み得るインフレータブルブラダーが、ダイ部材３８と、下方プレート４０に固定されている外側角部材５０との間に捕えられている。ホース４８の加圧により、横方向の圧力が、ダイ部材３８に加えられ、互いの方に動くようにダイ部材３８を付勢する。実質的に平坦なフレキシブル圧力プレート５４が、複数の空気圧又は油圧圧力プレートシリンダー５６、又は類似の電動の力アプリケータの出力ロッド５８の上端に取り付けられる。図４において最も良く見られるように、シリンダー５６は、装置の長さに沿って圧力プレート５４に実質的に均一な圧力をかけるために、装置の長さに沿って分布される。ピストンロッド５８は、下方プレート４０を通ってダイキャビティ４６の中に延びる。圧力プレート５４は、パンチ４２の底部と実質的に平行に延び、シリンダー５６によってダイキャビティ４６の中で垂直に変位可能である。
【００１７】
図３は、補剛材２０の断面形状がパンチ成形される成形工程の準備中の装置配置を示す。概して平坦な複合チャージ３４が、ダイ３６の上に置かれ、ダイ部材３８の上面３８ｂを覆う。複合チャージ３４の中間部分が、圧力プレート５４上で支持され、圧力プレート５４は、ダイ部材３８の上面３８ｂと実質的に平行である位置に上げられている。成形工程の開始前に、複合チャージ３４をその成形温度まで加熱するために、加熱ブランケット５２が、複合チャージ３４の上に置かれてもよい。赤外線ランプ又は加熱ガス送風機（両方とも図示せず）などの他の形態の加熱デバイスが、複合チャージをその成形温度まで加熱するために、加熱ブランケット５２の代わりに、用いられてもよい。複合チャージ３４をその成形温度まで加熱した後に、加熱ブランケット５２が除去され、パンチ成形工程が開始される。
【００１８】
図５及び図６は、パンチ４２が下方に部分的に変位されて、複合チャージ３４をダイキャビティ４６の中に押し込んで成形し始めるのを示す。パンチ４２によって加えられる下向きの力が、圧力プレート５４によって加えられる上向きの力に打ち勝ち、複合チャージ３４がパンチ４２とダイ部材３８の間で成形されるのを可能にする。パンチ４２の下向きの変位は、ダイ部材３８に横向きの力を加え、これが、ホース４８によって加えられる付勢力に打ち勝ち、これにより、ダイ部材３８が互いから遠ざかる。図６において最も良くわかるように、パンチ４２は、ダイ部材３８とパンチ４２のそれぞれのアールエッジ３８ａ、４２ａの間で複合チャージ３４を引っ張る。パンチ４２がダイキャビティ４６の中に降下すると、上部プレート４４が、複合チャージ３４の外端部を、ダイ部材３８の上面３８ｂに対して圧縮し、それによりフランジ２６を形成する。図７は、パンチ４２が、ダイキャビティ４６の中に完全に降下し、補剛材２０の断面形状の形成を完了したのを示す。
【００１９】
真っ直ぐな補剛材２０の断面形状が形成された図８を、次に参照すると、シリンダー５６が、圧力プレート５４に力を加え、それにより、圧力プレート５４がキャップ２４に圧力を加え、それにより、圧力プレート５４とパンチ４２の間でキャップ２４を締め付ける。圧力プレート８４によるキャップ２４の圧縮４３は、補剛材２０、２０ａの中立軸６４を、６４ａで示された位置から６４ｂで示された位置にシフト６２させる。中立軸６４は、複合チャージ３４が引張状態でもなく圧縮状態でもない補剛材２０、２０ａの断面上の場所である。従って、中立軸６４のキャップ２４の方へのシフトにより、ウェブ２２とフランジ２６が、引張状態４５に置かれる。以下でより詳細に論じられるように、その後の輪郭形成工程中のこのようなウェブ２２とフランジ２６の引張は、形成されたチャージ３４におけるプライリンクリングを減少又は除去する。
【００２０】
図９と図９Ａは、限定しないが、プレス機６５又は図３〜図８に関連して上に述べたように、所望の断面形状にパンチ成形された真っ直ぐな補剛材２０に輪郭を形成する類似のデバイスを含み得るデバイス６５を示す。この例では、補剛材２０は、ＹＺ平面（図１）において凹形の輪郭３０で形成される。プレス機６５は、凸形の輪郭３０ａを有する補剛材２０ａを形成するために用いられてもよい。プレス機６５の下部プレートと上部プレート４０、４４（パンチ４２は図示せず）の間に挟まれているダイ３６が、プレス機６５のプラテン７０又は互いに向かって及び互いから離れて動く７４ように適合されている類似のプラットフォームの上に搭載されている空気圧シリンダー６８又はモータ部材などの対向する２組の力アプリケータの間に置かれる。
【００２１】
空気圧シリンダー６８又は類似の力アプリケータが、対向する対で配列され、上部プレートと下部プレート４０、４４に接続されている変位可能なピストンロッド８３を有する。図９と図９Ａでは、図の明瞭さのため、一つしか示されていないが、圧力プレートシリンダー５６が、図４に関連して以前に論じられたように、ダイ３６の長さに沿って分布されている。圧力プレートシリンダー５６が、フレキシブルであってもよいし、セグメント化されていてもよい、上部フレキシブルプレート４０、４４にそれぞれ取り付けられている２つの支持構造体７６の上に搭載される。以前に言及したように、ピストンロッド５８（図９Ａ）が、プレート４０、４４を通って、ダイキャビティ４６（図８）の中に延び、それぞれ圧力プレート５４に接続される。
【００２２】
一実施形態において、ピストンロッド８３の長さが、形成されるべき所望の輪郭とマッチするように適合され、プラテン７０が、ダイ３６及びパンチ４２、従って複合補剛材２０を所望の輪郭に曲げるのに必要とされる力を加えるために、互いの方に動かされる。他の実施形態において、プラテン７０が、最初に、所望の間隔に調整されてもよく、空気圧シリンダー６８が、ダイ３６及びパンチ４２を所望の輪郭に曲げるのに必要な力を加えるために、用いられてもよい。ダイ３６が、ＸＹ平面で所望の輪郭に曲がっているとき、キャップ２４は、ウェブ２２とフランジ２６を引張状態に維持するように、圧力プレート５４によって圧縮されたままであり、それにより、ウェブ２２とフランジ２６に加えられる曲げ力によって引き起こされ得るプライリンクリングを防止する。輪郭付け工程の後に、補剛材２０は、輪郭付けられたパンチ４２とダイ３６の間の圧力下に保持されたままで、成形温度より低い温度に、好ましくは室温に冷却することができる。補剛材２０を、輪郭付けられたパンチ４２とダイ３５の中に残っている間に冷却することによって、補剛材２０の所望の形状が維持され、そうでなければわずかに柔らかいままであろう樹脂によって引き起こされる材料クリープのために歪むことはない。
【００２３】
所望の輪郭の程度に応じて、複合積層板補剛材２０の未硬化のプライは、輪郭付けプロセス中に不必要なブリッジングを受け得る。起こり得るブリッジングを減少又は除去するために、最も曲がりそうな補剛材２０の部分が最初に輪郭付けられ、その後、他の部分が輪郭付けられるような、シーケンシャルな方法で、輪郭付けプロセスが、実行され得る。例えば、次に、図１０と図１１を参照し、補剛材２０は、補剛材２０の最終的な輪郭３０（図１）の頂点に対応する中間点８５を有する。中間点又は頂点８５は、真っ直ぐな補剛材２０の中間部分７５の中に位置する。残りの部分７７、７９が、中間部分７５の両側に位置する。特に図１１を参照すると、開示された方法によれば、潜在的なプライブリッジングが、最終的な補剛材輪郭３０の頂点８４を含む中間部分７５のみを最初に輪郭付けることによって、減少又は除去される。その後、中間部分７５を輪郭付けてから、残りの外側部分７７、７９が、図９に示された形成器を用いて、輪郭付けられ得る。幾つかの実施形態において、中間部分７５が輪郭付けられた後に、補剛材２０の残りの外側部分７７、７９が、すぐ上に記載された方法と同様な方法で、シーケンシャルに輪郭付けられ得る。
【００２４】
図３〜図１１に関する上記の議論から、真っ直ぐな複合積層板補剛材２０の輪郭付け中のプライリンクリングが、リンクリングを受ける補剛材２０の部分を引張状態に置くことにより、減少又は除去され得、これは、補剛材２０の他の部分を圧縮状態に置くことによって達成されるということが、理解され得る。図１に示される凹形状の補剛材２０の場合には、輪郭付けプロセス中にウェブ２２及びフランジ２６を引張状態に維持するように、キャップ２４が圧縮される。真っ直ぐな補剛材を図２に示された凸形状に輪郭付けるときに、プライリンクリングを回避するために、類似の方法が用いられ得る。例えば、次に図１２を参照すると、以前に記載されたものと類似のダイ３６及びパンチ４２の配置が、実質的に平坦な複合積層板チャージ３４を真っ直ぐなハット型補剛材に成形し、次に、図２に示された凸形状の補剛材２０ａに輪郭付けるために、用いられる。上部プレート４４の底部に埋め込まれた１対の圧縮プレート５４が、プレート４４の長さに沿って分布された一連の空気圧シリンダー５６のピストンロッド５８に接続される。複合チャージ３４が、所望の断面形状に形成された後、フランジ２６が、圧縮プレート５４によって圧縮される。フランジ２６の圧縮は、次に、ウェブ２２及びキャップ２４を引張状態に置く。ウェブ２２及びキャップ２４が引張状態に保持されながら、真っ直ぐな補剛材２０ａが、図９に示された輪郭形成器を用いて、所望の凸形状に輪郭付けられ得る。
【００２５】
図１３は、輪郭付けられた、ハット型複合補剛材２０を形成する一つの方法の全ステップを大まかに示す。７８から始まって、平坦な複合積層板チャージ３４が、ダイ３６の上に置かれ、８１において、チャージ３４は、少なくともその成形温度に加熱される。８０で、ハット形状の部分を有する真っ直ぐな補剛材２０が、チャージ３４をダイ３６のキャビティ４６の中に押し込むためのパンチ４２を用いて、形成される。８０で、複合チャージ３４の一部分が、フランジ２６又はキャップなどの、チャージ３４の他の部分を圧縮することによって、引張状態に置かれる。８４で、複合チャージ３４の一部分が、輪郭付けプロセスを通じて引張状態に保持されている間に、輪郭が、複合チャージ３４に形成される。８５で、補剛材がパンチ４２及びダイ３６から取り外されるときに、補剛材の形状のクリープを回避するために、輪郭付けられた補剛材２０が、成形温度より低い温度、好ましくは室温に冷却するまで、輪郭付けられたダイ３６及びパンチ４２に保持される。
【００２６】
輪郭付けられたハット型複合補剛材２０を形成する代替的方法の全ステップを大まかに示す図１４に、次に注意が向けられる。８６から開始し、平坦な複合チャージ３４が、ダイ３６の上に置かれ、８７で、チャージ３６は、加熱ブランケット５２又は他の適当な加熱デバイスを用いて、少なくともその成形温度に加熱される。８８で、複合チャージ３４は、ダイ３６とパンチ４２の間で、ハット形状の断面を有する概して真っ直ぐな補剛材２０にパンチ成形される。９０で、補剛材の中間部分に輪郭の一部分を最初に形成し、その後、中間部分の両側の輪郭の他の部分を形成することによって、輪郭が、真っ直ぐな補剛材２０に形成される。９１で、輪郭付けに続いて、パンチ４２及びダイ３６から取り外されるときに、補剛材の形状の起こり得るクリープを回避するために、補剛材が、その成形温度より低い温度、好ましくは室温に冷却するまで、チャージ３４が、輪郭付けられたダイ３６及びパンチ４２に保持される。
【００２７】
本開示の実施形態は、様々な潜在的用途において、例えば、航空宇宙、海、自動車用途並びに、ストリンガ及びスパーなどの輪郭付けられた細長い複合積層板補剛材が用いられ得る他の用途を含む、特に輸送産業において、用いられ得る。従って、次に図１５及び図１６を参照すると、本開示の実施形態は、図１５に示されるような航空機の製造及び保守方法９２並びに図１６に示されるような航空機９４に関連して用いられ得る。開示された実施形態の航空機の応用は、例えば、限定しないが、輪郭付けられたストリンガ、スパー及び類似の構造部材を含み得る。生産前の段階で、例示的な方法９２は、航空機９４の仕様及び設計９６並びに材料調達９８を含み得る。生産段階では、航空機９４のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１００、並びにシステムインテグレーション１０２が行われる。その後、航空機９４は、認可及び納品１０４を経て、運航１０６に供され得る。顧客によって運航されている間、航空機９４は、所定の整備及び保守１０８が予定されており、これには、改造、再構成、改装等も含み得る。
【００２８】
方法９２の工程の各々が、システムインテグレータ、サードパーティ、及び／又はオペレータ（例えば、顧客）によって、実施又は実行されてもよい。本明細書の目的では、システムインテグレータは、限定するものではないが、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含むことができ、サードパーティは、限定するものではないが、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よい。
【００２９】
図１６に示されるように、例示的な方法９２によって生産される航空機９４は、複数のシステム１１２及び内装１１４を伴う機体１１０を含み得る。高水準のシステム１１２の例には、推進システム１１６、電気システム１１８、油圧システム１２０、及び環境システム１２２のうちの１つ以上が含まれる。任意の数の他のシステムが、含まれてもよい。航空宇宙の例が示されているけれども、本開示の原理は、海及び自動車産業などの他の産業に適用され得る。
【００３０】
本書に具現化されたシステム及び方法は、生産及び保守方法９２の任意の１つ以上の段階で用いられ得る。例えば、生産工程１００に対応するコンポーネント又はサブアセンブリが、航空機９４が運航されている間に生産されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様な方法で、組立て又は製造され得る。また、１つ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組合せが、例えば、実質的に航空機９４の組立てを早める又は航空機９４のコストを削減することによって、生産段階１００及び１０２で利用され得る。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組合せのうちの１つ以上が、航空機９４が運航されている間に、例えば限定しないが、整備及び保守１０８に利用され得る。
【００３１】
更に、本開示は下記の条項による実施形態を含む。
【００３２】
条項１．  輪郭付けられたハット型複合補剛材、キャップ、１対のフランジ及びキャップをフランジに接続する１対のウェブを有する複合補剛材を形成する方法であって、概して平坦な複合チャージを、キャップ及びウェブが形成され得るダイキャビティを有するダイの上に置くことと、チャージをダイキャビティの中に押し込むためのパンチを用いて、キャップ及びウェブを形成することと、フランジとキャップのうちの一つを圧縮することによって、チャージの一部分を引張状態に置くことと、チャージの該一部分が引張状態に保持されている間に、複合チャージに輪郭を形成することと、を含む方法。
【００３３】
条項２．  複合チャージの一部分を引張状態に置くことが、キャップを圧縮することによって実施される、条項１の方法。
【００３４】
条項３．  複合チャージに輪郭を形成することが、複合チャージを、キャップによって定められる内側半径を有する凹形状に曲げることを含む、条項２の方法。
【００３５】
条項４．  キャップを圧縮することが、複合チャージをパンチの端部に対して押し付けることによって実施される、条項２の方法。
【００３６】
条項５．  複合チャージをパンチの端部に対して押し付けることが、複合チャージをパンチに対して押し付けるための圧力プレートを用いて実施される、条項４の方法。
【００３７】
条項６．  複合チャージの一部分を引張状態に置くことが、フランジを圧縮することによって実施される、条項１の方法。
【００３８】
条項７．  複合チャージに輪郭を形成することが、複合チャージを、フランジによって定められる内側半径を有する凹形状に曲げることを含む、条項６の方法。
【００３９】
条項８．  フランジを圧縮することが、フランジをダイに対して押し付けることによって実施される、条項６の方法。
【００４０】
条項９．  複合チャージをダイに対してフランジに対して押し付けることが、複合チャージをダイに対して押し付けるための１対の圧力プレートを用いて実施される、条項８の方法。
【００４１】
条項１０．  複合チャージに輪郭を形成することが、最初に、複合チャージの中間部分に輪郭の第一の部分を形成することと、輪郭の第一の部分が中間部分に形成された後に、複合チャージの残りの部分に輪郭の他の部分を形成することと、を含む、条項１の方法。
【００４２】
条項１１．  長さに沿って輪郭付けられたハット型複合補剛材を形成する方法であって、平坦な複合チャージをダイの上に置くことと、ダイとパンチの間で複合チャージを、ハット形状の断面を有する概して真っ直ぐな補剛材にパンチ成形することと、最初に、真っ直ぐな補剛材の中間部分に輪郭の一部分を形成し、その後に、中間部分の両側に輪郭の他の部分を形成することによって、真っ直ぐな補剛材に輪郭を形成することと、を含む方法。
【００４３】
条項１２．  輪郭が頂点を有し、頂点が中間部分の中に位置する、条項１１の方法。
【００４４】
条項１３．  輪郭の他の部分を形成することが、他の部分の各々を、それぞれそれらの長さに沿ってシーケンシャルに形成することを含む、条項１１の方法。
【００４５】
条項１４．  複合チャージが成形されるのを可能にする温度に、複合チャージを加熱することと、補剛材をダイから取り外す前に、補剛材を冷却させることと、を更に含む、条項１１の方法。
【００４６】
条項１５．  ダイ及びパンチを曲げることが、力を加えるモータの対向する組を用いて、曲げ力をパンチ及びダイに加えることを含む、条項１１の方法。
【００４７】
条項１６．  ハット型複合補剛材が、キャップ、１対のフランジ、及びキャップをフランジに接続する１対のウェブを含み、パンチ成形が、チャージをダイの中に押し込むためのパンチを用いて、キャップ及びウェブを形成することと、フランジとキャップのうちの一つを圧縮することによって、複合チャージの一部分を引張状態に置くことと、を含み、チャージの該一部分が引張状態に保持されている間に、輪郭を形成することが実施される、条項１１の方法。
【００４８】
条項１７．  長さに沿って輪郭付けられたハット型補剛材を形成する装置であって、ハット型補剛材は、キャップを１対のフランジと接続する１対のウェブを含み、複合チャージが上に置かれるように適合されたダイであって、その間にダイキャビティを画定する第一の及び第二の相隔てられたダイ部材を含むダイと、複合チャージの一部分をキャップ及びウェブに成形するために、ダイキャビティの中に押し込まれるように適合されたパンチと、ハット型補剛材が成形された後に、輪郭をハット型補剛材に形成する形成器と、形成器が輪郭をハット型補剛材に曲げているときに、ウェブのリンクリングを減少させるデバイスであって、複合チャージの一部分を圧縮するように適合された少なくとも一つの圧力プレートを含むデバイスと、を備える装置。
【００４９】
条項１８．  圧縮される複合チャージの一部分がキャップであり、リンクリングを減少させるデバイスが、複合チャージをパンチに対して圧縮するように配置された圧力プレートと、圧力プレートに力を加えるために、圧力プレートと連結された力生成器とを含む、条項１７の装置。
【００５０】
条項１９．  圧縮される複合チャージの一部分がフランジであり、リンクリングを減少させるデバイスが、フランジの一つをダイ部材の一つに対して圧縮するように各々が配置された１対の圧力プレートと、圧力プレートに力を加えるために、圧力プレートの各々と連結された力生成器とを含む、条項１７の装置。
【００５１】
条項２０．形成器が、複合チャージの長さに沿って分布された、複合チャージをシーケンシャルに曲げる力を加えるようにシーケンシャルに動作可能な複数の力アプリケータを含む、条項１７の装置。
【００５２】
本書では、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも一つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの１つ以上の種々の組み合わせが使用可能であり、且つ列挙された各アイテムのうちの一つだけがあればよいということを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」とは、限定しないが、アイテムＡ、アイテムＡ及びアイテムＢ、又はアイテムＢを含み得る。この例はまた、アイテムＡ、アイテムＢ及びアイテムＣ、又はアイテムＢ及びアイテムＣを含み得る。アイテムは、ある特定の物、事、又はカテゴリでありうる。換言すると、「〜のうちの少なくとも一つ」とは、アイテムの任意の組み合わせ及び任意の数のアイテムが、列挙された中から使用されうるが、列挙されたアイテムの全てが必要となる訳ではないことを意味する。
【００５３】
種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明の目的のために提示されたのであり、完全な説明であること、又は開示された形での実施形態に限定することを意図していない。多くの修正及び変形が、当業者に明らかであろう。更に、異なる例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態と比較して、異なる利点を提供し得る。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の適用を最もよく説明するため、及び、他の当業者に対して、想定される特定の用途に適する様々な修正を伴う様々な実施形態についての本開示の理解を促すために、選ばれ且つ記述されている。
【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９Ａ】
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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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