(57)【要約】【課題】高い生産性と、高い比強度及び剛性とを両立した板状構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る板状構造体１は、複合材製の面板部２と、該面板部２の一面に突設され、前記一面に沿って一方向へ延びた複合材製の補強部３とを有する板状構造体１において、前記補強部３が、前記面板部２の一面に立設された板状部分６と、該板状部分６の先端に設けられた中実の棒状部分７とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材製の面板部と、
該面板部の一面に突設され、前記一面に沿って一方向へ延びた複合材製の補強部とを有する板状構造体において、
前記補強部の内部に、その長手方向へ延びた芯材を有することを特徴とする板状構造体。
【請求項２】
複合材製の面板部と、
該面板部の一面に突設され、前記一面に沿って一方向へ延びた複合材製の補強部とを有する板状構造体において、
前記補強部が、前記面板部の一面に立設された板状部分と、該板状部分の先端に設けられた中実の棒状部分とを有することを特徴とする板状構造体。
【請求項３】
前記棒状部分の内部に、その長手方向へ延びた芯材が設けられている請求項２に記載の板状構造体。
【請求項４】
複合材製の面板部と、
該面板部の一面に突設され、前記一面に沿って一方向へ延びた複合材製の補強部とを有する板状構造体において、
前記補強部が、その長手方向視における断面が略台形状をなしており、中実とされていること特徴とする板状構造体。
【請求項５】
前記補強部の内部に、その長手方向へ延びた芯材が設けられている請求項４に記載の板状構造体。
【請求項６】
前記芯材は、複合材製である請求項１、３及び５の何れかに記載の板状構造体。
【請求項７】
前記芯材は、前記補強部と同一のマトリックス材料からなる複合材製である請求項６に記載の板状構造体。
【請求項８】
前記芯材は、前記補強部と同一の複合材によって形成されている請求項６に記載の板状構造体。
【請求項９】
前記面板部、補強部及び芯材は、ＣＦＲＰ製である請求項６乃至８の何れかに記載の板状構造体。
【請求項１０】
前記芯材は、発泡材製である請求項１、３及び５の何れかに記載の板状構造体。
【請求項１１】
面板の一面に取り付けられることによって、当該面板を補強する一方向へ延びた複合材製の補強材において、
前記面板の一面への取付用であり、前記一方向へ延びた板状の取付部分と、
該取付部分の幅方向略中央部から立設された板状部分と、
該板状部分の先端に設けられた中実の棒状部分とを備えることを特徴とする補強材。
【請求項１２】
面板の一面に取り付けられることによって、当該面板を補強する一方向へ延びた複合材製の補強材において、
その長手方向視における断面が略台形の棒状をなしており、中実とされていることを特徴とする補強材。
【請求項１３】
一方向へ延びた芯材に一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体を覆い被せて未硬化の補強部を成形し、該未硬化の補強部を、前記芯材を内在させたまま、当該未硬化の補強部がその一面に載置された一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体からなる未硬化の面板部と共に加熱して、未硬化の補強部及び未硬化の面板部を硬化させて板状構造体を製造する板状構造体の製造方法において、
前記芯材は、前記補強部と一体的に結合する材料によって構成されており、前記補強部、芯材及び面板部を加熱することにより、前記補強部、芯材及び面板部によって一体的に構成された板状構造体を製造することを特徴とする板状構造体の製造方法。
【請求項１４】
その長手方向視における断面が略Ｕ字状をなし、その湾曲部分が他の部分に比して薄くなされている一方向へ延びた弾性材料製の成形治具を平板状に展開し、
当該平板状に展開された成形治具の上面に、一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体を載置し、
当該一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体の上面であって、前記成形治具の屈曲部分の上方部分に、一方向へ延びた芯材を前記成形治具の長手方向にその長手方向を合わせて載置し、
その長手方向視における断面が略Ｕ字状となるまで前記成形治具の形状を復帰させて、前記芯材に一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体を覆い被せて未硬化の補強部を成形する請求項１３に記載の板状構造体の製造方法。
【請求項１５】
前記芯材は、プリプレグを巻回して棒状に形成したものであり、前記未硬化の補強部を、前記芯材を内在させたまま、前記未硬化の面板部と共に加熱することによって、未硬化の補強部及び未硬化の面板部と共に前記芯材を硬化させる請求項１３又は１４に記載の板状構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記芯材は、硬化済みの複合材製の棒体である請求項１３又は１４に記載の板状構造体の製造方法。
【請求項１７】
前記芯材は、前記補強部と同一のマトリックス材料からなる複合材製である請求項１５又は１６に記載の板状構造体の製造方法。
【請求項１８】
前記芯材は、前記補強部と同一の複合材によって形成されている請求項１５又は１６に記載の板状構造体の製造方法。
【請求項１９】
前記面板部、補強部及び芯材は、ＣＦＲＰ製である請求項１５乃至１８の何れかに記載の板状構造体の製造方法。
【請求項２０】
前記芯材は、発泡材製である請求項１３又は１４に記載の板状構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合材製の面板部と、該面板部の一面に突設され、前記一面に沿って一方向へ延びた複合材製の補強部とを有する板状構造体、当該板状構造体の製造に使用される補強材、及び前記板状構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば航空機の胴体及び翼の外板パネルには、スキンストリンガ構造体と呼ばれる板状構造体が広く用いられている。かかる板状構造体は、ＣＦＲＰ等の複合材料によって主として構成されており、重量当たりの強度（以下、「比強度」という）及び剛性が高いことが特徴である。
【０００３】
スキンストリンガ構造体は、スキンと呼ばれる複合材製の面板部と、当該スキンの一面に突設された補強リブであるストリンガと呼ばれる補強部とを有している。このストリンガには、その断面形状がＴ型、Ｉ型、Ｊ型、Ω型、ハット型（台形型）等の幾つかの種類のものが存在するが、その生産性、比強度及び剛性の優劣については様々である。
【０００４】
スキンストリンガ構造体は、前述したように複合材製であり、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ＳｉＣ繊維等の強化繊維に、熱に反応して硬化する性質を有する熱硬化性合成樹脂（マトリックス材料）を含浸させたプリプレグが所要枚数積層され（あるいは一枚のプリプレグがそのまま使用され）たものを前述したような形状に加工して未硬化のスキン及びストリンガを成形し、これをオートクレーブにて加熱して硬化させることによって製造する。このような製造過程のうち、プリプレグの成形段階においては、所要のストリンガの形状に対応した成形治具を使用して、未硬化のストリンガを成形することとなる。
【０００５】
図２０は、Ｔ型のストリンガの成形について説明する模式的断面図である。図２０に示す如く、Ｔ型のストリンガ１０１は、断面視において倒立Ｔ字状をなすべく、未硬化の状態でその横板部分１０２を下方へ向けて同じく未硬化のスキン１０３の上に載置される。かかるＴ型のストリンガ１０１は、図２０に示すように３つの成形治具１０４ａ〜１０４ｃによって倒立Ｔ字状の形状を維持するように保持され、この状態で加熱されて硬化せしめられる。硬化後には、成形治具１０４ａ〜１０４ｃが夫々取り外されるが、各成形治具１０４ａ〜１０４ｃが硬化後のストリンガ１０１によって囲まれる部分がなく、よってこの成形治具１０４ａ〜１０４ｃの取り外しは容易に行うことができる。このようにＴ型のストリンガ１０１は、その生産性は良好であるものの、他の形状のストリンガに比べて比強度及び剛性が劣るという性質を有している。
【０００６】
図２１は、Ｉ型のストリンガの成形について説明する模式的断面図である。図２１に示す如く、Ｉ型のストリンガ１０５は、その先端及び基端に夫々横板部分１０６ａ，１０６ｂを有しており、このためストリンガ１０５の側面を支持する成形治具１０７ａ，１０７ｂは、夫々横板部分１０６ａ，１０６ｂによって上下に挟まれている。そして、この状態を維持したままストリンガ１０５が硬化するので、成形治具１０７ａ，１０７ｂの取り外しが困難であり、従ってＩ型のストリンガ１０５は、Ｔ型のストリンガ１０１に比べて比強度及び剛性が優れるものの、生産性が劣る。このことは、Ｊ型のストリンガについても同様である。
【０００７】
また、比強度及び剛性が高いΩ型のストリンガを有するスキンストリンガ構造体が提案されている（特許文献１参照）。図２２は、Ω型のストリンガの成形について説明する模式的断面図である。図２２に示す如く、未硬化のΩ型のストリンガ１０８は、断面形状が略倒立Ｕ字状をなし、その湾曲部分において他の部分よりも薄くなされているシリコンゴム製の成形治具１０９によって、その先端の円管状部分１１０の中心にフッ素樹脂製又はシリコンゴム製の丸棒状の芯材１１１を内在させたまま、断面視略Ω形状に維持される。Ω型のストリンガ１０８はその形状から比強度及び剛性が高く、また成形治具１０９は、図２２に示した状態から上方に引き上げるだけで容易にストリンガ１０８から取り外すことができる。
【０００８】
図２３は、ハット型のストリンガの成形について説明する概略斜視図であり、（ａ）は、その一例を示しており、（ｂ）は、他の例を示している。図２３（ａ）に示す如く、ハット型のストリンガ１１２もΩ型のストリンガ１０８と同様に中空であり、このためフッ素樹脂製又はシリコンゴム製の台形棒状の芯材１１３を包んだ状態で硬化せしめられる。また他の製造方法にあっては、図２３（ｂ）に示す如く、フッ素樹脂製又はシリコンゴム製の芯材１１３の代わりにナイロンバッグ１１４を未硬化のストリンガ１１２で包み、ストリンガ１１２の外側を例えば金属製の型（図示せず）で覆った状態でナイロンバッグ１１４を空気で膨張させ、ストリンガ１１２を前記型の内壁に押圧させて台形状を維持したまま硬化させる。
【０００９】
【特許文献１】
特許第１６２２５０６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した如き従来のΩ型のストリンガ１０８又はハット型のストリンガ１１２を有する板状構造体の製造方法にあっては、ストリンガ１０８，１１２の硬化後に芯材１１１，１１３を取り外すことが必要であり、これはストリンガ１０８，１１２の長さが長い場合、又はスキンストリンガ構造体が湾曲板状をなしている場合などには困難であった。
【００１１】
また、ハット型のストリンガ１１２をナイロンバッグ１１４を用いて成形した場合には、かかるナイロンバッグ１１４の一部が板状構造体の硬化の際に空洞の内壁に接合し、ナイロンバッグ１１４を取り出すときに破れが生じやすく、ナイロンバッグ１１４の取り出しが困難であった。
【００１２】
また、製造したスキンストリンガ構造体は、多くの場合においてストリンガの内部に剥離又はボイド（空隙）等の不良が発生しているか否かを超音波探傷等の検査方法によって検査する必要があるが、Ω型のストリンガ１０８は円管状部分１１０が中空であるため、その検査を行うためには前記円管状部分１１０の空洞を水等の流体で満たすことが必要となり、このための設備がスキンストリンガ構造体のサイズが大きいときには大規模となっていた。かかる理由によりΩ型のストリンガ１０８にあっては、その検査が実質的に不可能な場合もあった。
【００１３】
また、ハット型のストリンガ１１２をナイロンバッグ１１４を用いて成形した場合には、ナイロンバッグ１１４を内在させたまま完成品とする場合もあるが、この場合にはナイロンバッグ１１４とストリンガ１１２の壁面との間に空隙が生じやすく、不良検査のために空洞を水等で満たしたときに、前記空隙を水で満たすことができず、このため前記空隙が不良として誤検出されるため、不良検査が実質的に不可能であった。
【００１４】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、高い生産性と、高い比強度及び剛性とを両立した板状構造体、当該板状構造体の製造に使用される補強材及び前記板状構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、容易に不良検査が可能な板状構造体、補強材及び板状構造体の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る板状構造体は、複合材製の面板部と、該面板部の一面に突設され、前記一面に沿って一方向へ延びた複合材製の補強部とを有する板状構造体において、前記補強部の内部に、その長手方向へ延びた芯材を有することを特徴とする。
【００１７】
これにより、補強部から芯材を引き抜く必要がなく、生産性が向上し、しかも高い比強度及び剛性を確保することができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る板状構造体は、複合材製の面板部と、該面板部の一面に突設され、前記一面に沿って一方向へ延びた複合材製の補強部とを有する板状構造体において、前記補強部が、前記面板部の一面に立設された板状部分と、該板状部分の先端に設けられた中実の棒状部分とを有することを特徴とする。
【００１９】
これにより、棒状部分が中実であるため、容易に超音波探傷による不良検査を行うことができる。
【００２０】
上記発明においては、前記棒状部分の内部に、その長手方向へ延びた芯材が設けられている構成とすることもできる。
【００２１】
このように、板状構造体の構成要素として、芯材を棒状部分に内在させることにより、棒状部分から芯材を引き抜く必要がなく、生産性が向上し、しかも高い比強度及び剛性を確保することができる。
【００２２】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る板状構造体は、複合材製の面板部と、該面板部の一面に突設され、前記一面に沿って一方向へ延びた複合材製の補強部とを有する板状構造体において、前記補強部が、その長手方向視における断面が略台形状をなしており、中実とされていること特徴とする。
【００２３】
これにより、補強部が中実であるため、容易に超音波探傷による不良検査を行うことができる。
【００２４】
この場合においては、前記補強部の内部に、その長手方向へ延びた芯材が設けられている構成とすることもできる。
【００２５】
このように、板状構造体の構成要素として、芯材を補強部に内在させることにより、補強部から芯材を引き抜く必要がなく、生産性が向上し、しかも高い比強度及び剛性を確保することができる。
【００２６】
上記発明においては、前記芯材が、複合材製であることが好ましい。
【００２７】
この場合においては、前記芯材が、前記補強部と同一のマトリックス材料からなる複合材製であることが好ましい。
【００２８】
上記発明においては、前記芯材が、前記補強部と同一の複合材によって形成されていることが好ましい。
【００２９】
上記発明においては、前記面板部、補強部及び芯材が、ＣＦＲＰ製であることが好ましい。
【００３０】
上記発明においては、前記芯材が、発泡材製であることが好ましい。
【００３１】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る補強材は、面板の一面に取り付けられることによって、当該面板を補強する一方向へ延びた複合材製の補強材において、前記面板の一面への取付用であり、前記一方向へ延びた板状の取付部分と、該取付部分の幅方向略中央部から立設された板状部分と、該板状部分の先端に設けられた中実の棒状部分とを備えることを特徴とする。
【００３２】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る補強材は、面板の一面に取り付けられることによって、当該面板を補強する一方向へ延びた複合材製の補強材において、その長手方向視における断面が略台形の棒状をなしており、中実とされていることを特徴とする。
【００３３】
これにより、当該補強材を例えば複合材製の面板に取り付けることによって、容易に本発明に係る板状構造体を製造することができる。また、補強材が中実であるため、容易に超音波探傷による当該補強材の不良検査を行うことができる。
【００３４】
上記課題を解決するため、本発明に係る板状構造体の製造方法は、一方向へ延びた芯材に一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体を覆い被せて未硬化の補強部を成形し、該未硬化の補強部を、前記芯材を内在させたまま、当該未硬化の補強部がその一面に載置された一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体からなる未硬化の面板部と共に加熱して、未硬化の補強部及び未硬化の面板部を硬化させて板状構造体を製造する板状構造体の製造方法において、前記芯材は、前記補強部と一体的に結合する材料によって構成されており、前記補強部、芯材及び面板部を加熱することにより、前記補強部、芯材及び面板部によって一体的に構成された板状構造体を製造することを特徴とする。
【００３５】
これにより、補強部から芯材を引き抜く必要がなく、生産性が向上し、しかも高い比強度及び剛性を確保することができる。また、芯材を引き抜くことによって生じる空間が補強部に存在せず、容易に超音波探傷による不良検査を行うことができる。
【００３６】
この場合においては、その長手方向視における断面が略Ｕ字状をなし、その湾曲部分が他の部分に比して薄くなされている一方向へ延びた弾性材料製の成形治具を平板状に展開し、当該平板状に展開された成形治具の上面に、一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体を載置し、当該一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体の上面であって、前記成形治具の屈曲部分の上方部分に、一方向へ延びた芯材を前記成形治具の長手方向にその長手方向を合わせて載置し、その長手方向視における断面が略Ｕ字状となるまで前記成形治具の形状を復帰させて、前記芯材に一のプリプレグ又は複数のプリプレグの積層体を覆い被せて未硬化の補強部を成形することができる。
【００３７】
上記発明においては、前記芯材が、プリプレグを巻回して棒状に形成したものであり、前記未硬化の補強部を、前記芯材を内在させたまま、前記未硬化の面板部と共に加熱することによって、未硬化の補強部及び未硬化の面板部と共に前記芯材を硬化させることがこのましい。
【００３８】
上記発明においては、前記芯材が、硬化済みの複合材製の棒体であることが好ましい。
【００３９】
上記発明においては、前記芯材が、前記補強部と同一のマトリックス材料からなる複合材製であることが好ましい。
【００４０】
上記発明においては、前記芯材が、前記補強部と同一の複合材によって形成されていることが好ましい。
【００４１】
上記発明においては、前記面板部、補強部及び芯材が、ＣＦＲＰ製であることが好ましい。
【００４２】
上記発明においては、前記芯材が、発泡材製であることが好ましい。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る板状構造体及びその製造方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る板状構造体の構成を示す斜視図であり、図２はその正面断面図である。図１に示す如く、本実施の形態１に係る板状構造体１は、スキン（面板部）２と、当該スキン２の上面に所定のピッチで平行に設けられたストリンガ（補強部）３と、ストリンガ３に内在せしめられている芯材４とによって主として構成されている。スキン２，ストリンガ３及び芯材４は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ＳｉＣ繊維等の強化繊維と熱硬化性合成樹脂であるマトリックス材料とからなる同一の複合材料によって夫々構成されている。これにより、スキン２，ストリンガ３及び芯材４の境界面において剥離が生じにくく、強度、剛性及び経時劣化等の点で優れた性能を呈することととなる。なお、スキン２，ストリンガ３及び芯材４は夫々同一の複合材料性でなくても、互いに一体的に結合する複合材料であれば相違する材料によって構成した場合であっても、同様の良好な効果を得ることができる。例えば、同一のマトリックス材料と相異なる種類の強化繊維とによって構成された２種類又は３種類の複合材料によって、スキン２，ストリンガ３及び芯材４を夫々構成してもよく、この場合にはマトリックス材料が同一であるので、後述するような熱硬化の際にスキン２，ストリンガ３及び芯材４が一体的に結合することとなる。その他、マトリックス材料が異なるものであって、熱硬化の際に互いに一体的に結合する性質の異種複合材料を使用しても同様の効果を得ることができる。また、使用用途によっては、熱硬化の際の結合力がある程度低い異種複合材料によって、スキン２，ストリンガ３及び芯材４を構成してもよい。また、芯材４を複合材製とすることには限定されず、例えば、アルミニウム等の金属製の棒体を芯材として使用してもよい。
【００４５】
図２に示す如く、ストリンガ３は、その長手方向視における断面が略Ω形状をなしており、その基端部にスキン２への取付用の横板部分５を有し、その横板部分５の幅方向中央部分から縦板部分（本発明に係る板状部分）６が立設せしめられており、その縦板部分６の先端に丸棒状部分（本発明に係る棒状部分）７が設けられた構成となっている。丸棒状部分７の内部には、円形断面の芯材４が同軸的に設けられており、これによって丸棒状部分７が中実となっている。なお、前述したようにストリンガ３と芯材４とが一体的に結合した場合には、丸棒状部分７と芯材４との境界部分が判別できないことがある。このように、丸棒状部分７が中実となっているので、本発明の実施の形態１に係る板状構造体１は、超音波探傷による不良検査を容易に適用することができる。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態１に係る板状構造体１の製造方法について説明する。図３〜図１２は、本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。本実施の形態１に係る板状構造体１の製造方法にあっては、まず図３に示す如く、その長手方向視における断面形状が略Ｕ字状をなす成形治具８を、支持用治具９にて支持する。成形治具８は、後述する加熱工程における加熱温度での耐熱性を有しているシリコンゴム製であり、成形するストリンガ３と同程度以上の長さを有している。また、成形治具８の内底部分には正面視において略円形の凹部１０が設けられており、これにより湾曲部分１１が他の部分よりも薄くなしてある。更に、成形治具８の前記湾曲部分１１から上方へ延びた２つの直線部分１２の上端からは、外側へ鍔部１３が夫々突設されており、当該鍔部１３の下面には、その長手方向に並んだ複数の嵌合穴１４が夫々開設されている。２つの支持用治具９は、夫々成形治具８と同程度の長さを有しており、成形治具８の２つの直線部分１２を丁度挟むことができる程度に離隔せしめられていて、その上面の前記嵌合穴１４に対応する位置には、夫々嵌合穴１４より若干小さい大きさの嵌合突起１５が突設されている。そして、図４に示す如く、両方の支持用治具９の間に２つの直線部分１２が挟まるように成形治具８を支持用治具９の間に挿入し、嵌合突起１５を嵌合穴１４に嵌合させることにより、支持用治具９に成形治具８を取り付ける。
【００４７】
支持用治具９は、図５に示す如く、起立した位置まで夫々傾動することが可能であるように構成されている。そして、成形治具８を支持用治具９に取り付けた状態のまま、支持用治具９を起立位置まで夫々傾動させることにより、成形治具８の湾曲部分１１を直線的に延びた状態となるまで、即ち平板状に展開する。
【００４８】
更に図６に示す如く、このように平板状に展開された成形治具８の上面に、プリプレグ積層体１６を載置する。このプリプレグ積層体１６は、上述したような強化繊維の織布に、熱硬化性樹脂であるマトリックス材料を含浸させたシート状のプリプレグを複数積層したものである。なお、プリプレグには、強化繊維を互いに交差するように織り込んだ織布に熱硬化性樹脂を含浸させたものの他、一方向へ引き揃えた強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたものも使用することができる。
【００４９】
また、図６に示すように、プリプレグ積層体１６のうちの一部（丸棒状部分７に対応する部分）のみを他の部分よりも厚くしてもよいし、全体で均一な厚さとしてもよい。また、プリプレグ積層体１６ではなく、必要な厚さを満たしていれば、一のプリプレグをそのまま使用してもよい。
【００５０】
次に、図７に示す如く、芯材４をプリプレグ積層体１６の凹部１０に対応する箇所の上方、即ちプリプレグ積層体１６の幅方向中央部の上方に位置させる。更に具体的には、上下方向に移動させることが可能であるように構成された吸着治具１７が、２つの支持用治具９の中間位置の上方に設けられており、当該吸着治具１７によって芯材４を吸着支持することにより、前述した位置に芯材４を位置させるようになっている。吸着治具１７は、支持用治具９の長さと略同一の長さを有しており、上下方向に延びた複数の吸着孔１８が長手方向に並設されていて、各吸着孔１８が外部に設けられた真空ポンプ（図示せず）に繋がっており、当該真空ポンプによって真空吸引されることにより、吸着治具１７の下面に当接せしめられた芯材４が吸着支持されるようになっている。また、本実施の形態１に係る板状構造体１の製造方法では、芯材４に硬化済みの複合材料ロッドを用いている。
【００５１】
かかる芯材４を、吸着治具１７と一体的に降下させてプリプレグ積層体１６の上面に当接させ、この状態を維持したまま、支持用治具９を前述とは逆方向へ傾動させて、プリプレグ積層体１６の幅方向中央部分を前記凹部１０に沿わせて湾曲させる（図８参照）。
【００５２】
更に支持用治具９の傾動を進行させると共に、吸着治具１７の芯材４の吸着を解除し、吸着治具１７のみを引き上げる。吸着治具１７がプリプレグ積層体１６に挟まれないようにかかるプリプレグ積層体１６の上方へ退避させ、前述した縦板部分６を形成すべく、プリプレグ積層体１６のうち両方の直線部分１２に載置されている箇所同士を密着させる（図９参照）。
【００５３】
また、図８，９に示す如く、吸着治具１７の両側方には夫々三角形断面を有する棒状の屈曲用治具１９が設けられている。かかる屈曲用治具１９は、三角形断面の下方内側の一頂点を中心として回動することが可能に構成されており、図１０に示す如く、これらの屈曲用治具１９を夫々回動させることによって、成形治具８から上方に突出したプリプレグ積層体１６の両端部を成形治具８の上端面に押し付けて、前述した横板部分５を成形する。
【００５４】
そして、吸着治具１７及び屈曲用治具１９を上方へ退避させ（図１１参照）、更に成形治具８を支持用治具９から取り外すことによって（図１２参照）、未硬化のストリンガ２０を成形することができる。
【００５５】
なお、かかる成形工程に限定するものではなく、同様の構成のストリンガを成形することが可能であれば、他の成形工程を使用してもよい。
【００５６】
図１３は、本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法の加熱工程を説明する模式的正面断面図である。上述したような未硬化のストリンガ２０の成形工程を経た後、次のような加熱工程を実行する。かかる加熱工程においては、まず定盤２１の上面にプリプレグ積層体からなる未硬化のスキン２２を載置し、更に当該未硬化のスキン２２の上面に所定のピッチで未硬化のストリンガ２０を平行に載置する。このとき、未硬化のストリンガ２０は前述した成形治具８が取り付けられたままの状態とする。また、各未硬化のストリンガ２０の間には、プレート２３を敷き詰める。そして、成形治具８及びプレート２３をブリーザネット２４及びナイロンバッグ２５で被覆し、定盤２１とナイロンバッグ２５との間をシール材２６によってシールする。ナイロンバッグ２５には排気口２７が設けられており、かかる排気口２７に図示しない真空ポンプが接続されていて、ナイロンバッグ２５の内部を真空吸引しつつ、オートクレーブ（図示せず）の内部で、かかる状態の未硬化のスキン２２及び未硬化のストリンガ２０を、所要時間、所要温度及び所要圧力で加熱・加圧する。これにより、未硬化のスキン２２及び未硬化のストリンガ２０が硬化し、スキン２，ストリンガ３及び芯材４が一体的に接合される。
【００５７】
そして、ナイロンバッグ２５から硬化させた板状構造体１を成形治具８及びプレート２３が取り付けられたままの状態で取り出し、成形治具８及びプレート２３を取り外すことによって、製品たる板状構造体１を得る。
【００５８】
このとき、成形治具８は上方へ引き上げるだけで容易にストリンガ３から取り外すことができ、また芯材４を引き抜く必要がないので、容易に板状構造体１を製造することができる。
【００５９】
また、強化繊維とマトリックス材料とからなる複合材料は、熱膨張及び熱収縮が殆ど発生せず、従って熱硬化によってスキン２，ストリンガ３及び芯材４の間に剥離が生じることが殆どない。よって完成品の板状構造体１に不良が発生し難い。
【００６０】
また、本実施の形態１に係る板状構造体１にあっては、ストリンガ３の内部に芯材４が設けられ、ストリンガ３が中実とされていることにより、同一形状及び同一サイズのストリンガであって、芯材４が設けられておらずその内部に空洞を有する従来の板状構造体と比べて強度及び剛性が向上する。このため、同程度の強度及び剛性を確保する場合には、従来の板状構造体に比べて小型化、軽量化を図ることができる。
【００６１】
（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２に係る芯材の成形について説明する模式的斜視図である。図１４に示す如く、本実施の形態２に係る板状構造体の製造方法にあっては、硬化済みの複合材料ロッドの芯材４の代わりに、プリプレグを巻回してロッド状に成形し、これを未硬化の芯材３１として使用する。本実施の形態２に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程は、実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程において、芯材４の代わりに未硬化の芯材３１を使用した場合と同様であるので、その説明を省略する。なお、かかる成形工程に限定するものではなく、同様の構成のストリンガを成形することが可能であれば、他の成形工程を使用してもよい。
【００６２】
図１５は、本発明の実施の形態２に係る板状構造体の製造方法の加熱工程を説明する模式的正面断面図である。図１５に示す如く、実施の形態１と同様の態様で、オートクレーブ内に未硬化のストリンガ２０、未硬化のスキン２２及び未硬化の芯材３１をナイロンバッグ２５で包んだものを載置し、これを所要時間、所要温度及び所要圧力で加熱・加圧する。これにより、未硬化のスキン２２及び未硬化のストリンガ２０と共に未硬化の芯材３１が硬化し、スキン２，ストリンガ３及び芯材４が一体的に接合される。このように、柔軟な未硬化の芯材３１を用いてストリンガ３を成形することにより、様々な形状の板状構造体１を容易に製造することができる。
【００６３】
本実施の形態２に係る製造方法によって製造した板状構造体１の構成及び作用効果は、実施の形態１に係る製造方法によって製造した板状構造体１の構成及び作用効果と同様であるので、その説明を省略する。
【００６４】
（実施の形態３）
図１６は、本発明の実施の形態３に係る板状構造体の構成を示す正面断面図である。本実施の形態３に係る板状構造体４１は、複合材製の芯材４の代わりに、発泡材製の芯材４２がストリンガ３に内在されている。
【００６５】
このような板状構造体４１は、発泡材製の芯材４２の内部に多くの気泡を含んでいるが、例えば超音波探傷による不良検査においては、不良のない板状構造体４１のテストピースを用意し、このテストピースに対して不良検査を実行したときに得られた結果に基づいて不良検査の合格値を設定すれば、超音波探傷による不良検査を容易に適用することができる。
【００６６】
本実施の形態３に係る板状構造体４１のその他の構成及び作用効果は、実施の形態１に係る板状構造体１の構成及び作用効果と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態３に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程は、実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程において、芯材４の代わりに発泡材製の芯材４２を使用した場合と同様であるので、その説明を省略する。なお、かかる成形工程に限定するものではなく、同様の構成のストリンガを成形することが可能であれば、他の成形工程を使用してもよい。
【００６８】
図１７は、本発明の実施の形態３に係る板状構造体の製造方法の加熱工程を説明する模式的正面断面図である。図１７に示す如く、実施の形態１と同様の態様で、オートクレーブ内に未硬化のストリンガ２０、未硬化のスキン２２及び発泡材製の芯材４２をナイロンバッグ２５で包んだものを載置し、これを所要時間、所要温度及び所要圧力で加熱・加圧する。これにより、未硬化のスキン２２及び未硬化のストリンガ２０が硬化し、スキン２，ストリンガ３及び芯材４２が一体的に接合される。このように、柔軟な発泡材製の芯材４２を用いてストリンガ３を成形することにより、様々な形状の板状構造体１を容易に製造することができる。
【００６９】
また、芯材４２は熱によって膨張・収縮するが、発泡材製であるため柔軟であり、弾力性を有しており、熱膨張・熱収縮の際にストリンガ３の空洞の形状に合わせて変形するため、熱硬化によってストリンガ３及び芯材４２の間に剥離が生じることが殆どない。
【００７０】
また、以上の実施の形態１〜３においては、ストリンガ３，芯材４，４２及びスキン２が一体的に結合した板状構造体１，４１の構成及びその製造方法について述べたが、ストリンガの成形工程を終えた後に、未硬化のストリンガ２０を未硬化のスキン２２ではなく例えば定盤２１にそのまま載置し、これをオートクレーブによって加熱硬化させて、ストリンガ３と芯材４，４２とが一体的に結合した本発明に係る補強材を製造してもよい。かかる補強材を予め製造しておけば、これを例えば複合材製の面板上に取り付けることによって、容易に板状構造体１，４１を製造することができる。また、補強材の内部が中実とされているため、実施の形態１〜３に係る板状構造体１，４１と同様に、容易に超音波探傷による当該補強材の不良検査を行うことができる。
【００７１】
（実施の形態４）
図１８は、本発明の実施の形態４に係る板状構造体の構成を示す概略斜視図である。図１８に示す如く、本実施の形態４に係る板状構造体５１は、スキン（面板部）５２と、当該スキン５２の上面に所定のピッチで平行に設けられたストリンガ（補強部）５３と、ストリンガ５３とスキン５２との間に内在せしめられている芯材５４とによって主として構成されている。スキン５２及びストリンガ５３は、実施の形態１で説明したスキン２及びストリンガ３と同様の複合材料によって構成されており、芯材５４は、実施の形態３で説明した芯材４２と同様の発泡材料によって構成されている。
【００７２】
図１８に示す如く、ストリンガ５３は、その長手方向視における断面が略台形状をなしており、断面視台形状の凹部５５が下方に向けて開口すべく、略同一の厚さで全体が形成されている。また、ストリンガ５３の下端の両側には鍔状の横板部分５６が外側へ突設してあり、かかる横板部分５６がスキン５２の上面に接合せしめられている。また、芯材５４は、ストリンガ５３の凹部５５の形状に合致した台形棒状をなしており、ストリンガ５３の内壁及びスキン５２の上面に接合せしめられている。
【００７３】
このような板状構造体５１は、発泡材製の芯材５４の内部に多くの気泡を含んでいるが、例えば超音波探傷による不良検査においては、不良のない板状構造体５１のテストピースを用意し、このテストピースに対して不良検査を実行したときに得られた結果に基づいて不良検査の合格値を設定すれば、超音波探傷による不良検査を容易に適用することができる。
【００７４】
次に、本発明の実施の形態４に係る板状構造体５１の製造方法について説明する。図１９は、本発明の実施の形態４に係る板状構造体の製造方法の加熱工程を説明する模式的正面断面図である。本実施の形態４に係る板状構造体５１の製造方法にあっては、定盤５７の上に、プリプレグ積層体からなる未硬化のスキン５８を載置し、更に当該未硬化のスキン５８の上面に所定のピッチで発泡材製の芯材５４を平行に載置する。更に、芯材５４の上からプリプレグ積層体からなる未硬化のストリンガ５９を、芯材５４の形状に合わせて被せるように載置する。そして、未硬化のスキン５８及び未硬化のストリンガ５９をブリーザネット６０及びナイロンバッグ６１で被覆し、定盤５７とナイロンバッグ６１との間をシール材６２によってシールする。ナイロンバッグ６１には排気口６３が設けられており、かかる排気口６３に図示しない真空ポンプが接続されていて、ナイロンバッグ６１の内部を真空吸引しつつ、オートクレーブ（図示せず）の内部で、かかる状態の未硬化のスキン５８及び未硬化のストリンガ５９を、所要時間、所要温度及び所要圧力で加熱・加圧する。これにより、未硬化のストリンガ５９が芯材５４へと押し付けられ、芯材５４の形状に合致した形状となり、また未硬化のスキン５８及び未硬化のストリンガ５９が硬化し、スキン５２，ストリンガ５３及び芯材５４が一体的に接合される。このように、柔軟な発泡材製の芯材５４を用いてストリンガ５３を成形することにより、様々な形状の板状構造体５１を容易に製造することができる。
【００７５】
そして、ナイロンバッグ６１から硬化させた板状構造体５１を取り出すことによって、製品たる板状構造体５１を得る。
【００７６】
また、芯材５４は熱によって膨張・収縮するが、発泡材製であるため柔軟であり、弾力性を有しており、熱膨張・熱収縮の際にストリンガ５３の凹部５５の形状に合わせて変形するため、熱硬化によってストリンガ５３及び芯材５４の間に剥離が生じることが殆どない。
【００７７】
なお、本実施の形態４においては、芯材５４を発泡材料によって構成したものについて述べたが、これに限定されるものではなく、芯材５４を複合材料によって構成してもよい。また、この場合においては、スキン５２及びストリンガ５３と同一の複合材料によって芯材５４を構成してもよく、又は同一のマトリックス材料からなる複合材料によって構成してもよい。かかる場合には、スキン５２及びストリンガ５３と芯材とが熱硬化によって一体的に接合されることとなり、剥離等の不良が生じにくい。また、ストリンガ５３の内部が空洞でないため、超音波探傷による不良検査を容易に適用することができる。
【００７８】
また、以上の実施の形態４においては、ストリンガ５３，芯材５４及びスキン５２が一体的に結合した板状構造体５１の構成及びその製造方法について述べたが、未硬化のストリンガ５９を未硬化のスキン５８ではなく例えば定盤５７にそのまま載置し、これをオートクレーブによって加熱硬化させて、ストリンガ５３と芯材５４とが一体的に結合した本発明に係る補強材を製造してもよい。かかる補強材を予め製造しておけば、これを例えば複合材製の面板上に取り付けることによって、容易に板状構造体５１を製造することができる。また、補強材の内部が中実とされているため、実施の形態４に係る板状構造体５１と同様に、容易に超音波探傷による当該補強材の不良検査を行うことができる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明に係る板状構造体及びその製造方法による場合は、補強部から芯材を引き抜く必要がなく、従って板状構造体の生産性が向上し、しかも板状構造体の比強度及び剛性を高く確保することができる。
【００８０】
また、補強部が中実であるため、容易に超音波探傷による不良検査を行うことができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の構成を示す正面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法のストリンガの成形工程を説明する模式的正面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る板状構造体の製造方法の加熱工程を説明する模式的正面断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る芯材の成形について説明する模式的斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る板状構造体の製造方法の加熱工程を説明する模式的正面断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る板状構造体の構成を示す正面断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係る板状構造体の製造方法の加熱工程を説明する模式的正面断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態４に係る板状構造体の構成を示す概略斜視図である。
【図１９】本発明の実施の形態４に係る板状構造体の製造方法の加熱工程を説明する模式的正面断面図である。
【図２０】従来のＴ型のストリンガの成形について説明する模式的断面図である。
【図２１】従来のＩ型のストリンガの成形について説明する模式的断面図である。
【図２２】従来のΩ型のストリンガの成形について説明する模式的断面図である。
【図２３】従来のハット型のストリンガの成形について説明する概略斜視図であり、（ａ）は、その一例を示しており、（ｂ）は、他の例を示している。
【符号の説明】
１  板状構造体
２  スキン（面板部）
３  ストリンガ（補強部）
４  芯材
５  横板部分
６  縦板部分（板状部分）
７  丸棒状部分（棒状部分）
８  成形治具
９  支持用治具
１０  凹部
１１  湾曲部分
１２  直線部分
１３  鍔部
１４  嵌合穴
１５  嵌合突起
１６  プリプレグ積層体
１７  吸着治具
１８  吸着孔
１９  屈曲用治具
２０  未硬化のストリンガ（未硬化の補強部）
２１  定盤
２２  未硬化のスキン（未硬化の面板部）
２３  プレート
２４  ブリーザネット
２５  ナイロンバッグ
２６  シール材
２７  排気口
３１  未硬化の芯材
４１  板状構造体
４２  芯材
５１  板状構造体
５２  スキン（面板部）
５３  ストリンガ（補強部）
５４  芯材
５５  凹部
５６  横板部分
５７  定盤
５８  未硬化のスキン（未硬化の面板部）
５９  未硬化のストリンガ（未硬化の補強部）
６０  ブリーザネット
６１  ナイロンバッグ
６２  シール材
６３  排気口
【図１】
2004352187.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004352187.tif 000007
【図６】
2004352187.tif 000008
【図７】
2004352187.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004352187.tif 000011
【図１０】
2004352187.tif 000012
【図１１】
2004352187.tif 000013
【図１２】
2004352187.tif 000014
【図１３】
2004352187.tif 000015
【図１４】
2004352187.tif 000016
【図１５】
2004352187.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2004352187.tif 000019
【図１８】
2004352187.tif 000020
【図１９】
2004352187.tif 000021
【図２０】
2004352187.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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