(57)【要約】ツールセットが、成形面および心棒凹部を成形面に備える成形ツールと、心棒凹部に嵌合して、構成要素を形成するように構成された第一心棒と、心棒凹部に嵌合して、第一構成要素とは異なる形状または寸法を有する第二構成要素を形成するように構成される第二心棒とを備える。部品を製造する方法が、一つ以上の内側成形面ツール上の構成要素一式を配置すること、内側成形面ツール周囲に層を形成すること、内側成形面ツールの反対側面に一対の外側成形面ツールを嵌合すること、層と、内側および外側の成形面ツール間の構成要素を圧縮して部品を成形すること、そして、その部品から内側成形面ツールを取り外すことを含む。
2010500199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心棒上に部品を配置し、
前記心棒を成形ツールの心棒凹部に嵌合させ、
前記成形ツールの成形面に係合する第一部分と、前記心棒上の前記構成要素と係合する第二部分とを有するパネルを配置し、
前記心棒に対して前記パネルを圧縮して、前記パネルの前記第一部分を前記部品に結合させ、そして、
前記成形ツールの前記成形面に対して前記パネルを圧縮して、前記パネルの前記第二部分を成形すること
を含む、部品の製造方法。
【請求項２】
前記第一の部品を、
第一心棒上に第一構成要素を配置し、
前記第一心棒を成形ツールの心棒凹部に嵌合し、
前記成形ツールの成形面に係合する第一部分と、前記第一心棒上の前記第一構成要素と係合する第二部分とを有する第一のパネルを配置し、
前記第一心棒に対して前記パネルを圧縮して、前記パネルの前記第一部分を前記第一構成要素に結合させて、
前記成形ツールの前記成形面に対して前記パネルを圧縮して、前記パネルの前記第二部分を成形すること
により製造し、そして、
前記第一心棒を前記心棒凹部から取り外し、
前記第二の部品を、
前記第二心棒上に第二構成要素を配置し、
前記第二心棒を前記成形ツールの前記心棒凹部に嵌合し、
前記成形ツールの成形面に係合する第一部分と、前記第二心棒上の前記第二構成要素と係合する第二部分とを有する第二のパネルを配置し、
前記第二心棒に対して前記パネルを圧縮して、前記パネルの前記第一部分を前記第二構成要素に結合させて、
前記成形ツールの前記成形面に対して前記パネルを圧縮して、前記パネルの前記第二部分を成形する
ことにより製造することと
を含む、第一および第二部品の製造方法。
【請求項３】
成形面と成形面内の心棒凹部とを備え、前記心棒凹部が、該心棒凹部内で前記心棒を所望の位置に位置決定するような心棒と係合するように構成されている心棒位置決め部を有することを特徴とする成形ツール。
【請求項４】
前記心棒位置決め部が雌雄接続によって前記心棒と係合するように構成される請求項３に記載のツール。
【請求項５】
前記心棒位置決め部が前記心棒凹部に穴を備える請求項４に記載のツール。
【請求項６】
複数の心棒凹部が前記成形面に形成されている請求項３、４または５に記載のツール。
【請求項７】
前記心棒凹部が一続きの材料に形成されている請求項６に記載のツール。
【請求項８】
それぞれが縦桁心棒を収容するように構成される前記成形面上の２つまたはそれ以上の縦桁心棒凹部と、そして、
それぞれが付加的な部品のための心棒を収容するように構成されている、１つまたは複数の前記成形面上の付加的な心棒凹部と
を含む請求項６または７に記載のツール。
【請求項９】
少なくとも１つの前記付加的な心棒凹部が前記縦桁心棒凹部に対して傾斜して延在する、請求項８に記載のツール。
【請求項１０】
各縦桁心棒凹部が一対の対側壁を有し、前記付加的な心棒凹部の少なくとも一つが前記成形面の端に延在し、ただ１つの側壁を有することを特徴とする請求項８または９に記載のツール。
【請求項１１】
第二成形面と、
各心棒を収容するように構成された、前記第二成形面内の一つまたは複数の心棒凹部と
をさらに備えることを特徴とする請求項３〜１０のいずれか一項に記載のツール。
【請求項１２】
前記第二成形面が、前記第一成形面に対して前記ツールの反対側面に位置することを特徴とする請求項１１に記載のツール。
【請求項１３】
前記第二成形面が、前記第一成形面に隣接する前記ツールの側面に配置されることを特徴とする請求項１１に記載のツール。
【請求項１４】
各凹部が、前記成形ツールから材料を除去することで形成されることを特徴とする請求項３〜１３のいずれか一項に記載のツール。
【請求項１５】
各心棒凹部を前記成形ツールから材料を除去することで形成することを含む、請求項３〜１４のいずれか一項に記載のツールを製造する方法。
【請求項１６】
成形面を備える成形ツールと、前記成形面内の心棒凹部と、
前記心棒凹部に嵌合して構成要素を形成するように構成された心棒と
を備える、ツールセット。
【請求項１７】
前記心棒凹部に嵌合して、第一構成要素とは異なる形状または寸法を有する第二構成要素を形成するように構成された第二心棒を更に備える請求項１６に記載のツールセット。
【請求項１８】
前記心棒凹部が、心棒位置決め部を有し、かつ、前記心棒が前記心棒位置決め部と係合するように構成された部品を有して、前記心棒凹部の所望位置に前記心棒を配置することを特徴とする、請求項１６または１７に記載のセット。
【請求項１９】
前記心棒がオスメス接続によって前記心棒位置決め部と係合することを特徴とする請求項１８に記載のセット。
【請求項２０】
前記心棒が心棒位置決め部と係合する雄部品を有することを特徴とする請求項１９に記載のセット。
【請求項２１】
前記心棒凹部が底部および一対の対側壁を有し、そして、前記心棒が前記心棒凹部に押し込み式に収容されることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のセット。
【請求項２２】
請求項８に記載の成形ツールと、
縦桁心棒凹部の一つ一つにそれぞれ嵌合して、各縦桁を形成するように構成される、２つまたはそれ以上の縦桁心棒と
追加的な心棒凹部の一つ一つそれぞれに嵌合して、追加的な構成要素のそれぞれを形成するように構成される、１つまたは複数の追加的な心棒と
を備えるツールセット。
【請求項２３】
成形ツール上に構成要素一式を配置することと、
前記成形ツール上の構成要素一式をパネルに対して同時に圧縮して、前記構成要素を前記パネルに結合することと
を含み、前記構成要素一式が複数の縦桁及び１つまたは複数の追加的な構成要素を含むことを特徴とする、部品を製造するための方法。
【請求項２４】
第二構成要素一式を前記成形ツール上に配置することと、
前記第二構成要素一式を前記成形ツール上で第二パネルに対して圧縮して、前記第二構成要素一式を前記第二パネルに結合することと
を更に含み、前記第一構成要素一式を前記第一パネルに対して圧縮するのと同時に、前記第二構成要素一式を前記第二パネルに対して圧縮することを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも２つの内側成形面ツールと、
少なくとも２つの外側成形面ツールと、
それぞれが着脱可能に内側成形面ツール間に嵌合して、内側成形面ツール間の所望の間隔を維持できる一つまたは複数のスペーサと、
を含むツールセット。
【請求項２６】
第一内側成形面ツールの外側面上に第一構成要素一式を配置することと、
第二内側成形面ツールの外側面上に第二構成要素一式を配置することと、
前記内側成形面ツール間の所望の間隔を維持するように、前記内側成形面ツールの内側面に１つまたは複数のスペーサを前記内側成形面ツールの間に嵌合させることと、
前記内側成形面ツールの周りに層を形成することと、
外側成形面ツールを前記内側成形面ツールの反対側面に嵌合することと、
前記層および内側および外側成形面ツール間の前記構成要素とを圧縮して、前記部品を成形することと、
前記スペーサを取り外すことと、
前記スペーサを取り外した後に、前記内側成形面ツールを前記部品から外すことと、
前記内側成形面ツールを前記部品から取り外すことと
を含む、部品製造方法。
【請求項２７】
一つまたは複数の内側成形面ツール上に構成要素一式を配置することと、
前記内側成形面ツールの周囲に層を形成することと、
前記内側成形面ツールの反対側面に一対の外側成形面ツールを嵌合することと、
前記層および内側および外側成形面ツール間の前記構成要素を圧縮して前記部品を成形することと、
前記部品から前記内側成形面ツールを取り外すことと
を含む、部品製造方法。
【請求項２８】
前記部品がウィングボックスである請求項２６または２７の方法。
【請求項２９】
前記または各内側成形面ツールに巻きつけて、前記層が形成されることを特徴とする、請求項２６、２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記層が前記内側成形面ツールに前記層が巻きつけられることに従って、前記または各内側成形面ツールが回転することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
請求項１、２、１５、２３、２４、２６〜３０に記載の方法により製造される部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形ツール、ツールセット、成形ツールを製造する方法および複合部品のような部品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５９０２５３５号は、単一工程の成形操作で構成要素を成形する樹脂膜注入用の内側成形面（ＩＭＬ）ツールについて記載している。ＩＭＬツールは、モジュール式設計における複数の心棒を備えている。心棒はプレフォームアセンブリ上に個々に組み立てられ、心棒の下側の表面構造はプレフォームアセンブリの縦桁およびインターコスタルと整合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５９０２５３５号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第一の態様は、成形面と成形面内の心棒凹部とを備え、前記心棒凹部が、該心棒凹部内で前記心棒を所望の位置に位置決定するような心棒と係合するように構成されている心棒位置決め部を有することを特徴とする成形ツールを提供する。
【０００５】
成形面に心棒凹部を備えることは、心棒を容易かつ正確に成形面に嵌合することを可能にする。
【０００６】
典型的には、心棒位置決め部は、オスメス接続（例えば穴またはピン）によって心棒と係合するように構成される。
【０００７】
複数の心棒凹部が成形面に形成され、それらは、典型的には一続きの素材により形成できる。従って、各心棒凹部が、縦桁のような各構成要素、または桁、リブ足またはリブ柱のような付加的な構成要素のための心棒を収容するために用いられうる。
【０００８】
ツールは、例えば、ハーフウィングボックス用の、片側に単一の成形面のみを有しても良い。代替的には、ツールは（第一成形面の隣接または反対側にある）第二成形表面を有しても良く、第二成形面中の一つまたは複数の心棒凹部は、各心棒を収容するように構成される。この場合、ツールは、フルウィングボックスのような管状部品の形成に用いることができる。
【０００９】
典型的には、例えば、鋼片の機械加工により、成形ツールから材料を除去することで各凹部が形成される。
【００１０】
本発明の更なる態様は、ツールセットを提供し、該ツールセットは、
本発明の第一の態様による成形ツールと、
心棒凹部に嵌合して、第一構成要素を形成するように構成された第一心棒と、
心棒凹部に嵌合して、第一構成要素とは異なる形状または寸法を有する第二構成要素を形成するように構成される第二心棒と
を備える。
【００１１】
従って、モジュール式ツールセットに用いられうるツールは、多様な心棒を入れ替え可能に心棒凹部に嵌合でき、所望の構成要素を形成することができる。
【００１２】
本発明の更なる態様は、ツールセットを提供し、該ツールセットは、
本発明の第一の態様による成形ツールと、
縦桁心棒凹部の一つ一つにそれぞれ嵌合して、各縦桁を形成するように構成される、２つまたはそれ以上の縦桁心棒と
付加的な心棒凹部の一つ一つそれぞれに嵌合して、付加的な構成要素のそれぞれを形成するように構成される、１つまたはそれ以上の追加的な心棒と
を備える。
【００１３】
従って、成形ツールは、縦桁用の心棒と、さらには、リブ足、桁および／またはリブ柱のような付加的な構成要素のための心棒を収容できる。
【００１４】
本発明の更なる態様は部品の製造方法を提供し、該方法は、
構成要素を心棒の上に配置すること、
心棒を成形ツールの心棒凹部に嵌入すること、
パネルを前記成形ツールの成形面に係合している該パネルの第一部分及び前記心棒上の前記部品と係合している前記パネルの第二部分に配置すること、
前記第一心棒に対して前記パネルの前記第一部分を圧縮して、前記部品に結合させること、
前記成形ツールの前記成形面に対して前記パネルの前記第二部分を圧縮して、前記第二部分を成形すること
を含む。
【００１５】
用途に応じて、パネルは多様な要素でありうる。後述の好ましい実施形態において、パネルは、成形ツールに巻きつけられたウィング被膜またはキャップ層の一部分のいずれかである。
【００１６】
本発明の更なる態様は第一および第二の部品を製造する方法を提供し、該方法は、
第一の部品を、
第一心棒上に第一構成要素を配置すること、
第一心棒を成形ツールの心棒凹部に嵌入すること、
前記成形ツールの成形面に係合している第一部分と、前記第一心棒上の第一構成要素と係合する第二部分とを有する第一のパネルを配置すること、
前記第一心棒に対して前記パネルの前記第一部分を圧縮して、第一構成要素に結合させること、そして、
前記成形ツールの前記成形面に対して前記パネルの前記第二部分を圧縮して、前記第二部分を成形すること
により製造し、そして、
心棒凹部から第一心棒を取り外し、
第二の部品を、
第二心棒上に第二構成要素を配置すること、
第二心棒を成形ツールの心棒凹部に嵌合すること、
第二のパネルであって、前記成形ツールの成形面に係合する第一部分と、前記第一心棒上の第二構成要素と係合する第二部分とを有するパネルを配置すること、
第二心棒に対して前記パネルの第一部分を圧縮して、第二構成要素に結合させること、
前記成形ツールの前記成形面に対して前記パネルの前記第二部分を圧縮して、パネルの第二部分を成形すること
により製造することを含む。
【００１７】
本発明の更なる態様は部品の製造方法を提供し、該方法は、
成形ツール上に一組の構成要素を配置すること、
前記構成要素をパネルに結合するように、前記成形ツール上の構成要素一式を前記パネルに対して同時に圧縮すること
を含み、前記構成要素一式は、複数の縦桁と１つまたは複数の付加的な構成要素とを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の一実施形態において、方法は、
第二構成要素一式を成形ツール上に配置すること、
第二構成要素一式を第二のパネルに結合させるように、第二構成要素一式を成形ツール上で第二パネルに対して圧縮することを更に含み、
前記第一構成要素を前記第一のパネルに対して圧縮するのと同時に、前記第二構成要素一式を前記第二のパネルに対して圧縮することを特徴とする。
【００１９】
例えば、以下に述べる実施形態の一つにおいて、第一構成要素一式は、ウィングボックスの上表面に結合し、また、第二構成要素一式は、ウィングボックスの下表面に結合する。
【００２０】
本発明の更なる態様は、
少なくとも２つの内側成形面ツール、
少なくとも２つの外側成形面ツール、
それぞれが着脱可能に内側成形面ツールの間に嵌合して、内側成形面ツール間の所望の間隔を維持できる一つまたは複数のスペーサと、
を備えるツールセットを提供する。
【００２１】
このようなツールセットを部品製造方法に用いても良く、該方法は、
第一内側成形面ツールの外側面上に第一構成要素一式を配置することと、
第二内側成形面ツールの外側面上に第二構成要素一式を配置することと、
前記内側成形面ツール間の所望の間隔を維持するように、前記内側成形面ツールの内側面に１つまたは複数のスペーサを前記内側成形面ツールの間に嵌合させることと、
前記内側成形面ツールの周りに層を形成することと、
外側成形面ツールを前記内側成形面ツールの反対側面に嵌合することと、
前記内側および外側成形面ツール間の前記層および前記構成要素を圧縮して、前記部品を成形することと、
前記スペーサを取り外すことと、
前記スペーサを取り外した後に、前記内側成形面ツールを前記部品から取り外すことと、
前記内側成形面ツールを前記部品から取り外すことと
を含む、部品製造方法である。
【００２２】
この方法は、部品の形成の後に、内側成形面ツールを容易に複合部品から取り外せるようにする。典型的には、部品はフルウィングボックスのような管状部品である。
【００２３】
本発明の更なる態様は、部品製造方法を提供し、該方法は、
構成要素一式を一つまたは複数の内側成形面ツールを配置すること、
内側成形面ツールの周囲に層を形成すること、
内側成形面ツールの反対側面に一対の外側成形面ツールを嵌合すること、
前記内側および外側成形面ツール間の前記層および前記構成要素を圧縮して、前記部品を成形することと、
前記部品から内側成形面ツールを取り外すこと
を含む。
【００２４】
典型的には、前記または各内側成形面ツールに巻きつけて層が形成される。
【００２５】
典型的には、例えば、フィラメント巻回機により、内側成形面ツールの周囲に層を巻きつけることに従って、前記または各内側成形面ツールが回転する。
【００２６】
さまざまな本発明の態様が、フルもしくはハーフウィングボックスのような航空機部品の形成または航空機以外の多様な用途に用いられうる。典型的には、部品は複合材料から形成されるが、必ずしもこれに限らない。
【００２７】
本発明の実施態様を、以下に添付の図面を参照して記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ハーフウィングボックス部品の内側成形面ツール（ＩＭＬ）ツールである。
【図２ａ】第一の連続（back-to-back）成型ツールである。
【図２ｂ】第二の連続成型ツールである。
【図３】プレフォームおよび心棒を嵌合したＩＭＬツールである。
【図４】ハーフウィングボックス部品用の硬化アセンブリである。
【図５】フルウィングボックス部品用の内側成形面（ＩＭＬ）ツールである。
【図６】フルウィングボックス部品用の硬化アセンブリの断面図である。
【図７】図６のアセンブリにおいて使用する上下の外側成形面（ＯＭＬ）である。
【図８】図６のアセンブリに用いられる主着陸装置（ＭＬＧ）ＩＭＬツールの側面図である。
【図９】図６のアセンブリに用いられるパイロンＩＭＬツールの側面図である。
【図１０】ＭＬＧ ＩＭＬツールと図６のアセンブリのウィングボックスＩＭＬツールの接触面のうちの一つの断面図である。
【図１１】ハーフウィングボックス部品の製造過程である。
【図１２】ハーフウィングボックス部品の製造過程である。
【図１３】ハーフウィングボックス部品の製造過程である。
【図１４】ハーフウィングボックス部品の製造過程である。
【図１５】ハーフウィングボックス部品の製造過程である。
【図１６】ハーフウィングボックス部品の製造過程である。
【図１７】ハーフウィングボックス部品の製造過程である。
【図１８】ハーフウィングボックス部品の製造過程である。
【図１９】フルウィングボックス部品の製造過程である。
【図２０】フルウィングボックス部品の製造過程である。
【図２１】フルウィングボックス部品の製造過程である。
【図２２】フルウィングボックス部品の製造過程である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１〜４は、ハーフウィングボックス複合部品を製造するための工程を示す。図１に示す内側成形面（ＩＭＬ）ツール１は、鋼片を機械加工して製造される一体の鋼部品を備える。パイロン取り付け凹部２および着陸装置取り付け凹部４は、上部成形面の先端及び後端に機械加工される。次いで、機械加工により材料が上部成形面から除去され、多くの心棒凹部を形成する。心棒凹部は、ツールの先端及び後端に沿ってスパン方向に延在する桁チャネル５、ツールに沿ってスパン方向に延在する４つの縦桁チャネル６、ツールを翼弦方向に走るリブ足チャネル８を含む。縦桁チャネル６およびリブ足チャネル８は、それぞれ底部および一対の対側壁を有するが、桁チャネルは上成形面の端に形成され、底部および単一の側壁のみを有する。心棒位置決め穴が、各心棒凹部の底部に備えられる。このような穴９のうちの１つを図１に部分的に示す。心棒凹部により、上の成形面は島状部３の配列に分割される。ツール位置合わせ穴７が、ツール１の根端に備えられる。
【００３０】
心棒凹部の形成前に、可撓性の表面被覆（例えば、予備硬化パイルの積層体）を上成形表面に接着またボルト止めしても良い。そして、可撓性表面被覆は、所望の成形外形を形成するために機械加工され、ツール及び心棒位置決め穴を形成するためにパンチ加工されうる。
【００３１】
図２aに、縦桁モールドツール１０を示す。ツールは、連続して配置される一対の心棒１１、１２を備える。心棒１１、１２は形状が同様なので、心棒１１についてのみ詳述する。縦桁の半分は、心棒に薄層装填材（例えばプリプレグ）を敷設し、心棒の２つの側面１５、１６に対して装填材を成型することにより心棒上に形成される。これは、多様な製造技術によって達成できる。例えば、可撓性隔壁を装填材上に敷設し、ダイヤフラムの片側を射出し、（熱と共に）静水圧を用いて装填材を成型できる。結果として、Ｌ字状の縦桁の半分が成型され、心棒１２により成型された他半分と連続して載置される。それぞれ、一対の半縦桁から形成される縦桁プレフォーム３０の列を図３に示す。
【００３２】
縦桁凹部６底部の心棒位置決め穴９に嵌合する位置合わせピン１３と１４を有する心棒は、縦桁成型ツールを正確に位置決定する。この場合、心棒上の雄部品および心棒凹部の穴部によりオスメス結合がもたらされる。代替的な実施態様では、雄部品が心棒凹部に形成されうる。
【００３３】
図３に示す後端部桁キャップ心棒３４を、同様の方法で後端部桁キャップ・プレフォーム３３を縦桁３０に嵌合するために用いる。即ち、装填材（例えば、プリプレグ）が心棒３４上に載置され、例えば、真空成形により、心棒の２側面により成形される。先端部桁キャップ・プレフォーム３１は、桁キャップ心棒３２上に同様の方法で形成されている。
【００３４】
連続リブ足ツール（図示せず）は、縦桁ツール１０と同様に、図３に示すＴ字状のリブ足プレフォーム３６を成形するために用いる。
【００３５】
プレフォームを同時に製造するために組立てライン装置を用いることができ、これにより生産速度を最大化する。
【００３６】
桁キャップ、縦桁およびリブ足プレフォームが形成された後に、ＩＭＬツール１上の各心棒上に運搬され、そして、各心棒は図３に示すように、ツール内の各チャネルに嵌入される。ツール１に嵌合される前に、プレフォームは硬化済みまたは未硬化でありうる。
【００３７】
２つの側壁を有するチャネル（即ち、縦桁チャネル６およびリブ足チャネル８）が、各心棒を押し込み式に収容して、それぞれの心棒を正確に位置決めする。
【００３８】
図４は、ＩＭＬツール１および外側成形面（ＯＭＬ）ツール４０を含む硬化アセンブリを示す。ＯＭＬツール４０は、ツール内の位置合わせ穴（図示せず）を用いて、硬化治具（図示せず）上に水平に位置決めされる。被膜４１をＯＭＬツール４０上に敷設する。被膜４１は、手動またはテープ貼付装置を用いて、プリプレグまたは織物と共に敷設されてもよい。ＩＭＬツール１（図３に示すように、適切な位置にあるプレフォームおよび心棒を有する）を、反転して被膜の上面に載置して、図４に示すアセンブリを形成する。ＯＭＬツール４０から突出すノックピン４２は、ＩＭＬツールの位置合わせ穴７（図１参照）と嵌合し、ＩＭＬ及びＯＭＬツールを互いに正確に位置決めする。
【００３９】
図４に示すアセンブリを、一対の可撓性隔壁の間に密閉及び封入する。ＩＭＬおよびＯＭＬツールを共に圧縮するために、隔壁間を真空にし、オートクレーブ内で熱と圧力を印加して、部品を硬化し結合する。
【００４０】
硬化中に、被膜４１は、ＩＭＬツール１の島状部３と係合し（かつ、島状部３に対して圧縮し）、結果的に、（これらの内側面において）成形されて、島状部３の形状に一致するようになる。被膜の他の部分が縦桁３０、リブ足３６および桁キャップ３１,３３と係合し（かつ、これらに対して圧縮し）、これらを相互に結合する。その反対側では、部品３０,３６,３１,３３が各心棒により圧縮及び成形される。
【００４１】
結果として生じた翼部品の半分を、成形ツールから外し、そして、マンホール他のあらゆる重要な領域を機械加工して、即組み立て可能な部品を製造する。ウィングボックスの最終組立において、リブ足３６をリブウェブ（図示せず）にボルト固定し、そして、桁キャップ３１,３３は桁ウェブ（図示せず）にボルト固定する。リブウェブおよび桁ウェブを、他方の同様の翼部品の半分（図示せず）に、順次にボルト固定する。シアの高い領域では、いくつかの付加的な桁キャップのボルト止めが必要とされうる。
【００４２】
ＩＭＬツール１は、多くの多様な心棒を含むモジュール式ツールセットの一部分として用いることが可能であり、心棒凹部に嵌合して、各複合構成要素を形成するようにそれぞれ構成される。従って、例えば、縦桁成形ツール１０を縦桁心棒チャネル６から取り外して、異なる形状または大きさの縦桁を形成するように構成された、チャネル６に押し込み式に収容できる形状及び大きさの代替的な縦桁成形ツールで置換することも可能である。従って、例えば、図２bに示す縦桁成形ツール１０’を、異なる被膜を用いた後の共硬化／結合工程において、（ツール１０により形成されたＴ型縦桁の代わりに）Ｉ型縦桁３０’を形成するために用いることもできる。同様の成形方法を桁キャップ及びリブ足に用いることもできる。これは、それぞれの部品が（上成形表面を形成する島状部３により決定される）共通の形状を有するが、異なる構成要素を有する多くの異なる部分を形成するために、同じＩＭＬツール１を用いることを可能にする。これにより、部品数が低減され、製造費用が最小化される。
【００４３】
ＩＭＬツール１は縦桁心棒凹部５を有し、付加的な心棒凹部はそれぞれ付加的な構成要素（この場合は、桁キャップ及びリブ足）のための心棒を収容するように構成される。この統合型ツール法は、縦桁、桁キャップおよびリブ足を同時に被膜に結合できるようにするので、製造時間を短縮する。
【００４４】
図５〜１１は、フルウィングボックス複合部品を製造する方法を例示する。
【００４５】
図５に示す内側型線（ＩＭＬ）ツール５０は、上成形面を画定する上面と、下成形面を画定する下面（上面の反対側）と、先後端表面を画定する先端面及び後端面（上下面に隣接している）とを備えている。パイロン取り付け凹部５３およびギア取り付け凹部５２は、上成形面の先後端に形成される。そして、成形面は、２対の上下の桁チャネル５５と、ツール長手方向に延在する上下の縦桁チャネル５と、ツール翼弦方向に延在する下縦桁チャネルとを形成するように機械加工される。上側のリブ足チャネル５１のみ図５に示すが、同様のリブチャネルは図示しない下成形面に形成される。島状部５８は、チャネルの間に位置する。リブ柱凹部５７は、リブ足チャネル５１と同一線上の先端および後端成形面に形成される。２つのリブ柱凹部５７のみを図５に示すが、第３のリブ柱凹部をツールの遠端にリブ足チャネル５１と同一線上に備えてもよい。完成したウィングボックスの所望の位置において、下成形面に平坦部が形成される。図５では、ＩＭＬツールの根元端にただ１つの平坦部５６のみを示すが、多くのこのような平坦部が、図示しない下成形面で、長手方向に沿って配置される。
【００４６】
心棒凹部の形成前に、可撓性表面被覆（予備硬化パイルのラミネートなど）がツール５０の周囲を覆う（そして、適切な位置で結合またはボルト止めされる）。そして、可撓性表面被覆は、所望の成形外形を形成するために機械加工されうる。
【００４７】
同様の方法で、縦桁、リブ足および桁キャップを、図３に示す縦桁、リブ足および桁キャップに形成し、ＩＭＬツール５０上のそれぞれの凹部に嵌合させる。また、リブ柱（図示せず）は、図３に示す縦桁ツール１０と同様に、連続ツール上にも成形され、これらのツールはリブ柱凹部５７にも嵌入される。
【００４８】
４本の支持支柱４９の一式を図６に示す。このような一連の支持支柱４９一式は、ツール５０の中心線に沿うシャフト６９上に離間して備えられ、支柱４９の端は、ツールの内側角部に係合する。軸６９が回転すると、その回転に従って、フィラメント巻回機により、キャップ層５８がＩＭＬツール５０上に巻回される。キャップ層５８は一連のキャッピングパイルを備える。キャッピングパイルの大部分の繊維は、ツールの長手方向（即ち、ツールの回転軸）に対して角度約９０°で延在する。しかし、スプールの巻き戻しがあるので、フィラメント巻回機のスプールの動作により、最大４５°の角度が達成されうる。
【００４９】
図６は、ＩＭＬツール５０、上カバーＯＭＬツール５３、下カバーＯＭＬツール５４、主着陸装置（ＭＬＧ）ＩＭＬツール５１およびパイロン ＩＭＬツール５２を含む硬化アセンブリを示す。
【００５０】
下カバーＯＭＬツール５４は、ツール５４の位置合わせ穴５６（図７に示す）を通過するツール治具のピンを有する硬化治具（図示せず）に水平に位置する。下被膜５７は下カバーＯＭＬツール５４上に敷設される。図６に示すように、ＩＭＬツール５０（図６に示すような適当な位置にあるプレフォーム及び心棒を有する）が被膜５７の上に配置され、ＩＭＬツール５０の穴を貫通する、ツール治具のピン（図示せず）により、ＩＭＬとＯＭＬが相互に正確に配置される。
【００５１】
そして、図６に示すように、ＭＬＧ ＩＭＬツール５１およびパイロン ＩＭＬツール５２を適所に配置する。
【００５２】
ＭＬＧ ＩＭＬツール５１は図８で詳細に示す。ツール５１はその中心線について対称形であるので、上半分のみについて詳述する。上半分は、上被膜５９と係合する上面６０を有する上部コールプレートと、キャップ層５８と係合する側面６４とを備えている。側面６４は、パイロット穴６１を有するフランジに延在する。ピン６２は、その末端（図示せず）にねじ込んだナット６３を備える。
【００５３】
ナット６３は、下コールプレートにより担持されるナットを係合し、ナットの一方または両方は、コールプレート間の間隔を調整するために回転可能であり、上下の被膜５７,５９について正確な厚みを保証する。
【００５４】
ＭＬＧ ＩＭＬツール５１およびＩＭＬツール５０の間の接触面を図１０に示す。ツール５１は、ツール５０の長手方向に沿って延在するか、または、または着陸装置取り付け凹部５２と同一線上に位置しても良い。ツール５０は、ツール５１のパイロット穴６１と同一線上のパイロット穴６５を有する。パイロット穴６６は、パイロット穴６１,６５と同一線上に位置するキャップ層５８を貫通する。ボルト８０は、パイロット穴６１,６５,６６を通り、ナット８２、８３により適切な位置に保持される。円筒形カラー８１は、ボルト８０に嵌合して、ツール５０,５１の反対側表面に係合する。カラー８１の長さは、ツール間の間隔と、結果的にはキャップ層５８の厚みを正確に設定するように慎重に制御される。
【００５５】
パイロン ＩＭＬツール５２を図９に詳細に示す。ＩＭＬツール５２は、ツール５１と同様の構造なので詳述はしない。同様のボルトインタフェースをツール５２およびＩＭＬツール５０の間に備える。
【００５６】
そして、ツール５０,５１,５２を固定し、治具から取り外して１８０°回転させる。
【００５７】
上カバーＯＭＬツール５３は、ツール５３の位置合わせ穴５６を通る硬化治具上のピンによって、硬化治具上に水平に位置合わせされる。上被膜５９は、上カバーＯＭＬツール５３上に敷設される。ＩＭＬツール５０内の穴（図示せず）を貫通するツール治具のピンを用いて、ツール５０,５１,５２が被膜５９上に配置され、ＩＭＬツールとＯＭＬツールが互いに正確に配置される。
【００５８】
そして、図６に示したアセンブリを固定し、密封し、バッグで覆い、オートクレーブ内で硬化する。
【００５９】
ＩＭＬツール５０（ＩＭＬツール１と共通して）を、それぞれが心棒凹部に嵌合して各複合構成要素を形成するように構成されている多くの多様な心棒を含む成形ツールセットの一部として用いることができる。
【００６０】
ＩＭＬツール５０は縦桁心棒凹部を有し、付加的な心棒凹部のそれぞれが、付加的な部品（この場合、キャップ、リブ柱およびリブ足）のための心棒を収容するように構成されている。この統合ツール法は、縦桁、桁キャップ、リブ柱およびリブ足が同時に結合できるようにするので、製造のための時間を節約できる。また、フルウィングボックスＩＭＬツールは、上下の被膜が同時に各部品に結合できるようにして、ハーフウィングボックスの場合と比較して、組立時間およびコストを低減する。また、桁ウェブに、キャップ層５８によりもたらされる桁キャップをボルト止めするという付加的な組立ステップが必要とされることはない。
【００６１】
しかし、ハーフウィングボックスの場合は、より小さい部品を生産し、部品の非破壊試験がより容易に実施できる。
【００６２】
そして、ＯＭＬツールが取り外され、また、ＩＭＬツールは、フルウィングボックス部品の大きい方の根元端から取り外される。マンホールおよび他のいかなる重要な領域も、即組立可能な部品を提供するために機械加工される。組立中には、リブウェブがウィングボックスの根元端に通され、リブ柱およびリブ足にボルト止めされる。若干の付加的な桁キャップの被膜５７,５９へのボルト止めが、シアの高い領域で必要とされうる。
【００６３】
図１１〜１６は、ハーフウィングボックス複合部品を製造する代替的な方法を示す。方法は図１〜４に示す方法と同様のため、違いのみを詳述する。図１３に示すＩＭＬツール１００は、図１１に示す鋼片１０１から形成され、ＩＭＬツール１００は、図１２に示すように内側成形面、桁チャネルおよび取り付け凹部を形成するように機械加工され、次いで、図１３に示すように縦桁およびリブ足凹部を形成するように機械加工される。ツール１００は、ツール１と同じ心棒を収容する。心棒凹部に挿入する前のそれぞれの心棒を１３に示す。図１４は適所配置された心棒およびプレフォームを示し、図１５はツール上を覆ったキャップ層１０２を示す。
【００６４】
そして、図１６に示すように、コールプレート１０３,１０４を先端および後端部に係着させる。図１７に示すように、被膜１０５をＯＭＬツール１０６上に敷設する。図１８に示すように、ツール１００を被膜１０５上に配置し、パーツを正確に配置するために、プレート１１１から突出すノックピンがＯＭＬツールおよびコールプレートの穴に嵌入させる。ノックピン１０７〜１１０のうちの４本を図１８に示す。他のノックピンは図示しない。そして、図１８のアセンブリをバッグで覆い、オートクレーブで硬化する。
【００６５】
図１９〜２２は、フルウィングボックス複合部品を製造する代替的な方法を示す。図２１に示すように、ＩＭＬツール１００と同じ一対のＩＭＬツール１２０,１２１は、プレフォームを嵌合している。図１９に示す、４枚のインターコスタルスペーサプレート１２２は、ＩＭＬツール１２１,１２０の間に着脱自在に嵌合される。スペーサプレートの上下表面は、内側成形面ツールの内側表面に係合して所望の間隔を維持する。そして、図２１に示すように、キャップ層１２３は、アセンブリ上に巻回される。アセンブリがツール中心線に沿うシャフトについて回転する図６のアセンブリと比較すると、図２１のアセンブリは、スペーサプレート１２２により回転可能である。
【００６６】
キャップ層１２３が形成された後に、図２０に示すコールプレート１２４,１２５が、図２２に示すように嵌合される。図２２に示すように、上下のＯＭＬツール１２６,１２７（両方とも、被膜を有し、ラベル付けされていない）が、嵌合される。そして、図２２のアセンブリをバッグで覆い、オートクレーブにおいて硬化する。
【００６７】
硬化後、ＯＭＬツール１２６,１２７およびコールプレート１２４,１２５を取り外す。それから、４枚のインターコスタルスペーサプレート１２２を、ウィングボックスの根元端及び先端、または、前後端から取り外すことができる。これは、ＩＭＬツール１２０,１２１を硬化後のウィングボックスから（上部ツール１２１を下に動かし、下部のツール１２０を上に動かすことによって）外して、根本端またはチップ端部から取り外せるようにする。
【００６８】
上述のように、本発明は一つまたは複数の好ましい実施形態に関して記載したが、幾多の変更または修正が添付の請求の範囲に記載の本発明の範囲内において可能なことはいうまでもない。
【図１】
2010500199.tif 000003
【図２ａ】
2010500199.tif 000004
【図２ｂ】
2010500199.tif 000005
【図３】
2010500199.tif 000006
【図４】
2010500199.tif 000007
【図５】
2010500199.tif 000008
【図６】
2010500199.tif 000009
【図７】
2010500199.tif 000010
【図８】
2010500199.tif 000011
【図９】
2010500199.tif 000012
【図１０】
2010500199.tif 000013
【図１１】
2010500199.tif 000014
【図１２】
2010500199.tif 000015
【図１３】
2010500199.tif 000016
【図１４】
2010500199.tif 000017
【図１５】
2010500199.tif 000018
【図１６】
2010500199.tif 000019
【図１７】
2010500199.tif 000020
【図１８】
2010500199.tif 000021
【図１９】
2010500199.tif 000022
【図２０】
2010500199.tif 000023
【図２１】
2010500199.tif 000024
【図２２】
2010500199.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月16日(2009.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心棒上に部品を形成し、
前記心棒を成形ツールの心棒凹部に嵌合させ、
前記成形ツールの成形面に係合する第一部分と、前記心棒上の前記構成要素と係合する第二部分とを有するパネルを配置し、
前記心棒に対して前記パネルを圧縮して、前記パネルの前記第一部分を前記部品に結合させ、そして、
前記成形ツールの前記成形面に対して前記パネルを圧縮して、前記パネルの前記第二部分を成形すること
を含む、部品の製造方法。
【請求項２】
前記部品が第一部品であり、前記心棒が第一心棒であり、前記パネルが第一パネルであることを特徴とする、請求項１に記載の方法により前記第一の部品を製造する方法と、
前記心棒凹部から前記第一心棒を取り外すことと、
前記部品が第二部品であり、前記心棒が第二心棒であり、前記パネルが第二パネルであることを特徴とする、前記第二部品を請求項１に記載の方法を繰り返すことで製造する方法と
を含む、第一及び第二部品を製造する方法。
【請求項３】
成形面と成形面内の心棒凹部とを備え、前記心棒凹部が、該心棒凹部内で前記心棒を所望の位置に位置決定するような心棒と係合するように構成されている心棒位置決め部を有することを特徴とする成形ツール。
【請求項４】
前記心棒位置決め部がオスメス接続によって前記心棒と係合するように構成される請求項３に記載のツール。
【請求項５】
前記心棒位置決め部が前記心棒凹部に穴を備える請求項４に記載のツール。
【請求項６】
複数の心棒凹部が前記成形面に形成されている請求項３、４または５に記載のツール。
【請求項７】
前記心棒凹部が一続きの材料に形成されている請求項６に記載のツール。
【請求項８】
それぞれが縦桁心棒を収容するように構成される前記成形面上の２つまたはそれ以上の縦桁心棒凹部と、そして、それぞれが付加的な部品のための心棒を収容するように構成されている、１つまたは複数の前記成形面上の付加的な心棒凹部とを含む請求項６または７に記載のツール。
【請求項９】
少なくとも１つの前記付加的な心棒凹部が前記縦桁心棒凹部に対して傾斜して延在する、請求項８に記載のツール。
【請求項１０】
各縦桁心棒凹部が一対の対側壁を有し、前記付加的な心棒凹部の少なくとも一つが前記成形面の端に延在し、ただ１つの側壁を有することを特徴とする請求項８または９に記載のツール。
【請求項１１】
第二成形面と、各心棒を収容するように構成された、前記第二成形面内の一つまたは複数の心棒凹部とをさらに備えることを特徴とする請求項３〜１０のいずれか一項に記載のツール。
【請求項１２】
前記第二成形面が、前記第一成形面に対して前記ツールの反対側面に位置することを特徴とする請求項１１に記載のツール。
【請求項１３】
前記第二成形面が、前記第一成形面に隣接する前記ツールの側面に配置されることを特徴とする請求項１１に記載のツール。
【請求項１４】
各凹部が、前記成形ツールから材料を除去することで形成されることを特徴とする請求項３〜１３のいずれか一項に記載のツール。
【請求項１５】
各心棒凹部を前記成形ツールから材料を除去することで形成することを含む、請求項３〜１４のいずれか一項に記載のツールを製造する方法。
【請求項１６】
成形面を備える成形ツールと、前記成形面内の心棒凹部と、前記心棒凹部に嵌合して構成要素を形成するように構成された心棒とを備える、ツールセット。
【請求項１７】
前記心棒凹部に嵌合して、第一構成要素とは異なる形状または寸法を有する第二構成要素を形成するように構成された第二心棒を更に備える請求項１６に記載のツールセット。
【請求項１８】
前記心棒凹部が、心棒位置決め部を有し、かつ、前記心棒が前記心棒位置決め部と係合するように構成された部品を有して、前記心棒凹部の所望位置に前記心棒を配置することを特徴とする、請求項１６または１７に記載のセット。
【請求項１９】
前記心棒がオスメス接続によって前記心棒位置決め部と係合することを特徴とする請求項１８に記載のセット。
【請求項２０】
前記心棒が心棒位置決め部と係合するオス部品を有することを特徴とする請求項１９に記載のセット。
【請求項２１】
前記心棒凹部が底部および一対の対側壁を有し、そして、前記心棒が前記心棒凹部に押し込み式に収容されることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のセット。
【請求項２２】
請求項８に記載の成形ツールと、縦桁心棒凹部の一つ一つにそれぞれ嵌合して、各縦桁を形成するように構成される、２つまたはそれ以上の縦桁心棒と追加的な心棒凹部の一つ一つそれぞれに嵌合して、追加的な構成要素のそれぞれを形成するように構成される、１つまたは複数の追加的な心棒とを備えるツールセット。
【請求項２３】
成形ツール上に構成要素一式を配置することと、前記成形ツール上の構成要素一式をパネルに対して同時に圧縮して、前記構成要素を前記パネルに結合することとを含み、前記構成要素一式が複数の縦桁及び１つまたは複数の追加的な構成要素を含むことを特徴とする、部品を製造するための方法。
【請求項２４】
第二構成要素一式を前記成形ツール上に配置することと、前記第二構成要素一式を前記成形ツール上で第二パネルに対して圧縮して、前記第二構成要素一式を前記第二パネルに結合することとを更に含み、前記第一構成要素一式を前記第一パネルに対して圧縮するのと同時に、前記第二構成要素一式を前記第二パネルに対して圧縮することを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも２つの内側成形面ツールと、少なくとも２つの外側成形面ツールと、それぞれが着脱可能に内側成形面ツール間に嵌合して、内側成形面ツール間の所望の間隔を維持できる一つまたは複数のスペーサと、を含むツールセット。
【請求項２６】
第一内側成形面ツールの外側面上に第一構成要素一式を配置することと、第二内側成形面ツールの外側面上に第二構成要素一式を配置することと、前記内側成形面ツール間の所望の間隔を維持するように、前記内側成形面ツールの内側面に１つまたは複数のスペーサを前記内側成形面ツールの間に嵌合させることと、前記内側成形面ツールの周りに層を形成することと、外側成形面ツールを前記内側成形面ツールの反対側面に嵌合することと、前記層および内側および外側成形面ツール間の前記構成要素とを圧縮して、前記部品を成形することと、前記スペーサを取り外すことと、前記スペーサを取り外した後に、前記内側成形面ツールを前記部品から外すことと、前記内側成形面ツールを前記部品から取り外すこととを含む、部品製造方法。
【請求項２７】
一つまたは複数の内側成形面ツール上に構成要素一式を配置することと、前記内側成形面ツールの周囲に層を形成することと、前記内側成形面ツールの反対側面に一対の外側成形面ツールを嵌合することと、前記層および内側および外側成形面ツール間の前記構成要素を圧縮して前記部品を成形することと、前記部品から前記内側成形面ツールを取り外すこととを含む、部品製造方法。
【請求項２８】
前記部品がウィングボックスである請求項２６または２７の方法。
【請求項２９】
前記または各内側成形面ツールに巻きつけて、前記層が形成されることを特徴とする、請求項２６、２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記層が前記内側成形面ツールに前記層が巻きつけられることに従って、  前記または各内側成形面ツールが回転することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
請求項１、２、１５、２３、２４、２６〜３０に記載の方法により製造される部品。
【請求項３２】
請求項３〜１４のいずれか一項に記載の成形ツールと、
前記心棒凹部に嵌合して構成要素を形成するように構成された心棒と
を含むツールセット。
【請求項３３】
前記心棒が、
前記心棒位置決め部と嵌合して、前記心棒を前記心棒凹部内で所望の位置に位置決め部するように構成された部分を有する
ことを特徴とする、請求項３２に記載のセット。
【請求項３４】
前記心棒が、心棒位置決め部と係合するオス部分を有することを特徴とする、請求項３３に記載のセット。
【請求項３５】
前記心棒凹部が底部及び一対の対側壁を有し、かつ、前記心棒が前記心棒凹部に押し込み式に収容されるように構成されることを特徴とする、請求項３２〜３４のいずれか一項に記載のセット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の更なる態様は部品の製造方法を提供し、該方法は、
構成要素を心棒の上に形成すること、
心棒を成形ツールの心棒凹部に嵌入すること、
パネルを前記成形ツールの成形面に係合している該パネルの第一部分及び前記心棒上の前記部品と係合している前記パネルの第二部分に配置すること、
前記第一心棒に対して前記パネルの前記第一部分を圧縮して、前記部品に結合させること、
前記成形ツールの前記成形面に対して前記パネルの前記第二部分を圧縮して、前記第二部分を成形すること
を含む。
【国際調査報告】
2010500199.tif 000026
2010500199.tif 000027
2010500199.tif 000028
2010500199.tif 000029
2010500199.tif 000030