(57)【要約】      （修正有）【課題】複合材コンポーネントの製造に用いられる多状態ブラダー又はエラストマー装置を提供する。【解決手段】エラストマー装置は、曲げやすい表面状態と固い表面状態を有するハウジング１０６と、ハウジング１０６の長さに沿って延びるロッド１０８と、ロッド１０８に取り付けられた複数のコンポーネント１１０を含み、ロッド１０８の係合位置において、複数のコンポーネント１１０は、ハウジング１０６が固い表面状態を有するようにし、ロッド１０８の係合解除位置において、複数のコンポーネント１１０は、ハウジング１０６が曲げやすい表面状態を有するようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材コンポーネントの製造に用いられるエラストマー装置であって、
曲げやすい表面状態と固い表面状態を有するハウジング、
前記ハウジングの長さに沿って延びる前記ハウジング内のロッド、及び
前記ロッドに取り付けられた複数のコンポーネントを備え、前記ロッドの係合位置において、前記複数のコンポーネントは、前記ハウジングが前記固い表面状態を有するようにし、前記ロッドの係合解除位置において、前記複数のコンポーネントは、前記ハウジングが前記曲げやすい表面状態を有することを可能にする、エラストマー装置。
【請求項２】
前記ロッドが、回転作動によって前記係合位置と前記係合解除位置の間で移行するように構成されている、請求項１に記載のエラストマー装置。
【請求項３】
前記ロッドが、直線作動によって前記係合位置と前記係合解除位置の間で移行するように構成されている、請求項１又は２に記載のエラストマー装置。
【請求項４】
前記ロッドが、前記ハウジングの中心に沿って延び、一つ以上のリンクを介して前記ハウジングの壁に連結している、請求項１から３のいずれか一項に記載のエラストマー装置。
【請求項５】
前記複数のコンポーネントが、前記ロッドの長さに沿って間隔をおいて、前記ロッドに取り付けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載のエラストマー装置。
【請求項６】
前記ハウジングの対向する内部表面上に設けられた複数の対の表面コンポーネントを更に備え、１対の表面コンポーネントは、前記ハウジングの第一の内部表面上に設けられた第一の表面コンポーネント及び前記第一の内部表面に対向する前記ハウジングの第二の内部表面上に設けられた第二の表面コンポーネントを備え、
前記ロッドの前記係合位置において、前記複数のコンポーネントは、前記複数の対の表面コンポーネントのうちのそれぞれの対と位置合わせされ、前記ハウジングが前記固い表面状態を有するようにする、請求項１から５のいずれか一項に記載のエラストマー装置。
【請求項７】
前記複数のコンポーネントが、前記ロッドにヒンジで動くように取り付けられ、前記ハウジングの壁に伸びることのできるストラットを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のエラストマー装置。
【請求項８】
前記複数のコンポーネントが、前記ロッドにヒンジで動くように取り付けられ、前記ハウジングのコーナーに伸びることのできるストラットを含み、前記ロッドの前記係合位置において、前記ストラットは、前記ハウジングの放射状の固い表面状態を提供するように広がる、請求項１から７のいずれか一項に記載のエラストマー装置。
【請求項９】
エラストマー装置の表面剛性を変える方法であって、
第一の表面状態と第二の表面状態を有する前記エラストマー装置のハウジングであって、該ハウジングの長さに沿って延びる該ハウジング内のロッド及び前記ロッドに取り付けられた複数のコンポーネントを有するハウジングを用意することと、
前記ロッドを第一の方向に作動させて、前記ハウジングの表面剛性状態を、前記ハウジングが前記第一の表面状態を有するように変化させることと、
前記ロッドを第二の方向に作動させて、前記ハウジングの前記表面剛性状態を、前記ハウジングが前記第二の表面状態を有するように変化させることと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記エラストマー装置をマンドレルの内部空洞の中に配置することと、
前記ロッドを前記第一の方向に作動させて、前記ハウジングの前記表面剛性状態を固い表面状態にすることと、
複合材料を前記マンドレル上に配置することと、
前記ロッドを前記第二の方向に作動させて、前記ハウジングの前記表面剛性状態を曲げやすい表面状態に戻すことと
を更に含む、請求項９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、複合樹脂部品を製造する方法及び設備に関し、より詳細には、複合材部品を硬化する際に用いられるブラダーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の製造などに用いられる複合材部品は、フィラメントワインディング、テーププレースメント、オーバーブレード、チョップドファイバーロービング、コーティング、ハンドレイアップ、又は他の複合材処理技法及び硬化プロセスなどの、様々な生産方法を用いて、作製することができる。これらのプロセスの大部分が、剛性の硬化ツール／マンドレルを用い、その上に複合材料が塗布され、その後、剛性の複合材部品に硬化される。例えば、自動ファイバープレースメント（ＡＦＰ）機械が、モールド又はマンドレル上に繊維強化材を置いて、複合材レイアップを形成するために、用いられ得る。次に、複合材部品は、硬化サイクル中に部品に熱及び圧力を加えるオートクレーブ内で硬化され得る。
【０００３】
複合材部品の幾つかの形状は、内部空洞を含み、このために、部品は、インフレータブルブラダーなどのツールが空洞内に置かれなければ、複合材料又はオートクレーブの圧力印加の下でつぶれ得る。そのようなインフレータブルブラダーは、部品にかけられたオートクレーブの圧力に抗するように、硬化プロセス中、膨張させられ得る。通常、これらのインフレータブルブラダーは、真空バッグを通してオートクレーブ圧力と通風することによって、加圧される。
【０００４】
しかしながら、複合材料の自動ファイバープレースメントの間、ＡＦＰ機械は、モールド及びブラダーに圧力を及ぼす。従って、複合材料レイアップの製造において用いられ、膨張して、硬化サイクル中に均一な圧力を提供する既存のインフレータブルブラダーは、かけられた圧力によりしばしば変形し、これは、積層板の品質に影響し得る。硬化プロセス中に内部空洞形状を維持するために、堅いブラダーを用いる他の方法は、通常、ファイバープレースメントの間の変形において、少しの改良しかもたらさないが、硬化サイクル中に同様に働かないかもしれない。
【０００５】
更に別の種類のブラダーには、別の欠点がある。取り外し可能な剛性のブラダーのインサートを用いることができるが、これは、二次的な取り付け及び取外し作業を必要とし、追加的な労力と時間を要する。ファイバープレースメント中の変形に対する抵抗力を提供するために、ブラダーの代わりに、硬いマンドレルを用いることができるが、そのようなマンドレルは重く、しばしば硬化サイクル中に均一な圧力を提供せず、部品の品質を低下させる。ブラダーの堅さの状態を変化させるために、形状記憶ポリマーを用いることもできるが、このタイプのブラダーもまた、通常重く、設計するには非常に複雑である。従って、自動ファイバープレースメントの間ブラダーを固くし、部品の品質を改善し、また硬化サイクル中にブラダーを曲げやすくするブラダーデザインに対する要求が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
一例において、複合材コンポーネントの製造に用いられるエラストマー装置が記載される。エラストマー装置は、曲げやすい表面状態と固い表面状態を有するハウジング、ハウジングの長さに沿って延びるハウジング内のロッド、及びロッドに取り付けられた複数のコンポーネントを備え、ロッドの係合位置において、複数のコンポーネントは、ハウジングが固い表面状態を有するようにし、ロッドの係合解除位置において、複数のコンポーネントは、ハウジングが曲げやすい表面状態を有するのを可能にする。
【０００７】
他の例において、エラストマー装置は、曲げやすい表面状態と固い表面状態を有するハウジングと、ハウジングの対向する内部表面上に設けられた複数の対の表面コンポーネントとを備え、１対の表面コンポーネントは、ハウジングの第一の内部表面上に設けられた第一の表面コンポーネント及び第一の内部表面に対向するハウジングの第二の内部表面上に設けられた第二の表面コンポーネントを備える。エラストマー装置はまた、複数の対の表面コンポーネントの間の複数のスペース、ハウジングの長さに沿って延びるハウジング内のロッド、及びロッドに取り付けられた複数のコンポーネントを備え、ロッドの係合位置において、複数のコンポーネントは、複数の対の表面コンポーネントのうちのそれぞれの対と位置合わせされ、ハウジングが固い表面状態を有するようにし、ロッドの係合解除位置において、複数のコンポーネントは、複数のスペースのうちのそれぞれのスペースと位置合わせされ、ハウジングが曲げやすい表面状態を有するようにする。
【０００８】
更に別の例において、エラストマー装置の表面剛性を変える方法が、記載される。本方法は、第一の表面状態と第二の表面状態を有するエラストマー装置のハウジングを用意することを含み、ハウジングは、ハウジングの長さに沿って延びるハウジング内のロッド及びロッドに取り付けられた複数のコンポーネントを有する。本方法はまた、ロッドを第一の方向に作動させ、ハウジングの表面剛性状態を、ハウジングが第一の表面状態を有するように変化させることと、ロッドを第二の方向に作動させ、ハウジングの表面剛性状態を、ハウジングが第二の表面状態を有するように変化させることと、を含む。
【０００９】
論じられた特徴、機能、及び利点は、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において組み合わされてもよく、更なる詳細が、以下の説明及び図面を参照して、理解することができる。
【００１０】
例示的な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、例示的な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説明は、添付図面と併せて、本開示の例示的な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】
【００１１】
【図１】例示的な実施形態による、繊維強化ポリマー樹脂の複数のプライを含む部品レイアップを形成及び／又は硬化するために用いられるマンドレルを含むシステム例を示す。
【図２】例示的な実施形態による、図１に記載されたような部品レイアップを形成するために、マンドレル及び曲げやすいエラストマー装置を使用することから利益を得ることのできる複合材コンポーネントの例を示す。
【図３】例示的な実施形態による、ロッドが係合位置にあるエラストマー装置の例を示す。
【図４】例示的な実施形態による、ロッドが係合解除位置にあるエラストマー装置の例を示す。
【図５】例示的な実施形態による、エラストマー装置及び係合位置になるように、ハウジングの中に挿入されている、コンポーネントが取り付けられたロッドの別の図を示す。
【図６】例示的な実施形態による、回転するように作動されているロッドの例を示す。
【図７】別の例示的な実施形態による、曲げやすい状態にあるエラストマー装置の別の例を示す。
【図８】別の例示的な実施形態による、固い状態にあるエラストマー装置の別の例を示す。
【図９】別の例示的な実施形態による、ロッドが係合位置にあるエラストマー装置の別の例の端面図を示す。
【図１０】別の例示的な実施形態による、ロッドが係合解除位置にあるエラストマー装置の別の例の端面図を示す。
【図１１】別の例示的な実施形態による、ロッドが係合位置にあるエラストマー装置の側面図を示す。
【図１２】別の例示的な実施形態による、ロッドが係合解除位置にあるエラストマー装置の側面図を示す。
【図１３】例示的な実施形態による、エラストマー装置の表面剛性状態を変えて、エラストマー装置が、追従的又は曲げやすい状態にあるようにする方法例を示す。
【図１４】例示的な実施形態による、エラストマー装置の表面剛性状態を変えて、エラストマー装置が、固い状態にあるようにする方法例を示す。
【図１５】例示的な実施形態による、エラストマー装置の表面剛性状態を変えて、エラストマー装置が、曲げやすい状態に戻るようにする方法例を示す。
【図１６】例示的な実施形態による、エラストマー装置の表面剛性を変える方法例のフローチャートを示す。
【図１７】例示的な実施形態による、エラストマー装置の表面剛性を変える別の方法例のフローチャートを示す。
【図１８】例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守の方法例のフローチャートを示す。
【図１９】例示的な実施形態による、航空機のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
開示される実施形態が、添付の図面を参照して、以下でより十分に説明され、図面には、開示される実施形態のうちの、全てではないが幾つかが示される。実際に、幾つかの異なる実施形態が、記載され得るが、本書に述べられた実施形態に限定されると見なすべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的且つ完全であり、当業者に対して本開示の範囲を十分に伝えるように、記載される。
【００１３】
例の中で、複合材部品を成形するなどのために、モールド又はマンドレルに構造上の支持を提供する方法及び装置が、記載される。支持装置は、柔らかい及び／又は曲げやすい状態である第一の状態、並びに固い及び／又は堅い状態である第二の状態を含む複数の状態を取ることのできるブラダーを備え得る。ブラダーは、機械的アクチュエータの作動により、柔らかい状態から固い状態に変化する。従って、ブラダーは、マンドレル上の複合材料の硬化中、固い状態に置かれ得、硬化サイクルの後、ブラダーは、硬化された複合材部品から除去されるために隙間をもたらす柔らかい状態に置かれ得る。
【００１４】
幾つかの例において、特定の製造用途に応じて、ブラダーの自然状態が、通常は固く、活性化されて曲げやすく若しくは柔らかくなり得、又は通常は曲げやすく又は柔らかく、活性化されて固くなり得る。
【００１５】
このようにして、曲げやすいブラダーは、複合材料レイアップの製造に用いられ、膨張して、硬化サイクル中に均一な圧力を提供することができる。更に、自動ファイバープレースメント（ＡＦＰ）プロセスなどを用いた、複合材料の自動積層中に、自動装置は、ブラダー上に圧力を及ぼし、ブラダーを変形させ、その結果、余分な材料が置かれ得る。しかしながら、多状態ブラダーの使用は、部品の品質を改善するために、積層中にブラダーを固くさせ、また硬化サイクル中にブラダーを曲げやすくする。例えば、製造プロセスにステップを追加せずに、複合材料がより効率的に塗布され得るように、ＡＦＰ装置がブラダーに圧力をかけている短い時間の間、ブラダーが固くなる能力を有することが、望ましいことがある。
【００１６】
ここで図１を参照すると、マンドレル１００が、繊維強化ポリマー樹脂の複数のプライ（図示せず）を含む部品レイアップ１０２を形成及び／又は硬化するために、用いられ得る。例えば、繊維強化ポリマープライの複数のプライが、プライを所望の部品形状に形成するために、マンドレル１００上にレイアップされる。マンドレル１００が、部品レイアップ１０２によって少なくとも実質的に囲まれるように、部品レイアップ１０２は、マンドレル１００を部分的に又は完全に囲みうる。マンドレル１００は、曲げやすいハウジング１０６を有する曲げやすいエラストマー装置１０４を含み、曲げやすいハウジング１０６は、曲げやすいエラストマー装置１０４が、曲げやすい状態に置かれる場合、内側につぶれ得る囲いを形成し、レイアップが圧縮及び／又は硬化された後に、マンドレル１００が部品レイアップ１０２から引き出されることを可能にする。ハウジング１０６は、曲げやすい表面状態と固い表面状態を有する。曲げやすいエラストマー装置１０４は、ハウジング１０６の長さに沿って延びる、ハウジング内のロッド１０８、及びロッド１０８に取り付けられた複数のコンポーネント１１０を、更に含む。ロッド１０８の係合位置において、複数のコンポーネント１１０は、ハウジング１０６が固い表面状態を有するようにし、ロッド１０８の係合解除位置において、複数のコンポーネント１１０は、ハウジング１０６が曲げやすい表面状態を有することを可能にする。従って、コンポーネント１１０は、ロッド１０８が係合位置にある場合、部品レイアップ１０２が配置されるときの変形に抗して、曲げやすいエラストマー装置１０４を押さえるように構成され得る。
【００１７】
エラストマー装置１０４は、ブラダー又は部品レイアップ１０２を硬化するための他の構成部品であってよい。エラストマー装置１０４の曲げやすさを可能にするために、ハウジング１０６は、ハウジング１０６内のロッド１０８及びコンポーネント１１０の位置決めに基づく、曲げやすい表面状態と固い表面状態を有する。
【００１８】
コンポーネント１１０は、所定の仕方でハウジング１０６内に配列された、鋼、プラスチックなどを含む、任意の数の材料から構成される支持構造物であり得る。コンポーネント１１０は、ハウジング１０６内に配置されるが、ハウジング１０６とは別の構造物であり得る。
【００１９】
部品レイアップ１０２は、長さに沿って均一な又は不均一な断面を有する完全な又は部分的な囲いを形成する種々の複合材コンポーネント、構造物、又は部品のうちのいずれかを形成するために、硬化され得る。例えば、硬化された部品は、例えば、限定しないが、乗り物を含む多種多様の用途に用いられる空気ダクト及び燃料ラインなどの、流体を輸送するために用いられるダクト（図示せず）又は導管（図示せず）を含み得る。部品レイアップ１０２を形成するために、マンドレル１００及び曲げやすいエラストマー装置１０４を使用することから利益を得られ得る複合材コンポーネントの例が、図２に示される。
【００２０】
図２において、開示された曲げやすい装置及び硬化方法が、一つ以上の内部空洞を有する、様々な形状の種々の複合樹脂部品を硬化するために、用いられ得る。例えば、限定しないが、開示された曲げやすいブラダー及び硬化方法が、繊維強化複合樹脂ストリンガ２００の製造に用いられ得る。一つの配置において、ストリンガ２００は、プリプレグのマルチプライレイアップを含み得る。示された配置において、ストリンガ２００は、内部ストリンガ空洞２０４を形成するハット部２０２、１対の横方向に延びるフランジ部２０６、及び硬化中にフランジ部２０６と統合される実質的に平坦な外板部２０８を備える。当業者が認めるように、代替的なストリンガ形状が可能である。
【００２１】
ストリンガ２００が、図１のマンドレル１００及び曲げやすいエラストマー装置１０４を用いて、曲げやすいエラストマー装置１０４が挿入されたマンドレル１００に部品レイアップ１０２を配置することによって、製造され得る。硬化後に、部品レイアップ１０２は、ストリンガ２００を形成する。曲げやすいエラストマー装置１０４は、中空の台形空間又は開口であるストリンガ空洞２０４を満たす。曲げやすいエラストマー装置１０４は、部品レイアップ１０２の配置の間、積層ヘッドの力に抗するように機能するので、曲げやすいエラストマー装置１０４は、外板積層中に固くなって荷重に抗し、硬化後に曲げやすくなって取り除かれ得る。
【００２２】
別の実施形態において、ストリンガ２００が予備成形され、硬化されていない。マンドレル１００が、ストリンガ空洞２０４の内部に配置され、マンドレル１００は、対応するストリンガ空洞２０４と実質的に一致する形状を有し、それにより、マンドレル１００及び内部の曲げやすいエラストマー装置１０４が、硬化中にストリンガ２００に支持を提供し得る。示された実施形態のマンドレル１００は、ハット形状ストリンガ２００と一致する台形形状を有するけれども、マンドレルは、異なる形状のストリンガと一致する任意の数の他の形状を有することができる。
【００２３】
マンドレル１００は、テフロン（登録商標）（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）コーティングされたシリコーン又は硬質ゴムなどの、任意のエラストマー材料で形成され得、曲げやすく、マンドレル１００が様々な形態に一致するこを可能にし得る。エラストマー装置１０４は、例えば、限定しないが、曲げやすいシリコンゴムから形成され得、ハウジング１０６は、エラストマーハウジングであり得る。
【００２４】
ストリンガ２００用に用いられる例示的な複合材料は、未硬化の前もって含浸された強化テープ又はファブリック（すなわち、「プリプレグ」）などの、概して軽量の材料であり得る。テープ又はファブリックは、ポリマー、例えばエポキシ又はフェノール、などのマトリックス材料の中に埋め込まれているグラファイト繊維などの複数の繊維を含み得る。テープ又はファブリックは、所望の強化の程度に応じて、単方向であってもよいし、又は織られてもよい。このようにして、プリプレグテープ又はファブリックが、マンドレル１００（又はモールド）上に置かれ、テープ又はファブリックを、マンドレル１００によって定められるような、ストリンガ２００の所望の形状に予備成形する。ストリンガ２００は、様々な程度の強化を提供する任意の適当な寸法であり得、任意の数のプリプレグテープ又はファブリックのプライを含み得る。
【００２５】
図３は、ロッド１０８が係合位置にあるエラストマー装置１０４の例を示し、図４は、ロッドが係合解除位置にあるエラストマー装置１０４の例を示す。コンポーネント１１０は、ロッド１０８の長さに沿って間隔をおいて、ロッド１０８に取り付けられる。３つのコンポーネントが、図３に示されているが、より多い又はより少ないコンポーネントが、エラストマー装置１０４の設計及び用途に応じて、含まれ得る。
【００２６】
エラストマー装置１０４はまた、ハウジング１０６の対向する内部表面上に設けられた複数の対の表面コンポーネントを含む。１対の表面コンポーネントは、ハウジング１０６の第一の内部表面１１４上に設けられた第一の表面コンポーネント１１２及び第一の内部表面１１４に対向する又は第一の内部表面１１４の向かいにあるハウジング１０６の第二の内部表面１１８上に設けられた第二の表面コンポーネント１１６を備える。ロッド１０８は、直線作動によって（図３に示されるような）係合位置と（図４に示されるような）係合解除位置の間で移行するために、直線状に作動されるように構成される。
【００２７】
表面コンポーネント１１２及び１１６は、コンポーネント１１０と同じ材料を含み得、且つ、ほぼ同じ大きさと形状であり得、又はコンポーネント１１０の表面積と同じ表面積を有し得、それによりコンポーネント１１０は表面コンポーネント１１２及び１１６と位置合わせされ得る。
【００２８】
例の中で、図３に示されるようなロッドの係合位置において、コンポーネント１１０は、複数の対の表面コンポーネント１１２及び１１６のうちのそれぞれの対と位置合わせされ、ハウジング１０６が固い表面状態を有するようにする。例えば、コンポーネント１１０は、ハウジング１０６の第一の内部表面１１４上に設けられた第一の表面コンポーネント１１２との接触のための上部コンポーネント１２０及びハウジング１０６の第二の内部表面１１８上に設けられた第二の表面コンポーネント１１６との接触のための下部コンポーネント１２２を備える。ロッド１０８が係合位置にある場合、コンポーネント１１０は、表面コンポーネント１１２及び１１６と実質的に整列又は位置合わせされる。実質的な位置合わせは、例えば、ハウジング１０６の固い表面状態のためのエラストマー装置の内部構造を可能にするのに十分な、コンポーネント１１０と表面コンポーネント１１２及び１１６の位置合わせを不可能にしない量で生じ得る、例えば、許容誤差、測定誤差、測定精度の限界、及び当技術分野で既知の他の要因を含む、偏差又は変動を許容し得る。
【００２９】
更に、本書で用いられる場合、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という言葉により、記載された特性、パラメータ、又は値が、正確に達成される必要はなく、例えば、許容誤差、測定誤差、測定精度の限界、及び当技術分野で既知の他の要因を含む偏差又は変動が、該特性が与えることが意図された効果を排除しない量で生じ得る、ということが意味される。
【００３０】
エラストマー装置１０４はまた、複数の対の表面コンポーネントの間に、スペース１２４などの複数のスペースを含む。図４に示されるように、ロッド１０８が係合解除位置にある場合、コンポーネント１１０は、複数のスペースのうちのそれぞれのスペースと位置合わせされ、ハウジング１０６が曲げやすい表面状態を有するようにする。
【００３１】
従って、動作中、ロッド１０８は、双方向の直線作動によって、係合位置と係合解除位置の間を移行し、複数のコンポーネント１１０が、第一の方向への（例えば、図３に示されるように、右への）作動によって、複数の対の表面コンポーネント１１２及び１１６のうちのそれぞれの対と位置合わせされ、第二の方向への（例えば、図４に示されるように、左への）作動によって、複数のスペースのうちのそれぞれのスペースと位置合わせされるように、構成される。このように、ロッド１０８は、エラストマー装置１０４の大きさに応じて、約１〜１．５インチであり得るスペース１２４の距離におおよそ等しい距離を前後にシフトする。
【００３２】
図３及び図４は、３つのコンポーネントを含むエラストマー装置１０４の部分を示す。任意の数のコンポーネント並びに対応する表面コンポーネント及びスペースが、エラストマー装置１０４の形状及び大きさに基づいて、含まれ得る。
【００３３】
図５は、エラストマー装置１０４の別の図を示し、コンポーネント１１０が取り付けられたロッド１０８が、係合位置になるように、ハウジング１０６の中に挿入されているのを示す。図５において、ハウジング１０６は、台形状として示される。他の例において、ハウジング１０６は、曲線的なハット形状を有してもよいし、又はエラストマー装置１０４の用途に応じて、ハウジング１０６の更に他の形状が可能である。
【００３４】
図６は、例示的な実施形態による、別な仕方で作動されているロッド１０８の例を示す。図６において、ロッド１０８は、回転作動によって、係合位置と係合解除位置の間を移行するように構成されているのが示される。この例において、上部コンポーネント１２０と下部コンポーネント１２２は、ロッド１０８の係合位置で、表面コンポーネント１１２及び１１６（図６に図示せず）の対と接触し、下部コンポーネント１２２と上部コンポーネント１２０は垂直に位置合わせされている。ロッド１０８の係合解除位置において、上部コンポーネント１２０と下部コンポーネント１２２は、表面コンポーネント１１２及び１１６（図６に図示せず）の対と接触せず、下部コンポーネント１２２と上部コンポーネント１２０は、おおよそ水平位置にある（図示せず）。このように、係合解除位置において、ロッド１０８は、上部コンポーネント１２０と下部コンポーネント１２２を表面コンポーネント１１２及び１１６の対との接触から係合解除するように、回転する。
【００３５】
図６で、ロッド１０８がリンク１２６及び１２８に連結されているのが示される。ロッド１０８は、ハウジング１０６の中心に沿って延び、リンク１２６及び１２８を介してハウジング１０６の壁に連結する。このようにして、ロッド１０６は、ハウジング１０６内で水平面に沿って静止し、図示されているように、回転軸に沿って回転することができ得る。
【００３６】
従って、直線作動によってであろうと回転作動によってであろうと、図３に示されるような、ロッド１０８の係合位置において、ハウジング１０６は、コンポーネント１１０が表面コンポーネント１１２及び１１６の対と接触しているため、内部支持を有し、固いであろう。図４に示されるようなロッド１０８の係合解除位置において、ハウジング１０６は、コンポーネント１１０が表面コンポーネント１１２及び１１６の対と接触していないため、同じ内部支持を有さず、曲げやすいであろう。
【００３７】
図７及び図８は、他の例示的な実施形態による、エラストマー装置１０４の他の例を示す。図７は、曲げやすい状態のエラストマー装置１０４を示し、図８は、固い状態のエラストマー装置１０４を示す。ロッド１０６とコンポーネント１１０は除かれている。ここでは、むしろ、ロッド１２７及び１２９が、直線式又は回転式に表面コンポーネント１１２及び１１６を移動させるために提供される。このように、２つの独立したカム運動が存在することができ、カムシステム全体が、エラストマー装置１０４から除かれることができる。ロッド１２７及び１２９の各々が、ハウジング１０６の表面剛性状態を、曲げやすい表面状態から固い表面状態に、又は固い表面状態から曲げやすい表面状態に移行させるように、移動可能又は作動され得る（又は１つのロッドが固定され、他方が移動可能であってもよい）。
【００３８】
図９及び図１０は、他の例示的な実施形態による、エラストマー装置１０４の他の例を示す。図９と図１０は、エラストマー装置１０４の端面図を示す。図９において、エラストマー装置１０４は、ロッド１０８にヒンジで動くように取り付けられ、ハウジング１０６の内壁に伸びることのできるストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６の形態のコンポーネントを含む。図９は、係合位置にあるロッド１０８の端面図を示し、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６が、固い表面状態を提供するように広げられている。図１０は、ロッド１０８の係合解除位置を示し、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６が、曲げやすい表面状態を提供するようにつぶれている。
【００３９】
一例において、図９に示されるように、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６は、ロッド１０８にヒンジで動くように取り付けられ、ハウジング１０６のコーナーに伸び、ロッド１０８の係合位置において、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６は、ハウジング１０６の放射状の固い表面状態を提供するように広がる。代替的に、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６は、ハウジング１０６のある表面領域にわたって固い構造上の点を提供するために、ハウジング１０６の内部表面の他の領域に伸びてもよい。
【００４０】
図１１及び図１２は、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６の形態のコンポーネントを含むエラストマー装置１０４の例示的な側面図を示す。図１１は、係合位置にあるロッド１０８を示し、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６が、ハウジング１０６の固い表面状態を提供するように広げられている。ストラットは、ヒンジコンポーネント１４２に連結されている、ストラット１３０のための上部ストラット１３８及び下部ストラット１４０などの、上部ストラットと下部ストラットの対を含む。上部ストラット１３８は、ヒンジコンポーネント１４２を介してロッド１０８に取り付けられ、ハウジング１０６の上部壁１４４に連結され、下部ストラット１４０は、ヒンジコンポーネント１４２を介してロッド１０８に取り付けられ、ハウジング１０６の下部壁１４６に連結される。
【００４１】
図１１に示されるように、ロッド１０８の係合位置において、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６が広げられる。広げられた位置において、例えば、上部ストラット１３８及び下部ストラット１４０は、完全に垂直に１８０°で位置合わせされなくてもよく、約１５０°の角度による位置合わせを許容し得る。更に、図１１に示されるように、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６は、ロッド１０８に取り付けられ、ロッド１０８の長さに沿って間隔をおかれてもよい。
【００４２】
図１２は、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６の形態のコンポーネントを含むエラストマー装置１０４の例示的な側面図を示し、ロッド１０８が係合解除位置にあり、ストラット１３０、１３２、１３４、及び１３６は、ハウジング１０６の曲げやすい表面状態を提供するようにつぶれている。
【００４３】
図１３〜図１５は、自動積層中にエラストマー装置の表面剛性状態を変える方法例を示す。図１３において、エラストマー装置１０４は、追従的な状態３０８又は曲げやすい状態にある。繊維の配置のための、ＡＦＰローラ３０２及びＩＲヒータ３０４を含むＡＦＰ機械ヘッド３００が、エラストマー装置１０４が挿入されたマンドレル（図示せず）を横切って移動する。ＡＦＰ機械ヘッド３００が、エラストマー装置１０４を横切って進むとき、エラストマー装置１０４内のコンポーネント（図１３〜図１５に図示せず）は、ツーリングマンドレルの表面剛性状態を変えるように、作動される。例えば、図１４は、固い状態３１０のエラストマー装置１０４を示す。ＡＦＰ機械ヘッド３００が上を転がるとき、コンポーネントは、一時的に所定の位置に位置合わせされ、その後、コンポーネントは、再び弛緩し、図１５に示されるように、エラストマー装置１０４を追従的な状態３０８に戻すように、作動することができる。
【００４４】
図１３〜図１５に示されるように、エラストマー装置１０４の固い状態は、ＡＦＰ機械ヘッド３００によって加えられる表面圧縮を支える。ＡＦＰファイバープレースメントの間、ＡＦＰローラ３０２が、エラストマー装置１０４の上を転がり、エラストマー装置をわずかに変形し得る力を加える。けれども、本書に記載された方法を用いて、内部のコンポーネントは、ＡＦＰローラ３０２の力に抗する支持を与えることができる。ＡＦＰローラ３０２によって加えられる例示的な力は、材料配置の間、約１００ＰＳＩ、又は約０〜２００ＰＳＩであり得る。このようにして、コンポーネント１１０は、そのような力に抗するための構造をハウジング１０６に与えうる。
【００４５】
このようにして、図１３〜図１５に示されるような例において、エラストマー装置１０４は、最初に追従的な状態３０８に構成され得、その後、積層デバイス（例えば、ＡＦＰ機械ヘッド３００）が、エラストマー装置１０４のそばを通り、エラストマー装置１０４を固い状態３１０に移行させ得る。
【００４６】
追従的なエラストマー装置１０４は、材料を弛緩させ、しわを作り得るので、エラストマー装置１０４が、複数のプライの配置及び積層デバイスの複数の通過のためのＡＦＰ機械ヘッド３００の動作の間などの、全積層プロセス中、固い状態３１０に置かれるような、他の構成を用いることもできる。従って、この構成において、エラストマー装置１０４は、積層デバイス（ＡＦＰ機械ヘッド３００）の存在によってでなく、例えば、他の加えられた外部の機械的な力によって、活性化され得る。
【００４７】
図１６は、例示的な実施形態による、エラストマー装置の表面剛性を変える方法例４００のフローチャートを示す。図１６に示された方法４００は、例えば、図１に示されたシステムによって用いられることができ、例えば、図１のシステムの構成要素によって実施され得る方法の実施形態を示す。幾つかの例において、デバイス及び／又はシステムの構成要素は、構成要素が、そのような実施を可能にするように、実際に構成され、（ハードウェア及び／又はソフトウェアで）構築されて、機能を実施するように構成され得る。他の例において、デバイス及び／又はシステムの構成要素は、ある特定の仕方で動作する場合など、機能を実施するように適合され、又は実施する能力があり、又は実施するのに適するように、用意され得る。方法４００は、ブロック４０２〜４０６のうちの一つ以上によって示されるように、一つ以上の工程、機能、又は動作を含み得る。ブロックは、順次的な順序で示されているけれども、これらのブロックは、並行に、及び／又は本書に記載されたものとは異なる順序で、実施されてもよい。また、所望の実施態様に基づいて、様々なブロックが、組み合わされて、より少ないブロックになってもよいし、追加のブロックに分割されてもよいし、及び／又は取り除かれてもよい。
【００４８】
これ及び本書に開示された他のプロセス及び方法に対して、フローチャートは、本実施形態の一つの可能な実施態様の機能性及び動作を示す、ということが理解されるべきである。当業者に理解されるように、関連する機能性に応じて、実質的に同時、又は逆の順序を含む、示された又は論じられたものとは違う順序で機能が実行され得る、代替的な実施態様が、本開示の例示的な実施形態の範囲に含まれる。
【００４９】
ブロック４０２において、本方法４００は、第一の表面状態と第二の表面状態を有するエラストマー装置１０４のハウジング１０６を用意することを含み、ハウジング１０６は、ハウジング１０６の長さに沿って延びるハウジング１０６内のロッド１０８及びロッド１０８に取り付けられた複数のコンポーネント１１０を有する。ブロック４０４において、本方法４００は、ロッド１０８を第一の方向に作動させ、ハウジング１０６が第一の表面状態を有するように、ハウジング１０６の表面剛性状態を変化させることを含む。ブロック４０６において、本方法４００は、ロッド１０８を第二の方向に作動させ、ハウジング１０６が第二の表面状態を有するように、ハウジング１０６の表面剛性状態を変化させることを含む。
【００５０】
幾つかの例において、第一の表面状態は、固い表面状態であり、第二の表面状態は、曲げやすい表面状態である。他の例において、第一の表面状態は、曲げやすい表面状態であり、第二の表面状態は、固い表面状態である。追加的に、ロッド１０８の作動は、ロッド１０８を、図６に示されるような回転作動によって、又は図３〜図５に示されるような直線作動によって、作動させることを含み得る。
【００５１】
図１７は、例示的な実施形態による、エラストマー装置の表面剛性を変える別の方法例４１０のフローチャートを示す。方法４１０は、例えば、図１４に示された方法４００と組合わせて実施され得る。
【００５２】
ブロック４１２において、方法４１０は、エラストマー装置１０４を、マンドレル１００の内部空洞の中に配置することを含む。ブロック４１４において、方法４１０は、ロッド１０８を第一の方向に作動させ、ハウジング１０６の表面剛性状態を、固い表面状態にすることを含む。ブロック４１６において、方法４１０は、マンドレル１００上に複合材料を配置することを含む。ブロック４１８において、本方法４１０は、ロッド１０８を第二の方向に作動させ、ハウジング１０６の表面剛性状態を、曲げやすい表面状態に戻すことを含む。
【００５３】
例の中で、ロッド１０８は、エラストマー装置１０４が積層配置デバイス（例えば、ＡＦＰ機械ヘッド３００）の力に抗するようにするため、ハウジング１０６の表面剛性状態をファイバープレースメントの適用中に固くするように、作動される。更に、ファイバープレースメントの適用後に、ロッド１０８は、ハウジング１０６の表面剛性状態を曲げやすい表面状態に戻すように、作動される。その後、エラストマー装置１０４は曲げやすくなり得、硬化後にマンドレル１００の内部から引き出すことができる。
【００５４】
ロッド１０８の作動は、多くの方法で起こり得る。一例として、ロッド１０８は、エラストマー装置１０４の外に延びてもよく、前後にスライドするように手動で作動され得る。ロッド１０８は、表面剛性を固くするために、エラストマー装置１０４の中に押し込まれ、表面剛性を曲げやすくするために、エラストマー装置から引き出され得る。エラストマー装置１０４がマンドレル１００の中に取り付けられるとき、ロッド１０８は、例えば、係合位置に配置され得る。
【００５５】
このように、本書に記載の例において、内部のコンポーネント１１０は、ロッド１０８によって移動されることができ（直線運動又は回転運動によって）、それにより、ロッド１０８が第一の位置から第二の位置に作動されるとき、コンポーネント１１０はハウジング１０６を固い状態にし、ロッド１０８が第一の位置に戻るように作動されるとき、コンポーネント１１０はハウジング１０６を曲げやすい状態にする。
【００５６】
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、複合材部品のオートクレーブ硬化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１８及び図１９を参照し、本開示の実施形態は、図１８に示されるような航空機の製造及び保守方法５００並びに図１９に示されるような航空機５５０に関連して使用され得る。開示された実施形態の航空機用途は、限定しないが、少数の例を挙げると、ビーム、スパー及びストリンガなどの補強部材の硬化を、例えば、限定しないが、含み得る。生産前の段階で、例示的な方法５００は、航空機５５０の仕様及び設計５０２並びに材料調達５０４を含み得る。生産段階で、航空機５５０のコンポーネント及びサブアセンブリの製造５０６並びにシステムインテグレーション５０８が行われる。その後、航空機５５０は、認可及び納品５１０を経て、運航５１２に供され得る。顧客によって運航されている間、航空機５５０は、所定の整備及び保守５１４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。
【００５７】
方法５００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、サービス組織などであってよい。
【００５８】
図１９に示されるように、例示的な方法５００によって生産される航空機５５０は、複数のシステム５５４及び内装５５６を伴う機体５５２を含み得る。高水準のシステム５５４の例には、推進システム５１８、電気システム５２０、油圧システム５２２、及び環境システム５２４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。
【００５９】
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５００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５０２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５５０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に、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、大幅に航空機５５０の組立てを早める又は航空機５５０のコストを削減することによって、生産段階５０２及び５０４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５００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５１０に利用され得る。
【００６０】
更に、本開示は下記の条項による実施形態を含む。
【００６１】
条項１．  複合材コンポーネントの製造に用いられるエラストマー装置であって、曲げやすい表面状態と固い表面状態を有するハウジング、ハウジングの長さに沿って延びるハウジング内のロッド、及びロッドに取り付けられた複数のコンポーネントを備え、ロッドの係合位置において、複数のコンポーネントは、ハウジングが固い表面状態を有するようにし、ロッドの係合解除位置において、複数のコンポーネントは、ハウジングが曲げやすい表面状態を有するのを可能にする、エラストマー装置。
【００６２】
条項２．  ロッドが、回転作動によって係合位置と係合解除位置の間で移行するように構成されている、条項１のエラストマー装置。
【００６３】
条項３．  ロッドが、直線作動によって係合位置と係合解除位置の間で移行するように構成されている、条項１のエラストマー装置。
【００６４】
条項４．  ロッドが、ハウジングの中心に沿って延び、一つ以上のリンクを介してハウジングの壁に連結している、条項１のエラストマー装置。
【００６５】
条項５．  複数のコンポーネントが、ロッドの長さに沿って間隔をおいて、ロッドに取り付けられている、条項１のエラストマー装置。
【００６６】
条項６．  ハウジングの対向する内部表面上に設けられた複数の対の表面コンポーネントを更に備え、１対の表面コンポーネントは、ハウジングの第一の内部表面上に設けられた第一の表面コンポーネント及び第一の内部表面に対向するハウジングの第二の内部表面上に設けられた第二の表面コンポーネントを備え、ロッドの係合位置において、複数のコンポーネントは、複数の対の表面コンポーネントのうちのそれぞれの対と位置合わせされ、ハウジングが固い表面状態を有するようにする、条項１のエラストマー装置。
【００６７】
条項７．  複数のコンポーネントが、ロッドが係合位置にあることに基づく、ハウジングの第一の内部表面上に設けられた第一の表面コンポーネントとの接触のための上部コンポーネント及びハウジングの第二の内部表面上に設けられた第二の表面コンポーネントとの接触のための下部コンポーネントを備える、条項６のエラストマー装置。
【００６８】
条項８．  複数の対の表面コンポーネントの間の複数のスペースを更に備え、ロッドの係合解除位置において、複数のコンポーネントは、複数のスペースのうちのそれぞれのスペースと位置合わせされ、ハウジングが曲げやすい表面状態を有するようにする、条項６のエラストマー装置。
【００６９】
条項９．  ロッドが、双方向の直線作動によって係合位置と係合解除位置の間で移行し、複数のコンポーネントが、第一の方向への作動によって、複数の対の表面コンポーネントのうちのそれぞれの対と位置合わせされ、第二の方向への作動によって、複数のスペースのうちのそれぞれのスペースと位置合わせされるように、構成される、条項８のエラストマー装置。
【００７０】
条項１０．  複数のコンポーネントが、ロッドにヒンジで動くように取り付けられ、ハウジングの壁に伸びることのできるストラットを含む、条項１のエラストマー装置。
【００７１】
条項１１．  ロッドの係合位置において、ストラットは、固い表面状態を提供するように広げられ、ロッドの係合解除位置において、ストラットは、曲げやすい表面状態を提供するようにつぶれる、条項１０のエラストマー装置。
【００７２】
条項１２．  ストラットは、上部ストラットと下部ストラットの対を備え、上部ストラットは、ロッドに取り付けられ、ハウジングの上部壁に連結され、下部ストラットは、ロッドに取り付けられ、ハウジングの下部壁に連結される、条項１０のエラストマー装置。
【００７３】
条項１３．  ストラットが、対でロッドに取り付けられ、ロッドの長さに沿って間隔をおかれている、条項１２のエラストマー装置。
【００７４】
条項１４．  複数のコンポーネントが、ロッドにヒンジで動くように取り付けられ、ハウジングのコーナーに伸びることのできるストラットを含み、ロッドの係合位置において、ストラットは、ハウジングの放射状の固い表面状態を提供するように広がる、条項１のエラストマー装置。
【００７５】
条項１５．  複合材コンポーネントの製造に用いられるエラストマー装置であって、曲げやすい表面状態と固い表面状態を有するハウジング、ハウジングの対向する内部表面上に設けられた複数の対の表面コンポーネントであって、１対の表面コンポーネントが、ハウジングの第一の内部表面上に設けられた第一の表面コンポーネント及び第一の内部表面に対向するハウジングの第二の内部表面上に設けられた第二の表面コンポーネントを備える、複数の対の表面コンポーネント、表面コンポーネントの複数の対の間の複数のスペース、ハウジングの長さに沿って延びるハウジング内のロッド、並びにロッドに取り付けられた複数のコンポーネントを備え、ロッドの係合位置において、複数のコンポーネントは、複数の対の表面コンポーネントのうちのそれぞれの対と位置合わせされ、ハウジングが固い表面状態を有するようにし、ロッドの係合解除位置において、複数のコンポーネントは、複数のスペースのうちのそれぞれのスペースと位置合わせされ、ハウジングが曲げやすい表面状態を有するようにする、エラストマー装置。
【００７６】
条項１６．  エラストマー装置の表面剛性を変える方法であって、第一の表面状態と第二の表面状態を有するエラストマー装置のハウジングを用意することであって、ハウジングは、ハウジングの長さに沿って延びるハウジング内のロッド及びロッドに取り付けられた複数のコンポーネントを有する、用意することと、ハウジングの表面剛性状態を、ハウジングが第一の表面状態を有するように変化させるために、ロッドを第一の方向に作動させることと、ハウジングの表面剛性状態を、ハウジングが第二の表面状態を有するように変化させるために、ロッドを第二の方向に作動させることと、を含む、方法。
【００７７】
条項１７．  第一の表面状態は、固い表面状態であり、第二の表面状態は、曲げやすい表面状態である、条項１６の方法。
【００７８】
条項１８．  ロッドを作動させることが、回転作動によってロッドを作動させることを含む、条項１６の方法。
【００７９】
条項１９．  ロッドを作動させることが、直線作動によってロッドを作動させることを含む、条項１６の方法。
【００８０】
条項２０．  エラストマー装置をマンドレルの内部空洞の中に配置することと、ロッドを第一の方向に作動させて、ハウジングの表面剛性状態を、固い表面状態にすることと、複合材料をマンドレル上に配置することと、ロッドを第二の方向に作動させて、ハウジングの表面剛性状態を、曲げやすい表面状態に戻すことと、を更に含む、条項１６の方法。
【００８１】
種々の有利な配置の説明は、例示及び説明の目的のために提示されたのであり、包括的であること、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、異なる有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比較して、異なる利点を記載し得る。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】
2017077724.tif 000003
【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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【外国語明細書】
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