(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化する前に複合チャージを形成するための各ステップを以下の順序で含む方法であって、
（ａ）  細長い複合チャージをレイアップするステップと、
（ｂ）  膨張性ブラダに隣接するよう細長い真空チャンバに前記複合チャージを置くステップとを含み、前記膨張性ブラダは前記真空チャンバの外部と流体によって接続され、さらに前記方法は、
（ｃ）  前記細長い真空チャンバの側面に取付けられた複数のインデックスをしまわれた位置から展開位置に移動させるステップを含み、前記展開位置において前記インデックスは真空チャンバ内の予め定められた場所に前記複合チャージを位置づけるようにし、さらに前記方法は、
（ｄ）  前記複合チャージと物理的に接触するよう細長いレイアップマンドレルを配置するステップと、
（ｅ）  前記インデックスを、前記複合チャージとの接触から外してそのしまわれた位置に戻すよう引っ込めるステップと、
（ｆ）  前記真空チャンバの蓋と前記真空チャンバのボディとの間に配置された膨張性シールによって前記真空チャンバを封止するステップと、
（ｇ）  前記複合チャージの温度を上げるステップと、
（ｈ）  前記真空チャンバの内部を少なくとも部分的に真空排気し、それにより前記膨張性ブラダが膨張して前記レイアップマンドレルのまわりに前記複合チャージを形成するようにするステップとを含む、方法。
【請求項２】
十分な時間の間前記複合チャージを高い温度に維持して、前記複合チャージの樹脂が軟化するようにするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数のサブインデックスを引っ込み位置から伸長位置に移動させるステップをさらに含み、前記伸長位置において前記サブインデックスは前記複合チャージに対して予め定められた位置に前記レイアップマンドレルを位置づけるようにする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
端部インデックスを引っ込み位置からインデックス位置に移動させるステップをさらに含み、前記インデックス位置において前記端部インデックスは真空チャンバ内に前記複合チャージの端部および前記レイアップマンドレルを位置づけるようにする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
複数のサブインデックスを引っ込み位置から伸長位置に移動させるステップをさらに含み、前記伸長位置において前記サブインデックスは前記複合チャージに対して予め定められた位置に前記レイアップマンドレルを位置づけるようにする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
端部インデックスを引っ込み位置からインデックス位置に移動させるステップをさらに含み、前記インデックス位置において前記端部インデックスは真空チャンバ内に前記複合チャージの端部および前記レイアップマンドレルを位置づけるようにする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
端部インデックスを引っ込み位置からインデックス位置に移動させるステップをさらに含み、前記インデックス位置において前記端部インデックスは前記真空チャンバ内に前記複合チャージの端部および前記レイアップマンドレルを位置づけるようにする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
硬化する前に複合チャージを形成するための装置であって、前記装置は、
（ａ）  蓋とハウジングとを含む細長い真空チャンバと、
（ｂ）  前記蓋と前記ハウジングとの間にあり、前記真空チャンバを封止するための膨張性シールと、
（ｃ）  前記真空チャンバ内にあり、かつ前記チャンバの長さに沿って少なくとも部分的に延びる膨張性ブラダとを備え、前記膨張性ブラダの内部は前記真空チャンバの外部と流体により接続し、さらに前記装置は、
（ｄ）  前記膨張性ブラダの１つの面に隣接して置かれる加熱ブランケットと、
（ｅ）  前記真空チャンバの内部と流体によって接続される真空ポンプと、
（ｆ）  前記真空ポンプと加熱ブランケットとを制御して前記複合チャージを形成するようにするための制御コンソールと、
（ｇ）  前記真空チャンバに結合される複数の側面インデックスとを含み、各インデックスはしまわれた位置から展開位置に移動可能であり、前記展開位置において前記インデックスは、前記真空チャンバの幅にわたって少なくとも部分的に延び、前記側面インデックスは、前記真空チャンバ内の予め定められた位置に前記複合チャージを位置づけるようにするための複合チャージインデックスを含み、前記側面インデックスは、前記細長い真空チャンバの蓋が開いているときにのみ、そのしまわれた位置からその展開位置に移動させることが可能である、装置。
【請求項９】
前記各側面インデックスが、前記真空チャンバ内に配置されたレイアップマンドレルを前記真空チャンバ内に先に配置された複合チャージ上の予め定められた場所に置くようにするためのマンドレルインデックスをさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
複合チャージの端部およびレイアップマンドレルを前記真空チャンバ内の予め定められた位置に置くようにするための端部インデックスを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記真空チャンバのハウジングの上部に沿って回転して前記複合チャージを前記真空チャンバの中に移動させるキャリッジをさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記複合チャージの端部およびレイアップマンドレルを前記真空チャンバ内の予め定められた位置に置くようにするための端部インデックスを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記真空チャンバのハウジングの上部に沿って回転して、前記真空チャンバの中に前記複合チャージを移動させるキャリッジをさらに含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記真空チャンバのハウジングの上部に沿って回転して、前記真空チャンバの中に前記複合チャージを移動させるキャリッジをさらに含む、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
この発明は、硬化する前に複合材料のレイアップまたはチャージを形成するための方法および装置に関する。
発明の背景
複合材料が導入されて以来、航空機および他の軽量構造の製造にこのような材料を用いることは着実に多くなった。複合材料は強度−重量比および剛性度が高いため、軽量構造の設計に適する。従来複合材料を用いることには製造コストが高いという欠点があった。複合部品を、それに匹敵する金属部品と同じコストで製造するのは困難であった。コストの差は険しい形状または複雑な形状を有する部品か、または大規模な部品に特に著しい。
複合構造のコストの、最も大きな要因のうち１つは製造の間必要とされる手仕事の量である。険しい形状または複雑な形状を有する複合部品は、レイアップマンドレル上に複合材料の個々の層を手動でレイアップして形成されなければならない。より緩やかな形状を有する大きな部品、たとえば大きなウイングスキンは自動テープ積み重ね機械を用いて製造されてもよい。
自動テープ積み重ね機械は、複合プレプレッグの個々の層をマンドレル上に置いて複合部品を形成するロボットアームを有する。自動テープ積み重ね機械はプレプレッグの個々の層を高速で置くことができるため、製造時間およびコストを削減できる。自動テープ積み重ね機械のメカニクスには、いくつかのジオメトリにわたって複合プレプレッグの層を配置できる能力に限界がある。一般的に自動テープ積み重ね機械は、険しい曲率または小さな曲率半径の周りに複合プレプレッグを置くことができない。
航空機および他の軽量構造の構築に用いられる一般的な複合支持構造は「Ｉ」ビームまたは「Ｉ」ストリンガである。曲率が険しいため、Ｉビームおよび他のビーム型複合構造は一般に、レイアップマンドレル上に複合材料の層を手動で置いて形成される。複合プレプレッグの各層を適当な形に切削するために自動切削機械が用いられる。その後プレプレッグの個々の層が２つの別個のレイアップマンドレル上に手で置かれる。プレプレッグの各層は適当に位置づけられると、レイアップマンドレルの外部形状に手動で形成されて、２つの「Ｃチャネル」を形成する。
Ｃチャネルおよびレイアップマンドレルがその後回転され、それによりＣチャネルはそれらの鉛直ウェブに沿って互いに結合されてＩビームを形成することができる。結合した後、結合の間に上部フランジおよび下部フランジの中央に形成された三角形の窪みに、三角形の複合半径充填材が置かれる。その後Ｉビームの上部および下部に、上部複合補強層および下部複合補強層が手動で置かれる。その後、結果として生じたＩビームが封入されて硬化される。
Ｉビームの製造プロセス全体は労働集約的であり、時間消費的である。複合材料を置くのに必要な労力に加えて、レイアップマンドレルを操作するための労力も必要である。一般にレイアップマンドレルは非常に大きくて重いため、操作するのが困難であり、かつ危険である。２つのＣチャネルが形成された後、個々のレイアップマンドレルを係合し、かつそれらを組立体テーブルに移動させるためにクレーンまたはそれに類似した処理装置が用いられる。マンドレルはその後レバーなどを用いて手動で操作され、回転され、かつ整列される。２つのチャネルはその後、労力および時間がかかるプロセスを経て真空および薄膜を用いて互いに結合される。結合されると、三角形の半径充填剤が上部に加えられる。その後レイアップマンドレルは１８０°回転され、それによりＩビームの下部に三角形の半径充填材が与えられ得る。最後に、結果として生じたＩビームおよびレイアップマンドレルは、その後真空封入されて硬化されるよう硬化マンドレル上に置かれなければならない。
コストが高いことに加えて、製造プロセスの間手動労働を多く用いることにより品質管理の問題が生ずる。複合プレプレッグの個々の層は不正確に位置づけられることが多い。製造の間手動の処理を多く行なうことにより、完成部品の中に異質の材料が入る恐れも高まる。不正確に置かれた複合物の層および異質の材料は部品除去率全体の大きな要因である。
したがって構造物、特に、大きな構造物を複合材料から製造する間に必要な仕事の量を減らす方法および装置が必要である。この発明はこの必要性を満たすことに関する。
発明の概要
この発明は複合熱ドレープ真空フォーマであって、複合物の製造方法および装置を改良するよう、同時係属中の特許出願に開示されている他の設備と関連して用いられてもよいものである。この発明に従って、形成されていない細長い複合パネルまたはチャージが手動によるか、または自動テープ積重ね機械を用いるかのいずれかによってレイアップされる。複合チャージは、膨張性ブラダの、１つの面に隣接して真空チャンバ内に位置づけられる。膨張性ブラダの内部は真空チャンバの外部に流体によって接続されて維持される。複合チャージを位置づけた後、膨張性ブラダとは反対側の、複合チャージの面の中央に細長いレイアップマンドレルが配置される。真空チャンバは封止され、複合チャージの温度が上げられる。その後真空チャンバの内部が真空排気される。真空チャンバの内部が真空排気されると、真空チャンバの内部と膨張性ブラダの内部との間には圧力差が生じる。この圧力差によって膨張性ブラダが膨張する。膨張性ブラダは膨張すると、レイアップマンドレルのまわりに複合チャージを形成する。
この発明の他の局面に従って、真空チャンバは複合チャージがレイアップされ、かつマンドレルが置かれるハウジングと、ハウジングを収容するための蓋とを含む。蓋とハウジングとの間に膨張性シールが配置される。膨張性シールを膨張させることにより、蓋とハウジングとの間が気密封止される。
この発明のさらなる局面に従って、複合チャージは形成される前に、十分な時間だけ高い温度に維持されて、複合チャージの樹脂が軟化するようにする。樹脂を軟化させることにより、レイアップマンドレルのまわりに複合チャージが簡単に形成するようにする。
この発明のさらなる局面に従って、真空チャンバの両端に端部インデックスが置かれて、複合チャージとレイアップマンドレルとを真空チャンバ内に長さ方向に位置づける。
この発明のさらなる局面に従って、複数の場所インデックスが真空チャンバの両側に結合される。各側面インデックスはインデックス位置としまわれた位置との間で移動可能である。インデックス位置において、各側面インデックスは複合インデックスであって、少なくとも部分的に真空チャンバの幅にわたって延在して複合チャージの位置づけるようにするものを含む。各側面インデックスは、展開位置と引っ込み位置との間で回転可能であるマンドレルインデックスを含む。展開位置においてマンドレルインデックスは、レイアップマンドレルを複合チャージの上に位置づけるようにする。
この発明は、Ｉビームといったいくつかの複合部品を製造する時間とコストとを削減する。形成されていない複合チャージは手によるか、またはコスト面での効率がよい自動テープ積重ね機械を用いるかのいずれかによってレイアップされてもよい。この発明により、複合チャージおよびレイアップマンドレルの両方が真空チャンバの内部内にすばやく、かつ簡単に位置づけられる。複合チャージは位置づけられると、レイアップマンドレルの形状にすばやく、かつ簡単に形成される。
この発明は同時係属中の特許出願に開示されている、複合物の製造方法を改善するための製造設備に用いられてもよい。同時係属中の他の特許出願のうち１つには、レイアップマンドレルを移動し、かつ回転させるのに用いられる連結アームが開示されている。別の特許出願には、２つのＣセクションを連結してＩビームを形成するための方法および装置が開示されている。さらに別の特許出願には、硬化された複合部品からレイアップマンドレルを取外すための方法および装置が開示されている。
【図面の簡単な説明】
この発明の前述の局面およびそれに伴う利点の多くは、添付の図面と関連して読まれると、以下の詳細な説明を参照することによってより簡単に理解されるだろう。
図１は、この発明に従って形成された複合熱ドレープ真空フォーマの好ましい実施例の斜視図である。
図２は、蓋が開いた図１の複合熱ドレープ真空フォーマの一端の拡大斜視図である。
図３は、しまわれた位置にある２つの側面インデックスの拡大斜視図である。
図４は、チャージインデックス位置にある２つの側面インデックスの拡大斜視図である。
図５は、レイアップマンドレルインデックス位置にある２つの側面インデックスの拡大斜視図である。
図６は、レイアップマンドレルインデックス位置にある２つの側面インデックスを示す図１の複合熱ドレープ真空フォーマの断面図である。
図７は、装着された端部インデックスを示す図１の複合熱ドレープ真空フォーマの一端の拡大斜視図である。
図８は、スプレッダバーの使用を示す上面図である。
図９は、スプレッダバーの使用を示す図１の複合熱ドレープ真空フォーマの部分断面図である。
図１０は、真空チャンバを真空排気する前の複合熱ドレープ真空フォーマ、真空チャージおよびレイアップマンドレルの断面図である。
図１１は、真空チャンバを部分的に真空排気した後の複合熱ドレープ真空フォーマ、複合チャージおよびレイアップマンドレルの断面図である。
図１２は、複合熱ドレープ真空フォーマと膨張性ブラダとの接続部の断面図である。
図１３は、図１の複合熱ドレープ真空フォーマの動作を示すフロー図である。
好ましい実施例の詳細な説明
この発明に従って形成された複合熱ドレープ真空フォーマ１０が図１に示される。真空フォーマ１０は蓋１４とハウジング１６とを有する細長い真空チャンバ１２を含む。真空チャンバの縦の寸法は幅および高さの寸法よりもはるかに大きい。この発明の１つの実際の実施例ではチャンバの長さは４５フィートを超える。蓋１４は、好ましくは空気ばねヒンジ１５または何らかの他の型の補助ヒンジを用いてハウジング１６の縦の側面のうち一方に蝶番式に取付けられる。補助ヒンジは、蓋を上げるのに必要な力の量を減らすようにする。ヒンジとは反対の、蓋の側には多数のハンドル４８があり、オペレータが蓋を開けるのを助ける。
蓋１４は、その周囲まわりに下向きに延びるフランジ１７（図１０および図１１）を含む。膨張性シール２６は、蓋が閉じられたときにハウジング１６の側面に面する、フランジ１７の側に取付けられる。シール２６は、フランジの周囲まわりに延びる連続ループである。蓋が閉じられて膨張性シール２６が膨張すると、蓋とハウジングとの間に気密封止が確立する。
真空チャンバの内部キャビティ３８（図１１）は、以下に説明される態様で、真空チャンバを真空排気するのに十分な容量を有する真空ポンプ１８（図１）に接続される。真空フォーマ１０は電気制御コンソール２０をさらに含む。制御コンソールは（後に説明される）電気コントローラを収め、この電気コントローラは、真空チャンバ１２内に置かれる複合チャージを形成するのに用いられるサイクルを制御する。
ハウジングの下部に隣接する真空チャンバには加熱ブランケット（図１０および図１１）または他の適切な加熱源がある。加熱ブランケット３６はおよそ真空チャンバの幅と長さとに延びる。ハウジングの下部と加熱ブランケットとの間に保温材（図示せず）を置くのが有利であろう。また、チャンバ内の温度を等しくするよう、加熱ブランケットの上部にアルミニウムシートなどの熱媒を置くのも有利であろう。膨張性ブラダ２８は加熱ブランケット３６の上に位置づけられる。膨張性ブラダの内部３７（図１１）は、ハウジングの下部の両端にあるホール１２２（図７）を通って真空チャンバの外部に通ずる。
膨張性ブラダ２８は、エッジに沿って結合する単一の柔軟性薄膜で形成されてもよい。これに代えてブラダはシールまたはシリコン突起部３４によって側面に沿って結合された上部柔軟性薄膜３０および下部柔軟性薄膜３２（図１０および図１１）で形成されてもよい。もし単一の柔軟性薄膜が用いられるならば、ブラダのエッジに沿ってシリコーン突起部３４をおいて、ブラダがチャンバ内に平らに置かれるようその形状を調整するのが有利である。膨張性ブラダ２８の自由端部は開かれたままにされ、かつ真空チャンバの両端のホール１２２（図２）を通って延びる。膨張性ブラダ２８の両端は円筒形フランジ２４であって、ホール１２２のまわりを真空チャンバの下部（図１２）から下に延びるものの上に折られる。両端は、バンドクランプ１２８または他の適切な封止装置によって、円筒形フランジを囲む周囲シール１２６に対してクランプされる。発明の代替的な実施例においては、他の型のブラダまたはシールを用いることができる。
以下に詳細に説明されるように、形成される間チャンバは加熱ブランケット３６を付勢することによって予め加熱される。その後真空チャンバ１２内に２つ以上の細長い複合チャージ４０（図１０および図１１）が長さ方向に置かれる。複合チャージ４０は、図２に示され、かつ後に説明される複数の側面インデックス６４および端部インデックス８４を用いて真空チャンバ内に位置づけられる。複合チャージが位置づけられた後、各複合チャージ（図１０および図１１）の上にレイアップマンドレル４２が置かれる。示されたレイアップマンドレルは実質的には真空チャンバ１４の長さ全体に延び、かつ長方形の断面を有する。明らかに、結果として生じる複合構造物の所望の形状に応じて他の数、形状および長さのマンドレルが用いられてもよい。
レイアップマンドレル４２が位置づけられると、蓋１４は閉められ、かつ膨張性シール２４を膨張させることによって真空チャンバ１２が封止される。加熱ブランケット３６は複合チャージ４０を加熱するのに用いられ、それにより複合チャージ内のエポキシまたは他の樹脂が軟化し、複合チャージを簡単に形成できるようにする。加熱した後、真空チャンバの内部３８を真空排気することによって、レイアップマンドレル４２の下部および側面まわりに複合チャージ４０が形成される。
真空チャンバ１２が真空排気されると、真空チャンバの内部３８と膨張性ブラダ２８の内部３９（図１１）との間に圧力差が生じる。この圧力差により膨張性袋が膨張する（図１１）。膨張性ブラダは膨張する際に複合チャージ４０をレイアップマンドレル４２の側面まわりに上向きに押し付ける。複合チャージが十分に形成された後、真空チャンバの内部および外部にかかる圧力が均一にされ、蓋１４が持ち上がる。レイアップマンドレル４２および形成された複合チャージ４０はその後真空チャンバから取除かれる。
この発明が真空形成を用いることには、先行技術の圧力形成に優る多くの利点がある。たとえばこの発明を用いると、チャンバに構造上の応力をごく僅かしかかけずに複合チャージに１４．６９ｐｓｉの圧力をかけることができる。なぜなら、圧力の境界の両側での圧力が等しくされるからである。圧力システムを用いて等しい力を生じさせるためには、構造物のチャンバは大きな圧力差に耐えるようはるかに重く、かつ強くなければならないだろう。
さて、この発明の目下の好ましい実施例のより詳細な説明に戻って、形成される前に、手動によるか、または自動テープ積重ね機械（図示せず）を用いるかのいずれかによって個々の複合チャージ４０がレイアップされる。製造コストを削減し、かつ複合材料の層が誤って配置されることが起こらないようにするためには、自動テープ積重ね機械を用いることが有利である。複合チャージが平らにレイアップされてもよく、またはある型の曲がった、または形状づけられたレイアップマンドレルの上にレイアップされてもよい。先の発明により自動テープ積重ね機械を用いてチャージが平らに形成されるようになり、これにより、形づけられたマンドレルの上に苦労して手でレイアップしなくてもよくなる。
その後複合チャージ４０（図２）が真空チャンバ１２の内部に載せられる。載せるプロセスを補助するようキャリッジ５０または類似する装置を用いることが有利である。示されたキャリッジ５０は、キャリッジの両側に回転可能に装着された２対の対向ホィール５２を含む。各ホィール５２は、ハウジング１６の側面の上エッジを受け入れるよう溝がつけられる。溝付ホィールにより、キャリッジはハウジング１６の両側から落ちることなく真空チャンバ１２の長さに沿って移動できる。
キャリッジ５０の中央には２つの解放可能なクランプ５６が含まれる。クランプはキャリッジの下部まで下に延びる。クランプの開いた／閉じた状態は、サムホィール５８によって調整され、このサブホィール５８は、キャリッジの下部にものをクランプするために持ち上げられるクランプエレメントに装着される軸の端部に取付けられる。各クランプ５６はサムホィール５８を回転させて複合チャージの端部を係合または解放してクランプエレメントを上げるか、または下げる。複合チャージ４０はクランプ５６内に置かれ、その後技術分野では周知の態様でサムホィール５８を回転させることによりクランプが外される。その後キャリッジ５０および装着された複合チャージ４０はトラバーサ（図示せず）を用いて操作されて、真空チャンバ１２の縦軸と長さ方向に整列される。整列すると、真空チャンバの一端上にキャリッジ５０が置かれて、ホィール５２がハウジング１６の両側と係合する。その後キャリッジ５０は真空チャンバの長さにわたって回転する（図２）。キャリッジは回転する際に、複合チャージ４０を真空チャンバ１２の中に引き入れる。複合チャージの両端の最後の位置は端部インデックス８４によって調節される。
端部インデックス８４は、真空形成チャンバ１２の両端に回転可能に取付けられる。図７に示されるように各端部にインデックスは１対のアーム８５を含み、この１対のアーム８５は、端部ホール１２２の両側のハウジング１６の端部の両側に、旋回点８６において旋回的に装着される。プレート８７は、適切ないかなる態様でアームにしっかりと取付けられてもよい。プレートは、関連した端部インデックスが、後に述べられるインデックス位置にあるときに実質的に鉛直になるよう配向される。
プレート８７は中央スロット９６を含む。スロットの両側にはガイドフランジ９８がある。ガイドフランジ９８はプレート８７の主本体と一体的であり、かつそれと鈍角を形成する。ガイドフランジ９８の方向は、端部インデックスが、後に説明されるインデックス位置にあるときにハウジング１６の、隣接する端部に向かって上向きにフランジが延びるような方向である。傾いた２つのインデックスブロック９４は、スロット９６の両側の各プレートに取付けられる。ブロック９４はガイドフランジ９８と整列するため、ブロックの傾いた面がガイドフランジに向かって先細になる。ブロック９４は、後に述べられるインデックス位置に端部インデックスがあるときには、互いに面する端部インデックスのプレートの側にある。アーム８５の外面にはハンドルが装着される。
各端部インデックス８０は、レバーアーム９０に取付けられる２つのカウンタウエイト８８をさらに含む。レバーアーム９０は、旋回点８６から僅かに外向きに、一端においてアーム８５の外面に装着される。レバーアーム９０はアーム８５とは反対の方向に外向きに延びる。カウンタウエイト８８はレバーアーム９０の外側端部に取付けられる。したがってカウンタウエイトは旋回点８６の、プレート８７およびインデックスブロック９４とは反対の側にある。カウンタウエイト８８の重さはプレート８７およびインデックスブロック９４の重さに反作用するよう選ばれる。カウンタウエイトにより、ハンドル１００を掴んで動かして端部インデックスが旋回点８６のまわりを回転するようにして、図１に示されるしまわれた位置から図２に示される展開位置またはインデックス位置にオペレータが端部インデックスを簡単に回転できるようになる。展開またはインデックス位置（図２）においてプレート８７は真空チャンバ１２のハウジング１４の、関連した端部内に鉛直に位置づけられる。ガイドフランジ９８の最も内側の面と傾いたインデックスブロック９８の傾いた面とは、真空チャンバ１２に置かれるときに、チャージ４０の端部を位置づけるためのロケータとしての役割を果たす。
スロット９６は、中央手段であって、レイアップマンドレルを真空チャンバ１２の中および外に移動させるのに用いられ得るクレーンまたはそれに類似する装置を中央に配置させるものとしての役割を果たす。使用する際にオペレータは複合チャージを真空チャンバ１２内に置く前に端部インデックス８４をそれらの展開位置またはインデックス位置に移動させる。その後オペレータはキャリッジ５０を用いて真空チャンバの中に複合チャージを移動させる。チャージの端部が端部インデックスブロック９４の、向かい合う面に隣接して置かれるよう複合チャージが置かれる。
複合チャージ４０は真空チャンバ１２の中に移動された後、サムホィール５８を回転することによってキャリッジ５０からクランプが外される。キャリッジ５０はその後真空チャンバから取外される。その後、複数の側面インデックス６４を用いて真空チャンバ１２の幅にわたって複合チャージ４０が位置づけられる。側面インデックス６４は真空チャンバの両面に沿って取付けられ、かつ真空チャンバの長さに沿ってほぼ等しくスペースをあけられて配置される（図１）。図３には２つの側面インデックスしか示されていないが、この発明の、長いものにはもっと多くの側面インデックスが含まれるであろう。
各側面インデックス６４はＵ型ブラケット６５を含み、このＵ型ブラケット６５は真空チャンバ１２のハウジングの外面に取付けられ、それによりＵ型のアームが互いの上に位置づけられる。Ｕ型ブラケットのアームにはシリンダ６６が摺動可能に取付けられる。シリンダは摺動可能に取付けられているため、矢印６８（図４）で示されるように真空チャンバに対して上下に移動できる。さらに、シリンダ６６は摺動可能に取付けられているため、矢印７０で示されるように、真空チャンバの下部に対して垂直におかれる軸のまわりを回転できる。
各シリンダ６６の上にはインデックス機構が取付けられ、このインデックス機構はインデックスプレート７６と、複合チャージインデックス７２と、マンドレルインデックス７４とを含む。プレートの一端は、関連したシリンダ６６の上部に取付けられる。インデックスプレートは外に向かって半径方向に延びる。複合チャージインデックス７２はその外側端部においてインデックスプレートと一体的であり、かつマンドレルインデックスはインデックスプレートの外側端部に旋回的に接続される。展開位置と非展開位置との間でマンドレルインデックスが回転可能であるように旋回的に装着される。非展開位置においては、マンドレルインデックスはインデックスプレート７６の上にある。インデックスプレート７６および複合チャージインデックスは側方から見たときにはＬ型の形状であり、インデックスプレートがＬの、長い脚を形成し、複合チャージインデックスが、下向きに延びる短い脚を形成するよう配向される。複合チャージインデックスの下端部には後方に延びるアーム７３、すなわちインデックスプレート７６と同じ方向に外に向かって延びるが、インデックスプレートの下に延びるアームがある。複合チャージインデックスはフット７７をさらに含み、このフット７７はアーム７３が複合チャージインデックス７２の下部とつながる部分より下にある、複合チャージインテックスの下部にある。アーム７３からは離れた複合チャージインデックスの側は鉛直であり、かつ平らである。マンドレルインデックスは、インデックスプレート７６と複合チャージインデックスとの間の接合点に旋回的に接続される。マンドレルインデックスは斜面状突起部７５を含み、この斜面状突起部７５はマンドレルインデックスが展開位置にあるときに真空チャンバの内部に向かって外向きに延びる。展開位置にあるときにはマンドレルインデックスは複合チャージインデックス７２に支えられる。
複合チャージ４０が真空チャンバ内に置かれると、側面インデックスはしまわれた位置（図３）から展開またはインデックス位置（図４）に移動される。しまわれた位置においてインデックスプレート７６の縦軸は真空チャンバの縦軸に対して平行になり、かつシリンダ６６は下げた位置にあり、それによりプレートの下部がＵ型ブラケット６５の上部アーム上に置かれる。側面インデックスは持ち上げられて図４に示される位置に回転することによって展開され、その位置ではインデックスプレートの縦軸は真空チャンバ１２の縦軸と直交する。その後、複合チャージインデックスのフット７７が膨張性ブラダ２８に支えられ、かつ複合チャージインデックスのアームが真空チャンバ１２のハウジング１４の壁の内面に支えられるまで各側面インデックスが下げられる。チャージインデックスプレート７２の鉛直面側は、真空チャンバの幅にわたって複合チャージ４０を位置づけるために用いられる。側面インデックスがすべて下げられた後、オペレータは各チャージインデックスプレート７２の鉛直面側に対して各複合チャージの外側エッジを手動で位置づける（図４および図６）。
複合チャージ４０が確実にその長さ全体にわたって適切に置かれるようにするために、十分な側面インデックス６０が含まれる必要がある。側面インデックスの間隔が広すぎれば複合チャージは曲がるおそれがあり、この結果複合チャージとレイアップマンドレルとが不適切に整列する。
各複合チャージ４０が位置づけられた後、マンドレルインデックスはそれらの非展開位置（図４）からそれらの展開位置（図５および図６）に移動されて、レイアップマンドレル４２は各複合チャージの上に置かれる。図４に示され、かつ先に述べたような非展開位置において、マンドレルインデックスは上向きに回転されて、複合チャージ４０の配置を邪魔しない、インデックスプレート７６の上に置かれる。展開位置においてマンドレルインデックスは、複合チャージインデックス７２にあたるまで下向きに回転される（図５）。この位置にあるときには、マンドレルインデックスの斜面状突起部７５は複合チャージ４０の上に部分的に重なる。斜面状突起部７５（図６）は、真空チャンバの中に下げられるときにレイアップマンドレル４２を位置づけるのを助ける。
マンドレルインデックスがそれらの展開位置に回転された後、連結アーム、クレーンまたは他の装置を用いて真空チャンバ４２の内部にレイアップマンドレル４２が下げられる。レイアップマンドレル４２は、複合チャージ４０には接触せずマンドレルインデックス７４と１列になるまで下げられる。その後、図８に示されるような複数のスプレッダ１１０を用いてマンドレルインデックス７４の斜面状突起部の先端に対してレイアップマンドレル４２が押し付けられる。
各スプレッダ１１０はレバーハンドルを含み、このレバーハンドルの一端は下向きに延びるスプレッダブロック１１２に結合される。各スプレッダブロック１１２は細長く、外に向かって先細になり、かつ両端にある円形エッジ１１４を有する。スプレッダブロック１１２は、図８の仮想線で示される２つのレイアップマンドレル４２の間に置かれる。その後スプレッダブロック１１２は、図８に示されるようにレバーハンドルを回転することによって回転される。スプレッダブロック１１２が回転されると、スプレッダブロックの円形エッジがレイアップマンドレル４２と接触し、かつそれらを押して引き離して、マンドレルインデックス７４の斜面状突起部７５の先端に接触するようにする。レイアップマンドレル４２が斜面状突起部の先端に対して押し付けられた後、レイアップマンドレルは引き下げられて複合チャージ４０と接触する。
次にスプレッダ１１０が取外され、真空チャンバの蓋１４が閉じられ、形成が始まる。真空フォーマを用いる前に、図１３に示されるようにフォーマがオンにされる。フォーマがオンになると加熱ブランケットに電力が与えられて加熱ブランケットを予め加熱する。同時に、制御パネル上の、熱を与えるインジケータ１３６が照明される。この発明の１つの実際の実施例において、加熱ブランケット３６はおよそ１４５°Ｆの温度に維持される。加熱ブランケット３６によって与えられた熱は、複合チャージがチャンバ内に置かれた後にそれらの温度を上げる。これによりチャージの樹脂が軟化し、それらが簡単に形成するようになる。加熱ブランケットは形成プロセスを通しておよそ１４５°Ｆに維持される。
複合チャージおよびマンドレルが真空フォーマ内に置かれた後、制御コンソール（図１）のシール膨張ボタン１３２を押すことによって膨張性シール２６に圧力がかけられる。これにより圧力源（図示せず）の弁が閉じて、圧力のかけられた空気を膨張性シール２６に供給する。この結果膨張性シールは膨張して真空チャンバを封止し、気密キャビティを作る。真空チャンバが封止された後、制御コンソール上のスタートボタン１３０を押すことによって形成サイクルが始まる。
図１３に戻って、５分後に制御コンソール２０はスイッチを閉じ、これにより真空ポンプ１８が真空チャンバの内部３８を真空排気し始める。発明の１つの実際の実施例において、真空ポンプ１８は一連の通路（図示せず）を通して真空チャンバ３８の内部に接続され、この一連の通路は蓋１４の長さに沿って置かれ、かつ真空チャンバの内部３８の中に延びる。真空チャンバが確実に万遍なく真空排気されるようにするよう、真空チャンバの長さに沿ってさまざまな位置で真空チャンバの内部の中に延びる複数の通路が用いられる。
真空チャンバの内部３８が真空排気されると、真空チャンバの内部と膨張性ブラダの内部３９との間に圧力差が生じる。この圧力差によりホール１２２（図２および図１２）を通って膨張性ブラダ２８の中に空気が流れ込む。膨張性ブラダが膨張すると（図１１）、それはレイアップマンドレル４２の側面まわりに複合チャージ４０を形成しながら上向きに移動する。
およそ５分の時間にわたって真空チャンバをゆっくりと真空排気するのが有利であることがわかっている。これにより、形成される間複合物の各々の層が互いに対して移動する。このように移動することにより、形成される間にチャージが折れたり皺にならないようにする。形成が完了した後複合チャージが固化するようにするために、およそ５分間制御コンソール２０に真空を維持させることも有利である。
形成サイクルが完了した後、制御コンソールはサイクル完了インジケータ１３７を照明する。その後オペレータは、真空解除ボタン１４０を押すことによって真空チャンバの内部と外部との間の圧力差が等しくなるようにしてもよい。圧力差が等しくなると、オペレータはシール収縮ボタン１３４を押して膨張性シール２６を収縮させてもよい。膨張性シール２６が十分に収縮された後、オペレータは蓋１４を持ち上げて複合レイアップマンドレルおよび形成された複合チャージを取除く。オペレータが真空フォーマを使い終わった後それはオフにされてもよく、したがって加熱ブランケットは消勢される。
形成サイクルの間真空フォーマがオフに切換えられてもよい。これにより真空ポンプがオフにされ、膨張性シールは収縮され、かつ電気ブランケットは消勢される。
好ましくは、形成された複合チャージおよびレイアップマンドレルは、同時係属中の特許出願に記載されているような連結アームを用いて取除かれる。これに代えて、一般的なクレーンまたは他のリフト型装置を用いることもできる。取除かれると、結果として生じた構造物の用途に応じて複合チャージはＩビームを形成するよう結合されるか、またはＣチャネルとして硬化されてもよい。
この発明の好ましい実施例が示され、述べられたが、添付の請求の範囲の範囲内でさまざまな変更がなされ得ることが認められるだろう。たとえば加熱ブランケットは１つ以上の加熱区域に分けることもできる。各加熱区域はその後別個に付勢されて、形成チャンバの長さのごく一部のみにわたって延びる複合チャージを形成するようにできる。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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