補強された繊維複合構成材の製造方法ならびに、補強された繊維複合構成材を製造するためのバキュームマットおよびアレンジメント
航空機および宇宙機のための繊維複合構成材（１）を補強する方法では、少なくとも一つの補強部材（４）を再現可能に収容する、少なくとも一つの収容部（６）を有するバキュームマット（５）が準備される。少なくとも一つの補強部材（４）は、バキュームマット（５）の少なくとも一つの収容部（６）に挿入される。少なくとも一つの補強部材（４）が挿入されたバキュームマット５は、補強される繊維複合構成材（１）に、シールするように再現可能に取り付けられ、成形部（２）を形成する。そして少なくとも成形部（２）が硬化され、少なくとも一つの補強部材（４）を繊維複合構成材（１）に接続する。その後、バキュームマット（５）は、補強された繊維複合構成材（１）から離され、再使用のために備えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に航空機および宇宙機のための補強された繊維複合構成材の製造方法、ならびに補強された繊維複合構成材を製造するためのバキュームマットおよびアレンジメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明および本発明の課題はあらゆる繊維複合構成材に適用されうるが、本明細書では、例えば、航空機の外郭構造（ｓｋｉｎ ｓｈｅｌｌ）などの、平面状のストリンガによって補強された炭素繊維プラスチック材料（ＣＦＲＰ）構成材（以下、「繊維複合構成材」とも称する）に適用した場合について説明する。
【０００３】
ＣＦＲＰからなるストリンガでＣＦＲＰからなる外郭構造を補強し、追加的重量を最小限に抑えつつ飛行中における高いストレスに対する耐性を向上させることが一般的に知られている。この点において、例えばＴストリンガ、ΩストリンガまたはＩストリンガなどの異なる種類のストリンガが用いられる。
【０００４】
Ｔストリンガの断面は、ベースとバーからなる。ベースは、外郭構造との接触面を形成する。例えばＴストリンガなどのストリンガで補強された外郭構造の使用は、航空機の組立（特に、例えばエポキシ樹脂などの樹脂マトリクスを、半完成繊維製品に注入する真空注入工程）において普及している。例えばプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）などを用いた他の公知の繊維複合構成材の製造方法と比較して、注入プロセスは、より経済的な半完成繊維製品を用いることができるので費用効果が高い。
【０００５】
ここで、「半完成繊維製品」とは、織物、レイドスクリム（ｉｎｔｅｒｌａｉｄ ｓｃｒｉｍ）および繊維マットを意味する。半完成繊維製品は、エポキシ樹脂などの樹脂マトリクスで含浸され、そして例えばオートクレーブによって硬化される。
【０００６】
真空注入工程では、バキュームバック（ｖａｃｕｕｍ ｂａｇ）とよばれる部材を形成するために、使い捨てのポリイミドフィルムが現在用いられている。構成材の包装（ｗｒａｐｐｉｎｇ）工程は、完全に手作業で行われ、特に、例えば上述したストリンガなどの補強部材などが用いられる場合、非常に時間がかかる。構成部材のゆがみを防止するために、バキューム膜を、補強部材の輪郭に正確に追従するように、補強部材上に配置しなければならないからである。さらに、外気に対しての強固なシールを達成するために、バキューム膜は、同じく手作業で、適切なシール材を用いることでシールされなければならない。このような手作業による工程管理のため、再現性の信頼性は著しく低かった。例えば、繊維複合構成材上の補強部材の位置決めのために、大きい許容誤差が求められていた。大きい許容誤差は、構成材の重量を増加に繋がりうる。不完全な真空構造は、構成材が廃物としてはねられることにさえも繋がりうる。
【０００７】
使い捨てフィルムは、予め硬化されたＴ型補強部材または他の補強部材と共にでなければ用いられることができない。硬化されていないＴ型補強部材または他の補強部材は、真空構造（ｖａｃｕｕｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の内部または外部に、追加的なベースプレートを必要とする。さらに、この製造技術ではウェットストリンガ（すなわち硬化されていないストリンガ）は、硬化後それぞれ所望のサイズに、引き伸ばされなければならない。硬化後、使い捨てフィルムおよびシールテープを取り除くために、相当な手作業による労力が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この背景に対して、本発明の目的は、上述した問題を解決または著しく低減すべく、繊維複合構成材の補強方法ならびに、補強された繊維複合構成材を製造するためのバキュームマットおよびアレンジメントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この本発明の目的は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項７の特徴を有するバキュームマットと、請求項１６の特徴を有するアレンジメントとによって達成される。
【００１０】
本発明によれば、バキュームマットが、少なくとも一つの収容部を有する、航空機および宇宙機のための繊維複合構成材を補強する方法が提供される。少なくとも一つの収容部は、少なくとも一つの補強部材を再現可能に収容する。少なくとも一つの補強部材は、バキュームマットの収容部に挿入される。少なくとも一つの補強部材が挿入されたバキュームマットは、その後、シールするように、補強される繊維複合構成材に再現可能に取り付けられ、成形部を形成する。そして、少なくとも成形部が硬化され、少なくとも一つの補強部材を繊維複合構成材に接続する。その後、バキュームマットは、補強された繊維複合構成材から離され、再使用のために備えられる。
【００１１】
さらに、航空機または宇宙機のための補強された繊維複合構成材を製造するためのバキュームマットが提供される。バキュームマットは、少なくとも一つの補強部材を収容するための、少なくとも一つの収容部を有する。バキュームマットは、バキュームマットの外周に配置され、連携する接触面に接触したとき、バキュームマットを外気からシールするための自己シール部を有する。さらにバキュームマットは、バキュームマット移動手段と連携する少なくとも一つのコンタクト部、を有する。
【００１２】
航空機または宇宙機のための補強された繊維複合構成材を製造するためのアレンジメントも提供される。補強される繊維複合構成材はベースプレートによって支持される。アレンジメントは、少なくとも一つの補強部材を収容するための、少なくとも一つの収容部を有するバキュームマットを有する。バキュームマットは、挿入された少なくとも一つの補強部材と共に、バキュームマット移動手段によって、補強される繊維複合構成材に対して所定の位置に移動されうる。ベースプレートおよびバキュームマット移動手段は、互いに対応し、補強される前記繊維複合構成材に対する前記バキュームマットの再現可能な位置決めのためのセンタリング手段を有する。さらにベースプレートおよびバキュームマットは、互いに対応し、バキュームマットを外気から包装シール（ｅｎｃｉｒｃｌｉｎｇ ｓｅａｌｉｎｇ）するシール手段を有する。
【００１３】
このように、本発明は、上述した従来のアプローチと比較して、時間の消費を著しく抑えられるという有利な効果を有する。従来のアプローチと比較して、手作業の大部分が省略されるからである。さらに、高い再現性および高い位置決め精度が得られ、不良品のリスクおよびエラー発生率（ｅｒｒｏｒ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）が低減される。バキュームマットは再利用されることができ、要求される材料の量を減らすことができる。
【００１４】
本発明の好ましい形態および改良された形態は、従属項によって提供される。
【００１５】
本発明の基本的思想は、再利用可能で、シリコーンからなるバキュームマットをバキュームバックとして用いることである。バキュームマットは、収容される補強部材の幾何学的寸法を成形する成形型（ｍｏｕｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）によって形成された凹部を有する少なくとも一つの収容部を備えるように製造される。これにより、例えば、剛性を有する（プレ硬化または硬化された）または柔軟性を有する（硬化されていない）補強部材（例えば、Ｔストリンガ）、が挿入され、補強される繊維複合構成材上のバキュームマットに再現可能に位置決めされうる、事前に形成された「ポケット」が提供される。ポケット（補強部材のためのバキュームマット凹部）の輪郭を正確に形成することで、ネット型（ｎｅｔ ｓｈａｐｅ）と呼ばれる形状のストリンガを製造することができる。ネット型ストリンガは硬化後、構成材のミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ）を未然に防ぐ。
【００１６】
補強部材が挿入されたバキュームマットは、バキュームマット移動手段によって移動される。移動手段の適切なグリッパーは、対応するバキュームマットのコンタクト部と連携し、シンプルかつ容易なバキュームマットの持ち上げおよび下降を確実にする。コンタクト部は、好ましくは、バキュームマットの収容部に配置され、そして、グリッパーと機械的、空気力学的および／または電磁気的に連携（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）しうる構成部材を有しうる。
【００１７】
バキュームグリッパーとの連携は、例えば、コンタクト部の特定の剛性（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｉｇｉｄｉｔｙ）によって達成される。機械的連携（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）のために、コンタクト部は、例えば、グリッパーのくいに対応したシート（ｓｅａｔ）を備える。電磁気的連携（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）のために、磁化部（ｍａｇｎｅｔｉｓａｂｌｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）が、例えば収容部に存在する。磁化部と電磁気的グリッパーとが接続および分離することで、磁化部が電磁気的グリッパーによって容易につかまれたり、リリースされうる。これにより、バキュームマットの迅速な持ち上げと、下降が可能になる。
【００１８】
バキュームマット移動手段は、バキュームマットおよび補強される繊維複合構成材が配置されたベースプレートの適切なセンタリング手段とも連携することができる。センタリング手段は、例えばセンタリングピンと、ベースプレートの端部のセンタリング穴とから構成されうる。これにより、同一の、つまり再現可能なバキュームマットそして繊維複合構成材の補強部材の位置決めが達成される。バキュームマットが所定の位置に配置されると、グリッパーが開き、バキュームマット移動手段は、例えば、クレーンや適切なレール構造によって脇に移動される。バキュームマットが所定の位置に配置されたことは、例えばセンタリング手段のリミットスイッチ（ｌｉｍｉｔ ｓｗｉｔｃｈ）を介して、制御手段に通知されうる。
【００１９】
バキュームマットは、外周部に配置され、接触表面に接触したときにバキュームマットを外部からシールする自己シール部を有する。シール部は、Ｖ型の沈みキー（ｓｕｎｋ ｋｅｙ）を有することが好ましい。これによりシンプルな自己シール（ｓｅｌｆ−ｓｅａｌｉｎｇ）が実現されうる。
【００２０】
形成された少なくとも一つの成形部が硬化され、そして少なくとも一つの補強部材が繊維複合構成材に接続された後に、繊維複合構成部材からバキュームマットを離す際、バキュームマットに空気またはガスが供給されうる。この目的のため、閉鎖可能な空気供給手段がバキュームマット上に配置されていることが好ましい。空気供給手段を通して、空気またはガスがバキュームマットとそのベースプレートとの間に供給される。これにより、バキュームマットの取り外しを促進させるというメリットが得られる。
【００２１】
さらに、少なくとも一つの凹部が、成形型からの離型を容易にするための少なくとも一つの切れ込みを凹部の長軸の延長線上に備えることが望ましい。成形型からの離型の際、空気またはガスが供給されると、切れ込みが広がることで、凹部の広がりが促進され、凹部内に配置された補強部材が解放され、その結果エラー発生率が減少されるからである。
【００２２】
バキュームマットはＴストリンガおよびΩストリンガまたはIストリンガに適しうる。バキュームマットは、Ｕストリンガにも用いられうる。しかしながら、この場合、位置決め工程は省略される。Ｕ形状のほとんどは、繊維複合構成材の積層基材の一部であり、そしてＴ形状は、Ｕ形状の２つの側面から形成されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、収容部を有する本発明の第１の実施の形態のバキュームマットと、繊維複合構成材の成形部との断面の模式図である。
【図２】図２は、図１に示された収容部のＡＡ線による断面図である。
【図３】図３は、成形部を有する繊維複合構成材の例と、本発明の第２の実施の形態のバキュームマットとの斜視図である。
【図４】図４は、図３に示された本発明の第２の実施の形態のバキュームマットと、繊維複合構成材の３つの成形部との断面の模式図である。
【図５】図５は、本発明の第１または第２の実施の形態のバキュームマットの収容部と、第１の実施の形態のバキュームマット移動手段との、断面の模式図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態のバキュームマットの収容部と、第２の実施の形態のバキュームマット移動手段との、断面の模式図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態のバキュームマットの収容部と、第３の実施の形態のバキュームマット移動手段との、断面の模式図である。
【図８】図８は、図７の楕円で囲まれた領域の保持部の拡大模式図である。
【図９】図９は、補強された繊維複合構成材を製造するための本発明のアレンジメントの例の断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図面では、特に説明する場合を除き、同一の符番は、同一のまたは同じ機能を有する構成要素を意味する。
【００２６】
図１は、収容部６を有する本発明の第１の実施の形態のバキュームマット５と、繊維複合構成部材１の繊維複合構成部材部分３の成形部２の断面の模式図である（図３参照）。
【００２７】
図１では、繊維複合構成材部分３は、製造用アレンジメントのベースプレート２４上に配置される（図９参照）。ベースプレートについては詳細に後述する。繊維複合構成材部分３は、図示された成形部２に真空注入で導入された補強用の補強部材４（図面ではＴストリンガ）を備える。
【００２８】
この目的のため、補強部材４は、予めバキュームマット５の収容部６の凹部１０に挿入され、完全に凹部１０に包含される。凹部１０は、補強部材４に対応した形状を有する。本実施の形態では、バキュームマット５はシリコーンから形成される。収容部６では、シリコーン材料からなる収容体９が補強部材４を包囲する。繊維複合構成体１が硬化される前に、補強部材４は、硬化されていてもよいし、完全硬化しない程度（すなわち柔軟性を有する程度）にプレ硬化されていてもよい。補強部材は収容体９によって支持される。
【００２９】
バキュームマット５の材料（シリコーン）の（極めて柔軟で柔らかい）性質により、補強部材が挿入されたバキュームマット５は、適切なバキュームマット移動デバイス１２によって、補強部材４によって補強される繊維複合構成材部分３に取り付けられる。その際、補強部材３の下部が繊維複合構成材部分３に直接接触する。バキュームマット移動デバイス１２については後述する。これにより、繊維複合構成材部分３および補強部材４はバキュームマット５によって覆われる。バキュームマット５は、バキュームマットの外周部に配置された自己シール部（ｓｅｌｆ−ｓｅａｌｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）７によって、構造体を、外気からシールする。本実施の形態では、シール部７は、ベースプレート２４に形成された溝と連携する、Ｖ字形状の沈みキー（ｓｕｎｋ ｋｅｙ）である。
【００３０】
バキュームマット５の収容部６における凹部１０は、予め形成された「ポケット」を構成する。「ポケット」はバキュームマットの製造中にダミー構成材（ｄｕｍｍｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）によって形成される。ダミー構成材は補強部材４の等寸の複製品である。この結果、凹部に収容される補強部材４の全ての幾何学的な特性が、凹部に再現される。
【００３１】
図２は、図１に示される収容部６のＡＡ線による断面図である。図２に示されるように、凹部１０は、切れ込み１１によって、長軸方向に拡張される。切れ込み１１によって、成形部２が硬化された後に、バキュームマット５の成形型からの離型（繊維複合構成材部分３に接続された補強部材４からのバキュームマットの持ち上げ）が容易になるというメリットが得られる。以下、このメリットについてより詳細に説明する。
【００３２】
上述した例では、一つの補強部材４のみを図示し（図１）、説明したが、図３に示されるように繊維複合構成材１の補強には、複数の補強部材４が要求されることもある。図３は、本発明の第２の実施の形態のバキュームマット５と、成形部２を有する繊維複合構成材１との斜視模式図である。
【００３３】
図３では、６つの補強部材４が、繊維複合構成材１の繊維複合構成材部分３上に配置され、バキュームマット５によって覆われている。本実施の形態では、バキュームマット５は、補強部材４ごとに凹部１０を有する。さらに、第２の実施の形態では、バキュームマット５は、閉鎖可能な空気供給手段２３を備える。バキュームマット５が成形型から離型される際、空気供給手段２３を通して空気またはガスがバキュームマット５と繊維複合構成材部分３との間に供給され、離型を促進する。具体的には、図２に示された切れ込みが、供給された空気によって広げられ、収容体９がそれぞれの補強部材から容易に取り外されることを可能にする。
【００３４】
図４は、図３に示された本発明の第２の実施の形態のバキュームマット５と、繊維複合構成材１の３つの成形部２との断面模式図である。閉鎖可能な空気供給手段２３は、接続管を構成する。空気供給手段２３の閉鎖は、バルブ（不図示）を手動、空気力学的または電気的／電磁気的に閉鎖することで達成される。これらの空気供給手段２３は、真空注入の際に真空を供給するための手段としても用いられる。
【００３５】
上述したように、バキュームマット５は、バキュームマット移動デバイス１２によって移動される。このため、バキュームマット移動デバイス１２は、バキュームマット５を持ち上げるためのグリッパー（ｇｒｉｐｐｅｒ）１３を有する。図５には、第１の実施の形態のグリッパー１３が模式的に示される。この例では、グリッパー１３は２つのグリッパーアーム１４を備える。２つのグリッパーアームの上端は、グリップアームが矢印に示されるように後方および前方に回転できるようにジョイントでハサミ型に連結される。グリッパーアームの下端は、バキュームグリップ部（ｖａｃｕｕｍ ｇｒｉｐｐｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）１５を備える。図５では、バキュームブリップ部１５は、バキュームマット５の収容部６の収容体９の外側と連携する。バキュームグリップ部１５との連携のため、収容部６は、補強された接触部２２を有する。グリッパーアーム１４は、例えば、圧縮空気を利用した、または電動の駆動装置（不図示）などによって回転される。バキュームマット５を持ち上げるには、グリッパーアームを収容部６に向けて回転させ、吸引によってバキュームマット５を引き寄せ、そしてバキュームマット５を所望の位置に移動させる。
【００３６】
図５と同様に、図６は、本発明の第３の実施の形態のバキュームマット５の収容部６と、第２の実施の形態のバキュームマット移動手段１２との断面の模式図である。図６に示されたバキュームマット移動手段１２は、バキュームマット５の収容部６の収容体９のコンタクト部２２における磁化部１７と連携する電磁気的グリッパー部１６を有する。本実施の形態における操作は容易に想像されうる。
【００３７】
図７は、グリッパーのさらなる機械的構成を示す。図５および図６と同様に、図７は、本発明の第４の実施の形態のバキュームマット５の収容部６と、第３の実施の形態のバキュームマット移動手段１２との断面の模式図である。グリッパーアーム１４の下端は、本実施の形態では、直方体（立方体）の機械的グリップ部１９を備える。図７の楕円で囲まれた領域の拡大模式図である図８に示されるように、機械的グリップ部１９は、その長軸方向（矢印）に調節可能なくい（ｐｅｇ）２０を有する。機械的グリップ部１９は、バキュームマット５をつかむため、バキュームマット５の収容部６のコンタクト部２２における噛合部（ｅｎｇａｇｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）１８のシート（ｓｅａｔ）２１に、調節可能なくい２０が引っ込んだ状態で挿入される。直方体１９が完全にそれぞれのシート２１に収容されると、くい２０は、外側に飛び出し、対応する凹部に挿入され、ロック効果（ｌｏｃｋｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を生じさせる。くい２０は、例えば電動モータや、電磁気的手段または空気力学的手段によって調節されうる。例えば、くい２０は、空気力学的にバネ応力とは逆の力を加えることで引っ込み、くい２０が凹部に達した際に、バネ応力によって凹部にロックされうる。さらなる機械的グリップ手段も、もちろん可能である。また、上述した例を組み合わせることも可能である。
【００３８】
図９は、補強された繊維複合構成材１を製造するための例示的なアレンジメント（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）と、上述したバキュームマット移動手段１２との、断面の模式図である。
【００３９】
バキュームマット移動手段１２は、例えばモジュール化された構成を有していてもよい。これにより、バキュームマット移動手段１２は、異なる寸法を有する繊維複合構成材１に容易に適合でき、例えば同じグリッパー手段１３を用いることが可能となる一方で、異なるグリッパー手段１３を組み合わせることも可能になる。
【００４０】
図示された例では、ベースプレート２４上に配置された繊維複合構成材１は、上述したように前もってバキュームマット５における凹部１０に収容された４つの補強部材４によって補強される。このフィッティング工程（ｆｉｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）は、例えば、異なる空間または、ベースプレート２４の脇で実行される。バキュームマット移動デバイス１２は、上述したように、グリップ部で補強部材４を備えるバキュームマット５をつかみ、図９に示されるようにバキュームマット５をベースプレート２４に移動させる。これは、状況に応じて、例えば、クレーン装置や、レールシステムを利用した様々な方法で、実行されうる。
【００４１】
相互の位置決めを容易に再現可能にするため、ベースプレート２４およびバキュームマット移動手段１２は、この場合、構造体デバイスの端部にセンタリング手段２５を有する。センタリング手段２５は、例えば、バキュームマット移動手段１２に設けられたセンタリングピン（ｃｅｎｔｒｉｎｇ ｐｉｎ）および、ベースプレート２４に設けられ、ピンに対応したシート（ｓｅａｔ）である。
【００４２】
バキュームマット５が中央に配置され、位置決めされ、シールするように配置されると、上述したようにグリッパー手段１３が開き、そしてバキュームマット移動手段１２がベースプレートのわきに移動される。シールは、上述されたようにＶ型の沈みキーからなる自己シール部によって実行される。繊維複合構成材１は、その後硬化されうる。その後、上述されたように、バキュームマット移動手段１２は再び、バキュームマット５上に配置され、バキュームマット５を持ち上げる。
【００４３】
アレンジメントは、センタリング手段２５、バキュームマット移動デバイス１２を駆動する駆動手段、グリッパー手段１３を駆動する駆動手段およびさらなる表示手段やセンサー手段に接続した制御手段を有していてもよい。この結果、補強された繊維複合構成材１の製造を自動的に、実行することができ、高い生産性と低いエラー発生率を達成することができ、かつバキュームマット５を再利用することができる。
【００４４】
以上、好ましい実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、様々な形態に変更してもよい。
【００４５】
例えば、Ｔストリンガだけでなく、Ωストリンガおよび／またはＩストリンガならびにＵストリンガなどの他の形状を有する補強部材を本発明の手段によって取り扱ったり、加工したりすることも可能である。Ｕストリンガを取り扱う場合、特別な位置決め工程が採用される。
【００４６】
バキュームマット５は、ストリンガ（補強部材４）だけでなく、ストリンガ保持形状（ｓｔｒｉｎｇｅｒ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｐｒｏｆｉｌｅ）と呼ばれる部材にも使用されうる。このように、バキュームマットは高い多用途性と、好ましい再利用可能性を有する。
【００４７】
航空機および宇宙機のための繊維複合構成材１を補強する方法では、少なくとも一つの収容部６を有するバキュームマット５は、少なくとも一つの補強部材４を再現性良く収容する。少なくとも一つの補強部材４は、バキュームマット５の収容部６に挿入される。少なくとも一つの補強部材４が挿入されたバキュームマット５は、補強される繊維複合構成材１に再現性良く、シールするように取り付けられ、成形部２を形成する。そして少なくとも成形部２が硬化され、少なくとも一つの補強部材４を繊維複合構成材に接続する。その後、バキュームマット５は、補強された繊維複合構成材１から離され、再使用のために備えられる。この方法では、対応するバキュームマット５および、対応する補強された繊維複合構成材１を製造するアレンジメントが用いられうる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 繊維複合構成材
２ 成形部
３ 繊維複合構成材部分
４ 補強部材
５ バキュームマット
６ 収容部
７ シール部
８ Ｖ型沈みキー
９ 収容体
１０ 凹部
１１ 切れ込み
１２ バキュームマット移動手段
１３ グリッパー手段
１４ グリッパーアーム
１５ バキュームグリッパー部
１６ 電磁的グリッパー部
１７ 磁化部
１８ 噛合部
１９ 機械的グリッパー部
２０ くい
２１ シート
２２ コンタクト部
２３ 空気供給手段
２４ ベースプレート
２５ センタリング手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に航空機および宇宙機のための補強された繊維複合構成材の製造方法、ならびに補強された繊維複合構成材を製造するためのバキュームマットおよびアレンジメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明および本発明の課題はあらゆる繊維複合構成材に適用されうるが、本明細書では、例えば、航空機の外郭構造（ｓｋｉｎ ｓｈｅｌｌ）などの、平面状のストリンガによって補強された炭素繊維プラスチック材料（ＣＦＲＰ）構成材（以下、「繊維複合構成材」とも称する）に適用した場合について説明する。
【０００３】
ＣＦＲＰからなるストリンガでＣＦＲＰからなる外郭構造を補強し、追加的重量を最小限に抑えつつ飛行中における高いストレスに対する耐性を向上させることが一般的に知られている。この点において、例えばＴストリンガ、ΩストリンガまたはＩストリンガなどの異なる種類のストリンガが用いられる。
【０００４】
Ｔストリンガの断面は、ベースとバーからなる。ベースは、外郭構造との接触面を形成する。例えばＴストリンガなどのストリンガで補強された外郭構造の使用は、航空機の組立（特に、例えばエポキシ樹脂などの樹脂マトリクスを、半完成繊維製品に注入する真空注入工程）において普及している。例えばプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）などを用いた他の公知の繊維複合構成材の製造方法と比較して、注入プロセスは、より経済的な半完成繊維製品を用いることができるので費用効果が高い。
【０００５】
ここで、「半完成繊維製品」とは、織物、レイドスクリム（ｉｎｔｅｒｌａｉｄ ｓｃｒｉｍ）および繊維マットを意味する。半完成繊維製品は、エポキシ樹脂などの樹脂マトリクスで含浸され、そして例えばオートクレーブによって硬化される。
【０００６】
真空注入工程では、バキュームバック（ｖａｃｕｕｍ ｂａｇ）とよばれる部材を形成するために、使い捨てのポリイミドフィルムが現在用いられている。構成材の包装（ｗｒａｐｐｉｎｇ）工程は、完全に手作業で行われ、特に、例えば上述したストリンガなどの補強部材などが用いられる場合、非常に時間がかかる。構成部材のゆがみを防止するために、バキューム膜を、補強部材の輪郭に正確に追従するように、補強部材上に配置しなければならないからである。さらに、外気に対しての強固なシールを達成するために、バキューム膜は、同じく手作業で、適切なシール材を用いることでシールされなければならない。このような手作業による工程管理のため、再現性の信頼性は著しく低かった。例えば、繊維複合構成材上の補強部材の位置決めのために、大きい許容誤差が求められていた。大きい許容誤差は、構成材の重量を増加に繋がりうる。不完全な真空構造は、構成材が廃物としてはねられることにさえも繋がりうる。
【０００７】
使い捨てフィルムは、予め硬化されたＴ型補強部材または他の補強部材と共にでなければ用いられることができない。硬化されていないＴ型補強部材または他の補強部材は、真空構造（ｖａｃｕｕｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の内部または外部に、追加的なベースプレートを必要とする。さらに、この製造技術ではウェットストリンガ（すなわち硬化されていないストリンガ）は、硬化後それぞれ所望のサイズに、引き伸ばされなければならない。硬化後、使い捨てフィルムおよびシールテープを取り除くために、相当な手作業による労力が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この背景に対して、本発明の目的は、上述した問題を解決または著しく低減すべく、繊維複合構成材の補強方法ならびに、補強された繊維複合構成材を製造するためのバキュームマットおよびアレンジメントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この本発明の目的は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項７の特徴を有するバキュームマットと、請求項１６の特徴を有するアレンジメントとによって達成される。
【００１０】
本発明によれば、バキュームマットが、少なくとも一つの収容部を有する、航空機および宇宙機のための繊維複合構成材を補強する方法が提供される。少なくとも一つの収容部は、少なくとも一つの補強部材を再現可能に収容する。少なくとも一つの補強部材は、バキュームマットの収容部に挿入される。少なくとも一つの補強部材が挿入されたバキュームマットは、その後、シールするように、補強される繊維複合構成材に再現可能に取り付けられ、成形部を形成する。そして、少なくとも成形部が硬化され、少なくとも一つの補強部材を繊維複合構成材に接続する。その後、バキュームマットは、補強された繊維複合構成材から離され、再使用のために備えられる。
【００１１】
さらに、航空機または宇宙機のための補強された繊維複合構成材を製造するためのバキュームマットが提供される。バキュームマットは、少なくとも一つの補強部材を収容するための、少なくとも一つの収容部を有する。バキュームマットは、バキュームマットの外周に配置され、連携する接触面に接触したとき、バキュームマットを外気からシールするための自己シール部を有する。さらにバキュームマットは、バキュームマット移動手段と連携する少なくとも一つのコンタクト部、を有する。
【００１２】
航空機または宇宙機のための補強された繊維複合構成材を製造するためのアレンジメントも提供される。補強される繊維複合構成材はベースプレートによって支持される。アレンジメントは、少なくとも一つの補強部材を収容するための、少なくとも一つの収容部を有するバキュームマットを有する。バキュームマットは、挿入された少なくとも一つの補強部材と共に、バキュームマット移動手段によって、補強される繊維複合構成材に対して所定の位置に移動されうる。ベースプレートおよびバキュームマット移動手段は、互いに対応し、補強される前記繊維複合構成材に対する前記バキュームマットの再現可能な位置決めのためのセンタリング手段を有する。さらにベースプレートおよびバキュームマットは、互いに対応し、バキュームマットを外気から包装シール（ｅｎｃｉｒｃｌｉｎｇ ｓｅａｌｉｎｇ）するシール手段を有する。
【００１３】
このように、本発明は、上述した従来のアプローチと比較して、時間の消費を著しく抑えられるという有利な効果を有する。従来のアプローチと比較して、手作業の大部分が省略されるからである。さらに、高い再現性および高い位置決め精度が得られ、不良品のリスクおよびエラー発生率（ｅｒｒｏｒ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）が低減される。バキュームマットは再利用されることができ、要求される材料の量を減らすことができる。
【００１４】
本発明の好ましい形態および改良された形態は、従属項によって提供される。
【００１５】
本発明の基本的思想は、再利用可能で、シリコーンからなるバキュームマットをバキュームバックとして用いることである。バキュームマットは、収容される補強部材の幾何学的寸法を成形する成形型（ｍｏｕｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）によって形成された凹部を有する少なくとも一つの収容部を備えるように製造される。これにより、例えば、剛性を有する（プレ硬化または硬化された）または柔軟性を有する（硬化されていない）補強部材（例えば、Ｔストリンガ）、が挿入され、補強される繊維複合構成材上のバキュームマットに再現可能に位置決めされうる、事前に形成された「ポケット」が提供される。ポケット（補強部材のためのバキュームマット凹部）の輪郭を正確に形成することで、ネット型（ｎｅｔ ｓｈａｐｅ）と呼ばれる形状のストリンガを製造することができる。ネット型ストリンガは硬化後、構成材のミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ）を未然に防ぐ。
【００１６】
補強部材が挿入されたバキュームマットは、バキュームマット移動手段によって移動される。移動手段の適切なグリッパーは、対応するバキュームマットのコンタクト部と連携し、シンプルかつ容易なバキュームマットの持ち上げおよび下降を確実にする。コンタクト部は、好ましくは、バキュームマットの収容部に配置され、そして、グリッパーと機械的、空気力学的および／または電磁気的に連携（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）しうる構成部材を有しうる。
【００１７】
バキュームグリッパーとの連携は、例えば、コンタクト部の特定の剛性（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｉｇｉｄｉｔｙ）によって達成される。機械的連携（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）のために、コンタクト部は、例えば、グリッパーのくいに対応したシート（ｓｅａｔ）を備える。電磁気的連携（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）のために、磁化部（ｍａｇｎｅｔｉｓａｂｌｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）が、例えば収容部に存在する。磁化部と電磁気的グリッパーとが接続および分離することで、磁化部が電磁気的グリッパーによって容易につかまれたり、リリースされうる。これにより、バキュームマットの迅速な持ち上げと、下降が可能になる。
【００１８】
バキュームマット移動手段は、バキュームマットおよび補強される繊維複合構成材が配置されたベースプレートの適切なセンタリング手段とも連携することができる。センタリング手段は、例えばセンタリングピンと、ベースプレートの端部のセンタリング穴とから構成されうる。これにより、同一の、つまり再現可能なバキュームマットそして繊維複合構成材の補強部材の位置決めが達成される。バキュームマットが所定の位置に配置されると、グリッパーが開き、バキュームマット移動手段は、例えば、クレーンや適切なレール構造によって脇に移動される。バキュームマットが所定の位置に配置されたことは、例えばセンタリング手段のリミットスイッチ（ｌｉｍｉｔ ｓｗｉｔｃｈ）を介して、制御手段に通知されうる。
【００１９】
バキュームマットは、外周部に配置され、接触表面に接触したときにバキュームマットを外部からシールする自己シール部を有する。シール部は、Ｖ型の沈みキー（ｓｕｎｋ ｋｅｙ）を有することが好ましい。これによりシンプルな自己シール（ｓｅｌｆ−ｓｅａｌｉｎｇ）が実現されうる。
【００２０】
形成された少なくとも一つの成形部が硬化され、そして少なくとも一つの補強部材が繊維複合構成材に接続された後に、繊維複合構成部材からバキュームマットを離す際、バキュームマットに空気またはガスが供給されうる。この目的のため、閉鎖可能な空気供給手段がバキュームマット上に配置されていることが好ましい。空気供給手段を通して、空気またはガスがバキュームマットとそのベースプレートとの間に供給される。これにより、バキュームマットの取り外しを促進させるというメリットが得られる。
【００２１】
さらに、少なくとも一つの凹部が、成形型からの離型を容易にするための少なくとも一つの切れ込みを凹部の長軸の延長線上に備えることが望ましい。成形型からの離型の際、空気またはガスが供給されると、切れ込みが広がることで、凹部の広がりが促進され、凹部内に配置された補強部材が解放され、その結果エラー発生率が減少されるからである。
【００２２】
バキュームマットはＴストリンガおよびΩストリンガまたはIストリンガに適しうる。バキュームマットは、Ｕストリンガにも用いられうる。しかしながら、この場合、位置決め工程は省略される。Ｕ形状のほとんどは、繊維複合構成材の積層基材の一部であり、そしてＴ形状は、Ｕ形状の２つの側面から形成されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、収容部を有する本発明の第１の実施の形態のバキュームマットと、繊維複合構成材の成形部との断面の模式図である。
【図２】図２は、図１に示された収容部のＡＡ線による断面図である。
【図３】図３は、成形部を有する繊維複合構成材の例と、本発明の第２の実施の形態のバキュームマットとの斜視図である。
【図４】図４は、図３に示された本発明の第２の実施の形態のバキュームマットと、繊維複合構成材の３つの成形部との断面の模式図である。
【図５】図５は、本発明の第１または第２の実施の形態のバキュームマットの収容部と、第１の実施の形態のバキュームマット移動手段との、断面の模式図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態のバキュームマットの収容部と、第２の実施の形態のバキュームマット移動手段との、断面の模式図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態のバキュームマットの収容部と、第３の実施の形態のバキュームマット移動手段との、断面の模式図である。
【図８】図８は、図７の楕円で囲まれた領域の保持部の拡大模式図である。
【図９】図９は、補強された繊維複合構成材を製造するための本発明のアレンジメントの例の断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図面では、特に説明する場合を除き、同一の符番は、同一のまたは同じ機能を有する構成要素を意味する。
【００２６】
図１は、収容部６を有する本発明の第１の実施の形態のバキュームマット５と、繊維複合構成部材１の繊維複合構成部材部分３の成形部２の断面の模式図である（図３参照）。
【００２７】
図１では、繊維複合構成材部分３は、製造用アレンジメントのベースプレート２４上に配置される（図９参照）。ベースプレートについては詳細に後述する。繊維複合構成材部分３は、図示された成形部２に真空注入で導入された補強用の補強部材４（図面ではＴストリンガ）を備える。
【００２８】
この目的のため、補強部材４は、予めバキュームマット５の収容部６の凹部１０に挿入され、完全に凹部１０に包含される。凹部１０は、補強部材４に対応した形状を有する。本実施の形態では、バキュームマット５はシリコーンから形成される。収容部６では、シリコーン材料からなる収容体９が補強部材４を包囲する。繊維複合構成体１が硬化される前に、補強部材４は、硬化されていてもよいし、完全硬化しない程度（すなわち柔軟性を有する程度）にプレ硬化されていてもよい。補強部材は収容体９によって支持される。
【００２９】
バキュームマット５の材料（シリコーン）の（極めて柔軟で柔らかい）性質により、補強部材が挿入されたバキュームマット５は、適切なバキュームマット移動デバイス１２によって、補強部材４によって補強される繊維複合構成材部分３に取り付けられる。その際、補強部材３の下部が繊維複合構成材部分３に直接接触する。バキュームマット移動デバイス１２については後述する。これにより、繊維複合構成材部分３および補強部材４はバキュームマット５によって覆われる。バキュームマット５は、バキュームマットの外周部に配置された自己シール部（ｓｅｌｆ−ｓｅａｌｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）７によって、構造体を、外気からシールする。本実施の形態では、シール部７は、ベースプレート２４に形成された溝と連携する、Ｖ字形状の沈みキー（ｓｕｎｋ ｋｅｙ）である。
【００３０】
バキュームマット５の収容部６における凹部１０は、予め形成された「ポケット」を構成する。「ポケット」はバキュームマットの製造中にダミー構成材（ｄｕｍｍｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）によって形成される。ダミー構成材は補強部材４の等寸の複製品である。この結果、凹部に収容される補強部材４の全ての幾何学的な特性が、凹部に再現される。
【００３１】
図２は、図１に示される収容部６のＡＡ線による断面図である。図２に示されるように、凹部１０は、切れ込み１１によって、長軸方向に拡張される。切れ込み１１によって、成形部２が硬化された後に、バキュームマット５の成形型からの離型（繊維複合構成材部分３に接続された補強部材４からのバキュームマットの持ち上げ）が容易になるというメリットが得られる。以下、このメリットについてより詳細に説明する。
【００３２】
上述した例では、一つの補強部材４のみを図示し（図１）、説明したが、図３に示されるように繊維複合構成材１の補強には、複数の補強部材４が要求されることもある。図３は、本発明の第２の実施の形態のバキュームマット５と、成形部２を有する繊維複合構成材１との斜視模式図である。
【００３３】
図３では、６つの補強部材４が、繊維複合構成材１の繊維複合構成材部分３上に配置され、バキュームマット５によって覆われている。本実施の形態では、バキュームマット５は、補強部材４ごとに凹部１０を有する。さらに、第２の実施の形態では、バキュームマット５は、閉鎖可能な空気供給手段２３を備える。バキュームマット５が成形型から離型される際、空気供給手段２３を通して空気またはガスがバキュームマット５と繊維複合構成材部分３との間に供給され、離型を促進する。具体的には、図２に示された切れ込みが、供給された空気によって広げられ、収容体９がそれぞれの補強部材から容易に取り外されることを可能にする。
【００３４】
図４は、図３に示された本発明の第２の実施の形態のバキュームマット５と、繊維複合構成材１の３つの成形部２との断面模式図である。閉鎖可能な空気供給手段２３は、接続管を構成する。空気供給手段２３の閉鎖は、バルブ（不図示）を手動、空気力学的または電気的／電磁気的に閉鎖することで達成される。これらの空気供給手段２３は、真空注入の際に真空を供給するための手段としても用いられる。
【００３５】
上述したように、バキュームマット５は、バキュームマット移動デバイス１２によって移動される。このため、バキュームマット移動デバイス１２は、バキュームマット５を持ち上げるためのグリッパー（ｇｒｉｐｐｅｒ）１３を有する。図５には、第１の実施の形態のグリッパー１３が模式的に示される。この例では、グリッパー１３は２つのグリッパーアーム１４を備える。２つのグリッパーアームの上端は、グリップアームが矢印に示されるように後方および前方に回転できるようにジョイントでハサミ型に連結される。グリッパーアームの下端は、バキュームグリップ部（ｖａｃｕｕｍ ｇｒｉｐｐｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）１５を備える。図５では、バキュームブリップ部１５は、バキュームマット５の収容部６の収容体９の外側と連携する。バキュームグリップ部１５との連携のため、収容部６は、補強された接触部２２を有する。グリッパーアーム１４は、例えば、圧縮空気を利用した、または電動の駆動装置（不図示）などによって回転される。バキュームマット５を持ち上げるには、グリッパーアームを収容部６に向けて回転させ、吸引によってバキュームマット５を引き寄せ、そしてバキュームマット５を所望の位置に移動させる。
【００３６】
図５と同様に、図６は、本発明の第３の実施の形態のバキュームマット５の収容部６と、第２の実施の形態のバキュームマット移動手段１２との断面の模式図である。図６に示されたバキュームマット移動手段１２は、バキュームマット５の収容部６の収容体９のコンタクト部２２における磁化部１７と連携する電磁気的グリッパー部１６を有する。本実施の形態における操作は容易に想像されうる。
【００３７】
図７は、グリッパーのさらなる機械的構成を示す。図５および図６と同様に、図７は、本発明の第４の実施の形態のバキュームマット５の収容部６と、第３の実施の形態のバキュームマット移動手段１２との断面の模式図である。グリッパーアーム１４の下端は、本実施の形態では、直方体（立方体）の機械的グリップ部１９を備える。図７の楕円で囲まれた領域の拡大模式図である図８に示されるように、機械的グリップ部１９は、その長軸方向（矢印）に調節可能なくい（ｐｅｇ）２０を有する。機械的グリップ部１９は、バキュームマット５をつかむため、バキュームマット５の収容部６のコンタクト部２２における噛合部（ｅｎｇａｇｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）１８のシート（ｓｅａｔ）２１に、調節可能なくい２０が引っ込んだ状態で挿入される。直方体１９が完全にそれぞれのシート２１に収容されると、くい２０は、外側に飛び出し、対応する凹部に挿入され、ロック効果（ｌｏｃｋｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を生じさせる。くい２０は、例えば電動モータや、電磁気的手段または空気力学的手段によって調節されうる。例えば、くい２０は、空気力学的にバネ応力とは逆の力を加えることで引っ込み、くい２０が凹部に達した際に、バネ応力によって凹部にロックされうる。さらなる機械的グリップ手段も、もちろん可能である。また、上述した例を組み合わせることも可能である。
【００３８】
図９は、補強された繊維複合構成材１を製造するための例示的なアレンジメント（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）と、上述したバキュームマット移動手段１２との、断面の模式図である。
【００３９】
バキュームマット移動手段１２は、例えばモジュール化された構成を有していてもよい。これにより、バキュームマット移動手段１２は、異なる寸法を有する繊維複合構成材１に容易に適合でき、例えば同じグリッパー手段１３を用いることが可能となる一方で、異なるグリッパー手段１３を組み合わせることも可能になる。
【００４０】
図示された例では、ベースプレート２４上に配置された繊維複合構成材１は、上述したように前もってバキュームマット５における凹部１０に収容された４つの補強部材４によって補強される。このフィッティング工程（ｆｉｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）は、例えば、異なる空間または、ベースプレート２４の脇で実行される。バキュームマット移動デバイス１２は、上述したように、グリップ部で補強部材４を備えるバキュームマット５をつかみ、図９に示されるようにバキュームマット５をベースプレート２４に移動させる。これは、状況に応じて、例えば、クレーン装置や、レールシステムを利用した様々な方法で、実行されうる。
【００４１】
相互の位置決めを容易に再現可能にするため、ベースプレート２４およびバキュームマット移動手段１２は、この場合、構造体デバイスの端部にセンタリング手段２５を有する。センタリング手段２５は、例えば、バキュームマット移動手段１２に設けられたセンタリングピン（ｃｅｎｔｒｉｎｇ ｐｉｎ）および、ベースプレート２４に設けられ、ピンに対応したシート（ｓｅａｔ）である。
【００４２】
バキュームマット５が中央に配置され、位置決めされ、シールするように配置されると、上述したようにグリッパー手段１３が開き、そしてバキュームマット移動手段１２がベースプレートのわきに移動される。シールは、上述されたようにＶ型の沈みキーからなる自己シール部によって実行される。繊維複合構成材１は、その後硬化されうる。その後、上述されたように、バキュームマット移動手段１２は再び、バキュームマット５上に配置され、バキュームマット５を持ち上げる。
【００４３】
アレンジメントは、センタリング手段２５、バキュームマット移動デバイス１２を駆動する駆動手段、グリッパー手段１３を駆動する駆動手段およびさらなる表示手段やセンサー手段に接続した制御手段を有していてもよい。この結果、補強された繊維複合構成材１の製造を自動的に、実行することができ、高い生産性と低いエラー発生率を達成することができ、かつバキュームマット５を再利用することができる。
【００４４】
以上、好ましい実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、様々な形態に変更してもよい。
【００４５】
例えば、Ｔストリンガだけでなく、Ωストリンガおよび／またはＩストリンガならびにＵストリンガなどの他の形状を有する補強部材を本発明の手段によって取り扱ったり、加工したりすることも可能である。Ｕストリンガを取り扱う場合、特別な位置決め工程が採用される。
【００４６】
バキュームマット５は、ストリンガ（補強部材４）だけでなく、ストリンガ保持形状（ｓｔｒｉｎｇｅｒ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｐｒｏｆｉｌｅ）と呼ばれる部材にも使用されうる。このように、バキュームマットは高い多用途性と、好ましい再利用可能性を有する。
【００４７】
航空機および宇宙機のための繊維複合構成材１を補強する方法では、少なくとも一つの収容部６を有するバキュームマット５は、少なくとも一つの補強部材４を再現性良く収容する。少なくとも一つの補強部材４は、バキュームマット５の収容部６に挿入される。少なくとも一つの補強部材４が挿入されたバキュームマット５は、補強される繊維複合構成材１に再現性良く、シールするように取り付けられ、成形部２を形成する。そして少なくとも成形部２が硬化され、少なくとも一つの補強部材４を繊維複合構成材に接続する。その後、バキュームマット５は、補強された繊維複合構成材１から離され、再使用のために備えられる。この方法では、対応するバキュームマット５および、対応する補強された繊維複合構成材１を製造するアレンジメントが用いられうる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 繊維複合構成材
２ 成形部
３ 繊維複合構成材部分
４ 補強部材
５ バキュームマット
６ 収容部
７ シール部
８ Ｖ型沈みキー
９ 収容体
１０ 凹部
１１ 切れ込み
１２ バキュームマット移動手段
１３ グリッパー手段
１４ グリッパーアーム
１５ バキュームグリッパー部
１６ 電磁的グリッパー部
１７ 磁化部
１８ 噛合部
１９ 機械的グリッパー部
２０ くい
２１ シート
２２ コンタクト部
２３ 空気供給手段
２４ ベースプレート
２５ センタリング手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの補強部材（４）を収容するための、少なくとも一つの収容部（６）を有し、かつ航空機または宇宙機のための補強された繊維複合構成材（ｆｉｂｒｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）（１）を製造するためのバキュームマット（５）であって、
前記少なくとも一つの収容部（６）は、前記補強部材（４）を収容するための凹部（１０）と、前記凹部（１０）に結合し、成形型から離型するための少なくとも一つの切れ込み（１１）とを備え、
前記バキュームマット（５）は、外周に配置され、連携する接触面（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｕｒｆａｃｅ）に接触したときに、前記バキュームマット（５）を外気からシールするための自己シール部（ｓｅｌｆ−ｓｅａｌｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）（７）と、バキュームマット移動手段（１２）と連携する少なくとも一つのコンタクト部（２２）と、を有する、バキュームマット（５）。
【請求項２】
前記凹部（１０）は、成形型からの離型のために、前記凹部（１０）を長軸方向に拡張する少なくとも一つの切れ込み（１１）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のバキュームマット（５）。
【請求項３】
前記シール部（７）は、Ｖ型沈みキー（８）を構成することを特徴とする請求項１または２に記載のバキュームマット（５）。
【請求項４】
少なくとも一つの閉鎖可能な空気供給手段（２３）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項５】
少なくとも一つの前記コンタクト部（２２）は、少なくとも一つの前記収容部（６）に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項６】
少なくとも一つの前記コンタクト部（２２）は、前記バキュームマット移動手段（１２）のバキュームグリッパー（１３、１４、１５）と連携しうるように、対応した剛性を有するように構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項７】
少なくとも一つの前記コンタクト部（２２）は、前記バキュームマット移動手段（１２）の磁気的および／または電磁気的グリッパー（１３、１４、１６）と連携しうるように、対応した磁化部（ｍａｇｎｅｔｉｓａｂｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）（１７）を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項８】
少なくとも一つの前記コンタクト部（２２）は、前記バキュームマット移動手段（１２）の機械的グリッパー（１３、１４、１９）と連携しうるように、対応した噛合部（１８）を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項９】
前記バキュームマット（５）は、再利用可能なシリコーンバキュームバッグを構成することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項１０】
補強される繊維複合構成材（１）を支持するベースプレート（２４）と；
バキュームマット（５）と；
前記バキュームマット（５）上のコンタクト部（２２）と連携する少なくとも一つのグリッパー手段（１３）を備え、かつ少なくとも一つ補強部材（４）が挿入された前記バキュームマット（５）を、補強される前記繊維複合構成材（１）に対して所定の位置に移動するバキュームマット移動手段（１２）と；
を有し、航空機および宇宙機のための補強される前記繊維複合構成材（１）を製造するアレンジメント（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）であって、
前記ベースプレート（２４）および前記バキュームマット移動手段（１２）は、互いに対応し、補強される前記繊維複合構成材（１）に対する前記バキュームマット（５）の再現可能な位置決めのためのセンタリング手段（２５）と、互いに対応し、前記バキュームマット（５）を外気から包装シール（ｅｎｃｉｒｃｌｉｎｇ ｓｅａｌｉｎｇ）するシール手段と、を有し、
前記バキュームマット（５）は、請求項１〜９のいずれか一項に記載のバキュームマットである、アレンジメント。
【請求項１１】
再現可能に配置された前記バキュームマット（５）を感知し、かつ前記バキュームマット移動手段（１２）を制御する制御手段と接続された表示手段（ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｍｅａｎｓ）をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載のアレンジメント。
【請求項１２】
少なくとも一つの補強部材（４）を再現可能に収容できる請求項１〜９のいずれか一項に記載されたバキュームマット（５）を準備するステップと；
少なくとも一つの補強部材（４）を前記バキュームマット（５）の少なくとも一つの収容部（６）に挿入するステップと；
前記少なくとも一つの補強部材（４）が挿入された前記バキュームマット（５）を、請求項９または１０に記載のアレンジメントのバキュームマット移動手段（１２）で、請求項９または１０に記載のアレンジメントの補強される繊維複合構成部材（１）に、シールするように再現可能に取り付け、成形部（２）を形成するステップと；
前記成形部（２）を硬化し、前記少なくとも一つの補強部材（４）を前記繊維複合構成材（１）に接続するステップと；そして
前記バキュームマット（５）を、前記バキュームマット移動手段（１２）で、補強された前記繊維複合構成材（１）から離すステップと；
を有する航空機および宇宙機のための繊維複合構成材（１）を補強する方法。
【請求項１３】
前記バキュームマット（５）が前記繊維複合構成材（１）から離されるとき、前記バキュームマット（５）に空気またはガスが供給されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの補強部材（４）は、硬化されていない状態、プレ硬化された状態または硬化された状態で、前記収容部（６）に挿入されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１】
少なくとも一つの補強部材（４）を収容するための、少なくとも一つの収容部（６）を有し、かつ航空機または宇宙機のための補強された繊維複合構成材（ｆｉｂｒｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）（１）を製造するためのバキュームマット（５）であって、
前記少なくとも一つの収容部（６）は、前記補強部材（４）を収容するための凹部（１０）と、前記凹部（１０）に結合し、成形型から離型するための少なくとも一つの切れ込み（１１）とを備え、
前記バキュームマット（５）は、外周に配置され、連携する接触面（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｕｒｆａｃｅ）に接触したときに、前記バキュームマット（５）を外気からシールするための自己シール部（ｓｅｌｆ−ｓｅａｌｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）（７）と、バキュームマット移動手段（１２）と連携する少なくとも一つのコンタクト部（２２）と、を有する、バキュームマット（５）。
【請求項２】
前記凹部（１０）は、成形型からの離型のために、前記凹部（１０）を長軸方向に拡張する少なくとも一つの切れ込み（１１）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のバキュームマット（５）。
【請求項３】
前記シール部（７）は、Ｖ型沈みキー（８）を構成することを特徴とする請求項１または２に記載のバキュームマット（５）。
【請求項４】
少なくとも一つの閉鎖可能な空気供給手段（２３）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項５】
少なくとも一つの前記コンタクト部（２２）は、少なくとも一つの前記収容部（６）に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項６】
少なくとも一つの前記コンタクト部（２２）は、前記バキュームマット移動手段（１２）のバキュームグリッパー（１３、１４、１５）と連携しうるように、対応した剛性を有するように構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項７】
少なくとも一つの前記コンタクト部（２２）は、前記バキュームマット移動手段（１２）の磁気的および／または電磁気的グリッパー（１３、１４、１６）と連携しうるように、対応した磁化部（ｍａｇｎｅｔｉｓａｂｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）（１７）を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項８】
少なくとも一つの前記コンタクト部（２２）は、前記バキュームマット移動手段（１２）の機械的グリッパー（１３、１４、１９）と連携しうるように、対応した噛合部（１８）を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項９】
前記バキュームマット（５）は、再利用可能なシリコーンバキュームバッグを構成することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバキュームマット（５）。
【請求項１０】
補強される繊維複合構成材（１）を支持するベースプレート（２４）と；
バキュームマット（５）と；
前記バキュームマット（５）上のコンタクト部（２２）と連携する少なくとも一つのグリッパー手段（１３）を備え、かつ少なくとも一つ補強部材（４）が挿入された前記バキュームマット（５）を、補強される前記繊維複合構成材（１）に対して所定の位置に移動するバキュームマット移動手段（１２）と；
を有し、航空機および宇宙機のための補強される前記繊維複合構成材（１）を製造するアレンジメント（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）であって、
前記ベースプレート（２４）および前記バキュームマット移動手段（１２）は、互いに対応し、補強される前記繊維複合構成材（１）に対する前記バキュームマット（５）の再現可能な位置決めのためのセンタリング手段（２５）と、互いに対応し、前記バキュームマット（５）を外気から包装シール（ｅｎｃｉｒｃｌｉｎｇ ｓｅａｌｉｎｇ）するシール手段と、を有し、
前記バキュームマット（５）は、請求項１〜９のいずれか一項に記載のバキュームマットである、アレンジメント。
【請求項１１】
再現可能に配置された前記バキュームマット（５）を感知し、かつ前記バキュームマット移動手段（１２）を制御する制御手段と接続された表示手段（ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｍｅａｎｓ）をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載のアレンジメント。
【請求項１２】
少なくとも一つの補強部材（４）を再現可能に収容できる請求項１〜９のいずれか一項に記載されたバキュームマット（５）を準備するステップと；
少なくとも一つの補強部材（４）を前記バキュームマット（５）の少なくとも一つの収容部（６）に挿入するステップと；
前記少なくとも一つの補強部材（４）が挿入された前記バキュームマット（５）を、請求項９または１０に記載のアレンジメントのバキュームマット移動手段（１２）で、請求項９または１０に記載のアレンジメントの補強される繊維複合構成部材（１）に、シールするように再現可能に取り付け、成形部（２）を形成するステップと；
前記成形部（２）を硬化し、前記少なくとも一つの補強部材（４）を前記繊維複合構成材（１）に接続するステップと；そして
前記バキュームマット（５）を、前記バキュームマット移動手段（１２）で、補強された前記繊維複合構成材（１）から離すステップと；
を有する航空機および宇宙機のための繊維複合構成材（１）を補強する方法。
【請求項１３】
前記バキュームマット（５）が前記繊維複合構成材（１）から離されるとき、前記バキュームマット（５）に空気またはガスが供給されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの補強部材（４）は、硬化されていない状態、プレ硬化された状態または硬化された状態で、前記収容部（６）に挿入されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１１−５０６１４９（Ｐ２０１１−５０６１４９Ａ）
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３８５２５（Ｐ２０１０−５３８５２５）
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６５６９９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８０４１０
【国際公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（５０９２０３１２０）エアバス オペラツィオンス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (67)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６５６９９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８０４１０
【国際公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（５０９２０３１２０）エアバス オペラツィオンス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (67)
【Ｆターム（参考）】
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