複合材料構造物製造用成形型
【課題】 略円筒形で、複数のセグメントに分割可能な構成を有する成形型において、各セグメント同士を円筒形に組み立てるときに、各セグメント同士の位置精度を優れたものとし、かつ、組立作業をより簡素化する。
【解決手段】 平板状で、その表面が凸面状となっている第一セグメントおよび第二セグメントを、１個ずつ前記表面を外側に向けた状態で、その端面をサポートリングに固定し、隣接するセグメント同士を側面で結合することで、単一の円筒状の成形型として保持する。
【解決手段】 平板状で、その表面が凸面状となっている第一セグメントおよび第二セグメントを、１個ずつ前記表面を外側に向けた状態で、その端面をサポートリングに固定し、隣接するセグメント同士を側面で結合することで、単一の円筒状の成形型として保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂複合材料を用いた複合材料構造物の製造に用いられる成形型に関し、特に、航空機の胴体部等として用いられる巨大な複合材料構造物の製造に好適に用いられ、複数のセグメントに分割可能な成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、これまで金属材料が用いられてきた分野において、繊維強化樹脂複合材料（以下、適宜「複合材料」と略す。）が広く用いられるようになっている。この複合材料の中でも、強化繊維として炭素繊維を用い、これにエポキシ樹脂等のマトリクス樹脂を含浸させて成形した炭素繊維強化型のものは、金属材料よりも軽量であることに加え、より高強度であることから、スポーツ用品、産業機械、航空宇宙等の分野に広く採用されている。
【０００３】
これら分野のうち航空宇宙の分野では、例えば、航空機の翼や胴体等の構造物において、軽量な金属の骨格部材であるスティフナ（stiffener）に複合材料からなるスキンを一体化するスティフンドパネル（stiffened panel）が採用されている。代表的なスティフナとしては、ストリンガが挙げられる。ストリンガは構造物の形状に組み合わせられた上で各種治具により支持され、これにプリプレグが複数枚積層され、オートクレーブ（圧力釜）により加圧、加熱される。これによりプレプリグが硬化してスキンとなるとともに、当該スキンにスティフナが密着されて一体化されることで、スティフンドパネルが形成される。
【０００４】
スティフンドパネルからなる構造物の一例として、図２４に示すような、ワンピースバレル（ＯＰＢ）として形成される航空機の胴体部１０１等が挙げられる。胴体部１０１は、スキン１０２と当該スキン１０２の内面側に密着されている複数のストリンガ１０３とから構成され、航空機として組み立てられたときに扉となる開口部１０４および窓となる開口部１０５が形成されている。
【０００５】
このような航空機の構造体の製造に関する技術としては、特許文献１に開示されている、航空機胴体の複合バレルセクションが知られている。この文献では、バレルセクションは「軸周りに３６０°延在する密封されたシェル構造」として定義され、このバレルセクションを製造するために、複数のツール断片（例えば６個）をツール固定具で円筒状に配置して支持することにより構成される成形型が用いられている。
【０００６】
特許文献１では、複合バレルセクションの製造システムの一例として、複数の製造ステーションが直列配置され、各製造ステーションに、前記成形型を含むバレルセクションツールアセンブリ（以下、ツールアセンブリと略す。）が移動する構成が開示されている。
【０００７】
具体的には、まず、スティフナ装填ステーションにおいて、各ツール断片に形成された複数のスティフナ溝に複数のスティフナを装填し、その後、当該ツール断片を前記ツール固定具に装填して円筒形に支持され、単一の成形型（同文献ではツールアセンブリ）を構成する。このとき、ツール固定具は、複数のローラによってツール支持構造に回転可能に支持され、ツール固定具が長手軸周りを回転することを可能にしている。
【０００８】
次に、円筒形に支持されて構成された成形型は、ツール支持構造により外板積層ステーションに運搬され、ここで、前記長手軸周りに前記成形型が回転することで、繊維配置機械によって繊維トウ（熱硬化樹脂材料にあらかじめ含浸した連続的なフィラメントの撚られていない束）が積層され、前記成形型の外周に積層体（スキンに相当）が形成される。
【０００９】
次に、積層体が形成された前記成形型（同文献ではツールアセンブリ）は、ツール支持構造によりバキュームステーションに運搬され、ここで、積層体の外周に圧力パッドが据え付けられ、バキュームバックが積層体の周囲に据え付けられ、バキュームバック内を排気する。その後、バキュームバックが付いた成形型（ツールアセンブリ）は、ガントリービームにより硬化ステーションに運搬され、オートクレーブ処理が行われることにより、積層体およびスティフナが硬化する。これにより、前記成形型の外周に、前記積層体およびスティフナが硬化してスティフンドパネルが形成される。
【００１０】
スティフンドパネルが形成された状態の成形型（ツールアセンブリ）は、ガントリービームにより検査ステーションに運搬され、硬化後の積層体（スキン）に空隙または剥離が無いか検査され、次に、ガントリービームによりトリミングステーションに運搬され、積層体（スキン）にトリミングおよび穴開けが行われる。その後、ツール断片がスティフンドパネルから除去され、スティフナ装填ステーションに戻されるとともに、除去後のスティフンドパネル（ツールアセンブリ）は、ツール支持構造により最終アセンブリステーションに運搬され、複数のフレームセクションが取付けられ、複合バレルセクションが完成する。
【００１１】
このように、ＯＰＢの製造において用いられる円筒形の成形型は、基本的に、複数のセグメント、例えば６つのセグメントに分割され、スティフナを装着してから各セグメントが円筒形に組み立てられるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００７−５３２３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここで、前記円筒形の成形型は、成形品であるＯＰＢが、航空機の胴体部のように非常に大きなものであることから、各セグメントを円筒形に組み立てたり、組み立て後の成形型を断片に分解したりするときに、その作業に困難性が伴うとともに、作業そのものも非常に煩雑となる。
【００１４】
例えば、航空機の胴体部であれば、その寸法は、直径が約４〜６ｍで円筒の長さが約５〜１５ｍという巨大なものとなる。胴体部を構成するスティフンドパネル（スキンおよびスティフナ）は、当該胴体部全体から見れば、非常に厚みの小さいものであることから、これを製造する成形型の大きさは、当該胴体部の外形寸法とほぼ同じ大きさとなる。しかも、特許文献１にも記載されている通り、成形型のセグメント（同文献ではツール断片）は、「鉄、インバール、アルミニウム」等の金属材料を主体として製造されることが多く、大きくかつ重い断片を単一の成形型に組み立てることは容易な作業ではない。
【００１５】
さらに、複数のセグメントを円筒形の単一の成形型に組み立てたときに、円筒の外周に段差が生じれば、その外周に形成されるスティフンドパネルにも段差が生じてしまう。それゆえ、成形型を組み立てるときには、各セグメントを単に組み合わせて概ね円筒形になればよいのではなく、各セグメントによって円滑な外周面が形成されるような位置精度を確保する必要がある。したがって、巨大な金属製の断片を、高い位置精度で円筒形に組み立てることは、非常に困難性を伴い、かつ、煩雑なものとなる。
【００１６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、例えば航空機の胴体部等の複合材料構造物の製造に用いられる、略円筒形で、複数のセグメントに分割可能な構成を有する成形型において、各セグメント同士を円筒形に組み立てるときに、各セグメント同士の位置精度を優れたものとし、かつ、組立作業をより簡素化することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る複合材料構造物製造用成形型は、前記の課題を解決するために、略円筒形の複合材料構造物の内側に挿入されて用いられる成形型であって、矩形平板状であって、一方の主面である表面が凸面状となっている少なくとも２種類以上の複数のセグメントと、複数の前記セグメントの両端面をそれぞれ固定する一対の環状保持部材と、を備え、複数の前記セグメントは、１個ずつが前記表面を外側に向けた状態で前記端面が前記環状保持部材に固定された上で、隣接する前記セグメント同士の側面が互いに結合されることにより、単一の円筒状部材として保持されている構成である。
【００１８】
前記構成によれば、環状保持部材に１個ずつセグメントを固定して環状に組み立て、各セグメント同士を結合することで、単一の円筒状の成形型を構成することになる。これにより、個々のセグメントの位置決めが容易になるとともに、位置決めの精度を良好なものとすることができるので、成形型を容易に組み立てることができることに加え、組み立てられた成形型の外周面を段差のできるだけ小さな円滑な周面とすることができる。
【００１９】
前記成形型においては、前記セグメントとして、前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が、水平方向または水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している形状を有する第一セグメントと、前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有する前記第二セグメントと、を備えている構成を好ましい構成の一例として挙げることができる。
【００２０】
前記構成によれば、第一セグメントおよび第二セグメントが前記形状となっていることから、先に第二セグメントを配置して固定してから、これら第二セグメントの間に、第一セグメントを１２時方向（上側）に持ち上げて嵌め込むことができる。これにより、いずれのセグメントであっても、１２時方向に持ち上げるという同一の動作で、１個ずつ環状保持部材に固定することができる。それゆえ、個々のセグメントを容易かつ適切に円筒状に組み合わせることができる。
【００２１】
前記構成においては、前記第一セグメントまたは前記第二セグメントを下方から上昇させて、当該セグメントの前記端面を前記環状保持部材の固定面に固定させるとともに、これらの固定状態を保持する環状固定保持機構を備えていることが好ましい。環状固定保持機構を備えることにより、セグメントの端面を環状保持部材に固定させた状態を適切に保持することができる。
【００２２】
前記環状固定保持機構の具体的構成は特に限定されないが、前記第一セグメントまたは前記第二セグメントの前記端面に設けられ、当該セグメントの裏面から前記表面に向かう方向に突出する突出部を有する雄型固定部材と、前記環状保持部材の前記固定面に設けられ、前記セグメントを下方から上昇させたときに、前記雄型固定部材の前記突出部が挿入されるように、固定される前記セグメントの前記裏面から前記表面に向かう方向に形成されている凹部または開口部を有する雌型固定部材と、前記セグメントの前記端面または前記環状保持部材の前記固定面のいずれか一方に設けられ、前記雌型固定部材への前記雄型固定部材の挿入状態を保持する固定状態保持部材と、から少なくともなっている構成を挙げることができる。
【００２３】
前記構成によれば、環状固定保持機構が雄型固定部材、雌型固定部材および固定状態保持部材から構成されていることにより、セグメントを１２時方向に持ち上げて環状保持部材を固定する際に、セグメントの端面の固定および保持を適切に行うことができる。
【００２４】
前記雄型固定部材および雌型固定部材の個数または位置関係は特に限定されないが、例えば、前記雄型固定部材は、前記第一セグメントまたは前記第二セグメントの前記両端面にそれぞれ２個設けられ、前記雌型固定部材は、２個の前記雄型固定部材の位置に対応するように、前記環状保持部材の前記固定面に設けられている構成を好ましい例として挙げることができる。
【００２５】
前記構成によれば、１個のセグメントにおいては、その両端面に２個ずつで合計４個の雄型固定部材が設けられているので、例えば、４点支持のジャッキで持ち上げてセグメントの位置を微調整しながら組み合わせていくことができる。それゆえ、精度よい成形型の組み立てと固定が可能となる。
【００２６】
また、前記雄型固定部材および雌型固定部材のより具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記雄型固定部材が有する前記突出部には、当該突出部を貫通する貫通孔が形成されているとともに、前記固定状態保持部材として、前記雌型固定部材の前記凹部または前記開口部に挿入した状態にある前記雄型固定部材の前記突出部に向かって進退可能な位置に設けられ、かつ、前記突出部に向かって前進した状態では、前記突出部の前記貫通孔に挿入されることにより、前記雌型固定部材への前記雄型固定部材の挿入状態を保持する、くさび部材を有している構成を好ましい例として挙げることができる。
【００２７】
前記構成によれば、固定状態保持部材としてくさび部材を有することにより、雄型固定部材の雌型固定部材への挿入状態を安定して保持することができるので、簡素な構成で、各セグメントの端面を環状保持部材の固定面に固定させることができる。
また、前記構成においては、前記雄型固定部材の前記突出部を前記雌型固定部材の前記凹部または前記開口部に挿入させるときの位置決めに用いられる環状固定ガイド機構を、さらに備えていることが好ましい。これにより、セグメントを環状保持部材に固定するときの位置決めを容易とすることができる。
【００２８】
前記環状固定ガイド機構の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記環状固定ガイド機構は、前記第一セグメントまたは第二セグメントの前記両端面において、当該端面から突出して設けられる雄型ガイド部材と、前記環状保持部材の前記固定面において、前記雄型ガイド部材に対応する位置に設けられ、前記雄型ガイド部材を挿入させる切り欠きまたは陥凹が形成された雌型ガイド部材と、から少なくともなっている構成を好ましい例として挙げることができる。
【００２９】
前記構成によれば、環状固定ガイド機構として、組み立てられる側である各セグメントに雄型ガイド部材が設けられ、セグメントを組み立てる際の「骨格」となる環状保持部材に雌型ガイド部材が設けられているので、セグメントを持ち上げて固定する際のガイドとして有効に機能することができる。
【００３０】
前記構成の成形型においては、さらに、前記第一セグメントおよび前記第二セグメントの前記側面に配置され、異なる前記セグメントの前記側面同士を結合させるとともに、これらの結合状態を保持するセグメント結合保持機構を備えていることが好ましい。
【００３１】
前記構成によれば、第一セグメントおよび第二セグメントのそれぞれの側面にセグメント結合保持機構が設けられているので、各セグメント同士を適切に結合させて保持することができる。
【００３２】
前記セグメント結合保持機構の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記セグメント結合保持機構は、前記第一セグメントの前記側面に設けられ、当該第一セグメントの裏面から前記表面に向かう方向に突出する突出部を有する雄型結合部材と、前記第二セグメントの前記側面において、前記雄型結合部材に対応する位置に設けられ、前記突出部が挿入される凹部または開口部を有する雌型結合部材と、前記第一セグメントの前記側面または前記第二セグメントの前記側面のいずれか一方に設けられ、前記雌型結合部材への前記雄型結合部材の挿入状態を保持する結合状態保持部材と、から少なくともなっている構成を挙げることができる。
【００３３】
前記構成によれば、セグメント結合保持機構として、第一セグメントには雄型結合部材が設けられ、第二セグメントには雌型結合部材が設けられ、さらに、これら結合部材による結合状態を保持する結合状態保持部材が設けられているので、先に環状保持部材に第二セグメントを固定してから、各第二セグメントの間に第一セグメントを挿入して、各セグメントを結合することができる。
【００３４】
さらに前記構成においては、前記第二セグメントの前記側面には、前記表面につながる縁部が当該側面よりも外側に突出している庇部が設けられ、前記雌型結合部材は、前記第二セグメントの前記側面における、前記表面から見て前記庇部に隠れる位置に設けられている構成であると好ましい。
【００３５】
前記構成によれば、側面が裏面側に傾斜している第二セグメントにおいて、表面から見たときに、雌型結合部材が庇部に隠れるように配置しているため、第一セグメントおよび第二セグメントを結合したときに、各セグメントの表面同士の間に大きな隙間が生じることがなく、円筒状の成形型として、その外周面を略単一面に整えることができる。
【００３６】
また前記構成においては、前記雄型結合部材が有する前記突出部には、当該突出部を貫通する貫通孔が形成されているとともに、前記結合状態保持部材として、前記雌型結合部材の前記凹部または前記開口部に挿入した状態にある前記雄型結合部材の前記突出部に向かって進退可能な位置に設けられ、かつ、前記突出部に向かって前進した状態では、前記突出部の前記貫通孔に挿入されることにより、前記雌型結合部材への前記雄型結合部材の挿入状態を保持する、くさび部材を有している構成を好ましい例として挙げることができる。
【００３７】
前記構成によれば、結合状態保持部材としてくさび部材を有することにより、雄型結合部材の雌型結合部材への挿入状態を安定して保持することができるので、簡素な構成で、各セグメントを結合した状態を一層安定して保持することができる。
【００３８】
また、前記構成においては、前記雄型結合部材の前記突出部を前記雌型結合部材の前記凹部または前記開口部に挿入させるときの位置決めに用いられるセグメント結合ガイド機構を、さらに備えていることが好ましい。これにより、雄型結合部材の突出部を雌型結合部材の凹部または開口部に挿入させるときの位置決めを容易とすることができる。
【００３９】
前記セグメント結合ガイド機構の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記セグメント結合ガイド機構は、前記第一セグメントの前記側面において、前記雄型結合部材よりも前記表面に近い位置に設けられ、前記表面から前記裏面に向かって延び、かつ、その間隔が徐々に狭くなるように形成されている部位を含む、切り欠き部または陥凹部を有する雌型ガイド部材と、前記第二セグメントの前記側面において、前記雌型結合部材よりも前記表面に近い位置に設けられ、前記雌型ガイド部材の前記切り欠き部または陥凹部に挿入される挿入部を有する雄型ガイド部材と、から少なくともなっている構成を好ましい例として挙げることができる。
【００４０】
前記構成によれば、組み立ての時点では位置の微調整が必要な第一セグメントには雌型ガイド部材が設けられ、先に環状保持部材に固定されている第二セグメントには、雄型ガイド部材が設けられているので、第一セグメントを１２時方向に持ち上げて嵌め込む際に、微調整を行いながら位置決めを行うことができる。また、第一セグメントには、雄型結合部材と雌型ガイド部材とが設けられ、第二セグメントには、雌型結合部材と雄型ガイド部材とが設けられており、結合部材とガイド部材とで雄型および雌型が逆になっている。それゆえ、雄雌型ガイド部材が補助的なセグメント結合保持機構として機能させることができ、セグメント同士の結合状態をより安定なものとすることができる。
【００４１】
前記構成においては、さらに、前記第二セグメントにおける前記庇部の先端は、前記表面から前記裏面に向かって折り返された返り縁部となっているとともに、前記セグメント結合保持機構として、さらに、前記第一セグメントの前記表面と前記第二セグメントの前記表面とが連続面となるように位置合わせされた状態で、前記第二セグメントの前記返り縁部を、前記第一セグメントの前記側面との間で挟み込むクランプ部材を備えていることがより好ましい。
【００４２】
前記構成によれば、セグメント結合保持機構としてさらにクランプ部材を備えることで、セグメント同士の結合状態を安定して固定化することができる。
【００４３】
前記構成の成形型が備える環状保持部材の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記第一セグメントおよび第二セグメントをそれぞれ３個ずつ備え、前記環状保持部材は楕円形状を有しており、前記第一セグメントおよび第二セグメントが交互に結合されて単一の円筒状となるように組み合わせられたときに、前記環状保持部材に対応した楕円形状となる構成であると得に好ましい。この構成であれば、ＯＰＢの楕円形状に対応した成形型とすることができる。
【００４４】
前記構成の成形型においては、さらに、前記第一セグメントおよび前記第二セグメントの前記表面には、前記複合材料構造物の骨格材料を嵌入させる複数の凹部が形成されていることがより好ましい。これにより、ＯＰＢを製造するためのストリンガを前記表面の凹部に嵌入させて位置決めすることができるので、ＯＰＢの成形型として、より好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００４５】
以上のように、本発明では、例えば航空機の胴体部等の複合材料構造物の製造に用いられる、略円筒形で、複数のセグメントに分割可能な構成を有する成形型において、各セグメント同士を円筒形に組み立てるときに、各セグメント同士の位置精度を優れたものとし、かつ、組立作業をより簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る複合材料構造物製造用成形型の全体構成の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第一セグメントの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す第一セグメントを端部から見た平面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第二セグメントの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す第二セグメントを端部から見た平面図である。
【図４】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を構成するマンドレルの構成の一例を示す斜視図である。
【図５】図４に示すマンドレルを両端で支持する一対のサポートリングの構成の一例を示す斜視図である。
【図６】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、１番目の第二セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図７】図６に示す第二セグメントを持ち上げてサポートリングに固定する工程において、環状固定ガイド機構の構成の一例および固定ガイド動作を示す模式図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、図６に示す第二セグメントを持ち上げてサポートリングに固定する工程において、環状固定保持機構の構成の一例および固定保持動作を示す模式図である。
【図９】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、１番目の第二セグメントをサポートリングに固定した状態を示す模式図である。
【図１０】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、２番目の第二セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１１】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、２番目の第二セグメントをサポートリングに固定した状態を示す模式図である。
【図１２】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、３番目の第二セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１３】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、３番目の第二セグメントをサポートリングに固定した状態を示す模式図である。
【図１４】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、１番目の第一セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１５】第一セグメントの側面および第二セグメントの側面に設けられているセグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の構成の一例を示す模式図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、第一セグメントを持ち上げて第二セグメントに結合するときに、図１５に示すセグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の動作を示す模式図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、第一セグメントを第二セグメントに結合するときのセグメント結合保持機構の一つであるクランプ部材の構成の一例および動作を示す模式図である。
【図１８】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、１番目の第一セグメントをサポートリングに固定し、両側の第二セグメントに結合している作業状態を示す模式図である。
【図１９】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、２番目の第一セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図２０】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、２番目の第一セグメントをサポートリングに固定し、両側の第二セグメントに結合している作業状態を示す模式図である。
【図２１】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、３番目の第一セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図２２】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、３番目の第一セグメントをサポートリングに固定し、両側の第二セグメントに結合している作業状態を示す模式図である。
【図２３】（ａ）〜（ｃ）は、図４に示すマンドレルの他の構成例を示す模式図である。
【図２４】複合材料構造物の一例である、ワンピースバレル（ＯＰＢ）として形成される航空機の胴体部の構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００４８】
［成形型の全体構成］]
まず、本実施の形態に係る複合材料構造物製造用成形型（以下、成形型と略す。）の全体構成について図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る成形型１０の全体構成の一例を示す斜視図である。
【００４９】
図１に示すように、本実施の形態に係る成形型１０は、マンドレル１１と、その両端に位置する一対のサポートリング４０ａ，４０ｂとから少なくとも構成されている。マンドレル１１は、６個のセグメント２０ａ，３０ａ，２０ｂ，３０ｂ，２０ｃ，および３０ｃが、互いにその側面で結合されることにより形成されており、このマンドレル１１の両端はサポートリング４０ａ，４０ｂによりそれぞれ支持されている。これによって６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃが円筒状に保持されることになる。
【００５０】
なお、後述するように、セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃの表面には、ストリンガを装着するための溝状凹部が形成されているが、図１では、全体構成を明確に示す便宜上、溝状凹部の記載を省略している。また、セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃおよびサポートリング４０ａ，４０ｂの具体的な構成について、後述する。
【００５１】
サポートリング４０ａ，４０ｂは、それぞれクレードル１２ａ，１２ｂによって直立した状態で回転可能に支持されている。サポートリング４０ａを支持するクレードル１２ａは、本実施の形態では、一対の腕部１２１，１２１、クレードル本体１２２および複数の支持ローラ１２３（図１では４個）を備えている。一対の腕部１２１，１２１は、直立した状態のサポートリング４０ａの外周を挟持するよう立設して設けられる。クレードル本体１２２は、サポートリング４０ａの下方に位置し、両端で腕部１２１，１２１を支持している。の支持ローラ１２３は、外力によりサポートリング４０ａ，４０ｂが回転するように、クレードル本体１２２およびサポートリング４０ａ，４０ｂの間に介在されている。なお、サポートリング４０ｂを支持するクレードル１２ｂも同一の構成を有しているので、その説明は省略する。
【００５２】
台車１３は、クレードル１２ａ，１２ｂ、サポートリング４０ａ，４０ｂおよびマンドレル１１を搬送するものであり、本実施の形態では、矩形平板状で、図１には示さないが、台車１３の下面には、複数の車輪が設けられており、上面に成形型１０を載置した状態で搬送することが可能となっている。本実施の形態では、台車１３は、その上面がマンドレル１１の寸法（円筒の軸方向の長さおよび円筒の直径）に対応した広がり面積を有している。なお、クレードル１２ａ，１２ｂは、図１に示す状態では、台車１３とは接しておらず、互いに対向するサポートリング４０ａおよびサポートリング４０ｂの高さを水平に調整できる状態で、床面に対して自立している。
【００５３】
なお、クレードル１２ａ，１２ｂ、台車１３の具体的な構成は、本実施の形態で開示される構成に限定されず、それぞれの作用、機能等を発揮できるものであれば、さまざまな構成を採用することができる。
【００５４】
［セグメントの構成］
次に、マンドレル１１を構成する６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃについて、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図２（ａ）は、図１に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第一セグメントの構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す第一セグメントを端部から見た平面図である。図３（ａ）は、図１に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第二セグメントの構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す第二セグメントを端部から見た平面図である。
【００５５】
本実施の形態では、マンドレル１１を構成する６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃは、その形状から、図２（ａ），（ｂ）に示す第一セグメント２０ａ〜２０ｃと、図３（ａ），（ｂ）に示す第二セグメント３０ａ〜３０ｃとの２種類に分類される。なお、下記の説明のうち、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）を参照する説明では、便宜上、同一形状の第一セグメント２０ａ〜２０ｃは「第一セグメント２０」、第二セグメント３０ａ〜３０ｃは「第二セグメント３０」と、一般化してまとめて説明する。
【００５６】
第一セグメント２０は、図２（ａ）に示すように、全体が矩形平板状で、その表面２１が凸状の曲面（凸面状あるいは凸曲面）となっており、この表面２１を上側として水平に配置させたときに、その両側面２２，２２が、水平方向に面しているか、または、水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している形状となっている。本実施の形態では、例えば、図２（ｂ）に示すように、側面２２は、その法線方向が、水平方向の上側に傾斜した方向に向かっている。
【００５７】
後述するように、本実施の形態では、マンドレル１１を円筒形に組み立てるときに、先に第二セグメント３０がサポートリング４０ａ，４０ｂに固定され、その後に、各第二セグメント３０，３０の間に、第一セグメント２０が下から上に向かって嵌め込まれて固定される。したがって、第一セグメント２０の両側面２２，２２は、上記嵌め込みを妨げないように、その法線方向が水平方向（図２（ｂ）の矢印Ａｒ１方向）に向かうように（水平方向を向くように）形成されていればよい。言い換えれば、第一セグメント２０を水平に配置させたときには、側面２２は、垂直方向（図２（ｂ）の一点鎖線に沿った方向）に沿った位置となっている
ここで、マンドレル１１は、当該マンドレル１１を含む成形型１０を用いてワンピースバレル（ＯＰＢ）を成形した後、当該ＯＰＢを成形型１０から脱型することになる。この脱型は、マンドレル１１を解体することにより行われる。マンドレル１１の解体は、後述するように、マンドレル１１の組み立てとは逆の順序で行われる。したがって、第一セグメント２０は、第二セグメント３０，３０の間から引き抜かれることになる。
【００５８】
そこで、第一セグメント２０の両側面２２，２２は、図２（ｂ）に示すように、側面２２の法線方向が上側（表面２１側）に傾斜（図２（ｂ）の矢印Ａｒ２方向）するように形成されていることが好ましい。法線方向が上側に傾斜しているということは、側面２２が上側に向くように傾斜しているということができる。言い換えれば、側面２２は、当該側面２２の裏側の縁が表側の縁よりも外側に広がるように傾斜しているということができる。このような側面２２の傾斜は、第一セグメント２０の両側面２２，２２に「抜き勾配」を形成することになるので、第一セグメント２０を第二セグメント３０，３０の間から引き抜きやすくなることから、マンドレル１１を解体しやすくすることができる。
【００５９】
なお、側面２２の傾斜角（抜き勾配角度）は特に限定されず、マンドレル１１および成形型１０の具体的な形状または寸法等に応じて好適な角度が適宜設定される。例えば、本実施の形態では、８〜１２°の範囲、好ましくは約１０°の角度であればよい。また、対向する両側面２２，２２の双方が同じ角度で傾斜してもよいし、異なる角度で傾斜してもよい。
【００６０】
第一セグメント２０の端面２３には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、この端面２３をサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面（後述）に固定させる雄型固定部材２５１と、第一セグメント２０を固定するときの固定部材同士の位置決めに用いられる雄型ガイド部材２５２とが設けられている。雄型固定部材２５１は、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面に設けられている雌型固定部材および固定状態保持部材（後述）とともに、環状固定保持機構を構成している。また、雄型ガイド部材２５２は、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面に設けられている雌型ガイド部材（後述）とともに、環状固定ガイド機構を構成している。
【００６１】
雄型固定部材２５１は、端面２３に２個設けられ、雄型固定部材２５１，２５１の間の中間位置に雄型ガイド部材２５２が位置している。雄型ガイド部材２５２の位置は、図２（ｂ）に示すように、端面２３を図中縦方向（第一セグメント２０が水平配置されていれば鉛直方向）に分割する中央線（図中、二点鎖線）上の位置であるので、雄型固定部材２５１，２５１は、中央線から等距離となる位置に設けられていることになる。また、雄型ガイド部材２５２は、雄型固定部材２５１，２５１よりも表面２１寄りに位置している。これは、第一セグメント２０を、表面２１を上側として持ち上げるように移動させてサポートリング４０ａ，４０ｂに固定させるので、環状固定ガイド機構を構成する雄型ガイド部材２５２と雌型ガイド部材とを先に接触させることにより、環状固定保持機構を構成する固定部材同士の位置決めを行うためである。
【００６２】
第一セグメント２０の両側面２２，２２には、図２（ａ）に示すように、複数の雄型結合部材２６１および外周側雌型ガイド部材２６２、並びに、図２（ａ）には図示されない、結合用くさび部材および内周側雄型ガイド部材が設けられている（図２（ａ）では５個）。雄型結合部材２６１は、第一セグメント２０の裏側に位置し、外周側雌型ガイド部材２６２は、雄型結合部材２６１から見て表面２１寄りに隣接して位置している。また、結合用くさび部材は、雄型結合部材２６１から見て側面２２の内側に設けられており、後述するように、第二セグメント３０と結合するときに、側面２２の外側に突出するように構成されている。また、内周側雄型ガイド部材は、図２（ａ）では図示されないが、雄型結合部材２６１の下方に一体化して設けられている。
【００６３】
雄型結合部材２６１および結合用くさび部材は、第二セグメント３０の側面に設けられている雌型結合部材（後述）とともにセグメント結合保持機構を構成している。また、外周側雌型ガイド部材２６２は、第二セグメント３０の側面に設けられている外周側雄型ガイド部材（後述）とともにセグメント結合ガイド機構を構成している。同様に、内周側雄型ガイド部材は、第二セグメント３０の側面に設けられている内周側雌型ガイド部材（後述）とともにセグメント結合ガイド機構を構成している。なお、図２（ｂ）では、側面２２，２２の位置関係を説明する便宜上、雄型結合部材２６１、外周側雌型ガイド部材２６２、内周側雄型ガイド部材、および結合用くさび部材は図示していない。
【００６４】
雄型結合部材２６１および外周側雌型ガイド部材２６２の位置関係は、図中縦方向（第一セグメント２０が水平配置されていれば鉛直方向）において、外周側雌型ガイド部材２６２が上側（表面２１側）に雄型結合部材２６１が下側（裏面側）に並んで配置される関係となっている。これは、第一セグメント２０を持ち上げるように移動させて、第二セグメント３０，３０の間に挿入してから互いに結合させるので、前記環状固定保持機構と同様に、セグメント結合ガイド機構によってセグメント結合保持機構の位置決めをするためである。
【００６５】
一方、内周側雄型ガイド部材は後述するように雄型結合部材２６１の図中下方（裏面側）となる位置に設けられている。これは、第一セグメント２０および第二セグメント３０で形成される略円筒形のマンドレル１１においては、外周面が滑らかな円周面となっている必要があることから、各セグメント２０，３０の側面同士を結合するときの位置決めが重要となるためである。すなわち、各セグメント２０，３０の側面同士を結合するとき、外周側雌型ガイド部材２６２および外周側雄型ガイド部材により、外周側の位置決めが行われ、内周側雄型ガイド部材および内周側雌型ガイド部材により、内周側の位置決めが行われることで、マンドレル１１の外周面に段差を小さくし、滑らかな円周面を形成することができる。
【００６６】
なお、環状固定保持機構および環状固定ガイド機構、並びに、セグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の具体的な構成および固定方法、結合方法またはガイド方法については、マンドレル１１の組み立て方法とともに後述する。また、本実施の形態では、後述するように、側面２２に設けられるクランプ部材がセグメント結合保持機構に含まれるが、このクランプ部材についても、マンドレル１１の組み立て方法とともに後述する。また、図示されないが、第一セグメント２０の表面２１はストリンガが装着可能に構成されている。
【００６７】
第二セグメント３０は、図３（ａ）に示すように、全体が矩形平板状で、その表面３１が凸状の曲面（凸面状あるいは凸曲面）となっており、この表面３１を上側として水平に配置させたときに、その両側面３２，３２が水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有している。つまり、第二セグメント３０の裏側から表面３１に向かって、その幅が広がるように、両側面３２，３２が傾斜している。
【００６８】
後述するように、本実施の形態では、マンドレル１１を円筒形に組み立てるときには、先にサポートリング４０ａ，４０ｂに第二セグメント３０が固定され、その後に、各第二セグメント３０，３０の間に第一セグメント２０が嵌め込まれる。したがって、先に固定された第二セグメント３０は、第一セグメント２０の嵌め込みを妨げないように、その裏側の面積が小さくなっていることが好ましい。それゆえ、第二セグメント３０の両側面３２，３２は、その法線方向が下側（図３（ｂ）の矢印Ａｒ３方向）に向かうように、言い換えれば、側面３２が下側に向かって傾斜するように形成されていると好ましい。
【００６９】
また、第二セグメント３０の側面３２，３２には、表面３１につながる縁部がそれぞれの側面３２，３２よりも外側に突出した庇部３７，３７が設けられている。したがって、図３（ａ），（ｂ）に示すように、第二セグメント３０を表面３１から見れば、下側を向いている側面３２は、庇部３７によって完全に隠れた状態となる。この庇部３７の下方となる側面３２には、セグメント結合保持機構を構成する雌型結合部材（後述）およびセグメント結合ガイド機構を構成する前記外周側雄型ガイド部材および前記内周側雌型ガイド部材が設けられている。なお、図３（ｂ）では、側面３２，３２の位置関係を説明する便宜上、雌型結合部材、外周側雄型ガイド部材および内周側雌型ガイド部材は図示していない。これらについては、マンドレル１１の組み立て方法とともに後述する。
【００７０】
なお、側面３２が下側へ傾斜する程度、および、庇部３７が突出する程度は、特に限定されず、マンドレル１１の具体的構成、第二セグメント３０そのものの具体的構成、あるいは、第二セグメント３０に結合する第一セグメント２０の具体的構成に応じて適宜設定される。
【００７１】
第二セグメント３０の端面３３には、第一セグメント２０の端面２３と同様に、端面３３をサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面に固定させる２個の雄型固定部材３５１と１個の雄型ガイド部材３５２とが、雄型固定部材２５１および雄型ガイド部材２５２と同じ位置関係で設けられている。そして、雄型固定部材３５１も、雄型固定部材２５１と同様に、環状固定保持機構を構成し、雄型ガイド部材３５２も雄型ガイド部材２５２と同様に環状固定ガイド機構を構成している。
【００７２】
また、図３（ａ）に示すように、図示されている第二セグメント３０には、扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂが形成されている。これら扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂは、本実施の形態に係る成形型１０を用いて形成されたＯＰＢにおいて、扉および窓に対応する部位に相当し、トリミング処理における切り取りまたは穴開け加工時に利用される凹凸部である。本実施の形態では、扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂは第二セグメント３０の表面３１に形成されているが、もちろんこれに限定されず、第一セグメント２０の表面２１に形成されてもよいし、第一セグメント２０および第二セグメント３０のいずれに形成されてもよい。なお、図示されないが、第二セグメント３０の表面３１もストリンガが装着可能に構成されている。
【００７３】
［マンドレルおよびサポートリングの構成］
本実施の形態では、上述した第一セグメント２０および第二セグメント３０を交互に結合して、それぞれの表面２１および表面３１を外側に向けて環状に組み合わせることにより、単一の円筒状のマンドレル１１が構成される。このマンドレル１１と、これを円筒状に保持するサポートリング４０ａ，４０ｂの具体的構成について、図４および図５を参照して説明する。
【００７４】
図４は、図１に示す成形型１０を構成するマンドレル１１の構成の一例を示す斜視図であり、図５は、マンドレル１１を両端で支持するサポートリング４０ａ，４０ｂの構成の一例を示す斜視図である。
【００７５】
図４に示すように、本実施の形態に係るマンドレル１１は、第一セグメント２０ａ、第二セグメント３０ａ、第一セグメント２０ｂ、第二セグメント３０ｂ、第一セグメント２０ｃおよび第二セグメント３０ｃがこの順で交互に各側面２２および側面３２で、セグメント結合保持機構により結合されて、単一の円筒状部材として形成される構成となっている。なお、図４では、セグメント結合保持機構のうち、第一セグメント２０ｃに設けられている雄型結合部材２６１が一部図示されている。
【００７６】
マンドレル１１の端面、すなわち、各第一セグメント２０ａ，２０ｂ，２０ｃの端面２３と、各第二セグメント３０ａ，３０ｂ，３０ｃの端面３３とには、それぞれ、環状固定保持機構を構成する雄型固定部材２５１，３５１と、環状固定ガイド機構を構成する雄型ガイド部材２５２，３５２がそれぞれ設けられている。
【００７７】
さらに、本実施の形態では、第二セグメント３０ａの表面３１に、扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂが形成されている。なお、図４では図示されないが、第二セグメント３０ａに対向する位置に存在する第一セグメント２０ｃにも、その表面２１に窓枠部１５ｂが形成されている。
【００７８】
ここで、図４では、例えば、第一セグメント２０ｃ、第二セグメント３０ｂおよび３０ｃは、その裏面が平坦な面として図示されているが、第一セグメント２０ａ〜２０ｃおよび第二セグメント３０ａ〜３０ｃの具体的な構成はこれに限定されず、平坦な裏面を有さず、各セグメント２０，３０を構成するための骨格構造等の内部構成が露出する構成であってもよい。マンドレル１１においては、外周面ができる限り円滑な面であることが好ましいため、当該外周面を構成する表面２１および表面３１が円滑な曲面となっていればよく、表面２１，３１から見て裏側には平坦な面が形成されている必要性はない。
【００７９】
なお、マンドレル１１の断面形状、すなわち、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの端面２３および第二セグメント３０ａ〜３０ｃの端面３３で形成される、マンドレル１１の端面の形状は、本実施の形態では、完全な円形（真円形）ではなく、第一セグメント２０ａおよび第二セグメント３０ｂの中央部を結ぶ直径Ｒ１（図中二点鎖線の両端矢印）が長く、第二セグメント３０ａおよび第一セグメント２０ｂの結合部位と第一セグメント２０ｃおよび第二セグメント３０ｃの結合部位とを結ぶ直径Ｒ２（図中二点鎖線の両端矢印）が短い楕円形となっている。これは、本実施の形態に係る成形型１０を用いて製造される複合材料構造物であるＯＰＢの断面形状が楕円形であるためである。したがって、マンドレル１１の断面形状は楕円形に限定されず、製造される複合材料構造物の形状に合わせて真円形であってもよいし、Ｒ２よりもＲ１の方がより一層長い楕円形であってもよい。
【００８０】
また、マンドレル１１の断面形状が楕円形であるということは、第一セグメント２０ａ〜２０ｃおよび第二セグメント３０ａ〜３０ｃの形状は、それぞれ微妙に異なるものとなっている。すなわち、マンドレル１１の断面形状（端面の形状）が真円形であれば、第一セグメント２０ａ〜２０ｃは、その表面２１が等しい曲率を有するため、同一形状とすることができ、同様に第二セグメント３０ａ〜３０ｃも同一の形状とすることができるが、マンドレル１１の断面形状が図４に示すように楕円形であれば、例えば、長辺である直径Ｒ１に対応する位置に存在する第一セグメント２０ａおよび第二セグメント３０ｂと、それ以外の第一セグメント２０ｂ，２０ｃまたは第二セグメント３０ａ，３０ｃとは、表面２１または表面３１の曲率が異なるため、同一形状とすることはできない。
【００８１】
図５に示すように、上記構成のマンドレル１１を支持するサポートリング４０ａ，４０ｂは、いずれも楕円形の環状であって、互いに対向する面が、マンドレル１１の端面を固定する固定面４３となっている。固定面４３には、複数の雌型固定部材４１と雌型ガイド部材４２とが設けられ、これら雌型固定部材４１および雌型ガイド部材４２の固定面４３上の位置が、マンドレル１１の楕円形の端面の形状に対応したものとなっている。つまり、図５に示すサポートリング４０ａでは、その直径Ｒ３が長く直径Ｒ４が短い（Ｒ３およびＲ４とも図中二点鎖線の両端矢印）ため、サポートリング４０ａ（および４０ｂ）そのものが楕円形となっているので、断面形状が楕円形のマンドレル１１を固定面４３に固定して支持できるようになっている。
【００８２】
なお、サポートリング４０ａ，４０ｂは楕円形であれば、固定面４３において、第一セグメント２０ａ〜２０ｃが固定される位置と、第二セグメント３０ａ〜３０ｃが固定される位置とは異なっている。それゆえ、第一セグメント２０ａ〜２０ｃが固定される位置は、固定面４３と端面２３との接続箇所であることから「第一接続箇所」と称することができ、また、第二セグメント３０ａ〜３０ｃが固定される位置は「第二接続箇所」と称することができる。これら第一接続箇所および第二接続箇所は、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面の周方向に沿って交互に設定されており、各接続箇所には、雌型固定部材４１および雌型ガイド部材４２が設けられている。
【００８３】
雌型固定部材４１は、マンドレル１１を構成する第一セグメント２０ａ〜２０ｃが備えている雄型固定部材２５１、または、第二セグメント３０ａ〜３０ｃが備えている雄型固定部材３５１が挿入されることで、第一セグメント２０ａ〜２０ｃまたは第二セグメント３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に固定するための部材であり、これら雄型固定部材２５１，３５１とともに環状固定保持機構を構成している。さらに、図５には図示されないが、上記固定状態を保持する固定状態保持部材としての固定用くさび部材も固定面４３に設けられている。
【００８４】
また、雌型ガイド部材４２は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃが備えている雄型ガイド部材２５２および第二セグメント３０ａ〜３０ｃが備えている雄型ガイド部材３５２が挿入されるよう構成され、雄型固定部材２５１，３５１が雌型固定部材４１に挿入される状態をガイドするものであり、雄型ガイド部材２５２，３５２とともに環状固定ガイド機構を構成している。雌型ガイド部材４２は、後述するように、サポートリング４０ａ，４０ｂの中心側から外側に向かって放射状に設けられる一対のレール状部材である。そして、サポートリング４０ａ，４０ｂの内側となる端部は各レールの間が開いており、外側となる端部は、各レールの間が封止されている。このレールの間の陥凹部に雄型ガイド部材２５２，３５２が挿入されることで環状固定ガイド機構として機能する。
【００８５】
固定面４３において雌型固定部材４１が設けられている位置は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの端面２３および第二セグメント３０ａ〜３０ｃの端面３３に設けられている上記雄型固定部材２５１，３５１の位置に対応している。例えば、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの雄型固定部材２５１は、端面２３の中心線上に位置する雄型ガイド部材２５２から見て等距離となる位置に設けられているので、固定面４３上では、雌型ガイド部材４２を中心線として、等間隔となる位置に、同方向に雌型固定部材４１が１個ずつ、合計２個設けられている。
【００８６】
本実施の形態では、マンドレル１１は、６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃから構成されているので、雌型ガイド部材４２は、固定面４３上でほぼ等間隔で６個設けられており、各雌型ガイド部材４２を挟み込むように、一対の雌型固定部材４１，４１が同一方向を向いて設けられている。
【００８７】
サポートリング４０ａ，４０ｂには、固定面４３とは反対側となる面（外面４４）の外周には、鍔状の回転ギヤ部４５が設けられている。この回転ギヤ部４５は、リング回転駆動部１６が備える駆動ギヤ１６１と噛み合っており、リング回転駆動部１６の駆動源１６２によって駆動ギヤ１６１が回転することで、サポートリング４０ａ，４０ｂが回転するようになっている。後述するように、マンドレル１１は、６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃを組み立てることにより形成されるが、この組み立て時にサポートリング４０ａ，４０ｂを回転させることで、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃがそれぞれ異なる動きでサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されるのではなく、下から上へ持ち上げるという同一の動きで固定されることになる。なお、回転ギヤ部４５およびリング回転駆動部１６の具体的な構成は特に限定されず、公知の構成を適宜用いることができる。
【００８８】
［マンドレルの組み立て方法・第二セグメントの固定］
次に、６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂに１個ずつ固定し、マンドレル１１を組み立てる方法について具体的に説明する。本実施の形態に係る組み立て方法は、第二セグメント３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂに１個ずつ固定してから、第一セグメント２０ａ〜２０ｃを１個ずつ固定するため、まず、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの固定方法および固定作業の順序を、環状固定保持機構および環状固定ガイド機構の具体的構成とともに、図６〜図１３を参照して説明する。
【００８９】
図６は、１番目の第二セグメント３０ｂを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリング４０ａ（およびサポートリング４０ｂ）に固定するために、ジャッキ部に第二セグメント３０ａを載置した状態（載置状態）を示す模式図である。図７（ａ），（ｂ）は、第二セグメント３０ａ〜３０ｃを持ち上げてサポートリング４０ａに固定するときの環状固定ガイド機構の構成の一例および固定ガイド動作を示す模式図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、第二セグメント３０ａ〜３０ｃを持ち上げてサポートリング４０ａに固定するときの環状固定保持機構の構成の一例および固定保持動作を示す模式図である。図９は、１番目の第二セグメント３０ａをサポートリング４０ａに固定した状態を示す模式図であり、図１０〜図１３は、２番目の第二セグメント３０ｃまたは３番目の第二セグメント３０ａをサポートリング４０ａに順次固定するときの載置状態または固定状態をそれぞれ示す模式図である。
【００９０】
なお、図６を含めて各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａに固定する状態を示す模式図では、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃがサポートリング４０ａ上で固定される位置を明確に示す便宜上、クレードル１２ａおよび台車１３は、一部構成を省略して図示している。また、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃは、その両端がサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されるが、説明の便宜上、同じく前記模式図では、一方のサポートリング４０ａ（およびこれを支持するクレードル１２ａ）のみを代表例として図示している。したがって、他方のサポートリング４０ｂにおいても、サポートリング４０ａと同様にクレードル１２ｂで支持され、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃがそれぞれ固定されることは言うまでもない。
【００９１】
図６に示すように、台車１３に取り付けられたクレードル１２ａによりサポートリング４０ａおよび図示されないサポートリング４０ｂが支持された状態にある。そして、これらサポートリング４０ａ，４０ｂの間であって、サポートリング４０ａ，４０ｂの外面４４から見て、環状の各サポートリング４０ａ，４０ｂの中空に相当する位置に、プレシジョンレール１７が配置される。
【００９２】
このプレシジョンレール１７は、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂに固定して組み立てるための組立装置であり、図６に示すように、ジャッキ部１７１、作業台１７２、およびレール本体１７３を備えている。プレシジョンレール１７は、図６では明確に示されないが、一対のサポートリング４０ａ，４０ｂの間に配置されている。
【００９３】
ジャッキ部１７１は、図６に示すように、その上側に第二セグメント３０ｂ等、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃを１個ずつ載置して、１２時方向（図中矢印Ｌｆ）、すなわち上側に持ち上げるものである。作業台１７２は後述するように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃと第二セグメント３０ａ〜３０ｃとを結合する作業等を作業員が行うために設けられるものである。レール本体１７３は、ジャッキ部１７１および作業台１７２を支持し、またジャッキ部１７１を駆動する駆動機構等を含むものである。
【００９４】
１番目の第二セグメント３０ｂは、プレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置され、ジャッキ部１７１が動作することにより１２時方向（垂直上方向、図中矢印Ｌｆ）に持ち上げられ、サポートリング４０ａの上側の位置にまで達する。ここで、第二セグメント３０ｂの端面３３（図３（ａ），（ｂ）も参照）には、雄型固定部材３５１および雄型ガイド部材３５２が設けられ、サポートリング４０ａの固定面４３（図６では紙面の裏側、図５参照）には、雌型固定部材４１および雌型ガイド部材４２、並びに図５および図６には図示されない固定用くさび部材が設けられている。
【００９５】
環状固定ガイド機構を構成する雄型ガイド部材３５２は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの両端面３３から突出して設けられる柱状の部材である。本実施の形態では、雄型ガイド部材３５２は、先端側が雌型ガイド部材４２の陥凹に対応した直径を有する円柱形状であり、後端すなわち端面３３への固定部位は、先端よりも広い面積を有する円形の台座となっている（図３（ａ），（ｂ）も参照）。
【００９６】
環状固定ガイド機構を構成する雌型ガイド部材４２は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、雄型ガイド部材３５２を挿入させる切り欠きまたは陥凹が形成された部材である。本実施の形態では、雌型ガイド部材４２は、前述したように一対のレール状部材となっており、このレールの間が上記陥凹となっているとともに、上側端部はレール部材同士がつながることで閉じられ、下側端部は雄型ガイド部材３５２を導入可能なように、レール部材同士が開いている。
【００９７】
なお、環状固定ガイド機構の具体的構成は、本実施の形態で開示される構成に限定されず、他のさまざまな構成を採用することができる。例えば、雄型および雌型のガイド部材の配置が逆である構成、雄型および雌型以外の部材を含む構成、あるいは、各ガイド部材が接触してガイドを行う構成ではなく、レーザ光を利用した非接触型の光学的な構成等を採用することができる。
【００９８】
環状固定保持機構を構成する雄型固定部材３５１は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの両端面３３に設けられ、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの裏面から表面３１（図８（ａ），（ｂ）には図示されず）に向かう方向に突出する突出部３５１ａと、端面３３の法線方向に突出し突出部３５１ａを支持する支持部３５１ｂとを備えている。そして、突出部３５１ａには、後述する固定用くさび部材を貫通させるための貫通孔３５１ｃが形成されている。
【００９９】
本実施の形態では、突出部３５１ａは、当該突出部３５１ａを貫通する貫通孔３５１ｃを形成して保持するために一定の面積を有する必要があることから、板状の部位となっている。突出部３５１ａの広がり方向は、端面３３の広がり方向と同じであり、また、突出部３５１ａは、端面３３に立設する支持部３５１ｂによって、端面３３との間に一定の間隔を有するよう支持されているので、図８（ａ）に示すように、端面３３と板状の突出部３５１ａとは対外に平行の位置関係にある。そして、貫通孔３５１ｃは、突出部３５１ａの法線方向に沿って形成されているので、貫通孔３５１ｃの形成方向は、端面３３の方線方向と同じである。
【０１００】
環状固定保持機構を構成する雌型固定部材４１は、図８（ａ）に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に設けられる板状の被挿入部４１ａから構成され、この被挿入部４１ａには、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの裏面から表面３１（図８（ａ）には図示されず）に向かう方向に形成されている開口部４１ｂを有している。第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）が下方から１２時方向に上昇したときに、開口部４１ｂに雄型固定部材３５１の突出部３５１ａが挿入されることで、第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）がサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に固定された状態（固定状態）となる。
【０１０１】
本実施の形態では、被挿入部４１ａは、突出部３５１ａを挿入する開口部４１ｂを形成して保持するために、一定の広がり面積を有する必要があることから、前記突出部３５１ａと同様に板状の部材となっている。また、開口部４１ｂは、本実施の形態では、当該被挿入部４１ａを貫通する貫通孔として形成されているが、凹部として形成されてもよい。すなわち、被挿入部４１ａに突出部３５１ａが挿入されることで、第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）の固定面４３への固定状態を保持することができれば、当該被挿入部４１ａに形成される開口部４１ｂは、貫通孔であってもよいし凹部であってもよい。
【０１０２】
本実施の形態では、雄型固定部材３５１が雌型固定部材４１へ挿入された状態、言い換えれば、第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）の固定面４３への固定状態を保持する固定状態保持部材として、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、固定用くさび部材４６を備えている。
【０１０３】
本実施の形態では、固定用くさび部材４６は、先端部がくさび形状となっており、この先端部につながる軸部と、当該軸部の後端側に設けられる移動機構と、から少なくとも構成されている。固定用くさび部材４６が設けられる位置は、雌型固定部材４１が設けられる位置と重なっており、固定用くさび部材４６の先端部は、図８（ａ）に示すように、雌型固定部材４１の被挿入部４１ａの上側で当該被挿入部４１ａに対して平行の位置関係となるようにサポートリング４０ａ，４０ｂに設けられている。
【０１０４】
固定用くさび部材４６の軸部は、固定面４３の方線方向に沿ってサポートリング４０ａ，４０ｂ本体を貫通するように設けられ、後端側の移動機構によって先端部が固定面４３から前進したり後退したりするよう構成されている。そして、図８（ａ）に示すように、突出部３５１ａが被挿入部４１ａに挿入する前であれば、固定用くさび部材４６の先端部は、被挿入部４１ａに形成されている開口部４１ｂに重ならないように、当該開口部４１ｂよりも固定面４３から見て内側に後退した位置にある。また、図８（ｃ）に示すように、突出部３５１ａが被挿入部４１ａに挿入した後であれば、固定用くさび部材４６の先端部は、突出部３５１ａの貫通孔３５１ｃに挿入されるように、移動機構によって固定面４３から見て外側に前進する。
【０１０５】
ここで、本実施の形態では、固定用くさび部材４６はサポートリング４０ａ，４０ｂ側に設けられているが、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの端面３３または第一セグメント２０ａ〜２０ｃの端面２３に設けられてもよい。また、固定用くさび部材４６は、固定面４３から見れば、雌型固定部材４１の位置と重なる位置に設けられているが、固定用くさび部材４６の位置はこれに限定されず、被挿入部４１ａに突出部３５１ａが挿入した状態で、当該突出部３５１ａに向かって進退可能な位置に設けられ、突出部３５１ａに向かって前進したときに、貫通孔３５１ｃに挿入可能な位置であれば、どのような位置に設けられてもよい。
【０１０６】
また、固定状態保持部材は、固定用くさび部材４６に限定されず、雄型および雌型の各固定部材の具体的な構成がどのような構成であっても、これら固定部材による第二セグメント３０ａ〜３０ｃまたは第一セグメント２０ａ〜２０ｃとサポートリング４０ａ，４０ｂとの固定状態を保持することができれば、さまざまな構成を採用することができる。
【０１０７】
なお、環状固定保持機構の具体的構成は、本実施の形態で開示される構成に限定されず、第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）を下方から上昇させて、その端面３３をサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に固定させ、これらの固定状態を保持することができれば、他のさまざまな構成を採用することができる。例えば、雄型および雌型の固定部材の配置が逆である構成、固定状態保持部材を含まない構成、固定部材および固定状態保持部材以外の部材を含む構成等を採用することができる。
【０１０８】
次に、上述した環状固定ガイド機構および環状固定保持機構の動作を含め、第二セグメント３０ａ〜３０ｃのサポートリング４０ａ，４０ｂへの固定作業の手順を説明する。
【０１０９】
前述のとおり、第二セグメント３０ｂは、プレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置され、ジャッキ部１７１が動作することにより図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動する。このとき、第二セグメント３０ｂの端面３３の上側に設けられている雄型ガイド部材３５２は、端面３３の下側に設けられている２個の雄型固定部材３５１よりも先に、雌型ガイド部材４２のレール間の陥凹に挿入される。その後、図７（ａ）に示すように、第二セグメント３０ｂの上昇移動に伴って、雄型ガイド部材３５２は雌型ガイド部材４２のレール間の陥凹内を上昇移動するとともに、図８（ａ）に示すように、雄型固定部材３５１も上昇移動する。なお、いずれの図中においても移動方向は矢印Ｌｆとして示される。
【０１１０】
ここで、雄型固定部材３５１は雄型ガイド部材３５２から見て等距離の位置にあって、両端面３３に２個、全体で４個が第二セグメント３０ｂに設けられている。雄型ガイド部材３５２が設けられていなければ、４個の雄型固定部材３５１それぞれについて、サポートリング４０ａ，４０ｂに設けられている各雌型固定部材４１に挿入されるように位置決めをする必要が生じるが、雄型ガイド部材３５２が雌型ガイド部材４２に挿入されて移動することで、第二セグメント３０ｂの１２時方向への厳密な移動方向がガイドされる。これにより、同一の端面３３に設けられている２個の雄型固定部材３５１は、雌型固定部材４１に挿入されるよう適切に位置決めされる。
【０１１１】
次に、図９に示すように、第二セグメント３０ｂがサポートリング４０ａの上側の位置にまで達すると、図７（ｂ）に示すように、雄型ガイド部材３５２は雌型ガイド部材４２のレールの上側端部の閉鎖部位に達し、雄型固定部材３５１の突出部３５１ａは、図８（ｂ）に示すように、雌型固定部材４１の被挿入部４１ａに形成されている開口部４１ｂを貫通するように挿入される。この状態で、第二セグメント３０ｂはサポートリング４０ａの固定面４３に固定されることになる。
【０１１２】
さらにその後、図８（ｂ）で矢印Ｆｒに示すように、固定用くさび部材４６が固定面４３の外側に前進し、図８（ｃ）に示すように、固定用くさび部材４６の先端部が、被挿入部４１ａに挿入された状態の突出部３５１ａの貫通孔３５１ｃを貫通する。これによって、被挿入部４１ａの開口部４１ｂから突出部３５１ａが外れることがなくなり、それゆえ、第二セグメント３０ｂの固定面４３への固定状態が安定して保持されることになる。
【０１１３】
なお、図７（ａ），（ｂ）に示される環状固定ガイド機構の動作、すなわち、雄型ガイド部材３５２が雌型ガイド部材４２へ挿入され、雌型ガイド部材４２の陥凹内を移動する動作を、環状固定ガイド機構の「固定ガイド動作」と称し、図８（ａ）〜（ｃ）に示される環状固定保持機構の動作、すなわち、雄型固定部材３５１が雌型固定部材４１に挿入され、固定用くさび部材４６が雄型固定部材３５１の貫通孔３５１ｃに挿入される動作を、環状固定保持機構の「固定保持動作」と称する。また、図７（ａ）に示す固定ガイド動作の位置と図８（ａ）に示す固定保持動作の位置とが互いに同じ位置関係にあり、図７（ｂ）に示す固定ガイド動作の位置と図８（ｂ）（および図８（ｃ））に示す固定保持動作の位置とが互いに同じ位置関係にある。
【０１１４】
また、図７（ａ），（ｂ）に示す固定ガイド動作と図８（ａ）〜（ｃ）に示す固定保持動作とは、第二セグメント３０ｂとサポートリング４０ａとの間だけでなく、第二セグメント３０ｂとサポートリング４０ｂとの間でも行われる。これにより、一対のサポートリング４０ａ，４０ｂの間で、第二セグメント３０ｂが固定されて支持される。
【０１１５】
次に、図９の矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ（および図示されないサポートリング４０ｂ）が約１２０°回転することにより、図中上側の位置に固定された第二セグメント３０ｂは、図１０に示すように、図中向かって左下側の位置に移動する。この状態で、図１０に示すように、２番目の第二セグメント３０ｃをプレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置し、ジャッキ部１７１を動作させて、第二セグメント３０ｃを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させる。
【０１１６】
この上昇移動に伴い、図７（ａ），（ｂ）並びに図８（ａ）〜（ｃ）に示す固定ガイド動作および固定保持動作が行われ、図１１に示すように、第二セグメント３０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定され、矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂが約１２０°回転する。これによって、図１２に示すように、図中上側の位置に固定された２番目の第二セグメント３０ｃは、図中向かって左下側の位置に移動し、当該位置にあった１番目の第二セグメント３０ｂは、図中向かって右下側の位置に移動する。
【０１１７】
次に、図１２に示すように、３番目の第二セグメント３０ａを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させ、これに伴い、前記固定ガイド動作および固定保持動作が行われ、図１３に示すように、３番目の第二セグメント３０ａがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定される。これによって、全ての第二セグメント３０ａ〜３０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されたことになる。
【０１１８】
［マンドレルの組み立て方法・第一セグメントの固定と結合］
次に、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの間に、第一セグメント２０ａ〜２０ｃを固定する作業へ移る。この第一セグメント２０ａ〜２０ｃの固定方法および固定作業の順序について、図１４〜図２１を参照して、セグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の具体的構成とともに説明する。
【０１１９】
図１４は、１番目の第一セグメント２０ｂを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリング４０ａ（およびサポートリング４０ｂ）に固定するために、ジャッキ部１７１に第一セグメント２０ｂを載置した状態（載置状態）を示す模式図である。図１５は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２および第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２に設けられているセグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の構成を示す模式図である。図１６（ａ）〜（ｃ）は、第一セグメント２０ｂを持ち上げて第二セグメント３０ｂに結合するときに、図１５に示すセグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の動作を示す模式図である。図１７（ａ）〜（ｃ）は、セグメント結合保持機構としてのクランプ部材の構成および動作を示す模式図である。図１８は、１番目の第一セグメント２０ｂをサポートリング４０ａに固定し、第二セグメント３０ａ，３０ｂに結合している作業状態を示す模式図であり、図１９〜図２２は、２番目の第一セグメント２０ｃまたは３番目の第一セグメント２０ａをサポートリング４０ａに順次固定し、第二セグメント３０ａ〜３０ｃに順次結合するときの載置状態または固定および結合の作業状態をそれぞれ示す模式図である。
【０１２０】
図１４に示すように、１番目の第一セグメント２０ｂが、プレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置され、図中矢印Ｌｆで示す１２時方向に持ち上げられ、サポートリング４０ａの上側の位置にまで達する。ここで、第一セグメント２０ｂの端面２３（図２（ａ），（ｂ）も参照）には、雄型固定部材２５１および雄型ガイド部材２５２が設けられている。それゆえ、第一セグメント２０ｂにおいても、第二セグメント３０ａ〜３０ｃと同様に、前述した固定ガイド動作および固定保持動作が行われることで、サポートリング４０ａ，４０ｂに固定される。
【０１２１】
さらに、図１５および図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、第一セグメント２０ｂ（および第一セグメント２０ｃ，２０ａ）の両側面２２には、セグメント結合保持機構としての雄型結合部材２６１および結合用くさび部材２６４と、セグメント結合ガイド機構としての外周側雌型ガイド部材２６２および内周側雄型ガイド部材２６３が設けられている。一方、第二セグメント３０ｂ（および第二セグメント３０ｃ，３０ａ）の両側面３２には、図１５に示すように、セグメント結合保持機構としての雌型結合部材３６１と、セグメント結合ガイド機構としての外周側雄型ガイド部材３６２および内周側雌型ガイド部材３６３が設けられている。
【０１２２】
なお、図１５および図１６（ａ）〜（ｃ）においては、セグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の構成を説明する便宜上、第一セグメント２０ｂの端面２３には、雄型固定部材２５１は図示されていない。また、図１６（ａ）〜（ｃ）は後述するように、セグメント結合ガイド機構およびセグメント結合保持機構の動作を説明する図であるので、便宜上、図１５に図示している一部の構成を省略または簡素化して記載している。
【０１２３】
雄型結合部材２６１は、外周側雌型ガイド部材２６２の図中下側（第一セグメント２０ａ〜２０ｃが水平配置されていれば鉛直方向）に配置されており、その具体的な構成は、環状固定保持機構を構成する雄型固定部材２５１または３５１と同様である。すなわち、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの裏面から表面２１に向かう方向に突出する突出部２６１ａと、これを側面２２に支持する支持部２６１ｂを備え、突出部２６１ａに貫通孔２６１ｃが形成されている。なお、図１５では、貫通孔２６１ｃを説明する便宜上、突出部２６１ａは部分断面図として図示している。
【０１２４】
また、結合用くさび部材２６４も、固定状態保持部材としての固定用くさび部材４６と同様で、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２の内側となる位置に設けられ、側面２２の外側に位置する雄型固定部材２５１の突出部２６１ａに向かって進退可能となるよう構成されている。つまり、固定状態保持部材としての固定用くさび部材４６は雌型固定部材４１が固定されている側の面（サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３）に設けられていたが、セグメント結合保持機構を構成する結合用くさび部材２６４は、雄型結合部材２６１が固定されている側の面（第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２）に設けられている。
【０１２５】
なお、この結合用くさび部材２６４は、雄型結合部材２６１および雌型結合部材３６１による第一セグメント２０ａ〜２０ｃおよび第二セグメント３０ａ〜３０ｃの結合状態を保持する部材、すなわち結合状態保持部材となっている。また、結合用くさび部材２６４は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２ではなく、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２に設けられてもよい。
【０１２６】
雄型結合部材２６１の突出部２６１ａの下側には、内周側雄型ガイド部材２６３が設けられている。図１５に示す構成では、支持部２６１ｂの下側が突出してガイド支持部２６３ｂが形成されており、このガイド支持部２６３ｂに円柱状の雄型ガイド本体２６３ａが設けられている。突出部２６１ａの突出方向が図中上側の方向（第一セグメント２０ａ〜２０ｃの裏側から表面２１に向かう方向）であれば、雄型ガイド本体２６３ａは、図中紙面の法線方向（第一セグメント２０ａ〜２０ｃの端面２３の法線方向）に向かって突出している。したがって、雄型結合部材２６１と内周側雄型ガイド部材２６３との位置関係は、それぞれの突出方向が直角を形成するような関係にある。
【０１２７】
外周側雌型ガイド部材２６２は、雄型結合部材２６１および内周側雄型ガイド部材２６３から見て図中上側、すなわち第一セグメント２０ａ〜２０ｃの表面２１側に位置しており、側面２２から立設し、かつ、その広がり方向が前記端面２３の広がり方向と平行な板状となっている。そして、この外周側雌型ガイド部材２６２には、表面２１側から裏側に向かって切り欠きが形成されている。この切り欠きは、開口側が広く内側に進むほど間隔が狭くなっている。そして切り欠きの長手方向の中間位置からは、間隔が一定となり、最も内側の部位は円弧状となっている。
【０１２８】
次に、雌型結合部材３６１、外周側雄型ガイド部材３６２および内周側雌型ガイド部材３６３は、図１５に示すように、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２において、当該第二セグメント３０ａ〜３０ｃの表面３１から見て庇部３７に隠れる位置に設けられている。
【０１２９】
雌型結合部材３６１は、環状固定保持機構を構成する雌型固定部材４１と同様に、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２において、雄型結合部材２６１に対応する位置に設けられる板状の被挿入部３６１ａから構成され、この被挿入部３６１ａには、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの裏面から表面３１に向かう方向に形成されている開口部３６１ｂを有している。この開口部３６１ｂは貫通孔となっているが凹部であってもよい。なお、図１５（および図１６（ａ）〜（ｃ））では、開口部３６１ｂを説明する便宜上、雌型結合部材３６１は断面図として図示している。
【０１３０】
外周側雄型ガイド部材３６２は、雌型結合部材３６１から見て第二セグメント３０ａ〜３０ｃの表面３１側に位置している。その構成は、内周側雄型ガイド部材２６３と同様であって、側面３２において端面２３の広がり方向と平行に設けられる板状のガイド支持部３６２ｂから、図中紙面の法線方向に向かって円柱状の雄型ガイド本体３６２ａが突出する構成となっている。そして、この雄型ガイド本体３６２ａが、第一セグメント２０ａ〜２０ｃに設けられている外周側雌型ガイド部材２６２の切り欠きに挿入される。
【０１３１】
内周側雌型ガイド部材３６３は、雌型結合部材３６１を覆う外装部材と一体化しており、この外装部材の下方側に形成される切り欠きから構成されている。なお、図１５（および図１６（ａ）〜（ｃ））においては、説明の便宜上、雌型結合部材３６１を覆っている上側の部位は点線で示し、下側の切り欠きの周辺のみ実線で図示している。この切り欠きには、第一セグメント２０ａ〜２０ｃに設けられている内周側雄型ガイド部材２６３が挿入される。
【０１３２】
したがって、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２に設けられている雌型結合部材３６１、外周側雄型ガイド部材３６２および内周側雌型ガイド部材３６３は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２と第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２とが対向したときに、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２に設けられている雄型結合部材２６１、外周側雌型ガイド部材２６２および内周側雄型ガイド部材２６３の位置に対応するような位置関係となっている。
【０１３３】
なお、雄型結合部材２６１、雌型結合部材３６１については、前述した雄型固定部材２５１，３５１、雌型固定部材４１と同様にさまざまな構成を用いることができ、本実施の形態に開示の構成に限定されない。また、切り欠きを有する外周側雌型ガイド部材２６２、内周側雌型ガイド部材３６３の具体的構成も特に限定されず、表面２１または表面３１から裏面に向かって延び、かつ、その間隔が徐々に狭くなるように形成されている切り欠き部または陥凹部を有していればよい。さらに、これら外周側雌型ガイド部材２６２、内周側雌型ガイド部材３６３に挿入される外周側雄型ガイド部材３６２、内周側雄型ガイド部材２６３の具体的構成も特に限定されず、前記切り欠き部または陥凹部に挿入される挿入部を有していれば、本実施の形態に開示の構成に限定されない。
【０１３４】
さらに、本実施の形態では、セグメント結合保持機構として、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すクランプ部材２６５を備えている。このクランプ部材２６５は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２に設けられている支持縁部２７１と、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの庇部３７に設けられている返り縁部３７１とを対向させた状態で、返り縁部３７１の裏面を押さえつけることによって、各セグメント２０，３０同士を結合させている。
【０１３５】
クランプ部材２６５は、本実施の形態では、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２を横断する程度の長さを有し、一方の端部が第一セグメント２０ａ〜２０ｃの裏面を押さえつける部位となっており、他方の端部が、側面２２の表面２１側の縁を押えつける部位となっている。
【０１３６】
なお、図１７（ａ）〜（ｃ）では、クランプ部材２６５の構成を説明する便宜上、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２には、雄型結合部材２６１、外周側雌型ガイド部材２６２、内周側雄型ガイド部材２６３、および結合用くさび部材２６４は図示されず、また、第二セグメント３０ａ〜３０ｃに関しては、クランプ部材２６５での結合保持に関与する返り縁部３７１を除いて点線で図示している。
【０１３７】
支持縁部２７１は、図１５および図１７（ａ）に示すように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの表面２１側の縁に設けられる板状の部材であって、図１７（ｃ）に示すように、返り縁部３７１を介してクランプ部材２６５の他方の端部で押さえつけられる。返り縁部３７１は、図１５および図１７（ａ），（ｂ）に示すように、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの庇部３７の先端において、表面３１から前記裏面に向かって折り返された板状の部位であり、図１７（ｂ）に示すように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの表面２１と第二セグメント３０ａ〜３０ｃの表面３１とが連続面となるように位置合わせされた状態で、クランプ部材２６５により裏面が押さえつけられることで、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの支持縁部２７１との間で挟み込まれる。
【０１３８】
なお、本実施の形態では、返り縁部３７１を介してのクランプ部材２６５による押さえつけをより適切なものとする点から、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２に、返り縁部３７１と当接する形状の支持縁部２７１を設けているが、当該支持縁部２７１が設けられず、側面２２に返り縁部３７１の表面が直接当接するよう構成されてもよいし、返り縁部３７１以外の構成を用いてクランプ部材２６５により第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２と、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの庇部３７近傍の部位とを押さえつけて固定してもよい。
【０１３９】
次に、上述したセグメント結合ガイド機構およびセグメント結合保持機構の動作を含め、第一セグメント２０ｂのサポートリング４０ａ，４０ｂへの固定作業の手順を説明する。
【０１４０】
図１３に示すように、３番目の第二セグメント３０ａがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定された後には、矢印Ｒｔ２に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂが約６０°回転する。第二セグメント３０ａ〜３０ｃを先に固定するときには、各セグメント３０ａ〜３０ｃを、サポートリング４０ａ，４０ｂにおける１個置きの固定位置に固定するため、サポートリング４０ａ，４０ｂは、セグメント２個分の固定位置に相当する１２０°の回転角度で回転させる必要があったが、この工程では、異なる種類の第一セグメント２０ｂを固定するため、回転角度は、セグメント１個分の６０°となる。
【０１４１】
次に、図１４に示すように、１番目の第一セグメント２０ｂは、プレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置され、ジャッキ部１７１が動作することにより図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動する。このとき、第一セグメント２０ｂの端面２３に設けられている雄型ガイド部材２５２および雄型固定部材２５１と、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に設けられている雌型ガイド部材４２、雌型固定部材４１および固定用くさび部材４６により、前述した固定ガイド動作および固定保持動作が行われる。
【０１４２】
また、図１６（ａ）に示すように、第一セグメント２０ｂが上昇移動すると、側面２２の下側に設けられている雄型結合部材２６１よりも先に、上側に設けられている外周側雌型ガイド部材２６２の切り欠きが、第二セグメント３０ｂの側面３２の上側に設けられている外周側雄型ガイド部材３６２に嵌合し、雄型ガイド本体３６２ａが切り欠き内を相対的に移動するように、外周側雌型ガイド部材２６２が上昇移動する。これに伴って、雄型結合部材２６１も上昇移動する。なお、図中、移動方向は矢印Ｌｆとして示される。
【０１４３】
ここで、雄型結合部材２６１は、第一セグメント２０ｂの側面２２に複数個（図２（ａ）に示す構成では５個）設けられ、かつ、雄型結合部材２６１の位置は外周側雌型ガイド部材２６２の図中下側の位置（上昇方向の反対側）であるので、外周側雌型ガイド部材２６２および外周側雄型ガイド部材３６２の嵌合および移動により、第一セグメント３０ｂの１２時方向への厳密な移動方向がガイドされる。これにより、複数個の雄型結合部材２６１は、対応する雌型結合部材３６１に挿入されるよう適切に位置決めされる。
【０１４４】
次に、図１８に示すように、第一セグメント２０ｂがサポートリング４０ａの上側の位置にまで達すると、図１５（ｂ）に示すように、外周側雄型ガイド部材３６２は、外周側雌型ガイド部材２６２の切り欠きの中間位置に達するとともに、雄型結合部材２６１の突出部２６１ａ（図１６（ａ）〜（ｃ）では符号を付していない）は、雌型結合部材３６１の被挿入部３６１ａに形成されている開口部３６１ｂを貫通するように挿入される（図１６（ａ）〜（ｃ）では被挿入部３６１ａおよび開口部３６１ｂとも符号を付していない）。この状態で、第一セグメント２０ｂは、その側面２２で第二セグメント３０ｂの側面３２と結合されることになる。
【０１４５】
しかも、図１５（ｂ）に示すように、雄型結合部材２６１の下側には、内周側雄型ガイド部材２６３が位置しており、雄型結合部材２６１とともに上昇移動して、内周側雌型ガイド部材３６３の切り欠きに挿入され、当該切り欠きの中間位置に達する。この状態では、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの表面２１と第二セグメント３０ａ〜３０ｃの表面３１とが連続面となるように位置合わせされた状態であるので、側面２２および側面３２は、外周側と内周側との双方で良好に位置決めされた状態で対向していることになる。
【０１４６】
加えて、図１７（ａ）に示すように、第一セグメント２０ｂが上昇移動して、図１７（ｂ）に示すように、表面２１および表面３１が連続面となり、かつ、側面２２および側面３２が対向した状態では、第一セグメント２０ｂの側面２２に設けられる支持縁部２７１と、第二セグメント３０ｂの庇部３７先端に設けられる返り縁部３７１とが互いに対向して当接した状態となる。
【０１４７】
さらにその後、図１６（ｂ）で矢印Ｆｒに示すように、結合用くさび部材２６４が側面２２の外側に前進し、図１６（ｃ）に示すように、結合用くさび部材２６４の先端部が、被挿入部３６１ａに挿入された状態の突出部２６１ａの貫通孔２６１ｃを貫通する。これによって、被挿入部３６１ａの開口部３６１ｂから突出部２６１ａが外れることがなくなり、それゆえ、第一セグメント２０ｂおよび第二セグメント３０ｂの結合状態が安定して保持されることになる。
【０１４８】
また、図１７（ｃ）に示すように、互いに対向した支持縁部２７１および返り縁部３７１において、返り縁部３７１の裏面（対向面とは反対側の面）がクランプ部材２６５により押さえつけられる。このクランプ部材２６５による押さえつけは、本実施の形態では、図１８に示すように、作業者の人手によって行われる。この状態では、クランプ部材２６５の一方の端部が第一セグメント２０ｂの裏面を押さえつけ、他方の端部が、返り縁部３７１を介して、第一セグメント２０ｂの側面２２の上側の縁（支持縁部２７１）を押えつけることになる。これによって、第二セグメント３０ｂは、庇部３７の先端で第一セグメント２０ｂの側面２２に固定されることになるので、第一セグメント２０ｂおよび第二セグメント３０ｂの結合状態がより一層安定して保持されることになる。
【０１４９】
なお、図１６（ａ）〜（ｃ）に示されるセグメント結合ガイド機構の動作、すなわち、外周側雌型ガイド部材２６２の切り欠きが外周側雄型ガイド部材３６２に嵌合し、当該切り欠き内を雄型ガイド本体３６２ａが移動する動作、並びに、内周側雄型ガイド部材２６３が内周側雌型ガイド部材３６３の切り欠きに挿入され、当該切り欠き内を雄型ガイド本体２６３ａが移動する動作を、セグメント結合ガイド機構の「結合ガイド動作」と称する。また、図１６（ａ）〜（ｃ）並びに図１７（ａ）〜（ｃ）に示されるセグメント結合保持機構の動作、すなわち、雄型結合部材２６１が雌型結合部材３６１に挿入され、結合用くさび部材２６４が雄型結合部材２６１の貫通孔２６１ｃに挿入される動作、並びに、クランプ部材２６５により返り縁部３７１を介して支持縁部２７１を押さえつける動作を、セグメント結合保持機構の「結合保持動作」と称する。
【０１５０】
また、図１６（ａ）〜（ｃ）および図１７（ａ）〜（ｃ）に示す結合ガイド動作および結合保持動作は、図１８の図中向かって右側に示す１番目の第二セグメント３０ｂだけでなく、図中向かって左側に示す３番目の第二セグメント３０ａとの間でも行われる。これにより、互いに隣接する各セグメント２０，３０の間で、それぞれが結合されて保持される。
【０１５１】
次に、図１８の矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ（および図示されないサポートリング４０ｂ）が約１２０°回転することにより、図中上側の位置に固定された第一セグメント２０ｂは、図１９に示すように、図中向かって左下側の位置に移動する。この状態で、図１９に示すように、２番目の第一セグメント２０ｃをプレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置し、ジャッキ部１７１を動作させて、第一セグメント２０ｃを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させる。
【０１５２】
この上昇移動に伴い、第一セグメント２０ｃの端面２３において、前述した固定ガイド動作および固定保持動作がサポートリング４０ａ，４０ｂとの間で行われるとともに、側面２２において、前述した結合ガイド動作および結合保持動作が隣接する第二セグメント３０ｂおよび３０ｃとの間で行われる。これによって、図２０に示すように、第一セグメント２０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定され、かつ、第二セグメント３０ｂおよび３０ｂと結合される。その後、矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂが約１２０°回転することによって、図２１に示すように、図中上側の位置に固定された２番目の第一セグメント２０ｃは、図中向かって左下側の位置に移動し、当該位置にあった１番目の第一セグメント２０ｂは、図中向かって右下側の位置に移動する。
【０１５３】
次に、図２１に示すように、３番目の第一セグメント２０ａを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させ、これに伴い、前記固定ガイド動作および固定保持動作、並びに、結合ガイド動作および結合保持動作が行われ、図２２に示すように、３番目の第一セグメント２０ａがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定され、かつ、第二セグメント３０ｃおよび３０ａと結合される。
【０１５４】
これによって、全ての第一セグメント２０ａ〜２０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されるとともに、全てのセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃが互いに結合されて保持されたことになる。その結果、図１に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂに保持されたマンドレル１１から構成される成形型１０の組み立てが完成する。
【０１５５】
このように本実施の形態では、対向配置した一対のサポートリング４０ａ，４０ｂのそれぞれに、周方向に沿って交互に設定された複数の第一接続箇所および第二接続箇所のうち、最上位に位置する第二接続箇所に対して、第二セグメント３０ａ〜３０ｃを鉛直方向に沿って上昇させ、第二セグメント３０ａ〜３０ｃを接続する第二セグメント接続ステップと、接続された第二セグメント３０ａ〜３０ｃとともにサポートリング４０ａ，４０ｂを回転させ、第一接続箇所をサポートリング４０ａ，４０ｂの最上部に位置させる回転ステップと、最上部に位置する第一接続箇所に対して第一セグメント２０ａ〜２０ｃを接続する第一セグメント接続ステップと、を備えていればよい。
【０１５６】
上記構成の成形型１０を用いることによって、円筒形の複合材料構造物、例えば、図２４に示すＯＰＢを成形することができるが、成形後の成形型１０の脱型は、マンドレル１１を解体することによって行われる。その解体方法は、前述した組み立て方法の逆の工程を経るものであり、先に第一セグメント２０ａ〜２０ｃを１個ずつ下方に引き抜いて取り外してから、その後に第二セグメント３０ａ〜３０ｃを１個ずつ下方に下ろして取り外せばよい。
【０１５７】
［変形例］
本発明に係る複合材料構造物用成形型１０の具体的構成は、前述したような、第一セグメント２０および第二セグメント３０がそれぞれ３個ずつ組み合わせられた構成に限定されるものではなく、他の構成を採用することができる。
【０１５８】
例えば、図２３（ａ）に示すように、両側面が水平方向に向かうか上側に傾斜している第一セグメント２０および両側面が下側に向かう第二セグメント３０を備える点では、前述した構成と同様であるが、マンドレル１１を８分割した構成も挙げることができる。
【０１５９】
あるいは、例えば、図２３（ｂ）に示すように、マンドレル１１が６分割されている点は、前述した構成と同様であるが、第一セグメント２０および第二セグメント３０を１個ずつ備え、さらに、一方の側面が水平方向に向かうか上側に傾斜し、他方の側面が下側に向かう第四セグメント１２０を４個備えている構成も挙げることができる。
【０１６０】
他に図示されないが、７個または５個の奇数の個数に分割する構成も挙げることができるが、本発明においては、複数種類のセグメントから構成されるマンドレルがサポートリング４０ａ，４０ｂのような環状保持部材に固定されて円筒状に保持される構成となっていれば、分割の個数、または、個々のセグメントの形状については特に限定されない。
【０１６１】
つまり、本発明においては、マンドレル（円筒状部材）１１が、軸芯方向に沿った線で分割された略矩形状をなす複数のセグメントを互いに接続して組み立てられる構成となっていれば、各セグメントの具体的形状、種類、数等は特に限定されるものではない。
【０１６２】
また、マンドレル１１を構成する第一セグメント２０および第二セグメント３０を保持する環状保持部材は、前述したサポートリング４０ａ，４０ｂに限定されず、他の部材であってもよい。例えば、サポートリング４０ａ，４０ｂ以外にエンドリング等を挙げることもできる。
【０１６３】
なお、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本発明は、例えば、航空機の胴体部等、大型で略円筒形状の複合材料構造物を成形する分野に広く用いることができる。
【符号の説明】
【０１６５】
１０ 成形型
１１ マンドレル（円筒状部材）
２０，２０ａ〜２０ｃ 第一セグメント
３０，３０ａ〜３０ｃ 第二セグメント
３７ 庇部
４０ａ，４０ｂ サポートリング（環状保持部材）
４１ 雌型固定部材（環状固定保持機構）
４２ 雌型ガイド部材（環状固定ガイド機構）
４６ 固定用くさび部材（環状固定保持機構、固定状態保持部材）
２５１，３５１ 雄型固定部材（環状固定保持機構）
２５２，３５２ 雄型ガイド部材（環状固定ガイド機構）
２６１ 雄型結合部材（セグメント結合保持機構）
２６２ 雌型ガイド部材（セグメント結合ガイド機構）
２６４ 結合用くさび部材（セグメント結合保持機構、結合状態保持部材）
２７１ 支持縁部
２６５ クランプ部材
３６１ 雌型結合部材（セグメント結合保持機構）
３６２ 雄型ガイド部材（セグメント結合ガイド機構）
３７１ 返り縁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂複合材料を用いた複合材料構造物の製造に用いられる成形型に関し、特に、航空機の胴体部等として用いられる巨大な複合材料構造物の製造に好適に用いられ、複数のセグメントに分割可能な成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、これまで金属材料が用いられてきた分野において、繊維強化樹脂複合材料（以下、適宜「複合材料」と略す。）が広く用いられるようになっている。この複合材料の中でも、強化繊維として炭素繊維を用い、これにエポキシ樹脂等のマトリクス樹脂を含浸させて成形した炭素繊維強化型のものは、金属材料よりも軽量であることに加え、より高強度であることから、スポーツ用品、産業機械、航空宇宙等の分野に広く採用されている。
【０００３】
これら分野のうち航空宇宙の分野では、例えば、航空機の翼や胴体等の構造物において、軽量な金属の骨格部材であるスティフナ（stiffener）に複合材料からなるスキンを一体化するスティフンドパネル（stiffened panel）が採用されている。代表的なスティフナとしては、ストリンガが挙げられる。ストリンガは構造物の形状に組み合わせられた上で各種治具により支持され、これにプリプレグが複数枚積層され、オートクレーブ（圧力釜）により加圧、加熱される。これによりプレプリグが硬化してスキンとなるとともに、当該スキンにスティフナが密着されて一体化されることで、スティフンドパネルが形成される。
【０００４】
スティフンドパネルからなる構造物の一例として、図２４に示すような、ワンピースバレル（ＯＰＢ）として形成される航空機の胴体部１０１等が挙げられる。胴体部１０１は、スキン１０２と当該スキン１０２の内面側に密着されている複数のストリンガ１０３とから構成され、航空機として組み立てられたときに扉となる開口部１０４および窓となる開口部１０５が形成されている。
【０００５】
このような航空機の構造体の製造に関する技術としては、特許文献１に開示されている、航空機胴体の複合バレルセクションが知られている。この文献では、バレルセクションは「軸周りに３６０°延在する密封されたシェル構造」として定義され、このバレルセクションを製造するために、複数のツール断片（例えば６個）をツール固定具で円筒状に配置して支持することにより構成される成形型が用いられている。
【０００６】
特許文献１では、複合バレルセクションの製造システムの一例として、複数の製造ステーションが直列配置され、各製造ステーションに、前記成形型を含むバレルセクションツールアセンブリ（以下、ツールアセンブリと略す。）が移動する構成が開示されている。
【０００７】
具体的には、まず、スティフナ装填ステーションにおいて、各ツール断片に形成された複数のスティフナ溝に複数のスティフナを装填し、その後、当該ツール断片を前記ツール固定具に装填して円筒形に支持され、単一の成形型（同文献ではツールアセンブリ）を構成する。このとき、ツール固定具は、複数のローラによってツール支持構造に回転可能に支持され、ツール固定具が長手軸周りを回転することを可能にしている。
【０００８】
次に、円筒形に支持されて構成された成形型は、ツール支持構造により外板積層ステーションに運搬され、ここで、前記長手軸周りに前記成形型が回転することで、繊維配置機械によって繊維トウ（熱硬化樹脂材料にあらかじめ含浸した連続的なフィラメントの撚られていない束）が積層され、前記成形型の外周に積層体（スキンに相当）が形成される。
【０００９】
次に、積層体が形成された前記成形型（同文献ではツールアセンブリ）は、ツール支持構造によりバキュームステーションに運搬され、ここで、積層体の外周に圧力パッドが据え付けられ、バキュームバックが積層体の周囲に据え付けられ、バキュームバック内を排気する。その後、バキュームバックが付いた成形型（ツールアセンブリ）は、ガントリービームにより硬化ステーションに運搬され、オートクレーブ処理が行われることにより、積層体およびスティフナが硬化する。これにより、前記成形型の外周に、前記積層体およびスティフナが硬化してスティフンドパネルが形成される。
【００１０】
スティフンドパネルが形成された状態の成形型（ツールアセンブリ）は、ガントリービームにより検査ステーションに運搬され、硬化後の積層体（スキン）に空隙または剥離が無いか検査され、次に、ガントリービームによりトリミングステーションに運搬され、積層体（スキン）にトリミングおよび穴開けが行われる。その後、ツール断片がスティフンドパネルから除去され、スティフナ装填ステーションに戻されるとともに、除去後のスティフンドパネル（ツールアセンブリ）は、ツール支持構造により最終アセンブリステーションに運搬され、複数のフレームセクションが取付けられ、複合バレルセクションが完成する。
【００１１】
このように、ＯＰＢの製造において用いられる円筒形の成形型は、基本的に、複数のセグメント、例えば６つのセグメントに分割され、スティフナを装着してから各セグメントが円筒形に組み立てられるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００７−５３２３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここで、前記円筒形の成形型は、成形品であるＯＰＢが、航空機の胴体部のように非常に大きなものであることから、各セグメントを円筒形に組み立てたり、組み立て後の成形型を断片に分解したりするときに、その作業に困難性が伴うとともに、作業そのものも非常に煩雑となる。
【００１４】
例えば、航空機の胴体部であれば、その寸法は、直径が約４〜６ｍで円筒の長さが約５〜１５ｍという巨大なものとなる。胴体部を構成するスティフンドパネル（スキンおよびスティフナ）は、当該胴体部全体から見れば、非常に厚みの小さいものであることから、これを製造する成形型の大きさは、当該胴体部の外形寸法とほぼ同じ大きさとなる。しかも、特許文献１にも記載されている通り、成形型のセグメント（同文献ではツール断片）は、「鉄、インバール、アルミニウム」等の金属材料を主体として製造されることが多く、大きくかつ重い断片を単一の成形型に組み立てることは容易な作業ではない。
【００１５】
さらに、複数のセグメントを円筒形の単一の成形型に組み立てたときに、円筒の外周に段差が生じれば、その外周に形成されるスティフンドパネルにも段差が生じてしまう。それゆえ、成形型を組み立てるときには、各セグメントを単に組み合わせて概ね円筒形になればよいのではなく、各セグメントによって円滑な外周面が形成されるような位置精度を確保する必要がある。したがって、巨大な金属製の断片を、高い位置精度で円筒形に組み立てることは、非常に困難性を伴い、かつ、煩雑なものとなる。
【００１６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、例えば航空機の胴体部等の複合材料構造物の製造に用いられる、略円筒形で、複数のセグメントに分割可能な構成を有する成形型において、各セグメント同士を円筒形に組み立てるときに、各セグメント同士の位置精度を優れたものとし、かつ、組立作業をより簡素化することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る複合材料構造物製造用成形型は、前記の課題を解決するために、略円筒形の複合材料構造物の内側に挿入されて用いられる成形型であって、矩形平板状であって、一方の主面である表面が凸面状となっている少なくとも２種類以上の複数のセグメントと、複数の前記セグメントの両端面をそれぞれ固定する一対の環状保持部材と、を備え、複数の前記セグメントは、１個ずつが前記表面を外側に向けた状態で前記端面が前記環状保持部材に固定された上で、隣接する前記セグメント同士の側面が互いに結合されることにより、単一の円筒状部材として保持されている構成である。
【００１８】
前記構成によれば、環状保持部材に１個ずつセグメントを固定して環状に組み立て、各セグメント同士を結合することで、単一の円筒状の成形型を構成することになる。これにより、個々のセグメントの位置決めが容易になるとともに、位置決めの精度を良好なものとすることができるので、成形型を容易に組み立てることができることに加え、組み立てられた成形型の外周面を段差のできるだけ小さな円滑な周面とすることができる。
【００１９】
前記成形型においては、前記セグメントとして、前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が、水平方向または水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している形状を有する第一セグメントと、前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有する前記第二セグメントと、を備えている構成を好ましい構成の一例として挙げることができる。
【００２０】
前記構成によれば、第一セグメントおよび第二セグメントが前記形状となっていることから、先に第二セグメントを配置して固定してから、これら第二セグメントの間に、第一セグメントを１２時方向（上側）に持ち上げて嵌め込むことができる。これにより、いずれのセグメントであっても、１２時方向に持ち上げるという同一の動作で、１個ずつ環状保持部材に固定することができる。それゆえ、個々のセグメントを容易かつ適切に円筒状に組み合わせることができる。
【００２１】
前記構成においては、前記第一セグメントまたは前記第二セグメントを下方から上昇させて、当該セグメントの前記端面を前記環状保持部材の固定面に固定させるとともに、これらの固定状態を保持する環状固定保持機構を備えていることが好ましい。環状固定保持機構を備えることにより、セグメントの端面を環状保持部材に固定させた状態を適切に保持することができる。
【００２２】
前記環状固定保持機構の具体的構成は特に限定されないが、前記第一セグメントまたは前記第二セグメントの前記端面に設けられ、当該セグメントの裏面から前記表面に向かう方向に突出する突出部を有する雄型固定部材と、前記環状保持部材の前記固定面に設けられ、前記セグメントを下方から上昇させたときに、前記雄型固定部材の前記突出部が挿入されるように、固定される前記セグメントの前記裏面から前記表面に向かう方向に形成されている凹部または開口部を有する雌型固定部材と、前記セグメントの前記端面または前記環状保持部材の前記固定面のいずれか一方に設けられ、前記雌型固定部材への前記雄型固定部材の挿入状態を保持する固定状態保持部材と、から少なくともなっている構成を挙げることができる。
【００２３】
前記構成によれば、環状固定保持機構が雄型固定部材、雌型固定部材および固定状態保持部材から構成されていることにより、セグメントを１２時方向に持ち上げて環状保持部材を固定する際に、セグメントの端面の固定および保持を適切に行うことができる。
【００２４】
前記雄型固定部材および雌型固定部材の個数または位置関係は特に限定されないが、例えば、前記雄型固定部材は、前記第一セグメントまたは前記第二セグメントの前記両端面にそれぞれ２個設けられ、前記雌型固定部材は、２個の前記雄型固定部材の位置に対応するように、前記環状保持部材の前記固定面に設けられている構成を好ましい例として挙げることができる。
【００２５】
前記構成によれば、１個のセグメントにおいては、その両端面に２個ずつで合計４個の雄型固定部材が設けられているので、例えば、４点支持のジャッキで持ち上げてセグメントの位置を微調整しながら組み合わせていくことができる。それゆえ、精度よい成形型の組み立てと固定が可能となる。
【００２６】
また、前記雄型固定部材および雌型固定部材のより具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記雄型固定部材が有する前記突出部には、当該突出部を貫通する貫通孔が形成されているとともに、前記固定状態保持部材として、前記雌型固定部材の前記凹部または前記開口部に挿入した状態にある前記雄型固定部材の前記突出部に向かって進退可能な位置に設けられ、かつ、前記突出部に向かって前進した状態では、前記突出部の前記貫通孔に挿入されることにより、前記雌型固定部材への前記雄型固定部材の挿入状態を保持する、くさび部材を有している構成を好ましい例として挙げることができる。
【００２７】
前記構成によれば、固定状態保持部材としてくさび部材を有することにより、雄型固定部材の雌型固定部材への挿入状態を安定して保持することができるので、簡素な構成で、各セグメントの端面を環状保持部材の固定面に固定させることができる。
また、前記構成においては、前記雄型固定部材の前記突出部を前記雌型固定部材の前記凹部または前記開口部に挿入させるときの位置決めに用いられる環状固定ガイド機構を、さらに備えていることが好ましい。これにより、セグメントを環状保持部材に固定するときの位置決めを容易とすることができる。
【００２８】
前記環状固定ガイド機構の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記環状固定ガイド機構は、前記第一セグメントまたは第二セグメントの前記両端面において、当該端面から突出して設けられる雄型ガイド部材と、前記環状保持部材の前記固定面において、前記雄型ガイド部材に対応する位置に設けられ、前記雄型ガイド部材を挿入させる切り欠きまたは陥凹が形成された雌型ガイド部材と、から少なくともなっている構成を好ましい例として挙げることができる。
【００２９】
前記構成によれば、環状固定ガイド機構として、組み立てられる側である各セグメントに雄型ガイド部材が設けられ、セグメントを組み立てる際の「骨格」となる環状保持部材に雌型ガイド部材が設けられているので、セグメントを持ち上げて固定する際のガイドとして有効に機能することができる。
【００３０】
前記構成の成形型においては、さらに、前記第一セグメントおよび前記第二セグメントの前記側面に配置され、異なる前記セグメントの前記側面同士を結合させるとともに、これらの結合状態を保持するセグメント結合保持機構を備えていることが好ましい。
【００３１】
前記構成によれば、第一セグメントおよび第二セグメントのそれぞれの側面にセグメント結合保持機構が設けられているので、各セグメント同士を適切に結合させて保持することができる。
【００３２】
前記セグメント結合保持機構の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記セグメント結合保持機構は、前記第一セグメントの前記側面に設けられ、当該第一セグメントの裏面から前記表面に向かう方向に突出する突出部を有する雄型結合部材と、前記第二セグメントの前記側面において、前記雄型結合部材に対応する位置に設けられ、前記突出部が挿入される凹部または開口部を有する雌型結合部材と、前記第一セグメントの前記側面または前記第二セグメントの前記側面のいずれか一方に設けられ、前記雌型結合部材への前記雄型結合部材の挿入状態を保持する結合状態保持部材と、から少なくともなっている構成を挙げることができる。
【００３３】
前記構成によれば、セグメント結合保持機構として、第一セグメントには雄型結合部材が設けられ、第二セグメントには雌型結合部材が設けられ、さらに、これら結合部材による結合状態を保持する結合状態保持部材が設けられているので、先に環状保持部材に第二セグメントを固定してから、各第二セグメントの間に第一セグメントを挿入して、各セグメントを結合することができる。
【００３４】
さらに前記構成においては、前記第二セグメントの前記側面には、前記表面につながる縁部が当該側面よりも外側に突出している庇部が設けられ、前記雌型結合部材は、前記第二セグメントの前記側面における、前記表面から見て前記庇部に隠れる位置に設けられている構成であると好ましい。
【００３５】
前記構成によれば、側面が裏面側に傾斜している第二セグメントにおいて、表面から見たときに、雌型結合部材が庇部に隠れるように配置しているため、第一セグメントおよび第二セグメントを結合したときに、各セグメントの表面同士の間に大きな隙間が生じることがなく、円筒状の成形型として、その外周面を略単一面に整えることができる。
【００３６】
また前記構成においては、前記雄型結合部材が有する前記突出部には、当該突出部を貫通する貫通孔が形成されているとともに、前記結合状態保持部材として、前記雌型結合部材の前記凹部または前記開口部に挿入した状態にある前記雄型結合部材の前記突出部に向かって進退可能な位置に設けられ、かつ、前記突出部に向かって前進した状態では、前記突出部の前記貫通孔に挿入されることにより、前記雌型結合部材への前記雄型結合部材の挿入状態を保持する、くさび部材を有している構成を好ましい例として挙げることができる。
【００３７】
前記構成によれば、結合状態保持部材としてくさび部材を有することにより、雄型結合部材の雌型結合部材への挿入状態を安定して保持することができるので、簡素な構成で、各セグメントを結合した状態を一層安定して保持することができる。
【００３８】
また、前記構成においては、前記雄型結合部材の前記突出部を前記雌型結合部材の前記凹部または前記開口部に挿入させるときの位置決めに用いられるセグメント結合ガイド機構を、さらに備えていることが好ましい。これにより、雄型結合部材の突出部を雌型結合部材の凹部または開口部に挿入させるときの位置決めを容易とすることができる。
【００３９】
前記セグメント結合ガイド機構の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記セグメント結合ガイド機構は、前記第一セグメントの前記側面において、前記雄型結合部材よりも前記表面に近い位置に設けられ、前記表面から前記裏面に向かって延び、かつ、その間隔が徐々に狭くなるように形成されている部位を含む、切り欠き部または陥凹部を有する雌型ガイド部材と、前記第二セグメントの前記側面において、前記雌型結合部材よりも前記表面に近い位置に設けられ、前記雌型ガイド部材の前記切り欠き部または陥凹部に挿入される挿入部を有する雄型ガイド部材と、から少なくともなっている構成を好ましい例として挙げることができる。
【００４０】
前記構成によれば、組み立ての時点では位置の微調整が必要な第一セグメントには雌型ガイド部材が設けられ、先に環状保持部材に固定されている第二セグメントには、雄型ガイド部材が設けられているので、第一セグメントを１２時方向に持ち上げて嵌め込む際に、微調整を行いながら位置決めを行うことができる。また、第一セグメントには、雄型結合部材と雌型ガイド部材とが設けられ、第二セグメントには、雌型結合部材と雄型ガイド部材とが設けられており、結合部材とガイド部材とで雄型および雌型が逆になっている。それゆえ、雄雌型ガイド部材が補助的なセグメント結合保持機構として機能させることができ、セグメント同士の結合状態をより安定なものとすることができる。
【００４１】
前記構成においては、さらに、前記第二セグメントにおける前記庇部の先端は、前記表面から前記裏面に向かって折り返された返り縁部となっているとともに、前記セグメント結合保持機構として、さらに、前記第一セグメントの前記表面と前記第二セグメントの前記表面とが連続面となるように位置合わせされた状態で、前記第二セグメントの前記返り縁部を、前記第一セグメントの前記側面との間で挟み込むクランプ部材を備えていることがより好ましい。
【００４２】
前記構成によれば、セグメント結合保持機構としてさらにクランプ部材を備えることで、セグメント同士の結合状態を安定して固定化することができる。
【００４３】
前記構成の成形型が備える環状保持部材の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記第一セグメントおよび第二セグメントをそれぞれ３個ずつ備え、前記環状保持部材は楕円形状を有しており、前記第一セグメントおよび第二セグメントが交互に結合されて単一の円筒状となるように組み合わせられたときに、前記環状保持部材に対応した楕円形状となる構成であると得に好ましい。この構成であれば、ＯＰＢの楕円形状に対応した成形型とすることができる。
【００４４】
前記構成の成形型においては、さらに、前記第一セグメントおよび前記第二セグメントの前記表面には、前記複合材料構造物の骨格材料を嵌入させる複数の凹部が形成されていることがより好ましい。これにより、ＯＰＢを製造するためのストリンガを前記表面の凹部に嵌入させて位置決めすることができるので、ＯＰＢの成形型として、より好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００４５】
以上のように、本発明では、例えば航空機の胴体部等の複合材料構造物の製造に用いられる、略円筒形で、複数のセグメントに分割可能な構成を有する成形型において、各セグメント同士を円筒形に組み立てるときに、各セグメント同士の位置精度を優れたものとし、かつ、組立作業をより簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る複合材料構造物製造用成形型の全体構成の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第一セグメントの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す第一セグメントを端部から見た平面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第二セグメントの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す第二セグメントを端部から見た平面図である。
【図４】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を構成するマンドレルの構成の一例を示す斜視図である。
【図５】図４に示すマンドレルを両端で支持する一対のサポートリングの構成の一例を示す斜視図である。
【図６】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、１番目の第二セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図７】図６に示す第二セグメントを持ち上げてサポートリングに固定する工程において、環状固定ガイド機構の構成の一例および固定ガイド動作を示す模式図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、図６に示す第二セグメントを持ち上げてサポートリングに固定する工程において、環状固定保持機構の構成の一例および固定保持動作を示す模式図である。
【図９】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、１番目の第二セグメントをサポートリングに固定した状態を示す模式図である。
【図１０】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、２番目の第二セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１１】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、２番目の第二セグメントをサポートリングに固定した状態を示す模式図である。
【図１２】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、３番目の第二セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１３】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、３番目の第二セグメントをサポートリングに固定した状態を示す模式図である。
【図１４】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、１番目の第一セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図１５】第一セグメントの側面および第二セグメントの側面に設けられているセグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の構成の一例を示す模式図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、第一セグメントを持ち上げて第二セグメントに結合するときに、図１５に示すセグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の動作を示す模式図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、第一セグメントを第二セグメントに結合するときのセグメント結合保持機構の一つであるクランプ部材の構成の一例および動作を示す模式図である。
【図１８】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、１番目の第一セグメントをサポートリングに固定し、両側の第二セグメントに結合している作業状態を示す模式図である。
【図１９】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、２番目の第一セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図２０】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、２番目の第一セグメントをサポートリングに固定し、両側の第二セグメントに結合している作業状態を示す模式図である。
【図２１】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、３番目の第一セグメントを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリングに固定するために、ジャッキ部に第二セグメントを載置した状態を示す模式図である。
【図２２】図１に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる工程のうち、３番目の第一セグメントをサポートリングに固定し、両側の第二セグメントに結合している作業状態を示す模式図である。
【図２３】（ａ）〜（ｃ）は、図４に示すマンドレルの他の構成例を示す模式図である。
【図２４】複合材料構造物の一例である、ワンピースバレル（ＯＰＢ）として形成される航空機の胴体部の構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００４８】
［成形型の全体構成］]
まず、本実施の形態に係る複合材料構造物製造用成形型（以下、成形型と略す。）の全体構成について図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る成形型１０の全体構成の一例を示す斜視図である。
【００４９】
図１に示すように、本実施の形態に係る成形型１０は、マンドレル１１と、その両端に位置する一対のサポートリング４０ａ，４０ｂとから少なくとも構成されている。マンドレル１１は、６個のセグメント２０ａ，３０ａ，２０ｂ，３０ｂ，２０ｃ，および３０ｃが、互いにその側面で結合されることにより形成されており、このマンドレル１１の両端はサポートリング４０ａ，４０ｂによりそれぞれ支持されている。これによって６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃが円筒状に保持されることになる。
【００５０】
なお、後述するように、セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃの表面には、ストリンガを装着するための溝状凹部が形成されているが、図１では、全体構成を明確に示す便宜上、溝状凹部の記載を省略している。また、セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃおよびサポートリング４０ａ，４０ｂの具体的な構成について、後述する。
【００５１】
サポートリング４０ａ，４０ｂは、それぞれクレードル１２ａ，１２ｂによって直立した状態で回転可能に支持されている。サポートリング４０ａを支持するクレードル１２ａは、本実施の形態では、一対の腕部１２１，１２１、クレードル本体１２２および複数の支持ローラ１２３（図１では４個）を備えている。一対の腕部１２１，１２１は、直立した状態のサポートリング４０ａの外周を挟持するよう立設して設けられる。クレードル本体１２２は、サポートリング４０ａの下方に位置し、両端で腕部１２１，１２１を支持している。の支持ローラ１２３は、外力によりサポートリング４０ａ，４０ｂが回転するように、クレードル本体１２２およびサポートリング４０ａ，４０ｂの間に介在されている。なお、サポートリング４０ｂを支持するクレードル１２ｂも同一の構成を有しているので、その説明は省略する。
【００５２】
台車１３は、クレードル１２ａ，１２ｂ、サポートリング４０ａ，４０ｂおよびマンドレル１１を搬送するものであり、本実施の形態では、矩形平板状で、図１には示さないが、台車１３の下面には、複数の車輪が設けられており、上面に成形型１０を載置した状態で搬送することが可能となっている。本実施の形態では、台車１３は、その上面がマンドレル１１の寸法（円筒の軸方向の長さおよび円筒の直径）に対応した広がり面積を有している。なお、クレードル１２ａ，１２ｂは、図１に示す状態では、台車１３とは接しておらず、互いに対向するサポートリング４０ａおよびサポートリング４０ｂの高さを水平に調整できる状態で、床面に対して自立している。
【００５３】
なお、クレードル１２ａ，１２ｂ、台車１３の具体的な構成は、本実施の形態で開示される構成に限定されず、それぞれの作用、機能等を発揮できるものであれば、さまざまな構成を採用することができる。
【００５４】
［セグメントの構成］
次に、マンドレル１１を構成する６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃについて、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図２（ａ）は、図１に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第一セグメントの構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す第一セグメントを端部から見た平面図である。図３（ａ）は、図１に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第二セグメントの構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す第二セグメントを端部から見た平面図である。
【００５５】
本実施の形態では、マンドレル１１を構成する６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃは、その形状から、図２（ａ），（ｂ）に示す第一セグメント２０ａ〜２０ｃと、図３（ａ），（ｂ）に示す第二セグメント３０ａ〜３０ｃとの２種類に分類される。なお、下記の説明のうち、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）を参照する説明では、便宜上、同一形状の第一セグメント２０ａ〜２０ｃは「第一セグメント２０」、第二セグメント３０ａ〜３０ｃは「第二セグメント３０」と、一般化してまとめて説明する。
【００５６】
第一セグメント２０は、図２（ａ）に示すように、全体が矩形平板状で、その表面２１が凸状の曲面（凸面状あるいは凸曲面）となっており、この表面２１を上側として水平に配置させたときに、その両側面２２，２２が、水平方向に面しているか、または、水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している形状となっている。本実施の形態では、例えば、図２（ｂ）に示すように、側面２２は、その法線方向が、水平方向の上側に傾斜した方向に向かっている。
【００５７】
後述するように、本実施の形態では、マンドレル１１を円筒形に組み立てるときに、先に第二セグメント３０がサポートリング４０ａ，４０ｂに固定され、その後に、各第二セグメント３０，３０の間に、第一セグメント２０が下から上に向かって嵌め込まれて固定される。したがって、第一セグメント２０の両側面２２，２２は、上記嵌め込みを妨げないように、その法線方向が水平方向（図２（ｂ）の矢印Ａｒ１方向）に向かうように（水平方向を向くように）形成されていればよい。言い換えれば、第一セグメント２０を水平に配置させたときには、側面２２は、垂直方向（図２（ｂ）の一点鎖線に沿った方向）に沿った位置となっている
ここで、マンドレル１１は、当該マンドレル１１を含む成形型１０を用いてワンピースバレル（ＯＰＢ）を成形した後、当該ＯＰＢを成形型１０から脱型することになる。この脱型は、マンドレル１１を解体することにより行われる。マンドレル１１の解体は、後述するように、マンドレル１１の組み立てとは逆の順序で行われる。したがって、第一セグメント２０は、第二セグメント３０，３０の間から引き抜かれることになる。
【００５８】
そこで、第一セグメント２０の両側面２２，２２は、図２（ｂ）に示すように、側面２２の法線方向が上側（表面２１側）に傾斜（図２（ｂ）の矢印Ａｒ２方向）するように形成されていることが好ましい。法線方向が上側に傾斜しているということは、側面２２が上側に向くように傾斜しているということができる。言い換えれば、側面２２は、当該側面２２の裏側の縁が表側の縁よりも外側に広がるように傾斜しているということができる。このような側面２２の傾斜は、第一セグメント２０の両側面２２，２２に「抜き勾配」を形成することになるので、第一セグメント２０を第二セグメント３０，３０の間から引き抜きやすくなることから、マンドレル１１を解体しやすくすることができる。
【００５９】
なお、側面２２の傾斜角（抜き勾配角度）は特に限定されず、マンドレル１１および成形型１０の具体的な形状または寸法等に応じて好適な角度が適宜設定される。例えば、本実施の形態では、８〜１２°の範囲、好ましくは約１０°の角度であればよい。また、対向する両側面２２，２２の双方が同じ角度で傾斜してもよいし、異なる角度で傾斜してもよい。
【００６０】
第一セグメント２０の端面２３には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、この端面２３をサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面（後述）に固定させる雄型固定部材２５１と、第一セグメント２０を固定するときの固定部材同士の位置決めに用いられる雄型ガイド部材２５２とが設けられている。雄型固定部材２５１は、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面に設けられている雌型固定部材および固定状態保持部材（後述）とともに、環状固定保持機構を構成している。また、雄型ガイド部材２５２は、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面に設けられている雌型ガイド部材（後述）とともに、環状固定ガイド機構を構成している。
【００６１】
雄型固定部材２５１は、端面２３に２個設けられ、雄型固定部材２５１，２５１の間の中間位置に雄型ガイド部材２５２が位置している。雄型ガイド部材２５２の位置は、図２（ｂ）に示すように、端面２３を図中縦方向（第一セグメント２０が水平配置されていれば鉛直方向）に分割する中央線（図中、二点鎖線）上の位置であるので、雄型固定部材２５１，２５１は、中央線から等距離となる位置に設けられていることになる。また、雄型ガイド部材２５２は、雄型固定部材２５１，２５１よりも表面２１寄りに位置している。これは、第一セグメント２０を、表面２１を上側として持ち上げるように移動させてサポートリング４０ａ，４０ｂに固定させるので、環状固定ガイド機構を構成する雄型ガイド部材２５２と雌型ガイド部材とを先に接触させることにより、環状固定保持機構を構成する固定部材同士の位置決めを行うためである。
【００６２】
第一セグメント２０の両側面２２，２２には、図２（ａ）に示すように、複数の雄型結合部材２６１および外周側雌型ガイド部材２６２、並びに、図２（ａ）には図示されない、結合用くさび部材および内周側雄型ガイド部材が設けられている（図２（ａ）では５個）。雄型結合部材２６１は、第一セグメント２０の裏側に位置し、外周側雌型ガイド部材２６２は、雄型結合部材２６１から見て表面２１寄りに隣接して位置している。また、結合用くさび部材は、雄型結合部材２６１から見て側面２２の内側に設けられており、後述するように、第二セグメント３０と結合するときに、側面２２の外側に突出するように構成されている。また、内周側雄型ガイド部材は、図２（ａ）では図示されないが、雄型結合部材２６１の下方に一体化して設けられている。
【００６３】
雄型結合部材２６１および結合用くさび部材は、第二セグメント３０の側面に設けられている雌型結合部材（後述）とともにセグメント結合保持機構を構成している。また、外周側雌型ガイド部材２６２は、第二セグメント３０の側面に設けられている外周側雄型ガイド部材（後述）とともにセグメント結合ガイド機構を構成している。同様に、内周側雄型ガイド部材は、第二セグメント３０の側面に設けられている内周側雌型ガイド部材（後述）とともにセグメント結合ガイド機構を構成している。なお、図２（ｂ）では、側面２２，２２の位置関係を説明する便宜上、雄型結合部材２６１、外周側雌型ガイド部材２６２、内周側雄型ガイド部材、および結合用くさび部材は図示していない。
【００６４】
雄型結合部材２６１および外周側雌型ガイド部材２６２の位置関係は、図中縦方向（第一セグメント２０が水平配置されていれば鉛直方向）において、外周側雌型ガイド部材２６２が上側（表面２１側）に雄型結合部材２６１が下側（裏面側）に並んで配置される関係となっている。これは、第一セグメント２０を持ち上げるように移動させて、第二セグメント３０，３０の間に挿入してから互いに結合させるので、前記環状固定保持機構と同様に、セグメント結合ガイド機構によってセグメント結合保持機構の位置決めをするためである。
【００６５】
一方、内周側雄型ガイド部材は後述するように雄型結合部材２６１の図中下方（裏面側）となる位置に設けられている。これは、第一セグメント２０および第二セグメント３０で形成される略円筒形のマンドレル１１においては、外周面が滑らかな円周面となっている必要があることから、各セグメント２０，３０の側面同士を結合するときの位置決めが重要となるためである。すなわち、各セグメント２０，３０の側面同士を結合するとき、外周側雌型ガイド部材２６２および外周側雄型ガイド部材により、外周側の位置決めが行われ、内周側雄型ガイド部材および内周側雌型ガイド部材により、内周側の位置決めが行われることで、マンドレル１１の外周面に段差を小さくし、滑らかな円周面を形成することができる。
【００６６】
なお、環状固定保持機構および環状固定ガイド機構、並びに、セグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の具体的な構成および固定方法、結合方法またはガイド方法については、マンドレル１１の組み立て方法とともに後述する。また、本実施の形態では、後述するように、側面２２に設けられるクランプ部材がセグメント結合保持機構に含まれるが、このクランプ部材についても、マンドレル１１の組み立て方法とともに後述する。また、図示されないが、第一セグメント２０の表面２１はストリンガが装着可能に構成されている。
【００６７】
第二セグメント３０は、図３（ａ）に示すように、全体が矩形平板状で、その表面３１が凸状の曲面（凸面状あるいは凸曲面）となっており、この表面３１を上側として水平に配置させたときに、その両側面３２，３２が水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有している。つまり、第二セグメント３０の裏側から表面３１に向かって、その幅が広がるように、両側面３２，３２が傾斜している。
【００６８】
後述するように、本実施の形態では、マンドレル１１を円筒形に組み立てるときには、先にサポートリング４０ａ，４０ｂに第二セグメント３０が固定され、その後に、各第二セグメント３０，３０の間に第一セグメント２０が嵌め込まれる。したがって、先に固定された第二セグメント３０は、第一セグメント２０の嵌め込みを妨げないように、その裏側の面積が小さくなっていることが好ましい。それゆえ、第二セグメント３０の両側面３２，３２は、その法線方向が下側（図３（ｂ）の矢印Ａｒ３方向）に向かうように、言い換えれば、側面３２が下側に向かって傾斜するように形成されていると好ましい。
【００６９】
また、第二セグメント３０の側面３２，３２には、表面３１につながる縁部がそれぞれの側面３２，３２よりも外側に突出した庇部３７，３７が設けられている。したがって、図３（ａ），（ｂ）に示すように、第二セグメント３０を表面３１から見れば、下側を向いている側面３２は、庇部３７によって完全に隠れた状態となる。この庇部３７の下方となる側面３２には、セグメント結合保持機構を構成する雌型結合部材（後述）およびセグメント結合ガイド機構を構成する前記外周側雄型ガイド部材および前記内周側雌型ガイド部材が設けられている。なお、図３（ｂ）では、側面３２，３２の位置関係を説明する便宜上、雌型結合部材、外周側雄型ガイド部材および内周側雌型ガイド部材は図示していない。これらについては、マンドレル１１の組み立て方法とともに後述する。
【００７０】
なお、側面３２が下側へ傾斜する程度、および、庇部３７が突出する程度は、特に限定されず、マンドレル１１の具体的構成、第二セグメント３０そのものの具体的構成、あるいは、第二セグメント３０に結合する第一セグメント２０の具体的構成に応じて適宜設定される。
【００７１】
第二セグメント３０の端面３３には、第一セグメント２０の端面２３と同様に、端面３３をサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面に固定させる２個の雄型固定部材３５１と１個の雄型ガイド部材３５２とが、雄型固定部材２５１および雄型ガイド部材２５２と同じ位置関係で設けられている。そして、雄型固定部材３５１も、雄型固定部材２５１と同様に、環状固定保持機構を構成し、雄型ガイド部材３５２も雄型ガイド部材２５２と同様に環状固定ガイド機構を構成している。
【００７２】
また、図３（ａ）に示すように、図示されている第二セグメント３０には、扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂが形成されている。これら扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂは、本実施の形態に係る成形型１０を用いて形成されたＯＰＢにおいて、扉および窓に対応する部位に相当し、トリミング処理における切り取りまたは穴開け加工時に利用される凹凸部である。本実施の形態では、扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂは第二セグメント３０の表面３１に形成されているが、もちろんこれに限定されず、第一セグメント２０の表面２１に形成されてもよいし、第一セグメント２０および第二セグメント３０のいずれに形成されてもよい。なお、図示されないが、第二セグメント３０の表面３１もストリンガが装着可能に構成されている。
【００７３】
［マンドレルおよびサポートリングの構成］
本実施の形態では、上述した第一セグメント２０および第二セグメント３０を交互に結合して、それぞれの表面２１および表面３１を外側に向けて環状に組み合わせることにより、単一の円筒状のマンドレル１１が構成される。このマンドレル１１と、これを円筒状に保持するサポートリング４０ａ，４０ｂの具体的構成について、図４および図５を参照して説明する。
【００７４】
図４は、図１に示す成形型１０を構成するマンドレル１１の構成の一例を示す斜視図であり、図５は、マンドレル１１を両端で支持するサポートリング４０ａ，４０ｂの構成の一例を示す斜視図である。
【００７５】
図４に示すように、本実施の形態に係るマンドレル１１は、第一セグメント２０ａ、第二セグメント３０ａ、第一セグメント２０ｂ、第二セグメント３０ｂ、第一セグメント２０ｃおよび第二セグメント３０ｃがこの順で交互に各側面２２および側面３２で、セグメント結合保持機構により結合されて、単一の円筒状部材として形成される構成となっている。なお、図４では、セグメント結合保持機構のうち、第一セグメント２０ｃに設けられている雄型結合部材２６１が一部図示されている。
【００７６】
マンドレル１１の端面、すなわち、各第一セグメント２０ａ，２０ｂ，２０ｃの端面２３と、各第二セグメント３０ａ，３０ｂ，３０ｃの端面３３とには、それぞれ、環状固定保持機構を構成する雄型固定部材２５１，３５１と、環状固定ガイド機構を構成する雄型ガイド部材２５２，３５２がそれぞれ設けられている。
【００７７】
さらに、本実施の形態では、第二セグメント３０ａの表面３１に、扉枠部１５ａおよび窓枠部１５ｂが形成されている。なお、図４では図示されないが、第二セグメント３０ａに対向する位置に存在する第一セグメント２０ｃにも、その表面２１に窓枠部１５ｂが形成されている。
【００７８】
ここで、図４では、例えば、第一セグメント２０ｃ、第二セグメント３０ｂおよび３０ｃは、その裏面が平坦な面として図示されているが、第一セグメント２０ａ〜２０ｃおよび第二セグメント３０ａ〜３０ｃの具体的な構成はこれに限定されず、平坦な裏面を有さず、各セグメント２０，３０を構成するための骨格構造等の内部構成が露出する構成であってもよい。マンドレル１１においては、外周面ができる限り円滑な面であることが好ましいため、当該外周面を構成する表面２１および表面３１が円滑な曲面となっていればよく、表面２１，３１から見て裏側には平坦な面が形成されている必要性はない。
【００７９】
なお、マンドレル１１の断面形状、すなわち、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの端面２３および第二セグメント３０ａ〜３０ｃの端面３３で形成される、マンドレル１１の端面の形状は、本実施の形態では、完全な円形（真円形）ではなく、第一セグメント２０ａおよび第二セグメント３０ｂの中央部を結ぶ直径Ｒ１（図中二点鎖線の両端矢印）が長く、第二セグメント３０ａおよび第一セグメント２０ｂの結合部位と第一セグメント２０ｃおよび第二セグメント３０ｃの結合部位とを結ぶ直径Ｒ２（図中二点鎖線の両端矢印）が短い楕円形となっている。これは、本実施の形態に係る成形型１０を用いて製造される複合材料構造物であるＯＰＢの断面形状が楕円形であるためである。したがって、マンドレル１１の断面形状は楕円形に限定されず、製造される複合材料構造物の形状に合わせて真円形であってもよいし、Ｒ２よりもＲ１の方がより一層長い楕円形であってもよい。
【００８０】
また、マンドレル１１の断面形状が楕円形であるということは、第一セグメント２０ａ〜２０ｃおよび第二セグメント３０ａ〜３０ｃの形状は、それぞれ微妙に異なるものとなっている。すなわち、マンドレル１１の断面形状（端面の形状）が真円形であれば、第一セグメント２０ａ〜２０ｃは、その表面２１が等しい曲率を有するため、同一形状とすることができ、同様に第二セグメント３０ａ〜３０ｃも同一の形状とすることができるが、マンドレル１１の断面形状が図４に示すように楕円形であれば、例えば、長辺である直径Ｒ１に対応する位置に存在する第一セグメント２０ａおよび第二セグメント３０ｂと、それ以外の第一セグメント２０ｂ，２０ｃまたは第二セグメント３０ａ，３０ｃとは、表面２１または表面３１の曲率が異なるため、同一形状とすることはできない。
【００８１】
図５に示すように、上記構成のマンドレル１１を支持するサポートリング４０ａ，４０ｂは、いずれも楕円形の環状であって、互いに対向する面が、マンドレル１１の端面を固定する固定面４３となっている。固定面４３には、複数の雌型固定部材４１と雌型ガイド部材４２とが設けられ、これら雌型固定部材４１および雌型ガイド部材４２の固定面４３上の位置が、マンドレル１１の楕円形の端面の形状に対応したものとなっている。つまり、図５に示すサポートリング４０ａでは、その直径Ｒ３が長く直径Ｒ４が短い（Ｒ３およびＲ４とも図中二点鎖線の両端矢印）ため、サポートリング４０ａ（および４０ｂ）そのものが楕円形となっているので、断面形状が楕円形のマンドレル１１を固定面４３に固定して支持できるようになっている。
【００８２】
なお、サポートリング４０ａ，４０ｂは楕円形であれば、固定面４３において、第一セグメント２０ａ〜２０ｃが固定される位置と、第二セグメント３０ａ〜３０ｃが固定される位置とは異なっている。それゆえ、第一セグメント２０ａ〜２０ｃが固定される位置は、固定面４３と端面２３との接続箇所であることから「第一接続箇所」と称することができ、また、第二セグメント３０ａ〜３０ｃが固定される位置は「第二接続箇所」と称することができる。これら第一接続箇所および第二接続箇所は、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面の周方向に沿って交互に設定されており、各接続箇所には、雌型固定部材４１および雌型ガイド部材４２が設けられている。
【００８３】
雌型固定部材４１は、マンドレル１１を構成する第一セグメント２０ａ〜２０ｃが備えている雄型固定部材２５１、または、第二セグメント３０ａ〜３０ｃが備えている雄型固定部材３５１が挿入されることで、第一セグメント２０ａ〜２０ｃまたは第二セグメント３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に固定するための部材であり、これら雄型固定部材２５１，３５１とともに環状固定保持機構を構成している。さらに、図５には図示されないが、上記固定状態を保持する固定状態保持部材としての固定用くさび部材も固定面４３に設けられている。
【００８４】
また、雌型ガイド部材４２は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃが備えている雄型ガイド部材２５２および第二セグメント３０ａ〜３０ｃが備えている雄型ガイド部材３５２が挿入されるよう構成され、雄型固定部材２５１，３５１が雌型固定部材４１に挿入される状態をガイドするものであり、雄型ガイド部材２５２，３５２とともに環状固定ガイド機構を構成している。雌型ガイド部材４２は、後述するように、サポートリング４０ａ，４０ｂの中心側から外側に向かって放射状に設けられる一対のレール状部材である。そして、サポートリング４０ａ，４０ｂの内側となる端部は各レールの間が開いており、外側となる端部は、各レールの間が封止されている。このレールの間の陥凹部に雄型ガイド部材２５２，３５２が挿入されることで環状固定ガイド機構として機能する。
【００８５】
固定面４３において雌型固定部材４１が設けられている位置は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの端面２３および第二セグメント３０ａ〜３０ｃの端面３３に設けられている上記雄型固定部材２５１，３５１の位置に対応している。例えば、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの雄型固定部材２５１は、端面２３の中心線上に位置する雄型ガイド部材２５２から見て等距離となる位置に設けられているので、固定面４３上では、雌型ガイド部材４２を中心線として、等間隔となる位置に、同方向に雌型固定部材４１が１個ずつ、合計２個設けられている。
【００８６】
本実施の形態では、マンドレル１１は、６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃから構成されているので、雌型ガイド部材４２は、固定面４３上でほぼ等間隔で６個設けられており、各雌型ガイド部材４２を挟み込むように、一対の雌型固定部材４１，４１が同一方向を向いて設けられている。
【００８７】
サポートリング４０ａ，４０ｂには、固定面４３とは反対側となる面（外面４４）の外周には、鍔状の回転ギヤ部４５が設けられている。この回転ギヤ部４５は、リング回転駆動部１６が備える駆動ギヤ１６１と噛み合っており、リング回転駆動部１６の駆動源１６２によって駆動ギヤ１６１が回転することで、サポートリング４０ａ，４０ｂが回転するようになっている。後述するように、マンドレル１１は、６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃを組み立てることにより形成されるが、この組み立て時にサポートリング４０ａ，４０ｂを回転させることで、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃがそれぞれ異なる動きでサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されるのではなく、下から上へ持ち上げるという同一の動きで固定されることになる。なお、回転ギヤ部４５およびリング回転駆動部１６の具体的な構成は特に限定されず、公知の構成を適宜用いることができる。
【００８８】
［マンドレルの組み立て方法・第二セグメントの固定］
次に、６個のセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂに１個ずつ固定し、マンドレル１１を組み立てる方法について具体的に説明する。本実施の形態に係る組み立て方法は、第二セグメント３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂに１個ずつ固定してから、第一セグメント２０ａ〜２０ｃを１個ずつ固定するため、まず、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの固定方法および固定作業の順序を、環状固定保持機構および環状固定ガイド機構の具体的構成とともに、図６〜図１３を参照して説明する。
【００８９】
図６は、１番目の第二セグメント３０ｂを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリング４０ａ（およびサポートリング４０ｂ）に固定するために、ジャッキ部に第二セグメント３０ａを載置した状態（載置状態）を示す模式図である。図７（ａ），（ｂ）は、第二セグメント３０ａ〜３０ｃを持ち上げてサポートリング４０ａに固定するときの環状固定ガイド機構の構成の一例および固定ガイド動作を示す模式図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、第二セグメント３０ａ〜３０ｃを持ち上げてサポートリング４０ａに固定するときの環状固定保持機構の構成の一例および固定保持動作を示す模式図である。図９は、１番目の第二セグメント３０ａをサポートリング４０ａに固定した状態を示す模式図であり、図１０〜図１３は、２番目の第二セグメント３０ｃまたは３番目の第二セグメント３０ａをサポートリング４０ａに順次固定するときの載置状態または固定状態をそれぞれ示す模式図である。
【００９０】
なお、図６を含めて各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａに固定する状態を示す模式図では、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃがサポートリング４０ａ上で固定される位置を明確に示す便宜上、クレードル１２ａおよび台車１３は、一部構成を省略して図示している。また、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃは、その両端がサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されるが、説明の便宜上、同じく前記模式図では、一方のサポートリング４０ａ（およびこれを支持するクレードル１２ａ）のみを代表例として図示している。したがって、他方のサポートリング４０ｂにおいても、サポートリング４０ａと同様にクレードル１２ｂで支持され、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃがそれぞれ固定されることは言うまでもない。
【００９１】
図６に示すように、台車１３に取り付けられたクレードル１２ａによりサポートリング４０ａおよび図示されないサポートリング４０ｂが支持された状態にある。そして、これらサポートリング４０ａ，４０ｂの間であって、サポートリング４０ａ，４０ｂの外面４４から見て、環状の各サポートリング４０ａ，４０ｂの中空に相当する位置に、プレシジョンレール１７が配置される。
【００９２】
このプレシジョンレール１７は、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃをサポートリング４０ａ，４０ｂに固定して組み立てるための組立装置であり、図６に示すように、ジャッキ部１７１、作業台１７２、およびレール本体１７３を備えている。プレシジョンレール１７は、図６では明確に示されないが、一対のサポートリング４０ａ，４０ｂの間に配置されている。
【００９３】
ジャッキ部１７１は、図６に示すように、その上側に第二セグメント３０ｂ等、各セグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃを１個ずつ載置して、１２時方向（図中矢印Ｌｆ）、すなわち上側に持ち上げるものである。作業台１７２は後述するように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃと第二セグメント３０ａ〜３０ｃとを結合する作業等を作業員が行うために設けられるものである。レール本体１７３は、ジャッキ部１７１および作業台１７２を支持し、またジャッキ部１７１を駆動する駆動機構等を含むものである。
【００９４】
１番目の第二セグメント３０ｂは、プレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置され、ジャッキ部１７１が動作することにより１２時方向（垂直上方向、図中矢印Ｌｆ）に持ち上げられ、サポートリング４０ａの上側の位置にまで達する。ここで、第二セグメント３０ｂの端面３３（図３（ａ），（ｂ）も参照）には、雄型固定部材３５１および雄型ガイド部材３５２が設けられ、サポートリング４０ａの固定面４３（図６では紙面の裏側、図５参照）には、雌型固定部材４１および雌型ガイド部材４２、並びに図５および図６には図示されない固定用くさび部材が設けられている。
【００９５】
環状固定ガイド機構を構成する雄型ガイド部材３５２は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの両端面３３から突出して設けられる柱状の部材である。本実施の形態では、雄型ガイド部材３５２は、先端側が雌型ガイド部材４２の陥凹に対応した直径を有する円柱形状であり、後端すなわち端面３３への固定部位は、先端よりも広い面積を有する円形の台座となっている（図３（ａ），（ｂ）も参照）。
【００９６】
環状固定ガイド機構を構成する雌型ガイド部材４２は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、雄型ガイド部材３５２を挿入させる切り欠きまたは陥凹が形成された部材である。本実施の形態では、雌型ガイド部材４２は、前述したように一対のレール状部材となっており、このレールの間が上記陥凹となっているとともに、上側端部はレール部材同士がつながることで閉じられ、下側端部は雄型ガイド部材３５２を導入可能なように、レール部材同士が開いている。
【００９７】
なお、環状固定ガイド機構の具体的構成は、本実施の形態で開示される構成に限定されず、他のさまざまな構成を採用することができる。例えば、雄型および雌型のガイド部材の配置が逆である構成、雄型および雌型以外の部材を含む構成、あるいは、各ガイド部材が接触してガイドを行う構成ではなく、レーザ光を利用した非接触型の光学的な構成等を採用することができる。
【００９８】
環状固定保持機構を構成する雄型固定部材３５１は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの両端面３３に設けられ、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの裏面から表面３１（図８（ａ），（ｂ）には図示されず）に向かう方向に突出する突出部３５１ａと、端面３３の法線方向に突出し突出部３５１ａを支持する支持部３５１ｂとを備えている。そして、突出部３５１ａには、後述する固定用くさび部材を貫通させるための貫通孔３５１ｃが形成されている。
【００９９】
本実施の形態では、突出部３５１ａは、当該突出部３５１ａを貫通する貫通孔３５１ｃを形成して保持するために一定の面積を有する必要があることから、板状の部位となっている。突出部３５１ａの広がり方向は、端面３３の広がり方向と同じであり、また、突出部３５１ａは、端面３３に立設する支持部３５１ｂによって、端面３３との間に一定の間隔を有するよう支持されているので、図８（ａ）に示すように、端面３３と板状の突出部３５１ａとは対外に平行の位置関係にある。そして、貫通孔３５１ｃは、突出部３５１ａの法線方向に沿って形成されているので、貫通孔３５１ｃの形成方向は、端面３３の方線方向と同じである。
【０１００】
環状固定保持機構を構成する雌型固定部材４１は、図８（ａ）に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に設けられる板状の被挿入部４１ａから構成され、この被挿入部４１ａには、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの裏面から表面３１（図８（ａ）には図示されず）に向かう方向に形成されている開口部４１ｂを有している。第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）が下方から１２時方向に上昇したときに、開口部４１ｂに雄型固定部材３５１の突出部３５１ａが挿入されることで、第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）がサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に固定された状態（固定状態）となる。
【０１０１】
本実施の形態では、被挿入部４１ａは、突出部３５１ａを挿入する開口部４１ｂを形成して保持するために、一定の広がり面積を有する必要があることから、前記突出部３５１ａと同様に板状の部材となっている。また、開口部４１ｂは、本実施の形態では、当該被挿入部４１ａを貫通する貫通孔として形成されているが、凹部として形成されてもよい。すなわち、被挿入部４１ａに突出部３５１ａが挿入されることで、第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）の固定面４３への固定状態を保持することができれば、当該被挿入部４１ａに形成される開口部４１ｂは、貫通孔であってもよいし凹部であってもよい。
【０１０２】
本実施の形態では、雄型固定部材３５１が雌型固定部材４１へ挿入された状態、言い換えれば、第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）の固定面４３への固定状態を保持する固定状態保持部材として、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、固定用くさび部材４６を備えている。
【０１０３】
本実施の形態では、固定用くさび部材４６は、先端部がくさび形状となっており、この先端部につながる軸部と、当該軸部の後端側に設けられる移動機構と、から少なくとも構成されている。固定用くさび部材４６が設けられる位置は、雌型固定部材４１が設けられる位置と重なっており、固定用くさび部材４６の先端部は、図８（ａ）に示すように、雌型固定部材４１の被挿入部４１ａの上側で当該被挿入部４１ａに対して平行の位置関係となるようにサポートリング４０ａ，４０ｂに設けられている。
【０１０４】
固定用くさび部材４６の軸部は、固定面４３の方線方向に沿ってサポートリング４０ａ，４０ｂ本体を貫通するように設けられ、後端側の移動機構によって先端部が固定面４３から前進したり後退したりするよう構成されている。そして、図８（ａ）に示すように、突出部３５１ａが被挿入部４１ａに挿入する前であれば、固定用くさび部材４６の先端部は、被挿入部４１ａに形成されている開口部４１ｂに重ならないように、当該開口部４１ｂよりも固定面４３から見て内側に後退した位置にある。また、図８（ｃ）に示すように、突出部３５１ａが被挿入部４１ａに挿入した後であれば、固定用くさび部材４６の先端部は、突出部３５１ａの貫通孔３５１ｃに挿入されるように、移動機構によって固定面４３から見て外側に前進する。
【０１０５】
ここで、本実施の形態では、固定用くさび部材４６はサポートリング４０ａ，４０ｂ側に設けられているが、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの端面３３または第一セグメント２０ａ〜２０ｃの端面２３に設けられてもよい。また、固定用くさび部材４６は、固定面４３から見れば、雌型固定部材４１の位置と重なる位置に設けられているが、固定用くさび部材４６の位置はこれに限定されず、被挿入部４１ａに突出部３５１ａが挿入した状態で、当該突出部３５１ａに向かって進退可能な位置に設けられ、突出部３５１ａに向かって前進したときに、貫通孔３５１ｃに挿入可能な位置であれば、どのような位置に設けられてもよい。
【０１０６】
また、固定状態保持部材は、固定用くさび部材４６に限定されず、雄型および雌型の各固定部材の具体的な構成がどのような構成であっても、これら固定部材による第二セグメント３０ａ〜３０ｃまたは第一セグメント２０ａ〜２０ｃとサポートリング４０ａ，４０ｂとの固定状態を保持することができれば、さまざまな構成を採用することができる。
【０１０７】
なお、環状固定保持機構の具体的構成は、本実施の形態で開示される構成に限定されず、第二セグメント３０ａ〜３０ｃ（または第一セグメント２０ａ〜２０ｃ）を下方から上昇させて、その端面３３をサポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に固定させ、これらの固定状態を保持することができれば、他のさまざまな構成を採用することができる。例えば、雄型および雌型の固定部材の配置が逆である構成、固定状態保持部材を含まない構成、固定部材および固定状態保持部材以外の部材を含む構成等を採用することができる。
【０１０８】
次に、上述した環状固定ガイド機構および環状固定保持機構の動作を含め、第二セグメント３０ａ〜３０ｃのサポートリング４０ａ，４０ｂへの固定作業の手順を説明する。
【０１０９】
前述のとおり、第二セグメント３０ｂは、プレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置され、ジャッキ部１７１が動作することにより図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動する。このとき、第二セグメント３０ｂの端面３３の上側に設けられている雄型ガイド部材３５２は、端面３３の下側に設けられている２個の雄型固定部材３５１よりも先に、雌型ガイド部材４２のレール間の陥凹に挿入される。その後、図７（ａ）に示すように、第二セグメント３０ｂの上昇移動に伴って、雄型ガイド部材３５２は雌型ガイド部材４２のレール間の陥凹内を上昇移動するとともに、図８（ａ）に示すように、雄型固定部材３５１も上昇移動する。なお、いずれの図中においても移動方向は矢印Ｌｆとして示される。
【０１１０】
ここで、雄型固定部材３５１は雄型ガイド部材３５２から見て等距離の位置にあって、両端面３３に２個、全体で４個が第二セグメント３０ｂに設けられている。雄型ガイド部材３５２が設けられていなければ、４個の雄型固定部材３５１それぞれについて、サポートリング４０ａ，４０ｂに設けられている各雌型固定部材４１に挿入されるように位置決めをする必要が生じるが、雄型ガイド部材３５２が雌型ガイド部材４２に挿入されて移動することで、第二セグメント３０ｂの１２時方向への厳密な移動方向がガイドされる。これにより、同一の端面３３に設けられている２個の雄型固定部材３５１は、雌型固定部材４１に挿入されるよう適切に位置決めされる。
【０１１１】
次に、図９に示すように、第二セグメント３０ｂがサポートリング４０ａの上側の位置にまで達すると、図７（ｂ）に示すように、雄型ガイド部材３５２は雌型ガイド部材４２のレールの上側端部の閉鎖部位に達し、雄型固定部材３５１の突出部３５１ａは、図８（ｂ）に示すように、雌型固定部材４１の被挿入部４１ａに形成されている開口部４１ｂを貫通するように挿入される。この状態で、第二セグメント３０ｂはサポートリング４０ａの固定面４３に固定されることになる。
【０１１２】
さらにその後、図８（ｂ）で矢印Ｆｒに示すように、固定用くさび部材４６が固定面４３の外側に前進し、図８（ｃ）に示すように、固定用くさび部材４６の先端部が、被挿入部４１ａに挿入された状態の突出部３５１ａの貫通孔３５１ｃを貫通する。これによって、被挿入部４１ａの開口部４１ｂから突出部３５１ａが外れることがなくなり、それゆえ、第二セグメント３０ｂの固定面４３への固定状態が安定して保持されることになる。
【０１１３】
なお、図７（ａ），（ｂ）に示される環状固定ガイド機構の動作、すなわち、雄型ガイド部材３５２が雌型ガイド部材４２へ挿入され、雌型ガイド部材４２の陥凹内を移動する動作を、環状固定ガイド機構の「固定ガイド動作」と称し、図８（ａ）〜（ｃ）に示される環状固定保持機構の動作、すなわち、雄型固定部材３５１が雌型固定部材４１に挿入され、固定用くさび部材４６が雄型固定部材３５１の貫通孔３５１ｃに挿入される動作を、環状固定保持機構の「固定保持動作」と称する。また、図７（ａ）に示す固定ガイド動作の位置と図８（ａ）に示す固定保持動作の位置とが互いに同じ位置関係にあり、図７（ｂ）に示す固定ガイド動作の位置と図８（ｂ）（および図８（ｃ））に示す固定保持動作の位置とが互いに同じ位置関係にある。
【０１１４】
また、図７（ａ），（ｂ）に示す固定ガイド動作と図８（ａ）〜（ｃ）に示す固定保持動作とは、第二セグメント３０ｂとサポートリング４０ａとの間だけでなく、第二セグメント３０ｂとサポートリング４０ｂとの間でも行われる。これにより、一対のサポートリング４０ａ，４０ｂの間で、第二セグメント３０ｂが固定されて支持される。
【０１１５】
次に、図９の矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ（および図示されないサポートリング４０ｂ）が約１２０°回転することにより、図中上側の位置に固定された第二セグメント３０ｂは、図１０に示すように、図中向かって左下側の位置に移動する。この状態で、図１０に示すように、２番目の第二セグメント３０ｃをプレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置し、ジャッキ部１７１を動作させて、第二セグメント３０ｃを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させる。
【０１１６】
この上昇移動に伴い、図７（ａ），（ｂ）並びに図８（ａ）〜（ｃ）に示す固定ガイド動作および固定保持動作が行われ、図１１に示すように、第二セグメント３０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定され、矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂが約１２０°回転する。これによって、図１２に示すように、図中上側の位置に固定された２番目の第二セグメント３０ｃは、図中向かって左下側の位置に移動し、当該位置にあった１番目の第二セグメント３０ｂは、図中向かって右下側の位置に移動する。
【０１１７】
次に、図１２に示すように、３番目の第二セグメント３０ａを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させ、これに伴い、前記固定ガイド動作および固定保持動作が行われ、図１３に示すように、３番目の第二セグメント３０ａがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定される。これによって、全ての第二セグメント３０ａ〜３０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されたことになる。
【０１１８】
［マンドレルの組み立て方法・第一セグメントの固定と結合］
次に、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの間に、第一セグメント２０ａ〜２０ｃを固定する作業へ移る。この第一セグメント２０ａ〜２０ｃの固定方法および固定作業の順序について、図１４〜図２１を参照して、セグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の具体的構成とともに説明する。
【０１１９】
図１４は、１番目の第一セグメント２０ｂを１２時方向（上方向）に持ち上げてサポートリング４０ａ（およびサポートリング４０ｂ）に固定するために、ジャッキ部１７１に第一セグメント２０ｂを載置した状態（載置状態）を示す模式図である。図１５は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２および第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２に設けられているセグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の構成を示す模式図である。図１６（ａ）〜（ｃ）は、第一セグメント２０ｂを持ち上げて第二セグメント３０ｂに結合するときに、図１５に示すセグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の動作を示す模式図である。図１７（ａ）〜（ｃ）は、セグメント結合保持機構としてのクランプ部材の構成および動作を示す模式図である。図１８は、１番目の第一セグメント２０ｂをサポートリング４０ａに固定し、第二セグメント３０ａ，３０ｂに結合している作業状態を示す模式図であり、図１９〜図２２は、２番目の第一セグメント２０ｃまたは３番目の第一セグメント２０ａをサポートリング４０ａに順次固定し、第二セグメント３０ａ〜３０ｃに順次結合するときの載置状態または固定および結合の作業状態をそれぞれ示す模式図である。
【０１２０】
図１４に示すように、１番目の第一セグメント２０ｂが、プレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置され、図中矢印Ｌｆで示す１２時方向に持ち上げられ、サポートリング４０ａの上側の位置にまで達する。ここで、第一セグメント２０ｂの端面２３（図２（ａ），（ｂ）も参照）には、雄型固定部材２５１および雄型ガイド部材２５２が設けられている。それゆえ、第一セグメント２０ｂにおいても、第二セグメント３０ａ〜３０ｃと同様に、前述した固定ガイド動作および固定保持動作が行われることで、サポートリング４０ａ，４０ｂに固定される。
【０１２１】
さらに、図１５および図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、第一セグメント２０ｂ（および第一セグメント２０ｃ，２０ａ）の両側面２２には、セグメント結合保持機構としての雄型結合部材２６１および結合用くさび部材２６４と、セグメント結合ガイド機構としての外周側雌型ガイド部材２６２および内周側雄型ガイド部材２６３が設けられている。一方、第二セグメント３０ｂ（および第二セグメント３０ｃ，３０ａ）の両側面３２には、図１５に示すように、セグメント結合保持機構としての雌型結合部材３６１と、セグメント結合ガイド機構としての外周側雄型ガイド部材３６２および内周側雌型ガイド部材３６３が設けられている。
【０１２２】
なお、図１５および図１６（ａ）〜（ｃ）においては、セグメント結合保持機構およびセグメント結合ガイド機構の構成を説明する便宜上、第一セグメント２０ｂの端面２３には、雄型固定部材２５１は図示されていない。また、図１６（ａ）〜（ｃ）は後述するように、セグメント結合ガイド機構およびセグメント結合保持機構の動作を説明する図であるので、便宜上、図１５に図示している一部の構成を省略または簡素化して記載している。
【０１２３】
雄型結合部材２６１は、外周側雌型ガイド部材２６２の図中下側（第一セグメント２０ａ〜２０ｃが水平配置されていれば鉛直方向）に配置されており、その具体的な構成は、環状固定保持機構を構成する雄型固定部材２５１または３５１と同様である。すなわち、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの裏面から表面２１に向かう方向に突出する突出部２６１ａと、これを側面２２に支持する支持部２６１ｂを備え、突出部２６１ａに貫通孔２６１ｃが形成されている。なお、図１５では、貫通孔２６１ｃを説明する便宜上、突出部２６１ａは部分断面図として図示している。
【０１２４】
また、結合用くさび部材２６４も、固定状態保持部材としての固定用くさび部材４６と同様で、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２の内側となる位置に設けられ、側面２２の外側に位置する雄型固定部材２５１の突出部２６１ａに向かって進退可能となるよう構成されている。つまり、固定状態保持部材としての固定用くさび部材４６は雌型固定部材４１が固定されている側の面（サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３）に設けられていたが、セグメント結合保持機構を構成する結合用くさび部材２６４は、雄型結合部材２６１が固定されている側の面（第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２）に設けられている。
【０１２５】
なお、この結合用くさび部材２６４は、雄型結合部材２６１および雌型結合部材３６１による第一セグメント２０ａ〜２０ｃおよび第二セグメント３０ａ〜３０ｃの結合状態を保持する部材、すなわち結合状態保持部材となっている。また、結合用くさび部材２６４は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２ではなく、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２に設けられてもよい。
【０１２６】
雄型結合部材２６１の突出部２６１ａの下側には、内周側雄型ガイド部材２６３が設けられている。図１５に示す構成では、支持部２６１ｂの下側が突出してガイド支持部２６３ｂが形成されており、このガイド支持部２６３ｂに円柱状の雄型ガイド本体２６３ａが設けられている。突出部２６１ａの突出方向が図中上側の方向（第一セグメント２０ａ〜２０ｃの裏側から表面２１に向かう方向）であれば、雄型ガイド本体２６３ａは、図中紙面の法線方向（第一セグメント２０ａ〜２０ｃの端面２３の法線方向）に向かって突出している。したがって、雄型結合部材２６１と内周側雄型ガイド部材２６３との位置関係は、それぞれの突出方向が直角を形成するような関係にある。
【０１２７】
外周側雌型ガイド部材２６２は、雄型結合部材２６１および内周側雄型ガイド部材２６３から見て図中上側、すなわち第一セグメント２０ａ〜２０ｃの表面２１側に位置しており、側面２２から立設し、かつ、その広がり方向が前記端面２３の広がり方向と平行な板状となっている。そして、この外周側雌型ガイド部材２６２には、表面２１側から裏側に向かって切り欠きが形成されている。この切り欠きは、開口側が広く内側に進むほど間隔が狭くなっている。そして切り欠きの長手方向の中間位置からは、間隔が一定となり、最も内側の部位は円弧状となっている。
【０１２８】
次に、雌型結合部材３６１、外周側雄型ガイド部材３６２および内周側雌型ガイド部材３６３は、図１５に示すように、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２において、当該第二セグメント３０ａ〜３０ｃの表面３１から見て庇部３７に隠れる位置に設けられている。
【０１２９】
雌型結合部材３６１は、環状固定保持機構を構成する雌型固定部材４１と同様に、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２において、雄型結合部材２６１に対応する位置に設けられる板状の被挿入部３６１ａから構成され、この被挿入部３６１ａには、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの裏面から表面３１に向かう方向に形成されている開口部３６１ｂを有している。この開口部３６１ｂは貫通孔となっているが凹部であってもよい。なお、図１５（および図１６（ａ）〜（ｃ））では、開口部３６１ｂを説明する便宜上、雌型結合部材３６１は断面図として図示している。
【０１３０】
外周側雄型ガイド部材３６２は、雌型結合部材３６１から見て第二セグメント３０ａ〜３０ｃの表面３１側に位置している。その構成は、内周側雄型ガイド部材２６３と同様であって、側面３２において端面２３の広がり方向と平行に設けられる板状のガイド支持部３６２ｂから、図中紙面の法線方向に向かって円柱状の雄型ガイド本体３６２ａが突出する構成となっている。そして、この雄型ガイド本体３６２ａが、第一セグメント２０ａ〜２０ｃに設けられている外周側雌型ガイド部材２６２の切り欠きに挿入される。
【０１３１】
内周側雌型ガイド部材３６３は、雌型結合部材３６１を覆う外装部材と一体化しており、この外装部材の下方側に形成される切り欠きから構成されている。なお、図１５（および図１６（ａ）〜（ｃ））においては、説明の便宜上、雌型結合部材３６１を覆っている上側の部位は点線で示し、下側の切り欠きの周辺のみ実線で図示している。この切り欠きには、第一セグメント２０ａ〜２０ｃに設けられている内周側雄型ガイド部材２６３が挿入される。
【０１３２】
したがって、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２に設けられている雌型結合部材３６１、外周側雄型ガイド部材３６２および内周側雌型ガイド部材３６３は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２と第二セグメント３０ａ〜３０ｃの側面３２とが対向したときに、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２に設けられている雄型結合部材２６１、外周側雌型ガイド部材２６２および内周側雄型ガイド部材２６３の位置に対応するような位置関係となっている。
【０１３３】
なお、雄型結合部材２６１、雌型結合部材３６１については、前述した雄型固定部材２５１，３５１、雌型固定部材４１と同様にさまざまな構成を用いることができ、本実施の形態に開示の構成に限定されない。また、切り欠きを有する外周側雌型ガイド部材２６２、内周側雌型ガイド部材３６３の具体的構成も特に限定されず、表面２１または表面３１から裏面に向かって延び、かつ、その間隔が徐々に狭くなるように形成されている切り欠き部または陥凹部を有していればよい。さらに、これら外周側雌型ガイド部材２６２、内周側雌型ガイド部材３６３に挿入される外周側雄型ガイド部材３６２、内周側雄型ガイド部材２６３の具体的構成も特に限定されず、前記切り欠き部または陥凹部に挿入される挿入部を有していれば、本実施の形態に開示の構成に限定されない。
【０１３４】
さらに、本実施の形態では、セグメント結合保持機構として、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すクランプ部材２６５を備えている。このクランプ部材２６５は、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２に設けられている支持縁部２７１と、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの庇部３７に設けられている返り縁部３７１とを対向させた状態で、返り縁部３７１の裏面を押さえつけることによって、各セグメント２０，３０同士を結合させている。
【０１３５】
クランプ部材２６５は、本実施の形態では、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２を横断する程度の長さを有し、一方の端部が第一セグメント２０ａ〜２０ｃの裏面を押さえつける部位となっており、他方の端部が、側面２２の表面２１側の縁を押えつける部位となっている。
【０１３６】
なお、図１７（ａ）〜（ｃ）では、クランプ部材２６５の構成を説明する便宜上、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２には、雄型結合部材２６１、外周側雌型ガイド部材２６２、内周側雄型ガイド部材２６３、および結合用くさび部材２６４は図示されず、また、第二セグメント３０ａ〜３０ｃに関しては、クランプ部材２６５での結合保持に関与する返り縁部３７１を除いて点線で図示している。
【０１３７】
支持縁部２７１は、図１５および図１７（ａ）に示すように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの表面２１側の縁に設けられる板状の部材であって、図１７（ｃ）に示すように、返り縁部３７１を介してクランプ部材２６５の他方の端部で押さえつけられる。返り縁部３７１は、図１５および図１７（ａ），（ｂ）に示すように、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの庇部３７の先端において、表面３１から前記裏面に向かって折り返された板状の部位であり、図１７（ｂ）に示すように、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの表面２１と第二セグメント３０ａ〜３０ｃの表面３１とが連続面となるように位置合わせされた状態で、クランプ部材２６５により裏面が押さえつけられることで、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの支持縁部２７１との間で挟み込まれる。
【０１３８】
なお、本実施の形態では、返り縁部３７１を介してのクランプ部材２６５による押さえつけをより適切なものとする点から、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２に、返り縁部３７１と当接する形状の支持縁部２７１を設けているが、当該支持縁部２７１が設けられず、側面２２に返り縁部３７１の表面が直接当接するよう構成されてもよいし、返り縁部３７１以外の構成を用いてクランプ部材２６５により第一セグメント２０ａ〜２０ｃの側面２２と、第二セグメント３０ａ〜３０ｃの庇部３７近傍の部位とを押さえつけて固定してもよい。
【０１３９】
次に、上述したセグメント結合ガイド機構およびセグメント結合保持機構の動作を含め、第一セグメント２０ｂのサポートリング４０ａ，４０ｂへの固定作業の手順を説明する。
【０１４０】
図１３に示すように、３番目の第二セグメント３０ａがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定された後には、矢印Ｒｔ２に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂが約６０°回転する。第二セグメント３０ａ〜３０ｃを先に固定するときには、各セグメント３０ａ〜３０ｃを、サポートリング４０ａ，４０ｂにおける１個置きの固定位置に固定するため、サポートリング４０ａ，４０ｂは、セグメント２個分の固定位置に相当する１２０°の回転角度で回転させる必要があったが、この工程では、異なる種類の第一セグメント２０ｂを固定するため、回転角度は、セグメント１個分の６０°となる。
【０１４１】
次に、図１４に示すように、１番目の第一セグメント２０ｂは、プレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置され、ジャッキ部１７１が動作することにより図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動する。このとき、第一セグメント２０ｂの端面２３に設けられている雄型ガイド部材２５２および雄型固定部材２５１と、サポートリング４０ａ，４０ｂの固定面４３に設けられている雌型ガイド部材４２、雌型固定部材４１および固定用くさび部材４６により、前述した固定ガイド動作および固定保持動作が行われる。
【０１４２】
また、図１６（ａ）に示すように、第一セグメント２０ｂが上昇移動すると、側面２２の下側に設けられている雄型結合部材２６１よりも先に、上側に設けられている外周側雌型ガイド部材２６２の切り欠きが、第二セグメント３０ｂの側面３２の上側に設けられている外周側雄型ガイド部材３６２に嵌合し、雄型ガイド本体３６２ａが切り欠き内を相対的に移動するように、外周側雌型ガイド部材２６２が上昇移動する。これに伴って、雄型結合部材２６１も上昇移動する。なお、図中、移動方向は矢印Ｌｆとして示される。
【０１４３】
ここで、雄型結合部材２６１は、第一セグメント２０ｂの側面２２に複数個（図２（ａ）に示す構成では５個）設けられ、かつ、雄型結合部材２６１の位置は外周側雌型ガイド部材２６２の図中下側の位置（上昇方向の反対側）であるので、外周側雌型ガイド部材２６２および外周側雄型ガイド部材３６２の嵌合および移動により、第一セグメント３０ｂの１２時方向への厳密な移動方向がガイドされる。これにより、複数個の雄型結合部材２６１は、対応する雌型結合部材３６１に挿入されるよう適切に位置決めされる。
【０１４４】
次に、図１８に示すように、第一セグメント２０ｂがサポートリング４０ａの上側の位置にまで達すると、図１５（ｂ）に示すように、外周側雄型ガイド部材３６２は、外周側雌型ガイド部材２６２の切り欠きの中間位置に達するとともに、雄型結合部材２６１の突出部２６１ａ（図１６（ａ）〜（ｃ）では符号を付していない）は、雌型結合部材３６１の被挿入部３６１ａに形成されている開口部３６１ｂを貫通するように挿入される（図１６（ａ）〜（ｃ）では被挿入部３６１ａおよび開口部３６１ｂとも符号を付していない）。この状態で、第一セグメント２０ｂは、その側面２２で第二セグメント３０ｂの側面３２と結合されることになる。
【０１４５】
しかも、図１５（ｂ）に示すように、雄型結合部材２６１の下側には、内周側雄型ガイド部材２６３が位置しており、雄型結合部材２６１とともに上昇移動して、内周側雌型ガイド部材３６３の切り欠きに挿入され、当該切り欠きの中間位置に達する。この状態では、第一セグメント２０ａ〜２０ｃの表面２１と第二セグメント３０ａ〜３０ｃの表面３１とが連続面となるように位置合わせされた状態であるので、側面２２および側面３２は、外周側と内周側との双方で良好に位置決めされた状態で対向していることになる。
【０１４６】
加えて、図１７（ａ）に示すように、第一セグメント２０ｂが上昇移動して、図１７（ｂ）に示すように、表面２１および表面３１が連続面となり、かつ、側面２２および側面３２が対向した状態では、第一セグメント２０ｂの側面２２に設けられる支持縁部２７１と、第二セグメント３０ｂの庇部３７先端に設けられる返り縁部３７１とが互いに対向して当接した状態となる。
【０１４７】
さらにその後、図１６（ｂ）で矢印Ｆｒに示すように、結合用くさび部材２６４が側面２２の外側に前進し、図１６（ｃ）に示すように、結合用くさび部材２６４の先端部が、被挿入部３６１ａに挿入された状態の突出部２６１ａの貫通孔２６１ｃを貫通する。これによって、被挿入部３６１ａの開口部３６１ｂから突出部２６１ａが外れることがなくなり、それゆえ、第一セグメント２０ｂおよび第二セグメント３０ｂの結合状態が安定して保持されることになる。
【０１４８】
また、図１７（ｃ）に示すように、互いに対向した支持縁部２７１および返り縁部３７１において、返り縁部３７１の裏面（対向面とは反対側の面）がクランプ部材２６５により押さえつけられる。このクランプ部材２６５による押さえつけは、本実施の形態では、図１８に示すように、作業者の人手によって行われる。この状態では、クランプ部材２６５の一方の端部が第一セグメント２０ｂの裏面を押さえつけ、他方の端部が、返り縁部３７１を介して、第一セグメント２０ｂの側面２２の上側の縁（支持縁部２７１）を押えつけることになる。これによって、第二セグメント３０ｂは、庇部３７の先端で第一セグメント２０ｂの側面２２に固定されることになるので、第一セグメント２０ｂおよび第二セグメント３０ｂの結合状態がより一層安定して保持されることになる。
【０１４９】
なお、図１６（ａ）〜（ｃ）に示されるセグメント結合ガイド機構の動作、すなわち、外周側雌型ガイド部材２６２の切り欠きが外周側雄型ガイド部材３６２に嵌合し、当該切り欠き内を雄型ガイド本体３６２ａが移動する動作、並びに、内周側雄型ガイド部材２６３が内周側雌型ガイド部材３６３の切り欠きに挿入され、当該切り欠き内を雄型ガイド本体２６３ａが移動する動作を、セグメント結合ガイド機構の「結合ガイド動作」と称する。また、図１６（ａ）〜（ｃ）並びに図１７（ａ）〜（ｃ）に示されるセグメント結合保持機構の動作、すなわち、雄型結合部材２６１が雌型結合部材３６１に挿入され、結合用くさび部材２６４が雄型結合部材２６１の貫通孔２６１ｃに挿入される動作、並びに、クランプ部材２６５により返り縁部３７１を介して支持縁部２７１を押さえつける動作を、セグメント結合保持機構の「結合保持動作」と称する。
【０１５０】
また、図１６（ａ）〜（ｃ）および図１７（ａ）〜（ｃ）に示す結合ガイド動作および結合保持動作は、図１８の図中向かって右側に示す１番目の第二セグメント３０ｂだけでなく、図中向かって左側に示す３番目の第二セグメント３０ａとの間でも行われる。これにより、互いに隣接する各セグメント２０，３０の間で、それぞれが結合されて保持される。
【０１５１】
次に、図１８の矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ（および図示されないサポートリング４０ｂ）が約１２０°回転することにより、図中上側の位置に固定された第一セグメント２０ｂは、図１９に示すように、図中向かって左下側の位置に移動する。この状態で、図１９に示すように、２番目の第一セグメント２０ｃをプレシジョンレール１７のジャッキ部１７１の上に載置し、ジャッキ部１７１を動作させて、第一セグメント２０ｃを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させる。
【０１５２】
この上昇移動に伴い、第一セグメント２０ｃの端面２３において、前述した固定ガイド動作および固定保持動作がサポートリング４０ａ，４０ｂとの間で行われるとともに、側面２２において、前述した結合ガイド動作および結合保持動作が隣接する第二セグメント３０ｂおよび３０ｃとの間で行われる。これによって、図２０に示すように、第一セグメント２０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定され、かつ、第二セグメント３０ｂおよび３０ｂと結合される。その後、矢印Ｒｔ１に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂが約１２０°回転することによって、図２１に示すように、図中上側の位置に固定された２番目の第一セグメント２０ｃは、図中向かって左下側の位置に移動し、当該位置にあった１番目の第一セグメント２０ｂは、図中向かって右下側の位置に移動する。
【０１５３】
次に、図２１に示すように、３番目の第一セグメント２０ａを図中矢印Ｌｆの１２時方向に上昇移動させ、これに伴い、前記固定ガイド動作および固定保持動作、並びに、結合ガイド動作および結合保持動作が行われ、図２２に示すように、３番目の第一セグメント２０ａがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定され、かつ、第二セグメント３０ｃおよび３０ａと結合される。
【０１５４】
これによって、全ての第一セグメント２０ａ〜２０ｃがサポートリング４０ａ，４０ｂに固定されるとともに、全てのセグメント２０ａ〜２０ｃおよび３０ａ〜３０ｃが互いに結合されて保持されたことになる。その結果、図１に示すように、サポートリング４０ａ，４０ｂに保持されたマンドレル１１から構成される成形型１０の組み立てが完成する。
【０１５５】
このように本実施の形態では、対向配置した一対のサポートリング４０ａ，４０ｂのそれぞれに、周方向に沿って交互に設定された複数の第一接続箇所および第二接続箇所のうち、最上位に位置する第二接続箇所に対して、第二セグメント３０ａ〜３０ｃを鉛直方向に沿って上昇させ、第二セグメント３０ａ〜３０ｃを接続する第二セグメント接続ステップと、接続された第二セグメント３０ａ〜３０ｃとともにサポートリング４０ａ，４０ｂを回転させ、第一接続箇所をサポートリング４０ａ，４０ｂの最上部に位置させる回転ステップと、最上部に位置する第一接続箇所に対して第一セグメント２０ａ〜２０ｃを接続する第一セグメント接続ステップと、を備えていればよい。
【０１５６】
上記構成の成形型１０を用いることによって、円筒形の複合材料構造物、例えば、図２４に示すＯＰＢを成形することができるが、成形後の成形型１０の脱型は、マンドレル１１を解体することによって行われる。その解体方法は、前述した組み立て方法の逆の工程を経るものであり、先に第一セグメント２０ａ〜２０ｃを１個ずつ下方に引き抜いて取り外してから、その後に第二セグメント３０ａ〜３０ｃを１個ずつ下方に下ろして取り外せばよい。
【０１５７】
［変形例］
本発明に係る複合材料構造物用成形型１０の具体的構成は、前述したような、第一セグメント２０および第二セグメント３０がそれぞれ３個ずつ組み合わせられた構成に限定されるものではなく、他の構成を採用することができる。
【０１５８】
例えば、図２３（ａ）に示すように、両側面が水平方向に向かうか上側に傾斜している第一セグメント２０および両側面が下側に向かう第二セグメント３０を備える点では、前述した構成と同様であるが、マンドレル１１を８分割した構成も挙げることができる。
【０１５９】
あるいは、例えば、図２３（ｂ）に示すように、マンドレル１１が６分割されている点は、前述した構成と同様であるが、第一セグメント２０および第二セグメント３０を１個ずつ備え、さらに、一方の側面が水平方向に向かうか上側に傾斜し、他方の側面が下側に向かう第四セグメント１２０を４個備えている構成も挙げることができる。
【０１６０】
他に図示されないが、７個または５個の奇数の個数に分割する構成も挙げることができるが、本発明においては、複数種類のセグメントから構成されるマンドレルがサポートリング４０ａ，４０ｂのような環状保持部材に固定されて円筒状に保持される構成となっていれば、分割の個数、または、個々のセグメントの形状については特に限定されない。
【０１６１】
つまり、本発明においては、マンドレル（円筒状部材）１１が、軸芯方向に沿った線で分割された略矩形状をなす複数のセグメントを互いに接続して組み立てられる構成となっていれば、各セグメントの具体的形状、種類、数等は特に限定されるものではない。
【０１６２】
また、マンドレル１１を構成する第一セグメント２０および第二セグメント３０を保持する環状保持部材は、前述したサポートリング４０ａ，４０ｂに限定されず、他の部材であってもよい。例えば、サポートリング４０ａ，４０ｂ以外にエンドリング等を挙げることもできる。
【０１６３】
なお、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本発明は、例えば、航空機の胴体部等、大型で略円筒形状の複合材料構造物を成形する分野に広く用いることができる。
【符号の説明】
【０１６５】
１０ 成形型
１１ マンドレル（円筒状部材）
２０，２０ａ〜２０ｃ 第一セグメント
３０，３０ａ〜３０ｃ 第二セグメント
３７ 庇部
４０ａ，４０ｂ サポートリング（環状保持部材）
４１ 雌型固定部材（環状固定保持機構）
４２ 雌型ガイド部材（環状固定ガイド機構）
４６ 固定用くさび部材（環状固定保持機構、固定状態保持部材）
２５１，３５１ 雄型固定部材（環状固定保持機構）
２５２，３５２ 雄型ガイド部材（環状固定ガイド機構）
２６１ 雄型結合部材（セグメント結合保持機構）
２６２ 雌型ガイド部材（セグメント結合ガイド機構）
２６４ 結合用くさび部材（セグメント結合保持機構、結合状態保持部材）
２７１ 支持縁部
２６５ クランプ部材
３６１ 雌型結合部材（セグメント結合保持機構）
３６２ 雄型ガイド部材（セグメント結合ガイド機構）
３７１ 返り縁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形の複合材料構造物の内側に挿入されて用いられる成形型であって、
矩形平板状であって、一方の主面である表面が凸面状となっている少なくとも２種類以上の複数のセグメントと、
複数の前記セグメントの両端面をそれぞれ固定する一対の環状保持部材と、を備え、
複数の前記セグメントは、１個ずつが前記表面を外側に向けた状態で前記端面が前記環状保持部材に固定された上で、隣接する前記セグメント同士の側面が互いに結合されることにより、単一の円筒状部材として保持されている、複合材料構造物製造用成形型。
【請求項２】
前記セグメントとして、
前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が、水平方向または水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している形状を有する第一セグメントと、
前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有する前記第二セグメントと、を備えている、請求項１に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項３】
前記第一セグメントまたは前記第二セグメントを下方から上昇させて、当該セグメントの前記端面を前記環状保持部材の固定面に固定させるとともに、これらの固定状態を保持する環状固定保持機構を備えている、請求項２に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項４】
前記環状固定保持機構は、
前記第一セグメントまたは前記第二セグメントの前記端面に設けられ、当該セグメントの裏面から前記表面に向かう方向に突出する突出部を有する雄型固定部材と、
前記環状保持部材の前記固定面に設けられ、前記セグメントを下方から上昇させたときに、前記雄型固定部材の前記突出部が挿入されるように、固定される前記セグメントの前記裏面から前記表面に向かう方向に形成されている凹部または開口部を有する雌型固定部材と、
前記セグメントの前記端面または前記環状保持部材の前記固定面のいずれか一方に設けられ、前記雌型固定部材への前記雄型固定部材の挿入状態を保持する固定状態保持部材と、から構成されている、請求項３に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項５】
前記雄型固定部材は、前記第一セグメントまたは前記第二セグメントの前記両端面にそれぞれ２個設けられ、
前記雌型固定部材は、２個の前記雄型固定部材の位置に対応するように、前記環状保持部材の前記固定面に設けられている、請求項４に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項６】
前記雄型固定部材が有する前記突出部には、当該突出部を貫通する貫通孔が形成されているとともに、
前記固定状態保持部材として、前記雌型固定部材の前記凹部または前記開口部に挿入した状態にある前記雄型固定部材の前記突出部に向かって進退可能な位置に設けられ、かつ、前記突出部に向かって前進した状態では、前記突出部の前記貫通孔に挿入されることにより、前記雌型固定部材への前記雄型固定部材の挿入状態を保持する、くさび部材を有している、請求項４または５に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項７】
前記雄型固定部材の前記突出部を前記雌型固定部材の前記凹部または前記開口部に挿入させるときの位置決めに用いられる環状固定ガイド機構を、さらに備えている、請求項４から６のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項８】
前記環状固定ガイド機構は、
前記第一セグメントまたは第二セグメントの前記両端面において、当該端面から突出して設けられる雄型ガイド部材と、
前記環状保持部材の前記固定面において、前記雄型ガイド部材に対応する位置に設けられ、前記雄型ガイド部材を挿入させる切り欠きまたは陥凹が形成された雌型ガイド部材と、から構成されている、請求項７に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項９】
前記第一セグメントおよび前記第二セグメントの前記側面に配置され、異なる前記セグメントの前記側面同士を結合させるとともに、これらの結合状態を保持するセグメント結合保持機構を備えている、請求項２から８のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１０】
前記セグメント結合保持機構は、
前記第一セグメントの前記側面に設けられ、当該第一セグメントの裏面から前記表面に向かう方向に突出する突出部を有する雄型結合部材と、
前記第二セグメントの前記側面において、前記雄型結合部材に対応する位置に設けられ、前記突出部が挿入される凹部または開口部を有する雌型結合部材と、
前記第一セグメントの前記側面または前記第二セグメントの前記側面のいずれか一方に設けられ、前記雌型結合部材への前記雄型結合部材の挿入状態を保持する結合状態保持部材と、
から構成されている、請求項９に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１１】
前記第二セグメントの前記側面には、前記表面につながる縁部が当該側面よりも外側に突出している庇部が設けられ、
前記雌型結合部材は、前記第二セグメントの前記側面における、前記表面から見て前記庇部に隠れる位置に設けられている、請求項１０に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１２】
前記雄型結合部材が有する前記突出部には、当該突出部を貫通する貫通孔が形成されているとともに、
前結合状態保持部材として、前記雌型結合部材の前記凹部または前記開口部に挿入した状態にある前記雄型結合部材の前記突出部に向かって進退可能な位置に設けられ、かつ、記突出部に向かって前進した状態では、前記突出部の前記貫通孔に挿入されることにより、前記雌型結合部材への前記雄型結合部材の挿入状態を保持する、くさび部材を有している、請求項１０または１１に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１３】
前記雄型結合部材の前記突出部を前記雌型結合部材の前記凹部または前記開口部に挿入させるときの位置決めに用いられるセグメント結合ガイド機構を、さらに備えている、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１４】
前記セグメント結合ガイド機構は、
前記第一セグメントの前記側面において、前記雄型結合部材よりも前記表面に近い位置に設けられ、前記表面から前記裏面に向かって延び、かつ、その間隔が徐々に狭くなるように形成されている部位を含む、切り欠き部または陥凹部を有する雌型ガイド部材と、
前記第二セグメントの前記側面において、前記雌型結合部材よりも前記表面に近い位置に設けられ、前記雌型ガイド部材の前記切り欠き部または陥凹部に挿入される挿入部を有する雄型ガイド部材と、から構成されている、請求項１３に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１５】
前記第二セグメントにおける前記庇部の先端は、前記表面から前記裏面に向かって折り返された返り縁部となっているとともに、
前記セグメント結合保持機構として、さらに、前記第一セグメントの前記表面と前記第二セグメントの前記表面とが連続面となるように位置合わせされた状態で、前記第二セグメントの前記返り縁部を、前記第一セグメントの前記側面との間で挟み込むクランプ部材を備えている、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１６】
前記第一セグメントおよび第二セグメントをそれぞれ３個ずつ備え、
前記環状保持部材は楕円形状を有しており、
前記第一セグメントおよび第二セグメントが交互に結合されて単一の円筒状となるように組み合わせられたときに、前記環状保持部材に対応した楕円形状となるように構成されている、請求項２から１５のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１７】
前記第一セグメントおよび前記第二セグメントの前記表面には、前記複合材料構造物の骨格材料を嵌入させる複数の凹部が形成されている、請求項２から１６のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１】
略円筒形の複合材料構造物の内側に挿入されて用いられる成形型であって、
矩形平板状であって、一方の主面である表面が凸面状となっている少なくとも２種類以上の複数のセグメントと、
複数の前記セグメントの両端面をそれぞれ固定する一対の環状保持部材と、を備え、
複数の前記セグメントは、１個ずつが前記表面を外側に向けた状態で前記端面が前記環状保持部材に固定された上で、隣接する前記セグメント同士の側面が互いに結合されることにより、単一の円筒状部材として保持されている、複合材料構造物製造用成形型。
【請求項２】
前記セグメントとして、
前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が、水平方向または水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している形状を有する第一セグメントと、
前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有する前記第二セグメントと、を備えている、請求項１に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項３】
前記第一セグメントまたは前記第二セグメントを下方から上昇させて、当該セグメントの前記端面を前記環状保持部材の固定面に固定させるとともに、これらの固定状態を保持する環状固定保持機構を備えている、請求項２に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項４】
前記環状固定保持機構は、
前記第一セグメントまたは前記第二セグメントの前記端面に設けられ、当該セグメントの裏面から前記表面に向かう方向に突出する突出部を有する雄型固定部材と、
前記環状保持部材の前記固定面に設けられ、前記セグメントを下方から上昇させたときに、前記雄型固定部材の前記突出部が挿入されるように、固定される前記セグメントの前記裏面から前記表面に向かう方向に形成されている凹部または開口部を有する雌型固定部材と、
前記セグメントの前記端面または前記環状保持部材の前記固定面のいずれか一方に設けられ、前記雌型固定部材への前記雄型固定部材の挿入状態を保持する固定状態保持部材と、から構成されている、請求項３に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項５】
前記雄型固定部材は、前記第一セグメントまたは前記第二セグメントの前記両端面にそれぞれ２個設けられ、
前記雌型固定部材は、２個の前記雄型固定部材の位置に対応するように、前記環状保持部材の前記固定面に設けられている、請求項４に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項６】
前記雄型固定部材が有する前記突出部には、当該突出部を貫通する貫通孔が形成されているとともに、
前記固定状態保持部材として、前記雌型固定部材の前記凹部または前記開口部に挿入した状態にある前記雄型固定部材の前記突出部に向かって進退可能な位置に設けられ、かつ、前記突出部に向かって前進した状態では、前記突出部の前記貫通孔に挿入されることにより、前記雌型固定部材への前記雄型固定部材の挿入状態を保持する、くさび部材を有している、請求項４または５に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項７】
前記雄型固定部材の前記突出部を前記雌型固定部材の前記凹部または前記開口部に挿入させるときの位置決めに用いられる環状固定ガイド機構を、さらに備えている、請求項４から６のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項８】
前記環状固定ガイド機構は、
前記第一セグメントまたは第二セグメントの前記両端面において、当該端面から突出して設けられる雄型ガイド部材と、
前記環状保持部材の前記固定面において、前記雄型ガイド部材に対応する位置に設けられ、前記雄型ガイド部材を挿入させる切り欠きまたは陥凹が形成された雌型ガイド部材と、から構成されている、請求項７に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項９】
前記第一セグメントおよび前記第二セグメントの前記側面に配置され、異なる前記セグメントの前記側面同士を結合させるとともに、これらの結合状態を保持するセグメント結合保持機構を備えている、請求項２から８のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１０】
前記セグメント結合保持機構は、
前記第一セグメントの前記側面に設けられ、当該第一セグメントの裏面から前記表面に向かう方向に突出する突出部を有する雄型結合部材と、
前記第二セグメントの前記側面において、前記雄型結合部材に対応する位置に設けられ、前記突出部が挿入される凹部または開口部を有する雌型結合部材と、
前記第一セグメントの前記側面または前記第二セグメントの前記側面のいずれか一方に設けられ、前記雌型結合部材への前記雄型結合部材の挿入状態を保持する結合状態保持部材と、
から構成されている、請求項９に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１１】
前記第二セグメントの前記側面には、前記表面につながる縁部が当該側面よりも外側に突出している庇部が設けられ、
前記雌型結合部材は、前記第二セグメントの前記側面における、前記表面から見て前記庇部に隠れる位置に設けられている、請求項１０に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１２】
前記雄型結合部材が有する前記突出部には、当該突出部を貫通する貫通孔が形成されているとともに、
前結合状態保持部材として、前記雌型結合部材の前記凹部または前記開口部に挿入した状態にある前記雄型結合部材の前記突出部に向かって進退可能な位置に設けられ、かつ、記突出部に向かって前進した状態では、前記突出部の前記貫通孔に挿入されることにより、前記雌型結合部材への前記雄型結合部材の挿入状態を保持する、くさび部材を有している、請求項１０または１１に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１３】
前記雄型結合部材の前記突出部を前記雌型結合部材の前記凹部または前記開口部に挿入させるときの位置決めに用いられるセグメント結合ガイド機構を、さらに備えている、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１４】
前記セグメント結合ガイド機構は、
前記第一セグメントの前記側面において、前記雄型結合部材よりも前記表面に近い位置に設けられ、前記表面から前記裏面に向かって延び、かつ、その間隔が徐々に狭くなるように形成されている部位を含む、切り欠き部または陥凹部を有する雌型ガイド部材と、
前記第二セグメントの前記側面において、前記雌型結合部材よりも前記表面に近い位置に設けられ、前記雌型ガイド部材の前記切り欠き部または陥凹部に挿入される挿入部を有する雄型ガイド部材と、から構成されている、請求項１３に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１５】
前記第二セグメントにおける前記庇部の先端は、前記表面から前記裏面に向かって折り返された返り縁部となっているとともに、
前記セグメント結合保持機構として、さらに、前記第一セグメントの前記表面と前記第二セグメントの前記表面とが連続面となるように位置合わせされた状態で、前記第二セグメントの前記返り縁部を、前記第一セグメントの前記側面との間で挟み込むクランプ部材を備えている、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１６】
前記第一セグメントおよび第二セグメントをそれぞれ３個ずつ備え、
前記環状保持部材は楕円形状を有しており、
前記第一セグメントおよび第二セグメントが交互に結合されて単一の円筒状となるように組み合わせられたときに、前記環状保持部材に対応した楕円形状となるように構成されている、請求項２から１５のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【請求項１７】
前記第一セグメントおよび前記第二セグメントの前記表面には、前記複合材料構造物の骨格材料を嵌入させる複数の凹部が形成されている、請求項２から１６のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１１−１３１５５９（Ｐ２０１１−１３１５５９Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９５５７５（Ｐ２００９−２９５５７５）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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