輪郭に合致した複合スチフナーを作製するための方法と装置
【課題】ツールの操作を減らし且つチャージの位置合わせを容易にしてツールの輪郭との合致度を高めると共に、部品成形後にツーエウのクリーンアップの必要性を排除する。
【解決手段】事前選択した輪郭に沿って複数のプライを位置合わせすることを含むプリフォームチャージを組立てる工程により、輪郭に合致した複合部品が作製される。位置合わせして組立てたプリフォームチャージは、次いで成形ツール内に配置され、そこで成形及び硬化される。
【解決手段】事前選択した輪郭に沿って複数のプライを位置合わせすることを含むプリフォームチャージを組立てる工程により、輪郭に合致した複合部品が作製される。位置合わせして組立てたプリフォームチャージは、次いで成形ツール内に配置され、そこで成形及び硬化される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して複合部品の製造に関し、具体的には輪郭に合致した複合スチフナーを作製するための方法と装置を扱う。
【背景技術】
【０００２】
スチフナーのような複合構造部材は、様々な用途において、組立品の強度及び／又は剛性を増大させるために使用される。例えば、航空産業では、縦通材のような構造的スチフナーを使用して胴体を補強することができる。縦通材は、長さ方向に沿って胴体の曲率と一致する輪郭を有することができる。胴体の一部の領域では、縦通材は長さ方向に沿って複合的な輪郭を有することができる。
【０００３】
上述の種類の複合的輪郭を有する複合縦通材は、完成部品の輪郭とほぼ一致する複合的輪郭を有するツールの上に、複合プリプレグの複数のプライを積み上げることにより製造される。このような積層は、真空バッグ及びオートクレーブ処理を用いて成形及び硬化される。プリプレグを使用した製造技術は、一部の用途において欠点を有しうる。例えば、縦通材に所望の輪郭を達成するためには、プリプレグプライの一又は複数の切断、ダーティング、及び／又はスプライシングが必要で、これらは胴体の重量及び／又はコストを増大させうる。
【０００４】
輪郭に合致した縦通材を製造するために、乾燥繊維プリフォームの樹脂注入といった他の技術を使用することができる。しかしながら、樹脂注入は密閉型を必要とし、これには準備と、部品を成形した後のクリーンアップとを要する。更に、スティッチング及び／又は粘着付与剤を使用せずに、プリフォームと、樹脂分配媒体及び透明な分離膜との位置合わせを行うことは難しい。また、既知の樹脂注入技術を用いて繊維プリフォーム中の繊維の角度を制御することは困難である。繊維角度のばらつきにより、完成部品が望ましくない性能特性を持つ可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ツールの操作を減らし、且つ複合チャージの位置合わせを容易にしてツールの輪郭との合致度を高める、複合的な輪郭を有する複合構造部材を製造するための方法と装置が求められている。また、部品成形後にツールのクリーンアップの必要性をほぼ排除し、且つ開放型を使用した樹脂注入処理に適した上述のような方法及び装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示される実施形態により、縦通材のような複合的な輪郭を有する複合構造部材を製造するための方法と装置が提供される。開放バッグ状ツーリングを編みこんだ輪郭プリフォームを使用することにより、連続繊維を含む硬化された縦通材を製造するための樹脂注入硬化に、均一な硬化圧力が提供される。一実施形態では、二重真空バッグを使用して、縦通材のフランジ全体に圧力を供給することにより、それらフランジを型の表面と密接に接した状態で保持することができると同時に、バッグの漏れの可能性が低減される。スティッチング、粘着付与剤、及びツール操作の必要なく、縦通材のニアネット成形が達成される。プリフォーム繊維チャージのコンポーネントを事前位置合わせするために位置合わせツールを使用することにより、プリフォーム操作の必要性が低下し、これにより完成部品の繊維の角度及び／又は厚みに対する制御が向上する。２軸及び３軸の編組を含む繊維編み込みプリフォームを使用することにより、プリフォームは、積層の間に変化する様々な三次元的輪郭及び半径に更に合致し、且つそのような輪郭及び半径を提供することができる。
【０００７】
本装置は、プリフォームチャージ組立てツールと、プリフォーム成形ツールとを含んでいる。輪郭に合致した繊維編み込みプリフォームは、組立てツール内において、樹脂分配媒体及び透明な分離膜を用いて組立てられる。組立てツールは、所望の部品のために、半径が変動する所望の輪郭を規定する。組立てられて事前位置合わせされたプリフォームチャージは、組立てツールから、成形ツール内に保持されたエンベロープ真空バッグ内に移送され、そこでブラダー作動式のマンドレルによりプリフォームのウェブ又はブレード部分がクランプされ、その後プリフォームの一又は複数のフランジが折り畳まれて縦通材のフランジが形成される。ラジアスフィラー及びキャッププライが必要に応じて添加され、エンベロープ真空バッグはシールされ、第２の真空バッグが取り付けられる。次いで、チャージに樹脂が注入される。樹脂の注入及び硬化後、部品は開放型から取り外されて、所望の断面及び長さにトリミングされる。
【０００８】
開示される一実施形態によれば、輪郭に合致した複合部品の作製方法が提供される。この方法は、事前選択された輪郭に沿って複数のプライを位置合わせすることを含むチャージを組立てるステップと、位置合わせしたチャージを成形ツールに移送するステップとを含んでいる。この方法は、更に、成形ツールにおいてチャージを成形するステップと、成形されたチャージを硬化させるステップとを含む。チャージを組立てるステップは、組立てツール上に少なくとも一の繊維プリフォームを配置することを含むことができ、プライを位置合わせすることは、組立てツールを使用して、事前選択された輪郭に沿って繊維プリフォームを位置合わせすることを含むことができる。組立てツール上で組立てられた後、チャージの一部はクランプされ、その後チャージのクランプされていない部分が成形ツールに挿入される。この方法は、位置合わせされたチャージが成形ツールに移送された後で繊維プリフォームに樹脂を注入するステップを更に含むことができる。この方法はまた、位置合わせしたチャージを成形ツールへ移送する前に成形ツールの上に第１の真空バッグを配置するステップと、第１の真空バッグ内部に含まれている繊維プリフォームの少なくとも一部分の上に第２の真空バッグを配置するステップと、繊維プリフォームに、第１の真空バッグに導入された樹脂を注入するステップとを含むことができる。この方法は、更に、組立てツール内にある間に、プライをまとめてクランプすることによりチャージ内でプライの位置合わせを維持するステップと、成形ツール内でクランプされるまでそれらプライをクランプされた状態に保つステップとを含むことができる。
【０００９】
開示される別の実施形態によれば、ウェブと少なくとも一のフランジとを有する複合構造部材を作製する方法が提供される。この方法は、少なくとも一の繊維補強を有する多プライチャージを組立てるステップと、ツール内において、チャージの第１のウェブ部分をクランプするステップとを含んでいる。この方法は、更に、第１のウェブ部分がツール内にクランプされている間に、チャージの第２のフランジ部分を成形するステップと、成形されたチャージを硬化させるステップとを含む。チャージを組立てるステップは、事前選択された輪郭に沿ってプライを互いに対して位置合わせすることと、位置合わせされたプライをまとめてクランプすることとを含むことができる。
【００１０】
別の実施形態によれば、少なくとも一の輪郭を有する複合構造部材を作製するための装置が提供される。この装置は、一のチャージを形成する複数のプライを組立てるための組立てツールと、構造部材を成形するための成形ツールとを備えている。組立てツールは、輪郭に沿ってプライを位置合わせするための、輪郭に合致した位置合わせガイドと、事前位置合わせしたプライをまとめてクランプするためのクランプ機構とを含んでいる。成形ツールは、互いに対して可動な一対のマンドレルであって、その間に組立てたチャージをクランプすることができる一対のマンドレルを含んでいる。成形ツールは基部を含み、この基部上において互いに対して双方向に可動であることにより、マンドレルはその間にチャージをクランプすることができる。マンドレルは、クランプされたチャージの少なくとも一部分がその上で成形されるツール表面を含んでいる。成形ツールは、更に、マンドレルの一方にクランプ圧を印加するための膨張式ブラダーを含むことができる。装置はまた、成形ツールを覆う第１の真空バッグと、成形されたチャージを覆うための第２の真空バッグとを含むことができ、成形されたチャージのウェブは成形ツール上にクランプされる。マンドレルの各々は、チャージの輪郭を形成するための、輪郭に合致したクランプ表面を含む。
【００１１】
また別の実施形態によれば、複合的な輪郭を有する一のウェブと少なくとも一のフランジとを有する複合部材を作製するための装置が提供される。この装置は、事前位置合わせしたチャージを第１の輪郭に沿って組立てるための組立てツールと、成形ツールとを含んでいる。成形ツールは、基部と、基部の上の、輪郭に合致した一対のマンドレルであって、その間にチャージのウェブ部分をクランプして第２の輪郭に沿って成形することができる一対のマンドレルとを含む。マンドレルの少なくとも一方は、クランプされたチャージのフランジ部分をその上で成形することができるツール表面を含んでいる。
【００１２】
輪郭に合致した複合部品を作製する方法が提供され、この方法は、
事前選択された輪郭に沿って複数のプライを位置合わせすることを含む、チャージを組立てるステップと、
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送するステップと、
成形ツール上でチャージを成形するステップと、
成形されたチャージを硬化させるステップと
を含む。
【００１３】
この方法では、
チャージを組立てるステップが、組立てツール上に少なくとも一の繊維プリフォームを配置することを含み、且つ
プライを位置合わせすることが、組立てツールを使用して、事前選択された輪郭に沿って繊維プリフォームを位置合わせすることを含む。
【００１４】
この方法は、更に、
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送した後で、繊維プリフォームに樹脂を注入するステップ
を含む。
【００１５】
この方法は、更に、
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送する前に、形成ツールの上に第１の真空バッグを配置するステップと、
繊維プリフォームの上に第２の真空バッグを配置するステップと、
繊維プリフォームに、第１の真空バッグに導入された樹脂を注入するステップと
を含む。
【００１６】
この方法は、更に、
チャージを組立てた後、プライをまとめてクランプすることにより、チャージ内でプライの位置合わせを維持するステップ
を含む。
【００１７】
この方法は、更に、
成形ツール内において、位置合わせして組立てたチャージの第１の部分をクランプするステップ
を含み、この方法では、
チャージを成形するステップが、第１の部分をクランプしながら、成形ツール上でチャージの第２の部分を成形することを含む。
【００１８】
この方法によって、輪郭に合致した複合部品が作製される。
【００１９】
ウェブ及び少なくとも一のフランジを有する複合構造部材を作製する方法が提供され、この方法は、
少なくとも一の繊維補強を有する多プライチャージを組立てるステップと、
ツール内でチャージの第１ウェブ部分をクランプするステップと、
ツール内で第１のウェブ部分をクランプしながら、チャージの第２のフランジ部分を成形するステップと、
成形されたチャージを硬化させるステップと
を含む。
【００２０】
この方法では、チャージを組立てるステップが、
事前選択された輪郭に沿ってプライを互いに対して位置合わせすることと、
位置合わせしたプライをまとめてクランプすることと
を含む。
【００２１】
この方法では、チャージを組立てるステップが、互いに対してプライを事前に位置合わせすることを含み、本方法は、更に、
事前に位置合わせしたプライを含むチャージを、組立てツールから成形ツールに移送するステップと、
成形ツール内でチャージの一部分をクランプするステップと、
成形ツールを使用してチャージを成形するステップと
を含む。
【００２２】
この方法では、成形ツール内でチャージの一部分をクランプするステップが、
チャージの一部分を一対のマンドレル間に配置することと、
ブラダーを膨張させることにより、マンドレルの一方を他方に向かって移動させることと
を含む。
【００２３】
この方法は、更に、
ツールの上に第１の真空バッグを配置するステップと、
成形されたチャージの上に第２の真空バッグを配置するステップと、
第２のバッグを真空引きするステップと、
第１の真空バッグに樹脂を導入することにより、チャージに樹脂を注入するステップと
を含む。
【００２４】
この方法では、チャージを組立てるステップが、
少なくとも一の編み込み繊維プリフォームを表面上に配置して、この繊維プリフォームを、輪郭に合致したフェンスに沿って位置合わせすることを含む、表面上にプライを積層すること
を含む。
【００２５】
この方法によって、複合構造部材が作製される。
【００２６】
少なくとも一の輪郭を有する複合構造部材を作製するための装置が提供され、この装置は、
一のチャージを形成する複数のプライを組立てるための組立てツールと、
チャージを成形するための成形ツールであって、互いに対して可動であり、且つ間に組立てたチャージをクランプできる一対のマンドレルを含む成形ツールと
を含んでいる。
【００２７】
この装置では、組立てツールが、
輪郭に沿ってプライを位置合わせするための、輪郭に合致した位置合わせガイドと、
位置合わせしたプライをまとめてクランプするためのクランプ機構と
を含んでいる。
【００２８】
この装置では、成形ツールが、真空、圧縮空気、及び樹脂供給管を受ける貫通孔を有するほぼ真空の基部を含んでおり、
マンドレルが、基板上で互いに対して双方向に可動であり、且つ
マンドレルが、クランプされたチャージの少なくとも一部分がその上で成形されるツール表面を含んでいる。
【００２９】
この装置では、成形ツールが、マンドレルの一方にクランプ圧を印加するための膨張式ブラダーを含んでいる。
【００３０】
この装置は、更に、
成形されたチャージを覆う第１の真空バッグと、
成形ツール上にクランプされた成形済みチャージを覆い、ツールに対してチャージの少なくとも一部分を保持する第２の真空バッグと、
第１のバッグに樹脂を導入してチャージに樹脂を注入するための樹脂供給管と
を含んでいる。
【００３１】
この装置では、マンドレルの各々が、チャージに輪郭を成形するための、輪郭に合致したクランプ表面を含んでいる。
【００３２】
複合的な輪郭を持つウェブと、少なくとも一のフランジを有する複合部材を作製するための装置が提供され、この装置は、
第１の輪郭に沿ってチャージを事前位置合わせする組立てツールと、
基部と、基部上の、輪郭に合致した一対のマンドレルであって、間にチャージのウェブ部分がクランプされて第２の輪郭に沿って成形される一対のマンドレルとを含む成形ツールと
を含んでいる。
【００３３】
この装置では、マンドレルの少なくとも一方が、クランプされたチャージのフランジ部分がその上で成形されるツール表面を含んでいる。
【００３４】
この装置では、組立てツールが、
その上で多プライチャージを組立てることができる表面と、
チャージのプライの位置合わせ及び輪郭形成を行う際に基準となる調整可能な輪郭を有する位置合わせガイドと、
チャージ上に配置されて、ウェブの高さに略等しい幅を有するスペーサと、
位置合わせ及び輪郭形成されたプライとスペーサとをクランプするための少なくとも一のクランプと、
チャージの両側にクランプを到達させるための溝と
を含んでいる。
【００３５】
航空機の複合的な輪郭に合致した複合ブレード縦通材を作製する方法が提供され、この方法は、
組立てツール上に樹脂分配媒体を配置するステップと、
組立てツール上に平坦な編み込み繊維プリフォームを配置して樹脂分配媒体を覆うことによりプリフォームチャージを成形するステップと、
樹脂分配媒体とプリフォームチャージを、互いに対して、且つ第１の輪郭を有する位置合わせガイドに沿って位置合わせするステップと、
プリフォームチャージの上に、ブレード高スペーサを配置するステップと、
チャージのフランジ部分をクランプすることによりチャージの位置合わせを維持するステップであって、ブレード高スペーサを使用してチャージ上でのクランプの配置を制御することを含むステップと、
成形ツールの上に内側真空バッグを取り付けるステップと、
クランプされたチャージを成形ツールに移送するステップと、
成形ツール内においてチャージのウェブ部分をクランプするステップであって、ブラダーを膨張させること、及びブラダーの膨張を使用して一対のマンドレルをチャージとクランプ係合するまで移動させることを含むステップと、
チャージのウェブ部分をマンドレル間にクランプしたまま、チャージのフランジ部分からクランプを取り外すステップと、
チャージのフランジ部分をマンドレルの上に折り畳むことにより、縦通材の一対のフランジを成形するステップと、
成形されたチャージの上に内側バッグを折り返すステップと、
内側バッグの外側バッグをチャージの上に配置するステップと、
内側及び外側のバッグをシールするステップと、
内側及び外側のバッグにそれぞれ第１及び第２の真空を印加するステップと、
内側のバッグに樹脂を導入することにより繊維プリフォームに樹脂を注入するステップと、
成形ツール上において、樹脂を注入した繊維プリフォームを硬化させるステップと、
硬化後、成形ツールから硬化させた縦通材を取り外すステップと
を含んでいる。
【００３６】
ウェブ及びフランジを有する航空機の複合的な輪郭に合致した複合縦通材を作製するための装置が提供され、この装置は、
位置合わせ及び組立てツールであって、
上に平坦なチャージを配置することができる平坦な表面、
チャージを位置合わせする際の基準となる、縦通材の輪郭の一部に対応する第１の輪郭を有する位置合わせフェンス、並びに
縦通材のウェブの高さを決定するためのウェブ高スペーサ
を含むツールと、
チャージをクランプするための複数のクランプであって、ウェブ高スペーサと接するクランプと、
成形及び硬化ツールであって、
組立てツール上の位置合わせフェンスの輪郭と概ね一致する第１の輪郭をし、且つ基部プレートと、間隔を空けて配置された湾曲ブロックとの組立品を含むツール基部、並びに
ツール基部上で互いに対して双方向にスライド可能な一対のマンドレルであって、間にチャージのウェブ部分をクランプするための第２の輪郭を有する第１組の向かい合う表面を含んでおり、更に、その上でチャージのフランジ部分を成形できる第２組のツール表面を含んでいる一対のマンドレル
を含むツールと、
成形されたチャージを覆う第１の内側バッグと、
チャージ及び第１のバッグを覆う第２のバッグと、
第１及び第２のバッグを成形及び硬化ツールにシールするための第１及び第２のシールと、
第１のバッグ内部で樹脂をチャージ内に流すことを可能にする樹脂注入口と、
チャージから樹脂を流出させる少なくとも一の樹脂排出口と
を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】複合的な輪郭を有する複合縦通材の斜視図である。
【図２】図１に示された縦通材を製造するための装置の機能的ブロック図である。
【図３】図１に示された縦通材を作製するために使用される複合チャージを組立てるための組立てツールの平面図である。
【図４】図３に示された組立てツールの側面図である。
【図５】図３と同様の組立てツールの平面図であり、樹脂分配媒体が組立てツール上に配置されている様子を示している。
【図６】図５と同様の組立てツールの平面図であり、樹脂分配媒体の上に透明な分離膜が配置されている様子を示している。
【図７】図６と同様の組立てツールの平面図であり、透明な分離膜の上に編み込み繊維プリフォームが配置されている様子を示している。
【図８】図７と同様の組立てツールの平面図であり、繊維プリフォームの上に別の透明な分離膜が配置されており、ブレード高スペーサを動作させた様子を示している。
【図９】図８と同様の組立てツールの平面図であり、プリフォームチャージのクランプが取り付けられた様子を示している。
【図１０】図８と同様の組立てツールの平面図であり、連続するブレード高スペーサの使用を示している。
【図１１】図１０と同様の組立てツールの平面図であり、磁気移送バーがクランプに取り付けられている様子を示している。
【図１２】図９のライン１２−１２に沿った断面図である。
【図１３】事前位置合わせされたチャージ及び樹脂注入コンポーネントが取り付けられる前の成形ツールの一端を示す平面図である。
【図１４】図１３のライン１４−１４に沿った断面図である。
【図１５】図１４と同様の断面図であり、成形ツール上への第１の真空バッグの配置を示している。
【図１６】図１５と同様の断面図であり、成形ツール内に事前位置合わせされたチャージが配置されている様子を示しており、明瞭性のために分離膜は省略されている。
【図１７】図１６と同様の断面図であり、ブラダーを膨張させてチャージのウェブ部分をクランプしている様子を示している。
【図１８】図１７と同様の断面図であり、チャージのクランプが取り除かれており、らせん状の樹脂注入口ラップが取り付けられている様子を示している。
【図１９】図１８と同様の断面図であり、プリフォームのフランジ部分がマンドレル上に折り畳まれて成形されている様子を示している。
【図２０】図１９と同様の断面図であり、チャージ内にラジアスギャップフィラーが配置された様子を示している。
【図２１】図２０と同様の断面図であり、キャップチャージを含む追加コンポーネントが取り付けられている様子を示している。
【図２２】図２１と同様の断面図であり、外側のバッグが取り付けられて、シールされ、真空引きされている様子を示している。
【図２３】複合的な輪郭に合致した複合部材を作製する方法のフロー図である。
【図２４】図２３に示された方法の追加ステップを示すフロー図である。
【図２５】複合的な輪郭を有する複合構造部材を作製する別の方法のフロー図である。
【図２６】航空機の製造及び保守方法を示すフロー図である。
【図２７】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１に示すように、開示される実施形態は、広義には、例えば限定しないが、複合的な輪郭に合致した複合縦通材３０のような湾曲した複合部品を作製するための方法と装置に関する。図示の実施形態では、縦通材３０の輪郭は、それぞれ直交する面Ｐ１、Ｐ２に含まれる半径Ｒ１、Ｒ２に基づいて形成される。しかしながら、他の輪郭の形状寸法も可能であり、縦通材３０の輪郭の全て又は一部を、その長さの一部のみに沿って形成してもよい。他の実施形態では、縦通材３０は、その長さに沿って単一の輪郭のみを有する。図１に示される実施形態では、Ｒ１及びＲ２は平面内にほぼ一定の弧を形成しているが、Ｒ１、及び／又はＲ２は、縦通材３０が長さに沿って一又は複数の湾曲を含むように、軸に沿って、又は横方向に変化してもよい。縦通材３０は、「ブレード縦通材」と呼ばれることもあり、ウェブ部分３２と、何らかの適切な手段によって輪郭に合致した外板３６と接合可能なフランジ部分３４とを含んでいる。ウェブ部分３２は、「ブレード」と呼ばれることもあり、高さ「Ｈ」を有している。この例示的実施形態にはブレード縦通材３０が示されているが、開示される方法及び装置を利用して、長さに沿って一又は複数の輪郭を有する他の様々な細長の構造部材を製造することができる。また、開示される方法及び装置を利用して、限定しないが、少数の例を挙げると「Ｃ」、「Ｊ」、及び「Ｉ」字形状を含む様々な断面形状のいずれかを有する細長の構造部材を製造することができる。
【００３９】
図２は、図１に示した縦通材３０のような複合部品を製造するための装置の基本的なコンポーネントを示している。この装置は、大雑把には、位置合わせ及び組立てツール３８（以降、簡略に組立てツール３８という）と、成形及び硬化ツール７２（以降、簡略に成形ツール７２という）とを備えている。組立てツール３８は、チャージ６２を支持するテーブル４０と、このテーブル４０上において、チャージ６２のコンポーネント５４、５６、５８、６０（図１２参照）を位置合わせするために使用される湾曲したフェンス４８とを含んでいる。位置合わせ後、チャージ６２のコンポーネント５４、５６、５８、６０（図１２参照）は、複数のクランプ６８の顎６７の間に保持される。チャージ６２上におけるクランプ６８の位置は、図１に示される縦通材３０のブレード高「Ｈ」を画定するもので、クランプ６８の顎６７の少なくとも一つに係合するプランジャー５２の延長量によって決まっている。
【００４０】
クランプ６８によってクランプされたチャージ６２は、ロボット（図示しない）のような適切な運搬装置６５を使用して成形ツール７２へと運搬される。成形ツール７２は、大雑把には、ツール基部７４の上をスライド可能な一対のマンドレル８０ａ、８０ｂを備えている。チャージ６２は、成形プロセスの間にマンドレル８０ａ、８０ｂ上で成形される間、これらマンドレル８０ａ、８０ｂの間に保持される（後述で更に詳細に説明する）。
【００４１】
図３〜１２は、組立てツール３８と、チャージ６２のコンポーネント５４、５６、５８、６０（図１２）を位置合わせして組み立てるための連続ステップとを更に詳細に示している。特に図３及び４に示すように、組立てツール３８は、ほぼ平坦なチャージ支持表面４４を有する真空テーブル４０を備え、この支持表面４４を横断してほぼ平行な複数のスロット４２が延びている。テーブル４０には複数の複動シリンダ５０が搭載されており、シリンダのそれぞれが、真空テーブルの表面４４の上方において軸方向に延長可能な細長のプランジャー５２を含み、これらのプランジャーはブレードの深さスペーサとして働く。他の実施形態（図示しない）では、プランジャー５２は、テーブル表面４４の上方及び下方の両方に設けてもよい。シリンダ５０は、空気／気体を用いて流体圧により作動させても、電気で作動させてもよい。所望の輪郭、又は図１に示した半径Ｒ１にほぼ対応する変動半径Ｒ１を有する位置合わせフェンス４８は、ファスナ５５によりテーブル表面４４に固定されている。他の実施形態では、フェンス４８の輪郭Ｒ１は、数値制御デバイス、ピンなどを使用して変化させることができる。
【００４２】
後述で更に詳細に説明するように、組立てツール３８は、チャージ６２（図２、本明細書においては繊維プリフォーム組立品とも呼ぶ）のコンポーネント５４、５６、５８、６０（図１２）が互いに対して位置合わせされるように、且つ位置合わせフェンス４８の輪郭Ｒ１に沿って位置合わせされるように、チャージ６２のコンポーネント５４、５６、５８、６０の事前位置合わせを行う。本明細書において使用される「チャージ」という用語は、乾燥しているか、又は部分的に注入処理された繊維プリフォーム又は部品、及びプリプレグの両方を含む。後述する図示の実施形態では、チャージ６２は乾燥した繊維プリフォーム５８（図７）からなる。しかしながら、開示される方法及び装置の原理を利用して、プリプレグを用いた複合構造を製造することもできる。
【００４３】
図５に示すように、使用時には、チャージ６２（図２）は、まず樹脂分配媒体５４をテーブル表面４４上に配置することにより、輪郭に合致したフェンス４８に沿って位置合わせされた状態で積層される。次に、図６に示すように、やはりフェンス４８の輪郭に沿って位置合わせされた状態で、分配媒体５４の上に透明な分離膜５６のプライが配置される。
【００４４】
次に、図７に示すように、一又は複数の管状又はソックス様の編み込み繊維プリフォーム５８ａ、５８ｂ（図１６参照）が、やはり輪郭に合致したフェンス４８に沿って位置合わせされた状態で、図６に示す透明な分離膜５６の上に配置される。次いで、図８に示すように、透明な分離膜６０の第２のプライが繊維プリフォーム５８の上に配置され、フェンス４８に沿って位置合わせされることにより、透明な分離膜５６、６０の二つのプライ、樹脂分配媒体５４、及び編み込み繊維プリフォーム５８を備えた完全なチャージ又はプリフォーム組立品６２（図１２参照）が形成される。編み込み繊維プリフォーム５８の使用により、縦通材３０の複合的な湾曲を可能にして積層を容易にするエンジニアドプリフォームの自動製造が可能になる。編み込み繊維プリフォーム５８は、縦通材３０（図１）に強度を付加するために、捲縮繊維から構成されても又は非捲縮繊維から構成されてもよく、また三以上の繊維からなる二軸編み込みから構成されても、三軸編み込みから構成されてもよい。更に、繊維プリフォームは、編組以外のプロセスにより製造されてもよい。
【００４５】
順次形成されてフェンス４８に沿って事前位置合わせされたチャージ６２と、プランジャー６４（図８）の軸方向に沿った位置により事前に決定された図１に示すブレード高「Ｈ」と、複数のクランプ６８（図９）、又は他の適切なクランプ機構とは、図９及び１２に最もよく示されるように、テーブル４０のスロット４２内に配置されて、プランジャー６４に接するまでスロット４２に沿って案内される。
【００４６】
クランプ６８の各々は、図１２、１４、及び１６に示されているように、それぞれ側方フランジ６８ａ、６８ｂを備えて対向する一対の顎６７を有するはさみ運動するもの、又は他の種類の「Ｃ」字クランプとすることができる。図１２に示すように、各クランプ６８の顎６７の一方は、チャージ６２の下のスロット４２の一つの内部に受け入れられて、このスロット４２に沿ってスライド可能であり、クランプ６８の他方の顎６７は、チャージ６２の上に延びる。クランプ６８は、チャージ６２の周りに配置されて、顎６７の一方の側方フランジ６８ａ（図１２参照）がチャージ６２の上のプランジャー６４の端部に係合するまで、図４〜１２に示すテーブル４０のスロット４２内を通過する。別の実施形態（図示しない）では、プランジャー６４がテーブル表面４４（図４）の上方及び下方の両方に設けられ、この場合、両方の側方フランジ６８ａ、６８ｂはプランジャー６４の一方と係合し、このプランジャーに接して停止する。したがって、プランジャー６４は、チャージ６２上におけるクランプ６８の位置、特にチャージ６２上における側方フランジ６８ａ、６８ｂの位置を決定する停止部として機能する。効果的には、クランプ６８の顎６７上の側方フランジ６８ａ、６８ｂがプランジャー６４に接することにより、プランジャー６４の軸方向位置により決定されるブレード高「Ｈ」がクランプ６８に伝達される。
【００４７】
図１０に示す別の実施形態では、ブレード高「Ｈ」は、図１２に示されるチャージ６２の両側に連続ブロック又はプレート６６を配置することにより決定される。次いで、クランプ６８（図９及び１２）がチャージ６２に取り付けられ、プレート６６に接することによりブレード高「Ｈ」が決定される。すなわち、ブレード高「Ｈ」は、間隔を空けて配置された個別の要素（例えば、プランジャー６４）を使用することにより決定されても、又は連続する要素（例えば、プレート６６）により決定されてもよい。
【００４８】
任意の一実施形態では、図１１に示すように、磁気移送バー７０をクランプ６８に取り付けることにより、運搬装置６５（図２）により図１１〜２０に示される成形ツール７２に移送される間、クランプされたチャージ６２を保持し、安定化させる。成形ツール７２まで移送される間に、クランプ６８、すなわちプリフォーム組立品６２を安定化させる他の多様な手段を利用することができ、これら手段には、限定しないが、グリップ、プレート、ボールロックピン、ロッド、及び固定具が含まれる（全てが図示されてはいない）。
【００４９】
次に図１３及び１４に示すように、一実施形態では、成形ツール７２を利用して、上述のプリフォーム組立品６２（図１２）の成形、注入処理、及び硬化を行うことができる。注入処理は、縦通材３０の費用効率的な製造を達成するために、制御された大気圧樹脂注入プロセスを使用して実行される。このような適切な注入プロセスの一つが、２００８年２月２６日発行の米国特許第７３３４７８２号に記載されており、ここで言及することによりこの特許文献の開示内容全体を本明細書に包含する。しかしながら、他の注入プロセスも使用可能である。
【００５０】
成形ツール７２は、大雑把には一対のマンドレル８０ａ、８０ｂを含み、それらの少なくとも一方は、ツール基部７４上に支持された低摩擦性スリッププレート８２（図１４）の上をスライド可能である。ツール基部７４の輪郭は、その長さに沿って、縦通材３０の第１の輪郭Ｒ１（図１）とほぼ一致するように形成することができる。マンドレル８０ａ、８０ｂは、長さに沿って縦通材の第２の輪郭Ｒ２（図１）とほぼ一致するような輪郭を有する対向し合うツール面８０ｃを有している。一対の湾曲したブロック７６、７８が、縦通材３０の第１の輪郭Ｒ１（図１）とほぼ一致する湾曲を有するツール基部７４の両側にそれぞれ搭載されて、ツール基部７４にシールされている。別の構成では、湾曲ブロック７６、７８、及びツール基部７４は、単一の材料ブロックから得られたポケットを接合、溶接、又は機械加工した一の連続片である。膨張式ブラダー９０が湾曲ブロック７６とマンドレル８０ａとの間に挟まれている。
【００５１】
マンドレル８０ａ、８０ｂの各々は、一実施形態では単一片から構成されており、他の実施形態では、長さに沿って区分されている（図示しない）。マンドレル８０ａ、８０ｂの対向し合うツール面８０ｃは、互いに側方に間隔を空けて配置されていることにより、間にテーパの付いたスロット８４を形成している。マンドレル８０ａ、８０ｂの各々は、更に、上部に概ね平坦なツール表面８６を含んでいる。マンドレル８０ｂには、縦方向に延びる樹脂注入口溝９２が設けられている。この目的については後述する。ツール基部７４は、外側のバッグの空気レギュレータ（図示しない）に連結される空気圧継手９４を含むことができる。
【００５２】
特に図１３に示すように、ツール７２の端部１０７は、バルブ９７を介して膨張式ブラダー９０を真空９８、通気口１００、及び圧縮空気１０２に連結してブラダー９０の膨張と収縮とを制御する内部空気通路９６を含んでいる。後述する内側バッグ及び外側バッグのシールの位置が、それぞれ１０４及び１０６で示されている。
【００５３】
図１５は、内側ＩＭＬ（内側モールド線）バッグ１０８（本明細書では第１のバッグ１０８ともいう）が、内側バッグシール１０４によりツール７２の上に配置されてツール７２にシールされた後の成形ツール７２を示している。内側の第１バッグ１０８はツール７２より幅広なので、バッグ１０８の一部分１０９が成形ツール７２の縁１１１を越えて垂れている。後述するように、内側バッグ部分１０９は、その後プリフォーム組立品６２（図１５には示さない）の上に折り返されてツール７２にシールされる。ツール７２上に配置された後、内側バッグ１０８には管継手９４（図２２）を通して若干の真空が印加され、それによりバッグはツールブロック表面８６に沿って引き寄せられて、マンドレル８０ａ、８０ｂ間のスロット８４の中に引き込まれる。後述の説明を明瞭にするために、図１４〜１９には内側の第１バッグ１０８の全ての領域が示されているわけではない。
【００５４】
内側の第１真空バッグ１０８を取り付けた後、事前位置合わせしたプリフォーム組立品６２は、運搬装置６５（図２参照）により組立てツール３８（図２〜１２）から成形ツール７２へ移送される。図１６に示すように、ブラダー９０を収縮させ、マンドレル８０ａ、８０ｂを引き離して開放スロット８４を形成することにより、クランプされたプリフォーム組立品６２が、対向し合うマンドレル面８０ｃ間のスロット８４の中に挿入される。明瞭性のために、分離膜５６、６０は、後述の図１６と１７には示されていない。プリフォーム組立品６２上におけるクランプ６８の位置、特にフランジ６８ａ、６８ｂの位置は、縦通材３０のウェブ部分３２（図１）に対応するウェブ部分６２ａと、縦通材３０のフランジ部分３４に対応するフランジ部分６２ｂとを画定する。フランジ６８ａ、６８ｂは、プリフォーム組立品６２がスロット８４の中に挿入されると上部マンドレル表面８６と係合し、図１に示したウェブ高「Ｈ」を決定する。
【００５５】
図１７は、組立てプロセスの次のステップを示している。このステップでは、ブラダー９０を膨張させて、矢印１１０により示される方向に力を印加することにより、マンドレル８０ａをマンドレル８０ｂに向かってスライドさせることにより、プリフォーム組立品６２のウェブ部分６２ａを二つのマンドレル８０ａと８０ｂとの間にクランプする。一方で、プリフォーム組立品６２のフランジ部分６２ｂはクランプ６８によって保持されたままである。図示の実施形態にはブラダー９０が示されているが、組立品６２をクランプするためにマンドレル８０ａ、８０ｂを互いに向かって引き寄せるための他の手段も利用可能であり、このような手段には、限定されないが、モータ、ねじ、機械機構（いずれも図示しない）が含まれる。
【００５６】
図１８に示すように、組立てプロセスの次のステップでは、組立品６２のウェブ部分６２ａがマンドレル８０ａ、８０ｂ間にクランプされた後で、アセンブリ６２のフランジ部分６２ｂを上部マンドレルの表面８６の上方に露出したまま残してプリフォームアセンブリ６２からクランプ６８を取り除く。次いで、樹脂注入口となるらせん状ラップ１１２が溝９２内に配置されて、適切な樹脂供給源（図示しない）と連結される。
【００５７】
図１９に示すように、組立てプロセスの次のステップでは、プリフォーム組立品６２のフランジ部分６２ｂを矢印１１６によって示される方向に、上部マンドレル表面８６上へと折り畳む。このような折り畳み工程により、樹脂分配媒体５４も折り畳まれて樹脂注入口となるらせん状ラップ１１２と接触し、次の注入工程では、らせん状ラップ１１２を介して導入される樹脂が樹脂分配媒体５４内へ流入する。このような折り畳み工程の間に、繊維プリフォーム５８のあらゆる繊維角度の歪みは、フランジ部分６２ｂがフランジ１１４に合わせて成形されている間、ウェブ部分６２ａが前もってクランプされた所定の位置に保持されていることにより、最小化されるか、又はほぼ排除される。
【００５８】
プリフォーム組立品６２をクランプすることは、プリフォーム５８のウェブ部分６２ａを縮小する助けにもなる。上部マンドレル表面８６上にフランジ１１４を折り畳むことにより、フランジ１１４とウェブ部分６２ａの交差部分にラジアスギャップ１１８が形成される。この事象においては、図２０に示すように、適切なラジアスギャップフィラー１２０をギャップ１１８の中に挿入することができる。「Ｌ」字形部品の場合、非スティック状の再利用可能なラジアスフィラーを使用できる。
【００５９】
次に図２１を参照する。図２１は、フランジ３４（図１）を覆ってフランジ３４を補強するために使用されるキャップ１２４を縦通材３０（図１）が含む用途での、その後の任意の組立て工程における成形ツール７２を示している。この段階では、フランジ１１４の上に、繊維キャッププリフォーム１２４、透明な分離膜（図示しない）、透明な当て板１２６、及び樹脂分配媒体１２８が順に積層されている。樹脂排出管１２２が、フランジ１１４の縁に沿って、プリフォーム組立品６２のウェブ部分６２ａの端部に配置されている。ウェブ部分６２ａに二つの端部排出管（図示しない）を配置する代わりに、プリフォームチャージの挿入に先立って、内側バッグの中に連続する樹脂排出管（図示しない）を配置してもよい。排出管１２２により、空気及び気体だけでなく、注入処理済みのプリフォーム５８から漏出する過剰な樹脂を完全に排出することができるので、硬化中にプリフォーム５８にほぼ均一な圧力が印加される。
【００６０】
次に図２２を参照する。図２２は、組立てプロセスの更なる段階にある成形ツール７２を示している。バッグ部分１０９はツールの上に折り返されて、シール１０４によってシールされている。ここで、外側の第２真空バッグ１３０をツール７２の上に配置して、内側バッグとプリフォーム組立品６２とを覆う。次いで、外側の第２真空バッグ１３０は、外側バッグシール１０６により、湾曲ブロック７６、７８の上側表面８６を含む成形ツール７２にシールされる。次いで、外側バッグ１３０に印加される真空を調整する適切な外側バッグレギュレータ（図示しない）に管継手９４が連結される。次いで、内側バッグ１０８と外側のバッグ１３０から、ほぼ同時に排気する。例示的な一実施形態では、内側バッグ１０８には、外側バッグ１３０よりやや高い真空度を適用する。例えば、限定しないが、一の用途では、内側バッグ１０８は約３０Ｈｇに真空引きされ、外側バッグ１３０は約２５Ｈｇに真空引きされる。
【００６１】
成形及び圧密化後、プリフォーム組立品６２に印加される圧力を必要に応じて調節する。一実施例では、ウェブ部分６２ａ（図２２）に印加される硬化圧は、ブラダー９０によってマンドレル８０ａに印加される圧力によって決定される。フランジ１１４に印加される硬化圧は内側バッグ１０８の真空レベルによって決定され、マンドレル表面８６上にフランジ１１４を保持する圧力は外側バッグ１３０の真空レベルによって決定される。硬化後、外側のバッグ１３０を取り外し、その後ブラダー９０を収縮させる。ブラダー９０の収縮によりマンドレル８０ａ、８０ｂが互いに離れて、内側のバッグ１０８、並びに、硬化した縦通材３０となった樹脂注入プリフォーム５８と、成形ツール７２から除去されるべき全ての関連する使い捨て材料とを含むその内容物のクランプが解除される。
【００６２】
次に図２３を参照する。図２３は、上述に開示された実施形態による、輪郭に合致した複合部品の作製方法を示している。この方法は、１３４において、繊維プリフォーム組立品６２を含むチャージを積み上げて位置合わせすることから開始され、次いで、１３６において、事前位置合わせされたプリフォーム組立品６２を成形ツール１７２内に配置する。次に、１３８においてプリフォーム組立品６２に樹脂を注入した後、１４０において樹脂注入プリフォーム組立体６２を硬化させる。
【００６３】
図２４は、開示された実施形態による複合構造部材の作製方法の別の実施形態を示している。この方法は、１４２において、樹脂分配媒体プライ５４を組立てツール３８上に配置することから開始され、その後１４４において第１の透明な分離膜プライ５６を樹脂分配媒体５４の上に配置する。１４６において、適切な編み込み繊維プリフォーム５８を第１の分離膜プライ５６の上に配置した後、１４８に示すように、第２の透明な分離膜プライ６０をプリフォーム５８の上に配置する。１５０では、一又は複数のブレード高スペーサ６４又は６６をチャージの上に配置し、１５２では、プライの位置合わせを維持するようにスタック状の組立て品６２をまとめてクランプする。次に、１５６において、事前位置合わせされたプリフォーム組立品６２を成形ツール７２に移送し、成形ツール７２において樹脂を注入して硬化させる。
【００６４】
図２５は、ウェブ３２と、少なくとも一のフランジ３４とを有する、輪郭に合致した複合構造部材３０の作製方法の更なる詳細を示している。この方法は、１５８において、内側真空バッグ１０８を成形ツール７２上に取り付けることから開始され、その後、１６０において、内側バッグ１０８を真空引きして成形ツール７２の上に引き寄せる。１６１では、排出口となるらせん状ラップ１２２を真空バッグの溝の底部に配置する。次に、１６２において、クランプされたプリフォーム組立体又はチャージ６２を成形ツール７２上にロードし、１６４においてブラダー９０を膨張させることにより、プリフォーム組立体６２をクランプして圧縮する。１６６で組立品６２のクランプを解除し、１７０でツール７２内の樹脂注入口溝９２内に入口となるらせん状ラップ１１２を取り付ける。
【００６５】
次に、１７２において、プリフォーム組立品６２のフランジ１１４を所定の位置に折り畳み、その後１７４において、任意で、フランジ１１４間に存在しうるギャップ１１８の中にラジアスフィラー１２０を導入する。１７６では、プリフォームフランジ１１４の上にキャップチャージ１２４を加える。１７８ではキャップチャージ１２４の上に透明な分離膜１２４を加え、１８０では透明な分離膜の上に透明な当て板１２６を加える。１８２では当て板１２６の上に樹脂分配媒体１２８を加え、１８４では、チャージ６２のウェブ部分６２ａとフランジ１１４の各端部に樹脂排出管１２２を配置する。１８６では内側バッグ１０８をシールする。１８８では、外側バッグ１３０を、プリフォームチャージ組立体６２の上に取り付け、組立てツール７２にシールする。１９０では、内側バッグ及び外側バッグからほぼ同時に排気し、次いで１９２でプリフォームチャージ組立品６２に樹脂を注入する。次に、注入処理済のチャージ６２を、１９４において硬化させ、１９６において成形ツール７２から取り外し、必要に応じてトリミングし、所望の長さに切断する。
【００６６】
組立て及び硬化の両段階においてツール７２は内側バッグ１０８によって覆われているので、ツール７２には樹脂又はその他の残渣が殆ど残らず、次の部品の処理を準備する際に必要なクリーンアップは最小又はゼロである。内側バッグ１０８は部品及び関連する使い捨て材料を完全に包み込むので、トリミングのために非クリーンルーム型領域へ移送することが簡略化される。
【００６７】
次に図２６及び２７を参照する。本発明の実施形態は、図２６に示す航空機の製造及び保守方法２００、及び図２７に示す航空機２０２に関して使用することが可能である。製造前の段階では、例示的な方法２００は、航空機２０２の仕様及び設計２０４と、材料調達９８とを含みうる。製造段階では、航空機２０２のコンポーネント及びサブアセンブリの製造２０８と、システムインテグレーション２１０とが行われる。ステップ２０８の間に、開示される方法及び装置を使用して、スチフナーのような複合部品を製造し、次のステップ２１０において組立てることができる。その後、航空機２０２は認可及び納品２１２を経て運航２１４される。顧客により運航される間に、航空機２０２は定期的な整備及び保守２１６（改造、再構成、改修なども含みうる）を受ける。
【００６８】
方法２００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００６９】
図２７に示されるように、例示的方法２００によって製造された航空機２０２は、複数のシステム２２０及び内装２２２を有する機体２１８を含むことができる。開示される方法及び装置を使用して、機体２１８の一部を形成する縦通材のようなスチフナーを製造することができる。高レベルのシステム２２０の例には、推進システム２２４、電気システム２２６、油圧システム２２８、及び環境システム２３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業のような他の産業にも適用可能である。
【００７０】
本明細書に具現化された装置は、製造及び保守方法２００の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、製造プロセス２０８に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機２０２の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造することができる。また、一又は複数の装置の実施形態は、例えば、航空機２０２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機２０２のコストを削減することにより、製造段階２０８及び２１０の間に利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態を、航空機２０２の運航中に、例えば限定しないが整備及び保守２１６に利用することができる。
【００７１】
本発明の実施形態を、特定の例示的な実施形態に関連させて説明したが、これらの特定の実施形態は説明を目的としているのであって、限定を目的としているのではなく、当業者であれば他の変形例が想起可能であろう。
【符号の説明】
【００７２】
３０ 縦通材
３２ 縦通材のウェブ部分
３４ 縦通材のフランジ部分
３６ 外板
３８ 位置合わせ及び組立てツール
４０ テーブル
４２ スロット
４４ チャージ支持表面
４８ 位置合わせフェンス
５０ 複動シリンダ
５２ プランジャー
５４、５６、５８、６０ チャージのコンポーネント
６２ チャージ
６２ａ チャージのウェブ部分
６２ｂ チャージのフランジ部分
６４ プランジャー
６５ 運搬装置
６６ プレート
６７ クランプ
６８ クランプの顎
７０ 磁気移送バー
７２ 成形及び硬化ツール
７４ ツール基部
７６、７８ 湾曲ブロック
８０ａ、８０ｂ マンドレル
８０ｃ 対向し合うツール面
８４ マンドレル間のスロット
８６ マンドレル表面
９０ 膨張式ブラダー
９２ 樹脂注入口溝
９４ 空気圧継手
９６ 空気通路
９７ バルブ
９８ 真空
１００ 通気口
１０２ 圧縮空気
１０４ 内側バッグシール
１０６ 外側バッグシール
１０８ 内側バッグ
１１２ 樹脂注入口となるらせん状ラップ
１１４ フランジ
１１８ ギャップ
１２０ ラジアスギャップフィラー
１２２ 樹脂排出管
１２４ キャップ
１２６ 当て板
１２８ 樹脂分配媒体
１３０ 外側バッグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して複合部品の製造に関し、具体的には輪郭に合致した複合スチフナーを作製するための方法と装置を扱う。
【背景技術】
【０００２】
スチフナーのような複合構造部材は、様々な用途において、組立品の強度及び／又は剛性を増大させるために使用される。例えば、航空産業では、縦通材のような構造的スチフナーを使用して胴体を補強することができる。縦通材は、長さ方向に沿って胴体の曲率と一致する輪郭を有することができる。胴体の一部の領域では、縦通材は長さ方向に沿って複合的な輪郭を有することができる。
【０００３】
上述の種類の複合的輪郭を有する複合縦通材は、完成部品の輪郭とほぼ一致する複合的輪郭を有するツールの上に、複合プリプレグの複数のプライを積み上げることにより製造される。このような積層は、真空バッグ及びオートクレーブ処理を用いて成形及び硬化される。プリプレグを使用した製造技術は、一部の用途において欠点を有しうる。例えば、縦通材に所望の輪郭を達成するためには、プリプレグプライの一又は複数の切断、ダーティング、及び／又はスプライシングが必要で、これらは胴体の重量及び／又はコストを増大させうる。
【０００４】
輪郭に合致した縦通材を製造するために、乾燥繊維プリフォームの樹脂注入といった他の技術を使用することができる。しかしながら、樹脂注入は密閉型を必要とし、これには準備と、部品を成形した後のクリーンアップとを要する。更に、スティッチング及び／又は粘着付与剤を使用せずに、プリフォームと、樹脂分配媒体及び透明な分離膜との位置合わせを行うことは難しい。また、既知の樹脂注入技術を用いて繊維プリフォーム中の繊維の角度を制御することは困難である。繊維角度のばらつきにより、完成部品が望ましくない性能特性を持つ可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ツールの操作を減らし、且つ複合チャージの位置合わせを容易にしてツールの輪郭との合致度を高める、複合的な輪郭を有する複合構造部材を製造するための方法と装置が求められている。また、部品成形後にツールのクリーンアップの必要性をほぼ排除し、且つ開放型を使用した樹脂注入処理に適した上述のような方法及び装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示される実施形態により、縦通材のような複合的な輪郭を有する複合構造部材を製造するための方法と装置が提供される。開放バッグ状ツーリングを編みこんだ輪郭プリフォームを使用することにより、連続繊維を含む硬化された縦通材を製造するための樹脂注入硬化に、均一な硬化圧力が提供される。一実施形態では、二重真空バッグを使用して、縦通材のフランジ全体に圧力を供給することにより、それらフランジを型の表面と密接に接した状態で保持することができると同時に、バッグの漏れの可能性が低減される。スティッチング、粘着付与剤、及びツール操作の必要なく、縦通材のニアネット成形が達成される。プリフォーム繊維チャージのコンポーネントを事前位置合わせするために位置合わせツールを使用することにより、プリフォーム操作の必要性が低下し、これにより完成部品の繊維の角度及び／又は厚みに対する制御が向上する。２軸及び３軸の編組を含む繊維編み込みプリフォームを使用することにより、プリフォームは、積層の間に変化する様々な三次元的輪郭及び半径に更に合致し、且つそのような輪郭及び半径を提供することができる。
【０００７】
本装置は、プリフォームチャージ組立てツールと、プリフォーム成形ツールとを含んでいる。輪郭に合致した繊維編み込みプリフォームは、組立てツール内において、樹脂分配媒体及び透明な分離膜を用いて組立てられる。組立てツールは、所望の部品のために、半径が変動する所望の輪郭を規定する。組立てられて事前位置合わせされたプリフォームチャージは、組立てツールから、成形ツール内に保持されたエンベロープ真空バッグ内に移送され、そこでブラダー作動式のマンドレルによりプリフォームのウェブ又はブレード部分がクランプされ、その後プリフォームの一又は複数のフランジが折り畳まれて縦通材のフランジが形成される。ラジアスフィラー及びキャッププライが必要に応じて添加され、エンベロープ真空バッグはシールされ、第２の真空バッグが取り付けられる。次いで、チャージに樹脂が注入される。樹脂の注入及び硬化後、部品は開放型から取り外されて、所望の断面及び長さにトリミングされる。
【０００８】
開示される一実施形態によれば、輪郭に合致した複合部品の作製方法が提供される。この方法は、事前選択された輪郭に沿って複数のプライを位置合わせすることを含むチャージを組立てるステップと、位置合わせしたチャージを成形ツールに移送するステップとを含んでいる。この方法は、更に、成形ツールにおいてチャージを成形するステップと、成形されたチャージを硬化させるステップとを含む。チャージを組立てるステップは、組立てツール上に少なくとも一の繊維プリフォームを配置することを含むことができ、プライを位置合わせすることは、組立てツールを使用して、事前選択された輪郭に沿って繊維プリフォームを位置合わせすることを含むことができる。組立てツール上で組立てられた後、チャージの一部はクランプされ、その後チャージのクランプされていない部分が成形ツールに挿入される。この方法は、位置合わせされたチャージが成形ツールに移送された後で繊維プリフォームに樹脂を注入するステップを更に含むことができる。この方法はまた、位置合わせしたチャージを成形ツールへ移送する前に成形ツールの上に第１の真空バッグを配置するステップと、第１の真空バッグ内部に含まれている繊維プリフォームの少なくとも一部分の上に第２の真空バッグを配置するステップと、繊維プリフォームに、第１の真空バッグに導入された樹脂を注入するステップとを含むことができる。この方法は、更に、組立てツール内にある間に、プライをまとめてクランプすることによりチャージ内でプライの位置合わせを維持するステップと、成形ツール内でクランプされるまでそれらプライをクランプされた状態に保つステップとを含むことができる。
【０００９】
開示される別の実施形態によれば、ウェブと少なくとも一のフランジとを有する複合構造部材を作製する方法が提供される。この方法は、少なくとも一の繊維補強を有する多プライチャージを組立てるステップと、ツール内において、チャージの第１のウェブ部分をクランプするステップとを含んでいる。この方法は、更に、第１のウェブ部分がツール内にクランプされている間に、チャージの第２のフランジ部分を成形するステップと、成形されたチャージを硬化させるステップとを含む。チャージを組立てるステップは、事前選択された輪郭に沿ってプライを互いに対して位置合わせすることと、位置合わせされたプライをまとめてクランプすることとを含むことができる。
【００１０】
別の実施形態によれば、少なくとも一の輪郭を有する複合構造部材を作製するための装置が提供される。この装置は、一のチャージを形成する複数のプライを組立てるための組立てツールと、構造部材を成形するための成形ツールとを備えている。組立てツールは、輪郭に沿ってプライを位置合わせするための、輪郭に合致した位置合わせガイドと、事前位置合わせしたプライをまとめてクランプするためのクランプ機構とを含んでいる。成形ツールは、互いに対して可動な一対のマンドレルであって、その間に組立てたチャージをクランプすることができる一対のマンドレルを含んでいる。成形ツールは基部を含み、この基部上において互いに対して双方向に可動であることにより、マンドレルはその間にチャージをクランプすることができる。マンドレルは、クランプされたチャージの少なくとも一部分がその上で成形されるツール表面を含んでいる。成形ツールは、更に、マンドレルの一方にクランプ圧を印加するための膨張式ブラダーを含むことができる。装置はまた、成形ツールを覆う第１の真空バッグと、成形されたチャージを覆うための第２の真空バッグとを含むことができ、成形されたチャージのウェブは成形ツール上にクランプされる。マンドレルの各々は、チャージの輪郭を形成するための、輪郭に合致したクランプ表面を含む。
【００１１】
また別の実施形態によれば、複合的な輪郭を有する一のウェブと少なくとも一のフランジとを有する複合部材を作製するための装置が提供される。この装置は、事前位置合わせしたチャージを第１の輪郭に沿って組立てるための組立てツールと、成形ツールとを含んでいる。成形ツールは、基部と、基部の上の、輪郭に合致した一対のマンドレルであって、その間にチャージのウェブ部分をクランプして第２の輪郭に沿って成形することができる一対のマンドレルとを含む。マンドレルの少なくとも一方は、クランプされたチャージのフランジ部分をその上で成形することができるツール表面を含んでいる。
【００１２】
輪郭に合致した複合部品を作製する方法が提供され、この方法は、
事前選択された輪郭に沿って複数のプライを位置合わせすることを含む、チャージを組立てるステップと、
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送するステップと、
成形ツール上でチャージを成形するステップと、
成形されたチャージを硬化させるステップと
を含む。
【００１３】
この方法では、
チャージを組立てるステップが、組立てツール上に少なくとも一の繊維プリフォームを配置することを含み、且つ
プライを位置合わせすることが、組立てツールを使用して、事前選択された輪郭に沿って繊維プリフォームを位置合わせすることを含む。
【００１４】
この方法は、更に、
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送した後で、繊維プリフォームに樹脂を注入するステップ
を含む。
【００１５】
この方法は、更に、
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送する前に、形成ツールの上に第１の真空バッグを配置するステップと、
繊維プリフォームの上に第２の真空バッグを配置するステップと、
繊維プリフォームに、第１の真空バッグに導入された樹脂を注入するステップと
を含む。
【００１６】
この方法は、更に、
チャージを組立てた後、プライをまとめてクランプすることにより、チャージ内でプライの位置合わせを維持するステップ
を含む。
【００１７】
この方法は、更に、
成形ツール内において、位置合わせして組立てたチャージの第１の部分をクランプするステップ
を含み、この方法では、
チャージを成形するステップが、第１の部分をクランプしながら、成形ツール上でチャージの第２の部分を成形することを含む。
【００１８】
この方法によって、輪郭に合致した複合部品が作製される。
【００１９】
ウェブ及び少なくとも一のフランジを有する複合構造部材を作製する方法が提供され、この方法は、
少なくとも一の繊維補強を有する多プライチャージを組立てるステップと、
ツール内でチャージの第１ウェブ部分をクランプするステップと、
ツール内で第１のウェブ部分をクランプしながら、チャージの第２のフランジ部分を成形するステップと、
成形されたチャージを硬化させるステップと
を含む。
【００２０】
この方法では、チャージを組立てるステップが、
事前選択された輪郭に沿ってプライを互いに対して位置合わせすることと、
位置合わせしたプライをまとめてクランプすることと
を含む。
【００２１】
この方法では、チャージを組立てるステップが、互いに対してプライを事前に位置合わせすることを含み、本方法は、更に、
事前に位置合わせしたプライを含むチャージを、組立てツールから成形ツールに移送するステップと、
成形ツール内でチャージの一部分をクランプするステップと、
成形ツールを使用してチャージを成形するステップと
を含む。
【００２２】
この方法では、成形ツール内でチャージの一部分をクランプするステップが、
チャージの一部分を一対のマンドレル間に配置することと、
ブラダーを膨張させることにより、マンドレルの一方を他方に向かって移動させることと
を含む。
【００２３】
この方法は、更に、
ツールの上に第１の真空バッグを配置するステップと、
成形されたチャージの上に第２の真空バッグを配置するステップと、
第２のバッグを真空引きするステップと、
第１の真空バッグに樹脂を導入することにより、チャージに樹脂を注入するステップと
を含む。
【００２４】
この方法では、チャージを組立てるステップが、
少なくとも一の編み込み繊維プリフォームを表面上に配置して、この繊維プリフォームを、輪郭に合致したフェンスに沿って位置合わせすることを含む、表面上にプライを積層すること
を含む。
【００２５】
この方法によって、複合構造部材が作製される。
【００２６】
少なくとも一の輪郭を有する複合構造部材を作製するための装置が提供され、この装置は、
一のチャージを形成する複数のプライを組立てるための組立てツールと、
チャージを成形するための成形ツールであって、互いに対して可動であり、且つ間に組立てたチャージをクランプできる一対のマンドレルを含む成形ツールと
を含んでいる。
【００２７】
この装置では、組立てツールが、
輪郭に沿ってプライを位置合わせするための、輪郭に合致した位置合わせガイドと、
位置合わせしたプライをまとめてクランプするためのクランプ機構と
を含んでいる。
【００２８】
この装置では、成形ツールが、真空、圧縮空気、及び樹脂供給管を受ける貫通孔を有するほぼ真空の基部を含んでおり、
マンドレルが、基板上で互いに対して双方向に可動であり、且つ
マンドレルが、クランプされたチャージの少なくとも一部分がその上で成形されるツール表面を含んでいる。
【００２９】
この装置では、成形ツールが、マンドレルの一方にクランプ圧を印加するための膨張式ブラダーを含んでいる。
【００３０】
この装置は、更に、
成形されたチャージを覆う第１の真空バッグと、
成形ツール上にクランプされた成形済みチャージを覆い、ツールに対してチャージの少なくとも一部分を保持する第２の真空バッグと、
第１のバッグに樹脂を導入してチャージに樹脂を注入するための樹脂供給管と
を含んでいる。
【００３１】
この装置では、マンドレルの各々が、チャージに輪郭を成形するための、輪郭に合致したクランプ表面を含んでいる。
【００３２】
複合的な輪郭を持つウェブと、少なくとも一のフランジを有する複合部材を作製するための装置が提供され、この装置は、
第１の輪郭に沿ってチャージを事前位置合わせする組立てツールと、
基部と、基部上の、輪郭に合致した一対のマンドレルであって、間にチャージのウェブ部分がクランプされて第２の輪郭に沿って成形される一対のマンドレルとを含む成形ツールと
を含んでいる。
【００３３】
この装置では、マンドレルの少なくとも一方が、クランプされたチャージのフランジ部分がその上で成形されるツール表面を含んでいる。
【００３４】
この装置では、組立てツールが、
その上で多プライチャージを組立てることができる表面と、
チャージのプライの位置合わせ及び輪郭形成を行う際に基準となる調整可能な輪郭を有する位置合わせガイドと、
チャージ上に配置されて、ウェブの高さに略等しい幅を有するスペーサと、
位置合わせ及び輪郭形成されたプライとスペーサとをクランプするための少なくとも一のクランプと、
チャージの両側にクランプを到達させるための溝と
を含んでいる。
【００３５】
航空機の複合的な輪郭に合致した複合ブレード縦通材を作製する方法が提供され、この方法は、
組立てツール上に樹脂分配媒体を配置するステップと、
組立てツール上に平坦な編み込み繊維プリフォームを配置して樹脂分配媒体を覆うことによりプリフォームチャージを成形するステップと、
樹脂分配媒体とプリフォームチャージを、互いに対して、且つ第１の輪郭を有する位置合わせガイドに沿って位置合わせするステップと、
プリフォームチャージの上に、ブレード高スペーサを配置するステップと、
チャージのフランジ部分をクランプすることによりチャージの位置合わせを維持するステップであって、ブレード高スペーサを使用してチャージ上でのクランプの配置を制御することを含むステップと、
成形ツールの上に内側真空バッグを取り付けるステップと、
クランプされたチャージを成形ツールに移送するステップと、
成形ツール内においてチャージのウェブ部分をクランプするステップであって、ブラダーを膨張させること、及びブラダーの膨張を使用して一対のマンドレルをチャージとクランプ係合するまで移動させることを含むステップと、
チャージのウェブ部分をマンドレル間にクランプしたまま、チャージのフランジ部分からクランプを取り外すステップと、
チャージのフランジ部分をマンドレルの上に折り畳むことにより、縦通材の一対のフランジを成形するステップと、
成形されたチャージの上に内側バッグを折り返すステップと、
内側バッグの外側バッグをチャージの上に配置するステップと、
内側及び外側のバッグをシールするステップと、
内側及び外側のバッグにそれぞれ第１及び第２の真空を印加するステップと、
内側のバッグに樹脂を導入することにより繊維プリフォームに樹脂を注入するステップと、
成形ツール上において、樹脂を注入した繊維プリフォームを硬化させるステップと、
硬化後、成形ツールから硬化させた縦通材を取り外すステップと
を含んでいる。
【００３６】
ウェブ及びフランジを有する航空機の複合的な輪郭に合致した複合縦通材を作製するための装置が提供され、この装置は、
位置合わせ及び組立てツールであって、
上に平坦なチャージを配置することができる平坦な表面、
チャージを位置合わせする際の基準となる、縦通材の輪郭の一部に対応する第１の輪郭を有する位置合わせフェンス、並びに
縦通材のウェブの高さを決定するためのウェブ高スペーサ
を含むツールと、
チャージをクランプするための複数のクランプであって、ウェブ高スペーサと接するクランプと、
成形及び硬化ツールであって、
組立てツール上の位置合わせフェンスの輪郭と概ね一致する第１の輪郭をし、且つ基部プレートと、間隔を空けて配置された湾曲ブロックとの組立品を含むツール基部、並びに
ツール基部上で互いに対して双方向にスライド可能な一対のマンドレルであって、間にチャージのウェブ部分をクランプするための第２の輪郭を有する第１組の向かい合う表面を含んでおり、更に、その上でチャージのフランジ部分を成形できる第２組のツール表面を含んでいる一対のマンドレル
を含むツールと、
成形されたチャージを覆う第１の内側バッグと、
チャージ及び第１のバッグを覆う第２のバッグと、
第１及び第２のバッグを成形及び硬化ツールにシールするための第１及び第２のシールと、
第１のバッグ内部で樹脂をチャージ内に流すことを可能にする樹脂注入口と、
チャージから樹脂を流出させる少なくとも一の樹脂排出口と
を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】複合的な輪郭を有する複合縦通材の斜視図である。
【図２】図１に示された縦通材を製造するための装置の機能的ブロック図である。
【図３】図１に示された縦通材を作製するために使用される複合チャージを組立てるための組立てツールの平面図である。
【図４】図３に示された組立てツールの側面図である。
【図５】図３と同様の組立てツールの平面図であり、樹脂分配媒体が組立てツール上に配置されている様子を示している。
【図６】図５と同様の組立てツールの平面図であり、樹脂分配媒体の上に透明な分離膜が配置されている様子を示している。
【図７】図６と同様の組立てツールの平面図であり、透明な分離膜の上に編み込み繊維プリフォームが配置されている様子を示している。
【図８】図７と同様の組立てツールの平面図であり、繊維プリフォームの上に別の透明な分離膜が配置されており、ブレード高スペーサを動作させた様子を示している。
【図９】図８と同様の組立てツールの平面図であり、プリフォームチャージのクランプが取り付けられた様子を示している。
【図１０】図８と同様の組立てツールの平面図であり、連続するブレード高スペーサの使用を示している。
【図１１】図１０と同様の組立てツールの平面図であり、磁気移送バーがクランプに取り付けられている様子を示している。
【図１２】図９のライン１２−１２に沿った断面図である。
【図１３】事前位置合わせされたチャージ及び樹脂注入コンポーネントが取り付けられる前の成形ツールの一端を示す平面図である。
【図１４】図１３のライン１４−１４に沿った断面図である。
【図１５】図１４と同様の断面図であり、成形ツール上への第１の真空バッグの配置を示している。
【図１６】図１５と同様の断面図であり、成形ツール内に事前位置合わせされたチャージが配置されている様子を示しており、明瞭性のために分離膜は省略されている。
【図１７】図１６と同様の断面図であり、ブラダーを膨張させてチャージのウェブ部分をクランプしている様子を示している。
【図１８】図１７と同様の断面図であり、チャージのクランプが取り除かれており、らせん状の樹脂注入口ラップが取り付けられている様子を示している。
【図１９】図１８と同様の断面図であり、プリフォームのフランジ部分がマンドレル上に折り畳まれて成形されている様子を示している。
【図２０】図１９と同様の断面図であり、チャージ内にラジアスギャップフィラーが配置された様子を示している。
【図２１】図２０と同様の断面図であり、キャップチャージを含む追加コンポーネントが取り付けられている様子を示している。
【図２２】図２１と同様の断面図であり、外側のバッグが取り付けられて、シールされ、真空引きされている様子を示している。
【図２３】複合的な輪郭に合致した複合部材を作製する方法のフロー図である。
【図２４】図２３に示された方法の追加ステップを示すフロー図である。
【図２５】複合的な輪郭を有する複合構造部材を作製する別の方法のフロー図である。
【図２６】航空機の製造及び保守方法を示すフロー図である。
【図２７】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１に示すように、開示される実施形態は、広義には、例えば限定しないが、複合的な輪郭に合致した複合縦通材３０のような湾曲した複合部品を作製するための方法と装置に関する。図示の実施形態では、縦通材３０の輪郭は、それぞれ直交する面Ｐ１、Ｐ２に含まれる半径Ｒ１、Ｒ２に基づいて形成される。しかしながら、他の輪郭の形状寸法も可能であり、縦通材３０の輪郭の全て又は一部を、その長さの一部のみに沿って形成してもよい。他の実施形態では、縦通材３０は、その長さに沿って単一の輪郭のみを有する。図１に示される実施形態では、Ｒ１及びＲ２は平面内にほぼ一定の弧を形成しているが、Ｒ１、及び／又はＲ２は、縦通材３０が長さに沿って一又は複数の湾曲を含むように、軸に沿って、又は横方向に変化してもよい。縦通材３０は、「ブレード縦通材」と呼ばれることもあり、ウェブ部分３２と、何らかの適切な手段によって輪郭に合致した外板３６と接合可能なフランジ部分３４とを含んでいる。ウェブ部分３２は、「ブレード」と呼ばれることもあり、高さ「Ｈ」を有している。この例示的実施形態にはブレード縦通材３０が示されているが、開示される方法及び装置を利用して、長さに沿って一又は複数の輪郭を有する他の様々な細長の構造部材を製造することができる。また、開示される方法及び装置を利用して、限定しないが、少数の例を挙げると「Ｃ」、「Ｊ」、及び「Ｉ」字形状を含む様々な断面形状のいずれかを有する細長の構造部材を製造することができる。
【００３９】
図２は、図１に示した縦通材３０のような複合部品を製造するための装置の基本的なコンポーネントを示している。この装置は、大雑把には、位置合わせ及び組立てツール３８（以降、簡略に組立てツール３８という）と、成形及び硬化ツール７２（以降、簡略に成形ツール７２という）とを備えている。組立てツール３８は、チャージ６２を支持するテーブル４０と、このテーブル４０上において、チャージ６２のコンポーネント５４、５６、５８、６０（図１２参照）を位置合わせするために使用される湾曲したフェンス４８とを含んでいる。位置合わせ後、チャージ６２のコンポーネント５４、５６、５８、６０（図１２参照）は、複数のクランプ６８の顎６７の間に保持される。チャージ６２上におけるクランプ６８の位置は、図１に示される縦通材３０のブレード高「Ｈ」を画定するもので、クランプ６８の顎６７の少なくとも一つに係合するプランジャー５２の延長量によって決まっている。
【００４０】
クランプ６８によってクランプされたチャージ６２は、ロボット（図示しない）のような適切な運搬装置６５を使用して成形ツール７２へと運搬される。成形ツール７２は、大雑把には、ツール基部７４の上をスライド可能な一対のマンドレル８０ａ、８０ｂを備えている。チャージ６２は、成形プロセスの間にマンドレル８０ａ、８０ｂ上で成形される間、これらマンドレル８０ａ、８０ｂの間に保持される（後述で更に詳細に説明する）。
【００４１】
図３〜１２は、組立てツール３８と、チャージ６２のコンポーネント５４、５６、５８、６０（図１２）を位置合わせして組み立てるための連続ステップとを更に詳細に示している。特に図３及び４に示すように、組立てツール３８は、ほぼ平坦なチャージ支持表面４４を有する真空テーブル４０を備え、この支持表面４４を横断してほぼ平行な複数のスロット４２が延びている。テーブル４０には複数の複動シリンダ５０が搭載されており、シリンダのそれぞれが、真空テーブルの表面４４の上方において軸方向に延長可能な細長のプランジャー５２を含み、これらのプランジャーはブレードの深さスペーサとして働く。他の実施形態（図示しない）では、プランジャー５２は、テーブル表面４４の上方及び下方の両方に設けてもよい。シリンダ５０は、空気／気体を用いて流体圧により作動させても、電気で作動させてもよい。所望の輪郭、又は図１に示した半径Ｒ１にほぼ対応する変動半径Ｒ１を有する位置合わせフェンス４８は、ファスナ５５によりテーブル表面４４に固定されている。他の実施形態では、フェンス４８の輪郭Ｒ１は、数値制御デバイス、ピンなどを使用して変化させることができる。
【００４２】
後述で更に詳細に説明するように、組立てツール３８は、チャージ６２（図２、本明細書においては繊維プリフォーム組立品とも呼ぶ）のコンポーネント５４、５６、５８、６０（図１２）が互いに対して位置合わせされるように、且つ位置合わせフェンス４８の輪郭Ｒ１に沿って位置合わせされるように、チャージ６２のコンポーネント５４、５６、５８、６０の事前位置合わせを行う。本明細書において使用される「チャージ」という用語は、乾燥しているか、又は部分的に注入処理された繊維プリフォーム又は部品、及びプリプレグの両方を含む。後述する図示の実施形態では、チャージ６２は乾燥した繊維プリフォーム５８（図７）からなる。しかしながら、開示される方法及び装置の原理を利用して、プリプレグを用いた複合構造を製造することもできる。
【００４３】
図５に示すように、使用時には、チャージ６２（図２）は、まず樹脂分配媒体５４をテーブル表面４４上に配置することにより、輪郭に合致したフェンス４８に沿って位置合わせされた状態で積層される。次に、図６に示すように、やはりフェンス４８の輪郭に沿って位置合わせされた状態で、分配媒体５４の上に透明な分離膜５６のプライが配置される。
【００４４】
次に、図７に示すように、一又は複数の管状又はソックス様の編み込み繊維プリフォーム５８ａ、５８ｂ（図１６参照）が、やはり輪郭に合致したフェンス４８に沿って位置合わせされた状態で、図６に示す透明な分離膜５６の上に配置される。次いで、図８に示すように、透明な分離膜６０の第２のプライが繊維プリフォーム５８の上に配置され、フェンス４８に沿って位置合わせされることにより、透明な分離膜５６、６０の二つのプライ、樹脂分配媒体５４、及び編み込み繊維プリフォーム５８を備えた完全なチャージ又はプリフォーム組立品６２（図１２参照）が形成される。編み込み繊維プリフォーム５８の使用により、縦通材３０の複合的な湾曲を可能にして積層を容易にするエンジニアドプリフォームの自動製造が可能になる。編み込み繊維プリフォーム５８は、縦通材３０（図１）に強度を付加するために、捲縮繊維から構成されても又は非捲縮繊維から構成されてもよく、また三以上の繊維からなる二軸編み込みから構成されても、三軸編み込みから構成されてもよい。更に、繊維プリフォームは、編組以外のプロセスにより製造されてもよい。
【００４５】
順次形成されてフェンス４８に沿って事前位置合わせされたチャージ６２と、プランジャー６４（図８）の軸方向に沿った位置により事前に決定された図１に示すブレード高「Ｈ」と、複数のクランプ６８（図９）、又は他の適切なクランプ機構とは、図９及び１２に最もよく示されるように、テーブル４０のスロット４２内に配置されて、プランジャー６４に接するまでスロット４２に沿って案内される。
【００４６】
クランプ６８の各々は、図１２、１４、及び１６に示されているように、それぞれ側方フランジ６８ａ、６８ｂを備えて対向する一対の顎６７を有するはさみ運動するもの、又は他の種類の「Ｃ」字クランプとすることができる。図１２に示すように、各クランプ６８の顎６７の一方は、チャージ６２の下のスロット４２の一つの内部に受け入れられて、このスロット４２に沿ってスライド可能であり、クランプ６８の他方の顎６７は、チャージ６２の上に延びる。クランプ６８は、チャージ６２の周りに配置されて、顎６７の一方の側方フランジ６８ａ（図１２参照）がチャージ６２の上のプランジャー６４の端部に係合するまで、図４〜１２に示すテーブル４０のスロット４２内を通過する。別の実施形態（図示しない）では、プランジャー６４がテーブル表面４４（図４）の上方及び下方の両方に設けられ、この場合、両方の側方フランジ６８ａ、６８ｂはプランジャー６４の一方と係合し、このプランジャーに接して停止する。したがって、プランジャー６４は、チャージ６２上におけるクランプ６８の位置、特にチャージ６２上における側方フランジ６８ａ、６８ｂの位置を決定する停止部として機能する。効果的には、クランプ６８の顎６７上の側方フランジ６８ａ、６８ｂがプランジャー６４に接することにより、プランジャー６４の軸方向位置により決定されるブレード高「Ｈ」がクランプ６８に伝達される。
【００４７】
図１０に示す別の実施形態では、ブレード高「Ｈ」は、図１２に示されるチャージ６２の両側に連続ブロック又はプレート６６を配置することにより決定される。次いで、クランプ６８（図９及び１２）がチャージ６２に取り付けられ、プレート６６に接することによりブレード高「Ｈ」が決定される。すなわち、ブレード高「Ｈ」は、間隔を空けて配置された個別の要素（例えば、プランジャー６４）を使用することにより決定されても、又は連続する要素（例えば、プレート６６）により決定されてもよい。
【００４８】
任意の一実施形態では、図１１に示すように、磁気移送バー７０をクランプ６８に取り付けることにより、運搬装置６５（図２）により図１１〜２０に示される成形ツール７２に移送される間、クランプされたチャージ６２を保持し、安定化させる。成形ツール７２まで移送される間に、クランプ６８、すなわちプリフォーム組立品６２を安定化させる他の多様な手段を利用することができ、これら手段には、限定しないが、グリップ、プレート、ボールロックピン、ロッド、及び固定具が含まれる（全てが図示されてはいない）。
【００４９】
次に図１３及び１４に示すように、一実施形態では、成形ツール７２を利用して、上述のプリフォーム組立品６２（図１２）の成形、注入処理、及び硬化を行うことができる。注入処理は、縦通材３０の費用効率的な製造を達成するために、制御された大気圧樹脂注入プロセスを使用して実行される。このような適切な注入プロセスの一つが、２００８年２月２６日発行の米国特許第７３３４７８２号に記載されており、ここで言及することによりこの特許文献の開示内容全体を本明細書に包含する。しかしながら、他の注入プロセスも使用可能である。
【００５０】
成形ツール７２は、大雑把には一対のマンドレル８０ａ、８０ｂを含み、それらの少なくとも一方は、ツール基部７４上に支持された低摩擦性スリッププレート８２（図１４）の上をスライド可能である。ツール基部７４の輪郭は、その長さに沿って、縦通材３０の第１の輪郭Ｒ１（図１）とほぼ一致するように形成することができる。マンドレル８０ａ、８０ｂは、長さに沿って縦通材の第２の輪郭Ｒ２（図１）とほぼ一致するような輪郭を有する対向し合うツール面８０ｃを有している。一対の湾曲したブロック７６、７８が、縦通材３０の第１の輪郭Ｒ１（図１）とほぼ一致する湾曲を有するツール基部７４の両側にそれぞれ搭載されて、ツール基部７４にシールされている。別の構成では、湾曲ブロック７６、７８、及びツール基部７４は、単一の材料ブロックから得られたポケットを接合、溶接、又は機械加工した一の連続片である。膨張式ブラダー９０が湾曲ブロック７６とマンドレル８０ａとの間に挟まれている。
【００５１】
マンドレル８０ａ、８０ｂの各々は、一実施形態では単一片から構成されており、他の実施形態では、長さに沿って区分されている（図示しない）。マンドレル８０ａ、８０ｂの対向し合うツール面８０ｃは、互いに側方に間隔を空けて配置されていることにより、間にテーパの付いたスロット８４を形成している。マンドレル８０ａ、８０ｂの各々は、更に、上部に概ね平坦なツール表面８６を含んでいる。マンドレル８０ｂには、縦方向に延びる樹脂注入口溝９２が設けられている。この目的については後述する。ツール基部７４は、外側のバッグの空気レギュレータ（図示しない）に連結される空気圧継手９４を含むことができる。
【００５２】
特に図１３に示すように、ツール７２の端部１０７は、バルブ９７を介して膨張式ブラダー９０を真空９８、通気口１００、及び圧縮空気１０２に連結してブラダー９０の膨張と収縮とを制御する内部空気通路９６を含んでいる。後述する内側バッグ及び外側バッグのシールの位置が、それぞれ１０４及び１０６で示されている。
【００５３】
図１５は、内側ＩＭＬ（内側モールド線）バッグ１０８（本明細書では第１のバッグ１０８ともいう）が、内側バッグシール１０４によりツール７２の上に配置されてツール７２にシールされた後の成形ツール７２を示している。内側の第１バッグ１０８はツール７２より幅広なので、バッグ１０８の一部分１０９が成形ツール７２の縁１１１を越えて垂れている。後述するように、内側バッグ部分１０９は、その後プリフォーム組立品６２（図１５には示さない）の上に折り返されてツール７２にシールされる。ツール７２上に配置された後、内側バッグ１０８には管継手９４（図２２）を通して若干の真空が印加され、それによりバッグはツールブロック表面８６に沿って引き寄せられて、マンドレル８０ａ、８０ｂ間のスロット８４の中に引き込まれる。後述の説明を明瞭にするために、図１４〜１９には内側の第１バッグ１０８の全ての領域が示されているわけではない。
【００５４】
内側の第１真空バッグ１０８を取り付けた後、事前位置合わせしたプリフォーム組立品６２は、運搬装置６５（図２参照）により組立てツール３８（図２〜１２）から成形ツール７２へ移送される。図１６に示すように、ブラダー９０を収縮させ、マンドレル８０ａ、８０ｂを引き離して開放スロット８４を形成することにより、クランプされたプリフォーム組立品６２が、対向し合うマンドレル面８０ｃ間のスロット８４の中に挿入される。明瞭性のために、分離膜５６、６０は、後述の図１６と１７には示されていない。プリフォーム組立品６２上におけるクランプ６８の位置、特にフランジ６８ａ、６８ｂの位置は、縦通材３０のウェブ部分３２（図１）に対応するウェブ部分６２ａと、縦通材３０のフランジ部分３４に対応するフランジ部分６２ｂとを画定する。フランジ６８ａ、６８ｂは、プリフォーム組立品６２がスロット８４の中に挿入されると上部マンドレル表面８６と係合し、図１に示したウェブ高「Ｈ」を決定する。
【００５５】
図１７は、組立てプロセスの次のステップを示している。このステップでは、ブラダー９０を膨張させて、矢印１１０により示される方向に力を印加することにより、マンドレル８０ａをマンドレル８０ｂに向かってスライドさせることにより、プリフォーム組立品６２のウェブ部分６２ａを二つのマンドレル８０ａと８０ｂとの間にクランプする。一方で、プリフォーム組立品６２のフランジ部分６２ｂはクランプ６８によって保持されたままである。図示の実施形態にはブラダー９０が示されているが、組立品６２をクランプするためにマンドレル８０ａ、８０ｂを互いに向かって引き寄せるための他の手段も利用可能であり、このような手段には、限定されないが、モータ、ねじ、機械機構（いずれも図示しない）が含まれる。
【００５６】
図１８に示すように、組立てプロセスの次のステップでは、組立品６２のウェブ部分６２ａがマンドレル８０ａ、８０ｂ間にクランプされた後で、アセンブリ６２のフランジ部分６２ｂを上部マンドレルの表面８６の上方に露出したまま残してプリフォームアセンブリ６２からクランプ６８を取り除く。次いで、樹脂注入口となるらせん状ラップ１１２が溝９２内に配置されて、適切な樹脂供給源（図示しない）と連結される。
【００５７】
図１９に示すように、組立てプロセスの次のステップでは、プリフォーム組立品６２のフランジ部分６２ｂを矢印１１６によって示される方向に、上部マンドレル表面８６上へと折り畳む。このような折り畳み工程により、樹脂分配媒体５４も折り畳まれて樹脂注入口となるらせん状ラップ１１２と接触し、次の注入工程では、らせん状ラップ１１２を介して導入される樹脂が樹脂分配媒体５４内へ流入する。このような折り畳み工程の間に、繊維プリフォーム５８のあらゆる繊維角度の歪みは、フランジ部分６２ｂがフランジ１１４に合わせて成形されている間、ウェブ部分６２ａが前もってクランプされた所定の位置に保持されていることにより、最小化されるか、又はほぼ排除される。
【００５８】
プリフォーム組立品６２をクランプすることは、プリフォーム５８のウェブ部分６２ａを縮小する助けにもなる。上部マンドレル表面８６上にフランジ１１４を折り畳むことにより、フランジ１１４とウェブ部分６２ａの交差部分にラジアスギャップ１１８が形成される。この事象においては、図２０に示すように、適切なラジアスギャップフィラー１２０をギャップ１１８の中に挿入することができる。「Ｌ」字形部品の場合、非スティック状の再利用可能なラジアスフィラーを使用できる。
【００５９】
次に図２１を参照する。図２１は、フランジ３４（図１）を覆ってフランジ３４を補強するために使用されるキャップ１２４を縦通材３０（図１）が含む用途での、その後の任意の組立て工程における成形ツール７２を示している。この段階では、フランジ１１４の上に、繊維キャッププリフォーム１２４、透明な分離膜（図示しない）、透明な当て板１２６、及び樹脂分配媒体１２８が順に積層されている。樹脂排出管１２２が、フランジ１１４の縁に沿って、プリフォーム組立品６２のウェブ部分６２ａの端部に配置されている。ウェブ部分６２ａに二つの端部排出管（図示しない）を配置する代わりに、プリフォームチャージの挿入に先立って、内側バッグの中に連続する樹脂排出管（図示しない）を配置してもよい。排出管１２２により、空気及び気体だけでなく、注入処理済みのプリフォーム５８から漏出する過剰な樹脂を完全に排出することができるので、硬化中にプリフォーム５８にほぼ均一な圧力が印加される。
【００６０】
次に図２２を参照する。図２２は、組立てプロセスの更なる段階にある成形ツール７２を示している。バッグ部分１０９はツールの上に折り返されて、シール１０４によってシールされている。ここで、外側の第２真空バッグ１３０をツール７２の上に配置して、内側バッグとプリフォーム組立品６２とを覆う。次いで、外側の第２真空バッグ１３０は、外側バッグシール１０６により、湾曲ブロック７６、７８の上側表面８６を含む成形ツール７２にシールされる。次いで、外側バッグ１３０に印加される真空を調整する適切な外側バッグレギュレータ（図示しない）に管継手９４が連結される。次いで、内側バッグ１０８と外側のバッグ１３０から、ほぼ同時に排気する。例示的な一実施形態では、内側バッグ１０８には、外側バッグ１３０よりやや高い真空度を適用する。例えば、限定しないが、一の用途では、内側バッグ１０８は約３０Ｈｇに真空引きされ、外側バッグ１３０は約２５Ｈｇに真空引きされる。
【００６１】
成形及び圧密化後、プリフォーム組立品６２に印加される圧力を必要に応じて調節する。一実施例では、ウェブ部分６２ａ（図２２）に印加される硬化圧は、ブラダー９０によってマンドレル８０ａに印加される圧力によって決定される。フランジ１１４に印加される硬化圧は内側バッグ１０８の真空レベルによって決定され、マンドレル表面８６上にフランジ１１４を保持する圧力は外側バッグ１３０の真空レベルによって決定される。硬化後、外側のバッグ１３０を取り外し、その後ブラダー９０を収縮させる。ブラダー９０の収縮によりマンドレル８０ａ、８０ｂが互いに離れて、内側のバッグ１０８、並びに、硬化した縦通材３０となった樹脂注入プリフォーム５８と、成形ツール７２から除去されるべき全ての関連する使い捨て材料とを含むその内容物のクランプが解除される。
【００６２】
次に図２３を参照する。図２３は、上述に開示された実施形態による、輪郭に合致した複合部品の作製方法を示している。この方法は、１３４において、繊維プリフォーム組立品６２を含むチャージを積み上げて位置合わせすることから開始され、次いで、１３６において、事前位置合わせされたプリフォーム組立品６２を成形ツール１７２内に配置する。次に、１３８においてプリフォーム組立品６２に樹脂を注入した後、１４０において樹脂注入プリフォーム組立体６２を硬化させる。
【００６３】
図２４は、開示された実施形態による複合構造部材の作製方法の別の実施形態を示している。この方法は、１４２において、樹脂分配媒体プライ５４を組立てツール３８上に配置することから開始され、その後１４４において第１の透明な分離膜プライ５６を樹脂分配媒体５４の上に配置する。１４６において、適切な編み込み繊維プリフォーム５８を第１の分離膜プライ５６の上に配置した後、１４８に示すように、第２の透明な分離膜プライ６０をプリフォーム５８の上に配置する。１５０では、一又は複数のブレード高スペーサ６４又は６６をチャージの上に配置し、１５２では、プライの位置合わせを維持するようにスタック状の組立て品６２をまとめてクランプする。次に、１５６において、事前位置合わせされたプリフォーム組立品６２を成形ツール７２に移送し、成形ツール７２において樹脂を注入して硬化させる。
【００６４】
図２５は、ウェブ３２と、少なくとも一のフランジ３４とを有する、輪郭に合致した複合構造部材３０の作製方法の更なる詳細を示している。この方法は、１５８において、内側真空バッグ１０８を成形ツール７２上に取り付けることから開始され、その後、１６０において、内側バッグ１０８を真空引きして成形ツール７２の上に引き寄せる。１６１では、排出口となるらせん状ラップ１２２を真空バッグの溝の底部に配置する。次に、１６２において、クランプされたプリフォーム組立体又はチャージ６２を成形ツール７２上にロードし、１６４においてブラダー９０を膨張させることにより、プリフォーム組立体６２をクランプして圧縮する。１６６で組立品６２のクランプを解除し、１７０でツール７２内の樹脂注入口溝９２内に入口となるらせん状ラップ１１２を取り付ける。
【００６５】
次に、１７２において、プリフォーム組立品６２のフランジ１１４を所定の位置に折り畳み、その後１７４において、任意で、フランジ１１４間に存在しうるギャップ１１８の中にラジアスフィラー１２０を導入する。１７６では、プリフォームフランジ１１４の上にキャップチャージ１２４を加える。１７８ではキャップチャージ１２４の上に透明な分離膜１２４を加え、１８０では透明な分離膜の上に透明な当て板１２６を加える。１８２では当て板１２６の上に樹脂分配媒体１２８を加え、１８４では、チャージ６２のウェブ部分６２ａとフランジ１１４の各端部に樹脂排出管１２２を配置する。１８６では内側バッグ１０８をシールする。１８８では、外側バッグ１３０を、プリフォームチャージ組立体６２の上に取り付け、組立てツール７２にシールする。１９０では、内側バッグ及び外側バッグからほぼ同時に排気し、次いで１９２でプリフォームチャージ組立品６２に樹脂を注入する。次に、注入処理済のチャージ６２を、１９４において硬化させ、１９６において成形ツール７２から取り外し、必要に応じてトリミングし、所望の長さに切断する。
【００６６】
組立て及び硬化の両段階においてツール７２は内側バッグ１０８によって覆われているので、ツール７２には樹脂又はその他の残渣が殆ど残らず、次の部品の処理を準備する際に必要なクリーンアップは最小又はゼロである。内側バッグ１０８は部品及び関連する使い捨て材料を完全に包み込むので、トリミングのために非クリーンルーム型領域へ移送することが簡略化される。
【００６７】
次に図２６及び２７を参照する。本発明の実施形態は、図２６に示す航空機の製造及び保守方法２００、及び図２７に示す航空機２０２に関して使用することが可能である。製造前の段階では、例示的な方法２００は、航空機２０２の仕様及び設計２０４と、材料調達９８とを含みうる。製造段階では、航空機２０２のコンポーネント及びサブアセンブリの製造２０８と、システムインテグレーション２１０とが行われる。ステップ２０８の間に、開示される方法及び装置を使用して、スチフナーのような複合部品を製造し、次のステップ２１０において組立てることができる。その後、航空機２０２は認可及び納品２１２を経て運航２１４される。顧客により運航される間に、航空機２０２は定期的な整備及び保守２１６（改造、再構成、改修なども含みうる）を受ける。
【００６８】
方法２００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００６９】
図２７に示されるように、例示的方法２００によって製造された航空機２０２は、複数のシステム２２０及び内装２２２を有する機体２１８を含むことができる。開示される方法及び装置を使用して、機体２１８の一部を形成する縦通材のようなスチフナーを製造することができる。高レベルのシステム２２０の例には、推進システム２２４、電気システム２２６、油圧システム２２８、及び環境システム２３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業のような他の産業にも適用可能である。
【００７０】
本明細書に具現化された装置は、製造及び保守方法２００の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、製造プロセス２０８に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機２０２の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造することができる。また、一又は複数の装置の実施形態は、例えば、航空機２０２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機２０２のコストを削減することにより、製造段階２０８及び２１０の間に利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態を、航空機２０２の運航中に、例えば限定しないが整備及び保守２１６に利用することができる。
【００７１】
本発明の実施形態を、特定の例示的な実施形態に関連させて説明したが、これらの特定の実施形態は説明を目的としているのであって、限定を目的としているのではなく、当業者であれば他の変形例が想起可能であろう。
【符号の説明】
【００７２】
３０ 縦通材
３２ 縦通材のウェブ部分
３４ 縦通材のフランジ部分
３６ 外板
３８ 位置合わせ及び組立てツール
４０ テーブル
４２ スロット
４４ チャージ支持表面
４８ 位置合わせフェンス
５０ 複動シリンダ
５２ プランジャー
５４、５６、５８、６０ チャージのコンポーネント
６２ チャージ
６２ａ チャージのウェブ部分
６２ｂ チャージのフランジ部分
６４ プランジャー
６５ 運搬装置
６６ プレート
６７ クランプ
６８ クランプの顎
７０ 磁気移送バー
７２ 成形及び硬化ツール
７４ ツール基部
７６、７８ 湾曲ブロック
８０ａ、８０ｂ マンドレル
８０ｃ 対向し合うツール面
８４ マンドレル間のスロット
８６ マンドレル表面
９０ 膨張式ブラダー
９２ 樹脂注入口溝
９４ 空気圧継手
９６ 空気通路
９７ バルブ
９８ 真空
１００ 通気口
１０２ 圧縮空気
１０４ 内側バッグシール
１０６ 外側バッグシール
１０８ 内側バッグ
１１２ 樹脂注入口となるらせん状ラップ
１１４ フランジ
１１８ ギャップ
１２０ ラジアスギャップフィラー
１２２ 樹脂排出管
１２４ キャップ
１２６ 当て板
１２８ 樹脂分配媒体
１３０ 外側バッグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輪郭に合致した複合部品の作製方法であって、
複数のプライを事前選択した輪郭に沿って位置合わせすることを含む、チャージを組立てるステップと、
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送するステップと、
成形ツール上でチャージを成形するステップと、
成形したチャージを硬化させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
チャージを組立てるステップが、少なくとも一の繊維プリフォームを組立てツール上に配置することを含み、且つ
プライを位置合わせすることが、組立てツールを使用して、事前選択した輪郭に沿って繊維プリフォームを位置合わせすることを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送した後で、繊維プリフォームに樹脂を注入するステップ
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送する前に、成形ツールの上に第１の真空バッグを配置するステップと、
繊維プリフォームの上に第２の真空バッグを配置するステップと、
第１の真空バッグの中に導入された樹脂を繊維プリフォームに注入するステップと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
チャージを組立てた後で、プライをまとめてクランプすることによりプライの位置合わせを維持するステップ
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
成形ツール内で、位置合わせして組立てたチャージの第１の部分をクランプするステップを
更に含み、
チャージを成形するステップが、チャージの第１の部分をクランプしながら成形ツール上に第２の部分を成形することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一の輪郭を有する複合構造部材を作製するための装置であって、
チャージを形成する複数のプライを組立てるための組立てツールと、
チャージを成形するための成形ツールであって、組立てたチャージを間にクランプできる互いに対して可動な一対のマンドレルを含む成形ツールと
を備える装置。
【請求項８】
組立てツールが、
輪郭に沿ってプライを位置合わせするための、輪郭に合致した位置合わせガイドと、
位置合わせしたプライをまとめてクランプするためのクランプ機構と
を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
成形ツールが、真空、圧縮空気、及び樹脂供給管を受ける貫通孔を有するほぼ真空気密な基部を含んでおり、
マンドレルが基部上で互いに対して双方向に可動であり、且つ
マンドレルが、クランプされたチャージの少なくとも一部をその上で成形できるツール表面を含んでいる、
請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
成形ツールが、マンドレルの一方にクランプ圧を印加するための膨張式ブラダーを含んでいる、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
成形されたチャージを覆う第１の真空バッグと、
成形ツール上にクランプされた成形済みチャージを覆い、チャージの少なくとも一部をツールに対して保持する第２の真空バッグと、
第１のバッグの中に樹脂を導入し、チャージを注入するための樹脂供給管と
を更に備えている、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
マンドレルの各々が、チャージに輪郭を成形するための、輪郭に合致したクランプ表面を含んでいる、請求項７に記載の装置。
【請求項１】
輪郭に合致した複合部品の作製方法であって、
複数のプライを事前選択した輪郭に沿って位置合わせすることを含む、チャージを組立てるステップと、
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送するステップと、
成形ツール上でチャージを成形するステップと、
成形したチャージを硬化させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
チャージを組立てるステップが、少なくとも一の繊維プリフォームを組立てツール上に配置することを含み、且つ
プライを位置合わせすることが、組立てツールを使用して、事前選択した輪郭に沿って繊維プリフォームを位置合わせすることを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送した後で、繊維プリフォームに樹脂を注入するステップ
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
位置合わせして組立てたチャージを成形ツールに移送する前に、成形ツールの上に第１の真空バッグを配置するステップと、
繊維プリフォームの上に第２の真空バッグを配置するステップと、
第１の真空バッグの中に導入された樹脂を繊維プリフォームに注入するステップと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
チャージを組立てた後で、プライをまとめてクランプすることによりプライの位置合わせを維持するステップ
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
成形ツール内で、位置合わせして組立てたチャージの第１の部分をクランプするステップを
更に含み、
チャージを成形するステップが、チャージの第１の部分をクランプしながら成形ツール上に第２の部分を成形することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一の輪郭を有する複合構造部材を作製するための装置であって、
チャージを形成する複数のプライを組立てるための組立てツールと、
チャージを成形するための成形ツールであって、組立てたチャージを間にクランプできる互いに対して可動な一対のマンドレルを含む成形ツールと
を備える装置。
【請求項８】
組立てツールが、
輪郭に沿ってプライを位置合わせするための、輪郭に合致した位置合わせガイドと、
位置合わせしたプライをまとめてクランプするためのクランプ機構と
を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
成形ツールが、真空、圧縮空気、及び樹脂供給管を受ける貫通孔を有するほぼ真空気密な基部を含んでおり、
マンドレルが基部上で互いに対して双方向に可動であり、且つ
マンドレルが、クランプされたチャージの少なくとも一部をその上で成形できるツール表面を含んでいる、
請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
成形ツールが、マンドレルの一方にクランプ圧を印加するための膨張式ブラダーを含んでいる、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
成形されたチャージを覆う第１の真空バッグと、
成形ツール上にクランプされた成形済みチャージを覆い、チャージの少なくとも一部をツールに対して保持する第２の真空バッグと、
第１のバッグの中に樹脂を導入し、チャージを注入するための樹脂供給管と
を更に備えている、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
マンドレルの各々が、チャージに輪郭を成形するための、輪郭に合致したクランプ表面を含んでいる、請求項７に記載の装置。
【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２５】
【図２６】
【図２７】
【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２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−２１８４４１（Ｐ２０１２−２１８４４１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−７９７０５（Ｐ２０１２−７９７０５）
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７９７０５（Ｐ２０１２−７９７０５）
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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