JP7359563B2 - ビークル用のストリンガーを整列させるための方法及びモジュール式パンチ成形プレートの装置 - Google Patents

Description

本開示は、概して、ストリンガーの製造プロセスに関する。より具体的には、本開示は、ビークル用の複合材ストリンガーの製造中において、装填材のブレード先端部同士を整列させるための装置及び方法に関する。

ストリンガーなどの複合材補強下部構造体は、ブレード補剛材と称されることもあり、船舶及び航空機産業において、頻繁に用いられている。このようなストリンガーは、２つ以上の装填材を結合することによって製造することができる。ストリンガーは、ブレード部及びフランジ部を含み、反対向きのフランジがブレード部の両側から外方に延びている。

製造プロセス中に、装填材は、断面Ｌ字形に成形されうる。この成形は、各装填材の端部をダイキャビティ内に押し込んで、ブレード部を成形することを含む。ダイキャビティ内に挿入されてブレード部を形成する装填材の端部同士は、ダイキャビティ内で整列していなければならない。先端部分が非整列状態になると、樹脂が、硬化中に、ブレード部の端部に溜まる可能性がある。溜まった樹脂は、ストリンガーが極端な温度の熱サイクルにかけられた際に、亀裂を起こす可能性がある。

一態様は、ビークル用の複合材ストリンガーを製造する方法に関する。当該方法は、第１及び第２成形ブロックの間に形成されたダイキャビティに、第１及び第２装填材を配置することを含む。当該方法は、第１パンチプレートを前記ダイキャビティ内に挿入し、前記第１装填材の第１端部を前記第１成形ブロックに沿って前記ダイキャビティ内に押し込むこと、及び、第２パンチプレートを前記ダイキャビティ内に挿入し、前記第２装填材の第１端部を前記第２成形ブロックに沿って前記ダイキャビティ内に押し込むことを含む。当該方法は、前記第１端部同士が非整列である場合、前記第１パンチプレートを前記第２パンチプレートに対して移動させて、前記第１装填材を前記第１成形ブロックに対して移動させることにより、前記第１及び第２成形装填材の前記第１端部同士を前記ダイキャビティ内で整列させることを含む。当該方法は、前記第１端部同士が前記ダイキャビティ内で整列している際に、前記第１及び第２装填材の第２端部にフランジを形成することを含む。当該方法は、前記第１及び第２パンチプレートを前記ダイキャビティから取り出すこと、及び、前記第１及び第２装填材を、前記第１及び第２成形ブロックの間で圧縮することを含む。

別の態様において、当該方法は、前記第１装填材を前記第１パンチプレートに接着させることにより、前記第１装填材と前記第１パンチプレートとの相対移動を防止し、前記第１装填材の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込む際に、前記第１装填材を前記第１成形ブロックに沿って移動させることも含む。

別の態様において、当該方法は、前記第２装填材を前記第２パンチプレートに接着させることにより、前記第２装填材と前記第２パンチプレートとの相対移動を防止し、前記第２装填材の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込む際に、前記第２装填材を前記第２成形ブロックに沿って移動させることも含む。

別の態様において、当該方法は、前記第１及び第２装填材の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込む前に、前記第１及び第２装填材を加熱することも含む。

別の態様において、当該方法は、前記第１パンチプレートを前記ダイキャビティ内に移動させる際に、前記第１パンチプレートを前記第２パンチプレートに接触させることも含む。

別の態様において、当該方法は、前記第１及び第２パンチプレートを、同時に前記ダイキャビティ内に挿入することを含む。

別の態様において、当該方法は、前記第１及び第２装填材を前記ダイキャビティに挿入する前に、前記第１及び第２成形ブロックの其々にシート材を配置することも含み、前記シート材は、前記第１及び第２装填材に対する接着性が、前記第１及び第２パンチプレートよりも低い。

別の態様において、前記第１パンチプレートを前記第２パンチプレートに対して移動させて、前記第１装填材を前記第１成形ブロックに対して移動させることにより、前記第１及び第２成形装填材の前記第１端部同士を前記ダイキャビティ内で整列させるに際し、前記第１パンチプレート及び前記第１装填材の前記第１端部の其々を、前記ダイキャビティ内にさらに移動させる。

一態様は、ビークル用の複合材ストリンガーを製造する方法に関する。当該方法は、第１及び第２成形ブロックの間に形成されたダイキャビティの上に、第１及び第２装填材を配置することを含む。当該方法は、前記第１及び第２装填材にパンチを接触させて、前記第１及び第２装填材の其々の第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込むことを含む。当該方法は、前記第１端部同士が前記ダイキャビティ内で非整列である場合、前記第１装填材に接着している前記パンチの第１部分を、前記第２装填材に接着している前記パンチの第２部分に対して移動させて、前記第１装填材を移動させることにより、前記第１装填材の前記第１端部を、前記第２装填材の前記第１端部と、前記ダイキャビティ内で整列させることを含む。当該方法は、前記第１端部同士が前記ダイキャビティ内で整列すると、前記第１及び第２装填材の第２端部でフランジを形成することを含む。当該方法は、前記パンチを前記ダイキャビティから取り除くこと、及び、前記装填材同士を前記ダイキャビティ内で圧着させることを含む。

別の態様において、当該方法は、前記第１及び第２成形ブロックの表面よりも接着性が低いシート材を、前記第１及び第２成形ブロックの其々に配置することにより、前記装填材の前記第１端部が前記ダイキャビティ内に押し込まれて整列される際に、前記第１装填材が前記第１成形ブロックに接着すること及び前記第２装填材が前記第２成形ブロックに接着することを防止することも含む。

別の態様において、当該方法は、前記装填材の其々の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込む際に、前記第１装填材を前記第１成形ブロック上の前記シート材に対して摺動させるとともに、前記第２装填材を前記第２成形ブロック上の前記シート材に対して摺動させることも含む。

別の態様において、前記第１及び第２装填材に前記パンチを接触させて、前記装填材の其々の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込むに際し、第１パンチプレート部を前記第１装填材に接触させて、前記第１装填材を前記ダイキャビティ内に押し込み、これとは別に、第２パンチプレート部を前記第２装填材に接触させて、前記第２装填材を前記ダイキャビティ内に押し込む。

前記第１装填材に接着している前記パンチの第１部分を、前記第２装填材に接着している前記パンチの第２部分に対して移動させて、前記第１装填材を移動させることにより、前記第１装填材の前記第１端部を、前記第２装填材の前記第１端部と、前記ダイキャビティ内で整列させるに際し、前記パンチの前記第１部分を、前記ダイキャビティ内にさらに移動させることにより、前記第１装填材の前記第１端部を前記ダイキャビティ内にさらに移動させる。

別の態様において、当該方法は、前記ダイキャビティ内における前記第１及び第２装填材の前記第１端部の相対位置をディスプレイ画面に表示させることも含む。

別の態様において、当該方法は、当該方法によって製造されるビークルのパネルのためのものである。

別の態様において、当該方法は、当該方法によって製造されるパネルを有するビークルのためのものである。

一態様は、ビークル用の複合材ストリンガーを製造するための装置に関する。当該装置は、第１及び第２成形ブロックの間に形成されたダイキャビティを含む。第１及び第２パンチプレートが、前記ダイキャビティに近接して配置されており、前記第１及び第２パンチプレートの各々は、内面、外面、及び、前記内面と前記外面との間に延びる接触エッジ部を含み、前記第１及び第２パンチプレートは、前記内面同士が向かい合うとともに前記接触エッジ部が反対側のエッジ部よりも前記ダイキャビティに近い状態で配置されている。第１フランジプレートが、前記第１パンチプレートの前記外面に、当該外面を横切る方向に配置されており、第２フランジプレートが、前記第２パンチプレートの前記外面に、当該外面を横切る方向に配置されている。１つ以上のアクチュエータが、前記第１及び第２パンチプレートに機能的に接続されることにより、前記第１及び第２パンチプレートの各々を、前記接触エッジ部が前記ダイキャビティの外部に位置する第１位置と前記接触エッジ部が前記ダイキャビティの内部に位置する第２位置との間で、個別に前記ダイキャビティに対して、及び互いに対して移動させる。

別の態様において、前記第１及び第２パンチプレートの前記内面同士は、接触している。

別の態様において、前記１つ以上のアクチュエータは、前記第１及び第２フランジプレートに機能的に接続されることにより、前記第１及び第２フランジプレートの各々を、個別に、前記第１及び第２成形ブロックに対して近接する方向及び離間する方向に、互いに対して移動させる。

別の態様において、当該装置は、前記ダイキャビティ内における前記第１及び第２装填材の端部同士の互いに対する位置を検出するように構成された１つ以上のセンサを含む。

ストリンガーの斜視図である。 ストリンガーの端面図である。 ビークルの翼外板に取り付けられたストリンガーの端面図である。 成形アセンブリの斜視図である。 ビークル用の複合材ストリンガーを製造する方法のフローチャート図である。 図４に示した成形アセンブリを用いて、ビークル用の複合材ストリンガーを製造する工程の概略図である。 セグメント化されたパンチプレート及びフランジプレートを有する成形アセンブリの斜視図である。 成形アセンブリのダイキャビティに配置されたセンサの斜視図である。 制御ユニットの概略図である。 ビークルの製造及び保守方法のフロー図である。 ビークルのブロック図である。

本開示は、補剛ストリンガーパネル用のストリンガーを製造するための方法及び装置を含む。ストリンガーは、２つの装填材から作製することができ、これらが一体に成形されてストリンガーとなる。製造中において、これらの装填材の端部が、ダイキャビティ内で成形される。端部同士がダイキャビティ内で非整列となった場合、装填材のうちの一方をダイキャビティ内で移動させて、端部同士を整列させることができる。装填材を製造するために用いられる装置は、装填材の端部をダイキャビティ内に移動させる個別のパンチプレートを有するパンチを含みうる。これらのパンチプレートは、別々に移動して、装填材の位置を調整し、端部同士を整列させることができる。

図１は、ストリンガー１０の断面を示しており、当該ストリンガーは、背中合わせに配置された第１装填材９ａ及び第２装填材９ｂによって形成されている。第１装填材９ａは、ブレード１１ａ及びフランジ１２ａを含む。同様に、第２装填材９ｂは、ブレード１１ｂ及びフランジ１２ｂを含む。装填材９ａと９ｂとは、形状及び／又はサイズが、同じであってもよいし異なっていてもよい。装填材９ａと９ｂとは、同じ材料から作製することも、異なる材料から作製することもできる。１つのストリンガー１０が、複合材料の１つ以上のプライから形成された装填材９ａ、９ｂの其々を含み、このような複合材料の例として、限定するものではないが、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、炭素繊維強化ポリマー、炭素繊維強化熱可塑性樹脂、及び、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）がある。

ストリンガー１０は、ブレード１１ａ、１１ｂによって形成されたブレード部１１と、フランジ１２ａ、１２ｂによって形成されたフランジ部１２とを有するＴ字形の断面を含む。フランジ１２ａ、１２ｂは、ブレード部１１に対して同じ角度を成してもよいし、異なる角度を成してもよい。図１に示した一設計においては、フランジ部１２は、ブレード部１１に対して垂直である。他の設計の例として、フランジ部１２がブレード部１１に対して非垂直な角度を成すものがある。ストリンガー１０は、第１及び第２端部１３、１４間に延びる長さＬを有しうる。ブレード部１１の先端１５と、フランジ部１２の上端との間の高さＨは、限定されない。フランジ部１２の幅Ｗも、限定されない。ブレード部１１及びフランジ部１２の厚みも、限定されない。また、ストリンガー１０は、ブレード１１ａ、１１ｂ間に配置された複合フィラー材（図示せず）を含みうる。

ブレード部１１の先端１５は、装填材９ａ、９ｂの端部１６ａ、１６ｂを含む。先端１５は、用途に応じて様々な形状とすることができ、例えば限定するものではないが、図１に示すような尖った形状や、図２に示すような平らな形状とすることができる。装填材９ａ、９ｂの端部１６ａ、１６ｂは、樹脂溜まりを防止するために、整列させなければならない。ストリンガー１０は、様々な状況において用いられうる。図３は、例えば、限定するものではないが、ビークルの翼外板、胴体、及び機体などのパネル１００に連結されたストリンガー１０を含む。

図４は、ストリンガー１０を形成するために用いられる成形アセンブリ２０を示している。成形アセンブリ２０は、概して、ダイアセンブリ３０及びパンチアセンブリ４０を含む。

ダイアセンブリ３０は、互いに離間することによりダイキャビティ３３を形成する一対の成形ブロック３１、３２を含む。成形ブロック３１、３２は、例えば、限定するものではないが、木材、金属、セラミック、又は複合材料などの比較的硬質の材料によって、作製することができる。第１成形ブロック３１は、内面３４及び上面３５を含む。同様に、第２成形ブロック３２は、内面３６及び上面３７を含む。

一対のＬ字形長状ブラケット３８、３９が、プレート６０の上で成形ブロック３１、３２の両側に取り付けられている。ブラケット３８、３９は、成形ブロック３１、３２をプレート６０上で支えると共に、成形ブロック３１、３２によって生成される横方向成形力に対して反作用を起こす。１つ以上のアクチュエータ８９によって、成形ブロック３１、３２を移動させて、ダイキャビティ３３の幅を調節することができる。一対の膨張式ホース６１、６２は、バッグ又はブラダ（bladder）と称されることもあり、ブラケット３８、３９と成形ブロック３１、３２との間に挟まれている。ホース６１、６２は、製造プロセス中に成形ブロック３１、３２に横方向の力を付与するために、適当な圧縮空気源（図示せず）に連結されて加圧されるように構成されている。成形ブロック３１、３２に横方向の力を付与するために、他の機構を設けることも可能である。

パンチアセンブリ４０は、パンチ４１を含み、当該パンチは、第１パンチプレート４２の第１部分及び第２パンチプレート４３の第２部分を含みうる。１つ以上のアクチュエータ４９は、パンチプレート４２、４３に動力を供給して、ダイキャビティ３３の内外に移動させるように構成されている。パンチプレート４２と４３とは、別々に、たがいに対し相対移動するように構成されている。第１パンチプレート４２は、第２パンチプレート４３の位置及び移動に関係なく、ダイキャビティ３３の内外に移動することができる。同様に、第２パンチプレート４３は、第１パンチプレート４２の位置及び移動に関係なく、ダイキャビティ３３の内外に移動することができる。パンチプレート４２、４３は、製造中に、同時に移動する（例えば両パンチプレート４２、４３が整列されて同時にダイキャビティ３３内に移動する）ことができ、また、異なるタイミングで移動する（例えば、第１パンチプレート４２がダイキャビティ３３内に移動した後に、第２パンチプレート４３がダイキャビティ３３内に移動する）ことができる。

パンチプレート４２、４３の内面同士は、相対移動中、当接して互いに対して摺動することができる。これらの内面は、相対移動を容易にするために、例えば平坦面とされる。あるいは、パンチプレート４２、４３は、間隙を挟んで離間している場合もある。パンチプレート４２、４３は、例えば、限定するものではないが、金属、セラミック、又は複合材料などの適当な硬質材料によって形成することができる。

パンチアセンブリ４０は、第１及び第２フランジプレート４４、４５も含む。フランジプレート４４、４５は、其々、第１及び第２パンチプレート４２、４３から、横方向外方に延びている。これは、フランジプレート４４、４５が、第１及び第２パンチプレート４２、４３に対して垂直である場合を含みうる。１つ以上のアクチュエータ４８によって、フランジプレート４４、４５をパンチプレート４２、４３に沿って上下動させることにより、後述するようにフランジ１２ａ、１２ｂが形成される。フランジプレート４４、４５は、独立して移動することができ、また、フランジプレート４４、４５は、一緒に移動することもできる。

図５は、ストリンガー１０を製造する工程のフローチャートを含む。図６－１６は、個々の工程を示しており、フローチャートに対応する。図６は、製造プロセスの準備段階にある成形アセンブリ２０を示している。第１及び第２パンチプレート４２、４３を含むパンチ４１は、成形ブロック３１、３２の間に形成されたダイキャビティ３３の上方に上昇している。フランジプレート４４、４５も、成形ブロック３１、３２の上方に上昇している。

図７に示すように、シート材５０が、成形ブロック３１、３２の其々に配置される（ブロック１１０）。シート材５０は、第１及び第２装填材９ａ、９ｂに対する接着性が、第１及び第２パンチプレート４２、４３よりも低い材料によって作製される。シート材５０を配置することによって、第１及び第２装填材９ａ、９ｂは、第１及び第２パンチプレート４２、４３に接着した際に、其々、第１及び第２成形ブロック３１、３２に沿って摺動することができる。シート材５０は、様々な材料から作製することができ、その例としてはテフロンがあるがこれに限定されない。シート材５０は、成形ブロック３１の内面３４及び上面３５ならびに成形ブロック３２の内面３６及び上面３７上に展開するサイズとされている。シート材５０は、これらの面の全体又は限られた一部を覆う構成とすることができる。

図８に示すように、第１及び第２パンチプレート４２、４３が上昇位置にある状態で、平板状の多層複合装填材９ａ、９ｂが、成形ブロック３１、３２上に載置される（ブロック１１５）。第１及び第２パンチプレート４２、４３は、端部４６と４７とが整列した状態で配置されうる。第１及び第２装填材９ａ、９ｂは、端部１６ａ、１６ｂが互いに当接するとともにダイキャビティ３３の上方で中央に位置する状態で、配置されている。

装填材９ａ、９ｂは、加熱してもよい（ブロック１２０）。図９は、装填材９ａ、９ｂ上に載置された加熱ブランケット８０を示している。加熱ブランケット８０が装填材９ａ、９ｂを加熱することにより、樹脂がより液状化し、装填材９ａ、９ｂの成形が容易になる。一設計において、装填材９ａ、９ｂは、低温に維持され、低温で保管される。装填材９ａ、９ｂは、保管場所から取り出されて、より高温の環境にある成形アセンブリ２０に配置される。装填材９ａ、９ｂは、より高温な環境での曝露、及び／又は、加熱ブランケット８０又は放射型もしくは誘導型ヒータに対する曝露などの他の手段によって、昇温することができる。加熱することによって、樹脂が固くなり粘着性が低くなりがちな非常に低温の状態から、パンチプレート４２、４３と装填材９ａ、９ｂとの接着性を高めることもできる。必要であれば、機械的な態様によって接着を実現することもでき、例えば、限定するものではないが、パンチプレート４２、４３又は装填材９ａ、９ｂのうちの一方に、対応する他方の部材と係合する切り欠きを形成してもよい。機械式のファスナを用いて、装填材９ａ、９ｂをパンチプレート４２、４３に接着させることもできる。

次に、図１０に示すように、第１及び第２パンチプレート４２、４３をダイキャビティ３３内に移動させることにより、ブレード１１ａ、１１ｂを形成する（ブロック１２５）。この移動中に、第１及び第２パンチプレート４２、４３は、第１及び第２装填材９ａ、９ｂの端部１６ａ、１６ｂ及び中央部分に接触して、ダイキャビティ３３内に押し込む。この移動により、ダイキャビティ３３内における、装填材９ａ、９ｂのブレード１１ａ、１１ｂの成形が開始する。

第１及び第２パンチプレート４２、４３が第１及び第２装填材９ａ、９ｂに接触すると、装填材９ａ、９ｂはパンチプレート４２、４３に接着する。これは、例えば装填材９ａ、９ｂの粘着性によって起こる。従って、装填材９ａ、９ｂは、パンチプレート４２、４３に接着して、これらのパンチプレートと共に移動する。装填材９ａ、９ｂとシート材５０との接着性は、装填材９ａ、９ｂとパンチプレート４２、４３との接着性より低いため、装填材９ａ、９ｂは、シート材５０に接触することによって、成形ブロック３１、３２の面に沿って摺動する。

次に、ダイキャビティ３３内における端部１６ａ、１６ｂの位置が判定される（ブロック１３０）。端部１６ａと１６ｂとが整列している場合、相対的な調節の必要はない。端部１６ａと１６ｂとが非整列の場合、端部１６ａ、１６ｂの相対位置が調節される。図１１に示すように、非整列は、端部１６ａ及び１６ｂのうちの一方が、ダイキャビティ３３内のより深い位置に位置することによって起こりうる。

端部１６ａと１６ｂとを整列させるために、パンチプレート４２、４３のうちの一方を、パンチプレート４２、４３のうちの他方に対して移動させる（ブロック１３５）。これは、ダイキャビティ３３内で上方に位置している方の装填材９ａ、９ｂに接着しているパンチプレート４２、４３を、ダイキャビティ３３内に追加量移動させることを含みうる。図１１の例では、これは、パンチプレート４３及び対応する装填材９ｂを、さらに深くダイキャビティ３３内に移動させることを含みうる。図１２に示すように、パンチプレート４３を、矢印Ａで示すように、パンチプレート４２を移動させるよりも大きくダイキャビティ３３内に移動させる。端部１６ａと１６ｂとが整列するまで、パンチプレート４３を、ダイキャビティ３３内に所与の距離移動させる。この移動の間、パンチプレート４２及び対応する装填材９ａは、静止させておくことができる。

上述のように、この整列は、より高い位置にある方の装填材９ａ、９ｂのパンチプレート４２、４３を、ダイキャビティ３３内に追加量移動させることを含みうる。これによれば、装填材９ａ、９ｂのうちの浅い位置にある方を、ダイキャビティ３３内にさらに移動させて、他方の装填材９ａ、９ｂと整列させる。この整列は、装填材９ａ、９ｂのうちの深い位置にある方（すなわち、よりダイキャビティ３３内に進入している装填材９ａ、９ｂ）に接着しているパンチプレート４２、４３を移動させることも含みうる。この手法では、該当するパンチプレート４２、４３を、端部１６ａと１６ｂとが整列するまで、ダイキャビティ３３から外方に所与の距離移動させる。

当該プロセスは、装填材９ａ、９ｂがダイキャビティ３３内で完全に成形されることを含みうる。成形した後に、上述したようなパンチプレート４２、４３の個別の移動によって、端部４６と４７とを整列させることができる。当該プロセスは、パンチプレート４２、４３及び対応する装填材９ａ、９ｂをダイキャビティ３３内に第１分量移動させることによって、最初の第１パンチングを行うことも含みうる。最初の第１パンチングが完了すると、パンチプレート４２、４３のうちの一方を上述したように移動させることによって、端部４６と４７とをダイキャビティ３３内で整列させることができる。整列の後に、パンチプレート４２、４３及び対応する装填材９ａ、９ｂをダイキャビティ３３内に追加的に深く移動させる第２パンチングを行うことができる。完了すると、上述したように、パンチプレート４２、４３を相対移動させることによって、装填材９ａ、９ｂの端部４６と４７とを整列させることができる。全体のパンチングプロセスは、２つの個別の工程を含んでいてもよいし、３つ以上の工程を含んでいてもよく、各工程において、装填材９ａ、９ｂを、より深くダイキャビティ３３内に成形する。

パンチングプロセス中は、成形ブロック３１、３２は、図１２に示すように、装填材９ａ、９ｂに当接する位置を維持している。

次に、図１３に示すように、フランジプレート４４、４５を装填材９ａ、９ｂに接触させて、フランジ１２ａ、１２ｂを形成する（ブロック１４０）。フランジプレート４４、４５は、装填材９ａ、９ｂに圧力を付与して、成形ブロック３１、３２の上面３５、３７に押し当ててフランジ１２ａ、１２ｂを成形する。フランジプレート４４、４５を、其々の対応する第１及び第２装填材９ａ、９ｂに同時に接触させることができる。フランジプレート４４、４５を、其々の対応する装填材９ａ、９ｂに対して、個別に接触させることもできる。

図１４に示すように、次に、成形ブロック３１、３２を外方に移動させて、ダイキャビティ３３を拡大することができる。１つ以上のアクチュエータ８９を成形ブロック３１、３２に接続することにより、成形ブロックの移動を制御することができる。次に、パンチプレート４２、４３及びフランジプレート４４、４５を、成形ブロック３１、３２から上方に後退させる（ブロック１４５）。パンチプレート４２、４３及びフランジプレート４４、４５の後退は、様々な順序で行うことができる。

次に、図１５に示すように、成形ブロック３１、３２を、装填材９ａ、９ｂを挟むように移動させる（ブロック１５０）。成形ブロック３１、３２によって付与される圧縮力により、装填材同士を接合させることができる。必要であれば、図１６に示すように、フランジプレート４４、４５のうちの一方又は両方を、装填材９ａ、９ｂに接触させてもよい（ブロック１５５）。また、フランジ１２ａ、１２ｂの内面同士の間に形成された溝に、フィラー材料を配置してもよい。

フランジプレート４４、４５は、上昇させることができ、また、成形ブロック３１、３２は、外方に移動させることができる（ブロック１６０）。このようにして解放した後、ストリンガー１０を、ダイキャビティ３３から取り外すことができる。

パンチプレート４２、４３及びフランジ４４、４５は、ストリンガー１０の長さにわたって延びる単一の部品とすることができる。この場合の操作は、パンチ４１の全体が、ダイキャビティ３３の内外に移動することを含む。図１７に示すように、パンチプレート４２、４３及びフランジプレート４４、４５が、ストリンガー１０の長さにわたる別個のセグメントに分割されていてもよい。別個のセグメントの数及び其々のサイズは、限定されない。各セグメントのサイズは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。各セグメントを、アクチュエータによって移動させることにより、上述したようにストリンガー１０を製造することができる。セグメントは、他のセグメントに対して独立して移動させることができる。各セグメントのパンチプレート４２、４３を個別に調節して、装填材９ａ、９ｂの端部１６ａ、１６ｂを整列させることができる。成形ブロック３１、３２も、別個のセグメントに分割することができる。別個のセグメントのサイズは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、上述したように、１つ以上のアクチュエータによって、セグメントを個別に移動させることができる。

図１８に示すように、１つ以上のセンサ９０を配置することにより、ダイキャビティ３３内における端部１６ａ、１６ｂの位置を感知することができる。様々な種類のセンサを用いることができ、これには、限定するものではないが、カメラが含まれる。１つ以上のセンサ９０を、成形アセンブリ２０における様々な位置に配置することができる。この配置の例として、１つ以上のセンサ９０を、ダイキャビティ３３の両端部のうちの一方又は両方に配置することにより、ストリンガー１０の内側端部及び外側端部のうちの一方又は両方の整列を感知することができる。セグメント化されたパンチアセンブリ（図１７に示す）においては、１つ以上のセンサ９０を、別個のコンポーネント部分のうちの1つ又は複数に配置することができる。

１つ以上のセンサ９０を含む制御ユニット９５は、成形アセンブリ２０の動作を制御することができる。制御ユニット９５は、成形アセンブリ２０の様々なコンポーネントを制御するための制御工程を、信号により伝達することができる。このことは、限定するものではないが、パンチプレート４２、４３及びフランジプレート４４、４５を制御するアクチュエータ４８、４９に、制御工程を信号により伝達することを含む。図１９に示すように、制御ユニット９５は、例えば１つ以上のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等を含む１つ以上の処理回路（処理回路９６として示す）を含み、これらは、適当なソフトウェア及び／又はファームウェアで設定される。コンピュータ可読記憶媒体（メモリ回路９７として図示）は、処理回路９６に上述した技術を実施させるためのデータ及びコンピュータ可読プログラムコードを格納する。メモリ回路９７は、非一時的なコンピュータ可読媒体であり、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、及びフラッシュメモリなどの様々なメモリ装置を含みうる。

ユーザーインターフェース９１は、キーパッド、タッチパッド、ファンクションキー、スクロールホイールなどの１つ以上のユーザー入力装置、又は他の種類のコンピュータ入力装置を含む。ユーザーインターフェース９１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのディスプレイ画面、又は、ユーザー入力装置としても機能するタッチスクリーン画面を含みうる。ユーザーインターフェース９１は、制御ユニット９５と通信する様々なコンポーネントの機能を、作業者が制御できるようにするものである。

システムインターフェース９８は、遠隔のソースと通信するように構成されている。これは、成形アセンブリ２０から離れた場所にいる作業者によって使用される遠隔制御ソースを含む。システムインターフェース９８は、遠隔のソースと無線通信するように構成された送受信器を含みうる。システムインターフェース９８は、遠隔のソースとの配線接続も実現することができる。システムインターフェース９８は、遠隔電源からの電力供給も実現することができる。制御ユニット９５は、電源（図示せず）も含みうる。電源は、遠隔電源からの電力を受信できなかった際に、使用することができる。電源は、処理回路９６及びメモリ回路９７などの限られた１つ以上の要素にのみ電力を供給することもできる。電源は、電気機器に電力供給するように構成された一組の電池セルを含む充電式バッテリパックであってもよい。

ダイキャビティ３３内における装填材９ａ、９ｂの端部１６ａ、１６ｂの整列は、自動プロセスであっても手動プロセスであってもよい。自動プロセスにおいては、１つ以上の視覚的確認プログラムをメモリ回路９７に格納し、これを処理回路９６が使用することによって、端部１６ａと１６ｂとの整列を判定することができる。処理回路９６は、これに応じてパンチプレート４２、４３を適宜移動させることにより、端部１６ａと１６ｂとを整列させることができる。手動プロセスにおいては、端部１６ａと１６ｂとの整列状態を、ユーザーインターフェース９１の一部であるディスプレイに示してもよい。ディスプレイは、参照基準（例えばルーラ）を含んでいてもよい。オペレータは、端部１６ａと１６ｂとの相対配置を見て、ユーザーインターフェース９１を用いてパンチプレート４２、４３を制御することにより、適切な整列、及び、両方の装填材９ａ、９ｂに必要なパンチ深さを達成することができる。

ストリンガー１０及びその製造方法は、様々な潜在的用途において用いることができ、特に、例えば航空宇宙、船舶、自動車、ならびに、自動レイアップ装置が用いられうるその他の用途を含む、輸送産業において用いることができる。ストリンガー１０及び方法は、図２０に示したビークルの製造及び保守方法２３６に関連させて、また、図２１に示した航空機などのビークル２３８に関連させて、用いることができる。生産開始前の工程として、例示的な方法２３６は、ビークル２３８の仕様決定及び設計２４０、及び、材料調達２４２を含みうる。生産中は、ビークル２３８の部品及び小組立品の製造２４４及びシステム統合２４６が行われる。その後、ビークル２３８は、例えば認可及び納品２４８を経て、使用２５０に入る。顧客による使用中は、ビークル２３８は、定例の整備及び保守２５２のスケジュールに組み込まれ、これは、変更、再構成、改装などを含みうる。

方法２３６のプロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又は、オペレータ（例えば、顧客）によって実行又は実施することができる。なお、システムインテグレータは、制限なく、ビークル製造者及び主要システム下請業者をいくつ含んでもよい。第三者は、制限なく、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでもよい。オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等であってもよい。

図２１に示すように、例示的な方法２３６によって製造されるビークル２３８は、複数のシステム２５６及び内装２５８を備えた機体２５４を含みうる。高水準システム２５６は、例えば、推進系２６０、電気系２６２、油圧系２６４、及び、環境系２６６のうちの１つ以上を含む。また、その他のシステムをいくつ含んでもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として説明したが、本開示の原理は、船舶及び自動車産業などの他の産業にも適用可能である。

本明細書において具体的に例示されたシステム及び方法は、製造及び保守方法２３６の段階のうちの任意の１つ以上において、採用することができる。例えば、部品及び小組立品の製造２４４に対応する部品又は小組立品は、ビークル２３８の使用期間中に作製される部品又は小組立品と同様に作製することができる。また、１つ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又は、それらの組み合わせを、例えばビークル２３８の組み立て速度を速めたりコストを削減したりすることにより、部品及び小組立品の製造２４４及びシステム統合２４６で用いることもできる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、又は、それらの組み合わせのうちの１つ以上を、ビークル２３８の使用期間中に、制限なく、例えば整備及び保守２５２に用いてもよい。

ストリンガー１０は、例えば、限定するものではないが、ビークルの翼、機体、及び胴体などの様々なパネルを支持するために用いることができる。ストリンガー１０は、様々なビークルに用いることができる。ビークルの一例として、民間航空機があり、これは、其々が乗客を収容するように構成された座席の列を含むものである。ビークルの他の例として、限定するものではないが、有人航空機、無人航空機、有人宇宙船、無人宇宙船、有人回転翼機、無人回転翼機、衛星、ロケット、ミサイル、有人陸上車、無人陸上車、有人水上車、無人水上車、有人潜水艦、無人潜水艦、及び、これらの組み合わせがある。

本開示は、本開示の本質的な特徴から逸脱することなく、本明細書に具体的に記載したものとは異なる方法で実施することができる。本開示の態様は、全ての点において、単なる例示であり、限定的なものではないと解釈されるべきであり、添付の特許請求の範囲の意味及び均等範囲に入るあらゆる変更は、本開示に包含されることを意図している。

Claims (18)

1. ビークル用の複合材ストリンガーを製造する方法であって、
   第１及び第２成形ブロックの間に形成されたダイキャビティに、第１及び第２装填材を配置し、
   第１パンチプレートを前記ダイキャビティ内に挿入し、前記第１装填材の第１端部を前記第１成形ブロックに沿って前記ダイキャビティ内に押し込み、
   第２パンチプレートを前記ダイキャビティ内に挿入し、前記第２装填材の第１端部を前記第２成形ブロックに沿って前記ダイキャビティ内に押し込み、
   前記第１端部同士が非整列である場合、前記第１パンチプレートを前記第２パンチプレートに対して移動させて、前記第１装填材を前記第１成形ブロックに対して移動させることにより、前記第１及び第２装填材の前記第１端部同士を前記ダイキャビティ内で整列させ、
   前記第１端部同士が前記ダイキャビティ内で整列すると、前記第１及び第２装填材の第２端部にフランジを形成し、
   前記第１及び第２パンチプレートを前記ダイキャビティから取り出し、
   前記第１及び第２装填材を、前記第１及び第２成形ブロックの間で圧縮する、方法。
2. さらに、前記第１装填材を前記第１パンチプレートに接着させることにより、前記第１装填材と前記第１パンチプレートとの相対移動を防止し、前記第１装填材の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込む際に、前記第１装填材を前記第１成形ブロックに沿って移動させる、請求項１に記載の方法。
3. さらに、前記第２装填材を前記第２パンチプレートに接着させることにより、前記第２装填材と前記第２パンチプレートとの相対移動を防止し、前記第２装填材の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込む際に、前記第２装填材を前記第２成形ブロックに沿って移動させる、請求項２に記載の方法。
4. さらに、前記第１及び第２装填材の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込む前に、前記第１及び第２装填材を加熱する、請求項１～３のいずれかに記載の方法。
5. さらに、前記第１パンチプレートを前記ダイキャビティ内に移動させる際に、前記第１パンチプレートを前記第２パンチプレートに接触させる、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
6. さらに、前記第１及び第２パンチプレートを、同時に前記ダイキャビティ内に挿入する、請求項１～５のいずれかに記載の方法。
7. さらに、前記第１及び第２装填材を前記ダイキャビティに挿入する前に、前記第１及び第２成形ブロックの其々にシート材を配置し、前記シート材は、前記第１及び第２装填材に対する接着性が、前記第１及び第２パンチプレートよりも低い、請求項１～６のいずれかに記載の方法。
8. 前記第１パンチプレートを前記第２パンチプレートに対して移動させて、前記第１装填材を前記第１成形ブロックに対して移動させることにより、前記第１及び第２装填材の前記第１端部同士を前記ダイキャビティ内で整列させるに際し、前記第１パンチプレート及び前記第１装填材の前記第１端部の其々を、前記ダイキャビティ内にさらに移動させる、請求項１～７のいずれかに記載の方法。
9. ビークル用の複合材ストリンガーを製造する方法であって、
   第１及び第２成形ブロックの間に形成されたダイキャビティの上に、第１及び第２装填材を配置し、
   前記第１及び第２装填材にパンチを接触させて、前記第１及び第２装填材の其々の第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込み、
   前記第１端部同士が前記ダイキャビティ内で非整列である場合、前記第１装填材に接着している前記パンチの第１部分を、前記第２装填材に接着している前記パンチの第２部分に対して移動させて、前記第１装填材を移動させることにより、前記第１装填材の前記第１端部を、前記第２装填材の前記第１端部と、前記ダイキャビティ内で整列させ、
   前記第１端部同士が前記ダイキャビティ内で整列すると、前記第１及び第２装填材の第２端部でフランジを形成し、
   前記パンチを前記ダイキャビティから取り除き、
   前記装填材同士を前記ダイキャビティ内で圧着させる、方法。
10. さらに、前記第１及び第２成形ブロックの表面よりも接着性が低いシート材を、前記第１及び第２成形ブロックの其々に配置することにより、前記第１及び第２装填材の前記第１端部が前記ダイキャビティ内に押し込まれて整列される際に、前記第１装填材が前記第１成形ブロックに接着すること及び前記第２装填材が前記第２成形ブロックに接着することを防止する、請求項９に記載の方法。
11. さらに、前記第１及び第２装填材の其々の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込む際に、前記第１装填材を前記第１成形ブロック上の前記シート材に対して摺動させるとともに、前記第２装填材を前記第２成形ブロック上の前記シート材に対して摺動させる、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１及び第２装填材に前記パンチを接触させて、前記第１及び第２装填材の其々の前記第１端部を前記ダイキャビティ内に押し込むに際し、第１パンチプレート部を前記第１装填材に接触させて、前記第１装填材を前記ダイキャビティ内に押し込み、これとは別に、第２パンチプレート部を前記第２装填材に接触させて、前記第２装填材を前記ダイキャビティ内に押し込む、請求項９～１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記第１装填材に接着している前記パンチの第１部分を、前記第２装填材に接着している前記パンチの第２部分に対して移動させて、前記第１装填材を移動させることにより、前記第１装填材の前記第１端部を、前記第２装填材の前記第１端部と、前記ダイキャビティ内で整列させるに際し、前記パンチの前記第１部分を、前記ダイキャビティ内にさらに移動させることにより、前記第１装填材の前記第１端部を前記ダイキャビティ内にさらに移動させる、請求項９～１２のいずれかに記載の方法。
14. さらに、前記ダイキャビティ内における前記第１及び第２装填材の前記第１端部の相対位置をディスプレイ画面に表示させる、請求項９～１３のいずれかに記載の方法。
15. ビークル用の複合材ストリンガーを製造するための装置であって、
    第１及び第２成形ブロックの間に形成されたダイキャビティと、
    前記ダイキャビティに近接して配置された第１及び第２パンチプレートであって、前記第１及び第２パンチプレートの各々は、内面、外面、及び、前記内面と前記外面との間に延びる接触端部を含み、前記第１及び第２パンチプレートは、前記内面同士が向かい合うとともに前記接触端部が反対側の端部よりも前記ダイキャビティに近い状態で配置されて
    いるパンチプレートと、
    前記第１パンチプレートの前記外面に、当該外面を横切る方向に配置された第１フランジプレートと、前記第２パンチプレートの前記外面に、当該外面を横切る方向に配置された第２フランジプレートと、
    前記第１及び第２パンチプレートに機能的に接続されることにより、前記第１及び第２パンチプレートの各々を、前記接触端部が前記ダイキャビティの外部に位置する第１位置と前記接触端部が前記ダイキャビティの内部に位置する第２位置との間で、個別に、前記ダイキャビティに対して、及び互いに対して移動させる、１つ以上のアクチュエータと、を含む装置。
16. 前記第１及び第２パンチプレートの前記内面同士は、接触している、請求項１５に記載の装置。
17. 前記１つ以上のアクチュエータは、前記第１及び第２フランジプレートに機能的に接続されることにより、前記第１及び第２フランジプレートの各々を、個別に、前記第１及び第２成形ブロックに対して近接する方向及び離間する方向に、互いに対して移動させる、請求項１６に記載の装置。
18. 前記ダイキャビティ内における前記第１及び第２装填材の端部同士の互いに対する位置を検出する１つ以上のセンサをさらに含む、請求項１５～１７のいずれかに記載の装置。

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