JP2014144696A - 耐雷ファスナのシーラント層成形用治具、耐雷ファスナのシーラント層成形方法、及び、航空機の翼 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な膜厚を有するシーラント層を迅速かつ精度よく得ることができるシーラント層の成形用治具を提供する。
【解決手段】シーラント剤２８をカラー２６の周囲に被せるシーラントカップ１３と、シーラントカップ１３を、ファスナ部材２４に対して位置決めするカップホルダ１２と、カップホルダ１２を、ファスナ部材２４に対して位置決めするダミーカップ１１と、からなる。カップホルダ１２は、ファスナ部材２４に対して位置決めされたダミーカップ１１に案内されることで、ファスナ部材２４に対して位置決めされる。また、シーラントカップ１３は、ファスナ部材２４に対して位置決めされたカップホルダ１２からダミーカップ１１を取り除いた後に、カップホルダ１２に案内されることで、シーラント剤２８を、カラー２６の周囲に被せる。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機の機体、特に、翼に用いられる耐雷ファスナのシーラント層成形用治具に関する。

航空機の機体を構成する翼は一般に中空構造となっており、翼表面を形成する翼パネルは、翼内部にある構造部材にファスナ部材によって固定されている。
このとき、ファスナ部材は、ピン状のファスナ本体を、翼パネルおよび翼内部の構造部材の双方に形成された貫通孔に翼の外部側から挿入し、その先端部を翼の内部側からカラー、ナットなどの締結金具で固定することで、翼パネルと構造部材とを締結する。
また、この他にも翼内部や胴体部で、翼パネル以外の構造部材や装備品の固定用の部材もファスナ部材によって締結・固定されている。

ところで、航空機においては、ファスナ部材に耐雷性を付与することにより被雷対策を万全に期す必要がある。
すなわち、航空機が被雷して主翼等の翼パネルや構造部材に大電流が流れると、ファスナ本体および締結金具からなるファスナ部材によって締結された締結部に、大電流の一部、場合によっては全部が流れる。その電流値が各締結部における通過許容電流の限界値を超えると、電気的アーク（あるいはサーマルスパーク）と呼ばれる放電が発生する（以下、本明細書中ではこれをアークと称する）。これは、締結部を通過する電流により締結部を構成する主として導電部材からなる部材の締結界面に急激な温度上昇が生じて部材が局部的に溶融し、近傍の大気中に放電が発生する現象で、多くの場合、溶融部分からホット・パーティクルと言われる高温の溶融物の飛散が発生する。
一般に、翼の内部空間は燃料タンクを兼ねているため、被雷した際の燃料タンクの防爆対策を施す必要がある。前述のアークやホット・パーティクルがある一定のエネルギーを超えると、燃料タンク内の燃料蒸気の着火源となる可能性がある。そのため、被雷時において、アークの発生を抑えるか、またはアークを封止することによって、発生したアークの放電を防止するとともに、そこから飛散するホット・パーティクルが可燃性の燃料蒸気に接触しないようにして発火を防止する必要がある。ここで、可燃性の燃料蒸気が存在する可能性があるのは、翼内部および胴体部の、燃料タンク内部、一般に燃料タンクの翼端側に設置されるサージタンク（ベントスクープやバーストディスクなどが設置されるタンク）内部、燃料系統装備品内部等である。

一方、アークの封止方法としては、ファスナ部材の必要な部位を覆うように、絶縁性材料からなるキャップを取り付け、さらに、キャップの内部にシーラント剤を充填し、ファスナ部材とキャップとの隙間を塞ぐ構成が提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、キャップを装着するには、装着するためのファスナ部分が必要となるため、ファスナ本体の長さを延長する必要がある。しかし、航空機には、極めて多数のファスナ部材が設けられるため、航空機の重量が重くなり、燃費が悪くなってしまう。
また、周囲が狭い狭隘部にファスナ部材が取り付けられている場合、キャップを装着するスペースがないこともある。

特開２０１０−２５４２８７号公報

そこで、従来からキャップを取り付けることなく、ファスナ部材に絶縁性のシーラント層を被せ、耐雷性を確保する方法も適用されている。しかし、作業員は通常目視によりシーラント層の成形作業をするため、ファスナ部材の周囲に耐雷性を確保するのに必要な厚さのシーラント層を精度よく成形するのは容易ではない。

本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、ファスナ部材の周囲に、必要な厚さのシーラント層を迅速かつ精度よく成形することができる耐雷ファスナのシーラント成形用治具を提供することを主目的とする。

かかる目的のもと、本発明の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具は、航空機に用いられるファスナ部材の要絶縁部位の周囲に絶縁性のシーラント層を成形する際に用いられるものであり、シーラントカップと、カップホルダと、ダミーカップと、からなる。
シーラントカップは、キャビティに収容されるシーラント剤を、要絶縁部位の周囲に被せるのに用いられる。
カップホルダは、シーラントカップを、ファスナ部材に対して位置決めするガイドを備える。
ダミーカップは、カップホルダを、ファスナ部材に対して位置決めする。
そして、カップホルダは、ファスナ部材に対して位置決めされたダミーカップにガイドを沿わせることで、ファスナ部材に対して位置決めされる。
また、シーラントカップは、ファスナ部材に対して位置決めされたカップホルダからダミーカップを取り除いた後に、カップホルダにガイドを沿わせることで、シーラント剤を、要絶縁部位の周囲に被せる。

本発明の治具によれば、ダミーカップを用いて位置決めされたカップホルダにシーラントカップを装着すると、ファスナ部材に対してシーラントカップを位置決めできる。したがって、要絶縁部位の周囲に必要な膜厚を有するシーラント層を迅速かつ精度よく成形させることができる。

本発明のシーラント成形用治具において、ファスナ部材が第１の部材と第２の部材を貫通して連結し、第１の部材及びは第２の部材の一方又は双方から突出しているファスナ部材の要絶縁部位の周囲にシーラント層を成形することができる。
要絶縁部位の周囲にシーラント層を成形することにより、ファスナ部材の耐雷性を確保できる。

本発明において、シーラントカップ及びダミーカップの外形は任意であるが、円形にすれば、軸線周りの向きを気にすることなく、カップホルダに装着できる。したがって、シーラントカップは、キャビティが軸方向の一端に開口する円筒状の部材からなり、カップホルダは、ガイドが、シーラントカップの外周に対応する曲率半径を有する円弧面からなり、ダミーカップは、ガイドで支持されるシーラントカップの外周に対応する被ガイド域を有することが好ましい。

また、本発明のカップホルダのガイドは、シーラントカップ及びダミーカップを受容する側に面取りが形成されていることが好ましい。
カップホルダをダミーカップに向けて装着する際、また、シーラントカップをカップホルダに向けて装着する際に、面取りがガイドの役割を果たすことで、装着をスムーズに行うことができる。

また、本発明において、カップホルダにシーラントカップを装着した際に、シーラントカップとカップホルダの間に隙間が形成されることが好ましい。
シーラントカップとカップホルダの間に隙間を形成することにより、シーラント剤がスクィーズアウトする領域を確保することができる。

また、本発明のカップホルダのガイドは、円周面にすることができるが、シーラントカップ、及び、ダミーカップの外径に対応する曲率半径を有する、中心角が１８０°以上の円弧面とすることもできる。
つまり、カップホルダを用いるスペースが十分に確保できない場合には、中心角が１８０°の円弧面、つまり半円形のガイドにすればよい。もちろん、中心角が１８０°を越える円弧面にすることもできる。そうすれば、シーラントカップ、及び、ダミーカップを安定して保持することができる。

本発明のシーラントカップは、キャビティの開口近傍における肉厚が、開口近傍から軸方向に離れた領域よりも薄いことが好ましい。キャビティ内のシーラント剤を容易にスクィーズアウトすることができる。

本発明のシーラントカップは、キャビティの径が、開口に向けて連続的に、又は、断続的に大きくなることが好ましい。シーラント剤が硬化した後にシーラントカップを容易に取り外すことできる。

また、本発明は、以上説明したシーラント層成形用治具を用いて、シーラント層を成形する方法を提供する。
この方法は、ダミーカップをファスナ部材に装着する第１ステップと、ガイドをダミーカップに沿わせてカップホルダをダミーカップに装着する第２ステップと、カップホルダのファスナ部材に対する相対的な位置を維持した状態で、ダミーカップを取り除いた後に、シーラントカップをカップホルダのガイドに沿わせながらファスナ部材に装着する第３ステップと、を備えている。
こうしてシーラント層が成形された耐雷ファスナは、典型的には、航空機の翼に用いられる。

また、本発明のシーラント層の成形方法において、第３ステップの前に、シーラントカップには、予めキャビィティにシーラント剤が充填されていることが好ましい。
シーラント剤が予め充填されているシーラントカップをファスナ部材に被せることにより、シーラント剤の圧力により空気をシーラントカップの外に押し出すことができるため、ボイドの発生を抑制できる。

また、本発明のシーラント層の成形方法において、第１ステップの前に、要絶縁部位の周囲を、シーラントカップに予め充填されているシーラント剤よりも、粘度の低いシーラント剤で被覆しておくことが好ましい。
粘度の低いシーラント剤が予め塗布されていることにより、シーラントカップから供給されるシーラント剤は空気を巻き込まず流動するため、ボイドの発生を抑制することができる。

本発明によれば、ダミーカップを用いて位置決めされたカップホルダにシーラントカップを装着すると、ファスナ部材に対してシーラントカップを位置決めできる。したがって、ファスナ部材の周囲に必要な厚さのシーラント層を迅速かつ精度よく成形させることができる。

第１実施形態で使用する治具の上面図および断面図であり、（ａ）ダミーカップ、（ｂ）はカップホルダ、（ｃ）はシーラントカップを示す。 第１実施形態における第１ステップを説明するための断面図である。 第１実施形態における第２ステップを説明するための断面図である。 第１実施形態における第３ステップを説明するための断面図である。 第２実施形態を説明する図であり、（ａ）はダミーカップを示し、（ｂ）〜（ｄ）は第０ステップ〜第１ステップを示す断面図である。 第２実施形態を説明する断面図であり、（ａ）は第２ステップを示し、（ｂ）は第３ステップを示し、（ｄ）はシーラント層が成形されたファスナ部材を示す。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。
［第１実施形態］
初めに、本発明が対象とするファスナ部材の一例について説明する。
図２（ａ）に示すように、本実施形態のファスナ部材２４は、翼パネル２１（第１の部材）と、翼パネル２１に積層される補強構造材２２（第２の部材）とを接合する。翼パネル２１は、航空機の翼の外側に配置され、補強構造材２２は翼の内側に配置される。
ファスナ部材２４は、ピン状のファスナ本体２５と、翼の内側でファスナ本体２５の軸部２５ａに装着される円錐台状のカラー２６と、絶縁素材からなるワッシャ２７と、から構成される。
なお、本発明は、ピン状のファスナ本体２５の替わりにボルトを用い、かつ、カラー２６の替わりにボルトに噛合うナットを用いてファスナ部材を構成することを許容する。つまり、本発明のファスナ部材は、具体的な形態にかかわらず、一方の部材が軸部を有し、他方の部材がこの軸部に装着される締結具を含む概念を有している。
ファスナ本体２５およびカラー２６は、強度の面から一般に、チタン合金等の金属材料により形成される。ファスナ本体２５は、周囲にねじ溝２５ｃが形成された軸部２５ａと、軸部２５ａの一端部に設けられる、軸部２５ａより拡径したテーパ状の頭部２５ｂと、からなる。
ワッシャ２７は、所定の厚さを有した環状で、通常は金属材料を用いる。ワッシャ２７に金属材料を用いる場合は、ステンレススチールやアルミニウム等が用いられる。
ファスナ本体２５、カラー２６、ワッシャ２７などの金属部材の表面には通常、被膜を施す。例えば、アノダイズ被膜を施すと、防食性の維持と締め付け時の潤滑性が向上する。また、導電性の化成被膜を施すと、防食性が維持されるとともに、アーク発生防止や静電気除去性能向上のための導電性を向上させることができる。
ワッシャ２７を絶縁材料で形成した場合、補強構造材２２とワッシャ２７との界面においてアーク放電が生じるのを防止する能力を高めることができる。ただし、強度は低下するため、構造設計上の配慮が必要である。ワッシャ２７に絶縁材料を用いる場合は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ナイロン樹脂等の絶縁性を有した樹脂により形成するのが好ましい。

ファスナ本体２５は、翼パネル２１及び補強構造材２２を各々貫通して形成された孔２１ａ、２２ａに翼の外側（図中の下側）から挿入される。頭部２５ｂが孔２１ａの周囲の翼パネル２１の表面に突き当てられた状態で、軸部２５ａが翼の内側に突出される。

この状態で、ファスナ本体２５の軸部２５ａの先端部は、カラー２６よりも翼の内側に突出している。内側に突出した軸部２５ａは、アーク発生を防止するために、カラー２６とともに絶縁性材料からなるシーラント層２９で覆われる（図４（ｂ）参照）。
シーラント層２９は、耐雷性を確保するために、必要な厚さを有していることが望まれる。このシーラント層２９が耐雷性を確保することができる所定厚さを有さない場合、すなわち、アーク発生防止手段の性能が不十分で、雷電流によりファスナ部材２４と他の周囲の部材との接触面でアークが発生した場合、アークを封止しきれず、アーク自体あるいはアークから発生するホット・パーティクルがシーラント層２９を破壊して噴き出し、可燃性の燃料蒸気と接触して着火を引き起こすおそれがある。このシーラント層２９の破壊には、シーラントのバルク部分が破れたり溶融したりして破壊する場合と、シーラント層２９と補強構造材２２の内表面２２ｂの密着面でシーラント層２９が剥がれて、ホット・パーティクルが噴き出す場合がある。必要なシーラント層２９の厚さとしては、それぞれの締結部に流れる雷電流の大きさに充分耐えるようにそれぞれ設定する必要があり、例えば０．８ｍｍ〜３．０ｍｍ程度である。また、必要な厚さは、同じファスナ部材２４の周囲であっても、部位によって異なる。
また、シーラント層２９の成形の際、シーラント層２９内に極力ボイドが発生しないようにしなければいけない。シーラント層２９に多数ボイドが存在すると、アークの封止能力が低下し、耐雷性が損なわれるためである。また、航空機の翼には、極めて多数のファスナ部材２４が設けられるため、一つ一つのファスナ部材２４にかけられるシーラント層２９の成形時間を短くする必要がある。

ここで、ファスナ部材２４の周囲に必要な厚さのシーラント層を成形するには、先ず、所定量のシーラント剤が必要である。しかし、シールガン等の器具を用いて、所定量のシーラント剤をファスナ部材に正確に塗布することは容易ではない。
そこで、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように、未硬化のシーラント剤２８を収容するキャビティ１３ａを備えるシーラントカップ１３を用いる。
必要な厚さのシーラント層を成形するためには、まず、キャビティ１３ａの外径及び深さがファスナ部材２４の外径および突出した長さに対し必要な厚さを確保できる大きさでなければならない。これについての検討の詳細は後述する。また、被覆するシーラント剤２８が不足しないことが前提となる。そのために、シーラントカップ１３のキャビティ１３ａを満たすようにシーラント剤２８を充填することを原則とするが、後述するように、キャビティ１３ａ内のシーラント剤２８を少なく調整する場合もある。
しかし、キャビティ１３ａの外径，深さ、およびキャビティ１３ａ内に充填するシーラント剤２８の量が特定されただけでは必要な厚さを得ることはできない場合がある。すなわち、キャビティ１３ａの中心軸とファスナ部材２４の中心軸が一致しない場合である。キャビティ１３ａの中心軸が横方向にずれたり、斜めになる状態である。
そこで、キャビティ１３ａの中心軸を、ファスナ部材２４の中心軸と同軸とする。つまり、互いの中心軸同士を合わせると、キャビティ１３ａは、ファスナ部材２４の中心軸に対して、線対称な回転体をなす。しかし、シーラントカップ１３をファスナ部材２４に対して直接中心軸を一致させて被せることは、熟練した技能が必要である。

そこで、本実施形態では、ファスナ部材２４に対して同軸上に配置されるカップホルダ１２（図１（ｂ））を用いてシーラントカップ１３を位置決めし、保持する。この前提として、カップホルダ１２がファスナ部材２４と同軸上に配置されている必要がある。そのために、シーラントカップ１３のダミーとなるカップ（ダミーカップ１１：図１（ａ））を予めファスナ部材２４に装着させる。ダミーカップ１１は、ファスナ部材２４と同軸上に配置するためのガイド面１５ａを有している。このダミーカップ１１にカップホルダ１２を装着すれば、カップホルダ１２はファスナ部材２４に対して同軸状に位置決めされる。

本実施形態では、ダミーカップ１１、カップホルダ１２、シーラントカップ１３の３種類の治具を使用し、必要な厚さのシーラント層２９を迅速かつ正確に成形する手法を提案する。この手法は、シーラント層２９を除いて既に組み付けられているファスナ部材２４に対して施される。

初めに、図１を参照して、後述する第１ステップから第３ステップで使用する３種類の治具について説明する。
［ダミーカップ１１］
ダミーカップ１１は、第１ステップにおいて、ファスナ部材２４（カラー２６及びカラー２６から露出する軸部２５ａ）に装着することで、ファスナ部材２４の中心軸をダミーカップ１１との関係で特定する。
図１（ａ）に示すように、ダミーカップ１１は、軸方向の一端が塞がれ、他端が第１空隙１４の部分で開口する円筒状の本体１１ａと、本体１１ａ内に形成される第１空隙１４と、第１空隙１４に連通する第２空隙１５と、を備えている。本体１１ａ、第１空隙１４及び第２空隙１５は、中心軸Ｃ１１が一致するように形成されている。また、本体１１ａの外径（直径）ｄ１は、後述するカップホルダ１２の保持孔１６の内径ｄ２およびシーラントカップ１３の外径（直径）ｄ３と等しく設定されている。

第１空隙１４は、ダミーカップ１１をファスナ部材２４に装着した状態でワッシャ２７を収容する。第１空隙１４は、そのために必要な直径を有している。
第２空隙１５は、ダミーカップ１１をファスナ部材２４に装着した状態でカラー２６及びカラー２６から露出する軸部２５ａを収容する。第２空隙１５を区画する本体１１ａの内周面はガイド面１５ａをなしており、ガイド面１５ａがカラー２６の側面に接する。ガイド面１５ａの傾斜はカラー２６の側面の傾斜と等しくなるよう形成されている。したがって、ダミーカップ１１をファスナ部材２４に装着させることによって、ダミーカップ１１とファスナ部材２４の中心軸を一致させることができる。
ダミーカップ１１の外周面（円筒面）は、カップホルダ１２のガイド面１６ａに沿って案内され、かつ支持されるガイド面をなす。
なお、ダミーカップ１１は、アルミニウム合金などの金属材料、あるいはフッ素樹脂などの樹脂材料から作製することができる。
また、ダミーカップ１１の高さｈ１は、後述するカップホルダ１２の高さｈ２より高く設定する。保持孔１６においてカップホルダ１２とダミーカップ１１を係合させるためである。
なお、高さｈ１は、ダミーカップ１１をカップホルダ１２から取り外す際に取手となる部分を考慮して設定することが好ましい。

［カップホルダ１２］
カップホルダ１２は、ダミーカップ１１により中心軸が特定されたファスナ部材２４の位置を固定するためのものであり、第２ステップにおいて、ダミーカップ１１の周囲に装着される。
図１（ｂ）に示すように、カップホルダ１２は、軸方向の一方端が開口した円筒状の部材であり、他方端には保持板１７が形成されている。保持板１７には、表裏を貫通する円形の保持孔１６が形成されており、保持孔１６を区画する保持板１７の内周面がガイド面１６ａをなしている。

保持孔１６の内径ｄ２は、ダミーカップ１１の本体１１ａの外径ｄ１と一致しており、ダミーカップ１１が保持孔１６に挿入され、カップホルダ１２に装着されると、ガイド面１６ａは、ダミーカップ１１の外周面（ガイド面）に接する。そうすると、ファスナ部材２４を装着しているダミーカップ１１とカップホルダ１２とは、中心軸Ｃ１１とＣ１２が一致するように位置決めされることになる。
カップホルダ１２は、保持板１７を除く部分の内径ｄ４は、ダミーカップ１１の外径ｄ１よりも大きく設定されている。後述するシーラント剤２８が溢れ出す（スクィーズアウト）隙間を確保するためである。
また、カップホルダ１２の保持孔１６の周囲には面取り１６ｂが形成されている。面取り１６ｂを形成することにより、カップホルダ１２のダミーカップ１１への装着、及び、シーラントカップ１３のカップホルダ１２への装着がスムーズに行うことができる。
また、カップホルダ１２の高さｈ２は、ダミーカップ１１の高さｈ１よりも低く設定する。保持孔１６においてカップホルダ１２とダミーカップ１１を係合させるためである。
カップホルダ１２も、ダミーカップ１１と同様に、アルミニウム合金などの金属材料、あるいはフッ素樹脂などの樹脂材料から作製することができる。

［シーラントカップ１３］
図１（ｃ）に示すように、シーラントカップ１３は、未硬化状態のシーラント剤２８が充填されるキャビティ１３ａを有するカップ状の部材であり、第３ステップにおいて、ダミーカップ１１を取り除いた後に、カップホルダ１２の保持孔１６に挿入して装着される。
シーラントカップ１３の外周面（円筒面）は、カップホルダ１２のガイド面１６ａに沿って案内され、かつ支持されるガイド面をなす。
前述したように、シーラントカップ１３は、カップホルダ１２の保持孔１６の内径ｄ２と同じ外径ｄ３をもつ。シーラント剤の離形性を担保するため、また、シーラント剤２８のスクィーズアウトを容易にするため、シーラントカップ１３は、剛性の低いフッ素性樹脂から構成される。

シーラントカップ１３のキャビティ１３ａは、カラー２６及びカラー２６から露出している軸部２５ａの周囲（絶縁が必要とされる部位）に必要な厚さのシーラント層２９を成形するために十分な容積を備えている。
また、成形するシーラント層２９の厚さは、シーラント層が硬化する際に厚さがその厚さの１０％〜２０％の分だけ収縮することと、各種の製造公差が発生することを考慮して、十分な厚さとする必要がある。しかし、必要以上の厚みとすると航空機の総重量の増加につながり、燃費に影響する。そのため、シーラントカップ１３のキャビティ１３ａの外径は、以下の手順で決定する大きさとすることが好ましい。先ず、必要なシーラント層の厚さに、その厚さの１０％〜２０％の値を加えた厚さを求める。次に、その厚さの２倍の厚さを求める。最後に、その求めた厚さに、ファスナ部材２４の外径と各種の製造公差を加えた大きさを求め、その大きさをキャビティ１３ａの外径とする。
具体的には、必要なシーラント厚さが２．５ｍｍとすると、その厚さの２０％を加えた値の２倍の厚さ６．０ｍｍに、製造公差１．０ｍｍとワッシャ位置のファスナ本体位置からの最大公差とを加えた値を、キャビティ１３aの外径とする。
また、キャビティ１３ａの深さｈ４は、ファスナ本体２５の突出した長さに、必要なシーラント層の厚さの１０％〜２０％の値を加えた厚さと、ファスナ本体２５の突出した長さとキャビティ１３ａの深さｈ４の公差を、加えた大きさとするのが好ましい。また、ファスナ部材２４の外形に倣い、キャビティ１３ａは、開口部分に向かうに従い拡径されている。したがって、シーラントカップ１３は裾部１８の肉厚が薄くなる。もし、裾部１８が厚いと、シーラントカップ１３のフットプリントが大きくなるため、その分補強構造材２２の内面に平らな部分を広く必要としてしまう。そうすると、補強構造材２２を構造設計上必要なサイズより大きくすることが必要になり、航空機の重量増につながるので、裾部１８の厚さはできるだけ薄い方がよい。しかし、薄すぎるとシーラントカップ１３が変形しやすくなり、所望のシーラント層２９の厚さを形成できない場合が発生するのに加え、後述のシーラントを充填する作業が困難になってしまう。そのため、裾部１８の厚さは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍとするのが好ましい。
また、シーラントカップ１３の高さｈ３は、カップホルダ１２の高さｈ２よりも高く設定する。保持孔１６においてカップホルダ１２とシーラントカップ１３を係合させるためである。

ダミーカップ１１、カップホルダ１２及びシーラントカップ１３を用いて、ファスナ部材２４の周囲にシーラント層２９を成形する手順を、図２〜図４を参照して、説明する。
［第１ステップ：図２］
第１ステップでは、補強構造材２２の表面から突出しているファスナ部材２４にダミーカップ１１を装着させる（図２（ｂ））。この際、ダミーカップ１１の本体１１ａに形成されたガイド面１５ａを円錐台状のカラー２６の傾斜側面に沿わせて相互に案内させる。こうして、ファスナ部材２４（軸部２５ａ）とダミーカップ１１は、中心軸Ｃ２４と中心軸Ｃ１１とが正確に一致するよう相互に位置決めされる。

［第２ステップ：図３］
第２ステップでは、カップホルダ１２の保持孔１６とファスナ部材２４に装着されているダミーカップ１１とを概ね位置合わせした後に、カップホルダ１２を下降させて保持孔１６にダミーカップ１１が貫通するように装着する。
図３（ａ）に示すように、カップホルダ１２のガイド面１６ａをダミーカップ１１の外周面に沿わせると、カップホルダ１２とダミーカップ１１は相互に案内される。カップホルダ１２の下端が補強構造材２２の表面に接するまでカップホルダ１２を下降させる。以後、カップホルダ１２が位置ずれしないようにする。なお、カップホルダ１２と補強構造材２２の間に粘着材、例えば、粘着性シリコンを設けると、位置ずれの防止に有効である。
ダミーカップ１１の外径ｄ１とカップホルダ１２の保持孔１６の内径ｄ２が等しいため、ファスナ部材２４（軸部２５ａ）とカップホルダ１２は、中心軸Ｃ２４と中心軸Ｃ１２が正確に一致するよう相互に位置決めされる。

ここで、保持孔１６の周囲には面取り１６ｂが形成されている。第２ステップにおいて、ダミーカップ１１をカップホルダ１２の保持孔１６に挿入（装着）する際、図中の下側の面取り１６ｂがガイドの役割を果たすことで、装着をスムーズに行うことができる。
次に、ファスナ部材２４に対するカップホルダ１２の相対的な位置を維持したままで、ダミーカップ１１を取り除く（図３（ｂ））。カップホルダ１２はファスナ部材２４に対して同軸上に位置決めされたままである。

［第３ステップ：図４］
図４（ａ）に示すように、第３ステップでは、シーラント剤２８を充填したシーラントカップ１３を、それまで装着されていたダミーカップ１１の代わりにカップホルダ１２に装着させる。つまり、シーラントカップ１３をカップホルダ１２の保持孔１６の上方で位置合わせした後に、保持孔１６に向けて押込む。シーラントカップ１３がガイド面１６ａに沿って案内されながら下降することで、ファスナ部材２４はシーラント剤２８で覆われる。
保持孔１６の周囲には面取り１６ｂが形成されているため、シーラントカップ１３をカップホルダ１２に挿入する際、図中の上側の面取り１６ｂがガイドの役割を果たすことで、装着をスムーズに行うことができる。
なお、シーラント剤２８は、一般に厚手のタンク内のフィレットシールやファスナシールに用いられている高粘度のポリスルフィドポリマー材料、例えば、ＰＲＣ−Ｄｅｓｏｔｏ社製 ＰＲ−１７７６Ｍ Ｂ−２ Ｃｌａｓｓ Ｂ Ｌｏｗ Ｗｅｉｇｈｔ Ｆｕｅｌ Ｔａｎｋ Ｓｅａｌａｎｔを用いる。シーラント剤２８は、ボイドの混入が極めて少ないものを用いることが好ましい。

シーラントカップ１３は、保持孔１６の直径と同じ外径ｄ３を有しているので、ファスナ部材２４とシーラントカップ１３は、中心軸Ｃ２４と中心軸Ｃ１３が正確に一致するよう相互に位置決めされる。したがって、シーラントカップ１３のキャビティ１３ａにおいて、シーラント剤２８は、耐雷性確保のため、要絶縁部位（カラー２６及び露出している軸部２５ａ）の周囲を必要な厚さで覆うことができる。

ここで、シーラント剤２８は、第３ステップの過程で、補強構造材２２の表面とシーラントカップ１３の下端縁との間から溢れ出す（スクィーズアウトする）量（図４（ａ）の符号ＳＯ）を考慮した量だけキャビティ１３ａに充填される。この際、シーラント剤２８は、キャビティ１３ａを満たすまで充填することを原則とする。しかし、シーラント層２９を成形するファスナ部材２４の形状によってはスクィーズアウトが多量となるので、適度に減量することがある。ただし、減量しすぎるとシーラント層２９の成形に必要な量に足りなくなり、ボイド発生の原因となる。そこで、適量の充填の目安とするために、予めキャビティ１３aの内側に目安線を付けてもよい。

シーラントカップ１３をファスナ部材２４に被せると、シーラントカップ１３は、キャビティ１３ａとファスナ部材２４との間隔を均等に保って押し込まれるため、シーラントカップ１３に充填されたシーラント剤２８はファスナ部材２４の周囲に均等に、かつ、ファスナ部材２４の軸方向と平行に押し出されながら供給される。そのため、シーラント剤２８の周囲からこの中に空気を巻き込むおそれは極めて低い。したがって、最終的に得られるシーラント層２９は、空気の混入が原因で形成されるボイドが抑制される。
また、シーラントカップ１３の円縁部の全周面にスクィーズアウトＳＯが形成されていれば、これは、ファスナ部材２４の全周にシーラント剤２８が行き渡っていることを示している。したがって、スクィーズアウトＳＯの形成を確認することによって、ファスナ部材２４の全周面にシーラント剤２８が行き渡り、ボイドが形成されないことを視覚的に判断することができる。
また、シーラントカップ１３の裾部１８の肉厚が薄いので、スクィーズアウトしやすい。また、シーラントカップ１３が比較的剛性の小さいフッ素性樹脂から形成されているので、スクィーズアウトがよりしやすくなっている。

最後に、シーラント剤２８の表面に触れても変形しない状態（タックフリー）まで硬化する時間（タックフリータイム）以上経過した後に、カップホルダ１２およびシーラントカップ１３を取り外す（図４（ｂ））。
タックフリータイム前に、シーラントカップ１３を取り外すと、硬さの低いシーラント剤２８の表面に傷や異物が付きやすい。そこで、本実施形態は、タックフリータイム以上経過した後に、シーラントカップ１３を取り外す。
なお、シーラントカップ１３のキャビティ１３ａの内表面にシーラントカップ１３を特定する固有の番号（製造番号，図番など）を打刻することもできる。そうすれば、成形されたシーラント層２９の表面に固有番号をマークすることができ、成形後にシーラント層２９の形態管理を行うことができる。
また、キャビティ１３ａの径が、開口に向けて大きくなっているので、シーラントカップ１３を取り外すのが容易である。
なお、ダミーカップ１１の高さｈ１、カップホルダ１２の高さｈ２、シーラントカップ高さｈ３は、上記した一連の手順において、必要な装着状態を得るのに必要な値を適宜設定することが必要である。

次に、第１ステップ〜第３ステップの手順によりシーラント層２９を成形させる本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によると、第１ステップ〜第３ステップにおいて、ダミーカップ１１はファスナ部材２４に対して、カップホルダ１２はダミーカップ１１に対して、また、シーラントカップ１３はカップホルダ１２に対して、装着するだけで中心軸同士を一致させることができる。結果として、シーラントカップ１３をファスナ部材２４と中心軸を一致させることができる。したがって、要絶縁部位（カラー２６および露出する軸部２５ａ）の周囲に必要な厚さのシーラント層２９を簡易かつ正確に成形させることができる。
また、第３ステップにおいて、シーラント剤２８を充填したシーラントカップ１３を、上方からファスナ部材２４に被せると、ファスナ部材２４の周囲の空気はシーラント剤２８の圧力によって、シーラントカップ１３の外に押し出される。そうすると、空気が原因となるボイドの少ないシーラント層２９が成形される。したがって、本実施形態によるシーラント層２９は、ファスナ部材２４の耐雷性を確保できる。
また、本実施形態は、タックフリータイム以上経過した後に、シーラントカップ１３を取り外すため、硬化の途中でシーラント層２９の形状が崩れることがなく、シーラント層２９の表面に傷や異物が付きづらい。

［第２実施形態］
本実施形態では、ダミーカップの他の実施例、および、狭隘部でも使用可能なカップホルダを用いてシーラント層を成形する手段を提供する。さらに、２種類のシーラント剤を使用して、ボイドの発生をさらに抑制する手段をも提供する。なお、以下では上述した第１実施形態との相違点を中心に説明する。

第２実施形態では、シーラント剤２８として、粘度の低いシーラント剤２８Ａと、シーラント剤２８Ａよりも粘度が高いシーラント剤２８Ｂを用いる。なお、第１実施形態のシーラント剤２８は、粘度の高いシーラント剤２８Ｂに相当する。シーラント剤２８Ａは、一般にタンク内ブラシシールに用いられている低粘度のポリスルフィドポリマー材料、例えば、ＰＲＣ−Ｄｅｓｏｔｏ社製 ＰＳ−８９０Ａ−２ Ｃｌａｓｓ Ａ Ｆｕｅｌ Ｔａｎｋ Ｓｅａｌａｎｔを用いる。
図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すように、第２実施形態で使用するダミーカップ３１は、シーラント剤２８Ａを用いることに対応して、軸部２５ａとの接触を回避する空隙３２と、カラー２６との接触が上端部の一部に限定する空隙３３と、を備えている。なお、ダミーカップ３１の外径ｄ１は、後述するカップホルダ４１のフォルダ本体４２（ガイド面４２ａ）の内径ｄ２と等しく設定されている。

また、図５（ａ）に示すように、カップホルダ４１は、支持台４３と、可動アーム４４によって支持台４３と接続されているフォルダ本体４２と、から構成される。フォルダ本体４２は、曲率半径がｄ２／２で中心角が１８０°の円弧面からなるガイド面４２ａを備えている。
可動アーム４４は締結具４８によって支持台４３に上下方向に移動可能に接続されており、また、フォルダ本体４２は締結具４７によって可動アーム４４に回動可能に接続されている。したがって、フォルダ本体４２は、締結具４７を中心軸とした周方向の位置、および、高さを任意に調整が可能である。

第２実施形態のカップホルダ４１，ダミーカップ３１を用いて、ファスナ部材２４の周囲にシーラント層２９を成形する手順を、図５、図６を参照して、説明する。
［第０ステップ：図５（ｂ）］
初めに、第０ステップでは、シーラント剤２８Ａをファスナ部材２４の周囲に刷毛を用いて塗布する（図５（ｂ））。この際、シーラント剤２８Ａは、シーラントカップ１３の外径程度の範囲とする。

［第１ステップ：図５（ｃ）］
図５（ｃ）に示すように、第１ステップでは、第１実施形態で説明した第１ステップの操作と同様に行い、シーラント剤２８Ａが塗布されているファスナ部材２４にダミーカップ３１を装着させる。この装着により、ファスナ部材２４（軸部２５ａ）の中心軸Ｃ２４とダミーカップ３１の中心軸Ｃ３１が一致する。
この装着状態において、カラー２６は、その先端の側壁が空隙３３においてダミーカップ３１と接触し、その先端面が空隙３２と空隙３３との境界部分に形成される段差面に突き当たるのみである。つまり、ダミーカップ３１は、カラー２６との接触が一部に限られているため、ダミーカップ３１を装着することによりシーラント剤２８Ａが剥ぎ取られる領域は狭い。後述するようにシーラント剤２８Ａはシーラント剤２８Ｂに対して潤滑剤のように作用するため、カラー２６の周囲のより広い領域にシーラント剤２８を残すためである。
［第２ステップ：図５（ｄ）］
図５（ｄ）に示すように、第２ステップでは、カップホルダ４１のフォルダ本体４２のガイド面４２ａを、ダミーカップ３１の外周面に沿わせる。その後、カップホルダ４１が位置ずれしないようにその位置を固定する。カップホルダ４１は、支持台４３を備えているので、この支持台４３を固定すればよい。
ダミーカップ３１の外径ｄ１とフォルダ本体４２の内径ｄ２が等しいため、ファスナ部材２４（軸部２５ａ）の中心軸Ｃ２４とフォルダ本体４２の中心軸Ｃ４２とを一致させることができる（図５（ｄ）
その後、カップホルダ４１の位置を固定したままで、ダミーカップ３１を取り除く。ファスナ部材２４とカップホルダ４１は同軸上に配置されたままである。

［第３ステップ：図６（ａ）〜（ｃ）］
第３ステップでは、シーラント剤２８Ｂを充填したシーラントカップ１３を、それまで装着されていたダミーカップ３１の代わりにカップホルダ４１に装着させる（図６（ａ））。つまり、シーラントカップ１３の外周面をカップホルダ４１のガイド面４２ａに沿わせながら、ファスナ部材２４に向けて押込む。シーラントカップ１３は、ガイド面４２ａにその外周面が相互に案内されながら、ファスナ部材２４に装着される。そうすると、シーラント剤２８Ｂはシーラント剤２８Ａを覆い、さらに、ファスナ部材２４（軸部２５ａ）の中心軸Ｃ２４とシーラントカップ１３の中心軸Ｃ１３とを一致させることができる。
最後に、シーラント剤２８Ａおよびシーラント剤２８Ｂがタックフリーになった後、カップホルダ４１およびシーラントカップ１３を取り外す。
以上の一連の手順により、ファスナ部材２４の周囲にシーラント層２９を成形させることができる。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
カップホルダ４１のフォルダ本体４２は、ダミーカップ３１およびシーラントカップ１３の外周の半分のみを支持する。したがって、フォルダ本体４２が占有する領域が小さいので、ファスナ部材２４の周囲が狭隘であっても、使用することができる。
また、フォルダ本体４２の向き、高さを任意に調整きるため、適用できる範囲は広い。
なお、円弧状のガイド面４２ａは、中心角を１８０°としたが、１８０°未満、あるいは、１８０°超の中心角にすることができる。ただし、ダミーカップ３１およびシーラントカップ１３を安定して支持するためには、中心角を１８０°より大きくすることが好ましい。

また、第２実施形態は、粘度の異なる２つのシーラント剤を用いることにより、以下の効果を奏する。
つまり、シーラント剤２８Ａが予め塗布されていれば、シーラント剤２８Ａはファスナ部材２４の近傍においても容易に流動しやすいのに加えて、シーラント剤２８Ｂに押し出されるのでファスナ部材２４の表面に窪みがあってもそれを埋める。しかも、シーラント剤２８Ｂは、シーラント剤２８Ａがあたかも潤滑剤として機能することで、シーラント剤２８Ａの表面を滑るようにして流動することができる。したがって、シーラント剤２８Ａおよびシーラント剤２８Ｂに空気が巻き込まれるおそれが小さいため、ボイドの発生を抑制することができる。
なお、以上説明した２種類のシーラント剤を使用して、シーラント層２９を成形させる方法は、第１実施形態にも適用することができる。
また、シーラント剤２８Ａの粘度は、以上の作用、効果が得られるように適宜選択される。

以上、本発明を第１実施形態、第２実施形態に基づいて説明したが、ダミーカップ、カップホルダおよびシーラントカップの形態は、その機能を果たすことができるのであれば、上記形態に限定されるものではない。
例えば、ダミーカップは、カラー２６及び露出する軸部２５ａの中の一部に接触して、ファスナ部材２４と中心軸を一致させればよい。したがって、カラー２６の一部の側面と接触するガイド面、あるいは、露出している軸部２５ａの側面と接触するガイド面を備えていれば本発明におけるダミーカップとして十分に機能する。カラー２６の一部とは、カラー２６の軸方向における一部、および、周方向の一部の両者を含む。このことは、カップホルダ、シーラントカップについても同様に当てはまる。
また、ダミーカップおよびシーラントカップの外形、および、カップホルダの保持孔は円形に限るものでない。例えば、矩形にすることもできるが、矩形の場合には、軸線回りに位置合わせしないとダミーカップおよびシーラントカップとカップホルダとを相互に装着できないのに対して、円形であれば、軸線周りの位置合わせは不要である。
また、本発明は、ファスナ部材２４の形態に限定されない。例えば、カラー２６の側面がテーパ状の例を示したが、軸方向に外径が等しいカラーに対して使用することもできる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１１，３１ ダミーカップ
１２ カップホルダ
１３ シーラントカップ
１３ａ キャビティ
１４ 第１空隙
１５ 第２空隙
１５ａ ガイド面
１６ 保持孔
１６ａ ガイド面
１６ｂ 面取り
１８ 裾部
２１ 翼パネル（第１の部材）
２２ 補強構造材（第２の部材）
２４ ファスナ部材
２５ ファスナ本体
２５ａ 軸部
２５ｂ 頭部
２８，２８Ａ，２８Ｂ シーラント剤
２９ シーラント層
３２，３３ 空隙
４１ カップホルダ
４２ フォルダ本体
４２ａ ガイド面
４４ 可動アーム
４７，４８ 締結具

Claims (12)

1. 航空機に用いられるファスナ部材の要絶縁部位の周囲に絶縁性のシーラント層を成形する際に用いられる治具であって、
   キャビティに収容されるシーラント剤を、前記要絶縁部位の周囲に被せるシーラントカップと、
   前記シーラントカップを、前記ファスナ部材に対して位置決めするガイドを備えるカップホルダと、
   前記カップホルダを、前記ファスナ部材に対して位置決めするダミーカップと、からなり、
   前記カップホルダは、前記ファスナ部材に対して位置決めされた前記ダミーカップに前記ガイドが沿うことで、前記ファスナ部材に対して位置決めされ、
   前記シーラントカップは、前記ファスナ部材に対して位置決めされた前記カップホルダから前記ダミーカップを取り除いた後に、前記カップホルダに前記ガイドが案内されることで、前記シーラント剤を、前記要絶縁部位の周囲に被せる、
   ことを特徴とする耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
2. 前記ファスナ部材が第１の部材と第２の部材を貫通して連結し、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方又は双方から突出している前記ファスナ部材の前記要絶縁部位の周囲に前記シーラント層を成形する、
   請求項１に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
3. 前記シーラントカップは、前記キャビティが軸方向の一端に開口する円筒状の部材からなり、
   前記カップホルダは、前記ガイドが、前記シーラントカップの外周に対応する曲率半径を有する円弧面からなり、
   前記ダミーカップは、前記ガイドで支持される前記シーラントカップの外周に対応するガイド面を有する、
   請求項１又は２に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
4. 前記カップホルダの前記ガイドは、
   少なくとも、前記シーラントカップ及びダミーカップを受容する側に面取りが形成されている、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
5. 前記カップホルダに前記シーラントカップを装着した際に、
   前記シーラントカップとカップホルダの間に隙間が形成される、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
6. 前記カップホルダの前記ガイドは、
   前記シーラントカップ、及び、ダミーカップの外径に対応する曲率半径を有する、中心角が１８０°以上の円弧面からなる、
   請求項３〜５のいずれか一項に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
7. 前記シーラントカップは、
   前記キャビティの開口近傍の裾における肉厚が、前記開口近傍から軸方向に離れた領域よりも薄い、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
8. 前記シーラントカップは、
   前記キャビティの径が、前記開口に向けて連続的に、又は、断続的に大きくなる、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
9. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具を用いて、前記シーラント層を形成する方法であって、
   前記ダミーカップを前記ファスナ部材に装着する第１ステップと、
   前記ガイドを前記ダミーカップに沿わせて前記カップホルダを前記ダミーカップに装着する第２ステップと、
   前記カップホルダの前記ファスナ部材に対する相対的な位置を維持した状態で、
   前記ダミーカップを取り除いた後に、前記シーラントカップを前記カップホルダの前記ガイドに沿わせながら前記ファスナ部材に装着する第３ステップと、
   を備えることを特徴とする耐雷ファスナのシーラント層成形方法。
10. 前記第３ステップの前に、
    前記シーラントカップには、予め前記キャビィティにシーラント剤が充填されている、
    請求項９に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形方法。
11. 前記第１ステップの前に、
    前記要絶縁部位の周囲を、前記シーラントカップに予め充填されているシーラント剤よりも、粘度の低いシーラント剤で被覆しておく、
    請求項１０に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形方法。
12. 請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法によりシーラント層が成形された耐雷ファスナを備えた航空機の翼。

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