JP2014176962A - 航空機外板表面平削り - Google Patents

Abstract

【課題】航空機外板の複合材のパネルの留め具穴上からの余分の低被観測性充填材ペースト（ＬＯ充填材）の除去と共に複合材のパネル材料をあまりに深く切削して、除去することを防止する輪郭形成表面平削り装置を提供する。
【解決手段】盛り上がった材料を、輪郭形成表面から、この表面を破損することなく除去するための輪郭形成表面平削り装置１０は、カッター軸を中心として回転するように本体１４によって支持されたモーター駆動の回転カッター１６と、このカッター１６の周りに離間され、かつカッター軸に対して平行に配置された方位接触平面を画定する方位接触点２６とを備える、工具を含み得る。
【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照

該当なし
連邦政府資金による研究開発の記載

該当なし

本出願は、概して、輪郭形成された表面からの余分の材料の除去に関し、より具体的には、航空機外板の複合材のパネルの留め具穴上からの余分の低被観測性充填材ペースト（ＬＯ充填材）の除去に関し得る。

３７ＣＦＲ１．９７および１．９８により開示される情報を含む関連技術の説明
低被観測性材料（ＬＯ充填材）は、Ｆ−３５航空機上の約２０，０００個の外部留め具の各々に対して充填材ペーストとして塗布される。この塗布では、しばしば約０．０１０〜０．０２０インチ（約０．２５４〜０．５０８ミリメートル）のＬＯ充填剤が表面から盛り上がって残る。所望の低被観測特徴を達成するためには、残留するＬＯ充填材の外側表面が、外板パネルの外側表面とほぼ同一平面となるように（加工表面輪郭の湾曲に応じて０．００２〜０．００５インチ（約０．０５１〜０．１２７ミリメートル）盛り上がっている）、余分のＬＯ充填材を十分除去するのが望ましい。余分のＬＯ充填材を除去する周知の方法では、ランダムオービタルサンダー、鬼荒目ヤスリ、カミソリ刃、および／または人力駆動型手工具が使用される。これらの方法は、非常に時間がかかり、体力を消耗させることが分かっており、注意や熟練なしで用いられると、留め具の周りの複合材の外板表面を損なう結果となりかねない。

輪郭形成表面平削り装置が提供される。この装置は、本体と、カッター軸を中心として回転するようにこの本体によって支持される回転カッターと、を含む工具を備える。この回転カッターは、ルーティング表面などの研磨する外周カッター表面を備え得る。この工具はまた、このカッターと動作的に係合可能であり、かつカッター軸を中心とした回転にカッターを駆動するように構成されたモーターと、カッターの周りに離間され、かつカッター軸に平行に配置された方位接触平面を画定する、少なくとも３つの方位接触点と、を含み得る。

また、盛り上がった材料を輪郭形成された表面からこの表面を破損することなく除去する方法が提供される。この方法は、表面平削り工具の方位接触平面と回転研磨接触領域との間の距離を、所望のカッター位置ずれ値になるように調整するステップと、加工表面上の平削り工具を、この加工表面上で静止している工具の方位接触点によって位置付けするステップと、工具の方位接触点を加工表面と接触したままに維持しつつ、かつカッターを盛り上がった材料と係合させつつ、工具を加工表面に沿うように方向付けすることによって、盛り上がった材料の高さを減少させるステップと、を含み得る。

これらの特徴および他の特徴ならびに長所は、本発明の１つ以上の実施形態の次の詳細な説明および以下の図面との関連から、当業者に明らかとなるであろう。

輪郭形成表面平削り装置の等角図である。 図１の装置の部分断面底部等角図であり、切り欠きして、間に接続されて、この装置のシャーシを装置の基部に向けて付勢するバネを示す。 図１の装置の部分前面図である。 図１の装置の部分底面図であり、この装置のガイドピン受容部と、対応するガイドピンを有するセットアップ固定具とを示す。 図４のセットアップ固定具のガイドピンが図４の装置のガイドピン受容部に受容されている状態で、このセットアップ固定具に置かれているこの装置の部分前面図である。 図１の装置のローラーが、ＬＯ充填材で過剰充填された留め具穴に跨っている航空機外板パネル上に静止している状態を示し、また、この装置の回転カッターが、ＬＯ充填材と係合しているところを示す、この装置の部分前面図である。 図６の装置、航空機外板パネル、および過剰充填された留め具穴の部分側面図である。

盛り上がった材料を輪郭形成された加工表面から除去し、例えば、余分の低被観測性の充填材ペースト（ＬＯ充填材）を複合材料の航空機外板パネルの留め具穴上から除去し、この加工表面を破損することなく実行するための輪郭形成表面平削り装置の概略を、図１〜７に１０で示す。図２に示すように、装置１０は、本体１４と、カッター軸１７を中心として回転するように本体１４によって支持される概して円筒形状またはドラム形状の回転カーバイドカッター１６とを含む工具１２を備え得る。図５に最もよく示すように、カッター１６は、カッター軸１７に対して同軸上に位置付けられた、ルーティング表面などの研磨する鋸歯状外周カッター表面１８を備え得る。図１に示すように、ドリルモーター２０は、本体１４によって担持され、かつカッター１６に接続され得る。ドリルモーター２０は、カッター軸１７を中心とした回転にカッター１６を駆動するように構成され得る。

図２に最もよく示すように、工具１２は、それぞれのローラー軸２３を中心として回転するように、基部に支持された少なくとも３つ、好ましくは５つのローラー４６、４８、５２を含み得る。ローラー軸２３は、カッター軸１７に平行に、したがって、意図された切削方向に対して垂直に配置され、これによって、ローラー４６、４８、５２が、この意図された切削方向において加工表面２４と転がり接触するように位置付けられ得る。加工表面２４は、例えば複合材料のＦ−３５の外板パネルなどの工作物２５のそれであり得る。

装置１０は、カッター１６の周りに離間された方位接触点２６を含み得る。方位接触点２６は、加工表面２４と接触するすべての方位接触点２６を持つ工具１２の方位がまた、図６および７に示すように、カッター１６の回転軸１７を、平削りされようとする加工表面２４のある部分に平行になるように方位付けするように、カッター軸１７に平行に配置された方位接触平面２８（図３に示す）を画定し得る。

図７に示すように、接触点２６は、ローラー４６、４８、５２のそれぞれの転がり接触点２７（ローラー４６、４８、５２が、平削り動作中に、加工表面２４と接触する点として定義される）であり得、方位接触平面２８は、したがって、転がり接触平面２９であり得（すなわち、ローラー４６、４８、５２の転がり接触点２７によって画定される平面である。言い換えれば、各々のローラーの転がり接触点は、転がり接触平面上にあるローラーの外周転がり表面のどの部分でもあり得る）、平削り動作中に、工具１２が加工表面２４と転がり接触状態に保持されているときに、加工表面２４と転がり接触状態にあり得る。この平面的なローラー配置によって、カッター１６が、加工表面２４の突出する輪郭上を通過するまたはこれらに沿って移動する際に、ＬＯ充填材材料３２と共に複合材のパネル材料３０をあまりに深く切削して、除去することを防止する。

図３に示すように、転がり接触平面２９は、回転カッター１６の回転研磨接触領域３４から、しかも下方に、離間され得る。回転カッター１６の回転研磨接触領域３４は、任意の時点において、転がり接触平面２９に最も近い外周研磨カッター表面１８のどの部分としてでも定義され得る。回転研磨接触領域３４は、したがって、加工表面２４によって担持され、かつこれから盛り上がっている多量のＬＯ充填材材料３２と研磨接触する位置に存在し得る。転がり接触平面２９はまた、平削り動作中に、加工表面２４の突出輪郭をカッター１６との研磨接触から保護するに十分なカッター位置ずれ値だけ、回転研磨接触領域３４から半径方向に離間または位置ずれされ得る。この平面的なローラー配置によって、このように、カッター１６が、加工表面２４の突出輪郭上を通過するまたはこれらに沿って移動する際に、ＬＯ充填材材料３２と共に複合材のパネル材料３０をあまりに深く切削して除去することを防止し得る。

図１〜５に示すように、工具１２は、転がりフット３５を含み得るが、このフットは、ローラー４６、４７、５２と、本体１４によって担持されるシャーシ３６とを備え得、このシャーシ上でローラー４６、４８、５２は、自身のそれぞれのローラー軸２３を中心として回転するように支持され得る。シャーシ３６は、本体１４に対して往復運動するように本体１４に支持され、これによって、シャーシ３６は、カッターの位置ずれ（すなわち、カッター１６の転がり接触平面２９と研磨接触領域３４との間の距離）を調整するために、完全伸展位置と完全退避位置との間で移動して、切削深さを調整させ、様々な加工表面輪郭形状に対処できるようにしている。

工具１２は、図３に最もよく示されるカッター位置ずれ調整ネジ３８を含み得るが、このネジは、本体１４と螺合して、下に向かってシャーシ３６に対して位置する。図２に最もよく示すように、工具１２は、調整ネジ３８に逆らってシャーシ３６を上方に付勢する位置においてシャーシ３６と本体１４との間で支持される付勢部品４０を更に含み、これによって、調整ネジ３８を回転させることによってカッター位置ずれを調整して、完全伸展位置と完全退避位置との間で本体１４に対するシャーシ３６の位置を変化させることを可能とする。

図２、４、および７に示すように、ローラーのうちの１つは、転がり接触平面２９に平行で、カッター軸１７に平行で、意図された切削方向と中心合わせされ、かつこれに対してカッター１６の背後に離間された後部ローラー軸４７を中心として回転するようにシャーシ３６に支持される長尺の後部ローラー４６であり得る。長尺後部ローラー４６は、外周カッター表面１８の軸方向長さ以上の軸方向長さを有し、これによって、カッター１６が、余分なＬＯ充填材３２を除去中に、加工表面２４の輪郭に切り込むことがないように保証し得る。本実施形態では、カッター１６およびカッター１６の研磨接触領域３４は、０．７５インチ（約１．９１センチメートル）という軸方向長さを有し得る。これによって、工具１２を、一方の方向に３０インチ（約７６センチメートル）の半径と、他方の方向に１００インチ（約２．５メートル）の半径とを有する複合曲線の加工表面に対して、この表面を破損することなく用いることが可能となるはずである。しかしながら、後部ローラー４６またはカッター１６のなんらかの適切な長さを利用して、工具１２を、別様な曲線の表面に対して作用するように適合させ得る実施形態もある。後部ローラー４６が、１つのローラーではなく複数のローラーまたは転がり部品を備え得る実施形態もある。

これらのローラーのうちの２つは、それぞれの先導ローラー軸４９を中心として回転するように、シャーシ３６に支持された０．２５インチ（約６．３５ミリメートル）幅の先導ローラー４８であり得る。先導ローラー軸４９は、カッター軸１７に平行で、かつ意図された切削方向に対してカッター１６の前方に離間されている共通の先導ローラー軸５１に沿って同軸上に配置され得る。先導ローラー４８は、カッター１６に中心合わせされ、外周カッター表面１８の軸方向長さにほぼ等しい距離だけ互から離間され得る。先導ローラー４８は、したがって、切削されようとする加工表面２４のある領域を乗り越えるように離間されて、工具１２が、穴５０上から除去されるべき余分のＬＯ充填材３２のところどころに跨りながら、ＬＯペーストで充填された穴５０の列に沿って走行することを許容する。

これらのローラーのうちの２つは、それぞれの中央ローラー軸を中心として回転するようにシャーシ３６に支持された０．２５インチ（約６．３５ミリメートル）幅の側部中央ローラー５２であり得る。中央ローラー軸５３は、共通の中央ローラー軸５５に沿って同軸上に配置され得る。中央ローラー軸５３は、カッター軸１７に平行であって、かつ回転カッター１６のカッター軸１７と回転研磨接触領域３４との間に配置されて、回転研磨接触領域３４が、転がり接触平面２９から離間されたままとなるようにし得る。湾曲の問題を軽減するために、中央ローラー５２は、カッター１６に対して現実的な限り近接して配置され得る。

図４および５に示すように、装置１０は、固定具基部５８によって担持される支持表面５６を備えるセットアップ固定具５４を含み得る。支持表面５６は、支持表面５６上に静止している工具１２の方位接触点２６（例えば、ローラー４６、４８、５２）によって工具１２を支持するように構成され得る。カッター接触部品６０もまた、固定具基部５８によって担持され、かつ支持表面５６に対して上方に付勢されて、カッターの位置ずれを調整中にカッター１６との接触を維持し得る。ゲージ６２は、カッター接触部品６０に接続され、かつ支持表面５６に対するカッター接触部品の位置ずれを測定することによってカッターの位置ずれを測定するように構成され得る。ゲージ６２はまた、工具１２が支持表面上で静止しているときに、カッターの位置ずれの大きさの視覚表現を操作者に示すように構成され得る。セットアップ固定具５４は、例えば、ミツトヨ（株）によって製造されるような、０．０００５インチ（約０．０１２７ミリメートル）目盛のゼロセッターゲージであり得る。

図４に最もよく示すように、セットアップ固定具５４は互いに平行な２つのガイドピン６４を含み、工具１２は、互いに平行な２つのガイドピン受容部６６を含み、かつ工具１２がセットアップ固定具５４に載置されているときにガイドピン６４を受容するように位置付け、構成され得る。ガイドピン６４および受容部６６は、カッター１６がカッター接触部品６０上に静止し、方位接触点２６（例えば、ローラー４６、４８、５２）が支持表面５６上に静止するように、工具１２を確実に位置付けするように配置され得る。

実際には、最初に工具１２をセットアップ固定具５４の支持表面５６に載置し、これによって工具の方位接触点２６が固定具の支持表面５６上に静止し、工具の回転カッター１６が固定具５４のカッター接触部品６０上に静止し、カッター接触部品６０に接続されたゲージ６２がカッター位置ずれの数値、すなわち工具１２の回転研磨接触領域３４と方位接触平面２８との間の距離を表す値を表示するようにすることによって、加工表面を破損することなく、複合材のＦ−３５外板パネルの留め具穴５０上からというように輪郭形成加工表面から余分のＬＯ充填材３２などの余分の材料を除去し得る。カッター位置ずれは次に、カッター位置ずれ調整ネジ３８を回転させることによって、所望のカッター位置ずれ値、例えば０．００３インチ（約０．０７６ミリメートル）が、ゲージ６２に表示されるまで調整され得る。平削り工具１２は次に、加工表面２４から盛り上がっている多量のＬＯ充填材材料３２に隣接して、加工表面２４上に位置付けられ、工具１２は、工具の接触点２６が加工表面２４上に静止するように方位付けされ得る。

盛り上がっているＬＯ充填材材料３２の高さを、工具１２の方位接触点２６を加工表面２４と接触した状態に維持し、かつカッター１６をＬＯ充填材材料３２と係合した状態に維持しつつ、工具１２を加工表面２４に沿って方向付けすることによって、減少させる。ＬＯ充填材材料３２を係合させるために、平削り工具１２を所望の切削方向に方向付けし、これによって、一対の先導ローラー４８および一対の中央ローラー５２が、これらの軸４９、５３が切削方向に直角に方位付けされた状態で回転し、かつカッター１６が盛り上がっているＬＯ充填材材料３２と係合するように移動する間にＬＯ充填材材料３２に跨るようにし得る。平削り工具１２はまた、長尺の後部ローラー４６が、後部ローラー４６の軸が切削方向に直角で、かつ方位接触平面２８に平行に方位付けられた状態で、カッター１６の背後で回転し得る。

上述したように構成された輪郭形成表面平削り装置は、余分のＬＯ充填材ペーストを、手動ですべきことを最小に抑え、しかも、航空機の外板に損傷を惹起する危険性なく、複合材の航空機外板パネルの留め具穴から迅速に除去することを可能とする。このデバイスは、十分に余分なＬＯ充填材を除去し、これによって、残留するＬＯ充填材の外部表面が外板パネルの外部表面とほぼ同一平面にある（輪郭の湾曲しだいで０．００２〜０．００５インチ（約０．０５１〜０．１２７ミリメートル）盛り上がっている）ようにし得る。上述したゼロセッターなどのセットアップ固定具の使用は、工具を、長期にわたる使用によってカッター表面が磨り減った場合でさえも、使用するたびに正確に構成することを可能とする。

この説明は、発明の制限を述べるのではなくて、クレームに挙げる本発明の実施形態を解説するだけである。この説明の言葉は、したがって、もっぱら説明のためであり、制限的なものではない。明らかに、本発明を本説明が教示するところのものから修正することが可能である。クレームの範囲内で、上述した以外の方法で本発明を実施し得る。

Claims (20)

1. 本体と、
   カッター軸を中心として回転するように前記本体によって支持され、かつ研磨する外周カッター表面を備える、回転カッターと、
   前記カッターと動作的に係合可能であり、かつ前記カッター軸を中心とした回転に前記カッターを駆動するように構成された、モーターと、
   前記カッターの周りに離間され、かつ前記カッター軸と平行に配置された方位接触平面を画定する、少なくとも３つの方位接触点と、を含む、工具を備える、輪郭形成表面平削り装置。
2. 前記工具が、基部に支持された少なくとも３つのローラーを含み、前記方位接触点が、前記ローラーのそれぞれの転がり接触点であり、前記方位接触平面が転がり接触平面である、請求項１に記載の輪郭形成表面平削り装置。
3. 前記ローラーが、前記カッター軸に平行に、かつ意図された切削方向に垂直に配置されたそれぞれのローラー軸を中心として回転するように、前記基部によって支持されたホイールである、請求項２に記載の輪郭形成表面平削り装置。
4. 前記工具が、前記ローラーを備える転がりフットと、前記本体によって担持されるシャーシであって、その上で前記ローラーが回転するように支持されたシャーシと、を含み、前記転がりフットの姿勢が、カッターの位置ずれを調整するために、完全伸展位置と完全退避位置との間で前記本体に対して往復運動するように前記本体に支持される、請求項２に記載の輪郭形成表面平削り装置。
5. 前記工具が、前記本体と螺合し、かつ下に向かって前記シャーシに対して位置する、カッター位置ずれ調整ネジを含み、前記工具が、前記調整ネジに逆らって前記転がりフットを上方に付勢する位置において、前記シャーシと前記本体との間で支持される付勢部品を更に含む、請求項４に記載の輪郭形成表面平削り装置。
6. 前記ローラーのうちの１つが、前記工具が加工表面の凸状輪郭上を通過するときに、前記カッターが前記加工表面に食い込むことを防止するように構成され、かつ位置付けられた後部ローラーである、請求項２に記載の輪郭形成表面平削り装置。
7. 前記後部ローラーが、前記転がり接触平面に平行に方位付けされ、かつ前記意図された切削方向に対して前記カッターの背後に離間された後部ローラー軸を中心として回転するように前記基部に支持された、長尺の転がり部品を備える、請求項６に記載の輪郭形成表面平削り装置。
8. 前記後部ローラー軸が、前記カッター軸に平行に方位付けされる、請求項５に記載の輪郭形成表面平削り装置。
9. 前記後部ローラーが、前記外周カッター表面の軸方向長さ以上の軸方向長さに及ぶ、請求項６に記載の輪郭形成表面平削り装置。
10. 前記後部ローラーの前記軸方向長さが、少なくとも、前記外周カッター表面の軸方向長さと同じほど長い、請求項９に記載の輪郭形成表面平削り装置。
11. 前記ローラーのうちの２つが、前記カッター軸に平行で、かつ前記意図された切削方向に対して前記カッターの前方に離間されたそれぞれの先導ローラー軸を中心として回転するように、前記基部に支持された先導ローラーであり、前記先導ローラーが、前記外周カッター表面の前記軸方向長さにほぼ等しい距離だけ互いから軸方向に離間される、請求項２に記載の輪郭形成表面平削り装置。
12. 前記ローラーのうちの２つが、それぞれの中央ローラー軸を中心として回転するように前記基部に支持された側部中央ローラーであり、前記ローラー軸が、前記カッター軸に平行であり、かつ前記回転カッターの前記カッター軸と回転研磨接触領域との間に配置される、請求項２に記載の輪郭形成表面平削り装置。
13. 支持表面と、
    前記支持表面に対して上方に付勢されたカッター接触部品と、
    前記カッター接触部品に接続されたゲージであって、前記工具が前記支持表面上で静止しているときに、前記支持表面に対するカッター接触部品の位置ずれを測定することによってカッター位置ずれを測定して、カッター位置ずれの大きさの可視表現を表示するように構成された、ゲージと、
    を備えるセットアップ固定具を含む、請求項１に記載の輪郭形成表面平削り装置。
14. 前記工具およびセットアップ固定具のうちの一方がガイドピンを含み、前記工具およびセットアップ固定具のうちの他方が、前記工具が前記セットアップ固定具に載置されているときに前記ガイドピンを受容するように位置付けられ、かつ構成されるガイドピン受容部を含む、請求項１３に記載の輪郭形成表面平削り装置。
15. 前記セットアップ固定具が、前記支持表面上の離間した位置から延在する２つの平行なガイドピンを含み、前記工具が、前記工具が前記セットアップ固定具上に置かれているときに、前記ガイドピンを受容するように位置付けられた２つの平行なガイドピン受容部を含む、請求項１４に記載の輪郭形成表面平削り装置。
16. 盛り上がった材料を輪郭形成表面から前記表面を破損することなく除去する方法であって、
    表面平削り工具の方位接触平面と回転研磨接触領域との間の距離を、所望のカッター位置ずれ値になるように調整するステップと、
    加工表面上の前記平削り工具を、前記加工表面上で静止している前記工具の方位接触点によって位置付けするステップと、
    前記工具の前記方位接触点を前記加工表面と接触したままに維持しつつ、かつ前記カッターを前記盛り上がった材料と係合させつつ、前記工具を前記加工表面に沿うように方向付けすることによって、前記加工表面上の盛り上がった材料の高さを減少させるステップと、
    を含む、方法。
17. 前記調整するステップが、セットアップ固定具の支持表面に前記工具を載置し、これによって、前記工具の前記方位接触点が、前記固定具の支持表面上で静止するように、前記工具の前記回転カッターが、前記固定具のカッター接触部品上で静止するように、かつ前記カッター接触部品に接続されたゲージが、前記工具の前記回転研磨接触領域と前記方位接触平面との間の前記距離を表す数値を表示するように、することを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記調整するステップが、前記ゲージが所望のカッター位置ずれ値を表示するまで、カッター位置ずれを調整することを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記工具が、それぞれの軸を中心として回転するように支持され、かつ前記工具の前記方位接触点のうちの２つを画定する、一対の先導ローラーを含み、
    前記減少させるステップが、前記平削り工具を、切削方向に対して直角に方位付けされた前記先導ローラーの軸によって、また、前記カッターが前記盛り上がった材料と係合するに連れて前記盛り上がった材料に跨る前記先導ローラーによって、所望の切削方向に方向付けすることを含む、
    請求項１６に記載の方法。
20. 前記工具が、後部ローラー軸を中心として回転するように前記工具シャーシに支持され、かつ前記工具の前記方位接触点のうちの別の１つを画定する、後部ローラーを含み、
    前記減少させるステップが、前記カッターおよび後部ローラーの軸が、前記所望の切削方向に対して直角でかつ前記方位接触平面に対して平行に方位付けされた状態で、前記後部ローラーが前記カッターの跡を追って回転するように、前記平削り工具を方向付けすることを含む、
    請求項１６に記載の方法。