JP2016047643A - 複合充填材成形装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複合充填材を成形するためのシステム及び方法を提供すること。【解決手段】方法は、複合充填材成形装置の一対の成形型を用いて複合材料素材の第1の部分に圧力を印加するステップであって、一対の成形型が一対の凸湾曲部を有し、一対の成形型の各成形型が一対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する、印加するステップを含む。方法はまた、複合材料素材をその長さに沿って所望の断面に徐々に成形するために、複合材料素材の後続部分に対して印加するステップを繰り返す。【選択図】図3

Description

本開示は、概して複合構造物に関し、特に、複合構造物の製造に関する。更に詳細には、本開示は、複合構造物における間隙を埋めるために使用される複合充填材を生産するための方法及び装置に関する。
航空機の設計及び製造に占める複合材料の割合は益々増大している。航空機において複合材料は、航空機を軽量化するために使用される。この軽量化により、最大積載量及び燃料効率などの性能特性が向上する。更に、複合材料は、航空機の種々の構成部品の耐用年数を延ばす。
複合材料は、2以上の機能的な構成要素を組み合わせることにより生成された強靭で軽量な材料である。例えば、複合材料は、ポリマー樹脂マトリックス中に結合させた強化繊維を含み得る。繊維は一方向性繊維とするか、又は織布もしくは織物の形態をとることができる。熱可塑性複合材料では、繊維と樹脂を配設し、硬化させて、複合材料を成形する。
複合構造部材を相互に結合するときに、部材間の接合線に沿って間隙又は空隙が存在する可能性があり、これらの間隙又は空隙を埋めて接合の強度を高める必要がある場合がある。例えば、航空機産業において、ストリンガなどの複合胴体補剛材は、ストリンガと胴体外板との間の凸湾曲部の接合線に複合充填材を含み得る。複合充填材は、接合線における空隙を埋める、時にはヌードル又は充填材と称される、三角形断面のストリップの形態で適用される。複合充填材は、粘着テープ又はプリプレグテープなどの複合材料から成形することができる。
複合充填材は、様々な異なる方法を使用して成形することができる。しかしながら、従来の技術では、製造コスト、製造時間、又は複合充填材の品質が望ましくない場合がある。それゆえ、上述した問題の少なくとも一部及び他の起こり得る問題を考慮に入れた方法及び装置を有することが望ましい。
本開示の例示的な実施形態は方法を提供する。方法は、複合充填材成形装置の一対の成形型を用いて複合材料素材の第1の部分に圧力を印加するステップであって、一対の成形型が一対の凸湾曲部を有し、一対の成形型の各成形型が一対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する、印加するステップを含む。方法はまた、複合材料素材の後続部分に対して印加し、複合材料素材をその長さに沿って所望の断面に徐々に成形するステップを繰り返す。
本開示の更なる例示的な実施形態は装置を提供する。装置は、複合材料素材を支持する基部と、一対の凸湾曲部を有する一対の成形型と、一対の成形型と関連付けられた任意の数のアクチュエータとを備える。一対の成形型の各成形型は、一対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する。一対の成形型は、複合材料素材に略三角形断面の第1の辺及び第2の辺を成形するように位置決めされる。任意の数のアクチュエータは、一対の成形型を用いて複合材料素材の一部分に圧力が印加されるように一対の成形型を移動させる。
本開示の別の例示的な実施形態は方法を提供する。方法は、一対の成形型のそれぞれの凸湾曲部を用いて複合材料素材の第1の部分を加圧し、略三角形断面を複合材料素材の第1の部分に成形するステップを含む。方法は更に、複合材料素材の第1の部分を加圧した後に、複合材料素材を所定の距離だけ前進させる。方法はまた、一対の成形型のそれぞれの凸湾曲部を用いて複合材料素材の第2の部分を加圧し、略三角形断面を複合材料素材の第2の部分に成形するステップを含む。
特徴及び機能は、本開示の種々の実施形態で個別に達成することができるか、又は更に他の実施形態で組み合わせることができ、これらの実施形態の更なる詳細は、以下の説明及び図面を参照して理解することができる。
例示的な実施形態に特有であると考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的な実施形態、並びに、好適な使用形態、更にその目的及び特徴は、添付の図面と併せて読むとき、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することにより、最も良く理解されよう。
例示的な実施形態による航空機の図である。 例示的な実施形態による複合充填材及び任意の数の複合部材の斜視図である。 例示的な実施形態による製造環境のブロック図である。 例示的な実施形態による製造環境の物理的な実施態様の図である。 例示的な実施形態による複合充填材成形装置の斜視図である。 例示的な実施形態による複合充填材成形装置の正面図である。 例示的な実施形態による複合充填材成形装置の拡大正面図である。 例示的な実施形態による複合充填材成形装置の拡大断面図である。 例示的な実施形態による複合充填材成形装置の一対の型の簡略版の図である。 例示的な実施形態による、複合充填材に係合する複合充填材成形装置の一対の型の簡略版の図である。 例示的な実施形態による、複合充填材から後退させた複合充填材成形装置の一対の型の簡略版の図である。 例示的な実施形態による、複合充填材を複合充填材成形装置の一対の型に対して移動させる簡略版の図である。 例示的な実施形態による、複合充填材に係合する複合充填材成形装置の一対の型の簡略版の図である。 例示的な実施形態による、複合充填材成形装置を通って移動する複合充填材の図である。 例示的な実施形態による、複合充填材に係合する複合充填材成形装置の二対の型の簡略版の図である。 例示的な実施形態による、変化する高さを有する複合充填材の図である。 例示的な実施形態による、2つの異なる凸湾曲部を有する複合充填材の図である。 例示的な実施形態による複合充填材を成形する工程のフロー図である。 例示的な実施形態による複合充填材を成形する工程のフロー図である。 例示的な実施形態による航空機の製造及び保守点検方法のブロック図である。 例示的な実施形態を実装できる航空機のブロック図である。
例示的な実施形態では、1つ又は複数の異なる考慮事項が認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、一連のローラーによって複合材料を引っ張ることにより複合充填材を成形できることが認識され、考慮されている。一連のローラーを使用して複合充填材を成形することを連続工程と称する場合がある。一連のローラーによって複合材料を引っ張ることにより複合材料をその長さに沿って徐々に成形することができる。しかしながら、一連のローラーによって複合材料を引っ張ることにより品質の望ましくない複合充填材が得られる場合がある。例えば、一連のローラーによって複合材料を引っ張ることにより複合材料の歪みが生じる場合がある。更に、一連のローラーによって複合材料を引っ張ることにより毛玉が生成される場合がある。「毛玉」は、複合材料の擦れにより生じる視覚的な不整合であり得る。
例示的な実施形態では、得られる複合充填材の望ましくない品質が、ローラーの接線においてほぼ瞬時に圧力を形成する用途の結果であり得ることが認識され、考慮されている。例示的な実施形態では更に、得られる複合充填材の望ましくない品質が、ローラーによって複合材料を移動させる高い引張力の結果であり得ることが認識され、考慮されている。
例示的な実施形態では更に、複合充填材を型成形により成形できることが認識され、考慮されている。ローラーを使用して得られるよりも高品質の複合充填材が型成形により得られる。しかしながら、実物大の型を用いた型成形では、より多くの製造時間がかかる。また、実物大の型を用いた型成形では、各対の型が複合充填材の形状に特有のものであるのでより高い製造コストがかかる。
例示的な実施形態では更に、複合充填材がその長さに沿って変化する断面を有し得ることが認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、変化する断面を有する複合充填材を成形することが可能な複合材成形治具を有することが望ましい場合があることが認識され、考慮されている。
例示的な実施形態ではまた、複合充填材を異なる箇所で使用できることが認識され、考慮されている。異なる複合構造物の間に配置された複合充填材は異なる断面を有し得る。例示的な実施形態では更に、異なる断面の複合充填材を成形することが可能な複合充填材成形工具を有することにより、製造コストを低減できることが認識され、考慮されている。
例示的な実施形態では更に、複合材料を成形するためのパラメータが温度、圧力、及び時間を含むことが認識され、考慮されている。温度、圧力、及び時間のいずれか1つを増加させることにより、他の2つのパラメータを減少させ、その結果、望ましい品質の製品を得ることができる。したがって、例示的な実施形態では、複合材料に印加される圧力を増加させることにより、圧力の印加時間を減少させることが可能となり得ることが認識され、考慮されている。圧力の印加時間を減少させることにより、複合充填材の製造時間を減少させることができる。
更に、例示的な実施形態では、複合充填材を複合材料素材から成形できることが認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、複合材料素材が異なる断面を有し得ることが認識され、考慮されている。よって、例示的な実施形態では、様々な異なる断面の複合材料素材から望ましい品質の複合充填材を成形することが可能な複合充填材成形装置を提供することが望ましい場合があることが認識され、考慮されている。
例示的な実施形態では更に、複合材料素材をそれらの長さに沿って徐々に成形することが連続工程を可能にし得ることが認識され、考慮されている。連続工程で複合材料素材を成形することにより、複合充填材を成形するための製造時間を低減することができる。
ここで図を参照するに、特に図1を参照するに、例示的な実施形態による航空機の図が描かれている。この例示的な例では、航空機100は、翼102と、本体106に取り付けられた翼104とを有する。航空機100は、翼102に取り付けられたエンジン108と、翼104に取り付けられたエンジン110とを含む。
本体106は尾部112を有する。水平尾翼114、水平尾翼116、及び垂直尾翼118は、本体106の尾部112に取り付けられる。
航空機100は、例示的な実施形態による複合充填材を実装できる航空機の例である。例えば、複合充填材を、航空機100の補剛材120と複合外板122との間に配置することができる。図1は、補剛材120の分解図を描いている。
この航空機100の図は、異なる例示的な実施形態を実装できる1つの環境を図示する目的で提供されている。図1の航空機100の図は、異なる例示的な実施形態を実装できる方法に対する構造的な制限を示唆することを意図するものではない。例えば、航空機100は、民間旅客機として示されている。異なる例示的な実施形態を、他の種類の航空機、例えば、自家用旅客機、回転翼航空機、及び他の好適な種類の航空機に適用することができる。
ここで図2を参照すると、例示的な実施形態による複合充填材及び任意の数の複合部材の斜視図が描かれている。具体的には、図2は、図1の断面2−2内の補剛材120における補剛材202の拡大図である。描かれているように、複合充填材204は、補剛材202と複合外板122とにより形成された間隙206内に配置される。この例示的な例では、複合充填材204は、略三角形断面を有する。複合外板122は複合部材である。補剛材202もまた複合部材である。補剛材202は単一の複合部材であるが、いくつかの例示的な例において、補剛材202は、単一の複合部材ではなく、2以上の複合部材とすることができる。いくつかの例示的な例において、補剛材202は複合ストリンガである。
ここで図3を参照すると、例示的な実施形態による製造環境のブロック図が描かれている。図2の複合充填材204などの複合充填材を成形するために、製造環境300を使用することができる。
製造環境300は、複合材料302と、裁断機304と、圧延機構306と、複合充填材成形装置308と、複合充填材310とを有する。裁断機304、圧延機構306、又は複合充填材成形装置308のうちの少なくとも1つを使用して、複合材料302を複合充填材310に成形することができる。本明細書で使用する場合、列挙された項目と共に使用するときの「〜のうちの少なくとも1つ」という表現は、列挙された項目の1つ又は複数の異なる組み合わせを使用することができること、及び、列挙された各項目のうちの1つだけあればよいことを意味する。例えば、「項目A、項目B、又は項目Cのうちの少なくとも1つ」は、非限定的に、「項目A」、「項目Aと項目B」、又は「項目B」を含み得る。この例はまた、「項目Aと項目Bと項目C」、又は「項目Bと項目C」を含み得る。当然ながら、これらの項目の任意の組み合わせが存在し得る。他の例において、「〜のうちの少なくとも1つ」は、例えば、非限定的に、「2個の項目A」、「1個の項目B」、及び「10個の項目C」、「4個の項目Bと7個の項目C」、又は他の好適な組み合わせであり得る。項目は特定の対象物、物、又はカテゴリーであり得る。換言すれば、「〜のうちの少なくとも1つ」は、項目の任意の組み合わせ及び任意の数の項目を、列挙されたものから使用できるが、列挙された全ての項目が必要であるわけではないことを意味する。
複合材料302は、プリプレグ312を含む。プリプレグ312は、予備含浸複合材料である。プリプレグ312を裁断機304により裁断して層314にすることができる。プリプレグ312を裁断機304により裁断してストリップ316にすることができる。層314又はストリップ316のうちの少なくとも一方を圧延して複合材料素材318にすることができる。層314又はストリップ316のうちの少なくとも一方の圧延を、圧延機構306により実施することができる。
複合充填材成形装置308は、複合材料素材318から複合充填材310を成形する。具体的には、複合充填材成形装置308は、複合素材を複合充填材に徐々に成形する。複合充填材成形装置308は、複合素材をその長さに沿って徐々に成形する。いくつかの例示的な例では、複合充填材310を成形するために、複合充填材成形装置308を通るように複合材料素材318を送ることができる。複合材料素材318は、略円形断面、略三角形断面、又は他の何らかの望ましい断面を有し得る。
複合充填材310は、断面320を有する。複合充填材成形装置308は、断面320を複合材料素材318に成形する。いくつかの例において、断面320は、略三角形断面322である。略三角形断面322は、第1の辺324と、第2の辺326と、第3の辺328とを有する。いくつかの例において、第1の辺324及び第2の辺326は、互いにほぼ鏡像対称である。いくつかの例において、第1の辺324及び第2の辺326は、ほぼ異なる形状を有する。
略三角形断面322は、高さ330を有する。いくつかの例示的な例において、高さ330は、変化する高さ332である。
いくつかの例示的な例では、複合充填材成形装置308を任意の数の台334と関連付けることができる。任意の数の台334は、任意の数の細長い構造物である。複合材料素材318又は複合充填材310のうちの少なくとも一方を保持するため、格納するため又は移送するための少なくともいずれかで、任意の数の台334を使用することができる。これらの例示的な例では、複合充填材成形装置308を通るように複合材料素材318を送ることができる。複合充填材成形装置308を通るように複合材料素材318を送るよりも先に、複合材料素材318を任意の数の台334上に保持することができる。得られた複合充填材310を、成形後に任意の数の台334上に保持することができる。
複合充填材成形装置308は、基部336と、移動機構338と、複数のアクチュエータ340と、加熱機342と、任意の数の対の成形型344とを有する。本明細書で使用する場合、項目に関して使用するときの「任意の数の」は、1つ又は複数の項目を意味する。
複合材料素材318は、成形時に基部336上に載置される。いくつかの例示的な例において、基部336は、複合材料素材318が複合充填材成形装置308を通り抜ける際に、複合材料素材318を支持する。いくつかの例示的な例において、基部336はベルト346である。ベルト346は、連続ベルトの形態をとることができる。ベルト346が連続している場合には、ベルト346は、任意の数の対の成形型344を通って任意の数の台334における1つの台に沿って軸方向に延在する。いくつかの例示的な例において、基部336は板348である。いくつかの例において、板348は、複合材料素材318の成形時に任意の数の対の成形型344を通過する。いくつかの例において、任意の数の対の成形型344は、複合材料素材318の成形時に板348に対して移動する。
移動機構338は、基部336又は任意の数の対の成形型344のうちの少なくとも一方を互いに対して移動させる。いくつかの例示的な例において、移動機構338は、任意の数の台334における1つの台に沿って任意の数の対の成形型344へ基部336を移動させる任意の数のモータを含む。いくつかの例示的な例において、移動機構338は、任意の数の台334における1つの台に沿って任意の数の対の成形型344を基部336に対して移動させる任意の数のモータを含む。
移動機構338は、基部336又は任意の数の対の成形型344のうちの少なくとも一方を所定の距離350だけ移動させる。いくつかの例示的な例において、所定の距離350は、任意の数の対の成形型344における一対の成形型の幅とほぼ同じである。いくつかの例示的な例において、所定の距離350は、任意の数の対の成形型344のうちの一対の成形型の幅よりも短い。いくつかの例示的な例において、所定の距離350は、任意の数の対の成形型344における一対の成形型の幅よりも大きい。
所定の距離350が一対の成形型の幅と同じ場合には、複合材料素材318の、長さ353を有する第1の部分351及び長さ357を有する第2の部分355などの、一対の成形型の幅と等しい長さを有する部分を、複合充填材310に成形することができる。換言すれば、一対の成形型により一度に複合材料素材318の各部分のみを圧迫することができる。所定の距離350が一対の成形型の幅よりも短い場合には、複合材料素材318の一部を一対の成形型により少なくとも2度圧迫することができる。例えば、第1の部分351の一部は、第2の部分355の一部とすることができる。この第1の部分351の一部を一対の成形型により2度圧迫することができる。
所定の距離350を移動量と称する場合もある。複合材料素材318を移動量だけ移動させることにより、複合材料素材318をその長さに沿って徐々に成形することができる。換言すれば、複合充填材310を成形するために、断面320を複合材料素材318の長さに沿って複合材料素材318に徐々に成形することができる。
複数のアクチュエータ340は、複合材料302を複合充填材310に成形するために、任意の数の対の成形型344に接続される。複数のアクチュエータ340は、複合材料302の形状を変化させるために、印加される圧力352を任意の数の対の成形型344に供給する。印加される圧力352は、複合材料素材318を、断面320を有する複合充填材310に形作るのに十分な圧力である。いくつかの例示的な例において、印加される圧力352は、複合材料302を加熱せずに複合充填材310を成形するのに十分な圧力である。更に、印加される圧力352は、所望の時間内に複合充填材310を成形するのに十分な圧力である。印加される圧力352を増加させることにより、複合充填材310の製造時間を減少させることができる。
任意の数の対の成形型344は、任意の数の取付角度354と、任意の数の型幅356と、任意の数の凸湾曲部358と、任意の数の加熱機構360と、材料362とを有する。任意の数の取付角度354は、複合充填材310の第1の辺324及び第2の辺326の形状に影響を与える。任意の数の取付角度354は、複合充填材310の第3の辺328に対して印加される力の方向に影響を与える。
いくつかの例示的な例では、任意の数の取付角度354を任意の数の調節器364により調節することができる。いくつかの例示的な例において、任意の数の調節器364は、任意の数の調節板を含み得る。複合材料素材318の断面に基づいて、任意の数の取付角度354を変化させることができる。例えば、任意の数の取付角度354は、複合材料素材318が略円形断面又は略三角形断面を有する場合には異なり得る。
任意の数の型幅356は、各押圧時に成形される複合材料素材318の長さに影響を及ぼす。任意の数の型幅356の幅が大きければ大きいほど、各押圧時に成形される複合材料素材318の部分がより多くなる。いくつかの例示的な例において、任意の数の型幅356は、約1インチ〜約6インチとすることができる。
任意の数の凸湾曲部358は、複合充填材310の第1の辺324及び第2の辺326の形状に影響を与える。いくつかの例示的な例では、任意の数の凸湾曲部358が同じである。いくつかの例示的な例では、任意の数の凸湾曲部358の各々が異なる。
複合充填材成形装置308は、任意選択で任意の数の加熱機構360を含み得る。任意の数の加熱機構360を複合充填材成形装置308の異なる領域に位置決めすることができる。1つの例示的な例において、任意の数の加熱機構360は、任意の数の対の成形型344よりも先に加熱ユニットを含む。この例において、複合材料302は、任意の数の対の成形型344に入るよりも先に加熱ユニットを通るように送られる。
1つの例示的な例において、任意の数の対の成形型344は加熱ユニット内にある。この例において、複合材料302は、任意の数の対の成形型344により成形されているときに加熱される。別の例示的な例において、任意の数の対の成形型344の各成形型は、任意の数の加熱機構360の加熱要素を含む。この例示的な例において、複合材料302は、任意の数の対の成形型344により成形されているときに加熱される。
任意の数の対の成形型344の材料362は、所望の強度をもたらすように選択される。所望の強度は、複合材料302を複合充填材310に成形するのに十分な強度である。また、望ましい摩耗特性のために任意の数の対の成形型344の材料362を選択することができる。
材料362を、ポリマー材料365、金属366、又は離型材料368のうちの少なくとも1つから選択することができる。複合材料302から任意の数の対の成形型344を容易に取り外すことができるように、ポリマー材料365又は金属366を覆うように離型材料368を配置することができる。
描かれているように、任意の数の対の成形型344は、第1の対の成形型370と第2の対の成形型372とを含む。第1の対の成形型370は、一対の凸湾曲部を有する。第1の対の成形型370の各成形型は、一対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する。第1の対の成形型370は、第1の型374と第2の型376とを含む。第1の型374は、第1の凸湾曲部378と、第1の幅380と、第1の取付角度382とを有する。第2の型376は、第2の凸湾曲部384と、第2の幅386と、第2の取付角度388とを有する。いくつかの例示的な例において、第1の凸湾曲部378及び第2の凸湾曲部384は同じである。いくつかの例示的な例において、第1の凸湾曲部378及び第2の凸湾曲部384は異なる。
いくつかの例示的な例では、複合充填材310を、第1の対の成形型370のみを使用して成形することができる。これらの例示的な例において、第1の対の成形型370は、複合材料素材318に略三角形断面322の第1の辺324及び第2の辺326を成形するように位置決めされる。
第2の対の成形型372は、第2の対の凸湾曲部を有する。第2の対の成形型372の各成形型は、第2の対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する。第2の対の成形型372は、第3の型390と第4の型391とを含む。第3の型390は、第3の凸湾曲部392と、第3の幅393と、第3の取付角度394とを有する。第4の型391は、第4の凸湾曲部395と、第4の幅396と、第4の取付角度397とを有する。
いくつかの例示的な例では、複合充填材310を、第1の対の成形型370と第2の対の成形型372の両方を使用して成形することができる。例えば、第1の対の成形型370は、複合材料素材318の第1の部分351に第1の断面を成形することができ、その一方で、第2の対の成形型372は、複合材料素材318の第2の部分355に第2の断面を成形することができる。別の例として、第1の対の成形型370と第2の対の成形型372の両方は、第1の部分351及び第2の部分355に略三角形断面322を同時に成形することができる。更に別の例として、先ず、第1の対の成形型370が第1の部分351に圧力を印加することができる。その後、第2の対の成形型372が第1の部分351に圧力を印加することができる。一例において、第2の対の成形型372は、第3の凸湾曲部392、第4の凸湾曲部395、第3の取付角度394、又は第4の取付角度397のうちの少なくとも1つに基づいて、第1の部分351の断面を変化させることができる。別の例において、第2の対の成形型372は、第1の部分351の断面を変化させなくてもよい。
いくつかの例示的な例では、複合充填材310を、第2の対の成形型372のみを使用して成形することができる。これらの例示的な例において、第2の対の成形型372は、複合材料素材318に略三角形断面322の第1の辺324及び第2の辺326を成形するように位置決めされる。
複合充填材成形装置308を使用して複合充填材310を成形する際に、複合材料素材318は、任意の数の対の成形型344に対して位置決めされる。複合材料素材318は、基部336上に載置される。第1の対の成形型370は、複合材料素材318の第1の部分351に圧力を印加する。第1の部分351の長さ353は、第1の対の成形型370の第1の幅380及び第2の幅386とほぼ等しい。第1の凸湾曲部378、第2の凸湾曲部384、及び基部336は、複合材料素材318に略三角形断面322を成形することができる。具体的には、第1の凸湾曲部378は第1の辺324を成形し、第2の凸湾曲部384は第2の辺326を成形し、且つ基部336は第3の辺328を成形する。
その後、第1の対の成形型370又は複合材料素材318のうちの少なくとも一方を他方に対して移動させる。いくつかの例示的な例では、複合材料素材318を基部336上で所定の距離350だけ移動させる。いくつかの例示的な例では、任意の数の対の成形型370を基部336に対して移動させる。
次に、第1の対の成形型370は、複合材料素材318の第2の部分355に圧力を印加する。複合材料素材318の第2の部分355は、長さ357を有する。長さ357は、第1の幅380及び第2の幅386とほぼ等しい。
所定の距離350が第1の幅380及び第2の幅386とほぼ同様であるときには、第1の部分351及び第2の部分355は重ならなくてもよい。いくつかの例において、所定の距離350は、第1の幅380及び第2の幅386よりも短い距離とすることができ、第1の部分351と第2の部分355の一部が重なり合うようにする。換言すれば、第1の部分351の一部は、第2の部分355の一部でもある。
いくつかの例において、所定の距離350は、第1の幅380及び第2の幅386よりも長い距離とすることができる。これらの例では、第1の部分351と第2の部分355との間の複合材料素材318の部分を、任意の数の対の成形型344のうちの他の対の成形型により成形することができる。第1の部分351と第2の部分355との間のこれらの部分を、第1の部分351の成形前、第1の部分351の成形後、又は第1の部分351の成形と同時に成形することができる。例えば、第1の部分351と第2の部分355との間の部分を、第1の対の成形型370を用いて第1の部分351を成形するよりも先に、第2の対の成形型372により成形することができる。
ここで図4を参照すると、例示的な実施形態による製造環境の物理的な実施態様の図が描かれている。製造環境400は、図3の製造環境300の物理的な実施態様とすることができる。
製造環境400は、複合充填材成形装置402を含む。複合充填材成形装置402は、任意の数の台404と関連付けられる。複合充填材成形装置402は、基部406と加熱機408とを含む。基部406は、連続ベルトであるベルト410を含む。複合材料素材を任意の数の台404のうちの第1の台411の上に配置することができる。いくつかの例示的な例では、第1の台411が加熱機408に隣接しているときに、複合材料素材を第1の台411の上に配置することができる。他の例示的な例では、複合材料素材を第1の台411の上に配置することができる。次いで、第1の台411を加熱機408に隣接するまで移動させることができる。
複合材料素材は、基部406のベルト410上の加熱機408を通って移動することができる。この描かれた例では、加熱機408が加熱容器の形態をとる。任意の数の対の成形型は、加熱機408内に位置決めされる。その結果、複合材料素材が加熱機408内で加熱されているときに、複合材料素材を任意の数の対の成形型により成形することができる。この描かれた例では、製造環境400は更に、ウインチ412を含む。ウインチ412は、成形後に複合材料充填材の緊張状態の所望の水準を維持することができる。更に、ウインチ412は、複合充填材成形装置402を通るように複合材料素材を送るために、複合材料素材の緊張状態の所望の水準を維持することができる。ウインチ412は、ベルト410の移動量と等しい移動量だけ移動することができる。換言すれば、ベルト410が所定の距離だけ移動すると、同じように、ウインチ412も所定の距離だけ移動する。ベルト410を移動量だけ移動させることにより、複合材料素材をその長さに沿って徐々に成形することができる。
得られた複合充填材が加熱機408から外に出たときに、複合充填材を任意の数の台404のうちの第2の台414に載置することができる。複合充填材を成形後に移送するために、第2の台414を押して加熱機408から離れる方向に移動させることができる。
ここで図5を参照すると、例示的な実施形態による複合充填材成形装置の斜視図が描かれている。複合充填材成形装置500は、図3の複合充填材成形装置308の物理的な実施態様である。複合充填材成形装置500は、図4の加熱機408内に位置決めされた複合充填材成形装置402の一部分とすることができる。
複合充填材成形装置500は、任意の数の対の成形型502と、任意の数の調節器504と、基部506と、移動機構508と、複数のアクチュエータ510とを含む。任意の数の対の成形型502は、複合材料素材を圧迫するために、複合充填材成形装置500の中心に位置決めされる。任意の数の対の成形型502の各成形型は、それぞれの凸湾曲部を有する。いくつかの例示的な例において、任意の数の対の成形型502は、成形型の各対が他の各対とは異なる凸湾曲部を有する、複数対の成形型を含み得る。いくつかの例示的な例において、任意の数の対の成形型502は、少なくとも2対の成形型が同じ凸湾曲部を有する、複数対の成形型を含み得る。
任意の数の調節器504は、任意の数の対の成形型502と関連付けられる。具体的には、任意の数の調節器504の各調節器は、任意の数の対の成形型502のうちの1つの成形型と関連付けられる。任意の数の調節器504は、基部506に対する任意の数の対の成形型502の角度を調節するために使用される。複合充填材を成形する際に、基部506は、複合材料素材を支持する。描かれているように、基部506はベルトである。具体的には、基部506は連続ベルト512である。連続ベルト512は、任意の数の対の成形型502の各々の下方を移動する。連続ベルト512は、複合充填材を成形するために、複合充填材成形装置500を通るように複合材料素材を搬送することができる。連続ベルト512は、複合材料素材を移動量だけ移動させることができる。連続ベルト512が、複合充填材成形装置500を通るように複合材料素材を移動させるときに、複合材料素材をその長さに沿って成形することができる。
移動機構508は、複合材料素材を任意の数の成形型502に対して移動させる。描かれているように、移動機構508は、複合充填材成形装置500を通るように連続ベルト512を移動させることができる。
複数のアクチュエータ510は、任意の数の対の成形型502と関連付けられる。複数のアクチュエータ510は、任意の数の対の成形型502により複合材料素材を成形するための力を供給する。いくつかの例示的な例において、複数のアクチュエータ510は、複合材料素材を加熱せずに複合材料素材を成形するのに十分な力をもたらすことができる。いくつかの例示的な例において、複数のアクチュエータ510は、所望の時間内に複合材料素材を成形するのに十分な力を与えることができる。任意の数の対の成形型502のうちの第1の対の成形型により複合材料素材を加圧するために、複数のアクチュエータ510のうちの一対のアクチュエータを作動させることができる。
ここで図6を参照すると、例示的な実施形態による複合充填材成形装置の正面図が描かれている。符号600は、複合充填材成形装置500の図5の方向6−6からの図である。
符号600から分かるように、任意の数の対の成形型502は、第1の対の成形型602を含む。第1の対の成形型602は、第1の型604と第2の型606とを有する。任意の数の調節器504は、任意の数の対の成形型502と関連付けられる。任意の数の調節器504は、任意の数の調節器607を含む。成形時に、任意の数の調節器607は、第1の対の成形型602を複合材料素材に対してそれぞれの角度で保持する。
任意の数の調節器607は、第1の調節器608と第2の調節器610とを含む。描かれているように、第1の調節器608及び第2の調節器610は、第1の対の成形型602と関連付けられる。第1の調節器608は、連続ベルト512に対する第1の型604の角度を調節することができる。第1の調節器608は、第1の型604をある角度で保持するために締結具と相互作用し得る複数の孔612を有する。第2の調節器610は、連続ベルト512に対する第2の型606の角度を調節することができる。第1の調節器608は、第2の型606をある角度で保持するために締結具と相互作用し得る複数の孔614を有する。
複数のアクチュエータ510は、第1のアクチュエータ616と第2のアクチュエータ618とを含む。第1のアクチュエータ616は、第1の型604と関連付けられる。第1のアクチュエータ616は、第1の型604を使用して複合材料素材を加圧するための圧力をもたらす。第2のアクチュエータ618は、第2の型606と関連付けられる。第2のアクチュエータ618は、第2の型606を使用して複合材料素材を加圧するための圧力をもたらす。換言すれば、第1のアクチュエータ616及び第2のアクチュエータ618は、第1の対の成形型602と関連付けられた任意の数のアクチュエータであり、任意の数のアクチュエータは、第1の対の成形型602を用いて複合材料素材の一部分に圧力が印加されるように第1の対の成形型602を移動させる。
ここで図7を参照すると、例示的な実施形態による複合充填材成形装置の拡大正面図が描かれている。符号700は、図6のボックス7−7内の拡大図である。
第1の対の成形型602は、一対の凸湾曲部を有する。第1の対の成形型602の各型は、一対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する。第1の型604は凸湾曲部702を有する。第2の型606は凸湾曲部704を有する。描かれているように、凸湾曲部702及び凸湾曲部704は異なる。凸湾曲部702、凸湾曲部704、及び連続ベルト512は、三角形断面706を形成する。描かれているように、三角形断面706は、軸線708に対して対称である。三角形断面706は、凸湾曲部702及び凸湾曲部704が同じであるので軸線708に対して対称である。
第1の対の成形型602は、複合材料素材に略三角形断面の第1の辺及び第2の辺を成形するように位置決めされる。複合材料素材を加圧する際に、第1の型604は、方向710に移動して、方向710に圧力を印加する。方向710は、連続ベルト512の表面にほぼ垂直である。複合材料素材を加圧する際に、第2の型606は、方向712に移動して、方向712に圧力を印加する。方向712は、連続ベルト512の表面にほぼ垂直である。
ここで図8を参照すると、例示的な実施形態による複合充填材成形装置の拡大断面図が描かれている。符号800は、図5の断面8−8に沿った複合充填材成形装置500の一対の成形型の拡大図である。
第2の対の成形型802は、任意の数の対の成形型502のうちの一対の成形型である。第2の対の成形型802は、第3の型804と第4の型806とを含む。第2の対の成形型は、第2の対の凸湾曲部を有する。第2の対の成形型802の各型は、第2の対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する。描かれているように、第2の対の凸湾曲部それぞれの凸湾曲部は他方の凸湾曲部と異なる。
第3の型804は凸湾曲部808を有する。第4の型806は凸湾曲部810を有する。凸湾曲部808及び凸湾曲部810は同じではない。凸湾曲部808、凸湾曲部810、及び連続ベルト512は、三角形断面812を形成する。描かれているように、三角形断面812は、任意の軸線を中心として対称ではない。三角形断面812は、凸湾曲部808及び凸湾曲部810が同じではないので非対称である。
第2の対の成形型802は、成形時に複合材料素材に第2の略三角形断面の第1の辺及び第2の辺を成形するように位置決めされる。複合材料素材を加圧する際に、第3の型804は、方向814に移動して、方向814に圧力を印加する。図8から分かるように、方向814は、連続ベルト512の表面にほぼ垂直である。複合材料素材を加圧する際に、第4の型806は、方向816に移動して、方向814に圧力を印加する。方向816は、連続ベルト512の表面にほぼ垂直である。
図7及び図8から分かるように、第1の対の成形型602のそれぞれの凸湾曲部は、第2の対の成形型802のそれぞれの凸湾曲部と異なる。具体的には、凸湾曲部704及び凸湾曲部810は異なる。
ここで図9を参照すると、例示的な実施形態による複合充填材成形装置の一対の型の簡略版の図が描かれている。符号900は、図3の第1の対の成形型370などの一対の成形型の簡略図である。符号900は、図5の任意の数の対の成形型502のうちの一対の成形型の簡略図であり得る。
符号900は、一対の成形型901を含む。一対の成形型901は、第1の型902と第2の型904とを含む。符号900はまた、基部906を含む。複合材料素材を成形するために、第1の型902を方向908に移動させ、第2の型904を方向910に移動させる。方向908は、基部906の表面に対して約45度である。方向910は、基部906の表面に対して約45度である。
第1の型902は幅912を有する。第2の型904は幅914を有する。描かれているように、幅912及び幅914は同じである。複合材料素材を成形するときに、幅912及び幅914と等しい複合材料素材の長さが、第1の型902及び第2の型904により成形される。
第1の型902は凸湾曲部916を有する。第2の型904は凸湾曲部918を有する。凸湾曲部916、凸湾曲部918、及び基部906は、略三角形断面920を形成する。
ここで図10を参照すると、例示的な実施形態による、複合充填材に係合する複合充填材成形装置の一対の型の簡略版の図が描かれている。符号1000は、複合材料素材に接触している第1の型902及び第2の型904の図である。
描かれているように、複合材料素材1002は、第1の型902と第2の型904の下に位置決めされる。第1の型902及び第2の型904による加圧後に、複合材料素材1002の第1の部分1004が、略三角形断面1008を有する複合充填材1006に成形される。
描かれているように、複合材料素材1002の第2の部分は、第1の型902と第2の型904との間にある。第1の型902は、複合材料素材1002の第2の部分に圧力1010を印加する。第2の型904は、複合材料素材1002の第2の部分に圧力1012を印加する。複合材料素材1002の第2の部分に圧力を印加することにより、第2の部分が加圧される。
ここで図11を参照すると、例示的な実施形態による、複合充填材から後退させた複合充填材成形装置の一対の型の簡略版の図が描かれている。符号1100は、複合材料素材1002の第2の部分に圧力を印加した後に第1の型902及び第2の型904を後退させた図である。
複合材料素材1002の第2の部分1102が、第1の型902及び第2の型904により複合充填材1006に成形されている。第2の部分1102は長さ1104を有する。長さ1104は、第1の型902の幅912及び第2の型904の幅914とほぼ等しい。描かれているように、複合充填材1006の第1の部分1004と第2の部分1102の両方が、略三角形断面1008を有する。
ここで図12を参照すると、例示的な実施形態による、複合充填材を複合充填材成形装置の一対の型に対して移動させる簡略版の図が描かれている。符号1200は、複合材料素材1002を第1の型902及び第2の型904に対して移動させる図である。
複合材料素材1002を方向1202に移動させる。複合材料素材1002を第1の型902と第2の型904に対して移動させることにより、第3の部分1206が、第1の型902と第2の型904の下方に位置決めされる。
複合材料素材1002を所望の距離1204だけ移動させる。描かれているように、所望の距離1204は、幅912及び幅914とほぼ同じである。よって、第3の部分1206はまだ第1の型902及び第2の型904により加圧されていない。いくつかの例示的な例において、所望の距離は、幅912及び幅914よりも短い距離とすることができる。これらの例示的な例において、第2の部分1102の少なくとも一部は、第3の部分1206の一部である。換言すれば、第2の部分1102の少なくとも一部は、第1の型902と第2の型904により2度加圧される。
複合材料素材1002を移動させるために、基部906も方向1202に移動させる。いくつかの例において、基部906は、方向1202に距離1204だけ移動する連続ベルトの形態をとることができる。他の例示的な例において、基部906は、方向1202に距離1204だけ移動する板の形態をとることができる。
ここで図13を参照すると、例示的な実施形態による、複合充填材に係合する複合充填材成形装置の一対の型の簡略版の図が描かれている。符号1300は、複合材料素材1002の後続部分(この図では隠れている)に対して印加するステップを繰り返す第1の型902及び第2の型904の図である。具体的には、符号1300は、複合材料素材1002の第3の部分1206(この図では隠れている)に圧力を印加する第1の型902及び第2の型904の図である。
図9〜図13から分かるように、複合材料素材1002を移動量だけ移動させ、成形することができる。複合材料素材1002を移動量だけ移動させるときに、複合材料素材1002をその長さに沿って徐々に成形することができる。具体的には、略三角形断面1008を複合材料素材1002の長さに沿って複合材料素材1002に徐々に成形することができる。
更に、図9〜図13から分かるように、複合材料素材1002の連続する長さを開示の複合充填材成形装置により成形することができる。よって、図3の複合充填材成形装置308などの複合充填材成形装置を使用することを連続工程として説明することができる。
ここで図14を参照すると、例示的な実施形態による、複合充填材成形装置を通って移動する複合充填材の図が描かれている。符号1400は、図5の複合充填材成形装置500などの、複合充填材成形装置の拡大図であり得る。
複合充填材成形装置1402は、任意の数の対の成形型1404と、任意の数の調節器1406と、基部1408と、移動機構1410と、複数のアクチュエータ1412とを含む。複合材料素材1414は、基部1408上の任意の数の対の成形型1404に入る。複合材料素材1414に所定の距離の移動量だけ任意の数の成形型1404の下を移動させることができる。複合材料素材1414を、任意の数の対の成形型1404を使用して複合充填材に成形することができる。
複合材料素材1414に任意の数の対の成形型1404の下を移動させているときに、ローラー1415は、複合材料素材1414が複合充填材成形装置1402内で中心に位置するように保持することができる。更に、ローラー1415は、任意の数の対の成形型1404を後退させるときに、複合材料素材1414を基部1408上に保持することができる。ローラー1415は、複合充填材成形装置1402の長手方向軸線に対する複合材料素材1414の左右方向への移動を拘束することができる。ローラー1415は、複合充填材成形装置1402の長手方向軸線に対する複合材料素材1414の位置を維持するのに十分な力をもたらすことができる。ローラー1415は、複合材料素材1414を成形するのに十分な力をもたらさなくてもよい。更に、ローラー1415は、「毛玉」を生成するのに十分な力をもたらさなくてもよい。いくつかの例示的な例において、ローラー1415は、バネ負荷式とすることができる。
いくつかの例示的な例において、複合充填材を、一対の成形型1416などの単一対の成形型を使用して成形することができる。選択される一対の成形型は、得られる複合充填材の所望の断面形状によって決まり得る。例えば、一対の成形型1418は、一対の成形型1416とは異なるそれぞれの凸湾曲部を有し得る。よって、いくつかの例示的な例では、複合充填材を成形するために、一対の成形型1416よりもむしろ、一対の成形型1418を使用することができる。他の例示的な例では、複合充填材を、一対の成形型1416、一対の成形型1418、及び一対の成形型1420などの、複数対の成形型を使用して成形することができる。一対の成形型1416、一対の成形型1418、及び一対の成形型1420の各々の、それ自体のそれぞれの凸湾曲部が他の各対の成形型のそれぞれの凸湾曲部と異なる場合には、一対の成形型1416、一対の成形型1418、及び一対の成形型1420を使用して、変化する断面を有する複合充填材を成形することができる。代替的に、一対の成形型1416、一対の成形型1418、及び一対の成形型1420の各々の、それ自体のそれぞれの凸湾曲部が他の各対の成形型のそれぞれの凸湾曲部と異なる場合には、一対の成形型1416、一対の成形型1418、及び一対の成形型1420を使用して、複合充填材の形状を徐々に成形することができる。
いくつかの他の例示的な例において、一対の成形型1416、一対の成形型1418、及び一対の成形型1420の各々は、同じ凸湾曲部を有し得る。これらの例では、一対の成形型1416、一対の成形型1418、及び一対の成形型1420を同時に使用することにより、複合充填材の長尺部分を一度に成形することができる。各々同じ凸湾曲部を有する、一対の成形型1416、一対の成形型1418、及び一対の成形型1420を使用することにより、製造時間を低減することができる。
複合充填材を成形するときに、所望の凸湾曲部を有さない任意の数の対の成形型1404をいずれも使用しなくてもよい。例えば、一対の成形型1416を使用して複合充填材を成形するときに、一対の成形型1418、及び一対の成形型1420、一対の成形型1422及び一対の成形型1424を使用しなくてもよい。よって、関連のアクチュエータを作動させず、一対の成形型1422及び一対の成形型1424は複合材料素材1414に接触しない。
ここで図15を参照すると、例示的な実施形態による、複合充填材に係合する複合充填材成形装置の2対の型の簡略版の図が描かれている。符号1500は、図3の任意の数の対の成形型344のうちの2対の成形型の簡略図であり得る。符号1500は、第1の対の成形型1502と、第2の対の成形型1504と、基部1506とを含む。第1の対の成形型1502は、第1の型1508と第2の型1510とを含む。第2の対の成形型1504は、第3の型1512と第4の型1514とを含む。
描かれているように、第1の対の成形型1502及び第2の対の成形型1504が、複合材料素材1516を同時に加圧している。多数対の成形型を用いて複合材料素材1516に圧力を同時に印加することにより、製造上の改善を達成することができる。例えば、製造時間を低減することができる。
第1の対の成形型1502の各型は、それぞれの凸湾曲部を有する。第2の対の成形型1504の各型は、それぞれの凸湾曲部を有する。第1の対の成形型1502のそれぞれの凸湾曲部は、第2の対の成形型1504のそれぞれの凸湾曲部と同じものとすることができる。第1の対の成形型1502のそれぞれの凸湾曲部が第2の対の成形型1504のそれぞれの凸湾曲部と同じである場合には、第1の対の成形型1502及び第2の対の成形型1504を同時に使用して複合材料素材1516に圧力を印加することにより、一定時間内に略三角形断面に成形される複合材料素材1516の長さを増加させることができる。
いくつかの例示的な例において、第1の対の成形型1502のそれぞれの凸湾曲部が第2の対の成形型1504のそれぞれの凸湾曲部とは異なる場合に、第1の対の成形型1502及び第2の対の成形型1504を同時に使用して複合材料素材1516に圧力を印加することにより、変化する断面を有する複合充填材を成形することができる。いくつかの例示的な例において、第1の対の成形型1502のそれぞれの凸湾曲部が第2の対の成形型1504のそれぞれの凸湾曲部とは異なる場合に、第1の対の成形型1502及び第2の対の成形型1504を同時に使用して複合材料素材1516に圧力を印加することにより、複合充填材の側面を徐々に成形することができる。複合充填材の側面を徐々に成形することにより、複合充填材の望ましい材料特性を維持することができる。
ここで図16を参照すると、例示的な実施形態による、変化する高さを有する複合充填材の図が描かれている。複合充填材1600は、図3の製造環境300下で成形することができる。複合充填材1600は、図5の複合充填材成形装置500を使用して成形することができる。
描かれているように、複合充填材1600は、略三角形断面1607を形成する、第1の辺1602と、第2の辺1604と、第3の辺1606とを有する。第1の辺1602は凹湾曲部1608を有する。第2の辺1604は凹湾曲部1610を有する。図16から分かるように、凹湾曲部1608及び凹湾曲部1610はほぼ同じである。
複合充填材1600は、端部1614に高さ1612を有する。複合充填材1600は、高さ1612から長さ1616にわたって増加する。複合充填材1600は、端部1620に高さ1618を有する。
複数対の成形型により複合充填材1600を成形することができる。いくつかの例示的な例では、同時に作動させる複数対の成形型により複合充填材1600を成形することができる。他の例示的な例では、複数対の成形型を適用することにより、複合充填材1600の形状を徐々に成形することができる。
ここで図17を参照すると、例示的な実施形態による、2つの異なる凸湾曲部を有する複合充填材の図が描かれている。複合充填材1700は、図3の製造環境300下で成形することができる。複合充填材1700は、図5の複合充填材成形装置500を使用して成形することができる。
描かれているように、複合充填材1700は、略三角形断面1708を形成する、第1の辺1702と、第2の辺1704と、第3の辺1706とを有する。第1の辺1702は凹湾曲部1710を有する。第2の辺1704は凹湾曲部1712を有する。図17から分かるように、凹湾曲部1710及び凹湾曲部1712は異なる。凹湾曲部1710及び凹湾曲部1712は、一対の成形型のそれぞれの凸湾曲部により成形される。換言すれば、それぞれの凸湾曲部が互いに異なり、その結果、互いに異なる凹湾曲部1710及び凹湾曲部1712が得られる。
いくつかの例示的な例では、略三角形断面1708を単一対の成形型により成形することができる。いくつかの例示的な例では、略三角形断面1708を複数対の成形型により成形することができる。いくつかの例において、複数対の成形型における各対の成形型は、略三角形断面1708を徐々に成形する。これらの例において、複数対の成形型における各対の成形型は、凹湾曲部1710及び凹湾曲部1712の各々を段階的に成形することができる。いくつかの例示的な例において、複数対の成形型は各々、ほぼ同じものとすることができる。これらの例では、単一対の成形型によりおそらく成形される複合充填材1700の部分と比べて複合充填材1700のより長尺の部分を生産するように、複数対の成形型を各々同時に作動させることができる。
図3の製造環境300の図、図4〜図15の複合充填材成形装置の描写、図3、図16、及び図17の複合充填材の描写、図1の航空機の描写は、例示的な実施形態を実装できる方法に対する物理的又は構造的な制限を示唆することを意図するものではない。図示の構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素を使用することができる。いくつかの構成要素は不要である場合がある。また、ブロックは、いくつかの機能的な構成要素を図示するために提示されている。例示的な実施形態で実装される場合、これらのブロックの1つ又は複数を、組み合わせて、分割して、又は組み合わせ且つ分割して異なるブロックにすることができる。
図1、図2及び図4〜図17に示す異なる構成要素を、図3の構成要素と組み合わせるか、図3の構成要素と共に使用するか、又はそれら2つの場合を組み合わせることができる。加えて、図1、図2及び図4〜図17の構成要素のいくつかは、図3にブロック形式で示す構成要素を物理的な構造物としてどのように実装できるかを示す例示的な例であり得る。
ここで図18を参照すると、例示的な実施形態による複合充填材を成形する工程のフロー図が描かれている。図3の複合充填材310を成形するために、工程1800を使用することができる。工程1800は、各成形型がそれぞれの凸湾曲部を有する複合充填材成形装置の一対の成形型を用いて複合材料素材の第1の部分に圧力を印加することにより開始することができる(操作1802)。一対の成形型は、図3の第1の対の成形型370とすることができる。一対の成形型は、図6及び図7の第1の対の成形型602とすることができる。複合材料素材の第1の部分に圧力を印加する1つの描写を図10に見ることができる。次いで、工程1800は、複合材料素材をその長さに沿って所望の断面に徐々に成形するために、複合材料素材の後続部分に対して印加するステップを繰り返すことができる(操作1804)。複合材料素材の後続部分に対して印加するステップを繰り返す1つの描写を図13に見ることができる。その後、工程が終了する。
ここで図19を参照すると、例示的な実施形態による複合充填材を成形する工程のフロー図が描かれている。図3の複合充填材310を成形するために、工程1900を使用することができる。
工程1900は、略三角形断面が複合材料素材の第1の部分に成形されるように一対の成形型のそれぞれの凸湾曲部を用いて複合材料素材の第1の部分を加圧することにより開始することができる(操作1902)。一対の成形型は、図3の第1の対の成形型370とすることができる。一対の成形型は、図6及び図7の第1の対の成形型602とすることができる。一対の成形型のそれぞれの凸湾曲部を用いて複合材料素材の第1の部分を加圧する1つの描写を図10に見ることができる。次いで、工程1900は、複合材料素材の第1の部分を加圧した後に、複合材料素材を所定の距離だけ前進させることができる(操作1904)。
いくつかの例において、所定の距離は、一対の成形型の幅とほぼ同じである。いくつかの他の例示的な例において、所定の距離は、一対の成形型の幅よりも短い。いくつかの例示的な例において、一対に成形型は、任意の数の対の成形型を有する複合充填材成形システムの一部であり、所定の距離は、成形システムから複合材料素材の第1の部分を取り外すのに十分な距離である。
次いで、工程1900は、略三角形断面が複合材料素材の第2の部分に成形されるように、一対の成形型のそれぞれの凸湾曲部を用いて複合材料素材の第2の部分を加圧することができる(操作1906)。その後、工程が終了する。所定の距離が一対の成形型の幅よりも短い例示的な例において、第2の部分は、複合材料素材の第1の部分と重なる。
描かれた異なる実施形態におけるフロー図及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法のいくつかの可能な実施態様の構造物、機能、及び操作を図示している。この点に関して、フロー図又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、又は、操作もしくはステップの一部の少なくとも1つを表わすことができる。
例示的な実施形態のいくつかの代替的な実施態様において、ブロックに記した機能又は機能群は、図中に記した順序を逸脱して現れることがある。例えば、場合によって、連続して示す2つのブロックをほぼ同時に実行することができ、又は、時として、これらのブロックを、関連する機能に応じて逆順で実施することもできる。また、フロー図又はブロック図における図示のブロック群の他に、他のブロック群を追加することができる。
例えば、いくつかの例示的な例において、工程1800は更に、印加するステップを繰り返すよりも先に複合材料素材を複合充填材成形装置の基部上で所定の距離だけ前進させるステップを含む。いくつかの例において、この所定の距離は、一対の成形型の幅とほぼ同じである。
いくつかの例示的な例において、工程1800では、一対の成形型を用いて複合材料素材の第1の部分に圧力を印加するステップが、複合材料素材の第1の部分に略三角形断面を成形するために、凸湾曲部それぞれを用いて複合材料素材を押圧することを含む。
いくつかの例示的な例において、工程1800では、繰り返すステップは、複合充填材成形装置内の複合材料素材を複合充填材成形装置の基部上で所定の距離だけ前進させるステップと、各成形型がそれぞれの凸湾曲部を有する一対の成形型を用いて複合材料素材の第2の部分に圧力を印加するステップであって、所定の距離が一対の成形型の幅よりも短い、印加するステップとを含む。いくつかの例示的な例において、工程1800は更に、圧力を印加する前又は複合材料素材の第1の部分に圧力を印加している間の少なくともいずれかに、複合材料素材の第1の部分を加熱するステップを含む。
いくつかの例示的な例において、工程1800では、圧力は第1の圧力であり、部分は第1の部分であり、一対の成形型は第1の対の成形型である。これらの例示的な例において、工程1800は更に、第1の対の成形型が複合材料素材の第1の部分に第1の圧力を印加しているときに、第2の対の成形型を用いて複合材料素材の第2の部分に第2の圧力を印加するステップであって、第2の対の成形型の各成形型がそれぞれの凸湾曲部を有する、印加するステップを含む。
これらの例示的な例のいくつかにおいて、第1の対の成形型を用いた複合材料素材の第1の部分に対する第1の圧力のこの印加が、複合材料素材の第1の部分に第1の略三角形断面を成形し、第2の対の成形型を用いた複合材料素材の第2の部分に対する第2の圧力の印加が、複合材料素材の第2の部分に第2の略三角形断面を成形し、前記第2の略三角形断面が前記第1の略三角形断面とは異なる。これらの例示的な例のうちのいくつかの他の例において、第1の対の成形型のそれぞれの凸湾曲部は、第2の対の成形型のそれぞれの凸湾曲部と同じである。
これらの例示的な例のうちのいくつかの他の例において、工程1800は更に、第1の対の成形型を用いて複合材料素材の第1の部分に第1の圧力を印加した後に、第2の対の成形型を用いて複合材料素材の第1の部分の少なくとも一部に前記第2の圧力を印加するステップを含む。いくつかの例示的な例において、工程1800は更に、印加するステップを繰り返すよりも先に複合充填材成形装置の一対の成形型を複合材料素材に対して所定の距離だけ前進させるステップを含む。
図20に示す航空機の製造及び保守点検方法2000並びに図21に示す航空機2100との関連において、本開示の例示的な実施形態を説明することができる。先ず図20を参照すると、例示的な実施形態による航空機の製造及び保守点検方法のブロック図が描かれている。生産前の段階では、航空機の製造及び保守点検方法2000は、図21の航空機2100の仕様及び設計2002と、材料調達2004とを含み得る。
生産段階では、図21の航空機2100の、構成要素及び部分組立品の製造2006と、システム統合2008とが行なわれる。その後、図21の航空機2100は、認証及び搬送2010を経て就航2012される。顧客により就航2012されている間、図21の航空機2100には日常的な整備及び保守点検2014(変更、再構成、改修、及び他の整備又は保守点検を含み得る)が予定される。
航空機の製造及び保守点検方法2000の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び/又はオペレータにより実施又は実行することができる。これらの例では、オペレータが顧客であり得る。この説明の目的のために、システムインテグレータは、非限定的に、任意の数の航空機製造業者及び主要システムの下請業者を含み得、第三者は、非限定的に、任意の数の納入業者、下請業者、及び供給業者を含み得、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織などであり得る。
ここで図21を参照するに、例示的な実施形態を実装できる航空機のブロック図が描かれている。この例において、航空機2100は、図20の航空機の製造及び保守点検方法2000により生産され、複数のシステム2104及び内部2106を備えた機体2102を含み得る。システム2104の例には、推進システム2108、電気システム2110、油圧システム2112、及び環境システム2114のうちの1つ又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムを含み得る。航空宇宙産業の例を示しているが、異なる例示的な実施形態を自動車産業などの他の産業に適用することができる。本明細書に具現化された装置及び方法は、図20の航空機の製造及び保守点検方法2000の少なくとも1つの段階で利用することができる。
1つ又は複数の例示的な実施形態を、構成要素及び部分組立品の製造2006中に使用することができる。例えば、構成要素及び部分組立品の製造2006中に複合充填材310を成形するために、複合充填材成形装置308を使用することができる。更に、整備及び保守点検2014中に複合充填材を交換するために、複合充填材成形装置308により成形された複合充填材310を使用することができる。
例示的な実施形態は、複合充填材を成形するための装置及び方法を提供する。具体的には、例示的な実施形態は、複合充填材を成形するために、複合材料素材をその長さに沿って徐々に成形するための装置及び方法を提供する。例示的な実施形態は、異なる断面の複合充填材を成形することが可能な装置を提供する。例示的な実施形態は、製造時間が望ましく且つ品質が望ましい複合充填材を成形するための装置を提供する。
複合材料素材が成形面に対して全く摺動しないので、摩擦力がほとんど又は全く生じない。更に、複合材料素材が成形面に対して全く摺動しないので、従来のローラー成形よりも小さい引張力が生じる。
いくつかの他の例示的な例では、成形力が一対の成形型の幅全体にわたって印加される。その結果、成形力が数インチにわたってほぼ同時に印加される。
例示的な例による複合充填材を徐々に成形する速度は、ローラー成形での速度とほぼ同じ速度とすることができる。これらの例示的な方法から得られる複合充填材の品質は、従来の密閉型成形により生産される複合充填材の品質に近いものとすることができる。これらの例示的な方法から得られる複合充填材の品質は、従来のローラー成形により生産される複合充填材の品質より高いものとすることができる。
更に、本開示は以下の付記項による実施形態を含む。
付記項1
複合充填材成形装置(308)の一対の成形型を用いて複合材料素材(318)の第1の部分(351)に圧力を印加するステップ(1802)であって、前記一対の成形型が一対の凸湾曲部を有し、前記一対の成形型の各成形型が前記一対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する、前記印加するステップ(1802)と、
前記複合材料素材(318)の後続部分に対して前記印加するステップを繰り返し、前記複合材料素材(318)をその長さに沿って所望の断面に徐々に成形するステップ(1804)と
を含む方法。
付記項2
前記印加するステップを繰り返す(1804)よりも先に前記複合材料素材(318)を前記複合充填材成形装置(308)の基部(336)上で所定の距離(350)だけ前進させるステップを更に含む、付記項1に記載の方法。
付記項3
前記所定の距離(350)が、一対の成形型の幅とほぼ同じである、付記項2に記載の方法。
付記項4
前記一対の成形型を用いて前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に前記圧力を印加するステップが、前記一対の凸湾曲部を用いて前記複合材料素材(318)を押圧し、前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に略三角形断面(322)を成形するステップを含む、付記項1から3のいずれか一項に記載の方法。
付記項5
前記繰り返すステップが、前記複合充填材成形装置(308)内の前記複合材料素材(318)を前記複合充填材成形装置(308)の基部(336)上で所定の距離(350)だけ前進させるステップと、
前記一対の成形型を用いて前記複合材料素材(318)の第2の部分(355)に前記圧力を印加することであって、前記所定の距離(350)が前記一対の成形型の幅よりも短い、前記印加するステップと
を含む、付記項1、2及び4のいずれか一項に記載の方法。
付記項6
前記圧力を印加する前又は前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に前記圧力を印加している間の少なくともいずれかに、前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)を加熱するステップを更に含む、付記項1から5のいずれか一項に記載の方法。
付記項7
前記圧力が第1の圧力であり且つ前記一対の成形型が第1の対の成形型(370)であり、
前記第1の対の成形型(370)が前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に前記第1の圧力を印加しているときに、第2の対の成形型(372)を用いて前記複合材料素材(318)の第2の部分(355)に第2の圧力を印加するステップであって、前記第2の対の成形型(372)が第2の対の凸湾曲部を有し、前記第2の対の成形型(372)の各成形型が前記第2の対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する、前記印加するステップを更に含む、付記項1から6のいずれか一項に記載の方法。
付記項8
前記第1の対の成形型(370)を用いて前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に前記第1の圧力を印加するステップが、前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に第1の略三角形断面を成形し、
前記第2の対の成形型(372)を用いて前記複合材料素材(318)の前記第2の部分(355)に前記第2の圧力を印加するステップが、前記複合材料素材(318)の前記第2の部分(355)に第2の略三角形断面を成形し、前記第2の略三角形断面が前記第1の略三角形断面とは異なる、付記項7に記載の方法。
付記項9
前記第1の対の成形型(370)の前記一対の凸湾曲部が、前記第2の対の成形型(372)の前記対の凸湾曲部と同じである、付記項7に記載の装置。
付記項10
前記第1の対の成形型を用いて前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に前記第1の圧力を印加した後に、前記第2の対の成形型(372)を用いて前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)の少なくとも一部に前記第2の圧力を印加するステップを更に含む、付記項7に記載の方法。
付記項11
前記印加するステップを繰り返すよりも先に前記複合充填材成形装置(308)の前記一対の成形型を前記複合材料素材(318)に対して所定の距離(350)だけ前進させるステップを更に含む、付記項1、3から10のいずれか一項に記載の方法。
付記項12
複合材料素材(318)を支持する基部(336)と、
一対の凸湾曲部を有する一対の成形型であって、前記一対の成形型の各成形型が前記一対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有し、前記一対の成形型が、前記複合材料素材(318)に略三角形断面(322)の第1の辺(324)及び第2の辺(326)を成形するように位置決めされる、前記一対の成形型と、
前記一対の成形型と関連付けられた任意の数のアクチュエータであって、前記一対の成形型を用いて前記複合材料素材(318)の一部分に圧力が印加されるように前記一対の成形型を移動させる前記任意の数のアクチュエータと
を備える、装置。
付記項13
前記基部(336)がベルト(346)である、付記項12に記載の装置。
付記項14
前記一対の凸湾曲部それぞれの凸湾曲部が他方の凸湾曲部と異なる、付記項12又は13に記載の装置。
付記項15
前記一対の成形型を前記複合材料素材(318)に対してそれぞれの角度で保持する任意の数の調節器(364)を更に備える、付記項12から14のいずれか一項に記載の装置。
付記項16
前記略三角形断面(322)が第1の略三角形断面であり且つ前記一対の成形型が第1の対の成形型であり、第2の対の凸湾曲部を有する第2の対の成形型(372)であって、前記2の対の成形型(372)の各成形型が前記第2の対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有し、前記複合材料素材(318)に第2の略三角形断面の第1の辺(324)及び第2の辺(326)を成形するように位置決めされる前記第2の対の成形型(372)を更に備える、付記項12から15のいずれか一項に記載の装置。
付記項17
前記第1の対の成形型(370)の前記一対の凸湾曲部が、前記第2の対の成形型(372)の前記第2の対の凸湾曲部と異なる、付記項16に記載の装置。
付記項18
前記第1の対の成形型(370)の前記一対の凸湾曲部が、前記第2の対の成形型(372)の前記第2の対の凸湾曲部と同じである、付記項16に記載の装置。
付記項19
一対の成形型のそれぞれの凸湾曲部を用いて前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)を加圧し、略三角形断面(322)を複合材料素材(318)の第1の部分(351)に成形するステップと、
前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)を加圧した後に、前記複合材料素材(318)を所定の距離(350)だけ前進させるステップと、
前記一対の成形型の前記それぞれの凸湾曲部を用いて前記複合材料素材(318)の前記第2の部分(355)を加圧し、前記略三角形断面(322)を前記複合材料素材(318)の第2の部分(355)に成形するステップと
を含む方法。
付記項20
前記第2の部分(355)が、前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)と重なる、付記項19に記載の方法。
付記項21
前記一対の成形型が、任意の数の対の成形型を有する複合充填材成形システムの一部であり、前記所定の距離(350)が、前記複合充填材成形システムから前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)を取り外すのに十分な距離である、付記項19又は20に記載の方法。
異なる例示的な実施形態の説明は、図示及び説明の目的で提示したものであり、網羅的であること、又は開示した形の実施形態に限定されることを意図するものではない。多くの変更及び変形が当業者には明らかであろう。更に、異なる例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態と比較して異なる特徴を提供することができる。選択された1つ又は複数の実施形態は、それらの実施形態の原理及び実際の応用を最も良く解説するため、並びに、企図される特定の使用に適合するような種々の変更を伴う種々の実施形態に関する開示内容を当業者が理解できるようにするために、選択及び説明される。
100 航空機、102 翼、104 翼、106 本体、108 エンジン、110 エンジン、112 尾部、114 水平尾翼、116 水平尾翼、118 垂直尾翼、120 補剛材、122 複合外板、202 補剛材、204 複合充填材、206 間隙、300 製造環境、302 複合材料、304 裁断機、306 圧延機構、308 複合充填材成形装置、310 複合充填材、312 プリプレグ、314 層、316 ストリップ、318 複合材料素材、320 断面、322 略三角形断面、324 第1の辺、326 第2の辺、328 第3の辺、330 高さ、332 変化する高さ、334 任意の数の台、336 基部、338 移動機構、340 複数のアクチュエータ、342 加熱機、344 任意の数の対の成形型、346 ベルト、348 板、350 所定の距離、351 第1の部分、352 印加される圧力、354 任意の数の取付角度、355 第2の部分、356 任意の数の型幅、358 任意の数の凸湾曲部、360 任意の数の加熱機構、362 材料、364 任意の数の調節器、365 ポリマー材料、366 金属、368 離型材料、370 第1の対の成形型、372 第2の対の成形型、374 第1の型、376 第2の型、378 第1の凸湾曲部、380 第1の幅、382 第1の取付角度、384 第2の凸湾曲部、386 第2の幅、388 第2の取付角度、390 第3の型、391 第4の型、392 第3の凸湾曲部、393 第3の幅、394 第3の取付角度、395 第4の凸湾曲部、396 第4の幅、397 第4の取付角度、400 製造環境、402 複合充填材成形装置、404 任意の数の台、406 基部、408 加熱機、410 ベルト、411 第1の台、412 ウインチ、414 第2の台、500 複合充填材成形装置、502 任意の数の対の成形型、504 任意の数の対の調節器、506 基部、508 移動機構、510 複数のアクチュエータ、512 連続ベルト、602 第1の対の成形型、604 第1の型、606 第2の型、607 任意の数の調節器、608 第1の調節器、610 第2の調節器、612 複数の孔、614 複数の孔、616 第1のアクチュエータ、618 第2のアクチュエータ、702 凸湾曲部、704 凸湾曲部、706 三角形断面、708 軸線、710 方向、712 方向、802 第2の対の成形型、804 第3の型、806 第4の型、808 凸湾曲部、810 凸湾曲部、812 三角形断面、814 方向、816 方向、901 一対の成形型、902 第1の型、904 第2の型、906 基部、908 方向、910 方向、912 幅、914 幅、916 凸湾曲部、918 凸湾曲部、920 略三角形断面、1002 複合材料素材、1004 第1の部分、1006 複合充填材、1008 略三角形断面、1010 圧力、1012 圧力、1102 第2の部分、1104 長さ、1202 方向、1204 距離、1206 第3の部分、1402 複合充填材成形装置、1404 任意の数の対の成形型、1406 任意の数の調節器、1408 基部、1410 移動機構、1412 アクチュエータ、1414 複合材料素材、1415 ローラー、1416 一対の成形型、1418 一対の成形型、1420 一対の成形型、1422 一対の成形型、1424 一対の成形型、1502 第1の対の成形型、1504 第2の対の成形型、1506 基部、1508 第1の型、1510 第2の型、1512 第3の型、1514 第4の型、1516 複合材料素材、1600 複合充填材、1602 第1の辺、1604 第2の辺、1606 第3の辺、1607 略三角形断面、1608 凹湾曲部、1610 凹湾曲部、1612 端部、1614 端部、1616 長さ、1618 高さ、1620 端部、1700 複合充填材、1702 第1の辺、1704 第2の辺、1706 第3の辺、1708 略三角形断面、1710 凹湾曲部、1712 凹湾曲部、1800 工程、1802 操作、1804 操作、1900 工程、1902 操作、1904 操作、1906 操作、2000 航空機の製造及び保守点検方法、2002 仕様及び設計、2004 材料調達、2006 構成要素及び部分組立品の製造、2008 システム統合、2010 認証及び搬送、2012 就航、2014 整備及び保守点検、2100 航空機、2102 機体、2104 システム、2106 内部、2108 推進システム、2110 電気システム、2112 油圧システム、2114 環境システム、2600 構成要素及び部分組立品の製造

Claims (10)

  1. 複合充填材成形装置(308)の一対の成形型を用いて複合材料素材(318)の第1の部分(351)に圧力を印加するステップ(1802)であって、前記一対の成形型が一対の凸湾曲部を有し、前記一対の成形型の各成形型が前記一対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有する、ステップと、
    前記複合材料素材(318)の後続部分に対して前記圧力を印加するステップを繰り返し、前記複合材料素材(318)をその長さに沿って所望の断面に徐々に成形するステップ(1804)と
    を含む方法。
  2. 前記圧力を印加するステップを繰り返すステップ(1804)よりも先に、前記複合材料素材(318)を前記複合充填材成形装置(308)の基部(336)上で所定の距離(350)だけ前進させるステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記一対の成形型を用いて前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に圧力を印加するステップが、前記一対の凸湾曲部を用いて前記複合材料素材(318)を押圧し、前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に略三角形断面(322)を成形するステップを含む、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記圧力を印加する前及び前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)に前記圧力を印加している間の少なくともいずれかに、前記複合材料素材(318)の前記第1の部分(351)を加熱するステップを更に含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記圧力を印加するステップを繰り返すステップよりも先に前記複合充填材成形装置(308)の前記一対の成形型を前記複合材料素材(318)に対して所定の距離(350)だけ前進させるステップを更に含む、請求項1、3及び4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 複合材料素材(318)を支持する基部(336)と、
    一対の凸湾曲部を有する一対の成形型であって、前記一対の成形型の各成形型が前記一対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有し、前記一対の成形型が、前記複合材料素材(318)に略三角形断面(322)の第1の辺(324)及び第2の辺(326)を成形するように位置決めされる、前記一対の成形型と、
    前記一対の成形型と関連付けられた任意の数のアクチュエータであって、前記一対の成形型を用いて前記複合材料素材(318)の一部分に圧力を印加するように前記一対の成形型を移動させる前記任意の数のアクチュエータと
    を備える、装置。
  7. 前記基部(336)がベルト(346)である、請求項6に記載の装置。
  8. 前記略三角形断面(322)が第1の略三角形断面であり且つ前記一対の成形型が第1の対の成形型であり、第2の対の凸湾曲部を有する第2の対の成形型(372)であって、前記2の対の成形型(372)の各成形型が前記第2の対の凸湾曲部のそれぞれの凸湾曲部を有し、前記複合材料素材(318)に第2の略三角形断面の第1の辺(324)及び第2の辺(326)を成形するように位置決めされる前記第2の対の成形型(372)を更に備える、請求項6又は7に記載の装置。
  9. 前記第1の対の成形型(370)の前記一対の凸湾曲部が、前記第2の対の成形型(372)の前記第2の対の凸湾曲部と異なる、請求項8に記載の装置。
  10. 前記第1の対の成形型(370)の前記一対の凸湾曲部が、前記第2の対の成形型(372)の前記第2の対の凸湾曲部と同じである、請求項8に記載の装置。
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