JP2023130324A - ストリンガ形成装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合材積層部品を作製するための装備及びプロセスに関し、特に、様々な形状を有する複合材積層ストリンガを作製する装置及び方法に関する。【解決手段】ストリンガなどの複合材積層補強材が、第１のトレイと第２のトレイ上にそれぞれ支持された第１のユニバーサルダイスと第２のユニバーサルダイスとの間で、パンチ形成される。第２のトレイは、パンチ位置と圧密位置との間で第１のトレイに対して摺動移動するように取り付けられる。第１のダイ及び第２のダイの部品は、容易に再構成可能であり、種々の形状の補強材が同じ形成装置で形成されることを可能にする。【選択図】図２

Description

本開示は、広くは、航空機構造物の補強に用いられるようなストリンガを形成することに関し、特に、ストリンガ形成装置及び方法に関する。

航空機産業や海洋産業で使用されるものなどの複合材ストリンガは、ダイスを共に圧縮するプレス又は同様なデバイス内に配置された一対のツールダイスの間で複合材プライの平坦なスタックを圧縮形成することによって作製され得る。ダイスの各々は、特定の断面ストリンガ形状を生成するように構成された特有のツール面を有する。したがって、各ストリンガは、その形状に特有のダイスを使用することが必要であり、他の形状を有するストリンガを作製するために使用できない。ダイスは、製造費用が高くなり得る結果として、種々のストリンガ形状を生成するために種々の組のダイスが必要とされる場合、かなりの費用が発生する。

種々の形状を有するストリンガを製造することはまた、プレス内のダイスを交換するために時間と労力がかかるので、費用が高くなり得る。幾つかの種類のストリンガでは、ストリンガの形状に形成した後のストリンガの部分の圧密などの、特定の処理段階に特有なダイの部品を変更することが必要である。ダイの部品を変更する必要があるので、ストリンガ製造プロセスに更なる支出が追加される。

したがって、種々のストリンガ形状を作製するために必要とされる特有な構成のダイス及びダイの部品の必要性を低減させるストリンガ形成装置及び関連方法を提供することが望まれている。また、ストリンガの種々の形を生成するために形成装置を変更するのに必要とされる時間や労力を低減させることも望まれている。

本開示は、広くは、複合材積層部品を作製するための装備及びプロセスに関し、特に、様々な形状を有する複合材積層ストリンガを作製する装置及び方法に関する。

一態様によれば、種々の形状を有する複合材ストリンガを形成するための再構成可能なパレットが提供される。パレットは、互いに向けて及び互いから離れるように移動するよう構成された上側支持体及び下側支持体を含む。パレットはまた、パンチを含む上側ダイも含む。上側ダイは、上側支持体上に着脱可能に取り付けられ、上側ダイが異なる上側ダイと交換されることを可能にするように構成されている。パレットは、下側支持体上に取り付けられた下側ダイを更に含む。下側ダイは、複合材チャージがパンチによってその中に形成されてよいダイ空洞を形成するダイブロックアセンブリを含む。

別の一態様によれば、複合材チャージをストリンガにパンチ形成するための装置が提供される。該装置は、一組の上側アーム及び一組の下側アームを含む。該装置は、上側アームに結合された上側トレイも含む。上側トレイは、上部プレート及びパンチを含む。該装置は、パンチが複合材チャージをその中にストリンガ形状に形成してよいダイ空洞を有するダイを含む下側トレイを含む。該装置は、パンチが複合材チャージをダイ空洞の中に形成する第１の位置と、上部プレートを使用して複合材チャージを圧密する第２の位置と、の間で摺動移動するように、下側トレイを下側アーム上に取り付ける摺動アセンブリを更に含む。

更に別の一態様によれば、複合材ストリンガを形成する方法が提供される。該方法は、第１のダイと第２のダイとの間に平坦な複合材チャージを配置すること、及び、第１のダイと整列したパンチ形成位置に第２のダイを移動させることを含む。該方法はまた、第２のダイがパンチ形成位置にある間に、平坦な複合材チャージをストリンガの形状に形成するためのパンチも含む。該方法は、第２のダイをパンチ形成位置から圧密位置へシフトさせること、及び、第２のダイが圧密位置にある間に、第１のダイを使用してストリンガの少なくとも一部分を圧密することを含む。

本開示の装置及び方法の利点の１つは、複合材ストリンガを圧密形成するために必要な時間及び労力が低減され得ることである。別の１つの利点は、種々の断面形状を有するストリンガを生成するように容易且つ迅速に再構成され得るユニバーサルダイスが提供されることである。更なる１つの利点は、ダイ交換プロセスが部分的に自動化され、それによって、人件費が低減され、スループットが高められることである。

これらの特徴及び機能は、本開示の様々な実施例で単独で実現してもよいし、更に別の実施例において組み合わせてもよい。以下の説明及び図面を参照して、これらの実施例の更なる詳細を理解することができる。

例示的な実施例の特性と考えられる新規の特徴が、添付の特許請求の範囲に記載される。しかし、例示的な実施例、並びに好ましい使用モード、更なる目的、及びそれらの説明は、添付図面を参照して、本開示の例示的な実施例についての以下の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるだろう。

飛行機の斜視図である。ストリンガの位置が破線で示されている。 ストリンガの斜視図である。 図２で示されているストリンガの端面図である。 ストリンガの別の１つの形態の端面図である。 図５～図７は、平坦な複合材チャージを図２及図３で示されているストリンガに形成する連続的なステップを示す、ツールセットの図である。 図５～図７は、平坦な複合材チャージを図２及図３で示されているストリンガに形成する連続的なステップを示す、ツールセットの図である。 図５～図７は、平坦な複合材チャージを図２及図３で示されているストリンガに形成する連続的なステップを示す、ツールセットの図である。 複合材ストリンガを作製するために使用される形成装置のブロック図である。 図９及び図１０は、図８の形成装置の斜視図である。明瞭さのために特定の部品は示されていない。 図９及び図１０は、図８の形成装置の斜視図である。明瞭さのために特定の部品は示されていない。 ダイブロックアダプタの中に統合された真空クランピング特徴を示す、下側ダイの斜視図である。 上側アーム及び上側トレイの斜視図である。 上側ダイを含む上側トレイの一部分の前面立面図である。 下側アーム及び下側トレイの斜視図である。 下部プレートが下側アームに旋回可能に取り付けられている様子を示す斜視図である。 上側ピボットのうちの１つの図である。 下側ピボットのうちの２つの斜視図である。 駆動モータの斜視図である。ピニオンギアを明らかにするために、カバーが駆動モータのうちの１つから除去されている。 その形成位置にある下側トレイを示す、形成装置の端面図である。 図１７と類似しているが、その圧密位置へ側方にシフトされている下側トレイを示す図である。 形成装置の動作を制御するためのシステムの構成要素を大まかに示すブロック図である。 ストリンガを作製する方法のフロー図である。 航空機製造及び保守方法のフロー図である。 航空機のブロック図である。

開示される実施形態は、航空機産業や海洋産業などにおいて使用されるストリンガなどの複合材補強材を作製するための方法及び装置に関する。例えば、図１を参照すると、飛行機３０は、胴体３２、主翼３４、並びに垂直安定板３６及び水平安定板３８を備える尾部を含む。これらの機体構成要素の各々は、外板３５の下のストリンガ４４によって補強され安定化された複合材外板３５を含む。ストリンガ４４は、典型的には共硬化によって又は共結合によって、外板３５のIML（内側モールドライン）に接合される。ストリンガ４４は、用途に応じて様々な断面形状のいずれかを有してよい。しばしばブレードストリンガと呼ばれるストリンガ４４の一実施例が、図２及び図３で示されている。ブレードストリンガ４４は、外向きに延在するフランジによって形成されるベース４６、及びしばしばウェブと呼ばれるブレード４８を含む。一般的に丸いハットストリンガ４４ａとして知られている、ストリンガ４４ａの別の一実施例が、図４で示されている。ハットストリンガ４４ａは、丸いハットセクション５２及び一対の外向きに延在するフランジ４６を含む。開示される方法及び装置を使用して、ストリンガ４４、４４ａ、及び、非限定的に、I、J、Y、Zストリンガ、ならびに他の形態のハットストリンガなどの、様々な他の種類のストリンガのいずれかを作製することができる。

用途に応じて、ストリンガ４４は、それらの長さに沿った１以上の位置に、起伏、パッドアップ、及び／又はジョッグル（図示せず）などの、様々な面外特徴を有してよい。ストリンガ４４の起伏は、しばしば、ストリンガ４４が取り付けられる外板３５の起伏と合致させる必要がある。例えば、図２で示されているように、ストリンガ４４は、５０で示されている座標系内でXZ平面においてその全体の長さに沿った起伏４５を有するが、他の実施例では、ストリンガ４４が、その長さに沿って直線的なセクションならびに局所的な起伏を有してよい。ストリンガ４４はまた、XY平面においてその長さに沿って１以上の起伏を有してもよい。ベース４６とブレード４８の各々は、ストリンガ４４をそれが取り付けられる構造の局所的な特徴と適合させるために、それらの長さに沿った１以上の位置に可変厚さを有してよい。

次に、図５～図７に注目されたい。図５～図７は、平坦なマルチプライ複合材チャージ６４を、ストリンガ４４又は前述された種類の同様な補強材に形成するためのプロセスを図式的に示している。この実施例では、形成されているストリンガ４４が、ブレードストリンガ４４であるが、以下で説明される原理を使用して、様々な他の種類のストリンガのいずれかを形成することができる。図５を参照すると、チャージ６４をストリンガ形状に圧縮形成するためのツールセット５４は、大まかに上側ダイ５５及び下側ダイ５７を備える。上側ダイ５５は、上部プレート５６に取り付けられたパンチ６２を備え、一方、下側ダイ５７は、下部プレート５８上で互いに向けて及び互いから離れるように摺動可能７４な、ダイ空洞７０を形成する一対のダイブロック６０を備える。上部プレート５６と下部プレート５８の両方は、可撓性金属又は複合材などの可撓性材料で形成され、一方、ダイブロック６０ならびにパンチ６２は、それらが撓むことを可能にするために、それらの長さに沿って幾つかのセグメントに分かれている。

使用されるときに、上側ダイ５５が下側ダイ５７の上方に持ち上げられた状態にあるときに、平坦なマルチプライ複合材チャージ６４が、上側ダイ５５とダイブロック６０の上面との間に配置される。次いで、上部プレート５６は、力Fで下向きに移動され、パンチ６２が、チャージ６４をダイ空洞７０の中へ圧縮形成又は「パンチ」するようにし、それによって、一対のウェブ部分６８を形成する。ストリンガ４４のウェブ部分６８が、パンチ６２によって形成されているときに、ストリンガ４４のフランジ部分６６は、拘束されているが、上部プレート５６とダイブロック６０との間で摺動することが許容される。

次に、図６で示されているように、上部プレート５６は、取り外され、平坦なプレート５６ａと交換される。次いで、図７で示されているように、力Fが、平坦なプレート５６ａに加えられる。平坦なプレート５６ａは、ダイブロック６０が互いに向けて押し付けられている間にフランジ部分６６を拘束し、フランジ部分６６がストリンガ４４のベース４６を形成するために共に引っ張られている間に、ウェブ部分６８を互いに向けて折りたたんでブレード４８にする。最後に、平坦なプレート５６ａは、取り外され、ダイブロック６０は、引き離されて、ストリンガ４４がツールセット５４から取り外されることを可能にする。ストリンガ４４は、適切な装置（図示せず）を使用して、ツールセット５４に起伏を付けることによって、XY及び／又はXZ平面（図２）におけるその長さに沿って、起伏が付けられてよい。

次に、図８～図１０Ａに注目されたい。図８～図１０Ａは、図５～図７に関連して上述されたものと同様なパンチ形成プロセスを使用して、平坦な複合材チャージ６４をストリンガ４４に形成するための形成装置７６を示している。以下でより詳細に説明されることとなるように、形成装置７６は、ユニバーサルダイスを採用する再構成可能なパレット及びエンドエフェクタである。それらは、容易且つ迅速に実行され得る単純な修正を伴って、多種多様なストリンガ形状のいずれかを形成するように簡単に適合され得る。形成装置７６は、大まかに、それぞれ上側アーム７８と下側アーム８０を含む、上側支持体８２ａと下側支持体８２ｂを備える。支持体８２ａ、８２ｂは、Z軸に沿って互いに向けて及び互いから離れるようにアーム７８、８０を移動させる１以上の駆動機構（図示せず）に結合されている。

形成装置７６は、上側ダイ５５を有する上側トレイ８４、及び下側ダイ５７を有する下側トレイ８６を更に備える。上側トレイ８４は、複数の上側ピボット８８によって上側アーム７８に接続されている。複数の上側ピボット８８は、上側トレイ８４がXZ平面（図２）において必要とされるように曲がることを可能にする。上側ピボット８８の各々は、取り外し可能なピボットピン８９（図１０）を含む。取り外し可能なピボットピン８９は、上側トレイ８４を上側アーム７８と着脱可能に取り付ける。上側トレイ８４は、可撓性上部プレート５６及びパンチ６２を含む。パンチ６２は、図５～図７に関連して前述されたパンチと同様に機能する。図面では示されていないが、パンチ６２は、それが撓むことを可能とするために、その長さに沿ってセグメントに分かれていていよい。

上部トレイ８４は、パンチ６２の両側に配置された一対の側方に間隔が空けられたカウルプレート６３を介して、複合材チャージ６４に圧力を印加する膨張可能なクランピングホース１０２を更に含む。カウルプレート６３は、複合材チャージ６４にクランピング圧力を均一に印加するように機能し、また、カウルプレートとホース１０４との間に差し挟まれたブランケット６５を加熱することによって、複合材チャージ６４に加えられる熱を均一に分散させるためのヒートシンクとしても作用する。図１１Ａを参照すると、垂直に整列した一対のホース１０４、カウルプレート６３、及びヒートブランケット６５は、パンチ６２の両側の積層サブアセンブリ１１７として配置されてよい。サブアセンブリ１１７は、任意の適切な手段によって上部プレート５６に取り付けられてよい。

下側トレイ８６は、複数の下側ピボット９０によって下側アーム８０と旋回可能に接続されている。下側トレイ８６は、取り外し可能なピボットピン９１によってアダプタアーム１０８と着脱可能に接続されている。下側トレイ８６は、種々のストリンガ形状が形成されることを可能とするために再構成可能なダイブロックアセンブリ７１を備える。ダイブロックアセンブリ７１は、可撓性の下部プレート５８上に摺動可能に取り付けられた複数のダイブロック６０を含む。ダイブロックアセンブリ７１は、キャップアセンブリ７２を更に備える。キャップアセンブリ７２は、ダイブロックアダプタ９８を含む。ダイブロックアダプタ９８は、ダイブロック６０をカバーし、ダイブロック６０と取り外し可能に取り付けられている。ダイブロックアダプタ９２は、形成されているストリンガ４４の断面形状を部分的に決定するツール面を有する。幾つかの用途では、形成されているストリンガの形状に応じて、フランジなどの複合材チャージの部分をダイブロックアダプタ９２にクランプすることが望ましいだろう。したがって、下側ダイ５７は、任意選択的に、真空クランピング能力を含んでよい。その場合、ダイブロックアダプタ９２の各々の上部に、側面に真空ポート１２１が接続された１以上の空気入口開口部１１９が設けられる。真空ポート１２１は、ホース（図示せず）を介して真空源１２５（図１９）に接続されている。真空源１２５は、空気入口開口部１１９において真空を引き、複合材チャージ６４を引き下げ、ダイブロックアダプタ９２の上部に対してクランプさせる。

ダイブロック６０は、卵形の冷却通路９３を含む。それは、対流又は強制空気のいずれかによる、ダイブロックアセンブリ７１の冷却を可能にする。ダイブロック６０は、ロッド又はケーブル（両方とも図示せず）を使用して、共に拘束されてよい。それらは、ダイブロック内の円形孔７５を通過する。円形孔７５は、ダイブロック６０からの熱を放散させるように機能してよい。膨張可能なブロック分離ホース１０７が、ダイブロック６０の間に配置され、ダイブロック６０の間の最小分離距離を維持するバリア又はストップとして作用し、したがって、形成動作中に上側ダイ５５が下側ダイ５７に向けて下げられたときに、パンチ６２がダイブロックアダプタ９２の上部に意図せず接触することを防止する。

図１１及び図１４を参照すると、上部プレート５６が、可撓性金属又は可撓性複合材などの可撓性材料から形成されている。上側ピボットプレート１１０が、上部プレート５６に固定され、上側ピボット８８を介して上側アーム９６と旋回可能に接続されている。上側ピボットプレート１１０はまた、ローラーアセンブリ１１２によってガイドされている。ローラーアセンブリ１１２は、上側ピボットプレート１１０及び上部プレート５６が、上側アーム９６に対してX軸に沿って移動することを可能にし、したがって、ストリンガ４４を所望の起伏に形成するために必要とされるように、上部プレート５６がXZ平面において撓むことを許容する。以下で説明されることとなるように、上側ピボットプレート１１０とローラー１１２との間に形成された摺動可能な接続は、上部プレート５６を上側アーム７８と摺動可能に取り付け、それによって、上側ピボットプレート１１０がローラー１１２から離れるまで、上部プレート５６をX軸に沿って摺動させることによって、上部プレート５６及びパンチ６２のアセンブリが、形成装置７６から取り外されることを可能にする。したがって、ピボットピン８９を取り外すことによってか又は上部プレート５６をローラー１１２に沿って摺動させることによってかのいずれかで、上側ダイ５５は、取り外され、異なるように構成された上側ダイ５５と交換され得る。

次に、図１２、図１３、及び図１５に注目されたい。図１２、図１３、及び図１５は、下側トレイ８６の更なる詳細を示している。下部ガイド９４とコアブロック６０の各々が、下部プレート５８に固定されている。ダイブロックアダプタ９２は、ネジなどのファスナによってダイブロック６０と着脱可能に取り付けられ、複合材チャージ６４（図８）がパンチ６２によってその中に形成されるダイ空洞７０を形成するために、互いから間隔を空けられている。図１５で最もよく見られるように、下側ピボットプレート１１８は、下部プレート５８の下部に固定されている。下側ピボット９０は、下側ピボットプレート１１８をアダプタアーム１０８の上部と旋回可能に接続する。アダプタアーム１０８は、下部アダプタベース１１６に固定されている。アダプタアーム１０８は、下部アダプタベース１１６上に取り付けられている。下側ピボットプレート１１８は、ローラー１１４上に支持されている。ローラー１１４は、ストリンガ４４の起伏を形成している最中に、下部プレート５８がX方向に沿って移動することを可能にする。

下部アダプタベース１１６は、リニアガイド９９上に取り付けられている。リニアガイド９９は、下側アーム８０上のトレイレール９７に沿って摺動する。リニアガイド９９及びトレイレール９７は、摺動アセンブリを形成する。摺動アセンブリは、下側トレイ８６が、以下で説明される２つの動作位置の間で、Y軸に沿って移動することを可能にする。図１６も参照すると、下側トレイ８６は、モータドライブ１００によって、これらの２つの動作位置の間で側方にシフトされる。モータドライブ１００の各々は、ピニオンギア１２０を駆動する適切なガス圧、液圧、又は電気モータ１０１を備える。ピニオンギア１２０は、下側アーム８０のうちの１つの歯付きラック１２２と係合する。モータ１０１の各々は、ネジ（図示せず）又は他の手段によって下部アダプタベース１１６のうちの１つに固定されているモータハウジング１２３を含む。

上述されたように、下側トレイ８６は、下側アーム８０に直線的に沿って、モータドライブ１００によってシフトされ得る。図１７は、下側アーム８０の外側端部においてパンチ位置８７にある下側トレイを示している。その場合、上側ダイ５５は、下側ダイ５７の上方に整列しており、特に、パンチ６２は、ダイ空洞７０の上方に鉛直方向に整列している。この実施例では、パンチ６２が、図５に関連して前述されたものと同様なプロセスステップで、平坦な複合材チャージをダイ空洞７０の中にパンチするブレードである。その場合、上側ダイ５５と下側ダイ５７は、一対のフランジ部分６６とウェブ部分６８を形成するように閉じられる。この初期の形成ステップの後で、上側アーム７８は、上向きにシフトされ、それによって、上側トレイ８４を持ち上げ、パンチ６２をダイ空洞７０から引き抜く。

図１８を参照すると、パンチ６２をダイ空洞７０から引き抜くために、上側トレイ８４が上向きにシフトされた状態で、モータドライブ１００が、作動され、下側トレイ８６全体を図１８で見られるように左へ圧密位置９５までシフトさせる。その位置では、上部プレート５６が、ダイブロックアダプタ９２の真上に配置される。圧密位置９５では、上側アーム７８が、図６に関連して前述されたプロセスと同様に、上部プレート５６を複合材チャージ６４のフランジ部分６６と接触させるように下げられ、それによって、フランジ部分６６を圧密することができる。

様々な制御システムを使用して、形成装置７６の動作を制御することができる。例えば、図１９を参照すると、１つの適切な制御システムが、PC又はプログラマブルコントローラなどのコントローラ１３８を備える。それは、モータドライブ１００、真空源１２５、圧縮空気供給源１３６、及びダイブロック加熱／冷却システム１４０の動作を制御する。

次に、図８～図１０、図１７、及び図１８を参照すると、使用されるときに、複合材チャージ６４をストリンガ４４に形成するプロセスは、所望のツール形状のパンチ６２を有する上側トレイ８４を設置すること、及び、所望の形状のダイブロックアダプタ９２をダイブロック６０に設置することで開始する。パンチ６２及びダイブロックアダプタ９２の形状は、形成されるストリンガ４４の断面形状を決定する。次に、下側トレイ８６が図１７で示されているパンチ位置８７にある状態で、上側アーム７８が、平坦な複合材チャージ６４がダイブロックアダプタ９２の上面上に配置されることを可能にするのに十分なように持ち上げられる。ホース１０６が加圧され、ダイブロック６０を離れるように移動させ、所望の幅のダイ空洞７０を形成させる。次いで、ホース１０６は減圧され、一方、ホース１０２と１０４の両方は制御された速度で加圧される。上側アーム７８が下へ移動し、カウルプレート６３が複合材チャージ６４に接触し、複合材チャージ６４に所望量の圧力を印加する。

上側アーム７８の継続的な下向きへの移動は、パンチ６２が複合材チャージ６４をダイ空洞７０の中に形成することをもたらす。その間に、チャージ６４のフランジ部分６６は、拘束されているものの、カウルプレート６３とダイブロックアダプタ９２の上部との間でスリップすることが可能である。ホース１０４内の圧力は、パンチ６２が下へ移動するときに徐々に低減され、パンチ６２が複合材チャージ６４をダイ空洞７０の中に形成するときに、ダイブロック６０が離れるように移動することを許容する。

次に、上側アーム７８が上向きに移動され、パンチ６２をダイ空洞７０から引き抜かせる。次いで、モータドライブ１０１が作動され、下側トレイ８６全体を、Y軸に沿って図１７で示されているパンチ位置８７から図１８で示されている圧密位置９５まで移動させる。圧密位置９５では、下側トレイ８６が、もはやパンチ６２と鉛直方向に整列していないが、代わりに上部プレート５６と鉛直方向に整列している。上側アーム７８は、再び、上部プレート５６が部分的に形成されたチャージ６４のフランジ部分６６と接触するまで、下向きに移動される。上部プレート５６が、フランジ部分６６に圧密圧力を印加している間に、ホース１０４内の圧力が高められ、ダイブロック６０及びキャップアセンブリ７２を、互いに向けて移動させる。それは、図７に関連して前述されたプロセスステップと同様に、複合材チャージ６４のウェブ部分６８を圧迫して、折りたたむ。ストリンガ４４がその長さに沿って起伏を付けられる複数の実施例では（図２参照）、ダイ変更機構（図示せず）が、パンチ６２ならびにダイブロック６０及びキャップアセンブリ７２を曲げ、それによって、ストリンガ４４を所望の起伏に形成する。ストリンガ４４は完全に形成され、圧密され、ホース１０４はガスが抜かれ、上側アーム７８は上側トレイ８４を持ち上げ、ホース１０６は膨らまされる。それによって、ダイブロック６０及びキャップアセンブリ７２が、互いから離れるように移動され、ストリンガ４４が、形成装置７６から取り外されることを可能にする。

次に、図２０に注目されたい。図２０は、前述された形成装置７６を使用して実行され得る複合材ストリンガ４４を作製する方法のステップを大まかに示している。１４２で開始し、平坦な複合材チャージ６４は、第１のダイ５５と第２のダイ５７との間に配置される。１４４で、第２のダイ５７は、第１のダイ５５と整列するパンチ形成位置８７に移動される。１４６で、複合材チャージ６４は、第２のダイ５７がパンチ形成位置８７にある間に、ストリンガ４４の形状にパンチ形成される。複合材チャージ６４は、第１のダイのパンチ６２を使用して、第２のダイ５７内のダイ空洞７０の中に形成される。１４８で、第２のダイ５７は、パンチ形成位置８７から圧密位置９５にシフトされる。１５０で、ストリンガ４４の少なくとも一部分６８が、第２のダイ５７が圧密位置９５にある間に、第１のダイ５５を使用して圧密される。

本開示の複数の実施例は、様々な潜在的用途、特に、輸送産業（例えば、航空宇宙、海洋、及び航空機用の複合材積層ストリンガなどの複合材補強材が使用されてよい他の用途を含む）で使用されてよい。したがって、次に、図２１及び図２２を参照すると、本開示の実施例は、図２１で示されるような航空機製造及び保守方法１５２、及び図２２で示されるような航空機１５４の文脈で使用されてよい。本開示の複数の実施例の航空機の用途は、それらの長さに沿った起伏、湾曲、変化する厚さ、又は他の不均一性を有するものを含む、様々な断面形状の様々な複合材ストリンガを含んでよい。製造前段階では、例示的な方法１５２が、航空機１５４の仕様及び設計１５６と、材料の調達１５８とを含んでよい。製造段階では、航空機１５４の構成要素及びサブアセンブリの製造１６０と、システムインテグレーション１６２とが行われる。その後、航空機１５４は、運航１６６に供されるために、認可及び納品１６４を経てよい。顧客により運航される間に、航空機１５４は、改造、再構成、改修なども含み得る、定期的な整備及び保守１６８が予定される。

方法１５２の各プロセスは、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され得る。この明細書の解釈上、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含み得るがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み得るがそれらに限定されず、且つ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。

図２２で示されているように、例示的な方法１５２によって製造された航空機１５４は、複数のシステム１７２及び内装１７４を備えた機体１７０を含んでよい。高レベルのシステム１７２の例には、推進システム１７６、電気システム１７８、液圧システム１８０、及び環境システム１８２のうちの１以上が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてよい。航空宇宙産業の例が示されているが、本開示の原理は、海洋産業及び自動車産業といった他の産業にも適用されてよい。

本明細書中で実施される装置及び方法は、航空機の製造及び保守方法１５２の段階のうちの任意の１以上の最中に採用されてよい。例えば、製造プロセス１６０に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１５４の運航中に、構成要素又はサブアセンブリが製造されるのと同様な方法で製作又は製造されてよい。また、１以上の装置の実施例、方法の実施例、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１５４の組み立てを実質的に効率化するか、又は航空機１５４のコストを削減することにより、製造段階１６０及び１６２で利用することができる。同様に、装置の実施例、方法の実施例、或いはそれらの組み合わせのうちの１以上を、航空機１５４の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守１６８に利用することができる。

本明細書で使用される場合、列挙されたアイテムと共に使用される「～のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの１以上の種々の組み合わせが使用されてもよく、且つ列挙された各アイテムのうちの１つだけが必要とされてもよいということを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、非限定的に、アイテムＡ、アイテムＡ及びアイテムＢ、又はアイテムＢを含み得る。この例は、アイテムＡ、アイテムＢ、並びにアイテムＣ、又はアイテムＢ及びアイテムＣも含み得る。アイテムは、特定の物体、物、又はカテゴリーであり得る。換言すると、「～のうちの少なくとも1つ」とは、アイテムの任意の組み合わせ、及び幾つかのアイテムが、列挙された中から使用され得ることを意味するが、列挙されたアイテムの全てが必要な訳ではない。

更に、本開示は下記の条項による実施形態を含む。
条項１．
種々の形状を有する複合材ストリンガ（４４）を形成するための再構成可能なパレット（７６）であって、
上側支持体（８２ａ）、
パンチ（５６）を含む上側ダイ（５５）であって、前記上側支持体（８２ａ）に着脱可能に取り付けられ、前記上側ダイ（５５）が異なる上側ダイ（５５）と交換されることを可能にするように構成された上側ダイ（５５）、
下側支持体（８２ｂ）であって、前記上側支持体（８２ａ）と前記下側支持体（８２ｂ）が、互いに向けて及び互いから離れるように移動するよう構成された、下側支持体（８２ｂ）、及び
下側支持体（８２ｂ）上に取り付けられた下側ダイ（５７）であって、複合材チャージ（６４）が前記パンチ（５６）によって中に形成されてよいダイ空洞（７０）を形成するダイブロックアセンブリ（７１）を含む下側ダイ（５７）を備える、再構成可能なパレット。
条項２．
前記上側支持体（８２ａ）は、上側アーム（７８）を含み、
前記ダイブロックアセンブリ（７１）は、種々のストリンガ形状が形成されることを可能にするように再構成可能であり、
前記上側ダイ（５５）は、上部プレート（６２）を有する上側トレイ（８４）を含み、
前記パンチ（５６）は、前記上部プレート（６２）に取り付けられている、条項１に記載の再構成可能なパレット。
条項３．
前記上部プレート（６２）を前記上側アーム（７８）と旋回可能に取り付ける上側ピボット（８８）を更に備え、前記上側ピボット（８８）は、前記上部プレート（６２）が前記上側アーム（７８）から取り外されることを可能にする取り外し可能なピボットピン（８９）を含む、条項２に記載の再構成可能なパレット。
条項４．
前記上側トレイ（８４）を前記上側アーム（７８）に対して摺動移動するように取り付ける摺動可能接続（８５）であって、前記上側トレイ（８４）が前記上側アーム（７８）から解放され、異なるように構成された上側トレイ（８４）と交換されることを可能にするように構成された摺動可能接続（８５）を更に備える、条項２に記載の再構成可能なパレット。
条項５．
前記下側支持体（８２ａ）は、下側アーム（８０）を含み、
前記下側ダイ（５７）は、前記ダイブロックアセンブリ（７１）が上に取り付けられた下側トレイ（８６）を含む、条項１に記載の再構成可能なパレット。
条項６．
前記下側トレイ（８６）を前記下側アーム（８０）上に旋回可能に取り付ける下側ピボット（９０）を更に備える、条項５に記載の再構成可能なパレット。
条項７．
前記下側トレイ（８６）は、ストリンガ形成位置（８７）とストリンガ圧密位置（９５）との間での移動のために、前記下側アーム（８０）上に摺動可能に取り付けられている、条項５に記載の再構成可能なパレット。
条項８．
前記下側アーム（８０）によって支持され、前記ストリンガ形成位置（８７）と前記ストリンガ圧密位置（９５）との間で、前記下側アーム（８０）に沿って前記下側トレイ（８６）を駆動するように構成されている、モータドライブ（１００）を更に備える、条項７に記載の再構成可能なパレット。
条項９．
前記ダイブロックアセンブリ（７１）は、
互いに向けて及び互いから離れるようにシフト可能なダイブロック（６０）、及び
前記ダイブロック（６０）と取り外し可能に取り付けられ、前記下側ダイ（５７）が種々の形状を有するストリンガ（４４）を形成するように再構成されることを可能にするように構成されたダイブロックアダプタ（９８）を含む、条項１に記載の再構成可能なパレット。
条項１０．
複合材チャージ（６４）をストリンガ（４４）にパンチ形成するための装置であって、
一組の上側アーム（７８）、
前記上側アーム（７８）に結合された上側トレイ（８４）であって、上部プレート（６２）及びパンチ（５６）を含む上側トレイ（８４）、
一組の下側アーム（８０）、
前記パンチ（５６）が前記複合材チャージ（６４）を中にストリンガ形状に形成してよいダイ空洞（７０）を有するダイ（５７）を含む、下側トレイ（８６）、及び
前記パンチ（５６）が前記複合材チャージ（６４）を前記ダイ空洞（７０）の中に形成する第１の位置（８７）と、前記上部プレート（６２）が前記複合材チャージ（６４）を圧密する第２の位置（９５）と、の間で摺動移動するように、前記下側トレイ（８６）を前記下側アーム（８０）上に取り付ける摺動アセンブリ（８５）を備える、装置。
条項１１．
前記摺動アセンブリ（８５）は、
前記下側アーム（８０）に沿ってそれぞれ延在するレール（９７）、及び、リニアガイド（９９）であって、それぞれ、前記レール（９７）に沿って移動するように取り付けられ、前記下側トレイ（８６）に結合されているリニアガイド（９９）を含む、条項１０に記載の装置。
条項１２．
前記上側トレイ（８４）を前記上側アーム（７８）に接続するピボット（８８）であって、前記上側トレイ（８４）が前記上側アーム（７８）に対して旋回することを可能にするように構成されたピボット（８８）を更に備える、条項１０に記載の装置。
条項１３．
前記下側トレイ（８６）を前記下側アームに接続するピボット（９０）であって、前記下側トレイが前記下側アーム（８０）に対して旋回することを可能にするように構成されたピボット（９０）を更に備える、条項１０に記載の装置。
条項１４．
前記上側トレイ（８４）は、
前記パンチ（５６）が取り付けられた第１のセクション（５５）、及び
前記第１のセクション（５５）に隣接し、前記第１のセクション（５５）から間隔を空けられた第２のセクション（５６）であって、前記ストリンガ（４４）の一部分と係合し、前記ストリンガ（４４）の一部分を圧密するように構成された第２のセクション（５６）を含む、条項１０に記載の装置。
条項１５．
前記下側ダイ（５７）は、
プレート（５８）、
前記プレート（５８）上に取り付けられたダイブロック（６０）、及び
前記ダイ空洞（７０）内に前記複合材チャージ（５４）を形成するためのツール面を有する、前記ダイブロック（６０）に取り付けられたダイブロックアダプタ（９８）であって、取り外し可能であり、異なるように構成されたツール面を有する複数のダイブロックアダプタ（９８）のいずれかによって交換されるように構成されたダイブロックアダプタ（９８）を含む、条項１０に記載の装置。
条項１６．
複合材ストリンガ（４４）を形成する方法であって、
第１のダイ（５５）と第２のダイ（５７）との間に平坦な複合材チャージ（６４）を配置すること、
前記第１のダイ（５５）と整列したパンチ形成位置（８７）に前記第２のダイ（５７）を移動させること、
前記第２のダイ（５７）が前記パンチ形成位置（８７）にある間に、前記平坦な複合材チャージ（６４）をストリンガ（４４）の形状にパンチ形成することであって、前記第１のダイ（５５）のパンチ（５６）を使用して、前記平坦な複合材チャージ（６４）を前記第２のダイ（５７）内のダイ空洞（７０）の中に押し込むことを含む、パンチ形成すること、
前記第２のダイ（５７）を前記パンチ形成位置（８７）から圧密位置（９５）へシフトさせること、及び
前記第２のダイ（５７）が前記圧密位置（９５）にある間に、前記第１のダイ（５５）を使用して前記ストリンガ（４４）の少なくとも一部分を圧密することを含む、方法。
条項１７．
前記第２のダイ（５７）をシフトさせることは、前記第２のダイ（５７）を前記第１のダイ（５５）との整列から外れるように側方に移動させることを含む、条項１６に記載の方法。
条項１８．
前記第２のダイ（５７）を移動させることは、モータドライブ（１００）を使用してレール（９７）に沿って前記第２のダイ（５７）を摺動させることを含む、条項１７に記載の方法。
条項１９．
前記第１のダイ（５５）を支持体（８２ａ）と着脱可能に取り付けること、
前記第１のダイ（５５）を前記支持体（８２ａ）から解放し、取り外すこと、及び
前記第１のダイ（５５）を第３のダイと交換することであって、前記第３のダイを前記支持体（８２ａ）と着脱可能に取り付けることを含む、第３のダイと交換することを更に含む、条項１６に記載の方法。
条項２０．
前記第１のダイ（５５）及び前記第２のダイ（５７）を旋回させることによって、前記第１のダイ（５５）及び前記第２のダイ（５７）に起伏を付けることを更に含む、条項１６に記載の方法。

種々の実施例の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的な説明であること、又は開示された形態の実施例に限定することを、意図しているわけではない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかであろう。更に、異なる実施例は、他の実施例とは異なる特徴を提供することができる。選択された１以上の実施例は、それらの例の原理と実践的応用を最もよく解説するため、及び、他の当業者が様々な例の開示内容と共に想定される特定の用途に適した様々な修正例について理解することを可能にするために、選ばれ、説明されている。

Claims (11)

1. 複合材チャージ（６４）をストリンガ（４４）にパンチ形成するための装置であって、
   一組の上側アーム（７８）、
   前記上側アーム（７８）に結合された上側トレイ（８４）であって、上部プレート（６２）及びパンチ（５６）を含む上側トレイ（８４）、
   一組の下側アーム（８０）、
   前記パンチ（５６）が前記複合材チャージ（６４）をダイ空洞（７０）の中にストリンガ形状に形成してよい前記ダイ空洞（７０）を有する下側ダイ（５７）を含む、下側トレイ（８６）、及び
   前記パンチ（５６）が前記複合材チャージ（６４）を前記ダイ空洞（７０）の中に形成する第１の位置（８７）と、前記上部プレート（６２）が前記複合材チャージ（６４）を圧密する第２の位置（９５）と、の間で摺動移動するように、前記下側トレイ（８６）を前記下側アーム（８０）上に取り付ける摺動アセンブリ（８５）を備える、装置。
2. 前記摺動アセンブリ（８５）は、
   前記下側アーム（８０）に沿ってそれぞれ延在する複数のレール（９７）、及び、複数のリニアガイド（９９）であって、それぞれ、前記複数のレール（９７）に沿って移動するように取り付けられ、前記下側トレイ（８６）に結合されている複数のリニアガイド（９９）を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記上側トレイ（８４）を前記上側アーム（７８）に接続するピボット（８８）であって、前記上側トレイ（８４）が前記上側アーム（７８）に対して旋回することを可能にするように構成されたピボット（８８）を更に備える、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記下側トレイ（８６）を前記下側アーム（８０）に接続するピボット（９０）であって、前記下側トレイ（８６）が前記下側アーム（８０）に対して旋回することを可能にするように構成されたピボット（９０）を更に備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記上側トレイ（８４）は、
   前記パンチ（５６）が取り付けられた第１のセクション（５５）、及び
   前記第１のセクション（５５）に隣接し、前記第１のセクション（５５）から間隔を空けられた第２のセクション（５６）であって、前記ストリンガ（４４）の一部分と係合し、前記ストリンガ（４４）の一部分を圧密するように構成された第２のセクション（５６）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記下側ダイ（５７）は、
   プレート（５８）、
   前記プレート（５８）上に取り付けられたダイブロック（６０）、及び
   前記ダイ空洞（７０）内に前記複合材チャージ（５４）を形成するためのツール面を有する、前記ダイブロック（６０）に取り付けられたダイブロックアダプタ（９８）であって、前記ダイブロックアダプタ（９８）は取り外し可能であるように構成され、異なるように構成されたツール面を有する複数のダイブロックアダプタ（９８）のいずれかによって交換されるように構成されたダイブロックアダプタ（９８）を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 複合材ストリンガ（４４）を形成する方法であって、
   第１のダイ（５５）と第２のダイ（５７）との間に平坦な複合材チャージ（６４）を配置すること、
   前記第１のダイ（５５）と整列したパンチ形成位置（８７）に前記第２のダイ（５７）を移動させること、
   前記第２のダイ（５７）が前記パンチ形成位置（８７）にある間に、前記平坦な複合材チャージ（６４）をストリンガ（４４）の形状にパンチ形成することであって、前記第１のダイ（５５）のパンチ（５６）を使用して、前記平坦な複合材チャージ（６４）を前記第２のダイ（５７）内のダイ空洞（７０）の中に押し込むことを含む、パンチ形成すること、
   前記第２のダイ（５７）を前記パンチ形成位置（８７）から圧密位置（９５）へシフトさせること、及び
   前記第２のダイ（５７）が前記圧密位置（９５）にある間に、前記第１のダイ（５５）を使用して前記ストリンガ（４４）の少なくとも一部分を圧密することを含む、方法。
8. 前記第２のダイ（５７）をシフトさせることは、前記第２のダイ（５７）を前記第１のダイ（５５）との整列から外れるように側方に移動させることを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記第２のダイ（５７）を移動させることは、モータドライブ（１００）を使用してレール（９７）に沿って前記第２のダイ（５７）を摺動させることを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１のダイ（５５）を支持体（８２ａ）と着脱可能に取り付けること、
    前記第１のダイ（５５）を前記支持体（８２ａ）から解放し、取り外すこと、及び
    前記第１のダイ（５５）を第３のダイと交換することであって、前記第３のダイを前記支持体（８２ａ）と着脱可能に取り付けることを含む、第３のダイと交換することを更に含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記第１のダイ（５５）及び前記第２のダイ（５７）を旋回させることによって、前記第１のダイ（５５）及び前記第２のダイ（５７）に起伏を付けることを更に含む、請求項７から１０に記載の方法。

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