JP4597050B2 - 単一湾曲サンドイッチパネル用曲折芯部を製造するための曲折可能なマンドレル - Google Patents

単一湾曲サンドイッチパネル用曲折芯部を製造するための曲折可能なマンドレル Download PDF

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Description

本発明は、その最も一般的な形状において、屈曲させて薄板材料を波形状にする装置として定義できる。
入り組んだ外形の製品を複合材料から製造する装置が知られるが、該装置として造形マンドリルが挙げられる。該造形マンドリルは、平らな半回転要素からできており、該要素を接合するがその間には密封構造体を用いて回転軸を上記要素の周囲に沿って形成している(発明者証第1,706,148SU号、Int.Cl.:B29C59/00、B29D9/00//B29K105:08、B29L9:00.「デバイス・フォー・プロダクション・オブ・イントリケット・プロファイル・アーティクルズ・フロム・コンポジット・マテリアル」1996年11月27日付け広報第33号(Inventors' certificate no. 1,706, 148 SU, Int. Cl. : B 29 C59/00, B 29 D9/00//B 29 K 105:08, B 29 L 9: 00. Device for production of intricate profile articles from composite material. Bulletin no. 33 of 27. 11.96))。
ここで提示した装置に関する主な欠点は、曲線を成す波形状製品の製造が不可能なことである。
代表例として、円筒外囲器を有する曲折構造体を製造するための変形可能な金型(ブイ.アイ.カリウリン「テクノロジカル・スキームズ・フォー・サンドイッチ・ストラクチャーズ・プロダクション、KSTU、Kazan、1999.−168 p.、p.128.−ISBN5−7579−0295−7」(V. Khaliulin, Technological schemes for Sandwich structures production, KSTU, Kazan, 1999. -168 p., p. 128. - ISBN 5-7579-0295-7)が挙げられる。
この変形可能な金型は、3次元レリーフ構造体複連リンク機構であり、該機構は平行四辺形の形状にした平面要素から成り、該平面要素を該要素間でその周囲に沿って回転するよう接合し、構造体を使用して、その上に上記要素を、接着剤を使用して固定する。変形可能な金型の輪郭はその初期状態では、寸法及びレリーフ形状については製造されるZ波形のものと一致するが、それとは曲率に関してのみ異なる。この金型を変形するには、動力、例えば圧縮を、利用する。
ここで提示した装置の主な欠点は、この装置ではジグザグ波形の長手方向、即ち、円筒の母線方向にのみ曲折構造体を製造できる点である。加えて、例えば航空機胴体部パネルを製造する際に要求されるのは、横方向の波形を有して、パネルの内部空洞から復水を除去する芯部である。
本発明は、技術的能力を拡大することをその目的とするが、単一湾曲サンドイッチパネル用曲折芯部を製造することによりこれを行い、該芯部には薄板材料製の横方向のジグザグ波形を有する。
本請求の範囲に記載した発明を実施することにより達成される技術的成果として、航空機のサンドイッチパネルの動作特性を、曲折芯部の内部空洞から外に復水を除去可能にすることで、向上させられる。
前述した技術的解決方法に従い、前述した技術的成果を達成するが、既知の変形可能なマンドレルを単一湾曲サンドイッチパネル用曲折芯部の製造に使用し、平面台形要素から成るその造形面をその間で回転するよう接合し、可撓性材料を使用して、その上に上記要素を、接着剤を使用して固定することにより、これを達成する:
1)該マンドレルには、平面要素の列を含むが、該平面要素を二等辺三角形の形状にして、台形要素の間に一列に配置し、そこでは上記平面要素を上記台形要素と曲折構造体の鋸歯線に沿って回転するよう接合させ、上記平面要素の互いに相対する底辺が凸ジグザグ線に沿って回転軸となり、上記平面要素の頂点が凹ジグザグ線に沿って回転軸となるよう向きを合わせる:
2)曲折構造体の凸ジグザグ線に沿った三角形要素の底辺幅Bは関数
B=f(R,S,L,H)
と等しく、式中Rは曲折芯ブロック湾曲部の半径、Sは曲折芯部の凹ジグザグ線間の間隔、Lは鋸歯線間の間隔、Hは曲折芯ブロックの高さである。
3)既製の凹凸の曲折芯線に対応する線に沿う回転軸の最小幅S及びSは:
=2t+2m+2z
=2t+2m
に等しく、式中tは造形面平面要素材料の厚さ、mはベース及び接着剤の厚さ、zはブランク材の厚さである。
出願人により行われた現状技術に関する調査の結果、本発明の特徴と全く同じ特徴の組合せにより特徴付けられる類似の発明は存在しないことが分かった。従って、本請求の範囲に記載された技術的解決方法は、特許要件である“新規性”を満たすものである。
本特定分野での既知の解決方法に関して、本請求の範囲で記載した技術的解決方法の特異性と一致する特徴を明示することを目的とした検索の結果、その特徴は現状技術の結果生じたものでないことが分かった。定義された現状技術から、出願人は、特定の本質的特徴の影響を、前述した技術的結果による達成物に関して、受けていないことを明らかにした。本請求の範囲で記載した技術は、従って、特許要件である“進歩性”を満たすものである。
変形可能なマンドレルは、例えば金属薄板製の、平面剛性要素4、6及び7を可撓性材料製ベース5上に間隙を形成して接着したシステムである。該ベースには平面要素4、6及び7の間に間隙を設けて、これを回転軸8として機能させる。平面要素4は不規則な台形の形状をしており、曲折芯部の稜線に対応してジグザグ波形を形成する。それと同時に、隣接する要素間の平行な縁部で間隙‐回転軸を形成し、該間隙‐回転軸を凸凹ジグザグ線の直線部分に沿う向きに合わせる。平面要素4の間に平面要素6及び7を配置して、芯線3の方向に合わせ、その楔形底辺を互いに相対させ、間隙‐回転軸をその線1に沿って形成する。そのような方法で、楔形の尖った頂点を互いに相対させ、線2に沿った回転軸線に到達させる。平面要素4、6及び7で変形可能な造形面を形成するが、該造形面はその展開した状態では、輪郭や回転軸線に関して、印付けした屈曲線を有する製造した製品の展開図と一致する。
三角形要素6及び7の底辺Bは関数
B=f(R,S,L,H)
と等しく、Rは曲折芯ブロック湾曲部の半径、Sは曲折芯部の凹ジグザグ線間の間隔、Lは鋸歯線間の間隔、Hは曲折芯ブロックの高さである。
回転軸の幅を、全システムの要素を変形(曲折)させると共に空所を形成し、それにより3次元のレリーフ構造体を提供するように、設定する。
線1に沿った回転軸の幅Sは、
=2t+2m+2z
に等しく、又線2に沿った回転軸の幅Sは、
=2t+2m
に等しく、式中tは造形面平面要素材料の厚さ、mはベース及び接着剤の厚さ、zはブランク材の厚さである。
薄板材料製のブランク材を、形及び寸法において、変形可能なマンドレルの展開した状態でのものと同様な形状で裁断し、造形面上に輪郭を合わせて貼り、その後それらを同時に変形(曲折)させて、それにより平面構造体から、特定のレリーフR、S、L、Hを有する3次元構造体を形成する。こうした変形は、例えば圧縮処理可能なバッグを利用して仕上げられる。
本請求の範囲に記載された発明は、航空機及び船舶の曲線を成すパネルを製造する際に使用される単一の湾曲した曲折芯部を製造する装置に適用可能である。
図1乃至図2は本発明の本質を示す。
変形可能なマンドレルをその最終配置において示す。 変形可能なマンドレル(展開時)の概略図である。
符号の説明
1 曲折芯部の凸ジグザグ線
2 凹ジグザグ線
3 曲折芯部の鋸歯線
4 造形面の平面台形要素
5 ベース材料
6、7 造形面の平面三角形楔形要素
8 回転軸

Claims (3)

  1. 平面台形要素から成る造形面をそれらの間で回転するよう接合し、可撓性材料を使用して、該可撓性材料上に前記要素を、接着剤を使用して固定する、単一湾曲サンドイッチパネル用曲折芯部を製造する変形可能なマンドレルであって、前記造形面には平面要素を含み、該平面要素を二等辺三角形の形状にし、台形要素の間に並べて配置し、前記平面要素を回転するよう、前記台形要素と曲折構造体の鋸歯形状の線に沿って接合し、それらの底辺を互いに相対させて凸ジグザグ線に沿う回転軸を形成し、それらの頂点は凹ジグザグ線に沿う回転軸を形成すること、を特徴とする変形可能なマンドレル。
  2. 前記曲折構造体の前記凸ジグザグ線に沿う前記三角形要素の底辺Bは関数、
    B=f(R,S,L,H)
    と等しく、式中Rは曲折芯ブロック湾曲部の半径であり、Sは曲折芯部の凹ジグザグ線間の間隔、Lは鋸歯形状の線間の間隔、Hは曲折芯ブロックの高さであること、を特徴とする請求項1に記載の変形可能なマンドレル。
  3. マンドレルを用いて形成された曲折芯部の凹凸線と対応する前記線に沿う回転軸の最小幅S及びSは、
    =2t+2m+2z
    =2t+2m
    に等しく、式中tは造形面平面要素材料の厚さ、mはベース及び接着剤の厚さ、zはブランク材の厚さであること、を特徴とする請求項1に記載の変形可能なマンドレル。
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