JP5618580B2 - 振動減衰材料の自動配置 - Google Patents

Description

本開示は、概して、音響振動および／または機械的振動を吸収するかまたは弱めるのに用いられる減衰材料に関し、より詳細には、構造物に減衰材料を自動配置するための方法および装置を扱う。

減衰材料は、構造物における音響振動および／または機械的振動を抑制したり弱めたりするためにさまざまな応用分野で用いられている。例えば、音響抑制材料は、車両部品において一般に用いられ、エンジンおよび乱気流といった外的要因により生じる客室内の雑音を低減している。

航空機の応用分野では、雑音および振動を低減するために、粘弾性材料のパッチが航空機構造体のさまざまな部品に付加されている。これらパッチは、航空機の独特の形状の構造物に適合させ、切断し、固着するのに手作業が必要なこともあり、取り付けが比較的高価な場合がある。そのうえ、これらパッチにより航空機重量が増大し、作業効率が低下する可能性がある。なぜなら、典型的な商用航空機には、数百、さらには数千のこれらパッチが必要な場合があるからである。

より最近では、比較的軽量の複合積層体が開発され、航空機構造体における振動を吸収することにより弱めるよう作用する粘弾性材料を組み込むことができている。これら新規の減衰材料は、数多くの利点を有する。しかしながら、その航空機構造体への使用は、航空機構造体の幾何学形状が複雑で、かつ、構造体の薄層上または内部に粘弾性材料を手作業により正確に配置する必要がある場合に特に、取り付けに要する時間および手仕事のせいで普及が限定的である。

したがって、航空機のような構造体上に減衰材料を自動配置する必要がある。これにより、該材料の取り付けのための手作業の必要性が低減され、かつ、材料を迅速に高い配置精度で配置できるようになる可能性がある。

開示されている実施形態は、音響減衰材料の自動配置を可能とし、これにより、取り付けのための手作業への依存が低減され、かつ、より高い配置精度をもたらす可能性もある。減衰材料を高いレイダウン率で配置するための方法および装置が提供され、これらは、大規模航空機の製造に一般に用いられるレイアッププロセスおよび組み立てプロセスにより高い生産速度で対応している。

方法の一実施形態によると、減衰材料は、材料配置ヘッドを用いて構造体に取り付けることができる。材料配置ヘッドは、構造体の上方で移動させ、構造体上に減衰材料を配置するのに用いる。ヘッドは、構造体に減衰材料を押し付けるものであり、かつ、ヘッドの移動は、プログラムされたコンピュータを用いて制御してもよい。

方法の別の実施形態によると、構造体における音響振動が減衰される。振動減衰テープを製造し、自動テープ配置設備を使用して、テープを単一の帯状片としてまたは複数の隣り合った帯状片としてさまざまな任意の構成で配置する。いずれの場合も、帯状片は、連続していても連続していなくてもよい。テープは、テープを構造体上に配置している際に除去されて巻き取りスプールに蓄積される除去可能な裏当てを含んでいてもよい。

別の実施形態によると、構造体上に減衰材料を配置するための装置が提供される。装置は、構造体上に減衰材料を配置するための材料配置ヘッドと、構造体の上方でヘッドを移動させる手段とを含む。ヘッドの動作およびヘッドの移動を制御する制御手段が提供される。ヘッドは、減衰材料の供給口と、供給口から減衰材料を繰り出す手段と、構造体に減衰材料を押し付ける手段とを含む。減衰材料は、ヘッドにより構造体上に帯状片として配置されるテープの形態とすることができる。

さらなる実施形態によると、以下に説明する方法および装置が提供される。

構造体における音響振動を減衰させる方法であって、振動減衰テープを製造し、
自動テープ配置設備を用いて構造体上にテープを配置することを含む方法。

上記方法において、テープを製造することは、テープに除去可能な裏当てを付与することを含む。

上記方法のいずれか１つにおいて、テープを製造することは、
少なくとも１層の粘弾性材料の層を形成することを含み、かつ、
裏当てを付与することは、粘弾性層に裏当てを付与することにより行う。

上記方法のいずれか１つにおいて、裏当てを付与することは、裏当てと粘弾性材料の層との間に接着剤を配置することを含む。

上記方法のいずれか１つは、構造体上にテープを配置している際に、テープから裏当てを除去することをさらに含む。

上記方法のいずれか１つにおいて、裏当てを除去することは、
テープから裏当てを分離し、
巻き取りスプールに分離した裏当てを巻き付けることを含む。

上記方法のいずれか１つにおいて、自動設備を用いてテープを配置することは、
構造体の上方でテープ配置ヘッドを移動させ、
ヘッド上のテープの供給口からテープを繰り出し、
ヘッドを用いて、繰り出したテープを個々の長さに切断し、
ヘッドを用いて、繰り出した各長さのテープを構造体に押し付けることを含む。

上記方法のいずれか１つにより減衰させた音響振動を有する構造体。

航空機構造体上に音響減衰材料を取り付ける方法であって、
材料配置ヘッドに減衰テープの供給口を配置し、
テープ供給口からテープを繰り出し、
テープを繰り出している際に、テープから裏当てを除去し、
ヘッド上のスプールに除去した裏当てを巻き取り、
繰り出したテープを個々の長さに切断し、
ヘッド上のロールに切断した個々の長さのテープを供給し、
ロールを用いて構造体にテープを押し付け、
テープを繰り出し構造体に押し付けている際に、ロボット装置を用いて構造体を横切ってヘッドを移動させ、
プログラムされたコンピュータを用いてヘッドおよびロボット装置の動作を制御することを含み、この制御が、ヘッドの移動を自動制御してあらかじめプログラムされた配置で構造体上に複数のテープ帯状片を配置することを含む方法。

航空機構造体上に音響減衰テープを配置するための装置であって、
減衰テープの供給スプール、前記供給スプールからテープを繰り出す手段、繰り出されたテープを個々の長さに切断するためのカッターアセンブリ、テープが繰り出されている際に、テープから除去される裏当てを巻き取るための巻き取りスプール、および、構造体に切断された個々の長さのテープを押し付けるための圧縮ロールを含む、あらかじめプログラムされた配置で構造体上に減衰テープの帯状片を配置するための材料配置ヘッドと、
構造体を横切って前記ヘッドを移動させるロボット装置と、
前記ヘッドおよび前記ロボット装置の動作を制御するためのプログラムされたコンピュータと
を備える装置。

したがって、開示されている実施形態は、高いレイダウン率および高い配置精度で構造体上に減衰材料を迅速に配置するための方法および装置の必要性を満たし、これにより、手作業の必要性を低減する。

図１は、開示されている実施形態に係る、減衰材料の隣接した帯状片が構造体の全領域にわたって配置されている構造体の斜視図である。 図２は、いくつかの分離した帯状片のみが構造体上に配置されている、図１と類似の図である。 図３は、図１における３−３線断面図である。 図４は、図３に示す音響減衰テープであって、構造体上に配置される前のテープ断面図である。 図５は、音響減衰テープの別の形態を示す、図２における５−５線断面図である。 図６は、図５に示す音響減衰テープであって、構造体上に配置される前のテープ断面図である。 図７は、減衰テープの帯状片が配置されている複合層の断面図である。 図８は、減衰テープ上に配置され、接着された追加の層を示す、図７と類似の図である。 図９は、構造体上に減衰材料を配置するための装置の機能ブロック図である。 図１０は、構造体上に減衰テープの帯状片を配置するのに適した材料配置ヘッドの側面図である。 図１１は、図１０に示す材料配置ヘッドの斜視図である。 図１２は、図１０および図１１に示す材料配置ヘッドのさらなる斜視図である。 図１３は、生産量の高い適用分野において用いられる複数の材料配置ヘッドを操作するための可動式装置の等角図である。 図１４は、開示されている実施形態に係る、減衰材料が自動配置されている航空機胴体レイアップの斜視図である。 図１５は、構造体上に減衰材料のあらかじめ形成されたユニットを自動配置するのに用いられる装置の代替形態の機能ブロック図である。 図１６は、開示されている実施形態の一部をなす制御システムの機能ブロック図である。 図１７は、構造体上に減衰材料を取り付ける方法の工程全体を示す工程系統図である。 図１８は、開示されている方法のさらなる詳細を示す工程系統図である。 図１９は、航空機製造および保守手法を示す工程系統図である。 図２０は、航空機のブロック図である。

まず、図１および図２を参照すると、開示されている実施形態は、概して、テープ２０の帯状片２６の形態とすることのできる減衰材料を構造体２４上に取り付けるための方法および後述する装置に関する。以下に用いられているように、「減衰材」および「減衰材料」は、機械的、音響的またはその他の要因により生じ、かつ、構造体２４を通じて伝達される可能性がある振動を吸収し、弱め、かつ／または、分散させる機能を有する広範な材料を指すよう意図されている。構造体２４は、典型的には、例えば、胴体（図示せず）に限定されないがこれを含む広範な構成部品および部分組立て品を組み立てるために航空機産業において用いられる種類の複合材または金属に限定されないがこのような実質的に剛体の材料である。構造体２４は、完成構成部品であっても、レイアップまたは組み立ての中間段階の構成部品であってもよい。図１に示されているように、テープ２２の帯状片２６は、構造体２４の全領域２２を覆うよう隣り合わせて配置してもよく、または、図２に示されているように、テープ２０の一以上の別個の帯状片２６を、特定の領域２２内で構造体２４のある区画にのみ配置してもよい。

減衰テープ２０は、幅を「Ｗ」とすることができ、かつ、上に述べたように振動の伝達を低減するよう作用する広範な材料のいずれかを含んでいてもよい。開示されている実施形態に関連して用いることのできる適切な減衰材料は、例えば、２００８年１１月１３日公開の米国特許出願公開第２００８／０２７７０５７号明細書に限定されないがこれに記載されたものとすることができる。上記文献の開示全体を引用によりここに組み込む。

図３は、テープ２０の一実施形態のさらなる詳細を示す。接着剤の層３０は、粘弾性材料の層２８の対向する面に積層することができる。層２８に用いられる粘弾性材料次第では、粘弾性層２８がテープ２０を構造体２４に接着するのに十分な粘着性を有する場合は、接着剤層３０を設けなくてもよい。裏当て３０ａの薄層は、剥離紙またはプラスチック製裏地とすることができ、取り付けプロセス中に接着剤層３０を好ましくない粒子や物体の付着から保護するために、接着剤層３０上に配置することができる。接着剤層３０を用いない場合、裏当て３０ａは、粘弾性層２８上に直接配置して、粘弾性層２８を保護してもよい。裏当て３０ａは、後に剥離して接着剤層３０または粘弾性層２８を露出させ、これらの層を構造体２４への接着に用いることができる。図３に示されているテープ２０は、実施形態の説明の一助となる単なる例示に過ぎない。

図４は、構造体２４に配置される前の図２に示されたテープ２０を示す。テープ２０を構造体２４上に配置する準備ができるまで、接着剤層３０または粘弾性層２８を保護するために、裏当て３０ｂの追加層が接着剤３０または粘弾性層２８の下方層に付与されている。以下に説明するように、裏当て３０ａおよび裏当て３０ｂの使用により、以下に説明する自動テープ配置設備によるテープ２０の取り扱いおよび操作が簡単になる。裏当て３０ａおよび裏当て３０ｂのうちの少なくとも一方は、（後述する）自動テープ配置ヘッド内で折れ曲がったりしわになったりすることなく該ヘッドを通過して加工可能なように、剛性を有するか、または、テープ２０に必要なだけの剛性を与えるのに十分な厚みを有していなければならない。

図５は、テープ２０ａの別の実施形態を示す。ここで、粘弾性層２８は、テープ２０ａを構造体２４に直接接着するのに十分な粘着性を有しており、これにより、上で説明した接着剤の層３０を設ける必要がない。この例において、裏当て３０ａは、粘弾性層２８を覆って保護し、直接接着されている。図６は、構造体２４上に配置される前のテープ２０ａを示しており、ここで、配置プロセス中に裏当て３０ｂが除去されるまで、第２の裏当て３０ｂは、粘弾性層２８を覆って保護し、直接接着されている。

図１および図２を特に参照して、開示されている実施形態の方法および装置を用いて、さまざまな構成のいずれかで構造体２４上の領域２２内にテープ２０を配置することができる。限定的ではないが例えば、一以上の個別の帯状片２６（図２）として、または、複数の隣り合った帯状片２６（図１）として、テープ２０を構造体２４上に配置することができる。これら帯状片は、連続していても連続していなくてもよく、かつ、隣接していても隣接していなくてもよい。構造体２４は、後に他の構成部品とともに組み立てられる部分組立て品または構成部品の一部であってもよい。例えば、構造体２４は、航空機（図示せず）や類似の輸送手段の胴体または内壁を含んでいてもよい。そのうえ、図７に示されているように、構造体２４は、テープ２０の帯状片２６が配置されるレイアップ（図示せず）の一部をなす層３１を含んでいてもよい。図８に示されているように、テープ２０の配置および保護裏当て３０ａの除去に続いて、追加の層３３をテープ２０の帯状片２６上に配置し、接着してもよく、この結果、粘弾性層２８が、レイアップの層３１と層３３との間に挟持される。

再度図１を参照して、領域２２は、一以上の輪郭線３２を含む外側境界２５を有していてもよい。下に詳述するように、領域２２の外側境界２５が定められると、領域２２を覆うのに必要な帯状片２６の数および位置が計算される。後に説明する自動設備を用いて、テープ２０は、境界２５内に大まかに適合し、かつ、３４で示されているように領域２２を規定するあらゆる輪郭線３２に実質的に合うよう切断することができる帯状片２６として付与される。領域２２を覆う帯状片２６の幅は、テープ２０の幅に応じて定めることができる。あるいは、図２に示されているように、帯状片２６は、後に説明する自動配置のプログラミングにより定められる互い違いのおよび／または均一なもしくは不均一なおよび／または連続的なもしくは非連続的なパターンで、互いに分離して配置されてもよい。

図９は、テープ２０の帯状片２６を配置して、図１および図２に示した構造体２４の領域２２を覆うために使用可能な装置３５の基本構成部品を示す。材料配置ヘッド３６は、ロボット装置３８のようなさまざまなマニピュレータのいずれかにより、構造体２４の上方を移動させてもよい。あるいは、ヘッド３６は、産業応用分野においてエンドエフェクタの移動に用いられるガントリー型の構造体（図示せず）やその他の周知の機構により移動させてもよい。

材料配置ヘッド３６は、概して、テープカッター４６により切断され、圧縮ロール４８により構造体２４に押し付けられる個々の長さのテープ２０を繰り出すテープ供給口４０を含む。張力制御装置５２を設けて、配置されるまでテープ２０に適正な張力が印加されるように、テープ２０がテープ供給口４０から繰り出されているときにテープ２０に張力を印加してもよい。テープ２０が配置ヘッド３６を通して適正に供給され、かつ、テープが構造体２４上に配置されている際に、テープ２０が圧縮ロール４８に対して実質的に固く保持されるように適正なテープ張力が望まれる。図３〜図７で示されているテープ２０の場合、テープ２０がテープ供給口４０から圧縮ロール４８へと繰り出されて実質的に隣接した帯状片２６を形成しているときに下部裏当て３０ｂを除去する裏当て除去装置４２を設けてもよい。他の実施形態において、裏当て除去装置４２は、裏当て３０ａと裏当て３０ｂの両方を除去してもよい。

裏当て３０ｂが裏当て除去装置４２により除去されているときに裏当て３０ｂを巻き取る裏当て巻取り装置４４を設けてもよい。他の実施形態において、第２の裏当て巻取り装置（図示せず）をヘッド３６上に設けて、テープ２０から除去された上部裏当て３０ａを巻き取ってもよい。ロボット装置３８によりヘッド３６が構造体２４の上方を移動しているときに、テープカッター４６が繰り出されたテープ２０を所定長に切断する一方で、圧縮ロール４８が切断された長さのテープ２０を構造体４０に押し付けている。

ここで、材料配置ヘッド３６のさらなる詳細を示す図１０、図１１および図１２に注目する。図９に示されているテープ供給口４０は、テープ２０のスプール５４を含んでいてもよい。供給スプール５４からのテープ２０は、ガイドロール５５とガイドロール５６との間へ進み、サーボモータ６４により電力供給されるピンチロール６０へと供給される。テープ２０は、ピンチロール６０の下方を通過し、ガイド板６２により図９に示されているテープカッター４６の一部をなす空気圧シリンダ７４が駆動するカッター７６へと向けられる。繰り出されたテープ２０を構造体２４に押し付ける圧縮ロール４８へとテープ２０が供給されている際に、カッター７６は、テープ２０を切断する。

テープ２０がスプール５４を離れる際に、裏当て除去装置４２（図９）は、下部裏当て３０ｂを除去してもよい。裏当て３０ｂは、ガイドロール６６の周囲を進み、テープ２０が構造体２４上に配置されている際に、モータ７３により電力供給される裏当て３０ｂを蓄積する巻取りスプール７０上へと裏当て３０ｂにより導かれる。テープ２０が構造体２４上に配置される前に上部裏当て３０ａを除去することが望まれる場合の適用分野においては、任意の第２巻取りスプール７２が設けられる。テープ２６から除去された後、上部裏当て３０ａは、ガイドロール６７およびガイドロール６８の周囲へ進み、次いで、モータ７５により電力供給される巻取りスプール７２に蓄積される。

圧縮ロール４８は、電動圧縮送り台８０に据え付けられている。この送り台８０は、垂直に往復運動可能であって、かつ、圧縮ロールを選択的に下向きに変位させて構造体２４と係合させることができる。テープ２０の帯状片２６の配置の最後に、テープ２０の次の帯状片２６の配置準備が整うまで圧縮ロール４８と構造体２４との係合が外れるように、送り台８０に電力供給して上向きに動作させてもよい。材料配置ヘッド３６全体は、マウント７８により後に説明するロボット装置（図示せず）に取り外し可能に据え付けられてもよい。材料配置ヘッド３６のさらなる詳細は、米国特許第４，６９９，６８３号明細書、米国特許第５，７００，３４７号明細書および２００６年６月８日公開の米国特許出願公開第２００６／０１１８２４４号明細書において開示されているものと少なくとも類似している。上記文献の開示全体を引用によりここに組み込む。なおここで、例示された材料配置ヘッド３６は、構造体２４上にテープ２０の単一の帯状片２６を配置できるものとして説明したが、配置ヘッド３６の他の実施形態は、構造体２４上にテープ２０の複数の帯状片２６を同時に配置できる複数のテープ繰り出し機構を含んでいてもよい。

図１３は、構造体２４（図１および図２）上に減衰材料を自動配置するための可動式装置８４を示している。一対のロボット装置３８は、減衰材料が取り付けられる構造体領域付近までロボット装置３８を移動させることのできる可動式台９０上に据え付けられている。ロボット装置３８の各々は、図１０、図１１および図１２に示されている材料配置ヘッド３６上のマウント７８と連結されるよう適合されたエンドエフェクタマウント８８を含む多軸アームリストアセンブリ８７を含む。装置８４は、ロボット装置３８およびヘッド３６の動作を制御するための操作ボタン９２ならびに搭載コンピュータおよび関連構成部品９４を含んでいてもよい。装置８４はまた、テープ２０の帯状片２６の正しい位置付けを定めるためにヘッド３６およびロボット３８に対して新たな位置を示すシステム（図示せず）を含んでいてもよい。前に触れたように、材料配置ヘッド３６は、複数の軸に沿ってヘッド３６を移動可能なさまざまな種類のマニピュレータのいずれかに据え付けられていてもよい。したがって、例えば、可動式装置８４は、複数のヘッド３６を独立して変位させ、かつ、ツールや基板のさまざまな領域に材料を配置するために、ロボット装置３８ではなく複数のガントリー（図示せず）を使用してもよい。

図１４は、減衰テープ２０を胴体９６の区画に付与するロボット装置３８上に据え付けられた材料配置ヘッド３６の使用を示している。胴体区画９６は、回転可能なマンドレル９８に支持されていてもよい。ロボット装置３８は、付与ヘッド３６を含むロボット装置３８を胴体区画９６の長手方向に沿って直線的に移動させることのできるトラック１０１上に据え付けられていてもよい。ロボット装置３８の直線移動およびマンドレル９８の回転により、材料配置ヘッド３６は、減衰材料を胴体区画９６のあらゆる領域に付与することができる。

図１〜図１４に関連して上に述べた材料配置ヘッド３６は、減衰材料を連続したテープ２０の形態で配置するが、自動化された方法および装置を使用して、テープ２０とは異なった形態および形状を有する減衰材料を配置することもできる。例えば、図１５を参照して、減衰材料は、適切な減衰材料から個別に成型または切断された複数の予備成形ユニット１０２の形態としてもよい。ユニット１０２はそれぞれ、同一の形状であっても、構造体２４上の特定の位置に配置するよう調整された異なる形状であってもよい。説明の便宜上、ユニット１０２は、単純な矩形として図示している。

材料配置ヘッド１０６は、構造体２４上にユニット１０２を配置するよう特に適合されている。材料配置ヘッド１０６の詳細は、ユニット１０２の大きさおよび形状ならびに特定の適用分野により異なる。一般的に、材料配置ヘッド１０６は、ロボット装置３８に据え付けられていてもよく、かつ、構造体２４上の所望の位置にユニット１０２を配置するマニピュレータ１０８を含んでいてもよい。マニピュレータ１０８は、例えば、装着機構（図示せず）に限定されないがこれを含んでいてもよい。ユニット１０２の補充品を保持する保管装置１００および繰り出し器１０４は、材料配置ヘッド１０６上を運搬されてもよい。保管装置１００は、例えば、カートリッジ機構に限定されないがこれを含んでいてもよい。カートリッジ機構では、ユニット１０２が、積層され、構造体２４上にユニット１０２を配置する材料配置ヘッド１０６へと繰り出し器１０４により個別に移動される。

図１６は、材料配置ヘッド３６およびロボット装置３８を動作させる制御システムの基本的構成部品を示す。コンピュータ１１０は、配置ヘッド３６およびロボット装置３８に制御信号を供給してもよい。コンピュータ１１０は、ソフトウェアプログラム１１４およびメモリ１１６を含んでいてもよいＰＣまたはＰＬＣ（プログラム可能な論理制御装置）に限定されないがこれを含んでいてもよい。ソフトウェアプログラム１１４は、構造体２４の上方であらかじめプログラムされた経路で配置ヘッド３６を移動させるプログラムされた命令のセットを含むことができ、かつ、ヘッドの移動を最適化する最適化ルーチンをも含むことができる。ソフトウェアプログラム１１４はまた、繰り出されるテープ２０の長さおよびテープ２０を切断するタイミングを定めるプログラムされた命令をも含むことができる。コンピュータは、境界２５内で構造体２４を覆うのに必要なテープ２０の帯状片２６の配置および数を計算するプログラムされた命令をさらに含んでいてもよい。この計算は、特定の幅「Ｗ」を有するテープ（図１）の使用に基づいていてもよい。

操作入出力ボタン１１８により、操作者が、コンピュータ１１０をプログラムし、必要に応じてソフトウェアプログラム１１４を変更できるようにしてもよい。部品番号および構造体２４や配置ヘッド３６の動作に関するその他の情報といったデータは、メモリ１１６に記憶してもよい。また、メモリ１１６を用いて、特定の部品番号用の構造体２４上の領域２２の境界２５（図１および図２）と、領域２２を減衰テープ２０の帯状片２６で覆うためにヘッド３６が進むのに用いるプログラムされた経路とを記憶することもできる。ロボット装置３８の検知された位置およびヘッド３６により果たされる機能の状況に関して信号をコンピュータ１１０に提供するセンサ１１２を設けてもよい。

図１７は、構造体上に減衰材料を取り付ける方法の工程全体を示す。１２０で示されているように、構造体２４の上方で材料配置ヘッド３６を移動させ、かつ、ヘッド３６が構造体２４の上方を移動している際に、ヘッド３６を用いて、テープ２０などの減衰材料を構造体２４上に配置する。図１８は、図１７に大まかに示されている方法のさらなる詳細を示す。１２４においてはじめに、構造体２４上の領域２２の境界２５が定められ、通常これはデジタル方式で設定される。次に、１２６において、境界２５内の領域２２を覆うのに必要なテープ帯状片２６の数および配置をコンピュータ１１０により計算する。この計算は、特定の幅「Ｗ」を有するテープ２０（図１）の使用に基づいていてもよい。１２８において、コンピュータ１１０（図１６）は、１２６において計算したテープ帯状片２６の数および配置に基づいて、ヘッド３６の移動を制御するようプログラムされる。１３０において、テープ２０のスプール５４をヘッド３６に装着する。

１３２において、テープをスプール５４から繰り出し、かつ、コンピュータにおいてプログラムされている１２８経路に沿ってヘッド３６を移動させる。テープをスプール５４から繰り出している際に、ステップ１３４において示されているように下部裏当て３０ｂを分離し、巻き取りスプール７０に蓄積する。テープを繰り出し、圧縮ロール４８に供給している際に、１３６において示されているようにテープ２０を構造体２４に押し付ける。１３８において、配置されているテープ２０を、各々のテープ帯状片２６の長さに切断する。

開示の実施形態は、例えば、航空宇宙、海運および自動車の適用分野を含むさまざまな応用分野、特に、運輸産業において用いられる可能性がある。したがって、ここで図１８および図２０を参照すると、開示の実施形態は、図１９に示されているような航空機製造および保守方法１５０ならびに図２０に示されているような航空機１５２に関連して用いてもよい。本生産の前で、例示的方法１５０は、航空機１５２の規格および設計１５４ならびに材料調達１５６を含んでいてもよく、ここで、開示されている方法は、構成部品への減衰材料の付与に用いられるよう規定されてもよい。生産の際は、構成部品および部分組立て品の製造１５８ならびに航空機１５２のシステム統合１６０が行われる。開示されている方法および装置は、後に組み立てられ、他の部分組立て品と統合される構成部品に減衰材料を配置するのに用いてもよい。その後、航空機１５２は、認証および納品１６２を経て、運航１６４されてもよい。顧客による運航中、航空機１５２は、（修正、再構成、改修などをも含むかもしれない）定常的整備および保守１６６を受けることとなる。開示された実施形態にしたがって減衰材料が付与された構成部品は、整備および保守１６６中に航空機１５２の構成部品を交換するのに用いられてもよい。

方法１５０の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者および／または操作者（例えば、顧客）により行われるかまたは実施されてもよい。本件の説明のため、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造者および主要なシステム下請け業者に限定されないがこれらを含んでもよい。第三者は、任意の数の取り扱い業者、下請け業者および供給業者に限定されないがこれらを含んでもよい。操作者は、航空会社、リース会社、軍隊、保守組織などであってもよい。

図２０に示されるように、例示的方法１５０により製造された航空機１５２は、複数のシステム１７０を有する機体１６８および内装１７２を含んでいてもよい。上位システム１７０としては、例えば、推進システム１７４、電気システム１７６、油圧システム１７８および環境システム１８０のうちの１つ以上が挙げられる。任意の数の他のシステムを含んでもよい。航空宇宙の例が示されているが、開示の原理は、海洋および自動車産業といった他の産業に適用することもできる。

ここで実施されているシステムおよび方法は、製造および保守方法１５０の一以上の段階中に使用してもよい。例えば、製造プロセス１５０に対応する構成部品および部分組立て品は、航空機１５２の運航中に製造される構成部品や部分組立て品と同様に組立てまたは製造されてもよい。また、例えば、航空機１５２の組立てを大幅に早めるか、または、航空機１５２の費用を削減することにより、製造段階１５８および１６０中に、一以上の装置の実施形態、方法の実施形態またはこれらの組み合わせを利用してもよい。同様に、航空機１５２の運航中から、例えば整備および保守１６６には限定されないがこれまでの間、一以上の装置の実施形態、方法の実施形態またはこれらの組み合わせを利用してもよい。

本開示の実施形態は、ある例示的実施形態を用いて説明したが、当業者はその他の変形例に想到するであろうから、上記特定の実施形態は、例示目的であり、限定的なものではないことは理解されたい。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
構造体に減衰材料を取り付ける方法であって、
構造体の上方で減衰材料配置ヘッドを移動させること、および
ヘッドを用いて構造体上に減衰材料を配置すること
を含む方法。
（態様２）
プログラムされたコンピュータを用いて構造体の上方でのヘッドの移動を自動制御すること
をさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様３）
ヘッドが構造体の上方を移動する際に、ヘッドを用いて構造体に減衰材料を押し付けること
をさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様４）
ヘッドを用いて構造体上に減衰材料を配置することが、
テープ供給口から圧縮ロールへテープの形態で材料を繰り出すこと、
構造体上にテープを押し付けること、および
ヘッドが構造体の上方を移動する際に、押し付けられたテープを所定長に切断すること
を含む、態様１に記載の方法。
（態様５）
ヘッドを用いて構造体上に減衰材料を配置することが、構造体上にあらかじめプログラムされたレイアウトで減衰テープの帯状片を配置することを含む、態様１に記載の方法。
（態様６）
材料が取り付けられる構造体上の境界を定めること、
境界内で構造体を覆うのに必要なテープ帯状片の数および位置を計算すること、および
計算したテープ帯状片の数および位置を用いてヘッドの移動をプログラムすること
をさらに含む、態様５に記載の方法。
（態様７）
ヘッドを用いて構造体上に減衰材料を配置することが、
ヘッド上に所定量の減衰材料を保存すること、
ヘッド上に保存した量の減衰材料から減衰材料の個別のユニットを繰り出すこと、および
繰り出したユニットを構造体上に個別に配置すること
を含む、態様１に記載の方法。
（態様８）
減衰材料を構造体上に配置している際に、減衰材料から少なくとも１枚の裏当てを除去すること
をさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様９）
態様１に記載の方法により取り付けられた減衰材料を有する構造体。
（態様１０）
構造体上に減衰材料を配置するための装置であって、
構造体上に減衰材料を配置するための材料配置ヘッドと、
構造体の上方で前記ヘッドを移動させる手段と、
前記ヘッドの動作および構造体の上方での前記ヘッドの移動を制御する制御手段と
を備える装置。
（態様１１）
構造体の上方でヘッドを移動させる前記手段がロボット装置を含む、態様１０に記載の装置。
（態様１２）
前記ヘッドが、
減衰材料の供給口と、
前記供給口から減衰材料を繰り出す手段と、
構造体に減衰材料を押し付ける手段と
を含む、態様１１に記載の装置。
（態様１３）
前記供給口がテープのスプールを含み、
前記押し付け手段がロールを含み、かつ、
前記繰り出し手段が、前記スプールから前記ロールへテープを供給する手段と、前記ロールへ供給されたテープを個々の長さに切断する手段とを含む、
態様１２に記載の装置。
（態様１４）
前記制御手段が、
コンピュータと、
プログラムされた命令のセットと
を含む、態様１１に記載の装置。
（態様１５）
減衰材料が、除去可能な裏当てを有するテープを含み、かつ、前記ヘッドが、
テープの供給スプールと、
前記供給スプールから個々の長さのテープを繰り出す手段と、
構造体上にテープが配置されている際に、繰り出した各長さのテープから裏当てを除去する手段と、
繰り出された個々の長さのテープから裏当てが除去されている際に、裏当てを巻き取る巻き取りスプールと
を含む、態様１１に記載の装置。

２０ テープ
２０ａ テープ
２２ 領域
２４ 構造体
２５ 境界
２６ 帯状片
２８ 粘弾性層
３０ 接着剤層
３０ａ 裏当て
３０ｂ 裏当て
３１ 層
３２ 輪郭線
３３ 層
３５ 装置
３６ 材料配置ヘッド
３８ ロボット装置
４０ テープ供給口
４２ 裏当て除去装置
４４ 裏当て巻取り装置
４６ テープカッター
４８ 圧縮ロール
５２ 張力制御装置
５４ スプール
５５ ガイドロール
５６ ガイドロール
６０ ピンチロール
６２ ガイド板
６４ サーボモータ
６６ ガイドロール
６７ ガイドロール
６８ ガイドロール
７０ 巻取りスプール
７２ 第２巻取りスプール
７３ モータ
７４ 空気圧シリンダ
７５ モータ
７６ カッター
７８ マウント
８０ 送り台
８４ 可動式装置
８７ 多軸アームリストアセンブリ
８８ エンドエフェクタマウント
９０ 可動式台
９２ 操作ボタン
９４ 搭載コンピュータおよび関連構成部品
９６ 胴体
９８ マンドレル
１００ 保管装置
１０１ トラック
１０２ ユニット
１０４ 繰り出し器
１０６ 材料配置ヘッド
１０８ マニピュレータ
１１０ コンピュータ
１１２ センサ
１１４ ソフトウェアプログラム
１１６ メモリ
１１８ 操作入出力ボタン
１５２ 航空機
１６８ 機体
１７０ システム
１７２ 内装
１７４ 推進システム
１７６ 電気システム
１７８ 油圧システム
１８０ 環境システム

Claims (11)

1. 構造体上に減衰材料を配置するための装置であって、
   構造体上に減衰材料を配置するための材料配置ヘッドと、
   構造体の上方で前記ヘッドを移動させる手段と、
   前記ヘッドの動作および構造体の上方での前記ヘッドの移動を制御する制御手段とを備え、
   減衰材料が、除去可能な上部及び下部の裏当て（３０ａ、３０ｂ）をそれぞれの面に有するテープを含み、かつ、前記ヘッドが、
   テープの供給スプール（５４）と、
   前記供給スプールから個々の長さのテープを繰り出す手段と、
   構造体上にテープが配置されている際に、繰り出した各長さのテープから下部裏当てを除去する手段と、
   構造体上にテープが配置される前に、繰り出した各長さのテープから上部裏当てを除去する手段と、
   下部及び上部裏当てをそれぞれ巻き取る第１及び第２の巻き取りスプール（７０，７２）とを含む装置。
2. 前記ヘッドが、
   減衰材料の供給口と、
   前記供給口から減衰材料を繰り出す手段と、
   構造体に減衰材料を押し付ける手段と
   を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記供給口がテープのスプールを含み、
   前記押し付ける手段がロールを含み、かつ、
   前記繰り出す手段が、前記スプールから前記ロールへテープを供給する手段と、前記ロールへ供給されたテープを個々の長さに切断する手段とを含む、
   請求項２に記載の装置。
4. 構造体に減衰材料を取り付ける方法であって、
   該減衰材料はテープの形態であり、それぞれの面上に該減衰材料の幅に対応した除去可能な上部及び下部の裏当て（３０ａ、３０ｂ）を有し、該それぞれの面は該幅に渡って広がった連続した粘着性の表面を有し、前記方法は、
   構造体の上方で減衰材料配置ヘッドを移動させること、
   該ヘッドを用いて該構造体上に該減衰材料を配置すること、
   該配置に先行して上部の裏当が除去されること、
   該配置の際に、下部の裏当てが除去されること、及び
   除去された下部及び上部の裏当てがそれぞれ該ヘッドの第１及び第２の巻き取りスプール（７０，７２）で巻き取られること、
   を含む方法。
5. ヘッドが構造体の上方を移動する際に、ヘッドを用いて構造体に減衰材料を押し付けること
   をさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. ヘッドを用いて構造体上に減衰材料を配置することが、
   テープ供給口から圧縮ロールへテープの形態で材料を繰り出すこと、
   構造体上にテープを押し付けること、および
   ヘッドが構造体の上方を移動する際に、押し付けられたテープを所定長に切断すること
   を含む、請求項４に記載の方法。
7. ヘッドを用いて構造体上に減衰材料を配置することが、構造体上にあらかじめプログラムされたレイアウトで減衰テープの帯状片を配置することを含む、請求項４に記載の方法。
8. 材料が取り付けられる構造体上の境界を定めること、
   境界内で構造体を覆うのに必要なテープ帯状片の数および位置を計算すること、および
   計算したテープ帯状片の数および位置を用いてヘッドの移動をプログラムすること
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. ヘッドを用いて構造体上に減衰材料を配置することが、
   ヘッド上に所定量の減衰材料を保存すること、
   ヘッド上に保存した量の減衰材料から減衰材料の個別のユニットを繰り出すこと、および
   繰り出したユニットを構造体上に個別に配置すること
   を含む、請求項４に記載の方法。
10. 減衰材料を構造体上に配置している際に、減衰材料から少なくとも１枚の裏当てを除去すること
    をさらに含む、請求項４に記載の方法。
11. 請求項４ないし１０のいずれか一項に記載の方法により取り付けられた減衰材料を有する構造体。

Images