JP5668057B2 - 重航空機の製造方法及び重航空機を製造するためのインストレーション - Google Patents

Description

本発明は、重航空機の製造方法及び重航空機を製造するためのインストレーションに関するものである。

特に特許文献１のように、外板によって被われるフレームによって、航空機の胴体を製造することは公知である。フレームは、環状であり、胴体の骨組を形成する。フレームは、最終的な関係位置へそれらを搬送するマンドレルに１つずつ位置付けられる。そして、フレームは、骨組の他の部品と結合され、互いに接続されて外板で被われる。にもかかわらず、その組立技術は、比較的冗長な組立時間を発生させ、高い経費を再発させる。

仏国特許出願公開第２８９４８６９号明細書

本発明の目的は、組立時間及び再発経費を減らし、更に組立を自動化することによって、胴体区分（セグメント）の組立を単純化することである。

この目的のために、本発明は、少なくとも１つの円筒形状のマンドレルが、マガジンにより搬送される複数のフレームを通過させられ、通過するときに複数のフレームがマンドレルの円筒形状表面の上に移送される、重航空機を製造する方法を提供する。

これは、複数のフレームをマンドレルの円筒形状表面の上の所定箇所に置く動作を単純化して速めるのに役立つ。これは、組立時間を減らし、更に再発経費を減らすことを可能にする。また、この組立プロセスの簡略化は、組立自動化をより容易にする。

好ましくは、マガジンに複数のフレームが装填され、
マガジンが組立場所に置かれ、
そして、マガジンが静止した状態で、マンドレルが複数のフレームを通過する。

このように、組立ラインから離れてマガジンを装填し、それから組立位置にマガジンを移送することができる。従って、マガジンを装填する動作自体は、組立実行を妨げる。

マンドレルは、マガジンを通過させられるのが望ましい。

複数のフレームの円周の大部分を支持する、全円周形状のマガジンを有するのが望ましい。

複数のフレームが、マガジン内の相互の間隔よりも大きいマンドレル上の相互の間隔（好ましくは重航空機におけるそれらの最終的な間隔に等しいマンドレル上の相互の間隔）を有するように、移送が実行されるのが望ましい。

これは、組立を更に単純化して、更に自動化を促進する。

２つのマンドレルは、各々の方へマンドレルを移動させる２つのそれぞれのマガジンにより搬送される複数のフレームを通過させられるのが望ましい。

この実施形態は、直径に比べて長い胴体区分に適している。２つのマンドレルを使用することは、それらのどちらもが外方へ片持ちで支持される範囲を削減するのに役立つ。

特に順番に拘束することによって、マンドレルが互いに固定されるとよい。

これは、製造の間、全体の安定性を改善する。

少なくとも１つの外板がフレーム上に取り付けられるのが望ましい。

本発明は、また重航空機を製造するためのインストレーションを提供し、そのインストレーションは、
少なくとも１つのフレームマガジンと、
少なくとも１つの円筒形状のマンドレルと、
マンドレルが複数のフレームを通過するときに、マガジンによってマンドレルの円筒形状表面の上に複数のフレームを移動させる結合手段とを備える。

本発明のインストレーションは、以下の特性のうちの少なくとも１つを有することもできる。

結合手段は、マンドレルによって搬送され、
マンドレルは、フレームをマンドレルに固定するための結合（ファスナ）手段を含み、
結合手段は、収納位置と、収納位置にあるときよりもマンドレルから遠くに突出する拡張位置との間のマンドレル上で移動する。例えば、結合手段の一部が、マンドレル上に、マンドレルの円周方向と局所的に平行である軸を中心に揺動可能に搭載される。

本発明の他の特性及び効果は、添付図面に示すように非限定的な実施形態として与えられる実施形態の以下の記載から更にわかる。

本発明のインストレーションの第１マンドレルを示す斜視図である。 本発明のインストレーションの第１マンドレルを示す斜視図である。 第２マンドレルを示す斜視図である。 マガジンを示す斜視図である。 インストレーションの架台を示す斜視図である。 図１のインストレーションを使用している本発明の方法の実施工程を示す図である。 図１のインストレーションを使用している本発明の方法の実施工程を示す図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）それぞれの工程における、図７に示すインストレーションのVIII−VIII平面での拡大断面図である。 図１のインストレーションを使用している本発明の方法の実施工程を示す図である。 図１のインストレーションを使用している本発明の方法の実施工程を示す図である。 図１のインストレーションを使用している本発明の方法の実施工程を示す図である。 図１のインストレーションを使用している本発明の方法の実施工程を示す図である。

以下に重航空機を製造する本発明のインストレーションの実施形態が記載される。本実施形態では、図６〜図１２に示す区分（セグメント）を有する胴体２を備えた重航空機を例示する。

以下の説明では、通常のＸ、Ｙ、Ｚフレーム表示が用いられ、Ｘ方向が胴体の長手方向を示し、Ｙ方向が交差する水平方向を示し、Ｚ方向が垂直方向を示す。

胴体は、その長手方向Ｘに対して垂直な平面において略円形状の断面を有する。胴体は、後述する方法で製作される形式の複数の区分から成り立ち、これらの区分は、連なる端部同士が互いに連結される。

図６にインストレーション４の全体を示す。図１及び図２に示すように、本実施形態で、インストレーションは、第１マンドレル６と、Ｘ方向と平行して伸び、地面に締結される２つのレール８とを備えている。マンドレルは、Ｘ方向のレール８に沿ってスライド移動可能とする役割をする支持部１０に締結されている。マンドレルは、Ｘ方向と平行な軸１２を中心に略円筒形状で、軸１２と直角をなす断面形状が略円形である側面を有する。マンドレルは、シリンダの軸１２に対応する軸線回りに回転可能に取り付けられている。図１は、マンドレルの正面を示し、図２はマンドレルの背面を示す。マンドレル６は、軸１２と直角をなす正面３２を有する。面取り部３４を介して正面３２と側面１８との間の接合が行われている。

その筒状壁において、マンドレルは、軸１２と平行な複数の列として配置される開口部１４を有する。本実施形態では、８つの列があり、これらの列は軸１２を中心に均等に配置されている。各列は、複数の（特に各列に対して９つの）開口部を有する。この数は、区分（以下を参照）のフレームの数、すなわち取り付けられることになっている区分の長さの関数として変えることができる。列の開口部は、軸１２と直角をなす連続したそれぞれの平面を占有する横列（ランク）を形成する。図８に示すように、各開口部１４は、矩形状である。開口部１４は、マンドレルの一部の壁によって、Ｘ方向に沿って互いに離れて間隔を置かれる前部１４ａ及び後部１４ｂを有する。

マンドレル６は、後述するように、マンドレルに対してしっかり嵌められ、マンドレル上に胴体のフレーム５２を支持するのに適した結合手段１６，２０を含む。これらの手段は、収納位置と、その収納位置と比べると軸１２に対して放線方向にマンドレルから遠くに突出する拡張位置との間における、マンドレル上で移動するために取り付けられる要素を含む。具体的には、これらの要素は、半径方向に伸びる細長い直線形状の釘（ｐｅｇ）１６を含む。収納位置において、図８（ａ）に示すように、釘は、マンドレルの側面１８から突出しないようにマンドレルに達する。図８（ｂ）及び図８（ｃ）で示す拡張位置において、釘１６は、開口部の後部１４ｂを通って上記表面から突出する部分を有する。釘１６は、フレーム５２の後部領域を支持するのに適している。

結合手段は、フレームの正面領域を支持するのに適する要素２０も含む。本実施形態では、これらの要素は、パッド２４を備えた各フックの外側自由端を有するフック形のクリップ２０を含む。各クリップは、マンドレルの円周方向と局所的に平行である軸２８を中心に揺動可能に取り付けられる。従って、それは、Ｙ方向及びＺ方向と平行な平面において延びる。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、クリップは、側面１８の外へ突出することなくマンドレルに達する収納位置を占める。図８（ｃ）に示される拡張位置において、クリップ２０は、対応する開口部の前部１４ａを通ってマンドレルの側面１８から突出するように延びる。マンドレルの各開口部１４は、このように、釘１６とクリップ２０とからなるユニットと関連している。

これらの要素が後述する方法のように作動することを可能にするために、マンドレル内部に適切な機構が設けられている。具体的には、接続ロッド２９を介して作用する揺動クランク２６により、クリップを駆動することができる。クランク軸は、軸２８と平行である。

具体的には、インストレーション４は、以下の特性以外は第１マンドレル６と同様に構成される、第２マンドレル３０を含む。第２マンドレル３０も、正面３２を有するが、この正面は、マンドレルの先頭にキャビティを形成するために側面１８の先端辺から後ろへ離れた位置に設けられている。同様に第２マンドレルの正面３２及び側面１８は、面取り部によって切り離されている。第１マンドレル６が雄型部分を有するように成形されるのに対して、第２マンドレル３０は、２つの円錐面取り部３４のように、互いに表面と表面とが接触する正面３２と共に、第１マンドレルの雄型部分を受け容れることに適した雌部を有するように成形される。このように、２つのマンドレルを軸方向に並んで配置してもよく、一方が他方を延長する。

インストレーションも、２つのマンドレルを回転するように係合する手段を含み、例えば、他方と共に１つのマンドレルを回転駆動するようにしてもよい。具体的には、これらの手段は、第１マンドレルの正面３２から突出し、第２マンドレルの正面３２の凹部４２に嵌め込むことに適したスプラインをつけられた車輪又は車輪止め４０を備えている。凹部４２は、車輪４０の雄型形状に適合した雌型形状を示す。２つのマンドレルが互いに結合されるときに、第１マンドレルの車輪は、凹部４２に嵌合することによって、第２マンドレルを係合し、それによって軸１２の回りに互いに回転不能にマンドレルを拘束する。

図４に関し、インストレーション４は、第１マンドレルのための第１マガジン４６を有し、第２マンドレルのために、第１マガジン４６と同一の第２マガジン４６を有する。各マガジンは、概ね直方体形状の箱４８を有する。箱は、平坦で主にＹ方向及びＺ方向に平行な平面において伸びている。箱は、その中心に開口部５０を有する。マガジンは、胴体のフレーム５２の支持に適している。フレーム５２は、板状かつ環状である。それらは開口部において支持され、各々がＸ方向に垂直な垂直面に配置される。後ろのものと互いに接触するように、フレームは、平行に共通軸上に格納される。

インストレーションは、またマンドレル６及び３０のどちらか一方にそれぞれ対応する２つの架台５４を含む。各架台５４は、各マガジンの箱４８に類似した形状の箱５６を有する。架台のうちの少なくとも１つは、関連するマンドレルを、架台の中央開口部５８によって支持されるときに回転駆動可能にする駆動手段５８を含む。このために、これらの手段は、開口部に隣接し、特にマンドレルの側面１８の後端に設けられる１組の歯６１とかみ合うことに適した歯を有する車輪を備えている。単に回転誘導を行うためだけの他の架台と共に、架台のうちのどちらか１方が、この種の駆動手段を含んでいれば十分である。しかしながら、両方の架台がこの種の駆動手段を有していてもよい。

図６に関し、好ましくは、各マンドレルは、その外径Ｄの２倍未満である合計長Ｌを有する。好ましくは、この長さＬは上記直径の１．５倍未満であり、例えば直径以下である。これは、ツーリング（ｔｏｏｌｉｎｇ）が、胴体の重量とのそれ自身の重量によって撓むのを引き起こす、極端に片持ちで支持されたマンドレルの構成を回避する。インストレーションは、また全部又は部分的に自動化されることができ、図６〜図１２を参照して後述するような組立方法を実行するのに役立つ制御手段を含む。

図示しない第１工程において、各マガジン４６は、複数のフレーム５２を供給される。具体的には、これは、インストレーション４の他の部品からまず最初に遠ざけられたマガジンにおいて、組立ラインから離れて実行される。マガジンは、フレームを充填された後、レール８上の所定箇所に戻される。

図６に示される第２工程において、インストレーションのさまざまな要素は、左から始まる、
第１マンドレル６とその左側の支持部１０、
関連する架台５４、
関連するマガジン４６、
上記各要素から空間を空けて
第２マンドレル３０に関連するマガジン４６、
第２マンドレルに関連する架台５４、
第２マンドレルと、その右側の支持部
の順でレール８に配置される。

２つの支持部１０は、レール８上で互いに最も遠くに離れた、インストレーションの２つの部分である。第１マンドレルに関連する架台５４は、それに位置基準を提供するマガジン４６の後面のＸ方向に対向する接触部材の中にある。第１マンドレル６の正面端は、架台の開口部５８に貫入されるが、マガジンの開口部５０までは至らない。第２マンドレル３０に関連する要素は、第２マンドレル自体を含み、Ｙ方向及びＺ方向に平行で対称な面を中心にインストレーションの第１マンドレル６に関連する要素に対して左右対称である。

この製造工程及びそれ以降図１２の工程までを含み、マガジン４６及び架台５４は、地面に対し、また互いに対して移動することを防ぐために、レール８にしっかりと固定される。後述するように、マンドレル６及び３０だけは、Ｘ方向のレールに沿って移動可能である。釘１６及び部品２０は、まず最初に収納位置にある。

終了状態が図７に示される第２工程の間、第１マンドレル６は、レール８に沿って移動することによって、架台５４及び関連するマガジン４６を通過させられる。同じことは他のマンドレルにも行われ、それにより、互いに接触して図７に示すように一緒に結合されるまで、両方のマンドレルはそれぞれの方へ進む。

各マンドレルのために、この移動の間、結合手段１６及び２０が、マガジン４６の第１フレーム５２と第２フレーム５２との間のギャップを有するレジスタに入るときに、各々の列の最初の横列に位置する釘１６が放射状に延びるように、これらのフレームが支持部１０から最も離れるように、作動する。釘１６の末端に面取り形状を施すことによって、この拡張をより容易に行うことができる。マンドレルが通過するときに、このように釘１６を延長することは、マンドレルを第１フレーム５２と一体に取り付けることを可能にする。一旦この係合が始まると、クリップ２０も拡張位置に移動する。フレーム５２は、このように、釘１６によってその後面を介し、またクリップ２０によってその正面を介してマンドレルの適所にしっかりと保持される。Ｘ軸を中心にマンドレルに対してフレームが一切回転するのを防止するために、特別な手段を設けることもできる。

列の第２横列の開口部１４が、マガジンにあるフレームの２つの最前面のフレーム間のギャップを有するレジスタに入るときに、対応する釘１６が、同様にマンドレル上に最前面のフレーム５２を離すために同様に拡張位置へ移動する。その後、関連するクリップ２０は、それらの拡張位置に移る。

複数のフレームは、このようにマガジンから関連するマンドレル上にそれぞれ順番に移される。この移送の間、フレームは、それぞれの開口部１４を有するレジスタに位置付けられる。このように、それらの相互の間隔は、マガジン４６に格納されるときにそれらが有した相互の間隔よりも大きくなる。本実施形態では、この間隔は、フレームが重航空機のそれらの最終的な位置において有することになっている間隔に対応する。

図７に示すように、この工程の後、フレーム５２の全ては、現在空であるマガジンから引き出され、マンドレルに沿って広げられるのがわかる。マンドレルは、互いに結合され、それらの側面１８は、連続円筒面を形成する。

図９に示す次の工程において、特に上方からつまり軸１２に対して放線状である方向から、外板６０がインストレーションに持ってこられる。この外板は、好ましくは、外板に予め組み立てられる縦桁を含む。外板は、フレーム５２上に位置付けられて、フレーム５２に対して固定される。縦桁は、Ｘ方向に延びる。

図１０に示すように、架台５４を作動させることにより、両方のマンドレルが、フレーム及びフレームが搬送する外板６０と共に回転させられる。この回転により、操作者が外板６０により容易にアクセスできる。外板はフレーム上へ取り付けられ、例えば、外側だけから取り付けるときに設置可能なポップリベットを使用する。

図１１に示すように、その後、他の外板６０は、図９に示されるのと同様に取り付けられる。この外板は、最初の外板によって占有される位置と角度がずれた関係位置にある区分上の位置を占める。

全ての外板要素は、製造工程中に、このような方法で区分上の所定箇所に取り付けられる。

図１２に示すように、受台（揺りかご状架台）６４は、その後２つのマガジンの間の胴体区分の下の位置に入れられ、その結果、受台６４は、このような方法で製造された区分を支持できる。その後で、一旦釘及びクリップが格納され、上記区分をリリースするために、Ｘ方向に沿って互いに２つのマンドレルを離れるように移動させることができる。その後、受台によって搬送される間に、上記区分はインストレーションから離される。

その後、同じ工程を他の区分２を製造するために行うことができる。

自動化（２つのマンドレルがツーリングの重量を支持するために使われる理由である）の効果を最大にするために、本発明は、特に大きい規模の板パネルを有する胴体区分を製造することに適用され、パネルが複合材料でできているか又は金属でできているに関係なく適用される。

当然ながら多数の修正を、本発明の範囲を越えることのないように加えることができる。

本発明は、単一のマンドレルを使用して行ってもよく、例えば単一のマンドレルは、レール８の片持位置で支持される。

本実施形態において、フレームをマガジンからマンドレル上に移すための手段は、マンドレル上のフレームを保持するための手段の一部を形成する。しかしながら、結合手段を保持手段と別体としてもよく、例えば、マガジンによって搬送されるようにしてもよい。

操作者により例えば遠隔制御で結合手段の個々の移動が行われるようにしてもよい。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの円筒形状のマンドレル（６，３０）が、マガジン（４６）により搬送される複数のフレーム（５２）を通過させられ、上記マンドレル（６，３０）が通過するときに、上記複数のフレームが上記マンドレルの円筒形状表面の上に移送される
   ことを特徴とする重航空機の製造方法。
2. 請求項１に記載の重航空機の製造方法において、
   上記マガジン（４６）が上記複数のフレーム(５２)を装填され、
   上記マガジンが所定箇所に移され、
   上記マガジンが静止した状態で、上記マンドレル（６，３０）が上記複数のフレームを通過させられる
   ことを特徴とする重航空機の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の重航空機の製造方法において、
   上記マンドレル（６，３０）は、上記マガジン（４６）を通過させられる
   ことを特徴とする重航空機の製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の重航空機の製造方法において、
   上記複数のフレーム（５２）が、マガジンの相互の間隔よりも大きいマンドレル上の相互の間隔である、重航空機における最終的な間隔に等しいマンドレル上の相互の間隔を有するように上記移送が実行される
   ことを特徴とする重航空機の製造方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の重航空機の製造方法において、
   ２つの上記マンドレル（６，３０）が、互いの方へ移動することによって、２つのそれぞれのマガジン（４６）により搬送される複数のフレーム（５２）を通過させられ、互いに回転不能に固定される
   ことを特徴とする重航空機の製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の重航空機の製造方法において、
   少なくとも１つの外板（６０）が、上記複数のフレーム（５２）上へ取り付けられる
   ことを特徴とする重航空機の製造方法。
7. 少なくとも１つのマガジン（４６）と、
   少なくとも１つの円筒形状のマンドレル（６，３０）と、
   上記マンドレルが複数のフレーム（５２）を通過する間に上記マンドレル（６，３０）の円筒形状表面の上に上記マガジンにより搬送される複数のフレーム（５２）を移送するための結合手段（１６，２０）とを有する
   ことを特徴とする重航空機を製造するためのインストレーション。
8. 請求項７に記載の重航空機を製造するためのインストレーション(４)において、
   上記結合手段（１６，２０）は、上記マンドレル（６，３０）により搬送される
   ことを特徴とする重航空機を製造するためのインストレーション。
9. 請求項７又は８に記載の重航空機を製造するためのインストレーション(４)において、
   上記マンドレル（６，３０）は、上記複数のフレーム（５２）をマンドレルに固定するための結合手段（１６，２０）を含む
   ことを特徴とする重航空機を製造するためのインストレーション。
10. 請求項９に記載の重航空機を製造するためのインストレーション（４）において、
    上記結合手段（１６，２０）は、収納位置と、この収納位置よりもマンドレルからより遠くへ突出する拡張位置との間に移動するように、例えば結合手段の一部が、マンドレルの円周方向と局所的に平行である軸（２８）の回りに揺動可能にマンドレル上に載置される
    ことを特徴とする重航空機を製造するためのインストレーション。

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