JP5675262B2 - スカーフ加工用治具及びそれを用いたスカーフ加工方法 - Google Patents
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Description
円周方向ガイドを固定部で複合材に固定することにより、作業性が良く、所定箇所に精度良くスカーフ加工することができるようになる。
上記一態様によれば、径方向ガイドの両端部での反力を保持しつつ、所定形状のスカーフ面を形成することができる。そのため、同一の直径を有する円周方向ガイドを用いた場合に、より大きなスカーフ面を加工することが可能となる。
上記一態様によれば、簡素な構成で径方向ガイドを旋回可能に支持することができる。
径方向ガイド支持部が肩部である場合、径方向ガイドを旋回させる際に垂直下方向に押さえる力と、進行方向に加える力とが必要となる。上記一態様によれば、溝に突出部を嵌合させるため、径方向ガイドを旋回させる際に垂直下方向に押さえる必要がなくなる。
上記一態様によれば、簡素な構成で切削工具を滑走可能に支持することができる。
上記一態様によれば、溝に突出部を嵌合するため、深さ方向ガイドのガイド面に沿って切削工具を滑走させる際に、垂直下方向に押さえる必要がなくなる。
上記一態様によれば、同一の円周方向ガイドを用いた場合であっても、加工深さ及びか広範囲を調整することが可能となる。
上記一態様によれば、複合材が一軸を中心とする曲面(シングルコンタ)を有する場合であっても、径方向ガイドの両端部を目的Rで支持することで、ガイド面が上記曲面に追従できる。
上記一態様によれば、同一の円周方向ガイドを用いた場合であっても、加工深さ及びか広範囲を調整することが可能となる。
本実施形態に係るスカーフ加工用治具1は、円周方向ガイド2と、固定部3と、径方向ガイド4と、深さ方向ガイド5と、を備えている。
図1に、本実施形態に係るスカーフ加工用治具の斜視図を示す。図2に、径方向ガイド及び深さ方向ガイドの側面図を示す。
円周方向ガイド2の外周には、被加工部材(複合材)に円周方向ガイド2を固定するための固定部3が設けられている。固定部3は、複合材に円周方向ガイド2を固定できる手段であれば良い。本実施形態では、固定部3として、真空引き可能な複数の吸盤が設けられている。吸盤の数は、複合材の表面形状に応じて適宜設定されれば良い。なお、円周方向ガイド2を被加工部材に固定する方法は、固定部3に限定されず、クランプや接着などの他の手段であっても良い。
径方向ガイド4の材質は、樹脂やバネ鋼などとされる。複合材の表面形状が平面である場合、径方向ガイド4は、スカーフ面の加工中にかかる負荷によって変形しない程度の剛性を有することが好ましい。複合材の表面形状が一軸を中心とする曲面を有する場合、径方向ガイド4は、複合材の表面形状に沿って変形することが好ましい。
被加工部材は、航空機の翼を構成する複合材とされ、着雷や衝突などによる損傷部を有する。
切削工具には、回転式のサンディング工具を用いる。
円周方向ガイド2を、損傷部を囲うように配置する。吸盤を複合材に吸着させ、真空引きすることで円周方向ガイド2を複合材に固定する。
貫通穴6に、切削工具の切削部7を挿入し、径方向ガイドの下面から突出させる。また、切削工具のルータ9は、深さ方向ガイド5のガイド面8に支持させる。切削部7の突出量によって加工部の半径及び加工部の深さを決定することができる。半径を小さくしたい場合は、図3に示すように、ルータ9とガイド面8との間に所望高さを有する高さ調整部材を配置すると良い。また、本実施形態では、径方向ガイド4が複合材表面で支持されているため、スカーフ面加工後も径方向ガイド4の両端部が所定面積の被加工複合材表面で支持されるよう考慮する。
径方向ガイド4を円周方向ガイドの円周方向に旋回させて円溝を形成する。その後、切削工具を深さ方向ガイドのガイド面上で滑走させ、円周方向ガイド2の径方向に向けて移動させる。
スカーフ面10は、逆円錐台形状をしており、中心部分(底部)は外表面に平行な面11とされる。この外表面に平行な面11部分は、本実施形態に係るスカーフ加工用治具を用いずに、別工程で座繰り加工により形成されても良い。
通常、複合材12は、複数の複合材シートを積層して形成されている。円溝は、積層された複合材シートの面に対して実質的に平行な面内に形成される。そのため、スカーフ加工後に新たな複合材を補填した場合に、スカーフ面10と補填された複合材との密着性を良好とすることができる。円溝は、外側から内側に向けて加工されると良い。
本実施形態に係るスカーフ加工用治具20は、径方向ガイド支持部を備える以外は、第1実施形態と同様の構成とされる。
図5に、本実施形態に係るスカーフ加工用治具の斜視図を示す。径方向ガイド支持部21は、円周方向ガイド2の内壁に設けられている。本実施形態において、径方向ガイド支持部21は、円周方向ガイド2の内壁に設けられた肩部とされる。肩部は、環状とされ、円周方向ガイド2と中心軸を同じとする。肩部の表面には、潤滑剤として登録商標「テフロン」などが塗布されていても良い。
本実施形態に係るスカーフ加工用治具は、円周方向ガイドと、固定部と、径方向ガイドと、深さ方向ガイドと、径方向ガイド支持部と、工具保持部とを備えている。
図6に、本実施形態に係るスカーフ加工用治具の斜視図を示す。図7に、本実施形態に係るスカーフ加工用治具の側面図を示す。図8に、径方向ガイド及び工具保持部の上面図及び断面図を示す。
円周方向ガイド32の内壁には、径方向ガイド支持部31が設けられている。本実施形態において、径方向ガイド支持部31は、円周方向ガイド32の内壁面に、円周方向に沿って環状に形成された溝とされる。
径方向ガイド34は、対向する端部の同じ高さにそれぞれ2つ突出部37を有している。突出部37は、Crなどでメッキ処理されていることが好ましい。径方向ガイド34は、円周方向ガイド32の内周側に配置され、突出部36は、上記環状に形成された溝に嵌合されている。径方向ガイド34は、円周方向ガイド32の内周に沿って旋回することができる。
円周方向ガイド32は、図9に示すように、突出部37を環状に形成された溝に嵌めるための出入口43を備えていても良い。
径方向ガイド34の材質は、樹脂やバネ鋼などとされる。複合材の表面形状が平面である場合、径方向ガイド34は、スカーフ面の加工中にかかる負荷によって変形しない程度の剛性を有することが好ましい。複合材の表面形状が一軸を中心とする曲面を有する場合、径方向ガイド34は、複合材の表面形状に沿って変形することが好ましい。
なお、径方向ガイド34は、工具保持部38の突出部40を溝に嵌めるための出入口を備えていても良い。出入口を備えた径方向ガイド34の一例を図10に示す。図10に示した径方向ガイド34は一端部が開口し略U字形状をしている。このような径方向ガイド34を用いる場合、開口部が広がるのを防止するためにクランプ44を設けても良い。
スカーフ加工用治具は、所定形状のスカーフ面を加工可能な傾斜を有するガイド面を備えた治具を使用する。また、径方向ガイド34は、バネ鋼からなり、複合材の表面曲率と略同一となるよう形成されたものを使用すると良い。
切削工具には、回転式のサンディング工具を用いる。
固定工程は、第1実施形態と同様に実施する。
工具保持部38の保持穴に切削工具のルータ9を保持させる。その際、所定量の切削部7が径方向ガイドの下面から突出するように高さを調整する。
工具保持部38を、深さ方向ガイド35の溝(ガイド面)内に沿って滑走させ、径方向に溝を形成させる。その後、径方向ガイド34を旋回させて、切削工具の切削部7を円周方向ガイド32の円周方向に移動させる。
2、32 円周方向ガイド
3、33 固定部
4、34 径方向ガイド
5、35 深さ方向ガイド
6、36 貫通穴
7 切削部
8、48 ガイド面
9 ルータ
10 スカーフ面
11 平面
12、42 複合材
21、31 径方向ガイド支持部
37 突出部(径方向ガイド)
38 工具保持部
39 保持穴
40 突出部(工具保持部)
43 出入口(円周方向ガイド)
44 クランプ
Claims (14)
- 複合材にスカーフ面を加工するためのスカーフ加工用治具であって、
切削工具を円周にそってガイドする環状の円周方向ガイドと、
前記円周方向ガイドの内周側に前記円周方向ガイドの内周に沿って旋回可能に配置され、且つ、前記円周方向ガイドの径方向に切削工具を滑走可能にする貫通穴が設けられた径方向ガイドと、
前記貫通穴の前記径方向に沿った両側壁面に設けられ、前記切削工具を支持し、且つ、前記切削工具を前記径方向ガイドの深さ方向にガイドする深さ方向ガイドと、
を備え、
前記深さ方向ガイドのガイド面が、所定形状のスカーフ面に対応する角度で傾斜されたスカーフ加工用治具。 - 前記円周方向ガイドを前記複合材に固定するための固定部をさらに備えた請求項1に記載のスカーフ加工用治具。
- 前記円周方向ガイドが、該円周方向ガイドの内壁に、前記径方向ガイドを支持する径方向ガイド支持部を備えた請求項1または請求項2に記載のスカーフ加工用治具。
- 前記径方向ガイド支持部が、前記円周方向ガイドと中心軸を同じとする環状の肩部である請求項3に記載のスカーフ加工用治具。
- 前記径方向ガイド支持部が、前記円周方向ガイドの内壁面に円周方向に沿って環状に形成された溝であり、
前記径方向ガイドが、対向する端部の同じ高さにそれぞれ突出部を有し、
該突出部が、前記環状に形成された溝に嵌合される請求項3に記載のスカーフ加工用治具。 - 前記径方向ガイドの前記突出部が、2本のガイドピンである請求項5に記載のスカーフ加工用治具。
- 前記深さ方向ガイドが、前記貫通穴の前記両側壁面にそれぞれ設けられた肩部であり、
前記肩部が、前記複合材と反対側にガイド面を備えた請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のスカーフ加工用治具。 - 前記深さ方向ガイドが、前記貫通穴の前記両側壁面にそれぞれ形成された溝であり、
前記切削工具を保持し、対向する端部の同じ高さにそれぞれ突出部を有する工具保持部を備え、
前記突出部が、前記溝に嵌合される請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のスカーフ加工用治具。 - 前記工具保持部の突出部が、2本のガイドピンである請求項8に記載のスカーフ加工用治具。
- 前記切削工具と前記深さ方向ガイドに設けられた前記肩部との間に配置され、切削工具の切削部の高さを調整する工具高さ調整部材を備える請求項7に記載のスカーフ加工用治具。
- 前記径方向ガイドが、バネ鋼からなる請求項1乃至請求項10のいずれかに記載のスカーフ加工用治具。
- 請求項1乃至請求項11のいずれかに記載のスカーフ加工用治具を用いて複合材にスカーフ面を加工するスカーフ加工方法であって、
円周方向ガイドを複合材の所定箇所に固定する固定工程と、
径方向ガイドの貫通穴に切削工具を配置する工具配置工程と、
前記径方向ガイドを前記円周方向ガイドの円周方向に旋回させて円溝を形成させる溝形成工程と、
前記切削工具を深さ方向ガイドのガイド面上を滑走させて径方向に所定距離移動させる工具移動工程と、
を備え、
前記円溝形成工程と、前記工具移動工程と、を繰り返して所定形状のスカーフ面を形成するスカーフ加工方法。 - 請求項1乃至請求項11のいずれかに記載のスカーフ加工用治具を用いて複合材にスカーフ面を加工するスカーフ加工方法であって、
円周方向ガイドを複合材の所定箇所に固定する固定工程と、
径方向ガイドの貫通穴に切削工具を配置する工具配置工程と、
前記切削工具を深さ方向ガイドのガイド面上を滑走させて径方向に溝を形成させる溝形成工程と、
前記径方向ガイドを旋回させて、前記切削工具を前記円周方向ガイドの円周方向に移動させる移動工程と、
を備え、
前記溝形成工程と、前記工具移動工程と、を繰り返して所定形状のスカーフ面を形成するスカーフ加工方法。 - 前記切削工具と前記深さ方向ガイドのガイド面との間に工具高さ調整部材を配置し、前記複合材に対する前記切削工具の切削部の高さを調整する工程を備える請求項12または請求項13に記載のスカーフ加工方法。
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