JP6026557B2 - 複合材料製造用通気孔アセンブリおよび接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して、複合材料製造分野で使用される工具装置に関し、特に、膨張性マンドレルへの連結のための通気孔アセンブリ、およびそれに関連する方法に関する。

複合材料は、通常、スチールよりも頑丈で、軽量で、高温に強い。概して、複合材料は、不規則な形状および構造に容易に形成される。こうした理由から、複合材料は、テニスラケット、ゴルフクラブ、自転車のフレームから自動車、航空機、宇宙船等の部品に至る製品の製造において、スチールおよびその他の材料と置き換えられるとは言えないまでも、競合性は有している。

通常、複合材料は、２つの一般的な構成要素からなり、強度及び剛性の特性を有する補強材料と、補強材料を適所に保持する接着剤等の結合材料または基材とからなる。複合材料の特徴は、補強材料または結合材料のみに固有の特徴よりも優れている。

合成複合材料のよく知られた例として、グラファイト複合材料が挙げられる。グラファイト複合材料は、通常、補強材料として作用しかつエポキシまたはポリマー基材樹脂などの結合材料によって適所に保持されるカーボンファイバからなる。カーボンファイバは、樹脂基材で被覆または含浸される前に布状に織られたり、筒状に編まれたりする。カーボンファイバに樹脂を含浸させた後、樹脂基材を硬化させる前に、この柔軟な「湿積層材」を金型に貼り付ける。使用される樹脂または基材の種類によっては、硬化は室温で始まるか、高温を必要とする。樹脂基材の硬化により、複合材料が硬化する。いったん硬化すれば、この部分は金型から取り外され、追加の仕上げまたは清掃作業が実行される。製造方法や使用される補強材料および結合材料の種類と関係なく、通常は、製造される複合材料部品の形状を決定するのに金型が用いられる。

複合材料製造に使用される金型は、雄型でも雌型でもよい。雌型金型は、製品の外面に最も直接的に作用し、雄型金型は、製品の内面に最も直接的に作用する。その部分が圧縮によって連結される場合は、一対の金型（雄と雌）が必要である。金型は、複合材料（弾性材料を含む）または金属含有エポキシなどの材料から作製されるか、アルミニウムまたはスチールを機械加工して作製される。金型は固体であるか、袋などの膨張性構造によって形成される。使用される金型および材料の種類は、部品の種類と製造量とによる。

複合材料製造に使用される膨張性の弾性袋の場合、通気孔部品は、通気孔が膨張および収縮中にガス流を制御するだけでなく、積層および硬化工程中に袋内の内圧を維持するため、気密封止を形成するよう袋材料に装着しなければならない。一般的に、通気孔部品は、化学接着剤を用いて袋の弾性材料に接合される。しかしながら、後述するように、袋材料と通気孔部品との間を気密接合する化学接着剤の使用には、多くの課題がある。

接着剤結合は、時間がかかる予測不能な工程である。化学接着剤の不適切な塗布により、通気孔部品と膨張性袋との間で形成される気密封止が損なわれる虞がある。接合により不所望のガス流を排除できなくなるパラメータとして、接着剤の塗布量、塗布された接着剤の均一さ、接着剤に対する膨張性袋の弾性材料の配向、袋が接合される通気孔部品の表面、接合部品に加えられる圧力、硬化時間などがある。例えば、化学接着剤中に気泡が存在すると、接合が弱くなる。さらに、気泡が多すぎると、気泡同士が繋がって不所望の気流路を形成し気密封止が損なわれる虞がある。このことは、高い技能の労働者にとって、化学結合工程中に使用される適切を確保するのに、より高度な訓練やより多くの労力を要する。

また、袋材料を通気孔部品に接合するため化学接着剤を使用する際、追加の硬化サイクルが結合工程全体に組み込まれる。このことが、化学接着剤の硬化サイクルを含まない結合工程と比較して４０％超も結合時間を増加させてしまう。

上述したように、検査中および複合材料製造で使用する前、化学結合工程の結果に一貫性が無いと、膨張性袋と通気孔部品との間の気密封止不良をもたらす虞がある。袋と通気孔部品との間の化学結合の塗布および硬化ステップは弾性ツールの使用前に繰り返されるため、化学結合工程が失敗した場合には時間フローへの影響が倍加される。

また、複合材料製造中の積層および硬化工程中に弾性ツールの接着剤結合が晒される高圧および高温は、不良をもたらす。最善でも、複合材料製造工程中の金型の不良は、複合材料、時間、収益、評判の損失をもたらす。最悪の場合、袋材料と通気孔部品との間の気密化学結合の検知不可能な不良により金型が適正に機能しなくなると、構造欠陥のある部品が完成品に組み込まれる虞がある。

また、化学接着剤自体、入手、保管、取扱、廃棄の点で取り扱い性が悪く、コストもかかる。

従って、複合材料製造において使用される膨張性袋に連結でき、上述したような問題を生じない複合材料製造用通気孔アセンブリが求められている。本発明は、これらの必要性やその他の必要性を満たすと共に、更なる利点を提供する。

本発明は、膨張性袋の開放端に接続される複合材料製造用通気孔アセンブリ、通気孔アセンブリと膨張性袋の組み合わせ、複合材料製造に使用される膨張性袋に通気孔アセンブリを機械的に接続する方法に関する。本発明の複合材料製造用通気孔アセンブリは機械的であり、化学接着剤を、それによる課題の全てと共に使用しない。さらに、複合材料製造用通気孔アセンブリは、不規則な袋形状にも対応する。さらに、本発明の別の側面では、通気孔アセンブリの部品の膨張および収縮をもたらす複合材料製造の硬化工程に固有な加熱および冷却サイクルに関係無く、複合材料製造用通気孔アセンブリは、膨張性袋材料上で略一定の締付け圧力を維持するように実装される。

複合材料製造用通気孔アセンブリは、第１の締付け面を有する本体部材と、第２の締付け面を有する締付け部材と、第１および第２の締付け面が対向するように本体部材と締付け部材を相互接続する搬送部材とを備える。搬送部材は、略開放状態から相対的閉鎖状態へ本体部材と締付け部材とを互いに平行移動させるように構成される。本発明の第一の態様によれば、本体の第１の締付け面と締付け部材の第２の締付け面とは、相互に略補完的な略凸状構造と凹状構造とを有する。本発明の別の態様によれば、２つの締付け面は、平行移動しつつ相互に対して回転する必要がなく、不規則な形状で形成することができ、いずれの特徴も、締め付けが生じたときに端部でそれ自体が不規則な又は非円形断面を有する袋の使用にも対応することができる。

膨張性袋の開放端が通気孔アセンブリの対向する第１および第２の締付け面間に挿入されると、締付け面が相対的閉鎖状態へ平行移動されて、膨張性袋の開放端との気密封止を形成する。その後、通気孔アセンブリは、通気孔アセンブリの一又は複数の通路により膨張および収縮中に膨張性袋を出入りするガス流を制御する。複合材料製造用通気孔アセンブリが膨張性袋の開放端との封止機械接続を形成することで、膨張性袋材料を複合材料製造用通気孔に接合する化学接着剤の使用に伴う多くの問題が解消される。

本発明のより詳細な態様によれば、複合材料製造用通気孔アセンブリの本体部材は、第１の締付け面が少なくとも部分的に位置する凹部を有してもよい。締付け部材は、相対的閉鎖状態で本体部材の凹部に少なくとも部分的に収容されるように構成してもよい。この構成では、第１の締付け面が略凹状構造を有し、第２の締付け面が略凸状構造を有する。

本体部材の内部に、複合材料製造用通気孔アセンブリの締付け部材を通じて延びると共に加圧ガスを伝送させる流体通路を形成してもよい。このため、複合材料製造用通気孔アセンブリは、加圧ガス源との接続のため、流体通路と流体連通する流体入口を有してもよい。流体通路は、搬送部材に少なくとも部分的に形成してもよく、搬送部材から離間して形成してもよい。

本発明に係る更に別の態様によれば、締付け部材は、略開放状態から相対的閉鎖状態へ本体部材に向けて平行移動する際、搬送部材によって搬送される。搬送部材は、締付け部材と本体部材を相互接続するため、締付け部材と本体部材との開口部に収容される。搬送部材の一部は、複合材料製造用通気孔アセンブリの本体部材とネジ係合するため、リードネジを備える。又は、搬送部材は、本体部材と摺動係合すべく構成され、複合材料製造用通気孔アセンブリは、第１および第２の締付け面が相対的閉鎖状態にあるとき本体部材に対して搬送部材を所定位置に保持する戻り止め機構を有する。搬送部材は、平行移動中に本体部材または締付け部材を回転させずに、本体部材を介して搬送部材にアクセスする始動機構によって始動する。

通気孔アセンブリ部品の膨張および収縮による第１および第２の締付け面間の締付け力に及ぼす加熱および冷却の影響に対処するため、通気孔アセンブリは、圧縮部材を含む。締付け面が相対的閉鎖状態にありかつ通気孔アセンブリが圧力と温度の変動を受ける際にも、第１および第２の締付け面間で適切な締付け力を維持するのを補助するため、圧縮部材は搬送部材に接続し、かつ本体部材及び締付け部材の少なくとも一方に作用してもよい。

上述したように、本発明は、上述の複合材料製造用通気孔アセンブリ、並びに通気孔アセンブリと機械的に連結される膨張性袋との組み合わせに関する。
さらに、本発明は、上述したように、膨張性袋を膨張させて袋を用いた複合材料製造を可能にするため、上述の複合材料製造用通気孔アセンブリを膨張性袋の開放端に接続する方法に関する。本方法は、第２の締付け面上に収容される膨張性袋の開放端に締付け部材を挿入するステップと、本体部材と締付け部材とを互いに略開放状態から相対的閉鎖状態へ平行移動させるために搬送部材を始動するステップと、本体部材と締付け部材とを略開放状態から相対的閉鎖状態へ平行移動させるステップとを備える。相対的閉鎖状態では、第１および第２の締付け面は、膨張性袋の開放端を締め付けて、膨張性袋と複合材料製造用通気孔アセンブリとの間の封止接続を形成する。

本発明の方法は、複合材料製造用通気孔アセンブリの流体入口を加圧ガス源に接続するステップを含む。その後、膨張性袋が本体部材および締付け部材の一又は複数の流体通路を通じて所望の圧力にまで膨張させられることで、複合材料が形成される。

本発明のその他の特徴および利点は、本発明の原理を例示として示す添付図面と併せて、以下に示す好適な実施形態における詳細な説明から明らかにされる。

本発明の種々の実施形態を、以下の図面を参照して、例示的に説明する。
本発明に係る複合材料製造用通気孔アセンブリの実施形態において通気孔外装、通気孔プラグ、伸張ロッド、圧縮バネ、膨張性袋等の各種部品を示す分解断面図。 相対的閉鎖状態において膨張性袋に機械的に接続される通気孔アセンブリを示す図１の複合材料製造用通気孔アセンブリの断面図。 通気孔アセンブリを膨張性袋に機械的に接続するアセンブリ固定具と共に使用される図１及び図２の複合材料製造用通気孔アセンブリの図。 通気孔アセンブリを膨張性袋に機械的に接続するアセンブリ固定具と共に使用される図１及び図２の複合材料製造用通気孔アセンブリの図。 通気孔アセンブリを膨張性袋に機械的に接続するアセンブリ固定具と共に使用される図１及び図２の複合材料製造用通気孔アセンブリの図。 本発明に係る複合材料製造用通気孔アセンブリの別の実施形態において通気孔外装、通気孔プラグ、伸張ロッド、圧縮バネ、膨張性袋等の各種部品を示す分解断面図。 通気孔アセンブリを膨張性袋に機械的に接続するアセンブリ固定具と共に使用される図６の複合材料製造用通気孔アセンブリの図。 通気孔アセンブリを膨張性袋に機械的に接続するアセンブリ固定具と共に使用される図６の複合材料製造用通気孔アセンブリの図。 通気孔アセンブリを膨張性袋に機械的に接続するアセンブリ固定具と共に使用される図６の複合材料製造用通気孔アセンブリの図。 本発明に係る複合材料製造用通気孔アセンブリの更に別の実施形態において通気孔外装、通気孔プラグ、伸張ロッド、圧縮バネ等の各種部品を示す分解断面図。

図面、特に、図１および図２は、本発明に係る複合材料製造用通気孔アセンブリ１２を示す。図１は、複合材料製造用通気孔アセンブリの非組立状態を示す。アセンブリは、第１の締付け面１６を有する通気孔外装１４の形状の本体部材と、第２の締付け面２０を有する通気孔プラグ１８の形状の締付け部材と、牽引または伸張ロッド２２の形状の搬送部材と、圧縮バネ２４の形状の圧縮部材とを含む。第１および第２の締付け面は、略凸状構造と凹状構造とをそれぞれ有する。図２に示すように、２つの締付け面は、複合材料製造用通気孔アセンブリが相対的閉鎖または締付け状態にあるとき両締付け面間に膨張性袋２６の開放端を収容するように構成される。圧縮バネは、複合材料製造用通気孔アセンブリが締付け状態にあるとき、通気孔アセンブリが圧力および温度の変動を受けつつ膨張および収縮する間も十分な締付け力が第１および第２の締付け面間で維持されるように構成される。通気孔プラグと伸張ロッドは、膨張性袋の膨張または収縮中に加圧ガスを導入または解放させるため、通気孔通路２８、３０をそれぞれ有する。ガス入口３２は、通気孔外装の側壁３４に形成される。ガス入口は、膨張性袋を膨張および収縮させる制御された加圧ガス源（図示せず）からノズルを収容するように構成される。

図１および図２に示すように、通気孔プラグ１８は、通気孔外装１４の後端に形成された凹部３６に収容されるように構成される。通気孔外装１４の後端の凹部３６は、第１の締付け面１６を形成する先細の側壁と、凹部３６内の比較的平坦な端壁３８とを有する。通気孔プラグ１８は、第２の締付け面２０を形成する先細の側壁と比較的平坦な前端壁４０と後端壁４２とを有する略円錐台状構造をなしている。通気孔プラグ１８の構造は、通気孔外装１４の凹部３６の構造をほぼ補完し、通気孔プラグ１８は、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２が締付け状態にあるとき通気孔外装１４の凹部３６内にほぼ完全に収容される。

伸張ロッド２２は、通気孔外装１４と通気孔プラグ１８とを相互接続し、通気孔プラグ１８を通気孔外装１４に対して平行移動させる。これに関し、伸張ロッド２２の前端はぴったりと収容可能であるが、通気孔プラグ１８に形成された貫通孔４４内を通って、通気孔外装１４の凹部３６の端壁３８に開放される通気孔外装１４の貫通孔４６内を円滑に摺動する。通気孔プラグ１８の貫通孔４４は、前端壁４０と後端壁４２との間で通気孔プラグ１９の中心を通って長手方向に延びる。通気孔外装１４の貫通孔４６は、その後端で通気孔外装１４の凹部３６の端壁３８から通気孔外装１４の中心を通って長手方向に延び、通気孔外装１４の前端にある対向端壁４８で開口する。ガス入口３２は、通気孔外装１４の貫通孔４６の長軸と略垂直に延び、その中間部で通気孔外装１４の貫通孔４６と交差すると共に貫通孔４６を超えて延びる。

通気孔外装１４後端の凹部３６の端壁３８近傍で、通気孔外装１４の貫通孔４６の端部は、より大きな階段状の径を有しており、雌ネジ（図示せず）を有する環状挿入物５０を収容する。環状挿入物５０にねじ込み、通気孔外装１４内で長手方向に回転および平行移動させるため、補完的なネジ（図示せず）が伸張ロッド２２の前端に形成される。環状挿入物５０はしっかりと圧入嵌合するか回転しないように通気孔外装１４の貫通孔４６の適所にその他の方法で固定してもよい。

ねじ込み具５１（図３〜図４を参照）を伸張ロッド２２に脱離可能に連結し、環状挿入物５０との接続と通気孔外装１４内での平行移動のために回転させるため、伸張ロッド２２の前端に、六角形構造を有する連結ソケット５２が形成される。ねじ込み具５１の端部（図示せず）には、通気孔外装１４の前端から通気孔外装１４の貫通孔４６を通って挿入されて連結ソケット５２と噛み合い、より詳細に後述するように伸張ロッド２２を回転させる補完的な六角形雄型継手付きの細長シャフトが設けられている。

通気孔外装１４の前端近傍において、通気孔外装１４の貫通孔４６の端部には、ねじ込みプラグ５４を収容するための雌ネジが切られている（図示せず）。ねじ込みプラグ５４は、伸張ロッド２２が環状挿入物５０にねじ込まれた後に貫通孔４６を封止するＯリング（図示せず）を有しており、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２は、膨張性袋２６の開放端が第１の締付け面１６と第２の締付け面２０との間で締め付けられる締付け状態にあり、ねじ込み具５１は、より詳細に後述されるように取り外されている。好ましくは、拡張穴５６が、ねじ込みプラグ５４を挿入し易くするために通気孔外装１４の貫通孔４６と同心でかつ通気孔外装１４の前端の端壁４８に形成されており、任意の穴カバー５８が、挿入後のねじ込みプラグ５４を覆うように穴に収容される。穴の中に真空袋が変形して真空袋損傷が生じることを防止する必要性を取り除くことで、穴カバー５８は、複合材料製造場所への配送のために複合材料製造用通気孔アセンブリ１２を梱包する真空袋詰め工程を補助する。

伸張ロッド２２の後部は、第１の加圧板６０、圧縮バネ２４、第２の加圧板６２、係止ナット６４などの止め部材を保持する。係止ナット６４を収容するように伸張ロッド２２の後端には、ネジ（図示せず）が形成されている。圧縮バネ２４は、２つの加圧板６０，６２間で伸張ロッド２２上にて自由に収容されるサイズに設定されており、圧縮バネ２４の後端は、第２の加圧板６２に接触して配置され、第１の加圧板６０は、圧縮バネ２４の前端に接触して配置される。組み立てられた状態で、第１の加圧板６０は、通気孔プラグ１８の後壁４２に接する（図２参照）。第１の加圧板６０は、伸張ロッド２２に嵌め合わされるが円滑に嵌合されるサイズに設定されるため、圧縮バネ２４が使用されて拡張および圧縮される際に伸張ロッド２２に沿って前後に摺動する。これに代えて、係止ナット６４やそれと等しい構造を、機械加工、溶接、またはその他の適切な手段によって伸張ロッド２２に一体形成したり、伸張ロッド２２に接着したりしてもよい。しかしながら、本実施形態に関して自明となるように、通気孔プラグ１８を共回りさせる傾向を回避するため、伸張ロッド２２を少なくとも第１の加圧板６０、および好ましくは圧縮バネ２４に対して自由に回転させることが重要である。さらに、圧縮バネ２４を弾性ブッシングまたはガス充填バンパーと置き換えてもよい。

図１及び図２に示すように、通気孔プラグ１８の通気孔通路２８は、間隔をおいて配置された一対の貫通孔によって形成されており、各貫通孔は、前端壁４０と後端壁４２との間で通気孔プラグ１８を通って長手方向に延びる。伸張ロッド２２の前端のねじ込み挿入物および／またはねじ込み部は、ガスを伸張ロッド２２／ねじ込み挿入物接合部に通過させる平坦部分または溝（図示せず）を有することができる。伸張ロッド２２の通気孔通路３０は、伸張ロッド２２を通って長手方向に延びる貫通孔からなる。よって、図２に示すように複合材料製造用通気孔アセンブリ１２が締付け状態にあるとき、通気孔プラグ１８の通路と伸張ロッド２２の通路は、すべてガス入口３２と流体連通し、制御された加圧ガス源（図示せず）を介して膨張性袋２６を膨張させたり、収縮させたりする。

図３〜図５は、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２が実際にどのように使用されるかを示す。以下説明するステップは必ずしも記載された順番に従う必要はないことに留意すべきである。図３に示すように、アセンブリ治具または固定具６６は、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２を固定および安定化させ、膨張性袋２６が締め付けられている間の回転を防ぐために設けられる。アセンブリ固定具６６は、ハウジング７０と、ハウジング７０を支持する基部６８とを含む。ハウジング７０は、ハウジングの上壁７４を通じて収容される一対のボルト７２によって基部６８に固定される。アセンブリ固定具６６は、別の実施形態に関連して後述するが、上壁７４に開口部７６を有する。アセンブリ固定具６６の一方の側には、ハウジングを通じて他方の側まで完全に延びる開口部７８が設けられている。この開口部７８は、比較的密着するよう通気孔外装１４を収容するように構成される。図３は、固定具６６の開口部７８に部分的に収容される通気孔外装１４を示す。ねじ込み具５１は、ハウジング７０の図示しない反対側から開口部７８に挿入され、通気孔外装１４の前端から通気孔外装１４の貫通孔４６に挿入される。

図４に示すように通気孔外装１４がアセンブリ固定具６６の開口部７８に完全に収容されると、（ｉ）第１の加圧板６０（図示せず）、圧縮バネ２４、第２の加圧板６２、係止ナット６４と共に伸張ロッド２２を備えるサブアセンブリと、（ｉｉ）通気孔プラグ１８との組み合わせは、固定具６６の開口部７８で通気孔アセンブリ１２の後端の背後に配置される。次に、ねじ込み具５１の端部の雄型具は、伸張ロッド２２の前端で雌型連結ソケット５２に接続される。その後、ねじ込み具５１は手動か、より好ましくは機械（図示せず）により回転させられるため、伸張ロッド２２は少なくとも部分的に環状挿入物５０と係合するものの、通気孔プラグ１８と伸張ロッド２２のサブアセンブリの後部は固定具６６の外に露出される。

その後、膨張性袋２６の開放端は、伸張ロッド２２のサブアセンブリの後端上に収容され、通気孔プラグ１８の第２の締付け面２０上で伸張される。その後、ねじ込み具５１は、伸張ロッド２２が前方向に平行移動するように回転し続けることができる。伸張ロッド２２が前方に平行移動するにつれ、第１の加圧板６０は、通気孔プラグ１８と接触して通気孔プラグ１８を通気孔外装１４の凹部３６に押し込み、図５に示すように膨張性袋２６の開放端も一緒に搬送する。平行移動工程中、通気孔プラグ１８も膨張性袋２６も回転せずに、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２は不規則な形状の膨張性袋２６を収容することができる。

膨張性袋２６の開放端が第１の締付け面１６と第２の締付け面２０との間で、２つの締付け面１６，２０間の適切な力により袋の開放端を確実に気密封止するようにきつく捕捉されると（図２を参照）、締付け状態が達成される。尚、締付け状態では、通気孔プラグ１８の前壁４０が通気孔外装１４の凹部３６内で端壁３８に接触しないが、通気孔プラグ１８の通気孔通路２８が封鎖されないようにするため端壁から離れていることに留意すべきである。適切な締付け力は実験により決定してもよく、当業者により容易に認識されるように、印加される締付け力を制御するため、トルクまたはその他の力の測定装置（図示せず）を手動で使用するか、ねじ込み具５１を回転させる機器に組み込んでもよい。

いったん締付け状態が達成され、膨張性袋２６の開放端が第１の締付け面１６と第２の締付け面２０との間で封止されれば、ねじ込み具５１は、通気孔アセンブリ１２から分離してもよい。組み合わされた通気孔アセンブリ１２と膨張性袋２６は、アセンブリ固定具６６から取り外してもよい。その後、Ｏリングを有するねじ込みプラグ５４は、通気孔外装１４の前端で通気孔外装１４の貫通孔４６の端部にねじ込まれて開口部を封止し、所望に応じて穴カバー５８は、通気孔外装１４の前端で穴５６に挿入される。

次に、ガス入口３２、通気孔外装１４の貫通孔４６、通気孔プラグ１８及び伸張ロッド２２の通気孔通路２８および３０を介して適切な圧力にまで膨張性袋２６を膨張させるため、制御された加圧ガス源からのノズルが通気孔外装１４のガス入口３２に接続される。複合材料製造工程が進行し、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２が圧力および温度変化を受けると、圧縮バネ２４が圧縮および拡張し、膨張性袋２６の開放端での十分な締付け力の維持を補助して、効果的な封止を確保する。複合材料製造工程が完了すると、膨張性袋２６は、通気孔プラグ１８の通気孔通路２８、通気孔外装１４の貫通孔４６、ガス入口３２を介して収縮する。

図６及び図７に、本発明の複合材料製造用通気孔アセンブリの別の実施形態を示す。これらの別の実施形態では、類似の部品を指定するため、類似の参照符号を使用する。
図６に示すように、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２’は、第１の締付け面１６’を有する通気孔外装１４’、第２の締付け面２０’を有する通気孔プラグ１８’、伸張ロッド２２’、圧縮バネ２４’を備える。第１および第２の締付け面は、略凸状構造と凹状構造をそれぞれ有し、両締付け面間で膨張性袋２６’の開放端を収容するように構成される。通気孔プラグ１８は、通気孔外装１４’の側壁３４’に形成されるガス入口３２’から加圧ガスを膨張性袋２６’に引き入れる通気孔通路２８’を有するが、図１及び図２の実施形態と異なり、伸張ロッド２２’の内部に通気孔通路が形成されていない。

通気孔プラグ１８’は、通気孔外装１４’の後端に形成される凹部３６’に収容され、凹部３６’は、凹部３６’内に、第１の締付け面１６’を形成する先細の側壁と、端壁３８’とを有する。通気孔プラグ１８’は略補完的な構造を備え、第２の締付け面２０’を形成する先細の側壁と、前端壁４０’及び後端壁４２”とを有する。通気孔プラグ１８’は、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２’が締付け状態であるときに通気孔外装１４’の凹部３６’にほぼ完全に収容されるように構成される。

伸張ロッド２２’はその中間部に階段状の径を有しており、前部は後部よりも径が大きい。伸張ロッド２２’の後部は通気孔プラグ１８’に形成される貫通孔４４’を通って摺動可能に支持される一方、伸張ロッド２２’の拡張された前部は通気孔外装１４’の凹部３６’の端壁３８’に開放される通気孔外装１４’の貫通孔４６’を通って支持される。通気孔プラグ１８’の貫通孔４４’は、前端壁４０’と後端壁４２’との間の通気孔プラグ１８’の中心を通って長手方向に延びる。通気孔外装１４’の貫通孔４６’は、その後端で通気孔外装１４’の凹部３６’の端壁３８’から通気孔外装１４’の中心を通って通気孔外装１４’の前端の対向端壁４８’まで長手方向に延びる。ガス入口３２’は、その中間部で通気孔外装１４’の貫通孔４６’と交差し、通気孔外装１４’の貫通孔４６’を超えて延びる。

本実施形態と図１〜図２の実施形態間の最大の差異は、膨張性袋２６’の締付け中、本実施形態に係る伸張ロッド２２’が通気孔外装１４’内で回転し平行移動するのではなく、むしろ引っ張られることである。このため、通気孔外装１４’は環状ねじ込み挿入物を有しておらず、伸張ロッド２２’の前端にはネジ山が切られていない。その代わりに、伸張ロッド２２’の拡張前部には、通気孔外装１４’の貫通孔４６’の長軸と略垂直である係止孔８０’が形成される。また、通気孔外装１４’には、伸張ロッド２２’の長軸と略垂直である係止孔８２’が形成される。通気孔外装１４’の係止孔８２’は通気孔外装１４’の側壁３４’（ガス入口３２’と反対側）から延び、通気孔外装１４’の貫通孔４６’を超えて延びる。複合材料製造用通気孔アセンブリ１２’が締付け状態にあるとき、伸張ロッド２２’の係止孔８０’と通気孔外装１４’の係止孔８２’は並べられるか、位置合わせされる。係止ピン８４’は、通気孔外装１４’の係止孔８２’と伸張ロッド２２’の係止孔８０’に挿入されて伸張ロッド２２’を適所に係止するために設けられる。明瞭化のため、図６は、通気孔外装１４’の係止孔８２’に挿入された係止ピン８４’を示すが、実際には、膨張性袋２６’が第１の締付け面１６’と第２の締付け面２０’との間に締め付けられた状態で複合材料製造用通気孔アセンブリ１２’が締付けられるように伸張ロッド２２’を前方へ引っ張った後に、係止ピン８４’は挿入される。

通気孔外装１４’の側壁３４’近傍にある通気孔外装１４’の係止孔８２’の端部８２ａ’は、ねじ込みプラグ８６’を収容するため雌ネジが切られて（図示せず）階段状に拡張された径を有する。ねじ込みプラグ８６’は、伸張ロッド２２’が係止ピン８４’の挿入によって適所に係止された後に通気孔外装１４’の係止孔８２’を封止するためのＯリング（図示せず）を有する。好ましくは、拡張穴８８’は、ねじ込みプラグ８６’を挿入し易くするため、通気孔外装１４’の係止孔８２’に同軸上で通気孔外装１４’の側壁３４’に形成される。ねじ込みプラグ８６’を覆うため、任意の穴カバー９０’をその穴に収容してもよい。

通気孔外装１４’に対して伸張ロッド２２’を平行移動させるための牽引具（図７を参照）に連結されるようにするため、伸張ロッド２２’の前端には、内（雌）ネジを有する連結ソケット５２’が形成されている。牽引具は、補完的な外（雄）ネジ（図示せず）が形成された端部を有する細長シャフトを含む。後述するように、牽引具は、そのネジ端が連結ソケットにねじ込まれて伸張ロッド２２’を引っ張るため使用されるように、通気孔外装１４’の前端から通気孔外装１４’の貫通孔４６’を通って挿入される。

通気孔外装１４’の前端の近傍で、通気孔外装１４’の貫通孔４６ａ’の端部には、ねじ込みプラグ５４’を収容するための雌ネジが切られている（内ネジは図示せず）。ねじ込みプラグ５４’は、伸張ロッド２２’が環状挿入物５０’にねじ込まれた後に貫通孔４６ａ’を封止するＯリング（図示せず）を有しており、後述するように、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２’は、膨張性袋２６’の開放端が第１の締付け面１６’と第２の締付け面２０’との間に締め付けられる締付け状態にある。好ましくは、拡張穴５６’はねじ込みプラグ５４’を挿入し易くするため、通気孔外装１４’の貫通孔４６ａ’と同軸上において通気孔外装１４’の前端の端壁４８’に形成される。上述したように、真空袋詰め梱包を補助するねじ込みプラグ５４’を覆うため、任意の穴カバー５８’を穴に収容してもよい。

通気孔プラグ１８’の通気孔通路２８’は、間隔をおいて配置された一対の貫通孔によって形成されており、貫通孔は、前端壁４０’と後端壁４２’との間で通気孔プラグ１８’を貫通するよう長手方向に延びる。上述したように、伸張ロッド２２’はその内部に通気孔通路を有しないが、伸張ロッド２２’の前部は六角形断面形状を有しており、平坦部分と円筒状をなす通気孔外装１４’の貫通孔４６’との間に通気孔通路（図示せず）として機能する空間を形成する。これにより、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２’が締付け状態にあるとき、通気孔プラグ１８’の通気孔通路２８’はガス入口３２’と流体連通し、制御された加圧ガス源（図示せず）を介して膨張性袋２６’を膨張させたり、収縮させたりする。

図１及び図２の実施形態と同様、伸張ロッド２２’の後部は、第１の加圧板６０’、圧縮バネ２４’、第２の加圧板６２’、係止ナット６４’を保持する。係止ナット６４’を収容するように伸張ロッド２２’の後端には、ネジ（図示せず）が形成されている。圧縮バネ２４’は、２つの加圧板６０’，６２’間で伸張ロッド２２’上にて自由に収容されるサイズに設定されている。第１の加圧板６０’は、伸張ロッド２２’に嵌め合わされるが円滑に嵌合され、伸張ロッド２２’に沿って前後に摺動する。しかしながら、図１及び図２の実施形態と異なり、伸張ロッド２２’が回転し平行移動しないため、伸張ロッド２２’を第１の加圧板６０’または圧縮バネ２４’に対して自由に回転させることは重要ではない。

この第２の実施形態を使用する方法は、既に述べた図３〜図５に示す図１及び図２の実施形態の方法と類似している。上述したように、主要な差異は、伸張ロッド２２’を係止ピン８４’により適所に係止した状態で、伸張ロッド２２’が回転せずに引っ張られることである。図７に示すように、締付け工程中に複合材料製造用通気孔アセンブリ１２’を保持するアセンブリ固定具６６’は、通気孔外装１４’の係止孔８２’へのアクセスを提供するため上壁７４’を貫通する開口部７６’を有している。係止孔８０’が通気孔外装１４’の係止孔８２’と整合するように、伸張ロッド２２’が好ましくは機械（図示せず）によって制御されて引っ張られると、係止ピン８４’が挿入される。本実施形態に係る複合材料製造用通気孔アセンブリ１２’は１度限りの使用を意図しているため、ピンは取り外されることを意図していない。

係止ピン８４’が完全に挿入されて伸張ロッド２２’が適所で係止されれば、図８に示すように、牽引具５１’が通気孔アセンブリ１２’から分離されて、通気孔アセンブリ１２’と膨張性袋２６’との組立体がアセンブリ固定具６６’から取り外される。その後、図９に示すように、Ｏリングを有するねじ込みプラグ８６’が挿入されて、通気孔外装係止孔８２’が封止される。次に、所望に応じてねじ込みプラグ８６’を覆うため、通気孔外装１４’用の（図示せず）穴カバー９０’を挿入してもよい。

図１０は、更に別の実施形態を示す。複合材料製造用通気孔アセンブリ１２”は、図１及び図２に示す実施形態とほぼ類似する。つまり、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２”は、第１の締付け面１６”を有する通気孔外装１４”、通気孔外装１４”の後端に形成される凹部３６”に収容されて第２の締付け面２０”を有する通気孔プラグ１８”、伸張ロッド２２”、圧縮バネ２４”を備える。伸張ロッド２２”は、第１の加圧板６０”、圧縮バネ２４”、第２の加圧板６２”、係止ナット６４”を保持する。通気孔プラグ１８”と通気孔外装１４”は、伸張ロッド２２”を収容する貫通孔４４”、４６”をそれぞれ備えている。通気孔外装１４”は、その中間部で通気孔外装１４”の貫通孔４６”と交差すると共に通気孔外装１４”の貫通孔４６”を越えて延びるガス入口３２”を含む。通気孔外装１４”の貫通孔４６”の後端は、伸張ロッド２２”とネジ係合するため、環状挿入物５０”を有している。通気孔外装の１４”前端近傍において、通気孔外装１４”の貫通孔４６”の端部には、ねじ込みプラグ５４”を収容するための雌ネジが切られ、また、真空袋詰め梱包のため穴カバー５８”を収容するように、拡張穴５６”が通気孔外装１４”の貫通孔４６”と同軸上に設けられる。通気孔プラグ１８”は、貫通孔の形状の通気孔通路２８”を有する。

図１０の実施形態と図１及び図２の実施形態の差異は、図１０の実施形態では、通気孔プラグ１８”の後部に、第１の加圧板６０”を比較的密着させて収容する凹部９２”が形成されており、ガスを伸張ロッド２２”に通過させる通路を形成するため、通気孔プラグ１８”の貫通孔４４”が伸張ロッド２２”よりも大きい径を有していることである。

別の差異は、伸張ロッド２２”がその内部に通気孔通路を有していないことである。その代わりに、通気孔外装１４”の後端の凹部３６”から通気孔外装貫通孔４６”を超えて延びガス入口３２”の部分に至る貫通孔の形状で、別個の通気孔通路９４”が通気孔外装１４”に形成される。よって、通気孔プラグ通路２８”はガス入口３２”と流体連通して、複合材料製造用通気孔アセンブリ１２”内で締め付けられている膨張性袋を膨張させたり、収縮させたりする。

上述の本発明に係る種々の実施形態によれば、膨張性袋の材料を通気孔アセンブリに接合する化学接着剤によるものであり、労働集約的で、時間がかかり、信頼性の低い接続工程を排除することができ、複合材料製造の分野で有用な機械的通気孔プラグが提供される。よって、本発明は、接着剤結合を利用する場合よりも迅速かつ容易かつ確実に通気孔プラグを膨張性袋に物理的に装着することができ、時間と人件費とを大幅に節約することができる。

本発明の理解を深めるため、本発明を好適な実施形態の観点から説明した。しかしながら、本発明は、限定的ではなく例示的なものとして図示した形式に限定すべきではない。

Claims (33)

1. 膨張性袋の開放端に接続される複合材料製造用通気孔アセンブリであって、
   第１の締付け面を有する本体部材と、
   第２の締付け面を有する締付け部材と、
   第１および第２の締付け面は相互に略補完的な略凸状構造と凹状構造とを有し、
   第１および第２の締付け面が対向するように前記本体部材と前記締付け部材とを相互接続する搬送部材であって、前記本体部材および締付け部材を相互に対して略開放状態から相対的閉鎖状態へ平行移動させる搬送部材とを備え、
   前記本体部材と締付け部材が相互に対して回転せずに平行移動する複合材料製造用通気孔アセンブリ。
2. 請求項１記載の複合材料製造用通気孔アセンブリにおいて、
   第１および第２の締付け面が不規則な構造を有する複合材料製造用通気孔アセンブリ。
3. 請求項１記載の複合材料製造用通気孔アセンブリにおいて、
   前記相対的閉鎖状態では、前記締付け部材が前記本体部材の凹部に少なくとも部分的に収容され、前記第１の締付け面が前記凹部に少なくとも部分的に位置して略凹状構造を有し、前記第２の締付け面が略凸状構造を有する複合材料製造用通気孔アセンブリ。
4. 請求項１記載の複合材料製造用通気孔アセンブリにおいて、
   前記締付け部材が、前記本体部材に向けて前記略開放状態から前記相対的閉鎖状態へ平行移動するときに前記搬送部材によって搬送される複合材料製造用通気孔アセンブリ。
5. 請求項１記載の複合材料製造用通気孔アセンブリにおいて、
   前記搬送部材が、前記本体部材と前記締付け部材との開口部に収容されて、両部材を相互接続する複合材料製造用通気孔アセンブリ。
6. 請求項１記載の複合材料製造用通気孔アセンブリにおいて、
   前記搬送部材は、前記本体部材を介して前記搬送部材にアクセスする平行移動機構によって平行移動する複合材料製造用通気孔アセンブリ。
7. 膨張性袋の開放端に接続される複合材料製造用通気孔アセンブリであって、
   第１の締付け面を有する本体部材と、
   第２の締付け面を有する締付け部材と、
   第１および第２の締付け面が対向するように前記本体部材と前記締付け部材とを相互接続する搬送部材であって、前記本体部材および締付け部材を相互に対して略開放状態から相対的閉鎖状態へ平行移動させる搬送部材と、
   前記搬送部材に接続され、前記本体部材と前記締付け部材の少なくとも一方に作用して、第１および第２の締付け面間での適切な締付け力の維持を補助する圧縮部材と、
   前記本体部材に形成され、加圧ガスを伝送させるために前記締付け部材を通じて延びる流体通路と
   を備える複合材料製造用通気孔アセンブリ。
8. 請求項７記載の複合材料製造用通気孔アセンブリは、更に、
   加圧ガス源との接続のために前記流体通路と流体連通する流体入口を含む複合材料製造用通気孔アセンブリ。
9. 請求項７記載の複合材料製造用通気孔アセンブリにおいて、
   前記流体通路が前記搬送部材に少なくとも部分的に形成される複合材料製造用通気孔アセンブリ。
10. 膨張性袋の開放端に接続される複合材料製造用通気孔アセンブリであって、
    第１の締付け面を有する本体部材と、
    第２の締付け面を有する締付け部材と、
    第１および第２の締付け面が対向するように前記本体部材と前記締付け部材とを相互接続する搬送部材であって、前記本体部材および締付け部材を相互に対して略開放状態から相対的閉鎖状態へ平行移動させる搬送部材と、
    前記搬送部材に接続され、前記本体部材と前記締付け部材の少なくとも一方に作用して、第１および第２の締付け面間での適切な締付け力の維持を補助する圧縮部材と
    を備える複合材料製造用通気孔アセンブリ。
11. 膨張性袋の開放端に接続される複合材料製造用通気孔アセンブリであって、
    略凹状構造の第１の締付け面を有する本体部材と、
    略凸状構造の第２の締付け面を有する締付け部材と、
    第１および第２の締付け面が対向するように前記本体部材と前記締付け部材とを相互接続する搬送部材であって、前記本体部材および締付け部材を相互に対して略開放状態から相対的閉鎖状態へ平行移動させる搬送部材と、
    前記搬送部材に接続され、前記本体部材と前記締付け部材の少なくとも一方に作用して、第１および第２の締付け面間での適切な締付け力の維持を補助する圧縮部材と、
    前記本体部材に形成され、加圧ガスを伝送させるために前記締付け部材を通じて延びる流体通路と、
    加圧ガス源との接続のために前記流体通路と流体連通する流体入口と
    を備える複合材料製造用通気孔アセンブリ。
12. 請求項１１記載の複合材料製造用通気孔アセンブリにおいて、
    前記相対的閉鎖状態では、前記締付け部材が前記本体部材の凹部に少なくとも部分的に収容され、前記第１の締付け面が前記凹部に少なくとも部分的に位置する複合材料製造用通気孔アセンブリ。
13. 請求項１２記載の複合材料製造用通気孔アセンブリにおいて、
    前記搬送部材が前記本体部材と前記締付け部材との開口部に収容されて両部材を相互接続し、前記締付け部材が、前記本体部材に向けて前記略開放状態から前記相対的閉鎖状態へ平行移動するときに前記搬送部材によって搬送される複合材料製造用通気孔アセンブリ。
14. 請求項１３記載の複合材料製造用通気孔アセンブリにおいて、
    前記搬送部材の少なくとも一部が、前記本体部材とネジ係合するためのリードネジを備える複合材料製造用通気孔アセンブリ。
15. 請求項１３記載の複合材料製造用通気孔アセンブリは、更に、
    前記搬送部材に接続され、前記締付け部材に作用して、第１および第２の締付け面間での適切な締付け力の維持を補助する圧縮部材を含む複合材料製造用通気孔アセンブリ。
16. 第１の締付け面を有する本体部材と、第２の締付け面を有する締付け部材と、第１および第２の締付け面を相互に対向させて前記本体部材と前記締付け部材とを相互接続する搬送部材であって、前記本体部材および締付け部材を相互に対して略開放状態から相対的閉鎖状態へ平行移動させ、前記本体部材と締付け部材が相互に対して回転せずに平行移動する搬送部材とを含む複合材料製造用通気孔アセンブリと、開放端を有する膨張性袋との組み合わせであって、
    前記略開放状態では、前記膨張性袋の前記開放端が第１および第２の締付け面間で締め付けられるように前記複合材料製造用通気孔アセンブリに対して配置され、
    前記相対的閉鎖状態では、第１および第２の締付け面が前記膨張性袋の前記開放端を締め付けて、前記膨張性袋と前記複合材料製造用通気孔アセンブリとの間の封止接続を形成する組み合わせ。
17. 請求項１６記載の組み合わせにおいて、
    第１および第２の締付け面が略補完的な凸状構造と凹状構造を有する組み合わせ。
18. 請求項１７記載の組み合わせにおいて、
    前記相対的閉鎖状態では、前記締付け部材が前記本体部材の凹部に少なくとも部分的に収容され、前記第１の締付け面が前記凹部に少なくとも部分的に位置して略凹状構造を有し、前記第２の締付け面が略凸状構造を有する組み合わせ。
19. 請求項１６記載の組み合わせにおいて、
    前記締付け部材が、前記本体部材に向けて前記略開放状態から前記相対的閉鎖状態へ平行移動するときに前記搬送部材によって搬送される組み合わせ。
20. 請求項１６記載の組み合わせにおいて、
    前記搬送部材が前記本体部材と前記締付け部材との開口部に収容されて両部材を相互接続する組み合わせ。
21. 請求項２０記載の組み合わせにおいて、
    前記搬送部材は、前記本体部材を介して前記搬送部材にアクセスする平行移動機構によって平行移動する組み合わせ。
22. 請求項１６記載の組み合わせは、更に、
    前記本体部材に形成され、加圧ガスを前記膨張性袋へ送るために前記締付け部材を通じて延びる通路を含む組み合わせ。
23. 請求項２２記載の組み合わせにおいて、
    前記本体部材が加圧ガス源への接続のための入口を含む組み合わせ。
24. 請求項１６記載の組み合わせは、更に、
    前記搬送部材に接続され、前記本体部材と前記締付け部材の少なくとも一方に作用して、第１および第２の締付け面間での適切な締付け力の維持を補助する圧縮部材を含む組み合わせ。
25. 複合材料製造のため膨張性袋を膨張させて複合材料を形成する準備として、前記膨張性袋の開放端に複合材料製造用通気孔アセンブリを接続する方法であって、前記複合材料製造用通気孔アセンブリが、第１の締付け面を有する本体部材と、第２の締付け面を有する締付け部材と、第１および第２の締付け面を相互に対向させて前記本体部材と前記締付け部材とを相互接続する搬送部材とを備える方法において、
    前記第２の締付け面上に収容される前記膨張性袋の前記開放端に前記締付け部材を挿入するステップと、
    前記本体部材と前記締付け部材とを互いに略開放状態から相対的閉鎖状態へ平行移動させるため、前記搬送部材を始動するステップと、
    前記本体部材と締付け部材が相互に対して回転せずに平行移動するように、前記本体部材と前記締付け部材とを前記略開放状態から前記相対的閉鎖状態へ平行移動させるステップとを備え、
    前記相対的閉鎖状態では、第１および第２の締付け面が前記膨張性袋の前記開放端を締め付けて、前記膨張性袋と前記複合材料製造用通気孔アセンブリとの間の封止接続を形成する方法。
26. 請求項２５記載の方法において、
    第１および第２の締付け面が、略補完的な凸状構造と凹状構造とをそれぞれ有する方法。
27. 請求項２５記載の方法において、
    前記相対的閉鎖状態では、前記締付け部材が前記本体部材の凹部に少なくとも部分的に収容され、前記第１の締付け面が前記凹部に位置して略凹状構造を有し、前記第２の締付け面が略凸状構造を有する方法。
28. 請求項２５記載の方法において、
    前記締付け部材が、前記本体部材に向けて前記略開放状態から前記相対的閉鎖状態へ平行移動するときに前記搬送部材によって搬送される方法。
29. 請求項２５記載の方法において、
    前記搬送部材が、前記本体部材と前記締付け部材との開口部に収容されて両部材を相互接続する方法。
30. 請求項２５記載の方法において、
    前記搬送部材は、前記本体部材を介して前記搬送部材にアクセスする平行移動機構によって平行移動する方法。
31. 請求項２５記載の方法において、
    前記本体部材が加圧ガス源との接続のための流体入口を含み、前記本体部材および前記締付け部材が前記流体入口と流体連通する一又は複数の流体通路を含み、
    前記方法は、更に、
    前記流体入口を加圧ガス源に接続するステップと、
    前記本体部材及び前記締付け部材の一又は複数の流体通路を通じて、制御された方法で所望の圧力まで前記膨張性袋を膨張させることで、複合材料を形成するステップと
    を備える方法。
32. 請求項３１記載の方法は、更に、
    前記締付け部材を通じて前記本体部材から加圧ガスを伝送するために前記搬送部材に形成される流体通路を含む方法。
33. 請求項２５記載の方法は、更に、
    前記搬送部材に接続され、前記本体部材と前記締付け部材の少なくとも一方に作用して、第１および第２の締付け面間での適切な締付け力の維持を補助する圧縮部材を含む方法。

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