JP6157176B2 - 航空機胴体を製造するためのデバイスの扇状体を位置付けるシステム - Google Patents

Description

本発明は、航空機胴体を製造するためのデバイスの扇状体を位置付けるシステムに関する。

特許文献１には、航空機胴体を製造するためのデバイスが記載されており、この航空機胴体では、積層マンドレルが、対称軸に関して回転体（以下、特にシリンダ）を画成する外面により区画される。積層マンドレルは、含浸合成材料の束を受けて支持するように構成されており、この含浸合成材料の束は、複数の重複層を形成する積層段階においてマンドレルの外面に巻き付けられて配置される。上記重複層は、航空機の構造体セクション（一般的に、胴体の管状部分）を形成するために高温のオートクレーブ内において真空下で、後続する重合処理を受ける。

積層マンドレルは、軸回りで角度方向に間隔をあけており、ガイドによって支持された複数の扇状体(sector)を備え、このガイドは、格子状支持構造体から径方向に延在する。扇状体は、扇状体が軸と平行であり並んで配置された大きい直線縁部を有し、扇状体のうち軸と反対側にある外面が外面を画成する膨張積層位置と、扇状体が軸に接近して面のトレースから離間するように動き、真空下の重合処理の終了時に航空機の構造体セクションから積層マンドレルを引き出すことを可能とする収縮解体位置と、の間で移動可能である。

公知のタイプのシステムにおいて、各扇状体には、複数の移動可能スライドに強固に接続された支持構造体が設けられており、この移動可能スライドは、支持構造体により支持されるガイドの固定部分それぞれに沿って移動する。

上記システムは、ガイドに対して扇状体を相対的に位置付けることを可能とせず、上記動作は、寸法公差を／扇状体の及び／またはガイドの位置付け誤差を補う目的で非常に有効である。

国際公開第２００７／１４８３０１号パンフレット

したがって、上述で強調した技術的問題を解決する扇状体の位置付システムを製造する必要性がある。

上記目的は、航空機胴体を製造するためのデバイスであって積層マンドレルが対称軸に関する回転体を画成する外面により区画されるデバイスの扇状体と共に動作するように構成された位置付システムに関する本発明により達成され、上記積層マンドレルが、含浸合成材料の束を受けて支持するように構成され、含浸合成材料の束が、外面に配置され巻き付けられて、航空機の構造体セクションを形成するために高温の真空下で重合処理を受ける複数の重複層を形成し、積層マンドレルが、上記軸に沿って細長い支持構造体により支持され、軸回りで角度方向に間隔をあけた複数の扇状体を備え、この扇状体が、アクチュエータの推進を受けて、支持構造体により支持されるガイドに沿って、
− 扇状体が、軸と平行であり隣り合って配置された大きな直線縁部を有し、扇状体のうち軸とは反対側の外面が、共に外面を画成する、膨張積層位置と、
− 扇状体の少なくとも一部が、面のトレースから離間移動するように接近し、マンドレルの径方向寸法を低減し、マンドレルを航空機の構造体セクションから引き抜くことを可能とする、収縮解体位置と、
の間で移動可能であり、各ガイドが、支持構造体により支持される固定部分と、直線方向Ｈに沿って固定部分に沿って／に対してスライドする可動部分と、を備え、可動部分のうち扇状体それぞれを向く部分との間において、補強構造体には、位置付デバイス（Ｐ）が設けられており、この位置付デバイスが、ガイドの軸Ｈに垂直な平面ＲＰに位置する二方向（ｘ、ｙ）においてガイドに対する扇状体の位置を調整することを可能とする。

ここで、好ましい実施形態の例を示す添付の図面を参照しながら本発明を説明する。

航空機胴体を製造するためのデバイスであって本発明における作動システムを用いるデバイスを示す斜視図である。 図１に示すデバイスの内部構造を示す斜視図である。 図１及び図２に示すデバイスの拡大横断面を示す側面図である。 本発明における位置付デバイスを示す斜視図である。 図４における動作中の位置付デバイスを示す長手方向断面図である。 本発明における位置付デバイスを示す上面図である。

図４から図６では、航空機胴体を製造するためのデバイス２（図１）の扇状体を位置付けるシステムを全体的に符号１で示す。

特に、デバイス２（図１）は、外面５により区画される積層マンドレル４を備え、この外面は、対称軸７に関して回転体を画成する。積層マンドレル４は、含浸合成材料の束を受けて支持するように構成されており、この含浸合成材料は、外面５に配置されて巻き付けられており、面５を完全にかつ均一に覆う複数の重複層を形成する。合成材料の束（例えばカーボンファイバ）は、積層マンドレル４にある積層ヘッド（公知のタイプ−図示略）を用いて配置されている。

例えば、束は、マンドレルを軸７回りで回転させて積層ヘッド（図示略）を軸７に沿って調整した態様で並進移動させることによって、配置される。例えば、米国特許出願公開第２００５／００３９８４３明細書は、積層ヘッドを示す。束の積層を終えると、含浸合成材料の束は、航空機の管状の構造体セクションを製造するために真空下で重合処理を受ける。上記処理は、積層マンドレル４をオートクレーブ（図示略）内に配置して公知のタイプの熱的加熱サイクルを実行することにより、行われる。

図示の例において、外面５は、シリンダ状であり、積層マンドレル４は、航空機胴体のシリンダ状の管状部分を形成するために使用される。

積層マンドレル４は、軸７回りで角度方向に間隔をあけかつ支持構造体１０（図示略）により支持された複数の扇状体１２を備え、この支持構造体は、軸７に沿って直線状に延在する。

扇状体１２は、
− 扇状体１２が、隣り合って配置され、軸７と平行な大きな直線縁部を有し、扇状体１２のうち軸７とは反対側の外面が、連続的であり、全体としてシリンダ状面５を画成する、膨張積層位置（図１及び図３）と、
− 扇状体１２が軸７に接近して面５から離間移動し、マンドレル４の径方向寸法を低減して処理の終わりにおいて航空機の構造体セクションからマンドレル４を引き出すことを可能とする、収縮解体位置と、
の間で移動可能である。

支持構造体１０（図２）は、公知の技術を用いて製造されており、軸７に沿って支持構造体が撓むことを防止するように構成されている。

支持構造体１０は、第１及び第２環状端部分１６ａ、１６ｂ（図１）間で延在しており、各環状端部分には、軸方向に延在する切頭円錐状部分１７ａ、１７ｂが各別に形成されている。

切頭円錐端部分１７ａ、１７ｂは、金属材料で形成されており、それぞれは、軸７と同軸の中央開口部１８を区画する。

特許文献１は、上述したタイプの支持構造体１０及び端部分１７ａ、１７ｂの実施形態及び使用の一例を示す。

各扇状体１２は、横断面が６０°の開口角度を有する円弧の外形を有しており、軸７を中心とする湾曲金属壁部２０（図３）と、複数のリブ２１で形成された補強構造体２１と、を備え、このリブは、軸方向で互いに間隔をあけられており、マンドレル４の内側を向いて壁部２０の撓み／変形を防止し、面５が完全にシリンダ状であり軸７と同軸であるままとすることを確保する。

２つ隣接する扇状体１２の隣接する縁部１３は、周辺重複領域１３ｓ（図３）において縁部を上下に位置付けるように構成されている。

各扇状体１２の補強構造体２１と支持構造体１０との間には、一対の直線ガイド１７（公知のタイプでありしたがってさらには説明しない）が設けられており、このガイドは、扇状体１２を支持するように構成されており、軸７に対して径方向で両方向に、膨張及び収縮積層位置間で各湾曲壁部２０の直線状並進移動を可能とする。

特に、各扇状体１２は、二対の直線ガイド１７（図２参照）により支持され、このガイドは、支持構造体１０の環状端部分１６ａ、１６ｂに配置されている。

−公知のタイプの−ガイド１７は、さらには詳細に説明されないが、それぞれ、支持構造体により支持される固定部分１７ｇと、直線方向Ｈにおいて固定部分１７ｇに沿って／固定部分１７ｇに対して延在する可動部分１８（スライド−図３及び図４参照）と、を備える。

本発明において、各可動部分１８のうち扇状体１２の補強構造体２１を向く各端部分には、位置付デバイスＰが設けられており、この位置付デバイスは、ガイド１７の軸Ｈに垂直な平面ＲＰ（図３に輪郭が記載されている）にあるガイドに対して扇状体１２の位置を調節することを可能とする。

さらなる詳細（図４）において、スライド１８は、平行六面体状の金属本体４５を備え、このスライドには、扇状体１２を向く側面に、平坦な正方形のフレーム形態に形付けられたフランジ４０が設けられており、このフランジは、スライド１８に設けられた座部４２と連通する正方形の内部開口部４１を区画する。

座部４２は、平行六面体状を有し、４つの平坦な矩形状の側壁部４３によりかつ同様に平坦で矩形状の底壁部４４（図５）により区画されている。

座部４２は、四角錐台として形付けられた金属本体４５を収容し、この金属本体は、底壁部４４上に載置される長いベース壁部４６と、それぞれが側壁部４３それぞれを向く二等辺四角形の形態に形付けられた４つの周壁部４７と、短いベース壁部４８と、により画定されている。金属本体４５は、シリンダ状の金属ピン５０を支持し、このピンは、壁部４６及び４８と垂直な軸５１に沿って短いベース壁部４８から支持構造体２１に向けて延在する。軸５１は、平面ＲＰと垂直である。

ピン５０は、扇状体１２の支持構造体２１に形成された穴部５２（図３）に挿入されるように構成されている。

座部４２の内側における本体４５の位置は、座部４２の内側に収容されている４つの捕捉本体５３を用いて調節され、特に、各捕捉本体５３は、矩形状の台形断面を有する楔状の形態をなして形付けられており、壁部５４を有し、この壁部５４は、軸５１に対して傾斜しており、金属本体４５の周壁部４７それぞれに当接する。各捕捉本体５３のうち軸５１に沿う部分の位置は、ネジ５５により調節され、このネジは、捕捉本体５３に設けられたシリンダ状座部の内側に螺着されるネジ付軸と、座部４２を画定する側とは反対側の底壁部４４に当接する頭部と、を備える。

（六角形座部が設けられた）ネジ５５の頭部は、スライド１８の壁部にある窓部５４を用いてアクセス可能である。

動作部（図示略）５５は、ネジを用いて、座部４２内で軸５１に沿って各捕捉本体５３の位置を調節し、このようにして、壁部５４及び４７間を連結することにより、ピン５０の移動は、軸５１に垂直であり、フランジ４０の平面と平行な二方向ｘ及びｙ（図４）で得られる。このようにして、複数対の位置付デバイスＰ（又は４つの位置付デバイスすべて）を用いて、扇状体１２の位置を扇状体を支持する４つのガイドに対して調節できる。いったん最適位置に達すると、支持構造体２１は、フランジ４０により支持されたボルト５５（図６）を用いて安定的に固定される。

各扇状体の移動は、アクチュエータ６０（図３）により得られ、このアクチュエータは、一対のガイド１７間に位置付けられており、アクチュエータには、上記並進移動を生成するように構成された電気モータ６１（図３、概略的に示す）が設けられている。

例えば、アクチュエータ６０は、ネジ−ナットネジタイプであり、支持構造体１０により支持されてモータ６１により回転されるナットネジ６２（明確性のため、図３では伝達機構を図示しない）と、ナットネジ６２に結合され、一端部が扇状体１２の補強構造体２１にヒンジ接続された直線ネジ付素子６３と、を備える。直線状ネジ付素子６３は、軸Ｈと平行な軸６４に沿って径方向に延在する。

あるいは、ナットネジ６２は、扇状体１２の補強構造体２１に配置されてもよく、ネジ付素子６３は、支持構造体１０により支持されてもよい。

シャフト６０は、矩形状プレート６６が延在する第１端部分を有し、この矩形状プレートは、順に、補強構造体２１から軸７に向けて径方向に延在する三角形状ブラケット６７にヒンジ接続されている。

２ デバイス、４ 積層マンドレル，マンドレル、５ シリンダ状面，外面，面、７ 対称軸，軸、１０ 支持構造体、１２ 扇状体、１３ 直線縁部，縁部、１６ａ 第１環状端部分，環状端部分，端部分、１６ｂ 第２環状端部分，環状端部分，端部分、１７ 直線状ガイド，ガイド、１７ｇ 固定部分、１８ 可動部分，スライド、２０ 湾曲金属壁部，湾曲壁部，壁部、２１ 補強構造体，リブ、４２ 座部、４５ 中央本体，金属本体、４７ 側壁部，周壁部、５１ 結合する部分、５３ 捕捉本体、５５ ネジ付素子，ボルト、６０ アクチュエータ，シャフト、Ｈ 軸、Ｐ 位置付デバイス、ＲＰ 平面

Claims (6)

1. 航空機胴体を製造するためのデバイス（２）であって積層マンドレル（４）が対称軸（７）に関する回転体を画成する外面（５）により画成されるデバイスの扇状体と共に動作するように構成された位置付システムであって、
   前記積層マンドレル（４）が、含浸合成材料の束を受けて支持するように構成され、前記含浸合成材料の束が、前記外面（５）に配置され巻き付けられて、航空機の構造体セクションを形成するために真空下で高温の重合処理を受ける複数の重複層を形成し、
   前記積層マンドレル（４）が、前記軸（７）に沿って細長い支持構造体により支持され、前記軸（７）回りで角度方向に間隔をあけた複数の扇状体（１２）を備え、前記扇状体が、アクチュエータ（６０）の推進を受けて、前記支持構造体（１０）により支持されるガイド（１７）に沿って、
   − 当該扇状体（１２）が、前記軸（７）と平行であり、隣り合って配置された大型の直線縁部（１３）を有し、当該扇状体（１２）のうち前記軸（７）の反対側にある外面が、共に前記外面（５）を画成する、膨張積層位置と、
   − 当該扇状体（１２）の少なくとも一部が前記軸（７）に接近して前記面（５）のトレースから離間するように移動し、前記マンドレルの径方向寸法を低減させ、航空機の前記構造体セクションから前記マンドレル（４）自体を引き抜くことを可能とする、収縮解体位置と、
   の間で移動可能であり、
   前記ガイド（１７）それぞれが、前記支持構造体（１０）により支持される固定部分（１７ｇ）と、直線方向Ｈに沿って前記固定部分（１７ｇ）に沿って／に対してスライドする可動部分（１８）と、を備え、
   当該位置付システムが、前記可動部分（１８）のうち前記扇状体（１２）それぞれに面する端部分と前記扇状体（１２）の補強構造体（２１）との間に配置された位置付デバイス（Ｐ）を備えており、
   前記位置付デバイス（Ｐ）が、前記ガイド（１７）自体の軸Ｈに垂直な平面ＲＰに位置する二方向（ｘ、ｙ）に沿って前記ガイドに対して前記扇状体（１２）の位置を調整することを可能とし、
   前記位置付デバイスが、前記可動部分（１８）内に得られる座部（４２）に配置され、前記扇状体（１２）の前記支持構造体（２１）と結合する部分（５１）が設けられた中央本体（４５）を備え、
   前記座部（４２）内の前記中央本体（４５）の位置が、複数の捕捉本体（５３）を前記座部（４２）内で位置付けることによって調整可能であり、前記捕捉本体が、前記中央本体（４５）の側壁部（４７）に当接して変位させることを特徴とする位置付システム。
2. 前記扇状体（１２）それぞれが、前記支持構造体の端部分（１６ａ、１６ｂ）に配置された二対の前記直線状ガイド（１７）により支持されることを特徴とする請求項１に記載の位置付システム。
3. 前記中央本体（４５）が、正方形のベースを有する四角錐台として形付けられており、
   前記捕捉本体（５３）が、楔状であること特徴とする請求項１に記載の位置付システム。
4. 前記捕捉本体（５３）それぞれが、ネジ付素子（５５）それぞれに作用する前記座部（４２）内に位置付けられており、
   前記ネジ付素子が、前記捕捉本体自体で得られるキャビティ内に少なくとも部分的に延在することを特徴とする請求項１または３に記載の位置付システム。
5. 前記アクチュエータが、ネジ（３１）−ナットネジ（２９）タイプであることを特徴とする請求項１に記載の位置付システム。
6. 前記扇状体（１２）それぞれが、円の円弧の外形である横断面を有する湾曲壁部（２０）と、前記マンドレル（４）の内側を向いて前記壁部（２０）の撓み／変形を防止するように構成された補強構造体（２１）と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置付システム。

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