JP6270317B2 - 耐雷ファスナのシーラント層成形用治具、耐雷ファスナのシーラント層成形方法、耐雷ファスナ、航空機の翼、耐雷ファスナの成形方法および航空機の翼の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、航空機の機体、特に、翼に用いられる耐雷ファスナのシーラント層成形用治具に関する。

航空機の機体を構成する翼は一般に中空構造となっており、翼表面を形成する翼パネルは、翼内部にある構造部材にファスナ部材によって固定されている。
このとき、ファスナ部材は、ピン状のファスナ本体を、翼パネルおよび翼内部の構造部材の双方に形成された貫通孔に翼の外部側から挿入し、その先端部を翼の内部側からカラー，ナットなどの締結金具で固定することで、翼パネルと構造部材とを締結する。
また、この他にも翼内部や胴体部で、翼パネル以外の構造部材や装備品の固定用の部材もファスナ部材によって締結・固定されている。

ところで、航空機においては、ファスナ部材に耐雷性を付与することにより被雷対策を万全に期す必要がある。
すなわち、航空機に被雷が発生して主翼等の翼パネルや構造部材に大電流が流れると、ファスナ本体および締結金具からなるファスナ部材によって締結された締結部に、大電流の一部、場合によっては全部が流れる。その電流値が各締結部における通過許容電流の限界値を超えると、電気的アーク（あるいはサーマルスパーク）と呼ばれる放電が発生する（以下、本明細書中ではこれをアークと称する）。これは、締結部を通過する電流により締結部を構成する主として導電部材からなる部材の締結界面に急激な温度上昇が生じて部材が局部的に溶融し、近傍の大気中に放電が発生する現象で、多くの場合、溶融部分からホット・パーティクルと言われる高温の溶融物の飛散が発生する。
一般に、翼の内部空間は燃料タンクを兼ねているため、被雷した際の燃料タンクの防爆対策を施す必要がある。前述のアークやホット・パーティクルがある一定エネルギーを超えると、燃料タンク内の燃料蒸気の着火源となる可能性がある。そのため被雷時において、（１）締結部におけるアークの発生を抑えること、および（２）アークを封止すること、の２重の冗長な対策によって、アーク放電の発生を防止あるいは、そこから飛散するホット・パーティクルが可燃性の燃料蒸気に接触しないようにして発火を防止することが求められている。ここで、可燃性の燃料蒸気が存在する可能性のある部位とは、翼内部および胴体部の、燃料タンク内部、一般に燃料タンクの翼端側に設置されるサージタンク（ベントスクープやバーストディスクなどが設置されるタンク）内部、燃料系統装備品内部等である。締結部におけるアークの発生防止のためには、ファスナ部材と構造部材との電気導電性を高めるため、ボンディングを行う。大電流であれば面ボンディング、中領域の電流値であればファスナボンディング（ファスナに導電性ファスナを用いる）、小電流であれば単に金属のファスナを用いればよい。

一方、アークの封止方法としては、ファスナ部材の必要な部位を覆うように、絶縁性材料からなるキャップを取り付け、さらに、キャップの内部にシーラント剤を充填し、ファスナ部材とキャップとの隙間を塞ぐ構成が提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、キャップを装着するには、装着するためのファスナ部分が必要となるため、ファスナ本体の長さを延長する必要がある。しかし、航空機には、極めて多数のファスナ部材が設けられるため、航空機の重量が重くなり、燃費が悪くなってしまう。
また、周囲が狭い狭隘部にファスナ部材が取り付けられている場合、キャップを装着するスペースがないこともある。

特開２０１０−２５４２８７号公報

そこで従来から、キャップを取り付けることなく、ファスナ部材に絶縁性のシーラント層を被せ、耐雷性を保持する方法も適用されている。しかし、作業員は目視によりシーラント層の成形作業をするため、ファスナ部材の周囲に耐雷性を確保するのに必要な厚さのシーラント層を精度よく成形するのは容易ではない。

本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、ファスナ部材の周囲に、必要な厚さのシーラント層を迅速かつ精度よく成形することができる耐雷ファスナのシーラント成形用治具を提供することを主目的とする。

かかる目的のもと、本発明の絶縁層成形用治具は、航空機の機体を構成する複数の部材を貫通して締結するファスナの周囲にシーラント層を成形するのに用いる治具であって、未硬化のシーラント剤が充填されるキャビティを有するカップと、キャビティ内に設けられ、ファスナに係止されることで、キャビティとファスナ部材の中心軸を一致させるガイドと、を備え、カップは、ファスナ部材の軸部又は頭部の全体を覆うように構成されることを特徴とする。

本発明の治具によれば、ガイドによってファスナ部材に対してカップの位置決めができる。そうすると、ファスナの周囲に必要な厚さを有するシーラント層を迅速かつ精度よく成形させることができる。

本発明のシーラント成形用治具のガイドには、棒状のガイドピンを用いることができる。
棒状のガイドピンを設けることによって、シーラント剤が充填されるキャビティとファスナ部材との中心軸を一致させることができる。

本発明のシーラント層成形用治具のガイドには、放射状に配置される複数枚のフィンを用いることもできる。
複数のフィンを設けることによって、シーラント剤が充填されるキャビティとファスナ部材との中心軸を一致させることができる。

本発明のシーラント層成形用治具のガイドは、カップに対して固定にしてもよいし、着脱自在にしてもよい。

本発明のシーラント層成形用治具は、カップまたはガイドに取手が形成されることが好ましい。
取手を形成することによって、シーラント層成形用治具の取り外しの操作性を向上させることができる。

本発明は、以上説明した治具を用いて、航空機の機体を構成する複数の部材を貫通して締結するファスナの周囲にシーラント層を成形する方法を提供する。この方法は、航空機の機体を構成する複数の部材を貫通して締結するファスナ部材の周囲に請求項１〜５のいずれか一項に記載のシーラント層成形治具を用いてシーラント層を成形する方法であって、シーラント剤をカップのキャビティに充填する工程と、シーラント剤が充填されたカップを、ガイドがファスナ部材に係止されることで、キャビティとファスナ部材の中心軸が一致するように、ファスナ部材に装着する工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の耐雷ファスナのシーラント層の成形方法は、シーラント剤が充填されたカップのガイドをファスナ部材に係止させて装着する工程の後に、シーラント層を成形する工程を備え、このシーラント層を成形する工程の後に、カップおよびガイドによって形成された空隙を、未硬化のシーラント剤により埋める工程を備えることが好ましい。
カップにより形成された空隙を未硬化のシーラント剤で埋めることにより、スクィーズアウトが剥がれ落ちることを防止することができる。また、ガイドによって形成された空隙を埋めることにより、アークを完全に封止することができる。

さらに、本発明の耐雷ファスナのシーラント層の形成方法は、シーラント剤が充填されたカップのガイドをファスナ部材に係止させて装着する工程の前に、絶縁の必要な部位の周囲を、カップに予め充填されているシーラント剤よりも、粘度の低いシーラント剤で被覆しておくことが好ましい。
予め、粘度の低いシーラント剤で被覆しておくことにより、カップをファスナ部材に装着する際、カップに充填されたシーラント剤にボイドが発生することを抑制できる。

こうしてシーラント層が成形された耐雷ファスナは、典型的には、航空機の翼に用いられる。また、本発明は、例えば、耐雷ファスナの成形方法や航空機の翼の製造方法として表現することもできる。

本発明によれば、シーラント剤を充填したカップを、ガイドを用いて位置決めされたファスナ部材に装着することにより、必要な厚さのシーラント層をファスナ部材の周囲に迅速かつ精度よく成形させることができる。

第1実施形態における第１ステップおよび第２ステップを説明するための図である。 第1実施形態における第３ステップを説明するための図である。 第1実施形態の変形例におけるシーラント層成形の手順を説明するための図である。 第２実施形態における第１ステップおよび第２ステップを説明するための図である。 第２実施形態における第３ステップを説明するための図である ２種類のシーラント剤を用いた効果を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。
［第1実施形態］
図１は、第１実施形態における耐雷ファスナのシーラント層成形方法を説明するための図である。
第１実施形態では、ガイド治具３０を使用して、ファスナ部材２４の周囲に必要な厚さのシーラント層２９（図２参照）を成形する。なお、本発明は、ピン状のファスナ本体２５の替わりにボルトを用い、かつ、カラー２６の替わりにボルトに噛合うナットを用いてファスナ部材を構成することを許容する。つまり、本発明のファスナ部材は、具体的な形態にかかわらず、一方の部材が軸部を有し、他方の部材がこの軸部に装着される締結具を含む概念を有している。
第１実施形態に係るファスナ部材２４は、図１（ａ）に示すように、翼パネル２１（第１の部材）と、補強構造材２２（第２の部材）とを接続する。なお、図１（ａ）において、翼パネル２１の外表面２１ｂ側が翼の外部を示し、補強構造材２２の内表面２２ｂ側が翼の内部を示している。
ファスナ部材２４は、ピン状のファスナ本体２５と、翼の内側でファスナ本体２５の軸部２５ａに装着されるカラー（締結部材）２６と、ワッシャ２７と、から構成される。
ファスナ本体２５およびカラー２６は、強度の面から一般に、チタン合金、インコネルやステンレススチール等の金属材料により形成される。ファスナ本体２５は、軸部２５ａと、軸部２５ａの一端部に軸部２５ａより外径が大きい頭部２５ｂと、からなる。また、軸部２５ａの先端面には、リセス２５ｄが形成されている。リセス２５ｄとは、後述するガイドロッド３７の先端と係止するように設けられた窪みのことであり、例えば、六角穴付きボルトの頭部として形成し、締め付け工具を刺す穴を兼ねることができる。なお、以下の実施形態において、ファスナはボルトも含めると、呼び径が例えば５／３２インチ〜９／１６インチ程度の範囲を対象とし、記載する。
ワッシャ２７は、所定の厚さを有した環状で、通常は金属材料を用いる。ワッシャ２７に金属材料を用いる場合は、ステンレススチールやアルミニウム等が用いられる。
ファスナ本体２５、カラー２６、ワッシャ２７などの金属部材の表面には通常、被膜を施す。例えば、アノダイズ被膜を施すと、防食性の維持と締め付け時の潤滑性が向上する。また、導電性の化成被膜を施すと、防食性が維持されるとともに、アーク発生防止や静電気除去性能向上のための導電性を向上させることができる。
ワッシャ２７を絶縁材料で形成した場合、補強構造材２２とワッシャ２７との界面においてアーク放電が生じるのを防止する能力を高めることができる。ただし、強度は低下するため、構造設計上の配慮が必要である。ワッシャ２７に絶縁材料を用いる場合は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ナイロン樹脂等の絶縁性を有した樹脂により形成するのが好ましい。

このファスナ本体２５は、翼パネル２１及び補強構造材２２をそれぞれ貫通して形成された孔２１ａ、２２ａに翼パネル２１の外表面２１ｂ側から挿入され、後端部の頭部２５ｂを孔２１ａの周囲面に突き当てた状態で、先端部を補強構造材２２の内表面２２ｂから翼の内部に向けて突出させる。
この状態で、ファスナ本体２５の先端部は、カラー２６よりも翼の内側に突出している。内側に突出したファスナ部材２４の全周面には、アーク発生を防止するために絶縁性材料からなるシーラント層２９を成形する必要がある。このシーラント層２９が耐雷性を確保することができる所定厚さを有さない場合、すなわち、アーク発生防止手段の性能が不十分で、雷電流によりファスナ部材２４と他の周囲の部材との接触面でアークが発生した場合、アークを封止しきれず、アーク自体あるいはアークから発生するホット・パーティクルがシーラント層２９を破壊して噴き出し、可燃性の燃料蒸気と接触して着火を引き起こすおそれがある。このシーラント層２９の破壊には、シーラントのバルク部分が破れたり溶融したりして破壊する場合と、シーラント層２９と補強構造材２２の内表面２２ｂの密着面でシーラント層２９が剥がれて、ホット・パーティクルが噴き出す場合がある。必要なシーラント層２９の厚さとしては、それぞれの締結部に流れる雷電流の大きさに充分耐えるようにそれぞれ設定する必要があり、例えば０．８ｍｍ〜３．０ｍｍ程度である。また、必要な厚さは、同じファスナ部材２４の周囲であっても、部位によって異なる。例えば、ファスナ部材２４の外周は２．５ｍｍ必要である一方、ファスナ部材２４のカラー２６側のリセス２５ｄ周辺は０．８ｍｍ、あるいはそれ以下でも問題ない場合がある。
また、シーラント層２９の成形の際、シーラント層２９内に極力ボイドが発生しないようにしなければいけない。シーラント層２９に多数ボイドが存在すると、アークの封止能力が低下し、耐雷性が損なわれるためである。また、航空機の翼には、極めて多数のファスナ部材２４が設けられるため、一つ一つのファスナ部材２４にかけられるシーラント層２９の成形時間を短くする必要がある。

そこで、第１実施形態では、ガイド治具３０を使用して、必要な所定厚さのシーラント層２９を迅速かつ正確に成形する手法を提案する。この方法は、シーラント層２９を除いて既に組み付けられているファスナ部材２４に対して施される。

ガイド治具３０は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、未硬化状態のシーラント剤２８が充填されるキャビティ３３を有するカップ３１と、カップ３１をファスナ部材２４に対して位置決めするガイドピン３５と、から構成される。
必要な厚さのシーラント層を成形するためには、まず、キャビティ３３の外径及び深さがファスナ部材２４の外径および突出した長さに対し必要な厚さを確保できる大きさでなければならない。これについての検討の詳細は後述する。また、被覆するシーラント剤２８が不足しないことが前提となる。そのために、カップ３１のキャビティ３３を満たすようにシーラント剤２８を充填することを原則とするが、後述するように、キャビティ３３内のシーラント剤２８を少なく調整する場合もある。
しかし、キャビティ３３の外径，深さ、およびキャビティ３３内に充填するシーラント剤２８の量が特定されただけでは必要な厚さを得ることはできない場合がある。すなわち、キャビティ３３の中心軸とファスナ部材２４の中心軸が一致しない場合である。キャビティ３３の中心軸が横方向にずれたり、斜めになる状態である。
そこで、キャビティ３３とファスナ部材２４の中心軸同士を一致させるために、ガイド治具３０はガイドピン３５を備えている。

カップ３１は、円筒状の形態をなしている。カップ３１のキャビティ３３は、ファスナ部材２４の中心軸に対して、線対称な回転体をなす。したがって、キャビティ３３とファスナ部材２４の中心軸同士を合わせると、軸方向の何れの位置においても、中心軸からキャビティ３３を区画するカップ３１の内壁面までの距離を周方向にわたって均等にできる。カップ３１は、軸方向の一端側はキャビティ３３が開口し、他端側は天井部３２により閉じられている。
キャビティ３３の外径及び深さは、前述のようにファスナ部材２４の耐雷性確保のために必要な厚さのシーラント層２９を成形することを前提に定められている。成形するシーラント層２９の厚さは、シーラント層は硬化する際に厚さがその厚さの１０％〜２０％の分だけ収縮することと、各種の製造公差が発生することを考慮して十分な厚みとする必要がある。しかし、必要以上の厚みとすると航空機の総重量の増加につながり、燃費に影響する。そのため、カップ３１のキャビティ３３の外径は、以下の手順で決定する大きさとすることが好ましい。先ず、必要なシーラント層の厚さに、その厚さの１０％〜２０％の値を加えた厚さを求める。次に、その厚さの２倍の厚さを求める。最後に、その求めた厚さに、ファスナ部材２４の外径と各種の製造公差を加えた大きさを求め、その大きさをキャビティ３３の外径とする。
具体的には、必要なシーラント厚さが２．５ｍｍとすると、その厚さの２０％を加えた値の２倍の厚さ６．０ｍｍに、製造公差１．０ｍｍとワッシャ位置のファスナ本体位置からの最大公差とを加えた値を、キャビティ３３の外径とする。また、キャビティ３３の深さは、ファスナ本体２５の突出した長さに、必要なシーラント層の厚さの１０％〜２０％の値を加えた厚さと、ファスナ本体２５の突出した長さとキャビティ３３の深さの公差を、加えた大きさとするのが好ましい。また、ファスナ部材２４の外形に倣い、キャビティ３３は、開口部分に向かうに従い拡径されている。したがって、カップ３１はボトム部３１ａの肉厚が薄くなる。もし、ボトム部３１ａが厚いと、カップ３１のフットプリントが大きくなるため、その分補強構造材２２の内表面２２ｂに平らな部分を広く必要としてしまう。そうすると、補強構造材２２を構造設計上必要なサイズより大きくすることが必要になり、航空機の重量増につながるので、ボトム部３１ａの厚さはできるだけ薄い方がよい。しかし、薄すぎるとカップ３１が変形しやすくなり、所望のシーラント層２９の厚さを成形できない場合が発生するのに加え、後述のシーラントを充填する作業が困難になってしまう。そのため、ボトム部３１ａの厚さは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍとするのが好ましい。
カップ３１はフッ素樹脂で作られている。これは後述するシーラント層２９からの取り外しの際に離形性を良くするためである。

カップ３１は、その天井部３２に、表裏を貫通するガイド孔３２ａが形成されている。このガイド孔３２ａにガイドピン３５が挿入される。ガイド孔３２ａは、キャビティ３３の中心軸と同軸に形成されている。天井部３２の厚さ、およびガイド孔３２ａの径の公差は、挿入されるガイドピン３５が当該軸に対して傾かないことを考慮した厚さ、および、大きさとされる。具体的には、天井部３２の厚さは、２．０ｍｍ〜４．０ｍｍが好ましく、３．５ｍｍ〜４．０ｍｍがさらに好ましい。ガイド孔３２ａの径は、挿入されるガイドピン３５の後述するガイドロッド３７の外径に対して、＋０．０５ｍｍ〜＋０．２０ｍｍの範囲の公差とするのが好ましく、＋０．１０ｍｍ〜＋０．１５ｍｍの範囲の公差とするのがさらに好ましい。
ガイドピン３５は、カップ３１に対し、取り付け、及び、取り外しを自在に行なうことができる。ガイドピン３５の材質としてはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）やフッ素樹脂がシーラント剤２８の離形上好ましいが、真鍮やアルミなどの金属を用いて耐久性を向上させることもできる。

ガイドピン３５は、詳しくは後述するが、カップ３１の天井部３２を貫通させた状態で、ファスナ部材２４と同軸に配置させることで、キャビティ３３とファスナ部材２４の中心軸を一致させる。
ガイドピン３５は、ガイドロッド３７と、ガイドロッド３７の後端に設けられる取手３９と、を備えている。
ガイドロッド３７は、ガイド孔３２ａに隙間なく挿入されるように外径が設定された円柱状の部材である。ガイドロッド３７は、先端がファスナ部材２４のリセス２５ｄに挿入される。そうすることで、ガイドピン３５はファスナ部材２４と同軸に配置される。なお、挿入されるガイドロッド３７の外径の最大径は、ファスナ部材２４のリセス２５ｄの内径の最小径に対し、０．０５ｍｍ小さくなるように設定した。
取手３９は、ガイドピン３５を操作しやすいように、ガイドロッド３７よりも径が大きくされている。

以上説明したガイド治具３０を用いて、ファスナ部材２４の周囲に必要な所定厚さのシーラント層２９を成形させる手順について説明する。この手順は、第１ステップ〜第３ステップからなる。
［第１ステップ：図１（ｂ）〜（ｃ）］
第１ステップは、シーラント剤２８をガイド治具３０のキャビティ３３に充填する工程である。
まず行程に先立って、シーラント剤２８を充填・成形施工する部位の周辺および各種治具の清浄を行う。
シーラント剤２８は、シーリングガン３４から供給される。シーラント剤２８は、一般に厚手のタンク内のフィレットシールやファスナシールに用いられている高粘度のポリスルフィドポリマー材料、例えば、ＰＲＣ−Ｄｅｓｏｔｏ社製 ＰＲ−１７７６Ｍ Ｂ−２ Ｃｌａｓｓ Ｂ Ｌｏｗ Ｗｅｉｇｈｔ Ｆｕｅｌ Ｔａｎｋ Ｓｅａｌａｎｔを用いる。シーリングガン３４に予め充填されているシーラント剤２８は、ボイドの混入が極めて少ないものを用いることが好ましい。
図１（ｂ）に示すように、シーラント剤２８を充填するのに先立って、ガイドロッド３７の先端をガイド孔３２ａに挿入して塞いでおく。シーラント剤２８はキャビティ３３の天井部３２の側から順次供給し、キャビティ３３を満たすまで充填する。その際、空気を巻き込むとボイドが発生するので、空気を巻き込まないように注意しながら充填する。キャビティ３３を満たすまで充填することを基本とする。しかし、シーラント層２９を成形するファスナ部材２４の形状によってはスクィーズアウトが多量となるので、適度に減量することがある。ただし、減量しすぎるとシーラント層２９の成形に必要な量に足りなくなり、ボイド発生の原因となる。そこで、適量の充填の目安とするために、予めキャビティ３３の内側に目安線を付けてもよい。
シーラント剤２８の充填後、ガイドピン３５は先端がシーラント剤２８から突出するまで押込まれる（図１（ｃ））。

［第２ステップ：図１（ｄ）〜（ｆ），図２（ａ）］
第２ステップは、シーラント剤２８が充填されたガイド治具３０をファスナ部材２４に中心軸を一致させて装着する工程である。
はじめに、ガイド治具３０をファスナ部材２４に対して概ね位置決めしたのちに、シーラント剤２８から突出しているガイドロッド３７の先端をファスナ部材２４のリセス２５ｄに挿入する（図１（ｄ））。これで、キャビティ３３はファスナ部材２４と中心軸が一致することになる。

次いで、カップ３１をファスナ部材２４に向けて押し込む（図１（ｅ））。カップ３１はガイドロッド３７に案内されるので、キャビティ３３はファスナ部材２４と中心軸が公差の範囲で一致する状態が維持される。カップ３１のボトム部３１ａが補強構造材２２に接する終端まで押し込む（図１（ｆ））。そうすると、シーラント剤２８はファスナ部材２４の全周を覆う。また、このときカップ３１のボトム部３１ａの面と補強構造材２２の内表面２２ｂが密着しているため、キャビティ３３はファスナ部材２４と中心軸が公差の範囲でずれていても、矯正されてずれがさらに小さくなる状態になる。そのままガイド治具３０が位置ずれを起さないようにして、シーラント剤２８の表面に触れても変形しない（タックフリー）状態になるまで放置する。
なお、これまでの過程で、ファスナ部材２４の体積の分だけ、シーラント剤２８がカップ３１のボトム部３１ａから周囲に溢れ出し、スクィーズアウト４１が形成される（図１（ｆ））。仮にスクィーズアウト４１が大きすぎる場合や、形状がいびつな場合には、形状の矯正や一部除去を行う。

図２（ａ）に示すように、シーラント剤２８の表面に触れても変形しない状態まで硬化する時間（タックフリータイム）以上の時間が経過したら、ガイド治具３０を取り外す。さらに十分に硬化するまで放置すると、ファスナ部材２４の周囲には、必要な厚さを有するシーラント層２９が成形されている。
ただし、ガイドロッド３７に対応する領域には空隙部２９ａが残り、また、カップ３１のボトム部３１ａに対応する領域には空隙部２９ｂが残る。空隙部２９ａをそのまま残しておくと、アークを完全に封止できないおそれがあり、また、空隙部２９ｂをそのまま残しておくと、スクィーズアウト４１が補強構造材２２から剥がれ落ちるおそれが完全に否定できない。

［第３ステップ：図２（ｂ）〜（ｄ）］
第３ステップは、第２ステップで形成された空隙部２９ａ、２９ｂを埋める処理を行う工程である。
図２（ｂ）に示すように、空隙部２９ａにシーリングガン３４からシーラント剤２８を供給して完全に埋める。また、同様に、空隙部２９ｂにシーラント剤２８を供給することで、シーラント剤２８を介してスクィーズアウト４１とシーラント層２９を接着する。
なお、空隙部２９ｂについては、スクィーズアウト４１を除去することとしてもよい（図２（ｄ））。

ガイド治具３０を用いる第１実施形態のシーラント層の成形方法によって得られる効果を説明する。
第１実施形態では、シーラント剤２８が充填されているキャビティ３３の中心軸とファスナ部材２４の中心軸とを一致させる。その結果、ファスナ部材２４の周囲に、耐雷性確保のために必要な厚さのシーラント層２９を精度よく成形することができる。
キャビティ３３とファスナ部材２４の中心軸を一致させる作業は、ガイドピン３５の先端をリセス２５ｄに挿し込むという簡易なものであるから、シーラント層２９の成形を迅速に行なうことができる。

また、カップ３１は、キャビティ３３とファスナ部材２４との間隔を均等に保って押し込まれるため、カップ３１に充填されたシーラント剤２８はファスナ部材２４の周囲に均等に、かつ、ファスナ２４の軸方向と平行に押し出されながら供給される。そのため、シーラント剤２８の周囲からこの中に空気を巻き込むおそれは極めて低い。したがって、最終的に得られるシーラント層２９は、空気の混入が原因で形成されるボイドが抑制される。
また、カップ３１の円縁部の全周面にスクィーズアウト４１が形成されていれば、これは、ファスナ部材２４の全周にシーラント剤２８が行き渡っていることを示している。したがって、スクィーズアウト４１の形成を確認することによって、ファスナ部材２４の全周面にシーラント剤２８が行き渡り、ボイドが形成されないことを視覚的に判断することができる。
さらに、ガイド治具３０は、シーラント剤２８がタックフリーになった後に取り外すため、硬化の途中でシーラント層２９の形状が崩れることがなく、シーラント層２９の表面に傷や異物が付きづらい。

［第１実施形態の変形例］
本変形例では、２種類のシーラント剤を使用して、ボイドの発生をさらに抑制する手段を説明する。なお、上述した第１実施形態に対する相違点を中心にして説明する。
本変形例では、シーラント剤２８として、粘度の低いシーラント剤２８Ａと、シーラント剤２８Ａよりも粘度が高いシーラント剤２８Ｂを用いる。なお、第１実施形態のシーラント剤２８は、粘度の高いシーラント剤２８Ｂに相当する。シーラント剤２８Ａは、一般にタンク内ブラシシールに用いられている低粘度のポリスルフィドポリマー材料、例えば、ＰＲＣ−Ｄｅｓｏｔｏ社製 ＰＳ−８９０Ａ−２ Ｃｌａｓｓ Ａ Ｆｕｅｌ Ｔａｎｋ Ｓｅａｌａｎｔを用いる。
［第０ステップ：図３（ａ）］
第０ステップは、シーラント剤を充填・成形施工する部位の周辺や各種治具の清浄を行った後、図３（ａ）に示すように、シーラント剤２８Ｂを充填したガイド治具３０を装着（＝第１ステップ）させる前に、シーラント剤２８Ａをファスナ部材２４の周囲に塗布する。シーラント剤２８Ａの塗布は、例えば、刷毛によって行なうことができる。この際、シーラント剤２８Ａは、ガイド治具５０の外径程度の範囲に塗布する。

［第１ステップ］
本変形例の第１ステップは、第１実施形態で説明した第１ステップと同様であり、ガイド治具３０をファスナ部材２４に装着させる前に、ガイド治具３０の内部にシーラント剤２８Ｂを充填する。

［第２ステップ：図３（ｂ）〜（ｆ）］
次に、図３（ｂ）〜（ｅ）に示すように、ガイド治具３０によって、ファスナ部材２４の全周面にシーラント剤２８Ｂを供給する。第１実施形態と同様、ガイドロッド３７の先端をリセス２５ｄに嵌合させることによって、中心軸を一致させた後、カップ３１をガイドピン３５に沿って、シーラント剤２８Ｂをカップ３１の円縁部から全周に溢れ出させ、スクィーズアウト４１が形成されるように、補強構造材２２に向かって押し込む。このようにして、シーラント剤２８Ｂを、シーラント剤２８Ａが塗布されているファスナ部材２４の全周面に供給する。
この際、シーラント剤２８Ｂは、シーラント剤２８Ａより粘度が高いため、シーラント剤Ａ表面をある速度を持って流動する。また、シーラント剤２８Ａはシーラント剤２８Ｂより粘度が低いため、シーラント剤２８Ｂに押し出されるようにファスナ部材２４表面を流動する。
そして、カップ３１のボトム部３１ａを補強構造材２２に接触させ、シーラント剤２８Ａおよびシーラント剤２８Ｂがタックフリーになるまで硬化したら、ガイド治具３０を取り外す（図３（ｆ））。取り外しの際、ガイド治具３０の上端に取り外しを容易にするために施された取手４０持ってゆっくりと取り外す。ガイド治具３０はテフロン（登録商標）樹脂で作られているため、シーラント層２９はガイド治具３０からの離形性がよい。これに加え、取手４０の効果により、シーラント層２９を傷つけることなく、かつ、シーラント層２９と補強構造材２２との密着性を阻害することなく、容易に取り外すことができる。取手４０の厚さは、例えば、２ｍｍ〜４ｍｍ、好ましくは３ｍｍ程度とすることで、変形したり破損したりすることなく、かつ、ガイド治具３０が大きくなりすぎて作業スペースに収まらなくなることもない。

［第３ステップ：図３（ｇ）］
第３ステップは、第１実施形態で説明した第３ステップと同様であり、シーラント剤２８Ｂを用いて、空隙部２９ａおよび２９ｂを処理する。

変形例によるボイド抑制の作用、効果を、図６を参照して説明する。
第１実施形態のようにシーラント剤２８（シーラント剤２８Ｂ）のみを用いた場合、ファスナ部材２４（カラー２６）の近傍のシーラント剤２８は、ファスナ部材２４（カラー２６）との摩擦もあるため、流動しにくい。その結果、図６（ａ）に示すように、ファスナ部材２４（カラー２６）に対するシーラント剤２８の下端部の接触角が鋭角になり、隙間Ｇが形成される。ガイド治具３０の押込みをそのまま進めると、隙間Ｇが残ったままシーラント剤２８がスクィーズアウトする。そうすると、隙間Ｇには空気が取り込まれ、ボイドを形成してしまう（図６（ｂ））。なお、隙間Ｇは、シーラント剤２８の粘度やシーラント層２９の必要な厚さ、カップ３１のキャビティ３３とファスナ部材２４の隙間の大きさ、さらにはファスナ２４の形状により、発生しやすい場合と発生しにくい場合がある。すなわち、これらの状況により本変形例の適用が必要な場合と、必要がない場合がある。
一方、粘度の低いシーラント剤２８Ａを予め塗布していれば、シーラント剤２８Ａはファスナ部材２４の近傍においても容易に流動しやすいのに加えて、シーラント剤２８Ｂに押し出されるのでファスナ部材２４（カラー２６）の表面の窪みを埋める。しかも、シーラント剤２８Ｂは、シーラント剤２８Ａがあたかも潤滑剤として機能することで、シーラント剤２８Ａの表面を滑るようにして流動することができる。そうすると、ファスナ部材２４（カラー２６）に対するシーラント剤２８Ｂの下端部の接触角は鈍角に維持される（図６（ｃ））。ガイド治具３０の押込みをそのまま進めると、シーラント剤２８Ｂはシーラント剤２８Ａの表面を流動し、隙間を形成しないようにスクィーズアウトする（図６（ｄ））。したがって、シーラント剤２８Ａを予めファスナ部材２４に塗布しておくことで、ボイドの発生を抑制することができる。
なお、シーラント剤２８Ａの粘度は、以上の作用、効果が得られるように適宜選択される。

［第２実施形態］
第１実施形態では、カラー２６を装着させている側のファスナ部材２４にシーラント層２９を成形させる方法を述べた。
一方、ファスナ部材２４の頭部２５ｂが燃料と触れる部位にあり、かつ、その部位でアークが発生する恐れがある場合には、頭部２５ｂも絶縁層（シーラント層）で覆う必要がある。
そこで、第２実施形態では、ガイド治具５０を用いて、ファスナ部材２４の頭部２５ｂにシーラント層２９を成形させる方法を図４、図５を参照して説明する。

第２実施形態で使用するガイド治具５０は、頭部２５ｂの周囲にシーラント層２９を成形させるためのものである。
ガイド治具５０は、図４（ｅ）に示すように、一端が閉じられた円筒状のカップ５１と、シーラント剤２８が充填されるキャビティ５２と、キャビティ５２の内部に放射状に配置される複数のガイドフィン５３、とから構成される。
カップ５１は、フッ素樹脂からなり、上端の外周にはフランジ５５が設けられている。
ガイドフィン５３は、カップ５１の内周から中心軸に向けて延びている。この例では、周方向に等間隔で３枚のガイドフィン５３が設けられている。３枚のガイドフィン５３の中心軸側の先端は、頭部２５ｂの外径と等しい径の円周上に配置される。つまり、３枚のガイドフィン５３で形成される仮想円に頭部２５ｂを当てはめると、頭部２５ｂは３枚のガイドフィン５３により把持される。このとき、頭部２５ｂ（ファスナ部材２４）と、カップ５１とは、中心軸が一致する。
ガイドフィン５３は、キャビティ５２に対し、取り付け、及び、取り外しを自在に行うことができるようにしてもよい。なお、ガイドフィン５３の枚数は、３枚以上の任意であり、４枚以上設けることもできる。ガイドフィン５３の中心軸側の先端は、後述するシーラント充填作業で頭部２５ｂとの接点にボイドを発生させないよう迅速かつ容易に作業できるようにするため、ガイドフィン５３をテーパー状とし、先端の厚さを０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とし、深さ方向に徐々に厚くするのが好ましい。

次に、上記ガイド治具５０を用いて、頭部２５ｂにシーラント層２９を成形する手順を説明する。
［第０ステップ］
第１実施形態の変形例（図３（ａ））と同様に、ガイド治具５０に充填するシーラント剤２８Ｂよりも粘度の低いシーラント剤２８Ａを、刷毛等により頭部２５ｂの全周面に塗布する（図４（ａ）参照）。

［第１ステップ］
ガイド治具５０をファスナ部材２４に装着する前に、シーラント剤２８Ｂをキャビティ５２に充填する。

［第２ステップ：図４（ａ）〜（ｄ）］
次に、シーラント剤２８Ｂが充填されたガイド治具５０の中心軸と、ファスナ本体２５の頭部２５ｂの中心軸が概ね一致するように位置決めをする（図４（ａ））。続いて、翼パネル２１の外表面２１ｂと平行に保ちながら、ガイド治具５０を頭部２５ｂに向けて押し込む（図４（ｂ））。そうすると、ガイド治具５０に設けられた３枚のガイドフィン５３が、頭部２５ｂを把持し、頭部２５ｂの中心軸とガイド治具５０の中心軸が一致する（図４（ｃ））。
ガイド治具５０を翼パネル２１に突き当たるまで押込んだ後、そのままガイド治具５０が位置ずれを起さないようにして、シーラント剤２８Ａ及び２８Ｂがタックフリーになるまで放置する。

シーラント剤２８がタックフリーに硬化する時間が経過した後、ガイド治具５０を取り外す。そうすると、頭部２５ｂの周囲には、必要な厚さを有するシーラント層２９が成形されている。
取り外しの際は、ガイド治具５０の上端に取り外しを容易にするために施されたフランジ５５を持ってゆっくりと取り外す。ただし、ガイドフィン５３に対応する領域には空隙部２９ｃが残り、また、カップ５１のボトム部５１ａに対応する領域には空隙部２９ｂが残る（図４（ｄ））。

［第３ステップ：図５（ａ）〜（ｄ）］
そこで、第３ステップでは、以下のように空隙部２９ｂ，２９ｃの充填処理を行う。
はじめに、ガイドフィン５３に対応する領域に形成された空隙部２９ｃにシーリングガン３４からシーラント剤２８Ｂを供給し、空隙部２９ｃを埋める（図５（ａ），（ｃ））。シーリングガン３４をファスナ２４の頭部２５ｂの外周に押し当てた状態でシーラント剤２８Ｂを供給し始め、シーラント剤２８Ｂが出始めたら、ゆっくりとシーリングガン３４を後退させることで、この空隙部２９ｃのシーラント剤２８Ｂにボイドが入るのを防ぐことができる。ボトム部５１ａに対応する領域に形成された空隙部２９ｂにもシーラント剤２８Ｂを供給し、空隙部２９ｂを埋める（図５（ｂ），（ｃ））。供給後、シーラント剤２８Ｂをならすことで、スクィーズアウト４１とシーラント層２９を接着させる（図５（ｄ））。

第２実施形態によると、カップ５１の内部に形成されたガイドフィン５３が頭部２５ｂを把持することで、シーラント剤２８Ｂが充填されているキャビティ５２の中心軸と頭部２５ｂの中心軸とを正確に一致させることができる。その結果、頭部２５ｂの周囲には、耐雷性確保のために必要な厚さのシーラント層が精度よく得られる。
また、キャビティ５２と頭部２５ｂの中心軸を一致させる作業は、ガイドフィン５３で軸部２５ａを把持するという簡易なものであるから、シーラント層２９の成形を迅速に行なうことができる。
また、粘度の異なるシーラント剤２８Ａ，２８Ｂを用いることにより、第１実施形態と同様に、ボイドの発生を抑制できる。空隙部２９ｃの部分についてはガイドフィン５３の先端が頭部２５ｂと接触するためシーラント剤２８Ａはガイドフィン５３で他の部分より薄くなっているが、それでもシーラント剤２８Ａが存在することにより頭部２５ｂの外周が滑らかになっているため、ボイドが発生を抑制できる。ただし、ガイド治具５０は、シーラント剤２８Ａを用いない場合にも適用できることはいうまでもない。

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
例えば、第１実施形態において、ガイドロッド３７の先端をファスナ部材２４のリセス２５ｄに挿入しているが、ガイドロッド３７の先端がファスナ本体２５の先端の周囲を取り囲むようにして位置決めを行うこともできる。
また、第２実施形態は、頭部２５ｂ側にシーラント層２９を成形する例を示したが、ガイドフィン５３を有するガイド治具５０を用いて、ファスナ本体２５の側にシーラント層２９を成形するのに用いることができる。

２１ 翼パネル（第１の部材）
２２ 補強構造材（第２の部材）
２４ ファスナ部材
２５ａ 軸部
２５ｂ 頭部
２５ｄ リセス
２６ カラー（締結部）
２８，２８Ａ，２８Ｂ シーラント剤
２９ シーラント層
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ 空隙部
３０ ガイド治具
３１ カップ
３１ａ ボトム部
３２ａ ガイド孔
３３ キャビティ
３９，４０ 取手
４１ スクィーズアウト
５０ ガイド治具
５１ａ ボトム部
５２ キャビティ
５３ フィン
５５ フランジ
Ｇ 隙間

Claims (13)

1. 航空機の機体を構成する複数の部材を貫通して締結するとともに、ファスナ部材の周囲に絶縁性のシーラント層が成形された耐雷ファスナのシーラント層成形用治具であって、
   未硬化のシーラント剤が充填されるキャビティを有するカップと、
   前記キャビティ内に設けられ、前記耐雷ファスナの前記ファスナ部材に係止されることで、前記キャビティと前記ファスナ部材の中心軸を一致させるガイドと、
   を備え、
   前記カップは、前記ファスナ部材の軸部又は頭部の全体を覆うように構成されることを特徴とする耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
2. 前記ガイドは、前記キャビティの中心軸に配置された棒状のガイドピンからなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
3. 前記ガイドは、前記キャビティの内部に放射状に配置される複数枚のガイドフィンからなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
4. 航空機の機体を構成する複数の部材を貫通して締結するとともに、ファスナ部材の周囲に絶縁性のシーラント層が成形された耐雷ファスナのシーラント層成形用治具であって、
   未硬化のシーラント剤が充填されるキャビティを有するカップと、
   前記キャビティ内に設けられ、前記耐雷ファスナの前記ファスナ部材に係止されることで、前記キャビティと前記ファスナ部材の中心軸を一致させるガイドと、
   を備え、
   前記ガイドは、
   前記キャビティの中心軸に配置された棒状のガイドピン、又は、前記キャビティの内部に放射状に配置される複数枚のガイドフィンからなることを特徴とする耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
5. 前記ガイドは、前記カップに対して着脱自在である、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
6. 前記カップまたは前記ガイドに取手が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形用治具。
7. 航空機の機体を構成する複数の部材を貫通して締結するファスナ部材の周囲に請求項１〜６のいずれか一項に記載のシーラント層成形治具を用いてシーラント層を成形する方法であって、
   前記シーラント剤を前記カップの前記キャビティに充填する工程と、
   前記キャビティの中心軸と前記ファスナ部材の中心軸が一致するように、前記シーラント剤が充填されたカップの前記ガイドを前記ファスナ部材に係止させて装着する工程と、を備えることを特徴とする耐雷ファスナのシーラント層成形方法。
8. 前記シーラント剤が充填されたカップの前記ガイドを前記ファスナ部材に係止させて装着する工程の後に、前記シーラント層を成形する工程を備え、
   前記シーラント層を成形する工程の後に、
   前記カップおよび前記ガイドによって形成された空隙を、
   未硬化のシーラント剤により埋める工程を備える、
   ことを特徴とする請求項７に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形方法。
9. 前記シーラント剤が充填されたカップの前記ガイドを前記ファスナ部材に係止させて装着する工程の前に、
   絶縁の必要な部位の周囲を、前記カップに予め充填されているシーラント剤よりも、粘度の低いシーラント剤で被覆しておく、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の耐雷ファスナのシーラント層成形方法。
10. 航空機の機体を構成する複数の部材を貫通して締結するとともに、ファスナ部材の周囲に絶縁性のシーラント層が形成された耐雷ファスナであって、
    前記シーラント層が請求項９に記載の方法により成形され、
    前記シーラント層は、
    前記ファスナ部材の周囲に形成される第１のシーラント層と、
    前記第１のシーラント層とは異なるシーラント剤で形成され、前記第１のシーラント層を外側から覆う第２のシーラント層と、を有し、
    前記第１のシーラント層を形成するシーラント剤が、前記第２のシーラント層を形成するシーラント剤よりも未硬化時の粘度が低いことを特徴とする耐雷ファスナ。
11. 複数の部材を貫通して締結するとともに、ファスナ部材の周囲に絶縁性のシーラント層が形成された耐雷ファスナを備える航空機の翼であって、
    前記シーラント層が請求項９に記載の方法により成形され、
    前記シーラント層は、
    前記ファスナ部材の周囲に形成される第１のシーラント層と、
    前記第１のシーラント層とは異なるシーラント剤で形成され、前記第１のシーラント層を外側から覆う第２のシーラント層と、を有し、
    前記第１のシーラント層を形成するシーラント剤が、前記第２のシーラント層を形成するシーラント剤よりも未硬化時の粘度が低いことを特徴とする航空機の翼。
12. 航空機の機体を構成する複数の部材を貫通して締結するとともに、ファスナ部材の周囲に絶縁性のシーラント層が形成された耐雷ファスナの成形方法であって、
    前記シーラント層が請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法により成形されていることを特徴とする耐雷ファスナの成形方法。
13. 複数の部材を貫通して締結するとともに、ファスナ部材の周囲に絶縁性のシーラント層が形成された耐雷ファスナを備える航空機の翼の製造方法であって、
    前記シーラント層が請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法により成形されていることを特徴とする航空機の翼の製造方法。

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