JP6293164B2 - 細長部材にフィルム材料を適用するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本開示内容は、概ね基板上へのフィルム適用に関し、具体的には複合材縦通材のような細長い構造部材の表面に沿ってフィルム材料を適用及びトリミングするための方法及び装置に対処するものである。

複合材及び他の構造体は、構造的なフィルム状接着材料を用いて結合され、このような材料にはボンドラインの厚さを制御するためのスクリムなどの担体が含まれる。例えば、航空機産業において、複合材縦通材は、共結合により、又は二次的結合工程において外板などの別の複合部品と接合され、その際には縦通材のフランジ表面に適用される構造的なフィルム状接着材料が使用される。縦通材のフランジ及び適用されるフィルム状接着剤は外板に対して配置され、フィルム状接着剤は熱的手法又は他の手法を用いて硬化される。

接着による結合工程のために航空機縦通材のような長い複合構造部材を準備することは、現在のところ長時間を要する労働集約的な多段プロセスである。フィルム状接着材料は、航空機に使用される場合には９０フィート以上になり得る縦通材の長さに手作業で広げられ、このとき保護用のポリバッカーがフィルムから除去されなければならない。このとき、縦通材の基部フランジ上にフィルム状接着剤の裏側を配置するために、作業員チームは、フィルム材料の全長をひっくり返す。次いで作業員は、基部フランジの縁から余分なフィルム材料を手作業でトリミングする。この手作業によるトリミング技術は、面倒で長時間を要し、基部フランジの縁、特にフランジが面取りされている部分に損傷を与える危険を呈する。手作業によるトリミングの間に異物の破片が生成される可能性があり、それが縦通材に付着した場合は結合の望ましさに影響し得る。トリミング後、フィルム材料は手作業で平滑化され、続いて縦通材がひっくり返されて、縦通材の基部フランジに対してフィルム材料を圧縮するために真空バッグ処理される。

したがって、手作業への異存を低減し、プロセスフロー時間を改善する、長い構造部材に対してフィルム材料を適用するための方法及び装置に対する需要が存在している。また、構造細部に適合するように余分な材料を迅速にトリミングし、且つ真空バッグによる圧縮の必要性を排除する、フィルム材料適用のための方法及び装置に対する需要が存在している。

開示される実施形態は、ロール形態のフィルム材料を、長い構造部材、いくつか例を挙げると、複合材縦通材、桁、梁、及びダブラーなどの表面上に適用するための方法及び装置を提供する。フィルム材料アプリケータは、バッキングを配置、トリミング、除去し、フィルム材料を構造部材の長さに沿ったワンパス内に圧縮するために使用される。フィルム材料アプリケータ及びそれに関連する適用方法は、プロセスフロー時間を短縮するだけでなく、労働及び材料を含む経常費用を削減する。材料利用の改善が、フィルム材料の均一性及び取付けの向上と共に達成される。フィルム材料のトリミングの間の構造部材の縁への損傷の可能性が低下する又は排除される。フィルムアプリケータは、搭載式モータの使用及び自動制御を回避するので、比較的単純で、信頼性が高く、使用が容易である。フィルムアプリケータは、容易に設定することができ、且つ生産労働者による手動運転が可能である。

開示される一実施形態によれば、細長部材の表面にフィルムを適用するための装置が適用される。この装置は、キャリッジ、細長部材に沿った移動のために前記キャリッジを取り付けるように適合されたローラ、及びフィルムを分配するための前記キャリッジ上のフィルム材料供給源を備える。装置は、細長部材の表面にフィルムを圧縮するためのキャリッジ上の圧縮ローラ、及びキャリッジが細長部材に沿って移動するときにフィルム材料の両縁をトリミングするためのフィルムカッターアセンブリを更に備える。

細長部材は、上面、底面及び側面を含み、ローラは、細長部材の上面、底面、及び側面と係合する。ローラは、細長部材の側面を把持するためにキャリッジに取り付けられた前方及び後方ローラと、細長部材の上面と係合するためにキャリッジに取り付けられた前方及び後方牽引タイヤとを含むことができる。フィルムはバッカーを含み、装置は、キャリッジ上に、フィルム供給源からフィルムが分配されているときにバッカーを巻き取って蓄積するためのバッカー巻き取りリールと、キャリッジが細長部材に沿って移動するときにバッカー巻き取りリールを回転駆動するためのバッカー巻き取り駆動アセンブリとを更に備える。フィルムの供給源は、キャリッジ上での回転のために取り付けられたフィルム材料フィードロールを含み、バッカー巻き取り駆動アセンブリはフィルムフィードロールの回転により駆動される。フィルムカッターアセンブリは、キャリッジに枢動可能に取り付けられた、水平方向に間隔を空けた一対のアームと、キャリッジが細長部材に沿って移動するときにフィルム材料の縁を切断するためにアームにそれぞれ取り付けられた一対のカッターナイフとを含むことができる。フィルムカッターアセンブリは、フィルム材料をガイドするためのガイドスロットと、細長部材の縁にスライド可能に係合するように適合されたフォロワ表面とを更に含む。フォロワ表面は、カッターナイフに連結されて、細長部材の縁に沿ってフィルム材料を切断するようにカッターナイフをガイドする。

別の実施形態によれば、細長い複合材縦通材のフランジ表面にフィルムを適用するための装置が提供される。この装置は、細長複合材縦通材に取り付けられて、細長複合材縦通材に沿って移動可能に適合されたキャリッジ、前記キャリッジが前記縦通材に沿って移動するときにフランジ表面に対してフィルム材料を圧縮するための、前記キャリッジに取り付けられる圧縮ローラ、及び一定量のフィルム材料を保持し、且つ前記フィルム材料を圧縮ローラに分配するように適合された、前記キャリッジ上の材料フィードロールアセンブリを備える。装置は更に、フィルム材料が圧縮ローラに分配されているときにフィルム材料のバッキングを巻き取るために適合された、キャリッジ上の巻き取りリール、キャリッジが複合材縦通材に沿って移動するときにフランジ表面を加熱するための、キャリッジ上のヒーター、及びフィルム材料がフランジ表面に対して圧縮された後で複合材縦通材の輪郭と一致するようにフィルム材料の縁をトリミングするためのフィルムトリマーを備え得る。キャリッジは、フランジ表面の上方に位置決めされるように適合された上部フレームであって、その上に圧縮ローラ、フィルム材料フィードロールアセンブリ、巻き取りリール、ヒーター、及びフィルムトリマーが取り付けられる上部フレームと、フランジ表面の下側に配置されるように適合された下部フレームとを含む。装置は更に、細長複合材縦通材に対してキャリッジを留めるための下部フレーム上のローラ、フィルム材料のバッカーを巻き取るように適合された、上部フレームに取り付けられたバッカー巻き取りリール、及びフィルムフィードロールアセンブリとバッカー巻き取りリールとの間に連結された、バッカー巻き取りリールの回転を駆動するための駆動部を備えることができる。フィルムトリマーは、フランジ表面の両縁に係合してこれらの縁に追従するように適合された一対のフォロワと、それぞれフォロワに枢動可能に取り付けられた、フランジ表面の両縁に沿ってフィルム材料を切断するための一対のカッターナイフとを含む。

さらなる実施形態によれば、細長部材の表面にフィルム材料を適用する方法が提供される。この方法は、細長部材の表面に沿ってキャリッジを移動させることと、キャリッジ上の材料供給源からフィルムを分配することと、キャリッジが細長部材の表面に沿って移動するときにキャリッジ上の圧縮ローラを用いて細長部材の表面に対してフィルムを圧縮することと、細長部材の表面に対して圧縮されたフィルムの縁をトリミングすることであって、キャリッジが細長部材の表面に沿って移動するときに、キャリッジを使用してフィルムを通して少なくとも一のカッターを移動させることを含む、トリミングすることとを含む。分配すること、圧縮すること、及びトリミングすることは、キャリッジが細長部材の表面に沿って移動するときにワンパス内で実行される。方法は更に、分配されているフィルムからバッカーを除去することと、キャリッジ上のバッカー巻き取りリールにバッカーを蓄積することとを含むことができる。フィルムの縁をトリミングすることは、キャリッジが細長部材の表面に沿って移動するときに一対のカッターナイフをフィルムを通して引くことと、細長部材の縁を追従することと、細長部材の表面の縁を追従するようにカッターナイフを移動させることとを含む。

また別の実施形態によれば、複合材縦通材のフランジ表面の長さにわたってフィルム材料を適用する方法が提供される。この方法は、フランジ表面上にフィルム材料アプリケータを配置することと、フィルム材料アプリケータを複合材縦通材の長さに沿って移動させることと、フィルム材料アプリケータが複合材縦通材の長さに沿って移動するときに、フィルム材料アプリケータを使用してフランジ表面にフィルム材料を分配及び適用することと、フィルム材料アプリケータが複合材縦通材の長さに沿って移動するときに、フィルム材料アプリケータを使用してフランジ表面の縁と実質的に一致するようにフィルム材料の縁をトリミングすることとを含む。フランジ表面上にフィルム材料アプリケータを配置することは、複合材縦通材の上面、底面及び側面にフィルム材料アプリケータを留めることを含む。フィルム材料アプリケータを使用してフィルム材料の縁をトリミングすることは、フランジ表面の縁を追従することと、フランジ表面の縁を追従するようにカッターナイフを移動させることと、カッターナイフを使用してフランジ表面の縁に沿ってフィルム材料の縁を切断することとを含む。方法は更に、フィルム材料の縁を切断することによって生成されたスクラップフィルムをキャリッジ上のリールに巻き取ることを含み得る。方法は、フィルム材料のバッキングをキャリッジ上のリールに巻き取ることを含んでもよい。リールは、スリップクラッチを使用してスクラップフィルム及びフィルム材料のバッキングを巻き取る間に滑らせてもよい。

上述のフィーチャ、機能、及び利点は、本発明の種々の実施形態において単独で達成することができるか、又は他の実施形態において組み合わせることができ、これらの実施形態のさらなる詳細は、後述の説明及び添付図面を参照して見ることができる。

例示的な実施形態の特徴と考えられる新規のフィーチャは、添付の特許請求の範囲に規定される。しかしながら、例示的な実施形態と、好ましい使用モードと、更にはその目的及び利点とは、添付図面を参照して、本開示の例示的な実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるであろう。

開示される実施形態によるフィルム材料アプリケータの機能ブロック図である。 図１に示すフィルム材料アプリケータを使用してフィルム材料が適用される基部フランジ表面を有する縦通材の斜視図である。 図２に示す縦通材の端面図である。 縦通材フランジ上にフィルムを配置するプロセスにおけるフィルム材料アプリケータの一側面を示す上部斜視図である。 図４と同様の図であるが、フィルム材料アプリケータの反対側を示している。 フィルム材料アプリケータの一側面を示す下部斜視図である。 図６と同様の図であるが、フィルム材料アプリケータの反対側を示している。 図４と同様の図であるが、更に詳細にフィルム材料アプリケータを示すために拡大されている。 図５と同様の図であるが、更に詳細にフィルム材料アプリケータを示すために拡大されている。 図６と同様の図であるが、更に詳細にフィルム材料アプリケータを示すために拡大されている。 図７と同様の図であるが、更に詳細にフィルム材料アプリケータを示すために拡大されている。 フィルム材料アプリケータの後方半分の斜視図であり、フィルムカッターアセンブリ及びフィルムスクラップ巻き取りアセンブリの詳細を示している。 フィルム材料アプリケータの一側面の立面図である。 フィルム材料アプリケータの他の一側面の立面図である。 フィルム材料アプリケータの上面図である。 フィルムフィードロールアセンブリの一側面の斜視図である。 フィルムフィードロールアセンブリの他の一側面の斜視図である。 フィルムスクラップ巻き取りアセンブリの斜視図である。 フィルム材料の斜視図であり、分配、配置、トリミング及び巻き取られる部分を図式的に示している。 フィルムカッターアセンブリの前方斜視図である。 フィルムカッターアセンブリの後方斜視図である。 図２０及び２１に示すフィルムカッターアセンブリの斜視図であり、切断されているフィルムの縁を示している。 細長部材の表面に沿ってフィルム材料を適用する方法の一実施形態のフロー図である。 フィルムアプリケータを使用して縦通材のフランジ上にフィルム材料を適用する方法のフロー図である。 航空機の製造および保守方法のフロー図である。 航空機のブロック図である。

まず図１を参照する。開示される実施形態は、細長構造部材３４の表面６０ａにおいてフィルム材料３２を分配、配置、圧縮及びトリミングするための装置３０に関する。説明を簡単にするために、装置３０を以降フィルムアプリケータ３０と呼び、フィルム材料３２をフィルム３２、材料３２又はフィルム材料３２と呼ぶ。後述する図示の実施例では構造部材３４は複合材縦通材であるが、フィルムアプリケータ３０は、長く比較的狭いあらゆる部材の表面にフィルム材料３２を適用するために利用することができ、そのような部材には、限定されないが、桁、梁、ダブラーなどが含まれる。フィルム材料３２は、細長構造部材３４に適用することが必要とされる比較的薄くて柔軟なあらゆる材料、例えば限定されないが接着剤を含む。

フィルムアプリケータ３０は、ピンチローラ３８による構造部材３４に沿った回転運動のために、キャリッジ３６に取り付けられる後述の複数の機能的コンポーネントを備えている。ピンチローラ３８は、構造部材３４の上面、底面及び側面に係合してそれらを把持することにより、フィルムアプリケータ３０が構造部材３４の長さに沿って走行又は配置方向５４に移動するときに、フィルムアプリケータ３０をガイドし且つインデックス付けする。

フィルムアプリケータ３０は、フィルム圧縮ローラ４６に分配及びフィードされるフィルム材料３２の供給源を包含するフィルムフィードロールアセンブリ４０を含んでいる。フィルム圧縮ローラ４６は、キャリッジ３６が構造部材３４の長さに沿って移動するときに、表面６０ａに対してフィルム材料３２を圧縮する。随意で、キャリッジ３６に取り付けられる赤外ヒーターなどの適切なヒーター５２を使用して、フィルム３２が配置及び圧縮される直前に表面６０ａを加熱する５２ａことにより、表面６０ａへのフィルム材料３２の接着を向上させることができる。フィルム３２が分配されているとき、バッカー５６、典型的にはフィルム材料３２を保護するように覆うポリフィルム材料は、フィルム材料３２から引きはがされてバッカー巻き取りリール４２にフィードされる。キャリッジ３６上においてフィルム圧縮ローラ４６の後方に取り付けられたフィルムカッターアセンブリ４８が、構造部材３４の縁と実質的に一致するようにフィルム材料３２の外縁をトリミングする。このようなトリミング工程の結果として生じるフィルムスクラップ５８は、やはりキャリッジ３６に取り付けられるフィルムスクラップ巻き取りアセンブリ５０に蓄積される。

ここで図２及び３を参照する。構造部材３４は、複合材積層縦通材３４を含み、両図では反転した状態で示されている。縦通材３４は、中央ウェブ６４によって接続されて、概ね「Ｔ字」型断面（反転している）を形成する基部フランジ６０及び上部フランジ６２を含んでいる。基部フランジ６０は、縦通材３４の全長に延びて幅「Ｗ］を有するフランジ表面６０ａを含む。図２及び３に示す実施例では、幅「Ｗ」は縦通材３４の全長にわたって概ね一定であるが、他の実施例ではフランジ表面６０ａの幅「Ｗ」は変動し得る。また、図示のフランジ表面６０ａは概ね平坦であるが、他の実施例では、フランジ表面６０ａはその長さに沿って湾曲していても、及び／又は捻じれていてもよい。基部フランジ６０の両長手方向端部６６は面取りされてもよい。基部フランジ６０を、例えば限定しないが、外板（図示しない）のような別の構造に結合させるために、図１に示すフィルムアプリケータ３０を用いてフィルム接着剤が基部フランジ表面６０ａ全体に適用される。この詳細については後述する。

次にフィルムアプリケータ３０の一実施形態を示す図４〜１５に注目する。このアプリケータ３０は、縦通材３４の表面６０ａにフィルム材料３２を配置するために利用される。この実施例では、フランジ表面６０ａは、その面取りされた両端部６６と共に内側に向かうテーパ６８を含む（図４及び５参照）。図９、１０、１３及び１４に示すように、フィルムアプリケータ３０は、ブラケット８６によって互いに固定的に取り付けられた下部フレーム８４と上部フレーム１００とを含むキャリッジ３６を含む。上部フレーム１００の両側のハンドルバー９８は、フィルムアプリケータ３０を運搬するため、及びフィルム適用プロセスの間に縦通材３４に沿ってアプリケータ３０を手動で動かすために作業員によって把持されるように適合される。ブラケット８６の外端に取り付けられたアウトリガホイール９２は、フィルム配置プロセスの間に縦通材３４を固定された反転位置に保持するために使用される取付具（図示しない）に沿ってフィルムアプリケータ３０を支持及びガイドするために使用される。

下部フレーム８４に取り付けられた、長手方向に間隔を空けたピンチローラの第１の組３８ａ（図６及び７）は、ウェブ６４の両側面６４ａ（図３参照）と係合することにより、縦通材３４上でキャリッジ３６を水平方向にインデックス付けする。ピンチローラ３８ａは、限定しないが、合成ゴムといった任意の適切な材料から形成することができ、ウェブ６４の両側面６４ａへと内側に向かってばね荷重をかけることができる。また、ピンチローラ３８ａと構造的に類似した、長手方向に間隔を空けたピンチローラの第２の組３８ｂ（図１０及び１３）が下部フレーム８４に取り付けられており、上部で基部フランジ６０の基部フランジ下側表面６０ｂ（図３参照）に接している。ピンチローラ３８ｂには、基部フランジ下側表面６０ｂに向かって上方にばね荷重がかけられている。ピンチローラ３８ｂは、後述する他のコンポーネントと一緒に、キャリッジ３６を垂直方向にインデックス付けして、フィルムアプリケータ３０を縦通材３４に留めている。ピンチローラ３８ａ，３８ｂは、効率よく、キャリッジ３６をガイドして縦通材３４の表面６４ａ、６４ｂ（図３）に沿って回転させる。

フィルムフィードロールアセンブリ４０は、その上に一定量のフィルム材料３２を格納できる取り外し可能な供給ローラ９６を広範囲に含む。バッカー巻き取りリール４２は、フィルム材料３２がフィルムフィードロールアセンブリ４０から引き出されるときにフィルム材料３２の保護バッカー５６を巻き取って蓄積する。フィルム材料３２は、キャリッジ３６が縦通材３４に沿って移動するときに、圧縮ローラ４６とフランジ表面６０ａとの間のニップ７０中に供給される（図１３及び１４）。図示しないが、フィルム材料３２は、フランジ表面６０ａに対して圧縮されるときにフィルム材料３２に接着したまま残る第２のバッカーを含むことができる。

ここで特に図１３〜１７を参照する。バッカー巻き取りリール４２は、特定条件下で巻き取りリール４２がシャフト８０に対して滑ることを可能にするばね荷重式のスリップクラッチ７６によってシャフト８０に取り付けられている。これについて後述する。図１４及び１７に最もよく見ることができるように、フィードロール９６のシャフト８０は、上部フレーム１００に取り付けられた支持ブラケット１０６上で回転するように軸支されている。シャフト８０は、フィードロール９６に取り付けられてフィードロール９６によって駆動される歯付きプーリ１１０に連結された巻き取りリール駆動ベルト１０８によって駆動され、その結果、正常には、フィルム３２がフィードロール９６から引き出されるとき、バッカー巻き取りリール４２がフィードロール９６の回転と同期して回転する。

ここで再び図４〜１４を参照する。圧縮ローラ４６は、上部フレーム１００上で回転するように軸支されており、フランジ表面６０ａに接するように適合されている。フィードロール９６から引き出されたフィルム３２は、ニップ７０に供給され、次いで圧縮ローラ４６によってフランジ表面６０ａに対して圧縮され、その結果フィルム３２がフランジ表面６０ａに概ね均一に接着する。用途により随意で、限定しないが赤外ヒーターを含む適切なヒーター５２を圧縮ローラ４６前方で上部フレーム１００に取り付け、基部フランジ表面６０ａの概ね全幅に延びるように配置してもよい。ヒーター５２は、フィルム材料３２の配置に先立ってフランジ表面６０ａを加熱するように機能することにより、表面６０ａへのフィルムの接着を促進する。フィルム配置の直前に基部フランジ表面６０ａを加熱する他の手段を用いてもよい。

中央に位置する前方牽引タイヤ１０４（図５、９、１３、１４）は、上部フレーム１００上での回転のために軸支されており、ピンチローラの前方の組３８ｂの上方に位置決めされている。ピンチローラの前方の組３８ｂのばね荷重により、前方牽引タイヤ１０４は基部フランジ表面６０ａに引き付けられて、前方牽引タイヤ１０４とピンチローラの前方の組３８ｂとの間に基部フランジ６０を効率よく「挟む」。同様に、基部フランジ６０は、圧縮ローラ４６とピンチローラ３８ａ、３８ｂとの間に挟まれる。

ここで図１２〜１５、及び２０〜２２を参照する。フィルムカッターアセンブリ４８は、ピボットピン１１６によって取付ブラケット１１４に枢動可能に取り付けられた、水平方向に間隔を空けた一対のリンクアーム１１８を含む。取付ブラケット１１４は、図８、及び１３〜１５に最もよく示されるように、上部フレーム１００に固定されている。カッターフォロワアーム９４は、ピボットシャフト１２９によってリンクアーム１１８に取り付けられたフォロワ１２６によりリンクアーム１１８の外端に枢動可能に取り付けられている。フォロワ１２６の各々は、フィルム３２がフィルムカッターアセンブリ４８を通過するときにフィルム３２に接触してフィルム３２をガイドするガイド下側表面１２６ａ（図２１及び２２）を含む。ガイド下側表面１２６ａは、耐摩耗性の低摩擦材料から形成されており、この材料には、限定されないが、ＵＨＭＷ（超高分子量）ポリエチレンが含まれる。ばね板１２８はフォロワに固定されており、図示していないが、ばね板１２８間にばねを接続することにより、リンクアーム１１８を内側へと互いに向かって振れるように付勢してもよい。

カッターフォロワアーム９４の各々は上部フォロワアーム１２２と下部フォロワアーム１２４とを含み、これらは互いから間隔を空けて配置されてフィルムガイドスロット１０２を形成し、フィルムスロット１０２にはフィルム３２の外縁が供給される。上部フォロワアーム１２２の各々には、ＵＨＭＷポリエチレンのような耐摩耗性の低摩擦材料から形成されるベアリングパッド１３８が設けられており、このパッドはフィルム３２がカッターフォロワアーム９４のガイドスロット１０２を通過するときにフィルム３２の外縁に接触するように適合されている。ガイドブロック１３２は、下部フォロワアーム１２４の端部に取り付けられている。ピボットブロック１３０は、ガイドブロック１３２に締結されており、それぞれ縦通材３４の端部６６輪郭の寸法形状に一致する上部フォロワ表面１３０ａを含む。

図示の実施例では、上部フォロワ表面１３０ａは、フィルム３２の下で、縦通材３４の面取りされた縁６６（図３）と一致して係合するように面取りされている。ピボットブロック１３０の面取りされた上部フォロワ表面１３０ａも、ＵＨＭＷポリエチレンのような耐摩耗性の低摩擦材料の層を含むことができる。カッターナイフ１３４は、カーバイドのような適切な耐摩耗性材料から作製されており、フォロワ１２６、ピボットブロック１３０、及びガイドブロック１３２に対してナイフ１３４を保持する蝶ねじ１３６により、カッターフォロワアーム９４に取り外し可能に取付けられる。フィルム材料アプリケータ３０を縦通材３４に沿って移動させることにより、カッターナイフ１３４が必然的にフィルム材料３２（フィルム材料３２上に存在し得る何らかのバッカーを含む）を通り、それにより、縦通材３４の長さに沿って基部フランジ表面６０ａの幅と一致するようにフィルム材料３２がトリミングされる。カッターナイフ１３４は、縦通材３４の面取りされた縁６６（図３）とスライド可能に係合するように付勢されたピボットブロック１３０上において、面取りされたフォロワ表面１３０ａによりガイドされる。カッターナイフ１３４と共に面取りされたフォロワ表面１３０ａを枢動可能に取り付けることにより、カッターナイフ１３４が独立に、縦通材３４の面取りされた両縁６６に沿ってフィルム材料３２に追従してフィルム材料３２を切断することが可能になり、それにより切断されたフィルム材料３２の幅が上部フランジ６０の寸法形状と一致する。

ここで、フィルムスクラップ巻き取りアセンブリ５０の更なる詳細を示す図１２、１３、１５、１８を参照する。一対のスクラップ巻き取りローラ４４は、ローラ４４が後述する特定の条件下でシャフト７４に対して滑ることを許すスリップクラッチ７２によって、シャフトに取り付けられている。シャフト７４は、隣接する取付ブラケット８６の対に取り付けられた直立巻き取り支持ブラケット８２上で回転するように軸支されている。後方牽引タイヤ８８は、フィルム３２に対する牽引を実現する任意の適切な材料から作製される。後方牽引タイヤ８８は、ブラケット８６に取り付けられた、水平方向に間隔を空けた一対のアーム８５上で回転するように取り付けられている（図１８参照）。牽引タイヤ８８の端部に取り付けられたギヤホイール１１２は、巻き取りリール駆動ベルト１０８によって、シャフト７４のギヤホイール（図示しない）に接続される。フィルム配置プロセスの間にフィルム３２上で回転する結果としての牽引タイヤ８８の回転は、駆動ベルト１０８を通して巻き取りローラ４４の回転を駆動する。

動作中、フィルム材料３２の供給は、縦通材３４のフランジ表面６０を材料で覆うための準備として、フィードロール９６に充填される。上述のように、縦通材３４は、フィルム配置プロセス中に、固定された反転位置に縦通材３４を保持するように設計された取付具（図示しない）に配置される。フィルムアプリケータ３０は、縦通材３４の一端に導入され、フィルム３２は、圧縮ローラ４６とフランジ表面６０ａとの間のニップ７０（図１３）に引き込まれ、一方でバッカー５６は分離されて、その一部はバッカー巻き取りリール４２の周りに巻きつけられる。縦通材３４を保持するために取付具を使用する場合には、フィルムアプリケータ３０を縦通材３４の長さに沿って回転させるための準備として、アウトリガローラ９２を取付具上に配置する。

作業員はハンドルバー９８を把持し、縦通材３４の長さに沿ってフィルムアプリケータ３０を移動させる。しかしながら、幾つかの実施形態では、コンピュータ制御された装置、自力運転を組み込むための改良、又は他の自動化装置（図示しない）を用いて、フィルムアプリケータ３０を縦通材３４に沿って移動させることができる。ヒーター５２は、圧縮ローラ４６の直前でフランジ表面６０ａを加熱する。フィルムアプリケータ３０の直線的運動により、フィルム材料３２がフィルムフィードロール９６から引き出される。フィルム材料３２が圧縮ローラ４６に供給されるとき、バッカー５６は、フィードロール９６の回転により駆動されるベルトであるバッカー巻き取りリール４２に巻き取られる。フィードロール９６がバッカー巻き取りリール４２よりも速く回転する場合、スリップクラッチ７６により、バッカー巻き取りリール４２の動的な滑りが可能になる。

フィルム３２が圧縮ローラ４６の下で圧縮された後、フィルムカッターアセンブリ４８は、基部フランジ表面６０ａの幅が縦通材３４の長さに沿って変動する場合であっても、フランジ表面６０ａの幅と一致するようにフィルム３２の縁をトリミングする。図２２に最もよく示すように、リンクアーム１１８の内側への付勢により、カッターナイフ１３４が基部フランジ表面６０ａの縁でフィルム３２を切断する。フィルムスクラップ５８は、カッターフォロワアーム９４のガイドスロット１０２を通ってスクラップ巻き取りローラ４４に巻き取られる。スクラップ巻き取りローラ４４は、後方牽引タイヤ８８によって駆動されるベルトである。スクラップ巻き取りローラ４４が後方牽引タイヤ８８よりゆっくりと回転する場合には、スリップクラッチ７２によりローラ４４の動的な滑りが可能になる。図１９は、フィルム材料配置プロセスの間のフィルム３２の処理を図式的に示している。フィルム材料３２は、フィードロール９６から引き出され、バッカー５６はバッカー巻き取りリール４２に巻き取られる。フィルム３２は圧縮され、次いで６１で切断される。フィルムスクラップ５８は、フィルム３２が、フランジのテーパ６８に沿った部分を含めてフランジ表面６０ａの幅と一致するように切断されるときに、フィルムスクラップ巻き取りリール４４に巻き取られる。

図２３は、フィルム３２を細長部材３４の表面６０ａに適用する方法の全体のステップを示している。１４０では、キャリッジ３６を細長部材３４の表面６０ａに沿って移動させ、１４２では、フィルム３２をフィルム供給源４０からキャリッジ３６に分配する。１４４では、キャリッジ３６を表面６０ａに沿って移動させながら、圧縮ローラ４６を用いてフィルム３２を表面６０ａに対して圧縮する。ステップ１４６では、キャリッジ３６を用いてフィルム３２に沿ってカッターナイフ１３４を移動させ、フィルム３２の縁をトリミングする。

図２４は、複合材縦通材３４の基部フランジ表面６０ａの長さにわたってフィルム材料３２を適用する方法の全体のステップを示している。まず１４８において、フィルム材料アプリケータ３０をフランジ表面６８ａ上に配置する。１５０では、フィルムアプリケータ３０を縦通材３４の長さに沿って移動させる。１５２では、フィルムアプリケータ３０を使用して、フィルムアプリケータ３０を縦通材３４の長さに沿って移動させながらフィルム材料３２をフランジ表面６０ａに分配及び適用する。１５４では、フィルムアプリケータ３０を使用して、フィルムアプリケータ３０が縦通材３４を長さに沿って移動させながら、フランジ表面６０ａの縁と概ね一致するようにフィルム材料３２の縁をトリミングする。

本発明の実施形態は、様々な応用分野に使用される可能性を有し、例えば航空宇宙、船舶、自動車の応用分野、及び自動レイアップ装備が使用される他の応用分野を含む特に輸送産業の分野に用途を見出すことができる。したがって、図２５及び図２６に示すように、本発明の実施形態は、図２５に示す航空機の製造及び保守方法１６０、及び図２６に示す航空機１６２に関して使用することが可能である。開示される実施形態の航空機への応用には、いくつか例を挙げると、例えば、限定されないが、縦通材、桁、ダブラー、及び梁が含まれる。製造前の段階では、例示的な方法１６０は、航空機１６２の仕様及び設計１６４と、材料の調達１６６とを含み得る。製造段階では、航空機１６２のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１６８と、システムインテグレーション１７０とが行われる。その後、航空機１６２は認可及び納品１７２を経て運航１７４に供される。顧客により運航される間に、航空機１６２は定期的な整備及び保守１７６（改造、再構成、改修なども含み得る）を受ける。

方法１６０のプロセスの各々は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は実行され得る。本明細書の目的では、システムインテグレーターは、限定するものではないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定するものではないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。

図２６に示すように、例示的な方法１６０によって製造された航空機１６２は、複数のシステム１８０及び内部１８２を備えた機体１７８を含み得る。高レベルのシステム１８０の例には、推進システム１８４、電気システム１８６、油圧システム１８８、及び環境システム１９０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。開示される方法及び装置は、航空機１７８又は、限定しないが縦通材及び桁といった内部１８２の一部分を形成する一又は複数の細長いコンポーネント上にフィルム材料を配置してトリミングするために利用することができる。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、船舶及び自動車産業などの他の産業にも適用可能である。

本明細書に具現化されたシステムと方法は、製造及び保守方法１６０の段階のうちの任意の一又は複数で採用することができる。例えば、製造プロセス１６８に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機１６２の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリに類似の方法で製作又は製造される。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１６２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１６２のコストを削減することにより、製造段階１６８及び１７０の間に利用することができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせのうちの一又は複数を、航空機１６２の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守１７６に利用することができる。

上述した種々の例示的な実施形態の記載は、例示及び説明を目的とするものであり、完全な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。更に、種々の例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なる利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正例との理解を促すために選択及び記述されている。
よって、つまり、本発明の第１の側面によれば、
Ａ１．フィルム材料を細長部材の表面に適用するための装置であって、
キャリッジ、
前記細長部材に沿って移動させるための前記キャリッジを取り付けるように適合されたローラ、
フィルム材料を分配するための、前記キャリッジ上のフィルム材料供給源、
前記細長部材の前記表面に対して前記フィルム材料を圧縮するための、前記キャリッジ上の圧縮ローラ、及び
前記キャリッジが前記細長部材に沿って移動するときに、前記フィルム材料の少なくとも一の縁をトリミングするためのフィルムカッターアセンブリ
を備える装置が提供される。
Ａ２．前記細長部材が、上面、底面、及び側面を含み、前記ローラが、前記細長部材の前記上面、底面及び側面に係合する、段落Ａ１に記載の装置も提供される。
Ａ３．前記ローラが、
前記細長部材の前記側面を把持するための、前記キャリッジに取り付けられた前方及び後方ローラ、並びに
前記細長部材の前記上面に係合するための、前記キャリッジに取り付けられた前方及び後方牽引タイヤ
を含む、段落Ａ２に記載の装置も提供される。
Ａ４．前記フィルム材料がバッカーを含み、前記装置は更に、
前記フィルム材料が前記フィルム材料の供給源から分配されているときにバッカーを巻き取って蓄積するための、前記キャリッジに取り付けられたバッカー巻き取りリール、並びに
前記キャリッジが前記細長部材に沿って移動するときに前記バッカー巻き取りリールを回転駆動するためのバッカー巻き取り駆動アセンブリ
を備える、段落Ａ１またはＡ２に記載の装置も提供される。
Ａ５．前記フィルム材料の供給源が、前記キャリッジ上で回転するように取り付けられたフィルムフィードロールを含み、
前記バッカー巻き取り駆動アセンブリが前記フィルムフィードロールの回転によって駆動される、
段落Ａ４に記載の装置も提供される。
Ａ６．前記フィルムカッターアセンブリが、
前記キャリッジに枢動可能に取り付けられた、水平方向に間隔を空けた一対のアーム、及び
前記キャリッジが前記細長部材に沿って移動するときに前記フィルム材料の二つの向かい合う縁をそれぞれ切断するように、各々が前記アームに取り付けられている、一対のカッターナイフ
を含む、段落Ａ１からＡ５のいずれか一つに記載の装置も提供される。
Ａ７．前記フィルムカッターアセンブリが、
前記キャリッジが前記細長部材に沿って移動するときに前記フィルム材料の二つの向かい合う縁をそれぞれ切断するように前記キャリッジに枢動可能に取り付けられている、一対のカッターナイフ
を含む、段落Ａ１からＡ６のいずれか一つに記載の装置も提供される。
Ａ８．前記フィルムカッターアセンブリが更に、
前記細長部材の前記表面の前記向かい合う縁にスライド可能に係合して追従するための、前記カッターナイフに連結されたフォロワ表面
を含む、段落Ａ７に記載の装置も提供される。
Ａ９．前記細長部材の前記表面の前記向かい合う縁が面取りされており、
前記細長部材の前記表面の、面取りされた前記向かい合う縁の寸法形状と実質的に一致するように、前記フォロワ表面が面取りされている、
段落Ａ８に記載の装置も提供される。
Ａ１０．前記フィルムカッターアセンブリが更に、
前記フィルム材料をガイドするためのガイドスロット、及び
前記細長部材の縁に係合するように適合されており、前記細長部材の前記縁の輪郭と実質的に一致する輪郭を有する表面
を含む、段落Ａ６に記載の装置。
本願発明の更なる側面によれば、
Ｂ１．細長複合材縦通材のフランジ表面にフィルム材料を適用するための装置であって、
前記細長複合材縦通材に取り付けられて、前記細長複合材縦通材に沿って移動可能に適合されたキャリッジ、
前記キャリッジが前記縦通材に沿って移動するときに前記フランジ表面に対しフィルム材料を圧縮するために、キャリッジに取り付けられた圧縮ローラ、
一定量のフィルム材料を保持し、前記圧縮ローラに前記フィルム材料を分配するように適合された、前記キャリッジ上のフィルムフィードロールアセンブリ、
前記フィルム材料が前記圧縮ローラに分配されているときに前記フィルム材料のバッキングを巻き取るように適合された、前記キャリッジ上の巻き取りリール、
前記キャリッジが前記複合材縦通材に沿って移動するときに前記フランジ表面を加熱するための、前記キャリッジ上のヒーター、及び
前記フィルム材料が前記フランジ表面に対して圧縮された後に前記複合材縦通材の輪郭と一致するように前記フィルム材料の縁をトリミングするためのフィルムトリマー
を備える装置が提供される。
Ｂ２．前記キャリッジが、
前記フランジ表面の上に位置決めされるように適合された上部フレームであって、前記圧縮ローラ、フィルムフィードロールアセンブリ、巻き取りリール、ヒーター、及びフィルムトリマーが取り付けられる上部フレーム、並びに
前記フランジ表面の下に配置されるように適合された下部フレーム
を含む、段落Ｂ１に記載の装置も提供される。
Ｂ３．前記細長複合材縦通材に対して前記キャリッジを留めるための、前記下部フレーム上のローラ
を更に備える、段落Ｂ２に記載の装置も提供される。
Ｂ４．前記フィルム材料のバッカーを巻き取るように適合された、前記上部フレームに取り付けられたバッカー巻き取りリール、及び
前記バッカー巻き取りリールの回転を駆動するための、前記フィルムフィードロールアセンブリと前記バッカー巻き取りリールとの間に連結された駆動部
を更に備える、段落１２に記載の装置も提供される。
Ｂ５．前記フィルムトリマーが、
前記フランジ表面の向かい合う縁に係合して追従するように適合されたフォロワ、及び
各々が前記フォロワに枢動可能に取り付けられて、前記フランジ表面の前記向かい合う縁に沿って前記フィルムを切断するように前記フォロワと連結された、一対のカッターナイフ
を含む、段落Ｂ１からＢ４のいずれかに記載の装置も提供される。
本願発明の更なる側面によれば、
Ｃ１．細長部材の表面にフィルム材料を適用する方法であって、
キャリッジを、前記細長部材の前記表面に沿って移動させること、
前記キャリッジ上のフィルム材料供給源からフィルム材料を分配すること、
前記キャリッジが前記細長部材の前記表面に沿って移動するときに、前記キャリッジ上の圧縮ローラを用いて、前記細長部材の前記表面に対して前記フィルム材料を圧縮すること、及び
前記細長部材の前記表面に対して圧縮された前記フィルム材料の縁をトリミングすることであって、前記キャリッジが前記細長部材の前記表面に沿って移動するときに、前記キャリッジを用いて少なくとも一のカッターを前記フィルム材料を通して移動させることを含む、トリミングすること
を含む方法が提供される。
Ｃ２．前記分配すること、圧縮すること、及びトリミングすることが、前記キャリッジが前記細長部材の表面に沿って移動するときにワンパス内で実行される、段落Ｃ１に記載の方法も提供される。
Ｃ３．分配されている前記フィルム材料からバッカーを除去すること、及び
前記バッカーを前記キャリッジ上のバッカー巻き取りリールに蓄積すること
を更に含む、段落Ｃ１又はＣ２に記載の方法も提供される。
Ｃ４．前記フィルム材料の前記縁をトリミングすることが、
前記キャリッジが前記細長部材の表面に沿って移動するときに前記フィルム材料を通して一対のカッターナイフを引くこと、
前記細長部材の前記表面の前記縁を追従すること、及び
前記細長部材の前記表面の前記縁を追従するように前記カッターナイフを移動させること
を含む、段落Ｃ１からＣ３のいずれかに記載の方法も提供される。
本願発明の更なる側面によれば、
Ｄ１．複合材縦通材のフランジ表面の長さ全体にフィルム材料を適用する方法であって、
前記フランジ表面上にフィルム材料アプリケータを配置すること、
前記複合材縦通材の前記長さに沿って前記フィルム材料アプリケータを移動させること、
前記フィルム材料アプリケータを使用して、前記フィルム材料アプリケータが前記複合材縦通材の前記長さに沿って移動するときに、前記フランジ表面にフィルム材料を分配及び適用すること、並びに
前記フィルム材料アプリケータを使用して、前記フィルム材料アプリケータが前記複合材縦通材の前記長さに沿って移動するときに、前記フランジ表面の縁と実質的に一致するように前記フィルム材料の縁をトリミングすること
を含む方法が提供される。
Ｄ２．前記フランジ表面上に前記フィルム材料アプリケータを配置することが、前記複合材縦通材の上面、底面及び側面に対して前記フィルム材料アプリケータを留めることを含む、段落Ｄ１に記載の方法も提供される。
Ｄ３．
前記フィルム材料アプリケータを使用して前記フィルム材料の縁をトリミングすることが、
前記フランジ表面の縁を追従すること、
前記フランジ表面の前記縁を追従するようにカッターナイフを移動させること、及び
前記カッターナイフを使用して、前記フランジ表面の前記縁に沿って前記フィルム材料の縁を切断すること
を含む、段落Ｄ１又はＤ２に記載の方法も提供される。
Ｄ４．前記フィルム材料の前記縁を切断することにより生成されるスクラップフィルムを、前記フィルム材料アプリケータ上のリールに巻き取ること
を更に含む、段落Ｄ３に記載の方法も提供される。

Claims (13)

1. フィルム材料を細長部材の表面に適用するための装置であって、
   キャリッジ、
   前記細長部材に沿って移動させるための前記キャリッジを取り付けるように適合されたローラ、
   フィルム材料を分配するための、前記キャリッジ上のフィルム材料供給源、
   前記細長部材の前記表面に対して前記フィルム材料を圧縮するための、前記キャリッジ上の圧縮ローラ、及び
   前記キャリッジが前記細長部材に沿って移動するときに、前記フィルム材料の少なくとも一の縁をトリミングするためのフィルムカッターアセンブリ
   を備え、
   前記細長部材が、上面、底面、及び側面を含み、前記ローラが、前記細長部材の前記上面、底面及び側面に係合する、装置。
2. 前記ローラが、
   前記細長部材の前記側面を把持するための、前記キャリッジに取り付けられた前方及び後方ローラ、並びに
   前記細長部材の前記上面に係合するための、前記キャリッジに取り付けられた前方及び後方牽引タイヤ
   を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記フィルム材料がバッカーを含み、前記装置は更に、
   前記フィルム材料が前記フィルム材料の供給源から分配されているときにバッカーを巻き取って蓄積するための、前記キャリッジに取り付けられたバッカー巻き取りリール、並びに
   前記キャリッジが前記細長部材に沿って移動するときに前記バッカー巻き取りリールを回転駆動するためのバッカー巻き取り駆動アセンブリ
   を備える、請求項１に記載の装置。
4. 前記フィルム材料の供給源が、前記キャリッジ上で回転するように取り付けられたフィルムフィードロールを含み、
   前記バッカー巻き取り駆動アセンブリが前記フィルムフィードロールの回転によって駆動される、請求項３に記載の装置。
5. 前記フィルムカッターアセンブリが、
   前記キャリッジに枢動可能に取り付けられた、水平方向に間隔を空けた一対のアーム、及び
   前記キャリッジが前記細長部材に沿って移動するときに前記フィルム材料の二つの向かい合う縁をそれぞれ切断するように、各々が前記アームに取り付けられている、一対のカッターナイフ
   を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記フィルムカッターアセンブリが、
   前記キャリッジが前記細長部材に沿って移動するときに前記フィルム材料の二つの向かい合う縁をそれぞれ切断するように前記キャリッジに枢動可能に取り付けられている、一対のカッターナイフ
   を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記フィルムカッターアセンブリが更に、
   前記細長部材の前記表面の前記向かい合う縁にスライド可能に係合して追従するための、前記カッターナイフに連結されたフォロワ表面
   を含む、請求項６に記載の装置。
8. 前記細長部材の前記表面の前記向かい合う縁が面取りされており、
   前記細長部材の前記表面の、面取りされた前記向かい合う縁の寸法形状と実質的に一致するように、前記フォロワ表面が面取りされている、請求項７に記載の装置。
9. 前記フィルムカッターアセンブリが更に、
   前記フィルム材料をガイドするためのガイドスロット、及び
   前記細長部材の縁に係合するように適合されており、前記細長部材の前記縁の輪郭と実質的に一致する輪郭を有する表面
   を含む、請求項５に記載の装置。
10. 細長部材の表面にフィルム材料を適用する方法であって、
    キャリッジを、前記細長部材の前記表面に沿って移動させることであって、前記キャリッジは、前記細長部材に沿った移動のために、前記キャリッジを取り付けるように適合されたローラを含む、移動させること、
    前記キャリッジ上のフィルム材料供給源からフィルム材料を分配すること、
    前記キャリッジが前記細長部材の前記表面に沿って移動するときに、前記キャリッジ上の圧縮ローラを用いて、前記細長部材の前記表面に対して前記フィルム材料を圧縮すること、及び
    前記細長部材の前記表面に対して圧縮された前記フィルム材料の縁をトリミングすることであって、前記キャリッジが前記細長部材の前記表面に沿って移動するときに、前記キャリッジを用いて少なくとも一のカッターを前記フィルム材料を通して移動させることを含む、トリミングすること
    を含み、
    前記細長部材が、上面、底面、及び側面を含み、前記ローラが、前記細長部材の前記上面、底面及び側面に係合する、方法。
11. 前記分配すること、圧縮すること、及びトリミングすることが、前記キャリッジが前記細長部材の表面に沿って移動するときにシングルパス内で実行される、請求項１０に記載の方法。
12. 分配されている前記フィルム材料からバッカーを除去すること、及び
    前記バッカーを前記キャリッジ上のバッカー巻き取りリールに蓄積すること
    を更に含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記フィルム材料の前記縁をトリミングすることが、
    前記キャリッジが前記細長部材の表面に沿って移動するときに前記フィルム材料を通して一対のカッターナイフを引くこと、
    前記細長部材の前記表面の前記縁を追従すること、及び
    前記細長部材の前記表面の前記縁を追従するように前記カッターナイフを移動させること
    を含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。

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