JP6412720B2 - シム製造システム - Google Patents

Description

本発明は概して製造に関し、具体的には、複合材構造の製造に関する。さらに具体的には、本発明は、液体シムを伴って複合材構造を組み立てる方法及び装置に関連する。

複合材構造の製造では、複合材構造を形成するため種々の部品が相互に結合される。例えば、複合材料が複合材部品の形状に積層され得る。これらの部品の寸法は注意深く設計され、複合材料のレイアウトは、複合材部品が硬化され又は圧密化される際に、結果として所望の寸法となるよう構成される。

いくつかのケースでは、所望の厚さレベルが常に得られるわけではない。例えば複合材部品が形成される際、複合材部品の実寸が特定の寸法に、所望するほど近似しない。結果として、上記の複合材部品が他の複合材部品と組み立てられる際にギャップが生じ得る。

上記の複合材部品を廃棄して、交換品として新しい複合材部品を製造することは、１つの解決方法である。この解決方法により、複合材部品を他の複合材部品と組み立てる際に上記のギャップを減少させる又は消失させる、所望の寸法の複合材料部品がもたらされ得る。

しかしながらこの解決方法は、複合材部品が廃棄され再製造される際に、望まれるよりも時間がかかる。さらに、このタイプの解決方法は、複合材構造を所望よりも高いレベルで製造するための費用を増加させ得る。

別の解決方法は、ギャップを埋めるための複合材部品を作成することである。この複合材部品は、美的な目的でギャップを埋めることができ、又は、複合材構造において構造的な特徴をもたらすことができる。

使用され得るシムの１つのタイプは、液体シムである。液体シムにより、流動材料がギャップ内に配置される。次いでこの流動材料は硬化される。この硬化は、常温でなされることが多い。しかしながら、常温での硬化に要する時間は望まれるよりも長い。例えば、硬化に２〜３時間かかる。複合材構造を形成し、その複合材構造を使用してアセンブリや他の対象物を形成する様々な作業の間に、これだけの時間待つということは、望まれる範囲を超えているであろう。

液体シムの硬化の速度は、加熱により増すことができる。しかしながら、適温で加熱しなければ、又は様々な位置で望ましい温度を有さなければ、硬化後に液体シムは所望の働きをしないことがある。望ましい方法で加熱がなされない場合、結果としてさらに時間と費用がかかる。

したがって、少なくとも上述の問題点のいくつかと、起こりうる他の問題点を考慮する方法及び装置を有することが望ましい。

本発明の一実施形態は、シムを形成する方法を提供する。複数の複合材部品間の、シムの位置に透磁性材料を伴う液体シム材料が適用される。位置決めされた透磁性材料に磁場が印加される。磁場は、液体シム材料が固化してシムを形成する温度まで液体シムを加熱するよう構成される。

本発明の別の実施形態は、シムを形成する別の方法を提供する。複数の部品間の、シムの位置に透磁性材料を伴う液体シム材料が適用される。位置決めされた透磁性材料に磁場が印加される。磁場は、液体シム材料が固化してシムを形成する温度まで液体シムを加熱するよう構成される。

本発明のさらに別の実施形態では、複数の複合材部品間のシムの位置に適用される、透磁性材料を伴う液体シム材料と、磁場発生器とを備える装置が提供される。磁場発生器は、位置決めされた透磁性材料に磁場を印加するよう構成される。磁場は、液体シム材料が固化してシムを形成する温度まで液体シムを加熱するよう構成される。

本発明のさらに別の実施形態では、航空機が、第１の部分、第２の部分、及びシムを含む。第２の部分は、第１の部分に接着される際にこれに近接するよう構成される部分を含み、このとき第２の部分は、製作時の差異から生じるギャップにより、第１の部分から少なくとも部分的に分離している。シムが第１の部分と第２の部分との間のギャップに配置される。シムには透磁性材料が含まれ、シムは透磁性材料が磁場に晒されることにより、第１の部分と第２の部分との間にギャップの決められた位置で固化される。

特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。

例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の機能は、添付の特許請求の範囲に明記される。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、さらにはその目的及び特徴とは、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。
例示的な実施形態による製造環境のブロック図である。 例示的な実施形態による複合翼のブロック図である。 例示的な実施形態による複合翼の断面図である。 例示的な実施形態による複合翼の一部分の、より詳細な図である。 例示的な実施形態による液体シム材料の、ギャップ内の図である。 例示的な実施形態による、透磁性材料を伴う液体シム材料の露出図である。 例示的な実施形態による、液体シム材料から形成されるシムの図である。 例示的な実施形態による液体シム材料の、ギャップ内の図である。 例示的な実施形態による、液体シム材料から形成されるシムの図である。 例示的な実施形態による、シムを形成する工程のフロー図である。 例示的な実施形態による、高性能サセプタを使用してシムを形成する工程のフロー図である。 例示的な実施形態による、高性能サセプタを使用してシムを形成する工程のさらなるフロー図である。 例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守方法のブロック図である。 例示的な実施形態が実装される航空機のブロック図である。

例示的な実施形態は、一又は複数の異なる検討事項を認識し、且つ考慮している。例えば、例示的な実施形態は、液体シム材料を望ましく加熱するためには、一又は複数の加熱要素の、液体シム材料に対する一又は複数の位置が可能であるということを、考慮し認識している。例えば、液体シム材料は、一又は複数の加熱要素が一又は複数の望ましい位置に配置される場合、より均一に同じ温度へと加熱されることができる。

このように、例示的な実施形態により、シムを形成する方法及び装置が提供される。複数の複合材部品間のシムの位置に、透磁性材料を伴う液体シム材料が適用される。液体シム材料が硬化してシムを形成する温度まで液体シムを加熱するよう構成された磁場が、位置決めされた透磁性材料に印加される。この方法により、複数の複合材部品の間に望ましくフィットするシムが形成され得る。

ここで図面を参照する。具体的には、図１は、本発明の例示的な一実施形態による製造環境のブロック図を示している。図示のように、製造環境１００を使用して、複数の部品１０４から構造１０２が製造される。この実施例で、構造１０２は複合材構造１０６の形態をとることができ、複数の部品１０４は複数の複合材部品１０８である。これらの実施例で、複合材部品１０８は、繊維強化材ポリマー、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの繊維強化材を含む。

この実施例では、ギャップ１１０が、複数の複合材部品１０８の間の位置１１２に存在する。図示のように、ギャップ１１０は望ましくない大きさを有することがある。ギャップ１１０により、複数の複合材部品１０８が、複合材構造１０６を形成するよう組み立てた時に望まれる機能レベルを有しない結果となり得る。

この実施例では、複数の複合材部品１０８に望まれる機能レベルは様々な形態をとり得る。例えば、望まれる機能レベルは、荷重、精密な空力形状、表面上の気流のうちの少なくとも１つ、および他の好適なタイプの機能である。

この実施例では、複数の複合材部品１０８の間の位置１１２にシム１１８を形成するために、シム製造システム１１６が使用される。具体的には、複数の複合材部品１０８の間の位置１１２のギャップ１１０を埋めるために、シム１１８が形成される。

図示のように、シム製造システム１１６は、マニピュレータ１２０及び加熱システム１２２を含む。図示のように、マニピュレータ１１６は、液体シム材料１２４を、複数の複合材部品１０８の間のシム１１８の位置１１２に適用するよう構成されるハードウェアコンポーネントである。この実施例では、液体シム材料１２４は、位置１１２に適用される際に形状１２５を有し得る。換言すると、液体シム材料１２４は、位置１１２への適用の前に予め、シム１１８のための形状１２５へと形成され得る。

さらに、いくつかの実施例では、液体シム材料１２４の適用が、液体シム材料１２４中の透磁性材料１３０を含み得る。剥離フィルム、プラスチック帯状体などの構造、及び他の好適な構造を使用して、形状が維持されることができ、これは液体シム材料１２４の形状を形成するのに役立つ。

実施例では、マニピュレータ１２０は様々な形態をとりうる。例えば、マニピュレータ１２０は、人間のオペレータ、ロボットアーム、クローラ、又は何らかの他の好適なタイプの装置のうち少なくとも１つを含み得る。

液体シム材料１２４は、加熱されるとシム１１８の固体を形成する任意の材料であり得る。液体シム材料１２４は、例えば成形可能な液体エポキシであってもよい。この液体は特定の実装に即した様々な粘度を有する。例えば、液体はペーストに類似した粘度を有する。これらの実施例では、液体シム材料１２４は、周囲温度により約６時間から２４時間後に硬化する材料として選択され得る。液体シム材料１２４は、特定の使用材料によるが、華氏約１５０度から華氏約２２０度の範囲まで加熱されると、より短時間で硬化し得る。

この実施例では、加熱システム１２２は誘導加熱システム１２６の形態をとる。加熱システム１２２は、磁場発生器１２８及び透磁性材料１３０を含む。

磁場発生器１２８は、誘導コイル１３２及びコントローラ１３４を備える。誘導コイル１３２は、コントローラ１３４の制御下で磁場１３６を発生させるよう構成されるハードウェア装置である。コントローラ１３４はハードウェア装置であり、誘導コイルへの電流の適用を制御し、磁場１３６の発生を制御する。

この実施例では、磁場１３６は透磁性材料１３０と相互作用し、透磁性材料１３０に熱１３８を生成させる。具体的には、磁場１３６は透磁性材料１３０と相互作用する電磁束場であり得る。

いくつかの実施例で透磁性材料１３０は、約０．００３インチから約０．０２０インチの範囲の径を有するワイヤの形態であり得る。当然ながら、この径は様々な適用によって異なる。透磁性材料１３０は、磁場１３６が約２０ｋＨｚから約５００ｋＨｚの範囲の周波数で変動する際に、熱を生成する。磁場１３６の変動は、結果として、透磁性材料１３０内部に引き起こされた電流により生じる電気抵抗に起因する熱となる。これらの実施例で選択される特定の材料により、加熱が通過しない温度は、華氏約１４０度から華氏約４２０度の範囲であり得る。例えば、温度がその時点とほぼ同じ温度で維持されるよう、加熱をゼロ近くまで減少する。当然ながら、特定の実装により、他の径や他の温度を使用することができる。

この実施例では、透磁性材料１３０は液体シム材料１２４内に位置する。透磁性材料１３０は、液体シム材料１２４が位置１１２に適用される前に位置１１２の液体シム材料１２４内に、又は、液体シム材料１２４が位置１１２に適用された後に液体シム材料１２４上に、のうちの少なくとも１つにより、又は他の方法で配置され得る。

本明細書で使用しているように、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムの一又は複数の様々な組み合わせが使用可能であり、且つ列挙されたアイテムのいずれかが１つだけあればよいということを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、又はアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、限定しないが、「アイテムＡ」、又は「アイテムＡとアイテムＢ」を含む。この例は、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」も含む。アイテムは特定の目的物、物体、又はカテゴリであり得る。すなわち、少なくとも１つの手段、任意の組み合わせアイテム、及び任意の数のアイテムがリストから使用されるが、列挙されたアイテムのすべてが必要となるわけではない。

換言すれば、液体シム材料１２４の適用は、様々な方法で実行され得る。液体シム材料１２４は形状１２５を伴って、位置１１２に配置され得る。他の実施例では、液体シム材料１２４は、容器から位置１１２へと注がれ又は絞り出され、モールドや他の構造を使用して成形されてもよい。

この実施例では、液体シム材料１２４は液体シム材料１２４の成形が可能となるよう選択される。換言すれば、液体シム材料１２４は、液体シム材料１２４がギャップ１１０内部に所望の方法で適用され加熱されることが可能な粘度を有することができる。換言すれば、液体シム材料１２４は、液体シム材料１２４が加熱されてシム１１８を成形する間ほぼ所望の形状を維持するよう、十分に低速で流動する。

透磁性材料１３０は、様々なタイプの材料を含む。例えば、透磁性材料１３０は、合金、コバルト、鉄合金、ニッケル‐鉄合金、鉄‐シリコン合金、アモルファス磁性合金、結晶磁性合金、又は何らかの他の好適な材料のうちの少なくとも１つから選択される。さらに、この実施例では、透磁性材料１３０は、高性能サセプタ１４０の形態をとる。

図示のように、高性能サセプタ１４０は、特定の適用のために選択されたキュリー温度を有する透磁性材料である。キュリー温度は、交流磁場に応答して透磁性材料により生成される熱が十分に低下し、これにより平衡温度に達するよう選択される。生成される熱は、約ゼロであり得る。例えば、温度が液体シム材料１２４の硬化温度でほぼ維持されるよう選択され得る。

さらに、透磁性材料１３０は、様々な形態の形状を有し得る。例えば、透磁性材料１３０は、ワイヤ、帯状体、プレート、シート、又は何らかの他の好適な形状のうちの少なくとも１つから選択された形状を有し得る。選択される特定の形状は、特定の実装態様によって変わるであろう。例えば、外的な加熱を避けたい適用にはプレートが使用され得る。形状の輪郭に何らかの多大な複雑性が存在する場合には、ワイヤが使用され得る。さらに、これらの種々のコンポーネントは、１つのコンポーネントであるよりもむしろ分割可能であり得る。さらに、種々の形状が同時に使用され得る。

これらの実施例では、透磁性材料１３０は少なくとも硬化温度１４２に達する熱１３８を生成するよう構成される。硬化温度１４２は、液体シム材料１２４がシム１１８を形成する固体へと変わる温度である。具体的には、透磁性材料１３０はキュリー温度１４４を有する。この実施例で透磁性材料１３０のキュリー温度１４４は、少なくとも液体シム材料１２４の硬化温度１４２であるよう選択される。

図示のように、キュリー温度１４４は、透磁性材料１３０の磁気特性が低下する温度である。具体的には、磁気特性はキュリー温度１４４でほぼ消滅する。結果として、透磁性材料１３０の温度はキュリー温度１４４より大幅には増加しない。これらの実施例では、透磁性材料１３０はキュリー温度１４４に達するまで所望の度合で加熱される。

硬化温度１４２に基づいてキュリー温度１４４を選択することにより、透磁性材料１３０はほぼ自己制御することができる。換言すれば、透磁性材料１３０が達する温度は、キュリー温度１４４の選択により自己限定的であり得る。この方法で、コントローラ１３４の設計及び実装はより単純であり得る。

このように、シム製造システム１１６は、所望の機能レベルを伴うシム１１８をギャップ１１０に形成することができる。これらの実施例では、誘導加熱システム１２６の形態の加熱システム１２２は、位置１１２において所望の温度の熱１３８を生成する。換言すれば、硬化温度１４２は液体シム材料１２４全体において望ましいプロファイルを有する。プロファイルは、液体シム材料１２４の部分の温度であり得る。これらの実施例で、硬化温度１４２は、ギャップ１１０が存在する位置１１２へと適用される際に液体シム材料１２４全体で同じであり得る。

透磁性材料１３０を使用することにより、ヒートブランケット、加熱ランプ、又は他の装置などの現在使用されているシステムよりも、液体シム材料１２４の加熱が迅速に実行されうる。さらに、液体シム材料１２４の加熱は、液体シム材料１２４の硬化に関してより均質になされることができる。現行の加熱システムに比べ、この実施例では、シムは透磁性材料１３０の使用を介して加熱される一方、このエリアの他の構造は低温であることができる。

図１の製造環境１００の図は、実施形態が実行される方法に対して物理的な又は構造的な限定を表すことを意図していない。図示されたコンポーネントに加えて又は代えて、他のコンポーネントを使用することができる。いくつかのコンポーネントは不要になることがある。また、幾つかの機能コンポーネントを図解するためにブロックが提示されている。例示的な実施形態を実装する際、一又は複数のこれらのブロックを結合、分割、あるいは一又は複数のこれらのブロックを別のブロックに結合および分割できる。

例えば、加熱システム１２２は、コントローラ１３４及び誘導コイル１３２を有する磁場発生器１２８を含むよう図示されているが、磁場発生器１２８は図示されるものに加えて又は代えて、他のコンポーネントを含んでもよい。例えば、磁場発生器１２８は電源を含んでもよい。

さらなる実施例では、透磁性材料１３０はキュリー温度１４４に加えて一以上のキュリー温度を有してもよい。結果として、透磁性材料１３０は特定の実装によって様々な温度へ達するよう制御され得る。

ここで図２を参照すると、例示的な実施形態による複合翼が示される。この実施例では、複合翼２００は、図１にブロック図の形式で示した複合材構造１０６の一例である。

図示のように、複合翼２００は部分的に完成された状態である。図示のように、複合翼２００は外板パネル２０２及び支持構造２０４を含む。支持構造２０４はリブ及び桁と共に他の部品を含み得る。図示のように、複合翼２００におけるこれらの種々の部品は複合材部品である。

この実施例では、複合翼２００の製造中に、一又は複数の外板パネル２０２と支持構造２０４との間にギャップが存在する。例示の実施形態によるシムを使用して、ギャップを埋めることができる。

次に図３を参照すると、例示的な実施形態による複合翼の断面図が示される。この実施例では、複合翼２００の断面図が、図２の線３−３に沿って示される。

この図では、複数の外板パネル２０２のうちの外板パネル３０２と、支持構造２０４との間にギャップ３００が存在する。囲み３０４の拡大図を図４に示す。

図４は、例示的な実施形態による複合翼の一部分の、より詳細な図である。この図では、囲み３０４のさらなる詳細が示される。

図示のように、ギャップ３００は、外板パネル３０２と、支持構造２０４のリブ４０２との間の位置４００にある。ギャップ３００は、例示的な実施形態により、ギャップ３００を最小化又は消失させるよう再加工されることができる。この方法で、外板パネル３０２とリブ４０２との間をよりよくフィットさせることができる。

次に図５を参照すると、例示的な実施形態による液体シム材料の、ギャップ内の図が示されている。図示の例では、液体シム材料５００が複数の複合材部品間のギャップ３００内の位置４００に配置されている。この例で、複数の複合材部品は外板パネル３０２とリブ４０２とを含む。

さらに、ワイヤ５０４の形態の透磁性材料５０２が、液体シム材料５００内に位置決めされる。この実施例では、ワイヤ５０４は高性能サセプタである。この実施例に見られるように、誘導コイル５０６はギャップ３００における位置４００で、液体シム材料５００の上部に置かれる。この例では、誘導コイル５０６が外板パネル３０２の表面５０８とほぼ平行に置かれる。

誘導コイル５０６は磁場５１０を発生するよう構成される。この特定の例に見られるように、磁場５１０は外板パネル３０２を通って延伸し、液体シム材料５００を取り囲む。この実施例では、ワイヤ５０４は磁場５１０に対しほぼ平行に延伸する。

ワイヤ５０４の透磁性材料５０２は、様々な材料を含み得る。この実施例では、透磁性材料５０２は、例えばニッケル程度の望ましい耐食性レベルをもたらす強磁性材料である。さらに、ワイヤ５０４は様々な径を有し得る。この実施例でワイヤ５０４は、約０．００３インチから約０．０２０インチの範囲の径を有する。当然ながら、その他の径も使用可能である。

また、例示の実施形態でワイヤ５０４は円形断面を有する。他の実施例では、ワイヤ５０４は三角形、台形、楕円形、又は何らかの他の好適な断面形状を有し得る。断面の選択は、液体シム材料５００の硬化後にワイヤ５０４が液体シム材料５００内部に残るか否かによるであろう。硬化により液体シム材料５００は固体形状を獲得する。

誘導コイル５０６により発生される磁場５１０は、ワイヤ５０４に熱を生成させる。次いで、この熱は液体シム材料５００を加熱し、液体シム材料５００を固体形状へと硬化する。具体的には、この熱は液体シム材料５００に固体を形成させるよう構成される。磁場５１０の変動により加熱が起こる。

図示のように、誘導コイル５０６は約２０ｋＨｚから約５００ｋＨｚの範囲の周波数で作動する。これらの実施例では、周波数によりワイヤ５０４における電流深さを制御することができる。温度上昇に伴い、ある時点でワイヤ５０４は磁性状態から非磁性状態へと変わる。結果として、ワイヤ５０４で生成される電力が低下し、ワイヤ５０４の温度は熱によって増加しなくなる。

具体的には、ワイヤ５０４の透磁性材料５０２により生成された熱が、液体シム材料５００が固体形状へと硬化する、シムを形成できる硬化温度である温度に少なくとも達し得る。この温度は、磁場５１０を制御すること、ワイヤ５０４の透磁性材料５０２のキュリー温度を選択すること、又はそれらの何らかの組み合わせにより選択され得る。これらの実施例では、ワイヤ５０４の温度がそれ以上増加しない温度は、ワイヤ５０４の径の機能でもあり得る。ワイヤ５０４の径は大きいほど、加熱が止まる温度は高くなる。

この実施例では、液体シム材料５００の硬化温度とほぼ近似するキュリー温度を有する透磁性材料５０２を選択することにより、液体シム材料５００の硬化がより容易に実行される。液体シム材料５００の硬化はまた、より確実に実行されることもできる。例えば、透磁性材料５０２を使用することにより、他の加熱システムに比べてより均一な加熱が起こり得る。ヒートブランケットなどの他の加熱システムでは、液体シム材料５００のいくつかの部分は異なった温度へと加熱し得る。例えばヒートブランケットを使用した場合、ヒートシンク近傍の液体シム材料５００の一部分は、液体シム材料５００の他の部分と比較して所望よりも低温であり得る。

透磁性材料５０２のキュリー温度の選択により、透磁性材料５０２が生成する熱によって到達する温度の機構の自己制御が可能となる。キュリー温度が特定されると、透磁性材料５０２はその温度に基づいて選択される。

換言すれば、磁場発生器は、ワイヤ５０４により生成される熱を制御するよう制御される必要がない。磁場発生器は、レギュレータやフィードバックシステムなしに、ワイヤ５０４が最大の温度へと熱を生成するようにのみ制御される必要がある。これらの実施例で、キュリー温度は硬化温度よりも高くなるよう選択される。キュリー温度のこのような選択は、ワイヤ５０４が所望の熱量を生成するよう実行される。所望の熱量は、液体シム材料５００から他の構造、例えば支持構造２０４、外板パネル３０２、又はその両方へと伝達される熱を補償するレベルである。

例えば、キュリー温度は、硬化が望まれる温度を華氏約５０度から華氏約７５度の範囲で上回るよう選択され得る。当然ながら、選択される特定の温度は、材料により異なる。実施例では、この温度はワイヤ５０４の使用に選択される合金のタイプによる。

次に図６を参照すると、例示的な実施形態による、透磁性材料を伴う液体シム材料の露出図が示される。この例では、図５の線６−６に沿った露出図が示される。この露出図において、外板パネル３０２及び誘導コイル５０６は示されない。

この図では、ワイヤ５０４の透磁性材料５０２は、互いに平行に走るよう図示されている。この特定の例では、ワイヤ５０４は液体シム材料５００内に位置決めされる。

次に図７を参照すると、例示的な実施形態によって液体シム材料から形成されたシムが示される。この実施例では、シム７００は図５の液体シム材料５００の硬化による成果物である。この特定の例では、透磁性材料５０２はシム７００内に残っている。

ここで図８を参照すると、例示的な実施形態による液体シム材料の、ギャップ内の図が示されている。図示のように、液体シム材料８００が位置４００のギャップ３００に配置される。

この実施例では、誘導コイル８０２、及びワイヤ８０６の形状の透磁性材料８０４は、レイヤ８０８に位置決めされている。図示のように、レイヤ８０８は液体シム材料８００に接触して配置される。

この実施例では、レイヤ８０８の誘導コイル８０２は磁場８０９を発生するよう構成される。磁場８０９に応答して、レイヤ８０８のワイヤ８０６は、液体シム材料１２４は、液体シム材料８００を硬化するための熱を生成する。

この実施例では、ワイヤ８０６は長方形の断面を有する。この特定の例では、レイヤ８０８の厚さ８１０はギャップ３００内のシムの形成に関してはごくわずかである。さらに、液体シム材料８００が外板パネル３０２とリブ４０２との間のギャップ３００を埋める厚さ８１０を有するよう、外板パネル３０２は液体シム材料８００の硬化中は取り除かれてもよい。

他の実施例では、ワイヤ８０６の形態の透磁性材料８０４がレイヤ８０８に残る一方、誘導コイル８０２はレイヤ８０８の外側に位置決めされてもよい。誘導コイル８０２の位置は、外板パネル３０２の上部、又は、磁場８０９が誘導コイル８０２によって発生され、レイヤ８０８のワイヤ８０６が液体シム材料８００を硬化するための熱を生成するような、任意の位置であってよい。

ここで図９を参照すると、例示的な実施形態によって液体シム材料から形成されたシムが示される。この実施例では、レイヤ８０８は、液体シム材料８００が硬化してシム９００を形成した後に取り除かれる。外板パネル３０２などの部品が図２の複合翼２００へと接続され、複合翼２００の製造が完了する。示されるように、この特定の例において、レイヤ８０８は複合翼２００には存在しない。

図２から図９に示す、液体シム材料を使用したシムの形成は、物理的または構造上の限定を表すことを意味するものではなく、他の実施形態が実行可能である。例えば、シムが外板パネルとリブとの間に形成されるよう示したが、シムは例示の実施形態により他の部品間でも形成され得る。例えば、シムは外板パネルと桁との間でも形成され得る。シムは、翼と機体との接合エリア、水平安定板と機体との接合エリア、垂直安定板と機体との接合エリア、床梁と胴体との接合部及び他の好適なコンポーネントなど、他のコンポーネント間でも形成され得る。

加えて、図２から図９に示す様々なコンポーネントを図１のコンポーネントと組み合わせるか、図１のコンポーネントに使用するか、又はそれら２つの場合を組み合わせることができる。また、図２から図９のコンポーネントのいくつかは、図１のブロック図に示されたコンポーネントをどのように物理的構造体として実装できるかを示す実施例である。

ここで図１０を参照すると、例示的な実施形態によるシムを形成する工程のフロー図が示される。図１０に示す工程は、図１のシム製造システム１１６を使用する製造環境１００において実装され得る。

工程は、複数の複合材部品間のシムの位置に、透磁性材料を伴う液体シム材料を適用することから始まる（作業１０００）。作業１０００において透磁性材料は、液体シム材料１が位置に適用される前に位置の液体シム材料内に、又は、液体シム材料が位置に適用された後に液体シム材料上に、のうちの少なくとも１つにより配置される。さらに液体シム材料は、位置に適用されたときにシムとして所望される形状を有する。

他の実施例では、液体シム材料はシムとして所望される形状を形成する方法で、位置に適用され得る。例えば、剥離フィルム、プラスチック帯状体又は他の構造が、シムのモールドとして使用され得る。

工程は、次いで、透磁性材料に磁場を印加し（作業１００２）、その後終了する。工程１００２において磁場は、液体シム材料が硬化してシムを形成する温度まで液体シムを加熱するよう構成される。

ここで図１１を参照すると、例示的な実施形態による、高性能サセプタを使用してシムを形成する工程のフロー図が示される。図１１に示す工程は、図１のシム製造システム１１６を使用する製造環境１００において実装され得る。

工程は、互いに接して配置され構造物を形成する複数の部品間の、ギャップを特定することから始まる（作業１１００）。工程は、次いで、高性能サセプタのワイヤアレイを伴う液体シム材料を形成する（作業１１０２）。この実施例では、材料は液体シム材料を形成するために使用される。これらの材料は様々な形を取り得る。例えば、２つの材料が混合され、混合後に硬化し始めてもよい。別の実施例では、液体シム材料は、硬化が起こらない温度であり得る。材料が室温に達してから、液体シム材料の硬化が起こってもよい。液体シム材料は、様々な粘度を有し得る。例えば、液体シム材料はクレイ又はペーストに類似した粘度を有してもよい。高性能サセプタのワイヤアレイは、透磁性材料を含むワイヤのアレイである。

高性能サセプタを伴う液体シム材料は、種々の部品間の、ギャップが存在する位置に配置される（作業１１０４）。当然ながら、高性能サセプタを伴う液体シム材料にモールドを提供するために、剥離フィルム、プラスチックレイヤ又は他の構造などの、他の材料が使用され得る。

高性能サセプタのワイヤアレイを伴う液体シム材料の位置に対応して、誘導コイルが置かれる（作業１１０６）。工程は、誘導コイルを使用して磁場を発生させ、これにより高性能サセプタのワイヤアレイに熱を生成させる（作業１１０８）。工程は、液体シム材料が硬化してシムを形成するまで磁場を発生し続ける（作業１１１０）。

工程は、次いで、部品を解体する（工程１１１２）。工程は、剥離フィルム又は他の材料と共に、余分な材料をシムから取り除く（工程１１１４）。次いで、種々の部品が再び組み立てられ相互に結合され、構造物を形成し（工程１１１６）、その後終了する。

次いで図１２を参照すると、例示的な実施形態による、高性能サセプタを使用してシムを形成する工程の別のフロー図が示される。図１２に示す工程は、図１のシム製造システム１１６を使用する製造環境１００において実装され得る。

工程は、互いに接して配置され構造物を形成する複数の部品間の、ギャップを特定することから始まる（作業１２００）。工程は、次いで、液体シム材料を形成する（作業１２０２）。

液体シム材料及び誘導加熱システムは、種々の部品間の、ギャップが存在する位置に配置される（作業１２０４）。当然ながら、アクセプタのワイヤアレイを伴う液体シム材料にモールドを提供するために、剥離フィルム、プラスチックレイヤ及び他の構造などの、他の材料が使用され得る。この実施例で誘導加熱システムは、高性能サセプタのワイヤアレイ及び誘導コイルを含むレイヤである。この実施例では、このレイヤは液体シム材料の上部に配置され得る。

工程は、誘導コイルを使用して磁場を発生させ、これにより誘導加熱システムの高性能サセプタのワイヤアレイに熱を生成させる（作業１２０６）。工程は、液体シム材料が硬化してシムを形成するまで磁場を発生し続ける（作業１２０８）。

工程は、次いで、部品を解体する（工程１２１０）。工程は、加熱システム、及び剥離フィルム又は他の材料と共に余分な材料を、シムから取り除く（工程１２１２）。次いで、種々の部品が再び組み立てられ相互に結合され、構造物を形成し（工程１２１４）、その後終了する。

図示した種々の実施形態でのフロー図及びブロック図は、装置及び方法のいくつかの可能な実装の構造、機能、及び操作を示している。これに関し、フロー図又はブロック図の各ブロックは、１つのモジュール、セグメント、機能及び／又は操作或いはステップの部分を表わすことができる。

例示的な一実施形態のいくつかの代替的な実装態様では、ブロックに記載された一つ又は複数の機能は、図中に記載の順序を逸脱して現れることがある。例えば、含まれる機能性によっては、連続して示される２つのブロックは実質的に同時に実行される場合があり、又はブロックは時に逆の順序で実行されうる。また、フロー図又はブロック図に描かれているブロックに加えて他のブロックが追加されることもありうる。

例えば、図９に示される種々の作業が複合材部品に関連して説明されているが、複合材部品とは異なる部品においては別の実施例が適用され得る。さらに、例示の実施形態における構造内の部品は、複合材と非複合材との混合であり得る。

別の例としては、加熱システムが、高性能サセプタのワイヤアレイが存在するレイヤのみを備えることもできる。誘導コイルが、部品の上部に配置される。この例では、シムが液体シム材料から形成された後、レイヤはやはり取り除かれる。

本発明の例示の実施形態は、図１３の航空機の製造及び点検方法１３００と、図１４の航空機１４００に関連して記載されている。まず図１３を参照すると、例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守方法のブロック図が示される。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１３００は、図１４の航空機１４００の仕様及び設計１３０２、並びに材料の調達１３０４を含む。

製造段階では、図１４の航空機１４００のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１３０６と、システムインテグレーション１３０８とが行われる。その後、図１４の航空機１４００は認可及び納品１３１０を経て運航１３１２される。顧客による運航１３１２中、図１４の航空機１４００は、定期的な整備および点検１３１４（改造、再構成、改修、およびその他の整備または点検を含み得る）がスケジューリングされる。

航空機の製造及び保守方法１３００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレータによって実施又は実行されることがある。これらの実施例では、オペレータは顧客であってもよい。本明細書の目的では、システムインテグレーターは、任意の数の航空機製造者、および主要システムの下請業者を含むことができ（これらに限定せず）、サードパーティは、任意の数のベンダー、下請業者、および供給業者を含むことができ（これらに限定せず）、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ってよい。

ここで図１４を参照すると、例示的な実施形態が実装され得る航空機のブロック図が示される。この例で航空機１４００は、図１３の航空機の製造および点検方法１３００によって製造され、複数のシステム１４０４および内装１４０６を有する機体１４０２を含むことができる。システム１４０４の例には、推進システム１４０８、電気システム１４１０、油圧システム１４１２、および環境システム１４１４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。航空宇宙産業の例を示したが、自動車産業などの他の産業に種々の例示的な実施形態を適用することができる。

航空機１４００における種々のシステムの種々の部品が、例示の実施形態を使用して組み立てられ得る。これらの部品の組み立ては、結果として、製造時の差異に起因する一又は複数のギャップを生じることがある。これらの差異は、航空機１４００の一又は複数の部品の、寸法における差異であり得る。

例えば、限定しないが、航空機１４００は、互いに近接して組み立てられる第１の部分と第２の部分とを含み得る。第２の部分は、第１の部分と接着される際にこれと近接するよう構成された部分を含む。第２の部分は前記第１の部分と、製造時の差異によるギャップのため、少なくとも部分的に分離している。シムが、第１の部分と第２の部分との間のギャップに配置される。シムには透磁性材料が含まれ、シム材料は透磁性材料が磁場に晒されることにより、第１の部分と第２の部分との間にギャップの決められた位置で固化される。

いくつかの実施例では、第１の部分及び第２の部分は異なるタイプの部品から選択され得る。例えば、第１の部分及び第２の部分は、複合材部品、金属部品、ハニカムサンドウィッチ型パネル、外板パネル、プラスチック部品、ウッドパネル、セラミック部品、又は他の好適なタイプの部品のうちの１つから選択され得る。

特に、第１の部分及び第２の部分は同じ材料又は異なる材料で製作されていてよい。例えば、第１の部分が複合材部品であって第２の部分が金属部品であってもよい。当然ながら、例示の実施形態によるシムに、任意の組み合わせの材料が部品として使用され得る。

本明細書で具現化される装置および方法は、図１３の航空機の製造および点検方法１３００のうちの少なくとも１つの段階で採用可能である。１つの例示的な実施例では、図１３のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１３０６で製造されるコンポーネント又はサブアセンブリは、図１３で航空機１４００の運航１３１２中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと類似の方法で作製又は製造される。さらに別の実施例では、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、図１３のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１３０６並びにシステム統合１３０８などの製造段階で利用することができる。一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、航空機１４００が図１３における運航１３１２、及び／又は整備及び保守１３１４の間に、利用することができる。任意の数の種々の例示的な実施形態の利用により、航空機１４００の組み立てを大幅に効率化すること、及び／又はコストを削減することができる。

例えば、例示の実施形態は、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１３０６において実装される。例えば、例示の実施形態は、翼アセンブリにシムを形成するために実装される。例示の実施形態はまた、整備及び保守１３１４中に実装される。整備及び保守１３１４中に複合材構造を製造することは、例えば、デポジット構造の交換物、複合材構造のアップグレード、複合材部品の改修又は他の目的のために、例示の実施形態によりシムを形成することを含み得る。

この方法によると、航空機１４００のライフサイクルにおける製造、整備及び他の作業は、例示の実施形態によってより迅速に行われる。結果として、航空機１４００の製造及び整備コストの削減につながる。

したがって、例示的実施形態により、シムを形成する方法及び装置が提供される。実施例では、部品間のフィットが望ましくない位置に液体シム材料が適用される。特に、多数の部品間でギャップが存在することもある。液体シム材料を加熱して部品のシムを形成するために、誘導加熱が使用される。

透磁性材料を使用し、これらの材料は、液体シム材料全体が加熱されてシムを形成するために望ましいレベルの加熱をもたらすよう、液体シム材料に対応した位置に配置される。上述のように、透磁性材料は液体シム材料内部に配置されてもよく、液体シム材料の外部に配置されてもよい。

本開示による発明対象物の例示的な非排他的な実施例は、以下の条項Ａ１からＤ２７に記載される。
Ａ１．
シムを形成する方法（１１８）であって、この方法は、
複数の複合材部品（１０８）間のシム（１１８）の位置（１１２）に透磁性材料（１３０）を伴う液体シム材料（１２４）を適用すること（１０００）と、
位置（１１２）の透磁性材料（１３０）に磁場（１３６）を印加すること（１００２）とを含み、磁場（１３６）は、液体シム材料（１２４）が固化してシム（１１８）を形成する温度まで液体シム材料（１２４）を加熱するよう構成される、方法。
Ａ２．
磁場発生器（１２８）が透磁性材料（１３０）に磁場（１３６）を印加するように、磁場発生器（１２８）を置くこと
をさらに含む、条項１に記載の方法。
Ａ３．
複数の複合材部品（１０８）間のシム（１１８）の位置（１１２）に透磁性材料（１３０）を伴う液体シム材料（１２４）を適用すること（１０００）は、
液体シム材料（１２４）を位置（１１２）に適用することと、
透磁性材料（１３０）を位置（１１２）に配置することと
を含む、条項１又は２に記載の方法。
Ａ４．
透磁性材料（１３０）は、液体シム材料が位置に適用される前に位置決めされた液体シム材料内に、又は、液体シム材料が位置に適用された後に液体シム材料上に、のうちの少なくとも１つにより配置される、条項Ａ１からＡ３のいずれか一項に記載の方法。
Ａ５．
液体シム材料（１２４）がシム（１１８）を形成するよう液体シム材料（１２４）を加熱した後に透磁性材料（１３０）を取り除くこと
をさらに含む、条項Ａ１からＡ５のいずれか一項に記載の方法。
Ａ６．
透磁性材料（１３０）は、ワイヤ、帯状体、プレート又はシートのうちの少なくとも１つから選択された形状（１２５）を有する、条項Ａ１からＡ４のいずれか一項に記載の方法。
Ａ７．
ワイヤは約０．００３インチから約０．０２０インチの範囲の径を有する、条項Ａ６に記載の方法。
Ａ８．
磁場発生器（１２８）及び透磁性材料（１３０）は、液体シム材料（１２４）に接触して配置されるレイヤ（８０８）を形成する、条項Ａ２からＡ７のいずれか一項に記載の方法。
Ａ９．
レイヤ（８０８）は、液体シム材料（１２４）が固化してシム（１１８）を形成した後に取り除かれるよう構成される、条項Ａ８に記載の方法。
Ａ１０．
透磁性材料（１３０）は高性能サセプタ（１４０）である、条項Ａ１からＡ９のいずれか一項に記載の方法。
Ａ１１．
透磁性材料（１３０）は、合金、コバルト、鉄合金、ニッケル‐鉄合金、鉄‐シリコン合金、アモルファス磁性合金、又は結晶磁性合金のうちの少なくとも１つから選択される、条項Ａ１からＡ１０のいずれか一項に記載の方法。
Ｂ１２．
シムを形成する方法（１１８）であって、この方法は、
複数の部品（１０４）間のシム（１１８）の位置（１１２）に透磁性材料（１３０）を伴う液体シム材料（１２４）を適用すること（１０００）と、
位置（１１２）の透磁性材料（１３０）に磁場（１３６）を印加することと
を含み、磁場（１３６）は、液体シム材料（１２４）が固化してシム（１１８）を形成する温度まで液体シム材料（１２４）を加熱するよう構成される、方法。
Ｃ１３．
複数の複合材部品（１０８）間のシム（１１８）の位置（１１２）に適用される透磁性材料（１３０）を伴う液体シム材料（１２４）と、
位置（１１２）の透磁性材料（１１２）に磁場（１３６）を印加するよう構成される磁場発生器（１２８）と
を備える装置であって、磁場（１３６）は、液体シム材料（１２４）が固化してシム（１１８）を形成する温度まで液体シム材料（１２４）を加熱するよう構成される、装置。
Ｃ１４．
磁場発生器（１２８）が透磁性材料（１３０）に磁場（１３６）を印加するよう、磁場発生器（１２８）が配置される、条項Ｃ１３に記載の装置。
Ｃ１５．
透磁性材料（１３０）は、液体シム材料（１２４）が位置（１１２）に適用される前に位置（１１２）の液体シム材料（１２４）内に配置されるか、又は液体シム材料（１２４）が位置（１１２）に適用された後に液体シム材料（１２４）上に配置されるかのうちの少なくとも一方である、条項Ｃ１３又はＣ１４に記載の装置。
Ｃ１６．
透磁性材料（１３０）は、液体シム材料（１２４）がシム（１１８）を形成するよう液体シム材料（１２４）を加熱した後に取り除かれる、条項Ｃ１３からＣ１５のいずれか一項に記載の方法。
Ｃ１７．
透磁性材料（１３０）は、ワイヤ、帯状体、プレート又はシートのうちの少なくとも１つから選択された形状（１２５）を有する、条項Ｃ１３からＣ１６のいずれか一項に記載の方法。
Ｃ１８．
ワイヤは約０．００３インチから約０．０２０インチの範囲の径を有する、条項Ｃ１７に記載の方法。
Ｃ１９．
磁場発生器（１２８）及び透磁性材料（１３０）はレイヤ（８０８）を形成する、条項Ｃ１３からＣ１８のいずれか一項に記載の方法。
Ｃ２０．
レイヤ（８０８）は、液体シム材料（１２４）が固化してシム（１１８）を形成した後に取り除かれるよう構成される、条項Ｃ１９に記載の方法。
Ｄ２１．
航空機（１４００）であって、この航空機は、
第１の部分と、
第１の部分に接着される際にこれに近接するよう構成される部分を含み、製作時の差異から生じるギャップ（１１０）により、第１の部分から少なくとも部分的に分離している第２の部分と、
第１の部分と第２の部分との間のギャップに配置されるシム（１１８）であって、透磁性材料（１３０）を含み、透磁性材料（１３０）が磁場（１３６）に晒されることにより、第１の部分と第２の部分との間にギャップの決められた位置で固化されるシム（１１８）と
を含む航空機（１４００）。

種々の例示的な実施形態の説明は、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、多くの修正例及び変形例が自明である。さらに、異なる例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なる特徴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との理解を促すために選択及び記述されている。

１００ 製造環境
１０２ 構造
１０４ 複数の部品
１０６ 複合材構造
１０８ 複合材部品
１１０ ギャップ
１１２ 位置
１１６ シム製造システム
１１８ シム
１２０ マニピュレータ
１２２ 加熱システム
１２４ 液体シム材料
１２５ 形状
１２６ 誘導加熱システム
１２８ 磁場発生器
１３０ 透磁性材料
１３２ 誘導コイル
１３４ コントローラ
１３６ 磁場
１３８ 熱
１４０ 高性能サセプタ
１４２ 硬化温度
１４４ キュリー温度
２００ 複合翼
２０２ 外板パネル
２０４ 支持構造
３００ ギャップ
３０２ 外板パネル
３０４ 囲み
４００ 位置
４０２ リブ
５００ 液体シム材料
５０２ 透磁性材料
５０４ ワイヤ
５０６ 誘導コイル
５０８ 表面
５１０ 磁場
７００ シム
８００ 液体シム材料
８０２ 誘導コイル
８０４ 透磁性材料
８０６ ワイヤ
８０８ レイヤ
８１０ 厚さ
９００ シム
１３００ 航空機
１３０２ 仕様及び設計
１３０４ 材料の調達
１３０６ コンポーネント及びサブアセンブリの製造
１３０８ システムインテグレーション
１３１０ 認可及び納品
１３１２ 運航
１３１４ 整備および点検
１４００ 航空機
１４０２ 機体
１４０４ システム
１４０６ 内装
１４０８ 推進システム
１４１０ 電気システム
１４１２ 油圧システム
１４１４ 環境システム

Claims (10)

1. シム（１１８）を形成する方法であって、
   複数の複合材部品（１０８）間の前記シム（１１８）の位置（１１２）に透磁性材料（１３０）を伴う液体シム材料（１２４）を適用すること（１０００）と、
   前記位置（１１２）の前記透磁性材料（１３０）に磁場（１３６）を印加すること（１００２）であって、前記磁場（１３６）は、前記液体シム材料（１２４）が固化して前記シム（１１８）を形成する温度まで、前記液体シム材料（１２４）を加熱するよう構成されている、磁場（１３６）を印加すること（１００２）と、
   前記シム（１１８）を形成するよう前記液体シム材料（１２４）を加熱した後に、前記透磁性材料（１３０）を取り除くことと
   を含む、方法。
2. 前記透磁性材料（１３０）は、前記液体シム材料（１２４）が前記位置（１１２）に適用される前に前記位置（１１２）の前記液体シム材料（１２４）内に配置されるか、又は、前記液体シム材料（１２４）が前記位置（１１２）に適用された後に前記液体シム材料（１２４）上に配置されるかのうちの少なくとも一方である、請求項１に記載の方法。
3. 前記透磁性材料が、ワイヤ、帯状体、プレート又はシートのうちの少なくとも１つから選択された形状を有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 磁場発生器（１２８）及び前記透磁性材料（１３０）が、前記液体シム材料（１２４）に接触して配置されるレイヤ（８０８）を形成する、請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記透磁性材料（１３０）は高性能サセプタ（１４０）である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 複数の複合材部品（１０８）間のシム（１１８）の位置（１１２）に適用された透磁性材料（１３０）を伴う液体シム材料（１２４）と、
   前記位置（１１２）の前記透磁性材料（１３０）に磁場（１３６）を印加するよう構成された磁場発生器（１２８）であって、前記磁場（１３６）は、前記液体シム材料（１２４）が固化して前記シム（１１８）を形成する温度まで、前記液体シム材料（１２４）を加熱するよう構成されている、磁場発生器（１２８）と
   を含む装置であって、
   前記透磁性材料（１３０）は、前記シム（１１８）を形成するよう前記液体シム材料（１２４）を加熱した後に、取り除かれる、装置。
7. 前記透磁性材料（１３０）は、前記液体シム材料（１２４）が前記位置（１１２）に適用される前に前記位置（１１２）の前記液体シム材料（１２４）内に配置されるか、又は前記液体シム材料（１２４）が前記位置（１１２）に適用された後に前記液体シム材料（１２４）上に配置されるかのうちの少なくとも一方である、請求項６に記載の装置。
8. 前記透磁性材料が、ワイヤ、帯状体、プレート又はシートのうちの少なくとも１つから選択された形状を有する、請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記磁場発生器（１２８）及び前記透磁性材料（１３０）はレイヤ（８０８）を形成する、請求項６から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記レイヤ（８０８）は、前記液体シム材料（１２４）が固化して前記シム（１１８）を形成した後に取り除かれるよう構成される、請求項９に記載の装置。

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