JP6513585B2 - 形状保持治具及び航空機パネル製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、形状保持治具及び航空機パネル製造方法に関するものである。

航空機の胴体パネルは、曲面を有する板状のスキンと、胴体の長手方向に沿ってスキンに設けられる長尺状のストリンガーと、胴体の周方向に沿って設けられるフレームなどが組み合わされて構成される。

隣り合うスキン同士の重なり部分の結合や、スキン又はストリンガーに対するフレームの結合は、位置決め治具を用いて、各部品の位置を正確に決定してから行われている。部品間の結合はリベットが使用される。位置決め治具を用いることにより、剛性が低いスキンに対して正確な位置で各部品を結合できる。

従来、位置決め治具は、工場内の所定位置に固定されて用いられており、上述のスキン同士の結合やフレームの結合は所定位置で行われて胴体パネルが製造されている。製造中の胴体パネルは、一の工程の作業場所から次工程の作業場所へ移動される場合に、位置決め治具から取り外されて移動されており、位置決め治具自体が移動することはなかった。

"大型ジェット旅客機ボーイング「777」ができるまで…（１）［岐阜工場・名古屋第一工場編］胴体パネルをつくる"，Kawasaki News，川崎重工業株式会社 広報室，2005年4月，第138号，p.1−7

所定位置に固定されて用いられている位置決め治具は、製造される胴体パネルの形状に応じて予め製作されている。胴体パネルは、長手方向が直線である単曲面の場合だけでなく、長手方向にも曲率を有する複曲面の場合もある。そのため、胴体パネルの形状に応じて、多数の種類の位置決め治具を製作しておく必要があり、治具の製作や管理にかかるコストも高くなる。

胴体パネルの製造工程において、リベットの締結作業を行う際、手作業による打鋲によって、隣り合うスキン同士の重なり部分の結合や、スキン又はストリンガーに対するフレームの結合を行っている。近年になって、これらの工程に自動打鋲機も採用されている。しかし、位置決め治具に固定されたパネルへの打鋲する際、自動打鋲機が、パネルを支持する位置決め治具の支持部材と干渉する場合があるため、自動打鋲機を適用できる範囲には限りがあった。

例えば、位置決め治具の支持部材の一部を省略するなどして、胴体パネルを支持する治具の構造を簡素化することで、自動打鋲機を適用できる範囲を拡大することができる。しかし、胴体パネルを構成する板状部材であるスキンを重ね合わせる際、要求される形状精度が高精度であるのに対してスキンの剛性が低いため、構造を簡素化した治具では、胴体パネルの形状精度を確保しながら胴体パネルを保持することは困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、航空機パネルの形状を保持・搬送する保持治具を簡素化した構造とするために、保持治具と組み合わせることで製造工程において要求される形状精度を確保し適切な形状で航空機パネルを保持することが可能な形状保持治具及び航空機パネル製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の形状保持治具及び航空機パネル製造方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る形状保持治具は、板状部材を有する航空機パネルの端部を把持する複数の把持部と、前記複数の把持部を一体的に支持する支持材とを有する保持治具によって保持された前記航空機パネルの下面側に位置し、前記保持治具とは別体で一軸方向に沿って間隔を空けて設けられる複数の支持部と、前記複数の支持部に設けられ、前記航空機パネルの下面側から前記航空機パネルを支持するロッドを有し、前記航空機パネルの形状に応じて、前記ロッドが前記航空機パネルに接触し前記航空機パネルを支持する位置を調整する形状保持部とを備える。

上記発明において、各前記支持部を前記一軸方向に対して平行方向に移動し、前記支持部の設置位置を調整する第１調整部を更に備えてもよい。

上記発明において、前記支持部に設けられ、前記航空機パネルの前記一軸方向に対し垂直な面内において、前記一軸方向に対し垂直方向に前記ロッドの位置を調整する第２調整部を更に備えてもよい。

上記発明において、前記支持部に設けられ、前記航空機パネルの前記一軸方向に対し垂直な面内において、前記航空機パネルの曲線形状に沿って前記ロッドの位置を調整する第３調整部を更に備えてもよい。

上記発明において、各前記支持部を、前記一軸方向に対して垂直な面内において、高さ方向に移動し、前記支持部の設置位置を調整する第４調整部を更に備えてもよい。

上記発明において、各前記支持部を、前記一軸方向に対して垂直な面内において、前記一軸方向に対し垂直方向に、かつ、設置面に平行な水平面内に移動し、前記支持部の設置位置を調整する第５調整部を更に備えてもよい。

上記発明において、前記ロッドに設置されたリフレクタにレーザー光を照射し、前記リフレクタで反射したレーザー光を受光して、前記リフレクタの位置を検出するレーザートラッカーと、前記レーザートラッカーで検出された前記リフレクタの位置に基づいて前記ロッドの位置を調整する制御部とを更に備えてもよい。

上記発明において、前記航空機パネルの前記板状部材が開口部を有し、前記航空機パネルに対し前記開口部を補強する開口部補強材が設けられるとき、前記複数の支持部上には、前記開口部補強材を下方から支持する補強部支持材が設置されてもよい。

上記発明において、前記保持治具は、前記複数の把持部が、前記航空機パネルの一軸方向に対して垂直方向に切断した断面が曲線形状となるように、前記航空機パネルを、前記航空機パネルの対向する２辺の端部で把持し、前記支持材が、前記複数の把持部によって把持される前記航空機パネルに対応して設けられ、前記複数の把持部を一体的に支持する支持材とを備え、前記複数の把持部は、前記航空機パネルの端部を把持しつつ、一軸方向に対して垂直方向に切断した断面が曲線形状となるように前記航空機パネルを保持し、前記航空機パネルを保持した状態で搬送され得る構成を有する。

本発明に係る航空機パネル製造方法は、板状部材を有する航空機パネル製造方法であって、保持治具を形状保持治具の上方に搬送するステップと、前記保持治具を前記形状保持治具の上方に重なるよう設置するステップと、前記保持治具上にて、板状部材を有する航空機パネルの一軸方向に対して垂直方向に切断した断面が曲線形状となるように、前記航空機パネルを、前記保持治具に設けられた複数の把持部が、前記航空機パネルの対向する２辺の端部で把持するステップと、前記形状保持治具の前記一軸方向に沿って間隔を空けて設けられる複数の支持部に設けられるロッドを、前記航空機パネルの形状に応じて位置を調整するステップと、前記ロッドを、前記航空機パネルの下面側から前記航空機パネルへ接触させ、前記航空機パネルを支持するステップと、前記航空機パネルの重なり部分をリベットによって結合するステップと、前記保持治具を、前記航空機パネルの端部を保持した状態を維持して搬送するステップとを備える。

本発明によれば、航空機パネルの形状を保持・搬送する保持治具を簡素化した構造とするために、保持治具と組み合わせることで製造工程において要求される形状精度を確保し適切な形状で航空機パネルを保持することができる。

本発明の第１実施形態に係る保持治具と、保持治具に載置された胴体パネルと、保持治具が載置される固定台を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る保持治具を示す斜視図である。 航空機の胴体を示す斜視図である。 航空機の胴体を示す側面図である。 航空機の胴体を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る形状保持治具を示す斜視図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係る形状保持治具を示す斜視図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係る形状保持治具を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る形状保持治具を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る形状保持治具のロッドを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る形状保持治具のロッドの変形例を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る保持治具と分割パネル取付けロボットを示す概略斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る保持治具と自動打鋲機を示す概略斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る保持治具とフレーム取付けロボット及び自動打鋲機を示す概略斜視図である。

以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る保持治具は、ライン上で保持治具が搬送される胴体パネル製造システムに適用される。胴体パネル製造システムは、搬送用軌道が設けられて、搬送用軌道に沿って保持治具１が一方向に移動し、各作業スペースでは、保持治具１が固定されて、胴体パネル１０に対しリベット締結作業等が行われる。すなわち、作業が行われる間は、胴体パネル１０が固定され、作業スペース間で搬送されるときのみ胴体パネル１０が移動する。この保持治具１の移動方法や工程手順は、胴体パネル１０の種類に応じて変更する必要がないため、あらゆる種類の胴体パネル１０を同一の生産ラインで製造できる。

保持治具１は、例えば、リベットによって、航空機パネルを構成するスキン同士を重ね合わせて結合する際や、リベットによって、スキン又はストリンガーに対しフレームを結合する際に、航空機パネルの形状を所定の形状に保持するために用いられる。

なお、以下では、航空機の胴体パネル１０を製造する方法について説明するが、本発明はこの例に限定されない。例えば、胴体パネル１０以外の翼などの航空機部材を製造する方法にも適用できる。

航空機の胴体パネル１０は、図１に示すように、曲面を有する板状のスキン１１と、胴体の機軸方向（長手方向）に沿ってスキン１１に設けられる長尺状のストリンガー１２と、胴体の周方向に沿って設けられるフレーム（図示せず。）などが組み合わされて構成される。胴体パネル１０は、例えばアルミニウム製又はアルミニウム合金製であり、サイズの一例は、長手方向長さが１０ｍ、弦長さが６ｍであり、板厚が２ｍｍから５ｍｍである。

本実施形態に係る保持治具１が胴体パネル１０を保持する工程において、胴体パネル１０は、航空機の略円筒形状の胴体部分が、機軸方向及び周方向に分割された形状である。したがって、胴体パネル１０は、機軸方向に対して垂直方向の断面が円弧形状を有する。胴体パネル１０において、機軸方向に対して平行又は斜めの対向する２辺は、直線であり、保持治具１によって胴体パネル１０が保持されたとき、胴体パネル１０の下端に位置する。また、胴体パネル１０において、機軸方向に対し垂直な面に収まる対向する２辺は、円弧形状であり、保持治具１によって胴体パネル１０が保持されたとき、胴体パネル１０の側端に位置する。

製造する航空機の胴体の機軸方向の一部分が、機軸方向に沿って曲率が全て同じである単曲面である場合、複数の胴体パネル１０についても、機軸方向に沿って曲率が全て同じである。

一方、製造する航空機の胴体の機軸方向の一部分が、図３から図５に示すように、機軸方向に沿って曲率が変化する複曲面である場合、複数の胴体パネル１０は、図３から図５に示すように、組み合わされて、胴体の一部分を構成する。この場合、各胴体パネル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）についても、機軸方向に沿って曲率が変化する。また、胴体の当該部分は、機軸方向に沿って曲率が変化するだけでなく、機軸方向に対して垂直方向に切断した各断面の円の中心位置が、機軸方向に沿って胴体の上方側へ移動する。したがって、各胴体パネル１０についても、機軸方向に沿って断面の円弧の中心位置が変化する。

保持治具１は、搬送可能な構成を有しており、例えば、チェーンコンベヤ、ベルトコンベヤ等を備える搬送装置（図示せず。）に載置されて、一端側から他端側へ搬送される。搬送装置は、チェーン又はベルト等が保持治具１の水平材６に対して平行に巻かれて設けられ、チェーン又はベルト等は、モーターの駆動によって回転される。保持治具１は、例えば、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。図１では、保持治具１は、固定台６０に固定されている状態を示している。

保持治具１では、複数の把持部３は、支持材５によって支持され、相対位置が固定されて一体化されており、２本の水平材６の底部が同一面内に収まる形状を有する。これにより、保持治具１は、搬送装置によって搬送可能である。

保持治具１が、搬送装置によって移動されている間は、胴体パネル１０に対しリベット締結作業は行われず、保持治具１が１箇所に固定された状態で、胴体パネル１０に対しリベット締結作業が行われる。例えば、自動打鋲機が所定の場所に置かれており、その自動打鋲機によるリベット締結が完了すると、搬送装置によって、保持治具１は他の場所へ搬送される。搬送された場所では、他の自動打鋲機が置かれており、他の自動打鋲機によるリベット締結が行われる。または、搬送された場所では、作業員による作業場所となっており、手作業によるリベット締結又は検査等が行われる。

本実施形態に係る保持治具１は、図１及び図２に示すように、枠材４と、支持材５と、把持部３などを備える。保持治具１に胴体パネル１０が保持されるとき、胴体パネル１０は、上側に凸となるように保持される。

枠材４は、一方向に延在する直線状の２本の水平材６と、２本の水平材６間に設置され、アーチ状に形成された２本のアーチ材７などからなる。枠材４の水平材６及びアーチ材７は、後述する支持材５を支持する。

水平材６は、保持治具１に設置される胴体パネル１０の機軸方向に沿って、例えば、胴体パネル１０の機軸方向に対して平行に配置される。水平材６の一端部と他端部には、アーチ材７の下端が結合して設けられる。これにより、保持治具１は、２本の水平材６と２本のアーチ材７とによって、ほぼ鞍形の形状を有する。

なお、本実施形態の保持治具１では、２本の水平材６の一端部同士又は他端部同士を結合し、水平材６に対し垂直方向に延在する桁材は、設けられない。これにより、保持治具１に胴体パネル１０が設けられた場合において、胴体パネル１０の下部で、桁材に妨害されることなく、機軸方向に沿って通過可能な作業空間を確保できる。

水平材６の長さは、リベット締結によって製造される胴体パネル１０の機軸方向の長さよりも長く、２本の水平材６の配置間隔は、リベット締結によって製造される胴体パネル１０の弦長さよりも長い。

アーチ材７は、曲線形状を有する枠材４であり、保持治具１に設置される胴体パネル１０の機軸方向に対して垂直方向の面内に配置される。アーチ材７は、水平材６の一端側と他端側にそれぞれ一つずつ設けられ、２本の水平材６と結合される。これにより、枠材４は、水平材６とアーチ材７が一体化した構成を有する。アーチ材７の曲線形状、例えば曲率は、製造する胴体パネル１０の曲率にほぼ対応して設けられる。

支持材５は、機軸方向に延在する直線状の２本の下端支持材８と、２本の下端支持材８間に設置され、アーチ状に形成された２本の側端支持材９などからなる。

下端支持材８は、把持部３を介して、胴体パネル１０の下端を支持する。下端支持材８は、枠材４の水平材６よりも上方に位置し、保持治具１に設置される胴体パネル１０の機軸方向に沿って、例えば、胴体パネル１０の機軸方向に対して平行又は斜め方向になるように配置される。下端支持材８は、保持治具１に設置される胴体パネル１０の対向する２辺の各辺に対応して配置される。例えば、下端支持材８は、胴体パネル１０の直線状の対向する２辺の端部に沿うように配置される。

例えば、製造する胴体パネル１０が、機軸方向に沿って曲率が全て同じである単曲面である場合、下端支持材８と水平材６の延在方向は平行である。一方、製造する胴体パネル１０が、機軸方向に沿って曲率が変化する複曲面である場合、下端支持材８の延在方向は、水平材６の延在方向に対し斜めである。

下端支持材８は、例えば、水平材６との間に設けられた補助材２８を介して、水平材６によって支持される。補助材２８は、一端部が水平材６と連結し、他端部が下端支持材８と連結する部材であり、水平材６及び下端支持材８の長手方向に沿って複数本が配置される。

下端支持材８には、複数の把持部３が互いに間隔を空けて配置される。下端支持材８の長さは、製造する胴体パネル１０の機軸方向の長さよりも長く、２本の下端支持材８の配置間隔は、製造する胴体パネル１０の弦長さよりも長い。また、把持部３が胴体パネル１０の下端部を下方から支持するように、下端支持材８は、保持される胴体パネル１０よりも下方に位置する。
下端支持材８の長手方向の一端部と他端部には、側端支持材９の下端が結合して設けられる。

側端支持材９は、把持部３を介して胴体パネル１０の側端を支持する。側端支持材９は、曲線形状を有する部材であり、保持治具１に設置される胴体パネル１０の機軸方向に対して垂直方向の面内に配置される。側端支持材９は、保持治具１に設置される胴体パネル１０の対向する２辺の各辺に対応して配置される。

側端支持材９は、下端支持材８の長手方向の一端側と他端側にそれぞれ一つずつ設けられ、２本の下端支持材８と結合される。これにより、支持材５は、下端支持材８と側端支持材９が一体化した構成を有する。側端支持材９の曲線形状、例えば曲率は、製造する胴体パネル１０の曲率に対応して設けられる。側端支持材９には、上述した把持部３と同様の構成を有する把持部３が複数設けられて、把持部３が胴体パネル１０の側端を把持して支持してもよい。

このとき、側端支持材９に設けられる複数の把持部３は、製造する胴体パネル１０の曲率に対応する位置に、互いに間隔を空けて設けられる。したがって、複数の把持部３が胴体パネル１０を把持することで、把持部３によって把持された胴体パネル１０は、製造する胴体パネル１０の曲率となるように保持される。

例えば、製造する胴体パネル１０が、機軸方向に沿って曲率が全て同じである単曲面である場合、一端側の側端支持材９における把持部３を結ぶ曲率と、他端側の側端支持材９における把持部３を結ぶ曲率は同じである。一方、製造する胴体パネル１０が、一軸方向に沿って曲率が変化する複曲面である場合、一端側の側端支持材９における把持部３を結ぶ曲率は、他端側の側端支持材９における把持部３を結ぶ曲率よりも大きくなる。

次に、上述した保持治具１と組み合わせて用いられる形状保持治具２について説明する。
図１２に示すように、分割パネル取付けスペースにて、複数の分割パネル１３が、分割パネル取付けロボット６１によって、保持治具１に載置される際に形状保持治具２が用いられる。

すなわち、形状保持治具２は、分割パネル取付けスペースにおいて、固定台６０に載置されており、保持治具１よりも下方に設置される。図７及び図８には、形状保持治具２が２台直列に配置されているものを示し、図８の右側の形状保持治具２では、保持治具１と形状保持治具２が上下に配置されている状態となっている。形状保持治具２は、胴体パネル１０を下面側から支持し、胴体パネル１０の形状を保持する。なお、図７及び図８の右側の形状保持治具２には、後述する第２実施形態の補強材支持部５０が設けられている。

なお、分割パネル１３とは、胴体パネル１０がリベットによって締結される前の部材であり、胴体パネル１０が複数に分割された部材である。分割パネル１３は、例えば機軸方向に対して平行方向に長く、胴体パネル１０の周方向に複数に分割された部材である。分割パネル１３は、胴体パネル１０が例えば周方向に四つに分割されたものである。

本実施形態に係る形状保持治具２は、図６に示すように、台座部１４と、支持部１５と、形状保持部１６などを備える。

台座部１４は、保持治具１に設置される胴体パネル１０の機軸方向に沿って、例えば、胴体パネル１０の機軸方向に対して平行に配置される２本の水平材１７と、水平材１７を支持する構造体１８などを有する。

台座部１４の水平材１７は、上面が設置面に対して水平な面を有する長尺状部材である。ここで、設置面は、保持治具１や形状保持治具２が設置されている面である。２本の水平材１７は互いに平行である。水平材１７は、構造体１８によって支持される。台座部１４の水平材１７の上面には、複数の支持部１５が設置される。また、水平材１７の上面には、支持部１５を機軸方向、すなわち、水平材１７の長手方向に沿って移動可能にするレール１９が設けられる。支持部１５の下面にはレール１９を走行する走行部３５が設けられる。レール１９と走行部３５によって、機軸方向調整部３６が構成される。

台座部１４の構造体１８は、固定台６０の上面から鉛直方向に立設され、機軸方向に沿って、間隔を空けて複数本配置された柱材２０や、複数の柱材２０間を結合する桁材２１や、斜め方向に配置される斜材２２などを有する。なお、構造体１８は、図示した例に限定されず、台座部１４に載置される支持部１５の重量や、支持部１５を介して伝達される胴体パネル１０の重量の一部を支持できれば、他の構成であってもよい。

水平材１７上面の軌道には、支持部１５の下端が載置される。これにより、形状保持治具２は、２本の水平材１７と複数本の支持部１５とによって、ほぼ鞍形の形状を有する。

なお、本実施形態の形状保持治具２では、２本の水平材１７の一端部同士又は他端部同士を結合し、保持治具１と同様に、水平材１７に対し垂直方向に延在する桁材は、設けられない。これにより、保持治具１に胴体パネル１０が設けられた場合において、胴体パネル１０の下部で、桁材に妨害されることなく、機軸方向に沿って通過可能な作業空間を確保できる。

水平材１７の長さは、リベット締結によって製造される胴体パネル１０の機軸方向の長さよりも長く、２本の水平材１７の配置間隔は、リベット締結によって製造される胴体パネル１０の弦長さよりも長い。

支持部１５は、円弧形状を有する部材であり、保持治具１に設置される胴体パネル１０の機軸方向に対して垂直方向の面内に配置される。支持部１５は、図６に示す例では、一つの胴体パネル１０に対して、四つの支持部１５が水平材１７の上面に設けられる。支持部１５の曲線形状、例えば曲率は、製造する胴体パネル１０の曲率にほぼ対応して設けられる。
複数の支持部１５の間隔は、保持する胴体パネル１０のサイズや形状などに応じて決定される。

支持部１５には、周方向に沿って間隔を空けて複数の形状保持部１６が設けられる。形状保持部１６は、下方から胴体パネル１０を支持する。複数の形状保持部１６が胴体パネル１０を支持することによって、分割パネル１３を重ね合わせる仮留め作業時において、胴体パネル１０が、完成時に形成される形状となるように保持される。形状保持部１６は、胴体パネル１０の下面と接触し、胴体パネル１０を支持する形状保持部１６の上面の位置が調整可能な構成を有する。

形状保持部１６は、例えば、ロッド２３と、径方向調整部２４と、周方向調整部２５などからなる。

径方向調整部２４は、胴体パネル１０の径方向（機軸方向に対して垂直方向）に沿って、ロッド２３の突出長さを調整する。また、周方向調整部２５は、胴体パネル１０の周方向に沿って、ロッド２３の位置を調整する。径方向調整部２４と周方向調整部２５の調整を組み合わせることで、複数のロッド２３の上面（ロッドの突出端部）は、保持されるべき胴体パネル１０の形状となるように移動可能である。複数のロッド２３の上面の位置を調整した後、胴体パネル１０が複数のロッド２３の上面に載置されることで、胴体パネル１０は、製造する胴体パネル１０の曲率となるように保持される。

ロッド２３の先端には、図１０及び図１１に示すように、例えば吸盤３７が設けられ、吸盤３７が胴体パネル１０の表面に接触する。吸盤３７が胴体パネル１０に接触しているとき、吸盤３７と胴体パネル１０表面の間が負圧に設定されることによって、胴体パネル１０がロッド２３に対して固定される。図１０及び図１１に示す例では、ロッド２３の先端には、２個の吸盤３７が設けられており、その２個の吸盤３７の間には、ロケータ３８又はロケータ３９が設けられる。ロケータ３８は、図１０に示すように、胴体パネル１０と当接する面が細長い長方形形状を有する。また、ロケータ３９は、図１１に示すように、胴体パネル１０と当接する面を有しつつ、ストリンガー１２を挟み込むことが可能な溝４０が形成される。溝４０内にストリンガー１２が設置されることによって、胴体パネル１０の周方向の位置決めを行うことができる。

径方向調整部２４は、例えば油圧シリンダであり、油圧シリンダ内に設けられたピストンロッドが本実施形態のロッド２３に相当する。径方向調整部２４は、長手方向が支持部１５の径方向に沿って設けられ、周方向調整部２５を介して支持部１５に設けられている。

周方向調整部２５は、図９に示すように、例えばリニアガイド２６と、周方向に沿って曲線状に設けられたレール２７などを有する。リニアガイド２６は、支持部１５の板面に設置され、リニアガイド２６のレール部の長手方向が、支持部１５の周方向の接線方向に対し平行となるように設置される。リニアガイド２６のブロック部には、径方向調整部２４が固定されており、リニアガイド２６のレール部に沿って走行する。また、リニアガイド２６とは別に、レール２７が、支持部１５の板面において、外周端側と内周端側のそれぞれに１本ずつ設けられる。径方向調整部２４の一端側と他端側のそれぞれが、外周側のレール２７と内周側のレール２７に接続されて、レール２７に沿って走行可能となっている。したがって、周方向調整部２５において、リニアガイド２６のブロック部が移動することによって、径方向調整部２４及びロッド２３が、支持部１５の周方向に沿って移動する。

また、本実施形態では、ロッド２３の上面付近の位置を測定し、測定結果に基づいてロッド２３上面の位置を変更できる自動調整機構を有してもよい。

ロッド２３上面の位置の測定は、例えば、支持部１５から離れた位置に設置され、レーザー光を照射しリフレクタ４２からの反射光を受光するレーザートラッカー４１と、ロッド２３の上面付近に設けられたリフレクタ４２と、制御部４３によって行われる。レーザートラッカー４１が、レーザー光を照射し、ロッド２３に設けられたリフレクタ４２で反射したレーザー光を受光することによって、ロッド２３の上面付近の位置を検出する。

制御部４３は、検出されたロッド２３の上面付近の位置に基づいて、上述した機軸方向調整部３６（図６参照）と、径方向調整部２４（図９参照）と、周方向調整部２５（図９参照）を駆動することによって、支持部１５を機軸方向に移動したり、ロッド２３を周方向や径方向に移動する。

これにより、本実施形態では、支持部１５やロッド２３の上面の位置を変更することができる。レーザートラッカー４１による位置検出、周方向調整部２５及び径方向調整部２４による位置調整を行うことによって、精度の高い位置調整を簡易かつ迅速に行うことができる。

次に、本実施形態に係る形状保持治具２の変形例について説明する。
支持部１５は、図９に示すように、支持部１５の高さ方向や弦方向の調整が可能な中心位置変更部３０を更に備えてもよい。中心位置変更部３０は、例えば高さ調整部３１と、弦方向調整部３２などを有する。高さ調整部３１は、例えば上述した台座部１４の上部に設けられ、支持部１５を上下方向に昇降する構成を有する。高さ調整部３１における上下方向の昇降は、例えば油圧機構によって行われる。弦方向調整部３２は、例えば台座部１４の水平材１７の上面に設けられ、支持部１５を機軸方向に対して垂直方向に移動可能とするレール３３と、支持部１５の下面に設けられ、レール３３を走行する走行部３４などからなる。
これにより、支持部１５は、高さ方向や弦方向に設置位置が調整されるため、胴体パネル１０の断面における円の中心位置を変更することができる。なお、高さ調整部３１及び弦方向調整部３２は、支持部１５と共に台座部１４のレール１９に沿って機軸方向、すなわち、水平材１７の長手方向に沿って移動可能である。

高さ調整部３１及び弦方向調整部３２が設けられる場合は、制御部４３は、検出されたロッド２３の上面付近の位置に基づいて、高さ調整部３１及び弦方向調整部３２を駆動することによって、支持部１５を高さ方向や機軸方向に移動する。

これにより、本実施形態では、支持部１５の位置を変更することができる。レーザートラッカー４１による位置検出、高さ調整部３１及び弦方向調整部３２による位置調整を行うことによって、精度の高い位置調整を簡易かつ迅速に行うことができる。

以下、本実施形態に係る形状保持治具２の適用例について説明する。
上述した本実施形態に係る保持治具１に胴体パネル１０を保持する場合、まず、図１２に示すように、分割パネル取付けロボット６１等によって分割パネル１３を持ち上げ、何も載置されていない空の保持治具１に対して、分割パネル１３を保持治具１の側端支持材９の所定位置に載置する。このとき、胴体パネル１０の形状を保持するため、保持治具１以外の形状保持治具２を用いて、胴体パネル１０を下側から保持する。分割パネル１３とは、胴体パネル１０がリベットによって締結される前の部材であり、胴体パネル１０が複数に分割された部材である。分割パネル１３は、例えば機軸方向に対して平行方向に長く、胴体パネル１０の周方向に複数に分割された部材である。分割パネル１３は、胴体パネル１０が例えば周方向に四つに分割されたものである。

複数の分割パネル１３は、保持治具１に載置されたとき、保持治具１上で隣り合う分割パネル１３のスキン１１同士が重ね合わされる。すなわち、一つの分割パネル１３のスキン１１の端部の上に、他の分割パネル１３のスキン１１の端部が載置される。このとき、分割パネル１３は、下端支持材８に設けられた把持部３によって固定される。そして、スキン１１同士は、重なり合う部分が、リベットで仮留めされる。なお、仮留めされた胴体パネル１０は、把持部３によって固定されたままの状態である。

形状保持治具２を用いることによって、胴体パネル１０の形状を保持・搬送する保持治具１を簡素化した構造とすることができ、また、保持治具１と形状保持治具２を組み合わせることで製造工程において要求される形状精度を確保し適切な形状で胴体パネル１０を保持することができる。

仮留めされ、把持部３によって固定された胴体パネル１０は、保持治具１に設置さた状態で次工程に移動される。保持治具１の移動は、例えば、保持治具１の底部に位置するコンベヤによって行われる。保持治具１を移動する際、形状保持治具２は胴体パネル１０から外される。本実施形態によれば、この状態でも、完成された胴体パネル１０の形状が保持されるように、保持治具１は、胴体パネル１０を保持している。

移動された保持治具１上の胴体パネル１０は、例えば、自動打鋲機又は作業員の手作業によるリベットの締結が行われる。

保持治具１上に載置された胴体パネル１０に対するリベットの締結作業としては、図１３に示すように、隣り合うスキン１１同士の重なり合う部分を、自動打鋲機（例えば、門型フレーム６４及び門型フレーム６４に支持された打鋲機６２）で締結する作業や、図１４に示すように、フレーム７０が胴体パネル１０の内面側、すなわち、保持治具１で支持されている胴体パネル１０のスキン１１の下側の面やストリンガー１２に、取付用ロボット６５によって仮留めされた後、スキン１１の下側の面やストリンガー１２に対して、フレーム７０を自動打鋲機６３で締結する作業がある。また、それ以外に、胴体パネル１０に取り付けられる航空機ドアのヒンジ取り付け、配線配管用ブラケット又はセンサ設置用ブラケットの取り付けが、手作業によるリベット締結作業によって行われる。

図１４に示すように、胴体パネル１０の内面側やストリンガー１２に対して、フレーム７０を取付用ロボット６５によって仮留めする際、本実施形態に係る形状保持治具２を用いてもよい。この場合、形状保持治具２は、胴体パネル１０の形状を保持するだけでなく、フレーム７０の位置出しにも用いることができる。すなわち、形状保持治具２の支持部１５の板面がフレーム７０の設置位置に対応するように、支持部１５を移動させ、取付用ロボット６５が支持部１５の板面をターゲットにしてフレーム７０を取り付ける。これにより、フレーム７０を取付けるときの位置精度や取付精度の向上を図ることができる。なお、実際の工程では、フレーム７０の位置出しに用いる形状保持治具２は、胴体パネル１０を仮留めするときに用いる形状保持治具２とは別のものである。各形状保持治具２は、移動させずにそれぞれの加工エリアで固定されている。

リベット締結が完了した胴体パネル１０は、保持治具１に設置された状態で次工程に移動される。リベット締結完了後は、検査又は検査結果に基づく手直しが行われる。検査や手直しが完了した胴体パネル１０は、保持治具１から、クレーン等によって吊り上げられて取り外される。その後、胴体パネル１０は、他の治具に載置されて、塗装などが行われる。

以上、保持治具１は、胴体パネル１０の端部で胴体パネル１０を支持する。すなわち、スキン１１を有する胴体パネル１０は、複数の把持部３によって、胴体パネル１０の対向する２辺（例えば、機軸方向に対して平行な対向する２辺）の端部が把持される。このとき、複数の把持部３は、胴体パネル１０に対応して設けられる支持材５を介して一体的に支持されている。

また、胴体パネル１０は、機軸方向に対して垂直方向に切断した断面が曲線形状となり、上側が凸となるように保持される。胴体パネル１０は、胴体パネル１０の２辺の端部で、例えば、胴体パネル１０の下側から保持されることから、保持治具１は、簡素な構造で胴体パネル１０を保持できる。また、保持治具１は胴体パネル１０を保持した状態で搬送され得る構成、例えば、枠材４及び支持材５が一体化されており、水平材６の底部が同一面内に収まる形状を有していることから、保持治具１は、胴体パネル１０を保持した状態で搬送できる。

保持治具１は、胴体パネル１０の端部で胴体パネル１０を支持する構造を有していることによって、従来の治具のように、胴体パネル１０に設置される複数のフレーム毎に対応して複数の位置決め材が設けられている治具に比べて、簡素化かつ軽量化されている。したがって、保持治具１に対して胴体パネル１０を保持した状態で、胴体パネル１０は、保持治具１と共に移動可能である。その結果、保持治具１が異なる作業場所を移動しながら、胴体パネル１０に対して、自動打鋲機によるリベットの締結作業を行ったり、手作業によるリベットの締結作業を行ったり、検査・手直し作業を行ったりすることができる。

さらに、形状保持治具２を用いることで、分割パネル１３を載置し重ね合わせるときなど、胴体パネル１０の剛性が低い場合でも、胴体パネル１０の形状精度を確保することができる。形状保持治具２を保持治具１と組み合わせて用いることによって、保持治具１の簡素化を図ることができる。また、支持部１５やロッド２３が移動可能な構成を有することによって、複数種類の胴体パネル１０の形状に対応することができ、形状保持治具２を共用化できる。

［第２実施形態］
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る形状保持治具について説明する。図７及び図８の右側の形状保持治具２が、第２実施形態に係る形状保持治具２を示している。
胴体パネル１０において開口部が形成される場合、胴体パネル１０の内側には、開口部に沿って、開口部補強材（図示せず。）が設置される。開口部補強材は、開口部を補強する胴体パネル１０の構造体である。本実施形態に係る形状保持治具２は、開口部補強材の設置が必要な胴体パネル１０を製造する場合に適用される。

本実施形態では、胴体パネル１０の分割パネル１３を保持治具１及び形状保持治具２に載置する工程において、補強材支持部５０が、支持部１５上に固定される。そして、補強材支持部５０上に開口部補強材が設置され、さらに、支持部１５と開口部補強材上に胴体パネル１０の分割パネル１３が載置される。

補強材支持部５０は、開口部補強材に沿った形状を有し、例えば、四角形形状の枠部５１と、枠部５１から外側に突出した棒状の突出部５２などからなる。補強材支持部５０は、支持部１５に対して、支持部１５に設置されたクランプ等によって固定される。補強材支持部５０には、開口部補強材と結合するためのクランプ等が設けられている。補強材支持部５０が支持部１５に固定されたとき、補強材支持部５０は、開口部補強材を下方から支持する。

なお、補強材支持部５０を支持部１５に固定する際、補強材支持部５０が、支持部１５に設置された形状保持部１６のロッド２３と干渉する場合がある。この場合、ロッド２３の突出長さを短くして、補強材支持部５０と干渉しない位置にロッド２３を退避させればよい。

次に、本実施形態に係る形状保持治具２を用いた胴体パネル１０の製造方法について説明する。
まず、補強材支持部５０に対し、補強材支持部５０に設置されたクランプを用いて、開口部補強材を設置する。その後、開口部補強材が設置された補強材支持部５０を、支持部１５上まで搬送し、支持部１５に設置されたクランプを用いて、支持部１５に対して補強材支持部５０を設置する。その後、分割パネル取付けロボット６１等によって、保持治具１及び形状保持治具２に対して、分割パネル１３を所定位置に載置する。この状態で、胴体パネル１０の分割パネル１３と開口部補強材に対して、例えば、作業員の手作業によるリベットの締結が行われ、開口部補強材は、分割パネル１３に結合される。開口部補強材が分割パネル１３に締結された後、開口部補強材は、補強材支持部５０から取り外される。

なお、上記第１及び第２実施形態では、胴体パネル１０にリベットを締結する際に形状保持治具２を用いる場合について説明したが、形状保持治具２が適用される作業は、上述の例に限定されない。例えば、胴体パネルの製造工程における途中工程において、胴体パネル１０の形状を補正するために、形状保持治具２を用いてもよい。

また、上記実施形態では、形状保持治具２が作業スペースにおいて固定されている場合について説明したが、本発明はこの例に限定されず、形状保持治具２は、保持治具１と共に作業スペース間を移動できる構成を有してもよい。

更にまた、固定台６０は、上述した例に限定されず、自動打鋲機と干渉しないよう、移動したり、一部の部材を取り外せる構造としてもよい。

１ 保持治具
２ 形状保持治具
３ 把持部
４ 枠材
５ 支持材
６ 水平材
７ アーチ材
８ 下端支持材
９ 側端支持材
１０ 胴体パネル
１１ スキン
１２ ストリンガー
１３ 分割パネル
１４ 台座部
１５ 支持部
１６ 形状保持部
１７ 水平材
１８ 構造体
１９ レール
２０ 柱材
２１ 桁材
２２ 斜材
２３ ロッド
２４ 径方向調整部
２５ 周方向調整部
２６ リニアガイド
２７ レール
３０ 中心位置変更部
３１ 高さ調整部
３２ 弦方向調整部
３３ レール
３４，３５ 走行部
３６ 機軸方向調整部
４１ レーザートラッカー
４２ リフレクタ
４３ 制御部
５０ 補強材支持部
５１ 枠部
５２ 突出部
６０ 固定台

Claims (10)

1. 板状部材を有する航空機パネルの端部を把持する複数の把持部と、前記複数の把持部を一体的に支持する支持材とを有する保持治具によって保持された前記航空機パネルの下面側に位置し、前記保持治具とは別体で一軸方向に沿って間隔を空けて設けられる複数の支持部と、
   前記複数の支持部に設けられ、前記航空機パネルの下面側から前記航空機パネルを支持するロッドを有し、前記航空機パネルの形状に応じて、前記ロッドが前記航空機パネルに接触し前記航空機パネルを支持する位置を調整する形状保持部と、
   を備える形状保持治具。
2. 各前記支持部を前記一軸方向に対して平行方向に移動し、前記支持部の設置位置を調整する第１調整部を更に備える請求項１に記載の形状保持治具。
3. 前記支持部に設けられ、前記航空機パネルの前記一軸方向に対し垂直な面内において、前記一軸方向に対し垂直方向に前記ロッドの位置を調整する第２調整部を更に備える請求項１又は２に記載の形状保持治具。
4. 前記支持部に設けられ、前記航空機パネルの前記一軸方向に対し垂直な面内において、前記航空機パネルの曲線形状に沿って前記ロッドの位置を調整する第３調整部を更に備える請求項１から３のいずれか１項に記載の形状保持治具。
5. 各前記支持部を、前記一軸方向に対して垂直な面内において、高さ方向に移動し、前記支持部の設置位置を調整する第４調整部を更に備える請求項１から４のいずれか１項に記載の形状保持治具。
6. 各前記支持部を、前記一軸方向に対して垂直な面内において、前記一軸方向に対し垂直方向に、かつ、設置面に平行な水平面内に移動し、前記支持部の設置位置を調整する第５調整部を更に備える請求項１から５のいずれか１項に記載の形状保持治具。
7. 前記ロッドに設置されたリフレクタにレーザー光を照射し、前記リフレクタで反射したレーザー光を受光して、前記リフレクタの位置を検出するレーザートラッカーと、
   前記レーザートラッカーで検出された前記リフレクタの位置に基づいて前記ロッドの位置を調整する制御部と、
   を更に備える請求項１から６のいずれか１項に記載の形状保持治具。
8. 前記航空機パネルの前記板状部材が開口部を有し、前記航空機パネルに対し前記開口部を補強する開口部補強材が設けられるとき、
   前記複数の支持部上には、前記開口部補強材を下方から支持する補強部支持材が設置される請求項１から７のいずれか１項に記載の形状保持治具。
9. 前記保持治具は、前記複数の把持部が、前記航空機パネルの一軸方向に対して垂直方向に切断した断面が曲線形状となるように、前記航空機パネルを、前記航空機パネルの対向する２辺の端部で把持し、
   前記支持材が、前記複数の把持部によって把持される前記航空機パネルに対応して設けられ、
   前記複数の把持部は、前記航空機パネルの端部を把持しつつ、一軸方向に対して垂直方向に切断した断面が曲線形状となるように前記航空機パネルを保持し、
   前記航空機パネルを保持した状態で搬送され得る構成を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の形状保持治具。
10. 板状部材を有する航空機パネル製造方法であって、
    保持治具を形状保持治具の上方に搬送するステップと、
    前記保持治具を前記形状保持治具の上方に重なるよう設置するステップと、
    前記保持治具上にて、板状部材を有する航空機パネルの一軸方向に対して垂直方向に切断した断面が曲線形状となるように、前記航空機パネルを、前記保持治具に設けられた複数の把持部が、前記航空機パネルの対向する２辺の端部で把持するステップと、
    前記形状保持治具の前記一軸方向に沿って間隔を空けて設けられる複数の支持部に設けられるロッドを、前記航空機パネルの形状に応じて位置を調整するステップと、
    前記ロッドを、前記航空機パネルの下面側から前記航空機パネルへ接触させ、前記航空機パネルを支持するステップと、
    前記航空機パネルの重なり部分をリベットによって結合するステップと、
    前記保持治具を、前記航空機パネルの端部を保持した状態を維持して搬送するステップと、
    を備える航空機パネル製造方法。

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