JP6527349B2 - 電磁影響保護機能を有する留め具を取り付けるための方法及びシステム - Google Patents

Description

本開示は、概して航空機に関し、特に、航空機の製造に関する。より詳しくは、本開示は、電磁影響保護機能を有する留め具を航空機に取り付けるための方法及びシステムに関する。

航空機を製造する際には、種々の部品を互いに連結させることによって、航空機構造体を形成する。航空機構造体の例として、例えば、限定するものではないが、航空機の翼や胴体がある。場合によっては、これらの航空機構造体は、複合材料によって形成される。

所定数の留め具を用いて、複合材構造体の組み立て、複合材構造体の航空機への取り付け、または、これらの両方が行われる。通常、これらの留め具は、ヘッド部と金属軸部とを含んでいる。ヘッド部は、金属、軟質のポリマー材料、または他の適当な種類の材料の少なくとも１つを含む頂部を有している。航空機の形成においては、数千個の留め具が使用されることがある。

複合材構造体によって形成された航空機は、操作中に様々なタイプの状況に曝される。これらの状況の中には、好ましくない電磁影響をもたらすものもある。

航空機の複合材構造体は、構造体から離れたところでこれらの状況に起因して生成された電流及び電磁気力を伝えない点で、好ましい。しかし、他の場合において、これらの電磁影響が、複合材構造体、航空機内のシステム、またはこれらの組み合わせに対して、好ましくない影響を及ぼすこともある。

電磁影響から保護するため、航空機は、電磁影響保護機能を備えている。電磁影響保護機能を用いて、電流を好ましい態様でそらすことができる。例えば、限定するものではないが、複合材構造体の表面に導電性被膜を設けることによって、落雷による電流を、複合材構造体を連結している留め具からそらすことができる。他の例示的な例として、コンポーネント間に誘電体シーラントを用いることによって、アークやスパークを低減することができる。

場合によっては、誘電体被膜を留め具のヘッド部に関連付けることによって、電磁影響から保護することがきる。例示的な一例として、誘電材料によって形成したキャップを、留め具のヘッド部に設けてもよい。別の例示的な一例として、留め具のヘッド部の最も外側の部分を、誘電体被膜によって形成してもよい。この誘電体被膜は、例えば、限定するものではないが、軟質ポリマー材料によって形成される。

電磁事象保護機能を有する留め具は、様々な方法で取り付けることができる。例えば、限定するものではないが、人間のオペレーター、人間が制御する機械、またはコンピュータ制御機械のうちの少なくとも１つによって、取り付け装置を用いて、留め具を取り付けることができる。留め具は、複合材構造体と留め具との界面に、実質的に滑らかな面が形成されるように、取り付けられる。例えば、複合材構造体の表面の皿穴に、留め具を埋め込んでもよい。このような実質的に滑らかな面によって、航空機の空力性能を向上させることができる。

しかしながら、場合によっては、電磁影響保護機能を有する留め具を取り付けることによって、留め具の頂部に好ましくない不良（inconsistencies）が起こる場合がある。この例示的な例において、留め具の頂部は、当該留め具のヘッド部に関連付けられた誘電キャップ、誘電体被膜、またはそれらの両方を含む。不良の例としては、限定するものではないが、突出、亀裂、空隙、変形、及びその他のタイプの不良がある。このような不良によって、留め具における電磁影響をそらす効果が低減したり、複合材構造体の空力性能が低下したり、あるいはこれらの両方が起こる場合がある。従って、上述の問題点ならびに場合によっては他の問題も考慮した方法及びシステムが、必要とされている。

本願は、２０１２年３月２９日に出願された“Fastener Systems that Provide EME Protection”と題する米国特許出願第１３／４３４，８３５号の関連出願である。

例示的な一実施形態において、留め具を取り付けるための方法が提供される。留め具の頂部は、硬化される。留め具は、構造体に取り付けられる。

別の例示的な実施形態において、留め具取り付けシステムは、留め具と、冷却システムと、工具とを備える。留め具は、誘電材料を含む頂部を有する。冷却システムは、留め具の頂部を冷却することによって頂部を硬化させるように構成されている。工具は、冷却後に留め具を構造体に取り付けるように構成されている。

さらに別の例示的な実施形態において、留め具を取り付けるための方法が提供される。

留め具は、ロボット装置に関連付けられた冷却システム内に配置されていてもよい。冷却システムは、ロボット装置を用いて留め具を取り付ける前に、留め具を冷却するように構成されていてもよい。留め具は、ボルト、ネジ、六角ネジ(hexdrive)、圧嵌留め具（interference fit fastener）、リベット、ロックボルト、及び、テーパー状スリーブ付きボルト（tapered sleeved bolt）から選択された１つであってもよい。留め具の頂部は、ドライアイス、液体窒素、冷媒（refrigerant）、冷却器（cooler）、冷却ユニット（refrigeration unit）、または、冷却空気の少なくとも１つを用いて冷却されることによって、硬化される。留め具の頂部は、ポリマー、熱可塑性材料、熱硬化性材料、接着剤、または、ゴムの少なくとも１つから選択された誘電材料を含んでいてもよい。誘電材料は、電磁影響保護機能を与えるように構成される。留め具は、留め具の頂部が所望のレベルの硬度を有する温度まで冷却される。留め具は、航空機の構造体に取り付けられる際の留め具の頂部の変形が低減されるように冷却した後に、ロボット装置に関連付けられたリベットガンを用いて、構造体に取り付けてもよい。

さらに別の例示的な実施形態において、留め具取り付けシステムは、誘電材料を含む頂部を有する留め具を備える。誘電材料は、電磁影響保護機能を与えるように構成される。誘電材料は、電荷が侵入しないように留め具のヘッド部を封止するように構成された誘電キャップを形成していてもよい。留め具は、ボルト、ネジ、六角ネジ、圧嵌留め具、リベット、ロックボルト、及び、テーパー状スリーブ付きボルトから選択された１つであってもよい。誘電材料は、ポリマー、熱可塑性材料、熱硬化性材料、接着剤、または、ゴムの少なくとも１つから選択してもよい。冷却システムは、リベットガンに関連付けられており、留め具の頂部を冷却することによって頂部を硬化させるように構成されていてもよい。冷却システムは、留め具の頂部が所望のレベルの硬度を有する温度まで、留め具を冷却する。冷却システムは、ロボット装置と関連付けられ、ロボット装置を用いて留め具を取り付ける前に留め具を冷却するように構成されていてもよい。冷却システムは、ドライアイス、液体窒素、冷媒、冷却器、冷却ユニット、または、冷却空気の少なくとも１つを含んでいてもよい。工具は、リベットガンであり、留め具の頂部の変形が低減されるまで冷却した後に、構造体に留め具を取り付けるように構成されていてもよい。リベットガンは、ロボット装置のエンドエフェクタであってもよい。

要約すると、本発明の一側面によれば、留め具を取り付けるための方法が提供される。当該方法は、留め具の頂部を硬化させることと、留め具を構造体に取り付けること、とを含む。

好適には、当該方法において、留め具の頂部を硬化させることは、留め具の頂部を冷却することを含み、留め具の頂部は誘電材料を含んでいる。

好適には、当該方法において、誘電材料は、ポリマー、熱可塑性材料、熱硬化性材料、接着剤、または、ゴムの少なくとも１つから選択される。

好適には、当該方法において、構造体に取り付ける際の留め具の頂部の変形が低減されるように冷却した後に、留め具が取り付けられる。

好適には、当該方法において、誘電材料は、留め具のヘッド部の頂面に配置され、電磁影響保護機能を与えるように構成されている。

好適には、当該方法において、留め具の頂部を硬化させることは、留め具の頂部が所望のレベルの硬度を有する温度まで留め具を冷却することを含む。

好適には、当該方法において、留め具を冷却することは、留め具のヘッド部に関連付けられた誘電材料を、当該誘電材料が所望のレベルの硬度を有するように冷却することを含む。

好適には、当該方法は、リベットガンを用いて留め具を取り付けることをさらに含む。

好適には、当該方法において、リベットガンは、ロボット装置に関連付けられている。

好適には、当該方法は、ロボット装置に関連付けられた冷却システム内に留め具を配置することをさらに含み、ロボット装置を用いて留め具を取り付ける前に留め具を冷却するようにしている。

好適には、当該方法において、留め具は航空機に取り付けられる。

好適には、当該方法において、留め具の頂部を硬化させることは、ドライアイス、液体窒素、冷媒、冷却器、冷却ユニット、冷却空気の少なくとも１つを含む冷却システムを用いて、留め具の頂部を冷却すること、を含む。

好適には、当該方法において、留め具は、ボルト、ネジ、六角ネジ、圧嵌留め具、リベット、ロックボルト、及び、テーパー状スリーブ付きボルトから選択された１つである。

本発明の別の側面によれば、誘電材料を含む頂部を有する留め具と、留め具の頂部を冷却することによって頂部を硬化させるように構成された冷却システムと、冷却後に留め具を構造体に取り付けるように構成された工具と、を含む留め具取り付けシステムが提供される。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、誘電材料は、電磁影響保護機能を与えるように構成されている。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、誘電材料は、電荷が侵入しないように留め具のヘッド部を封止するように構成された誘電キャップを形成している。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、留め具は、留め具の頂部の変形が低減されるように、構造体に取り付けられる。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、冷却システムは、留め具の頂部が所望のレベルの硬度を有する温度まで留め具を冷却する。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、誘電材料は、ポリマー、熱可塑性材料、熱硬化性材料、接着剤、または、ゴムの少なくとも１つから選択される。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、工具は、リベットガンを含む。

好適には、当該留め具取り付けシステムは、リベットガンを用いて構造体に留め具を取り付けるように構成されたロボット装置をさらに含み、リベットガンは、ロボット装置のエンドエフェクタである。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、冷却システムは、ロボット装置に関連付けられており、ロボット装置を用いて留め具を取り付ける前に留め具を冷却するように構成されている。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、冷却システムはリベットガンに関連付けられている。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、冷却システムは、ドライアイス、液体窒素、冷媒、冷却器、冷却ユニット、または、冷却空気の少なくとも１つを含む。

好適には、当該留め具取り付けシステムにおいて、留め具は、ボルト、ネジ、六角ネジ、圧嵌留め具、リベット、ロックボルト、及び、テーパー状スリーブ付きボルトから選択された１つである。

本発明のさらに別の側面によれば、留め具を取り付けるための方法が提供される。当該方法は、ロボット装置に関連付けられた、ロボット装置を用いて留め具を取り付ける前に留め具を冷却するように構成されている冷却システム内に、留め具を配置すること、ここで、留め具は、ボルト、ネジ、六角ネジ、圧嵌留め具、リベット、ロックボルト、及び、テーパー状スリーブ付きボルトから選択された１つである；ドライアイスを用いて留め具の頂部を冷却することによって頂部を硬化させること、ここで、留め具の頂部は、ポリマー、熱可塑性材料、熱硬化性材料、接着剤、またはゴムの少なくとも１つから選択された、電磁影響保護機能を与えるように構成された誘電材料を含み、留め具は、留め具の頂部が所望のレベルの硬度を有する温度まで冷却される；構造体に取り付ける際の留め具の頂部の変形が低減されるように冷却した後に、ロボット装置に関連付けられたリベットガンを用いて構造体に留め具を取り付けること、を含む。

本発明のさらに別の側面によれば、留め具取り付けシステムが提供される。当該システムは、電磁影響保護機能を与えるように構成された誘電材料を含む頂部を有する留め具であって、誘電材料は、電荷が侵入しないように留め具のヘッド部を封止するように構成された誘電キャップを形成しており、留め具は、ボルト、ネジ、hexdrive、圧嵌留め具、リベット、ロックボルト、及び、テーパー状スリーブ付きボルトから選択された１つであり、誘電材料は、ポリマー、熱可塑性材料、熱硬化性材料、接着剤、または、ゴムの少なくとも１つから選択される、留め具と；リベットガンに関連付けられた、留め具の頂部を冷却することによって頂部を硬化するように構成された冷却システムであって、当該冷却システムは、留め具の頂部が所望のレベルの硬度を有する温度まで留め具を冷却し、当該冷却システムは、ロボット装置と関連付けられており、ロボット装置を用いて留め具を取り付ける前に留め具を冷却するように構成されており、当該冷却システムは、ドライアイス、液体窒素、冷媒、冷却器、冷却ユニット、または、冷却空気の少なくとも１つを含む、冷却システムと；リベットガンを含み、留め具の頂部の変形が低減されるように冷却した後に構造体に留め具を取り付けるように構成された工具であって、リベットガンがロボット装置のエンドエフェクタである工具、とを含む。

特徴及び機能は、本願の開示の様々な実施形態によって個別に達成することができ、あるいは、さらに他の実施形態と組み合わせてもよく、そのさらなる詳細は、以下の記載及び図面を参照することによってより明らかになるものである。

例示的な実施形態に特有のものと考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。ただし、例示的な実施形態、及び、好ましい使用の形態、さらなる目的及び特徴は、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を下記の添付図面と共に参照することによって、最も理解されるであろう。

例示的な一実施形態による製造環境のブロック図である。 例示的な一実施形態による製造環境の図である。 例示的な一実施形態による、電磁影響保護機能付き留め具の図である。 例示的な一実施形態による、電磁影響保護機能付き留め具の断面図である。 例示的な一実施形態による、留め具を含んだ冷却システムの図である。 例示的な一実施形態による、構造体に留め具を取り付けるために使用されるリベットガンの図である。 例示的な一実施形態による、構造体に留め具が取り付けられた状態の構造体の断面図である。 例示的な一実施形態による、構造体に留め具が取り付けられた状態の構造体の斜視図である。 例示的な一実施形態による、構造体の断面図である。 例示的な一実施形態による、リベットガンに物理的に関連付けられた冷却システムを備えるリベットガンの図である。 例示的な一実施形態による、リベットガンに物理的に関連付けられた冷却システムを備えるリベットガンの図である。 例示的な一実施形態による、リベットガンに物理的に関連付けられた冷却システムを備えるリベットガンの図である。 例示的な一実施形態による、冷却システムを有するリベットガンの断面図である。 例示的な一実施形態による、冷却システムを有するリベットガンの断面図である。 例示的な一実施形態による、留め具を取り付けるためのプロセスのフローチャートである。 例示的な一実施形態による、留め具を冷却するためのプロセスのフローチャートである。 例示的な一実施形態による、航空機の製造及びサービス方法のブロック図である。 例示的な一実施形態を実施し得る航空機をブロック図で示したものである。

例示的な実施形態においては、１つまたは複数の問題点が認識及び考慮されている。例えば、限定するものではないが、例示的な実施形態において認識及び考慮されていることとして、電磁影響保護機能付き留め具を複合材構造体に取り付ける際に起こり得る、留め具のヘッド部に関連付けられた誘電材料の変形を、低減または防止することが望ましいであろう。一例として、例示的な実施形態において認識及び考慮されていることであるが、電磁影響保護機能を実現するために用いられる誘電材料は、所望以上に柔らかく、変形しやすい傾向にある。これによって、電磁事象保護機能付き留め具の取り付けに現在用いられている方法の中には、材料に変形が生じるものがある。

例示的な実施形態において認識及び考慮されていることであるが、このような変形は、様々な理由で好ましくくない。例えば、留め具の頂部が変形すると、複合材構造体に凹凸面ができる。特に、留め具の頂部が、複合材構造体の表面に関する所望の公差内におさまらない場合がある。このような凹凸面は、複合材構造体の空力性能を低下させ得る。また、例示的な実施形態において認識及び考慮されていることであるが、材料の変形によって生じた航空機の凹凸面は、航空機の認証要件を満たさない場合がある。この結果、航空機用の複合材構造体を再加工または廃棄する必要性が生じる場合がある。

従って、例示的な実施形態によれば、電磁影響保護機能付き留め具を取り付けるための方法及びシステムが提供される。例示的な一例において、留め具の頂部を冷却することによって、当該頂部を硬化させる。留め具の頂部は、誘電材料を含んでいる。誘電材料は、留め具のヘッド部に機械的に連結されるか、あるいは、留め具のヘッド部の一部として形成される。場合によっては、接着材を用いて、誘電材料を留め具のヘッド部に固定する。次に、構造体に取り付ける際の留め具の頂部の変形が低減または防止されるように留め具を冷却してから、当該留め具を構造体に取り付ける。具体的には、留め具の頂部の誘電材料の塑性変形が、低減または防止される。

図面、特に、図１を参照すると、同図には、例示的な一実施形態による製造環境のブロック図が示されている。製造環境１００は、留め具取り付けシステム１０２を用いて構造体１０４を組み立てる環境の一例である。

例示的な実施例において、構造体１０４は、所定数の様々な形態をとることができる。例えば、限定するものではないが、構造体１０４は、主翼ボックス、スパーアセンブリ（spar assembly）、外板パネル、胴体部、構造フレーム、エンジンハウジング、および他の適当なタイプの構造体から選択された１つである。構造体１０４は、金属、金属合金、複合材料、他の適当なタイプの材料、及びこれらの組み合わせから選択された１つの材料によって形成してもよい。

図示のように、構造体１０４は、プラットフォーム１０６に物理的に関連付けられている。１つのコンポーネントが他のコンポーネントと「物理的に関連付けられている」場合、この関連付けは、記載の例では、物理的関連付けである。例えば、限定するものではないが、第１のコンポーネント、例えば構造体１０４は、第２のコンポーネント、例えばプラットフォーム１０６に対して、第２のコンポーネントに対する固定（secured）、第２のコンポーネントに対する接合（bonded）、第２のコンポーネントに対する取り付け（mounted）、第２のコンポーネントに対する溶接（welded）、第２のコンポーネントに対する締結（fastened）、及び／または、他の適当な方法による第２のコンポーネントに対する接続、によって、物理的に関連付けられると考えてよい。また、第３のコンポーネントを用いて、第１のコンポーネントを第２のコンポーネントに接続してもよい。また、第１のコンポーネントを第２のコンポーネントの一部として形成すること、第２のコンポーネントの延長部として形成すること、またはこれらの両方、によって、第１のコンポーネントが第２のコンポーネントに関連付けられると考えてもよい。例示的な実施例において、プラットフォーム１０６は航空機１０８である。

図示のように、留め具取り付けシステム１０２は、留め具システム１１０を構造体１０４に取り付けるために用いられる。留め具システム１１０は、所定数の留め具１１２を含む。本明細書において、「所定数の」アイテムは、１つまたは複数のアイテムを含みうる。従って、所定数の留め具１１２は、１つまたは複数の留め具を含みうる。

所定数の留め具１１２は、構造体１０４の穴１１３に取り付けられるように構成されている。例えば、限定するものではないが、１つまたは複数の留め具１１２は、１つまたは複数のワッシャー、スペーサ、または他の適当なコンポーネントと関連付けられていてもよい。

穴１１３は、所定数の留め具１１２の取り付けの前または取り付けの最中に形成することができる。この例示的な実施例において、穴１１３は、皿穴を含む。皿穴１１５を有する穴１１６は、穴１１３の１つであってもよい。

この例示的な実施例において、所定数の留め具１１２は、留め具１１４を含む。留め具１１４は、ヘッド部１１７及び軸部１１９を含む。ヘッド部１１７は、留め具１１４の軸部１１９より大きい。ヘッド部１１７は、留め具１１４が所望以上に深く構造体１０４内に差し込まれるのを防ぐ形状となっている。軸部１１９は、ヘッド部１１７の端部から延びる、留め具１１４の円柱状の部分である。

ヘッド部１１７は、穴１１６の皿穴１１５に挿入される。この例示的な実施例において、軸部１１９は、穴１１６の円筒部に挿入される。

留め具１１４は、ボルト、ネジ、六角ネジ(hexdrive)、圧嵌留め具、リベット、ロックボルト、テーパー状スリーブ付きボルト(tapered sleeved bolt)、及び他の適当なタイプの留め具から選択された１つであってもよい。この例示的な実施例において、「圧嵌」留め具は、留め具が取り付けられる穴の円筒部よりも直径が大きい軸部を有する。一例として、留め具１１４の軸部１１９は、皿穴の端部から構造体１０４内に伸びる穴１１６の円筒部の直径よりも大きい直径を有する。

この例示的な実施例において、留め具１１４は、頂部１１８を有する。留め具１１４の頂部１１８は、誘電材料１２２を含む。誘電材料１２２は、留め具１１４のヘッド部１１７に関連付けられている。いくつかの例示的な実施例において、誘電材料１２２は、ヘッド部の周縁を超えて延びていてもよい。この例示的な実施例において、誘電材料１２２は、穴の周縁を超えて延びていない。留め具１１４の頂部１１８は、ヘッド部１１７に関連付けられた他の材料、構造部、またはこれらの両方を含んでいてもよい。

以下に説明されるように、誘電材料１２２は、被膜、キャップ、層、または、留め具１１４のヘッド部１１７に物理的に関連付けられた他の構造形態をとることができる。例示的な一実施例において、誘電材料１２２は、誘電キャップ１２３を形成している。誘電キャップ１２３は、留め具１１４のヘッド部１１７の一部に嵌合することができる。

いくつかの例において、誘電材料１２２は、ヘッド部１１７の一部として形成される。他の例において、誘電材料１２２は、留め具１１４を形成した後で、ヘッド部１１７上に配置される。例えば、誘電材料１２２は、種々のプロセスによって、留め具１１４のヘッド部１１７に付着させることができる。

例示的な一実施例として、誘電材料１２２は、粉体塗装(powder coating)、射出成形、塗布、メッキ、スプレー噴射(spraying)、スパッタリング、または他の適当なプロセスによって、留め具１１４のヘッド部１１７に付着させることができる。別の例示的な実施例において、誘電材料１２２を、留め具１１４のヘッド部１１７にラッピングしてもよい。一例において、留め具１１４が形成された後で、且つ、留め具１１４が構造体１０４に取り付けられる前に、誘電キャップ１２３が、留め具１１４のヘッド部１１７に設けられる。

この例示的な実施例において、誘電材料１２２は、電気絶縁体である。誘電材料１２２を用いることによって、電荷１２４が誘電材料１２２を通って留め具１１４のヘッド部１１７に到達するのを防ぐことができる。

電荷１２４は、例えば事象１２５の結果である。事象１２５は、例えば、限定するものではないが、落雷、機器の故障、静電気、及び他のタイプの事象を含む。誘電材料１２２を有する留め具１１４が、電荷１２４に遭遇すると、留め具１１４の軸部１１９、構造体１０４、またはこれらの両方に電荷１２４が到達するのを、誘電材料１２２が実質的に防止する。例えば、誘電キャップ１２３は、電荷１２４が侵入しないように、留め具１１４のヘッド部１１７を封止するように構成される。このようにして、誘電キャップ１２３などの誘電材料１２２は、留め具１１４及び構造体１０４に対して、電磁影響保護機能１２６を与える。

この例示的な実施例において、誘電材料１２２は、所定数の異なるタイプの材料を含みうる。例えば、限定するものではないが、誘電材料１２２は、ポリマー、熱可塑性材料、熱硬化性材料、接着剤、ゴム、または他の適当なタイプの材料の少なくとも１つから選択しもよい。

本明細書において、「少なくとも１つの」という語句がアイテムのリストについて用いられる時は、リストアップされたアイテムの１つまたは複数の様々な組み合わせを使用してもよいということであり、リストのアイテムの１つだけを必要とする場合もあることを意味する。アイテムは、ある特定の対象、物、またはカテゴリーであってもよい。換言すると、「少なくとも１つの」は、あらゆる組み合わせのあらゆる数のアイテムをリストから使用してもよいが、リスト上の全てのアイテムを必要とするわけではないということを意味する。

例えば、限定するものではないが、「アイテムＡ、アイテムＢ、アイテムＣの少なくとも１つ」は、アイテムＡ；アイテムＡとアイテムＢ；アイテムＢ；アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ；または、アイテムＢとアイテムＣ、を意味する場合がある。いくつかのケースにおいて、「アイテムＡ、アイテムＢ、アイテムＣの少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、２個のアイテムＡと、１個のアイテムＢと、１０個のアイテムＣ；４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ；または、他の適当な組み合わせであってもよい。

この例示的な実施例において、留め具取り付けシステム１０２は、誘電材料１２２を有する留め具１１４を取り付けるために用いられる。この例示的な実施例において、留め具取り付けシステム１０２は、工具１３０及び冷却システム１３２を含む。

工具１３０は、留め具１１４を構造体１０４に取り付けるように構成された装置である。例えば、限定するものではないが、工具１３０は、留め具１１４を構造体１０４内に差し込むために用いられる装置である。留め具１１４の誘電材料１２２を有する頂部１１８が、構造体１０４の表面１３３において設定公差１３５内に収まるように、工具１３０を用いて、留め具１１４を構造体１０４に取り付けることができる。

この例示的な実施例において、設定公差１３５は、留め具１１４の頂部１１８が構造体１０４の表面１３３と実質的に面一であるかどうか、構造体１０４の表面１３３から盛り上がっているかどうか、構造体１０４の表面１３３よりも後退しているかどうか、及び、その他の状態を示すものである。留め具１１４の頂部１１８が構造体１０４の表面１３３の設定公差１３５内に収まっていれば、航空機１０８の動作中における構造体１０４の空力性能を向上させることができる。設定公差１３５は、例えば、認可要件、業界標準、社内要件、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つに基づくものであってもよい。

この例示的な実施例において、工具１３０は様々な形態をとることができる。例えば、限定するものではないが、工具１３０は、ハンマー、プレス、リベット打ち装置、他の適当なタイプの工具、またはそれらの組み合わせの形態をとってもよい。この例示的な実施例において、工具１３０はリベットガン１３４である。リベットガン１３４は、留め具１１４を構造体１０４に差し込むために用いられる装置である。リベットガン１３４は、液圧式リベットガン、空気圧式リベットガン、及び他の適当なタイプのリベットガンから選択することができる。

この例示的な実施例において、工具１３０は、留め具１１４の頂部１１８に力１３６をかけることによって、構造体１０４の表面１３３の穴１１６に留め具１１４を差し込む。場合によっては、留め具１１４の頂部１１８の誘電材料１２２が所望以上に柔らかいため、工具１３０からの力１３６によって、変形１３８、不良１４１、またはこれらの両方が、誘電材料１２２を有する頂部１１８で発生する。

この例示的な実施例において、変形１３８は、所定数の様々な形態をとりうる。この例示的な実施例において、変形１３８は、塑性変形１３９の形態をとる。他の例示的な実施例において、変形１３８は、亀裂、空隙、突出、または他の適当なタイプの変形の少なくとも１つの形態をとりうる。

この例示的な実施例において、力１３６に起因する塑性変形１３９は、永久的である。換言すれば、留め具１１４の頂部１１８における誘電材料１２２の変形１３８が、いったん誘電材料１２２の降伏応力を超える点まで達すると、塑性変形１３９が起こり、頂部１１８が本来の形状に戻ることはない。換言すれば、留め具１１４の頂部１１８の誘電材料１２２にいったん塑性変形１３９が起こると、当該留め具１１４を、再加工、除去、または廃棄する必要が生じうる。

記載したこの実施例において、留め具１１４の頂部１１８の誘電材料１２２における不良１４１は、力１３６を用いて留め具１１４を取り付ける際にも発生しうる。不良１４１は、誘電材料１２２における亀裂、層間剥離、破断、または他の不良の形態をとりうる。

この例示的な実施例において、不良１４１は、好ましくない不良である。好ましくない不良とは、設定公差から外れた不良である。同様に、変形１３８も、好ましくない変形である。好ましくない変形とは、設定公差から外れた変形である。変形、不良、またはこれらの両方についての公差は、認可要件、航空会社内要件、または他の適当な基準の少なくとも１つに基づいて選択することができる。

不良１４１は、電磁影響保護機能１２６の低下、並びに、留め具１１４にとっての他の好ましくない状況に繋がりうる。この例示的な実施例において、誘電材料１２２の材料特性１４０のために、塑性変形１３９、不良１４１、またはこれらの両方が、頂部１１８の誘電材料１２２に起こりうる。例えば、誘電材料１２２は、柔らかいポリマー材料である。この場合、誘電材料１２２は、力１３６に耐えることができず、元の形に戻ることができないか、あるいは、様々なタイプの不良が発生する。

しかし、力１３６は、留め具１１４を適切に構造体１０４に差し込むために必要である。例えば、限定するものではないが、留め具１１４の軸部１１９は、穴１１６の円筒部より大きい直径を有するため、留め具１１４を適切に圧嵌するためには、力１３６が必要である。従って、構造体１０４に留め具１１４を適切に固定するためには、留め具１１４の頂部１１８の誘電材料１２２に、塑性変形１３９、不良１４１、またはこれらの両方が起こりうる。塑性変形１３９及び不良１４１は、これらが起こると、構造体１０４の空力性能、電磁影響保護機能１２６のための誘電材料１２２の効果、またはこれらの組み合わせが、不都合な程度まで低下するため、好ましくない。

この例示的な実施例において、冷却システム１３２を用いることによって、留め具１１４の頂部１１８における変形１３８を所望のレベルまで低減することができる。一例として、冷却システム１３２を用いることによって、留め具１１４の頂部１１８の誘電材料１２２に塑性変形１３９が起こるのを低減することができる。低減とは、留め具１１４の頂部１１８において変形１３８が起こることが実質的に防止される又は完全に防止される状態をさす。この例示的な実施例において、冷却システム１３２を用いることによって、留め具１１４の頂部１１８に関連付けられた誘電材料１２２における変形１３８を、実質的に防止することができる。

冷却システム１３２は、留め具１１４の頂部１１８を冷却することにより、頂部１１８を硬化させるための装置である。この例示的な実施例において、冷却システム１３２は、留め具１１４の頂部１１８における誘電材料１２２を冷却することによって誘電材料１２２を硬化させ、誘電材料１２２の変形１３８を低減または防止できるように構成されている。例えば、限定するものではないが、冷却システム１３２は、塑性変形１３９が低減または防止されるように、誘電材料１２２を冷却する。

誘電材料１２２が冷却されると、当該誘電材料１２２は硬化する。具体的には、誘電材料１２２の弾性率が増加する。この弾性率の増加によって、誘電材料１２２は、塑性変形１３９を起こしにくくなる。いくつかのケースにおいて、誘電材料１２２を冷却した後は、誘電材料１２２を塑性変形させることなく、留め具１１４を取り付けることができる。

いくつかの実施例において、誘電材料１２２は、冷却されると、その熱膨張係数に起因して収縮する。同様に、留め具１１４を形成している材料も、冷却されると、その熱膨張係数に起因して収縮する。これらの熱膨張係数は、互いに異なる。その結果、誘電材料１２２は、留め具１１４とは異なる率または態様で、収縮する。誘電材料１２２を有する留め具１１４の製造パラメータは、これらの問題を考慮に入れることによって、留め具１１４のヘッド部１１７と誘電材料１２２との界面において不良が形成されるのを防止することができる。

冷却システム１３２は、留め具１１４を冷却するために用いられる種々のコンポーネントによって構成することができる。例えば、限定するものではないが、冷却システム１３２は、ドライアイス、液体窒素、冷媒、冷却器、冷却ユニット、冷却空気、または他の適当な種類のコンポーネントの少なくとも１つを含む。

この例示的な実施例において、冷却システム１３２は、チャンバ１４２を含む。チャンバ１４２は、例えば、冷却システム１３２内の閉鎖空間またはコンパートメントである。例えば、チャンバ１４２は、バッグ、ボックス、引出し、冷却ユニット、冷却器、加圧コンパートメント、及び他の適当なタイプのコンパートメント、の内部であってもよい。

この例示的な実施例において、留め具１１４のいくつか又はすべてを、冷却システム１３２のチャンバ１４２内に配置する。例えば、誘電材料１２２を有する頂部１１８及びヘッド部をチャンバ１４２内に配置する。場合によっては、軸部１１９を含め、留め具１１４の全体を、チャンバ１４２内に配置してもよい。別の例示的な実施例において、実施の態様によっては、頂部１１８、軸部１１９、またはこれらの両方を、冷却システム１３２を用いた他の何らかの手法で冷却してもよい。

記載したように、次に冷却システム１３２は、留め具１１４の頂部１１８が所望のレベルの硬度１４６を有するように、留め具１１４を温度１４４まで冷却する。具体的には、冷却システム１３２は、留め具１１４のヘッド部１１７に関連付けられた誘電材料１２２を、当該誘電材料１２２が所望のレベルの硬度１４６を有するように冷却する。所望のレベルの硬度１４６とは、留め具が構造体１０４に取り付けられた時に、留め具１１４の頂部１１８における誘電材料１２２が所望の効果をもたらすことができるレベルの硬度である。

温度１４４は、誘電材料１２２の材料特性１４０に基づいて選択することができる。例えば、限定するものではないが、誘電材料１２２が、直径４分の１インチの留め具に関連付けられたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である場合、温度１４４は、約−１００°Ｆと約−１１５°Ｆとの間であってもよい。塑性変形１３９を防止するための所望の結果をもたらすものであれば、他の温度範囲をポリエーテルエーテルケトンに採用してもよい。他の例示的な実施例において、温度１４４は、誘電材料１２２の種類、留め具１１４のサイズ、誘電材料１２２の厚み、またはそれらの組み合わせによって、異なる範囲のものであってもよい。

この例示的な実施例において、留め具１１４をチャンバ１４２内に所定時間１４８配置すると、温度１４４に到達する。例えば、限定するものではないが、冷却システム１３２のチャンバ１４２に留め具１１４を１０分間配置することによって、温度１４４に到達し、留め具１１４が所望のレベルの硬度１４６を有する。

この例示的な実施例において、誘電材料１２２の所望のレベルの硬度とは、力１３６を受けた際の変形１３８に対する抵抗のレベルである。換言すれば、留め具１１４の頂部１１８の誘電材料１２２が所望のレベルの硬度１４６を有することによって、工具１３０によって留め具１１４に力１３６がかけられた時に、誘電材料１２２が許容範囲以上の変形を起こさないようにすることができる。一例として、所望のレベルの硬度１４６は、誘電材料１２２が塑性変形１３９を受けないように選択することができる。

この例示的な実施例において、工具１３０は、留め具１１４の頂部１１８における変形１３８が低減または防止されるように冷却した後で、留め具１１４を構造体１０４に取り付けるように構成されている。特に、工具１３０は、留め具１１４の頂部１１８の誘電材料１２２における変形１３８が低減または防止されるように誘電材料１２２を冷却した後で、留め具１１４を取り付けるように構成されている。

誘電材料１２２が所望のレベルの硬度１４６を有するように冷却された後、誘電材料１２２を有する留め具１１４の頂部１１８が、構造体１０４の表面１３３の設定公差１３５内に収まるように、留め具１１４が構造体１０４に取り付けられる。このように、留め具１１４の頂部１１８に誘電材料１２２を用いることによって電磁影響保護機能１２６を実現する一方で、構造体１０４の空力性能を向上させることができる。

この例示的な実施例において、工具１３０、冷却システム１３２、またはこれらの両方は、実施形態によって、人間のオペレーター１５０、ロボット装置１５２、または他のタイプのオペレーターによって操作されるように構成されている。例えば、限定するものではないが、人間のオペレーター１５０が冷却システム１３２のチャンバ１４２内に留め具１１４を配置し、温度１４４に到達するとチャンバ１４２から留め具１１４を取り除く。次に、人間のオペレーター１５０が留め具１１４を構造体１０４の表面１３３に対して配置し、工具１３０を保持して構造体１０４に留め具１１４を取り付ける。

別の例示的な実施例において、工具１３０、冷却システム１３２、またはこれらの両方を、ロボット装置１５２によって操作してもよい。ロボット装置１５２は、制御部１５４による制御下で操作を行うように構成されたものであってもよい。この例示的な実施例において、制御部１５４はハードウェアであるが、他の例示的な実施例において、制御部１５４は、ファームウェアまたはソフトウェアを含んでいてもよい。例えば、制御部１５４は、プロセッサユニットまたはコンピューターシステムであってもよい。ロボット装置１５２は、制御部１５４によって制御され、且つ、人間のオペレーター１５０からの入力を受けてもよい。例えば、限定するものではないが、ロボット装置１５２は、ロボットアームの形態をとってもよい。

ロボット装置１５２によって工具１３０を操作する場合、工具１３０は、ロボット装置１５２によって使用されるように構成されたエンドエフェクタ１５６であってもよい。例えば、限定するものではないが、ロボット装置１５２は、リベットガン１３４を用いて構造体１０４に留め具１１４を取り付けるように構成されていてもよい。この場合、リベットガン１３４は、ロボット装置１５２のエンドエフェクタ１５６であってもよい。

留め具１１４を冷却し、構造体１０４に取り付けるための留め具取り付けシステム１０２を用いることによって、誘電材料１２２を有する留め具１１４の頂部１１８の変形１３８を、低減または防止することができる。その結果、より効率的で電磁気的に安定した留め具システムを構造体１０４に取り付けることができる。また、航空機１０８の構造体１０４が遭遇する事象１２５からの所望のレベルの電磁影響保護機能１２６を実現しつつ、航空機１０８の構造体１０４の空力性能を高めることができる。

図１における留め具取り付けシステム１０２の図示は、例示的な一実施形態が実施される態様を物理的または構成的に限定するものではない。例示したものに対する追加のコンポーネントや、例示したものに代わるコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは任意のものでありうる。また、ブロックは、何らかの機能的コンポーネントを示すために用いている。例示的な実施形態において実施する場合は、これらのブロックの１つまたは複数を組み合わせたり、分割したり、または組み合わせと分割の両方を行ったりして、異なるブロックとすることもできる。

例えば、冷却システム１３２は、チャンバ１４２に加えて、またはチャンバに代えて、他のコンポーネントを含んでいてもよい。例えば、冷却システム１３２は、留め具１１４を冷却するために冷気を噴射するように構成された噴霧器を含んでいてもよい。他の例示的な実施例において、留め具１１４は、留め具１１４の頂部１１８に誘電材料１２２以外の材料を含んでいてもよい。これらの材料も所望のレベルの硬度まで冷却することによって、工具１３０の使用によって起こり得る変形を低減することができる。

いくつかの例示的な実施例において、冷却システム１３２は、ロボット装置１５２に物理的に関連付けられる。例示的な一実施例として、冷却システム１３２は、ロボット装置１５２に取り付けられる。冷却システム１３２は、ロボット装置１５２を用いて留め具１１４を取り付ける前に、留め具１１４を冷却するように構成される。別の例示的な実施例として、冷却システム１３２は、ロボット装置１５２のエンドエフェクタ１５６の一部であってもよい。

さらに他の例示的な実施例において、人間のオペレーター１５０またはロボット装置１５２の少なくとも一方によってリベットガン１３４が操作される場合、冷却システム１３２は、リベットガン１３４に関連付けられる。例えば、冷却システム１３２は、リベットガン１３４の一部であってもよい。この場合、冷却システム１３２のチャンバ１４２は、所定数の留め具１１２のうちの１つが構造体１０４に取り付けられつつある時に、留め具１１４の別のいくつかを保持するように構成してもよい。別の実施例として、冷却システム１３２は、チャンバ１４２内に留め具１１４を配置することに代えて、留め具１１４の頂部１１８に冷気を噴霧してもよい。この場合、チャンバ１４２は、留め具１１４の頂部１１８に噴霧する前に空気を所望の温度まで冷却するための冷媒を収容していてもよい。

例示的な実施例は、航空機１０８について説明しているが、例示的な一実施形態は、他のタイプのプラットフォームに適用することもできる。他の例示的な実施例では、プラットフォーム１０６は、例えば、限定するものではないが、可動式プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上ベースの構造体、水上ベースの構造体、及び宇宙ベースの構造体であってもよい。より具体的には、プラットフォーム１０６は、水上艦、タンク、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家、製造施設、建物、および他の適当なプラットフォームであってもよい。

図２を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って製造環境が示されている。製造環境２００は、留め具取り付けシステム２０１を含む。留め具取り付けシステム２０１を有する製造環境２００は、図１にブロック形式で示した、留め具取り付けシステム１０２を有する製造環境１００の実施態様の一例である。

図示のように、製造環境２００は、表面２０４と、表面２０４に穿孔された穴２０６とを有する構造体２０２を含む。表面２０４及び穴２０６を有する構造体２０２は、図１にブロック形式で示した、表面１３３及び穴１１３を有する構造体１０４の実施態様の一例である。

製造環境２００には、人間のオペレーター２０８及びロボット装置２１０が存在し、これらが、それぞれ工具２１４及び工具２１６を用いて、留め具取り付けシステム２０１において、穴２０６に留め具２１２を取り付ける構成となっている。工具２１４を有する人間のオペレーター２０８は、図１にブロック形式で示した、工具１３０を用いる人間のオペレーター１５０の物理的な実施態様の一例である。工具２１６を備えたロボット装置２１０は、図１にブロック形式で示した、工具１３０を用いるロボット装置５１２の物理的な実施態様の一例である。この図示の実施例において、ロボット装置２１０は、ロボットアーム２１８の形態をとっている。

図示のように、構造体２０２の穴２０６は、留め具２１２を挿入できるように構成されている。留め具２１２は、図１における所定数の留め具２１２の実施態様の一例である。

この図示の実施例において、工具２１４及び工具２１６は、それぞれ、構造体２０２に留め具２１２を差し込むために用いられるリベットガン２２２及びリベットガン２２４の形態をとっている。各留め具２１２は、図１における留め具１１４の実施態様の一例であり、リベットガン２２２及びリベットガン２２４は、図１におけるリベットガン１３４の実施態様の一例である。

図示のように、留め具取り付けシステム２０１は、冷却システム２２８を含む。留め具２１２は、構造体２０２に取り付けられる前に、冷却システム２２８のチャンバ２２９内に配置される。チャンバ２２９を有する冷却システム２２８は、図１にブロック形式で示した、チャンバ１４２を有する冷却システム１３２の実施態様の一例である。

この例示的な実施例において、留め具２１２を冷却システム２２８によって冷却することによって、留め具２１２の頂部を硬化させる。次に、リベットガン２２２及びリベットガン２２４の少なくとも１つを用いて、留め具２１２を形成している材料を変形させることなく、留め具２１２を構造体２０２に取り付ける。具体的には、留め具２１２のうちの留め具２３０を、リベットガン２２２を用いて構造体２０２に取り付ける。製造環境２００のセクション２３２において、リベットガン２２２を有する人間のオペレーター２０８を、図６により詳細に示している。

次に、図３を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、電磁影響保護機能を有する図２の留め具２３０が示されている。同図には、留め具２３０が、より詳しく図示されている。

図示のように、留め具２３０は、図２における人間のオペレーター２０８またはロボット装置２１０によって、構造体２０２の穴２０６の１つに取り付けられるように構成されている。この図示の実施例において、留め具２３０は、頂部３０２、ヘッド部３０６、及び、軸部３０４を含む。頂部３０２は、誘電材料３０８を含む。留め具２３０の頂部３０２、ヘッド部３０６、及び、軸部３０４は、図１の留め具１１４の頂部１１８、ヘッド部１１７、軸部１１９の実施態様の一例である。軸部３０４は、穴２０６の１つの円筒部に圧嵌するように構成されており、ヘッド部３０６は穴における皿穴に挿入される。

図示のように、誘電材料３０８は、図１にブロック形式で示した誘電材料１２２の実施態様の一例である。この例示的な実施例では、誘電材料３０８は、留め具２３０のヘッド部３０６に関連付けられている。例えば、誘電材料３０８の層を、留め具２３０のヘッド部３０６の上に形成した後に、これを硬化させている。他の例示的な実施例において、誘電材料３０８を射出成形することによって、留め具２３０の頂部３０２を形成してもよい。

この例示的な実施例では、誘電材料３０８は、誘電キャップ３１０を形成している。誘電キャップ３１０は、図１にブロック形式で示した誘電キャップ１２３の実施態様の一例である。誘電キャップ３１０は、留め具２３０と機械的に係合していてもよい。

図４を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、電磁影響保護機能を有する留め具２３０の図３の線４−４に沿う断面図が示されている。この図示の実施例では、誘電キャップ３１０が、留め具２３０のヘッド部３０６上に示されている。

記載したように、誘電キャップ３１０は、留め具２３０に電磁影響保護機能を与える。この図示の実施例では、誘電キャップ３１０の誘電材料１２２の一部が、図２に示した穴２０６（同図には図示せず）の少なくとも一部を満たす。図２における構造体２０２に取り付けられると、誘電キャップ３１０は、留め具２３０の実質的に平滑な面を形成し、変形、不良、またはこれらの両方が、誘電材料３０８に実質的に無い状態となる。具体的には、留め具２３０が構造体２０２に取り付けられた時に、誘電キャップ３１０の頂面４００が、図２における構造体２０２の表面２０４の設定公差内に収まり、変形が実質的に存在しない状態となる。

この例示的な実施例では、誘電キャップ３１０の誘電材料３０８は、構造体２０２への取り付けの際に、図２の工具２１４または工具２１６によって留め具２３０にかけられる力に耐えるだけの所望の硬度を有さない。従って、変形、不良、またはこれらの両方が低減または防止されるように、留め具２３０を取り付けの前に冷却し、誘電材料３０８を硬化する必要がある。

次に図５を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、図２における線５−５の方向における冷却システムが図示されている。構造体２０２への取り付けの前に、留め具２１２が、冷却システム２２８のチャンバ２２９内に配置されている。この図示の実施例において、冷却システム２２８のチャンバ２２９は、ドライアイス５００を含んでいる。

図示のように、ドライアイス５００は、チャンバ２２９内に配置されている。ドライアイス５００は、留め具２１２を冷却するために使用される。例えば、限定するものではないが、図２における構造体２０２に留め具２３０を取り付ける前に、留め具２３０の誘電材料３０８が所望のレベルの硬度を有する温度まで、ドライアイス５００を用いて留め具２３０を冷却する。他の例示的な実施例において、実施の形態によっては、ドライアイス５００以外の、他のタイプの冷却機構を用いることもできる。

この図示の実施例においては、留め具２１２は、構造体２０２に取り付けるまでの所定時間、冷却システム２２８のチャンバ２２９内に保持される。図２のロボット装置２１０及び人間のオペレーター２０８の少なくとも一方が、取り付けを行うために、冷却システム２２８から留め具２１２を取り出す。

次に図６を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、図２における構造体２０２に留め具２１２を取り付けるために用いられるリベットガン２２２が図示されている。同図には、図２におけるセクション２３２内のリベットガン２２２、穴２０６を有する構造体２０２、人間のオペレーター２０８が、より詳細に示されている。

図示のように、リベットガン２２２を用いて、留め具６００及び留め具６０２が、構造体２０２の穴６０１及び穴６０３に、それぞれ取り付けられている。留め具６００及び留め具６０２は、取り付けの前に、図２の冷却システム２２８を用いて冷却されている。留め具６００及び留め具６０２は、図１にブロック形式で示した、構造体１０４に取り付けられた後の留め具１１４の実施態様の一例である。

例えば、限定するものではないが、この例示的な実施例において、留め具６００及び留め具６０２に用いられる誘電材料がポリエーテルエーテルケトンであり、留め具６００及び留め具６０２の直径が４分の１インチである場合、留め具６００及び留め具６０２は、約−１００°Ｆと約−１１５°Ｆとの間の温度で約１０分間冷却される。他の種類の誘電材料、厚みの異なる誘電材料、またはこれらの両方である誘電材料が用いられる場合、上述とは異なる温度範囲及び時間によって、所望の結果が得られるであろう。一例として、誘電材料の厚みが大きくなると、冷却時間も長くなりうる。

この例示的な実施例において、留め具２３０は、図５に示したような冷却システム２２８から取り出され、構造体２０２の穴６０６に配置される。特に、留め具２３０の軸部３０４が、構造体２０２に穿孔された穴６０６内に配置される。

図示のように、リベットガン２２２は、本体部６０８とリベット機構６１０とを含む。リベット機構６１０を、留め具２３０の頂部３０２に対して位置合わせする。人間のオペレーター２０８がリベット機構６１０を起動して、留め具２３０の頂部３０２に、矢印６１２の方向の力（図示せず）を及ぼすことによって、留め具２３０を構造体２０２内に差し込む。例えば、人間のオペレーター２０８は、トリガー（同図では図示せず）を押すことによってリベット機構６１０を起動させる。

図７を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、留め具６００及び留め具６０２が構造体２０２に取り付けられた状態の構造体２０２の、図６の線７−７に沿う断面図が示されている。この図示の実施例においては、誘電材料７００は、穴６０１に取り付けられた留め具６００に関連付けられている。誘電材料７０２は、穴６０３に取り付けられた留め具６０２に関連付けられている。

この例示的な実施例においては、誘電材料７００は、留め具６００用の誘電キャップ７０４を形成している。誘電材料７０２は、留め具６０２用の誘電キャップ７０６を形成している。

この図示の実施例において、留め具２３０は、穴６０６に取り付けられようとしている。穴６０６は、円筒部７０８と、構造体２０２の表面２０４近傍の皿穴７１０とを有する。この例示的な実施例において、円筒部７０８には、留め具２３０の軸部３０４が挿入され、皿穴７１０には、留め具２３０の誘電キャップ３１０を備えたヘッド部３０６が挿入される。この例示的な実施例において、誘電キャップ３１０の頂面４００が構造体２０２の表面２０４と実質的に面一となるように、皿穴７１０は、誘電キャップ３１０の厚みを考慮した深さを有する。

図８には、留め具２３０、留め具６００、留め具６０２が、それぞれ、穴６０６、穴６０１、穴６０３に取り付けられた状態の、図６の構造体２０２の斜視図が示されている。この図示の例において、留め具２３０の軸部３０４が穴６０６の円筒部７０８に押し込まれることによって、軸部３０４と、穴６０６の円筒部７０８の内面との間で、圧嵌状態が形成されている。

図示のように、留め具２３０の誘電キャップ３１０を備えるヘッド部３０６が、皿穴７１０内に挿入されていることによって、ヘッド部３０６と皿穴７１０の内面との間の空間を誘電キャップ３１０が埋めている。このようにして、誘電キャップ３１０は、電荷が侵入しないように、留め具２３０をを封止する。

図９を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、構造体２０２の図８の線９−９に沿う断面図が示されている。この図示の実施例において、誘電材料３０８、誘電材料７００、誘電材料７０２が取り付け前に冷却されているため、これらの材料は、図６のリベットガン２２２によって取り付けられても塑性変形しない。換言すれば、誘電材料３０８、誘電材料７００、誘電材料７０２の形状または輪郭は、取り付け中に変化しない。その結果、誘電キャップ３１０の頂面４００、誘電キャップ７０４の頂面９００、誘電キャップ７０６の頂面９０２は、構造体２０２の表面２０４の設定公差内に収まる。

さらに、誘電材料３０８、誘電材料７００、及び、誘電材料７０２に不良が形成されるおそれが低減する。換言すれば、誘電材料３０８、誘電材料７００、及び、誘電材料７０２を冷却することによって、設定公差外の不良のおそれが低減する。その結果、誘電材料３０８、誘電材料７００、及び、誘電材料７０２が、所望レベルの電磁影響保護機能を実現し、電荷が侵入しないように各留め具を封止することができる。

図２〜図９における留め具取り付けシステム２０１及び留め具取り付けシステム２０１内のコンポーネントの図示は、例示的な一実施形態が実施される態様を物理的または構成的に限定するものではない。図示したものに対する追加のコンポーネントや、図示したものに代わるコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは任意のものでありうる。

図２〜図９に示した種々のコンポーネントは、図１にブロック形式で示したコンポーネントをどのように物理的構造として実施するかを示す例示的な例である。また、図２〜図９に示したコンポーネントのいくつかは、図１のコンポーネントと組み合わせたり、図１のコンポーネントと共に使用したりしてもよく、これら２つを組み合わせることも可能である。

例えば、図５では冷却システム２２８がドライアイス５００を有するものとして図示されているが、留め具２１２を冷却するために、様々な冷却機構を冷却システム２２８に組み込むことができる。例示的な一実施例として、冷却システム２２８は、冷却ユニットの形態をとってもよい。

別の例示的な一実施例において、取り付け前の各留め具２１２の誘電材料に冷媒を当ててもよい。いくつか例示的な実施例において、この冷媒は、空気である。

さらに別の例示的な実施例において、追加の冷却システムをロボット装置２１０に関連付けてもよい。留め具２１２のいくつかをロボット装置２１０に関連付けられた冷却システム内に配置し、構造体２０２に取り付けるまで保管してもよい。

別の例示的な実施例において、留め具２１２は、留め具２１２に加えて、またはこれに代えて、他のタイプの留め具を含んでいてもよい。例えば、いくつかの例示的な実施例において、工具２１４または工具２１６の少なくとも一方を用いて、リベットを構造体２０２に取り付けてもよい。また、図６〜図９は、人間のオペレーター２０８がリベットガン２２２を用いて取り付ける留め具２３０、留め具６００、及び、留め具６０２を図示しているが、留め具２１２のいずれも、リベットガン２２４を用いてロボット装置２１０によって同様に取り付けることができる。

次に、図１０を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、冷却システムが物理的に関連付けられたリベットガンが図示されている。この図示の実施例において、リベットガン１０００が、構造体１００１に対して位置合わせされる。リベットガン１０００及び構造体１００１は、図１にブロック形式で示した、リベットガン１３４及び構造体１０４の実施態様の一例である。

図示のように、リベットガン１０００は、本体部１００２とリベット機構１００３とを含む。この例示的な実施例において、リベットガン１０００は、留め具１００６の頂面に誘電材料１００８が設けられている留め具１００６を冷却するために用いる冷却システム１００４に関連付けられている。冷却システム１００４、留め具１００６、及び、誘電材料１００８は、それぞれ、図１にブロック形式で示した冷却システム１３２、留め具１１４、及び、誘電材料１２２の実施態様の一例である。誘電材料１００８は、リベットガン１０００を用いて構造体１００１に留め具１００６を取り付ける前に冷却される。

図示のように、冷却システム１００４は、噴霧器１０１０を含む。噴霧器１０１０は、留め具１００６の頂面に設けられた誘電材料１００８に冷媒１０１４を当てるように構成されたノズル１０１２を有する。この例示的な実施例において、冷媒１０１４は、低温空気の形態であってもよい。誘電材料１００８は、構造体１００１に取り付けられた時に、誘電材料１００８が変形に抵抗することができる温度まで、冷却される。

次に図１１を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、図１０のリベットガン１０００に冷却システム１００４が物理的に関連付けられたリベットガン１０００が図示されている。この図示の実施例において、冷却システム１００４には、キャップ１１００が追加されている。

図示のように、キャップ１１００を、構造体１００１に当てて配置する。この例示的な実施例において、キャップ１１００は、オペレーターによって配置される。

キャップ１１００は、空間１１０２内で、冷媒１０１４（同図には図示せず）を留め具１００６の誘電材料１００８に当て続けることができるように構成されている。この結果、キャップ１１００が無い場合に比べて、誘電材料１００８をより速く冷却することができる。いくつかの例示的な実施例において、冷却システム１００４はノズル１０１２を備えていなくてもよい。

この例示的な実施例において、キャップ１１００はリベット機構１００３に着脱可能に連結されている。キャップ１１００は、矢印１１０４の方向に前後移動することができる。例えば、キャップ１１００を移動させて構造体１００１に当接させることができる。オペレーターがキャップ１１００を後退させることにより、オペレーターが目視によってリベットガン１０００と留め具１００６とを位置合わせすることもできる。冷媒１０１４は、取り付け前、取り付け中、またはこれらの両方において、誘電材料１００８にあてることができる。

次に、図１２を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、図１１のリベットガン１０００に冷却システム１００４が物理的に関連付けられたリベットガン１０００が図示されている。この図示の実施例において、キャップ１１００が構造体１００１に向かって移動させられている。留め具１００６は、キャップ１１００内の空間１１０２内に収容されている。

図１３には、例示的な一実施形態に従って、冷却システム１００４を備えたリベットガン１０００の、図１２の線１３−１３に沿う断面図が示されている。この図示の実施例において、冷媒１０１４は、留め具１００６の頂面の誘電材料１００８に当てられる。冷媒１００４によって誘電材料１００８が所望のレベルの硬度まで冷却されると、リベット機構１００３を起動させて留め具１００６を構造体１００１内に差し込む。リベット機構１００３は、矢印１３００の方向に移動することができる。

この場合、所望のレベルの硬度は、誘電材料１００８として選択された誘電材料の種類に基づいて、決定される。この例示的な実施例において、所望のレベルの硬度とは、誘電材料１００８の塑性変形または当該誘電材料における不良に抵抗する硬度である。所望のレベルの硬度に達するために必要な冷却時間は、誘電材料１００８の厚み、留め具１００６のサイズ、他のパラメーター、またはこれらの組み合わせに依存しうる。

次に、図１４を参照すると、同図には、例示的な一実施形態に従って、図１３の冷却システム１００４を備えたリベットガン１０００の断面図が示されている。この図示の実施例においては、留め具１００６を構造１００１内に差し込むため、リベット機構１００３が図１３における矢印１３００の方向に移動させられている。留め具１００６の頂面の誘電材料１００８が冷却されているため、留め具１００６を構造体１００１に取り付ける際の誘電材料１００８の変形を、低減または防止することができる。

図１０〜図１４における冷却システム１００４を有するリベットガン１０００の図示は、例示的な一実施形態が実施される態様を物理的または構成的に限定するものではない。例示したものに対する追加のコンポーネントや、例示したものに代わるコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは任意のものでありうる。例えば、限定するものではないが、図１０〜図１４に示した噴霧器１０１０、ノズル１０１２、キャップ１１００における他の構成を用いて、構造体１００１に取り付けられる留め具１００６または他の留め具のポリマー頂部を硬化させてもよい。

図１５を参照すると、同図には、留め具を取り付けるためのプロセスのフローチャートが、例示的な一実施形態に従って示されている。図１５に示したプロセスは、留め具１１４の頂部１１８に誘電材料１２２を備えた留め具１１４を、構造体１０４に取り付けるための、図１に示した留め具取り付けシステム１０２によって、実施することができる。

当該プロセスでは、まず、留め具１１４の頂部１１８を冷却することにより頂部１１８を硬化させる（工程１５００）。この例示的な実施例においては、冷却システム１３２によって頂部１１８を冷却することにより、頂部１１８の誘電材料１２２を硬化させる。

次に、当該プロセスでは、構造体１０４に取り付ける際の留め具１１４の頂部１１８の変形１３８が低減されるように冷却した後、構造体１０４に留め具１１４を取り付け（工程１５０２）、その後、当該プロセスは終了する。いくつかの実施例において、留め具１１４の頂部１１８における塑性変形１３９が低減または防止される。

図１６を参照すると、同図には、留め具を冷却するためのプロセスのフローチャートが、例示的な一実施形態に従って示されている。図１６に示したプロセスは、図１５の工程１５００において、冷却システム１３２によって実施することができ、これによって、留め具１１４の頂部１１８の誘電材料１２２が図１に示したような所望のレベルの硬度１４６を有するように、留め具１１４を冷却することができる。

当該プロセスでは、まず、冷却システム１３２のチャンバ１４２内に留め具１１４を配置する（工程１６００）。次に、当該プロセスでは、留め具１１４の頂部１１８が所望のレベルの硬度１４６を有するように、留め具１１４を温度１４４まで冷却する（工程１６０２）。

当該プロセスでは、次に、所望のレベルの硬度１４６に到達すると、構造体１０４への取り付けを行うために、冷却システム１３２のチャンバ１４２から留め具を取り出し（工程１６０４）、その後、当該プロセスは終了する。所望のレベルの硬度１４６は、図１に示した所定時間１４８の間、留め具１１４をチャンバ１４２に配置した後に達成される。

上述した種々の実施形態におけるフローチャート及びブロック図は、例示的な一実施形態における装置及び方法のいくつかの可能な実施態様の構造、機能、及び動作を示すものである。この点において、フローチャートまたはブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、工程またはステップ、若しくはそれらの一部または組み合わせ、の少なくとも１つを表わしうる。

例示的な一実施形態のいくつかの代替の態様においては、ブロックに示した機能が、図に示した順序とは異なる順序で起こってもよい。例えば、いくつかのケースにおいて、連続するものとして示されている２つのブロックは、実質的に同時に実行されてもよいし、あるいは、機能によっては、これらのブロックが逆の順序で実行されてもよい。また、フローチャートまたはブロック図に示したブロックに、他のブロックをさらに追加してもよい。

本開示の例示的な実施形態は、図１７に示すように航空機の製造及びサービス方法１７００に関連させ、また、図１８に示すように航空機１８００に関連させて説明することができる。まず、図１７を参照すると、同図には、航空機の製造及びサービス方法が、例示的な一実施形態によるブロック図として示されている。生産開始前の工程として、航空機の製造及びサービス方法１７００は、図１８の航空機１８００の仕様決定及び設計１７０２と、材料調達１７０４とを含む。

生産中の工程としては、図１８の航空機１８００の部品及び小組立品（subassembly）の製造１７０６及びシステムインテグレーション１７０８が行われる。その後、図１８の航空機１８００は、例えば認証及び納品１７１０の工程を経て、就航１７１２に入る。顧客による就航１７１２中は、図１８の航空機１８００は、定例のメンテナンス及びサービス１７１４のスケジュールに組み込まれるが、これは、変更、再構成、改装、及び他のメンテナンス及びサービスを含みうる。

航空機の製造及びサービス方法１７００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、オペレーター、またはそれらの組み合わせの少なくともいずれかによって実行または実施することができる。これらの例において、オペレーターは顧客であってもよい。説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカー及び主要システム（majority-system）下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体（military entity）、サービス組織（service organization）などであってもよい。

図１８を参照すると、同図には、航空機の一例が、例示的な実施形態が実施されうるブロック図として示されている。この例において、図１の航空機１０８が、ここで説明する航空機１８００の一例である。図１における構造体１０４は、例えば、航空機１８００に取り付けられるように構成された構造体である。

図示のように、航空機１８００は、図１７に示した航空機の製造及びサービス方法１７００によって製造され、例えば、複数のシステム１８０４と内装１８０６とを備えた機体１８０２を含む。システム１８０４の例としては、１つまたは複数の駆動系１８０８、電気系１８１０、油圧系１８１２、環境系１８１４が挙げられる。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。また、航空産業に用いた場合を例として説明したが、様々な例示的な実施形態を、例えば自動車産業などの他の産業に適用してもよい。

例示的な一実施例において、図１７における部品及び小組立品製造工程１７０６で作製される部品または小部品は、図１７における航空機１８００の就航段階１７１２で作製される部品または小部品と同様に作製することができる。別の実施例として、１つまたはそれ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、またはそれらの組み合わせを、図１７における部品及び小組立品製造工程１７０６及びシステムインテグレーション１７０８などの製造段階で用いてもよい。１つまたはそれ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、またはそれらの組み合わせを、図１７における、航空機１８００の就航中１７１２において、または、メンテナンス及びサービス１７１４において、またはこれらの組み合わせにおいて用いてもよい。所定数の種々の例示的な実施形態を用いることによって、航空機１８００の組み立てを実質的に速め、航空機１８００のコストを削減することができるであろう。

本明細書において具体化した装置及び方法は、図１７における航空機の製造及びサービス方法１７００における、少なくとも１つの段階において採用してもよい。特に、図１による、工具１３０及び冷却システム１３２を備える留め具取り付けシステム１０２を用いて、航空機の製造及びサービス方法１７００における種々の段階において、構造体１０４に留め具１１４を取り付けることができる。具体的には、冷却システム１３２は、部品及び小組立品の製造１７０６、システムインテグレーション１７０８、就航１７１２、メンテナンス及びサービス１７１４の少なくとも１つにおいて用いることができる。

例えば、限定するものではないが、部品及び小組立品の製造１７０６、システムインテグレーション１７０８、就航１７１２、所定のメンテナンス及びサービス１７１４の少なくとも１つ、あるいは航空機の製造及びサービス方法１７００における他の段階において、留め具取り付けシステム１０２を用いることによって、留め具１１４を冷却し、機体１８０２の構造体１０４に留め具を取り付けることができる。このように、留め具取り付けシステム１０２は、各留め具２１２に取り付けられた誘電材料１２２を用いて、航空機１８００における電磁影響保護機能を実現することができる。

このように、例示的な実施形態は、留め具１１４を取り付けるための方法及びシステムを提供する。例示的な一実施例において、留め具１１４の頂部１１８を冷却することによって頂部１１８を硬化させる。特に、留め具１１４の頂部１１８に関連付けられている誘電材料１１２を冷却することによって、当該誘電材料１１２を硬化させる。構造体１０４に取り付ける際の留め具１１４の頂部１１８の変形１３８を低減または防止できるように冷却した後で、留め具１１４を構造体１０４に取り付ける。

留め具１１４を冷却し、構造体１０４に取り付けるための留め具取り付けシステム１０２を用いることによって、留め具１１４の誘電材料１２２を備える頂部１１８の変形１３８が、低減または防止される。その結果、より効率的で構造的に安定した留め具システムを、構造体１０４に取り付けることができる。

また、留め具１１４の頂部１１８の誘電材料１２２が構造体１０４の表面１３３の設定公差１３５内に収まることによって、構造体１０４の外側に滑らかな面が形成されるように、留め具１１４が構造体１０４に取り付けられる。その結果、航空機１０８の構造体１０４が遭遇する事象１２５に対する所望のレベルの電磁影響保護機能１２６を実現しつつ、航空機１０８における構造体１０４の空力性能を向上させることができる。

様々な例示的な実施形態の説明は、例示および説明のために提示したものであり、すべてを網羅することや、開示した形態での実施に限定することを意図するものではない。多くの変更または変形が当業者には明らかであろう。また、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もたらしうる。選択した実施形態は、実施形態の原理及び実際の用途を最も的確に説明するために、且つ、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の改変を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択且つ記載したものである。

Claims (15)

1. 完成された留め具を取り付けるための方法であって、
   前記留め具の頂部を硬化前より柔らかい状態から硬化させることと、
   前記留め具の前記頂部が硬化された状態を維持している間に、前記留め具を構造体に取り付けること、とを含む、方法。
2. 前記留め具の前記頂部を硬化させることは、
   前記留め具の前記頂部を冷却することを含み、前記留め具の前記頂部は、誘電材料を含んでいる、請求項１に記載の方法。
3. 前記構造体に取り付ける際の前記留め具の前記頂部の変形が低減されるように冷却した後に、前記留め具が取り付けられる、請求項２に記載の方法。
4. 前記留め具の前記頂部を硬化させることは、
   前記留め具の前記頂部が所望のレベルの硬度を有する温度まで前記留め具を冷却することを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記留め具を冷却することは、
   前記留め具のヘッド部に関連付けられた誘電材料を、当該誘電材料が所望のレベルの硬度を有するように冷却することを含む、請求項４に記載の方法。
6. リベットガンを用いて前記留め具を取り付けること、をさらに含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記リベットガンは、ロボット装置に関連付けられている、請求項６に記載の方法。
8. 前記ロボット装置に関連付けられた冷却システム内に前記留め具を配置することをさらに含み、前記ロボット装置を用いて前記留め具を取り付ける前に前記留め具を冷却するようにした、請求項７に記載の方法。
9. 前記留め具の前記頂部を硬化させることは、
   ドライアイス、液体窒素、冷媒、冷却器、冷却ユニット、または、冷却空気の少なくとも１つを含む冷却システムを用いて、前記留め具の前記頂部を冷却すること、を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 前記留め具は、ボルト、ネジ、六角ネジ、圧嵌留め具、リベット、ロックボルト、及び、テーパー状スリーブ付きボルトから選択される、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 誘電材料を含む頂部を有する完成された留め具と、
    前記留め具の前記頂部を冷却することによって前記頂部を硬化前より柔らかい状態から硬化させるように構成された冷却システムと、
    前記留め具の前記頂部が硬化された状態を維持している間に、前記留め具を構造体に取り付けるように構成された工具と、を備える留め具取り付けシステム。
12. 前記誘電材料は、電磁影響保護機能を与えるように構成されている、請求項１１に記載の留め具取り付けシステム。
13. 前記誘電材料は、電荷が侵入しないように前記留め具のヘッド部を封止するように構成された誘電キャップを形成している、請求項１１または請求項１２に記載の留め具取り付けシステム。
14. 前記冷却システムは、前記留め具の前記頂部が所望のレベルの硬度を有する温度まで前記留め具を冷却する、請求項１１〜１３のいずれかに記載の留め具取り付けシステム。
15. 前記工具は、リベットガンを含む、請求項１１〜１４のいずれかに記載の留め具取り付けシステム。

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