JP6650236B2 - 構造体模擬ユニット - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、構造体模擬ユニットに関する。

従来、航空機等の構造体の製造に先立って、組立や機械加工等の製造工程における作業に対してテストピース（試験片）を用いた訓練が行われている。より具体的な例として、万力やバイス台に固定されたテストピースを対象として、作業者が穿孔等のトレーニングを行っている。

また、ドリル穴開け練習機のように、実際に機械加工を行わずに作業を疑似的に体験するための装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

更に、作業対象である車両の車体を模倣した形状の疑似車体をフレームで形成し、車両の組立工程における作業を体験する方法も提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２０１２−１７１０８１号公報 特開２０１２−２５５８３８号公報

しかしながら、万力やバイス台を用いた従来の作業訓練方法では、サイズが大きいテストピースを固定できない、作業空間を模擬できない、作業の種類ごとに段取りが必要となる、といった問題がある。特に航空機構造体の製造時における作業訓練の場合には、狭い作業空間で穿孔、打鋲、艤装等の作業を行うことが必要となるが、実際の作業空間での訓練を行うためには大規模で高額な航空機構造体のモデルが必要になるという問題がある。

そこで、本発明は、より簡易に作業訓練のための作業空間を模擬できるようにすることを目的とする。

本発明の実施形態に係る構造体模擬ユニットは、複数の棒状構造材と、複数のコーナー用連結器具と、模擬部品用連結器具と、組立用連結器具とを備える。複数のコーナー用連結器具は、前記複数の棒状構造材を連結することによって単位構造体を形成するための器具である。模擬部品用連結器具は、模擬対象となる構造体に応じた模擬部品を前記単位構造体に直接的又は間接的に固定するための器具である。組立用連結器具は、前記単位構造体を他の単位構造体と連結することによって前記模擬対象となる構造体を模擬するための器具である。

本発明の実施形態に係る構造体模擬ユニットを組合わせて構造体を模擬した例を示す斜視図。 図１に示す第１の構造体模擬ユニットの詳細構造例を示す斜視図。 図１に示す第２の構造体模擬ユニットの詳細構造例を示す斜視図。 図２に示す第１の構造体模擬ユニットを構成する第１の単位構造体の構造例を示す斜視図。 図３に示す第２の構造体模擬ユニットを構成する第２の単位構造体の構造例を示す斜視図。 図２に示す第１の単位構造体に設けられた模擬部品の支持用の棒状構造材を利用して、板状のテストピースを傾斜した状態で第１の単位構造体に固定した例を示す図。 図４及び図５に例示される第１の単位構造体及び第２の単位構造体を他の単位構造体と連結するための組立用連結器具並びに棒状構造材の構造例を示す組立用連結器具の上面図及び棒状構造材の横断面図。 図７に示す組立用連結器具の正面図。 図４及び図５に例示される第１のコーナー用連結器具の構造例を示す上面図。 図９に示す第１のコーナー用連結器具の正面図。 図５に例示される第２のコーナー用連結器具の構造例を示す上面図 図１１に示す第２のコーナー用連結器具の正面図。 図２及び図３に例示される模擬部品用連結器具の構造例を示す上面図。 図１３に示す模擬部品用連結器具の正面図。 図１に示す第１の構造体模擬ユニットをシーラントの塗布の作業訓練用に用いる場合の例を示す図。 図１に示す第１の構造体模擬ユニットを４つ組合わせて塗装の作業訓練用に用いる場合の例を示す図。 図１に示す第１の構造体模擬ユニットを２つ組合わせて艤装の作業訓練用に用いる場合の例を示す図。

本発明の実施形態に係る構造体模擬ユニット、作業訓練方法及び構造体確認方法について添付図面を参照して説明する。

（構造体模擬ユニットの構造及び機能）
図１は本発明の実施形態に係る構造体模擬ユニットを組合わせて構造体を模擬した例を示す斜視図である。

構造体模擬ユニット１は、模擬対象となる構造体を模擬するための構造体である。構造体模擬ユニット１は、同種又は異種の他の構造体模擬ユニット１と組合わせて用いることができる。図１は、多数の構造体模擬ユニット１を連結して航空機構造体を模擬した例を示している。もちろん、複数の構造体模擬ユニット１を互いに連結することによって、船舶、ロケット或いは自動車等の輸送機器に限らず、建築物等の任意の構造体を模擬することができる。また、単一の構造体模擬ユニット１を用いて目的とする構造体を模擬することもできる。以降では、複数の構造体模擬ユニット１を連結して航空機構造体を模擬する場合を例に説明する。

構造体模擬ユニット１は、単純な構造とし、かつ規格化することが製造コストの低減化及び量産の容易化に繋がる。図１に示す例では、立方体のフレーム形状を有する第１の構造体模擬ユニット１Ａと、立方体の１つの面の対角線に沿って立方体を半分に切断した三角柱のフレーム形状を有する第２の構造体模擬ユニット１Ｂが、航空機構造体を模擬するために用いられている。もちろん、模擬対象となる構造体に応じて直方体や平行四辺形の対向する面を有する四角柱のフレーム形状、対向する六角形の辺を有するハニカム形状、多角錐のフレーム形状など、任意の形状で構造体模擬ユニット１を規格化することができる。

図２は図１に示す第１の構造体模擬ユニット１Ａの詳細構造例を示す斜視図、図３は図１に示す第２の構造体模擬ユニット１Ｂの詳細構造例を示す斜視図、図４は図２に示す第１の構造体模擬ユニット１Ａを構成する第１の単位構造体３Ａの構造例を示す斜視図、図５は図３に示す第２の構造体模擬ユニット１Ｂを構成する第２の単位構造体３Ｂの構造例を示す斜視図である。

図２及び図３に例示されるように、第１の構造体模擬ユニット１Ａ及び第２の構造体模擬ユニット１Ｂは、それぞれ複数の棒状構造材２を連結することによって第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂとして製作することができる。複数の棒状構造材２は、図４及び図５に例示されるように、複数のコーナー用連結器具４Ａ、４Ｂによって連結することができる。第１のコーナー用連結器具４Ａは、棒状構造材２を他の棒状構造材２に垂直に連結するためのコネクタである。第２のコーナー用連結器具４Ｂは、棒状構造材２を他の棒状構造材２に傾斜させて連結するためのコネクタである。

複数の棒状構造材２を、コーナー用連結器具４Ａ、４Ｂで着脱可能に連結すれば、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを組立てた後であっても、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの各辺を構成する棒状構造材２の長さや形状自体を変更することが可能となる。

特に、第１の構造体模擬ユニット１Ａ及び第２の構造体模擬ユニット１Ｂによって模擬される構造体が航空機構造体である場合には、棒状構造材２の長さを３０ｃｍ以上５０ｃｍ以下とすると、実際の航空機構造体を良好に模擬することができる。すなわち、棒状構造材２の長さを３０ｃｍ以上５０ｃｍ以下とした第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂによって、航空機構造体を良好に模擬することができる。例えば、航空機構造体の製造時又は補修時における作業者の作業空間を適切に模擬することができる。

第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの任意の位置には、それぞれ模擬対象となる構造体に応じた模擬部品を直接的又は間接的に固定することができる。図１、図２及び図３に示す例では、模擬部品として板状のテストピース５が模擬部品用連結器具６によって第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを構成する２本の棒状構造材２間に固定されている。尚、図１、図２及び図３に示す例に限らず、板状の部材を模擬部品用連結器具６の構成要素とし、板状の模擬部品用連結器具６に様々な形状や構造を有する模擬部品を取付けるようにしてもよい。

また、図１、図２及び図４に例示されるように、模擬部品の支持用の棒状構造材７を、第１の単位構造体３Ａを構成する棒状構造材２に固定することができる。そうすると、図１及び図２に例示されるように模擬部品として板状のテストピース５が第１の単位構造体３Ａに固定される場合において、棒状構造材７でテストピース５を縁以外の部分を支持することが可能となる。このため、テストピース５を棒状構造材７で補強し、テストピース５の湾曲を防止することができる。

或いは、第１の単位構造体３Ａの輪郭を構成する棒状構造材２に固定された棒状構造材７を利用して、傾斜した角度で模擬部品を第１の単位構造体３Ａに取付けることができる。

図６は、図２に示す第１の単位構造体３Ａに設けられた模擬部品の支持用の棒状構造材７を利用して、板状のテストピース５を傾斜した状態で第１の単位構造体３Ａに固定した例を示す図である。

図６に例示されるように、板状のテストピース５の縁の部分を支持用の棒状構造材７で支持することもできる。この場合、第１の単位構造体３Ａの輪郭を構成する棒状構造材２によって傾斜させることが可能なテストピース５の角度以外の角度でテストピース５を傾斜させることができる。すなわち、立方体形状の輪郭を有する第１の単位構造体３Ａに４５°以外の角度で傾斜するテストピース５を取付けることができる。

このように、模擬部品として固定される板状のテストピース５等の支持用の棒状構造材７を、第１の単位構造体３Ａの輪郭を構成する棒状構造材２に固定することができる。棒状構造材７は、図４に例示されるように、棒状構造材連結器具８によって着脱可能に第１の単位構造体３Ａの輪郭を構成する２本の棒状構造材２の間に固定することができる。これは、第２の単位構造体３Ｂについても同様である。

尚、図４に例示されるように、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２に棒状構造材が規則的に固定される場合であれば、規則的に固定される棒状構造材も、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを構成する棒状構造材とみなすことができる。逆に、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２に棒状構造材が不規則に固定される場合であれば、不規則に固定される棒状構造材を模擬部品用連結器具６の構成要素とみなすこともできる。

第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂは、図１に例示されるように他の単位構造体３Ａ、３Ｂと組合わせて使用することができる。従って、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを連結して使用する場合には、第１の構造体模擬ユニット１Ａ及び第２の構造体模擬ユニット１Ｂには、複数の棒状構造材２を連結することによって第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを形成するコーナー用連結器具４Ａ、４Ｂ、テストピース５等の模擬部品を第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂに直接的又は間接的に固定するための模擬部品用連結器具６並びに模擬部品の支持用の棒状構造材７を第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂに直接的又は間接的に固定するための棒状構造材連結器具８の他、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを他の単位構造体３Ａ、３Ｂと連結することによって航空機構造体等の模擬対象となる構造体を模擬するための組立用連結器具が備えられる。

図７は図４及び図５に例示される第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを他の単位構造体３Ａ、３Ｂと連結するための組立用連結器具並びに棒状構造材２の構造例を示す組立用連結器具の上面図及び棒状構造材２の横断面図であり、図８は図７に示す組立用連結器具の正面図である。

図７に示すように、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する各棒状構造材２としてパイプ２Ａを用いることができる。更に、パイプ２Ａには、パイプ２Ａの長さ方向に直線的なガイド２Ｂを設けることができる。実用的な例として、図４、図５及び図７に例示されるようにパイプ２Ａの長さ方向に沿った凸部をガイド２Ｂとして設けることができる。図４、図５及び図７に示す例では、各パイプ２Ａに４つのガイド２Ｂが等間隔に設けられている。すなわち、各パイプ２Ａの四方にガイド２Ｂが設けられている。

パイプ２Ａの材質は、剛体とみなせれば任意である。第１の構造体模擬ユニット１Ａ及び第２の構造体模擬ユニット１Ｂによって航空機構造体を模擬する場合には、模擬部品が複合材或いはアルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽量合金で構成される場合が多い。従って、パイプ２Ａの材質として安価で加工が容易なアルミニウム合金を用いれば、第１の構造体模擬ユニット１Ａ及び第２の構造体模擬ユニット１Ｂの製造コストを低減させることができる。

一方、組立用連結器具９は、連結対象となる単位構造体３Ａ、３Ｂの平行に配置された２本のパイプ２Ａの間に配置される。組立用連結器具９は、ガイド２Ｂの形状に合わせた凹部を両側に設けた構造を有し、ネジを締付けると２本のパイプ２Ａの各ガイド２Ｂを挟み込むように構成されている。具体例として、図７及び図８に例示されるように、横断面がＴ字状の２つの金具１０Ａ、１０Ｂの幅が狭い側同士を突き合わせ、２つの金具１０Ａ、１０Ｂ間の隙間の幅をネジ１０Ｃの締付けによって調節できるようにした止め具を組立用連結器具９として製作することができる。

このため、組立用連結器具９のネジ１０Ｃを締付けると、２本のパイプ２Ａの各ガイド２Ｂを両側で挟み込んだ状態で２本のパイプ２Ａの間に組立用連結器具９を固定することができる。これにより、組立用連結器具９を用いて２本のパイプ２Ａを連結することができる。一方、組立用連結器具９は、ネジ１０Ｃを緩めればパイプ２Ａのガイド２Ｂに沿ってパイプ２Ａの長さ方向に直線的にスライドさせることができる。

このため、パイプ２Ａの長さ方向における組立用連結器具９の位置決めを容易に行うことができる。また、ガイド２Ｂは、各パイプ２Ａの四方に形成されているため、パイプ２Ａへの組立用連結器具９の連結方向をガイド２Ｂが形成されたパイプ２Ａの四方に限定することができる。つまり、パイプ２Ａのガイド２Ｂによって、棒状構造材２の長さ方向における組立用連結器具９の位置決めを行い、かつ棒状構造材２の長さ方向に垂直な方向への組立用連結器具９の移動を抑止することができる。

このような構造を有するパイプ２Ａを組立用連結器具９で連結するようにすれば、極めて簡易な作業で２本のパイプ２Ａを平行に連結することができる。しかも、パイプ２Ａを挿入するリング状の連結器具等を用いて平行な２本のパイプ２Ａを連結する場合に比べて、組立用連結器具９が占有する空間を小さくすることができる。また、２本のパイプ２Ａの間の距離も、ネジ１０Ｃの締付けに要する距離に留めることができる。

従って、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂについても非常に簡易に連結することが可能である。しかも、組立用連結器具９のサイズは、ネジ１０Ｃの締付けに要するサイズであるため、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを近接させた状態で組合わせることが可能である。また、組立用連結器具９の幅及び厚みは、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２であるパイプ２Ａの間に殆ど収まる幅及び厚みであるため、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの内部及び外部に組立用連結器具９が突出しない。このため、模擬部品等の干渉を回避することもできる。換言すれば、様々な形状を有する模擬部品を第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂに組み付けることができる。

第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを構成するための第１のコーナー用連結器具４Ａ及び第２のコーナー用連結器具４Ｂについても、棒状構造材２として用いられるパイプ２Ａのガイド２Ｂを利用してパイプ２Ａ同士を連結する構造とすることができる。

図９は図４及び図５に例示される第１のコーナー用連結器具４Ａの構造例を示す上面図であり、図１０は図９に示す第１のコーナー用連結器具４Ａの正面図である。

図９及び図１０に例示されるように、第１のコーナー用連結器具４Ａは、互いに交差する２つの金具２０Ａ、２０Ｂをネジ２０Ｃで締付ける構造とすることができる。すなわち、第１のコーナー用連結器具４Ａは、ネジ２０Ｃの締付けによって２つの金具２０Ａ、２０Ｂの間における空隙の幅が変化するように構成される。

第１のコーナー用連結器具４Ａの一端には、２つの金具２０Ａ、２０Ｂによってパイプ２Ａのガイド２Ｂに対応する凹部が形成される。そして、ネジ２０Ｃを締付けると２つの金具２０Ａ、２０Ｂによってパイプ２Ａのガイド２Ｂが挟み込まれる構造となっている。逆に、ネジ２０Ｃを緩めると、第１のコーナー用連結器具４Ａをパイプ２Ａのガイド２Ｂに沿って直線的にスライドさせることができる。

一方、第１のコーナー用連結器具４Ａの他端には、２つの金具２０Ａ、２０Ｂによってパイプ２Ａの内部に挿入可能な概ね円柱状の部分が形成される。２つの金具２０Ａ、２０Ｂは互いに交差しているため、ネジ２０Ｃを締付けるとパイプ２Ａのガイド２Ｂに対応する凹部の幅が狭くなるのに対して、円柱状の部分の最大太さが大きくなる。このため、ネジ２０Ｃを締付けると第１のコーナー用連結器具４Ａの一端をパイプ２Ａに挿入した状態で固定することができる。逆に、ネジ２０Ｃを緩めると、円柱状の部分の最大太さが小さくなる。このため、ネジ２０Ｃを緩めると、第１のコーナー用連結器具４Ａの一端をパイプ２Ａに挿入したり、逆に第１のコーナー用連結器具４Ａの一端をパイプ２Ａから引き抜くことができる。

このような構造を有する第１のコーナー用連結器具４Ａを用いれば、ネジ２０Ｃを緩めた状態で、一端に形成された円柱状の部分を第１のパイプ２Ａの内部に差し込み、他端に形成された凹部を第２のパイプ２Ａのガイド２Ｂに沿って直線的にスライドさせることができる。そして、第１のパイプ２Ａと第２のパイプ２Ａとの相対位置が適切となった状態で、ネジ２０Ｃを締付けることによって第１のパイプ２Ａと第２のパイプ２Ａとを適切な位置及び向きで強固に固定することができる。具体的には、第１のパイプ２Ａと第２のパイプ２Ａとを互いに垂直に連結することができる。

図１１は図５に例示される第２のコーナー用連結器具４Ｂの構造例を示す上面図であり、図１２は図１１に示す第２のコーナー用連結器具４Ｂの正面図である。

図１１及び図１２に例示されるように、第２のコーナー用連結器具４Ｂについても、互いに交差する２つの金具３０Ａ、３０Ｂをネジ３０Ｃで締付ける構造とすることができる。すなわち、第２のコーナー用連結器具４Ｂも、ネジ３０Ｃの締付けによって２つの金具３０Ａ、３０Ｂの間における空隙の幅が変化するように構成される。第２のコーナー用連結器具４Ｂは、第１のパイプ２Ａと第２のパイプ２Ａとを互いに４５°の角度で連結する器具であるため、パイプ２Ａの内部に挿入するための一端の円柱状の部分がパイプ２Ａのガイド２Ｂに対応する他端の凹部に対して４５°傾斜している点を除けば実質的に第１のコーナー用連結器具４Ａと同様な構造を有している。

このような構造を有する第１のコーナー用連結器具４Ａ及び第２のコーナー用連結器具４Ｂを用いれば、複数のパイプ２Ａを用いて極めて簡易に第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂを組立てることができる。しかも、第１のコーナー用連結器具４Ａ及び第２のコーナー用連結器具４Ｂの厚みはパイプ２Ａの太さ程度であるため、模擬部品等との干渉を回避することができる。また、第１のコーナー用連結器具４Ａ及び第２のコーナー用連結器具４Ｂは、パイプ２Ａのガイド２Ｂを挟み込む構造であるため、一方のパイプ２Ａのガイド２Ｂが形成される方向にのみ他方のパイプ２Ａを直角又は４５°傾斜させて固定することができる。

従って、第１の構造体模擬ユニット１Ａ及び第２の構造体模擬ユニット１Ｂを組立てるための組立用連結器具９を取付けるために使用されるパイプ２Ａのガイド２Ｂの向きも常に同じ方向に向けることができる。その結果、第１の構造体模擬ユニット１Ａ及び第２の構造体模擬ユニット１Ｂを極めて容易に整列配置することが可能となる。

もちろん、模擬部品の支持用の棒状構造材７についても、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２と同様な構造とすることができる。すなわち、図４に例示されるように、棒状構造材７をパイプ７Ａで構成し、パイプ７Ａの長さ方向に直線的なガイド７Ｂを形成することができる。

従って、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２に、模擬部品の支持用の棒状構造材７を固定するための棒状構造材連結器具８についても、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２として用いられるパイプ２Ａのガイド２Ｂに沿ってスライドさせることが可能な構造とすることができる。

具体的には、棒状構造材連結器具８の構造を、図９及び図１０に例示される第１のコーナー用連結器具４Ａと同様な構造とすることができる。或いは、棒状構造材連結器具８の構造を、図１１及び図１２に例示されるような第２のコーナー用連結器具４Ｂと同様な構造とすれば、棒状構造材連結器具８を傾斜させて第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２に取付けることもできる。

そうすると、模擬部品の支持用の棒状構造材７を、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２として用いられるパイプ２Ａのガイド２Ｂに沿って直線的にスライドさせることができる。すなわち、模擬部品の支持用の棒状構造材７の位置決めを簡易に行うことができる。逆に言えば、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２として、棒状構造材２の長さ方向における棒状構造材連結器具８の位置決めを行い、かつ棒状構造材２の長さ方向に垂直な方向への棒状構造材連結器具８の移動を抑止するガイド２Ｂを有するパイプ２Ａを用いることができる。

これにより、模擬部品の取付け位置を極めて容易に調節することが可能となる。例えば、図６に例示されるようにテストピース５の縁を棒状構造材７で支持することによって棒状構造材７を傾斜させる場合であれば、テストピース５の傾斜角度を自在に変更することができる。或いは、図２及び図３に例示されるように、テストピース５の背面を棒状構造材７で支持する場合であれば、テストピース５の形状に合わせて適切な位置に棒状構造材７をスライドさせることができる。

また、棒状構造材連結器具８の構造を、図９及び図１０に例示される第１のコーナー用連結器具４Ａと同様な構造或いは図１１及び図１２に例示されるような第２のコーナー用連結器具４Ｂと同様な構造とすれば、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂに棒状構造材７を容易に着脱することができる。従って、図２及び図３に例示されるように、テストピース５の背面を棒状構造材７で支持する場合であれば、テストピース５の位置及び形状に合わせて適切な数の棒状構造材７を適切な位置に取付けることもできる。

テストピース５等の模擬部品を第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂに固定するための模擬部品用連結器具６についても、第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの輪郭を構成する棒状構造材２として用いられるパイプ２Ａのガイド２Ｂ並びに模擬部品の支持用の棒状構造材７として用いられるパイプ７Ａのガイド７Ｂを利用して模擬部品を第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂに固定できるような構造とすることができる。

図１３は図２及び図３に例示される模擬部品用連結器具６の構造例を示す上面図であり、図１４は図１３に示す模擬部品用連結器具６の正面図である。

図１３及び図１４に例示されるように、模擬部品用連結器具６は、金具４０とネジ４１を用いて構成することができる。金具４０の横断面の形状は、２つのＣ字状の形状をそれぞれの内部が外向きとなるように連結した形状を有する。換言すれば、金具４０は、両側にフランジをそれぞれ有する２つのウェブを隙間を空けてフランジの無い側で連結した構造を有する。そして、ネジ４１が２つのウェブを貫通して締付けられる。

金具４０の２つのウェブの同じ側に形成されるフランジの間には、パイプ２Ａ、７Ａのガイド２Ｂ、７Ｂを挟み込む凹部が形成される。従って、金具４０の凹部にパイプ２Ａ、７Ａのガイド２Ｂ、７Ｂを挟み込んだ状態でネジ４１を締付けると、ウェブの隙間とともに凹部の幅が狭くなって金具４０をパイプ２Ａ、７Ａのガイド２Ｂ、７Ｂに固定することができる。更に、ネジ４１の先には、テストピース５等の模擬部品を取付け、ナット４２で締付けて固定することができる。或いは、金具４０を締付けるためのネジ４１とは別にテストピース５等の模擬部品を金具４０に取付けるための締付け具を用いるようにしてもよい。

逆に、ネジ４１を緩めると、金具４０をパイプ２Ａ、７Ａのガイド２Ｂ、７Ｂに沿って直線的にスライドさせることができる。このため、テストピース５等の模擬部品の取付け位置を極めて容易に調節することが可能である。すなわち、テストピース５等の模擬部品を第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの任意の位置に容易に固定することができる。

しかも、模擬部品用連結器具６の構造を、パイプ２Ａ、７Ａのガイド２Ｂ、７Ｂを挟み込む構造とすれば、テストピース５等の模擬部品を強固に第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂに固定することができる。その結果、模擬部品に大きな衝撃や振動が与えられるような場合であっても、模擬部品を確実かつ安定的に第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂに保持することができる。

実際にシャコ万力でテストピース５を第１の単位構造体３Ａに固定してテストピース５の穿孔を行おうとした結果、テストピース５が振動して第１の単位構造体３Ａから落下してしまうことが確認された。また、パイプ２Ａ、７Ａのガイド２Ｂ、７Ｂを利用せずに、テストピース５を市販のファスナと単純な金具のみで固定して穿孔を行おうとした場合には、振動でファスナが緩んでしまうことも確認された。

これに対して、図１３及び図１４に例示される模擬部品用連結器具６を用いてテストピース５を第１の単位構造体３Ａに固定した場合には、安定的にテストピース５を穿孔できることが確認された。従って、模擬部品を穿孔する場合のように、模擬部品に振動や衝撃が負荷される場合には、図１３及び図１４に例示されるようなパイプ２Ａ、７Ａの長手方向に沿った凸状のガイド２Ｂ、７Ｂを挟み込むことによって模擬部品を第１の単位構造体３Ａ又は第２の単位構造体３Ｂに固定する構造を有する模擬部品用連結器具６を用いることが有効である。

図１３及び図１４に例示されるようにパイプ２Ａ、７Ａのガイド２Ｂ、７Ｂに沿ってスライドする模擬部品用連結器具６を用いる場合には、パイプ２Ａ、７Ａのガイド２Ｂ、７Ｂは、棒状構造材２、７の長さ方向における模擬部品用連結器具６の位置決めを行い、かつ棒状構造材２、７の長さ方向に垂直な方向への模擬部品用連結器具６の移動を抑止する役割を担うことになる。

以上のような構造体模擬ユニット１は、テストピース５等の模擬部品を取付け可能な立方体や三角柱等の規格化された単純な構造体を組合わせて様々な構造体を模擬できるようにしたものである。

（構造体模擬ユニットを用いた作業訓練方法及び構造体確認方法）
上述した構造体模擬ユニット１は、様々な構造体を模擬するために使用することができる。例えば、構造体模擬ユニット１を少なくとも１つ用いて模擬対象となる構造体の製造時又は補修時における作業者の作業訓練を行うことができる。作業訓練の対象となる作業の例としては、穿孔、打鋲、リベットの取外し、塗装、艤装及びシーラントの塗布が挙げられる。従って、少なくとも１つの構造体模擬ユニット１を用いて穿孔、打鋲、リベットの取外し、塗装、艤装及びシーラントの塗布の少なくとも１つの作業訓練を行うことができる。

特に、模擬対象となる構造体が航空機構造体である場合には、狭い作業空間を模擬することが作業訓練の効果を向上させる観点から重要である。従って、少なくとも１つの構造体模擬ユニット１を用いて航空機構造体の製造時又は補修時における作業者の作業空間を模擬することができる。具体的には、上述したように長さを３０ｃｍ以上５０ｃｍ以下とした棒状構造材２、７を用いて構造体模擬ユニット１を構成することによって実際の航空機構造体の作業空間に近い作業空間を模擬することができる。この場合、棒状構造材２、７の一部は、艤装品や組立品等の障害物を模擬することになる。

航空機構造体のように狭い作業空間で必要となる特長的な作業としては、コーナードリルでの穿孔作業、アングルドリルでの穿孔作業、上向きの穿孔作業、上向きの打鋲、上向きのリベットの取外し、傾斜面への穿孔作業、傾斜面への打鋲又は傾斜面からのリベットの取外しが挙げられる。そこで、少なくとも１つの構造体模擬ユニット１を用いて、コーナードリルでの穿孔作業、アングルドリルでの穿孔作業、上向きの穿孔作業、上向きの打鋲、上向きのリベットの取外し、傾斜面への穿孔作業、傾斜面への打鋲又は傾斜面からのリベットの取外しが必要となる作業空間を模擬することができる。

構造体模擬ユニット１を用いて穿孔又は打鋲等の作業訓練を行う場合には、穿孔又は打鋲等の対象として板状のテストピース５を用いることができる。航空機構造体の構造組立における穿孔の場合には、穿孔台を用いたエア式のハンドドリルでの穿孔が行われる場合が多い。従って、穿孔台を用いた穿孔の訓練を行う場合には、板状のテストピース５に穿孔台が設置される。

板状のテストピース５に穿孔又は打鋲を行う場合には、テストピース５が湾曲する恐れがある。そこで、図１、図２及び図４を参照して説明したように、板状のテストピース５を、テストピース５の裏側に少なくとも１本の棒状構造材２、７を配置して第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの少なくとも一方に取付けることができる。そして、棒状構造材２、７で補強した状態で取付けられたテストピース５を対象として、穿孔又は打鋲等の作業訓練を行うことができる。

逆に、航空機構造体の実際のパネルを模擬するために、板状のテストピース５を意図的に湾曲させてもよい。或いは、テストピース５の板厚を変化させてテストピース５の表面を曲面としてもよい。この場合、航空機構造体を模擬した曲面を対象とする穿孔や打鋲の作業訓練を行うことができる。その場合においても、曲面を有する板状のテストピース５が変形しないように、棒状構造材２、７やその他の支持材でテストピース５の背面を支持することが好適である。

更に、近年の航空機構造体の素材としては、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽量合金の他、複合材又は複合材と金属を重ね合わせた素材が多用される。そこで、複合材又は複合材と金属を重ね合わせた素材を模擬部品として第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの少なくとも一方に取付け、複合材又は複合材と金属を重ね合わせた素材を対象とする作業訓練を行うこともできる。この場合には、複合材又は複合材と金属を重ね合わせた素材でテストピース５が製作されることになる。もちろん、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の金属を対象とする作業訓練を行う場合には、対応する金属でテストピース５を製作すればよい。

穿孔、打鋲及びリベットの取外し以外の作業訓練を行う場合には、作業訓練に応じた模擬部品を第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの少なくとも一方に取付けることができる。

図１５は、図１に示す第１の構造体模擬ユニット１Ａをシーラントの塗布の作業訓練用に用いる場合の例を示す図である。

図１５に例示されるように２つのブロックを段差を設けて接合した構造体５０を第１の単位構造体３Ａに取付ければ、シーラントの塗布装置５１を用いて段差にフィレット５２を形成するシーラントの塗布作業の訓練を行うことができる。同様に、適切な構造を有するブロックや板材を第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの少なくとも一方に取付けることによって、エッジに対するシーラントの塗布作業の訓練を行うこともできる。

シーラントの塗布作業の訓練を行う場合には、図１５に例示されるようにシーラントの塗布位置を上向きとすることによってシーラントが重力で垂れることを想定した作業訓練が可能となる。

図１６は、図１に示す第１の構造体模擬ユニット１Ａを４つ組合わせて塗装の作業訓練用に用いる場合の例を示す図である。

航空機構造体を始めとする大型の構造体の塗装は、大型のパネルに対して実施される場合が多い。そこで、図１６に例示されるように、複数の構造体模擬ユニット１を組合わせて大型のパネルを模擬した板材６０を取付けることができる。図１６に示す例では、４つの第１の単位構造体３Ａに１枚の板材６０が取付けられている。このような構造体模擬ユニット１を準備することによってスプレー６１等を用いた大型のパネルに対する塗装訓練を行うことができる。

図１７は、図１に示す第１の構造体模擬ユニット１Ａを２つ組合わせて艤装の作業訓練用に用いる場合の例を示す図である。

図１７に示すように、連結対象となる複数の配管７０を第１の単位構造体３Ａ及び第２の単位構造体３Ｂの少なくとも一方に取付けることもできる。図１７に示す例では、２つの第１の単位構造体３Ａに連結対象となる２組の配管７０が取付けられている。このため、狭い作業空間でスパナ等の工具７１を用いて連結器具７２で配管７０を連結する艤装組立の作業訓練を行うことができる。もちろん、配線の接合等の様々な艤装の作業訓練を行うこともできる。

上述したような作業訓練の他、構造体模擬ユニット１は、模擬対象となる構造体の設計時における干渉チェックや模擬対象となる構造体の製造可能性のチェックにも用いることができる。特に模擬対象となる構造体が航空機構造体である場合には、航空機構造体の設計時においてダクト等の干渉チェックを十分に行うことが課題となる。加えて、航空機構造体の作業空間は狭いため、作業者が部品の艤装作業を行うことができることを設計段階で十分に確認しておくことが重要である。

そこで、構造体模擬ユニット１を少なくとも１つ用いて航空機構造体の設計時における部品の干渉チェック及び航空機構造体の製造可能性のチェックの少なくとも一方を行うことができる。具体例として、構造体模擬ユニット１を用いてダクトを設計位置に対応する位置に実際に取付け、設計したダクトの取付位置において干渉が無いことを確認することができる。また、実際に作業者がダクトを設計位置に取付けることができるが否かについても、ダクトの取付位置の設計時において確認することができる。

（効果）
以上のような構造体模擬ユニット１によれば、様々な長さのフレームを組合わせることなく、単位長さのフレームを組立てることによって様々な構造体を模擬することができる。しかも、複数の構造体模擬ユニット１を極めて簡易に組合わせることができる。このため、航空機構造体のような大型の構造体であっても容易に模擬することができる。例えば、大型のパネルを取付けた構造体模擬ユニット１を準備することもできる。

その結果、構造体模擬ユニット１を作業訓練に用いる場合であれば、穿孔、塗装或いは艤装等の作業の種類に関わらず、簡易な段取りで実際の作業環境を模擬することができる。例えば、穿孔用のテストピース５を第１の単位構造体３Ａ又は第２の単位構造体３Ｂの表面又は内側に取付ければ、穿孔作業の訓練を、実際の作業環境に近い環境で行うことができる。すなわち、従来のような万力等を利用した制約の無い机上の訓練ではなく、実際の作業空間を模擬した狭い空間で、所定の向きへの穿孔作業の訓練を行うことができる。

以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

１...構造体模擬ユニット、１Ａ...第１の構造体模擬ユニット、１Ｂ...第２の構造体模擬ユニット、２...棒状構造材、２Ａ...パイプ、２Ｂ...ガイド、３Ａ...第１の単位構造体、３Ｂ...第２の単位構造体、４Ａ...第１のコーナー用連結器具、４Ｂ...第２のコーナー用連結器具、５...テストピース、６...模擬部品用連結器具、７...棒状構造材、７Ａ...パイプ、７Ｂ...ガイド、８...棒状構造材連結器具、９...組立用連結器具、１０Ａ，１０Ｂ...金具、１０Ｃ...ネジ、２０Ａ，２０Ｂ...金具、２０Ｃ...ネジ、３０Ａ，３０Ｂ...金具、３０Ｃ...ネジ、４０...金具、４１...ネジ、４２...ナット、５０...構造体、５１...塗布装置、５２...フィレット、６０...板材、６１...スプレー、７０...配管、７１...工具、７２...連結器具。

Claims (5)

1. 複数の棒状構造材と、
   前記複数の棒状構造材を連結することによって単位構造体を形成する複数のコーナー用連結器具と、
   模擬対象となる構造体に応じた模擬部品を前記単位構造体に直接的又は間接的に固定するための模擬部品用連結器具と、
   前記単位構造体を他の単位構造体と連結することによって前記模擬対象となる構造体を模擬するための組立用連結器具と、
   を備える構造体模擬ユニット。
2. 前記棒状構造材として、前記棒状構造材の長さ方向における前記組立用連結器具の位置決めを行い、かつ前記棒状構造材の長さ方向に垂直な方向への前記組立用連結器具の移動を抑止するガイドを有するパイプを用いた請求項１記載の構造体模擬ユニット。
3. ４つの前記ガイドを前記パイプに等間隔に設けた請求項２記載の構造体模擬ユニット。
4. 前記複数の棒状構造材の長さを３０ｃｍ以上５０ｃｍ以下として航空機構造体を模擬するための単位構造体を形成した請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構造体模擬ユニット。
5. 前記模擬部品として固定される板状のテストピースの支持用の棒状構造材を前記単位構造体を構成する前記棒状構造材に着脱可能に固定できるようにした請求項１乃至４のいずれか１項に記載の構造体模擬ユニット。

Images