JP3632176B2 - 航空機用複合材パネルの製造方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の胴体や翼さらにはロケットの胴体やフェアリングなどのパネルとして用いるＣＦＲＰなどより成る複合材パネルの製造方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より航空機の軽量化のために胴体や翼を始めとして種々の部品の外壁面に、金属パネルに代ってＣＦＲＰなどより成る複合材パネルが用いられることが多くなってきた。この複合材パネルを製造するには、従来、上面をコンター面となした積層型に直接プリプレグを積層するプリプレグ自動積層機（通称：ＡＴＬ）が開発され、使用されてきた。
このプリプレグ自動積層機は、３または６インチ幅の一方向材プリプレグをＮＣ制御にて積層する機能を有するが、常に細幅単位でしか積層できないため、大面積の積層や厚板積層には時間がかかり、効率が悪かった。
【０００３】
また、近年開発されたファイバープレースメント装置（通称：ＦＰＭ）は、複雑なコンター面を有する積層型へのプリプレグの積層が可能で、３〜１０ｍｍの細幅プリプレグを何１０本も同時積層できることを特徴とするが、何分にもプリプレグ幅が細すぎるため、単位面積当りの積層時間は前記プリプレグ自動積層機よりもさらに多くかかり、非常に効率が悪かった。
【０００４】
そして上記いずれも積層型に直接プリプレグを積層する方法は、プリプレグ自動積層に積層型が拘束されるため、プリプレグの自動積層中は型上にて他の仕事ができず、生産レートの高いパネルの製造には向かなかった。
【０００５】
また、上記いずれも３次元コンター面を有する積層型へのプリプレグ積層を可能にするため、積層ヘッドに全ての機能を持たせた１０軸制御機能とプリプレグを切断できる機能を備えさせているため、積層ヘッドが非常に重く、装置全体が大がかりなものとなっていた。
【０００６】
さらに、プリプレグの切断機能は直線切断しかできないものであるため、細かな形状切断に対応できなかった。
【０００７】
さらにまた、複雑なコンター面を有する積層型へのプリプレグ積層を行うには、積層ヘッドを制御するために非常に高い演算能力が必要で、制御にも時間がかかることから、積層時間も長くなり、効率的なプリプレグ積層ができなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、従来のオールインワンタイプのプリプレグ自動積層機の機能を分解し、夫々個別機能として稼動させることで、プリプレグの高速積層を実現するために、幅広プリプレグの平面積層、細幅プリプレグの平面積層、さらには細幅プリプレグの点在平面積層を個別のエリアで行うようにし、これらを行って得たプリプレグ積層体の形状裁断を別のエリアで順次行うようにし、形状裁断した各プリプレグ積層体をさらに別のエリアで順次積層するようにし、各平面積層エリアから裁断エリアへのプリプレグ積層体の搬送及び裁断エリアから積層治具へのプリプレグ積層体の搬送は吊り上げ空中搬送することで、効率的なプリプレグ積層による航空機用複合材パネルの製造を行うことのできる方法及びその装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の航空機用複合材パネルの製造方法の１つは、平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により平面積層し、大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することを並行して行い、次に大面積のプリプレグ積層体と格子状のプリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体を形成し、次いでこれらスキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体を順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してシングルコンター面の積層治具上に載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とするものである。
【００１０】
この航空機用複合材パネルの製造方法において、シングルコンター面の積層治具上に載置するスキン部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げる際、離型フィルムを裁断テーブルに真空吸引したまま離型フィルムから引き剥がす方法とり、シングルコンター面の積層治具上に載置したスキン部プリプレグ積層体の上に積層するダブラー部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にしてスキン部プリプレグ積層体に積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることが必要である。
【００１１】
本発明の航空機用複合材パネルの製造方法の他の１つは、平面積層テーブル上に離型フィルムを真空引きにより密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空引きにより密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することを並行して行い、次に断続大面積のプリプレグ積層体と格子状プリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次断続スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体を形成し、次いで断続スキン部プリプレグ積層体を裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してダブルコンター面の積層治具上に載置し、断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面になじませた上、断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層し、次にこの隙間無しのスキン部プリプレグ積層体上にダブラー部プリプレグ積層体を裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送して載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とするものである。
【００１２】
この航空機用複合材パネルの製造方法において、ダブルコンター面の積層治具上に載置する断続スキン部プリプレグ積層体、及びこの断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層後この隙間無しのスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体は、夫々１つの裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層治具上に載置積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々載置，積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることが必要である。
【００１３】
本発明の航空機用複合材パネルの製造方法の別の１つは、平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により平面積層し、大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することと、さらに別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材及びクロス材細幅プリプレグを複数の所要位置に手積み又は４軸制御により平面積層し、点在プリプレグ積層体を形成することを並行して行い、次に大面積のプリプレグ積層体と格子状のプリプレグ積層体と点在プリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体，局所補強プリプレグ積層体を形成し、次いでこれらを順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げて空中搬送してシングルコンター面の積層治具上に載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とするものである。
【００１４】
この航空機用複合材パネルの製造方法において、シングルコンター面の積層治具上に載置するスキン部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げる際、離型フィルムを裁断テーブルに真空吸引したまま離型フィルムから引き剥がす方法をとり、積層治具上のスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体及びそのダブラー部積層体上に積層する局所補強プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体に積層の都度、離型フィルムを除去する方法をとることが必要である。
【００１５】
本発明の航空機用複合材パネルの製造方法のさらに別の１つは、平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空引きにより密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することと、さらに別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを複数の所要位置に手積み又は４軸制御により平面積層し、点在プリプレグ積層体を形成することとを並行して行い、次に断続大面積のプリプレグ積層体と格子状のプリプレグ積層体と点在プリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次断続スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体，局所補強プリプレグ積層体を形成し、次いで断続スキン部プリプレグ積層体を裁断テーブルから吊り上げ空中搬送してダブルコンター面の積層治具上に載置し、断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面になじませた上、断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層し、次にこの隙間無しのスキン部プリプレグ積層体にダブラー部プリプレグ積層体，局所補強プリプレグ積層体を順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送して載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とするものである。
【００１６】
この航空機用複合材パネルの製造方法において、ダブルコンター面の積層治具上に載置する断続スキン部プリプレグ積層体、この断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広のプリプレグを追加積層後この隙間無しのスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体及びこのダブラー部プリプレグ積層体上に積層する局所補強プリプレグ積層体は、夫々１つの裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層治具上に載置積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々載置，積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることが必要である。
【００１７】
上記の各製造方法を実施するための本発明の航空機用複合材パネルの製造装置は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けた平面積層テーブルの上方に、一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを平面積層する４軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機を備えた幅広プリプレグ積層装置と、同じく上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けた別の平面積層テーブルの上方に、一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを格子状に平面積層する４軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機を備えた細幅プリプレグ積層装置と、同じく上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けたさらに別の平面積層テーブルの上方に細幅プリプレグ手積み位置検出用テンプレートを備えるか、または細幅プリプレグを平面積層する４軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機を備えたプリプレグ点在積層装置と、前記幅広プリプレグ積層装置と細幅プリプレグ積層装置とプリプレグ点在積層装置とで三方より囲まれる位置に設けられ上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けた裁断テーブルの上方に自動裁断機を備えたプリプレグ積層体裁断装置と、このプリプレグ積層体裁断装置を挾むようにプリプレグ点在積層装置と対向する位置に設けられシングルコンター面又はダブルコンター面を有するプリプレグ積層体積層治具と、前記幅広プリプレグ積層装置，細幅プリプレグ積層装置，プリプレグ点在積層装置とプリプレグ積層体裁断装置とを往来してプリプレグ積層体をスライド式に空中搬送するスライド式搬送装置と、前記プリプレグ積層体裁断装置とプリプレグ積層体積層治具とを往来してプリプレグ積層体をカーテン状に吊り上げて空中搬送するハンガー付きクレーンとより成るものである。
【００１８】
この航空機用複合材パネルの製造装置において、細幅プリプレグ積層装置には、その自動積層機の積層ヘッドに着脱させる各種幅寸法の細幅プリプレグを繰り出し可能に収容した複数のプリプレグカセットを備えていることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の航空機用複合材パネルの製造方法及びその装置の実施形態を図によって説明する。先ず、航空機用複合材パネルの製造方法を行うための装置を図１〜図３によって説明すると、１は幅広プリプレグ積層装置で、この幅広プリプレグ積層装置１は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***２を多数開口し下部に空気給排空間３を設けた幅１０ｍ，長さ１５ｍの平面積層テーブル４と、その上方に設けられ幅寸法が１ｍを超える一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグ５を平面積層する４軸制御の積層ヘッド６を有する自動積層機７とより成るものである。８は前記幅広プリプレグ積層装置１に隣接して設けたプリプレグ積層体裁断装置で、このプリプレグ積層体裁断装置８は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***２を多数設け下部に空気給排空間３を設けた幅１０ｍ，長さ１５ｍの裁断テーブル９と、その上方に設けた自動裁断機１０とより成るものである。１１は前記プリプレグ積層体裁断装置８に隣接して設けた細幅プリプレグ積層装置で、この細幅プリプレグ積層装置１１は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***２を多数開口し下部に空気給排空間３を設けた幅１０ｍ，長さ１５ｍの平面積層テーブル１２と、その上方に設けられ幅寸法が１〜２０ｃｍの一方材又は／及びクロス材の細幅プリプレグテープ１３を格子状に平面積層する４軸制御の積層ヘッド１４を有する自動積層機１５とより成るものである。この細幅プリプレグ積層装置１１には各種幅寸法にスリットされた一方材やクロス材の細幅プリプレグテープ１３を収容した複数のプリプレグカセット１６が装備されていて、このプリプレグカセット１６は積層ヘッド１４に取替え装着できるようになっている。１７は前記幅広プリプレグ積層装置１と細幅プリプレグ積層装置１１の方向とは直角の方向でプリプレグ積層体裁断装置８に隣接して設けたプリプレグ点在積層装置で、このプリプレグ点在積層装置１７の一例は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***２を多数設け下部に空気給排空間３を設けた幅１０ｍ，長さ１５ｍの平面積層テーブル１８と、その上方に設けた細幅プリプレグ手積み位置検出用テンプレート１９とより成るものである。プリプレグ点在積層装置１７の他の例は、図４に示すように平面積層テーブル１８の上方に、１０〜２０ｍｍの一方向材又はクロス材の細幅プリプレグを点在して平面積層する４軸制御の積層ヘッド２０を有する自動積層機２１を備えたものである。図１〜図３において、２２は前記プリプレグ積層体裁断装置８を挾んでプリプレグ点在積層装置１７と対向する位置に設けられたプリプレグ積層体積層治具で、このプリプレグ積層体積層治具２２は、上面が図３に示すようにシングルコンター面２３のものと図５に示すようにダブルコンター面２４のものとがある。図１〜図３において、２５は前記プリプレグ積層体裁断装置８とプリプレグ積層体積層治具２２とを往来して、プリプレグ積層体裁断装置８で裁断したプリプレグ積層体をカーテン状に吊り上げてプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送するハンガー２６付きクレーンである。２７，２７′は、幅広プリプレグ積層装置１、細幅プリプレグ積層装置１１からプリプレグ積層体裁断装置８にプリプレグ積層体を搬送するスライド式搬送装置である。このスライド式搬送装置２７，２７′は、図６、図７に示すように積層装置１、１１の平面積層テーブル４、１２の両側端のレール２８，２８′から裁断装置８の裁断テーブルの両側端のレール２９にかけて走行する走行装置３０，３０′に、平面積層テーブル４、１２上に配された離型フィルムＦの両側端を把持する開閉可能なチャック３１を備えたものである。
【００２０】
上記構成の航空機用複合材パネルの製造装置における細幅プリプレグ積層装置１１に装備される複数のプリプレグカセット１６は、例えば図８に示すようにケース３２内に繰り出しロール３３と巻き込みロール３４とを設け、繰り出しロール３３に例えば図９に示すように４５°方向の細幅プリプレグ３５と０°方向の細幅プリプレグ３６と組み合わせてばらけないようにした１〜２０ｃｍの細幅プリプレグテープ１３を巻き上げ紙３７と一緒に巻き込み、巻き上げ紙３７の一端を巻き込みロール３４に固定したものであって、このプリプレグカセット１６は図１〜図３に示される積層ヘッド１４に適宜交換して装着され、該積層ヘッド１４が４軸制御による移行時に繰り出しロール３３が回転されて細幅プリプレグテープ１３が繰り出されて積層されるようになっている。
【００２１】
次に上記のように構成された実施形態の製造装置による航空機用複合材パネルの製造方法の種々の実施形態について説明する。窓などの開口部を作らない胴体パネルに用いるシングルコンター形状の複合材パネルの製造方法の実施形態においては、製造装置のプリプレグ点在装置１７は使用せず、プリプレグ積層体積層治具２２は上面が図３に示すようにシングルコンター面２３のものが使用される。以下、本製造方法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置１の平面積層テーブル４上に図２に示すように離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル４上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で図３に示すように一方向材及びクロス材の幅寸法１ｍの幅広プリプレグ５を４軸制御の自動積層機７の積層ヘッド６により平面積層し、大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ を形成する。これと並行して細幅プリプレグ積層装置１１の平面積層テーブル１２上に図２に示すように離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル１２上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で例えば図３に示すように１〜２０ｃｍの各種幅寸法のスリットされた一方向材の細幅プリプレグテープ１３を４軸制御の自動積層機１５の積層ヘッド１４に装着したプリプレグカセット１６から繰り出し、縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を形成する。次に前記の大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ を平面積層テーブル４の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、図６、図７に示すスライド式搬送装置２７の走行装置３０に備えられたチャック３１に離型フィルムＦの両側端を把持させ、走行装置３０をレール２８、２９を走行させて隣接のプリプレグ積層体裁断装置８にスライド式に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９上にプリプレグ積層体Ｐ１ を降して載置し、離型フィルムＦからチャック３１を離した上、裁断テーブル９の上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦごと大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ を裁断テーブル９上に密着させる。然る後、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により図１０に示すように裁断して、スキン部プリプレグ積層体Ｓを形成する。次いで、裁断テーブル９上の離型フィルムＦを真空吸引させたままスキン部プリプレグ積層体Ｓの一側端をクレーン２５のハンガー２６に把持させ離型フィルムＦから引き剥がして図１１に示すようにカーテン状に吊り上げる。そしてクレーン２５を直角方向に走行させて上面がシングルコンター面２３のプリプレグ積層体積層治具２２にスキン部プリプレグ積層体Ｓを空中搬送し、その積層治具２２のシングルコンター面２３上に図１２に示すように吊り降して載置する。次に前記の格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を平面積層テーブル１２の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、図６、図７に示すスライド式搬送装置２７′の走行装置３０′に備えられたチャック３１に離型フィルムＦの両側端を把持させ、走行装置３０′をレール２８′、２９を走行させて隣接のプリプレグ積層体裁断装置８にスライド式に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９上にプリプレグ積層体Ｐ２ を降して載置し、離型フィルムＦからチャック３１を離した上、裁断テーブル９の上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦごと格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を裁断テーブル９上に密着させる。然る後、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により裁断して、図１３に示すように胴体パネルにおけるストリンガー等の取付部の補強となるダブラー部プリプレグ積層体Ｄを形成する。次いで、このダブラー部プリプレグ積層体Ｄを裁断テーブル９の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、図８と同様にクレーン２５のハンガー２６に離型フィルムＦの一側端を把持させて図１１と同様にカーテン状に吊り上げる。そしてクレーン２５を直角方向に走行させてダブラー部プリプレグ積層体Ｄをプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送し、その積層治具２２のシングルコンター面２３上に先に載置したスキン部プリプレグ積層体Ｓの上に離型フィルムＦを上にしてダブラー部プリプレグ積層体Ｄを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去し、図１４に示すように胴体パネル用のシングルコンター形状の複合材パネルＰ１を作る。
【００２２】
翼パネルや胴体パネルに用いるダブルコンター形状の複合材パネルの製造方法の実施形態においては、製造装置のプリプレグ点在装置１７は使用せず、プリプレグ積層体積層治具２２は上面が図５に示すようにダブルコンター面２４のものが使用される。以下、本製造方法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置１の平面積層テーブル４上に図２に示すように離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル４上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で図１５に示すように一方向材及びクロス材の幅寸法１ｍの幅広プリプレグ５を４軸制御の自動積層機７の積層ヘッド６により隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′を形成する。これと並行して細幅プリプレグ積層装置１１で前述の実施形態と同様に図１、図３に示すように格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を形成する。次に前記断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′を平面積層テーブル４の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、図６、図７に示すスライド式搬送装置２７の走行装置３０に備えられたチャック３１に離型フィルムＦの両側端を把持させ、走行装置３０をレール２８、２９を走行させて隣接のプリプレグ積層体裁断装置８にスライド式に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９に断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′を降して載置し、離型フィルムＦからチャック３１を離した上、裁断テーブル９の上面に開口した***２から真空吸引し、離型フィルムＦごと断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′を裁断テーブル９上に密着させる。然る後、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により図１６に示すように裁断して、断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を形成する。次いで断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を裁断テーブル９の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、クレーン２５のハンガー２６に離型フィルムＦの一側端を把持させて図１１と同様にカーテン状に吊り上げる。そしてクレーン２５を直角方向に走行させて上面がダブルコンター面２４のプリプレグ積層体積層治具２２に断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を空中搬送し、その積層治具２２のダブルコンター面２４上に図１７に示すように吊り降し、離型フィルムＦを上にして載置する。次に離型フィルムＦを図１８に示すように引き剥して断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′をずらしながらダブルコンター面２４になじませた上、その断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′の隙間に図１９に示すように幅広プリプレグ５を手積みにより追加積層して、図２０に示すように隙間無しのスキン部プリプレグ積層体Ｓを形成する。この間に前記格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を前述の実施形態と同様の手順にて隣接のプリプレグ積層体裁断装置８にスライド式に空中搬送し、それの裁断テーブル９上に降して載置した上、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０にて裁断して、図１３と同様に翼パネルや胴体パネルにおけるストリンガー等の取付部の補強構造となるダブラー部プリプレグ積層体Ｄを形成する。次いで、このダブラー部プリプレグ積層体Ｄを前述の実施形態と同様の手順にてプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送し、その積層治具２２のダブルコンター面２４上に先に載置して形成したスキン部プリプレグ積層体Ｓ上に離型フィルムＦを上にしてダブラー部プリプレグ積層体Ｄを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去し、図２１に示すように翼パネルや胴体パネルに用いるダブルコンター形状の複合材パネルＰ２を作る。
【００２３】
窓などの開口部を作る胴体パネルに用いるシングルコンター形状の複合材パネルの製造方法の実施形態においては、製造装置のプリプレグ点在装置１７は図４に示す自動積層機２１を備えたものを使用し、プリプレグ積層体積層治具２２は上面がシングルコンター面２３のものが使用される。以下本製造方法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置１及び細幅プリプレグ積層装置１１で、前述のシングルコンター形状の複合材パネルの製造方法と同様に大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ 及び格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を並行して形成する。と同時にプリプレグ点在装置１７で点在プリプレグ積層体Ｐ３ を形成する。即ち、プリプレグ点在装置１７の平面積層テーブル１８上に図２２に示すように離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル１８上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で幅１０〜２０ｍｍの一方向材又はクロス材の細幅プリプレグ１３′を４軸制御の自動制御機２１の積層ヘッド２０により所要位置に点在して平面積層し、点在プリプレグ積層体Ｐ３ を形成する。次に大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ と格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を、前述のシングルコンター形状の複合材パネルの製造方法と同様に順次プリプレグ積層体裁断装置８で所要の寸法，形状に裁断して、スキン部プリプレグ積層体Ｓ、ダブラー部プリプレグ積層Ｄを形成した後、これらを順次プリプレグ積層体積層治具２２のシングルコンター面２３上に載置積層する。この後前記点在プリプレグ積層体Ｐ３ を平面積層テーブル１８の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させ、人手によりプリプレグ積層体裁断装置８に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９上に点在プリプレグ積層体Ｐ３ を吊り降して載置する。そして裁断テーブル９の***２から真空吸引し、離型フィルムＦごと点在プリプレグ積層体Ｐ３ を裁断テーブル９上に密着させた上、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により裁断して、図２３に示すように胴体パネルにおける窓などの開口部の補強となる局所補強プリプレグ積層体Ｇを形成する。次いでこの局所補強プリプレグ積層体Ｇを裁断テーブル９の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、クレーン２５のハンガー２６に離型フィルムＦの一側端を把持させてカーテン状に吊り上げる。そしてクレーン２５をプリプレグ積層体積層治具２２に走行させて局所補強プリプレグ積層体Ｇを空中搬送し、積層治具２２のシングルコンター面２３上に先に載置積層したスキン部プリプレグ積層体Ｓ，ダブラー部プリプレグ積層体Ｄ上に、離型フィルムＦを上にして局所補強プリプレグ積層体Ｇを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去し、図２４に示すように窓などの開口部を作る胴体パネル用のシングルコンター形状の複合材パネルＰ３を作る。
【００２４】
機器取付用の補強部を持つ翼パネルに用いるダブルコンター形状の複合材パネルの製造方法の実施形態においては、製造装置のプリプレグ点在装置１７は細幅プリプレグ手積み位置検出用テンプレート１９を備えたものを使用し、プリプレグ積層体積層治具２２は上面がダブルコンター面のものが使用される。以下本製造方法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置１及び細幅プリプレグ積層装置１１で、前述のダブルコンター形状の複合材パネルの製造方法と同様に断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′及び格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を並行して形成する。と同時にプリプレグ点在装置１７で点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′を形成する。即ち、プリプレグ点在装置１７の平面積層テーブル１８上に図２０と同様に離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル１８上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で幅１０〜２０ｍｍの一方向材又はクロス材の細幅プリプレグ１３′を、図１及び図３に示される手積み位置検出用テンプレート１９により手積み位置を検出してその位置に手積みにより平面積層し、図２５に示す点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′を形成する。次に断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′，格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を、前述のダブルコンター形状の複合材パネルの製造方法と同様に順次プリプレグ積層体裁断装置８で所要の寸法，形状に裁断して、断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′，ダブラー部プリプレグ積層体Ｄを形成する。そして断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を前述の製造方法と同様にプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送し、その積層治具２２のダブルコンター面２４上に図１７と同様に吊り降して載置し、離型フィルムＦを引き剥した後、断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を図１８と同様にずらしながらダブルコンター面２４になじませた上、その断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′の隙間に図１９と同様に幅広プリプレグ５を手積みにより追加積層して、図２０と同様に隙間無しのスキン部プリプレグ積層体Ｓを形成する。次いで前記ダブラー部プリプレグ積層体Ｄを前述の製造方法と同様にプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送し、その積層治具２２のダブルコンター面２４上に先に載置して形成したスキン部プリプレグ積層体Ｓの上に離型フィルムＦを上にしてダブラー部プリプレグ積層体Ｄを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去する。次に前記点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′をプリプレグ積層体裁断装置８に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９上に離型フィルムＦを下にして点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′を吊り降して載置する。そして裁断テーブル９の***９から真空吸引し、離型フィルムＦごと点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′を裁断テーブル９上に密着させた上、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により裁断して、図２６に示すように翼パネルにおける機器取付け用の補強となる局所補強プリプレグ積層体Ｇ′を形成する。次いでこの局所補強プリプレグ積層体Ｇ′を前述の製造方法と同様に空中搬送し、プリプレグ積層体積層治具２２のダブルコンター２４面上に先に載置積層したスキン部プリプレグ積層体Ｓ，ダブラー部プリプレグ積層体Ｄ上に離型フィルムＦを上にして局所補強プリプレグ積層体Ｇ′を吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去し、図２６に示すように機器取付用の補強部を持つ翼パネル用のダブルコンター形状の複合材パネルＰ４を作る。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明の航空機用複合材パネルの製造方法は、大面積のスキン部プリプレグ積層、ダブラー部プリプレグ積層、局所補強プリプレグ積層を個別に行うので、各部分の積層を簡素に高速にできる。またそれにより得られた各プリプレグ積層体を所要の形状，寸法に裁断するのを個別に行うので、各プリプレグ積層体は正確に精密裁断できる。さらに裁断成形された各プリプレグ積層体の集合積層により所要の複合材パネルを作るので、効率的に極めて精度の高い複合材パネルを容易に得ることができる。その上、各プリプレグ積層体の裁断エリアへの搬送及び裁断エリアから集合積層エリアへの搬送を空中搬送により行うので、各プリプレグ積層体は変形，損傷することなく安全に且つ迅速に搬送できて、各工程の連繋がスムーズに行われ、高速積層による複合材パネルの製造を実現できる。
【００２６】
また、本発明の航空機用複合材パネルの製造装置によれば、上記の優れた複合材のパネルの製造方法を、容易に且つ確実に効率よく行うことができる。また、本製造装置は、各プリプレグ積層体の積層装置、裁断装置、積層治具、搬送装置を個別に構成して簡素化し、軽量且つ安価な装置としているので、従来のオールインワンタイプの自動積層機のような大がかりなものに比し高速運転でき、また各装置は遊休させることなく連続的に使用できて、複合材パネルの製造を生産レートの高いものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の航空機用複合材パネルの製造装置の概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図３】図１の斜視図である。
【図４】図１の製造装置におけるプリプレグ点在積層装置の他の例を示す平面図である。
【図５】図１の製造装置におけるプリプレグ積層体積層治具の他の例を示す斜視図である。
【図６】図１の製造装置における幅広プリプレグ積層装置、細幅プリプレグ積層装置とプリプレグ積層体裁断装置とを往来してプリプレグ積層体をスライド式に空中搬送するスライド式搬送装置を示す概略斜視図である。
【図７】図６のＢ部拡大斜視図である。
【図８】図１の製造装置における細幅プリプレグ積層装置に装備されるプリプレグカセットを示す縦断側面図である。
【図９】図８のプリプレグカセット内に収容するプリプレグテープと巻き上げ紙を示す斜視図である。
【図１０】大面積のプリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置で裁断して得たスキン部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図１１】スキン部プリプレグ積層体を吊り上げて空中搬送する状態を示す側面図である。
【図１２】図１の製造装置におけるシングルコンター面のプリプレグ積層体積層治具上にスキン部プリプレグ積層体を載置した状態を示す斜視図である。
【図１３】細幅プリプレグ積層装置で積層して得た格子状のプリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置に空中搬送し載置した上、裁断して得たダブラー部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図１４】図１２のスキン部プリプレグ積層体に図１３のダブラー部プリプレグ積層体を積層してシングルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【図１５】図１の製造装置における幅広プリプレグ積層装置で断続大面積のプリプレグ積層体を作った状態を示す斜視図である。
【図１６】図１５の断続大面積のプリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置で裁断して得た断続スキン部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図１７】図１６の断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面のプリプレグ積層体積層治具に載置した状態を示す斜視図である。
【図１８】図１７の断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面になじませる状態を示す斜視図である。
【図１９】図１８の断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層する状態を示す斜視図である。
【図２０】図１９の幅広プリプレグの追加積層により得られた隙間無しのスキン部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図２１】図２０の隙間無しのスキン部プリプレグ積層体に、ダブラー部プリプレグ積層体を積層してダブルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【図２２】図４のプリプレグ点在積層装置で点在プリプレグ積層体を作った状態を示す斜視図である。
【図２３】図２２の点在プリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置で裁断して得た局所補強プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図２４】シングルコンター面のプリプレグ積層体積層治具上に載置積層したスキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体の上に、図２３の局所補強プリプレグ積層体を積層してシングルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【図２５】図１の製造装置におけるプリプレグ点在積層装置で点在プリプレグ積層体を作った状態を示す斜視図である。
【図２６】図２５の点在プリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置で裁断して得た局所補強プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図２７】ダブルコンター面のプリプレグ積層体積層治具上に載置したスキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体の上に、図２６の局所補強プリプレグ積層体を積層してダブルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 幅広プリプレグ積層装置
２ ***
３ 空気給排空間
４ 平面積層テーブル
５ 幅広プリプレグ
６ 積層ヘッド
７ 自動積層機
８ プリプレグ積層体裁断装置
９ 裁断テーブル
１０ 自動裁断機
１１ 細幅プリプレグ積層装置
１２ 平面積層テーブル
１３ 細幅プリプレグテープ
１４ 積層ヘッド
１５ 自動積層機
１６ プリプレグカセット
１７ プリプレグ点在積層装置
１８ 平面積層テーブル
１９ 細幅プリプレグ手積み位置検出用テンプレート
２０ 積層ヘッド
２１ 自動積層機
２２ プリプレグ積層体積層治具
２３ シングルコンター面
２４ ダブルコンター面
２５ クレーン
２６ ハンガー
２７，２７′ スライド式搬送装置
２８，２８′，２９ レール
３０，３０′ 走行装置
３１ チャック
３２ プリプレグカセットのケース
３３ 繰り出しロール
３４ 巻き込みロール
３５ ４５°方向の細幅プリプレグ
３６ ０°方向の細幅プリプレグ
３７ 巻き上げ紙
Ｆ 離型フィルム
Ｐ１ 大面積のプリプレグ積層体
Ｐ１ ′ 断続大面積のプリプレグ積層体
Ｐ２ 格子状のプリプレグ積層体
Ｐ３ 点在プリプレグ積層体
Ｐ３ ′ 点在プリプレグ積層体
Ｓ スキン部プリプレグ積層体
Ｓ′ 断続スキン部プリプレグ積層体
Ｄ ダブラー部プリプレグ積層体
Ｇ，Ｇ′ 局所補強プリプレグ積層体
Ｐ１ 胴体パネル用のシングルコンター形状の複合材パネル
Ｐ２ 翼パネルや胴体パネルに用いるダブルコンター形状の複合材パネル
Ｐ３ 開口部を作る胴体パネル用のシングルコンター形状の複合材パネル
Ｐ４ 機器取付用の補強部を持つ翼パネル用のダブルコンター形状の複合材パネル
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の胴体や翼さらにはロケットの胴体やフェアリングなどのパネルとして用いるＣＦＲＰなどより成る複合材パネルの製造方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より航空機の軽量化のために胴体や翼を始めとして種々の部品の外壁面に、金属パネルに代ってＣＦＲＰなどより成る複合材パネルが用いられることが多くなってきた。この複合材パネルを製造するには、従来、上面をコンター面となした積層型に直接プリプレグを積層するプリプレグ自動積層機（通称：ＡＴＬ）が開発され、使用されてきた。
このプリプレグ自動積層機は、３または６インチ幅の一方向材プリプレグをＮＣ制御にて積層する機能を有するが、常に細幅単位でしか積層できないため、大面積の積層や厚板積層には時間がかかり、効率が悪かった。
【０００３】
また、近年開発されたファイバープレースメント装置（通称：ＦＰＭ）は、複雑なコンター面を有する積層型へのプリプレグの積層が可能で、３〜１０ｍｍの細幅プリプレグを何１０本も同時積層できることを特徴とするが、何分にもプリプレグ幅が細すぎるため、単位面積当りの積層時間は前記プリプレグ自動積層機よりもさらに多くかかり、非常に効率が悪かった。
【０００４】
そして上記いずれも積層型に直接プリプレグを積層する方法は、プリプレグ自動積層に積層型が拘束されるため、プリプレグの自動積層中は型上にて他の仕事ができず、生産レートの高いパネルの製造には向かなかった。
【０００５】
また、上記いずれも３次元コンター面を有する積層型へのプリプレグ積層を可能にするため、積層ヘッドに全ての機能を持たせた１０軸制御機能とプリプレグを切断できる機能を備えさせているため、積層ヘッドが非常に重く、装置全体が大がかりなものとなっていた。
【０００６】
さらに、プリプレグの切断機能は直線切断しかできないものであるため、細かな形状切断に対応できなかった。
【０００７】
さらにまた、複雑なコンター面を有する積層型へのプリプレグ積層を行うには、積層ヘッドを制御するために非常に高い演算能力が必要で、制御にも時間がかかることから、積層時間も長くなり、効率的なプリプレグ積層ができなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、従来のオールインワンタイプのプリプレグ自動積層機の機能を分解し、夫々個別機能として稼動させることで、プリプレグの高速積層を実現するために、幅広プリプレグの平面積層、細幅プリプレグの平面積層、さらには細幅プリプレグの点在平面積層を個別のエリアで行うようにし、これらを行って得たプリプレグ積層体の形状裁断を別のエリアで順次行うようにし、形状裁断した各プリプレグ積層体をさらに別のエリアで順次積層するようにし、各平面積層エリアから裁断エリアへのプリプレグ積層体の搬送及び裁断エリアから積層治具へのプリプレグ積層体の搬送は吊り上げ空中搬送することで、効率的なプリプレグ積層による航空機用複合材パネルの製造を行うことのできる方法及びその装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の航空機用複合材パネルの製造方法の１つは、平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により平面積層し、大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することを並行して行い、次に大面積のプリプレグ積層体と格子状のプリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体を形成し、次いでこれらスキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体を順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してシングルコンター面の積層治具上に載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とするものである。
【００１０】
この航空機用複合材パネルの製造方法において、シングルコンター面の積層治具上に載置するスキン部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げる際、離型フィルムを裁断テーブルに真空吸引したまま離型フィルムから引き剥がす方法とり、シングルコンター面の積層治具上に載置したスキン部プリプレグ積層体の上に積層するダブラー部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にしてスキン部プリプレグ積層体に積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることが必要である。
【００１１】
本発明の航空機用複合材パネルの製造方法の他の１つは、平面積層テーブル上に離型フィルムを真空引きにより密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空引きにより密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することを並行して行い、次に断続大面積のプリプレグ積層体と格子状プリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次断続スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体を形成し、次いで断続スキン部プリプレグ積層体を裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してダブルコンター面の積層治具上に載置し、断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面になじませた上、断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層し、次にこの隙間無しのスキン部プリプレグ積層体上にダブラー部プリプレグ積層体を裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送して載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とするものである。
【００１２】
この航空機用複合材パネルの製造方法において、ダブルコンター面の積層治具上に載置する断続スキン部プリプレグ積層体、及びこの断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層後この隙間無しのスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体は、夫々１つの裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層治具上に載置積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々載置，積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることが必要である。
【００１３】
本発明の航空機用複合材パネルの製造方法の別の１つは、平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により平面積層し、大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することと、さらに別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材及びクロス材細幅プリプレグを複数の所要位置に手積み又は４軸制御により平面積層し、点在プリプレグ積層体を形成することを並行して行い、次に大面積のプリプレグ積層体と格子状のプリプレグ積層体と点在プリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体，局所補強プリプレグ積層体を形成し、次いでこれらを順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げて空中搬送してシングルコンター面の積層治具上に載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とするものである。
【００１４】
この航空機用複合材パネルの製造方法において、シングルコンター面の積層治具上に載置するスキン部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げる際、離型フィルムを裁断テーブルに真空吸引したまま離型フィルムから引き剥がす方法をとり、積層治具上のスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体及びそのダブラー部積層体上に積層する局所補強プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体に積層の都度、離型フィルムを除去する方法をとることが必要である。
【００１５】
本発明の航空機用複合材パネルの製造方法のさらに別の１つは、平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空引きにより密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することと、さらに別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを複数の所要位置に手積み又は４軸制御により平面積層し、点在プリプレグ積層体を形成することとを並行して行い、次に断続大面積のプリプレグ積層体と格子状のプリプレグ積層体と点在プリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次断続スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体，局所補強プリプレグ積層体を形成し、次いで断続スキン部プリプレグ積層体を裁断テーブルから吊り上げ空中搬送してダブルコンター面の積層治具上に載置し、断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面になじませた上、断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層し、次にこの隙間無しのスキン部プリプレグ積層体にダブラー部プリプレグ積層体，局所補強プリプレグ積層体を順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送して載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とするものである。
【００１６】
この航空機用複合材パネルの製造方法において、ダブルコンター面の積層治具上に載置する断続スキン部プリプレグ積層体、この断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広のプリプレグを追加積層後この隙間無しのスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体及びこのダブラー部プリプレグ積層体上に積層する局所補強プリプレグ積層体は、夫々１つの裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層治具上に載置積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々載置，積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることが必要である。
【００１７】
上記の各製造方法を実施するための本発明の航空機用複合材パネルの製造装置は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けた平面積層テーブルの上方に、一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを平面積層する４軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機を備えた幅広プリプレグ積層装置と、同じく上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けた別の平面積層テーブルの上方に、一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを格子状に平面積層する４軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機を備えた細幅プリプレグ積層装置と、同じく上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けたさらに別の平面積層テーブルの上方に細幅プリプレグ手積み位置検出用テンプレートを備えるか、または細幅プリプレグを平面積層する４軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機を備えたプリプレグ点在積層装置と、前記幅広プリプレグ積層装置と細幅プリプレグ積層装置とプリプレグ点在積層装置とで三方より囲まれる位置に設けられ上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けた裁断テーブルの上方に自動裁断機を備えたプリプレグ積層体裁断装置と、このプリプレグ積層体裁断装置を挾むようにプリプレグ点在積層装置と対向する位置に設けられシングルコンター面又はダブルコンター面を有するプリプレグ積層体積層治具と、前記幅広プリプレグ積層装置，細幅プリプレグ積層装置，プリプレグ点在積層装置とプリプレグ積層体裁断装置とを往来してプリプレグ積層体をスライド式に空中搬送するスライド式搬送装置と、前記プリプレグ積層体裁断装置とプリプレグ積層体積層治具とを往来してプリプレグ積層体をカーテン状に吊り上げて空中搬送するハンガー付きクレーンとより成るものである。
【００１８】
この航空機用複合材パネルの製造装置において、細幅プリプレグ積層装置には、その自動積層機の積層ヘッドに着脱させる各種幅寸法の細幅プリプレグを繰り出し可能に収容した複数のプリプレグカセットを備えていることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の航空機用複合材パネルの製造方法及びその装置の実施形態を図によって説明する。先ず、航空機用複合材パネルの製造方法を行うための装置を図１〜図３によって説明すると、１は幅広プリプレグ積層装置で、この幅広プリプレグ積層装置１は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***２を多数開口し下部に空気給排空間３を設けた幅１０ｍ，長さ１５ｍの平面積層テーブル４と、その上方に設けられ幅寸法が１ｍを超える一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグ５を平面積層する４軸制御の積層ヘッド６を有する自動積層機７とより成るものである。８は前記幅広プリプレグ積層装置１に隣接して設けたプリプレグ積層体裁断装置で、このプリプレグ積層体裁断装置８は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***２を多数設け下部に空気給排空間３を設けた幅１０ｍ，長さ１５ｍの裁断テーブル９と、その上方に設けた自動裁断機１０とより成るものである。１１は前記プリプレグ積層体裁断装置８に隣接して設けた細幅プリプレグ積層装置で、この細幅プリプレグ積層装置１１は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***２を多数開口し下部に空気給排空間３を設けた幅１０ｍ，長さ１５ｍの平面積層テーブル１２と、その上方に設けられ幅寸法が１〜２０ｃｍの一方材又は／及びクロス材の細幅プリプレグテープ１３を格子状に平面積層する４軸制御の積層ヘッド１４を有する自動積層機１５とより成るものである。この細幅プリプレグ積層装置１１には各種幅寸法にスリットされた一方材やクロス材の細幅プリプレグテープ１３を収容した複数のプリプレグカセット１６が装備されていて、このプリプレグカセット１６は積層ヘッド１４に取替え装着できるようになっている。１７は前記幅広プリプレグ積層装置１と細幅プリプレグ積層装置１１の方向とは直角の方向でプリプレグ積層体裁断装置８に隣接して設けたプリプレグ点在積層装置で、このプリプレグ点在積層装置１７の一例は、上面に真空吸引，空気吹き出しの***２を多数設け下部に空気給排空間３を設けた幅１０ｍ，長さ１５ｍの平面積層テーブル１８と、その上方に設けた細幅プリプレグ手積み位置検出用テンプレート１９とより成るものである。プリプレグ点在積層装置１７の他の例は、図４に示すように平面積層テーブル１８の上方に、１０〜２０ｍｍの一方向材又はクロス材の細幅プリプレグを点在して平面積層する４軸制御の積層ヘッド２０を有する自動積層機２１を備えたものである。図１〜図３において、２２は前記プリプレグ積層体裁断装置８を挾んでプリプレグ点在積層装置１７と対向する位置に設けられたプリプレグ積層体積層治具で、このプリプレグ積層体積層治具２２は、上面が図３に示すようにシングルコンター面２３のものと図５に示すようにダブルコンター面２４のものとがある。図１〜図３において、２５は前記プリプレグ積層体裁断装置８とプリプレグ積層体積層治具２２とを往来して、プリプレグ積層体裁断装置８で裁断したプリプレグ積層体をカーテン状に吊り上げてプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送するハンガー２６付きクレーンである。２７，２７′は、幅広プリプレグ積層装置１、細幅プリプレグ積層装置１１からプリプレグ積層体裁断装置８にプリプレグ積層体を搬送するスライド式搬送装置である。このスライド式搬送装置２７，２７′は、図６、図７に示すように積層装置１、１１の平面積層テーブル４、１２の両側端のレール２８，２８′から裁断装置８の裁断テーブルの両側端のレール２９にかけて走行する走行装置３０，３０′に、平面積層テーブル４、１２上に配された離型フィルムＦの両側端を把持する開閉可能なチャック３１を備えたものである。
【００２０】
上記構成の航空機用複合材パネルの製造装置における細幅プリプレグ積層装置１１に装備される複数のプリプレグカセット１６は、例えば図８に示すようにケース３２内に繰り出しロール３３と巻き込みロール３４とを設け、繰り出しロール３３に例えば図９に示すように４５°方向の細幅プリプレグ３５と０°方向の細幅プリプレグ３６と組み合わせてばらけないようにした１〜２０ｃｍの細幅プリプレグテープ１３を巻き上げ紙３７と一緒に巻き込み、巻き上げ紙３７の一端を巻き込みロール３４に固定したものであって、このプリプレグカセット１６は図１〜図３に示される積層ヘッド１４に適宜交換して装着され、該積層ヘッド１４が４軸制御による移行時に繰り出しロール３３が回転されて細幅プリプレグテープ１３が繰り出されて積層されるようになっている。
【００２１】
次に上記のように構成された実施形態の製造装置による航空機用複合材パネルの製造方法の種々の実施形態について説明する。窓などの開口部を作らない胴体パネルに用いるシングルコンター形状の複合材パネルの製造方法の実施形態においては、製造装置のプリプレグ点在装置１７は使用せず、プリプレグ積層体積層治具２２は上面が図３に示すようにシングルコンター面２３のものが使用される。以下、本製造方法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置１の平面積層テーブル４上に図２に示すように離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル４上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で図３に示すように一方向材及びクロス材の幅寸法１ｍの幅広プリプレグ５を４軸制御の自動積層機７の積層ヘッド６により平面積層し、大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ を形成する。これと並行して細幅プリプレグ積層装置１１の平面積層テーブル１２上に図２に示すように離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル１２上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で例えば図３に示すように１〜２０ｃｍの各種幅寸法のスリットされた一方向材の細幅プリプレグテープ１３を４軸制御の自動積層機１５の積層ヘッド１４に装着したプリプレグカセット１６から繰り出し、縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を形成する。次に前記の大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ を平面積層テーブル４の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、図６、図７に示すスライド式搬送装置２７の走行装置３０に備えられたチャック３１に離型フィルムＦの両側端を把持させ、走行装置３０をレール２８、２９を走行させて隣接のプリプレグ積層体裁断装置８にスライド式に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９上にプリプレグ積層体Ｐ１ を降して載置し、離型フィルムＦからチャック３１を離した上、裁断テーブル９の上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦごと大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ を裁断テーブル９上に密着させる。然る後、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により図１０に示すように裁断して、スキン部プリプレグ積層体Ｓを形成する。次いで、裁断テーブル９上の離型フィルムＦを真空吸引させたままスキン部プリプレグ積層体Ｓの一側端をクレーン２５のハンガー２６に把持させ離型フィルムＦから引き剥がして図１１に示すようにカーテン状に吊り上げる。そしてクレーン２５を直角方向に走行させて上面がシングルコンター面２３のプリプレグ積層体積層治具２２にスキン部プリプレグ積層体Ｓを空中搬送し、その積層治具２２のシングルコンター面２３上に図１２に示すように吊り降して載置する。次に前記の格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を平面積層テーブル１２の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、図６、図７に示すスライド式搬送装置２７′の走行装置３０′に備えられたチャック３１に離型フィルムＦの両側端を把持させ、走行装置３０′をレール２８′、２９を走行させて隣接のプリプレグ積層体裁断装置８にスライド式に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９上にプリプレグ積層体Ｐ２ を降して載置し、離型フィルムＦからチャック３１を離した上、裁断テーブル９の上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦごと格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を裁断テーブル９上に密着させる。然る後、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により裁断して、図１３に示すように胴体パネルにおけるストリンガー等の取付部の補強となるダブラー部プリプレグ積層体Ｄを形成する。次いで、このダブラー部プリプレグ積層体Ｄを裁断テーブル９の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、図８と同様にクレーン２５のハンガー２６に離型フィルムＦの一側端を把持させて図１１と同様にカーテン状に吊り上げる。そしてクレーン２５を直角方向に走行させてダブラー部プリプレグ積層体Ｄをプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送し、その積層治具２２のシングルコンター面２３上に先に載置したスキン部プリプレグ積層体Ｓの上に離型フィルムＦを上にしてダブラー部プリプレグ積層体Ｄを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去し、図１４に示すように胴体パネル用のシングルコンター形状の複合材パネルＰ１を作る。
【００２２】
翼パネルや胴体パネルに用いるダブルコンター形状の複合材パネルの製造方法の実施形態においては、製造装置のプリプレグ点在装置１７は使用せず、プリプレグ積層体積層治具２２は上面が図５に示すようにダブルコンター面２４のものが使用される。以下、本製造方法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置１の平面積層テーブル４上に図２に示すように離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル４上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で図１５に示すように一方向材及びクロス材の幅寸法１ｍの幅広プリプレグ５を４軸制御の自動積層機７の積層ヘッド６により隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′を形成する。これと並行して細幅プリプレグ積層装置１１で前述の実施形態と同様に図１、図３に示すように格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を形成する。次に前記断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′を平面積層テーブル４の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、図６、図７に示すスライド式搬送装置２７の走行装置３０に備えられたチャック３１に離型フィルムＦの両側端を把持させ、走行装置３０をレール２８、２９を走行させて隣接のプリプレグ積層体裁断装置８にスライド式に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９に断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′を降して載置し、離型フィルムＦからチャック３１を離した上、裁断テーブル９の上面に開口した***２から真空吸引し、離型フィルムＦごと断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′を裁断テーブル９上に密着させる。然る後、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により図１６に示すように裁断して、断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を形成する。次いで断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を裁断テーブル９の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、クレーン２５のハンガー２６に離型フィルムＦの一側端を把持させて図１１と同様にカーテン状に吊り上げる。そしてクレーン２５を直角方向に走行させて上面がダブルコンター面２４のプリプレグ積層体積層治具２２に断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を空中搬送し、その積層治具２２のダブルコンター面２４上に図１７に示すように吊り降し、離型フィルムＦを上にして載置する。次に離型フィルムＦを図１８に示すように引き剥して断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′をずらしながらダブルコンター面２４になじませた上、その断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′の隙間に図１９に示すように幅広プリプレグ５を手積みにより追加積層して、図２０に示すように隙間無しのスキン部プリプレグ積層体Ｓを形成する。この間に前記格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を前述の実施形態と同様の手順にて隣接のプリプレグ積層体裁断装置８にスライド式に空中搬送し、それの裁断テーブル９上に降して載置した上、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０にて裁断して、図１３と同様に翼パネルや胴体パネルにおけるストリンガー等の取付部の補強構造となるダブラー部プリプレグ積層体Ｄを形成する。次いで、このダブラー部プリプレグ積層体Ｄを前述の実施形態と同様の手順にてプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送し、その積層治具２２のダブルコンター面２４上に先に載置して形成したスキン部プリプレグ積層体Ｓ上に離型フィルムＦを上にしてダブラー部プリプレグ積層体Ｄを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去し、図２１に示すように翼パネルや胴体パネルに用いるダブルコンター形状の複合材パネルＰ２を作る。
【００２３】
窓などの開口部を作る胴体パネルに用いるシングルコンター形状の複合材パネルの製造方法の実施形態においては、製造装置のプリプレグ点在装置１７は図４に示す自動積層機２１を備えたものを使用し、プリプレグ積層体積層治具２２は上面がシングルコンター面２３のものが使用される。以下本製造方法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置１及び細幅プリプレグ積層装置１１で、前述のシングルコンター形状の複合材パネルの製造方法と同様に大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ 及び格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を並行して形成する。と同時にプリプレグ点在装置１７で点在プリプレグ積層体Ｐ３ を形成する。即ち、プリプレグ点在装置１７の平面積層テーブル１８上に図２２に示すように離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から下部の空気給排空間３を通して真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル１８上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で幅１０〜２０ｍｍの一方向材又はクロス材の細幅プリプレグ１３′を４軸制御の自動制御機２１の積層ヘッド２０により所要位置に点在して平面積層し、点在プリプレグ積層体Ｐ３ を形成する。次に大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ と格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を、前述のシングルコンター形状の複合材パネルの製造方法と同様に順次プリプレグ積層体裁断装置８で所要の寸法，形状に裁断して、スキン部プリプレグ積層体Ｓ、ダブラー部プリプレグ積層Ｄを形成した後、これらを順次プリプレグ積層体積層治具２２のシングルコンター面２３上に載置積層する。この後前記点在プリプレグ積層体Ｐ３ を平面積層テーブル１８の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させ、人手によりプリプレグ積層体裁断装置８に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９上に点在プリプレグ積層体Ｐ３ を吊り降して載置する。そして裁断テーブル９の***２から真空吸引し、離型フィルムＦごと点在プリプレグ積層体Ｐ３ を裁断テーブル９上に密着させた上、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により裁断して、図２３に示すように胴体パネルにおける窓などの開口部の補強となる局所補強プリプレグ積層体Ｇを形成する。次いでこの局所補強プリプレグ積層体Ｇを裁断テーブル９の***２から空気を吹き出して離型フィルムＦごと浮上させた後、クレーン２５のハンガー２６に離型フィルムＦの一側端を把持させてカーテン状に吊り上げる。そしてクレーン２５をプリプレグ積層体積層治具２２に走行させて局所補強プリプレグ積層体Ｇを空中搬送し、積層治具２２のシングルコンター面２３上に先に載置積層したスキン部プリプレグ積層体Ｓ，ダブラー部プリプレグ積層体Ｄ上に、離型フィルムＦを上にして局所補強プリプレグ積層体Ｇを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去し、図２４に示すように窓などの開口部を作る胴体パネル用のシングルコンター形状の複合材パネルＰ３を作る。
【００２４】
機器取付用の補強部を持つ翼パネルに用いるダブルコンター形状の複合材パネルの製造方法の実施形態においては、製造装置のプリプレグ点在装置１７は細幅プリプレグ手積み位置検出用テンプレート１９を備えたものを使用し、プリプレグ積層体積層治具２２は上面がダブルコンター面のものが使用される。以下本製造方法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置１及び細幅プリプレグ積層装置１１で、前述のダブルコンター形状の複合材パネルの製造方法と同様に断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′及び格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を並行して形成する。と同時にプリプレグ点在装置１７で点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′を形成する。即ち、プリプレグ点在装置１７の平面積層テーブル１８上に図２０と同様に離型フィルムＦを載せ、上面に開口した***２から真空吸引し、離型フィルムＦを平面積層テーブル１８上に密着させた後、その離型フィルムＦ上で幅１０〜２０ｍｍの一方向材又はクロス材の細幅プリプレグ１３′を、図１及び図３に示される手積み位置検出用テンプレート１９により手積み位置を検出してその位置に手積みにより平面積層し、図２５に示す点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′を形成する。次に断続大面積のプリプレグ積層体Ｐ１ ′，格子状のプリプレグ積層体Ｐ２ を、前述のダブルコンター形状の複合材パネルの製造方法と同様に順次プリプレグ積層体裁断装置８で所要の寸法，形状に裁断して、断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′，ダブラー部プリプレグ積層体Ｄを形成する。そして断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を前述の製造方法と同様にプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送し、その積層治具２２のダブルコンター面２４上に図１７と同様に吊り降して載置し、離型フィルムＦを引き剥した後、断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′を図１８と同様にずらしながらダブルコンター面２４になじませた上、その断続スキン部プリプレグ積層体Ｓ′の隙間に図１９と同様に幅広プリプレグ５を手積みにより追加積層して、図２０と同様に隙間無しのスキン部プリプレグ積層体Ｓを形成する。次いで前記ダブラー部プリプレグ積層体Ｄを前述の製造方法と同様にプリプレグ積層体積層治具２２に空中搬送し、その積層治具２２のダブルコンター面２４上に先に載置して形成したスキン部プリプレグ積層体Ｓの上に離型フィルムＦを上にしてダブラー部プリプレグ積層体Ｄを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去する。次に前記点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′をプリプレグ積層体裁断装置８に空中搬送し、その裁断装置８の裁断テーブル９上に離型フィルムＦを下にして点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′を吊り降して載置する。そして裁断テーブル９の***９から真空吸引し、離型フィルムＦごと点在プリプレグ積層体Ｐ３ ′を裁断テーブル９上に密着させた上、所要寸法，形状となるように自動裁断機１０により裁断して、図２６に示すように翼パネルにおける機器取付け用の補強となる局所補強プリプレグ積層体Ｇ′を形成する。次いでこの局所補強プリプレグ積層体Ｇ′を前述の製造方法と同様に空中搬送し、プリプレグ積層体積層治具２２のダブルコンター２４面上に先に載置積層したスキン部プリプレグ積層体Ｓ，ダブラー部プリプレグ積層体Ｄ上に離型フィルムＦを上にして局所補強プリプレグ積層体Ｇ′を吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムＦを引き剥して除去し、図２６に示すように機器取付用の補強部を持つ翼パネル用のダブルコンター形状の複合材パネルＰ４を作る。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明の航空機用複合材パネルの製造方法は、大面積のスキン部プリプレグ積層、ダブラー部プリプレグ積層、局所補強プリプレグ積層を個別に行うので、各部分の積層を簡素に高速にできる。またそれにより得られた各プリプレグ積層体を所要の形状，寸法に裁断するのを個別に行うので、各プリプレグ積層体は正確に精密裁断できる。さらに裁断成形された各プリプレグ積層体の集合積層により所要の複合材パネルを作るので、効率的に極めて精度の高い複合材パネルを容易に得ることができる。その上、各プリプレグ積層体の裁断エリアへの搬送及び裁断エリアから集合積層エリアへの搬送を空中搬送により行うので、各プリプレグ積層体は変形，損傷することなく安全に且つ迅速に搬送できて、各工程の連繋がスムーズに行われ、高速積層による複合材パネルの製造を実現できる。
【００２６】
また、本発明の航空機用複合材パネルの製造装置によれば、上記の優れた複合材のパネルの製造方法を、容易に且つ確実に効率よく行うことができる。また、本製造装置は、各プリプレグ積層体の積層装置、裁断装置、積層治具、搬送装置を個別に構成して簡素化し、軽量且つ安価な装置としているので、従来のオールインワンタイプの自動積層機のような大がかりなものに比し高速運転でき、また各装置は遊休させることなく連続的に使用できて、複合材パネルの製造を生産レートの高いものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の航空機用複合材パネルの製造装置の概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図３】図１の斜視図である。
【図４】図１の製造装置におけるプリプレグ点在積層装置の他の例を示す平面図である。
【図５】図１の製造装置におけるプリプレグ積層体積層治具の他の例を示す斜視図である。
【図６】図１の製造装置における幅広プリプレグ積層装置、細幅プリプレグ積層装置とプリプレグ積層体裁断装置とを往来してプリプレグ積層体をスライド式に空中搬送するスライド式搬送装置を示す概略斜視図である。
【図７】図６のＢ部拡大斜視図である。
【図８】図１の製造装置における細幅プリプレグ積層装置に装備されるプリプレグカセットを示す縦断側面図である。
【図９】図８のプリプレグカセット内に収容するプリプレグテープと巻き上げ紙を示す斜視図である。
【図１０】大面積のプリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置で裁断して得たスキン部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図１１】スキン部プリプレグ積層体を吊り上げて空中搬送する状態を示す側面図である。
【図１２】図１の製造装置におけるシングルコンター面のプリプレグ積層体積層治具上にスキン部プリプレグ積層体を載置した状態を示す斜視図である。
【図１３】細幅プリプレグ積層装置で積層して得た格子状のプリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置に空中搬送し載置した上、裁断して得たダブラー部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図１４】図１２のスキン部プリプレグ積層体に図１３のダブラー部プリプレグ積層体を積層してシングルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【図１５】図１の製造装置における幅広プリプレグ積層装置で断続大面積のプリプレグ積層体を作った状態を示す斜視図である。
【図１６】図１５の断続大面積のプリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置で裁断して得た断続スキン部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図１７】図１６の断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面のプリプレグ積層体積層治具に載置した状態を示す斜視図である。
【図１８】図１７の断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面になじませる状態を示す斜視図である。
【図１９】図１８の断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層する状態を示す斜視図である。
【図２０】図１９の幅広プリプレグの追加積層により得られた隙間無しのスキン部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図２１】図２０の隙間無しのスキン部プリプレグ積層体に、ダブラー部プリプレグ積層体を積層してダブルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【図２２】図４のプリプレグ点在積層装置で点在プリプレグ積層体を作った状態を示す斜視図である。
【図２３】図２２の点在プリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置で裁断して得た局所補強プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図２４】シングルコンター面のプリプレグ積層体積層治具上に載置積層したスキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体の上に、図２３の局所補強プリプレグ積層体を積層してシングルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【図２５】図１の製造装置におけるプリプレグ点在積層装置で点在プリプレグ積層体を作った状態を示す斜視図である。
【図２６】図２５の点在プリプレグ積層体をプリプレグ積層体裁断装置で裁断して得た局所補強プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図２７】ダブルコンター面のプリプレグ積層体積層治具上に載置したスキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体の上に、図２６の局所補強プリプレグ積層体を積層してダブルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 幅広プリプレグ積層装置
２ ***
３ 空気給排空間
４ 平面積層テーブル
５ 幅広プリプレグ
６ 積層ヘッド
７ 自動積層機
８ プリプレグ積層体裁断装置
９ 裁断テーブル
１０ 自動裁断機
１１ 細幅プリプレグ積層装置
１２ 平面積層テーブル
１３ 細幅プリプレグテープ
１４ 積層ヘッド
１５ 自動積層機
１６ プリプレグカセット
１７ プリプレグ点在積層装置
１８ 平面積層テーブル
１９ 細幅プリプレグ手積み位置検出用テンプレート
２０ 積層ヘッド
２１ 自動積層機
２２ プリプレグ積層体積層治具
２３ シングルコンター面
２４ ダブルコンター面
２５ クレーン
２６ ハンガー
２７，２７′ スライド式搬送装置
２８，２８′，２９ レール
３０，３０′ 走行装置
３１ チャック
３２ プリプレグカセットのケース
３３ 繰り出しロール
３４ 巻き込みロール
３５ ４５°方向の細幅プリプレグ
３６ ０°方向の細幅プリプレグ
３７ 巻き上げ紙
Ｆ 離型フィルム
Ｐ１ 大面積のプリプレグ積層体
Ｐ１ ′ 断続大面積のプリプレグ積層体
Ｐ２ 格子状のプリプレグ積層体
Ｐ３ 点在プリプレグ積層体
Ｐ３ ′ 点在プリプレグ積層体
Ｓ スキン部プリプレグ積層体
Ｓ′ 断続スキン部プリプレグ積層体
Ｄ ダブラー部プリプレグ積層体
Ｇ，Ｇ′ 局所補強プリプレグ積層体
Ｐ１ 胴体パネル用のシングルコンター形状の複合材パネル
Ｐ２ 翼パネルや胴体パネルに用いるダブルコンター形状の複合材パネル
Ｐ３ 開口部を作る胴体パネル用のシングルコンター形状の複合材パネル
Ｐ４ 機器取付用の補強部を持つ翼パネル用のダブルコンター形状の複合材パネル
Claims (10)
- 平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により平面積層し、大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することを並行して行い、次に大面積のプリプレグ積層体と格子状のプリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体を形成し、次いでこれらスキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体を順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してシングルコンター面の積層治具上に載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とする航空機用複合材パネルの製造方法。
- 請求項１記載の航空機用複合材パネルの製造方法において、シングルコンター面の積層治具上に載置するスキン部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げる際、離型フィルムを裁断テーブルに真空吸引したまま離型フィルムから引き剥がす方法をとり、シングルコンター面の積層治具上に載置したスキン部プリプレグ積層体の上に積層するダブラー部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にしてスキン部プリプレグ積層体に積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることを特徴とする航空機用複合材パネルの製造方法。
- 平面積層テーブル上に離型フィルムを真空引きにより密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空引きにより密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することを並行して行い、次に断続大面積のプリプレグ積層体と格子状プリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次断続スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体を形成し、次いで断続スキン部プリプレグ積層体を裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してダブルコンター面の積層治具上に載置し、断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面になじませた上、断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層し、次にこの隙間無しのスキン部プリプレグ積層体上にダブラー部プリプレグ積層体を裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送して載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とする航空機用複合材パネルの製造方法。
- 請求項３記載の航空機用複合材パネルの製造方法において、ダブルコンター面の積層治具上に載置する断続スキン部プリプレグ積層体、及びこの断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層後この隙間無しのスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体は、夫々１つの裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層治具上に載置積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々載置，積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることを特徴とする航空機用複合材パネルの製造方法。
- 平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御により平面積層し、大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することと、さらに別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを複数の所要位置に手積み又は４軸制御により平面積層し、点在プリプレグ積層体を形成することを並行して行い、次に大面積のプリプレグ積層体と格子状のプリプレグ積層体と点在プリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体，局所補強プリプレグ積層体を形成し、次いでこれらを順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してシングルコンター面の積層治具上に載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とする航空機用複合材パネルの製造方法。
- 請求項５記載の航空機用複合材パネルの製造方法において、シングルコンター面の積層治具上に載置するスキン部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げる際、離型フィルムを裁断テーブルに真空吸引したまま離型フィルムから引き剥がす方法をとり、積層治具上のスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体及びそのダブラー部積層体上に積層する局所補強プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体に積層の都度、離型フィルムを除去する方法をとることを特徴とする航空機用複合材パネルの製造方法。
- 平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを４軸制御に隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体を形成することと、別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空引きにより密着させた後、その離型フィルム上で各種幅寸法にスリットされた一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを４軸制御により縦方向，横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することと、さらに別の平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを複数の所要位置に手積み又は４軸制御により平面積層し、点在プリプレグ積層体を形成することとを並行して行い、次に断続大面積のプリプレグ積層体と格子状のプリプレグ積層体と点在プリプレグ積層体とを各々の平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次空中搬送して１つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法，形状となるように裁断して、順次断続スキン部プリプレグ積層体，ダブラー部プリプレグ積層体，局所補強プリプレグ積層体を形成し、次いで断続スキン部プリプレグ積層体を裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してダブルコンター面の積層治具上に載置し、断続スキン部プリプレグ積層体をダブルコンター面になじませた上、断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層し、次にこの隙間無しのスキン部プリプレグ積層体にダブラー部プリプレグ積層体，局所補強プリプレグ積層体を順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送して載置し、積層して、複合材パネルとなすことを特徴とする航空機用複合材パネルの製造方法。
- 請求項７記載の航空機用複合材パネルの製造方法において、ダブルコンター面の積層治具上に載置する断続スキン部プリプレグ積層体、この断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広のプリプレグを追加積層後この隙間無しのスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体及びこのダブラー部プリプレグ積層体上に積層する局所補強プリプレグ積層体は、夫々１つの裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層治具上に載置積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々載置，積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることを特徴とする航空機用複合材パネルの製造方法。
- 上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けた平面積層テーブルの上方に、一方向材又は／及びクロス材の幅広プリプレグを平面積層する４軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機を備えた幅広プリプレグ積層装置と、同じく上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けた別の平面積層テーブルの上方に、一方向材又は／及びクロス材の細幅プリプレグを格子状に平面積層する４軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機を備えた細幅プリプレグ積層装置と、同じく上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けたさらに別の平面積層テーブルの上方に細幅プリプレグ手積み位置検出用テンプレートを備えるか、または細幅プリプレグを平面積層する４軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機を備えたプリプレグ点在積層装置と、前記幅広プリプレグ積層装置と細幅プリプレグ積層装置とプリプレグ点在積層装置とで三方より囲まれる位置に設けられ上面に真空吸引，空気吹き出しの***を多数設けた裁断テーブルの上方に自動裁断機を備えたプリプレグ積層体裁断装置と、このプリプレグ積層体裁断装置を挾むようにプリプレグ点在積層装置と対向する位置に設けられシングルコンター面又はダブルコンター面を有するプリプレグ積層体積層治具と、前記幅広プリプレグ積層装置，細幅プリプレグ積層装置，プリプレグ点在積層装置とプリプレグ積層体裁断装置とを往来してプリプレグ積層体をスライド式に空中搬送するスライド式搬送装置と、前記プリプレグ積層体裁断装置とプリプレグ積層体積層治具とを往来してプリプレグ積層体をカーテン状に吊り上げて空中搬送するハンガー付きクレーンとより成る航空機用複合材パネルの製造装置。
- 請求項９記載の航空機用複合材パネルの製造装置において、細幅プリプレグ積層装置には、その自動積層機の積層ヘッドに着脱させる各種幅寸法の細幅プリプレグを繰り出し可能に収容した複数のプリプレグカセットを備えたことを特徴とする航空機用複合材パネルの製造装置。
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