JP6272202B2 - 複合パネルにおける屈曲部 - Google Patents

Description

本開示は、概して航空機に関し、特に、航空機の製造部品に関する。より詳しくは、本開示は、航空機用の複合パネルに屈曲部を形成するための方法及び装置に関する。

航空機の設計及び製造において、複合材料が使用される割合が増えつつある。航空機の中には、その主要構造部分の５０パーセント以上が複合材料によって形成されるものもある。複合材料は、航空機の重量を減らすために、航空機に用いられる場合がある。このように重量を減らすことによって、有料荷重容量及び燃料効率を増大することができる。また、複合材料によって、航空機の様々な構成部品の耐用年数を延ばすことができる。

複合材料は、頑丈で軽量な材料である場合があり、２つまたはそれ以上の異なる素材を組み合わせることによって形成される。例えば、限定するものではないが、複合材料は繊維及び樹脂を含んでもよい。繊維と樹脂とを組み合わせることによって、硬化複合材料を形成することができる。複合材料を用いることによって、航空機の各部分は、より大型の構成部分又はセクションとして形成されうる。例えば、航空機の胴体部を、円筒形のセクションとして形成し、これらを継ぎ合せて航空機の胴体部分を形成しうる。他の例として、限定するものではないが、翼のセクションを連結させて翼を形成したり、スタビライザーセクションを連結させてスタビライザーを形成したりする場合も含まれうる。

また、航空機の内部構成部品も、複合材料で形成してもよい。例えば、複合パネルは、限定するものではないが、航空機内のフロアパネル、トイレ、壁、クローゼット、座席部分間の仕切り、及び、出入口上方のヘッダーに使用してもよい。航空機内部では、複合パネルは傾斜した形状を有するかもしれない。このような傾斜した形状は、屈曲部とも言われ、２つの別個の複合パネルを継ぎ合わせることによって形成してもよい。他の例において、傾斜した形状は、単一のパネルによって形成してもよい。

現在のところ、複合パネルは、傾斜した形状が好ましい場合、曲げることによって傾斜形状を形成する場合がある。この傾斜形状は、例えば、限定するものではないが、Ｌ字形、すなわち約９０度の角度である。この複合パネルを、屈曲又は傾斜形状の型または他の適当な工具上に配置してもよい。次に、この複合材料を硬化することによって、傾斜形状の複合パネルを作製してもよい。しかし、このタイプの方法では、各部分ごとに別個の型または他の適当な工具が必要である。

複合パネルの形状ごとに型やその他の適当な工具を用意することは、費用がかさみ、面倒であろう。また、複合パネルの屈曲部の位置又は角度が変わると、そのように変更した複合パネルを作製するために新しい型または他の適当な工具を用いることもある。このような変更によって、さらなる時間と費用がかかる。

従って、屈曲部を有する複合パネルを作製する際の煩雑さを減らすための、上述した問題点を克服する方法及び装置が必要とされている。本開示の実施形態は、この必要性を満たすことを意図している。

例示的な一実施形態では、複合パネルに屈曲部を形成する方法が提供される。当該方法は、湾曲フランジを有するスロットを複合パネルに形成することと、湾曲フランジにシートを挿入することと、前記スロットを有する複合パネル、及び湾曲フランジ内のシートを、スロットの長軸周りに曲げることによって屈曲部を形成すること、を含む。

本開示の別の例示的な実施形態では、装置が提供される。当該装置は、第１の層と、フィラー層と、第２の層とを含む。第１の層及びフィラー層には、湾曲フランジを有するスロットが設けられている。湾曲フランジ内にはシートが配置されている。

さらに別の例示的な実施形態では、複合パネルに屈曲部を形成する方法が提供される。当該方法は、湾曲フランジを有するスロットを複合パネルに形成することと、湾曲フランジにシートを挿入することと、前記スロットを有する複合パネル、及び湾曲フランジ内のシートを、スロットの長軸周りに曲げることによって屈曲部を形成すること、を含む。複合パネルは、第１の積層体と第２の積層体との間にフィラー層を備えており、スロットが屈曲用スロット幅を有する一方、湾曲フランジは、屈曲用スロット幅より大きい屈曲許容幅を有し、スロットを形成することは、工具でスロットを切ることを含み、工具は、屈曲許容幅及び屈曲用スロット幅に対応する形状を有するカッターである。シートは、硬化ガラス繊維と、当該硬化ガラス繊維に接着された装飾材料とを備え、装飾材料は、所望のテクスチャーまたは所望の色の少なくとも１つを備える。屈曲用スロット幅は、複合パネルを曲げることにより屈曲部を形成した結果、第１の積層体の端部がシートに接触するように、設定されている。

別の例示的な実施形態では、装置が提供される。当該装置は、第１の層と、フィラー層と、第２の層と、シートと、曲げ工具とを備える。第１の層及びフィラー層には、湾曲フランジを有するスロットが設けられており、第１の層、フィラー層、及び第２の層は、複合パネルを形成している。スロットが屈曲用スロット幅を有する一方、湾曲フランジは、屈曲用スロット幅より大きい屈曲許容幅を有する。シートは、スロットの湾曲フランジに配置されており、硬化ガラス繊維と、当該硬化ガラス繊維に接着された装飾材料とを備え、装飾材料は、所望のテクスチャーまたは所望の色の少なくとも１つを備える。曲げ工具は、湾曲フランジを有するスロットを備える複合パネルを曲げることによって複合パネルに屈曲部を形成するように構成されており、屈曲用スロット幅は、複合パネルを曲げることにより屈曲部を形成した結果、第１の積層体の端部がシートに接触するように設定されている。

要約すると、本発明の一側面によれば、複合パネルに屈曲部を形成する方法が提供され、当該方法は、湾曲フランジを有するスロットを複合パネルに形成することと、湾曲フランジにシートを挿入することと、前記スロットを有する複合パネル、及び、湾曲フランジ内のシートをスロットの長軸周りに曲げることによって屈曲部を形成すること、を含む。

好適には、当該方法において、湾曲フランジは、屈曲用スロット幅より大きい屈曲許容幅を有する。

好適には、当該方法において、前記形成する工程は、工具を用いてスロットを切削することを含み、前記工具は、屈曲許容幅及び屈曲用スロット幅に対応した形状を有するカッターである。

好適には、当該方法において、前記シートは、繊維強化材料からなる。

好適には、当該方法において、前記シートは硬化ガラス繊維を含む。

好適には、当該方法において、前記シートは、所望の色又は所望のテクスチャーの少なくとも１つを備える、硬化ガラス繊維に接着された材料をさらに含む。

好適には、当該方法において、屈曲用スロット幅は、ＢＳ>ＢＡ−２Ｋ（Ｒ−Ｔ）で表わされ、ここで、ＢＳは屈曲用スロット幅であり、ＢＡは屈曲許容幅であり、Ｒはコーナー半径であり、ＫはＴａｎ（Ａ／２）でり、Ａは屈曲角度であり、Ｔは複合パネルの厚みである。

好適には、当該方法において、前記複合パネルは、第１の積層体と第２の積層体との間にフィラー層を備える。

好適には、当該方法において、前記スロットは、前記第１の積層体及び前記フィラー層に形成されている。

好適には、当該方法において、前記屈曲用スロット幅は、前記複合パネルを曲げることにより前記屈曲部を形成した結果、前記第１の積層体の端部が前記シートに接触するように設定されている。

好適には、当該方法において、前記屈曲用スロット幅は、前記複合パネルを曲げることにより前記屈曲部を形成した結果、前記第１の積層体の端部が互いに接触しないように設定されている。

好適には、当該方法において、前記フィラー層はハニカムパネルである。

好適には、当該方法において、前記屈曲部を有する前記複合パネルは、航空機の一部である。

本発明の他の側面によれば、第１の層と、フィラー層と、第２の層とを備え、第１の層及びフィラー層には湾曲フランジを有するスロットが設けられており、スロットの湾曲フランジ内に位置するシートをさらに備える装置が提供される。

好適には、第１の層は第１の積層体であり、第２の層は第２の積層体である。

好適には、当該装置において、第１の層、フィラー層、及び第２の層は、複合パネルを形成している。

好適には、当該装置は、湾曲フランジを有するスロットを備える複合パネルを曲げることによって複合パネルに屈曲部を形成するように構成された曲げ工具をさらに備える。

好適には、当該装置において、湾曲フランジを有するスロットは、屈曲用スロット幅より大きい屈曲許容幅を有する。

好適には、当該装置において、屈曲用スロット幅は、ＢＳ>ＢＡ−２Ｋ（Ｒ−Ｔ）で表わされ、ここで、ＢＳは屈曲用スロット幅であり、ＢＡは屈曲許容幅であり、Ｒはコーナー半径であり、ＫはＴａｎ（Ａ／２）でり、Ａは屈曲角度であり、Ｔは複合パネルの厚みである。

好適には、当該装置において、屈曲用スロット幅は、複合パネルを曲げることにより屈曲部を形成した結果、第１の積層体の端部がシートに接触するように構成されている。

好適には、当該装置において、屈曲用スロット幅は、複合パネルを曲げることにより屈曲部を形成した結果、第１の積層体の端部が互いに接触しないように構成されている。

本発明のさらに別の側面によれば、複合パネルに屈曲部を形成する方法が提供される。当該方法は、湾曲フランジを有するスロットを複合パネルに形成することを含む。複合パネルは、第１の積層体と第２の積層体との間にフィラー層を備えており、スロットが屈曲用スロット幅を有する一方、湾曲フランジは、屈曲用スロット幅より大きい屈曲許容幅を有する。スロットを形成することは、工具でスロットを切削ことを含む。工具は、屈曲許容幅及び屈曲用スロット幅に対応する形状を有するカッターである。上記方法は、湾曲フランジにシートを挿入することをさらに含み、当該シートは、硬化ガラス繊維と、当該硬化ガラス繊維に接着された装飾材料とを備え、装飾材料は、所望のテクスチャーまたは所望の色の少なくとも１つを備える。上記方法は、スロットを有する複合パネル、及び湾曲フランジ内のシートを、スロットの長軸周りに曲げることによって屈曲部を形成することをさらに含み、屈曲用スロット幅は、複合パネルを曲げることにより屈曲部を形成した結果、第１の積層体の端部がシートに接触するように、設定されている。

本発明のさらに別の側面によれば、第１の層と、フィラー層と、第２の層とを備える装置が提供され、第１の層及びフィラー層には、湾曲フランジを有するスロットが設けられており、第１の層、フィラー層、及び第２の層は、複合パネルを形成しており、スロットが屈曲用スロット幅を有する一方、湾曲フランジは、屈曲用スロット幅より大きい屈曲許容幅を有する。上記装置は、スロットの湾曲フランジに配置されたシートをさらに備え、当該シートは、硬化ガラス繊維と、当該硬化ガラス繊維に接着された装飾材料とを備え、装飾材料は、所望のテクスチャーまたは所望の色の少なくとも１つを備える。上記装置は、湾曲フランジを有するスロットを備える複合パネルを曲げることによって複合パネルに屈曲部を形成するように構成された曲げ工具をさらに備え、屈曲用スロット幅は、複合パネルを曲げることにより屈曲部を形成した結果、第１の積層体の端部がシートに接触するように設定されている。

特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態において独立して達成することができ、あるいは他の実施形態との組み合わせてもよく、さらなる詳細は、以下の説明及び図面を参照すれば理解されるであろう。

例示的な実施形態に特有のものと考えられる新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態、ならびに、好ましい使用の態様、さらにその目的及び利点は、下記の本開示の例示的な一実施形態の詳細な説明を添付の図面に関連させて参照することによって、最もよく理解されるであろう。
例示的な一実施形態による複合パネル作製環境のブロック図である。 例示的な一実施形態によるカッターの図である。 例示的な一実施形態による複合パネルの断面図である。 例示的な一実施形態によるスロットの図である。 例示的な一実施形態による複合パネルの上面図である。 例示的な一実施形態による、シートを備えたスロットの図である。 例示的な一実施形態による、曲げられた形状の複合パネルの図である。 例示的な一実施形態による、複合パネルに屈曲部を形成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、複合パネルに屈曲部を形成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を実施することができる、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による航空機のブロック図である。

例示的な実施形は、１つ又はそれ以上の問題点を認識し考慮している。例えば、例示的な実施形態は、従来の屈曲部では曲げ角度に限界があり得るということを、認識且つ考慮している。例えば、屈曲部でフィラー層を露出させるのは望ましくない場合がある。従って、従来の屈曲部は、フィラー層及び表面シートの厚みによる屈曲角度の限界があり得る。具体的には、外側屈曲半径は、フィラー層及び表面シートの厚みによって、制限されうる。

例示的な実施形態は、複合パネルの厚みを増すことによって、フィラー層を露出させずに外側屈曲半径を大きくすることができることを、認識且つ考慮している。しかし、複合パネルの厚みが増すと、複合パネルの重量が増す場合があり、これは望ましくない。

また、例示的な実施形態は、露出したフィラー層を覆うことが望ましいかもしれないということを、認識且つ考慮している。例えば、屈曲部における露出したフィラー層を覆うことは、見た目の面で、より好ましいかもしれない。例示的な実施形態は、一方で、複合パネルの屈曲部にカバーを取り付けることは、航空機の複合パネルの重量を増し、望ましくないことも、認識且つ考慮している。具体的には、例示的な実施形態は、複合パネルの屈曲部にカバーを取り付けるために留め具又は接着剤を用いると、複合パネルの重量が増し、望ましくないことを、認識且つ考慮している。例示的な実施形態は、留め具または接着剤を使用すると、接合の耐久性が不十分なものとなることも認識且つ考慮している。

従って、例示的な実施形態は、複合パネルに屈曲部を形成するための方法及び装置を提供する。複合パネルに屈曲部を形成するための当該方法は、湾曲フランジを有するスロットを複合パネルに形成することと、湾曲フランジにシートを挿入することと、スロットを有する複合パネル、及び湾曲フランジ内のシートを、スロットの長軸周りに曲げることにより屈曲部を形成すること、を含む。

図面、特に、図１を参照して説明すると、複合パネル作製環境が、例示的な一実施形態に従って示されている。この実施例では、複合パネル作製環境１００を、屈曲部１１４を有する複合パネル１０１を作製するために用いてもよい。

図示のように、複合パネル作製環境１００は、複合パネル１０１と、複合パネル作製システム１２０とを有する。屈曲部１１４を有する複合パネル１０１を、複合パネル作製システム１２０を用いて作製してもよい。この実施例では、複合パネル作製システム１２０は、スロット形成工具１０２及び曲げ工具１０４を含む。

この実施例では、スロット形成工具１０２は、カッター１０６を含んでいてもよい。カッター１０６を備えるスロット形成工具１０２を用いて、湾曲フランジ１１０を有するスロット１０８を、複合パネル１０１に切り込んでもよい。シート１１１を、湾曲フランジ１１０に挿入してもよい。シート１１１は、所望の材料１１３によって形成してもよい。いくつかの実施例において、この所望の材料１１３は、曲げることによって屈曲部１１４を形成するのに十分な可撓性を有していてもよい。また、所望の材料１１３は、大幅に劣化することなく、航空機での使用に耐えうる十分な耐久性を有するものであってよい。いくつかの実施例において、シート１１１は、繊維強化材料であってもよい。いくつかの実施例において、シート１１１は、既に硬化された複合シートであってもよい。一実施例において、所望の材料１１３は、硬化ガラス繊維であってもよい。他のいくつかの実施例において、所望の材料１１３は、ポリマー材料を含んでもよい。次に、スロット１０８を有する複合パネル１０１、及び、湾曲フランジ１１０内のシート１１１を、スロット１０８の長軸１１２周りに曲げることによって、屈曲部１１４を形成してもよい。長軸１１２は、スロット１０８の長さに沿って伸びている。屈曲部１１４は、外側湾曲長さ１１６及び角度１１７を有する。シート１１１によって、外側湾曲長さ１１６を、複合パネル１０１の厚み１１８によって限定される外側湾曲長さより大きくすることができるであろう。

これらの実施例において、曲げ工具１０４を必要としない場合もある。複合パネル１０１を、いかなる工具も用いずに、手で所望の形状に曲げてもよい。いくつかの実施形態において、曲げ工具１０４は、例えば、限定するものではないが、コンピューター制御または人間が制御する機械であってもよく、当該機械が、複合パネル１０１を所望の形状に曲げることによって、他の構成部品と連結できるようにしてもよい。他の例において、曲げ工具１０４は型であってもよく、この型の上で複合パネル１０１が曲げられ、さらなる加工が行われる。

これらの例において、スロット形成工具１０２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、スロット形成工具１０２は、コンピューター数値制御（ＣＮＣ）ルーターであってもよい。スロット形成工具１０２として実施可能なコンピューター数値制御の例として、限定するものではないが、MAG Cincinnatiから入手可能なCincinnati Milacron １-Access コンピューター数値制御ルーターがある。もちろん、スロット１０８を切ることができれば、いかなる数値制御（ＮＣ）または手動ルーターを用いてもよい。他の例として、限定するものではないが、スロット形成工具１０２は、手持ち式又は手動制御式ルーターを用いて実施してもよい。

様々な例示的な実施形態において、湾曲フランジ１１０を有するスロット１０８は、カッター１０６で形成してもよい。カッター１０６は、複合パネル１０１の端から端までカッター１０６を動かすことによって、湾曲フランジ１１０を有するスロット１０８が形成されるような、湾曲フランジ１１０を有するスロット１０８に対応した形状を有していてもよい。これらの例において、複合パネル１０１はすでに硬化されていてもよい。

図１の複合パネル作製環境１００の図示は、例示的な一実施形態を実施する方法を物理的または構成的に限定することを意図していない。図に示した構成要素に加えて、又は、これに代えて、他の構成要素を用いてもよい。不要な構成要素もあるかもしれない。また、ブロックは、機能的な構成要素を示すために用いられている。例示的な一実施形態において実施する際には、これらのブロックの１つ又はそれ以上を、組み合わせたり、分割したり、あるいは組み合わせて異なるブロックに分割したりしてもよい。例えば、限定するものではないが、複合パネル作製環境１００は、複合パネル製造システムをさらに含んでもよい。この複合パネル製造システムを用いて、曲げる前の複合パネル１０１を製造してもよい。また、図１には示していないが、第１の積層体、フィラー層、及び第２の積層体によって、複合パネル１０１を形成してもよい。

次に、図２を参照して説明すると、例示的な一実施形態に従って、カッター２００が示されている。カッター２００は、図１のスロット形成工具１０２に用いられるカッター１０６の物理的な実施形態であり得る。この例において、カッター２００は、シャフト２０２及びフランジ状端部２０４を有する。カッター２００は、図１に示したスロット１０８のようなスロットを形成するために用いることができる。シャフト２０２は、太さ２０８を有する。フランジ状端部２０４は、幅２１０を有する。フランジ状端部２０４の幅２１０を用いて、所望の幅を有するスロットを形成することができる。フランジ状端部２０４の縁部２０６は、厚み２１２及び幅２１４を有してもよい。この例において、カッター２００の寸法を用いることによって、複合パネルを加工し、所望の屈曲部を形成してもよい。カッター２００は、様々な材料によって形成することができ、例えば、限定するものではないが、鋼、アルミニウム複合材料、又はその他の適当な材料によって形成することができる。さまざまな例示的な実施形態に示されたこれら及び他の寸法は、一実施形態における例にすぎない。他の例示的な実施形態では、他の寸法やパラメータを用いることもありうる。

次に、図３を参照して説明すると、例示的な一実施形態に従って、複合パネル３００の断面図を示している。この例において、複合パネル３００は、図１の複合パネル１０１の物理的な実施形態であり得る。複合パネル３００は、第１表面シートとも呼ばれる積層体３０２と、フィラー層３０４と、積層体３０６すなわち第２表面シートとを含んでいてもよい。

積層体３０２は、２つの複合層、すなわち層３０８及び３１０によって形成されていてもよい。同様に、積層体３０６も、２つの複合層、すなわち層３１２及び３１４によって形成されていてもよい。積層体３０２及び積層体３０６を形成する層またはサブレイヤー（sub-layers）の数は、個々の実施形態によって変わるかもしれない。例えば、限定するものではないが、いくつかの実施形態においては１つの層が用いられ、他の実施形態においては３つの層が用いられることもあり得る。層の正確な数は、個々の用途または実施形態の少なくとも１つによって変わるかもしれない。

本明細書において、「少なくとも１つの」という語句が品目のリストと共に用いられる時は、リストアップされた品目の１つまたはそれ以上の様々な組み合わせを使用し得ることを意味し、リストにおける各品目の１つだけを必要とするかもしれない。例えば、「品目Ａ、品目Ｂ、または品目Ｃの少なくとも１つ」は、限定するものではないが、品目Ａ、品目Ａ及び品目Ｂ、又は、品目Ｂ、を含み得る。この例は、さらに、品目Ａ、品目Ｂ、及び、品目Ｃ、又は、品目Ｂ及び品目Ｃ、を含み得る。もちろん、これらの品目のあらゆる組み合わせが存在する。他の例において、「少なくとも１つの」は、例えば、限定するものではないが、「２個の品目Ａと、１個の品目Ｂと、１０個の品目Ｃ」、「４個の品目Ｂと７個の品目Ｃ」、及び、他の適当な組み合わせであってもよい。品目は、ある特定の物又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、リスト上の全ての品目を必要とするわけではないということを意味する。

積層体３０２は、様々な配向の層によって形成してもよい。このような配向の例としては、例えば、限定するものではないが、０度、＋／−４５度、９０度の層方向や、０度、＋／−３０度、＋／−６０度、９０度の層方向がある。

これらの例において、積層体３０２及び積層体３０６に用いられ得る材料は、樹脂を予備含浸したファブリックの形態であってもよい。このタイプのファブリックは、プリプレグファブリックとも呼ばれる。これらのタイプの強化材は、織物、ロービング、及び、一方向性テープの形態をとってもよい。このタイプのファブリックでは、レイアップの前に、樹脂および硬化剤を、強化用繊維又は材料に含浸させてもよい。特にこの例においては、積層体３０２及び積層体３０６は、例えば、限定するものではないが、ポリエステル及びガラス繊維、フェノール及びガラス繊維、エポキシ樹脂及び炭素繊維、エポキシ、ガラス繊維、金属、箔、スクリーン、または他の適切な材料を樹脂予備含浸されたファブリックであってもよい。

フィラー層３０４は、多数の異なる材料を用いて形成してもよい。例えば、限定するものではないが、nomex（登録商標）繊維、ガラス繊維、アラミド、金属、またはその他の適当な材料を用いてフィラー層３０４に形成してもよい。これらの例において、フィラー層３０４は、ハニカムマトリックスの形状を有することによってハニカムパネルを形成してもよい。フィラー層３０４は、積層体３０２及び積層体３０６に見られるような重い材料を用いることなく、複合パネル３００を所望の厚みに形成することができる。いくつかの実施例では、フィラー層３０４は、コアとも呼ばれる。フィラー層３０４がハニカムマトリックスの形状を有するいくつかの実施例においては、フィラー層３０４は、ハニカムコアと呼ばれる。

フィラー層３０４は、複合パネル３００に、中実の積層板と同等又はそれ以上の強度を与えることができる。また、フィラー層３０４を用いることによって、複合パネル３００の重量を、中実の積層板よりも小さくすることができる。いくつかの実施例においては、積層体３０２と積層体３０６とをフィラー層３０４で仕切ることによって、所望の強度及び所望の重量を得ることができる。フィラー層３０４の材料及びフィラー層３０４の形状の少なくとも１つが、複合パネル３００の強度及び重量に影響し得る。

この例において、複合パネル３００は、厚み３１６を有する。厚み３１６は、約１インチであってもよい。複合パネル３００の厚み３１６は、個々の実施形態によって異なるかもしれない。厚みの範囲の例としては、例えば、限定するものではないが、０．３７５インチと約１．５インチの間があり、他の適当な範囲であってもよい。

複合パネル３００は、他の例において、約０．２５インチ〜約２．５インチの厚みの範囲であってもよい。これらの例において、曲げ半径は、複合パネル３００の厚みの３．４倍までであってもよい。これらの範囲の場合、複合パネル３００の厚みが約０．５インチの場合、複合パネル３００の曲げ半径は約１．７インチまでであり得る。複合パネル３００の厚みが約１インチの場合、このパネルの曲げ半径は約３．４インチまでであり得る。これらの例は、単に説明のためであり、実施例によって寸法は変化することもあり得る。

次に、図４を参照して説明すると、例示的な一実施形態に従って、スロット４００が示される。これらの例において、スロット４００は、複合パネル３００を硬化した後に形成してもよい。図２に示したカッター２００などの工具を用いて、図３に示した複合パネル３００にスロットを形成してもよい。

この例において、スロット４００は、複合パネル３００内に形成してもよい。スロット４００は、図２に示したカッター２００のような工具を、図３に示した複合パネル３００に沿って一回通過させることによって形成してもよい。スロット４００は、積層体３０２の表面４０４に沿って、屈曲用スロット幅４０２を有してもよい。この部分から、スロット４００の幅は、屈曲許容幅４０６まで広がっている。スロット４００の幅の拡張が増加することによって、湾曲フランジ４０８が形成されている。この例においては、屈曲許容幅４０６は、図２に示したカッター２００のフランジ状端部２０４の幅に対応する幅を有してもよい。

カッター２００の寸法は、所望の寸法を有するスロット４００が形成できるように選択してもよい。スロット４００の寸法は、複合パネル３００に形成される屈曲部の寸法に影響しうる。従って、カッター２００の寸法は、複合パネル３００の屈曲部が所望の角度及び所望の外側湾曲長さの少なくとも１つを有するように選択してもよい。面４１２の曲線４１０は、屈曲用スロット幅４０２と関連して、所望の角度及び所望の外側湾曲長さの少なくとも１つを有する屈曲部を複合パネル３００に形成することができるように選択される。面４１６の湾曲４１４は、屈曲用スロット幅４０２と関連させて、所望の角度及び所望の外側湾曲長さの少なくとも１つを有する屈曲部を複合パネル３００に形成することができるように選択すればよい。

次に、図５を参照して説明すると、例示的な一実施形態に従って、複合パネルの上面図が示されている。具体的には、図４の５-５線の方向に見た複合パネル３００の上面図が示されている。この例においてわかるように、スロット４００は、複合パネル３００の側面５００から側面５０２まで延びている。スロット４００の形成においては、図２に示したカッター２００などのカッター工具を、複合パネル３００に沿って側面５００から側面５０２まで動かすことによって、スロット４００を形成してもよい。破線５０４及び破線５０６は、屈曲許容幅４０６の縁部の位置を示し得るが、この屈曲許容幅は同図では見えない。スロット４００は、長軸５０８を有する。図示のように、長軸５０８は、側面５００から側面５０２まで、スロット４００の長さにわたって延びている。いくつかの例示的な実施形態において、複合パネル３００を長軸５０８周りに曲げられる。

次に、図６を参照して説明すると、例示的な一実施形態に従って、シートを備えたスロットが図示されている。具体的には、スロット４００の湾曲フランジ４０８内にシートが配置された複合パネル３００の図である。シート６０２は、図１のシート１１１の物理的な実施形態でありうる。図６は、図５における６-６線の方向から見た図であり、この点は、図３及び図４についても同様である。

シート６０２は、厚み６０４を有する。図示のように、厚み６０４は、屈曲許容幅４０６の縁部におけるスロット４００の厚み６０６より小さい。屈曲許容幅４０６の縁部におけるスロット４００の厚み６０６は、図２のフランジ状端部２０４の縁部２０６の厚みによって規定され得る。

図７は、例示的な一実施形態に従って、曲げられた形状の複合パネルを示したものである。これらの例において、複合パネル３００及びシート６０２は、スロット４００の長軸５０８周りに折り曲げられている。図１における曲げ工具１０４などの工具を用いて、複合パネル３００及びシート６０２を曲げてもよい。

この例において、複合パネル３００は、屈曲部７００を有する。複合パネル３００は、角度７０２を有する。当該角度は、この例では、約９０度であってもよい。もちろん、角度７０２は、個々の実施形態によって変わるかもしれない。例えば、角度７０２は、７５度、８０度、１２０度、または他の適当な角度であってもよい。図示のように、屈曲部７００は、点７０４から点７０６まで延びている。屈曲部７００の外側湾曲長さ７０８は、点７０４から点７０６までの距離である。

図示のように、スロット４００の寸法は、角度７０２及び外側湾曲長さ７０８の少なくとも１つに影響を与える。図２に示したカッター２００の寸法は、スロット４００の寸法に影響を与える。従って、カッター２００の寸法は、外側湾曲長さ７０８を有する屈曲部７００を形成できるように選択される。カッター２００の寸法は、角度７０２を形成できるように選択してもよい。カッター２００の寸法を変更することによって、屈曲部７００の外側湾曲長さ７０８及び角度７０２の少なくとも１つが変化し得る。図示のように、シート６０２及び積層体３０２が、屈曲部７００の内面７１０を形成する。

図４〜図６に示したスロット４００の屈曲用スロット幅４０２は、屈曲部７００を形成できるように選択してもよい。屈曲用スロット幅４０２は、複合パネル３００を曲げることによって屈曲部７００を形成した結果、積層体３０２の端部がシート６０２に接触するように構成してもよい。屈曲用スロット幅４０２は、複合パネル３００を曲げることによって屈曲部７００を形成した結果、積層体３０２の端部同士が互いに接触しないように構成してもよい。これらの例において、屈曲用スロット幅４０２を、以下のように特徴付けてもよい。

ＢＡは、屈曲許容幅４０６であり、Ｒはコーナー半径である。この例において、Ａは、角度７０２などの屈曲角度である。
これらの例において、屈曲用スロット幅４０２を、以下のように特徴付けてもよい。

ＢＳは屈曲用スロット幅４０２であり、ＢＡは屈曲許容幅４０６であり、ＫはＴＡＮ（Ａ／２）である。Ｔは複合パネル３００の厚みである。

スロット４００の湾曲フランジ４０８にシート６０２を挿入することによって、外側湾曲長さ７０８が、複合パネル３００の厚み３１６によって限定されなくなる。スロット４００を有する複合パネル３００及び湾曲フランジ４０８内のシート６０２をスロットの長軸５０８周りに曲げることによって、接着剤や留め具を用いることなく、シート６０２をスロット４００に内包することができる。シート６０２は、露出したフィラー層３０４を覆ってもよい。

シート６０２は、所望の材料及び装飾層を含んで構成してもよい。いくつかの実施例において、所望の材料は、硬化ガラス繊維である。これらの実施例において、装飾層は、硬化ガラス繊維に接着してもよい。装飾層は、所望の色又は所望のテクスチャーの少なくとも１つを与えるものであってもよい。

他の実施例において、シート６０２は、テキスト、記号、またはその他のグラフィック表示などの情報を含んでいてもよい。いくつかの実施例において、装飾層が、テキスト、記号、またはその他のグラフィック表示などの情報を含んでもよい。シート６０２は、可撓性の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイの一部を含む又は形成していてもよい。このように、シート６０２によって、光や情報を与えたり、他の適当な機能を実行したりしてもよい。これらの実施例において、装飾層は、屈曲部７００の内面７１０を形成してもよい。

図２〜図７に示した様々な構成部品を、図１の要素と組み合わせたり、図１の要素と共に用いたりしてもよく、これら２つを組み合わせてもよい。また、図２〜図７の構成部品のいくつかは、図１にブロックで示した要素が物理的な構造としていかに実施されるかを示す例であってもよい。

次に、図８を参照して説明すると、例示的な一実施形態に従って、複合パネルに屈曲部を形成するための方法のフローチャートが示されている。図８に示したプロセスは、複合パネル作製環境１００において実施してもよい。当該プロセスを、複合パネル作製システム１２０を用いて、複合パネル作製環境１００において実施することにより、複合パネル１０１を形成してもよい。特に、当該プロセスによって、図１の複合パネル１０１における屈曲部１１４を形成してもよい。

当該プロセスでは、まず、湾曲フランジを有するスロットを複合パネルに形成される（工程８０２）。スロットは、図１のスロット１０８であってもよい。スロットは、図４に示したスロット４００であってもよい。いくつかの実施例においては、この形成工程は、工具でスロット４００を切削することを含み、当該工具は、屈曲許容幅４０６及び屈曲用スロット幅４０２に対応する形状を有するカッター２００である。スロット４００は、積層体３０２及びフィラー層３０４に形成してもよい。スロット４００は、複合パネル３００における積層体３０２の一部、及び、フィラー層３０４の部分を切り取ることによって形成してもよい。一実施例において、湾曲フランジ４０８を有するスロット４００を複合パネル３００に切りこんでもよい。このプロセスでは、次に、湾曲フランジにシートを挿入する（工程８０４）。シートは、図１のシート１１１であってもよい。いくつかの実施例において、シートは、硬化ガラス繊維によって形成されていてもよい。当該プロセスでは、次に、スロット４００を有する複合パネル３００及び湾曲フランジ４０８内のシート１１１を、スロット４００の長軸５０８周りに曲げることによって屈曲部を形成する（工程８０６）。スロット４００を有する複合パネル３００及び湾曲フランジ４０８内のシート１１１を、スロット４００の長軸５０８周りに曲げることによって、接着剤や留め具を用いることなく、シート１１１をスロット１０８に内包することができる。

次に、図９を参照して説明すると、例示的な一実施形態に従って、複合パネルに屈曲部を形成するための方法のフローチャートが示されている。図９に示したプロセスを実施することによって、図１に示した複合パネル１０１に屈曲部１１４を形成してもよい。

当該プロセスでは、まず、湾曲フランジ４０８を有するスロット４００を複合パネル３００に形成する（工程９０２）。複合パネル３００は、第１の積層体と第２の積層体との間にフィラー層３０４を備え、スロット４００は屈曲用スロット幅４０２を有し、湾曲フランジ４０８は屈曲用スロット幅４０２より大きい屈曲許容幅４０６を有する。この工程は、工具でスロット４００を切ることを含み、当該工具は、屈曲許容幅４０６及び屈曲用スロット幅４０２に対応する形状を有するカッター２００である。工具は、スロット形成工具１０２であってもよい。第１の積層体は、積層体３０２であってもよい。第２の積層体は、積層体３０６であってもよい。スロットは、図１におけるスロット１０８であってもよい。スロットは、第１の積層体の一部及びフィラー層の一部を取り除くことによって形成してもよい。いくつかの実施例において、複合パネルは、積層体３０２、フィラー層３０４、積層体３０６を有する複合パネル３００であってもよい。

当該プロセスでは、次に、湾曲フランジにシートを挿入する（工程９０４）。シートは、硬化ガラス繊維及び当該硬化ガラス繊維に接着された装飾材料を含み、装飾材料は所望のテクスチャー又は所望の色の少なくとも１つを備えている。シートは、図６のシート６０２であってもよい。

当該プロセスでは、次に、スロットを有する複合パネル及び湾曲フランジ内のシートをスロットの長軸５０８周りに曲げることによって屈曲部７００を形成する（工程９０６）。屈曲用スロット幅は、複合パネルを曲げることにより屈曲部を形成した結果、第１の積層体の端部がシートに接触するように設定される。スロットを有する複合パネル及び湾曲フランジ内のシートを、スロットの長軸周りに曲げることによって、接着剤や留め具を用いることなく、シートをスロットに内包することができる。具体的には、シートと、フィラー層、第１の積層体、及び第２の積層体の少なくとも１つとの接触によって、シートがスロット内に保持される。その後、当該プロセスは終了する。

異なる図示の実施形態におけるフローチャートおよびブロック図は、例示的な一実施形態の装置及び方法の、可能性のある実施例における構成、機能、および動作を示すものである。この点において、フローチャート又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、及び／又は操作またはステップの一部を表す場合もある。

例示的な一実施形態のいくつかの代替実施例において、ブロックで示した機能は、図面に記載した順序とは異なる順序で行われる場合もある。例えば、限定するものではないが、いくつかのケースにおいて、連続して示されている２つのブロックは、それらが有する機能によっては、実質的に同時に行われたり、逆の順序で行われたりする場合もある。また、フローチャート又はブロック図に図示されたブロックに加えて、他のブロックが追加される場合もある。

本開示の例示的な実施形態は、図１０に示したような航空機の製造およびサービス方法１０００、及び、図１１に示したような航空機１１００に関連させて説明することができる。まず、図１０について説明すると、航空機の製造及びサービス方法のブロック図が、例示的な一実施形態に従って示されている。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１０００は、図１１に示した航空機１１００の仕様決定及び設計１００２と、材料調達１００４とを含んでもよい。

生産中の工程としては、図１１に示した航空機１１００の部品及び小組立品（subassembly）の製造１００６及びシステムインテグレーション１００８が行われる。その後、図１１に示した航空機１１００は、例えば認証及び納品１０１０の工程を経て、就航１０１２に入る。顧客によるサービス１０１２の間は、図１１に示した航空機１１００は、定例のメンテナンス及びサービス１０１４のスケジュールに組み込まれるが、これは、調整、変更、再磨き上げ、及びその他のメンテナンス又はサービスを含む場合もある。

航空機の製造及びサービス方法１０００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター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１１を参照すると、例示的な一実施形態を実施可能な航空機の図が示されている。この例において、航空機１１００は、図１０に示した航空機の製造及びサービス方法１０００によって製造され、複数のシステム１１０４と内装１１０６とを備えた機体１１０２を含んでもよい。システム１１０４の例としては、１つ又はそれ以上の駆動系１１０８、電気系１１１０、油圧系１１１２、環境系１１１４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することもできる。

ここに具体化した装置及び方法は、図１０に示した航空機の製造及びサービス方法１０００における少なくとも１つの段階において採用することができる。１つまたはそれ以上の例示的な実施形態を、部品及び小組立品製造工程１００６において用いてもよい。例えば、図１における屈曲部１１４を有する複合パネル１０１は、部品及び小組立品（subassembly）の製造１００６又はシステムインテグレーション１００８の少なくとも１つにおいて用いてもよい。具体的には、図１における屈曲部１１４を有する複合パネル１０１は、部品及び小組立品（subassembly）の製造１００６又はシステムインテグレーション１００８の少なくとも１つにおいて形成してもよい。屈曲部１１４を有する複合パネル１０１は、航空機１１００の一部であってもよい。具体的には、図１における屈曲部１１４を有する複合パネル１０１は、航空機１１００の内装１１０６の一部であってもよい。また、図１における屈曲部１１４を備えた複合パネル１０１を、部品及び小組立品製造工程１００６において、他の部品と連結してもよい。さらに、図１における屈曲部１１４を有する複合パネル１０１は、メンテナンス及びサービス１０１４において、交換やアップグレードを行うために用いてもよい。特に、メンテナンス及びサービス１０１４において、定例のメンテナンス、アップグレード、再磨き上げ、及び、メンテナンス及びサービス１０１４の間に行われ得る他の作業の際に用いられた複合パネルに、屈曲部を形成してもよい。例えば、航空機１１００の予定されたメンテナンスにおいて、航空機１１００を点検してもよい。

また、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、例えば、実質的に航空機１１００の組み立て速度を速めたりコストを削減したりすることによって、システムインテグレーション１００８及び認証及び納品１０１０において用いてもよい。同様に、１つまたはそれ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせを、航空機１１００のサービス中に、例えば、メンテナンス及びサービス１０１６に用いてもよいが、これに限定されない。

例示的な実施形態によれば、複合パネルに屈曲部を形成するための方法及び装置が提供される。具体的には、例示的な実施形態によって提供される、複合パネルに屈曲部を形成するための方法及び装置は、屈曲部の外側湾曲長さが複合パネルの厚みによって制限されないようにしたものである。

スロット４００の湾曲フランジ４０８にシート６０２を挿入することによって、シート６０２が屈曲部７００の内面７１０の一部を構成する。シート６０２は、フィラー層３０４の露出部分を覆ってもよい。また、シート６０２は、所望の色及び所望のテクスチャーの少なくとも１つを提供するものであってもよい。

屈曲用スロット幅４０２は、複合パネル３００を曲げて屈曲部７００を形成した結果、積層体３０２の端部がシート６０２に接触するように設定してもよい。従って、接着剤又は留め具を用いることなく、シート６０２をスロット４００内に保持することができる。複合パネル３００の厚みを増して、積層体３０２の端部が互いに接触するようにした場合よりも、シート６０２を用いる場合の方が、複合パネル３００を軽量化することができる。また、露出したフィラー層にカバーを取り付けた場合又は接着した場合よりも、シート６０２を用いる場合の方が、複合パネル３００を軽量化することができる。

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 (7)

1. 第１の積層体と第２の積層体との間にフィラー層を備える複合パネルに屈曲部を形成する方法であって、
   湾曲フランジを有するスロットを複合パネルに形成することと、
   前記湾曲フランジにシートを挿入することと、
   前記スロットを有する前記複合パネル、及び、前記湾曲フランジ内の前記シートを、前記スロットの長軸周りに曲げることによって屈曲部を形成すること、を含み、
   前記湾曲フランジは、屈曲用スロット幅より大きい屈曲許容幅を有しており、
   前記屈曲用スロット幅は、前記複合パネルを曲げることにより前記屈曲部を形成した結果、前記第１の積層体の端部が互いに接触しないように設定されている、方法。
2. 前記スロットを形成する工程は、工具を用いて前記スロットを切削することを含み、前記工具は、前記屈曲許容幅及び前記屈曲用スロット幅に対応した形状を有するカッターである、請求項１に記載の方法。
3. 前記シートは、繊維強化材料からなり、前記シートは、硬化ガラス繊維を含み、前記シートは、所望の色又は所望のテクスチャーの少なくとも１つを備えるとともに、前記硬化ガラス繊維に接着された材料をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記スロットは、前記第１の積層体及び前記フィラー層に形成されている、請求項１に記載の方法。
5. 前記屈曲用スロット幅は、前記複合パネルを曲げることにより前記屈曲部を形成した結果、前記第１の積層体の端部が前記シートに接触するように設定されている、請求項１に記載の方法。
6. 第１の複合層と、
   フィラー層と、
   第２の複合層と、を備える装置であって、前記第１の複合層及び前記フィラー層には、湾曲フランジを有するスロットが設けられているとともに、前記第１の複合層、前記フィラー層、及び前記第２の複合層は、複合パネルを形成しており、
   前記スロットの前記湾曲フランジ内に位置するシートをさらに備えており、
   前記湾曲フランジを有する前記スロットは、屈曲用スロット幅より大きい屈曲許容幅を有しており、
   前記屈曲用スロット幅は、前記複合パネルを曲げることにより屈曲部を形成した結果、前記第１の複合層の端部が互いに接触しないように設定されている、装置。
7. 前記屈曲用スロット幅は、前記複合パネルを曲げることにより前記屈曲部を形成した結果、前記第１の複合層の端部が前記シートに接触するように設定されている、請求項６に記載の装置。

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