JP6449563B2 - 胴体マンドレルインサートおよび方法 - Google Patents

Description

構成部品および特定の複合部品の製造において、マンドレルの周囲に複合材料が置かれたとき、公差の維持が望ましい場合がある。具体的には、細長い複合部品の形成において、細長い複合部品の長さおよび／または部分に沿って、一定の平面度公差を維持することが望ましいことがある。例えば、航空機の胴体部分を形成するために続けて端同士が結合される細長い胴体部分の製造において、長手方向に延在する内部構成部材同士、またはストリンガー同士の間に位置するトラフ内で一定の平面度公差を維持することが望ましいことがある。これらのトラフは、場合によっては、当接胴体部分同士の間のインターフェースをブリッジしてこのような部分を互いに結合する働きをする接合部材を受け入れることができる。マンドレル上で胴体部分が形成される間に所望の平面度が維持されない場合、隣接する胴体部分を互いに結合するにあたって、再加工、シミングなどが必要とされうる。

例えば、ある複合胴体は、マンドレルの長さに沿ったトラフをもつマンドレルを使用して製作することができる。トラフの長さは、膨張可能な空圧工具、またはブラダーで埋めることができる。ブラダーは、可撓性であり、硬いツール表面をもたない。したがって、マンドレル上に複合材料をレイアップする間、繊維配置機がブラダーの表面上にアプリケーションローディング（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌｏａｄｉｎｇ）を圧縮して適用するときにブラダーが凹む可能性がある。これは、完成した複合構造において表面うねりが生じる結果となりうる。具体的には、この結果は、トラフで平面度公差を満たさない、胴体部分の端部における内側モールド線（ｉｎｎｅｒ ｍｏｌｄ ｌｉｎｅ：ＩＭＬ）を含みうる。この場合には、平面度公差を維持または調節するために、胴体部分の端部において続けて後硬化加工が必要とされることがある。

マンドレル上の胴体部分ならびに他の細長い部品および／または複合部品の形成に対する通常および従来のアプローチのさらなる限界および欠点は、このようなシステムを本開示に明記された教示および実施例と比較すれば、当業者には明らかになるだろう。

上述の問題点、ならびに他の起こりうる問題点に対処する方法および装置を提供することが望ましい。さらに、マンドレル上の胴体部分ならびに他の細長い部品および／または複合部品の製造における平面度公差の維持を促進するための方法および装置を供給することは有益であろう。

したがって、方法および装置は、少なくとも１つの図面に関連して図示および／または説明され、請求の範囲でより完全に明記されているように、このような表面の平面度を実質的に促進するために開示される。

本発明の実施例は、概して、マンドレルを使用して複合構造を形成するための方法および装置を対象にする。例示的一実装態様では、細長い複合構造の形成に使用されるマンドレルの空洞内の可撓性の細長い空圧工具に関連して使用される装置が開示されており、空圧工具が、複合材料が置かれる最表面をもつ端部を画定し、かつマンドレルがさらに端部を画定する。該装置は、第１端部および第１端部の概して反対側にある第２端部を有するインサートを備え、それとともに、インサートは概して剛性である。該第１端部は、空洞内に配置され、空圧工具に隣接し、それらの間のインターフェースを画定するように構成されている。インサートの第１端部に近接してインサートに接続された第１端部を有する細長いリテーナが提供され、リテーナは、インサートの第１端部から、インターフェース全体にわたり、空圧工具の端部の一部を越えて、外側に向かって長手方向に延在する第１端部の概して反対側にある第２端部を有する。

このような例示的一実装態様は、インバーなどのニッケル鉄合金でありうる、適用された複合材料およびマンドレルツールの熱的特性に一致する材料で構成されるリテーナを含みうる。リテーナは、最表面および最表面の概して反対側にある第２表面を画定することができ、それとともに、リテーナの第２端部が最端部を有し、リテーナの第２表面が、リテーナの第２端部の最端部に向かって上向きに傾斜する。

例示的一実装態様では、インサートは、複合材料および／またはマンドレルと実質的に同一の材料で構成することができ、かつインサートの第１端部がマンドレルの端部から実質的に遠位にあることに伴って、インサートの第２端部は、マンドレルの端部に実質的に隣接して配置されることができる。さらに、インサートは、最表面および下面を画定することができ、凹部に隣接するインサートの最表面がリテーナの最表面と実質的に同一面であるように、インサートの最表面は、リテーナを受け入れる凹部を画定することができる。

別の例示的実装態様では、空圧工具を利用し、マンドレルを使用して細長い複合構造を形成する方法が開示され、該方法は、細長い空圧工具および概して剛性の細長いインサートを提供することを含むことができ、空圧工具は概して可撓性であり、かつインサートは、第１端部であって、そこから片持ちリテーナが延在する、第１端部を有する。該方法は、マンドレルの空洞内に空圧工具を挿入することと、インサートの第１端部が空圧工具の端部に隣接し、かつリテーナが空圧工具の端部を越えて延在するように、リテーナをマンドレルの空洞内に挿入することと、複合構造を形成するために、複合材料を、マンドレル、空圧工具、およびリテーナに適用することとをさらに含む。

方法は、空圧工具に対してまたはその周囲に複合材料を適用した後、空圧工具に適用された複合材料を圧縮するために、空圧工具を膨張させることをさらに含みうる。加えて、該方法は、空圧工具およびインサートに複合材料を適用した後、マンドレルの空洞から空圧工具およびインサートを長手方向に取り除くことをさらに含みうる。該方法は、インサートの第２端部をマンドレルの端部に隣接して配置することを含む、マンドレルの空洞内にリテーナを挿入することをさらに含みうる。さらに、該方法は、空圧工具に複合材料を適用した後に複合材料を硬化することを含むことができ、１つの実施例では、それはオートクレーブの使用を通してなされうる（図示せず）。

さらに別の例示的実装態様では、空洞および空洞内に挿入される少なくとも１つの可撓性の細長い空圧工具を画定する細長いマンドレルを有する、細長い複合構造を形成する装置が開示される。空圧工具は概して可撓性であり、インサートは概して剛性であり、少なくとも１つの細長いインサートが空洞内に挿入される。インサートは、第１端部および第１端部の概して反対側にある第２端部を有し、空圧工具に隣接する空洞内に配置され、かつその間のインターフェースを画定するように構成されている。インサートの第１端部に近接してインサートに接続された第１端部を有する細長いリテーナが提供され、リテーナは、インサートの第１端部から、インターフェース全体にわたり、空圧工具の端部の一部を越えて、外側に向かって長手方向に延在する第１端部の概して反対側にある第２端部を有する。

このような装置は、傾斜した上面部および傾斜した上面部に概して隣接する最上部を画定する空圧工具の端部を含むことができ、それとともに、リテーナが、最表面および最表面の概して反対側にある第２表面を画定する。リテーナの第２端部は最端部を有し、リテーナの第２表面はリテーナの第２端部の最端部に向かって上向きに傾斜し、それとともに、リテーナの第２表面が空圧工具の傾斜した最表面部に隣接して延在する。

該装置は、最表面および下面を画定するインサートをさらに含むことができ、それとともに、インサートの最表面が、リテーナを受け入れる凹部を画定し、凹部に隣接するインサートの最表面がリテーナの最表面と実質的に同一面であり、リテーナの最表面が空圧工具の最表面と実質的に同一面である。

さらに、該装置は、空圧工具の端部が、傾斜した上面部および傾斜した上面部に概して隣接する最上部を画定し、それとともに、リテーナが、最表面および最表面の概して反対側にある第２表面を画定する、組み合わせを含みうる。リテーナの第２端部は最端部を有することができ、リテーナの第２表面はリテーナの第２端部の最端部に向かって上向きに傾斜することができ、それとともに、リテーナの第２表面が空圧工具の傾斜した最表面部に隣接して延在する。インサートは、最表面および下面を画定することができ、それとともに、インサートの最表面が、リテーナを受け入れる凹部を画定し、凹部に隣接するインサートの最表面がリテーナの最表面と実質的に同一面であり、リテーナの最表面が空圧工具の最表面と実質的に同一面である。

本発明の実施例は、概して、マンドレルの周りに構造を形成することに関連して使用される構成および方法を対象にする。概して、例示的一実装態様では、マンドレルの周りに複合部品を形成することに使用されるデバイスが開示される。

本発明の他の例示的態様では、一または複数の空圧工具部材と相互補完的に機能する概して剛性の細長いインサートを有するマンドレルの周りに複合部品を形成するための方法および装置が提供される。

この発明の例示的実装態様は、空圧工具部材またはブラダーを、マンドレルツール内の対応する形状の工具型空洞内に位置付けし、かつ保持する方法および構成を提供しうる。加えて、このような方法および構成は、隣接するツール表面に関して、モールド線の高さのアラインメントを維持することを可能とすることができ、それにより、アラインメントの必要性、および場合によってはこのようなアラインメントを維持するためにインターフェースのシミングを使用する必要性を減少させる。

より具体的には、例示的実装態様の方法および構成は、関連するマンドレルの空洞のプロファイルに適合する、または適合可能なベースとなる複合インサート、またはプラグを提供しうる。例示的実装態様において、インバーなどの、ベースマンドレルの熱的および機械的特性に一致する材料で構成されうるリテーナは、インサート上に設けられる。例示的実装態様におけるインサートは、マンドレルの材料に概して一致または近似する材料で形成することができ、複合材料のマンドレルの場合、インサートも、同様に、インサートおよびマンドレルの熱膨張拡大が互いに一致または近似するように、マンドレルと同一または類似の複合材料で作られることができる。

例示的一実装態様では、上述したように、リテーナは、インサートの端部を越えて外側に延在するように配置される。リテーナの延在する端部は、組み立てられた空圧工具部品または空圧工具が組み立て時において先細の延在する端部の下にスライドされたときに、インサートと空圧工具の間のギャップをブリッジし、かつ空圧工具をマンドレルの空洞内の位置に固定するように、所定の方法で先細になる。加えて、インサートを使用した結果、該構成は、一実装態様において航空機の胴体部分でありうる、複合薄板アセンブリ（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌａｍｉｎａ ａｓｓｅｍｂｌｙ）または構造を構築する間にマンドレルの表面の周りに繊維を配置するための概して剛性の細長いインサートの上に非歪曲初期開始面を設けうる。

インサートは、細長い複合構造の細長い支持部材またはストリンガーを形成する間に、マンドレルの空洞内に導入しうる。１つの実装態様では、複合構造が形成された後、複合構造内で形成されたトラフから空圧工具が長手方向に引き出されうる。インサートは、マンドレル上に複合材料を構築する前に、空圧工具の端部に隣接して置くことができる。この方法でインサートを使用することは、より一貫したツール表面および比較的滑らかなモールド線の高さが生じる結果となりうる。これは、さらに、オートクレーブまたは他の硬化環境で細長い複合構造を硬化した後、トラフまたは他の影響を受けたエリアの後硬化加工を減少またはなくすことができ、生産率の向上および二次的なシミングをすることなく胴体部分などの隣接する複合構造の組み立てを潜在的に可能にする。

ここで説明される特徴、機能および利点は、様々な実施例で単独で実現可能であり、またはさらに別の本発明の例示的態様で組み合わせが可能であるが、以下の説明および図面を参照してさらなる詳細が理解されうる。

上述では本発明の例示的態様を一般的な用語で説明し、後述では添付図面を参照するが、これらの図面は、必ずしも正確な縮尺で描かれていない。

図１は、マンドレルを使用して形成され、互いに結合された２つの例示的な胴体部分の側面図を示す。 図２は、図１の線２−２に沿った断面図である。 図３は、図１の線３−３に沿った断面図である。 図４は、限定しないが、胴体部分などの細長い複合部品を製造するために複合材料を巻き付けることができる、例示的なマンドレルを示す。 図５は、図４に示す処理システムを配置するための例示的な装置の断面図を示す。 図６は、空圧工具、またはブラダーと関連して使用されるリテーナを有する、本発明の例示的実装態様、すなわち、マンドレルインサート、またはプラグを示す。 図７は、図５に示す例示的なマンドレルインサートの斜視図を示す。 図８は、図５に示す例示的なマンドレルインサートの斜視図を示す。 図９は、図５に示す例示的なマンドレルインサートを底面図で示す。 図１０は、航空機の製造および保守方法のフロー図である。 図１１は、航空機のブロック図である。

添付図面を参照して、本発明の実施例について、以下でより詳しく説明するが、添付図面には本発明のすべての実施例が示されているわけではない。実際、本発明の様々な例示的態様は多くの種々の形態に具現化でき、本明細書に記載の実施例に限定されると解釈するべきではない。むしろ、この開示が徹底的かつ完全であり、当業者に本発明の範囲が十分に伝わるように、これらの実施例を提示する。全体を通して、類似の参照番号は類似の要素を示している。

ここで使用されるように、「および／または」は、「および／または」により結び付けられ列挙された任意の一または複数のアイテムを意味する。例として、「ｘおよび／またはｙ」は、三要素集合｛（ｘ）、（ｙ）、（ｘ、ｙ）｝の任意の要素を意味する。別の例として、「ｘ、ｙ、および／またはｚ」は、七要素集合｛（ｘ）、（ｙ）、（ｚ）、（ｘ、ｙ）、（ｘ、ｚ）、（ｙ、ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）｝の任意の要素を意味する。さらに、ここで使用されるように、「例示的な」という用語は、非限定的な例、事例、または説明としての役割を意味する。さらに、ここで使用されるように、「例えば」という用語は、一または複数の非限定的な例、事例または説明の列挙を導入する。

後述するように、本発明の実施例は、空圧工具部材と相互補完的に機能する概して剛性の細長いインサートを有するマンドレルの周りで複合部品を形成するために提供される方法および装置を含む。

概して、本明細書に記載の主題は、細長い複合構造を形成するために使用するマンドレル用のインサートの使用、より具体的には、空圧工具部材と関連して使用するインサートに関する。例示的一実装態様におけるインサート部品は、マンドレルおよびその上に形成された部品がオートクレーブまたは他の高温環境に置かれてインサートが拡大したとき、それが隣接するマンドレル表面と大体同じ率で拡大することができるように、マンドレルが作られている材料に近似または一致するよう、複合材または他の材料などの材料で作られる。マンドレル自体は、複合材料で作られうる。リテーナは、インサートに直接付着し、インサートおよび隣接する空圧工具部材とマンドレル表面の間のインターフェースに延びる概して連続的な表面を付与する。同様に、本明細書に記載されているインサートおよびリテーナの使用は、胴体部分を形成する間に平面度公差を維持することを容易にし、他の方法では必要とされうる再加工、シミングなどを減少させることができ、それにより、遅延、生産停滞、コスト、および／またはマンパワー要件を潜在的に減少させる。

本発明の例示的一実装態様を参照し、図１に注目すると、概して１５０および１５２で示される航空機の胴体部分などの細長い複合構造は、インターフェース１５４において当接する関係で互いに取り付けられている状態で示される。細長い複合構造は、航空機の胴体部分として本明細書に示されているが、そのような構造は、商業、工業、政府、および／または防衛などのセクターで使用できるものでありうることが理解されるべきであり、より具体的には、自動車、船舶、潜水艦、宇宙探査機、電車、地下鉄、遊戯用乗り物、エレベーター、建物の建設、車両、機器、ミサイル、住宅、ドローン、および／または下水道などの適用例の構造で使用することができる。

図２および３は、図１のインターフェース１５４の胴体部分１５０および１５２の（２−２）、（３−３）の断面図を示す。具体的には、図２は、胴体部分１５２の横断面であり、かつ外表面１５８および内表面１６０を有する、胴体部分１５２の外壁または外板１５６を概略的に示す。概して１６２で示される長手方向に延在する部材またはストリンガーとともに、その間に介在する、概して１６４で示される長手方向に延在するトラフが示されている。例示的一実装態様では、隣接する胴体部分１５０および１５２を互いに接続するために使用される接合ストラップ１６６（図３）はトラフ１６４内で支えられ、接合ストラップ１６６の最上部で支えられているのは、細長い接合部１６８であり、この接合部１６８は、インターフェース１５４をブリッジし、かつ胴体部分１５０と１５２の間の荷重を固定および伝達する構造部材として機能する。

図３は、胴体部分１５０と１５２の間のインターフェース１５４に隣接するトラフ１６４の長手方向の断面図である。接合部１６８は、インターフェース１５４および接合ストラップ１６６上のベアリングにかかり、接合ストラップ１６６上のベアリングは、さらにインターフェース１５４全体にかかることが示される。接合部１６８の各端部において配置されるのは、各胴体部分１５０および１５２のトラフ１６０内で支えられている充填接合部１７０である。内表面１６０が平面度公差内から外れる場合、胴体部分１５０および１５２を適切に結合するために、充填接合部１７０、接合ストラップ１６６、および接合部１６８が公差内から外れないよう、シミング（図示せず）、および／または再加工が必要とされうる。充填接合部１７０、接合ストラップ１６６、および接合部１６８の１つの組み合わせしか示されていないが、必要である場合または他に所望される場合、インターフェース１５４における胴体部分１５０および１５２の周辺に複数のこのような組み合わせを置くことができることに留意すべきである。

図４は、概して２００で示されるマンドレルを示し、例えば、マンドレル２００の表面２０２の周りの胴体部分１５２の壁１５６のように、その周りに複合材料を置くことによって細長い複合構造を形成することができる。マンドレル２００は、第１端部２０４および第１端部２０４の反対側にある第２端部２０６を含む。例示的一実装態様では、マンドレル２００は、さらに複合材料で作られるが、他の任意の適切な材料で作られることも可能である。

図５に示されるように、マンドレル２００の最表面２０２上の外周の周りに複合材料を置く前に、膨張可能である、概して可撓性の細長い空圧工具またはブラダー２１２とともに、少なくとも１つの空洞２１０が提供される。リブ２１１は、マンドレル２００上にさらに設けられる。可撓性の細長い空圧工具またはブラダー２１２は、細長い複合構造が形成された後、かつ例示的一実装態様では、細長い複合構造の硬化の後、空洞２１０から長手方向に引き出すことができるように、長手方向に延在するマンドレルの空洞２１０内に設けられる。ブラダー２１２は、図５の矢印２１３で示されるように、右方向にブラダー２１２を引っ張ることによって、空洞２１０から引っ張り出されるか、またはさもなければ引き出される。

図６で示されるように、ブラダー２１２は、例示的一実装態様では、概して水平な最上面２１８で終わる概して先細の上面部２１７を有する概して垂直な端部２１６を含む。マンドレル２００の表面２０２の周りに複合材料を置く間、上面２１８が、マンドレル２００の表面２０２ａおよび２０２ｂ（図５）と概して同一面に、かつ実質的に同じ高さに維持されるように、ブラダー２１２の上面２１８が膨張する。

図６〜９は、本発明の例示的一実装形態に従って、概して２５０で示される、概して剛性の細長いインサートを示す。インサート２５０は、ブラダー２１２に隣接する細長い空洞２１０に適合し、それに受け入れられるように構成される細長い部材である。具体的には、インサート２５０が、細長い複合構造、またはマンドレル２００上で形成される胴体部分の少なくとも１つの端部の最端部にあるように、インサート２５０は、マンドレル２００の端部におけるマンドレルの空洞２１０に置かれる。したがって、インサートは、その上に置かれる複合材料が最終的に胴体部分の内表面１６０（図３）となるように配置され、その位置は、接合ストラップ１６６および接合部１６８が挿入される位置であり、すなわち、公差内の平面度が最も所望される表面部分１６０である。

図６に示されるように、インサート２５０は、第１端部２５２および第１端部２５２の反対側にある第２端部を含む。インサート２５０は、第１の長手方向に延在する側面２５６および側面２５６の概して反対側にある第２の長手方向に延在する側面２５８（図７）を含む。インサート２５０は、長手方向に延在する平坦最表面２５７（図８）をさらに含む。第１端部２５２は、インサート２５０が空洞２１０に挿入されるとき、近接または当接の関係で、ブラダー２１２の概して垂直な端部２１６（図６）に隣接する概して垂直な表面部分２６２を有する。図７に示されるように、インサート２５０の第２端部２６４は、ノーズ部２５４に対して下方に先細になる。第１端部２５２におけるインサート２５０の最表面は、概して２７０で示されるリテーナを受け入れる凹部２６６（図６）を含む。

リテーナ２７０は、インサート２５０の上面２５７と同一面となる概して平坦な上部または最上部の表面２７２、およびインサート２５０の凹部２６６に置かれる比較的平坦な部分２７６をもつ下面２７４を有する。リテーナ２７０は、リテーナ２７０の最端、または遠位にある端部２８０で終わる表面２７６から延在する、傾斜するまたは先細の表面２７８を有する。リテーナ２７０は、留め具２８４を使用して、インサート２５０に着脱可能に取り付けることができ、留め具２８４は、ねじ、ボルト、ピンなどであってもよい。リテーナ２７０を取り外すことができることにより、必要であるときに、そのメンテナンスと交換が可能となる。図８および９は、異なる角度からインサート２５０およびリテーナ２７０の全体図を提供する。

インサート２５０およびブラダー２１２が、端から端まで空洞２１０内にあり、かつその間のインターフェースが画定されるとき、リテーナ２７０の先細の表面２７８は、相互補完的で概して平行な関係でブラダー２１２の傾斜したまたは先細の上面部２１７を越えてかつ隣接して延在する。リテーナ２７０の上面２７２は、ブラダー２１２の上面２１８と概して同一面であり、インサート２５０の上面２５７から、リテーナ２７０の上面２７２、そしてブラダー２１２の上面２１８への円滑な表面の移行をもたらす。この上面の円滑な表面の移行により、上面ならびに隣接するマンドレルの表面２０２ａおよび２０２ｂの上に複合材料を円滑にレイアップすることが可能となり、それにより、胴体部分１５０および１５２の内表面１６０が平面度公差を満たすことが容易となり、最終的には、隣接する胴体部分１５０および１５２が結合される間の再加工および／またはシミングが最小限に留められる。リテーナ２７０の別の態様は、空洞２１１の幅に完全に広がり、複合材料がレイアップされる間に複合材料が埋まり突起部が生じる割れ目をほとんどあるいはまったく残さない。

インサート２５０は、製造マンドレルに組み込むおよび／または備え付けることができる。一度備え付けられると、概して剛性のインサート２５０は、比較的硬いツール表面として機能し、熱膨張を考慮しても隣接するツール表面に相対する公称高さとなりうる。

任意の数の材料を使用することができるが、インサート２５０は複合材料でもよく、マンドレル２００と同一または類似の熱膨張率を有するように構成される。リテーナ２７０は、任意の数の種々の材料であってもよく、１つの実施例では、インバーであってもよい。１つの実施例では、インサート２５０の複合材料レイアップの方向は、熱膨張がＺ方向（図面に関連して、見る人からページへ向かう方向、またはページから見る人に向かう方向）において最小限となるように定められる。

マンドレル２００上に複合材料をレイアップする間、複合材料は、ブラダー２１２の上面２１８を覆う。そこにマンドレルおよび胴体部分が構築され、オートクレーブ（図示せず）内に置かれ、またはさもなければ硬化されると、ブラダー２１２は、膨張してマンドレル２００に巻き付けられた胴体部分内の材料を圧縮することができ、それにより、特定のトラフ内の複合材料の圧縮を促進する。

例示的一実装態様では、構造物をマンドレルの周りに巻き付けるとき、その巻き付けられた構造物の外周は、胴体部分の外側外板でありうる。巻き付ける物体の内側部分に関しては、ストリンガーなどの構造部品が望ましい。ストリンガーは、特定の用途のために必要な特定のストリンガー／トラフの配置の修正を可能にする硬い接触面およびブラダーを通して形成されうる。

作業中、マンドレル２００の空洞２１１内に少なくとも１つのブラダー２１２が挿入され、同じ空洞内にインサート２５０が挿入され、インサートの端部がブラダーの端部と隣接し、かつリテーナ２７０が先細の上面２１７を越えて延在するようにする。複合材料は、胴体部分など、形成されている複合構造に望まれる所定の厚さおよび構成になるよう、マンドレルの表面に巻き付けられる。一度複合材料が十分に構築されたら、マンドレルは長手方向に引き出される。マンドレルの空洞２１０内のブラダーおよびインサートは、最終的にマンドレル２００から長手方向に取り外される。

例示的一実装態様では、ブラダー２１２は、複合材料のレイアップの間に複合材料を巻き付けるときのブラダーに対する荷重がブラダーツールを潜在的に変形および／または歪ませるため、マンドレル２００の端部２０４、２０６まで延在しない。結果として、ブラダーの上に形成される複合材料が平面度公差内の滑らかな表面である代わりに、このような表面は平面度公差外のうねりのある表面を有しうる。したがって、隣接する胴体部分が互いに結合されるとき、互いに付着するためにシミングおよび／または再加工を必要としうる。したがって、接合部を受け入れる胴体部分の端部分では、堅固で滑らかな公差内の表面が必要とされる。したがって、胴体部分の端部が形成されるマンドレルの対応する部分では、インサート２５０が好んで使用される。

ブラダー２１２およびマンドレル２００と関連して１つのインサート２５０しか図面に示されないが、必要に応じて、マンドレル２００においておよび／または一または複数の空圧工具２１２に関連して、複数のインサート２５０を使用することができることを理解すべきである。

本発明の実施例は、図１０に概略的に示されるように、概して１００で示される、航空機の製造および保守方法、および図１１に概略的に示されるように、概して１０２で示される航空機に関連して説明することができ、それとともに、保守方法１００および航空機の構築１０２の機能がこのような図においてブロックおよび／またはモジュールで示される。製造前の段階では、例示的な方法１００は、航空機１０２の仕様および設計１０４と、材料調達１０６とを含むことができる。製造段階では、航空機１０２の部品およびサブアセンブリの製造１０８と、システムインテグレーション１１０とが行われる。その後、航空機１０２は、運航１１４に供されるために、認可および納品１１２を経ることができる。顧客により運航される間に、航空機１０２は定期的な整備および保守１１６（改造、再構成、改修なども含みうる）が予定される。

方法１００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、および／またはオペレーター（例えば顧客）によって実施または実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、および主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、および供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。

図１１に示すように、例示的な方法１００によって製造された航空機１０２は、複数のシステム１２０および内装１２２を有する機体１１８を含みうる。高レベルのシステム１２０の例には、推進システム１２４、電気システム１２６、油圧システム１２８、および環境システム１３０のうちの一または複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業などの他の産業にも適用することができる。

本明細書に具現化された装置および方法は、製造および保守方法１００の一または複数の任意の段階で採用することができる。例えば、製造プロセス段階１０８に対応する部品またはサブアセンブリは、航空機１０２の運航中に部品またはサブアセンブリが製造されるのと類似する方法で作製または製造される。さらに、一または複数の装置の実施例、方法の実施例、あるいはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１０２の組立てを実質的に効率化するか、または航空機１０２のコストを削減することにより、製造段階１０８および１１０で利用することができる。同様に、装置の実施例、方法の実施例、あるいはそれらの組み合わせのうちの一または複数は、航空機１０２の運航中に、例えば限定しないが、整備および保守１１６に利用することができる。

本発明は、航空機１０２の製造および保守方法１００、および／または自動車分野、宇宙分野、重工業分野、水上船舶および潜水艦含む海事分野などの製造業分野に関連して適用可能である。

インサートおよび空圧工具を使用するシステムおよび方法の例示的実装態様は上記で詳細に説明されている。システムおよび方法は、本明細書に記載されている具体的な実装態様に限定されることはなく、むしろ、システムの構成部品および／または方法のステップは、本明細書に記載されている他の構成部品および／またはステップから独立しておよび分離して利用することができる。開示される寸法範囲は、その間のすべてのサブ範囲（ｓｕｂ ｒａｎｇｅ）を含む。さらに、インサート、リテーナ、および空圧工具は、本明細書に記載されているように機能することを可能にする任意の材料から作製することができる。各構成部品および各方法のステップは、他の構成部品および／または方法のステップと組み合わせて使用することもできる。様々な実装態様の特定の特徴が、一部の図面には示されて他の図面には示されないことがあるが、このような図解は便宜的に行われているにすぎない。図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求されることがある。

上述の説明および関連する図面に示した教示の利点を有するこのような発明に関連する当業者であれば、本発明の多数の変形例および他の例示的態様が想起されよう。したがって、本発明は開示した特定の実施例に限定されるものでなく、本発明の変形例および他の例示的態様は、添付の特許請求の範囲に含有されることを意図しているものと理解されるべきである。さらに、上述の説明および添付図面は、要素および／または機能の特定の例示的な組み合わせに照らして実施例を説明しているが、特許請求の範囲から逸脱しなければ、別の実施例によって要素および／または機能の異なる組み合わせが提供されうると理解されたい。例えば、明確に上述したものとは異なる組み合わせの要素および／または機能も添付の特許請求の範囲に明記されうると予期される。ここでは特定の用語が使用されるが、それらは、一般的および説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的とするものではない。さらに、本発明は、以下の条項による実施形態を含む。

条項１６ 少なくとも１つの空洞を画定する細長いマンドレルと、
前記空洞内に挿入される少なくとも１つの概して可撓性の細長い空圧工具と、
前記空洞内に挿入される少なくとも１つの概して剛性の細長いインサートであって、
前記インサートが、第１端部および前記第１端部の概して反対側にある第２端部を有し、前記空圧工具に隣接して前記空洞内に配置され、かつその間のインターフェースを画定するように構成される、インサートと、
前記インサートの前記第１端部に近接して前記インサートに接続された第１端部を有する細長いリテーナであって、
前記細長いリテーナが、前記インサートの前記第１端部から、前記インターフェース全体にわたり、前記空圧工具の前記端部の一部を越えて、外側に向かって長手方向に延在する前記リテーナの前記第１端部の概して反対側にある第２端部を有する、細長いリテーナと
を備える、細長い複合構造を形成するための装置。

条項１７ 前記空圧工具の前記端部が、傾斜した上面部および前記傾斜した上面部に概して隣接する最上部を画定し、
前記リテーナが、最表面および前記最表面の概して反対側にある第２表面を画定し、
前記リテーナの前記第２端部が最端部であり、
前記リテーナの前記第２表面が、前記リテーナの前記第２端部の前記最端部に向かって上向きに傾斜し、
前記リテーナの前記第２表面が、前記空圧工具の傾斜した最表面部に隣接して延在する、
条項１６に記載の装置。

条項１８ 前記インサートが、最表面および下面を画定し、
前記インサートの前記最表面が、前記リテーナを受け入れる凹部を画定する、
条項１６に記載の装置。

条項１９ 前記凹部に隣接する前記インサートの前記最表面が前記リテーナの前記最表面と実質的に同一面であり、
前記リテーナの前記最表面が少なくとも１つの前記空圧工具の前記最表面と実質的に同一面である、
条項１６に記載の装置。

条項２０ 前記空圧工具の前記端部が、傾斜した上面部および前記傾斜した上面部に概して隣接する最上部を確定し、
前記リテーナが、最表面および前記最表面の概して反対側にある第２表面を画定し、
前記リテーナの前記第２端部が最端部を有し、
前記リテーナの前記第２表面が、前記リテーナの前記第２端部の前記最端部に向かって上向きに傾斜し、
前記リテーナの前記第２表面が、前記空圧工具の前記傾斜した最表面部に隣接して延在し、
前記インサートが、最表面を画定し、
前記インサートの前記最表面が、前記リテーナを受け入れる凹部を画定し、
前記凹部に隣接する前記インサートの前記最表面が、前記リテーナの前記最表面と実質的に同一面であり、
前記リテーナの前記最表面が、前記空圧工具の前記最表面と実質的に同一面である、
条項１６に記載の装置。

１５０ 細長い複合構造、胴体部分
１５２ 細長い複合構造、胴体部分
１５４ インターフェース
１５６ 外壁または外板
１５８ 外表面
１６０ 内表面
１６２ 長手方向に延在する部材またはストリンガー
１６４ 長手方向に延在するトラフ
１６６ 接合ストラップ
１６８ 接合部
１７０ 充填接合部
２００ マンドレル
２０２ 表面
２０２ａ 表面
２０２ｂ 表面
２０４ 第１端部
２０６ 第２端部
２１０ 空洞
２１１ リブ
２１２ 空圧工具またはブラダー
２１３ 矢印
２１６ 概して垂直な端部
２１７ 先細の上面部
２１８ 上面
２５０ インサート
２５２ 第１端部
２５４ ノーズ部
２５６ 第１の長手方向に延在する側面
２５７ 平坦最表面
２５８ 第２の長手方向に延在する側面
２６２ 概して垂直な表面部分
２６４ 第２端部
２６６ 凹部
２７０ リテーナ
２７２ 上面
２７４ 下面
２７６ 平坦な部分、表面
２７８ 先細の表面
２８０ 端部
２８４ 留め具

Claims (14)

1. 細長い複合構造の形成において使用されるマンドレルの空洞内の細長い空圧工具と共に使用するための装置であって、前記空圧工具および前記マンドレルのそれぞれが、端部、および複合材料が適用される最表面を画定し、
   第１端部および前記第１端部の概して反対側にある第２端部を有するインサートであって、
   前記インサートが概して剛性であり、
   前記インサートの前記第１端部が、前記空圧工具の前記端部に隣接する前記空洞内に配置され、かつ前記インサートの前記第１端部と前記空圧工具の前記端部との間のインターフェースを画定するように構成される、インサートと、
   前記インサートの前記第１端部に近接して前記インサートに接続された第１端部を有する細長いリテーナであって、
   前記細長いリテーナが、前記インサートの前記第１端部から、前記インターフェース全体にわたり、前記空圧工具の前記端部の一部を越えて、前記空圧工具側に向かって長手方向に延在する前記リテーナの前記第１端部の概して反対側にある第２端部を有する、細長いリテーナと
   を備える装置。
2. 前記リテーナが、最表面および前記最表面の概して反対側にある第２表面を画定し、
   前記リテーナの前記第２端部が最端部を有し、
   前記リテーナの前記第２表面が、前記リテーナの前記第２端部の前記最端部に向かって
   上向きに傾斜する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記リテーナが、インバーで構成される、請求項１に記載の装置。
4. 前記インサートが、前記マンドレルと実質的に同一の材料で構成される、請求項１に記載の装置。
5. 前記インサートが、複合材料で構成される、請求項１に記載の装置。
6. 前記インサートの前記第２端部が、前記マンドレルの前記端部に実質的に隣接する、請求項１に記載の装置。
7. 前記インサートの前記第１端部が、前記マンドレルの前記端部から実質的に遠位にある、請求項１に記載の装置。
8. 前記インサートが、最表面および下面を画定し、
   前記インサートの前記最表面が、前記リテーナを受け入れる凹部を画定する、
   請求項１に記載の装置。
9. 前記凹部に隣接する前記インサートの前記最表面が、前記リテーナの前記最表面と実質的に同一面である、請求項８に記載の装置。
10. 空圧工具を利用し、マンドレルを使用して細長い複合構造を形成する方法であって、
    少なくとも１つの可撓性の細長い空圧工具を提供することと、
    第１端部であって、そこから片持ちリテーナが延在する、第１端部を有し、概して剛性である、少なくとも１つの細長いインサートを提供することと、
    マンドレルの空洞内に前記細長い空圧工具を挿入することと、
    前記インサートの前記第１端部が前記細長い空圧工具の端部に隣接し、かつ前記リテーナが前記細長い空圧工具の前記端部を越えて延在するように、前記リテーナをマンドレルの空洞内に挿入することと、
    前記細長い複合構造を形成するために、複合材料を、前記マンドレル、前記空圧工具、および前記リテーナに適用することと
    を含む方法。
11. 前記空圧工具に前記複合材料を適用した後、前記空圧工具の一部および前記空圧工具に適用された前記複合材料を前記マンドレルの空洞から離れさせるために、前記細長い空圧工具を膨張させること
    をさらに含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記空圧工具および前記インサートに前記複合材料を適用した後、前記マンドレルの空洞から前記空圧工具および前記インサートを長手方向に取り外すこと
    をさらに含む請求項１０に記載の方法。
13. 前記インサートの第２端部を前記マンドレルの端部に隣接して配置することを含む、前記マンドレルの空洞内に前記リテーナを挿入すること
    をさらに含む請求項１０に記載の方法。
14. 前記マンドレル、前記空圧工具および前記リテーナに前記複合材料を適用した後、前記複合材料を硬化するために前記マンドレルをオートクレーブ内に置き、かつ前記複合材料を硬化すること
    をさらに含む請求項１０に記載の方法。

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