JPH1147959A

JPH1147959A - 外板の製造方法

Info

Publication number: JPH1147959A
Application number: JP20620297A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sato; 広明佐藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の航空機の機体などの外板においては、
ストリンガとスキンとをリベットで結合しているために
継手効率が悪く、ストリンガのスキンと重なっている部
分は強度的には殆ど意味がなく、重量の増加のみをもた
らしている。また、ストリンガの断面形状が複雑で製造
コストが高い。【解決手段】外板部材２と外板部材２の補強部材１と
をそれぞれ単独に作成し、外板部材２と補強部材１とを
摩擦攪拌接合３を用いて結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機、ロケッ
ト、高速車両、高速船、その他に適用される外板の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は航空機の機体などに使用されてい
る従来の外板の説明図である。図において、航空機の機
体の外板は、スキン０２とこのスキン０２を補強するス
トリンガ０１とをリベット０５で接合して組立てる構造
になっている。

【０００３】また、図示はしないがロケットなどに使用
されている従来の外板は、厚いプレート素材から機械加
工によりスキンとともにスキンを補強するリブを削り出
してリブとスキンとが一体の構造になっている。

【０００４】また、図示はしないが高速車両の車体など
に使用されている従来の外板は、押出し型材を互いに溶
接により結合して一体に組立てた構造になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４におけるような従
来の航空機の機体などの外板においては、ストリンガ０
１とスキン０２とをリベット０５で接合しているために
継手効率が悪く、ストリンガ０１のスキン０２と重なっ
ている部分は強度的には殆ど意味がなく、重量の増加の
みをもたらしている。また、ストリンガ０１の断面形状
が複雑で製造コストが高い。

【０００６】また、従来のロケットなどの外板において
は、厚いプレート素材から機械加工によりスキンととも
にスキンを補強するリブを削り出すためにプレート素材
のうち機械加工による切削代がきわめて多く、プレート
素材の材料費および削り出す機械加工費が高い。また、
スキンが曲面をなしているような場合には、プレート素
材では板厚が厚過ぎて曲げ難いために削った後で曲げる
ことになるが、この場合も剛性がリブの有無で異なり極
めて曲げ難い。

【０００７】また、従来の高速車両の車体などの外板に
おいては、押出し型材の接合に溶接を用いているために
高力型のアルミ合金などは使用できない。また、厚さ１
mm以下の押出し型材は製造できないために押出し後に削
る必要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る外板の製造
方法は上記課題の解決を目的にしており、外板部材と上
記外板部材の補強部材とをそれぞれ単独に作成し、上記
外板部材と上記補強部材とを摩擦攪拌接合を用いて結合
するようになっている。

【０００９】また、本発明に係る外板の製造方法は、複
数の外板部材の間に上記外板部材と同じ厚さの接合部を
有する上記外板部材の補強部材を摩擦攪拌接合を用いて
結合するようになっている。

【００１０】また、本発明に係る外板の製造方法は、外
板部材と上記外板部材の補強部材とを一体化した複数の
押出し型材を摩擦攪拌接合を用いて互いに結合ようにな
っている。

【００１１】このように本発明に係る外板の製造方法に
おいては、スキンなどの外板部材とストリンガなどの外
板部材の補強部材とを別個に造って摩擦攪拌接合により
接合するようにしており、外板部材と外板部材の強化部
材とを別個に造って接合することにより様々の形状に対
応が可能になる。

【００１２】また、摩擦攪拌接合により外板部材と強化
部材とを結合することにより外板部材と強化部材との材
質を自由に選択することができるとともに、機械加工に
よる切削代が小さくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の第一の形態
に係る航空機の外板の説明図、図２は本発明の実施の第
二の形態に係る航空機の外板の説明図、図３は本発明の
実施の第三の形態に係る航空機の外板の説明図である。
図において、これらの実施の形態に係る航空機の外板は
航空機の外に、ロケット、高速車両、高速船などの外板
にも使用が可能なもので、図における符号２は本航空機
の外板のスキン、１はこのスキン２補強用のストリン
ガ、３はこれらスキン２とストリンガ１とを結合する摩
擦攪拌接合、４はストリンガ１とスキン２との押出し型
材である。

【００１４】図１において、第一の実施の形態に係る航
空機の外板は図に示すように、平面または曲面形状の板
材からなるスキン２に、Ｌ型の押出し型材、或いはシー
ト材をＬ字形に曲げて形成したストリンガ１を、同図
（ｃ）または同図（ｄ）に示すように摩擦攪拌接合によ
り取付けている。同図（ａ）における航空機の外板はス
トリンガ１をスキン２に対してＴ字状に突き合わせ、両
者の角を隅肉溶接状に摩擦攪拌接合したものである。ま
た、同図（ｂ）における航空機の外板はストリンガ１の
端部をＴ字形に形成し、このＴ字形の端部およびスキン
２側からの３箇所を摩擦攪拌接合したもので、この継手
形式の方が同図（ａ）における航空機の外板よりも高強
度である。

【００１５】ストリンガ１とスキン２との材質は、アル
ミ合金またはアルミリチウム合金であれば種類が異なっ
ていても構わない。また、ストリンガ１はＬ字形でなく
てＩ字形でもよく、断面形状は自由に選択することがで
きる。また、ストリンガ１は直線である必要もなく、ま
た連続してストリンガ１とスキン２とを摩擦攪拌接合す
る必要もなく、点状若しくはちどり状であってもよい。

【００１６】このように本航空機の外板においては、ス
トリンガ１の形状をスキン２と接する部分が少ない形状
に変更し、ストリンガ１がスキン２に接している部分の
重量を減らすことができるとともに、ストリンガ１の形
状を簡素化することによって製造コストを削減すること
ができるように、スキン２とストリンガ１とを摩擦攪拌
接合によって直接に結合する構造にしている。航空機に
使用されている２０２４Al，７０７５Alなどの高力型ア
ルミ合金は溶融溶接で接合すると割れが発生して十分な
継手の特性が得られないうえ、溶融溶接による歪も問題
になるため、接合方法として摩擦攪拌接合を採用してい
る。この摩擦攪拌接合による結合方法は総てのアルミ合
金の結合に対して可能で、さらに継手の強度が高い、歪
が少ないなどのメリットがあり、ストリンガ１とスキン
２とを高効率、低コストで結合することが可能になる。
また、ストリンガ１の断面形状も単純になって製造コス
トが削減される。

【００１７】図２において、第一の実施の形態に係る航
空機の外板はストリンガ１とスキン２とが別々の部品か
らできているのに対し、第二の実施の形態に係る航空機
の外板は図に示すように、ストリンガ１の一部がスキン
２と一体になっている。結合はストリンガ１とスキン２
とを突き合わせ、摩擦攪拌接合を用いて行う。摩擦攪拌
接合は片面からの１パスでもよく、両面からの２パス接
合でもよい。これにより、第一の実施の形態に係る航空
機の外板と同様の作用および効果を得ることができる。

【００１８】図３において、第三の実施の形態に係る航
空機の外板は図に示すように、従来の高速車両の車体な
どの外板における押出し型材の溶融溶接による結合を摩
擦攪拌接合による結合に変更し、この結合方法の変更に
より押出し型材４の材質を自由に選択することができる
ようになっている。このため、航空機の外板に７０７５
Alなど高強度のアルミ合金なども使用することができ
る。また、摩擦攪拌接合は結合に伴う部材の変形も小さ
いため、溶融溶接による場合には不可欠であった歪矯正
の工程も不要になって製造コストを下げることが可能で
あるなどの外、第一の実施の形態に係る航空機の外板と
同様の作用および効果を得ることができる。

【００１９】図４におけるような従来の航空機の機体な
どの外板においては、ストリンガとスキンとをリベット
で接合しているために継手効率が悪く、ストリンガのス
キンと重なっている部分は強度的には殆ど意味がなく、
重量の増加のみをもたらしている。また、ストリンガの
断面形状が複雑で製造コストが高い。また、従来のロケ
ットなどの外板においては、厚いプレート素材から機械
加工によりスキンとともにスキンを補強するリブを削り
出すためにプレート素材のうち機械加工による切削代が
きわめて多く、プレート素材の材料費および削り出す機
械加工費が高い。また、スキンが曲面をなしているよう
な場合には、プレート素材では板厚が厚過ぎて曲げ難い
ために削った後で曲げることになるが、この場合も剛性
がリブの有無で異なり極めて曲げ難い。また、従来の高
速車両の車体などの外板においては、押出し型材の接合
に溶接を用いているために高力型のアルミ合金などは使
用できない。また、厚さ１mm以下の押出し型材は製造で
きないために押出し後に削る必要がある。

【００２０】これらに対し、上記の各実施の形態に係る
航空機の外板においては、軽量化、高強度化、断面形状
の自由度の向上、製造コストの軽減などのためにストリ
ンガ１とスキン２とを別個に造って摩擦攪拌接合により
接合するようにしており、ストリンガ１とスキン２とを
別個に造って接合することにより、様々な形状に対応す
ることができる。また、ストリンガ１とスキン２との結
合方法として摩擦攪拌接合を用いることによりストリン
ガ１とスキン２との材質を自由に選択することができ
る。また、ストリンガ１とスキン２との材質を変えるこ
とも可能である。また、機械加工による切削代が小さ
く、材料の加工コストを削減することができる。また、
ストリンガ１とリベットとを線状に結合することにより
ストリンガ１の形状の単純化が計られ，ストリンガの製
造コスト、重量を軽減することができる。

【００２１】また、上記の各実施の形態に係る航空機の
外板においては、図４における従来の航空機の外板と比
較して重量を約２０％程度削減することが可能になる。
なお、ストリンガ１の材料費、加工費を２０％以上も削
減が可能であるが、リベットによる結合から摩擦攪拌接
合に変更することによりコストが１０％程度増加するた
め、１０％程度のコストの削減が可能である。また、従
来のロケットの外板と比較して５０％以上のコストの削
減が可能である。また、従来の高速車両の外板と比較し
て高強度のアルミ合金を使用することができることによ
り２０％以上の軽量化が可能である。また、溶接後の歪
の矯正が不要になることによっても、コストが低減され
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る外板の製造方法は前記のよ
うになっており、外板部材と外板部材の強化部材とを別
個に造って接合することにより様々の形状に対応が可能
になるので、複雑な形状の外板でも容易に製造すること
ができる。

【００２３】また、摩擦攪拌接合により外板部材と強化
部材とを結合することにより外板部材と強化部材との材
質を自由に選択することができるので、例えば高強度の
アルミ合金などを使用することによって外板の軽量化が
可能になり、また外板部材と強化部材とを結合した後の
歪の矯正が不要になる。また、機械加工による切削代が
小さくなるので、材料費、機械加工費の削減が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の第一の形態に係る航空機
の外板の製造方法の説明図である。

【図２】図２は本発明の実施の第二の形態に係る航空機
の外板の製造方法の説明図である。

【図３】図３は本発明の実施の第三の形態に係る航空機
の外板の製造方法の説明図である。

【図４】図４は従来の航空機の外板の断面図である。

【符号の説明】

１ストリンガ２スキン３摩擦攪拌接合４押出し型材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外板部材と上記外板部材の補強部材とを
それぞれ単独に作成し、上記外板部材と上記補強部材と
を摩擦攪拌接合を用いて結合したことを特徴とする外板
の製造方法。
【請求項２】複数の外板部材の間に上記外板部材と同
じ厚さの接合部を有する上記外板部材の補強部材を摩擦
攪拌接合を用いて結合したことを特徴とする外板の製造
方法。
【請求項３】外板部材と上記外板部材の補強部材とを
一体化した複数の押出し型材を摩擦攪拌接合を用いて互
いに結合したことを特徴とする外板の製造方法。