[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2013173352A - レイアップマンドレルツールを含む自動繊維配置 - Google Patents

レイアップマンドレルツールを含む自動繊維配置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013173352A
JP2013173352A JP2013004171A JP2013004171A JP2013173352A JP 2013173352 A JP2013173352 A JP 2013173352A JP 2013004171 A JP2013004171 A JP 2013004171A JP 2013004171 A JP2013004171 A JP 2013004171A JP 2013173352 A JP2013173352 A JP 2013173352A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mandrel
layup
afp
truss
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013004171A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6091899B2 (ja
Inventor
Simon Senibi
シモン セニビ,
Mostafa Rassaian
モスタファ ラサイアン,
Richard N Huizenga
リチャード エヌ. ハイゼンガ,
Gilbert L Lewis
ギルバート エル. ルイス,
Jeffery L Waugh
ジェフリー エル. ウォー,
Leo E Dondlinger
レオ イー. ドンドリンガー,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boeing Co filed Critical Boeing Co
Publication of JP2013173352A publication Critical patent/JP2013173352A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6091899B2 publication Critical patent/JP6091899B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/44Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
    • B29C33/48Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles with means for collapsing or disassembling
    • B29C33/485Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles with means for collapsing or disassembling cores or mandrels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/382Automated fiber placement [AFP]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/30Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076Aircrafts
    • B29L2031/3082Fuselages
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40Weight reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

【課題】航空機の胴体などを製造するにあたり、従来技術である、フィラメントワインディング法と比較して、曲面や起伏のある面への対応、及び開口部などの二次加工の簡便な成形法を提供する。
【解決手段】本システムは、自動繊維配置(AFP)機、及びAFP機により支持されるレイアップマンドレルツールを備える。マンドレルツールは、トラスコア、及び前記トラスコアに取り付けられ、レイアップ面を形成する複数のマンドレルパネルを含み、曲面、起伏のある面への配置が効果的で、開口部を切り込む時間及び労力が短縮できる。
【選択図】なし

Description

軽量の繊維複合体は、航空機産業にかなり有望である。繊維複合体は、従来の金属合金を上回り比強度及び比剛性を著しく改善する。比強度及び比剛性の改善は軽量化につながり、さらに燃料節約及び操業コストの削減につながる。
炭素繊維強化プラスチックなどの繊維複合体は、民間航空機の胴体を製造するために使用される。フィラメントワインディングによる製造中に、円筒形マンドレルツールが回転し、樹脂含浸テープが回転するツールのレイアップ面上に連続的に巻き付けられる。胴体のレイアップが形成されるまで、テープの層の後の層が塗布される。レイアップは、次いで硬化される。次いで、窓、乗客用ドア及び貨物用ドアの開口部が、胴体に切り込まれる。
自動繊維配置(AFP)による製造は、フィラメントワインディングに取って代わるものである。AFP中に、繊維配置ヘッドは、繊維の束(「トウ」)を回転しているマンドレルツール上に置く。トウは、テープよりも幅が狭く、扱いやすい。材料を曲面又は起伏のある面に配置するときには、AFPが最も効果的である。
大型の民間航空機の胴体のレイアップを形成するためにAFPを使用することが望ましいだろう。AFPは、高応力エリアに追加的なプライを付加し、低応力エリアではプライを減らすことができる。また、AFPは、異なる長さ及び配向でトウを置き、レイアップに開口部を形成することができる。これにより、胴体が硬化した後に開口部を切り込む時間及び労力が取り除かれるだろう。
本開示での一つの実施形態によれば、システムは、自動繊維配置(AFP)機、及びAFP機により支持されるレイアップマンドレルツールを備える。マンドレルツールは、トラスコア及び前記トラスコアに取り付けられレイアップ面を形成する複数のマンドレルパネルを含む。
本開示での別の実施形態によれば、マンドレルツールは、コア、及びコアに取り付け可能で且つコアから取り外し可能な複数のマンドレルパネルを含む。コアに取り付けられるときには、マンドレルパネルは、航空機の胴体バレルの完全な外形のレイアップ面を形成する。
本開示の別の実施形態によれば、方法は、複数のマンドレルパネルをコアに組み立ててレイアップマンドレルツールを形成するステップ、及びレイアップマンドレルツールを自動繊維配置(AFP)機に装着するステップを含む。組み立てられたマンドレルパネルは、レイアップ面を提供する。
これらの特徴、及び機能は、種々の実施形態において単独で達成することができるか、または他の実施形態において組み合わせることができる。実施形態のさらなる詳細は、下記の説明及び図面を参照することによって理解することができる。
複合体構造のレイアップを形成するためのAFPシステムの図である。 航空機の図である。 レイアップマンドレルツールの図である。 レイアップマンドレルツールの図である。 レイアップマンドレルツールの図である。 レイアップマンドレルツールの図である。 レイアップマンドレルツールのマンドレルパネルの図である。 図6のマンドレルパネルにより作成される胴体の部分の図である。 AFPシステムを使用して複合体構造のレイアップを形成する方法の図である。 レイアップマンドレルツールとAFP機との間のインターフェースの図である。 繊維配置中にマンドレルツールの振動を減らすためのスピンドル装着ブロックの図である。 繊維配置中にマンドレルツールの振動を減らすためのスピンドル装着ブロックの図である。
レイアップマンドレルツール150のレイアップ面に繊維トウを置くためのAFP機110を備えるAFPシステム100を示す図1を参照する。AFP機110は、繊維配置ヘッド112及びキネマティクス114を備える。プロセッサをベースとするコントローラー116は、予めプログラムされた方向に繊維配置ヘッド112を移動するようにキネマティクス114に命令し、且つ、予めプログラムされた配向及び厚さで要求された量の繊維トウを置くように繊維配置ヘッド112に命令する。キネマティクス114は、大きな多軸機を備えることができる。たとえば、キネマティクス114は、エンドエフェクタ、ひいては繊維配置ヘッド112をX軸、Y軸及びZ軸に沿って直線的に且つA軸、B軸及びC軸周囲を回転して移動させる6軸機を備えることができる。いくつかの実施形態では、繊維配置ヘッド112は、エンドエフェクタに取り付けられてもよい。他の実施形態では、繊維配置ヘッド112は、エンドエフェクタのパーツとすることができる。
コントローラー116は、要求される配向及び厚さで要求される量の繊維トウを置くようにプログラムされる。たとえば、製造されている構造が異なる負荷レベルを支える異なるエリアを含むなら、各エリアは、特定の配向及び厚さで特定量のトウを含むことにより特定の負荷要求に対応するように設計される。要求される量、配向及び厚さは、製造されている構造の工学的定義から決定される。工学的定義は、穴、トリミング場所、及び工学的なパーツのエッジなどの外形及び特性を含む表面形状を定義することができる。また、工学的定義は、プライドロップ、プライバンダリー積層順序及び各プライ内での繊維配向を規定することができる。
繊維トウは、標準的な幅及び厚さを有する強化繊維の束である。樹脂を予め含浸させたトウは、冷蔵機能を備えた「クリールハウス」のスプールで保管される。AFP機110は、繊維配置ヘッド112に多数のトウを供給するためのトウ経路118を備える。いくつかの実施形態では、予め含浸されたトウは、繊維配置ヘッド112上のヒーター及び圧縮ローラーへ送り込まれ、レイアップ面全域のコースに置かれる。
AFP機110は、マンドレル支持体120をさらに備える。いくつかの実施形態では、マンドレル支持体120は、主軸台及び心押台を有する。レイアップマンドレルツール150は、主軸台及び心押台に回転するよう装着される。
作動中に、AFP機110は、レイアップマンドレルツール150を回転させる。レイアップマンドレルツール150が回転する間に、キネマティクス114は、マンドレルツール150に沿って繊維配置ヘッド112を移動させ、繊維配置ヘッド112は、レイアップ面にトウを置く。繊維配置中に振動閾値を超えると、自動停止機122は、繊維配置ヘッド112の破損を避けるためにAFP機110を停止する。
レイアップマンドレルツール150は、トラスコア152、及びトラスコア152に取り付けられレイアップ面を形成する複数のマンドレルパネル154を含む。トラスコア152を通り延びるスピンドル156は、マンドレル支持体120に装着される。レイアップマンドレルツール150のいくつかの実施形態では、マンドレルパネル154は、トラスコア152に張り付けられる。他の実施形態では、マンドレルパネル154は、トラスコア152に取り付け可能であり、且つトラスコア152から取り外し可能であるとする。取り外し可能なマンドレルパネル154は、いくつかの利点を提供するが、それらは以下で述べられる。
本開示のAFPシステムは、任意の特定の用途に限定されない。AFPシステムは、潜水艦船体、航空機の翼、及び装甲車両本体及びその大砲など、大きな構造のレイアップを形成するために使用できる。しかしながら、ここでのAFPシステムは、大きな複合体航空機胴体のレイアップを形成するために特に役立つ。
複合体航空機200の例を示す図2を参照する。航空機200は、概して、胴体210、翼アセンブリ220、及び尾部230を備える。いくつかの実施形態では、胴体210全体は、単独の一体複合体セクションとする。他の実施形態では、胴体210は、多数の一体複合体セクションにより形成されてもよい。図2に示される例では、胴体210は、以下の一体複合体バレルセクションから形成される。すなわち、機首運転台セクション(セクション41)、三つの中間セクション(セクション43、44及び46)、及び端部セクション(セクション47及び48)である。
ここでのAFPシステムは、窓240、貨物用ドア250及び乗客用ドア260の開口部を含む、胴体の外板のレイアップを形成することができる。AFPシステムは、高応力エリアに追加のプライを付加し、低応力エリアではプライを減らすことができる。いくつかの実施形態では、ここでのAFPシステムは、胴体外板だけではなく下部の剛性基礎構造を含むレイアップを形成することができる。
本開示のAFPシステムについてのレイアップマンドレルツール310の実施形態を示す、図3から図5までを参照する。レイアップマンドレルツール310は、スピンドル315、トラスコア320、及び四つのマンドレルパネル330を備える。トラスコア320は、おおよそ矩形断面を有する細長い形状である。スピンドル315は、トラスコア320を通って延びる。
トラスコア320は、縦ビーム322、縦トラス324、及び横トラス326を含む。縦トラス324は、トラスコア320の対向端部に配置される。各縦トラス324は、ハブ324a、及びハブ324aから外側に放射状に延びるビーム324bを含む。横トラス326は結合され、縦ビーム322により軸方向に間隔を開けて配置される。スピンドルは、ハブ324a内で回転可能に装着される。
各横トラス326は、平面的な織物を含む。各横トラス326は、縦トラス324に隣接する。これらの横トラス326は、それらの隣接する縦トラス324に結合される。それらは、縦ビーム322にも結合される。織物は、レイアップマンドレルツール310に強化された安定性を提供する。縦トラス324と横トラス326との組み合わせは、効果的で均一な負荷分散を提供する。
トラスコア320は、少なくとも一つの中間横トラス(すなわち、端部トラス326間の一又は複数の横トラス326)を含む。いくつかの実施形態では、中間縦トラスが、中間横トラスに提供される。
レイアップマンドレルツール310は、異なる胴体サイズ及び形状に適応するよう調節された直径及び長さを有する。トラス要素の長さが調節され、トラスコア320の直径を調節する。たとえば、直径は、トラス要素の長さを増加させることにより増加する。縦ビーム322の長さ及び横トラス326の数は、トラスコア320の長さを調節するために変更できる。たとえば、図3Aに示されるトラスコア320は、縦ビーム322を伸ばして中間横トラス326を付加することにより、伸ばされる。いくつかの実施形態では、縦ビーム322は、調節可能な長さを有し、留め具を調節することで調節される。いくつかの実施形態では、縦ビーム322は、さらに長いビームに取り換えることができる。
いくつかの実施形態では、本開示のマンドレルパネルは、胴体外板にレイアップ面を提供する。図3から図5までのマンドレルレイアップツール310において、マンドレルパネル330は、胴体外板のレイアップだけではなく、下部の剛性基礎構造も形成するよう構成される。
各マンドレルパネル330は、レイアップ面のセグメントを提供するための表面板332を備える。トラスコア320に取り付けられるときには、四つのマンドレルパネル330の表面板332は、胴体バレルセクションの完全な外形のレイアップ面を形成する。マンドレルパネル330は、レイアップ面を湾曲させる。レイアップ面は大きな直径(たとえば、少なくとも19フィート)を有する。
各マンドレルパネル330は、剛性支持体構造334をさらに有し、繊維配置中に表面板332が必要な剛性を有することを確実にする。くぼみ及びしわの形成を避けるために繊維配置ヘッド112が表面板332と接触するときには、剛性支持体構造334は、最小限の変位を維持する。また、剛性支持体構造334は、表面板332をトラスコア320とインターフェースで接続する。
レイアップ面の全径は、トラスコアのサイズだけではなく、マンドレルパネルの深さも作用する。レイアップ面の直径は、マンドレルパネルの高さに応じて調節される。
図3の実施形態では、マンドレルパネル330は、トラスコア320に取り付けることができ、且つトラスコア320から取り外すこともできる。レイアップマンドレルツール310は、トラスコア320の角に、マンドレルパネル330をトラスコア320に取り付け且つマンドレルパネル330をトラスコア320から取り外すためのトランジッションパネル340を備える。マンドレルパネル330は、トランジッションパネル340の取り付け溝内にスライド自在に装着され固定される。いくつかの実施形態では、マンドレルパネル330は、トランジッションパネル340にボルトで留められる。
ここで、レイアップマンドレルツール310のマンドレルパネル330を示す図6を参照する。表面板332はストリンガを形成するための溝332aを有しており、それらは剛性基礎構造のパーツを形成する。AFP機110は、短いコースのトウをレイダウンし、溝332aの内側を覆う。短いコースをレイダウンして溝を埋めた後に、AFP機110は、表面板332上で長いコースをレイダウンして胴体外板を製造する。剛性構造334のカットアウトにより、剛性構造334が軽量化される。
さらに、図6のパネル330により作成された胴体の部分710を示す図7を参照する。部分710は、ストリンガ730と統合される胴体外板720を含む。外板720及びストリンガ730は、共に硬化され、一体の胴体バレルセクションを形成する。
図4及び図5は、AFP機に装着されたレイアップマンドレル310を示す。スピンドル315は、AFP機の主軸台520及び心押台530に装着される。
ここで、主軸台520及び心押台530へのスピンドル315の装着方法の例を示す図9Aを参照する。スピンドル315の端部におけるツーリングフェースプレート910は、AFP機の機械フェースプレート920にしっかり留められる。ツーリングフェースプレート910は、スピンドル315に溶接され、機械フェースプレート920にボルトで留められてもよい。機械フェースプレート920は、AFP機のスピンドル930により回転する。
レイアップマンドレルツール310は、繊維配置中に振動を減衰させるように構成することもできる。振動は、二つの主要源から生じる。すなわち、繊維配置ヘッドの周期的接触に起因した応力及び変位、及びそのような極端に大きな構造を回転させることによる角加速度に起因したねじり応力及び変位である。
作動角加速度での回転中にレイアップツールのねじり振動を正確に予測するために、有限要素モデリング(FEM)及び応力解析が実行される。FEMは、AFPヘッドからの圧力に起因した応力及び変位を予測するために実行される。
次に、図9B及び図9Cを参照する。周波数同調された端部装着細部940をスピンドル315の両端部に付加することにより、振動が減衰される。細部は、成形されたプレートを含む。装着細部940のサイズ、形状及び厚さ、並びに縦トラス324とフェースプレート910との間の相対的な距離は、予測されたねじり振動、応力及び変位に基づくとする。プレート910と装着細部940との間のリッジ945が使用され、振動を減衰させるために付加的な周波数同調を実行する。
装着細部940は、ツーリングフェースプレート910とトラスコア320との間のスピンドル315に装着される。たとえば、装着細部940は、スピンドル315に溶接される。スピンドル315に細部940を装着することは、マンドレルパネルが分解される実施形態に有利である。スピンドルに装着された細部940は、トラスコア320のねじり振動に影響しない。それらは、マンドレルパネル330の解体を妨げない。トラスコア320の代わりに細部940をスピンドル315に装着することにより、トラスコア320は分解しやすくなる。また、それにより、繊維配置ヘッド112へのアクセスが容易になる。
ここで、本開示のAFP機の使用方法を示す図8を参照する。ブロック810では、トラスコアがAFP機の主軸台及び心押台に装着される。ブロック820では、複数のマンドレルパネルがトラスコアに取り付けられ、レイアップ面を形成する。ブロック830では、AFP機が使用され、レイアップ面にレイアップを形成する。
ブロック840では、レイアップが硬化される。第一の例として、レイアップマンドレルツールは、硬化用のオートクレーブに移動する。第二の例として、レイアップは、外側成形ラインツールに移動する(胴体セクションの外面に航空品質の仕上げを施す)。レイアップは、外側成形ラインツール上で硬化される。硬化されると、レイアップはレイアップマンドレルツールから除去される。
ブロック850では、レイアップマンドレルツールの分解が決定されると、マンドレルパネルは、トラス構造から分解される。ブロック860では、マンドレルパネル及びトラスコアは保管場所に置かれる、又は別の場所に別個に輸送される。
レイアップマンドレルツール310を分解しその後に再びそれを組み立てる技術は、大きな民間航空機胴体の製造には特に価値のあることである。たとえば、レイアップマンドレルツール310がある場所で分解され、種々のコンポーネント320及び330は第二の場所に別個に輸送され、そのコンポーネント320及び330は第二の場所で再び組み立てられる。単独の大きな構造の代わりにコンポーネントを輸送することにより、輸送手配及びコストが軽減され、諸経費を削減できる。いくつかの実施形態では、ビーム322及びトラス324及び326は留め具で結合することができるので、トラスコア320は、輸送簡略化のために組み立て及び分解が可能になる。
コンポーネント320及び330が輸送されないとしても、レイアップマンドレルツール310の分解及びそれに続く再度の組み立てにより、フロアスペースをより効果的に使用できるようになる。組み立てられたレイアップマンドレルツール310は、製造施設のフロアで大きな専有面積を占める。レイアップマンドレルツール310が使用されていない間は、フロアスペースを解放することができる。レイアップマンドレル310は分解され、そのコンポーネントは保管場所に移動される。レイアップマンドレルツールが必要なときには、そのコンポーネントが保管場所から持ち出され、梱包が解かれて再度組み立てられる。
パネル330が取り外し可能であることは、ツーリングコスト削減というさらなる理由からも有利である。一組のパネル330は、一つの構成を有する胴体セクションのトラスコア320に取り付けられ、別の組のパネル330は、別の構成を有する胴体セクションのトラスコア320に取り付けられる。異なる構成は、限定されることなく、異なる直径及び異なる表面構成を有することができる。たとえば、異なる組のパネル330は、図2の航空機200のセクション43、44及び46の異なるレイアップを形成するために使用できる。トラスコア320は、それらの異なる組のパネル330で再び使用できる。
本出願により、以下の態様が開示される。
態様1.
自動繊維配置(AFP)機、及び
AFP機により支持されるレイアップマンドレルツールを備え、前記マンドレルツールは、トラスコア及び前記トラスコアに取り付けられレイアップ面を形成する複数のマンドレルパネルを含む、システム。
態様2.
前記AFP機は、予めプログラムされた配向及び厚さでトウをマンドレルツール上に置くために、予めプログラムされた方向に移動可能な繊維配置ヘッドを備える、態様1に記載のシステム。
態様3.
前記AFP機は、主軸台及び心押台を備え、且つ
前記レイアップマンドレルツールは、前記トラスコアを通って延び、前記主軸台および心押台に装着されるスピンドルをさらに含む、態様1に記載のシステム。
態様4.
前記スピンドルは、AFPヘッドによるレイダウン中に前記マンドレルツールの振動を減衰させるように構成される、態様3に記載のシステム。
態様5.
装着細部は、振動を減衰させるためにスピンドルの端部に装着され、前記装着細部は、AFPヘッドからの圧力に起因した予測ねじり振動、予測応力及び変位に応じて設計される、態様4に記載のシステム。
態様6.
前記トラスコアは、スピンドル、前記スピンドルから外側に放射状に延びる横端部トラス、及び前記横トラスを跨ぐ縦ビームを含む、態様1に記載のシステム。
態様7.
前記トラスコアの角に、前記マンドレルパネルを前記トラスコアに取り付け且つ前記マンドレルパネルを前記トラスコアから取り外すためのトランジッションピースをさらに備える、態様1に記載のシステム。
態様8.
前記トラスコアは、矩形断面を有する細長い形状とし、且つ前記パネルは、前記レイアップ面を湾曲させる、態様1に記載のシステム。
態様9.
前記トラスコアは、長さ及び直径が延長できる、態様1に記載のシステム。
態様10.
各マンドレルパネルは、表面板及び剛性支持体構造を備え、前記支持構造はトラスコアに隣接する、態様1に記載のシステム。
態様11.
前記レイアップマンドレルツールは、少なくとも19フィートの直径を有する、態様1に記載のシステム。
態様12.
前記マンドレルパネルは、完全な外形のレイアップ面を航空機の胴体セクションに提供するよう構成される、態様1に記載のシステム。
態様13.
前記レイアップ面は、胴体外板を形成する部分及びストリンガを形成する溝を有する、態様12に記載のシステム。
態様14.
コア、及び
前記コアに取り付け可能であり且つ前記コアから取り外し可能である複数のマンドレルパネルを備え、コアに取り付けられるときに、前記マンドレルパネルは、航空機胴体バレルの完全な外形のレイアップ面を形成することを特徴とする、マンドレルツール。
態様15.
前記コアはトラス構造を有する、態様14に記載のマンドレルツール。
態様16.
前記トラス構造は、横端部トラス及び前記横トラスを跨ぐ縦トラスを含む、態様15に記載のマンドレルツール。
態様17.
前記コアを通って延びるスピンドル、及び
自動繊維配置ヘッドからの圧力に起因した予測ねじり振動、予測応力及び変位を減衰させるためのスピンドルの端部における装着細部をさらに有する、態様14に記載のマンドレルツール。
態様18.
前記マンドレルパネルは、完全な外形のレイアップ面を航空機の胴体セクションに提供するよう構成される、態様14に記載のマンドレルシステム。
態様19.
複数のマンドレルパネルをコアに組み立ててレイアップマンドレルツールを形成するステップであって、前記組み立てられたマンドレルパネルはレイアップ面を提供することを特徴とするステップ、及び
前記レイアップマンドレルツールを自動繊維配置(AFP)機に装着するステップを含む方法。
態様20.
前記AFP機を使用してレイアップを前記レイアップ面に形成するステップ、
前記レイアップを前記レイアップ面から除去するステップ、
前記マンドレルパネルを前記コアから分解するステップ、及び
前記分解されたパネル及びコアを輸送する又は保管するステップをさらに含む、態様19に記載の方法。
200 航空機
210 胴体
220 翼アセンブリ
230 尾部
240 窓
250 貨物用ドア
260 乗客用ドア
310 レイアップマンドレルツール
315 スピンドル
320 トラスコア
330 マンドレルパネル
322 縦ビーム
324 縦トラス
324a ハブ
324b ビーム
326 横トラス
332 表面板
334 剛性支持体構造
340 トランジッションパネル
520 主軸台
530 心押台
710 胴体部分
720 胴体外板
730 ストリンガ
910 ツーリングフェースプレート
920 機械フェースプレート
930 スピンドル
940 装着細部
945 リッジ

Claims (10)

  1. 自動繊維配置(AFP)機、及び
    AFP機により支持されるレイアップマンドレルツールを備え、前記マンドレルツールは、トラスコア及び前記トラスコアに取り付けられレイアップ面を形成する複数のマンドレルパネルを含む、システム。
  2. 前記AFP機は、予めプログラムされた配向及び厚さでトウをマンドレルツール上に置くために、予めプログラムされた方向に移動可能な繊維配置ヘッドを備える、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記AFP機は、主軸台及び心押台を備え、且つ
    前記レイアップマンドレルツールは、前記トラスコアを通って延び、前記主軸台および心押台に装着されるスピンドルをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記スピンドルは、AFPヘッドによるレイダウン中に前記マンドレルツールの振動を減衰させるように構成される、請求項3に記載のシステム。
  5. 装着細部は、振動を減衰させるためにスピンドルの端部に装着され、前記装着細部は、AFPヘッドからの圧力に起因した予測ねじり振動、予測応力及び変位に応じて設計される、請求項4に記載のシステム。
  6. 前記トラスコアは、スピンドル、前記スピンドルから外側に放射状に延びる横端部トラス、及び前記横トラスを跨ぐ縦ビームを含む、請求項1に記載のシステム。
  7. 前記トラスコアの角に、前記マンドレルパネルを前記トラスコアに取り付け且つ前記マンドレルパネルを前記トラスコアから取り外すためのトランジッションピースをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  8. 前記マンドレルパネルは、完全な外形のレイアップ面を航空機の胴体セクションに提供するよう構成される、請求項1に記載のシステム。
  9. 複数のマンドレルパネルをコアに組み立ててレイアップマンドレルツールを形成するステップであって、前記組み立てられたマンドレルパネルはレイアップ面を提供することを特徴とするステップ、及び
    前記レイアップマンドレルツールを自動繊維配置(AFP)機に装着するステップを含む方法。
  10. 前記AFP機を使用してレイアップを前記レイアップ面に形成するステップ、
    前記レイアップを前記レイアップ面から除去するステップ、
    前記マンドレルパネルを前記コアから分解するステップ、及び
    前記分解されたパネル及びコアを輸送する又は保管するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
JP2013004171A 2012-02-27 2013-01-15 レイアップマンドレルツールを含む自動繊維配置 Active JP6091899B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/406,522 2012-02-27
US13/406,522 US8714226B2 (en) 2012-02-27 2012-02-27 Automated fiber placement including layup mandrel tool

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013173352A true JP2013173352A (ja) 2013-09-05
JP6091899B2 JP6091899B2 (ja) 2017-03-08

Family

ID=47747432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013004171A Active JP6091899B2 (ja) 2012-02-27 2013-01-15 レイアップマンドレルツールを含む自動繊維配置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8714226B2 (ja)
EP (1) EP2631062B1 (ja)
JP (1) JP6091899B2 (ja)
ES (1) ES2726108T3 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017185783A (ja) * 2016-01-27 2017-10-12 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company マンドレルアセンブリから構成要素を取り外すためのシステム、方法、及びツールアセンブリ
JP2017200753A (ja) * 2016-02-08 2017-11-09 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company 多層複合部品のためのプライ最適化実行可能性分析
CN111890705A (zh) * 2020-03-26 2020-11-06 中国运载火箭技术研究院 卫星支架模具

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5576652B2 (ja) * 2009-12-25 2014-08-20 川崎重工業株式会社 複合材料構造物製造用マンドレルの分解方法およびマンドレルの分解装置
US8955206B2 (en) 2011-07-12 2015-02-17 The Boeing Company Method and apparatus for creating a layup of reinforcing fibers
US9597843B2 (en) * 2014-05-15 2017-03-21 The Boeing Company Method and apparatus for layup tooling
WO2016025386A1 (en) 2014-08-15 2016-02-18 Sikorsky Aircraft Corporation Rotor blade spar formation with automated fiber placement
US10434687B2 (en) 2014-12-17 2019-10-08 Sikorsky Aircraft Corporation Composite laminate tooling and method of forming a composite part using the tooling
US9545759B2 (en) 2015-01-30 2017-01-17 CGTech Automated fiber placement with course trajectory compensation
US10399276B2 (en) 2015-08-12 2019-09-03 General Electric Company System and method for controlling at least one variable during layup of a composite part using automated fiber placement
GB201620227D0 (en) 2016-11-29 2017-01-11 Cytec Ind Inc Automated fabrication of fibrous preform
US10940656B2 (en) * 2017-05-31 2021-03-09 The Boeing Company Press assembly having a press tool
DE102017113421A1 (de) * 2017-06-19 2018-12-20 Thyssenkrupp Ag Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils
US11370181B2 (en) 2017-10-18 2022-06-28 General Electric Company Methods for manufacturing composite components
US10830062B2 (en) 2018-03-20 2020-11-10 Raytheon Technologies Corporation Single ply having plurality of fiber angles
US10520933B2 (en) 2018-04-13 2019-12-31 The Boeing Company System and method for removing a workpiece from a manufacturing fixture
US11519816B2 (en) 2019-02-18 2022-12-06 The Boeing Company Composite ply-by-ply damage assessment using correlation factors between finite element models (FEMs) and non-destructive evaluations (NDEs)
WO2020182674A1 (de) 2019-03-08 2020-09-17 Kejora Gmbh Verfahren zur flexiblen herstellung textiler gebilde
US11167508B2 (en) * 2019-07-30 2021-11-09 Spirit Aerosystems, Inc. System and method for fabricating and curing large composite structures
EP4015182A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-22 The Boeing Company Segmented mandrel for composite fabrication
CN118181806B (zh) * 2024-03-21 2025-06-17 浙江星辉新材料科技股份有限公司 一种碳碳复合材料桶脱模机构

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04271998A (ja) * 1990-09-18 1992-09-28 Agip Spa ヘリコプタ搭載多セクション回動ビーム
JPH10194199A (ja) * 1996-10-15 1998-07-28 Hutchinson Sa ヘリコプタの回転翼に用いられる制振機構
JP2001315697A (ja) * 2000-03-20 2001-11-13 Hutchinson ヘリコプタの回転翼等のための振動減衰器
WO2007148301A2 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Alenia Aeronautica S.P.A. Apparatus and a method for fabricating a fuselage section
US20080148817A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 The Boeing Company Leak Detection in Vacuum Bags
JP2009166503A (ja) * 2003-08-22 2009-07-30 Boeing Co:The 大型バレル部構成部品の製作のためのマルチヘッド自動化複合材料積層機
US20090261199A1 (en) * 2008-04-17 2009-10-22 The Boeing Company Method for producing contoured composite structures and structures produced thereby
JP2011131559A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Kawasaki Heavy Ind Ltd 複合材料構造物製造用成形型
US20110259515A1 (en) * 2007-07-28 2011-10-27 The Boeing Company Method and Apparatus For Forming And Applying Composite Layups Having Complex Geometries
CA2778743A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-12 The Boeing Company Large area repair of composite aircraft
JP2014524853A (ja) * 2011-07-12 2014-09-25 ザ・ボーイング・カンパニー 回転式マンドレルツール支持体

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4172562A (en) * 1976-12-23 1979-10-30 Union Carbide Corporation Process for winding filaments on a mandrel
WO2002070232A1 (en) 2001-03-02 2002-09-12 Toyota Motor Sales, Usa, Inc. Filament winding apparatus and methods of winding filament
US7083698B2 (en) 2003-08-22 2006-08-01 The Boeing Company Automated composite lay-up to an internal fuselage mandrel
US7527222B2 (en) * 2004-04-06 2009-05-05 The Boeing Company Composite barrel sections for aircraft fuselages and other structures, and methods and systems for manufacturing such barrel sections
US7166251B2 (en) * 2004-12-01 2007-01-23 The Boeing Company Segmented flexible barrel lay-up mandrel
US7410352B2 (en) * 2005-04-13 2008-08-12 The Boeing Company Multi-ring system for fuselage barrel formation
ES2430554T3 (es) * 2006-08-31 2013-11-21 Airbus Operations S.L. Procedimiento y útil para la fabricación de componentes tubulares para fuselajes aeronáuticos

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04271998A (ja) * 1990-09-18 1992-09-28 Agip Spa ヘリコプタ搭載多セクション回動ビーム
JPH10194199A (ja) * 1996-10-15 1998-07-28 Hutchinson Sa ヘリコプタの回転翼に用いられる制振機構
JP2001315697A (ja) * 2000-03-20 2001-11-13 Hutchinson ヘリコプタの回転翼等のための振動減衰器
JP2009166503A (ja) * 2003-08-22 2009-07-30 Boeing Co:The 大型バレル部構成部品の製作のためのマルチヘッド自動化複合材料積層機
WO2007148301A2 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Alenia Aeronautica S.P.A. Apparatus and a method for fabricating a fuselage section
US20080148817A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 The Boeing Company Leak Detection in Vacuum Bags
US20110259515A1 (en) * 2007-07-28 2011-10-27 The Boeing Company Method and Apparatus For Forming And Applying Composite Layups Having Complex Geometries
JP2011518068A (ja) * 2008-04-17 2011-06-23 ザ・ボーイング・カンパニー 輪郭に合致した複合構造物を生産する方法及びその方法によって生産される構造物
US20090261199A1 (en) * 2008-04-17 2009-10-22 The Boeing Company Method for producing contoured composite structures and structures produced thereby
JP2011131559A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Kawasaki Heavy Ind Ltd 複合材料構造物製造用成形型
JP2011251525A (ja) * 2010-04-27 2011-12-15 Boeing Co:The 複雑な形状寸法を有する複合積層材を形成及び適用するための方法と装置
CA2778743A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-12 The Boeing Company Large area repair of composite aircraft
JP2014524853A (ja) * 2011-07-12 2014-09-25 ザ・ボーイング・カンパニー 回転式マンドレルツール支持体

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017185783A (ja) * 2016-01-27 2017-10-12 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company マンドレルアセンブリから構成要素を取り外すためのシステム、方法、及びツールアセンブリ
JP2017200753A (ja) * 2016-02-08 2017-11-09 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company 多層複合部品のためのプライ最適化実行可能性分析
CN111890705A (zh) * 2020-03-26 2020-11-06 中国运载火箭技术研究院 卫星支架模具
CN111890705B (zh) * 2020-03-26 2022-11-04 中国运载火箭技术研究院 卫星支架模具

Also Published As

Publication number Publication date
US20130220521A1 (en) 2013-08-29
EP2631062B1 (en) 2019-02-13
JP6091899B2 (ja) 2017-03-08
EP2631062A1 (en) 2013-08-28
ES2726108T3 (es) 2019-10-01
US8714226B2 (en) 2014-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6091899B2 (ja) レイアップマンドレルツールを含む自動繊維配置
US10737760B2 (en) Multi-box wing spar and skin
US3490983A (en) Fiber reinforced structures and methods of making the same
EP1798428B1 (de) Flechttechnisch hergestelltes Faserverbundbauteil
KR101020173B1 (ko) 레이업 배치를 위한 방법 및 장치
EP2227376B1 (en) Contoured composite parts
EP2502734B1 (en) Method of fabricating a compound contoured composite beam
RU2553531C2 (ru) Шпангоут и способ его изготовления
CA2878541C (en) Placement of prepreg tows in high angle transition regions
JP2015214151A (ja) 航空機構造用の複合材料部品を製造する方法
US10946614B2 (en) Structural member
DE102016211370A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugstruktur sowie Fahrzeugstruktur

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151221

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160920

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170208

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6091899

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250