JP2016144867A - 分割型工具の封止及び試験 - Google Patents

Abstract

【課題】オートクレーブ環境において、分割マンドレル等を用いる場合に個別の封止の完全性を試験し、監視することを可能にする封止の配置及び関連方法の提供。【解決手段】第１及び第２の工具セグメントの間の継ぎ目に沿った、実質的に気密な三重封止配置は、第１及び第２の実質的に気密な真空チャンバを形成する内側、中間及び外側封止を備える。【選択図】なし

Description

本開示は概して、一纏めに封止された複数の部品を有する分割型工具に関し、より具体的には、個別の封止の完全性を試験し監視することを可能にする三重封止の配置、及び関連方法を扱う。

工具には、組み立てが不可欠な複数の部品またはセグメントを備えるが、シームレスな単一の工具として機能し、かかる工具としての機能を果たすことが必要なものがある。例えば航空機産業においては、大型の複合機体部分は、一般的には複数の円周状のマンドレルセグメントを備えた筒状マンドレルでレイアップされ、真空バッグに入れられてからオートクレーブ硬化されることがある。マンドレルセグメントは、継ぎ目に沿って組み立てられる。硬化及び真空バッグの取り外し後に、マンドレルセグメントは、硬化された機体部分を工具から放出し、除去することを可能にするため、分解される必要がある。

マンドレルセグメントの間の継ぎ目の各々は、隣接するマンドレルセグメントの表面接合部に沿って延びる、実質的に気密な封止により、封止されることがある。これらの封止のうちいずれか１つを通じての空気漏れは、硬化中に機体部分に加わる圧密圧力を低下させる可能性がある。空気漏れによる硬化中の圧密圧力の低下は、硬化された機体部分の品質、及び／または性能に、望ましくない影響を与えることがある。

封止漏れ問題に対して提案されている解決策の１つには、マンドレルセグメント間の継ぎ目に沿って二重封止を提供することが含まれる。二重封止は、漏れ有無試験を実施するために使用されることがある、チャンバを形成するよう配置されるが、この試験は、どの二重封止が完全性を喪失している可能性があるかを示すものではない。試験に不合格となり、少なくとも１つの封止の完全性が毀損している可能性があることが示された場合、工具セグメントは分解され、封止は補修または交換されなくてはならず、その後、マンドレルセグメントを再度組み立て、漏れ試験を繰り返す必要がある。分解／再組立て、及び封止の交換のプロセスは、時間の掛かる、多くの労働力が必要なものであり、また、生産処理能力及びビルド率を減少させる可能性もある。

したがって、封止の完全性を継続的に監視できるマンドレルのような分割型工具における、封止及び封止の完全性の試験を行う方法が必要とされる。封止に漏れがある場合に、どの封止が漏れているのか特定し、かつ、少なくとも１つの封止は完全性を保っているか否かを確認する、封止配置及び試験方法も必要である。

開示される実施形態は、オートクレーブ環境において、分割型マンドレルのような複数部品工具を封止し、試験する方法及びシステムを提供する。マンドレルセグメント間の継ぎ目に沿った三重封止は、封止漏れによる真空圧力の損失を防ぐための、追加的な保護を提供する。三重封止は、レイアップが工具に配置されオートクレーブに積み込まれる前の、マンドレルの組み立て中に、漏れを試験することができる。封止の交換及び／補修の必要性は減少し、硬化後の部品の品質は改善され、また、生産処理能力は増加する可能性がある。

開示される一実施形態により、オートクレーブ環境においてマンドレルの複数のセグメントを封止し、監視するために、方法が提供される。方法は、内側バッグ真空チャンバを形成して、マンドレルセグメントの端部と継ぎ目、及び、マンドレルセグメントの間の内側封止と重ねること、並びに、内側バッグ真空チャンバの両端に、外側バッグ真空チャンバとＨ型封止領域を形成することを含む。方法はまた、Ｈ型封止領域、内側封止及び中間封止を使用して外側封止チャンバを形成すること、中間封止及び内側封止を使用して内側封止チャンバを形成すること、並びに、内側封止、中間封止及び外側封止のいずれの完全性をも監視することも含む。方法は更に、内側封止、中間封止、外側封止及びＨ型封止領域の脚部を、マンドレルセグメントにある溝に圧入することを含むことがある。外側バッグ真空チャンバを形成することは、Ｈ型封止領域の脚部を外側及び内側真空バッグに封止することを含む。外側バッグ真空チャンバを形成することは、Ｈ型封止領域の脚部を内側封止及び中間封止に封止することを含む。完全性を監視することは、内側バッグ真空チャンバ、内側封止チャンバ及び外側封止チャンバのいずれかの中の真空圧力の変化を感知することを含む。

別の実施形態によれば、工具の少なくとも２つのセグメントの間を封止し、かかる封止の完全性を試験する方法が提供され、前記方法は、内側封止、外側封止及び中間封止を配置して２つの工具セグメントの間に第１及び第２の封止チャンバを形成すること、並びに、第１及び第２の封止チャンバが真空状態になることを含む。内側封止または外側封止における漏れは、第１及び第２の封止チャンバの中の真空圧力の変化を感知することにより、検出される。方法は更に、Ｈ型封止領域を２つの工具セグメントの間に配置すること、及び、Ｈ型封止領域の脚部を、中間及び外側封止の各々に接続することを、含む可能性がある。方法はまた、２つの工具セグメントにわたり内側真空バッグを配置すること、及び、内側真空バッグをＨ型封止領域に封止することも、含むことがある。方法は更に、２つの工具セグメントにわたり、内側真空バッグを覆って外側真空バッグを配置すること、及び、外側真空バッグをＨ型封止領域の脚部に封止することを、含む可能性がある。方法はまた、外側真空バッグを使用して、内側真空バッグとＨ型封止領域の間の封止に圧力を加えることも、含むことがある。

更に別の実施形態によれば、分割型工具で複合部品をオートクレーブ処理する方法が提供され、前記方法は、工具の隣接するセグメント間に三重封止を形成することを含み、内側封止、中間封止及び外側封止を形成すること、内側真空バッグを分割型工具にわたり、複合部品を覆って配置すること、及び、内側真空バッグと内側封止の間に封止を形成することにより、内側バッグ真空チャンバを形成することを含む。方法はまた、外側真空バッグを分割型工具にわたり、内側真空バッグを覆って配置すること、外側真空バッグと外側封止の間に封止を形成することにより、外側バッグ真空チャンバを形成すること、内側バッグ真空チャンバと外側バッグ真空チャンバの中にそれぞれ、真空を引くこと、及び、外側真空バッグを使用して、内側真空バッグと内側封止の間の封止に圧力を加えることも、含むことがある。方法は更に、工具のセグメントにオートクレーブ圧力を加えることにより三重封止を圧迫することを、含むことがある。方法はまた、内側封止、中間封止または外側封止のうちいずれか１つに漏れがあることを検出することも、含む可能性がある。内側封止、中間封止及び外側封止は、内側封止チャンバ及び外側封止チャンバを形成するよう配置され、漏れの検出は、内側封止チャンバまたは外側封止チャンバのどちらかにおける真空圧力の変化を感知することにより実施される。外側バッグ真空チャンバを形成することは更に、内側バッグ真空チャンバ外部の工具の隣接するセグメントの間にＨ型封止を形成することを含む。

更に別の実施形態によれば、第１及び第２の工具セグメントの間の継ぎ目に沿って、実質的に気密な封止配置が提供され、前記配置は、第１及び第２の、実質的に気密な真空チャンバを形成する、内側、中間及び外側封止を備える。内側、中間及び外側封止は、継ぎ目の長さに沿って延び、継ぎ目の両端の各々に、Ｈ型のパターンに配置される。第１及び第２の工具セグメントはレイアップ面を形成するよう配置され、Ｈ型のパターンは、レイアップ面を覆う第１及び第２の真空バッグに封止されるように適合された、第１及び第２の脚部を含む。内側、中間及び外側封止は、継ぎ目から間隔をあけて配置され、継ぎ目に沿って縦方向に延びる。１つの変形例では、内側及び中間封止は、互いに間隔をあけて配置されて第１の真空チャンバを形成し、中間及び外側封止は、互いに間隔をあけて配置されて第２の真空チャンバを形成する。封止配置は更に、継ぎ目の両端に配置され、中間封止及び外側封止に接続された、Ｈ型封止領域を備えることがある。第１及び第２の真空チャンバの各々は、内側、中間及び外側封止の空気漏れを単独で試験するために、真空源及び通気孔に結合されるように適合される。封止配置はまた、第１及び第２の真空チャンバ内の真空圧力をそれぞれ感知する、第１及び第２の真空プローブも備えることがある。

要するに、本発明の一態様によれば、オートクレーブ環境内でマンドレルの複数のセグメントを封止し、監視する方法が提供され、前記方法は、内側バッグ真空チャンバを形成して、マンドレルセグメントの端部と継ぎ目、及び、マンドレルセグメントの間の内側封止と重ねること、外側バッグ真空チャンバ及びＨ型封止領域を、内側バッグ真空チャンバの両端に形成すること、Ｈ型封止領域、内側封止及び中間封止を使用して、外側封止チャンバを形成すること、中間封止及び内側封止を使用して、内側封止チャンバを形成すること、及び、内側封止、中間封止及び外側封止のすべていずれの完全性をも監視することを含む。

方法は更に、内側封止、中間封止、外側封止及びＨ型封止領域の脚部を、マンドレルセグメントにある溝に圧入することを含むため、有利である。

方法においては、外側バッグ真空チャンバを形成することは、Ｈ型封止領域の脚部を内側及び外側真空バッグに封止することを含むため、有利である。

方法においては、外側バッグ真空チャンバを形成することは、Ｈ型封止領域の脚部を内側封止及び中間封止に封止することを含むため、有利である。

方法においては、完全性を監視することは、内側バッグ真空チャンバ、内側封止チャンバ及び外側封止チャンバのいずれかの中の真空圧力の変化を感知することを含むため、有利である。

本発明の別の態様によれば、工具の少なくとも２つのセグメントの間を封止し、かかる封止の完全性を試験する方法が提供され、前記方法は、内側封止、外側封止及び中間封止を配置して２つの工具セグメントの間に第１及び第２の封止チャンバを形成すること、第１及び第２の封止チャンバの各々が真空状態になること、並びに、第１及び第２の封止チャンバの中の真空圧力の変化を感知することで、内側封止または外側封止における漏れを検出することを含む。

方法は更に、Ｈ型封止領域を２つの工具セグメントの間に配置すること、及び、Ｈ型封止領域の脚部を、中間及び外側封止の各々に接続することを含むため、有利である。

方法は更に、２つの工具セグメントにわたって内側真空バッグを配置すること、及び、内側真空バッグをＨ型封止領域に封止することを含むため、有利である。

方法は更に、２つの工具セグメントにわたり、内側真空バッグを覆って外側真空バッグを配置すること、及び、外側真空バッグをＨ型封止領域の脚部に封止することを含むため、有利である。

方法は更に、外側真空バッグを使用して、内側真空バッグとＨ型封止領域の間の封止に圧力を加えることを含むため、有利である。

本発明の更に別の態様によれば、分割型工具で複合部品をオートクレーブ処理する方法が提供され、前記方法は、工具の隣接するセグメント間に三重封止を形成することを含み、内側封止、中間封止及び外側封止を形成すること、内側真空バッグを分割型工具にわたり、複合部品を覆って配置すること、内側真空バッグと内側封止の間に封止を形成することにより、内側バッグ真空チャンバを形成すること、外側真空バッグを分割型工具にわたり、内側真空バッグを覆って配置すること、外側真空バッグと外側封止の間に封止を形成することにより、外側バッグ真空チャンバを形成すること、内側バッグ真空チャンバ及び外側バッグ真空チャンバそれぞれの中に真空を引くこと、外側真空バッグを使用して、内側真空バッグと内側封止の間の封止に圧力を加えること、及び、オートクレーブ圧力を工具のセグメントに加えて三重封止を圧迫することを含む。

方法は更に、内側封止、中間封止または外側封止のいずれか１つにおける漏れを検出することを含むため、有利である。

方法においては、内側封止、中間封止及び外側封止は、内側封止チャンバ及び外側封止チャンバを形成するよう配置され、漏れの検出は、内側封止チャンバまたは外側封止チャンバのどちらかにおける真空圧力の変化を感知することにより実施されるため、有利である。

方法においては、外側バッグ真空チャンバを形成することは更に、内側バッグ真空チャンバの外の工具の隣接するセグメント間にＨ型封止を形成することを含むため、有利である。

本発明の更に別の態様によれば、第１及び第２の工具セグメントの間の継ぎ目に沿って、実質的に気密な封止配置が提供され、前記配置は、第１及び第２の、実質的に気密な真空チャンバを形成する内側、中間及び外側封止を備える。

封止配置においては、内側、中間及び外側封止は、継ぎ目の長さに沿って延び、継ぎ目の両端の各々に、Ｈ型のパターンに配置されるため、有利である。

封止配置においては、第１及び第２の工具セグメントはレイアップ面を形成するよう配置され、Ｈ型のパターンは、レイアップ面を覆う第１及び第２の真空バッグに封止されるように適合された第１及び第２の脚部を含むため、有利である。

封止配置においては、内側、中間及び外側封止は、継ぎ目から間隔をあけて配置され、継ぎ目に沿って縦方向に延びるため、有利である。

封止配置においては、内側及び中間封止は、互いに間隔をあけて配置されて第１の真空チャンバを形成し、中間及び外側封止は、互いに間隔をあけて配置されて第２の真空チャンバを形成するため、有利である。

封止配置は更に、継ぎ目の両端に配置され、中間封止及び外側封止に接続された、Ｈ型封止領域を備えるため、有利である。

封止配置においては、第１及び第２の真空チャンバの各々は、内側、中間及び外側封止の空気漏れを単独で試験するために、真空源及び通気孔に結合されるように適合されるため、有利である。

封止配置は更に、第１及び第２の真空チャンバ内の真空圧力をそれぞれ感知する、第１及び第２の真空プローブも備えるため、有利である。

特性、機能及び利点は、本開示の様々な実施形態で単独に実現することができるが、以下の説明及び図面を参照して更なる詳細が理解される、更に別の実施形態において組み合わせることも可能である。

例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の特性は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的な実施形態と、好ましい使用モードと、更にはその目的及び利点とは、添付図面を参照して、本開示の例示的な実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるであろう。
本開示の方法による、三重封止された継ぎ目を有する分割型マンドレルの斜視図である。 図１に示された分割型マンドレルでレイアップされ、硬化される複合シェルの断面図である。 図１の線３−３に沿った断面図である。 図１に「４」と示された、継ぎ目に沿った位置の、マンドレルセグメント間の三重封止の前端部の透視図である。 図１に「５」と示された、継ぎ目に沿った位置の、マンドレルセグメント間の三重封止の中間部の透視図である。 図１に「６」と示された、継ぎ目に沿った位置の、マンドレルセグメント間の三重封止の後端部の透視図である。 ２つのマンドレルセグメントの間の継ぎ目の、別の実施形態の断面図である。 ２つのマンドレルセグメントの間の継ぎ目の、更なる実施形態の断面図である。 三重封止が内側及び外側真空バッグにどのように接続されるかを示す、継ぎ目の１つに沿った概略断面図である。 図９と同様の図解であるが、マンドレルセグメントの組み立て中に三重封止の試験を行うために、仮板部が取り付けられた状態を示している。 分割型マンドレルの構成要素、及び、三重封止を試験し、監視するための関連制御システムを示す機能ブロック図である。 分割型工具を封止する方法のフロー図である。 分割型工具を封止する方法の、代替的な一実施形態のフロー図である。 航空機の製造及び保守の方法論のフロー図である。 航空機のブロック図である。

図１及び２を参照するに、以下で分割型マンドレル２０と呼ばれることもある分割型レイアップ工具２０（図１）は、複合部品をレイアップし、硬化することが可能なマンドレルとして使用されることがある。限定する訳ではないが例としては、分割型マンドレル２０は、図２に示される複合シェル３６のレイアップ及び硬化のために使用されうる。複合シェル３６は、縦方向に延びる複合ストリンガー４０によって補剛された外部複合外板３８を含む。図２には示されていないが、複合シェル３６は、飛行機の機体のバレル部分を形成するよう、周方向に延びる内部フレームに取り付けられることがある（図示せず）。

レイアップ工具２０は、前端部２６及び後端部２８を含み、縦方向の継ぎ目２４に沿って一つに接合される複数のマンドレルセグメント２２を備える。以下でより詳細に説明されるように、継ぎ目２４は、マンドレルセグメント２２を、単一の工具としての機能を果たすよう一纏めに封止する、三重の実質的に気密な封止（図１に示されず）を含む。例示的な実施形態では、レイアップ工具２０は、通常面取りされた筒状またはバレル状の形を有するが、処理する部品の形に応じて、他の形状も可能である。

マンドレルセグメント２２は、全体として、その上で図２に示される複合シェル３６を形成するよう、プリプレグのような複合材料がレイアップされることがある、レイアップ面３０を形成する。レイアップ面３０は、複合外板３８のＩＭＬ（内部モールド線）を形成し、かつ、周方向に間隔を保ち、縦方向に延びる複数のストリンガー溝３２を含む可能性があり、前記ストリンガー溝の中に、外板３８がレイアップ面３０にわたりレイアップされる前に、予備形成された複合ストリンガーレイアップ（図１に図示せず）が収められることがある。レイアップ工具２０は更に、レイアップ面３０を縦方向に超えた位置にある前端及び後端部２６、２８に接した、相当程度になめらかな、周方向に延びるバンド３４を含む。バンド３４は、オートクレーブの中で実行される可能性がある硬化の間に、複合シェル３６を圧密し、強化するために、以下で説明される一または複数の真空バッグ（図１または２には図示されず）が取り付けられ、封止されることがある、面を提供する。

図３〜６は２つの隣接したマンドレルセグメント２２ａ、２２ｂの間の、重ね継ぎまたは継ぎ目２４の一実施形態を示す。図３は、レイアップ面３０でレイアップされ、当て板５８、内側真空バッグ６０及び外側真空バッグ９４に覆われた、複合外板５６を図示している。記載を簡潔にするために、離形フィルムや換気口などの追加的な要素は示されていない。後でより詳細に説明されるように、内側真空バッグ６０は、レイアップ面３０外部のバンド３４（図１）に封止される。一実施形態では、マンドレルセグメント２２ａ、２２ｂの間の継ぎ目２４は、末端内側及び外側フランジ６８、７０が一対を形成する封止面４２に重なることによって、形成される。封止面４２は、外側第１封止４６、中間第２封止４８及び内側第３封止５０を備える、実質的に気密な三重封止４４によって、一纏めに封止される。封止４６、４８、５０の両端は、それぞれ外板レイアップ５６の端部を越えた、バンド３４の下の位置にあるＨ型封止領域８２を形成するよう、配置され、接続される。

図４及び６を参照するに、Ｈ型封止領域８２の各々は、一組の内脚部８３、８４、一組の外脚部８５、８６、及び、横断脚部８７を備える。例示的な実施形態では、脚部８３、８４、８５、８６及び８７は、Ｈの形に配置されるが、用途に応じて、これらの脚部は、他の形を形成するよう配置されることも可能である。外脚部８５、８６の外端または先端８５ａ、８６ａは、それぞれ、内側及び外側真空バッグ６０、９４（図９参照）に封止される。封止４６、４８、５０は、限定する訳ではないが実施例としては、シリコンのような適当な材料を一体成型、及び／または押し出し加工することによって、形成されることがある。外側、中間及び内側封止４６、４８、５０はそれぞれ、周方向に互いに間隔を保ち、例示的な実施形態では、外側フランジ７０の封止面４２に形成された対応する溝５２（図３）の中に、それぞれ保持される。先端８５ａ、８６ａは、先端８５ａ、８５ｂを内側及び外側真空バッグ６０、９４に封止するのに使用される真空バッグシール材（図示されず）に対する良好な密着性を提供することに向いている、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）または類似のフルオロエラストマのような材料で形成されることがあるが、それだけに限定されない。他の実施形態では、外側、中間及び内側封止４６、４８、５０はそれぞれ、Ｈ型封止領域８２と同じく、内側フランジ６８に形成された溝（図示されず）内に保持され、かつ、外側フランジ７０を封止することがある。また別の実施形態では、封止４６、４８、５０及び封止領域８２の一部が、内側及び外側フランジ６８、７０の各々に、それぞれ形成されることがある。

中間封止４８と内側封止５０の間の領域は、内側第１封止チャンバ６４を形成し、中間封止４８と外側封止４６の間の領域は、外側第２封止チャンバ６６を形成する。内側フランジ６８は、少なくとも１つの真空ポート７２、及び、外側封止チャンバ６６に通じる圧力プローブ７６と共に提供される。内側フランジ６８はまた、少なくとも１つの真空ポート７４、及び、内側封止チャンバ６４と通じる圧力プローブ７８と共に提供される。真空ポート７２は、真空を選択的に引くために、または、外側封止チャンバ６６を大気するために使用され、外側封止チャンバ６６の中の圧力の変化は、圧力プローブ７６によって感知されうる。同様に、真空ポート７４は、真空を選択的に引くために、または、内側封止チャンバ６４を大気するために使用され、内側封止チャンバ６４の中の圧力の変化は、真空圧力プローブ７８によって感知されうる。図３には示されていないが、一または複数の真空ポート及び圧力プローブは、真空バッグ６０、９４を真空排気するため、また、内側及び外側真空バッグ６０、９４の中の真空圧力を別々に感知するために、内側及び外側真空バッグ６０、９４の各々の下にある領域に結合される。内側バッグ６０は、内側バッグ真空チャンバ９２（図９）を形成し、その中に、部分真空７１が生じる。内側バッグ６０によって複合外板レイアップ５６に加わる圧密圧力は、外側バッグ９４及び外部オートクレーブ圧力６２によって加わる圧力によって補完される

図７は、図３に示される実施形態と類似の、三重封止４４を用いた継ぎ目２４の１つの、代替的な実施形態を示す。この実施例では、隣接したマンドレルセグメント２２ａ、２２ｂの間の継ぎ目２４は、複合外板３８がレイアップ工具２０にわたりレイアップされる前に、その中にストリンガーレイアップ（図示せず）が配置されるストリンガー溝３２の中心線５４に、隣接して形成される。この実施例では、各ストリンガー溝３２の一部は、マンドレルセグメント２２ａ、２２ｂの各々に沿って、継ぎ目２４に形成される。

図８は、隣接したマンドレルセグメント２２ａ、２２ｂの間の継ぎ目２４の、更なる実施形態を示す。この実施例では、マンドレルセグメント２２ａ、２２ｂはそれぞれ、レイアップ面３０から半径方向に内向きに延び、マンドレルセグメント２２ａ、２２ｂの間に、継ぎ目２４に沿って、封止された接合部を効果的に形成する、対向するフリンジ８８、９０を有する。

ここで、継ぎ目２４の１つに沿ったレイアップ工具２０の構成要素であるが簡素化のために省略されている、当て板、換気口及び離形フィルムを図式的に示す、図９に注目する。複合外板５６は、完成品のＩＭＬを形成するレイアップ面３０で、レイアップされる。内側真空バッグ６０は、内側バッグ封止１００によって、バンド３４の周りでレイアップ工具２０に、また、Ｈ型封止領域８２の外脚部８６の先端８５ａに、封止される。当て板（図示せず）を利用する実施形態では、内側真空バッグ６０は、当て板、または、当て板真空バッグ（図示せず）に、封止されることがある。

外側真空バッグ９４は、外側バッグ封止９８によって、内側バッグ封止１００の外部でバンド３４に、また、Ｈ型封止領域８２の外脚部８５の先端８６ａに、封止される。外側封止脚部８５、８６は、封止脚部８７と共に、外側真空バッグ９４の下にある領域９３に通じる、外側バッグ真空チャンバ９６を形成する。内側真空バッグ６０は、内側封止５０とＨ型封止領域８２の外脚部８６によって形成された、内側バッグ真空チャンバ９２に通じている。内側封止チャンバ６４は、中間封止４８、内側封止５０及びＨ型封止領域８２の内脚部８３、８４によって画定される。外側封止チャンバ６６は、外側封止４６、中間封止４８及びＨ型封止領域８２の内脚部８３、８４によって画定される。複合外板レイアップ５６がオートクレーブ内で処理される間、外側真空バッグ９４の真空排気により、外側真空バッグ９４は縮小して内側バッグ封止１００に接し、かつ、内側バッグ封止１００を圧迫する。外側真空バッグ９４によって内側バッグ封止１００に加わる圧迫力は、加えられるオートクレーブ圧力６２を補完し、内側バッグ封止１００を通じての空気漏れの可能性を低減させる。

内側真空バッグ６０の下にある領域８０は、内側バッグ真空チャンバ９２と共に、真空ポート１０４に結合される。一又は複数の真空圧力プローブ１０６は、内側真空バッグ６０及び内側バッグ真空チャンバ９２の中の真空圧力の変化を感知するために提供される。同様に、一又は複数の真空ポート７４は、選択的に真空を引くため、または、内側封止チャンバ６４を大気するために、内側封止チャンバ６４と結合される。一又は複数の真空圧力プローブ７８は、内側封止チャンバ６４の中の真空圧力の変化を感知するために、使用される。また、一又は複数の真空ポート７２は、選択的に真空を引くため、または、外側封止チャンバ６６を大気するために、外側封止チャンバ６６と結合される。一又は複数の圧力プローブ７６は、外側封止チャンバ６６の中の真空圧力の変化を感知するために、使用される。追加的な真空ポート１０２は、外側バッグ真空チャンバ９６内に選択的に真空を引くため、または、外側バッグ真空チャンバ９６を大気するために、使用される。

ここで図１０を参照するに、図１に示される正しく組み立てられたマンドレルセグメント２２と三重封止４４、及びＨ型封止領域８２は、マンドレルセグメント２２が組み立てられる際、複合レイアップがレイアップ工具２０に、処理のため配置される前に、試験されることがある。マンドレル組立フェーズ中に三重封止４４を試験することにより、封止部の漏れは、工具２０及び複合レイアップがオートクレーブに積み込まれる前に、検出され、修正されうる。三重封止４４を試験するために、暫定試験プレート１０５が、マンドレルセグメント２２の間の継ぎ目２４の各々にわたり配置され、Ｈ型封止領域８２の先端８５ａ、８６ａに、外側封止９８及び内側封止１００によって封止される。試験プレートは、内側バッグ真空チャンバ９２と外側バッグ真空チャンバ９６を遮断する。内側封止チャンバ６４、外側封止チャンバ６６、内側バッグ真空チャンバ９２、及び、外側バッグ真空チャンバ９６の中に、真空が生じる。外側封止４６、中間封止４８、または内側封止５０における漏れは、内側封止チャンバ６４、外側封止チャンバ６６及び／または内側バッグ真空チャンバ９２の中の真空圧力に変化をもたらし、これらの真空圧力の変化は、対応する真空プローブ７８、７６及び１０６によって検出される。

同様に、漏れがないか、Ｈ型封止領域８２の完全性が確認されることがある。外脚部８５に漏れがある場合、それによって生じる、外側バッグ真空チャンバ９６内の真空圧力の変化は、真空プローブ１０７によって検出される。外脚部８５、８７の両方に漏れがある場合、内側バッグチャンバ９２の中の真空圧力は減少し、この真空圧力の減少は、真空プローブ１０６によって感知される。

図１１は、分割型レイアップマンドレル２０のような複数部品を有する分割型工具を封止するために使用される封止の完全性を試験し、監視するシステムの構成要素を、大まかに示している。複合レイアップ５６は、分割型マンドレル２０でレイアップされ、一又は複数の真空バッグ６０、９４によって覆われうる。真空バッグ６０、９４は、分割型マンドレル２０に、個別に封止される。マンドレル２０のセグメント２２は、継ぎ目２４に沿って、三重封止４４により互いに封止される。三重封止４４によって形成される気密チャンバ６４、６６、９２は、前述のように、真空圧力プローブ７６、７８、１０６、及び真空ポート７２、７４、１０２、１０４に結合される。プログラムされた汎用コンピュータまたはＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）を備えることがあるコントローラ１０８は、真空圧力プローブ７６、７８、１０６から圧力データを受領し、真空ポート７２、７４、１０２、１０４を、真空源１１０または通気孔１１５に選択的に接続する。

ここで図９を再び参照するに、マンドレルセグメント２２が組み立てられ、複合外板５６がマンドレル２０のレイアップ面３０でレイアップされた後、マンドレル２０は、その中でオートクレーブ圧力６２及び熱が加わるオートクレーブ（図示せず）内に配置される。真空ポート７２、７４、１０２、１０４は、内側封止チャンバ６４、外側封止チャンバ６６、内側バッグ真空チャンバ９２、及び、外側バッグ真空チャンバ９６の中に、真空を引くために使用される。内側バッグ真空チャンバ９２の中に生じた真空は、オートクレーブ圧力６２と共に、硬化サイクル中に複合レイアップ５６を圧密し、強化する。外側真空バッグ９４は、複合外板レイアップ５６に追加的な圧密圧力を追加することがあり、また、内側バッグ封止１００に圧迫力を加える。

三重封止４４が正しく機能している（空気漏れがない）場合、真空圧力プローブ７６、７８及び１０６は比較的低い、外側封止４６、中間封止４８及び内側封止５０の完全性が損なわれていないことを表す、あらかじめ選択された真空圧力のレベルを示す。外側封止４６に漏れがある場合、空気圧が外側封止チャンバ６６に入り込み、外側封止チャンバ６６の中の真空圧力の変化（低下）を引き起こす。この真空圧力の変化は、真空プローブ７６によって検出される。外側封止４６に漏れがある場合、中間封止４８及び内側封止５０が、内側バッグ真空チャンバ９２内の必要な真空圧力を保持する。

外側封止４６と中間封止４８の両方に漏れがある場合、空気圧が内側封止チャンバ６４に入り込むが、内側封止５０が、内側バッグチャンバ９２内の必要な真空圧力を保持する。このような状況下では、中間封止４８の漏れによって、内側封止チャンバ６４に空気圧が入り込む。内部封止チャンバ６４の中の真空圧力の低下は、真空圧力プローブ７８により検出される。外側封止４６、中間封止４８及び内側封止５０の各々に漏れがある場合、空気圧が内側バッグ真空チャンバ９２に入り込み、それによって生じる真空圧力の変化は、真空プローブ１０６によって検出される。

外側封止４６に漏れがない状況下で、中間封止４８の漏れを検出することも可能であるかもしれない。この中間封止４８の漏れ検出は、内側封止チャンバ６４の真空圧力を、外側封止チャンバ６６内に保持される真空圧力よりも高いレベルに保持することによって、実現可能である。この技術を使用することで、中間封止４８の漏れは、真空圧力プローブ７８によって検出される、内側封止チャンバ６４内の真空圧力の変化をもたらすことになる。

外側バッグ９４の使用は、Ｈ型封止領域８２と相まって、封止に漏れがある場合にも圧密圧力の損失を防ぐ、更なる保護を提供する。Ｈ型封止領域８２は、内側バッグ封止１００及び外側バッグ封止９８と共に、外側封止４６、中間封止４８及び内側封止５０から独立した外側バッグ９４を備える、二重封止を形成する。したがって、バッグ真空チャンバ９２の中で真空圧力の損失が発生した場合、真空圧力はそれでもなお、外側バッグ真空チャンバ９６の中で、及び、外側真空バッグ９４の下にある領域９３の中で、保持される。その結果、外側真空バッグ９４は、複合外板レイアップ５６に対して必要な圧密圧力を保持する。

図１２は、オートクレーブ環境内のマンドレルの複数のセグメントを封止し、試験する方法のステップ全体を示す。ステップ１１２では、内側バッグ真空チャンバ９２が、マンドレルセグメント２２の継ぎ目２４、及び、マンドレルセグメント２２の間の内側封止５０と重なるように形成される。１１４では、外側バッグ真空チャンバ９６とＨ型封止領域８２が、内側バッグ真空チャンバ９２の両端に形成される。１１６では、Ｈ型封止領域８２、外側封止４６及び中間封止４８を使用して、外側封止チャンバ６６が形成される。１１８では、中間封止４８及び内側封止５０を使用して、内側封止チャンバ６４が形成される。１２０では、内側封止５０、中間封止４８または外側封止４６のいずれか１つに漏れが検出される。漏れは、内側及び外側バッグ真空チャンバ９２、９６の中の真空圧力の変化を感知することによって、影響を受けることがある。

図１３は、少なくとも２つの工具セグメント２２の間を封止し、かかる封止の完全性を試験する、代替的な方法のステップ全体を示す。ステップ１２２では、内側封止５０、外側封止４６及び中間封止４８は、第１及び第２の封止チャンバ６４、６６をそれぞれ形成するよう配置される。１２４では、第１及び第２の封止チャンバ６４，６６の各々が、真空状態になる。１２６では、内側封止５０、外側封止４６及び中間封止４８のいずれか１つにおける漏れが、第１及び第２の封止チャンバ６４、６６のどちらかの中の真空圧力の変化を感知することによって、検出される。

本開示の実施形態は、様々な可能用途、とりわけ、例えば航空宇宙、船舶、自動車への用途、及び、複合部品をオートクレーブ処理するために使用されるもののような分割型工具を封止することが必要な他の用途を含む、輸送産業の分野における使用を見出すことができる。したがって、ここで図１４及び１５を参照するに、本開示の実施形態は、図１４に示す航空機の製造及び保守方法１２８、及び図１５に示す航空機１３０に関して、使用することが可能である。開示された実施形態の航空機への応用は、限定する訳ではないが例としては、バレル型の機体部分の一部を形成する複合シェルを含むことがある。製造前の段階では、例示的な方法１２８は、航空機１３０の仕様及び設計１３２と、材料調達１３４を含むことがある。製造段階では、航空機１３０の構成要素及びサブアセンブリの製造１３６と、システム統合１３８とが行われる。その後、航空機１３０は認可及び納品１４０を経て運航１４２に供される。顧客により運航される間に、航空機１３０は、改造、再構成、改修なども含みうる定期的な整備及び保守１４４を、受けることが予定される。

方法１２８のプロセスの各々は、システムインテグレーター、第三者、及び／またはオペレーター（例えば顧客）によって、実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことがあるがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことがあるがそれらに限定されず、またオペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などである可能性がある。

図１５に示されるように、例示的方法１２８によって製造された航空機１３０は、複数のシステム１４８及び内装１５０を有する機体１４６を含むことがある。高レベルのシステム１４８の例には、推進システム１５２、電気システム１５４、油圧システム１５６、及び環境システム１５８のうち一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれることもある。航空宇宙産業の例を示したが、本開示の原理は、船舶及び自動車産業など、他の産業にも適用可能である。

ここで実施されるシステム及び方法は、製造及び保守方法１２８の一又は複数の任意の段階で用いられる。例えば、製造工程１３６に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１３０の運航中に製造される構成要素又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造することができる。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、あるいはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１３０の組立てを実質的に効率化するか、または航空機１３０のコストを削減することにより、製造段階１３６及び１３８で利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、あるいはそれらの組み合わせを、航空機１３０の運航中に、例としては整備及び保守１４４のためだがそれだけに限定されない用途に、利用することができる。

本書において、「〜の少なくとも１つ」という表現が列挙されたアイテムと共に使用される場合、列挙されたアイテムの一又は複数の種々の組み合わせが使用できることを意味し、かつ、列挙された各アイテムのうちの１つだけあればよいことを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうち少なくとも１つ」は、「アイテムＡ」、「アイテムＡとアイテムＢ」、または「アイテムＢ」を含むことがあるが、これらだけに限定されない。この例はまた、「アイテムＡ、アイテムＢ及びアイテムＣ」、または「アイテムＢとアイテムＣ」も含むことがある。アイテムは、特定の対象物、物品または種類である可能性がある。すなわち、少なくとも１つの手段、任意の組み合わせアイテム、及び任意の数のアイテムがリストから使用されるが、列挙されたアイテムのすべてが必要となるわけではない。

種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されたものであり、完全な説明であること、または、これらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が自明となるであろう。更に、種々の例示的な実施形態は、他の例示的実施形態に照らして別の利点を提供することができる。選択された実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、考慮される特定の用途に適した様々な修正を行った様々な実施形態の開示内容の理解を促すために選ばれ、かつ、記述されている。

２０ 分割型レイアップ工具（マンドレル）
２２ マンドレルセグメント
２４ 継ぎ目
２６ 前端部
２８ 後端部
３０ レイアップ面
３２ ストリンガー溝
３４ バンド
３６ 複合シェル
３８ 外部複合外板
４０ 複合ストリンガー
４２ 封止面
４４ 三重封止
４６ 外側第１封止
４８ 中間第２封止
５０ 内側第３封止
５２ 溝
５４ 中心線
５６ 複合外板（外板レイアップ）
５８ 当て板
６０ 内側真空バッグ
６２ オートクレーブ圧力
６４ 内側第１封止チャンバ
６６ 外側第２封止チャンバ
６８ 内側フランジ
７０ 外側フランジ
７１ 部分真空
７２ 真空ポート
７４ 真空ポート
７６ 真空圧力プローブ
７８ 真空圧力プローブ
８０ 領域
８２ Ｈ型封止領域
８３ 内脚部
８４ 内脚部
８５ 外脚部
８５ａ 先端
８５ｂ 先端
８６ 外脚部
８６ａ 先端
８７ 横断脚部（封止脚部）
８８ フリンジ
９０ フリンジ
９２ 内側バッグ真空チャンバ
９３ 領域
９４ 外側真空バッグ
９６ 外側バッグ真空チャンバ
９８ 外側バッグ封止
１００ 内側バッグ封止
１０２ 真空ポート
１０４ 真空ポート
１０５ 暫定試験プレート
１０６ 真空（圧力）プローブ
１０７ 真空プローブ
１０８ コントローラ
１１０ 真空源
１１５ 通気孔
１２８ 航空機の製造及び保守方法
１３０ 航空機
１３２ 仕様及び設計
１３４ 材料調達
１３６ 構成要素及びサブアセンブリの製造
１３８ システム統合
１４０ 認可及び納品
１４２ 運航
１４４ 整備及び保守
１４６ 機体
１４８ システム
１５０ 内装
１５２ 推進システム
１５４ 電気システム
１５６ 油圧システム
１５８ 環境システム

Claims (13)

1. オートクレーブ環境においてマンドレルの複数のセグメントを封止し、監視するための方法であって、
   内側バッグ真空チャンバを形成し、前記マンドレルセグメントの端部と継ぎ目、及び、前記マンドレルセグメントの間の内側封止と重ねること、
   外側バッグ真空チャンバとＨ型封止領域を、前記内側バッグ真空チャンバの両端に形成すること、
   前記Ｈ型封止領域、前記内側封止及び中間封止を使用して、外側封止チャンバを形成すること、
   前記中間封止及び前記内側封止を使用して、内側封止チャンバを形成すること、及び、
   前記内側封止、前記中間封止及び前記外側封止のいずれの完全性をも監視することを含む、方法。
2. 前記内側封止、前記中間封止、前記外側封止及び前記Ｈ型封止領域の脚部を、前記マンドレルセグメントにある溝に圧入することを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記外側バッグ真空チャンバを形成することは、前記Ｈ型封止領域の前記脚部を内側及び外側真空バッグに封止することを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記外側バッグ真空チャンバを形成することは、前記Ｈ型封止領域の前記脚部を前記内側封止及び前記中間封止に封止することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記完全性を監視することは、前記内側バッグ真空チャンバ、前記内側封止チャンバ及び前記外側封止チャンバのうちいずれかの中の真空圧力の変化を感知することを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 第１及び第２の工具セグメントの間の継ぎ目に沿った、実質的に気密な封止配置であって、
   第１及び第２の実質的に気密な真空チャンバを形成する内側、中間及び外側封止を備える、封止配置。
7. 前記内側、中間及び外側封止は、前記継ぎ目の長さに沿って延び、前記継ぎ目の両端の各々に、Ｈ型のパターンに配置される、請求項６に記載の封止配置。
8. 前記第１及び第２の工具セグメントは、レイアップ面を形成するよう配置され、前記Ｈ型のパターンは、前記レイアップ面を覆う第１及び第２の真空バッグに封止されるように適合された第１及び第２の脚部を含む、請求項６または７に記載の封止配置。
9. 前記内側、前記中間及び前記外側封止は、前記継ぎ目から間隔をあけて配置され、前記継ぎ目に沿って縦方向に延びる、請求項６から８のいずれか一項に記載の封止配置。
10. 前記内側及び中間封止は、互いに間隔を開けて配置され、前記第１真空チャンバを形成し、かつ、
    前記中間及び外側封止は、互いに間隔を開けて配置され、前記第２真空チャンバを形成する、請求項６から９のいずれか一項に記載の封止配置。
11. 前記継ぎ目の両端に配置され、前記中間封止及び前記外側封止に接続された、Ｈ型封止領域を更に備える、請求項６から１０のいずれか一項に記載の封止配置。
12. 第前記１及び第２の真空チャンバの各々は、前記内側、中間及び外側封止の空気漏れを単独で試験するために、真空源及び通気孔に結合されるように適合される、請求項６から１１のいずれか一項に記載の封止配置。
13. 前記第１及び第２の真空チャンバ内の真空圧力をそれぞれ感知する、第１及び第２の真空プローブを更に備える、請求項６から１２のいずれか一項に記載の封止配置。

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