结构体制造装置以及结构体制造方法与流程

本发明涉及结构体制造装置以及结构体制造方法，制造具有第一导电部以及第二导电部的结构体，所述第一导电部以及第二导电部分别具有导电性。

背景技术：

飞机的主翼、整体油箱等所使用的机身材料要求轻量、强度高且具有耐久性的材料。作为机身材料，例如使用铝合金等轻量的金属材料。另外，随着近年来这些要求越来越高，作为机身材料而使用利用碳纤维对树脂进行强化而得到的复合材料。

为了将主翼等的机身材料与结构部件接合来进行增强而使用金属制(例如，钛合金)的紧固件。在金属制的紧固件和机身材料的接触电阻值高的情况下，因雷击而流到紧固件的雷击电流没有充分地被引导到机身材料而通过紧固件，可能会被引导到机身的内部而产生火花(电火花)。

在专利文献1中公开了如下内容：以将紧固件的穿透结构部件的部分覆盖的方式安装导电性的盖以使电场不会集中在紧固件的角部，从而抑制由雷击产生的电流经过紧固件而流动的情况下产生火花(电火花)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-195114号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在专利文件1中，由于以将紧固件的穿透结构部件的部分覆盖的方式安装导电性的盖，因此，不可避免会因另外安装盖而导致重量增加。

另外，用于可靠地抑制产生火花(电火花)的盖的厚度等的品质管理需要耗费大量的劳力。

本发明是鉴于这样的情形而作出的，其目的在于提供一种制造如下的结构体的结构体制造装置以及结构体制造方法，该结构体抑制了因雷击而产生火花(电火花)，而不会增加结构体的重量、增大品质管理的劳力。

用于解决课题的方案

为了解决上述问题，本发明采用以下方案。

本发明的一个方案的结构体制造装置制造具有第一导电部以及第二导电部的结构体，所述第一导电部以及第二导电部分别具有导电性，所述结构体制造装置的特征在于，具有对间隙部施加规定电流值的电流以使该间隙部的电阻值降低的电流施加部，所述间隙部在所述第一导电部以及所述第二导电部之间存在并且电阻值比该第一导电部以及该第二导电部的电阻值高。

根据本发明的一个方案的结构体制造装置，通过对在结构体的第一导电部以及第二导电部之间存在的间隙部施加规定电流值的电流，从而降低间隙部的电阻值，由此，可以制造如下的结构体：因雷击而流到第二导电部的雷击电流容易从第二导电部被引导到第一导电部。

因此，可以制造如下的结构体：抑制了因雷击而产生火花(电火花)，而不会增加结构体的重量、增大品质管理的劳力。

在本发明的一个方案的结构体制造装置中，也可以是如下的结构：所述第一导电部是利用碳纤维对树脂材料进行强化而得到的复合材料或金属材料，所述电流施加部使所述树脂材料的一部分碳化或使所述金属材料的一部分熔融以使所述间隙部的电阻值降低。

根据该结构，可以制造如下的结构体：使作为第一导电部的复合材料所包含的树脂材料的一部分碳化以使间隙部的电阻值降低，或者使作为第一导电部的金属材料的一部分熔融，从而抑制了因雷击而产生火花(电火花)。

在上述结构的结构体制造装置中，也可以构成为，所述第二导电部是被插入到形成于所述第一导电部的紧固孔中并将该第一导电部和其他部件连结的紧固部件，所述间隙部是在所述紧固孔和所述紧固部件之间形成的间隙。

这样一来，可以使形成于第一导电部的紧固孔的一部分熔融或碳化以使在紧固孔和紧固部件之间形成的间隙的电阻值降低。

在本发明的一个方案的结构体制造装置中，也可以是如下的结构：所述电流施加部以所述规定电流值的最大值为0.1ka以上且50ka以下的方式施加电流。

这样一来，可以抑制第一导电部以及第二导电部因被施加于间隙部的电流而受到损伤，并且可以降低间隙部的电阻值。

在上述结构的结构体制造装置中，所述电流施加部也能够以所述规定电流值的最大值为1ka以上且5ka以下的方式施加电流。

这样一来，可以进一步抑制第一导电部以及第二导电部因被施加于间隙部的电流而受到损伤，并且可以适当地降低间隙部的电阻值。

在本发明的一个方案的结构体制造装置中，所述电流施加部也能够以使从开始施加电流起直至结束施加电流为止的电流施加时间为300μ秒以上且1秒以下的方式施加电流。

这样一来，可以对电流施加时间延长而导致第一导电部以及第二导电部受到损伤的情形进行抑制，并且可以降低间隙部的电阻值。

本发明的一个方案的结构体制造方法制造具有第一导电部以及第二导电部的结构体，所述第一导电部以及第二导电部分别具有导电性，所述结构体制造方法的特征在于，具有电流施加工序，在所述电流施加工序中，对间隙部施加规定电流值的电流以使该间隙部的电阻值降低，所述间隙部在所述第一导电部以及所述第二导电部之间存在并且电阻值比该第一导电部以及该第二导电部的电阻值高。

根据本发明的一个方案的结构体制造方法，通过对在结构体的第一导电部以及第二导电部之间存在的间隙部施加规定电流值的电流，从而降低间隙部的电阻值，由此，可以制造如下的结构体：因雷击而流到第二导电部的雷击电流容易从第二导电部被引导到第一导电部。

因此，可以制造如下的结构体：抑制了因雷击而产生火花(电火花)，而不会增加结构体的重量、增大品质管理的劳力。

在本发明的一个方案的结构体制造方法中，也可以是如下的结构：所述第一导电部是利用碳纤维对树脂材料进行强化而得到的复合材料或金属材料，所述电流施加部使所述树脂材料的一部分碳化或使所述金属材料的一部分熔融以使所述间隙部的电阻值降低。

根据该结构，可以制造如下的结构体：使作为第一导电部的复合材料所包含的树脂材料的一部分碳化或使作为第一导电部的金属材料的一部分熔融以使间隙部的电阻值降低，从而抑制了因雷击而产生火花(电火花)。

在上述结构的结构体制造方法中，也可以是构成为，所述第二导电部是被插入到形成于所述第一导电部的紧固孔中并将该第一导电部和其他部件连结的紧固部件，所述间隙部是在所述紧固孔和所述紧固部件之间形成的间隙。

这样一来，可以使形成于第一导电部的紧固孔的一部分熔融或碳化以使在紧固孔和紧固部件之间形成的间隙的电阻值降低。

在本发明的一个方案的结构体制造方法中，也可以是如下的结构：所述电流施加工序以所述规定电流值的最大值为0.1ka以上且50ka以下的方式施加电流。

这样一来，可以抑制第一导电部以及第二导电部因被施加于间隙部的电流而受到损伤，并且可以降低间隙部的电阻值。

在上述结构的结构体制造方法中，所述电流施加工序也能够以所述规定电流值的最大值为1ka以上且5ka以下的方式施加电流。

这样一来，可以进一步抑制第一导电部以及第二导电部因被施加于间隙部的电流而受到损伤，并且可以适当地降低间隙部的电阻值。

在本发明的一个方案的结构体制造方法中，所述电流施加部也能够以使从开始施加电流起直至结束施加电流为止的电流施加时间为300μ秒以上且1秒以下的方式施加电流。

这样一来，可以对电流施加时间延长而导致第一导电部以及第二导电部受到损伤的情形进行抑制，并且可以降低间隙部的电阻值。

发明的效果

根据本发明，可以提供制造如下的结构体的结构体制造装置以及结构体制造方法，该结构体抑制了因雷击而产生火花(电火花)，而不会增加结构体的重量、增大品质管理的劳力。

附图说明

图1是表示结构体制造装置的一实施方式的概略结构图。

图2是表示图1的结构体的图，(a)表示俯视图，(b)表示(a)的a-a方向剖视图。

图3是图2(b)的主要部分放大图。

图4是表示图1所示的恒流源施加于结构体的电流值和施加时间的关系的图。

图5是表示复合材料的端面的图。

图6是表示安装有变形例的结构体的结构体制造装置的概略结构图。

图7是表示图6的结构体的图、(a)表示俯视图，(b)表示(a)的b-b方向剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的一实施方式的结构体制造装置100。

如图1所示，结构体制造装置100是对利用螺栓32(第二导电部；紧固部件)以及螺母34将两张板状的复合材料31(第一导电部)以及复合材料33(其他部件)连结而得到的结构体30施加电流来制造结构体30的装置，所述复合材料31(第一导电部)以及复合材料33(其他部件)利用碳纤维对树脂材料进行强化而得到。

如图1所示，结构体制造装置100具有：施加所设定的任意电流值的电流的恒流源10、以及将恒流源10和结构体30电连接的恒流路径20。

恒流路径20具有：将恒流源10的一端和结构体30的一端电连接的第一恒流路径21、以及将恒流源10的另一端和结构体30的另一端电连接的第二恒流路径22。

恒流源10是能够进行控制以便经由恒流路径20将后述的图4所示的波形的电流施加于结构体30的装置。

结构体30具有的复合材料31、33是利用碳纤维对树脂材料进行强化而得到的碳纤维强化塑料(cfrp)。作为树脂材料，例如，可以使用不饱和聚酯和环氧树脂等热固性树脂、聚醚醚酮(peek)等热塑性树脂。

复合材料31、33使用碳纤维作为增强材料，因此，具有与金属相比足够低的导电性。另外，也可以使树脂材料含有导电性的粒子或纤维来形成结构体以提高复合材料31、33的导电性。

如图2(a)的俯视图所示，结构体30具有：分别形成为板状的复合材料31及复合材料33、以及将复合材料31及复合材料33连结的螺栓32。

如作为图2(a)的a-a方向剖视图的图2(b)所示，结构体30是如下的结构体：通过将螺栓32插入到复合材料31的紧固孔31a和复合材料33的紧固孔33a中并使其与螺母34紧固，从而将复合材料31和复合材料33连结。

螺栓32以及螺母34是由金属材料形成的具有导电性的部件。由于螺栓32以及螺母34由金属材料形成，因此，导电性比复合材料31、33的导电性高。

在螺栓32的前端部的外周面形成有外螺纹，在螺母34的内周面形成有内螺纹。通过将螺栓32的前端部的外螺纹紧固于螺母34的内周面的内螺纹，从而螺栓32与螺母34紧固。

图3是图2(b)所示的结构体30的主要部分放大图，表示由结构体制造装置100的恒流源10施加电流之前的状态。

如图3所示，在形成于复合材料31的紧固孔31a的内周面和螺栓32的外周面32b之间，形成有间隙35(间隙部)。同样地，在形成于复合材料33的紧固孔33a的内周面和螺栓32的外周面32b之间，形成有间隙36(间隙部)。

间隙35是与复合材料31以及螺栓32相比电阻值高的部位。同样地，间隙36是与复合材料33以及螺栓32相比电阻值高的部位。

结构体30例如被用作整体油箱，该整体油箱是与飞机的主翼构成一体并使翼结构为液体燃料不泄漏的液密结构的燃料箱。在该情况下，由于螺栓32的头部32a以形成主翼的外皮(表皮)的一部分的方式露出，因此，在与复合材料31相比导电性高的螺栓32的头部32a容易产生雷击。

在向螺栓32的头部32a产生了雷击的情况下，雷击电流流到螺栓32的内部。在该情况下，若雷击电流流到复合材料31、33，则不会产生火花(电火花)。但是，在间隙35以及间隙36的电阻值高而使得雷击电流不流到复合材料31、33的情况下，会导致在螺栓32的前端部32c、螺母34的角部产生火花(电火花)。

于是，本实施方式的结构体制造装置100对间隙35以及间隙36施加规定电流值的电流以使间隙35以及间隙36的电阻值降低，使雷击电流容易流到复合材料31、33，从而抑制火花(电火花)的产生。

在此，规定电流值指的是如下的电流值：足以使形成间隙35的复合材料31的树脂材料的一部分以及形成间隙36的复合材料33的树脂材料的一部分碳化，以使间隙35以及间隙36的电阻值降低。另外，该规定电流值指的是如下的电流值：为了防止因电流的施加而破坏复合材料31以及复合材料33，与作为由雷击产生的雷击电流而假定的电流值相比足够低。

图4是表示图1所示的恒流源10施加于结构体30的电流值和施加时间的关系的图。

在图4中，横轴表示从恒流源10经由恒流路径20对结构体30的两端部开始施加电流起经过的施加时间，纵轴表示在各施加时间由恒流源10施加的电流的电流值。

图4所示的电流值的波形为如下的波形：电流值的最大值为imax，从开始施加电流起经过50μ秒后电流值为0.9·imax。

在此，由恒流源10设定的imax的值满足以下的式(1)。

0.1ka≤imax≤50ka(1)

另外，由恒流源10设定的imax的值更优选满足以下的式(2)。

1ka≤imax≤5ka(2)

另外，在图4所示的电流值的波形中，从由恒流源10开始施加电流起直至结束施加电流为止的施加时间t优选满足以下的式(3)。在此，s表示秒。

300μs≤t≤1s(3)

另外，施加时间t更优选设定为约500μs。

利用本实施方式的结构体制造装置100制造结构体30的制造方法通过以下的工序来进行。

第一，利用螺栓32以及螺母34将复合材料31以及复合材料33连结而作为结构体30。

第二，将结构体30的一端部即复合材料31的端部与第一恒流路径21连接，将结构体30的另一端部即复合材料33的端部与第二恒流路径22连接。

第三，从恒流源10进行图4所示的波形的电流的施加，对间隙35以及间隙36施加规定电流值的电流(电流施加工序)。通过对间隙35以及间隙36施加规定电流值的电流，从而使形成间隙35的复合材料31的树脂材料的一部分以及形成间隙36的复合材料33的树脂材料的一部分碳化，使间隙35以及间隙36的电阻值降低。

通过以上的工序来制造间隙35以及间隙36的电阻值降低了的结构体30。

如图5所示，利用碳纤维31b对树脂材料进行强化而得到的复合材料31，在通过切削加工而形成的切削面即端面，碳纤维31b露出。如上所述在端面露出的多个碳纤维31b相互不接触而离开。因此，若雷击电流流到复合材料31，则有可能会产生如下的现象(边缘辉光现象)，即因在邻接的碳纤维31b之间形成的间隙(间隙部)处的放电现象而产生火花(电火花)。

根据利用上述结构体制造装置100制造结构体30的制造方法，从恒流源10对结构体30施加图4所示的波形的电流。因此，在复合材料31的端面露出的邻接的碳纤维31b之间的树脂层31c的一部分碳化，因碳化的树脂层31c而使得邻接的碳纤维31b彼此的导电性增高，邻接的碳纤维31b的间隙的电阻值降低。因此，在雷击的情况下，在结构体30的端面，因放电现象而产生火花(电火花)的现象(边缘辉光现象)被抑制。

在以上的说明中，被结构体制造装置100的恒流源10施加电流的结构体是利用螺栓32将复合材料31和复合材料33连结而得到的结构体，但也可以是其他形态。

例如，如图6以及图7(a)所示的变形例那样，也可以是将复合材料43a以及复合材料43b与复合材料41a的两端部分别连结并将复合材料41b与复合材料43b的端部连结而得到的结构体40。

如图7(b)所示，变形例的结构体40将螺栓42a插入到在复合材料41a的一端部形成的紧固孔中并将其与螺母44a紧固，从而将复合材料41a以及复合材料43a连结。另外，变形例的结构体40将螺栓42b插入到在复合材料41a的另一端部形成的紧固孔中并将其与螺母44b紧固，从而将复合材料41a以及复合材料43b连结。另外，变形例的结构体40将螺栓42c插入到在复合材料41b的一端部形成的紧固孔中并将其与螺母44c紧固，从而将复合材料41b以及复合材料43b连结。

如图6所示，结构体制造装置100的第一恒流路径21与结构体40的端部即复合材料43a的端部连接，结构体制造装置100的第二恒流路径22与结构体40的端部即复合材料41b的端部连接。

结构体制造装置100通过从恒流源10经由恒流路径20对结构体40施加规定电流值的电流，从而可以降低复合材料41a的供螺栓42a插入的连结部分、复合材料41a的供螺栓42b插入的连结部分、以及复合材料41b的供螺栓42c插入的连结部分各自的电阻值。

在该情况下，不需要在复合材料41a的供螺栓42a插入的连结部分、复合材料41a的供螺栓42b插入的连结部分、以及复合材料41b的供螺栓42c插入的连结部分的每一个连结部分分别另行形成恒流路径。因此，能够使用比较简单的恒流路径20容易地降低具有多个部位的连结部分的结构体40的各连结位置的电阻值。

对以上说明的本实施方式的结构体制造装置100起到的作用以及效果进行说明。

根据本实施方式的结构体制造装置100，通过对在结构体30的复合材料31(第一导电部)以及螺栓32(第二导电部)之间存在的间隙35(间隙部)施加规定电流值的电流，从而降低间隙35的电阻值。同样地，通过对在结构体30的复合材料33以及螺栓32之间存在的间隙35(间隙部)施加规定电流值的电流，从而降低间隙35的电阻值。由此，可以制造如下的结构体30：因雷击而流到螺栓32的雷击电流容易从螺栓32被引导到复合材料31以及复合材料33。

因此，可以制造如下的结构体30：抑制了因雷击而产生火花(电火花)，而不会增加结构体30的重量、增大品质管理的劳力。

在本实施方式的结构体制造装置100中，复合材料31以及复合材料33是利用碳纤维对树脂材料进行强化而得到的材料。另外，恒流源10使形成复合材料31、33的树脂材料的一部分碳化以使间隙35、36的电阻值降低。

这样一来，可以制造如下的结构体30：使复合材料31、33所包含的树脂材料的一部分碳化以使间隙35、36的电阻值降低，从而抑制了因雷击而产生火花(电火花)。

另外，在本实施方式的结构体制造装置100中，螺栓32是被插入到在复合材料31上形成的紧固孔31a中并将复合材料31和复合材料33(其他部件)连结的紧固部件。另外，间隙35在紧固孔31a和螺栓32之间形成。

这样一来，可以使在复合材料31上形成的紧固孔31a的一部分碳化以使在紧固孔31a和螺栓32之间形成的间隙35的电阻值降低。

在本实施方式的结构体制造装置100中，恒流源10以最大值为0.1ka以上且50ka以下的方式施加电流。更优选为，以最大值为1ka以上且5ka以下的方式施加电流。

这样一来，可以抑制复合材料31以及螺栓32因被施加于间隙35的电流而受到损伤，并且可以降低间隙35的电阻值。

在本实施方式的结构体制造装置100中，恒流源10以使从开始施加电流起直至结束施加电流为止的电流施加时间t为300μ秒以上且1秒以下的方式施加电流。

这样一来，可以对电流施加时间t延长而导致复合材料31以及螺栓32受到损伤这种情形进行抑制，并且可以降低间隙35的电阻值。

〔其他的实施方式〕

在以上的说明中，供金属制的螺栓32插入的复合材料31以及复合材料33分别是利用碳纤维对树脂材料进行强化而得到的碳纤维强化塑料，但也可以是其他形态。例如，也可以代替碳纤维强化塑料而由铝合金等金属材料(省略图示)形成。

在金属材料的情况下，导电性比碳纤维强化塑料高，但在其表面被氧化的情况下，有时导电性与螺栓32相比足够低。在该情况下，与上述复合材料31以及复合材料33同样地，容易在螺栓32的头部32a产生雷击。

在向螺栓32的头部32a产生了雷击的情况下，雷击电流流到螺栓32的内部。在该情况下，若雷击电流流到金属材料，则不会产生火花(电火花)。但是，在间隙35以及间隙36的电阻值高而使得雷击电流不流到金属材料的情况下，会导致在螺栓32的前端部32c、螺母34的角部产生火花(电火花)。

于是，其他的实施方式的结构体制造装置对间隙35以及间隙36施加规定电流值的电流以使间隙35以及间隙36的电阻值降低，使雷击电流容易流到金属材料，从而抑制火花(电火花)的产生。

在此，规定电流值指的是如下的电流值：足以使形成间隙35的金属材料的一部分以及形成间隙36的金属材料的一部分熔融以使间隙35以及间隙36的电阻值降低。另外，该规定电流值指的是如下的电流值：为了防止因电流的施加而破坏金属材料，与作为由雷击产生的雷击电流而假定的电流值相比足够低。

另外，其他的实施方式的结构体制造装置的恒流源对连结有金属材料的结构体施加的电流的电流值可以构成为，比上述结构体制造装置100的恒流源10对连结有复合材料31、33的结构体30施加的电流的电流值大。这是因为：对于连结有金属材料的结构体而言，容易从螺栓传递雷击电流，即便电流值高也难以破坏。

附图标记说明

10恒流源(电流施加部)

20恒流路径

21第一恒流路径

22第二恒流路径

30结构体

31复合材料(第一导电部)

31a紧固孔

31b碳纤维

31c树脂层

32螺栓(第二导电部；紧固部件)

32a头部

32b外周面

32c前端部

33复合材料(其他部件)

33a紧固孔

34螺母

35、36间隙(间隙部)

40结构体

41a、41b复合材料(第一导电部)42a、42b、42c螺栓

43a、43b复合材料

100结构体制造装置