CN107097437A

CN107097437A - 复合材料赋形装置及复合材料赋形方法

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Publication number: CN107097437A
Application number: CN201611257768.2A
Authority: CN
Inventors: 理塀敦
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2017-08-29
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: JP2017148985A; US11155049B2; EP3210767A1; EP3210767B1; US20170239897A1; JP6212146B2; KR102518218B1; KR20170099348A; CN107097437B

Abstract

本发明涉及复合材料赋形装置及复合材料赋形方法，目的在于像用于填堵在具有T字形或I字形等横截面的半固化片的层叠体上产生的空隙的条状填料的赋形那样，能够更加简易地进行以棒状半固化片为原料的赋形。实施方式的复合材料赋形装置具有3个滚轮和角度调整机构。3个滚轮在层叠为棒状的半固化片的层叠体上，从互不相同的方向负载压力。角度调整机构连续改变所述3个滚轮中的至少1个滚轮的旋转轴的角度。另外，实施方式的复合材料赋形方法具有：在层叠为棒状的半固化片的层叠体上，使用3个滚轮从互不相同的方向负载压力的步骤；以及生成通过连续改变所述3个滚轮中的至少1个滚轮的旋转轴的角度而被赋形的所述半固化片的层叠体的步骤。

Description

复合材料赋形装置及复合材料赋形方法

技术领域

本发明的实施方式涉及一种复合材料赋形装置及复合材料赋形方法

背景技术

玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass fiber reinforced plastics)和碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)等复合材料通过将片状的半固化片(プリプレグ)进行层叠并加热固化而成形。在作为航空器部件的纵梁(stringer)、横梁(翼梁)以及翼肋(加强肋)等部件中，存在横截面形状为T字形或I字形的部件。这种情况下，层叠为平面状的半固化片的层叠体、层叠成横截面为L字形或C字形的半固化片的层叠体、以及层叠成横截面为与L字形或C字形线对称的形状的半固化片的层叠体在固化前组合。

弯曲成直角的半固化片的层叠体的角为被R倒角的形状。因此，当在平面状的半固化片的层叠体上，将弯曲成直角的半固化片的层叠体对称配置并对接时，在半固化片的层叠体间产生横截面大致为三角形的空隙。更具体而言，以与对称的R倒角对应的2个对称圆弧与直线围成的形状为横截面形状的空隙，会在3个半固化片的层叠体间产生。

因此，在3个半固化片的层叠体间产生的空隙要用填料(填充材料)填充。一般而言，填料也作为半固化片的层叠体来准备，与其他半固化片的层叠体一同被加热固化。以2个对称圆弧与直线围成的形状为横截面形状的棒状填料，称为条状填料(noodle filler)。通过使将半固化片层叠为旋涡状的圆棒状原材料成形，来制作条状填料。

另外，在加热固化前对半固化片的层叠体的成形，一般称为赋形，以与通过加热固化进行的复合材料的成形相区别。因此，以下将对半固化片的层叠体的成形称作赋形。

作为现有的对半固化片的层叠体的赋形方法，一般为使用赋形用的成形模具(赋模)的方法。例如，公知有：在赋模上设置半固化片的层叠体并以真空压力赋形的方法；通过将挤出成形机的嵌块(模具)作为符合赋形后形状的赋模，将半固化片的层叠体挤出成形来进行赋形的方法；或将滚轮推压在半固化片的层叠体上进行赋形的方法等。

但是，用真空压力赋形的方法存在赋形时间长的问题。具体而言，用真空压力赋形的方法需要数小时到1天左右的赋形时间。另外，在将条状填料那样的棒状填料赋形时，必须准备能够进行填料整体赋形的赋模。此外，在使用挤出成形机进行赋形时，由于赋形的阻力大，因此需要大型设备用于抽出半固化片的层叠体。

另一方面，作为条状填料的赋形装置，也提出了用平行排列的2个滚轮推压棒状原材料的装置(例如参考专利文献1)。利用该装置，可以通过在圆柱状的滚轮与具有和条状填料的形状相配的凹槽的滚轮之间夹持并送出棒状原材料，来进行条状填料的赋形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开平4-299110号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，在使用滚轮进行条状填料的赋形时，虽然赋形的阻力比使用挤出成形机进行赋形时小，但存在难以以良好质量进行赋形的问题。因此，在使用滚轮进行条状填料的赋形后，有时需要通过在赋模上设置原材料并以真空压力进行赋形，来提高赋形质量。

另外，有时需要根据填充有填料的空隙的形状，在长度方向上改变填料的横截面中的形状。当填料的横截面中的形状发生变化时，将不可能通过现有的滚轮进行赋形。因此，横截面形状发生变化的填料的赋形，一般使用横截面形状在长度方向上发生变化的赋模来进行。或者，考虑有准备大小不同的多个滚轮和模具，将填料的横截面形状变成台阶状的方法。

但是，当使用大小不同的多个滚轮和模具进行填料的赋形时，需要配合使填料的横截面形状发生变化的位置来分别配置滚轮和模具。这种情况下，使用滚轮和模具进行填料赋形的地点会离开供给填料的地点。因此，会产生供给时被加热的填料在赋形时冷却，赋形性降低的问题。为了避免该填料温度降低，需要一种复杂的机构，用于在赋形中加热滚轮和模具。而且，当使用大小不同的多个滚轮和模具进行填料的赋形时，也会存在无法连续改变填料的横截面形状的问题。

从这样的背景可知，特别是在对横截面形状连续变化的填料进行赋形时，除了使用赋模以外，没有其他方法。但是，当使用赋模进行填料的赋形时，会出现在常温下赋形时间变长的问题。为了使用赋模在短时间内进行赋形，需要同时使用加热炉等进行加热，和使用压力机或压热器装置进行加压。因此，在现有的赋形方法中，为了在短时间内进行横截面形状发生变化的填料的赋形，需要使用多种设备，或实施多道工序。

于是，本发明的目的在于能够像用于填堵在具有T字形或I字形等横截面的半固化片的层叠体上产生的空隙的条状填料的赋形那样，更加简易地进行以棒状半固化片为原料的赋形。

另外，本发明的另一目的在于，使横截面形状连续变化的填料等的赋形能够更加简易地进行。

解决技术问题的技术方案

本发明实施方式的复合材料赋形装置具有3个滚轮和角度调整机构。3个滚轮在层叠为棒状的半固化片的层叠体上，从互不相同的方向负载压力。角度调整机构连续改变所述3个滚轮中的至少1个滚轮的旋转轴的角度。

另外，本发明实施方式的复合材料赋形方法具有：在层叠为棒状的半固化片的层叠体上，使用3个滚轮从互不相同的方向负载压力的步骤；以及生成通过连续改变所述3个滚轮中的至少1个滚轮的旋转轴的角度而被赋形的所述半固化片的层叠体的步骤。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的复合材料赋形装置的主视图；

图2是图1所示的复合材料赋形装置的立体图；

图3是表示作为图1所示的复合材料赋形装置的赋形对象的条状填料的形状的立体图；

图4是对确定图1所示的第二轴及第三轴相对于第一轴的倾斜角度的方法进行说明的图；

图5是通过以图4所示的角度推压第一滚轮、第二滚轮及第三滚轮进行赋形的条状填料的横截面图；

图6是表示改变了第二滚轮及第三滚轮的倾斜角度的第一例的图；

图7是表示改变了第二滚轮及第三滚轮的倾斜角度的第二例的图；

图8是本发明第二实施方式的复合材料赋形装置的主视图；

图9是表示图8所示的复合材料赋形装置的滚轮的朝向改变后的状态的图；

图10是表示用于分别确定图8所示的第二滚轮的边缘形状和第三滚轮的边缘形状的对数螺旋的一例的图；

图11是说明图8所示的第二滚轮和第三滚轮的控制方法的一例的图；

图12是本发明第三实施方式的复合材料赋形装置的主视图；

图13是表示图12所示的复合材料赋形装置的滚轮的朝向改变后的状态的图；

图14是表示3个滚轮的第一变形例的图；

图15是表示3个滚轮的第二变形例的图。

符号说明

1、1A、1B 复合材料赋形装置

2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G 滚轮

3 旋转机构

4 支架(stand)

5A、5B、5C 支承件

6 摇柄

7 倾斜角度调节机构

7A 带柄螺栓

7B 台座(block)

10、10A 角度调整机构

11 连杆机构

11A 连杆

11B 接头

12 固定台座

13 线性促动器

14 可动台座

15、15A 控制装置

20 机械臂

20A 旋转关节(旋转接头)

20B 前端的臂

AX1、AX2、AX3 轴

具体实施方式

参照附图，对本发明实施方式的复合材料赋形装置及复合材料赋形方法进行说明。

(第一实施方式)

(构成及功能)

图1是本发明第一实施方式的复合材料赋形装置的主视图，图2是图1所示的复合材料赋形装置的立体图，图3是表示作为图1所示的复合材料赋形装置的赋形对象的条状填料的形状的立体图。

复合材料赋形装置1以层叠为棒状的半固化片的层叠体为原材料，进行条状填料的赋形。在将弯曲成直角的2个半固化片的层叠体以对称配置并对接的状态设置在层叠为平板状或略微弯曲的板状的半固化片的层叠体上时会产生空隙，条状填料用于填堵该空隙。

因此，如图3所示，条状填料为以2个对称圆弧与直线围成的形状为横截面形状的棒状填料。具体而言，条状填料具有以宽度为W、长度为L的矩形平面、横截面为圆弧的第一曲面、与第一曲面对称的第二曲面围成的形状。因此，条状填料的高度H为第一曲面与第二曲面的交线和矩形平面之间的距离。

作为条状填料的原材料，典型地使用通过将半固化片卷曲成螺旋状而制成的大致圆棒状的半固化片的层叠体。条状填料的赋形是在大致圆棒状的原材料上形成宽度为W、长度为L的平面、横截面为圆弧的第一曲面及与第一曲面对称的第二曲面的成形加工。

复合材料赋形装置1具有在层叠为棒状的半固化片的层叠体上以互不相同的角度负载压力的3个滚轮2A、2B、2C，以及使3个滚轮2A、2B、2C旋转的旋转机构3。3个滚轮2A、2B、2C是分别用于赋形条状填料的1个平面和2个曲面的滚轮。因此，3个滚轮2A、2B、2C以互不平行的3个轴AX1、AX2、AX3为中心旋转。即，第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C配置为，使得在第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C之间形成有空隙，该空隙与由2个线对称的圆弧和1条直线围成的条状填料的横截面形状对应。

更具体而言，第一滚轮2A以第一轴AX1为中心旋转。第二滚轮2B以相对于第一轴AX1倾斜的第二轴AX2为中心旋转。第三滚轮2C以第三轴AX3为中心旋转，其中，第三轴AX3相对于第一轴AX1倾斜，且与第二轴AX2关于垂直于第一轴AX1的面对称。

第一滚轮2A用于赋形宽度为W、长度为L的平面。因此，可以将第一滚轮2A设为以水平方向的第一轴AX1为中心旋转的圆筒形滚轮。第二滚轮2B用于赋形与条状填料的一个R倒角对应的曲面。因此，可以将第二滚轮2B设为以圆周部分的半径为条状填料的R倒角的半径的圆盘状滚轮。第三滚轮2C用于赋形与条状填料的另一R倒角对应的曲面。因此，与第二滚轮2B相同，也可以将第三滚轮2C设为以圆周部分的半径为条状填料的R倒角的半径的圆盘状滚轮。

但是，由于条状填料的R倒角为面对称，因此如上所述，第二滚轮2B的第二轴AX2与第三滚轮2C的第三轴AX3关于与第一轴AX1垂直的面相互对称。对于第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度来说重要的是，要确定为适合条状填料赋形的角度。适合条状填料赋形的、第二轴AX2及第三轴AX3的角度，可以由各种观点决定。

作为第二轴AX2及第三轴AX3的各倾斜角度的第一确定方法，可以列举以在圆棒状原材料的3个面上尽可能均匀负载压力的方式确定各角度的方法。这种情况下，可以考虑以下的角度确定方法：在将条状填料的横截面形状设为与等腰直角三角形近似时，夹着直角的两条边相对于底边的倾斜角度为±45度，由此使第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1也倾斜±45度。

或者，也可以考虑将第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度确定为使得分别通过第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C压缩的原材料的距离尽可能相等的方法。

图4是对确定图1所示的第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度的方法进行说明的图，图5是通过以图4所示的角度推压第一滚轮2A、第二滚轮2B及第三滚轮2C被赋形的条状填料的横截面图。

如图4所示，考虑到与第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C相切的内切圆，则该内切圆的中心到与各滚轮2A、2B、2C的切点的距离相等。因此，如果以连结内切圆的中心和与各滚轮2A、2B、2C的切点的各线段的角度，分别将各滚轮2A、2B、2C推到原材料上，则原材料的3个面被压缩的最大距离皆为压缩前的原材料半径与压缩后的原材料半径的差。所以，如图5所示，可以考虑能够对原材料的3个面均匀地负载压缩力。

这种情况下，内切圆的半径设为R1，第一滚轮2A及第二滚轮2B的前端半径和条状填料的R倒角的半径设为R2，则根据勾股定理，为(R1+R2)²＝R2²+(R2-R1)²，因此4R1＝R2的关系成立。因此，根据公式(1)，第一滚轮2A的表面与推压第二滚轮2B的方向所成的角度θ1为θ1＝36.87度。

cosθ1＝R2/(R1+R2)＝4R1/(R1+4R1)＝4/5 (1)

将相对于第一滚轮2A推压第二滚轮2B的角度θ1的测定方向设定为正方向，则同样地，第一滚轮2A的表面与推压第三滚轮2C的方向所成的角度θ2为θ2＝-36.87度。即，如果将第二滚轮2B的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度设为-90度+36.87度＝-53.13度，将第三滚轮2C的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度设为+53.13度，则可以使分别通过第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C压缩的原材料的最大距离相等。

实际上，由于会产生制造误差，因此只要将第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的各倾斜角度设计为相对于±53.13度在规定公差内的角度即可。

需要说明的是，即使填料的形状是横截面不为线对称的形状，也可同样将第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的各倾斜角度设定为使得，与第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C相切的内切圆半径和压缩前的原材料半径之差为第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C产生的最大压缩距离。

为了调查将条状填料的横截面形状设为与等腰直角三角形近似并将第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度设为±45度的方法，和将第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度设为±53.13度以使第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C对原材料的最大压缩距离相同的方法中哪个比较妥当，实际将第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度设为±30度、±45度及±60度，进行了条状填料的赋形试验。

结果证实，将第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度设为±60度时，可以用最小的动力进行条状填料的赋形，且能够最均匀地将条状填料赋形。另外还证实，即使在将第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度设为±45度的情况下，也能够以与现有的用真空压力进行赋形的方法同等的质量将条状填料赋形。

由以上赋形试验的结果可知，将第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C配置为使得第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度为45度以上60度以下，换言之，将推压第二滚轮2B及第三滚轮2C的方向相对于第一滚轮2A的表面的角度θ1、θ2的绝对值设为30度以上45度以下，从在原材料的3个面上均匀地负载压缩力的观点来看，是较为合适的。特别是，可以认为将第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的各倾斜角度设计为相对于±53.13度在规定公差内的角度，即，将推压第二滚轮2B及第三滚轮2C的方向相对于第一滚轮2A的表面的角度θ1、θ2设为±36.87度更为合适。

另一方面，赋形试验的结果证实，第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度越小，通过第一滚轮2A赋形的条状填料的平坦下表面的平坦度越良好。即，推压第二滚轮2B及第三滚轮2C的角度θ1、θ2越接近垂直方向，越能提高条状填料的下表面的平坦度。不过，当推压第二滚轮2B及第三滚轮2C的角度θ1、θ2极端接近垂直方向时，条状填料内部的层的均匀性会下降。

因此，作为第二轴AX2及第三轴AX3的各倾斜角度的第二确定方法，从提高条状填料的下表面的平坦度的观点出发，可以列举出将第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C配置为使得第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度为10度以上40度以下的方法。即，为了提高条状填料的下表面的平坦度，将推压第二滚轮2B及第三滚轮2C的角度θ1、θ2的绝对值设为50度以上90度以下较为合适。

如上所述，取决于重视条状填料的内部的层的均匀性还是重视条状填料的下表面的平坦度，第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度的合适范围会有所变化。

第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C的具体形状及尺寸可以根据条状填料的尺寸确定。例如，第二滚轮2B及第三滚轮2C的端部的半径可以分别设为条状填料的R倒角部分的半径。另外，第一滚轮2A的长度设为至少可以覆盖条状填料的下表面的长度。

第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C的直径可以设为任意长度。不过，第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C的直径设得越长，各滚轮2A、2B、2C每旋转一次的原材料送入量便越长，因此可以增加原材料的送入速度。

第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C优选为相对于成为条状填料原材料的半固化片的层叠体具有离型性。实际上以聚氨酯、聚四氟乙烯及尼龙6,6为原材料确认离型性的结果证实：聚氨酯的离型性低，聚四氟乙烯及尼龙6,6的离型性良好。特别是，证实聚四氟乙烯的离型性最好。

因此，从确保与半固化片的离型性的观点出发，尼龙6,6或聚四氟乙烯适合作为滚轮2A、2B、2C的原材料。因此，3个滚轮2A、2B、2C中的至少一个的表面层优选为以尼龙6,6或聚四氟乙烯为原材料构成。需要说明的是，也可以不用具有离型性的原材料构成整个滚轮2A、2B、2C，而是用具有离型性的尼龙6,6或聚四氟乙烯等的膜或条带覆盖滚轮2A、2B、2C的表面。尼龙是包含脂肪族骨架的聚酰胺的总称，尼龙6,6是分子结构用{CO-(CH₂)₄-CO-NH-(CH₂)₆-NH}_n表示的尼龙。

旋转机构3是用于使第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C旋转的装置。因此，旋转机构3可以在支架4上设置用于承载第一滚轮2A的第一轴AX1的第一支承件5A、用于承载第二滚轮2B的第二轴AX2的第二支承件5B、以及用于承载第三滚轮2C的第三轴AX3的第三支承件5C而构成。

第一支承件5A具有在第一滚轮2A的两侧的两处承受从圆筒状的第一滚轮2A向两侧突出的第一轴AX1的结构。第二支承件5B及第三支承件5C具有分别以规定的倾斜角度承受圆板状的第二滚轮2B的第二轴AX2及第三滚轮2C的第三轴AX3的结构。

与轴承(ベアリング)相比，第一支承件5A、第二支承件5B及第三支承件5C优选使用无给油轴套。即，3个滚轮2A、2B、2C优选构成为分别以无给油轴套为支承件进行旋转。这是因为，如果将无给油轴套用作支承件，可以避免使用半固化片的赋形所不希望使用的油。而且，如果使用无给油轴套，可以无需进行上油作业。

旋转机构3还设置有摇柄6，用于向第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C中的至少一个施加旋转动力。图示的示例中，摇柄6与成为第一滚轮2A的旋转轴的水平方向的第一轴AX1连接。因此，转动摇柄6时，第一滚轮2A会以第一轴AX1为中心旋转。

在第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C之间的空隙夹有原材料的状态下，由于第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C与原材料之间的摩擦力，第一滚轮2A旋转时第二滚轮2B及第三滚轮2C也旋转。因此，当转动摇柄6时，可以在推压原材料的同时，使第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C旋转。由此，可以在层叠为棒状的半固化片的层叠体上，使用3个滚轮2A、2B、2C以互不相同的角度负载压力。其结果，如图5所示，可以将层叠为棒状的半固化片的层叠体赋形。即，可以进行条状填料的赋形。

如上所述，第二滚轮2B及第三滚轮2C的合适的倾斜角度，根据重视条状填料的均匀性还是重视条状填料的下表面的平坦度而有所不同。

因此，在复合材料赋形装置1上，可以设置倾斜角度调节机构7，用于改变第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度。在图示的示例中，在置换式的倾斜角度调节机构7上安装有第二支承件5B及第三支承件5C。

倾斜角度调节机构7可以由带柄螺栓7A和台座7B构成。台座7B可以用带柄螺栓7A固定在支架4上。台座7B上形成有倾斜面，用于设置第二支承件5B及第三支承件5C。台座7B上形成的倾斜面的倾斜角度为第二滚轮2B及第三滚轮2C的倾斜角度。因此，通过准备形成了倾斜角度不同的倾斜面的多个台座7B，可以改变第二滚轮2B及第三滚轮2C的倾斜角度。

图6是表示改变了第二滚轮2B及第三滚轮2C的倾斜角度的第一例的图，图7是表示改变了第二滚轮2B及第三滚轮2C的倾斜角度的第二例的图。

如图6和图7所示，可以将形成了倾斜角度不同的倾斜面的台座7B固定于支架4，在台座7B上设置第二支承件5B及第三支承件5C。由此，可以将第二轴AX2及第三轴AX3设置在相对于台座7B的倾斜面垂直的方向。即，可以将第二滚轮2B及第三滚轮2C的倾斜角度设置为规定的角度。

需要说明的是，不限于图示的示例，也可以在复合材料赋形装置1上设置使连续地可变成为可能的倾斜角度调节机构，以能够对第二滚轮2B及第三滚轮2C的倾斜角度进行微调。或者，也可以在复合材料赋形装置1上设置能够将第二滚轮2B及第三滚轮2C的倾斜角度间断性地变为合适的倾斜角度的倾斜角度调节机构。

即，以上所述的复合材料赋形装置1及复合材料赋形方法为：以规定角度配置3个滚轮2A、2B、2C，通过用3个滚轮2A、2B、2C从3个不同的方向压缩原材料，来进行条状填料等半固化片的赋形。

(效果)

因此，通过复合材料赋形装置1及复合材料赋形方法，可以用比现有技术更加简易的构成且短时间地进行高品质的半固化片的赋形。例如，有时通过使用具有与填料形状相符的特殊形状的2个滚轮仅在垂直方向上赋予位移来进行填料赋形的现有方法无法获得足够的质量，就需要利用真空压力进行赋形。与此相对，通过复合材料赋形装置1及复合材料赋形方法，由于能够使用3个滚轮2A、2B、2C从3个方向更加均匀地赋予压力，因此能够以足够的质量将填料赋形。所以，无需利用真空压力进行赋形。另外，也不需要挤出成形机等大型设备。

另外，通过以压力更加均匀的角度将3个滚轮2A、2B、2C推压到原材料上，能够以更小的动力进行填料的赋形。这一点也通过改变滚轮2B、2C的角度的赋形试验得到了证实。

(第二实施方式)

(构成及功能)

图8是本发明第二实施方式的复合材料赋形装置的主视图，图9是表示图8所示的复合材料赋形装置的滚轮的朝向改变后的状态的图。

在图8所示的第二实施方式中的复合材料赋形装置1A中，设置有改变第二滚轮2D和第三滚轮2E的形状、第二滚轮2D和第三滚轮2E的旋转轴的角度的角度调整机构10，这一点与第一实施方式中的复合材料赋形装置1不同。关于第二实施方式中的复合材料赋形装置1A的其他构成及作用，由于其与第一实施方式中的复合材料赋形装置1在实质上没有不同，因此仅对主要的构成要素进行图示，相同构成或对应的构成附加相同符号并省略说明。

第二实施方式中的复合材料赋形装置1A，也具有在层叠为棒状的半固化片的层叠体上从互不相同的方向负载压力的第一滚轮2A、第二滚轮2D、第三滚轮2E。与半固化片的层叠体接触的第一滚轮2A的部分中的纵截面的形状与第一实施方式相同为直线状。

不过，包含第二滚轮2D的第二轴AX2的纵截面中的、在半固化片的层叠体上负载压力的第二滚轮2D的部分的形状，为曲率不固定的曲线。同样，包含第三滚轮2E的第三轴AX3的纵截面中的、在半固化片的层叠体上负载压力的第三滚轮2E的部分的形状，也为曲率不固定的曲线。

因此，通过改变第二滚轮2D在半固化片的层叠体上负载压力的方向，只要改变与半固化片的层叠体接触的第二滚轮2D的部分，便可将半固化片的层叠体赋形为与第二滚轮2D的边缘的曲率对应的形状。同样，通过改变第三滚轮2E在半固化片的层叠体上负载压力的方向，只要改变与半固化片的层叠体接触的第三滚轮2E的部分，便可将半固化片的层叠体赋形为与第三滚轮2E的边缘的曲率对应的形状。

作为用于分别确定与棒状半固化片的层叠体接触并负载压力的第二滚轮2D的边缘的截面形状以及第三滚轮2E的边缘的截面形状的、曲率不固定的曲线的实用示例之一，可以列举对数螺旋。

图10是表示用于分别确定图8所示的第二滚轮2D的边缘形状和第三滚轮2E的边缘形状的对数螺旋的一例的图。

在将距原点的距离设为r、相对于基准方向的角度设为φ的极坐标(r，φ)中，对数螺旋是用公式(1)定义的曲线。

r＝B^φ (1)

其中，在公式(1)中，B是不为1的正系数。当确定公式(1)定义的对数螺旋的系数B并绘制在极坐标(r，φ)中时，便会画出图10所示的螺旋状曲线。

对数螺旋具有自相似的特性。即，从对数螺旋中截取的多条曲线，若圆心角一定，则为相似关系。例如，将成90度角度的2条直线的交点与极坐标(r，φ)的原点重合，并截取对数螺旋与2条直线的交点间的对数螺旋所得的曲线，当使2条直线以原点为中心旋转时，则会相似形地放大或缩小。也就是说，当利用互成90度角度、且通过原点的2条直线截取对数螺旋的不同部分时，会得到彼此具有相似关系的多条曲线。在用于从对数螺旋中截取曲线的2条直线所成的角度不为90度的情况下，该关系亦相同。

因此，在包含第二滚轮2D的第二轴AX2的纵截面中的在半固化片的层叠体上负载压力的部分的第二滚轮2D的形状、以及在包含第三滚轮2E的第三轴AX3的纵截面中的在半固化片的层叠体上负载压力的第三滚轮2E的部分的形状，可以分别设为对数螺旋的一部分。

这种情况下，只要在使第一滚轮2A、第二滚轮2D以及第三滚轮2E相互接触的同时，将第二滚轮2D的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度以及第三滚轮2E的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度分别以关于与第一轴AX1垂直的平面对称的方式进行改变，则可以将在第一滚轮2A、第二滚轮2D、第三滚轮2E之间形成的空隙的形状在维持相似关系的同时进行放大和缩小。也就是说，当在维持第二滚轮2D和第三滚轮2E的面对称性的同时，改变第二滚轮2D和第三滚轮2E的倾斜角度时，可以放大和缩小在第一滚轮2A、第二滚轮2D、第三滚轮2E之间形成的空隙。

因此，复合材料赋形装置1A中，具有连续或间断地改变第二滚轮2D的第二轴AX2、第三滚轮2E的第三轴AX3的角度的角度调整机构10。

具体而言，角度调整机构10具有分别改变第二滚轮2D的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度、以及第三滚轮2E的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度的功能。因此，如果按照每个原材料改变第二滚轮2D的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度、以及第三滚轮2E的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度，则可以使用通用的复合材料赋形装置1A制作具有不同横截面形状的多个条状填料。

特别是，如果将第二滚轮2D、第三滚轮2E的各边缘的截面形状设为对数螺旋，则可以通过改变第二滚轮2D和第三滚轮2E的倾斜角度来将用于进行赋形的空隙的形状维持为相似关系并自由地放大和缩小。因此，可以使用通用的复合材料赋形装置1A制作具有相似关系、且大小不同的多个条状填料。

另一方面，如果在填料的赋形中连续改变第二滚轮2D的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度、以及第三滚轮2E的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度，则可以在第一滚轮2A、第二滚轮2D、第三滚轮2E之间依次形成与横截面形状不固定的条状填料的横截面形状对应的空隙。即，可以随时间而改变在第一滚轮2A、第二滚轮2D、第三滚轮2E之间形成的空隙的形状。

因此，对数螺旋的系数B以及作为对数螺旋的一部分而截取的曲线的长度，可以按照赋形后的条状填料的形状来确定。例如，当使用复合材料赋形装置1A制作横截面形状固定且具有不同大小的多个条状填料时，可以将对数螺旋的系数B确定为覆盖各条状填料的R倒角的大小。另一方面，当使用复合材料赋形装置1A制作横截面形状维持相似关系而变化的条状填料时，可以将对数螺旋的系数B确定为覆盖条状填料的变化的R倒角的大小。这对于作为对数螺旋的一部分而截取的曲线的长度也是一样。

另外，如第一实施方式中说明的那样，从提高条状填料的下表面的平坦度的观点出发，优选将第一滚轮2A、第二滚轮2D、第三滚轮2E配置为使得第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度为10度以上40度以下。因此，当重视条状填料的下表面的平坦度时，可以将第二滚轮2D和第三滚轮2E的各边缘的截面形状、即对数螺旋的系数B和曲线的长度等确定为使得第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度在10度以上40度以下的范围内调整。

另一方面，从在原材料的3个面上均匀地负载压缩力的观点出发，优选将第一滚轮2A、第二滚轮2D、第三滚轮2E配置为使得第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度为45度以上60度以下。因此，当重视条状填料的内部的质量时，可以将第二滚轮2D和第三滚轮2E的各边缘的截面形状、即对数螺旋的系数B和曲线的长度等确定为使得第二轴AX2及第三轴AX3相对于第一轴AX1的倾斜角度在45度以上60度以下的范围内调整。

若要在横截面形状固定且大小不同的多个条状填料上分别形成锐利的棱线，关键在于在使第一滚轮2A、第二滚轮2D以及第三滚轮2E相互接触的同时，分别间断地改变第二滚轮2D的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度以及第三滚轮2E的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度。

另一方面，若要在横截面形状变化的条状填料上形成锐利的棱线，如上所述，关键在于在使第一滚轮2A、第二滚轮2D以及第三滚轮2E相互接触的同时，分别连续地改变第二滚轮2D的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度以及第三滚轮2E的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度。

另外，若要制作横截面形状在维持线对称性的同时发生变化的条状填料，关键在于使第二滚轮2D的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度以及第三滚轮2E的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度以维持面对称性的方式进行改变。

因此，角度调整机构10构成为不仅能够使得第二滚轮2D的第二轴AX2的倾斜角度以及第三滚轮2E的第三轴AX3的倾斜角度移动，而且还能够使得第二滚轮2D的第二轴AX2的位置和第三滚轮2E的第三轴AX3的位置移动。也就是说，角度调整机构10构成为能够进行第二滚轮2D的第二轴AX2以及第三滚轮2E的第三轴AX3的旋转移动和平行移动。

作为具体示例，如图所示，角度调整机构10可以由一部分连杆11A进行伸缩的连杆机构11构成。图示的示例中，5个连杆11A通过4个接头11B可自由旋转地连结。更具体而言，在作为固定台座12发挥功能的不移动的连杆11A上，作为2个固定端固定有接头11B。在成为固定端的2个接头11B中的一个上，可自由旋转地连结有作为连杆11A的可伸缩的2个线性促动器13的各一端。另外，在成为固定端的2个接头11B中的另一个上，可自由旋转地连结有作为连杆11A的可伸缩的1个线性促动器13的一端。

另一方面，在与第二滚轮2D的第二轴AX2或第三滚轮2E的第三轴AX3的支承件一体化的可动台座14上固定有2个接头11B。而且，固定在固定台座12上的一个接头11B，与固定在可动台座14上的一个接头11B，通过线性促动器13连结。另外，固定在固定台座12上的另一个接头11B，与固定在可动台座14上的另一个接头11B，也通过线性促动器13连结。并且，在成为对角线的位置上，配置有剩余的线性促动器13。即，5节连杆11A中，连结固定台座12和可动台座14之间的3个连杆11A成为可伸缩的线性促动器13。

使用组装有这种线性促动器13的连杆机构11，则可以同时进行承载第二滚轮2D的第二轴AX2的可动台座14的倾斜和平行移动。同样，也可以同时进行承载第三滚轮2E的第三轴AX3的可动台座14的倾斜和平行移动。即，可以在使第一滚轮2A、第二滚轮2D以及第三滚轮2E相互接触的同时，分别连续地改变第二滚轮2D的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度以及第三滚轮2E的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度。

当制作横截面形状不固定的条状填料时，会在条状填料的赋形中通过角度调整机构10执行第二滚轮2D的第二轴AX2和第三滚轮2E的第三轴AX3的旋转移动和平行移动。这种情况下，第二滚轮2D的第二轴AX2和第三滚轮2E的第三轴AX3的旋转速度和移动速度，会根据作为原材料送入的半固化片的层叠体的送入速度和条状填料的横截面形状的变化率而确定。

因此，利用由计算机等电子电路构成的控制装置15，可以自动控制角度调整机构10的动作和原材料的送入速度。原材料的送入速度例如作为第一滚轮2A的转速可由控制装置15自动控制。当控制第一滚轮2A的转速时，可以按照控制装置15发来的控制信号来调节用于使第一滚轮2A的旋转轴旋转的马达的转速。或者，也可以设置齿轮，按照控制装置15发来的控制信号进行齿轮变速。不过，也可以不将原材料的送入速度设为可变，而是设为固定值。

角度调整机构10的动作的控制，可以根据将作为原材料供给的半固化片的层叠体在长度方向上送出的速度、以及表示赋形后的层叠体的三维形状的设计信息来进行。即，可以根据半固化片的层叠体的送出速度、以及表示赋形后的层叠体的三维形状的设计信息，按照控制装置15发来的控制信号自动控制第二滚轮2D的第二轴AX2的倾斜角度和位置、以及第三滚轮2E的第三轴AX3的倾斜角度和位置。

因此，控制装置15构成为可以根据理想的条状填料的三维模型，与层叠体的送入速度进行联动并控制第二滚轮2D的第二轴AX2的倾斜角度和位置、以及第三滚轮2E的第三轴AX3的倾斜角度和位置，以使半固化片的层叠体成为设计的赋形后的三维形状。

第二滚轮2D的第二轴AX2的倾斜角度和位置、以及第三滚轮2E的第三轴AX3的倾斜角度和位置由控制装置15进行控制，以使第一滚轮2A、第二滚轮2D以及第三滚轮2E相互接触。

图11是说明图8所示的第二滚轮2D和第三滚轮2E的控制方法的一例的图。

如图11所示，可以定义通过第一滚轮2A的表面与第二滚轮2D及第三滚轮2E的两处切点的X轴、以及与X轴垂直且通过第二滚轮2D和第三滚轮2E之间的切点的Y轴。

如此一来，只要以在第二滚轮2D和第三滚轮2E的边缘的横截面形成的曲线与X轴和Y轴均相切的方式，控制第二滚轮2D的第二轴AX2的倾斜角度和位置、以及第三滚轮2E的第三轴AX3的倾斜角度和位置即可。即，只要以第二滚轮2D的前端和第三滚轮2E的前端与包含X轴的水平面和包含Y轴的垂直面两者一直相接触的方式，控制第二滚轮2D的第二轴AX2的倾斜角度和位置、以及第三滚轮2E的第三轴AX3的倾斜角度和位置即可。

因此，可以在几何学上求出第二滚轮2D的第二轴AX2的倾斜角度和位置的各控制值、以及第三滚轮2E的第三轴AX3的倾斜角度和位置的各控制值。

特别是，当在第二滚轮2D和第三滚轮2E的各边缘的横截面形成的曲线成为对数螺旋的一部分时，以在图11所示的XY坐标系中，形成第二滚轮2D和第三滚轮2E的前端的对数螺旋均与X轴和Y轴两者一直相接触的方式，使对数螺旋旋转移动即可。

如图11所示，在将形成以旋转轴与作为垂直方向的Y轴平行的方式确定了倾斜角度和位置的第二滚轮2D的边缘的对数螺旋的中心设为O₀，将该对数螺旋与Y轴的切点设为a₀，将该对数螺旋与X轴的切点设为b₀时，连结对数螺旋的中心O₀与Y轴上的切点a₀的线段LA₀，和连结对数螺旋的中心O₀与X轴上的切点b₀的线段LB₀所成的角度为90度。同样，在将形成以旋转轴从垂直方向仅倾斜角度θ的方式确定了倾斜角度和位置的第二滚轮2D的边缘的对数螺旋的中心设为O_θ，将该对数螺旋与Y轴的切点的位置设为a_θ，将该对数螺旋与X轴的切点的位置设为b_θ时，连结对数螺旋的中心O_θ与Y轴上的切点a_θ的线段LA_θ，和连结对数螺旋的中心O_θ与X轴上的切点b_θ的线段LB_θ所成的角度也为90度。

此时，根据对数螺旋的性质，线段LA₀、线段LB₀、X轴以及Y轴所围成的四边形，与线段LA_θ、线段LB_θ、X轴以及Y轴所围成的四边形互为相似关系。因此，只要以对数螺旋的中心O_θ一直在通过XY坐标系的原点O的同一直线上的方式，控制第二滚轮2D的第二轴AX2的倾斜角度和位置、以及第三滚轮2E的第三轴AX3的倾斜角度和位置即可。

需要说明的是，通过对数螺旋的中心O_θ的直线的倾斜度α，可以通过公式(2-1)所示的计算，如公式(2-2)所示，根据对数螺旋的不为1的正系数B求出。

tanα＝LB_θ/LA_θ＝B^θ/B^θ-π/2＝B^π/2 (2-1)

∴α＝tan^-1(B^π/2) (2-2)

另外，连结对数螺旋的中心O_θ与Y轴上的切点的线段LA_θ、连结对数螺旋的中心O_θ与X轴上的切点的线段LB_θ、X轴以及Y轴所围成的四边形的面积，与第二滚轮2D的旋转轴相对垂直方向的倾斜角度θ成反比例关系。因此，若要将对数螺旋的中心O_θ与原点O之间的距离设为x，只要以距离x的平方x²与第二滚轮2D的旋转轴的倾斜角度θ成反比例关系的方式控制倾斜角度θ即可。

对角度调整机构10进行这种控制装置15的控制后，能够以第一滚轮2A、第二滚轮2D、第三滚轮2E的空隙的横截面形状连续变化的方式，连续改变第二滚轮2D和第三滚轮2E的旋转轴的倾斜角度和位置。特别是，当在第二滚轮2D和第三滚轮2E的各边缘的横截面形成的曲线成为对数螺旋的一部分时，可以将第一滚轮2A、第二滚轮2D、第三滚轮2E的空隙的横截面形状相似形地连续地进行改变。

而且，通过利用第一滚轮2A、第二滚轮2D和第三滚轮2E从3个方向在单纯的棒状半固化片的层叠体上负载压力，可以制作横截面形状连续变化的半固化片的层叠体。特别是，当在第二滚轮2D和第三滚轮2E的各边缘的横截面形成的曲线成为对数螺旋的一部分时，可以制作横截面形状相似形地连续变化的半固化片的层叠体。

如上所述的第二实施方式中的复合材料赋形装置1A，将用于在原材料上负载压力的边缘的截面形状成为曲率不固定的对数螺旋等曲线的第二滚轮2D和第三滚轮2E相对配置，在形成于第二滚轮2D和第三滚轮2E与用于形成平坦面的第一滚轮2A之间的空隙，对条状填料进行赋形。另外，第二实施方式中的复合材料赋形装置1A设置了角度调整机构10，以在赋形中或赋形前后能够改变第二滚轮2D和第三滚轮2E的各旋转轴的角度。

(效果)

因此，通过第二实施方式中的复合材料赋形装置1A，可以制作具有不同横截面形状的多个填料。另外，也可以制作横截面形状不固定的填料。特别是，如果将第二滚轮2D和第三滚轮2E的边缘的横截面形状设为对数螺旋，则可以制作互为相似关系的多个填料。另外，也可以制作横截面形状相似形地进行变化的填料。即，可以制作长度方向的截面形状不同、且长度方向的不同位置的多个横截面形状互为相似关系的填料。

其结果，无需像目前那样使用成形模具和多个模具或滚轮，便可以对横截面形状变化的填料进行赋形。特别是，利用单一的工序便可以制作即使用多段式的多个模具或滚轮也无法制作的、横截面形状连续变化的填料。

(第三实施方式)

图12是本发明第三实施方式的复合材料赋形装置的主视图，图13是表示图12所示的复合材料赋形装置的滚轮的朝向改变后的状态的图。

在图12所示的第三实施方式中的复合材料赋形装置1B中，角度调整机构10A的构成与第二实施方式中的复合材料赋形装置1A有所不同。关于第三实施方式中的复合材料赋形装置1B的其他构成及作用，由于其与第二实施方式中的复合材料赋形装置1A在实质上没有不同，因此仅对主要的构成要素进行图示，相同构成或对应的构成附加相同符号并省略说明。

第三实施方式中的复合材料赋形装置1B的角度调整机构10A，由具有多个关节的机械臂20构成。如第二实施方式中所述，若要在使第一滚轮2A、第二滚轮2D和第三滚轮2E相互接触的同时改变第二滚轮2D和第三滚轮2E的各旋转轴的朝向，需要将第二滚轮2D和第三滚轮2E的各旋转轴的旋转移动与各旋转轴的平行移动这两方面结合起来进行。

因此，可以将与第二滚轮2D的第二轴AX2的支承件一体化的可动台座14固定在机械臂20的前端。同样，可以将与第三滚轮2E的第三轴AX3的支承件一体化的可动台座14固定在其它机械臂20的前端。而且，可以将各机械臂20以可在同一平面上分别使第二滚轮2D和第三滚轮2E的各旋转轴进行旋转移动和平行移动的方式构成。

这种情况下，各机械臂20上会设置有旋转轴方向平行的至少2个旋转关节(旋转接头)20A。各旋转关节20A的旋转轴与用于使第二滚轮2D和第三滚轮2E的各旋转轴旋转移动的旋转轴平行。即，各机械臂20是可以使前端的臂20B在同一平面内平行移动和旋转移动的至少二维手臂。

各机械臂20由控制装置15A控制。控制装置15A进行的各机械臂20的控制方法，只有控制对象轴不同，实质与第二实施方式中的控制装置15进行的角度调整机构10的控制相同。

如上所述的第三实施方式中的复合材料赋形装置1B可以利用机械臂20改变第二滚轮2D的第二轴AX2和第三滚轮2E的第三轴AX3相对于水平方向的倾斜角度和位置。

因此，通过第三实施方式中的复合材料赋形装置1B，可以获得与第二实施方式相同的效果。另外，可以不制作第二实施方式那样的具有特殊且复杂的结构的角度调整机构10，而是利用能够组装通用性高的部件而容易构成的机械臂20来构成角度调整机构10A。

(其他实施方式)

以上记载了特定的实施方式，但记载的实施方式仅仅是一例，并不用于限定发明的范围。此处记载的新方法及装置，可以通过其他各种方式来实现。另外，此处记载的方法及装置的方式中，在不脱离发明要旨的范围内，可以进行各种省略、替换及变更。附属的权利要求书及其等同物，均包含各种方式及变形例，作为发明的范围及要旨所包含的要素。

例如，也可以将各实施方式中的特征相互组合。作为具体示例，可以使用第二或第三实施方式例举的角度调整机构10、10A来改变第一实施方式例举的与原材料接触的部分的纵截面中的形状为圆弧的第二滚轮2B和第三滚轮2C的倾斜角度。这种情况下，可以根据每个赋形对象改变第二滚轮2B及第三滚轮2C的倾斜角度。因此，例如，当重视提高条状填料的下表面的平坦度时，可以将第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C配置为，使得第二滚轮2B的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度及第三滚轮2C的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度分别为10度以上40度以下；当重视在原材料的3个面上均匀地负载压缩力时，可以将第一滚轮2A、第二滚轮2B、第三滚轮2C配置为，使得第二滚轮2B的第二轴AX2相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度及第三滚轮2C的第三轴AX3相对于第一滚轮2A的第一轴AX1的倾斜角度分别为45度以上60度以下。

另外，也可以按照赋形后的半固化片的层叠体的形状改变各实施方式中的滚轮的形状和朝向。

图14是表示3个滚轮的第一变形例的图。

当对横截面形状为三角形的填料进行赋形时，如图14所示，可以配置3个圆柱状的滚轮2F，使得旋转轴在同一平面上朝向互不相同的方向。即，可以将与原材料接触的部分中的纵截面的形状为直线形的3个滚轮2F配置为朝向互不相同且各旋转轴位于同一平面上。并且，可以通过3个圆柱状的滚轮2F的各曲面在原材料上负载压力。

图15是表示3个滚轮的第二变形例的图。

当横截面形状为2条线段和1个圆弧所围成的形状时，如图15所示，可以配置2个圆柱状的滚轮2F和纵截面的边缘为曲线形的1个圆板状的滚轮2G，使得旋转轴在同一平面上朝向互不相同的方向。并且，可以通过2个圆柱状的滚轮2F和1个圆板状的滚轮2G的各曲面在原材料上负载压力。

不限于图14和图15所示的示例，可以按照赋形后的半固化片的层叠体的形状来配置圆柱状或圆板状的3个滚轮。例如，当对具有不同半径的R倒角的填料进行赋形时，可以配置具有与R倒角的半径对应的不同曲面形状的2个或3个圆板状的滚轮。

另外，也可以将与滚轮的形状无关、可以连续改变3个滚轮中至少1个滚轮的旋转轴的角度的、一部分连杆11A伸缩的连杆机构11和机械臂20等第二或第三实施方式所例举的那样的角度调整机构设置在复合材料赋形装置上。

当设置角度调整机构时，可以将至少1个滚轮的、包含旋转轴的纵截面中的对层叠体负载压力的部分的形状设为曲率不固定的曲线。由此，通过角度调整机构改变滚轮的旋转轴的角度，可以通过具有不同曲率的曲面在层叠体上依次负载压力。特别是，若将曲率不固定的曲线作为对数螺旋的一部分，则可以通过具有纵截面中的形状成为处于相似关系的曲线的不同形状的滚轮的曲面依次负载压力。

例如，在层叠为棒状的半固化片的层叠体上，使用3个滚轮从互不相同的方向负载压力，连续改变3个滚轮中的至少1个滚轮的旋转轴的角度，由此可以生成横截面形状不固定的半固化片的层叠体。

当然，通过将椭圆的一部分、双曲线的一部分、指数函数的一部分、对数函数的一部分、三角函数的一部分、抛物线等高次函数的一部分设为滚轮的包含旋转轴的纵截面中的对层叠体负载压力的部分的形状，也可以对长度方向上横截面形状变化的填料和具有各种横截面形状的填料进行赋形。

Claims

1.一种复合材料赋形装置，包括：

3个滚轮，其在层叠为棒状的半固化片的层叠体上，从互不相同的方向负载压力；以及

角度调整机构，其连续地改变所述3个滚轮中的至少1个滚轮的旋转轴的角度。

2.根据权利要求1所述的复合材料赋形装置，其中，所述复合材料赋形装置构成为：所述至少1个滚轮的、包含所述旋转轴的纵截面中的对所述层叠体负载压力的部分的形状为曲率不固定的曲线，并且通过由所述角度调整机构改变所述旋转轴的角度，利用具有不同曲率的曲面在所述层叠体上依次负载压力。

3.根据权利要求1或2所述的复合材料赋形装置，其中，所述复合材料赋形装置构成为：所述至少1个滚轮的、包含所述旋转轴的纵截面中的对所述层叠体负载压力的部分的形状为对数螺旋的一部分，并且通过由所述角度调整机构改变所述旋转轴的角度，利用具有在所述纵截面中的形状成为处于相似关系的曲线的不同形状的曲面在所述层叠体上依次负载压力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合材料赋形装置，其中，所述3个滚轮由以下部件构成：

第一滚轮，其以第一轴为中心旋转；

第二滚轮，其以相对于所述第一轴倾斜的第二轴为中心旋转；以及

第三滚轮，其以第三轴为中心旋转，所述第三轴与所述第二轴关于与所述第一轴垂直的面对称，

其中，所述第一滚轮、所述第二滚轮、所述第三滚轮配置为在所述第一滚轮、所述第二滚轮以及所述第三滚轮之间形成有与由2个线对称的圆弧和1条直线围成的条状填料的横截面形状对应的空隙。

5.根据权利要求4所述的复合材料赋形装置，其中，所述角度调整机构构成为：在使所述第二滚轮和所述第三滚轮接触的同时，分别改变所述第二轴相对于所述第一轴的倾斜角度和所述第三轴相对于所述第一轴的倾斜角度。

6.根据权利要求5所述的复合材料赋形装置，其中，所述第二滚轮的包含所述第二轴的纵截面中的对所述层叠体负载压力的部分的形状、以及所述第三滚轮的包含所述第三轴的纵截面中的对所述层叠体负载压力的部分的形状，分别为曲率不固定的曲线，

所述角度调整机构构成为：通过分别改变所述第二轴相对于所述第一轴的倾斜角度和所述第三轴相对于所述第一轴的倾斜角度，来随时间而改变在所述第一滚轮、所述第二滚轮、以及所述第三滚轮之间形成的空隙的形状。

7.根据权利要求5或6所述的复合材料赋形装置，其中，所述第二滚轮的包含所述第二轴的纵截面中的对所述层叠体负载压力的部分的形状、以及所述第三滚轮的包含所述第三轴的纵截面中的对所述层叠体负载压力的部分的形状，分别为对数螺旋的一部分，

所述角度调整机构构成为：通过分别改变所述第二轴相对于所述第一轴的倾斜角度和所述第三轴相对于所述第一轴的倾斜角度，来在所述第一滚轮、所述第二滚轮、以及所述第三滚轮之间依次形成与横截面形状不固定的条状填料的横截面形状对应的空隙。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的复合材料赋形装置，其中，所述角度调整机构构成为：根据表示赋形后的所述层叠体的三维形状的设计信息、和将所述层叠体在长度方向上送出的速度，对所述第二轴的倾斜角度和位置、以及所述第三轴的倾斜角度和位置进行自动控制。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的复合材料赋形装置，其中，所述角度调整机构构成为利用机械臂改变所述至少1个滚轮的旋转轴的角度。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的复合材料赋形装置，其中，所述角度调整机构构成为利用一部分连杆伸缩的连杆机构改变所述至少1个滚轮的旋转轴的角度。

11.一种复合材料赋形方法，使用权利要求1～10中任一项所述的复合材料赋形装置进行所述层叠体的赋形。

12.一种复合材料赋形方法，包括以下步骤：

在层叠为棒状的半固化片的层叠体上，使用3个滚轮从互不相同的方向负载压力；以及

生成通过连续地改变所述3个滚轮中的至少1个滚轮的旋转轴的角度而被赋形的所述半固化片的层叠体。