CN109414887A - 预成型料坯的制造装置、以及预成型料坯的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预成型料坯的制造装置、以及预成型料坯的制造方法，在制造三维形状的预成型料坯时，能够有效地制造抑制了皱褶的产生、纤维的蛇行、以及裂开的高品位的预成型料坯。该制造装置在得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的正式成型之前，用来将增强纤维基材塑型为规定的形状，包括：具有与规定的形状对应的表面形状的固定模具、将增强纤维基材压接在固定模具的表面上的末端操作装置、以及使末端操作装置移动的控制部。

Description

预成型料坯的制造装置、以及预成型料坯的制造方法

技术领域

本发明涉及预成型料坯的制造装置、以及预成型料坯的制造方法，其在得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的正式成型之前，将增强纤维基材形成为规定的形状。

本申请基于2016年7月27日在日本提交的第2016-146842号专利申请主张优先权，其内容在此引用。

背景技术

以往，已知一种技术，其将在增强纤维基材、例如增强纤维中浸渍了未固化的热固化性树脂而形成的片状预浸料在成型模具内进行加热、加压，由此而得到规定形状的纤维增强树脂成型品(例如参照专利文献1)。

而且，也已知一种技术，其在制造纤维增强树脂成型品时，在为了使所希望的纤维增强树脂成型品的形状具有包括曲面的三维形状的情况下，为了成为考虑了最终成型品的形状的规定形状，在利用专利文献1的技术正式成型之前，提前对片状的增强纤维基材或预浸料进行塑型，并制造预成型料坯(例如参照专利文献2，专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第04/48435号小册子

专利文献2：(日本)特开2007-1298号公报

专利文献3：(日本)特开2006-7492号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，特别在制造具有凹凸、或曲率较大等复杂三维形状的预成型料坯的情况下，在对增强纤维基材、例如片状预浸料进行塑型时，存在容易产生皱褶及纤维蛇行这样的问题。

因此，在本发明中，在用来得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的预成型料坯的制造装置以及预成型料坯的制造方法中，以在对增强纤维基材、例如片状预浸料进行塑型时抑制皱褶的产生、纤维的蛇行、以及裂开，得到外观良好的预成型料坯为目的。

用于解决技术问题的技术方案

即，本发明具有如下的方式。

[1]一种预成型料坯的制造装置，在得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的正式成型之前，用来将增强纤维基材塑型为规定的形状，包括：

固定模具，其具有与所述规定的形状对应的表面形状；

末端操作装置，其将所述增强纤维基材压接在所述固定模具的表面上；

控制部，其使所述末端操作装置移动。

[2]如[1]所述的预成型料坯的制造装置，所述控制部具有控制所述末端操作装置对固定模具的压接力的机构。

[3]如[1]或[2]所述的预成型料坯的制造装置，所述末端操作装置具有：压接头保持部、以及为了使每个压接头的一部分从所述压接头保持部突出而由所述压接头保持部保持的多个压接头，

所述多个压接头的至少一部分保持在所述压接头保持部，以根据来自所述固定模具的反作用力使突出长度能够发生变化。

[4]如[3]所述的预成型料坯的制造装置，为了在所述末端操作装置沿所述固定模具的表面形状在一个方向移动时，使所述末端操作装置在所述增强纤维基材上投影的移动面实际上全部被压接而将所述多个压接头配置在所述末端操作装置。

[5]如[3]或[4]所述的预成型料坯的制造装置，所述控制部在使所述末端操作装置移动时，为了使在所述末端操作装置的行进方向的后侧配置的压接头的所述突出长度进一步减小而具有使所述末端操作装置倾斜的机构。

[6]如[3]～[5]中任一项所述的预成型料坯的制造装置，所述多个压接头之中的一部分压接头的前端形状为其它的压接头的前端形状不同。

[7]如[3]～[6]中任一项所述的预成型料坯的制造装置，所述末端操作装置具有用来对所述多个压接头的至少一部分进行加热的加热机构。

[8]如[1]～[7]中任一项所述的预成型料坯的制造装置，具有用来对所述增强纤维基材进行加热的热吹风装置。

[9]如[1]～[7]中任一项所述的预成型料坯的制造装置，具有用来对所述增强纤维基材进行加热的热辐射照射装置。

[10]如[1]～[9]中任一项所述的预成型料坯的制造装置，所述固定模具具有用来对所述增强纤维基材进行加热的加热机构。

[11]如[1]～[10]中任一项所述的预成型料坯的制造装置，具有用来把持所述增强纤维基材并施加张力的张力施加部。

[12]如[11]所述的预成型料坯的制造装置，所述张力施加部在对所述增强纤维基材进行塑型期间，能够改变所述增强纤维基材的把持位置。

[13]如[1]～[12]中任一项所述的预成型料坯的制造装置，所述末端操作装置具有向所述增强纤维基材与所述末端操作装置之间供给片材的机构、以及回收在所述增强纤维基材与所述末端操作装置之间配置的片材的机构的一方或双方。

[14]一种预成型料坯的制造方法，其在得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的正式成型之前，用来将增强纤维基材塑型为规定的形状，其包括：

在具有与所述规定的形状对应的表面形状的固定模具之上配置所述增强纤维基材，

使末端操作装置移动，并且通过利用所述末端操作装置将所述增强纤维基材压接在所述固定模具的表面上，对所述增强纤维基材进行塑型。

[15]如[14]所述的预成型料坯的制造方法，其在所述增强纤维基材与所述末端操作装置之间配置有片材的状态下，对所述增强纤维基材进行塑型。

[16]如[15]所述的预成型料坯的制造方法，所述片材为热可塑性树脂膜。

[17]如[15]或[16]所述的预成型料坯的制造方法，所述片材的厚度在15～200μm的范围内。

[18]如[15]～[17]中任一项所述的预成型料坯的制造方法，作为所述片材，使用具有切口的片材。

[19]如[15]～[18]中任一项所述的预成型料坯的制造方法，对所述片材进行环状加工。

[20]一种预成型料坯的制造方法，其利用[14]～[19]中任一项所述的预成型料坯的制造方法，连续地制造多个预成型料坯，

在对任意的增强纤维基材进行塑型后，替换固定模具，配置下一个增强纤维基材，重复塑型的工序。

发明的效果

根据本发明的预成型料坯的制造装置以及本发明的预成型料坯的制造方法，特别在制造三维形状的预成型料坯时，能够均匀地压接在固定模具上配置的增强纤维基材，也能够适当地进行相对于固定模具表面大致直角方向上的增强纤维基材的压接及塑型，并且对增强纤维基材施加张力，所以，能够有效地制造出抑制皱褶的产生、纤维的蛇行、以及裂开的高品位的预成型料坯。

附图说明

图1是表示本发明的预成型料坯的制造装置的形态的一个例子的图。

图2是表示构成本发明的预成型料坯的制造装置的一部分的末端操作装置的形态的一个例子的侧视图。需要说明的是，位于最前方的一列的压接头以外的其它压接头未图示。

图3是从压接头的保持方向观察的表示构成本发明的预成型料坯的制造装置的一部分的末端操作装置中压接头的配置状态的一个例子的图。图中的箭头表示末端操作装置的行进方向。

图4是表示本发明的预成型料坯的制造装置的形态的一个例子的图。

图5是表示本发明的预成型料坯的制造装置的形态的一个例子的图。

图6是表示本发明的预成型料坯的制造装置的形态的一个例子的图。

图7是表示构成本发明的预成型料坯的制造装置的一部分的固定模具的形态的一个例子的俯视图及侧视图。

图8是表示在构成本发明的预成型料坯的制造装置的一部分的末端操作装置中保持的压接头的形态的一个例子的主视图及侧视图。

图9是从压接头的保持方向观察的表示在构成本发明的预成型料坯的制造装置的一部分的末端操作装置中压接头的配置状态的一个例子的图。图中的箭头表示末端操作装置的行进方向。

图10是表示构成本发明的预成型料坯的制造装置的一部分的末端操作装置具有进行了环状加工的片材的供给机构的方式的一个例子的图。

具体实施形态

＜预成型料坯的制造装置＞

本发明的预成型料坯的制造装置(下面也简称为“制造装置”)是在得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的正式成型之前，用来将增强纤维基材塑型为规定的形状的装置，通过将增强纤维基材塑型为规定的形状，制造出预成型料坯。

即，在本发明中提及的预成型料坯，是在得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的正式成型之前，将增强纤维基材塑型为规定的形状。

本发明的制造装置包括：固定模具，其具有与增强纤维基材被塑型成的规定形状对应的表面形状；末端操作装置，其将增强纤维基材压接在固定模具的表面上；控制部，其使末端操作装置移动。

下面，沿着附图，说明本发明的制造装置的一个方式，但本发明不限于此。

图1是表示本发明的预成型料坯的制造装置的形态的一个例子的图。

本形态的本预成型料坯的制造装置10具有：固定模具2、在固定模具2的表面上压接增强纤维基材3的末端操作装置1、以及使末端操作装置1移动的控制部4。

(固定模具)

固定模具具有与增强纤维基材被塑型成的规定的形状对应的表面形状。

即，固定模具具有与作为目的的预成型料坯的形状对应的表面形状，在利用本发明的制造装置制造预成型料坯时，在固定模具上配置增强纤维基材。

在本发明的制造装置中，利用控制部，末端操作装置使增强纤维基材压接于固定模具，由此，对增强纤维基材进行塑型。因此，固定模具需要具有能够充分承受增强纤维基材的末端操作装置的压接的强度，另外，在对增强纤维基材进行塑型期间，需要进行充分的固定。

作为固定模具的材质，未特别限定，可以举例出金属、化学木浆等。其中，因为材料便宜以及容易加工，所以，优选化学木浆。

需要说明的是，固定模具最好能够通过利用单轴轨或传送带等的输送而移动。在固定模具能够移动的情况下，在对增强纤维基材进行塑型后，能够在脱模前使得到的预成型料坯移动，搬入其它的固定模具，进行下一个增强纤维基材的配置及塑型，通过重复上述步骤，可以连续地制造多个预成型料坯。

在该情况下，本发明的制造装置优选具有固定模具的输送装置，与得到的预成型料坯的脱模并行，进行使用其它固定模具的增强纤维基材在固定模具的配置或末端操作装置的塑型或者进行上述两方面步骤。另外，固定模具与其它的固定模具，其表面形状可以相同，也可以不同。

(末端操作装置)

末端操作装置具有将在固定模具上配置的增强纤维基材压接在固定模具的表面上使增强纤维基材变形的功能。

利用移动的末端操作装置，增强纤维基材被压接在固定模具的表面上并发生变形，由此，能够对所得到的预成型料坯的皱褶的产生、纤维的蛇行、以及裂开进行抑制，并且能够在短时间内进行有效的塑型。

图1中的末端操作装置1具有：压接头保持部9、使每个压接头6的一部分从压接头保持部9突出而保持在压接头保持部9的多个压接头6、以及与控制部4连接的与控制部的连接部12。

图2是表示构成本发明的预成型料坯的制造装置的一部分的末端操作装置的形态的一个例子的侧视图，与图1中的末端操作装置1相同，具有：压接头保持部9、使每个压接头6的一部分从压接头保持部9突出而保持在压接头保持部9的多个压接头6、以及与控制部4连接的与控制部的连接部12，多个压接头6的至少一部分保持在压接头保持部9，以利用来自固定模具的反作用力使突出长度能够发生变化。需要说明的是，在此提及的突出长度，表示在图2中以A表示的部分的长度。另外，在图2中，位于最前方的一列的压接头以外的其它压接头未图示。

具体而言，在图2中，压接头6的至少一部分具有各自的弹簧11，当通过与增强纤维基材接触而受到来自固定模具的反作用力时，对应于该反作用力，能够使突出长度发生变化。由此，末端操作装置1能够沿着具有存在凹凸的三维模具形状的固定模具的表面形状移动。

作为使压接头的突出长度发生变化的机构，可以举例出：如上所述利用弹簧使突出长度发生变化的机构；利用位置传感器检测出压接头与固定模具的位置关系，从而控制其突出长度的机构；利用力传感器检测出对压接头施加的反作用力、对压接头的位置进行气动控制或电子控制，从而控制突出长度的机构。

其中，采用利用弹簧使压接头的突出长度发生变化的机构因经济性良好而优选之。作为弹簧，可以举例出螺旋弹簧或板簧。

图3是从压接头的保持方向观察的表示构成本发明的预成型料坯的制造装置的一部分的末端操作装置中压接头的配置状态的一个例子的图。需要说明的是，图中的箭头表示末端操作装置1的行进方向。

在相邻的压接头6之间隔着间隔，压接头压接固定模具的一面变得不均匀，但在使末端操作装置1沿着固定模具2的表面形状在一个方向(行进方向)上移动的情况下，为了使末端操作装置1在增强纤维基材3上投影的移动面实际上全部被压接而配置有多个压接头6。

即，位于末端操作装置的行进方向侧的最前列的几个压接头在与末端操作装置的行进方向相同的方向上隔着间隔压接增强纤维基材。然后，从末端操作装置的行进方向观察的位于其后方一列的压接头为了填埋上述间隔而压接增强纤维基材。也就是说，因最前列的压接头所相邻的压接头彼此的间隔而不能压接的部分被较之后一列的压接头进行压接。通过将多个压接头如上所述配置在末端操作装置，在末端操作装置通过之后，末端操作装置所通过的部分的增强纤维基材整体被压接，不会残留有上述间隔。

由此，能够对所得到的预成型料坯的皱褶的产生、纤维的蛇行、以及裂开进一步抑制。

在图3中，压接头6的前端形状形成为圆形，但压接头的前端形状不限于圆形，可以为三角形或如图9所示的四边形等多边形，也可以为椭圆。另外，优选形成为圆形、或者倒角，使压接头的前端部分的边缘不会损伤增强纤维基材及片材。

在通过利用移动的末端操作装置、压接头压接增强纤维基材而使增强纤维基材发生变形时，如图2所示，压接头可以是只为棒状且压接头在增强纤维基材上滑行的方式，但也可以在压接头的前端安装有例如圆柱体或球体等旋转体。该旋转体可以随着末端操作装置的移动而旋转，也可以不旋转。

但是，当旋转体没有阻力进行旋转时，在压接头与增强纤维基材的接触部分不会产生充分的滑行，难以使增强纤维基材表面的皱褶伸展。因此，在压接头的前端安装有旋转体的情况下，可以通过对旋转体的旋转施加适度的阻力，在末端操作装置沿着固定模具的表面形状移动时，在压接头与增强纤维基材的接触部分产生充分的滑行，由此，易于伸展增强纤维基材表面的皱褶。

每个压接头的前端形状可以都是相同的形状。另外，也可以同时使用具有几种不同前端形状的压接头。即，多个压接头之中的一部分的压接头的前端形状可以为与其它的压接头的前端形状不同的形状。

例如，因为追随在固定模具的表面形状所包含的细小凹凸部，所以，能够使末端操作装置外周部的压接头的直径减小，并使其间距也减小，使末端操作装置中央部的压接头的直径增大，并使其间距增大。

(控制部)

控制部具有使末端操作装置移动的功能。在图1的预成型料坯的制造装置中，控制部4与末端操作装置1连接，使末端操作装置1移动，以使末端操作装置1将增强纤维基材3压接在固定模具2的表面上。

由此，增强纤维基材作为规定形状的预成型料坯而被塑型。

另外，为了提高塑型的精度，控制部可以具有控制末端操作装置对固定模具的压接力的机构。

需要说明的是，虽然可以利用控制部控制末端操作装置对固定模具的压接力，但也可以通过在压接头中使用的弹簧的压缩长度及弹簧张力的调整等来进行控制，可以利用任意一种方法进行控制，也可以合用多个方法进行控制。

如图4所示，控制部在为了将增强纤维基材3压接在固定模具2的表面上而使末端操作装置1移动时，可以具有使末端操作装置1倾斜的机构，以使在末端操作装置1的行进方向的后侧配置的压接头6的突出长度进一步减小。需要说明的是，在图4中，附图中从左向右的方向为末端操作装置1的行进方向。

由此，在末端操作装置移动时，能够将压接固定模具的反作用力与摩擦阻力的合力施加于压接头的轴向，能够使压接头的突出长度顺利地发生变化。因此，能够进一步提高所得到的预成型料坯的表面的平滑性，此外，因为不需要将压接头的弯曲刚性提高得高于一般的水平，所以，在装置的成本方面也具有优势。

末端操作装置的倾斜角度可以根据压接头的材质、压接头与增强纤维基材的摩擦系数、压接头与片材的摩擦系数、以及末端操作装置的压接力等适当研究而决定。

作为控制部，例如，可以使用六轴机器人，但不限于此，除了标量机器人、并联连杆机器人、七轴机器人以外，还可以将单轴驱动轨或旋转台以单体或多体组合而加以利用。

在能够作为控制部使用的装置的选择过程中，需要考虑相对于经济性、精度、形状的适合性，但其中，因为六轴或七轴机器人能够使末端操作装置沿着具有存在凹凸的三维模具形状的固定模具的表面形状移动，以使增强纤维基材压接在固定模具的表面上，所以优选之。

(其它的结构)

优选在对增强纤维基材进行塑型时，加热至后面叙述的构成增强纤维基材的基质树脂组合物或热熔粘合剂的固化温度以下或软化温度以上，使增强纤维基材软化。

作为增强纤维基材的加热方法，可以考虑在固定模具上进行配置之前提前对增强纤维基材进行加热的方法，或者在本发明的制造装置中的固定模具设置用来对增强纤维基材进行加热的加热机构来对增强纤维基材进行加热的方法。

另外，在本发明的制造装置中，也可以使末端操作装置具有用来对多个压接头的至少一部分进行加热的加热机构。作为该方式，可以举例出：在压接头保持部设有用来对压接头进行加热的加热机构的方式、在压接头的内部设有用来对压接头自身进行加热的加热机构的方式等。根据上述方式，通过对至少一部分的压接头进行加热，能够选择性地对增强纤维基材之中被压接的部分进行加热。

另外，本发明的制造装置可以具有用来对增强纤维基材进行加热的热吹风装置。

热吹风装置可以利用控制末端操作装置的控制部进行控制，也可以利用其它的控制机构进行控制。通过控制热吹风装置，以使之随着末端操作装置的移动而移动，热吹风装置能够对增强纤维基材的被压接的部分进行加热，所以优选之。例如，如图5所示，通过在末端操作装置1设有用来对增强纤维基材3进行加热的热吹风装置7，能够对由压接头6所压接的范围进行加热。

另外，本发明的制造装置也可以具有用来对增强纤维基材进行加热的热辐射照射装置。

热辐射照射装置可以利用控制末端操作装置的控制部进行控制，也可以利用其它的控制机构进行控制。通过控制热辐射照射装置，以使之随着末端操作装置的移动而移动，热辐射照射装置能够对增强纤维基材的被压接的部分进行加热，所以优选之。例如，通过在末端操作装置设有用来对增强纤维基材进行加热的热辐射照射装置，能够对由压接头所压接的范围进行加热。

增强纤维基材的加热方法可以从上述方法中根据需要适当进行选择，但其中，在本发明的制造装置中，在末端操作装置设置热吹风装置或热辐射照射装置来对增强纤维基材进行加热的方法能够容易地控制增强纤维基材的加热部分，能够在增强纤维基材塑型时选择性地只对需要软化的部分进行加热，因而优选之。

另外，在本发明的制造装置中可以设置由把持增强纤维基材的把持装置与控制把持装置的把持装置控制机构构成的用来对增强纤维基材施加张力的张力施加部。例如，在图6中，作为张力施加部的一部分，图示了为了向增强纤维基材3施加张力而把持增强纤维基材3的把持装置8。

当把持增强纤维基材并施加张力来进行塑型时，在进行上述基质树脂组合物或热熔粘合剂的软化时，能够使增强纤维基材伸长，所以能够对所得到的预成型料坯的皱褶的产生、纤维的蛇行、以及裂开进一步抑制。

该张力施加部可以由多轴机器人进行控制。通过利用多轴机器人在多处把持增强纤维基材，能够控制对增强纤维基材的张力，以使在塑型中对增强纤维基材的张力为最佳状态，因而优选之。另外，为了在增强纤维基材的规定的方向上施加规定的张力，也可以构成为由细线或金属丝等把持并牵拉增强纤维基材的结构。

作为把持装置8，未特别限定，但除了安装于多轴机器人而加以利用的各种机械手，例如气动卡盘以外，还可以优选使用利用磁铁的夹持装置等。

另外，张力施加部根据末端操作装置与增强纤维基材的位置关系，即使在对增强纤维基材进行塑型期间，为了向增强纤维基材施加最佳张力，也可以改变用来向增强纤维基材施加张力的张力施加部对增强纤维基材的把持位置。

另外，本发明的制造装置也可以具有：向增强纤维基材与末端操作装置之间供给后面叙述的片材的机构、或回收在增强纤维基材与末端操作装置之间配置的片材的机构、或上述两种机构。

需要说明的是，上述机构可以利用控制末端操作装置的控制部进行控制，也可以利用其它的控制机构进行控制。通过控制上述机构，以使之随着末端操作装置的移动而移动，能够容易地只向增强纤维基材的被压接的部分及其周边供给片材，或者回收增强纤维基材被压接的部分及其周边的片材。

例如，通过在末端操作装置设置上述机构，能够随着末端操作装置的移动，容易地向被压接的部分的增强纤维基材上供给片材，并且随着末端操作装置的移动，能够容易地从被压接的部分的增强纤维基材上回收片材。

在只向增强纤维基材被压接的部分及其周边供给片材、或回收该片材的情况下，因为不需要准备具有与增强纤维基材的大小对应的较大面积的片材，因而优选之。在该情况下，也不需要供给或回收具有较大面积的片材，因此供给或回收片材变得更加容易。

＜预成型料坯的制造方法＞

本发明的预成型料坯的制造方法(下面也简称为“制造方法”)是在得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的正式成型之前，用来将增强纤维基材塑型为规定的形状的方法，通过将增强纤维基材塑型为规定的形状，能够制造出预成型料坯。

本发明的制造方法包括：在具有与增强纤维基材被塑型成的规定的形状相对应的表面形状的固定模具之上配置增强纤维基材，使末端操作装置移动；并且通过利用末端操作装置将增强纤维基材压接在固定模具的表面上而对增强纤维基材进行塑型。

本发明的制造方法也可以利用本发明的制造装置来进行。另外，在本发明的制造方法中所使用的固定模具及末端操作装置等与本发明的制造装置中的固定模具及末端操作装置等相同。

(增强纤维基材在固定模具的配置)

在本发明的制造方法中，被塑型为规定的形状的增强纤维基材配置在具有与该规定的形状对应的表面形状的固定模具之上。

增强纤维基材在固定模具的配置可以通过人工进行，也可以利用自动输送装置等机械进行。

[增强纤维基材]

作为在本发明的制造方法中所使用的增强纤维基材，适合使用在增强纤维中浸渍有基质树脂组合物的片状预浸料。

作为片状预浸料，可以举例出：使增强纤维在一个方向上拉齐的UD预浸料、以及使在多个方向上排列的增强纤维编织的交叉预浸料，UD预浸料尤其适合。另外，更优选使用层压多枚UD预浸料的基材，以使其纤维方向不同。

在该情况下，根据本发明的制造方法，能够制造出用于预浸料的压缩成型的预成型料坯。

增强纤维基材的厚度优选为0.1mm～5.0mm，更优选为0.2mm～2.0mm。增强纤维基材的厚度可以为所述下限值以上，否则，其厚度过薄，难以保持所得到的预成型料坯的形状，或难以裂开。另外，增强纤维基材的厚度可以为所述上限值以下，否则，其厚度过厚，难以塑型，易于在所得到的预成型料坯产生皱褶、纤维蛇行、以及裂开。

另外，在为了使纤维方向不同而使用层压了多枚预浸料的基材的情况下，作为每个预浸料的厚度，优选为0.03～1mm，更优选为0.1～0.5mm。

增强纤维基材或预浸料的厚度可以利用外径千分尺或纸张千分尺进行测量。

另外，作为在本发明中所使用的增强纤维基材的大小，可以例示宽度为0.1～2m、长度为0.1～200m的片状预浸料。

作为构成在本发明中所使用的增强纤维基材的增强纤维，例如可以举例出：碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、高强度聚酯纤维、硼纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、尼龙纤维等。在上述纤维之中，因为比强度及比弹性良好，所以优选碳纤维。

作为本发明的一个方式，增强纤维基材中增强纤维的含有量在增强纤维基材的100质量％之中为50～80质量％，优选为65～75质量％。

另外，作为构成在本发明中所使用的增强纤维基材的基质树脂，可以使用热固化性树脂、热可塑性树脂。作为树脂，可以只使用热固化性树脂，也可以只使用热可塑性树脂，还可以使用热固化性树脂与热可塑性树脂双方，但根据所得到的预成型料坯的外观及生产率良好方面，优选热固化性树脂。

作为热固化性树脂，例如可以举例出：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、苯氧树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、马来酰亚胺树脂、以及氰酸酯树脂等。

作为热固化性树脂，可以单独使用一种树脂，也可以合用两种以上树脂。

作为热可塑性树脂，例如可以举例出：聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚酮树脂、聚醚砜树脂、以及芳香族聚酰胺树脂等。

作为热可塑性树脂，可以单独使用一种树脂，也可以合用两种以上树脂。

需要说明的是，增强纤维基材也可以在所使用的基质树脂中含有适合的固化剂、内部脱模剂、消泡剂等各种添加剂。

作为在本发明的制造方法中所使用的增强纤维基材，也可以使用增强纤维的织物及无纺织物、以及利用热熔粘合剂固定层间的上述基材的层压物。

在该情况下，根据本发明的制造方法，能够制造出用于RTM(树脂传递模塑)成型的预成型料坯。

(利用末端操作装置的增强纤维基材的塑型)

在本发明的制造方法中，在固定模具之上配置的增强纤维基材利用移动的末端操作装置，压接在固定模具的表面上进行塑型。

增强纤维基材的塑型优选在增强纤维基材与末端操作装置之间配置有片材的状态下进行。

当末端操作装置在增强纤维基材上移动时，由于压接头的材质及压接力，可能产生增强纤维基材中的增强纤维定向紊乱、或在其表面残留有凹凸状缺陷的问题。为了抑制上述问题，如图1、图5、图6所示，优选在增强纤维基材3与末端操作装置1之间配置有片材5的状态下对增强纤维基材3进行塑型。

[片材]

虽然片材的材质未特别限定，但根据增强纤维基材在塑型条件下的柔韧性及耐久性良好这一点，优选使用聚乙烯，聚氯乙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚四氟乙烯等热可塑性树脂膜。

虽然片材的厚度因片材材质而有所不同，但只要在可得到片材的柔韧性的范围内即可，未特别限定，例如，在15μm～200μm的范围内。在普通的热可塑性树脂膜中，15μm～200μm范围内的热可塑性树脂膜对所得到的预成型料坯的皱褶的产生、纤维的蛇行、以及裂开的抑制性良好，因而优选之。另外，因为25μm～100μm范围内的热可塑性树脂膜能够同时具有片材的耐久性，所以更优选之。

此外，也可以在片材添加规定图案的切口来进行增强纤维基材的塑型，由此，不会影响片材的变形极限，能够适用于对增强纤维基材进行更复杂形状的塑型。

作为规定图案的切口，可以是能够适度释放片材的变形极限的切口图案，例如，可以举例出相对于在对增强纤维基材进行塑型时的伸长方向大致垂直方向的切口，由此，片材能够发生变性，而不会抑制增强纤维基材的塑型。

切口的间距因片材的硬度及变形的易行性而有所不同。即，优选当片材柔软且容易发生变形时增大间距，当片材坚硬且难以发生变形时减小间距。当不必要地使切口增长时，片材间的距离易于大幅拉开，增强纤维基材与末端操作装置不通过片材而直接接触的可能性增高。因此，优选使切口的长度为需要的足够的长度，对应于进行塑型的增强纤维基材的形状，可以通过适当的反复测试，设定切口的长度。

片材覆盖增强纤维基材的整体而配置，在完成对增强纤维基材整体的塑型后进行回收，但也可以随着末端操作装置的行进，只向增强纤维基材被压接的部分及其周边部分地连续供给片材，在结束该位置的塑型后，连续地回收该位置的片材。

通过随着末端操作装置的行进而连续地供给片材，连续地进行回收，不需要准备具有与增强纤维基材大致相同面积的片材，也能够避免供给及回收具有较大面积的片材的繁琐。

另外，片材也可以进行环状加工而作为环状的结构。如图10所示，片材进行环状加工，作为环状结构的一个例子，可以举例出一种方式，即，在末端操作装置1压接增强纤维基材3时，为了一直在增强纤维基材3与末端操作装置1之间配置片材，被环状加工的片材5覆盖多个压接头6而配置在末端操作装置1的方式。

在末端操作装置配置的片材随着末端操作装置的移动，向被压接的部分的增强纤维基材上供给，并且随着末端操作装置的移动，从被压接的部分的增强纤维基材上回收。

在末端操作装置配置且进行了环状加工的片材可以随着末端操作装置的移动而被送出，也可以不送出。

在进行了环状加工的片材随着末端操作装置的移动而被送出的情况下，从抑制皱褶的产生、纤维的蛇行、以及裂开的角度出发，优选在增强纤维基材与片材之间以没有滑行的速度送出环状的片材。

在进行了环状加工的片材未随着末端操作装置的移动而被送出的情况下，也可以重复进行环状的片材的送出、以及在未使用的被送出的片材部分上的恒定面积的增强纤维基材的塑型。

(其它的方式)

需要说明的是，在固定模具能够通过利用单轴轨或传送带等的输送而移动的情况下，可以改变位置来进行本发明的预成型料坯的制造方法、以及随后进行的所得到的预成型料坯的脱模工序，本发明的预成型料坯的制造方法包括：通过替换固定模具而在固定模具配置增强纤维基材的工序、以及利用末端操作装置对增强纤维基材进行塑型的工序。在该情况下，通过连续地同时进行上述工序，能够实现生产率的提高。

例如，在连续地制造多个预成型料坯的情况下，能够使对利用本发明的预成型料坯的制造方法制造的预成型料坯进行载置的固定模具移动，在移动的固定模具曾经所处的位置设置其它的固定模具，利用其它的固定模具重复本发明的预成型料坯的制造方法。

即，继本发明的制造方法之后，使载置有所得到的预成型料坯的固定模具(也称为“第一固定模具”)移动，在第一固定模具曾经被固定的位置设置其它的固定模具(也称为“第二固定模具”)，在将载置于第一固定模具的预成型料坯脱模(脱模包括第一固定模具的移动、所得到的预成型料坯的冷却、以及所得到的预成型料坯与第一固定模具的分离)的同时，在第二固定模具之上配置增强纤维基材，或在第二固定模具之上配置增强纤维基材，使末端操作装置移动，并且利用末端操作装置将增强纤维基材压接在第二固定模具的表面上，由此，能够对增强纤维基材进行塑型。

另外，只要固定模具能够通过输送进行移动即可，上述第一固定模具与第二固定模具不必是相同形状的固定模具，可以将不同形状的固定模具作为第一固定模具及第二固定模具，能够进行所谓的混流生产。

实施例

下面，利用实施例具体地说明本发明，但本发明不限于上述实施例。

(第一实施例)

将三菱化学公司生产的预浸料(型号：TR350G250S、碳纤维含量：250g/m²、总含量：373g/m²)图案切割为规定的形状，进行0°/90°的层压，作为增强纤维基材。

利用所得到的增强纤维基材，利用图6所述的结构进行增强纤维基材的塑型。

在此，作为固定模具，使用了图7所述形状的模具。另外，作为片材，使用三菱树脂公司生产的聚酯膜(DIAFOIL(注册商标)MRF-75)，在图7的固定模具上部的曲率部分配置的片材部分添加并配置20mm间距的切口，以从片材的右侧的端部超过固定模具上部的曲率部分。

作为控制部，使用YASKAWA公司生产的六轴机器人(MORTMAN-20)，使末端操作装置与自热风机连接管道的热风口联动，控制制造装置，使压接头沿固定模具的表面形状进行压接并移动，对增强纤维基材(图案切割后的预浸料)进行塑型，制造出预成型料坯。此时，通过利用把持装置保持增强纤维基材的端部，作为向沿着固定模具的表面形状的方向施加张力的状态，与末端操作装置的移动联动，改变把持装置的把持位置，对增强纤维基材施加张力。

其结果是，能够得到无皱褶、无纤维蛇行及裂开的、外观良好的高品位预成型料坯。通过利用高压冲压机对所得到的预成型料坯进行正式成型，能够得到高品位的纤维增强树脂成型品。

(第二实施例)

利用如图8所示的板簧状压接头、以及如图9所示排列的末端操作装置，在与第一实施例相同的条件下制造了预成型料坯。

其结果是，能够得到无皱褶、无纤维蛇行及裂开的、外观良好的高品位预成型料坯。通过利用高压冲压机对所得到的预成型料坯进行正式成型，能够得到高品位的纤维增强树脂成型品。

工业实用性

根据本发明的制造装置以及本发明的制造方法，能够抑制皱褶的产生、纤维的蛇行、以及裂开而高品位地制造出具有凹凸、或曲率较大等复杂的三维形状的预成型料坯。

附图标记说明

1末端操作装置；10制造装置；11弹簧；12与控制部的连接部；2固定模具；3增强纤维基材；4控制部；5片材；6压接头；7热吹风装置；8把持装置；9压接头保持部；A(压接头的)突出长度。

Claims (20)

1.一种预成型料坯的制造装置，在得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的正式成型之前，用来将增强纤维基材塑型为规定的形状，其特征在于，包括：

固定模具，其具有与所述规定的形状对应的表面形状；

末端操作装置，其将所述增强纤维基材压接在所述固定模具的表面上；

控制部，其使所述末端操作装置移动。

2.如权利要求1所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

所述控制部具有控制所述末端操作装置对固定模具的压接力的机构。

3.如权利要求1或2所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

所述末端操作装置具有：压接头保持部、以及以每个压接头的一部分从所述压接头保持部突出的方式由所述压接头保持部保持的多个压接头，

所述多个压接头的至少一部分以突出长度根据来自所述固定模具的反作用力而能够发生变化的方式被保持在所述压接头保持部。

4.如权利要求3所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

为了在使所述末端操作装置沿所述固定模具的表面形状在一个方向上移动时，使所述末端操作装置在所述增强纤维基材上投影的移动面实际上全部被压接而在所述末端操作装置配置有所述多个压接头。

5.如权利要求3或4所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

所述控制部具有使所述末端操作装置倾斜的机构，以在使所述末端操作装置移动时，使在所述末端操作装置的行进方向的后侧配置的压接头的所述突出长度进一步减小。

6.如权利要求3～5中任一项所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

所述多个压接头之中的一部分压接头的前端形状与其它的压接头的前端形状不同。

7.如权利要求3～6中任一项所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

所述末端操作装置具有用来对所述多个压接头的至少一部分进行加热的加热机构。

8.如权利要求1～7中任一项所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

具有用来对所述增强纤维基材进行加热的热吹风装置。

9.如权利要求1～7中任一项所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

具有用来对所述增强纤维基材进行加热的热辐射照射装置。

10.如权利要求1～9中任一项所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

所述固定模具具有用来对所述增强纤维基材进行加热的加热机构。

11.如权利要求1～10中任一项所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

具有用来把持所述增强纤维基材并施加张力的张力施加部。

12.如权利要求11所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

所述张力施加部在对所述增强纤维基材进行塑型期间，能够改变所述增强纤维基材的把持位置。

13.如权利要求1～12中任一项所述的预成型料坯的制造装置，其特征在于，

所述末端操作装置具有向所述增强纤维基材与所述末端操作装置之间供给片材的机构、以及回收在所述增强纤维基材与所述末端操作装置之间配置的片材的机构的一方或双方。

14.一种预成型料坯的制造方法，在得到所希望形状的纤维增强树脂成型品的正式成型之前，用来将增强纤维基材塑型为规定的形状，其特征在于，包括：

在具有与所述规定的形状对应的表面形状的固定模具之上配置所述增强纤维基材；

使末端操作装置移动，并且通过利用所述末端操作装置将所述增强纤维基材压接在所述固定模具的表面上而对所述增强纤维基材进行塑型。

15.如权利要求14所述的预成型料坯的制造方法，其特征在于，

在将片材配置于所述增强纤维基材与所述末端操作装置之间的状态下，对所述增强纤维基材进行塑型。

16.如权利要求15所述的预成型料坯的制造方法，其特征在于，

所述片材为热可塑性树脂膜。

17.如权利要求15或16所述的预成型料坯的制造方法，其特征在于，

所述片材的厚度在15～200μm的范围内。

18.如权利要求15～17中任一项所述的预成型料坯的制造方法，其特征在于，

作为所述片材，使用具有切口的片材。

19.如权利要求15～18中任一项所述的预成型料坯的制造方法，其特征在于，

所述片材被环状加工。

20.一种预成型料坯的制造方法，利用权利要求14～19中任一项所述的预成型料坯的制造方法，连续地制造出多个预成型料坯，其特征在于，

在对任意的增强纤维基材进行塑型后，替换固定模具，配置下一个增强纤维基材，重复进行塑型的工序。