ES2945472T3 - Dispositivo de ajuste de anchura de fibra, método de ajuste de anchura de fibra y método de moldeo de material compuesto - Google Patents

Dispositivo de ajuste de anchura de fibra, método de ajuste de anchura de fibra y método de moldeo de material compuesto Download PDF

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Abstract

Según una realización, un dispositivo de ajuste de ancho de fibra (1) incluye: un alimentador (3) y un ajustador (4). El alimentador alimenta un material de cinta en una dirección longitudinal del material de cinta. El material de la cinta consta de fibras para una resina reforzada con fibra antes o después de impregnar las fibras con una resina. El ajustador tiene un camino (13) para el material de la cinta. El camino está formado por al menos un fondo y un par de superficies de pared. El intervalo de las superficies de las paredes disminuyó gradualmente. El ancho del material de la cinta que pasó por el camino se cambia ajustando una parte del camino. El material de la cinta pasa a través de la parte del recorrido mientras entra en contacto con las superficies del fondo y de la pared. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de ajuste de anchura de fibra, método de ajuste de anchura de fibra y método de moldeo de material compuesto
Campo
Las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren, en general, a un dispositivo de ajuste de anchura de fibra, un método de ajuste de anchura de fibra y un método de moldeo de material compuesto.
Antecedentes
Convencionalmente, un plástico reforzado con fibra (FRP), tal como un plástico reforzado con fibra de vidrio (GFRP) y un plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP), se conoce como un material que consiste en una resina reforzada con fibras. El FPR, que también se llama material compuesto, se produce mediante la impregnación de las fibras con una resina termoendurecible y el posterior curado térmico de la resina.
De manera más específica, se puede producir un material compuesto laminando y conformando láminas de preimpregnado, que es un material en forma de lámina que consiste en fibras impregnadas con una resina termoendurecible sin curar y el posterior curado térmico del cuerpo laminado conformado del preimpregnado. De manera alternativa, un método en el cual las láminas de fibra que no han sido impregnadas con una resina termoendurecible se laminan y conforman, y posteriormente, las láminas de fibra se impregnan con una resina termoendurecible y la resina se cura térmicamente también se conoce como método RTM (moldeo por transferencia de resina) (por ejemplo, consulte la publicación de solicitud de patente japonesa JP 2004-218133 A, la publicación de solicitud de patente japonesa JP 2009-234065 A y la publicación de solicitud de patente japonesa JP 2010-150685 A). De entre los métodos RTM, un método en el que las fibras se impregnan con una resina mediante aspiración se denomina método VaRTM (moldeo por transferencia de resina asistido por vacío), mientras que un método en el que las fibras se impregnan con una resina mediante moldes se denomina método RTM de matriz combinada.
Cuando un material compuesto es producido por un método RTM, se requiere producir fibras similares a láminas que tengan la anchura y el espesor apropiados como material. Por consiguiente, se conoce una técnica para abrir un haz de fibras de refuerzo, tal como un haz de fibras de carbono o un haz de fibras de vidrio, de forma fina y uniforme (por ejemplo, consulte la publicación internacional WO 2010-137525 A).
El documento WO 2011/116191 A1 describe un dispositivo para controlar la anchura de una banda de fibras, conteniendo la banda de fibras una pluralidad de haces de fibras continuas.
Abrir un haz de fibras es un trabajo para adelgazar el haz de fibras obtenido al agrupar aproximadamente 12.000 a 24.000 fibras, cada una de las cuales tiene un espesor de aproximadamente 0,007 mm, mientras se amplía la anchura de forma continua utilizando un rodillo y similares. En los últimos años, una cinta de fibra obtenida abriendo un haz de fibras se ha comercializado con el nombre de material de cinta seca.
Además, un material de cinta seca, al que se ha adherido un aglutinante termoplástico en forma de lámina o en polvo, también se ha comercializado. Por lo tanto, los materiales de cinta seca se pueden laminar mientras se fijan temporalmente mediante termosellado de un aglutinante termoplástico.
Un objeto de la presente invención es permitir ajustar fácilmente la anchura de una lámina de fibra, antes o después de la impregnación con una resina, para un material compuesto de resina reforzado con fibra.
Compendio de la invención
La presente invención se define en las reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos:
La FIG. 1 es una vista frontal que muestra estructuras de un dispositivo 1 de ajuste de anchura de fibra que no está según las reivindicaciones independientes y un aparato de laminación automática que tiene el dispositivo de ajuste de anchura de fibra;
la FIG. 2 es una vista en perspectiva del alimentador y el ajustador de anchura incluidos en el dispositivo 1 de ajuste de anchura mostrado en la FIG. 1;
la FIG. 3 es una vista en perspectiva ampliada del ajustador de anchura mostrado en la FIG. 1;
la FIG. 4 explica un método para ajustar la anchura del material de cinta T girando la trayectoria del ajustador de anchura que se muestra en la FIG. 1 con respecto al material de cinta;
la FIG. 5 es una vista en perspectiva ampliada del ajustador de anchura mostrado en la FIG. 4;
la FIG. 6 es un diagrama de flujo que muestra un flujo en un caso en el que se moldea un material compuesto laminando láminas preimpregnadas como los materiales de cinta que se muestran en la FIG. 1;
la FIG. 7 es un diagrama de flujo que muestra un flujo en un caso en el que se moldea un material compuesto laminando materiales de cinta seca como los materiales de cinta que se muestran en la FIG. 1;
la FIG. 8 es una vista frontal que muestra estructuras de un dispositivo de ajuste de anchura de fibra según las reivindicaciones independientes y un aparato de laminación automática que tiene el dispositivo de ajuste de anchura de fibra;
la FIG. 9 es una vista frontal ampliada que muestra otra realización de un miembro;
la FIG. 10 es una vista lateral izquierda del miembro mostrado en la FIG. 9;
la FIG. 11 es una vista frontal ampliada que muestra otra realización más de un miembro; y
la FIG. 12 es una vista lateral izquierda de un miembro mostrado en la FIG. 11.
Descripción detallada
Un dispositivo de ajuste de anchura de fibra, un método de ajuste de anchura de fibra y un método de moldeo de material compuesto se describirán según las realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos.
La FIG. 1 es una vista frontal que muestra estructuras de un dispositivo 1 de ajuste de anchura de fibra que no es según las reivindicaciones independientes y un aparato 2 de laminación automática que tiene el dispositivo 1 de ajuste de anchura de fibra.
El dispositivo 1 de ajuste de anchura ajusta la anchura de un material de cinta T que consiste en fibras para FRP que se han impregnado con una resina o no se han impregnado con una resina. La cinta de haz de fibra que no ha sido impregnada con una resina se denomina material de cinta seca. Un material de cinta seca se produce mediante un método conocido de apertura de un haz de fibras. Al mismo tiempo, una lámina de fibra para FRP que ha sido impregnada con una resina se llama preimpregnado. Se utiliza un material de cinta seca y un preimpregnado como material compuesto de FRP, tal como CFRP y GFRP.
El típico material de cinta comercializado T, tal como un material de cinta seca o una cinta preimpregnada, tiene un espesor de aproximadamente 240 gm. En particular, usar un material de cinta de capa delgada, con un espesor no inferior a 20 gm ni superior a 120 gm, como el material de cinta T permite deformar fácilmente el material de cinta T. Por lo tanto, la anchura del material de cinta T también se puede ajustar fácilmente mediante el dispositivo 1 de ajuste de anchura. Por norma general, la anchura del material de cinta T más grueso que 120 gm puede ser un material y ser ajustada por el dispositivo 1 de ajuste de anchura.
Se ha comercializado un material de cinta seca en un estado en el que se ha adherido un aglutinante termoplástico, tal como una lámina de aglutinante, una red de aglutinante, un aglutinante de tela no tejida o un aglutinante en polvo, se ha adherido un aglutinante termoendurecible líquido o en polvo, o no se ha adherido ningún aglutinante. Se puede utilizar cualquier tipo de material de cinta seca.
Cuando se produce un material compuesto utilizando materiales de cinta seca, el material compuesto se produce mediante un método RTM. Específicamente, los materiales de cinta seca se laminan en un molde de conformado para darles la forma del material compuesto. Posteriormente, los materiales de cinta seca conformados se impregnan con una resina. Después de esto, la resina se cura térmicamente. De este modo, se puede producir el material compuesto. Cuando se incluye aglutinante en los materiales de cinta seca, el aglutinante puede calentarse antes de conformarlo. Las fibras moldeadas en forma de un material compuesto se denominan preformas secas. Se pueden usar moldes comunes o moldes diferentes como moldes de conformado para conformar una preforma seca y moldes para el curado térmico de un material compuesto.
Al mismo tiempo, cuando se produce un material compuesto usando preimpregnado, las láminas del preimpregnado se laminan en un molde para darles la forma del material compuesto. Posteriormente, un cuerpo laminado del preimpregnado se cura térmicamente. De este modo, se puede producir el material compuesto. Un cuerpo laminado de preimpregnado que tiene la forma de un material compuesto se denomina preforma. Obsérvese que, una preforma seca es también un tipo de preforma en un sentido amplio.
Por lo tanto, los materiales de cinta T que consisten en un material de cinta seca o una cinta preimpregnada cuya anchura se ha ajustado por el dispositivo 1 de ajuste de anchura se laminan para producir un material compuesto. Por tanto, el dispositivo 1 de ajuste de anchura para el material de cinta T se puede incluir en el aparato 2 de laminación automática para el material de cinta T como se ejemplifica en la FIG. 1. En otras palabras, el dispositivo 1 de ajuste de anchura del material de cinta T puede estar provisto de una función para laminar el material de cinta T.
El dispositivo 1 de ajuste de anchura puede estar compuesto por un alimentador 3, un ajustador de anchura 4, al menos un calentador 5, un cortador 6 y un dispositivo de control 7. Cuando el dispositivo 1 de ajuste de anchura está provisto de una función como el aparato 2 de laminación automática que lamina automáticamente el material de cinta T, el aparato 2 de laminación automática puede estar compuesto por una mesa 8 y una estructura móvil 9.
La FIG. 2 es una vista en perspectiva del alimentador 3 y el ajustador de anchura 4 incluidos en el dispositivo 1 de ajuste de anchura mostrado en la FIG. 1.
El alimentador 3 alimenta el material de cinta T en la dirección longitudinal del material de cinta T. Por lo tanto, el alimentador 3 tiene al menos un rodillo. En un ejemplo mostrado en la FIG. 1 y la FIG. 2, el alimentador 3 para alimentar el material de cinta T, suministrado desde un rodillo de material de reserva, alrededor del cual se ha enrollado el material de cinta T, y similares, en la dirección longitudinal del material de cinta T, está compuesto de un rodillo 10 de compactación y un rodillo 11 de soporte del haz de fibras. Específicamente, el material de cinta T se puede alimentar en la dirección longitudinal del material de cinta T mientras que la tensión del material de cinta T se mantiene por la fuerza de fricción entre el material de cinta T y cada uno de los rodillos de compactación cilíndricos o en columnas 10 y el rodillo 11 de soporte del haz de fibras que se han dispuesto en diferentes posiciones entre sí en la dirección longitudinal del material de cinta T, además de las rotaciones del rodillo 10 de compactación y el rodillo 11 de soporte del haz de fibras.
El rodillo 10 de compactación dispuesto en el lado de alimentación del material de cinta T puede girar automáticamente por la potencia de un motor 12. En ese caso, el eje giratorio del rodillo 10 de compactación está directamente acoplado con el eje de salida del motor 12, o indirectamente acoplado al eje de salida del motor 12 a través de un engranaje, una correa de transmisión de potencia o similares. De manera alternativa, cuando un trabajador hace funcionar manualmente el dispositivo 1 de ajuste de anchura, se puede unir un mango al eje giratorio del rodillo 10 de compactación de modo que un trabajador pueda hacer funcionar el mango para girar el rodillo 10 de compactación manualmente.
Como se describe a continuación, el material de cinta T puede mantenerse entre los otros materiales de cinta laminada T y el rodillo 10 de compactación, de modo que el rodillo 10 de compactación pueda girar solo por la fuerza de fricción entre el rodillo 10 de compactación y el material de cinta T. También en ese caso, un dispositivo motorizado, tal como el motor 12, para girar automáticamente el rodillo 10 de compactación, puede omitirse.
Al mismo tiempo, el rodillo 11 de soporte del haz de fibras, dispuesto en el lado de origen de alimentación del material de cinta T para mantener la tensión del material de cinta T, puede girar por la fuerza de fricción entre el material de cinta T y el rodillo 11 de soporte del haz de fibras. De manera alternativa, para evitar que el material de cinta T se afloje, el eje giratorio del rodillo 11 de soporte del haz de fibras puede ser girado por un motor cuyo par de giro del eje de salida se ha ajustado de modo que un par de giro no mayor que un par de giro aplicado en el eje giratorio del rodillo 10 de compactación puede aplicarse sobre el eje giratorio del rodillo 11 de soporte del haz de fibras.
El ajustador de anchura 4 cambia la anchura del material de cinta T alimentado por el alimentador 3. El ajustador de anchura 4 tiene una trayectoria 13 para el material de cinta T formada por al menos una parte inferior y un par de superficies de pared cuyo intervalo disminuye gradualmente. Por lo tanto, la anchura del material de cinta T que pasa a través de la trayectoria 13 se puede cambiar ajustando una parte de la trayectoria 13 a través de la cual pasa el material de cinta T en el estado en que el material de cinta T está en contacto con la parte inferior y las superficies de la pared.
Específicamente, cuando el material de cinta T es conducido a la trayectoria 13 cuya anchura disminuye gradualmente, las presiones en la dirección de la anchura del material de cinta T se aplican sobre el material de cinta T desde las superficies de la pared en ambos lados en la dirección de la anchura del material de cinta T. Por lo tanto, la anchura del material de cinta T se vuelve igual a la distancia entre las superficies de la pared. En este caso, suponiendo que los intervalos de fibras incluidos en el material de cinta T no cambian, el espesor del material de cinta T se vuelve grueso en una medida en que la anchura del material de cinta T se vuelve pequeña, ya que el área de la sección transversal del material de cinta T no cambia. Es decir, la anchura y el espesor del material de cinta T cambian mientras se mantiene constante el área de la sección transversal del material de cinta T.
Por lo tanto, cuando el material de cinta T se lleva al exterior de la trayectoria 13 en el medio de la trayectoria 13, cuya anchura disminuye gradualmente, la anchura del material de cinta T se convierte en un intervalo entre las superficies de pared en una posición en la que el material de cinta T se aleja de la trayectoria 13 y las superficies de pared. Por consiguiente, la anchura del material de cinta T se puede ajustar ajustando una posición en la que el material de cinta T se aleja de la trayectoria 13.
El intervalo entre las superficies de pared que forman la trayectoria 13 puede reducirse de forma continua o puede reducirse de forma intermitente. En otras palabras, la anchura de la trayectoria 13 puede hacerse constante parcialmente, y al menos una parte de la anchura puede disminuirse continuamente. Cuando el intervalo entre las superficies de pared que forman la trayectoria 13 se reduce intermitentemente, es apropiado evitar que se produzcan diferencias de nivel dentro de la trayectoria 13 desde el punto de vista de la alimentación suave del material de cinta T. Por consiguiente, cuando el intervalo entre las superficies de pared que forman la trayectoria 13 se reduce intermitentemente, es apropiado formar la trayectoria 13 conectando dos trayectorias, que tienen diferentes anchuras constantes, entre sí a través de una trayectoria cuya anchura disminuye continuamente, o conectando dos trayectorias, cuyas anchuras disminuyen continuamente, entre sí a través de una trayectoria que tiene una anchura constante, por ejemplo. A continuación en la presente memoria, se describirá un ejemplo de caso en el que la anchura de la trayectoria 13 para el material de cinta T disminuye continuamente.
Lo que es necesario para permitir que el material de cinta T se aleje de la trayectoria 13 en el medio de la trayectoria 13 es hacer que la parte inferior de la trayectoria 13 sea convexa. Específicamente, cuando la trayectoria 13 para el material de cinta T que tiene una parte inferior convexa se forma en el ajustador de anchura 4, la anchura del material de cinta T que ha pasado a través de la trayectoria 13 se puede cambiar ajustando una posición en la que el material de cinta T, que ha estado en contacto con la parte inferior y las superficies de pared, se aleja de las superficies de pared y la parte inferior.
En el ejemplo mostrado en la FIG. 1 y la FIG. 2, una ranura 13A que tiene una parte inferior curvada convexa cuya dirección normal cambia continuamente se ha formado en un miembro columnar 14 como la trayectoria 13 para el material de cinta T. Entonces, el miembro columnar 14 que tiene la ranura 13A como la trayectoria 13 para el material de cinta T se ha dispuesto entre el rodillo 10 de compactación y el rodillo 11 de soporte del haz de fibras. Por lo tanto, el material de cinta T cuya tensión ha sido generada por el rodillo 10 de compactación y el rodillo 11 de soporte del haz de fibras se puede insertar en la ranura 13A del miembro columnar 14. La forma del miembro 14 puede ser la deseada, tal como una forma de columna. Por lo tanto, una forma del miembro 14 puede ser de placas, o una forma de bloque cuya sección transversal es rectangular.
La FIG. 3 es una vista en perspectiva ampliada del ajustador de anchura 4 mostrado en la FIG. 1. La FIG. 4 explica un método para ajustar la anchura del material de cinta T girando la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4 que se muestra en la FIG. 1 con respecto al material de cinta T. La FIG. 5 es una vista en perspectiva ampliada del ajustador de anchura 4 mostrado en la FIG. 4. Obsérvese que se ha omitido la ilustración del dispositivo de control 7 en la FIG.
4.
Como se muestra en la FIG. 3, se determina que la anchura de la entrada de la trayectoria 13 para el material de cinta T formado como la ranura 13A no es menor que la anchura del material de cinta T que no se ha ajustado. Por lo tanto, cuando hay variedades de anchuras de los materiales de cinta T que no se han ajustado, se determina que la anchura de la entrada de la trayectoria 13 no sea menor que la anchura máxima del material de cinta T.
Por lo tanto, cuando la trayectoria 13 está dispuesta de modo que el material de cinta T pueda pasar solo cerca de la entrada de la trayectoria 13 como se muestra en la FIG. 3, el material de cinta T se aleja de la trayectoria 13 mientras que la anchura del material de cinta T no cambia o solo se estrecha ligeramente incluso cuando cambia la anchura del material de cinta T.
Por el contrario, una posición en la que el material de cinta T se aleja de la trayectoria 13 se puede cambiar girando la trayectoria 13 para el material de cinta T, en relación con el material de cinta T, alrededor de un eje perpendicular a cada una de las direcciones de la longitud y la dirección del espesor del material de cinta T, como se ejemplifica en la FIG. 4 y la FIG. 5. Es decir, una posición donde el material de cinta T se separa de la parte inferior y las superficies de pared de la trayectoria 13 para dejar la trayectoria 13 se pueda ajustar ajustando el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 para el material de cinta T. Por lo tanto, la anchura del material de cinta T que pasa a través de la trayectoria 13 se puede ajustar ajustando el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 para el material de cinta T.
Es importante hacer que el material de cinta T entre en la trayectoria 13 que consiste en la ranura 13A en una posición en la que la anchura de la trayectoria 13 no sea menor que la anchura no ajustada del material de cinta T incluso cuando el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 se cambia girando el miembro 14 en el que se ha formado la trayectoria 13, desde el punto de vista de evitar la flexión del material de cinta T en la dirección del espesor del material de cinta T y la reducción de la uniformidad del material de cinta T, es apropiado no cambiar una posición en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13 incluso cuando se cambia el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13. Es decir, cambiar solo una posición en la que el material de cinta T sale de la trayectoria 13 sin cambiar una posición en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13 hace posible ajustar de forma variable la anchura del material de cinta T sin deteriorar la calidad del material de cinta T.
Por tanto, cuando el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 y el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 se cambia en un ángulo A0, es apropiado mover el rodillo 11 de soporte del haz de fibras para que una posición, en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13, y una dirección de alimentación del material de cinta T hacia la posición, en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13, también puede se pueden cambiar en un ángulo A0. Como ejemplo concreto, el rodillo 11 de soporte del haz de fibras se puede desplazar rotacionalmente a lo largo de una pista de arco circular acoplando el miembro 14, que tiene la trayectoria 13, al rodillo 11 de soporte del haz de fibras con un eje de acoplamiento 15. En este caso, un eje giratorio del miembro 14 puede acoplarse directa o indirectamente a un eje de salida de un motor 16, por ejemplo. De este modo, el rodillo 11 de soporte del haz de fibras se puede desplazar rotacionalmente en un ángulo deseado A0 junto con el miembro 14, que tiene la trayectoria 13, accionando el motor 16.
De manera alternativa, se puede formar un mecanismo de enlace para desplazar rotacionalmente el rodillo 11 de soporte del haz de fibras a lo largo de una pista de arco circular acoplando el eje giratorio del rodillo 11 de soporte del haz de fibras de forma giratoria a un extremo de una estructura de expansión y contracción lineal y/o una estructura de movimiento lineal, tal como una estructura cilíndrica, un husillo de bolas o un piñón y cremallera, mientras se acopla el otro extremo de la estructura lineal de expansión y contracción y/o la estructura móvil lineal de forma giratoria a otro enlace.
Como otro ejemplo, el rodillo 11 de soporte del haz de fibras no se puede girar sino que se puede mover en paralelo en una dirección perpendicular al eje de rotación del rodillo 11 de soporte del haz de fibras de modo que la posición en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13 no se puede cambiar incluso cuando se cambia el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13. En ese caso, lo que es necesario es soportar el rodillo 11 de soporte del haz de fibras y el miembro 14, que tiene la trayectoria 13, con miembros de soporte separados para que la distancia entre el rodillo 11 de soporte del haz de fibras y el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 pueda cambiarse.
Por tanto, una dirección de movimiento y una estructura de movimiento del rodillo 11 de soporte del haz de fibras son flexibles siempre que la dirección de alimentación del material de cinta T hacia una posición en la que el material T entra en la trayectoria 13 se pueda cambiar de modo que la posición en la que el material T entra en la trayectoria 13 no puede cambiarse mientras se mantenga la tensión del material de cinta T. En cambio, siempre que el rodillo 11 de soporte del haz de fibras se mueva automáticamente en una dirección apropiada por una distancia apropiada con una estructura móvil motorizada, junto con la rotación de la trayectoria 13, una dirección de alimentación del material de cinta T hacia una posición en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13 se puede cambiar de modo que la posición en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13 no se puede cambiar mientras la tensión del material de cinta T se mantiene incluso cuando se cambia el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13.
Obsérvese que, cuando el dispositivo 1 de ajuste de anchura es un dispositivo manejado manualmente por un operario, se puede preparar una palanca o similar para el manejo de modo que un operario pueda girar manualmente el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 y mover el rodillo 11 de soporte del haz de fibras, de manera similar a la rotación del rodillo 10 de compactación. Por lo tanto, el ajustador de anchura 4 puede estar compuesto por al menos un cuerpo rígido, tal como el miembro 14, que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T, y puede tener el motor 16 para mover el cuerpo rígido, cuando sea necesario.
Además, una parte de la trayectoria 13 a través del cual pasa el material de cinta T ciertamente puede no ser la ranura 13A, sino que puede ser un agujero pasante. Específicamente, la ranura 13A se puede cubrir para que la superficie superior se pueda formar en la trayectoria 13, excepto por un intervalo que puede ser una posición donde el material de cinta T entra en la trayectoria 13 y un intervalo que puede ser una posición donde el material de cinta T se separa de la trayectoria 13. En ese caso, se puede evitar que el material de cinta T se separe de la trayectoria 13 en una posición no deseada.
Cuando el material de cinta T es un preimpregnado, es preferible reducir suficientemente la viscosidad de una resina con la que se impregna un haz de fibras para que el material de cinta T pueda deformarse fácilmente, desde el punto de vista de mantener la uniformidad del material de cinta T después de cambiar la anchura del material de cinta T. Para deformar fácilmente un preimpregnado, es eficaz elevar la temperatura de una resina, aunque también depende de la composición de la resina y de la cantidad de deformación del preimpregnado.
Al mismo tiempo, también en el caso de que el material de cinta T sea un material de cinta seca al que se ha adherido un aglutinante termoplástico, el conformado de los materiales de cinta seca en un estado en el que el aglutinante termoplástico se ha fundido, y el posterior curado del aglutinante termoplástico hace posible mantener la forma de una preforma seca después del conformado.
Por consiguiente, se puede disponer al menos un calentador 5 para calentar al menos uno del material de cinta T que no ha entrado en la trayectoria 13 del ajustador de anchura y el material de cinta T que ha salido de la trayectoria 13, según sea necesario. Cada calentador 5 puede tener una configuración para calentar el material de cinta T por cualquiera de conducción de calor, transferencia de calor y radiación. En otras palabras, puede disponerse al menos un calentador 5 que tiene una configuración deseada, tal como uno de tipo eléctrico, uno de tipo de circulación de fluido o uno de tipo de aire caliente.
En el ejemplo ilustrado, el primer calentador 5A, para calentar el material de cinta T antes de que el ajustador de anchura 4 y el segundo calentador 5B cambien la anchura, para calentar el material de cinta T después de que el ajustador de anchura 4 cambie la anchura, se han dispuesto.
Por ejemplo, el primer calentador 5A puede tener una función de guía que sostiene el material de cinta T desde ambos lados como se ilustra. Como otro ejemplo, el primer calentador 5A se puede construir en el rodillo 11 de soporte del haz de fibras de modo que el material de cinta T que consiste en un preimpregnado antes de cambiar la anchura pueda calentarse mediante el rodillo 11 de soporte del haz de fibras.
Cuando el material de cinta T que consiste en un preimpregnado antes de cambiar la anchura se calienta con el primer calentador 5A, el material de cinta T se puede deformar fácilmente. Como resultado, la anchura del material de cinta T se puede cambiar sin deteriorar la calidad, tal como la uniformidad, de las fibras tanto como sea posible.
Al mismo tiempo, el segundo calentador 5B se puede construir en un molde 17, tal como un molde de conformado o un molde de formación, para laminar y dar forma a los materiales T de la cinta como se ilustra, de modo que un cuerpo laminado de los materiales T de la cinta pueda calentarse después de cambiar la anchura, por ejemplo. Por norma general, como segundo calentador 5B se puede preparar un calentador con una función de guía que sostiene el material de cinta T desde ambos lados. De manera alternativa, al menos un terminal que calienta los materiales de cinta laminada T desde el lado de la superficie en el lugar puede prepararse como el segundo calentador 5B.
Cuando el material de cinta T después de cambiar la anchura, en particular, un cuerpo laminado de los materiales de cinta T laminados en el molde 17, es calentado por el segundo calentador 5B, resulta fácil dar forma a una preforma y mantener la forma de la preforma después del conformado. Es decir, cuando el material de cinta T es un preimpregnado, los materiales de cinta T se pueden laminar en un estado en el que los materiales de cinta T se han ajustado al molde 17 tanto como sea posible ya que los materiales de cinta T se pueden deformar fácilmente.
Al mismo tiempo, cuando el material de cinta T es un material de cinta seca que incluye aglutinante termoplástico, se puede mantener una forma de preforma seca fundiendo el aglutinante termoplástico incluido en un cuerpo laminado de los materiales de cinta seca y curando el aglutinante termoplástico después de conformar la preforma seca. Además, cuando al menos un terminal para calentar en el lugar está preparado, el material de cinta seca después de ajustar la anchura se puede laminar mientras que el material de cinta seca se fija temporalmente con el aglutinante termoplástico.
Cuando se completa la laminación continua o intermitente de los materiales de cinta T, es necesario cortar el material de cinta T. Por lo tanto, el cortador 6 para el material de cinta T se puede colocar en el lado de salida del ajustador de anchura 4. El cortador 6 puede estar compuesto por una cuchilla de corte 6A, para cortar el material de cinta T que pasa a través de la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4, y una guía 6B para guiar una parte final del material de cinta T después de cortar el material de cinta T con la cuchilla de corte 6A, por ejemplo. La guía 6B puede estar compuesta por un par de rodillos, que sostienen el material de cinta T de ambos lados, miembros de presión, o similares.
La mesa 8 es un pedestal para colocar el molde 17, tal como un molde de laminación, un molde de conformado o un molde de formación, utilizado para laminar los materiales de cinta T, tal como preimpregnados o materiales de cinta seca. De manera alternativa, la mesa 8 puede estar provista de una función como molde 17 para que los materiales de cinta T puedan laminarse directamente sobre la mesa 8. En otras palabras, la mesa 8 se puede integrar con el molde 17. Entonces, se puede producir un cuerpo laminado de fibras laminando los materiales de cinta T, cuyas anchuras se han ajustado mediante el ajustador de anchura 4, en el molde 17 en la mesa 8.
Cuando el molde 17 es un molde de laminación y se conforma un cuerpo laminado de fibras con otro molde de conformado, las fibras laminadas en el molde 17 se transfieren al molde de conformado. Por el contrario, cuando el molde 17 es un molde de conformado, los materiales T de la cinta se laminan y moldean con el molde 17 con el calentamiento y la presurización necesarios. Después de esto, la preforma conformada se transforma en un molde de formación. Al mismo tiempo, cuando el molde 17 es un molde de formación para un material compuesto, un material compuesto es moldeado por resina de curado térmico incluida en un cuerpo laminado de fibras colocado en el molde 17. Por lo tanto, cuando el material de cinta T es un material de cinta seca, la resina se inyecta por aspiración. Después de esto, para curar térmicamente la resina, la presurización necesaria se realiza mediante prensado con molde superior o aspirado, además de calefacción. Por lo tanto, cuando el molde 17 es un molde de conformado o un molde de formación, la totalidad del molde 17 sobre el que se ha colocado un cuerpo laminado de fibras puede llevarse a un dispositivo de calentamiento, tal como un horno o un autoclave.
La estructura móvil 9 cambia una posición relativa de la mesa 8 respecto al material de cinta T que pasa a través de la trayectoria 13. Aunque la estructura móvil 9 mueve la mesa 8 en tres direcciones de eje ortogonales entre sí en un ejemplo ilustrado, una posición de suministro del material de cinta T que tiene una anchura ajustada se puede mover a la mesa 8. Es decir, toda la estructura de alimentación del material de cinta T, incluido el rodillo 10 de compactación, se puede mover a la mesa 8 en un ejemplo ilustrado. Por norma general, la estructura móvil 9 puede mover tanto la mesa 8 como una posición de suministro del material de cinta T, que tiene una anchura ajustada, y gira al menos uno de ellos alrededor de un eje deseado.
La estructura móvil 9 puede estar compuesta por el mecanismo conocido deseado que incluye una cremallera y un piñón que es un par de engranajes, un mecanismo de cilindro que tiene un pistón, un husillo de bolas, un mecanismo de desplazamiento con ruedas que se desplazan sobre raíles o sobre una vía, y una oruga, tal como una cadena que gira por la rotación de una rueda dentada o una correa que se mueve con rodillos.
También moviendo relativamente la mesa 8 por la estructura móvil 9, el material de cinta T puede salir debido a la tensión del material de cinta T después de la laminación y las fuerzas de fricción del material de cinta T con el rodillo 10 de compactación y otro material de cinta T adyacente en la dirección del espesor de un cuerpo laminado del materiales de cinta T. Por consiguiente, el rodillo 10 de compactación no puede ser girado por una fuente de alimentación, tal como el motor 12 o similar, pero sí ser girado pasivamente por el movimiento relativo de la mesa 8 y la fuerza de fricción con el material de cinta T.
El dispositivo de control 7 controla integralmente el aparato 2 de laminación automática que tiene el dispositivo 1 de ajuste de anchura. Específicamente, el dispositivo de control 7 tiene una función para controlar los componentes respectivos, incluido el alimentador 3, el ajustador de anchura 4, el calentador 5, el cortador 6 y la estructura móvil 9 emitiendo señales de control a los componentes respectivos, de modo que los componentes respectivos funcionen automática o semiautomáticamente de forma parcial con el funcionamiento manual necesario. Cada señal de control puede ser no solo una señal eléctrica, sino una señal hidráulica o una señal neumática. Por lo tanto, el dispositivo de control 7 puede estar compuesto por un circuito de procesamiento de señales que genera y emite señales de control, tal como señales eléctricas, señales hidráulicas o señales neumáticas.
El dispositivo de control 7 puede tener un dispositivo de entrada 7A, para introducir la información necesaria para controlar el aparato 2 de laminación automática que tiene el dispositivo 1 de ajuste de anchura, y una pantalla 7B para mostrar la información necesaria para controlar el aparato 2 de laminación automática que tiene el dispositivo 1 de ajuste de anchura.
Como ejemplo concreto, la anchura del material de cinta T que se va a producir se puede dirigir al dispositivo de control 7 mediante el funcionamiento del dispositivo de entrada 7A. Para ese propósito, la información de referencia, tal como una tabla o una función, que muestra la relación entre las anchuras del material de cinta T que se va a producir y los ángulos de rotación 0 de la trayectoria 13 para que el material de cinta T se pueda almacenar en un almacenamiento 7C incluido en el dispositivo de control 7. Es decir, la información para transformar la anchura del material de cinta T, que se separa de la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4, al ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 se puede almacenar como información de referencia en el almacenamiento 7C. La información de referencia se puede obtener previamente por cálculo geométrico, cálculo por simulación o examen.
Entonces, cuando la información de dirección sobre la anchura del material de cinta T que se va a producir se introduce desde el dispositivo de entrada 7A a una unidad de operación 7D del dispositivo de control 7, la unidad de operación 7D puede obtener un valor de control del ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 consultando la información de referencia almacenada en el almacenamiento 7C. Entonces, la unidad de operación 7D puede generar una señal de control para hacer que el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 se convierta en el valor de control y envíe la señal de control generada al dispositivo, tal como el motor 16, para cambiar el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13
La anchura del material de cinta T que se va a producir no siempre es constante sino que también se puede cambiar. Cuando el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 se cambia mientras el material de cinta T es alimentado por el alimentador 3, se vuelve posible producir el material de cinta T cuya anchura no es constante, esto es, teniendo el material de cinta T anchuras diferentes en las posiciones de las secciones transversales. Cuando se produce el material de cinta T cuya anchura no es constante, el dispositivo de control 7 solo tiene que realizar un control integral para sincronizar la alimentación del material de cinta T por el alimentador 3 con la rotación de la trayectoria 13 en relación con el material de cinta T.
De manera más específica, la unidad de operación 7D del dispositivo de control 7 puede introducir información de dirección sobre una cantidad de cambio de anchura o una velocidad de cambio de anchura por unidad de longitud del material de cinta T, desde el dispositivo de entrada 7A, y calcular una velocidad de alimentación del material de cinta T y una velocidad angular del ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 para que la anchura del material de cinta T cambie en la cantidad de cambio de anchura dirigida o a la velocidad de cambio de anchura dirigida. Entonces, la unidad de operación 7D puede controlar sincrónicamente el dispositivo de accionamiento, tal como el motor 12, para hacer funcionar el alimentador 3, y el dispositivo de accionamiento, tal como el motor 16, para cambiar el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 formada en el ajustador de anchura 4 de modo que el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 cambie a la velocidad angular calculada mientras el material de cinta T sale a la velocidad calculada. De este modo, el material de cinta radial T cuya anchura disminuye o aumenta gradualmente, el material de cinta T que tiene una anchura parcialmente estrecha, o similares, pueden producirse.
De forma similar, el dispositivo de control 7 también puede controlar sincrónicamente la estructura móvil 9 de la mesa 8 para que la mesa 8 pueda moverse relativamente a una velocidad apropiada correspondiente a la velocidad de alimentación del material de cinta T. Específicamente, las señales de control generadas en la unidad de operación 7D del dispositivo de control 7 pueden enviarse a un dispositivo de control 9A de la estructura móvil 9 para que la mesa 8 pueda moverse mientras se sincroniza con la operación del alimentador 3.
Cuando el rodillo 10 de compactación que compone el alimentador 3 gira libremente como se ha mencionado anteriormente, la velocidad relativa de la mesa 8 es igual a la velocidad de alimentación del material de cinta T. Por lo tanto, el dispositivo de control 9A de la estructura móvil 9 es el objeto a controlar para determinar la velocidad de alimentación del material de cinta T, en lugar del dispositivo de accionamiento, tal como el motor 12, para hacer funcionar el alimentador 3.
Cuando se produce el material de cinta T, cuya anchura cambia ligeramente, o el material de cinta T que tiene una forma complicada, el programa de control para controlar sincrónicamente el alimentador 3, el ajustador de anchura 4 y la estructura móvil 9 puede generarse previamente y almacenarse en el almacenamiento 7C del dispositivo de control 7 para que todo el aparato 2 de laminación automática, incluido el dispositivo 1 de ajuste de anchura, pueda hacerse funcionar automáticamente por el programa de control. En cambio, cuando se produce el material de cinta T que tiene una forma simple con una anchura constante, el ajustador de anchura 4 también puede ser una estructura que no se controla automáticamente sino que se ajusta manualmente ya que el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 se fija durante la alimentación del material de cinta T.
(Método de ajuste de anchura de fibra y método de moldeo de material compuesto)
A continuación, un método para producir el material de cinta T, que tiene anchura ajustada, usando el dispositivo 1 de ajuste de anchura y un método de moldeo de un material compuesto usando el material de cinta T, que tiene anchura ajustada, como el material.
La FIG. 6 es un diagrama de flujo que muestra un flujo en un caso en el que se moldea un material compuesto laminando láminas preimpregnadas como los materiales de cinta T que se muestran en la FIG. 1.
En primer lugar, en la etapa S1, la anchura del material de cinta T que consiste en una cinta preimpregnada se ajusta mediante el dispositivo 1 de ajuste de anchura. Cuando un usuario introduce información, dirigiendo la anchura del material de cinta T, en la unidad de operación 7D del dispositivo de control 7 al hacer funcionar el dispositivo de entrada 7A, por ejemplo, la unidad de operación 7D obtiene un valor de control del ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 para el material de cinta T, formado para que la anchura disminuya gradualmente en el miembro 14 del ajustador de anchura 4, haciendo referencia a la información de referencia almacenada en el almacenamiento 7C. Específicamente, se obtiene un ángulo inclinado de la trayectoria 13 con respecto a la dirección de alimentación del material de cinta T en base a la información que muestra la relación entre las anchuras ajustadas del material de cinta T y los ángulos de rotación 0 de la trayectoria 13 para que el material de cinta T pueda separarse en una posición de la trayectoria 13 donde la anchura de la trayectoria 13 es aproximadamente la misma que la anchura ajustada del material de cinta T.
El valor de control del ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 se emite como una señal de control para rotar el miembro 14, desde la unidad de operación 7D del dispositivo de control 7 hasta el motor 16. Entonces, el motor 16 se acciona de manera que el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 para el material de cinta T formada en el miembro 14 se convierte en el ángulo diana. Es decir, el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T se coloca de modo que el material de cinta T pueda separarse en una posición de la trayectoria 13 donde la anchura es aproximadamente la misma que la anchura ajustada del material de cinta T cuando el material de cinta T se alimenta en la trayectoria 13 para el material de cinta T formada en el miembro 14.
Por otro lado, las señales de control se emiten desde la unidad de operación 7D del dispositivo de control 7 al motor 12, para girar el rodillo 10 de compactación incluido en el alimentador 3, y el dispositivo de control 9A de la estructura móvil 9, para mover la mesa 8 sobre la que se ha colocado el molde 17. Por consiguiente, el rodillo 10 de compactación gira mediante el accionamiento giratorio del motor 12 mientras que la mesa 8 se mueve en una dirección de alimentación del material de cinta T mediante el accionamiento de la estructura móvil 9 bajo el control del dispositivo de control 9A.
Como resultado, el material de cinta T suministrado desde un rodillo de material de reserva o similar es alimentado en la dirección longitudinal del material de cinta T hacia la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4 mientras es guiado con el rodillo 11 de soporte del haz de fibras. Cuando el material de cinta T entra en la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4, el material de cinta T se separa en una posición de la trayectoria 13 donde la anchura es aproximadamente la misma que la anchura del material de cinta T después del ajuste, ya que el ángulo de rotación 0 de la trayectoria 13 se ha ajustado según la anchura del material de cinta T después del ajuste. Por consiguiente, la anchura del material de cinta T que pasa a través de la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4 se convierte en la anchura deseada.
Por lo tanto, el material de cinta T que tiene una anchura no constante también se puede producir girando la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4 en relación con el material de cinta T mientras se extrae el material de cinta T en la dirección longitudinal del material de cinta T. Es decir, la anchura del material de cinta T que pasa a través de la trayectoria 13 se puede cambiar ajustando una parte, dentro de la cual pasa el material de cinta T mientras entra en contacto con las superficies de la pared y la parte inferior, de la trayectoria 13 para el material de cinta T formada en el ajustador de anchura 4.
Cuando el material de cinta T que entra en la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4 es calentado por el primer calentador 5A, la deformación del material de cinta T para cambiar la anchura y el espesor se vuelve fácil dado que aumenta la fluidez de la resina. El material de cinta T que pasa por la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4 llega al rodillo 10 de compactación y es alimentado hacia el molde 17 colocado sobre la mesa 8.
Hasta que la punta del material de cinta T llegue al rodillo 10 de compactación, la guía 6B del cortador 6 o similar, la tensión del material de cinta T puede ser insuficiente. En ese caso, el material de cinta T puede no pasar a través de una parte prevista de la trayectoria 13, y la anchura del material de cinta T puede no ajustarse apropiadamente. Por consiguiente, la parte de la punta del material de cinta T cuya anchura no se ajusta apropiadamente puede ser cortada por la cuchilla de corte 6A del cortador 6. De manera alternativa, la alimentación del material de cinta T puede comenzar después de que el material de cinta T se coloque entre el rodillo 11 de soporte del haz de fibras y la guía 6B del cortador 6, el rodillo 10 de compactación u otra pieza de soporte para que se genere la tensión del material de cinta T.
A continuación, en la etapa S2, teniendo cada uno de los materiales de cinta T la anchura ajustada por el dispositivo 1 de ajuste de anchura de fibras, es decir, las cintas preimpregnadas, cada una de las cuales tiene la anchura y el espesor predeterminados, se laminan en el molde 17 colocado sobre la mesa 8. Específicamente, cada cinta preimpregnada se coloca sobre el molde 17 dado que el molde 17 colocado sobre la mesa 8 se mueve relativamente en una dirección de alimentación de cada cinta preimpregnada. Cuando el molde 17 tiene concavidad y convexidad, o una superficie curvada, la mesa 8 se puede mover en la dirección del espesor de una cinta preimpregnada por la estructura móvil 9, según sea necesario, para que la cinta preimpregnada pueda ser presionada y colocada sobre el molde 17 sobre la mesa 8 con una presión suficiente por parte del rodillo 10 de compactación.
Cuando la mesa 8 se haya movido y se haya colocado una cinta preimpregnada en el borde del molde 17, la cinta preimpregnada se corta con la cuchilla de corte 6A. Después de esto, se coloca otra cinta preimpregnada sobre la cinta preimpregnada que se ha colocado sobre el molde 17. La repetición de tal laminación de una cinta de preimpregnado completa un cuerpo laminado de los preimpregnados. Dado que la resina incluida en los preimpregnados tiene adhesividad y se deforma fácilmente, los preimpregnados a menudo se pueden moldear en una forma del molde 17 solo laminando los preimpregnados en el molde 17. Según sea necesario, los preimpregnados que se están laminando pueden ser calentados por el segundo calentador 5B para que los preimpregnados puedan encajar fácilmente en el molde 17.
A continuación, en la etapa S3, el cuerpo laminado de los preimpregnados se presuriza. Los métodos típicos para presurizar el cuerpo laminado de los preimpregnados incluyen un método para presionar un molde superior y un método para aplicar la presión atmosférica mediante embolsado. En cualquier caso, el cuerpo laminado de los preimpregnados puede presurizarse después de descargarse de la mesa 8 junto con el molde 17. Además, el cuerpo laminado de los preimpregnados se puede presurizar después de sacarlo del molde 17 y ensamblarlo con otras partes.
A continuación, en la etapa S4, el cuerpo laminado de los preimpregnados se cura térmicamente. Específicamente, el cuerpo laminado de los preimpregnados se calienta con un calentador, tal como un aparato de autoclave o un horno. Cuando el cuerpo laminado de los preimpregnados se ha calentado, la resina se cura y se puede producir un material compuesto de FRP.
La FIG. 7 es un diagrama de flujo que muestra un flujo en un caso en el que se moldea un material compuesto laminando materiales de cinta seca como los materiales de cinta T que se muestran en la FIG. 1.
En primer lugar, en la etapa S10, la anchura del material de cinta T que consiste en un material de cinta seca se ajusta mediante el dispositivo 1 de ajuste de anchura en un flujo similar al del caso en el que el material de cinta T es una cinta preimpregnada. A continuación, en la etapa S11, el material de cinta T que tiene la anchura ajustada por el dispositivo 1 de ajuste de anchura de fibra, es decir, el material de cinta seca que tiene la anchura y el espesor predeterminados se lamina en el molde 17 colocado sobre la mesa 8. La laminación de los materiales de cinta seca también es similar a la laminación de cintas preimpregnadas.
A continuación, en la etapa S12, se da forma al cuerpo laminado de los materiales de cinta seca. Los métodos típicos para dar forma a los materiales de cinta seca incluyen un método para dar forma presionando un molde y un método para aplicar la presión atmosférica mediante embolsado. El cuerpo laminado de los materiales de cinta seca puede moldearse usando el molde 17, o puede moldearse usando otros moldes de conformado.
Cuando los materiales de cinta seca, incluido el aglutinante, tal como aglutinante termoplástico o aglutinante termoendurecible, se conforman, es eficaz laminar los materiales de cinta seca mientras se fijan temporalmente los materiales de cinta seca con el aglutinante calentando cada material de cinta seca por puntos, o fundiendo o curando el aglutinante calentando todo el cuerpo laminado de los materiales de cinta seca durante el conformado, para mantener una forma de preforma seca después del conformado. Por tanto, cada material de cinta seca se puede laminar y moldear mientras se calienta cada material de cinta seca mediante uno o ambos del primer calentador 5A y el segundo calentador 5B.
Cuando se haya completado el conformado del cuerpo laminado de los materiales de cinta seca, se puede obtener una preforma seca como cuerpo laminado de las fibras que tiene una forma correspondiente a la forma de un material compuesto. La preforma seca obtenida se puede transferir a otro molde, o se puede realizar el siguiente proceso utilizando el mismo molde de conformado.
A continuación, en la etapa S13, las fibras incluidas en la preforma seca están impregnadas de resina. Específicamente, cuando la preforma seca se ha embolsado, la resina líquida se inyecta en un espacio sellado por una película de embolsado. Al mismo tiempo, cuando la preforma seca se ha colocado en un espacio formado entre moldes, la resina líquida se inyecta en el espacio entre los moldes haciendo que el espacio entre los moldes sea un estado de vacío. De este modo, las fibras se pueden impregnar con la resina.
A continuación, en la etapa S14, la resina con la que se han impregnado las fibras incluidas en la preforma seca se cura térmicamente. Es decir, la resina se calienta mediante un calentador, de manera similar al curado térmico de un cuerpo laminado de preimpregnados. De este modo, la resina se cura y se puede producir un material compuesto de FRP.
(Efectos)
El dispositivo de ajuste de anchura de fibra mencionado anteriormente 1, un método para ajustar la anchura de las fibras y un método para moldear un material compuesto son para preparar la trayectoria 13, que cambia la anchura gradualmente, para el material de cinta T, y para cambiar la anchura del material de cinta T ajustando una posición donde el material de cinta T se separa de la trayectoria 13.
Por lo tanto, según el dispositivo 1 de ajuste de anchura de fibra, un método para ajustar la anchura de las fibras y un método para moldear un material compuesto, la anchura del material de cinta T, tal como una cinta preimpregnada o un material de cinta seca, se puede ajustar de forma variable fácilmente. En particular, también se puede producir el material de cinta T cuya anchura cambia continuamente. Como resultado, se puede mejorar un grado de libertad para laminar fibras y los materiales de cinta T se pueden laminar sin espacios de separación de modo que un material compuesto, tal como una pieza de material compuesto curvada que tiene una curvatura, que tiene una forma complicada en la que los cambios de anchura se pueden moldear.
La FIG. 8 es una vista frontal que muestra estructuras de un dispositivo 1A de ajuste de anchura de fibra según las reivindicaciones independientes y un aparato 2 de laminación automática que tiene el dispositivo 1A de ajuste de anchura de fibra.
El dispositivo 1A de ajuste de anchura en la segunda realización mostrada en la FIG. 8 es diferente del dispositivo 1 de ajuste de anchura en la primera realización en un punto en que el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T se mueve en paralelo en lugar de girar. Dado que otras estructuras y acciones en la segunda realización no son sustancialmente diferentes de las de la primera realización, se omitirá la explicación de los mismos elementos o elementos correspondientes a los que se asignarán los mismos símbolos.
Como se muestra en la FIG. 8, una posición en la que el material de cinta T se separa y se escinde de las superficies de la pared y la parte inferior de la trayectoria 13 también se puede ajustar moviendo relativamente la trayectoria 13 del ajustador de anchura 4 en paralelo en la dirección del espesor del material de cinta T mediante una estructura móvil 20. Específicamente, cuando el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 se mueve en paralelo en una dirección en la que la parte inferior de la trayectoria 13 se presiona contra el material de cinta T, la longitud a lo largo de la cual el material de cinta T entra en contacto con la parte inferior de la trayectoria 13 se vuelve larga. Por lo tanto, la anchura de la trayectoria 13 en una posición en la que el material de cinta T se separa de la trayectoria 13 se vuelve estrecha. En cambio, cuando el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 se mueve en paralelo en una dirección en la que la parte inferior de la trayectoria 13 se separa del material de cinta T, la longitud a lo largo de la cual el material de cinta T contacta con la parte inferior de la trayectoria 13 se vuelve corta. Por lo tanto, la anchura de la trayectoria 13 en una posición en la que el material de cinta T se separa de la trayectoria 13 se vuelve grande.
Por consiguiente, la anchura del material de cinta T se puede ajustar ajustando una cantidad de movimiento paralelo del miembro 14 que tiene la trayectoria 13. Los ejemplos de la estructura móvil 20 para mover el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 en paralelo incluyen un dispositivo de desplazamiento que tiene ruedas para desplazarse sobre al menos un raíl o una pista, una oruga, tal como una cadena que gira por rotación de ruedas dentadas o una correa que se mueve por rodillos, un piñón y cremallera, un mecanismo de cilindro y un husillo de bolas.
Obsérvese que el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 no puede moverse linealmente en paralelo, pero que podría moverse para dibujar un lugar geométrico curvo. Como ejemplo concreto, el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 se puede fijar en la punta de un péndulo de modo que el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 se puede mover a lo largo de una órbita en un arco en una dirección en la que la parte inferior de la trayectoria 13 se presiona sobre la cinta material T y una dirección en la que la parte inferior de la trayectoria 13 se separa del material de cinta T. En ese caso, la estructura móvil 20 también puede estar compuesta por un motor y un eje girado por el motor.
El dispositivo de control 7 puede controlar automáticamente una cantidad de movimiento paralelo y una cantidad de cambio en un ángulo de rotación de la estructura móvil 20. Específicamente, una señal o señales de control que dirigen una cantidad de control de la estructura móvil 20 se envían desde el dispositivo de control 7 a la estructura móvil 20 para que una posición donde el material de cinta T se separe de la trayectoria 13 pueda convertirse en una posición diana. Por el contrario, un operario puede hacer funcionar la estructura móvil 20 manualmente.
Según la realización mencionada anteriormente según las reivindicaciones independientes, la configuración de la estructura móvil 20 para mover el miembro 14 que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T se puede simplificar. Además, puede hacerse innecesario el movimiento del rodillo 11 de soporte del haz de fibras.
Obsérvese que, tanto el movimiento de rotación como la traslación paralela del miembro 14 que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T se pueden realizar de modo que la anchura del material de cinta T se pueda ajustar más finamente. Es decir, la materia objeto de las figuras 1 -7 puede combinarse con la materia objeto de las reivindicaciones independientes, como se ilustra en la figura 8.
La FIG. 9 es una vista frontal ampliada que muestra otra realización del miembro 14. La FIG. 10 es una vista lateral izquierda del miembro 14A mostrado en la FIG. 9.
El dispositivo 1B de ajuste de anchura en la tercera realización mostrada en la FIG. 9 y la FIG. 10 es diferente de cada uno de los dispositivos de ajuste de anchura 1 en las figuras 1-7 y el dispositivo 1A en la figura 8 en una estructura del miembro 14A que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T. Dado que otras estructuras y acciones no son sustancialmente diferentes, solo se ilustra la estructura del miembro 14A que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T, y se omitirá la explicación de los mismos elementos o elementos correspondientes a los que se asignará los mismos símbolos.
La trayectoria 13, cuya anchura se estrecha gradualmente, para el material de cinta T también se puede formar formando dos pestañas 30, cuyo intervalo se estrecha continuamente, sobre una superficie curvada convexa del miembro 14A como se ejemplifica en la FIG. 9 y la FIG. 10, en lugar de formar la ranura 13A. Como ejemplo práctico, el miembro 14A que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T se puede producir formando las dos pestañas 30 en una superficie curvada convexa del miembro 14A que tiene una forma cilíndrica o una forma de columna en su totalidad o parcialmente de modo que las direcciones longitudinales de las dos pestañas 30 pueden no ser paralelas entre sí.
Obsérvese que las superficies superiores de las pestañas 30 pueden acoplarse entre sí con un miembro de placa o similar, de modo que la superficie superior pueda adaptarse a la trayectoria 13, dentro de un intervalo en el que no se encuentran una posición en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13 y una posición en la que el material de cinta T se separa de la trayectoria 13, de manera similar a un caso de formación de la ranura 13A.
Por consiguiente, diseñar y producir el miembro 14A que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T se vuelve fácil ya que se simplifica la estructura del miembro 14A.
La FIG. 11 es una vista frontal ampliada que muestra otra realización del miembro 14. La FIG. 12 es una vista lateral izquierda del miembro 14B mostrado en la FIG. 11.
El dispositivo 1C de ajuste de anchura mostrado en la FIG. 11 y la FIG. 12 es diferente de cada uno de los dispositivos 1, 1A y 1B de ajuste de anchura en las figuras 1-10 en una estructura del miembro 14B que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T. Dado que otras estructuras y acciones no son sustancialmente diferentes, solo se ilustra la estructura del miembro 14B que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T, y se omitirá la explicación de los mismos elementos o elementos correspondientes a los que se asignará los mismos símbolos.
La trayectoria 13, cuya anchura se vuelve gradualmente más estrecha, para el material de cinta T se puede formar en el miembro 14B como la trayectoria 13 que tiene una parte inferior formada conectando superficies planas cuyas direcciones normales son diferentes entre sí, como se ejemplifica en la FIG. 11 y la FIG. 12. La trayectoria 13 se puede formar como la ranura 13A como en las figuras 1-8, o se puede formar como un espacio entre las dos pestañas 30 como en las figuras 9-10. En un ejemplo mostrado en la FIG. 11 y la FIG. 12, la trayectoria 13 para el material de cinta T se ha formado como un espacio entre las dos pestañas 30.
Cuando la parte inferior de la trayectoria 13 no es una superficie curvada convexa sino una superficie formada por superficies planas conectadas entre sí para tener una forma convexa, cada una de una posición en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13 y una posición en la que el material de cinta T se separa de la trayectoria 13 yace en una parte límite entre superficies planas adyacentes. En otras palabras, cada una de una dirección en la que el material de cinta T entra en la trayectoria 13 y una dirección en la que el material de cinta T se separa de la trayectoria 13 se vuelve paralela a una de las superficies planas que forman la parte inferior de la trayectoria 13.
Por lo tanto, es apropiado no controlar continuamente el movimiento, tal como el movimiento de rotación y el movimiento paralelo, del miembro 14B que forma la trayectoria 13, sino controlar el movimiento del miembro 14B por etapas. Es decir, es apropiado mover el miembro 14 en relación con el material de cinta T de modo que cada una de las direcciones en las que el material de cinta T entra en la trayectoria 13 y la dirección en la que el material de cinta T se separa de la trayectoria 13 sean paralelas a una de las superficies planas que forman la parte inferior de la trayectoria 13.
Según la realización antes mencionada, diseñar y producir el miembro 14A que tiene la trayectoria 13 para el material de cinta T se vuelve aún más fácil ya que la estructura del miembro 14A se simplifica aún más.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo (1) de ajuste de anchura de fibra que comprende:
un alimentador (3) configurado para alimentar un material de cinta (T) en una dirección longitudinal del material de cinta (T), consistiendo el material de cinta (T) en fibras para una resina reforzada con fibras después o antes de que las fibras se impregnen con una resina; y
un ajustador (4) que tiene una trayectoria (13) para el material de cinta (T), estando formada la trayectoria (13) por al menos una parte inferior y un par de superficies de pared, disminuyendo gradualmente un intervalo de las superficies de la pared de tal manera que la anchura del material de cinta (T) que pasa por la trayectoria (13) se puede cambiar ajustando una parte de la trayectoria (13), entrando en contacto el material de cinta (T) que pasa a través de la parte de la trayectoria (13) con la parte inferior y las superficies de pared, teniendo la parte inferior una superficie convexa, en donde la anchura del material de cinta (T) se puede ajustar ajustando una posición en la que el material de cinta (T) se aleja de la trayectoria (13), y
en donde el ajustador (4) está configurado para ajustar la posición, en la que se aleja el material de cinta (T), moviendo la trayectoria (13) en una dirección paralela a la dirección del espesor del material de cinta (T), siendo móvil la trayectoria (13) con respecto al material de cinta (T).
2. El dispositivo (1) de ajuste de anchura de fibra según la reivindicación 1,
en donde el ajustador (4) está configurado para cambiar la anchura del material de cinta (T) ajustando una posición en la que el material de cinta (T), que ha estado en contacto con la parte inferior y las superficies de pared, se aleja de la parte inferior y las superficies de pared, teniendo la parte inferior una superficie convexa.
3. El dispositivo (1) de ajuste de anchura de fibra según la reivindicación 2,
en donde la superficie convexa es una superficie curvada o superficies planas conectadas cuyas direcciones normales son diferentes entre sí.
4. El dispositivo (1) de ajuste de anchura de fibra según la reivindicación 2 o 3,
en donde el ajustador (4) está configurado para ajustar la posición, en la que se aleja el material de cinta (T), girando la trayectoria (13) alrededor de un eje perpendicular a cada dirección de la longitud y una dirección del espesor del material de cinta (T), girando la trayectoria (13) con respecto al material de cinta (T).
5. El dispositivo (1) de ajuste de anchura de fibra según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además:
un dispositivo de control (7) configurado para controlar el alimentador (3) y el ajustador (4) para sincronizar la alimentación del material de cinta (T) con el movimiento de la trayectoria (13) en relación con el material de cinta (T), la anchura modificada del material de cinta producido se vuelve no constante al sincronizar la alimentación del material de cinta (T) con el movimiento de la trayectoria (13).
6. El dispositivo (1) de ajuste de anchura de fibra según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además:
un calentador (5) configurado para calentar al menos uno de los materiales de cinta (T) antes de entrar en la trayectoria (13) y el material de cinta (T) después de salir de la trayectoria (13).
7. El dispositivo (1) de ajuste de anchura de fibra según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además:
un cortador (6A) configurado para cortar el material de cinta (T) que ha pasado por la trayectoria; y
una guía (6B) configurada para guiar una parte final del material de cinta (T) cortado por el cortador.
8. El dispositivo de ajuste de anchura de fibra según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además:
una mesa (8) para producir un cuerpo laminado de fibras laminando el material de cinta (T); y
una estructura móvil (9) configurada para cambiar una posición de la mesa con respecto a una posición del material de cinta que ha pasado a través de la trayectoria (13).
9. Un método para moldear un material compuesto que comprende:
ajustar la anchura de un material de cinta mediante el dispositivo de ajuste de anchura de fibra según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8;
producir un cuerpo laminado de las fibras laminando el material de cinta (T) cuya anchura se ha ajustado; y producir el material compuesto por curado térmico de la resina con la que se ha impregnado el cuerpo laminado de las fibras.
10. Un método para ajustar la anchura de las fibras que comprende:
alimentar un material de cinta (T) en una dirección longitudinal del material de cinta (T), consistiendo el material de cinta (T) en fibras para una resina reforzada con fibras después o antes de que las fibras se impregnen con una resina; y
cambiar la anchura del material de cinta que pasa por una trayectoria (13) para el material de cinta (T), estando formada la trayectoria (13) por al menos una parte inferior y un par de superficies de pared, disminuyendo gradualmente un intervalo de las superficies de pared, cambiando la anchura ajustando una parte de la trayectoria (13), haciendo pasar el material de cinta (T) a través de la parte de la trayectoria (13) mientras entra en contacto con la parte inferior y las superficies de la pared, teniendo la parte inferior una superficie convexa,
en donde la anchura del material de cinta (T) se ajusta ajustando una posición en la que el material de cinta (T) se aleja de la trayectoria (13) moviendo la trayectoria (13) en una dirección paralela a la dirección del espesor del material de cinta (T), moviéndose la trayectoria (13) con respecto al material de cinta (T).
11. El método de ajuste de la anchura de las fibras según la reivindicación 10, que comprende además: cambiar la anchura del material de cinta (T) ajustando una posición en la que el material de cinta (T), que ha estado en contacto con la parte inferior y las superficies de pared, se aleja de la parte inferior y las superficies de pared, teniendo la parte inferior una superficie convexa.
12. El método de ajuste de la anchura de las fibras según la reivindicación 11,
en donde la superficie convexa es una superficie curvada o superficies planas conectadas cuyas direcciones normales son diferentes entre sí.
13. El método de ajuste de la anchura de las fibras según la reivindicación 11 o 12, que comprende además: ajustar la posición, en la que se aleja el material de cinta (T), girando la trayectoria (13) alrededor de un eje perpendicular a cada dirección de la longitud y una dirección del espesor del material de cinta (T), girando la trayectoria (13) con respecto al material de cinta (T).
14. El método de ajuste de la anchura de las fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, que comprende además:
controlar un alimentador (3) y un ajustador (4) para sincronizar la alimentación del material de cinta (T) con el movimiento de la trayectoria (13) en relación con el material de cinta (T), la anchura modificada del material de cinta producido se vuelve no constante al sincronizar la alimentación del material de cinta (T) con el movimiento de la trayectoria (13).
15. El método de ajuste de la anchura de las fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, que comprende además:
calentar al menos uno de los materiales de cinta (T) antes de entrar en la trayectoria (13) y el material de cinta (T) después de salir de la trayectoria (13).
16. El método de ajuste de la anchura de las fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, que comprende además:
cortar el material de cinta (T) que ha pasado por la trayectoria; y
guiar una parte final del material de cinta (T) cortado.
17. El método de ajuste de la anchura de las fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, que comprende además:
proporcionar una mesa (8) para producir un cuerpo laminado de fibras laminando el material de cinta (T); y proporcionar una estructura móvil (9) que cambia la posición de la mesa (8) con respecto a la posición del material de cinta que ha pasado a través de la trayectoria (13).
18. El método de ajuste de la anchura de las fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17,
en donde el material de cinta (T) que tiene una anchura modificada que no es constante se produce moviendo la trayectoria (13) con respecto al material de cinta (T) mientras se alimenta el material de cinta (T) en la dirección longitudinal del material de cinta (T).
19. El método de ajuste de la anchura de las fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18,
en donde el material de cinta (T) tiene un espesor de no menos de 20 μm y no más de 120 μm.
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