JP2007218653A - Liquid substance detection sensor, liquid substance detection method and composite material structure forming method - Google Patents

Liquid substance detection sensor, liquid substance detection method and composite material structure forming method Download PDF

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Kentaro Shindo
健太郎 新藤
Nozomi Kawasetsu
川節  望
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid substance detection sensor easy to process and reduced in the irregularity of the response characteristics of light. <P>SOLUTION: The liquid substance detection sensor 21 is equipped with a first light path 22 for transmitting the light emitted from a light source 25, a curved part (light scattering part) 23 for scattering the light transmitted through the first light path 22 to the outside and a second light path 24 for transmitting the light penetrated from the curved part 23. The first light path 22, the curved part 23 and the second light path 24 are constituted of a light transmitting material, the scattering quantity of light to the outside in the curved part 23 is larger than the scattering quantity of light to the outside in the first light path 22 or the scattering quantity of light to the outside in the second light path 24. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液状物を検出するセンサに関するものであり、特に繊維基材に液体樹脂を真空含浸していく含浸作業中に含浸の状態を把握することのできる液状物検出センサ、液状物検出方法、さらにはそのような液状物検出センサを備えた複合材構造物の形成方法に関するものである。   The present invention relates to a sensor for detecting a liquid substance, and in particular, a liquid substance detection sensor and a liquid substance detection method capable of grasping the impregnation state during an impregnation operation in which a liquid resin is vacuum impregnated into a fiber base material. Furthermore, the present invention relates to a method for forming a composite structure provided with such a liquid substance detection sensor.

近年、軽量かつ高強度を有した材料として、FRP(Fiber Reinforced Plastic)、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)等の複合材料が、航空機の主翼、船舶、大型風車の回転翼、鉄道車両、建築分野の構造部材等をはじめとする様々な分野で多用されている。FRP、CFRP(以下、単にFRPと総称する)は、ガラス繊維やカーボン繊維等の強化繊維からなる状、あるいはマット状の強化繊維基材を型によって成形した状態で、熱硬化性樹脂等の樹脂を含浸させ、これを硬化させることで、所定形状に形成される。   In recent years, composite materials such as FRP (Fiber Reinforced Plastic) and CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) as materials having light weight and high strength have been used in aircraft main wings, ships, large windmill rotors, railway vehicles, and construction fields. Widely used in various fields including structural members. FRP, CFRP (hereinafter simply referred to as FRP) is a resin such as a thermosetting resin in a state in which a reinforcing fiber substrate such as glass fiber or carbon fiber or a mat-like reinforcing fiber substrate is molded by a mold. Is impregnated and cured to form a predetermined shape.

ここで、FRPによって形成した部材(以下、FRP部材)には、所定の強度が要求される。FRP部材の強度は、強化繊維基材に樹脂を確実に含浸させることで担保される。
したがって、特にFRP部材を工業的に生産する現場では、成形時に、樹脂を強化繊維基材に確実に含浸させるための工夫がなされている。このような工夫の一つとして、強化繊維基材を型上に配置し、これをバッグ材で覆った後、バッグ材と型で囲まれた空間を真空ポンプ等で吸引して減圧(負圧)とし、この空間に樹脂を導入する、真空バッグ法というものがある(例えば、特許文献1参照。)。
Here, a member formed by FRP (hereinafter referred to as FRP member) is required to have a predetermined strength. The strength of the FRP member is ensured by reliably impregnating the reinforcing fiber base with resin.
Therefore, in particular, in the field where FRP members are industrially produced, a device has been devised for reliably impregnating a reinforcing fiber base with a resin during molding. As one of such devices, a reinforcing fiber substrate is placed on a mold, covered with a bag material, and then the space surrounded by the bag material and the mold is sucked with a vacuum pump or the like to reduce the pressure (negative pressure). And a vacuum bag method in which resin is introduced into this space (for example, see Patent Document 1).

ここで、図7を参照しつつ、真空バッグ法により大型のFRP製品を製造する手法の一例を説明する。図7に示すように、型1の上面には強化繊維基材3の積層体を設置しその上にパスメディア2が敷かれる。パスメディア2は、空隙を多数有している網または布でなるシートであり、このパスメディア2の面に沿って液体樹脂を迅速に面状に浸透・拡散させることができる。   Here, an example of a technique for manufacturing a large FRP product by the vacuum bag method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, a laminated body of reinforcing fiber base materials 3 is installed on the upper surface of the mold 1, and the pass media 2 is laid thereon. The pass media 2 is a sheet made of a net or cloth having a large number of voids, and the liquid resin can be rapidly permeated and diffused into a plane along the surface of the pass media 2.

パスメディア2の上面のうち、中央部分には樹脂供給パイプ4が配置される。樹脂供給パイプ4には、樹脂貯留槽8に貯留された樹脂が供給される。そして、パスメディア2及び樹脂供給パイプ4を含めて強化繊維基材3の上面からバッグフィルム5が覆われる。バッグフィルム5の周縁部分と型1との間はシールされる。   A resin supply pipe 4 is disposed at the center of the upper surface of the pass media 2. The resin stored in the resin storage tank 8 is supplied to the resin supply pipe 4. Then, the bag film 5 is covered from the upper surface of the reinforcing fiber base 3 including the pass media 2 and the resin supply pipe 4. The periphery of the bag film 5 and the mold 1 are sealed.

吸引パイプ6は、その先端がシールを貫通して強化繊維基材3に臨んでおり、その基端には真空吸引装置7が接続され、樹脂供給の前にバッグ内部を減圧しておく。   The suction pipe 6 has a distal end that penetrates the seal and faces the reinforcing fiber base 3, and a vacuum suction device 7 is connected to the proximal end of the suction pipe 6 to decompress the interior of the bag before resin supply.

樹脂含浸をする際には、真空吸引装置7を作動させたままでバック内部の減圧を保った状態で、樹脂供給パイプ4に液体樹脂を供給する。そうすると、液体樹脂は樹脂供給パイプ4からパスメディア2に供給され、パスメディア2の面に沿って迅速に面状に浸透・拡散する。このようにしてパスメディア2により面状に拡散した液体樹脂は、強化繊維基材3の上面側から含浸(真空含浸)していく。   When the resin is impregnated, the liquid resin is supplied to the resin supply pipe 4 while maintaining the reduced pressure inside the bag while operating the vacuum suction device 7. Then, the liquid resin is supplied from the resin supply pipe 4 to the pass medium 2 and rapidly permeates and diffuses into the surface along the surface of the pass medium 2. Thus, the liquid resin diffused in a planar shape by the pass media 2 is impregnated (vacuum impregnated) from the upper surface side of the reinforcing fiber base 3.

大型のFRP製品では、樹脂を含浸する面積が広いので、製品全体を一括して樹脂含浸をすることができない。これは、広い面積を一括して樹脂含浸をしようとすると、樹脂未含浸部が広い面積で発生したり、樹脂含浸に伴い追い出されていくガスが広い面の各所に残ったりするからである。   A large FRP product has a large area to be impregnated with resin, and therefore cannot impregnate the entire product in a lump. This is because if the resin is impregnated over a wide area, the resin non-impregnated portion is generated over a wide area, or the gas expelled by the resin impregnation remains in various places on the wide surface.

したがって、未含浸部のない高品質のFRPを得るためには、液状樹脂の流動状況を把握し、樹脂の注入のタイミングを制御する必要がある。ゆえに、液状樹脂の流動状況を把握するためのセンサが高品質なFRPを得るために重要な役割を持っており、各種センサを用いて樹脂流動を検出する試みがなされてきた。   Therefore, in order to obtain a high-quality FRP having no unimpregnated portion, it is necessary to grasp the flow state of the liquid resin and control the timing of resin injection. Therefore, a sensor for grasping the flow state of the liquid resin has an important role for obtaining a high-quality FRP, and attempts have been made to detect the resin flow using various sensors.

液状の樹脂を検出するセンサの1つとして、誘電センサが知られている。図9は、誘電センサ10の構成を示す図である。誘電センサ10は、プラスチックフィルム13上に、配線11及び12を配設して構成されている。配線11は電源14の+端子に接続され、配線12は電源14の−端子に接続されている。この誘電センサ10を強化繊維基材間に配設し樹脂含浸を行うと、誘電センサ10の配線11及び12に液体樹脂が接触し、樹脂内のイオンにより回路に電流が流れるようになる。この時、回路に発生する電位差を電圧計15で検出することで、樹脂の存在を検出できる。また、樹脂の硬化に伴いイオンが減少し、電流が小さくなることを利用し樹脂の硬化状況を検出することもできる。
しかし、誘電センサ10は、所定の面積を有するフィルム状のものであるため樹脂含浸の障害となる。また、導電性を有するカーボン強化繊維基材間に配設すると、回路が短絡する虞があった。
A dielectric sensor is known as one of sensors that detect liquid resin. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the dielectric sensor 10. The dielectric sensor 10 is configured by arranging wirings 11 and 12 on a plastic film 13. The wiring 11 is connected to the + terminal of the power supply 14, and the wiring 12 is connected to the − terminal of the power supply 14. When the dielectric sensor 10 is disposed between the reinforcing fiber bases and impregnated with resin, the liquid resin comes into contact with the wirings 11 and 12 of the dielectric sensor 10, and current flows through the circuit due to ions in the resin. At this time, the presence of the resin can be detected by detecting the potential difference generated in the circuit with the voltmeter 15. In addition, it is possible to detect the curing state of the resin by utilizing the fact that the ions decrease and the current decreases as the resin cures.
However, since the dielectric sensor 10 is a film having a predetermined area, it becomes an obstacle to resin impregnation. Moreover, when it arrange | positions between the carbon reinforced fiber base materials which have electroconductivity, there existed a possibility that a circuit might short-circuit.

以上の問題を有しない液状物検出センサが特許文献2に開示されている。この液状物検出センサは、光を出射する出射面を先端、もしくは先端の近傍に有する第1の光ファイバと、該第1の光ファイバから出射された光を受光する入射面を先端、もしくは先端の近傍に有する第2の光ファイバから構成される。この液状物検出センサは、線径の小さい光ファイバを用いているため、強化繊維基材間に配設しても、樹脂含浸の阻害はほとんどない。また、光の応答を用いているので、カーボン強化繊維基材への使用も問題がない。
この液状物検出センサは、第1の光ファイバの出射面と第2の光ファイバの入射面の間に樹脂が存在しない場合、第1の光ファイバから放出された光は、第2の光ファイバに入射することはないが、樹脂が存在する場合、屈折率の変化により第2の光ファイバにも光が入射し、樹脂の存在が検出できるというものである。
しかし、特許文献2の液状物検出センサは、第1の光ファイバの出射面、第2の光ファイバの入射面を精密に加工することは容易ではない。特に、この液状物検出センサにおける光の反射は、出射面を加工する際に意図せず作製された突起によるものであり、光の応答特性のバラツキがあり、液状物の検出信頼性が不十分である。光の応答特性を制御するために、突起の形状を所望の形状に加工することもまた容易ではない。
A liquid substance detection sensor that does not have the above problems is disclosed in Patent Document 2. The liquid substance detection sensor has a first optical fiber having an emission surface for emitting light at or near the tip, and an incident surface for receiving light emitted from the first optical fiber at the tip or tip. It is comprised from the 2nd optical fiber which has in the vicinity. Since this liquid substance detection sensor uses an optical fiber having a small wire diameter, there is almost no hindrance to resin impregnation even if it is disposed between reinforcing fiber substrates. Moreover, since the response of light is used, there is no problem in using the carbon reinforcing fiber base.
In the liquid substance detection sensor, when no resin is present between the exit surface of the first optical fiber and the entrance surface of the second optical fiber, the light emitted from the first optical fiber is transmitted to the second optical fiber. However, when resin is present, light is also incident on the second optical fiber due to a change in refractive index, and the presence of the resin can be detected.
However, in the liquid substance detection sensor of Patent Document 2, it is not easy to precisely process the exit surface of the first optical fiber and the entrance surface of the second optical fiber. In particular, the reflection of light in this liquid substance detection sensor is due to projections that are unintentionally produced when the exit surface is processed, there is variation in the response characteristics of light, and the detection reliability of liquid substances is insufficient. It is. In order to control the response characteristics of light, it is not easy to process the shape of the protrusion into a desired shape.

本願出願人も樹脂含浸センサを特許文献3において提案しているが、この樹脂含浸センサは、目視により樹脂含浸を検出するものであり、また構造が複雑である。   The applicant of the present application has also proposed a resin impregnation sensor in Patent Document 3, but this resin impregnation sensor detects the resin impregnation visually and has a complicated structure.

特開2003−11136号公報JP 2003-11136 A 特開2001−27678号公報JP 2001-27678 A 特開2004−203021号公報JP 2004-203021 A

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、加工、製作が容易であるとともに、光の応答特性のバラツキの少ない液状物検出センサを提供することを目的とする。また、本発明は、そのような液状物検出センサを用いた、液状物検出方法を提供する。さらに本発明は、そのような液状物検出センサを用いながら、FRP等の複合材構造物を形成する方法を提供する。   The present invention has been made based on such a technical problem, and an object of the present invention is to provide a liquid substance detection sensor that is easy to process and manufacture and has little variation in light response characteristics. The present invention also provides a liquid substance detection method using such a liquid substance detection sensor. Furthermore, the present invention provides a method of forming a composite material structure such as FRP while using such a liquid substance detection sensor.

かかる目的のもと、本発明の液状物検出センサは、光源から供給された光を伝送する第1の光路と、第1の光路を伝送された光が外部へ散乱する光散乱部と、この光散乱部から進入した光を所定位置まで伝送する第2の光路と、を備える。そして、第1の光路、光散乱部及び第2の光路は、光透過性材料からなる一体の線状材から構成され、光散乱部における外部への光の散乱量は、第1の光路における外部への光の散乱量又は第2の光路における外部への光の散乱量よりも多いことを特徴としている。
本発明の液状物検出センサにおいて、光散乱部の周囲を取り囲む物質が大気である場合と、液状物である場合とで、外部への光の散乱量が相違する。この性質を利用して本発明の液状物検出センサは、液状物の存在を検出する。光散乱部における外部への光の散乱量を、第1の光路における外部への光の散乱量又は第2の光路における外部への光の散乱量よりも多くすることにより、大気と液状物である場合の外部への光の散乱量の相違を明確にすることができる。
For this purpose, the liquid substance detection sensor of the present invention includes a first optical path for transmitting light supplied from a light source, a light scattering portion for scattering the light transmitted through the first optical path to the outside, and And a second optical path for transmitting the light that has entered from the light scattering portion to a predetermined position. The first light path, the light scattering part, and the second light path are made of an integral linear material made of a light-transmitting material, and the amount of light scattering to the outside in the light scattering part is determined in the first light path. It is characterized by being larger than the amount of scattered light to the outside or the amount of scattered light to the outside in the second optical path.
In the liquid substance detection sensor of the present invention, the amount of light scattered to the outside differs depending on whether the substance surrounding the light scattering portion is the atmosphere or a liquid substance. Utilizing this property, the liquid substance detection sensor of the present invention detects the presence of the liquid substance. By increasing the amount of light scattering to the outside in the light scattering portion more than the amount of light scattering to the outside in the first optical path or the amount of light scattering to the outside in the second optical path, In some cases, the difference in the amount of scattered light to the outside can be clarified.

本発明の液状物検出センサは、第1の光路、光散乱部及び第2の光路を、一体の線状材から構成することができるので、加工、作製が容易である。例えば、光透過性材料から構成される一本の線状材を所定位置で折り曲げるという簡単な工程により、本発明の液状物検出センサを作製することができる。折り曲げられた部分が光散乱部を構成し、折り曲げられた部分を境界とする一方の直線状部分が第1の光路を、他方の直線状部分が第2の光路を構成する。また、折り曲げられた構成の液状物検出センサは、光散乱部が、第1の光路と光の伝送方向が相違することになる。このように、光の伝送方向が相違することを利用して、外部への光の散乱を促進する。さらに、折り曲げの角度を制御することは容易であり、また、外部への光の散乱量は折り曲げの角度によって特定することができるので、本発明による液状物検出センサは、光の応答特性のバラツキを低減することができる。   In the liquid substance detection sensor of the present invention, the first light path, the light scattering portion, and the second light path can be formed of an integral linear material, so that processing and production are easy. For example, the liquid substance detection sensor of the present invention can be manufactured by a simple process of bending a single linear material made of a light transmissive material at a predetermined position. The bent portion constitutes a light scattering portion, one linear portion having the bent portion as a boundary constitutes the first optical path, and the other linear portion constitutes the second optical path. Further, in the bent liquid detection sensor, the light scattering portion is different in the light transmission direction from the first optical path. Thus, the scattering of light to the outside is promoted by utilizing the fact that the light transmission direction is different. Furthermore, it is easy to control the angle of bending, and the amount of light scattering to the outside can be specified by the angle of bending, so that the liquid substance detection sensor according to the present invention has variations in light response characteristics. Can be reduced.

光透過性材料から構成される一本の線状材を略180°折り曲げた場合には、第1の光路と第2の光路とが略平行に併設されることになる。この形態によれば、光散乱部における外部への光の散乱を十分に確保することができる。   When a single linear member made of a light transmissive material is bent by approximately 180 °, the first optical path and the second optical path are provided substantially in parallel. According to this aspect, it is possible to sufficiently ensure the scattering of light to the outside in the light scattering portion.

本発明の液状物検出センサにおいては、第1の光路及び第2の光路は、遮光性材料あるいは光路となる材料よりも屈折率の小さい透過性の材料でその表面を被覆することが好ましい。第1の光路及び第2の光路は、光を伝送することが目的であり、外部への光の散乱を防止することが、光散乱部との光の散乱量の相違を明確にする上で好ましいからである。
なお、以上の「折り曲げ」は、直線状のものを加工することを一応想定しているが、例えば、射出成形により当初より折り曲げられた形態のものを作製することも可能であり、本発明はこのような形態をも包含する。
In the liquid substance detection sensor of the present invention, it is preferable that the surfaces of the first optical path and the second optical path are covered with a light-shielding material or a transmissive material having a refractive index smaller than that of the material serving as the optical path. The purpose of the first optical path and the second optical path is to transmit light, and to prevent the scattering of light to the outside is to clarify the difference in the amount of scattered light from the light scattering section. It is because it is preferable.
In addition, although the above “bending” is supposed to process a linear one, for example, it is also possible to produce one that is bent from the beginning by injection molding. Such forms are also included.

本発明は、液状物の存在をセンサで検出する方法を提供する。この液状物検出方法は、センサが、光透過性材料から構成され、直線状の第1の光路と、第1の光路に連設される湾曲部と、湾曲部に連設される直線状の第2の光路を備えている。そして、このセンサの第1の光路に所定強度の光を供給しつつ、第2の光路から出射される光の強度の変動をモニタリングすることにより液状物の存在を検出することができる。   The present invention provides a method for detecting the presence of a liquid substance with a sensor. In this liquid substance detection method, the sensor is made of a light-transmitting material, and includes a linear first optical path, a curved portion connected to the first optical path, and a linear shape connected to the curved portion. A second optical path is provided. The presence of the liquid substance can be detected by monitoring fluctuations in the intensity of light emitted from the second optical path while supplying light of a predetermined intensity to the first optical path of the sensor.

本発明の液状物検出方法は、1つの上記センサを用いて液状物の存在を検出することができるが、複数のセンサを所定間隔で配置し、各センサにおける光の強度の変動をモニタリングすることにより、液状物が所定位置に順次到達しているか検出することができる。   The liquid substance detection method of the present invention can detect the presence of a liquid substance using one of the above-mentioned sensors, but arranges a plurality of sensors at a predetermined interval and monitors fluctuations in light intensity in each sensor. Thus, it can be detected whether the liquid material has sequentially reached the predetermined position.

本発明をFRPの形成に適用し、強化繊維と樹脂を含む複合材で所定形状の複合材構造物を形成する新規な方法が提供される。この方法は、複合材構造物に対応した形状を有する型の表面に強化繊維基材を沿わせた状態で、強化繊維基材を、気密性を有する気密シートで覆い、気密シートの外周部を型に対して気密にシールするとともに成形領域を形成する工程と、気密シート内の成形領域を減圧する工程と、成形領域に樹脂を注入し、強化繊維基材に樹脂を含浸させる工程と、を備え、樹脂を含浸させる工程において、成形領域であって樹脂の含浸方向に配置した複数の樹脂検出センサにより樹脂の含浸状況をモニタリングし、樹脂検出センサは、光透過性材料から構成され、第1の光路と、第1の光路に連設される湾曲部と、湾曲部に連設される第2の光路を備え、第1の光路に所定強度の光を供給しつつ、第2の光路から出射される光の強度の変動により樹脂の含浸状況をモニタリングすることを特徴とする。
以上の複合材構造物の形成方法は、樹脂の含浸方向に複数の樹脂検出センサを配置しているため、樹脂の含浸が適正に進行しているか把握することができる。しかも、樹脂検出センサは、第1の光路と、第1の光路に連設される湾曲部と、湾曲部に連設される第2の光路からなる極めて簡易な構成であるとともに、光を利用したセンサであるため、誘電センサとは異なり強化繊維基材が導電性を有する炭素繊維から構成されていても適正に樹脂の含浸状況を把握することができる。
The present invention is applied to formation of FRP, and a novel method for forming a composite material structure having a predetermined shape with a composite material containing reinforcing fibers and a resin is provided. In this method, the reinforcing fiber base is covered with an airtight sheet having airtightness in a state where the reinforcing fiber base is placed on the surface of a mold having a shape corresponding to the composite structure, and the outer peripheral portion of the airtight sheet is covered. A step of hermetically sealing against the mold and forming a molding region; a step of reducing the molding region in the hermetic sheet; and a step of injecting resin into the molding region and impregnating the reinforcing fiber base with resin. And in the step of impregnating the resin, the impregnation state of the resin is monitored by a plurality of resin detection sensors arranged in the molding region and in the resin impregnation direction, and the resin detection sensor is made of a light transmissive material, An optical path, a curved portion connected to the first optical path, and a second optical path connected to the curved portion, and supplying light of a predetermined intensity to the first optical path, from the second optical path Due to fluctuations in the intensity of the emitted light, Characterized by monitoring the immersion situation.
In the above composite material structure forming method, since a plurality of resin detection sensors are arranged in the resin impregnation direction, it is possible to grasp whether the resin impregnation is proceeding properly. In addition, the resin detection sensor has a very simple configuration including a first optical path, a curved portion connected to the first optical path, and a second optical path connected to the curved portion, and uses light. Therefore, unlike the dielectric sensor, the resin impregnation state can be properly grasped even if the reinforcing fiber base is made of conductive carbon fiber.

以上説明したように、本発明によれば、加工が容易であるとともに、光の応答特性のバラツキの少ない液状物検出センサが提供される。この液状物検出センサは、線状材から構成することができるので、樹脂含浸を阻害する程度が誘電センサに比べて著しく低い。また、本発明の液状物検出センサは、光を用いるものであるため、カーボン繊維に対して電気的な短絡を起こすことがない。   As described above, according to the present invention, there is provided a liquid substance detection sensor that is easy to process and has little variation in light response characteristics. Since this liquid substance detection sensor can be comprised from a linear material, the grade which inhibits resin impregnation is remarkably low compared with a dielectric sensor. Moreover, since the liquid substance detection sensor of this invention uses light, it does not raise | generate an electrical short circuit with respect to carbon fiber.

<第1実施形態>
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態における液状物検出センサ21を含む液状物検出装置20の概略構成を示す図である。図1に示すように、液状物検出装置20は、液状物検出センサ21と、液状物検出センサ21に対して光を供給する光源25と、液状物検出センサ21を伝送された光を受光してその強度を検出する光検出器26とを備えている。
<First Embodiment>
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid material detection apparatus 20 including a liquid material detection sensor 21 in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the liquid material detection device 20 receives a liquid material detection sensor 21, a light source 25 that supplies light to the liquid material detection sensor 21, and light transmitted through the liquid material detection sensor 21. And a photodetector 26 for detecting the intensity.

液状物検出センサ21は、アクリルファイバから構成されている。このアクリルファイバの一方端から供給された光は、アクリルファイバ外へ散乱し、あるいは減衰するものの、他方端から出射される。アクリルファイバ外への光の散乱度合いは、アクリルファイバを取り囲む環境によって異なる。本実施の形態による液状物検出センサ21は、この性質を利用して液状物、例えば液状樹脂の存在を検出するものである。   The liquid substance detection sensor 21 is composed of an acrylic fiber. The light supplied from one end of the acrylic fiber is scattered or attenuated outside the acrylic fiber, but is emitted from the other end. The degree of light scattering outside the acrylic fiber varies depending on the environment surrounding the acrylic fiber. The liquid substance detection sensor 21 according to the present embodiment uses this property to detect the presence of a liquid substance, for example, a liquid resin.

液状物検出センサ21は、第1の光路22、湾曲部(光散乱部)23及び第2の光路24という3つの部分から構成される。第1の光路22、湾曲部23及び第2の光路24は一体のアクリルファイバを曲げ加工により形成されている。
第1の光路22は、光源25から供給された光を湾曲部23まで伝送させる部分である。第1の光路22は、図1に示すように、直線状に延在している。したがって、第1の光路22を伝送される光の外部への散乱は少ない。第1の光路22は曲がっていてもよいが、光の散乱が少ない直線状の方が液状物検出にとっては有利である。
The liquid substance detection sensor 21 is composed of three parts: a first optical path 22, a curved part (light scattering part) 23, and a second optical path 24. The first optical path 22, the curved portion 23, and the second optical path 24 are formed by bending an integral acrylic fiber.
The first optical path 22 is a part that transmits light supplied from the light source 25 to the bending portion 23. As shown in FIG. 1, the first optical path 22 extends linearly. Therefore, there is little scattering of the light transmitted through the first optical path 22 to the outside. The first optical path 22 may be bent, but a straight line with less light scattering is more advantageous for liquid substance detection.

第1の光路22を伝送されてきた光は湾曲部23に進入する。湾曲部23に進入した光は、湾曲部23内を伝送されるが、湾曲部23を構成するアクリルファイバの外周面で反射する成分、外部へ散乱する成分がある。本実施の形態による液状物検出センサ21は、外部へ意図的に光を散乱させるために湾曲部23を設けている。前述したように、湾曲部23における光の散乱の度合いは、湾曲部23の周囲に存在する物質によって変動する。   The light transmitted through the first optical path 22 enters the bending portion 23. The light that has entered the bending portion 23 is transmitted through the bending portion 23, but has a component that is reflected by the outer peripheral surface of the acrylic fiber that constitutes the bending portion 23 and a component that is scattered outside. The liquid substance detection sensor 21 according to the present embodiment is provided with a curved portion 23 in order to intentionally scatter light to the outside. As described above, the degree of light scattering in the bending portion 23 varies depending on the substance existing around the bending portion 23.

湾曲部23を伝送された光は、第1の光路22と平行に配置されている第2の光路24に進入する。第2の光路24に進入した光は、第2の光路24を伝送され、光検出器26に供給される。第2の光路24も直線状であることから、伝送過程における光の外部への散乱は湾曲部23に比べて少ない。光検出器26としてはフォトダイオード等の光電変換素子を用いることができ、この光検出器26は、第2の光路24から照射された光の強度に応じた電圧を検出することができる。   The light transmitted through the bending portion 23 enters a second optical path 24 that is arranged in parallel with the first optical path 22. The light that has entered the second optical path 24 is transmitted through the second optical path 24 and supplied to the photodetector 26. Since the second optical path 24 is also linear, light scattering outside the transmission process is less than that of the curved portion 23. A photoelectric conversion element such as a photodiode can be used as the photodetector 26, and the photodetector 26 can detect a voltage corresponding to the intensity of light emitted from the second optical path 24.

次に、液状物検出センサ21による液状物の検出原理を図2に基づいて説明する。
図2の上段は湾曲部23の周囲が大気の場合を示し、図2の下段は湾曲部23の周囲が液状物の場合を示している。以下説明するように、両者には第2の光路24を伝送される光の強度に差異がある。
図2の上段及び図2の下段ともに、第1の光路22を伝送され、かつ湾曲部23に進入した光の強度は同じものとする。図2の上段及び図2の下段において、湾曲部23内を伝送される光の一部は湾曲部23から外部へ散乱する。この外部への光の散乱は、周囲が大気の場合の図2の上段に比べて、湾曲部23の周囲が液状物である図2の下段の方が、湾曲部23の外表面における屈折率の関係で多くなる。したがって、第2の光路24を伝送される光の強度は、周囲が大気の図2の上段が相対的に大きく、湾曲部23の周囲が液状物の図2の下段は相対的に小さくなる。
したがって、周囲が大気の状態から液状物に変わると、光検出器26で出力される電圧は低くなる。この電圧の変化により、液状物検出装置20は、液状物の存在を検出することができる。
Next, the principle of detection of the liquid substance by the liquid substance detection sensor 21 will be described with reference to FIG.
The upper part of FIG. 2 shows the case where the periphery of the bending part 23 is air, and the lower part of FIG. 2 shows the case where the periphery of the bending part 23 is a liquid substance. As will be described below, there is a difference in the intensity of light transmitted through the second optical path 24.
It is assumed that the intensity of light transmitted through the first optical path 22 and entering the bending portion 23 is the same in both the upper stage of FIG. 2 and the lower stage of FIG. In the upper part of FIG. 2 and the lower part of FIG. 2, part of the light transmitted through the bending part 23 is scattered from the bending part 23 to the outside. The scattering of light to the outside is caused by the refractive index on the outer surface of the curved portion 23 in the lower portion of FIG. 2 where the periphery of the curved portion 23 is a liquid substance, compared to the upper portion of FIG. Will increase in relation to. Therefore, the intensity of the light transmitted through the second optical path 24 is relatively large in the upper part of FIG. 2 where the surrounding is the atmosphere, and is relatively small in the lower part of FIG.
Therefore, when the surroundings change from an atmospheric state to a liquid material, the voltage output from the photodetector 26 becomes low. By this change in voltage, the liquid material detection device 20 can detect the presence of the liquid material.

液状物検出装置20が検出対象とする液状物は限定されない。前述したFRP作製のために用いられる液状の樹脂は勿論、液体、ゲル状物、スラリ等を広く包含する。また、樹脂としては、エポキシ、不飽和ポリエステル、フェノール、ビニルエステルなどの熱硬化性樹脂や、ABS樹脂などの熱可塑性樹脂、および熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を混合したものなどをいう。
液状物が固化するものの場合には、その固化の状況を把握することができる。例えば、樹脂が液状態から硬化完了するまでの過程においては、樹脂の硬化に伴い樹脂の屈折率が変化するため、検出される光の強度が変化する。この光強度の変化を測定することで、樹脂の硬化状況を把握できるのである。
The liquid material that is detected by the liquid material detection device 20 is not limited. In addition to the liquid resin used for the FRP preparation described above, it includes a wide range of liquids, gels, slurries and the like. In addition, examples of the resin include thermosetting resins such as epoxy, unsaturated polyester, phenol, and vinyl ester, thermoplastic resins such as ABS resin, and a mixture of thermosetting resin and thermoplastic resin.
In the case where the liquid is solidified, the solidification status can be grasped. For example, in the process from the liquid state to the completion of curing of the resin, the refractive index of the resin changes with the curing of the resin, so that the detected light intensity changes. By measuring this change in light intensity, the curing state of the resin can be grasped.

以上の液状物検出センサ21は、アクリルファイバを略180°だけ折り曲げて作製しているが、本発明はこの形態に限定されない。前述したように、湾曲部23は外部への光の散乱を促進させるために設けたものであるから、第1の光路22に比べて外部への光の散乱を促進させることができる形態であれば、加工・作製が可能である限り、本発明は許容する。例えば図3(a)に示す形態とすることもできる。すなわち、図3(a)の液状物検出装置30は、前述した液状検出装置20と同様に、光源35から供給される第1の光路32、第1の光路32を伝送される光が進入する湾曲部(光散乱部)33、湾曲部33を伝送される光が進入する第2の光路34から構成される液状物検出センサ31、及び第2の光路34を伝送される光が供給される光検出器36を備え、湾曲部33がアクリルファイバをおよそ90°だけ曲げ加工することにより構成されている。   Although the above liquid substance detection sensor 21 is produced by bending an acrylic fiber by approximately 180 °, the present invention is not limited to this form. As described above, since the bending portion 23 is provided to promote the scattering of light to the outside, it is possible to promote the scattering of light to the outside as compared with the first optical path 22. For example, the present invention allows as long as processing and fabrication are possible. For example, the form shown in FIG. That is, in the liquid substance detection device 30 in FIG. 3A, the first light path 32 supplied from the light source 35 and the light transmitted through the first light path 32 enter as in the liquid detection device 20 described above. The liquid substance detection sensor 31 including the bending portion (light scattering portion) 33, the second optical path 34 through which the light transmitted through the bending portion 33 enters, and the light transmitted through the second optical path 34 are supplied. The optical detector 36 is provided, and the bending portion 33 is formed by bending an acrylic fiber by approximately 90 °.

また、以上の液状物検出センサ21は、第1の光路22、第2の光路23が平行に併設されており、光源25及び光検出器26を併設させることができるが、図3(b)に示す形態とすることもできる。すなわち、図3(b)の液状物検出装置40は、前述した液状検出装置20と同様に、光源45から供給される第1の光路42、第1の光路42を伝送される光が進入する湾曲部(光散乱部)43、湾曲部43を伝送される光が進入する第2の光路44から構成される液状物検出センサ41、及び第2の光路44を伝送される光が供給される光検出器46を備え、湾曲部43がアクリルファイバを1回転捩る、つまり360°曲げ加工することにより構成されている。
その他、湾曲部は楕円形、多角形等の形態であっても本発明は機能する。
In the liquid substance detection sensor 21 described above, the first optical path 22 and the second optical path 23 are provided side by side, and the light source 25 and the photodetector 26 can be provided side by side. FIG. It can also be set as the form shown in. That is, in the liquid substance detection device 40 of FIG. 3B, the light transmitted from the first light path 42 and the first light path 42 supplied from the light source 45 enters, as in the liquid detection device 20 described above. The liquid substance detection sensor 41 including the bending portion (light scattering portion) 43, the second optical path 44 through which the light transmitted through the bending portion 43 enters, and the light transmitted through the second optical path 44 are supplied. The photo detector 46 is provided, and the bending portion 43 is formed by twisting the acrylic fiber once, that is, by bending 360 °.
In addition, the present invention functions even when the curved portion has an elliptical shape, a polygonal shape, or the like.

以上の液状物検出センサ21は、アクリルファイバにより構成された例を示したが、第1の光路22、湾曲部23及び第2の光路24は、光を伝送可能なものであれば如何なる材料を用いることができる。例えば、光ファイバにより液状物検出センサを構成することができる。その例を図4に示してある。図4に示す液状物検出センサ51は、その基本的構成は液状物検出センサ21と同じである、つまり、液状物検出センサ51は、光源から供給される光を受光する第1の光路52、第1の光路52を伝送される光が進入する湾曲部(光散乱部)53、湾曲部53を伝送される光が進入する第2の光路54を備えている。液状物検出センサ51は第1の光路52、湾曲部53及び第2の光路54が光ファイバから構成されている。光ファイバは、コアとコアの周囲を被覆する外層とから構成されており、この外層は光を透過しない。そこで、この実施の形態では、湾曲部53の一部について外層を剥いでいる。したがって、液状物検出センサ51は、第1の光路52がコア52a及びその周囲を被覆する外層52b、第2の光路54がコア54a及びその周囲を被覆する外層54bから構成される。また、湾曲部53は、コア53aと、その周囲の一部を被覆する外層53bとから構成されている。湾曲部53の中で外層53bが存在しない領域で光の外部への散乱が生じる。
なお、外層については、これを除去しなくても湾曲させることで光ファイバの外層としての機能、すなわち光をファイバ内に反射させ外に出さないようにする機能を失う場合には外層を取り除かなくても良い。
光ファイバは、アクリルファイバよりも光伝送時の光の減衰が小さいため、液状物検出センサ51を長尺とする場合に有利である。なお、アクリルファイバ等のように周囲に被覆が存在しないものを用いる場合に、塗料等で被覆することが光の減衰を低減するために有効である。
Although the above liquid substance detection sensor 21 showed the example comprised by the acrylic fiber, as long as the 1st optical path 22, the curved part 23, and the 2nd optical path 24 can transmit light, what kind of material will be sufficient as it. Can be used. For example, a liquid substance detection sensor can be constituted by an optical fiber. An example is shown in FIG. The liquid substance detection sensor 51 shown in FIG. 4 has the same basic configuration as the liquid substance detection sensor 21, that is, the liquid substance detection sensor 51 has a first optical path 52 that receives light supplied from a light source, A curved portion (light scattering portion) 53 into which light transmitted through the first optical path 52 enters, and a second optical path 54 through which light transmitted through the curved portion 53 enters. In the liquid substance detection sensor 51, the first optical path 52, the bending portion 53, and the second optical path 54 are configured by optical fibers. The optical fiber is composed of a core and an outer layer covering the periphery of the core, and the outer layer does not transmit light. Therefore, in this embodiment, the outer layer is peeled off for a part of the bending portion 53. Accordingly, in the liquid substance detection sensor 51, the first optical path 52 includes the core 52a and the outer layer 52b covering the periphery thereof, and the second optical path 54 includes the core 54a and the outer layer 54b covering the periphery thereof. The bending portion 53 includes a core 53a and an outer layer 53b that covers a part of the periphery of the core 53a. Scattering of light to the outside occurs in a region where the outer layer 53 b does not exist in the curved portion 53.
For the outer layer, the outer layer is not removed if it loses its function as an outer layer of the optical fiber by bending it without removing it, that is, the function of reflecting light into the fiber and preventing it from going out. May be.
The optical fiber is advantageous in the case where the liquid substance detection sensor 51 is long because the attenuation of light during light transmission is smaller than that of the acrylic fiber. In addition, when using what has no surrounding coating, such as an acrylic fiber, coating with a paint or the like is effective for reducing light attenuation.

<第2実施形態>
さて、以上説明した液状物検出センサ21、31、41、51は、1本のアクリルファイバ又は光ファイバ(以下、光透過ファイバと総称することがある)で、1つのセンサを構成しているが、図5に示すように、複数のセンサを備えた液状物検出センサ61とすることもできる。
液状物検出センサ61は、センサ部62、63、64、65及び66と5つのセンサ部を備えている。センサ部62は、第1の光路62a、湾曲部62b及び第2の光路62cとから構成されている。
同様に、センサ部63は、第1の光路63a、湾曲部63b及び第2の光路63cとから構成されている。センサ部64は、第1の光路64a、湾曲部64b及び第2の光路64cとから構成されている。センサ部65は、第1の光路65a、湾曲部65b及び第2の光路65cとから構成されている。センサ部66は、第1の光路66a、湾曲部66b及び第2の光路66cとから構成されている。
Second Embodiment
The liquid substance detection sensors 21, 31, 41, 51 described above constitute one sensor with one acrylic fiber or optical fiber (hereinafter sometimes referred to as a light transmission fiber). As shown in FIG. 5, a liquid substance detection sensor 61 including a plurality of sensors may be used.
The liquid substance detection sensor 61 includes sensor units 62, 63, 64, 65, and 66 and five sensor units. The sensor unit 62 includes a first optical path 62a, a curved portion 62b, and a second optical path 62c.
Similarly, the sensor part 63 is comprised from the 1st optical path 63a, the curved part 63b, and the 2nd optical path 63c. The sensor unit 64 includes a first optical path 64a, a bending section 64b, and a second optical path 64c. The sensor unit 65 includes a first optical path 65a, a bending section 65b, and a second optical path 65c. The sensor unit 66 includes a first optical path 66a, a curved part 66b, and a second optical path 66c.

図示しない光源から第1の光源62aに対して光が供給され、かつ供給された光は第1の光路62aを伝送されて湾曲部62bに進入する。湾曲部62bを伝送された光は、第2の光路62cに進入し、かつ第2の光路62cを伝送される。
センサ部62の第2の光路62cを伝送された光は、センサ部63の第1の光路63aに進入する。第1の光路63aに進入した光は第1の光路63aを伝送されて湾曲部63bに進入する。湾曲部63bを伝送された光は、第2の光路63cに進入し、かつ第2の光路63cを伝送される。
センサ部63の第2の光路63cを伝送された光は、センサ部64の第1の光路64aに進入する。第1の光路64aに進入した光は第1の光路64aを伝送されて湾曲部64bに進入する。湾曲部64bを伝送された光は、第2の光路64cに進入し、かつ第2の光路64cを伝送される。
以後、光源から供給された光は順次センサ部65及び66を伝送されて、センサ部66の第2の光路66cを介して図示しない光検出器に供給される。
Light is supplied from a light source (not shown) to the first light source 62a, and the supplied light is transmitted through the first optical path 62a and enters the bending portion 62b. The light transmitted through the curved portion 62b enters the second optical path 62c and is transmitted through the second optical path 62c.
The light transmitted through the second optical path 62 c of the sensor unit 62 enters the first optical path 63 a of the sensor unit 63. The light that has entered the first optical path 63a is transmitted through the first optical path 63a and enters the bending portion 63b. The light transmitted through the bending portion 63b enters the second optical path 63c and is transmitted through the second optical path 63c.
The light transmitted through the second optical path 63 c of the sensor unit 63 enters the first optical path 64 a of the sensor unit 64. The light that has entered the first optical path 64a is transmitted through the first optical path 64a and enters the bending portion 64b. The light transmitted through the curved portion 64b enters the second optical path 64c and is transmitted through the second optical path 64c.
Thereafter, the light supplied from the light source is sequentially transmitted through the sensor units 65 and 66, and is supplied to a photodetector (not shown) via the second optical path 66c of the sensor unit 66.

以上の液状物検出センサ61において、センサ部62〜66の湾曲部62b〜66bが液状物で囲まれたときに、各湾曲部62b〜66bにおける光の外部への散乱量が相違するように設定しておく。例えば、液状物で囲まれたときの湾曲部62bにおける光の外部への散乱量をS62とすると、湾曲部62b〜66bにおける液状物で囲まれたときの光の外部への散乱量を、湾曲部63bをS63、湾曲部64bをS64、湾曲部65bをS65、湾曲部66bをS66となるように湾曲部62b〜66bを構成する。ただし、S62≠S63≠S64≠S65≠S66である。このように、湾曲部62b〜66bにおける光の外部への散乱量を相違させるには、湾曲部62b〜66bの光路長を相違させればよい。または、湾曲部62b〜66bを塗料にて被覆し、かつ被覆する面積を相違させることによっても液状物で囲まれたときの光の外部への散乱量を相違させることができる。 In the liquid substance detection sensor 61 described above, when the curved parts 62b to 66b of the sensor parts 62 to 66 are surrounded by the liquid substance, the amount of scattered light to the outside at each of the curved parts 62b to 66b is set to be different. Keep it. For example, if the amount of scattering of the light in the external in the bending portion 62b of the case surrounded by the liquid product and S 62, the amount of scattering of the external light when it is surrounded by liquid matter in the bending portion 62B~66b, the curved portion 63 b S 63, the curved portion 64b S 64, the curved portion 65b S 65, the curved portion 66b constituting the bending portion 62b~66b so that S 66. However, S 62 ≠ S 63 ≠ S 64 ≠ S 65 ≠ S 66 . Thus, in order to make the amount of scattering of the light to the outside in the curved portions 62b to 66b different, the optical path lengths of the curved portions 62b to 66b may be made different. Alternatively, the amount of scattering of light when surrounded by the liquid material can be made different by coating the curved portions 62b to 66b with a paint and making the covered areas different.

いま、湾曲部62b〜66bの全てがその周囲が大気で囲まれているときに、所定強度の光を第1の光路62aに対して投入して第2の光路66cから図示しない光検出器に対して供給される光の強度をLとする。このような前提の下で、湾曲部62bのみが液状物で取り囲まれたとすると、光検出器に対して供給される光の強度は、L−S62となる。また、湾曲部64bのみが液状物で取り囲まれたとすると、光検出器に対して供給される光の強度は、L−S64となる。さらに、湾曲部63b及び65bが液状物で取り囲まれたとすると、光検出器に対して供給される光の強度は、L−S63−S65となる。したがって、光検出器で検出した光の強度がL−S62であれば、湾曲部62bの位置まで液状物で到達したと、光検出器で検出した光の強度がL−S64であれば、湾曲部64bの位置まで液状物で到達したと判断することができる。さらに、光検出器で検出した光の強度がL−S63−S65であれば、湾曲部63bの位置及び湾曲部65bの位置まで液状物で到達したと判断することができる。 Now, when all of the curved portions 62b to 66b are surrounded by the atmosphere, light having a predetermined intensity is input to the first optical path 62a and is passed through the second optical path 66c to a photodetector (not shown). Let L be the intensity of the light supplied. Under such assumption, only the curved portion 62b is When surrounded by liquid product, the intensity of the light supplied to the optical detector, the L-S 62. If only the curved portion 64b is surrounded by the liquid material, the intensity of light supplied to the photodetector is L- S64 . Furthermore, assuming that the curved portions 63b and 65b are surrounded by a liquid material, the intensity of light supplied to the photodetector is L-S 63 -S 65 . Therefore, if the intensity of the light detected by the photodetector is L-S 62 , and if the intensity of the light detected by the photodetector is L-S 64 when reaching the position of the curved portion 62b with the liquid material, Therefore, it can be determined that the liquid material has reached the position of the curved portion 64b. Furthermore, if the intensity of light detected by the photodetector is L-S 63 -S 65, it can be determined that the liquid material has reached the position of the bending portion 63b and the position of the bending portion 65b.

以上の通りであり、液状物検出センサ61は、同一平面状の異なる位置における液状物の到達状況を検出することができる。しかもこの液状物検出センサ61は、光源及び光検出器を各々一台用意するだけで、同一平面状の異なる位置における液状物の到達状況を検出することができる利点がある。   As described above, the liquid substance detection sensor 61 can detect the arrival state of the liquid substance at different positions on the same plane. In addition, the liquid substance detection sensor 61 has an advantage that it can detect the arrival state of the liquid substance at different positions on the same plane only by preparing one light source and one photodetector.

<第3実施形態>
第3実施形態は、液状物検出センサの具体的用途を示すものである。
本発明は、前述したように、樹脂の含浸状態を検出することを目的としてなされたが、液状物検出センサは、樹脂の含浸状況の検出のみならず、広く液状物の検出に適用することができる。
例えば、図7は、真空バッグ法に用いる樹脂の水位検出に用いた例を示している。すなわち、含浸に用いられる樹脂を溜めておく樹脂貯留槽8内の所定高さに液状物検出センサ21を設置しておく。
真空ポンプ7でバッグフィルム5内を減圧しつつ、樹脂貯留槽8内の溶融樹脂をバッグフィルム5内に含浸させると、樹脂貯留槽8内の溶融樹脂が消費される。液状物検出センサ21により、溶融樹脂の液面の変動を検出する。液面の変動の検出は、光検出器26で検出される光強度の変動をモニタリングすることにより把握することできる。液面の変動の検出をすることにより、樹脂貯留槽8内の溶融樹脂の量が一定となるように、図示しない樹脂供給装置から溶融樹脂を樹脂貯留槽8内に供給する。そうすることにより、バッグフィルム5内への樹脂の含浸を安定して行うことができる。
<Third Embodiment>
The third embodiment shows a specific application of the liquid substance detection sensor.
As described above, the present invention has been made for the purpose of detecting the resin impregnation state, but the liquid substance detection sensor can be widely applied not only to the detection of the resin impregnation state but also to the detection of the liquid substance. it can.
For example, FIG. 7 shows an example used for water level detection of a resin used in the vacuum bag method. That is, the liquid substance detection sensor 21 is installed at a predetermined height in the resin storage tank 8 in which the resin used for impregnation is stored.
If the bag film 5 is impregnated with the molten resin in the resin storage tank 8 while the bag film 5 is decompressed by the vacuum pump 7, the molten resin in the resin storage tank 8 is consumed. The liquid substance detection sensor 21 detects a change in the liquid level of the molten resin. The change in the liquid level can be detected by monitoring the change in the light intensity detected by the photodetector 26. By detecting the fluctuation of the liquid level, the molten resin is supplied into the resin storage tank 8 from a resin supply device (not shown) so that the amount of the molten resin in the resin storage tank 8 becomes constant. By doing so, the bag film 5 can be stably impregnated with the resin.

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。この実施例は、図1に示す形態の液状物検出センサ21を用いて、真空バッグ法による強化繊維基材からなる積層体の樹脂含浸状況を検出し、さらに含浸された樹脂の硬化状況を検出するものである。
図6に示すように、バッグフィルム5で覆われた300×600×5(mm)のガラス強化繊維基材3(積層枚数5枚)の上面に、液状物検出センサ21を100mm間隔で設置し、図6の右側から樹脂を流入させた時の各点における樹脂到達時間を測定した。このとき、液状物検出センサ21の湾曲部(光散乱部)23が、ガラス強化繊維基材3の幅方向中央部に位置するように配置した。各液状物検出センサ21には、第1の光路22に光を供給する光源25が、また第2の光路24から出射される光の強度を検出する光検出器26が付随している。そして、樹脂の含浸の開始と同時に各液状物検出センサ21の第1の光路22に対して光源25から光を供給し、かつ第2の光路24から出射した光の強度を光検出器26でモニタリングした。
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples. In this embodiment, the liquid state detection sensor 21 having the form shown in FIG. 1 is used to detect the resin impregnation state of the laminate made of the reinforcing fiber base by the vacuum bag method, and further to detect the curing state of the impregnated resin. To do.
As shown in FIG. 6, liquid substance detection sensors 21 are installed at an interval of 100 mm on the upper surface of a 300 × 600 × 5 (mm) glass reinforcing fiber substrate 3 (5 laminated sheets) covered with a bag film 5. The resin arrival time at each point when the resin was introduced from the right side of FIG. 6 was measured. At this time, it arrange | positions so that the curved part (light-scattering part) 23 of the liquid substance detection sensor 21 may be located in the center part of the glass reinforcing fiber base material 3 in the width direction. Each liquid substance detection sensor 21 is accompanied by a light source 25 that supplies light to the first optical path 22 and a photodetector 26 that detects the intensity of light emitted from the second optical path 24. Then, simultaneously with the start of resin impregnation, light is supplied from the light source 25 to the first optical path 22 of each liquid substance detection sensor 21 and the intensity of the light emitted from the second optical path 24 is detected by the photodetector 26. Monitored.

なお、液状物検出センサ21は、φ2mm、長さ800mmのアクリルファイバを図1に示す形状に加工した。光源25および光検出器26には光源検出器一体型のアンプユニット(キーエンス製FS−12RM)を使用した。液状物検出センサ21を接続し、大気中での光量を測定したところ、デジタル表示で1200であった。
各液状物検出センサ21の湾曲部23の近傍に誘電センサを設置し、液状物検出センサ21と誘電センサの2種類のセンサにて樹脂の含浸及び硬化状況をモニタリングした。その結果を図8に示す。なお、図8は、複数のセンサのうちの1つについて示している。実際は、図8に示す線図がセンサの数だけ時間差で得られる。
In addition, the liquid substance detection sensor 21 processed the acrylic fiber of (phi) 2mm and length 800mm in the shape shown in FIG. A light source detector integrated amplifier unit (FS-12RM manufactured by Keyence) was used for the light source 25 and the light detector 26. When the liquid substance detection sensor 21 was connected and the amount of light in the atmosphere was measured, it was 1200 on a digital display.
A dielectric sensor was installed in the vicinity of the curved portion 23 of each liquid substance detection sensor 21, and the impregnation and curing conditions of the resin were monitored by two types of sensors, the liquid substance detection sensor 21 and the dielectric sensor. The result is shown in FIG. FIG. 8 shows one of a plurality of sensors. Actually, the diagram shown in FIG. 8 is obtained with a time difference corresponding to the number of sensors.

図8(b)に示すように、誘電センサでは、樹脂が接触することにより電流が流れ、電圧が発生すし、樹脂の硬化進行に伴って電圧が小さくなる。樹脂の硬化が完了すると電圧は0になることが知られている。
一方、図8(a)に示すように、液状物検出センサ21において、光検出器26で計測される光量の履歴は、誘電センサからの電圧の履歴とリンクする。つまり、樹脂の含浸により光検出器26から計測される光量が最初に低下を開始した時点で、液状物検出センサ21に含浸された樹脂が接触することがわかる。これは、湾曲部23が樹脂に接触することにより、外部への光の散乱量が増加するからである。その後、従い光検出器26から計測される光量は徐々に低下するが、これは樹脂の硬化が進行していることを示している。光量が一定になると、樹脂の硬化が完了したことを示している。以上のように、アクリルファイバを用いて作製された液状物検出センサ21においても、誘電センサの電圧変化と同時期に光量の変化が検出された。したがって、液状物検出センサ21における光強度の変化は、樹脂との接触及び硬化に伴うものであり、液状物検出センサ21の有効性が確認された。また、複数の液状物検出センサ21を配置することにより、所定領域内における樹脂含浸及び樹脂硬化の進行状況を把握することができる。なお、光源25から液状物検出センサ21に対して供給した光に対して、光検出器26で受光した光の強度は、樹脂の含浸状態で17%であった。
As shown in FIG. 8B, in the dielectric sensor, a current flows when the resin comes in contact with it, a voltage is generated, and the voltage decreases as the resin cures. It is known that the voltage becomes zero when the curing of the resin is completed.
On the other hand, as shown in FIG. 8A, in the liquid substance detection sensor 21, the light quantity history measured by the photodetector 26 is linked to the voltage history from the dielectric sensor. That is, it can be seen that the resin impregnated in the liquid substance detection sensor 21 comes into contact when the amount of light measured from the light detector 26 first begins to decrease due to resin impregnation. This is because the amount of light scattering to the outside increases when the curved portion 23 comes into contact with the resin. Thereafter, the amount of light measured from the photodetector 26 gradually decreases. This indicates that the resin is being cured. When the amount of light becomes constant, it indicates that the resin has been cured. As described above, also in the liquid substance detection sensor 21 manufactured using the acrylic fiber, the change in the light amount was detected at the same time as the voltage change of the dielectric sensor. Therefore, the change in the light intensity in the liquid substance detection sensor 21 is due to the contact and curing with the resin, and the effectiveness of the liquid substance detection sensor 21 was confirmed. Further, by arranging a plurality of liquid substance detection sensors 21, it is possible to grasp the progress of resin impregnation and resin curing in a predetermined region. The intensity of the light received by the photodetector 26 relative to the light supplied from the light source 25 to the liquid substance detection sensor 21 was 17% in the resin-impregnated state.

第1実施形態の液状物検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the liquid substance detection apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の液状物検出装置の検出原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection principle of the liquid substance detection apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of 1st Embodiment. 第2実施形態の液状物検出センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the liquid substance detection sensor of 2nd Embodiment. 実施例における樹脂含浸検出方法を示す図である。It is a figure which shows the resin impregnation detection method in an Example. 第3実施形態における真空バック法により樹脂含浸をする含浸装置を示す図である。It is a figure which shows the impregnation apparatus which performs resin impregnation by the vacuum back method in 3rd Embodiment. 実施例における樹脂の検出結果を示すグラフである。It is a graph which shows the detection result of resin in an Example. 誘電センサを示す図である。It is a figure which shows a dielectric sensor.

符号の説明Explanation of symbols

20…液状物検出装置、21,31,41,51,61…液状物検出センサ、22,32,42,52…第1の光路、23,33,43,53…湾曲部(光散乱部)、24,34,44,54…第2の光路、25…光源、26…光検出器、62,63,64,65,66…センサ部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Liquid substance detection apparatus, 21, 31, 41, 51, 61 ... Liquid substance detection sensor, 22, 32, 42, 52 ... 1st optical path, 23, 33, 43, 53 ... Curve part (light scattering part) , 24, 34, 44, 54 ... second optical path, 25 ... light source, 26 ... photodetector, 62, 63, 64, 65, 66 ... sensor unit

Claims (7)

光源から供給された光を伝送する第1の光路と、
前記第1の光路を伝送された光が外部へ散乱する光散乱部と、
前記光散乱部から進入した光を所定位置まで伝送する第2の光路と、
を備え、
前記第1の光路、前記光散乱部及び前記第2の光路は、光透過性材料からなる一体の線状材から構成され、
前記光散乱部における外部への光の散乱量は、前記第1の光路における外部への光の散乱量又は前記第2の光路における外部への光の散乱量よりも多いことを特徴とする液状物検出センサ。
A first optical path for transmitting light supplied from a light source;
A light scattering portion for scattering the light transmitted through the first optical path to the outside;
A second optical path for transmitting the light entering from the light scattering portion to a predetermined position;
With
The first optical path, the light scattering portion, and the second optical path are composed of an integral linear material made of a light transmissive material,
The amount of light scattering to the outside in the light scattering portion is larger than the amount of light scattering to the outside in the first optical path or the amount of light scattering to the outside in the second optical path. Object detection sensor.
前記第1の光路と前記第2の光路とが略平行に併設されていることを特徴とする請求項1に記載の液状物検出センサ。   The liquid substance detection sensor according to claim 1, wherein the first optical path and the second optical path are provided in parallel. 前記第1の光路及び前記第2の光路は、遮光性材料でその表面が被覆されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液状物検出センサ。   3. The liquid substance detection sensor according to claim 1, wherein surfaces of the first optical path and the second optical path are covered with a light-shielding material. 4. 前記光散乱部は、前記第1の光路と光の伝送方向が相違することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液状物検出センサ。   The liquid substance detection sensor according to claim 1, wherein the light scattering unit has a light transmission direction different from that of the first optical path. 液状物の存在をセンサで検出する方法であって、
前記センサは、
光透過性材料から構成され、直線状の第1の光路と、前記第1の光路に連設される湾曲部と、前記湾曲部に連設される直線状の第2の光路を備え、
前記第1の光路に所定強度の光を供給しつつ、前記第2の光路から出射される光の強度の変動をモニタリングすることを特徴とする液状物検出方法。
A method for detecting the presence of a liquid substance with a sensor,
The sensor is
It is composed of a light transmissive material, and includes a linear first optical path, a curved portion provided continuously with the first optical path, and a linear second optical path provided continuously with the curved portion,
A method for detecting a liquid substance, comprising: monitoring a fluctuation in intensity of light emitted from the second optical path while supplying light having a predetermined intensity to the first optical path.
複数の前記センサを所定間隔で配置し、前記各センサにおける光の強度の変動をモニタリングすることを特徴とする請求項5に記載の液状物検出方法。   The liquid substance detection method according to claim 5, wherein a plurality of the sensors are arranged at predetermined intervals, and fluctuations in light intensity in the sensors are monitored. 強化繊維と樹脂を含む複合材で所定形状の複合材構造物を形成する方法であって、
前記複合材構造物に対応した形状を有する型の表面に強化繊維基材を沿わせた状態で、前記強化繊維基材を、気密性を有する気密シートで覆い、前記気密シートの外周部を前記型に対して気密にシールするとともに成形領域を形成する工程と、
前記気密シート内の前記成形領域を減圧する工程と、
前記成形領域に樹脂を注入し、前記強化繊維基材に前記樹脂を含浸させる工程と、を備え、
前記樹脂を含浸させる工程において、前記成形領域であって前記樹脂の含浸方向に配置した複数の樹脂検出センサにより前記樹脂の含浸状況をモニタリングし、
前記樹脂検出センサは、光透過性材料から構成され、第1の光路と、前記第1の光路に連設される湾曲部と、前記湾曲部に連設される第2の光路を備え、
前記第1の光路に所定強度の光を供給しつつ、前記第2の光路から出射される光の強度の変動により前記樹脂の含浸状況をモニタリングすることを特徴とする複合材構造物の形成方法。
A method of forming a composite material structure of a predetermined shape with a composite material containing reinforcing fibers and resin,
The reinforcing fiber base is covered with an airtight sheet having airtightness in a state where the reinforcing fiber base is placed along the surface of a mold having a shape corresponding to the composite structure, and the outer periphery of the airtight sheet is Sealing hermetically with the mold and forming a molding region;
Depressurizing the molding region in the hermetic sheet;
Injecting resin into the molding region, impregnating the resin into the reinforcing fiber base, and
In the step of impregnating the resin, the impregnation state of the resin is monitored by a plurality of resin detection sensors arranged in the molding region and in the resin impregnation direction,
The resin detection sensor is made of a light transmissive material, and includes a first optical path, a curved portion connected to the first optical path, and a second optical path connected to the curved portion,
A method of forming a composite material structure, wherein the impregnation state of the resin is monitored by fluctuation of the intensity of light emitted from the second optical path while supplying light of a predetermined intensity to the first optical path .
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