JP2013033033A

JP2013033033A - プリプレグ材のマーキング及び欠陥認識方法

Info

Publication number: JP2013033033A
Application number: JP2012144551A
Authority: JP
Inventors: David Cano Cediel Jose; ホセ・ダビド・カーノ・セディエル; Galera Cordoba Georgina; ジョルジーナ・ガレラ・コルドバ
Original assignee: Airbus Espana SL
Current assignee: Airbus Operations SL
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-02-14
Also published as: ES2400656A2; ITTO20120566A1; ES2400656B1; US20130169956A1; ES2400656R1; CN102866168B; US8964174B2; CN102866168A

Abstract

【解決手段】
プリプレグ材１の欠陥認識方法は、第１横断クロスライン４ｂを、プリプレグ材１内の欠陥領域２の境界の始まり３ｂに引く。第２横断クロスライン４ｅは、欠陥領域２の境界の終わり３ｅに同様に引かれる。クロスライン４ｂ、４ｅは、プリプレグ材１の移動方向５に対して、角度αを形成する。
欠陥領域２の始まり及び終わりを区切る、各横断クロスライン４ｂ、４ｅは、識別コードＢ_ｉ、Ｅ_ｉを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、事前含浸材料（”プリプレグ”とも呼ぶ）の欠陥領域をマーキングし且つ検出するための方法を、開示する。本発明は、特に航空宇宙産業用の複合材料製造業の技術分野に含まれる。

大半の最新航空機及び宇宙船は、炭素繊維と共に複合材料を用いて、製造されている。樹脂トランスファー成形法（ＲＴＭ）、又は真空補助樹脂トランスファー成形法（ＶＡＲＴＭ）、又は樹脂インフュージョン成形法（ＲＩＭ）、又は繊維積層法（ＦＰ）、又は自動繊維積層法（ＡＦＰ）、又は自動テープ貼り付け法（ＡＴＬ）のような、複合材料を製造するためのいくつかの技術がある。すべてのこれらの技術は、最先端技術おいてよく知られている。

国際公開第２００８／１２００２３号特開２００５−２４６６３１号公報

事前含浸材料（”プリプレグ”）が、これらの技術のいくつかにおいて、使用されている。プレプリグ材を製造する際に、欠陥が作り出されることがあり、そのために、欠陥領域は、検出され且つ記録されなければならない。プリプレグ製造業者は、各プリプレグロールに関連付けられた欠陥領域の基準を、有している。これらの欠陥領域は、エンコーダーを用いて積層する際に、制御し且つ廃棄できる。エンコーダーは、各プリプレグ材ロールが積層されている際の長さを測定する、装置である。プリプレグ製造業者は、各ロールについての欠陥領域リストを有しており、それ故、エンコーダーの使用によって欠陥領域の近くを検知できる。しかしながら、エンコーダーは、プリプレグロールが滑ったりエンコーダーがリセットしたりすることによって、不正確な場合もある。したがって、エンコーダーの情報は、誤っている可能性があり、いくつかの潜在的な欠陥領域が、部材の上に、積層される可能性がある。

現行の自動テープ貼り付け機械は、陰コントラスト（shade contrast)に基づくレーザー欠陥検出システムを備えている。それにもかかわらず、これらの欠陥検出システムの細かなキャリブレーションは、プリプレグ材の樹脂に対する入射光によって生成される反射のために、ほとんど成し遂げられない。システムは、これらの反射のために絶え間無い誤警報状況を、引き起こす。それ故に、それらのシステムは十分に正確でなく、たいてい電源は切られている。

本発明は、プリプレグロールの欠陥をマーキングして、上述した欠点を解決するためのシステムを提示する。発明の目的は、プリプレグ材の欠陥領域の境界に横断クロスラインを、備えることである。これらの横断ラインは、プリプレグ材を汚染しない化学成分を有する非汚染材料を用いて、マーキングされる。したがって、マーキングされたラインは、最終製品の技術特徴の変化を、もたらさない。

これらのマーキングされたラインは、プリプレグ材の欠陥領域を検出することを可能とし、製造される予定の部材に欠陥領域が使われることを防止する。欠陥領域を有するプリプレグロールは、プリプレグ材がＡＴＬ機械（又は、製造工程中に使用される他の如何なる機械）で積層される前に、切断され且つ廃棄される。したがって、製造された部材が上記欠陥領域を含まず、部材が品質管理検査を通過する際に不合格にならない、ということによって、コスト低減が成し遂げられる。

最先端技術は、プリプレグ材を製造し供給するための様々な装置及び方法を、示している。文献ＷＯ２００８／１２００２３Ａ１は、特定の繊維配向を用いて熱可塑性プリプレグを製造するための方法及び装置を、開示している。文献ＪＰ２００５２４６６３１Ａは、異なった種類のプリプレグ材を検出する方法及びその装置を、明らかにしている。しかしながら、本発明に係るプリプレグ材における欠陥領域を認識する方法についての根拠は、見出されていない。

目的を成し遂げ、且つ、前述した欠点を解決するために、本発明は、プリプレグ材内の欠陥検出方法を、発展させた。その方法は、第１横断クロスラインをプリプレグ材内の欠陥領域の境界の始まりに引き、且つ、第２横断クロスラインをプリプレグ材内の欠陥領域の境界の終わりに引くことによって、特徴付けられている。

クロスラインは、プリプレグ材の移動方向に対して、角度を形成しており、その角度は、４５°から９０°まで様々である。

欠陥領域の始まりを区切る各第１横断クロスラインは、第１識別コードを、有している。同様に、欠陥領域の終わりを区切る各第２横断クロスラインは、第２識別コードを有している。

第１実施形態によると、第１識別コードは及び第２識別コードは、英数字を用いて関連付けられている。第２実施形態では、第１識別コード及び第２識別コードは、図形文字を用いて関連付けられている。

ラインは、フッ素も、ポリテトラフルオロエチレン及び未硬化シリコンのどちらも、含まない非汚染材料を用いて、引かれる。そのようなラインは、製造機械に一体化された欠陥検出レーザーセンサーによって、検出される。

欠陥検出レーザーは、レーザーによって送られた第１信号（所定値）と、そのような第１信号が複合材料に対してはね返る際にレーザーが受ける信号（現在値）と、の間のゲインの減少を、測定する。

上記手順の間に、信号の所定値と信号の現在値との間の比較が、欠陥領域があるかどうかを、決定する。つまり、ａ）現在値が、特定の基準より低い場合（例えば３０）、欠陥領域２は認められない。又は、ｂ）現在値が特定の基準より高い場合（例えば１００）、欠陥領域が認められ、レーザー管理は、信号エラーを発し、機械を停止させる。

欠陥領域をハイライトするマーキングが付いたプリプレグロールの全体図である。前記マーキングを詳述したプリプレグロールの上面図を示している。欠陥領域マーキング工程を備えたプリプレグ製造工程の全体構成図である。

この明細書のより良い理解を容易にするために、明細書の不可欠な部分であって、発明の対象が例示的に且つ非制限的な方法で示された、一連の図を、添付している。

本発明は、図面と併せて、以下の詳細な説明を読むことから、より良く理解される。図面において、類似の参照符号は類似の要素を示すために用いられている。

上記図面に基づき以下に発明を説明する。

図１は、部材を製造するために使用されるプリプレグ材ロール１を、示している。プリプレグロール１は、ＡＴＬ機械に又は複合部材の製造の最先端技術においてよく知られている他の装置に、供給できる。プリプレグ材１は、部材を製造する機械（図示しない）に供給するために、移動方向５に、移動する。プリプレグ材１は、いくつか欠陥領域２を、有している場合がある。これらの欠陥領域２は、部材を製造する際に、除かれなければならない。そうでなければ、これらの部材は、品質管理検査中に不合格とされてしまうことになり、製造コストを増加させる。欠陥領域２を検出するために、いくつかの横断クロスライン４が、これらの欠陥領域２を検出するために、マーキングされる。各欠陥領域２は、欠陥領域２の始まりで第１横断クロスライン４ｂによって囲まれ、欠陥領域２の終わりで第２横断クロスライン４ｅによって囲まれている。図２は、より詳細な図である。

図２は、上述したクロスライン４ｂ，４ｅを詳述した、プリプレグロール１の上面図を、示している。欠陥領域２は、境界の始まり３ｂ及び境界の終わり３ｅを有する欠陥領域の境界３によって、検出できる。これらの境界３、３ｂ、３ｅを画定する際に他の基準を考慮することができるが、境界の始まり３ｂ及び境界の終わり３ｅは、上述した移動方向５に応じて、考慮される。

クロスライン４ｂ、４ｅは、プリプレグ材１の移動方向５に対して角度αを形成している。検出特性を最適化するために、これらのライン４ｂ、４ｅがある種の傾きを有することは、経験が示している。これらのライン４ｂ、４ｅを検出するセンサーは、上述した角度（α）の値が４５°から９０°まで様々である場合に、最大検出を実現する。

プリプレグ材１に検出される各欠陥領域２が第１横断クロスライン４ｂ及び第２横断クロスライン４ｅでマーキングされるという事実によって、横断クロスライン４ｂ、４ｅの合計数は、偶数になるはずである。そうでなければ、誤ってマーキングされた欠陥領域２が、いくつかあることになる。安全条件を増大させるために、欠陥領域２の始まりを区切る各第１横断クロスライン４ｂは、第１識別コードＢ_ｉを有している。同じく、欠陥領域２の終わりを区切る各第２横断クロスライン４ｅは、第２識別コードＥ_ｉを、同様に有している。両コードＢ_ｉ、Ｅ_ｉは、関連付けられている。いくつかの関連付けのオプションがある。それらの内の一つは、英数字付きのコードを使用することである。このオプションによれば、プリプレグ材１に検出された第１欠陥領域２は、コードＢ_１を有する第１横断クロスライン４ｂを用いて、マーキングされる。第１欠陥領域２の終わりを区切る第２横断クロスライン４ｅは、第２識別コードＥ_１を、有する。同様に、検出された第２欠陥領域２は、第２欠陥領域２の始まりを区切るその第１横断クロスライン４ｂ用の識別コードＢ_２を有し、同様に、第２欠陥領域２の終わりを区切る第２横断クロスライン４ｅ用の他の識別コードＥ_２がある。したがって、プリプレグ材１に検出されるＮの欠陥領域２用に、２Ｎの識別コードＢ_１、Ｅ_１、Ｂ_２、Ｅ_２、Ｂ_３、Ｅ_３...Ｂ_ｎ、Ｅ_ｎ、がある。

センサー（図示しない）は、各横断クロスライン４ｂ、４ｅに備えられた各識別コードＢ_ｉ、Ｅ_ｉを、検出する。センサーは、欠陥領域２に関連付けられた第１識別コードＢ_ｉを、読み取り、そして、すぐに、第２識別コードＥ_ｉを読み取る。これらのコード（Ｂ_ｉ、Ｅ_ｉ）の検出の際に、異常となる（すなわち、それらの内の一つが検出されない）場合には、エラー信号が生成され、機械管理ディスプレィにメッセージが表示され、作業者がロールをチェックし、積層工程が再開されるまで、機械が停止する。

他の関連付け方法が、英数字の代わりに図形文字を用いて、採用できる。これは、各識別コードＢ_ｉ、Ｅ_ｉが、幾何学的形状（例えば、円、三角形、四角形、及び他の幾何学的図形や、それらの組み合わせ）を用いた図形文字によって設定できることを、意味している。この実施形態は、図示されていない。

図３は、欠陥領域２のマーキング工程を備えたプリプレグ材１の製造工程の全体構成を、示している。単一方向性乾燥繊維６は、樹脂フィルム７と、共に混合される。その後、この混合物は、加熱工程８及び圧縮工程９を、経る。最終的に、プリプレグ材１は検査され、欠陥領域２が検出された際に、クロスライン４ｂ、４ｅでマーキング１０される。検査及びマーキング工程１０の後に、プリプレグ材１は、ロールに蓄えられる。

クロスライン４ｂ、４ｅは、プリプレグ材１を汚染しない非汚染材料を用いて、マーキングされる。複合材料を損傷し得る典型的な廃棄物は、フッ素、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、登録商標Ｔｅｆｌｏｎ）、及び未硬化シリコン廃棄物である。したがって、マーキング材料は、如何なるこれらの物質をも含んではならない。

クロスライン４ｂ、４ｅは、屈折の光学的特徴をも有しており、そのため、標準ＡＴＬ機械の欠陥検出レーザーを使って検出される可能性を実現可能なものとしている。欠陥検出レーザーは、レーザーによって送られた第１信号（所定値と呼ぶ）と、そのような第１信号が複合材料１に対して、はね返る際にレーザーが受ける信号（現在値）と、の間のゲインの減少を、測定する。欠陥領域２を検出するために、信号の所定値と信号の現在値との間の比較が、欠陥領域２があるかどうかを、決定する。現在値が、特定の基準より低い場合（例えば３０）、欠陥領域２は認められない。あるいは、現在値が特定の基準より高い場合（例えば１００）、欠陥領域２が認められ、レーザー管理は、信号エラーを発し、機械を停止させる。このようにして、欠陥領域２は、新たな部材の製造に用いられるのを防止されながら、処分される。

図面上で使用されている参照符号のリストは、以下に与えられる。

１プリプレグ材及びプリプレグ材を蓄えたロール
２欠陥領域
３欠陥領域の境界
３ｂ境界の始まり
３ｅ境界の終わり
４横断クロスライン
４ｂ境界の始まりでの横断クロスライン
４ｅ境界の終わりでの横断クロスライン
５プリプレグ材の移動方向
６単一方向性乾燥繊維
７樹脂フィルム
８繊維及び樹脂の加熱工程
９繊維及び樹脂の圧縮工程
１０検査及びラインマーキング工程
Ｂ_ｉ欠陥領域の始まりでの識別コード
Ｅ_ｉ欠陥領域の終わりでの識別コード

Claims

プリプレグ材（１）の欠陥認識方法であって、
第１横断クロスライン（４ｂ）を、プリプレグ材（１）内の欠陥領域（２）の境界の始まり（３ｂ）に、引く工程と、
第２横断クロスライン（４ｅ）を、プリプレグ材（１）内の欠陥領域（２）の境界の終わり（３ｅ）に、引く工程と、を備えることを特徴とする、プリプレグ材の欠陥認識方法。
前記クロスライン（４ｂ、４ｅ）が、プリプレグ材（１）の移動方向（５）に対して角度（α）を、形成し、
前記角度（α）が、４５°から９０°まで様々である、
請求項１記載のプリプレグ材（１）の欠陥認識方法。
欠陥領域（２）の始まり（３ｂ）を区切る各第１横断クロスライン（４ｂ）が、第１識別コード（Ｂ_ｉ）を有しており、
欠陥領域（２）の終わり（３ｅ）を区切る各第２横断クロスライン（４ｅ）が、第２識別コード（Ｅ_ｉ）を有している、
前記請求項の内のいずれか１つに記載のプリプレグ材（１）の欠陥認識方法。
前記第１識別コード（Ｂ_ｉ）及び前記第２識別コード（Ｅ_ｉ）が、英数字を用いることによって、関連付けられている、
請求項３記載のプリプレグ材の欠陥認識方法。
前記第１識別コード（Ｂ_ｉ）及び前記第２識別コード（Ｅ_ｉ）が、図形文字を用いることによって、関連付けられている、
請求項３記載のプリプレグ材の欠陥認識方法。
前記ライン（４ｂ、４ｅ）が、フッ素も、ポリテトラフルオロエチレン及び未硬化シリコンのどちらも、含まない非汚染材料を用いて、引かれている、
前記請求項の内のいずれか１つに記載のプリプレグ材（１）の欠陥認識方法。
前記横断クロスライン（４ｂ、４ｅ）が、製造機械に一体化された欠陥検出レーザーセンサーによって、検出される、
前記請求項の内のいずれか１つに記載のプリプレグ材（１）の欠陥認識方法。
前記欠陥検出レーザーセンサーが、レーザーによって送られた第１信号（所定値）と、その第１信号が複合材料（１）に対してはね返る際にレーザーが受ける信号（現在値）と、の間のゲインの減少を、測定する、
請求項７記載のプリプレグ材（１）の欠陥認識方法。
欠陥領域（２）を検出するために、前記信号の所定値と前記信号の現在値との間の比較が、欠陥領域（２）があるかどうかを、決定しており、つまり：
ａ）現在値が、特定の基準より低い場合（例えば３０）、欠陥領域（２）は認められず、
ｂ）現在値が、特定の基準より高い場合（例えば１００）、欠陥領域（２）が認められ、レーザー管理は、信号エラーを発し、機械を停止させる、
請求項８記載のプリプレグ材（１）の欠陥認識方法。