JP2023157639A - 積層体及び賦形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維シート余り又は繊維シート不足を解消することができる積層体及び賦形方法を提供する。【解決手段】Ｘ軸方向に沿って湾曲しているとともに成形型基準面１１に重ね合わせられる積層体基準面２１と、Ｘ軸方向に沿って積層体基準面２１と交差しているとともに成形型曲げ面１２に重ね合わせられる積層体曲げ面２２と、を備え、積層体基準面２１と積層体曲げ面２２との間の角度は、成形型基準面１１と成形型曲げ面１２との間の角度よりも大きく、成形型基準面１１と成形型曲げ面１２とが交差する稜線を成形型縁１３として、積層体基準面２１と積層体曲げ面２２とが交差する稜線を積層体縁２３としたとき、積層体基準面２１が成形型基準面１１に重ねられた状態において、積層体縁２３は、成形型縁１３から成形型基準面１１上でずれている。【選択図】図３

Description

本開示は、積層体及び賦形方法に関する。

航空機の胴体、主翼等の航空機部品は、複合材、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が用いられるものがある。
航空機部品を構成するＣＦＲＰ製の構造部材（複合材構造体）は、任意の断面形状を有している。このような複合材構造体を製造する方法の１つに、複数の繊維シート（プリプレグ等）を積層することで、平坦な繊維シートの積層体（「チャージ」とも呼ばれる。）を製作し、成形型を用いてこの積層体を賦形することで、任意の断面形状を付す方法がある（例えば、特許文献１や特許文献２）。

特許文献１では、積層体を曲げる際に積層体の繊維シートが不足すると予想される箇所で、積層体を余分に積層する方法が開示されている。
また、特許文献２には、成形型の折り曲げ線を変化させて非可展面を可展面に補正する方法が開示されている。

米国特許第１０１０５９４０号明細書 欧州特許公開第２１５６９４３号明細書

しかしながら、特許文献１の方法では、繊維シート余りを解消することができない。また、特許文献２の方法では、製品の最終形状を変更することになるため好ましくない。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、繊維シート余り又は繊維シート不足を解消することができる積層体及び賦形方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の積層体及び賦形方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る積層体は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有する成形型に重ね合わせられる積層体であって、複数の繊維シートが積層されて構成され、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲しているとともに前記成形型基準面に重ね合わせられる積層体基準面と、前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差しているとともに前記成形型曲げ面に重ね合わせられる積層体曲げ面と、を備え、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面とが交差する稜線を成形型縁として、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、前記成形型縁から前記成形型基準面上でずれている。

また、本開示の一態様に係る賦形方法は、複数の繊維シートが積層されて構成された積層体を成形型に重ねて賦形する賦形方法であって、前記成形型は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有して、前記積層体は、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲している積層体基準面及び前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差している積層体曲げ面を有して、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、前記積層体基準面を前記成形型基準面に重ね合わせる工程と、前記積層体曲げ面を前記所定方向に沿った折り曲げ線で前記成形型曲げ面に向かって折り曲げる工程と、を含み、前記折り曲げ線は、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体縁からずれている。

本開示によれば、繊維シート余り又は繊維シート不足を解消することができる。

本開示の第１実施形態において、成形型を示した斜視図である。 本開示の第１実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。 本開示の第１実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した平面図である。 本開示の第１実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。 図４に示すＡ－Ａ切断線、Ｂ－Ｂ切断線及びＣ－Ｃ切断線における断面図である。 本開示の第１実施形態において、成形型に積層体を重ね合わせた状態を示した斜視図である。 本開示の第１実施形態において、Ｘ軸方向に沿った任意の位置における断面図である。 図６に示すＡ－Ａ切断線、Ｂ－Ｂ切断線及びＣ－Ｃ切断線における断面図である。 本開示の第１実施形態において、点Ｐｘ１、点Ｐｘ２及び点Ｐｔの関係を示した平面図である。 本開示の第１実施形態において、点Ｐｘ１、点Ｐｘ２及び点Ｐｔの関係を示した断面図である。 本開示の第１実施形態において、Ｘ軸方向に沿った任意の位置における断面図の他の例である。 本開示の第１実施形態に係る積層体が積層される積層型を示した斜視図である。 本開示の第１実施形態の変形例において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。 本開示の第１実施形態に対する比較例において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。 本開示の第２実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。 本開示の第２実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した平面図である。 本開示の第２実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。 図１７に示すＡ－Ａ切断線、Ｂ－Ｂ切断線及びＣ－Ｃ切断線における断面図である。 本開示の第２実施形態において、成形型に積層体を重ね合わせた状態を示した斜視図である。 本開示の第２実施形態の変形例において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。 本開示の第２実施形態に対する比較例において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。 本開示の第１実施形態及び第２実施形態において、成形型のＹ－Ｚ平面での断面図の他の例を示す図である。

以下、本開示に係る積層体及び賦形方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
本実施形態では、複数の繊維シートが積層されて構成された積層体２０（チャージ）を成形型１０に重ね合わせて賦形することによって、最終形状の成形品である複合材構造体を製造する。

図１に示すように、成形型１０は、成形型基準面１１及び成形型曲げ面１２を有するブロック状の部材とされている。この成形型１０に後述する積層体２０が重ね合わせられることによって、積層体２０が成形型１０の形状に倣った形状に賦形されることになる。

成形型基準面１１は、屈曲面であり、図１において成形型１０の上面とされている。この成形型基準面１１には、後述する積層体２０の積層体基準面２１が重ね合わせられる。
成形型基準面１１は、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように屈曲している。具体的には、成形型基準面１１は、Ｙ軸方向から正面視したときに、略中央を頂部（以下、「成形型頂部１１ａ」という。）とした凸形状をなしている。成形型頂部１１ａは、Ｙ軸方向に沿って線状に延在しており、成形型基準面１１の稜線をなしている。

成形型曲げ面１２は、成形型基準面１１と接続された面であり、図１において成形型１０の正面とされている。この成形型曲げ面１２には、後述する積層体２０の積層体曲げ面２２が折り曲げられて重ね合わせられる。
成形型曲げ面１２は、Ｘ軸方向に沿った成形型基準面１１の縁と接続されるとともに、該縁において成形型曲げ面１２と交差している。

なお、図１において、成形型基準面１１と成形型曲げ面１２との間の角度はＸ軸方向から側面視して９０度をなしているが、角度はこれに限られない。ただし、後述する積層体基準面２１と積層体曲げ面２２との間の角度よりも小さい。

ここで、成形型基準面１１と成形型曲げ面１２とが交差する稜線を成形型縁１３とする。
成形型縁１３は、成形型基準面１１と同じように、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように屈曲している。これは、成形型縁１３が、成形型基準面１１の縁でもあることを踏まえれば当然のことである。

図２に示すように、積層体２０は、複数の繊維シートが積層されて構成されている。
繊維シートは、繊維方向が繊維シートの長手方向に対して平行となるように揃えられた繊維基材及び繊維基材に含侵された樹脂によって構成される。
繊維基材には、炭素繊維、ガラス繊維等の任意の繊維が用いられる。
繊維基材に含浸される樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、不飽和ポリエステル等、加熱されることで硬化する熱硬化性樹脂を用いることができる。
その他、加熱を経て固化する、ポリアミド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
なお、繊維シートは上記の繊維シートに限定されない。例えば、賦形可能なドライなものであってもよい。また、例えば、繊維方向がシートの長手方向に対して平行でない方向であってもよい。

積層体２０は、積層体基準面２１及び積層体曲げ面２２を有している。

積層体基準面２１は、屈曲面とされている。この積層体基準面２１は、成形型１０の成形型基準面１１に重ね合わせられる。
積層体基準面２１は、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように屈曲している。具体的には、積層体基準面２１は、Ｙ軸方向から正面視したときに、略中央を頂部（以下、「積層体頂部２１ａ」という。）とした凸形状をなしている。この凸形状は、成形型基準面１１がなす凸形状と対応している。積層体頂部２１ａは、Ｙ軸方向に沿って線状に延在しており、積層体基準面２１の稜線をなしている。

積層体曲げ面２２は、積層体基準面２１と接続された面である。この積層体曲げ面２２は、成形型１０の成形型曲げ面１２に向かって折り曲げられて重ね合わせられる。
積層体曲げ面２２は、Ｘ軸方向に沿った積層体基準面２１の縁と接続されるとともに、該縁において積層体曲げ面２２と交差している。

なお、積層体基準面２１と積層体曲げ面２２との間の角度はＸ軸方向から側面視して成形型基準面１１と成形型曲げ面１２との間の角度よりも大きくなるように設定されている。すなわち、図２に示す状態のように、積層体基準面２１が成形型基準面１１に重なり合うように積層体２０を成形型１０に載置したときに、積層体曲げ面２２は、成形型曲げ面１２から浮くことになる。

ここで、積層体基準面２１と積層体曲げ面２２とが交差する稜線を積層体縁２３とする。
積層体縁２３は、積層体基準面２１と同じように、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように屈曲している。これは、積層体縁２３が、積層体基準面２１の縁でもあることを踏まえれば当然のことである。

以上の通り説明した成形型１０と積層体２０との間において、積層体縁２３は、成形型縁１３に対して次のような位置関係をとるように設定される。

すなわち、図３及び図４に示すように、成形型縁１３は、Ｘ軸方向に沿って直線状とされている。

一方で、積層体縁２３は、積層体頂部２１ａが成形型頂部１１ａに一致するように積層体基準面２１が成形型基準面１１に重ね合わせられた状態において、成形型基準面１１上で成形型縁１３からずれている。
詳細には、積層体縁２３は、積層体頂部２１ａと交差する部分（点）において成形型縁１３と一致しており、それ以外の部分では成形型縁１３からずれている。
更に詳細には、積層体縁２３は、積層体頂部２１ａから側端部２１ｂに向かうにつれて成形型縁１３から離間するように成形型縁１３からずれている。すなわち、積層体頂部２１ａから側端部２１ｂに向かうにつれて、積層体縁２３の成形型縁１３からのずれ量が大きくなっている。
このため、積層体縁２３は、Ｚ軸方向から平面視したときに、略Ｖ字形状をなしている。

図５には、図４においてＸ軸方向の複数個所でのＹ－Ｚ平面における断面図が示されている。このとき、Ａ－Ａ断面は積層体頂部２１ａを通る断面図であり、Ｃ－Ｃ断面は側端部２１ｂを通る断面図であり、Ｂ－Ｂ断面はＡ－Ａ断面とＣ－Ｃ断面との間の断面図である。
これによれば、積層体縁２３は、積層体頂部２１ａから側端部２１ｂに向かうにつれて成形型縁１３から離間するように成形型縁１３からずれているので、Ａ－Ａ断面からＣ－Ｃ断面に向かうにつれて積層体縁２３の位置が成形型縁１３から離間することになる。

以上のように設定された積層体縁２３は、以下のように作用する。
すなわち、まず、図２に示すように、積層体基準面２１が成形型基準面１１に重なり合うように、積層体２０を成形型１０に載置する。
次に、図６に示すように、積層体曲げ面２２が成形型曲げ面１２に重なり合うように、積層体曲げ面２２を成形型曲げ面１２に向かって折り曲げる。

このとき、図７に示すように、積層体頂部２１ａからＸ軸方向に移動した任意の位置において、積層体曲げ面２２は、次のように動いて成形型曲げ面１２に重ね合わせられる。
すなわち、折り曲げる前の状態（破線）において、積層体曲げ面２２は、積層体縁２３に対応する点Ｐ１を起点に下方に向かって傾斜しており、成形型縁１３に対応する点Ｐ２を含む成形型１０の角部をショートカットしている。ここで、折り曲げる前の状態の積層体曲げ面２２と成形型曲げ面１２との仮想的な交点を点Ｐ３とする。

ところが、物理的に考えて、積層体曲げ面２２が実際に成形型１０の角部をショートカットすることはない。このため、実際には、積層体曲げ面２２は、点Ｐ２を経由して、かつ、点Ｐ２で折り曲げられるようにして、成形型曲げ面１２に重ね合わせられる。つまり、実際の折り曲げ線は、積層体縁２３ではなく、成形型縁１３に沿うことになる。
このとき、積層体曲げ面２２が点Ｐ２を経由するように遠回りをして成形型曲げ面１２に重ね合わせられるので、遠回りをした距離分だけ積層体曲げ面２２の下端は点Ｐ２側に向かって引き上げられることになる。
ここで、点Ｐ１－点Ｐ２間の距離をｄ１２として、点Ｐ２－点Ｐ３間の距離をｄ２３として、点Ｐ１－点Ｐ３間の距離をｄ１３としたとき、積層体曲げ面２２が引き上げられる寸法Δｄは、ｄ１２＋ｄ２３－ｄ１３となる。

前述の通り、図５に示すように、積層体縁２３は、積層体頂部２１ａから側端部２１ｂに向かうにつれて成形型縁１３から離間するように成形型縁１３からずれている。このため、図８に示すように、側端部２２ｂ側にある積層体曲げ面２２ほど成形型１０の角部をショートカットする量が大きいことになる。言い換えると、側端部２２ｂ側にある積層体曲げ面２２ほど積層体曲げ面２２が引き上げられる寸法Δｄが大きいことになる。
とすれば、図６に示すように、成形型曲げ面１２に重ね合わせられた積層体曲げ面２２は、Ｙ軸方向から正面視したときに、左右方向の両側（両方の側端部２２ｂ側）に拡がることになる。このため、中央部における積層体曲げ面２２の繊維シート余り（積層体２０の余分な重なり）が吸収されることになる。

ここで、図７におけるｄ１２、すなわち、積層体縁２３と成形型縁１３との成形型基準面１１に沿った離間距離は、例えば以下のように決定される。

図９及び図１０に示すように、任意の位置ｘでのＹ－Ｚ平面におけるＸ－Ｘ断面において、積層体縁２３に対応する点を点Ｐｘ１として、成形型縁１３に対応する点を点Ｐｘ２とする。すなわち、当該Ｙ－Ｚ平面と積層体縁２３との交点が点Ｐｘ１となり、当該Ｙ－Ｚ平面と成形型縁１３との交点が点Ｐｘ２となる。
また、成形型基準面１１の成形型頂部１１ａを通過するＹ－Ｚ平面における断面において、成形型縁１３に対応する点を点Ｐｔとする。すなわち、当該Ｙ－Ｚ平面と成形型縁１３との交点が点Ｐｔとなる。
また、Ｘ軸方向から側面視した点Ｐｔ－点Ｐｘ２間の距離、すなわち、Ｚ軸方向に沿った点Ｐｔ－点Ｐｘ２間の距離をｚ（ｘ）とする。
このとき、点Ｐｘ１－点Ｐｘ２間の距離は、ｋ×ｚ（ｘ）として決定される。ここで、ｋは、所定の比例定数である。

以下、比例定数ｋについて説明する。
図１１に示すように、成形型基準面１１と積層体曲げ面２２の外面との間の角度をθとして、成形型基準面１１の延長線と積層体曲げ面２２の外面との間の角度をθとしたとき、比例定数ｋは、以下の式（数１）で表現される。

なお、図１１では一般化のために任意のθを用いているが、例えば図１０はθが９０度（１／２π［ｒａｄ］）の場合を表している。

積層体２０は、図１２に示すような積層型３０に繊維シートを積層することで製造される。積層型３０の上面に相当する積層面３１は、積層体２０の積層体基準面２１及び積層体曲げ面２２に形状に対応している。
積層型３０への繊維シートの積層は、作業者による手作業で行われてもよいし、ロボットによる自動作業で行われてもよい。

［変形例］
図１３に示すように、成形型基準面１１は、湾曲面とされていてもよい。
成形型基準面１１は、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、成形型基準面１１は、Ｙ軸方向から正面視したときに、略中央を成形型頂部１１ａとした滑らかな凸形状をなしている。

また、積層体基準面２１は、湾曲面とされていてもよい。
積層体基準面２１は、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、積層体基準面２１は、Ｙ軸方向から正面視したときに、略中央を積層体頂部２１ａとした滑らかな凸形状をなしている。この凸形状は、成形型基準面１１がなす凸形状と対応している。

本実施形態では、以下の効果を奏する。
すなわち、積層体縁２３は、凸形状の積層体頂部２１ａから側端部２１ｂに近付くにつれて成形型縁１３からのずれ量が大きくなっているので、積層体曲げ面２２を成形型曲げ面１２に重ね合わせたときに、積層体曲げ面２２の両側端部２２ｂ側にある部分ほど成形型縁１３側に引き上げられ、積層体頂部２１ａ側にある部分ほど成形型縁１３側に引き上げられないことになる。これによって、積層体曲げ面２２を成形型曲げ面１２に重ね合わせたときに積層体曲げ面２２に生じる繊維シート余りを成形型縁１３と積層体縁２３とのずれによって吸収することができる。

図１４に示すように、仮に成形型縁１３と積層体縁２３とが一致している場合、積層体曲げ面２２を成形型曲げ面１２に重ね合わせたときに、上記実施形態の場合と比較して、積層体曲げ面２２に繊維シート余りが生じてしまう。なぜなら、積層体曲げ面２２の両側端部２２ｂ側にある部分が成形型縁１３側に引き上げられないからである。

また、位置ｘにおける成形型縁１３と積層体縁２３との距離は、ｋ×ｚ（ｘ）とされているので、距離ｚ（ｘ）に基づいて成形型縁１３と積層体縁２３との距離を設定することができる。

［第２実施形態］
図１５に示すように、成形型１０は、成形型基準面１１及び成形型曲げ面１２を有するブロック状の部材とされている。この成形型１０に後述する積層体２０が重ね合わせられることによって、積層体２０が成形型１０の形状に倣った形状に賦形されることになる。

成形型基準面１１は、屈曲面であり、図１４において成形型１０の上面とされている。この成形型基準面１１には、後述する積層体２０の積層体基準面２１が重ね合わせられる。
成形型基準面１１は、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように屈曲している。具体的には、成形型基準面１１は、Ｙ軸方向から正面視したときに、略中央を底部（以下、「成形型底部１１ｃ」という。）とした凹形状をなしている。成形型底部１１ｃは、Ｙ軸方向に沿って線状に延在している。

成形型曲げ面１２は、成形型基準面１１と接続された面であり、図１５において成形型１０の正面とされている。この成形型曲げ面１２には、後述する積層体２０の積層体曲げ面２２が折り曲げられて重ね合わせられる。
成形型曲げ面１２は、Ｘ軸方向に沿った成形型基準面１１の縁と接続されるとともに、該縁において成形型曲げ面１２と交差している。

なお、図１５において、成形型基準面１１と成形型曲げ面１２との間の角度はＸ軸方向から側面視して９０度をなしているが、角度はこれに限られない。ただし、後述する積層体基準面２１と積層体曲げ面２２との間の角度よりも小さい。

ここで、成形型基準面１１と成形型曲げ面１２とが交差する稜線を成形型縁１３とする。
成形型縁１３は、成形型基準面１１と同じように、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように屈曲している。これは、成形型縁１３が、成形型基準面１１の縁でもあることを踏まえれば当然のことである。

積層体２０は、積層体基準面２１及び積層体曲げ面２２を有している。

積層体基準面２１は、屈曲面とされている。この積層体基準面２１は、成形型１０の成形型基準面１１に重ね合わせられる。
積層体基準面２１は、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように屈曲している。具体的には、積層体基準面２１は、Ｙ軸方向から正面視したときに、略中央を底部（以下、「積層体底部２１ｃ」という。）とした凹形状をなしている。この凹形状は、成形型基準面１１がなす凹形状と対応している。積層体底部２１ｃは、Ｙ軸方向に沿って線状に延在している。

積層体曲げ面２２は、積層体基準面２１と接続された面である。この積層体曲げ面２２は、成形型１０の成形型曲げ面１２に向かって折り曲げられて重ね合わせられる。
積層体曲げ面２２は、Ｘ軸方向に沿った積層体基準面２１の縁と接続されるとともに、該縁において積層体曲げ面２２と交差している。

なお、積層体基準面２１と積層体曲げ面２２との間の角度はＸ軸方向から側面視して成形型基準面１１と成形型曲げ面１２との間の角度よりも大きくなるように設定されている。すなわち、図１５に示す状態のように、積層体基準面２１が成形型基準面１１に重なり合うように積層体２０を成形型１０に載置したときに、積層体曲げ面２２は、成形型曲げ面１２から浮くことになる。

ここで、積層体基準面２１と積層体曲げ面２２とが交差する稜線を積層体縁２３とする。
積層体縁２３は、積層体基準面２１と同じように、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように屈曲している。これは、積層体縁２３が、積層体基準面２１の縁でもあることを踏まえれば当然のことである。

以上の通り説明した成形型１０と積層体２０との間において、積層体縁２３は、成形型縁１３に対して次のような位置関係をとるように設定される。

すなわち、図１６及び図１７に示すように、成形型縁１３は、Ｘ軸方向に沿って直線状とされている。

一方で、積層体縁２３は、積層体底部２１ｃが成形型底部１１ｃに一致するように積層体基準面２１が成形型基準面１１に重ね合わせられた状態において、成形型基準面１１上で成形型縁１３からずれている。
詳細には、積層体縁２３は、積層体基準面２１の側端部２１ｂと交差する部分（点）において成形型縁１３と一致しており、それ以外の部分では成形型縁１３からずれている。
更に詳細には、積層体縁２３は、側端部２１ｂから積層体底部２１ｃに向かうにつれて成形型縁１３から離間するように成形型縁１３からずれている。すなわち、側端部２１ｂから積層体底部２１ｃに向かうにつれて、積層体縁２３の成形型縁１３からのずれ量が大きくなっている。
このため、積層体縁２３は、Ｚ軸方向から平面視したときに、略逆Ｖ字形状をなしている。

図１８には、図１７においてＸ軸方向の複数個所でのＹ－Ｚ平面における断面図が示されている。このとき、Ａ－Ａ断面は積層体底部２１ｃを通る断面図であり、Ｃ－Ｃ断面は側端部２１ｂを通る断面図であり、Ｂ－Ｂ断面はＡ－Ａ断面とＣ－Ｃ断面との間の断面図である。
これによれば、積層体縁２３は、側端部２１ｂから積層体底部２１ｃに向かうにつれて成形型縁１３から離間するように成形型縁１３からずれているので、Ａ－Ａ断面からＣ－Ｃ断面に向かうにつれて積層体縁２３の位置が成形型縁１３から離間することになる。

以上のように設定された積層体縁２３は、以下のように作用する。なお、基本的な原理は、第１実施形態と同様である。
すなわち、まず、図１５に示すように、積層体基準面２１が成形型基準面１１に重なり合うように、積層体２０を成形型１０に載置する。
次に、図１９に示すように、積層体曲げ面２２が成形型曲げ面１２に重なり合うように、積層体曲げ面２２を成形型曲げ面１２に向かって折り曲げる。

前述の通り、図１７に示すように、積層体縁２３は、側端部２１ｂから積層体底部２１ｃに向かうにつれて成形型縁１３から離間するように成形型縁１３からずれている。このため、中央部側にある積層体曲げ面２２ほど成形型１０の角部をショートカットする量が大きいことになる。言い換えると、中央部側にある積層体曲げ面２２ほど積層体曲げ面２２が引き上げられる寸法Δｄが大きいことになる。
とすれば、成形型曲げ面１２に重ね合わせられた積層体曲げ面２２は、Ｙ軸方向から正面視したときに、中央部側に寄ることになる。このため、中央部における積層体曲げ面２２の繊維シート不足が補われることになる。

なお、本実施形態におけるｚ（ｘ）は、積層体２０の側端部２１ｂを通過するＹ－Ｚ平面における断面において、成形型縁１３に対応する点Ｐｔを基準とする。すなわち、当該Ｙ－Ｚ平面と成形型縁１３との交点が点Ｐｔとなる。

［変形例］
図２０に示すように、成形型基準面１１は、湾曲面とされていてもよい。
成形型基準面１１は、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、成形型基準面１１は、Ｙ軸方向から正面視したときに、略中央を成形型底部１１ｃとした滑らかな凹形状をなしている。

また、積層体基準面２１は、湾曲面とされていてもよい。
積層体基準面２１は、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、積層体基準面２１は、Ｙ軸方向から正面視したときに、略中央を積層体底部２１ｃとした滑らかな凸形状をなしている。この凸形状は、成形型基準面１１がなす凸形状と対応している。

本実施形態では、以下の効果を奏する。
すなわち、積層体縁２３は、凹形状の側端部２１ｂから積層体底部２１ｃに近付くにつれて成形型縁１３からのずれ量が大きくなっているので、積層体曲げ面２２を成形型曲げ面１２に重ね合わせたときに、積層体曲げ面２２の中央部側にある部分ほど成形型縁１３側に引き上げられ、側端部２２ｂ側にある部分ほど成形型縁１３側に引き上げられないことになる。これによって、積層体曲げ面２２を成形型曲げ面１２に重ね合わせたときに積層体曲げ面２２に生じる繊維シート不足を成形型縁１３と積層体縁２３とのずれによって補うことができる。

図２１に示すように、仮に成形型縁１３と積層体縁２３とが一致している場合、積層体曲げ面２２を成形型曲げ面１２に重ね合わせたときに、上記実施形態の場合と比較して、積層体曲げ面２２に繊維シート不足が生じてしまう。なぜなら、積層体曲げ面２２の中央部側にある部分が成形型縁１３側に引き上げられないからである。

また、位置ｘにおける成形型縁１３と積層体縁２３との距離は、ｋ×ｚ（ｘ）とされているので、距離ｚ（ｘ）に基づいて成形型縁１３と積層体縁２３との距離を設定することができる。

なお、図２２に示すように、第１実施形態及び第２実施形態において、成形型基準面１１と成形型曲げ面１２とがＲ部によって接続されて交差しているとき、成形型縁１３は、成形型基準面１１の延長線と成形型曲げ面１２の延長線とが交差する仮想的な稜線とされる。

また、積層体基準面２１と積層体曲げ面２２とがＲ部によって接続されてもよい。この場合、積層体縁２３は、積層体基準面２１の延長線と積層体曲げ面２２の延長線とが交差する仮想的な稜線とされる。

以上の通り説明した本実施形態は、例えば、以下のように把握される。
すなわち、本開示の第１態様に係る積層体（２０）は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面（１１）及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面（１２）を有する成形型（１０）に重ね合わせられる積層体であって、複数の繊維シートが積層されて構成され、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲しているとともに前記成形型基準面に重ね合わせられる積層体基準面（２１）と、前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差しているとともに前記成形型曲げ面に重ね合わせられる積層体曲げ面（２２）と、を備え、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面とが交差する稜線を成形型縁（１３）として、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁（２３）としたとき、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、前記成形型縁から前記成形型基準面上でずれている。

本態様に係る積層体によれば、積層体基準面が成形型基準面に重ねられた状態において、積層体縁は成形型縁からずれているので、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに、成形型縁からずれた積層体縁の位置に対応する積層体曲げ面は、成形型縁側に引き上げられることになる。これによって、積層体縁の成形型縁からのずれ量を調節して引き上げられる積層体曲げ面の量を調節することで、繊維シート余りや線シート不足を解消することができる。

また、本開示の第２態様に係る積層体は、第１態様に係る積層体において、前記成形型基準面及び前記積層体基準面が、前記所定方向に沿って凸形状に湾曲又は屈曲して、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁が、前記凸形状の頂部である積層体頂部（２１ａ）から側端部（２１ｂ）に近付くにつれて前記成形型縁からのずれ量が大きくなっている。

本態様に係る積層体によれば、成形型基準面及び積層体基準面は、所定方向に沿って凸形状に湾曲又は屈曲して、積層体基準面が成形型基準面に重ねられた状態において、積層体縁は、凸形状の頂部である積層体頂部から側端部に近付くにつれて成形型縁からのずれ量が大きくなっているので、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに、積層体曲げ面の両方の側端部側にある部分ほど成形型縁側に引き上げられ、積層体頂部側にある部分ほど成形型縁側に引き上げられないことになる。これによって、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに積層体曲げ面に生じる繊維シート余りを成形型縁と積層体縁とのずれによって吸収することができる。

また、本開示の第３態様に係る積層体は、第１態様に係る積層体において、前記成形型基準面及び前記積層体基準面が、前記所定方向に沿って凹形状に湾曲又は屈曲して、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、側端部（２１ｂ）から前記凹形状の底部である積層体底部（２１ｃ）に近付くにつれて前記成形型縁からのずれ量が大きくなっている。

本態様に係る積層体によれば、成形型基準面及び積層体基準面は、所定方向に沿って凹形状に湾曲又は屈曲して、積層体基準面が成形型基準面に重ねられた状態において、積層体縁は、側端部から凹形状の底部である積層体底部に近付くにつれて成形型縁からのずれ量が大きくなっているので、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに、積層体曲げ面の積層体底部側にある部分ほど成形型縁側に引き上げられ、両方の側端部側にある部分ほど成形型縁側に引き上げられないことになる。
これによって、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに積層体曲げ面に生じる繊維シート不足を成形型縁と積層体縁とのずれによって補うことができる。

また、本開示の第４態様に係る積層体は、第２態様に係る積層体において、前記成形型縁に沿った位置ｘにおける前記成形型縁と前記積層体縁との距離が、ｋ×ｚ（ｘ）とされている。ここで、ｚ（ｘ）は、前記成形型の前記凸形状の頂部である成形型頂部における前記成形型縁から位置ｘにおける前記成形型縁までの、前記所定方向から見たときの距離であり、ｋは、所定の比例定数である。

本態様に係る積層体によれば、位置ｘにおける成形型縁と積層体縁との距離は、ｋ×ｚ（ｘ）とされているので、距離ｚ（ｘ）に基づいて成形型縁と積層体縁との距離を設定することができる。

また、本開示の第５態様に係る積層体は、第３態様に係る積層体において、前記成形型縁に沿った位置ｘにおける前記成形型縁と前記積層体縁との距離が、ｋ×ｚ（ｘ）とされている。ここで、ｚ（ｘ）は、前記側端部の位置に対応する前記成形型縁から位置ｘにおける前記成形型縁までの、前記所定方向から見たときの距離であり、ｋは、所定の比例定数である。

本態様に係る積層体によれば、位置ｘにおける成形型縁と積層体縁との距離は、ｋ×ｚ（ｘ）とされているので、距離ｚ（ｘ）に基づいて成形型縁と積層体縁との距離を設定することができる。

また、本開示の第６態様に係る賦形方法は、複数の繊維シートが積層されて構成された積層体を成形型に重ねて賦形する賦形方法であって、前記成形型は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有して、前記積層体は、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲している積層体基準面及び前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差している積層体曲げ面を有して、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、前記積層体基準面を前記成形型基準面に重ね合わせる工程と、前記積層体曲げ面を前記所定方向に沿った折り曲げ線で前記成形型曲げ面に向かって折り曲げる工程と、を含み、前記折り曲げ線は、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体縁からずれている。

１０ 成形型
１１ 成形型基準面
１１ａ 成形型頂部
１１ｃ 成形型底部
１２ 成形型曲げ面
１３ 成形型縁
２０ 積層体
２１ 積層体基準面
２１ａ 積層体頂部
２１ｂ 側端部
２１ｃ 積層体底部
２２ 積層体曲げ面
２２ｂ 側端部
２３ 積層体縁
３０ 積層型
３１ 積層面

成形型曲げ面１２は、成形型基準面１１と接続された面であり、図１において成形型１０の正面とされている。この成形型曲げ面１２には、後述する積層体２０の積層体曲げ面２２が折り曲げられて重ね合わせられる。
成形型曲げ面１２は、Ｘ軸方向に沿った成形型基準面１１の縁と接続されるとともに、該縁において成形型基準面１１と交差している。

積層体曲げ面２２は、積層体基準面２１と接続された面である。この積層体曲げ面２２は、成形型１０の成形型曲げ面１２に向かって折り曲げられて重ね合わせられる。
積層体曲げ面２２は、Ｘ軸方向に沿った積層体基準面２１の縁と接続されるとともに、該縁において積層体基準面２１と交差している。

以下、比例定数ｋについて説明する。
図１１に示すように、成形型基準面１１と積層体曲げ面２２の外面との間の角度をθとして、成形型基準面１１の延長線と成形型曲げ面１２との間の角度をφとしたとき、比例定数ｋは、以下の式（数１）で表現される。

なお、図１１では一般化のために任意のφを用いているが、例えば図１０はφが９０度（１／２π［ｒａｄ］）の場合を表している。

成形型曲げ面１２は、成形型基準面１１と接続された面であり、図１５において成形型１０の正面とされている。この成形型曲げ面１２には、後述する積層体２０の積層体曲げ面２２が折り曲げられて重ね合わせられる。
成形型曲げ面１２は、Ｘ軸方向に沿った成形型基準面１１の縁と接続されるとともに、該縁において成形型基準面１１と交差している。

積層体曲げ面２２は、積層体基準面２１と接続された面である。この積層体曲げ面２２は、成形型１０の成形型曲げ面１２に向かって折り曲げられて重ね合わせられる。
積層体曲げ面２２は、Ｘ軸方向に沿った積層体基準面２１の縁と接続されるとともに、該縁において積層体基準面２１と交差している。

また、積層体基準面２１は、湾曲面とされていてもよい。
積層体基準面２１は、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、積層体基準面２１は、Ｙ軸方向から正面視したときに、略中央を積層体底部２１ｃとした滑らかな凹形状をなしている。この凹形状は、成形型基準面１１がなす凹形状と対応している。

Claims (6)

1. 所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有する成形型に重ね合わせられる積層体であって、
   複数の繊維シートが積層されて構成され、
   前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲しているとともに前記成形型基準面に重ね合わせられる積層体基準面と、
   前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差しているとともに前記成形型曲げ面に重ね合わせられる積層体曲げ面と、
   を備え、
   前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、
   前記成形型基準面と前記成形型曲げ面とが交差する稜線を成形型縁として、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、前記成形型縁から前記成形型基準面上でずれている積層体。
2. 前記成形型基準面及び前記積層体基準面は、前記所定方向に沿って凸形状に湾曲又は屈曲して、
   前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、前記凸形状の頂部である積層体頂部から側端部に近付くにつれて前記成形型縁からのずれ量が大きくなっている請求項１に記載の積層体。
3. 前記成形型基準面及び前記積層体基準面は、前記所定方向に沿って凹形状に湾曲又は屈曲して、
   前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、側端部から前記凹形状の底部である積層体底部に近付くにつれて前記成形型縁からのずれ量が大きくなっている請求項１に記載の積層体。
4. 前記成形型縁に沿った位置ｘにおける前記成形型縁と前記積層体縁との距離は、ｋ×ｚ（ｘ）とされている請求項２に記載の積層体。
   ここで、
   ｚ（ｘ）は、前記成形型の前記凸形状の頂部である成形型頂部における前記成形型縁から位置ｘにおける前記成形型縁までの、前記所定方向から見たときの距離であり、
   ｋは、所定の比例定数である。
5. 前記成形型縁に沿った位置ｘにおける前記成形型縁と前記積層体縁との距離は、ｋ×ｚ（ｘ）とされている請求項３に記載の積層体。
   ここで、
   ｚ（ｘ）は、前記側端部の位置に対応する前記成形型縁から位置ｘにおける前記成形型縁までの、前記所定方向から見たときの距離であり、
   ｋは、所定の比例定数である。
6. 複数の繊維シートが積層されて構成された積層体を成形型に重ねて賦形する賦形方法であって、
   前記成形型は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有して、
   前記積層体は、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲している積層体基準面及び前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差している積層体曲げ面を有して、
   前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、
   前記積層体基準面を前記成形型基準面に重ね合わせる工程と、
   前記積層体曲げ面を前記所定方向に沿った折り曲げ線で前記成形型曲げ面に向かって折り曲げる工程と、
   を含み、
   前記折り曲げ線は、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体縁からずれている賦形方法。