JP3416198B2 - 複合材の成形装置 - Google Patents

複合材の成形装置

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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば航空機の構造
部材として利用される熱可塑性樹脂複合材の製品を成形
加工するための複合材の成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】繊維強化樹脂複合材は、比強度、耐食性
等の機械的性質に優れているため、航空機の構造部材と
して使用されている。
【0003】このような複合材としては、従来から利用
されてきた熱硬化性樹脂複合材(FRP)に加えて、最
近では、高耐熱性の熱可塑性樹脂をマトリックスとして
炭素繊維やガラス繊維を混入して強化した熱可塑性樹脂
複合材(FRTP)が注目されている。
【0004】熱硬化性樹脂複合材(FRP)や熱可塑性
樹脂複合材(FRTP)を成形するには、一般に、予め
平板状に積層したプリプレグ積層品をL形やコ形に予備
成形し、その予備成形したプリプレグ積層品をオートク
レーブやプレス機械を用いて成形して成形品とするよう
にしている。
【0005】複合材折曲成形装置として、固定マンドレ
ルとこの固定マンドレルの両側に上下動自在に設けられ
たサイドブロックと固定マンドレルおよびサイドブロッ
クを上方から覆う真空バッグとを備えたものは、実開昭
63−134719号公報に記載されている。
【0006】複合材の成形方法として、プリプレグ積層
品の上に金属製薄板を載せ、この金属製薄板に真空バッ
グを被せ、真空バッグの内側を真空吸引して成形するも
のは、特開平4−4112号公報に記載されている。
【0007】複合材の成形装置として、成形型上面のプ
リプレグ積層品を押圧した状態で、成形型支持軸に装着
された回転ブロックにより成形するものは、特開平4−
220327号公報に記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】真空バッグで覆う方式
の成形装置および成形方法では、熱可塑性樹脂複合材
(FRTP)の成形温度が真空バッグを構成するシート
材料の耐熱温度より高い場合に、予備成形を行うことが
できず、成形条件の制限となっている。
【0009】また、成形型上面のプリプレグ積層品を成
形型上面部にプレートで押圧し、回転ブロックで成形す
る装置では、プレートと回転ブロックの間のプリプレグ
積層品部を成形型に押圧させる力が働かない部分がある
ため、プレートと回転ブロックの間の成形品に段差やう
ねりが発生してしまうという問題がある。
【0010】本発明は上記した点に鑑みてなされたもの
で、成形品を安定した品質で安価に成形し得るようにし
た複合材の成形装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の複合材の成形装
置は、一側上縁を成形すべき成形品の曲げ部に対応した
曲面とした成形型と、成形型の内部に配設された成形品
加熱装置と、上記成形型の端面に上記曲面の曲率半径中
心に軸線が一致するように水平方向に突設した回転自在
の支持腕と、上記支持腕に枢着され垂直位置に回動した
時下面を成形型の上面と平行になる回転ブロックと、成
形すべき成形品の端部より延びる突出部を有し成形型の
上面に設けられた薄板と、この薄板の突出部を回転ブロ
ックの外側面に圧接して挟持する手段とを有し、成形型
の上面と回転ブロックの下面との間に成形すべき成形品
の厚さに薄板の厚さを加えた厚さに相当する間隔として
構成される。
【0012】また、本発明の複合材の成形装置は、挟持
する手段が、回転ブロックの外側面に形成した溝と、こ
の溝に嵌合する挟持板と、この挟持板を上記溝に当接す
るように付勢するばねと、成形型に設けた曲面の曲率半
径に略一致する湾曲面を有し支持腕の下側位置の成形型
に回動自在に固定され挟持板を押圧しつつ摺動させるガ
イドを有することを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明の複合材の成形装置においては、成形型
の上面と回転ブロックの下面との間に成形品の厚さに薄
板の厚さを加えた厚さに相当する間隔を形成すること
で、成形時に薄板にかかる張力を調整し、成形中成形型
の上に置いたプリプレグ積層板を、成形型の曲面の形状
に馴染みながら徐々に曲げることで、プリプレグ積層板
をしわの発生を抑えながら成形する。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例を図面につき説明する。
図1ないし図4において、符号1は複合材を断面コ字状
に成形するため成形型を示し、この成形型1は両側上縁
が断面円弧状をなしている。この円弧状部分2は、曲率
半径r(図3)の曲面を有している。この曲面は成形す
べき成形品の曲げ部に対応した曲面である。上記成形型
1の端面の曲率半径rの中心には、水平方向に延びる回
転軸3が軸線を上記中心に一致するように突設され、こ
の回転軸3に回転ブロック4が装着されている。
【0015】回転ブロック4は、隅部を丸くした断面矩
形状の本体部分5と、この本体部分5に一体に形成した
腕部分6とから形成され、腕部分6の回転軸3の中心か
ら回転ブロック4の4a面までの長さは、曲率半径rに
プリプレグ積層板7と金属製薄板8の厚さを加えた長さ
に設定されている。すなわち、回転軸3に装着された回
転ブロック4は、本体部分5を垂直位置に回動した時
に、回転ブロック4の4a面と成形型1の上面との間に
プリプレグ積層板7プラス金属製薄板8の厚さに相当す
る間隔を形成する。プリプレグ積層板7と金属製薄板8
の厚さの変動に応じて回転ブロック4の4a面と成形型
1との間隔を調節するには、図4に示すように、本体部
分5と腕部分6aとを別体とし、腕部分6に長孔9を長
手方向に延びるように設け、固定具10を介して互いに
結合することで行う。
【0016】回転ブロック4の本体部分5には、図3に
示すようにV形の溝11が形成され、本体部分5のV形
溝11に対向して挟持板12が配置されている。この挟
持板12の先端部13は、回転ブロック4の本体部分5
に設けたV形溝11に対応した形状をなしている。挟持
板12と回転ブロック4は、挟持板12に設けた保持部
12aと回転ブロック4の本体部分5に設けた保持部5
aに弾性体14を係合することで結合され、挟持板12
は、ガイドレール15に摺動自在に支持されている。こ
のガイドレール15は,回転ブロック4の回転とともに
回転ブロック4と挟持板12の間隔を連続的に調整し、
金属製薄板8にかかる張力を制御する。これにより、金
属製薄板8を曲げる際に、過程に応じた適切な張力を与
え、成形品の変形を防止する。
【0017】一方、上記成形型1の内部には、図2に示
すようにプリプレグ積層板7を加熱するための加熱装置
16および冷却装置17が配設されている。この冷却装
置17は、成形加工を行った後、成形品を冷却して固化
処理を早めることで、成形品の形状保持を確実にするた
めに使用される。
【0018】他方、上記回転軸3には、回転ブロック4
を回動させるための駆動装置18が装着されている。上
記駆動装置18は、一対の駆動軸19,19と、これら
2つの駆動軸19を作動連結するチエン装置20と、一
方の駆動軸19に歯車21を介して連結されたハンドル
22とを有して構成され、各駆動軸19はユニバーサル
ジョイント23を介して上記回転軸3に連結されてい
る。すなわち、2つの回転軸3は、ハンドル22を回す
ことで同期して回動する。
【0019】なお、図1において符号24は、プリプレ
グ積層板7及び金属製薄板8を押圧するための押さえプ
レートである。
【0020】つぎに作用を説明する。まず、成形型1の
回転ブロック4を、図3で2点鎖線で示す垂直位置にな
るように回動させる。つぎに、プリプレグ積層板7を、
プリプレグ積層板7の端部が回転ブロック4の下面と成
形型1の上面との空間を通して成形型1の外側に突出す
るように成形型1の上面の所定の位置に置く。ついで、
そのプリプレグ積層板7の上に端部がプリプレグ積層板
7より外側に延びるように金属製薄板8を載せる。そし
て、この金属製薄板8の端部を回転ブロック4の本体部
分5に設けたV形溝11と挟持板12により挟持し、挟
持板12に設けた保持部12aと回転ブロック4の本体
部分5に設けた保持部5aに弾性体14を係合すること
で、金属製薄板8に張力を加える。その後、金属製薄板
8の上に押さえプレート24を置き、プリプレグ積層板
7の成形型1への位置決めを行う。
【0021】ついで、成形型1の加熱装置16を作動さ
せることでプリプレグ積層板7を加熱し、プリプレグ積
層板7が所定の温度(成形温度)に達したら、駆動装置
18を作動させ、回転ブロック4を図4で示すように動
かし、さらに回転ブロック4を動かすことで、図3の2
点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで回動させる。
回転ブロック4の下面と成形型1の上面との間隔は、プ
リプレグ積層板7の厚さプラス金属製薄板8の厚さに相
当する距離であるから、プリプレグ積層板7は、回動す
る回転ブロック4により弾性体14とガイドレール15
により張力が加えられている金属製薄板8とともに、成
形型1の曲面2に押し付けられながら移動する。この場
合、プリプレグ積層板7は、加熱装置16により暖めら
れており、無理な力が作用せず、プリプレグ積層板7
は、張力が加えられている金属製薄板8に助成されなが
ら成形型1の曲面2の形状に馴染みながら徐々に曲げら
れる。そのため、成形されるプリプレグ積層板7はしわ
の発生を抑えながら、成形型1の成形面に沿った成形品
を成形する。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の複合材の成
形装置によれば、プリプレグ積層板の曲げ成形部には、
常に成形型に押圧する力が働くため、成形品にしわを発
生させることなく、成形型になじんだ形状に成形でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】複合材の成形装置の平面図。
【図2】複合材の成形装置の側面図。
【図3】成形品の成形後の状態を示す図。
【図4】成形品の成形途中の状態を示す図。
【符号の説明】
1 成形型 3 回転軸 4 回転ブロック 5 本体部分 6 腕部分 7 プリプレグ積層板 8 金属製薄板 11 V形溝 12 挟持板 15 ガイドレール 18 駆動装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−220327(JP,A) 特開 昭62−151225(JP,A) 特開 昭62−252614(JP,A) 特開 平2−46694(JP,A) 特開 平3−295631(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 53/04 B21D 5/04 B21D 7/025

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一側上縁を成形すべき成形品の曲げ部に対
    応した曲面とした成形型と、成形型の内部に配設された
    成形品加熱装置と、上記成形型の端面に上記曲面の曲率
    半径中心に軸線が一致するように水平方向に突設した回
    転自在の支持腕と、上記支持腕に枢着され垂直位置に回
    動した時下面を成形型の上面と平行になる回転ブロック
    と、成形すべき成形品の端部より延びる突出部を有し成
    形型の上面に設けられた薄板と、この薄板の突出部を回
    転ブロックの外側面に圧接して挟持する手段とを有し、
    成形型の上面と回転ブロックの下面との間に成形すべき
    成形品の厚さに薄板の厚さを加えた厚さに相当する間隔
    を形成したことを特徴とする複合材の成形装置。
  2. 【請求項2】挟持する手段が、回転ブロックの外側面に
    形成した溝と、この溝に嵌合する挟持板と、この挟持板
    を上記溝に当接するように付勢するばねと、成形型に設
    けた曲面の曲率半径に略一致する湾曲面を有し支持腕の
    下側位置の成形型に回動自在に固定され挟持板を押圧し
    つつ摺動させるガイドとを有することを特徴とする請求
    項1に記載の複合材の成形装置。
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