JP3803087B2 - シェル型繊維強化プラスチック部品の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、特に二成分合成樹脂による、シェル型繊維強化プラスチック部品製造の方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
１９９６年の１月３１日から２月１日にミュンヘンで行なわれたプラスチック工学会議“ポリウレタン技術 １９９６”において、クラインホルツ他が「自然繊維強化プラスチック・ポリウレタン樹脂の自動車内装支持部品」と題してその工程について論じ、その対応する講演はその時に発行された会議報告書（ポリウレタン技術 １９９６、ドイツ技術家協会−発行、 ISDN 3-18-234193-6）の１７ページから３０ページに掲載されている。既知の工程は自然繊維マット（亜麻、サイザル麻、ジュートなど）がマトリックス合成樹脂としてのポリウレタン（ＰＵＲ）に埋め込まれた、乗用車用ドアの内装ドアトリムの未仕上げ部品を製造する目的である。当該繊維マットは裁断された自然繊維から形成された多くの不織布から成り、それに使われる各々の自然繊維はランダムに配置されたレイヤに含まれ、均一な繊維組成となるようニードルでマット状に編まれ、保管用ロールの形でマット製造者により供給される。内装ドアトリムの製造中には、当該トリムの寸法に合うよう作られたブランク部品が繊維マットウェブから切り出されそして自然繊維の乾燥含有量に初期的に調整される。ポリウレタン樹脂の成分は、規定された方法で混合され、ロボットにより一定に単位面積あたりの一定量が平らなブランク上にスプレー塗布され、樹脂コーティングが局部的成分応力に合わせて局部的に変化することを可能にする。当該樹脂コーティングされたマットブランクは手で開放型成形プレスの雌型に置かれ、内装ドアトリムの締付け具先端が形成された硬質プラスチックでできたインサート部品は、同様に手で、予め当該雌型に置かれている。プレスされている間に、ポリウレタン樹脂が接着剤の役目を果たし、それらは未仕上げ部品と接着される。プレス作業は１００℃以上の温度で約４０から７０秒の間行なわれる。プレスの後、当該未仕上げ部品は取り除いても良い、しかしまだ変形を避けるため別の冷却装置において室温まで冷却しなければならない。しかしながら、この工程では、高い弾力性を有する不織布のみが明らかなしわを生ぜずに形成できる。引用した参考文献において製造される半製品−乗用車用ドアの内装ドアトリム−はこの点において高度の要求をしていない。この工程では、規則正しい長い繊維が連続的にまた直線的にマット全体に広がる弾力性のない繊維マットが、凹凸のほとんどない半製品に成形できる程度である。もし凹凸のより激しい半製品をこの工程により弾力性のない繊維マットを使用して製造するのであれば、これらの繊維マットはあらかじめ半製品に合わせた予成形品に加工されなければならない。しかしながら、これは複数のマットの繊維同士が互いの交差する点の隙間でポリマーで結合されることが前提となっている。しかしながら、このように繊維を熱可塑性材料にカプセル封入すると繊維マットはさらに高価になる。
【０００３】
アーヘンにある［プラスチック加工研究所］のドイツ技術家協会より出版された本、［RTM/SRIM: 繊維複合材料部材の連続製造］(ISBN 3-18-990015-9)の中で、アー・ブルンスによる寄稿２［RTM 樹脂注入工程による部材の開発と製造］（２８−３６ページ）の表題適用例の中で自転車用保護ヘルメットの外殻の製造装置について特に述べている。ポリエチレン繊維でできた繊維マットの補強ブランクが乾燥状態で成形ツールの雌型に挿入される。必要に応じて、局部的にこれから作られる半製品をさらに良好な構造とするインサート部品を前もって雌型に置いても良い。成形ツールを閉じることにより、繊維マットブランクは型の形状により特徴付けられる立体的形状にドレープされる。当該ブランクがしわを生ぜず型に置かれるように、適当な箇所に切り口を付けておかねばならない、又は縁で重なり合う多数のブランクで、各々がシェル構造の一部だけを覆うものを使用しなければならない。成形ツールを閉じた後、熱硬化性合成樹脂（例えばエポキシ樹脂（ＥＰ）、ビニルエステル（ＶＥ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）等）の反応性樹脂混合物が、例えば真空射出工程により、マットの繊維構造に注入され、そして型に置かれた繊維マットのブランク部品がその結果として含浸される。マトリックス樹脂は次に硬化することができる。年間製造量を増加するため、成形プレスは３セットの成形型を有し、そのため１サイクルで事実上同時に３つのヘルメット・シェルが製造できる。さらに、各々の成形型のセットは２つの下部（雌型）と１つの上部（雄型）から成り、１つの成形型セットの２つの雌型は、雄型の下で、成形プレスの両側から反対側に移動できるものである。成形プレスがこのような配置であるため、１つの半製品の反応時間の間、もう一方の雌型は、清掃や新たな部品のローディングといった、新たな作業サイクルの準備をすることができる。各々の成形型セットの２つの雌型は、一方で、雄型の下で交互にプレス位置に配置でき、そして、他方でプレスの外側にある、横方向にオフセットした準備位置に配置できる。これにより樹脂の反応時間を新たな作業サイクルの準備に使うことができる。当該既知のＲＴＭ工程の欠点はこれにより製造されるシェル型部品の繊維強化が中断されることである。これを回避するには、前に説明したように、より高価な樹脂マットの別個に前もって作られた予成形品が使われることが必要である。
【０００４】
上述した、同じ本の中の、ミカエリ他による寄稿１（１−２７ページ）［予成形品製造−成形］が合成繊維の高度な多孔質マットから予成形品を製造する設備の技術的側面と特に関係している。当該マットは−特に緩く打ち固められた織物又はガラス繊維の簀の目状スクリム(Gelege aus Glasfasern)又はガラス繊維粗紡糸）容易に曲げられるだけでなく本質的に少ない抵抗で切れるものである。これらのマットは−深絞り成形法における薄板金と類似した方法で−もしマットが成形の間縁から引張応力を掛けて保持されるなら驚くほど立体的にはっきりした表面輪郭に適合する。繊維構造の変形ポテンシャルを十分に利用するため、１つの雌型と１つの雄型から構成される二つ割成形ツールが成形のために必要である。新たな形状へ成形した後の繊維マットを安定させることが出来るように、これらの成形マットの繊維は低融点熱可塑性プラスチック又は熱反応性の熱硬化性材料物質の粉末でドープ処理され、この材料は複数の繊維の交差する点の近くの繊維の周囲に侵入して留まるようになることが望ましい。結合剤は成形の間マットを加熱することによる熱に反応し、それに続く冷却により安定する。このようにして製造された予成形品は新たな形状で非常に弱く安定しているだけで注意して取り扱われなければならない。その繊維マットは今までどおり高度に多孔質でマトリックス樹脂に関して吸収性が高い。この参考文献の中に記載された工程のための設備の例には、３つの繊維マットウェブの保管用ロールをもつ巻き出しステーションが備えられ、それら個々のウェブは三層のウェブとなるよう同時に送り出す。ウェブ上の横軸方向に伸縮し、前後に移動可能であるシャーリングカッタービームが所望の半製品であるように当該ウェブから個々のブランクを適当な長さに切るために使用される。いずれの場合にも、ブランクは加熱ステーション内で輻射及び／又は対流により結合用ポリマーの軟化温度まで加熱され、加熱された状態で迅速にクランプフレーム内で締め付けられ−クランプフレームとブランクの−両方が雌型と雄型ともに成形のため成形プレスの中に押し込まれる。マットの縁を固定するクランプフレームは部品の形状寸法に適合しそしてその縁の締付に関してマットの締付られた縁が張力が掛かったまま締付拘束からスライドして出すことができるように設計されている。これは確定した締付力でプレスされることができる特殊摩擦要素により達成でき、その締付力は空気シリンダーにより前もって決めることができ、そして繊維材料が成形の間にそれ自体スライドすることを可能にする。締付力は繊維が裂け(締付力が過大)ないよう及び／又は繊維マットが成形中に折れ曲がら（締付力過小）ないよう設定しなければならない。この方法で予成形品に成形される繊維マットは閉じられた成形型の中に繊維マットが再び冷却し、結合用ポリマーが交差する点において硬化するまで保管されなければならない。当該予成形品は、その時、それ自身ある一定の剛性を持ち、注意深く手でハンドリングすることができ、又は、例えば、それ自身の形状を維持している間にニードルグリッパにより、結果として下部成形型及びクランプフレームから取り外すことができる。予成形品のさらなる工程に進む前に、例えば上記で述べた繊維複合プラスチック部品を成形する工程において、クランプフレームの中に残る予成形品の縁はなおさら切断しなければならない。
【０００５】
ウー・ペー・ ブラウアーによる下記の論文：布補強熱可塑性プラスチックの成形技術への寄稿、ドイツ技術家協会 進行状況報告、シリーズ２：製造技術Ｎｏ．４３３、ドイツ技術家協会発行 １９９７（ISBN 3-18-343302-8）の中で、とりわけ説明しているのがシェル型の、有機材の薄板として知られる熱可塑性プラスチックパネルから作られた繊維強化プラスチック部品の製造工程である。この半製品はシート状をしており、−特にガラス又は炭素繊維といった−無機繊維のマットとマトリックス樹脂として熱可塑性プラスチック持つ事実上エンドレスのウェブで、そして通常次の加工者のためにコイルに巻かれて納入される。これから、半製品であるパネルが所望の寸法に切り出され、熱可塑性プラスチックのマトリックス用ポリマーの流体温度まで加熱されそして成形プレスの内部に載置される。しわなく雌型と雄型の間に加熱され軟化したパネルを成形することを可能にするため、それは成形の間引張られた状態に保たれ、各々の局部応力状態は半製品毎に経験に基づき最適化されねばならないものである。雌型の周りに配置されているのはクランプフレームであり、これに向かって軟化したパネルが締付けられる。締付けあごは多数の狭いローラの形状をしており、それらが各々調節可能な制動装置を備えている。これによりパネルは成形の間に調節可能な引張力の下でスライドして縁の締付け拘束から抜け出すことができる。このタイプの縁締付け具の欠点はこの縁締付け具の費用が非常に高価であり従ってこれを製作するのが非常に高価であるだけでなく操業中頻繁に混乱するおそれがある。その上、縁をギャップをあけずに制動ローラで堅固に保持するのは不可能である。それどころか、隣接する制動ローラの間の張力の無い種々の幅のストリップにしわが発生することが、構造的に避けられない。
【０００６】
ＤＥ １９８ ２９ ３５２ Ａ１に示された繊維強化プラスチックからシェル型成形品を製造するための工程及び機器もまた予備又は半製品として所謂有機材の薄板に基礎を置いている。そこに示された工程の場合、成形型内で所望の最終形状を製造する成形工程は予成形段階に先立って行なわれる。これはその結果として予成形および最終成形の２段階成形工程である。予成形の間、成形型の彫版の大略上まで持ってこられたパンチ(雄型)は成形型の上に広げられた軟化したプラスチックパネルに押し付けられ、結果として材料は形状を決定する彫版に大略似せて作られる。当該材料はその後になってようやく下からの真空引き及び上からの正圧により彫版に完全にプレスされそして最終形状はこの方法でシェル材料の中で作られる。この工程については提供される従順な繊維強化プラスチックパネルの縁締付けもまた２段階成形のものである。正確に言えば、予成形の間当該プラスチックパネルは大部分が摩擦なしにスライドして縁の締付け拘束から抜け出すことができるが、最終成形の間は一定の変形に抵抗する引張応力が、大部分しわを生ぜず変形を許容しながら縁に作用することができる。この目的のため、パネルの縁は２つの枠の間に締付けられ、その一つは成形型に対して定位置に固定され、もう一つはプレスを閉じた状態で成形型に対して前後に可動である。それはスプリングにより予め決められた予成形の間は小であり且つ最終成形の間は大である力で下部枠に対してプレスされる。スプリングの力によりプレスできるこのような１対の枠では、しかしながら、パネルの縁の外面全体にわたって同じ状態のままである引張力だけが成形の間プラスチックパネル上に働くことができる。さらに、この溶液は目の粗い繊維マットに容易に行き渡らせることができず、そのマットは一方で、異方性な反応をし−フィラメントの方向には柔軟性がなく；フィラメントの斜め方向には柔軟である−他方では、縁の部分から容易にばらばらに広がる危険に陥りやすい。
【０００７】
目の粗い繊維マットに基づく全ての工程についての問題点は、繊維マットのハンドリングである。記載された関連する装置は、少なくとも一つの巻回された材料ウェブから出発し、それは次から次に直接続く作業ステーションの直線的配列に沿って運ばれるように設計されているが、これが実際どのように行なわれるのか未解決のままである。ブランクが平らなコンベヤーベルト上を又は互いに平行に走る多くのコンベヤーストラップから構成されるグループの上を運ばれることは考えられる。もし、他方で、それが例えば加熱の後でマットブランクがすばやくクランプフレーム内に移動されることを意図しているのであれば、これはかなりの構造上及び作業上の問題を引き起こすであろう。さらに、密接に連なり合った製造ラインは、一方、固定したステーションの配列のため故障に弱い、なぜならどれか一つのステーションにおける故障が全てのラインを停止させるからである。故に、このような製造ラインの有用性は一般的に最適ではない。他方で、コンベヤ技術の観点から堅固に連結した作業ステーションの配列は非常に柔軟ではなく容易に違う製品に転換することもプロセスシーケンスを変更することもできない。
【０００８】
ブランクを手でハンドリングする場合には、製造装置は実際柔軟に設計されそして操作されることができるが、マット又は半製品は次に人により取り扱われなければならず、それは単調で肉体的にもきついばかりでなく、使用人の数が多いため高価で、特に他シフト作業の場合に高価となる。
【０００９】
既知の工程又は設備の場合についてのさらなる問題点はブランク部品の縁の状態であり、それは様々な程度に歪むかほころび、繊維が様々にばらばらに拡がる、特にもし（いつものように）織物又は表面上滑らかな繊維の簀の目状のスクリム、例えばガラス繊維が関連する場合である。ブランクの縁は切断手段が切れなくなっている場合切った直後にしばしば既にばらばらに拡がっている。織物の縁がばらばらに拡がることも、また大きなブランクが手で取り扱われるときにはしばしば避けられない。しかしながら、ブランク部品の歪んだりほころびた縁は一方で作業場の中断に、そして他方で不合格品につながる。
【００１０】
前述の従来技術を踏まえて、シェル型の、半製品形状の範囲に関して重大な制限を設けることなくさらに容易に自動化でき、しかし同時にそれにもかかわらず工程の構成においてフレキシビリティを有し、さらに、効率的で作業信頼性がある、繊維強化プラスチック部品を製造するための方法及び製造装置を提案するのが本発明の目的である。
【００１１】
この目的は方法に関して特許請求項１全体に記載された特徴、及び製造装置に関して特許請求項１５全体に記載された特徴による本発明に基づき達成される。
【００１２】
従って、多くの異なる手段、それらはしかしながら基本的な問題を達成しようという共通の目的をもつものである、が提案される。第１に、ステップの配列において製造方法が単純化され、しわを生ぜずに所望のシェル型に繊維マットを成形するという点が、一方で、そして成形型における含浸した繊維マットの硬化が、他方で、結合されて単一方法のステップになる。その上、繊維マットは乾燥状態でのみ取り扱われ、それは故障のないプロセスシーケンスに非常に貢献する。さらに、プロセスステップは全ての影響を受ける構成要素が、すなわちどんなインサート部品でも、置かれる予定の部分的予成形品、半製品であるブランク部品及びマトリックス樹脂、が工業ロボットによって自動的にハンドリングすることができるように、構成される。この目的のために必要な雌型の上の自由空間、そこでは前述のハンドリング作業が行なわれ、雌型を水平に移動することができそして一時的に成形プレスから外に出ることにより創られる。
【００１３】
本発明により達成できる効果は以下のとおりである。
・ 工程の単純化及び短縮化、
・ プロセスシーケンスの柔軟な構成、
・ 半製品のシェル形状が大きく凹凸しているにも関わらず繊維マットがしわを付けずに流れること、
・ 高度な自動化、
・ 単純化された部品ハンドリング、
・ 樹脂で濡れた部品ハンドリングを避ける、
・ 結果として、より高度な設備の有効性。
【００１４】
本発明を構成する目的に適った実施例は、この点において特許請求項４（方法）によるもの及び特許請求項１５（装置）によるものが特に強調され、すなわち半製品であるブランクを、特に切断ホイールとして知られ、金属部品や石のスラブを切断するためにアングルグラインダーとして使用される、高速回転薄刃砥石車により保管されていた繊維マットウェブから裁断することである。本出願におけるこの切断技術は事実上磨耗がないだけでなく、常時適切に切断できるようになり、すなわちほころびや歪がなくなり、これはホイールが長期間使用された後においてもなおさらである。繊維マットの切断の間、慣性力のため、固定して保持された繊維に対する薄刃砥石車の研磨粒子の高い衝撃速度のため、繊維は磨砕されるというよりむしろ局部的に叩き落される。もし、それが長期間繰り返して使われるとき、薄刃砥石車の周上の研磨粒子は磨耗により丸くなるか平らになり−これは増加する砥石車の進みの間の抵抗によりに当然のこととして明らかにされる−砥石車の周上は、それは例えばダイヤモンド粒子でできた、不織ダイヤモンド及び／又はその他の結合された硬い粒子の、ドレッシングツールによるドレッシング作業により再び粗くすることができる。非常に長い間使用された後、多くのそのようなドレッシング作業により砥石車が磨り減ることが、せいぜい考えられる。砥石車の回転速度を対応して増加することによりこれを補うことは容易に可能であり、その結果ほぼ一定の周速度で繊維マットを切断することが引き続き可能である。
【００１５】
繊維マットのためにここに提案した切断技術の切断要素の驚くほどに高度な耐用寿命は厳密な考慮のもとで理に適っている。提案した切断ホイールの形状寸法が未定義の"切刃"−実際にはそれらは衝撃刃(impact edges)であるが−の体積磨耗は形状寸法の定義された形状の従来型切断要素、それらが回転カッターであろうと振動カッターであろうと、振動の場合、局部的に限定的な切断シャー又はウェブの全幅を１行程で切り裂くシャーリングカッタービームであるが、の体積磨耗よりはるかに大きい。未定義の切断エッジの形状寸法を持つ砥石車の全周上の多くの研磨粒子はそれらが平らになったり丸くなったりしない限り効果的な切断要素として利用できる。従来型切断要素の場合、体積磨耗はいずれにしても非常に狭い、形状寸法が定義された形状の切刃の直刃域に限定される。この領域は、特に繊維マットの全幅に亘りゆっくりと横方向にそして繊維マットの全部に亘って移動する振動カッター又はシャーを考えたとき、非常に狭い。定義された形状のエッジがもはや厳密に鋭くなくなり切り目(nick)が出るようになるとすぐに切断要素は引っ掛かり裂け始め、それは歪んで、汚くほころびた切れ端の形状から明らかである。切断要素は新しいものと交換しなければならない。
【００１６】
本件において、無機材料の繊維、例えばガラス繊維、セラミック繊維や炭素繊維は、特に使用される事になっており、切断装置及び常時一定の精度で適切に切断できることの問題は特に顕著である。従来型切断装置が使用されたとき、例えば前進方向可動の、振動カッター又はシャー又はシャーリングカッタービームなど、前述の繊維は磨耗に関して切断要素の比較的急速磨耗及び切れ端の裂けに結びつく危険があり、さらにそれは汚い変形及び／又は繊維マットの切れ端のほころびに結びつく危険がある。故に、切断要素の継続的更新が材料費だけでなく、これに関連して間接及び直接に要員の訓練及び作業の中断に掛かる維持費をも上昇させる。本発明により構成される製造方法であるか、本発明による製造装置であるかに関係なく、ここに提案した切断技術は無機材料から作られた材料ウェブが適切に切断されなければならない場所においてはどこでも同様に有利に使うことができることは非常に明白である。
【００１７】
完全を期するために、ついでながら補強目的の織物及び繊維マットウェブは、例えば超音波切断、水中に粒子を入れる場合と入れない場合の高圧ウォータージェット切断、レーザービーム切断の、未定義の切刃により基本的に異なる方法に基づいて切断されることができることを述べておくべきである。これの不利な点は、しかしながら、切断エネルギーを生み出すための技術的費用が高いことである。さらに、材料を高エネルギーのウォータージェット又はレーザービームにより切断することは、複雑な形状の輪郭に忠実に沿って切断することが問題である場合にのみ適用可能であると考えられるものであり、本件に関する出願には要求されていない。
【００１８】
本発明を構成する目的に適った実施例及びそれらの効果は各々のサブクレームから得られ；そうでない場合、本発明は図に示した模範的な実施例に基づき下記のとおり説明される。
【００１９】
図１によるレイアウトに示された製造装置はシェル型繊維強化プラスチック部品製造のための本発明による方法を実施するためのものである。これらは少なくとも、シェルの型に合わせた、単層エンドレス繊維マット、および、繊維マットの繊維を全ての辺において気孔が生じないように埋め込まれた、熱硬化性ポリマーマトリックスから構成される。繊維マットの初期状態では、それの繊維又は繊維束３は半製品であるブランク７に対して直線的で間断なく伸張する。マット複合材料内で広がった形状で走る方法であるため、繊維は半製品のシェル形状に成形された後であってもかなりの引張力を吸収することができ、しかし製織技術による無視できる程度の量は別として、繊維マットは伸ばされることはできない。他方で、繊維が非常に粗く結合されているという事実のために、繊維マットは本質的に大きな抵抗なく裁断可能であり、それは繊維マットの成形に利用される。
【００２０】
図示された製造装置は、雌型２２と雄型２３から構成される成形ツール２１を持つ開閉可能な成形プレス２０を有している。雌型は、成形プレスの底に配置され、繊維マットブランク７を載せるためのクランプフレーム２４に全周囲を囲まれている。クランプフレーム２４は雌型２２に対して空間的に固定した位置に保持され、クランプフレームの締付け面は、平面３０により決まり、雌型２２の型割り面２５と少なくとも大略一致する。クランプフレーム２４はクランプフレーム２４の上に置かれたブランク７の縁８がそれで堅固に締め付けられるよう、張力がブランク７に掛かったとき、その縁が調節可能な抵抗に対する縁締付拘束からスライドにより抜け出せるように設計されている。これについては以下にてさらに詳細に論議する。雌型２２及びクランプフレーム２４はユニット２６として据えられそして水平ガイド４１上で水平に移動可能に案内される。これにより雌型／クランプフレームのユニットが、一方で、雄型２３の下の成形プレス２０の中にある、作業位置Ａと、他方で、完全に成形プレス２０の外側にある、準備位置Ｖとの間で行き来して移動できるようになる。
【００２１】
成形プレス２０に並んで、図示した模範的実施例にある、工業用ロボットの作業範囲内に雌型／クランプフレームのユニットの準備位置Ｖが来るように配置された２つの工業用ロボット５８及び５８´がある。当該工業用ロボット５８及び５８´は床に近く、結果として、製造装置のベース部分全体をカバーできる水平ガイド６８及び６８´上で移動可能である。工業用ロボットの作業範囲内に同じように配置されているものには、さらに、硬質材料（硬質プラスチック、金属）でできたインサート部品９及び局部的に範囲を定めた繊維マットの予成形品１０の供給準備済み貯蔵品のための貯蔵品コンテナ６６がある。図示された工業用ロボット５８及び５８´は作業アームに２重或いは多重ツール又は直ぐに交換可能なツールを備えられ、その結果それらは種々の作業を行なうことができる。本発明では、主に、製造方法の流れの中で品物をハンドリングするものである。
【００２２】
複雑な表面形状を持つ比較的小さな硬質部品及び／又は局部的に制限された樹脂を含浸した繊維マットでできた補強部品（いわゆる予成形品）が製造されるべきプラスチック部品として供給されるため、工業用ロボットは、内部に載置されるインサート部品９に適合した、硬質部品把持部、及び／又は、しかしながら図に示されてはいないが、内部に載置される予成形品１０に適合した、織物部品把持部を備えているか又は装備可能である。そのような把持部及びロボットツールの交換技術はそれ自身既知のものである。
【００２３】
成形プレス２０に並んで、さらに、繊維マットウェブ２用巻き出しステーション５０、そのステーションには準備のできたウェブの自由端を保持する、保持バー５７があり、そして繊維マットの引き出された一部を、保持バー５７と平行に、切断するための切断装置５１が配置されている。少なくとも当該保持バー５７は工業用ロボット５８、５８´の作業範囲内に同様にある。繊維マットの切断及び本目的のために提供される装置については、以下に、さらに詳細に論議する。工業用ロボット５８、５８´は（少なくともブランク部品７が切断されハンドリングされる処理段階において）保管された繊維マットウェブ２から一部を巻き出し、そして切断ブランク７をハンドリングするためのバー形状をした把持部５９、５９´を各々備えている。
【００２４】
その上、工業用ロボット５８、５８´は反応性マトリックス樹脂をスプレー塗布するための制御可能な塗布用ノズル６１を装備可能である。この方法で、工業用ロボットはマトリックス樹脂を自動的に、準備位置Ｖに位置している雌型２２内に置かれた部分的予成形品、又は周囲を囲むクランプフレーム２４の上に置かれた繊維マットブランク７にスプレー塗布可能である。適切な混合比のマトリックス樹脂の個々の成分が別々に柔軟な接続管路を通りロボットに案内される塗装用ノズル６１まで保管及び計量ステーション６２から送り込まれる；これらの成分は塗装用ノズルの中で均質に混合される。
【００２５】
シェル型繊維強化プラスチック部品を製造する場合の方法(procedure)は次のとおりである：雌型２２及びクランプフレーム２４にブランク部品７及びマトリックス樹脂を自動充填するため必要とされる雌型２２及びクランプフレーム２４への制約を受けず、より広範囲に及ぶアクセシビリティは雌型２２及びクランプフレーム２４から成り、作業サイクルのこの段階の間に成形プレス２０から完全に外に出される水平可動ユニット２６により作り出される。雌型２２及びクランプフレーム２４の搭載が完了した後、当該ユニット２６は再び成形プレス２０の中でそして雄型２３の下の位置に戻される。
【００２６】
ブランク７をクランプフレーム２４上に置く前に、インサート部品９及び／又は局部的に制限された予成形品１０が、必要に応じ、雌型２２内に最初に載置される。部分的予成形品１０を注意深くハンドリングするため、必要な織物部品把持部をそれ自身既知のニードルグリッパとして適切に設計してもよい。織物部品把持部は凹形をし、予成形品の形状に適合しており、互いの方向に傾斜した軸方向に可動なニードルの集中したクラスターを有し、それは予成形品の繊維マット２に挿入することができるものである。前もって雌型内に載置された全ての予成形品１０は次のブランク７がクランプフレーム２４の上に載置される前にそれらの全表面に亘り一定に設定された量のマトリックス樹脂がスプレー塗布される。
【００２７】
インサート部品(インサート)及び／又は部分的予成形品(予成形)の配置の後、半製品である繊維マットブランク２が自動的に工業用ロボット５８、５８´により雌型２２の周囲を囲むクランプフレーム２４の上に置かれそしてブランクの縁８はクランプフレームにより取り去られる。配置されそして堅固に保持されたブランク７はその全表面に亘り一定に設定された量の反応性マトリックス樹脂が（雌型２２をカバーする領域に限定して）スプレー塗布される。この目的のため、可動的にガイドされたスプレーノズル６１は距離ａを離してブランク上を前後に移動する。
【００２８】
成形プレス２０の中に雌型／クランプフレームユニット２４が戻り続いて成形ツール２１が閉鎖することにより、ブランクは雌型２２の中にドレープされそしてそれによって所望のシェル形状に成形される。伸縮しないが繊維マットの広がりと同じ面において裁断可能なブランクでできたこのドレープがしわ又は初期の破れを発生せずに実現できるため、一定に設定された引張応力がブランク７においてクランプフレームにより維持され、クランプフレームにより縁がスライドして縁の締付拘束から抜け出すことを可能にしている。
【００２９】
ブランク７を雌型２２により予め決まるシェル形状にドレープしている間、ブランクの縁８が雌型２２の周囲を囲むクランプフレーム２４の側の縁の締付拘束からスライドして抜け出る。このドレープ段階の間にブランク７に掛かる一定の引張応力を維持するため、ブランクの縁８は一定の幅に亘り表面上覆われ、そして被覆手段３６は、ブランクの縁８を含み、定義された力で真空に引かれたクランプフレーム２４の通気性のある上の面３０に向かって吸引される。この表面被覆と局部的に分断されない縁締付は構造的観点から非常に容易に実現でき、締付けが点状になったり、局部的に分断することが回避されることで、しわのないドレープにとり特に効果的で、それはブランク自身にとっても害が少ない。プロセス工学の観点から、真空締付の特定の効果は真空締付の時間的及び領域別の変化を遂げることを許容することである。このため、クランプフレーム２４は領域別に種々の仕切られた空間３５に分割され、その結果、ドレープ段階の間に、被覆手段３６これに加えてブランク７の縁８は領域別に異なった力で異なった程度に領域別に真空引きされたクランプフレーム２４に向かって吸引される。
【００３０】
ドレープ段階の間、被覆手段３６これに加えてブランク７の縁８はまた時間により変化する力によりクランプフレーム２４に向かって吸引され、クランプフレーム２４又は領域を真空引きする真空度は時間により変化する。これは可変バイパス絞り弁により発生させることができ、それは−一定水準の強力な初期真空から始まる−局部的に及び／又は一時的に多かれ少なかれ外気が真空に引かれたクランプフレームバーに侵入することになりそれ故にそこの真空効果は多かれ少なかれ急激に低下する。真空圧縮に加えて、ドレープ段階の間に、ブランクの縁８は被覆手段３６により、予め設定できる力で、クランプフレーム２４の上の面３０に向かって、機械的に圧縮され、それは、このため、本質的に剛性を持った形態にできており、型が閉鎖された状態では、一連のスプリング３７によりクランプフレームに向かって弾力的に圧縮応力が掛けられる。この被覆手段の圧縮応力により、真空締付側の締付力に重なる縁締付の、長期間変わらない、ある一定の基本的力を与えるか設定することができる。被覆手段３６の範囲を超えて、スプリング３７の圧縮応力は種々のレベルに設定でき、その結果縁締付の基本的機械力は周辺部で大きさが異なっても構わない。
【００３１】
ブランク７の成形と同時に、しかし特にドレープ段階の終わりから及びその後にかけて、マトリックス樹脂は繊維と繊維の間にプレスされて閉じ込められた空気はそれから押し出される。その後、樹脂を含浸した繊維マット７は成形されプレスされた状態に特定の設定された時間中保たれ、そして同時に、成形ツール２１内のマトリックス樹脂は熱の影響により硬化する。
【００３２】
マトリックス樹脂の熱硬化のため、雄型及び雌型は必然的に加熱可能な型である；製造作業の間、雄型と雌型は硬化温度に調節される。準備又はローディング段階において、樹脂を含浸した予成形品１０又はブランク７は雄型に接触しないため、雄型２３は冷却される必要がない。雌型２２の冷却は、さらに、予成形品が置かれマトリックス樹脂が含浸される領域に限定してもよい。ある状況下では、比較的小型及び／又は層の数が少ない予成形品に対して事前のスプレー塗布を省くことが可能であるが、その場合には、マットブランク７がそれに相当するものとしてさらに念入りに関係する箇所にスプレー塗布される必要がある。雄型２３を冷却するのを省くことができ、そして大略同様に雌型２２も冷却できるため、比較的短い硬化時間が実現でき、なぜなら型部品を繰り返し冷却及び加熱する必要なく、すなわち少なくとも完全には必要ないのである。仕上がった半製品は成形ツールの外において冷却でき、取り外したばかりのプラスチック部品を凹型に対応する冷却した成形シェルに載置することは歪を避けるために効果がある。
【００３３】
成形ツール２１を開いた後、硬化したプラスチック部品１が取り除かれる。同部品が冷却した後、成形段階の間ブランク７を広げる役割をする、所望の半製品のシェル形状の外側にあるブランクの縁８が、半製品から切り落とされる。半製品のシェル形状のこのトリミング、すなわち半製品からブランクの縁８を切断すること、が目的に適った方法で高速回転薄刃砥石車により行なわれる。しかしながら、この作業段階は図示した製造装置の外で、別の作業ステーションの中で行なわれる。上記の砥石車−例えば金属又は石用の切断砥石を付けた市販で手に入る手持ち式アングルグラインダ−はプログラム可能な工業用ロボットによりシェル型半製品の境界を定める輪郭線に沿って案内されることができる。半製品をこの場合位置的に限定された、傾斜に対して安定して、固定できるようにするため、半製品は、半製品に凹形に対応する固定した嵌め合いシェルの中に受け入れられ、そしてそこで負圧の中で堅固に保持される。このトリミング段階の運動学的に逆転した状態において、シェル型半製品を位置的に限定された、傾斜に対して安定した、方法でトリミングされるようにロボットに案内される成形ツールの中に固定することもそして半製品の縁を堅固にと固定された、高速回転、薄刃砥石車又は切断砥石車に沿って案内することも可能である。
【００３４】
多層繊維マットの場合、クランプフレーム２４上の半製品であるブランク７の配置及び締付、その次の載置されたブランク７への反応性マトリックス樹脂のスプレー塗布は全てが載置されてスプレー塗布されたブランク７が一緒に成形されプレスされる前に所望の層数に応じた方法で繰り返される。プラスチック部品１における多層補強の場合、はじめから多層繊維マットウェブを供給することは容易に想像できることでもあるが、最初に存在を認めた従来技術から既知であるため、ブランクの連続的配置及びスプレー塗布は個々のブランクが他のブランクの上に横方向に載置されるので、この方法で繊維マットの通常存在する異方性を補償できるという効果がある。さらに、層を個々にスプレー塗布することは積層品内のマトリックス樹脂の均一な分布を確実にする。さらに、マトリックス樹脂の硬化時間はサイクル時間の決定要因でありそして、プレスと硬化を、交互に装填可能な二つの雌型での方法の自動タンデム運転の場合、個々の配置及び層のスプレー塗布を、予備時間内に行なう十分な時間があるため、ローディングは容易に多くの作業操作を包含できる。
【００３５】
完成したプラスチック部品に、例えば、ポリウレタン（ＰＵＲ）、より大きな力を与えるエポキシ樹脂（ＥＰ）が、好ましくマトリックス樹脂として使用される。ポキシ樹脂がスプレーで処理できるよう、すなわち開放系において、マトリックス樹脂に許容できないほど大きな空気の混入はなく、エポキシ樹脂をスプレー可能で流動性の高い粘度に設定し、塗装技術から既知の混合スプレーノズル６１により塗布され、樹脂の個々の成分が別々の管路で混合ノズルまで保管及び計量ステーション６２から送り込まれそして樹脂の個々の成分は大部分混合ノズル内で互いに良く混合される。狭く平らなジェット形状を持つスプレーノズルが、−短時間の観察では−いずれの場合でも繊維マットに比較的狭く平らで且つ短いストリップのみ塗布するため、塗布用に選ばれる。例えば、ノズル６１が選ばれ、及び／又はジェットの形状について、次のように設定され。すなわちスプレーされるべきブランク７からのスプレーノズルの距離ａを考慮に入れて、好ましくは約１０ｃｍの幅ｂでスプレーノズルの運動の間にエポキシ樹脂がスプレー塗布される。
【００３６】
既に簡単に上述したとおり、工程は多重配列であるため、望ましくは雌型２２及びクランプフレーム２４から構成される水平可動ユニット２６の２重配列であるが、工程の自動タンデム運転は、実現可能である。種々のユニット２６が成形プレス２０の外側で装填され成形プレス２０内で交互の周期で使われる。図示した模範的実施例の場合、二つの別々なユニット２６が、各々雌型２２及びクランプフレーム２４から成り、水平ガイド４１の上で水平方向に可動なように成形プレス２０内で上側に配置され、それは作業位置Ａと各々の準備位置Ｖ、Ｖ´の間を行き来して交互に置き換えられ、一つの準備位置Ｖは成形プレスの一側面に配置されそして残り(Ｖ´)はその反対側に配置されている。水平ガイド４１は成形プレスを貫いてプレスの一方から反対側まで連続的に伸びている。成形プレスの各々反対側を割り当てられた、二つのユニット２６は、模範的実施例の場合連結具４０により図示されそして、まるで一つの往復台のように、水平ガイド４１の上を、共に移動することができる。当該ユニットを移動するための関連した駆動装置は図に示されていない。移動用駆動装置とは関係なく、連結されたユニットを異なった末端位置（すなわち動作及び準備位置）において機械的に固定するため止め金具２７及び２８が備えられている。いずれの場合にも、各々新しい位置に変わる際に二つのうちの一つの固定した止め金具２８が水平ガイド４１の反対側の末端で２重ユニットの位置を固定する。成形プレス内に備えられ前後に可動の、二つのうちの一つの止め金具２７は、各々反対の方向に２重ユニットを固定する。特に、各々成形プレス内に位置した雌型２２は、雄型２３と共に適切に動作できるよう、雄型との関係で特に正確に設置されなければならない。
【００３７】
全ての製造装置の基礎構造装置、例えば工業用ロボット５８、５８´、巻き出しステーション５０、切断装置５１、貯蔵品コンテナ６６及び搭載ステーション６７は工程の作業の効率化のために二重化され、図示した模範的実施例の場合正確に言うと成形プレス２０の中心に対して対称的に配置されている。この場合、製造装置のロジスティック装置、すなわち貯蔵コンテナ６６及び搭載ステーション６７は、工業用ロボットの危険地域に入らずに手が届くように、製造装置の周辺に配置される。
【００３８】
自動化された方法で操業する、当該プロセスは、多くの繊維マットウェブ２が巻回されている保管用ロール５から作業が開始される。図には示されていないが、多くの保管用ロールが準備完了状態に保たれていることも考えられる。ここに記載した方法の場合であっても、一つの保管用ロールが空になった時に迅速にロールを交換することを考慮して、複合的な配置が望ましい。しかしながら、少なくとも個々の層が等方性である場合はいつも、さもなければそれらの層が補完するかそれらの異方性を相互に相殺する場合、保管用ロールの複合的な配置は、多層マットブランクの迅速な製造のためにも有利である。
【００３９】
個々のブランクを製造するため、保持機能において制御可能な、固定された保持バー５７により位置的に限定された方法で保持された、繊維マットウェブ２の自由端、はウェブの全幅に亘りロボットに案内された把持バー５９´により取出され、半製品である繊維マットウェブ２の一部が保管用ロール５から巻き出され、その一部の反対の端が第２のロボットに案内された把持バー５９に、同じようにウェブの全幅に亘って取出され、繊維マットウェブ２は固定された保持バー５７と第２の把持バー５９の間にある範囲を切り離されて切断ブランク７はクランプフレーム２４の上に載置される。
【００４０】
図１及び６に示した模範的実施例の場合、二つの別々な把持バー５９、５９´がブランク７のハンドリングのために備えられ、それらの各々別の工業用ロボット５８、５８´の作業アームの上に配置される。ブランク７のハンドリングの間、当該二つの把持バー５９、５９´は同期してお互いに対して等距離を移動する；当該二つの工業用ロボット５８、５８´はプログラムシーケンスに関して相互に一致してプログラム及び同期されなければならない。このようなハンドリングの効果は全ての起こり得る繊維マットの形態を容易にハンドリングすることが、すなわち体裁に対応した把持部を備えずにできることである。結果として、ハンドリングがフレキシビリティを有する。あるいは、ブランクのハンドリングのための二つの把持バー５９、５９´が、唯一の工業用ロボットにより取り扱われる一つの把持部フレームの一部であることも考えられる。柔軟性を向上するため、把持部フレームは種々のブランク７の形態に適合できるよう、寸法が可変に形成してもよい。どちらにしても、保管された繊維マットウェブ２から切り出された半製品であるブランク７はロボットに案内された把持バー５９，５９´により両端にて取出されクランプフレーム２４及び雌型２２の上に置かれる。
【００４１】
図６及び９に示したとおり、ブランク７をハンドリングする把持バーは被覆可能な吸引バー５９、５９´として形成される。これらは断面では、一つの平らな面に表面を覆うドリルホールのパターンを備える、閉じた中空形状体として設計される。中空形状体の内部は任意で負圧発生源３３に接続するか又は可変弁６３によって大気圧に曝しても良い。吸引が有効な平らな面はブランク７の縁８を押圧支持する状態にでき、それを負圧により空気圧の作用で堅固に保持する。吸引バー５９，５９´の高い保持力を確保するため、ハンドリング吸引バーの吸引が有効な平らな面は−模範的実施例に示すように−凹凸の粗部６４を備えても良く、それは粗面又は溝が形成された形状で良い。
【００４２】
図６及び９に示した模範的実施例に見られるとおり、吸引バー５９及び５９´には、例えば、ヒンジで接続された被覆板６０及び６０´が備えられる。最初に、すなわち吸引バー５９，５９´が把持されるべきブランク７の縁８を押圧支持する状態になったとき、実施例によるこれらの被覆板は横方向に揺れ戻り、孔の開けられた支持面を露出する。ヒンジによる被覆板の接続の代わりに、例えば自由に移動できる被覆板を含む、他の形状の関節接合又は接続も、また考えられる。その例の場合、吸引バーは可動的に関節接合された被覆板のヒンジ軸がブランク７の縁８の端とほぼ同一面に来るようにブランクの縁を押圧支持する状態にされなければならない。ブランク７の縁８の端が吸引バーにより空気圧的に取り出された後、端が下にある表面からわずかに持ち上げられた後、各々の被覆板は吸引バーに取り付けられたスイベル駆動装置（図示されず）により約２７０°回転させられ、ブランク７の取り出された端の上を通り外側に振り出され、気密な方法でブランク７の取り出された端をカバーする。このカバー方法のため、ハンドリング吸引バーの漏洩率は著しく減少する；同時に、吸引バーを堅固に保持する空気圧力もその結果増加する、それは吸引バー内の真空度が増加するからである。被覆板６０、６０´は結果的に空気と空気圧力エネルギーのエネルギー消費を減少させて、これと共に、保持力を増加させる役割を有する。
【００４３】
保持バー５７により準備保持された繊維マットウェブ２の自由端を第１のバーとして押し付ける状態になることができる吸引バー５９´はマットの切断された端に対して同一面で直接繊維マット２をその長手方向の端により押し付ける状態、すなわち張出しがない状態にすることができる。故に、この吸引バーの場合、関連する被覆板は、例えばピアノヒンジとして既知の、単純なヒンジにより吸引バー５９´の一つの長手方向の端の上で関節接合されることができる。第２のバーとしてストアから引き出された繊維マットの一部を押し付ける状態になる予定の−図６の左側に図示されている−図９による吸引バー５９は、保持バー５７と共に、切断作業の間、堅固に繊維マットウェブを保持する。切断装置５１の空間的要求のため、繊維マットにわずかな横方向の張出し６５が常時あり、それは吸引バー５９の長手側の上に張出している。この張り出しを固定させないために、被覆板６０は、力学的４本リンクによって、吸引バー５９´に接続される。これにより、一方では、被覆板の２７０°の旋回を可能にし、他方では、張り出し６５の周りを動くこと、それを上方に押し上げることを可能にする。例えば、被覆板６０を旋回させる方式では、被覆板のブランクの縁での適切な接触を損ない、また後に、クランピングフレーム２４への平坦な設置も損なってしまう。
【００４４】
クランプフレーム２４の上に載置されたブランク７の縁８がその上で堅固に空気圧的に保持できるよう、クランプフレーム２４のフレーム脚部は各々吸引バー２９、２９´として設計され、図２、３及び４に示すとおり、それらは断面では閉じた中空形状体として形成される。中空形状体の内部は任意で負圧発生源３３に接続するか又は可変弁３４によって大気圧に曝しても良い。負圧発生源は真空ポンプ４２及び真空タンク４３により構成される。各々の吸引バーの平らな面３０は、ブランク７の縁８を取り上げ、各々表面を覆うドリルホール３１のパターンを備えている。
【００４５】
ローディング段階の間、すなわちクランプフレーム２４がまだ成形プレス２０の外側にある時、吸引バーの内部はブランク７の移動の直前に真空に曝される。もしブランク７がロボットに案内された把持バーによりクランプフレームの上に載置されるのであれば、把持バーの真空は、−把持吸引バー５９、５９´の被覆板６０、６０´が横に振られ、ブランク７がクランプフレーム２４の上まで延びそれに押し付けられた後−スイッチを切られ、その結果載置されたブランク７は、クランプフレーム吸引バー２９、２９´の真空により直接引き継がれる。繊維マットブランクをクランプフレーム吸引バーの平らな面３０に載置することは、そこに通路を見出した空気の空気抵抗が急激に増加するため、空気は繊維マットのループや細孔を透過しなければならないからである。この通過抵抗に対応するよう、吸引バー２９、２９´内の負圧は、最初はまだ穏やかであるが、同様に急激に増加する。この負圧はローディング段階の間に、マトリックス樹脂塗布の間に及びユニットを作業位置Ａに押し込む間にクランプフレーム上に適切に載置されたブランク７を堅固に保持できるために適当である。
【００４６】
成形段階の間、すなわち成形ツールを閉じるとき及び含浸したブランクを雌型にドレープする間、ブランク７の縁８はクランプフレーム２４上で、それがスライドできるような方法で、著しく高い力で堅固に保持されなければならない。このため、マットの露出した表面は成形段階において被覆板３６により全周に亘り覆われる。大気圧の空気が今のところクランプフレーム吸引バーに入り込むことができる空気抵抗は今度は非常に急激に増加し、クランプフレーム吸引バー内の真空度も急激に増加する。結果として、縁８はより高い力の空気圧によりクランプフレーム２４の上で堅固に保持され、その結果ブランク７をドレープする間、雄型により繊維にかなりの引張力を強化できる。もし引張力のレベルが正確に設定されて引張力のレベルが正確にクランプフレーム２４の周りに分布されれば、一方でしわなく他方で初期の破れなく雌型２２の中に繊維マットをドレープすることが可能である。クランプフレーム吸引バー２９に沿って種々のレベルで空気圧的に効果的な堅固に保持する力に設定可能にするため、関係するクランプフレーム吸引バーは図３に示すように、種々の気室３５に細分化され、それらは互いに隔離され別々に作動できる。予め決められた負圧発生源の能力がコンスタントに高いものであると推定すると、個々の気室３５の真空度のレベルは各々流入する空気の量、すなわち漏れ速度に起因し、それは調節可能なバイパス絞り弁により設定可能である。
【００４７】
模範的実施例の場合（図２）、クランプフレーム吸引バー２９、２９´のための被覆手段３６は弾性的なたわみ性により雄型２３の上に配置され、それは成形プレス２０の中で上下動可能である。雄型２３が下がっている状態で、被覆手段３６もクランプフレーム２４に収まるブランク７の縁８上に下ろされ、被覆手段はスプリング３７により縁８に対して弾性的にプレスされる。被覆手段は雄型の彫版の前に配置され、その結果、雄型が下がったときに最初にブランクの縁８を押圧して支持することになる。被覆板３６は、一方で、柔軟で前後方向に追従可能で、その結果、ブランク７の縁８を全周に亘り膨らみなく押圧支持する。この目的のため、プレススプリングも接近して配置されている。他方で、被覆板は縁がスライドして縁締付け拘束から抜け出したときに曲がらないので水平方向に十分安定している。被覆手段の水平方向における安定性は同様にガイドボルトの接近した配列により強化され、いずれの場合でもそれらの一つはプレススプリング３７の内側に配置されている。
【００４８】
通常、穿孔された平らな面３０と被覆手段３６に空気圧的負荷可能な力は、局部的に必要な力で、ブランクの縁８をスライド可能に締付けるのに適当な力である。締付けられた縁が支障なくスライド可能にするため、模範的実施例の場合（図４）、クランプフレーム吸引バーの平らな面３０の表面は平滑な形状をしている；さらに、ドリルホールの表面を覆うパターンのドリルホール３１は平らな面まで丸みを付けた方法(丸み付け３２)で入り込んでいる。これにより繊維マットが制御された方法で締付けられている表面の間をスライドにより外に抜け出すことを可能にしている。特別な場合では、特に高い堅固な保持力が局部的に非常に限定された点に要求された場合及び／又はマットがスライドすることを避ける場合、吸引バーをハンドリングするため図９の例にならって、平らな面の表面の局部的な限定区域及び／又は被覆手段を凹凸を付けた粗面化することが望ましい。
【００４９】
ここで使用される方法、しかし一般的にも使われるが、そして無機繊維から作られたマットウェブを適切に裁断するための装置は、図６、７及び８により、以後詳細に検討される。
【００５０】
保管用ロール５から引き出された半製品である繊維マットブランク７は高速回転薄刃砥石車５２により繊維マットウェブから切断される。これは通例金属又は石用の切断砥石である。それは一方で、回転面に平行で且つ繊維マット２を堅固に保持している保持バー５７に沿って移動され、他方で、繊維マット２を通り特定の設定された前進率Ｖで、隣接して動作している把持バー５７に沿って移動される。この切断技術は非常に効率がよく、単純で、費用が掛からず且つ磨耗が少ない。長時間使用でも常時一定の正確さで切断可能で、歪み及びほころびのない砥石車が製造される。
【００５１】
固定保持された繊維マットの狭いストリップは、砥石車５２の先端に突き当てられ、高速周速度(３０００−５０００Ｕ／ｍｉｎ)で回転する砥石車により細かい繊維の断片に砕ける。先端の尖った粒子のほこりが作業場所の環境に入り込まないよう、砥石車５２は側面を繊維マットウェブ２から上に位置するカプセルで覆われてカプセル５３は吸引コネクション６９を介してほこり排除機に接続している。
【００５２】
切断装置が長時間使用後、砥石車５２の外周にある研磨粒子が磨耗のため丸くなるか平らになることがある。
【００５３】
これは切断装置を進めるとき抵抗が増加するのではっきり分かる。砥石車の磨耗の状態を監視することができるよう、繊維マットウェブ２を切り開いて切断装置５１を進めるための装置は前進力を計測する装置を備え、且つ信号装置も備えており、それは前進力が予め設定できる閾値を超えたとき外側で知覚できる信号を発する。これは図8により概略的に示した模範的実施例の場合、図示しないロッドガイド機構の上及びローラの上をスライドする切断装置５１がケーブルライン又はチェーンの連続ループ７０により進行ｖの方向に動かされ、分離切断の後、反対方向への急激な動きにより再び元に戻されることにより実現される。切断される繊維マットウェブ２の上を通り、横方向に伸びるループ７０は一方の端で回転駆動する駆動ローラ７１を越えて、他の一方の端で張力ローラ７２に案内される。水平方向に動けるように据付けられた張力ローラ７２は、張力スプリング７３の力に支持され、設定された圧縮応力下でループを維持する。もし砥石車５２に対する繊維マットウェブ２の抵抗、図８では左側に押し進む、が許容範囲を超えて増加すると、張力ローラ７２は抵抗に負けて反対方向に押し戻されて、右側に、スプリング７３に大きな張力を掛けることになる。この張力ローラの降伏運動はマイクロスイッチにより感知できる。保守要員のための音響及び／又は光学による警告信号は、そのマイクロスイッチを閉に入れることができる回路により出力される。次に、短時間砥石車５２の目直しの時間となる。
【００５４】
砥石車５２を問題なく迅速に目直しできるように、砥石車のカプセル５３には目直し工具５６を挿入する開口５４がある。開口は、ほこり排除を損なわないために、通常フラップ５５又はスライドにより閉じている。
【００５５】
回転する砥石車の外周に放射状に押し付けられた目直し工具５６により、新しい、角のある研磨粒子が再び砥石車の外周上に露出できる。
【００５６】
記載した本発明の応用により全体として以下の効果を達成可能にする：
・ しわのない織物ブランクのドレープのため、水平方向に有効な引張力が織物に明確に導入される。成形の間、当該織物は穿孔されたバーと空気不透過性バーの間に案内される。穿孔により負圧が高められる。非常に簡単な手段により、保持力は穿孔されたバーを種々の領域に細分化されて負圧をこれらの気室内で種々変化させることにより、正確にメーターで計測される。その上、ブランクの縁は周辺で支障なくある一定の幅をもって、すなわち個々の点又は短い線分領域の例とは異なり、表面積接触して堅固に保持される。ブランクの縁を表面積接触で分断なく堅固に保持することは、特にもし堅固な保持力が領域経時的に迅速に変化可能で且つその時々の要求に最適に適応するのであれば、ブランクがしわがなく型にドレープする度合いをさらに高める。
・ 二つの雌型を使い（二つの完全な型を使うことと比べて雄型を節約して）そしてマトリックス樹脂をブランク又は、適切な場合、部分的予成形品に塗布するため、サイクル時間は従来の方法(例えば射出方法)に比べて著しく短縮される。
・ エポキシ樹脂を処理するときでも開放系の使用によりタンデム運転を可能にし、それは効率的でサイクル時間を短縮する。
・ 本発明による方法は樹脂コートされた織物のハンドリングを回避し、その結果、汚れによる作業の中断のリスクを予防する。他の方法の場合、例えば装置の汚れのため、例えば可動ニードルを持つニードルグリッパでは、作業の中断は起こり続ける。その結果、本発明により設備の稼働率が改善される。
・ 設備の建設には最小の表面積が要求される。設備を囲むリング状に配置された始動用資材は、製造中にマガジンへの装填を可能にする。
・ 補強用織物を時間的且つ位置的にも処理の直前に所定の寸法どおりに裁断するため、追加的なハンドリング及び輸送が省かれる。結果として、ほころび及び織物の望まない歪みのリスクは最小化される。
・ 織物を所定の寸法に裁断することは形状寸法が未定義の切刃を用いて行われる。ガラス繊維及び炭素繊維の両方が切断手段の高い切刃品質及び長い耐用寿命により所定の寸法に裁断される。
・ 補強用織物のハンドリング、輸送及び位置決めは効果的な真空度の空気圧式把持装置により行われる。単純な構造に加えて、特に、これらの吸引バーの効果は、ブランクへの均等な力の伝達及びその結果とし事実上歪みなしに織物を配置することに見られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 製造装置のレイアウトを概略図で示す。
【図２】 成形型が開の状態の成形プレスの部分、縦断面図を示す。
【図３】 雌型と概略形式で示した負圧供給装置を含むクランプフレームから構成されるユニットの独立した平面図を示す。
【図４】 図２からのクランプフレーム吸引バーについての拡大詳細図ＩＶ、より拡大された部分でハイライトされた、クランプフレーム吸引バーの作動面に関してのさらなる詳細図を示す。
【図５】 雌型／クランプフレーム上に置かれた繊維マットブランクへのマトリックス樹脂のスプレー塗布作業を示す。
【図６】 巻取り保管から繊維マットブランクを切断する作業及び工業用ロボットによるブランクのハンドリングを示す。
【図７】 切断装置の詳細の拡大図を示す。
【図８】 切断装置の進みの概略図を示す。
【図９】 繊維マットブランクのハンドリングのための２つの吸引バーの内の１つであり、可動被覆板の接合部を含む、図６からの詳細図ＩＸの拡大図を示す。

Claims (33)

1. 雌型（２２）及び雄型（２３）を備える成形ツール（２１）を持つ成形プレス（２０）内で、繊維強化された熱硬化性プラスチックからシェル型プラスチック部品（１）を製造する製造方法であって、
   a) エンドレスの繊維マット（２）から切り出された半製品であるブランク（７）が、工業用ロボット(５８、５８´)により自動的に成形プレス（２０）の外に移動されている雌型（２２）の上に載置され、そしてブランク（７）は、ブランク（７）を包囲するクランプフレーム（２４）によって、ブランク（７）自身が供給可能なように、その位置で堅固に保持され、
   b) クランプフレーム（２４）に設置された当該ブランク（７）は雌型（２２）をカバーする範囲でその全表面にわたって所定量の反応性マトリックス樹脂が、移動可能に案内されたスプレーノズル（６１）によりブランク（７）から距離（ａ）離れた位置からスプレー塗布され、
   c) 雌型／クランプフレームのユニット（２６）を成形プレス（２０）に戻し且つ成形ツール（２１）の閉鎖後、ブランク（７）に一定に設定された引張応力を維持している間、ブランク（７）がしわ又は初期の破れを発生させず雌型（２２）の中にドレープされ、ブランク（７）は所望のシェル形状に成形され、同時にマトリックス樹脂が繊維と繊維の間の空間にプレスされるとそこに閉じ込められていた空気が押し出され、
   d) 樹脂を含浸したブランク（７）は成形され且つプレスされた状態で所定の設定時間維持され、同時に、成形ツール（２１）内のマトリックス樹脂は硬化され、
   e) 成形ツール（２１）を開放後、プラスチック部品（１）が取り除かれ、所望の半製品のシェル形状の外側に位置する、成形工程の間、ブランク（７）を伸張させるためのブランクの縁（８）、が半製品から切断される、
   工程が順次に行われることを特徴とするシェル型プラスチック部品の製造方法。
2. 雌型（２２）及びクランプフレーム（２４）から構成される水平可動ユニット（２６）が多重配列であるため、種々のユニット（２６）が成形プレス（２０）の外側で装填可能で且つ成形プレス（２０）内で交互の周期でハンドリングされることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 保管用ロール（５）に巻回された繊維マットウェブ（２）の自由端は、固定された保持バー（５７）により位置的に限定されて保持され、その保持機能は制御可能であり、ウェブの全幅に亘り、ロボットに案内された把持バー(５９´)により取出され、半製品である繊維マット（２）の一部が保管用ロール（５）から巻き出され、その一部の他の端が第２のロボットに案内された把持バー（５９）に、同様にウェブ（２）の全幅に亘って取出され、繊維マットウェブ（２）は固定された保持バー（５７）と第２の把持バー（５９）の間に位置する範囲を切り離されて、切断されたブランク（７）はクランプフレーム（２４）の上に載置されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 保管用ロール（５）から巻き出され且つ半製品である繊維マット（２）の一部が高速回転薄刃砥石車（５２）により巻回された繊維マットウェブから切断され、このとき、砥石車は、繊維マットウェブ（２）を堅固に保持した状態で、回転面に平行で且つ、２つの近接する保持又は把持バー（５７、５９）間の線に沿って移動され、繊維マット（２）を切り離す所定の設定された前進速度（ｖ）で移動されることを特徴とする、請求項１記載の方法の構成部品としての無機材料繊維から製造されたマットウェブを正確に切り離す方法。
5. 保管された繊維マットウェブ（２）から切断され且つ半製品であるブランク（７）は、ロボットに案内された把持バー(５９、５９´)により両端にわたって取出されてクランプフレーム（２４）及び雌型（２２）の上に載置される、ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
6. 当該１又は多数のブランクのうちの第１のブランク（７）がクランプフレーム（２４）上に載置される前に、最初にインサート部品（９）及び／又は局部的に範囲を定められた予成形品（１０）が雌型（２２）内に載置されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
7. ブランク（７）がクランプフレーム（２４）に載置される前に、予め載置されるべき全予成形品（１０）はその全表面に亘り一定に所定の設定量のマトリックス樹脂をスプレー塗布されることを特徴とする、請求項６記載の方法。
8. 半製品であるブランク（７）をクランプフレーム（２４）に載置し、且つ堅固に保持され載置状態のブランク（７）に反応性マトリックス樹脂をスプレー塗布することは、所望の層数に対応した方法で繰り返され、載置されてスプレー塗布されたブランク（７）の成形及びプレスはそれら全部が一体になったものについてのみ順次行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
9. エポキシ樹脂が、スプレー可能で高流動性を有する粘度に設定されて、マトリックス樹脂として使用され、スプレーされるブランク（７）からのスプレーノズル（６１）の距離（ａ）を考慮に入れて、５ｃｍから１５ｃｍの幅（ｂ）で、スプレーノズル（６１）の移動の間にエポキシ樹脂をスプレー塗布するようにスプレーノズル（６１）の選択及び／又はジェットの形状が設定されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
10. ブランク（７）を雌型（２２）により予め決定されたシェル形状にドレープしている間及び雌型（２２）を包囲するクランプフレーム（２４）の縁の締付拘束後にブランクの縁（８）がスライドして抜け出る間−以後ドレープ段階と呼ぶ−、ブランク（７）に掛かる一定の引張応力を維持するため、ブランクの縁は一定の幅に亘り表面上覆われて、被覆手段（３６）は、ブランクの縁（８）を含んで、設定された力で真空引きされたクランプフレーム（２４）の通気性を有する上面（３０）に向かって吸引されること、を特徴とする、請求項１記載の方法。
11. ドレープ段階の間、ブランクの縁（８）に沿った被覆手段（３６）が、異なる気室（３５）に細分化され異なる程度に真空引きされるクランプフレーム（２４）に向かって領域別に異なる力で吸引されること、を特徴とする、請求項１０記載の方法。
12. ドレープ段階の間、ブランクの縁（８）に沿った被覆手段（３６）が経時的に変化する力によりクランプフレーム（２４）に向かって吸引され、クランプフレーム（２４）又はその領域を真空引きする真空度は経時的に変化すること、を特徴とする、請求項１０記載の方法。
13. 真空圧縮に加えて、ドレープ段階の間に、ブランクの縁（８）は被覆手段（３６）により、予め設定できる力で、クランプフレーム（２４）の上面（３０）に向かって、機械的に圧縮され、その被覆手段は、本質的に剛性を備えた形態で且つ弾力的に圧縮応力を掛けられていること、を特徴とする、請求項１０に記載の方法。
14. 半製品のシェル形状のトリミングは、すなわち成形段階の間ブランク（７）を伸張するためのブランクの縁（８）を半製品（１）から切断することは、高速回転薄刃砥石車（５２）により行うことを特徴とする、請求項１記載の方法。
15. シェルの型に合わせた少なくとも単層エンドレス繊維マットと、繊維マットの繊維（３）の全辺に気孔が生じないように埋め込まれた、熱硬化性ポリマーマトリックス−以後マトリックス樹脂と呼ぶ−とから構成されるプラスチック部品（１）であって、そのエンドレス繊維マットは、初期状態では直線的で間断なく半製品であるブランク（７）に対して伸長する繊維又は繊維束（３）により形成される、シェル型繊維強化プラスチック部品（１）の製造装置において、
    ・ 雌型（２２）及び雄型（２３）から構成される成形ツール（２１）を備え、開閉可能な成形プレス（２０）を備え、
    ・ 雌型（２２）は、成形プレス（２０）の底部に配置され、ブランク（７）を載置するためのクランプフレーム（２４）に全周を包囲され、そのクランプフレーム（２４）が雌型（２２）に対して空間的に不動の位置に保持され、クランプフレーム（２４）に受け入れられるブランク（７）の締付面（平面３０）が雌型（２２）の型割り面（２５）と少なくとも大略一致し、
    ・ クランプフレーム（２４）はクランプフレーム（２４）の上に載置されたブランク（７）の縁（８）が、クランプフレーム（２４）で堅固に締め付けられ、張力がブランク(７)に掛かったとき、その縁（８）が調節可能な抵抗に抗して縁締付拘束からスライドで抜け出せるように設計されており、
    ・ 雌型（２２）及びクランプフレーム（２４）は１ユニット（２６）として据えられ且つ水平方向に移動可能に案内され、一方で、雄型（２３）の下の成形プレス（２０）の内に位置する、作業位置（Ａ）と、他方で、完全に成形プレス（２０）の外側に位置する、準備位置（Ｖ、Ｖ´）との間で行き来して移動可能であり、
    ・ 成形プレス（２０）と並んで、単数又は複数の工業用ロボット(５８、５８´)の作業範囲内に雌型／クランプフレームのユニット（２６）の準備位置（Ｖ、Ｖ´）が位置するように配置された少なくとも１つの工業用ロボット（５８、５８´）があり、
    ・ 単数又は複数の工業用ロボット(５８、５８´)の作業範囲内に、さらに、インサート部品（９）及び／又は局部的に範囲を定めた繊維マットの予成形品（１０）の供給準備済み貯蔵品のための貯蔵品コンテナ（６６）があり、
    ・ 少なくとも１つの工業用ロボット(５８、５８´)は内部に載置されるインサート部品（９）に適合した、硬質部品把持部、及び／又は内部に載置される予成形品（１０）に適合した織物部品把持部を備えており、
    ・ 成形プレス（２０）に並んで、さらに、準備済みのウェブ（２）の自由端を保持する保持バー（５７）がある、少なくとも一つの繊維マットウェブ（２）用巻き出しステーション（５０）と、そして引き出された繊維マット（２）の一部を保持バー（５７）と平行に切断するための、切断装置（５１）と、が配置されており、その保持バー（５７）は同様に工業用ロボット(５８、５８´)の作業範囲に位置しており、
    ・ 少なくとも１つの工業用ロボット(５８、５８´)は、さらに、保管された繊維マットウェブ（２）から巻き出し且つ切断されたブランク（７）をハンドリングする把持部(５９´)を備えており、
    ・ 少なくとも１つの工業用ロボット(５８、５８´)は、さらに、準備位置（Ｖ、Ｖ´）に位置する、雌型（２２）内に置かれた部分的予成形品、又はそこに置かれたブランク（７）に反応性マトリックス樹脂のスプレー塗布を行う塗布用ノズル（６１）を備え、このロボットの案内で塗布される塗布用ノズル（６１）はマトリックス樹脂の個々の成分の保管及び混合ステーション（６２）に割り当てられていることを特徴とするシェル型繊維強化プラスチック部品の製造装置。
16. 複数の別々なユニット（２６）が、各々雌型（２２）及びクランプフレーム（２４）から構成され、水平方向に移動可能な方法で成形プレス（２０）内及び上面に配置され、そのユニットは作業位置（Ａ）と準備位置（Ｖ、Ｖ´）の間を行き来して交互に置換えられることを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
17. 二つの分離した雌型／クランプフレームユニット（２６）は成形プレス（２０）の反対側に配置されることを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
18. 成形プレスの反対側に配置された、雌型（２２）及びクランプフレーム（２４）から構成される、二つの別々なユニット（２６）は相互に堅固に連結され且つ水平直線的方法で共に置換え可能に案内されることを特徴とする、請求項１７記載の製造装置。
19. 繊維マットウェブ（２）の切断装置（５１）は、高速回転薄刃砥石車（５２）から構成され、繊維マットウェブ（２）の横方向への調節可能な前進速度（Ｖ）で、砥石車（５２）の回転面に平行で且つ繊維マットウェブ（２）の自由端を堅固に保持する保持バー（５７）に平行に移動可能であることを特徴とする、請求項１５記載の構成部品としての無機材料繊維から製造されたマットウェブを正確に切り離す装置。
20. 砥石車（５２）は側面を繊維マットウェブ（２）上に突出しているカプセルで被包され且つカプセル（５３）はほこり排除機（吸引コネクション６９）に接続していることを特徴とする、請求項１９記載の装置。
21. フラップ（５５）又はスライドにより閉鎖可能で且つ砥石車（５２）の目直し工具（５６）を挿入するための開口（５４）をカプセル（５３）の外側の周辺部に備えることを特徴とする、請求項２０記載の装置。
22. 繊維マット（２）を通って切断装置（５１）を進行するための装置は、砥石車（５２）への繊維マット（２）の抵抗を計測する装置を備え、信号装置も備え、信号装置は前記抵抗が予め設定できる閾値を超えたときに外側で知覚可能な信号を発することを特徴とする、請求項１９記載の装置。
23. 砥石車（５２）はその軸方向に対して機械的に案内される目直し工具を備え、放射状に供給可能で且つその部品としてアキシアルサーボモータ前進駆動装置を備え且つラジアルサーボモータ送り込み駆動装置を備え、その工具により砥石車（５２）は、目直しの命令に対応して、自動的に予め入力可能なプログラムに従い目直し可能であることを特徴とする、請求項１９記載の装置。
24. クランプフレーム（２４）上に載置されたブランク（７）の縁（８）を堅固に保持するクランプフレーム（２４）のフレーム脚部(２９、２９´)は、吸引カバーとして設計されており、それは被覆可能で且つ断面は閉じた中空形状体として形成され、ブランク(７)の縁（８）を保持する平らな面（３０）及び表面を覆うドリルホール（３１）のパターンを備え、中空形状体の内部は任意で負圧発生源（３３）に接続し又は可変弁（３４）によって大気圧に曝すことが可能なように各々設計されることを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
25. 少なくとも一つのクランプフレーム吸引バー（２９）は細かく気室（３５）に細分化され、それは互いに隔離され且つ別々に作動可能なことを特徴とする、請求項２４記載の製造装置。
26. ブランク（７）の縁（８）を保持するクランプフレーム吸引バー(２９、２９´)の平らな面（３０）の表面は、少なくとも部分的に平滑形状で且つドリルホール（３１）の被覆パターンのドリルホールに丸みを付けた状態で入り込んでいることを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
27. 吸引バー(２９、２９´)として形成されたクランプフレーム（２４）のフレーム脚部の被覆手段（３６）は、雄型（２３）の上に配置され、被覆手段（３６）は成形プレス（２０）の中で上下動可能であり、そして、雄型（２３）が下がっている状態で、クランプフレーム（２４）に収まるブランク（７）の縁（８）上に下降されて当該縁（８）に対して弾性的に弾性体（３７）にプレス可能なことを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
28. ブランク（７）をハンドリングする把持バーは、被覆可能な吸引バー（５９、５９´）として設計され、吸引バーは断面で閉じた中空形状体として形成され、ブランク（７）の縁（８）を押圧による支持が可能な平らな面を有し且つドリルホール（７４）の表面の被覆パターンを備え、中空形状体の内部は任意で負圧発生源（３３）に接続し又は可変弁（６３）によって大気圧に曝すことが可能なことを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
29. ブランク（７）をハンドリングするブランク（７）の縁（８）を押圧による支持が可能な吸引バー（５９、５９´）の平らな面の表面は粗面化され又は溝が形成されることを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
30. 二つの別々な把持バー（５９、５９´）がブランク（７）のハンドリングのため備えられ、各々が夫々別々の工業用ロボット（５８、５８´）の作業アームに配置されることを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
31. 部分的予成形品（１０）をハンドリングするための織物部品把持部はニードルグリッパとして設計されることを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
32. 工業用ロボット（５８、５８´）、巻き出しステーション（５０）、切断装置（５１）、貯蔵品コンテナ（６６）及び搭載ステーション（６７）は工程の作業の効率化のために二重化されることを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。
33. 製造装置のロジスティック装置、すなわち巻き出しステーション（５０）、貯蔵コンテナ（６６）及び搭載ステーション（６７）は、製造装置の周辺に配置されることを特徴とする、請求項１５記載の製造装置。

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