JP4751536B2 - Method for manufacturing a structure having a closed space - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、閉空間を有する構造体の製造方法に関し、特に、閉空間を有する繊維強化樹脂複合材製の構造体を、リベット等の機械的結合手段を使用することなく接着によって一体的に成形し、製造上の労力・コストの低減、および、製造サイクルの迅速化を図ることができる閉空間を有する構造体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
航空機や宇宙構造物は、その用途の特殊性から、その構造が高強度でかつ軽量であることが望ましい。このため、航空機の主翼、尾翼、胴体などを構成する際には、主として外殻の部材に荷重を担わせるセミモノコック構造が採用されており、このセミモノコック構造の代表例としては航空機の主翼が挙げられる。航空機の主翼は、前縁部分、桁間部分および後縁部分から構成されており、この中の桁間部分は、前桁、後桁、上下外板、ストリンガー、リブなどから構成される箱型構造とされている。
【0003】
前記した箱型構造のように、その内部に閉空間を有する構造体を構成する手法としては、(1)金属材料または複合材料から調製した板状体100を使用して図7に示すような開口部210を有する直方体状の箱状体200を構成し、その開口部210に設けたフランジ211の上部に上部板状体300を配置し、これらフランジ211と上部板状体300とを図8で示すように機械的結合手段(リベット)400を使用して結合する手法や、(2)複数の組み合わせ式の金属製マンドレルを使用して、開口部を有する直方体状の箱状体をRTM法によって2個成形し、これら2個の箱状体の開口部同士を機械的結合手段を使用して結合する手法などが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記(1)の手法による場合には、図7および図8で示したように、箱状体200の開口部210に設けたフランジ211および上部板状体300の周縁部にリベット孔を設ける作業や、リベット締め作業などの煩雑な作業が必要であった。また、前記した航空機の桁間部分のように大型の構造体を構成する場合には、多数のリベット400を必要とするために重量が大きくなり、軽量化の要請に反することとなっていた。さらに、別途リベット400を製作するためのコストも嵩んでいた。
【0005】
また、前記(2)手法による場合には、やはり、箱状体の開口部同士をリベット結合する必要があるため、前記したような作業の煩雑化、構造体の重量増加、コストの嵩みなどの問題が同様に生じていた。また、構造体の形状に合わせた金属製マンドレルを使用する必要があるため、形状の異なる金属製マンドレルを多数準備する必要があった。さらに、RTM法の加熱工程の際に、成形された箱状体が熱収縮するため、金属製マンドレルをこの箱状体内部から引き抜く作業(脱型作業)が困難で、製造サイクルの遅延をもたらしていた。
【0006】
本発明の課題は、閉空間を有する構造体の製造方法において、自在に変形可能で脱型が容易なフレキシブルマンドレルを使用することにより、製造上の労力および製造コストを低減させ、かつ、製造サイクルの迅速化を達成することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、例えば図1ないし図6に示すように、板状体、および、開口部と開口部内方に延在する接着代と開閉自在な作業孔とを有する箱状体を構成部材とし、閉空間を有する構造体を機械的結合手段を用いずに一体的に製造する方法であって、
接着代を有する複数の前記板状体から前記箱状体を形成してシリコンゴム製のビーズを主構成要素とするフレキシブルマンドレルを充填する箱状体形成工程と、
熱硬化型の接着剤を介して前記閉空間を構成する構成部材を組み合わせるとともに、前記フレキシブルマンドレルが前記閉空間内に充填された構造体を一時的に形成する閉空間形成工程と、
前記構造体を所定の治具で固定し加熱して前記フレキシブルマンドレルを膨張させて前記閉空間内側から外側へと押圧力を作用させるとともに前記接着剤を硬化させる加熱工程と、
前記フレキシブルマンドレルを前記閉空間内から排出する排出工程と
を備えることを特徴とする。
【0008】
請求項1記載の発明によれば、リベット結合工程を経ることなくフレキシブルマンドレルを使用して閉空間を有する構造体を接着により一体的に製造することができるので、リベット孔を設ける作業、リベット締め作業などの煩雑な作業が不要となり、製造上の労力を格段に低減させることができる。
【0009】
また、請求項1記載の発明によれば、金属製マンドレルを使用せずにフレキシブルマンドレルを使用して閉空間を有する構造体を製造することができるので、製造する構造体の形状に合わせた多種類の金属製マンドレルを準備する必要がない。従って、製造コストを格段に低減させることができる。
【0011】
請求項1記載の発明によれば、金属製マンドレルを使用せずにフレキシブルマンドレルを使用して閉空間を有する構造体を製造することができ、このフレキシブルマンドレルを製造終了後に作業孔から容易に排出することができる。従って、従来困難であった脱型作業がきわめて容易となり、製造サイクルの迅速化をもたらすことができる。
【0012】
また、請求項1記載の発明によれば、金属製マンドレルを使用せずにフレキシブルマンドレルを使用して閉空間を有する構造体を製造することができ、この製造工程に使用したフレキシブルマンドレルを製造終了後に作業孔から排出して次の製造工程に再使用することができる。従って、製造コストを格段に低減させることができる。
【0013】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の閉空間を有する構造体の製造方法において、前記フレキシブルマンドレルは、シリコンゴム製のビーズのみから構成されたものであることを特徴とする。
【0014】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の閉空間を有する構造体の製造方法において、例えば図2に示すように、前記フレキシブルマンドレルは、シリコンゴム製のビーズにガラスビーズを混入させたものであることを特徴とする。
【0015】
請求項2または3記載の発明によれば、請求項1記載の発明の奏する作用効果に加え、シリコンゴム製のビーズの充填率、直径、硬度を適宜変更したり、シリコンゴム製のビーズとガラスビーズとの混合比率を適宜変更したりすることによって、加熱工程でのフレキシブルマンドレルの膨張による押圧力の大きさを自在に制御することができる。従って、構成部材の材質や大きさ、接着剤の種類などに応じて、最適な押圧力を作用させることができるので、より高品質の構造体を製造することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施の形態においては、本発明に係る製造方法を使用して、縦50mm×横60mm×高さ25mmの直方体形状を呈する箱型構造物(図5および図6参照)を製造する工程について説明する。箱型構造物を構成する各板状体は、エポキシ樹脂を母材とした炭素繊維強化樹脂複合材を使用して硬化成形したものである。
【0017】
本実施の形態に係る製造方法では、まず、箱型構造物の底壁となる板状体(以下、「下部板状体」という)10dを基台30の上に配置し、この下部板状体10dの各辺に、熱硬化型接着剤を介して、箱型構造物の側壁となる板状体(以下、「側部板状体」という)10sを配置して、開口部21と開口部内方に延在する接着代22と開閉自在な作業孔23とを有する直方体形状の箱状体20を形成する(図1参照)。また、箱状体20の上側に配置する板状体(以下、「上部板状体」という)10uを準備する(図1参照)。熱硬化型接着剤としては、エポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂製の接着剤を挙げることができる。
【0018】
各側部板状体10sには、上部板状体10u、下部板状体10dおよび隣接する他の側部板状体10sと接着するための接着代が設けられており、この接着代に熱硬化型接着剤を適用して前記した態様で配置されることにより、各側部板状体10sと下部板状体10d、および、各側部板状体10s同士が仮固定されて、箱状体20が構成されることとなる(図1参照)。また、各側部板状体10sに設けられた上部板状体10uとの接着代は、箱状体20の開口部内方に延在する接着代22とされる(図1参照)。
【0019】
箱状体20の前面に配置された側部板状体10sには、直径10mmの作業孔23が設けられている(図1参照)。この作業孔23は、後述するフレキシブルマンドレル50を排出するためのものである。作業孔23の設けられる位置、形状、大きさなどは、前記した機能を果たすことができれば特に限定されるものではない。
【0020】
次いで、箱状体20の側部板状体10sの外側面に密着させて側部治具41を配置し、この側部治具41を基台30に固定する。この側部治具41は、後述する上部治具42をその上部に配置・固定することにより、箱状体20の上方に固定する上部板状体10uの位置のずれを防止するとともに、後述する加熱工程でフレキシブルマンドレル50を膨張させて箱状体20の内部側から押圧力を作用させた際に、フレキシブルマンドレル50および側部治具41、上部治具42によって各接着部に押圧力を与えるように機能するものである。
【0021】
次いで、箱状体20の開口部21から、シリコンゴム製のビーズ51にガラスビーズ52を混入させて構成したフレキシブルマンドレル50を、箱状体20の内部に充填する(箱状体形成工程:図2参照)。この際には、図2に示すように、側部板状体10sの上端(すなわち、箱状体20のフランジ22の下面)までフレキシブルマンドレル50を充填するようにする。
【0022】
本実施の形態においては、フレキシブルマンドレル50を構成するシリコンゴム製のビーズ51は、直径4mmでデュロメータ硬度50のものを使用しており、ガラスビーズの直径も4mmとしている。ガラスビーズの加熱による膨張率は、熱硬化型接着剤の硬化に必要な温度域では無視することができる。
【0023】
次いで、フレキシブルマンドレル50が充填された箱状体20のフランジ22の上に、熱硬化型接着剤60を介して上部板状体10uを配置して、直方体形状の閉空間を有する箱型構造物を一時的に形成する(閉空間形成工程:図2参照)。この工程において、上部板状体10uの周縁部は、熱硬化型接着剤60によって箱状体20のフランジ22に仮固定される。なお、図示していないが、上部板状体10uには、後述する加熱工程によって膨張した箱状体20内部の空気を逃がすための微小孔が設けられている。
【0024】
次いで、図3および図4に示すように、上部板状体10uの上側に上部治具42を配置し、この上部治具42を前記した側部治具41に固定して、上部板状体10uを箱状体20に固定する。すなわち、基台30、側部治具41および上部治具42によって、上部板状体10uおよび箱状体20を囲うようにする。本実施の形態においては、側部治具41および上部治具42は、図3に示したように、下部板状体10dと各側部板状体10sとの接着部分、側部板状体10s同士の接着部分、および、各側部板状体10sと上部板状体10uとの接着部分を特に補強するものとしている。
【0025】
次いで、基台30、側部治具41および上部治具42によって上部板状体10uおよび箱状体20を囲った状態で、オーブンを使用してこれら上部板状体10uおよび箱状体20を、180℃で5分間加熱する(加熱工程)。この加熱工程によって、箱状体20の内部に充填されたフレキシブルマンドレル50を膨張させて、箱状体20のフランジ22を箱状体20の内部側から上部板状体10u側へと押圧力を作用させる。
【0026】
箱状体20のフランジ22および上部板状体10uの周縁部は、側部治具41、上部治具42およびフレキシブルマンドレル50によって挟まれた状態で固定されているため、前記加熱工程でフレキシブルマンドレル50を膨張させて押圧力を作用させると、箱状体20のフランジ22と上部板状体10uの周縁部との間に配置された熱硬化型接着剤60が、オーブンによる加熱と前記押圧力下で硬化反応する。この結果、上部板状体10uの周縁部が箱状体20のフランジ22と強固に接着される。
【0027】
次いで、側部治具41および上部治具42を常温まで冷却した後に箱型構造物から取り外し、箱状体20に設けられた作業孔23から、箱状体20内部に充填されたフレキシブルマンドレル50を排出する(排出工程、図5参照)。この後、作業孔23を閉鎖して、所望の箱型構造物を得る(図6参照)。
【0028】
本実施の形態に係る製造方法において使用されるフレキシブルマンドレル50は、シリコンゴム製のビーズ51を主構成要素としているため、箱状体20および上部板状体10uから形成される直方体形状の閉空間に応じて自在に変形可能である。また、フレキシブルマンドレル50を構成するシリコンゴム製のビーズ51は、加熱工程によって膨張させることができ、かつ、1個1個が柔軟であるので、加熱膨張させて閉空間を形成する面に接触したシリコンゴム製のビーズがこの接触面に沿って変形する。従って、閉空間を形成する全ての面にくまなく均一な押圧力を作用させることができる。
【0029】
このため、下部板状体10dと各側部板状体10sとの接着部分、側部板状体10s同士の接着部分、および、各側部板状体10sと上部板状体10uとの接着部分に充分な押圧力を作用させることができる。従って、リベット結合工程を経ることなく箱型構造物を接着のみにより製造することができる。この結果、リベット孔を設ける作業、リベット締め作業などの煩雑な作業が不要となり、製造上の労力を格段に低減させることができる。
【0030】
また、本実施の形態に係る製造方法を使用すれば、リベット結合工程を経ることなく箱型構造物を製造することができるので、例えば、本実施の形態に係る箱状体20や上部板状体10uが大型である場合でも、リベットの使用によって箱型構造物の重量が増加することがない。従って、航空機の主翼の桁間部分(箱型構造)の製造にも、きわめて好適に使用することができる。さらに、リベット製作のためのコストを削減することができ、製造コストを格段に低減させることができる。
【0031】
さらに、本実施の形態に係る製造方法を応用して、ドライプリフォームで囲まれる閉空間にフレキシブルマンドレルを充填するようにすれば、箱状体20をRTM法で一体成形する際に必要な金属製マンドレルを使用せずに箱型構造物を製造することができるので、箱型構造物のサイズや形状に合わせた多種類の金属製マンドレルを準備する必要がない。また、箱型構造物の製造に使用したフレキシブルマンドレル50は、製造終了後に作業孔から排出して次の製造工程に再使用することができるので、製造コストを格段に低減させることができる。
【0032】
さらにまた、本実施の形態に係る製造方法を応用すれば、箱状体20をRTM法で一体成形する際に必要な金属製マンドレルを使用せずに箱型構造物を製造することができ、製造終了後にフレキシブルマンドレル50を作業孔から容易に排出させることができる。従って、金属製マンドレルを使用する際のような脱型作業の困難さがなく、製造サイクルの迅速化がもたらされる。
【0033】
なお、前記した実施例においては、接着に1〜3×10-2MPa程度の圧力が必要であるため、フレキシブルマンドレル50を箱状体20の内部空間一杯に充填したが、接着に必要な圧力に応じて、フレキシブルマンドレル50を構成するシリコンゴム製のビーズ51の充填量を変更することもできる。
【0034】
例えば、万能試験機などを使用して、シリコンゴム製のビーズ51の圧縮率と圧力との関係(すなわち、シリコンゴム製のビーズ51を所定体積圧縮した場合に、物体にどの程度圧力を加えることができるか)を調べ、この関係を利用して、接着に必要な圧力を得るためのシリコンゴム製のビーズ51の圧縮率を求める。次いで、求めた圧縮率と箱状体20の容積との関係から、必要なシリコン製のビーズ51の体積(充填量)を適宜決めることができる。
【0035】
なお、前記した実施例においては、シリコンゴム製のビーズ51とガラスビーズ51とから構成したフレキシブルマンドレル50を構成したが、シリコンゴム製のビーズ51のみからフレキシブルマンドレル50を構成することもできる。
【0036】
また、前記した実施例においては、硬化成形した板状体を使用して箱状体20を構成しているが、これに代えて、1次硬化成形した板状体を使用して箱状体20を構成してもよい。この場合には、板状体を加熱工程で2次硬化させることとなるが、この際、シリコンゴム製のビーズ51およびガラスビーズ52が板状体に押圧されて球状の型が板状体に形成されるのを防ぐために、各板状体(下部板状体10d、側部板状体10sおよび上部板状体10u)とシリコンゴム製のビーズ51およびガラスビーズ52との間に、シリコンゴム製のビーズ51と同程度の硬度を有する耐熱板を配置するのがよい。
【0037】
また、前記した実施例においては、箱状体20の内部に直接フレキシブルマンドレル50を充填して加熱膨張させているが、所定のバッグフィルムの内部にフレキシブルマンドレル50を充填してこのバッグフィルム内の空気を排出してその形状を整え、これを箱状体20内に収納した上で加熱膨張させてもよい。この場合には、排出工程において作業孔23近傍のバッグフィルム部分を破り、その内部のフレキシブルマンドレル50を排出させるようにする。
【0038】
また、前記した実施例においては、上部板状体10uおよび箱状体20の外側に側部治具41および上部治具42を配置しているが、接着に必要な圧力が比較的小さく、かつ、板状体が十分な剛性を有して内部からの押圧力による撓み変形が無視できる場合には、治具を配置する工程を省くこともできる。
【0039】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、リベット結合工程を経ることなくフレキシブルマンドレルを使用して閉空間を有する構造体を接着により一体的に製造することができるので、リベット孔を設ける作業、リベット締め作業などの煩雑な作業が不要となり、製造上の労力を格段に低減させることができる。
【0040】
また、請求項1記載の発明によれば、金属製マンドレルを使用せずにフレキシブルマンドレルを使用して閉空間を有する構造体を製造することができるので、製造する構造体の形状に合わせた多種類の金属製マンドレルを準備する必要がない。従って、製造コストを格段に低減させることができる。
【0041】
請求項1記載の発明によれば、金属製マンドレルを使用せずにフレキシブルマンドレルを使用して閉空間を有する構造体を製造することができ、このフレキシブルマンドレルを製造終了後に作業孔から容易に排出することができる。従って、従来困難であった脱型作業がきわめて容易となり、製造サイクルの迅速化をもたらすことができる。
【0042】
また、請求項1記載の発明によれば、金属製マンドレルを使用せずにフレキシブルマンドレルを使用して閉空間を有する構造体を製造することができ、この製造工程に使用したフレキシブルマンドレルを製造終了後に作業孔から排出して次の製造工程に再使用することができる。従って、製造コストを格段に低減させることができる。
【0043】
請求項2または3記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果を奏するのは勿論のこと、シリコンゴム製のビーズの充填率、直径、硬度を適宜変更したり、シリコンゴム製のビーズとガラスビーズとの混合比率を適宜変更したりすることによって、加熱工程でのフレキシブルマンドレルの膨張による押圧力の大きさを自在に制御することができる。従って、構成部材の材質や大きさ、接着剤の種類などに応じて、最適な押圧力を作用させることができるので、より高品質の構造体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る製造方法で使用される箱状体を基台の上に載置した状態を示す斜視図である。
【図2】図1の箱状体にフレキシブルマンドレルを充填して上部板状体を配置した状態におけるII-II部分の断面図である。
【図3】図2の箱状体および上部板状体の外側に治具を配置した状態を示す斜視図である。
【図4】図3のIV-IV部分の断面図である。
【図5】図3の状態から加熱工程を経て形成した箱型構造物の作業孔からフレキシブルマンドレルを排出する状態を示す斜視図である。
【図6】図5のVI-VI部分の断面図である。
【図7】従来の閉空間を有する構造体の製造方法で使用される箱状体と板状体とを示す斜視図である。
【図8】図7の箱状体にリベット結合によって板状体を固定した状態のVIII-VIII部分の断面図である
【符号の説明】
10u 上部板状体
10s 側部板状体
10d 下部板状体
20 箱状体
21 開口部
22 フランジ
23 作業孔
30 基台
41 側部治具
42 上部治具
50 フレキシブルマンドレル
51 シリコンゴム製のビーズ
52 ガラスビーズ
60 熱硬化型接着剤
100 板状体
200 箱状体
210 開口部
211 フランジ
300 上部板状体
400 リベット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a structure having a closed space, and in particular, a structure made of a fiber reinforced resin composite material having a closed space is integrally formed by bonding without using a mechanical coupling means such as a rivet. In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a structure having a closed space that can reduce manufacturing labor / cost and speed up a manufacturing cycle.
[0002]
[Prior art]
Aircraft and space structures are desirably high-strength and lightweight because of the particularity of their applications. For this reason, when configuring the main wing, tail wing, fuselage, etc. of an aircraft, a semi-monocoque structure that mainly bears a load on the outer shell member is adopted, and a typical example of this semi-monocoque structure is an aircraft wing. Can be mentioned. The main wing of an aircraft consists of a front edge part, an inter-girder part, and a rear edge part, and the inter-girder part in this is a box type consisting of a front girder, rear girder, upper and lower outer plates, stringers, ribs, etc. It is structured.
[0003]
As a method for constructing a structure having a closed space inside the box-shaped structure as described above, (1) using a plate-
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the method (1), as shown in FIGS. 7 and 8, a rivet hole is provided in the peripheral portion of the
[0005]
Further, in the case of the method (2), since it is necessary to rivet the openings of the box-like body, the above-described work is complicated, the weight of the structure is increased, and the cost is increased. The problem was occurring as well. Further, since it is necessary to use a metal mandrel that matches the shape of the structure, it is necessary to prepare a large number of metal mandrels having different shapes. Furthermore, during the heating process of the RTM method, the molded box-shaped body is thermally shrunk, so it is difficult to pull out the metal mandrel from the inside of the box-shaped body (demolding work), resulting in a delay in the manufacturing cycle. It was.
[0006]
An object of the present invention is to reduce a manufacturing labor and a manufacturing cost by using a flexible mandrel that can be freely deformed and easily removed in a manufacturing method of a structure having a closed space, and a manufacturing cycle. Is to achieve speedup.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 can be opened and closed freely as shown in FIGS. 1 to 6, for example, a plate-like body, an opening, and an adhesive margin extending inward of the opening. A box-shaped body having a working hole as a constituent member, and a method of integrally manufacturing a structure having a closed space without using a mechanical coupling means,
A box-shaped body forming step of forming a box-shaped body from a plurality of the plate-shaped bodies having an adhesive allowance and filling a flexible mandrel having beads made of silicon rubber as a main component;
Together combine components that constitute the said closed space through a thermosetting adhesive, a closed space formation step of the flexible mandrel temporarily form a structure body filled in the closed space,
A heating step of fixing the structure with a predetermined jig and heating to expand the flexible mandrel to apply a pressing force from the inside of the closed space to the outside and to cure the adhesive,
A discharge step of discharging the flexible mandrel from the closed space.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, a structure having a closed space can be integrally manufactured by bonding using a flexible mandrel without going through a rivet joining step. No complicated work such as work is required, and manufacturing labor can be significantly reduced.
[0009]
Further, according to the first aspect of the present invention, a structure having a closed space can be manufactured using a flexible mandrel without using a metal mandrel. There is no need to prepare different types of metal mandrels. Therefore, the manufacturing cost can be significantly reduced.
[0011]
According to the first aspect of the invention, using a flexible mandrel without the use of metallic manufactured mandrel can be produced a structure having a closed space, easily from the operation hole of the flexible mandrel after end of production Can be discharged. Therefore, the demolding operation that has been difficult in the prior art becomes extremely easy, and the production cycle can be speeded up.
[0012]
Further, according to the first aspect of the invention, using a flexible mandrel without the use of metallic manufactured mandrel can be produced a structure having a closed space, producing a flexible mandrel used in the manufacturing process After completion, it can be discharged from the working hole and reused in the next manufacturing process. Therefore, the manufacturing cost can be significantly reduced.
[0013]
According to a second aspect of the invention, in the manufacturing method of a structure having a closed space according to claim 1 Symbol mounting, the flexible mandrel is characterized in that it is one that is composed of only the silicon rubber beads.
[0014]
According to a third aspect of the invention, in the method for manufacturing a structure having a closed space according to claim 1 Symbol placement, for example, as shown in FIG. 2, the flexible mandrel, was mixed with glass beads in a silicon rubber beads It is characterized by being.
[0015]
According to the invention of claim 2, wherein, in addition to the effects achieved by the invention of claim 1 Symbol placement, fill factor of the silicon rubber beads, or change in diameter, hardness appropriate, and silicone rubber beads By appropriately changing the mixing ratio with the glass beads, the magnitude of the pressing force due to the expansion of the flexible mandrel in the heating process can be freely controlled. Therefore, an optimum pressing force can be applied according to the material and size of the constituent member, the type of adhesive, and the like, so that a higher quality structure can be manufactured.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, using the manufacturing method according to the present invention, a process of manufacturing a box-shaped structure (see FIGS. 5 and 6) having a rectangular parallelepiped shape of 50 mm long × 60 mm wide × 25 mm high. explain. Each plate-like body constituting the box-shaped structure is formed by curing using a carbon fiber reinforced resin composite material having an epoxy resin as a base material.
[0017]
In the manufacturing method according to the present embodiment, first, a plate-like body (hereinafter referred to as a “lower plate-like body”) 10 d that is a bottom wall of a box-shaped structure is disposed on the
[0018]
Each side plate-
[0019]
A
[0020]
Next, the
[0021]
Next, a
[0022]
In the present embodiment, the
[0023]
Subsequently, the upper plate-
[0024]
Next, as shown in FIGS. 3 and 4, the
[0025]
Next, in a state where the
[0026]
Since the
[0027]
Next, after cooling the
[0028]
Since the
[0029]
For this reason, the bonded portion between the lower plate-
[0030]
In addition, if the manufacturing method according to the present embodiment is used, a box-shaped structure can be manufactured without going through the rivet coupling step. For example, the box-shaped
[0031]
Furthermore, if the manufacturing method according to the present embodiment is applied so that the closed space surrounded by the dry preform is filled with a flexible mandrel, the metal body necessary for integrally forming the box-shaped
[0032]
Furthermore, if the manufacturing method according to the present embodiment is applied, a box-shaped structure can be manufactured without using a metal mandrel necessary for integrally forming the box-shaped
[0033]
In the above-described embodiment, since a pressure of about 1 to 3 × 10 −2 MPa is required for bonding, the
[0034]
For example, using a universal testing machine or the like, the relationship between the compression rate and pressure of the silicon rubber beads 51 (that is, how much pressure is applied to the object when the
[0035]
In the above-described embodiment, the
[0036]
Further, in the above-described embodiment, the box-shaped
[0037]
In the embodiment described above, the
[0038]
Further, in the above-described embodiment, the
[0039]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a structure having a closed space can be integrally manufactured by bonding using a flexible mandrel without going through a rivet joining step. No complicated work such as work is required, and manufacturing labor can be significantly reduced.
[0040]
Further, according to the first aspect of the present invention, a structure having a closed space can be manufactured using a flexible mandrel without using a metal mandrel. There is no need to prepare different types of metal mandrels. Therefore, the manufacturing cost can be significantly reduced.
[0041]
According to the first aspect of the invention, using a flexible mandrel without the use of metallic manufactured mandrel can be produced a structure having a closed space, easily from the operation hole of the flexible mandrel after end of production Can be discharged. Therefore, the demolding operation that has been difficult in the prior art becomes extremely easy, and the production cycle can be speeded up.
[0042]
Further, according to the first aspect of the invention, using a flexible mandrel without the use of metallic manufactured mandrel can be produced a structure having a closed space, producing a flexible mandrel used in the manufacturing process After completion, it can be discharged from the working hole and reused in the next manufacturing process. Therefore, the manufacturing cost can be significantly reduced.
[0043]
According to the invention of claim 2 or 3, wherein, of course it is to the effect of the invention of claim 1 Symbol placement, fill factor of the silicon rubber beads, or by appropriately changing the diameter, hardness, silicone rubber By appropriately changing the mixing ratio of the beads and the glass beads, the magnitude of the pressing force due to the expansion of the flexible mandrel in the heating process can be freely controlled. Therefore, an optimum pressing force can be applied according to the material and size of the constituent member, the type of adhesive, and the like, so that a higher quality structure can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a box-like body used in a manufacturing method according to an embodiment of the present invention is placed on a base.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in a state in which a flexible mandrel is filled in the box-like body of FIG. 1 and an upper plate-like body is disposed.
3 is a perspective view showing a state in which jigs are arranged outside the box-like body and the upper plate-like body of FIG. 2. FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3;
5 is a perspective view showing a state in which a flexible mandrel is discharged from a work hole of a box-type structure formed through a heating process from the state of FIG. 3;
6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing a box-like body and a plate-like body used in a conventional method for producing a structure having a closed space.
8 is a cross-sectional view of the VIII-VIII portion in a state in which a plate-like body is fixed to the box-like body of FIG. 7 by rivet connection.
Claims (3)
接着代を有する複数の前記板状体から前記箱状体を形成してシリコンゴム製のビーズを主構成要素とするフレキシブルマンドレルを充填する箱状体形成工程と、
熱硬化型の接着剤を介して前記閉空間を構成する構成部材を組み合わせるとともに、前記フレキシブルマンドレルが前記閉空間内に充填された構造体を一時的に形成する閉空間形成工程と、
前記構造体を所定の治具で固定し加熱して前記フレキシブルマンドレルを膨張させて前記閉空間内側から外側へと押圧力を作用させるとともに前記接着剤を硬化させる加熱工程と、
前記フレキシブルマンドレルを前記閉空間内から排出する排出工程と
を備えることを特徴とする閉空間を有する構造体の製造方法。 A plate-shaped body, and a box-shaped body having an opening, an adhesive margin extending inwardly of the opening, and an openable / closable work hole are used as constituent members, and a structure having a closed space is used without using mechanical coupling means. A method of manufacturing integrally,
A box-shaped body forming step of forming a box-shaped body from a plurality of the plate-shaped bodies having an adhesive allowance and filling a flexible mandrel having beads made of silicon rubber as a main component;
Together combine components that constitute the said closed space through a thermosetting adhesive, a closed space formation step of the flexible mandrel temporarily form a structure body filled in the closed space,
A heating step of fixing the structure with a predetermined jig and heating to expand the flexible mandrel to apply a pressing force from the inside of the closed space to the outside and to cure the adhesive,
And a discharging step of discharging the flexible mandrel from the closed space. A method for manufacturing a structure having a closed space.
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