JP6170347B2 - 繊維強化プラスチック構造体の製造方法および金型 - Google Patents
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Description
本発明は、繊維強化プラスチック構造体の製造方法、および繊維強化プラスチック構造体の製造に用いる金型に関する。
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ；Fiber Reinforced Plastics）は、軽量かつ、機械的強度に優れているため、航空機の構造部材などに使用される。
例えば、航空機のスキンや、スキンを補強するストリンガも、ＦＲＰにより形成される。
ここで、非特許文献１に示すように、予め成形したスキンに、ストリンガのＦＲＰの材料として繊維基材を配置し、繊維基材に含浸させた樹脂を加熱して硬化させるコボンド成形が行われている。樹脂が所定の硬さまで硬化すると、ストリンガが成形されると同時に、ストリンガが接着剤を介してスキンに一体に接合される。これにより、繊維強化プラスチック構造体が製造される。
スキンおよびストリンガのコボンド成形では、先ず、金型を用いてスキンを成形する。そして、成形されたスキンを脱型し、超音波により検査する。その後、ストリンガを成形する際にスキンを金型に戻す（再セット）。そして、スキン上に配置したストリンガのＦＲＰ材料を、金型に対して位置決めしたマンドレルで押さえながら、ストリンガを成形する。
例えば、航空機のスキンや、スキンを補強するストリンガも、ＦＲＰにより形成される。
ここで、非特許文献１に示すように、予め成形したスキンに、ストリンガのＦＲＰの材料として繊維基材を配置し、繊維基材に含浸させた樹脂を加熱して硬化させるコボンド成形が行われている。樹脂が所定の硬さまで硬化すると、ストリンガが成形されると同時に、ストリンガが接着剤を介してスキンに一体に接合される。これにより、繊維強化プラスチック構造体が製造される。
スキンおよびストリンガのコボンド成形では、先ず、金型を用いてスキンを成形する。そして、成形されたスキンを脱型し、超音波により検査する。その後、ストリンガを成形する際にスキンを金型に戻す（再セット）。そして、スキン上に配置したストリンガのＦＲＰ材料を、金型に対して位置決めしたマンドレルで押さえながら、ストリンガを成形する。
三菱重工技報 Ｖｏｌ.４２ Ｎｏ．５（２００５−１２）「航空機複合材一次構造へのＶａＲＴＭ適用化研究」
上述したスキンおよびストリンガのコボンド成形では、金型にスキンを戻すとき、スキンを成形時と同じ位置に配置しないと、ストリンガが規定の位置からずれた位置に成形される。そうすると、ストリンガと相手部品との組み付けが難しくなる。
そこで、スキンを金型の元の位置に確実に配置できるように、金型には、スキン上の離間した２点の各々に対応する位置に突起を形成するとともに、スキンの成形時に、金型の突起をスキンに転写することによってスキンに凹部を形成しておく。金型に戻す際に、スキンの凹部の各々に金型の突起を嵌めれば、スキンを金型に対して位置決めできる。
しかしながら、上記のような転写による位置決めを正確に行うためには、熱膨張率が低いインバーにより金型を製作する必要があるので、金型の材料費が高騰する。
熱膨張率が高い材料により金型を製作すると、成形時の加熱により金型が伸びた状態でスキンに金型の突起が転写されるので、常温では、スキンの凹部のピッチよりも金型の突起のピッチの方が小さくなる。そのため、スキンを金型に対して位置決めした状態に再セットすることができない。
上記の課題に基づいて、本発明は、金型の材料費を低廉に抑えながら、脱型した繊維強化プラスチック部材を金型に対して位置決めした状態に再セット可能な繊維強化プラスチック構造体の製造方法、および金型を提供することを目的とする。
そこで、スキンを金型の元の位置に確実に配置できるように、金型には、スキン上の離間した２点の各々に対応する位置に突起を形成するとともに、スキンの成形時に、金型の突起をスキンに転写することによってスキンに凹部を形成しておく。金型に戻す際に、スキンの凹部の各々に金型の突起を嵌めれば、スキンを金型に対して位置決めできる。
しかしながら、上記のような転写による位置決めを正確に行うためには、熱膨張率が低いインバーにより金型を製作する必要があるので、金型の材料費が高騰する。
熱膨張率が高い材料により金型を製作すると、成形時の加熱により金型が伸びた状態でスキンに金型の突起が転写されるので、常温では、スキンの凹部のピッチよりも金型の突起のピッチの方が小さくなる。そのため、スキンを金型に対して位置決めした状態に再セットすることができない。
上記の課題に基づいて、本発明は、金型の材料費を低廉に抑えながら、脱型した繊維強化プラスチック部材を金型に対して位置決めした状態に再セット可能な繊維強化プラスチック構造体の製造方法、および金型を提供することを目的とする。
本発明の繊維強化プラスチック構造体の製造方法は、金型に対して第１繊維強化プラスチック部材を所定方向において互いに離間した二箇所で位置決めするにあたり、金型には、基準の箇所に第１転写部を設けるとともに、所定方向において第１転写部からの離間距離が異なる近転写部および遠転写部が交換可能に用意された第２転写部を着脱可能に設けておき、金型を用いて第１繊維強化プラスチック部材を成形する成形ステップと、金型から脱型された第１繊維強化プラスチック部材を金型に戻す再セットステップと、第１繊維強化プラスチック部材に、第２繊維強化プラスチック部材を一体化する一体化ステップと、を備える。
成形ステップは、金型に近転写部を設ける近転写部設置ステップと、第１繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するとともに、第１転写部を材料に転写することで第１被転写部を形成し、近転写部を材料に転写することで第２被転写部を形成する加熱・転写ステップと、を有する。
再セットステップは、金型に近転写部に代えて遠転写部を設ける遠転写部設置ステップと、第１被転写部に収容される第１転写部と、第１転写部を基準として、加熱・転写ステップにおける近転写部の伸長後の領域内に位置するために第２被転写部に収容される遠転写部と、を用いて繊維強化プラスチック部材を金型に対して位置決めした状態にセットする位置決め・再セットステップと、を有する。
そして、一体化ステップにより、第１繊維強化プラスチック部材と、第２繊維強化プラスチック部材とが一体化された繊維強化プラスチック構造体を得る。
ここで、第１転写部および第２転写部の形態としては、突起、凹部、段差などを採用できる。第１転写部および第２転写部は、同じ形態であっても、異なる形態であってもよい。これら第１転写部および第２転写部の形態に応じて、第１被転写部および第２被転写部の形態が定まる。例えば、第１転写部および第２転写部が突起の場合、第１被転写部および第２被転写部は凹部となる。また、第１転写部および第２転写部が凹部の場合、第１被転写部および第２被転写部は突起となる。
成形ステップは、金型に近転写部を設ける近転写部設置ステップと、第１繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するとともに、第１転写部を材料に転写することで第１被転写部を形成し、近転写部を材料に転写することで第２被転写部を形成する加熱・転写ステップと、を有する。
再セットステップは、金型に近転写部に代えて遠転写部を設ける遠転写部設置ステップと、第１被転写部に収容される第１転写部と、第１転写部を基準として、加熱・転写ステップにおける近転写部の伸長後の領域内に位置するために第２被転写部に収容される遠転写部と、を用いて繊維強化プラスチック部材を金型に対して位置決めした状態にセットする位置決め・再セットステップと、を有する。
そして、一体化ステップにより、第１繊維強化プラスチック部材と、第２繊維強化プラスチック部材とが一体化された繊維強化プラスチック構造体を得る。
ここで、第１転写部および第２転写部の形態としては、突起、凹部、段差などを採用できる。第１転写部および第２転写部は、同じ形態であっても、異なる形態であってもよい。これら第１転写部および第２転写部の形態に応じて、第１被転写部および第２被転写部の形態が定まる。例えば、第１転写部および第２転写部が突起の場合、第１被転写部および第２被転写部は凹部となる。また、第１転写部および第２転写部が凹部の場合、第１被転写部および第２被転写部は突起となる。
本発明によれば、金型への第１繊維強化プラスチック部材の再セットが必要な繊維強化プラスチック構造体の成形において、第１繊維強化プラスチック部材のＦＲＰ材料に転写する位置決め用の突起を金型に設けるにあたり、基準の箇所に設ける第１転写部から離間した第２転写部を、第１転写部からの離間距離が異なる近転写部と遠転写部とに交換可能に構成してある。
そして、第１転写部および近転写部を転写することで第１繊維強化プラスチック部材に第１被転写部および第２被転写部を形成しておき、第１繊維強化プラスチック部材を再セットする際に近転写部から遠転写部に交換する。
このとき、金型は常温域にあるため、第１転写部が設けられる箇所と、第２転写部が設けられる箇所との間のピッチが第１繊維強化プラスチック部材の成形時から縮小している。このため、第１繊維強化プラスチック部材の成形時の第１転写部と第２転写部（近転写部）との間のピッチと同等である第１被転写部と第２被転写部との間のピッチに対して、第１転写部が設けられる箇所と、第２転写部が設けられる箇所との間のピッチが狭い。
しかし、遠転写部は、第１転写部を基準として、第１繊維強化プラスチック部材の成形時における近転写部の伸長後の領域内に位置するために、金型の伸長時に近転写部により転写された第２被転写部に収容される。
したがって、第２被転写部に収容される遠転写部と、第１被転写部に収容される第１転写部とにより、金型に対して位置決めされた状態に第１繊維強化プラスチック部材を再セット可能となる。
本発明によれば、熱膨張により金型が伸長することに起因して、ＦＲＰ材料に転写された凹部と、常温の金型の突起との間に生じる位置ずれに、近転写部および遠転写部を使い分けることによって対処できる。そのため、ＦＲＰより熱膨張率が高くても、安価な材料を金型に用いることができるので、成形コストを低減することができる。
本発明によれば、金型に突起や凹部などの転写部を設けるだけで、再セットするために必要な高い位置決め精度を達成可能なため、金型材料の選択肢が広く、低熱容量、高熱伝導材を線膨張率に関係なく選択可能となる。そのため、繊維強化プラスチック部材の加熱による硬化時のサイクルタイム短縮と省エネルギー化が可能となる。
そして、第１転写部および近転写部を転写することで第１繊維強化プラスチック部材に第１被転写部および第２被転写部を形成しておき、第１繊維強化プラスチック部材を再セットする際に近転写部から遠転写部に交換する。
このとき、金型は常温域にあるため、第１転写部が設けられる箇所と、第２転写部が設けられる箇所との間のピッチが第１繊維強化プラスチック部材の成形時から縮小している。このため、第１繊維強化プラスチック部材の成形時の第１転写部と第２転写部（近転写部）との間のピッチと同等である第１被転写部と第２被転写部との間のピッチに対して、第１転写部が設けられる箇所と、第２転写部が設けられる箇所との間のピッチが狭い。
しかし、遠転写部は、第１転写部を基準として、第１繊維強化プラスチック部材の成形時における近転写部の伸長後の領域内に位置するために、金型の伸長時に近転写部により転写された第２被転写部に収容される。
したがって、第２被転写部に収容される遠転写部と、第１被転写部に収容される第１転写部とにより、金型に対して位置決めされた状態に第１繊維強化プラスチック部材を再セット可能となる。
本発明によれば、熱膨張により金型が伸長することに起因して、ＦＲＰ材料に転写された凹部と、常温の金型の突起との間に生じる位置ずれに、近転写部および遠転写部を使い分けることによって対処できる。そのため、ＦＲＰより熱膨張率が高くても、安価な材料を金型に用いることができるので、成形コストを低減することができる。
本発明によれば、金型に突起や凹部などの転写部を設けるだけで、再セットするために必要な高い位置決め精度を達成可能なため、金型材料の選択肢が広く、低熱容量、高熱伝導材を線膨張率に関係なく選択可能となる。そのため、繊維強化プラスチック部材の加熱による硬化時のサイクルタイム短縮と省エネルギー化が可能となる。
第１繊維強化プラスチック部材の再セット後に行う一体化ステップでは、第２繊維強化プラスチック部材の材料から任意の手法により第２繊維強化プラスチック部材を成形することができる。
本発明の繊維強化プラスチック構造体の製造方法では、第２転写部として、所定方向において長さの異なる長突起および短突起を交換可能に用意し、長突起を近転写部として使用し、短突起を遠転写部として使用し、位置決め・再セットステップでは、短突起は、第１転写部を基準として、加熱・転写ステップにおける長突起の伸長前後の各領域が重なる範囲内に位置することが好ましい。
この構成は、第２繊維強化プラスチック部材の材料を加熱することを経て、第２繊維強化プラスチック部材が成形される場合に有効となる。この場合、第２繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するのに伴って金型が熱膨張する。
ここで、短突起は、長突起の伸長後の領域内であるのに加えて、伸長前の領域内にも位置する。熱膨張による金型の伸長に伴って、短突起は、第２被転写部の内側で第１繊維強化プラスチック部材に対して相対変位する。このとき、短突起は、長突起の伸長前の領域内に位置するために、金型が成形ステップのときと同等の寸法にまで伸長しても、金型の伸長に伴って、第２被転写部の端部まで移動するだけで、第２被転写部を乗り越えない。
このように、短突起が第２被転写部内に留まることで、第１繊維強化プラスチック部材が金型に対して位置決めされた状態が保たれるので、第１繊維強化プラスチック部材の所定の位置に第２繊維強化プラスチック部材を成形することができる。
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このように、短突起が第２被転写部内に留まることで、第１繊維強化プラスチック部材が金型に対して位置決めされた状態が保たれるので、第１繊維強化プラスチック部材の所定の位置に第２繊維強化プラスチック部材を成形することができる。
本発明の繊維強化プラスチック構造体の製造方法では、近転写部および遠転写部は、同等の幅に形成され、所定方向に沿った向きに維持され、遠転写部の長さは、幅よりも長いことが好ましい。
そうすると、近転写部の幅に対応する幅に形成された第２被転写部に対して、遠転写部が相対回転するのが規制される。これにより、金型に対して第１繊維強化プラスチック部材が面内方向に回転することなく、遠転写部に沿って、所定方向に沿った向きに位置決めされる。
したがって、遠転写部の位置で第１繊維強化プラスチック部材が回転することによる僅かな位置ずれをも阻止できるので、第１繊維強化プラスチック部材を金型に対してより正確に位置決めすることができる。
そうすると、近転写部の幅に対応する幅に形成された第２被転写部に対して、遠転写部が相対回転するのが規制される。これにより、金型に対して第１繊維強化プラスチック部材が面内方向に回転することなく、遠転写部に沿って、所定方向に沿った向きに位置決めされる。
したがって、遠転写部の位置で第１繊維強化プラスチック部材が回転することによる僅かな位置ずれをも阻止できるので、第１繊維強化プラスチック部材を金型に対してより正確に位置決めすることができる。
本発明の繊維強化プラスチック構造体の製造方法は、航空機に用いられる複数の部材が一体化された繊維強化プラスチック構造体を成形するために用いることができる。
本発明は、特に、第１繊維強化プラスチック部材であるスキンと、第２繊維強化プラスチック部材であるストリンガとのコボンド成形のために好適に用いることができる。
本発明は、特に、第１繊維強化プラスチック部材であるスキンと、第２繊維強化プラスチック部材であるストリンガとのコボンド成形のために好適に用いることができる。
本発明は、繊維強化プラスチック構造体の成形に用いる金型にも展開できる。
本発明の繊維強化プラスチック構造体の成形に用いる金型は、所定方向において互いに離間した箇所で第１繊維強化プラスチック部材を位置決め可能な金型であって、基準の箇所に、第１転写部が設けられ、所定方向において第１転写部からの離間距離が異なる近転写部および遠転写部が交換可能に用意された第２転写部が着脱可能に設けられる。
第１繊維強化プラスチック部材を成形するために第１繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するときに、第１転写部は、材料に転写されることで第１繊維強化プラスチック部材に第１被転写部を形成し、近転写部は、材料に転写されることで第１繊維強化プラスチック部材に第２被転写部を形成する。
第１繊維強化プラスチック部材を脱型後に、遠転写部は、近転写部に代えて、金型に設けられる。
第１繊維強化プラスチック部材を金型に戻すときに、第１被転写部に収容される第１転写部と、第２被転写部に収容される遠転写部とにより、第１繊維強化プラスチック部材が位置決めされる。
そして、第１繊維強化プラスチック部材に、第２繊維強化プラスチック部材が一体に成形されることで繊維強化プラスチック構造体が得られる。
本発明の繊維強化プラスチック構造体の成形に用いる金型は、所定方向において互いに離間した箇所で第１繊維強化プラスチック部材を位置決め可能な金型であって、基準の箇所に、第１転写部が設けられ、所定方向において第１転写部からの離間距離が異なる近転写部および遠転写部が交換可能に用意された第２転写部が着脱可能に設けられる。
第１繊維強化プラスチック部材を成形するために第１繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するときに、第１転写部は、材料に転写されることで第１繊維強化プラスチック部材に第１被転写部を形成し、近転写部は、材料に転写されることで第１繊維強化プラスチック部材に第２被転写部を形成する。
第１繊維強化プラスチック部材を脱型後に、遠転写部は、近転写部に代えて、金型に設けられる。
第１繊維強化プラスチック部材を金型に戻すときに、第１被転写部に収容される第１転写部と、第２被転写部に収容される遠転写部とにより、第１繊維強化プラスチック部材が位置決めされる。
そして、第１繊維強化プラスチック部材に、第２繊維強化プラスチック部材が一体に成形されることで繊維強化プラスチック構造体が得られる。
また、本発明の繊維強化プラスチック部材の位置決め方法は、金型に対して繊維強化プラスチック部材を所定方向において互いに離間した箇所で位置決めするにあたり、金型には、基準の箇所に第１転写部を設けるとともに、所定方向において第１転写部からの離間距離が異なる近転写部および遠転写部が交換可能に用意された第２転写部を着脱可能に設けておき、金型を用いて繊維強化プラスチック部材を成形する成形ステップと、金型から脱型された繊維強化プラスチック部材を金型に戻す再セットステップと、を備える。
そして、本発明は、成形ステップが、金型に第２転写部として第１転写部に近い近転写部を設けるステップと、繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するとともに、第１転写部を材料に転写することで第１被転写部を形成し、近転写部を材料に転写することで第２被転写部を形成する加熱・転写ステップと、を有し、再セットステップが、金型に近転写部に代えて遠転写部を設ける遠転写部設置ステップと、第１被転写部に収容される第１転写部と、第１転写部を基準として、加熱・転写ステップにおける近転写部の伸長後の領域内に位置するために第２被転写部に収容される遠転写部と、を用いて繊維強化プラスチック部材を金型に対して位置決めする位置決めステップと、を有することを特徴とする。
そして、本発明は、成形ステップが、金型に第２転写部として第１転写部に近い近転写部を設けるステップと、繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するとともに、第１転写部を材料に転写することで第１被転写部を形成し、近転写部を材料に転写することで第２被転写部を形成する加熱・転写ステップと、を有し、再セットステップが、金型に近転写部に代えて遠転写部を設ける遠転写部設置ステップと、第１被転写部に収容される第１転写部と、第１転写部を基準として、加熱・転写ステップにおける近転写部の伸長後の領域内に位置するために第２被転写部に収容される遠転写部と、を用いて繊維強化プラスチック部材を金型に対して位置決めする位置決めステップと、を有することを特徴とする。
上述の繊維強化プラスチック構造体の製造方法、繊維強化プラスチック部材の位置決め方法では、第２転写部として、金型から突出する突起を使用し、成形ステップにおいて第１繊維強化プラスチック部材の材料を加熱し、材料に第１転写部および第２転写部を転写するにあたり、材料を構成し、近転写部に配置される繊維基材において第１転写部から離間する側の端部を切り離すことで、近転写部を繊維基材から露出させておくことが好ましい。
そうすると、加熱・転写ステップにおいて、金型が伸長すると、金型に設けられた突起（近転写部）が繊維基材から抜け出すので、突起が繊維基材を引っ張らない。このため、繊維基材に皺がよるのを避けられるので、第１繊維強化プラスチック部材の成形品質を向上させることができる。
そうすると、加熱・転写ステップにおいて、金型が伸長すると、金型に設けられた突起（近転写部）が繊維基材から抜け出すので、突起が繊維基材を引っ張らない。このため、繊維基材に皺がよるのを避けられるので、第１繊維強化プラスチック部材の成形品質を向上させることができる。
本発明によれば、金型の熱膨張率が高くても、脱型した繊維強化プラスチック部材を金型に対して位置決めした状態に再セットすることができるので、安価な材料を金型に用いることにより、成形コストを低減することができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る実施形態を説明する。
本実施形態では、図１に示す繊維強化プラスチック構造体１０を製造する。
繊維強化プラスチック構造体１０は、スキン１と、スキン１の裏面に設けられるストリンガ２とを備えている。
航空機の翼の表皮を形成するスキン１は、図示しないスパーと共にボックス状に組み立てられる。スキン１は、曲面状に形成されている。また、スキン１は、翼の根元側から先端に向けて次第に幅が狭くなっている。
スキン１は、最終的には切除される余白部１０１を含めて成形される。
ストリンガ２は、スキン１の裏面に複数本が互いに平行に設けられることで、スキン１を補強する。ストリンガ２は、スキン１の裏面に一体に接着される。ストリンガ２の横断面はＴ字状であるが、他の形状とすることもできる。
本実施形態では、図１に示す繊維強化プラスチック構造体１０を製造する。
繊維強化プラスチック構造体１０は、スキン１と、スキン１の裏面に設けられるストリンガ２とを備えている。
航空機の翼の表皮を形成するスキン１は、図示しないスパーと共にボックス状に組み立てられる。スキン１は、曲面状に形成されている。また、スキン１は、翼の根元側から先端に向けて次第に幅が狭くなっている。
スキン１は、最終的には切除される余白部１０１を含めて成形される。
ストリンガ２は、スキン１の裏面に複数本が互いに平行に設けられることで、スキン１を補強する。ストリンガ２は、スキン１の裏面に一体に接着される。ストリンガ２の横断面はＴ字状であるが、他の形状とすることもできる。
スキン１およびストリンガ２を形成する繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、繊維基材および樹脂によって構成される。
繊維基材は、シート状に形成され、スキン１やストリンガ２の厚みに応じて必要な枚数だけ積層される。繊維基材には、炭素繊維、ガラス繊維等の任意の繊維を用いることができる。
繊維基材に含浸される樹脂は、例えば、エポキシ、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、フェノール、ビスマレイミド等、加熱されることで硬化される熱硬化性樹脂を用いることができる。その他、加熱されることを経て固化する、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカボネート等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
本実施形態では、繊維強化プラスチックを成形するために、真空補助樹脂注入成形法（ＶａＲＴＭ；Vacuum assisted Resin Transfer Molding）を実施する。すなわち、真空引きによって所定の真空度にまで減圧することで、樹脂の注入を補助するとともに、減圧空間の圧力と大気圧との差圧によって繊維基材および樹脂を圧縮する。
繊維基材は、シート状に形成され、スキン１やストリンガ２の厚みに応じて必要な枚数だけ積層される。繊維基材には、炭素繊維、ガラス繊維等の任意の繊維を用いることができる。
繊維基材に含浸される樹脂は、例えば、エポキシ、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、フェノール、ビスマレイミド等、加熱されることで硬化される熱硬化性樹脂を用いることができる。その他、加熱されることを経て固化する、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカボネート等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
本実施形態では、繊維強化プラスチックを成形するために、真空補助樹脂注入成形法（ＶａＲＴＭ；Vacuum assisted Resin Transfer Molding）を実施する。すなわち、真空引きによって所定の真空度にまで減圧することで、樹脂の注入を補助するとともに、減圧空間の圧力と大気圧との差圧によって繊維基材および樹脂を圧縮する。
次に、図２も参照し、スキン１およびストリンガ２の成形に用いる金型３０、マンドレル２０、および整列治具４０の構成について説明する。
金型３０は、スキン１のＦＲＰ材料を金型３０に対して押圧する図示しない板状の成形治具と共に、スキン１を成形する。
金型３０は、スキン１の表面を成形する成形部３０１と、成形部３０１の周りの部分である外周部３０２とを備えている。
本実施形態の金型３０は、鋼材から形成されている。その他、アルミニウム、ニッケル、チタンなどの任意の金属材料から金型３０を形成することができる。
金型３０は、スキン１のＦＲＰ材料を金型３０に対して押圧する図示しない板状の成形治具と共に、スキン１を成形する。
金型３０は、スキン１の表面を成形する成形部３０１と、成形部３０１の周りの部分である外周部３０２とを備えている。
本実施形態の金型３０は、鋼材から形成されている。その他、アルミニウム、ニッケル、チタンなどの任意の金属材料から金型３０を形成することができる。
マンドレル２０は、スキン１の裏面にＦＲＰの材料を押し付けてストリンガ２を成形する型である。マンドレル２０は、インバーあるいはＦＲＰから形成することができる。マンドレル２０は、各ストリンガ２に対応する長さおよび形状のものが個別に用意される。
マンドレル２０の内側に、繊維強化プラスチックの材料が配置される。マンドレル２０には、内側に液状の樹脂を注入するための注入路が形成されている。
マンドレル２０の内側に、繊維強化プラスチックの材料が配置される。マンドレル２０には、内側に液状の樹脂を注入するための注入路が形成されている。
整列治具４０は、スキン１の裏面上に整列される複数のマンドレル２０を各々に決められた位置からずれないように押さえる。整列治具４０は、インバーから形成されることが好ましい。整列治具４０は、金型３０の幅方向両端に架け渡されて、各マンドレル２０に係合する。
整列治具４０は、スキン１の長さ方向に間隔をおいて複数が設けられている。
整列治具４０は、スキン１の長さ方向に間隔をおいて複数が設けられている。
本実施形態では、スキン１およびストリンガ２のコボンド成形により、繊維強化プラスチック構造体１０を製造する。
コボンド成形では、金型３０を用いて予めスキン１を成形する。スキン１は、検査のために一旦、金型３０から脱型された後、ストリンガ２を成形する際に金型３０に戻される（再セット）。そのときに、スキン１を金型３０の元の位置に確実に配置できるように、スキン１の成形時に、金型３０が備える第１突起３１および第２突起３２をスキン１に転写しておく。そして、スキン１に転写された凹部と金型３０の突起３１，３２により、スキン１を金型３０に対して二箇所で位置決めする。
コボンド成形では、金型３０を用いて予めスキン１を成形する。スキン１は、検査のために一旦、金型３０から脱型された後、ストリンガ２を成形する際に金型３０に戻される（再セット）。そのときに、スキン１を金型３０の元の位置に確実に配置できるように、スキン１の成形時に、金型３０が備える第１突起３１および第２突起３２をスキン１に転写しておく。そして、スキン１に転写された凹部と金型３０の突起３１，３２により、スキン１を金型３０に対して二箇所で位置決めする。
以下、金型３０が備える第１突起３１および第２突起３２の構成について説明する。
第１突起３１および第２突起３２は、翼の長さ方向Ｄ（所定方向）において互いに離間している。第１突起３１は、翼の根元側に位置する。第２突起３２は、翼の先端側に位置する。
翼の根元側は、スキン１に一体化されるストリンガ２を相手部品（例えば、補助スパー）に組み付けるために、翼の先端側よりも高い位置精度が求められる。そのため、翼の根元側に、位置決めの基準として第１突起３１を設け、翼の先端側に、第２突起３２を設ける。
これら第１突起３１および第２突起３２を翼の根元側、先端側のいずれに設けるかは、相手部品の存在、およびストリンガ２の位置誤差が強度に与える影響の大きさなどに基づいて決められる。
第１突起３１、第２突起３２のいずれも、成形部３０１においてスキン１の余白部１０１に対応する位置に、金型３０の表面から突出するように設けられる。
第１突起３１および第２突起３２は、翼の長さ方向Ｄ（所定方向）において互いに離間している。第１突起３１は、翼の根元側に位置する。第２突起３２は、翼の先端側に位置する。
翼の根元側は、スキン１に一体化されるストリンガ２を相手部品（例えば、補助スパー）に組み付けるために、翼の先端側よりも高い位置精度が求められる。そのため、翼の根元側に、位置決めの基準として第１突起３１を設け、翼の先端側に、第２突起３２を設ける。
これら第１突起３１および第２突起３２を翼の根元側、先端側のいずれに設けるかは、相手部品の存在、およびストリンガ２の位置誤差が強度に与える影響の大きさなどに基づいて決められる。
第１突起３１、第２突起３２のいずれも、成形部３０１においてスキン１の余白部１０１に対応する位置に、金型３０の表面から突出するように設けられる。
第１突起３１は、金型３０に一体に形成される。スキン１の余白部１０１には、第１突起３１が転写されることで第１凹部１１が形成される。
第１突起３１は、図３（ａ）に断面を示すように、半球状に形成されている。
第１突起３１は、図３（ａ）に断面を示すように、半球状に形成されている。
本実施形態は、金型３０における第２突起３２の構成に特徴を有する。
第２突起３２は、金型３０に対して着脱可能に設けられる。
第２突起３２として、長突起３２Ａ（図３（ｂ））と、短突起３２Ｂ（図３（ｃ））の二種類が交換可能に用意される。
翼の長さ方向Ｄにおける長突起３２Ａの長さＬ１は、短突起３２Ｂの長さＬ２よりも長い。
長突起３２Ａは、スキン１の成形時に金型３０に設けられ、スキン１への転写に用いられる。スキン１の余白部１０１には、長突起３２Ａが転写されることで長穴状の第２凹部１２が形成される。その後、長突起３２Ａに代えて、短突起３２Ｂが金型３０に設けられる。
長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂは同等の幅Ｗに形成されており（図４（ａ）および（ｄ））、幅Ｗよりも長さＬ１，Ｌ２が大きい平面視長円状に形成されている。
第２突起３２は、金型３０に対して着脱可能に設けられる。
第２突起３２として、長突起３２Ａ（図３（ｂ））と、短突起３２Ｂ（図３（ｃ））の二種類が交換可能に用意される。
翼の長さ方向Ｄにおける長突起３２Ａの長さＬ１は、短突起３２Ｂの長さＬ２よりも長い。
長突起３２Ａは、スキン１の成形時に金型３０に設けられ、スキン１への転写に用いられる。スキン１の余白部１０１には、長突起３２Ａが転写されることで長穴状の第２凹部１２が形成される。その後、長突起３２Ａに代えて、短突起３２Ｂが金型３０に設けられる。
長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂは同等の幅Ｗに形成されており（図４（ａ）および（ｄ））、幅Ｗよりも長さＬ１，Ｌ２が大きい平面視長円状に形成されている。
第１突起３１として、頭部３５１の先端が半球状に形成された球頭ピン３５が用いられる。
長突起３２Ａは、金型３０に取り付けられた２つの球頭ピン３５，３５の頭部３５１，３５１にブロック３６が被せられる構造とされている。
短突起３２Ｂも、金型３０に取り付けられた２つの球頭ピン３５，３５の頭部３５１，３５１にブロック３７が被せられる構造とされている。
球頭ピン３５は、頭部３５１と、頭部３５１に一体に形成された軸部３５２とを有する。球頭ピン３５は、軸部３５２が金型３０に形成された穴３２０にすきま嵌めされることで、金型３０に固定される。頭部３５１は、半球状の先端部３５１Ａを有し、先端部３５１Ａが金型３０の表面に突出する。
本実施形態では、金型３０の穴３２０に球頭ピン３５が設けられるので、スキン１の成形に用いる樹脂が穴３２０の内側に流入しない。そのため、金型３０から樹脂を拭き取る清掃が容易である。
長突起３２Ａは、金型３０に取り付けられた２つの球頭ピン３５，３５の頭部３５１，３５１にブロック３６が被せられる構造とされている。
短突起３２Ｂも、金型３０に取り付けられた２つの球頭ピン３５，３５の頭部３５１，３５１にブロック３７が被せられる構造とされている。
球頭ピン３５は、頭部３５１と、頭部３５１に一体に形成された軸部３５２とを有する。球頭ピン３５は、軸部３５２が金型３０に形成された穴３２０にすきま嵌めされることで、金型３０に固定される。頭部３５１は、半球状の先端部３５１Ａを有し、先端部３５１Ａが金型３０の表面に突出する。
本実施形態では、金型３０の穴３２０に球頭ピン３５が設けられるので、スキン１の成形に用いる樹脂が穴３２０の内側に流入しない。そのため、金型３０から樹脂を拭き取る清掃が容易である。
ブロック３６，３７はいずれも、金型３０の表面に配置されるとともに、２つの球頭ピン３５，３５に対応する位置に、頭部３５１の先端部３５１Ａの形状に倣う半球状の収納部３６０を有する。これらのブロック３６，３７は、先端部３５１Ａが収納部３６０に挿入されるように球頭ピン３５に被せられることで、金型３０に固定される。収納部３６０と先端部３５１Ａとの間の隙間は、樹脂が流入しないように狭く設定する。
長突起３２Ａのブロック３６の長さＬ１は、短突起３２Ｂのブロック３７の長さＬ２よりも長い。
ブロック３６，３７は、長さＬ１，Ｌ２の方向に直交する横断面が半円状に形成されている。また、ブロック３６，３７は、長さ方向の両端が曲面状に面取りされた形状とされている。
以上のように、第１突起３１の頭部３５１の先端部３５１Ａや、長突起３２Ａのブロック３６、および短突起３２Ｂのブロック３７のいずれも、その外周が全方位的にラウンドした形状とされている。そのため、後述するように第１突起３１が第１凹部１１に収容され、長突起３２Ａにより転写された第２凹部１２に短突起３２Ｂが収容されるときに、これらの突起が金型３０にこじることなく各凹部にスムーズに収容される。
また、ブロック３６およびブロック３７と球頭ピン３５との関係においても、ブロック３６，３７の収納部３６０および球頭ピン３５の先端部３５１Ａが半球状であるために、長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂを球頭ピン３５にこじることなくスムーズに被せることができる。
長突起３２Ａのブロック３６の長さＬ１は、短突起３２Ｂのブロック３７の長さＬ２よりも長い。
ブロック３６，３７は、長さＬ１，Ｌ２の方向に直交する横断面が半円状に形成されている。また、ブロック３６，３７は、長さ方向の両端が曲面状に面取りされた形状とされている。
以上のように、第１突起３１の頭部３５１の先端部３５１Ａや、長突起３２Ａのブロック３６、および短突起３２Ｂのブロック３７のいずれも、その外周が全方位的にラウンドした形状とされている。そのため、後述するように第１突起３１が第１凹部１１に収容され、長突起３２Ａにより転写された第２凹部１２に短突起３２Ｂが収容されるときに、これらの突起が金型３０にこじることなく各凹部にスムーズに収容される。
また、ブロック３６およびブロック３７と球頭ピン３５との関係においても、ブロック３６，３７の収納部３６０および球頭ピン３５の先端部３５１Ａが半球状であるために、長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂを球頭ピン３５にこじることなくスムーズに被せることができる。
ブロック３６，３７を支持する２つの球頭ピン３５は、翼の長さ方向Ｄに間隔をおいて金型３０に形成された穴３２０、３２０の内側に保持される。
穴３２０，３２０は、長突起３２Ａにより形成される第２凹部１２の長さ方向ほぼ中央部に位置する。但し、穴３２０，３２０は、中央部に位置する必要はなく、中央部よりも翼の先端側に位置していてもよい。
穴３２０，３２０は、長突起３２Ａにより形成される第２凹部１２の長さ方向ほぼ中央部に位置する。但し、穴３２０，３２０は、中央部に位置する必要はなく、中央部よりも翼の先端側に位置していてもよい。
長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂのいずれも、２つの球頭ピン３５により２点で金型３０に保持される。したがって長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂのいずれも、球頭ピン３５の軸線周りに回転が規制された状態で、翼の長さ方向Ｄに沿った向きに維持される。
短突起３２Ｂは、後述するように、第１突起３１を基準として、スキン１の成形時における長突起３２Ａの伸長前後の各々の領域が重なる範囲内に、常温時に位置する。
長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂの各々の長さＬ１，Ｌ２、および翼の長さ方向Ｄにおける相対位置は、金型３０の熱膨張係数および樹脂の加熱温度に応じて、計算や試験に基づいて設定される。
長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂの各々の長さＬ１，Ｌ２、および翼の長さ方向Ｄにおける相対位置は、金型３０の熱膨張係数および樹脂の加熱温度に応じて、計算や試験に基づいて設定される。
次に、図４および図５を参照し、繊維強化プラスチック構造体１０の製造方法について説明する。
先ず、スキン１を成形する（スキン成形ステップＳ１）。このとき、図４（ａ）に示すように、金型３０には、第２突起３２として長突起３２Ａを設ける（長突起設置ステップＳ１１）。
そして、スキン１に用いるＦＲＰの材料である繊維基材を金型３０に配置し、図示しない板状の成形治具で押圧する。
ここで、図３（ｂ）に示すように、長突起３２Ａに配置される繊維基材の翼先端側を、二点鎖線で示すラインＣＬに沿って予め切り離しておくことが好ましい。繊維基材翼端部Ｆ２とは分離された繊維基材本体Ｆ１だけを金型３０上に配置すれば足りる。後述するように、金型３０の伸長時に長突起３２Ａが繊維基材本体Ｆ１を引っ張らないように、繊維基材において第１突起３１から離間する側の端部をラインＣＬで切り離すことにより、長突起３２Ａを繊維基材から露出させておく。ラインＣＬは、長突起３２Ａのブロック３６の翼端側の端部３６１よりも翼の根元側に設定する。
先ず、スキン１を成形する（スキン成形ステップＳ１）。このとき、図４（ａ）に示すように、金型３０には、第２突起３２として長突起３２Ａを設ける（長突起設置ステップＳ１１）。
そして、スキン１に用いるＦＲＰの材料である繊維基材を金型３０に配置し、図示しない板状の成形治具で押圧する。
ここで、図３（ｂ）に示すように、長突起３２Ａに配置される繊維基材の翼先端側を、二点鎖線で示すラインＣＬに沿って予め切り離しておくことが好ましい。繊維基材翼端部Ｆ２とは分離された繊維基材本体Ｆ１だけを金型３０上に配置すれば足りる。後述するように、金型３０の伸長時に長突起３２Ａが繊維基材本体Ｆ１を引っ張らないように、繊維基材において第１突起３１から離間する側の端部をラインＣＬで切り離すことにより、長突起３２Ａを繊維基材から露出させておく。ラインＣＬは、長突起３２Ａのブロック３６の翼端側の端部３６１よりも翼の根元側に設定する。
次いで、成形治具にバッグフィルムを被せて、バッグフィルムと金型３０との間に繊維基材および成形治具を封入する。そして、バッグフィルムと金型３０との間に形成された密閉空間を真空引きすることによって減圧させる。これにより、樹脂の注入を補助するとともに、繊維基材および樹脂を圧縮する（真空引きステップＳ１２）。
真空引きと並行して、任意の熱源を用いて樹脂を加熱する。その熱源から発せられる熱によって金型３０も加熱される。熱源としては、オーブン、ヒーターマット、ヒートガンなどを用いることができる。
真空引きと並行して、任意の熱源を用いて樹脂を加熱する。その熱源から発せられる熱によって金型３０も加熱される。熱源としては、オーブン、ヒーターマット、ヒートガンなどを用いることができる。
金型３０は、加熱されると熱膨張によって伸長する。図４（ａ）に、翼の長さ方向Ｄに金型３０が伸長する様子を白抜き矢印で示す。図４（ａ）〜（ｄ）では、第１突起３１の位置を基準に金型３０の位置を揃えている。図６（ａ）〜（ｄ）および図９（ａ）〜（ｄ）でも同様である。
図４（ａ）に示す金型３０が伸長すると、金型３０の第１突起３１と長突起３２Ａとの間のピッチＰ１が、図４（ｂ）に示すように、ピッチＰ２に広がる。
ここで、スキン１のＦＲＰ材料は、成形治具と、密閉空間の圧力および大気圧の差圧によって金型３０の表面に押し付けられているので、第１突起３１および長突起３２ＡがＦＲＰ材料に転写される（加熱・長突起転写ステップＳ１３）。
樹脂が所定の硬さまで硬化し、繊維基材および樹脂が一体化されると、スキン１が成形される。スキン１には、転写形状が残ることで、第１突起３１に倣う第１凹部１１と、長突起３２Ａに倣う第２凹部１２とが形成される。
成形されたスキン１は、例えば超音波による検査のために脱型される（スキン脱型ステップＳ１４）。
以上により、スキン１が成形される。
図４（ａ）に示す金型３０が伸長すると、金型３０の第１突起３１と長突起３２Ａとの間のピッチＰ１が、図４（ｂ）に示すように、ピッチＰ２に広がる。
ここで、スキン１のＦＲＰ材料は、成形治具と、密閉空間の圧力および大気圧の差圧によって金型３０の表面に押し付けられているので、第１突起３１および長突起３２ＡがＦＲＰ材料に転写される（加熱・長突起転写ステップＳ１３）。
樹脂が所定の硬さまで硬化し、繊維基材および樹脂が一体化されると、スキン１が成形される。スキン１には、転写形状が残ることで、第１突起３１に倣う第１凹部１１と、長突起３２Ａに倣う第２凹部１２とが形成される。
成形されたスキン１は、例えば超音波による検査のために脱型される（スキン脱型ステップＳ１４）。
以上により、スキン１が成形される。
上述の加熱・長突起転写ステップＳ１３において、金型３０が伸長すると、金型３０に設けられた長突起３２Ａの翼端側が繊維基材本体Ｆ１から抜け出す。つまり、長突起３２Ａが図３（ｂ）中、翼端側である右側に移動するときに、繊維基材本体Ｆ１を引っ張らない。このため、繊維基材に皺がよるのを避けられるので、スキン１の成形品質を向上させることができる。
その後、検査により良品と判断されたスキン１にストリンガ２を成形するにあたり、スキン１を金型３０に再セットする（再セットステップＳ２）。
このときの金型３０は、常温域にあるため、スキン１の成形前（図４（ａ））と同等の寸法に戻っている。このとき第１突起３１と長突起３２Ａとの間のピッチＰ１は、金型３０が伸長したときのピッチＰ２と同等であるスキン１の第１凹部１１と第２凹部１２との間のピッチよりも狭い。したがって、このままではスキン１を金型３０に対して位置決めした状態に再セットできない。
このときの金型３０は、常温域にあるため、スキン１の成形前（図４（ａ））と同等の寸法に戻っている。このとき第１突起３１と長突起３２Ａとの間のピッチＰ１は、金型３０が伸長したときのピッチＰ２と同等であるスキン１の第１凹部１１と第２凹部１２との間のピッチよりも狭い。したがって、このままではスキン１を金型３０に対して位置決めした状態に再セットできない。
そこで、再セットステップＳ２では、図４（ｃ）に示すように、長突起３２Ａに代えて短突起３２Ｂを金型３０に設ける（短突起設置ステップＳ２１）。
このとき、短突起３２Ｂは、第１突起３１を基準として、スキン１の成形時における長突起３２Ａの伸長前の領域Ｒ１と、伸長後の領域Ｒ２とが重なる範囲Ｌｐ内に位置する。
そうすると、短突起３２Ｂは、第１突起３１を基準としたときに、長突起３２Ａの伸長後の領域Ｒ２内に位置するとともに、長突起３２Ａの伸長前の領域Ｒ１内にも位置する。スキン１を再セットするためには、短突起３２Ｂが長突起３２Ａの伸長後の領域Ｒ２内に位置することが必要である。短突起３２Ｂが長突起３２Ａの伸長前の領域Ｒ１内に位置することは、ストリンガ２の材料を加熱硬化させて成形するコボンド成形ステップＳ３において有効である。
このとき、短突起３２Ｂは、第１突起３１を基準として、スキン１の成形時における長突起３２Ａの伸長前の領域Ｒ１と、伸長後の領域Ｒ２とが重なる範囲Ｌｐ内に位置する。
そうすると、短突起３２Ｂは、第１突起３１を基準としたときに、長突起３２Ａの伸長後の領域Ｒ２内に位置するとともに、長突起３２Ａの伸長前の領域Ｒ１内にも位置する。スキン１を再セットするためには、短突起３２Ｂが長突起３２Ａの伸長後の領域Ｒ２内に位置することが必要である。短突起３２Ｂが長突起３２Ａの伸長前の領域Ｒ１内に位置することは、ストリンガ２の材料を加熱硬化させて成形するコボンド成形ステップＳ３において有効である。
スキン１を金型３０にセットすると、図４（ｄ）に示すように、第１凹部１１に第１突起３１が収容されるとともに、短突起３２Ｂが長突起３２Ａの伸長後の領域Ｒ２内に位置するために、金型３０の伸長時の長突起３２Ａの位置を反映する第２凹部１２に、短突起３２Ｂが収容される。
このように、スキン１が第１突起３１および短突起３２Ｂの二箇所で金型３０に保持されることにより、スキン１が金型３０に対して面方向に位置決めされた状態で、金型３０に再セットされる（位置決め・再セットステップＳ２２）。
このように、スキン１が第１突起３１および短突起３２Ｂの二箇所で金型３０に保持されることにより、スキン１が金型３０に対して面方向に位置決めされた状態で、金型３０に再セットされる（位置決め・再セットステップＳ２２）。
ここで、長突起３２Ａにより、第２凹部は翼の長さ方向Ｄに沿って形成されている。この第２凹部１２に収容される短突起３２Ｂも、翼の長さ方向Ｄに沿っており、短突起３２Ｂの長さＬ２は、幅Ｗよりも長い。そうすると、長突起３２Ａの幅Ｗに対応する幅に形成された第２凹部１２に対して、短突起３２Ｂが相対回転するのが規制される。これにより、金型３０に対してスキン１が面内方向に回転することなく、短突起３２Ｂに沿って、翼の長さ方向Ｄに沿った向きに位置決めされる。
したがって、短突起３２Ｂの位置でスキン１が回転することによる僅かな位置ずれをも阻止できるので、スキン１を金型３０に対してより正確に位置決めすることができる。
したがって、短突起３２Ｂの位置でスキン１が回転することによる僅かな位置ずれをも阻止できるので、スキン１を金型３０に対してより正確に位置決めすることができる。
その後、スキン１に対してストリンガ２をコボンド成形する（コボンド成形ステップＳ３）。そのために、スキン１の裏面にＦＲＰ材料である繊維基材を配置し、ＦＲＰ材料をマンドレル２０で押さえる。繊維基材とスキン１との間には、フィルム状に形成した熱硬化性接着剤を介在させる。
そして、バッグフィルムと金型３０との間にマンドレル２０を封入した後、金型３０に固定した整列治具４０でマンドレル２０を押さえる。
そして、バッグフィルムと金型３０との間にマンドレル２０を封入した後、金型３０に固定した整列治具４０でマンドレル２０を押さえる。
続いて、スキン１の成形と同様にＶａＲＴＭ法により、樹脂の注入と、繊維基材および樹脂の加圧を行う。また、それと並行して、任意の熱源によって樹脂を加熱する。
このときに熱源から発せられる熱によって金型３０が熱膨張する。常温では、第２凹部１２の翼根元側にあるエンドＥ１近傍に位置する短突起３２Ｂは、金型３０が伸長すると、図４（ｄ）に矢印で示すように、第２凹部１２の翼先端側のエンドＥ２に向けて変位する。
このとき、短突起３２Ｂは、上述したように長突起３２Ａの伸長前の領域Ｒ１内にも位置するために、金型３０がスキン成形ステップＳ１のときと同等の寸法にまで伸長しても、金型３０の伸長に伴って、第２凹部１２のエンドＥ２まで移動するだけである。ストリンガ２を成形するときの加熱により金型３０が伸長する寸法は、スキン１を成形するときの加熱により金型３０が伸長する寸法と同等かそれ以下に留まるので、短突起３２Ｂは第２凹部１２のエンドＥ１を乗り越えず、第２凹部１２内に留まる。これにより、スキン１が金型３０に対して位置決めされた状態が保たれる。
したがって、樹脂が所定の硬さまで硬化すると、スキン１の所定の位置にストリンガ２が接着される。
その後、必要に応じて二次的な硬化処理、仕上げ処理を行うことにより、スキン１およびストリンガ２が一体化された繊維強化プラスチック構造体１０の製造が完了する。
このときに熱源から発せられる熱によって金型３０が熱膨張する。常温では、第２凹部１２の翼根元側にあるエンドＥ１近傍に位置する短突起３２Ｂは、金型３０が伸長すると、図４（ｄ）に矢印で示すように、第２凹部１２の翼先端側のエンドＥ２に向けて変位する。
このとき、短突起３２Ｂは、上述したように長突起３２Ａの伸長前の領域Ｒ１内にも位置するために、金型３０がスキン成形ステップＳ１のときと同等の寸法にまで伸長しても、金型３０の伸長に伴って、第２凹部１２のエンドＥ２まで移動するだけである。ストリンガ２を成形するときの加熱により金型３０が伸長する寸法は、スキン１を成形するときの加熱により金型３０が伸長する寸法と同等かそれ以下に留まるので、短突起３２Ｂは第２凹部１２のエンドＥ１を乗り越えず、第２凹部１２内に留まる。これにより、スキン１が金型３０に対して位置決めされた状態が保たれる。
したがって、樹脂が所定の硬さまで硬化すると、スキン１の所定の位置にストリンガ２が接着される。
その後、必要に応じて二次的な硬化処理、仕上げ処理を行うことにより、スキン１およびストリンガ２が一体化された繊維強化プラスチック構造体１０の製造が完了する。
以上で説明したように、本実施形態では、金型３０へのスキン１の再セットが必要なコボンド成形において、スキン１のＦＲＰ材料に転写する位置決め用の突起３１，３２を金型３０に設けるにあたり、一方の突起３２を長突起３２Ａと短突起３２Ｂとに交換可能に構成してある。
そして、長突起３２Ａを転写することでスキン１に第２凹部１２を形成しておき、スキン１を再セットする際には長突起３２Ａから短突起３２Ｂに交換する。そうすると、第１凹部１１および第２凹部１２の間のピッチ（Ｐ２）と、第１突起３１および第２突起３２の間のピッチ（Ｐ１）が違っていても、第１突起３１および短突起３２Ｂにより、金型３０に対して位置決めされた状態にスキン１を再セット可能となる。
本実施形態によれば、熱膨張により金型３０が伸長することに起因して、ＦＲＰ材料に転写された凹部１１，１２と、常温の金型３０の突起３１，３２との間に生じる位置ずれに、長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂを使い分けることによって対処できる。そのため、ＦＲＰに比べて熱膨張率が高くても、安価な材料を金型３０に用いることができる。金型３０はマンドレル２０や整列治具４０よりも材料使用量が多いので、金型３０に安価な材料を用いることによって成形コストを大幅に低減することができる。
そして、長突起３２Ａを転写することでスキン１に第２凹部１２を形成しておき、スキン１を再セットする際には長突起３２Ａから短突起３２Ｂに交換する。そうすると、第１凹部１１および第２凹部１２の間のピッチ（Ｐ２）と、第１突起３１および第２突起３２の間のピッチ（Ｐ１）が違っていても、第１突起３１および短突起３２Ｂにより、金型３０に対して位置決めされた状態にスキン１を再セット可能となる。
本実施形態によれば、熱膨張により金型３０が伸長することに起因して、ＦＲＰ材料に転写された凹部１１，１２と、常温の金型３０の突起３１，３２との間に生じる位置ずれに、長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂを使い分けることによって対処できる。そのため、ＦＲＰに比べて熱膨張率が高くても、安価な材料を金型３０に用いることができる。金型３０はマンドレル２０や整列治具４０よりも材料使用量が多いので、金型３０に安価な材料を用いることによって成形コストを大幅に低減することができる。
上記実施形態では、金型３０に再セットされたスキン１上にストリンガ２を成形し、同時に接着するが、金型３０に再セットされたスキン１に、予め成形したストリンガ２を接着することもできる。
また、上記実施形態では、第１突起３１が設けられる基準の箇所と、基準の箇所から離間し、第２突起３２が設けられる箇所との二箇所で位置決めするが、スキン１がより長ければ、三箇所以上で位置決めする場合もある。三箇所で位置決めする場合は、基準の箇所以外の二箇所にそれぞれ、第２突起３２を設ける。二箇所の第２突起３２の一方に、長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂが交換可能に用意されるとともに、他方にも長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂが交換可能に用意される。二箇所の各々の長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂは、第１突起３１からの距離に応じた長さに設定される。
また、上記実施形態では、第１突起３１が設けられる基準の箇所と、基準の箇所から離間し、第２突起３２が設けられる箇所との二箇所で位置決めするが、スキン１がより長ければ、三箇所以上で位置決めする場合もある。三箇所で位置決めする場合は、基準の箇所以外の二箇所にそれぞれ、第２突起３２を設ける。二箇所の第２突起３２の一方に、長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂが交換可能に用意されるとともに、他方にも長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂが交換可能に用意される。二箇所の各々の長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂは、第１突起３１からの距離に応じた長さに設定される。
ところで、スキン１を金型３０に再セットする観点からは、短突起３２Ｂが、第１突起３１を基準として、長突起３２Ａの伸長後の領域Ｒ２内に位置していれば足りる。つまり、短突起３２Ｂが、長突起３２Ａの伸長後の領域Ｒ２において、領域Ｒ１と重なる範囲Ｌｐよりも翼先端側に位置している場合でも、第２凹部１２に短突起３２Ｂが収容されるので、スキン１を金型３０に対して位置決めした状態にセットすることができる。
また、同じくスキン１を金型３０に再セットする観点からは、図６に示すように、第２突起３２として長さが同じ近突起３３Ａおよび遠突起３３Ｂを用意することもできる。
翼の長さ方向Ｄにおいて、第１突起３１から近突起３３Ａまでの離間距離Ｄ１の方が、第１突起３１から遠突起３３Ｂまでの離間距離Ｄ２よりも小さい。近突起３３Ａおよび遠突起３３Ｂの互いの間の距離は、スキン１の成形時における近突起３３Ａの伸長後の領域内に遠突起３３Ｂが位置するように設定されている。なお、離間距離Ｄ１，Ｄ２は、上述のピッチＰ１，Ｐ２に対応する。
図６に示す構成の場合、近突起３３Ａをスキン１への転写に利用し、スキン１の再セットにあたり、近突起３３Ａから遠突起３３Ｂに交換する。そのとき、近突起３３Ａおよび遠突起３３Ｂの位置関係により、近突起３３Ａによって転写された第２凹部１２に遠突起３３Ｂが収容される。
したがって、第１突起３１および遠突起３３Ｂにより、スキン１を位置決めした状態に金型３０に再セット可能となる。
上記実施形態の長突起３２Ａは、第１突起３１から近いという点で、近突起３３Ａに相当する。また、短突起３２Ｂは、第１突起３１から遠いという点で、遠突起３３Ｂに相当する。
翼の長さ方向Ｄにおいて、第１突起３１から近突起３３Ａまでの離間距離Ｄ１の方が、第１突起３１から遠突起３３Ｂまでの離間距離Ｄ２よりも小さい。近突起３３Ａおよび遠突起３３Ｂの互いの間の距離は、スキン１の成形時における近突起３３Ａの伸長後の領域内に遠突起３３Ｂが位置するように設定されている。なお、離間距離Ｄ１，Ｄ２は、上述のピッチＰ１，Ｐ２に対応する。
図６に示す構成の場合、近突起３３Ａをスキン１への転写に利用し、スキン１の再セットにあたり、近突起３３Ａから遠突起３３Ｂに交換する。そのとき、近突起３３Ａおよび遠突起３３Ｂの位置関係により、近突起３３Ａによって転写された第２凹部１２に遠突起３３Ｂが収容される。
したがって、第１突起３１および遠突起３３Ｂにより、スキン１を位置決めした状態に金型３０に再セット可能となる。
上記実施形態の長突起３２Ａは、第１突起３１から近いという点で、近突起３３Ａに相当する。また、短突起３２Ｂは、第１突起３１から遠いという点で、遠突起３３Ｂに相当する。
図７に、第１突起３１および第２突起３２の上記とは異なる形態を示す。
第１突起３１は、金型３０に一体に、半球状に形成される。
第２突起３２は、金型３０に対して着脱可能に設けられる。
第２突起３２として、長突起４２Ａ（図７（ｂ））と、短突起４２Ｂ（図７（ｃ））の二種類が交換可能に用意される。
長突起４２Ａおよび短突起４２Ｂの各々は、金型３０の表面から突出する突起本体４２１と、金型３０に保持される保持部４２２とを一体に備えている。
長突起４２Ａは２つの保持部４２２を備え、短突起４２Ｂは１つの保持部４２２を備えている。各保持部４２２は、突起本体４２１が突出する向きに沿った軸線を有する円柱状に形成されている。
金型３０には、長突起４２Ａの２つの保持部４２２が各々挿入される穴４２０，４２０が、翼の長さ方向Ｄに離間した位置に形成されている。穴４２０，４２０のうち、翼の先端側に位置する穴４２０に、短突起４２Ｂの保持部４２２が挿入される。
第１突起３１は、金型３０に一体に、半球状に形成される。
第２突起３２は、金型３０に対して着脱可能に設けられる。
第２突起３２として、長突起４２Ａ（図７（ｂ））と、短突起４２Ｂ（図７（ｃ））の二種類が交換可能に用意される。
長突起４２Ａおよび短突起４２Ｂの各々は、金型３０の表面から突出する突起本体４２１と、金型３０に保持される保持部４２２とを一体に備えている。
長突起４２Ａは２つの保持部４２２を備え、短突起４２Ｂは１つの保持部４２２を備えている。各保持部４２２は、突起本体４２１が突出する向きに沿った軸線を有する円柱状に形成されている。
金型３０には、長突起４２Ａの２つの保持部４２２が各々挿入される穴４２０，４２０が、翼の長さ方向Ｄに離間した位置に形成されている。穴４２０，４２０のうち、翼の先端側に位置する穴４２０に、短突起４２Ｂの保持部４２２が挿入される。
長突起４２Ａは、２つの保持部４２２により２点で金型３０に保持される。また、短突起４２Ｂは、保持部４２２の外周に形成されたキー４２２Ａにより、穴４２０の内壁のキー溝（図示せず）に係合される。したがって長突起４２Ａおよび短突起４２Ｂのいずれも、保持部４２２の軸線周りに回転が規制された状態で、翼の長さ方向Ｄに沿った向きに維持される。
なお、キー４２２Ａおよびキー溝を形成する代わりに、保持部４２２を角柱状、楕円状に形成し、それに対応する形状に穴４２０を形成することもできる。
なお、キー４２２Ａおよびキー溝を形成する代わりに、保持部４２２を角柱状、楕円状に形成し、それに対応する形状に穴４２０を形成することもできる。
保持部４２２の位置および個数は任意である。短突起４２Ｂの保持部４２２が、長突起４２Ａの保持部４２２が挿入される穴４２０とは別に形成された穴に挿入されてもよい。
また、長突起４２Ａが、１つの保持部４２２だけで金型３０に保持されてもよい。この場合は保持部４２２にキー４２２Ａを形成することなどによって、軸線周りの回転を規制するとよい。
長突起４２Ａおよび短突起４２Ｂを金型３０に保持する構造は、上記の保持部４２２に限らず、任意に構成することができる。
なお、第１突起３１も、長突起４２Ａおよび短突起４２Ｂと同様に金型３０とは別体に構成されて金型３０に保持されていてもよい。
また、長突起４２Ａが、１つの保持部４２２だけで金型３０に保持されてもよい。この場合は保持部４２２にキー４２２Ａを形成することなどによって、軸線周りの回転を規制するとよい。
長突起４２Ａおよび短突起４２Ｂを金型３０に保持する構造は、上記の保持部４２２に限らず、任意に構成することができる。
なお、第１突起３１も、長突起４２Ａおよび短突起４２Ｂと同様に金型３０とは別体に構成されて金型３０に保持されていてもよい。
第１突起３１、長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂは、位置決めの用をなす限り、種々の形状に形成することができる。
例えば、短突起３２Ｂの突起本体３２１は、第１突起３１と同様に半球状に形成することもできる。このようにしても、第１突起３１の位置と、短突起３２Ｂの位置との二箇所でスキン１を二次元方向に位置決めできることには変わりがないので、上記実施形態と同様に、再セット可能である。
また、第１突起３１や、短突起３２Ｂの突起本体３２１を円柱状に形成することもできる。
例えば、短突起３２Ｂの突起本体３２１は、第１突起３１と同様に半球状に形成することもできる。このようにしても、第１突起３１の位置と、短突起３２Ｂの位置との二箇所でスキン１を二次元方向に位置決めできることには変わりがないので、上記実施形態と同様に、再セット可能である。
また、第１突起３１や、短突起３２Ｂの突起本体３２１を円柱状に形成することもできる。
長突起３２Ａおよび短突起３２Ｂは、金属、樹脂、セラミック等の任意の材料から形成することができる。２つの保持部３２２，３２２で金型３０に保持される長突起３２Ａは、熱膨張時に金型３０から浮き上がらないように、金型３０と同じ材料、あるいは熱膨張率が近い材料で形成することが好ましい。後述する保持部４２２により保持される長突起４２Ａについても、同様に、金型３０と同じ材料、あるいは熱膨張率が近い材料で形成することが好ましい。
上記の実施形態では、金型３０に設けた第１突起３１および第２突起３２をスキン１に転写することで、金型３０に対してスキン１を位置決めするが、図８に示すように、金型３０に設けた第１凹部５１および第２凹部５２をスキン１に転写するようにしても、第１突起３１および第２突起３２を設けるのと同様の効果が得られる。
図８（ａ）に示す第１凹部５１は、上述の第１突起３１の代わりに設けられる。第１凹部５１は、金型３０の表面から半球状に窪むように形成される。
図８（ｂ）に示す第２凹部５２は、上述の第２突起３２の代わりに設けられる。第２凹部５２は、短凹部５２Ａ（図８（ｂ））と、長凹部５２Ｂ（図８（ｃ））とに翼の長さ方向の長さＬ１，Ｌ２が変更可能に構成される。長凹部５２Ｂの長さＬ１は、短凹部５２Ａの長さＬ２よりも長い。金型３０の表面から窪む長凹部５２Ｂの一部を部材５３で埋めたときに長凹部５２Ｂの内部に残される空間が短凹部５２Ａに相当する。
図８（ａ）に示す第１凹部５１は、上述の第１突起３１の代わりに設けられる。第１凹部５１は、金型３０の表面から半球状に窪むように形成される。
図８（ｂ）に示す第２凹部５２は、上述の第２突起３２の代わりに設けられる。第２凹部５２は、短凹部５２Ａ（図８（ｂ））と、長凹部５２Ｂ（図８（ｃ））とに翼の長さ方向の長さＬ１，Ｌ２が変更可能に構成される。長凹部５２Ｂの長さＬ１は、短凹部５２Ａの長さＬ２よりも長い。金型３０の表面から窪む長凹部５２Ｂの一部を部材５３で埋めたときに長凹部５２Ｂの内部に残される空間が短凹部５２Ａに相当する。
図９（ａ）に示すように、まず、第２凹部５２として、金型３０には短凹部５２Ａを設ける。次に、金型３０にスキン１の材料を配置して、材料を加熱、硬化させることでスキン１を成形する。このとき、金型３０に対向するスキン１の裏面には、第１凹部５１の内部に主として樹脂が入ることで第１突起１５（図８（ａ））が形成されるとともに、短凹部５２Ａの内部に主として樹脂が入ることで第２突起１６（図８（ｂ））が形成される。
ここで、図９（ｂ）に示すように、第１凹部５１および第２凹部５２の間のピッチＰ１が金型３０の伸長によりピッチＰ２に拡大した状態で、第２突起１６が短凹部５２Ａにより転写される。
その後、金型３０からスキン１を取り外し、再度、金型３０にセットしようとするときには、図９（ｃ）に示すように、金型３０は元の長さに収縮している。そこで、長凹部５２Ｂの一部を埋めていた部材５３を取り除くと、短凹部５２Ａ（破線で示す）から翼の根元側へと凹部の内側の空間が拡張されて、長凹部５２Ｂが形成される。
その状態で、図９（ｄ）に示すように、スキン１の第１突起１５（二点鎖線）を第１凹部５１に挿入し、第２突起１６（二点鎖線）を長凹部５２Ｂに挿入すると、金型３０に対してスキン１が位置決めされる。
続いて、ストリンガ２の成形のための加熱によって金型３０が伸長しても、長凹部５２Ｂ内での第２突起１６の相対変位が許容されるために、スキン１が位置決めされた状態に保たれる。
ここで、図９（ｂ）に示すように、第１凹部５１および第２凹部５２の間のピッチＰ１が金型３０の伸長によりピッチＰ２に拡大した状態で、第２突起１６が短凹部５２Ａにより転写される。
その後、金型３０からスキン１を取り外し、再度、金型３０にセットしようとするときには、図９（ｃ）に示すように、金型３０は元の長さに収縮している。そこで、長凹部５２Ｂの一部を埋めていた部材５３を取り除くと、短凹部５２Ａ（破線で示す）から翼の根元側へと凹部の内側の空間が拡張されて、長凹部５２Ｂが形成される。
その状態で、図９（ｄ）に示すように、スキン１の第１突起１５（二点鎖線）を第１凹部５１に挿入し、第２突起１６（二点鎖線）を長凹部５２Ｂに挿入すると、金型３０に対してスキン１が位置決めされる。
続いて、ストリンガ２の成形のための加熱によって金型３０が伸長しても、長凹部５２Ｂ内での第２突起１６の相対変位が許容されるために、スキン１が位置決めされた状態に保たれる。
図６に示した近突起３３Ａおよび遠突起３３Ｂの各々と同じ位置に、第２凹部５２として長さが同じ近凹部および遠凹部を設けることもできる。その場合、翼の長さ方向Ｄにおいて、第１凹部５１から近凹部までの離間距離の方が、第１凹部５１から遠凹部までの離間距離よりも小さい。近凹部および遠凹部の互いの間の距離は、スキン１の成形時における近凹部の伸長後の領域内に遠凹部が位置するように設定されている。したがって、金型３０にスキン１を再セットするときに、第２突起１６を遠凹部内に挿入することができるので、第１凹部５１と遠凹部の二箇所でスキン１が位置決めされる。
上記実施形態では、金型３０に再セットされたスキン１に対して、ストリンガ２を一体化する。しかし、本発明は、繊維強化プラスチック部材に他の繊維強化プラスチック部材を一体化する目的ではなしに、脱型された繊維強化プラスチック部材を金型に再セットする必要がある他の用途にも適合する。金型３０への再セット後に、例えば、スキン１の外形を機械加工によりトリムしたり、孔明け加工したりするために本発明を適用できる。その他、金型３０にスキン１を再セットした状態で、３次元測定機やレーザ測定機によりスキン１を計測するためにも本発明を適用できる。
また、本発明は、真空引きを行うことなく、金型３０に向けてスキン１の材料を押圧する成形治具の重みや、スキン１に向けてストリンガ２の材料を押圧するマンドレル２０および整列治具４０の重みだけで、スキン１およびストリンガ２を成形することも許容する。
さらに、本発明は、液状の樹脂および繊維基材の代わりに、プリプレグを用いることも許容する。
また、本発明は、真空引きを行うことなく、金型３０に向けてスキン１の材料を押圧する成形治具の重みや、スキン１に向けてストリンガ２の材料を押圧するマンドレル２０および整列治具４０の重みだけで、スキン１およびストリンガ２を成形することも許容する。
さらに、本発明は、液状の樹脂および繊維基材の代わりに、プリプレグを用いることも許容する。
本発明は、スキンおよびストリンガを備えたＦＲＰ構造体の製造の他、各種の装置・構造を構成する板状のＦＲＰ部材およびそれを補強するＦＲＰ部材を備えたＦＲＰ構造体の製造にも好適に用いることができる。
また、本発明は、ＦＲＰ部材の形状や機能を問わず、ＦＲＰ部材同士が一体化されたＦＲＰ構造体を製造するために広く用いることができる。
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
また、本発明は、ＦＲＰ部材の形状や機能を問わず、ＦＲＰ部材同士が一体化されたＦＲＰ構造体を製造するために広く用いることができる。
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
１ スキン（第１繊維強化プラスチック部材）
２ ストリンガ（第２繊維強化プラスチック部材）
１０ 繊維強化プラスチック構造体
１１ 第１凹部（第１被転写部）
１２ 第２凹部（第２被転写部）
１５ 第１突起（第１被転写部）
１６ 第２突起（第２被転写部）
２０ マンドレル
３０ 金型
３１ 第１突起（第１転写部）
３２ 第２突起（第２転写部）
３２Ａ 長突起（近転写部）
３２Ｂ 短突起（遠転写部）
３３Ａ 近突起（近転写部）
３３Ｂ 遠突起（遠転写部）
３５ 球頭ピン
３６ ブロック
３７ ブロック
４０ 整列治具
４２Ａ 長突起（近転写部）
４２Ｂ 短突起（遠転写部）
５１ 第１凹部（第１転写部）
５２ 第２凹部（第２転写部）
５２Ａ 短凹部（近転写部）
５２Ｂ 長凹部（遠転写部）
１０１ 余白部
３０１ 成形部
３０２ 外周部
３２０ 穴
３５１ 頭部
３５１Ａ 先端部
３５２ 軸部
３６０ 収納部
４２０ 穴
４２１ 突起本体
４２２ 保持部
４２２Ａ キー
Ｐ１ 第１ピッチ
Ｐ２ 第２ピッチ
Ｓ１ スキン成形ステップ（成形ステップ）
Ｓ１１ 長突起設置ステップ
Ｓ１２ 真空引きステップ
Ｓ１３ 加熱・長突起転写ステップ
Ｓ１４ スキン脱型ステップ
Ｓ２ 再セットステップ
Ｓ２１ 短突起設置ステップ
Ｓ２２ 位置決め・再セットステップ
Ｓ３ コボンド成形ステップ（一体化ステップ）
ＣＬ ライン
Ｄ 翼の長さ方向（所定方向）
Ｄ１，Ｄ２ 離間距離
Ｆ１ 繊維基材本体
Ｆ２ 繊維基材翼端部
Ｌ１，Ｌ２ 長さ
Ｒ１ 伸長前の領域
Ｒ２ 伸長後の領域
Ｅ１，Ｅ２ エンド
２ ストリンガ（第２繊維強化プラスチック部材）
１０ 繊維強化プラスチック構造体
１１ 第１凹部（第１被転写部）
１２ 第２凹部（第２被転写部）
１５ 第１突起（第１被転写部）
１６ 第２突起（第２被転写部）
２０ マンドレル
３０ 金型
３１ 第１突起（第１転写部）
３２ 第２突起（第２転写部）
３２Ａ 長突起（近転写部）
３２Ｂ 短突起（遠転写部）
３３Ａ 近突起（近転写部）
３３Ｂ 遠突起（遠転写部）
３５ 球頭ピン
３６ ブロック
３７ ブロック
４０ 整列治具
４２Ａ 長突起（近転写部）
４２Ｂ 短突起（遠転写部）
５１ 第１凹部（第１転写部）
５２ 第２凹部（第２転写部）
５２Ａ 短凹部（近転写部）
５２Ｂ 長凹部（遠転写部）
１０１ 余白部
３０１ 成形部
３０２ 外周部
３２０ 穴
３５１ 頭部
３５１Ａ 先端部
３５２ 軸部
３６０ 収納部
４２０ 穴
４２１ 突起本体
４２２ 保持部
４２２Ａ キー
Ｐ１ 第１ピッチ
Ｐ２ 第２ピッチ
Ｓ１ スキン成形ステップ（成形ステップ）
Ｓ１１ 長突起設置ステップ
Ｓ１２ 真空引きステップ
Ｓ１３ 加熱・長突起転写ステップ
Ｓ１４ スキン脱型ステップ
Ｓ２ 再セットステップ
Ｓ２１ 短突起設置ステップ
Ｓ２２ 位置決め・再セットステップ
Ｓ３ コボンド成形ステップ（一体化ステップ）
ＣＬ ライン
Ｄ 翼の長さ方向（所定方向）
Ｄ１，Ｄ２ 離間距離
Ｆ１ 繊維基材本体
Ｆ２ 繊維基材翼端部
Ｌ１，Ｌ２ 長さ
Ｒ１ 伸長前の領域
Ｒ２ 伸長後の領域
Ｅ１，Ｅ２ エンド
Claims (9)
- 金型に対して第１繊維強化プラスチック部材を所定方向において互いに離間した箇所で位置決めするにあたり、
前記金型には、基準の前記箇所に第１転写部を設けるとともに、前記所定方向において前記第１転写部からの離間距離が異なる近転写部および遠転写部が交換可能に用意された第２転写部を着脱可能に設けておき、
前記金型を用いて前記第１繊維強化プラスチック部材を成形する成形ステップと、
前記金型から脱型された前記第１繊維強化プラスチック部材を前記金型に戻す再セットステップと、
前記第１繊維強化プラスチック部材に、第２繊維強化プラスチック部材を一体化する一体化ステップと、を備え、
前記成形ステップは、
前記金型に前記第２転写部として前記第１転写部に近い前記近転写部を設けるステップと、
前記第１繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するとともに、前記第１転写部を前記材料に転写することで第１被転写部を形成し、前記近転写部を前記材料に転写することで第２被転写部を形成する加熱・転写ステップと、を有し、
前記再セットステップは、
前記金型に前記近転写部に代えて前記遠転写部を設ける遠転写部設置ステップと、
前記第１被転写部に収容される前記第１転写部と、前記第１転写部を基準として、前記加熱・転写ステップにおける前記近転写部の伸長後の領域内に位置するために前記第２被転写部に収容される前記遠転写部と、を用いて前記繊維強化プラスチック部材を前記金型に対して位置決めした状態にセットする位置決め・再セットステップと、を有し、
前記一体化ステップにより、
前記第１繊維強化プラスチック部材と、前記第２繊維強化プラスチック部材とが一体化された繊維強化プラスチック構造体を得る、
ことを特徴とする繊維強化プラスチック構造体の製造方法。 - 前記第２転写部として、前記所定方向において長さの異なる長突起および短突起を交換可能に用意し、
前記長突起を前記近転写部として使用し、
前記短突起を前記遠転写部として使用し、
前記位置決め・再セットステップでは、
前記短突起は、前記第１転写部を基準として、前記加熱・転写ステップにおける前記長突起の伸長前後の各領域が重なる範囲内に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。 - 前記近転写部および前記遠転写部は、同等の幅に形成され、前記所定方向に沿った向きに維持され、
前記近転写部の長さは、幅よりも長い、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。 - 前記第２転写部として、前記金型から突出する突起を使用し、
前記成形ステップにおいて前記第１繊維強化プラスチック部材の材料を加熱し、前記材料に前記第１転写部および前記第２転写部を転写するにあたり、
前記材料を構成し、前記近転写部に配置される繊維基材において前記第１転写部から離間する側の端部を切り離すことで、前記近転写部を前記繊維基材から露出させておく、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。 - 前記第１繊維強化プラスチック部材は、航空機のスキンであり、
前記第２繊維強化プラスチック部材は、航空機のストリンガである、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。 - 前記第１繊維強化プラスチック部材および前記第２繊維強化プラスチック部材は、
航空機を構成する部材である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック構造体の製造方法。 - 所定方向において互いに離間した箇所で第１繊維強化プラスチック部材を位置決め可能な金型であって、
基準の前記箇所に、第１転写部が設けられ、
前記所定方向において前記第１転写部からの離間距離が異なる近転写部および遠転写部が交換可能に用意された第２転写部が着脱可能に設けられ、
前記第１繊維強化プラスチック部材を成形するために前記第１繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するときに、
前記第１転写部は、前記材料に転写されることで前記第１繊維強化プラスチック部材に第１被転写部を形成し、
前記近転写部は、前記材料に転写されることで前記第１繊維強化プラスチック部材に第２被転写部を形成し、
前記第１繊維強化プラスチック部材を脱型後に、
前記遠転写部は、前記近転写部に代えて前記金型に設けられ、
前記第１繊維強化プラスチック部材を前記金型に戻すときに、
前記第１被転写部に収容される前記第１転写部と、前記第２被転写部に収容される前記遠転写部とにより、前記第１繊維強化プラスチック部材が位置決めされ、
前記第１繊維強化プラスチック部材に、第２繊維強化プラスチック部材が一体化されることで繊維強化プラスチック構造体が得られる、
ことを特徴とする繊維強化プラスチック構造体の成形に用いる金型。 - 金型に対して繊維強化プラスチック部材を所定方向において互いに離間した箇所で位置決めするにあたり、
前記金型には、基準の前記箇所に第１転写部を設けるとともに、前記所定方向において前記第１転写部からの離間距離が異なる近転写部および遠転写部が交換可能に用意された第２転写部を着脱可能に設けておき、
前記金型を用いて前記繊維強化プラスチック部材を成形する成形ステップと、
前記金型から脱型された前記繊維強化プラスチック部材を前記金型に戻す再セットステップと、を備え、
前記成形ステップは、
前記金型に前記第２転写部として前記第１転写部に近い前記近転写部を設けるステップと、
前記繊維強化プラスチック部材の材料を加熱するとともに、前記第１転写部を前記材料に転写することで第１被転写部を形成し、前記近転写部を前記材料に転写することで第２被転写部を形成する加熱・転写ステップと、を有し、
前記再セットステップは、
前記金型に前記近転写部に代えて前記遠転写部を設ける遠転写部設置ステップと、
前記第１被転写部に収容される前記第１転写部と、前記第１転写部を基準として、前記加熱・転写ステップにおける前記近転写部の伸長後の領域内に位置するために前記第２被転写部に収容される前記遠転写部と、を用いて前記繊維強化プラスチック部材を前記金型に対して位置決めする位置決めステップと、を有する、
ことを特徴とする繊維強化プラスチック部材の位置決め方法。 - 前記第２転写部として、前記金型から突出する突起を使用し、
前記成形ステップにおいて前記第１繊維強化プラスチック部材の材料を加熱し、前記材料に前記第１転写部および前記第２転写部を転写するにあたり、
前記材料を構成し、前記近転写部に配置される繊維基材において前記第１転写部から離間する側の端部を切り離すことで、前記近転写部を前記繊維基材から露出させておく、
ことを特徴とする請求項８に記載の繊維強化プラスチック部材の位置決め方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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