JP7087278B2 - Preform molding equipment and preform molding method - Google Patents
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Description
本発明は、プリフォームの成形装置およびプリフォームの成形方法に関する。 The present invention relates to a preform molding apparatus and a preform molding method.
近年、自動車の車体軽量化のために繊維基材に樹脂を含浸させた複合材料が自動車部品として用いられている。複合材料の成形においては、樹脂を含浸させる前に、繊維基材を予め所定の形状に賦形したプリフォームを成形する場合がある。 In recent years, a composite material in which a fiber base material is impregnated with a resin has been used as an automobile part in order to reduce the weight of an automobile body. In the molding of a composite material, a preform in which a fiber base material is previously shaped into a predetermined shape may be molded before being impregnated with the resin.
プリフォームの成形方法としては、繊維基材を成形型に配置して賦形する方法が一般的に知られている。繊維基材を所定の立体形状に賦形する際に、成形する形状によっては繊維基材にしわやほつれが発生する問題がある。 As a preform molding method, a method of arranging a fiber base material in a molding die and shaping it is generally known. When the fiber base material is shaped into a predetermined three-dimensional shape, there is a problem that wrinkles and fraying occur in the fiber base material depending on the shape to be molded.
例えば、特許文献1には、繊維基材の繊維束を固定する編糸の編みこみ方を調整することによりしわやほつれを発生しにくくした繊維基材を用いて、プリフォームを成形する方法が開示されている。
For example,
しかしながら、繊維基材は、繊維方向の引張強度が比較的高く、繊維方向に交差する方向の引張強度が比較的低いという異方性を有する。このため、繊維基材を複雑な形状に賦形する場合に、異方性を考慮せずに賦形すると繊維基材にしわやほつれが発生する虞がある。 However, the fiber base material has anisotropy that the tensile strength in the fiber direction is relatively high and the tensile strength in the direction intersecting the fiber direction is relatively low. Therefore, when the fiber base material is shaped into a complicated shape, if the shape is formed without considering anisotropy, the fiber base material may be wrinkled or frayed.
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、繊維基材を賦形する際に、繊維基材にしわやほつれが発生することを抑制することのできるプリフォームの成形装置およびプリフォームの成形方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and molding a preform capable of suppressing the occurrence of wrinkles and fraying on the fiber base material when shaping the fiber base material. It is an object of the present invention to provide a method for forming an apparatus and a preform.
上記目的を達成する本発明に係るプリフォームの成形装置は、繊維基材を所定の立体形状に賦形したプリフォームを成形する成形装置である。該成形装置は、前記繊維基材を賦形する賦形型と、前記繊維基材のうち、前記賦形型によって賦形する領域よりも外縁側に位置する外周領域の少なくとも一部に押圧力を付与して保持する外周保持部と、前記繊維基材に作用する張力を調整する張力調整部と、前記賦形型および前記外周保持部の作動を制御する制御部と、を有する。前記制御部は、前記外周保持部の作動を制御して、前記外周領域の少なくとも一部を保持し、前記外周領域の少なくとも一部を保持した状態を維持したまま、前記賦形型の作動を制御して、前記繊維基材を賦形する。前記張力調整部は、前記繊維基材を賦形する際に、前記繊維基材に作用する張力が、前記繊維基材の最表層に配置された繊維の繊維方向に作用する張力よりも、前記繊維方向に交差する方向に作用する張力の方が低くなるように調整する。 The preform molding apparatus according to the present invention that achieves the above object is a molding apparatus that forms a preform in which a fiber base material is shaped into a predetermined three-dimensional shape. The molding apparatus presses pressure on at least a part of the shaping mold that shapes the fiber base material and the outer peripheral region of the fiber base material that is located on the outer edge side of the region shaped by the shaping mold. It has an outer peripheral holding portion for imparting and holding, a tension adjusting portion for adjusting the tension acting on the fiber base material, and a control unit for controlling the operation of the shaped mold and the outer peripheral holding portion. The control unit controls the operation of the outer peripheral holding portion to hold at least a part of the outer peripheral region, and while maintaining a state of holding at least a part of the outer peripheral region, the shaping type operation is performed. Controlled to shape the fiber substrate. In the tension adjusting unit, the tension acting on the fiber base material when shaping the fiber base material is higher than the tension acting on the fiber direction of the fiber arranged on the outermost layer of the fiber base material. Adjust so that the tension acting in the direction intersecting the fiber direction is lower .
上記目的を達成する本発明に係るプリフォームの成形方法は、繊維基材を所定の立体形状に賦形したプリフォームを成形する成形方法である。該成形方法では、前記繊維基材のうち、賦形する領域よりも外縁側に位置する外周領域の少なくとも一部に押圧力を付与して保持し、前記外周領域の少なくとも一部を保持した状態を維持したまま、前記繊維基材に作用する張力が、前記繊維基材の最表層に配置された繊維の繊維方向に作用する張力よりも、前記繊維方向に交差する方向に作用する張力の方が低くなるように調整して前記繊維基材を賦形する。 The preform molding method according to the present invention that achieves the above object is a molding method for molding a preform in which a fiber base material is shaped into a predetermined three-dimensional shape. In the molding method, a pressing force is applied to at least a part of the outer peripheral region located on the outer edge side of the fiber base material to be shaped and held, and at least a part of the outer peripheral region is held. The tension acting on the fiber base material is the tension acting in the direction intersecting the fiber direction rather than the tension acting on the fiber direction of the fiber arranged on the outermost layer of the fiber base material. The fiber base material is shaped so as to be low .
繊維基材の外周領域の少なくとも一部を保持しながら繊維基材を賦形するため、繊維基材に張力を作用することができる。これにより、繊維基材を賦形する際に、繊維基材が弛まないため、しわの発生を抑制することができる。また、繊維基材の異方性を考慮して繊維基材に作用する張力を調整することによって、繊維基材の繊維のほつれを抑制することができる。これにより、繊維基材を賦形する際に、繊維基材にしわやほつれが発生することを抑制して、プリフォームの外観品質や機械的特性を向上することができる。 Since the fiber base material is shaped while retaining at least a part of the outer peripheral region of the fiber base material, tension can be applied to the fiber base material. As a result, when the fiber base material is shaped, the fiber base material does not loosen, so that the occurrence of wrinkles can be suppressed. Further, by adjusting the tension acting on the fiber base material in consideration of the anisotropy of the fiber base material, it is possible to suppress the fraying of the fibers of the fiber base material. As a result, it is possible to suppress the occurrence of wrinkles and fraying in the fiber base material when shaping the fiber base material, and improve the appearance quality and mechanical properties of the preform.
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. The following description does not limit the technical scope and the meaning of the terms described in the claims. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may differ from the actual ratios.
以下、各図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(複合材料)
複合材料は、繊維基材11と樹脂が組み合わせられることにより、樹脂単体で構成される成形品に比べて高い強度および剛性を備えたものとなる。複合材料は、例えば、自動車の車体に使用されるフロントサイドメンバーやピラー等の骨格部品、ルーフ等の外板部品に適用することによって、鉄鋼材料からなる部品を組み付けて構成した車体と比べて、車体の軽量化を図ることができる。
(Composite material)
By combining the
複合材料は、繊維基材11を所定の立体形状に賦形したプリフォーム10に樹脂を含浸させることによって形成される。
The composite material is formed by impregnating a
(プリフォーム)
本実施形態に係るプリフォーム10は、繊維基材11に接着剤(図示せず)を含浸させて、所定の形状に成形されてなる。
(preform)
The
繊維基材11は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維等によって形成することができる。本実施形態では、繊維基材11として炭素繊維を使用した例を説明する。繊維基材11は、熱膨張係数が小さく、寸法安定性に優れ、高温下においても機械的特性の低下が少ないという特徴があるため、自動車の車体等に用いられる複合材料の繊維基材として好適に使用することができる。
The
繊維基材11は、例えば、繊維方向が一方向に配列された複数本の繊維束を編糸で編んで固定したシート状のノンクリンプファブリック(NCF)材を複数積層した積層体によって構成することができる。ノンクリンプファブリック材は、縦糸と横糸を織り込んで形成した織物材に比べて賦形性が高いため、複雑な形状を有するプリフォーム10の成形に好適に使用することができる。
The
しかしながら、ノンクリンプファブリック材は、織物材に比べて異方性が高いため、賦形する際に、しわやほつれが発生しやすい。後述するプリフォーム10の成形装置100および成形方法によれば、異方性を考慮して繊維基材11に作用する張力を調整することによって、賦形する際にしわやほつれが発生することを抑制することができる。
However, since the non-crimp fabric material has higher anisotropy than the woven material, wrinkles and fraying are likely to occur during shaping. According to the
接着剤は、繊維基材11に付与されて、繊維基材11同士を接着する。これにより、繊維基材11を所望の形状に賦形した際に、その形態を保持する役割を果たす。
The adhesive is applied to the
接着剤を構成する材料は、材質は特に限定されず、公知のものを使用することができる。例えば、ポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、ナイロン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱可塑性樹脂、また、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂などが挙げられる。 The material constituting the adhesive is not particularly limited, and known materials can be used. Examples thereof include thermoplastic resins such as polyolefin resins, styrene resins, nylon resins and polyurethane resins, and thermosetting resins such as epoxy resins, phenol resins and unsaturated polyester resins.
(成形装置)
図1を参照して、プリフォーム10の成形装置100について説明する。
(Molding equipment)
The
成形装置100は、繊維基材11を賦形する賦形型110と、繊維基材11のうち、賦形型110によって賦形する領域11aよりも外縁側に位置する外周領域11bの少なくとも一部を保持する外周保持部120と、賦形型110および外周保持部120を駆動する駆動部130と、繊維基材11に作用する張力を調整する張力調整部140と、成形装置100の各部の作動を制御する制御部150と、を有する。
The
以下、成形装置100の各部の構成について詳述する。
Hereinafter, the configuration of each part of the
賦形型110は、繊維基材11を所定の立体形状に賦形する。図1に示すように、接着剤が付与された繊維基材11が配置される下型111(「第1の型」に相当)と、下型111に対して相対的に接近して繊維基材11を賦形する上型112(「第2の型」に相当)と、を有する。
The
下型111は、固定型である。下型111は、下側に向かって凹んだ凹形状の成形面111sを有する。
The
上型112は、下型111に対して接近離反可能な可動型である。上型112は、下型111の成形面111sに対向する凸形状の成形面112sを有する。
The
なお、賦形型110の構成はこれに限定されず、例えば、下型111が凸形状の成形面を有し、上型112が凹形状の成形面を有する構成であってもよい。
The configuration of the shaping
外周保持部120は、下型111が繊維基材11を賦形する動作に連動して、繊維基材11に対して下型111へ向かう押圧力F1(図5Bを参照)を付与し、繊維基材11のうち、賦形型110によって賦形する領域11aよりも外縁側に位置する外周領域11bの少なくとも一部を保持する。
The outer peripheral holding
駆動部130は、昇降機131と、加圧装置132と、を有する。昇降機131は、賦形型110の上型112および外周保持部120に接続されて、上型112および外周保持部120を下型111に対して接近離反させる。加圧装置132は、外周保持部120が下型111に接近した状態で、外周保持部120を下型111に向かう方向に加圧する。これにより、外周保持部120は、繊維基材11に対して下型111へ向かう押圧力F1を付与することができる。
The
昇降機131および加圧装置132は、例えば、油圧シリンダー等を備え、油圧等を制御することによって、賦形型110の型締圧力や外周保持部120が繊維基材11に付与する押圧力F1を調整する。
The
外周保持部120が繊維基材11に対して付与する押圧力F1は、比較的低荷重に設定することが好ましく、例えば、150kPa以下に設定することができる。これにより、繊維基材11を賦形する際に、賦形型110内への繊維基材11の流入を許容することができるため、繊維基材11を所望の立体形状に賦形することができる。
The pressing force F1 applied to the
張力調整部140は、図2に示すように、外周保持部120が繊維基材11に対して付与する押圧力F1に対する反力F2(図5Bを参照)を外周保持部120に対して付与する複数の反力付与部141を有する。
As shown in FIG. 2, the
反力付与部141は、外周保持部120が繊維基材11に付与する押圧力F1に対する反力F2の大きさを調整することによって、外周保持部120が繊維基材11を保持する強度を調整することができる。これにより、繊維基材11を賦形する際に、賦形型110内への繊維基材11の流入量を調整することができる。繊維基材11の流入量が比較的高い部分では、繊維基材11に作用する張力Tが比較的高く、逆に、繊維基材11の流入量が比較的低い部分では、繊維基材11に作用する張力Tが比較的低くなる。このようにして、反力付与部141は、繊維基材11に作用する張力Tを調整することができる。
The reaction
反力付与部141は、弾性部材またはシリンダー(図示せず)によって構成される。弾性部材およびシリンダーは、圧縮する方向に力を加えると、伸長する方向に反力を発生する。これを利用して、反力付与部141は、外周保持部120が繊維基材11に対して付与する押圧力F1に対する反力F2を、外周保持部120に対して付与する。反力付与部141を弾性体またはシリンダーを使用した簡単な構造とすることができるため、成形装置100の製造コストを低減することができる。
The reaction
本実施形態では、反力付与部141は、図2に示すように、弾性部材であるコイル状のばねによって構成される。反力付与部141は、例えば、ばねの長さやばね定数等を調整することによって反力F2の大きさを調整することができる。
In the present embodiment, the reaction
なお、反力付与部141がシリンダーによって構成される場合、シリンダー内の圧力を調整することによって張力調整部140の反力F2の大きさを調整することができる。
When the reaction
複数の反力付与部141は、図2に示すように、繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を複数に分割した分割領域11cに対応するように、下型111の上面111aの複数の領域(破線で分割した領域)毎にそれぞれ配置されている。また、複数の反力付与部141は、各々独立して反力F2の大きさを調整できるようにばねの長さやばね定数を調整している。なお、図2は、本実施形態の構成を説明するための簡略図であり、図示する構成に限定されるものではない。下型111の形状、反力付与部141の配置、分割領域11cの位置や大きさ等は、繊維基材11の構成やプリフォーム10の形状に合わせて適宜調整することができる。
As shown in FIG. 2, the plurality of reaction
外周保持部120が下型111に接近することによって、複数の反力付与部141は、外周保持部120にそれぞれ当接する。外周保持部120がさらに下型111に接近すると、外周保持部120に対してそれぞれ反力F2を発生する。
As the outer peripheral holding
上記構成により、張力調整部140は、外周保持部120が繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を複数に分割した分割領域11cに付与する押圧力F1を、分割領域11c毎に調整する。
With the above configuration, the
図3を参照して、繊維基材11は、繊維方向Aの引張強度が比較的高く、繊維方向Aに交差する方向Bの引張強度が比較的低いという異方性を有する。したがって、繊維基材11に対して繊維方向Aに交差する方向Bに張力Tを作用すると、繊維同士が離れる方向に繊維配向が乱れて、繊維がほつれやすい。したがって、繊維基材11がほつれやすい繊維方向Aに交差する方向Bに賦形型110内への繊維基材11の流入量を比較的高くして、繊維方向Aに交差する方向Bに作用する張力Tを比較的低くすることによって、繊維基材11にほつれが発生することを抑制することができる。
With reference to FIG. 3, the
また、一般的に、繊維のほつれの現象は、繊維基材11の最表層11tに生じた繊維のほつれが要因となって内側の層に繊維のほつれが伝播する。したがって、繊維基材11の最表層11tの繊維のほつれを抑制することができれば、繊維基材11にほつれが発生することを抑制することができる。
Further, in general, the phenomenon of fiber fraying is caused by the fiber fraying generated on the
以上の観点から、本実施形態では、張力調整部140は、繊維基材11に作用する張力Tが、繊維基材11の最表層11tに配置された繊維の繊維方向Aに作用する張力Tよりも、繊維方向Aに交差する方向Bに作用する張力Tの方が低くなるように調整する。これにより、繊維基材11の最表層11tにほつれが発生することを抑制することができる。その結果、繊維基材11にほつれが発生することを抑制することができる。
From the above viewpoint, in the present embodiment, in the
制御部150は、成形装置100全体の動作を制御する。具体的には、図1を参照して、制御部150は、ROMやRAMから構成された記憶部151と、CPUを主体に構成された演算部152と、各種データや制御指令の送受信を行う入出力部153と、を有する。入出力部153は、賦形型110および外周保持部120に接続する。
The
なお、本実施形態では、制御部150は、駆動部130を介して賦形型110および外周保持部120に接続し、駆動部130の作動を制御することによって、賦形型110および外周保持部120の作動を制御している。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、張力調整部140は、ばねによって構成された反力付与部141のばねの長さやばね定数等を調整することによって反力F2の大きさを調整することができる。このため、本実施形態では、張力調整部140は、制御部150によって制御されないが、制御部150によって制御されるように構成してもよい。例えば、反力付与部141がシリンダーによって構成される場合、制御部150は、シリンダー内の圧力を制御することによって、反力付与部141が付与する反力F2を調整することができる。
Further, in the present embodiment, the
(成形方法)
次に、本実施形態に係るプリフォーム10の成形方法を説明する。
(Molding method)
Next, the molding method of the
図4に示すように、プリフォーム10を成形方法では、繊維基材11を下型111に配置し(工程S1)、繊維基材11のうち、賦形する領域11aよりも外縁側に位置する外周領域11bの少なくとも一部を保持する(工程S2)。そして、繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を保持した状態を維持したまま、繊維基材11を賦形し(工程S3)、成形したプリフォーム10を賦形型110から脱型する(工程S4)。
As shown in FIG. 4, in the molding method of the
以下、プリフォーム10の成形方法の各工程について詳述する。
Hereinafter, each step of the molding method of the
工程S1では、図5Aに示すように、賦形型110の下型111に繊維基材11を配置する。
In step S1, as shown in FIG. 5A, the
工程S2では、図5Bに示すように、外周保持部120を下型111に向かって接近させて、下型111との間に繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を挟み込む。さらに、外周保持部120を下型111に向かう方向(図5B中の白抜き矢印方向)に加圧して、繊維基材11に対して押圧力F1を付与する。これにより、外周保持部120と下型111との間に繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を挟持して保持する。
In step S2, as shown in FIG. 5B, the outer peripheral holding
工程S3では、図5Cに示すように、繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を保持した状態を維持したまま、上型112を下型111に対して接近させて、繊維基材11の賦形する領域11aを下側へ向かって押圧する。これにより、繊維基材11に対して、賦形する領域11aから外周領域11bへ向かう方向に張力Tを作用する。繊維基材11を賦形する際に、張力Tが作用することによって繊維基材11が弛まない。このため、図5Dに示すように、繊維基材11を賦形した後に繊維基材11にしわが発生することを抑制することができる。
In step S3, as shown in FIG. 5C, the
また、繊維基材11を賦形する際に、張力調整部140によって、外周保持部120が繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を複数に分割した分割領域11c(図2を参照)に付与する押圧力F1を、分割領域11c毎に調整する。これにより、繊維基材11に作用する張力Tが、繊維基材11の最表層11t(図3を参照)に配置された繊維の繊維方向Aに作用する張力Tよりも、繊維方向に交差する方向(繊維基材11がほつれやすい方向)に作用する張力Tの方が低くなるように調整することができる。したがって、繊維基材11の最表層11tにほつれが発生することを抑制することができる。その結果、繊維基材11にほつれが発生することを抑制することができる。
Further, when shaping the
工程S4では、図5Eに示すように、賦形型110を開いて、賦形型110からプリフォーム10を脱型すると、プリフォーム10の成形が完了する。
In step S4, as shown in FIG. 5E, when the shaping
例えば、本実施形態とは異なり、図6Aに示すように、繊維基材11の外周領域11bを保持せずに賦形型110によって繊維基材11を賦形する場合、図6Bに示すように、繊維基材11が賦形型110内に過剰に流入して、繊維基材11にしわが発生してしまう。
For example, unlike the present embodiment, as shown in FIG. 6A, when the
また、繊維基材11は、繊維方向Aの引張強度が比較的高く、繊維方向Aに交差する方向Bの引張強度が比較的低いという異方性を有する。このため、しわの発生を抑制するために、繊維基材11の異方性を考慮せずに繊維基材11の外周領域11bに高い押圧力を付与して保持した状態で繊維基材11を賦形すると、繊維基材11にほつれが発生してしまう。
Further, the
一方、本実施形態のように繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を保持しながら繊維基材11を賦形することによって、繊維基材11に張力Tを作用することができる。これにより、繊維基材11を賦形する際に、繊維基材11が弛まないため、しわの発生を抑制することができる。また、繊維基材11に作用する張力Tを調整することによって、繊維基材11の繊維のほつれを抑制することができる。
On the other hand, by shaping the
以上説明したように、本実施形態に係るプリフォーム10の成形装置100は、繊維基材11を所定の立体形状に賦形したプリフォーム10を成形する成形装置ある。該成形装置100は、繊維基材11を賦形する賦形型110と、繊維基材11のうち、賦形型110によって賦形する領域11aよりも外縁側に位置する外周領域11bの少なくとも一部に押圧力F1を付与して保持する外周保持部120と、繊維基材11に作用する張力Tを調整する張力調整部140と、賦形型110および外周保持部120の作動を制御する制御部150と、を有する。制御部150は、外周保持部120の作動を制御して、繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を保持し、繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を保持した状態を維持したまま、賦形型110の作動を制御して、繊維基材11を賦形する。張力調整部140は、繊維基材11を賦形する際に、繊維基材11に作用する張力Tを調整する。
As described above, the
また、本実施形態に係るプリフォーム10の成形方法は、繊維基材11を所定の立体形状に賦形したプリフォーム10を成形する成形方法である。該成形方法では、繊維基材11のうち、賦形する領域11aよりも外縁側に位置する外周領域11bの少なくとも一部に押圧力を付与して保持し、繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を保持した状態を維持したまま、繊維基材11に作用する張力Tを調整しながら繊維基材11を賦形する。
Further, the molding method of the
上記のように構成したプリフォーム10の成形装置100およびプリフォーム10の成形方法によれば、繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を保持しながら繊維基材11を賦形するため、繊維基材11に張力Tを作用することができる。これにより、繊維基材11を賦形する際に、繊維基材11が弛まないため、しわの発生を抑制することができる。また、繊維基材11の異方性を考慮して繊維基材11に作用する張力Tを調整することによって、繊維基材11の繊維のほつれを抑制することができる。これにより、繊維基材11を賦形する際に、繊維基材11にしわやほつれが発生することを抑制して、プリフォームの外観品質や機械的特性を向上することができる。
According to the
また、張力調整部140は、外周保持部120が繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を複数に分割した分割領域11cに付与する押圧力F1を、分割領域11c毎に調整する。これにより、繊維基材11のしわが発生しやすい部位において、しわを延ばす方向に比較的高い張力Tを作用し、繊維基材11のほつれが発生しやすい部位において、ほつれやすい方向に比較的低い張力Tを作用するように調整することができる。その結果、繊維基材11にしわやほつれが発生することを抑制することができる。
Further, the
また、賦形型110は、繊維基材11が配置される下型111(第1の型)と、下型111に対して相対的に接近して繊維基材11を賦形する上型112(第2の型)と、を有する。外周保持部120は、下型111が繊維基材11を賦形する動作に連動して、繊維基材11に対して下型111へ向かう押圧力F1を付与し、繊維基材11の外周領域11bの少なくとも一部を保持する。下型111の動作と外周保持部120の動作とが連動するため、下型111および外周保持部120を同一の駆動部130によって駆動させることができる。これにより、賦形型110および外周保持部120の構造を簡素化することができるため、成形装置100の製造コストを低減することができる。
Further, the shaping
また、張力調整部140は、外周保持部120が繊維基材11に対して付与する押圧力F1に対する反力F2を外周保持部120に対して付与する反力付与部141を有する。反力付与部141は、外周保持部120が繊維基材11に付与する押圧力F1を調整して、外周保持部120が繊維基材11を保持する強度を調整することができる。これにより、繊維基材11を賦形する際に、繊維基材11の賦形型110内への流入量を調整することができる。繊維基材11の流入量が比較的高い部分では、繊維基材11に作用する張力Tが比較的高く、逆に、繊維基材11の流入量が比較的低い部分では、繊維基材11に作用する張力Tが比較的低くなる。したがって、張力調整部140は、繊維基材11の流入量を調整することにより、繊維基材11に作用する張力Tを調整することができる。その結果、例えば、繊維基材11がほつれやすい方向に繊維基材11の流入を許容して、ほつれが発生することを抑制することができる。
Further, the
また、反力付与部141は、弾性体またはシリンダーを有する。反力付与部141を弾性体またはシリンダーを使用した簡単な構造とすることができるため、成形装置100の製造コストを低減することができる。
Further, the reaction
また、張力調整部140は、繊維基材11に作用する張力Tが、繊維基材11の最表層11tに配置された繊維の繊維方向Aに作用する張力Tよりも、繊維方向に交差する方向に作用する張力の方が低くなるように調整する。これにより、繊維基材11の最表層11tにほつれが発生することを抑制することができる。その結果、繊維基材11にほつれが発生することを抑制することができる。
Further, in the
また、繊維基材11は、繊維方向Aが一方向に配列された複数本の繊維束が編糸で編んで固定されたノンクリンプファブリック材を有する。ノンクリンプファブリック材は、織物材に比べて賦形性が高いため、複雑な形状を有するプリフォームの成形に好適に使用することができる。また、ノンクリンプファブリック材は、織物材に比べて異方性が高いため、異方性を考慮して繊維基材11に作用する張力Tを調整することによって、本発明の効果をより効果的に発揮することができる。
Further, the
以上、実施形態を通じてプリフォームの成形装置およびプリフォームの成形方法を説明したが、本発明は実施形態において説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。 Although the preform molding apparatus and the preform molding method have been described above through the embodiments, the present invention is not limited to the configuration described in the embodiments and is appropriately modified based on the description of the scope of claims. It is possible to do.
例えば、張力調整部は、繊維基材に作用する張力を調整可能な限りにおいて、前述した実施形態において説明した構成に限定されない。 For example, the tension adjusting unit is not limited to the configuration described in the above-described embodiment as long as the tension acting on the fiber substrate can be adjusted.
また、外周保持部は、繊維基材の分割領域毎に複数個配置してもよい。これにより、外周保持部が繊維基材に付与する押圧力を分割領域毎に調整することができる。 Further, a plurality of outer peripheral holding portions may be arranged for each divided region of the fiber base material. Thereby, the pressing force applied to the fiber base material by the outer peripheral holding portion can be adjusted for each divided region.
また、繊維基材は、前述した実施形態において説明した構成に限定されず、例えば、繊維基材は織物材によって構成してもよい。また、繊維基材は、シート状の基材を複数積層した積層体によって構成するとしたが、1枚の基材によって構成してもよい。 Further, the fiber base material is not limited to the configuration described in the above-described embodiment, and for example, the fiber base material may be composed of a woven fabric material. Further, although the fiber base material is composed of a laminated body in which a plurality of sheet-shaped base materials are laminated, it may be composed of a single base material.
10 プリフォーム、
11 繊維基材、
11a 繊維基材の賦形する領域、
11b 外周領域、
11c 繊維基材の分割領域、
11t 繊維基材の最表層、
100 成形装置、
110 賦形型、
111 下型(第1の型)、
112 上型(第2の型)、
120 外周保持部、
130 駆動部、
140 張力調整部、
141 反力付与部、
150 制御部、
F1 押圧力、
F2 反力、
T 張力、
A 繊維方向、
B 繊維方向に交差する方向。
10 preforms,
11 Fiber substrate,
11a Excipients of the fibrous substrate,
11b outer peripheral area,
11c fibrous substrate split region,
The outermost layer of the 11t fiber base material,
100 molding equipment,
110 shaped type,
111 Lower mold (first mold),
112 Upper type (second type),
120 outer circumference holding part,
130 drive unit,
140 Tension adjuster,
141 Reaction force applying part,
150 control unit,
F1 pressing pressure,
F2 reaction force,
T tension,
A fiber direction,
B Direction that intersects the fiber direction.
Claims (11)
前記繊維基材を賦形する賦形型と、
前記繊維基材のうち、前記賦形型によって賦形する領域よりも外縁側に位置する外周領域の少なくとも一部に押圧力を付与して保持する外周保持部と、
前記繊維基材に作用する張力を調整する張力調整部と、
前記賦形型および前記外周保持部の作動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記外周保持部の作動を制御して、前記繊維基材の前記外周領域の少なくとも一部を保持し、
前記繊維基材の前記外周領域の少なくとも一部を保持した状態を維持したまま、前記賦形型の作動を制御して、前記繊維基材を賦形し、
前記張力調整部は、前記繊維基材を賦形する際に、前記繊維基材に作用する張力が、前記繊維基材の最表層に配置された繊維の繊維方向に作用する張力よりも、前記繊維方向に交差する方向に作用する張力の方が低くなるように調整する、プリフォームの成形装置。 There is a molding device that molds a preform in which a fiber base material is shaped into a predetermined three-dimensional shape.
The shaping type that shapes the fiber base material and the shaping type that shapes the fiber base material
Of the fiber base material, an outer peripheral holding portion that applies and holds at least a part of the outer peripheral region located on the outer edge side of the region shaped by the shaping mold by applying a pressing force.
A tension adjusting unit that adjusts the tension acting on the fiber substrate,
It has the shaped type and the control unit that controls the operation of the outer peripheral holding portion.
The control unit
By controlling the operation of the outer peripheral holding portion, at least a part of the outer peripheral region of the fiber base material is held.
While maintaining a state of holding at least a part of the outer peripheral region of the fiber base material, the operation of the shaping type is controlled to shape the fiber base material.
In the tension adjusting unit, the tension acting on the fiber base material when shaping the fiber base material is higher than the tension acting on the fiber direction of the fiber arranged on the outermost layer of the fiber base material. A preform molding device that adjusts so that the tension acting in the direction intersecting the fiber direction is lower .
前記外周保持部は、前記第1の型が前記繊維基材を賦形する動作に連動して、前記繊維基材に対して前記第1の型へ向かう押圧力を付与し、前記繊維基材の前記外周領域の少なくとも一部を保持する、請求項1または請求項2に記載のプリフォームの成形装置。 The shaping mold has a first mold in which the fiber base material is arranged and a second mold in which the fiber base material is shaped relatively close to the first mold. death,
The outer peripheral holding portion applies a pressing force toward the first mold to the fiber base material in conjunction with the operation of the first mold shaping the fiber base material, and the fiber base material is subjected to a pressing force toward the first mold. The preform molding apparatus according to claim 1 or 2, which holds at least a part of the outer peripheral region of the above.
前記繊維基材のうち、賦形する領域よりも外縁側に位置する外周領域の少なくとも一部に押圧力を付与して保持し、
前記繊維基材の前記外周領域の少なくとも一部を保持した状態を維持したまま、前記繊維基材に作用する張力が、前記繊維基材の最表層に配置された繊維の繊維方向に作用する張力よりも、前記繊維方向に交差する方向に作用する張力の方が低くなるように調整して前記繊維基材を賦形する、プリフォームの成形方法。 It is a molding method for molding a preform in which a fiber base material is shaped into a predetermined three-dimensional shape.
Of the fiber base material, at least a part of the outer peripheral region located on the outer edge side of the region to be shaped is applied with a pressing force and held.
The tension acting on the fiber base material acts in the fiber direction of the fiber arranged on the outermost layer of the fiber base material while maintaining the state of holding at least a part of the outer peripheral region of the fiber base material. A method for forming a preform, which shapes the fiber base material by adjusting the tension acting in a direction intersecting the fiber direction to be lower than that of the fiber base material.
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