JPH0251384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、加工工数の低減が可能でかつ重量当
りの強度、剛性が大きな板状構造材に適用される
繊維強化樹脂製補強材の成形方法およびその成形
装置に関するものである。

従来技術およびその問題点 重量当りの強度、剛性の高い板状構造材として
第２２図に図示するように、１枚の軽合金または
チタニユーム合金製厚板の一面を削出して、平板
部０１と一体に補強リブ部０２を形成したものが
従来からあるが、切削加工代が大きくて、無駄と
なる部分が多く、しかも加工時間が長くなるた
め、コスト高が避けられない。

また第２３図に図示するように、軽合金薄板を
一定時間毎に一方向へ弯曲させ、その弯曲先端部
０４を中空円筒状に形成し、その隣接部０５が相
互に接触するように軽合金薄板を成形して補強材
０３を形成し、この補強材０３の平面部０６を軽
合金平板０７に当て、スポツト溶接または接着剤
で両者を一体に接合した板状構造材がある。

しかしながら第２３図に図示の板状構造材でス
ポツト溶接した場合には、平板０７に溶接痕が残
つて外観の面で好ましくなく、接合部分が不連続
であるので、強度、剛性向上の面で不利であり、
信頼性が低い。

さらに前記補強材０３は軽合金薄板をプレス成
形によつて成形しなければならないため、工程が
複雑化して設備が大型化し、しかも補強材０３の
立上り部０４，０５の間隔が異なつた多品種の板
状構造材を能率良く生産することが困難であつ
た。

問題点を解決するための手段および作用 本発明はこのような難点を克服した板状構造材
の改良に係り、巾方向中央部が薄くかつ巾方向両
側端部が外方へ直角に形成された可撓性補強材成
形治具の巾方向中央部を平板状に展開した状態に
おいて、該可撓性補強材成形治具の内面に、所定
巾の繊維強化成形材料を載置し、該繊維強化成形
材料の巾方向中央部に円柱状中子を載置し、該円
柱状中子を前記繊維強化成形材料に押付けたま
ま、該円柱状中子を該繊維強化成形材料へ包囲し
かつ該繊維強化成形材料の両側部を相互に接合さ
せるように前記可撓性補強材成形治具を弯曲させ
てから、前記繊維強化成形材料の両側端部を前記
可撓性補強材成形治具の巾方向両側端部に接合さ
せるように該繊維強化成形材料の両側端部を直角
に折曲することにより、繊維強化樹脂製板状構造
材を構成することができる。

このように前記円柱状中子の周りに繊維強化成
形材料を巻付け、その外周に前記可撓性補強材成
形治具を被せて押付けるようにして断面が〓状の
補強材を頗る容易に生産することができる。

また本発明では、巾方向中央部が薄くかつ巾方
向両側端部が外方へ直角に形成された可撓性補強
材成形治具と、円柱状中子と、該可撓性補強材成
形治具上の繊維強化成形材料に前記円柱状中子を
接離自在に移動させる中子保持移動手段と、前記
可撓性補強材成形治具の両側端部を支持し該可撓
性補強材成形治具の巾方向中央部を弯曲させてそ
の両側部を相互に接合させる補強材成形治具支持
変形手段と、前記可撓性補強材成形治具上の繊維
強化成形材料の巾方向両側端部を該成形治具の直
角両側端部に圧接させる折曲圧接手段とで板状構
造材用補強材の成形装置を構成したため、該成形
装置を用いることによつて、前記補強材の成形方
法を実施することができる。

実施例 以下、第１図および第２１図に図示された本発
明の一実施例について説明する。

まず本発明の成形装置の一実施例の詳細を説明
する前に、本発明の成形方法の一実施例と、これ
に関連した成形装置の概略を、第１図ないし第１
４図に基づいて説明する。

繊維強化樹脂製板状構造材１は、炭素繊維強化
成形材料よりなる平板材２の一方に、所定の間隔
ｐを存し相互に平行に、炭素繊維強化成形材料よ
りなる補強材４の両側折曲端部５を嵌合し、両者
２，４を一体的に硬化することにより、構成され
ている。

前記平板材２および補強材４の繊維強化成形材
料は、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、ジアゾル
フタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の樹
脂に硬化剤および溶剤を加えた混合液に炭素繊維
を含浸しこれを所要枚数積層した状態で加熱して
溶剤を蒸発し、乾燥することによつて得られたプ
リプレグである。

補強材４の横断面形状を第１図に図示するよう
に〓状に成形するには、第２図ないし第１１図に
図示するような工程によればよい。

第２図に図示されたような断面形状に成形され
たシリコンゴム製の成形治具１０の両側折曲端部
１１の孔（図示されず）を第３図のように治具支
持部材１４の係合突起１５に嵌合し、この治具支
持部材１４を上方へ拡開起立し（第４図参照）、
その成形治具１０の上面に補強材４を載せ（第５
図参照）、中子支持部材１７の下面に保持された
テフロン製の円柱状中子１６を補強材４の巾方向
中央部上方に位置し（第６図参照）、円柱状中子
１６を補強材４の巾方向中央部に接触させたま
ま、治具支持部材１４を前記とは逆方向へ傾動し
（第７図参照）、円柱状中子１６を残したまま中子
支持部材１７を引き上げるとともに治具支持部材
１４を倒伏し（第８図参照）、折曲押圧部材１８
により補強材４の両側折曲端部５を成形治具１０
の両側折曲端部１１に折曲押圧し（第９図参照）、
中子支持部材１７および折曲押圧部材１８を持ち
上げ（第１０図参照）、成形治具１０の両側折曲
端部１１を治具支持部材１４の係合突起１５より
外せば（第１１図参照）、補強材４を〓状に成形
することができる。

次に第１２図に図示するように、平板当金１９
に平板材２を載せ、前記成形治具１０に囲まれて
成形された補強材４の両側折曲端部５を平板材２
の表面３に平行に置き、その間にカールプレート
２０を敷き詰め、成形治具１０およびカールプレ
ート２０の上面にブリーザネツト２１およびナイ
ロンフイルム２２を掛け、平板当金１９とナイロ
ンフイルム２２との接合部にシール部材２３を介
装した後、平板当金１９およびナイロンフイルム
２２で囲まれた空気内の空気を開口２４より真空
脱気すれば、大気圧により、補強材４の両側折曲
端部５は平板材２の表面に圧接される。

これ第１３図に図示のオートクレーブ２５内に
充填し、所要時間加熱、加圧し、その後円柱状中
子１６を中空円筒状部６より引抜くことにより、
補強材４の両側接合部７を相互に一体に接合しか
つ補強材４の両側折曲端部５を平板材２の表面３
に一体に接合した状態で、平板材２および補強材
４を硬化して、一体構造の繊維強化樹脂製板状構
造材１を製造することができる。

次に第１５図ないし第２１図を参照して本発明
の成形装置の一実施例の詳細を説明する。

成形治具１０の支持変形手段では、成形装置架
台３０に鉛速柱が植設され、その鉛速柱３１の上
端に水平梁３２が架設され、その水平梁３２に立
設された調整板３３にボルトナツト３４を介して
成形治具受け板３５が上下へ調整可能に付設され
ている。

また前記水平梁３２の頂面にベースブラケツト
３６が付設され、このベースブラケツト３６のス
イングピン３７にスライダ３８のガイド溝３９が
摺動自在に嵌合され、そのスイングスライダ３８
の上方内端にヒンジプレート４０が揺動自在に枢
着され、ヒンジプレート４０に前記した治具支持
部材１４が一体に取付けられている。

さらに前記ベースブラケツト３６に隣接して水
平梁３２の両側面にナツクルガイド４１が付設さ
れ、スイングスライダ３８の上方外端に嵌着され
たナツクルピン４３はナツクルガイド４１のガイ
ド溝４２に摺動自在に嵌合され、そのナツクルピ
ン４３にはブラケツト４４が枢着され、ブラケツ
ト４４に治具駆動エヤシリンダ４５の上端が取付
けられ、治具駆動エヤシリンダ４５の下端はブラ
ケツト４６を介して成形装置架台３０に枢着され
ており、治具駆動エヤシリンダ４５の伸縮により
スイングスライダ３８はガイド溝４２に案内され
て上下へ揺動されるようになつている。

また中子保持移動手段と折曲圧接手段とが一体
となつて、支持変形手段の直上とこれより一方へ
偏した位置との間を揺動しうるように、中子保持
移動手段と折曲圧接手段とを支持する構造につい
て説明すると、成形装置架台３０に傾動フレーム
５０の下端が傾動自在に枢着され、その上下中間
に付設されたブラケツト５１と成形装置架台３０
のブラケツト５２とに傾動エヤシリンダ５３の両
端が枢着されており、この傾動エヤシリンダ５３
の伸縮により傾動フレーム５０は鉛直または斜め
に傾動されるようになつている。

さらに傾動フレーム５０の上端水平部５４にス
テー５５，５６が付設され、このステー５５，５
６に中子昇降エヤシリンダ５７、押圧エヤシリン
ダ５８の上端が枢着され、中子昇降エヤシリンダ
５７の下端に前記した中子支持部材１７が取付け
られ、中子支持部材１７に上方へ一体に固着され
たスライドバー５９はステー５６に付設されたガ
イド６０に摺動に嵌合されており、この中子昇降
エヤシリンダ５７の短縮、伸長により、中子支持
部材１７は上下へ昇降されるようになつている。

さらにまた前記中子支持部材１７の下端には円
柱状中子１６の半径と同一の曲率の凹溝６１が形
成され、第１９図および第２０図に図示されるよ
うに、この凹溝６１に開口する空気吸入孔６２が
中子支持部材１７の長手方向に亘つて所定間隔毎
に設けられ、この空気吸入孔６２の上端は図示さ
れないゴムホースを介して真空ポンプ（図示せれ
ず）の吸入口に接続されており、真空ポンプの運
転状態では、空気吸入孔６２内の真空圧力により
円柱状中子１６が凹溝６１に吸引されて支持され
るようになつている。

しかして中子支持部材１７を跨ぐように形成さ
れたスライダ６３は押圧エヤシリンダ５８の下端
に枢着されるとともにスライドバー５９の下端に
固着され、スライダ６３の両側下端に折曲押圧部
材１８が固着されており、押圧エヤシリンダ５８
の短縮、伸長により、中子支持部材１７を狭んで
折曲押圧部材１８は上下へ昇降しうるようになつ
ている。

第１５図ないし第２１図に図示の実施例は前記
したように構成されているので、傾動エヤシリン
ダ５３を短縮して傾動フレーム５０を第１８図に
て右方へ傾動させ、中子支持部材１７、折曲押圧
部材１８を治具支持部材１４上より側方へずらし
た後、治具駆動エヤシリンダ４５を伸長させて治
具支持部材１４を水平に展開した状態（第２１図
で成形治具１０および折曲押圧部材１８が存在し
ない状態）において、第２図ないし第４図に示し
たように、成形治具１０の両側折曲端部１１を治
具支持部材１４に装着し、治具駆動エヤシリンダ
４５を短縮させると、スイングスライダ３８はナ
ツクルピン４３に嵌合したナツクルガイド４１の
ガイド溝４２とスイングピン３７に嵌合したガイ
ド溝３９とに案内されて、下方へ下降されるとと
もに、治具支持部材１４は上方へ拡開起立され、
第１９図に図示のように成形治具１０は展開され
る。

第１９図に図示のように、成形治具１０が展開
された状態において、補強材４を成形治具１０上
に載せてから、円柱状中子１６を中子支持部材１
７の下端凹溝６１に吸着させたまま、傾動エヤシ
リンダ５３を伸長させて傾動フレーム５０を鉛直
に起立させ、中子昇降エヤシリンダ５７を伸長さ
せて中子支持部材１７を下降させ、円柱状中子１
６を成形治具１０上の補強材４に接触させた後、
治具駆動エヤシリンダ４５を除々に伸長すれば、
第２０図に図示されるように、スイングスライダ
３８は上方へ上昇されるとともに、治具支持部材
１４は水平に倒伏され、補強材４は成形治具１０
によつて円柱状中子１６の外周に巻付けられる。

次に中子昇降エヤシリンダ５７を短縮させて中
子支持部材１７を上方へ引上げてから、治具駆動
エヤシリンダ４５をさらに伸長するとともに押圧
エヤシリンダ５８を伸長すると、補強材４の両側
接合部７は相互に接合され、両側折曲端部５は折
曲押圧部材１８により、成形治具１０の両側折曲
端部１１に押付けられ、折曲され、かくして補強
材４は〓状に成形される。

このように第５図ないし第２１図に図示の成形
装置を用いれば、補強材４の〓状成形工程を単純
化して自動化し、製造コストを大巾に低下させる
ことができる。

また手作業を排除して自動化したため、作業員
による誤りを抑制でき、品質安定性を向上でき
る。

さらに補強材４は連続的に継つていないため、
補強材４の間隔を自由に選択でき、コストアツプ
を伴わず多種類の繊維強化樹脂製板状構造材１を
容易に生産することができる。

第１図および第１４図に図示の繊維強化樹脂製
板状構造材１では、補強材４の両側接合部７は相
互に一体に接合されるとともに補強材４の両側折
曲端部５は平板材２の表面３に一体に接合された
状態で一体に硬化されて製作されるので、繊維強
化樹脂製板状構造材１は均一な材質で一体構造と
なり、繊維強化樹脂製板状構造材１に生ずる応力
は応力集中を起こすことなく全断面亘り連続的に
伝達され、しかも繊維強化樹脂製板状構造材１中
の繊維は炭素繊維であり、そのため繊維強化樹脂
製板状構造材１の重量当りの強度、剛度が頗る高
い。

また前記実施例では、材料を無駄にすることが
なく、しかも、能率良く低コストで繊維強化樹脂
製板状構造材１を製造することができる。

さらに補強材４の頂部の中空円筒部６を形成す
るための円柱状中子１６にフレキシブルな素材を
用いたので、その補強材４全体を簡単に弯曲させ
て補強材部材４の長手方向およびこれと直角方向
に弯曲または捩れた曲面板材にこの補強部材を容
易に接合できるもので、複雑に弯曲した板状構造
材を製造することができる。

前記実施例においては、平板材２および補強材
４の繊維強化成形材料はプリプレグであつたが、
増粘された不飽和ポリエステル樹脂等の樹脂をペ
ースとする樹脂混合物をマツト状の炭素繊維また
はガラス繊維に含浸され得られたSMC（Sheet
Molding Compound）であつてもよい。

発明の効果 このように本発明の補強材成形装置を用して頭
部の繊維がつながつていて一枚布を折曲げる前記
成形方法を実施することにより、断面が〓状の板
状構造材用繊維強化成形補強材を極めて簡単に能
率良く成形することができる。

また本発明により成形された断面が〓状の板状
構造材用繊維強化成形補強材の折曲両側端部を、
これとは異なる平板状繊維強化成形材料の一面に
接合した状態において、両者を一体に熱硬化して
繊維強化樹脂製板状構造材を製造することができ
るので、前記補強材の間隔およびその配置関係を
適宜変更した多種類の板状構造材を低コストで能
率良く生産することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成形方法の一実施例により成
形された板状構造材用補強材と平板材とを一体的
に硬化して構成した繊維強化樹脂製板状構造材の
横断面図、第２図ないし第１３図は前記繊維強化
樹脂製板状構造材の製造工程の概略を図示した説
明図、第１４図は前記繊維強化樹脂製板状構造材
の斜視図、第１５図は本発明の板状構造材用補強
材成形装置の一実施例を図示した斜視図、第１６
図、第１７図および第１８図はそれぞれその正面
図、平面図、右側図、第１９図ないし第２１図は
その実施例の動作の状態を示した要部横断面図、
第２２図および第２３図はそれぞれ従来の板状構
造材の斜視図である。 １……繊維強化樹脂製板状構造材、２……平板
材、３……表面、４……補強材、５……両側折曲
端部、６……中空円筒状部、７……両側接合部、
１０……成形治具、１１……両側折曲端部、１２
……円筒状弯曲部、１３……両側部、１４……治
具支持部材、１５……係合突起、１６……円柱状
中子、１７……中子支持部材、１８……折曲押圧
部材、１９……平板当金、２０……カールプレー
ト、２１……ブリーザネツト、２２……ナイロン
フイルム、２３……シール材、２４……開口、２
５……オートクレーブ、３０……成形装置架台、
３１……鉛直柱、３２……水平梁、３３……調整
板、３４……ボルトナツト、３５……成形治具受
け板、３６……ベースブラケツト、３７……スイ
ングピン、３８……スイングスライダ、３９……
ガイド溝、４０……ヒンジプレート、４１……ナ
ツクルガイド、４２……ガイド溝、４３……ナツ
クルピン、４４……ブラケツト、４５……治具駆
動エヤシリンダ、４６……ブラケツト、５０……
傾動フレーム、５１，５２……ブラケツト、５３
……傾動エヤシリンダ、５４……上端水平部、５
５，５６……ステー、５７……中子昇降エヤシリ
ンダ、５８……押圧エヤシリンダ、５９……スラ
イドバー、６０……ガイド、６１……凹溝、６２
……空気吸入孔、６３……スライダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巾方向中央部が薄くかつ巾方向両側端部が外
   方へ直角に形成された可撓性補強材成形治具の巾
   方向中央部を平板状に展開した状態において、該
   可撓性補強材成形治具の内面に、所定巾の繊維強
   化成形材料を載置し、該繊維強化成形材料の巾方
   向中央部に円柱状中子を載置し、該円柱状中子を
   前記繊維強化成形材料に押付けたまま、該円柱状
   中子を該繊維強化成形材料で包囲しかつ該繊維強
   化成形材料の両側部を相互に接合させるように前
   記可撓性補強材成形治具を弯曲させてから、前記
   繊維強化成形材料の両側端部を前記可撓性補強材
   成形治具の巾方向両側端部に接合させるように該
   繊維強化成形材料の両側端部を直角に折曲して繊
   維強化成形補強材を成形することを特徴とする板
   状構造材用補強材の成形方法。 ２ 巾方向中央部が薄くかつ巾方向両側端部が外
   方へ直角に形成された可撓性補強材成形治具と、
   円柱状中子と、該可撓性補強材成形治具上の繊維
   強化成形材料に前記円柱状中子を接離自在に移動
   させる中子保持移動手段と、前記可撓性補強材成
   形治具の両側端部を支持し該可撓性補強材成形治
   具の巾方向中央部を弯曲させてその両側部を相互
   に接合させる補強材成形治具支持変形手段と、前
   記可撓性補強材成形治具上の繊維強化成形材料の
   巾方向両側端部を該成形治具の直角両側端部に圧
   接させる折曲圧接手段とよりなることを特徴とす
   る板状構造材用補強材の成形装置。