JPH04235026A - 複合材製部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロービング材を使用し
て製造する複合材製部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、輸送機器等の構造物、特に航空機
の分野で力の作用するレバーやヒンジ類の軽量化や疲労
強度の向上を目的として、ガラス繊維やカーボン繊維を
強化材としポリエステルやエポキシ樹脂等を結合剤とし
た繊維強化樹脂（ＦＲＰ）複合材が使用されてきている
。

【０００３】このような用途に使用される複合材製のレ
バーやヒンジ類には両端に力を伝達するピンが結合され
、ピン間には圧縮及び引張りの大きな軸力が作用するた
め、強化繊維の材料としては強化繊維の長繊維を数十本
束ねて糸状にし、樹脂をあらかじめ含浸させたロービン
グ材が使用され、このロービング材をピン間の長手方向
（軸方向）に配列するのが通例である。

【０００４】このロービング材の有する強度を効率的に
利用するためには、その糸状繊維を均一に配向すること
が必要である。又、配向した長手方向のロービング材に
均等な応力が掛るように重ね合された各ロービング材料
間にクロス材料を入れることも行なわれている。

【０００５】ところで、従来のこの種の部品の製造技術
では、部品を成形するための治具上にクロス材料を置き
、その上にロービング材料を一本、一本手作業により極
力均一になるように貼り付け、両端のピン部は、積層治
具に植設されたピンに手で巻き付けて積層している。 又、必要に応じてロービング材料とクロス材料を相互に
積層することも手作業で行なわれている。

【０００６】特開平２−８９６２４号公報には、ＦＲＰ
製リングの機械的製造方法が開示されているが、この場
合は製造される部品が回転体であることが一つの要因と
なっている。したがって、本発明が対象とするレバーや
ヒンジで両端にピンを結合するものについては、この方
法をそのまゝ適用することはできない。

【０００７】以上の如く、レバーやヒンジ等の軸方向に
力の作用する複合材製部品の従来の製造は、積層治具上
に直接手作業により、ロービング材を積層していたため
、均等にロービング材を配列することが難しい。

【０００８】特に、２方向に曲率を有する面への手積層
は、ロービング材の配列が定まり難く、一層難しくなり
、効率が更に低下する。

【０００９】又、両端のピン回りの積層を手で行なった
場合、ピン部の巻き付け部が不均一になり、最も強度を
必要とするピン回りの積層が不安定となる。

【００１０】レバーやヒンジのような強度を必要とする
部品は、積層量が多いため、積層開始より積層完了、オ
ートクレーブ硬化までの作業期間が長くなり、複合材料
の持つセルフライフを充分管理する必要がある。

【００１１】以上の事項を実施するには、熟練した作業
員を必要とする。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のこれ
らの複合材製部品の手作業による積層による製造方法の
上記の問題点を解決し、ロービング材料、クロス材料の
効率的な配向、最適設計が容易であり、部品の品質の向
上、製造工数の削減、工期の短縮によるコストダウンが
可能な複合材製部品の製造方法を提供することを課題と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決させるため、ロービング材を、製作すべき部品の形
状に合せて積層し、硬化させて所要の部品を製造する複
合材製部品の製造方法において、 イ）　　重ね合せることにより所要の部品形状となる各
層のパターンにオフライン上で平面上にロービング材を
配列し、各層毎に１枚のロービング材シート状積層品を
製造する工程 ロ）　　上記の各ロービング材シート状積層品をオンラ
イン上の積層治具上に順次重ねて積層を行なう工程を有
することを特徴とする。

【００１４】上記のロ）の工程で必要に応じて各ロービ
ング材シート状積層品間に樹脂含浸織物を介在させて重
ね合せるようにしてもよい。

【００１５】上記の複合材製部品が両端部にピン結合部
を有し、軸力が作用する部材であり、各層毎のロービン
グ材シート状積層品の製造工程でロービング材は上記の
ピンに対応して治具上に立設された両側の仮ピンに掛け
渡し、仮ピンの近傍では製造すべき部品のピン近傍の高
さでピンの半径方向には順次入れ子式に重なる厚さとし
、両側ピンの間ではシート状になるように作られ、オン
ライン上の積層治具上における積層工程ではピンの周囲
部は順次外側へと積層するようにすれば、ピン部の回り
の積層を安定して行なうことができる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の製造方法により製造する
のに適する複合材製のヒンジ、レバー類の代表的な一例
の外形を示す図である。この部品１は、両端に力を伝達
するピンが係合するピン孔２が穿設され、両端のピン孔
２間に軸力が作用する。

【００１８】このような部品を、ロービング材を積層し
て製造する場合、本発明の製造方法では、部品の形状を
複数の層に分けて、オフライン上でロービング材を各層
のパターンにシート状に積層し、このシート状ロービン
グ材を、オンライン上の積層治具上に順次重ね合せて積
層し所定の形状とし硬化して製造する。

【００１９】図２は、そのシート状に積層したロービン
グ材の１枚を示すもので、ロービング材は図に示すスタ
ート位置３から矢印の方向に予め定められた線に沿って
積層のためのベースプレート上に立設された２本の仮ピ
ン４に巻掛けて、図中に１，１´、２、２´、３、３´
、…と順次、一平面上にエンド位置５迄配向して行く。

【００２０】両端の仮ピン４は必要に応じて部品の長軸
方向にスライド可能とし、積層完了後ピンを外方にスラ
イドさせてロービング材にある程度の張力を付与するこ
ともできる。

【００２１】また、ピン部よりシート状ロービング材を
取外す場合は、ピンを内方にスライドさせることにより
容易に行なえる。

【００２２】図３は、各シートのピンの部分の積層方法
を説明する図である。各シート積層時、下のものから順
に仮ピンの直径を順次大きなものに変えて行き、このピ
ンの回りに所定の半径方向厚さで、部品のピン孔の周囲
の高さになるようにロービング材を巻き掛ける。例えば
、図示の例では、最下位のシート（シート１）の積層時
には（ａ）図に示す如く、直径５５ｍｍのピンを用いて
、その回りに外型が６５ｍｍになるようにロービング材
を巻き、次のシート（シート２）積層時には（ｂ）図に
示す如く、直径が６５ｍｍのピンの回りに外型が７５ｍ
ｍになるようにロービング材を巻いて積層し、その次の
シート（シート３）積層時には（ｃ）図に示す如く直径
が７５ｍｍのピンの回りに外径が８５ｍｍになるように
ロービング材を巻き、さらにその次のシート（シート４
）積層時には（ｄ）図に示す如く直径８５ｍｍのピンの
回りに部品の両端部の曲率半径に等しい外径になるよう
にロービング材を巻いて積層する。

【００２３】なお、ピンの直径の変更は、１つのピンに
外径の異るブッシングを被せ替えることによって簡単に
行なうことができる。ピンとピンとの間の部分はロービ
ング材を水平な平面状に夫々パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３
，Ｐ４に従って配置する。このようにして出来た複数枚
のロービング材積層シート（シート１，シート２，シー
ト３，シート４）は、オンライン上の積層治具上で重ね
合せて積層される。この時、ピン部は、（ｅ）図に示す
如く同心的に半径方向に重ねられる。

【００２４】図４は、積層治具６上に複数のロービング
材シート状積層品８を積層する状態を図式的に示した図
である。積層治具６の型にはピン７が植設されており、
最下位のロービング材シート状積層品のピン孔をこれに
通し、図３（ｅ）で説明したように順次他のロービング
材シート状積層品のピン部を外へ外へと重ねて、ピンと
ピンとの間では平面状の部分を積層し、その結果、所定
の部品の形状の積層材が出来る。ロービング材シート材
積層品８の間には、必要に応じてクロス材料９が挿入さ
れる。

【００２５】又、積層治具上のピン７は、必要に応じて
部品の長軸方向にスライド可能とし、積層完了後ピン７
を外方にスライドさせて、ロービング材の張力を任意に
設定することができる。

【００２６】なお、積層治具に植設するピン７は製作さ
れる部品に使用されるピンを利用し、治具上にねじ込み
等により取付けて使用することもできる。このようにす
ることにより、積層された積層材のピンに巻回される部
分は、製作される部品のピンの外周面に完全にすきまな
く一体的に結合される。

【００２７】図５は、以上説明した工程の全体を図式的
に示した工程図である。

【００２８】各ロービング材シート状積層品は、オフラ
イン上のロボット制御部１０により制御されるロボット
１１により、ロービング供給治具１２より供給されたロ
ービング材をベースプレート１３上のマイラーシート１
４上に積層ヘッド１５により積層される。なお、このロ
ービン材シート状積層品の積層は手作業で行なってもよ
い。各シートはあらかじめパターン化され、積層時マイ
ラーシートの下に積層ゲージ（縮尺１／１の積層図面等
）をセットし、それに従って、ロービング材を貼り付け
て行くことができるため、積層の配列ミス等がなくなり
、熟練作業員でなくても作業が可能となる。

【００２９】ロービング材料の積層方法は、一般平面部
は材料の持つタック（粘着性）を利用して貼付け、ピン
部はワインド方式で積層を行なう。

【００３０】ロービング材シート状積層品の積層完了後
は、検査員１６により、図面通り積層されているか、又
、異物の混入等がないか等のチェックが行なわれる。

【００３１】チェック後、オンライン上の積層治具６上
で前述の如く積層が行なわれる。積層に使用される迄の
時間が長い場合等は必要に応じて冷凍庫１７に保管し、
セルフライフを管理する。

【００３２】

【発明の効果】以上の如く、本発明の製造方法はロービ
ング材をシート状に積層したものと、必要に応じてクロ
ス材料とを積み重ねる方式であるから、多量のロービン
グ材を一本、一本手で直接治具上に積層していた従来の
製造方法に比較して、治具の専有期間も短かくなり、又
、材料の室温曝露時間も短くなるため、効率的に作業を
行なうことが可能となり、品質の向上、コストダウンに
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法により製造される複合材製部
品の一例の外形を示す斜視図である。

【図２】本発明の製造方法で中間的に作られるロービン
グ材シート状積層品の一例の斜視図である。

【図３】（ａ）から（ｅ）はそのピン部の製造方法及び
積層方向を順を追って説明する説明図である。

【図４】ロービング材をシート材に積層して製品を積層
する工程を示す説明図である。

【図５】本発明の製造方法の全工程を概略的に示す工程
図である。

【符号の説明】

１　　複合材製部品 ２　　ピン孔 ４　　仮ピン ６　　積層治具 ７　　ピン ８　　ロービング材シート状積層品 ９　　クロス材料 １１　　ロボット １６　　検査員 １７　　冷凍庫

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　強化繊維の束に事前に樹脂を含浸させ
   て成るロービング材を、製作すべき部品の形状に合せて
   積層し、硬化させて所要の部品を製造する複合材製部品
   の製造方法において、 イ）　　重ね合せることにより所要の部品形状となる各
   層のパターンにオフライン上で平面上にロービング材を
   配列し、各層毎に１枚のロービング材シート状積層品を
   製造する工程 ロ）　　上記の各ロービング材シート状積層品をオンラ
   イン上の積層治具上に順次重ねて積層を行なう工程を有
   することを特徴とする複合材製部品の製造方法。
2. 【請求項２】　　上記のロ）の工程で各ロービング材シ
   ート状積層品の間に樹脂含浸織物を介在させて重ね合せ
   ることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 【請求項３】　　上記の複合材製部品が両端部にピン結
   合部を有し、軸力が作用する部材であり、各層毎のロー
   ビング材シート状積層品製造工程でロービング材は上記
   のピンに対応して治具上に立設された両側の仮ピンに掛
   け渡し、仮ピンの近傍では製造すべき部品のピン近傍の
   高さでピンの半径方向には順次入れ子式に重なる厚さと
   し、両側ピンの間ではシート状になるように作られ、オ
   ンライン上の積層治具上における積層工程ではピンの周
   囲部は順次外側へと積層することを特徴とする請求項１
   に記載の製造方法。