JPH0671681A - 複合材料から形成された多層構造体にドレープを付与するための製造装置 - Google Patents

複合材料から形成された多層構造体にドレープを付与するための製造装置

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JPH0671681A
JPH0671681A JP5187413A JP18741393A JPH0671681A JP H0671681 A JPH0671681 A JP H0671681A JP 5187413 A JP5187413 A JP 5187413A JP 18741393 A JP18741393 A JP 18741393A JP H0671681 A JPH0671681 A JP H0671681A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 成形金型１２上でプレカット基層にドレープ
付与することにより複合体材料の多層構造体を製造する
ために、金型の他に、例えばロボットの関節式アーム上
に固定され得る把持工具１６を含む装置を提案する。 【構成】 成形マトリックスは、プレカット基層をしっ
かり把持する吸引カップ５８を備えた柔軟な膜２８を包
含する。減圧回路により、把持した基層を成形するため
に後者の背後に設置した相手方金型２６上に膜２８を係
合し得る。工具を金型にもってくるとき、圧力源は金型
上の基層を圧縮するために膜２８の上に作用する。吸引
システムは、前記層を金型上に保持し、次いでカップに
より吸引を開放する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成形金型上のプレカッ
ト基層にドレープを付与することによる複合材料の多層
構造体を自動式で製造し得る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合材料構造体は、特に航空及び宇宙産
業で頻繁に使用されている。この発展は、このような構
造体を使用すると重量を軽減できること及びその特徴的
な機械的特性の両方により説明される。従って、複合材
料のよこ糸を形成する織物繊維は、前記構造体の製造時
にランダムに配向し得、最大機械的応力にかけられる方
向に強い機械的強度を与え得る。
【０００３】通常、複合材料の構造体は、樹脂（例え
ば、熱可塑性型）で予備含浸した織物繊維から形成した
「パイル」として一般的に公知の基層（elementary lay
er）から製造される。特定の場合には、各基層の繊維は
所与の方向に配向した平行な繊維を並置し得るかまたは
繊維が二方向に配向している織物を形成し得る。
【０００４】基層はドレープ付与操作時に挿入または積
み重ねられ、この後得られた構造体を圧縮し、次いで
（例えば、樹脂が熱可塑性である場合、樹脂の重合温度
まで温度を上昇することにより）固化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような複合材料の
多層構造体の製造時には、その配向及び前層上のその位
置に関して、各基層を非常に正確に設置しなければなら
ないのでドレープ付与操作は最も困難である。
【０００６】この困難を見込んで、前記ドレープ付与段
階は通常、切断装置によりプレカットされた基層を元に
して、手作業（90%以上）で実施されている。結果とし
て、得られた部品の品質及び再現性はまちまちであり、
しかも該部品は高価である（ドレープ付与は通常得られ
た部品の価格の約1/3〜1/2を占める）。
【０００７】例えば、航空機の翼などの大きな部品を製
造するためには、往々にして仏国特許出願第2.620.081
号に記載されているようなドレープ付与機を使用する。
これらの特に複雑で、高価な機械は巻き取られたストリ
ップから基層を切り出して設置することもできる。これ
らのストリップを有するロール、切断部材及び設置部材
は、配向可能なヘッドにより運ばれ、予め決定したプロ
グラムに従って動いたり、成形金型上に配向される。し
かしながら、このような機械は非常に高価で且つ非常に
使いにくく、大きな部品の製造に使用するには限定され
ており、手動でドレープ付与するのは特に困難である。
【０００８】さらに、仏国特許出願第2.511.656号は、
予め各々切断されている基層が、成形金型上に持ってい
く輸送ベルト上で吸引保持されているドレープ付与装置
を開示している。輸送ベルトと金型との間に生じた減圧
により、金型に基層を適用可能であり、その成形及び配
置の両方が可能になる。しかしながら、この装置は、各
基層を輸送ベルト上に持っていき、次いでプレカット基
層の場所に置くために使用する領域のベルトの下に置か
れている金型を利用して前記ベルト上に正確に同じ位置
に設置するためにオペレータの介在が必要である。この
装置によりドレープ付与操作を一部自動化することがで
きるので、高品質、再現可能な製造物を得るには困難で
あった手動によるドレープ付与の欠点を排除することが
できる。
【０００９】欧州特許出願第271.263号では、切断テー
ブル上の樹脂で予備含浸した層の基層またはスタックを
把持し得、相手方金型（countermould）の上の層または
スタックを工具に合わせて予備成形し、次いで成形金型
に輸送しドレープ付与し得る工具を備える装置について
開示している。工具は、操作不可能な状態の相手方金型
の形を与える柔軟な膜を包含する。膜と相手方金型の間
に形成された空間に圧縮空気を導入すると、予備含浸層
が接着するために確実に把持し得る。次いで上記の空間
に減圧を発生させることにより予備成形できる。次いで
この空間を再び圧縮空気源と接続して成形金型上に層を
配置し、工具を漸次金型から除去する。
【００１０】この装置により、ドレープ付与操作を完全
に自動化することができる。しかしながら、基層を樹脂
に含浸し、膜及び成形金型に接着させる際に限られてい
る。
【００１１】本発明は、特に小〜中位のサイズの複合材
料の多層構造体用の、完全自動化方法で、樹脂で含浸し
てもしなくてもよいプレカット基層を把持し、完全に再
現可能な方法で成形及び圧縮し得、且つ低コストで得ら
れた部品の品質を保証し得る新型装置に関する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】従って本発明は、特に成
形金型並びに、支持体、支持体上に据え付けられた成形
金型に相補の相手方金型、相手方金型に面する支持体の
端にその外周が固定された柔軟な膜を有する把持、成形
及び圧縮工具、相手方金型と柔軟な膜との間に減圧を生
成する手段及び成形マトリックスに膜を押し付けるため
の手段を含み、膜は通常、相手方金型と接触しないよう
に支持体の平坦な端に固定されており、相手方金型に対
するその面の上に減圧把持吸引カップが備えられてい
る、プレカット基層にドレープを付与することにより複
合体材料の多層構造体を製造するための装置に関する。
【００１３】このような装置に於いて、把持工具は、ロ
ボットの関節式アームのような輸送手段上に都合よく据
え付けられており、プレカット基層の把持ステーション
と成形金型を含むドレープ付与ステーションとの間に工
具を移動することができる。従って、複雑で、高価なド
レープ付与機械を使用せずに完全自動化状態でドレープ
付与を実施し、得られた構造体の品質及び再生の両方を
保証し得る。
【００１４】本発明の好ましい態様により、工具は、吸
引カップに接続し得る吸引手段も有する。
【００１５】好ましくは、柔軟な膜及び相手方金型は、
相手方金型に対して膜と反対の、支持体に形成されたコ
レクタで通路に連絡する閉鎖空間を形成する。相手方金
型と膜との間に減圧を発生する手段は、コレクタに接続
され得る減圧発生手段を含む。また成形膜をプレスする
手段は、コレクタと接続され得る圧力源を含む。
【００１６】この配置に於いて、各吸引カップは、相手
方金型を横断する柔軟チューブにより少なくとも一つの
吸引区分に都合よく接続し、膜の変形時に相手方金型内
をスライド可能にする。この吸引区分はコレクター内に
設置され吸引手段と連絡する。
【００１７】切断機及び成形金型に関して把持工具を適
正に配置するために、前記工具の支持体は、柔軟な膜を
取り囲み、その正面前に突き出ている受台を有するのが
好ましい。前記受台は、成形金型の成形面の回りの受台
面に対してぴったり隣接し得る。
【００１８】成形金型に関して工具の配置をより改良す
るために、工具支持体を前記金型に付随したセンタリン
グ手段と協働するように配置すると都合がよい。
【００１９】柔軟な膜に関して把持手段を外す時、成形
金型上にプレカット基層を保持するために、金型の成形
面には、少なくともその中心部分に、第２の吸引手段に
接続した穿孔が備えられている。
【００２０】
【実施例】本発明を、付記図面を参照として、非限定的
態様により詳細に説明する。
【００２１】図１に於いて、参照番号１０は、基本部品
を受け、保護膜を持たない、樹脂（例えば、熱可塑性
型）で予備含浸した織物繊維から形成した連続ストリッ
プから所望の形に切断する、例えば、流体ジェットまた
は超音波ナイフ切断機などの切断機の排出テーブルを表
す。これらのプレカット基本部品は、テーブル１０の近
隣のドレープ付与ステーション１４に配置されている成
形金型１２上のプレカット基層にドレープ付与すること
により、多層の複合材料構造体の連続層を形成する。
【００２２】本発明は、テーブル１０上のプレカット成
分部品の把持、金型１２上での成形及び圧縮を自動的に
実施し得る装置を目的とする。この装置は本質的に、ロ
ボット２０の関節式アーム１８などの輸送手段上に据え
付けられるべき把持工具１６を含む。本装置は、成形金
型１２により完成する。
【００２３】把持工具１６の構造を図２に詳細に記載す
る。把持工具１６は、金型１２と一部似ているが、その
寸法がやや大きいボデーまたは支持体２２を含む。把持
すべき成分部分及び金型１２の方に回転すべきその面上
に、支持体２２は、金型１２の成形面１２ａの相補であ
る活性面２６ａを有する相手方金型２６が固定されてい
る凹部２４を有する。枠２７も、相手方金型２６の回り
の凹部２４に固定されている。
【００２４】支持体２２は凹部２４の回りに、柔軟な、
空気の漏れない膜２８の外周に平面端で空気が漏れない
ように固定されることにより終端した外周リブ２３を形
成する。膜２８は、相手方金型２６の外部活性面２６ａ
と通常接触しないようになっている。膜２８は、外周リ
ブ２３の平面端に、その外形がリブ２３と対応し、ねじ
３２により平面端に固定されている環状受台３０によっ
て把持されることにより固定されている。この受台３０
は、膜２８の活性外面よりも所与の距離だけ突き出てい
る。
【００２５】膜２８と相手方金型２６の間に形成された
閉鎖空間３４は、相手方金型２６の回りの支持体２２と
枠２７に形成された通路３６により空気の漏れないコレ
クタ３８と連絡している。コレクタ３８は、相手方金型
２６を受けるが、前記相手方金型に関して膜２８と反対
の凹部２４に近い位置の支持体２２に形成されている。
図２に記載の如く、コレクタ３８に対するアクセスは、
ねじ４２により固定されている脱着可能なカバー４０に
より容易になり、コレクタのシーリングはガスケット４
４により保持されている。
【００２６】カバー４０に形成された第１のチューブ４
６は、コレクタ３８を減圧面４８に接続し、コレクタ３
８と閉鎖空間３４の両方を減圧下に配置し得る。カバー
４０に形成された第２のチューブ５０は、コレクタ３８
を圧力源５２に接続させ、これにより圧縮圧がコレクタ
３８及び閉鎖空間３４に導入され得る。
【００２７】カバー４０は、バルブ５６に接続した第３
のチューブ５４も有する。この閉鎖バルブ５６は、通
常、コレクタ３８のシーリングを保証する。減圧回路４
８の操作を制御した後及び圧力源５２の操作後にバルブ
を開けることにより、減圧を弱めるか圧縮圧を解放し得
る。
【００２８】プレカット基層を膜２８で把持させるため
に、前記膜には、吸引カップ５８がその活性外面に備え
られている。これらの吸引カップは、膜の全活性面に渡
って規則正しい間隔で分配されており、種々の形及びサ
イズの基層を握持し得るようになっている。
【００２９】各吸引カップ５８は、コレクタ３８内に配
置されている吸引区分６２に柔軟なチューブ６０を介し
て接続されている。コレクタ３８に対して全く空気の漏
れない区分６２は、もう一つのチューブ６４を有するカ
バー４０により支持され得、これにより減圧源６６に接
続され、区分６２を減圧にし得、吸引カップ５８により
基層を確実に把持し得る。
【００３０】各柔軟なチューブ６０は相手方金型２６を
横断し、相手方金型とコレクタ３８との間に配置された
支持体２２の一部は、通路６８により柔軟なチューブを
スライドさせる。この通路６８は、相手方金型２６の活
性面２６ａの一部に垂直に向いており、活性面上に出て
いる。さらに、活性面２６ａの前記部分は、膜２８が減
圧回路４８の結果として閉鎖空間３４の減圧作用下で活
性面２６ａと係合しているとき、対応する吸引カップ５
８が配置されている正面と一致する。
【００３１】膜２８に少なくとも最も近い部分では、柔
軟チューブ６０は、膜と相手方金型の間のチューブが絡
まないように、金属製部品により内側に補強されている
のが好ましい。
【００３２】単一吸引区分６２しか図２に示されていな
いが、把持工具１６の上にはこの種の幾つかの区分が備
えられており、前記各区分は、膜２８の所与の領域に対
応する吸引カップ群５８に接続されていることも記載す
べきである。このような配置であると、同時に操作時
に、幾つかの並置された基層を別個に配置し得る。
【００３３】コレクタ３８の単一機能は、柔軟なチュー
ブ６０及び吸引区分または区分６２のハウジングの自由
な動きを可能にすることも記載すべきである。
【００３４】本発明の装置は、図２を参照してその構造
を説明する成形金型１２も含む。
【００３５】相手方金型２６と同様に、成形金型１２
は、ドレープ付与ステーション１４の静止状態に配置さ
れている支持体７０に据え付けられている（図１）。前
記支持体７０は、前記成形金型の回りにカラー７１を形
成し、その内部部分は、受台３０及び前記受台が固定さ
れている支持体２２のリブ２３の外部部分と相補になっ
ている。この特徴により、金型１２に対して把持工具１
６を非常に正確に配置し得る。
【００３６】カラー７１内部及び成形金型１２の回りに
は、把持工具１６が支持体７０のカラー７１に固定され
ている時、その上に受台３０を保持するガスケットまた
はパッキング７４を備えた受台面７２が形成されてい
る。接触すると、膜２８と金型１２の間に形成された空
間は、外側にぴったり隣接する。
【００３７】この後者の特徴を利用して、金型の成形面
１２ａから前記空間を確立した減圧により、基層を金型
１２に配置する。この目的のために、成形面１２ａが備
えられており、少なくともその中央部分には、その背後
に支持体７０に形成されたチューブ８０により減圧回路
８２に接続されるコレクタ７８が配置されている穿孔シ
ート７６が備えられている。
【００３８】本発明の装置は、連続する図３Ａ〜３Ｄを
参照として説明される。
【００３９】図３Ａに記載の如く、把持工具１６がテー
ブル１０上にのっているプレカット基層Ａ上に関節式ア
ーム１８（図１）により持ってこられる時、受台３０は
テーブル１０上に保持し、前記テーブルに関して工具を
確実に安定保持する。減圧回路６６（図２）を操作し、
吸引カップ５８により基分層Ａを確実に把持する。圧力
作用下で、膜２８は変形し、図２の２８'で示される位
置となると考えられる。
【００４０】吸引手段４８を操作し、バルブ５６を閉鎖
する。膜２８は変形し、図３Ｂに図式的に及び図２の２
８"に示されているように相手方金型２６の活性面２６
ａ上に保持される。工具１６により把持されている基層
Ａは、製造すべき構造に必要な形をしている。この成形
操作は、関節式アーム１８のどんな動作前、または好ま
しくは前記動作時でも完全に実施でき、時間を全く無駄
にしない。
【００４１】相手方工具１６を成形金型１２の真上に配
置し、受台面７２に対して受台３０が迫り出すまで下げ
るとき、図３Ｃに示すように、金型１２に対してプレカ
ット基層Ａを確実に正確に配置し得る。次いで減圧源４
８の操作を中断し、コレクタ３８及び閉鎖空間３４内の
減圧を、バルブ５６を少し開放することにより弱める。
【００４２】バルブ５６を再び閉鎖した後、プレカット
基層Ａは圧力源５２を作動することにより圧縮される。
次いで基層Ａを膜２８の反対面上に圧力を作用させるこ
とにより金型１２に対して噛み合わせる。この状態は図
３Ｄに記載されている。
【００４３】次いで減圧源６６を中断し、基層Ａを減圧
源８２を操作することにより金型１２上に保持する。こ
れらの条件下で、工具１６は金型１２から解放され、関
節式アーム１８によりテーブル１０上に持ってこられ、
製造すべき多層構造体の次の基層を探すことができる。
【００４４】上記記載により、本発明の装置の本質的な
特徴が明らかである。従って、本装置により、複合材料
の多層構造体を製造するために、プレカット基層を把持
し、成形金型上でこれらにドレープ付与するために完全
自動化方法で実施し得る。これらの操作を自動化特性に
より、このようにして得られた構造体の品質及び再現性
をかなり改良し得る。さらに、本発明の装置は特に簡単
で、低コストであり、現行のドレープ付与機と比較して
非常に都合がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の図式的平面図である。
【図２】図１に示されている本装置の把持工具及び成形
金型を示す部分断面図である。
【図３Ａ】本発明の装置を使用する四つの連続する段階
に於ける部分縦断面図である。
【図３Ｂ】本発明の装置を使用する四つの連続する段階
に於ける部分縦断面図である。
【図３Ｃ】本発明の装置を使用する四つの連続する段階
に於ける部分縦断面図である。
【図３Ｄ】本発明の装置を使用する四つの連続する段階
に於ける部分縦断面図である。
【符号の説明】
１０ テーブル １２ 成形金型 １４ ドレープ付与ステーション １６ 把持工具 ２２，７０ 支持体 ２３ リブ ２４ 凹部 ２６ 相手方金型 ２８ 膜 ３０ 受台 ３２，４２ ねじ ３６ 通路 ３８，７８ コレクター ４０ カバー ４８，８２ 真空回路 ５６ バルブ ５８ 吸引カップ ６０ 区分 ７１ カラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−イブ・マリー、ニオシユ フランス国、91530・サン・モリス・モン クローヌ、リユ・デ・ゾルム、12

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に成形金型並びに、支持体、支持体上
    に据え付けられた成形金型に相補の相手方金型、相手方
    金型に面する支持体の端にその外周が固定された柔軟な
    膜を有する把持、成形及び圧縮工具、相手方金型と柔軟
    な膜との間に減圧を生成する手段及び成形マトリックス
    に膜を押し付けるための手段を含み、膜は通常、相手方
    金型と接触しないように支持体の平坦な端に固定されて
    おり、相手方金型に対するその面の上に減圧把持吸引カ
    ップが備えられている、プレカット基層にドレープを付
    与することにより複合体材料の多層構造体を製造するた
    めの装置。
  2. 【請求項２】 工具が吸引カップと結合し得る吸引手段
    も有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 柔軟な膜と相手方金型がこれらの間に、
    相手方金型に関して膜の反対側に支持体に形成されたコ
    レクタと共に通路を介して連絡する閉鎖空間を画定し、
    相手方金型と膜との間に減圧を生成する手段はコレクタ
    と接続し得る減圧生成手段を含み、成形金型に膜を押し
    付けるための手段はコレクタと接続し得る圧力源を含む
    ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 各吸引カップが、膜の変形時に相手方金
    型内をスライドするためにコレクタ内に配置され、相手
    方金型を横切る柔軟チューブにより吸引手段と連絡す
    る、少なくとも一つの吸引区分と接続されていることを
    特徴とする請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 支持体が柔軟な膜の回りで、柔軟な膜の
    下に突き出す受台を有することを特徴とする請求項１に
    記載の装置。
  6. 【請求項６】 支持体受台が、成形金型の成形面の回り
    の受台面に対してしっかり当接することを特徴とする請
    求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 支持体が成形金型に関してセンタリング
    手段と協働し得ることを特徴とする請求項１に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 成形金型が少なくとも中心部分に第２の
    吸引手段と結合した穿孔を備えている成形面を有するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 工具が、プレカット基層把持ステーショ
    ンと成形金型を含むドレープ付与ステーションとの間に
    前記工具を移動し得る輸送手段の上に据え付けられてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
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