JPS6374613A - 繊維強化プラスチックのオ−トクレ−ブ成形ににおける真空継手着脱装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、航空機、宇宙機器、車両、産業機器等の構成
部品に用いる炭素繊維、ガラスｍ維、アラミド繊維等よ
り成る繊維強化プラスチックの成形材をオートクレーブ
にて真空加熱加圧成形するにおいて、密封された成形材
を減圧する際、真空継手を着脱して真空路を連通、遮断
する装置に関するものである。

従来の技術 従来、繊維強化プラスチックの成形材を被覆し密封して
減圧する技術として１例えば、特開昭５６−５１３２５
号が知られており、また、補強用繊維とマトリックス樹
脂とより成るＦＲＰ積層体の成形材を密封して減圧する
技術として、特開昭５７−５１４２２号が知られている
。更に、特開昭５８−２０５７３０号、特開昭５９−２
２７２２号など多数知られている。

これらの技術は、定盤（またはプラテン、アルミ基板と
もいう）上に治具を配置し、そして、治具の上に成形材
を積層載置し、その上に布製のブリーザを被せ、更に、
耐熱性があり且つ柔軟性のある真空バッグにて被覆し、
シーラントにて密封した後、台車上の成形材を圧力容器
内に搬入し、前記密封された真空バッグ内を、圧力容器
外部よす内部へと設けた減圧用の真空継手にて接続する
操作を、作業者により行なっている、 そして、圧力容器内を密閉した後、前記真空バッグ内を
減圧すると共に前記容器内に高圧蒸気を供給するか、ま
たは、高圧ガスを供給し、該ガスを加熱して成形材を加
熱加圧し接着硬化せしめた後、除圧すると共に６０℃程
度まで冷却して減圧用の真空継手を外す操作を行なって
いる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、これらの技術には下記のような問題を抱
えている。

この作業は、例えば、大型成形材では、面積が広いため
、均一に真空引きが行なえるよう真空バッグ内を真空引
きする個所を多数設けており、その多数の真空継手の着
脱操作を多数回行なわなければならず、更に、圧ノＪ容
器内は一度加熱すると冷却しても容器壁面が熱く、容器
内にて真空継手の着脱操作をする作業者にとって肉体的
に苦痛なものである。また、小型成形材では、各種異形
品の成形や一度に多数の成形を行なえるよう台車上に多
段の棚を設けており、それぞれの棚の定盤上に成形材を
被覆し密封せしめた真空バッグに接続する真空継手は、
成形材の個数分必要で、従って、圧力容器外部より内部
へと設けた減圧用の真空継手と接続したり、Ｍ脱させる
着脱操作を多数回行なわなければならず、しかも、コス
ト、熱効率の面から、一般に、圧力容器を極力小さくし
ているため容器内のスペースに余裕がなく、その着脱操
作が非常にやりにくいのが現状である。更に、第１図に
示すように、奥行方向に２列の棚を設けている場合は、
着脱操作が一層やりにくく、多くの工数を要し１作業性
の改善が切望されている。

本発明は前述の各種問題点を解決することを目的として
開発したものである。

問題点を解決するための手段 構成 本発明である繊維強化プラスチックのオートクレーブ成
形における真空継手着脱装置は、第１図ないし第７図に
示すように、圧力容器２内に台車５を搬入搬出可能で且
つ該台車を前記容器内の所定の位置で位置決めできるよ
う設けた搬送手段りと、前記搬送手段の台車５上に真空
継手の一方９ａを前記容器側方側に突出して設けて成る
第１の継手支持部材Ｅと、真空継手の他の一方９ｂを前
記容器２の内方に向かって設けた第２の継手支持部材Ｆ
を、容器２内部側方より内方へと前後移動させる前後移
動機構Ｇにて支持せしめ、前記搬送手段Ｅによる台車５
上真空継手９ａの容器内位置決めと、前記前後移動機構
Ｇによる真空継手の前後移動とによりそれぞれの真空継
手９ａ、９ｂを着脱できるよう設けて成る真空継手着脱
手段■」とより構成したものである。

作用 そして、台車５上の第１の継手支持部材Ｅを圧力容器２
内に搬入し、位置決めした後、前後移動機構Ｇを作動さ
せて第２の継手支持部材Ｆの真空継手９ｂを前方へ移動
させ、第１の継手支持部材Ｅの真空継手９ａと真空継手
９ｂとを複数個同時に結合し、前後移動機構Ｇの逆作動
により同時に離脱する作用を行う。

実施例 以下、添付図面に従い本発明を実施する装置の実施例を
説明する。

本発明を実施する装置は第１図、第２図に示すように、
台車５上の１ＩＩｌ！６の定盤７上に積載した成形材ｌ
を収容し密閉する圧力容器２と、前記圧力容器２内に高
圧ガス（例えば高圧チッソガス、高圧炭酸ガス、高圧空
気など）を供給して成形材１を加圧する加圧手段Ａと、
前記圧力容器２内に供給されたガスを熱交換器４を介し
て加熱し、または、冷却する加熱冷却手段Ｂと、前記加
熱冷却手段Ｂにより加熱、または、冷却されたガスを容
器２内定盤７上の真空バッグ３２内の成形材１へと送風
し循環するようにした循環手段Ｃと、前記成形材１を定
盤７上に積載し、真空バッグ３２にて密封せしめた成形
材１を、台車５上に配設した一段または複数段の棚６に
載せて圧力容器２内に搬入可能に設けると共に、容器２
内の所定位置にて位置決めできるよう設けた成形材の搬
送手段りと、前記搬送手段の台車５上に真空継手の一方
９ａを前記容器側方側に突出して設けて成る第１の継手
支持部材Ｅと、真空継手の他の一方９１）を前記容器２
の内方に向かって設けた第２の継手支持部材Ｆを、容器
内部側方より内方へと前後移動させる前後移動機構Ｇに
て支持せしめ、前記搬送手段による台車上真空継手９ａ
の容器内位置決めと、前記前後移動機構による真空継手
９ｂの前後移動とによりそれぞれの真空継手９ａと９ｂ
とを着脱できるよう設けて成る真空継手着脱手段Ｈと、
前記真空継手着脱手段Ｈにより結合せしめて前記真空バ
ッグ３２内を減圧する減圧手段Ｊとより構成したもので
ある。

次に、各部材および手段、機構の詳細を説明する。

成形材１とは、航空機、宇宙機器、車両、産業機器等の
構成部品に用いる炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維
等より成る繊維強化プラスチックの成形材であるが、成
形前の状態のものは、前記補強繊維にＢステージの熱硬
化性樹脂を含浸したシート状のプリプレグであって、こ
のプリブレ、を治具に被せて積層しするものである。

加圧手段Ａは、第１図に示すように、一般には、容器２
内に２０ｋｇ／ａｉｌ以下の高圧チッソガス、高圧炭酸
ガス、高圧空気などの高圧ガスを自動弁１１を介して供
給するよう設けたもので、前記ガスは熱交換器４を介し
て加熱または冷却される。そして、自動弁１２を通じて
排気される。また、容器２内が所定の圧力を越えた時に
減圧するための安全弁１３を設けている。

加熱冷却手段Ｂは、第１図に示すように、容器２の外部
より内部の熱交換器４に高圧蒸気を供給するようにした
もので、高圧蒸気を供給する自動弁１４と冷却水を供給
する自動弁１５とを容器２を貫通し熱交換器４に連通し
、自動弁１６より排水するよう設けたものである。

なお、加熱冷却手段の他の例として、容器２の外部で加
熱および冷却する手段を設け、その加熱および冷却ガス
を容器２内に供給するようにしてもよい。また、加熱手
段として高圧蒸気の代りに電気ヒータを用いてもよい。

但し、この場合、熱交換器４は冷却専用として用いる。

循環手段Ｃは、第１図に示すように、容器２の内部にフ
ァン１７を設け、更に、該ファンを駆動するモータ１８
を容器２の外部に気密を保持できるようにして設置した
ものである。そして、ファン１７により送られる加熱ガ
スまたは冷却ガスは第１図、第２図に示す風胴板１９の
外周を通り抜け、成形材１との間を矢印に示すようにＵ
ターンして循環できるよう構成したものである。

減圧手段Ｊは、第１図に示すように、容器２の外部に真
空ポンプ２ｏを設置し、該真空ポンプは自動弁２１と連
通して容器２内部に貫通して配管し、その配管の先端部
は後述する真空継手９ａ、９ｂへと連通せしめ、真空バ
ッグ３２内を減圧できるよう構成したものである。

搬送手段りは、第１図ないし第４図に示すように、定盤
７上に積載した成形材１を密封せしめた真空バッグ３２
を台車５上のｗ６に載せて圧力容器２内に搬入可能に設
けたものである。

そして、搬入時には後述するｗ６上の定盤７に設けた真
空継手９ａと容器２の側面に設けた真空継手９ｂとを着
脱できるよう容器２内のレール２２に設けたストッパー
２３にて位置決めできるよう設けている。

真空バッグ３２は、第５図に示すように、定盤７上に通
気板２６（通気板とは後述するブリーザ−クロスを介し
て成形材の空気を定盤の真空路へと連通ずるようにした
もので、一般に、上面を平滑にし、下面に空気の流通で
きる溝などを設けた平板が用いられている）を載せ、該
通気板上には成形材１を積層載置し、該成形材の表面に
ブリーザ−クロス３１　（ブリーザ−クロスとは真空バ
ッグ内が減圧され、容器内に圧力が負荷された時でも空
気や反応によって発生したガスを通過させ均一な圧力負
荷を維持できるようにしたもので、一般に、耐熱性のあ
るガラスクロスが用いられている）を被せて真空路を造
り、更に、微多孔性フィルム３４を被せ、その上に真空
バッグ３２（真空バッグとは耐熱性があり、しかも柔軟
性のあるフィルムで成形材を外部より遮断し、真空圧に
よって成形材に密着させるものである。そして、一般に
、ナイロン６、ナイロン６６、ポリテトラフルオロエチ
レン等のプラスチックフィルムが用いられている）を被
せシーラント３３（シーラントとは成形材を定盤に対し
て完全に密封し、成形中、その密封性を確保するもので
、一般に、粘着性のある粘土状の物体が用いられている
）にてその周辺部を接着させて密封したものである。

第１の継手支持部材Ｅは１台車５上に配設した一段また
は複数段の棚６と、前記それぞれの棚に載置する定盤７
とより構成したもので、前記定盤７および棚６の一方ま
たは両方に第２図、第３図に示すように真空継手９ａを
設けたものである。

そして、前記定盤７には、第５図に示すように、真空バ
ッグ３２内を減圧するための真空路２９を設け、真空継
手９ａへと連通して接続せしめている。また、大型の成
形材の場合は、第３図、第４図に示すように、真空バッ
グ３２の上面または側面よりフレキシブルホース５０に
て棚６の垂直部に圧力容器２の側方向に向けて真空継手
９ａを取付け、真空バッグ３２内と連通ずるようにして
設けている。

定盤７は、成形材１を積層載置すると共に成形材１の上
面より加圧される圧力を受圧する平板状の治具であり、
一般に、加熱による歪が少なく且つ上面を平滑に加工し
た金属製の平板が用いられている。

治具２５とは、成形材１を積層して前述した航空機、宇
宙機器、車両、産業機器等の構成部品を造るための型（
模型）である。

真空継手着脱手段Ｉ］は、複数個の真空継手を縦列に設
けて支持する２の継手支持部材Ｆと該第２の継手支持部
材を容器２内部側方より内方へと前後移動させる前後移
動機構Ｇとより構成したものである。

前後移動機構Ｇは、第５図に示すように、容器２の側面
に、リング状の取付座３５を固着させ、該Ｊ欠付座の外
部よりシール材３６にてシールし、軸ホルダー３９をは
め合わせて取付け、該軸ホルダーの内部には軸受３７，
３７をはめ合わせ、更に、該軸受に貫通させてスライド
軸３８を遊合させて前後移動可能に支持せしめている。

更に、軸ホルダー３９の内方部には、シールカバー４０
を取付け、該シールカバーの内周面溝部にはシール部材
４１をはめ込み、前記スライド軸３８をシールして容器
２内の気密を保持できるよう設けている。

また、軸ホルダー３９の外方部には、シリンダーホルダ
ー４２を取付け、該シリンダーホルダーにはエアシリン
ダ４３を取付けており、該エアシリンダのピストンロッ
ド部はスライド軸３８の一端部に結合せしめている。

一方、容器２内方にあるスライド軸３８の他端部には継
手ホルダー４４を固着させ、更に、容器２の内方に突出
せしめた軸ホルダー３９の端面には板状の案内板４５を
固着させている。そして、該案内板の上下端部位置には
案内軸４６を水平状態にして固着させており、該案内軸
にはスライド軸受４７を介して前記継手ホルダー４４を
はめ合わせ、エアシリンダ４３の作用により、継手ホル
ダー４４を前後移動できるよう構成したものである。

第２の継手支持部材Ｆは、第５図、第６図に示すように
、継手ホルダー４４と台車５上の４１１１１６に載置し
た定盤７の真空継手９ａの間隔に合わせて縦方向に取付
けた複数個の真空継手９ｂとより構成したものである。

そして、継手ホルダー４４の内部には、それぞれの真空
継手９ａ、９ａと連通する真空路４８．４８を設け、真
空路４８．４８は継手ホルダー４４内で１箇所にまとめ
て、前述した外部の減圧手段Ｊの配管部にフレキシブル
ホースにて接続せしめている。

また、真空継手は雄型と雌型との部材より成る真空カプ
ラーのようなものでもよいが、好ましくは第５図に示す
ように、一方をニップルまたはテーパー状の筒５１にし
て雄型を形成し、他方を同様なニップルかまたは係止可
能な筒に耐熱、耐圧性のシリコンホース５２を被せて雌
型を形成せしめ、雄型ニップルまたはテーパー状の筒５
１がシリコンホース５２に挿入、離脱できるように、し
かも、挿入時には真空漏れのないよう圧接可能に設けて
いる。

なお、継手ホルダ−４４内部に設けた真空路４８を１箇
所にまとめることなく、第７図に示すように、それぞれ
をフレキシブルホース５０．５０にて接続し、容器２の
外部に導き、その箇所でそれぞれに真空計５３．５３を
付設し、更に、自動弁５４．５４を介して減圧手段Ｊへ
と配管することにより、個々の真空バッグ３２内の真空
状態が把握でき、真空漏れなどの事故に対して、漏れの
生じていない真空バッグ３２内の成形材１を保護するこ
とができ、品質管理上好ましい。

そして、エアシリンダ４３を作動させることにより、ス
ライド軸３８を容器２の内方へと移動させ、継手ホルダ
ー４４は案内板の案内軸４６に沿って前方へ移動し、第
５図の実線の矢印で示すように、継手ホルダー４４に設
けた真空継手９ｂを台車５上の定盤７に設けた真空継手
９ａに結合し、減圧手段Ｊの真空ポンプ２０の作動によ
り真空バッグ３２内を減圧し高真空にして真空バッグ内
の空気および成形材１より発生するガスを排出するよう
にしたものである。

次に、その作用を説明する。

台車５上棚６の定盤７上に成形材１を、第５図に示すよ
うに、積層載置し、真空バッグ３２にて密封した後、第
１図ないし第４図に示すように、成形材１を載せた台車
５を容器２内に搬入し、台車５はレール２２のストッパ
ー２３にて停止し、定！１７に設けた真空継手９ａと継
手ホルダー４４に設けた真空継手９ｂとが結合できるよ
う位置決めされる。

次に、第５図に示すエアシリンダ４３を作動させてピス
トンロッド部を伸長させてスライド軸４７を前方へ移動
させる。そして、該スライド軸と結合せしめた継手ホル
ダー４４を案内板４５０案内軸４６に沿って容器２の内
方へと移動させることにより、継手ホルダー４４に設け
た複数個の真空継手９ｂを、台車５上の定盤７に設けた
複数個の真空継手９ａに結合させる。

次に、第１図に示す減圧手段Ｊの真空ポンプ２０を作動
させ、続いて、自動弁２Ｉを開き、該減圧手段と連通せ
しめた定盤７上の真空バッグ３２内を減圧し、その内部
を高真空にせしめる。

次に、容器２内を密閉した後、加圧手段Ａの自動弁１１
を開き容器２内に高圧ガスを供給すると共に、加熱冷却
手段Ｂにより高圧ガスを加熱し、その加熱ガスを循環手
段Ｃにより容器２内に循環させて真空バッグ３２内の成
形材１を加圧加熱して接着硬化せしめる。

そして、一定時間経過した後、加熱手段を停止し、次い
で、第１図に示す自動弁１５を開いて冷却水を熱交換器
４に供給し容器２内のガスを冷却し、その冷却ガスにて
成形材ｌを冷却すると共に容器２内の圧力を徐々にに排
出する。

そして、冷却が完了すると全ての作動を停止させる。

そして、扉３を開くと共にエアシリンダ４３を逆作動さ
せてスライド軸３８および継手ホルダー４４を容器２の
側方へと移動させ真空継手９ａ、９ｂを離脱させた後、
台車５を搬出し一成形工程が完了する。

なお、真空継手を前後移動させる駆動手段は、例えば、
油圧シリンダ、モータの回転運動を直線運動に変換する
機構のものでもよく、本発明実施例に限定されない。

発明の効果 以上、本発明によると下記のような効果を奏する。

圧力容器内に台車を搬入搬出可能で且つ該台車を前記容
器内の所定の位置で位置決めできるよう設けた搬送手段
と、前記搬送手段の台車上に真空継手の一方を前記容器
側方側に突出して設けて成る第１の継手支持部材と、真
空継手の他の一方を前記容器の内方に向かって設けた第
２の継手支持部材を、容器内部側方より内方へと前後移
動させる前後移動機構にて支持せしめ、前記搬送手段に
よる台車上真空継手の容器内位置決めと、前記前後移動
機構による真空継手の前後移動とによりそれぞれの真空
継手を着脱できるよう設けて成る真空継手着脱手段とよ
り構成しているから、多数個の真空継手を同時に結合、
離脱することができるため、従来、問題とされていた作
業者による真空継手の着脱作業がなくなり、前後工程へ
の自動化も可能となると共に工数の短縮ができる。

更に、圧力容器の奥行き方向に２列に配設した多数棚お
よび定盤の真空継手を同時に結合、離脱することができ
るため、小型の圧力容器でもって一度に多数の同形およ
び異形品の成形をすることができ、多様化に対応できる
と共に生産性向上も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を実施する装置の一部破断した概略
側面図。第２図は第１図をｘ−Ｘ矢視した概略正面図。 第３図は本発明装置を実施する装置の他の実施例の一部
破断した概略側面図。第４図は第３図をＹ−Ｙ矢視した
概略正面図。第５図は本発明に係る装置の一実施例を示
す一部破断した概略側面図。第６図は第５図に示した装
置の概略正面図。第７図は真空継手から減圧手段へと連
通、遮断させる他の実施例装置の概略正面図。 これらの図において Ａ：加圧手段、Ｂ：加熱冷却手段、Ｃ：循環手段、Ｄ＝
搬送手段、Ｅ：第１の継手支持部材、Ｆ：第２の継手支
持部材、Ｇ：前後移動機構、Ｈ：真空継手着脱手段、Ｊ
：減圧手段、１：成形材、２：圧力容器、３：扉、４：
熱交換器、５：台車、６：棚、７：定盤、９ａ、９ｂ：
真空継手、１１，１２、自動弁、１３：安全弁、１４，
１５，１６：自動弁、１７：ファン、１８：モータ、１
９：風胴板、２０：真空ポンプ、２１：自動弁、２２：
レール、２３：ストッパー、２５：治具、２６：通気板
、２９・真空路、３１：ブリーザ−クロス。 ３２：真空バッグ、３３ニジ−ラント、３４；微多孔性
フィルム、３５：取付座、３６：シール材。 ３７：軸受、３８・スライド軸、３９：軸ホルダー、４
０：シールカバー、４１：シール部材、４２ニジリンダ
−ホルダー、４３：エアシリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力容器内に台車を搬入搬出可能で且つ該台車を前
   記容器内の所定の位置で位置決めできるよう設けた搬送
   手段と、 前記搬送手段の台車上に真空継手の一方を前記容器側方
   側に突出して設けて成る第１の継手支持部材と、 真空継手の他の一方を前記容器の内方に向かって設けた
   第２の継手支持部材を、容器内部側方より内方へと前後
   移動させる前後移動機構にて支持せしめ、前記搬送手段
   による台車上真空継手の容器内位置決めと、前記前後移
   動機構による真空継手の前後移動とによりそれぞれの真
   空継手を着脱できるよう設けて成る真空継手着脱手段と
   より構成したことを特徴とする繊維強化プラスチックの
   オートクレーブ成形における真空継手着脱装置。 ２、第１の継手支持部材は、台車上に棚を設置し、該棚
   には定盤を載置し、前記棚と定盤のいずれか一方、若し
   くは両方に真空継手の一方を前記容器側方側に突出して
   設けている特許請求の範囲第１項記載の繊維強化プラス
   チックのオートクレーブ成形における真空継手着脱装置
   。 ３、第２の継手支持部材の真空継手はその一方を容器外
   部の減圧手段に接続している特許請求の範囲第１項記載
   の繊維強化プラスチックのオートクレーブ成形における
   真空継手着脱装置。 ４、真空継手は、雄型と雌型とを結合、離脱できるよう
   にして真空路を連通、遮断可能に設けている特許請求の
   範囲第１項記載の繊維強化プラスチックのオートクレー
   ブ成形における真空継手着脱装置。