CN101394987A - 增强纤维成型体的制造方法及制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在带状层合体上形成弯曲部的方法,该方法是使由层合的多张增强纤维片的带状层合体的横截面形状中形成2个弯曲部的方法,该方法在使用分别独立的2个弯曲部形成模分别形成2个弯曲部时,配置2个弯曲部形成模,使2个弯曲部形成模在与上述带状层合体的长度方向垂直的方向的相对距离可变。该方法有效用于制造增强纤维成型体、或由该增强纤维成型体制造的纤维增强树脂(FRP)成型体,所述增强纤维成型体由上述带状层合体构成,并且2个弯曲部间的距离、也就是片部的宽度、或2个凸缘部间的轨距变化。
Description
技术领域
本发明涉及增强纤维成型体的制造方法及制造装置。
增强纤维成型体是已知的,将其用于制造纤维增强树脂(FRP)成型体也是已知的。该增强纤维成型体由带状层合体构成,所述带状层合体由层合的多张增强纤维片(reinforcing fiber sheets)和维持该层合状态的层合维持材料构成。
作为形成增强纤维片的纤维,使用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。
作为层合维持材料,已知散在并附着在增强纤维片上的热塑性树脂,也已知将多张增强纤维片缝合到一起的缝合线(stitch yarn),使用上述层合维持材料的增强纤维片通常被称为干纤维(dry fabric)。作为层合维持材料,还已知作为基质含浸在增强纤维片中的未固化热固性树脂,使用该层合维持材料的增强纤维片通常被称为预浸料坯(prepreg)。
由干纤维片(dry fabric sheet)的层合体形成的增强纤维成型体通常被称为预成型体(preform)。已知使流动性树脂作为基质含浸在预成型体中,然后固化树脂,制造纤维增强树脂(FRP)成型体。
已知利用由预浸料坯片材(prepreg sheet)的层合体形成的增强纤维成型体,通过固化层合体中未固化的热固性树脂,制造纤维增强树脂(FRP)成型体。
已知由干纤维片的层合体形成的横截面形状中具有1个以上弯曲部的增强纤维成型体、及由预浸料坯片材的层合体形成的横截面形状中具有1个以上弯曲部的增强纤维成型体。由上述增强纤维成型体制造的具有1个以上弯曲部的纤维增强树脂(FRP)成型体有效地用作汽车和飞机的结构材料。
具有1个弯曲部的增强纤维成型体或纤维增强树脂(FRP)成型体通常被称为L型成型体,具有2个弯曲部的成型体通常被称为C形(U形)或Z形成型体,具有3个弯曲部的成型体通常被称为J形成型体,具有4个弯曲部的成型体通常被称为I形(H形)成型体。
本发明涉及一种长增强纤维成型体的制造方法及制造装置,所述长增强纤维成型体在横截面形状中具有至少2个弯曲部,并由上述弯曲部在长度方向上形成弯曲面。
背景技术
专利文献1和2公开了一种长增强纤维成型体的制造方法及制造装置,所述长增强纤维成型体在横截面形状中具有至少2个弯曲部,由上述弯曲部在长度方向上形成弯曲面。
专利文献1公开的增强纤维成型体的制造方法如其图5所示,为了使上侧的带状增强纤维片2A(干纤维)在横截面形状中形成左右2个弯曲部,使用用于形成左侧弯曲部的左侧内导辊(inner guide roller)35和用于形成右侧弯曲部的右侧内导辊35作为变形机(transformingmachine)23。但是,该左内导辊35、右内导辊35存在于增强纤维片2A的搬送方向上完全相同的位置,并且左侧内导辊35和右侧内导辊35在增强纤维片2A的宽度方向上的间隔固定。即,左侧内导辊35和右侧内导辊35在增强纤维片2A的长度方向上的位置相同,并且左侧内导辊35和右侧内导辊35在增强纤维片2A的宽度方向上的间隔也就是轨距(gauge)保持恒定。
所以,利用该制造方法无法制造存在于相邻的左右2个弯曲部之间的片部(web portion)的宽度在长度方向上变化的增强纤维成型体。例如无法制造经水平片部左侧的弯曲部垂直突出的凸缘部(flangeportion)和经该片部右侧的弯曲部垂直突出的凸缘部的间隔在长度方向上的变化为锥形(taper)的增强纤维成型体。
另一方面,在汽车和飞机的制造中需要上述相邻弯曲部之间的长度(片部的宽度或高度)在纤维增强树脂(FRP)成型体的长度方向变化的横梁(girder)。为了应付该需要,目前使用以下方法,即准备长度方向全长具有弯曲部间的长度在长度方向变化的所希望的横梁材料形状的模,在该模上压紧由增强纤维片和层合维持材料组成的带状层合体,转印模形状,由此制造增强纤维成型体。但是,该成型方法具有生产效率差的缺点。
专利文献2公开的增强纤维成型体的制造方法如其图9所示,为了使上侧带状增强纤维片260(预浸料坯)在横截面形状中形成左右2个弯曲部,使用用于形成左侧弯曲部和右侧弯曲部的上金属模420作为热压装置400。利用该上金属模420同时形成左侧弯曲部和右侧弯曲部。即,在带状增强纤维片250的搬送方向完全相同的位置,且两侧凸缘部的间隔、也就是轨距保持恒定的状态下,形成2个弯曲部。所以,该制造方法也存在与上述专利文献1公开的增强纤维成型体的制造方法完全相同的缺点。
专利文献1:特开2005-324513号公报
专利文献2:特开2001-191418号公报
发明内容
本发明是在为了解决上述现有技术的问题而进行研究开发的过程中完成的。本发明的目的在于提供生产效率良好的长增强纤维成型体的制造方法。本发明的其他目的在于提供一种长增强纤维成型体的制造方法,该方法能够廉价且在短时间内制造用于2个弯曲部间的间隔(片部的宽度或高度)在长度方向上变化的纤维增强树脂(FRP)成型体的增强纤维成型体。
为了实现上述目的,本发明如下所述。
(1)一种增强纤维成型体的制造方法,所述增强纤维成型体由带状层合体成型得到,所述带状层合体由层合的多张增强纤维片和维持该层合状态的层合维持材料构成,在垂直于该带状层合体的长度方向的截面形状中具有至少2个弯曲部,在相邻弯曲部的末端之间形成片部,同时具有由该片部经弯曲部突出的至少2个凸缘部,所述制造方法包括以下工序,
(a)供给上述带状层合体的供给工序,
(b)在由该供给工序供给的上述带状层合体上加工出至少2个弯曲部的弯曲部加工工序,及
(c)间歇地搬送连续位于从上述供给工序至上述弯曲部加工工序中的上述带状层合体的搬送工序,
其中,(d)上述弯曲部加工工序具有在与上述带状层合体被搬送方向不同的位置处形成相互独立的至少2个弯曲部的工序,
(e)上述形成至少2个弯曲部的工序包括位于上游侧的第1弯曲部形成工序和位于其下游侧的第2弯曲部形成工序,
(f)利用上述第1弯曲部形成工序形成上述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部,并且利用上述第2弯曲部形成工序形成不同于上述第1弯曲部形成工序中形成的弯曲部的上述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部。
根据该制造方法,能够分别在制造工序的上游侧和下游侧形成2个不同的弯曲部,所以在制造弯曲部之间的宽度小的增强纤维成型体时,弯曲部形成用模的选择自由度增大。
(2)一种增强纤维成型体的制造方法,上述第1弯曲部形成工序及/或上述第2弯曲部形成工序包括弯曲部间距离改变工序,使上述截面形状中的至少2个弯曲部间的距离在上述带状层合体的长度方向上发生变化。
根据该制造方法,能够制造弯曲部间的距离、片部的高度(宽度)或凸缘部间的长度(高度)即轨距在长度方向变化的增强纤维成型体。
(3)一种增强纤维成型体的制造方法,所述增强纤维成型体由带状层合体成型而得到,所述带状层合体由层合的多张增强纤维片和维持该层合状态的层合维持材料构成,在垂直于该带状层合体的长度方向的截面形状中具有至少2个弯曲部,相邻弯曲部末端之间形成片部,同时具有从该片部经弯曲部突出的至少2个凸缘部,所述制造方法包括以下工序,
(a)供给上述带状层合体的供给工序,
(b)在由该供给工序供给的上述带状层合体上加工出上述至少2个弯曲部的弯曲部加工工序,及
(c)间歇地搬送连续位于从上述供给工序至上述弯曲部加工工序中的上述带状层合体的搬送工序,
其中,(d)上述弯曲部加工工序具有在与上述带状层合体被搬送方向相同的位置处形成相互独立的至少2个弯曲部的工序,
(e)上述形成至少2个弯曲部的工序包括位于上述带状层合体的宽度方向的一端侧的第1弯曲部的形成工序和位于上述带状层合体的宽度方向的另一端侧的第2弯曲部的形成工序,并且,上述第1弯曲部形成工序及/或上述第2弯曲部形成工序包括弯曲部间距离改变工序,使上述截面形状中的至少2个弯曲部间的距离在上述带状层合体的长度方向上发生变化,
(f)利用上述第1弯曲部形成工序形成上述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部,并且,利用上述第2弯曲部形成工序形成与上述第1弯曲部形成工序中形成的弯曲部不同的上述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部。
根据该制造方法,能够与上述(2)项中记载的制造方法相同地制造弯曲部间的距离、片部的高度(宽度)、或凸缘部间的长度(高度)即轨距在长度方向上发生变化的增强纤维成型体。例如,可以根据第1弯曲部形成用模或第2弯曲部形成用模的大小选择使用该制造方法或上述(2)项中记载的制造方法。
(4)一种增强纤维成型体的制造方法,其中,上述弯曲部间的距离在上述带状层合体的长度方向上的变化为锥形。
根据该制造方法,能够制造弯曲部间的距离、片部的高度(宽度)或凸缘部间的长度(高度)即轨距在长度方向锥状变化的增强纤维成型体。
(5)一种增强纤维成型体的制造方法,其中,以使上述弯曲部的数量为2个的上述增强纤维成型体的上述2个凸缘部的突出方向在上述片部的同一侧的方式在上述第1弯曲部形成工序及上述第2弯曲部形成工序中,在上述带状层合体上形成弯曲部。
该制造方法除具有上述优点以外,还能制造横截面为C形(U形)的增强纤维成型体。
(6)一种增强纤维成型体的制造方法,其中,以使上述弯曲部的数量为2的上述增强纤维成型体的上述2个凸缘部的突出方向分布在上述片部的不同侧的方式在上述第1弯曲部形成工序及上述第2弯曲部形成工序中,在上述带状层合体上形成弯曲部。
该制造方法除具有上述优点以外,还能制造横截面为Z形的增强纤维成型体。
(7)一种增强纤维成型体的制造方法,在上述第1弯曲部形成工序或上述第2弯曲部形成工序的上游侧设置端部分离工序,所述端部分离工序是将位于形成弯曲部的部位的外侧的上述带状层合体的端部在其厚度方向上分离成上下2部分,在该端部形成分别朝向不同方向的2个凸缘部。
该制造方法除具有上述优点以外还能制造横截面为J形的增强纤维成型体。
(8)一种增强纤维成型体的制造方法,在上述第1弯曲部形成工序及上述第2弯曲部形成工序的上游侧分别设置端部分离工序,所述端部分离工序是将位于形成弯曲部的部位的外侧的上述带状层合体的端部在其厚度方向上分成上下2部分,在该端部形成分别朝向不同方向的2个凸缘部。
该制造方法除具有上述优点以外,还能制造横截面为I形(H形)的增强纤维成型体。
(9)如上述(7)项中所述的增强纤维成型体的制造方法,其中设置了角填料供给工序和外侧凸缘部件供给工序,所述角填料供给工序是与上述带状层合体的搬送同期地向由上述端部分离工序供给的端部分离的上述带状层合体的分离基部供给由增强纤维束构成的角填料(corner filler),使其位于上述分离基部;所述外侧凸缘部件供给工序是与上述带状层合体的搬送同期地向上述2个凸缘部的外表面供给由不同于上述带状层合体的带状层合体构成的外侧凸缘部件,并供给至上述2个凸缘部的外表面及位于上述分离基部的角填料的外侧。
该制造方法除具有上述优点以外,还能制造横截面为J形、外侧具有另外的凸缘部和角填料的增强纤维成型体。
(10)上述(8)项中所述的增强纤维成型体的制造方法,其中设置了角填料供给工序和外侧凸缘部件供给工序,所述角填料供给工序是与上述带状层合体的搬送同期地向由上述端部分离工序供给的端部分离的上述带状层合体的分离基部供给由增强纤维束构成的角填料,使其位于上述分离基部;所述外侧凸缘部件供给工序是与上述带状层合体的搬送同期地向上述2个凸缘部的外表面供给由不同于上述带状层合体的带状层合体构成的外侧凸缘部件,并供给至上述2个凸缘部的外表面及位于上述分离基部的角填料的外侧。
该制造方法除具有上述优点以外,还能制造横截面为I形(H形)、外侧具有另外的凸缘部和角填料的增强纤维成型体。
(11)一种增强纤维成型体的制造方法,其中,在上述第1弯曲部形成工序的上游侧设置加热加压以后成为上述片部的上述带状层合体的部位的片加热加压工序。
该制造方法除具有上述优点以外,还能制造片部在成型过程中不变形的增强纤维成型体。
(12)一种增强纤维成型体的制造方法,在所述制造方法中,上述增强纤维片是含有由散在并附着在该增强纤维片上的热塑性树脂组成的上述层合维持材料的干纤维片,上述带状层合体由层合的多张该干纤维片形成,由此制造的增强纤维成型体是之后用于含浸树脂制造纤维增强复合材料的预成型体。
该制造方法除具有上述优点以外,还能制造由干纤维片形成的增强纤维成型体即预成型体。
(13)一种增强纤维成型体的制造方法,在所述制造方法中,上述增强纤维片是含有上述层合维持材料的预浸料坯片材,所述层合维持材料由含浸在该增强纤维片中形成基质的未固化热固性树脂组成,上述带状层合体由层合的多张该预浸料坯片材形成,由此制造的增强纤维成型体是之后用于固化上述未固化的热固性树脂制造纤维增强复合材料的预浸料坯。
该制造方法除具有上述优点以外,还能制造由预浸料坯片材形成的增强纤维成型体即预浸料坯。
(14)一种增强纤维成型体的制造装置,所述增强纤维成型体由带状层合体成型而得到,所述带状层合体由层合的多张增强纤维片和维持该层合状态的层合维持材料构成,在垂直于该带状层合体的长度方向的截面形状中具有至少2个弯曲部,并在相邻弯曲部的末端之间形成片部,同时具有从该片部经弯曲部突出的至少2个凸缘部,所述制造装置包括以下部分,
(a)供给上述带状层合体的供给装置,
(b)在由该供给装置供给的上述带状层合体上加工出上述至少2个弯曲部的弯曲部加工装置,及
(c)间歇地搬送连续位于上述供给装置及上述弯曲部加工装置中的上述带状层合体的搬送装置,
其中,(d)上述弯曲部加工装置具有在上述带状层合体被搬送方向上的不同位置处形成相互独立的至少2个弯曲部的装置,
(e)形成至少2个弯曲部的装置包括位于上游侧的第1弯曲部形成装置和位于第1弯曲部形成装置的下游侧的第2弯曲部形成装置,
(f)上述第1弯曲部形成装置和上述第2弯曲部形成装置被配置为,使得利用上述第1弯曲部形成装置形成上述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部,并且利用上述第2弯曲部形成装置形成与利用上述第1弯曲部形成装置形成的弯曲部不同的上述至少2个弯曲部的至少1个弯曲部,
(g)上述第1弯曲部形成装置具有下述部分:开闭自由地相对的2个模组成的第1成型模,夹持并加压上述带状层合体,从而形成弯曲部;和开闭该第1成型模的第1开闭装置(first opening/closing means);和加热上述第1成型模的第1加热装置(first heating means),
(h)上述第2弯曲部形成装置具有下述部分:开闭自由地相对的2个模组成的第2成型模,夹持并加压上述带状层合体,从而形成弯曲部;和开闭该第2成型模的第2开闭装置;和加热上述第2成型模的第2加热装置,
(i)具有模开闭控制装置,所述模开闭控制装置控制由上述第1开闭装置进行的上述第1成型模的开闭和由上述第2开闭装置进行的上述第2成型模的开闭,使上述搬送装置间歇地搬送上述带状层合体。
(15)一种增强纤维成型体的制造装置,其中在上述第1成型模和上述第2成型模中的二者或任一者中设置成型模位置改变装置,改变上述第1成型模和上述第2成型模在与上述带状层合体的搬送方向垂直的方向的相对距离。
(16)一种增强纤维成型体的制造装置,所述增强纤维成型体由带状层合体成型得到,所述带状层合体由层合的多张增强纤维片和维持该层合状态的层合维持材料构成,垂直于该带状层合体的长度方向的截面形状中具有至少2个弯曲部,并在相邻弯曲部的末端之间形成片部,同时具有从该片部经弯曲部突出的至少2个凸缘部,所述制造装置包括以下部分,
(a)供给上述带状层合体的供给装置,
(b)在由该供给装置供给的上述带状层合体上加工出上述至少2个弯曲部的弯曲部加工装置,及
(c)间歇地搬送连续位于从上述供给装置至上述弯曲部加工装置中的上述带状层合体的搬送装置,
其中,(d)上述弯曲部加工装置具有在上述带状层合体被搬送方向上的相同位置处形成相互独立的至少2个弯曲部的装置,
(e)形成至少2个弯曲部的装置包括位于上述带状层合体的宽度方向的一端侧的第1弯曲部形成装置和位于上述带状层合体的宽度方向的另一端侧的第2弯曲部形成装置,
(f)上述第1弯曲部形成装置和上述第2弯曲部形成装置被配置为,使得利用上述第1弯曲部形成装置形成上述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部,并且利用上述第2弯曲部形成装置形成与利用上述第1弯曲部形成装置形成的弯曲部不同的上述至少2个弯曲部的至少1个弯曲部,
(g)上述第1弯曲部形成装置具有下述部分:开闭自由地相对的2个模组成的第1成型模,夹持、加压上述带状层合体,从而形成弯曲部;和开闭该第1成型模的第1开闭装置;和加热上述第1成型模的第1加热装置,
(h)上述第2弯曲部形成装置具有下述部分:开闭自由地相对的2个模组成的第2成型模,夹持、加压上述带状层合体,从而形成弯曲部;和开闭该第2成型模的第2开闭装置;和加热上述第2成型模的第2加热装置,
(i)具有模开闭控制装置,所述模开闭控制装置控制由上述第1开闭装置进行的上述第1成型模的开闭和由上述第2开闭装置进行的上述第2成型模的开闭,使上述搬送装置间歇地搬送上述带状层合体,
(j)在上述第1成型模和上述第2成型模中的二者或任一者中设置成型模位置改变工序,改变上述第1成型模和上述第2成型模在与上述带状层合体的搬送方向垂直的方向的相对距离。
(17)一种增强纤维成型体的制造装置,利用上述成型模位置改变装置改变上述相对距离,形成具有角度θ的锥形。
(18)一种增强纤维成型体的制造装置,其中在上述第1弯曲部形成装置的上游侧设置加热加压以后成为上述片部的上述带状层合体的部位的片加热加压装置。
根据本发明的增强纤维成型体的制造方法或制造装置,可以利用在成型工序中相互独立排列、形成彼此不同的弯曲部的2个成型工序(装置),在带状层合体上依次形成由层合的多张增强纤维片构成的带状层合体的不同弯曲部。因此,利用同一工序制造弯曲部间的间隔不同的多种增强纤维成型体时,不需要根据每种成型体改变成型模的操作。另外,能够在短时间内廉价地制造片部的长度(相邻弯曲部间的距离)、即轨距在长度方向上发生变化的增强纤维成型体。通过改变成对的成型模的相对位置,能制造各种形状的增强纤维成型体。
附图说明
[图1]图1是本发明增强纤维成型体的制造装置的实施例之一的主要部分的透视图。
[图2]图2是图1中第1弯曲部形成装置的实施例之一的横截面图。
[图3]图3是图1中第2弯曲部形成装置的实施例之一的横截面图。
[图4]图4是利用图1的制造装置制造的增强纤维成型体之一例的平面图。
[图5]图5是图4中C1-C1截面图。
[图6]图6是图1的制造装置中第1弯曲部形成装置的其他方案的横截面图。
[图7]图7是图1的制造装置中第2弯曲部形成装置的其他方案的横截面图。
[图8]图8是说明由本发明制造的增强纤维成型体之一例的第1弯曲部及第2弯曲部的成型顺序的横截面图。
[图9]图9是说明本发明的增强纤维成型体之一例中的片部及凸缘部的横截面图。
[图10]图10是本发明的增强纤维成型体的制造过程中根据需要而使用的片加热加压装置之一例的横截面图。
[图11]图11是由本发明制造的增强纤维成型体的4个例子的横截面图。
[图12]图12是说明本发明的片部宽度在长度方向上的变化为锥形的增强纤维成型体的制造装置之一例的透视简图。
[图13]图13是说明本发明的片部宽度在长度方向上的变化为锥形的增强纤维成型体的制造装置的其他例子的透视简图。
[图14]图14是表示说明图12或13中所示制造装置中为了形成锥形的成型模的移动方法的一部分的放大平面图。
[图15]图15是由图12或13所示制造装置制造的增强纤维成型体之一例的平面图。
[图16]图16是图15中C2-C2截面图。
[图17]图17是图15中C3-C3截面图。
[图18]图18是利用图12或13所示制造装置刚制造后的增强纤维成型体之一例的侧视图。
[图19]图19是说明本发明的片部宽度在长度方向改变2次的增强纤维成型体的制造装置之一例的平面图。
[图20]图20是说明本发明的片部宽度在长度方向改变2次的增强纤维成型体的制造装置的其他例子的平面图。
[图21]图21是图19或图20的装置中使用的第2弯曲部形成装置之一例的横截面图。
[图22]图22是本发明的具有角填料、横截面形状为H形的增强纤维成型体的制造装置的透视简图。
[图23]图23是图22的制造装置中使用的端部分离装置之一例的横截面图。
[图24]图24是图22的制造装置中使用的角填料供给装置之一例的横截面图。
[图25]图25是图22的制造装置中使用的第1弯曲部形成装置之一例的横截面图。
[图26]图26是图22的制造装置在制造片部宽度在长度方向变化的增强纤维成型体时使用的第2弯曲部形成装置之一例的横截面图。
[图27]图27是分别在图22的制造装置的第1弯曲部形成装置及第2弯曲部形成装置上安装冷却成型体的冷却装置的增强纤维成型体的制造装置的透视简图。
[图28]图28是根据本发明制造横截面形状为J形、且片部宽度在长度方向上发生变化的增强纤维成型体时使用的第2弯曲部形成装置之一例的横截面图。
[图29]图29是图22的制造装置的变形,是制造片部宽度在长度方向上发生变化的增强纤维成型体时使用的增强纤维成型体的制造装置之一例的平面简图。
[图30]图30是图22的制造装置的变形,是制造片部宽度在长度方向上发生变化的增强纤维成型体时使用的增强纤维成型体的制造装置的其他例子的平面简图。
符号说明
1A:第1弯曲部形成装置
1B:第2弯曲部形成装置
2A:第1成型模
2B:第2成型模
2Aa:下模
2Ab:上模
2Ba:下模
2Bb:上模
3:带状层合体
4:导入导轨(introducing guide)
5:定位导轨
6:排出导轨
6A:第1弯曲部形成装置
6B:第2弯曲部形成装置
6BN1:第1弯曲部
6BN2:第2弯曲部
7:增强纤维成型体
8AOC:第1开闭装置(驱动器(actuator))
8BOC:第2开闭装置(驱动器)
9BN1a:弯曲部
9BN1b:弯曲部
9F1:凸缘部
9F2:凸缘部
9W1a:片部
21:弯曲部间距离改变装置
30:第1弯曲部棱线(ridgeline)
31:第2弯曲部棱线
37a、37b:角填料
40:非弯曲部加压装置(片加热加压装置)
41a、41b:模
43:分离导轨
50:填料形成装置
60:第1弯曲部形成装置
61a、61b:中央模
62:侧面模
62A:第1成型模
62B:第2成型模
62Aa:下模
62Ab:上模
62Ba:下模
62Bb:上模
68AOC:模开闭驱动器
68BOC:模开闭驱动器
70:第2弯曲部形成装置
71a、71b:中央模
72:侧面模
80:牵拉装置(搬送装置)
100:第2弯曲部形成装置
101a:上模
101b:下模
103:驱动器
201A:第1成型模
201B:第2成型模
211A:第1弯曲部形成装置
211B:第2弯曲部形成装置
212Aa:下模
212Ab:上模
212AY:横模
212Ba:下模
212Bb:上模
212BY:横模
218A:驱动器
218AY:驱动器
218B:驱动器
218BY:驱动器
BN1:弯曲部
BN2:弯曲部
F1:凸缘部
F2:凸缘部
S1:供给工序
S2:第1弯曲部形成工序
S3:供给工序
S4:第2弯曲部形成工序
S5:搬送工序
W1:片部
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方案。
图1简单地表示本发明的增强纤维成型体的制造工序及制造装置。图1中,本发明的增强纤维成型体7的制造工序包括供给带状层合体3的供给工序S1、在由供给工序S1供给的带状层合体3中加工至少2个弯曲部的弯曲部加工工序、及间歇地搬送连续位于供给工序S1及弯曲部加工工序中的带状层合体3的搬送工序S5。
弯曲部加工工序具有在带状层合体3被搬送方向上的不同位置处形成相互独立的至少2个弯曲部的工序。形成至少2个弯曲部的工序包括位于上游侧的第1弯曲部形成工序S2和位于其下游侧的第2弯曲部形成工序S4。
通过第1弯曲部形成工序S2形成至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部BN1,并且通过第2弯曲部形成工序S4形成不同于由第1弯曲部形成工序S2形成的弯曲部的至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部BN2。
在第1弯曲部形成工序S2和第2弯曲部形成工序S4之间,根据需要设置供给工序S3,将利用第1弯曲部形成工序S2加工过的带状层合体3积极供给到第2弯曲部形成工序S4中。
该实施方案是制造具有2个弯曲部BN1、BN2的增强纤维成型体7的例子。所以,弯曲部加工工序具有第1弯曲部形成工序S2和第2弯曲部形成工序S4二个弯曲部形成工序,通过第1弯曲部形成工序S2形成弯曲部BN1后,通过位于第1弯曲部形成工序S2下游侧的第2弯曲部形成工序S4形成不同于弯曲部BN1的弯曲部BN2。
采用通过搬送工序S5间歇移动制造的增强纤维成型体7,由此将带状层合体3从供给工序S1供给到第1弯曲部形成工序S2的方式时,不需要积极供给供给工序S1中的带状层合体3的装置。但是,可以根据需要设置将带状层合体3从供给工序S1积极供给到第1弯曲部形成工序中的装置。作为此时的供给装置,例如可以使用旋转辊、旋转牵拉辊、传送带(belt conveyer)等通常已知的带状体的供给或搬送装置。
从供给工序S1的终端部至第1弯曲部形成工序S2的始端部设置引导带状层合体3的导入导轨4。在该方案中,导入导轨4由横截面为V字形的金属板形成。原本平坦的带状层合体3通过导入导轨4弯曲成V字形,并沿着导入导轨4的上表面被供给到第1弯曲部形成工序S2。在导入导轨4的一部分表面上安装定位导轨5。利用定位导轨5引导带状层合体3的端部3a。利用导入导轨4和定位导轨5使带状层合体3稳定地向第1弯曲部形成工序移动。
在第1弯曲部形成工序S2中设置第1弯曲部形成装置1A。图2表示第1弯曲部形成装置1A的横截面。图2中,第1弯曲部形成装置1A由具有带状层合体3的出入口的箱体状基体(base)11A构成。基体11A被固定在制造工序中的底盘上。
在箱体状基体11A的内部,垂直地将模导棒(guide bar)12A设置在四个角,并固定在基体11A内部的下表面和上表面。另外,在箱体状基体11A内部的四个角设置具有可通过模导棒12A的孔13Ah的下模导板13A,同样在四个角设置具有可通过模导棒12A的孔14Ah的上模导板14A,使上述导板由模导棒12A支撑。
在箱体状基体11A内部还设置由相对的下模2Aa和上模2Ab构成的第1成型模2A,能开闭自由,夹持、加压带状层合体3,形成弯曲部BN1。在该方案中,下模2Aa具有凹模,上模2Ab具有对应于该凹模的凸模。下模2Aa被固定在下模导板13A上,上模2Ab被固定在上模导板14A上。
为了提高带状层合体3的加工性,优选在下模2Aa及/或上模2Ab上设置加热模的具有温度调节功能的加热装置。可以通过向模内循环供给热水或使用电热器、原油加热器(oil heater)等加热模。在成型时通过加热模而加热带状层合体3,所以能加快成型周期。
下模导板13A被固定在模导棒12A上。另一方面,上模导板14A可以沿着模导棒12A垂直移动。在箱体状基体11A的外侧上表面上安装气缸(cylinder)8A。作为气缸8A,可以使用空气或油压气缸。活塞杆8Ar与气缸8A内部的活塞连接,并从气缸8A延伸至外面。活塞杆8Ar的前端部与上模导板14A连接。气缸8A构成开闭间隔对置的下模2Aa和上模2Ab的第1开闭装置(驱动器)8AOC。
第2弯曲部形成工序S4中设置第2弯曲部形成装置1B。图3表示第2弯曲部形成装置1B的横截面。图3中,第2弯曲部形成装置1B由具有带状层合体3的出入口的箱体状基体11B构成。箱体状基体11B被固定在制造工序中的底盘上。
在箱体状基体11B内部,垂直地将模导棒12B设置在四个角,并固定在基体11B内部的下表面和上表面。另外,在基体11B内部的四个角设置具有可通过模导棒12B的孔13Bh的下模导板13B,同样在四个角设置具有可通过模导棒12B的孔14Bh的上模导板14B,上述导板由模导棒12B支撑。
另外,在基体11B的内部设置由相对的下模2Ba和上模2Bb构成的第2成型模2B,能开闭自由,夹持、加压带状层合体3,形成弯曲部BN2。在该方案中,下模2Ba具有凹模,上模2Bb具有对应于该凹模的凸模。下模2Ba被固定在下模导板13B上,上模2Bb被固定在上模导板14B上。
为了提高带状层合体3的加工性,优选在下模2Ba及/或上模2Bb上设置加热模的具有温度调节功能的加热装置。通过向模内循环供给热水或通过设置在模中的电热器、原油加热器等加热模。成型时,通过加热模而加热带状层合体3,所以能够加快成型周期。
第2弯曲部形成装置1B中的下模2Ba的横截面形状与第1弯曲部形成装置1A中的下模2Aa的横截面形状相同。但是,第2弯曲部形成装置1B中的上模2Bb的横截面形状与第1弯曲部形成装置1A中的上模2Ab的横截面形状不同。这是为了防止在将第1弯曲部形成装置1A中已经形成弯曲部BN1和其之后的凸缘部F1的带状层合体3供给到第2弯曲部形成装置1B时凸缘部F1和上模2Bb接触。
下模导板13B被固定在模导棒12B上。另一方面,上模导板14B可沿着模导棒12B上下移动。在箱体状基体11B的外侧上表面安装气缸8B。作为气缸8B,可以使用空气或油压气缸。活塞杆8Br与气缸8B内部的活塞连接,并从气缸8B延伸至外面。活塞杆8Br的前端部与上模导板14B连接。气缸8B构成开闭间隔对置的下模2Ba和上模2Bb的第2开闭装置(驱动器)8BOC。
优选在第1弯曲部形成装置1A和第2弯曲部形成装置1B之间、即供给工序S3中设置与导入导轨4相同的引导带状层合体3的导板,以防止形成的第1弯曲部BN1的变形,同时将带状层合体3搬送到第2弯曲部形成装置1B中。
在搬送工序S5中设置用于将成型的增强纤维成型体7从第2弯曲部形成工序S4(第2弯曲部形成装置1B)中引出的排出导轨6和搬送装置。排出导轨6用于一边防止形成于增强纤维成型体7上的弯曲部BN1、BN2的变形,一边将增强纤维成型体7从第2弯曲部形成装置1B排出。
另一方面,在图1中省略了搬送装置的图示。搬送装置只要是能把持成型的增强纤维成型体,并能将其在从第2弯曲部形成装置1B引出的方向移动的装置即可。例如,可以使用已知的模材的把持、搬送装置,例如把持增强纤维成型体的凸缘部F1及/或凸缘部F2,然后在把持状态下将增强纤维成型体在其长度方向进行搬送。可以从片部W1的内侧和外侧把持增强纤维成型体。
利用第1弯曲部成型工序(第1成型模2A)和第2弯曲部成型工序(第2成型模2B)形成弯曲部后,根据形成的弯曲部在长度方向的长度,间歇地进行搬送工序S5中的增强纤维成型体的搬送。
具有控制增强纤维成型体7的搬送装置与第1开闭装置8AOC和第2开闭装置8BOC之间的操作时间的模开闭控制装置,但在图1中省略其图示。作为模开闭控制装置,可以使用用于在多个装置之间进行操作开始、结束、操作顺序的已知控制装置。
图1中形成带状层合体3贯通导入导轨4、定位导轨5、处于打开状态的第1成型模2A、处于打开状态的第2成型模2B、排出导轨6的成型初期状态。
在该状态下,第1成型模2A的上模2Ab利用气缸8A的操作间隔带状层合体3被挤压在下模2Aa上。利用上模2Ab和下模2Aa在带状层合体3一侧的端部形成第1弯曲部BN1。通过形成第1弯曲部BN1,凸缘部F1及片部W1也被形成。
接下来,使第1成型模2A为打开状态,利用搬送装置搬送初期状态下位于排出导轨6部分的带状层合体3,将形成了第1弯曲部BN1的部位移向处于打开状态的第2成型模2B。
在该状态下,第2成型模2B的上模2Bb利用气缸8B的操作,间隔形成了第1弯曲部BN1和凸缘部F1的带状层合体3的还未形成弯曲部的部位的带状层合体3被挤压在下模2Ba上。利用上模2Bb和下模2Ba在带状层合体3的另一侧的端部形成第2弯曲部BN2。通过形成该第2弯曲部BN2,凸缘部F2及片部W1也被形成。在该状态下,带状层合体3利用第1成型模2A和第2成型模2B的模位置关系,形成第1弯曲部形成装置1A和第2弯曲部装置1B之间在宽度方向被扭曲的状态。
接下来,使第1成型模2A及第2成型模2B为打开状态,利用搬送装置搬送初期状态下位于排出导轨6部分的带状层合体3,从而将形成了凸缘部F1、第1弯曲部BN1、片部W1、第2弯曲部BN2及凸缘部F2的增强纤维成型体7向排出导轨6部分搬送。
在第1成型模2A及第2成型模2B中形成的弯曲部、片部及凸缘部,利用存在于形成带状层合体3的多张增强纤维片中或其层间的用作层合维持材料的树脂粘合多张增强纤维片。在该粘合的同时,层合体中的空隙减少,纤维体积含有率升高,从而保持或容易保持带状层合体3及增强纤维成型体的形状。
通过间歇地反复进行以上成型工序,能够制造图4及图5所示的具有规定长度及横截面形状的增强纤维成型体7A。图4及图5所示的增强纤维成型体7A是具有弯曲部BN1、BN2的横截面形状为C形的增强纤维成型体,具有长度7a、外侧宽度7b的片部W1和外侧高度7c的凸缘部F1、F2。
在该状态下,采用使带状层合体及增强纤维成型体相对成型模移动的方式,但在制造不太长的增强纤维成型体时,可以采用不移动带状层合体及增强纤维成型体、而使成型模在其长度方向移动的方式。
图6表示与图2所示的第1弯曲部形成装置1A不同的第1弯曲部形成装置6A的方案,图7表示不同于图3所示的第2弯曲部形成装置1B的第2弯曲部形成装置6B的方案。上述弯曲部形成装置是为了使带状层合体3在图1所示的增强纤维成型体7的制造工序中避免在第1弯曲部形成装置1A和第2弯曲部形成装置1b之间受到扭曲而开发的。
图6中,第1弯曲部形成装置6A具有安装在基体611A上的第1成型模62A。第1成型模62A具有下模62Aa和上模62Ab。第1弯曲部形成装置6A具有被基体611A支撑的模开闭驱动器68AOC。上模62Ab通过模开闭驱动器68AOC相对下模62Aa开闭。在上模62Ab和下模62Aa关闭的状态下,位于其之间的带状层合体3被加压,形成第1弯曲部6BN1。
图7中,第2弯曲部形成装置6B具有安装在基体611B上的第2成型模62B。第2成型模62B具有下模62Ba和上模62Bb。第2弯曲部形成装置6B具有被基体611B支撑的模开闭驱动器68BOC。上模62Bb通过模开闭驱动器68BOC相对下模62Ba开闭。在上模62Bb和下模62Ba关闭的状态下,位于其之间的带状层合体3被加压,形成第2弯曲部6BN2。
第2弯曲部形成装置6B具有模水平移动机构和模旋转机构,所述模水平移动机构使基体611B在与带状层合体3的长度方向呈直角的水平方向上移动;所述模旋转机构使基体611B以朝向与带状层合体3的长度方向呈直角的垂直方向的轴为旋转轴旋转。
模旋转机构由安装在基体611Ba上的发动机71、和从发动机71延伸的旋转轴72、和安装在旋转轴72上端的基体611Bb构成。模水平移动机构由下述部分构成:安装在基体611Bb上的空气或油压气缸73;和从气缸73的活塞导出的活塞杆74;和一端与活塞杆74的前端部连接;另一端与基体611B的下表面连接的连接部件75;和用4根支柱76支撑在基体611Bb上的2根导轨77;和安装在基体611B的下表面、能沿着导轨77自由移动的4个导块(guide shoe)78。
利用第2弯曲部形成装置6B具有的模水平移动机构和模旋转机构,进行本发明的增强纤维成型体的制造方法中的弯曲部间距离改变工序,还采用了本发明的增强纤维成型体的制造装置中的成型模位置改变装置。
通过使用第2弯曲部形成装置6B具有的模水平移动机构和模旋转机构,可以制造后述的在宽度方向的一侧,弯曲部间的距离、片部的高度(宽度)或凸缘部间的长度(高度)在长度方向上变化的增强纤维成型体。
在第1弯曲部形成装置6A中也可以设置与第2弯曲部形成装置6B相同的模水平移动机构和模旋转机构。由此能够制造后述的在宽度方向的两侧,弯曲部间的距离在长度方向上变化的增强纤维成型体。
图8说明了利用本发明形成第1弯曲部和第2弯曲部时的弯曲部的形成方法之一例。在图8中,左侧图表示在第1弯曲部形成工序中形成2个弯曲部8BN1a和8BN1b的状态。在该状态下,如果弯曲部8BN1a的右侧端为一个终端8E1a,弯曲部8BN1b的左侧端为另一终端8E1b,则在上述2个弯曲部的末端之间形成片部8W1a,如果弯曲部8BN1a的左侧端为始端8S1a,则形成由始端8S1a延伸的凸缘部8F1。
在图8的左侧所示的带状层合体3中,在第2弯曲部形成工序中形成不同于弯曲部8BN1a、8BN1b的弯曲部8BN2。在该状态下,在弯曲部8BN1b和弯曲部8BN2之间形成片部8W1b,并形成由弯曲部8BN2延伸的凸缘部8F2。
图9是具有片部9W1a、其两侧的弯曲部9BN1a、9BN1b、由弯曲部9BN1a延伸的凸缘部9F1及由弯曲部9BN1b延伸的凸缘部9F2的增强纤维成型体之一例,位于2个弯曲部9BN1a、9BN1b之间的片部9W1a的宽度大。在增强纤维成型体的成型工序中,弯曲部9BN1a和凸缘部9F1在成型时利用第1成型模进行加压、加热。弯曲部9BN1b和凸缘部9F2在成型时利用第2成型模加压、加热。但是,在片部9W1a的宽度大的情况下,片部9W1a的中央侧部分不利用成型模加压、加热。
此种情况下,优选设置片加热、加压装置。图10表示片加热、加压装置之一例的横截面简图。图10中,片加热、加压装置由位于宽度大的片部9W1a中央部下表面侧的下模101a和位于上表面侧的上模101b构成。上模101b上连接有用于加压的驱动器101c。模的加热可以与上述成型模的加热相同。
图11表示利用本发明成型的增强纤维成型体的4个代表性例子的横截面图。图11中,增强纤维成型体117A具有2个弯曲部11BN1、11BN2。增强纤维成型体117A与图4及图5所示的增强纤维成型体7A的截面形状相同,该成型体被称为C形成型体(根据情况的不同,也称为U形成型体)。
增强纤维成型体117B具有4个弯曲部11BN1、11BN2、11BN3、11BN4。增强纤维成型体117B的截面形状为6边形欠缺一边的形状。增强纤维成型体117C具有2个弯曲部11BN1、11BN2。增强纤维成型体117C被称为Z形成型体。增强纤维成型体117D具有4个弯曲部11BN1、11BN2、11BN3、11BN4。增强纤维成型体117D具有波形的截面形状。
图12是图1所示的本发明的增强纤维成型体的制造方法(装置)的变形方案的透视简图。图12所示的制造方法(制造装置)的特征在于,由第1弯曲部形成工序形成的第1弯曲部的长度方向和由第2弯曲部形成工序形成的第2弯曲部的长度方向不同,具有角度θ。
图12中带状层合体3被供给至第1弯曲部形成装置121A。第1弯曲部形成装置121A具有下模122Aa和上模122Ab。第1弯曲部形成装置121A是与图2所示的第1弯曲部形成装置1A相同的装置。利用模的棱线32a形成第1弯曲部。使模的棱线32a的方向平行于带状层合体3的长度方向。利用假设描绘在带状层合体3上的第1弯曲部棱线30表示由模的棱线32a形成的第1弯曲部的方向。
形成了第1弯曲部的带状层合体3被搬送到第2弯曲部形成装置121B。第2弯曲部形成装置121B具有下模122Ba和上模122Bb。第2弯曲部形成装置121B是与图3所示的第2弯曲部形成装置1B相同的装置。第2弯曲部由模的棱线32b形成。模的棱线32b的方向偏离带状层合体3的长度方向θ度。利用假设描绘在带状层合体3上的第2弯曲部棱线31表示由模的棱线32b形成的第2弯曲部的方向。由此能在带状层合体3中形成方向彼此不同的2个弯曲部。
图13是本发明的增强纤维成型体的制造方法(装置)的其他变形方案的透视简图。图13所示的制造方法(制造装置)的特征在于,由第1弯曲部形成工序形成的第1弯曲部的长度方向与由第2弯曲部形成工序形成的第2弯曲部的长度方向不同,具有角度θ。
图13中,带状层合体3被供给至第1弯曲部形成装置131A。第1弯曲部形成装置131A具有下模132Aa和上模132Ab。第1弯曲部形成装置131A与图6所示的第1弯曲部形成装置6A相同。第1弯曲部由模的棱线32a形成。使模的棱线32a的方向平行于带状层合体3的长度方向。利用假设描绘在带状层合体3上的第1弯曲部棱线30表示由模的棱线32a形成的第1弯曲部的方向。
形成了第1弯曲部的带状层合体3被搬送至第2弯曲部形成装置131B。第2弯曲部形成装置131B具有下模132Ba和上模132Bb。第2弯曲部形成装置131B是与图7所示的第2弯曲部形成装置6B相同的装置。第2弯曲部由模的棱线32b形成。模的棱线32b的方向偏离带状层合体3的长度方向θ度。利用假设描绘在带状层合体3上的第2弯曲部棱线31表示由模的棱线32b形成的第2弯曲部的方向。由此在带状层合体3中形成方向不同的2个弯曲部。
但是,如果使用图12及图13说明的成型方向彼此不同的2个弯曲部的方法,则制得的增强纤维成型体中,第2弯曲部棱线31无法成直线。利用图14说明用于连接各自分离的具有倾斜角度θ的其他棱线的模位置调整技术。
图14是成型的增强纤维成型体7B的展开图,其中,还描绘了一部分放大图。用于连接通过间歇式搬送而依次形成的分离的弯曲部的模位置调整操作是通过每次在长度方向上将带状层合体3搬送一定距离时,使具有图12或图13所示倾斜棱线32b的模在与带状层合体3的长度方向垂直的方向移动而进行的。
图14中,在长度方向上每搬送1次带状层合体3,使图12或图13所示的模的棱线32b倾斜的模在与长度方向垂直的方向上移动。该移动量S表示为S=Lxtan θ,其中,L为带状层合体3在长度方向上的1次传送量(搬送量),θ是基于长度方向的锥角。
图13中的第2弯曲部形成装置131B的成型模的模位置调整操作例如可以通过使用图7的第2弯曲部形成装置6B的模水平移动机构和模旋转机构来进行。可以通过使图6中的第1弯曲部形成装置6A与图7中的第2弯曲部形成装置6B相同来制造2个弯曲部双方都具有锥度的增强纤维成型体。
图15是利用本发明成型的一侧具有锥度的增强纤维成型体7C的平面图。图15中,增强纤维成型体7C具有片部16W1、和在其一端经弯曲部而形成的凸缘部16F1、和在其另一端经弯曲部形成的凸缘部16F2。凸缘部16F1在增强纤维成型体7C的长度方向上形成锥形。
图16是图15中C2-C2截面图。图17是图15中的C3-C3截面图。图18是图15所示的增强纤维成型体7C的侧视图。利用具有相同宽度的带状层合体制造具有锥度的增强纤维成型体时,在刚制造后的增强纤维成型体7C中,如图16~18所示,在片部16W2的宽度小的部位形成高度高的凸缘部16F1,在片部16W2的宽度大的部位形成高度低的凸缘部16F1。左右凸缘部的高度相同的增强纤维成型体通过修整(trimming)图18所示的三角形凸缘部16F1t而制造。
以上的实施方案主要是第1弯曲部形成工序和第2弯曲部形成工序主要被排列在带状层合体的移动方向的上游侧和下游侧的情形。在形成的片部的宽度小、形成第1弯曲部的第1成型模及/或形成第2弯曲部的第2成型模相对于片部的宽度较大、且难以将上述两个成型模配置在带状层合体的移动方向的相同位置、即难以使上述两个模在宽度方向上平行的情况下,该方案是有用的。该方案的概要如图19所示。
图19是表示增强纤维成型体的制造过程的平面图。图19是使带状层合体193处于静止状态进行描绘,表示第1成型模192A和第2成型模192B在过去和现在与带状层合体193的位置关系。弯曲部的实际成型是利用第1形成模192A和第2成型模192B,并将其位于实线所示的位置而进行的。在该位置利用第1成型模192A和第2成型模192B形成宽度小的片部19W1a的状态如虚线191所示,同样,利用第1成型模192A和第2成型模192B形成锥形的片部19W1b时的状态如虚线192所示。图19的作用在于理解在增强纤维成型体的制造过程中,第2成型模192B位于实线描绘的位置、并逐渐向上方移动的状态。由虚线191描绘的第1成型模192A和第2成型模192B的大小可知其无法在宽度方向上并列设置。
而图20通过相同的描绘方法,表示即使在宽度小的片部20W1a,第1成型模202A和第2成型模202B也能在与带状层合体203的长度方向垂直的方向上并列配置的情形。虚线201及202描绘的第1成型模202A和第2成型模202B用于与图19中的情形相同的说明。
图21是图20中将并列配置在宽度方向上、相互独立地形成不同弯曲部的第1成型模202A和第2成型模202B并设的弯曲部形成装置之一例的横截面图。
图21中,左侧的第1弯曲部形成装置211A的基本结构与图6所示的第1弯曲部形成装置6A相同。不同点在于,为了制造H形成型体,在位于垂直方向的下模212Aa和上模212Ab的外侧配置横模212AY。下模212Aa被固定在基体2111A上。上模212Ab上连接驱动器218A,从而能间隔带状层合体相对下模212Aa自由离合。横模212AY上连接驱动器218AY,从而能间隔带状层合体相对下模212Aa及上模212Ab自由离合。
图21中,右侧的第2弯曲部形成装置211B的基本结构与图7所示的第2弯曲部形成装置6b相同。不同点在于,为了制造H形成型体,在位于垂直方向的下模212Ba和上模212Bb的外侧配置横模212BY。下模212Ba被固定在基体2111B上。上模212Bb上连接驱动器218B,从而能间隔带状层合体相对下模212Ba自由离合。横模212BY上连接驱动器218BY,并且间隔带状层合体相对下模212Ba及上模212Bb自由离合。第2弯曲部形成装置211B具有由与图7所示的第2弯曲部形成装置6b相同的结构构成的弯曲部间距离改变装置21。此处省略弯曲部间距离改变装置21的详细说明。
图22表示H形成型体的制造装置,该装置的主要结构由非弯曲部加压装置(片加热加压装置)40、填料形成装置50、第1弯曲部形成装置60、第2弯曲部形成装置70和牵拉装置(搬送装置)80构成。
需要说明的是,此处为了便于说明,将H形成型体的中央水平部分称为片部,将两侧面的垂直部分称为凸缘部。
以下详细说明装置的结构。非弯曲部加压装置40对H形截面形状的中央的片部分的非弯曲部(平坦部)进行加压。非弯曲部加压装置40的横截面图如图23所示。图23中,层合体35被夹持在模41a的平面和模41b的平面之间。模41b被固定在图中未示出的不动基体上。模41a被连接在驱动器42上,从而能够被挤压在模41b上,或者相对模41b离开。
另外,在稍微离开模的左右位置设置分离引导43,将层合体35在厚度方向上分离成2部分,并使其相互不接触。在层合体35的一侧端部或两侧端部,例如使用分离引导43将层合体的层间分离成上下的工序是端部分离工序。分离状态结束的部分是分离基部43E。
在左右设置2个结构相同的填料形成装置50。填料形成装置50的横截面图如图24所示。图24中,通过合并2个具有R形的R模51a、51b与平板的平模52,能够形成孔,该孔具有成为目标的H形截面形状中角填料截面的形状,并且,此时通过角填料37a、37b能将角填料加工成孔的形状。该孔在角填料的行进方向上,入口侧宽阔,在内部形成所希望的截面形状。
第1弯曲部形成装置60形成构成H形截面形状的2个T形弯曲部中的一个弯曲部,该第1弯曲部形成装置60的横截面如图25所示。图25中,在2个中央模61a、61b的侧面配置侧面模62。上述3个模的间隙形成横倒的T形截面形状。中央模61b被固定在图中未示出的不动基体上,中央模61a及侧面模62与驱动器63a、63b连接,从而能够挤压在中央模61a上,或者从中央模61a离开。
第2弯曲部形成装置70形成与第1弯曲部形成装置60不同的另一个弯曲部,该第2弯曲部形成装置70的横截面图如图26所示。图26中形成在2个中央模71a、71b的侧面配置了侧面模72的结构。与第1弯曲部形成装置60的情形相同,上述3个模的间隙形成横倒的T形截面形状。中央模71b被固定在外框74上。中央模71a及侧面模72与固定在外框74上的驱动器73a、73b连接,从而能够挤压在中央模71a上,或者离开中央模71a。
外框74与驱动器76连接,从而构成第2弯曲部形成装置70的模和驱动模的驱动器能通过引导75的引导,移动至垂直于装置长度方向的水平方向的任意位置。
图中未示出牵拉装置80的详细情况,但由多个模和驱动该模的驱动器构成,并能够把持H形成型体。另外,利用驱动器81形成能够在长度方向上往复移动把持成型体的机构整体。
另外,该实施方案与上述实施方案相同,具有通过在各模的模内循环热水,将模温度调节至所希望的温度的功能。
接下来,利用图22及其中各部分的详细截面图即图23、24、25及26说明使用以上制造装置实际制造H型成型体的方法。
首先,在打开各模的状态下,使作为成型体的材料的带状层合体35、由同样的带状层合体构成的外侧凸缘部件36a、36b、及由增强纤维束构成的角填料37a、37b通过制造装置全长,成为初期状态。
接下来,开始运转装置,交替实施搬送操作和加工操作,所述搬送操作是牵拉装置80把持层合体及角填料,向装置的下游侧(图22中的右侧)牵拉,所述加工操作是在停止牵拉时,非弯曲部加压装置40、第1弯曲部形成装置60、第2弯曲部形成装置70加工材料。由此在向下游牵拉的过程中慢慢形成H形截面形状成型体,从材料通过装置全长的时间点开始,稳定并连续地制造作为目标的H形截面形状的成型体。
从上游侧开始依次详细说明材料加工的流程。首先,利用牵拉装置80的牵拉力将层合体35导入非弯曲部加压装置40。此时,层合体35的两端部利用分离引导43在厚度方向上被分割成上下2部分层合体,该2部分层合体被支撑而相互不接触。此处,利用驱动器42驱动模41a,相对模41b移动来关闭模,由此对在最终的H形截面上不成为弯曲部的片部分加压,同时,向模供给热,进行加热,并在该状态下保持一定时间。由此,使层合体35所含的作为层合维持材料的树脂确实地粘合各增强纤维片以减少层合体中的空隙,从而提高纤维体积含有率,保持形状。
接下来,保持一定时间后,利用驱动器42驱动模41a,打开模。并再次利用牵拉装置80将加工了片部分的层合体35搬送至下游。此处,加压范围不必是片的全部范围,可以是片的一部分。如上所述,特别是在弯曲部之间长的情况下,如该方案中片部的宽度长的情况下,预先确实地加压难以在后续工序中利用弯曲部形成装置加热加压的片中央部分是有效的。另外,如果粘合增强纤维片被确实地粘合,则能够防止在后续工序中片材之间发生错位之类的问题。
另一方面,角填料37a、37b在牵拉装置80的牵拉力的作用下通过填料形成装置50的由R模51a、51b和平模52构成的孔。加热各模,并由于孔在入口侧宽阔,在内部形成作为目标的H形截面中角填料的截面形状,所以角填料的材料中所含的树脂成分软化,变形。由此,角填料37a、37b形成作为目标的H形截面中角填料的截面形状,然后通过填料形成装置50。通过如上所述地预先将角填料的形状调整成设想的最终截面的形状,能够在后面利用弯曲部形成装置形成T形弯曲部时确实地收纳在目标位置,而不溢出到角以外的平坦部或者发生偏离导致密度不均匀。
如图25所示,通过在将层合体35的两端在厚度方向上分离成2部分的分离部的附近设置填料形成装置50,能够在尽量不发生弯曲、保持形状的状态下,将利用填料形成装置50被赋予了形状且刚性变高的角填料37a、37b导入后续工序的弯曲部形成装置60、70。
接下来,将层合体35与角填料37a、位于H形凸缘部外侧的成为盖(cap)的层合体(外侧凸缘部件)36a一同供给至第1弯曲部形成装置60。此处,首先利用驱动器63a驱动中央模61a,对构成H形截面形状的片部分中偏向一侧凸缘侧(图25中左侧)的部分进行加压。然后,利用驱动器63b驱动侧面模62,加压H形截面形状的一侧凸缘部分(图25中左侧),在该状态下保持一定时间。
上述模利用流过内部的载热体被加热,层合体35、36a和角填料37a被加热,层合体35中所含的作为层合维持材料的树脂粘合构成层合体的各增强纤维片以及上述层合体、角填料之间,从而减小层合体35、36a中的空隙,提高纤维体积含有率,保持形状,完成作为目标的H形截面形状中左侧的T形截面部分。
接下来,将层合体35与角填料37b、位于H形截面形状的凸缘部外侧的成为盖的层合体36b一同导入第2弯曲部形成装置70。与第1弯曲部形成装置的情形相同,利用驱动器73a驱动中央模71a,对形成H形截面形状的片部分中偏向一侧凸缘侧(图26中右侧)的部分加压。然后,利用驱动器73b驱动侧面模72,加压形成H形截面形状的一侧凸缘部分(图26中右侧),在该状态下保持一定时间,由此完成成为目标的H形截面形状中右侧的T形截面部分。这样就获得了最终的H形截面,完成了H形成型体38。
将完成的H形成型体38进一步搬送至下游,用牵拉装置80把持。然后利用驱动器81将把持的机构整体与H形成型体38一同移动至下游侧。接下来,解除H形成型体38的把持,再运转驱动器81,将把持机构整体移动至上游侧,H形成型体38留在上游侧,通过反复该操作,将完成的H形成型体搬送至下游侧。通过以上一系列制造工序,只要材料不断,就能够不间断地连续制造H形截面形状的成型体。
该实施方案的特征在于,在制作了赋予了层合体弯曲部的成型体后,不经过利用后续工序将其之间粘合的多个步骤,而利用1个步骤形成T形弯曲部。由此提供能够利用简单的设备结构制造H形成型体的装置。另外,如本发明的特征所示,分成各个弯曲部形成装置形成弯曲部,并且,形成一个弯曲部的第2弯曲部形成装置能够利用驱动器76移动至与装置长度方向垂直的水平方向的任意位置,无需模变换等繁杂操作,即可容易地实现截面形状改变和本实施方案中H形凸缘之间距离的变化。
层合体35在通过非弯曲部加压装置40至第1弯曲部形成装置60及第2弯曲部形成装置70之间,两端部被分成2部分,被打开,并向上下弯曲。在层合体柔软、容易弯曲时,在长度方向上搬送层合体的过程中,也发生自然弯曲,但在层合体35的刚性高时,难以实现自然弯曲,所以,优选设置强制打开层合体进行弯曲的装置。
层合体中所含的层合维持材料为热塑性树脂时,层合体或成型体从第1弯曲部形成装置60或第2弯曲部形成装置70中出来时,如果维持加压时的高温,则由于树脂粘度降低,在被压缩的增强纤维的排斥力的作用下,利用弯曲部成型装置应该形成目标截面形状的层合体或成型体在厚度方向上膨胀,或者发生弯曲部恢复至笔直方向的反弹(spring back)现象。作为防止上述情况的方法,优选在弯曲部形成装置的下游侧附近设置冷却装置。作为该冷却装置,例如可以举出吹入冷风的装置、与冷板接触的装置等。
特别优选的装置如图27所示。图27表示弯曲部形成装置附近。图27中,该装置在构成第1弯曲部形成装置60及第2弯曲部形成装置70的模61a、61b、62、71a、71b、72(参见图25及26)的下游侧相邻安装接触层合体的面的截面形状与上述模相同的冷却模61a’、62’、71a’、72’(利用斜线表示。61b’、71b’无图示。),使其与构成弯曲部形成装置的模一同移动。
冷却模可以通过使例如冷风或冷水等制冷剂通过模内部而构成。由此使被热模加热及加压的层合体或成型体在搬送至下游时立即利用冷却模在加压状态下进行冷却。从而能够防止反弹现象,并能够实现高纤维体积含有率和针对目标形状的高精度截面形状。
也可以与上述方法相同地制造截面为J形的成型体。此种情况下,仅要求稍微改变第2弯曲部形成装置70的结构。改变后的结构的横截面图如图28所示。用于获得J形横截面形状的第2弯曲部形成装置100通过上模101a和下模101b形成L形间隙,该层合体被夹持在该间隙内,如果利用驱动器103驱动上模101a,进行加压,则能形成L形弯曲部。实际上,为了形成J形成型体,在上述H形成型体的制造工序中,通过第1弯曲部形成工序60后左侧形成T形截面部分的层合体不伴有成为角填料37b和盖的层合体(外侧凸缘部件)36b,而是单独地导入第2弯曲部形成装置100,加压层合体的右侧,形成L形弯曲部,由此完成J形成型体。
在上述有效制造H形和J形成型体的方法中,也具有本发明的特征效果,即能够制造利用长度方向的位置来改变垂直于长度方向的截面中弯曲部间的距离的形状的成型体。利用图29说明作为其示例的以一定比例改变凸缘部间的距离的具有锥度的H形成型体的制造方法。
图29是具有锥度的H形成型体的制造装置的俯视图。图29中,以第2弯曲部形成装置70的模棱线相对第1弯曲部形成装置60的模棱线呈θ角度的方式进行配置,这一点与上述H形成型体的制造装置有较大不同。在上述说明的实施方案中,与利用图13、14进行的说明相同,在该装置中也将牵拉装置80的每次搬送距离作为L,每搬送层合体及成型体距离L,第2弯曲部形成装置70在与长度方向垂直的方向上向远离第1弯曲部形成装置60的方向、即图中以粗黑箭头A表示的方向平均移动L×tanθ,由此完成将第2弯曲部形成装置70形成的弯曲部的棱线连接起来、并且凸缘之间的距离保持角度θ的锥角的H形成型体,进而在长度方向被排出。
制造具有锥度的成型体时,随着凸缘之间的距离的增大,有时产生即使具有非弯曲部加压装置及2台弯曲部形成装置也不能加压的片部分。此种情况下,如图30所示,在非弯曲部加压装置40的附近,以锥角θ在片扩张的一侧设置第2台非弯曲部加压装置45,可以加压用非弯曲部加压装置40无法加压的范围。
另外,第1弯曲部形成装置可以具有同样的锥角,并且进行上述移动,从而能够在两侧设置锥角,这与上述实施方案相同。
另外,根据凸缘间距离的变化,如果弯曲部形成装置70、80移动,而填料形成装置50不动,则存在与层合体35等的干扰问题,所以优选填料形成装置50与弯曲部形成装置70、80一起移动。
实施本发明时使用的成型模优选热传导性良好的金属制模。成型的带状层合体含有与表面具有粘合性的树脂时,成型时有可能产生层合体与成型模粘合的现象。在有可能发生上述现象的情况下,优选预先用难以引起粘合或即使发生粘合也易剥离的材料至少形成成型模的表面。例如,预先用聚四氟乙烯(特氟隆(注册商标))涂布成型模的表面,或在成型模的表面预先涂布通常使用的脱模剂。
作为避免带状层合体和成型模粘合的其他方法,有利用通常使用的脱模纸(脱模薄膜)的方法。将带状脱模纸(脱模薄膜)沿着带状层合体的表面放置后,将其供给于成型模,可以避免带状层合体和成型模的粘合。该方法在带状层合体由预浸料坯片材形成时特别有效。
实施本发明时使用的导入导轨4优选由金属板形成。原因在于,将原本平坦的带状层合体变形使其符合成型模中的成型形状,同时供给于成型模时,能够容易形成与其相符的导入导轨4的横截面形状。
实施本发明时使用的定位导轨5优选由金属板或金属块形成。定位导轨5确定成型模的位置与带状层合体的位置之间的关系。所以,优选将定位导轨5连接在导入导轨4上,从而定位导轨5能相对于导入导轨4调整,以对应层合体宽度的变化。例如可以在定位导轨5或导入导轨4上设置螺钉通过用长孔,使用固定用螺钉和该长孔进行该位置调整。
实施本发明时使用的排出导轨6优选由金属板形成,该金属板具有与成型的增强纤维成型体的横截面形状的一部分相似的横截面形状。从成型模导出的增强纤维成型体容易变形或者压曲。排出导轨6还具有防止该变形或压曲的作用。成型后被搬送的增强纤维成型体的长度长时,排出导轨6可以为符合该长度的长度,或者由以一定间隔排列的多个导轨构成。
实施本发明时,使用热塑性树脂散在的纤维增强片、即干纤维片作为带状层合体时,干纤维片在常温下通常不具有粘性。此种情况下,只单独层合多张增强纤维片,层合体容易分散,难以处理。此时,优选使用例如铁或烙铁在具有一定间隔的多个位置加热、加压层合体,利用树脂预先稍微粘合多张增强纤维片层之间。但是,如果全面粘合各层,则层间难以滑动,或者形成弯曲部时层合体容易产生褶皱。所以,优选将该粘合限于部分粘合。通过将粘合限于部分粘合,还能沿着导入导轨弯曲带状层合体。
作为实施本发明时使用的增强纤维片,优选使用碳纤维片或玻璃纤维片。作为片材,例如有由织物或编织物构成的片材或单方向排列纤维的单向性片材。作为片材中的纤维排列方向,例如有0°、+45°、-45°、90°方向。层合上述纤维的排列方向不同的片材,可以得到具有拟等方性(pseudo-isotropic)的层合体。
使用干纤维片作为实施本发明时使用的增强纤维片时,可以使用市售的纤维片。作为附着在干纤维片上的树脂,已知聚酯树脂、聚烯烃树脂、苯乙烯类树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂等。
实施例1
使用图1所示的制造装置制造图4及5所示的一定截面形状的预成型体7A。该预成型体7A的长度7a为2000mm,凸缘部外侧的高度7c为45mm,片部外侧的宽度7b为45mm。
在第1成型模2A的上模2Ab、下模2Aa及第2成型模2B的上模2Bb、下模2Ba中,层合体3在搬送方向的长度为120mm,弯曲部BN1、BN2的角度为90°,材质为碳钢S45C。在各模表面进行聚四氟乙烯类树脂(特氟隆(注册商标))的涂布处理,提高脱模性。在各模的内部设置温度调节装置,将模温控制在90℃。第1成型模2A和第2成型模2B之间的间隔设为1000mm。
作为形成带状层合体3的增强纤维片,使用下述织物,即在纵方向的单向上对齐作为增强纤维的东丽(株)制Torayca T800G(注册商标),并以5mm间隔配置单纤维数为7根、细度为1.7tex的聚酰胺纤维作为纬纱而得到的单向织物(单位面积重量190g/m2)。作为层合维持材料,在增强纤维片的一侧表面上以20g/m2附着低熔点聚酰胺树脂粒子(熔点110℃、平均粒径100μm)。
利用旋转刀片式手工裁切机(hand cutter)从该织物切出增强纤维方向相对长度方向所成的角度为0°、45°、-45°、90°的4种带状片材(宽140mm×长2000mm)。接下来,在平面桌上层合7层上述带状片材,使增强纤维方向从下层开始依次取向为45°/0°/-45°/90°/-45°/0°/45°的方向,得到带状层合体。
该层合体3在只层合带状片材时,片与片之间分离,发生卷曲或交错,难以处理,所以,为了改善处理性,将层合体置于加热板上,一边加热至约80℃,一边使用烙铁部分地加热层合体,熔解低熔点聚酰胺树脂粒子,使其暂时粘合。
此时,如果用树脂全面粘合层合体,则片材不交错,层合体的赋型性变差,所以,使用直径10mm的圆盘状烙铁前端,以0.1MPa挤压,在宽度方向上粘合5处(宽度方向的中心和宽度方向上距离中心30mm、60mm的位置),在长度方向以30mm间隔进行部分粘合。为了使层合体不附着在烙铁上,在层合体和烙铁之间夹持脱模片进行加热粘合。得到带状层合体3。
接下来,在该层合体3的长度方向的前端,利用耐热胶带贴附与层合体3相同宽度的带状聚酯无纺布作为导布,使该导布通过图1的第1弯曲部形成装置1A和第2弯曲部形成装置1B,把持在设置在制造工序的长度方向下游侧(图1的右侧)的牵拉装置(图中未示出)上。为了使第2成型模2B中的弯曲部符合下模2Ba的沟的棱线,在第1弯曲部形成装置1A和第2弯曲部形成装置1B之间移动时,赋予导布折痕。
因此,交替实施下述操作:关闭第1成型模2A和第2成型模2B,以0.4MPa的压力对层合体3加压5分钟的加压操作;打开第1成型模2A和第2成型模2B,在这期间利用牵拉装置以每次100mm将导布及与其相连的层合体3搬送至下游侧的牵拉操作。
通过上述操作,继导布之后,将层合体3缓慢送入第1成型模2A和第2成型模2B,利用第1成型模2A形成第1弯曲面,利用第2成型模2B形成第2弯曲部。层合体3的全长从第2成型模2B出来时,制造得到长2000mm的预成型体7。
需要说明的是,加压层合体3后,打开模将层合体3搬送至下游时,由于在该状态下层合体3因粘合树脂的作用而粘附在模上不能从模上剥离,所以,每次打开模时,利用空气喷嘴向模和层合体的间隙喷流,从模上剥离层合体。
为了符合最终尺寸,利用旋转刀片式手工裁切机修整预成型体7的端部,形成图4及5所示的具有一定截面形状的长预成型体7A。
完成的预成型体7A与采用现有技术即利用1个弯曲部形成装置形成2个弯曲部的方式得到的成型体相比,在壁厚、平直度(straightness)等尺寸精度方面并不逊色。另外,确认了利用RTM工序向该预成型体7A注入基质树脂使其固化制造的CFRP在强度上也没有问题。
实施例2
使用图12所示的增强纤维成型体的制造装置制造了图15所示的锥形的预成型体7C。该预成型体7C的长度7a为2000mm,凸缘部外侧高7c为45mm,宽度小的部分的片部的外侧宽7b2为45mm,宽度大的部分的片部的外侧宽7b3为65mm。以锥度比=1/100改变片部的宽度,也就是(片部宽度的变化量(65-45)mm)/(长度2000mm)=1/100。
上模122Ab、下模122Aa、上模122Bb及下模122Ba与实施例1相同地排列,确保层合体3的搬送方向的长度为120mm,弯曲部BN1、BN2的角度为90°,模的材质为碳钢S45C。在各模表面实施聚四氟乙烯类树脂(特氟隆(注册商标))的涂布处理,提高脱模性。在各模内部设置温度调节装置,将模温控制在90℃。第1成型模121A和第2成型模121B的间隔为1000mm。制造的方法除下述条件以外,与实施例1相同。
与锥形相对应,带状层合体3为宽160mm×长2000mm。使用图12所示的增强纤维成型体的制造装置作为制造装置。形成第1弯曲部的模的棱线32a与层合体3的长度方向(搬送方向)平行。配置第1成型模121A及第2成型模121B,使形成第2弯曲部的模的棱线32b相对层合体3的长度方向倾斜锥角θ(tanθ=1/100)。
然后,与实施例1相同,使连接了导布的层合体3通过第1弯曲部形成装置121A和第2弯曲部形成装置121B后,交替实施加压操作和牵拉操作。通过上述操作,利用第1成型模122A形成平行于长度方向的弯曲部,利用第2成型模122B形成相对长度方向倾斜锥角θ的弯曲部。结果制造了具有锥形的长2000mm的预成型体7C。
需要说明的是,在该制造工序中,通过在与长度方向垂直的方向上适当移动第2成型模121B的位置,能将预成型体7C中的第2弯曲部的棱线连接成直线。即,调整第2成型模121B的位置,使最初利用第2成型模121B首次加压从上游送入的层合体3时,第2弯曲部的开始点相对第1弯曲部的开始点偏离45mm,之后,每将层合体3搬送100mm,为了使第2成型模的棱线32b在与长度方向垂直的方向上远离第1成型模的棱线32a,将第2成型模121B每次移动1mm。
为了符合最终尺寸,如图18所示,修整成型的预成型体7C的端部16F1t,形成图17所示的横截面形状在长度方向连续的锥形预成型体7C。
完成的预成型体7C作为提供至后续工序RTM的预成型体,在所要求的壁厚、平直度等尺寸精度方面没有问题。另外,与实施例1相同,确认了利用RTM工序,向该预成型体7C中注入基质树脂,使其固化得到的CFRP在强度方面也没有问题。
产业上的可利用性
根据本发明的增强纤维成型体的制造方法或制造装置,能够利用在成型工序中相互独立排列且形成彼此不同的弯曲部的2个成型工序(装置),在由层合的多张增强纤维片组成的带状层合体上依次形成不同的弯曲部。因此不需要利用同一工序制造弯曲部之间的间隔不同的多种增强纤维成型体时每次改变成型模种类的操作。另外,能够在短时间内廉价制造片部的宽(相邻弯曲部间的距离)在长度方向上变化的增强纤维成型体。通过改变成型模的位置,能够制造各种形状的增强纤维成型体。
上述增强纤维成型体或由其制造的纤维增强树脂(FRP)成型体可以用作例如汽车或飞机的结构部件。
Claims (18)
1、一种增强纤维成型体的制造方法,所述增强纤维成型体由带状层合体成型而成,所述带状层合体由层合的多张增强纤维片和维持所述层合状态的层合维持材料构成,垂直于所述带状层合体的长度方向的截面形状中具有至少2个弯曲部,在相邻弯曲部的末端之间形成片部,同时具有从所述片部经弯曲部突出的至少2个凸缘部,所述制造方法包括以下工序,
(a)供给所述带状层合体的供给工序,
(b)在由所述供给工序供给的所述带状层合体上加工出所述至少2个弯曲部的弯曲部加工工序,及
(c)间歇地搬送连续位于从所述供给工序至所述弯曲部加工工序中的所述带状层合体的搬送工序,
其中,(d)所述弯曲部加工工序具有在所述带状层合体被搬送方向上的不同位置处形成相互独立的至少2个弯曲部的工序,
(e)所述形成至少2个弯曲部的工序包括形成位于上游侧的第1弯曲部的工序和形成位于第1弯曲部下游侧的第2弯曲部的工序,
(f)利用所述第1弯曲部形成工序形成所述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部,并且利用所述第2弯曲部形成工序形成不同于利用所述第1弯曲部形成工序形成的弯曲部的所述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部。
2、如权利要求1所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,所述第1弯曲部形成工序及/或所述第2弯曲部形成工序包括弯曲部间距离改变工序,所述弯曲部间距离改变工序使所述截面形状中的至少2个弯曲部间的距离在所述带状层合体的长度方向上发生变化。
3、一种增强纤维成型体的制造方法,所述增强纤维成型体由带状层合体成型得到,所述带状层合体由层合的多张增强纤维片和维持所述层合状态的层合维持材料构成,在垂直于所述带状层合体的长度方向的截面形状中具有至少2个弯曲部,在相邻弯曲部的末端之间形成片部,同时具有从所述片部经弯曲部突出的至少2个凸缘部,所述制造方法包括以下工序,
(a)供给所述带状层合体的供给工序,
(b)在由所述供给工序供给的所述带状层合体上加工出所述至少2个弯曲部的弯曲部加工工序,及
(c)间歇地搬送连续位于从所述供给工序至所述弯曲部加工工序中的所述带状层合体的搬送工序,
其中,(d)所述弯曲部加工工序具有在所述带状层合体被搬送方向上的相同位置处形成相互独立的至少2个弯曲部的工序,
(e)所述形成至少2个弯曲部的工序包括形成位于所述带状层合体宽度方向的一端侧的第1弯曲部的工序和形成位于所述带状层合体宽度方向的另一端侧的第2弯曲部的工序,并且,所述第1弯曲部形成工序及/或所述第2弯曲部形成工序包括弯曲部间距离改变工序,使所述截面形状中的至少2个弯曲部间的距离在所述带状层合体的长度方向上发生变化,
(f)利用所述第1弯曲部形成工序形成所述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部,并且,利用所述第2弯曲部形成工序形成不同于利用所述第1弯曲部形成工序形成的弯曲部的所述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部。
4、如权利要求2或3所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,所述弯曲部间的距离在所述带状层合体的长度方向上的变化为锥形。
5、如权利要求1或3所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,以使所述弯曲部的数量为2个的所述增强纤维成型体的所述2个凸缘部的突出方向在所述片部的同一侧的方式,在所述第1弯曲部形成工序及所述第2弯曲部形成工序中,在所述带状层合体上形成弯曲部。
6、如权利要求1或3所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,以使所述弯曲部的数量为2个的所述增强纤维成型体的所述2个凸缘部的突出方向分别在所述片部的不同侧的方式,在所述第1弯曲部形成工序及所述第2弯曲部形成工序中,在所述带状层合体上形成弯曲部。
7、如权利要求1或3所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,在所述第1弯曲部形成工序或所述第2弯曲部形成工序的上游侧设置端部分离工序,所述端部分离工序是将位于形成有弯曲部的部位的外侧的所述带状层合体的端部在其厚度方向上分离成上下2部分,在所述端部形成分别朝向不同方向的2个凸缘部。
8、如权利要求1或3所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,在所述第1弯曲部形成工序及所述第2弯曲部形成工序的上游侧分别设置端部分离工序,所述端部分离工序是将位于形成有弯曲部的部位的外侧的所述带状层合体的端部在其厚度方向上分离成上下2部分,在所述端部形成分别朝向不同方向的2个凸缘部。
9、如权利要求7所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,设置了角填料供给工序和外侧凸缘部件供给工序,所述角填料供给工序是向由所述端部分离工序供给的端部被分离的所述带状层合体的分离基部,与所述带状层合体的搬送同期供给由增强纤维束组成的角填料,使其位于所述分离基部;所述外侧凸缘部件供给工序是向所述2个凸缘部的外表面,与所述带状层合体的搬送同期供给由与所述带状层合体不同的带状层合体构成的外侧凸缘部件,并供给至所述2个凸缘部的外表面及位于所述分离基部的角填料的外侧。
10、如权利要求8所述的增强纤维成型体的制造方法,其中设置了角填料供给工序和外侧凸缘部件供给工序,所述角填料供给工序是向由所述端部分离工序供给的端部被分离的所述带状层合体的分离基部,与所述带状层合体的搬送同期供给由增强纤维束组成的角填料,使其位于所述分离基部;所述外侧凸缘部件供给工序是向所述2个凸缘部的外表面,与所述带状层合体的搬送同期供给由与所述带状层合体不同的带状层合体构成的外侧凸缘部件,并供给至所述2个凸缘部的外表面及位于所述分离基部的角填料的外侧。
11、如权利要求1或3所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,在所述第1弯曲部形成工序的上游侧设置加热加压成为所述片部的所述带状层合体的部位的片加热加压工序。
12、如权利要求1或3所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,所述增强纤维片是含有由散在并附着在所述增强纤维片上的热塑性树脂组成的所述层合维持材料的干纤维片,所述带状层合体是由层合的多张所述干纤维片形成,制造的增强纤维成型体是用于之后含浸树脂制造纤维增强复合材料的预成型体。
13、如权利要求1或3所述的增强纤维成型体的制造方法,其中,所述增强纤维片是含有所述层合维持材料的预浸料坯片材,所述层合维持材料由含浸在所述增强纤维片中形成基质的未固化热固性树脂组成,所述带状层合体由层合的多张所述预浸料坯片材形成,制造的增强纤维成型体是用于之后固化所述未固化的热固性树脂制造纤维增强复合材料的预浸料坯。
14、一种增强纤维成型体的制造装置,所述增强纤维成型体由带状层合体成型得到,所述带状层合体由层合的多张增强纤维片和维持所述层合状态的层合维持材料构成,垂直于所述带状层合体的长度方向的截面形状中具有至少2个弯曲部,在相邻弯曲部的末端之间形成片部,同时具有从所述片部经弯曲部突出的至少2个凸缘部,所述制造装置包括以下部分,
(a)供给所述带状层合体的供给装置,
(b)在由所述供给装置供给的所述带状层合体上加工出所述至少2个弯曲部的弯曲部加工装置,及
(c)间歇地搬送连续位于从所述供给装置至所述弯曲部加工装置中的所述带状层合体的搬送装置,
其中,(d)所述弯曲部加工装置具有在所述带状层合体被搬送方向上的不同位置处形成相互独立的至少2个弯曲部的装置,
(e)形成至少2个弯曲部的装置包括位于上游侧的第1弯曲部形成装置和位于第1弯曲部形成装置下游侧的第2弯曲部形成装置,
(f)所述第1弯曲部形成装置和所述第2弯曲部形成装置被配置为,利用所述第1弯曲部形成装置形成所述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部,并且,利用所述第2弯曲部形成装置形成不同于利用所述第1弯曲部形成装置形成的弯曲部的所述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部,
(g)所述第1弯曲部形成装置具有下述部分:由开闭自由地相对的2个模组成的第1成型模,夹持并加压所述带状层合体,形成弯曲部;和开闭所述第1成型模的第1开闭装置;和加热所述第1成型模的第1加热装置,
(h)所述第2弯曲部形成装置具有下述部分:由开闭自由地相对的2个模组成的第2成型模,夹持并加压所述带状层合体,形成弯曲部;和开闭所述第2成型模的第2开闭装置;和加热所述第2成型模的第2加热装置,
(i)具有模开闭控制装置,控制由所述第1开闭装置进行的所述第1成型模的开闭、和由所述第2开闭装置进行的所述第2成型模的开闭,从而可以使所述搬送装置间歇地搬送所述带状层合体。
15、如权利要求14所述的增强纤维成型体的制造装置,在所述第1成型模和所述第2成型模二者或任意一者中设置成型模位置改变装置,用于改变所述第1成型模和所述第2成型模在与所述带状层合体的搬送方向垂直的方向上的相对距离。
16、一种增强纤维成型体的制造装置,所述增强纤维成型体由带状层合体成型得到,所述带状层合体由层合的多张增强纤维片和维持该层合状态的层合维持材料构成,在垂直于所述带状层合体的长度方向的截面形状中具有至少2个弯曲部,在相邻弯曲部的末端之间形成片部,同时具有从所述片部经弯曲部突出的至少2个凸缘部,所述制造装置包括以下部分,
(a)供给所述带状层合体的供给装置,
(b)在由所述供给装置供给的所述带状层合体上加工出所述至少2个弯曲部的弯曲部加工装置,及
(c)间歇地搬送连续位于从所述供给装置至所述弯曲部加工装置中的所述带状层合体的搬送装置,
其中,(d)所述弯曲部加工装置具有在所述带状层合体被搬送方向上的相同位置处形成相互独立的至少2个弯曲部的装置,
(e)形成至少2个弯曲部的装置包括位于所述带状层合体的宽度方向的一端侧的第1弯曲部形成装置、和位于所述带状层合体的宽度方向的另一端侧的第2弯曲部形成装置,
(f)所述第1弯曲部形成装置和所述第2弯曲部形成装置被配置为,利用所述第1弯曲部形成装置形成所述至少2个弯曲部中的至少1个弯曲部,并且利用所述第2弯曲部形成装置形成不同于利用所述第1弯曲部形成装置形成的弯曲部的所述至少2个弯曲部的至少1个弯曲部,
(g)所述第1弯曲部形成装置具有下述部分:由开闭自由地相对的2个模组成的第1成型模,夹持并加压所述带状层合体,形成弯曲部;和开闭所述第1成型模的第1开闭装置;和加热所述第1成型模的第1加热装置,
(h)所述第2弯曲部形成装置具有下述部分:由开闭自由地相对的2个模组成的第2成型模,夹持并加压所述带状层合体,从而形成弯曲部;和开闭所述第2成型模的第2开闭装置;和加热所述第2成型模的第2加热装置,
(i)具有模开闭控制装置,控制由所述第1开闭装置进行的所述第1成型模的开闭、和由所述第2开闭装置进行的所述第2成型模的开闭,从而可以使所述搬送装置间歇地搬送所述带状层合体,
(j)在所述第1成型模和所述第2成型模二者或任意一者中设置成型模位置改变装置,用于改变所述第1成型模和所述第2成型模在与所述带状层合体的搬送方向垂直的方向上的相对距离。
17、如权利要求15或16所述的增强纤维成型体的制造装置,其中,利用所述成型模位置改变装置改变所述相对距离,形成具有角度θ的锥形。
18、如权利要求14或16所述的增强纤维成型体的制造装置,其中,在所述第1弯曲部形成装置的上游侧设置加热加压之后成为所述片部的所述带状层合体的部位的片加热加压装置。
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