JP2004017625A - High speed lamination method for prepregs and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の胴体や翼、ロケットの胴体やフェアリング、鉄道車両などの外壁面として用いるCFRPなどより成る複合材パネルを製造するためのプリプレグ高速積層方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より種々の航空機においては、軽量化のために胴体や主翼,尾翼などの外壁面に金属パネルに代ってCFRPなどより成る複合材パネルが用いられるようになってきた。この複合材パネルを製造するには、従来、上面をコンター面となした積層型に直接プリプレグを積層するプリプレグ自動積層機(通称:ATL)が開発され、使用されてきた。このプリプレグ自動積層機は、3または6インチ幅の一方向材プリプレグをNC制御にて積層する機能を有するが、常に細幅単位でしか積層できないため、大面積の積層や厚板積層には時間がかかり、効率が悪かった。
【0003】
また、近年開発されたファイバープレースメント装置(通称:FPM)は、複雑なコンター面を有する積層型へのプリプレグの積層が可能で、3〜10mmの細幅プリプレグを何10本も同時に積層できることを特徴とするが、何分にもプリプレグ幅が細すぎるため、大面積の積層においては単位面積当りの積層時間は前記プリプレグ自動積層機よりもさらに多くかかり、非常に効率が悪かった。
【0004】
そして、上記いずれも積層型に直接プリプレグを積層する方法は、プリプレグ自動積層に積層型が拘束されるため、プリプレグの自動積層中は型上で他の仕事ができず、生産レートの高い複合材パネルの製造には向かなかった。
【0005】
また、上記いずれも3次元コンター面を有する積層型へのプリプレグ積層を可能にするため、積層ヘッドに全ての機能を持たせた10軸制御機能とプリプレグを切断できる機能を備えさせているため、積層ヘッドが非常に重く、装置全体が大がかりなものとなっていた。
【0006】
さらに、プリプレグの切断機能は直線切断しかできないものであるため、細かな形状の切断に対応できなかった。
【0007】
さらにまた、複雑なコンター面を有する積層型へのプリプレグ積層を行うには、積層ヘッドを制御するために非常に高い演算能力が必要で、制御にも時間がかかることから、積層時間も長くなり、効率的なプリプレグ積層ができなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者は、従来のオールインワンタイプのプリプレグ自動積層機の機能を分解し、夫々個別機能として稼動させることで、プリプレグの高速積層を実現すべく、幅広プリプレグの平面積層、細幅プリプレグの平面積層を個別のエリアで行うようにし、これらを行って得たプリプレグ積層体の形状裁断を別のエリアで順次行うようにし、形状裁断した各プリプレグ積層体をさらに別のエリアで順次積層することにより、効率的なプリプレグ積層が可能なことを見い出した。
【0009】
然し乍ら、各平面積層エリアからプリプレグ積層体の形状裁断エリアへの移送,位置決め、形状裁断エリアから各プリプレグ積層体の積層エリアへの移送は、プリプレグ積層体が幅10m,長さ15mという大面積で厚さ0.5〜5mm程度の柔軟なシートであるため、変形,損傷させずに安全に且つ迅速に行うことは非常に難しく、本発明者が見い出した効率的なプリプレグ積層の実現のネックとなっていた。
【0010】
本発明者は、上記問題点を解決すべく鋭意攻究の結果、プリプレグ積層体を空中搬送することで、変形,損傷させずに安全に且つ迅速に各エリアへの移送位置決めを行い、効率的なプリプレグ積層を実現することのできるプリプレグ高速積層方法及びその装置を見い出したので、これを提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のプリプレグ高速積層方法の1つは、幅広プリプレグの平面積層,細幅プリプレグテープの平面積層を個別のエリアで行い、これらを行って得た各プリプレグ積層体の形状裁断を別のエリアで順次行い、形状裁断した各プリプレグ積層体をさらに別のエリアで順次積層する方法であって、幅広プリプレグの平面積層,細幅プリプレグテープの平面積層は、各々平面積層テーブル上に離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で平面積層し、大面積のプリプレグ積層体,格子状のプリプレグ積層体を形成することとし、これらのプリプレグ積層体の形状裁断は、各々平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して1つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法,形状となるように裁断して、順次スキン部プリプレグ積層体,ダブラー部プリプレグ積層体を形成することとし、これらプリプレグ積層体の積層は、順次裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してシングルコンター面の積層治具上に載置し、積層することを特徴とするものである。
【0012】
上記のプリプレグ高速積層方法において、シングルコンター面の積層治具上に載置するスキン部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げる際、離型フィルムを裁断テーブルに真空吸引したまま離型フィルムから引き剥がす方法をとり、シングルコンター面の積層治具上に載置したスキン部プリプレグ積層体の上に積層するダブラー部プリプレグ積層体は、裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にしてスキン部プリプレグ積層体に積層し、その後離型フィルムを除去する方法をとることが好ましい。
【0013】
本発明のプリプレグ高速積層方法の他の1つは、幅広プリプレグの平面積層,細幅プリプレグテープの平面積層を個別のエリアで行い、これらを行って得た各プリプレグ積層体の形状裁断を別のエリアで順次行い、形状裁断した各プリプレグ積層体をさらに別のエリアで順次積層する方法であって、幅広プリプレグの平面積層は、平面積層テーブルに離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体を形成することとし、細幅プリプレグテープの平面積層は、別の平面積層テーブルに離型フィルムを真空吸引により密着させた後、その離型フィルム上で平面積層し、格子状のプリプレグ積層体を形成することとし、これらプリプレグ積層体の形状裁断は、各々平面積層テーブルの下から空気を吹き出して離型フィルムごと浮上させた後、順次スライド式に空中搬送して1つの裁断テーブル上に載置し、真空吸引により固定した上、所要寸法,形状となるように裁断して、順次断続スキン部プリプレグ積層体,ダブラー部プリプレグ積層体を形成することとし、断続スキン部プリプレグ積層体の積層は、裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送してダブルコンター面の積層治具上に載置し、ダブルコンター面になじませた上、断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層することとし、ダブラー部プリプレグ積層体の積層は、幅広プリプレグを追加積層して隙間を無くしたスキン部プリプレグ積層体の上に、裁断テーブルからカーテン状に吊り上げ空中搬送して載置し、積層することを特徴とするものである。
【0014】
上記のプリプレグ高速積層方法において、ダブルコンター面の積層治具上に載置する断続スキン部プリプレグ積層体、及びこの断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に幅広プリプレグを追加積層後、この隙間を無くしたスキン部プリプレグ積層体上に積層するダブラー部プリプレグ積層体は、夫々1つの裁断テーブルから吊り上げ空中搬送して積層治具上に載置積層する際、離型フィルムごと吊り上げて空中搬送し、離型フィルムを上にして各々載置,積層し、その後離型フィルムを除去することが好ましい。
【0015】
上記の各プリプレグ高速積層方法を実施するための本発明のプリプレグ高速積層装置は、上面に真空吸引,空気吹き出しの***を多数設けた平面積層テーブルとその平面積層テーブルに一方向材又は/及びクロス材の幅広プリプレグを平面積層する4軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機とより成る幅広プリプレグ積層装置と、同じく上面に真空吸引,空気吹き出しの***を多数設けた平面積層テーブルとその平面積層テーブルに一方向材又は/及びクロス材の細幅プリプレグテープを格子状に平面積層する4軸制御の積層ヘッドを有する自動積層機とより成る細幅プリプレグ積層装置と、前記両プリプレグ積層装置の間に設けられ上面に真空吸引,空気吹き出しの***を多数設けた裁断テーブルとその裁断テーブルに載置されるプリプレグ積層体を所要の寸法,形状に裁断する自動裁断機とより成るプリプレグ積層体裁断装置と、このプリプレグ積層体裁断装置に隣接して前記両プリプレグ積層装置の直角方向に設けられシングルコンター面又はダブルコンター面を有するプリプレグ積層体積層治具と、前記幅広プリプレグ積層装置,細幅プリプレグ積層装置とプリプレグ積層体裁断装置とを往来してプリプレグ積層体をスライド式に空中搬送するスライド式搬送装置と、前記プリプレグ積層体裁断装置とプリプレグ積層体積層治具とを往来してプリプレグ積層体をカーテン状に吊り上げて空中搬送するハンガー付きクレーンとにより構成されていることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明のプリプレグ高速積層方法及びその装置の実施形態を図によって説明する。先ず、プリプレグ高速積層方法を行うための装置を図1及び図2によって説明すると、1は幅広プリプレグ積層装置で、この幅広プリプレグ積層装置1は、上面に真空吸引,空気吹き出しの***2を多数開口し下部に空気給排空間3を設けた幅10m,長さ15mの平面積層テーブル4と、その上方に設けられ幅寸法が1mを超える一方向材又は/及びクロス材の幅広プリプレグ5を平面積層テーブル4上に平面積層する4軸制御の積層ヘッド6を有する自動積層機7とより成るものである。8は前記幅広プリプレグ積層装置1に隣接して設けたプリプレグ積層体裁断装置で、このプリプレグ積層体裁断装置8は、上面に真空吸引,空気吹き出しの***2を多数開口し下部に空気給排空間3を設けた幅10m,長さ15mの裁断テーブル9と、その上方に設けた自動裁断機10とより成るものである。11は前記プリプレグ積層体裁断装置8に隣接して設けた細幅プリプレグ積層装置で、この細幅プリプレグ積層装置11は、上面に真空吸引,空気吹き出しの***2を多数開口し下部に空気給排空間3を設けた幅10m,長さ15mの平面積層テーブル12と、その上方に設けられ幅寸法が1〜20cmの一方向材又は/及びクロス材の細幅プリプレグテープ13を間隔をあけて縦,横或いは斜めに平面積層する4軸制御の積層ヘッド14を有する自動積層機15とより成るものである。16は前記幅広プリプレグ積層装置1と細幅プリプレグ積層装置11の方向とは直角の方向でプリプレグ裁断装置8に隣接して設けたプリプレグ積層体積層治具で、このプリプレグ積層体積層治具16は、上面が図1に示すようにシングルコンター面17のものと図3に示すようにダブルコンター面18のものとがある。図1及び図2において、19は前記プリプレグ積層体裁断装置8とプリプレグ積層体積層治具16とを往来して、プリプレグ積層体裁断装置8で裁断したプリプレグ積層体をカーテン状に吊り上げてプリプレグ積層体積層治具16に空中搬送するハンガー20付クレーンである。21,21′は、幅広プリプレグ積層装置1、細幅プリプレグ積層装置11からプリプレグ積層体裁断装置8にプリプレグ積層体を搬送するスライド式搬送装置である。このスライド式搬送装置21,21′は図4,図5に示すように積層装置1、11の平面積層テーブル4、12の両側端のレール22,22′から裁断装置8の裁断テーブル9の両側端のレール23にかけて走行する走行装置24,24′に平面積層テーブル4、12上に配された離型フィルムFの両側端を把持する開閉可能なチャック25を備えたものである。
【0017】
次に、上記のように構成された実施形態のプリプレグ高速積層装置によるプリプレグ高速積層方法の実施形態について説明する。シングルコンター形状にプリプレグを積層する実施形態においては、プリプレグ積層体積層治具16は、上面が図1に示すようにシングルコンター面17のものが使用される。以下、本法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置1の平面積層テーブル4上に図2に示すように離型フィルムFを載せ、上面に開口した***2から下部の空気給排空間3を通して真空吸引し、離型フィルムF上で図1に示すように一方向材及びクロス材の幅寸法1mの幅広プリプレグ5を4軸制御の自動積層機7の積層ヘッド6により平面積層し、大面積のプリプレグ積層体P1 を形成する。これと並行して細幅プリプレグ積層装置11の平面積層テーブル12上に図2に示すように離型フィルムFを載せ、上面に開口した***2から下部の空気給排空間3を通して真空吸引し、離型フィルムFを平面積層テーブル12上に密着させた後、その離型フィルムF上で図1に示すように1〜20cmの一方向材及びクロス材の細幅プリプレグテープ13を4軸制御の自動積層機15の積層ヘッド14により縦方向,横方向に所要の間隔をあけて平面積層し、格子状のプリプレグ積層体P2 を形成する。次に、前記の大面積のプリプレグ積層体P1 を平面積層テーブル4の***2から空気を吹き出して離型フィルムFごと浮上させた後、図4、図5に示すスライド式搬送装置21の走行装置24に備えられたチャック25に離型フィルムFの両側端を把持させ、走行装置24をレール22、23を走行させて隣接のプリプレグ積層体裁断装置8にスライド式に空中搬送し、その裁断装置8の裁断テーブル9上にプリプレグ積層体P1 を降ろして載置し、離型フィルムFからチャック25を離した上、裁断テーブル9の上面に開口した***2から下部の空気給排空間3を通して真空吸引し、離型フィルムFごと大面積のプリプレグ積層体P1 を裁断テーブル9上に密着させる。然る後、所要寸法,形状となるように自動裁断機10により図6に示すように裁断し、スキン部プリプレグ積層体Sを形成する。次いで、裁断テーブル9上の離型フィルムFを真空吸引させたまま、スキン部プリプレグ積層体Sの一側端をクレーン19のハンガー20に把持させ、離型フィルムFから引き剥して図7に示すようにカーテン状に吊り上げる。そして、クレーン19を直角方向に走行させて上面がシングルコンター面17のプリプレグ積層体積層治具16にスキン部プリプレグ積層体Sを空中搬送し、その積層治具16のシングルコンター面17上に図8に示すように吊り降ろして載置する。次に、前記の格子状のプリプレグ積層体P2 を平面積層テーブル12の***2から空気を吹き出して離型フィルムFごと浮上させた後、図4、図5に示すスライド式搬送装置21′の走行装置24′に備えられたチャック25に離型フィルムFの両側端を把持させ、走行装置21′をレール22′、23を走行させて隣接のプリプレグ積層体裁断装置8にスライド式に空中搬送し、その裁断装置8の裁断テーブル9上に格子状のプリプレグ積層体P2 を降ろして載置し、離型フィルムFからチャック25を離した上、裁断テーブル9の上面に開口した***2から下部の空気給排空間3を通して真空吸引し、離型フィルムFごと格子状のプリプレグ積層体P2 を裁断テーブル9上に密着させる。然る後、所要寸法,形状となるように自動裁断機10により図9に示すように裁断し、ダブラー部プリプレグ積層体Dを形成する。次いで、このダブラー部プリプレグ積層体Dを裁断テーブル9の***2から空気を吹き出して離型フィルムFごと浮上させた後、クレーン19のハンガー20に離型フィルムFの一側端を把持させて図7と同様にカーテン状に吊り上げる。そして、クレーン19を直角方向に走行させてダブラー部プリプレグ積層体Dをプリプレグ積層体積層治具16に空中搬送し、その積層治具16のシングルコンター面17上に先に載置したスキン部プリプレグ積層体Sの上に、離型フィルムを上にしてダブラー部プリプレグ積層体Dを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムFを引き剥して除去し、図10に示すように胴体パネル用のシングルコンター形状の複合材パネルSCを作る。
【0018】
ダブルコンター形状にプリプレグを積層する実施形態においては、プリプレグ積層体積層治具16は、上面が図3に示すようにダブルコンター面18のものが使用される。以下、本法の工程について説明する。幅広プリプレグ積層装置1の平面積層テーブル4上に図2に示すように離型フィルムFを載せ、上面に開口した***2から真空吸引し、離型フィルムFを平面積層テーブル4上に密着させた後、その離型フィルムF上で図11に示すように一方向材及びクロス材の幅寸法1mの幅広プリプレグ5を4軸制御の自動積層機7の積層ヘッド6により隙間をあけて平面積層し、断続大面積のプリプレグ積層体P1 ′を形成する。これと並行して細幅プリプレグ積層装置11で前述の実施形態と同様に図2に示すように格子状のプリプレグ積層体P2 を形成する。次に、前記断続大面積のプリプレグ積層体P1 ′を平面積層テーブル4の***2から空気を吹き出して離型フィルムFごと浮上させた後、図4、図5に示すスライド式搬送装置21の走行装置24に備えられたチャック25に離型フィルムFの両側端を把持させ、走行装置24をレール22、23を走行させて隣接のプリプレグ積層体裁断装置8にスライド式に空中搬送し、その裁断装置8の裁断テーブル9に断続大面積のプリプレグ積層体P1 ′を降して載置し、離型フィルムFからチャック25を離した上、裁断テーブル9の上面に開口した***2から真空吸引し、離型フィルムFごと断続大面積のプリプレグ積層体P1 ′を裁断テーブル9上に密着させる。然る後、所要寸法,形状となるように自動裁断機10により図12に示すように裁断して、断続スキン部プリプレグ積層体S′を形成する。次いで、断続スキン部プリプレグ積層体S′を裁断テーブル9の***2から空気を吹き出して離型フィルムFごと浮上させた後、図7と同様にクレーン19のハンガー20に離型フィルムFの一側端を把持させてカーテン状に吊り上げる。そして、クレーン19を直角方向に走行させて上面がダブルコンター面18のプリプレグ積層体積層治具16に断続スキン部プリプレグ積層体S′を空中搬送し、その積層治具16のダブルコンター面18上に吊り降し、図13に示すように離型フィルムFを上にして載置する。次に離型フィルムFを図14に示すように引き剥して断続スキン部プリプレグ積層体S′をずらしながらダブルコンター面18になじませた上、その断続スキン部プリプレグ積層体S′の隙間に図15に示すように幅広プリプレグ5を追加積層して、図16に示すように隙間無しのスキン部プリプレグ積層体Sを形成する。この間に前記格子状のプリプレグ積層体P2 を前述の実施形態の同様の手順にて隣接のプリプレグ積層体裁断装置8にスライド式に空中搬送し、それの裁断テーブル9上に降して載置した上、所要寸法,形状となるように自動裁断機10にて裁断して、図9と同様にダブラー部プリプレグ積層体Dを形成する。次いで、このダブラー部プリプレグ積層体Dを前述の実施形態と同様の手順にてプリプレグ積層体積層治具16に空中搬送し、その積層治具16のダブルコンター面18上に先に載置して形成したスキン部プリプレグ積層体Sの上に、離型フィルムFを上にしてダブラー部プリプレグ積層体Dを吊り降して載置し、積層し、その後離型フィルムFを引き剥して除去し、図17に示すように主翼パネル用のダブルコンター形状の複合材パネルDCを作る。
【0019】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明のプリプレグ高速積層方法は、幅広プリプレグの平面積層,細幅プリプレグの平面積層を個別のエリアで行い、これらを行って得たプリプレグ積層体の形状裁断を別のエリアで順次行うようにし、形状裁断した各プリプレグ積層体をさらに別のエリアで順次積層するにおいて、各平面積層エリアからプリプレグ積層体の形状裁断エリアへの移送、形状裁断エリアから各プリプレグ積層体の積層エリアへの移送を、空中搬送により行うので、プリプレグ積層体を変形,損傷させずに安全に且つ迅速に各エリアへ移送できて効率的な高速プリプレグ積層を実現できる。また、各エリアでのプリプレグ積層体の移送の際、空気吹き出しにより浮上させるので、プリプレグ積層体の空中搬送を容易にでき、また形状裁断エリアでのプリプレグ積層体の位置決めを真空吸引により固定して行うので、プリプレグ積層体を精密に裁断でき、従って、最終的に精度の高いプリプレグ積層体の積層を実現できる。
【0020】
また、本発明のプリプレグ高速積層装置によれば、上記の優れたプリプレグ高速積層方法を、容易に且つ確実に効率よく行うことができる。また、本装置は各プリプレグ積層体の積層装置、裁断装置、積層装置、ハンガー付きクレーンを個別に構成して簡素化し、軽量且つ安価な装置としているので、従来のオールインワンタイプの自動積層機のような大がかりなものに比し高速運転でき、また各装置は遊休させることなく連続的に使用でき、生産レートの高い複合材パネルの製造に寄与できる有効なプリプレグ高速積層装置と言える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプリプレグ高速積層装置の概略斜視図である。
【図2】図1のA−A線断面矢視図である。
【図3】図1のプリプレグ高速積層装置におけるプリプレグ積層体積層治具の他の例を示す斜視図である。
【図4】図1のプリプレグ高速積層装置における幅広プリプレグ積層装置、細幅プリプレグ積層装置とプリプレグ積層体裁断装置とを往来してプリプレグ積層体をスライド式に空中搬送するスライド式搬送装置を示す概略斜視図である。
【図5】図4のB部拡大斜視図である。
【図6】図1に示される大面積のプリプレグ積層体を、プリプレグ積層体裁断装置で裁断して得たスキン部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図7】スキン部プリプレグ積層体を、吊り上げて空中搬送する状態を示す側面図である。
【図8】図1のプリプレグ高速積層装置におけるシングルコンター面のプリプレグ積層体積層治具上に、スキン部プリプレグ積層体を載置した状態を示す斜視図である。
【図9】図1のプリプレグ高速積層装置における細幅プリプレグ積層装置で積層して得た格子状のプリプレグ積層体を、プリプレグ積層体裁断装置に空中搬送し載置した上、裁断して得たダブラー部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図10】図8のスキン部プリプレグ積層体に、図9のダブラー部プリプレグ積層体を積層して、シングルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【図11】図1のプリプレグ高速積層装置における幅広プリプレグ装置で、断続大面積のプリプレグ積層体を作った状態を示す斜視図である。
【図12】図11の断続大面積のプリプレグ積層体を、プリプレグ積層体裁断装置で裁断して得た断続スキン部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図13】図12の断続スキン部プリプレグ積層体を、ダブルコンター面のプリプレグ積層体積層治具に載置した状態を示す斜視図である。
【図14】図13の断続スキン部プリプレグ積層体を、ダブルコンター面になじませる状態を示す斜視図である。
【図15】図14の断続スキン部プリプレグ積層体の隙間に、幅広プリプレグを追加積層する状態を示す斜視図である。
【図16】図15の幅広プリプレグの追加積層により得られた隙間無しのスキン部プリプレグ積層体を示す斜視図である。
【図17】図16の隙間無しのスキン部プリプレグ積層体に、ダブラー部プリプレグ積層体を積層して、ダブルコンター形状の複合材パネルを作った状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 幅広プリプレグ積層装置
2 ***
3 空気給排空間
4 平面積層テーブル
5 幅広プリプレグ
6 積層ヘッド
7 自動積層機
8 プリプレグ積層体裁断装置
9 裁断テーブル
10 自動裁断機
11 細幅プリプレグ積層装置
12 平面積層テーブル
13 細幅プリプレグテープ
14 積層ヘッド
15 自動積層機
16 プリプレグ積層体積層治具
17 シングルコンター面
18 ダブルコンター面
19 クレーン
20 ハンガー
21、21′ スライド式搬送装置
22、22′,23 レール
24、24′ 走行装置
25 チャック
F 離型フィルム
P1 大面積のプリプレグ積層体
P1 ′ 断続大面積のプリプレグ積層体
P2 格子状のプリプレグ積層体
S スキン部プリプレグ積層体
S′ 断続スキン部プリプレグ積層体
D ダブラー部プリプレグ積層体
SC シングルコンター形状の複合材パネル
DC ダブルコンター形状の複合材パネル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-speed prepreg laminating method for manufacturing a composite panel made of CFRP or the like used as an outer wall surface of an aircraft fuselage or wing, a rocket fuselage or fairing, a railroad vehicle, and an apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in various types of aircraft, composite panels made of CFRP or the like have been used instead of metal panels on outer wall surfaces of a fuselage, a main wing, a tail fin, and the like for weight reduction. In order to manufacture this composite material panel, a prepreg automatic laminating machine (commonly known as ATL) for directly laminating a prepreg directly on a lamination type having an upper surface as a contour surface has been developed and used. This automatic prepreg laminator has the function of laminating unidirectional prepregs of 3 or 6 inches in width under NC control. However, since lamination can always be performed only in units of narrow widths, lamination of large areas and lamination of thick plates takes time. And it was inefficient.
[0003]
In addition, a recently developed fiber placement device (commonly known as FPM) is capable of stacking prepregs on a laminate type having a complicated contour surface, and is capable of simultaneously stacking tens of narrow prepregs having a width of 3 to 10 mm. Although the feature is that the prepreg width is too narrow for many minutes, the lamination time per unit area in a large area lamination is much longer than that of the automatic prepreg laminating machine, and the efficiency is very poor.
[0004]
In any of the above methods of directly laminating a prepreg on a lamination mold, since the lamination mold is constrained by the automatic prepreg lamination, other work cannot be performed on the mold during the automatic lamination of the prepreg, and the composite material having a high production rate It was not suitable for panel production.
[0005]
In addition, in order to enable prepreg lamination to a lamination type having a three-dimensional contour surface in any of the above, since the lamination head has a 10-axis control function having all functions and a function of cutting the prepreg, The lamination head was very heavy, and the entire apparatus was large.
[0006]
Furthermore, the cutting function of the prepreg can only cut straight, so that it cannot cope with cutting of a fine shape.
[0007]
Furthermore, in order to perform prepreg lamination on a lamination type having a complicated contour surface, very high computing power is required to control the lamination head, and the control takes a long time. Thus, efficient prepreg lamination could not be performed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present inventor disassembled the functions of the conventional all-in-one type prepreg automatic laminating machine and operated them as individual functions to realize high-speed lamination of prepregs. Lamination is performed in individual areas, and the shape of the prepreg laminate obtained by performing these steps is sequentially performed in another area, and the prepreg laminates having the shape cut are sequentially laminated in another area. And found that efficient prepreg lamination was possible.
[0009]
However, the transfer and positioning from each planar stacking area to the shape cutting area of the prepreg laminate and the transfer from the shape cutting area to the stacking area of each prepreg laminate are performed in a large area of the prepreg laminate having a width of 10 m and a length of 15 m. Since it is a flexible sheet having a thickness of about 0.5 to 5 mm, it is very difficult to perform it safely and quickly without deformation or damage, and this is a bottleneck for realizing efficient prepreg lamination found by the present inventors. Had become.
[0010]
The inventor of the present invention has earnestly studied to solve the above-mentioned problems, and as a result, transports the prepreg laminate in the air, thereby safely and quickly transferring and positioning the prepreg laminate to each area without causing deformation and damage, thereby improving the efficiency. A high-speed prepreg high-speed laminating method and apparatus for realizing a high-precision prepreg lamination have been found, and are intended to be provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
One of the high-speed prepreg laminating methods of the present invention for solving the above-mentioned problems is to perform planar lamination of a wide prepreg and planar lamination of a narrow prepreg tape in individual areas, and to perform lapping of each prepreg laminate obtained by performing these. A method of sequentially performing shape cutting in another area, and sequentially laminating each of the shape-cut prepreg laminates in still another area. The plane lamination of a wide prepreg and the plane lamination of a narrow prepreg tape are each performed by a plane lamination table. After the release film is brought into close contact with the release film by vacuum suction, it is laminated on the release film to form a large-area prepreg laminate or a grid-like prepreg laminate. Cutting is performed by blowing air from underneath the flat laminated table and floating it together with the release film, and then sequentially transporting it in the air in a sliding manner to make one cut. The prepreg is placed on a table, fixed by vacuum suction, cut into a required size and shape, and a skin prepreg laminate and a doubler prepreg laminate are sequentially formed. Are sequentially lifted in the form of a curtain from a cutting table, transported in the air, placed on a laminating jig having a single contour surface, and laminated.
[0012]
In the above prepreg high-speed laminating method, when the skin portion prepreg laminate to be placed on the laminating jig having a single contour surface is lifted from the cutting table, the release film is peeled off from the release film while being vacuum-sucked to the cutting table. Take the method, the doubler prepreg laminate to be laminated on the skin prepreg laminate placed on the laminating jig on the single contour surface, lifted from the cutting table, lifted together with the release film when transported in the air and laminated It is preferable to take a method of removing the release film by transporting it in the air, stacking the release film on the skin prepreg laminate with the release film facing up, and then removing the release film.
[0013]
Another one of the high-speed prepreg laminating methods of the present invention is to perform planar lamination of a wide prepreg and planar lamination of a narrow prepreg tape in separate areas, and perform shape cutting of each prepreg laminate obtained by performing these. It is a method of sequentially performing in the area, sequentially laminating each prepreg laminate that has been cut in a different area, and planar lamination of a wide prepreg is performed by bringing the release film into close contact with the planar lamination table by vacuum suction, Plane lamination with a gap on the release film to form an intermittent large-area prepreg laminate, and for planar lamination of narrow prepreg tape, the release film is adhered to another planar lamination table by vacuum suction. After that, the laminate is planarly laminated on the release film to form a lattice-shaped prepreg laminate. After air is blown out from under the layer table to float the release film together, it is sequentially conveyed in the air in a sliding manner, placed on one cutting table, fixed by vacuum suction, and brought to a required size and shape. To form an intermittent skin prepreg laminate and a doubler prepreg laminate sequentially. The intermittent skin prepreg laminate is lifted in a curtain form from a cutting table, transported in the air, and laminated on a double contour surface. Place it on the jig, let it fit on the double contour surface, and add a wide prepreg in the gap of the intermittent skin prepreg laminate, and add a wide prepreg in the doubler prepreg laminate. Laminated in a curtain from a cutting table, transported in the air, and placed on the skin prepreg laminate with no gap And it is characterized in Rukoto.
[0014]
In the above prepreg high-speed laminating method, the intermittent skin portion prepreg laminate to be placed on the laminating jig having the double contour surface, and the wide prepreg were additionally laminated in the gap between the intermittent skin portion prepreg laminate, and this gap was eliminated. When the doubler prepreg laminate to be laminated on the skin prepreg laminate is lifted from one cutting table and transported in the air, and is placed and laminated on the lamination jig, the entire release film is lifted and transported in the air, and the mold is released. It is preferable that the film is placed and laminated with the film facing upward, and then the release film is removed.
[0015]
The prepreg high-speed laminating apparatus of the present invention for carrying out each of the above-described prepreg high-speed laminating methods includes a planar laminating table provided with a large number of small holes for vacuum suction and air blowing on an upper surface, and a unidirectional material and / or a cloth. Wide prepreg laminating apparatus consisting of an automatic laminating machine having a 4-axis control laminating head for flat laminating wide prepregs of materials, a flat laminating table also provided with a number of small holes for vacuum suction and air blowing on the upper surface, and the flat laminating table thereof A narrow-width prepreg laminating apparatus comprising an automatic laminating machine having a 4-axis control laminating head for laminating a narrow-width prepreg tape of a unidirectional material or / and a cloth material in a grid pattern, and between the two prepreg laminating apparatuses. A cutting table provided with a number of small holes for vacuum suction and air blowing on the upper surface, and a pre-press mounted on the cutting table A prepreg laminate cutting device comprising an automatic cutting machine for cutting a laminate into a required size and shape; and a single contour surface or a double contour provided adjacent to the prepreg laminate cutting device in a direction perpendicular to the two prepreg laminating devices. A prepreg laminate stacking jig having a contour surface, a slide-type transport device for moving the prepreg laminate device, the narrow prepreg laminate device, and the prepreg laminate cutting device back and forth, and transporting the prepreg laminate in the air in a sliding manner; The apparatus is characterized by comprising a crane with a hanger for moving the prepreg laminate cutting apparatus and the prepreg laminate stacking jig back and forth, lifting the prepreg laminate in a curtain shape and transporting the prepreg laminate in the air.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the prepreg high-speed laminating method and apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an apparatus for performing the prepreg high-speed laminating method will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0017]
Next, an embodiment of a prepreg high-speed laminating method using the prepreg high-speed laminating apparatus of the embodiment configured as described above will be described. In the embodiment in which the prepregs are laminated in a single contour shape, the prepreg
[0018]
In the embodiment in which the prepregs are laminated in a double contour shape, the prepreg
[0019]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, the prepreg high-speed laminating method of the present invention performs planar lamination of a wide prepreg and planar lamination of a narrow prepreg in separate areas, and performs shape cutting of a prepreg laminate obtained by performing these. In order to sequentially perform in the area, and in order to sequentially laminate each shape-cut prepreg laminate in another area, transfer from each planar lamination area to the shape-cutting area of the prepreg laminate, from the shape-cutting area to each prepreg laminate. Since the transfer to the stacking area is performed by aerial transport, the prepreg stack can be safely and quickly transferred to each area without deforming or damaging the prepreg stack, and efficient high-speed prepreg stacking can be realized. In addition, when transferring the prepreg laminate in each area, the prepreg laminate is floated by air blowing, so that the prepreg laminate can be easily transported in the air, and the positioning of the prepreg laminate in the shape cutting area is fixed by vacuum suction. As a result, the prepreg laminate can be cut precisely, and thus a highly accurate prepreg laminate can be finally obtained.
[0020]
Further, according to the prepreg high-speed laminating apparatus of the present invention, the above excellent prepreg high-speed laminating method can be performed easily, reliably and efficiently. In addition, since this device is a simple, lightweight and inexpensive device, each of the prepreg laminates has a separate laminating device, a cutting device, a laminating device, and a crane with a hanger. It can be operated at a higher speed than a large-scale one, and each device can be used continuously without being idle, and can be said to be an effective prepreg high-speed laminating device that can contribute to the production of a composite material panel with a high production rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a prepreg high-speed laminating apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing another example of a prepreg laminated body jig in the prepreg high-speed laminating apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic diagram showing a slide-type transfer device for moving the prepreg laminate in the air in a sliding manner by moving between the wide prepreg laminate device, the narrow prepreg laminate device, and the prepreg laminate cutting device in the prepreg high-speed laminate device of FIG. It is a perspective view.
FIG. 5 is an enlarged perspective view of a portion B in FIG. 4;
6 is a perspective view showing a skin prepreg laminate obtained by cutting the large-area prepreg laminate shown in FIG. 1 with a prepreg laminate cutting device.
FIG. 7 is a side view showing a state where the skin prepreg laminate is lifted and transported in the air.
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a skin portion prepreg laminate is placed on a prepreg laminate laminate jig having a single contour surface in the prepreg high-speed laminating apparatus of FIG. 1;
9 is obtained by cutting a grid-shaped prepreg laminate obtained by laminating with a narrow prepreg laminating apparatus in the prepreg high-speed laminating apparatus of FIG. It is a perspective view which shows a doubler part prepreg laminated body.
10 is a perspective view showing a state where a double contour prepreg laminate of FIG. 9 is laminated on the skin prepreg laminate of FIG. 8 to produce a single contour composite panel.
11 is a perspective view showing a state in which a prepreg laminate having an intermittent large area is formed by a wide prepreg apparatus in the prepreg high-speed laminating apparatus of FIG. 1;
12 is a perspective view showing an intermittent skin prepreg laminate obtained by cutting the intermittent large-area prepreg laminate of FIG. 11 with a prepreg laminate cutting device.
13 is a perspective view showing a state where the intermittent skin portion prepreg laminate of FIG. 12 is placed on a prepreg laminate laminate jig having a double contour surface.
14 is a perspective view showing a state in which the intermittent skin portion prepreg laminate of FIG. 13 is adapted to a double contour surface.
15 is a perspective view showing a state in which a wide prepreg is additionally laminated in a gap of the intermittent skin portion prepreg laminate of FIG. 14;
FIG. 16 is a perspective view showing a skin prepreg laminate having no gap obtained by additionally laminating the wide prepreg of FIG. 15;
FIG. 17 is a perspective view showing a state in which a double contour prepreg laminate is formed by laminating a doubler prepreg laminate on the skin prepreg laminate having no gap shown in FIG. 16;
[Explanation of symbols]
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