(57)【要約】【課題】ＦＲＰの成形において、液状体の含浸、及び、熱硬化過程を経て成形される繊維強化基材の成形状況を経時的に正確に連続モニタリングし、設計値どおりの厚さの、良好な成形体を得ること。【解決手段】加熱炉内に設置された成形型内に配置した板状の強化繊維基材への液状体の含浸、及び、熱硬化過程において、前記強化繊維基材の第１の面、及び、前記成形型の第１の面に配置した各変位測定手段を用いて、加熱炉内の温度変化による、前記変位測定手段、前期成形型、及び、変位測定手段の固定手段の熱変形の影響を軽減して、前記強化繊維基材の厚さを測定することを特徴とする、繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置及びモニタリング方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉の内部に、成形型と、導電体および前記導電体と非接触で対向する変位測定手段からなる複数組の測定手段とを備え、前記変位測定手段からの信号を処理する演算処理手段を備えたことを特徴とする、繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
【請求項２】
前記成形型上に強化繊維基材が配置され、前記成形型上に少なくとも１組の前記測定手段を配置するとともに、前記強化繊維基材上にも少なくとも１組の前記測定手段を配置したことを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
【請求項３】
前記変位測定手段は、電気的または磁気的手段によって測定することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
【請求項４】
前記測定手段を構成する変位測定手段は、固定手段を介して固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
【請求項５】
前記変位測定手段を固定する前記固定手段が、１つの固定部材にまとめて固定されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
【請求項６】
加熱炉内に設けられた成形型上に配置した強化繊維基材に対して、
前記強化繊維基材の第１の面上に導電体を配置し、前記導電体に非接触で対向するように第１の変位測定手段を前記加熱炉内に配置するとともに、
前記強化繊維基材の第２の面に接する前記成形型の第１の面上に導電体を配置し、前記導電体と非接触で対向するように第２の変位測定手段を前記加熱炉内に配置して、
前記第１の変位測定手段を用いて前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量を測定するとともに、前記第２の変位測定手段を用いて前記成形型の厚さ方向の変位量を測定することを特徴とする、繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
【請求項７】
前記第１の変位測定手段から得られる変位量と、前記第２の変位測定手段から得られる変位量とを前記演算処理手段で補正処理し、前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量とすることを特徴とする、請求項６に記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
【請求項８】
前記第１の変位測定手段から得られる変位量と、前記第２の変位測定手段から得られる変位量との差を前記演算処理手段で演算し、前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量とすることを特徴とする、請求項６に記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
【請求項９】
前記第１の変位測定手段から得られる変位量の値と、前記第２の変位測定手段から得られる変位量の値は、前記演算処理手段で補正処理した後、前記補正処理後のそれぞれの変位量の差を前記演算処理手段で演算することを特徴とする、請求項６に記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
【請求項１０】
前記各第１の変位測定手段とそれに対向して配置された前記導電体との距離と、前記第２の変位測定手段とそれに対向して配置された前記導電体との距離とを前記加熱炉の加熱前に同じ距離に調整する工程を経た後、前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量もしくは前記成形型の厚さ方向の変位量の測定を開始する工程を有することを特徴とする、請求項６〜９のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
【請求項１１】
前記加熱炉を加熱する前に前記強化繊維基材の厚さを予め測定する工程を有し、前記厚さ測定値と、前記加熱炉の加熱中及び加熱完了後に得られる前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量から前記強化繊維基材の厚さを前記演算処理手段で演算することを特徴とする、請求項６〜１０のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
【請求項１２】
強化繊維基材に液状体を含浸させる繊維強化プラスチックの製造方法であって、請求項６〜１１のいずれかに記載の成形状況モニタリング方法を用いて含浸工程、硬化工程が制御されてなることを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチックの成形状況、特に加熱炉内における、液体状の含浸、及び、熱硬化状況に応じた繊維強化プラスチックの連続厚さモニタリング装置およびモニタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維やガラス繊維を強化繊維として用いた炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化プラスチック（以下、ＧＦＲＰ）に代表される繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰ）は軽量でかつ高い耐久性を有するため、自動車や航空機などの各種構成部材として適用されている。
【０００３】
これらＦＲＰの代表的な製造方法としては、プリプレグを用いたオートクレーブ成形法が知られている。かかる成形法では、強化繊維にマトリックス樹脂を予め含浸させたプリプレグと呼ばれる中間基材を成形型上に積み重ねた後、フィルム材料で真空シールしてオートクレーブ中で加熱・加圧して複合材料を成形する。しかしながら、プリプレグに含浸されているマトリックス樹脂は硬化剤を含有した熱硬化性樹脂であるため硬化反応が徐々に進行してしまい、使用できる時間が短く、冷凍保管設備が必要となることから、熱硬化性樹脂のマトリックス樹脂を使用するには制約があった。
【０００４】
そこで、近年では従来のプリプレグを用いたオートクレーブ成形より容易に成形できる方法として、ＲＴＭ成形方法が注目されている。Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ（以下、ＲＴＭ）成形方法とは、強化繊維基材（あらかじめ賦形した強化繊維シートの積層体）を型に配置した状態で加熱炉内に投入した後、強化繊維基材にマトリックス樹脂を注入し、加熱によりマトリックス樹脂を硬化させる方法である。このＲＴＭ成形方法では、マトリックス樹脂の注入直前に、主剤である樹脂と硬化剤を混合させれば良く、硬化反応の進行を懸念する必要がない。また、マトリックス樹脂を主剤である樹脂と硬化剤に分けて常温で保管可能なため、大がかりな冷凍保管設備は不要である。また、成形時にオートクレーブ等の大型設備も必要としないといった利点もある。
【０００５】
一方、ＲＴＭ成形方法はプリプレグを用いたオートクレーブ成形に比べると、特にマトリックス樹脂の注入工程において、強化繊維基材を含む成形部材の厚さ変化量が大きくなりやすい。このため、前記成形部材全体の厚さ変化量に相当するマトリックス樹脂の注入量を把握し、成形部材全体の厚さが目標となる厚さになった時点でマトリックス樹脂注入を停止し、注入されたマトリックス樹脂を硬化させる必要がある。しかし、加熱炉内でのマトリックス樹脂の注入工程、及び硬化工程において、目視等ではマトリックス樹脂が含浸した成形部材の厚さを把握できづらい。その結果、加熱炉内でのマトリックス樹脂の注入工程、及び硬化工程における成形部材が設計値と異なる厚さになったとしても、マトリックス樹脂の硬化および成形部材の脱型が終わるまでは確認することができないため、成形部材の一部に厚さ不良が生じて製品全部が無駄になるといったことを未然に防げない問題もある。
【０００６】
特に、航空機の翼の成形のように大量に材料を用いて時間をかけて含浸を行うような成形工程では、厚さ不良による製造ロスは大きなものになる。このような理由から、加熱炉内において成形部材の厚さの変化量を連続的に測定し、マトリックス樹脂の注入、及び硬化によって経時的に変化する成形部材の厚さの変化量を常時把握することは非常に重要である。
【０００７】
測定対象物の厚さを温度変化の影響を受けずに正確に測定する方法として、加熱雰囲気内に熱膨張の小さい（温度変化に対する変形の小さい）基準となる試料と、厚さ変化量を測定したい試料とを配置し、差動トランスに接続された２つの検出棒を前記各試料にそれぞれ接触させ、各検出棒の変位の差をもとに、測定したい試料の厚さを測定する方法が知られている（特許文献１）。
【０００８】
この測定方法では、２つの検出棒自体の温度変化に対する変形が差動トランスを用いることで相殺される工夫がなされており、測定したい試料の厚さを正確に測定することができる。
【０００９】
しかし、この方法では、温度変化に対する変形の小さい基準となる試料を配置することが必要であるため、測定操作上の試料準備が複雑になる。また、検出棒を測定対象物に接触させる必要があるため、測定対象物に損傷を与えるという問題がある。更に、差動トランスを用いた測定構成であることから、基準となる試料と測定したい試料との配置に関し、その距離に制約が発生し、任意のポイントの測定が困難であった。
【００１０】
また、測定対象物の厚さを温度変化の影響を受けずに正確に測定する別の方法としては、レーザビームを用いた１つの変位センサを走査し、厚さを測定したい試料とリファレンスとなる試料との高さ（厚さ）とを、各試料と非接触の状態で測定し、それぞれの測定値の差を演算することで、各試料の温度変化に対する変形の影響を除去し、正確に測定対象物の厚さを測定する方法が知られている（特許文献２）。
【００１１】
この方法によると、測定対象物と非接触の測定であるため測定対象物への損傷はないものの、測定対象物と同一素材かつ同一肉厚のリファレンス試料の配置が必要であるため、測定操作上の試料準備が複雑になる。また、レーザビームを発する変位センサにおいては、センサ内部の光学部品、例えばレンズなどの耐熱温度がせいぜい４０℃程度までのため、それ以上の温度に加熱された環境の場合は測定できないという問題があった。
【００１２】
また、測定対象物の厚さを温度変化の影響を受けずに正確に測定する別の方法としては、レーザ光源を室温雰囲気に配置し、加熱雰囲気に配置されたビームスプリッタによりレーザビームを分光し、基準位置及び測定対象位置から反射されたレーザビームの干渉縞を用いて測定対象物の変位を測定する方法が知られている（特許文献３）。
【００１３】
この方法では、レーザ光源は室温雰囲気に配置されているため光学部品の耐熱性の点では問題なく、非接触の測定構成であるため測定対象物への損傷もない。しかし、加熱雰囲気内で反射されたレーザビームが室温雰囲気に配置された受光素子に入光する際、空気温度の違いによる屈折率の変化の影響を受けるため、正確に測定対象物の変位を測定することが出来なかった。
【００１４】
以上のように、加熱雰囲気において温度変化の影響を受けずに、測定対象物に損傷なく、容易に、かつ、正確に測定対象物の厚さを測定する技術は存在しなかった。
【特許文献１】特許第２７５９７７０号公報
【特許文献２】特開２００１−２８９６１９号公報
【特許文献３】特開２００３−３０２３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来技術によるモニタリング方法を用いて、成形中の部材の厚さの変化を測定する場合、温度変化による厚さ変化量の測定値への影響が避けられないこと、成形中の部材に対し損傷を与えること、温度変化に対し変形の少ない基準となる試料の準備が必要となり煩雑であること、測定できるポイントに制約があることから、温度変化を有する加熱炉内での成形中部材の厚さを正確に、かつ、容易に測定することができない。
【００１６】
本発明の目的は、かかる問題点を解決すること、すなわち、ＦＲＰの成形において、成形中の部材の成形状況、特に成形中の部材の厚さを、温度変化の影響を受けずに連続的にモニタリングし、設計値どおりの厚さを有する良好な成形体を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するために、次のいずれかの構成を有する。
（１）加熱炉の内部に、成形型と、導電体および前記導電体と非接触で対向する変位測定手段からなる複数組の測定手段とを備え、前記変位測定手段からの信号を処理する演算処理手段を備えたことを特徴とする、繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
（２）前記成形型上に強化繊維基材が配置され、前記成形型上に少なくとも１組の前記測定手段を配置するとともに、前記強化繊維基材上にも少なくとも１組の前記測定手段を配置したことを特徴とする、（１）に記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
（３）前記変位測定手段は、電気的または磁気的手段によって測定することを特徴とする、（１）または（２）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
（４）前記測定手段を構成する変位測定手段は、固定手段を介して固定されていることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
（５）前記変位測定手段を固定する前記固定手段が、１つの固定部材にまとめて固定されていることを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置。
（６）加熱炉内に設けられた成形型上に配置した強化繊維基材に対して、
前記強化繊維基材の第１の面上に導電体を配置し、前記導電体に非接触で対向するように第１の変位測定手段を前記加熱炉内に配置するとともに、
前記強化繊維基材の第２の面に接する前記成形型の第１の面上に導電体を配置し、前記導電体と非接触で対向するように第２の変位測定手段を前記加熱炉内に配置して、
前記第１の変位測定手段を用いて前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量を測定するとともに、前記第２の変位測定手段を用いて前記成形型の厚さ方向の変位量を測定することを特徴とする、繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
（７）前記第１の変位測定手段から得られる変位量と、前記第２の変位測定手段から得られる変位量とを前記演算処理手段で補正処理し、前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量とすることを特徴とする、（６）に記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
（８）前記第１の変位測定手段から得られる変位量と、前記第２の変位測定手段から得られる変位量との差を前記演算処理手段で演算し、前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量とすることを特徴とする、（６）に記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
（９）前記第１の変位測定手段から得られる変位量の値と、前記第２の変位測定手段から得られる変位量の値は、前記演算処理手段で補正処理した後、前記補正処理後のそれぞれの変位量の差を前記演算処理手段で演算することを特徴とする、（６）に記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
（１０）前記各第１の変位測定手段とそれに対向して配置された前記導電体との距離と、前記第２の変位測定手段とそれに対向して配置された前記導電体との距離とを前記加熱炉の加熱前に同じ距離に調整する工程を経た後、前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量もしくは前記成形型の厚さ方向の変位量の測定を開始する工程を有することを特徴とする、（６）〜（９）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
（１１）前記加熱炉を加熱する前に前記強化繊維基材の厚さを予め測定する工程を有し、前記厚さ測定値と、前記加熱炉の加熱中及び加熱完了後に得られる前記強化繊維基材の厚さ方向の変位量から前記強化繊維基材の厚さを前記演算処理手段で演算することを特徴とする、（６）〜（１０）のいずれかに記載の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法。
（１２）強化繊維基材に液状体を含浸させる繊維強化プラスチックの製造方法であって、（６）〜（１１）のいずれかに記載の成形状況モニタリング方法を用いて含浸工程、硬化工程が制御されてなることを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。
【００１８】
本発明において「成形型」とは、閉空間（成形キャビティ）を形成する成形型であれば、通常のＲＴＭ成形に用いられる複数の型を組み合わせて閉空間（成形キャビティ）を形成するものでも良いし、下型上に強化繊維基材を配置しシール材とフィルムで閉空間（成形キャビティ）を形成するフィルム材料による成形型でもよい。閉空間を形成するための被覆フィルム（バギングフィルム）の材料としては、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどが耐熱性の観点から好ましい。本発明は、かかる閉空間内に配置した強化繊維基材に液状体を含浸、及び、硬化させる工程に適用するものである。
【００１９】
本発明において「強化繊維基材」とは、強化繊維の織物、編み物、組み物、強化繊維の短繊維を抄紙等したもの等の強化繊維布帛を積層したものや強化繊維を３軸織物とした強化繊維がある厚さを持った集合体をいう。また、強化繊維基材に含まれる強化繊維は、通常数千〜数万本の単繊維の集合した繊維束である。
【００２０】
なお、本発明が対象とする強化繊維基材の形状は、少なくとも一部に板状部を有するものであれば良い。強化繊維基材の全てが板状であっても良いが、液状体を含浸し、成形状況をモニタリングする部位が板状であれば良い。強化繊維基材は、強化繊維材の積層体または単体のものであり、曲面、多角面または凹凸を持った面であってもよい。本発明において、「強化繊維基材の第１の面」とは、成形型に直接接触している強化繊維基材面と反対側の表面のことをいい、「強化繊維基材の第２の面」とは、成形型に直接接触している強化繊維基材面の表面のことをいう。
【００２１】
本発明における「強化繊維」は、炭素繊維及びガラス繊維、アラミド繊維などの高強度、高弾性率繊維を用いることが出来る。
【００２２】
本発明において、「成形型の第１の面」とは、強化繊維基材の第２の面と直接接触している表面のことをいう。
【００２３】
本発明において、「変位測定手段」とは、変位測定用のセンサヘッドのことをいい、「第１の変位測定手段」とは、強化繊維基材上に配置された導電体と非接触で対向して配置されたセンサヘッドをいい、「第２の変位測定手段」とは、成形型上に配置された導電体と非接触で対向して配置されたセンサヘッドをいう。本発明において、「導電体」とは、変位測定手段を含む閉ループ回路において、そのグラウンド（ＧＮＤ）との抵抗値が４ｋΩ以下である電気通電性物体のことをいう。また、導電体は接地されていることが電気ノイズの影響を受けにくいという点で好ましい。
【００２４】
本発明において、「測定手段」とは、前記「導電体」、及び、導電体と非接触で対向する「変位測定手段」との対をもって定義する。
【００２５】
本発明において、「強化繊維基材の第１の面上に導電体を配置」するとは、導電体を直接強化繊維基材の第１の面に接触する形で配置すること以外にも、導電体と強化繊維基材の第１の面の間にバギングフィルムや金属部材などを介して配置されることも含む。
【００２６】
本発明において、「加熱炉」とは、空気の摂氏温度が５℃以上２００℃以下の範囲において、４０℃以上の温度操作がなされる空間を備えた加熱炉のことをいう。加熱する手段としては加熱空気を循環し、加熱炉内の温度が設定値になるように空気を加熱するヒーター出力を制御し、加熱空気を媒体とする温風加熱方式や、熱媒により加熱された成形型から直接、加熱対象物に熱エネルギーを供給し加熱する熱媒加熱方式、電気コイルを加熱対象物に近接し、加熱対象物表面に得られる誘導電流（渦電流）によって加熱する誘導加熱方式等があり、本発明においては特に制限するものではないものの、成形型及び強化繊維基材の設置の容易さなどの観点から温風加熱方式が好ましく利用できる。
【００２７】
本発明で用いる「液状体」とは、全体として流動性を有していれば良く、熱可塑性の樹脂、水等の単なる液体、固形分を含有した液体（例えば微粒子状の物質等が分散したもの）が含まれているものであってもよい。ＦＲＰ成形においては主として熱硬化性樹脂を想定しているが、室温で液状のものばかりでなく、熱可塑性樹脂のように成形温度において流動するものも含む。なお、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などがあるが、硬化後の寸法安定性、耐水性、耐薬品性、高電気絶縁性などの観点から、エポキシ樹脂が最も好ましく用いられる。
【００２８】
なお、本発明における液状体の含浸は、上記説明では、成形型内に繊維強化基材を配置し、外部から液状体（液状樹脂）を注入するプロセスをベースとした。このプロセス以外にも、あらかじめ液状体である樹脂が部分的に含浸したシート状の強化繊維基材である部分含浸プリプレグや、室温で固形の樹脂フィルムを成形型内に配置して、積層・昇温するときに、樹脂が軟化または溶融し強化繊維間または強化繊維層間に染み込んで行くようなものも含まれる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、液状体の含浸及び熱硬化に応じて変化する強化繊維基材の厚さを、加熱雰囲気内で、温度変化の影響を受けずに簡単かつ確実に連続モニタリングできる。そして、本発明のモニタリング方法を用いてＦＲＰ成形体を生産する場合には、強化繊維基材への液状体の含浸状態、及び熱硬化に応じて変化する成形中の部材の厚さを簡単かつ確実にモニタリングすることが可能となる。
【００３０】
その結果、ＦＲＰ成形体の生産における成形中の部材の厚さ測定値をもとに、マトリックス樹脂注入及び熱硬化工程における異常の早期発見、及び、商品認可基準をより確実に満足することが可能となる。更には、成形中の部材の厚さ測定値をもとに、マトリックス樹脂注入、停止操作の自動化なども可能になり人手を減らすこともできる。
【００３１】
特に、前記した効果に加えて、従来正確に知り得なかった繊維強化プラスチックの製造条件と、強化繊維基材の厚さ変化とを関連付けることができ、最適な製造条件を選択することで、厚さが設計値通りとなる良好なＦＲＰ成形体を得ることができるという効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置およびモニタリング方法の好ましい実施形態例を、図面を参照しながら説明する。なお、強化繊維基材として平板状基材を用いる場合を例にとって説明する。なお、本発明はこれらの例に限られるものではなく、例えば強化繊維基材が多角面を有するものであってもよい。
【００３３】
図１は、変位測定手段として、非接触方式の変位センサを用いた本発明にかかる繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング装置の一実施形態を模式的に表す側面図である。温度変化を有する加熱炉５内に成形型４を配置し、成形型４の第１の面４１上に強化繊維基材３が配置されている。加熱炉５内の温度は、強化繊維基材３の昇温、液状体の注入、停止、熱硬化のそれぞれの過程に応じて、常温から約２００℃までの間で制御される。なお、常温とは約５℃から３０℃程度のことをいう。
【００３４】
強化繊維基材３の第２の面３２は成形型４の第１の面４１に密着するように配置されている。強化繊維基材３の第１の面３１に密着するように導電体２Ｓが加熱炉５内に配置され、導電体２Ｓに非接触で対向するように変位測定手段１Ｓが加熱炉５内に配置されている。また、成形型４の第１の面４１に密着するように導電体２Ｒが加熱炉５内に配置され、導電体２Ｒに非接触で対向するように変位測定手段１Ｒが加熱炉５内に配置されている。
【００３５】
なお、図１に図示しないが、変位測定手段１Ｓ及び１Ｒは、加熱炉５の外に配置された信号処理機能を有する処理アンプにケーブルを介して接続されており、また、導電体２Ｓ及び２Ｒも前記信号処理機能を有する処理アンプのグランド端子にケーブルを介して接続されている。
【００３６】
変位測定手段１Ｓ及び１Ｒは、電気式もしくは磁気的な作用により変位を測定するセンサを用いることが好ましい。例えば、電気式では、変位測定手段１Ｓ（１Ｒ）と導電体２Ｓ（２Ｒ）間に電界を形成し静電容量の変化から変位を検出する静電容量式変位センサを、磁気式では、変位測定手段１Ｓ（１Ｒ）と導電体２Ｓ（２Ｒ）間に磁界を形成しそのインピーダンス変化から変位を検出する渦電流式変位センサなどを用いることが最も好ましい。
【００３７】
なお、変位測定手段１Ｓ及び１Ｒとして、光学式変位センサ、例えばレーザビームを照射し変位を測定するレーザ式変位センサなどを用いると、前述した通り、センサ内部の光学部品の熱損傷が発生し、測定精度が悪くなるどころかセンサ自体が故障する可能性が高くなる。このため、光学式センサを使用する場合は、センサ自体の冷却設備を別途設けなければならなくなることから、低コストの測定方法を提供するためには、前述のとおり、電気式もしくは磁気式の変位センサを用いることが最も好ましい。
【００３８】
また、変位測定手段１Ｓに電気式のセンサを用いる場合には変位測定手段１Ｒも同様の電気式のセンサを用い、変位測定手段１Ｓに磁気式のセンサを用いる場合には変位測定手段１Ｒも同様の磁気式のセンサを用いることが、測定能力に対するセンサの機差を最小限にする観点から最も好ましい。更には、変位測定手段１Ｓ及び１Ｒは、同一型式のセンサを用いることが最も好ましい。
【００３９】
変位測定手段１Ｓ及び１Ｒは、固定手段６を介して配置されている。なお、図１には、変位測定手段１Ｒのみ固定手段６を介して配置していることを図示しており、変位測定手段１Ｓの固体手段は図示しないが、変位測定手段１Ｓに関しても、変位測定手段１Ｒの固定手段６と同じ固定手段で固定されている。
【００４０】
なお、変位測定手段１Ｓ及び１Ｒの固定手段６は全て同一の固定手段を用いることが、固定手段６自身の熱膨張を考慮する観点から最も好ましい。例えば、ステンレスなどの熱膨張しにくい材料を用い、同一寸法、同一形状の固定手段を用いればよい。全て同一の固定手段を用いることにより、特に線膨張率の小さい材質、例えばインバーやチタンなど高価な材料を用いる必要がなくなり低コストの測定方法が提供できる。
【００４１】
変位測定手段１Ｓ及び１Ｒの固定手段６には、変位測定手段１Ｓ及び１Ｒを強化繊維基材３の厚さ方向に移動させる機構を有することが最も好ましい。これは、液状体の注入前に成形型４上に配置される強化繊維基材３の厚さは様々であり、強化繊維基材３の厚さに応じて、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離をほぼ一定になるように設定し、調整する必要があるからである。例えば、図１に示すように固定手段６にマイクロメーターヘッド６Ａなどを設置し、マイクロメーターヘッド６Ａの先端に変位測定手段１Ｓまたは１Ｒを配置することで、マイクロメーターヘッド６Ａのつまみを回転させるだけで、変位測定手段１Ｓまたは１Ｒを強化繊維基材３の厚さ方向に容易に移動することができる。
【００４２】
また、変位測定手段１Ｓまたは１Ｒの固定手段６が備えるマイクロメーターヘッド６Ａなどの移動機構に関し、マイクロメーターヘッド６Ａ自体も加熱炉５内の加熱により熱膨張が発生し、変位測定手段１Ｓまたは１Ｒの変位測定誤差の要因になり得る。このため、同一のマイクロメーターヘッド６Ａを有する固定手段６を用いると、後述する差分演算により、マイクロメーターヘッド６Ａ自身の熱膨張及び熱収縮の影響を相対的にキャンセルでき、強化繊維基材３の厚み変化量をより正確に測定することができる点で最も好ましい。
【００４３】
この移動機構によって、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓ、及び変位測定手段１Ｒの先端面と導電体２Ｒとの距離をそれぞれ調整することができる。それぞれの距離は、変位測定手段１Ｓまたは１Ｒの測定範囲の半分程度とすることが好ましい。例えば、変位測定手段１Ｓの測定範囲が０〜５ｍｍの場合は、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離が２〜３ｍｍになるように移動機構を調整する。加熱炉５内に設置した固定手段６の全てがほぼ同じ距離になるように調整することが最も好ましい。
【００４４】
変位測定手段１Ｓまたは１Ｒを固定する固定手段６は、各変位測定手段１Ｓまたは１Ｒそれぞれに対して１体ずつ準備することが好ましい。これは、変位測定手段１Ｓ及び１Ｒを用いて強化繊維基材３の厚さ変化量を測定する際、測定したい任意の位置に変位測定手段１Ｓあるいは１Ｒを移動させやすくするためである。
【００４５】
変位測定手段１Ｓまたは１Ｒを固定する固定手段６は、１つの部材上に固定されることが好ましく、特に、図１に示すように成形型４の第１の面４１上に固定されることが最も好ましい。成形型４も加熱炉５内の昇温に伴って熱膨張したり、また加熱炉５内の降温に伴って熱収縮したりするため、固定手段６を成形型４の第１の面４１上に固定しておくと、成形型４の熱膨張及び熱収縮の影響は変位測定手段１Ｓ及び１Ｒに同一量の変位測定誤差をもたらす。このため、後述する差分演算により、成形型４の熱膨張または熱収縮の影響を相対的にキャンセルでき、強化繊維基材３の厚さ変化量をより正確に測定することができる。
【００４６】
導電体２Ｓ及び２Ｒは平板状の電気通電物質であればよく、鉄やアルミに代表される金属であることが最も好ましい。導電体２Ｓ及び２Ｒは、加熱状態における熱膨張の観点から同一厚さであることが好ましく、約２〜１０ｍｍの厚さが好適である。更に、同一材質であることが最も好ましい。なお、導電体２Ｓ及び２Ｒは線膨張係数の小さい材質、例えば、インバーやチタンなど高価な材料でもよいが、低コストの測定方法を提供するという観点からはその限りではなく、加工の容易なＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４のようなステンレスが好ましく用いられる。導電体２Ｓと変位測定手段１Ｓとの平行度もしくは導電体２Ｒと変位測定手段１Ｒとの平行度は、それぞれ３°以内になるように、変位測定手段１Ｓまたは１Ｒを配置するのが好ましい。
【００４７】
導電体２Ｓにおいて、変位測定手段１Ｓとの対向面の面積は、変位測定手段１Ｓの先端の面積以上であればよく、変位測定手段１Ｓの先端の面積の１．２倍以上が最も好ましい。同様に、導電体２Ｒにおいて、変位測定手段１Ｒとの対向面の面積は、変位測定手段１Ｒの先端の面積以上であればよく、変位測定手段１Ｒの先端の面積の１．２倍以上が最も好ましい。
【００４８】
また、変位測定手段１Ｓの先端面の任意の位置から、その先端面に対し法線方向の垂線を考えた場合、各垂線が導電体２Ｓの変位測定手段１Ｓとの対向面表面と交差するように、導電体２Ｓ及び変位測定手段１Ｓを配置するのが最も好ましい。同様に、変位測定手段１Ｒの先端面の任意の位置から、その先端面に対し法線方向の垂線を考えた場合、各垂線が導電体２Ｒの変位測定手段１Ｒとの対向面表面と交差するように、導電体２Ｒ及び変位測定手段１Ｒを配置するのが最も好ましい。
【００４９】
変位測定手段１Ｓの先端面と、それに対向する導電体２Ｓの変位測定手段１Ｓとの対向面との距離は、任意に設定してもよいが、距離が大きくなるほど測定精度が低下し、また変位測定手段１Ｓは寸法が大きなものになってしまうため実用上好ましくない。このことから、変位測定手段１Ｓの先端面と、それに対向する導電体２Ｓの変位測定手段１Ｓとの対向面との距離は０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。更に測定精度をより高精度にするためには、強化繊維基材３の厚さの変化量の最大値になるべく近い距離に配置するのが好ましく、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に配置するのが最も好ましい。変位測定手段１Ｒの先端面と、それに対向する導電体２Ｒの変位測定手段１Ｒとの対向面との距離に関しても同様である。
【００５０】
次に、上記のように構成されたモニタリング装置を用いるにあたり、変位測定手段１Ｓによって測定される変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離、あるいは変位測定手段１Ｒによって測定される変位測定手段１Ｒの先端面と導電体２Ｒとの距離の演算処理に関する、好ましい実施形態例を図３に従って説明する。
【００５１】
図３は処理アンプ内での信号処理フローの概念図を示している。前述の通り、変位測定手段１Ｓ及び１Ｒは、加熱炉５の外に配置された信号処理機能を有する処理アンプ（図示せず）にケーブルを介して接続されており、変位測定手段１Ｓ及び１Ｒから処理アンプ内に入力される電気信号はそれぞれ、処理アンプ内で信号増幅処理などの入力処理が施され、処理アンプから電圧出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。
【００５２】
例えば、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離がｄＡ０の場合、処理アンプからの出力電圧ＶｏｕｔはＶａ０となる。これは、理想的には、図３中の破線３Ａに示すように、実距離ｄと出力電圧の間には、Ｖｏｕｔ＝ｋ＊ｄ＋α（k：定数、α：定数）なる直線関係が成立することが好ましいものの、実際にはこの直線関係は成立せず、例えば図３中の実線３Ｂで示すように、直線関係が成り立たない場合が多い（これを直線性エラーという）。そこで、処理アンプの内部で直線補正処理（演算処理１）を施す。
【００５３】
具体的には、例えば図３に示すように、変位測定手段の先端面と導電体間の距離がｄＡ０の場合、出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖａ０であるが、この出力電圧Ｖａ０を、ＶＡ０＝ｋ＊ｄＡ０から算出される出力電圧ＶＡ０に変換して、Ｖｏｕｔとして出力するものである。次に、演算処理２として差分演算処理が行われる。これに関しても、図３に従って説明する。前述のように、演算処理１によって補正処理が行われた出力電圧Ｖｏｕｔと、変位測定手段の先端面と導電体との距離ｄとの間には、図３中の実線３Ｃに示すように直線関係が成立する。ここで、同一時刻において、変位測定手段１Ｓから入力され演算処理１された後の出力電圧をＶＡ１、変位測定手段１Ｒから入力され演算処理１された後の出力電圧をＶＢとすると、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離、及び、変位測定手段１Ｒの先端面と導電体２Ｒとの距離は、それぞれ、ｄＡ１、ｄＢと認識される。その後、同一時間経過後の同一時刻において、変位測定手段１Ｓから入力され演算処理１された後の出力電圧をＶＡ１’、変位測定手段１Ｒから入力され演算処理１された後の出力電圧をＶＢ’とすると、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離、及び、変位測定手段１Ｒの先端面と導電体２Ｒとの距離は、それぞれ、ｄＡ１’、ｄＢ’と認識される。
【００５４】
これらのことから、同一時間経過時の、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離の変化量ΔｄＡ１＝ｄＡ１’−ｄＡ１、変位測定手段１Ｒの先端面と導電体２Ｒとの距離の変化量ΔｄＢ＝ｄＢ’−ｄＢと表され、前記両結果の差分値Δｄ１＝ΔｄＡ１−ΔｄＢなる演算処理２（差分演算処理）を実施する。このようにして得られた差分値Δｄ１を強化繊維基材３の厚さの変化量とする。
【００５５】
なお、前述したとおり、実際の測定においては液状体を注入する前に、更に好ましくは加熱炉の昇温を開始する前に、変位測定手段１Ｓから入力され演算処理１された後の出力電圧ＶＡ１と変位測定手段１Ｒから入力され演算処理１された後の出力電圧ＶＢとを、言い換えると、変位測定手段１Ｓの先端と導電体２Ｓとの距離ｄＡ１と変位測定手段１Ｒの先端と導電体２Ｒとの距離ｄＢとを、マイクロメーターヘッド６Ａを用いて同一に調整すれば、すなわち、ｄＡ１＝ｄＢとなるように調整すれば、強化繊維基材３の厚さの変化量Δｄ１＝ｄＡ１’−ｄＢ’となり、演算処理２が簡素化され、最も好ましい。
【００５６】
前述のような演算処理２（差分演算処理）により、以下の（ａ）〜（ｄ）の効果がある。
（ａ）変位測定手段１Ｓ及び１Ｒの各固定手段６の熱膨張あるいは熱収縮の影響を軽減できる。
（ｂ）変位測定手段１Ｓ及び１Ｒの温度特性の影響を軽減できる。
（ｃ）導電体２Ｓ及び２Ｒの熱膨張あるいは熱収縮の影響を軽減できる。
（ｄ）成形型４の熱膨張あるいは熱収縮の影響を軽減できる。
なお、前記（ｄ）に関しては、変位測定手段１Ｓまたは１Ｒの各固定手段６を、前述のように成形型４の第１の面４１上に配置した場合は、成形型４の熱膨張による成形型４の厚み方向の変形により、固定手段６を介して変位測定手段１Ｓまたは１Ｒもその変形に追従して強化繊維基材３の厚み方向に動くと同時に、強化繊維基材３、ならびに導電体２Ｓ及び２Ｒ自体も強化繊維基材３の厚み方向に動くため、相対的には成形型４の熱膨張の影響を受けにくくなり、成形型４の熱膨張あるいは熱収縮の影響に対する大きな効果はない。しかし、どうしても固定手段６を成形型４の第１の面４１上に配置スペースの問題で配置ができず、他の１つの部材上に固定を余儀なくされる場合などは、前記差分処理を施すことにより、成形型４の厚さ方向の変位をキャンセルできるため、成形型４の熱膨張あるいは熱収縮の影響に対する効果が大きい。
【００５７】
なお、前述した演算処理１（直線補正処理）及び演算処理２（差分演算処理）は、１つの処理アンプ内で実施してもよいし、個別の演算器、例えばパソコンなどを用いてそれぞれの演算処理をしても良い。このように差分処理によって得られた値を結果出力処理する。
【００５８】
結果出力処理とは、以下の操作を繰り返しながら算出処理することを言う。
（ａ）例えば図４に示すように、導電体２Ｓを配置した箇所の強化繊維基材３の絶対厚さを事前にマイクロメータなどの厚さ測定器具で測定しておく（絶対厚み測定値Ｔ０）。
（ｂ）図５に示すように、変位測定手段１Ｓあるいは１Ｒを、各固定手段６を介して配置し、導電体２Ｓ、２Ｒを配置し、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離をｄＡ１、変位測定手段１Ｒの先端面と導電体２Ｒとの距離をｄＢになるようにマイクロメータなどの移動機構６Ａを用いてそれぞれ調整する。
（ｃ）その後、図６に示す（固定手段６は図示しない）ように、ある時間経過後に、例えば、強化繊維基材３の厚さが変化（増加）した際の、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離をｄＡ１’、変位測定手段１Ｒの先端面と導電体２Ｒとの距離をｄＢ’とした際に、前述の差分演算処理によって得られた値Δｄ１＝（ｄＡ１’−ｄＡ１）−（ｄＢ’−ｄＢ）をもとに、強化繊維基材３の厚さＴを、Ｔ＝Ｔ０−Δｄ１なる演算式で算出する。
【００５９】
結果出力処理には、各種データの保存、画面表示、印刷などを併せて処理することも含むことができる。
【００６０】
以上のような構成及び調整を経た後、変位測定手段１Ｓあるいは１Ｒ、導電体２Ｓあるいは２Ｒ、固定手段６を配置した状態で、前述の演算処理を用いて、強化繊維基材３の成形状況の連続モニタリングを開始するとともに、加熱炉５内の昇温を開始し、所定の炉内温度、もしくは、強化繊維基材３の表面温度が所定の温度になるまで昇温を継続する。
【００６１】
この間、加熱炉５内の昇温に伴って、変位測定手段１Ｓあるいは１Ｒ、及び導電体２Ｓあるいは２Ｒ、固定手段６、強化繊維基材３、成形型４のそれぞれにおいて、主に熱膨張による変形が発生する。そのような状況下において、変位測定手段１Ｓは導電体２Ｓとの距離を時間的に連続的に測定し、また、変位測定手段１Ｒも導電体２Ｒとの距離を時間的に連続的に測定すると同時に、処理アンプにて前述の演算処理１や演算処理２、結果出力処理を実施することにより、温度変化の影響をキャンセルした上で、強化繊維基材３のみの厚さＴをＴ＝Ｔ０−Δｄ１の演算により正確に測定することができる。
【００６２】
加熱炉５内が所定の温度に到達し、かつ所定の経過時間後に、強化繊維基材３の内部に液状体が注入される。すると、図１のハッチング部分１１に示す液状体の含浸が図１中の含浸方向Ｄに従って進行する。図１は液状体の含浸途中の模式図を示し、液状体の含浸途中を示す未含浸部１２が存在するが、液状体の含浸が完了すると未含浸部１２はなくなる。
【００６３】
この液体状の含浸過程において、注入された液状体の影響で強化繊維基材３の厚さは増加し、それに伴って、強化繊維基材３の第１の面上の導電体２Ｓも変位測定手段１Ｓの先端面に近付いていく状態となり、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離ｄＡ１が小さくなる。この過程でも、変位測定手段１Ｓあるいは１Ｒ、及び導電体２Ｓあるいは２Ｒ、固定手段６、強化繊維基材３、成形型４のそれぞれにおいて、主に熱膨張による変形は発生しているが、演算処理１、演算処理２及び結果出力処理を実施することにより、昇温による温度変化の影響をキャンセルした上で、正確に、液状体が含浸された強化繊維基材３のみの厚さＴをＴ＝Ｔ０−Δｄ１の演算により測定できる。
【００６４】
また、液状体が強化繊維基材３に含浸しきった後に、液状体の注入を止めた後、ブリードと呼ばれる余剰液状体の排出作業を行う。その過程では、余剰液状体が強化繊維基材３から排出されるため、強化繊維基材３の厚みは減少し、それに伴って、強化繊維基材３の第１の面上の導電体２Ｓも変位測定手段１Ｓの先端面から離れていく状態となり、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離ｄＡ１は、ブリード作業開始直前に比べて増加する。
【００６５】
この過程でも、変位測定手段１Ｓあるいは１Ｒ、及び導電体２Ｓあるいは２Ｒ、固定手段６、強化繊維基材３、成形型４のそれぞれにおいて、主に熱膨張による変形は発生しているが、演算処理１、演算処理２及び結果出力処理を実施することにより、昇温による温度変化の影響をキャンセルした上で、液状体が含浸された強化繊維基材３のみの厚さＴをＴ＝Ｔ０−Δｄ１の演算により正確に測定できる。
【００６６】
その後、ブリードと呼ばれる余剰液状体の排出を停止し、強化繊維基材３内に含浸された液状体の注入量を維持した状態で、更に加熱炉５の温度を更に所定の温度まで上昇し、強化繊維基材３内に含浸された液状体を熱硬化させる過程となる。この過程においては、強化繊維基材３内に含浸された液状体が熱収縮するため、液状体が含浸された強化繊維基材３の厚さは減少する。それに伴って、強化繊維基材３の第１の面上の導電体２Ｓも変位測定手段１Ｓの先端面から離れていく状態となり、変位測定手段１Ｓの先端面と導電体２Ｓとの距離ｄＡ１が大きくなる。
【００６７】
この過程でも、加熱炉５内の昇温に伴って、変位測定手段１Ｓあるいは１Ｒ、及び導電体２Ｓあるいは２Ｒ、固定手段６、強化繊維基材３、成形型４のそれぞれにおいては、主に熱膨張による変形が発生するが、演算処理１、演算処理２及び結果出力処理を実施することにより、昇温による温度変化の影響をキャンセルした上で、正確に、液状体が含浸された強化繊維基材３のみの厚さＴをＴ＝Ｔ０−Δｄ１の演算により測定できる。
【００６８】
加熱炉５の温度を更に所定の温度まで上昇させた後、所定の時間経過すると、強化繊維基材３内に含浸された液状体の熱硬化が完了する。その後、加熱炉５内を常温まで降温する過程を経て、繊維強化プラスチックの成形が完了する。
【００６９】
この過程においても加熱炉５内の温度は徐々に低下している状態であり、それに従って、変位測定手段１Ｓあるいは１Ｒ、及び導電体２Ｓあるいは２Ｒ、固定手段６、強化繊維基材３、成形型４のそれぞれにおいては、これまでの熱膨張による変形が緩和していく。しかし、演算処理１、演算処理２及び結果出力処理を実施することにより、降温による温度変化の影響をキャンセルした上で、正確に、液状体が含浸された強化繊維基材３のみの厚さＴをＴ＝Ｔ０−Δｄ１の演算により測定できる。加熱炉５の温度が常温になり、出来上がった繊維強化プラスチックを加熱炉５から取り出す前に、強化繊維基材３の成形状況のモニタリングを終了させる。
【００７０】
以上のような全ての過程において、本発明による成形状況のモニタリング方法を用いると、時間的に連続的に、強化繊維基材３の厚さをモニタリングすることができる。さらに、前記全ての過程において成形途中の異常の早期発見にもつながり、更にモニタリングした値をもとに各過程の移行を制御することにより、設計値どおりの厚さの繊維強化プラスチックの製造が可能となる。
【００７１】
図２は、変位測定手段として、非接触方式の変位センサを用いた本発明にかかる繊維強化プラスチックの成形状況のモニタリング方法の他の一実施形態を模式的に表す側面図である。図２に示すように、変位測定手段１Ｓ及び導電体２Ｓを強化繊維基材３の厚さを測定したい位置に複数（図２は変位測定手段１Ｓ及び導電体２Ｓを３組配置した場合の例を示す）配置し、前述の演算処理１、演算処理２及び結果出力処理を実施することにより、複数の位置における強化繊維基材３の厚さ測定を同時に実施すことも可能である。
【実施例】
【００７２】
［実施例１］
図１に示すように、ＦＲＰ構造体製造工程において、３００ｍｍ×３００ｍｍの寸法の厚さ５ｍｍの鉄製の平板状の成形型４を、加熱炉５内に設置した。この鉄製の成形型４の第１の面４１上に離型処理を施し、その上に、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの強化繊維に炭素繊維を用いた１５０ｍｍ×１５０ｍｍの平板状の強化繊維基材３を配置した。この強化繊維基材３は疑似等方積層の構成で、２４枚の炭素繊維織物（東レ（株）製ＣＺ８４３１ＤＰ、Ｔ８００の一方向織物）を積層したものである。ちなみに、この強化繊維基材３の厚さＴ０を成形型４上に配置前にマイクロメータ（ミツトヨ株式会社  型式：ＯＭＣ−１５０ＭＪ）を用いて測定した結果、２０．６４２ｍｍであった。
【００７３】
強化繊維基材３の上に、強化繊維基材３を密閉するようにバギングフィルムを被せた。なお、図面では省略しているが、離型布や樹脂拡散媒体、加圧用金属プレートを、強化繊維基材３と成形型４との間、あるいは強化繊維基材３とバギングフィルムとの間に挟みこんだ。バギングフィルムに覆われた強化繊維基材３等を含む密閉空間の圧力をポンプにて減圧した後、導電体２Ｓを強化繊維基材３の第１の面３１上に、バギングファイルムを介して配置し、それに対向する様に変位測定手段１Ｓを配置した。また成形型４の第１の面４１上にバギングフィルムを介して導電体２Ｒを配置し、それに対向する様に変位測定手段１Ｒを配置した。
【００７４】
変位測定手段１Ｓと１Ｒとは、図１の左右の方向に約１００ｍｍ離して配置した。変位測定手段１Ｓ及び１Ｒの固定手段６は、それぞれ成形型４の第１の面４１上に設置した。固定手段６としてはマグネットスタンド（ＫＡＮＥＴＥＣ株式会社  型式：ＭＢ−Ｂ）を用いた。マグネットスタンドを構成する各金属棒の接続箇所は全て溶接した。
【００７５】
導電体２Ｓ及び２Ｒは、ともに厚さ３ｍｍ、３０ｍｍ×３０ｍｍの寸法の平板状の金属板を用いた。金属板の材質はＳＵＳ３０３とした。また、変位測定手段１Ｓ及び１Ｒとして、静電容量型変位センサ（ナノテックス株式会社  ２００℃耐熱静電プローブ  中芯電極径φ＝１１ｍｍ、測定範囲：０〜５０００ミクロン）を用いた。
【００７６】
変位測定手段１Ｓ及び１Ｒは、それぞれ処理アンプ（ナノテックス株式会社  型式：ＰＳ−III−２Ｄ）に約１０ｍの高周波同軸ケーブルを介して、それぞれチャネル１、チャネル２の信号入力端子に接続した。また、導電体２Ｓ及び２Ｒも、それぞれ約１０ｍの耐熱被覆ケーブル（断面積０．７５ｍｍ２）にて、チャネル１及びチャネル２のグランド端子（ＧＮＤ端子）に接続した。
【００７７】
処理アンプから各チャネルのモニタ出力信号（アナログ電圧出力信号）を取り出した。各チャネルのモニタ出力信号は、変位測定手段と導電体との距離が０〜５０００（ミクロン）の変化に対して、０〜１０（Ｖ）と変化する電圧信号が出力するように設定した。但し、出力電圧信号において、約０〜＋２％の直線性（つまり、実際の距離に対して、最大１００ミクロン大きめに出力される）の精度しかない。
【００７８】
それぞれのモニタ出力信号をアナログコントローラ（キーエンス株式会社  型式：ＲＤ−５０Ｒ）の入力信号端子に対し、約５０ｃｍの長さの高周波同軸ケーブルにて１対１で接続した。各アナログコントローラでは、処理アンプからの入力信号を予め設定した値に演算するリニアライズ機能を有している。これにより、処理アンプからの出力電圧信号において、約０〜＋２％の直線性を、リニアライズ機能によって約０〜＋０．２％の直線性（つまり、実際の距離に対して、最大１０ミクロンしか大きめに出力されない）の精度に改善できることが確認できた。
【００７９】
アナログコントローラにてリニアライズした信号を各アナログコントローラの出力端子から取り出し、記録装置（以降、データロガーと記載する。キーエンス株式会社  型式：ＮＲ−１０００）のチャネル１に処理アンプのチャネル１側（変位測定手段１Ｓ側）の信号が入力されるアナログコントローラからの出力信号を取り込んだ。また、データロガーのチャネル２に処理アンプのチャネル２側（変位測定手段１Ｒ側）の信号が入力されるアナログコントローラからの出力信号を取り込み、１０秒周期で各アナログコントローラからの入力信号を記録する構成とした。
【００８０】
その後、各固定手段６に取り付けた移動機構６Ａを用い、変位測定手段１Ｓの先端と導電体２Ｓとの距離ｄＡ１、及び、変位測定手段１Ｒの先端と導電体２Ｒとの距離ｄＢを、それぞれ約２５００ミクロンに近づけるべく、各アナログコントローラの前面の電圧表示を見ながら、各アナログコントローラの電圧表示が、５．０００±０．０１０（Ｖ）になるように移動機構６Ａを調整した。移動機構６Ａとしては、どちらもマイクロメーターヘッド（ミツトヨ株式会社  型式：ＭＨＫ−１５）を用いた。
【００８１】
以上のような各機器の配置、及び、調整を経た後に、加熱炉５内を約２０℃から約７０℃に加熱を開始すると同時に、データロガーによる記録による強化繊維基材３の厚さ変化量のモニタリングを開始した。その後、加熱炉５内の温度が約７０℃に到達してから一定時間保持し、加熱炉５内の温度を約７０℃のままで図１における強化繊維基材３の左から、マトリックス樹脂（液状体）を左側から右側へ、つまり含浸方向Ｄに従って流動するように注入開始した。マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂組成物を用いた。
【００８２】
一定時間経過後、マトリックス樹脂注入を止め、ブリード作業を実施し、注入したマトリックス樹脂の一部を排出した。その後、加熱炉５内の温度を約７０℃から約１３０℃に昇温し、加熱炉５内の温度が約１３０℃の状態を一定時間保持して、注入されたマトリックス樹脂を熱硬化した。その後、加熱炉５内を約４０℃にまで降温した後、データロガーの記録を停止し、モニタリングを終了した。
【００８３】
なお、一連のモニタリングに併せて、モニタリング開始直前、樹脂注入直前、ブリード開始直前、７０℃から１３０℃への昇温直前、降温完了後のモニタリング停止直前のタイミングで、前記マイクロメータ（ミツトヨ株式会社  型式：ＯＭＣ−１５０ＭＪ）を用いて強化繊維基材３の厚さを測定した。モニタリング開始直前の厚さと各タイミングでマイクロメータ測定によって得られる厚さとの差と、データロガーのチャネル１のモニタリング結果（結果出力演算結果）とを突き合わせることにより、厚さ測定精度の評価を実施した結果を表１に示す。この結果から、液状体の含浸、熱硬化などの一連の成形過程における強化繊維基材３の厚さ状況（厚さ変化量）を精度よく、具体的には、マイクロメータ測定値ΔＴｒｅｆに比べて、最大３０ミクロンの誤差でモニタリングすることができた。
【００８４】
【表１】
2010032478.tif 000003
【００８５】
［実施例２］
実施例１と同じ構成、条件にてモニタリングを実施し、データロガーのチャネル１とチャネル２に同一時刻に記録された各変位測定値の差分演算処理を別途準備したパソコンで実施した。実施例１と同様に、一連のモニタリングに併せて、モニタリング開始直前、樹脂注入直前、ブリード開始直前、７０℃から１３０℃への昇温直前、降温完了後のモニタリング停止直前のタイミングで、前記マイクロメータ（ミツトヨ株式会社  型式：ＯＭＣ−１５０ＭＪ）を用いて強化繊維基材３の厚さを測定し、モニタリング開始直前の厚さと各タイミングでマイクロメータ測定によって得られる厚さとの差との突合せ評価を行った。結果を表２に示す。
【００８６】
この結果から、差分処理を行うことにより、液状体の含浸、熱硬化などの一連の成形過程における強化繊維基材３の厚さ状況（厚さ変化量）を、加熱炉５内の温度変化による影響を軽減し、更に精度良く、具体的には、マイクロメータ測定値ΔＴｒｅｆに比べて最大１７ミクロンの誤差でモニタリングすることができた。
【００８７】
【表２】
2010032478.tif 000004
【００８８】
［実施例３］
実施例２と同じ構成、条件にてモニタリングを実施し、データロガーのチャネル１とチャネル２に同一時刻に記録された各変位測定値の差分演算処理を別途準備したパソコンで実施した。更に、実施例１と同様に、モニタリング開始直前に、前記マイクロメータ（ミツトヨ株式会社  型式：ＯＭＣ−１５０ＭＪ）を用いて、強化繊維基材３の厚さを測定した結果Ｔ０を用いて、前記別途準備したパソコンでの演算で得られた差分演算結果Δｄ１から、強化繊維基材３の厚さＴ＝Ｔ０−Δｄ１なる演算を別途準備したパソコンで実施した。その結果を、樹脂注入直前、ブリード開始直前、７０℃から１３０℃への昇温直前、降温完了後のモニタリング停止直前のタイミングで、前記マイクロメータ（ミツトヨ株式会社  型式：ＯＭＣ−１５０ＭＪ）を用いて測定した強化繊維基材３の厚さ測定結果との突合せ評価を行った。結果を表３に示す。
【００８９】
この結果から、液状体の含浸、熱硬化などの一連の成形過程における強化繊維基材３の絶対厚さ量を、加熱炉５内の温度変化による影響を軽減し、更に精度良くモニタリングすることができた。
【００９０】
【表３】
2010032478.tif 000005
【００９１】
［参考例１］（変位測定手段、固定手段の個体間差と温度影響の確認テスト）
図７に示すように、強化繊維基材３を成形型４上に配置せず、導電体２Ｓを直接成形型４の第１の面４１上に配置し、変位測定手段１Ｓと変位測定手段１Ｒの左右の方向の距離を３０ｍｍになるように配置した以外は、実施例１と同じ構成、及び条件で、データロガーのチャネル１、２で記録される変位データを測定した。測定結果を表４に示す。
【００９２】
この結果から、加熱炉５内の温度変化に関わらず、データロガーのチャネル１とチャネル２の測定値の差Δｄ１の絶対値は５ミクロン以内であり、変位測定手段１Ｓと変位測定手段１Ｒの測定能力における個体間差、及び各固定手段６の熱膨張の個体間差は極めて小さいことを確認できた。
【００９３】
【表４】
2010032478.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００９４】
上述した本発明の繊維強化プラスチックの成形状況のモニタリング装置、及びモニタリング方法は、加熱炉内において、強化繊維基材に液状の樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させるＦＲＰ構造体の製造方法に好ましく適用されるが、適用対象としてはこれに限定されず、たとえば、加熱炉内に配置された測定対象物の熱膨張量のモニタリングにおいても好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明にかかわる変位測定手段１Ｓと変位測定手段１Ｒを用いた繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法の一実施形態を模式的に表す側面図である。
【図２】本発明にかかわる変位測定手段１Ｓを複数個と変位測定手段１Ｒを用いた繊維強化プラスチックの成形状況モニタリング方法の一実施形態を模式的に表す側面図である。
【図３】本発明にかかわる変位測定手段１Ｓと変位測定手段１Ｒとの測定値の演算方法に関する一実施形態を示す処理フロー図である。
【図４】繊維強化基材３の初期厚さの測定に関するイメージを表す図である。
【図５】加熱炉を昇温前の、変位測定手段他の配置構成のイメージを表す図である。
【図６】加熱炉を昇温開始後の、変位測定手段他の配置構成のイメージを表す図である。
【図７】強化繊維基材３を成形型４上に配置しない状態での、各変位測定手段を用いて測定、演算処理を行う評価構成を表すイメージ図である。
【符号の説明】
【００９６】
１Ｓ  変位測定手段
１Ｒ  変位測定手段
２Ｓ  変位測定手段１Ｓに対向する導電体
２Ｒ  変位測定手段１Ｒに対向する導電体
３    強化繊維基材
３１  強化繊維基材３の第１の面
３２  強化繊維基材３の第２の面
４    成形型
４１  成形型４の第１の面
５    加熱炉
６    変位測定手段の固定手段
６Ａ  変位測定手段の移動機構
１１  液状体
１２  液状体１１の未含浸部
Ｄ  液状体１１の含浸方向
ｄ    変位測定手段の先端と導電体表面との距離
Ｖｏｕｔ  処理アンプ出力電圧
３Ａ  距離ｄと出力電圧Ｖｏｕｔとの理想の直線
３Ｂ  距離ｄと出力電圧Ｖｏｕｔとの実際の相関を表す曲線
３Ｃ  距離ｄと出力電圧Ｖｏｕｔとの相関を表す直線
ｄＡ０  変位測定手段の先端と導電体表面とのある距離
Ｖａ０  距離ｄＡ０に相当する補正演算前の処理アンプ出力電圧
ＶＡ０  距離ｄＡ０に相当する補正演算後の処理アンプ出力電圧
ｄＡ１  モニタリング開始前の変位測定手段１Ｓの先端と導電体２Ｓの距離
ｄＡ１’  モニタリング開始後ｔ秒経過後の変位測定手段１Ｓの先端と導電体２Ｓの距離
ｄＢ  モニタリング開始前の変位測定手段１Ｒの先端と導電体２Ｒの距離
ｄＢ’  モニタリング開始後ｔ秒経過後の変位測定手段１Ｒの先端と導電体２Ｒの距離
ＶＡ１  変位測定手段１Ｓの先端と導電体２Ｓの距離がｄＡ１の時の演算処理１後の出力電圧
ＶＡ１’  変位測定手段１Ｓの先端と導電体２Ｓの距離がｄＡ１’の時の演算処理１後の出力電圧
ＶＢ  変位測定手段１Ｒの先端と導電体２Ｒの距離がｄＢの時の演算処理１後の出力電圧
ＶＢ’  変位測定手段１Ｒの先端と導電体２Ｒの距離がｄＢ’の時の演算処理１後の出力電圧
ΔｄＡ１  ｄＡ１’とｄＡ１との差
ΔｄＢ  ｄＢ’とｄＢとの差
Δｄ１  ΔｄＡ１とΔｄＢとの演算処理２（差分演算処理）の結果
Ｔ  本発明によるモニタリング方法を用いて測定した強化繊維基材３の絶対厚さ
Ｔ０  加熱炉５の昇温前に測定される強化繊維基材３の初期絶対厚さ
Ｔｒｅｆ  マイクロメータによる強化繊維基材３の厚さ測定値
ΔＴｒｅｆ  マイクロメータ測定による強化繊維基材３の厚さ変化量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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