(57)【要約】【課題】簡単な構成で強化繊維基材の積層位置を正確に示すことができ、強化繊維基材を容易に位置決めできる強化繊維基材積層装置及び強化繊維基材積層方法を提供する。【解決手段】非磁性体からなる成形型２の予め設定された積層端末基準位置Ｌ１に埋設された電磁石５に通電して、その磁力により磁性体８を積層端末基準位置Ｌ１に保持する。従って、強化繊維基材２１の積層位置を正確に示すことができる。そして、その磁性体８を目印として、強化繊維基材２１の積層端末２２ａを積層端末基準位置Ｌ１に一致させて強化繊維基材２１を成形型２に積層する。従って、強化繊維基材２１を容易に位置決めして積層することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の強化繊維基材が複数層に積層される強化繊維基材積層装置において、
非磁性体の成形型と、
該成形型の予め設定された積層端末基準位置に埋設された電磁石と、
該電磁石の磁力によって吸着されて前記積層端末基準位置に保持される磁性体と、
を有することを特徴とする強化繊維基材積層装置。
【請求項２】
前記積層端末基準位置が前記強化繊維基材の層別に設定され、
各層の積層端末基準位置にそれぞれ前記電磁石が埋設されており、
前記各電磁石への通電を層別に切り換える切換手段を有することを特徴とする請求項１に記載の強化繊維基材積層装置。
【請求項３】
前記積層端末基準位置は、前記成形型の成形面に線状に延在するように設定され、
前記電磁石は、線状に延在する前記積層端末基準位置に沿って複数個が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の強化繊維基材積層装置。
【請求項４】
複数枚の強化繊維基材が積層される強化繊維基材積層装置において、
非磁性体の成形型と、
該成形型の成形面に複数個が互いに所定間隔をおいて広がるように埋設された電磁石と、
該複数の電磁石の中から所望の積層端末基準位置に存在する電磁石を選択して通電を行う制御手段と、
該電磁石の磁力によって吸着されて前記積層端末基準位置に保持される磁性体と、
を有することを特徴とする強化繊維基材積層装置。
【請求項５】
前記磁性体は、金属成分を含む紐状体からなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の強化繊維基材積層装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載した強化繊維基材積層装置を用いて前記強化繊維基材を積層する強化繊維基材積層方法であって、
前記成形型に下層の強化繊維基材を積層する工程と、
前記電磁石に通電して前記磁性体を吸着させる工程と、
前記磁性体に基づいて上層の強化繊維基材を位置決めして積層する工程と、を含むことを特徴とする強化繊維基材積層方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の強化繊維基材を、上層の強化繊維基材の端末と下層の強化繊維基材の端末とが上下に重ならないように積層する強化繊維基材積層装置及び強化繊維基材積層方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリフォーム型や積層型等の成形型に、織物、編物、多軸シート等の強化繊維基材を複数層に積層して、含浸させたマトリックス樹脂を硬化させることによって繊維強化プラスチック積層構造体を製造することが行われている。
【０００３】
繊維強化プラスチック積層構造体は、上層の強化繊維基材の端末と下層の強化繊維基材の端末が上下に重なると、かかる部分の強度が局所的に低下することから、各強化繊維基材が上下に端末が重ならないように積層されて形成される。
【０００４】
そして、複数層に積層された強化繊維基材が繊維強化プラスチック積層構造体として所期の強度や形状精度を有するためには、各層の強化繊維基材が予め設定された正確な位置に位置決めされて、予め設定された配向方向で積層されていることが必要とされる。
【０００５】
強化繊維基材は非透過性であることから、成形型の成形面に各層の積層位置を表示したとしても、下層の強化繊維基材を積層することによってその表示が隠れてしまい、上層の強化繊維基材を正確な積層位置に積層することができない。
【０００６】
そこで、従来から強化繊維基材の積層位置を位置決めする方法が種々提案されている。例えば、特許文献１には、繊維強化プラスチックで内包されるコア材の表面に、凹形状又は凸形状の位置決め手段を設けて、部分補強用繊維層の積層位置を示す技術が示されている。そして、特許文献２には、強化繊維積層体の上に突起物を配置する際の位置決め方法として、配置したい場所に目印としてテープを貼る方法、塗料を塗布する方法、レーザ光を投影する方法が示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１２５６０９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３３１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示されるように、凹凸形状によって積層位置を位置決めするものは、位置決め用の凹凸に対応した凹凸が成形後の繊維強化プラスチック積層構造体に形成されてしまい、製品として外観上の見栄えが悪く、また、かかる箇所に応力が集中してクラックが生じ、所期の強度が維持できなくなるおそれがある。
【０００９】
また、強化繊維基材は、附形性が良好である反面、形状が崩れやすく、成形型に載せる力の加減によって変形量が異なるという性質を有している。従って、特許文献２に示すように、下層の強化繊維積層体にテープを貼る方法や塗料を塗布する方法では、成形型に載せた場合に形状が崩れて上層の強化繊維基材の積層位置を正確に示すことができない。
【００１０】
そして、特許文献２に示すようにレーザ光を用いる方法の場合、構造が複雑で設備の規模も大きくなり、高コストになる。そして、設置場所も限定され、簡単に移動することができず、不便である。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で強化繊維基材の積層位置を正確に示すことができ、強化繊維基材を容易に位置決めして積層できる強化繊維基材積層装置及び強化繊維基材積層方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の強化繊維基材積層装置は、複数枚の強化繊維基材が複数層に積層される強化繊維基材積層装置において、非磁性体の成形型と、成形型の予め設定された積層端末基準位置に埋設された電磁石と、電磁石の磁力によって吸着されて積層端末基準位置に保持される磁性体とを有することを特徴としている。
【００１３】
本発明によると、成形型の予め設定された積層端末基準位置に埋設された電磁石に通電して、電磁石の磁力により磁性体を吸着して、積層端末基準位置に保持することができる。従って、磁性体を目印として、強化繊維基材を位置決めできる。従って、従来のように積層位置を示す凹凸部を強化繊維基材に設ける必要がなく、本発明の強化繊維基材積層装置のみで強化繊維基材の位置決めが可能になり、製造コストを低減することができる。
【００１４】
また、本発明は、積層端末基準位置が強化繊維基材の層別に設定され、各層の積層端末基準位置にそれぞれ電磁石が埋設されており、各電磁石への通電を層別に切り換える切換手段を有する構成としてもよい。この構成によれば、切換手段を切り換えて電磁石に選択的に通電することにより、所望の層の積層端末基準位置に磁性体を保持することができる。従って、強化繊維基材の各層における位置決めが可能となる。
【００１５】
また、積層端末基準位置は成形型の成形面に線状に延在するように設定され、電磁石は線状に延在する積層端末基準位置に沿って複数個が配置された構成としてもよい。この構成によれば、磁性体を線状に延在する積層端末基準位置に沿うように保持することができる。従って、磁性体によって積層端末基準位置を明確に示すことができ、強化繊維基材の位置決め作業を容易化できる。
【００１６】
また、本発明の強化繊維基材積層装置は、複数枚の強化繊維基材が積層される強化繊維基材積層装置において、非磁性体の成形型と、成形型の成形面に複数個が互いに所定間隔をおいて広がるように埋設された電磁石と、複数の電磁石の中から所望の積層端末基準位置に存在する電磁石を選択して通電を行う制御手段と、電磁石の磁力によって吸着されて積層端末基準位置に保持される磁性体とを有することを特徴としている。
【００１７】
本発明によれば、成形型の成形面に複数個が互いに所定間隔をおいて広がるように埋設された電磁石の中から所望の積層端末基準位置に存在する電磁石を選択して通電し、電磁石の磁力により磁性体を吸着して、積層端末基準位置に保持することができる。
【００１８】
従って、積層端末基準位置を任意に設定することができ、その積層端末基準位置に磁性体を保持することができる。従って、磁性体を目印として、強化繊維基材を積層端末基準位置に位置決めできる。従って、従来のように積層位置を示す凹凸部を強化繊維基材に設ける必要がなく、本発明の強化繊維基材積層装置のみで強化繊維基材の位置決めが可能になり、製造コストを低減することができる。
【００１９】
また、磁性体は、金属成分を含む紐状体からなる構成としてもよい。この構成によれば、積層端末基準位置に沿って線状に保持することができ、強化繊維基材の端末位置を積層端末基準位置に一致させる作業を容易にすることができる。
【００２０】
また、本発明の強化繊維基材積層方法は、成形型に下層の強化繊維基材を積層する工程と、電磁石に通電して磁性体を吸着させる工程と、磁性体に基づいて上層の強化繊維基材を位置決めして積層する工程とを含むことを特徴としている。
【００２１】
この方法によれば、下層の強化繊維基材を積層した後に、電磁石に通電して下層の強化繊維基材に電磁石の磁力を透過させて磁性体を吸着し、積層端末基準位置に保持することができる。従って、上層の強化繊維基材の積層位置を磁性体によって正確に示すことができ、磁性体を目印として、上層の強化繊維基材を積層端末基準位置に位置決めできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、成形型に埋設された電磁石の磁力によって磁性体を吸着し、予め設定された積層端末基準位置に保持することができる。従って、磁性体を目印として、強化繊維基材を位置決めでき、正確な位置に積層できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
［第１実施の形態］
図１は、本実施の形態に係わる強化繊維基材積層装置１の構成を概略的に示す図、図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図、図３は、強化繊維基材積層装置１の電気回路図である。
【００２４】
強化繊維基材積層装置１は、図１に示すように、成形型２を有する。成形型２は、バキュームバック成形に用いられてプリプレグ等の強化繊維基材が複数層に積層されて成形される型であり、樹脂や木製等の非磁性体からなり、３次元の立体形状を有する成形面３を備えている。成形面３は、本実施の形態では、横長の立方体の側面３ａ及び上面３ｂを有しており、１層目の強化繊維基材１１（図４を参照）の積層端末基準位置を示すけがき線４が表示されている。
【００２５】
成形型２には、２層目及び３層目の強化繊維基材２１、３１の積層端末基準位置Ｌ１、Ｌ２が成形型２の成形面３に線状に延在するように予め設定されている。積層端末基準位置Ｌ１、Ｌ２は、強化繊維基材２１、３１の層別に設定されている。本実施の形態では、積層端末基準位置Ｌ１が成形面３の側面３ａ外周に沿って延在するように設定され、積層端末基準位置Ｌ２が成形面３の上面３ｂを通過して前後に対向する一対の側面３ａ間に亘って延在するように設定されている。
【００２６】
そして、成形型２には、積層端末基準位置Ｌ１、Ｌ２に沿って複数個が連続して並ぶように電磁石５が埋設されている。電磁石５は、２層目の強化繊維基材２１の積層端末２２ａ、２３ａを積層端末基準位置Ｌ１に位置合わせするためのＡパターン用のグループＧａ（図３を参照）と、３層目の強化繊維基材３１の積層端末３２ａ、３３ａを積層端末基準位置Ｌ２に位置合わせするためのＢパターン用のグループＧｂ（図３を参照）に電気的にグループ分けされている。
【００２７】
これら複数の電磁石５は、図３に示すように、同一グループ内で互いに電気的に接続されており、セレクタスイッチ６を間に介して電源７に接続されている。セレクタスイッチ６は、各電磁石５への通電を層別に切り換える切換手段であり、切換操作により、Ａパターン用とＢパターン用のいずれか一方のグループに選択的に通電させるようになっている。
【００２８】
図１で符号８は、位置決め糸（磁性体）であり、磁性体からなる金属成分を含む紐状体からなる。位置決め糸８は、合成繊維に金属繊維を編み込んで形成されており、電磁石５の磁力により吸着されて積層端末基準位置Ｌ１又はＬ２に沿って延在する。
【００２９】
次に、上記した強化繊維基材積層装置１を用いて強化繊維基材１１、２１、３１を積層する方法について図４から図９を用いて説明する。
【００３０】
図４は、１層目の強化繊維基材１１を積層する方法を説明する図、図５は、２層目の強化繊維基材２１を積層する方法を説明する図、図６は、３層目の強化繊維基材３１を積層する方法を説明する図、図７は、図５のＩＩ−ＩＩ線断面図、図８は、図６のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図９は、図６のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【００３１】
強化繊維基材１１、２１、３１には、例えば炭素繊維、ガラス繊維を強化繊維とする、織物、編物、組物、一方向性シート、多軸シートなどが用いられており、バインダ樹脂やステッチ糸等によって一体化されていてもよい。また、予めマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを用いてもよい。
【００３２】
まず、最下層となる１層目の強化繊維基材１１を積層する。１層目の強化繊維基材１１は、図４に示すように、下方が開放された箱体を前後に分割した形状を有する一対の強化繊維基材１２、１３からなる。ここでは、強化繊維基材１１のうち、一方の強化繊維基材１２を最初に成形面３に積層し、次いで、他方の強化繊維基材１３を、成形面３の露出している残り部分に積層する（図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照）。
【００３３】
一方の強化繊維基材１２は、その積層端末１２ａをけがき線４に一致させることによって位置決めされ、他方の強化繊維基材１３は、積層端末１３ａを一方の強化繊維基材１２の積層端末１２ａに一致させることによって位置決めされる。従って、１層目の強化繊維基材１１を成形型２に位置決めして積層することができる。
【００３４】
次に、２層目の強化繊維基材２１を積層する。２層目の強化繊維基材２１は、その積層端末２２ａ、２３ａが１層目の強化繊維基材１１の積層端末１２ａ、１３ａと積層方向に重ならないように、１層目の強化繊維基材１１とは異なる形状を有しており、図５に示すように、下方が開放された箱体を上下に分割した形状を有する強化繊維基材２２、２３からなる。
【００３５】
まず、セレクタスイッチ６（図１及び図３を参照）でＡパターンを選択して、積層端末基準位置Ｌ１に沿って配置された電磁石５に通電し、磁力を発生させる。そして、１層目の強化繊維基材１１の上に、位置決め糸８を吸着させる（図５（ａ）及び図７を参照）。これにより、位置決め糸８を、積層端末基準位置Ｌ１に沿って配置することができる（図５（ａ）を参照）。
【００３６】
それから、一方の強化繊維基材２２を、位置決め糸８に基づいて１層目の強化繊維基材１１の上に積層し、位置決め糸８を取り外した後（図５（ｂ）を参照）、他方の強化繊維２３を、下層の強化繊維基材１１が露出している残り部分に積層する（図５（ｃ）を参照）。
【００３７】
一方の強化繊維基材２２は、その積層端末２２ａを位置決め糸８に一致させることによって積層端末基準位置Ｌ１に位置決めされ、他方の強化繊維基材２３は、積層端末２３ａを一方の強化繊維基材２２の積層端末２２ａに一致させることによって積層端末基準位置Ｌ１に位置決めされる。従って、２層目の強化繊維基材２１を１層目の強化繊維基材１１の上に位置決めして積層することができる。
【００３８】
次に、３層目の強化繊維基材３１を積層する。３層目の強化繊維基材３１は、その積層端末３２ａ、３３ａが１層目及び２層目の強化繊維基材１１、２１の積層端末１２ａ、１３ａ、２２ａ、２３ａと積層方向に重ならないように、１層目及び２層目の強化繊維基材１１、２１とは異なる形状を有しており、図６に示すように、下方が開放された箱体を左右に分割した形状を有する一対の強化繊維基材３２、３３からなる。
【００３９】
まず、セレクタスイッチ６（図１及び図３を参照）をＡパターンからＢパターンに切り換えて、積層端末基準位置Ｌ２に沿って配置された電磁石５に通電し、磁力を発生させる。そして、２層目の強化繊維基材２１の上に、位置決め糸８を吸着させる（図６（ａ）及び図８を参照）。これにより、位置決め糸８を、積層端末基準位置Ｌ２に沿って配置することができる（図６（ａ）を参照）。
【００４０】
それから、３層目を形成する一対の強化繊維基材３１のうち、一方の強化繊維基材３２を位置決め糸８に基づいて積層する（図６（ｂ）を参照）。そして、位置決め糸８を取り外した後、他方の強化繊維機材３３を、下層の強化繊維基材２１が露出している部分に積層する（図６（ｃ）を参照）。
【００４１】
一方の強化繊維基材３２は、その積層端末３２ａを位置決め糸８に一致させることによって積層端末基準位置Ｌ２に位置決めされ、他方の強化繊維基材３３は、積層端末３３ａを一方の強化繊維基材３２の積層端末３２ａに一致させることによって積層端末基準位置Ｌ２に位置決めされる。従って、３層目の強化繊維基材３１を２層目の強化繊維基材２１の上に位置決めして積層することができる（図９を参照）。
【００４２】
上記した強化繊維基材積層装置１によれば、成形型２の成形面３に１層目の強化繊維基材１１を積層した後に、セレクトスイッチ６でＡパターンを選択して、成形型２に埋設された電磁石５に通電し、位置決め糸８を吸着させることによって、１層目の強化繊維基材１１の上に積層端末基準位置Ｌ１を示すことができ、２層目の強化繊維基材２１を位置決めして積層することができる。
【００４３】
そして、セレクトスイッチ６でＢパターンを選択して、成形型２に埋設された電磁石５に通電し、位置決め糸８を保持させることによって、２層目の強化繊維基材２１の上に積層端末基準位置Ｌ２を示すことができ、３層目の強化繊維基材３１を位置決めして積層することができる。
【００４４】
従って、従来のように積層位置を示す凹凸部を強化繊維基材１１、２１、３１に設ける必要がなく、強化繊維基材積層装置１のみで２層目及び３層目の強化繊維基材２１、３１の位置決めが可能になり、製造コストを低減することができる。
【００４５】
なお、上述の第１実施の形態では、位置決め糸８の積層端末基準位置Ｌ１、Ｌ２がＡパターンとＢパターンの２パターンの場合を例に説明したが、積層端末基準位置は、１パターン、あるいは３パターン以上であってもよく、強化繊維基材の積層数に応じて増減させることができる。
【００４６】
［第２実施の形態］
次に、本発明の第２実施の形態について図１０及び図１１を用いて説明する。なお、第１実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態において特徴的なことは、強化繊維基材積層装置５０が、成形型２の成形面３に複数の電磁石５を満遍なく広がるように埋設し、これら複数の電磁石５の中から予め設定された積層端末基準位置に存在する電磁石５を選択して通電を行うことができる構成としたことである。
【００４８】
強化繊維基材積層装置５０は、図１０に示すように、成形型５１と制御装置５２を備えている。成形型５１は、成形面３の側面３ａ及び上面３ｂにて、複数の電磁石５が互いに等間隔をおいて平面状に広がるように埋設されている。
【００４９】
これら複数の電磁石５は、図１１に示すように、制御装置５２に電気的に接続されている。制御装置５２は、例えばシーケンスプログラムコンピュータ等からなり、所定のプログラムが実行可能な状態でインストールされている。
【００５０】
そして、モニター５２ａの表示に従って入力キー５２ｂを操作することによって、積層端末基準位置を新たに設定し、また、予め設定された複数の積層端末基準位置の中から所定の積層端末基準位置を選択でき、設定又は選択された積層端末基準位置に存在する電磁石５に通電できるようになっている。
【００５１】
従って、例えば積層端末基準位置を新たに設定して、かかる積層端末基準位置に沿って成形型５１に位置決め糸８を保持させることができ、下層の強化繊維基材の上に積層端末基準位置を示すことができ、上層の強化繊維基材を位置決めして積層することができる。
【００５２】
上記構成を有する強化繊維基材積層装置５０によれば、積層端末基準位置を自由に設定することができ、装置５０に汎用性を持たせることができる。従って、設備費用の高騰を抑制して製造コストを低減することができる。
【００５３】
以上、第１及び第２実施の形態を図を用いて詳述してきたが、具体的な構成は各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００５４】
例えば、上述の各実施の形態では、磁性体の例として位置決め糸８の場合を例に説明したが、磁性体は、強化繊維基材を積層する位置を示すことができるものであれば良く、シート状やブロック状のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施の形態に係わる強化繊維基材積層装置の構成を概略的に示す図。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図。
【図３】強化繊維基材積層装置の電気回路図。
【図４】１層目の強化繊維基材を積層する方法を説明する図。
【図５】２層目の強化繊維基材を積層する方法を説明する図。
【図６】３層目の強化繊維基材を積層する方法を説明する図。
【図７】図５のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図８】図６のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図９】図６のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図１０】第２実施の形態に係わる強化繊維基材積層装置の構成を概略的に示す図。
【図１１】第２実施の形態に係わる強化繊維基材積層装置の電気回路図。
【符号の説明】
【００５６】
１、５０  強化繊維基材積層装置
２、５１  成形型
３  成形面
４  けがき線
５  電磁石
６  セレクタスイッチ
７  電源
８  位置決め糸（磁性体）
１１  １層目の強化繊維基材
２１  ２層目の強化繊維基材
３１  ３層目の強化繊維基材
５２  制御装置
【図１】
2010000758.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
2010000758.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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