(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置（１０）であって、
前記装置（１０）を通じて強化繊維を含有する半製品（１６）を搬送するように構成された搬送装置（２４）と、
前記半製品（１６）を所望の形状にするように構成される成形装置（３６）と、第１のプレス要素（４０）及び前記第１のプレス要素（４０）に対向するように配置された第２のプレス要素（４２）を有するプレス機（３８）と、
を備え、
前記成形装置（３６）が、前記プレス機（３８）によって加圧可能な異なる形状の複数の型（４４）と、前記装置（１０）を通る前記半製品（１６）の搬送方向（Ｆ）に対して前記プレス機（３８）の上流に配置されて前記半製品（１６）の一部に型（４４）を適用する型適用ステーション（４６）と、前記装置（１０）を通る前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に対して前記プレス機（３８）の下流に配置されて前記半製品（１６）の一部から前記型（４４）を解放する型解放ステーション（４８）と、を更に備え、
前記型（４４）の少なくとも一部が、複数の型（４４）を接続する接続要素（８４）を備え、該接続要素が、前記装置（１０）を通る前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に対して互いの後方に配置された前記半製品（１６）の一部に適用されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記プレス機（３８）のプレス要素（４０、４２）を閉位置に動作して、前記半製品（１６）の第１の部分に適用される第１の型（４４）を加圧し、
前記プレス要素（４０、４２）が前記第１の型（４４）を加圧する間に、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において、前記半製品（１６）の前記第１の部分及び前記第１の型（４４）と一緒に、前記プレス要素（４０、４２）を移動するとともに、
前記プレス要素（４０、４２）が閉位置に新たに動作できる位置に配置されるまで、前記プレス要素（４０、４２）を開位置に動作して、前記半製品（１６）の前記第１の部分及び前記第１の型（４４）に対して前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側に移動し、前記装置（１０）を通る前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に対して前記半製品（１６）の前記第１の部分の下流に配置された前記半製品（１６）の第２の部分に適用される第２の型（４４）を加圧するように、
前記搬送装置（２４）及び前記成形装置（３６）の動作を制御する制御装置（３０）を特徴とする、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
プレス要素（４０、４２）及び前記型（４４）が、前記装置（１０）を通る前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に対して互いの後方に配置された前記半製品（１６）の一部に適用される複数の型（４４）を前記プレス機（３８）によって同時に加圧可能な寸法にされることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記型（４４）が、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に沿って同じ寸法を有していること、及び、制御装置（３０）が、前記搬送装置（２４）及び前記成形装置（３６）の動作を制御するように構成されており、これにより、前記プレス要素（４０、４２）が、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において、前記半製品（１６）の第１の部分及び第１の型（４４）と一緒に、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に沿った前記型（４４）の寸法に対応する距離にわたって、閉位置に移動するとともに、前記プレス要素（４０、４２）が、開位置に移動後、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側の距離であって、同様に前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に沿った前記型（４４）の寸法に対応する距離だけ移動することを特徴とする、
請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
強化繊維を含有する半製品が巻き付けられている、少なくとも１つのリール（１８）を有する供給装置（１４）と、
前記半製品を予備成形する予備成形装置（２０）と、
前記半製品に合成材料を含浸させる含浸装置（２２）と、
合成材料を含浸させた前記半製品をあらかじめ加熱する予備加熱装置と、
前記成形装置（３６）から型（４４）を取り込み、前記型を加工するとともに、型（４４）を前記成形装置（３６）に移送する型ハンドリング装置（５０）と、
前記成形装置（３６）によって成形された半製品（１６）に含有する硬化性合成材料を硬化する硬化装置（６６）と、
前記成形装置（３６）によって成形された前記半製品（１６）を所望の形状に切断する切断装置（６８）と、
のうちの少なくとも１つを特徴とする、
請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記搬送装置（２４）が、
前記半製品（１６）を解放する開位置と、２つの掴み具（２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ）で前記半製品（１６）を留める閉位置との間でそれぞれ調節可能な第１及び第２のクランプ装置（２６、２８）であって、該第１及び第２のクランプ装置が、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において、又は、前記半製品の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側に、留め位置と解放位置との間で移動可能であり、制御装置（３０）が前記第１及び第２のクランプ装置（２６、２８）の動作を制御するように構成されており、これにより、前記第２のクランプ装置（２８）が前記閉位置にあり、前記半製品（１６）と一緒に前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において前記留め位置から前記解放位置に移動する場合に、前記第１のクランプ装置（２６）が前記開位置にあり、前記半製品（１６）に対して前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側に前記解放位置から前記留め位置に移動するとともに、前記第２のクランプ装置（２８）が前記開位置にあり、前記半製品（１６）に対して前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側に前記解放位置から前記留め位置に移動する場合に、前記第１のクランプ装置（２６）が前記閉位置にあり、前記半製品（１６）と一緒に前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において前記留め位置から前記解放位置に移動する、第１及び第２のクランプ装置と、
互いに対向するように配置された２つのコンベアベルト（３２、３４）であって、前記コンベアベルト（３２、３４）の間に配置された前記半製品（１６）の一部に締付け力を加え、前記半製品（１６）が、前記コンベアベルト（３２、３４）の搬送移動によって前記搬送方向（Ｆ）に移動し、前記コンベアベルト（３２、３４）のうちの少なくとも１つが、具体的には弾性的に支持される、コンベアベルトと、
のうちの少なくとも１つを備え、
前記搬送装置（２４）が、具体的には前記成形装置（３６）と一体的に形成されることを特徴とする、
請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する方法であって、
搬送装置（２４）によって強化繊維を含有する半製品（１６）を搬送する工程と、
成形装置（３６）によって前記半製品（１６）を成形する工程であって、前記成形装置が、第１のプレス要素（４０）及び前記第１のプレス要素に対向するように配置された第２のプレス要素（４２）を有するプレス機（３８）を備える、工程と、を含み、
前記半製品（１６）の搬送方向（Ｆ）に対して前記プレス機（３８）の上流に配置された前記成形装置（３６）の型適用ステーション（４６）において、前記プレス機（３８）よって加圧可能な異なる形状の型（４４）が、前記半製品（１６）のそれぞれの部分に適用され、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に対して前記プレス機（３８）の下流に配置された型解放ステーション（４８）において、前記プレス機（３８）によって加圧可能な異なる形状の型（４４）が、前記半製品（１６）のそれぞれの部分から再度解放され、
前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に対して互いの後方に配置された前記半製品（１６）の一部に適用される複数の型（４４）が、前記プレス機（３８）によって加圧される前に、接続要素（８４）によって互いに接続され、前記型（４４）の間の接続が、前記プレス機（３８）における前記型（４４）の加圧後に再度解除されることを特徴とする方法。
【請求項８】
制御装置（３０）によって前記搬送装置（２４）及び成形装置（３６）の動作が制御され、これにより、
前記プレス機（３８）のプレス要素（４０、４２）を閉位置に動作して、前記半製品（１６）の第１の部分に適用される第１の型（４４）を加圧し、
前記プレス要素（４０、４２）が前記第１の型（４４）を加圧している間に、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において、前記半製品（１６）の前記第１の部分及び前記第１の型（４４）と一緒に、前記プレス要素（４０、４２）を移動するとともに、
前記プレス要素（４０、４２）が閉位置に再度動作できる位置に配置されるまで、前記プレス要素（４０、４２）を開位置に動作して、前記半製品（１６）の前記第１の部分及び前記第１の型（４４）に対して前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側に移動し、装置（１０）を通る前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に対して前記半製品（１６）の前記第１の部分の下流に配置された前記半製品（１６）の第２の部分に適用される第２の型（４４）を加圧することを特徴とする、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に対して互いの後方に配置された前記半製品（１６）の一部に適用される複数の型（４４）が、前記プレス機（３８）によって同時に加圧可能であることを特徴とする、
請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記型（４４）が、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に沿って同じ寸法を有していること、及び、制御装置（３０）が、前記搬送装置（２４）及び前記成形装置（３６）の動作を制御するように構成されており、これにより、プレス要素（４０、４２）が、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において、前記半製品（１６）の第１の部分及び第１の型（４４）と一緒に、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に沿った前記型（４４）の寸法に対応する距離にわたって、閉位置に移動するとともに、前記プレス要素（４０、４２）が、開位置に移動後、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側の距離であって、同様に前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）に沿った前記型（４４）の寸法に対応する距離だけ移動することを特徴とする、
請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
半製品が巻き付けられている、少なくとも１つのリール（１８）を有する供給装置（１４）によって、強化繊維を含有する半製品を供給する工程と、
予備成形装置（２０）によって前記半製品を予備成形する工程と、
含浸装置（２２）によって前記半製品に合成材料を含浸させる工程と、
予備加熱装置によって、合成材料を含浸させた前記半製品をあらかじめ加熱する工程と、
前記成形装置（３６）から型（４４）を取り込み、前記型を加工するとともに、型ハンドリング装置（５０）によって型（４４）を前記成形装置（３６）に移送する工程と、
前記成形装置（３６）によって成形された半製品（１６）に含有する硬化性合成材料を、硬化装置（６６）を用いて硬化する工程と、
前記成形装置によって成形された前記半製品（１６）を切断装置（６８）により所望の形状に切断する工程と、
のうちの少なくとも１つの更なる工程を特徴とする、
請求項７〜１０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記搬送装置（２４）が、
前記半製品（１６）を解放する開位置と、２つの掴み具（２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ）で前記半製品（１６）を留める閉位置との間でそれぞれ調節可能な第１及び第２のクランプ装置（２６、２８）であって、該第１及び第２のクランプ装置が、前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において、又は、前記半製品の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側に、留め位置と解放位置との間で移動可能であり、制御装置（３０）が前記第１及び第２のクランプ装置（２６、２８）の動作を制御するように構成されており、これにより、前記第２のクランプ装置（２８）が前記閉位置にあり、前記半製品（１６）と一緒に前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において前記留め位置から前記解放位置に移動する場合に、前記第１のクランプ装置（２６）が前記開位置にあり、前記半製品（１６）に対して前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側に前記解放位置から前記留め位置に移動するとともに、前記第２のクランプ装置（２８）が前記開位置にあり、前記半製品（１６）に対して前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）とは反対側に前記解放位置から前記留め位置に移動する場合に、前記第１のクランプ装置（２６）が前記閉位置にあり、前記半製品（１６）と一緒に前記半製品（１６）の前記搬送方向（Ｆ）において前記留め位置から前記解放位置に移動する、第１及び第２のクランプ装置と、
互いに対向するように配置された２つのコンベアベルト（３２、３４）であって、前記コンベアベルト（３２、３４）の間に配置された前記半製品（１６）の一部に締付け力を加え、前記半製品（１６）が、前記コンベアベルト（３２、３４）の搬送移動によって前記搬送方向（Ｆ）に移動し、前記コンベアベルト（３２、３４）のうちの少なくとも１つが、具体的には弾性的に支持される、コンベアベルトと、
のうちの少なくとも１つを備え、
前記搬送装置（２４）が、具体的には前記成形装置（３６）と一体的に形成されることを特徴とする、
請求項７〜１１のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置（１０）の成形装置（３６）に用いられる型セットであって、
前記成形装置（３６）のプレス機（３８）によって加圧可能な、標準化された支持要素（７０）と、
前記支持要素（７０）に着脱自在に接続可能な異なる形状の複数の挿入体（７８）と、
を備え、
合成材料を注入する注入管（８２）が設けられると共に、余剰の合成材料を収容する収容空間（５８）が設けられるか、又は、
合成材料を注入する注入管（８２）が設けられるか、又は、
余剰の合成材料を収容する収容空間（５８）が設けられることを特徴とする型セット。
【請求項１４】
前記支持要素（７０）が第１の部分（７０ａ）と第２の部分（７０ｂ）とを備え、前記第１の部分（７０ａ）及び前記第２の部分（７０ｂ）が、接続装置（７２）によって互いに接続可能であると共に、前記支持要素（７０）に着脱自在に接続可能な前記挿入体（７８）が、第１の挿入部（７８ａ）と第２の挿入部（７８ｂ）とを備え、前記第１の挿入部（７８ａ）及び第２の挿入部（７８ｂ）のうちの少なくとも１つが、前記支持要素（７０）に弾性的に支持されるか、又は、
前記支持要素（７０）が第１の部分（７０ａ）と第２の部分（７０ｂ）とを備え、前記第１の部分（７０ａ）及び前記第２の部分（７０ｂ）が、接続装置（７２）によって互いに接続可能であるか、又は、
前記支持要素（７０）に着脱自在に接続可能な前記挿入体（７８）が、第１の挿入部（７８ａ）と第２の挿入部（７８ｂ）とを備え、前記第１の挿入部（７８ａ）及び第２の挿入部（７８ｂ）のうちの少なくとも１つが、前記支持要素（７０）に弾性的に支持されることを特徴とする、
請求項１３に記載の型セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材料から、部品、具体的には航空機構成部品を連続的に製造する装置及び方法に関する。さらに、本発明は、繊維強化複合材料から、部品、具体的には航空機構成部品を連続的に製造する装置に用いるのに適した型セットに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の構造において、耐荷重部品として、繊維強化複合材料、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）から完全に又は部分的に構成された部品を用いる試みがますますなされている。例えば、独国特許出願公開第１０２００７０６２１１１（Ａ１）号明細書には、炭素繊維強化プラスチック材料から構成される交差部材構造体(cross member structure)であって、客室の下に配置された貨物倉から客室を分離する航空機床システムの個々のパネルを支持するのに用いられる交差部材構造体が記載されている。さらに、例えば、独国特許出願公開第１０２００４００１０７８（Ａ１）号明細書及び／又は中国特許第１００４１８８５０号明細書により、外板と繊維強化複合材料から構成される強化要素（例えば、リブ、ストリンガー）とを備えた航空機胴体部分が提供されることが知られている。
【０００３】
繊維強化複合材料から航空機構成部品が製造される際には、最初に、繊維プリプレグから多層積層体を作製できる。繊維プリプレグは、硬化性合成材料の表層が設けられた強化繊維の織布又はマットを含み得る。積層構造は、手動で又は自動的に行うことができる。次いで、繊維プリプレグは、航空機の外板を形成する所望形状の二次元部分、又はフレーム若しくはストリンガーを形成する所望形状の補強部分にされ得る。そして、繊維表面に塗布された合成材料を、オートクレーブサイクルの圧力下及び／又は温度上昇下で硬化させ、その結果、硬化合成材料のマトリックスとマトリックス中に埋め込まれた強化繊維とを有する複合材料が形成される。オートクレーブ工程は、複雑な形態の部品を個別に製造するのに特に適している。
【０００４】
これとは対照的に、欧州特許第１８１９５０３（Ｂ１）号明細書には、航空機構成部品として用いるのに適した構造形状体(structural profile)を連続的に製造する方法が記載されている。この方法では、最初に、多層繊維層構造体が作製される。このため、乾燥繊維層が適切なリールからほどかれ、予備成形工具に供給され、繊維層が圧力下で所望の予備形態にされる。予備成形工具により製造された予備成形繊維層積層体に、エポキシ樹脂と硬化剤の混合物を含浸させ、熱の供給によって部分的に反応させ、樹脂の粘性が上昇する。次いで、樹脂含浸繊維層積層体はサイクルプレス機(cycle press)により更に加熱され、樹脂がゲル化し架橋が寸法安定状態まで進行するように加圧される。そして、樹脂の完全硬化はトンネル窯内で行われる。
【０００５】
工程時に全体として、繊維層、繊維層積層体及び樹脂含浸繊維層積層体は、適切な抽出装置によって工程の個々のステーションに、そして個々のステーションを通じて連続的に運ばれる。サイクルプレス機は、特定の距離にわたって、プレスされる樹脂含浸繊維層積層体と一緒に移動できるように、移動可能に支持される。サイクルプレス機下での樹脂含浸繊維層積層体の一部の処理が終了したらすぐに、サイクルプレス機を開き、対応する位置に達するまで、樹脂含浸繊維層積層体の移動方向とは反対側に移動させるが、サイクルプレス機は、樹脂含浸繊維層積層体の更なる部分を処理するように、再び閉めることができる。欧州特許第１８１９５０３（Ｂ１）号明細書に記載されている連続的な方法は、一定の断面を有した構造形状体を数多く製造するのに適している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、繊維強化複合材料から、種々の断面の部品、具体的には航空機構成部品の連続的な製造を容易にする装置及び方法を明示することである。さらに、本発明の目的は、かかる装置に用いるに適した型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有する装置、請求項８の特徴を有する方法、及び請求項１５の特徴を有する型セットによって達成される。
【０００８】
繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置は搬送装置を備え、搬送装置は、製造装置を通じて強化繊維を含有する半製品を搬送するように構成される。半製品に含有する強化繊維は、単繊維の形態又は繊維マット若しくは繊維織布の形態で存在し得る。具体的には、半製品は、無端ストランドの形態で存在し、このため、細長い構造形状体、例えば、主要構成部品として航空機に用いることができるフレーム、ストリンガー又は同種のものに更に加工されるのに適し得る。搬送装置の動作は、一定の速度で又は速度を変化させて半製品が製造装置を通じて連続的に搬送されるように制御できる。ただし、段階的に及び／又は製造装置の個々のステーションの間で搬送間隔をもって製造装置を通じて半製品が搬送されるように、搬送装置の動作が制御されることも想定できる。
【０００９】
さらに、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置は成形装置を備え、成形装置は、半製品を所望の形態にするように構成される。成形装置は、第１のプレス要素と第１のプレス要素に対向するように配置された第２のプレス要素とを有するプレス機を備える。プレス機のプレス要素は、プレス板の形態で構成できる。ただし、これに代わって、プレス機はベルトプレス機の形態で構成することができ、そのプレス要素は、互いに対向するように配置されたコンベアベルトによって形成される。プレス機は、製造装置を通じて搬送装置によって搬送される半製品を加圧し、これを所望の形態にするのに適していることのみが不可欠である。両方のプレス要素は、半製品を加圧するように、互いに移動可能である。ただし、製造装置に、固く固定されたプレス要素と、固く固定されたプレス要素に対して移動可能なプレス要素とを備えたプレス機を用いることも想定できる。さらに、製造される部品の幾何形状に応じて、すべての側面をプレスする、固定されたプレスジョー(pressing jaw)と３つの移動可能なプレスジョーとを備えたプレス機を用いることができる。
【００１０】
成形装置は、プレス機によって加圧可能な異なる形状の複数の型を備える。型は、例えば、エラストマー材料だけでなく、金属から構成されていてもよいし、又は、金属若しくはエラストマー材料から構成されていてもよい。さらに、成形装置は、製造装置を通る半製品の搬送方向に対してプレス機の上流に配置されて半製品の一部に型を適用する型適用ステーションと、製造装置を通る半製品の搬送方向に対してプレス機の下流に配置されて半製品の一部から型を解放する型解放ステーションと、を備える。本明細書では、「異なる形状の型」とは、異なる幾何形状を有する型を意味するものと解釈され、型の異なる幾何形状は、半製品の個々の部分による所望の異なる幾何形状に対応する。プレス機によって型が加圧される場合、型内に取り込まれた半製品の一部も加圧され、型の幾何形状に応じてこのように形成される。
【００１１】
このため、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置では、異なる形状の型によって半製品の異なる部分を成形できる成形装置が用いられる。これによって、繊維強化複合材料からの部品の連続的な製造が容易になり、部品は、部分ごとに変化する形状、具体的には部分ごとに変化する断面を有する。したがって、複雑な形状の部品であっても、具体的には、種々の断面の航空機構成部品であっても、短い製造時間で数多く費用効果的に製造できる。具体的には、傾斜、オフセット、局所的に制限された突起などを含有する、細長い補強要素が、連続的な製造工程に利用可能である。
【００１２】
好適な実施形態において、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置は、搬送装置の動作を制御するように構成された制御装置と、成形装置であって、プレス機のプレス要素を閉位置に動作して、半製品の第１の部分に適用される第１の型を加圧し、プレス要素が第１の型を加圧する間に、半製品の搬送方向において半製品の第１の部分及び第１の型と一緒にプレス要素を移動する成形装置を備える。換言すると、プレス要素が第１の型を加圧する間に、プレス要素は、半製品の第１の部分及び第１の型と同じ速度で、半製品の搬送方向に移動することが好ましい。これを達成するように、例えば半製品の第１の部分及び第１の型に対して平行な適切なガイド装置に沿って、プレス機のプレス要素は移動可能である。
【００１３】
さらに、制御装置が、搬送装置及び成形装置の動作を制御するように構成されており、これにより、プレス要素が閉位置に再度動作できる位置に配置されるまで、プレス要素を開位置に動作して、半製品の第１の部分及び第１の型に対して半製品の搬送方向とは反対側に移動し、製造装置を通る半製品の搬送方向に対して半製品の第１の部分の後方に配置された半製品の第２の部分に適用される第２の型を加圧する。換言すると、半製品の第１の部分の加圧終了後、プレス要素は、閉位置に再度動作できるまで、したがって、第２の型によって半製品の第２の部分を加圧できるまで、半製品に対する半製品の搬送方向とは反対側に移動できる。
【００１４】
強化繊維とは別に、成形装置に供給される半製品は合成材料を含むことが好ましく、合成材料は半製品中にマトリックスを形成し、マトリックス中に強化繊維が埋め込まれている。合成材料は熱可塑性合成材料であってもよいし、例えば硬化性合成材料であってもよい。例えば、半製品は、硬化性樹脂材料、具体的にはエポキシ樹脂を含有していてもよい。具体的には、半製品が硬化性合成材料、したがって樹脂を含有する場合、例えば、プレス機は、加熱工程時に半製品を加熱することが可能な加熱装置を備えてもよい。加熱装置の動作は、半製品がプレス機により加圧される間に、半製品に含有する硬化性合成材料が完全に又は部分的に硬化するように、制御装置によって制御できる。
【００１５】
プレス機のプレス要素及び型は、製造装置を通る半製品の搬送方向に対して互いの後方に配置された半製品の一部に適用される複数の型をプレス機によって同時に加圧可能な寸法にできる。そして、複数の型、したがって、互いの後方に配置された半製品の複数の部分は、プレス機の１つのプレスサイクルによって加圧できる。
【００１６】
製造装置の好適な実施形態において、型は、半製品の搬送方向に沿って同じ寸法を有する。制御装置は、搬送装置及び成形装置の動作を制御するように構成されており、これにより、プレス要素が、半製品の搬送方向に半製品の第１の部分及び第１の型と一緒に、半製品の搬送方向に沿った型の寸法に概ね対応する距離にわたって閉位置に移動する。プレス要素は、開位置に移動後、半製品の搬送方向とは反対側の距離であって、同様に半製品の搬送方向に沿った型の寸法に概ね対応する距離にわたって、制御装置の制御下で移動できる。
【００１７】
搬送装置及び成形装置の動作のかかる制御において、型解放ステーションにおける半製品の第１の部分から第１の型を解放でき、続いて、これを成形装置のプレス機において加圧できる。同時に、第２の型であって、製造装置を通る半製品の搬送方向に対して半製品の第１の部分の下流に配置された半製品の第２の部分に適用される第２の型は、成形装置のプレス機において加圧できる。さらに、第３の型は、型適用ステーションにおいて、半製品の第３の部分であって、製造装置を通る半製品の搬送方向に対して半製品の第２の部分の下流に配置された半製品の第３の部分に適用できる。ただし、これに代わって、プレス要素の長さよりも大きな長さの型を用い、それぞれのプレスサイクルにおいて型の一部領域のみを加圧することも想定できる。そして、種々の工具部が異なる長さである型を用いることもできる。
【００１８】
プレス要素及び型が複数の型をプレス機によって同時に加圧可能な寸法である場合であっても、搬送装置及び成形装置の動作が制御装置によって制御されており、これにより、プレス要素が型の寸法に概ね対応する距離だけ、搬送方向に又は半製品の搬送方向とは反対側に移動する。そして、プレス機のプレス要素の間に配置された型は、複数のプレスサイクルに供することができ、プレスサイクルの数は、プレス機のプレス要素の間に同時に配置できる型の数に相当する。したがって、プレス機のプレス要素の間に配置された型、そして型内に取り込まれた半製品の一部が所望の数のプレスサイクルに供されるように、搬送装置及び成形装置の動作制御も構成され得ることが明らかである。
【００１９】
型の少なくとも一部は少なくとも１つの接続要素を備えていてもよく、接続要素は互いに複数の型を接続するように構成され、型は、製造装置を通る半製品の搬送方向に対して互いの後方に配置された半製品の一部に適用される。このため、特に型の一部又は型のすべてがプレス機により加圧される場合、型が半製品に対して及び／又は互いに移動することを防止できる。
【００２０】
繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置は、強化繊維を含有する半製品を提供するように構成された供給装置を備え得る。供給装置は、回転軸線を中心に回転可能な少なくとも１つのリールを備えることが好ましく、リールには、例えば無端ストランドの形態の、半製品が巻き付けられている。半製品は乾燥半製品であることが好ましく、その強化繊維には合成材料が含浸されていない。ただし、必要に応じて、合成材料を既に含浸させた、強化繊維を含む半製品を提供するように、供給装置も構成されていてもよい。強化繊維とは別に、半製品は、材料特性に影響を及ぼす他の要素、例えば、結合糸、耐衝撃性改良剤、バインダー粒子、又は一般的な機能要素（例えば、電線若しくは光回線）を含み得る。
【００２１】
特に好適な実施形態において、供給装置は複数のリールを備え、それぞれのリールには半製品が巻き付けられ、半製品は無端ストランドの形態で提供できる。そして、半製品の複数の層は、個々のリールから同時にほどくことができ、一緒に集められ、半製品の複数の層の積層体を形成できる。強化繊維は、一方向に、双方向に、又は個々の半製品のいずれかの方向に配向できる。さらに、種々の繊維配向を有する半製品は、目標とする方法により半製品から製造される部品の機械特性を制御するように、互いに積み重ねることができる。ただし、これに代わって、製造装置において、供給装置であって、半製品の個々の層を最初に所望の形状に切断し、次いで積層装置に個々に供給する供給装置を用いることを想定できる。そして、半製品の層の所望の積層体は、積層装置により個々の層から作製できる。
【００２２】
供給装置のリールは、リールの回転軸線に沿ってリールの位置を調節する位置調節装置を備え得る。位置調節装置は、例えば光障壁又は同種のものの形態の検出装置を備えていてもよく、検出装置は、リールに巻き付けられ強化繊維を含有する半製品のリール上の位置を連続的に検出することが好ましい。検出装置によって提供される測定結果に応じて、適切な制御装置は、リールの回転軸線に沿ったリールの位置の移動を保証でき、その結果、リールからほどかれた半製品の層を、リールからほどかれるときに、正確に互いに上下に配置できる。リールは、例えば電動モータ及び主軸駆動装置により、リールの回転軸線に沿って移動し得る。供給装置のかかる構成によって、半製品の個々の層のしわの形成を防止できるか、又は少なくとも顕著に低減できる。
【００２３】
供給装置は、リール又はスライドシューを備えたガイド及び／又は平滑化装置も備えていてもよく、ガイド装置及び／又は平滑化装置は、互いの上に積み重ねられているときに、供給装置の個々のリールからほどかれた半製品の層をガイドし平滑化する。必要に応じて、加熱装置も設けてもよく、加熱装置は、互いの上に積み重ねられる半製品の層をともに接着するための、半製品の層に含有する結合剤、例えば熱可塑性バインダーを活性化するのに用いられる。加熱装置は、例えば赤外線放射器として形成された熱源、又は他の適切な熱源を備え得る。
【００２４】
さらに、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置は、供給装置によって供給される半製品を予備成形する予備成形装置を備え得る。特に供給装置によって、半製品の複数の層であって、互いに接着され半製品の層の積層体が形成される層が供給される場合に、製造装置に予備成形装置が設けられていることが示唆される。例えば、予備成形装置は空洞を有する予備成形工具を備えていてもよく、この空洞の形状は、半製品又は半製品の層の積層体の所望の形状に対応する。好適な実施形態において、予備成形装置は、予備成形された半製品を連続的にガイドできる予備成形工具を備える。そして、予備成形工具に形成される空洞は、予備成形工具を通る繊維織布の搬送方向に沿って種々の断面を有し得る。具体的には、空洞は、予備成形工具の入口領域における半製品又は半製品の層の積層体の形状に適合する、概ね水平な断面を有していてもよく、その一方で、空洞は、予備成形工具の出口領域において、製造される部品の所望の形状に近似する形状を有していてもよい。
【００２５】
既に述べたように、供給装置は、合成材料、具体的には繊維プリプレグを既に含浸させた半製品を供給できる。ただし、乾燥半製品は、プリプレグよりもはるかに安価で得ることができる。具体的には、供給装置によって乾燥半製品が供給される場合、製造装置は、半製品に合成材料を含浸させる含浸装置も備えることが好ましい。含浸装置は含浸浴を備えていてもよく、そこから半製品又は半製品の積層体が取り出される。あるいは又はさらに、含浸装置は含浸型も備えていてもよく、この含浸型内に合成材料を一定の圧力で注入できる。含浸型内には空洞を形成することができ、空洞の形状は、製造される部品の所望の形状に概ね対応し得る。
【００２６】
さらに、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置に、合成材料を含浸させた半製品をあらかじめ加熱する予備加熱装置も設けることができる。予備加熱装置の動作は、硬化性合成材料からなる含浸材料の粘性を上昇させるが、硬化性合成材料に概ね架橋反応を発生させないように、制御されることが好ましい。予備加熱装置は、例えば、対流式トンネル窯、合成材料を含浸させた半製品を電子ビーム又は赤外線放射体によって照射する装置を備えていてもよい。
【００２７】
製造装置は、型ハンドリング装置も備え得る。型ハンドリング装置は、成形装置から型を取り込むように構成することができ、これら型は、型解放ステーションにおいて半製品から解放され、加工され再利用される。型の加工は、型の洗浄と、解放補助具による型の処理、具体的には型内への離型フィルムの挿入を含み得る。解放補助具及び／又は離型フィルムによって、型内で所望の形状になった半製品を、型から解放するのが容易になる。さらに、型ハンドリング装置は型格納設備を備えていてもよく、型格納設備は、成形装置において直接再利用されるべきでない型を格納できる。好適な実施形態において、型ハンドリング装置はロボットを備え、ロボットは成形装置から型を受け取り、型を加工し、必要に応じて、これらを型格納設備に移送する。ロボットは、成形装置、すなわち、成形装置の型適用ステーションに型を移送し、このため、必要に応じて、型格納設備から型を取り出してもよい。さらに、型ハンドリング装置は、型をあらかじめ加熱する装置を備え得る。
【００２８】
さらに、製造装置は、硬化装置であって、成形装置によって成形された半製品に含有する硬化性合成材料を硬化する硬化装置を備え得る。硬化装置は、例えば、トンネル窯、赤外線放射器、誘導加熱装置又はマイクロ波加熱装置を備えていてもよい。硬化装置の動作、すなわち、硬化装置の加熱装置の動作は、加熱装置の熱を供給することによって、半製品に含有する硬化性合成材料が完全に硬化するように、制御されることが好ましい。ただし、必要に応じて、硬化装置において、成形装置によって成形された半製品に含有する硬化性合成材料の部分的な硬化のみを行ってもよい。
【００２９】
そして、製造装置は、切断装置であって、成形装置によって成形され必要に応じて硬化させた半製品を所望の形状、すなわち所望の長さに切断する切断装置を備え得る。切断装置は帯鋸を備えていてもよく、帯鋸は、例えば、製造装置を通る半製品の搬送方向に、切断される半製品と一緒に移動し、搬送方向に対して垂直に進む切断物を製造するように、移動可能に支持される。さらに、切断装置はガイド装置及び／又は保持装置を備えていてもよく、ガイド装置及び／又は保持装置は製造装置を通る半製品の搬送方向に対して帯鋸の下流又は上流に配置されていてもよく、半製品の不適切な移動又は半製品の振動を防止するのに用いられてもよい。ガイド装置及び／又は保持装置の位置は、切断される半製品の形状の変化の作用として、制御装置によって制御できる。
【００３０】
搬送装置は、第１のクランプ装置と第２のクランプ装置とを備え得る。第１のクランプ装置と第２のクランプ装置はそれぞれ、半製品を解放する開位置と、２つの掴み具で半製品を留める閉位置との間で調節可能であり、半製品の搬送方向に、又は、半製品の搬送方向とは反対側に留め位置と解放位置との間で移動可能である。制御装置は、第１のクランプ装置及び第２のクランプ装置の動作を制御するように構成されており、これにより、第２のクランプ装置がその閉位置にあり、半製品と一緒に半製品の搬送方向にその留め位置からその解放位置に移動する場合に、第１のクランプ装置がその開位置にあり、半製品に対して半製品の搬送方向とは反対側にその解放位置からその留め位置に移動する。逆に、第２のクランプ装置がその開位置にあり、半製品に対して半製品の搬送方向とは反対側にその解放位置からその留め位置に移動する場合には、第１のクランプ装置がその閉位置にあり、半製品と一緒に半製品の搬送方向にその留め位置からその解放位置に移動する。したがって、このように形成された搬送装置では、第１のクランプ装置及び第２のクランプ装置は、搬送方向の半製品の移動を交互に提供する。
【００３１】
あるいは又はこれに加えて、搬送装置は、互いに対向するように配置された２つのコンベアベルトを備えてもよく、コンベアベルトは、コンベアベルトの間に配置された半製品の一部に締付け力を加え、半製品は、コンベアベルトの搬送移動によってその搬送方向に移動する。必要に応じて、コンベアベルトは、局所的な制限により半製品のみと接するように形成されてもよい。特にコンベアベルトによって生じる、半製品の傷付きやすい部分への損傷は、これによって回避される。さらに、コンベアベルトのうちの少なくとも１つは、半製品の輪郭厚さ(profile thickness)における変化を考慮するように、弾性的に支持され得る。
【００３２】
搬送装置は、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置の成形装置と一体的に形成できる。例えば、成形装置のプレス機は搬送装置の第１のクランプ装置を形成してもよく、その下流又は上流に、上述したように、第２のクランプ装置が位置し得る。そして、第１のクランプ装置及び第２のクランプ装置を形成するプレス機は、上述したとおり、製造装置を通じて半製品を搬送するように動作できる。必要に応じて、互いに対向するように配置された２つのコンベアベルトを備えている搬送装置も、成形装置と一体的に形成されてもよい。そして、搬送装置の互いに対向するように配置された２つのコンベアベルトは、成形装置のプレス機を形成する。さらに、すべての側面をプレスする、固定された１つのプレスジョー(pressing jaw)と３つの移動可能なプレスジョーとを備えたプレス機を用いることができる。
【００３３】
繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する方法では、強化繊維を含有する半製品は、搬送装置によって搬送される。半製品は成形装置によって成形され、成形装置は、第１のプレス要素と第１のプレス要素に対向するように配置された第２のプレス要素とを有したプレス機を備える。半製品の搬送方向に対してプレス機の上流に配置された成形装置の型適用ステーションにおいて、プレス機によって加圧可能な異なる形状の型が、半製品のそれぞれの部分に適用される。半製品の搬送方向に対してプレス機の下流に配置された型解放ステーションにおいて、プレス機によって加圧可能な異なる形状の型が、半製品のそれぞれの部分から再度解放される。
【００３４】
搬送装置及び成形装置の動作は、プレス機のプレス要素が閉位置に動作して、半製品の第１の部分に適用される第１の型を加圧するように、制御装置によって制御されることが好ましい。プレス要素は、プレス要素が第１の型を加圧する間に、半製品の搬送方向に、半製品の第１の部分及び第１の型と一緒に移動できる。さらに、プレス要素が閉位置に再度動作できる位置に配置されるまで、プレス要素が、制御装置によって開位置に動作して、半製品の第１の部分及び第１の型に対して半製品の搬送方向とは反対側に移動でき、製造装置を通る半製品の搬送方向に対して半製品の第１の部分の下流に配置された半製品の第２の部分に適用される第２の型を加圧する。
【００３５】
半製品の搬送方向に対して互いの後方に配置された半製品の一部に適用される複数の型は、プレス機によって同時に加圧されることが好ましい。
【００３６】
型は、半製品の搬送方向に沿って同じ寸法を有し得る。制御装置が搬送装置及び成形装置の動作を制御でき、そして、これにより、プレス要素が、半製品の搬送方向において、半製品の第１の部分及び第１の型と一緒に、半製品の搬送方向に沿った型の寸法に概ね対応する距離にわたって、閉位置に移動する。さらに、プレス要素は、開位置に移動後、半製品の搬送方向とは反対側の距離であって、同様に半製品の搬送方向に沿った型の寸法に概ね対応する距離だけ、制御装置の制御下で移動できる。ただし、これに代わって、プレス要素の長さよりも大きな長さの型を用い、それぞれのプレスサイクルにおいて型の一部領域のみを加圧することも想定できる。
【００３７】
方法の好適な実施形態において、半製品の搬送方向に対して互いの後方に配置された半製品の一部に適用される複数の型は、プレス機によって加圧される前に、少なくとも１つの接続要素によって互いに接続される。型の間の接続は、プレス機による型の加圧後に再度解除されることが好ましい。型は、加圧直後に離型できる。ただし、これに代わって、型は、半製品に含有する合成材料の完全な硬化後のみにも離型されてもよい。
【００３８】
繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する方法では、強化繊維を含有する半製品が供給装置によって供給されてもよく、供給装置は、強化繊維を含有する半製品が巻き付けられている、少なくとも１つのリールを備える。強化繊維を含有する半製品は、予備成形装置によって予備成形できる。強化繊維を含有する半製品は、含浸装置によって合成材料を含浸させることができる。合成材料を含浸させた、強化繊維を含有する半製品は、予備加熱装置によってあらかじめ加熱できる。型は成形装置から取り込まれ、型ハンドリング装置によって加工できる。さらに、型ハンドリング装置は、型を成形装置に運ぶことができる。成形装置によって成形された半製品に含有する、硬化性合成材料は、硬化装置によって完全に又は部分的に硬化させることができる。そして、成形装置によって成形された半製品は、切断装置によって所望の形状に切断できる。
【００３９】
搬送装置は第１のクランプ装置と第２のクランプ装置とを備えていてもよく、第１のクランプ装置と第２のクランプ装置はそれぞれ、半製品を解放する開位置と、２つの掴み具で半製品を留める閉位置との間で調節可能であり、搬送方向に、又は、半製品の搬送方向とは反対側に、留め位置と解放位置との間で移動可能である。制御装置は、第１のクランプ装置及び第２のクランプ装置の動作を制御でき、これにより、第２のクランプ装置がその閉位置にあり、半製品と一緒に半製品の搬送方向にその留め位置からその解放位置に移動する場合に、第１のクランプ装置がその開位置にあり、半製品に対して半製品の搬送方向とは反対側にその解放位置からその留め位置に移動する。逆に、第２のクランプ装置がその開位置にあり、半製品に対して半製品の搬送方向とは反対側にその解放位置からその留め位置に移動する場合には、第１のクランプ装置がその閉位置にあり、半製品と一緒に半製品の搬送方向にその留め位置からその解放位置に移動する。
【００４０】
あるいは又はこれに加えて、搬送装置は、互いに対向するように配置された２つのコンベアベルトも備えていてもよく、コンベアベルトは、コンベアベルトの間に配置された半製品の一部に締付け力を加え、半製品は、コンベアベルトの搬送移動によってその搬送方向に移動する。コンベアベルトのうちの少なくとも１つは、弾性的に支持され得る。搬送装置は、成形装置と一体的に形成できる。
【００４１】
成形装置の異なる形態の型のうちの少なくとも１つは、第１の型部と、第１の型部に対向するように配置された第２の型部と、を備えていてもよく、その結果、成形装置の型適用ステーションにおいて、互いに対向するように配置された半製品の表面に２つの型部を適用できる。２つの型部は、対応する接続装置によって互いに接続可能である。例えば、接続装置は、第１の型部及び第２の型部の側壁に設けられた溝に嵌合するように、構成されていてもよい。
【００４２】
さらに、型の少なくとも一部は、収容空間であって、型の内部空間に設けられ余剰の合成材料を収容する収容空間を備えてもよく、余剰の合成材料は、成形装置のプレス機により半製品の加圧時に半製品から押し出されてもよい。収容空間は、第１の部分であって、型内に取り込まれた半製品の縁に隣接するように配置される第１の部分を備え得る。さらに、収容空間は、溝部であって、第１の部分に隣接し大量の合成材料を収容する溝部を備え得る。これによって、半製品又は半製品の縁における合成材料の不適切な蓄積を回避できる。収容空間は、空気／合成材料混合物の収容空間、したがって部品を換気する収容空間としても機能し得る。これによって、無孔部品が得られる。
【００４３】
繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置の成形装置に用いられる型セットは、成形装置のプレス機によって加圧可能な、標準化された支持要素を備える。型セットは、支持要素に着脱自在に接続可能な異なる形状の複数の挿入体も備える。「異なる形状の挿入体」とは、異なる幾何形状を有する挿入体を意味するものと理解され、挿入体の異なる幾何形状は、半製品の個々の部分による所望の異なる幾何形状に対応する。標準化された支持要素と、支持要素に着脱自在に接続可能な挿入体とを備える型が成形装置のプレス機によって加圧される場合、型内に取り込まれた半製品の一部も加圧され、挿入体の幾何形状に応じてこのように形成される。
【００４４】
繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置では、成形装置はかかる型セットを備え、これは、異なる形状の挿入体のみを提供するように部分的に変化する形状を有した部品の製造には十分である。例えば、挿入体は、製造装置の型ハンドリング装置において、標準化された支持要素に挿入されてもよい。これにより、費用及び格納容積を少なくすることができるので、異なる形状の複数の完全な型を製造し、保持し、格納する必要はもはやない。したがって、型セットは、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置の上述した成形装置に用いるのに特に適している。複数の型セットは、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置の成形装置に保持されていることが好ましい。
【００４５】
型セットの標準化された支持要素は、第１の部分と第２の部分とを備え得る。成形装置のプレス機によって、標準化された支持要素を有する型が加圧される場合、支持要素の部分は互いに対向するように配置されることが好ましい。第１の部分及び第２の部分は、接続装置によって互いに接続可能である。そして、支持要素の部分は、半製品の表面であって、成形装置の型適用ステーションにおいて互いに対向するように配置され、互いに接続された半製品の表面に適用できる。接続装置は、例えば、支持要素の第１の部分及び第２の部分の側壁に設けられた溝に嵌合するように構成されていてもよい。
【００４６】
さらに、標準化された支持要素に着脱自在に接続可能な挿入体の少なくとも一部は、第１の挿入部と第２の挿入部とを備え得る。標準化された支持要素と、支持要素に着脱自在に接続される挿入体とを有する型が成形装置のプレス機によって加圧される場合、挿入体の挿入部は互いに対向するように配置されることが好ましい。挿入部は、支持要素の対応する部分に設置できる。２つの挿入部のうちの少なくとも１つは、支持要素又は対応する支持要素の部分に弾性的に支持されることが好ましい。例えば、挿入部は、ばね要素又は複数のばね要素に支持されていてもよく、ばね要素又は複数のばね要素は、支持要素の内面又は挿入部に対向する支持要素の部分に支持される。型は加圧されないが、ばね要素／複数のばね要素のばね力によって、２つの挿入部は互いから所望の距離に維持され、この距離は、成形工程の前に挿入体内に取り込まれる半製品の適切な輪郭厚さに対応し得る。他方、型が成形装置のプレス機により加圧される場合、挿入部は、ばね要素／複数のばね要素のばね力に対して互いの方へ移動し、その結果、２つの挿入部間の距離が減少する。これによって、挿入体内に取り込まれる半製品の輪郭厚さは所望の量減少し、このため、半製品が所望の形状になる。
【００４７】
上に説明したように、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置は、強化繊維を含有し製造装置に供給される半製品に合成材料を含浸させる独立ガイド含浸装置であって、含浸装置が、例えば含浸浴又は注入工具の形態の、独立した含浸工具を備え得る独立ガイド含浸装置を備え得る。ただし、これに代わって、含浸装置を成形装置と一体化することも想定できる。これをもたらすように、標準化された支持要素と、支持要素に着脱自在に接続される挿入体とを有する型内に、型の内部空間に合成材料を注入する注入管を設けることができる。そして、型が成形装置のプレス機により加圧される前に、型内に、したがって型内に取り込まれた半製品に、合成材料を直接注入できる。また、独立した含浸工具によって分注できる。
【００４８】
さらに、標準化された支持要素と、支持要素に着脱自在に接続される挿入体とを有する型は、型の内部空間に設けられ余剰の合成材料を収容する収容空間を備えていてもよく、余剰の合成材料は、型内への及び型内に取り込まれた半製品への合成材料の注入時に、及び／又は成形装置のプレス機による半製品の加圧時に、半製品から押し出されてもよい。収容空間は、第１の部分であって、型内に取り込まれた半製品の縁に隣接するように配置される第１の部分を備え得る。さらに、収容空間は、溝部であって、第１の部分に隣接し大量の合成材料を収容する溝部を備え得る。これによって、半製品又は半製品の縁における合成材料の不適切な蓄積を回避できる。
【００４９】
ここで、添付の概略図面を参照して、本発明の好適な実施形態を更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置の概略を示す。
【図２】図１に係る装置に用いることができる成形装置の詳細を示す。
【図３】図２に係る成形装置に用いられる型の第１の変形例の横方向断面を示す。
【図４】図２に係る成形装置に用いられる型の別の変形例の横方向断面を示す。
【図５ａ】部品を連続的に製造する装置に用いることができる、開位置及び閉位置における型の標準化された支持要素を示す。
【図５ｂ】部品を連続的に製造する装置に用いることができる、開位置及び閉位置における型の標準化された支持要素を示す。
【図６ａ】標準化された支持要素と、支持要素に着脱自在に接続される異なる形態の挿入体とを備え、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置に用いることができる異なる型を示す。
【図６ｂ】標準化された支持要素と、支持要素に着脱自在に接続される異なる形態の挿入体とを備え、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置に用いることができる異なる型を示す。
【図６ｃ】標準化された支持要素と、支持要素に着脱自在に接続される異なる形態の挿入体とを備え、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置に用いることができる異なる型を示す。
【図６ｄ】標準化された支持要素と、支持要素に着脱自在に接続される異なる形態の挿入体とを備え、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置に用いることができる異なる型を示す。
【図７】繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置の成形装置のプレス機による無負荷状態及び加圧時の図６ａに係る型の横方向断面を示す。
【図８】互いの後方に配置された図６ａに係る２つの型の側面図を示す。
【図９】図８に係る型であるが、それぞれの型、及び互いの後方に配置された２つの型の支持要素の部分が適切な接続装置によって相互に接続される型を示す。
【図１０】図５及び９に示されている型が用いられる、繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置を示す。
【図１１】図１及び図１０に係る装置に用いることができる型ハンドリング装置を示す。
【図１２】図１及び図１０に係る繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置に用いることができる、搬送装置の第１の変形例を示す。
【図１３】図１及び図１０に係る繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置に用いることができる、搬送装置の別の変形例を示す。
【図１４】連続的な製造方法において図１及び図１０に係る装置によって製造できる異なる部品を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、繊維強化複合材料から部品１２を連続的に製造する装置１０を示している。装置１０は、強化繊維を含有する半製品１６を供給する供給装置１４を備えている。具体的には、供給装置１４は、無端ストランドの形態であって強化繊維を含有する半製品が巻き付けられている、複数のリール１８を備える。強化繊維を含有する半製品は、強化繊維を含有する乾燥半製品であり、その強化繊維には合成材料が含浸されていない。強化繊維を含有し、個々のリール１８に巻き付けられた半製品は、織布に含有する強化繊維の性質及び配向に関して互いに異なっていてもよい。
【００５２】
リール１８からほどかれた半製品の層は、例えば製造される部品１２の所望の機械特性に応じた順序で、互いの上に積み重ねられる。次いで、半製品の積層体は、予備成形装置２０に供給される。予備成形装置２０は、図１には更に詳細に示されていない含浸工具を備え、含浸工具には空洞が形成され、この空洞から半製品積層体をガイドできる。空洞は、予備成形装置２０を通る半製品積層体の搬送方向Ｆに沿って種々の断面を有する。具体的には、空洞は、予備成形工具の入口領域において、半製品積層体の形状に概ね対応する平らな断面を有する。他方、出口領域において、予備成形工具に形成された空洞は、半製品１６から製造される部品１２の断面に近似する断面を有する。
【００５３】
半製品１６は、予備成形装置２０を通過した後、含浸装置２２に供給される。含浸装置２２において、半製品の強化繊維に合成材料、具体的には硬化性合成材料、例えば樹脂を含浸させる。含浸装置２２は含浸浴を備え、そこから半製品の積層体が取り出される。ただし、これに代わって、含浸装置２２は含浸型も備えていてもよく、この含浸型内に合成材料を一定の圧力で注入できる。含浸装置２２において含浸型が用いられる場合、含浸型は空洞を備えていることが好ましく、この空洞の形状は、製造される部品１２の所望の形状に概ね対応する。
【００５４】
必要に応じて、含浸型は、型入口領域において冷却されてもよい。このため、連続的な供給にもかかわらず室温で粘性を有する合成材料の粘性を上昇させることによって、型の入口領域を閉じることができる。その結果、圧力下の含浸が容易になる。型の出口領域では、正確な温度制御、及びこれにより開始されるゲル相への架橋反応によって、出口の閉鎖を達成できる。これによって、反応性の高い樹脂を用いることができ、半製品は、例えば通常低い浸透性の耐衝撃性改良剤を含有する特定の材料と質的に高い飽和を達成できる。
【００５５】
半製品１６は、搬送装置２４によって装置１０を通じて搬送される。図１２に更に詳細に示されている搬送装置２４は、第１のクランプ装置２６と第２のクランプ装置２８とを備えていてもよく、第１のクランプ装置と第２のクランプ装置はそれぞれ、半製品１６を解放する開位置と、２つの掴み具２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂで半製品１６を留める閉位置との間で調節可能である。さらに、図１２において矢印ＰK1、ＰK2によって示されているクランプ装置２６、２８は、装置１０を通る半製品１６の搬送方向Ｆに、又は半製品１６の搬送方向Ｆとは反対側に留め位置と解放位置との間で移動可能である。
【００５６】
搬送装置２４の動作は、装置１０の他の構成要素の動作と同様に、中央電子制御装置３０によって制御される。ただし、中央制御装置３０の代替として、独立した制御装置を複数用いてもよい。制御装置３０は、２つのクランプ装置２６、２８の動作を制御し、これにより、第２のクランプ装置２８がその閉位置にあり、半製品１６と一緒に半製品１６の搬送方向Ｆにその留め位置からその解放位置に移動する場合に、第１のクランプ装置２６がその開位置にあり、半製品１６に対して半製品１６の搬送方向とは反対側にその解放位置からその留め位置に移動する。
【００５７】
逆に、第２のクランプ装置２８がその開位置にあり、半製品１６に対して半製品１６の搬送方向Ｆとは反対側にその解放位置からその留め位置に移動する場合に、第１のクランプ装置２６がその閉位置にあり、半製品１６と一緒に半製品１６の搬送方向Ｆにその留め位置からその解放位置に移動する。２つのクランプ装置２６、２８のこの逆の動作も、図１２の概略図に示されている。
【００５８】
図１２に示されている搬送装置２４の変形例に代わって、図１３に示されているように、搬送装置２４は、互いに対向するように配置された２つのコンベアベルト３２、３４を備えていてもよい。コンベアベルト３２、３４は対向する方向に移動可能であり、コンベアベルト３２、３４の間に配置された半製品１６の一部に締付け力を加え、半製品１６は、コンベアベルト３２、３４の搬送移動によってその搬送方向Ｆに移動する。そして、コンベアベルト３２、３４のうちの少なくとも１つは、搬送装置２４によって装置１０を通じて搬送される半製品１６の厚さにおける変化を均一にするように、弾性的に支持されることが好ましい。
【００５９】
含浸装置２２において硬化性合成材料を含浸させた半製品１６は、搬送装置２４によって成形装置３６に供給される。成形装置３６は、図２に詳細に示されているプレス機３８を備え、プレス機は、第１のプレス要素４０と、第１のプレス要素４０に対向するように配置された第２のプレス要素４２と、を備えている。図２に示されているプレス機３８では、プレス要素４０、４２はそれぞれ、プレス板の形態で構成されている。ただし、これに代わって、プレス機３８も、互いに対向するように配置された２つのコンベアベルトを備えるベルトプレス機の形態で構成されてもよい。そして、プレス機は、一方でプレス機３８に供給される半製品１６に対して加圧し、他方で装置１０を通じて半製品１６を搬送するという、二重機能を実行できる。
【００６０】
プレス機３８と同様に、成形装置３６は、プレス機３８によって加圧可能な異なる形状の複数の型４４を備えている。型４４はそれぞれ、第１の第１の型部４４ａと第２の型部４４ｂとを有する。成形装置３６の工具適用ステーション４６において、型部４４ａ、４４ｂは、互いに対向するように配置された表面、すなわち半製品１６の下側及び上側に適用され、このため、型部の間に半製品１６の一部を取り込む。
【００６１】
個々の型４４は、これらの幾何形状、すなわち、型４４に設けられ半製品１６の一部を収容する空洞５６の幾何形状に関して異なる（図３及び４を参照）。これらの空洞５６の幾何形状はそれぞれ、半製品１６の異なる部分による所望の異なる幾何形状に対応する。このため、部分的に変化する形状を有した部品１２は、成形装置３６によって成形できる。具体的には、複雑な形状の航空機構成部品、例えば、傾斜、オフセット、局所的に制限された突起などを含有する補強要素を、連続的に製造できる。かかる航空機構成部品の例を図１４に示している。
【００６２】
型４４、したがって型４４内に取り込まれた半製品１６の一部が、成形装置３６のプレス機３８により加圧された後、型４４は、成形装置３６の型解放ステーション４８において半製品１６の一部から再度解放される。その後、型４８は、型ハンドリング装置５０に引き継がれる。型ハンドリング装置５０において、図１１に示されているように、型ハンドリング装置は自動的に動作し、ロボット５２を備えていてもよく、型４４は加工され再利用され、型４４の加工は、型４４の洗浄と、解放補助具による型の処理、具体的には型４４内への離型フィルム６４の挿入を含み得る。再加工された型４４は、成形装置３６の型適用ステーション４６に直接戻すことができる。ただし、これに代わって、すぐに再利用しない型４４を型格納施設５４に収容することも可能である。ロボット５２は、必要に応じて型格納施設５４から型４４を取り出し、成形装置３６の型適用ステーション４６に型を移送してもよいことも明らかである。
【００６３】
図３及び図４に示されている型４４はそれぞれ、型部４４ａ、４４ｂの間の内部空間において、画定された空洞５６を有し、空洞は、オメガ状の輪郭の部分を形成するのに用いることができるように形成されている。また、型４４の内部空間には、余剰の合成材料を収容する収容空間５８も設けられ、余剰の合成材料は、成形装置３６のプレス機３８による半製品１６の加圧時に、半製品１６から押し出され得る。収容空間５８は、第１の部分６０であって、型４４内に取り込まれた半製品の一部の縁、すなわち空洞５６の縁領域に隣接する第１の部分を備えている。収容空間５８は、大量の合成材料を取り込むことができる溝部６２を更に備えている。図４に示されている型４４は、型４４の空洞５６内に、離型フィルム６４であって、型解放ステーション４８において型４４内に取り込まれた半製品の一部を型４４から容易に解放する離型フィルムが挿入される点で、図３に係る型４４とは異なる。
【００６４】
図１から特に明らかであるように、プレス機３８のプレス要素４０、４２及び型４４は、互いの後方に配置された半製品１６の一部に適用される複数の型４４をプレス機３８によって同時に加圧可能な寸法にされる。また、型４４は、半製品１６の搬送方向Ｆに沿って同じ寸法を有する。
【００６５】
制御装置３０の制御下で、搬送装置２４及び成形装置３６の動作は、プレス機３８のプレス要素４０、４２が閉位置に動作して、プレス要素４０、４２、したがって型４４内に取り込まれた半製品１６の一部の間に配置された型を加圧するように制御される（図１の矢印Ｐ１を参照）。プレス要素４０、４２は、型４４、したがって型４４内に取り込まれた半製品の一部に圧力をかける間に、半製品１６の搬送方向Ｆに半製品１６及び型４４と一緒に移動する（図１の矢印Ｐ２を参照）。具体的には、プレス要素４０、４２は、半製品１６の搬送方向Ｆに、半製品１６及び型４４と一緒に、半製品１６の搬送方向Ｆに沿った型４４の寸法に概ね対応する距離にわたって、閉位置に移動する。
【００６６】
そして、プレス要素４０、４２は開位置に動作し（図１の矢印Ｐ３を参照）、プレス要素４０、４２が閉位置へ新たに動作できる位置に配置されるまで、半製品の搬送方向Ｆとは反対側に移動する（図１の矢印Ｐ４を参照）。具体的には、プレス要素４０、４２は、開位置に移動後、半製品１６の搬送方向Ｆとは反対側の距離であって、同様に半製品１６の搬送方向Ｆに沿った型４４の寸法に概ね対応する距離にわたって移動する。また、プレス要素４０、４２が再度閉位置にあるとすぐに、プレス要素は、プレス要素４０、４２の間にそれまで配置されていた型４４の後方の半製品１６に適用される型４４を加圧する。これとは対照的に、半製品１６の搬送方向Ｆにおいて最前位置に配置された型４４は、もはやプレス要素４０、４２の間に配置されず、型解放ステーション４８において半製品１６から解放できる。この動作方式によって、型４４は複数のプレスサイクルにおいて加圧され、プレスサイクルの数は、プレス機３８のプレス要素４０、４２の間に配置される型４４の数に相当する。ただし、これに代わって、型４４は、半製品１６が曲がるのを回避するように、半製品１６に含有する合成材料の完全な硬化後にのみ離型されてもよい。
【００６７】
装置１０は硬化装置６６を更に備え、硬化装置は、半製品１６に含有する硬化性合成材料を部分的又は完全に硬化させるのに用いられる。図１に係る装置１０において、硬化装置６６はトンネル窯を備え、そこから半製品１６がガイドされる。そして、切断装置６８であって、硬化装置６６から離れるように半製品１６を所望の長さに切断し、最終的に部品１２を製造する切断装置が存在している。切断装置６８は帯鋸を備え、帯鋸は、半製品１６の搬送方向Ｆに半製品１６と一緒に移動し、搬送方向Ｆに対して垂直に進む切断物を製造するように、移動可能に支持されている。
【００６８】
図５〜図９は、繊維強化複合材料から部品１２を連続的に製造する装置１０に用いることができる型セットを示している。型セットは、標準化された支持要素７０を備え、標準化された支持要素は、第１の部分７０ａと第２の部分７０ｂとを備えている（図５ａ及びｂを参照）。部分７０ａ、７０ｂは接続装置７２によって互いに接続することができ、接続装置は、支持要素７０の部分７０ａ、７０ｂの側壁に形成されたそれぞれの溝７４、７６に嵌合している（図９を参照）。
【００６９】
型セットは、異なる形状の複数の挿入体７８も更に備え、挿入体は、支持要素７０に着脱自在に接続され得る（図６ａ〜図６ｄを参照）。具体的には、挿入体７８は幾何形状に関して異なり、それぞれの挿入体７８の幾何形状は、製造される部品１２の一部の所望の幾何形状に対応する。標準化された支持要素７０と、支持要素７０に着脱自在に接続される挿入体７８とを備える型４４が、成形装置３６のプレス機３８によって加圧される場合、型４４内に取り込まれた半製品１６の一部も加圧され、挿入体７８の幾何形状に応じてこのように形成される。
【００７０】
挿入体７８はそれぞれ、第１の挿入部７８ａと第２の挿入部７８ｂとを有する。挿入部７８ａ、７８ｂはそれぞれ、支持要素７０の対応する部分７０ａ、７０ｂに挿入することができ、図８に示されているように、挿入部７８ａは、複数のばね要素８０に弾性的に支持されている。支持要素７０が加圧されない限り、挿入部７８ａ、７８ｂは、ばね要素８０のばね力によって互いから所望の距離に維持され、その結果、部分７８ａ、７８ｂの間に存在する空洞５６は、装置１０の成形装置３６による成形工程の前に空洞５６内に取り込まれた半製品の一部の形状に対応する形状を有する（図７ａを参照）。他方、成形装置３６のプレス機において型４４が加圧される場合、挿入部７８ａ、７８ｂは、ばね要素８０のばね力に対して互いの方へ移動し、その結果、２つの挿入部７８ａ、７８ｂの間の距離が減少する（図７ｂを参照）。これによって、型４４内に取り込まれた半製品の一部は、所望の形状になる。
【００７１】
標準化された支持要素７０を備えた、図５〜図９に示されている型４４、及び、支持要素７０に着脱自在に接続される挿入体７８は、型４４の内部空間に合成材料を注入する注入管８２を有する。そして、型４４が成形装置３６のプレス機３８により加圧される前に、型４４内に、したがって挿入部７８ａ、７８ｂの間の空洞５６内に取り込まれた半製品の一部に、合成材料を直接注入できる。また、独立した含浸工具によって分注できる。
【００７２】
そして、標準化された支持要素７０と、支持要素７０に着脱自在に接続される挿入体７８とを有する、図５〜図９に示されている型４４には、余剰の合成材料を収容する収容空間５８も備え、余剰の合成材料は、型４４内への及び型４４内に取り込まれた半製品の一部への合成材料の注入時に、及び／又は成形装置３６のプレス機３８による半製品の加圧時に、半製品１６から押し出され得る。そして、収容空間５８は、第１の部分６０と、第１の部分６０に隣接し大量の合成材料を収容する溝部６２と、を備えている。
【００７３】
図１０は、繊維強化複合材料から部品１２を連続的に製造する装置１０の変形例を示し、その成形装置３６は型４４を備え、型４４はそれぞれ、標準化された支持要素７０と、支持要素７０に着脱自在に接続された挿入体７８と、を有する。型４４は加工され、型ハンドリング装置の成形装置３６に用いられるが、所望の挿入体７８が支持要素７０に挿入されていることは更に詳細に示されていない。成形装置３６の型適用ステーション４６において、支持要素７０の部分７０ａ、７０ｂは、対向面、すなわち、半製品１６の一部の上側及び下側に対して部分７０ａ、７０ｂに挿入される挿入部７８ａ、７８ｂと一緒に適用される。そして、支持要素７０の部分７０ａ、７０ｂは、接続装置７２によって互いに接続される。
【００７４】
次の工程において、１つの半製品の一部に適用される型４４は、接続要素８４によって型４４に接続され、型４４は、装置１０を通る半製品１６の搬送方向Ｆに対して型が位置する前に、半製品の一部に適用される。これによって、特に型４４の一部が成形装置３６のプレス機３８により加圧される場合に、型４４が半製品１６に対して及び／又は互いに移動するのを防止できる。また、型４４は、封止要素８６によって封止される。
【００７５】
型４４と型内に挿入された半製品の一部が成形装置３６のプレス機３８に供給される前に、型４４に形成された注入管８２を介し、成形装置３６と一体化された含浸装置２２によって、型４４、及び型４４に設けられた挿入体７８ａ、７８ｂの間の空洞５６に、したがって、空洞５６内に取り込まれた半製品の一部に硬化性材料が注入される。したがって、図１０に係る装置１０において、独立した含浸型によって分注できる。そして、型４４は成形装置３６のプレス機３８により加圧され、図１に関して上述したように、プレス機３８の動作は制御装置３０によって制御される。
【００７６】
図１０に係る装置１０において、搬送装置２４も成形装置３６と一体化されている。成形装置３６のプレス機３８は、図１及び図１２に関して上述したように、搬送装置２４の第１のクランプ装置を形成し、その下流に第２のクランプ装置２８が接続されている。図１及び図１２に関して上述したように、第１のクランプ装置及び第２のクランプ装置２８を形成するプレス機３８が動作し、製造装置を通じて半製品１６が搬送される。
【００７７】
プレス工程の終了後、型４４は、接続要素８４の解放によって、型４４の後方に配置された型４４から分離される。また、封止要素８６は、所望の形状にされた半製品の一部から型４４が型解放ステーション４８において最終的に再度解放される前に、再度取り外される。それ以外は、図１０に係る装置１０の構造及び動作方式は、図１に示されている構成の構造及び動作方式に対応する。
【００７８】
本発明の具体的な実施形態を参照して、本発明の種々の特徴を本明細書で説明したが、これらの特徴は、いずれかの方法により互いに組み合わせることができる。例えば、半製品１０に連続的に適用される型４４を接続する接続要素８４、又は注入管８２を備えた型４４は、図１０に係る装置１０に用いてもよく、図１に関して説明したように、型４４を構成してもよいし、又は、型は、標準化された支持要素７０と、異なる形状の挿入体７８とを有していてもよい。
【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５ａ）】
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【図５ｂ）】
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【図６ａ）】
0006510534.tif 000008
【図６ｂ）】
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【図６ｃ）】
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【図６ｄ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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