(57)【要約】【課題】プリフォーム形成用の基材に解れを生じさせることなく基材の取扱い性に優れ、全体としての工数が少なく、所望のプリフォームを高い精度をもって容易に賦形可能なプリフォームの製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】賦形型を用いた強化繊維基材の積層体の所定形状のプリフォームへの賦形前に前記積層体を賦形型上へ移載する移載具を備えたプリフォームの製造装置であって、移載具の少なくとも一部に、移載具上に載置されていた積層体の一部を賦形型の上面に直接対面させる切欠き窓が形成されており、かつ、切欠き窓を通して積層体の一部を賦形型の上面に固定可能な固定手段が設けられていることを特徴とするプリフォームの製造装置、および製造方法。【選択図】図１
2013180469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
賦形型を用いた強化繊維基材の積層体の所定形状のプリフォームへの賦形前に前記積層体を前記賦形型上へ移載する移載具を備えたプリフォームの製造装置であって、前記移載具の少なくとも一部に、前記移載具上に載置されていた前記積層体の一部を前記賦形型の上面に直接対面させる切欠き窓が形成されており、かつ、前記切欠き窓を通して前記積層体の一部を前記賦形型の上面に固定可能な固定手段が設けられていることを特徴とするプリフォームの製造装置。
【請求項２】
前記移載具が、前記賦形型上方で互いに離反する方向に移動可能な複数の分割部材から構成されている、請求項１に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項３】
前記切欠き窓が、前記複数の分割部材にまたがって形成されている、請求項２に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項４】
前記移載具が、平板で形成された上面を有する、請求項１〜３のいずれかに記載のプリフォームの製造装置。
【請求項５】
前記移載具が、該移載具上で前記強化繊維基材を所定の平面形状に裁断可能な部材に構成されている、請求項１〜４のいずれかに記載のプリフォームの製造装置。
【請求項６】
前記固定手段が、前記切欠き窓上方からの荷重により前記積層体の一部を前記賦形型の上面に固定する手段に構成されている、請求項１〜５のいずれかに記載のプリフォームの製造装置。
【請求項７】
前記固定手段が、前記賦形型の上面から前記切欠き窓の上方まで突設されたピン状の手段に構成されている、請求項１〜５のいずれかに記載のプリフォームの製造装置。
【請求項８】
前記強化繊維基材が炭素繊維を含む基材からなる、請求項１〜７のいずれかに記載のプリフォームの製造装置。
【請求項９】
賦形型を用いて強化繊維基材の積層体を所定形状のプリフォームに賦形するに際し、賦形前に前記積層体を前記賦形型上へ移載具を用いて移載するプリフォームの製造方法であって、前記移載具の少なくとも一部に切欠き窓を形成し、前記移載具上に前記積層体を載置し、該積層体を前記移載具とともに前記賦形型上に移動し、前記移載具上に載置されていた前記積層体の一部を、前記切欠き窓を通して前記賦形型の上面に直接対面させ、該積層体の一部を前記賦形型の上面に固定することを特徴とするプリフォームの製造方法。
【請求項１０】
前記移載具を、前記賦形型上方で互いに離反する方向に移動可能な複数の分割部材に構成するとともに、前記複数の分割部材を離反させていない状態で前記移載具上に前記積層体を載置し、該積層体を前記移載具とともに前記賦形型上に移動し、前記複数の分割部材を互いに離反する方向に移動させる、請求項９に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項１１】
前記移載具が、平板で形成された上面を有し、前記平板を移動させる際に、前記平板を前記積層体に対しスライド移動させる、請求項９または１０に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項１２】
前記移載具上で前記強化繊維基材を所定の平面形状に裁断した後、前記積層体を前記賦形型上へ移載具を用いて移載する、請求項９〜１１のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
【請求項１３】
前記積層体の一部を、前記切欠き窓上方からの荷重により前記賦形型の上面に固定する、請求項９〜１２のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
【請求項１４】
前記積層体の一部を、前記賦形型の上面から前記切欠き窓の上方まで突設されたピン状の手段を積層体に突き刺すことにより前記賦形型の上面に固定する、請求項９〜１２のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
【請求項１５】
前記強化繊維基材が炭素繊維を含む基材からなる、請求項９〜１４のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
【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（ＦＲＰ）の成形に用いるプリフォームの製造装置および製造方法に関し、とくに、プリフォーム形成用の基材の取扱い性に優れ、所望のプリフォームを高い精度をもって容易に賦形可能なプリフォームの製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的大型や比較的複雑な形状を有するＦＲＰを成形するに際しては、樹脂含浸前の強化繊維の基材を、とくに、強化繊維基材の積層体を、最終成形形状に近い所定の形状を有するプリフォームに賦形することが多い。ＦＲＰの成形にとって望ましい形態のプリフォームを賦形するためには、通常、強化繊維基材の積層体の取り扱いに関し、強化繊維基材が解れることなく賦形型に配置されること、および、高い精度で強化繊維基材の積層体が賦形型の所定位置に配置されることが要求される。
【０００３】
このような要求を満足させるために、一般的な従来の技術として、例えば次のような手法が採用されている。
（１）強化繊維基材をある平面上で積層し、積層体として容易に取り扱えるように局所的に複数点で基材同士を固着し、その積層体を賦形型に搬送する。
（２）凹凸形状を有する賦形型の周囲に専用の治具を配置し、該治具のみで、または該治具と賦形型の上面の一部で略平面を形成し、該略平面上で強化繊維基材を積層したのち、治具を取り除き、凹凸形状を有する賦形型上に基材積層体を落下させて配置する。
【０００４】
ところが、上記のような従来技術には、次のような問題点がある。
上記（１）のように事前に基材同士を固着する方法では、複数点で基材同士を固着するのに多くの工数がかかるとともに、通常、所定形状に裁断した基材を積層する必要があるため個々の基材の裁断に多くの工数を要し、また、固着用の専用の設備が必要となり、生産性が悪いとともに、製造コスト上も好ましくない。また、上記（２）のように専用の治具を配置する方法では、賦形型が比較的複雑な形状を有する場合、その複雑な形状の型面に対して、基材の搬送や基材の型上への移載時に基材に解れが生じないように特別な治具を設計することが求められるが、治具の設計が困難になることがあり、容易にこの方法を採用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、上記のような従来の一般的な技術における問題点に着目し、簡単な構成でありながら、プリフォーム形成用の基材に解れを生じさせることなく基材の取扱い性に優れ、全体としての工数が少なく、所望のプリフォームを高い精度をもって容易に賦形可能なプリフォームの製造装置および製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るプリフォームの製造装置は、賦形型を用いた強化繊維基材の積層体の所定形状のプリフォームへの賦形前に前記積層体を前記賦形型上へ移載する移載具を備えたプリフォームの製造装置であって、前記移載具の少なくとも一部に、前記移載具上に載置されていた前記積層体の一部を前記賦形型の上面に直接対面させる切欠き窓が形成されており、かつ、前記切欠き窓を通して前記積層体の一部を前記賦形型の上面に固定可能な固定手段が設けられていることを特徴とするものからなる。
【０００７】
このような本発明に係るプリフォームの製造装置においては、強化繊維基材の積層体を賦形型上へ移載する移載具に切欠き窓が形成されているので、移載具上に積層体を載置した状態で移載具を賦形型上の所定位置まで移動させたとき、積層体の一部を切欠き窓を通して賦形型の上面に直接対面させることが可能になり、その状態で切欠き窓を通して固定手段により積層体を賦形型の上面に固定することが可能となる。したがって、積層体は、賦形型と所定の位置関係を保った状態にて、固定手段により賦形型に対して部分的に固定されることになる。この状態で賦形型を閉じれば、部分的に固定されていた積層体が所定形状のプリフォームへと賦形される。積層体は移載具に載置された状態で固定手段により賦形型に固定されるので、強化繊維基材に解れが発生する要因はなく、また、所定の位置に固定された状態でそのまま賦形動作に移行すればよいので、高い精度をもって容易に所望のプリフォームを賦形可能となる。したがって、強化繊維基材の解れ発生防止と高精度のプリフォーム賦形とが、極めて簡単な構成で実現されることになる。
【０００８】
上記本発明に係るプリフォームの製造装置においては、上記移載具が、賦形型上方で互いに離反する方向に移動可能な複数の分割部材からなる構成を採用することができる。このような構成においては、移載具上に積層体を載置した状態で移載具を賦形型上の所定位置まで移動させた後、複数の分割部材を互いに離反する方向に移動させることにより、極めて容易に積層体を賦形型上の所定位置に移載することが可能になり、所定の動作が一層簡素化される。とくに複数の分割部材を互いに離反する方向に移動させる動作に対しては、強化繊維基材に解れが発生する要因はないので、より確実に解れ発生防止が達成される。
【０００９】
この場合、上記切欠き窓が、上記複数の分割部材にまたがって形成されていることが好ましい。このように構成すると、分割部材が互いに離反する方向に移動される際、各分割部材から積層体に加わる互いに反対方向の摩擦力を相殺させることが可能になり、より確実に安定して、積層体を賦形型上の所定位置に移載することが可能になる。
【００１０】
また、本発明に係るプリフォームの製造装置においては、上記移載具が、平板で形成された上面を有することも好ましい構成の一つである。平板で形成された上面を有すると、つまり、平坦面の上面を有すると、賦形型上の所定位置にある積層体に対し、単なるスライド動作によって積層体から移載具を退避させて積層体を賦形型上に移載することが可能になるので、移載が一層容易になる。ただし、移載具の退避手段としてはスライド動作に限定されず、スイング動作、着脱動作など、積層体から移載具を退避させることが可能な任意の手段を採用できる。
【００１１】
また、特に、上記移載具が、該移載具上で上記強化繊維基材を所定の平面形状に裁断可能な部材に構成されていることが好ましい。移載具上で強化繊維基材を裁断できることにより、事前の裁断工程を省略することが可能になり、特有の移載具を介しての上記のような優れた移載形態を実現しつつ、プリフォーム製造までの全体としての工数の増加を回避することができる。
【００１２】
また、上記固定手段としては、例えば、上記切欠き窓上方からの荷重により積層体の一部を賦形型の上面に固定する手段に構成することができる。あるいは、賦形型の上面から上記切欠き窓の上方まで突設されたピン状の手段に構成することもできる。いずれの場合にあっても、切欠き窓を通して積層体の一部を賦形型の上面に容易に固定することができる。
【００１３】
また、上記強化繊維基材としては、特に限定されないが、炭素繊維を含む基材からなる場合に本発明はとくに有効である。炭素繊維は、他の強化繊維に比べ、剛性が高いため基材に解れが生じやすいので、このような場合に基材の解れ防止を容易に達成できる本発明はとくに有効である。
【００１４】
本発明に係るプリフォームの製造方法は、賦形型を用いて強化繊維基材の積層体を所定形状のプリフォームに賦形するに際し、賦形前に前記積層体を前記賦形型上へ移載具を用いて移載するプリフォームの製造方法であって、前記移載具の少なくとも一部に切欠き窓を形成し、前記移載具上に前記積層体を載置し、該積層体を前記移載具とともに前記賦形型上に移動し、前記移載具上に載置されていた前記積層体の一部を、前記切欠き窓を通して前記賦形型の上面に直接対面させ、該積層体の一部を前記賦形型の上面に固定することを特徴とする方法からなる。
【００１５】
このような本発明に係るプリフォームの製造方法においても、上記移載具を、上記賦形型上方で互いに離反する方向に移動可能な複数の分割部材に構成するとともに、該複数の分割部材を離反させていない状態で上記移載具上に上記積層体を載置し、該積層体を移載具とともに賦形型上に移動し、前記複数の分割部材を互いに離反する方向に移動させる方法を採用できる。
【００１６】
また、上記移載具が、平板で形成された上面を有し、前記平板を移動させる際に、前記平板を前記積層体に対しスライド移動させるようにすることもできる。
【００１７】
また、上記移載具上で上記強化繊維基材を所定の平面形状に裁断した後、上記積層体を上記賦形型上へ移載具を用いて移載するようにすることもできる。
【００１８】
また、上記積層体の一部を、上記切欠き窓上方からの荷重により上記賦形型の上面に固定するようにすることもできるし、上記賦形型の上面から上記切欠き窓の上方まで突設されたピン状の手段を積層体に突き刺すことにより上記賦形型の上面に固定するようにすることもできる。
【００１９】
さらに、本発明に係るプリフォームの製造方法においても、上記強化繊維基材が炭素繊維を含む基材からなる場合に、本発明はとくに有効である。
【発明の効果】
【００２０】
このように、本発明に係るプリフォームの製造装置および製造方法によれば、極めて簡単な構成でありながら、プリフォーム形成用の強化繊維基材に解れが発生することを効果的に防止でき、強化繊維基材の積層体の取扱い性に優れ、所望の形態のプリフォームを高い精度をもって容易に賦形することができる。また、移載具上での基材裁断等が可能であり、プリフォームの製造における全体としての工数を少なく抑えることができ、生産性の向上、製造コストの低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施態様に係るプリフォームの製造装置および製造方法を示す概略斜視図である。
【図２】本発明における固定手段の一例を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明における固定手段の別の例を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るプリフォームの製造装置および製造方法を示しており、かつ、図１の（Ａ）から（Ｃ）の順に動作が行われることを示している。図１において、１は、所定の平面形状に裁断された強化繊維基材の積層体を示しており、２は、所定形状のプリフォームへの賦形前に積層体１を賦形型上へ移載する移載具を示している。積層体１は、所定の形状への裁断後の強化繊維基材の積層体として図示されているが、移載具２の上面は平坦面に形成されているので、裁断前の複数枚の強化繊維基材を移載具２で積層し、該積層後に、移載具２上で所定の形状に裁断して積層体１を作製することが可能である。
【００２３】
移載具２は、図示例では互いに離反する方向に移動可能な２つの分割部材２ａ、２ｂから構成されており、これら分割部材２ａ、２ｂにまたがって、上下方向に貫通した切欠き窓３が形成されている。分割部材２ａ、２ｂを閉じた状態で（離反させない状態で）、移載具２上に、少なくとも切欠き窓３の上方部を含む位置に、積層体１が載置される（図１（Ａ））。
【００２４】
移載具２上に積層体１が載置された上記状態で、積層体１とともに移載具２がプリフォーム賦形用の賦形型４上の所定の位置へ移動される（図１（Ｂ））。この状態では、移載具２に切欠き窓３が設けられているので、移載具２上に載置されていた積層体１の一部は、切欠き窓３を通して賦形型４の上面に直接対面される。この状態にて、積層体１の一部が、固定手段５により、切欠き窓３を通して賦形型４の上面に固定される。
【００２５】
そして、上記の如く積層体１の一部が切欠き窓３を通して賦形型４の上面に固定された状態にて、分割部材２ａ、２ｂが互いに離反する方向に、積層体１に対してスライド移動され、移載具２上に載置されていた積層体１が移載具２による支持を解除されて賦形型４上に完全に移載される（図１（Ｃ））。しかる後に、分割部材２ａ、２ｂが退避または除去され、賦形型４に対向する賦形型（図示略）が、必要に応じて加熱を伴って、賦形型４方向に閉じられ、賦形型４上の所定の位置に固定されていた積層体１が賦形され、所定のプリフォームが作製される。
【００２６】
上記固定手段５は、例えば、図２や図３に示すように構成することができる。
図２に示す例では、切欠き窓３に対応した積層体１部分の上方から、錘６等による荷重Ｐにより積層体１の一部を押さえつけ、該積層体１の一部を切欠き窓３を通して賦形型４の上面に固定する手段に構成されている。図３に示す例では、賦形型４の上面から切欠き窓３の上方まで延びるピン状の手段７（針状の手段を含む）が突設されており、該ピン状の手段７を積層体１に突き刺すことにより、該積層体１の一部を切欠き窓３を通して賦形型４の上面に固定する手段に構成されている。ただし、固定手段５としては、図示例に限定されず、積層体１の一部を切欠き窓３を通して賦形型４の上面に固定可能な任意の手段を採用できる。
【００２７】
上記のような実施の形態により、極めて簡単な構成でありながら、強化繊維基材およびその積層体１に解れが発生することを防止でき、積層体１の取扱い性に優れ、高い精度で所望の形態のプリフォームを容易に賦形することができる。また、移載具２上で基材裁断等が可能であり、プリフォームの製造における全体としての工数を少なく抑えることができ、生産性の向上、製造コストの低減をはかることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係るプリフォームの製造装置および製造方法は、強化繊維基材の積層体を用いたあらゆるプリフォームの製造に適用でき、とくに炭素繊維を含む基材を用いる場合に好適である。
【符号の説明】
【００２９】
１  強化繊維基材の積層体
２  移載具
２ａ、２ｂ  分割部材
３  切欠き窓
４  賦形型
５  固定手段
６  錘
７  ピン状の手段
【図１】
2013180469.tif 000003
【図２】
2013180469.tif 000004
【図３】
2013180469.tif 000005