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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023157639
(43)【公開日】2023-10-26
(54)【発明の名称】積層体及び賦形方法
(51)【国際特許分類】
   B29C 70/68 20060101AFI20231019BHJP
   B29C 70/34 20060101ALI20231019BHJP
【FI】
B29C70/68
B29C70/34
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022067675
(22)【出願日】2022-04-15
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】北澤 俊樹
(72)【発明者】
【氏名】清水 正彦
【テーマコード(参考)】
4F205
【Fターム(参考)】
4F205AC03
4F205AD16
4F205AG03
4F205AG28
4F205AR07
4F205AR20
4F205HA14
4F205HA23
4F205HA35
4F205HA45
4F205HB01
4F205HG01
4F205HK03
4F205HK24
(57)【要約】
【課題】繊維シート余り又は繊維シート不足を解消することができる積層体及び賦形方法を提供する。
【解決手段】X軸方向に沿って湾曲しているとともに成形型基準面11に重ね合わせられる積層体基準面21と、X軸方向に沿って積層体基準面21と交差しているとともに成形型曲げ面12に重ね合わせられる積層体曲げ面22と、を備え、積層体基準面21と積層体曲げ面22との間の角度は、成形型基準面11と成形型曲げ面12との間の角度よりも大きく、成形型基準面11と成形型曲げ面12とが交差する稜線を成形型縁13として、積層体基準面21と積層体曲げ面22とが交差する稜線を積層体縁23としたとき、積層体基準面21が成形型基準面11に重ねられた状態において、積層体縁23は、成形型縁13から成形型基準面11上でずれている。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有する成形型に重ね合わせられる積層体であって、
複数の繊維シートが積層されて構成され、
前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲しているとともに前記成形型基準面に重ね合わせられる積層体基準面と、
前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差しているとともに前記成形型曲げ面に重ね合わせられる積層体曲げ面と、
を備え、
前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、
前記成形型基準面と前記成形型曲げ面とが交差する稜線を成形型縁として、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、前記成形型縁から前記成形型基準面上でずれている積層体。
【請求項2】
前記成形型基準面及び前記積層体基準面は、前記所定方向に沿って凸形状に湾曲又は屈曲して、
前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、前記凸形状の頂部である積層体頂部から側端部に近付くにつれて前記成形型縁からのずれ量が大きくなっている請求項1に記載の積層体。
【請求項3】
前記成形型基準面及び前記積層体基準面は、前記所定方向に沿って凹形状に湾曲又は屈曲して、
前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、側端部から前記凹形状の底部である積層体底部に近付くにつれて前記成形型縁からのずれ量が大きくなっている請求項1に記載の積層体。
【請求項4】
前記成形型縁に沿った位置xにおける前記成形型縁と前記積層体縁との距離は、k×z(x)とされている請求項2に記載の積層体。
ここで、
z(x)は、前記成形型の前記凸形状の頂部である成形型頂部における前記成形型縁から位置xにおける前記成形型縁までの、前記所定方向から見たときの距離であり、
kは、所定の比例定数である。
【請求項5】
前記成形型縁に沿った位置xにおける前記成形型縁と前記積層体縁との距離は、k×z(x)とされている請求項3に記載の積層体。
ここで、
z(x)は、前記側端部の位置に対応する前記成形型縁から位置xにおける前記成形型縁までの、前記所定方向から見たときの距離であり、
kは、所定の比例定数である。
【請求項6】
複数の繊維シートが積層されて構成された積層体を成形型に重ねて賦形する賦形方法であって、
前記成形型は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有して、
前記積層体は、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲している積層体基準面及び前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差している積層体曲げ面を有して、
前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、
前記積層体基準面を前記成形型基準面に重ね合わせる工程と、
前記積層体曲げ面を前記所定方向に沿った折り曲げ線で前記成形型曲げ面に向かって折り曲げる工程と、
を含み、
前記折り曲げ線は、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体縁からずれている賦形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、積層体及び賦形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
航空機の胴体、主翼等の航空機部品は、複合材、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)が用いられるものがある。
航空機部品を構成するCFRP製の構造部材(複合材構造体)は、任意の断面形状を有している。このような複合材構造体を製造する方法の1つに、複数の繊維シート(プリプレグ等)を積層することで、平坦な繊維シートの積層体(「チャージ」とも呼ばれる。)を製作し、成形型を用いてこの積層体を賦形することで、任意の断面形状を付す方法がある(例えば、特許文献1や特許文献2)。
【0003】
特許文献1では、積層体を曲げる際に積層体の繊維シートが不足すると予想される箇所で、積層体を余分に積層する方法が開示されている。
また、特許文献2には、成形型の折り曲げ線を変化させて非可展面を可展面に補正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第10105940号明細書
【特許文献2】欧州特許公開第2156943号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1の方法では、繊維シート余りを解消することができない。また、特許文献2の方法では、製品の最終形状を変更することになるため好ましくない。
【0006】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、繊維シート余り又は繊維シート不足を解消することができる積層体及び賦形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示の積層体及び賦形方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る積層体は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有する成形型に重ね合わせられる積層体であって、複数の繊維シートが積層されて構成され、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲しているとともに前記成形型基準面に重ね合わせられる積層体基準面と、前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差しているとともに前記成形型曲げ面に重ね合わせられる積層体曲げ面と、を備え、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面とが交差する稜線を成形型縁として、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、前記成形型縁から前記成形型基準面上でずれている。
【0008】
また、本開示の一態様に係る賦形方法は、複数の繊維シートが積層されて構成された積層体を成形型に重ねて賦形する賦形方法であって、前記成形型は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有して、前記積層体は、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲している積層体基準面及び前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差している積層体曲げ面を有して、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、前記積層体基準面を前記成形型基準面に重ね合わせる工程と、前記積層体曲げ面を前記所定方向に沿った折り曲げ線で前記成形型曲げ面に向かって折り曲げる工程と、を含み、前記折り曲げ線は、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体縁からずれている。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、繊維シート余り又は繊維シート不足を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本開示の第1実施形態において、成形型を示した斜視図である。
図2】本開示の第1実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。
図3】本開示の第1実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した平面図である。
図4】本開示の第1実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。
図5図4に示すA-A切断線、B-B切断線及びC-C切断線における断面図である。
図6】本開示の第1実施形態において、成形型に積層体を重ね合わせた状態を示した斜視図である。
図7】本開示の第1実施形態において、X軸方向に沿った任意の位置における断面図である。
図8図6に示すA-A切断線、B-B切断線及びC-C切断線における断面図である。
図9】本開示の第1実施形態において、点Px1、点Px2及び点Ptの関係を示した平面図である。
図10】本開示の第1実施形態において、点Px1、点Px2及び点Ptの関係を示した断面図である。
図11】本開示の第1実施形態において、X軸方向に沿った任意の位置における断面図の他の例である。
図12】本開示の第1実施形態に係る積層体が積層される積層型を示した斜視図である。
図13】本開示の第1実施形態の変形例において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。
図14】本開示の第1実施形態に対する比較例において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。
図15】本開示の第2実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。
図16】本開示の第2実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した平面図である。
図17】本開示の第2実施形態において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。
図18図17に示すA-A切断線、B-B切断線及びC-C切断線における断面図である。
図19】本開示の第2実施形態において、成形型に積層体を重ね合わせた状態を示した斜視図である。
図20】本開示の第2実施形態の変形例において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。
図21】本開示の第2実施形態に対する比較例において、成形型に積層体を載置した状態を示した斜視図である。
図22】本開示の第1実施形態及び第2実施形態において、成形型のY-Z平面での断面図の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示に係る積層体及び賦形方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0012】
[第1実施形態]
本実施形態では、複数の繊維シートが積層されて構成された積層体20(チャージ)を成形型10に重ね合わせて賦形することによって、最終形状の成形品である複合材構造体を製造する。
【0013】
図1に示すように、成形型10は、成形型基準面11及び成形型曲げ面12を有するブロック状の部材とされている。この成形型10に後述する積層体20が重ね合わせられることによって、積層体20が成形型10の形状に倣った形状に賦形されることになる。
【0014】
成形型基準面11は、屈曲面であり、図1において成形型10の上面とされている。この成形型基準面11には、後述する積層体20の積層体基準面21が重ね合わせられる。
成形型基準面11は、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように屈曲している。具体的には、成形型基準面11は、Y軸方向から正面視したときに、略中央を頂部(以下、「成形型頂部11a」という。)とした凸形状をなしている。成形型頂部11aは、Y軸方向に沿って線状に延在しており、成形型基準面11の稜線をなしている。
【0015】
成形型曲げ面12は、成形型基準面11と接続された面であり、図1において成形型10の正面とされている。この成形型曲げ面12には、後述する積層体20の積層体曲げ面22が折り曲げられて重ね合わせられる。
成形型曲げ面12は、X軸方向に沿った成形型基準面11の縁と接続されるとともに、該縁において成形型曲げ面12と交差している。
【0016】
なお、図1において、成形型基準面11と成形型曲げ面12との間の角度はX軸方向から側面視して90度をなしているが、角度はこれに限られない。ただし、後述する積層体基準面21と積層体曲げ面22との間の角度よりも小さい。
【0017】
ここで、成形型基準面11と成形型曲げ面12とが交差する稜線を成形型縁13とする。
成形型縁13は、成形型基準面11と同じように、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように屈曲している。これは、成形型縁13が、成形型基準面11の縁でもあることを踏まえれば当然のことである。
【0018】
図2に示すように、積層体20は、複数の繊維シートが積層されて構成されている。
繊維シートは、繊維方向が繊維シートの長手方向に対して平行となるように揃えられた繊維基材及び繊維基材に含侵された樹脂によって構成される。
繊維基材には、炭素繊維、ガラス繊維等の任意の繊維が用いられる。
繊維基材に含浸される樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、不飽和ポリエステル等、加熱されることで硬化する熱硬化性樹脂を用いることができる。
その他、加熱を経て固化する、ポリアミド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
なお、繊維シートは上記の繊維シートに限定されない。例えば、賦形可能なドライなものであってもよい。また、例えば、繊維方向がシートの長手方向に対して平行でない方向であってもよい。
【0019】
積層体20は、積層体基準面21及び積層体曲げ面22を有している。
【0020】
積層体基準面21は、屈曲面とされている。この積層体基準面21は、成形型10の成形型基準面11に重ね合わせられる。
積層体基準面21は、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように屈曲している。具体的には、積層体基準面21は、Y軸方向から正面視したときに、略中央を頂部(以下、「積層体頂部21a」という。)とした凸形状をなしている。この凸形状は、成形型基準面11がなす凸形状と対応している。積層体頂部21aは、Y軸方向に沿って線状に延在しており、積層体基準面21の稜線をなしている。
【0021】
積層体曲げ面22は、積層体基準面21と接続された面である。この積層体曲げ面22は、成形型10の成形型曲げ面12に向かって折り曲げられて重ね合わせられる。
積層体曲げ面22は、X軸方向に沿った積層体基準面21の縁と接続されるとともに、該縁において積層体曲げ面22と交差している。
【0022】
なお、積層体基準面21と積層体曲げ面22との間の角度はX軸方向から側面視して成形型基準面11と成形型曲げ面12との間の角度よりも大きくなるように設定されている。すなわち、図2に示す状態のように、積層体基準面21が成形型基準面11に重なり合うように積層体20を成形型10に載置したときに、積層体曲げ面22は、成形型曲げ面12から浮くことになる。
【0023】
ここで、積層体基準面21と積層体曲げ面22とが交差する稜線を積層体縁23とする。
積層体縁23は、積層体基準面21と同じように、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように屈曲している。これは、積層体縁23が、積層体基準面21の縁でもあることを踏まえれば当然のことである。
【0024】
以上の通り説明した成形型10と積層体20との間において、積層体縁23は、成形型縁13に対して次のような位置関係をとるように設定される。
【0025】
すなわち、図3及び図4に示すように、成形型縁13は、X軸方向に沿って直線状とされている。
【0026】
一方で、積層体縁23は、積層体頂部21aが成形型頂部11aに一致するように積層体基準面21が成形型基準面11に重ね合わせられた状態において、成形型基準面11上で成形型縁13からずれている。
詳細には、積層体縁23は、積層体頂部21aと交差する部分(点)において成形型縁13と一致しており、それ以外の部分では成形型縁13からずれている。
更に詳細には、積層体縁23は、積層体頂部21aから側端部21bに向かうにつれて成形型縁13から離間するように成形型縁13からずれている。すなわち、積層体頂部21aから側端部21bに向かうにつれて、積層体縁23の成形型縁13からのずれ量が大きくなっている。
このため、積層体縁23は、Z軸方向から平面視したときに、略V字形状をなしている。
【0027】
図5には、図4においてX軸方向の複数個所でのY-Z平面における断面図が示されている。このとき、A-A断面は積層体頂部21aを通る断面図であり、C-C断面は側端部21bを通る断面図であり、B-B断面はA-A断面とC-C断面との間の断面図である。
これによれば、積層体縁23は、積層体頂部21aから側端部21bに向かうにつれて成形型縁13から離間するように成形型縁13からずれているので、A-A断面からC-C断面に向かうにつれて積層体縁23の位置が成形型縁13から離間することになる。
【0028】
以上のように設定された積層体縁23は、以下のように作用する。
すなわち、まず、図2に示すように、積層体基準面21が成形型基準面11に重なり合うように、積層体20を成形型10に載置する。
次に、図6に示すように、積層体曲げ面22が成形型曲げ面12に重なり合うように、積層体曲げ面22を成形型曲げ面12に向かって折り曲げる。
【0029】
このとき、図7に示すように、積層体頂部21aからX軸方向に移動した任意の位置において、積層体曲げ面22は、次のように動いて成形型曲げ面12に重ね合わせられる。
すなわち、折り曲げる前の状態(破線)において、積層体曲げ面22は、積層体縁23に対応する点P1を起点に下方に向かって傾斜しており、成形型縁13に対応する点P2を含む成形型10の角部をショートカットしている。ここで、折り曲げる前の状態の積層体曲げ面22と成形型曲げ面12との仮想的な交点を点P3とする。
【0030】
ところが、物理的に考えて、積層体曲げ面22が実際に成形型10の角部をショートカットすることはない。このため、実際には、積層体曲げ面22は、点P2を経由して、かつ、点P2で折り曲げられるようにして、成形型曲げ面12に重ね合わせられる。つまり、実際の折り曲げ線は、積層体縁23ではなく、成形型縁13に沿うことになる。
このとき、積層体曲げ面22が点P2を経由するように遠回りをして成形型曲げ面12に重ね合わせられるので、遠回りをした距離分だけ積層体曲げ面22の下端は点P2側に向かって引き上げられることになる。
ここで、点P1-点P2間の距離をd12として、点P2-点P3間の距離をd23として、点P1-点P3間の距離をd13としたとき、積層体曲げ面22が引き上げられる寸法Δdは、d12+d23-d13となる。
【0031】
前述の通り、図5に示すように、積層体縁23は、積層体頂部21aから側端部21bに向かうにつれて成形型縁13から離間するように成形型縁13からずれている。このため、図8に示すように、側端部22b側にある積層体曲げ面22ほど成形型10の角部をショートカットする量が大きいことになる。言い換えると、側端部22b側にある積層体曲げ面22ほど積層体曲げ面22が引き上げられる寸法Δdが大きいことになる。
とすれば、図6に示すように、成形型曲げ面12に重ね合わせられた積層体曲げ面22は、Y軸方向から正面視したときに、左右方向の両側(両方の側端部22b側)に拡がることになる。このため、中央部における積層体曲げ面22の繊維シート余り(積層体20の余分な重なり)が吸収されることになる。
【0032】
ここで、図7におけるd12、すなわち、積層体縁23と成形型縁13との成形型基準面11に沿った離間距離は、例えば以下のように決定される。
【0033】
図9及び図10に示すように、任意の位置xでのY-Z平面におけるX-X断面において、積層体縁23に対応する点を点Px1として、成形型縁13に対応する点を点Px2とする。すなわち、当該Y-Z平面と積層体縁23との交点が点Px1となり、当該Y-Z平面と成形型縁13との交点が点Px2となる。
また、成形型基準面11の成形型頂部11aを通過するY-Z平面における断面において、成形型縁13に対応する点を点Ptとする。すなわち、当該Y-Z平面と成形型縁13との交点が点Ptとなる。
また、X軸方向から側面視した点Pt-点Px2間の距離、すなわち、Z軸方向に沿った点Pt-点Px2間の距離をz(x)とする。
このとき、点Px1-点Px2間の距離は、k×z(x)として決定される。ここで、kは、所定の比例定数である。
【0034】
以下、比例定数kについて説明する。
図11に示すように、成形型基準面11と積層体曲げ面22の外面との間の角度をθとして、成形型基準面11の延長線と積層体曲げ面22の外面との間の角度をθとしたとき、比例定数kは、以下の式(数1)で表現される。
【0035】
【数1】
【0036】
なお、図11では一般化のために任意のθを用いているが、例えば図10はθが90度(1/2π[rad])の場合を表している。
【0037】
積層体20は、図12に示すような積層型30に繊維シートを積層することで製造される。積層型30の上面に相当する積層面31は、積層体20の積層体基準面21及び積層体曲げ面22に形状に対応している。
積層型30への繊維シートの積層は、作業者による手作業で行われてもよいし、ロボットによる自動作業で行われてもよい。
【0038】
[変形例]
図13に示すように、成形型基準面11は、湾曲面とされていてもよい。
成形型基準面11は、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、成形型基準面11は、Y軸方向から正面視したときに、略中央を成形型頂部11aとした滑らかな凸形状をなしている。
【0039】
また、積層体基準面21は、湾曲面とされていてもよい。
積層体基準面21は、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、積層体基準面21は、Y軸方向から正面視したときに、略中央を積層体頂部21aとした滑らかな凸形状をなしている。この凸形状は、成形型基準面11がなす凸形状と対応している。
【0040】
本実施形態では、以下の効果を奏する。
すなわち、積層体縁23は、凸形状の積層体頂部21aから側端部21bに近付くにつれて成形型縁13からのずれ量が大きくなっているので、積層体曲げ面22を成形型曲げ面12に重ね合わせたときに、積層体曲げ面22の両側端部22b側にある部分ほど成形型縁13側に引き上げられ、積層体頂部21a側にある部分ほど成形型縁13側に引き上げられないことになる。これによって、積層体曲げ面22を成形型曲げ面12に重ね合わせたときに積層体曲げ面22に生じる繊維シート余りを成形型縁13と積層体縁23とのずれによって吸収することができる。
【0041】
図14に示すように、仮に成形型縁13と積層体縁23とが一致している場合、積層体曲げ面22を成形型曲げ面12に重ね合わせたときに、上記実施形態の場合と比較して、積層体曲げ面22に繊維シート余りが生じてしまう。なぜなら、積層体曲げ面22の両側端部22b側にある部分が成形型縁13側に引き上げられないからである。
【0042】
また、位置xにおける成形型縁13と積層体縁23との距離は、k×z(x)とされているので、距離z(x)に基づいて成形型縁13と積層体縁23との距離を設定することができる。
【0043】
[第2実施形態]
図15に示すように、成形型10は、成形型基準面11及び成形型曲げ面12を有するブロック状の部材とされている。この成形型10に後述する積層体20が重ね合わせられることによって、積層体20が成形型10の形状に倣った形状に賦形されることになる。
【0044】
成形型基準面11は、屈曲面であり、図14において成形型10の上面とされている。この成形型基準面11には、後述する積層体20の積層体基準面21が重ね合わせられる。
成形型基準面11は、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように屈曲している。具体的には、成形型基準面11は、Y軸方向から正面視したときに、略中央を底部(以下、「成形型底部11c」という。)とした凹形状をなしている。成形型底部11cは、Y軸方向に沿って線状に延在している。
【0045】
成形型曲げ面12は、成形型基準面11と接続された面であり、図15において成形型10の正面とされている。この成形型曲げ面12には、後述する積層体20の積層体曲げ面22が折り曲げられて重ね合わせられる。
成形型曲げ面12は、X軸方向に沿った成形型基準面11の縁と接続されるとともに、該縁において成形型曲げ面12と交差している。
【0046】
なお、図15において、成形型基準面11と成形型曲げ面12との間の角度はX軸方向から側面視して90度をなしているが、角度はこれに限られない。ただし、後述する積層体基準面21と積層体曲げ面22との間の角度よりも小さい。
【0047】
ここで、成形型基準面11と成形型曲げ面12とが交差する稜線を成形型縁13とする。
成形型縁13は、成形型基準面11と同じように、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように屈曲している。これは、成形型縁13が、成形型基準面11の縁でもあることを踏まえれば当然のことである。
【0048】
積層体20は、積層体基準面21及び積層体曲げ面22を有している。
【0049】
積層体基準面21は、屈曲面とされている。この積層体基準面21は、成形型10の成形型基準面11に重ね合わせられる。
積層体基準面21は、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように屈曲している。具体的には、積層体基準面21は、Y軸方向から正面視したときに、略中央を底部(以下、「積層体底部21c」という。)とした凹形状をなしている。この凹形状は、成形型基準面11がなす凹形状と対応している。積層体底部21cは、Y軸方向に沿って線状に延在している。
【0050】
積層体曲げ面22は、積層体基準面21と接続された面である。この積層体曲げ面22は、成形型10の成形型曲げ面12に向かって折り曲げられて重ね合わせられる。
積層体曲げ面22は、X軸方向に沿った積層体基準面21の縁と接続されるとともに、該縁において積層体曲げ面22と交差している。
【0051】
なお、積層体基準面21と積層体曲げ面22との間の角度はX軸方向から側面視して成形型基準面11と成形型曲げ面12との間の角度よりも大きくなるように設定されている。すなわち、図15に示す状態のように、積層体基準面21が成形型基準面11に重なり合うように積層体20を成形型10に載置したときに、積層体曲げ面22は、成形型曲げ面12から浮くことになる。
【0052】
ここで、積層体基準面21と積層体曲げ面22とが交差する稜線を積層体縁23とする。
積層体縁23は、積層体基準面21と同じように、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように屈曲している。これは、積層体縁23が、積層体基準面21の縁でもあることを踏まえれば当然のことである。
【0053】
以上の通り説明した成形型10と積層体20との間において、積層体縁23は、成形型縁13に対して次のような位置関係をとるように設定される。
【0054】
すなわち、図16及び図17に示すように、成形型縁13は、X軸方向に沿って直線状とされている。
【0055】
一方で、積層体縁23は、積層体底部21cが成形型底部11cに一致するように積層体基準面21が成形型基準面11に重ね合わせられた状態において、成形型基準面11上で成形型縁13からずれている。
詳細には、積層体縁23は、積層体基準面21の側端部21bと交差する部分(点)において成形型縁13と一致しており、それ以外の部分では成形型縁13からずれている。
更に詳細には、積層体縁23は、側端部21bから積層体底部21cに向かうにつれて成形型縁13から離間するように成形型縁13からずれている。すなわち、側端部21bから積層体底部21cに向かうにつれて、積層体縁23の成形型縁13からのずれ量が大きくなっている。
このため、積層体縁23は、Z軸方向から平面視したときに、略逆V字形状をなしている。
【0056】
図18には、図17においてX軸方向の複数個所でのY-Z平面における断面図が示されている。このとき、A-A断面は積層体底部21cを通る断面図であり、C-C断面は側端部21bを通る断面図であり、B-B断面はA-A断面とC-C断面との間の断面図である。
これによれば、積層体縁23は、側端部21bから積層体底部21cに向かうにつれて成形型縁13から離間するように成形型縁13からずれているので、A-A断面からC-C断面に向かうにつれて積層体縁23の位置が成形型縁13から離間することになる。
【0057】
以上のように設定された積層体縁23は、以下のように作用する。なお、基本的な原理は、第1実施形態と同様である。
すなわち、まず、図15に示すように、積層体基準面21が成形型基準面11に重なり合うように、積層体20を成形型10に載置する。
次に、図19に示すように、積層体曲げ面22が成形型曲げ面12に重なり合うように、積層体曲げ面22を成形型曲げ面12に向かって折り曲げる。
【0058】
前述の通り、図17に示すように、積層体縁23は、側端部21bから積層体底部21cに向かうにつれて成形型縁13から離間するように成形型縁13からずれている。このため、中央部側にある積層体曲げ面22ほど成形型10の角部をショートカットする量が大きいことになる。言い換えると、中央部側にある積層体曲げ面22ほど積層体曲げ面22が引き上げられる寸法Δdが大きいことになる。
とすれば、成形型曲げ面12に重ね合わせられた積層体曲げ面22は、Y軸方向から正面視したときに、中央部側に寄ることになる。このため、中央部における積層体曲げ面22の繊維シート不足が補われることになる。
【0059】
なお、本実施形態におけるz(x)は、積層体20の側端部21bを通過するY-Z平面における断面において、成形型縁13に対応する点Ptを基準とする。すなわち、当該Y-Z平面と成形型縁13との交点が点Ptとなる。
【0060】
[変形例]
図20に示すように、成形型基準面11は、湾曲面とされていてもよい。
成形型基準面11は、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、成形型基準面11は、Y軸方向から正面視したときに、略中央を成形型底部11cとした滑らかな凹形状をなしている。
【0061】
また、積層体基準面21は、湾曲面とされていてもよい。
積層体基準面21は、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、積層体基準面21は、Y軸方向から正面視したときに、略中央を積層体底部21cとした滑らかな凸形状をなしている。この凸形状は、成形型基準面11がなす凸形状と対応している。
【0062】
本実施形態では、以下の効果を奏する。
すなわち、積層体縁23は、凹形状の側端部21bから積層体底部21cに近付くにつれて成形型縁13からのずれ量が大きくなっているので、積層体曲げ面22を成形型曲げ面12に重ね合わせたときに、積層体曲げ面22の中央部側にある部分ほど成形型縁13側に引き上げられ、側端部22b側にある部分ほど成形型縁13側に引き上げられないことになる。これによって、積層体曲げ面22を成形型曲げ面12に重ね合わせたときに積層体曲げ面22に生じる繊維シート不足を成形型縁13と積層体縁23とのずれによって補うことができる。
【0063】
図21に示すように、仮に成形型縁13と積層体縁23とが一致している場合、積層体曲げ面22を成形型曲げ面12に重ね合わせたときに、上記実施形態の場合と比較して、積層体曲げ面22に繊維シート不足が生じてしまう。なぜなら、積層体曲げ面22の中央部側にある部分が成形型縁13側に引き上げられないからである。
【0064】
また、位置xにおける成形型縁13と積層体縁23との距離は、k×z(x)とされているので、距離z(x)に基づいて成形型縁13と積層体縁23との距離を設定することができる。
【0065】
なお、図22に示すように、第1実施形態及び第2実施形態において、成形型基準面11と成形型曲げ面12とがR部によって接続されて交差しているとき、成形型縁13は、成形型基準面11の延長線と成形型曲げ面12の延長線とが交差する仮想的な稜線とされる。
【0066】
また、積層体基準面21と積層体曲げ面22とがR部によって接続されてもよい。この場合、積層体縁23は、積層体基準面21の延長線と積層体曲げ面22の延長線とが交差する仮想的な稜線とされる。
【0067】
以上の通り説明した本実施形態は、例えば、以下のように把握される。
すなわち、本開示の第1態様に係る積層体(20)は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面(11)及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面(12)を有する成形型(10)に重ね合わせられる積層体であって、複数の繊維シートが積層されて構成され、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲しているとともに前記成形型基準面に重ね合わせられる積層体基準面(21)と、前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差しているとともに前記成形型曲げ面に重ね合わせられる積層体曲げ面(22)と、を備え、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面とが交差する稜線を成形型縁(13)として、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁(23)としたとき、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、前記成形型縁から前記成形型基準面上でずれている。
【0068】
本態様に係る積層体によれば、積層体基準面が成形型基準面に重ねられた状態において、積層体縁は成形型縁からずれているので、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに、成形型縁からずれた積層体縁の位置に対応する積層体曲げ面は、成形型縁側に引き上げられることになる。これによって、積層体縁の成形型縁からのずれ量を調節して引き上げられる積層体曲げ面の量を調節することで、繊維シート余りや線シート不足を解消することができる。
【0069】
また、本開示の第2態様に係る積層体は、第1態様に係る積層体において、前記成形型基準面及び前記積層体基準面が、前記所定方向に沿って凸形状に湾曲又は屈曲して、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁が、前記凸形状の頂部である積層体頂部(21a)から側端部(21b)に近付くにつれて前記成形型縁からのずれ量が大きくなっている。
【0070】
本態様に係る積層体によれば、成形型基準面及び積層体基準面は、所定方向に沿って凸形状に湾曲又は屈曲して、積層体基準面が成形型基準面に重ねられた状態において、積層体縁は、凸形状の頂部である積層体頂部から側端部に近付くにつれて成形型縁からのずれ量が大きくなっているので、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに、積層体曲げ面の両方の側端部側にある部分ほど成形型縁側に引き上げられ、積層体頂部側にある部分ほど成形型縁側に引き上げられないことになる。これによって、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに積層体曲げ面に生じる繊維シート余りを成形型縁と積層体縁とのずれによって吸収することができる。
【0071】
また、本開示の第3態様に係る積層体は、第1態様に係る積層体において、前記成形型基準面及び前記積層体基準面が、前記所定方向に沿って凹形状に湾曲又は屈曲して、前記積層体基準面が前記成形型基準面に重ねられた状態において、前記積層体縁は、側端部(21b)から前記凹形状の底部である積層体底部(21c)に近付くにつれて前記成形型縁からのずれ量が大きくなっている。
【0072】
本態様に係る積層体によれば、成形型基準面及び積層体基準面は、所定方向に沿って凹形状に湾曲又は屈曲して、積層体基準面が成形型基準面に重ねられた状態において、積層体縁は、側端部から凹形状の底部である積層体底部に近付くにつれて成形型縁からのずれ量が大きくなっているので、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに、積層体曲げ面の積層体底部側にある部分ほど成形型縁側に引き上げられ、両方の側端部側にある部分ほど成形型縁側に引き上げられないことになる。
これによって、積層体曲げ面を成形型曲げ面に重ね合わせたときに積層体曲げ面に生じる繊維シート不足を成形型縁と積層体縁とのずれによって補うことができる。
【0073】
また、本開示の第4態様に係る積層体は、第2態様に係る積層体において、前記成形型縁に沿った位置xにおける前記成形型縁と前記積層体縁との距離が、k×z(x)とされている。ここで、z(x)は、前記成形型の前記凸形状の頂部である成形型頂部における前記成形型縁から位置xにおける前記成形型縁までの、前記所定方向から見たときの距離であり、kは、所定の比例定数である。
【0074】
本態様に係る積層体によれば、位置xにおける成形型縁と積層体縁との距離は、k×z(x)とされているので、距離z(x)に基づいて成形型縁と積層体縁との距離を設定することができる。
【0075】
また、本開示の第5態様に係る積層体は、第3態様に係る積層体において、前記成形型縁に沿った位置xにおける前記成形型縁と前記積層体縁との距離が、k×z(x)とされている。ここで、z(x)は、前記側端部の位置に対応する前記成形型縁から位置xにおける前記成形型縁までの、前記所定方向から見たときの距離であり、kは、所定の比例定数である。
【0076】
本態様に係る積層体によれば、位置xにおける成形型縁と積層体縁との距離は、k×z(x)とされているので、距離z(x)に基づいて成形型縁と積層体縁との距離を設定することができる。
【0077】
また、本開示の第6態様に係る賦形方法は、複数の繊維シートが積層されて構成された積層体を成形型に重ねて賦形する賦形方法であって、前記成形型は、所定方向に沿って湾曲又は屈曲している成形型基準面及び前記所定方向に沿って前記成形型基準面と交差している成形型曲げ面を有して、前記積層体は、前記所定方向に沿って湾曲又は屈曲している積層体基準面及び前記所定方向に沿って前記積層体基準面と交差している積層体曲げ面を有して、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面との間の角度は、前記成形型基準面と前記成形型曲げ面との間の角度よりも大きく、前記積層体基準面を前記成形型基準面に重ね合わせる工程と、前記積層体曲げ面を前記所定方向に沿った折り曲げ線で前記成形型曲げ面に向かって折り曲げる工程と、を含み、前記折り曲げ線は、前記積層体基準面と前記積層体曲げ面とが交差する稜線を積層体縁としたとき、前記積層体縁からずれている。
【符号の説明】
【0078】
10 成形型
11 成形型基準面
11a 成形型頂部
11c 成形型底部
12 成形型曲げ面
13 成形型縁
20 積層体
21 積層体基準面
21a 積層体頂部
21b 側端部
21c 積層体底部
22 積層体曲げ面
22b 側端部
23 積層体縁
30 積層型
31 積層面
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
【手続補正書】
【提出日】2022-11-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0015】
成形型曲げ面12は、成形型基準面11と接続された面であり、図1において成形型10の正面とされている。この成形型曲げ面12には、後述する積層体20の積層体曲げ面22が折り曲げられて重ね合わせられる。
成形型曲げ面12は、X軸方向に沿った成形型基準面11の縁と接続されるとともに、該縁において成形型基準面11と交差している。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0021】
積層体曲げ面22は、積層体基準面21と接続された面である。この積層体曲げ面22は、成形型10の成形型曲げ面12に向かって折り曲げられて重ね合わせられる。
積層体曲げ面22は、X軸方向に沿った積層体基準面21の縁と接続されるとともに、該縁において積層体基準面21と交差している。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0034
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0034】
以下、比例定数kについて説明する。
図11に示すように、成形型基準面11と積層体曲げ面22の外面との間の角度をθとして、成形型基準面11の延長線と成形型曲げ面12との間の角度をφとしたとき、比例定数kは、以下の式(数1)で表現される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0036】
なお、図11では一般化のために任意のφを用いているが、例えば図10φが90度(1/2π[rad])の場合を表している。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0045
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0045】
成形型曲げ面12は、成形型基準面11と接続された面であり、図15において成形型10の正面とされている。この成形型曲げ面12には、後述する積層体20の積層体曲げ面22が折り曲げられて重ね合わせられる。
成形型曲げ面12は、X軸方向に沿った成形型基準面11の縁と接続されるとともに、該縁において成形型基準面11と交差している。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0050
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0050】
積層体曲げ面22は、積層体基準面21と接続された面である。この積層体曲げ面22は、成形型10の成形型曲げ面12に向かって折り曲げられて重ね合わせられる。
積層体曲げ面22は、X軸方向に沿った積層体基準面21の縁と接続されるとともに、該縁において積層体基準面21と交差している。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0061
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0061】
また、積層体基準面21は、湾曲面とされていてもよい。
積層体基準面21は、X軸方向に沿ってZ軸方向の高さが変化するように滑らかに湾曲している。具体的には、積層体基準面21は、Y軸方向から正面視したときに、略中央を積層体底部21cとした滑らかな形状をなしている。この形状は、成形型基準面11がなす形状と対応している。