JP2014188999A - 繊維強化プラスチック部材の成形装置および成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形コストを抑えることのできる繊維強化プラスチックの成形装置および成形方法を提供する。
【解決手段】繊維強化プラスチック部材の成形装置１は、金型４０と、繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒを金型４０に対して押圧するプレッシャープレート１０，２０とを備える。そして、プレッシャープレート１０，２０と金型４０との間の間隙Ｇ１，Ｇ２の寸法を調整可能な調整機構を構成し、繊維基材Ｆに含浸した樹脂Ｒを、加熱を経て硬化または固化させることで、繊維強化プラスチック部材５０を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化プラスチック部材の成形装置および成形方法に関する。

繊維強化プラスチック（ＦＲＰ；Fiber Reinforced Plastics）は、軽量かつ、機械的強度に優れているため、航空機の構造部材などに使用されている。
繊維強化プラスチック部材を成形する方法の一つとして、例えば特許文献１に示される真空補助樹脂注入成形法（ＶａＲＴＭ；Vacuum assisted Resin Transfer Molding）がある。
ＶａＲＴＭ法は、金型に配置した繊維をフィルムで覆った後、フィルム内を所定の真空度にまで減圧させることでフィルムの内側に樹脂を注入し、繊維に含浸した樹脂を加熱して硬化させる方法である。中間素材である半硬化のプリプレグを用いることなく、繊維および樹脂から直接的にＦＲＰ部材を得ることができる。

特許第４８０５３７５号

金型に配置された繊維および含浸した樹脂を金型に対して押し付けるために、プレッシャープレートと呼ばれる成形治具が用いられる。プレッシャープレートは、フィルムの内側に配置され、フィルムの内側の圧力と外側の大気圧との差圧に基づいて繊維および樹脂を押圧する。
例えば、図５（ａ）に示すようなスパー５０の成形には、図５（ｂ）に示す金型４０と、金型４０の内面に対向するプレッシャープレート９１，９２，９３が用いられる。
スパー５０は、図示しないスキンを支持するフランジ５１，５２と、フランジ５１，５２を連結するウェブ５３とを有している。フランジ５１とウェブ５３の間、およびフランジ５２とウェブ５３の間の各々には、コーナー部Ｃが形成されている。
プレッシャープレート９１〜９３は、コーナー部Ｃで隣り合うように配置される。スパー５０のフランジ５１，５２に対応するプレッシャープレート９１，９２の端部には、フランジ５１，５２の板厚を決める突出部Ｐが形成されている。突出部Ｐは、金型４０の内面に突き当てられることで、金型４０の内面とプレッシャープレート９１，９２との間の間隙Ｇの寸法を規定している。プレッシャープレート９１〜９３は、熱膨張率の小さいインバーなどのブロックから突出部Ｐを含めて一体に、高精度に削り出されている。

ところが、プレッシャープレート９１〜９３を用いて成形してみると、スパー５０のフランジ５１，５２の板厚が、コーナー部Ｃ付近では他の部位よりも厚くなってしまう。これは、コーナー部Ｃの内側から押圧される場合には、コーナー部Ｃにおいて押圧力を受ける受圧面が狭いために、プレッシャープレート９１〜９３によりコーナー部Ｃの繊維および樹脂を押し付ける押圧力が不足することを一因として起こる。コーナー部Ｃの押圧力が不足すると、繊維に対する樹脂量が多くなり、コーナー部Ｃにおける繊維含有率が下がってしまう。
所定の板厚により、所定の繊維含有率を実現するために、プレッシャープレート９１〜９３によって、コーナー部Ｃを金型４０に向けて十分に押し付けたい。そのため、金型４０の内面とプレッシャープレート９１，９２との間の間隙Ｇの寸法を小さくするとよいが、それには、突出部Ｐの高さを低くしたプレッシャープレートを作り直す必要がある。
しかし、曲面状や段差状の部分もあるスパーの形状に対応するプレッシャープレートの削り出しはコストが高い。しかも、コーナー部の板厚および繊維含有率は、直接制御するのが難しく、ある面、なりゆきで決まるために、作り直しが一度では済まないこともある。プレッシャープレートを幾度も作り直すことになれば成形コストが高騰する。
以上の課題に基づいて、本発明は、成形コストを抑えることのできる繊維強化プラスチック部材の成形装置および成形方法を提供することを目的とする。

本発明の繊維強化プラスチック部材の成形装置は、金型と、繊維基材および樹脂を金型に対して押圧する成形治具と、を備える繊維強化プラスチック部材の成形装置であって、成形治具と金型との間の間隙の寸法を調整可能な調整機構を構成し、繊維基材に含浸した樹脂を、加熱を経て硬化または固化させることで、繊維強化プラスチック部材を得ることを特徴とする。

本発明では、金型との間の間隙の寸法を調整可能な調整機構によって成形品の所望の板厚に対応する間隙を設定することにより、成形治具で繊維基材および樹脂を十分に押し付け、間隙内で繊維基材および樹脂を十分に圧縮することができる。したがって、成形品において、所定の板厚、所定の繊維含有率を実現することができる。
また、間隙の調整機構により、所定の繊維含有率に合わせ込むために、間隙を変えたいときには幾度でも、同じ成形治具で成形を試行することができる。
つまり、間隙を変えるために成形治具を作り直す必要がないので、成形コストを抑えることができる。
また、間隙の調整機構により、成形治具の熱膨張や寸法精度も加味して間隙を規定することができるので、成形治具に許容される熱膨張率や寸法精度を緩和することができる。このため、成形治具に安価な材料を用いたり、加工費用を抑えることができる。この点でも、成形コストを抑えることができる。

本発明の繊維強化プラスチック部材の成形装置において、繊維強化プラスチック部材は、第１部と、第１部に対して屈曲し、第１部との間にコーナー部を形成する第２部と、を備え、金型は、繊維強化プラスチック部材にコーナー部の外側から対向し、成形治具は、繊維強化プラスチック部材にコーナー部の内側から対向することが好ましい。
繊維強化プラスチック部材にコーナー部の外側から対向する金型を用いると、繊維強化プラスチック部材に成形治具がコーナー部の内側から対向するために、コーナー部では、その周囲に比べ押圧力が不足しがちとなるので、繊維含有率が不均一となり易い。このような場合に、本発明は特に大きな効果を発揮することができる。

本発明の繊維強化プラスチック部材の成形装置において、成形治具は、第１部に対応する第１治具と、第２部に対応する第２治具と、を含み、第１治具および第２治具の少なくとも一方について、調整機構を構成し、第１治具と第２治具とをコーナー部で隣り合うように配置することができる。
成形治具を第１治具および第２治具に分割することにより、成形治具を容易に製作することができる。
また、第１治具および第２治具を含む２つ以上の治具に成形治具を分割することにより、断面Ｃ字状など、２箇所以上のコーナー部を有する形状の繊維強化プラスチック部材の成形にも本発明を適用することができる。

本発明の繊維強化プラスチック部材の成形装置における調整機構は、任意に構成することができるが、例えば、成形治具または金型の一方に、他方に向けて突出する突出部を他方に対して進退自在に設け、調整機構として用いることができる。
また、成形治具と金型との間に、間隙に対応する厚みのスペーサーを設け、調整機構として用いることもできる。

本発明の繊維強化プラスチック部材の成形装置では、繊維と成形治具とが、成形治具を覆うフィルムと金型との間に封入され、フィルムと金型との間の密閉空間が減圧されることで、樹脂の供給源から密閉空間に樹脂が注入されることが好ましい。
いわゆるＶａＲＴＭ法により、プリプレグを用いることなく、繊維および樹脂から直接的にＦＲＰ部材を得ることができるので、成形コストを抑えることができる。

本発明の成形装置は、航空機を構成する繊維強化プラスチック部材の成形に用いることができる。
例えば、スパー、スキン（外板）などの構造部材や、航空機に設けられる装備品など、形状を問わず、種々の繊維強化プラスチック部材の成形に本発明を適用することができる。

また、本発明の成形方法は、金型と、繊維基材および樹脂を金型に対して押圧する成形治具と、を用いる繊維強化プラスチック部材の成形方法であって、成形治具と金型との間の間隙の寸法を調整可能な調整機構を構成し、繊維基材に含浸した樹脂を、加熱を経て硬化または固化させることで、繊維強化プラスチック部材を得ることを特徴とする。

本発明によれば、繊維強化プラスチック部材の成形コストを抑えることができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る金型およびプレッシャープレートを示す断面図である。（ｂ）は、プレッシャープレートの斜視図である。 成形方法の手順を示す図である。 （ａ）は、調整機構にスペーサーを用いる変形例を示す図である。（ｂ）は、金型に調整機構を設けた例を示す図である。 （ａ）は、板状のＦＲＰ部材への適用例を示す図であり、（ｂ）は、１つのコーナー部を有するＦＲＰ部材への適用例を示す図である。 （ａ）は、スパーを単純化して示す斜視図であり、（ｂ）は、従来のプレッシャープレートを用いた成形方法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。
図１（ａ）に示すように、修理装置１は、金型４０と、プレッシャープレート１０，２０，３０とを備えている。本実施形態では、金型４０およびプレッシャープレート１０，２０，３０を用いて、航空機の構造部材であるスパー５０を成形する。航空機の翼の前縁および後縁の各々には、スパー５０が配置される。これらのスパー５０は、図示しないスキンと共にボックス状に組み付けられる。

スパー５０は、繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒを含む繊維強化プラスチックから形成される。
スパー５０は、断面Ｃ字状であり、各々がスキンを支持するフランジ５１，５２と、フランジ５１，５２を連結するウェブ５３とを有している。スパー５０は、単純化して図示しているが、スキンの形状に倣う形状に形成されている。
ウェブ５３（第２部）に対して、フランジ５１（第１部）およびフランジ５２（第１部）は、同じ向きに屈曲し、互いに対向している。フランジ５１とウェブ５３の間、およびフランジ５２とウェブ５３の間の各々には、コーナー部Ｃが形成されている。
コーナー部において、フランジ５１，５２がウェブ５３に対してなす角度は任意である。また、フランジ５１がウェブ５３に対してなす角度と、フランジ５２がウェブ５３に対してなす角度は同一でも相違していてもよい。

繊維基材Ｆは、シート状に形成され、スパー５０の板厚に応じて必要な枚数だけ積層される。繊維基材Ｆには、炭素繊維、ガラス繊維等の任意の繊維を用いることができる。
繊維基材Ｆに含浸される樹脂Ｒは、加熱されることで硬化される熱硬化性樹脂とされている。例えば、エポキシ、ポリイミド、ポリウレタン、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を樹脂Ｒに用いることができる。その他、加熱を経て固化する、ナイロン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン樹脂）等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
スパー５０には、求められる強度の設計に基づいて、繊維含有率が定められている。以下、繊維含有率は、体積を基準とする体積繊維含有率（fiber volume fraction）を指すものとする。体積繊維含有率は、繊維基材Ｆを構成する繊維の体積、繊維基材Ｆに含浸される樹脂Ｒの体積の比率により定まる。

金型４０は、スパー５０を収容する空間を有し、スパー５０にコーナー部Ｃの外側から対向する。金型４０は、ウェブ５３に対向する底面４３と、底面４３から立ち上がり、フランジ５１に対向する壁面４１と、底面４３から立ち上がり、フランジ５２に対向する壁面４２とを有している。
金型４０の形状精度に基づいて、金型４０に対向するスパー５０の外面は高精度に成形される。そのため、スパー５０の外面にスキンを組み付ける際に、スパー５０またはスキンを削ったり、シムを介在させることなく、容易に組み付けることができる。これは、コーナー部Ｃの外側からスパー５０に対向する金型４０を用いることによって得られる利点である。
壁面４１は、スパー５０のフランジ５１よりも高く形成されている。フランジ５１の上端を超える壁面４１の領域には、後述するプラグ１２の突き当て板１７を支持する受け面４１Ａが形成されている。受け面４１Ａと、受け面４１Ａに突き当てられる突き当て板１７の面は、加工のコストおよび手間の観点から、平面状に加工されることが好ましい。
壁面４２も、壁面４１と同様に形成されており、フランジ５１の上端を超える領域には、受け面４２Ａが形成されている。

プレッシャープレート１０，２０，３０は、繊維基材Ｆおよび繊維基材Ｆに含浸した樹脂Ｒを金型４０に対して押し付けることで、主として樹脂Ｒを圧縮し、これらを緻密化する。プレッシャープレート１０，２０，３０は、ステンレス鋼（バネ材、非バネ材のいずれであってもよい）により形成されている。プレッシャープレート１０，２０，３０は、その他の鉄鋼、アルミニウム、インバー、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂、真鍮、銅などにより形成することもできる。
これらのプレッシャープレート１０，２０，３０は、スパー５０にコーナー部Ｃの内側から対向し、コーナー部Ｃで隣り合うように配置される。そして、プレッシャープレート１０，２０，３０によってスパー５０の内面が形成される。
本実施形態では、プレッシャープレート１０，２０，３０により繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒを押し付けるために、大気圧を利用する。
なお、プレッシャープレート１０，２０，３０は、必要に応じて、スパー５０の長さ方向（図１（ａ）の紙面直交方向）において複数の部分に分割される。

スパー５０のフランジ５１に対応するプレッシャープレート１０（第１治具）は、図１（ｂ）に示すように、プレート１１と、プレート１１に組み付けられるプラグ１２とを備えている。
プレート１１は、プレート本体１３と、金型４０の壁面４１に向けて突出する突出部１４とを有している。プレート本体１３および突出部１４は一体に形成されているが、別体に形成したプレート本体１３および突出部１４を接合して一体化することもできる。
プレート本体１３は、フランジ５１を覆うとともにフランジ５１よりも高く形成されている。
突出部１４は、プレート本体１３の上端に沿って、スパー５０の長手方向に連続して設けられている。突出部１４には、プレート本体１３の厚み方向にプラグ１２を受け入れる係合凹部１５が形成されている。なお、係合凹部１５に代えて、突出部１４をプレート本体１３の厚み方向に貫通する貫通孔を形成することもできる。
突出部１４およびプラグ１２は、プレート本体１３と壁面４１との間に介在することで、スパー５０の板厚を規定する。

プラグ１２は、金型４０の壁面４１とプレッシャープレート１０との間の間隙Ｇ１の寸法を調整する調整機構として用いられる。
プラグ１２は、突出部１４が延設される方向に間隔をおいて、突出部１４の複数箇所に設けられている。成形時の大気圧による加圧力に耐え、調整された間隙Ｇ１を維持するように、プラグ１２は、必要な本数だけ、必要な箇所に設けられる。
プラグ１２は、円柱状のプラグ本体１６と、プラグ本体１６の先端に設けられた突き当て板１７とを有している。プラグ本体１６および突き当て板１７は、樹脂Ｒが付着しても除去され易い材料で形成されるか、そのような材料により表面が加工されていることが好ましい。

プラグ本体１６は、突出部１４の係合凹部１５に基端側が挿入された状態で、壁面４１に対して進退自在とされている。プラグ本体１６は、無段階または段階的に進退され、係合凹部１５から壁面４１に向けて突出する長さ（以下、突出長）が異なる各位置で、突出部１４に係合されるように構成されている。
プラグ本体１６の進退や係合の機構は、任意に構成することができる。例えば、プラグ本体１６の外周部および係合凹部１５の内周部の各々にねじを形成するとよい。あるいは、プラグ本体１６の外周部および係合凹部１５の内周部の一方に環状のリブを形成し、他方にリブが係合される溝を形成するとともに、これらのリブおよび溝の複数組を、プラグ本体１６の軸線方向に間隔をおいて配置するのもよい。

突き当て板１７は、プラグ本体１６の径よりも大径の円形に形成されており、壁面４１の受け面４１Ａに突き当てられる。突き当て板１７は、プラグ本体１６の軸心と中心が一致するようにプラグ本体１６に設けられている。突き当て板１７の形状は円形に限らず、任意である。
プラグ本体１６が進退されると、プレート本体１３から突き当て板１７までの距離が変わるので、突き当て板１７が突き当てられる壁面４１と、プレート本体１３との間の間隙Ｇ１の寸法が調整される。
突出部１４に設けられた各プラグ１２のプラグ本体１６は、個別に進退させることができる。スパー５０の板厚が異なる部位間では、突き当て板１７が突き当てられる壁面４１と、プレート本体１３との間の間隙Ｇ１が異なる寸法に調整される。
なお、突き当て板１７に代えて、プラグ本体１６の径と同径の突き当て板を用いることもできる。また、プラグ１２が突き当て板を備えていなくてもよい。

次に、プレッシャープレート２０（第１治具）は、スパー５０のフランジ５２に対応する。プレッシャープレート２０は、上記のプレッシャープレート１０と同様に構成されているので、各構成要素にプレッシャープレート１０の構成要素と同じ符号を付し、それらの説明を省略する。プレッシャープレート２０の突出部１４に設けられるプラグ本体１６を進退させることにより、壁面４２とプレート本体１３との間の間隙Ｇ２の寸法を調整することができる。
そして、残りのプレッシャープレート３０（第２治具）は、スパー５０のウェブ５３に倣う形状に形成されている。このプレッシャープレート３０は、プレッシャープレート１０，２０の各々のプレート本体１３，１３間の距離と同等の幅に形成されている。各コーナー部Ｃに位置するプレッシャープレート３０の両端は、図示しないクリアランスを介してプレッシャープレート１０，２０に隣り合う。

以下、スパー５０を成形する方法について説明する。
本実施形態では、ＶａＲＴＭ法を実施し、真空引きによって所定の真空度にまで減圧することで、樹脂Ｒの注入を補助するとともに、減圧空間の圧力と大気圧との差圧によって繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒに押圧力を加える。
このとき、図２（ｂ）に示すように、金型４０に配置された繊維基材Ｆとプレッシャープレート１０，２０，３０は、プレッシャープレート１０，２０，３０を覆うバッグフィルム１９と金型４０との間に封入される。これにより、バッグフィルム１９と金型４０との間に、減圧される密閉空間Ｓが形成される。
密閉空間Ｓは、樹脂Ｒの供給源に、図示しない注入経路を介して接続されている。密閉空間Ｓ内に樹脂Ｒが行き渡るように、密閉空間Ｓ内の複数の箇所に、注入経路に通じる注入口が設けられることが好ましい。

スパー５０の成形に際しては、所望の繊維含有率を実現するために、金型４０とプレッシャープレート１０，２０との間の間隙Ｇ１，Ｇ２を調整する。間隙Ｇ１，Ｇ２は、スパー５０のフランジ５１，５２の板厚に対応する。
ここで、繊維含有率は、プレッシャープレート１０，２０，３０の熱膨張や寸法公差、大気圧の変動などの種々の要因によって左右される。これらの要因により、繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒが金型４０に対して十分に押圧されなければ、樹脂が十分に圧縮されずに、繊維に対する樹脂Ｒの体積比率が高まるので、板厚が増加し、それに伴って繊維含有率が低下する。

また、繊維含有率は、部材の各部位において、好ましくは同一、あるいは公差の範囲内にあることが望まれるが、押圧力が繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒに不均等に作用すると、繊維含有率が不均一となる。
特に、本実施形態のように、金型４０に対してコーナー部Ｃの内側から繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒをプレッシャープレート１０，２０，３０により押し付ける場合、コーナー部Ｃでは、押圧力を受ける受圧面の狭さに起因して、コーナー部Ｃの周囲に比べ押圧力が不足しがちである。そのため、コーナー部Ｃで樹脂Ｒが十分に圧縮されず、また、コーナー部Ｃに周囲から樹脂Ｒが余分に流入すると、コーナー部Ｃの板厚が周囲に比べて増加する。このため、コーナー部Ｃにおける繊維含有率が周囲よりも低くなるので、繊維含有率が不均一となる。

上述のように繊維含有率は種々の要因により左右されるが、要求される強度に見合う繊維含有率を実現する必要がある。
そこで、本実施形態では、スパー５０のフランジ５１，５２の板厚に対応する間隙Ｇ１，Ｇ２の寸法を調整することで、繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒを金型４０に対してより十分に押し付ける。そのために、プレッシャープレート１０，２０の各々のプラグ１２の突出長を短くすることによって、間隙Ｇ１，Ｇ２を狭くする。

プレッシャープレート１０，２０，３０には、バッグフィルム１９を介して大気圧がほぼ均等に作用する。このため、プレッシャープレート１０に対応するフランジ５１とプレッシャープレート２０に対応するフランジ５２の板厚が同じであれば、間隙Ｇ１，Ｇ２を同一の寸法に設定することができる。
一方、プレッシャープレート３０と底面４３との間は、繊維基材Ｆの積層体の厚みや、繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒに加えられる押圧力とそれに対する繊維基材Ｆの層間摩擦によるテンションとの均衡により間隙が定まる。

以下では、プレッシャープレート１０，２０，３０を用いてスパー５０を成形する手順について説明する。
図２（ａ）に示すように、金型４０の内面に繊維基材Ｆを積層する。繊維基材Ｆは、壁面４１、底面４３、および壁面４２に亘って連続しており、コーナー部Ｃで折り曲げられる。
次に、プレッシャープレート１０，２０，３０を繊維基材Ｆの上に設置する。このとき、例えば、プレッシャープレート１０およびプレッシャープレート２０を繊維基材Ｆに配置した後に、プレッシャープレート１０，２０の間にプレッシャープレート３０を配置する。プレッシャープレート３０は、プレッシャープレート１０，２０の下端の間に挟まれることにより、金型４０の幅方向に位置決めされる。

続いて、図２（ｂ）に示すように、プレッシャープレート１０，２０，３０の上に被せたバッグフィルム１９と金型４０との間をシーラントテープなどで封止し、バッグフィルム１９と金型４０との間に密閉空間Ｓを形成する。そして、バッグフィルム１９に設けられた図示しないバルブから真空引きすることにより、密閉空間Ｓを減圧させる。
プレッシャープレート１０，２０，３０は、自重に、バッグフィルム１９で隔てられた密閉空間Ｓと大気圧との差圧が加わることにより、繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒを金型４０に対して押し付ける。
すると、プレッシャープレート１０のプラグ１２の突き当て板１７が壁面４１に突き当てられることで、間隙Ｇ１が規定される。同様に、プレッシャープレート２０のプラグ１２の突き当て板１７が壁面４２に突き当てられることで、間隙Ｇ２が規定される。
このとき、プラグ本体１６に突き当て板１７が設けられているために、プラグ本体１６の先端が壁面４１に食い込むことなく、間隙Ｇ１，Ｇ２を維持できる。また、プラグ本体１６に曲げ応力が加わっても、その曲げ応力に、壁面４１に突き当てられた突き当て板１７が抵抗するので、間隙Ｇ１，Ｇ２を維持できる。

一方、密閉空間Ｓ内の減圧に伴って、樹脂Ｒの供給源から、一定量の液状の樹脂Ｒが密閉空間Ｓ内に注入される。樹脂Ｒは繊維基材Ｆに含浸される。
上述のようにプラグ１２の突出長に基づいて間隙Ｇ１，Ｇ２が調整されているので、繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒは、コーナー部Ｃを含めた全体に亘り、プレッシャープレート１０，２０，３０によって押し付けられる。そのため、繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒは、全体に亘り、十分に圧縮される。

その後、樹脂Ｒを加熱して硬化させる。このときも、真空引きを継続することが好ましい。
樹脂Ｒを加熱するために、任意の加熱装置を用いることができる。例えば、ヒーターを内蔵するマットをバッグフィルム１９の上に載せて樹脂Ｒを加熱することができる。その他、金型４０を収容可能なオーブンを用いたり、プレッシャープレート１０，２０，３０に向けて熱風を送るヒートガンを用いることもできる。
樹脂Ｒは、所定の硬さまで硬化を終えると、繊維基材Ｆと一体化される。
以上により、スパー５０の成形を完了する。

以上で説明したように、本実施形態では、間隙Ｇ１，Ｇ２が調整可能に構成されたプレッシャープレート１０，２０を用いる。これらのプレッシャープレート１０，２０が備える調整機構により、コーナー部Ｃを含めて繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒの全体に亘り、プレッシャープレート１０，２０，３０で十分に押し付けることを可能とする間隙Ｇ１，Ｇ２を設定することができる。その結果、間隙Ｇ１，Ｇ２内で繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒが十分に圧縮されるので、成形されたスパー５０において、コーナー部Ｃを含めた全体に亘り、所定の板厚、所定の繊維含有率を実現することができる。

ここで、間隙Ｇ１，Ｇ２の調整機構により、所定の繊維含有率に合わせ込むために、間隙Ｇ１，Ｇ２を変えたいときには幾度でも、同じプレッシャープレート１０，２０でスパー５０の成形を試行することができる。
つまり、間隙Ｇ１，Ｇ２を変えるためにプレッシャープレート１０，２０を作り直す必要がないので、成形コストを抑えることができる。
また、間隙Ｇ１，Ｇ２の調整機構により、プレッシャープレート１０，２０の熱膨張や寸法精度も加味して、間隙Ｇ１，Ｇ２を規定することができるので、プレッシャープレート１０，２０に許容される熱膨張率や寸法精度を緩和することができる。このため、プレッシャープレート１０，２０に安価な材料を用いたり、加工費用を抑えることができる。この点でも、成形コストを抑えることができる。

なお、間隙Ｇ１，Ｇ２の調整機構は、スパー５０の板厚を変える目的にも用いることができる。すなわち、プレッシャープレート１０，２０を作り変えなくても、間隙Ｇ１，Ｇ２の寸法を調整することにより、板厚が異なるスパー５０を成形することができる。

〔調整機構の変形例〕
上記実施形態では、プレッシャープレート１０，２０の調整機構にプラグ１２を用いるが、プラグ１２に代えて、図３（ａ）に示すような板状のスペーサー１８を用いることもできる。
スペーサー１８は、単数の板により、あるいは複数の薄板の積層体により、所定の厚みに形成することができる。
プレッシャープレート１０の突出部１４と金型４０の壁面４１との間にスペーサー１８を介在させると、壁面４１とプレート本体１３との間の間隙Ｇ１の寸法が規定される。
したがって、スペーサー１８の厚みを調整するか、厚みの異なるスペーサー１８に交換することにより、間隙Ｇ１の寸法を調整することができる。
なお、突出部１４または壁面４１に、スペーサー１８を着脱自在に保持することのできる保持部を設けると、間隙Ｇ１の調整をより容易に行うことができる。

図３（ｂ）は、金型４０に、調整機構としてプラグ２６を設けた例を示す。
プラグ２６は、金型４０の内壁に形成された係合凹部２５の内部に係合されている。このプラグ２６は、金型４０に繊維基材Ｆを配置した後に、係合凹部２５に係合させるとよい。
プラグ２６をプレッシャープレート１０に対して進退させ、係合凹部２５からのプラグ２６の突出長を変えることで、間隙Ｇ１を調整することができる。

〔他の形状のＦＲＰ部材への適用例〕
図４（ａ）は、板状のＦＲＰ部材６０に本発明を適用した例を示す。
ＦＲＰ部材６０の成形には、間隙Ｇ１の調整機構としてのプラグ１２を備えるプレッシャープレート６１と、金型６２とを用いることができる。
プラグ１２は、プレッシャープレート６１の両端、四隅等、間隙Ｇ１を維持するのに必要な位置に設けることができる。
プラグ１２によって間隙Ｇ１の寸法を調整すると、プレッシャープレート６１により繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒを金型６２に対して十分に押し付けることができるので、所定の板厚により、所定の繊維含有率を実現することができる。
なお、プレッシャープレート６１の両端に設けられたプラグ１２の突出長を個別に変えると、プレッシャープレート６１が傾く。これを利用して、板厚が漸次変化するＦＲＰ部材を成形することもできる。

図４（ｂ）は、断面Ｌ字状のＦＲＰ部材７０に本発明を適用した例を示す。
ＦＲＰ部材７０は、第１部７１と、第１部７１に対して屈曲する第２部７２とを備えている。第１部７１と第２部７２との間にはコーナー部Ｃが形成されている。
ＦＲＰ部材７０の成形には、第１部７１に対応するプレッシャープレート８１（第１治具）と、第２部７２に対応するプレッシャープレート８２（第２治具）と、金型８３とを用いることができる。
プレッシャープレート８１は、間隙Ｇ１の調整機構としてのプラグ１２を備える。プレッシャープレート８２は、間隙Ｇ２の調整機構としてのプラグ１２を備える。プレッシャープレート８１，８２は、成形されるＦＲＰ部材７０に、コーナー部Ｃの内側から対向し、コーナー部Ｃで隣り合うように配置される。
プレッシャープレート８１，８２の各々のプラグ１２によって、間隙Ｇ１，Ｇ２を調整することにより、プレッシャープレート８１，８２によって繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒを金型８３に対して十分に押し付けることができる。そのため、成形されたＦＲＰ部材７０において、所定の板厚、所定の繊維含有率を実現することができる。

なお、プレッシャープレート８１，８２を一体に形成することもできる。その場合でも、各プラグ１２によって間隙Ｇ１，Ｇ２を調整することにより、同様の効果を得ることができる。

ところで、本発明の成形方法は、繊維基材Ｆおよび樹脂Ｒを押し付けるために大気圧を利用することを必須としない。
例えば、図４（ａ）の例において、金型６２とプレッシャープレート６１とを間隙Ｇ１をあけて互いに拘束することにより、ＦＲＰ部材６０を成形することもできる。その場合、例えば、プレッシャープレート６１の上に重しを載せればよい。あるいは、ロッドを用いて金型６２とプレッシャープレート６１とを締結するのもよい。
また、本発明は、液状の樹脂Ｒおよび繊維基材Ｆの代わりに、プリプレグを用いることも許容する。
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
本発明は、航空機が備える部材の他、例えば、風車の羽根など、種々の部材の成形に広く利用することができる。

１ 修理装置
１０，２０ プレッシャープレート（成形治具、第１治具）
１１ プレート
１２，２６ プラグ（突出部）
１３ プレート本体
１４ 突出部
１５ 係合凹部
１６ プラグ本体
１７ 突き当て板
１８ スペーサー
１９ バッグフィルム
２５ 係合凹部
３０ プレッシャープレート（第２治具）
４０ 金型
４１ 壁面
４１Ａ 受け面
４２ 壁面
４２Ａ 受け面
４３ 底面
５０ スパー
５１，５２ フランジ（第１部）
５３ ウェブ（第２部）
６０ ＦＲＰ部材
６１ プレッシャープレート
６２ 金型
７０ ＦＲＰ部材
７１ 第１部
７２ 第２部
８１，８２ プレッシャープレート
８３ 金型
Ｃ コーナー部
Ｆ 繊維基材
Ｇ１，Ｇ２ 間隙
Ｐ 突出部
Ｒ 樹脂
Ｓ 密閉空間

Claims (8)

1. 金型と、繊維基材および樹脂を前記金型に対して押圧する成形治具と、を備える繊維強化プラスチック部材の成形装置であって、
   前記成形治具と前記金型との間の間隙の寸法を調整可能な調整機構を構成し、
   前記繊維基材に含浸した前記樹脂を、加熱を経て硬化または固化させることで、繊維強化プラスチック部材を得る、
   ことを特徴とする繊維強化プラスチック部材の成形装置。
2. 前記繊維強化プラスチック部材は、第１部と、前記第１部に対して屈曲し、前記第１部との間にコーナー部を形成する第２部と、を備え、
   前記金型は、前記繊維強化プラスチック部材に前記コーナー部の外側から対向し、
   前記成形治具は、前記繊維強化プラスチック部材に前記コーナー部の内側から対向する、
   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部材の成形装置。
3. 前記成形治具は、前記第１部に対応する第１治具と、前記第２部に対応する第２治具と、を含み、
   前記第１治具および前記第２治具の少なくとも一方について、前記調整機構を構成し、
   前記第１治具と前記第２治具とが前記コーナー部で隣り合うように配置される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の繊維強化プラスチック部材の成形装置。
4. 前記成形治具または前記金型の一方に、他方に向けて突出する突出部を前記他方に対して進退自在に設け、前記調整機構として用いる、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック部材の成形装置。
5. 前記成形治具と前記金型との間に、前記間隙に対応する厚みのスペーサーを設け、前記調整機構として用いる、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック部材の成形装置。
6. 前記繊維と前記成形治具とが、前記成形治具を覆うフィルムと前記金型との間に封入され、
   前記フィルムと前記金型との間の密閉空間が減圧されることで、前記樹脂の供給源から前記密閉空間に前記樹脂が注入される、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック部材の成形装置。
7. 前記繊維強化プラスチック部材は、航空機を構成する部材である、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック部材の成形装置。
8. 金型と、繊維基材および樹脂を前記金型に対して押圧する成形治具と、を用いる繊維強化プラスチック部材の成形方法であって、
   前記成形治具と前記金型との間の間隙の寸法を調整可能な調整機構を構成し、
   前記繊維基材に含浸した前記樹脂を、加熱を経て硬化または固化させることで、繊維強化プラスチック部材を得る、
   ことを特徴とする繊維強化プラスチック部材の成形方法。

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