成型模具以及复合材料的成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于成型复合材料的成型模具以及复合材料的成型方法。
【背景技术】
[0002]—直以来周知的是对复合材料结构件进行组装的组装用夹具，而非复合材料的成型模具(例如，参照专利文献1)。复合材料结构件的组装用夹具具备:夹具结构体，设置于夹具结构体的上面侧的导向板，设置于夹具结构体和导向板之间的滑动机构，设置于导向板和复合材料结构件之间的金属零件以及定位器。定位器为上下方向位置的调节构件，用于水平地支撑复合材料结构件。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利特开平1-316139号公报
【发明内容】
[0006]要解决的技术问题
[0007]此外，用于成型复合材料的成型模具，其上面为成型面。为了适当地成型复合材料，成型模具应抑制因热造成的成型面变形，优选采用热膨胀小的材料。作为热膨胀小的材料，例如可采用因瓦合金等低膨胀合金。另外，成型模具有时会设置滚轮，以便自由移动。这种情况下，由滚轮支撑的成型模具以滚轮为支撑点，有可能因自重而发生挠曲。因此，为了抑制成型模具的成型面因自重发生挠曲而出现变形，考虑加厚成型模具的厚度，提高成型模具的刚度。然而，要加厚成型模具的厚度时，如果使用因瓦合金作为成型模具的材料，则由于因瓦合金价格较高，会导致成型模具的制造成本增加。另外，专利文献1的构成是利用定位器支撑复合材料结构件，而不支撑具有成型面的成型模具。
[0008]因此，本发明的课题在于提供一种可以抑制成型面变形并能实现廉价结构的成型模具以及复合材料的成型方法。
[0009]技术方案
[0010]本发明的成型模具是用于成型复合材料的成型模具，其特征在于，具备:成型构件，其具有成型面；支撑框架，其设置于上述成型构件的下方侧，支撑上述成型构件；以及高度调整机构，其设置于上述成型构件和上述支撑框架之间，可以相对于上述支撑框架调整上述成型构件的高度。
[0011]根据该构成，即便支撑框架因自重而发生挠曲或者因焊接而发生变形，也可以利用高度调整机构调整高度，从而使成型构件为平坦状态。另外，所谓平坦状态，除了与水平面平行的水平状态以外，还包括与倾斜于水平面的平坦倾斜面平行的倾斜状态。此外，高度调整机构可以将成型构件支撑为平坦状态，因此，无需加厚成型构件的厚度。从而可以抑制成型面变形，并实现廉价的结构。
[0012]此外，上述成型构件的热膨胀系数优选在上述支撑框架的热膨胀系数以下。
[0013]根据该构成，可以使成型构件的热膨胀系数较小，从而可以抑制成型面的热变形。至于成型构件所使用的材料，除因瓦合金以外，还可以使用CFRP等复合材料或者钢材等。
[0014]此外，优选进而具备3个滚轮，其设置在上述支撑框架的下方侧，一边对上述支撑框架进行3点支撑一边在地面上行驶。
[0015]根据该构成，可以一边对支撑框架进行3点支撑一边使其移动。即便地面为凹凸形状，由于可以在使3个滚轮全部接地的状态下移动支撑框架，因此，支撑框架不会发生扭曲。从而可以抑制因支撑框架的扭曲而导致的成型面变形，并可移动支撑框架。
[0016]此外，上述高度调整机构优选具有:螺母，其固定于上述支撑框架上；螺旋轴，其下端部拧入到上述螺母中，并且通过旋转而沿高度方向相对于上述螺母移动；以及抵接构件，其设置于上述螺旋轴的上端部，抵接于上述成型构件。
[0017]根据该构成，旋转螺旋轴，使螺旋轴沿高度方向相对于螺母移动，从而可以手动调整抵接于抵接构件的成型构件的高度。因此，可以轻松利用高度调整机构调整高度。
[0018]另外，上述高度调整机构优选具有:容器，其安装在上述支撑框架上，内部储存有流体；浮体，其漂浮在上述容器内所储存的上述流体上；以及抵接构件，其连接到上述浮体，抵接于上述成型构件。
[0019]根据该构成，容器内流体的边界面(上面)为水平面，浮体漂浮于处于水平面状态的流体上，因此，可以使抵接于抵接构件的成型构件为水平状态。借此，即便支撑框架发生挠曲，由于流体的边界面为水平面，因此可以使成型构件为水平状态。
[0020]另外，优选进而具备检测上述高度调整机构的水平度的水平检测器和可以控制上述高度调整机构的高度的控制部，上述高度调整机构具有基端部安装于上述支撑框架上的执行器和设置在上述执行器的前端部并抵接于上述成型构件的抵接构件，上述控制部连接到上述执行器，根据上述水平检测器的检测结果，驱动、控制上述执行器，从而相对于上述支撑框架调整上述成型构件的高度。
[0021]根据该构成，可以利用控制部维持高度调整机构的水平度。因此，即便支撑框架发生歪曲，控制部可以通过驱动、控制执行器，相应于支撑框架的歪曲，调整高度调整机构的高度，从而可以使成型构件为水平状态。
[0022]此外，优选进而具备设置在上述成型面上并沿长度方向延伸的引导构件，上述引导构件具有:多个狭缝，其沿上述长度方向以规定间隔形成，并沿与上述长度方向正交的正交方向延伸、形成；以及销孔，其用于沿上述成型面固定上述引导构件。
[0023]根据该构成，由于形成有多个狭缝，因此，可以沿成型面使引导构件变形，并且可以使用销孔将沿成型面变形的引导构件固定到成型面上。
[0024]本发明的复合材料的成型方法是使用成型模具的复合材料成型方法，所述成型模具具备:成型构件，其具有成型面；支撑框架，其设置于上述成型构件的下方侧，支撑上述成型构件；高度调整机构，其设置于上述成型构件和上述支撑框架之间，可以相对于上述支撑框架调整上述成型构件的高度；以及3个滚轮，其设置在上述支撑框架的下方侧，一边对上述支撑框架进行3点支撑一边在地面上行驶；所述复合材料的成型方法特征在于，使上述成型模具一边在上述地面上行驶一边在作业区域和加热成型区域之间移动。
[0025]根据该构成，可以使成型模具一边在地面上行驶一边在作业区域和加热成型区域之间移动。因此，无需开展烦杂的移动作业，例如利用起重机起吊成型模具使之移动，可以缩短移动作业所产生的作业时间。从而可以有效地开展复合材料的成型作业。
【附图说明】
[0026]图1是从侧面观察实施例1相关的成型模具时的侧视图。
[0027]图2是从上方观察实施例1相关的成型模具时的平面图。
[0028]图3是从正面观察实施例1相关的成型模具时的正视图。
[0029]图4是表示实施例1相关的成型模具的层压引导件的说明图。
[0030]图5是表示实施例1相关的成型模具的高度调整机构的模式图。
[0031]图6是表示使用成型模具成型的翼体结构的一例的截面图。
[0032]图7是表示实施例2相关的成型模具的高度调整机构的模式图。
[0033]图8是表示实施例3相关的成型模具的高度调整机构的模式图。
【具体实施方式】
[0034]接下来基于附图对本发明相关的实施例进行详细说明。并且，本发明并不限于此实施例。另外，下述实施例中的构成要素包括相关领域业者可以且容易置换的构成要素，或者实质上相同的构成要素。
[0035]实施例1
[0036]图1是从侧面观察实施例1相关的成型模具时的侧视图，图2是从上方观察实施例1相关的成型模具时的平面图，图3是从正面观察实施例1相关的成型模具时的正视图。图1至图3所示的成型模具1是用于成型复合材料的模具。至于复合材料，例如可使用碳纤维增强塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastic)。另外，在实施例1中，复合材料使用的是CFRP，但并不限定于该构成。只要是使用树脂及纤维的复合材料均可。
[0037]由该成型模具1成型的复合材料(成型品)例如可以用于构成飞机的主翼及尾翼等翼体的至少一部分的结构体。在实施例1中，对成型飞机尾翼的成型模具进行说明。另夕卜，对实施例1的成型模具1适用做成型飞机尾翼的成型模具进行了说明，但并不限定于此构成。成型模具1适用做成型飞机主翼的成型模具，也适用做成型飞机以外的结构体的成型模具，只要是成型复合材料的成型模具，均适用。
[0038]如图1所示，实施例1的成型模具1具备:支撑框架5，设置于支撑框架5的上方的成型构件6，设置于支撑框架5和成型构件6之间的高度调整机构7，以及设置于支撑框架5的下方的3个滚轮8。详细内容如后所述，该成型模具1可以利用3个滚轮8而在地面P1上行驶，因此，可以在进行复合材料的成型相关作业的作业区域和进行加热成型的加热成型区域之间自由移动。
[0039]支撑框架5使用例如钢材构成。从图2所示上方侧观察支撑框架