阅读说明：本技术 复合材料成型夹具、复合材料成型方法和复合材料 (Composite molding fixture, composite material forming method and composite material ) 是由 平林大辅 于 2018-04-02 设计创作，主要内容包括：实施方式的复合材料成型夹具具有：多个成型模具,其是能够展开以及使至少一个成型模具相对于其他成型模具相对倾斜的多个成型模具,所述多个成型模具用于在展开的状态下,将含浸了树脂的多个片状的纤维和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方进行层叠,使所述至少一个成型模具相对倾斜并进行所述层叠后的纤维的赋形；以及倾斜机构。倾斜机构在进行所述层叠时,展开所述多个成型模具,而在进行所述赋形时,使所述至少一个成型模具倾斜。(The composite molding fixture of embodiment includes multiple molding dies, it is the multiple molding dies that can be unfolded and make at least one molding die relative to other molding die relative tilts, the multiple molding die is in the expanded state, at least one party in the fiber for being impregnated with multiple sheets of resin and fiber containing multiple sheets before resin pickup is laminated, at least one described molding die relative tilt is made and carries out the figuration of the fiber after the stacking；And leaning device.The multiple molding die is unfolded when carrying out the stacking in leaning device, and when carrying out the figuration, make at least one molding die inclination.)

复合材料成型夹具、复合材料成型方法和复合材料

技术领域

本发明实施方式涉及复合材料成型夹具、复合材料成型方法和复合材料。

背景技术

玻璃纤维强化塑料(GFRP：Glass fiber reinforced plastics)和碳纤维强化塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)等复合材料的典型的成型方法是层叠将树脂含浸在片状的纤维中而形成的半固化片，用热压罐设备等对层叠的半固化片进行加热固化。因此，要使用用于使片状的半固化片按照固化后的复合材料的形状层叠的成型夹具(例如参照专利文献1和专利文献2)。

固化前的半固化片的形状的调整作业被称为赋形，以与半固化片的通过加热固化进行的成型相区别。在复合材料的成型模具上层叠半固化片时，不使半固化片产生褶皱的层叠至关重要。因此，提出了一种为了使层叠在成型模具上的半固化片不产生褶皱而使辊移动的复合材料的成型方法(例如参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-157481号公报

专利文献2：日本特开2014-051065号公报

专利文献3：日本特开2006-335049号公报

发明所要解决的课题

为了通过在成型模具上层叠半固化片来成型具有复杂形状的复合材料，需要准备具有复杂形状的成型模具。但是，为了能够使固化后的复合材料从成型模具脱模，即为了能够使复合材料脱模，需要设计成型模具的形状。

相反，具有难以从成型模具脱模的形状的复合材料则无法使用成型模具一体成型。因此，具有复杂形状的复合材料，不得不分成多个零件分别加热固化后，再用紧固件组装，或者，将按照每一个零件层叠的半固化片的层叠体组装并一体固化(cocure)。另外，作为制作具有复杂形状的复合材料的其他方法，也已知有将预先加热固化的零件放置在固化前的半固化片上，在半固化片固化的同时使其粘合固化(cobond)的方法。

作为具体例，在制造作为航空器结构体之一的典型的在外板(面板)上安装有桁架(spar)、小骨(加强肋)或纵向通材(纵梁)等加固材料的复合材料结构体时，需要分别制作和组装外板和加固材料。即，将外板和桁架等加固材料分别加热固化后，用紧固件进行组装作业。或者，用于外板的半固化片的层叠体和用于加固材料的半固化片的层叠体分别制作，在组装层叠体后加热固化。特别是为了制作用于桁架的半固化片的层叠体，需要用热覆盖成型装置(ホットドレープフォーミング装置)进行预赋形的工序。因此，存在制造所需时间长、制造成本高的问题。

因此，本发明的目的在于能够容易地成型具有复杂结构的复合材料。

解决课题的手段

本发明实施方式的复合材料成型夹具具有：多个成型模具，其能够展开以及使至少一个成型模具相对于其他成型模具相对倾斜，所述多个成型模具用于在展开的状态下，将含浸了树脂的多个片状的纤维和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方进行层叠，使所述至少一个成型模具相对倾斜并进行所述层叠后的纤维的赋形；以及倾斜机构。倾斜机构在进行所述层叠时，展开所述多个成型模具，而在进行所述赋形时，使所述至少一个成型模具倾斜。

另外，本发明实施方式涉及的复合材料成型方法包括以下步骤：在展开状态下设置能够使至少一个成型模具相对于其他成型模具相对倾斜的多个成型模具；将含浸了树脂的多个片状的纤维和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方层叠在所述展开状态下的所述多个成型模具；通过使所述至少一个成型模具相对倾斜，进行含浸了所述树脂的层叠后的纤维的赋形；以及通过在加压下对含浸了所述树脂的所述赋形后的纤维进行加热固化，来制造固化后的所述树脂用所述纤维强化的复合材料的成品或半成品。

另外，本发明实施方式涉及的复合材料具有固化后的树脂用纤维强化的纤维强化树脂层的层叠体在至少4处向相同方向折弯的形状。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的复合材料成型夹具的构成的展开状态下的正视图。

图2是图1所示的复合材料成型夹具的俯视图。

图3是图1所示的复合材料成型夹具在赋形时的正视图。

图4是图3所示的复合材料成型夹具的俯视图。

图5是表示在用作成为倾斜对象的成型模具的倾斜机构的铰链上设置倾斜角度的止动结构的示例的图。

图6是为了使成为倾斜对象的成型模具倾斜而移动了图5所示的铰链的状态下的图。

图7是表示构成航空器的翼结构体的外板和桁架的结构例的立体图。

图8是表示展开图7所示的盒结构体的状态的立体图。

图9是说明在图3所示的用于R倒角的成型模具形成槽并用衬垫(パッキン)密封的方法的图。

图10是说明通过图1所示的移动机构进行的各成型模具之间的间隙调整方法的图。

图11是表示使用图1所示的复合材料成型夹具来成型复合材料的流程的一例的流程图。

图12是表示使用图1所示的复合材料成型夹具通过混合成型法来成型复合材料时的流程的一例的图。

图13是表示本发明第二实施方式涉及的复合材料成型夹具的构成的局部放大图。

图14是表示将在图13所示的成型模具之间形成的间隙变窄的示例的图。

图15是表示组装了图14所示的成型模具的状态的图。

实施方式

下面参照附图，对本发明实施方式的复合材料成型夹具、复合材料成型方法和复合材料进行说明。

(第一实施方式)

(复合材料成型夹具)

图1是表示本发明第一实施方式的复合材料成型夹具的构成的展开状态下的正视图，图2是图1所示的复合材料成型夹具的俯视图，图3是图1所示的复合材料成型夹具在赋形时的正视图，图4是图3所示的复合材料成型夹具的俯视图。

复合材料成型夹具1是用于进行在片状的纤维束中含浸有热固化性树脂的固化前的半固化片的层叠、层叠的半固化片的赋形以及半固化片的层叠体的加热固化的夹具。

另外，也可以在层叠片状纤维后含浸热固化性树脂。在这种情况下，用复合材料成型夹具1层叠片状纤维，来代替片状半固化片。在图1所示的示例中，在复合材料成型夹具1层叠由半固化片构成的纤维强化树脂层(PLY)，在图3所示的示例中，由半固化片构成的纤维强化树脂层的层叠体或在层叠的纤维中含浸热固化性树脂而得到的纤维强化树脂层的层叠体通过复合材料成型夹具1而赋形。另外，在图2中，省略了片状的半固化片或片状的纤维的图示。

层叠纤维后含浸树脂的复合材料成型方法称为RTM(Resin Transfer Molding，树脂传递模塑)法。RTM法中，在真空压力下将树脂含浸在纤维中的方法称为VaRTM(Vacuumassisted Resin Transfer Molding，真空辅助树脂传递模塑)法。

另外，在通过并用半固化片的层叠以及RTM法的混合成型法进行的复合材料的成型中，也可以使用复合材料成型夹具1。混合成型法是在半固化片的层叠体上层叠片状的纤维，在层叠的片状纤维中含浸树脂后进行加热固化的复合材料的成型法。因此，在通过混合成型法进行的复合材料的成型中使用复合材料成型夹具1的情况下，片状的半固化片和片状的纤维两者都被层叠。

作为加热固化复合材料的方法，可以采用任意方法。作为复合材料的典型的加热固化法，可举出将固化前的复合材料运入热压罐成型设备内，进行抽真空，在加压下进行加热固化的方法。另一方面，已知有不使用热压罐成型设备而成型复合材料的各种无热压罐(OoA：Out of autoclave)成型法。作为具体例，已知有用烤炉加热固化复合材料的方法。因此，可以将设置有固化前且赋形后的复合材料的复合材料成型夹具1运入对应于复合材料的加热固化法的期望设备内。

复合材料成型夹具1可以像图1至图4所例示的那样，在展开状态和组装状态之间改变结构。在层叠半固化片或纤维时，复合材料成型夹具1如图1和图2所示，以展开状态设置。而在对含浸了树脂的纤维进行赋形时以及进行加热固化时，复合材料成型夹具1如图3和图4所示，以组装状态设置。

因此，能够使用自动层叠设备2自动或者不使用自动层叠设备2，而是操作者通过手动操作，在展开状态的复合材料成型夹具1中进行含浸了树脂的多个片状的纤维即半固化片的片材和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方的层叠。另一方面，当半固化片或纤维的层叠完成时，通过将复合材料成型夹具1折弯并组装，能够使由固化前的含浸了树脂的纤维构成的纤维强化树脂层的层叠体按照固化后的复合材料的形状进行赋形。

因此，复合材料成型夹具1至少由多个成型模具3和倾斜机构4构成。多个成型模具3可以通过倾斜机构4展开和使至少一个成型模具3相对于其他成型模具3相对倾斜。另一方面，倾斜机构4具有能够使至少一个成型模具3倾斜的结构。

各成型模具3是用于在展开的状态下，进行含浸了树脂的多个片状的纤维和含浸树脂之前的多个片状的纤维中的至少一方的层叠的夹具。因此，各成型模具3具有用于层叠半固化片或纤维的平面或曲率小的曲面。即，如果不妨碍半固化片或纤维的层叠，则在各成型模具3的表面形成的层叠面不限于平面，也可以是曲面。各成型模具3可以由CFRP等复合材料或金属等刚体构成。各成型模具3的结构可以设为板状、块状或中空的盒结构等希望的结构。

另外，各成型模具3如图1所例示的那样，配置成若使各成型模具3展开，则各成型模具3的层叠面大致平坦。因此，不仅操作者能够在展开状态下的多个成型模具3的各层叠面上通过手动操作层叠片状的半固化片或纤维，而且如图所示，能够使用具有车轮或履带等行驶机构的自动层叠设备2自动层叠片状的半固化片或纤维。或者，也可以将自动层叠设备2固定，通过移动各成型模具3来层叠片状的半固化片或纤维。

多个成型模具3中的至少一个成型模具3能够相对于其他成型模具3相对倾斜。由此，能够进行通过以下中的至少一方构成的纤维强化树脂层的层叠体的赋形：由半固化片构成的纤维强化树脂层和在层叠后的纤维中含浸树脂而得到的纤维强化树脂层。另外，可以在将赋形的纤维强化树脂层的层叠体设置在组装后的多个成型模具3的状态下进行加热固化。结果，可以制作具有赋形后的形状的复合材料。

倾斜机构4是用于在层叠半固化片或纤维时将多个成型模具3展开，并且在进行纤维强化树脂层的层叠体的赋形时使至少一个成型模具3倾斜的器具或装置。

如图所示，倾斜机构4例如可以由没有动力的铰链4A构成。即，成为倾斜对象的至少一个成型模具3和与该成为倾斜对象的成型模具3相邻的成型模具3之间可以用多个铰链4A可旋转地连结。在这种情况下，不需要具有大规模的专用设备，使用起重机或叉车等通用设备就能使成为倾斜对象的成型模具3倾斜。

或者，可以将倾斜机构4作为具有动力的成型模具3的起倒装置。例如，可以设置用于使将成型模具3之间连结的铰链4A旋转的电动机来构成成型模具3的自动起倒装置。在这种情况下，为了保障动力的传递和刚性，可以使用旋转轴连结多个铰链4A，该多个铰链4A将共同的成型模具3之间连结。

当在组装了多个成型模具3的状态下，成为倾斜对象的成型模具3的倾斜角度一定时，可以在倾斜机构4上设置用于限制倾斜角度的结构。即，为了使成为倾斜对象的成型模具3的倾斜角度只能在展开状态下相对于相邻的成型模具3的倾斜角度和在组装完成状态下相对于相邻的成型模具3的倾斜角度之间变化，可以在倾斜机构4设置限制倾斜角度的止动结构。

图5是表示在用作成为倾斜对象的成型模具3的倾斜机构4的铰链4A上设置倾斜角度的止动结构的示例的图，图6是为了使成为倾斜对象的成型模具3倾斜而移动了图5所示的铰链4A的状态下的图。

例如，当在使成型模具3展开的状态下，成为倾斜对象的成型模具3的倾斜角度相对于相邻的成型模具3为0度，而在组装成型模具3的状态下，成为倾斜对象的成型模具3的倾斜角度相对于相邻的成型模具3为90度时，可以使用能够在0度至90度的范围内使一个部件相对于另一个部件相对旋转的铰链4A来构成倾斜机构4。

即，可将铰链4A的旋转范围限制在0度至90度之间。作为具体例，如图5和图6所示，如果是由将两块板状的部件10、11以厚度方向成为旋转轴方向的方式配置并用旋转轴12连结的铰链4A构成倾斜机构4，则可以将通过与旋转侧的板状的部件10接触来将旋转侧的板状的部件10的旋转范围限制在0度至90度范围的挡块13设置在另一块板状的部件11。由此，能够使作为倾斜对象的成型模具3始终以适当的倾斜角度展开和倾斜。

另外，无论是否在铰链4A等倾斜机构4设置限制成型模具3的倾斜角度的止动结构，都可以通过以不同的多个倾斜角度使成型模具3倾斜，来在不同的多种组装状态下配置多个成型模具3。在这种情况下，可以利用共同的多个成型模具3，成型具有不同形状的复合材料。作为具体例，可以利用共同的多个成型模具3，制作凸缘相对于腹板的倾斜角度不同的多种纵向通材等。

复合材料成型夹具1由表面大致平坦的2个成型模具3构成，如果2个成型模具3中的至少一个能够通过倾斜机构4相对于另一个相对倾斜，则可以成型固化后的纤维强化树脂层的层叠体在一处折弯，且截面为L形的复合材料。

另外，如果在复合材料成型夹具1上设置3个以上的多个成型模具3，使多个成型模具3中的至少2个成型模具3能够通过倾斜机构4相对于其他成型模具3相对倾斜，则可以形成具有对纤维强化树脂层的层叠体进行赋形用的凹面的阴模(雌型)的赋形夹具。因此，能够成型截面为U形、C形、“コ”形或O形的复合材料或方筒形的复合材料。

而且，用复合材料成型夹具1制作的复合材料成为具有将固化后的纤维强化树脂层的层叠体弯折所得到的形状的无拼接(継接ぎ)的复合材料。例如，如果能够利用倾斜机构4使4个以上成型模具3中的3个以上的成型模具3相对于其他成型模具3相对倾斜，则可以制造具有固化后的树脂用纤维强化的纤维强化树脂层的层叠体在至少三处向相同方向折弯所得到的形状的复合材料。

图7是表示构成航空器翼结构体的外板和桁架的结构例的立体图。

飞机的翼结构体具有在外板上设置了前桁架和后桁架的构造。因此，以往大多是分别制作外板、前桁架和后桁架，并用紧固件等组装而成。或者，有时也通过分别制作外板用的半固化片的层叠体、前桁架用的半固化片的层叠体和后桁架用的半固化片的层叠体，并在组合的状态下一体固化来制作翼结构体。

与此相对，当使用图1至图4例示的复合材料成型夹具1时，则如图7所示，能够制作将前桁架20和后桁架21形成在外板23的两端，且截面为大致C形的盒结构体24。构成主翼或尾翼的典型的盒结构体24成为朝向翼端变细的长条结构物。因此，不仅是截面形状一定的长条结构物，即使是像图7所示的盒结构体24那样截面发生变化的长条结构物，也能够使用复合材料成型夹具1制作。

图8是表示展开图7所示的盒结构体24的状态的立体图。

如图8所示，图7所示的盒结构体24具有截面不一定但能够平面展开的结构。即，当展开前桁架20和后桁架21时，盒结构体24成为平面部件。因此，能够按照展开的盒结构体24的形状以展开状态配置多个成型模具3，在展开状态下的多个成型模具3上通过自动层叠设备2或手动操作来层叠片状的半固化片或纤维。

图7所示的盒结构体24具有将纤维强化树脂层的层叠体在4处向相同方向折弯的结构。即，前桁架20和后桁架21分别为在一处弯折的板状的复合材料，前桁架20和后桁架21本身分别通过从板状的外板23弯折而形成。

因此，复合材料成型夹具1如图1至图4所例示的那样，可以由用于前桁架20和后桁架21的4个成型模具3A、3B、3C、3D和用于外板23的一个成型模具3E构成。而且，在层叠片状的半固化片或纤维时，可以展开用于前桁架20和后桁架21的4个成型模具3A、3B、3C、3D并将各成型模具3A、3B、3C、3D、3E大致平坦地配置。

构成盒结构体24的外板23的形状不是长方形，而是大致梯形。因此，用于外板23的成型模具3E的表面形状也大致为梯形。因此，展开的各成型模具3A、3B、3C、3D、3E整体的俯视图不一定是矩形。即，根据展开前的复合材料的形状决定各成型模具3的表面的形状。因此，假设外板23形状为长方形，则用于外板23的成型模具3E的表面形状也为长方形。

另一方面，在纤维强化树脂层的层叠体的赋形时以及加热固化时，能够使用于前桁架20和后桁架21的4个成型模具3A、3B、3C、3D相对于相邻的成型模具3分别向内侧倾斜。更具体而言，能够使端部侧的用于前桁架20的成型模具3A相对于外板23侧的用于前桁架20的成型模具3B倾斜大致90度，使外板23侧的用于前桁架20的成型模具3B相对于用于外板23的成型模具3E倾斜大致90度。同样，能够使端部侧的用于后桁架21的成型模具3C相对于外板23侧的用于后桁架21的成型模具3D倾斜大致90度，使外板23侧的用于后桁架21的成型模具3D相对于用于外板23的成型模具3E倾斜大致90度。由此，能够组装具有与截面大致为C形的盒结构体24对应的结构的赋形夹具。

在像盒结构体24那样产生拐角的情况下，大多会实施R倒角或C倒角等倒角。因此，如图3和图4所示，能够在通过使用于前桁架20和后桁架21的4个成型模具3A、3B、3C、3D相对于相邻的成型模具3分别向内侧倾斜而产生的成型模具3A、3B、3C、3D、3E间的各空隙中，组装用于倒角的成型模具30。

这不限于图7所示的盒结构体24，在需要对复合材料实施倒角的情况下亦同。即，在使至少一个成型模具3倾斜以用于赋型的状态下，在成为倾斜状态的至少一个成型模具3与和成为倾斜状态的至少一个成型模具3相邻的成型模具3之间产生的空隙中，可以配置用于对含浸了树脂的层叠后的纤维进行倒角的其他成型模具30。

在图3所示的示例中，为了在有4处弯折的纤维强化树脂层的层叠体的峰侧分别赋形R倒角，配置有4个用于R倒角的成型模具30。即，在端部侧的用于前桁架20的成型模具3A与外板23侧的用于前桁架20的成型模具3B之间形成的空隙、外板23侧的用于前桁架20的成型模具3B与用于外板23的成型模具3E之间形成的空隙、端部侧的用于后桁架21的成型模具3C与外板23侧的用于后桁架21的成型模具3D之间形成的空隙，以及外板23侧的用于后桁架21的成型模具3D与用于外板23的成型模具3E之间形成的空隙中，分别配置有用于R倒角的成型模具30。用于倒角的成型模具30可以用螺栓等与相邻的成型模具3连结。

在配置用于倒角的成型模具30的情况下，需要使用于倒角的成型模具30与铰链4A等倾斜机构4不发生干涉。因此，如图所示，若由将两片板状的部件10、11配置成厚度方向大致成为旋转轴方向并用旋转轴12连结而成的铰链4A构成倾斜机构4，则可以在不与用于倒角的成型模具30干涉的位置设置倾斜机构4。

即，可以不将铰链4A安装在成为用于倒角的成型模具30的设置对象的两个相邻成型模具3之间的空隙中，而将铰链4A安装在两个相邻的成型模具3的侧面。由此，在利用铰链4A将两个相邻的成型模具3可旋转地连结的状态下，能够在两个相邻的成型模具3之间设置用于倒角的成型模具30。

相反，当在两个相邻的成型模具3之间未设置用于倒角的成型模具30时，也可以利用典型的平铰链等希望类型的铰链以能够旋转的方式将两个相邻的成型模具3之间连结。平铰链(平ヒンジ)是用旋转轴将两片板状部件的边缘彼此连结而成的铰链，是旋转轴的长度方向与两片板状部件的厚度方向大致垂直的铰链。

组装后的成型模具3A、3B、3C、3D、3E中设置的半固化片的层叠体在加热固化前伴随着抽真空而被装袋。另外，用VaRTM法成型复合材料时，为了在组装后的成型模具3A、3B、3C、3D、3E上层叠的片状的纤维中含浸树脂，进行伴随抽真空的装袋。即，在VaRTM法的情况下，在含浸树脂之前进行装袋。

通过用袋膜31覆盖半固化片或纤维的层叠体，用密封胶32将袋膜31的端部粘贴在成型模具3A、3B、3C、3D、3E的各表面后，用真空泵33对被袋膜31覆盖的区域进行减压，由此进行装袋。

因此，必须防止空气进入被袋膜31覆盖的区域内。因此，要求用密封部件34将用于倒角的成型模具30与各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间密封。作为实用的示例，在用于倒角的成型模具30和各成型模具3A、3B、3C、3D、3E中的至少一方设置槽，通过在槽中***橡胶制的衬垫34A，能够将用于倒角的成型模具30和各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间密封。

这与用于倒角的成型模具30的数量无关，都相同。即，要求在相邻的成型模具3之间配置用于倒角的成型模具30的情况下，将成为倾斜对象的至少一个成型模具3与用于倒角的成型模具30之间，以及和成为倾斜对象的至少一个成型模具3相邻的其他成型模具3与用于倒角的成型模具30之间用密封部件34密封。由此，在使至少一个成型模具3倾斜的状态下，能够抑制空气向由覆盖层叠后的纤维的袋膜31和各成型模具3围成的区域流入，迅速成为真空状态。

图9是说明在图3所示的用于R倒角的成型模具30形成槽30A并用衬垫34A密封的方法的图。另外，图9中省略了铰链4A的图示。

如图9(A)所示，用于R倒角的成型模具30的结构可以设为将曲面30B和隔着曲面30B的两个平面30C作为表面的中空的盒结构。用于R倒角的成型模具30的曲面30B是用于对R倒角的形状进行赋形的面。另一方面，夹着曲面30B的两个平面30C是用于与两个成型模具3的端面接触并固定的面。

在具有这种结构的用于R倒角的成型模具30中，可以形成用于***橡胶制的衬垫34A的槽30A。槽30A形成在用于R倒角的成型模具30的应密封的面上。因此，在与两个成型模具3的端面接触的用于R倒角的成型模具30的两个平面30C上形成有槽30A。

为了减少空气向装袋区域流入，关键在于将***到在用于R倒角的成型模具30上形成的槽30A中的衬垫34A设为环状。即，关键在于不在衬垫34A上形成端部。因此，为了能够***如图9(A)所示的环状的衬垫34A，可以使形成在用于R倒角的成型模具30的两个平面30C的槽30A的端部能够隔着用于R倒角的曲面30B而彼此相对。

因此，如图9(B)所示，在将环状的衬垫34A***用于R倒角的成型模具30的槽30A中的状态下，能够在形成于两个成型模具3之间的空隙中设置用于R倒角的成型模具30。

当使用于R倒角的成型模具30与两个成型模具3的端面接触并用螺栓等固定时，如图9(C)所示，用于R倒角的曲面30B在两个成型模具3的赋形面之间露出。因此，沿着用于R倒角的曲面30B的衬垫34A的一部分在袋膜31侧露出。

因此，为了防止空气从衬垫34A露出的部分向装袋区域流入，如图9(D)所示，优选将露出的衬垫34A的一部分与袋膜31的端部一起用密封带35密封。由此，能够降低被袋膜31覆盖的区域的压力，并将与大气压的差压加载到纤维强化树脂层的层叠体上。另外，如果是利用VaRTM法成型复合材料的情况，则可以在含浸树脂之前的片状纤维的层叠体上，施加被袋膜31覆盖的区域内的压力与大气压的差压。

另外，在装袋对象为半固化片的层叠体的情况下，由于半固化片本身具有粘合力，因此即使将半固化片的层叠体配置在组装后的成型模具3的下方，也不会松弛或脱落。

与此相对，在装袋对象为含浸树脂之前的片状纤维的层叠体的情况下，需要防止配置在组装后的成型模3下方的纤维在装袋前因重力作用而松弛或脱落。因此，当装袋对象为含浸树脂之前的片状纤维的层叠体时，用粘合剂固定为宜。由此，能够将纤维的层叠体粘贴在成型模具3上。即，能够在装袋前防止纤维的端部因重力而脱落。

为了制作高品质的复合材料，在固化前防止纤维强化树脂层产生褶皱也至关重要。在纤维强化树脂层的层叠数较少、纤维强化树脂层的层叠体的厚度薄的情况下，即使通过成型模具3的倾斜而使纤维强化树脂层的层叠体弯曲，产生褶皱的可能性也小。因此，在展开状态下的多个成型模具3上层叠半固化片或纤维后，通过铰链4A等倾斜机构4使成为对象的成型模具3倾斜，能够容易地对无褶皱的纤维强化树脂层的层叠体赋形。

与此相对，在纤维强化树脂层的层叠数较多、纤维强化树脂层的层叠体的厚度厚的情况下，如果将半固化片或纤维的层叠体折弯，则在层叠体的折弯部位，凸折侧的长度和凹折侧的长度会产生不能忽视的差。结果，被弯折的片状的半固化片或片状的纤维会产生褶皱。

因此，在复合材料成型夹具1中，可以设置在展开的状态下使多个成型模具3之间的间隙变化的移动机构40和移动机构40的控制装置41，由此，即使在纤维强化树脂层的层叠体的厚度厚的情况下，也能够制作高品质的复合材料，而不会在片状的半固化片或片状的纤维产生褶皱。

在图示的示例中，为了能够在各成型模具3A、3B、3C、3D、3E上安装移动机构40，将展开状态下的各成型模具3A、3B、3C、3D、3E的结构设为下表面侧不被封闭而开口的中空的盒结构。而且，作为用于调整各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙的移动机构40，使用滚珠丝杠40A。即，相邻的两个成型模具3通过滚珠丝杠40A连结。

更具体而言，电动机40B固定在相邻的两个成型模具3中的一方的内部。电动机40B的输出轴与贯穿两个成型模具3双方的滚珠丝杠40A一体化。在相邻的两个成型模具3中的另一方的内部，固定有紧固在滚珠丝杠40A上的螺母40C。

因此，在利用电动机40B的动力使滚珠丝杠40A旋转时，能够使螺母40C在滚珠丝杠40A的长度方向上平行移动。结果，能够使固定螺母40C的成型模具3在滚珠丝杠40A的长度方向上平行移动。也就是说，通过滚珠丝杠40A的旋转驱动，能够调整成型模具3之间的间隙的长度。因此，滚珠丝杠40A配置成使得长度方向成为成型模具3之间的间隙的调整方向。

在图示的示例中，用于前桁架20和后桁架21的4个成型模具3A、3B、3C、3D放置在具有车轮的台车等行驶机构42上。另一方面，用于外板23的成型模具3E放置在没有行驶功能的基座43上。因此，通过各滚珠丝杠40A的旋转驱动，能够使用于前桁架20和后桁架21的成型模具3A、3B、3C、3D相对于用于外板23的成型模具3E平行移动。

另外，也可以将用于前桁架20的两个成型模具3A、3B和用于外板23的成型模具3E用共同的滚珠丝杠连结，当使滚珠丝杠旋转时，用于前桁架20的两个成型模具3A、3B只相对于用于外板23的成型模具3E相对平行移动相同的距离。同样，也可以将用于后桁架21的两个成型模具3C、3D和用于外板23的成型模具3E用共同的滚珠丝杠连结，当使滚珠丝杠旋转时，用于后桁架21的两个成型模具3C、3D只相对于用于外板23的成型模具3E相对平行移动相同的距离。

图10是说明通过图1所示的移动机构40进行的各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙调整方法的图。

如果能够利用滚珠丝杠40A等移动机构40来调整成型模具3之间的间隙，则在开始层叠片状的半固化片或片状的纤维时，能够使成型模具3之间的间隙比成型模具3组装时的间隙长。而且，随着半固化片或纤维的层叠片数增加，可以通过移动机构40的驱动使多个成型模具3之间的间隙逐渐变窄，以使通过使成为倾斜对象的成型模具3倾斜而弯折的层叠后的半固化片或纤维的峰侧的长度比谷侧的长度长。

更具体而言，如图10(A)所示，在开始层叠片状的半固化片或片状的纤维时，可以将成型模具3之间的间隙调整为R倒角的峰侧的长度。并且，如图10(B)、(C)所示，随着半固化片或纤维的层叠片数增加，能够使成型模具3之间的间隙变窄。如此一来，在成型模具3之间，会以越是下方的半固化片或纤维，松弛程度越大的状态层叠。在最后的半固化片或纤维层叠时，如图10(D)所示，成型模具3之间的间隙被调整为R倒角的谷侧的长度。另外，在图10中，为了便于说明，将半固化片或纤维的层叠体的厚度图示得比实际厚度厚。

如果这样调节半固化片或纤维的长度，则最靠成型模具3侧层叠的最下部的半固化片或纤维的长度在成型模具3之间成为R倒角的峰侧的长度，最靠远离成型模具3侧层叠的最上部的半固化片或纤维的长度在成型模具3之间成为R倒角的谷侧的长度。因此，如果通过使成型模具3倾斜来折弯半固化片或纤维的层叠体，则能够不产生褶皱地形成R倒角的形状。

因此，能够将如图7所示的将前桁架20和后桁架21形成在外板23的两端的盒结构体24那样具有将板弯折所得到的形状的复合材料结构体以对拐角以良好的品质实施了R倒角的状态一体成型。

在使成型模具3之间的间隙变化的情况下，在成型模具3之间的间隙变得最窄的状态下，通过倾斜机构4使成型模具3倾斜。因此，根据铰链4A等倾斜机构4的结构，需要用螺栓等可装卸于成为倾斜对象的成型模具3和与成为倾斜对象的该成型模具3相邻的成型模具3。因此，如图10(D)所示，铰链4A在最后的半固化片或纤维层叠后，用螺栓等安装在成型模具3上。

另一方面，为了能够使间隙调整后的各成型模具3倾斜地组装，滚珠丝杠40A等移动机构40根据结构也需要能够装卸于成型模具3。因此，在图3和图4所示的示例中，包括滚珠丝杠40A的移动机构40从各成型模具3拆卸下来。

作为成型模具3的移动机构40，不限于滚珠丝杠40A，也可以由齿轮齿条副、液压缸或气缸等用于进行直线移动的机构或具有动力的履带等行驶机构构成。但是，成型模具3的定位精度会对复合材料的质量造成影响。因此，从以良好品质成型复合材料的观点出发，优选使用定位精度良好的滚珠丝杠40A来构成用于调整成型模具3之间的间隙的移动机构40。

控制装置41是控制移动机构40的装置，以使成型模具3之间的间隙随着含浸了树脂的纤维即半固化片或含浸树脂之前的纤维的层叠片数增加而变窄。为了更准确地控制成型模具3之间的间隙，需要确定半固化片或纤维的层叠片数。因此，控制装置41构成为：能够从自动向成型模具3层叠半固化片或纤维的自动层叠设备2获取表示半固化片或纤维的层叠片数的信息，并根据获取的表示半固化片或纤维的层叠片数的信息来控制移动机构40。

更具体而言，能够在控制装置41中作为电位信号，从自动层叠设备2获取表示半固化片或纤维的层叠片数的信息。而且，能够预先将半固化片或纤维的层叠片数与成型模具3之间的间隙的长度的关系预设在控制装置41中，从而确定与半固化片或纤维的层叠片数对应的成型模具3之间的间隙的适当长度。并且，能够从控制装置41向移动机构40输出控制信号，以在成型模具3之间形成所确定的长度的间隙。

如图所示，如果移动机构40是利用电动机40B的动力而旋转的滚珠丝杠40A，则用于控制旋转量的控制信号会作为电信号从控制装置41向电动机40B输出。另一方面，在移动机构40由气缸或液压缸等非电力式装置构成的情况下，根据移动机构40的构成，将控制信号作为空气信号等向移动机构40输出。

因此，控制装置41可以由读取了程序的计算机等电路构成。另外，为了构成控制装置41，可根据需要使用将电信号转换为空气信号或油压信号向移动机构40输出的空气信号回路或油压信号回路等信号回路。

(复合材料成型方法)

下面，对使用了复合材料成型夹具1的复合材料成型方法进行说明。

图11是表示使用图1所示的复合材料成型夹具1成型复合材料的流程的一例的流程图。

首先，在步骤S1中，在展开状态下设置能够使至少一个成型模具3相对于其他成型模具3相对倾斜的多个成型模具3。作为具体例，如图10(A)所示，将用于前桁架20和后桁架21的4个成型模具3A、3B、3C、3D和用于外板23的成型模具3E在展开的状态下，配置在自动层叠设备2的层叠区域中。此时，作为倾斜机构4的铰链4A从各成型模具3A、3B、3C、3D、3E上拆下。

另一方面，如图10(A)所示，包含滚珠丝杠40A的移动机构40安装在各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间。滚珠丝杠40A与螺母40C的相对位置的初始位置设为各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙成为R倒角的峰侧的长度的位置。

接着，在步骤S2中，执行半固化片的自动层叠。即，通过自动层叠设备2执行半固化片向展开状态下的各成型模具3A、3B、3C、3D、3E的层叠。

在半固化片的层叠中，如图10所示，驱动移动机构40，以使随着半固化片的层叠片数增加，各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙逐渐变窄。为此，控制装置41从自动层叠设备2获取表示半固化片的层叠片数的信息。然后，控制装置41根据获取的信息，控制移动机构40，以如图10(B)、(C)所示，随着半固化片的层叠片数增加，各成形模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙变窄，从而使通过使各成型模具3A、3B、3C、3D倾斜而弯折的层叠后的半固化片的峰侧的长度比谷侧的长度长。

更具体而言，与各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙的控制值对应的电动机40B的旋转量的控制值作为控制信号，从控制装置41向电动机40B输出。由此，电动机40B旋转，滚珠丝杠40A成为与电动机40B的旋转量的控制值对应的长度。结果，各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙成为相当于控制值的间隙。

如此一来，在越接近各成型模具3A、3B、3C、3D、3E表面的半固化片，在各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间越大幅松弛的状态下，多个半固化片层叠在各成型模具3A、3B、3C、3D、3E上。并且，最后层叠的最上面的半固化片层叠时，各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙被调整为R倒角的谷侧的长度。结果，最靠成型模具3A、3B、3C、3D、3E侧层叠的最下部的半固化片的长度在成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间成为R倒角的峰侧的长度，最靠远离成型模具3A、3B、3C、3D、3E侧层叠的最上部的半固化片的长度在成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间成为R倒角的谷侧的长度。

半固化片的层叠完成后，在步骤S3中，进行铰链4A的安装和移动机构40的拆卸。铰链4A和移动机构40能够用螺栓等装卸于各成型模具3A、3B、3C、3D、3E。

接着，在步骤S4中，通过成型模具3A、3B、3C、3D、3E的组装，进行半固化片的层叠体的赋形。即，操作者可以用电动起重机等起重机或叉车吊起成为倾斜对象的成型模具3A、3B、3C、3D，以铰链4A的旋转轴12为支点倾斜。或者，也可以使用专用的起倒装置使成为倾斜对象的成型模具3A、3B、3C、3D倾斜。

如图所示，若使4个成型模具3A、3B、3C、3D相对于相邻的其他成型模具3相对倾斜，则会形成具有用于对半固化片的层叠体进行赋形的凹面的阴模的赋形夹具。另外，不限于图示的4个成型模具3A、3B、3C、3D，只要使3个以上的多个成型模具3中的至少2个成型模具3相对于其他成型模具3相对倾斜，就能够形成具有用于对半固化片的层叠体进行赋形的凹面的阴模的赋形夹具。如果通过成型模具3的组装来形成阴模的赋形夹具，则半固化片的层叠体会按照阴模的赋形夹具的形状来赋形。

接着，在步骤S5中，设置用于倒角的成型模具30。即，在成为倾斜状态的成型模具3与和成为倾斜状态的成型模具3相邻的成型模具3之间产生的空隙中，配置用于倒角的成型模具30。由此，能够进行用于在半固化片的层叠体上形成倒角的赋形。

另外，在用于倒角的成型模具30与和用于倒角的成型模具30相邻的成型模具3之间被密封部件34密封的状态下，设置用于倒角的各成型模具30。作为具体例，如图9所示，用于倒角的成型模具30与各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间被衬垫34A密封。

接着，在步骤S6中，进行半固化片的层叠体的装袋。为此，用袋膜31覆盖半固化片的层叠体。袋膜31的端部由密封胶32密封在各成型模具3A、3B、3C、3D、3E上。被袋膜31覆盖的区域通过真空软管与真空泵33连结。之后，真空泵33工作，使由覆盖半固化片层叠体的袋膜31和各成型模具3A、3B、3C、3D、3E围成的区域成为真空状态。

由此，相当于大气压和真空压的差压的压力被负载于半固化片的层叠体。即，在成为倾斜对象的成型模具3A、3B、3C、3D倾斜的状态下，能够对半固化片的层叠体进行加压。

接着，在步骤S7中，进行半固化片的层叠体在加压下的加热固化。即，使用组装后的成型模具3A、3B、3C、3D、3E进行了赋形并被装袋的状态下的半固化片的层叠体，被运入热压罐成型设备或烤炉等加热设备中。然后，通过真空压力加压的半固化片的层叠体被加热设备加热。由此，能够制造热固化性树脂固化、固化后的树脂用纤维强化的复合材料的成品或半成品。

接着，在步骤S8中，进行各成型模具3A、3B、3C、3D、3E和袋膜31等夹具的拆卸。即，放置有加热固化后的复合材料的成品或半成品的组装后的成型模具3A、3B、3C、3D、3E从加热设备中运出。

并且，可以用起重机或叉车吊起成型模具3A、3B、3C、3D，以铰链4A的旋转轴12为支点展开。或者，也可以使用专用的起倒装置来展开成型模具3A、3B、3C、3D。另外，袋膜31等其他夹具也从复合材料的成品或半成品中除去。

由此，可以取出复合材料的成品或半成品。复合材料的成品或半成品是使用具有将成型模具3弯折而形成的用于赋形的凹面的阴模的赋形夹具制作的，因此成为具有使固化后的树脂用纤维强化的纤维强化树脂层的层叠体在至少2处被弯折所得的形状的复合材料的成品或半成品。如图所示，如果是将4个成型模具3A、3B、3C、3D折弯而形成阴模的赋形夹具的情况，则能够制造具有图7所示的上表面的一部分和两侧进行开口，纤维强化树脂层的层叠体在4处折弯所得的形状的盒结构体24。

图12是表示使用图1所示的复合材料成型夹具1通过混合成型法来成型复合材料时的流程的一例的图。

在通过混合成型法成型复合材料的情况下，在步骤S10中，在展开的状态下的各成型模具3A、3B、3C、3D、3E上只层叠预先确定的片数的半固化片。在半固化片的层叠中，驱动移动机构40，以使随着半固化片的层叠片数增加，各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙逐渐变窄。

接着，在步骤S11中，在含浸了树脂的多个片状的纤维即半固化片的层叠体上，层叠含浸树脂之前的多个片状的纤维。对于片状的纤维，也可以和半固化片同样地自动层叠。当然，也可以通过手动操作层叠半固化片和片状的纤维中的至少一方。即使在片状纤维的层叠中，驱动移动机构40，以使随着纤维的层叠片数增加，各成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的间隙逐渐变窄。纤维的层叠完成后，进行移动机构40的拆卸和铰链4A的安装。

接着，在步骤S12中，进行成型模具3A、3B、3C、3D、3E的组装和用于倒角的成型模具30的组装。当组装成型模具3A、3B、3C、3D、3E时，在端部侧的用于前桁架20的成型模具3A和端部侧的用于后桁架21的成型模具3C上放置的层叠体的一部分分别成为成型模具3A和成型模具3C的下面侧。

半固化片通过固化前的树脂层的粘合力而附着。因此，半固化片的层叠体不会因为自重而从端部侧的用于前桁架20的成型模具3A和端部侧的用于后桁架21的成型模具3C剥落。与此相对，含浸树脂前的片状的纤维则没有粘合力。因此，用粘合剂固定，使片状纤维的端部不会从端部侧的用于前桁架20的成型模具3A和端部侧的用于后桁架21的成型模具3C剥落而松弛。由此，能够将片状纤维的端部粘贴在端部侧的用于前桁架20的成型模具3A和端部侧的用于后桁架21的成型模具3C上。

当成型模具3A、3B、3C、3D、3E组装完成时，组装用于倒角的成型模具30。即，在形成于成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间的四角的空隙中，分别配置有用于倒角的成型模具30。各成型模具30和相邻的成型模具3A、3B、3C、3D、3E之间由衬垫34A等密封部件34密封。

接着，在步骤S13中，进行半固化片和树脂含浸前的纤维的层叠体的装袋以及向纤维的层叠体部分注入树脂。具体而言，在组装后的成型模具3A、3B、3C、3D、3E上放置的半固化片和纤维的层叠体被袋膜31覆盖，用密封胶32粘贴。

被袋膜31覆盖的区域通过真空软管与真空泵33连结。此外，被袋膜31覆盖的区域通过供给管与树脂存积容器50连结。之后，真空泵33工作，使由覆盖半固化片与片状纤维的层叠体的袋膜31和各成型模具3A、3B、3C、3D、3E围成的区域成为真空状态。

接着，从树脂存积容器50经由供给管向通过抽真空而被加压的袋膜31内的真空区域注入热固化性树脂。由此，可以在片状的纤维中含浸树脂。在片状的纤维中含浸树脂时，在袋膜31内的真空区域，会形成使固化前的树脂含浸在纤维中的多个纤维强化树脂层的层叠体。

并且，纤维强化树脂层的层叠体通过真空压和组装后的成型模具3A、3B、3C、3D、3E赋形。另外，通过用于倒角的成型模具30，纤维强化树脂层的层叠体的四角被赋形为实施了R倒角等倒角的形状。

接着，在步骤S14中，进行含浸树脂后的纤维的层叠体在加压下的加热固化。即，在赋形后进行纤维强化树脂层的层叠体的加热固化。由此，可以制造固化后的树脂用纤维强化的具有图7所示的形状的复合材料的成品或半成品。

另外，除了图11所示的利用半固化片的层叠体的加热固化的复合材料的成型法和图12所示的利用混合法的复合材料的成型法以外，也可以仅利用VaRTM法制造复合材料的成品或半成品。在这种情况下，在展开状态下的成型模具3A、3B、3C、3D、3E上层叠片状的纤维，将组装有用于倒角的成型模具30的组装后的成型模具3A、3B、3C、3D、3E上设置的片状的纤维作为对象进行装袋和树脂的注入。然后，利用通过注入树脂而制作的赋形后的纤维强化树脂层的层叠体的加热固化，制作复合材料的成品或半成品。

(效果)

上述复合材料成型夹具1和复合材料成型方法，在展开状态下设置多个成型模具3来层叠片状的半固化片或片状的纤维后，使用通过使至少一个成型模具3倾斜而组装的多个成型模具3进行固化前的复合材料的赋形。

因此，根据复合材料成型夹具1和复合材料成型方法，能够一体成型图7所示的将前桁架20和后桁架21形成在外板23的两端的盒结构体24等具有复杂形状的复合材料。即，只需将片状的半固化片或片状的纤维层叠一次，就能够不伴随各个部件的组装作业而容易地成型具有复杂形状的复合材料。因此，如果使用自动层叠设备2，则能够飞跃性地减少成型具有复杂形状的复合材料所需的作业劳力。

另外，通过利用滚珠丝杠40A等移动机构40调整成型模具3之间的间隙，能够防止因成型模具3的倾斜而弯折的半固化片或纤维产生褶皱。结果，即使进行层叠后的半固化片或纤维的变形，也可以维持固化后的复合材料的质量。

(第二实施方式)

图13是表示本发明第二实施方式涉及的复合材料成型夹具的构成的局部放大图。

在图13所示的第二实施方式的复合材料成型夹具1A中，将成为倾斜对象的成型模具3与和成为倾斜对象的成型模具3相邻的成型模具3之间用具有可挠性的片材60连结的构成，与第一实施方式的复合材料成型夹具1不同。关于第二实施方式中的复合材料成型夹具1A的其他构成和作用，由于与第一实施方式中的复合材料成型夹具1实质上没有不同，因此仅图示通过片材60形成的成型模具3之间的连结部分，对于相同的构成或对应的构成附加相同符号并省略说明。

在复合材料成型夹具1A中，成型模具3之间由硅等具有可挠性的片材60连结。作为具体例，如图13所示，在成型模具3的表面端部设置级差，在安装了片材60的状态下，能够平滑地将展开的多个成型模具3的表面连结。因此，能够在展开状态下的多个成型模具3上层叠片状的半固化片和片状的纤维中的至少一方。

图14是表示将在图13所示的成型模具3之间形成的间隙变窄的示例的图。

在第二实施方式中也与第一实施方式相同，如图14所示，随着片状的半固化片或片状的纤维的层叠片数增加，利用滚珠丝杠40A等移动机构40能够缩小成型模具3之间的间隙。即，按照成型后的复合材料的R倒角形状，可以使半固化片或纤维越靠近成型模具3，松弛的程度越大。由此，能够防止使成型模具3倾斜而弯折半固化片或纤维时产生褶皱。并且，在成型模具3之间的间隙成为与R倒角的内侧的长度对应的长度时，能够安装铰链4A。

图15是表示组装了图14所示的成型模具3的状态的图。

如图14所示，将移动机构40从间隙被调整后的成型模具3上拆下，同时安装铰链4A，由此，如图15所示，能够组装成型模具3。如此一来，能够使连结成型模具3之间的片材60按照R倒角的形状来弯曲。由此，在使成为倾斜对象的至少一个成型模具3倾斜的状态下，能够在含浸了树脂的层叠后的纤维上形成倒角。即，能够将固化前的树脂含浸到纤维中的多个纤维强化树脂层的层叠体的边缘部分赋形为实施了R倒角的形状。

上述第二实施方式中的复合材料成型夹具1A和复合材料成型方法，通过用具有可挠性的片材60将成型模具3之间连结，能够在使成型模具3倾斜时对固化前的复合材料实施R倒角。

因此，根据第二实施方式中的复合材料成型夹具1A和复合材料成型方法，除了通过第一实施方式中的复合材料成型夹具1和复合材料成型方法得到的效果之外，还能够得到不需要用于倒角的成型模具30和密封部件34的效果。因此，不需要用于倒角的成型模具30和密封部件34的安装作业，能够以更简单的操作制作具有复杂形状的复合材料。

(其他实施方式)

以上记载了特定的实施方式，但记载的实施方式仅仅是一例，并不用于限定发明的范围。本文记载的新方法和装置，可以通过其他各种方式来实现。另外，此处记载的方法和装置的方式中，在不脱离发明要旨的范围内，可以进行各种省略、替换和变更。附属的权利要求书及其等同物，均包含各种方式和变形例，作为发明的范围和要旨所包含的要素。