JP6087024B2 - 複合材料のための一体切断を有する形成用具 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、複合材料のための一体切断を有する形成用具及び使用方法に関する。

車両のより優れた燃料効率への需要は、例えば、炭素繊維複合材料を含む、より軽い材料の使用に対する必要性を推進している。今日、炭素繊維複合材料は、従来は大量生産において使用されていなかった新たなクラスの材料を代表する。結果として、複合材料車両部品の商業的大量生産のための構成要素設計、工学、材料、及び製造工程開発は、あまりよく理解されていない。さらに、炭素繊維複合材料は、自動車市場におけるマスコモディティ化に関係するため、その持続性は、十分に考慮されていない。

したがって、例えば、炭素繊維複合体の軽量化可能性を達成するために、複合材料を形成するための改善した方法及び装置に対する当該技術分野における必要性が存在する。

本発明の実施形態は、完全自動化された組み合わせた形成−トリミングシステム及び使用方法を対象とする。実施形態では、本システムは、（硬化工程の前に）複合材料を形成及びトリミングするための最適化された加工ステップにより、短いサイクル時間（例えば、３分未満）を有する。形成及びトリミングされた複合材料を生成する本発明の実施形態を実装することで、炭素繊維複合体の軽量化可能性は、より効率的に実現され得る。形成及びトリミング用具の使用は、構造積層体の性能必要要件を満たしながら、より少ない廃棄物をもたらすことができる。

本発明の実施形態は、複合材料部品を形成及びトリミングするように操作可能な一体形成及びトリミング用具を対象とする。形成及びトリミング用具は、下型と、下型に載置されるコアと、下型に載置される少なくとも１つの下部圧力パッドと、下型に載置されるカッターと、を含む。さらに、用具は、上型と、上型に載置される空洞と、上型に載置される少なくとも１つの上部圧力パッドと、を含む。

さらなる本発明の実施形態では、形成／トリミング用具は、上型に載置される複数の上部停止ブロックと、下型に載置される複数の下部停止ブロックと、をさらに含む。

追加の本発明の実施形態では、形成／トリミング用具は、上型に載置される複数の整列ピンと、下型に載置される複数の対応するブッシングと、をさらに含む。複数の対応するブッシングは、それぞれ、コア及び空洞の整列を提供する複数の整列ピンを受容するように、構造化及び配設される。

なおもさらなる本発明の実施形態では、コア及び空洞は、複合材料部品の所望の形状に対応する実質的に相反的な形状を含む。

さらなる本発明の実施形態では、少なくとも１つの下部圧力パッドは、複数の下部圧力パッドを含む。

追加の本発明の実施形態では、形成／トリミング用具は、少なくとも１つの下部圧力パッドを支持するように構造化及び配設される少なくとも１つの載置台をさらに含む。

なおもさらなる本発明の実施形態では、形成／トリミング用具は、未載荷状態にある間に下部圧力パッドを装荷位置に維持するように構造化及び配設される複数の下部圧力パッドスプリングをさらに含む。

さらなる本発明の実施形態では、形成／トリミング用具は、複数の上部圧力パッドスプリングと、複数のコアスプリング及び窒素シリンダーのうちの少なくとも１つとをさらに含む。

追加の本発明の実施形態では、複数の下部圧力パッドスプリング、複数の上部圧力パッドスプリング、及び複数のコアスプリングは、上型の下型の方向への下方垂直移動及び結果として生じる加圧力の上昇に応じて、複数の下部圧力パッドスプリングが最初に圧縮を開始し、複数の下部圧力パッドスプリングが圧縮を終了した後、複数の上部圧力パッドスプリングが圧縮し、複数の上部圧力パッドスプリングが圧縮を終了した後、複数のコアスプリングが圧縮するように構造化及び配設される。この加圧力はまた、ハードウェアを用いるある特定の用途のために垂直方向から角度付けられて、垂直運動を角度のある運動に移すことを可能にすることができる。

なおもさらなる本発明の実施形態では、上型は、下型に対する垂直移動のために構造化及び配設される。

さらなる本発明の実施形態では、上型の下型の方向への下方垂直移動に応じて、少なくとも１つの上部圧力パッドは、複合材料ブランクへの締め付け力を提供するように少なくとも１つの下部圧力パッドの方向へ移動させられる。

追加の本発明の実施形態では、上型の下型の方向へのさらなる下方垂直移動に応じて、空洞は、複合材料ブランクから複合材料部品を成形するようにコアの方向へ移動させられる。

なおもさらなる本発明の実施形態では、上型の下型の方向へのなおもさらなる下方垂直移動に応じて、空洞の剪断刃は、複合材料ブランクをトリミングするようにカッターの剪断刃を通り越して移動させられる。これらの剪断刃はまた、ハードウェアを用いるある特定の用途のために垂直方向から角度付けられて、垂直運動を角度のある運動に移すことを可能にすることができる。

さらなる本発明の実施形態では、締め付け力は、形成操作中及びトリミング操作中に十分な力で複合材料ブランクの周辺領域を締め付けるように構成される。

追加の本発明の実施形態では、十分な力は、複合材料ブランクの皺を防止するのに十分大きいが、複合材料ブランクの断裂を防止するのに十分小さく、同時に複合材料ブランクの制御された摺動を可能にする。

なおもさらなる本発明の実施形態では、複合材料ブランクに加えられる力は、上型の下型の方向への下方垂直移動とともに動的に増大する。これらの力はまた、ハードウェアを用いるある特定の用途のために垂直方向から角度付けられて、垂直運動を角度のある運動に移すことを可能にすることができる。

さらなる本発明の実施形態では、形成／トリミング用具は、上型の下型に対する垂直移動を提供するように構造化及び配設されるプレスとさらに組み合わせられる。

追加の本発明の実施形態では、プレスのストロークは、複合材料の保持及び制御段階、複合材料の形成段階、ならびに複合材料縁部のトリミング段階を通して連続している。

なおもさらなる本発明の実施形態では、少なくとも１つの上部圧力パッド及び少なくとも１つの下部圧力パッドは、鋼を含む。

本発明の実施形態は、複合材料部品を形成及びトリミングする方法を対象とする。方法は、プレス内で配設される形成／トリミング用具内に複合材料ブランクを装荷することと、プレスを下げ、形成／トリミング用具を装荷位置から初期位置に移動させることと、プレスを下げ、形成／トリミング用具を初期位置から最終形成位置に移動させ、複合材料ブランクから複合材料部品を形成することと、プレスを下げ、形成／トリミング用具を最終形成位置から最終切断位置に移動させ、複合材料ブランクをトリミングすることと、プレスを上げ、形成／トリミング用具を最終切断位置から装荷位置に移動させることと、形成及びトリミングされた複合部品を形成／トリミング用具から取り出すことと、を含む。

本発明の実施形態は、複合材料部品を形成及びトリミングするように操作可能な形成／トリミング用具を対象とする。形成／トリミング用具は、第１の型と、第１の型に載置される少なくとも１つの第１の圧力パッドと、第１の型に載置されるカッターと、を含む。形成／トリミング用具は、第２の型と、第２の型に載置される少なくとも１つの第２の圧力パッドと、をさらに含む。形成／トリミング用具は、第１の型及び第２の型の一方に載置されるコアと、第１の型及び第２の型の他方に載置される空洞をさらに含む。

本発明ならびに他の目的及びそのさらなる特性をより完全に理解するために、以下の例示的及び非限定的な図面と組み合わせて以下の発明を実施するための形態を参照する。

図１は、本発明の実施形態に従って、三次元の部分二重半球形の複合部品を形成するように構成される形成／トリミング器具（または、用具）の例示的及び非限定的な実施形態の図を例示する。 図２は、本発明の実施形態に従って、閉鎖（または最終トリミング）位置にある例示的用具の図を例示する。 図３は、本発明の実施形態に従って、初期位置にある用具の下部分の図を例示する。 図４は、本発明の実施形態に従って、圧縮最終トリミング位置にある用具の下部分の図を例示する。 図５は、本発明の実施形態に従って、例示的用具の上部分の図を例示する。 図６は、本発明の実施形態に従って、例示的用具の上部分の代替図を例示する。 図７は、本発明の実施形態に従って、初期位置にある例示的用具の断面図を例示する。 図８は、本発明の実施形態に従って、（例えば、初期位置における）形成ステップの開始時におけるブランクホルダー操作を実証する用具の例示的断面図を例示する。 図９は、本発明の実施形態に従って、形成ステップの終了時（または、トリミングステップの開始）におけるブランクホルダー操作を実証する用具の例示的断面図を例示する。 図１０は、本発明の実施形態に従って、トリミングステップの終了時におけるブランクホルダー操作を実証する例示的断面図を例示する。 図１１は、本発明の実施形態に従って、工程を管理するための例示的環境を示す。 図１２は、本発明の実施形態の態様を実施するための例示的フローを示す。

参照番号は、図面の種々の図を通して本発明の同じまたは同等の部品を指す。

以下の説明において、種々の本発明の実施形態は、含まれる図面に関連して記載されるだろう。

本明細書で示される特徴は、本発明の実施形態の例として、及びその例示的考察を目的とするものに過ぎず、本発明の原理及び概念見地の最も有用且つ容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示される。これに関して、本発明の根本的な理解のために必要とされる以上のより詳細な本発明の構造的詳細を示すことは試みておらず、その説明は図面とともにすることで、どのように本発明の形態が実際に具体化され得るかが当業者に明らかとなる。

本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確に指示しない限り、複数形の参照を含む。別途示されない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される数量、例えば、スプリング力等を示すすべての数は、「約」という用語によってすべての事例において変更されることが理解される。したがって、反対の記述がない限り、本明細書及び特許請求の範囲に示される数字のパラメーターは、本発明によって得られるように求められる所望の特性に応じて異なり得る概算である。少なくとも、かつ、特許請求の範囲の均等論の適用を制限する企図として見なされるものではないが、各々の数字のパラメーターは、有効数字及び通常の概数にする慣習の観点から解釈されるべきである。

したがって、本明細書内の数字範囲の列挙は、その範囲内のすべての数値及び範囲の開示であると考えられる。例えば、範囲が約１〜約５０である場合、例えば、１、７、３４、４６．１、２３．７、またはその範囲内の任意の他の値または範囲を含むとみなされる。

加えて、用具の垂直移動への参照は、その用具の垂直からの角度のある移動も含む。これらの角度のある移動は、非垂直動作を必要とする特性を有するある特定の部品のための締め付け、形成、及び切断を含み得る。

本明細書に開示される種々の実施形態は、別途反対の記載がない限り、別々に、及び種々の組み合わせで使用することができる。

比較として、複合積層の例示的な「手作業加工」（またはハンドレイアップ手法）を用いて、複合材料（例えば、プリプレグプリエ（ｐｌｉｅ））は、手作業形成及びトリミング操作の前の赤外線（ＩＲ）オーブンでの加熱に続いて、切断される、配向される、積み重ねられる、及び縫い合わせられる。いったん形成及びトリミングされた部品は、後続の部品硬化及び連結のための成型用具ステーションに移動させられる。この例示的「手作業加工」に関して、全サイクルは、工程時間の半分以上を占める形成及びトリミングに約１時間（１ｈｒ）かかった。

「手作業加工」とは対照的に、本発明の実施形態による組み合わせた形成−トリミング操作を含み、また例えば、自動化された織物処理／切断及び積層化／縫製のうちの１つ以上を追加で含む複合積層の自動化加工に関しては、３分未満のサイクル時間が達成可能である。つまり、本発明の実施形態を利用することによって、部品サイクル時間は、一桁（例えば、１時間〜数分間）低減される。

本発明の実施形態は、積層の形成及び切断のための構造化及び配設される組み合わせた形成／トリミングシステムならびに使用方法を対象とする。実施形態では、本システムは、完全自動化されてもよい。実施形態では、本システムは、複合材料積層の形成及び切断のための最適化された加工ステップを用いて短いサイクル時間（例えば、３分未満）を有する。形成及びトリミングされた複合材料を生成するための本発明の実施形態を実装することによって、炭素繊維複合材料の軽量化可能性は、例えば、より効率的に実現され得る。実施形態では、複合材料は、ＣＦ熱硬化性マトリックス系プリプレグ（例えば、連続して及び／または無作為に刻まれた）、分散プリプレグ材料、及び熱溶解プリプレグ材料を含み得る。例示的及び非限定的な実施形態に関して、複合材料の熱硬化温度は、約６０℃〜８０℃である。

本発明の実施形態に従って、単一用具における組み合わせた形成及びトリミングを利用することによって、形成後の複合材料をトリミングするための用具の第２のセットを排除することにより全体の加工費用が低減される。さらに、組み合わせた加工は、単一用具でこれらの２つのステップを実施することにより、全体の製造時間を低減する。組み合わせた加工に関して、形成された部品の正確な整列及び縁部の切断（またはトリミング）が達成され、より高い品質の圧縮成型部品を得られる。さらに、用具は、形成された部品を最終形状またはほぼ最終形状に成形するように操作可能である。したがって、形成された部品のさらなる成形は、形成／トリミング工程の下流（例えば、硬化工程中）においてほとんどまたは全く必要とされず、より効率的な工程が得られる。

さらに、本発明のさらなる態様に従って、圧縮成型（例えば、硬化）の前に部品を事前形成及びトリミングすることによって、圧縮成型用具を簡易化することができる。部品は既に形成されている（または、ほとんど形成されている）ため、皺または他の形成課題は、圧縮成型中の可能性がない。したがって、本発明の実施形態と組み合わせて使用される場合、圧縮成型用具は、皺を制御及び／または防止するためのより少ない特性を必要とし得る。

本発明の実施形態は、プリプレグ複合体を形成するために大量製造工程において複合体を利用し、速いサイクル時間を使用してプリプレグ複合体を成形及びトリミングする（または、切断する）。実施形態では、これらの工程ステップのうちのそれぞれは、ロボット自動化を利用し得る。本発明の実施形態に従って、圧縮成型（例えば、硬化）の前に複合材料（例えば、プリプレグプリエ）を形成及びトリミングすることによって、本発明の実施形態は、複雑な形態が創出されることを可能にし、後続の圧縮成型工程を大いに簡易化する。

本発明の実施形態に従って、事前形成ステップでは（すなわち、形成及びトリミング前に）、複合材料ブランクは、複合材料ブランクを軟化する（だが、硬化しない）ように加熱されてもよい。さらに、加熱は、複合材料の１つ以上の層の粘着性を調整する（例えば、上昇または減少する）ように制御する（例えば、上昇または低下させる）ことができる。本発明の実施形態に従って、粘着性の上昇は、例えば、複合材料のプリエ間の接着を改善することが所望され得る。複合材料のロボット処理を用いる実施形態では、複合材料の粘着性は、ロボットによる処理を改善する（例えば、処理精度及び／または配置精度）ように低下されてもよい。

図１は、開放（または、装荷）位置にある形成／トリミング器具（または、用具）１００の例示的及び非限定的な実施形態の図を例示する。図１の例示的実施形態に関して、用具は、三次元形状の複合部品を形成するように構成される。用具１００は、（１）プリプレグを所望の形状に形成し、（２）寸法決めするように外周を切断する（または、トリミングする）ように操作可能である。本発明の態様に従って、２つのステップは、圧縮成型（例えば、硬化）工程の前に実施される。

図１に示されるように、用具１００は、上型１０５及び下型１５０（例えば、Ｄａｎｌｙ Ｄｉｅ Ｓｅｔ）を含む。上型１０５に載置される空洞（図１には示されないが、図５を参照されたい）と一緒に下型１５０に載置されるコア１１５は、成形複合部品を形成するように構成される。図１の例示的実施形態に関して、コア１１５及び空洞（示されず）は、二重のドーム形状の複合部品を形成するように構成される。用具１００は、上型１０５に載置される１つ以上の上部圧力パッド１１０及び１つ以上の対応する載置台１７０を介して下型１５０に載置される１つ以上の下部圧力パッド１２０を追加で含む。実施形態では、圧力パッド１１０、１２０は、鋼または他の好適な材料を含み得る。さらなる実施形態では、圧力パッド１１０、１２０はまた、ナイロンシューズも含み得る。本発明の実施形態の態様に従って、上部圧力パッド（複数可）１１０及び／または下部圧力パッド（複数可）１２０の材料特性（例えば、材料の種類、表面滑らかさ等）は、上部圧力パッド（複数可）１１０及び／または下部圧力パッド（複数可）１２０の摩擦を変化させるように選択及び／または構成されてもよい。「上部」及び「下部」という用具特性が参照されるが、これは例示的及び非限定的な実施形態であり、用具１００は、逆に載置されてもよく、依然として同じ様式で動作することを理解されたい。

図１に示されるように、用具１００は、下型１５０に載置されるカッター１２５を含む。実施形態では、カッター１２５は、単一一体構造であってもよく、または個別の要素（例えば、４つの個別の位置）を含んでもよい。用具１００は、上型１０５に載置される複数の上部停止ブロック１３０及び下型１５０に載置される複数の下部停止ブロック１３５をさらに含む。上部停止ブロック１３０及び下部停止ブロック１３５は、トリミング操作を実施する剪断刃の過度の進行を防止するために、構成可能な閾値（例えば、最小距離）でコア１１５及び空洞の相対移動を停止するように構造化及び配設される。例示的及び非限定的な実施形態に関して、上部及び下部停止ブロックは、空洞の剪断刃をカッター１２５の剪断刃で３ｍｍの迂回を可能にするように寸法決めされる。実施形態では、上部停止ブロック１３０及び／または下部停止ブロック１３５は、構成可能な閾値を調整するために異なって寸法決めされる停止ブロックと交換されてもよい。

用具１００は、上型１０５に載置される複数の整列ピン１４５及び下型１５０に載置される複数の対応するブッシング１４０をさらに含む。実施形態では、整列ピン１４５（例えば、大きい直径ピン）は、上型１０５及び下型１５０のより正確な整列（及びこれによる、剪断刃の整列）を提供し、ロックアップを防止するためのブッシングボールベアリングを含み得る。

実施形態では、用具１００は、複合材料の１つ以上の層（例えば、炭素繊維が予め含浸した織布（または、プリプレグ）材料（示されず））を上部圧力パッド（複数可）１１０と下部圧力パッド１２０との間に保持し、複合材料の１つ以上の層を空洞（示されず）とコア１１５との間で３Ｄ形態に成形し、複合材料の層を圧力で一緒に結合し、複合材料の１つ以上の層を空洞の剪断刃及びカッター１２５の剪断刃で切断するように構造化及び配設される。本発明の実施形態の態様に従って、これらの工程のすべては、「連続」プレス操作を使用して単一の自立型用具（例えば、例示的用具１００）によって実施される。例示的実施形態に関して、形成用具１００は、下型１５０に対して上型１０５を駆動するように構造化及び配設されるプレス（示されない、図１１を参照されたい）に設置される。

本発明の実施形態の態様に従って、用具１００は、形成される間に、上部圧力パッド１１０と下部圧力パッド１２０との間に適切な（または、最適な）量の圧力で１つ以上の炭素繊維層を保持するように操作可能である。最適な圧力は、用具１００内で形成される形状に適合し、同時に皺、断裂、または織物損傷を防止するように、複合材料（または織物）が適切に摺動することを可能にする。実施形態では、用具１００は、所定の及び調整可能な力でホルダーを通して複合材料の摺動移動も可能にしながら、複合材料が保持されることを可能にする構成可能な量の力を加えるように構造化及び配設される締め付け機構（例えば、他の構成要素の間に上部圧力パッド１１０及び下部圧力パッド１２０、複数の載置台１７０、複数の停止ピン１５５、ならびに複数のパッド整列ピン１６０を含む）を含む。実施形態では、締め付け機構は、複数の下部圧力パッドスプリング１６５及び複数の上部圧力パッドスプリング（示されず）を利用する。

例示的及び非限定的な本発明の実施形態である図１に示されるように、複数の下部圧力パッド１２０は、関連する下部圧力パッドスプリング１６５を有する対応する載置台１７０上に載置されるそれぞれの圧力パッドを持つ４つの下部圧力パッドを含み得る。複数の停止ピン１５５は、下部圧力パッド１２０が極度に上昇することを防止するように構造化及び配設される。複数のパッド整列ピン１６０は、下部圧力パッド１２０及び載置台１７０を下型１５０に正確に整列するように構造化及び配設される。例示的用具１００は、４つの下部圧力パッド１２０及び対応する載置台１７０を含むが、本発明の実施形態は、より少ない数またはより多い数の下部圧力パッド１２０及び対応する載置台１７０（例えば、１個の圧力パッド、６個の圧力パッド、８個の圧力パッド、１６個の圧力パッド等）を企図する。

複合材料（または、織物）が保持されている間、用具１００の形成運動は、用具の閉鎖の間に空洞（示されず）の進行を含み、コア１１５との相互作用を通して複合材料中に形成された形状を創出する。閉鎖された用具の圧力を介して、複合材料の層は、プリプレグの粘着性表面と加えられる用具圧力との組み合わせにより一緒に接合される。

本発明の実施形態の追加の態様に従って、いったん用具１００の形成運動が完了すると、用具１００の切断移動（または、動作）が始まる。空洞のさらに下方への移動は、空洞（示されず）の外周上の剪断縁部（示されず）が、カッター１２５の剪断刃を迂回するようにし、複合材料の切断（または、トリミングする）をもたらす。

図２は、閉鎖（または、最終トリミング）位置にある例示的用具１００の図を例示する。閉鎖位置において、上型１０５及び下型１５０は、コア１１５及び空洞（示されず）が成形複合部品を形成するように、相対的に互いに向かって移動させられた。閉鎖位置において、１つ以上の上部圧力パッド１１０及び１つ以上の下部圧力パッド１２０は、複合材料（例えば、炭素繊維が予め含浸した織布（または、プリプレグ）材料）（示されず）の１つ以上の層を締め付ける。図２にさらに示されるように、閉鎖位置において、複数の上部停止ブロック１３０は、複数の下部停止ブロック１３５と接触しており、複数の整列ピン１４５は、複数の対応するブッシング１４０内に受容される。

本発明の実施形態では、工程は、用具１００への挿入の前に複合材料シート（または、ブランク）を軟化温度（例えば、５０℃〜７０℃、例えば、硬化温度未満）まで加熱することを含む。次いで、用具１００は、閉鎖され、形成、結合、及び切断が生じる。実施形態では、用具１００は、室温または冷却温度に維持され、予熱された複合材料から熱を引き出してもよい。加熱及び冷却工程は、用具１００から取り出された形成された部品の形状の保持を補助する。

図３は、初期位置にある例示的用具１００の下部分３００（例えば、下型１５０及びそこに取り付けられる構成要素）の図を例示する。図３に示されるように、下部分３００は、コア１１５、１つ以上の下部圧力パッド１２０及び対応する載置台１７０、複数の下部停止ブロック１３５、複数の対応するブッシング１４０、ならびにカッター１２５を含む。この初期位置では、下部圧力パッド１２０及び対応する載置台１７０は、カッター１２５から離れており、複数のスプリング１６５は、相対的非圧縮状態である。

図４は、圧縮された最終トリミング（または、閉鎖）位置にある例示的用具１００の下部分３００’（例えば、下型１５０及びそこに取り付けられる構成要素）の図を例示する。図４に示される圧縮された最終トリミング（または、閉鎖）位置（本発明の実施形態の態様をより明確に例示するために用具１００の上部分を伴わずに示される）では、複数の載置台１７０（その上に載置される下部圧力パッド１２０を有する）は、カッター１２５と接触している。圧縮（または、閉鎖）位置では、下部圧力パッドスプリング１６５は、相対的圧縮状態である。

図５は、例示的用具１００の上部分５００（例えば、上型１０５及びそこに取り付けられる構成要素）の図を例示する。図５に示されるように、上部分５００は、上型１０５、剪断刃５１０を有する空洞５０５、１つ以上の上部圧力パッド１１０、複数の上部停止ブロック１３０、及び複数の整列ピン１４５を含む。図６は、上型１０５、上部圧力パッド（複数可）１１０、複数の上部停止ブロック１３０、及び複数の整列ピン１４５を示す例示的用具１００の上部分５００の代替図を例示する。

閉鎖ストローク（例えば、装荷位置から初期位置を通る最終トリミング位置への進行）の間、用具１００は、（１）複合材料を保持し、（２）複合材料を所望の形状に形成し、（３）寸法決めするように複合材料の外周を切断する（または、トリミングする）ように操作可能である。閉鎖ストローク中にプレスが下げられるにつれて、最初は、材料に力が加えられず、次いで、上部圧力パッド１１０及び下部圧力パッド１２０が材料に接触するように増加した力が加えられ、最終的に、複合材料の切断（または、トリミング）中にピーク力が加えられる。本発明の実施形態の態様に従って、用具１００は、この順序で複合材料を保持、形成、及び切断するように操作可能である。次のステップに進める前に各ステップを完了することが重要である。例えば、形成が完了する前に切断が生じる場合、切断工程は、形成工程を中断するだろう。本発明の実施形態では、閉鎖ストロークの速度は、用具１００の引き出し速度を減少または増加するように調整可能であってもよい。

図７は、初期位置にある例示的用具１００の断面図を例示する。図７に示されるように、初期位置にある用具１００に関して、複合材料の１つ以上の層（例えば、炭素繊維が予め含浸した織布（または、プリプレグ）材料）７０５は、対応する載置台１７０の上に配設される複数の下部圧力パッド１２０の上に配設される。複数の下部圧力パッド１２０の上部表面は、好ましくは、コアの上に生じる複合材料７０５の早過ぎる偏差がないように、コア１１５の中心と実質的に整列する。上部圧力パッド１１０及び空洞５０５の外周位置は、複合材料７０５の上部表面と接触している。カッター１２５の上部表面は、コア１１５の外周縁部と整列する。図７にさらに示されるように、初期位置では、上部停止ブロック１３０及び対応する下部停止ブロック１３５は、互いに隔てられ、整列ピン１４５は、対応するブッシング１４０内に部分的に受容される。図７に追加で示されるように、例示的用具１００は、コアスプリング７１０（破線で示される）及び上部圧力パッドスプリング７１５（破線で示される）を含む。

図７には示されないが、用具の装荷位置は、用具１００が初期位置に移動する前に利用される。装荷位置において、対応する載置台１７０上に配設される複数の下部圧力パッド１２０及びコア１１５は、（例えば、上型１０５から上昇することによって）上部圧力パッド１１０及び空洞５０５から垂直に離間され、用具１００における複合材料７０５の配置を可能にする。複数の下部圧力パッド１２０の上部表面は、コア１１５の中心に実質的に整列され、下部圧力パッド１２０及びコア１１５の中心は一緒に、複合材料（または、織物）７０５を支持する。複合材料ブランク７０５は、最初はコア１１５の中心位置の高さであり、三次元のコアの頂部に静置される。この高さにおいて、コア１１５は、上部圧力パッド（複数可）１１０と下部圧力パッド１２０との間で締め付けるまで、平面複合材料（または、ブランク）７０５の追加の支持を提供する。本発明の実施形態の態様に従って、複合材料ブランク７０５の位置付けを支持するためにコア１１５の中心位置を利用することは、複合材料７０５の適切な形成を促進する。複合材料７０５を装荷すると、上部圧力パッド１１０及び空洞５０５は、複合材料７０５の上部表面から垂直に離間される。

図８は、形成ステップ（例えば、初期位置における）の開始時に複合材料ブランクホルダー操作を実証する用具１００の例示的断面図を例示する。図８に示されるように、複合材料ブランクホルダー表面（例えば、上部圧力パッド（複数可）１１０及び下部圧力パッド１２０）は、形成工程が始まる前に複合材料（または、織物）７０５の上に圧力を加える。

用具１００が初期位置に近付くと、図８に示されるように、平面複合材料７０５は、上部圧力パッド１１０と下部圧力パッド１２０との間で締め付けられる。つまり、ブランクホルダー圧力は、複合材料ブランク７０５が依然として平面である間に、形成工程の冒頭で加えられる。空洞５０５の外周は、プリプレグ材料７０５の上部表面と接触している。用具１００が初期位置からさらに近付くと、それにより形成工程が始まり、下部圧力パッドスプリング（図８には示されない）が、用具１００のコアサイドに圧縮される。例示的実施形態に関して、上部圧力パッド１１０及び下部圧力パッド１２０は、スプリングを利用して、用具１００の外周に圧力を加え、形成及び切断が完了するまで圧力を維持する（または上昇する）。

図９は、形成ステップの最後の（及び従って、トリミングステップの始まりの）複合材料ブランクホルダー操作を実証する用具１００の例示的断面図を例示する。図９に示されるように、上型１０５及び空洞５０５は下げられ、形成された複合材料７０５’は、空洞５０５とコア１１５との間で成形される。形成ステップの最後に、形成された複合材料７０５’の外周位置は、上部圧力パッド１１０と下部圧力パッド１２０との間に残る。図９に示される位置では、下部圧力パッドスプリング（示されない、図１を参照されたい）は、完全に圧縮され、コア１１５及び空洞５０５は、既定の構成可能なオフセット（例えば、２．２０ｍｍ）にある。この位置（最終形成位置）において、コア１１５は下型１５０から離間される（それは、トリミング段階の間に、コア１１５が空洞５０５と一緒に下方へのさらに移動することを可能にする）ことに留意されたい。上部圧力パッドスプリング（示されない、図７を参照されたい）は、下部圧力パッド力によって圧縮しないように、より堅いスプリング力を生成するように寸法決めされる。コアスプリング（示されない、図７を参照されたい）は、切断（または、トリミング）工程が始まる前に部品を形成するために十分な圧力を提供するように寸法決め及び構成される。例示的及び非限定的な実施形態では、コアスプリングは、狭い区域において高い力を提供するように操作可能な窒素スプリング（シリンダー）を含む。例示的及び非限定的な実施形態では、コア１１５と空洞５０５との間の形成力は、スプリング未載荷のときに７６，５００Ｎであり、それは部品区域にかかる４９０ｋＰａと同等である。

図１０は、トリミングステップの最後のブランクホルダー操作を実証する用具１００の例示的断面図を例示する。図１０に示されるように、トリミングステップは、空洞５０５の剪断縁部５１０及びカッター１２５の剪断縁部を使用して実現される。用具１００が最終形成位置を過ぎて近付き続けると、空洞５０５は、コアスプリング（示されず）を圧縮するようにコア１１５を押し付ける。最終トリミング位置では、コア１１５は、下型１５０と接触していることに留意されたい。この運動を通して、空洞５０５の剪断刃５１０は、カッター１２５の剪断刃を迂回して、部品の外周の切断をもたらす。例えば、図１０に示されるように、形成及びトリミングされたプリプレグ材料７０５”は、下型１５０の方向への上型１０５のさらなる相対移動を通して剪断縁部を過ぎることによって、切断される（または、トリミングされる）。トリミング操作の間、複合材料（または、織物）７０５”は、複合材料の綺麗な切断の生成を補助するために、上部圧力パッド１１０及び下部圧力パッド１２０によって締め付けられたままである。

また、本発明の実施形態の態様に従って、任意の不要な廃材（または、スクラップ材）を低減し、切断（例えば、品質及び／または精密さ）を改善するために、カッター１２５の剪断刃は、形成される部品外形の非常に近くに位置し、複合材料ブランクホルダーは、縁部の切断にごく近接して配設される。実施形態では、２つの剪断刃の間の寸法の許容誤差は、切断において有効であるために小さい（間隙＋／−０．０３８ｍｍ）。間隙の寸法が大き過ぎると、切断材料（または、織物）は、綺麗ではないだろう（例えば、切断は、切断されていない織物のストランドを残すだろう）。間隙が小さ過ぎると、互いが迂回するときに２つの縁部による干渉が生じ得、損傷が残る場合がある。例示的及び非限定的な実施形態に関して、片側当たり０．０３８ｍｍの小さい間隔を使用して、許容誤差の積み重なりを排除し、複合材料７０５を綺麗に切断することができる。

例示的及び非限定的な実施形態に関して、用具１００は、迂回する剪断縁部を利用して、適切な保持力を維持しながら、複合材料（例えば、炭素繊維プリプレグ材料）を切断する。実施形態では、適切なピーク保持力は、切断される複合材料のプリエの数によって上昇し得る。剪断縁部は、刃切断用具では達成することができない空洞５０５の外周の周りの綺麗な切断を生み出す。つまり、剪断刃とは対照的に、鋭い刃縁部は、綺麗な切断を生み出さず、例えば、織物の引き出された繊維をもたらす。さらに、刃縁部と比較して、上記の実施形態の迂回剪断縁部の耐久力もはるかに大きく、砥ぎ直し、設計課題、及び製造許容誤差は、剪断迂回設計に対してより重要ではない。

記載される実施形態の締め付け機構（または、複合材料ブランクホルダー）は、形成中に、複合材料（または、織物）の張力及び滑りを締め付け及び制御するように操作可能な圧力パッドシステムを含む。締め付け機構は、形成される部品の全外周の周りで織物を締め付ける。締め付け機構は、形成される間、上部圧力パッド１１０と下部圧力パッド１２０との間に、適切な（または、最適な）量の圧力で１つ以上の炭素繊維層（または、プリプレグ材料または織物）７０５を保持する。最適な圧力は、用具内で形成される形状に適合し、同時に皺、断裂、または複合材料への損傷を防止するように、複合材料が適切に摺動することを可能にする。例えば、加圧力が十分でない、または大き過ぎる場合、炭素繊維プリプレグの皺及び／または断裂は、形成中の課題となり得る。このため、締め付け機構（または、ブランクホルダー）を使用することによって、複合材料７０５の皺及び断裂は、複合材料を適切に保持することによって適切または最適な圧力である。例えば、皺が生じる場合、加圧力が小さ過ぎるか、または摩擦が小さ過ぎ、締め付け機構のスプリング圧力が増加されてもよい。形成工程中に断裂が生じる場合、加圧力が大き過ぎるか、または摩擦が大き過ぎ、締め付け機構のスプリング圧力が減少されてもよい。

異なる部品（例えば、異なる形成された物品、異なる材料、異なる材料厚）は、異なる最適なブランクホルダー圧力（例えば、皺を防止するのに十分であるが、織物の断裂を促進するほど過度ではない圧力）を有し得る。このため、本発明の実施形態に従って、ブランクホルダー圧力は、用具上で（例えば、不注意による皺または断裂を低減するか、または排除するように）調整可能である。例示的実施形態に関して、力は、スプリングの型（例えば、寸法、材料等）を変更することによって各区域で調整されてもよい。ある特定の実施形態では、スプリング圧力は、１つ以上のスプリング及び／またはスプリングの合計数（例えば、個別に及び／またはモジュール様式で）を手動で変更することによって調整されてもよい。図１の例示的実施形態は１０個のスプリングを含むが、例えば、加圧力の細分性を増加または減少させるために追加のスプリングまたはより少ないスプリングが、利用されてもよい。実施形態では、用具は、種々の量の圧力に対する構成を可能にするために１つ以上のネジ駆動式スプリングを含み得る。さらなる実施形態では、スプリング圧力は、自動で、例えば、１つ以上のスプリング（または、スプリングの群）のスプリング圧力を調整するコンピュータ制御を介して調整されてもよい。スプリング圧力のコンピュータ制御に関して、プレス（例えば、検出されるスプリング力）とスプリング圧力制御との間のフィードバックを使用して、加えられるスプリング圧力を最適化することができる。

実施形態では、ブランクホルダーは、また、締め付け圧力が部品の異なる領域において調整可能であるように、区域に分割される。例示的及び非限定的な実施形態では、圧力パッドシステムは、４つの独立区域に分割される。実施形態では、織物に加えられるユニット長当たりの力は、独立区域のそれぞれにおいてほぼ同じであってもよい。さらなる実施形態では、織物に加えられるユニット長当たりの力は、独立区域の一部またはすべてにおいて異なってもよい。

実施形態では、用具１００は、閉鎖ストロークの間に主要な偏差で一緒に機能する３つの異なるスプリング装荷システム（例えば、下部圧力パッドスプリング１６５、上部圧力パッドスプリング（示されず）、及びコアスプリング（示されず））を有する締め付け機構を含む。スプリングの種々のセットは、用具１００に生じる生成される圧力及び異なる構成要素の移動を可能にするために使用される。スプリングは、制御された織物の摺動を可能にしたまま、（ブランクホルダー中の）織物を締め付けるための適切な量の力を生成するように、設計される。加えて、適切なスプリングを使用して、（偏差及び力の両方が増加するように）順々に生じる各加工ステップを可能にした。本発明の実施形態では、用具は、プレス表面及び運動を利用し、ステップのすべてを完了するために外部の水圧は必要ではない。ストロークは、機能のすべてを通して連続する。スプリング装荷システムの３つの機能は、（１）織物の保持及び制御、（２）織物の形成、ならびに（３）織物縁部のトリミングを含む。

例示的及び非限定的な実施形態に関して、下部圧力パッドスプリングは、初期位置（例えば、初期材料接触）で全外周の周りに８５８Ｎの力を提供し、用具が完全に閉鎖すると（しかし、縁部はまだトリミングされない）、４，８５３Ｎに増加する。実施形態では、下部圧力パッド１２０は、複合材料（または、織物）７０５が成型（例えば、コア１１５と空洞５０５との間）に引き入れられるための横力に適応するように寸法決めされたピン及びブッシングで誘導される。縁部トリミング位置では、上部圧力パッド１１０は圧縮し、剪断刃の迂回移動を達成する。形成ステップの最後に、コア上の事前の装荷力は、７６，５００Ｎである。しかしながら、この例示的実施形態に関して、上部圧力パッドが切断ステップ中に１２ｍｍ圧縮すると、力は９２，５００Ｎに増加する。

複合材料を形成及び切断した後、上型１０５を上げ、形成された部品７０５”を取り出す。その後、形成された部品７０５”は、硬化に供される。形成された部品７０５”は、形成後及び硬化の前に、その形状を十分に保つ。実施形態では、形成された部品７０５”は、すぐに硬化工程に送られてもよく、または後の硬化のために保管されてもよい。形成された部品における任意のスプリングバックを構成するために、実施形態では、コア１１５及び空洞５０５は、用具１００から取り出した後、形成された部品７０５”の任意の緩和（または、スプリングバック）を補うために、必要とされる輪郭を若干超えて形状を形成するように構成、構造化、及び／または配設され得る。

システム環境
当業者であれば理解するように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具体化することができる。したがって、本発明は、全体にハードウェアの実施形態、または、概して「回路」、「モジュール」、または「システム」と本明細書で称されるソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとってもよい。さらに、本発明の実施形態の態様は、媒体中で明白に具体化されるコンピュータが使用可能なプログラムコードを有する表現の任意の有形媒体で具体化されるコンピュータプログラム製品の形態をとってもよい。

１つ以上のコンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体（複数可）の任意の組み合わせが利用され得る。コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、例えば、これらに限定されないが、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、または半導体システム、器具、装置、または伝播媒体であり得る。コンピュータ可読媒体のより具体的な例（非包括的一覧）は、以下のものを含む。
−１つ以上のワイヤを有する電気的接続、
−携帯用コンピュータディスケット、
−ハードディスク、
−ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、
−読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、
−消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、
−光学繊維、
−携帯用コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）、
−光学記憶装置、
−インターネットもしくはイントラネットを支持するもの等の伝送媒体、
−磁気記憶装置、及び／または
−モバイル機器。

本文献に関して、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、器具、もしくは装置によって、またはそれらと接続して使用するためのプログラムを含有する、記憶する、通信する、伝播する、または転送することができる任意の媒体であり得る。コンピュータ使用可能媒体は、搬送波のベースバンド中で、またはその一部としてのいずれかで、それとともに具体化されるコンピュータ使用可能プログラムコードを用いて伝播されるデータシグナルを含んでもよい。コンピュータ使用可能プログラムコードは、無線、有線、光学繊維ケーブル、ＲＦ等を含むが、これらに限定されない任意の適切な媒体を使用して伝送され得る。

本発明の操作を行うためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向型プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語等の従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい。プログラムコードは、ユーザーのコンピュータ上で全体的に、ユーザーのコンピュータ上で独立型ソフトウェアパッケージとして部分的に、ユーザーのコンピュータ上で部分的に、及びリモートコンピュータ上で部分的に、またはリモートコンピュータもしくはサーバー上で全体的に、実行され得る。後者のシナリオにおいて、リモートコンピュータは、任意の種類のネットワークを介してユーザーのコンピュータに接続され得る。これは、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）もしくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含んでもよく、またはその接続は、（例えば、インターネットサービスプロバイダーを使用するインターネットを通して）外部コンピュータに行われてもよい。さらに、実施形態では、本発明は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）において具体化され得る。

図１１は、本発明に従って、工程を維持するための例示的環境１９００を示す。この程度まで、環境１９００は、本明細書に記載される工程を実施することができるサーバーまたは他のコンピューティングシステム１９０５を含む。特に、サーバー１９０５は、コンピューティング装置１９１０を含む。コンピューティング装置１９１０は、第三者のサービスプロバイダーのネットワークインフラストラクチャーまたはコンピューティング装置（概して、図１１に表されるもののうちのいずれか）に常駐してもよい。

実施形態では、コンピューティング装置１９１０は、プレス１９５０を制御するように操作可能であり、実施形態では、形成／トリミング用具１００、例えば、本明細書に記載される工程において１つ以上のスプリング張力を制御する、プレス制御用具１９４５及びスプリング制御用具１９５５を含む。プレス制御用具１９４５及びスプリング制御用具１９５５は、別々のまたは組み合わせたモジュールであるメモリ１９２５Ａに記憶されるプログラム制御１９４０中の１つ以上のプログラムコードとして実装されてもよい。

コンピューティング装置１９１０はまた、プロセッサ１９２０、メモリ１９２５Ａ、Ｉ／Ｏインタフェース１９３０、及びバス１９２６も含む。メモリ１９２５Ａは、プログラムコードの実際の実行中に用いられるローカルメモリと、大容量記憶と、実行中に大容量記憶から回復されなければならないコードの回数を低減するために少なくともいくつかのプログラムコードの一時記憶を提供するキャッシュメモリと、を含むことができる。加えて、コンピューティング装置は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、及びオペレーティングシステム（Ｏ／Ｓ）を含む。

コンピューティング装置１９１０は、外部Ｉ／Ｏ装置／リソース１９３５と記憶システム１９２５Ｂとを通信している。例えば、Ｉ／Ｏ装置１９３５は、個人がコンピューティング装置１９１０と交流することを可能にする任意の装置、またはコンピューティング装置１９１０が任意の種類の通信リンクを使用する１つ以上の他のコンピューティング装置と通信することを可能にする任意の装置を含んでもよい。外部Ｉ／Ｏ装置／リソース１９３５は、例えば、手持ち式装置、ＰＤＡ、ハンドセット、キーボード、スマートフォン等であってもよい。さらに、本発明の実施形態の態様に従って、環境１９００は、形成／トリミング用具１００及びプレス１９５０を含む。本発明の実施形態に従って、形成／トリミング用具１００は、操作のためにプレス１９５０中に載置される。

一般的に、プロセッサ１９２０は、メモリ１９２５Ａ及び／または記憶システム１９２５Ｂに記憶され得るコンピュータプログラムコード（例えば、プログラム制御１９４０）を実行する。さらに、本発明の実施形態に従って、プログラムコードを有するプログラム制御１９４０は、プレス制御用具１９４５、及び実施形態では、スプリング制御用具１９５５を制御する。コンピュータプログラムコードを実行する間、プロセッサ１９２０は、メモリ１９２５Ａ、記憶システム１９２５Ｂ、及び／またはＩ／Ｏインタフェース１９３０に、またはそこから、データを読み取り及び／または書き込むことができる。プログラムコードは、本発明の工程を実行する。バス１９２６は、コンピューティング装置１９１０内の構成要素のそれぞれの間に通信リンクを提供する。

コンピューティング装置１９１０は、その上に設置されるコンピュータプログラムコードを実行することができる任意の汎用コンピューティング製造品を含むことができる（例えば、パーソナルコンピュータ、サーバー等）。しかしながら、コンピューティング装置１９１０は、本明細書に記載される工程を実施することができる種々の可能な同等のコンピューティング装置の代表に過ぎないことが理解される。この点で、実施形態では、コンピューティング装置１９１０によって提供される機能性は、任意の組み合わせの汎用及び／もしくは特定目的ハードウェアならびに／またはコンピュータプログラムコードを含むコンピューティング製造品によって実装され得る。それぞれの実施形態では、プログラムコード及びハードウェアは、それぞれ、標準的なプログラミング及びエンジニアリング技法を使用して創出され得る。

同様に、コンピューティングインフラストラクチャー１９０５は、本発明を実装するための種々の種類のコンピュータインフラストラクチャーの例示に過ぎない。例えば、実施形態では、サーバー１９０５は、本明細書に記載される工程を実施するためのネットワーク、共有メモリ等の任意の種類の通信リンク上を通信する２つ以上のコンピューティング装置（例えば、サーバークラスター）を含む。さらに、本明細書に記載される工程を実施する間、サーバー１９０５上の１つ以上のコンピューティング装置は、任意の種類の通信リンクを使用するサーバー１９０５の外側にある１つ以上の他のコンピューティング装置と通信することができる。通信リンクは、任意の組み合わせの有線及び／もしくは無線リンク、任意の組み合わせの１つ以上の種類のネットワーク（例えば、インターネット、広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、仮想プライベートネットワーク等）を含むことができ、ならびに／または任意の組み合わせの伝送技法及びプロトコルを利用することができる。

フロー図
図１２は、本発明の実施形態の態様を実施するための例示的フローを示す。図１２のステップは、例えば、図１１の環境において実装され得る。フロー図は、同様に、本発明の実施形態の高レベルのブロック図を表し得る。図１２のフローチャート及び／またはブロック図は、種々の本発明の実施形態に従って、システム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能性、及び操作を例示する。これに関して、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、特定の論理関数（複数可）を実装するための１つ以上の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、またはコードの位置を表し得る。ということにも留意されたい。いくつかの代替となる実装では、ブロックに記載される機能は、図面中に示される順序から外れて起こってもよい。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際は、実質的に同時に実行されてもよく、またはブロックは、含まれる機能性に応じて逆の順序で実行される場合もある。フローチャートの各ブロックは、特定の機能もしくは作動を実施する特殊目的用ハードウェアベースのシステム、または上に記載される特殊目的用ハードウェア及びコンピュータ命令ならびに／またはソフトウェアの組み合わせによって実装され得る。さらに、フロー図のステップは、サーバーから、クライアントサーバーと関係して実装及び実行されてもよく、またはそれらは、ユーザーワークステーションに伝達される操作情報によってユーザーワークステーション上で実行されてもよい。一実施形態では、ソフトウェア要素は、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む。

さらに、本発明の実施形態は、コンピュータもしくは任意の命令実行システムによって、またはそれらと接続して使用するためのプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形態であってもよい。ソフトウェア及び／またはコンピュータプログラム製品は、図１１の環境において実装され得る。この説明の目的において、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、器具、もしくは装置によって、またはそれらと接続して使用するためのプログラムを含有する、記憶する、通信する、伝播する、または転送することができる任意の器具であってもよい。媒体は、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、または半導体システム（または、器具もしくは装置）、または伝播媒体であり得る。コンピュータ可読記憶媒体の例には、半導体またはソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、剛性磁気ディスク、及び光学ディスクが挙げられる。光学ディスクの現在の例には、コンパクトディスク−読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−読み取り／書き込み（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、及びＤＶＤが挙げられる。

図１２は、複合材料を形成及びトリミングするための例示的フロー１２００を例示する。ステップ１２０５では、複合材料ブランクは、形成／トリミング用具に配設される。ステップ１２１０では、プレス制御用具は、プレスを装荷位置から初期位置に下げる。ステップ１２１５では、プレス制御用具は、プレスを初期位置から最終形成位置に下げて、複合材料を形成する（または、成形する）。ステップ１２２０では、プレス制御用具は、プレスを最終形成位置から最終切断位置に下げて、複合材料をトリミングする。ステップ１２２５では、プレス制御用具は、プレスを最終切断位置から装荷位置に上げる。ステップ１２３０では、形成及びトリミングされた複合材料を形成／トリミング用具から取り出す。

本発明は、特定の実施形態を参照して記載されたが、当業者であれば、本発明の真の趣旨及び範囲を逸脱することなく、種々の変更が行われてもよく、均等物がそれらの要素で置換えられてもよいことを理解するだろう。加えて、本発明の本質的な教示から逸脱することなく、修正が行われてもよい。
なお、本発明には、以下の態様が含まれることを付記する。
［１］
複合材料部品を形成及びトリミングするように操作可能な形成及びトリミング用具であって、
下型と、
前記下型に載置されるコアと、
前記下型に載置される少なくとも１つの下部圧力パッドと、
前記下型に載置されるカッターと、
上型と、
前記上型に載置される空洞と、
前記上型に載置される少なくとも１つの上部圧力パッドと、
を備える、前記形成及びトリミング用具。
［２］
前記上型に載置される複数の上部停止ブロックと、
前記下型に載置される複数の下部停止ブロックと、
をさらに備える、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［３］
前記上型上に載置される複数の整列ピンと、
前記下型上に載置される複数の対応するブッシングと、
をさらに備え、前記複数の対応するブッシングが、それぞれ、前記複数の整列ピンを受容するように構造化及び配設され、前記コア及び前記空洞の整列を提供する、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［４］
前記コア及び前記空洞が、前記複合材料部品の所望の形状に対応する実質的に相反的な形状を含む、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［５］
前記少なくとも１つの下部圧力パッドが、複数の下部圧力パッドを含む、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［６］
前記少なくとも１つの下部圧力パッドを支持するように構造化及び配設される少なくとも１つの載置台をさらに含む、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［７］
未載荷状態にある間に前記下部圧力パッドを装荷位置に維持するように構造化及び配設される複数の下部圧力パッドスプリングをさらに含む、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［８］
複数の上部圧力パッドスプリングと、複数のコアスプリング及び窒素シリンダーのうちの少なくとも１つとをさらに含む、［７］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［９］
前記複数の下部圧力パッドスプリング、前記複数の上部圧力パッドスプリング、及び複数のコアスプリングが、前記上型の前記下型の方向への下方垂直移動及び結果として生じる加圧力の上昇に応じて、前記複数の下部圧力パッドスプリングが最初に圧縮を開始し、前記複数の下部圧力パッドスプリングが圧縮を終了した後、前記複数の上部圧力パッドスプリングが圧縮し、前記複数の上部圧力パッドスプリングが圧縮を終了した後、前記複数のコアスプリングが圧縮するように構造化及び配設される、［８］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１０］
前記上型が、前記下型に対する垂直移動のために構造化及び配設される、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１１］
前記上型の前記下型の方向への下方垂直移動に応じて、前記少なくとも１つの上部圧力パッドが、複合材料ブランクへの締め付け力を提供するように前記少なくとも１つの下部圧力パッドの方向へ移動させられる、［１０］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１２］
前記上型の前記下型の方向へのさらなる下方垂直移動に応じて、前記空洞が、前記複合材料ブランクから前記複合材料部品を成形するように前記コアの方向へ移動させられる、［１１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１３］
前記上型の前記下型の方向へのなおもさらなる下方垂直移動に応じて、前記空洞の剪断刃が、前記複合材料ブランクをトリミングするように前記カッターの剪断刃を通り越して移動させられる、［１２］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１４］
前記締め付け力が、形成操作中及びトリミング操作中に十分な力で前記複合材料ブランクの周辺領域を締め付けるように構成される、［１１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１５］
前記十分な力が、前記複合材料ブランクの制御された摺動を可能にしながらも、前記複合材料ブランクの皺を防止するのに十分大きいが、前記複合材料ブランクの断裂を防止するのに十分小さい、［１４］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１６］
前記複合材料ブランクに加えられる力が、前記上型の前記下型の方向への下方垂直移動とともに動的に増大する、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１７］
前記上型の前記下型に対する垂直移動を提供するように構造化及び配設されるプレスと組み合わせた、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１８］
前記プレスのストロークが、複合材料の保持及び制御段階、複合材料の形成段階、ならびに複合材料縁部のトリミング段階を通して連続している、［１７］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［１９］
前記少なくとも１つの上部圧力パッド及び前記少なくとも１つの下部圧力パッドが、鋼を含む、［１］に記載の前記形成及びトリミング用具。
［２０］
複合材料部品を形成及びトリミングする方法であって、
プレスに配設された形成／トリミング用具に複合材料ブランクを装荷することと、
前記プレスを下げ、前記形成／トリミング用具を装荷位置から初期位置に移動させることと、
前記プレスを下げ、前記形成／トリミング用具を前記初期位置から最終形成位置に移動させ、前記複合材料ブランクから前記複合材料部品を形成することと、
前記プレスを下げ、前記形成／トリミング用具を前記最終形成位置から最終切断位置に移動させ、前記複合材料ブランクをトリミングすることと、
前記プレスを上げ、前記形成／トリミング用具を前記最終切断位置から前記装荷位置に移動させることと、
前記形成及びトリミングされた複合部品を前記形成／トリミング用具から取り出すことと、
を含む、前記方法。

Claims (17)

1. 複合材料部品を形成及びトリミングするように操作可能な形成及びトリミング用具であって、
   下型と、
   前記下型に載置されるコアと、
   前記下型に載置される少なくとも１つの下部圧力パッドと、
   前記下型に載置されるカッターと、
   前記下型に対する垂直移動のために構造化及び配設される上型と、
   前記上型に載置される空洞と、
   前記上型に載置される少なくとも１つの上部圧力パッドと、
   締め付け機構と
   を備え、
   前記締め付け機構は、
   未載荷状態にある間に前記下部圧力パッドを装荷位置に維持するように構造化及び配設される複数の下部圧力パッドスプリング、
   複数の上部圧力パッドスプリング、及び
   複数のコアスプリング
   を有し、
   前記複数の下部圧力パッドスプリング、前記複数の上部圧力パッドスプリング、及び前記複数のコアスプリングは、前記上型の前記下型の方向への下方垂直移動及び結果として生じる加圧力の上昇に応じて、前記複数の下部圧力パッドスプリングが最初に圧縮を開始し、前記複数の下部圧力パッドスプリングが圧縮を終了した後、前記複数の上部圧力パッドスプリングが圧縮し、前記複数の上部圧力パッドスプリングが圧縮を終了した後、前記複数のコアスプリングが圧縮するように構造化及び配設されている、前記形成及びトリミング用具。
2. 前記上型に載置される複数の上部停止ブロックと、
   前記下型に載置される複数の下部停止ブロックと、
   をさらに備える、請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
3. 前記上型上に載置される複数の整列ピンと、
   前記下型上に載置される複数の対応するブッシングと、
   をさらに備え、
   前記複数の対応するブッシングが、それぞれ、前記複数の整列ピンを受容するように構造化及び配設され、前記コア及び前記空洞の整列を提供する、請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
4. 前記コア及び前記空洞が、前記複合材料部品の所望の形状に対応する相反的な形状を含む、請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
5. 前記少なくとも１つの下部圧力パッドが、複数の下部圧力パッドを含む、請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
6. 前記少なくとも１つの下部圧力パッドを支持するように構造化及び配設される少なくとも１つの載置台をさらに含む請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
7. 前記コアスプリングは、複数の窒素シリンダーを含む、請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
8. 前記上型の前記下型の方向への下方垂直移動に応じて、前記少なくとも１つの上部圧力パッドが、複合材料ブランクへの締め付け力を提供するように前記少なくとも１つの下部圧力パッドの方向へ移動させられる、請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
9. 前記上型の前記下型の方向へのさらなる下方垂直移動に応じて、前記空洞が、前記複合材料ブランクから前記複合材料部品を成形するように前記コアの方向へ移動させられる、請求項８に記載の前記形成及びトリミング用具。
10. 前記上型の前記下型の方向へのなおもさらなる下方垂直移動に応じて、前記空洞の剪断刃が、前記複合材料ブランクをトリミングするように前記カッターの剪断刃を通り越して移動させられる、請求項９に記載の前記形成及びトリミング用具。
11. 前記締め付け力が、形成操作中及びトリミング操作中に十分な力で前記複合材料ブランクの周辺領域を締め付けるように構成され、
    前記十分な力は、前記複合材料ブランクの制御された摺動を可能にしながらも、前記複合材料ブランクの皺を防止するのに十分大きいが、前記複合材料ブランクの断裂を防止するのに十分小さい、請求項８に記載の前記形成及びトリミング用具。
12. 前記複合材料ブランクに加えられる力が、前記上型の前記下型の方向への下方垂直移動とともに動的に増大する、請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
13. 前記上型の前記下型に対する垂直移動を提供するように構造化及び配設されるプレスと組み合わせた、請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
14. 前記プレスのストロークが、複合材料の保持及び制御段階、複合材料の形成段階、ならびに複合材料縁部のトリミング段階を通して連続している、請求項１３に記載の前記形成及びトリミング用具。
15. 前記少なくとも１つの上部圧力パッド及び前記少なくとも１つの下部圧力パッドが、鋼を含む、請求項１に記載の前記形成及びトリミング用具。
16. 前記形成及びトリミング用具が初期位置に近づくと、前記複合材料部品は、前記上部圧力パッドと前記下部圧力パッドとの間で締め付けられる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の前記形成及びトリミング用具。
17. 複合材料部品を形成及びトリミングする方法であって、
    請求項１３に記載の前記形成及びトリミング用具に複合材料ブランクを装荷すること、
    前記プレスを下げ、前記形成及びトリミング用具を装荷位置から初期位置に移動させること、
    前記プレスを下げ、前記形成及びトリミング用具を前記初期位置から最終形成位置に移動させ、前記複合材料ブランクから前記複合材料部品を形成すること、
    前記プレスを下げ、前記形成及びトリミング用具を前記最終形成位置から最終切断位置に移動させ、前記複合材料ブランクをトリミングすること、
    前記プレスを上げ、前記形成及びトリミング用具を前記最終切断位置から前記装荷位置に移動させること、および
    前記形成及びトリミングされた複合部品を前記形成及びトリミング用具から取り出すこと、
    を含む前記方法。
    

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