CN109760325B - 纤维束接合装置和纤维束接合方法 - Google Patents

纤维束接合装置和纤维束接合方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纤维束接合装置，其包括：支持台，其配置为保持第一纤维束的终端部侧；辊机构，其具有辊，第二纤维束的始端部侧能够绕所述辊卷绕；移动机构，其配置为进行第一移动和第二移动，所述第一移动用于使辊机构移动到第一纤维束的终端部侧的附近，所述第二移动用于使辊机构在第一纤维束的终端部侧上进一步移动以产生第二纤维束的始端部侧堆叠在第一纤维束的终端部侧上的状态；和热压粘结机构，其配置为使第一纤维束与第二纤维束压力粘结。

Description

纤维束接合装置和纤维束接合方法
技术领域
本发明涉及用于接合经树脂浸渍的第一纤维束(下文称“第一纤维束”)与经树脂浸渍的第二纤维束(下文称“第二纤维束”)的纤维束接合装置和纤维束接合方法。
背景技术
其中纤维束如玻璃布或碳纤维束被浸渍了热固性树脂如环氧树脂并处于半固化状态的经热固性树脂浸渍的纤维束被用作许多结构构件的材料。通常，通过长丝卷绕方法、带卷绕方法等绕衬垫的外周缘表面卷绕经树脂浸渍的纤维束。其后，进行适当的热固化处理。在上述处理中，需要将绕复数个纤维束线轴卷绕的纤维束以连续状态接合的工作。例如，如日本未经审查的专利申请公开号2013-063823(JP 2013-063823 A)中所述，通常进行绕第一纤维束线轴卷绕的纤维束的终端部与绕第二纤维束线轴卷绕的纤维束的始端部通过热压粘结的接合。
如日本未经审查的专利申请公开号2011-131537(JP 2011-131537 A)中所述，还进行以下工作：将在先纤维束的终端部和在后纤维束的始端部在板面上搭接，向搭接部施加热粘合片材，对其施加热压粘结，其后使接合的纤维束通过树脂浴以浸渍有树脂。
发明内容
在纤维束的接合中，需要在接合之时将在先纤维束和待接合到在先纤维束的在后纤维束精确定位。在JP 2013-063823 A和JP 2011-131537 A中描述的每一装置中，已经进行了设计。然而，在目前实际使用的相关技术的纤维束接合装置中，定位纤维束的技术是不足的并需要进一步的改进。
本发明提供了纤维束接合装置和纤维束接合方法，其中可以以更精确定位的状态进行经树脂浸渍的纤维束的接合。
本发明的第一方面涉及一种纤维束接合装置，所述装置包括：支持台，其配置为保持浸渍有树脂的第一纤维束的终端部侧；辊机构，其具有辊，浸渍有树脂的第二纤维束的始端部侧能够绕所述辊卷绕；移动机构，其配置为进行第一移动和第二移动，所述第一移动用于使处于第二纤维束的始端部侧绕辊卷绕的状态的辊机构移动到保持于支持台上的第一纤维束的终端部侧的附近，所述第二移动用于使辊机构在第一移动之后在第一纤维束的终端部侧上进一步移动以产生第二纤维束的始端部侧堆叠在第一纤维束的终端部侧上的状态；和热压粘结机构，其配置为使堆叠于支持台上的第一纤维束的终端部侧与第二纤维束的始端部侧一体地压力粘结。
在根据本发明的第一方面的纤维束接合装置中，第二纤维束的始端部侧绕辊卷绕的状态可以是第二纤维束的始端部侧以大于对应于绕辊一圈的量绕辊卷绕的状态。
在根据本发明的第一方面的纤维束接合装置中，辊机构可包括配置为限制辊的旋转的旋转限制机构。移动机构可在旋转受到旋转限制机构限制的状态下进行第一移动，以及可在受旋转限制机构的限制被解除的状态下进行第二移动。
在根据本发明的第一方面的纤维束接合装置中，旋转限制机构可以是止动件。辊可具有切口。可通过使止动件接触构成切口的端壁来限制辊的旋转。
在根据本发明的第一方面的纤维束接合装置中，辊机构可包括臂和螺旋弹簧。辊可安装在臂上。臂可藉由螺旋弹簧的力以便以臂的一个点作为中心轴旋转而发生偏置。
本发明的第二方面涉及一种纤维束接合方法，所述方法包括：将第一纤维束的终端部侧保持于支持台上，所述第一纤维束浸渍有树脂；将第二纤维束的始端部侧以大于对应于一圈的量绕辊卷绕，所述第二纤维束浸渍有树脂；将第二纤维束的始端部侧绕其卷绕的辊保持在第一纤维束的保持于支持台上的终端部侧上；在辊位于第一纤维束的终端部侧上的状态下，沿着卷绕的第二纤维束的始端部侧解绕的方向移动辊；以及使堆叠的第一纤维束的终端部侧与第二纤维束的始端部侧一体地接合。
根据本发明的方面，变得可以在精确定位的状态下接合在先的第一纤维束的终端部与在后的第二纤维束的始端部。
附图说明
本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：
图1为描述辊机构的透视图，辊机构是纤维束接合装置的主要部分；
图2为沿图1的线II-II截取的截面视图；
图3为图1的辊机构的侧视图；
图4为示出了纤维束接合装置的整体的顶视图；
图5为示出辊机构接近支持台的状态的图；
图6为示出辊已与支持台接触后的状态的图；
图7为用于说明纤维束接合装置和纤维束接合方法的优点的示意图；
图8为示出堆叠的纤维束被热压粘结的状态的图；
图9A为用于说明纤维束接合装置和纤维束接合方法的另一个实例的图；和
图9B为用于说明纤维束接合装置和纤维束接合方法的另一个实例的图。
具体实施方式
下文将结合附图描述本发明的实施方案。在描述实施方案之前，将结合图9A和图9B描述另一纤维束接合装置400。纤维束接合装置400设置有使用夹具的纤维束夹持机构401。使纤维束接合装置400从第一位置(未示出)移到图9A中所示的第二位置，所述第一位置即作为在后纤维束的第二纤维束4的始端部侧被夹住的位置，所述第二位置即作为在先纤维束的第一纤维束3的终端部侧被保持于支持台1上的位置，同时是由引导机构(未示出)控制的位置。通过以上，变得可以以相当高的精度相对于第一纤维束3的终端部侧定位第二纤维束4的始端部侧。
在纤维束接合装置400中，纤维束夹持机构401设置有下夹件402和上夹件403。上述移动在第二纤维束4的始端部侧被夹在下夹件402与上夹件403之间的状态下进行。然而，第二纤维束4通常浸渍有用于固化的环氧树脂且易于滑动。因此，需要通过在下夹件402和上夹件403中形成凹凸部来增强夹持力。在纤维束夹持机构401移动到图9A中所示位置后，热压粘结烙铁201被推向支持台1以进行两个纤维束3、4的接触和压力粘结。其后，解除夹持力以分离纤维束夹持机构401。然而，如图9B中所示，存在需要通过移动热压粘结烙铁201和支持台1再次热压粘结被夹持的第二纤维束4的始端区域4a的情形。此外，由于下夹件402的存在，始端区域4a不得不处于从支持台1上的第一纤维束3浮动对应于下夹件402的厚度的量的状态。因此，难以避免长度方向和左右方向上位置变化的发生。
本实施方案的纤维束接合装置300进一步改善图9A和图9B中示出的纤维束接合装置400。如图4中所示，本实施方案的纤维束接合装置300主要包括支持台1、纤维保持辊机构(下文称“辊机构”)10、纤维束保持辊机构移动机构(下文称“移动机构”)100和热压粘结机构200。下文将按顺序描述构成元件。
支持台1为用于在接合时保持作为待接合对象的经热固性树脂浸渍的纤维束的支持台并具有平坦的保持表面2。在接合纤维束时，作为在先纤维束的第一纤维束3的终端部侧被保持在保持表面2上。然后，如下文所述，作为在后纤维束的第二纤维束4的始端部侧被堆叠在第一纤维束3的保持于保持表面2上的终端部侧上，并通过热压粘结一体地接合两个纤维束。
下面将参照图1至图3来描述辊机构10。图1为作为一个整体描述辊机构10的透视图。图2为沿图1的线II-II截取的截面视图。图3为图1的辊机构的侧视图。
辊机构10具有基部11，并设置有竖立在基部11一侧上的端部处的支持杆12。纤维束保持辊(下文称“辊”)13可旋转并可摆动地安装在基部11的与支持杆12相反的一侧上。即，在基部11上，一对相互平行的侧壁14、15以与支持杆12相同的方向以预定的间隔竖立。具有第一旋转中心轴O1的支持轴16可旋转地支承在每个侧壁14、15的一个端侧上。
一对臂17、18固定到支持轴16以便沿侧壁14、15延伸。具有第二旋转中心轴O2的辊13可旋转地支承在臂17、18的始端部上。因此，沿与第二旋转中心轴O2交叉的方向力被施加到辊13。结果，辊13可以支持轴16的第一旋转中心轴O1作为支持轴摆动。螺旋弹簧30绕支持轴16卷绕。螺旋弹簧30的第一端31锁定于第一锁定体19，第一锁定体19设置为竖立在一侧上的侧壁15处。螺旋弹簧30的第二端32锁定于第二锁定体20，第二锁定体20设置为竖立在臂18处。
在辊13的一侧上面向臂17的一侧上的侧表面21上形成有切口22。切口22具有沿第二旋转中心轴O2的方向延伸的端壁23。止动件40安装在侧壁14上，即，辊13的一侧上面向侧表面21的一侧上的侧壁14上。止动件40的尖端部41在平行于辊13的第二旋转中心轴O2的方向上弯曲。尖端部41与形成在辊13中的切口22中的端壁23接触。止动件40构成限制辊13的旋转的旋转限制机构。
如图2中所示，辊13总是受到一个偏置力，该偏置力使其在螺旋弹簧30的力的作用下绕支持轴16的第一旋转中心轴O1沿逆时针方向旋转。然而，如图3中所示，止动件40的尖端部41进入辊13的切口22中，因此在正常时间，辊13处于停止在由止动件40限制的位置的状态。同时，辊13绕第二旋转中心轴O2的旋转也受限。
如图4中所示，在本实施方案的纤维束接合装置300中，辊机构10被组装到移动机构100。设置为竖立在辊机构10的基部11处的支持杆12被移动机构100的夹具(未示出)夹住。该夹具在设置于移动机构100中的适宜驱动机构的作用下往复运动。因此，辊机构10沿着移动机构100的导轨101往复运动。
导轨101是倾斜的，其中图中斜坡中的上部位于靠近纤维束线轴5的位置，而斜坡中的下部位于靠近支持台1的位置。如下文将描述的，在接合纤维束时，辊机构10在图中沿导轨101从作为图4中所示的上部位置的第一位置向下移动，通过支持台1，并进一步移动到作为下游位置的第二位置。构成热压粘结机构200的热压粘结烙铁201位于支持台1上方，热压粘结烙铁201和支持台1构成热压粘结机构200。
下面将描述通过使用本实施方案的纤维束接合装置300热压粘结第一纤维束3的终端部侧与第二纤维束4的始端部侧的程序。从在先纤维束线轴(未示出)解绕的纤维束经过支持台1上方。当纤维束线轴的纤维束减少时，进行纤维束线轴的更换。此时，在纤维束被置于支持台1上的状态下，由切割器(未示出)切割纤维束，并且剩余的纤维束返回到纤维束线轴。在图4中，附图标记3表示如上所述切割的纤维束(第一纤维束)的终端部侧。
在上述操作之后或与切割操作等并行地准备新的纤维束线轴。图4中的附图标记5表示新准备的纤维束线轴。另一方面，辊机构10设置在图4中所示的第一位置处。在上述状态下，辊13在图中手动上推。通过上述上推，臂17、18将以支持轴16的第一旋转中心轴O1作为支持点沿顺时针方向摆动，因此辊13沿顺时针方向抬起。由于上述运动，止动件40的尖端部41与形成在辊13中的切口22之间的啮合状态被解除。因此，辊13可绕第二旋转中心轴O2旋转。
在上述状态下，绕新准备的纤维束线轴5卷绕的纤维束(第二纤维束4)的始端部侧被拉出并绕辊13卷绕。尽管对卷绕的量没有限制，但进行超过一圈的量的卷绕，更优选地约1又1/4圈的量的卷绕。由于在辊13上形成对应于1/4圈的搭接部，因而可以使在辊机构10的后续移动时卷绕状态的稳定性更可靠。
通过操作移动机构100，处于第二纤维束4的始端部侧绕辊13卷绕的状态的辊机构10朝向支持台1移动。图5示出了辊机构10接近支持台1的状态并且辊机构10和支持台1处于它们即刻就要彼此接触的状态。在该位置，如图所示，辊机构10沿上下方向定位使得辊13的最下部位于略低于支持台1的保持表面2的水平L的位置。截至目前的移动是“移动机构的第一移动”的一个实例。
当辊机构10在移动机构100作用下进一步在图中向左移动时，辊13接触支持台1的端部。由于该接触，辊13向上移位，结果，臂17、18以支持轴16的第一旋转中心轴O1作为支持点沿顺时针方向摆动。由于该摆动，止动件40的尖端部41与形成在辊13中的切口22之间的啮合状态被解除。因此，辊13可自由旋转。啮合被解除，使得螺旋弹簧30的偏置力恢复并且沿逆时针方向的摆动通过臂17、18施加到辊13。由于该摆动，辊13压力接触支持台1的保持表面2。然后，在上述状态下，辊机构10进一步向左移动。该状态在图6中示出。
如上所述，在辊机构10在支持台1的保持表面2上移动的情况下，辊13可自由旋转。因此，如图7中示意性地所示，辊13在置于支持台1的保持表面2上的第一纤维束3的终端部侧上移动，同时沿逆时针方向自由旋转。在此移动过程中，绕辊13卷绕的第二纤维束4的始端部侧解绕到第一纤维束3的终端部侧上。所述始端部侧和终端部侧二者均以其中没有浮动等的状态彼此紧密接触并彼此压力粘结。
在经过支持台1上方的同时已从辊13解除第二纤维束4的始端部侧的辊机构10进一步移动到作为下游位置的第二位置。截至目前的移动是“移动机构的第二移动”的一个实例。其后，辊机构10再次在移动机构100作用下返回到图4中示出的第一位置并待机直至下一次接合。
在辊机构10从支持台1的保持表面2后退之后，如图8中所示，热压粘结烙铁201向下移动并热压粘结堆叠的第一纤维束3的终端部侧与第二纤维束4的始端部侧，因此两个纤维束被接合并彼此一体化。
如上所述，根据用于接合经树脂浸渍的第一纤维束3与经树脂浸渍的第二纤维束4的纤维束接合装置300和纤维束接合方法，根据本实施方案，浸渍有树脂的第二纤维束4的始端部侧绕辊13卷绕了大于一圈，由此可以形成纤维束在辊13的外周缘表面上彼此搭接的部分。这可以稳定第二纤维束4的始端部侧相对于辊13的固定状态。处于上述状态的辊13在其自由旋转的状态下于在先第一纤维束3的终端部侧上移动，由此产生第二纤维束4直接堆叠在第一纤维束3上的状态。此时，辊13压靠堆叠的第一纤维束3和第二纤维束4。因此，第一纤维束3和第二纤维束4被精确定位，同时也抑制了接合时的错位。
在该实施方案中，支持杆12设置在辊机构10中，并且移动机构100夹住支持杆12从而为辊机构10提供所需的移动。然而，支持杆12的设置是一个示例。用于允许移动机构100移动辊机构10的措施手段是任选的。
在上述实施方案中，切口22形成在辊13的一侧上的侧表面21上。然而，可进行如下配置：在辊13的外周缘表面上形成与第二旋转中心轴O2平行的凹槽并提供长度可进入凹槽的整个长度的止动件。即使以这种形式，也可实现预期的目的。在这种情况下，第二纤维束4的始端部侧位于凹槽的位置处以允许止动件进入凹槽。因此，可以进一步将辊13稳定在第二纤维束4的始端部侧上。
还可进行如下配置：提供适宜的位置传感器和致动器并在位置传感器检测到辊13到达支持台1处时，致动器使臂17、18沿解除辊13与止动件40之间的啮合的方向移动。
上文详细描述了本发明的实施方案。然而，本发明不限于上述实施方案，而是可在权利要求书中陈述的本发明的主旨的范围内作各种修改或改变。

Claims (6)

1.一种纤维束接合装置，其特征在于所述纤维束接合装置包括：
支持台，其配置为保持浸渍有树脂的第一纤维束的终端部侧；
辊机构，其具有辊，浸渍有树脂的第二纤维束的始端部侧能够绕所述辊卷绕；
移动机构，其配置为进行第一移动和第二移动，所述第一移动用于使处于所述第二纤维束的始端部侧绕所述辊卷绕的状态的所述辊机构移动到保持于所述支持台上的所述第一纤维束的终端部侧的附近，所述第二移动用于在所述第一移动之后使所述辊机构在所述第一纤维束的终端部侧上进一步移动以产生所述第二纤维束的始端部侧直接堆叠在所述第一纤维束的终端部侧上的状态；和
热压粘结机构，其配置为使堆叠于所述支持台上的所述第一纤维束的终端部侧与所述第二纤维束的始端部侧一体地压力粘结。
2.根据权利要求1所述的纤维束接合装置，其特征在于所述第二纤维束的始端部侧绕所述辊卷绕的状态为所述第二纤维束的始端部侧以大于对应于绕所述辊一圈的量绕所述辊卷绕的状态。
3.根据权利要求1或2所述的纤维束接合装置，其特征在于：
所述辊机构包括配置为限制所述辊的旋转的旋转限制机构；以及
所述移动机构在所述旋转受到所述旋转限制机构限制的状态下进行所述第一移动以及在受所述旋转限制机构的限制被解除的状态下进行所述第二移动。
4.根据权利要求3所述的纤维束接合装置，其特征在于：
所述旋转限制机构为止动件；
所述辊具有切口；以及
通过使所述止动件接触构成所述切口的端壁来限制所述辊的旋转。
5.根据权利要求4所述的纤维束接合装置，其特征在于：
所述辊机构包括臂和螺旋弹簧；
所述辊安装在所述臂上；以及
所述臂籍由所述螺旋弹簧的力从而以所述臂的一个点作为中心轴旋转而发生偏置。
6.一种纤维束接合方法，其特征在于所述纤维束接合方法包括：
将第一纤维束的终端部侧保持于支持台上，所述第一纤维束浸渍有树脂；
将第二纤维束的始端部侧以大于对应于一圈的量绕辊卷绕，所述第二纤维束浸渍有树脂；
将所述第二纤维束的始端部侧绕其卷绕的所述辊保持在所述第一纤维束的保持于所述支持台上的终端部侧上；
在所述辊位于所述第一纤维束的终端部侧上的状态下，沿着所卷绕的第二纤维束的始端部侧解绕的方向移动所述辊使得所述第二纤维束的始端部侧直接堆叠在所述第一纤维束的终端部侧上；以及
一体地接合堆叠的所述第一纤维束的终端部侧与所述第二纤维束的始端部侧。
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