CN112004660B - 薄层带自动层叠方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种自动层叠方法和装置，该自动层叠方法和装置能够使用薄层带有效地执行自动层叠。薄层带自动层叠装置1包括：临时形成单元2，该临时形成单元2层叠具有5‑80μm范围内的厚度的多个薄层带以形成具有不同厚度的层叠带件；和层叠/成形单元3，该层叠/成形单元3使所形成的层叠带件被层叠到基体表面的层叠区域上，并因此使所形成的层叠带件成型。
Description
技术领域
本发明涉及一种将薄形成的薄层带层叠成所需形状的自动层叠方法和装置。
背景技术
由强化纤维材料和树脂材料制成的纤维强化复合材料具有例如质轻、高强度和高弹性的优异特性，并且被用于飞机、汽车、运动器械等的各个领域。纤维强化复合材料以将强化纤维材料和树脂材料成一体的预浸的形式被制造而成，并用于成形制造中，并且在已知的制造技术中，根据成型产品的形状通过层叠多个预浸层来获得预浸层叠体，然后通过加热加压使所述预浸层叠体成型以制造成型产品。
作为预浸层叠技术，已经开发了诸如自动纤维铺放(AFP)和自动带层(ATL)的自动层叠技术，并且通过引入这样的自动化工艺，可以实现制造具有增加的成本效应的成型产品的技术。
本发明人已经开发了与作为强化纤维材料的碳纤维束的开孔处理有关的技术，并且已经开发了通过将诸如碳纤维的纤维束通过开孔形成到带状薄层中并与树脂材料结合而获得的薄层预浸带。然后，本发明人已经研究和开发了与这种薄层预浸带的层叠成形有关的技术(参见专利文献1和非专利文献1)，并且应发现：与具有相同厚度并通过层叠和成形具有正常厚度的预浸带而获得的层叠体相比，通过层叠和成形这种薄层预浸带而获得的层叠体具有显著改善的机械特性，例如耐冲击特性。
文献引用清单
专利文献
专利文献1：日本专利No.5736560
非专利文献
非专利文献1：2015年12月8日第14届JAPAN INTERNATIONAL SAMPE SYMPOSIUMAND EXHIBITION的Sunao Sugimoto等人的“MECHANICAL PROPERTIES OF THIN PLY CFRPWITH HIGH CAI STRENGTH”。
发明内容
技术问题
对于通过层叠和成形薄层预浸带而获得的层叠体，例如，通过层叠三层各自具有40μm厚度的薄层预浸带而获得的层叠体具有基本等于厚度为120μm的常规预浸带的厚度的厚度，但是如上所述，层叠体的机械特性更优异，这已经通过实验数据等得到了证实。这种机械特性改进主要是因为层叠体中的强化纤维对于每个薄层预浸带来说都是对齐的，并因此具有改善的平直度。
然而，当通过使用这样的薄层预浸带执行诸如AFP和ATL的自动化处理时，由于层叠带的数量增加，制造时间增加。
因此，本发明旨在提供一种可以通过层叠薄层带而有效地执行自动层叠的自动层叠方法和装置。
问题的解决方案
根据本发明的薄层带自动层叠方法包括：供应步骤：供应多个薄层带，所述多个薄层带每一个都具有5μm至80μm的厚度；和层叠成形步骤：使所供应的所述薄层带在基体表面的层叠区域中层叠和成形。薄层带包括在树脂浸渍状态下具有20μm至80μm厚度的薄层预浸带。薄层带包括具有5μm至20μm的厚度的树脂带。供应步骤包括临时形成步骤：通过使所述薄层带全部或部分地层叠而形成层叠带，并且所述层叠成形步骤使所形成的所述层叠带在所述基体表面的层叠区域中层叠和成形。临时形成步骤通过以预定长度切割每个薄层带使切割的所述薄层带层叠来形成具有彼此不同的厚度的层叠带。临时形成步骤通过使所述薄层预浸带和所述树脂带层叠来形成所述层叠带。所述层叠成形步骤在层叠操作方向上以重叠的方式使从所述供应步骤供应的一个或多个薄层带和一个或多个层叠带依次层叠在所述基体表面的层叠区域中，并且使被层叠的所述薄层带和所述层叠带成一体并成形。所述层叠成形步骤对所述层叠带和所述薄层带进行切割并层叠。所述层叠成形步骤对所述层叠带和所述薄层带进行切割并层叠，以使得所述层叠带和所述薄层带的切割位置在厚度方向上彼此不重叠。薄层带自动层叠方法还包括输送过程，所述输送过程用于将从所述供应步骤供应的所述层叠带输送到所述层叠成形步骤，并且所述输送过程根据所述层叠成形步骤中的层叠操作调节所述层叠带的输送。
根据本发明的薄层带自动层叠装置包括：供应单元，所述供应单元被构造成供应多个薄层带，所述多个薄层带每一个都具有5μm至80μm的厚度；和层叠成形单元，所述层叠成形单元被构造成使所供应的所述薄层带在基体表面的层叠区域中层叠和成形。所述供应单元包括临时形成单元，所述临时形成单元被构造成通过使所述薄层带全部或部分地层叠而形成层叠带，并且所述层叠成形单元使所形成的所述层叠带在所述基体表面的层叠区域中层叠和成形。所述临时形成单元包括切割单元，所述切割单元被构造成以预定长度切割将被层叠的每一个薄层带。层叠成形单元包括在层叠操作方向上排列的多个带层叠单元，并且从所述供应单元供应的所述薄层带和/或所述层叠带被引入到相应的带层叠单元。薄层带自动层叠装置还包括输送单元，所述输送单元被构造成根据所述层叠成形单元的层叠操作调节由所述临时形成单元形成的所述层叠带的输送，并将所述层叠带输送到层叠成形单元。
发明的有益效果
本发明可以通过供给和层叠多个薄层带而有效地进行层叠。另外，可以通过使用层叠带通过自动层叠根据产品形状改变层叠带的厚度来进行精细层叠，该层叠带是通过预先层叠多个薄层带而获得的。
附图说明
图1是与根据本发明的薄层带自动层叠装置有关的示意性构造图；
图2A是与在进给单元处的薄层带进给操作有关的说明图；
图2B是与在进给单元处的薄层带进给操作有关的说明图；
图2C是与在进给单元处的薄层带进给操作有关的说明图；
图2D是与在进给单元处的薄层带进给操作有关的说明图；
图3是示出当薄层预浸带的基体树脂是热塑性树脂材料时粘合单元的示例性构造的示意性构造图；
图4是与图1中所示的临时形成单元的变形例有关的示意性构造图；
图5是示出与图1所示的示例性装置的输送单元有关的变形例的示意性构造图；
图6A是示出在层叠成形为曲面形状的情况下的表面状态的剖视图；
图6B是示出在层叠成形为曲面形状的情况下的表面状态的剖视图；
图7是与图1中所示的临时形成单元的另一变形例有关的示意性构造图；
图8是与根据本发明的薄层带自动层叠装置的另一实施例有关的示意性构造图；
图9A是当在与层叠操作方向正交的方向上观察时成形头单元的局部放大图；
图9B是当沿图9A中所示的箭头A的方向观察时的局部放大图；
图10是与带层叠单元的层叠操作有关的说明图；
图11A是示出通过一次层叠操作形成的层叠体的端部形状的剖视图；
图11B是示出通过一次层叠操作形成的层叠体的端部形状的剖视图；
图11C是示出通过一次层叠操作形成的层叠体的端部形状的剖视图；
图12是示出与图8中所示的示例性装置的层叠成形单元有关的变形例的示意性构造图。
图13是示出与图8中所示的示例性装置的层叠成形单元有关的另一变形例的示意性构造图；
图14是示出当基体表面的层叠区域具有曲面形状时的示例性层叠的说明图；
图15是示出当多个带被切割和层叠时的示例性层叠的说明图；
图16是与薄层预浸带层叠装置有关的示意性构造图；
图17是示出当沿图16中所示的箭头A的方向观察时的输送辊和调节辊的输送操作的局部放大图；
图18A是与带层叠单元的层叠操作有关的说明图；
图18B是与带层叠单元的层叠操作有关的说明图；
图18C是与带层叠单元的层叠操作有关的说明图；
图19A和图19B是与通过层叠位置调节进行的层叠操作有关的说明图；
图20A和图20B是与通过层叠位置调节进行的层叠操作有关的说明图；
图21A和图21B是与通过层叠位置调节进行的层叠操作有关的说明图；以及
图22是示出被构造为调节沿宽度方向排列的多个薄层带的层叠位置的示例性机构的示意性构造图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施例。当执行本发明时，以下描述的实施例是优选的具体示例，因此具有各种技术限制，但是除非在下面的描述中另有说明，否则本发明不限于这些实施例。
图1是与根据本发明的实施例的薄层带自动层叠装置有关的示意性构造图。在本实施例中，被构造成预先通过层叠而将多个薄层带形成为临时粘合状态的临时形成单元被设置为被构造成供给多个薄层带的供给单元。
自动层叠装置1包括：临时形成单元2，该临时形成单元2被构造为通过层叠薄层带而形成具有彼此不同厚度的层叠带；以及层叠成形单元3，该层叠成形单元3被构造成使叠带在基体表面的层叠区域中层叠并成形，并一体化。各薄层带由随后所述的诸如薄层预浸带或树脂带的材料制成，并且薄形成为具有5μm至80μm的厚度。在下面的描述中，薄层带或层叠带的输送方向被简称为“输送方向”。基体表面的层叠区域是在基体表面上的直接层叠的区域和层叠在基体表面上的带的表面上的层叠区域。
临时形成单元2包括进给单元210、220和230，其中通过分别缠绕均由薄层预浸带制成的薄层带T1至T3而获得的辊R1至R3被设置成附接到支撑框架主体(未示出)的诸如排线架的多个卷线轴。通过这种构造，薄层带T1至T3从各自的进给单元解绕并重叠。
在进给单元210中，薄层带T1被解绕并输送到粘合单元211，同时粘合到所述薄层带T1的一个表面的分离片被剥离并绕着卷绕辊L1缠绕。粘合单元211包括加热辊211a和压辊211b，薄层带T1在被挤压接触的同时在加热辊211a与压辊211b之间穿过。
在进给单元220中，薄层带T2被解绕并输送到粘合单元221，同时粘合到所述薄层带T2的一个表面的分离片被剥离并绕着卷绕辊L2缠绕。粘合单元221包括加热辊221a和压辊221b，薄层带T2在被挤压接触的同时在加热辊221a与压辊221b之间穿过，并然后被输送到切割单元222。切割单元222包括切割器222a和设置在切割器222a的两侧的一对夹持辊222b和222c。薄层带T2被夹在夹持辊222b和222c之间，并且在解绕时同时旋转这两个夹持辊。插入到切割单元222中的薄层带T2当在预定切割位置处被夹在所述一对夹持辊222b和222c之间时被切割器222a切割。已经穿过切割单元222的薄层带T2被插入到粘合单元211中，并且薄层带T2在与薄层带T1重叠并被粘合的同时在加热辊211a和压辊211b之间穿过。
图2A至图2D分别是与薄层带T2在进给单元220中的进给动作有关的说明图。在图2A中，薄层带T2穿过粘合单元221和切割单元222，并且被输送到粘合单元211中并与薄层带T1重叠并粘合。在图2B中，切割单元222的切割器被操作以在预定切割位置处切割薄层带T2。在图2C中，切割的薄层带T2在粘合单元211侧的一部分被完整地输送并与薄层带T1粘合。在图2D中，旋转切割单元222的夹持辊以解绕薄层带T2，然后使所述夹持辊停止并等待何时薄层带T2的前端到达粘合单元211的近侧。以这种方式，可以临时形成层叠带，该层叠带的厚度通过将作为基部的薄层带与另一具有可选长度的薄层带粘合而改变。
在进给单元230中，薄层带T3被解绕并输送到粘合单元231，同时粘合到所述薄层带T3的一个表面的分离片被剥离并绕着卷绕辊L3缠绕。粘合单元221包括加热辊231a和压辊231b，薄层带T2在加热辊231a和压辊231b之间穿过，并然后被输送到切割单元222。在粘合单元231中，没有其它薄层带沿输送方向从下游侧被输送，因此加热辊231a和压辊231b彼此间隔开而不执行粘合处理。切割单元232包括切割器232a和设置在切割器232a的两侧的一对夹持辊232b和232c。薄层带T3被夹在夹持辊232b和232c之间，并且在解绕时旋转该两个夹持辊。插入到切割单元232中的薄层带T3在预定切割位置处被夹在一对夹持辊232b和232c之间，并被切割器232a切割。已经穿过切割单元232的薄层带T3被插入到粘合单元221中，薄层带T3在与薄层带T2重叠并粘合的同时在加热辊221a和压辊221b之间穿过，并然后被输送到粘合单元211。
当薄层预浸带被用作每个薄层带时，通过加热粘合单元211、221和231中的加热辊211a、221a和231a，薄层预浸带的树脂被软化以具有增加的粘着性，并且因此薄层预浸带变得可能彼此粘合。然而，当每个薄层预浸带具有足够的粘着性时，加热辊可以在不加热的情况下用作压辊，使得薄层预浸带通过辊的挤压而彼此粘合。
图3是示出当每个薄层预浸带的基体树脂是热塑性树脂材料时的粘合单元的示例性构造的示意性构造图。在图3中，为沿箭头方向插入的薄层预浸带设置一对加热辊240和一对冷却辊241。一对耐热带242绕着加热辊240和冷却辊241延伸通过输送辊243。当薄层预浸带被引入到耐热带242之间时，所述薄层预浸带被加热辊240加热，并且每个薄层预浸带中包含的热塑性树脂材料被熔化，以使薄层预浸带彼此粘合，然后，薄层预浸带被冷却辊241冷却并通过热塑性树脂材料的固化彼此粘合并固定。每个冷却辊241可以通过公知的冷却装置来冷却，例如，诸如冷却水的冷却材料在该冷却装置中循环。
薄层带T3在被进给的同时被切割单元232以预定长度切割，并且在粘合单元221处被层叠在薄层带T2上，并且薄层带T2在被进给的同时被切割单元222以预定长度切割，并在粘合单元211处层叠在薄层带T1上。这样就获得了三种厚度互不相同的临时形成的带，即，通过层叠这三种薄层带T1至T3而获得的层叠带，通过层叠两个薄层带T1和T2而获得的层叠带，以及仅一个薄层带的带。在每个层叠带中，薄层带彼此粘合但在成形体中彼此没有成一体。
在该示例中，临时形成单元2层叠三个薄层带，但是可以通过添加一组进给单元、粘合单元和切割单元来增加要被层叠的薄层带的数量，并且可以得到其中根据需要层叠期望数量的薄层带的层叠带。图4是与图1中所示的临时形成单元2的变形例有关的示意性构造图。在该示例中，平行地布置六组进给单元、粘合单元和切割单元，且每侧上具有三组，以临时形成六种层叠带，其中最多层叠六层薄层T1至T6，并且厚度彼此不同。
由临时形成单元2形成的层叠带S通过输送单元4的输送辊40被输送到层叠成形单元3。层叠成形单元3包括：成形头单元30，该成形头单元30被构造为使层叠带S在基体表面的层叠区域中层叠并成一体；多关节臂单元31，该多关节臂单元31被构造为使成形头单元30移动；以及驱动单元32，该驱动单元32被构造为控制多关节臂单元31的驱动。通过驱动多关节臂单元31通过驱动单元32以使成形头单元30相对于基体表面移动来执行层叠成形操作。
成形头单元30包括：成形辊30a，该成形辊30a被构造为通过以紧密接触的方式加热加压来粘合从输送单元4输送到基体表面的层叠区域的层叠带S并使所述层叠带S成一体；引导单元30b，该引导单元30b在输送方向上设置在成形辊30a的上游，以引导层叠带S；切割器30c，该切割器30c被构造成切割由夹紧单元30b正在夹紧的层叠带S；以及夹持辊30d，该夹持辊30d在输送方向上设置在切割器30c的上游。在引导单元30b的内部形成有可以使层叠带S穿过的间隙，使得当层叠带S穿过该间隙时，带的表面沿着层叠区域的层叠表面设置。
层叠带S被从输送单元4输送到夹持辊30d中，并且使夹持辊30d旋转并且层叠带S在被夹在夹持辊30d之间的同时被输送。输送的层叠带S穿过引导单元30b，并被朝向成形辊30a引导，并被引入到基体表面的层叠区域与成形辊30a之间。随着成形头单元30根据层叠带S的引入速度而移动，通过挤压，层叠带S被粘合并固定到层叠区域。当根据要被形成的形状以预定长度执行层叠带S的层叠时，在夹持辊30d执行输送操作之后，层叠带S被切割器30c以预定长度切割，从而精确地实现具有预定长度的层叠带S的层叠成形。
图5是示出与图1中所示的示例性装置的输送单元有关的变形例的示意性构造图。在该示例中，输送单元4’包括设置在一对输送辊41和42之间的调节辊43，并且调节辊43靠近或远离输送辊41和42移动以调节层叠带S的输送路径在输送辊41和42之间的长度。
当通过层叠成形单元3的层叠操作引入的层叠带S的引入量与由临时形成单元2形成的层叠带S的送出量不同时，移动调节辊43以执行层叠带S的长度调节，从而根据层叠成形单元3的层叠操作通过输送调节将由临时形成单元2形成的层叠带S输送到层叠成形单元3。例如，当层叠成形单元3的引入量小于临时形成单元2的送出量时，调节辊43根据引入量和送出量之间的差分量而移动以执行调节，使得输送路径变长，因此，层叠带S可以无偏差地被输送。当引入量大于送出量时，调节辊43根据差分量移动以执行调节，使得输送路径变短，因此，层叠带S可以在不过度张紧的情况下被输送。
如上所述，由于可以通过以任意长度切割薄层带并使切割后的薄层带层叠在作为基部的另一薄层带上来形成层叠带S，因此可以根据要被形成的形状通过精细层叠临时形成层叠带S。例如，图6A和图6B分别是示出在层叠成形为曲面形状的情况下的表面状态的剖视图。如图6A所示，可以通过根据用虚线所示的曲面形状对薄层预浸带T进行偏置和层叠来精细地执行层叠成形。在这种情况下，可以通过切割和层叠薄层带而将薄层带层叠成接近曲面形状的形状，以使薄层带的前端在临时形成为层叠带时发生偏移。如图6B中所示，当层叠各自具有正常厚度的带T’时，由于带的厚度，即使根据用虚线所示的曲面形状进行偏移和层叠，带也被层叠成从曲面形状起伏的形状，这是不可取的。
在将多个薄层预浸带层叠为薄层带的层叠带中，薄层预浸带被层叠，且在每个薄层预浸带中，强化纤维材料都被对齐，因此，与具有相同厚度的常规预浸带相比，强化纤维材料在厚度方向上的无序性更小，并且强化纤维材料的平直度得到改善。因此，与具有相同厚度的常规预浸带相比，该层叠带具有优异的机械特性，例如拉伸和压缩特性。当被层叠在基体表面等上时，层叠带的厚度基本等于常规预浸带的厚度，因此，可以以与常规预浸带相同的操作效率来成形高质量层叠体。
此外，薄层预浸带和层叠带具有优异的垂帘特性，可以沿着基体表面的层叠区域的形状变形，并且可以灵活地处理在输送中发生的诸如弯曲和扭曲的变形，并恢复至初始形状，因此，可以利用带成形高质量的层叠体。这增加了临时形成单元中的进给单元、粘合单元和切割单元的布置组的自由度，因此可以在小的空间中有效地设置多个组以减小装置的尺寸。
另外，如上所述，可以通过改变层叠薄层带的数量来形成厚度彼此不同的层叠带，并且通过根据层叠被执行成的形状改变层叠带的厚度，可以获得具有更精确形状的层叠体。
薄层预浸带和树脂带可以用作薄层带，并且优选各自被设置为具有5μm至80μm的厚度。当薄层带厚度小于5μm时，难以实现厚度的均匀性，因此，容易出现厚度不均，并且当施加张力时容易发生断裂。当薄层带的厚度大于80μm时，在伪各向同性层叠中可能会发生层内基体裂纹和层间剥离。
在树脂浸渍状态下的薄层预浸带的厚度优选设定为20μm至80μm。至于拉伸特性，当薄层预浸带的厚度为80μm或更小时，通过层叠形成的成形体可以减少分层(层间剥离)的发生。至于弯曲和压缩特性，减小了沿各种方向切出的测试件之间的最大强度和初始弹性的差异，并且提高了伪各向同性。另外，可以获得改善的疲劳寿命。
在树脂浸渍状态下的薄层预浸带的厚度优选尽可能小，更优选为40μm或更小。但是，难以制造厚度为20μm或更小的薄层预浸带。例如，通用碳纤维的直径大约为7μm，并且当通过使用碳纤维作为强化纤维材料来制造厚度为20μm或更小的薄层预浸带时，需要在厚度方向上分布三个或更少的碳纤维，因此难以制造这种薄层预浸带。另外，作为基体的树脂材料需要被形成为10μm或更小的片状形状，并且难以制造带并且难以连续获得稳定的预浸带。因此，期望以20μm或更大的厚度生产薄层预浸带以保持恒定的质量。
用于薄层预浸带的强化纤维材料由多个强化纤维形成。强化纤维的示例包括用作纤维强化复合材料的高强度和高弹性的无机纤维和有机纤维，例如碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、聚甲醛纤维和芳族聚酰胺纤维，并且这些纤维中的多个可以组合，但是细度没有特别限制。强化纤维材料可以通过公知的空气开口方法以薄且均匀的方式分布和对齐(例如，参照日本专利No.4740131)。
作为薄层预浸带的基体的树脂材料的示例包括热固性树脂材料(例如，环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂和酚醛树脂)、或热塑性树脂材料(例如，聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂、和作为这些热塑性树脂中的两种或更多种的混合物的聚合物合金树脂)。特别是，优选使用环氧树脂作为热固性树脂，并且环氧树脂通常与固化剂或固化催化剂组合使用。
薄层预浸带可以通过公知的预浸制造装置来制造，该预浸制造装置被构造成将热固性树脂材料或热塑性树脂材料浸渍在强化纤维材料中。当使用热塑性树脂材料时，通过热熔合等将强化纤维材料粘合到热塑性树脂材料的膜而获得的带构件被制造成为薄层预浸带。
树脂带的厚度优选设置为5μm至80μm。当树脂带厚度小于5μm时，难以实现厚度的均匀性，结果，容易出现厚度不均，并且在施加张力时容易发生断裂。当树脂带厚度大于20μm时，在与薄层预浸带的层叠中纤维体积含量(Vf)降低，这降低了所获得的层叠体的机械特性。用于树脂带的树脂材料的示例包括用于薄层预浸带的基体的上述树脂材料。树脂带材料的示例包括诸如无纺布和膜的材料以及通过将树脂材料浸渍在无纺布中而获得的材料。
层叠带可以通过层叠多个薄层预浸带或层叠薄层预浸带和树脂带而形成，这允许成形具有各种结构的层叠体。
图7是与图1中所示的供给单元的另一示例有关的示意性构造图。在该示例中，类似于图1中所示的示例，提供了对应于临时形成单元的层叠带形成单元，该临时形成单元被构造为通过层叠薄层预浸带T1至T3而形成层叠带，并且被构造成形成树脂带的树脂带形成单元平行于层叠带形成单元设置。树脂带形成单元包括：用于树脂带的输送片270；用于树脂材料的保持带271和273；以及被构造成将树脂材料从保持带271和273转移到输送片270以形成树脂带的加热辊272a和274a。压辊272b和274b分别与加热辊272a和274a相对设置。
输送片270和保持带271被解绕、输送并引入在加热辊272a和压辊272b之间，使得输送片270和保持带271彼此重叠，因此，两个构件通过挤压而彼此粘合，并且输送片270侧被加热辊272a加热，使得保持带271的树脂材料被转移到输送片270侧。在上面转移树脂材料并形成具有厚度增加的树脂带的输送片270被引入在加热辊274a和压辊274b之间，使得输送片270与保持带273重叠，因此，两个构件通过在输送片270侧被挤压并且被加热辊274a加热而彼此粘合，使得保持带273的树脂材料被转移到输送片270侧并被层叠在树脂带上。然后，树脂带在上面被层叠并形成的输送片270与由层叠带形成单元通过层叠形成的层叠带S一起被引入加热辊275a和压辊275b之间，因此，两个构件通过挤压彼此粘合，使得形成在输送片270上的树脂带通过在层叠带S侧加热辊275a的加热被转移到层叠带S侧并被层叠。树脂带和薄层预浸带在上面被层叠的层叠带S被输送到层叠成形单元3，并在基体表面的层叠区域中被层叠并成一体，从而使包括树脂层的层叠体成形。利用这种方法，可以根据薄层预浸带在上面被层叠的层叠带的厚度来形成树脂带。通过使用树脂带和薄层预浸带在上面被层叠的层叠带，可以通过层叠成形稳定地成形具有预定纤维体积含量的层叠成形体。
图8是与根据本发明的薄层带自动层叠装置的另一实施例有关的示意性构造图。在本实施例中，被构造为供给多个薄层带的供应单元供应临时形成的层叠带作为一些薄层带，并且供应薄层预浸带作为其它薄层带，并且所供应的层叠带和薄层带被自动层叠。
自动层叠装置10包括：进给单元5，该进给单元5被构造为进给多个薄层预浸带；临时形成单元6，该临时形成单元6被构造为形成多个层叠带；输送单元7，该输送单元7被构造为输送被供给的多个薄层预浸带和层叠带；以及层叠成形单元8，该层叠成形单元8被构造成在基体表面的层叠区域中粘合输送的多个薄层预浸带和层叠带。
层叠成形单元8在层叠操作方向上以重叠的方式在基体表面的层叠区域中依序层叠从进给单元5供应的薄层预浸带和由临时形成单元6形成的层叠带，并使被层叠的薄层预浸带和层叠带成一体并成形。在该示例中，在层叠成形单元8的成形头单元80处，层叠带和薄层预浸带被引入到在层叠操作方向上并排设置的带层叠单元80a至80c，并从带层叠单元80a至80c以依序重叠的方式被层叠到基体表面的层叠区域上。
进给单元5包括：进给单元51，在所述进给单元51中，通过分别缠绕薄层预浸带T11至T1n而获得的辊R11至R1n被设置到附接到诸如排线架的支撑框架主体(未示出)的多个卷线轴；和进给单元52，在所述进给单元52中，通过分别缠绕薄层预浸带T21至T2n而获得的辊R21至R2n被设置到多个卷线轴。薄层预浸带T11至T1n从辊R11至R1n解绕并从进给单元51被进给，同时在一侧粘合到所述薄层预浸带T11至T1n的表面的分离片被剥离并绕着卷绕辊L11至L1n缠绕。薄层预浸带T21至T2n从辊R21至R2n解绕并从进给单元52被进给，同时在一侧粘合到所述薄层预浸带T21至T2n的表面的分离片被剥离并绕着卷绕辊L21至L2n缠绕。
从进给单元5进给的薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n通过输送单元7被输送到层叠成形单元8。输送单元7的输送辊70b和70c分别平行地将薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n输送到带层叠单元80b和80c。
临时形成单元6包括临时形成单元601至60n，所述临时形成单元601至60n被构造为分别形成通过层叠多个薄层预浸带而获得的层叠带S1至Sn。与图1中所示的临时成形单元2相似，每个临时成形单元包括多个进给单元，其中通过缠绕薄层预浸带而获得的多个辊被设置到附接到诸如排线架的支撑框架主体(未示出)的多个卷线轴，并且薄层预浸带从各自的进给单元解绕，并被进给以相互重叠。然后，如参考图1所述，从各个进给单元进给的薄层预浸带在与粘合到所述薄层预浸带的一个表面的分离片被剥离的情况下被供给的同时分别通过切割单元以预定长度被切割，并且在彼此重叠的同时通过粘合单元彼此粘合，从而形成层叠带。
从临时形成单元6进给的层叠带S1至Sn通过输送单元7被输送到层叠成形单元8。输送单元7的输送辊70a将层叠带S1至Sn输送到平行于薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n的带层叠单元80a。
层叠成形单元8包括：成形头单元80，该成形头单元80被构造为是使层叠带S在基体表面的层叠区域中层叠并一体化；多关节臂单元81，该多关节臂单元81被构造为使成形头单元80移动；以及驱动单元82，该驱动单元82被构造为控制多关节臂单元81的驱动。当多关节臂单元81被驱动单元82驱动以使成形头单元80相对于基体表面移动时，执行层叠成形操作。
成形头单元80包括在支撑体下方沿层叠操作方向排列的多个带层叠单元80a至80c。
带层叠单元80a至80c在层叠操作方向上以预定间隔设置，并且成形头单元80在沿层叠操作方向排列的多个层叠位置处对层叠带和薄层预浸带进行层叠。从输送单元7输送的层叠带S1至Sn以及薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n在基体表面的层叠区域中被依序层叠，并通过加压或加热加压被粘合并成一体。因此，通过一次层叠操作，可以在多个层叠位置处同时对多个层叠带和薄层预浸带进行层叠，这提高了操作效率。
另外，可以通过适当选择带层叠单元来改变要被层叠的层叠带和薄层预浸带的数量，因此可以精细地设定层叠成形的厚度。
图9A和图9B分别示出了与成形头单元80有关的局部放大图：图9A是当从与层叠操作方向正交的方向观察时的图；而图9B是从图9A中所示的箭头A方向观察的图。带层叠单元80a至80c包括：带层叠辊81a至81c，该带层叠辊81a至81c被构造为通过加压或加热加压使层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n粘合并成一体；和支撑构件82a至82c，该支撑构件82a至82c分别支撑带层叠辊81a至81c。被构造成分别引导层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n的成对的引导单元83a至83c、被构造成切割设置在引导单元83a至83c和84a至84c之间的薄层预浸带和层叠带S1至Sn的切割器85a至85c、以及在输送方向上设置在切割器85a至85c上游的夹持辊86a至86c在输送方向上设置在带层叠辊81a至81c的上游。层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n可以穿过的间隙分别形成在引导单元83a至83c和84a至84c内，并且当层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n穿过所述间隙时，可以沿着层叠区域的层叠表面设置带表面。
从输送单元7输送到成形头单元80中的层叠带S1至Sn以及薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n通过设置在成形头单元80的支撑体内的导向辊87a至87c，88a至88c以及89a至89c被引导至带层叠单元80a至80，并且被分别引入至夹持辊86a至86c。然后，夹持辊86a至86c旋转，同时将层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n夹在中间，从而输送各个带。如此输送的层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n穿过引导单元83a至83c和84a至84c，并且被朝向带层叠辊81a至81c引导，并且分别被引入到基体表面的层叠区域和带层叠辊81a至81c中的相应一个带层叠辊之间。带层叠单元80a至80c根据层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n的引入速度而移动，以通过挤压使该层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n粘合并固定到层叠区域。当层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n以及T21至T2n根据要形成的形状以预定长度被层叠时，在夹持辊86a至86c以预定长度执行输送操作的同时，通过切割器85a至85c切割层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n以及T21至T2n，从而根据形成的形状精确地层叠具有预定长度的层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n以及T21至T2n。
在该示例中，如图9B所示，多个层叠带S1至Sn在宽度方向上排列并从进给单元7中被输送，并且带层叠辊81a被设置为用于在宽度方向上排列的层叠带S1至Sn。因此，带层叠辊81a可以通过加压加热一次对所有层叠带S1至Sn进行层叠。对于层叠带S1至Sn中的每一个，分别设置引导单元83a和84a、切割器单元85a以及夹持辊86a，并且可以通过层叠来切割和成形每个层叠带。
类似于层叠带S1至Sn，薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n在宽度方向上排列并从进给单元7中被输送。然后，为多个薄层预浸带T11至T1n设置带层叠辊81c，以及为多个薄层预浸带T21至T2n设置带层叠辊81b。因此，分别通过带层叠辊81b和81c一次加压加热所有来层叠薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n。对于薄层预浸带T21至T2n中的每一个，分别设置引导单元83b和84b、切割器单元85b和夹持辊86b，并且对于薄层预浸带T11至T1n中的每一个，分别设置引导单元83c和84c、切割器单元85c和夹持辊86c，并且通过这种构造，可以切割每个薄层预浸带并执行层叠成形。
因此，可以根据所形成的形状通过分别切割层叠带S1至Sn和薄层预浸带T11至T1n和T21至T2n并且一次将所有切割的带粘合并固定而执行精细层叠成形，并且可以执行稳定的层叠操作。
图10是与带层叠单元80a至80c的层叠操作有关的说明图。层叠位置被设置成使得带层叠单元80a至80c在层叠操作方向X上排列，并且首先，层叠带S1至Sn在沿宽度方向排列的同时通过带层叠单元80a被粘合并固定，并且结果，形成层叠部分S。随后，薄层预浸带T21至T2n在沿宽度方向排列的同时通过带层叠单元80b在层叠部分S上方被粘合并固定，结果，通过层叠形成层叠部分T2。最后，薄层预浸带T11至T1n在沿宽度方向排列的同时通过带层叠单元80c在层叠部分T2上方被粘合并固定，结果，通过层叠形成层叠部分T1，因此，三个层叠部分通过层叠以重叠的方式被成形。
以这种方式，通过成形头单元80的一次层叠操作由多个带层叠单元可以同时对多个带进行层叠，因此，与通过一次层叠操作对一个带进行层叠的情况相比，可以显著提高操作效率。另外，通过一次层叠操作以重叠的方式对层叠带和薄层预浸带进行层叠，可以根据形成的形状以各种厚度执行层叠。
另外，通过改变在一次层叠操作期间所层叠的带的数量，可以形成厚度彼此不同的层叠体，并且通过根据层叠所被执行为的形状改变层叠体的厚度，可以获得具有更精确形状的层叠体。图11A至图11C分别是示出通过一次层叠操作形成的层叠体的端部形状的剖视图。在图11A中，层叠带的端部的层叠位置从下层朝向上层向内偏移预定长度，使得层叠体的端部形状的厚度逐渐减小。在图11B中，层叠位置被偏移以使顶层带的端部处于最外侧位置，使得层叠体的端部形状被顶层带覆盖并且厚度连续地减小。在图11C中，层叠带的端部的层叠位置从下层朝向上层以预定长度向外偏移，使得层叠体的端部形状被顶层带覆盖并且厚度连续地减少。
图12是示出与图8中所示的示例性装置的层叠成形单元有关的变形例的示意性构造图。在该示例中，代替层叠辊的压接单元81a’至81c’被附接到带层叠单元80a’至80c’。压接单元81a’至81c’每一个都包括压接构件，该压接构件比沿宽度方向平行设置的层叠带在宽度方向上的整个长度和薄层预浸带在宽度方向上的整个长度长，并且压接构件的面向层叠区域的压接表面形成为曲面形状。因此，每个带沿着压接表面被平滑地引导到层叠区域以紧密接触。每个压接单元被设置成以通过诸如弹簧的弹性构件挤压压接构件，使得压接表面通过挤压可滑动地接触层叠区域，并且层叠带和薄层预浸带通过压力粘合而临时粘合到层叠区域。
层叠辊81d通过支撑构件82d在层叠操作方向上被附接在带层叠单元80a’至80c’的下游。层叠辊81d形成为比通过层叠操作临时粘合的层叠带在宽度方向上的整个长度和薄层预浸带在宽度方向上的整个长度更长的圆筒形状，并且通过加压或加热加压可靠地粘合被层叠的层叠带和薄层预浸带。以这种方式，在通过多个带层叠单元临时粘合多个带之后，通过层叠辊将多个带共同地粘合以实现层叠成形，因此可以减小成形头单元的构造尺寸。
图13是示出与图8中所示的示例性装置的层叠成形单元有关的另一变形例的示意性构造图。在该示例中，从输送单元7引入到层叠成形单元8的层叠带和薄层预浸带穿过成形头单元80的外部，并被输送到带层叠单元。
从输送单元7平行输送的多个层叠带和薄层预浸带被分成两部分，并输送到附接到成形头单元80的支撑体的两个侧部的一对导向辊180，并且由导向辊180平行输送的层叠带和薄层预浸带分别被引导到导向辊181和182，并从支撑体的侧面被向下输送。导向辊181和182各自通过附接构件(未示出)被附接到支撑体，使得所述导向辊的旋转轴线的轴向方向与正交于导向辊180的方向对齐，并且层叠带和薄层预浸带以扭转的方式从导向辊180被引导至导向辊181。因此，层叠带和薄层预浸带基本上平行于支撑体的侧面和下表面被输送，以避免与支撑体的无意接触。
层叠带和薄层预浸带从导向辊182被引导到导向辊183。导向辊183将从支撑体的两侧以两部分输送的多个层叠带和薄层预浸带合并，并在宽度方向上朝向下方的带层叠单元平行地引导多个层叠带和薄层预浸带。如参照图8所述，在带层叠单元处执行层叠操作。
在上述示例中，一个层叠带和两个薄层预浸带被供应给三个带层叠单元以执行层叠操作，但是四个或更多个带层叠单元可以附接到成形头单元以执行对种类数量增加的层叠带和薄层预浸带的层叠操作。
因此，单独从临时形成步骤供应的一个或多个薄层带和通过临时形成步骤形成的一个或多个层叠带可以在层叠操作方向上以重叠的方式在基体表面的层叠区域中被依次层叠，并且被层叠的薄层带和层叠带可以成一体并成形。
另外，带层叠单元的层叠位置可以被调节以与全部或一些层叠带重叠，或者层叠位置可以被调节以使带在宽度方向上以不重叠的方式排列以执行层叠操作，因此可以根据形成的形状显著地提高层叠设计的自由度。
图14是示出当基体表面的层叠区域具有曲面形状时的示例性层叠的说明图。当由于诸如薄层带或层叠带的带的弯曲变形特性而难以沿着层叠区域的曲面形状执行层叠时，可以可靠地使带T与层叠区域紧密接触，并且如图14中所示，通过根据层叠区域的曲面形状K的曲率切割带而粘合和固定带T。例如，在基体表面的层叠区域中曲率较小的区域中以较长的长度切割带，或者在曲率较大的区域中以较短的长度切割带，并且以这种方式，即使当层叠区域具有复杂的曲面形状时，也可以使带紧密接触。
图15是示出当切割和层叠多个带时的示例性层叠的说明图。在该示例中，当根据基体表面的层叠区域的形状K对三个带T1至T3进行层叠时，执行层叠，以使得各个带的切割位置C1至C3在厚度方向上不会重叠。当各个带的切割位置以这种方式偏移时，带的切割线不会作为整个层叠体而露出，这防止了由于带切割而导致的层叠体的强度降低。
图16是与薄层带自动层叠装置的另一实施例有关的示意性构造图。在本实施例中，多个薄层预浸带作为薄层带被供应并被自动层叠。
薄层预浸带层叠装置300包括：进给单元302，该进给单元302被构造成进给多个薄层预浸带；输送单元303，该输送单元303被构造成输送所进给的多个薄层预浸带；层叠头单元304，所述层叠头单元304包括多个带层叠单元304a至304c，所述多个带层叠单元304a至304c沿层叠操作方向排列并被构造成将输送的多个薄层预浸带引入相应的带层叠单元304a至304c，并将带粘合在基体表面的层叠区域中；以及移动单元305，该移动单元305被构造成使层叠头单元304相对于层叠区域移动。
在该示例中，层叠装置300包括调节单元348，该调节单元348被构造成调节带层叠单元304a至304c在薄层预浸带的宽度方向上的位置。调节单元348可以调节带层叠单元304a至304c的层叠位置以与薄层预浸带完全或部分地重叠，或者调节层叠位置以排列带而在宽度方向上不重叠，从而执行层叠操作。
进给单元302包括进给单元321、322和323，在进给单元321、322和323中，分别将通过卷绕薄层预浸带T1至T3而获得的辊R1至R3被设置到附接至诸如排线架的支撑框架主体(未示出)的多个卷线轴。薄层预浸带T1至T3从辊R1至R3解绕，并从进给单元321至323进给，同时在一侧粘合到所述薄层预浸带T1至T3的表面的分离片被剥离并绕着卷绕辊L1至L3缠绕。
从进给单元302进给的薄层预浸带T1至T3通过输送单元303被输送至层叠头单元304。输送单元303将薄层预浸带T1至T3分别平行地输送至带层叠单元304a和304c，并且输送单元303包括附接到调节单元348的侧部的输送辊330a至330c、和附接到调节单元348的下部的调节辊331a至331c。输送辊330a至330c将从进给单元302进给的薄层预浸带T1至T3从调节单元348的侧部向下输送，并且调节辊331a至331c引导正在被向下输送的薄层预浸带T1至T3，从而将带拉向调节单元348的下表面，并以扭转的方式朝向带层叠单元304a至304c引入。
图17是示出了当沿图16中所示的箭头A的方向观察时由输送辊330a和调节辊331a进行的输送操作的局部放大图。箭头A的方向指示层叠头单元304的层叠操作方向。调节辊331a在薄层预浸带输送方向上设置在带层叠单元304a的上游，并且输送辊330a在薄层预浸带输送方向上设置在调节辊331a的上游。
调节辊331a的位置被调节以在带层叠单元304a的层叠操作方向上引入薄层预浸带T1，并因此由输送辊330a向下输送的薄层预浸带T1可以被可靠地朝向带层叠单元304a引入。与输送辊330a和调节辊331a相似，输送辊330b和调节辊331b以及输送辊330c和调节辊331c被设置为执行输送操作。
薄层预浸带具有高的垂帘特性，因此当沿带长度方向绕着一轴线旋转并扭转变形时几乎不会被损坏。另外，围绕调节辊331a延伸的薄层预浸带T1的输送方向可以容易地在与调节辊331a的旋转轴线的轴向方向(图2中，与纸张正交的方向)正交的周向方向上改变。因此，当调节辊331a的轴向方向被设定为与带层叠单元304a的位置调节方向(沿着纸张的方向)正交的方向时，围绕调节辊331a延伸的薄层预浸带T1的宽度方向与位置调节方向正交，因此，可容易地改变薄层预浸带T1的输送方向以跟随用于调节带层叠单元304a的位置的操作。以这种方式，可以在薄层预浸带跟随层叠头单元304的位置调节的同时执行稳定的引入操作。
另外，由于带层叠单元304a至304c在层叠操作方向上排列，因此调节辊331a的附接位置受到限制，使得薄层预浸带沿层叠操作方向被引入到带层叠单元304a。因此，当输送辊330a附接到调节单元348的位于调节辊331a的位置调节方向侧的侧部时，从调节辊331a到输送辊330a的输送方向可以被设定为与层叠操作方向相反的方向，因此，即使在以窄间隔排列多个带层叠单元的构造的情况下，也能够平滑地引入多个薄层预浸带。
带层叠单元304a至304c在层叠操作方向上以预定间隔设置，并且层叠头单元304在沿层叠操作方向排列的多个层叠位置处对薄层预浸带进行层叠。然后，从输送单元303输送的薄层预浸带T1至T3被依序层叠在基体表面的层叠区域中，并通过加热加压被粘合并成一体。因此，通过一次层叠操作，可以在多个层叠位置处同时对三个薄层预浸带进行层叠，这提高了操作效率。另外，可以通过改变要被层叠的薄层预浸带的数量来精细地设定层叠成形的厚度。
带层叠单元304a至304c包括：带层叠辊340a至340c，该带层叠辊340a至340c被构造为通过加压或加热加压使被层叠的薄层预浸带T1至T3粘合并成一体；支撑构件341a至341c，该支撑构件341a至341c被构造为支撑相应的带层叠辊340a至340c；成对的引导单元342a至342c和343a至343c，该成对的引导单元342a至342c和343a至343c在输送方向上设置在带层叠辊340a至340c的上游以引导薄层预浸带T1至T3；切割器344a至344c，该切割器344a至344c被构造为切割设置在各对引导单元342a至342c和343a至343c之间的薄层预浸带T1至T3；以及夹持辊345a至345c，该夹持辊345a至345c在输送方向上设置在切割器344a至344c的上游。薄层预浸带T1至T3可以穿过的间隙形成在引导单元342a至342c和343a至343c的内部，并且当薄层预浸带T1至T3穿过间隙时，带表面可以被设置成沿着层叠区域的层叠表面。
薄层预浸带T1至T3被从输送单元33输送到相应的夹持辊345a至345c，然后旋转夹持辊345a至345c，并且薄层预浸带T1至T3在被夹在夹持辊之间的同时被输送。输送的薄层预浸带T1至T3经过引导单元342a至342c和343a至343c，并被朝向带层叠辊340a至340c引导，并且分别被引入基体表面的层叠区域和带层叠辊340a至340c中的相应一个带层叠辊之间。带层叠单元304a至304c根据薄层预浸带T1至T3的引入速度而移动，从而通过挤压，薄层预浸带T1至T3被粘合并固定在层叠区域中。当薄层预浸带T1至T3根据将要被形成的形状以预定长度被层叠时，在夹持辊345a至345c以预定长度执行输送操作的同时，薄层预浸带T1至T3被切割器344a至344c切割，因此可以精确地对具有预定长度的薄层预浸带T1至T3进行层叠。
在支撑带层叠单元304a至304c的同时，调节单元348调节带层叠单元304a至304c的层叠位置，并且还根据带层叠单元304a至304c的层叠位置的调节来调节调节辊331a至331c的位置。
移动单元305包括：多关节臂单元350，该多关节臂单元350被构造为使层叠头单元304移动；以及驱动单元351，该驱动单元351被构造为控制多关节臂单元350的驱动。多关节臂单元350由驱动单元351驱动以使层叠头单元304相对于基体表面移动，并且层叠头单元304根据移动操作将带层叠单元304a至304c定位在层叠区域中，并执行层叠操作。
例如，调节单元348在与层叠操作方向正交的方向(被层叠的薄层预浸带的宽度方向)上执行层叠位置调节，使得带层叠单元304a至304c在层叠操作方向上排列，从而执行对使薄层预浸带T1至T3彼此完全或部分重叠的层叠操作或使薄层预浸带T1至T3以在宽度方向上不重叠的方式排列的层叠操作的设置。
图18A至图18C分别是与带层叠单元304a至304c的层叠操作有关的说明图。在图18A中，带层叠单元304a至304c的层叠位置被调节以沿层叠操作方向Y排列，使得所有薄层预浸带彼此重叠。在图18B中，带层叠单元304a至304c的层叠位置被调节为在薄层预浸带的宽度方向上彼此偏移预定宽度，使得薄层预浸带彼此部分地重叠。在图18C中，带层叠单元304a至304c的层叠位置被调节为在薄层预浸带的宽度方向上彼此偏移带宽度，使得薄层预浸带以不重叠的方式排列。
以这种方式，可以通过调节带层叠单元304a至304c的层叠位置来调节通过一次层叠操作所层叠的薄层预浸带的厚度和层叠范围。另外，可以通过在层叠操作期间使带层叠单元在宽度方向上移动而相对于层叠操作方向倾斜地进行层叠，并且可以根据基体表面的形状对层叠进行精细调节以改变重叠部分。
在带层叠单元被构造为使多个薄层带在宽度方向上排列并一次粘合所有排列的带的情况下(如参照图8和图9所描述的)，也可以调节层叠位置以执行层叠操作。图19至图21分别是在层叠位置调节的情况下与层叠操作有关的说明图。图19A、图20A和图21A分别是示出在厚度方向上的层叠部分的图案图，而图19B、图20B和图21B分别是示出由带层叠单元304a至304c通过层叠操作而得到的层叠状态的说明图。带层叠单元304a至304c使多个薄层带在宽度方向上排列，并一次粘合排列的所有带。在图19中，带层叠单元304a至304c在层叠操作方向X上以预定间隔排列，并且在宽度方向上调节层叠位置，使得被层叠的薄层预浸带彼此完全重叠。在图20中，带层叠单元304a至304c的层叠位置被调节，以使得被层叠的薄层预浸带在宽度方向上偏移并且彼此部分地重叠。当以这种方式执行层叠成形时，薄层预浸带的边界线在层之间彼此偏移，因此，与边界线在层之间彼此对齐的情况相比，可以获得强度均匀的层叠成形物体。在图21中，多个层叠单元304A至304C的层叠位置被调节，以使得被层叠的薄层预浸带彼此不重叠，因此可以通过一次层叠操作在更大范围的层叠区域中执行层叠，这提高了操作效率。
即使在执行位置调节的情况下，也可以根据带层叠单元304a至304c的层叠位置的调节，通过在同一方向上的移动来调节调节辊331a至331c的位置，来稳定地输送薄层预浸带。为了调节带层叠单元和调节辊的位置，例如，在调节单元348中立设杆状调节螺钉构件，附接构件被拧到调节螺钉构件以允许位置调节，并且支撑各个带层叠单元和调节辊的支撑构件被附接并固定到附接构件。当调节螺钉构件旋转时，附接构件沿调节螺钉构件的轴向移动并且执行位置调节，因此，可精确地调节带层叠单元的层叠位置和调节辊的位置。
在图8和图9中示出的示例中，多个薄层带通过层叠辊被一次全部粘合，但是可以为每一个薄层带附接一个带层叠辊，并所述一个带层叠辊被包括在带层叠单元中，从而使薄层带可以被单独层叠。图22是示出被构造成调节在宽度方向上排列的多个薄层带的层叠位置的示例性机构的示意性构造图。该图示出了示例性间隔调节机构，该间隔调节机构用于调节平行设置的多个带层叠单元之间的间隔。调节单元348’包括：呈圆筒形状的旋转体348a’；以可枢转的方式支撑该旋转体348a’的旋转轴体348b’；在旋转体348a’的表面上形成的多个间隔调节槽348c’；以及与各个间隔调节槽348c’可滑动地接合的多个支撑体348d’。
间隔调节槽348c’形成为使支撑体348d’在旋转轴体348b’的轴向方向上移动，同时支撑体348d’之间的间隔以相等的间隔增加和减小。支撑体348d’被引导杆348e’调整为仅在旋转轴体348b’的轴向方向上移动，因此，旋转体348a’可以旋转以在以相等间隔保持的同时移动支撑体348d’。
这样的间隔调节机构可以是上述调节机构以外的机构，并且没有特别限制。例如，支撑体可以附接到用于“魔术手”等的连杆机构的枢转支撑部分，以允许连杆机构伸出和缩回，从而在保持支撑体之间的间隔相等的同时调节支撑体之间的间隔。
旋转体348a’附接到旋转轴体348b’，并且能够沿中心轴线移动，从而能够沿轴向方向调节所述旋转体的位置。带层叠单元被附接到相应的支撑体348d’，并且在图19中，多个带层叠单元被附接到相应的支撑体348d’。因此，通过旋转体348a’在轴向方向上的位置调节，可同时(all at once)调节由支撑体348d’支撑的带层叠单元的层叠位置。通过旋转体348a’的旋转操作来调节带层叠单元之间的间隔，从而调节带层叠单元的层叠位置。
以这种方式，通过层叠头单元304的一次层叠操作，可以由多个带层叠单元同时对多个薄层预浸带进行层叠，并且与其中每个薄层预浸带通过一次层叠操作被层叠的情况相比，可以显著地提高操作效率。通过一次层叠操作以重叠的方式对薄层预浸带进行层叠，可以根据形成的形状以各种厚度执行层叠。
调节单元348可以将带层叠单元304a至304c中的每一个都设置到操作位置或等待位置，并且当将带层叠单元304a至304c设置到操作位置时，带层叠单元304a至304c接触层叠区域并执行层叠操作，或者当将带层叠单元304a至304c设置到与层叠区域间隔开的等待位置时，带层叠单元304a至304c停止层叠操作。因此，通过根据要被层叠的带的数量将带层叠单元适当地设定到操作位置或等待位置，可以精细地设定层叠厚度。另外，可以通过改变每个带层叠单元的层叠长度，根据要被形成的曲面形状来部分地改变被层叠的带的数量，并执行层叠成形，并且还可以尽可能减少层叠成形后要去除的不必要部分。为了将每个带层叠单元设定到操作位置和等待位置，例如，支撑带层叠单元的支撑构件可以由通过连结构件彼此联接的两个构件形成，并且连结构件可以通过诸如小型电动机的驱动单元旋转，从而执行位置设置。
在通过层叠操作同时对多个薄层预浸带进行层叠而获得的层叠体中，在强化纤维材料在每个薄层预浸带中对齐的情况下，层叠体被层叠，并且与具有相同厚度的常规预浸带相比，强化纤维材料在厚度方向上的无序性小，并且强化纤维材料的平直度得到改善。因此，与具有相同厚度的常规预浸带相比，层叠体在机械特性(例如拉伸和弯曲特性)方面优异。另外，通过一次层叠操作对厚度等于常规预浸带的厚度的层叠体进行层叠，因此可以以与常规预浸带相同的操作效率的操作效率对高质量的层叠体进行成形。
另外，薄层预浸带具有优异的垂帘特性，可以沿着基体表面的层叠区域的形状变形，并且可以灵活地处理在输送中发生的诸如弯曲和扭曲的变形，并恢复至初始形状，因此，可以用带将高质量的层叠体成形。因此，在输送单元和层叠头单元中，可以根据层叠头单元的位置调节容易地执行输送，并且增加了排列部件的设计自由度，因此可以在较小的空间中有效地设置多个部件以减小装置的尺寸。
附图标记列表
1...薄层带自动层叠装置
2...临时形成单元
3...层叠成形单元
4...输送单元
10...自动层叠装置
5...进给单元
6...临时形成单元
7...输送单元
8...层叠成形单元
300...薄层预浸带层叠装置
302...进给单元
303...输送单元
304...层叠头单元
305...移动单元
Claims (15)
1.一种薄层带自动层叠方法，包括：
供应步骤：供应多个薄层带，所述多个薄层带每一个都具有5μm至80μm的厚度，所述供应步骤包括通过使所述薄层带全部或部分地层叠而形成厚度不同的层叠带的临时形成步骤；
输送步骤：将从所述供应步骤供应的所述层叠带输送到层叠成形步骤；和
所述层叠成形步骤：使所输送的所述层叠带在基体表面的层叠区域中层叠和成形。
2.根据权利要求1所述的薄层带自动层叠方法，其中，所述薄层带包括在树脂浸渍状态下具有20μm至80μm的厚度的薄层预浸带。
3.根据权利要求1或2所述的薄层带自动层叠方法，其中，所述薄层带包括具有5μm至20μm的厚度的树脂带。
4.根据权利要求1或2所述的薄层带自动层叠方法，其中，所述临时形成步骤通过以预定长度切割每个薄层带并使切割的所述薄层带层叠来形成具有彼此不同的厚度的层叠带。
5.根据权利要求3所述的薄层带自动层叠方法，其中，所述临时形成步骤通过使所述薄层预浸带和所述树脂带层叠来形成所述层叠带。
6.根据权利要求1或2所述的薄层带自动层叠方法，所述输送步骤根据所述层叠成形步骤中的层叠操作调节所述层叠带的输送。
7.根据权利要求1或2所述的薄层带自动层叠方法，其中，所述层叠成形步骤在层叠操作方向上以重叠的方式使从所述供应步骤供应的多个薄层带依次层叠在所述基体表面的层叠区域中，并且使被层叠的所述薄层带成一体并成形。
8.根据权利要求1或2所述的薄层带自动层叠方法，其中，所述层叠成形步骤在层叠操作方向上以重叠的方式使从所述供应步骤供应的一个或多个所述薄层带以及一个或多个所述层叠带依次层叠在所述基体表面的层叠区域中，并且使层叠的所述薄层带和所述层叠带成一体并成形。
9.根据权利要求7所述的薄层带自动层叠方法，其中，所述层叠成形步骤对所述层叠带和/或所述薄层带进行切割并层叠。
10.根据权利要求9所述的薄层带自动层叠方法，其中，所述层叠成形步骤对所述层叠带和/或所述薄层带进行切割并层叠，以使得所述层叠带和/或所述薄层带的切割位置在厚度方向上彼此不重叠。
11.一种薄层带自动层叠装置，包括：
供应单元，所述供应单元被构造成供应多个薄层带，所述多个薄层带每一个都具有5μm至80μm的厚度，所述供应单元包括通过使所述薄层带全部或部分地层叠而形成厚度不同的层叠带的临时形成单元；
输送单元，所述输送单元将从所述供应单元供应的所述层叠带输送到层叠成形单元；和
所述层叠成形单元，所述层叠成形单元被构造成使所输送的所述层叠带在基体表面的层叠区域中层叠和成形。
12.根据权利要求11所述的薄层带自动层叠装置，其中，所述临时形成单元包括切割单元，所述切割单元被构造成以预定长度切割将被层叠的每一个薄层带。
13.根据权利要求11或12所述的薄层带自动层叠装置，其中，所述层叠成形单元包括在层叠操作方向上排列的多个带层叠单元，并且从所述供应单元供应的所述薄层带和/或所述层叠带被引入到相应的带层叠单元。
14.根据权利要求13所述的薄层带自动层叠装置，其中，所述层叠成形单元包括调节单元，所述调节单元被构造成调节所述带层叠单元在每一个薄层带和/或每一个层叠带的宽度方向上的位置。
15.根据权利要求11或12所述的薄层带自动层叠装置，所述输送单元被构造成根据所述层叠成形单元的层叠操作调节由所述临时形成单元形成的所述层叠带的输送，并将所述层叠带输送到所述层叠成形单元。
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