JP2005219373A - Automatic device for laminating reinforcing fibers and method for producing fiber-reinforced preform - Google Patents

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亮 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic device for laminating reinforcing fibers which can easily produce a composite material panel by laminating the reinforcing fibers unimpregnated with a resin in advance and a method for producing a fiber-reinforced preform. <P>SOLUTION: The automatic device is provided with a robot arm 10 for laminating the reinforcing fibers Y on the surface of a preform mold 1, an adhesive spraying arm 20 for applying an adhesive on the surface of the preform mold and on the surface of the laminated reinforcing fibers, and a controller 30 for controlling the operations of the robot arm 10 and the adhesive spraying arm 20. The fiber-reinforced preform having a prescribed thickness is molded by repeating a process in which after the adhesive is applied uniformly on the surface of the mold, the reinforcing fibers are laminated, and the adhesive is again applied uniformly on the surface of the laminated reinforcing fibers to repeat the lamination. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、予め樹脂が含浸されていない強化繊維を積層してプリフォームを成形する強化繊維の自動積層装置及び強化繊維プリフォームの製造方法に関するものである。   The present invention relates to an automatic laminating apparatus for reinforcing fibers that laminates reinforcing fibers not previously impregnated with a resin to form a preform, and a method for manufacturing a reinforcing fiber preform.

最近では、ガラス繊維や炭素繊維、あるいはナイロン繊維等の高強力糸条よりなる繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics:以下、FRPという。)で種々の複合材パネルを製造しており、一般産業用途等にも広く適用されている。また、最近では航空機や自動車などの軽量化のための用途が広がっており、前記複合材パネルを製造する際に一層のコストダウンが望まれている。   Recently, various composite panels have been manufactured with fiber reinforced plastics (FRP) made of high-strength yarns such as glass fiber, carbon fiber, or nylon fiber. It is also widely applied. Recently, applications for weight reduction of aircrafts and automobiles are spreading, and further cost reduction is desired when manufacturing the composite panel.

一般に大型の複合材パネルを製造する際には、所定形状の型材にテープ状のプリプレグ(強化繊維に予めマトリックス樹脂を含浸させたもの)を積層していき、加熱硬化して成形するものである。   In general, when manufacturing a large composite panel, a tape-shaped prepreg (a reinforced fiber previously impregnated with a matrix resin) is laminated on a mold having a predetermined shape, and then heat-cured and molded. .

前記プリプレグを一枚一枚積層していくのを人手により行う際には、自由な形状に積層することはできるが、大きなものを積層することは困難であり、さらに作業時間が長くなると共に、作業者の技量により製品の品質が左右されるという問題がある。   When performing manual lamination of the prepregs one by one, it can be laminated in a free shape, but it is difficult to laminate large ones, and the work time becomes longer, There is a problem that the quality of the product depends on the skill of the worker.

最近では積層工程を自動的に行うファイバープレースメント法と呼ばれる積層方法が知られており、予め樹脂が含浸された強化繊維であるテープ状のプリプレグをマンドレル表面に加圧しながら積層すると共に、別に備える加熱装置やオートクレーブ等により含浸された樹脂を溶融して固着していく成形方法である。   Recently, a laminating method called a fiber placement method in which a laminating process is automatically performed is known, and a tape-shaped prepreg, which is a reinforcing fiber impregnated with a resin in advance, is laminated while being pressed on the mandrel surface, and additionally provided. This is a molding method in which a resin impregnated by a heating device or an autoclave is melted and fixed.

上記ファイバープレースメント法として、複数の幅広のテープ状プリプレグを同時に加熱しながら積層していくとした複合材成形装置および複合材成形方法が既に公開されている(例えば、特許文献1参照)。   As the fiber placement method, a composite material forming apparatus and a composite material forming method in which a plurality of wide tape-shaped prepregs are laminated while being heated at the same time have already been disclosed (for example, see Patent Document 1).

また、一般にFRPの代表的な加熱硬化方法として知られているオートクレーブ成形は、予め強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを、目的とする形状の成形型に積層した成形品を、一体的に収納して加熱・加圧し、FRPを成形するものである。   In addition, autoclave molding, which is generally known as a typical heat curing method for FRP, is a method in which a molded product obtained by laminating a prepreg obtained by impregnating a matrix resin into a reinforcing fiber in a mold having a desired shape is integrated. It is housed and heated and pressurized to mold FRP.

しかし、これらのテープ状プリプレグを積層した後で、加熱硬化して複合材パネルを製造する方法においては、前記プリプレグの製造に高いコストがかかることと大型の複合材パネルを収納する程度の大型のオートクレーブが必要になるという問題があった。   However, after laminating these tape-shaped prepregs, in the method of producing a composite panel by heat-curing, the production of the prepreg is costly and large enough to accommodate a large composite panel. There was a problem that an autoclave was necessary.

そのため、プリプレグを用いて成形した後でオートクレーブ等により加熱・加圧して構造物を生成する成形方法よりも、大幅に成形サイクルが短縮できる注入成形法であるRTM(レジン・トランスファー・モールディング)、成形型内を真空吸引して、樹脂の含浸を助けるVa−RTM法 、RIM(レジン・インジェクション・モールディング)など、樹脂が未含浸の強化繊維基材を所望の形状をした型内に積み重ねて配置した後に樹脂を一括含浸させて、FRP成形品を製造する成形法も知られている。
特開2002−205341号公報(第1−7頁、第1図)
Therefore, RTM (resin transfer molding), which is an injection molding method that can significantly shorten the molding cycle, compared to a molding method in which a prepreg is molded and then heated and pressurized by an autoclave or the like to produce a structure. Vacuum suction inside the mold, Va-RTM method that assists resin impregnation, RIM (resin injection molding), etc., placed the reinforcing fiber base that is not impregnated with resin in a mold with the desired shape. A molding method is also known in which a resin is collectively impregnated later to produce an FRP molded product.
JP 2002-205341 A (page 1-7, FIG. 1)

上記のファイバープレースメント法ではテープ状プリプレグを加熱加圧しながら自動的に積層していくことができるが、強化繊維に予め樹脂を含浸させる工程が必要であって、FRP製複合部材の成形サイクルを短縮することができない。   In the above fiber placement method, the tape-shaped prepreg can be automatically laminated while being heated and pressurized. However, a step of impregnating the reinforcing fibers with the resin in advance is necessary, and the molding cycle of the FRP composite member is performed. It cannot be shortened.

さらに、樹脂が含浸されたプリフォームの状態では長期間保管することは困難であって、樹脂が変質したりして、プリフォームの品質が劣化するという問題があった。   Furthermore, it is difficult to store for a long time in the state of the preform impregnated with the resin, and there is a problem that the quality of the preform is deteriorated due to deterioration of the resin.

また、前記RTMやVa−RTM法やRIM法などは、所望の形状をした型の内部に樹脂が含浸されていない強化繊維基材を積み重ねるように配列して、その後樹脂を強制的に注入して硬化成形する方法であって、装置自体が大型で高価なものであり、予め樹脂が含浸された前記テープ状のプリプレグを自動的に積層するファイバープレースメント法と同じ方法で、予め樹脂が含浸されていない強化繊維を積層してドライプリフォームを成形する製造方法ではない。   In the RTM, Va-RTM method, RIM method, etc., a reinforcing fiber base material not impregnated with resin is arranged inside a mold having a desired shape, and then the resin is forcibly injected. In this method, the device itself is large and expensive, and is pre-impregnated with resin in the same manner as the fiber placement method in which the tape-shaped prepregs pre-impregnated with resin are automatically laminated. It is not a manufacturing method in which a dry preform is formed by laminating unreinforced reinforcing fibers.

本発明の目的は、上記問題点を解消するために、予め樹脂が含浸されていない強化繊維を積層して複合材パネルを容易に製造することができる強化繊維の自動積層装置及び強化繊維プリフォームの製造方法を提供することである。   In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide an automatic reinforcing fiber laminating apparatus and a reinforcing fiber preform capable of easily manufacturing a composite panel by laminating reinforcing fibers not previously impregnated with a resin. It is to provide a manufacturing method.

上記の目的を達成するために請求項1に係る発明は、プリフォームの型の表面に強化繊維を積層するロボットアームと、前記プリフォームの型の表面および強化繊維が積層された表面に粘着剤を塗布する粘着剤スプレーアームと、前記ロボットアームと前記粘着剤スプレーアームの操作を制御する制御装置を備えた構成の強化繊維の自動積層装置としていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a robot arm for laminating reinforcing fibers on the surface of a preform mold, and an adhesive on the surface of the preform mold and the surface on which the reinforcing fibers are laminated. It is characterized in that it is an automatic laminating apparatus for reinforcing fibers having a configuration including an adhesive spray arm for applying the adhesive, and a control device for controlling operations of the robot arm and the adhesive spray arm.

上記の構成を有する請求項1に係る発明によれば、制御装置により、ロボットアームと粘着剤スプレーアームを交互に操作し、樹脂が含浸されていない強化繊維を所定層順次積層してドライプリフォームを形成することができる。   According to the first aspect of the invention having the above-described configuration, the control device alternately operates the robot arm and the adhesive spray arm, and sequentially laminates the reinforced fibers not impregnated with the resin to form the dry preform. Can be formed.

請求項2に係る発明は、前記ロボットアームに強化繊維を送り出す案内ガイド装置を備える積層ヘッドが首振り自在に装着されていることを特徴としている。   The invention according to claim 2 is characterized in that a laminated head including a guide guide device for feeding reinforcing fibers to the robot arm is mounted so as to freely swing.

上記の構成を有する請求項2に係る発明によれば、三次元空間内を移動自在なロボットアームに、さらに積層ヘッドを首振り自在に装着しているので、任意の形状の複合材パネルを成形することができる。   According to the second aspect of the invention having the above-described configuration, the laminated head is mounted on the robot arm that is movable in the three-dimensional space, and the composite material panel having an arbitrary shape is formed. can do.

請求項3に係る発明は、前記粘着剤スプレーアームに粘着剤をスプレーする噴射装置が首振り自在に装着されていることを特徴としている。   The invention according to claim 3 is characterized in that an injection device for spraying the adhesive is attached to the adhesive spray arm so as to freely swing.

上記の構成を有する請求項3に係る発明によれば、三次元空間内を移動自在な粘着剤スプレーアームに、さらに噴射装置を首振り自在に装着しているので、任意の形状の型の表面に粘着剤をスプレーすることができ、任意の形状の複合材パネルを積層することができる。   According to the invention according to claim 3 having the above-described configuration, the spray device is mounted on the adhesive spray arm movable in the three-dimensional space, and the spray device is swingably mounted. Adhesives can be sprayed on, and composite panels of arbitrary shapes can be laminated.

請求項4に係る発明は、粘着剤を収納する複数のタンクを備え、該複数のタンクから、単一あるいは複数の粘着剤を選別して前記噴射装置へ送り込む噴射制御装置を配設すると共に、該噴射制御装置による粘着剤の選別と噴射操作を前記制御装置が制御する構成としていることを特徴としている。   The invention according to claim 4 includes a plurality of tanks for storing the adhesive, and arranges an injection control device that selects a single or a plurality of adhesives from the plurality of tanks and sends them to the injection device, and The control device controls the selection of the adhesive and the injection operation by the injection control device.

上記の構成を有する請求項4に係る発明によれば、粘着剤を塗布する面に好適な粘着剤を予め設定しておき、選別される粘着剤を自動的に塗布することができる。   According to the invention which concerns on Claim 4 which has said structure, the adhesive suitable for the surface which apply | coats an adhesive can be preset, and the adhesive selected can be apply | coated automatically.

請求項5に係る発明は、プリフォームの型に強化繊維を積層する際に、粘着剤を前記型の表面に塗布した後で前記強化繊維を積層し、強化繊維が積層された面に再度粘着剤を塗布して再度積層するという動作を繰り返して所定厚みの強化繊維プリフォームを成形する強化繊維プリフォームの製造方法であることを特徴としている。   In the invention according to claim 5, when the reinforcing fiber is laminated on the preform mold, the reinforcing fiber is laminated after the adhesive is applied to the surface of the mold, and the adhesive is again adhered to the surface on which the reinforcing fiber is laminated. It is characterized in that it is a method for producing a reinforcing fiber preform in which a reinforcing fiber preform having a predetermined thickness is formed by repeating the operation of applying an agent and laminating again.

上記の構成を有する請求項5に係る発明によれば、樹脂が含浸されていない強化繊維を型表面全体に順次積層して、所定厚みの強化繊維プリフォームを成形する製造方法とすることができる。   According to the invention which concerns on Claim 5 which has said structure, it can be set as the manufacturing method which shape | molds the reinforcement fiber preform of predetermined thickness by laminating | stacking sequentially the reinforcement fiber which is not impregnated with resin on the whole mold surface. .

請求項6に係る発明は、前記粘着剤を塗布する粘着剤スプレーアームと、前記強化繊維を積層するロボットアームとを交互に操作して所定厚みの複合部材を自動的に成形する強化繊維プリフォームの製造方法としていることを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a reinforcing fiber preform for automatically forming a composite member having a predetermined thickness by alternately operating an adhesive spray arm for applying the adhesive and a robot arm for laminating the reinforcing fibers. It is characterized by being a manufacturing method.

上記の構成を有する請求項6に係る発明によれば、型や積層部の表面にムラなく粘着剤を塗布して順次強化繊維を自動的に積層していくことができる。   According to the invention which concerns on Claim 6 which has said structure, an adhesive can be apply | coated uniformly on the surface of a type | mold or a lamination | stacking part, and a reinforcing fiber can be laminated | stacked automatically sequentially.

本発明によれば、プリフォームの型の表面に強化繊維を積層するロボットアームと、前記プリフォームの型の表面および強化繊維が積層された表面に粘着剤を塗布する粘着剤スプレーアームと、前記ロボットアームと前記粘着剤スプレーアームの操作を制御する制御装置とを備える構成としたので、予め樹脂が含浸されていない強化繊維を複数層順次積層して複合材パネルを容易に製造することができる強化繊維の自動積層装置及び強化繊維プリフォームの製造方法を得ることができる。   According to the present invention, a robot arm for laminating reinforcing fibers on the surface of a preform mold, an adhesive spray arm for applying an adhesive to the surface of the preform mold and the surface on which the reinforcing fibers are laminated, and Since the robot arm and the control device for controlling the operation of the adhesive spray arm are provided, it is possible to easily manufacture a composite panel by sequentially laminating a plurality of layers of reinforcing fibers not previously impregnated with resin. An automatic lamination apparatus for reinforcing fibers and a method for manufacturing a reinforcing fiber preform can be obtained.

予め樹脂が含浸されていない強化繊維を積層して複合材パネルを容易に製造することができる強化繊維の自動積層装置及び強化繊維プリフォームの製造方法を得るという目的を、プリフォームの型の表面に強化繊維を積層するロボットアームと、前記プリフォームの型の表面および強化繊維が積層された表面に粘着剤を塗布する粘着剤スプレーアームと、前記ロボットアームと前記粘着剤スプレーアームの操作を制御する制御装置とを備える構成の強化繊維の自動積層装置とし、さらに、強化繊維が積層された面に再度前記粘着剤を塗布して再度積層するという動作を繰り返して所定厚みの強化繊維プリフォームを成形する強化繊維プリフォームの製造方法とすることで実現した。   The purpose of obtaining a reinforcing fiber automatic laminating apparatus and a reinforcing fiber preform manufacturing method capable of easily manufacturing a composite panel by laminating reinforcing fibers not previously impregnated with a resin is the surface of a preform mold. Control the operation of the robot arm and the adhesive spray arm, the robot arm for laminating the reinforcing fiber, the adhesive spray arm for applying the adhesive to the surface of the preform mold and the surface where the reinforcing fiber is laminated, A reinforcing fiber automatic laminating device having a configuration including a control device for performing a reinforcing fiber preform having a predetermined thickness by repeating the operation of applying the pressure-sensitive adhesive again on the surface on which the reinforcing fibers are laminated and laminating again. This was realized by using a method for manufacturing a reinforcing fiber preform to be molded.

以下、本発明に係る強化繊維の自動積層装置及び強化繊維プリフォームの製造方法の実施例について、図1から図4に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of an automatic lamination apparatus for reinforcing fibers and a method for manufacturing a reinforcing fiber preform according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

図1に示すように、本発明に係る強化繊維の自動積層装置はプリフォームの型1と強化繊維を積層するロボットアーム10と、前記プリフォームの型1の表面および強化繊維が積層された表面にムラなく粘着剤を塗布する粘着剤スプレーアーム20と、前記ロボットアーム10と前記粘着剤スプレーアーム20とを交互に操作制御する制御装置30とを備えている。   As shown in FIG. 1, the automatic lamination apparatus for reinforcing fibers according to the present invention includes a preform mold 1 and a robot arm 10 for laminating reinforcing fibers, a surface of the preform mold 1 and a surface on which reinforcing fibers are laminated. Are provided with an adhesive spray arm 20 that uniformly applies the adhesive, and a control device 30 that alternately operates and controls the robot arm 10 and the adhesive spray arm 20.

所望されるプリフォーム形状をした型1の外周面に、扁平な強化繊維Yを配列させるが、この際に、まず前記型1の表面に、粘着剤スプレーアーム20により粘着剤あるいは離型剤を含む粘着剤を塗布する。この塗布された型の表面にロボットアーム10により強化繊維Yを配列して貼り付けていく。1層目の配列が終了すると、その配列面に再度粘着剤スプレーアーム20により粘着剤を塗布し、2層目の強化繊維Yを配列して貼り付けていく。   Flat reinforcing fibers Y are arranged on the outer peripheral surface of the mold 1 having a desired preform shape. At this time, an adhesive or a release agent is first applied to the surface of the mold 1 by the adhesive spray arm 20. Apply adhesive containing. The reinforcing fibers Y are arranged and pasted on the surface of the coated mold by the robot arm 10. When the arrangement of the first layer is completed, the adhesive is again applied to the arrangement surface by the adhesive spray arm 20, and the reinforcing fibers Y of the second layer are arranged and attached.

さらに、3層目、4層目と粘着剤スプレーアーム20による粘着剤の塗布とロボットアーム10による強化繊維Yの配列とを繰り返し行い、強化繊維Yが複数層積層された所定厚みの強化繊維プリフォームを製造するものである。   Further, the third layer, the fourth layer, the application of the adhesive by the adhesive spray arm 20 and the arrangement of the reinforcing fibers Y by the robot arm 10 are repeated, and the reinforcing fiber Y having a predetermined thickness in which a plurality of reinforcing fibers Y are laminated. Renovation is manufactured.

また、前記ロボットアーム10は、台基礎11に第一アーム12と第二アーム13とを備えており、第一アーム12が前記台基礎11に対して水平方向に旋回自在で首振り自在であり、さらに第一アーム12と第二アーム13とを首振り自在とすることで、前記第二アーム13の先端部13Aが自在な空間座標を取る構成としている。すなわち、前記ロボットアーム10のアーム先端が三次元空間内を移動自在であるといえる。   Further, the robot arm 10 includes a first base 12 and a second arm 13 on the base 11, and the first arm 12 can swing in the horizontal direction with respect to the base 11 and can swing. Furthermore, the first arm 12 and the second arm 13 are swingable so that the distal end portion 13A of the second arm 13 has a free spatial coordinate. That is, it can be said that the arm tip of the robot arm 10 is movable in a three-dimensional space.

さらに、前記先端部13Aに強化繊維Yを案内する案内ガイド装置15を備える積層ヘッド14が首振り自在に装着されていて、湾曲した任意の外形形状とされる型1の外表面に対応して強化繊維Yを配向して貼り付けていくことができる。   Further, a laminated head 14 provided with a guide guide device 15 for guiding the reinforcing fiber Y to the distal end portion 13A is swingably mounted, and corresponds to the outer surface of the mold 1 having an arbitrary curved outer shape. The reinforcing fibers Y can be oriented and pasted.

また、強化繊維Yは、別に設置されるクリールKに多数装着されるボビンBから引き出されて、前記案内ガイド装置15内を挿通して案内される構成である。   Further, the reinforcing fibers Y are drawn from the bobbins B that are attached to a large number of creels K that are separately installed, and are guided through the guide guide device 15.

前記粘着剤スプレーアーム20は、台基礎21に第一アーム22と第二アーム23とを備えており、第一アーム22が前記台基礎21に対して水平方向に旋回自在で首振り自在であり、さらに第一アーム22と第二アーム23とを首振り自在とすることで、前記第二アーム23の先端部23Aが自在な空間座標を取る構成としている。すなわち、前記粘着剤スプレーアーム20のアーム先端が三次元空間内を移動自在であるといえる。   The adhesive spray arm 20 is provided with a first arm 22 and a second arm 23 on a base 21, and the first arm 22 can swing in a horizontal direction with respect to the base 21 and can swing. Furthermore, the first arm 22 and the second arm 23 are swingable so that the distal end portion 23A of the second arm 23 has a free spatial coordinate. That is, it can be said that the arm tip of the adhesive spray arm 20 is movable in the three-dimensional space.

さらに、前記先端部23Aに粘着剤をスプレーする噴射装置25を備えるスプレーヘッド24が首振り自在に装着されていて、湾曲した任意の外形形状とされる型1の外表面に対応して粘着剤や離型剤を吹き付けることができる。   Further, a spray head 24 provided with an injection device 25 for spraying adhesive on the tip 23A is swingably mounted, and the adhesive corresponds to the outer surface of the mold 1 having an arbitrary curved shape. Or a mold release agent.

前記粘着剤や離型剤を収容したケースを前記スプレーヘッド24に装着することも可能であるが、本実施例においては、第一粘着剤を収納するタンク26と離型剤を含む第二粘着剤を収納するタンク27とを別に設置して、噴射制御装置28によりそのいずれかをまたは両方を噴射可能な構成としている。   Although it is possible to attach the case containing the pressure-sensitive adhesive or the release agent to the spray head 24, in this embodiment, the tank 26 for storing the first pressure-sensitive adhesive and the second pressure-sensitive adhesive containing the release agent. A tank 27 for storing the agent is installed separately, and either or both of them can be injected by the injection control device 28.

噴射制御装置28と制御装置30とは電気的に接続されており、前記制御装置30からの指令により前記噴射制御装置28からの噴射を制御する構成であって、第一粘着剤はタンク26から配管26Aを介して噴射装置25まで挿通し、第二粘着剤はタンク27からは配管27Aを介して同様に噴射装置25まで挿通する構成としている。   The injection control device 28 and the control device 30 are electrically connected, and are configured to control the injection from the injection control device 28 according to a command from the control device 30, and the first adhesive is supplied from the tank 26. The second adhesive is similarly inserted from the tank 27 to the injection device 25 through the piping 27A through the piping 26A.

また、制御装置30に所定の操作プログラムを設定して、前記第一粘着剤と第二粘着剤とのいずれかをまたは両方を噴射するように制御すると共に、前記ロボットアーム10と前記粘着剤スプレーアーム20とを交互に操作するように制御する構成としている。つまり、前記制御装置30により、粘着剤スプレーアーム20を操作する際に、所定の粘着剤を所定量スプレーすることが可能である。   In addition, a predetermined operation program is set in the control device 30, and control is performed so that one or both of the first pressure-sensitive adhesive and the second pressure-sensitive adhesive are ejected, and the robot arm 10 and the pressure-sensitive adhesive spray. The arm 20 is controlled to be operated alternately. That is, when the adhesive spray arm 20 is operated by the control device 30, it is possible to spray a predetermined amount of a predetermined adhesive.

図2(a)に示すように、本発明に係る強化繊維プリフォームは複数層の積層構造であって、まず、型1に粘着剤層2Aとして離型剤を含む第二粘着剤を前記型1の表面にムラなく塗布した後で強化繊維層3Aを貼り付ける。この時に、離型剤と共にエポキシ樹脂等の熱硬化性粘着剤を加えてもよい。次に、前記強化繊維層3Aの上に粘着剤層2Bとしてスプレー糊等の第一粘着剤をムラなく塗布し、強化繊維層3Bを貼り付ける。さらに、粘着剤層2Cとして同じく第一粘着剤をムラなく塗布して強化繊維層3Cを、また所望される厚みに応じて、さらに粘着剤層と強化繊維層を積層していく構成である。   As shown in FIG. 2 (a), the reinforcing fiber preform according to the present invention has a laminated structure of a plurality of layers, and first, a second pressure-sensitive adhesive containing a release agent as a pressure-sensitive adhesive layer 2A is added to the mold 1 as the mold. After the coating is uniformly applied to the surface of 1, the reinforcing fiber layer 3A is pasted. At this time, you may add thermosetting adhesives, such as an epoxy resin, with a mold release agent. Next, a first pressure-sensitive adhesive such as spray paste is applied evenly on the reinforcing fiber layer 3A as the pressure-sensitive adhesive layer 2B, and the reinforcing fiber layer 3B is attached. Furthermore, the first pressure-sensitive adhesive is applied uniformly as the pressure-sensitive adhesive layer 2C, and the reinforcing fiber layer 3C is laminated, and the pressure-sensitive adhesive layer and the reinforcing fiber layer are further laminated according to the desired thickness.

上記粘着剤としては、加熱すると硬化する熱硬化性粘着剤が好適である。また、強化繊維Y同士を積層する際に、前記第一粘着剤としてスプレー糊を採用すれば、前記強化繊維Y同士が滑らないので、確実にまた容易に積層することができ好適である。   As the pressure-sensitive adhesive, a thermosetting pressure-sensitive adhesive that cures when heated is suitable. In addition, when the reinforcing fibers Y are laminated, if the spray paste is used as the first pressure-sensitive adhesive, the reinforcing fibers Y do not slip.

強化繊維Yを積層していく際には、図2(b)に示すように、下側の強化繊維層3Dと上側の強化繊維層3Eとの貼り付け方向を交錯させると、各方向の曲げ強度やねじり強度が均一となり好適である。また複数層の積層構成とする時に各層の貼り付け方向を予め設定される任意の方向として、所望される曲げ強度やねじり強度を発揮する構成とすることもできる。   When the reinforcing fibers Y are laminated, as shown in FIG. 2 (b), if the bonding directions of the lower reinforcing fiber layer 3D and the upper reinforcing fiber layer 3E are crossed, bending in each direction is performed. The strength and torsional strength are uniform and suitable. Moreover, when it is set as the laminated structure of multiple layers, it can also be set as the structure which exhibits desired bending strength and torsional strength by making the affixing direction of each layer into the arbitrary directions set beforehand.

次に、図3および図4により強化繊維Yを送り出す駆動部を有する案内ガイド装置15について詳細に説明する。   Next, the guide guide device 15 having a drive unit for feeding the reinforcing fiber Y will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

ボビンBから引き出された強化繊維YはガイドローラR1から回転ローラR2を備える送りローラ部154を経由して、テンションローラR3とガイドローラR4を経て回転ローラR5とニップローラ152Aを備える送りローラ部152により搬送され、ガイドローラR6から貼り付け部に送り出される。   The reinforcing fiber Y drawn from the bobbin B passes from the guide roller R1 through the feed roller portion 154 having the rotation roller R2, passes through the tension roller R3 and the guide roller R4, and is fed by the feed roller portion 152 having the rotation roller R5 and the nip roller 152A. It is conveyed and sent out from the guide roller R6 to the pasting part.

前記送りローラ部154はモータM1により駆動される回転ローラR2とニップローラ154Aとから構成されていて、強化繊維Yをニップして送り出すローラ対である。また、前記ニップローラ154Aはコイルバネ154Bにより回転ローラR2に押し付けられており、挟持する強化繊維Yを確実にニップして送り出すことができる。   The feed roller portion 154 includes a rotating roller R2 driven by a motor M1 and a nip roller 154A, and is a pair of rollers that nip and feed the reinforcing fiber Y. Further, the nip roller 154A is pressed against the rotating roller R2 by a coil spring 154B, so that the reinforcing fiber Y to be sandwiched can be securely nipped and sent out.

テンションローラR3はテンションプレート153に装着されていて、前記テンションプレート153はコイルバネ153Bにより支軸153C回りに回転し、前記テンションローラR3が図中の矢印T方向に移動するよう付勢されている。また、153Aはストッパーであり、前記テンションプレート153の移動端を規制しており、前記テンションローラR3の矢印T方向の移動を規制している。   The tension roller R3 is attached to a tension plate 153, and the tension plate 153 is rotated around a support shaft 153C by a coil spring 153B, and the tension roller R3 is urged to move in the direction of arrow T in the drawing. Reference numeral 153A denotes a stopper that restricts the moving end of the tension plate 153 and restricts the movement of the tension roller R3 in the direction of arrow T.

つまり、送りローラ部154とガイドローラR4とでガイドされる強化繊維Yを、矢印T方向に押し込んで、強化繊維Yの張力と釣り合う位置で前記テンションローラR3の移動が停止する構成である。そのために、この押し込み量は、強化繊維Yの張力が低いと大きくなり、張力が高いと小さくなる。   That is, the reinforcing fiber Y guided by the feed roller portion 154 and the guide roller R4 is pushed in the direction of the arrow T, and the movement of the tension roller R3 stops at a position that balances the tension of the reinforcing fiber Y. Therefore, this pushing amount becomes large when the tension of the reinforcing fiber Y is low, and becomes small when the tension is high.

前記押し込み量を検知するために、テンションプレート153の円弧状の下端部153Dを検知するセンサS1を配設した。図3に示すテンションプレート153の位置は該テンションプレート153の側部がストッパー153Aに当接した位置であり、この位置では下端部153Dが前記センサS1から離反した状態となる。つまり、センサS1が前記下端部153Dを検知しなくなると、強化繊維Yの張力が低くなり過ぎたと判別することができる。   In order to detect the pushing amount, a sensor S1 for detecting the arc-shaped lower end 153D of the tension plate 153 is provided. The position of the tension plate 153 shown in FIG. 3 is a position where the side of the tension plate 153 contacts the stopper 153A. At this position, the lower end 153D is separated from the sensor S1. That is, when the sensor S1 does not detect the lower end portion 153D, it can be determined that the tension of the reinforcing fiber Y has become too low.

強化繊維Yの張力が低くなったと判断すると、モータM1による強化繊維Yの送り出し量を減少させ、センサS1の前記下端部153Dを検知する範囲に戻す構成とすればよい。また、このような処置を施しても、前記センサS1が前記下端部153Dを検知しない場合は、切断されたかもしくは消費したと判断することができる。   If it is determined that the tension of the reinforcing fiber Y is low, the amount of the reinforcing fiber Y delivered by the motor M1 may be reduced to return to the range where the lower end 153D of the sensor S1 is detected. Moreover, even if such a treatment is performed, if the sensor S1 does not detect the lower end 153D, it can be determined that the sensor has been cut or consumed.

また、送りローラ部152は、強化繊維Yを配列する最初の口出しのために用いられ、前記ローラ部152を構成する回転ローラR5は、その端部に多数のスリットを有するゲージ羽根が装着されており、そのゲージ羽根を挟み込む位置にセンサ2を配設して前記スリットの移動量すなわち回転ローラR5の回転量を検知する構成としている。   Further, the feed roller portion 152 is used for the first lead for arranging the reinforcing fibers Y, and the rotating roller R5 constituting the roller portion 152 is provided with gauge blades having a large number of slits at its end portions. The sensor 2 is disposed at a position where the gauge blade is sandwiched to detect the movement amount of the slit, that is, the rotation amount of the rotary roller R5.

回転ローラR5の回転量とは強化繊維Yの送り出し量のことであって、前記スリットの数を増やすことで、正確でかつ微小な強化繊維Yの送り出し長さが検知可能であり、口出し時に、強化繊維Yの端部を、ガイドローラR6付近の最適な場所に送り込むことができる。   The rotation amount of the rotating roller R5 is the feeding amount of the reinforcing fiber Y. By increasing the number of the slits, the feeding length of the precise and minute reinforcing fiber Y can be detected. The end portion of the reinforcing fiber Y can be sent to an optimum place near the guide roller R6.

回転ローラR5に当接するニップローラ152Aは、コイルバネではなくシリンダ152Bにより付勢されている。前記シリンダ152Bが、支軸の回りに回転自在なアーム152Cを押圧して、該アーム152Cの前記支軸とは反対側端部に装着されているニップローラ152Aを回転ローラR5に押圧する構成としている。   The nip roller 152A that is in contact with the rotating roller R5 is biased by the cylinder 152B, not the coil spring. The cylinder 152B presses an arm 152C that is rotatable around a support shaft, and presses a nip roller 152A attached to an end portion of the arm 152C opposite to the support shaft to the rotation roller R5. .

上記のようにシリンダ152Bにてニップローラ152Aを付勢する構成としているので、シリンダ152Bを制御して、強化繊維Yを配列する際には、回転ローラR5からニップローラ152Aを離反させることができる。また、強化繊維YをガイドローラR6付近に口出しする場合には、回転ローラR5にニップローラ152Aを押圧して、該ニップローラ152Aと回転ローラR5とで強化繊維Yをニップし、モータM2により回転ローラR5を回転させ強化繊維Yを引き出すことができる。   Since the nip roller 152A is biased by the cylinder 152B as described above, the nip roller 152A can be separated from the rotary roller R5 when the cylinder 152B is controlled and the reinforcing fibers Y are arranged. When the reinforcing fiber Y is delivered to the vicinity of the guide roller R6, the nip roller 152A is pressed against the rotating roller R5, the reinforcing fiber Y is nipped by the nip roller 152A and the rotating roller R5, and the rotating roller R5 is driven by the motor M2. Can be rotated to pull out the reinforcing fiber Y.

151はカッターであり、シリンダ151Bを作動して、切断刃151Aと挟持片151Cを駆動して、強化繊維Yを切断し挟持しておく装置である。また、強化繊維Yをカッター151でカットする場合は、強化繊維Yを保持させるために、ニップローラ152Aは回転ローラR5に押圧されている。   Reference numeral 151 denotes a cutter, which is a device that operates the cylinder 151B to drive the cutting blade 151A and the sandwiching piece 151C to cut and sandwich the reinforcing fiber Y. When cutting the reinforcing fiber Y with the cutter 151, the nip roller 152A is pressed against the rotating roller R5 in order to hold the reinforcing fiber Y.

前記カッター151とガイドローラR6は一体的に支持部材150に装着されていると共に、前記支持部材150は、連結板15Dを介してシリンダ15Bのロッド15Cに接続されている。そのために、前記ロッド15Cの伸縮に連動して支持部材150も図中の上下方向に往復移動自在であり、強化繊維Yを積層面に押し付ける方向の移動を制御することができる。つまり、ガイドローラR6部を降下させて積層面に押し付けることで、前記積層面が湾曲した面であっても、強化繊維Yを確実に積層していくことが可能な構成としている。   The cutter 151 and the guide roller R6 are integrally mounted on the support member 150, and the support member 150 is connected to the rod 15C of the cylinder 15B via a connecting plate 15D. For this purpose, the support member 150 can also reciprocate in the vertical direction in the figure in conjunction with the expansion and contraction of the rod 15C, and the movement in the direction in which the reinforcing fibers Y are pressed against the laminated surface can be controlled. That is, the configuration is such that the reinforcing fibers Y can be reliably laminated even when the laminated surface is a curved surface by lowering the guide roller R6 and pressing it against the laminated surface.

上記したように、本発明によれば、プリフォームの型の表面に強化繊維を積層するロボットアームと、前記プリフォームの型の表面および強化繊維が積層された表面にムラなく粘着剤を塗布する粘着剤スプレーアームと、前記ロボットアームと前記粘着剤スプレーアームとを制御する制御装置とを備える構成として、前記制御装置により前記ロボットアームと前記粘着剤スプレーアームとを交互に操作して、粘着剤をスプレーした後で強化繊維を積層していく構成としたので、予め樹脂が含浸されていない強化繊維を積層して複合材パネルを容易に製造することができる強化繊維の自動積層装置とすることができる。   As described above, according to the present invention, the robot arm for laminating reinforcing fibers on the surface of the preform mold, and the adhesive is uniformly applied to the surface of the preform mold and the surface on which the reinforcing fibers are laminated. As a configuration comprising an adhesive spray arm, and a control device for controlling the robot arm and the adhesive spray arm, the robot arm and the adhesive spray arm are alternately operated by the control device, Since the reinforcing fibers are laminated after spraying, the automatic reinforcing fiber laminating device can be easily manufactured by laminating the reinforcing fibers not impregnated with the resin in advance. Can do.

さらに、粘着剤を前記型の表面にムラなく塗布した後で前記強化繊維を積層していき、強化繊維が積層された面に再度前記粘着剤をムラなく塗布して再度積層するという動作を繰り返して所定厚みの強化繊維プリフォームを成形する方法としたので、予め樹脂が含浸されていない強化繊維を積層して複合材パネルを容易に製造することができる強化繊維プリフォームの製造方法とすることができる。   Furthermore, after the adhesive is uniformly applied to the surface of the mold, the reinforcing fibers are laminated, and the operation of repeatedly applying the adhesive uniformly on the surface on which the reinforcing fibers are laminated and laminating again is repeated. Therefore, a method for manufacturing a reinforcing fiber preform that can easily manufacture a composite panel by laminating reinforcing fibers not previously impregnated with resin is used. Can do.

本発明に係る強化繊維の自動積層装置の全体レイアウトを示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the whole layout of the automatic lamination apparatus of the reinforced fiber which concerns on this invention. 強化繊維の積層状態を示しており、(a)は断面概略図であり、(b)は平面概略図である。The lamination | stacking state of the reinforced fiber is shown, (a) is a cross-sectional schematic diagram, (b) is a plane schematic diagram. 強化繊維を案内する案内ガイド装置の概略正面図である。It is a schematic front view of the guidance guide apparatus which guides a reinforced fiber. 前記案内ガイド装置の斜視図である。It is a perspective view of the guide guide device.

符号の説明Explanation of symbols

1 (プリフォームの)型
10 ロボットアーム
14 積層ヘッド
15 案内ガイド装置
20 粘着剤スプレーアーム
25 噴射装置
26 タンク
27 タンク
28 噴射制御装置
30 制御装置
Y 強化繊維
B ボビン

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (Preform) type | mold 10 Robot arm 14 Lamination head 15 Guide guide apparatus 20 Adhesive spray arm 25 Injection apparatus 26 Tank 27 Tank 28 Injection control apparatus 30 Control apparatus Y Reinforcement fiber B Bobbin

Claims (6)

プリフォームの型の表面に強化繊維を積層するロボットアームと、前記プリフォームの型の表面および強化繊維が積層された表面に粘着剤を塗布する粘着剤スプレーアームと、前記ロボットアームと前記粘着剤スプレーアームの操作を制御する制御装置を備えたことを特徴とする強化繊維の自動積層装置。   A robot arm for laminating reinforcing fibers on the surface of the preform mold, an adhesive spray arm for applying an adhesive to the surface of the preform mold and the surface on which the reinforcing fibers are laminated, the robot arm, and the adhesive An automatic lamination apparatus for reinforcing fibers, comprising a control device for controlling the operation of a spray arm. 前記ロボットアームに、強化繊維を送り出す案内ガイド装置を備える積層ヘッドが首振り自在に装着されていることを特徴とする請求項1に記載の強化繊維の自動積層装置。   The automatic laminating device for reinforcing fibers according to claim 1, wherein a laminating head including a guide guide device for feeding reinforcing fibers is swingably attached to the robot arm. 前記粘着剤スプレーアームに、粘着剤をスプレーする噴射装置が首振り自在に装着されていることを特徴とする請求項1または2に記載の強化繊維の自動積層装置。   The automatic laminating device for reinforcing fibers according to claim 1 or 2, wherein a spraying device for spraying adhesive is swingably mounted on the adhesive spray arm. 粘着剤を収納する複数のタンクを備え、該複数のタンクから、単一あるいは複数の粘着剤を選別して前記噴射装置へ送り込む噴射制御装置を配設すると共に、該噴射制御装置による粘着剤の選別と噴射操作を前記制御装置が制御する構成としていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の強化繊維の自動積層装置。   A plurality of tanks for storing the adhesive are provided, and an injection control device for selecting a single or a plurality of adhesives from the plurality of tanks and feeding them to the injection device is provided. The automatic laminating device for reinforcing fibers according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device controls sorting and injection operations. プリフォームの型に強化繊維を積層する際に、粘着剤を前記型の表面に塗布した後で前記強化繊維を積層し、強化繊維が積層された面に再度粘着剤を塗布して再度積層するという動作を繰り返して所定厚みの強化繊維プリフォームを成形することを特徴とする強化繊維プリフォームの製造方法。   When the reinforcing fiber is laminated on the preform mold, the adhesive is applied to the surface of the mold, and then the reinforcing fiber is laminated. Then, the adhesive is applied again to the surface on which the reinforcing fiber is laminated, and then laminated again. The method for producing a reinforcing fiber preform is characterized by forming a reinforcing fiber preform having a predetermined thickness by repeating the above operation. 前記粘着剤を塗布する粘着剤スプレーアームと、前記強化繊維を積層するロボットアームとを交互に操作して所定厚みの複合部材を自動的に成形することを特徴とする請求項5に記載の強化繊維プリフォームの製造方法。

6. The reinforcement according to claim 5, wherein a composite member having a predetermined thickness is automatically formed by alternately operating an adhesive spray arm for applying the adhesive and a robot arm for laminating the reinforcing fibers. Manufacturing method of fiber preform.

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