JP2011177927A - プリプレグ積層ヘッド及びこれを備えたプリプレグ自動積層装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被積層体（ワーク）の積層対象ピースに貼り付けて積層するプリプレグシートの裁断ピースのみを積層シューで押圧することを可能にし、裁断ピースを所定位置に正確に位置決めすることを可能にするプリプレグ積層ヘッド及びこれを備えたプリプレグ自動積層装置を提供する。
【解決手段】プリプレグ積層体の長さ方向Ｔ１に交差する方向に繊維方向Ｔ２を向けてプリプレグシート８を積層するためのプリプレグ積層ヘッドを、被積層体Ｗの幅方向両外側にそれぞれ配設され、プリプレグシート８を被積層体Ｗ上に重ねるように案内する一対のガイドローラと、一対のガイドローラの間に繊維方向Ｔ２に進退自在に配設され、一対のガイドローラの間に案内されたプリプレグシート８を一面側から押圧して被積層体Ｗに貼り付けるための積層シュー３１とを備えて構成する。そして、積層シュー３１をプリプレグシート８の幅方向に分割して形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、繊維シートに樹脂を含浸させたプリプレグシートを積層してプリプレグ積層体を形成するためのプリプレグ積層ヘッド及びこれを備えたプリプレグ自動積層装置に関する。

従来、繊維シートに樹脂を含浸させたプリプレグシート（ＦＲＰシート）を複数積層してプリプレグ積層体を製造（複合材を形成）し、このプリプレグ積層体を用いて、航空機の胴体や主翼などを製作（形成）することが行われている。また、繊維として、軽量、且つ高強度・高弾性といった優れた特長を有することから炭素繊維が多用されている。

また、プリプレグシートは、繊維シートが多数の繊維の繊維方向を揃えて形成され、且つ含浸樹脂に紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を用い、繊維シートに含浸させた状態で樹脂を半硬化（不完全硬化、未硬化）の状態にして形成されている。このため、プリプレグシートには、その一面（あるいは両面）に剥離紙が取り付けられている。

そして、プリプレグ積層体は、プリプレグシートから剥離紙を取り除き、繊維方向を交差させながら複数のプリプレグシートを一体に積層して製造（形成）される。すなわち、繊維方向を０度方向に向けたプリプレグシート（０度層）の上に、繊維方向を例えば４５度方向や９０度方向に向けたプリプレグシート（角度層）を、さらにその上に繊維方向を０度方向に向けたプリプレグシート（０度層）を積層してゆき、このように先行して積層したプリプレグシートで一体形成されたワーク（被積層体）に順次繊維方向を交差させながら所要枚数のプリプレグシートを積層することによってプリプレグ積層体が製造される。

一方、高速で効率よく平板状のプリプレグ積層体を製造するために、プリプレグ自動積層装置が提案、実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

このプリプレグ自動積層装置Ａは、例えば図５に示すように、架台１上に設けられ、一方向Ｔ１に進退自在に載置された積層テーブル２と、積層テーブル２を間にして架設され、一方向Ｔ１に間隔をあけて配設された一対の門型支柱３、４と、一方の門型支柱３に支持されて積層テーブル２の上方に配設された０度層用積層ヘッド５と、他方の門型支柱４に上下方向に延びる軸線周りに回転可能に支持されて積層テーブル２の上方に配設された角度層用積層ヘッド（プリプレグ積層ヘッド）６とを備えて構成されている。

また、０度層用積層ヘッド５は、一面に剥離紙７を取り付けた状態のプリプレグシート８が巻き回された供給ローラ９と、供給ローラ９から繰り出されたプリプレグシート８を巻き掛けて支持する支持ローラ１０と、供給ローラ９と支持ローラ１０の間に設けられ、剥離紙７を裁断することなく、プリプレグシート８のみを所定の長さ毎に（ワークの積層対象ピースの大きさに合わせて）裁断するダイカッター１１と、支持ローラ１０から送られたプリプレグシート８を積層テーブル２上のワークに積層するように一方向Ｔ１に案内するとともに、このプリプレグシート８を一面側から押圧してワークに貼り付けるための前押さえローラ１２と、前押さえローラ１２を通過したプリプレグシート８を再度押圧しつつプリプレグシート８から剥離紙７を剥離させるための後押さえローラ１３と、プリプレグシート８から剥離した剥離紙７を回収する剥離紙回収ローラ１４とを備えて構成されている。

一方、角度層用積層ヘッド６は、一面に剥離紙７を取り付けた状態のプリプレグシート８が巻き回された供給ローラ１５と、供給ローラ１５から繰り出されたプリプレグシート８を巻き掛けて支持する支持ローラ１６と、供給ローラ１５と支持ローラ１６の間に設けられ、剥離紙７を裁断することなく、プリプレグシート８のみを所定の長さ毎に（ワークの積層対象ピースの大きさに合わせて）裁断するダイカッター１７と、支持ローラ１６から送られたプリプレグシート８をワーク上に重ねるように案内するガイドローラ１８ａと、ガイドローラ１８ａとともにプリプレグシート８をワーク上に重ねるように案内し、且つプリプレグシート８から剥離紙７を剥離させるためのスクレーパーローラ（ガイドローラ）１８ｂと、ガイドローラ１８ａとスクレーパーローラ１８ｂの間に進退自在に設けられ、支持ローラ１６から送られたプリプレグシート８を押圧して積層テーブル２上のワークに貼り付けるための積層シュー１９と、剥離紙７を回収する剥離紙回収ローラ２０とを備えて構成されている。

そして、０度層用積層ヘッド５でワークにプリプレグシート８を積層する際には、剥離紙回収ローラ１４を回転させるとともに剥離紙７が引っ張られ、供給ローラ９からプリプレグシート８が繰り出される。また、供給ローラ９から繰り出すとともに、ダイカッター１１によってプリプレグシート８のみが所定の長さ毎に裁断される。このように裁断したプリプレグシート８が支持ローラ１０を通じてワークの上面に沿うように送られ、前押さえローラ１２によって剥離紙７側からワークに押圧（一次転圧）される。これにより、ダイカッター１１で裁断して分割したプリプレグシート８の裁断ピースがワークの積層対象ピースに重ねて貼り付けられ、一体に積層される。また、後押さえローラ１３を通過するとともに、ワークに貼り付けられたプリプレグシート８が再度押圧（二次転圧）され、且つプリプレグシート８から剥離紙７が引き剥がされて剥離紙回収ローラ１４に巻き取られる。このようにして、繊維方向をワークの長さ方向（プリプレグ積層体の長さ方向、積層テーブル２の搬送方向、一方向Ｔ１）に向けた０度層のプリプレグシート８が０度層用積層ヘッド５によってワークに積層される。

一方、図５及び図６に示すように、０度層用積層ヘッド５でプリプレグシート８を積層したワークＷは、積層テーブル２によって角度層用積層ヘッド６側に搬送される。そして、この角度層用積層ヘッド６でワークＷにプリプレグシート８を積層する際には、角度層用積層ヘッド６を回転させ、ワークＷの長さ方向（積層テーブル２の搬送方向、一方向Ｔ１）に対して例えば４５度や９０度の所定の交差角度になるように配設し、この状態で剥離紙回収ローラ２０を回転させる。これとともに剥離紙７が引っ張られて供給ローラ１５からプリプレグシート８が繰り出され、ダイカッター１７によってプリプレグシート８のみが所定の長さ毎に裁断される。このとき、ワークＷの積層対象ピースＲ１に応じた形状（例えば４５度層をワークＷに積層形成する場合には菱形状）で分割するように、プリプレグシート８が裁断される。

このようにプリプレグシート８が支持ローラ１６からガイドローラ１８ａ及びスクレーパーローラ１８ｂによってワークＷの上面に沿うように送られた段階で、積層シュー１９がプリプレグシート８を押圧しつつプリプレグシート８の繊維方向（交差方向）Ｔ２に移動する。これにより、ダイカッター１７で裁断して分割したプリプレグシート８の裁断ピースＳ１がワークＷの積層対象ピースＲ１に重ねて貼り付けられ、一体に積層される。また、スクレーパーローラ１８ｂを通過するとともに、ワークＷに貼り付けたプリプレグシート８から剥離紙７のみが引き剥がされ、剥離紙回収ローラ２０に巻き取られる。このようにして、ワークＷの長さ方向（ひいては０度層のプリプレグシート８の繊維方向Ｔ１）に対して繊維方向Ｔ２が交差する角度層のプリプレグシート８が角度層用積層ヘッド６によってワークＷに積層される。

そして、上記のように０度層用積層ヘッド５と角度層用積層ヘッド６によって順次プリプレグシート８を繊維方向Ｔ１、Ｔ２を交差させながら積層してプリプレグ積層体が製造される。

特開２００４−１７６２５号公報 特開２００４−１７６３３号公報 特開２００４−１８１６８３号公報

しかしながら、上記従来のプリプレグ自動積層装置Ａにおいては、角度層用積層ヘッド６の積層シュー１９が１本の棒状に形成されている。このため、積層シュー１９がプリプレグシート８の繊維方向Ｔ２に進退移動して、ワークＷの積層対象ピースＲ１にプリプレグシート８の裁断ピースＳ１を貼り付けて積層する際には、図６に示すように、次に貼り付ける裁断ピースＳ２も押圧することになる。また、次の裁断ピースＳ２の大面積の領域Ｍを押圧することになってしまう。そして、このように貼り付け対象ではない次の裁断ピースＳ２が押圧されると、この裁断ピースＳ２の剥離紙７がプリプレグシート８から部分的に剥離して浮きやよれが発生し、ぶかぶかな状態になってしまう。

このため、剥離紙回収ローラ２０を回転させて剥離紙７を引っ張り、次の裁断ピースＳ２をワークＷの次の積層対象ピースＲ２の上に重ねて配置する際に、この裁断ピースＳ２の剥離紙７がぶかぶかな状態であるが故に、裁断ピースＳ２を所定位置に正確に位置決めして配置することができなくなるという問題があった。

なお、棒状の積層シュー１９をワークＷの積層対象ピースＲ１の領域内に配置し、次の裁断ピースＳ２を押圧しないように積層シュー１９を進退させてプリプレグシート８の裁断ピースＳ１を部分的にワークＷに貼り付けておき、０度層用積層ヘッド５でプリプレグシート８を積層する際に、押圧されていない角度層のプリプレグシート８を同時に押圧して貼り付けることも考えられる。しかしながら、この場合には、角度層用積層ヘッド６で押圧されない領域が例えば領域Ｍと略同面積になるため、すなわち、交差角度が小さくなるほどに大面積の領域が押圧されていない状態で残るため、０度層用積層ヘッド５によるプリプレグシート８の積層と同時に、角度層の押圧されていない領域を完全に（好適に）貼り付けることは難しく、やはり製品の品質を確保することができなくなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、被積層体（ワーク）の積層対象ピースに貼り付けて積層するプリプレグシートの裁断ピースのみを積層シューで押圧することを可能にし、裁断ピースを所定位置に正確に位置決めすることを可能にするプリプレグ積層ヘッド及びこれを備えたプリプレグ自動積層装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のプリプレグ積層ヘッドは、繊維シートに樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積層してプリプレグ積層体を形成する際に用いられ、前記プリプレグ積層体の長さ方向に交差する方向に繊維方向を向けて前記プリプレグシートを積層するためのプリプレグ積層ヘッドであって、前記プリプレグシートは、一面に剥離紙が取り付けられており、被積層体の幅方向両外側にそれぞれ配設され、前記プリプレグシートを前記被積層体上に重ねるように案内する一対のガイドローラと、前記一対のガイドローラの間に前記繊維方向に進退自在に配設され、前記一対のガイドローラの間に案内された前記プリプレグシートを一面側から押圧して前記被積層体に貼り付けるための積層シューとを備え、前記積層シューが前記プリプレグシートの幅方向に分割して形成されていることを特徴とする。

この発明においては、積層シューがプリプレグシートの幅方向に分割して形成されているため、例えば被積層体（ワーク）の長さ方向に対して４５度の小さな交差角度で角度層のプリプレグシートを被積層体に積層する場合に、積層シューを分割して形成した各分割シューの位置をプリプレグシートの繊維方向にずらして配置することが可能になる。このため、プリプレグシートを押圧する各分割シューの押圧部（プリプレグシートの一面側に当接する先端部分（下端部分））を被積層体の積層対象ピース上に配置することが可能になる。これにより、プリプレグシートの次の裁断ピースが押圧されて剥離紙が剥離し、ぶかぶかな状態になることを防止できる。

また、本発明のプリプレグ積層ヘッドにおいては、前記積層シューを分割して形成した複数の分割シューがそれぞれ、上下方向に延びる中心軸線周りに回動可能に支持して設けられていることが望ましい。

この発明においては、各分割シューを上下方向に延びる中心軸線周りに回動させることができるため、交差角度の大小を問わず、各分割シューの向きを容易にプリプレグシートの繊維方向に合わせることができる。これにより、各分割シュー（積層シュー）を進退させて好適に角度層のプリプレグシートを被積層体に積層することが可能になる。

さらに、本発明のプリプレグ積層ヘッドにおいては、前記複数の分割シューを同期してそれぞれ前記中心軸線周りに回動させる分割シュー回動機構を備えていることがより望ましい。

この発明においては、分割シュー回動機構によって複数の分割シューを同期して回動させることができるため、さらに容易に各分割シューの向きをプリプレグシートの繊維方向に合わせることができる。

また、本発明のプリプレグ積層ヘッドにおいては、前記一対のガイドローラの間に前記プリプレグシートの一面から前記剥離紙を剥離させるためのスクレーパーローラが設けられていることが望ましい。

この発明においては、積層シューで被積層体に積層したプリプレグシートの一面から剥離紙を剥離させ（引き剥がし）、回収することが可能になる。

本発明のプリプレグ自動積層装置は、繊維シートに樹脂を含浸させて形成したプリプレグシートを複数積層してプリプレグ積層体を形成するためのプリプレグ自動積層装置であって、上記のいずれかのプリプレグ積層ヘッドを備えていることを特徴とする。

この発明においては、上記のプリプレグ積層ヘッドによる作用効果を得ることが可能になる。

本発明のプリプレグ積層ヘッド及びプリプレグ自動積層装置においては、プリプレグ積層ヘッドの積層シューがプリプレグシートの幅方向に分割して形成されているため、例えば被積層体（ワーク）の長さ方向に対して４５度の小さな交差角度で角度層のプリプレグシートを被積層体に積層する場合に、積層シューを分割して形成した各分割シューの位置をプリプレグシートの繊維方向にずらして配置することが可能になる。このため、プリプレグシートを押圧する各分割シューの押圧部を被積層体の積層対象ピース上に配置することが可能になる。これにより、プリプレグシートの次の裁断ピースが押圧されて剥離紙が剥離し、ぶかぶかな状態になることを防止できる。

これにより、本発明のプリプレグ積層ヘッド及びプリプレグ自動積層装置によれば、プリプレグシートの裁断ピースを所定位置に正確に位置決めして配置することができ、高品質の製品を製造（プリプレグ積層体を形成）することが可能になる。

また、このように各分割シューの押圧部を被積層体の積層対象ピース上に配置した場合には、プリプレグシートを一面側から押圧しつつ繊維方向に各分割シュー（積層シュー）を進退させてプリプレグシートの裁断ピースを被積層体の積層対象ピースに積層する際に、従来と同様、交差角度が小さいと、押圧されていない状態で残る領域が発生する。これに対し、各分割シューの位置を繊維方向にずらして配置できるため、押圧されずに残る領域を最小限に抑えることが可能になる。このため、被積層体の長さ方向に繊維方向を向けてプリプレグシートを積層するプリプレグ積層ヘッド（０度層用積層ヘッド）によるプリプレグシートの積層と同時に、押圧されていない領域を好適に貼り付けることが可能になる。

従来のプリプレグ自動積層装置の０度層用積層ヘッド及び本発明の一実施形態に係るプリプレグ自動積層装置の０度層用積層ヘッドを示す図である。 本発明の一実施形態に係るプリプレグ積層ヘッド（角度層用積層ヘッド）を示す図である。 本発明の一実施形態に係るプリプレグ積層ヘッド（角度層用積層ヘッド）の積層シューを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るプリプレグ積層ヘッド（角度層用積層ヘッド）の積層シューの分割シューを示す側面図である。 プリプレグ自動積層装置を示す斜視図である。 従来のプリプレグ積層ヘッド（角度層用積層ヘッド）の積層シューを示す図である。

以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係るプリプレグ積層ヘッド及びこれを備えたプリプレグ自動積層装置について説明する。本実施形態は、繊維シートに樹脂を含浸させたプリプレグシートを積層してプリプレグ積層体を製造（形成）するためのプリプレグ積層ヘッド及びこれを備えたプリプレグ自動積層装置に関するものである。なお、本実施形態では、図５及び図６に示したプリプレグ積層ヘッド（０度層用積層ヘッド５、角度層用積層ヘッド６）及びプリプレグ自動積層装置Ａと同様の構成に対して同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のプリプレグ自動積層装置Ｂは、図５に示したプリプレグ自動積層装置Ａと同様に、架台１上に設けられ、一方向Ｔ１に進退自在に載置された積層テーブル２と、積層テーブル２を間にして架設され、一方向Ｔ１に間隔をあけて配設された一対の門型支柱３、４と、一方の門型支柱３に支持されて積層テーブル２の上方に配設された０度層用積層ヘッド２５と、他方の門型支柱４に上下方向に延びる軸線周りに回転可能に支持されて積層テーブル２の上方に配設された角度層用積層ヘッド（本発明に係るプリプレグ積層ヘッド）２６とを備えて構成されている。

はじめに、０度層用積層ヘッド２５は、図１（ｂ）に示すように、供給ローラ９と、支持ローラ１０と、ロータリーダイカッター１１と、前押さえローラ１２と、後押さえローラ１３と、プリプレグシート８から剥離した剥離紙７を回収する剥離紙回収ローラ１４とを備えて構成されている。

さらに、本実施形態の０度層用積層ヘッド２５は、図１（ａ）に示した従来の０度層用積層ヘッド５と異なり、前押さえローラ１２と後押さえローラ１３の間でプリプレグシート８の一面から剥離紙７を引き剥がし、引き剥がした剥離紙７を後押さえローラ１３でプリプレグシート８を押圧するとともにプリプレグシート８の一面に貼り付けて戻すように案内する剥離紙先行剥離手段２７を備えて構成されている。

また、この剥離紙先行剥離手段２７は、剥離紙ガイドローラ２８とスクレーパーローラ２９とを備えて構成されている。剥離紙ガイドローラ２８は、前押さえローラ１２と後押さえローラ１３よりも上方に配設され、前押さえローラ１２と後押さえローラ１３の間の剥離紙７を巻き掛けて設けられている。

スクレーパーローラ２９は、前押さえローラ１２と剥離紙ガイドローラ２８の前記一方向Ｔ１の間に、且つ剥離紙ガイドローラ２８よりも下方に配設され、前押さえローラ１２を通過したプリプレグシート８の一面から剥離紙７を引き剥がして剥離紙ガイドローラ２８に案内するように配設されている。

このように構成した本実施形態の０度層用積層ヘッド２５においては、前押さえローラ１２と後押さえローラ１３の間に剥離紙先行剥離手段２７が設けられていることにより、後押さえローラ１３で剥離紙７を引き剥がす前に、前押さえローラ１２と後押さえローラ１３の間で剥離紙７を引き剥がすことができる。また、このように剥離紙先行剥離手段２７で一度引き剥がした剥離紙７が後押さえローラ１３に戻すように案内され、後押さえローラ１３でプリプレグシート８を押圧するとともにプリプレグシート８の一面に貼り付けられるため、従来と同様にこの剥離紙７を介してプリプレグシート８を後押さえローラ１３で押圧し、ワークＷに一体に積層することが可能になる。

そして、後押さえローラ１３で案内されてプリプレグシート８の一面から剥離紙７を引き剥がす際には、剥離紙先行剥離手段２７によって、一度、剥離紙７がプリプレグシート８から引き剥がされているため、プリプレグシート８と剥離紙７の粘着力が弱められ、容易に剥離紙７をプリプレグシート８の一面から剥離させることが可能になる。このため、図１（ａ）に示した従来の０度層用積層ヘッド５のように後押さえローラ１３を通過して剥離紙７が引き剥がされるとともにプリプレグシート８の裁断端末部ＰがワークＷから引き剥がされ、跳ね上がりが発生することを防止できる。

このため、プリプレグシート８の裁断端末部Ｐの跳ね上がりに起因して表面が凸凹状で形成されたり、裁断端末部Ｐに折れ曲がりが生じることがなく、高品質の製品を製造（プリプレグ積層体を形成）することが可能になる。

また、剥離紙先行剥離手段２７が、前押さえローラ１２と後押さえローラ１３よりも上方に配設され、前押さえローラ１２と後押さえローラ１３の間の剥離紙７を巻き掛けて設けられた剥離紙ガイドローラ２８を備えて構成されているため、前押さえローラ１２を通過するとともにプリプレグシート８の一面から剥離紙７を確実に引き剥がすことが可能になる。さらに、剥離紙ガイドローラ２８で剥離紙７を案内させて確実且つ容易に後押さえローラ１３に剥離紙７を戻すことが可能になる。

また、前押さえローラ１２と剥離紙ガイドローラ２８の間に、且つ剥離紙ガイドローラ２８よりも下方にスクレーパーローラ２９が設けられているため、より確実に前押さえローラ１２を通過したプリプレグシート８の一面から剥離紙７を引き剥がすことが可能になる。

なお、前押さえローラ１２と剥離紙ガイドローラ１３の間に、且つ剥離紙ガイドローラ２８よりも下方に設けられて、前押さえローラ１２を通過したプリプレグシート８から剥離紙７を引き剥がすことが可能であれば、スクレーパーローラ２９ではなく他のスクレーパーを用いるようにしてもよい。また、剥離紙ガイドローラ２８のみで剥離紙先行剥離手段２７を構成するようにしてもよい。さらに、前押さえローラ１２は、プリプレグシート８をワークＷに積層するように一方向Ｔ１に案内することが可能であればよく、必ずしもプリプレグシート８を押圧してワークＷに貼り付ける機能を備えていなくてもよい。

一方、角度層用積層ヘッド２６は、図２及び図５に示すように、供給ローラ１５と、支持ローラ１６と、ロータリーダイカッター１７と、ワークＷの幅方向両外側にそれぞれ配設され、支持ローラ１６から送られたプリプレグシート８をワークＷ上に重ねるように案内する一対のガイドローラ１８ａ、１８ｂと、一対のガイドローラ１８ａ、１８ｂの間に設けられ、プリプレグシート８の一面から剥離紙７を剥離させるためのスクレーパーローラ３０と、支持ローラ１６側の一方のガイドローラ１８ａとスクレーパーローラ３０の間に配設されるとともにプリプレグシート８の繊維方向Ｔ２に進退自在に配設され、一対のガイドローラ１８ａ、１８ｂの間に案内されたプリプレグシート８を一面側から押圧してワークＷに貼り付けるための積層シュー３１と、剥離紙７を回収する剥離紙回収ローラ２０とを備えて構成されている。

また、本実施形態の角度層用積層ヘッド２６においては、図３に示すように、積層シュー３１がプリプレグシート８の幅方向に分割して形成されている。すなわち、本実施形態の積層シュー３１は、複数のブロック状の分割シュー３２を並設して構成されている。また、各分割シュー３２は、図４に示すように、並設方向を向く側面視で先端（下端）が下方に凸の円弧状に形成されている。また、各分割シューは、図２から図４に示すように、上下方向の中心軸線Ｏ１上に配され、後端（上端）から上方に突出する回動軸３２ａを設けて形成されている。

さらに、これら複数の分割シュー３２はそれぞれ、回動軸３２ａが支持されて中心軸線Ｏ１周りに回動可能に設けられている。また、複数の分割シュー３２は、図３に示すように、分割シュー回動機構３３によって同期してそれぞれ中心軸線Ｏ１周りに回動するように設けられている。分割シュー回動機構３３は、各分割シュー３２に回動自在に繋げた棒状の連動部材３３ａを備えて構成され、連動部材３３ａをその延設方向に進退させることにより、複数の分割シュー３２を同期して回動させるように構成されている。また、角度層用積層ヘッド２６（供給ローラ１５と支持ローラ１６と一対のガイドローラ１８ａ、１８ｂとロータリーダイカッター１７とスクレーパーローラ３０と剥離紙回収ローラ２０）が上下方向に延びる回転軸線周りに回転すると、これに同期して連動部材３３ａを進退させ、ひいては複数の分割シュー３２を角度層用積層ヘッド２６の回転に同期して回動させるように構成されている。このとき、分割シュー回動機構３３は、プリプレグシート８を押圧する各分割シュー３２の押圧部３２ｂ（プリプレグシート８の一面側に当接する先端部分（下端部分））の延設方向が一対のガイドローラ１８ａ、１８ｂで案内されて送られるプリプレグシート８の繊維方向Ｔ２に直交するように、角度層用積層ヘッド２６の回転に同期して連動部材３３ａを進退させ、ひいては複数の分割シュー３２を回動させる。

そして、このように構成した本実施形態の角度層用積層ヘッド２６で角度層のプリプレグシート８をワークＷに積層する際には、角度層用積層ヘッド２６を上下方向に延びる回転軸線周りに回転させ、一対のガイドローラ１８ａ、１８ｂで案内されるプリプレグシート８の繊維方向Ｔ２がワークＷの長さ方向に対して所定の交差角度で交差するように配置する。

これとともに、分割シュー回動機構３３によって、プリプレグシート８の繊維方向Ｔ２に押圧部３２ｂの延設方向が直交するように各分割シュー３２が回動する。さらに、このとき、複数の分割シュー３２は、図３に示すように、スクレーパーローラ３０側に配置され、各分割シュー３２の押圧部３２ｂの一端部がワークＷの一側端部上に位置し、且つ押圧部３２ｂの他端部がワークＷ上に位置する初期位置に配置される。すなわち、本実施形態の積層シュー３１は、従来の積層シュー１９のように１本の棒状ではなく、複数のブロック状の分割シュー３２に分割して形成されているため、各分割シュー３２の位置をプリプレグシート８の繊維方向Ｔ２にずらして配置することができる。このため、各分割シュー３２の押圧部３２ｂの一端部をワークＷの一側端部上に位置させた状態で、各分割シュー３２の押圧部３２ｂの他端部ひいては押圧部３２ｂ全体をワークＷ上に位置させることが可能になる。

そして、本実施形態の積層シュー３１によって、ワークＷの積層対象ピースＲ１にプリプレグシート８の裁断ピースＳ１を貼り付けて積層する際には、積層シュー３１を下げ、各分割シュー３２の押圧部３２ｂを当接させてプリプレグシート８を一面側から押圧しつつ、積層シュー３１（複数の分割シュー３２）を初期位置から前方に進出させる。これにより、ワークＷの積層対象ピースＲ１にプリプレグシート８の裁断ピースＳ１が貼り付けられる。

また、このようにプリプレグシート８の裁断ピースＳ１の貼り付けが終わると、積層テーブル２によってワークＷの次の積層対象ピースＲ２が角度層用積層ヘッド２６の直下の所定位置に搬送される。さらに、角度層用積層ヘッド２６の剥離紙回収ロール２０を回転させて剥離紙７を引っ張り、次の裁断ピースＳ２がワークＷの次の積層対象ピースＲ２の上に重ねて配置される。このとき、本実施形態の角度層用積層ヘッド２６は、一対のガイドローラ１８ａ、１８ｂの間にスクレーパーローラ３０を備えているため、ワークＷに貼り付けたプリプレグシート８の一面から確実に剥離紙７が引き剥がされて、剥離紙回収ロール２０に巻き取られてゆく。

また、次の裁断ピースＳ２がワークＷの次の積層対象ピースＲ２の上に重ねて配置された段階で、前方に進出させた積層シュー３１を、プリプレグシート８を一面側から押圧しつつ初期位置に戻すように後退させる。これにより、ワークＷの次の積層対象ピースＲ２にプリプレグシート８の裁断ピースＳ２が貼り付けられる。

そして、このように複数の分割シュー３２を初期位置から前進させ、また、初期位置に後退させながら角度層のプリプレグシート８を積層してゆくため、プリプレグシート８の次の裁断ピースＳ２を積層シュー３１で押圧することがなく、従来の角度層用積層ヘッド６を用いた場合のように、次の裁断ピースＳ２が押圧されて剥離紙７が剥離し、ぶかぶかな状態になることがない。これにより、プリプレグシート８の裁断ピースＳ２が所定位置に正確に位置決めして配置され、高品質の製品が製造（プリプレグ積層体が形成）されることになる。

一方、初期位置で各分割シュー３２の押圧部３２ｂをワークＷの積層対象ピースＲ１上に配置した場合には、交差角度が小さいと、図３に示すように、押圧されていない状態で残る領域Ｎが発生する。しかしながら、各分割シュー３２の位置を繊維方向Ｔ２にずらして配置できることで、押圧されずに残る領域Ｎが最小限に抑えられる。このため、ワークＷの長さ方向に繊維方向Ｔ１を向けてプリプレグシート８を積層する０度層用積層ヘッド２５によってさらにプリプレグシート８を積層する際に、角度層のプリプレグシート８の押圧されずに残った領域Ｎも同時に押圧されて、確実に貼り付けられることになる。

したがって、本実施形態のプリプレグ積層ヘッド（角度層用積層ヘッド）２６及びこれを備えたプリプレグ自動積層装置Ｂにおいては、積層シュー３１がプリプレグシート８の幅方向に分割して形成されているため、例えばワークＷの長さ方向に対して４５度の小さな交差角度で角度層のプリプレグシート８をワークＷに積層する場合に、積層シュー３１を分割して形成した各分割シュー３２の位置をプリプレグシート８の繊維方向Ｔ２にずらして配置することが可能になる。このため、プリプレグシート８を押圧する各分割シュー３２の押圧部３２ｂをワークＷの積層対象ピースＲ１上に配置することが可能になる。これにより、プリプレグシート８の次の裁断ピースＳ２が押圧されて剥離紙７が剥離し、ぶかぶかな状態になることを防止できる。

また、複数の分割シュー３２がそれぞれ、上下方向に延びる中心軸線Ｏ１周りに回動可能に支持して設けられ、各分割シュー３２を中心軸線Ｏ１周りに回動させることができるため、交差角度の大小を問わず、各分割シュー３２の向きを容易にプリプレグシート８の繊維方向Ｔ２に合わせることができる。これにより、各分割シュー３２（積層シュー３１）を進退させて好適に角度層のプリプレグシート８をワークＷに積層することが可能になる。

さらに、分割シュー回動機構３３によって複数の分割シュー３２を同期して回動させることができるため、さらに容易に各分割シュー３２の向きをプリプレグシート８の繊維方向Ｔ２に合わせることができる。

これにより、本実施形態のプリプレグ積層ヘッド２６及びプリプレグ自動積層装置Ｂによれば、プリプレグシート８の裁断ピースＳ１を所定位置に正確に位置決めして配置することができ、高品質の製品を製造（プリプレグ積層体を形成）することが可能になる。

また、従来と同様、交差角度が小さいと、押圧されていない状態で残る領域Ｎが発生するが、各分割シュー３２の位置を繊維方向Ｔ２にずらして配置できるため、押圧されずに残る領域Ｎを最小限に抑えることが可能になる。このため、０度層用積層ヘッド２５によるプリプレグシート８の積層と同時に、押圧されていない領域Ｎを好適に貼り付けることが可能になる。

また、一対のガイドローラ１８ａ、１８ｂの間にプリプレグシート８の一面から剥離紙７を剥離させるためのスクレーパーローラ３０が設けられているため、積層シュー３１でワークＷに積層したプリプレグシート８の一面から確実に剥離紙７を剥離させ（引き剥がし）、回収することが可能になる。

以上、本発明に係るプリプレグ積層ヘッド及びこれを備えたプリプレグ自動積層装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、積層テーブル２が架台１上を一方向Ｔ１に進退するように構成されているが、門型支柱３、４が積層テーブル２に対して一方向Ｔ１に進退するように構成してもよい。すなわち、ワークＷは、プリプレグ積層ヘッド２５、２６に対して一方向Ｔ１に相対的に進退自在に積層テーブル２に載置されていればよい。

１ 架台
２ 積層テーブル
３ 一方の門型支柱
４ 他方の門型支柱
５ 従来の０度層用積層ヘッド
６ 従来の角度層用積層ヘッド
７ 剥離紙
８ プリプレグシート
９ 供給ローラ
１０ 支持ローラ
１１ ダイカッター（ロータリーダイカッター）
１２ 前押さえローラ
１３ 後押さえローラ
１４ 剥離紙回収ローラ
１５ 供給ローラ
１６ 支持ローラ
１７ ダイカッター（ロータリーダイカッター）
１８ａ ガイドローラ
１８ｂ ガイドローラ
１９ 従来の積層シュー
２０ 剥離紙回収ローラ
２５ ０度層用積層ヘッド
２６ 角度層用積層ヘッド（プリプレグ積層ヘッド）
２７ 剥離紙先行剥離手段
２８ 剥離紙ガイドローラ
２９ スクレーパーローラ
３０ スクレーパーローラ
３１ 積層シュー
３２ 分割シュー
３２ａ 回動軸
３２ｂ 押圧部
３３ 分割シュー回動機構
３３ａ 連動部材
Ａ 従来のプリプレグ自動積層装置
Ｂ プリプレグ自動積層装置
Ｍ 押圧されていない領域
Ｎ 押圧されていない領域
Ｏ１ 分割シューの中心軸線
Ｐ 裁断端末部
Ｒ１ 積層対象ピース
Ｒ２ 次の積層対象ピース
Ｓ１ 裁断ピース
Ｓ２ 次の裁断ピース
Ｔ１ 一方向（被積層体の長さ方向、０度層のプリプレグシートの繊維方向）
Ｔ２ 角度層のプリプレグシートの繊維方向
Ｗ ワーク（被積層体）

Claims (5)

1. 繊維シートに樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積層してプリプレグ積層体を形成する際に用いられ、前記プリプレグ積層体の長さ方向に交差する方向に繊維方向を向けて前記プリプレグシートを積層するためのプリプレグ積層ヘッドであって、
   前記プリプレグシートは、一面に剥離紙が取り付けられており、
   被積層体の幅方向両外側にそれぞれ配設され、前記プリプレグシートを前記被積層体上に重ねるように案内する一対のガイドローラと、前記一対のガイドローラの間に前記繊維方向に進退自在に配設され、前記一対のガイドローラの間に案内された前記プリプレグシートを一面側から押圧して前記被積層体に貼り付けるための積層シューとを備え、
   前記積層シューが前記プリプレグシートの幅方向に分割して形成されていることを特徴とするプリプレグ積層ヘッド。
2. 請求項１記載のプリプレグ積層ヘッドにおいて、
   前記積層シューを分割して形成した複数の分割シューがそれぞれ、上下方向に延びる中心軸線周りに回動可能に支持して設けられていることを特徴とするプリプレグ積層ヘッド。
3. 請求項２記載のプリプレグ積層ヘッドにおいて、
   前記複数の分割シューを同期してそれぞれ前記中心軸線周りに回動させる分割シュー回動機構を備えていることを特徴とするプリプレグ積層ヘッド。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のプリプレグ積層ヘッドにおいて、
   前記一対のガイドローラの間に前記プリプレグシートの一面から前記剥離紙を剥離させるためのスクレーパーローラが設けられていることを特徴とするプリプレグ積層ヘッド。
5. 繊維シートに樹脂を含浸させて形成したプリプレグシートを複数積層してプリプレグ積層体を形成するためのプリプレグ自動積層装置であって、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載のプリプレグ積層ヘッドを備えていることを特徴とするプリプレグ自動積層装置。

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