JP2014108553A - 角度層用ロールの製造装置及び角度層用ロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成を有する角度層用ロールの製造装置、及び角度層用ロールの製造方法を提供すること。
【解決手段】角度層用ロールの製造装置は、第１方向に沿って材料ロールから材料シートを巻き出す、巻き出し機構と、前記巻き出された材料シートを、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って切断する切断機構と、複数の切断後基材を第２方向に沿って並ぶように巻き取る、巻き取り機構と、剥離機構とを備える。材料シートは、第１支持シートと、第１支持シート上に支持されたＵＤ材とを備える。剥離機構は、前記複数の切断後基材の各々から第１支持シートを剥離させる、剥離ロールを備え、剥離ロールは、第１支持シートが剥離された各切断後基材を、巻き取り機構上に搬送するように、構成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、角度層用ロールの製造装置及び角度層用ロールの製造方法に関する。

複合部材として、繊維強化基材が知られている。繊維強化材では、積層された複数のＵＤ材（単一方向性材）が用いられる場合がある。ＵＤ材には、繊維方向が存在する。強度を確保する為に、複数のＵＤ材は、通常、繊維方向が異なる方向になるように、積層される。

図１は、繊維強化基材におけるＵＤ材の積層方法の一例を示す概略図である。図１に示される例では、基材1が、細長い形状を有している。製造時には、長尺シート状のＵＤ材が巻かれた材料ロール２が準備される。材料ロール２において、通常、繊維方向に沿って、ＵＤ材が巻かれている。すなわち、ＵＤ材の繊維方向は、長手方向である。

図１に示されるように、繊維方向が基材１の長手方向に一致するようにＵＤ材を積層する場合、単に材料ロール２からＵＤ材を繰り出せばよい。しかしながら、図２に示されるように、繊維方向が基材１の長手方向とは異なる方向になるようにＵＤ材を積層（角度層）する場合には、長手方向とは異なる方向に沿ってＵＤ材を繰り出さなければならない。また、一回の繰り出しでは、通常、基材１の一部にしかＵＤ材を積層することができない。基材１の全面にＵＤ材を積層するためには、多数回、材料ロール２からＵＤ材を繰り出さなければならない。そのため、積層工程において時間が費やされ、作業負担が大きくなる。

上記に関連して、特許文献１（特開平２−１５３９３８号公報）には、プリプレグシートの製造または積層装置が開示されている。この装置は、第１プリプレグシートを巻き出すための第１巻出し装置と、第１巻出し装置に対して角度θで交さして配置され第２プリプレグシートを巻き出すための第２巻き出し装置と、巻き出された第１プリプレグシートを繊維方向に対し角度θをつけて切断する切断装置と、切断後の第１プリプレグシートを第２プリプレグシートに圧着するとともに第１プリプレグシートの離型紙をはがすための圧着及び剥がし手段と、離型紙を巻き取る第１巻取り装置と、第２プリプレグシートを第１プリプレグシートともに巻き取る第２巻取り装置とを備える。

特開平２−１５３９３８号公報

特許文献１に記載された装置によれば、自動で、繊維方向が巻き取り方向とは異なる方向に沿うように、プリプレグシートを巻き取ることができる。しかしながら、特許文献１に記載された装置では、第１プリプレグシートが切断された後、圧着及び剥がし手段により、切断後の第１プリプレグシートが第２プリプレグシートに圧着され、第１プリプレグシートの離型紙が剥がされる。この際、圧着及び剥がし手段として複雑な機構が必要となる。

本発明に係る角度層用ロールの製造装置は、第１方向に沿って延びる材料シートが巻かれた材料ロールを保持する、材料ロール保持機構と、前記材料ロールから前記材料シートを巻き出す、巻き出し機構と、前記巻き出された材料シートを、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って切断し、複数の切断後基材を得る、切断機構と、前記複数の切断後基材を、前記複数の切断後基材が前記第２方向に沿って並ぶように巻き取る、巻き取り機構とを備える。前記材料シートは、第１支持シートと、前記第１支持シート上に支持されたＵＤ材とを備える。前記ＵＤ材の繊維方向は、前記第１方向である。前記切断機構は、前記ＵＤ材を切断し、前記第１支持シートを切断しないように構成されている。前記巻き出し機構は、前記複数の切断後基材の各々から前記第１支持シートを剥離させる、剥離ロールと、前記剥離された第１支持シートを巻き取る、第１巻取りロールとを備える。前記剥離ロールは、第１支持シートが剥離された前記各切断後基材を、前記巻き取り機構側へ搬送するように、構成されている。

本発明に係る角度層用ロールの製造方法は、第１方向に沿って延びる材料シートが巻かれた材料ロールを、巻き出すステップと、前記巻き出された材料シートを、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って切断し、複数の切断後基材を得るステップと、巻き取り機構により、前記複数の切断後基材を、前記複数の切断後基材が前記第２方向に沿って並ぶように巻き取るステップとを備える。前記材料シートは、第１支持シートと、前記第１支持シート上に支持されたＵＤ材とを備える。前記ＵＤ材の繊維方向は、前記第１方向である。前記複数の切断後基材を得るステップは、前記ＵＤ材を切断し、前記第１支持シートを切断しないように、切断を行うステップを含む。前記巻き取るステップは、剥離ロールにより、前記複数の切断後基材の各々から前記第１支持シートを剥離させるステップと、前記剥離された第１支持シートを巻き取るステップと、前記剥離ロールにより、前記各切断後機材を前記巻き取り機構側へ搬送するステップとを備えている。

本発明に係る他の角度層用ロールの製造装置は、第１方向に沿って延びる材料シートを、円柱部材に、らせん状に巻きつける、巻き付け機構と、前記巻き付けられた材料シートを、前記円柱部材が延びる第２方向に沿って切断し、複数の切断後基材を得る、切断機構と、前記複数の切断後基材を、前記第２方向に沿って巻き取る、巻き取り機構とを備える。前記材料シートは、第１支持シートと、前記第１支持シート上に支持されたＵＤ材とを備える。前記ＵＤ材の繊維方向は、前記第１方向である。

本発明に係る他の角度層用ロールの製造方法は、第１方向に沿って延びる材料シートを、円柱部材に、らせん状に巻き付けるステップと、前記巻き付けられた材料シートを、前記円柱部材が延びる第２方向に沿って切断し、複数の切断後基材を得るステップと前記複数の切断後基材を、前記第２方向に沿って巻き取るステップとを備える。前記材料シートは、第１支持シートと、前記第１支持シート上に支持されたＵＤ材とを備える。前記ＵＤ材の繊維方向は、前記第１方向である。

本発明によれば、簡単な構成を有する角度層用ロールの製造装置、及び角度層用ロールの製造方法が提供される。

図１は、繊維強化基材におけるＵＤ材の積層方法の一例を示す概略図である。 図２は、繊維強化基材におけるＵＤ材の積層方法の他の一例を示す概略図である。 図３は、第１の実施形態に係る角度層用ロール製造装置を概略的に示す図であり、 図４は、角度層用ロール製造装置を概略的に示す斜視図である。 図５は、材料シートを示す概略図である。 図６は、剥離ロールを示す概略図である。 図７は、第２の実施形態に係る角度層用ロール製造装置を示す概略図である。 図８は、巻き取り機構を上方から見たときの概略図である。 図９は、第３の実施形態に係る角度層用ロール製造装置を示す図である。 図１０は、巻き付け動作を示す概略図である。 図１１は、切断機構による動作を示す概略図である。 図１２は、切断後の材料シートを示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図３は、本実施形態に係る角度層用ロール製造装置１０を概略的に示す図であり、角度層用ロール製造装置１０を上方から見たときの図である。また、図４は、角度層用ロール製造装置１０を概略的に示す斜視図である。

図３及び図４に示されるように、角度層用ロール製造装置１０は、材料ロール支持機構１９、切断機構３、剥離ロール１４、第１支持シート巻取りロール７、及び巻き取り機構４を備えている。

材料ロール支持機構１９は、材料ロール２を支持する機能を有している。材料ロール２には、材料シート６が巻かれている。

図５は、材料シート６を示す概略図である。図５に示されるように、材料シート６は、第１支持シート１１及びＵＤ材１２を備えている。ＵＤ材１２は、第１支持シート１１上に支持されている。すなわち、材料シート６は、第１支持シート１１とＵＤ材１２との積層構造となっている。ＵＤ材１２は、繊維方向が巻き取り方向となるように、材料ロール２に巻かれている。第１支持シート１１としては、例えば、離型処理が施された合紙などが用いられる。

第１支持シート巻取りロール７（図４参照）は、材料ロール２から、材料シート６を巻き出す機能を有している。第１支持シート巻取りロール７は、材料シート６を巻き出す巻き出し機構として機能する。具体的には、第１支持シート巻取りロール７は、材料シート６のうちの第１支持シート１１を巻き取るように構成されている。第１支持シート１１を巻き取ることにより、材料ロール２から、材料シート６が巻き出される。材料シート６は、ＵＤ材１２側を上向として、第１方向に沿って巻き出される。繊維方向は、第１方向に沿う方向となる。

切断機構３（図３及び図４参照）は、巻き出された材料シート６を切断する機能を有している。切断機構３は、ＵＤ材１２のみを切断するように構成されている。すなわち、第１支持シート１１は、切断されない。また、切断機構３は、図３に示されるように、第２方向に沿って、材料シート６を切断する。第２方向は、第１方向とは異なる方向である。切断機構３により、ＵＤ材１２が切断され、複数の切断後基材５が得られる。切断機構３は、例えば、カッターにより実現される。

剥離ロール１４（図３参照）は、各切断後基材５から、第１支持シート１１を剥離する機能を有している。また、剥離ロール１４は、各切断後基材５を、巻き取り機構４上に搬送する機能を有している。すなわち、各切断後基材５は、剥離ロール１４上を搬送され、巻き取り機構４に受け渡される。一方、剥離ロール１４によって剥離された第１支持シート１１は、上述のように、第１支持シート巻取りロール７によって巻き取られる。

続いて、巻き取り機構４（図３、図４参照）について説明する。巻き取り機構４は、複数の切断後基材５を巻き取り、角度層用ロールを得るために設けられている。巻き取り機構４は、第２支持シートロール支持機構２０、及び、角度層用ロール支持機構２１を備えている。

第２支持シートロール支持機構２０は、第２支持シートロール８を支持する機能を有している。第２支持シートロール８には、第２支持シート１３が巻かれている。第２支持シート１３の材質としては、第１支持シート１１と同様のものを用いることができる。

角度層用ロール支持機構２１は、角度層用ロール９に第２支持シート１３を巻き取る機能を有している。角度層用ロール９に第２支持シート１３が巻き取られることにより、第２支持シートロール８から第２支持シート１３が巻き出される。巻き出された第２支持シート１３上には、剥離ロール１４により、各切断後基材５が載せられる。すなわち、角度層用ロール９には、第２支持シート１３、及び、第２支持シート１３上に載せられた各切断後基材５が、巻き取られる。

ここで、第２支持シートロール支持機構２０及び角度層用ロール支持機構２１は、第２支持シート１３が、第２方向に沿って移動する（巻き出され、巻き取られる）ように、配置されている。

続いて、上述の角度層用ロール製造装置１０の動作方法について説明する。

まず、第１支持シート巻取りロール７により、第１支持シート１１が巻き取られる。これにより、材料ロール２から、材料シート６が、第１方向に沿って巻き出される。

巻き出された材料シート６は、切断機構３により、第２方向に沿って切断される。これにより、複数の切断後基材５が得られる。既述のように、材料シート６においては、ＵＤ材１２（図５参照）のみが切断される。

各切断後基材５は、剥離ロール１４により、搬送される。図６は、剥離ロール１４を示す概略図である。図６に示されるように、剥離ロール１４により、各切断後基材５から第１支持シート１１が剥離される。剥離した第１支持シート１１は、第１支持シート巻取りロール７により巻き取られる。尚、第１支持シート巻き取りロール７は、剥離ロール１４の下方に配置されている。一方、各切断後基材５は、剥離ロール１４により、巻き取り機構４上に送られる。具体的には、各切断後基材５は、第２支持シート１３上に、載せられる。

第２支持シート１３に各切断後基材５が載せられると、巻き取り機構４（図３、図４参照）において、第２支持シート１３が、材料シート６の幅に対応する長さだけ、角度層用ロール９に巻き取られる。その後、次の切断後基材５が、剥離ロール１４によって第２支持シート１３上に載せられる。そして、再び、第２支持シート１３が角度層用ロール９に巻き取られる。これにより、複数の切断後基材５が、第２方向に沿って並ぶように、角度層用ロール９によって巻き取られる。これにより、角度層用ロールが得られる。

ここで、第２支持シート１３は、第２方向に沿って巻き出され、巻き取られる。従って、得られた角度層用ロール９においては、繊維方向が、巻き取り（巻き出し）方向とは異なる方向に沿っている。この角度層用ロール９を用いれば、図２などに示したように、基材１が細長い形状を有する場合であっても、単にシートを繰り出すだけで、基材１の長手方向とは異なる方向を繊維方向として、ＵＤ材を積層することができる。

更に、本実施形態では、図６に示したように、各切断後基材５が、剥離ロール１４上を搬送され、剥離ロール１４によって第２支持シート１３上に載せられる。また、剥離ロール１４上を移動する際に、各切断後基材５からは、剥離ロール１４によって第１支持シート１１が剥離させられる。各切断後基材５が剥離ロール１４によって搬送されるだけで、第１支持シート１１を剥離し、各切断後基材５を巻き取り機構４に受け渡すことができる。剥離ロール１４自体を移動させる必要がなく、第１支持シート１１の剥離などのために複雑な構成が必要ないため、装置構成を単純にすることができる。

尚、第２支持シート１３上に各切断後基材５を接着させる場合には、あらかじめ、第２支持シート１３上に粘着層が設けられていればよい。また、この場合、確実に各切断後基材５と第２支持シート１３に貼り付ける為に、各切断後基材５が第２支持シート１３に載せられる部分と角度層用ロールとの間に、貼り付け用ロールが設けられていてもよい。貼り付けロールによって各切断後基材５を第２支持シート１３に押し付けることにより、確実に各切断後基材５を接着させることができる。

（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態について説明する。

図７は、本実施形態に係る角度層用ロール製造装置を示す概略図である。本実施形態では、第１の実施形態に対し、巻き取り機構４を支持する支持テーブル２２が追加されている。その他の点については、第１の実施形態と同様の構成を採用することができるので、詳細な説明は省略する。

支持テーブル２２は、巻き取り機構４を、鉛直方向に沿う中心軸ｃ１周りに回転可能となるように、支持している。

図８は、巻き取り機構４を上方から見たときの概略図である。尚、図８において、支持テーブル２２の図示は省略されている。図８に示されるように、本実施形態では、支持テーブル２２によって、巻き取り機構４の向きを変えることができる。すなわち、第２支持シート１３の巻き出し方向を、変更することが可能である。従って、切断機構３による切断方向（第２方向）と、第２支持シート１３の巻き出し方向とを調節することにより、角度層用ロール９によって巻き取られる各切断後基材５の繊維方向を、所望する向きになるように、調整することができる。

（第３の実施形態）
続いて、第３の実施形態について説明する。

図９は、本実施形態に係る角度層用ロール製造装置１０を示す図である。図９に示されるように、角度層用ロール製造装置１０は、巻き付け機構１５、切断機構１６、及び巻き取り機構１７を備えている。

巻き付け機構１５は、材料ロール２に巻かれた材料シート６を、円柱部材に巻き付け機能を有している。図１０は、巻き付け動作を示す概略図である。図１０に示されるように、円柱部材１８が延びる方向が、第２方向として示されている。図１０に示されるように、巻き付け機構１５は、円柱部材１８に、材料シート６を螺旋状に巻き付ける。この際、材料シート６は、重ならないように、かつ、隙間が生じないように、巻き付けられる。

切断機構１６は、円柱部材１８に巻き付けられた材料シート６を、切断する機能を有している。図１１は、切断機構１６による動作を示す概略図である。図１１に示されるように、巻きつけられた材料シート６は、第２方向に沿う切断線に沿って、切断される。これにより、複数の切断後基材５が得られる。

図１２は、切断後の材料シート６を示す図である。図１２に示されるように、複数の切断後基材５は、第２方向に沿って隙間なく並べられることになる。また、このとき、各切断後基材５における繊維方向（第１方向）は、第２方向とは異なる方向になる。

巻き取り機構１７は、複数の切断後基材５を巻き取る機能を有している。巻き取り機構１７は、第２方向に沿って、複数の切断後基材５を巻き取る。この際、既述の実施形態と同様に、複数の切断後基材５は、第２支持シート１３上に支持され、巻き取られる。これにより、既述の実施形態と同様、繊維方向が巻き取り方向とは異なる方向となるように、ＵＤ材を巻き取ることが可能である。

尚、繊維方向と巻き取り方向（第２方向）とが成す角度は、材料シート６の幅と、円柱部材１８の太さとによって、決定される。従って、円柱部材１８として、太さが異なる複数の部材を用意しておき、使用する円柱部材１８の太さを適宜選択することにより、繊維方向と巻き取り方向とが成す角度を調節することが可能である。

１ 繊維強化基材
２ 材料ロール
３ 切断機構
４ 巻き取り機構
５ 切断後基材
６ 材料シート
７ 第１巻取りロール（巻き出し機構）
８ 第２支持シートロール
９ 角度層用ロール
１０ 角度層用ロール製造装置
１１ 第１支持シート
１２ ＵＤ材
１３ 第２支持シート
１４ 剥離ロール
１５ 巻き付け機構
１６ 切断機構
１７ 巻き取り機構
１８ 円柱部材
１９ 材料ロール支持機構
２０ 第２支持シートロール支持機構
２１ 角度層用ロール支持機構
２２ 支持テーブル

Claims (11)

1. 第１方向に沿って延びる材料シートが巻かれた材料ロールから、前記材料シートを巻き出す、巻き出し機構と、
   前記巻き出された材料シートを、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って切断し、複数の切断後基材を得る、切断機構と、
   前記複数の切断後基材を、前記複数の切断後基材が前記第２方向に沿って並ぶように巻き取る、巻き取り機構と、
   剥離機構と、
   を具備し、
   前記材料シートは、
   第１支持シートと、
   前記第１支持シート上に支持されたＵＤ材とを備え、
   前記ＵＤ材料の繊維方向は、前記第１方向であり、
   前記切断機構は、前記ＵＤ材を切断し、前記第１支持シートを切断しないように構成されており、
   前記剥離機構は、前記複数の切断後基材の各々から前記第１支持シートを剥離させる、剥離ロールを備え、
   前記巻き出し機構は、前記剥離された第１支持シートを巻き取ることにより、前記材料シートを巻き出すように構成され、
   前記剥離ロールは、第１支持シートが剥離された前記各切断後基材を、前記巻き取り機構上に搬送するように、構成されている
   角度層用ロールの製造装置。
2. 請求項１に記載された角度層用ロールの製造装置であって、
   前記剥離ロールは、前記各切断後基材が前記剥離ロール上を搬送されるように構成されている
   角度層用ロールの製造装置。
3. 請求項１又は２に記載された角度層用ロールの製造装置であって、
   前記巻き取り機構は、第２支持シートが巻かれた第２支持シートロールから、前記第２支持シートを巻き出し、巻き取るように構成され、
   前記剥離ロールは、前記各切断後基材が、前記巻き出された第２支持シート上に載せられるように、前記各切断後基材を搬送する
   角度層用ロールの製造装置。
4. 請求項３に記載された角度層用ロールの製造装置であって、
   更に、
   前記巻き取り機構を支持する支持機構
   を具備し、
   前記支持機構は、前記第２支持シートの巻き出し方向が可変になるように、回転可能に前記巻き取り機構を支持する
   角度層用ロールの製造装置。
5. 第１方向に沿って延びる材料シートが巻かれた材料ロールを、巻き出すステップと、
   前記巻き出された材料シートを、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って切断し、複数の切断後基材を得るステップと、
   巻き取り機構により、前記複数の切断後基材を、前記複数の切断後基材が前記第２方向に沿って並ぶように巻き取るステップと、
   を具備し、
   前記材料シートは、
   第１支持シートと、
   前記第１支持シート上に支持されたＵＤ材とを備え、
   前記ＵＤ材の繊維方向は、前記第１方向であり、
   前記複数の切断後基材を得るステップは、前記ＵＤ材を切断し、前記第１支持シートを切断しないように、切断を行うステップを含み、
   前記巻き出すステップは、
   剥離ロールにより、前記複数の切断後基材の各々から前記第１支持シートを剥離させるステップと、
   前記剥離された第１支持シートを巻き取るステップと、
   前記剥離ロールにより、前記各切断後機材を前記巻き取り機構上へ搬送するステップとを備えている
   角度層用ロールの製造方法。
6. 請求項５に記載された角度層用ロールの製造方法であって、
   前記搬送するステップは、剥離ロールが、前記各切断後基材を支持しながら搬送するステップを含んでいる
   角度層用ロールの製造方法。
7. 請求項５又は６に記載された角度層用ロールの製造方法であって、
   前記巻き取り機構は、第２支持シートが巻かれた第２支持シートロールから、前記第２支持シートを巻き出し、巻き取るように構成され、
   前記搬送するステップは、前記剥離ロールにより、前記各切断後基材が前記巻き出された第２支持シート上に載せられるように、前記各切断後基材を搬送するステップを含んでいる
   角度層用ロールの製造方法。
8. 第１方向に沿って延びる材料シートを、円柱部材に、らせん状に巻きつける、巻き付け機構と、
   前記巻き付けられた材料シートを、前記円柱部材が延びる第２方向に沿って切断し、複数の切断後基材を得る、切断機構と、
   前記複数の切断後基材を、前記第２方向に沿って巻き取る、巻き取り機構と、
   を具備し、
   前記材料シートは、
   第１支持シートと、
   前記第１支持シート上に支持されたＵＤ材とを備え、
   前記ＵＤ材の繊維方向は、前記第１方向である
   角度層用ロールの製造装置。
9. 請求項８に記載された角度層用ロールの製造装置であって、
   前記巻き付け機構は、前記材料シートを、重ならず、且つ、隙間が生じないように、巻き付けるように構成されている
   角度層用ロールの製造装置。
10. 第１方向に沿って延びる材料シートを、円柱部材に、らせん状に巻きつけるステップと、
    前記巻き付けられた材料シートを、前記円柱部材が延びる第２方向に沿って切断し、複数の切断後基材を得るステップと
    前記複数の切断後基材を、前記第２方向に沿って巻き取るステップと、
    を具備し、
    前記材料シートは、
    第１支持シートと、
    前記第１支持シート上に支持されたＵＤ材とを備え、
    前記ＵＤ材の繊維方向は、前記第１方向である
    角度層用ロールの製造方法。
11. 請求項１０に記載された角度層用ロールの製造方法であって、
    前記巻き付けるステップは、前記材料シートを、重ならず、且つ、隙間が生じないように、巻き付けるステップを含んでいる
    角度層用ロールの製造方法。

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