JP2014519995A - 分割された圧密ローラを有する繊維塗布ヘッド - Google Patents

Abstract

本発明は、複合材料からなる部品を製造するための繊維塗布装置に備えられる繊維塗布ヘッドに関するものであり、軸棒に並べて取り付けられた複数の独立したローラ部材（３）を有する圧密ローラを備えている。各ローラ部材は、上記軸棒を貫挿することにより上記ローラ部材を上記軸棒に取り付けるための管状の中心部（３１）と、円筒状の外周面を有する管状の周辺部（３２）と、上記中心部の外表面（３１ａ）と上記周辺部の内表面（３２ｂ）との間に配置された、１または複数の湾曲した板バネ（４０）とを備えている。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、複合材料からなる部品を製造する繊維（ファイバ）塗布装置のための繊維塗布ヘッドに関するものである。より具体的には、複数の独立したローラ部材からなる、いわゆる圧密ローラを備えたヘッドに関するものである。

従来、乾燥したリボン状、または熱硬化型樹脂あるいは熱可塑性樹脂が含浸されたリボン状の幅が広い連続する複数の帯状の平坦な繊維（特に複数のカーボンフィラメントあるいはカーボンの糸からなるカーボン繊維）をレイアップツール（例えば雄型あるいは雌型の型）に接触させることにより塗布する繊維プレースメント装置（一般に繊維プレースメント装置と呼ばれている）が知られている。

これらの装置は、複数の層が積層された予備的形成品を製造するために用いられる。上記各層は型の上にレイアップ法により１または複数の連続する帯状に形成される。繊維に予め樹脂を染み込ませるレイアップ法（いわゆる予め含浸された予備的形成品）の場合は、複合材料部を得るためにオーブンに通されて硬化あるいは重合させられる。乾燥繊維の場合（樹脂が予め含浸されていない場合）は、レイアップ中に繊維に粘着性を与えるために、硬化工程の前に少量の接着剤が注入あるいは含浸される。

これらの装置は、例えば特許文献ＷＯ２００６／０９２５１４に開示されているように、典型的には、繊維塗布ヘッド、上記繊維塗布ヘッドを駆動する駆動システム、繊維貯蔵手段、および、上記繊維貯蔵手段から上記塗布ヘッドへ繊維を輸送するための繊維輸送手段を備えている。

上記繊維塗布ヘッドは、典型的には、上記帯状の繊維を塗布するために型に当接させる塗布ローラ（圧密ローラとも呼ばれる）と、上記塗布ローラ上に繊維を案内する手段とを備えている。上記ヘッドは、典型的には、上記繊維を加熱するために加熱システムをさらに備えている。上記圧密ローラは、上記帯状の繊維を型の塗布面に押し付けるか、あるいは上記帯状の繊維を型の塗布面に載置し、載置された帯状の繊維間に閉じ込められた空気を次第に放出させて載置された帯状の繊維の付着を促進させる。上記加熱システムは、樹脂あるいは接着剤が注入される前に軟化させて上記帯状の繊維同士の癒着を促進させるために、帯状の繊維および／または型、あるいは上記圧密ローラの上流側ですでに塗布された帯状の繊維を圧密の直前に加熱する。

上記駆動システムは、上記塗布ヘッドを少なくとも互いに直交する３方向に駆動できるようになっている。上記駆動システムは、地面に並べて配置されるか、あるいは線形の軸上に取り付けられた、多関節構造を有し、手関節の端部に上記塗布ヘッドが固定されている標準的な六軸ロボットタイプの構成であってもよい。あるいは、上記塗布ヘッドを移動させる手関節の端部を備えた門型の直交座標ロボットであってもよい。

糸巻型にパッケージされた繊維の場合、上記繊維貯蔵手段は、典型的には巻糸軸あるいは糸巻キャビネットを備えている。上記糸巻軸は、例えば固定された標準的なロボットの場合、上記塗布ヘッドに近い地面上に配置されていてもよい。あるいは、上記駆動システムの構成要素、例えば直交座標ロボットの可動台の１つ、あるいは標準的なロボットの線形軸上を摺動する可動台などに取り付けられていてもよい。

上記帯の幅方向全体にわたって実質的に均一に圧密させるために、上記繊維塗布ヘッドは、上記塗布面（塗布面の凹凸）に適合する圧密ヘッドを備えている。

熱硬化性樹脂の場合、予め含浸された上記繊維は軟化させるために加熱される（典型的には約４０℃程度に加熱される）。上記圧密ローラは、上記温度において弾性変形可能な柔軟性を有する材料（典型的には上記表面の表面形状に適合して変形する弾性材料）であることが好ましい。

熱可塑性樹脂の場合、予め含浸された繊維は、少なくとも当該樹脂の溶融温度以上の温度、すなわち、ナイロン系の樹脂の場合には約２００℃以上、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）系の樹脂の場合には４００℃以上に加熱されている必要がある。このように高温になるので、上記繊維塗布ヘッドは耐熱性を有する金属製の圧密ローラを備えている。

上記塗布面に適合させるための典型的な技術がＵＳ６，３９０，１６９に開示されている。上記文献の技術では、分割（セグメント化）された圧密ヘッドは、共通の軸棒上に複数の独立したローラ部材が並べて配置される。各ローラ部材は、上記軸棒の垂直方向に互いに独立して移動可能であり、弾性手段により上記塗布面に沿って弾性的に変形する。

しかしながら、このような分割された金属製ローラの構造および実装は複雑である。

本発明の目的は、上述した欠点を解消することにある。具体的には、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂を含む様々な樹脂を塗布領域に実質的に均一に圧密させることのできる繊維塗布ヘッドを容易に設計および製造できるようにすることにある。

上記の目的のために、本発明の繊維塗布装置に用いられる繊維塗布ヘッドは、上記繊維塗布ヘッドの支持構造上の軸棒に並べて取り付けられた複数の独立したローラ部材を有する圧密ローラを備え、上記圧密ローラが回転可能に上記軸棒の端部まで配置されている。また、各ローラ部材は、上記軸棒が貫挿される内部通路を有し、硬い材質からなる軸Ａ１を有する管状の中心部と、上記ローラ部材の円筒状の外周面を構成する円筒状の外周面を有し、硬い材質からなる軸Ａ２を有する管状の周辺部と、上記中心部の外周面と上記周辺部の内周面との間に備えられる、１または複数の湾曲した板バネ（渦巻バネともいう）とを備えており、上記ローラ部材は上記中心部が上記軸棒に取り付けられており、上記ローラ部材は上記周辺部の上記外周面が塗布面に当接するようになっている。

本発明によれば、上記繊維塗布ヘッドは、分割されたローラを備え、１または複数の湾曲した板バネが、当該ローラ部材における塗布面に当接する外周面を形成する周辺部と当該ローラ部材を上記軸棒に取り付けるための中心部との間に挿入されており、上記各ローラ部材の上記周辺部は軸棒の軸に垂直な方向に互いに独立して移動可能になっている。

各板バネは、矩形形状の一端側が上記中心部の外周面に固定され、他端側が上記周辺部の内周面に当接し、上記板バネの凸面が外側を向いていることが好ましい。なお、上記他端側が上記周辺部に固定されていてもよい。

上記軸棒の軸に垂直な方向に自由に移動可能にする板バネシステムを有する上記のローラ部材により、容易に設計および実装が可能な圧密ローラを得ることができる。

本発明にかかるローラを備えた装置は、合成繊維、天然繊維、複合繊維（ハイブリッド繊維）、非複合繊維、合成分野で一般に用いられているガラス繊維、炭素繊維（カーボン繊維）、石英繊維、アラミド繊維などを含む様々な繊維と組み合わせることにより、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を含む様々な種類の樹脂に適用できる可能性を有している。

なお、各板バネは、上記中心部の外表面から実質的に接線方向に延伸し、かつ上記周辺部の内表面から実質的に接線方向に延伸することが好ましい。

また、複数の板バネを備える場合、上記の管状部分の外周面上に等間隔で固定されることが好ましい。

また、上記各ローラ部材は同一の構成であることが好ましい。

また、各ローラ部材が、複数の湾曲した板バネを有していてもよい。また、この場合、湾曲した各板バネが上記中心部の外周の１／４周以上延伸していることが好ましく、１／３周以上延伸していることがより好ましい。すなわち、上記板バネが上記中心部に固定されている位置から当該板バネが上記周辺部に固定されている位置までの角度である所謂板バネ角度が、９０°以上であることが好ましく、１２０°以上であることがより好ましい。また、全ての板バネが上記中心部の周辺部の外周の１周以上延伸していてもよい。すなわち、上記板バネ角度の合計が３６０°以上であってもよい。例えば、３つの同一の弾性を有する板バネを用いる場合、各板バネが少なくとも１／３周以上延伸している構成としてもよい。

また、湾曲した各板バネが上記周辺部の１／３周以上延伸していてもよい。

また、各ローラ部材が、上記中心部の外周の１周以上延伸している単一の板バネを備えていてもよい。上記板バネは、非接触のコイルを有する平坦な渦巻きバネであってもよい。上記ローラ部材が休止状態（当該ローラ部材に外力が作用していない状態）の場合、上記中心部に固定された端部および上記周辺部に固定された端部を除いて、上記板バネは上記中心部の外周面にも上記周辺部の内周面にも当接せず、上記板バネが複数周巻かれている場合には、当該板バネは当該板バネ自身の他の周回部分に当接しない。上記板バネは、全ての放射方向について同一の強度を有している。また、湾曲した上記板バネは、２周以下、すなわち、上記中心部から完全に１周巻かれた第１部分と、それに続く１周未満（例えば上記中心部の１／２周未満）だけ巻かれた第２部分とを備えた構成であってもよい。

また、上記板バネの厚さは、上記中心部および上記周辺部の厚さと同じであってもよい。

また、湾曲した上記板バネは上記中心部に固定されており、上記中心部と一体構造であってもよい。

また、上記各板バネは上記中心部から接線方向に延伸し、上記中心部は、当該中心部に対する上記板バネの接続部に生じる応力集中を緩和するために、当該接続部に実質的に円形の穴を有していてもよい。

また、上記各板バネは、上記中心部および上記周辺部とは分離した部材で形成され、上記中心部に例えば嵌め込み方式などの接続システムにより固定されていてもよい。

また、上記周辺部は、例えばＵ字型の断面を有しており、上記中心部と分離した部材により形成されている構成であってもよい。

また、湾曲した上記各板バネは、一端側が上記中心部の外周面に固定されており、他端側が上記周辺部の内周面に摺動可能に当接する構成であってもよい。上記各板バネは、上記ローラ部材が休止状態のときに上記内周面に弾性的に当接することが好ましい。上記周辺部が上述したＵ字型を有している場合、上記板バネは上記Ｕ字型の両側面の間に配置されていてもよい。

また、各ローラ部材について、上記板バネが上記中心部および上記周辺部に固定されており、上記周辺部、上記中心部、および上記板バネが一体構造であり、上記板バネは１枚の硬い材料からなるディスクに１または複数箇所の切削加工を施すことによって得られたものであってもよい。また、上記周辺部は、当該周辺部と上記板バネとの接続部に生じる応力集中を制限するために、１または複数の円形の穴を有していることが好ましい。

また、各ローラ部材は、上記周辺部の上記中心部に対する半径方向の移動を制限するための規制手段を有していてもよい。

また、上記規制手段は、各ローラ部材について少なくとも１つ設けられた、上記中心部および／または上記軸棒に固定された硬い材料からなるディスクであってもよい。上記規制手段は、上記周辺部の内周面の円形部分（例えば上記周辺部における上記Ｕ字型部分の側壁の１つの自由端）に当接するように設けられていてもよい。

また、上記ローラ部材は、１または複数の硬い材料からなる構成であってもよく、１または複数の金属部材からなる耐熱性のローラ部材であってもよく、１または複数の金属部材からなる金属製ローラ部材であってもよい。

また、本発明の繊維塗布装置は、圧密ローラと上記圧密ローラに繊維（好ましくは複数の帯状の連続する繊維）を案内する手段とを有する上述した繊維塗布ヘッドと、上記繊維塗布ヘッド、繊維貯蔵手段、および上記繊維貯蔵手段から上記塗布ヘッドへ繊維を運搬する繊維運搬手段を移動させる駆動システムとを備えていることを特徴としている。

また、本発明は、上述した繊維塗布ヘッドに用いられる圧密ローラに関するものである。

本発明をより理解しやすいように、また本発明の目的、詳細、特徴、および利点をより明らかにするために、以下では図面を参照しながら本発明の具体歴な実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明のヘッドにより非平面である塗布面に帯状の繊維を塗布している状態を示す概略図である。

図２は、図１のヘッドに備えられる第１実施例にかかる圧密ローラの概略図であり、この圧密ローラは単一の板バネを有する所謂モノブロックのローラ部材からなる。

図３は、上記ローラ部材における上記周辺部の半径方向への移動を示す図１の構成の側面図である。

図４は図２に示したローラのローラ部材の断面図である。

図５および図６は、２つの変形例にかかる単一の板バネを備えたモノブロックのローラ部材の概略側面図である。

図７は、第２実施例にかかる複数の板バネを備えたモノブロックのローラ部材の側面図である。

図８は、変形例にかかる複数の板バネを備えたモノブロックのローラ部材の側面図である。

図９は、第３実施例にかかるローラ部材の概略図であり、このローラ部材は複数の互いに異なる部材からなる複数の板バネを有している。

図１０は、図９に示したローラ部材を構成する各部材の関連を示す概略図である。

図１１は、図９の示したローラ部材の休止状態における側面図である。

図１２は、図１１に示したＸＩＩ−ＸＩＩ断面の断面図である。

図１３は、図１１に示したローラ部材における当該ローラ部材が塗布面に当接しているときの側面図である。

図１４は、図９に示したローラ部材に備えられる部材の側面図である。

図１５および図１６は、それぞれ第３実施例にかかるローラ部材の側面図および正面図である。

図１７は、図１６に示したＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面の断面図である。

図１８は、図１５に示したローラ部材に備えられる中心部の側面図である。

図１〜図３に示すように、繊維塗布ヘッド（繊維プレースメントヘッド）１は、繊維案内部材（繊維ガイド部材）と圧密ローラ２とを備えている。上記案内部材は、上記ヘッドに入っている繊維を帯状の形態で上記圧密ローラへ案内する。上記の帯状の繊維は実質的に連続するように並行に配置されている。六軸ロボットタイプの多関節アーム等の適切な駆動システム（図示せず）によって上記ヘッドを動かすことにより、上記圧密ローラは、レイアップツール９の塗布面９１に当接し、上記の帯状の繊維が塗布される。

本発明の上記圧密ローラは、図３に符号３ａ〜３ｈで示したように、軸Ｂの軸棒８上に互いに並行に配置された複数の独立したローラ部材３（例えば８個のローラ部材）を備えている。

上記ローラは上記繊維塗布ヘッドの支持構造に接続された上記軸棒の端部近傍まで配置されている。上記軸棒８は、例えば、断面が円形である硬い管状の中心部（例えば金属など）を有する中空部材であり、当該軸棒８の端部は当該軸棒８を軸Ｂ周りに回転可能に支持するためのベアリングを介して上記支持構造に取り付けられている。

図４に示したように、各ローラ部材３は、硬い管状の中心部３１と、硬い管状の周辺部３２とを備え、これら各部は同心円状に配置され、互いに板バネ４０によって弾性的に接続されている。上記ローラ部材に外力が作用していない休止状態では、中心部３１の軸Ａ１および上記周辺部の軸Ａ２は一致している。

上記中心部３１は、断面が円形である内部通路３１ｂを有しており、この内部通路３１ｂを介して上記ローラ部材が上記軸棒に回転可能に取り付けられている。あるいは、各ローラ部材がベアリングシステム（典型的にはボールベアリング）を介して上記軸棒に取り付つけられていてもよい。

管状の周辺部３２は円筒状の外表面３２ａを有しており、この外表面３２ａを介して上記ローラ部材が上記塗布面に当接する。

湾曲した、あるいは螺旋状の板バネ４０は、非接触のコイルを有する平坦なぜんまい型であり、部分的には矩形形状であり、一端側が中心部３１の外表面３１に取り付けられ、他端側が周辺部３２の内表面３２ａに取り付けられている。上記板バネは、凸面側が外側、すなわち上記中心部の軸Ａ１と反対側（上記周辺部の内表面側）を向くように配置されている。

上記板バネは、上記中心部の外表面３１ａから実質的に接線方向に延伸する第１の主コイル４１と、１／３回転以上延伸する第２の不完全コイル（部分コイル）４２とを備えており、上記中心部の周囲に少なくとも１周以上延伸している。上記部分コイルは、上記周辺部から実質的に接線方向に延伸している。

上記板バネの上記中心部に対する取り付け位置（あるいは領域）と上記周辺部に対する取り付け位置（あるいは領域）との成す角度βは、約１２０°である。

本実施例では、上記板バネを形成するために上記内部通路と螺旋状の溝５とを生成するための切削加工が成された２つの対向する主面を有する厚さｅの金属製ディスクから、単一部材からなる所謂モノブロックのローラ部材を形成する。上記溝部の半径方向の幅あるいは高さは両端部を除いて略均一であり、上記板バネは全方位において半径方向の厚さが実質的に同じになっている。

変形例として、上記溝部の両端部に、当該両端部に生じる応力集中を緩和して当該両端部が裂ける危険性を低減するための円形の穴部（図示せず）を形成してもよい。

上記ローラ部材は、上記軸棒に取り付けられており、各ローラ部材同士の対向する主面は実質的に平坦であり、ローラ部材同士の間にスペーサが挿入されていてもよい。不均衡を緩和あるいは排除するために、上記各ローラ部材は、全ローラ部材の重心が上記軸棒の軸Ｂに沿って配置されるように上記軸棒に対して互いにオフセットした角度で取り付けられる。２つの隣接するローラ部材同士の間を保持する手段（例えば上述したスペーサなど）により、上記のオフセットした角度が維持される。あるいは、各ローラ部材の上記中央部および上記周辺部に、各ローラ部材の重心が実質的に軸Ｂに沿うように適切な孔を設けてもよい。

上記の分割された圧密ローラは、図３に示すように、塗布面の湾曲状態の変化に適合し、配置された上記の帯状部分の全体を実質的に均一な圧力で塗布することができる。上記ヘッドの上記塗布面への圧密力の影響により、上記板バネが弾性変形し、上記各ローラ部材の上記周辺部３２が半径方向に移動し、当該周辺部３２の軸Ａ２は上記軸棒の軸Ｂに対して相対的に移動する。

上記中心部３１の半径方向の最大移動距離は、上記板バネにおける上記第１のコイル４１の中心部３１に対する接続部によって規定され、上記第１のコイル４１はそれ自体が当該第１のコイル４１と周辺部３２との間に配置された第２のコイル４２を介して周辺部３２との接続部になっている。

図５および図６は、中心部１３１，２３１と周辺部１３２，２３２とが２つ以上のコイル部を含む単一の板バネコイルにより互いに接続された、モノブロックのローラ部材１０３，２０３に関する２つの変形例を示している。図５のローラ部材１０３は、板バネ１４０を備えている。この板バネ１４０は、４周をわずかに超えるコイル部を有している。すなわち、板バネ１４０は、４周の完全なコイル部１４１〜１４４と、角度βが約２０°を超えるように延伸する部分コイル部１４５とを有している。図６のローラ部材２０３は、板バネ２０４を備えている。この板バネ２０４は、２周をわずかに超えるコイル部を有している。すなわち、板バネ２０４は、２周の完全なコイル部２４１，２４２と、角度βが約２０°を超えるように延伸する部分コイル部２４３とを有している。ローラ部材１０３，２０３は、１枚のディスクから形成された一体構造を有しており、上記板バネは溝１０５，２０５を形成することによって得られている。

図７は、中心部３３１と周辺部３３２とが複数の板バネ３４０によって互いに接続された、第２実施例にかかるモノブロックのローラのローラ部材３０３を示している。各板バネは中心部３３１の１／２周以上の長さを有し、当該板バネの上記中心部に対する固定領域と上記周辺部の内面に対する固定領域との成す角度αが１８０°以上（例えば２１０°）になっている。上記ローラ部材は、同一の板バネを３つ備えており、これら３つの板バネは互いに等角な角度で配置されている。各板バネは、当該各板バネの上記周辺部に対する固定点の成す角度が１２０°になるように配置されている。ローラ部材３０３は、１枚のディスクから一体的に形成されており、上記板バネは複数の切り抜き部を形成することによって得られている。

図８は、中心部４３１と周辺部４３２とが６個の同一の板バネ４４０によって接続された、他の実施例にかかるモノブロックのローラのローラ部材４０３を示している。上記の６個の板バネ４４０は、上記中心部に対する互いの固定点の成す角度が６０°になるように配置されている。各板バネは、中心部４３１の１／４周以上の長さを有しており、上記角度αは９０°以上（例えば１００°）に設定されている。ローラ部材４０３は、１枚のディスクから一体的に形成されており、上記板バネは複数の切り抜き部を形成することによって得られている。

図９〜１４は、第３実施例にかかるローラのローラ部材５０３を示している。

上記ローラ部材は、軸Ａ１の中心部５３１と軸Ａ２の周辺部５３２とが複数の板バネ５４０（図示した実施例では５個）によって互いに接続された構成を有している。これら各板バネは、上記中心部に固定されており、上記板バネと上記中心部とが第１金属部分を構成している。上記周辺部は、上記の第１金属部分とは異なる第２金属部分を形成している。

周辺部５３２は、円筒状の外表面５３２ａによって外表面が形成されたベース部５３２１と、上記ベース部から半径方向内側に延伸する２つの側面部５３２２とを有する、断面が略Ｕ字型であるリング状の形状を有している。上記外表面５３２ａにより、上記ローラ部材が上記塗布面に接触するようになっている。

中心部５３１は、円筒状の内部通路５３１ｂを有しており、板バネは上記中心部の外表面から接線方向に延伸している。各板バネは、中心部５３１の約１／３周以上延伸しており、上記角度αは上記板バネの上記中心部に対する固定領域と当該板バネの自由端５４０ａとの成す角度が約１５０°になっている。上記の５個の板バネは、上記板バネの上記中心部に対する固定点同士の成す角度が７２°になるように、外表面５３１ａに互いに等角度で配置されている。

板バネ５４０および中心部５３１を形成する上記第１部分は、周辺部５３２を形成する第２部分内に組み込まれる。上記板バネの端部は、上記周辺部の２つの側面５３２２の間に配置されており、上記ベース部５３２１の内表面によって形成される上記周辺部の円筒状の内表面５３２ｂに対して実質的に接線方向に沿って配置されている。

中心部５３１は、上記板バネと上記中心部との接続領域に、当該接続領域に応力集中が生じて裂けるしまう危険性を低減するために、円形の穴５３１ｃを備えている。

図１１に示すように、上記周辺部と上記中心部とは同軸に配置されている。上記板バネは上記周辺部の内表面５３２ｂに弾性的に接触している。ローラ部材が接触面に対して押し付けられると、図１３に示すように、上記板バネは上記周辺部の半径方向に移動し、中心部の軸Ａ１が周辺部の軸Ａ２に対して相対的に移動する。

上記中心部の半径方向への移動を規制して上記板バネの過度の弾性変形が生じることを防止するために、２つの環状のディスク５０７を各ローラ部材の両側に配置する。各ディスクは、上記ローラの上記軸棒に取り付けるための内部通路５０７ｂと、上記周辺部の側面の環状エッジ５３２２ａに当接する外周エッジ５０７ａとを備えている。上記ディスクの外径は、図１１に示すように、上記ローラ部材が休止状態のときに外周エッジ５０７ａが上記側面の外周エッジから離間するように設定される。上記中心部の半径方向についての最大移動距離は、図１３に示すように、上記周辺部の上記両側面に対する上記ディスクの接触によって規制される。いわゆる接触位置では、全ての板バネは上記周辺部に対して弾性的に接触する状態に維持される。上記ローラ部材は２つの連続するローラ部材間のディスクに上記軸棒を挿入することにより、上記軸棒に取り付けられる。ディスクの厚さは、２つの連続するローラ部材間に挿入された各ディスクが各ローラ部材の側面に当接するように設定される。各ディスクは、ローラ部材の上記中心部に対して、ねじ等の回転によって固定する方法で取り付けられることが好ましい。

このように取り付けられた上記ディスクは、上記板バネが上記周辺部に支持されている位置において、上記周辺部と上記板バネとの間を移動可能になっている。この移動により、上記ディスクの端部に応力集中が生じることを防止するとともに、特に上記ヘッドが上記塗布面に実質的に平行に回転している期間中に、上記各ローラ部材の周辺部の回転速度を異ならせることができる。上記ディスクの端部は、上記の移動を促進するように、内側に曲げられていてもよい。

あるいは、上記周辺部のＵ字型部分を、略Ｔ字型の部分を有し、Ｔ字の足の部分が半径方向内側を向いている構成に置換することにより、周辺部と中心部との軸方向の移動を規制するようにしてもよい。上記板バネの各端部は、上記Ｔ字の横棒部分の内面側に対向する面に、上記Ｔ字の足の部分が通され、上記足のいずれかの側面を支持する溝を有している。

図１５〜図１８は、第３実施例にかかるローラ部材６０３を示している。

ローラ部材６０３は、断面が略Ｕ字型であるリング形状を有する中心部６３１と、周辺部６３２と、中心部６３１と周辺部６３２とを接続する複数の板バネ６４０（典型的には６個の板バネ）とを有している。中心部６３１の軸はＡ１であり、周辺部６３２の軸はＡ２である。ローラ部材６０３が上述したローラ部材と異なる点は、各板バネ６４０が上記中心部を構成する部分と分離している点である。各板バネは一端側が上記中心部に嵌め込みにより固定されている。各板バネは、端部６４６に突起部を有しており、この突起部が、中心部６３１ａの外表面における当該端部６４６に対応する位置設けられた当該突起部に対応する形状の溝６３１ｄに嵌め込まれる。この実施例では、上記溝は主面の両側に開口しており、上記板バネは上記主面の１方から上記溝に横向きに嵌め込まれる。上記各板バネは、上記中心部に対して所定の角度間隔（互いの角度が６０°）になり、角度αが約１２０°を超えるように取り付けられている。上述したものと同様に、上記板バネの端部は上記周辺部の両側面６３２２の間に入れられており、上記周辺部のベース部６３２１の内面６３２ｂに当接している。ディスク６０７は、外端面６０７ａが上記側面６３２２ａの端部に当接するように配置されており、上記板バネを溝６３１ｄ内に維持するために用いられる。この実施例では、上記板バネとして、上記中心部および上記周辺部に用いられている材質（典型的には金属）とは異なる、上記板バネに特に適した材質（典型的には金属）を用いることができる。

本発明についていくつかの具体的な実施例に基づいて説明したが、これらの実施例は本発明を制限するものではなく、上述した手段と等価な技術やそれらを組み合わせた技術も本発明の範疇に含まれる。

本発明のヘッドにより非平面である塗布面に帯状の繊維を塗布している状態を示す概略図である。 図１に示したヘッドに備えられる第１実施例にかかる圧密ローラの概略図であり、この圧密ローラは単一の板バネを有する所謂モノブロックのローラ部材からなる。 上記ローラ部材における上記周辺部の半径方向への移動を示す図１の構成の側面図である。 図２に示したローラのローラ部材の断面図である。 変形例にかかる単一の板バネを備えたモノブロックのローラ部材の概略側面図である。 変形例にかかる単一の板バネを備えたモノブロックのローラ部材の概略側面図である。 第２実施例にかかる複数の板バネを備えたモノブロックのローラ部材の側面図である。 変形例にかかる複数の板バネを備えたモノブロックのローラ部材の側面図である。 第３実施例にかかるローラ部材の概略図であり、このローラ部材は複数の互いに異なる部材からなる複数の板バネを有している。 図９に示したローラ部材を構成する各部材の関連を示す概略図である。 図９の示したローラ部材の休止状態における側面図である。 図１１に示したＸＩＩ−ＸＩＩ断面の断面図である。 図１１に示したローラ部材における当該ローラ部材が塗布面に当接しているときの側面図である。 図９に示したローラ部材に備えられる部材の側面図である。 第３実施例にかかるローラ部材の側面図および正面図である。 第３実施例にかかるローラ部材の側面図および正面図である。 図１６に示したＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面の断面図である。 図１５に示したローラ部材に備えられる中心部の側面図である。

Claims (17)

1. 繊維塗布装置に用いられる繊維塗布ヘッド（１）であって、
   軸棒（８）に並べて取り付けられた複数の独立したローラ部材（３，１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３）を有する圧密ローラ（２）を備え、
   上記各ローラ部材は、
   上記軸棒を貫挿することにより当該ローラ部材を上記軸棒に取り付けるための管状の中心部（３１，１３１，２３１，３３１，４３１，５３１，６３１）と、
   円筒状の外周面を有する管状の周辺部（３２，１３２，２３２，３３２，４３２，５３２，６３２）と、
   上記中心部の外表面（３１ａ，５３１ａ，６３１ａ）と上記周辺部の内表面（３２ｂ，５３２ｂ，６３２ｂ）との間に配置された、１または複数の湾曲した板バネ（４０，１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０）とを備えていることを特徴とする繊維塗布ヘッド。
2. 上記板バネ（４０，１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０）は、凸面が外側を向いていることを特徴とする請求項１に記載の繊維塗布ヘッド。
3. 上記各板バネ（４０，１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０）は、上記中心部（３１，１３１，２３１，３３１，４３１，５３１，６３１）の上記外表面から実質的に接線方向に延伸、および／または、上記周辺部（３２，１３２，２３２，３３２，４３２，５３２，６３２）の上記内表面から実質的に接線方向に延伸していることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維塗布ヘッド。
4. 上記各板バネ（４０，１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０）は、上記中心部（３１，１３１，２３１，３３１，４３１，５３１）に固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッド。
5. 上記各ローラ部材は、上記軸棒（８）に回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッド。
6. 上記各ローラ部材（３０３，４０３，５０３，６０３）は、複数の湾曲した板バネ（３４０，４４０，５４０，６４０）を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッド。
7. 湾曲した上記各板バネ（３４０，５４０，６４０）は、上記周辺部の周長の１／３以上の長さであることを特徴とする請求項６に記載の繊維塗布ヘッド。
8. 上記各ローラ部材（４，１０３，２０３）は、１周以上巻かれた単一の板バネからなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッド。
9. 湾曲した上記板バネ（４０，１４０，２４０，３４０，４４０，５４０）は、上記中心部（３１，１３１，２３１，３３１，４３１，５３１）に固定されており、上記中心部と一体構造であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッド。
10. 上記各板バネは上記中心部から接線方向に延伸しており、上記中心部は、上記板バネと当該中心部との接続部に、当該接続部に生じる応力集中を緩和するための実質的に円形の穴（５３１ｃ）を備えていることを特徴とする請求項９に記載の繊維塗布ヘッド。
11. 上記各板バネ（６４０）は、上記中心部（６３１）および上記周辺部（６３２）と分離した部材からなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッド。
12. 上記周辺部（５３２，６３２）は、上記中心部（５３１，６３１）と分離した部材からなることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッド。
13. 湾曲した上記各板バネ（５４０，６４０）は、一端側が上記中心部の外周面に固定されており、上記周辺部の内表面に対して摺動可能に当接していることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッド。
14. 上記各ローラ部材（３，１０３，２０３，３０３，４０３）、上記周辺部、上記中心部、および上記板バネは一体構造を有しており、上記板バネは固体材料からなるディスクに１または複数箇所の切欠部を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の繊維塗布ヘッド。
15. 上記各ローラ部材は、上記周辺部の上記中心部に対する半径方向の移動を制限するための規制部材（５０７，６０７）を備えていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッド。
16. 上記規制部材は、上記各ローラ部材について少なくとも１枚のディスク（５０７，６０７）からなり、上記周辺部の上記内周面の円形部分に当接可能に備えられていることを特徴とする請求項１３および１５に記載の繊維塗布ヘッド。
17. 圧密ローラと上記圧密ローラに繊維を案内する手段とを備えた繊維塗布ヘッドを有する繊維塗布装置であって、
    請求項１から１６のいずれか１項に記載の繊維塗布ヘッドを備えていることを特徴とする繊維塗布装置。

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