JP2015089647A - プリプレグシート自動積層装置、及びプリプレグシート積層方法 - Google Patents

プリプレグシート自動積層装置、及びプリプレグシート積層方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体（被積層体）の位置ずれを抑制することで、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性を向上可能なプリプレグシート自動積層装置、及びプリプレグシート積層方法を提供することを目的とする。【解決手段】積層シート１６のうち、第１のローラ５２の前段に位置する第１の領域Ｃ１定領域）において、被積層体１２の上面１２ａに積層された半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成する温度勾配形成部である冷却部２９を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維シートに樹脂を含浸させた半硬化状態とされたプリプレグシートを複数積層させることで、複数の該プリプレグシートが積層されたプリプレグ積層体を製造するプリプレグシート自動積層装置、及びプリプレグシート積層方法に関する。
従来、繊維シートに樹脂を含浸させることで構成されたプリプレグシート（ＦＲＰシート）を複数積層させることで半硬化状態（不完全硬化状態）とされたプリプレグ積層体を形成し、該プリプレグ積層体を完全硬化させた後、完全硬化したプリプレグ積層体を用いて、航空機の胴体や主翼等を製作することが行われている。
上記繊維シートを構成する繊維は、繊維方向が揃えられている。また、繊維シートに含浸させる樹脂としては、半硬化状態（不完全硬化状態）とされた紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等が用いられているため粘着性を有する。このため、プリプレグシートの一方の面には、剥離用シートが配置されている。
上記半硬化状態とされたプリプレグ積層体は、プリプレグシート自動積層装置を用いて形成される。具体的には、プリプレグシート自動積層装置は、半硬化状態とされたプリプレグシートから剥離用シートを取り除き、繊維シートの繊維方向を交差させながら複数の該プリプレグシートを一体に積層することで、半硬化状態とされたプリプレグ積層体を形成する。
このとき、積層された半硬化状態のプリプレグシート間に空気（空気溜まり）が介在すると、プリプレグシート間の密着性が低下するため好ましくない。
また、上記空気が介在された半硬化状態のプリプレグ積層体を、例えば、熱を用いて完全硬化（この場合、プリプレグシートを構成する樹脂は熱硬化性樹脂）させると、該空気（空気溜まり）が膨張して、プリプレグシート間の密着性がさらに低下してしまう。
そこで、従来、ピストン機構を有するコンパクター（プリプレグシート自動積層装置の構成要素の一部）を用いて、半硬化状態のプリプレグシート間を圧着させることで、積層された半硬化状態のプリプレグシート間に空気（空気溜まり）が介在することを抑制することが行われている。
しかしながら、半硬化状態のプリプレグシートから剥離用シートの剥離が不十分であると、剥離用シートに半硬化状態のプリプレグシートが引っ張られて、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体（言い換えれば、一層以上の半硬化状態のプリプレグシートよりなる被積層体）が浮き上がったり、該被積層体の位置が所定の位置からずれたりすることがあった。
また、ピストン機構を有するコンパクターを用いた場合、半硬化状態のプリプレグシート間の圧着が不十分な積層面が存在すると、コンパクターの並進水推力によって、上製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体（被積層体）の位置が所定の位置からずれることがあった。
従来、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体（被積層体）が位置ずれした場合、手作業により位置ずれが発生した製造途中のプリプレグ積層体（被積層体）を除去したり、再度、半硬化状態のプリプレグシートの積層処理を行ったりしていたため、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性が低下してしまう。
このため、半硬化状態のプリプレグシートから剥離用シートを剥離させやすくすることで、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体（被積層体）の位置ずれを抑制可能で、かつ積層された半硬化状態のプリプレグシート間の密着性を向上可能な技術が望まれている。
半硬化状態のプリプレグシート間の密着性を向上させることの可能な従来技術としては、例えば、特許文献１がある。
特許文献１には、カートリッジからプリプレグ（プリプレグシート）をフィードして取り出し、加熱されたコンパクションローラとの接触により加熱してタック性（粘着性）を向上させ、コンパクションローラによりプリプレグを成形治具上に押圧して積層させる技術が開示されている。
特開２００６−２８１５４８号公報
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、積層されるプリプレグ（プリプレグシート）間の粘着力を向上させることは可能であるが、剥離用シートとプリプレグとの間の粘着力も向上してしまうため、プリプレグから剥離用シートが剥がれにくくなってしまう。
これにより、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体（被積層体）が所定の位置からずれてしまうため、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性が低下するという問題が発生する。
そこで、本発明は、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体（被積層体）の位置ずれを抑制することで、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性を向上可能なプリプレグシート自動積層装置、及びプリプレグシート積層方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係るプリプレグシート自動積層装置は、繊維シートに半硬化状態の樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積層させることで、複数の前記半硬化状態のプリプレグシートが積層されたプリプレグ積層体を形成するプリプレグシート自動積層装置であって、剥離用シート及び該剥離シートの一面に貼り付けられた前記半硬化状態のプリプレグシートを含む積層シートの前記剥離用シートの他面側から前記積層シートを押圧することで、一層以上の半硬化状態のプリプレグシートよりなる被積層体の上面に、前記積層シートを構成する前記半硬化状態のプリプレグシートを積層させる第１のローラと、前記第１のローラの後段に配置され、前記被積層体の上面に積層された前記半硬化状態のプリプレグシートから前記剥離用シートが剥離する方向に該剥離用シートを案内する第２のローラと、前記積層シートのうち、前記第１のローラの前段に位置する所定領域において、前記被積層体の上面に積層された前記半硬化状態のプリプレグシートの一面から前記剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成する温度勾配形成部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、積層シートのうち、第１のローラの前段に位置する所定領域において、被積層体の上面に積層される半硬化状態のプリプレグシートの一面から剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成する温度勾配形成部を有することで、半硬化状態のプリプレグシートの一面側の温度低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシートの他面と剥離用シートの一面との界面付近の温度を低下させることが可能となる。
これにより、半硬化状態のプリプレグシートの一面の粘着力の低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシートから剥離用シートを容易に剥がすことが可能となる。
したがって、剥離用シートの剥離性の悪さに起因する被積層体（言い換えれば、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体）の位置ずれを抑制可能となるので、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性を向上させることができる。
また、積層シートのうち、所定領域に対応する部分に上記温度勾配を形成することで、例えば、ローラを用いて線接触で積層シートに温度勾配を形成する場合と比較して、剥離用シートの剥離性の悪さに起因する被積層体の位置ずれをさらに抑制することができる。
また、上記本発明の一態様に係るプリプレグシート自動積層装置において、前記所定領域は、第１の領域を含み、前記温度勾配形成部は、前記第１の領域に位置する前記剥離用シートの他面側から前記剥離用シートを冷却する冷却部であってもよい。
このように、温度勾配形成部として、所定領域のうち第１の領域に位置する剥離用シートの他面側から剥離用シートを冷却する冷却部を用いることで、剥離用シートの他面側の温度が低くなるので、半硬化状態のプリプレグシートの一面から剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成することができる。
また、上記本発明の一態様に係るプリプレグシート自動積層装置において、前記冷却部は、前記第１の領域に位置する前記剥離用シートの他面に冷風を吹き付けてもよい。
このように、第１の領域に位置する剥離用シートの他面に冷風を吹き付ける冷却部を有することで、剥離用シートの他面に結露が発生することを抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシートの一面から剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成することができる。
また、上記本発明の一態様に係るプリプレグシート自動積層装置において、前記所定領域は、前記第１の領域の前段に位置する第２の領域を含み、前記第２の領域に位置する前記半硬化状態のプリプレグシートの一面側から前記半硬化状態のプリプレグシートを加熱する第１の加熱部を有してもよい。
このように、第１の領域の前段に配置された第２の領域に位置する半硬化状態のプリプレグシートの一面側から半硬化状態のプリプレグシートを加熱する第１の加熱部を有することにより、半硬化状態のプリプレグシートの一面から剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成することができる。
また、冷却部及び第１の加熱部を有することにより、半硬化状態のプリプレグシートの一面から剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成した上で、被積層体の上面と半硬化状態のプリプレグシートの一面との粘着力を向上させることができる。
また、上記本発明の一態様に係るプリプレグシート自動積層装置において、前記第１のローラの前段に位置する前記被積層体を加熱する第２の加熱部を有してもよい。
このように、第１のローラの前段に位置する被積層体を加熱する第２の加熱部を有することで、被積層体の上面と半硬化状態のプリプレグシートの一面との粘着力を向上させることができる。
本発明の一態様に係るプリプレグシート積層方法は、繊維シートに樹脂を含浸させた半硬化状態のプリプレグシートを複数積層させることで、複数の前記半硬化状態のプリプレグシートが積層されたプリプレグ積層体を形成するプリプレグシート積層方法であって、第１のローラにより、剥離用シート及び該剥離シートの一面に貼り付けられた前記半硬化状態のプリプレグシートを有する積層シートの前記剥離用シートの他面を押圧することで、一層以上の半硬化状態のプリプレグシートよりなる被積層体の上面に、前記積層シートを構成する前記半硬化状態のプリプレグシートを積層させる積層工程と、前記積層工程後、前記第１のローラの後段に配置された第２のローラにより、前記被積層体の上面に積層された前記半硬化状態のプリプレグシートから前記剥離用シートを剥離させる剥離工程と、前記積層工程の前に、前記積層シートのうち、前記第１のローラの前段に位置する所定領域において、前記被積層体の上面に積層される前記半硬化状態のプリプレグシートの一面から前記剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成する温度勾配形成工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、積層工程の前に、積層シートのうち、第１のローラの前段に位置する所定領域において、被積層体の上面に積層される半硬化状態のプリプレグシートの一面から剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成することにより、半硬化状態のプリプレグシートの一面側の温度低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシートの他面と剥離用シートの一面との界面付近の温度を低下させることが可能となる。
これにより、半硬化状態のプリプレグシートの一面の粘着力の低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシートから剥離用シートを容易に剥がすことが可能となる。
したがって、剥離用シートの剥離性の悪さに起因する被積層体（言い換えれば、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体）の位置ずれを抑制可能となるので、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性を向上させることができる。
また、積層シートのうち、所定領域に対応する部分に上記温度勾配を形成することで、例えば、ローラを用いて線接触で積層シートに温度勾配を形成する場合と比較して、剥離用シートの剥離性の悪さに起因する被積層体の位置ずれをさらに抑制することができる。
また、上記本発明の一態様に係るプリプレグシート積層方法において、前記温度勾配形成工程では、前記所定領域のうち、第１の領域に位置する前記剥離用シートの他面側から前記剥離用シートを冷却してもよい。
このように、温度勾配形成工程において、所定領域のうちの第１の領域に位置する剥離用シートの他面側から剥離用シートを冷却することにより、剥離用シートの他面側の温度が低くなるので、半硬化状態のプリプレグシートの一面から剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成することができる。
また、上記本発明の一態様に係るプリプレグシート積層方法において、前記温度勾配形成工程では、前記第１の領域に位置する前記剥離用シートの他面に冷風を吹き付けてもよい。
このように、温度勾配形成工程において、第１の領域に位置する剥離用シートの他面に冷風を吹き付けることで、剥離用シートの他面に結露が発生することを抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシートの一面から剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成することができる。
また、上記本発明の一態様に係るプリプレグシート積層方法において、前記温度勾配形成工程では、前記所定領域のうち、前記第１の領域の前段に配置された第２の領域に位置する前記半硬化状態とされたプリプレグシートの一面側から該半硬化状態とされたプリプレグシートを加熱してもよい。
このように、所定領域のうち、第１の領域の前段に配置された第２の領域に位置する温度勾配形成工程において、半硬化状態とされたプリプレグシートの一面側から半硬化状態とされたプリプレグシートを加熱することで、半硬化状態のプリプレグシートの一面から剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成することができる。
また、上記本発明の一態様に係るプリプレグシート積層方法において、前記温度勾配形成工程では、前記第１のローラの前段に位置する前記被積層体を加熱してもよい。
このように、温度勾配形成工程において、第１のローラの前段に位置する被積層体を加熱することで、被積層体の上面と半硬化状態のプリプレグシートの一面との粘着力を向上させることができる。
本発明のプリプレグシート自動積層装置、及びプリプレグシート積層方法によれば、造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体（被積層体）の位置ずれを抑制することで、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性を向上させることができる。
本発明の第１の実施の形態に係るプリプレグシート自動積層装置の概略構成を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプリプレグシート自動積層装置の概略構成を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るプリプレグシート自動積層装置の概略構成を模式的に示す図である。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のプリプレグシート自動積層装置の寸法関係とは異なる場合がある。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプリプレグシート自動積層装置の概略構成を模式的に示す図である。図１では、ステージ１１上に載置された被積層体１２の上面１２ａに、積層シート１６を構成する半硬化状態のプリプレグシート１８を積層させている様子を模式的に示している。
図１において、Ａは図１に示すプリプレグシート積層処理を実施中におけるステージ１１の移動方向（以下、「Ａ方向」という）、Ｂは積層シート１６の送給方向（以下、「送給方向Ｂ」という）、Ｃ１は所定領域のうち、冷却部２９が冷却する第１の領域（以下、「第１の領域Ｃ１」という）をそれぞれ示している。
また、第１の領域Ｃ１は、第１のローラ５２と第２のガイドローラ２８との間に位置する領域を示している。
図１において、ノズル４８の下方に図示した矢印は、冷却部２９が剥離用シート１７を冷却している様子を示している。
図１を参照するに、第１の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置１０は、ステージ１１と、積層シート巻回用ローラ１４と、第１のガイドローラ２１と、積層シート送給部２３と、カッター２４と、第１のガイド部材２６と、第２のガイドローラ２８と、温度勾配形成部である冷却部２９と、コンパクター３１と、支持部材３３と、押さえローラ３６と、第２のガイド部材３７と、剥離用シート回収ローラ４１と、を有する。
ステージ１１は、架台（図示せず）上に配置されている。ステージ１１は、Ａ方向及びＡ方向とは反対の方向に移動可能な構成とされている。
ステージ１１は、平坦な面とされ、かつ被積層体１２が載置される被積層体載置面１１ａを有する。
被積層体１２は、一層以上の半硬化状態のプリプレグシートが積層された積層体である。被積層体１２は、積層シート１６を構成する半硬化状態のプリプレグシート１８が貼り付けられる上面１２ａを有する。
被積層体１２は、被積層体１２の下面１２ｂが被積層体載置面１１ａと接触するように、ステージ１１上に載置されている。
積層シート巻回用ローラ１４は、第１のガイドローラ２１の前段に配置されている。積層シート巻回用ローラ１４には、積層シート１６が巻回されている。
ここで、積層シート１６の構成について説明する。積層シート１６は、剥離用シート１７と、半硬化状態のプリプレグシート１８と、有する。剥離用シート１７は、半硬化状態のプリプレグシート１８が貼り付けられる一面１７ａと、一面１７ａの反対側に配置され、後述する第１のローラ５２により押圧される面である他面１７ｂと、を有する。剥離用シート１７としては、例えば、剥離紙を用いることができる。
プリプレグシート１８は、被積層体１２の上面１２ａに積層される一面１８ａと、一面１８ａの反対側に配置され、剥離用シート１７の一面１７ａに貼り付けられる他面１８ｂと、を有する。
プリプレグシート１８は、繊維シート（図示せず）と、該繊維シートに含浸させた半硬化状態の樹脂と、を有する。繊維シートとしては、例えば、ガラスクロスや炭素繊維等を用いることができる。
プリプレグシート１８を構成する樹脂としては、例えば、半硬化状態とされた熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、及びエボナイト等を用いることができる。
第１のガイドローラ２１は、積層シート巻回用ローラ１４と積層シート送給部２３との間に配置されている。第１のガイドローラ２１のローラ面は、プリプレグシート１８の一面１８ａと接触している。第１のガイドローラ２１は、積層シート巻回用ローラ１４から引き出された積層シート１６が後述する第１の送給ローラ４３と第２の送給ローラ４４との間に導くためのローラである。
積層シート送給部２３は、第１のガイドローラ２１とカッター２４との間に配置されている。積層シート送給部２３は、送給部本体４２と、第１の送給ローラ４３と、第２の送給ローラ４４と、を有する。
送給部本体４２は、第１及び第２の送給ローラ４３，４４のそれぞれを独立して回転させる回転駆動部を内蔵しており、第１及び第２の送給ローラ４３，４４を回転可能に支持している。
第１の送給ローラ４３は、積層シート１６の直下に配置されている。第１の送給ローラ４３のローラ面は、積層シート１６を構成する剥離用シート１７の他面１７ｂと接触している。
第２の送給ローラ４４は、積層シート１６の直上に配置されている。第２の送給ローラ４４のローラ面は、積層シート１６を構成するプリプレグシート１８の一面１８ａと接触している。
第１及び第２の送給ローラ４３，４４は、積層シート巻回用ローラ１４から引き出された積層シート１６を挟み込んでいる。この状態で、図１に矢印で示す方向に第１及び第２の送給ローラ４３，４４が回転することで、Ｂ方向に積層シート１６が送給される。その後、送給された積層シート１６は、第１のガイド部材２６のガイド面２６ａに到達する。
カッター２４は、積層シート送給部２３と第１のガイド部材２６との間に位置する積層シート１６を切断可能な位置に配置されている。カッター２４は、挿入される積層シート１６を所望の長さに切断する。
第１のガイド部材２６は、カッター２４の後段に配置されている。第１のガイド部材２６は、湾曲したガイド面２６ａを有する。第１のガイド部材２６は、積層シート送給部２３により送給された積層シート１６を構成する剥離用シート１７の他面１７ｂとガイド面２６ａとを接触させ、湾曲したガイド面２６ａに沿うように積層シート１６を案内することで、積層シート１６の上下面を反転させる。
これにより、積層シート送給部２３により送給された段階において、上向きであったプリプレグシート１８の一面１８ａが、第１のガイド部材２６を通過後に下向きとなるため、プリプレグシート１８の一面１８ａと被積層体１２の上面１２ａとが対向する。
第２のガイドローラ２８は、冷却部２９を構成するノズル４８と第１のガイド部材２６との間に配置されている。第２のガイドローラ２８は、積層シート１６を構成する剥離用シート１７の他面１７ｂと接触するローラ面を有する。
第２のガイドローラ２８は、積層シート１６を構成する剥離用シート１７の他面１７ｂと接触することで、被積層体１２の上面１２ａに積層シート１６を構成するプリプレグシート１８の一面１８ａが近づくように、積層シート１６を案内する。
冷却部２９は、冷却機４６と、配管４７と、ノズル４８と、を有する。冷却機４６は、空気を冷却して冷風を形成するための装置である。
配管４７は、その一方の端が冷却機４６と接続されており、他方の端がノズル４８と接続されている。配管４７は、冷却機４６で冷風をノズル４８に輸送するためのラインである。
ノズル４８は、積層シート１６のうち、第１の領域Ｃ１に位置する剥離用シート１７の上方に配置されている。ノズル４８は、剥離用シート１７から離間するように配置されている。
ノズル４８は、被積層体１２の上面１２ａにプリプレグシート１８を貼り付ける際、剥離用シート１７の他面１７ｂ側から剥離用シート１７に冷風を吹き付ける。
上記構成とされた冷却部２９は、被積層体１２の上面１２ａに半硬化状態のプリプレグシート１８を押圧して積層させる第１のローラ５２の前段に配置され、積層シート１６の第１の領域Ｃ１において、被積層体１２の上面１２ａに積層される半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配（例えば、基準温度に対して１〜２℃程度の温度勾配）を形成する温度勾配形成部として機能する。
このように、第１のローラ５２の前段であって、第２のガイドローラ２８と第１のローラ５２との間に配置された第１の領域Ｃ１に位置する積層シート１６において、被積層体１２の上面１２ａに積層される半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配（例えば、基準温度に対して１〜２℃程度の温度勾配）を形成するように、剥離用シート１７の他面１７ｂ側から剥離用シート１７を冷却する冷却部２９を有することで、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａ側の温度低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシート１８の他面１８ｂと剥離用シート１７の一面１７ａとの界面付近の温度を低下させることが可能となる。
これにより、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａの粘着力の低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシート１８から剥離用シート１７を容易に剥がすことが可能となる。
したがって、剥離用シート１７の剥離性の悪さに起因する被積層体１２（言い換えれば、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体）の位置ずれを抑制可能となるので、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性を向上させることができる。
また、積層シート１６のうち、第１の領域Ｃ１に対応する部分に上記温度勾配を形成することで、例えば、ローラを用いて線接触で積層シート１６に温度勾配を形成する場合と比較して、剥離用シート１７の剥離性の悪さに起因する被積層体１２の位置ずれをさらに抑制することができる。
コンパクター３１は、鉛直方向（上下方向）に移動可能な構成とされており、コンパクター本体５１と、第１のローラ５２と、第２のローラ５３と、を有する。
コンパクター本体５１は、第１及び第２のローラ５２，５３を回転可能に支持すると共に、第１及び第２のローラ５２，５３を独立して回転させる回転駆動部（図示せず）を内蔵している。
第１のローラ５２は、第２のローラ５３の配設位置よりも前段に配置されている。第１のローラ５２は、コンパクター本体５１の下端よりも下方に突出するように配置されている。これにより、図１に示すように、コンパクター本体５１が下方に移動した際、第１のローラ５２のローラ面は、剥離用シート１７の他面１７ｂと接触し、剥離用シート１７を介して、被積層体１２の上面１２ａにプリプレグシート１８を押圧する。このとき、ステージ１１がＡ方向に移動することで、被積層体１２の上面１２ａにプリプレグシート１８が積層される（貼り付けられる）。
第２のローラ５３は、第１のローラ５２の配設位置よりも後段に配置されている。第２のローラ５３は、第１のローラ５２よりも直径の小さいローラである。
第２のローラ５３は、コンパクター本体５１の下端から突出しない位置で、かつ被積層体１２の上面１２ａに積層された半硬化状態のプリプレグシート１８から剥離用シート１７が剥離する方向に剥離用シート１７を案内可能な位置に配置されている。
第２のローラ５３は、被積層体１２の上面１２ａに積層された半硬化状態のプリプレグシート１８から剥離用シート１７を剥離させるためのローラである。
支持部材３３は、コンパクター３１の後段に配置されている。支持部材３３は、上下方向に移動可能な構成とされている。支持部材３３には、押さえローラ３６を回転させる回転駆動部（図示せず）が内蔵されている。
押さえローラ３６は、支持部材３３の下端から突出するように、支持部材３３に設けられている。押さえローラ３６は、ローラ面を有する。押さえローラ３６のローラ面は、第１のローラ５２を通過し、かつ積層された半硬化状態のプリプレグシート１８の他面１８ｂと接触している。押さえローラ３６は、被積層体１２に対してプリプレグシート１８を押圧するためのローラである。
第２のガイド部材３７は、支持部材３３の上端に設けられている。第２のガイド部材３７の上部は、湾曲した形状とされている。第２のガイド部材３７は、その上部に第２のローラ５３を経由した剥離用シート１７の一面１７ａと接触し、剥離用シート１７を剥離用シート回収ローラ４１に案内するガイド面３７ａを有する。
剥離用シート回収ローラ４１は、第２のガイド部材３７の後段に配置されている。剥離用シート回収ローラ４１は、第２のガイド部材３７を経由した剥離用シート１７を巻回することで回収するためのローラである。
第１の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置によれば、積層シート１６のうち、第１のローラ５２の前段に位置する第１の領域Ｃ１（第１の実施の形態の所定領域）において、被積層体１２の上面１２ａに積層される半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成するように、剥離用シート１７の他面１７ｂ側から剥離用シート１７を冷却する冷却部２９（温度勾配形成部）を有することで、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａ側の温度低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシート１８の他面１８ｂと剥離用シート１７の一面１７ａとの界面付近の温度を低下させることが可能となる。
これにより、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａの粘着力の低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシート１８から剥離用シート１７を容易に剥がすことが可能となる。
したがって、剥離用シート１７の剥離性の悪さに起因する被積層体１２（言い換えれば、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体）の位置ずれを抑制可能となるので、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性を向上させることができる。
また、第１の領域Ｃ１に対応する積層シート１６に上記温度勾配を形成することで、例えば、ローラを用いて線接触で積層シート１６に温度勾配を形成する場合と比較して、剥離用シート１７の剥離性の悪さに起因する被積層体１２の位置ずれをさらに抑制することができる。
なお、第１の実施の形態では、冷却部２９の一例として、冷風を用いて、第１の領域Ｃ１を冷却する場合を例に挙げて説明したが、冷却部２９は、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成可能なものであればよく、図１に示す構成とされた冷却部２９に限定されない。
次に、図１を参照して、第１の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置１０を用いたプリプレグシート積層方法について説明する。
始めに、ステージ１１の被積層体載置面１１ａに、被積層体１２を載置する。このとき、被積層体載置面１１ａと被積層体１２の下面１２ｂとが接触するように、被積層体１２を配置する。
次いで、積層シート送給部２３により、積層シート巻回用ローラ１４に巻回された積層シート１６をＢ方向に送給する。送給された積層シート１６は、第１のガイド部材２６のガイド面２６ａに案内されることで、プリプレグシート１８の一面１８ａが被積層体１２の上面１２ａと対向する。
次いで、積層シート１６のうち、第１のローラ５２の前段に位置する第１の領域Ｃ１において、被積層体１２の上面１２ａに積層される半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成する（温度勾配形成工程）。
具体的には、第１の領域Ｃ１に位置する剥離用シート１７の他面１７ｂ側から剥離用シート１７に冷風を吹き付けることで、第１の領域Ｃ１に位置する剥離用シート１７を冷却することで、被積層体１２の上面１２ａに積層される半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成する。
その後、冷却された剥離用シート１７を含む積層シート１６は、第１のローラ５２のローラ面と被積層体１２の上面１２ａとの間に送給される。
次いで、第１のローラ５２により、積層シート１６の剥離用シート１７の他面１７ｂを押圧することで、一層以上の半硬化状態のプリプレグシートよりなる被積層体１２の上面１２ａに、積層シート１６を構成する半硬化状態のプリプレグシート１８を積層させる（積層工程）。
次いで、第１のローラ５２の後段に配置された第２のローラ５３により、被積層体１２の上面１２ａに積層された半硬化状態のプリプレグシート１８から剥離用シート１７を剥離させる（剥離工程）。
このとき、第１のローラ５２により積層された部分の積層シート１６は、先に説明したように、被積層体１２の上面１２ａに積層される半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配が形成されているので、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａ側の温度低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシート１８の他面１８ｂと剥離用シート１７の一面１７ａとの界面付近の温度を低下させることが可能となる。
これにより、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａの粘着力の低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシート１８から剥離用シート１７を容易に剥がすことが可能となる。
したがって、剥離用シート１７の剥離困難に起因する被積層体１２（言い換えれば、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体）の位置ずれを抑制可能となるので、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性を向上させることができる。
また、第１の領域Ｃ１に対応する積層シート１６に上記温度勾配を形成することで、例えば、ローラを用いて線接触で積層シート１６に温度勾配を形成する場合と比較して、剥離用シート１６の剥離困難に起因する被積層体１２の位置ずれをさらに抑制することができる。
その後、カッター２４により、所望の長さ（被積層体１２と同じ長さ）で積層シート１６が切断され、被積層体１２の上面１２ａを覆うように、半硬化状態のプリプレグシート１８が積層される。
上記説明したような工程を繰り返し行うことで、被積層体１２と、被積層体１２上に積層された少なくとも一層の半硬化状態のプリプレグシート１８と、を有し、かつ半硬化状態とされたプリプレグ積層体が製造される。
その後、半硬化状態とされたプリプレグ積層体を構成するプリプレグシートを完全に硬化させることで、完全硬化したプリプレグ積層体が製造される。
第１の実施の形態のプリプレグシート積層方法によれば、一層以上の半硬化状態のプリプレグシートよりなる被積層体１２の上面１２ａに、積層シート１６を構成する半硬化状態のプリプレグシート１８を積層させる積層工程の前に、積層シート１６のうち、第１のローラ５２の前段に位置する第１の領域Ｃ１において、被積層体１２の上面１２ａに積層される半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成する温度勾配形成工程を有することにより、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａ側の温度低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシート１８の他面１８ｂと剥離用シート１７の一面１７ａとの界面付近の温度を低下させることが可能となる。
これにより、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａの粘着力の低下を抑制した上で、半硬化状態のプリプレグシート１８から剥離用シート１７を容易に剥がすことが可能となる。
したがって、剥離用シート１７の剥離性の悪さに起因する被積層体１２（言い換えれば、製造途中の半硬化状態とされたプリプレグ積層体）の位置ずれを抑制可能となるので、半硬化状態とされたプリプレグ積層体の生産性を向上させることができる。
また、積層シート１６のうち、第１の領域Ｃ１に対応する部分に上記温度勾配を形成することで、例えば、ローラを用いて線接触で積層シート１６に温度勾配を形成する場合と比較して、剥離用シート１７の剥離性の悪さに起因する被積層体１２の位置ずれをさらに抑制することができる。
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るプリプレグシート自動積層装置の概略構成を模式的に示す図である。図２において、図１に示す第１の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置１０と同一構成部分には、同一符号を付す。
図２において、第１の加熱部６１とプリプレグシート１８との間に図示した矢印は、第１の加熱部６１がプリプレグシート１８を加熱している様子を示している。
図２を参照するに、第２の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置６０は、第１の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置１０の構成に、さらに、第１の加熱部６１を有すること以外は、プリプレグシート自動積層装置１０と同様に構成されている。
図２に示す第２の領域Ｃ２は、所定領域の一部であり、第１のガイド部材２６と第２のガイドローラ２８との間（第１の領域Ｃ１の前段）の領域を示している。
つまり、第２の実施の形態の所定領域は、異なる第１及び第２の領域Ｃ１，Ｃ２で構成されている。
第１の加熱部６１は、前記第２の領域に位置する半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａと対向するように配置されている。第１の加熱部６１は、プリプレグシート１８の一面１８ａから離間して配置されている。
これにより、第１の加熱部６１は、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａ側から間接的に半硬化状態のプリプレグシート１８を加熱する。第１の加熱部６１としては、例えば、ヒータを用いることができる。
第２の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置によれば、第１の領域Ｃ１の前段に配置された第２の領域Ｃ２に位置する半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａ側から半硬化状態のプリプレグシート１８を加熱する第１の加熱部６１を有することにより、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配（例えば、基準温度に対して１〜２℃程度の温度勾配）を形成することができる。
また、冷却部２９及び第１の加熱部６１を有することにより、半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａから剥離用シート１７の他面１７ｂに向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成した上で、被積層体１２の上面１２ａと半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａとの密着性を向上させることができる。
上記構成とされたプリプレグシート自動積層装置６０を用いた第２の実施の形態のプリプレグシート積層方法は、温度勾配形成工程において、第２の領域Ｃ２に位置する半硬化状態とされたプリプレグシート１８の一面１８ａ側から半硬化状態とされたプリプレグシート１８を加熱すること以外は、第１の実施の形態のプリプレグシート積層方法と同様な手法で行うことができる。
なお、第２の実施の形態では、第１の領域Ｃ１と第２の領域Ｃ２とを異ならせた場合を例に挙げて説明したが、冷却部２９が冷却する剥離用シート１７の反対側に位置するプリプレグシート１８を加熱する（言い換えれば、第１の領域Ｃ１と第２の領域Ｃ２とを一致させる）ように、第１の加熱部６１を配置してもよい。
この場合も第２の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置６０と同様な効果を得ることができる。
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係るプリプレグシート自動積層装置の概略構成を模式的に示す図である。図３において、図１に示す第１の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置１０と同一構成部分には、同一符号を付す。
図３において、第２の加熱部７１と被積層体１２との間に図示した矢印は、第２の加熱部７１が被積層体１２を加熱している様子を示している。
図３を参照するに、第３の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置７０は、第１の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置１０の構成に、さらに、第２の加熱部７１を有すること以外は、プリプレグシート自動積層装置１０と同様に構成されている。
第２の加熱部７１は、第１のローラ５２の前段に位置する被積層体１２を加熱可能なように、被積層体１２の上面１２ａと対向配置されている。第２の加熱部７１は、被積層体１２の上面１２ａから離間して配置されている。
これにより、第２の加熱部７１は、被積層体１２の上面１２ａから側から間接的に被積層体１２を加熱する。第２の加熱部７１としては、例えば、ヒータを用いることができる。
第３の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置によれば、第１のローラ５２の前段に位置する被積層体１２を加熱する第２の加熱部７１を有することで、被積層体１２の上面１２ａと半硬化状態のプリプレグシート１８の一面１８ａとの密着性を向上させることができる。
また、上記構成とされた第３の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置７０は、第１の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置１０と同様な効果を得ることができる。
上記構成とされたプリプレグシート自動積層装置７０を用いた第３の実施の形態のプリプレグシート積層方法は、温度勾配形成工程において、第１のローラ５２の前段に位置する被積層体１２を加熱すること以外は、第１の実施の形態のプリプレグシート積層方法と同様な手法で行うことができる。
なお、第３の実施の形態のプリプレグシート自動積層装置７０において、第２の実施の形態で説明した第１の加熱部６１を有してもよい。
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複数積層させることで、複数のプリプレグシートが積層されたプリプレグ積層体を形成するプリプレグシート自動積層装置、及びプリプレグシート積層方法に適用できる。
１０，６０，７０…プリプレグシート自動積層装置、１１…ステージ、１１ａ…被積層体載置面、１２…被積層体、１２ａ…上面、１２ｂ…下面、１４…積層シート巻回用ローラ、１６…積層シート、１７…剥離用シート、１７ａ，１８ａ…一面、１７ｂ，１８ｂ…他面、１８…プリプレグシート、２１…第１のガイドローラ、２３…積層シート送給部、２４…カッター、２６…第１のガイド部材、２６ａ，３７ａ…ガイド面、２８…第２のガイドローラ、２９…冷却部、３１…コンパクター、３３…支持部材、３６…押さえローラ、３７…第２のガイド部材、４１…剥離用シート回収ローラ、４２…送給部本体、４３…第１の送給ローラ、４４…第２の送給ローラ、４６…冷却機、４７…配管、４８…ノズル、５１…コンパクター本体、５２…第１のローラ、５３…第２のローラ、６１…第１の加熱部、７１…第２の加熱部、Ａ…方向、Ｂ…送給方向、Ｃ１…第１の領域、Ｃ２…第２の領域

Claims (10)

  1. 繊維シートに半硬化状態の樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積層させることで、複数の前記半硬化状態のプリプレグシートが積層されたプリプレグ積層体を形成するプリプレグシート自動積層装置であって、
    剥離用シート及び該剥離シートの一面に貼り付けられた前記半硬化状態のプリプレグシートを含む積層シートの前記剥離用シートの他面側から前記積層シートを押圧することで、一層以上の半硬化状態のプリプレグシートよりなる被積層体の上面に、前記積層シートを構成する前記半硬化状態のプリプレグシートを積層させる第１のローラと、
    前記第１のローラの後段に配置され、前記被積層体の上面に積層された前記半硬化状態のプリプレグシートから前記剥離用シートが剥離する方向に該剥離用シートを案内する第２のローラと、
    前記積層シートのうち、前記第１のローラの前段に位置する所定領域において、前記被積層体の上面に積層された前記半硬化状態のプリプレグシートの一面から前記剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成する温度勾配形成部と、
    を有することを特徴とするプリプレグシート自動積層装置。
  2. 前記所定領域は、第１の領域を含み、
    前記温度勾配形成部は、前記第１の領域に位置する前記剥離用シートの他面側から前記剥離用シートを冷却する冷却部であることを特徴とする請求項１記載のプリプレグシート自動積層装置。
  3. 前記冷却部は、前記第１の領域に位置する前記剥離用シートの他面に冷風を吹き付けることを特徴とする請求項２記載のプリプレグシート自動積層装置。
  4. 前記所定領域は、前記第１の領域の前段に位置する第２の領域を含み、
    前記第２の領域に位置する前記半硬化状態のプリプレグシートの一面側から前記半硬化状態のプリプレグシートを加熱する第１の加熱部を有することを特徴とする請求項２または３記載のプリプレグシート自動積層装置。
  5. 前記第１のローラの前段に位置する前記被積層体を加熱する第２の加熱部を有することを特徴とする請求項２ないし４のうち、いずれか１項記載のプリプレグシート自動積層装置。
  6. 繊維シートに樹脂を含浸させた半硬化状態のプリプレグシートを複数積層させることで、複数の前記半硬化状態のプリプレグシートが積層されたプリプレグ積層体を形成するプリプレグシート積層方法であって、
    第１のローラにより、剥離用シート及び該剥離シートの一面に貼り付けられた前記半硬化状態のプリプレグシートを有する積層シートの前記剥離用シートの他面を押圧することで、一層以上の半硬化状態のプリプレグシートよりなる被積層体の上面に、前記積層シートを構成する前記半硬化状態のプリプレグシートを積層させる積層工程と、
    前記積層工程後、前記第１のローラの後段に配置された第２のローラにより、前記被積層体の上面に積層された前記半硬化状態のプリプレグシートから前記剥離用シートを剥離させる剥離工程と、
    前記積層工程の前に、前記積層シートのうち、前記第１のローラの前段に位置する所定領域において、前記被積層体の上面に積層される前記半硬化状態のプリプレグシートの一面から前記剥離用シートの他面に向かう方向に対して温度が低くなる温度勾配を形成する温度勾配形成工程と、
    を有することを特徴とするプリプレグシート積層方法。
  7. 前記温度勾配形成工程では、前記所定領域のうち、第１の領域に位置する前記剥離用シートの他面側から前記剥離用シートを冷却することを特徴とする請求項６記載のプリプレグシート積層方法。
  8. 前記温度勾配形成工程では、前記第１の領域に位置する前記剥離用シートの他面に冷風を吹き付けることを特徴とする請求項７記載のプリプレグシート積層方法。
  9. 前記温度勾配形成工程では、前記所定領域のうち、前記第１の領域の前段に配置された第２の領域に位置する前記半硬化状態とされたプリプレグシートの一面側から該半硬化状態とされたプリプレグシートを加熱することを特徴とする請求項７または８記載のプリプレグシート積層方法。
  10. 前記温度勾配形成工程では、前記第１のローラの前段に位置する前記被積層体を加熱することを特徴とする請求項７ないし９のうち、いずれか１項記載のプリプレグシート積層方法。
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