JP2015140428A - プリプレグ自動積層装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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にあたって、省人化を図る。
【解決手段】プリプレグシート１０を平行四辺形状の平行四辺形ピースに切り出す第一カッター２８、及び、平行四辺形ピースから台形状の台形ピースを切り出す第二カッター２９を備える切断部２３と、プリプレグシート１０が張り付けられる長方形状の被積層体１２が載置されて、被積層体１２を送り出すテーブル３と、テーブル３の送り出しに伴って、被積層体１２に対して平行四辺形ピース又は台形ピースを順次押し付けて張り付けるコンパクタ２４と、台形ピースが被積層体に押し付けられる際に、プリプレグシート１０における台形ピースの周囲の余剰部が被積層体１２に張り付かないように、余剰部のプリプレグシート１０と被積層体１２との間に介在されるマスキングシート４１を有するマスキング装置９と、を備えるプリプレグ自動積層装置を提供する。
【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ることで構成されたプリプレグシートを複数積層させることでプリプレグ積層体を形成し、このプリプレグ積層体を用いて、航空機の胴体や主翼等を製作することが行われている。
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。

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。即ち、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）を積層してゆく。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）を積層するなどする。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。

４５度層を積層する場合、カッター（カッターヘッド）を用いてプリプレグシートを平行四辺形（菱形状）に切り出して積層している。即ち、プリプレグ積層体の４５度層は、プリプレグ積層体の長手方向に対して繊維方向を４５度方向に向けた平行四辺形状の複数のピースを、プリプレグ積層体の長手方向に敷き詰めるように配置する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１７７９３９号公報

ところで、プリプレグ自動積層装置によって製造されるプリプレグ積層体は、最終的な製品形状を長方形とすることが一般的である。図１３は、プリプレグ積層体に積層される４５度層を構成する平行四辺形ピース及び台形ピースの配置を説明する概略平面図である。
プリプレグ積層体の製造工程において４５度層を積層する場合、図１３に示すように、プリプレグ積層体５０の両端に台形状の特殊形状ピース（台形ピース５２）を積層する必要がある。換言すれば、４５度層を積層する場合、平行四辺形ピース５１では埋められない部分に台形ピース５２を配置する必要がある。

しかしながら、従来のプリプレグ自動積層装置は、カッターの動作自由度が少なく、プリプレグシートから台形ピースを切り出すことができない。
よって、現状では、台形ピースは別置きのカッティング装置で予め切り出しておき、作業者が手作業で積層しているため、製造コストの増加が課題となっている。また、台形ピースは、４５度層の両端には必ず配置する必要があるため、作業者が機械から離れることができず、省人化の妨げとなっている。

この発明は、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にあたって、台形ピースの積層を自動化することによって省人化を図ることができるプリプレグ自動積層装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、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、複数の前記プリプレグシートが積層された長方形状のプリプレグ積層体を形成するプリプレグ自動積層装置であって、繊維方向に送り出されるプリプレグシートを、前記繊維方向に対して傾斜する方向に切断することで、前記プリプレグシートを平行四辺形状の平行四辺形ピースに切り出す第一カッター、及び、前記平行四辺形ピースを前記第一カッターの切断方向に直交する方向に切断することで、台形状の台形ピースを切り出す第二カッターを備える切断部と、前記プリプレグシートが張り付けられる長方形状の被積層体が載置されて、前記被積層体を送り出すテーブルと、前記テーブルの送り出しに伴って、前記被積層体に対して前記平行四辺形ピース又は前記台形ピースを順次押し付けて張り付けるコンパクタと、前記台形ピースが前記被積層体に押し付けられる際に、前記プリプレグシートにおける前記台形ピースの周囲の余剰部が被積層体に張り付かないように、前記余剰部のプリプレグシートと前記被積層体との間に介在されるマスキングシートを有するマスキング装置と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、切断部を用いて台形ピースを切り出すことができるため、プリプレグ積層体を形成する際に省人化を図ることができる。
また、マスキングシートが台形ピースの周囲の余剰部のプリプレグシートと被積層体との間に介在することで、余剰部のプリプレグシートが被積層体に積層されることを防止することができる。

上記プリプレグ自動積層装置において、前記マスキングシートにはマスキングシート開口部が形成されており、前記マスキングシート開口部の形状は、前記被積層体の一対の長辺及び短辺からなる図形と合同である図形を含んでいる構成としてもよい。

このような構成によれば、マスキングシート開口部を介して台形ピースのみにコンパクタの押圧力をかけることができる。また、余剰部を被積層体の直近でマスキングすることにより、マスキング性能を向上させることができる。

上記プリプレグ自動積層装置において、前記マスキングシート開口部は、前記被積層体の長手方向に沿う第一対向辺を有する第一切欠部を備える第一マスキングシートと、前記第一対向辺に平行な第二対向辺を有する第二切欠部を備える第二マスキングシートとから形成され、前記マスキング装置は、前記第一対向辺と前記第二対向辺とが接近及び離間自在となるように前記第一マスキングシートを駆動するシート駆動部を備える構成としてもよい。

このような構成によれば、被積層体の幅に合わせてマスキングシート開口部の幅を調整することができる。これにより、被積層体の幅に応じてマスキングシートを交換する必要がなくなる。

上記プリプレグ自動積層装置において、前記マスキング装置は、前記被積層体の長手方向に延在する中心軸回りに回転し、前記第一マスキングシートの端部が接続された第一駆動ローラーを有し、前記シート駆動部は、前記第一駆動ローラーを回転駆動させる構成としてもよい。

このような構成によれば、第一駆動ローラーを介して第一マスキングシートの第一対向辺と平行な端部に均一に駆動力をかけることができる。これにより、マスキングシートに適切に張力を与えることができる。

上記プリプレグ自動積層装置において、前記マスキング装置は、前記被積層体の長手方向に延在する中心軸回りに回転し、前記第二マスキングシートの端部が接続された第二駆動ローラーと、前記第一駆動ローラーの回転を前記第二駆動ローラーに伝達する伝達機構と、を有する構成としてもよい。

このような構成によれば、第一対向辺と同時に第二対向辺を移動させることができる。これにより、被積層体のマスキングシート開口部の幅を幅方向に対称に変更することができる。

上記プリプレグ自動積層装置において、前記マスキング装置は、前記被積層体の長手方向に延在する中心軸回りに回転し、前記第二マスキングシートの端部が接続された第二駆動ローラーを有し、前記駆動部は、前記第一駆動ローラーと第二駆動ローラーとを独立して回転駆動させる構成としてもよい。

このような構成によれば、第一対向辺のみならず第二対向辺を独立して移動させることができる。これにより、被積層体のマスキングシート開口部の幅方向の位置合わせが容易となる。

上記プリプレグ自動積層装置において、前記マスキングシートは、前記プリプレグシートに対して粘着性の低い材料によって形成されている構成としてもよい。
このような構成によれば、余剰部がマスキングシートに貼り付きにくくなるため、余剰部の排除が容易となる。

上記プリプレグ自動積層装置において、前記マスキングシートは、前記プリプレグシートに対して粘着性の高い材料によって形成され、前記マスキング装置は、前記マスキングシートに貼り付けられた前記余剰部を剥ぐスクレーパーを有する構成としてもよい。

このような構成によれば、余剰部をマスキング装置側で回収することができる。これにより、余剰部がテーブル上に脱落するなどして積層不良が発生することを防止することができる。

上記プリプレグ自動積層装置において、前記マスキング装置は、前記マスキングシートを前記被積層体に対して離間及び接近する方向へ昇降自在とする昇降装置を備える構成としてもよい。
このような構成によれば、被積層体又はテーブルとマスキングシートとが貼りつくことを防止することができる。

本発明によれば、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にあたって、台形ピースの積層を自動化することによって省人化を図ることができる。

本発明の第一実施形態のプリプレグ自動積層装置を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態のプリプレグ自動積層装置の角度層用積層ヘッドを示す図である。 本発明の第一実施形態のプリプレグ自動積層装置の切断部の斜視図である。 本発明の第一実施形態のプリプレグ自動積層装置のマスキング装置の斜視図である。 マスキング装置の分解斜視図である。 マスキング装置の側断面図である。 切断部の作用を説明する図であり、（ａ）、（ｂ）は角度層用カッターを用いて平行四辺形ピースを切り出す様子を示す斜視図であり、（ｃ）は台形用カッターを用いて台形ピースを切り出す様子を示す斜視図である。 マスキング装置の作用を説明する図であり、（ａ）はマスキング装置を台形ピースが積層される位置に移動させる様子を示す平面図であり、（ｂ）は台形ピースを被積層体の積層位置に送り出す様子を示す平面図であり、（ｃ）はコンパクタ群を用いて台形ピースを被積層体に押圧する様子を示す平面図である。 本発明の第一実施形態の変形例のマスキング装置を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態のプリプレグ自動積層装置のマスキング装置の側断面図である。 本発明の第三実施形態のプリプレグ自動積層装置の搬送方向から見た側面図である。 本発明の第三実施形態のプリプレグ自動積層装置の搬送方向から見た側面図であり、昇降装置を用いてマスキング装置を上昇させた様子を示す図である。 プリプレグ積層体に積層される４５度層を構成する平行四辺形ピース及び台形ピースの配置を説明する概略平面図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態のプリプレグ自動積層装置について図面を参照して詳細に説明する。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、実際のプリプレグ自動積層装置の寸法関係とは異なる場合がある。
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複数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自動積層装置に関するものである。

図１は、本発明の第一実施形態のプリプレグ自動積層装置１を示す斜視図である。図１に示すように、プリプレグ自動積層装置１は、機械ベース２と、機械ベース２上に設けられた積層テーブル３と、積層テーブル３を間にして架設された第一門型フレーム４及び第二門型フレーム５と、第一門型フレーム４に支持された０度層用積層ヘッド７と第二門型フレーム５に支持された角度層用積層ヘッド８と、マスキング装置９と、を有している。また、プリプレグ自動積層装置１は、０度層用積層ヘッド７、角度層用積層ヘッド８、マスキング装置９などの動作を制御する制御装置（図示せず）を有している。

積層テーブル３上には、先行して積層したプリプレグシートで一体形成された長方形状の被積層体１２（チャージ）が載置されている。
積層テーブル３は、機械ベース２上を積層テーブル３の長手方向である所定の方向Ｔ１に進退自在に載置されている。以下、方向Ｔ１を搬送方向Ｔ１と呼ぶ。積層テーブル３は、多孔質板を用いて形成されており、上面に開口する多数の吸着孔（図示せず）を備えて形成されている。多数の吸着孔は、吸引管を介して真空吸引装置（図示せず）と接続されている。これにより、積層テーブル３は、真空吸引装置を駆動し、吸着孔を通じて空気を吸引することにより、積層テーブル３上に載置された被積層体１２を吸着状態で保持できるように構成されている。
第一門型フレーム４と第二門型フレーム５とは、搬送方向Ｔ１に間隔をあけて配設されている。

０度層用積層ヘッド７は、一方の面に剥離紙が取り付けられているプリプレグシート１０が巻き回された０度層用供給ローラー１３と、プリプレグシート１０を素材搬送方向Ｔ２（繊維方向、プリプレグシート１０延在方向）に送る機能を有する一対の０度層用送りローラー１４と、０度層用ガイドローラー１５と、プリプレグシート１０を所定の長さ毎に裁断するカッター１６と、プリプレグシート１０を押圧する押圧ローラー１７と、プリプレグシート１０から剥離した剥離紙１１を回収する０度層用剥離紙回収ローラー１８と、を有している。
０度層用積層ヘッド７は、プリプレグシート１０の長手方向（繊維方向）が、積層テーブル３の搬送方向Ｔ１に沿うように配置されている。

０度層用供給ローラー１３には、一面に剥離紙を取り付けた状態のプリプレグシート１０が巻き回されている。
一対の０度層用送りローラー１４は、０度層用供給ローラー１３から繰り出されたプリプレグシート１０を挟むように対向して設けられており、図示しない駆動装置によって、プリプレグシート１０を素材搬送方向Ｔ２に引き出す機能を有している。
０度層用ガイドローラー１５は、０度層用送りローラー１４によって送られるプリプレグシート１０を巻き掛けて支持可能な位置に複数配置されている。
カッター１６は、０度層用送りローラー１４と０度層用ガイドローラー１５との間に設けられており、剥離紙を裁断することなく、プリプレグシート１０のみを所定の長さ毎に裁断する機能を有している。

図２に示すように、角度層用積層ヘッド８は、剥離紙１１が取り付けられているプリプレグシート１０が巻き回された角度層用供給ローラー２０と、プリプレグシート１０を素材搬送方向Ｔ２に送る機能を有する一対の角度層用送りローラー２１と、角度層用ガイドローラー２２と、プリプレグシート１０を所定の長さ毎に裁断する切断部２３と、プリプレグシート１０を押圧するコンパクタ群２４と、プリプレグシート１０から剥離した剥離紙１１を回収する角度層用剥離紙回収ローラー２５と、スクレーパー２６と、を有している。
角度層用積層ヘッド８は、プリプレグシート１０の長手方向（繊維方向）が、積層テーブル３の搬送方向Ｔ１に対して回転自在となるように支持されている。即ち、角度層用積層ヘッド８は、図示しない駆動装置によって自由に回転駆動させることができる。

コンパクタ群２４は、例えばピストン機構を有する複数のコンパクタから構成されている。コンパクタ群２４は、被積層体１２の上面にプリプレグシート１０を積層させる際に、プリプレグシート１０の繊維方向（即ち、素材搬送方向Ｔ２）に移動可能である。
スクレーパー２６は、断面楔形状の板状部材であり、剥離紙１１が角度層用剥離紙回収ローラー２５に回収される際に、剥離紙１１に付着する余剰部Ｒ（図７参照）を剥ぐことができるように配置されている。

図３は、本実施形態のプリプレグ自動積層装置１の切断部２３の斜視図である。図３に示すように、切断部２３は、その主面が角度層用ガイドローラー２２とコンパクタ群２４の間のプリプレグシート１０と平行となるように配置される矩形形状のベース部２７と、角度層用カッター２８（第一カッター）と、台形用カッター２９（第二カッター）とを有している。角度層用カッター２８は、繊維方向である素材搬送方向Ｔ２に送り出されるプリプレグシート１０を繊維方向に対して傾斜する方向に切断するカッターであり、台形用カッター２９は、プリプレグシート１０を角度層用カッター２８の切断方向に直交する方向に切断するカッターである。
ベース部２７は、所定の回動機構３０によって、その主面に直交する軸を中心に回動自在とされている。回動機構３０は、例えば、出力軸がベース部２７の裏面に接続された駆動用モータを採用することができる。

角度層用カッター２８は、剥離紙１１を裁断することなく、プリプレグシート１０のみを所定の長さ毎に裁断する機能を有している。角度層用カッター２８は、ベース部２７に設けられた第一レール３１に取り付けられている。角度層用カッター２８は、回動機構３０によってベース部２７を回動させることにより、切り出し方向（切断線の方向）を素材搬送方向Ｔ２に対して例えば４５度や９０度の所定の交差角度とすることができる。これにより、プリプレグシート１０から平行四辺形状の平行四辺形ピース５１（図１３参照）を切り出すことができる。角度層用カッター２８は、例えば、円形刃を有するもの（ロータリーカッター）を採用することができる。

台形用カッター２９は、剥離紙１１を裁断することなく、プリプレグシート１０のみを所定の長さ毎に裁断する機能を有している。台形用カッター２９は、ベース部２７に設けられた第二レール３２に取り付けられている。また、台形用カッター２９は、第二レール３２の延在方向に直交する方向に延在する直角レール３３を有している。台形用カッター２９は、第二レール３２上を移動可能であるとともに、直角レール３３上を移動可能である。台形用カッター２９は、第二レール３２との角度（９０度）を維持したまま台形用カッター２９とともに移動可能なように第二レール３２と接続されている。

台形用カッター２９は、直角レール３３の延在方向に沿う方向にプリプレグシート１０を切断するように構成されている。即ち、角度層用カッター２８によって形成される切り込みと直交する方向に切り込みを形成するカッターである。即ち、台形用カッター２９の切り出し方向（切断線の方向）は、常に角度層用カッター２８の切り出し方向と直交する。台形用カッター２９としては、例えば、超音波カッターを採用することができる。

マスキング装置９は、角度層用積層ヘッド８と、積層テーブル３との間にマスキングシート４１を介在させることによって、プリプレグシート１０の一部にコンパクタ群２４からの押圧力を与えないようにする装置である。

図４に示すように、マスキング装置９は、機械ベース２（図１参照）の幅方向の両側に、搬送方向Ｔ１にスライド自在に配置された第一移動ベース３５及び第二移動ベース３６と、第一移動ベース３５の上面に配置された第一駆動ローラー３７及び第二駆動ローラー３９と、第二移動ベース３６の上面に配置された第一張力ローラー３８及び第二張力ローラー４０と、マスキングシート４１と、を有している。第一駆動ローラー３７、第二駆動ローラー３９、第一張力ローラー３８、及び第二張力ローラー４０は、被積層体１２の長手方向に延在する中心軸回りに回転するように配置されている。
また、マスキング装置９は、マスキング装置９全体を搬送方向Ｔ１に移動させる搬送方向駆動部４８と、マスキングシート４１の位置を調整するためのシート駆動部４９を有している。

マスキングシート４１は、第一駆動ローラー３７及び第一張力ローラー３８に取り付けられた第一マスキングシート４２と、第二駆動ローラー３９及び第一張力ローラー３８に取り付けられた第二マスキングシート４３とからなる。
第一マスキングシート４２及び第二マスキングシート４３は、粘着性の低い材料、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）によって形成されている。第一マスキングシート４２及び第二マスキングシート４３を形成する材料としては、プリプレグシート１０に対して粘着性が低ければＰＴＦＥに限ることはなく、例えば、エンボス加工されたシートの採用も可能である。

第一移動ベース３５及び第二移動ベース３６は、マスキングシート４１を搬送方向Ｔ１に移動させる部位である。
第一移動ベース３５及び第二移動ベース３６は、機械ベース２の両側面に張り出すように形成されている一対のマスキング装置支持部４５（図１参照）上に直動ガイドなどの直線運動をガイドするガイド部材４６，４７を介して配置されている。
第一移動ベース３５は、一方のマスキング装置支持部４５上の第一ガイド部材４６に搬送方向Ｔ１に移動自在に取り付けられている。第一移動ベース３５は、搬送方向駆動部４８によって、搬送方向Ｔ１に駆動される。即ち、搬送方向駆動部４８は、第一移動ベース３５を搬送方向Ｔ１に自在に動かすことができる。

搬送方向駆動部４８は、例えば、第一移動ベース３５上に固定された移動用駆動モーター５４と、マスキング装置支持部４５に固定されたラックギヤ５５と、移動用駆動モーター５４の出力軸に取り付けられ、ラックギヤ５５に噛み合うピニオンギヤ５６と、を有する構成としてよい。
第二移動ベース３６は、マスキング装置支持部４５の一方とは反対側のマスキング装置支持部４５の第二ガイド部材４７に取り付けられている。第一移動ベース３５と第二移動ベース３６とは、図示しない接続部材によって接続されている。即ち、第一移動ベース３５が搬送方向駆動部４８によって移動すると、第二移動ベース３６も同様に移動する。

第一駆動ローラー３７は、円柱形状の回転物である。第一駆動ローラー３７は、その中心軸が搬送方向Ｔ１に沿うように第一移動ベース３５上に回転自在に固定されている。
第一張力ローラー３８は、円柱形状の回転物である。第一張力ローラー３８は、その中心軸が搬送方向Ｔ１に沿うように第二移動ベース３６上に回転自在に固定されている。第一張力ローラー３８には、定荷重バネ４４が取り付けられている。定荷重バネ４４は、第一張力ローラー３８と第一駆動ローラー３７とに取り付けられた第一マスキングシート４２に張力を与えている。

図５に示すように、第一マスキングシート４２は、第一切欠部５７を有する長尺のシート状をなしている。第一マスキングシート４２は、長手方向の一方の側が第一駆動ローラー３７の外周面に巻き回されている。
第一マスキングシート４２の長手方向の一方の側とは反対側は、第一張力ローラー３８の外周面に巻き回されている。

第一マスキングシート４２には、矩形の切り欠きである第一切欠部５７が形成されている。第一切欠部５７は、積層テーブル３に載置された被積層体１２の長手方向に沿う第一対向辺６０と、第一対向辺６０の両端部から第一張力ローラー３８側に延在する一対の第一接続辺６１とから構成されている。

第二駆動ローラー３９は、円柱形状の回転物である。第二駆動ローラー３９は、その中心軸が搬送方向Ｔ１に沿うように第一移動ベース３５上に回転自在に固定されている。第二駆動ローラー３９は、第一駆動ローラー３７と平行に配置されており、第一駆動ローラー３７よりも積層テーブル３に近い位置に配置されている。

第二張力ローラー４０は、円柱形状の回転物である。第二張力ローラー４０は、その中心軸が搬送方向Ｔ１に沿うように第二移動ベース３６上に回転自在に固定されている。第二張力ローラー４０には、定荷重バネ４４が取り付けられている。定荷重バネ４４は、第二張力ローラー４０と第二駆動ローラー３９とに取り付けられた第二マスキングシート４３に張力を与えている。第二張力ローラー４０は、第二張力ローラー４０と平行に配置されており、第二張力ローラー４０よりも積層テーブル３に近い位置に配置されている。
図６に示すように、第二駆動ローラー３９と第二張力ローラー４０とは、第二マスキングシート４３が第一マスキングシート４２の下面に接するような位置に配置されている。

第二マスキングシート４３は、第二切欠部６３を有する長尺のシート状をなしている。第二マスキングシート４３は、長手方向の一方の側が第二駆動ローラー３９の外周面に巻き回されている。第二マスキングシート４３の長手方向の一方の側の反対側は、第二張力ローラー４０の外周面に巻き回されている。

第二マスキングシート４３には、矩形の切り欠きである第二切欠部６３が形成されている。第二切欠部６３は、被積層体１２の長手方向に沿う第二対向辺６６と、第二対向辺６６と第二対向辺６６の両端部から第二張力ローラー４０側に延在する一対の第二接続辺６７とから構成されている。
第一マスキングシート４２の第一対向辺６０と第二マスキングシート４３の第二対向辺６６とは、第一切欠部５７と第二切欠部６３とで矩形状の開口であるマスキングシート開口部６８が形成されるように対向して配置される。マスキングシート開口部６８の形状は、被積層体１２の一対の長辺及び短辺からなる図形と合同である図形を含むように形成されている。

マスキング装置９のシート駆動部４９は、第一マスキングシート４２の第一対向辺６０と第二マスキングシート４３の第二対向辺６６とを接近及び離間自在とするように、第一マスキングシート４２を駆動する装置である。
シート駆動部４９は、第一駆動ローラー３７に取り付けられた第一駆動ギヤ７０と、第二駆動ローラー３９に取り付けられた第二駆動ギヤ７１と、第一駆動ギヤ７０を駆動するシート駆動モーター７２と、を有している。

第一駆動ギヤ７０は、第一駆動ローラー３７の一方の端部に取り付けられている平歯車である。第一駆動ギヤ７０は、回転軸が第一駆動ローラー３７の中心軸と同軸となるように取り付けられている。
第二駆動ギヤ７１は、第二駆動ローラー３９の一方の端部に第一駆動ギヤ７０と噛み合うように取り付けられている平歯車である。即ち、第一駆動ギヤ７０と第二駆動ギヤ７１とは、シート駆動モーター７２の駆動を伝達する伝達機構として機能する。

シート駆動モーター７２の出力軸は、第一駆動ギヤ７０に接続されている。シート駆動モーター７２は、図示しない制御装置によって制御されている。シート駆動モーター７２によって第一駆動ギヤ７０が駆動されることによって、第一駆動ローラー３７が回動し、第一駆動ローラー３７に接着された第一マスキングシート４２を搬送方向Ｔ１に直交する方向に移動させることができる。また、第一駆動ギヤ７０及び第二駆動ギヤ７１を介してシート駆動モーター７２の駆動力が第二駆動ローラー３９に伝達されることによって、第二駆動ローラー３９が駆動する。これにより、第二駆動ローラー３９に接着された第二マスキングシート４３を移動させることができる。

次に、本実施形態のプリプレグシート１０自動積層装置の作用について説明する。
まず、０度層用積層ヘッド７で被積層体１２にプリプレグシート１０を積層する際には、制御装置は、０度層用剥離紙回収ローラー１８を回転させて剥離紙１１を引っ張り、０度層用供給ローラー１３からプリプレグシート１０を繰り出す。

また、０度層用供給ローラー１３からプリプレグシート１０を繰り出すとともに、カッター１６によってプリプレグシート１０のみを所定の長さ毎に裁断する。このように裁断したプリプレグシート１０が０度層用ガイドローラー１５を通じて被積層体１２の上面に沿うように送られ、押圧ローラー１７によって剥離紙１１側から被積層体１２に押圧される。これにより、カッター１６で裁断して分割したプリプレグシート１０の裁断ピースが被積層体１２に重ねて貼り付けられ、一体に積層される。

次いで、プリプレグシート１０から剥離紙１１が引き剥がされて、０度層用剥離紙回収ローラー１８に巻き取られる。このようにして、繊維方向を被積層体１２の長さ方向（積層テーブル３の搬送方向Ｔ１）に向けた０度層のプリプレグシート１０が０度層用積層ヘッド７によって被積層体１２に積層される。

次いで、０度層用積層ヘッド７によりプリプレグシート１０が積層された被積層体１２は、積層テーブル３によって角度層用積層ヘッド８側に搬送される。そして、この角度層用積層ヘッド８で被積層体１２にプリプレグシート１０を積層する際には、角度層用積層ヘッド８を回転させ、角度層用積層ヘッド８に装着されたプリプレグシート１０を被積層体１２の長さ方向（積層テーブル３の搬送方向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て、この状態で剥離紙１１回収ローラーを回転させる。
これとともに剥離紙１１が引っ張られて角度層用供給ローラー２０からプリプレグシート１０が繰り出され、切断部２３の角度層用カッター２８によってプリプレグシート１０のみが所定の長さ毎に裁断される。このとき、被積層体１２に応じた形状（例えば４５度層を被積層体１２に積層形成する場合には平行四辺形状）で分割するように、プリプレグシート１０が裁断される。

プリプレグシート１０が角度層用ガイドローラー２２によって被積層体１２の上面に送られた段階で、コンパクタ群２４がプリプレグシート１０を押圧しつつプリプレグシート１０の繊維方向（素材搬送方向Ｔ２）に移動する。これにより、切断部２３で裁断して分割したプリプレグシート１０の平行四辺形ピース５１が被積層体１２に重ねて貼り付けられ、一体に積層される。このようにして、被積層体１２の長さ方向（ひいては０度層のプリプレグシート１０の繊維方向）に対して繊維方向が交差する角度層のプリプレグシート１０が角度層用積層ヘッド８によって被積層体１２に積層される。

ここで、４５度層を積層する場合、図１３に示すように、プリプレグ積層体５０の両端に台形状の台形ピース５２を積層する必要がある。本実施形態の０度層用積層ヘッド７は、台形ピース５２を切り出し、台形ピース５２を被積層体１２に積層する機能を有している。

本実施形態の切断部２３の台形状ピース切り出し作用について説明する。
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、切断部２３は角度層用カッター２８を繊維方向（素材搬送方向Ｔ２）に対して４５度傾けて、平行四辺形ピース５１を切り出す。
即ち、図７（ａ）に示すように、切断部２３の角度層用カッター２８を用いて、平行四辺形ピース５１においてプリプレグ積層体５０の長辺に沿う辺となる４５度の切り込みＣ１を形成する。次いで、図７（ｂ）に示すように、プリプレグシート１０を所定距離送った後、角度層用カッター２８を用いてもう一方切り込みＣ２を形成する。

次いで、図７（ｃ）に示すように、角度層用カッター２８によって形成された切り込みＣ１，Ｃ２に直交する切り込みＣ３を台形用カッター２９によって形成する。即ち、台形用カッター２９を第二レール３２（図３参照）に沿って移動させた後、直角レール３３（図３参照）に沿って移動させながら、切り込みＣ３を形成する。
これにより、台形ピース５２が切り出される。また、台形ピース５２の周囲には、余剰部Ｒが形成される。即ち、切断部２３を用いて台形ピース５２を切り出すと、プリプレグシート１０のうち、台形ピース５２の周囲はプリプレグ積層体５０には使用されない余剰部Ｒとなる。

次に、台形ピース５２を被積層体１２に積層する際に、余剰部Ｒをマスクするためのマスキング装置９の作用について説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、マスキング装置９を台形ピース５２が積層される位置Ｐに移動させる。即ち、マスキングシート４１のマスキングシート開口部６８の三辺が被積層体１２の一対の長辺、及び一対の長辺を接続する短辺に一致するように、マスキング装置９を移動させる。

具体的には、第一マスキングシート４２の第一対向辺６０及び第二マスキングシート４３の第二対向辺６６が被積層体１２の一対の長辺に一致するとともに、第一マスキングシート４２又は第二マスキングシート４３の接続辺６１，６７が被積層体１２の短辺に一致する位置にマスキングシート４１を移動させる。これにより、マスキングシート開口部６８を介して台形ピース５２が積層される位置Ｐを含む被積層体１２の一部が上方に露出される。

次いで、図８（ｂ）に示すように、台形ピース５２を被積層体１２の積層位置に送り出す。即ち、台形ピース５２の二本の底辺と二本の底辺に直交する脚辺とからなる三つの直線がマスキングシート開口部６８の三辺と一致する位置に、角度層用積層ヘッド８を駆動してマスキングシート４１を送る。

最後に、図８（ｃ）に示すように、コンパクタ群２４を用いて、台形ピース５２を被積層体１２に押圧する。この際、コンパクタ群２４は、マスキングシート４１を介してプリプレグシート１０の全幅を押圧する。マスキングシート４１にはマスキングシート開口部６８が形成されているため、マスキングシート開口部６８から露出されている部分は、コンパクタ群２４によって直接押圧される。

一方、プリプレグシート１０のうち、マスキングシート４１によって覆われている部分は、コンパクタ群２４によって直接押圧されることはなく、被積層体１２に積層されない。即ち、台形ピース５２の周囲の余剰部Ｒは、被積層体１２に積層されることなく、角度層用剥離紙回収ローラー２５（図２参照）側に送られる。被積層体１２に積層されることなくコンパクタ群２４の下流に送られた余剰部Ｒは、スクレーパー２６（図２参照）によって剥がれる。
そして、上記のように０度層用積層ヘッド７と角度層用積層ヘッド８によって順次プリプレグシート１０を繊維方向を交差させながら積層してプリプレグ積層体５０が製造される。

また、本実施形態のマスキング装置９は、第一マスキングシート４２と第二マスキングシート４３を搬送方向Ｔ１に直交する方向に移動させることによって、マスキングシート開口部６８の幅を調整可能である。即ち、第一マスキングシート４２と第二マスキングシート４３とを移動させることによって、マスキングシート開口部６８を構成する第一対向辺６０と第二対向辺６６とが接近・離間するため、プリプレグ積層体５０の幅に合わせてマスキングシート開口部６８の幅を変更することができる。

上記実施形態によれば、切断部２３を用いて台形状の台形ピース５２を切り出すことができるため、プリプレグ積層体５０を形成する際に省人化を図ることができる。即ち、上記実施形態のプリプレグ自動積層装置１の切断部２３は、台形用カッター２９を用いて平行四辺形ピース５１を切り出す切り込みに直交する切り込みを形成することができる。これにより、平行四辺形ピース５１に更に切り込みを入れることで台形状の台形ピース５２を切り出すことができる。

また、マスキングシート４１が台形ピース５２の周囲の余剰部Ｒのプリプレグシート１０と被積層体１２との間に介在することで、余剰部Ｒのプリプレグシート１０が被積層体１２に積層されることを防止することができる。

また、マスキングシート４１に被積層体１２の形状に対応したはマスキングシート開口部６８が形成されていることにより、マスキングシート開口部６８を介して台形ピース５２のみにコンパクタの押圧力をかけることができる。また、余剰部Ｒを被積層体１２の直近でマスキングすることにより、マスキング性能を向上させることができる。

また、第一マスキングシート４２及び第二マスキングシート４３は搬送方向Ｔ１に直交する方向に移動可能であるため、被積層体１２の幅に合わせてマスキングシート開口部６８の幅を調整することができる。これにより、被積層体１２の幅に応じてマスキングシートを交換する必要がなくなる。

また、マスキング装置９が第一マスキングシート４２が巻き回された第一駆動ローラー３７を有し、シート駆動部４９が第一駆動ローラー３７を回転駆動させる構成にしたことによって、第一駆動ローラー３７を介して第一マスキングシート４２の第一対向辺６０と平行な方向に均一に駆動力をかけることができる。これにより、マスキングシート４１に適切に張力を与えることができる。

また、マスキング装置９が、第二マスキングシート４３が巻き回された第二駆動ローラー３９と、第一駆動ローラー３７の回転を第二駆動ローラー３９に伝達する伝達機構と、を有する構成としたことによって、第一対向辺６０と同時に第二対向辺６６を移動させることができる。これにより、被積層体１２のマスキングシート開口部６８の幅を幅方向に対称に変更することができる。

また、マスキングシート４１がプリプレグシート１０に対して粘着性の低い材料によって形成されていることによって、余剰部Ｒがマスキングシート４１に貼り付きにくくなるため、余剰部Ｒの排除が容易となる。

なお、上記実施形態では、第一マスキングシート４２と第二マスキングシート４３を駆動することにより、マスキングシート開口部６８の幅を調整可能な構成としたが、必ずしもこの調整機構を設ける必要はない。即ち、製造されるプリプレグ積層体５０の大きさが決まっていれば、マスキングシート開口部６８の幅をプリプレグ積層体５０の幅に対応させればよい。

また、上記実施形態では、第一駆動ギヤ７０及び第二駆動ギヤ７１を介して、シート駆動モーター７２の駆動力を第二駆動ローラー３９に伝達する構成としたが、これに限ることはない。例えば、図９に示すように、第二シート駆動モーター７３を用いて第二駆動ローラー３９を直接駆動する構成としてもよい。
このような構成とすることによって、第一対向辺６０のみならず第二対向辺６６を独立して移動させることができる。これにより、被積層体１２のマスキングシート開口部６８の幅方向の位置合わせが容易となる。

（第二実施形態）
以下、本発明のプリプレグ自動積層装置の第二実施形態を図面に基づいて説明する。図１０は、本発明の第二実施形態のプリプレグ自動積層装置のマスキング装置９Ｂの側断面図である。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１０に示すように、本実施形態のスクレーパーは、コンパクタ群２４と角度層用剥離紙回収ローラー２５との間ではなく、マスキング装置９側に設けられているマスキング装置用スクレーパー７５である。マスキング装置用スクレーパー７５は、マスキング装置９の第一マスキングシート４２及び第二マスキングシート４３上に貼り付けられた余剰部Ｒを剥がすのに適切な位置に配置されている。マスキング装置用スクレーパー７５は、断面楔形状の板状部材であり、先端部が駆動ローラー３７，３９又は張力ローラー３８，４０の上部に接するように配置されている。
また、本実施形態のマスキングシート４１Ｂは、プリプレグシート１０に対して粘着性の高い素材、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）によって形成されている。

次に、本実施形態のプリプレグ自動積層装置の作用について説明する。
本実施形態のプリプレグ自動積層装置によれば、台形ピース５２が積層された後のプリプレグシート１０の余剰部Ｒは、マスキングシート４１Ｂに貼り付く。台形ピース５２を積層後、マスキング装置９Ｂの第一マスキングシート４２及び第二マスキングシート４３を駆動させることによって、余剰部Ｒがマスキング装置用スクレーパー７５によって剥される。

上記実施形態によれば、余剰部Ｒをマスキング装置９Ｂ側で回収することができる。これにより、余剰部Ｒが積層テーブル３上に脱落するなどして積層不良が発生することを防止することができる。

（第三実施形態）
以下、本発明のプリプレグ自動積層装置の第三実施形態を図面に基づいて説明する。図１１は、本発明の第三実施形態のプリプレグ自動積層装置の搬送方向Ｔ１から見た側面図である。
図１１に示すように、本実施形態のマスキング装置９Ｃには、マスキングシート４１を被積層体１２に対して離間及び接近する方向へ昇降自在とする昇降装置７７が設けられている。具体的には、マスキング装置９Ｃの移動ベース３５，３６が昇降装置７７上下動自在とされている。これにより、マスキングシート４１を上下動させることが可能である。
昇降装置７７としては、エアシリンダや油圧シリンダなどの機器を採用することができる。

次に、本実施形態のプリプレグ自動積層装置１の作用について説明する。
プリプレグシートの積層開始時においては、昇降装置７７によってマスキング装置９Ｃは、マスキングシート４１が積層テーブル３上の被積層体１２と面接触するような位置（又はマスキングに適した所定の位置）とされている。図１２に示すように、プリプレグシート１０の積層終了時においては、マスキング装置９Ｃが上昇し、積層テーブル３及び被積層体１２からマスキングシート４１を剥離させる。

被積層体１２が積層テーブル３に真空吸着されている場合、マスキングシート４１が積層テーブル３に貼り付くため、積層終了時にマスキングシート４１を上昇させることで、積層テーブル３から剥離できる。
また、被積層体１２自身にも若干ではあるが粘着性があるため、被積層体１２とマスキングシート４１との貼り付きを防止することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。

１ プリプレグ自動積層装置
２ 機械ベース
３ 積層テーブル（テーブル）
４ 第一門型フレーム
５ 第二門型フレーム
７ ０度層用積層ヘッド
８ 角度層用積層ヘッド
９，９Ｂ，９Ｃ マスキング装置
１０ プリプレグシート
１１ 剥離紙
１２ 被積層体
１３ ０度層用供給ローラー
１４ ０度層用送りローラー
１５ ０度層用ガイドローラー
１６ カッター
１７ 押圧ローラー
１８ ０度層用剥離紙回収ローラー
２０ 角度層用供給ローラー
２１ 角度層用送りローラー
２２ 角度層用ガイドローラー
２３ 切断部
２４ コンパクタ群（コンパクタ）
２５ 角度層用剥離紙回収ローラー
２６ スクレーパー
２７ ベース部
２８ 角度層用カッター（第一カッター）
２９ 台形用カッター（第二カッター）
３０ 回動機構
３１ 第一レール
３２ 第二レール
３３ 直角レール
３５ 第一移動ベース
３６ 第二移動ベース
３７ 第一駆動ローラー
３８ 第一張力ローラー
３９ 第二駆動ローラー
４０ 第二張力ローラー
４１，４１Ｂ マスキングシート
４２ 第一マスキングシート
４３ 第二マスキングシート
４４ 定荷重バネ
４５ マスキング装置支持部
４６ 第一ガイド部材
４７ 第二ガイド部材
４８ 搬送方向駆動部
４９ シート駆動部
５０ プリプレグ積層体
５１ 平行四辺形ピース
５２ 台形ピース
５４ 移動用駆動モーター
５５ ラックギヤ
５６ ピニオンギヤ
５７ 第一切欠部
６０ 第一対向辺
６１ 第一接続辺
６３ 第二切欠部
６６ 第二対向辺
６７ 第二接続辺
６８ マスキングシート開口部
７０ 第一駆動ギヤ
７１ 第二駆動ギヤ
７２ シート駆動モーター
７３ 第二シート駆動モーター
７５ マスキング装置用スクレーパー
７７ 昇降装置
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 切り込み
Ｒ 余剰部
Ｔ１ 搬送方向
Ｔ２ 素材搬送方向（繊維方向）

Claims (9)

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させることで、複数の前記プリプレグシートが積層された長方形状のプリプレグ積層体を形成するプリプレグ自動積層装置であって、
   繊維方向に送り出されるプリプレグシートを、前記繊維方向に対して傾斜する方向に切断することで、前記プリプレグシートを平行四辺形状の平行四辺形ピースに切り出す第一カッター、及び、前記平行四辺形ピースを前記第一カッターの切断方向に直交する方向に切断することで、台形状の台形ピースを切り出す第二カッターを備える切断部と、
   前記プリプレグシートが張り付けられる長方形状の被積層体が載置されて、前記被積層体を送り出すテーブルと、
   前記テーブルの送り出しに伴って、前記被積層体に対して前記平行四辺形ピース又は前記台形ピースを順次押し付けて張り付けるコンパクタと、
   前記台形ピースが前記被積層体に押し付けられる際に、前記プリプレグシートにおける前記台形ピースの周囲の余剰部が被積層体に張り付かないように、前記余剰部のプリプレグシートと前記被積層体との間に介在されるマスキングシートを有するマスキング装置と、を備えることを特徴とするプリプレグ自動積層装置。
2. 前記マスキングシートにはマスキングシート開口部が形成されており、
   前記マスキングシート開口部の形状は、前記被積層体の一対の長辺及び短辺からなる図形と合同である図形を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のプリプレグ自動積層装置。
3. 前記マスキングシート開口部は、
   前記被積層体の長手方向に沿う第一対向辺を有する第一切欠部を備える第一マスキングシートと、
   前記第一対向辺に平行な第二対向辺を有する第二切欠部を備える第二マスキングシートとから形成され、
   前記マスキング装置は、
   前記第一対向辺と前記第二対向辺とが接近及び離間自在となるように前記第一マスキングシートを駆動するシート駆動部を備えることを特徴とする請求項２に記載のプリプレグ自動積層装置。
4. 前記マスキング装置は、
   前記被積層体の長手方向に延在する中心軸回りに回転し、前記第一マスキングシートの端部が接続された第一駆動ローラーを有し、
   前記シート駆動部は、前記第一駆動ローラーを回転駆動させることを特徴とする請求項３に記載のプリプレグ自動積層装置。
5. 前記マスキング装置は、
   前記被積層体の長手方向に延在する中心軸回りに回転し、前記第二マスキングシートの端部が接続された第二駆動ローラーと、
   前記第一駆動ローラーの回転を前記第二駆動ローラーに伝達する伝達機構と、を有することを特徴とする請求項４に記載のプリプレグ自動積層装置。
6. 前記マスキング装置は、
   前記被積層体の長手方向に延在する中心軸回りに回転し、前記第二マスキングシートの端部が接続された第二駆動ローラーを有し、
   前記シート駆動部は、前記第一駆動ローラーと第二駆動ローラーとを独立して回転駆動させることを特徴とする請求項４に記載のプリプレグ自動積層装置。
7. 前記マスキングシートは、前記プリプレグシートに対して粘着性の低い材料によって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のプリプレグ自動積層装置。
8. 前記マスキングシートは、前記プリプレグシートに対して粘着性の高い材料によって形成され、
   前記マスキング装置は、前記マスキングシートに貼り付けられた前記余剰部を剥ぐスクレーパーを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のプリプレグ自動積層装置。
9. 前記マスキング装置は、前記マスキングシートを前記被積層体に対して離間及び接近する方向へ昇降自在とする昇降装置を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のプリプレグ自動積層装置。

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