JP2019100918A - シート隙間検出装置、シート隙間検出方法、及びシート溶着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＲＰシートの前後の隙間の検出精度を向上させる。【解決手段】本開示のシート隙間検出装置１０は、メイン搬送路において先行する第１のＦＲＰシート５０の後端５２と後続する第２のＦＲＰシート６０の前端６１との隙間Ｓを検出するシート隙間検出装置１０であって、第１のＦＲＰシート５０の後端５２、第２のＦＲＰシート６０の前端６１、及び、隙間Ｓから露出するＦＲＰシート原反Ｐ１を含む領域に検出光３０ａを投光し、その反射光を受光する光検出センサ３０と、少なくとも検出光３０ａを投光する投光領域において、第１のＦＲＰシート５０の後端５２と第２のＦＲＰシート６０の前端６１とを、ＦＲＰシート原反Ｐ１に対し離間させた状態で支持するスペーサ４０と、を有する。【選択図】図９

Description

本開示は、シート隙間検出装置、シート隙間検出方法、及びシート溶着方法に関するものである。

炭素繊維やガラス繊維を強化繊維として用いた繊維強化プラスチックシート（ＦＲＰシート）は、軽量で高い耐久性を有することから、自動車や航空機などを構成する各種の構成部材として用いられている。このようなＦＲＰシートは、その繊維方向においては引張強度や靱性が非常に高いものの、繊維方向と直交する方向では引張強度や靱性が低い。このようなＦＲＰシートの異方性を緩和するため、ＦＲＰシートの繊維方向を異ならせて複数枚積層させる方法及び装置が、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１５／１５２３２５号

上記従来技術では、繊維方向が異なるＦＲＰシートを積層するために、繊維角度が０°のＦＲＰシートの原反から、任意の繊維方向のＦＲＰシートを裁断し、その裁断したＦＲＰシートを溶着により前後方向で繋ぎ合わせている。この際、ＦＲＰシートの後端と前端が重なり合わないように、光学式の隙間検出センサを配置し、ＦＲＰシートの後端と前端との隙間の大きさを管理している。しかしながら、ＦＲＰシートの前端や後端は、垂れたり、繊維が毛羽立っていることがあり、隙間の検出精度にバラツキが生じていた。

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＦＲＰシートの前後の隙間の検出精度を向上させることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示のシート隙間検出装置は、繊維強化プラスチックシートの搬送路において先行する第１の繊維強化プラスチックシートの後端と後続する第２の繊維強化プラスチックシートの前端との隙間を検出するシート隙間検出装置であって、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端、前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端、及び、前記隙間から露出する基準面を含む領域に検出光を投光し、その反射光を受光する光検出センサと、少なくとも前記検出光を投光する投光領域において、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端とを、前記基準面に対し離間させた状態で支持するスペーサと、を有する。

また、本開示のシート隙間検出装置においては、前記スペーサは、前記第１の繊維強化プラスチックシートを支持する第１の支持領域と、前記第２の繊維強化プラスチックシートを支持する第２の支持領域と、前記第１の支持領域と前記第２の支持領域との間に形成された段差領域と、を有してもよい。

また、本開示のシート隙間検出装置においては、前記段差領域は、前記スペーサの端縁まで延伸していなくてもよい。

また、本開示のシート隙間検出装置においては、前記段差領域は、底部を有する溝であり、前記底部には、前記基準面を形成する正反射抑制部材が配設されていてもよい。

また、本開示のシート隙間検出装置においては、前記スペーサを前記投光領域から後退させる移動装置を有し、前記スペーサの後端部は、前記スペーサの前端部よりも盛り上がって形成されていてもよい。

また、本開示のシート隙間検出方法は、繊維強化プラスチックシートの搬送路において先行する第１の繊維強化プラスチックシートの後端と後続する第２の繊維強化プラスチックシートの前端との隙間を検出するシート隙間検出方法であって、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端とを、基準面に対し離間させた状態とするスペーサを配置するスペーサ配置ステップと、前記スペーサ配置ステップの後、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端、前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端、及び、前記隙間から露出する前記基準面を含む領域に検出光を投光し、その反射光を受光する光検出ステップと、を有する。

また、本開示のシート隙間検出方法においては、前記第１の繊維強化プラスチックシート及び前記第２の繊維強化プラスチックシートの強化繊維の配向方向は、前記隙間に対し平行であってもよい。

また、本開示のシート隙間検出方法においては、前記スペーサは、前記第１の繊維強化プラスチックシートを支持する第１の支持領域と、前記第２の繊維強化プラスチックシートを支持する第２の支持領域と、前記第１の支持領域と前記第２の支持領域との間に形成された段差領域と、を有し、前記スペーサ配置ステップは、前記第１の支持領域に前記第１の繊維強化プラスチックシートを支持させ、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端を前記段差領域の上に配する第１ステップと、前記第２の支持領域に前記第２の繊維強化プラスチックシートを支持させ、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と離間して、前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端を前記段差領域の上に配する第２ステップと、を有してもよい。

また、本開示のシート溶着方法は、先に記載のシート隙間検出方法に基づいて前記隙間を検出し、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端との間を溶着するシート溶着方法であって、前記光検出ステップの後、前記第１の繊維強化プラスチックシートに対する前記第２の繊維強化プラスチックシートの位置を補正するシート位置補正ステップと、前記シート位置補正ステップの後、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端を除いた後端部を押さえ付けると共に、前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端を除いた前端部を押さえ付けるシート位置決めステップと、前記シート位置決めステップの後、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端との間を溶着するシート溶着ステップと、を有する。

本開示によれば、ＦＲＰシートの前後の隙間の検出精度を向上させることができる。

本開示のＦＲＰシート積層装置を模式的に示す平面図である。 本開示のＦＲＰシート積層装置を模式的に示す側面図である。 本開示のＦＲＰシート積層装置によって形成されるＦＲＰシート積層物を模式的に示す分解斜視図である。 本開示の切断装置を模式的に示す斜視図である。 本開示のＦＲＰシートの配置を模式的に示す平面図である。 本開示のシート隙間検出装置及び溶着装置をシート流れ方向から見た正面図である。 本開示の光検出センサの位置及びスペーサの形状を模式的に示す平面図である。 本開示の溶着装置が溶着を行うときのシート隙間検出装置をシート流れ方向から見た正面図である。 本開示のシート隙間検出装置の動作ないし溶着装置の動作を模式的に示す側面図である。 本開示のシート隙間検出装置の動作ないし溶着装置の動作を模式的に示す側面図である。 本開示のシート隙間検出装置の動作ないし溶着装置の動作を模式的に示す側面図である。 本開示の変形例に係るスペーサを模式的に示す側断面図である。

以下、図面を参照して、シート隙間検出装置、シート隙間検出方法、及びシート溶着方法について説明する。なお、以下の説明においては、「繊維強化プラスチックシート」を、単に「ＦＲＰシート」と略称する。
図１は、本開示のＦＲＰシート積層装置１を模式的に示す平面図である。図２は、本開示のＦＲＰシート積層装置１を模式的に示す側面図である。

ＦＲＰシート積層装置１は、ＦＲＰシートを搬送しながら、複数のＦＲＰシートを積層していく搬送システムである。このＦＲＰシート積層装置１は、ロール状のＦＲＰシート原反Ｐ１を繰り出す繰り出し装置２と、この繰り出し装置２から繰り出されたＦＲＰシート原反Ｐ１を走行させるメイン搬送路３と、メイン搬送路３上を走行してきたＦＲＰシート積層物Ｐ５を引き込んでさらに下流側に送る送り装置４と、を備える。

図３は、本開示のＦＲＰシート積層装置１によって形成されるＦＲＰシート積層物Ｐ５を模式的に示す分解斜視図である。
ＦＲＰシート積層物Ｐ５は、図３に示すように、ＦＲＰシート原反Ｐ１上に、ＦＲＰシートＰ２、ＦＲＰシート原反Ｐ３、ＦＲＰシートＰ４が順次積層されたものである。

ＦＲＰシート原反Ｐ１は、炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維が、例えば熱可塑性樹脂に含浸させられて５０〜３００μｍ程度の厚さに形成されている。このＦＲＰシート原反Ｐ１は、強化繊維Ｆが一定方向に揃えられている。ＦＲＰシート原反Ｐ１は、その強化繊維Ｆの配向方向が、ＦＲＰシート原反Ｐ１の長さ方向に概ね一致するように形成されている。この強化繊維Ｆの配向方向を、０°とする。

図１に示すように、ＦＲＰシート積層装置１は、ＦＲＰシートＰ２を形成する第１のＦＲＰシート形成部５と、ＦＲＰシートＰ４を形成する第２のＦＲＰシート形成部１４と、を備える。また、ＦＲＰシート積層装置１は、前後に配置されたＦＲＰシートＰ２の間を溶着する溶着装置１１と、前後に配置されたＦＲＰシートＰ４の間を溶着する溶着装置２０と、を備える。溶着装置１１，２０には、後述するシート隙間検出装置１０，１９が設けられている。

図２に示すように、繰り出し装置２は、ローラを有し、ロール状に巻かれたＦＲＰシート原反Ｐ１をその長さ方向に繰り出してメイン搬送路３上に送り出すように構成されている。図１に示すように、メイン搬送路３は、ＦＲＰシート原反Ｐ１の幅より広い幅を有する直線状（直板状）に設けられた支持台である。メイン搬送路３の上面（支持面）は、ＦＲＰシート原反Ｐ１を円滑に走行させることができるように、摩擦抵抗の少ない平滑面に形成されている。

送り装置４は、図２に示すように、上下に配置された一対のローラ４ａと、図１に示すように、一対のローラ４ａのいずれか一方に接続されたモータなどの駆動源４ｂと、を有する。送り装置４は、メイン搬送路３上を走行してきたＦＲＰシート積層物Ｐ５を一対のローラ４ａ間に挟持し、駆動源４ｂによるローラ４ａの回転によってＦＲＰシート積層物Ｐ５を引き込み、下流側に送るようになっている。

第１のＦＲＰシート形成部５は、図１に示すように、メイン搬送路３の上流側に設けられている。第１のＦＲＰシート形成部５は、ロール状のＦＲＰシート原反Ｐ１を送り出す送り出し装置６と、送り出し装置６から送り出されたＦＲＰシート原反Ｐ１を走行させるサブ搬送路７と、サブ搬送路７上を走行してきたＦＲＰシート原反Ｐ１を予め設定された角度でその幅方向に切断する切断装置８と、を備える。送り出し装置６から送り出されるＦＲＰシート原反Ｐ１は、上述の繰り出し装置２によってメイン搬送路３上に繰り出されるＦＲＰシート原反Ｐ１と同じ、強化繊維Ｆの配向方向が０°のものである。

送り出し装置６は、ロール状のＦＲＰシート原反Ｐ１を繰り出す繰り出し装置６ａと、繰り出し装置６ａによって繰り出されたロール状のＦＲＰシート原反Ｐ１をサブ搬送路７上に送る送り装置６ｂと、を備える。繰り出し装置６ａは、上述の繰り出し装置２と同様の構成となっており、ロール状に巻かれたＦＲＰシート原反Ｐ１をその長さ方向に繰り出してサブ搬送路７上に送り出すように構成されている。

送り装置６ｂは、上述の送り装置４と同様に形成されたもので、上下に配置された一対のローラ６ｃと、一対のローラ６ｃのいずれか一方に接続したモータなどの駆動源６ｄと、を有する。この送り装置６ｂは、繰り出し装置６ａから繰り出されたＦＲＰシート原反Ｐ１を一対のローラ６ｃ間に挟持し、駆動源６ｄによるローラ６ｃの回転によってＦＲＰシート原反Ｐ１を引き込み、サブ搬送路７の下流側に送るようになっている。

サブ搬送路７は、メイン搬送路３の一方の側方に配置されている。このサブ搬送路７は、メイン搬送路３と直交するように延びている。サブ搬送路７も、メイン搬送路３と同様にＦＲＰシート原反Ｐ１の幅より広い幅を有する直線状（直板状）に設けられた支持台である。サブ搬送路７の上面（支持面）は、ＦＲＰシート原反Ｐ１を円滑に走行させることができるように、摩擦抵抗の少ない平滑面に形成されている。

図４は、本開示の切断装置８を模式的に示す斜視図である。
図４に示すように、切断装置８は、サブ搬送路７上を走行してきたＦＲＰシート原反Ｐ１を予め設定された角度でその幅方向に切断（裁断）するものである。切断装置８は、カッター８ａと、カッター８ａを移動可能に保持する保持バー８ｂと、保持バー８ｂの両端部を支持する一対の支持部８ｃと、を備える。

カッター８ａは、モータ等の駆動手段によって保持バー８ｂの長さ方向に往復移動するように構成されている。カッター８ａは、往路を移動することでＦＲＰシート原反Ｐ１を切断し、復路を移動することで初期位置に戻り、新たな切断のために待機するようになっている。

保持バー８ｂは、例えば、ＦＲＰシート原反Ｐ１の幅よりも充分に長い長さに形成された細長い角柱状を有する。この保持バー８ｂは、その長さ方向にカッター８ａを案内するものである。保持バー８ｂは、ＦＲＰシート原反Ｐ１の幅方向を横断するように、ＦＲＰシート原反Ｐ１の上方に配置されている。なお、保持バー８ｂは、角柱状に限らない。

一対の支持部８ｃは、保持バー８ｂを、そのＦＲＰシート原反Ｐ１に対する角度が予め設定された角度となるように、保持バー８ｂの両端部を移動可能に支持している。本開示では、ＦＲＰシート原反Ｐ１の配向方向、すなわちＦＲＰシート原反Ｐ１の長さ方向に対して、保持バー８ｂが４５°（−４５°）に交差するように該保持バー８ｂを支持している。

カッター８ａは、保持バー８ｂの長さ方向に沿って移動することにより、カッター８ａはＦＲＰシート原反Ｐ１を、４５°（−４５°）の角度でその幅方向を切断する。ここで、−４５°の符号の「−」とは、図３に示すように強化繊維Ｆの配向方向が時計回りにシフトしていることを示している。したがって、反時計回りにシフトした場合には、「＋」の符号で示される。

また、図４に示すように一対の支持部８ｃは、ＦＲＰシート原反Ｐ１に対する保持バー８ｂの角度を、任意の角度に変えられるように構成されている。すなわち、保持バー８ｂは、保持バー８ｂを直接支持する支持バー８ｄに対して、その両端部が支持バー８ｄの長さ方向の相反する方向にそれぞれ移動するように構成されている。

このように、本開示では、ＦＲＰシート原反Ｐ１の長さ方向（強化繊維Ｆの配向方向）に対する角度が可変になっている。したがって、切断装置８は、例えばＦＲＰシート原反Ｐ１の切断角度を「＋４５°」で行うのに代えて、例えば「＋３０°」や「＋６０°」で切断することも可能になっている。さらには、「−４５°」等で切断することも可能になっている。

なお、切断装置８は、図示しない制御装置により、カッター８ａの駆動が、送り出し装置６の送り装置６ｂの動作に連動するように制御されている。すなわち、送り装置６ｂによるＦＲＰシート原反Ｐ１の送り動作が一旦停止させられている間に、カッター８ａが駆動してＦＲＰシート原反Ｐ１が予め設定された角度で切断され、図３に示す平行四辺形のＦＲＰシートＰ２が形成されるようになっている。なお、図３中に符号Ｌ１で示す辺の長さは、ＦＲＰシート原反Ｐ１の幅の√２倍の長さとなっている。

図１に示すように、切断装置８の下流側には、ＦＲＰシートＰ２を、メイン搬送路３上を走行するＦＲＰシート原反Ｐ１上に載せる搬送装置９が設けられている。搬送装置９は、図２に示すように、ＦＲＰシートＰ２を吸着保持する保持部９ａと、この保持部９ａを水平面上で回転させ、ＦＲＰシートＰ２の強化繊維Ｆの向きを予め設定された向きにする移動部９ｂと、を備える。

保持部９ａは、後述する吸着によってＦＲＰシートＰ２を着脱可能に保持するように構成されている。移動部９ｂは、ロボットアームによって形成されたもので、複数の回動軸を有して保持部９ａを水平方向のＸＹ方向に移動させるとともに軸周りに回転させ、かつ、保持部９ａを昇降させるように構成されている。

このような構成のもとに搬送装置９は、保持部９ａによって切断装置８で切り出された平行四辺形のＦＲＰシートＰ２を保持し、移動部９ｂによって保持したＦＲＰシートＰ２をメイン搬送路３上に移動させ、その後、保持部９ａから脱着させることでＦＲＰシートＰ２をＦＲＰシート原反Ｐ１上に載置するようになっている。

移動部９ｂは、図３に示すように、ＦＲＰシートＰ２の強化繊維Ｆの配向方向が予め設定された向きとなるように、すなわちＦＲＰシート原反Ｐ１の強化繊維Ｆの配向方向とは異なる角度である＋４５°となるように、ＦＲＰシートＰ２を回転させてＦＲＰシート原反Ｐ１上に載置する。なお、ＦＲＰシートＰ２を載置する際、このＦＲＰシートＰ２の切断辺Ｌ２がそれぞれＦＲＰシート原反Ｐ１の側端縁上に位置するように位置合わせする。

図１及び図２に示すように、メイン搬送路３には、溶着装置１１が設けられている。溶着装置１１は、ＦＲＰシート原反Ｐ１上に載置されたＦＲＰシートＰ２の前後の隙間とその近傍を加熱する。溶着装置１１としては、例えば、超音波溶着機を使用することができる。溶着装置１１は、ＦＲＰシートＰ２およびその下のＦＲＰシート原反Ｐ１の樹脂を溶融させ、前後のＦＲＰシートＰ２の間を溶着すると同時に、ＦＲＰシートＰ２とＦＲＰシート原反Ｐ１とを溶着するようになっている。なお、溶着装置１１としては、超音波溶着機に代えて、加熱されたローラを転がす構造のものや、長尺のヒータ線を押し付ける構造のものを使用することができる。

溶着装置１１の下流側には、送り出し装置１２が配設されている。送り出し装置１２は、メイン搬送路３の上方に配置されている。この送り出し装置１２は、メイン搬送路３を走行するＦＲＰシート原反Ｐ１とＦＲＰシートＰ２との積層物の上に、他のＦＲＰシート原反Ｐ３を送り出すように構成されている。このＦＲＰシート原反Ｐ３は、図３に示すように、ＦＲＰシート原反Ｐ１と同じく強化繊維Ｆの配向方向が０°である。

送り出し装置１２は、図２に示すように、ロール状のＦＲＰシート原反Ｐ３を繰り出す繰り出し装置１２ａと、繰り出し装置１２ａによって繰り出されたロール状のＦＲＰシート原反Ｐ３をメイン搬送路３上に送る送り装置１２ｂと、を備える。送り装置１２ｂは、繰り出し装置１２ａから繰り出され、一旦上方に送り出されたＦＲＰシート原反Ｐ３を複数のローラ１２ｃによって上方から下方に送り、メイン搬送路３を走行する前記積層物の上に送り出すように構成されている。

この送り出し装置１２より下流側には、図１、図２に示すように、溶着装置１３が配設されている。溶着装置１３は、溶着装置１１と同様のものであり、最上層となっているＦＲＰシート原反Ｐ３とこれの下層となるＦＲＰシート原反Ｐ１とＦＲＰシートＰ２との積層物とを溶着し、一体化する。なお、例えば、後述する下流側に配置された溶着装置２１により、図３に示す４枚のシート（ＦＲＰシート原反Ｐ１、ＦＲＰシートＰ２、ＦＲＰシート原反Ｐ３、及びＦＲＰシートＰ４）を全て溶着できるのであれば、溶着装置１３はなくてもよい。

この溶着装置１３より下流側には、図１に示すように、第２のＦＲＰシート形成部１４が配設されている。第２のＦＲＰシート形成部１４は、第１のＦＲＰシート形成部５とほぼ同様に構成されたもので、ロール状のＦＲＰシート原反Ｐ１を送り出す送り出し装置１５と、この送り出し装置１５から送り出されたＦＲＰシート原反Ｐ１を走行させるサブ搬送路１６と、サブ搬送路１６上を走行してきたＦＲＰシート原反Ｐ１を予め設定された角度でその幅方向に切断（裁断）する切断装置１７と、を備えている。

送り出し装置１５は、ロール状のＦＲＰシート原反Ｐ１を繰り出す繰り出し装置１５ａと、繰り出し装置１５ａによって繰り出されたロール状のＦＲＰシート原反Ｐ１をサブ搬送路１６上に送る送り装置１５ｂと、を備える。送り装置１５ｂは、上下に配置された一対のローラ１５ｃと、一対のローラ１５ｃのうちの一方のローラ１５ｃに接続して該ローラ１５ｃを回転させるモータ等の駆動源１５ｄと、を備える。

切断装置１７は、第１のＦＲＰシート形成部５の切断装置８と同様に、サブ搬送路１６上を走行してきたＦＲＰシート原反Ｐ１を予め設定された角度でその幅方向に切断するものである。ただし、この切断装置１７は、ＦＲＰシート原反Ｐ１を−４５°の角度でその幅方向を切断し、図３に示したＦＲＰシートＰ４を形成するようにしている。なお、図３中に符号Ｌ３で示す辺の長さは、ＦＲＰシート原反Ｐ１の幅の√２倍の長さとなっている。

ＦＲＰシートＰ４は、搬送装置１８によってピッキングされる。搬送装置１８は、図２に示すように、ＦＲＰシートＰ４を吸着保持する保持部１８ａと、この保持部１８ａを水平面上で回転させ、ＦＲＰシートＰ４の強化繊維Ｆの向きを予め設定された向きにする移動部１８ｂと、を備える。

搬送装置１８は、ＦＲＰシート原反Ｐ１やＦＲＰシートＰ２、ＦＲＰシート原反Ｐ３の強化繊維Ｆの向き（配向）とは異なる角度である−４５°となるように、ＦＲＰシートＰ４をＦＲＰシート原反Ｐ３（積層物）上に載置する。なお、ＦＲＰシートＰ４を載置する際、このＦＲＰシートＰ４の切断辺Ｌ４がそれぞれＦＲＰシート原反Ｐ１の側端縁上に位置するように位置合わせする。

図１に示すように、メイン搬送路３におけるサブ搬送路１６より少し下流側には、溶着装置２０が設けられている。溶着装置２０も溶着装置１１とほぼ同様の構成となっており、前後のＦＲＰシートＰ４の間を溶着するとともに、これらＦＲＰシートＰ４とその下の積層物（ＦＲＰシート原反Ｐ３）とを溶着し、一体化する。

この溶着装置２０より下流側には、もう一つの溶着装置２１が設けられている。この溶着装置２１は最上層のＦＲＰシートＰ４とこれの下層となる積層物（ＦＲＰシート原反Ｐ３）とを再度溶着する。その際、この溶着装置２１は、図３に示すＦＲＰシートＰ４の切断辺Ｌ４と交差する方向に沿って、ＦＲＰシートＰ４と積層物とを溶着する。つまり、溶着装置２０とは異なる角度で溶着することにより、得られる積層物をより強固に一体化する。

このようにして形成されたＦＲＰシート積層物Ｐ５は、送り装置４の下流側に設けられた切断装置２２によって、図１に示すように矩形状のＦＲＰシート積層体Ｐ６に切断される。ＦＲＰシート積層体Ｐ６は、図２に示すようにメイン搬送路３の下流側に配設された収容箱２３に順次収容され、次工程に供されるようになっている。例えば、次工程では、ＦＲＰシート積層体Ｐ６をローラープレス機に入れて適宜形状に裁断し、得られたＦＲＰシート積層体Ｐ６の形状物を複数枚重ねることにより、所望の３次元形状を形成する。

続いて、上記構成のＦＲＰシート積層装置１に設けられたシート隙間検出装置１０について、図５〜図１１を参照して説明する。なお、以下の説明では、上述した溶着装置１１に設けられたシート隙間検出装置１０について説明するが、上述した溶着装置２０に設けられたシート隙間検出装置１９も同様の構成となっている。

図５は、本開示のＦＲＰシートＰ２の配置を模式的に示す平面図である。
図５に示すように、ＦＲＰシートＰ２は、ＦＲＰシート原反Ｐ１に対し、前後方向に殆ど隙間なく連続した状態で配置される。このようなＦＲＰシートＰ２において、メイン搬送路３の流れ方向（以下、シート流れ方向と称する）において先行する第１のＦＲＰシート５０（第１の繊維強化プラスチックシート）の前端５１と後端５２は、ＦＲＰシート原反Ｐ１に対して＋４５°で傾いている。また、シート流れ方向において第１のＦＲＰシート５０に後続する第２のＦＲＰシート６０（第２の繊維強化プラスチックシート）の前端６１と後端６２は、ＦＲＰシート原反Ｐ１に対して＋４５°で傾いている。

第１のＦＲＰシート５０と第２のＦＲＰシート６０は、第１のＦＲＰシート５０の後端５２と第２のＦＲＰシート６０の前端６１との間に、隙間Ｓを持って配置されている。隙間Ｓは、第１のＦＲＰシート５０の後端５２と第２のＦＲＰシート６０の前端６１とが重なることのないような大きさを有する。この隙間Ｓは、ＦＲＰシート原反Ｐ１に対しておおよそ＋４５°をもって延伸している。また、第１のＦＲＰシート５０と第２のＦＲＰシート６０の強化繊維Ｆの配向方向は、隙間Ｓとおおよそ平行となっている。

図６は、本開示のシート隙間検出装置１０及び溶着装置１１をシート流れ方向から見た正面図である。図７は、本開示の光検出センサ３０の位置及びスペーサ４０の形状を模式的に示す平面図である。
図６に示すように、溶着装置１１は、隙間Ｓとその近傍を加熱する加熱部１１ａと、加熱部１１ａを昇降させる昇降機構１１ｂと、これら加熱部１１ａ及び昇降機構１１ｂを隙間Ｓに沿って移動させる移動機構１１ｃと、を有する。

シート隙間検出装置１０は、隙間Ｓを検出する光学式の光検出センサ３０と、ＦＲＰシート原反Ｐ１とＦＲＰシートＰ２との間に介在するスペーサ４０と、を有する。光検出センサ３０は、スライダ機構３４に支持されている。スライダ機構３４は、図６において矢印で示すように、ＦＲＰシート原反Ｐ１の側端部の直上の位置と、ＦＲＰシート原反Ｐ１の外方との間を移動するようになっている。この光検出センサ３０は、一対で設けられ、図７に示すように、隙間Ｓの両側端部に検出光３０ａを投光する。

光検出センサ３０は、第１のＦＲＰシート５０の後端５２、第２のＦＲＰシート６０の前端６１、及び、隙間Ｓから露出するＦＲＰシート原反Ｐ１（基準面）を含む領域に検出光３０ａを投光し、その反射光を受光する。光検出センサ３０は、例えば、当該反射光の光量の変化からシートの段差（エッジ）を検出し、そのシートの段差に基づいて隙間Ｓを検出する。このような光検出センサ３０としては、例えば、２次元レーザ変位センサを好適に採用し得る。なお、シートの段差（エッジ）の検出箇所は、１箇所でなく複数箇所であってもよい。

図７に示すように、スペーサ４０も光検出センサ３０と対応して一対で設けられている。スペーサ４０は、板状に形成されており、ＦＲＰシートＰ２の両側端部の下に挿入される。なお、以下の説明では、スペーサ４０の板面に垂直な方向を上下方向といい、ＦＲＰシート原反Ｐ１（基準面）と対向する板面を下面、ＦＲＰシートＰ２側と対向（支持）する板面を上面として説明することがある。スペーサ４０の上下方向の厚みは、ＦＲＰシートＰ２の厚みの２倍以上の厚み、好ましくは、５〜１０倍以上の厚みであることが好ましい。スペーサ４０は、第１のＦＲＰシート５０を支持する第１の支持領域４１と、第２のＦＲＰシート６０を支持する第２の支持領域４２と、第１の支持領域４１と第２の支持領域４２との間に形成された段差領域４３と、を有する。段差領域４３は、第１の支持領域４１と第２の支持領域４２から下方向に離隔した領域である。つまり、段差領域４３は、スペーサ４０の上面から下面に向かって窪んでいる。

第１の支持領域４１は、シート流れ方向において段差領域４３よりも下流側（図７において紙面左側）の領域である。第２の支持領域４２は、シート流れ方向において段差領域４３よりも上流側（図７において紙面右側）の領域である。段差領域４３は、第１の支持領域４１と第２の支持領域４２との間の領域に形成されている。第１の支持領域４１は、シート流れ方向において第２の支持領域４２よりも小さくなっている。また、段差領域４３は、シート流れ方向において隙間Ｓよりも十分に大きくなっている。すなわち、第１のＦＲＰシート５０の後端５２と第２のＦＲＰシート６０の前端６１は、隙間Ｓをあけて段差領域４３の上に配置されている。

段差領域４３は、スペーサ４０のシート流れ方向に平行な端縁４４まで延伸していない。本開示の段差領域４３は、スペーサ４０を貫通する貫通孔４３Ａであり、第１の支持領域４１と第２の支持領域４２との間は接続されている。
なお、段差領域４３の変形例として、スペーサ４０の端縁４４の片側まで延伸し、切欠きのような形状になっていてもよい。また、段差領域４３は、スペーサ４０の両側端まで延伸し、スペーサ４０が第１の支持領域４１と第２の支持領域４２とで分断（分離）されたような形状になっていてもよい。

スペーサ４０は、移動装置４５と接続されている。移動装置４５は、スペーサ４０を検出光３０ａの投光領域から後退させるものである。移動装置４５は、直動するシリンダ等を有し、スペーサ４０をシート流れ方向上流側に後退させる。図７において矢印で示すように、スペーサ４０は、移動装置４５によって、検出光３０ａが段差領域４３を通過する位置と、検出光３０ａの上流側までスペーサ４０の前端が退避する位置（具体的には、溶着装置１１による溶着と干渉しない位置）との間を移動するようになっている。また、スペーサ４０は、例えば、ＦＲＰシート原反Ｐ１の切断角度を「＋４５°」と「−４５°」とで切り替えたときに、スペーサ４０がシート流れ方向と直交する方向に逃げることが可能な不図示の移動装置と接続されていてもよい。

図８は、本開示の溶着装置１１が溶着を行うときのシート隙間検出装置１０をシート流れ方向から見た正面図である。
図８に示すように、溶着装置１１が溶着を行うとき、光検出センサ３０はＦＲＰシート原反Ｐ１の外方に退避し、また、スペーサ４０はシート流れ方向の上流側に退避している。図８に示す符号３３は、溶着装置１１が溶着を行うとき、ＦＲＰシートＰ２を押え付ける押さえ部である。この押さえ部３３は、後述する図９に示すように第２のＦＲＰシート６０の前端６１を除いた前端部を押さえ付ける棒状に形成されている。

押さえ部３３には、第２のＦＲＰシート６０を誘い込む案内部３３ａが形成されている。案内部３３ａは、押さえ部３３の上流側の下端部に形成されたテーパ面であり、下流側に向かうに従って上面から下面に向かって傾斜している。この押さえ部３３は、第２のＦＲＰシート６０の前端６１よりも長く、メイン搬送路３に対して所定角度（＋４５°）傾いた状態で配置されている。押さえ部３３は、不図示の駆動部と接続され、昇降可能に構成されている。なお、押さえ部３３は、駆動部を有さず、昇降可能な状態で位置決めされ、自重により第２のＦＲＰシート６０の前端部を押さえ付ける構成であってもよい。

また、図９に示す符号３２は、第１のＦＲＰシート５０の後端５２を除いた後端部を押さえ付ける押さえ部である。この押さえ部３２も、第１のＦＲＰシート５０の後端６２よりも長く、メイン搬送路３に対して所定角度（＋４５°）傾いた状態で配置されている。押さえ部３２は、不図示の駆動部と接続され、昇降可能に構成されている。なお、押さえ部３３も、駆動部を有さず、昇降可能な状態で位置決めされ、自重により第１のＦＲＰシート５０の後端部を押さえ付ける構成であってもよい。

続いて、上記構成のシート隙間検出装置１０の動作（シート隙間検出方法）及び溶着装置１１の動作（シート溶着方法）について、図９〜図１１を参照して説明する。なお、シート隙間検出装置１０の動作及び溶着装置１１の動作は、図示しない制御装置によって制御されている。
図９〜図１１は、本開示のシート隙間検出装置１０の動作ないし溶着装置１１の動作を模式的に示す側面図である。

本手法では、先ず、第１のＦＲＰシート５０の後端５２と後続する第２のＦＲＰシート６０の前端６１との隙間Ｓを検出に際し、スペーサ４０を配置する（スペーサ配置ステップ）。このスペーサ配置ステップにおいては、先ず、図９（ａ）に示すように、スペーサ４０の第１の支持領域４１に第１のＦＲＰシート５０を支持させ、第１のＦＲＰシート５０の後端５２を段差領域４３の上に配する（第１ステップ）。また、スペーサ４０の第２の支持領域４２に第２のＦＲＰシート６０の前端６１を支持させる。

次に、図９（ｂ）に示すように、第１のＦＲＰシート５０の後端５２と離間して、第２のＦＲＰシート６０の前端６１を段差領域４３の上に配する（第２ステップ）。なお、第２ステップにおいては、図５に示す適正な隙間Ｓよりも大きな隙間（例えば１０％〜５０％程度大きい隙間）をあけて、第２のＦＲＰシート６０の前端６１を段差領域４３の上に配することが好ましい。これにより、第１のＦＲＰシート５０の後端５２に第２のＦＲＰシート６０の前端６１が重なることが確実に抑制される。また、第２ステップにおいては、搬送装置９が第２のＦＲＰシート６０を移動させるため、上流側の押さえ部３３は上げておいてもよい。なお、下流側の押さえ部３２は下げておいてもよい。さらに、第２ステップにおいては、隙間Ｓ全体を調整するために、搬送装置９が第２のＦＲＰシート６０を並進移動だけでなく回転移動させてもよい。

スペーサ配置ステップの後、本手法では、図９（ｃ）に示すように、第１のＦＲＰシート５０の後端５２、第２のＦＲＰシート６０の前端６１、及び、隙間Ｓから露出するＦＲＰシート原反Ｐ１（基準面）を含む領域に検出光３０ａを投光し、その反射光を受光する（光検出ステップ）。ここで、少なくとも検出光３０ａを投光する投光領域においては、第１のＦＲＰシート５０の後端５２と第２のＦＲＰシート６０の前端６１は、スペーサ４０によって、ＦＲＰシート原反Ｐ１（基準面）に対し離間した状態で支持されている。なお、光検出ステップでは、上流側の押さえ部３３は下げていた方が、隙間Ｓを安定して検出できるため好ましいが、搬送装置９が第２のＦＲＰシート６０を保持していれば上流側の押さえ部３３は上げていてもよい。

スペーサ４０は、第１のＦＲＰシート５０の後端５２と、第２のＦＲＰシート６０の前端６１とが、ＦＲＰシート原反Ｐ１に接触することを抑制する。これにより、光検出センサ３０が、シートの段差（エッジ）を検出し易くなり、その結果、隙間Ｓを高精度で検出することが可能となる。また、図５に示すように、第１のＦＲＰシート５０及び第２のＦＲＰシート６０の強化繊維Ｆの配向方向が、隙間Ｓに対し平行である場合、引張強度や靱性が低い後端５２や前端６１は、特に垂れやすく、また、強化繊維Ｆが毛羽立ち易くなっているため、このスペーサ４０を配置することに大きな効果がある。

光検出ステップの後、本手法では、図１０（ａ）に示すように、第１のＦＲＰシート５０に対する第２のＦＲＰシート６０の位置を補正する（シート位置補正ステップ）。このシート位置補正ステップにおいては、光検出センサ３０が検出した隙間Ｓと図５に示す適正な大きさの隙間Ｓとを比較し、その差分に応じて、第２のＦＲＰシート６０を搬送装置９によって移動させる。なお、光検出ステップの後であってシート位置補正ステップの前若しくはシート位置補正ステップの後に、検出光３０ａの投光領域からスペーサ４０を後退させることが好ましい。スペーサ４０を後退させるときには、第１の支持領域４１において第１のＦＲＰシート５０の後端部を押さえ付けていた押さえ部３２を上げておくことが好ましい。また、図９（ｃ）に示す光検出ステップで、上流側の押さえ部３３を下げていた場合には、押さえ部３３を上げておくことが好ましい。

シート補正ステップの後、本手法では、図１０（ｂ）に示すように、第１のＦＲＰシート５０の後端５２を除いた後端部を押さえ部３２によって押さえ付けると共に、第２のＦＲＰシート６０の前端６１を除いた前端部を押さえ部３３によって押さえ付ける（シート位置決めステップ）。なお、押さえ部３３によって第２のＦＲＰシート６０の前端部を押さえ付けた後は、搬送装置９は第２のＦＲＰシート６０との吸着を解除し、次のＦＲＰシートＰ２をピックアップしに行くことができる。シート位置決めステップの後、本手法では、上述したように第１のＦＲＰシート５０の後端５２と第２のＦＲＰシート６０の前端６１との間を溶着装置１１によって溶着する（シート溶着ステップ）。

次に、本手法では、図１１（ａ）に示すように、溶着した第２のＦＲＰシート６０の後端６２に、次のＦＲＰシートＰ２を溶着するべく、ＦＲＰシート原反Ｐ１をシート流れ方向の下流側に送ると共に、スペーサ４０の段差領域４３を光検出センサ３０の直下に移動させる。前工程の図１０（ｂ）に示すように、スペーサ４０をシート流れ方向の上流側に後退させたとき、第２のＦＲＰシート６０の後端６２が、スペーサ４０の第１の支持領域４１に乗った状態にしておくことで、スペーサ４０を元の位置に戻すときに、第２のＦＲＰシート６０の下に潜り込ませる必要がなくなるため、スペーサ４０の移動を円滑に行うことができる。なお、スペーサ４０元の位置に戻すとき、図１１（ａ）に示すように、押さえ部３２，３３は、上げておくことが好ましい。

次に、本手法では、図１１（ｂ）に示すように、スペーサ４０の第１の支持領域４１に第２のＦＲＰシート６０（第１の繊維強化プラスチックシートとなる）を支持させ、第２のＦＲＰシート６０の後端６２を段差領域４３の上に配すると共に、押さえ部３２を下げて第２のＦＲＰシート６０の後端部を押さえ付ける。次に、本手法では、搬送装置９により次のＦＲＰシートＰ２（第３のＦＲＰシート７０）をピックアップする。そして、第３のＦＲＰシート７０（第２の繊維強化プラスチックシートとなる）を、スペーサ４０の第２の支持領域４２に支持させる。
その後の動作は、上述した図９からのフローの繰り返しとなる。

このように、上述した本開示によれば、メイン搬送路３において先行する第１のＦＲＰシート５０の後端５２と後続する第２のＦＲＰシート６０の前端６１との隙間Ｓを検出するシート隙間検出装置１０であって、第１のＦＲＰシート５０の後端５２、第２のＦＲＰシート６０の前端６１、及び、隙間Ｓから露出するＦＲＰシート原反Ｐ１を含む領域に検出光３０ａを投光し、その反射光を受光する光検出センサ３０と、少なくとも検出光３０ａを投光する投光領域において、第１のＦＲＰシート５０の後端５２と第２のＦＲＰシート６０の前端６１とを、ＦＲＰシート原反Ｐ１に対し離間させた状態で支持するスペーサ４０と、を有する、という構成を採用することによって、ＦＲＰシートＰ２の前後の隙間Ｓの検出精度を向上させることができる。

以上、図面を参照しながら本開示の１つの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上述したスペーサ４０は、図１２に示すような形態を採用し得る。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１２は、本開示の変形例に係るスペーサ４０Ａを模式的に示す側断面図である。
図１２に示すように、スペーサ４０Ａは、段差領域４３として溝４３Ｂを有する。溝４３Ｂは、スペーサ４０Ａの端縁４４（図７参照）まで延伸していてもよい。溝４３Ｂは、底部４３Ｂ１を有している。底部４３Ｂ１には、正反射抑制部材４６が配設されている。正反射抑制部材４６は、上述したＦＲＰシート原反Ｐ１に代わり、シートの段差（エッジ）を検出するための基準面となる。

正反射抑制部材４６としては、ＦＲＰシートＰ２と反射特性の異なるもの、好ましくは、ＦＲＰシートＰ２よりも検出光３０ａを乱反射させ易いもの、具体的には、反射面に細かい凹凸が形成されたシートないしテープ状のものが好ましい。この構成によれば、シートの段差（エッジ）を検出するための基準面の反射特性がＦＲＰシートＰ２と異なるため、同材料のＦＲＰシート原反Ｐ１を基準面とするよりもシートの段差（エッジ）を検出し易くなる。

また、スペーサ４０Ａの後端部４０ｂは、スペーサ４０Ａの前端部４０ａよりも盛り上がって形成されている。後端部４０ｂは、前端部４０ａよりも厚く、上方に盛り上がる丸みを帯びた形状となっている。このような構成によれば、スペーサ４０Ａを後退させる際に、第２のＦＲＰシートＰ２が裂けないようにすることができる。すなわち、第２のＦＲＰシートＰ２の強化繊維の配向方向は１方向であるため、スペーサ４０Ａと擦れる場所が鋭利だと、強化繊維間にスペーサ４０Ａが入り込み第２のＦＲＰシートＰ２を裂いてしまう場合がある。第２のＦＲＰシートＰ２が裂けると、避けた部分で隙間検出したときに読み込みエラーが起こり、装置が停止する虞があるため、上記構成によれば、このような懸念を解消することができる。

また、上述の本開示では、特にＦＲＰシートＰ２やＦＲＰシートＰ４の強化繊維Ｆの配向方向を＋４５°もしくは−４５°としたが、切断装置８、切断装置１７の保持バーの角度を調整することにより、例えば＋３０°（−３０°）や＋６０°（−６０°）などとするようにしてもよい。

３ メイン搬送路（搬送路）
１０ シート隙間検出装置
１１ 溶着装置
１９ シート隙間検出装置
２０ 溶着装置
３０ 光検出センサ
３０ａ 検出光
３２ 押さえ部
３３ 押さえ部
４０ スペーサ
４０Ａ スペーサ
４０ａ 前端部
４０ｂ 後端部
４１ 第１の支持領域
４２ 第２の支持領域
４３ 段差領域
４３Ａ 貫通孔
４３Ｂ 溝
４３Ｂ１ 底部
４４ 端縁
４５ 移動装置
４６ 正反射抑制部材
５０ 第１のＦＲＰシート（第１の繊維強化プラスチックシート）
５１ 前端
５２ 後端
６０ 第２のＦＲＰシート（第２の繊維強化プラスチックシート）
６１ 前端
６２ 後端
Ｆ 強化繊維
Ｐ１ ＦＲＰシート原反（基準面）
Ｐ２ ＦＲＰシート（繊維強化プラスチックシート）
Ｓ 隙間

Claims (9)

1. 繊維強化プラスチックシートの搬送路において先行する第１の繊維強化プラスチックシートの後端と後続する第２の繊維強化プラスチックシートの前端との隙間を検出するシート隙間検出装置であって、
   前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端、前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端、及び、前記隙間から露出する基準面を含む領域に検出光を投光し、その反射光を受光する光検出センサと、
   少なくとも前記検出光を投光する投光領域において、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端とを、前記基準面に対し離間させた状態で支持するスペーサと、を有する、シート隙間検出装置。
2. 前記スペーサは、
   前記第１の繊維強化プラスチックシートを支持する第１の支持領域と、
   前記第２の繊維強化プラスチックシートを支持する第２の支持領域と、
   前記第１の支持領域と前記第２の支持領域との間に形成された段差領域と、を有する、請求項１に記載のシート隙間検出装置。
3. 前記段差領域は、前記スペーサの端縁まで延伸していない、請求項２に記載のシート隙間検出装置。
4. 前記段差領域は、底部を有する溝であり、
   前記底部には、前記基準面を形成する正反射抑制部材が配設されている、請求項３に記載のシート隙間検出装置。
5. 前記スペーサを前記投光領域から後退させる移動装置を有し、
   前記スペーサの後端部は、前記スペーサの前端部よりも盛り上がって形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシート隙間検出装置。
6. 繊維強化プラスチックシートの搬送路において先行する第１の繊維強化プラスチックシートの後端と後続する第２の繊維強化プラスチックシートの前端との隙間を検出するシート隙間検出方法であって、
   前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端とを、基準面に対し離間させた状態とするスペーサを配置するスペーサ配置ステップと、
   前記スペーサ配置ステップの後、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端、前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端、及び、前記隙間から露出する前記基準面を含む領域に検出光を投光し、その反射光を受光する光検出ステップと、を有する、ことを特徴とするシート隙間検出方法。
7. 前記第１の繊維強化プラスチックシート及び前記第２の繊維強化プラスチックシートの強化繊維の配向方向は、前記隙間に対し平行である、請求項６に記載のシート隙間検出方法。
8. 前記スペーサは、
   前記第１の繊維強化プラスチックシートを支持する第１の支持領域と、
   前記第２の繊維強化プラスチックシートを支持する第２の支持領域と、
   前記第１の支持領域と前記第２の支持領域との間に形成された段差領域と、を有し、
   前記スペーサ配置ステップは、
   前記第１の支持領域に前記第１の繊維強化プラスチックシートを支持させ、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端を前記段差領域の上に配する第１ステップと、
   前記第２の支持領域に前記第２の繊維強化プラスチックシートを支持させ、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と離間して、前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端を前記段差領域の上に配する第２ステップと、を有する、請求項６または７に記載のシート隙間検出方法。
9. 請求項６〜８のいずれか一項に記載のシート隙間検出方法に基づいて前記隙間を検出し、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端との間を溶着するシート溶着方法であって、
   前記光検出ステップの後、前記第１の繊維強化プラスチックシートに対する前記第２の繊維強化プラスチックシートの位置を補正するシート位置補正ステップと、
   前記シート位置補正ステップの後、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端を除いた後端部を押さえ付けると共に、前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端を除いた前端部を押さえ付けるシート位置決めステップと、
   前記シート位置決めステップの後、前記第１の繊維強化プラスチックシートの後端と前記第２の繊維強化プラスチックシートの前端との間を溶着するシート溶着ステップと、を有する、シート溶着方法。

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