JP4031969B2 - 自動複合材積層装置のローラ支持方法及びそのローラ支持構造 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、自動複合材積層装置の積層ローラを支持する方法及びその支持方法を実現するのに最適な支持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
繊維強化樹脂複合材のプリプレグ材を積層していく場合、積層間にシワなどの欠陥が生じないように、積層する面に対し積層ローラを圧着させながら積層していく必要があり、このため従来の自動複合材積層装置の積層ローラは、積層する面に対し、常に垂直に接する状態を維持することが必要とされた。
したがって、従来の自動複合材積層装置は、積層する面に生ずる凹凸、即ち積層回数の違いにより積層する面に生ずる段差に対しては、図4に示すように、積層ローラが首振り動作できるようになっている。即ち、従来の自動複合材積層装置は、積層ローラ100の両軸をアーム101a,101bで回動自在にそれぞれ支持し、これらアーム101a,101bをリンク102で連結し、リンク102の中央に連結されたリンク103と自動複合材積層装置の基盤104に固着された支柱105とをピン結合して、積層ローラ100を支柱105で吊り下げる構造が採られ、積層ローラが、同図中の矢印方向に首振り動作できるようになっている。但し、かかる首振り動作に対し、これを規制するためのストッパ105a,105bが基盤104から垂設されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構造の自動複合材積層装置では、積層ローラが首振り動作するとき、積層する面に凹凸があると、この凹凸によって当該積層ローラとの接点がずれてしまうため、当該凹凸を乗り越えたところで積層する面が左右に歪んでしまい、シワを生ずることなく積層していくことができないという問題がある。
【0004】
本発明の目的は、積層する面に凹凸があってもシワなどの欠陥を生ずることなく積層が行える自動複合材積層装置のローラ支持方法及びその方法を実現するローラ支持構造を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る自動複合材積層装置のローラ支持方法は、複合材のプリプレグ材の積層に際し、この積層する面に接する円筒形状の積層ローラを、回転自在に、且つ、前記積層する面の凹凸に応じて傾くように支持する支持方法であって、前記積層ローラは、前記ローラ軸に平行でローラ面の最下部を形成する仮想線上の一点を常に固定中心として傾くように支持されるようにしたもので、積層ローラは、積層する面に凹凸があっても上記一点を常に固定中心(当該固定中心は、機構学で言うところの固定中心に相当する)として傾くようになっているために、積層する面にシワなどの欠陥を生ずることなく積層できる。
【0006】
また、本発明の請求項2に係る自動複合材積層装置のローラ支持構造は、複合材のプリプレグ材の積層に際し、この積層する面に接する円筒形状の積層ローラを、回転自在に、且つ、前記積層する面の凹凸に応じて傾くように支持する支持構造において、その一方端で前記積層ローラのローラ軸と回動自在に連結される一対の互いに平行な左右リンクと、固定された支柱とその中央部が回動自在に連結されるとともに、該中央部から等距離に位置する両端部が、前記左右リンクのそれぞれの他方端と回動自在に連結され、更に、前記支柱との連結点が前記左右リンクのそれぞれの他方端との連結点より前記積層ローラに近接する位置に配される上リンクと、前記上リンクの、前記左リンクの他方端との連結点と前記支柱との連結点間のリンク部分、及び前記上リンクの、前記右リンクの他方端との連結点と前記支柱との連結点間のリンク部分とそれぞれ平行をなすリンク部分を有する下リンクとでリンク機構を構成し、前記積層ローラのローラ軸に平行でローラ面の最下部の仮想線の中点と前記ローラ軸を前記左右リンクに結合する点とを結ぶ線を前記上下リンクと平行に構成するようにして上記方法を実現させたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る自動複合材積層装置のローラ支持方法は、具体的には図1〜4に示すローラ支持構造により実現できる。
図1は、本自動複合材積層装置1が熱可塑性複合材のプリプレグ材Aの積層に用いられている例を示すものであり、熱可塑性複合材のプリプレグ材Aは、リール2に巻回された熱可塑性複合材の素材が装置3を経て本複合材積層装置1の積層ローラ10のところに供給される。そのとき、そのプリプレグ材Aは、その積層される面がガストーチ4からの熱を受けて軟化し当該積層ローラ10により圧着されながら図示しないマンドレルに積層状態で巻回される。
尚、5は監視カメラであり、積層状態の良否などを監視するためのものである。
【0008】
次に、本ローラ支持構造を図2を参照して説明する。尚、同図は、積層ローラ10がプリプレグ材Aの積層する面のうち、水平な面に接している場合を示している。
本ローラ支持構造は、上記積層ローラ10を、図2に示すようなリンク機構で支持する構造としたもので、そのうちの一対の互いに平行な左右リンク11,12は、その一方端で上記積層ローラ10のローラ軸10a,10bと連結点P1,P2で回動自在に連結されている。また、略V字形状の上リンク14は、その中央部が、本実施の形態では、自動複合材積層装置1の基盤1aに一端が固定された支柱13と連結点P5で回動自在に連結されるとともに、この中央部から等距離に位置する両端部が、左右リンク11,12のそれぞれの他方端と連結点P3,P4で回動自在に連結され、更に、この支柱13との上記連結点P5が左右リンク11,12のそれぞれの他方端との連結点P3,P4より積層ローラ10に近接する位置に配されている。また、上リンク14と同一形状の略V字形状をなす下リンク15は、左右リンク11,12と連結点P6,P7で回動自在にそれぞれ連結され、支柱13と当該下リンク15の中央部が連結点P8で回動自在に連結され、上リンク14の、左リンク11との連結点P3と支柱13との連結点P5間のリンク部分14a、及び上リンク14の、右リンク12との連結点P4と支柱13との連結点P5間のリンク部分14bとそれぞれ平行をなすリンク部分15a,15bをそれぞれ有している。
この場合、連結点P3,P6,P8,P5で形成される矩形は平行四辺形(これを平行四辺形B1と称する)をなし、連結点P4,P7,P8,P5で形成される矩形は平行四辺形(これを平行四辺形B2と称する)をなしていることは言うまでもない。
【0009】
更に、本ローラ支持構造は、積層ローラ10がプリプレグ材Aの積層する面の、図2のような水平面に接した時、積層ローラ10のローラ軸10a,10bに平行な当該積層ローラ10の円筒面上の最下部に想定した仮想線(この場合、積層ローラ10の円筒面の最下部を形成する線Q)の中点Cと、ローラ軸10aの、左リンク11との連結点P1とを結ぶ仮想リンクが下リンク15のリンク部分15aに平行をなし、且つ、上記仮想線の中点Cと、ローラ軸10bの、右リンク12との連結点P2とを結ぶ仮想リンクが下リンク15のリンク部分15bに平行をなすリンク機構を構成している。そして、図2のように、積層ローラ10がプリプレグ材Aの、図2のような水平面に接しているときには、連結点P5,P8間を結ぶリンクの延長線、即ち、支柱13の延長線は、積層ローラ10の円筒面に垂直をなし、且つ、上記中点Cを通る態様となる。
この場合、連結点P1、連結点P6、連結点P8、中心Cで形成される矩形は平行四辺形(これを平行四辺形D1と称する)をなし、また、連結点P2、連結点P7、連結点P8、中心Cで形成される矩形は平行四辺形(これを平行四辺形D2と称する)をなすことは言うまでもない。
【0010】
このようなリンク機構のローラ支持構造で支持される積層ローラ10の動作を図3を参照して説明する。
図3において、プリプレグ材Aの積層する面の凸部Sに積層ローラ10が接した瞬間を考え、その時の接点S1を含む上述した仮想線Qの中点Cに着目する。積層ローラ10は、凸部Sによって同図のように傾く。このような傾きによって、ローラ軸10aと左リンク11の連結点P1及びローラ軸10bとリンク12の連結点P2はそれぞれ連結点P1′,P2′に移動し、これに伴って左リンク11と上リンク14の連結点P3及び左リンク11と下リンク15の連結点P6はそれぞれ連結点P3′,P6′に移動する一方、右リンク12と上リンク14の連結点P4及び右リンク12と下リンク15の連結点P7はそれぞれ連結点P4′,P7′に移動する。
【0011】
しかるに、支柱13と上リンク14及び支柱13と下リンク15の連結点P5,P8は不動であり、したがって、連結点P5,P8間を結ぶリンクが不動であるため、上述した平行四辺形B1において、連結点P3,P6が連結点P3′,P6′に移動しても、連結点P3′,P6′間を結ぶリンクは連結点P5,P8間を結ぶリンクに対し平行が維持される。即ち、支柱13と左リンク11とは常に平行が維持される。同様に、上述した平行四辺形B2において、連結点P4,P7が連結点P4′,P7′に移動しても連結点P4′,P7′間を結ぶリンクは連結点P5,P8間を結ぶリンクに対し平行が維持される。即ち、支柱13と右リンク12とは常に平行が維持される。
【0012】
一方、上述した平行四辺形D1において、連結点P1,P6が連結点P1′,P6′に移動しても、連結点P1′,P6′間を結ぶリンクの長さは不変であり、また、当該連結点P1′,P6′間を結ぶリンク、即ち左リンク11は、上述したように支柱13とは常に平行が維持されるため、連結点P8と中心Cとを結ぶ仮想リンクは、支柱13の延長線上にあって、当該仮想リンクの長さは不変であり、しかも、連結点P8が固定点であるため、中心Cは固定点となる。また、上述した平行四辺形D2において、連結点P2,P7が連結点P2′,P7′に移動しても、連結点P2′,P7′間を結ぶリンクの長さは不変であり、また、当該連結点P2′,P7′間を結ぶリンク、即ち右リンク12は、上述したように支柱13とは常に平行が維持されているため、連結点P8と中心Cとを結ぶ仮想リンクは、支柱13の延長線上にあって、当該仮想リンクの長さは不変であり、しかも、連結点P8が固定点であるため、中心Cは固定点となる。即ち、中心Cは常に、機構学で言うところの固定中心に相当する点となっている。よって、積層ローラ10は、当該積層ローラ10が、積層する面に凹凸があっても上記中点Cを常に固定中心として傾くようになり、このため、積層する面の凹凸によって積層ローラ10との接点がずれることもなく、したがって、積層する面が左右に歪むことなく、即ち、積層する面にシワなどの欠陥を生ずることなく積層できる。
【0013】
【発明の効果】
本発明の自動複合材積層装置のローラ支持方法及びその方法を実現するローラ支持構造によれば、積層ローラは、積層する面に凹凸があっても、積層ローラが積層する面の凹凸に接した時、当該接点を含む、積層ローラの軸方向に平行な当該積層ローラの円筒面上に想定した仮想線の中点を常に固定中心として傾くようになっているために、積層する面に凹凸があってもシワなどの欠陥を生ずることなく積層が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る自動複合材積層装置のローラ支持構造を用いて熱可塑性複合材のプリプレグ材を積層するときの外観構成図である。
【図2】 図1のローラ支持構造の詳細図である。
【図3】 図1のローラ支持構造のスケルトン表示による動作説明図である。
【図4】 従来のローラ支持構造の詳細図である。
【符号の説明】
1 自動複合材積層装置
10 積層ローラ
10a,10b ローラ軸
11 左リンク
12 右リンク
13 支柱
14 上リンク
15 下リンク
A プリプレグ材
C 中点
P1〜P8 連結点
Q 仮想線
S 凸部
S1 接点
Claims (2)
- 複合材のプリプレグ材の積層に際し、この積層する面に接する円筒形状の積層ローラを、回転自在に、且つ、前記積層する面の凹凸に応じて傾くように支持する支持方法であって、前記積層ローラは、前記ローラ軸に平行でローラ面の最下部を形成する仮想線上の一点を常に固定中心として傾くように支持されることを特徴とする自動複合材積層装置のローラ支持方法。
- 複合材のプリプレグ材の積層に際し、この積層する面に接する円筒形状の積層ローラを、回転自在に、且つ、前記積層する面の凹凸に応じて傾くように支持する支持構造において、
その一方端で前記積層ローラのローラ軸と回動自在に連結される一対の互いに平行な左右リンクと、
固定された支柱とその中央部が回動自在に連結されるとともに、該中央部から等距離に位置する両端部が、前記左右リンクのそれぞれの他方端と回動自在に連結され、更に、前記支柱との連結点が前記左右リンクのそれぞれの他方端との連結点より前記積層ローラに近接する位置に配される上リンクと、
前記上リンクの、前記左リンクの他方端との連結点と前記支柱との連結点間のリンク部分、及び前記上リンクの、前記右リンクの他方端との連結点と前記支柱との連結点間のリンク部分とそれぞれ平行をなすリンク部分を有する下リンクとでリンク機構を構成し、
前記積層ローラのローラ軸に平行でローラ面の最下部の仮想線の中点と前記ローラ軸を前記左右リンクに結合する点とを結ぶ線を前記上下リンクと平行に構成することを特徴とする自動複合材積層装置のローラ支持構造。
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