JP5399129B2 - 切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリプレグなどのシート状の樹脂材料を所望の大きさに切断する切断装置に関する。

電子回路基板や航空機の翼部等の樹脂成形製品の材料として、紙や布に樹脂をしみこませたシート状の樹脂材料が使用される。樹脂材料から樹脂成形製品を成形する場合は、切断装置を用いて樹脂材料を適切な大きさに切り出す必要がある。

シート状の樹脂材料は、常温では脆い材料である。そのため、常温の樹脂材料をカッター等で切り出すと、紙や布の繊維の粉末や、樹脂の粉末などが発生する。このような粉末は、樹脂成形製品の品質不良をもたらす可能性がある。例えば、樹脂材料と銅箔を積層して電子回路基板を成形する際にこの粉末が散乱して銅箔と樹脂材料の間に付着すると、プレス時にこの粉末により銅箔に打根が発生する可能性がある。

このような粉末の発生を防止するため、特許文献１に記載されているような、樹脂材料の切断部をレーザで予熱して樹脂材料を軟化させる構成が考えられる。

特開２００１−１３８２８８号公報

しかしながら、レーザは樹脂材料に接触せずに輻射熱で樹脂材料を加熱するため、レーザが照射される照射面の温度は急速に上昇し続ける一方、樹脂材料の内部、及び照射面と反対側の面の温度はあまり上昇しない。このため、照射面、樹脂材料の内部、及び照射面と反対側の面の軟化の程度が異なることになり、樹脂材料の切断面にゆがみ等が発生する可能性があった。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、樹脂材料の切断時に粉末が発生せず、且つ、ゆがみの少ない切断面を得ることが可能な切断装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態に係る切断装置は、シート状の樹脂材料を搬送する搬送手段と、搬送手段の搬送方向に延びる切断部にて前記樹脂材料を切断する切断手段と、切断手段の上流側にて樹脂材料の切断部のみに当接し切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、予熱手段の温度を樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段とを有する。
また、予熱手段が、搬送方向と直交するシート幅方向に延びる、内部に貫通孔が形成された軸部と、軸部と同軸に軸部に取り付けられていて、軸部からの熱伝導によって加熱されるリングとを有し、温度調整手段が、温度調整された熱媒体を貫通孔に流すことによって軸部を加熱して、リングの温度を樹脂材料の軟化温度に維持し、リングの縁部が樹脂材料の切断部に当接するように配置されており、樹脂材料の搬送に伴ってリングが回転して切断部を加熱するように構成されている。

また、リングの縁部以外の部分が断熱材に覆われている構成とすることが好ましい。

本発明の一実施形態に係る切断装置は、シート状の樹脂材料を搬送する搬送手段と、搬送手段の搬送方向と直交する樹脂材料のシート幅方向に延びる切断部にて樹脂材料を切断する切断手段と、切断手段の上流側にて樹脂材料の切断部のみに当接し、切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、予熱手段の温度を樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段とを有し、予熱手段が、シート幅方向に延び、樹脂材料を両面から挟むように対向して配置されている一対の加熱ブロックと、一対の加熱ブロックの対向する面上に形成され、シート幅方向に延びる加熱バーと、一対の加熱ブロックを、互いに近接する方向に駆動する加熱ブロック駆動手段とを有する。

加熱ブロックの加熱バー以外の部分が断熱材に覆われていて、温度調整手段は、加熱バーの温度を軟化温度に維持し、加熱ブロック駆動手段の駆動によって、樹脂材料を加熱ブロック間に挟み込み、加熱バーを切断部に当接させることによって、切断部を加熱するように構成されている。

また、断熱材がリングの軸方向両側の面を覆うように設けられる一対の円柱形状のブロックを有し、円柱形状のブロックの外周面と前記リングの縁部とが同一円筒面上に位置するようにブロックがリングに取り付けられている構成とすることが好ましい。

より好ましくは、ブロックの軸方向寸法は前記リングの軸方向寸法の２倍以上である。

また、ブロックが耐熱性のプラスチックにて形成されている構成とすることが好ましい。

また、予熱手段が、樹脂材料の一面側を加熱する第１予熱手段と、樹脂材料の他面側を加熱する第２予熱手段とを有する構成とすることが好ましい。

また、本発明の一実施形態に係る切断装置は、シート状の樹脂材料を搬送する搬送手段と、搬送手段の搬送方向と直交する樹脂材料のシート幅方向に延びる切断部にて樹脂材料を切断する切断手段と、切断手段の上流側にて樹脂材料の切断部のみに当接し、切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、予熱手段の温度を樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段とを有する。

また、予熱手段が、シート幅方向に延び、内部に貫通孔が形成され、樹脂材料を両面から挟むように対向して配置されている一対の加熱ブロックと、一対の加熱ブロックの対向する面上に形成されシート幅方向に延びる、加熱ブロックからの熱伝導によって加熱される加熱バーと、一対の加熱ブロックを互いに近接する方向に駆動する加熱ブロック駆動手段とを有する構成としてもよい。

また、温度調整手段は、温度調整された熱媒体を貫通孔に流すことによって加熱ブロックを加熱して、加熱バーの温度を軟化温度に維持し、加熱ブロック駆動手段の駆動によって樹脂材料を加熱ブロック間に挟み込み、加熱バーを切断部に当接させることによって切断部を加熱する構成としてもよい。

また、加熱ブロックの加熱バー以外の部分が断熱材に覆われている構成とすることが好ましい。

本発明の一実施形態に係る切断装置は、シート状の樹脂材料を搬送する搬送手段と、搬送手段の搬送方向と直交する樹脂材料のシート幅方向に延びる切断部にて樹脂材料を切断する切断手段と、切断手段の上流側にて樹脂材料の切断部のみに当接し、切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、予熱手段の温度を樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段とを有する。

また、予熱手段が、シート幅方向に延び、樹脂材料を両面から挟むように対向して配置されている一対の加熱ブロックと、一対の加熱ブロックの対向する面上に形成され、シート幅方向に延びる加熱バーと、一対の加熱ブロックを、互いに近接する方向に駆動する加熱ブロック駆動手段とを有する。加熱ブロックの加熱バー以外の部分が断熱材に覆われていて、温度調整手段は、加熱バーの温度を軟化温度に維持し、加熱ブロック駆動手段の駆動によって、樹脂材料を加熱ブロック間に挟み込み、加熱バーを切断部に当接させることによって、切断部を加熱するように構成されている。

また、搬送手段の一部が樹脂材料を搬送するベルトコンベアを有し、ベルトコンベアの下部には、ベルトコンベアの無端ベルトとその上の樹脂材料の双方を吸引する吸引装置が内蔵された集塵ボックスが設けられ、無端ベルトには切断手段による切断時に樹脂材料の下面に付着した粉末が通過できる程度の細孔が多数形成されている構成としてもよい。

本発明の一実施形態に係る切断装置は、シート状の樹脂材料を搬送する搬送手段と、搬送手段の搬送方向又は搬送方向と直交する樹脂材料のシート幅方向のいずれか一方向に延びる切断部にて前記樹脂材料を切断する切断手段と、切断手段の上流側にて樹脂材料の切断部のみに当接し切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、予熱手段の温度を樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段とを有する。
また、搬送手段の一部が樹脂材料を搬送するベルトコンベアを有し、ベルトコンベアの下部には、ベルトコンベアの無端ベルトとその上の樹脂材料の双方を吸引する吸引装置が内蔵された集塵ボックスが設けられ、無端ベルトには切断手段による切断時に樹脂材料の下面に付着した粉末が通過できる程度の細孔が多数形成されている。

本発明に係る切断装置においては、予熱手段が切断手段の上流側にて樹脂材料の切断部のみに当接することによって切断部を加熱して軟化させるようになっている。このため、切断部が軟化され、切断時に発生しうる粉末を抑えることができる。また、予熱手段からの熱伝導によって切断部が加熱されるため、切断部の表面温度が予熱手段の温度を超えることはなく、切断部の内部を十分に加熱するために予熱手段を長時間加熱部に当接した場合であっても、切断部の表面が過度に加熱されることはなく、切断部の表面と内部との温度差は小さなものとなる。このため、樹脂材料のゆがみは殆ど発生しない。

図１は、本発明の実施の形態に係る切断装置の側面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る第１予熱部に設けられた第１の加熱ローラの正断面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る第１切断部の正面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る第２予熱部の側断面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る第２予熱部の側断面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る第２切断部の側面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る第２切断部の正面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る切断装置の制御部を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るプリプレグの切断装置の側面図である。図１に示されるように、本実施形態に係る切断装置１は、プリプレグシートＳのロールＲからプリプレグシートＳを引き出して、その長さ方向及び幅方向に沿って切断し、矩形のプレプレグ予備製品を製造するものである。

本実施形態に係る切断装置１は、プリプレグシートＳを送り出すシート送出部１００、プリプレグシートＳの搬送方向切断のための予熱を行う第１予熱部２００、プリプレグシートＳを搬送方向に沿って切断する第１切断機３００、プリプレグシートＳを搬送する第１搬送部４００及び第２搬送部６００、プリプレグシートＳの搬送速度を調整する速度調整部５００、プリプレグシートＳの幅方向（搬送方向に直交するプリプレグシートＳの面内の方向）切断のための予熱を行う第２予熱部７００、及びプリプレグシートＳを幅方向に沿って切断する第２切断機８００を有する。

図１に示されるように、シート送出部１００はプリプレグシートＳのロールＲを保持するものである。シート送出部１００は、ブラッシング装置１１０、静電気除去装置１２２及び１２４、張力検出装置１３２、パウダブレーキ１３４、表面品質検査装置１４０、蛇行検出センサ１５２及び蛇行修正装置１５４を有する。

ブラッシング装置１１０は、プリプレグシートＳの表面（図中右側）と裏面（図中左側）に一つずつ設けられた一対の回転ブラシ１１２、１１４を有する。また、回転ブラシ１１２、１１４の夫々はハウジング１１５に囲まれている。回転ブラシ１１２、１１４を回転駆動することによって、プリプレグシートＳの表面のゴミ等が除去される。この時、図示しないブロア（吸引装置）によってハウジング１１５内部を吸引する。

静電気除去装置１２２及び１２４は、プリプレグシートＳから静電気を除去するための装置である。静電気除去装置１２２及び１２４は、夫々ブラッシング装置１１０の上流及び下流側に設けられている。

張力検出装置１３２は、プリプレグシートＳが掛け回されているローラであり、内蔵されたロードセル等の荷重検出手段によって、プリプレグシートＳからローラに加わる荷重を張力として検出する。パウダブレーキ１３４は、プリプレグシートＳのロールＲの回転軸Ｒｓに負荷を加えてロールＲの回転を抑制する装置である。すなわち、張力検出装置１３２が検出したプリプレグシートＳの張力が所定の閾値を下回ると、パウダブレーキ１３４を駆動してロールＲの回転軸Ｒ_Ｓに負荷を加えて、ロールＲの回転速度を低下させ、プリプレグシートＳの張力を上昇させる。

表面品質検査手段１４０は、プリプレグシートＳの表側と裏側に設けられた一対のＣＣＤカメラ１４２、１４４を有する。表面品質検査装置１４０は、ＣＣＤカメラ１４２、１４４が撮影したプリプレグシートＳの表裏両面の画像から、プリプレグシートＳにキズ等がないかどうかのチェックを行っている。

搬送されているプリプレグシートＳの蛇行は、蛇行検出センサ１５２によって検出される。具体的には、蛇行検出センサ１５２はプリプレグシートＳの幅方向端面の位置を検出するエッジセンサであり、この検出結果に基づいて、プリプレグシートＳが所定の位置から幅方向にどの程度ずれているのかが求められる。プリプレグシートＳの蛇行修正装置１５４は、蛇行検出装置１５２の検出結果に基づいて、プリプレグシートＳの蛇行を修正する。

シート送出部１００から送出されたプリプレグシートＳは、第１予熱部２００に搬入される。第１予熱部２００は、プリプレグシートＳの裏面側（図中下側）に設けられた第１加熱ローラ２１０及び第３加熱ローラ２３０、並びにプリプレグシートＳの表面側（図中上側）に設けられた第２加熱ローラ２２０及び第４加熱ローラ２４０を有する。第１加熱ローラ２１０、第２加熱ローラ２２０、第３加熱ローラ２３０及び第４加熱ローラ２４０は、プリプレグシートＳの搬送方向上流側（図中右側）から下流側（図中左側）に向けて、この順番で配列されている。また、プリプレグシートＳに働く張力によって、第１〜第４加熱ローラ２１０〜２４０はプリプレグシートＳに密着する。

第１予熱部２００の詳細について説明する。図２は、第１予熱部２００の第１加熱ローラ２１０を搬送方向（図１中左右方向）から見た正断面図である。なお、第２〜第４加熱ローラ２２０〜２４０は、この第１加熱ローラ２１０と同一の形状である。

図２に示されるように、第１加熱ローラ２１０は、シャフト２１１と複数の加熱リング２１２を有する。各加熱リング２１２とシャフト２１１が同軸となるようにシャフト２１１は各加熱リング２１２に差し込まれている。各加熱リング２１２は、その軸方向両側に配置された２つの止め輪２１３によって、シャフト２１１と一体となるようシャフト２１１に固定される。

シャフト２１１は、その軸方向（図２中左右方向）に沿って形成された貫通孔２１１ａを有する。貫通孔２１１ａには、熱媒体（熱媒油や水蒸気等）が流されており、これによってシャフト２１１は加熱されている。

加熱リング２１２は、リング本体２１２ａと、リング本体２１２ａの軸方向両面を覆うように設けられた断熱材２１２ｂを有する。

リング本体２１２ａは、銅等の高剛性且つ熱伝導率の高い材料から形成されている。図２に示されるように、リング本体２１２ａの内周面は、シャフト２１１の外周面に密着しており、熱伝導によってリング本体２１２ａは加熱されている。

断熱材２１２ｂは、耐熱性のプラスチックなどの比較的剛性の高い材料であり、プリプレグシートＳの張力を受けても殆ど変形しないようになっている。また、図２に示されるように、断熱材２１２ｂの軸方向寸法は、リング本体２１２ａの先端部の軸方向寸法の２倍以上、例えば５倍である。このため、プリプレグシートＳが加熱リング２１２に密着している状態では、プリプレグシートＳは断熱材２１２ｂの外周面とリング本体２１２ａの先端部の双方で支えられることになる。断熱材２１２ｂを有さない構成においては、リング本体２１２ａの先端部のみでプリプレグシートＳが支持されることになり、プリプレグシートＳにおけるリング本体２１２ａの先端部と当接する領域Ａ_１に集中応力が発生し、変形や破断等の破損がプリプレグシートＳに発生する可能性があるが、本実施形態に係る加熱リング２１２を用いると、プリプレグシートＳに加わる応力はリング本体２１２ａの先端部と接触する領域Ａ_１と断熱材２１２ｂと接触する領域Ａ_２とに分散し、応力集中によるプリプレグシートＳの破損が防止される。

また、断熱材２１２ｂによって、リング本体２１２ａの先端部以外の部分が覆われているため、リング本体２１２ａから外部に逃げる熱量は抑えられ、リング本体２１２ａは高温に保たれる。

また、断熱材２１２ｂの温度はリング本体２１２ａの温度よりも十分に低い。このため、図２のように加熱リング２１２とプリプレグシートＳが接触している場合であっても、加熱されるのはプリプレグシートＳにおけるリング本体２１２ａと当接する領域Ａ_１のみであり、断熱材２１２ｂと当接している領域Ａ_２は殆ど加熱されない。このため、プリプレグシートＳの領域Ａ_１は、その温度が上昇して軟化するが、それ以外の箇所は軟化しない。

本実施形態においては、加熱リング２１２の温度が、プリプレグシートＳの領域Ａ_１がプリプレグシートＳの自重で変形しない程度に軟化するような温度となるよう、貫通孔２１１に流される熱媒体の温度が制御されている。プリプレグシートＳの領域Ａ_１は、４つの加熱ローラ２１０〜２４０によって長時間に渡って加熱されるため、領域Ａ_１は内部まで軟化する。一方、領域Ａ_１の温度は、加熱リング２１２の温度以上には加熱されないため、領域Ａ_１の表面部分が変形や硬化することはない。尚、第２、第３及び第４の加熱ローラ２２０、２３０、２４０の構成は、第１の加熱ローラと同様の為、その説明は省略する。

また、本実施形態においては、第１加熱ローラ２１０によって加熱された領域Ａ_１が、他の加熱ローラ２２０〜２４０によっても加熱されるように、各加熱ローラ２１０〜２４０は配置されている。そのため、第１予熱部２００を通過したプリプレグシートＳには、その搬送方向に沿って延びる複数の線状の加熱領域が形成される。この加熱領域が、第１切断機３００によって切断される。なお、加熱リング２１２のリング本体２１２ａの先端部の軸方向寸法は、２〜５ミリメートル程度と小さく、加熱によって軟化し得るプリプレグシートＳの領域の面積は必要最低限の大きさに抑えられている。

第１予熱部２００を通過したプリプレグシートＳは、第１切断機３００に送られて、その搬送方向に沿った方向に切断される。第１切断機３００の構成について以下に説明する。

図３は、第１切断機３００の正面図である。図３に示されるように、第１切断部は、シャフト３１０と、複数の円盤状ブレード３２０と、保持ローラ３３０を有する。

円盤状ブレード３２０の夫々は、その軸方向両面に設けられた止め輪３４０によって、シャフト３１０に固定されている。また、各円盤状ブレード３２０の縁部３２１は、保持ローラ３３０の外周面と接触している。プリプレグシートＳは、円盤状ブレード３２０と保持ローラ３３０の間に搬入されるようになっている。このため、プリプレグシートＳは、円盤状ブレード３２０の縁部３２１と保持ローラ３３０に挟まれて、プリプレグシートＳの搬送方向に沿って切断される。

ここで、プリプレグシートＳにおける加熱された領域Ａ_１に円盤状ブレード３２０の縁部３２１が接触するように、円盤状ブレード３２０は配置されている。従って、第１切断部は、第１予熱部２００によって加熱されて軟化した箇所を切断することになる。このため、プリプレグシートＳを切断する際にプリプレグシートを構成する樹脂や繊維の粉末は殆ど発生しない。

また、図１に示されるように、保持ローラ３３０の下部はダクト３５０に覆われている。ダクト３５０は、図示しないブロア（吸引装置）に接続されており、プリプレグシートＳの切断時にわずかに発生する粉末が吸引されるようになっている。

第１切断機３００によって切断されたプリプレグシートＳは、第１搬送部４００に送られる。第１搬送部４００は、駆動プーリ４１２、第１従動プーリ４１３、第２従動プーリ４１４、プーリ４１２〜４１４に掛け渡された無端ベルト４２０を有する。

駆動プーリ４１２は、第１モータ４３０によって駆動されるようになっている。また、駆動プーリ４１２の外周面は、無端ベルト４２０を介してローラ４４０に接触している。プリプレグシートＳは、無端ベルト４２０とローラ４４０の間に搬入されるようになっている。駆動プーリ４１２を駆動すると、無端ベルト４２０が回動すると共に、ローラ４４０と無端ベルト４２０に挟み込まれたプリプレグシートＳが無端ベルト４２０の上に乗って搬送される。このように、第１搬送部４００は、プリプレグシートＳを搬送するための駆動機構としての機能を有する。

駆動プーリ４１２と第１従動プーリ４１３の間には集塵ボックス４５０が配置されている。集塵ボックス４５０の内部には、ブロア（吸引装置）が内蔵されている。このブロアを駆動することによって無端ベルト４２０及びその上のプリプレグシートＳは、集塵ボックス４５０の上面に吸引される。無端ベルト４２０には、プリプレグシートＳの下面に付着した粉末が通過できる程度の細孔が多数形成されており、ブロアが集塵ボックス４５０にプリプレグシートを吸引すると、プリプレグシートＳに付着した粉末が、この細孔を通過して集塵ボックス４５０に回収される。

第２従動ローラ４１４は、集塵ボックス４５０の下に配置されており、無端ベルト４２０が集塵ボックス４５０の下部に接触しないように、無端ベルト４２０の集塵ボックス４５０よりも下側に位置する部分を押し下げている。

第１搬送部４００を通過したプリプレグシートＳは、速度調整部５００（後述）を経て第２搬送部６００に送られる。第２搬送部６００は、第１搬送部４００と同様、第２モータ６３０によって駆動プーリ６１２を駆動し、駆動プーリ６１２とローラ６４０に挟み込まれているプリプレグシートＳを搬送する装置である。また、多数の細孔が形成された無端ベルト６２０とブロア（吸引装置）によってプリプレグシートＳに付着した粉末を集塵ボックス６５０に回収する点も第１搬送部４００と同様である。

第２搬送部６００を通過したプリプレグシートＳは第２予熱部７００に導入される。第２予熱部７００は、下流に配置されたシャーリング装置８００でプリプレグシートＳをその幅方向に切断する前に、切断部を加熱して軟化させるための装置である。

第２予熱部７００の側面図を図４に示す。第２予熱部７００は、上部加熱ブロック７１０と、下部加熱ブロック７２０を有する。図４に示されるように、プリプレグシートＳは、上部加熱ブロック７１０と下部加熱ブロック７２０の間に通されている。

上部加熱ブロック７１０は、プリプレグシートＳの幅方向に延びる棒状のブロックであり、その内部には、幅方向に延びる貫通孔７１１が形成されている。この貫通孔７１１には、温度調整された熱媒体が流れており、この熱媒体によって上部加熱ブロック７１０が加熱されている。上部加熱ブロック７１０の下面には下方に突出する加熱バー７１２が形成されている。加熱バー７１２は、プリプレグシートＳの幅方向全体に渡って伸びている。加熱バー７１２は、上部加熱ブロック７１０からの熱伝導によって加熱される。

下部加熱ブロック７２０は、プリプレグシートＳの幅方向に延びる棒状のブロックであり、その内部には、幅方向に延びる貫通孔７２１が形成されている。この貫通孔７２１には、温度調整された熱媒体が流れており、この熱媒体によって下部加熱ブロック７２０が加熱されている。下部加熱ブロック７２０の上面には上方に突出する加熱バー７２２が形成されている。加熱バー７２２は、プリプレグシートＳの幅方向全体に亙って伸びている。加熱バー７２２は、下部加熱ブロック７２０からの熱伝導によって加熱される。

上部加熱ブロック７１０は、上部シリンダ機構７１３によって上下方向に駆動される。同様に、下部加熱ブロック７２０は、下部シリンダ機構７２３によって上下方向に駆動される。上部加熱ブロック７１０を降下させ、下部加熱ブロック７２０を上昇させると、図５に示されるように、上部加熱ブロック７１０の加熱バー７１２と下部加熱ブロック７２０の加熱バー７２２との間にプリプレグシートＳが挟み込まれた状態となり、プリプレグシートＳにおける幅方向に沿って延びる領域Ａ_３が加熱される。

図４及び５に示されるように、上部加熱ブロック７１０の加熱バー７１２以外の部分は、断熱材７１５に覆われている。同様に、下部加熱ブロック７２０の加熱バー７２２以外の部分は、断熱材７２５に覆われている。このため、上部加熱ブロック７１０や下部加熱ブロック７２０から外部に逃げる熱量は抑えられ、加熱バー７１２及び７２２は高温に保たれる。また、断熱材７１５及び７２５によって、上部加熱ブロック７１０及び下部加熱ブロック７２０からプリプレグシートＳに伝わる輻射熱が抑えられるため、領域Ａ_３以外のプリプレグシートＳの部分の温度が上昇しないようになっている。

本実施形態においては、加熱バー７１２及び７２２の温度が、プリプレグシートＳの領域Ａ_３がプリプレグシートＳの自重で変形しない程度に軟化するような温度となるよう、貫通孔７１１及び７２１に流される熱媒体の温度が制御されている。プリプレグシートＳの領域Ａ_３は、加熱バー７１２と７２２に挟まれて長時間に渡って加熱されるため、領域Ａ_３は内部まで軟化する。一方、領域Ａ_３の温度は、加熱バー７１２及び７２２の温度以上には加熱されないため、領域Ａ_３の表面部分が変形や硬化することはない。

また、加熱バー７１２及び７２２の幅（プリプレグシート搬送方向寸法）は、２〜５ミリメートル程度と小さく、加熱によって軟化し得るプリプレグシートＳの領域の面積は必要最低限の大きさに抑えてられている。

なお、加熱バー７１２及び７２２によってプリプレグシートＳが挟み込まれている時は、第２搬送部６００はプリプレグシートＳの搬送を停止している。

第２予熱部７００によって領域Ａ_３が軟化したプリプレグシートＳは、第２切断機８００に送られ、プリプレグシートＳの幅方向に沿って切断される。第２切断機８００の構成について以下に説明する。

図６及び図７は、夫々本実施形態に係る第２切断機８００の側面図及び正面図である。図６及び７に示されるように、本実施形態の第２切断機８００は所謂シャーリング装置であり、フレーム部８１０と、フレーム部８１０に固定されている固定ブレード部８２０と、固定ブレード部８２０に対して上下動するようになっている可動ブレード部８３０と、可動ブレード部８３０を駆動するための駆動部８４０とを有する。

図７に示されるように、フレーム部８１０は、上下方向に伸びる一対の側壁８１１と、一対の側壁８１１をその下端において連結する下部ビーム８１２と、一対の側壁８１１をその上端において連結する上部ビーム８１３とを有する。上部ビーム８１３の上方には、固定ブレード部８２０のブレード固定ブロック８２２が固定されている。図６に示されるように、ブレード固定ブロック８２２には、固定ブレード８２１が固定されている。

ブレード固定ブロック８２２の上にはプリプレグシートＳが配置される。第２搬送部６００（図１）によって上流側（図６中右側）から下流側（図６中左側）に搬送されるプリプレグシートＳは、可動ブレード部８３０と固定ブレード部８２０によって、プリプレグシートＳの幅方向に沿って裁断される。

図６及び７に示されるように、可動ブレード部８３０は、プリプレグシートＳを挟んで固定ブレード部８２０の上側に配置されている。可動ブレード部８３０は、可動ブレード８３１と、可動ブレード８３１が固定されるブレード固定ブロック８３２とを有する。図６に示されるように、固定ブレード８２１及び可動ブレード８３１は、プリプレグシートＳの搬送方向に直交する（すなわち、プリプレグシートＳの幅方向に延びる）側面を備えたプレート状の部材である。固定ブレード８２１の下流側の側面８２１ａ及び可動ブレード８３１の上流側の面８３１ａとは、略同一平面上に配置されており、可動ブレード部８３０を降下させると、プリプレグシートＳが固定ブレード８２１と可動ブレード８３１との間に挟まれ、プリプレグシートＳに大きなせん断荷重が加わり、このせん断荷重によってプリプレグシートＳが切断される。

可動ブレード部８３０を上下動させるための駆動部８４０について以下説明する。図７に示されるように、駆動部８４０は、ブレード駆動モータ８４１、減速ギアボックス８４２、軸受８４３ａ及び８４３ｂ、回転軸８４４、偏心カム８４５、コネクティングロッド８４６、駆動ロッド８４７及びガイド部材８４８を有する。

図７に示されるように、駆動ロッド８４７は、可動ブレード部８３０のブレード固定ブロック８３２の両端の夫々に固定されている。駆動ロッド８４７の各々は、側壁８１１に固定されたガイド部材８４８によってガイドされており、その移動方向が鉛直方向のみに制限されている。

駆動ロッド８４７は、コネクティングロッド８４６を介して偏心カム８４５と連結されている。このため、偏心カム８４５を回転させると駆動ロッド８４７、及び可動ブレード部８３０が上下動する。

一対の偏心カム８４５は、側壁８１１より外側に突出した回転軸８４４の両端に夫々固定されている。回転軸８４４は、一対の側壁８１１の夫々に設けられた軸受８４３ａによってその両端を回転可能に支持されている、水平方向に伸びる軸である。回転軸８４４は、その略中央部において、減速ギアボックス８４２を介してブレード駆動モータ８４１によって回転駆動されるようになっている。また、一対の軸受８４３ｂは下部ビーム８１２の上に固定されており、それぞれの軸受８４３ｂは、減速ギアボックス８４２と一方の軸受８４３ａとの間の位置において、回転軸８４４を回転可能に支持する。

このような構成により、ブレード駆動モータ８４１を駆動すると、可動ブレード部８３０が上下動するようになる。ブレード駆動モータ８４１を制御して可動ブレード部８３０を降下させることによって、プリプレグシートＳがブレード駆動モータ８４１の回転速度に応じて間欠的に切断される。

第２切断機８００によってプリプレグシートＳを切断している時、第２搬送部６００は、領域Ａ_３が第２切断部のブレードの位置で停止するようプリプレグシートＳの搬送を制御している。この結果、プリプレグシートＳは領域Ａ_３の位置で切断される。

本実施形態においては、前述のように、第２予熱部７００にてプリプレグシートＳの領域Ａ_３を加熱している間、及び、シャーリング装置８００にてプリプレグシートＳを幅方向に沿って切断している間は、プリプレグシートＳの搬送をストップする必要がある。一方、第１予熱部２００によるプリプレグシートＳの領域Ａ_１の加熱や、第１切断機３００によるプリプレグシートＳの切断は、プリプレグシートＳの搬送を止めずに行われる。このため、第１搬送部４００と第２搬送部６００の間には、速度調整部５００が設けられている。

図１に示されるように、速度調整部５００は、一本の固定ローラ５１０と、固定ローラ５１０の上流側及び下流側に設けられた一対のダンサローラ５２２及び５２４を有する。ダンサローラ５２２及び５２４は、固定ローラ５１０よりも下側に配置されている。プリプレグシートＳは、その表面がダンサローラ５２２及び５２４に当接し、裏面が固定ローラ５１０に接触するように、固定ローラ５１０及びダンサローラ５２２及び５２４に掛け渡されている。

ダンサローラ５２２及び５２４は、図１における上下方向に移動可能となっている。第１搬送部４００によるプリプレグシートＳの搬送速度が第２搬送部６００によるプリプレグシートＳの搬送速度よりも速いときは、ダンサローラ５２２及び５２４は、その自重により降下し、プリプレグシートＳの第１搬送部４００の下流側にある部分の弛みが防止される。一方、第２搬送部６００によるプリプレグシートＳの搬送速度が第１搬送部４００によるプリプレグシートＳの搬送速度よりも速いときは、ダンサローラ５２２及び５２４が上昇してプリプレグシートＳに過度の張力が加わらないようにする。第１搬送部４００によるプリプレグシートＳの搬送速度が第２搬送部６００によるプリプレグシートＳの搬送速度よりも速い場合及び遅い場合のいずれにおいても、第１搬送部４００と第２搬送部６００の間にあるプリプレグシートＳの部分に働く張力は、ダンサローラ５２２及び５２４の自重に基づくものとなり、一定の大きさに保たれる。

次に、本実施形態に係る切断装置１の制御について説明する。図８は、本実施形態に係る切断装置１の制御部のブロック図である。

本実施形態に係る切断装置１は、コントローラ１１を有している。コントローラ１１は、プリプレグシートＳの搬送、プリプレグシートＳの張力、第１予熱部２００（図１）の加熱リング本体（図２）の温度、第２予熱部７００（図１）の加熱バー７１２及び７２２の温度、第２予熱部７００の上部加熱ブロック７１０及び下部加熱ブロック７２０（図４）の上下動、並びに第２切断機８００によるプリプレグシートＳの幅方向切断を制御する。

コントローラ１１によるプリプレグシートＳの搬送の制御について以下に説明する。第１搬送部４００（図１）の第１モータ４３０及び第２搬送部６００（図１）の第２モータ６３０はコントローラ１１によって制御される。

本実施形態に係る切断装置１が動作している間は、コントローラ１１は第１モータ４３０の回転速度が一定となるよう第１モータ４３０を制御する。このため、第１搬送部４００よりも上流側の第１予熱部２００及び第１切断機３００の位置では、プリプレグシートＳは一定の速度で搬送される。

また、コントローラ１１は、第２モータ６３０が間欠的に回転するよう第２モータ６３０を制御する。より具体的には、第１の時間ｔ_１の間、第２モータ６３０が一定の回転速度で駆動し、次いで第２の時間ｔ_２の間、第２モータ６３０が停止した後、再び第２モータ６３０が駆動されるような制御が行われる。第２搬送部６００よりも下流側にあるプリプレグシートＳは、第２モータ６３０が駆動されている第１の時間ｔ _１ の間に、第２予熱部７００から第２切断機８００まで移動するようになっている。

コントローラ１１は、第２予熱部７００（図４、図５）の上部シリンダ機構７１３及び下部シリンダ機構７２３、並びに第２切断機８００（図６、図７）のブレード駆動モータ８４１を制御可能である。コントローラ１１は、第２モータ６３０が停止している第２の時間ｔ _２ の間に、第２予熱部７００の上部シリンダ機構７１３及び下部シリンダ機構７２３を駆動して加熱バー７１２、７２２（図５）をプリプレグシートＳの領域Ａ_３に密着させてプリプレグシートＳの加熱を行う。また、コントローラ１１は、ブレード駆動モータ８４１を制御して、プリプレグシートＳを幅方向に切断する。本実施形態においては、効率よくプリプレグシートＳの幅方向の切断を行うために、第２予熱部７００の加熱バー７１２、７２２（図４、図５）が設けられる位置と第２切断機８００の固定ブレード８２１が設けられる位置との間の間隔が、プリプレグシートＳの幅方向の切断と次の同じ切断とを行う間隔（すなわち、切断後のプリプレグシートＳの予備製品の長さ方向（切断前のプリプレグシートＳの搬送方向）の寸法と同じになるように第２予熱部７００及び第２切断機８００が配置されており、このように設定することにより、プリプレグシートＳの加熱と切断を同時に行うことができるようになる。

なお、ダンサローラ５２２、５２４の移動範囲を一定の範囲内に抑えるために、第１搬送部４００によるプリプレグシートＳの搬送速度Ｖ_１及び第２搬送部６００によるプリプレグシートＳの搬送速度Ｖ_２は、数１を満たすように設定されている。

本実施形態においては、第１の時間ｔ _１ において、第２搬送部６００の搬送速度Ｖ_２が第１搬送部４００の搬送速度Ｖ_１より早くなり、第２の時間ｔ _２ においては、第２搬送部６００が停止するにも拘わらず第１搬送部４００は搬送速度Ｖ_１にてプリプレグシートＳを搬送するので、このような場合の搬送速度の差をダンサローラ５２２、５２４が上下動して埋めるものである。この場合、第２搬送部６００によるプリプレグシートＳの平均搬送速度が第１搬送部４００による搬送速度Ｖ_１よりも小さ過ぎると、搬送が続くに従って第２搬送部６００の停止時にダンサローラ５２２、５２４が最大限まで降下してしまい、プリプレグシートＳの弛みが発生する可能性がある。一方、第２搬送部６００によるプリプレグシートＳの平均搬送速度が第１搬送部４００による搬送速度Ｖ_１よりも大き過ぎると、搬送が続くに従って第２搬送部６００の駆動時にダンサローラ５２２、５２４が最大限まで上昇してしまい、プリプレグシートＳに過度の張力が加わる可能性がある。

速度Ｖ_１及びＶ_２が上記の数１を満たしている状態では、第２搬送部６００によるプリプレグシートＳの平均搬送速度Ｖ_２×ｔ_１／（ｔ_１＋ｔ_２）が、第１搬送部４００によるプリプレグシートＳの搬送速度Ｖ_１と略等しくなる。このため、ダンサローラ５２２、５２４の上下動の振幅は略一定となり、一巻のロールＲ（図１）の切断を行っている間に、ダンサローラ５２２、５２４が上限又は下限に達することは無く、プリプレグシートＳが弛むことも無く、また、プリプレグシートＳに過度の張力が加わることも無い。

また、コントローラ１１は、表面品質検査装置１４０に接続されている。表面品質検査装置１４０がプリプレグシートＳのキズ等を検出したときは、コントローラ１１は、第１モータ４３０及び第２モータ６３０を停止して、プリプレグシートＳの搬送を停止する。

コントローラ１１によるプリプレグシートＳの張力の制御方法について説明する。図８に示されるように、シート送出部１００の張力検出装置１３２の出力はコントローラ１１に接続されており、コントローラ１１はシート送出部１００の位置（すなわち、第１搬送部４００よりも上流側）にあるプリプレグシートＳの張力の大きさを得ることができる。また、コントローラ１１は、パウダブレーキ１３４を制御することができる。コントローラ１１は、検出された張力の大きさが所定の閾値を下回ったと判断したときに、パウダブレーキ１３４を駆動し、プリプレグシートＳのロールＲの回転軸Ｒｓ（図１）に負荷を加えてその回転速度を低下させる。前述のように、プリプレグシートＳは第１搬送部４００によって一定速度で搬送されているため、回転軸Ｒｓの回転速度を低下させることによってプリプレグシートＳの張力を上昇させることができる。

コントローラ１１による第１予熱部２００の加熱リング（図２）の加熱方法について説明する。図８に示されるように、コントローラ１１は、各加熱ローラ２１０〜２４０の加熱リングの温度を計測するための第１温度センサ２５２に接続されている。また、コントローラ１１は、各加熱ローラ２１０〜２４０に供給される熱媒体を加熱するための第１ヒータ２５４の出力を制御することができる。コントローラ１１は、検出した加熱リングの温度に基づいて第１ヒータ２５４の出力を調整して、プリプレグシートＳの領域Ａ_１（図２）がプリプレグシートＳの自重で変形しない程度に軟化するような温度に加熱リングの温度が維持されるよう制御する。

コントローラ１１による第２予熱部７００の加熱バー７１２、７２２（図４、図５）の加熱方法について説明する。図８に示されるように、コントローラ１１は、加熱バー７１２、７２２の温度を計測するための第２温度センサ７５２に接続されている。また、コントローラ１１は、第２予熱部７００の加熱ブロック７１０、７２０に供給される熱媒体を加熱するための第２ヒータ７５４の出力を制御することができる。コントローラ１１は、検出した加熱バー７１２、７２２の温度に基づいて第２ヒータ７５４の出力を調整して、プリプレグシートＳの領域Ａ_３（図５）がプリプレグシートＳの自重で変形しない程度に軟化するような温度に加熱バー７１２、７２２の温度が維持されるよう制御する。

１ 切断装置
１１ コントローラ
１００ シート送出部
２００ 第１予熱部
２１０ 第１加熱ローラ
２１１ シャフト
２１１ａ 貫通孔
２１２ 加熱リング
２１２ａ リング本体
２１２ｂ 断熱材
２２０ 第２加熱ローラ
２３０ 第３加熱ローラ
２４０ 第４加熱ローラ
３００ 第１切断機
４００ 第１搬送部
５００ 速度調整部
６００ 第２搬送部
７００ 第２予熱部
７１０ 上部加熱ブロック
７１１ 貫通孔
７１２ 加熱バー
７１３ 上部シリンダ機構
７２０ 下部加熱ブロック
７２１ 貫通孔
７２２ 加熱バー
７２３ 下部シリンダ機構
８００ 第２切断機
Ｓ プリプレグシート

Claims (12)

1. シート状の樹脂材料を切断する切断装置であって、
   前記樹脂材料を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段の搬送方向に延びる切断部にて前記樹脂材料を切断する切断手段と、
   前記切断手段の上流側にて前記樹脂材料の切断部のみに当接し、該切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、
   前記予熱手段の温度を前記樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段と
   を有し、
   前記予熱手段が、
   前記搬送方向と直交するシート幅方向に延びる、内部に貫通孔が形成された軸部と、
   前記軸部と同軸に該軸部に取り付けられていて、前記軸部からの熱伝導によって加熱されるリングと、を有し、
   前記温度調整手段が、温度調整された熱媒体を前記貫通孔に流すことによって前記軸部を加熱して、前記リングの温度を前記樹脂材料の軟化温度に維持し、
   前記リングの縁部が前記樹脂材料の切断部に当接するように配置されており、
   前記樹脂材料の搬送に伴って、前記リングが回転して前記切断部を加熱するように構成された切断装置。
2. 前記リングの縁部以外の部分が断熱材に覆われていることを特徴とする請求項１に記載の切断装置。
3. シート状の樹脂材料を切断する切断装置であって、
   前記樹脂材料を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段の搬送方向に延びる切断部にて前記樹脂材料を切断する切断手段と、
   前記切断手段の上流側にて前記樹脂材料の切断部のみに当接し、該切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、
   前記予熱手段の温度を前記樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段と
   を有し、
   前記予熱手段が、
   前記搬送方向と直交するシート幅方向に延びる軸部と、
   前記軸部と同軸に該軸部に取り付けられているリングと、を有し、
   前記リングの縁部以外の部分が断熱材に覆われていて、
   前記リングの縁部が前記樹脂材料の切断部に当接するように配置され、
   前記温度調整手段は、前記リングの温度を前記軟化温度に維持し、
   前記樹脂材料の搬送に伴って、前記リングが回転して前記切断部を加熱するように構成された切断装置。
4. 前記断熱材が、前記リングの軸方向両側の面を覆うように設けられる一対の円柱形状のブロックを有し、
   前記円柱形状のブロックの外周面と前記リングの縁部とが同一円筒面上に位置するように該ブロックが該リングに取り付けられている
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の切断装置。
5. 前記ブロックの軸方向寸法は前記リングの軸方向寸法の２倍以上であることを特徴とする請求項４に記載の切断装置。
6. 前記ブロックが耐熱性のプラスチックにて形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の切断装置。
7. 前記予熱手段が、前記樹脂材料の一面側を加熱する第１予熱手段と、該樹脂材料の他面側を加熱する第２予熱手段とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の切断装置。
8. シート状の樹脂材料を切断する切断装置であって、
   前記樹脂材料を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段の搬送方向と直交する前記樹脂材料のシート幅方向に延びる切断部にて前記樹脂材料を切断する切断手段と、
   前記切断手段の上流側にて前記樹脂材料の切断部のみに当接し、該切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、
   前記予熱手段の温度を前記樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段と
   を有し、
   前記予熱手段が、
   前記シート幅方向に延び、内部に貫通孔が形成され、前記樹脂材料を両面から挟むように対向して配置されている一対の加熱ブロックと、
   前記一対の加熱ブロックの対向する面上に形成され、前記シート幅方向に延びる、前記加熱ブロックからの熱伝導によって加熱される加熱バーと、
   前記一対の加熱ブロックを、互いに近接する方向に駆動する加熱ブロック駆動手段と
   を有し、
   前記温度調整手段は、温度調整された熱媒体を前記貫通孔に流すことによって前記加熱ブロックを加熱して、前記加熱バーの温度を前記軟化温度に維持し、
   前記加熱ブロック駆動手段の駆動によって、前記樹脂材料を前記加熱ブロック間に挟み込み、前記加熱バーを前記切断部に当接させることによって、該切断部を加熱するように構成された切断装置。
9. 前記加熱ブロックの前記加熱バー以外の部分が断熱材に覆われていることを特徴とする請求項８に記載の切断装置。
10. シート状の樹脂材料を切断する切断装置であって、
    前記樹脂材料を搬送する搬送手段と、
    前記搬送手段の搬送方向と直交する前記樹脂材料のシート幅方向に延びる切断部にて前記樹脂材料を切断する切断手段と、
    前記切断手段の上流側にて前記樹脂材料の切断部のみに当接し、該切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、
    前記予熱手段の温度を前記樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段と
    を有し、
    前記予熱手段が、
    前記シート幅方向に延び、前記樹脂材料を両面から挟むように対向して配置されている一対の加熱ブロックと、
    前記一対の加熱ブロックの対向する面上に形成され、前記シート幅方向に延びる加熱バーと、
    前記一対の加熱ブロックを、互いに近接する方向に駆動する加熱ブロック駆動手段と
    を有し、
    前記加熱ブロックの前記加熱バー以外の部分が断熱材に覆われていて、
    前記温度調整手段は、前記加熱バーの温度を前記軟化温度に維持し、
    前記加熱ブロック駆動手段の駆動によって、前記樹脂材料を前記加熱ブロック間に挟み込み、前記加熱バーを前記切断部に当接させることによって、該切断部を加熱するように構成された切断装置。
11. 前記搬送手段の一部は、前記樹脂材料を搬送するベルトコンベアを有し、
    前記ベルトコンベアの下部には、該ベルトコンベアの無端ベルトとその上の前記樹脂材料の双方を吸引する吸引装置が内蔵された集塵ボックスが設けられ、
    前記無端ベルトには、前記切断手段による前記樹脂材料の切断時に発生した粉末が通過できる程度の細孔が多数形成されている
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の切断装置。
12. シート状の樹脂材料を切断する切断装置であって、
    前記樹脂材料を搬送する搬送手段と、
    前記搬送手段の搬送方向又は該搬送方向と直交する前記樹脂材料のシート幅方向のいずれか一方向に延びる切断部にて前記樹脂材料を切断する切断手段と、
    前記切断手段の上流側にて前記樹脂材料の切断部のみに当接し、該切断部を加熱して軟化させる予熱手段と、
    前記予熱手段の温度を前記樹脂材料の軟化温度に維持する温度調整手段と
    を有し、
    前記搬送手段は、前記樹脂材料を搬送するベルトコンベアを有し、
    前記ベルトコンベアの下部には、該ベルトコンベアの無端ベルトとその上の前記樹脂材料の双方を吸引する吸引装置が内蔵された集塵ボックスが設けられ、
    前記無端ベルトには、前記切断手段による前記樹脂材料の切断時に発生した粉末が通過できる程度の細孔が多数形成されている、切断装置。

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